agronomía 22-2 final.indd agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 99 editorial p ublicada en forma ininterrumpida desde 1983, la revista agronomía co-lombiana es un medio de actualización de conocimientos de gran aplica-bilidad tecnológica, que ha logrado amplia difusión ya que forma parte de importantes sistemas nacionales y mundiales de información y documentación, como es el caso de agris, de la organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación (fao), y cab abstracts; por intermedio de la biblioteca de la universidad nacional de colombia tiene canje con un gran número de revistas agrícolas y se encuentra incluida en la página web de la facultad de agronomía. para avanzar en los conocimientos, las universidades y centros de investigación juegan un papel clave en la búsqueda de soluciones a los más graves y acuciantes problemas de la producción y el desarrollo, y esas soluciones deben ser conocidas por los interesados en aplicarlas o estudiarlas. es el papel que juega agronomía colombiana, al servicio del sector agrícola. y en este nuevo número, la revista trae importantes temas de investigación agraria, que esperamos sean bien recibidos por quienes están dedicados a la producción, la enseñanza y la investigación. con las instrucciones ampliadas que agricultura colombiana introdujo en el primer número de 2004, fijando las pautas para la publicación de artículos en ella, confiamos que se haya facilitado la labor de los autores. el comité editorial continuará trabajando con esmero, especialmente en los contactos con entidades científicas y otras regiones del país para que nos envíen los resultados de sus investigaciones y publicarlos en próximas ediciones. esos artículos no tienen que ser solamente el resultado de tesis de pre y posgrado, también nos interesan los frutos de proyectos de diferentes grupos de investigación reconocidos por colciencias. sea la ocasión, de darles nuestros agradecimientos a las entidades estatales y privadas que con su financiación y apoyo logístico y material han permitido la culminación de varios proyectos científicos y su posterior publicación. este número de agricultura colombiana presenta los resultados de trabajos en varias áreas. destacamos los temas ecológicos en fitoprotección y las investigaciones en fitopatología, control biológico, residuos de herbicidas, fisiología de germinación y floración, además de éstos, los relacionados con frutales, hortalizas y mercadeo. en la mora (rubus glaucus) se señala que periodos prolongados de humedad favorecen el establecimiento de infecciones del moho gris (botrytis cinerea) tan agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 100 pronto se abren los botones, y que el micelio que coloniza las estructuras florales permanece quiescente hasta la maduración del fruto. la evaluación de la eficacia de varios fungicidas aplicados al suelo y el follaje para el control de mildeo velloso (peronospora sparsa) en un cultivo de rosa (rosa sp.) muestra que los mejores resultados para su control se obtuvieron con fosetil de aluminio, asperjándolo foliarmente. una evaluación técnica sobre el control biológico del barrenador gigante de la palma (cyparissius daedalus) con la aplicación del nematodo endoparásito steinernema carpocapsae, mostró resultados promisorios empleando soluciones acuosas. en el área de flores de corte, está el estudio sobre aspectos de la fisiología de dos especies de bomarea (alstroemeriaceae), evaluando el efecto de factores que influyen en su germinación (estratificación y ácido giberélico [ga 3 ]) y en la inducción floral (ga 3 y ácido salicílico). de la uchuva (physalis peruviana) se publican dos estudios. en el primero se encontró que el tratamiento cuarentenario a 1,5º c no afecta significativamente la calidad del fruto, lo cual es un resultado clave para la apertura del mercado de este fruto en estados unidos. y el estudio de las variaciones en el balance hídrico de la uchuva bajo invernadero, esclareció que la deficiencia de agua en las primeras semanas del desarrollo del fruto es perjudicial para la producción y la calidad del fruto. en el manzano ‘anna’ se pudo comprobar que las relaciones e interacciones entre nutrientes dependen claramente del estado de desarrollo de los árboles. en el trabajo sobre el requerimiento hídrico de la berenjena (solanum melongena), bajo riego por goteo en el valle del sinú medio, se encontró que las plantas necesitan 841 mm de agua durante el ciclo del cultivo en la época seca; el tratamiento con 8 litros de agua∙planta-1∙día-1 mostró el mejor resultado económico. y en un estudio de mercado en la ciudad de bogotá se pudieron establecer posibles canales directos de venta a domicilio de productos hortícolas, principalmente para hogares con ingresos medios o altos. el contenido de este número de agronomía colombiana muestra avances científicos y tecnológicos resultantes de la creatividad y el esfuerzo de investigadores vinculados a diferentes universidades, instituciones y centros de investigación en el país. son excelentes artículos, de gran interés para la comunidad científica y los sectores comprometidos con la innovación agrícola y agroindustrial. gerhard fischer director comité editorial agronomía 22-2 final.indd preferencias de mercado y distribución para hogares de algunos vegetales y frutas para un segmento hipotético de mercado en bogotá market preferences and home distribution of some vegetables and fruits for a hypothetical segment of target market in bogotá iván montoya r.1, álvaro parrado b.2 y silvia alejandra rubio3 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: iamontoyar@unal.edu.co 2 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: aparradob@unal.edu.co 3 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: srubio_castro@hotmail.com fecha de recepción: 07 de octubre de 2004. aceptado para publicación: 01 de diciembre de 2004. resumen: para el diseño de una estrategia de mercados es necesario considerar un estudio del entorno, que oriente una elección estratégica hacia la segmentación y posicionamiento de productos y servicios. en el análisis de entorno actual, la problemática tradicional en mercadeo de productos agrícolas suele asociarse al problema de la comercialización, la cual hace parte de la variable “plaza”. el presente artículo es el fruto de un ejercicio de investigación hecho en la facultad de agronomía de la universidad nacional, bogotá, desarrollado con el propósito de determinar la posibilidad de establecer canales directos de venta de productos hortícolas, a domicilio, principalmente para hogares con ingresos medios o altos, concebidos como grupo único, con un estilo de vida asociado a parejas jóvenes sin hijos o con hijos pequeños. palabras clave: mercadeo productos agrícolas, canales directos, investigación de mercados. abstract: a study of the environment orientating strategic choice regarding product and service segmentation and positioning must be considered when designing a marketing strategy. problems usually revolve around how to sell agricultural products in such study, forming part of the place variable. the present article arises from research being done in the universidad nacional de colombia’s agronomy faculty, bogotá, aimed at determining the possibility of establishing direct channels for agricultural products, mainly for homes having average or high income and a life-style associated with young couples without children or just small children. key words: agricultural product marketing, direct channel, marketing research. agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 185-191 introducción para el diseño de una estrategia de mercados se hace fundamental considerar un estudio del entorno, que oriente una elección estratégica hacia la segmentación y posicionamiento de productos y servicios, en el marco de un mercado objetivo (en el cual opera la mezcla de mercadeo, con el propósito de establecer una posición diferenciadora). el panorama del consumo en colombia parece ser el escenario de numerosas contradicciones. las encuestas muestran que el estado de ánimo entre los empresarios se mantiene optimista, en parte debido a que la economía creció casi 4% en el año 2003 y se espera que sea similar para el presente año. por ejemplo, el gran comercio ha experimentado un importante auge, que ha conducido a la apertura de más de 90 nuevos supermercados en colombia, en los últimos 5 años (dinero, 2004). sin embargo, las ventas de alimentos en las grandes superficies, que constituyen el grueso del volumen facturado por este tipo de establecimientos (con cerca de 40% del total), vienen cayendo y en el primer trimestre de 2004 fueron inferiores en 3,7%, en términos reales, a las que registraron hace dos años en el mismo periodo. de acuerdo con un estudio de la revista dinero con invamer gallup en cuatro ciudades, con 600 encuestas telefónicas, 4% de error y 95% de confiabilidad, la participación del rubro alimentos, bebidas y tabaco en el total de los gastos en los estratos 3, 4 y agronomía colombiana 186 vol. 22 · no. 2 5-6 fueron respectivamente de 23,7%, 21,6%, 16,2%. la participación promedio para bogotá fue de 21,4% (dinero, 2004). en este escenario, y con relación al mercadeo de productos del sector agrario, la problemática tradicional en mercadeo suele asociarse al problema de la comercialización, la cual hace parte de la variable “plaza”, es decir, del funcionamiento de los canales de distribución adecuados y de la logística o distribución física (céspedes, 1998). los canales de distribución se componen de una serie de firmas o individuos que participan para posibilitar el feliz destino del flujo de productos desde el productor hasta el consumidor final. la logística, por su parte, puede ser entendida como el proceso de transporte, almacenamiento y manipulación de bienes para ajustar las necesidades de los clientes, precisadas en el mercado objetivo y en la mezcla de mercadeo de la firma (buwernett, 1998). las decisiones estratégicas en el ejercicio de distribución de la producción conducen a elegir el nivel ideal de exposición de mercado, el nivel de distribución de servicio al cliente, el tipo de canal (directo o indirecto), la propiedad del canal, los tipos de intermediarios y el control de inventarios (etzel et al., 1997). las decisiones en plaza, en cuanto a canales y logística para los productos agropecuarios, suelen ajustarse de manera tradicional a las plazas de mercado. sin embargo, y como resultado de las innovaciones en diseño de canales y el empleo de redes de medios de comunicación para favorecer la existencia de nuevos canales, entre otros, es posible comprender cómo los supermercados, las tiendas minoristas de barrio y el comercio ambulante se han abierto espacio en la distribución de estos bienes (kotler, 1985). estas alternativas en buena medida han surgido gracias a que la intermediación genera beneficios y valor agregado al consumidor, casi con el mismo costo y calidad que las alternativas tradicionales, en los siguientes aspectos: • amplían el surtido de producto • subdividen grandes cantidades de producto y favorecen la compra de muy pequeños volúmenes • sirven como fuentes de financiación • reciben información de los consumidores y anticipan necesidades futuras • favorecen la disponibilidad rápida de producto • garantizan los productos (etzel et al., 1997) el empleo de canales directos suele resultar deseable para la empresa productora, en la mayoría de los casos, ya que permite hacer intensivos los controles, reducir los costos, agregar valores subsecuentes al proceso productivo y responder con eficacia a los cambios en los gustos de los consumidores. quizás lo más determinante para el empleo de canales directos consiste en que éstos últimos permiten un contacto directo con las necesidades de los clientes y ofrecen al productor información de primera mano sobre el precio que estarían dispuestos a pagar los consumidores finales por una mezcla de bienes y servicios acorde con tales necesidades. de esto se desprende que los mejores beneficios por distribución suelen corresponder al intermediario más cercano al consumidor final. el presente artículo es el fruto de un ejercicio de investigación hecho en la facultad de agronomía de la universidad nacional, desarrollado con el propósito de determinar la posibilidad de establecer un canal directo de venta de productos hortícolas, a domicilio, principalmente para hogares con ingresos medios o altos, concebidos como grupo único, con un estilo de vida asociado a parejas jóvenes sin hijos o con hijos pequeños. métodos, resultados y discusión la encuesta fue hecha en el segundo semestre de 2002 por estudiantes de la especialización en horticultura, de la facultad de agronomía, bogotá, previa elaboración de formato de prueba. la muestra fue de 328 personas, la probabilidad de ocurrencia de cada evento se fijó a 50%, distribuida normalmente y con un error de estimación de 5,4%. en la muestra puede apreciarse que la mayoría son mujeres (67%), de estratos tres y cuatro (44% y 39%, respectivamente), y con hijos (84,5%). el 45% tiene edades que oscilan entre los 31 y 40 años y 30% entre los 20 y 30 años, como se observa en la figura 1. en la figura 2 se muestra el estado civil de las personas encuestadas, donde predominan los casados (60%). todos las familias encuestadas tienen teléfono, 56% tienen internet, 44% citófono y 18% fax. esta informamontoya et al.: preferencias de mercado... 1872004 ción es importante para determinar los canales de comunicación por los que se puede llegar a las familias en caso de querer promocionar servicios, como la entrega a domicilio de vegetales preseleccionados. en la figura 3 se presentan los ingresos de los encuestados y en la figura 4 la inversión mensual en vegetales. el 59% de los encuestados invierten entre $50.000 a $100.000 mensuales, valor que puede ser mayor si se tiene en cuenta que 23% no respondió a esta pregunta. al hacer el análisis estadístico de estas dos variables no se observó una relación clara entre ellas; es decir, el incremento en los ingresos familiares no implica necesariamente un aumento en el gasto en vegetales, lo cual concuerda con enfoques en elasticidades de productos figura 1. edad de los encuestados. figura 2. estado civil de los encuestados. figura 3. ingresos de los encuestados. figura 4. inversión mensual en vegetales de los encuestados. agropecuarios. sin embargo, en este sentido vale la pena aclarar que el encuestado suele presentar reserva a declarar el valor de sus ingresos. el total de personas que compran vegetales en el supermercado es de 71,6%, y 48% de estos lo hacen exclusivamente en este lugar, como se ilustra en la figura 5. en 60% de los casos la mujer es quien decide la compra (figura 6). figura 5. lugar donde acostumbra comprar los vegetales. figura 6. persona que decide la compra de vegetales. a la pregunta “de 10 personas que compran vegetales, ¿cuántas cree usted que comprarían productos preseleccionados (de calidad) a domicilio?”, 24% opinó que lo agronomía colombiana 188 vol. 22 · no. 2 harían cinco personas, y el restante 76% se dividió en las demás alternativas, sin mostrar una tendencia clara. en el análisis multivariado se amplía el análisis de este punto, relacionando el interés en adquirir productos a domicilio con el estrato, los ingresos y otras variables (figura 7). figura 7. personas hipotéticamente interesadas en comprar vegetales preseleccionados a domicilio. en la tabla 1 se presentan los porcentajes encontrados correspondientes a las frecuencias de compra de 33 frutas y verduras. el tomate es el producto de mayor frecuencia de compra, 24% de la población lo compra diariamente y 45% lo hace semanalmente. en esta categoría se incluyen los tomates de mesa, larga vida y el tomate chonto. lo siguen la cebolla cabezona (18% diariamente y 46% semanalmente), la naranja (16% diariamente y 44% semanalmente) y la zanahoria (14% diariamente y 46% semanalmente). otros productos con alta frecuencia de compra son, en su orden: limón, papa, cebolla larga, arveja y cilantro. los productos de menor consumo por parte de la población entrevistada son la col de bruselas (62% nunca, 22% rara vez), la berenjena (52% nunca, 24% rara vez), el rábano (40% nunca y 31% rara vez). les siguen el calabacín, la uchuva y la calabaza. en promedio, 50% prefiere comprar los vegetales semanal o quincenalmente (27% y 23%, respectivamente), y solo 6% prefiere hacerlo en forma diaria, lo cual puede explicar la baja frecuencia de compra observada en tiendas y mercados móviles (6% y 2%, respectivamente, figura 5). análisis factorial de correspondencias múltiples este método de análisis de datos permite observar las relaciones existentes entre las variables y los individuos tabla 1. frecuencias de compra de vegetales. vegetales cada día cada semana cada 15 días una vez al mes rara vez nunca apio 3% 27% 24% 16% 16% 14% acelga 1% 23% 25% 15% 19% 17% aguacate 1% 28% 30% 22% 16% 3% ajo 15% 26% 23% 18% 8% 11% arveja 9% 44% 27% 15% 3% 2% berenjena 0% 6% 10% 8% 24% 52% brócoli 1% 23% 25% 16% 16% 19% cebolla cabezona 18% 46% 24% 10% 0% 1% cebolla larga 17% 40% 24% 10% 5% 4% cilantro 9% 43% 23% 14% 8% 3% calabacín 0% 9% 14% 12% 30% 34% calabaza 0% 8% 13% 19% 29% 30% champiñones 0% 16% 26% 24% 22% 13% coles de bruselas 1% 2% 7% 7% 22% 62% coliflor 0% 21% 23% 18% 20% 18% espinaca 1% 29% 31% 19% 12% 8% fresa 2% 26% 27% 18% 19% 8% habichuela 4% 43% 29% 14% 5% 4% lechuga 6% 43% 27% 12% 10% 3% limón 16% 42% 27% 13% 2% 1% naranja 16% 44% 23% 13% 5% 1% papa 20% 37% 25% 16% 2% 0% papa criolla 4% 34% 30% 20% 10% 2% pepino cohombro 5% 28% 30% 20% 10% 8% pimentón 6% 25% 30% 21% 10% 8% plantas aromáticas 9% 17% 12% 20% 24% 19% rábanos 1% 7% 11% 10% 31% 40% remolacha 0% 12% 23% 20% 24% 22% repollo 1% 19% 21% 15% 23% 21% tomate 24% 45% 23% 6% 1% 0% uchuvas 1% 9% 13% 14% 39% 24% zanahoria 14% 46% 25% 13% 2% 1% promedio total 6% 27% 23% 15% 15% 14% estudiados en forma simultánea, evidenciando los factores que están afectando los datos obtenidos. el investigador puede hacer una ponderación de las variables, escogiendo las más importantes como variables “actimontoya et al.: preferencias de mercado... 1892004 vas”, y como variables “ilustrativas o suplementarias” las que presentan características de los individuos que complementan la información aportada por las variables activas. en este estudio se utilizó el programa spad 3.5, que organiza los datos en un plano factorial, el cual es una representación gráfica de la ubicación de las variables y de los individuos entre sí y con respecto a los ejes factoriales. las variables que se ubiquen más cerca estarán más relacionadas entre sí. en la figura 8 se presenta el plano factorial que se obtiene al poner todas las variables como activas. se observan dos grandes grupos: los que tienen un bajo consumo de hortalizas, que las compran quincenalmente, mensualmente o rara vez, y quienes hacen un consumo frecuente de hortalizas, que adquieren estos productos diaria o semanalmente. en el primer grupo la excepción la hace el aguacate y en el segundo la papa, que muestran una relación inversa. al tomar como variables activas el estrato y los ingresos, se obtiene que las familias de estratos 4, 5 y 6 compran diariamente champiñones, rábano, repollo, remolacha, apio y otros menos frecuentes en la canasta familiar, mientras que muestran un bajo consumo de limón, tomate, zanahoria y papa. en este grupo hay personas que consumen diariamente aguacate, al tiempo que otros no lo hacen nunca, de lo que se puede deducir que el consumo de un producto determinado puede estar más ligado a consideraciones culturales que al nivel de ingresos. a medida que se incrementan los ingresos aumenta el interés de adquirir vegetales preseleccionados a domicilio. las familias de estratos 1, 2 y 3 compran diariamente vegetales como la cebolla cabezona, la arveja y la habichuela. no consumen champiñones, papa criolla y apio. estas personas no estarían interesadas en adquirir los vegetales a domicilio, como se presenta en la figura 9. conclusiones el monto de la inversión que hacen las familias mensualmente en vegetales se mantiene relativamente constante al variar el nivel de ingresos. 59% de las familias invierten entre $50.000 a $100.000 mensuales. el supermercado es el lugar predilecto para comprar los vegetales. un factor importante en la definición del figura 8. análisis factorial de correspondencias múltiples tomando todas las variables como activas. agronomía colombiana 190 vol. 22 · no. 2 figura 9. análisis factorial de correspondencias múltiples tomando estrato e ingresos como variables activas (representadas en cuadros negros). sitio de compra es la frecuencia con que se adquieren los productos. debido a que solo 6% acostumbra comprar diariamente sus vegetales, se hace menos atractivo hacerlo en tiendas y mercados móviles, para los estratos identificados. en los estratos socioeconómicos 1 2 y 3, el papel de financiación y de ventas de porciones de productos le proporcionan a la tienda un papel más destacado. las mujeres, para bogotá, son generalmente las que deciden la compra de vegetales, por lo que las estrategias de mercadeo deben ir orientadas principalmente hacia ellas. los productos con mayor frecuencia de compra son el tomate, la cebolla cabezona, la naranja y la zanahoria. los de menor consumo fueron la col de bruselas, la berenjena y el rábano; estos últimos son adquiridos principalmente por personas de estratos 4, 5 y 6. el interés en comprar productos preseleccionados a domicilio es proporcional a los ingresos y el estrato de las familias. las de mayores ingresos muestran el mayor interés por estos canales de comercialización. el mercadeo de estos productos se facilita por la buena disponibilidad de medios de comunicación como el teléfono, internet y citófono. agradecimientos los autores desean expresar sus agradecimientos a los estudiantes del programa de especialización en horticultura de la facultad de agronomía de la universidad nacional (segundo semestre de 2002) quienes contribuyeron con este estudio en su fase preliminar, y a la profesora de la facultad de ciencias económicas de la universidad nacional, sede bogotá, luz alexandra montoya restrepo, por sus valiosos comentarios y observaciones al documento final. bibliografía buwernett, j. 1998. promoción, conceptos y estrategias. mcgraw-hill, méxico. céspedes, a. 1998. principios de mercadeo. 2da edición. ecoe, bogotá. 424 p. montoya et al.: preferencias de mercado... 1912004 díaz, l. g. 2002. estadística multivariada: inferencia y métodos. departamento de estadística, universidad nacional de colombia, bogotá. dinero. 2004. en qué gastan los colombianos. revista dinero 212, agosto 20 de 2004. etzel, m. j.; b. j. walker y w. stanton. 1997. marketing. 11a. edición. irwin/mcgraw-hill. kotler, p. 1985. dirección de mercadotecnia: análisis, planeación y control. editorial diana, méxico. 867 p. lebart, l. 1998. exploring textual data. kluwer academic, dordrecht, boston. 245 p. scheaffer, r. y w. mendenhall. 1987. elementos de muestreo. editorial iberoamérica, méxico d.f. resumen abstract el presente trabajo se realizó en el municipio de pasto, departamento de nariño, colombia, a 2.710 msnm. el objetivo fue evaluar la reacción de los clones de papa blanca, pintada, rosada tipo capiro, roja guata, roja redonda y roja loca y tres variedades mejoradas: parda suprema, roja nariño y betina, al ataque de la gota (phytophthora infestans). se utilizó un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones y nueve tratamientos. para la variable severidad los mejores genotipos fueron blanca, pintada, parda suprema y betina con un promedio de 19,72; 21,99; 23,15 y 23,62%, respectivamente. el mejor rendimiento fue obtenido por los genotipos blanca, pintada, parda suprema, betina y roja loca con 29,61; 24,66; 25,71; 27,12 y 28,05 t.ha-1, en su orden. the present work was done in the municipality of pasto, nariño department, colombia, at 2,710 m a.s.l. the objective was to evaluate the reaction of the potato clones blanca, pintada, rosada capiro, roja guata, roja redonda and roja loca and three improved varieties: parda suprema, roja nariño and betina to the late blight (phytophthora infestans) attack. a random block design with four repetitions and nine treatments was used. regarding the severity variable the best genotypes were: blanca, pintada, parda suprema and betina with means of 19.72, 21.99, 23.15 and 23.62% respectively. the genotypes blanca, pintada, parda suprema, betina and roja loca recorded the best yield with 29.61, 24.66, 25.71, 27.12 and 28.05 t·ha-1 respectively. key words: severity, clone, nariño, yield.palabras clave: severidad, clon, nariño, rendimiento. fecha de recepción: 20 de febrero de 2008. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 docente, facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto (colombia). cbet70@yahoo.com 2 ingenieros agrónomos, facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto (colombia). elizabethportilla@yahoo.com; hasp888@hotmail.com agronomía colombiana 26(3), 411-416, 2008 evaluación de la reacción de nueve genotipos de papa (solanum tuberosum subsp. andigena) al ataque de phytophthora infestans (mont) de bary evaluation of the reaction of nine potato (solanum tuberosum subsp. andigena) genotypes to the attack of phytophthora infestans (mont) de bary carlos betancourth g.1, elizabeth portilla b.2 y hugo salas p.2 introducción el cultivo de la papa se destaca a nivel nacional como una de las actividades agropecuarias más importantes ya que en torno a su explotación se genera el desarrollo de muchos sectores. en forma directa la papa es un producto de consumo masivo, principalmente en la dieta de los estratos de menor ingreso. indirectamente es un gran promotor de otros sectores de economía como el transporte, la industria, distribuidores de agroquímicos, producción de empaques, entre otros (fedepapa, 2002). nariño se destaca como una de las zonas productoras de papa a nivel nacional. en este departamento las variedades más cultivadas son roja, parda y capiro. de acuerdo con el censo papero 2005-2006 se reportan 25.631 ha anuales, con un rendimiento de 17.342 kg·ha-1 (minagricultura, 2006). la “gota” o tizón tardío es la enfermedad más limitante o de mayor importancia económica en la producción de este cultivo, causada por el fitopatogéno phytophthora infestans (mont) de bary que se presenta en casi todas las regiones paperas, especialmente en zonas de clima húmedo y frío, y puede destruir totalmente el cultivo en poco tiempo, razón por la cual se considera el problema más serio para su producción a nivel mundial (agrios, 2004). la mayoría de las variedades de papa sembradas en colombia son altamente susceptibles a este patógeno, y la protección de las cosechas se basa en el uso de fungicidas. si la enfermedad no es controlada a tiempo puede ocasionar pérdidas hasta del 100%. en colombia la universidad nacional, sede bogotá, lanzó variedades resistentes a la enfermedad, como parda suprema, roja nariño y betina, las cuales con el paso del tiempo han ido perdiendo su resis412 agron. colomb. 26(3) 2008 tencia y llega a utilizarse el mismo número de aplicaciones de fungicidas que en las variedades susceptibles para el control de la enfermedad. con estos antecedentes se planteó la siguiente investigación con el fin de evaluar la reacción de seis selecciones clonales de papa guata (solanum tuberosum subsp. andigena) y tres variedades mejoradas, en cuanto a componentes de rendimiento y reacción a gota (p. infestans), buscando encontrar fuentes de tolerancia a la enfermedad. materiales y métodos este ensayo se realizó en el corregimiento de mapachico, municipio de pasto, ubicado a una altura de 2.710 msnm, con temperatura promedio de 13 ºc y precipitación anual de 750 mm. se evaluaron seis selecciones clonales de papa guata (solanum tuberosum subsp. andigena): blanca, pintada, guata roja, roja redonda, rosada tipo capiro y roja loca, y las variedades mejoradas roja nariño, parda suprema y betina. se utilizó el diseño de bloques al azar con nueve tratamientos y cuatro repeticiones. el ensayo se estableció en un lote con las siguientes dimensiones: 42 m de largo por 13,2 m de ancho. cada repetición tuvo un surco de 10 m con una distancia entre sí de 1,20 m. los bloques estuvieron separados entre sí a una distancia de 0,5 m. además se estableció en todo el borde de los bloques un surco con semilla de papa susceptible a gota. para evaluar la severidad de gota (p. infestans) se tomaron cinco plantas al azar las cuales se marcaron, y en cada una 1 10 25 50 75 100 figura 1. escala modificada para evaluar severidad de gota en papa, propuesta modificada por clive (1970), expresada en porcentaje. 4132008 betancourth g., portilla b. y salas p.: evaluación de la reacción de nueve genotipos de papa... se señaló la hoja a evaluar, tomándolas como referencia para posteriores evaluaciones de severidad. para evaluar el grado de severidad se utilizó la escala gráfica propuesta por clive (1970) (figura 1), dada en porcentaje: 1, 10, 25, 50, 75 y 100%. se realizaron tres lecturas a partir de los 70 días después de la emergencia, con intervalos de 20 días entre lecturas. el índice de área foliar (iaf) se determinó estableciendo la relación entre el área foliar de la planta y el espacio que esta ocupa en el campo. el espacio ocupado por la planta se obtuvo del producto entre la distancia de siembra y la distancia entre surcos, en este caso correspondió a 0,48 m2 (gómez et al., 1999). con el fin de registrar el número de tubérculos por planta, se tomaron diez plantas al azar por cada parcela útil. para registrar el rendimiento se tomaron diez plantas al azar por cada parcela útil; se registró el peso en kg·ha-1, posteriormente se promedió la producción, y se llevó a t·ha-1. las variables evaluadas se sometieron al análisis de varianza y la prueba de significancia de tukey. los datos en porcentaje se transformaron mediante la fórmula %arcsen . los componentes de rendimiento se interpretaron mediante un análisis de regresión múltiple y un análisis de sendero para determinar cuál de los componentes o variables aportan más a la producción. resultados y discusión severidad de la gota (phytophthora infestans) los genotipos blanca, pintada, parda suprema y betina tuvieron el menor porcentaje de daño con promedios de 19,72; 23,15; 21,9 y 23,62%, respectivamente, en comparación con los genotipos roja redonda, guata roja y rosada tipo capiro, los cuales mostraron los promedios más altos en cuanto a severidad con 71,52; 71,28 y 71,18%, respectivamente (tabla 1). las diferencias en la reacción de cada genotipo se debe a la capacidad de la planta para servir como hospedante y su reacción con el patógeno; esta respuesta depende de su constitución genética y las combinaciones previas de los factores ambientales que darán respuestas diferentes a las interacciones de células y tejidos de la planta en determinado momento (niks y lindhout, 2004). los porcentajes mas bajos de tejido afectado en los genotipos pintada, blanca, parda suprema, betina y roja loca mostraron una mayor tolerancia a la enfermedad. el contacto del patógeno con el hospedante no se limita solo los genotipos parda suprema, betina y roja nariño son materiales catalogados como resistentes a la enfermedad; sin embargo en este ensayo se encontró la pérdida de esa resistencia principalmente de betina y roja nariño, esto se puede explicar probablemente por la variabilidad genética de las interacciones hospedante-patógeno, es decir por la presión de selección a la que está expuesto el patógeno, de donde surgen nuevos genes de virulencia llamadas "razas fisiológicas", capaces de vencer los genes de resistencia del hospedante. dentro de las posibles explicaciones se tiene una mutación de pérdida en el locus de avirulencia por parte del patógeno (vallejo y estrada, 2002). índice de área foliar los genotipos parda suprema, roja loca y betina obtuvieron los iaf más altos (23,36; 22,56 y 20,11, respectivamente), a diferencia de blanca y roja redonda que presentaron los iaf más bajos (11,30 y 9,86) (tabla 1). la variación de los resultados obtenidos para los distintos genotipos se debe a que presenta una arquitectura y un patrón de desarrollo específico concatenado a la influencia de las condiciones ambientales (medina, 2001). de esta forma en los genotipos guata roja, rosada tipo capiro y roja redonda el bajo iaf fue causa de la susceptibilidad a la enfermedad (tabla 1), pues el desarrollo del tabla 1. prueba de comparación de medias para severidad, índice de área foliar (iaf), número de tubérculos por planta y rendimiento obtenidos por los genotipos de papa evaluados en el corregimiento de mapachico, municipio de pasto. genotipo severidad de gota (%) iaf tubérculos por planta rendimiento (t·ha-1) blanca 19,72 c 11,30 h 17,25 a 29,61 a pintada 23,15 c 13,57 f 15,60 ab 24,66 abc guata roja 71,28 a 15,40 e 11,39 b 15,47 d roja redonda 71,52 a 11,30 h 15,13 ab 17,88 cd rosada capiro 71,18 a 12,13 g 13,38 ab 19,55 bcd roja loca 41,22 b 22,56 b 17,11 a 28,05 a roja nariño 42,80 b 17,17 d 12,85 ab 19,21 bcd betina 22,00 c 23,36 a 17,42 a 25,71 abc parda suprema 23,62 c 20,11 c 14,13 ab 27,12 ab promedios con letras distintas indican diferencias significativas según la prueba de tukey (p<0,05). en crecimiento y reproducción de p. infestans después de su establecimiento, sino la cantidad de infección que se reduce con la presencia de daños o síntomas por unidad de patógeno presente (agrios, 2004; niks y lindhout, 2004, y sañudo y betancourth, 2005). 414 agron. colomb. 26(3) 2008 patógeno ocupó gran parte del área foliar de los genotipos y disminuyó considerablemente el iaf; esto a su vez afectó directamente el rendimiento. en los genotipos pintada y blanca, el iaf fue relativamente bajo (tabla 1); en este caso el resultado fue consecuencia de su baja área foliar, lo cual está determinado por la constitución genética y la interacción con el ambiente (moreno, 2000). tabla 2. correlación para las variables severidad, índice de área foliar, número de tubérculos por planta y rendimiento. variable índice de área foliar número de tubérculos severidad de gota rendimiento 0,56* 0,8* -0,64* * altamente significativo. rendimiento los mejores rendimientos se presentaron en los genotipos blanca, roja loca, betina, parda suprema y pintada, con promedios de 29,61; 28,05; 27,12; 25,71 y 24,66 t·ha-1 respectivamente. los rendimientos más bajos se encontraron en los genotipos roja redonda y roja guata con promedios de 17,88 y 15,47 t·ha-1 (tabla 1). los genotipos que presentaron el mejor rendimiento fueron menos afectados por la enfermedad; esto permite demostrar el alto grado de asociación entre las variables severidad y rendimiento (tabla 2). de esta manera se puede afirmar que dichos genotipos tienen un mayor grado de tolerancia a la enfermedad; el hospedante que muestra tolerancia restringe las consecuencias dañinas de la infección por el parásito, mas no evita que este se desarrolle en la planta (sañudo y betancourth, 2005); además se relaciona con lo que plantea eliott (1996), “la tolerancia a la enfermedad es la capacidad de las plantas para producir una buena cosecha aun cuando sean infectadas por un patógeno. además la tolerancia es el resultado de las características hereditarias específicas de la planta hospedante que permite que el patógeno se desarrolle y propague en ella, mientras que la planta sobrevive para dar una buena cosecha”. número de tubérculos por planta el comportamiento de los genotipos blanca, parda suprema y roja loca para esta variable fue estadísticamente igual, con los promedios más altos (17,25; 17,42 y 17,11 tubérculos por planta, respectivamente) en comparación con el genotipo guata roja, el cual obtuvo el promedio más bajo: 11,39 (tabla 1). los genotipos que mostraron menor porcentaje de área foliar afectada por la enfermedad obtuvieron a su vez el número de tubérculos más alto, a diferencia de los genotipos susceptibles que obtuvieron un bajo número de tubérculos; en este caso podemos afirmar que entre estas dos variables ocurrió un grado de asociación (tabla 2), en que el número de tubérculos se vio directamente afectado por la severidad de la enfermedad. la traslocación de los carbohidratos y azúcares hacia los órganos de reserva, como son los tubérculos, está directamente relacionada con el área fotosintética de la planta, la cual se ve afectada por la presencia de un patógeno (redepapa, 2002). este caso se puede observar en los genotipos más afectados por la enfermedad, donde el número de tubérculos fue menor (tabla 1). los genotipos susceptibles a la enfermedad no alcanzaron a desarrollar un buen número de tubérculos debido a la baja disponibilidad de hidratos de carbono y fotoasimilados necesarios para el engrosamiento y buen desarrollo del tubérculo; proceso que se ve afectado por el ataque de un patógeno sobre el área foliar de las plantas, lo que influye directamente en el proceso de la fotosíntesis, en este caso inhibe el movimiento de los nutrientes hacia las hojas, estas no funcionan de manera adecuada, la fotosíntesis disminuye o cesa y se reduce total o parcialmente la cantidad de nutrientes que deben desplazarse hasta los estolones. además los tubérculos compiten por la materia seca disponible, que a su vez está influenciada por los cambios ambientales (redepapa, 2002; molina, 1997). el análisis de regresión múltiple permite establecer el siguiente modelo: rto: 0,038 (iaf)+1,62 (nº tubérculos)-0,088 (severidad) este modelo se ajusta en un r2 = 0,976, lo cual demuestra que el 97,6% de la varianza total del rendimiento se puede explicar por el efecto del índice de área foliar, número de tubérculos y severidad. la severidad tuvo un efecto negativo sobre el rendimiento, mientras que el índice de área foliar y el número de tubérculos por planta tuvieron un efecto positivo. según el análisis de sendero (figura 2), el efecto de la severidad de p. infestans sobre el rendimiento fue negativo, ya que el efecto total de la severidad sobre el rendimiento fue de –0,64, de esto –0,33 corresponde al efecto directo de la enfermedad. también esta variable afecta indirectamente al rendimiento a través de las variables índice de área foliar 4152008 betancourth g., portilla b. y salas p.: evaluación de la reacción de nueve genotipos de papa... y número de tubérculos por planta, para lo cual se tuvo un efecto indirecto de –0,3. el efecto que tuvo la severidad de la enfermedad sobre el rendimiento del cultivo fue determinante; esto se pudo observar en el caso de los genotipos roja redonda, rosada tipo capiro y roja guata los cuales presentaron un alto porcentaje de severidad (tabla 1) y al mismo tiempo mostraron los rendimientos más bajos (tabla 1). el ataque de p. infestans está dirigido principalmente al follaje; destruye los tejidos de las hojas, disminuye la fotosíntesis debido a la reducción, e incluso la muerte, de la superficie fotosintética de la planta, y afecta la producción de sus frutos (manners, 1993). el efecto total del índice de área foliar sobre el rendimiento fue positivo con valor de 0,3, de donde el -0,060 correspondió al efecto directo del índice de área foliar; los efectos indirectos totales (relación entre severidad y número de tubérculos) fueron de 0,237 (figura 2). teniendo en cuenta los resultados para iaf (tabla 1), los genotipos parda suprema, roja loca y betina presentaron los promedios más altos, a diferencia de pintada y blanca que obtuvieron un índice de área foliar relativamente bajo. pero al comparar los rendimientos se puede apreciar que no hubo diferencias significativas entre estos genotipos, siendo a la vez los más altos. en este caso se estableció que no siempre un cultivo con un bajo índice de área foliar va a tener una baja producción. esto se atribuye al potencial que tiene cada genotipo para crecer y desarrollarse, lo cual dependerá de la cantidad de energía solar que capten, la eficiencia fotosintética de sus hojas y la forma y rapidez del trasporte de los asimilados (cabezas y novoa, 2000). el efecto total del número de tubérculos por planta sobre el rendimiento fue de 0,80, del cual 0,64 correspondió al efecto directo del número de tubérculos por planta; los efectos indirectos totales (relación entre severidad e índice de área foliar) fueron de 0,15 (figura 2). el número de tubérculos por planta es una variable que influye notoriamente sobre el rendimiento, como se pudo apreciar casi en la totalidad de los genotipos (tabla 1). el rendimiento de los tubérculos en cultivo de papa está determinado por la cantidad de radiación fotosintéticamente activa interceptada por el follaje, por la eficiencia con la cual la radiación interceptada es convertida en materia seca y por la proporción de acumulación de materia seca traslocada a los tubérculos, todo lo cual incrementa la producción (rodríguez y corchuelo, 2004). figura 2. diagrama análisis de sendero. conclusiones los genotipos pintada, parda suprema, betina, roja loca y blanca presentaron un mayor grado de tolerancia a la enfermedad. las variables severidad de gota, índice de área foliar y número de tubérculos por planta tuvieron un efecto importante en el rendimiento del cultivo. el potencial productivo de un genotipo es una característica agronómica muy interesante que hace que la planta sea más eficiente en los procesos fotosintéticos. la colección y evaluación de genotipos de papa es una alternativa para encontrar fuentes de tolerancia a la gota (phytophthora infestans). agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a benjamín sañudo sotelo y hernando criollo, docentes de la facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño. literatura citada agrios, g. 2004. plant pathology. quinta edición. editorial limusa, méxico d.c. 310 p. redepapa-corpoica. 2002. boletín de papa. mecanismos para incrementar el número de tubérculos. en: http//www.redepapa.org. co/producciónred.html; consulta: 15 de abril de 2007. cabezas, m. y d. novoa. 2000. efectos de la remoción de hojas y frutos en la relación fuente-demanda en lulo (solanum quiseveridad índice de área foliar no. de tubérculos • severidad: -0,64 • iaf: 0,30 • no. de tubérculos: 0,80 efectos totales de las variables sobre el rendimiento: rendimiento 0,644 0,1024 0,0096 0,060 -0,283 0,145 0,1353-0,024 -0,33 416 agron. colomb. 26(3) 2008 toende). pp. 70-71. en: memorias iii seminario de frutales de clima frío moderado. manizales. clive, j. 1970. a manual of disease assessment keys for plant diseases. canandian department of agriculture. 50 p. elliott, f. 1996. mejoramiento de plantas citogenéticas. continental, méxico. 450 p. federación colombiana de productores de papa. 2002. vademécum del cultivo de la papa. grafemas, bogotá. 132 p. gómez, c., c. buitrago, m. cante y b. huertas. 1999. ecofisiología de la papa (solanum tuberosum) utilizada para consumo fresco y para la industria. revista comalfi 26, 42-55. manners, j. 1993. introducción a la fitopatología. editorial limusa, méxico d.f. 120 p. medina, f., w. chang, j. bracho, m. marín y d. esparza. 1996. efecto de la edad y el genotipo sobre el crecimiento del área foliar en el fríjol vigna unguiculata (l). walp. revista de la facultad de agronomía 13(1), 61-72. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. consolidado agropecuario acuícola y pesquero. editar, pasto. pp. 114-116. molina, l. 1997. manejo de las enfermedades del follaje de la papa causadas por hongos. pp. 79-87. en: memorias manejo sanitario del cultivo de la papa. universidad de nariño, pasto. moreno, j. 2000. manejo integrado del cultivo de la papa. corpoica, tibaitatá, mosquera. 185 p. niks, r. y w. lindhout. curso sobre mejoramiento para la resistencia durable a patógenos especializados. wageningen agricultural university, holanda. 150 p. rodríguez, l., g. corchuelo y c.e. ñústez. 2004. densidad de población y su efecto sobre rendimiento de papa (solanum tuberosum l. cv. parda pastusa). agron. colomb. 22(1), 23-31. sañudo, b. y c. betancourth. 2005. fundamentos de fitomejoramiento. universidad de nariño, pasto. pp. 98-101. vallejo, f.a. y e. i. estrada. 2002. mejoramiento genético de plantas. universidad nacional de colombia, palmira. 402 p. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen el objetivo de este trabajo fue analizar las principales variables asociadas a la resistencia poscosecha del tomate cherry (tomate tipo cereza (solanum lycopersicum var. cerasiforme), y con base en ello, orientar la selección de materiales para programas de mejoramiento. se utilizó un diseño experimental en bloques completos aleatorizados, con tres repeticiones y 10 frutos por parcela. para el análisis de los datos se adoptó un diagrama causal ilustrativo, considerando la resistencia poscosecha como variable básica, y las siguientes variables explicativas: peso medio de los frutos, diámetro de la cicatriz del pedúnculo, grosor del mesocarpio, contenido de sólidos solubles y ph. se realizaron análisis de varianza, correlaciones genotípicas y multicolinealidad; y desdoblamiento de las correlaciones genotípicas por medio de análisis de ruta (portugués: “análise de trilha”). considerando separadamente los caracteres estudiados, el grosor del mesocarpio y el peso medio de los frutos son los que contribuyen en una mayor medida a explicar las variaciones en la resistencia poscosecha del tomate cherry. es posible obtener ganancias en resistencia poscosecha por medio de selección indirecta vía grosor del mesocarpio. esta ganancia será mayor si entre los frutos de mayor grosor del mesocarpio se seleccionan los que presentan menor peso. the current study was aimed at analyzing key variables involved in post-harvest resistance of cherry tomato (solanum lycopersicum var. cerasiforme) that are useful for guiding the selection of new materials in breeding programs. a completely randomized block design with three replications and 10 fruits per plot was applied. the data were analyzed by means of a causal diagram considering post-harvest resistance as the basic variable, and the following explanatory variables: fruit mean weight, peduncle scar diameter, mesocarp thickness, soluble solids content and ph. further analyses were: anova, genotypic correlations, diagnosis of multicollinearity, and the display of genotypic correlations through path analysis (portuguese: “análise de triha”). mesocarp thickness and fruit mean weight are the characters that explained cherry tomato post-harvest resistance variations to a greater extent. gains in this feature could be obtained through indirect selection of mesocarp thickness. such improvement could be optimized by further selecting lighter fruits out of those having a thicker mesocarp. key words: improvement, indirect selection, correlation analysis, solanum lycopersicum var. cerasiforme. palabras clave: mejoramiento, selección indirecta, análisis de correlación, solanum lycopersicum var. cerasiforme. fecha de recepción: 27 de marzo de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 departamento de biología general, universidad federal de viçosa, viçosa, mg (brasil). 2 departamento de agricultura, universidad federal de lavras, lavras, mg (brasil). 3 departamento de biología, universidad federal de lavras, lavras, mg (brasil). 4 centro de ciências agrárias, universidade federal do espírito santo, alegre, es (brasil). 5 autor de correspondencia. fabiomsobreira@yahoo.com.br agronomía colombiana 27(3), 401-406, 2009 bares y en la fabricación de diversos platos como aperitivo (machado et al., 2003). para que los frutos de tomate cherry expresen la máxima calidad organoléptica, estos deben ser colectados maduros para ser comercializados (wills y ku, 2002). sin embargo, la cosecha en una etapa más avanzada de maduración reduce de forma significativa la vida poscosecha de los fisiología y tecnología de poscosecha análisis de ruta de tomate cherry en poscosecha path analysis of cherry tomato during post-harvest fábio moreira sobreira1, 5, fabricio moreira sobreira2, carlos felipe barrera sánchez1, diogo gonçalves neder3 y frederico de pina matta4 introducción el tomate es una de las más importantes hortalizas cultivadas en el mundo. este hecho se deriva de los diversos tipos de frutos que la especie presenta y de las variadas formas de consumo que ofrece (gusmão et al., 2000; marim et al., 2005). se destaca actualmente el tomate cherry (tomate tipo cereza) (solanum lycopersicum var. cerasiforme), caracterizado por pequeños frutos con diferentes tamaños, colores y sabores, que explican su creciente uso en restaurantes, 402 agron. colomb. 27(3) 2009 frutos, convirtiéndose en un obstáculo para una mayor comercialización de este tipo de tomate (jha y matsuoka, 2005). varios autores utilizan el análisis de ruta (portugués: “análise de trilha”) centrado en la producción del cultivo (coimbra et al., 2004; marchezan et al., 2005; silva et al., 2005). sin embargo, la utilización de la metodología en otras variables básicas de igual importancia, como la resistencia en poscosecha, ha sido desestimada. el conocimiento de la correlación entre caracteres puede ser relevante cuando el objetivo es la selección simultánea de caracteres, o cuando un carácter de interés presenta baja heredabilidad, siendo de difícil identificación y respuesta para obtener ganancia genética. al seleccionar un carácter de alta heredabilidad, de fácil cuantificación e identificación, y que presente alta correlación con el carácter deseado, el mejorador podrá obtener mayores ganancias en relación con la utilización de selección directa (falconer y mackay, 1996). la cuantificación y la interpretación de la magnitud de una correlación puede ocasionar errores en la estrategia de selección, pues alta correlación entre los caracteres puede ser resultado del efecto sobre estos, de un tercero o de un grupo de caracteres (cruz y regazzi, 1994). por medio del análisis de ruta desarrollado por wright (1921) y detallado por li (1975) es posible ampliar los coeficientes de correlación en efectos directos e indirectos sobre una variable básica, cuyas estimativas son obtenidas por medio de ecuaciones de regresión considerando la normalización de las variables. además de comprender las relaciones de causa-efecto entre las variables, el desarrollo de la correlación depende del conjunto de variables estudiadas, normalmente establecidas por el conocimiento previo del mejorista, de la importancia de estas y de su posible interrelación, definidas en el diagrama de ruta (cruz y carneiro, 2003). este trabajo tuvo como objetivo analizar las principales variables relacionadas con la resistencia poscosecha en tomate cherry, y orientar la selección de materiales para programas de mejoramiento. materiales y métodos el experimento fue conducido en el centro de ciencias agrarias de la universidad federal de espírito santo (ccaufes), en el municipio de alegre, es (brasil), durante el año 2006. para el desarrollo del trabajo se utilizaron 15 accesiones de tomate cherry del banco de germoplasma del cca-ufes, las cuales fueron seleccionadas por su creciente demanda. el delineamiento experimental empleado fue de bloques completos aleatorizados, con tres repeticiones y 10 frutos por parcela. las plantas fueron cultivadas en invernadero conforme recomendaciones de filgueira (2003), siendo los frutos en estado maduro, recolectados y caracterizados con descriptores morfoagronómicos, propuestos por el international plant genetic resources institute (ipgri, 1996). la resistencia poscosecha fue evaluada en laboratorio sobre condiciones ambientales, con temperatura media de 26°c y 65% de humedad relativa del aire, siguiendo el método de aplanación no destructiva propuesto por calbo y nery (1995). está técnica es empleada en todo el mundo para la medición de la firmeza de frutos, relacionada con la presión de turgencia de las células. se realizó el análisis de varianza, estimando la correlación genotípica y el coeficiente de determinación genotípico, conforme mode y robinson (1959) y vencovsky y barriga (1992), respectivamente. fue cuantificada la multicolinearidad de la matriz x`x según los criterios indicados por montgomery y peck (1981). para detectar las variables que contribuirán para el surgimiento de la multicolinearidad, se efectuó el análisis de los elementos de auto vectores asociados a los autovalores, descrita por belsley et al. (1980). se procedió al descarte adecuado de estas, y se realizaron los desdoblamientos de las correlaciones genotípicas en efectos directos e indirectos por medio del análisis de ruta desarrollado por wright (1921). para el análisis de los datos se adoptó un diagrama casual ilustrativo considerando la variable resistencia poscosecha (rpc en kgf cm-2) como variable básica y las variables explicativas primarias: peso medio de los frutos (pmf en g), diámetro de la cicatriz del pedúnculo (dcp en mm), grosor del mesocarpio (gdm en mm), contenido de sólidos solubles totales (sst en °brix) y ph, conforme lo ilustrado en la fig 1. en esta se observa el interrelacionamiento de las variables analizadas, donde la flecha unidireccional indica el efecto directo (coeficiente de ruta) de cada variable explicativa, en cuanto la flecha bidireccional representa la interdependencia de dos variables explicativas, cuya magnitud es cuantificada por la correlación genotípica. los resultados del análisis de ruta fueron interpretados de acuerdo con vencovsky y barriga (1992), considerando que los coeficientes de correlación y efectos directos elevados indican que estas variables independientes explican parte de la alteración de la variable básica, y coeficientes de correlación positivos, o negativos, pero con efecto directo de señal diferente o insignificante, indican que variables con mayores efectos indirectos deben ser consideradas simul4032009 sobreira, sobreira, sánchez, neder y matta: análisis de ruta de tomate cherry en poscosecha táneamente para explicar la alteración de la variable básica. los análisis estadísticos fueron realizados de acuerdo con cruz et al. (2004), siendo procesados en el programa genes (cruz, 2001). resultados y discusión por medio del análisis de varianza se verificó la existencia de diferencias significativas al 1% de probabilidad por el test f en todas las variables (tab. 1), evidenciando variación entre los genotipos. se obtuvieron estimativas de correlación genotípica significativas entre todas las variables. el diagnóstico de multicolinearidad de la matriz de correlación genotípica indicó nc<100, caracterizado como multicolinearidad baja, no siendo problema para el análisis de ruta. los efectos de las variables explicativas sobre la variable básica son presentados en la tab. 2. el coeficiente de determinación del modelo de análisis de ruta (r2) superior a la unidad demuestran que las variaciones de la variable básica son totalmente explicadas por el esquema casual. figura 1. diagrama casual ilustrativo que demuestra los efectos directos e indirectos de las variables explicativas: (1) peso medio de los frutos, (2) diámetro de la cicatriz del pedúnculo, (3) grosor del diámetro del mesocarpio, (4) contenido de sólidos solubles totales y (5) ph sobre la variable básica: (y) resistencia poscosecha de los frutos. pyi: efecto directo de cada una de las cinco variables explicativas sobre la variable básica. rij: coeficiente de correlación genotípica entre las variables explicativas. tabla 1. medias, coeficientes de variación y cuadrados medios del análisis de varianza de las variables: peso medio de los frutos (pmf), diámetro de la cicatriz del pedúnculo (dcp), grosor del mesocarpio (gdm), contenido de sólidos solubles totales (sst), ph y resistencia poscosecha (rpc). fv gl cuadrados medios pmf dcp gdm sst ph rpc bloques 2 9,77 0,130 0,330 0,040 0,003 0,005 genotipo 14 293,28 ** 6,000** 4,230** 4,620** 0,070** 0,022 ** residuo 28 9,42 0,400 0,180 0,500 0,030 0,007 media cv (%) 14,96 3,63 3,36 3,31 4,30 0,56 20,52 17,42 12,78 21,30 3,78 15,50 **significativo al 1% de probabilidad por el test f. rpc (y) pmf (1) dcp (2) gdm (3) sst (4) ph (5) py1 py2 py3 py4 py5 r12 r23 r34 r45 r35 r25 r15 r14 r24 r13 404 agron. colomb. 27(3) 2009 para la variable pmf, con coeficiente de correlación positivo de 0,495 y efecto directo negativo (-0,660) sobre la rpc, se observa que la correlación genética es causada principalmente por los efectos indirectos, no existiendo relación de causa-efecto. en este caso, caracteres casuales indirectos y significativos deben ser considerados simultáneamente en el proceso de selección, como es sugerido por cruz y regazzi (1997). entre los efectos indirectos, se destaca el elevado efecto positivo de la variable gdm sobre la variable básica (1,410), lo cual evidencia que a pesar de que la variable explicativa se presenta positivamente correlacionada con la variable básica, la selección por medio de la variable pmf solamente será eficiente al aumentar la rpc, si son considerados simultáneamente los efectos indirectos vía gdm. de esta forma, la selección indirecta usando la obtención de ganancias en rpc vía pmf deberá ser realizada en frutos de menor peso y, dentro de estos, los que presenten mayor grosor. la variable dcp presenta baja correlación positiva (0,243) y efecto directo negativo de reducida magnitud (-0,161) sobre la variable básica. no se recomienda para selección indirecta la utilización de variables que presentan bajos valores de correlación y efecto directo sobre la variable básica, siendo descartada la utilización de la variable dcp. en relación con la variable gdm, se observa correlación positiva de elevada magnitud (0,772), asociada a un alto efecto directo positivo sobre la variable básica (1,549), indicando relación causa-efecto. según severino et al. (2002), es importante, para fines de mejoramiento, identificar las características de alta correlación con la variable básica, aquellas de mayor efecto directo en sentido favorable a la selección, de modo que la respuesta correlacionada por medio de la selección indirecta sea eficiente. de esta forma, la variable gdm se destaca como la principal variable para ser considerada cuando se practica la selección indirecta para rpc. los efectos indirectos negativos de otras variables sobre la variable básica causan una reducción de la magnitud de la correlación. entre estos efectos, se destaca el efecto indirecto de la variable pmf sobre la variable básica (-0,601). la presencia de efectos indirectos negativos muestra la dificultad en seleccionar solamente con base en el comportamiento de la variable principal. vencovsky y barriga (1992) relatan que, aparentemente, no existe un método adecuado para maximizar la respuesta a la selección considerando apenas los componentes principales de la variable principal. en este caso, los autores sostienen que es necesario aplicar una selección restricta, pensando en eliminar los efectos indirectos indeseables para aprovechar el efecto directo existente. así, la selección para una única característica sobre la variable gdm será menos eficiente en promover el mejoramiento para la variable básica rpc que la selección restricta, pues la restricción permitirá la selección de los frutos de mayor tabla 2. estimativas de los efectos directos e indirectos de las variables explicativas: peso medio de los frutos (pmf), diámetro de la cicatriz del pedúnculo (dcp), grosor del mesocarpio (gdm), contenido de sólidos solubles totales (sst) y ph sobre la variable básica: resistencia poscosecha (rpc). variable efecto estimativa variable efecto estimativa pmf directo sobre rpc -0,660 sst directo sobre rpc 0,336 indirecto vía dcp -0,117 indirecto vía pmf 0,254 indirecto vía gdm 1,410 indirecto vía dcp 0,043 indirecto vía sst -0,129 indirecto vía gdm -0,586 indirecto vía ph -0,006 indirecto vía ph 0,139 total 0,495 total 0,187 dcp directo sobre rpc -0,161 ph directo sobre rpc 0,343 indirecto vía pmf -0,482 indirecto vía pmf 0,012 indirecto vía gdm 0,981 indirecto vía dcp 0,001 indirecto vía sst -0,090 indirecto vía gdm 0,244 indirecto vía ph -0,003 indirecto vía sst 0,136 total 0,243 total 0,738 gdm directo sobre rpc 1,549 gdm indirecto vía sst -0,127 indirecto vía pmf -0,601 indirecto vía ph 0,054 indirecto vía dcp -0,102 total 0,772 coeficiente de determinación (r2) 1,14597 4052009 sobreira, sobreira, sánchez, neder y matta: análisis de ruta de tomate cherry en poscosecha grosor, y dentro de estos la selección de los que presentan menor pmf, eliminando la influencia del efecto indirecto indeseable sobre la variable básica y, por consiguiente, proporcionando mayor incremento de la rpc. considerando la variable sst, se observó correlación baja (0,187) y reducido efecto directo positivo (0,336) sobre la rpc. según los conceptos expuestos arriba, esta variable debe ser descartada para selección indirecta. la variable ph presenta correlación elevada de 0,738 y efecto directo positivo sobre la variable básica (0,343), lo cual demuestra baja relación de causa-efecto. la selección vía ph también puede permitir la obtención de ganancia en la variable básica, a través de los efectos indirectos de las variables, gdm y sst, correspondiendo a 0,244 y 0,136, respectivamente. sin embargo, las ganancias en rpc serán reducidas debido a los bajos efectos directos e indirectos sobre la variable básica, no siendo indicada la utilización de esta variable para la selección indirecta. en la revisión de la literatura no fue encontrado ningún trabajo con análisis de ruta aplicado a poscosecha en tomate cherry, lo que resalta la importancia de esta investigación. la mayoría de los trabajos han relacionado el análisis de ruta a caracteres productivos en diversos cultivos (hidayatullah et al., 2008; lopes et al., 2007; marchezan et al., 2005; silva et al., 2005; coimbra et al., 2004). el presente estudio demuestra que así como los componentes de rendimiento, otras variables básicas deben ser más utilizadas, vista la relevancia y utilidad que poseen en la selección indirecta de materiales, conforme es elucidado por falconer y mackay (1996). conclusiones el grosor del mesocarpio y el peso medio de los frutos son los caracteres que aisladamente explican más las variaciones en la resistencia poscosecha de tomate cherry. ganancias en resistencia poscosecha pueden ser obtenidas por medio de selección indirecta vía grosor del mesocarpio. esta ganancia será mayor si dentro de los frutos de mayor grosor del mesocarpio son seleccionados los que presentan menor peso. literatura citada belsley, d.a., e. kuh y r.e. welch. 1980. regression diagnostics: identifying influential data and sources of collinearity. john wiley & sons, new york, ny. calbo, a.g. y a.a. nery. 1995. medida de firmeza em hortaliças pela técnica de aplanação. hortic. bras. 13(1), 14-18. coimbra, j.l. m., a.f. guidolin, m.l. de almeida, l. sangoi, m. ender y a. meroto júnior. 2004. análise de trilha dos componentes do rendimento de grãos em genótipos de canola. ciência rural 34(5), 1421-1428. cruz, c.d. 2001. programa genes: versão windows: aplicativo computacional em genética e estatística. ufv, viçosa, brasil. cruz, c.d. y p.c.s. carneiro. 2003. modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. vol. 2. ufv, viçosa, brasil. cruz, c.d. y a.j. regazzi. 1994. modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. ufv, viçosa, brasil. cruz, c.d. y a.j. regazzi. 1997. modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. 2a ed. ufv, viçosa, brasil. cruz, c.d., a.j. regazzi y p.c.s. carneiro. 2004. modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. vol. 1. 3a ed. ufv, viçosa, brasil. falconer, d.s. y t.f.c. mackay. 1996. introduction to quantitative genetics. 4a ed. longman, essex, uk. filgueira, f.a.r. 2003. novo manual de olericultura: agrotecnologia moderna na produção e comercialização de hortaliças. 2a ed. ufv, viçosa, brasil. gusmão, s.a.l. de, j.g. pádua, m.t.a. de gusmão y l.t. braz. 2000. efeito da densidade de plantio e forma de tutoramento na produção de tomateiro tipo “cereja” em jaboticabal-sp. hortic. bras. 18, 572-573. hidayatullah, h., a. shakeel, g. abdul y m. tariq. 2008. path coefficient analysis of yield component in tomato (lycopersicon esculentum). pak. j. bot. 40(2), 627-635. ipgri. 1996. descriptors for tomato (lycopersicon spp.). international plant genetic resources institute, roma. jha, s.n. y t. matsuoka. 2005. determination of post-harvest storage life of tomato fruits. j. food sci. tech. mysore 42(6), 526-528. li, c.c. 1975. path analysis: a primer. 3a ed. boxwood press, pacific grove, ca. lopes, s.j., a. dal´collúcio, l. storck, h.p. damo, b. brun y v.j. dos santos. 2007. relações de causas e efeito em espigas de milho relacionadas aos tipos de híbridos. ciência rural 37(6), 1536-1542. machado, j.o., l.t. braz y g.v.g. grilli. 2003. desempenho de produção de cultivares de tomateiro tipo cereja em diferentes espaçamentos (cd). hortic. bras. 21(2), supl. 2, 356-356. marchezan, e., t.n. martin, f.m. dos santos y e.r. camargo. 2005. análise de coeficiente de trilha para os componentes de produção em arroz. ciência rural 35(5), 1027-1033. marim, b.g., d.j.h. silva, m.a. guimarães y g. belfort. 2005. sistemas de tutoramento e condução do tomateiro visando produção de frutos para consumo in natura. hortic. bras. 23(4), 951-955. mode, j.c. y h.f. robinson. 1959. pleiotropism and the genetic variance and covariance. biometrics 15, 518-537. montgomery, d.c. y e.a. peck. 1981. introduction to linear regression analysis. 2a ed. john wiley & sons, new york, ny. severino, l.s., n.s. sakiyama, a.a. pereira, g.v.m. miranda, l. zambolim y u.v. barros. 2002. associações da produtividade com outras características agronômicas de café (coffea arabica l. “catimor”). acta scientiarum 24(5), 1467-1471. 406 agron. colomb. 27(3) 2009 silva, s.a., f.i.f. carvalho, j.l. nedel, p.j. cruz, j.a.g. silva, v.r. caetano, i. hartwig y c.s. souza. 2005. análise de trilha para os componentes de rendimento de grãos em trigo. bragantia 64(2), 191-196. vencovsky, r. y p. barriga. 1992. genética biométrica no fitomelhoramento. sociedade brasileira de genética, ribeirão preto, brasil. wills, r.b.h. y v.v.v. ku. 2002. use of 1-mcp to extend the time to ripen of green tomatoes and post harvest life of ripe tomatoes. postharv. biol. technol. 26(1), 85-90. wright, s. 1921. correlation and causation. j. agric. res. 20, 557-585. received for publication: 29 august, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 food engineering program. faculty of agricultural sciences. universidad de córdoba. monteria (colombia). guillermo.arrazola@ua.es 2 department of plant breeding, centre of edafology and applied biology of the segura-consejo superior de investigaciones científicas (cebas-csic). murcia (spain). 3 departamento of analytical chemistry, nutrition and food science, faculty of sciences, university of alicante. alicante (spain). agronomía colombiana 30(2), 260-265, 2012 content of the cyanogenic glucoside amygdalin in almond seeds related to the bitterness genotype contenido del glucósido cianogénico amigdalina en semillas de almendra con relación al genotipo con sabor amargo guillermo arrázola1, raquel sánchez p.2, federico dicenta2, and nuria grané3 abstract resumen almond kernels can be sweet, slightly bitter or bitter. bitterness in almond (prunus dulcis mill.) and other prunus species is related to the content of the cyanogenic diglucoside amygdalin. when an almond containing amygdalin is chopped, glucose, benzaldehyde (bitter flavor) and hydrogen cyanide (which is toxic) are released. this two-year-study with 29 different almond cultivars for bitterness was carried out in order to relate the concentration of amygdalin in the kernel with the phenotype (sweet, slightly bitter or bitter) and the genotype (homozygous: sweet or bitter or heterozygous: sweet or slightly bitter) with an easy analytical test. results showed that there was a clear difference in the amount of amygdalin between bitter and non-bitter cultivars. however, the content of amygdalin did not differentiate the other genotypes, since similar amounts of amygdalin can be found in the two different genotypes with the same phenotype. las semillas de almendras pueden ser dulces, ligeramente amargas y amargas. el amargor en almendro (prunus dulcis mill.) y en otras especies de prunus se relaciona con el contenido de la amígdalina diglucósido cianogénico. cuando una almendra que contiene amigdalina se tritura, produce glucosa, benzaldehído (sabor amargo) y ácido cianihídrico (que es tóxico). el estudio es realizado durante dos años, con 29 variedades de almendra diferentes para la amargura o amargor, se ha realizado con el fin de relacionar la concentración de la amígdalina en el núcleo con el fenotipo (dulce, ligeramente amargo y amargo) y el genotipo (homocigota: dulce o amargo o heterocigótico: dulce o amarga un poco) por un ensayo de análisis fácil. los resultados mostraron que existía una clara diferencia en la cantidad de amigdalina entre amargo / cultivares no amargo. sin embargo, el contenido de amigdalina no diferenciaba entre los otros genotipos, ya que cantidades similares de amigdalina se puede encontrar en los dos genotipos diferentes con el mismo fenotipo. key words: kernel taste, benzaldehyde, hydrogen cyanide, prunus. palabras clave: sabor amargo, benzaldehído, ácido cianhídrico, prunus. introduction prunus kernels accumulate cyanogenic diglucoside amygdalin, which is related to bitterness (mccarty et al., 1952; conn, 1980; frehner et al., 1990; møller and seigler, 1991; swain et al., 1992; poulton and li, 1994; dicenta et al., 2002; franks et al., 2008; sánchez-pérez et al., 2008). upon disruption of tissue containing amygdalin this will be degraded by b-glucosidases with release of glucose, benzaldehyde and hydrogen cyanide (morant et al., 2008). this two-component system, each of them chemically inert, will provide the plant with a chemical defense against herbivores, insects and pathogens (conn, 1969; nahrstedt, 1985; jones, 1998; morant et al., 2003; zagrobelny et al., 2004; nielsen et al., 2006; zagrobelny et al., 2007a; zagrobelny et al., 2007b), as a source of energy reserves. in the almond (prunus dulcis mill.), bitterness is controlled by a single gene, sk (sweet kernel gene), which is dominant over the bitter gene (heppner, 1923; heppner, 1926; grasselly and l’amandier, 1972; kester et al., 1977; gharbi, 1981; vargas and romero, 1988; dicenta and garcía, 1993; dicenta et al., 2007). the sk gene has been localized in linkage group five in different genetic linkage maps, but its function is still unknown. as a result of the development of genetic linkage maps, some molecular markers have been found close to the sk locus (joobeur et al., 1998; bliss et al., 2002; sánchez-pérez et al., 2007). however, a marker allele associated with the bitterness allele remains to be identified. recently, amygdalin and, its precursor, prunasin (cyanogenic monoglucoside) content, and the enzymes involved in the amygdalin pathway, have been studied in four 261arrázola, sánchez p., dicenta, and grané: content of the cyanogenic glucoside amygdalin in almond seeds related to the bitterness genotype different almond genotypes (sánchez-pérez et al., 2008). distinct cellular localizations of the enzymes involved in the degradation pathway, possibly involving a seed coat prunasin hydrolase, have also been suggested to be related to bitterness in the almond (sánchez-pérez et al., 2008). furthermore, an enzyme involved in the biosynthetic pathway has also been related to bitterness in the almond (franks et al., 2008). on the other hand, most of the cultivated almond cultivars are heterozygous for this trait, mainly sweet, although some of them are slightly bitter. when two heterozygous cultivars are crossed in breeding programs, 25% of the offspring will be bitter and therefore eliminated from the breeding process, since the industry is mainly interested in sweet-kernelled cultivars. this disadvantage reduces the efficiency of breeding programs, and it is especially frequent when a self-compatible progenitor is used since most of the self-compatible cultivars are heterozygous for bitterness (grasselly and crossa-raynaud, 1980; dicenta, 1991). this is indeed happening in the american breeding program, since the bitter p. webbi has been used as a selfcompatible progenitor. consequently, 50% of the offspring will be bitter when the other progenitor used in the cross is heterozygous, such as carmel or livingstone (ledbetter and pyntea, 2000; gradziel et al., 2001). fortunately, a study of these descendants has enabled the breeders to classify the cultivars used as progenitors as homozygous or heterozygous (grasselly and crossa-raynaud, 1980; dicenta, 1991; vargas et al., 2001), which is a very arduous (3-4 years), and therefore expensive, task. the main objective of this research is to study the variability of the amygdalin content in a representative set of almond cultivars, its relation with the phenotype (sweet, bitter or slightly bitter) and the genotype (sweet homozygous, bitter homozygous or heterozygous), in order to identify the bitterness genotype of an almond cultivar with an easy analytical test. material and methods plant material the content of amygdalin was analyzed for two years in 23 cultivars and in six descendants of the cross garrigues × tuono, provided by the almond breeding program of the centre of edafology and applied biology of the seguraconsejo superior de investigaciones científicas (cebascsic) cebas-csic, murcia (spain). the phenotype and genotype of some of these cultivars were previously determined by different authors (grasselly and crossa-raynaud, 1980; dicenta, 1991; vargas et al., 2001): • sk/sk (sweet): del cid, ferragnès, peraleja, primorskii, ramillete, titan. • sk/sk (sweet): marcona, desmayo largueta, atocha. • sk/sk (slightly bitter): garrigues, genco, tuono. • sk/sk (bitter): s3060, s3062, s3076, s3108, s3112, s3126. • sk/sk or sk/sk (genotype unknown, but sweet): achaak, bonita, carretas, cebas, colorada, ferraduel, la mona, pajarera, planeta, rumbeta, and tioga. fifty mature almond fruits were collected per cultivar and the hull and shell removed. kernels were frozen, lyophilized in a cryodos telstar lyophilizer for 48h at -85°c at 1 pa, ground, homogenized, and analyzed. two independent analyses per sample were performed. amygdalin content chromatographic determination of amygdalin levels was carried out for 0.2 g of kernel samples and extracted with 10 ml of methanol for 12 h at room temperature. kernel extractions were done with 0.1 g of polyvinylpolypirrolidone (sigma) or active carbon (norit cnr 115) to ensure the freedom from pigments, which can interfere with the chromatography. determination was performed isocratically in a waters high-performance liquid chromatography, controler model 600 (hplc) system, following a procedure similar already described (kajiwara et al., 1983), under the following conditions: waters symmetry column 250 x 4.6 mm, flow rate 1.5 ml min-1, acetonitrile:water 20:80 as eluent, 20 µl of sample, and detection under uv at 218 nm. results, expressed as mg amygdalin/100 g of dry weight (dw), were tested using analysis of variance and tukey ś test to determine differences between years and cultivars. results and discussion analysis of variance of the amygdalin content showed significant differences between cultivars and between years as well as the year x cultivar interaction (tab.1). for the majority of the cultivars (ramillete, bonita, marcona etc.), the content of amygdalin was similar in both years (tab. 2). however, in the first year the content of some cultivars was slightly lower (achaak, colorada, carretas, 262 agron. colomb. 30(2) 2012 ferraduel, s3060, s3076, etc.), or slightly higher (desmayo largueta, garrigues, s3126, s3062, and s3112). in general, there was a high variability of the amygdalin content between the studied cultivars. the average content of the bitter cultivars was much higher than the non-bitter ones (tab. 2). tukey’s test with all the cultivars showed clear differences between bitter and non-bitter (sweet and slightly bitter) cultivars, but did not between or within sweet and slightly bitter ones. within the bitter cultivars, four different groups were identified. in general, the kernel taste of cultivars is related to amygdalin content, although with some variability. in sweet cultivars such as primorskii, ramillete, bonita and cebas, amygdalin was not detected, but in others such as ferraduel or pajarera it was until 27 mg/100 g dw. in slightly bitter cultivars such as garrigues or tuono, amygdalin content table 1. amygdalin content media values (x) obtained for each cultivar, in two different years and the tukey test including all the cultivars and subtracting the bitter ones. tukey test means (mg/100 g muestra) all non-bitter flavor genotype cultivar year 1 year 2 x se year 1 year 2 x year 1 year 2 x sweet sksk primorskii nd nd nd e e e m j j ramillete nd nd nd e e e m j j titan 0.43 0.62 0.53 0.021 e e e m ij ij del cid 2.15 2.15 0.007 e e hi hi peraleja 1.76 2.56 2.16 0.021 e e e l h hi ferragnès 5.16 5.5 5.33 0.007 e e e h fg f sksk marcona 1.87 1.87 1.87 0.014 e e e kl hi hij desmayo 8.11 6.86 7.49 0.064 e e e f ef e atocha 7.28 8.02 7.65 0.007 e e e g e e sk-bonita nd nd nd e e e m j j cebas nd nd nd e e e m j j tioga 0.34 0.52 0.43 0.007 e e e m ij ij colorada 2.41 2.72 2.57 0.021 e e e jk h gh carretas 2.49 2.65 2.57 0.014 e e e j h gh planeta 3.71 4.65 4.18 0.007 e e e i g fg la mona 4.63 6.1 5.37 0.007 e e e h fg f rumbeta 5.39 5.39 0.014 e e fg f achaak 10.22 11.25 10.74 0.028 e e e e d d ferraduel 21.96 23.36 22.66 0.021 e e e c b b pajarera 27.26 27.26 0.028 e e a a s.bitter sksk genco 17.34 18.74 18.04 0.042 e e e d c c garrigues 23.81 22.93 23.37 0.014 e e e b b b tuono 25.05 25.81 25.43 0.014 e e e a a a bitter sksk s3126 2.439 2.36 2.4 0.141 d d d s3108 3.799 3.81 3.805 0.004 c c c s3062 3.87 3.784 3.827 0.001 c c c s3060 4.915 5.036 4.976 0.003 b b b s3112 5.206 5.011 5.109 0.006 b b b s3076 5.894 6.028 5.961 0.043 a a a table 2. anova of amygdalin content among varieties and years (1997, 1998), for the studied cultivars. sv sum of squares df mean square f ratio significance f main effects 571790283 29 19716906 18779.41 < 0.001 year 9362 1 9362 8.92 0.004 variety 571786321 28 20420990 19447.97 < 0.001 year x variety 107439 22 4883 4.65 < 0.001 explained 571897721 51 11213681 10680.00 < 0.001 residual 112342 107 1050 total 572010063 158 3620317 263arrázola, sánchez p., dicenta, and grané: content of the cyanogenic glucoside amygdalin in almond seeds related to the bitterness genotype was until 25 mg/100 g dw. in bitter cultivars, the detected levels were between 2400 mg/100 g dw (s3126) and almost 6000 mg/100 g dw (s3076). the number of plant species with cyanogenic glucosides is more than 2650 (seigler and brinker, 1993; bak et al., 2006). studies on passion fruit seeds (passiflorae) obtained 3.1 mg/100 g dw (chassagne et al., 1996), in lime 7000 mg/100 g dw of linamarin, and in bamboo 500 mg/100 g dw of taxiphyllin (shahidi and wanasundara, 1997). furthermore, in linen seeds, linamarin (300 mg/100 g dw) and linustatin (6000 mg/100 g dw) were detected. amygdalin has also been detected in other fruit tree kernels such as plum (4,100 mg/100 g), apricot (2,394 mg/100 g), cherry (2,306 mg/100 g) and apple (739 mg/100 g) (lucas and sotelo, 1983). in the case of apricot, different concentrations of amygdalin have been detected: 4,400 and 6,500 mg/100 g dw (femenia et al., 1995), or 5,500 and 7,000 mg/100 g dw (stoewsand et al., 1975; briggs and yuen, 1978; mandenius et al., 1983; stosic et al., 1987; voldrich et al., 1989; gómez et al., 1998; negri et al., 2008). in bitter almond kernels, amygdalin levels were 5,808 mg/100 g dw (corradi and micheli, 1982; shahidi and wanasundara, 1997). another analysis determined 926 mg of amygdalin/100 g dw for the bitter variety sassari 11 and 106 mg/100 g dw in the sweet variety arrubia, but in the sweet variety texas, amygdalin was not detected (usai and d’hallewin, 1992). amygdalin content in sweet cultivars and slightly bitter ones from sicily and apulia was higher than the american or russian ones, except for the american variety perlees (barbera et al., 1987). in fact, the content detected by these authors was much higher than the content detected in this study for cultivars such as genco (390 versus 18 mg/100 g) and tuono (750 versus 25 mg/100 g). recently, 9 µmol/100 mg fresh weight (fw) of amygdalin (4,082 mg amygdalin/100 g fw) was detected in the bitter genotype s3067 (sánchez-pérez et al., 2008). in general, the differences in amygdalin levels found in bitter cultivars of different prunus species are within the range determined in this study (2,400-6,000 mg/100 g), with the exception of the results already mentioned (barbera et al., 1987; shahidi and wanasundara, 1997). in order to detect some differences within the non-bitter group, we analyzed the data without the bitter cultivars, since their amygdalin content was much higher. analysis of variance only with non-bitter cultivars showed significant differences between cultivars and between years, the same as when all the genotypes were included (tab. 3). the tukey’s test did not differentiate sweet and slightly bitter cultivars (tab. 2). in general, sweet cultivars had less amygdalin than the slightly bitter ones, although some sweet cultivars (ferraduel and pajarera) had similar or higher amygdalin content than some slightly bitter ones. tukey’s test neither distinguised between homozygous and heterozygous sweet cultivars. in general, sweet homozygous cultivars (sk/sk) contained lower levels of amygdalin than the sweet heterozygous ones, but marcona (sk/sk) had a lower content than del cid, peraleja and ferragnès (sk/sk). despite the lack of differences between sk/sk and sk/sk sweet cultivars, we tried to classify the cultivars of an unknown genotype into these groups. so, bonita, cebas and tioga may be sk/sk and achaak, ferraduel and pajarera sk/sk. the rest of the sweet cultivars could not be classified based on the amygdalin content. it has been shown that the heterozygous slightly bitter cultivars, like garrigues, tend to generate more slightly bitter descendants than other heterozygous sweet cultivars (dicenta and garcía, 1993). therefore, the slightly bitter cultivars may pass to the offspring the capacity to produce the slightly bitter taste, apart from the level of amygdalin. conclusions we can conclude that there is a high variability in amygdalin content among the studied cultivars, being this content characteristic for each variety and quite stable year by year. table 3. anova of amygdalin content among varieties and years (1997, 1998), for the sweet and slightly bitter varieties. sv sum of squares df mean square f. ratio significance f main effects 9196.734 23 399.858 4761.249 < 0.001 year 1.930 1 1.930 22.985 < 0.001 variety 9176.640 22 417.120 4966.793 < 0.001 year x variety 16.713 17 0.983 11.707 < 0.001 explained 9213.448 40 230.336 2742.693 < 0.001 residual 6.887 82 0.084 total 9220.334 122 75.577 264 agron. colomb. 30(2) 2012 the bitter cultivars showed amygdalin contents much higher than the non-bitter ones; and slightly bitter ones had higher contents than sweet ones, but with some exceptions. finally, the amount of amygdalin is not a useful tool to identify sk/sk and sk/sk cultivars. therefore, further studies will be focused on the development of molecular markers for screening populations of fruit trees such as the almond with an easy pcr-based method. literature cited bak, s., s.m. paquette, m. morant, a.v. rasmussen, s. saito, n. bjarnholt, m. zagrobelny, k. jørgensen, s. osmani, t. hamann, h.t. simonsen, r. sánchez-pérez, t.b. van-heeswijck, b. jørgensen, and b.l. møller. 2006. cyanogenic glycosides, a case study for evolution and application of cytochromes p450. phytochem. rev. 5(2-3), 309-329. barbera, g., l. di marco, g. fatta del bosco, and p. inglese. 1987. behaviour of 26 almond cultivars growing under rainfed and semiarid conditions in sicily. pp. 17-32. in: colloque du grempa. reus, spain. bliss, f.a., s. arulsekar, m.r. foolad, a.m. becerra, a. gillen, m.l. warburton, a.m. dandekar, g.m. kocsisne, and k.k. mydin. 2002. an expanded genetic linkage map of prunus based on an interspecific cross between almond and peach. genome 45(3), 520-529. briggs, d.r. and d. yuen. 1978. determination of cyanide in apricot kernels. proc. nutr. soc. austral. 3(1), 103-104. chassagne, d., j.c. crouzet, l.c. bayonove, and r.l. baumes. 1996. identification and quantification of passion fruit cyanogenic glycosides. j. agric. food chem. 44(12), 3817-3820. conn, e.e. 1969. cyanogenic glycosides. j. agric. food chem. 17(3), 519-526. conn, e. e. 1980. cyanogenic compounds. annu. rev. plant physiol. 31(1), 433-451. corradi, c. and g. micheli. 1982. total hydrocyanic acid content of macaroons. industry alimentary 21(1), 459-466. dicenta, f. 1991. mejora genética del almendro (prunus dulcis miller) por cruzamientos intervarietales: herencia de caracteres y selección. ph.d. thesis. universidad de murcia, murcia, spain. dicenta, f. and j.e. garcía. 1993. inheritance of the kernel flavour in almond. heredity 70(1), 308-312. dicenta, f., p. martínez-gómez, n. grané, m.l. martín, a. león, j.a. cánovas, and v. berenguer. 2002. relationship between cyanogenic compounds in kernels, leaves, and roots of sweet and bitter kernelled almonds. j. agric. food chem. 50(7), 2149-2152. dicenta, f., e. ortega, and p. martínez-gómez. 2007. use of recessive homozygous genotypes to assess the genetic control of kernel bitterness in almond. euphytica 153(1-2), 221-225. femenia, a., c. rosello, a. mulet, and j. canellas. 1995. chemical composition of bitter and sweet apricot kernel. j. agric. food chem. 43(2), 356-361. franks, t.k., a. yadollahi, m.g. wirthensohn, j.r. guerin, b.n. kaiser, m. sedgley, and c.m. ford. 2008. a seed coat cyanohydrin glucosyltranserase is associated with bitterness in almond (prunus dulcis) kernels. funct. plant biol. 35(1), 236-246. frehner, m., m. scalet, and e.e. conn. 1990. pattern of the cyanide potential in developing fruits. plant physiol. 94(1), 28-34. gharbi, a. 1981. résultats préliminaires des croisements intervariétaux d’amandier réalisés en tunisie. options meditérr. 81(1), 23-35. gómez, e., l. burgos, c. soriano, and j. marín. 1998. amygdalin content in the seeds of several apricot cultivars. j. sci. food agric. 77(2), 84-186. gradziel, t.m., p. martínez-gómez, f. dicenta, and d.e. kester. 2001. the utilization of related prunus species for almond variety improvement. amer. pomol. soc. j. 55(2), 100-108. grasselly, c. and p. l’amandier. 1972. caractères morphologiques et physiologiques des variétés, madalité de leurs transmissions chez les hybrides de première génération. ph.d. thesis. university of bordeaux, bordeaux, france. grasselly, ch. and p. crossa-raynaud. 1980. l’amandier. maisonneuve et larose, paris. heppner, j. 1923. the factor for bitterness in the sweet almond. genetics 8(4), 390-392. heppner, j. 1926. further evidence on the factor for bitterness in the sweet almond. genetics 11(6), 605-606. jones, d.a. 1998. why are so many food plants cyanogenic. phytochemistry 47(2), 115-162. joobeur, t., m.a. viruel, m.c. de vicente, b. jáuregui, j. ballester, m.t. dettori, i. verde, m.j. truco, r. messeguer, i. battle, r. quarta, e. dirlewanger, and p. arús. 1998. construction of a saturated linkage map for prunus using an almond x peach f2 progeny. theor. appl. genet. 97(2), 1034-1041. kajiwara, n., c. tomiyama, t. ninomiya, and y. hosogai. 1983. determination of amygdalin in apricot kernel and processed apricot by high performance chromatography. j. food hyg. soc. jpn. 24(1), 42-46. kester, d.e., p.e. hansche, w. beres, and r.n. asay. 1977. variance components and heritability of nut and kernel traits in almond. j. amer. soc. hort. sci. 102(3), 64-266. ledbetter, c.a. and m.a. pyntea. 2000. the significance of kernel bitterness in the context of breeding almond for self-compatibility. j. genet. breed. 54, 221-225. lucas, b. and a. sotelo. 1983. a simplified test for the quantitation of cyanogenic glucoside in wild and cultivated seeds. nutr. rpt. intl. 29(3), 711-719. mandenius, c.f., l. buelov, and b. danielsson. 1983. determination of amygdalin and cyanide in industrial food samples using enzymic methods. acta chem. scand. 37(8), 739-742. mccarty, c.d., j.w. leslie, and h.b. frost. 1952. bitterness of kernels of almond x peach hybrids and their parents. amer. soc. hort. sci. 59(1), 254-258. møller, b.l. and d.s. seigler. 1991. biosynthesis of cyanogenic glycosides, cyanolipids and related compounds. pp. 563-609. in: singh, b.k. (ed.). plant amino acids, biochemistry and biotechnology, marcel dekker, new york, ny. morant, m., s. bak, b.l. møller, and d. werck-reichhart. 2003. plant cytochromes p450: tools for pharmacology, plant protection and phytoremediation. curr. opin. biotechnol. 14(2), 151-162. 265arrázola, sánchez p., dicenta, and grané: content of the cyanogenic glucoside amygdalin in almond seeds related to the bitterness genotype morant, a.v., k. jørgensen, c. jørgensen, s.m. paquette, r. sánchez-pérez, b.l. møller, and s. bak. 2008. b-glucosidases as detonators of plant chemical defense. phytochemistry 69(9), 1795-1813. nahrstedt, a. 1985. cyanogenic compounds as protecting agents for organisms. plant syst. evol. 150(1-2), 35-47. negri, p., d. bassi, e. magnanini, m. rizzo, and f. bartolozzi. 2008. bitterness inheritance in apricot (p. armeniaca l) seeds. tree genet. genomes 4(4), 767-776. nielsen, k.a., m. hrmova, j.n. nielsen, k. forslund, s. ebert, c.e. olsen, g.b. fincher, and b.l. møller. 2006. reconstitution of cyanogenesis in barley (hordeum vulgare l.) and its implications for resistance against the barley powdery mildew fungus. planta 223(5), 1010-1023. poulton, j.e. and c.p. li. 1994. tissue level compartmentation of (r)-amygdalin and amygdalin hydrolase prevents large-scale cyanogenesis in undamaged prunus seeds. plant physiol. 104(1), 29-35. sánchez-pérez, r., w. howad, f. dicenta, p. arús, and p. martínezgómez. 2007. mapping major genes and quantitative trait loci controlling agronomic traits in almond. plant breed. 126(3), 310-318. sánchez-pérez, r., k. jørgensen, c.e. olsen, f. dicenta, and b.l. møller. 2008. bitterness in almonds. plant physiol. 146(3), 1040-1052. seigler, d.s. and a.m. brinker. 1993. characterization of cyanogenic glycosides, cyanolipids, nitroglycosides, organic nitro compounds and nitrile glucosides from plants. pp 51-93. in: dey, p.m. and j.b. harborne (eds.). methods in plant biochemistry, alkaloids and sulfur compounds. academic press, london. shahidi, f. and p.k. wanasundara. 1997. cyanogenic glycosides of flaxseeds. pp. 171-185. in: shahidi, f. (ed.). antinutrients and phytochemicals in food. acs symposium serie 622, 171-185. stoewsand, g.s., j.l. anderson, and r.c. lamb. 1975. cyanide content of apricot kernels. j. food sci. 40(5), 1107-1120. stosic, d., m. gorunovic, and b. popovich. 1987. preliminary toxicological study of the kernel and oil of some species of the genus prunus. plantees medicales et phytotherapie 21(1), 8-13. swain, e., c.p. li, and j.e. poulton. 1992. tissue and subcellular localization of enzymes catabolizing (r)-amygdalin in mature prunus serotina seeds. plant physiol. 100(1), 291-300. usai, m. and g. d’hallewin. 1992. cyanogenic glucosides contained in different organs of bitter and sweet almond. pp. 233-236. in: eur 14081 amélioration génétique de deux espèces de fruits secs méditerranéens: l’amandier et le pistachier. proceedings of the viii grempa meeting. nîmes, france. vargas, f.j. and m.a. romero. 1988. comparación entre descendencias intervarietales de almendro en relación con la época de floración y la calidad del fruto. repport eur 11557, 59-72. vargas, f.j., m.a. romero, and i. batlle. 2001. kernel taste inheritance in almond. options méditerr. 56, 129-134. voldrich, m., h. opatova, v. kyzling, and j. hrdlicka. 1989. determination of hydrogen cyanide and cyanogenic glycosides in fresh and preserved fruits. czech j. food sci. 7(4), 271-278. zagrobelny, m., s. bak, a.v. rasmussen, b. jørgensen, c.m. naumann, and b.l. møller. 2004. cyanogenic glucosides and plantinsect interactions. phytochemistry 65(3), 293-306. zagrobelny, m., s. bak, c.t. ekstrøm, c.e. olsen, and b.l. møller. 2007a. the cyanogenic glucoside composition of zygaena filipendulae (lepidoptera: zygaenidae) as effected by feeding on wild-type and transgenic lotus populations with variable cyanogenic glucoside profiles. insect biochem. mol. biol. 37(1), 10-18. zagrobelny, m., s. bak, c.e. olsen, and b.l. møller. 2007b. intimate roles for cyanogenic glucosides in the life cycle of zygaena filipendulae (lepidotera, zygaenidae). insect biochem. mol. biol. 37(11), 1189-1197 29(2)_18_rural territorial recceived for publication: 29 may, 2010. accepted for publication: 2 june 2011. 1 faculty of environmental and rural studies, pontificia universidad javeriana. bogota (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author: n.clavijo@javeriana.edu.co agronomía colombiana 29(2), 315-322, 2011 recognizing rural territorial heritage: characterization of andean tuber production systems in boyacá reconociendo el patrimonio territorial rural: caracterización de sistemas productivos de tubérculos andinos en boyacá neidy clavijo1, 3, juliana combariza2, and maría teresa barón1 abstract resumen in the municipalities ventaquemada and turmequé (boyacácolombia), we identified 20 small agricultures by their production systems including the following andean tubers: ullucus tuberosus caldas (ulluco), oxalis tuberosa molina (oca), and tropaeolum tuberosum r. & p. (mashua), which were important in their family meals and culture, however, their use has declined and the area has not seen research and development processes that provide alternatives for handling, conservation, use and marketing, and now are at the risk of disappearing. this research conducted participatory assessment processes for the characterization of production systems and initiated reassessment processes of territorial heritage, identifying common sub-farm agrobiodiversity and projects for these traditional andean tuber crops in order to enhance the special and knowhow knowledge surrounding the production. en los municipios de turmequé y ventaquemada (boyacá colombia), se identificaron 20 pequeños agricultores que incluían en sus sistemas productivos los siguientes tubérculos andinos: ullucus tuberosus caldas (ruba), oxalis tuberosa molina (ibia) y tropaeolum tuberosum r. & p. (cubio), los cuales eran importantes en su alimentación familiar y su cultura, sin embargo, su consumo ha disminuido y en la zona no se han llevado a cabo procesos de investigación y desarrollo que proporcionen alternativas para su manejo, conservación, uso y comercialización, corriendo el riesgo de que desaparezcan. esta investigación realizó procesos de diagnóstico participativo para la caracterización de los sistemas productivos e inició procesos de revaloración del patrimonio territorial entorno a éstos, identificando subsistemas comunes en las fincas, la agrobiodiversidad presente y las labores tradicionales en los cultivos de tubérculos andinos, a fin de realzar las particularidades y el saber hacer que envuelve la actividad productiva. key words: agrobiodiversity, participatory research, traditional crops, peasant culture. palabras clave: agrobiodiversidad, investigación participativa, cultivos tradicionales, cultura campesina. introduction among the wide agrobiodiversity of andean tuber crops we see important cultivars, including the potato (solanum tuberosum l.), widely recognized worldwide for being the fourth most consumed food in the world (fao, 2008). in addition, three tubers from different botanical families, ullucus tuberosus caldas (ulluco), oxalis tuberosa molina (oca), and tropaeolum tuberosum r. & p. (mashua) (referred to hereafter as at) are less known, but were also domesticated in south america (tapia, 2000). the at have adaptive advantages to the andean environment, producing at 2,400-4,000 m a.s.l. (parra, 2001), where the growing conditions are unfavorable for many other crops. besides that, they have a strategic character for food security as they provide a dietary diversification alternative for society in general, especially in rural and indigenous communities due to its tradition of consumption. this research area is home to the comment by casabianca and linck (2008), defining it as “a social construction that comes from both an environmental heritage and cultural heritage”, which according to the authors implies the equity component image of a complex resource, composed of interacting elements such as an artificialized ecosystem, infrastructure, social relationships, know-how, representations and values that give structure, so you can understand that heritage is a collective memory, of past events and experiences, but with a projection capability into the future, hence the importance of reassessment by the local inhabitants of the territory. 316 agron. colomb. 29(2) 2011 in connection with these local production systems is the intangible and tangible part of cultural heritage of the territories, this fact becomes important, as the heritage “has a particular collective significance and estimated values and ties that make sense of belonging, identity and memory for a group or collective humanity” (soto, 2006) that can be used as a strategy in the process of improving the quality of life of people in the territories. production systems typical of a particular territory, form part of local economic systems and know-how of the rural population, largely determine the culture of the inhabitants of these spaces and their identity. in the rural areas of colombia, the above situation is easy to observe, and that’s how crops such as coffee (coffea arabica l.), potato (solanum tuberosum l.), sugarcane (saccharum officinarum l.) and some fruit trees have built rural cultures that cling to traditions from generation to generation, and have had a huge impact on the country, through the physical transformation of the regions and setting up the food market, to name a few. the at and the culture around them can establish a territorial patrimony of the colombian andes, however, they are undergoing a strong process of deterioration, as a result of the above, the gene cluster that exists today is represented by retained native varieties maintained and managed by indigenous and ancestral andean peasants, that due to market pressure and loss of traditional knowledge, are fading, leading to an irreversible decrease of genes, and loss of plant varieties, which “as a unique combination of genes may have a particular value and immediate use” (fao, 1996) yet unexplored, linked to this loss of regional cultural are assets associated with cultivation and consumption, which play an important role around identity processes in the territories. parra (2001), reaffirmed the above work describing “farmers who kept ulluco germplasm and other species of at, as preserving subsistence crops as cultural heritage”. in this context, this research sought through knowledge of production systems and farmers in turmequé and ventaquemada (boyacá), to determine the importance and current presence of the at in the system of home farm producers, as well as rescuing these local crops, through tools of participatory rural appraisal (pra), which “allow communities to make their own diagnosis and then begin to self-manage their own planning and development” (verdejo, 2003). materials and methods in order to characterize rural production systems turmequé and ventaquemada (boyacá), we used secondary sources of information to identify the social and economic features of the municipalities, then through participatory rural appraisal tools we took as a reporting unit, a local population, a group of 20 producers participating in the project “participatory design of sustainable alternatives for management and conservation of agrobiodiversity of at in the department of boyacá” advanced by the pontificia universidad javeriana and corporación pba. the farms were characterized spatially and distributed in two municipalities in boyacá: turmequé (16 farms in the villages: teguaneque, juratá, chiratá, pozo negro, rinchoque, rosales, joyagua, and casco urbano) and ventaquemada (4 farms in the villages: parroquia vieja, supatá, el hato, and bojirque); characterization activities were conducted during august, 2008. the characterization of production systems includes five exercises, three workshops with the entire group of farmers on: sowing, harvesting, pests and diseases of at in the territory and two years on each farm and family, and the following activities: the mental mapping of the farm and a transect tour of the site, in order to sample the agrobiodiversity in each production unit and identify subsystems. results and discussion general features of the municipalities turmequé is located in the department of boyacá, at an altitude of 2,389 m a.s.l. and belongs to the province of marquez, has an average temperature of 14°c. according to the dane census in 2005, the municipality had 7,583 inhabitants of which 2,434 (32.1%) lived in the county seat and 5,148 (67.9%) in rural areas (alcaldía municipal de turmequé, 1999). the turmequé township is characterized as being economically dependent on the agricultural sector. traditionally, the municipality has made a smallholder distribution of property from republican times to modern times, a feature that has been pronounced due to the further breaking down of estates through inheritance from fathers to sons. the calculation of the family farm unit (ffu) for the municipality of turmequé is 3.5 ha, however, according to calculations of igac in 1999 there were 5,869 farms with an average size of 1.13 ha, where 86.5% of the properties correspond 317clavijo, combariza, and barón: recognizing rural territorial heritage: characterization of andean tuber production systems in boyacá to between 0 and 2 ha, smaller than that calculated by ffu through unfavorable economic and social implications for farmers (alcaldía municipal de turmequé, 1999). the ventaquemada township is located in the central province of boyacá, 98 km away from bogota dc at an altitude of 2,630 meters; its temperature varies between 8°c and 14ºc (alcaldía municipal de ventaquemada, 2001). according to dane (2005), the population projections based on the 2005 census indicate that by the year 2009, the municipality would have 14,866 inhabitants, of whom 86% live in rural areas and 14% in urban areas (alcaldía municipal de ventaquemada, 2001). the economy of the municipality of ventaquemada depends largely on the development of agriculture, mostly on potatoes. “the soil structure is characterized by the existence of small farms, where most land has an area greater than one hectare and less than three, to a lesser proportion with estates larger than 5 ha and less than 10 ha. with minimal involvement of properties over 100 ha and less than 500 ha” (alcaldía municipal de ventaquemada, 2001). general features of the production systems characterized farm size was found to be categorized either as smallholder or microfundio (tab. 1) and a large percentage (80%) have a smaller area than calculated by ffa turmequé, which is characteristic of the agricultural structure in the municipalities of turmequé and ventaquemada as discussed above. a characteristic feature is the farms were owned by farmers or were in process of succession, making the producers owners of small production units. table 1. characterized farm size. municipality farm size (ha) < 1 1 3 3.1 6.0 6.1 – 8.0 turmequé 7 4 3 2 ventaquemada 1 2 1 0 total 8 6 4 2 other important features of the farms corresponding to the trend in the production systems in andean boyacá is the high use of family labor and the fate of production, which is mainly for home consumption and surplus for sale on the market local. according to a mind map of the farms and the transects carried out, the analyzed farms have the elements and interactions presented in fig. 1. we identified four subsystems: agriculture, livestock, native forest and home. in the agricultural subsystems were the presence of urban gardens where they cultivated the at of interest as well as some vegetables and plants used daily in food preparation. an important feature of the cultivation techniques used in this space, was the absence of pesticide use, low fertilizer application of chemical synthesis, the low mechanization of farming and the wide variety of species planted, we also found that care of the garden is shared among household heads, but most of their care was done by the wives. this subsystem also highlights the presence of one or two cash crops, whose production is destined for the local market and some for personal consumption, among the highlights are the potato and pea (pisum sativum l.), fruit in some production systems is the main cash crop and in others is only for home consumption; their presence is common in most of the farms, for these crops, the use of outside labor is common for some tasks, as well as the use of pesticides and fertilizers and organic chemical synthesis, usually the seed used in these crops is of external origin. a final element of the agricultural subsystem was the presence of pasture crops to feed livestock, which in the larger farms served as a rotation crop with potatoes, and in the smallest was limited in space by rearing calves or was non-existent. in the livestock sub-system the presence of small animals in all the farms was observed, principally chickens (gallus gallus l.) and rabbits (oryctolagus cuniculus l.), larger sized animals such as cattle (bos taurus l.) and pigs (sus scrofa domestica l.) are limited to estates of more than 1 ha. the animals were fed a small part of the agricultural production subsystem, using some crop residues and weeds associated with traditional farming systems, the chicken feed was supplemented with commercial concentrate formulations. to feed the cows, they used pasture crops, crop residues and concentrated feed, pigs were raised in the same way as cows but rarely is feed supplemented with supplements but instead with waste from the kitchens. some small farms still had remnants of forests, which were in great danger because it was found that each year producers have been increasing planted areas at the expense of clearing of this subsystem, in addition many families use firewood for cooking or for fencing, without reforestation. a home subsystem attributed several functions within the farm system, one of which was to manage land resources through the farmer and his family, and also as recipient of many of the outputs of the subsystems, as part of the 318 agron. colomb. 29(2) 2011 crops and the animals were destined for consumption. the man (farmer and family) was the driver of the farm activities, therefore their contribution to the flow of matter and energy within the system is crucial to organize some of its structure. agrobiodiversity we performed this sampling of agrobiodiversity on-farm inventory in the municipalities of ventaquemada and turmequé. as a result of this sampling, we achieved an inventory of plant and animal species of economic importance (tab. 2), as shown in the large diversity present on the farms and reaffirms the importance of indigenous andean farming in andean diversity preservation. in fig. 2 shows the diversity of economically useful species for the rural family, for each of the productive systems characterized, showing the wide heterogeneity of farms with respect to the species retained by the families. by relating the size of fields with the number of species a direct relationship is not observed between these two variables (r2 = 0.03), i.e. the size of the premises does not directly affect agrobiodiversity present for this event, however since most of the farms are small farms one would have to compare these results with productive farms or larger systems in the region to reach a firm conclusion. inputs producer consumer passive storage flow interaction flow of matter and/or energy output economic transactor family subsystem potato pea fruits grass pigs native vegetation subsystem native forest wild animals home subsystem man (family) livestock subsystem soil solar radiation pesticides sees water nutrients soil water nutrients other inputs external labor fertilizers precipitation breeding stock concentrated oxygen biomass dinero waste $ knowledge money knowledge vegetables home garden andean tubers aromatic legumes cattles rabbits hens figure 1. farm system model, designed based on the characterizatio. 319clavijo, combariza, and barón: recognizing rural territorial heritage: characterization of andean tuber production systems in boyacá table 2. groups of species found on characterized farms. crops species farms with these species vegetables 12 12 legumes 3 13 fruit 13 14 andean tubers 3 10 tree and shrub species 5 3 herbs and spices 10 8 corn and other grains 2 11 potato 2 16 andean roots 1 9 animal species identified turkey (meleagris gallopavo l.) cows (bos taurus l.) sheep (ovis aries) pigs (sus scrofa domestica l.) horses (equus caballus l.) ducks (anatinae) rabbits (oryctolagus cuniculus l.) hens (gallus gallus l.) guinea pig (cavia porcellus e.) figure 2. number of species per characterized farm. the subsystem “andean tuber crop” during the characterization process, the presence of at on the farms was evaluated, we found that 50% of the farms had established some at of interest, this does not mean that other production systems do not have the occasional presence of these species, as depending on the production planning by the producer or not that these tubers cannot be planted. through a preliminarily participatory workshop, the diversity of seeds commonly used in the cultivation of at (u. tuberosus, o. tuberosa, and t. tuberosum) was determined resulting in the information compiled in tab 3. as you can see the producers of at in the study area identify a limited part of agrobiodiversity present in these species, because they perform discrimination of varieties based on a single characteristic, morphological color, therefore it is expected that in the territories more diversity than reported in the workshops. 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 n um be r of s pe ci es farms animals plants total it is emphasized that these species have been present in the fields of farmers as food for a long time and recognized as being of indigenous ancestral municipalities, inhabited in antiquity, leading to their presence in turmequé and ventaquemada. sowing, harvesting, pests and diseases of at through the seasonal calendar, it was found that there is heavy reliance on crop cycles over the state of the climate, this is due to the limited technology and resources available for on-farm irrigation systems, that would allow growing outside periods of rain, so planting of the tubers occurs in the month of march, at the beginning of the period of highest precipitation in the area. the harvest varies according to life cycle. for u.tuberosus the growing season lasts from 7 to 8 months, depending on the altitude at which varieties are grown and used. the o. tuberosa have a large crop cycle lasting between 8 to 9 months. the t. tuberosum complete their cycle 4 to 5 months after 320 agron. colomb. 29(2) 2011 table 3. agrobiodiversity of andean tubers recognized by producers. crop variety characteristics time in the zone u. tuberosus white round elongated white color dispersed production deep and long stolons known since childhood of the producers and is believed to be of indian origin red round elongated red color production concentrated in the middle of the plant short stolons o. tuberosa pink pink color the largest it is sweet hard heart it has the best production sown in the páramo no need to spray no information yellow yellow color medium sized minor outbreaks of insufficient production cultivated in warmer climates red red color the smallest not well known, little success in the market t. tuberosum yellow yellow color medium sized 15 years white white color, long, hairy 80 years costal purple color the smallest 100 years white/purple white with purple spots from the origin of the indians planting, which, due to their hardiness and its wide tolerance to water deficit can be planted every month of the year. pests and diseases are rare in the at, however, farmers have identified that slug (mollusca: pulmonata) attacks occur in growing ruba during tuberization. the present o. tuberosa suffers cutworms and grubs attacks (ancognatha scarabaeoides (coleoptera: scarabaeidae) at the beginning of the periods of low rainfall, due to increased insect activity; and they have also identified spots on the tubers in times of low humidity without establishing if there is a causal agent of this symptom or because it is a chilling plant. the t. tuberosum does not appear to have important health problems, possibly due to the presence of metabolic compounds (glucosinolates) that protect them from pests and diseases (national research council, 1989). specific activities in the cultivation of at the flowchart of activities that allowed the discovery of characteristics of production systems in areas of study. the result is shown in tabs. 4, 5, 6 (the tables are the result of a workshop for producers in turmequé, june 6, 2009). as a general feature that is observed in the at activities, work is performed manually with traditional tools such as hoes, crops are also managed with techniques very similar to the potato crop. please note that observation and tradition have allowed the recognition by producers of exact times for activities, without which the crops would not be productive on the days of harvest or the heights of plants sufficient for weeding and other activities. another feature of production systems is that although they are slightly dependent on external source inputs to the farm, fertilizers play an important role in crop productivity, therefore it is used routinely but not too much. division of at farming activities in the family cultivation on characterized at farms have a specific role in food security of rural families, as they provide dietary diversity and allow excess to buy other food crops, it is for this reason that the care activities involve all members of the family. one can say that in general in the three crops, cultivation is performed similarly among family members, we see that the producer participates in all activities of the crop and his wife is present at most of the preparation tasks, weeding and crop filling. for children, there are variations in the tasks performed by culture, in the case of cubios and 321clavijo, combariza, and barón: recognizing rural territorial heritage: characterization of andean tuber production systems in boyacá table 4. flowchart of activities in the cultivation of o. tuberosa. activity how do you do it? when? seed handling in a basket in a dry place do not accumulate without separating aproximately 2 months fixing the land loosen the land fertilize with chicken manure or black manure in the rainy season, small delay in summer, long delay plowing the land distance between rows 60 cm and between plants 30-40 cm ----sowing turn over the land with manure place the seeds and cover with soil place one large seed or one or two small or slender seeds wait 15 d between plowing and sowing weeding remove bad parts of the plants loosen the land when the plant is 20 a 30 cm tall tending the land fertilize add soil when the plant is 40 cm tall harvest start when the plant turns yellow and leaves begin to fall. the tubers can be removed and the plants covered, apply fertilizer and restart the cycle ---consume and sell table 5. flowchart of activities in growing u. tuberosus. activity how do you do it? when? seed selection best seed, paired and curved ---preperation of the land manually with hoe loosen the land well ---fertilize and sow lime fertilize with organic manure auger at 40 x 40 cm sow the seed month zero (0) weeding and fertilizing manually apply small amount of chemical fertilizer and covering month and a half after sowing (15-15-15) weeding manually without damaging segments --observation and care of cutworms sampling summer (liquid insecticide) harvest when the plant is dry 8-9 months table 6. flowchart of activities in the cultivation of t. tuberosum. activity how do you do it? when? soil analysis --before sowing seed selection select a healthy seed in good shape that is budding preperation of the land manual, semi-humid, loose earth ----sowing sow at 15 cm distance between plants 40 cm distance between rows 60 cm one seed per site organic manure, place one handful below the seed cover the seed ----weeding and fertilizing apply about 60 g of chemical fertilizer after weeding as necessary (monitoring) generally 20 d after emergence (15-15-15 ó 13-26-6) harvest when the flower wilts at 90-120 d ---irrigation and drainage cubi does not require much water if there is a lot of rain to draining is necessary ---322 agron. colomb. 29(2) 2011 rubas, children provide limited help in planting and harvesting, in growing ocas, children participate in the work of fertilization during cultivation, planting and harvesting. the explanation for the low participation of children in the work to be performed on crops is because they are in school and their relation to crops is limited by time. conclusions the development of the research concluded that production systems are typically characterized as highly heterogeneous in the size of the farms, and the number and variety of crop species. four sub-systems could be identified in most of the characterized farms: agriculture, livestock, native forest and the house where the families live. each of these unique particularities have shaped the structure of the system and allowed the viability of these units over time despite external pressures such as market and generational change in the field. also, the wide diversity of plant and animal species that are normally kept on the farm was identified, which promotes household food security and allows for diversification of production, leading to greater flexibility in the acquisition of income at a time when major crops such as potatoes are at low prices, or have suffered significant plant damage leading to loss of production. a key feature of production systems is their high dependence on the cycles of precipitation in the area, due to lack of technical and technological infrastructure to allow greater agricultural productivity per unit. the presence of at was evident in characterized farms at different scales of planting, from their presence in small strips in the kitchen garden even to medium-sized areas that become major crop production systems. its use is common and closely linked with the culture of food and agricultural area, which has allowed its preservation until today, although its existence is becoming more restricted due to dietary changes of the rural population, the high seasonal and permanent shortage of these foods because of their production cycle and economic pressure from more profitable crops such as potatoes. it is also clear that there is a plant resource represented in the at, with all the potential to be used as an integrator in some communities, where rural development plans and strategies will also reassess its use, improve farming practices, initiate agribusiness around these products, creating processes for creating value added, translated into higher incomes, expanding the dietary base, improving the quality of their diet and therefore their quality of life. the encouragement of the production and consumption of at through their assessment as resources of the territories will serve as a general strategy for the preservation of a plant genetic resource and diversification of the diet of rural communities, with further progress towards the improvement of these species and their commercial exploitation and as an agro generator of value added in the territory. literature cited alcaldía municipal de turmequé. 1999. eottesquema de ordenamiento territorial de turmequé. turmequé, colombia. alcaldía municipal de ventaquemada. 2001. eotv esquema de ordenamiento territorial de ventaquemada. acuerdo no. 2. ventaquemada, colombia. casabianca, f. and t. linck. 2008. la calificación de los alimentos como proceso de patrimonia lización de los recu rsos ter r itor ia les. in: gis sya l, ht t p://w w w.g is-sya l. agropolis.fr/index.php?option=com_docman& task=cat _ view&gid=6&&itemid=11; consulted: may, 2011. contreras, a., s. lafraya, j. lobillo, p. soto, and c. rodrigo. 1998. los métodos del diagnóstico rural rápido y participativo. in: portal da cidadania, www.comunidades.mda.gov.br/o/890739; consulted: may, 2011. dane, 2005. proyecciones municipales de población 2005-2011 sexo y grupos de edad. in: www.dane.gov.co/files/investigaciones/ poblacion/proyepobla06_20/p_20052011_ajustadosgruposedad.xls; consulted: june, 2011. fao. 1996. informe sobre el estado de los recursos fitogenéticos en el mundo. in: conferencia técnica. internacional sobre los recursos fitogenéticos. leipzig, alemania. fao. 2008. la papa: una aliada clave de la seguridad alimentaria. in: regional office for latin america and the caribe – fao, http://www.rlc.fao.org/es/agricultura/produ/papa.htm; consulted: february, 2011. parra, m. 2001. colecta, conservación y análisis de la diversidad genética de ulluco (ullucus tuberosus caldas) de colombia. updergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. national research council. 1989. lost crops of the incas: littleknown plants of the andes with promise for worldwide cultivation. national academy press, washington dc. soto, d. 2006. la identidad cultural y el desarrollo territorial rural, una aproximación desde colombia. in: rimisp, http://www. rimisp.org/getdoc.php?docid=3744; consulted: june, 2011. tapia, m. 2000. cultivos andinos subexplotados y su aporte a la alimentación. 2nd ed. fao. santiago. verdejo, m. 2003. diagnóstico rural participativo. una guía práctica. in: centro cultural poveda, http://www.centropoveda. org/publicaciones/series/comdid/maindrp.htm; consulted: june, 2011. resumen abstract de las 30 variedades de papa cultivadas en colombia tan solo 10 poseen importancia comercial. entre otros factores, este número es limitado por la acción de hormonas endógenas que aceleran diferentes fases del proceso de tuberización, especialmente en las especies más precoces. en este trabajo fueron recolectadas muestras de tubérculos de diferentes especies de papa (solanum tuberosum l. var. ica-única y tuquerreña, y solanum phureja juz. et buk. var. yema de huevo), en los estadios fenológicos de desarrollo 03, 10 y 40. posteriormente, las concentraciones de ácido abscísico (aba) presentes en la fracción ácida y de citoquininas presentes en la fracción orgánica de los extractos fueron determinadas a través de cromatografía líquida de alta eficiencia. los resultados en las variedades estudiadas relacionan la precocidad de la tuberización con la ausencia de aba y los periodos de mayor latencia con su presencia; por otro lado, las concentraciones de citoquininas fueron evidentes en las variedades con mayor precocidad. es decir, en s. phureja juz. et buk. var. yema de huevo se encontraron concentraciones bajas de aba y altas de citoquininas; mientras que en ica-única y, en especial, en tuquerreña, variedades con periodos de latencia mayor, las concentraciones de aba fueron altas y las de citoquininas menos significativas. of all 30 potato varieties cultivated in colombia only 10 possess a commercial importance. among other factors, this number is limited by the action of endogenous hormones that accelerate dif ferent phases of tuberization process, especially in the earliest species. in this work, the samples of tubers from different potato species solanum tuberosum l. vars. ica-unica, tuquerreña and solanum phureja juz. et buk. var. yema de huevo were collected at the phenological stages of development 03, 10 and 40. later, the concentrations of abscisic acid in the acid fraction and ones of cytokinins in the organic fraction of the extracts were determined by high performance liquid chromatography. the results in studied varieties show a relationship between the early tuberization and aba absence, while the periods of deep latency were related with aba presence; otherwise, the cytokinin levels were high in the varieties with early tuberization. that is to say, it was found in s. phureja juz. et buk. var. yema de huevo, characterized by early tuberization, low aba concentrations and considerable levels of cytokinins, whereas, in varieties with periods of prolonged latency, such as ica-unica and, especially, tuquerreña, aba concentrations were considerable, but those of cytokinin not. key words: phytoregulators, potato, hplc.palabras clave: fitorreguladores, papa, clae. fecha de recepción: diciembre 22 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 programa de maestría en ciencias agrarias, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. luzyinethortiz@yahoo.com.es 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. vjflorezr@unal.edu.co introducción entre las etapas de desarrollo del ciclo de la papa se encuentra el proceso de tuberización. este es regulado por las características propias de la variedad, la edad de la semilla, la temperatura del suelo, la humedad, la nutrición, la intensidad y duración de la luz (favorecido en días cortos), la acción de fitorreguladores y por la incidencia de plagas y enfermedades. todos estos factores, además de afectar el cultivo, influyen directamente en su rentabilidad. ghassan et al. (2000) consideran el inicio de la tuberización a partir del ensanchamiento de los estolones. este proceso ocurre, dependiendo de la precocidad de la variedad, entre 5 y 7 semanas después de la siembra. durante esta etapa, los asimilados producidos por el follaje son utilizados para el crecimiento del estolón e iniciación de la tuberización. inicialmente una planta puede formar entre 20 y 30 tubérculos, de los cuales, entre 5 y 15 estarán maduros al momento de la cosecha. comparación cuantitativa de ácido abscísico y citoquininas en la tuberización de solanum tuberosum l. y solanum phureja juz. et buk. comparative quantification of abscisic acid and cytokinins on tuberization process in solanum tuberosum l. and solanum phureja juz. et buk. luz yineth ortiz1 y víctor julio flórez2 agronomía colombiana 26(1), 32-39, 2008 33 el ácido abscísico (aba) es un fitorregulador tradicionalmente asociado con el desarrollo de semillas, adaptación a condiciones de estrés y con el metabolismo de azúcares (schwartz y zeevaart, 2004). suttle y hulstrand (1994) demostraron que el aba endógeno es esencial para la iniciación y conservación del tubérculo. al respecto, coleman y king (1984) y suttle (1996) mostraron que las concentraciones de aba disminuyen al final de la dormancia, sin embargo, se desconocen las concentraciones de aba necesarias para el inicio del crecimiento del brote. el proceso de la tuberización puede controlarse modificando el aporte de nitrógeno a la planta. se sabe que este nutriente no afecta la inducción de la tuberización, pero sí inhibe la formación del tubérculo después de que la inducción se ha producido. se desconocen los mecanismos de esta inhibición, sin embargo, no se descarta la participación de las relaciones entre giberelinas (gas/aba) y entre nitrógeno/carbohidratos. de esta última, se señala que niveles altos de carbohidratos con relación al contenido de nitrógeno promoverían el proceso. otro factor determinante para la tuberización es la temperatura: condiciones entre los 15 y los 18 ºc favorecen el proceso, mientras que en condiciones con valores mayores se presenta un alto grado de inhibición, aun más en fotoperiodos largos. el efecto negativo de la temperatura sobre la tuberización es diferente de acuerdo al lugar de recepción del estímulo; así, cuando el dosel se somete al aumento de temperatura, la tuberización se afecta severamente, fenómeno quizás asociado con el aumento de las concentraciones de gas en las zonas meristemáticas. por otro lado, si el estímulo se aplica en el sustrato, no se previene la acción de la señal inductora de tuberización, pero sí se atrasa la formación del tubérculo (jackson, 1999). con relación a los fitorreguladores, se sabe que el contenido de ga4/7 promueve la elongación del estolón e inhibe la formación del tubérculo; contrariamente, el aba exógeno reduce la longitud del estolón. por su parte, el ácido indol-3acético (aia) inhibe la elongación de los estolones estimulando la formación de tubérculos pequeños, mientras que las concentraciones endógenas de aba disminuyen durante la formación del estolón y el desarrollo del tubérculo. finalmente, las citoquininas exógenas parecen no afectar ni la elongación ni la formación del tubérculo (xu et al., 1998); sin embargo, la rapidez del proceso de tuberización en especies precoces estaría relacionada con sus concentraciones endógenas (garcía-flórez et al., 2007). con base en estudios locales previos (flórez-roncancio et al., 2000a y flórez-roncancio et al., 2000b) y de otras latitudes (ewing, 1995; xu et al., 1998; suttle y hulstrand, 1994; coleman y king, 1984; suttle, 1996; suttle, 2001; suttle y banowez, 2000, y kannangara et al., 1978) se puede aseverar que uno o más fitorreguladores están involucrados en el proceso de tuberización. se ha determinado la posible presencia de auxinas, giberelinas, citoquininas y ácido abscísico por bioensayos utilizando la técnica de cromatografía de capa fina. sin embargo, en nuestras condiciones y en las variedades objeto del presente estudio no se tienen reportes precisos de las concentraciones de estos compuestos. la cuantificación de dichos fitorreguladores por cromatografía líquida de alta eficiencia (clae) en especies precoces y tardías permitirá confirmar la información previa obtenida por bioensayos y conocer de forma más precisa la participación de aba y de citoquininas en la formación del tubérculo. el objetivo de este trabajo fue cuantificar las concentraciones de aba y de citoquininas por clae en estadios predeterminados, durante el proceso de la tuberización en especies de papa con precocidad opuesta solanum phureja juz. et buk. variedad yema de huevo y solanum tuberosum l. variedades ica-única y tuquerreña. material y métodos el trabajo de campo se realizó en condiciones de invernadero de casa de mallas del centro de investigaciones tibaitatá de corpoica, ubicado en el municipio de mosquera (cundinamarca), a 2.550 msnm, con temperatura promedio anual de 14 ºc, 675 mm anuales de precipitación y una humedad relativa del 80%. su ubicación geográfica es de 4º 42’ latitud norte y 72º 12’ longitud oeste. la parte analítica se desarrolló en el laboratorio de nutrición animal de corpoica. se utilizaron plantas de s. phureja juz. et buk. var. yema de huevo y de s. tuberosum l. vars. ica-única y tuquerreña, en los siguientes estadios, según hack et al. (1993): 03 tubérculos en final de latencia y con brotes 2 a 3 mm de longitud; 10 expansión foliar de las primeras hojas; y 40 inicio de la tuberización: hinchamiento de las puntas de los primeros estolones al doble del diámetro inicial. extracción de fitohormonas para la extracción y fraccionamiento del extracto se utilizó la metodología previamente establecida por flórez-roncancio et al. (2000a). se colectaron 2,5 g de masa fresca vegetal para luego macerarlas con una solución acuosa de meoh 80% acidificado + bth (hidroxitolueno butilado). después de 24 horas en la oscuridad a 4 ºc y con agitación 2008 ortiz y flórez: comparación cuantitativa de ácido abscísico y citoquininas... 34 agron. colomb. 26(1) 2008 continua, se procedió a la remoción del metanol en evaporador rotativo a temperatura de 40 ºc; posteriormente, se retomó el filtrado en volumen conocido de tampón fosfato ph 8,0 para luego ser lavado con una solución de acetato de plomo 4% más ácido acético 0,5%. después de cada lavado se filtró la solución, recolectándose la fracción orgánica de esta y se lavó tres veces con igual volumen de carbonato de sodio 5%. al filtrado obtenido se le adicionó polivinilpirrolidona (pvp) 50 mg·l-1 de volumen original de la muestra y se filtró nuevamente. la solución obtenida fue ajustada a ph de 2,5 a 3,0 con ácido clorhídrico y se procedió a lavar la muestra tres veces con acetato de etilo. por último se recolectaron las fracciones orgánica y acuosa. para la detección del ácido abscísico, contenido dentro de la fracción orgánica, se procedió a lavar esta fracción tres veces con bicarbonato de sodio 5% y se recolectó la fracción acuosa (flórez et al., 2000b). esta fracción fue acidificada a ph 3 y posteriormente lavada tres veces con acetato de etilo; se concentró hasta sequedad en un rotavapor y se retomó en volumen conocido de 2 ml de metanol grado clae. para la detección de citoquininas, la fracción acuosa se llevó a ph 7 con bicarbonato de sodio 5% y se lavó tres veces con n-butanol, y se concentró en un rotavapor retomando a volumen conocido de 2 ml en metanol grado clae (flórez et al., 2000a). cromatografía líquida de alta eficiencia (clae) para la cuantificación de trans zeatina ribósido (zr), trans zeatina (z), 6-dimetil aminopurina ribósido (ipa), 6-dimetilaminopurina (ip), kinetina (k), 6benzilaminopurina (6bap) y de aba por clae en las variedades de papa en estudio se adaptó un protocolo producto de metodologías descritas por rodríguez et al. (1997), flórez-roncancio y pereira (2008), andersen y kemp, (1998), sweetser y vatvars (1975) y guinn et al. (1986). la separación se logró con una columna rp c-18, fase móvil de metanol-agua (40:60, v/v) acidulada (ácido acético 5%) y velocidad de flujo de 0,8 ml·min-1. la fase móvil se desgasificó y se filtró (0,22 μm) antes de su uso. el volumen de inyección fue de 20 μl con detección en l = 280 nm y l= 254 nm para citoquininas y ácido abscísico, respectivamente. se utilizó un cromatógrafo para clae marca hittachi con controlador l5000lc, integrador 833a y detector uv, y una columna c18 250 mm x 4 mm (5 μm). se realizaron las curvas de calibración de 20 μm a 100 μm detectando los picos con sus respectivos tiempos y áreas en cada concentración para las fitohormonas antes mencionadas. los extractos obtenidos se pasaron por microfiltros de 0,40 μm, 0,2 μm y a través de un sep-pak c18 (3 μm para 3 ml), para su posterior inyección en el cromatógrafo. los datos obtenidos fueron analizados estadísticamente con la prueba t, a una significancia de 5%. resultados y discusión macroestadio 03 de las tres variedades analizadas, yema de huevo presentó una mayor concentración de citoquininas en el macroestadio 03 (tabla 1); los extractos de esta variedad mostraron la presencia de zr e ipa (figura 1a). las variedades icaúnica y tuquerreña presentaron un cromatograma con un pico para ip (figura 1b y figura 1c). es decir, se observa la posible presencia de mayor concentración de citoquininas en s. phureja juz. et buk. var. yema de huevo, lo cual está de acuerdo con los estudios realizados por flórez et al. (2000a). en este macroestadio, la iniciación de la brotación del tubérculo está relacionada con la presencia de zeatina. en estudios realizados por suttle (2001), mediante bioensayos, se correlacionó el desarrollo de los brotes con el incremento de zeatina, concordando con los indicios del presente estudio en cuanto a la precocidad de la var. yema de huevo. la presencia de citoquininas en las tres variedades podría atribuirse a un desarrollo rápido, en función de tasas altas de división celular; justificando así el aumento total de citoquininas, el cual ocurre antes de cualquier cambio demostrable en el estadio quiescente del tubérculo (suttle, 1998). las clases hormonales como las estadios concentración de citoquininas (mm) zr z ipa k 6-bap ip yema de huevo 03 20,30 21,72 10 87,08 43,40 40 58,64 63,37 46,25 45,35 ica-única 03 trazas 10 18,55 trazas 40 17,65 19,92 tuquerreña 03 trazas 10 22,66 11,80 40 trazas trazas 17,18 tabla 1. concentración de citoquininas en extractos de solanum phureja juz. et buk. variedad yema de huevo y de solanum tuberosum l. variedades ica-única y tuquerreña. 35 figura 1. cromatogramas obtenidos de la aplicación de 20 µl de extracto de la fracción ácida, provenientes de 2,5 g de masa fresca de brotes en el macroestadio 03 en papa para la determinación de citoquininas. gradiente metanol:agua acidificada con 0,5% de ácido acético, flujo 0,8 ml·min-1, columna fase reversa c-18 y longitud de onda de 280 nm. flecha negra: zeatina ribósido; flecha gris: 6-diaminopurinaribósido (ipa); cabeza de flecha: 6-diaminopurina (ip). a = yema de huevo; b = ica-única; c = tuquerreña auxinas, las giberelinas y las citoquininas participan en la quiebra de la latencia y en el posterior desarrollo de la yema, por lo que es previsible la presencia de citoquininas en este estadio. en la variedad yema de huevo es evidente el aumento de las citoquininas z e ipa, posibles responsables de su precocidad; por el contrario, en la variedad tuquerreña se pudo constatar una menor presencia de citoquininas, específicamente ip, lo cual estaría asociado a su condición de variedad tardía. por otro lado, las tres variedades revelaron la presencia de aba (figura 2); notándose mayor concentración en los extractos provenientes de la var. tuquerreña (figura 2 y tabla 2). macroestadio 10 en el macroestadio 10, caracterizado por la expansión de las primeras hojas, se observan en el cromatograma cofigura 2. cromatogramas obtenidos de la aplicación de 20 µl de extracto de la fracción ácida, provenientes de 2,5 g de masa fresca de brotes en el macroestadio 03 en papa, para la determinación de ácido abscísico. gradiente metanol:agua acidificada con 0,5% de ácido acético, flujo 0,8 ml·min-1, columna fase reversa c-18 y longitud de onda de 254 nm. flecha: ácido abscísico. a = yema de huevo; b = ica-única; c = tuquerreña 2008 ortiz y flórez: comparación cuantitativa de ácido abscísico y citoquininas... 36 agron. colomb. 26(1) 2008 figura 3. cromatogramas obtenidos de la aplicación de 20 µl de extracto de la fracción ácida, provenientes de 2,5 g de masa fresca de brotes en el macroestadio 10 en papa, para la determinación de citoquininas. gradiente metanol:agua acidificada con 0,5% de ácido acético, flujo 0,8 ml·min-1, columna fase reversa c-18 y longitud de onda de 280 nm. flecha negra: zeatina ribósido; flecha gris: 6-diaminopurinaribósido (ipa). a = yema de huevo; b = ica-única; c = tuquerreña tabla 2. concentración de ácido abscísico en extractos de solanum phureja juz. et buk. variedad yema de huevo y de solanum tuberosum l. variedades ica-única y tuquerreña. estadios concentración de aba (µm) yema de huevo ica-única tuquerreña 03 trazas 20,12 35,26 10 trazas trazas 40 62,25 rrespondiente al extracto de la var. yema de huevo picos que corresponden a las citoquininas zr e ipa (figura 3a). de forma similar, se observan los picos de zr e ipa en las variedades ica-única y tuquerreña (figura 3). con respecto al estadio 03, se constató un aumento en las concentraciones de zr e ipa en s. phureja juz. et buk. y en s. tuberosum l.; presentándose en orden decreciente en las variedades yema de huevo, ica-única y tuquerreña (tabla 1). por otro lado, la mayor concentración de aba fue detectada en los extractos de tuquerreña (figura 4); y, en menor concentración, en la var. ica-única (figura 4). por el contrario, yema de huevo (figura 4) no presentó picos que indiquen la presencia de este fitorregulador. la tabla 2 muestra las concentraciones de aba en las diferentes variedades. macroestadio 40 en el macroestadio 40, cuando se inicia el llenado de los tubérculos, la concentración de citoquininas (zr, z, ip e ipa) aumenta en yema de huevo (figura 5 y tabla 1). en ica-única también aumenta esta clase hormonal, evidenciándose z e ip (figura 5). así mismo, tuquerreña presenta un cromatograma con picos de zr, z e ipa (figura 5). las concentraciones de aba fueron representativas en la variedad tuquerreña (figura 6), mientras que en las otras variedades esta fitohormona no fue detectada (figura 6 y tabla 2). el aba se encuentra presente en el estadio de latencia, definida por jackson (1999) como la ausencia de germinación en condiciones ambientales que la promueven. en plantas de papa, al iniciarse la formación de brotes los niveles de aba disminuyen; sin embargo, en la variedad tuquerreña todavía se presentan concentraciones altas de aba, posiblemente por tratarse de una variedad tardía. esta variedad presenta un lento desarrollo de las primeras 37 hojas, en contraste con lo que ocurre en la var. yema de huevo. dentro de los factores más influyentes que afectan la tuberización se encuentra: el nivel de nitrógeno, la acción de fitorreguladores, la temperatura y la radiación fotosintéticamente activa. a pesar de que estos factores muestran consistencia en sus efectos, es importante considerar también que la variación en la respuesta a dichos estímulos depende del genotipo, edad y estadio fisiológico de la planta (jackson, 1999). el estudio del control hormonal del proceso de tuberización ha demostrado la participación de las gas en el crecimiento y desarrollo morfológico del tubérculo. se estableció claramente la relación entre inducción de la tuberización y disminución de actividad de gas, al retardar el inicio de la tuberización después de la aplicación de ácido giberélico a brotes, estolones y tubérculos de papa (xu et al., 1998). por otro lado, las citoquininas también participan en el figura 4. cromatogramas obtenidos de la aplicación de 20 µl de extracto de la fracción ácida, provenientes de 2,5 g de masa fresca de brotes en el macroestadio 10 en papa, para la determinación de ácido abscísico. gradiente metanol:agua acidificada con 0,5% de ácido acético, flujo 0,8 ml·min-1, columna fase reversa c-18 y longitud de onda de 254 nm. flecha: ácido abscísico. a = yema de huevo; b = ica-única; c = tuquerreña figura 5. cromatogramas obtenidos de la aplicación de 20 µl de extracto de la fracción ácida, provenientes de 2,5 g de masa fresca de brotes en el macroestadio 40 en papa, para la determinación de citoquininas. gradiente metanol:agua acidificada con 0,5% de citoquininas, flujo 0,8ml·min-1, columna fase reversa c-18 y longitud de onda de 280 nm. flecha negra: zeatin ribósido; flecha gris: 6-diaminopurinaribósido (ipa); cabeza de flecha gris: 6-diaminopurina (ip); cabeza de flecha negra: zeatina. a = yema de huevo; b = ica-única; c = tuquerreña 2008 ortiz y flórez: comparación cuantitativa de ácido abscísico y citoquininas... 38 agron. colomb. 26(1) 2008 proceso y se conoce que la razón entre las concentraciones de citoquininas:auxinas es importante para promover la tuberización (guivarc et al., 2002; rosin et al., 2003; sergeeva et al., 2000), que se ve claramente favorecida con el aumento de la concentración de citoquininas en especies precoces (garcía-flórez et al., 2007). la acción del aba por lo general está relacionada con procesos inhibitorios; no obstante, recientemente se evidenció su presencia en tejidos en desarrollo, donde tendría una acción promotora (peng et al., 2006). en el proceso de tuberización participa en la latencia de yemas o inhibe la formación de estolones. el estudio realizado permite visualizar que el aba participa en el proceso de tuberización inhibiendo el crecimiento de yemas y retardando la formación de estolones dependiendo de la variedad de s. tuberosum. la presencia de aba en la variedad yema de huevo se constató sólo en el estadio 03 y en la var. ica-única en los estadios 03 y 10. la variedad tuquerreña, además de presentar aba en los tres estadios analizados, mostró las concentraciones más altas (tabla 1). este orden de concentraciones decrecientes de aba entre las tres variedades ratifican la hipótesis hormonal citoquininas:aba en relación con la dormancia en las yemas del tubérculo de papa. así, las concentraciones altas de aba serían las responsables de que las variedades ica-única y tuquerreña sean de precocidad medianamente tardía y tardía, respectivamente. en el presente estudio, las concentraciones de aba en el proceso de tuberización de papa relacionan la inhibición o la no formación temprana de brotes y estolones con las características tardías y precoces de las respectivas variedades. este trabajo proporciona nuevos indicios de la relación citoquininas:aba con la tuberización. se sugiere que además de la participación de las citoquininas en el inicio del proceso, donde el crecimiento longitudinal de los estolones continúa con el desarrollo de la planta, el aba puede controlar la longitud de los estolones impidiendo un desarrollo rápido. así, la duración de este proceso inicial de desarrollo es dependiente de las características de precocidad de cada variedad. literatura citada andersen, r.a. y t.r. kemp. 1998. reversed-phase high performance liquid chromatography of several plant cell division factors (cytokinins) and their cis and trans isomers. j. chromatogr. 172, 509-512. coleman, w.k. y r.r. king. 1984. changes in endogenous abscisic acid soluble sugar and proline levels during tuber dormancy in solanum tuberosum l. amer. potato j. 61, 437-449. ewing, e.e. 1995. the role of hormones in potato (solanum tuberosum l.) tuberization. pp. 698-720. en: davies, p.j. (ed.). plant hormones, physiology, biochemistry and molecular biology. second edition, kluwer academic publishers, dordrecht. flórez-roncancio, v.j. y m.f. aleixo pereira. 2008. concentraciones opuestas de aia-aba aceleran el desarrollo floral de solidago x luteus. agron. colomb. 26(2) (en imprenta). figura 6. cromatogramas obtenidos de la aplicación de 20 µl de extracto de la fracción ácida, provenientes de 2,5 g de masa fresca de brotes en el macroestadio 40 en papa, para la determinación de ácido abscísico. gradiente metanol:agua acidificada con 0,5% de ácido acético, flujo 0,8 ml·min-1, columna fase reversa c-18 y longitud de onda de 254 nm. flecha: ácido abscísico a = yema de huevo; b = ica-única; c = tuquerreña 39 flórez-roncancio, v.j., l.y. ortiz-rojas, m. garcía-flórez y a. pórtela-ramírez. 2000a. análisis de citoquininas en la tuberización de dos especies de papa (solanum tuberosum l. y solanum phureja juz. et buk.). memorias xxx congreso anual comalfi, ibagué. 71 p. flórez-roncancio, v.j., l.y. ortiz-rojas, j.a. machett’s p. y m.h. casas-aldana. 2000b. cuantificación de ácido abscísico (aba) en el proceso de tuberización en dos especies de papa (solanum tuberosum l. y solanum phureja juz. et buk.). memorias xxx congreso anual comalfi, ibagué. 71p. garcía-flórez, m., a. portela-ramírez y v.j. flórez-roncancio. 2007. sustancias con actividad citoquinínica estimulan la brotación de yemas en tubérculos de papa. (sometido para publicación en bragantia). ghassan, al s., r. sully y h. hopkins. 2000. ways to increase tuber number. australian potato research. development and technology transfer conference. adelaide. guinn, g., d.l. brummett y r.c. beier. 1986. purification and measurement of abscisic acid and indoleacetic acid by high performance liquid chromatography. plant physiol. 81, 997-1002. guivarc, h.a., j. rembur, m. goetz, t. roitsch, m. noin, t. scnmulling y d. chriqui. 2002. local expression of the ipt gene in transgenic tobacco (nicotiana tabacum l. cv. sr1) axillary buds establishes a role for cytokinins in tuberization and sink formation. j. exp. bot. 53, 621-629. hack, v.h., h. gall, t.h. klemke, r. klose, u. meier, r. staub y a. witzenberger. 1993. phänologische entwicklungsstadien der kartoffel (solanum tuberosum l.). nachrichtenblatt deutscher pflanzenschutzdienst (stuttgart) 45, 11-19. jackson, s.d. 1999. multiple signalling pathways control tuber induction in potato. plant physiol. 119, 1-8. kannangara, t., r.c. durley y g.m. simpson. 1978. high performance liquid chromatographic analysis of cytokinins in sorghum bicolor leaves. physiol. plant. 44 (3), 295–299. peng y.b., c. zou, d.h. wang, h.q. gong, z.h. xu y s.n bai. 2006. preferential localization of abscisic acid in primordial and nursing cells of reproductive organs of arabidopsis and cucumber. new phytol. 170, 459-66. rodríguez, r., j. sánchez y o. gonzález. 1997. empleo de reguladores del crecimiento en la adaptación de vitroplantas y estacas de ixora coccinea cv. guillermina. agrícola verge 190, 555-558. rosin, f.m., j.k. hart, h. van onckelen y d.j. hannapel. 2003. suppression of a vegetative mads box gene of potato activates axillary meristem development. plant physiol. 131, 1613-1622. schwartz s.h y j.a.d. zevevaart. 2004. abscisic acid biosynthesis and metabolism. pp. 137-155. en: davies p.j. (ed.). plant hormones biosynthesis, signal transduction, action! kluwer academic publ., dordrecht. sergeeva l.i., s.m. de bruy’n, k. eam-gronsveld, o. navratil, y d. vreugdenhil. 2000. tuber morphology and starch accumulation are independent phenomena: evidence from ipi-transgenic potato lines. physiol. plant. 108, 435-443. suttle j.c. 1996. dormancy in tuberous organs: problems and perspectives. pp. 133-143. en: g.a. lang (ed.). plant dormancy: physiology, biochemistry and molecular biology, cab international, wallingford. suttle, j.c. 1998. postharvest changes in endogenous cytokinins and cytokinin efficacy in potato tubers in relation to bud endodormancy. physiol. plant. 103, 59-69. suttle, j.c. 2001. dormancy related changes in cytokinin efficacy and metabolism in potato tubers during postharvest storage. j. plant growth regul. 35, 199-206. suttle, j.c. y g.m. banowez. 2000. changes in cis-zeatin and ciszeatin riboside levels and biological activity during potato tuber dormancy. physiol. plant. 109, 68-74. suttle, j.c. y j.f. hulstrand. 1994. role the endogenous abscisic acid in potato microtuber dormancy. plant physiol. 105, 891-896. sweetser, p.b. y a. vatvars. 1975. high-performance liquid chromatographic analysis of abscisic acid in plant extracts. ann. biochem. 71, 68-78. xu, x., a. van lammeren, e. vermeer y d. vreugdenhil. 1998. the role of gibberellin, abscisic acid, and sucrose in the regulation of potato tuber formation in vitro. plant physiol. 117, 575-584. 2008 ortiz y flórez: comparación cuantitativa de ácido abscísico y citoquininas... agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen la determinación del sexo en plantas de papaya es considerado un sistema intrigante, debido a que esta especie presenta tres sexos (macho, hembra y hermafrodita) determinados por un locus multialélico. además, esta especie no presenta cromosomas sexuales morfológicamente diferenciables. los marcadores moleculares pueden asociarse a características de interés, como en el presente caso, al sexo en plántulas de papaya. con el objetivo de identificar marcadores moleculares que permitan una rápida identificación del sexo en genotipos colombianos de plántulas de papaya, se aplicó la técnica rapd (amplificación aleatoria de polimorfismos del adn). el estudio encontró tres marcadores rapd polimórficos, los cuales permitieron diferenciar los sexos de la papaya. dos marcadores fueron específicos para plantas macho y hermafrodita, y un tercero para plantas hembra. estos nuevos marcadores moleculares podrán ser beneficiosos en la determinación del sexo en genotipos colombianos de papaya. sex definition in papaya is considered an intriguing system, due to the fact that the plant presents three different sexes (male, female and hermaphrodite), which are determined on a multiallelic locus. moreover, the plant does not have morphologically differentiated sexual chromosomes. provided that molecular markers can be associated to traits of interest, in the present study they were applied to rapid sex identification in seedlings of colombian papaya genotypes. with the aim of finding such markers, an rapd technique (randomly amplified polymorphic dna) was applied. the study allowed identifying three polymorphic rapd markers apt for differentiating the sexes in papaya. two of them are specific for male and hermaphrodite plants, and one for female plants. these novel molecular markers will be valuable for sex determination in colombian genotypes of papaya. key words: carica papaya, dioecious plants, sexual determination. palabras clave: carica papaya, plantas dioicas, determinación sexual. fecha de recepción: 13 de diciembre de 2008. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 laboratorio de genética molecular vegetal, centro de biotecnología y bioindustria, centro de investigación tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera (colombia). 2 autor de correspondencia. gchavesb@unal.edu.co agronomía colombiana 27(2), 145-149, 2009 en colombia, el cultivo de la papaya se encuentra en el octavo lugar por área sembrada respecto a otras frutas cultivadas, siendo un fruto económicamente importante. la papaya proporciona frutos y látex económicamente valiosos en las áreas tropicales y subtropicales (ming et al., 2001; urasaki et al., 2002). por ejemplo, la papaína, una enzima proteolítica abundante en el látex lechoso de los frutos, se usa en la industria alimenticia y textilera para suavizar la lana, la seda, y en la industria de perfumería (villegas, 1997; urasaki et al., 2002). además, la planta de papaya es importante por sus tallos, hojas y raíces los cuales son empleados en un amplio rango de aplicaciones en la medicina popular (ming et al., 2001). fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular marcadores rapd para la identificación del sexo en papaya (carica papaya l.) en colombia rapd markers for sex identification in papaya (carica papaya l.) in colombia giovanni chaves-bedoya1, 2, mauricio pulido1, erika sánchez-betancourt1 y víctor núñez1 introducción la papaya es una planta dicotiledónea, polígama diploide (parasnis et al., 1999; ming et al., 2001; kim et al., 2002; urasaki et al., 2002; liu et al., 2004) que pertenece a la familia caricaceae, género carica (badillo, 2002). el germoplasma de papaya presenta una considerable variación fenotípica para la mayoría de los rasgos hortícolas importantes, incluyendo tamaño, forma, color, contenido de azúcar y sabor del fruto, entre otros (kim et al., 2002; oliveira et al., 2007). la posibilidad de transformación genética, la eficiencia de los cruzamientos, la producción de abundante descendencia y la continua floración a lo largo del año hacen de la papaya un modelo atractivo para investigación genética y genómica (ming et al., 2001). 146 agron. colomb. 27(2) 2009 la presencia de las tres formas sexuales –macho, hembra y hermafrodita– en esta especie ofrece varias ventajas para estudios genéticos y evolutivos. posee un genoma pequeño de 372 megabases (mb), contenido en nueve pares de cromosomas, un tiempo corto de floración de 9 a 15 meses, numerosos tipos de flores y un intrigante sistema de determinación sexual, por lo que su diferenciación ha sido tema frecuente de análisis genéticos. la papaya posee un cromosoma y primitivo, con una región macho específica, que corresponde aproximadamente al 10% del cromosoma, pero que ha pasado por una severa supresión de recombinación y degeneración de la secuencia de adn (liu et al., 2004). storey (1953) concluyó que el sexo en papaya es determinado por un gen simple con tres alelos: m, macho; mh, hermafrodita; y m, hembra. las hembras (mm) son homocigotas recesivas. los machos (mm) y hermafroditas (mhm) son heterocigotos, típicamente con el 25% de semillas no viables en sus frutos, porque cada combinación de los alelos dominantes (mm, mmh o mhmh) es embriogénicamente letal (parasnis, 1999; ming et al., 2001; urasaki et al., 2002; liu et al., 2004). posteriormente se sugirió que m y mh representan regiones genéticamente inactivas de los cromosomas sexuales en las cuales genes vitales se perdieron (liu et al., 2004). estudios citológicos para la identificación de cromosomas sexuales heteromórficos en papaya no han sido exitosos (parasnis et al., 1999; viskot y hobza, 2004; ming et al., 2007). estos estudios sugieren que los cromosomas x y y de papaya son morfológicamente homólogos a los autosomas. lo anterior sugiere que los cromosomas están en etapas iniciales de diferenciación, en comparación con otras especies vegetales, también de naturaleza dioica, como es el caso de silene latifolia, donde se encuentran cromosomas sexuales heteromórficos perfectamente diferenciados (farbos et al., 1999; filatov et al., 2000; atanassov et al., 2001; filatov et al., 2001). de otra parte, la investigación molecular ha permitido encontrar resultados positivos en la identificación de diferentes tipos de marcadores, incluyendo scar (sequence characterized amplified region) (parasnis et al., 2000; deputy et al., 2002; urasaki et al., 2002; chaves-bedoya y núñez, 2007), rapd (random amplified polymorphic dna) (deputy et al., 2002; urasaki et al., 2002), microsatélites (parasnis et al., 1999) y aflp (amplified fragment length polymorphism) capaces de discriminar sexo en plantas de papaya; estos se pueden utilizar para la pronta determinación del sexo de papaya. la ausencia de falsos positivos y falsos negativos sexuales de acuerdo con el genotipo es un factor predominante para la elección de la adecuada selección de los marcadores moleculares, incluso en la fase de plántula. esto se hace más significativo al considerar los híbridos de diferentes grupos, con una amplia diversidad genética. la aplicación de marcadores rapd para la identificación del sexo de papaya en estado juvenil puede facilitar enormemente el manejo del cultivo y el mejoramiento de la producción, mediante la ganancia en tiempo, espacio y costos, que de otra manera se requieren en el crecimiento de plantas de sexo indeseado. si el sexo de las plantas dioicas de papaya se identifica en estado de plántula, permitiendo obtener antes del trasplante a campo la proporción adecuada de plantas con el sexo deseado, se pueden ahorrar recursos como suelo, fertilizantes y agua, pudiendo ser dedicados al manejo del cultivo de solo plantas hembra o solo plantas hermafroditas (chaves-bedoya y núñez, 2007). una planta hembra de papaya produce alrededor de 100 frutos en su ciclo de vida y cerca de 250 g de papaína cruda por año. en plantaciones derivadas de semillas en donde aún existen machos, un incremento en el número de árboles de papaya hembra y hermafroditas por hectárea de terreno puede incrementar directamente la producción de frutos y papaína, haciendo este cultivo más rentable. por lo anterior, el objetivo de este estudio fue identificar marcadores moleculares rapd para diferenciar el sexo en plantas de papaya como base para la aplicación práctica en plantaciones comerciales. en este trabajo reportamos tres nuevos marcadores rapd, capaces de discriminar de manera reproducible el sexo en plantas colombianas de papaya. materiales y métodos material vegetal y extracción de adn genómico el material vegetal usado en el estudio fue colectado en el año 2004. este fue obtenido del centro de investigación corpoica, la libertad, ubicado en villavicencio, departamento del meta (colombia). lo constituyen los cultivares de papaya catira desarrollada por corpoica y las accesiones ils 647 y ils 649. el adn genómico fue extraído de hojas jóvenes usando el método estándar de ctab con modificaciones menores (chaves-bedoya y núñez, 2007). 1472009 chaves-bedoya, pulido, sánchez-betancourt y núñez: marcadores rapd para la identificación de sexo en papaya... amplificación pcr de los fragmentos sexuales específicos la pcr para rapds (williams et al., 1990) fue llevada a cabo para volúmenes de 25 μl que contenían 1,2 ng de adn, 1 μm del primer op-a1 (5’ caggcccttc 3’), op-l1 (5’ ggcatgacct 3’) y op-p11 (5‘gtagacccgt 3’), 1u taq polimerasa, 0,2 mm de dntps, 1x buffer de amplificación, 1,5 mm de mgcl 2 . las amplificaciones se realizaron en un termociclador mj resaearch pt200, con una temperatura inicial de desnaturalización de 94ºc por 60 s y 44 ciclos con un perfil térmico para cada ciclo de 94ºc por 60 s, 36ºc por 60 s, 72ºc por 60 s; luego de esto, un ciclo de extensión final a 72ºc por 120 s. los productos de la pcr fueron separados por electroforesis en gel de agarosa al 1,5% y visualizados en un documentador de geles, hitachi®, luego de la tinción con bromuro de etidio (0,1 μg ml-1). el tamaño de las bandas se determinó utilizando como patrón el marcador de 250pb (dna ladder, promega). resultados y discusión mediante el uso de primers decámeros de la serie operon technologies seleccionados al azar se encontraron dos marcadores moleculares rapds que permiten discriminar plantas de papaya machos y hermafroditas de las hembras. con los oligos op-a1 y op-l1 se pudo amplificar, de manera reproducible, una banda de 1050 y 850 pb, respectivamente, tanto en los materiales de papaya macho como hermafrodita (figs. 1a y 1b). a b figura 1. a. amplificación de los genomas de papaya con el primer op-a1. b. amplificación con el primer op-l1. hf, plantas hermafroditas; m, plantas machos y f, plantas hembras; mwm, marcador de peso molecular de 250 pb. a pesar de que la papaya posee cromosomas sexuales homomórficos, la región amplificada con los marcadores op-a1 y op-l1 podría estar localizada en una región cromosómica específica común para machos y hermafroditas, lo que podría indicar diferenciación cromosómica entre estos sexos (urasaki et al., 2002). el resultado indicado en la fig. 1 es consistente con el trabajo de liu et al. (2004), en el que se reporta una región específica denominada msy (male specific region) con secuencia idéntica compartida por machos y hermafroditas (vyskot y hobza, 2004; kazama y matsunaga, 2008), sugiriendo así que estos dos sexos podrían compartir un haplotipo para esta región que difiere de las hembras. además, estos dos sexos comparten, a nivel cromosómico, información para el cromosoma y, ausente en hembras (liu et al., 2004). por otro lado, el primer op-p11 permitió discriminar plantas hembras de plantas machos y hermafroditas al amplificar una banda de 1.750 pb (fig. 2). esto podría sugerir que el op-p11 estaría en una región específica para hembras, sobre el cromosoma x. teniendo en cuenta que en los cultivos comerciales se manejan solamente plantas hembras y hermafroditas, y estas últimas son preferidas por su forma, sabor y facilidad de empaque, el empleo del primer op-p11 sería de gran importancia para diferenciar estos dos tipos sexuales. esta diferenciación puede apoyar el trabajo del agricultor al permitir discriminar el sexo de las plántulas, y por tanto sembrar solo plantas del sexo deseado, por ejemplo, plantas hermafroditas. figura 2. amplificación de los genomas de papaya con el primer opp11. hf, plantas hermafroditas; m, plantas machos y f, plantas hembras; mwm, marcador de peso molecular (250 pb). los trabajos reportados por gangopadhyay et al. (2007) utilizando marcadores issr, deputy et al. (2002), magdalita y mercado (2003) y sánchez-betancourt y núñez (2008), establecen que se han identificado marcadores adn que discriminan el sexo en plantas de papaya hembras. en los estudios de deputy et al. (2002) y sánchez-betancourt y núñez (2008) se empleó el marcador scar t1. este generó una banda en todos los sexos de papaya por lo que no se puede usar como discriminante de sexo, pero sí como un 148 agron. colomb. 27(2) 2009 control positivo de amplificación. puesto que el marcador molecular op-p11 presenta una banda específica para hembras, se considera de gran importancia para la determinación temprana del sexo en plantas de papaya. la amplificación de este marcador en plantas de papaya hembra permite verificar que se cuenta con una muestra de este sexo y no con un falso positivo por ausencia de amplificación, como sucedería si solo se emplean los marcadores rapds op-a1 y op-l1. los tres marcadores moleculares rapds encontrados en este trabajo se pueden usar en la identificación del sexo de las plantas de papaya en vivero. además, a partir de estos marcadores se pueden diseñar marcadores scar que permitan una identificación más confiable de los materiales en estudio, como se ha realizado en trabajos previos (deputy et al., 2002; macedo et al., 2002; urasaki et al., 2002; chavesbedoya y núñez, 2007; oliveira et al., 2007). en la hipótesis de letalidad zigótica para la determinación de sexo en papaya (storey, 1953), se propone un locus (sexl) con tres alelos. de acuerdo con la hipótesis de storey, los fragmentos amplificados con los primers op-a1 y op-l1 podrían estar localizados en el segmento cromosómico que incluye los alelos m y mh de machos y hermafroditas, respectivamente, mientras la amplificación con el primer op-p11 estaría sobre el alelo m de plantas hembras. asimismo, viskot y hobza (2004) reportan similitud de secuencias de adn entre la región msy (male specific region) de plantas macho y hermafroditas, en contraste con su divergencia de la correspondiente región ligada al x, por lo que se podría inferir que estos marcadores se ubican sobre estas regiones. por otra parte, luego de emplear los primers reportados por urasaki et al. (2002) como discriminantes de sexo, los resultados de este trabajo no coincidieron con los presentados por esos autores (datos no mostrados). el hecho de utilizar primers de 20 nucleótidos, altamente específicos, podría sugerir diferencias a nivel genómico, por lo cual los materiales asiáticos no respondieron de la misma manera. a nivel fenotípico estas diferencias también podrían presentarse por la variabilidad en algunas características hortícolas como tamaño, forma, color, sabor y dulzura del fruto, estatura de la planta, estambres carpelodicos y aborto de carpelos. además, los cultivares de papaya pueden ser líneas ginodioicas endogámicas, poblaciones dioicas autocruzadas u ocasionalmente clones (kim et al., 2002). igualmente, estas diferencias se pueden deber a la acumulación de secuencias repetitivas, las cuales están involucradas en la evolución de los cromosomas sexuales (ainswort, 2000; shunsuke et al., 2002). un arreglo de duplicaciones de secuencias ligadas al cromosoma y y la existencia de familias de genes sobre este cromosoma han sido recientemente observadas en papaya. aun así, no es claro si las secuencias duplicadas ligadas al cromosoma y tienen un rol similar para mantener la función del cromosoma y en las plantas como en los animales (viskot y hobza, 2004). conclusiones puesto que la sexualidad en papaya no puede ser diferenciada con anterioridad al inicio de la floración, el hallazgo de marcadores moleculares que permitan la determinación del sexo podría facilitar el cultivo selectivo de estas plantas. aunque el uso de técnicas moleculares represente un costo directo para agricultores o propietarios de viveros comerciales, en procesos a gran escala se pueden reducir costos como inversión de recursos y tiempo que se destina al mantenimiento de plantas del sexo no deseado. además, al momento de efectuar un trasplante en un cultivo se podría tomar la decisión sobre la relación deseada de hembras y hermafroditas en la plantación comercial. aunque existen reportes en los que se ha encontrado determinación temprana del sexo en papaya mediante técnicas moleculares (parasnis et al., 1999; deputy et al., 2002; macedo lemos et al., 2002; urasaki et al., 2002), en el presente estudio se observó que los marcadores moleculares empleados para la diferenciación sexual en genotipos de papaya diferentes a los colombianos no permiten la discriminación en estos últimos, es decir, que la precisión de los marcadores es variable entre los genotipos. con esto se infiere que los genotipos de papaya varían de una región a otra, posiblemente como consecuencia de la acumulación de secuencias repetitivas y duplicación de genes que resultan de la interacción del genoma con el ambiente. los nuevos marcadores rapd op-a1, op-p11 y op-l1 reportados en este trabajo mostraron la capacidad de discriminar invariablemente el sexo de genotipos colombianos de papaya. literatura citada ainswort, c. 2000. boys and girls come out to play: the molecular biology of dioecious plants. ann. bot. 86, 211-221. atanassov, i., c. delichère, d. filatov, d. charlesworth, i. negrutiu y f. monéger. 2001. analysis and evolution of two functional y-linked loci in a plant sex chromosome system. mol. biol. evol. 18, 2162-2168. 1492009 chaves-bedoya, pulido, sánchez-betancourt y núñez: marcadores rapd para la identificación de sexo en papaya... badillo, v.m. 2002. carica l. vs. vasconcella st. hil. (caricaceae) con la rehabilitación de este último. ernstia 10, 74-79. chaves-bedoya, g. y v. núñez, 2007. a scar marker for the sex types determination in colombian genotypes of carica papaya. euphytica 153, 215-220. deputy, j.c., r. ming, h. ma, z. liu, m.m. fitch, m. wang, r. manshardt y j.i. stiles. 2002. molecular markers for sex determination in papaya (carica papaya l.). theor. appl. genet. 106, 107-111. farbos, i., j. veuskens, b. vyskot, m. oliveira, s. hinnisdaels, a. aghmir, a. mouras e i. negrutiu. 1999. sexual dimorphism in white campion: deletion on the y chromosome results in a floral asexual phenotype. genet. 151, 1187-1196. filatov, d., f. monege, i. negrutiu y d. charlesworth. 2000. low variability in a y-linked plant gene and its implications for y-chromosome evolution. nature 404, 388-390. filatov, d., v. laporte, c. vitte y d. charlesworth. 2001. dna diversity in sex-linked and autosomal genes of the plant species silene latifolia and silene dioica. mol. biol. evol. 18(8), 1442-1454. gangopadhyay, g., s. roy, k. ghose, r. poddar, t. bandyopadhyay, d. basu y k. mukherjee. 2007. sex detection of carica papaya and cycas circinalis in pre-flowering stage by issr and rapd. current sci. 92(4), 524-526. kazama, y. y s. matsunaga. 2008. the use of repetitive dna in cytogenetic studies of plant sex chromosomes. cytogenet. genome res. 120, 247-254. kim, m.s., p.h. moore, f. zee, m.m. fitch, d.l. steiger, r.m. manshardt, r.e. paull, r.a. drew, t. sekioka y r. ming. 2002. genetic diversity of carica papaya as revealed by aflp markers. genome 45, 503-512. liu, z., p. moore, h. ma, m. ackerman, m. ragilba, q. yu, h. pearl, m. kim, j. charlton, j. stiles, f. zee, a. paterson y r. ming. 2004. a primitive y chromosome in papaya marks incipient sex chromosome evolution. nature 427, 348-352. macedo l. g., c. lacerda y h. actis. 2002. identification of sex in carica papaya l. using rapd markers. euphytica 127, 179-184. magdalita, p. y c. mercado. 2003. determining the sex of papaya for improved production. food fertilizer technology center for the asian and pacific region. los baños college, laguna, filipinas. ming, r., p.h. moore, f. zee, c.a. abbey, h. ma y a.h. paterson. 2001. construction and characterization of a papaya bac library as a foundation for molecular dissection of a tree-fruit genome. theor. appl. genet. 102, 892-899. ming, r., j. wang, p.h. moore y a.h. paterson. 2007. sex chromosomes in flowering plants. amer. j. bot. 94, 141-150. oliveira, e., j. loyola, m. silva, d. souza, h. souza y t. nunues. 2007. marcadores moleculares na predição do sexo em plantas de mamoeiro. pes. agropec. bras. 42(12), 1747-1754. parasnis, a.s., w. ramakrishna, k.v. chowdari, v.s. gupta y p.k. ranjekar. 1999. microsatellite (gata)n reveals sex-specific differences in papaya. theor. appl. genet. 99, 1047-1052. sánchez-betancourt, e. y v. núñez. 2008. evaluación de marcadores moleculares tipo scar para determinar sexo en plantas de papaya (carica papaya l.). rev. corpoica 9(2), 31-36. shunsuke, n., s. matsunaga, s. atsushi, k. tsuneyoshi y s. kawano. 2002. rapd isolation of a y chromosome specific orf in a dioecious plant, silene latifolia. genome 45, 413-420. storey, w.b. 1953. genetics of papaya. j. heredity 44, 70-78. urasaki, n., m. tokumoto, k. tarora, y. ban, t. kayano, h. tanaka, h. oku, i. chinen y r. terauchi. 2002. a male and hermaphrodite specific rapd marker for papaya (carica papaya l.). theor. appl. genet. 104, 281-285. villegas, v.n. 1997. carica papaya l. en: verheij, e.w.m. y r.e. coronel (eds.). edible fruits and nuts. vol 2. wageningen university, the netherlands. vyskot, b. y r. hobza. 2004. gender in plants: sex chromosomes are emerging from the fog. trends genet. 20(9), 432-438. williams, j.g.k., a.r. kubelik, k.g. lavak, j.a. raflaski y s.v. tingey. 1990. dna polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. nucleic acids res. 19, 6530-6535. 29(2)_16+milksugamuxi recceived for publication: 24 june, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 institute for environmental studies (idea), universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 faculty of veterinary medicine and animal science (fmvz), universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 research center la liberty, corporación colombiana investigación agropecuaria (corpoica). bogota (colombia). 4 corresponding author. gtellezi@unal.edu.co agronomía colombiana 29(2), 301-308, 2011 marketing channels and margins for milk in the province of sugamuxi (boyacá) canales y márgenes de comercialización de la leche en la provincia sugamuxi (boyacá) paulo rodríguez1, gonzalo téllez2, 4, and guillermo muñoz3 abstract resumen the aim of this study is to provide information on the characteristics of the marketing of milk in the province of sugamuxi, for which marketing channels were identified, marketing margins were established, links in the chain were diagnosed and the implementation of the competitive dairy chain agreement and its pricing system were assessed. this analysis discriminated the problems of two areas defined by topography (flatland sloped), that is the particular problems they present and the different channels in the marketing of milk they use. 235 traders were surveyed in each area. the marketing channel focused on was: producer regional processor wholesaler consumers in the plains, and in the hillside area: producer transporter regional industry local consumer, and especially on increased milk marketing. marketing margins were calculated for raw milk and pasteurized milk. the milk producers in the flatlands are paid better, the current price system usually does not apply. also, there is a deficient in knowledge of accl by other links in the chain, hindering development and competitiveness of the dairy chain. el objetivo del presente estudio es proporcionar información de las características del mercadeo de la leche en la provincia de sugamuxi, para lo cual se identificaron los canales de comercialización, se establecieron los márgenes de comercialización, se diagnosticaron los eslabones de la cadena y se evaluó la aplicación del acuerdo de competitividad de la cadena láctea y de su sistema de precios. este análisis discriminó la problemática en dos zonas definidas por su topografía (plana y ladera), ya que presentan problemáticas particulares y utilizan canales diferentes en la comercialización de la leche. fueron encuestados 235 agentes comerciales de cada zona. se resalta el canal de comercialización: productor – procesadores regionales – mayorista – consumidor en la zona plana, y en la zona de ladera: productor – transportador – industria regional – distribuidor local – consumidor, como los más importantes por mercadear el mayor volumen de leche. los márgenes de comercialización se calcularon para leche cruda y leche pasteurizada. la leche al productor en la zona plana se paga mejor, no aplicándose en su gran mayoría el sistema de precios vigente. así mismo se encuentra un deficiente conocimiento del accl por parte de los demás eslabones de la cadena, obstaculizando el desarrollo y competitividad de la cadena láctea. key words: marketing, dairy chain, competitiveness, trade links, the price system. palabras clave: mercadeo, cadena láctea, competitividad, eslabones comerciales, sistema de precios. introduction the primary dairy sector has stood for over the past 10 years as an excellent opportunity for economic and social development in various areas of the country, having displaced some agricultural products, guaranteeing their loss. thus, the generation of new dairy farms in this country has been increasing but not in the same economic or environmental conditions, one example is the various production systems in specialized dairy basins, located in the middle and upper thermal areas such as the cundiboyacense highlands, including chicamocha. in many of these areas an additional feature is the prevalence of small farms as a means of production, competing with technical systems, specialized for better stability in the market, but with little bargaining power (madr, 1999). therefore, research on dairy marketing processes that focus on these remote areas would provide a commercial diagnosis of milk produced there, allowing better price control, preventing future inequities and promoting efficient marketing channels and improving product quality. the development of productive activities within the sugamuxi province is limited by characteristics of bio302 agron. colomb. 29(2) 2011 physical, social, economic and cultural, stratifying patterns of production; allowing the classification of the actors and marketing functions for study and analysis. there are differences between those who perform the same functions of marketing, giving rise to the various processes of productivity and marketing channels and margins of the plains and hillsides of the sugamuxi province. on the one hand, the flat area of the province has, among other features: modern irrigation systems like the sprinkler irrigation project of usochicamocha, presence of a major water network, good quality land for crops and feed production, inland access to good roadways, elements that together allow the development in a stable and controlled fashion. socio-economically, the members of the production and marketing chains that work in the flatlands of the province have a greater degree of technical education, allowing them to develop their business with a certain efficiency. for farmers in this area, they have more and better natural resources on their farms, and their production systems are equipped with technology and skilled labor. therefore, the milk produced there is sought by industries that demand a product in large quantities and of good quality. municipalities geographically distant from the center of the sogamoso territories coincide with the sloping margin and fragmented milk production, but given their large numbers, are an important source of milk for the province. the hillside area is characterized economically mainly by mining and rural subsistence production (arias, 1997). most land in these municipalities is too steep, limited arable land or pastoral water resources are not constant throughout the year or water reservation systems do not exist, access roads are few and in poor condition, preventing permanent communication with the urban area, social services and support to agriculture are limited or nonexistent, and marketing policies have been few and inadequate (ceron, 1991), resulting in little or no competitive production. no doubt the features that differentiate the two types of production locations are the different land slopes and proximity to access roads, factors other than productivity, they communicate differently in urban areas and the secondary or intermediary sectors, determining factors in terms of time and distance when collecting the milk. the commercial advantage of the flatland area is that the market offers more choices for selling their product at different levels and intermediaries, further diversifying the channels of marketing of milk in the search for the end-user. this study considers the location as the main distinguishing feature of the product quality, pre-milking and marketing, due to differences in distance to industrial plants and intermediaries, determining factors for time and distance when collecting the milk. this factor determines the distribution channels, margins of participation in wealth, selling prices, and therefore, opportunities to market the product. this study aims to characterize the main marketing channels and margins for milk in flatland areas and hillsides of the sugamuxi province. immersed within the overall objective of developing a descriptive diagnosis of the current marketing of milk in the study area and provide analytical tools to producers in the area to enable them to optimize decisions regarding marketing processes of milk. materials and methods materials: the study was conducted in the hillside area of the sugamuxi province comprised of the municipalities of mengua, monguí, tópaga, gámeza, aquitania, cuítiva and tota. the research was conducted in the period from february to may 2003 during which some participants were interviewed and consulted as secondary chain sources of information such as the municipal units of agricultural technical assistance (umata, its acronomy spahish unidades municipales de asistencia técnica agropecuaria) and the federación de ganaderos de boyacá (fadegan). methodology to perform a more detailed assessment of the marketing channels and margins in the province of sugamuxi, topographical zoning was produced to justify and substantiate the results. a market research study include marketing channels and margins, begins with the knowledge of the origin of the product and its features and then tracks the process, including changes in form and property, to their final destination (mendoza, 1991). once the origin and destination of milk was designated, we proceeded to identify the marketing channels and margins of the dairy chain in the region of study, through the application of surveys to the various links that perform some function of marketing. this study is considered exploratory descriptive, so we conducted a non-probability sampling for convenience as a sounding board for the implementation of the surveys (pope, 1984). 303rodríguez, téllez, and muñoz: marketing channels and margins for milk in the province of sugamuxi (boyacá) in the implementation of surveys for each link in the supply chain during the field work, the following aspects were taken into account: 1. economic agent who buys the milk, the purchase price and place of purchase (showing the previous link in the chain). 2. price per liter of milk and quantity purchased (production capacity, marketing or processing of the agent). 3. agent who sells milk, the sale price and place of sale (the next link in the chain). 4. physical functions that are executed (form utility). 5. storage (time of use). 6. distance traveled (place utility). marketing margins and producer participation were established by price differential. these calculations were made from the comparison of prices found in the various links in the chain, relating to the price paid by the final consumer of the milk, which is the basis of the analysis (mendoza, 1997). the formulas used to find the margins were as follows: according to mendoza (1997), the marketing margin is the difference between the price paid by the ultimate consumer of the product and the price received by the farmer. also called marketing gross margin (mgm) and is calculated as: mgm = consumer price producer price x 100 consumer price the value obtained corresponds to the share of intermediaries in the chain on the final price of the product. direct participation producer (dpp) is the portion of the price paid by the final consumer of milk corresponding to the farmer (mendoza, 1997): dpp= consumer price mgm x 100 consumer price net marketing margin (nmm) is the percentage of the final price charged by the brokerage as net income by deducting marketing costs (mendoza, 1997): nmm = mgm market costs x 100 price paid by the consumer once the necessary information was collected, it was tabulated using an excel® spreadsheet and then we proceeded with the identification and characterization of the marketing channels and margins for milk in the region under investigation. for the presentation of the results, flow charts, pie charts, bar charts and histograms were used with the application of descriptive statistics in the analysis (weimer, 2003). the number of respondents in each link in the supply chain of milk for the study area are presented in tab. 1. results and discussion characterization of marketing links sloped areas had an average of 8 cows/herd, the average estimated value of the department where 80% of farms have less than 10 cows/herd (aragon and duarte, 1998), and well below the average of 33 cows/herd for the production on the flatlands. in the hillside area, the use of norman race (65%), with day milking (62%) and all manual milking dominates, while in the flatland area there is superiority of the holstein breed (80%) that are milked manually 80% and 20% mechanically, with a predominance of 2 milkings/ day (99%). aragon and duarte (1998) found 8% data for mechanical milking in the department, accounting for the low level of technology in the hillside area. the difference in the price of milk paid by breed shows that milk from norman/hybrid herds has average values lower ($415 cop) than the holstein herds ($465 cop), despite having better compositional quality milk, showing that for the marketing system of the present study area the location of farms and the volume marketed are favored. the hillside area has production levels of 37 l/herd/d and 7.4 l/animal/d in winter, volumes that warranted only consumption and production of small surpluses for sale. the result of the presence of this type of farms in this area is fragmentation of production, which is why the rural protable 1. list of surveys by type of commercial agent boyacá. agent production transport regional process industrial plant cheese processed distribution total area flatland 85 24 15 3 16 23 166 (%) 80% 53.3% 57.6% 100% 80% 100% 70.7% area hillside 21 21 13 0 4 10 69 (%) 19.8% 46.6% 46.4% 0% 20% 30.3% 29.3% total studied 106 45 28 3 20 33 235 304 agron. colomb. 29(2) 2011 ducer has no bargaining power due to inefficient transport and collection; subtracting from the product uniformity and quality. in the plains, the average production volumes are 303 l/ herd/d and 12.1 l/animal/d in winter. the total milk from herds sampled in the flatland area (25,787 l/d), 22% is cold milk (5,676 l/d), improving the average sales price of a cold liter for these farms to $522 cop. fedegan (2003) found that the average price paid per liter of warm milk to the producer in boyacá is $460 cop, a value higher than the price paid to producers in the hillside area of the sugamuxi province ($369 cop). these data clearly show the precariousness of marketing and the isolation find in farms in this area from the competition agreement and any authority that would promote compliance. such marketing of milk highlights the importance for milk transporters in the hillside area for the low price and, for processors of cheese, the compositional quality compared to the flatland area in which the carriers have reduced participation and the industry collects more milk (fig. 1). transporters that have a marketing function are selfemployed based on this economic activity, assuming the collection service, distribution and sale of milk, with little training and resources to provide acceptable service. in its entirety the type of transport that collects milk from farms is informal, lacking equipment or refrigeration and without proper maintenance. commercially, the area of destination of this milk is 74% for industry, followed by the sale of raw milk (unpasteurized) 23% and cheese producers 3%. liters sold as raw milk in the hillside area was 3756, accounting for 49.6% of total raw milk marketed in the province, with a final destination of sogamoso consumers. in the plains, 59% is sold as raw (unpasteurized) milk, followed by industry at 37 and 4% cheese middleman. carriers who sell raw milk (cruderos), do not belong to an organized union so they are subject to strong price competition between them and their activity is considered illegal. the existence of cruderos is due to the milk consumption habits of people who prefer this type of milk due to its lower price and because it is attributed as being of quality and freshness. however, the existence of this milk on the market threatens public health and harms the processed milk market, plus it is a strong informally structured market, creating unfavorable conditions for the link of the production due to nonpayment and submission of prices. the average distance traveled by carriers in the hillside and flatland areas is 86 km d-1 and 50 km d-1 respectively, representing an average cost of $81 cop/liter in the sloped area, calculated based on monthly expenses (fuel, vehicle maintenance and assistance) and the gallons sold per month, versus $78 cop/liter in the flatland. the 28 processing companies in the study area differ depending on the amount of milk processed rather than level of technology, which is based on the use of pots and tubs operated by many workers. for the hillside area, the volume of milk processed by regional companies is 12,946 l d-1, with an average $421cop a gallon paid to producers and $489 cop to the carrier. the flatland area offers a larger volume of milk to regional companies with 39,438 l d-1, who pay on average $447 cop a gallon to producers and $513 cop to the carrier, based on particular negotiafigure 1. selling destination of milk produced in the area: sloped (a) and flat (b). industry transporters middleman 95,3% 3.5% 1.2% 4.8% 4.8% industry transporters middleman 305rodríguez, téllez, and muñoz: marketing channels and margins for milk in the province of sugamuxi (boyacá) tions, supply and demand and references from national companies. institutionally, of all the processing companies in this area, only two met the obligation of livestock and dairy development for 2002, with values lower than those actually processed (fedegan, 2003). this demonstrates the lack of information on existing businesses and the current state of marketing agents, corroborating the informality of these companies, which impedes progress of the entire chain by reducing the budget for promotion and competitiveness. dairy products produced, cheese is the most important because of its portability and ease of marketing. all the cheeses produced in the province, 35% (50.222 kg/month) is processed by the companies in this area, with 84% of the selling occurring in the province and the rest sold in other cities, mainly in bogota. four cheese middleman were interviewed, which collect on average 81kg/agent/week, purchased from two providers on average. in their entirety, cheese middleman sold directly to consumers, using only public transport. the business of cheese production is the livelihood for individuals who are in the production of surplus milk marketing option. the marketing of products from regional companies is mainly to consumers and shopping plazas in sogamoso, representing 67% of local sales, 17% is sold to wholesalers and chain supermarkets and 16 % of sales are made to markets in other cities. the three national pasteurizing companies operating in the plains collect a total of 30,759 l d-1 in the province of sugamuxi purchased directly from the farmer and collected 100% on the farm, ensuring that 95% of this function takes place in specialized tank cars. two of these companies are strategically located at a distribution center in maguncia, sotaquirá (boyacá) and the other transports its milk directly to the processing plant in sopo (cundinamarca). these companies loom large in the marketing of the milk produced in the provinces of centro, tundama and sugamuxi (boyacá department), highlighted by their broad coverage, quality laboratories and timely payments. the average price paid for the milk of these companies is $542 cop, due to the partial (66%) and total (33%) application of the competitiveness agreement and its price system made fortnightly, all have retained a biweekly payment. in the distribution link, 33 facilities were surveyed in the city of sogamoso for chain stores, regional supermarkets, market places and neighborhood stores, which sell dairy products such as pasteurized milk (25.4%), milk powder (14.6%) cheese (32.1%), fermented (23.8%) and condensate (13.1%). these products come from regional companies 39% and national and multinational companies 61%, regional involvement being very low compared to the significant amount of milk produced in the region and the number of local companies. there is probably a greater presence of products of national and multinational companies because they offer greater assurance to the retailer and consumer product quality and also have more efficient distribution systems. table 2. shows the different amounts of milk for the dairy chain links in the flatland and hillside of the sugamuxi province. table 2. volumes of milk marketed by the agents of the chain. agent province (l d-1) zone flatland hillside a. producers 26,553 25,787 766 b. raw milk transporter 7,577 3,821 3,756 c. industrial transporter 12,076 1,576 10,500 d. regional industries 44,384 39,438 12,946 e. nacional industries 30,754 30,754 0 total (b+d+e) 82,715 82% 18% marketing channels for milk marketing channels of milk were built from the systematic observation of all stages of marketing of milk and identification of marketing agents involved, from producers to consumers in sogamoso, with the product in two forms: raw milk and other derivative processing. of milk produced in the flatland area 74.0% is sold to regional processors, 21.3% to national and multinational processors, 3.5% to carriers and 1.2% to cheese middleman. the channel is producer regional processor wholesaler consumer, as the most important market for the greater volume of milk in the area (fig. 2). yet these regional processes, while managing more milk in the province, distributed only 39% of dairy products marketed in sogamoso compared to 61% by national and multinational companies who have positioned themselves in this market segment due to the quality and guarantee of their products and good distribution system. the picture in the hillside area is that 90.4% is sold to carriers, 4.8% to regional processors and 4.8% to cheese middleman. the channels are producer transporter regional industry local consumer and producer transporter consumer, as the most important by marketing the highest volume of milk in the area (fig. 3). 306 agron. colomb. 29(2) 2011 another particular channel in the area was found for cheese, distinguished by the home processing by the manufacturers and the presence of a single agent or cheese processor who takes advantage of the ease of collection of cheese compared to milk and sells directly to consumers in the market places. overall, the supply chain of milk in the sugamuxi province lacks horizontal integration or union for all links, mainly producers, in the absence of some form of cooperatives or associations to help them achieve a greater range of participation in the chain, or the benefi ts of automation, helping with and decreasing input costs of livestock, among others, confi rmed by the low level of association found in this study (16%) and what was said by baquero ( 2000), who argues that the lack of associative approach creates diffi culties in the processes of generation and transfer of technology and the creation of networks for the provision of support services. each link in the chain carries on business without being involved in the functions of marketing, there are only two types of integration levels: transportation regional and national companies and regional companies distributors. th is low presence of vertical integration in the area is poor to the extent that the market does not acquire regional development and the chain does not have higher levels of profi tability for the agents. figure 2. marketing channels for milk in the flat area of the province sugamuxi. middleman 3.5 74 1.2 21.3 1,295 0.14 39,153 36,142 1.34 1.34 producer regional industries multinantional industries wholesaler local distribution consumer transporter 21.3 3.5 100 75,295 37,482 21.3 100 60,453 2,065 middleman wholesaler consumer 90.4 4.8 4.8 12,032 7,232 16.5 16.5 100 33.5 12,032 regional industries producer local distribution transporter 45.2 90.4 50 100 45,532 38.0 figure 3. marketing channels for milk in the hillside area of the province sugamuxi. 307rodríguez, téllez, and muñoz: marketing channels and margins for milk in the province of sugamuxi (boyacá) the relationships between links in general are of little confidence because the product transaction (purchase sale inspection) lends itself to deception, going then to quality tests to check the status of milk purity and honesty of the seller. as a result, the chain efficiency decreases as costs rise by repeated testing. marketing margins of milk analyzing the behavior of marketing margins of the 17 channels of distribution of milk and their derivatives in the sugamuxi province would be too extensive. for this reason, we will focus on the analysis of marketing margins of raw milk for the hillside area, and marketing margins of processed milk for the flatland. in the case of raw milk, according to the sales prices found, a marketing gross margin of 45% was found and producer participation was 55% (100% mgm). net margin trading (nmm) of milk for transporters for pasteurization was 2.2%. this channel marketing of raw milk is common in the provinces of developing countries, since they are close to production areas. marketing systems present in the provinces, not being developed, lead to the producers receiving a margin of greater participation in the chain at a low price paid by the consumer, because of the low value added product. in the case of pasteurized milk, the channel producer transportation industries distributors is the most evolved because it provides more involved agents including their values added to the final product. according to these sales prices, a gross margin of 57.1% was found with marketing and producer participation of 42.8%. the mgm is divided into 9.5% for transport, 34.1% for industry and 13.5% for distributors. net marketing margin for carriers was 2.3%. the aggressive marketing of processed milk in relation to raw milk, shows the change in the dpp by the increase in both participating agents and the value added of the product generating the highest price paid by the consumer. this shows that with the development of the dairy chain, national policy evolved in the prices paid for milk in channels where there was an increase in marketing margins, according to the entry of new technologies and expertise in operations. however, the marketing channels of pasteurized milk and dairy products in the flat area of the province of sugamuxi do not have levels of efficiency and effectiveness in the chain to justify the price paid by the consumer and paid to the producer. conclusions the present study indicates that the location of the farms is a factor that becomes more important when setting prices paid to producers over other compositional factors such as quality, challenging the philosophy of agreement for quality competitiveness. institutional presence should direct their efforts in providing services of technical and administrative training, coordination of marketing processes, updating and verification of information and control of prices paid for milk along the chain, to ensure continuity and sustainability in the dairy business in the hillside area of the province of sugamuxi. with the formation of rural associations, projects for collection centers could be carried out, which facilitate the collection of milk and offer a greater bargaining power. likewise, the presence of producer associations could facilitate training processes and technology extension offered by umatas, federations and other institutions. to prevent the consumption of raw milk, efforts should be focused on both the consumer through campaigns that warn of the risks of using this type of milk, as well as transporters, by requiring only the correct sale, processors, vehicle and element types for transporting milk. the availability of information on characterization and operation is considered the main condition for developing a dairy chain in the sugamuxi province as well as in other dairy areas, especially with access and usefulness for the participants. this would promote awareness among stakeholders of the links in marketing and collective action, making it possible to improve the organizational level of the chain. an improvement in the organization of actors and processes of marketing, would be the optimal use of resources and infrastructure available to the province. this would imply that the creation of associations (producers, transporters, processors and distributors), to develop coordination procedures in the concentration, preparation and dispersion of milk and dairy products, avoiding cost overruns and therefore competition. the imperfection of the market for milk in the province of sugamuxi is evident in the lower prices paid to producers compared to other regions, where its distance to consumption centers will generate higher transport costs and compensation should be adjusted proportionately with location. 308 agron. colomb. 29(2) 2011 literature cited aragón, r. and o. duarte. 1998. identificación, caracterización y análisis de los sistemas de producción de leche especializada en el altiplano boyacense. corpoica, bogota. arias, m. 1997. perfiles provinciales de boyacá. secretaria de plantación, gobernación de boyacá. tunja, colombia. baquero, i. 2000. costos de transacción en la conformación de cadenas productivas del sector agroalimentario: caso de las cadenas de arroz, papa, lácteos y cebada. corpoica, bogota. cerón, m. 1991. principios sobre comercialización de alimentos. acoabastos, cali, colombia. fedegan, federación colombiana de ganaderos. 2003. la ganadería bovina en colombia 2002-2003. editorial sanmartín obregón, bogota. mendoza, g. 1991. compendio de mercadeo de productos agropecuarios. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica), san jose. mendoza, g. 1997. metodología para el estudio de canales y márgenes de comercialización de productos agropecuarios. universidad de bogotá jorge tadeo lozano, bogota. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 1999. acuerdo de competitividad de la cadena láctea colombiana. bogotá. pope, j. 2004. investigación de mercado. 2nd ed. editorial norma. bogota. weimer, r. 2003. estadística. 2nd ed. compañía editorial continental. méxico df. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e received for publication: april 4, 2022. accepted for publication: november 4, 2022 doi: 10.15446/agron.colomb.v40n3.101989 1 department of chemistry, federal rural university of pernambuco, brazil. * corresponding author: clecio.ramos@ufrpe.br agronomía colombiana 40(3), 370-375, 2022 abstract resumen solanum paniculatum l., a species endemic to tropical america and used in folk medicine in the treatment of anemia, hepatic and digestive disorders, has been widely studied. however, to date, no previous studies on correlations between the contents of mineral nutrients in plant roots with their contents in soil have been reported. the aim of this study was to determine the main mineral nutrients found in s. paniculatum roots and the soil in their natural habitat. it was observed that s. paniculatum roots grow in soils rich in calcium and had a positive correlation in the concentration of ca with fe, na and k and a negative correlation with zn and mg. the results contribute to the knowledge of mineral nutrients in s. paniculatum as well as to its cultivation. solanum paniculatum l., una especie endémica de américa tropical y usada en la medicina popular en el tratamiento de la anemia, trastornos hepáticos y digestivos, ha sido ampliamente estudiada. sin embargo, hasta la fecha, no se han reportado estudios previos sobre las correlaciones entre los contenidos de nutrientes minerales de las raíces de las plantas con sus contenidos en el suelo. el objetivo de este estudio fue determinar los principales nutrientes minerales que se encuentran en las raíces de s. paniculatum y el suelo en su hábitat natural. se observó que las raíces de s. paniculatum crecieron en suelos ricos en calcio y con una correlación positiva en la concentración de ca con fe, na y k así como una correlación negativa con zn y mg. los resultados contribuyen al conocimiento de los nutrientes minerales en s. paniculatum así como a su cultivo. key words: solanaceae, jurubeba, phytotherapy, oxisols. palabras clave: solanaceae, jurubeba, fitoterapia, oxisoles. mineral nutrient content of soil and roots of solanum paniculatum l. contenido de nutrientes minerales del suelo y raíces de solanum paniculatum l. clécio souza ramos1* and jonh aldson bezerra tenório1 introduction soil’s ability to provide mineral nutrients to plants depends on its physical, chemical, and biological characteristics and their interactions (ma et al., 2022). attention to the quality of soil has grown and its rational management has increased its productive capacity and guaranteed the quality of the product resulting from the uniformity of planting (brown et al., 2022; bulut, 2022). the amount of secondary metabolites found in plant species directly relates to soil properties, and their characterization is of fundamental importance to maintain production quality and avoid significant chemical variations of natural products derived from plants (diomande et al., 2015). solanum paniculatum l. (solanaceae) is a widely studied plant; it grows in the tropical americas and is used for culinary purposes and in folk medicine (vieira et al., 2010; saqueti et al., 2022). s. paniculatum is common in almost all of brazil, where this plant is known as “jurubeba”, with fructification throughout the year, abounding in bare lands, roadsides, and degraded pastures (macedo-costa et al., 2017). given its medicinal, antidiarrheal, anti-inf lammatory, antimicrobial, anti-ulcer, antioxidant, and antitumor properties (tenório et al., 2016; souza et al., 2019), it has been recognized as a phytotherapy medicine by the brazilian pharmacopoeia, and the chemistry of s. paniculatum fruit and leaf has been well studied (endringer et al., 2010; gazolla et al., 2019). previous chemical studies of various parts of s. paniculatum including roots, fruits and leaves have revealed the presence of steroidal alkaloids, steroidal glycoalkaloids, steroidal saponins, terpenes, and phenylpropanoids (júnior et al., 2015; valerino-díaz et al., 2018). although the plant has been widely exploited for therapeutic and food purposes, the studies of mineral nutrients in s. paniculatum have been neglected. there are many studies on nutrients and soil fertility with other solanum species such as the well-known vegetables tomato (s. lycopersicum), potato (s. tuberosum), eggplant (s. melongena) and bitter tomato (s. aethiopicum) (han et al., 2021; can et al., 2022). thus, this study was directed towards the determination of the main mineral nutrients in the roots of s. paniculatum and searched to establish a correlation scientific note https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n3.101989 mailto:clecio.ramos@ufrpe.br pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 371ramos and tenório: mineral nutrient content of soil and roots of solanum paniculatum l. between the contents of mineral nutrients in the roots and in the surrounding soil. materials and methods plant collection and preparation roots from adult s. paniculatum l. plants (n = 5) separated by a minimum distance of 3 m were randomly collected in an atlantic forest fragment located in the city of camaragibe, in the state of pernambuco in northeastern brazil (7º58’36” s and 34º58’51” w, tropical monsoon climate, according to the köppen criteria). an annual average maximum temperature of 29.1°c, average annual relative humidity of 83.9%, and average precipitation of 92.1 mm were recorded for the collection site of roots and soils where there is low precipitation in summer and high precipitation in winter. on the day of collection, a temperature of 30.2°c, relative humidity of 74.5%, and precipitation of 7.2 mm were recorded for the collection site. the species was identified by the instituto agronômico de pernambuco ipa and one accession was deposited in the herbário dárdano de andrade lima with number 88503 and registered at national system of genetic heritage management and associated traditional knowledge platform under reference number a1096d6. the roots were washed with deionized water and dried on paper towels and then in a circulating air oven for a period of 72 h at a temperature of 40°c. the oven-dried roots were crushed and sieved with a 10-mesh sieve. soil sampling soil samples (n = 5) were collected simultaneously with the roots at a depth of 0-20 cm in the area around the roots of s. paniculatum and classified as latosols according to brazilian soil classification system (santos et al., 2018) and typically classified as oxisols (usda soil taxonomy). soil samples were air dried, ground and put through a 2 mm mesh before being analyzed. a temperature of 30°c, mean precipitation of 67.2 mm, mean relative air humidity of 74.5% and mean atmospheric pressure of 1012.1 mbar were registered on the day of soil collection (pernambuco water and climate agency (agência pernambucana de águas e clima, n.d.) and brazilian national institute of meteorology (instituto nacional de meteorologia do brasil, n.d.)). soil analysis soil ph was determined potentiometrically (bel engineering phs3bw, brazil) in a 1:2.5 soil:deionized water suspension after 1 h of contact, with suspension agitation before reading (beretta et al., 2014). exchangeable calcium and magnesium were determined by complexometric titration with edta (0.0125 mol l-1 ) using as extractor kcl (1 mol l-1) in a proportion 1:10 solution:extractor, while exchangeable aluminum (alkcl) was determined by acidity titration with naoh (0.025 mol l-1) using the same extractor kcl (shelke & sheikh, 2020). exchangeable potassium and sodium were carried out in a double acid solution of hcl (0.05 mol l-1) + h2so4 (0.0125 mol l -1) and determined by f lame photometry for potassium (benfer, bfc 150, brazil) and by colorimetry for phosphorus (agilent, 8453 united states), with soil mixed with a solution in a proportion: 1:10 (brondizio & moran, 2009). extractive acidity was measured using the calcium acetate method. a solution of calcium acetate (0.5 m) was used for extraction, buffered to a ph 7.0 in a proportion 1:20 and titrated with a dilute solution of naoh 0.025 mol l-1 (brondizio & moran, 2009). the sum of bases (sb) was calculated in cmol kg-1 according to the following expression: sb = ca2+ + mg2+ + k+ + na+ (martins et al., 2011) while cation exchange capacity (cec) was calculated in cmol kg-1 (ph 7.0) using the expression: cec = sb + h+ + al3+ (briedis et al., 2012). base saturation (v, %) was determined according to the following expression: v, % = (sb/cec) x 100, while aluminum (m, %) saturation and sodium (sna) saturation were calculated according to the following expressions: m = 100 × al3+/sb + al3+ and sna =100 × na cec, respectively. root nutrient analysis the concentrations of total cadmium, copper, iron, potassium, manganese, sodium, zinc, magnesium, and calcium in the root samples were determined using an atomic absorption spectrophotometer (varian aa240fs, mulgrave, australia) operated under the following parameters: wavelengths for cd (228.8 nm), cu (324.7 nm), fe (248.3 nm), k (769.9 nm), mn (279.5 nm), na (589.6 nm), zn (213.9 nm), mg (285.2 nm), and ca (422.7 nm); fuel/oxidizer ratio (2/15.3); lamp current 5 ma; air/acetylene and acetylene/ nitrous f lame; slit width 0.2 nm; acetylene f low rate 2.0 l min-1; air f low rate 13.5 l min-1; nebulizer f low rate 4.0 ml min-1; and f low time 5 s. statistical analysis results were expressed as the mean ± standard deviation (sd) and one-way analysis of variance (anova). the shapiro-wilk normality test and pearson’s correlation were used to establish relationships among studied parameters. statistical significance was considered at p<0.05 and <0.01. the software bioestat 5.3 was used to statistical analysis. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 372 agron. colomb. 40(3) 2022 results and discussion the soil had an acidic ph of 4.6, with high ca2+ content, medium mg2+ content, low k+, na+ and p contents (tab. 1) (santos et al., 2021). table 1. results for soil fertility analysis. parameters unit values ph 4.6 ± 0.03 p mg kg-1 5.0 ± 0.26 ca cmolc dm -3 0.91 ± 01 mg 0.61 ± 01 k 0.04 ± 0.0 na 0.06 ± 0.0 sb 1.62 ± 0.01 h 3.40 ± 0.05 al 0.45 ± 0.04 cec 5.47 ± 0.04 v % 29.61 ± 0.50 m 21.74 ± 0.22 sna 1.10 ± 0.02 sb – sum of bases, v base saturation, m – aluminum saturation, sna sodium saturation. values expressed with mean ± standard deviation. the values of v, sb, and sna were low, while the m and cec values were medium, classifying the soil as poor (luz et al., 2002). in acidic soils, the incorporation of nitrogen can be inhibited due to a reduction in the rate of conversion of ammonium to nitrate. this explains studies reporting high levels of phenolic compounds (tenório et al., 2016) accumulated in plants growing in this type of soil. in general, the effects of mineral nutrients on the levels of shikimic acid derivatives, especially derivatives of cinnamic acid, hydrolysable and condensed tannins, are well documented; deficiencies in nitrogen, phosphorus, sulfur, and potassium generally result in higher concentrations of these metabolites in plants (gobbo-neto & lopes, 2007; kumar & goel, 2019). aran et al. (2014) demonstrated that the addition of lime to soil inf luenced the height and stem diameter of s. paniculatum, with an increase of 32.63% and 21.16%, respectively, in relation to the treatment without lime. these results were attributed to an increase in soil ph when ohand co3 2ions interact with the h+ and al3+ ions retained in the soil colloids and neutralize them. in turn, this provides increased solubility of ca2+ and mg2+ ions in soil, greater mineralization of soil organic matter and, consequently, increased availability of nutrients for plants, thus, favoring their growth and development. the analysis of the mineral content in the roots of s. paniculatum found a greater concentration of calcium, representing 92.84% of the analyzed mineral nutrients (tab. 2), which can be attributed to the calcium carbonate precipitation process on root surfaces (canakci et al., 2015). table 2. content of mineral nutrients in s. paniculatum roots. element concentration (mg 100 g-1) percentage from sum of elements analyzed ca 7452.00 ± 0.58 92.84 na 73.25 ± 0.04 0.91 zn 46.60 ± 0.15 0.58 fe 227.00 ± 0.47 2.82 k 227.24 ± 0.23 2.83 mg 2.00 ± 0.10 0.03 mn 0.37 ± 0.02 0.004 cd *nd cu nd *not detected. values expressed with mean ± standard deviation. calcium is important for plants as a constituent of cell walls and membranes, contributing to the structure of cells and the upholding of physical barriers against pathogens (waraich et al., 2012; thor, 2019). when there is a calcium deficiency, cell membranes begin to disintegrate, cell compartmentation is disrupted, and the binding of ca with pectin in the cell wall is affected, resulting in cell decomposition (white & broadley, 2003). a correlation analysis of the mineral nutrient contents in the roots of s. paniculatum was performed (tab. 3). the pearson’s correlation between the contents of mineral nutrients revealed a positive correlation between ca, na, fe and k, and between fe and mn, which might indicate that as the plant absorbs a mineral nutrient it carries another one (lira et al., 2021). negative correlations were observed between zn and ca, na, fe, k, mn as well as between mg and na, k and ca. thus, the cultivation of s. paniculatum should avoid soils rich in zinc, which in high concentrations may interfere with the concentration of ca, na, fe, k and mn by the species (treter et al., 2021), which can affect the development of the plants. the same effect is explained for mg, which, apparently, hinders the absorption of na, k and ca for the species under study. a study carried out by emerenciano et al. (2013), using pearson’s correlation analysis, observed that the extent to which azadirachta indica absorbs fe, cu, zn and k pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 373ramos and tenório: mineral nutrient content of soil and roots of solanum paniculatum l. determines the synergistic effect of absorption of other mineral nutrients. for the metals k, ca and mg, negative correlations were observed, indicating that when a fertilizer rich in potassium is added, there is a reduction in the concentration of ca and mg. iron accounted for 2.82% of the mineral nutrients; in plants, iron is an essential nutrient required for various cellular processes such as respiration, chlorophyll biosynthesis, and electron transport in photosynthesis. considering that calcium was the major nutrient found in the s. paniculatum roots as well as in the surrounding soil, a pearson correlation analysis between the calcium present in the soil and the mineral nutrients absorbed by the roots was performed (tab. 4). table 4. pearson’s correlation coefficient for soil calcium and root nutrient minerals. contents of mineral nutrients in roots content of calcium in soil ca 0.98 na 0.98 zn 0.73 fe 0.84 k 0.98 mg 0.65 mn 0.26 all correlation is coefficients at the p<0.01. the results corroborated the hypothesis of a correlation between the contents of mineral nutrients in the roots, where there is a negative correlation between the ca and mg (r = 0.65). this confirms competition between calcium and magnesium, with a preference for calcium by the plants. during the absorption by roots, nutrients as ca, mg, and k can be strongly antagonistic, and mg is the least taken up nutrient (farhat et al., 2016). in sunf lower plants grown under insufficient mg supply, an increase in ca and k absorption was observed, indicating competition between these nutrients (lasa et al., 2000). magnesium uptake increased also during the ca stress periods ref lecting the antagonism between ca and mg (taylor & locascio, 2004). a negative correlation between the ca2+ concentration in soil and the zn concentration in roots (r = –0.73) can be associated with high calcium content in the soil, as previously reported for rice seedlings, where zinc absorption was reduced by about 90% with the addition of calcium and magnesium (sadana & takka, 1983). furthermore, the positive correlation between the soil ca2+ contents and the contents of na, fe, k, ca in the s. paniculatum roots was confirmed, where in the case of calcium, there could be a simultaneous absorption with these other minerals. conclusion s. paniculatum l. were found abundantly in calcium-rich soils, with their roots showing a positive correlation for calcium contents with iron, sodium, potassium and a negative correlation with calcium, magnesium, and zinc. the results contribute to studies of s. paniculatum cultures aiming at the production of herbal medicines and food products, as the growth and development of plants depend on the mineral nutrients absorbed by roots from the soil. acknowledgments the authors thank the provost of research and graduate of the federal rural university of pernambuco (brazil) for financial support. jabt thanks coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior for providing a scholarship. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions jabt carried out the field and laboratory experiments. csr contributed to the data analysis and wrote the article. all authors reviewed the final version of the manuscript. table 3. pearson’s correlation coefficients found between the contents of mineral elements in the roots of s. paniculatum. ca na zn fe k mg mn ca 1.00 na 0.93 1.00 zn -0.59 -0.84 1.00 fe 0.72 0.92 -0.98 1.00 k 1.00 0.93 -0.59 0.72 1.00 mg -0.79 -0.51 -0.04 -0.14 -0.79 1.00 mn 0.08 0.43 -0.85 0.74 0.08 0.56 1.00 all correlation is coefficients at the p<0.05 and <0.01. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 374 agron. colomb. 40(3) 2022 literature cited agência pernambucana de águas e clima. (n.d.). meteorologia (database). https://www.apac.pe.gov.br/#tabs aran, h. d. v., vieira, c. m., heredia-zárate, n. a., gonçalves, w. v., & lima, v. t. (2014). desenvolvimento inicial de jurubeba (solanum paniculatum l.) em substratos contendo resíduos orgânicos e calcários. cadernos de agroecologia, 9(4), 1–11. beretta, a., bassahum, d., & musselli, r. (2014). ¿medir el ph del suelo en la mezcla suelo: agua en reposo o agitando? agrociencia uruguay, 18(2), 90–94. briedis, c., sá, j. c. d. m., caires, e. f., navarro, j. f., inagaki, t. m., & ferreira, a. o. (2012). carbono do solo e atributos de fertilidade em resposta à calagem superficial em plantio direto. pesquisa agropecuária brasileira, 47(7), 1007–1014. https://doi. org/10.1590/s0100-204x2012000700018 brondizio, e. s., & moran, e. f. (2009). lba-eco lc-09 soil composition and structure in the brazilian amazon: 1992-1995 (data set). oak ridge national laboratory-distributed active archive center, oak ridge, tennessee, usa. https://doi. org/10.3334/ornldaac/938 brown, p. h., zhao, f.-j., & dobermann, a. (2022). what is a plant nutrient? changing definitions to advance science and innovation in plant nutrition. plant and soil, 476(1), 11–23. https:// doi.org/10.1007/s11104-021-05171-w bulut, s. (2022). mineral content of some bread wheat cultivars. cereal research communications, 2022. https://doi.org/10.1007/ s42976-021-00235-0 can, h., ozyigit, i. i., can, m., hocaoglu-ozyigit, a., & yalcin, i. e. (2022). multidimensional scaling of the mineral nutrient status and health risk assessment of commonly consumed fruity vegetables marketed in kyrgyzstan. biological trace element research, 200(4), 1902–1916. https://doi.org/10.1007/ s12011-021-02759-2 canakci, h., sidik, w., & kilic, i. h. (2015). effect of bacterial calcium carbonate precipitation on compressibility and shear strength of organic soil. soils and foundations, 55(5), 1211– 1221. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2015.09.020 diomande, l. b., akotto, o. f., kanko, c., tia, v. e., & yao-kouame, a. (2015). occurrence and chemical composition of essential oil from lippia multif lora m. (verbenaceae) leaves as affected by soil carbon, nitrogen and phosphorus contents in the centre côte d’ivoire. international journal of agricultural policy and research, 3(1), 44–52. https://doi. org/10.15739/ijapr.025 emerenciano, d. p., cruz, â. m. f., pereira, j. d. s., moura, m. f. v., & maciel, m. a. m. (2013). determinação da propriedade antioxidante e teores de minerais presentes nas folhas de azadirachta indica a. juss. fitos, 8(2), 147–156. https://doi. org/10.5935/1808-9569.20130001 endringer, d. c., valadares, y. m., campana, p. r. p., campos, j. j., guimarães, k. g., pezzuto, j. m., & braga, f. c. (2010). evaluation of brazilian plants on cancer chemoprevention targets in vitro. phytotherapy research, 24(6), 928–933. https://doi. org/10.1002/ptr.3050 farhat, n., elkhouni, a., zorrig, w., smaoui, a., abdelly, c., & rabhi, m. (2016). effects of magnesium deficiency on photosynthesis and carbohydrate partitioning. acta physiologiae plantarum, 38(6), article 145. https://doi.org/10.1007/ s11738-016-2165-z gazolla, m. c., marques, l. m. m., silva, m. g., araújo, m. t. m. f., mendes, r. l., almeida, j. r. g. s., vessecchi, r., & lopes, n. p. (2019). characterization of 3‐aminospirostane alkaloids from roots of solanum paniculatum l. with hepatoprotective activity. rapid communications in mass spectrometry, 34(s3), article e8705. https://doi.org/10.1002/rcm.8705 gobbo-neto, l., & lopes, n. p. (2007). plantas medicinais: fatores de inf luência no conteúdo de metabólitos secundários. química nova, 30(2), 374 –381. ht tps://doi.org /10.1590/ s0100-40422007000200026 han, m., opoku, k. n., bissah, n. a. b., & su, t. (2021). solanum aethiopicum: the nutrient-rich vegetable crop with great economic, genetic biodiversity and pharmaceutical potential. horticulturae, 7(6), article 126. https://doi.org/10.3390/ horticulturae7060126 instituto nacional de meteorologia do brasil. (n.d.). dados meteorológicos (database). https://portal.inmet.gov.br/# júnior, g. m. v., rocha, c. q., rodrigues, t. s., hiruma-lima, c. a., & vilegas, w. (2015). new steroidal saponins and antiulcer activity from solanum paniculatum l. food chemistry, 186, 160–167. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.08.005 kumar, n., & goel, n. (2019). phenolic acids: natural versatile molecules with promising therapeutic applications. biotechnology reports, 24, article e00370. https://doi.org/10.1016/j. btre.2019.e00370 lasa, b., frechilla, s., aleu, m., gonzález-moro, b., lamsfus, c., & aparicio-tejo, p. m. (2000). effects of low and high levels of magnesium on the response of sunf lower plants grown with ammonium and nitrate. plant and soil, 225(1), 167–174. https:// doi.org/10.1023/a:1026568329860 lira, a. l. f., silva, k. a., rodrigues, m. s., souza, c. g. p., moreira, f. b. r., & lima, a. m. n. (2021). spatial correlation between soil and leaf macronutrients in semiarid brazilian mango (mangifera indica l.) fields. revista brasileira de fruticultura, 43(4). https://doi.org/10.1590/0100-29452021149 luz, m. j. s., ferreira, g. b., bezerra, j. r. c. (2002). adubação e correção do solo: procedimentos a serem adotados em função dos resultados da análise do solo. circular técnica, 63, 31 (serie). embrapa algodão (cnpa). ma, h., shurigin, v., jabborova, d., dela cruz, j. a., dela cruz, t. e., wirth, s., bellingrath-kimura, s. d., & egamberdieva, d. (2022). the integrated effect of microbial inoculants and biochar types on soil biological properties, and plant growth of lettuce (lactuca sativa l.). plants, 11(3), article 423. https:// doi.org/10.3390/plants11030423 macedo-costa, m. r., sette-de-souza, p. h., carneiro, s. e. r., fernandes, j. m., langassner, s. m. z., pereira, m. s. v., & lima, k. c. (2017). solanum paniculatum linn: a potential antimicrobial agent against oral microorganisms. african journal of microbiology research, 11(48), 1688–1692. martins, a. l. s., moura, e. g., & camacho-tamayo, j. h. (2011). evaluation of corn production parameters and their spatial relationship with chemical attributes of the soil. agronomía colombiana, 29(1), 99–106. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2012000700018 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2012000700018 https://doi.org/10.3334/ornldaac/938 https://doi.org/10.3334/ornldaac/938 https://doi.org/10.1007/s11104-021-05171-w https://doi.org/10.1007/s11104-021-05171-w https://doi.org/10.1007/s42976-021-00235-0 https://doi.org/10.1007/s42976-021-00235-0 https://doi.org/10.1007/s12011-021-02759-2 https://doi.org/10.1007/s12011-021-02759-2 https://doi.org/10.1016/j.sandf.2015.09.020 https://doi.org/10.15739/ijapr.025 https://doi.org/10.15739/ijapr.025 https://doi.org/10.5935/1808-9569.20130001 https://doi.org/10.5935/1808-9569.20130001 https://doi.org/10.1002/ptr.3050 https://doi.org/10.1002/ptr.3050 https://doi.org/10.1007/s11738-016-2165-z https://doi.org/10.1007/s11738-016-2165-z https://doi.org/10.1002/rcm.8705 https://doi.org/10.1590/s0100-40422007000200026 https://doi.org/10.1590/s0100-40422007000200026 https://doi.org/10.3390/horticulturae7060126 https://doi.org/10.3390/horticulturae7060126 https://portal.inmet.gov.br/ https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.08.005 https://doi.org/10.1016/j.btre.2019.e00370 https://doi.org/10.1016/j.btre.2019.e00370 https://doi.org/10.1023/a:1026568329860 https://doi.org/10.1023/a:1026568329860 https://doi.org/10.1590/0100-29452021149 https://doi.org/10.3390/plants11030423 https://doi.org/10.3390/plants11030423 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 375ramos and tenório: mineral nutrient content of soil and roots of solanum paniculatum l. sadana, u. s., & takkar, p. n. (1983). effect of calcium and magnesium on 65zinc absorption and translocation in rice seedlings. journal of plant nutrition, 6(8), 705–715. https://doi. org/10.1080/01904168309363137 santos, g. p., pereira, w. e., lima, r. l. s., brito neto, j. f., dias, b. d. o., & dias, t. j. (2021). soil fertility and yield of ‘paluma’ guava fertilized with phosphorus, cattle manure, and boron. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 25(4), 228–234. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v25n4p228-234 santos, h. g., jacomine, p. k. t., anjos, l. h. c., oliveira, v. a., lumbreras, j. f., coelho, m. r., almeida, j. a., araujo filho, j. c., oliveira, j. b., & cunha, t. j. f. (2018). sistema brasileiro de classificação de solos (5th. ed.), embrapa. saqueti, b. h. f., alves, e. s., castro, m. c., ponhozi, i. b., silva, j. m., visentainer, j. v., & santos, o. o. (2022). inf luence of drying and roasting on chemical composition, lipid profile and antioxidant activity of jurubeba (solanum paniculatum l.). journal of food measurement and characterization, 16, 2749–2759. https://doi.org/10.1007/s11694-022-01370-w shelke, m. e., & sheikh, r. r. (2020). relative study for the determination of calcium and magnesium in milk samples by using complexometric edta titration and faas. international journal of chemical and physical sciences, 9(2), 1–3. https:// doi.org/10.30731/ijcps.9.2.2020.1-3 souza, g. r., de-oliveira, a. c. a. x., soares, v., chagas, l. f., barbi, n. s., paumgartten, f. j. r., & silva, a. j. r. (2019). chemical profile, liver protective effects and analgesic properties of a solanum paniculatum leaf extract. biomedicine & pharmacotherapy, 110, 129–138. https://doi.org/10.1016/j. biopha.2018.11.036 taylor, m. d., & locascio, s. j. (2004). blossom-end rot: a calcium deficiency. journal of plant nutrition, 27(1), 123–139. https:// doi.org/10.1081/pln-120027551 tenório, j. a. b., monte, d. s., silva, t. m. g., silva, t. g., & ramos, c. s. (2016). solanum paniculatum root extract reduces diarrhea in rats. revista brasileira de farmacognosia, 26(3), 375–378. https://doi.org/10.1016/j.bjp.2016.02.003 thor, k. (2019). calcium – nutrient and messenger. frontiers in plant science, 10, article 440. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00440 treter, r. j., carvalho, i. r., hutra, d. j., loro, m. v., cavinatto, m., lautenchleger, f., & sfalcin, i. c. (2022). symptoms and interrelationships of macro and micronutrients available for soybean. agronomy science and biotechnology, 8, 1–15. https:// doi.org/10.33158/asb.r150.v8.2022 valerino-díaz, a. b., gamiotea-turro, d., zanatta, a. c., vilegas, w., martins, c. h. g., silva, t. s., rastrelli, l., & santos, l. c. (2018). new polyhydroxylated steroidal saponins from solanum paniculatum l. leaf alcohol tincture with antibacterial activity against oral pathogens. journal of agricultural and food chemistry, 66(33), 8703–8713. https://doi.org/10.1021/ acs.jafc.8b01262 vieira, p. m., santos, s. c., & chen-chen, l. (2010). assessment of mutagenicity and cytotoxicity of solanum paniculatum l. extracts using in vivo micronucleus test in mice. brazilian journal of biology, 70(3), 601–606. https://doi.org/10.1590/ s1519-69842010000300017 waraich, e. a., ahmad, r., halim, a., & aziz, t. (2012). alleviation of temperature stress by nutrient management in crop plants: a review. journal of soil science and plant nutrition, 12(2), 221–244. https://doi.org/10.4067/s0718-95162012000200003 white, p. j., & broadley, m. r. (2003). calcium in plants. annals of botany, 92(4), 487–511. https://doi.org/10.1093/aob/mcg164 https://doi.org/10.1080/01904168309363137 https://doi.org/10.1080/01904168309363137 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v25n4p228-234 https://doi.org/10.1007/s11694-022-01370-w https://www.researchgate.net/scientific-contributions/me-shelke-2194386758?_sg%5b0%5d=hba96dukiyluwn6oymvhz46utveifume2j4lwekms7yqf5m7ivxo-niyfct1ehkqdsfwqhy.xlvuytleynobkegicv0b_reeayxacl0s6nxampjmdo7tpxnuusa0mnjn0lnoqfw9er7t9t3cxvulvpung22giw&_sg%5b1%5d=44zfmkotn2h2jt0u0nd1wqq295ztpfb4kwe7kdvvph4f5ox-zlkkpbb4jk_eoqp9gp-ksiy.f1xfwzeb16vopatfdxiizzy_fuacr1zv-engweyup-lop1qcf-x6giyqlxjk4xsfebtdflix-16cpcs7ykxptg https://www.researchgate.net/scientific-contributions/rr-sheikh-2194392992?_sg%5b0%5d=hba96dukiyluwn6oymvhz46utveifume2j4lwekms7yqf5m7ivxo-niyfct1ehkqdsfwqhy.xlvuytleynobkegicv0b_reeayxacl0s6nxampjmdo7tpxnuusa0mnjn0lnoqfw9er7t9t3cxvulvpung22giw&_sg%5b1%5d=44zfmkotn2h2jt0u0nd1wqq295ztpfb4kwe7kdvvph4f5ox-zlkkpbb4jk_eoqp9gp-ksiy.f1xfwzeb16vopatfdxiizzy_fuacr1zv-engweyup-lop1qcf-x6giyqlxjk4xsfebtdflix-16cpcs7ykxptg https://www.researchgate.net/journal/international-journal-of-chemical-and-physical-sciences-2319-6602 https://www.researchgate.net/journal/international-journal-of-chemical-and-physical-sciences-2319-6602 https://doi.org/10.30731/ijcps.9.2.2020.1-3 https://doi.org/10.30731/ijcps.9.2.2020.1-3 https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.11.036 https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.11.036 https://doi.org/10.1081/pln-120027551 https://doi.org/10.1081/pln-120027551 https://doi.org/10.1016/j.bjp.2016.02.003 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00440 https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b01262 https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b01262 https://doi.org/10.1590/s1519-69842010000300017 https://doi.org/10.1590/s1519-69842010000300017 https://doi.org/10.4067/s0718-95162012000200003 https://doi.org/10.1093/aob/mcg164 fisiología de cultivos resumen abstract se analizaron diferencias fenotípicas en el desarrollo y distribución de raíces en condiciones de sequía de 16 genotipos de fríjol común. se desarrolló un método utilizando tubos plásticos transparentes insertados en otros de pvc, llenos de mezcla de suelo con arena (2:1, peso:peso), en condiciones de invernadero. 10 días después de emergencia se impusieron dos tratamientos de suministro hídrico: 80% de capacidad de campo (sin estrés) y sin aplicación de agua (para inducir estrés). durante el ensayo se determinó contenido total de clorofila en hoja y tasa de transpiración. a la cosecha (32 días después de siembra) se determinó: área foliar, biomasas aéreas, contenido de carbohidratos totales no estructurales (ctn) en hojas y tallos. el suelo de los tubos fue dividido en cinco estratos de profundidad. raíces en cada profundidad se lavaron determinándose su longitud, diámetro promedio y biomasa seca. se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones. el método resultó apropiado para determinar diferencias fenotípicas en longitud total y longitud específica de raíces y distribución de raíces a diferentes profundidades. las líneas bat 477, sea 5 y ser 16 destacaron por su desempeño general en la producción de raíces bajo estrés por sequía. phenotypic differences in root development and distribution of 16 common bean genotypes grown under drought stress were analyzed. we developed a method using transparent plastic tubes (inserted in pvc tubes), filled with a soil-sand mix (2:1, weight: weight), to capture differences in root growth under greenhouse conditions. ten days after emergence, two water supply treatments were imposed: 80% of field capacity (without stress) and withholding of water (to induce drought stress). total leaf chlorophyll content and transpiration rate were measured during the trial. at harvest (32 days after planting), leaf area, shoot biomass, leaf and stem total nonstructural carbohydrates content (tnc) were determined. the soil in the tubes was divided into five layers from the top to the bottom of the tube (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 and 30-45 cm). roots were washed from each soil layer to determine their length, diameter and dry biomass. a randomized complete block design was used with three replications. the method was suitable for determining phenotypic differences in total root length, specific root length and root distribution by soil depth. three lines (bat 477, sea 5 and ser 16) were superior in their root development under drought stress. key words: total leaf chlorophyll content, root diameter, deep rooting, root length, transpiration rate. palabras clave: contenido total de clorofila en hoja, diámetro de raíz, enraizamiento profundo, longitud de raíz, tasa de transpiración. fecha de recepción: 14 de octubre de 2008. aceptado para publicar: 19 de febrero de 2009 1 centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali (colombia). 2 autor de correspondencia. j.a.polania@cgiar.org agronomía colombiana 27(1), 25-32, 2009 desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía en fríjol común (phaseolus vulgaris l.) en un sistema de tubos con suelo root development and distribution under drought stress in common bean (phaseolus vulgaris l.) in a soil tube system josé a. polanía1, 2, idupulapati m. rao1, steve beebe1 y ramiro garcía1 introducción la agricultura demanda alrededor de 69% de todas las extracciones de agua en el mundo, mientras que esta cifra asciende a más de 80% en los países en desarrollo. como el agua es un elemento esencial en la seguridad alimentaria, su carencia es una de las principales causas de hambrunas y subnutrición, especialmente en las zonas rurales donde la población depende de la agricultura local para obtener tanto alimentos como ingresos. recientemente se estimó que la sequía es la causante de 60% de las emergencias alimentarías (fao, 2003). el fríjol común (phaseolus vulgaris l.) es un cultivo de pequeños agricultores en américa latina y áfrica oriental y occidental, donde es a menudo cultivado en condiciones no favorables y con mínimos insumos (beebe et al., 2008). es una fuente poco costosa de proteína y calorías para pequeños agricultores de países con pobreza endémica (rao, 2002). sus rendimientos se ven afectados por varias causas, 26 agron. colomb. 27(1) 2009 entre las cuales la sequía puede generar pérdidas entre 10 y 100%. en 1992, la sequía causada por el fenómeno de el niño provocó pérdidas agrícolas de cerca de us$600 millones en centroamérica y méxico, y de us$1 billón en el sureste africano. en 2001 una extensa sequía ocasionó una amplia hambruna y malnutrición en honduras, oriente de el salvador y noreste de nicaragua, donde las pérdidas en cultivos de fríjol fueron de 68%. adicionalmente, los modelos de cambio climático predicen que centroamérica será más seca en las siguientes décadas. cerca de 60% de las regiones productoras de fríjol sufre condiciones de sequía, que es el segundo factor más importante de reducción en rendimiento después de las enfermedades (thung y rao, 1999; rao, 2002). la investigación y el desarrollo de materiales vegetales adaptados a sequía es esencial para contribuir a la seguridad alimentaria de una población creciente que requiere incrementos significativos en la producción de alimentos. la investigación se ha concentrado más en la respuesta aérea de la planta a estrés por sequía que en la radicular, debido a las dificultades en la observación de las raíces en el campo (huang y gao, 2000). sin embargo, las raíces son importantes para mantener la absorción de agua en suelos secos como característica de adaptación (turner, 1979; huang y gao, 2000). raíces profundas y extensión de estas en la profundidad del suelo son fundamentales para el comportamiento de los cultivos en limitaciones de suministro de agua si existe agua disponible en perfiles profundos del suelo (sponchiado et al., 1989; blum, 2002). ho et al. (2005) sugieren que un superficial y abundante sistema radical es más efectivo en la absorción de nutrientes en los primeros 20 cm del suelo donde los nutrientes están concentrados, mientras que raíces profundas favorecen la adquisición de agua y la resistencia a sequía. la producción de raíces finas puede ser una estrategia para permitir la adquisición de agua y la entrada de minerales cuando el agua en el suelo es limitada; las raíces finas “son económicas de construir”, pero son esenciales para la adquisición de agua y nutrientes debido a su alta área superficial por unidad de masa (eissenstat, 1992; huang y fry, 1998). el objetivo del presente trabajo fue evaluar en invernadero el desarrollo y la distribución de raíces de 16 genotipos de fríjol común bajo estrés por sequía, validar un método de tubos con suelo desarrollado para evaluación de raíces, e identificar y caracterizar los mecanismos radicales asociados a la tolerancia e igualmente algunos mecanismos de respuesta en la parte aérea de la planta. materiales y métodos la investigación se realizó en las instalaciones del centro internacional de agricultura tropical (ciat) situado en palmira (valle del cauca, colombia), a 3°31’ n y 76°19’ w a 965 msnm, en condiciones de invernadero, con temperaturas entre 20 y 35°c, humedad relativa entre 70 y 90% y radiación fotosintéticamente activa máxima de 1.100 µmol fotones m-2 s-1. como sustrato se usó un suelo andisol (soil survey staff, 1993), con ph ácido y alta capacidad de fijación de p, el cual se mezcló con arena de río lavada y tamizada en una relación 2:1 en base peso; la densidad aparente de la mezcla era de 1,13 g cm-3. el suelo se fertilizó en kg ha-1 con 80 n, 50 p, 100 k, 101 ca, 29,4 mg, 20 s, 2 zn, 2 cu, 0,1 b y 0,1 mo, con el objetivo de eliminar cualquier otro estrés abiótico. las plantas crecieron por 32 d en tubos de acetato (50 cm de altura y 7,5 cm de diámetro) cubiertos por tubos de pvc, que contenían 2.400 g del sustrato. el ensayo incluyó 15 líneas avanzadas de fríjol común (phaseolus vulgaris l.) del programa de mejoramiento del ciat (bat 477, bat 881, bfb 139, dor 364, eap 9510-77, mcd 2004, rab 651, rab 655, sea 5, sea 15, sec 16, sen 34, ser 7, ser 8 y ser 16) y una accesión de germoplasma (g 21212) de fríjol. el experimento se estableció en un diseño de bloques completos al azar con dos niveles de suministro de agua: 80% capacidad de campo (cc) (riego) y sin riego (sequía terminal) con tres repeticiones. las plantas crecieron en condiciones óptimas de riego (80% cc) durante los primeros 10 d y después de este periodo de establecimiento fueron sometidas a los tratamientos de suministro de agua. el tratamiento con riego (80% cc) consistió en pesar los cilindros cada 3 d y aplicar la cantidad de agua consumida, mientras que a los cilindros bajo sequía terminal no se les aplicó riego. varios parámetros fisiológicos fueron medidos durante los 32 d de crecimiento y desarrollo de las plantas: contenido total de clorofila con un clorofilómetro minolta spad® 502 (soil plant analysis development), y tasa de transpiración, con un porómetro licor li-1600. a los 32 d después de germinación, se midieron las variables: área foliar, distribución de biomasa área, contenido de carbohidratos totales no estructurales (ctn) en hoja y tallo, biomasa de raíces y longitud de raíces en diferentes profundidades del suelo. el tubo fue cortado en cinco profundidades (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 y 30-45 cm); las raíces en cada corte se extrajeron y lavaron para eliminar el sustrato, y fueron escaneadas con un equipo epson expression 1680. los datos de longitud 272009 polanía, rao, beebe y garcía: desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía en fríjol común... y diámetro promedio de raíces fueron determinados con un sistema de análisis de imágenes winrhizo pro 2003b (regent instruments, canadá); después las raíces se secaron en horno a 60oc por 48 h. el contenido de ctn en hojas y tallos fue determinado con el método de kand y brink (1995). se aplicó análisis de varianza con el sistema estadístico sas y el nivel de error fue de p≤0,05. resultados y discusión durante el crecimiento y desarrollo de las plantas, el rango de la temperatura máxima del aire fue entre 28 y 39oc, y el rango de la temperatura mínima del aire osciló entre 18 y 22oc. la humedad final de suelo al momento de cosecha (32 d) fue de 25% cc (fig. 1). la relación entre temperatura máxima y humedad del suelo indica que las plantas sufren considerable estrés por sequía desde los 15 d de desarrollo. se observaron diferencias genotípicas significativas en términos de producción de biomasa en los tratamientos de riego y sequía. el estrés por sequía redujo marcadamente la producción de biomasa total de los 16 genotipos evaluados cuando se comparan con la producción bajo riego (tabla 1). la producción de biomasa total fue relativamente menos días después de siembra 0 5 10 15 20 25 30 35 te m pe ra tu ra ( ºc ) 15 20 25 30 35 40 45 h um ed ad d el s ue lo ( % c c ) 20 30 40 50 60 70 80 90 temperatura máxima temperatura mínima humedad del suelo figura 1. humedad del suelo, temperatura máxima y mínima durante el periodo de crecimiento y desarrollo activo de las plantas en invernadero, palmira 2005. tabla 1. influencia de riego (r) y sequía terminal (st) sobre atributos aéreos en 16 genotipos de fríjol común bajo condiciones de invernadero. genotipo contenido de clorofila en hoja (spad) biomasa total (g/planta) contenido de ctn1 en hoja (mg g-1) contenido de ctn en tallo (mg g-1) tasa de transpiración (mmol m2 s-1) r st r st r st r st r st bat 477 37 42 2,40 0,95 180 196 40 84 1,22 0,75 bat 881 41 45 2,02 0,79 143 197 35 61 1,30 0,71 bfb 139 39 47 1,86 0,93 159 180 40 163 1,11 0,67 dor 364 35 40 2,16 0,97 147 140 43 84 1,30 0,64 eap 9510-77 35 42 1,95 0,99 152 145 37 107 1,28 0,59 g 21212 34 43 1,97 1,07 178 195 51 64 0,98 0,76 mcd 2004 32 40 2,46 1,25 147 99 43 64 1,25 0,62 rab 651 35 42 2,36 0,96 178 177 45 61 1,16 0,67 rab 655 37 36 2,17 0,67 146 124 37 47 1,24 0,67 sea 15 32 42 1,99 1,04 150 128 40 159 1,30 0,55 sea 5 37 44 1,89 1,13 169 151 51 37 1,28 0,69 sec 16 36 40 3,00 1,15 181 97 46 76 1,29 0,67 sen 34 38 41 2,29 0,80 192 117 43 56 1,26 0,87 ser 16 35 36 2,30 1,22 213 137 46 99 1,33 0,71 ser 7 37 44 2,55 0,98 216 217 57 119 1,02 0,63 ser 8 32 41 2,41 1,08 165 166 37 74 1,22 0,53 promedio 36 42 2,24 1,00 170 154 43 85 1,22 0,67 dms (p≤0,05) 4 4 ns 0,35 ns 50 16 54 ns 0,17 1 ctn, contenido de carbohidratos totales no estructurales. afectada para las líneas mcd 2004 y ser 16 (fig. 2, tab. 1) con una inhibición de producción de biomasa de 49 y 47%, respectivamente. en el otro extremo, bat 881 y rab 655 tuvieron una reducción en su producción de biomasa de 61 y 69%, respectivamente. según davies y zhang (1991), a medida que el déficit hídrico crece, el proceso que se ve más afectado es la expansión y el crecimiento celular, debido a la reducción de la turgencia. si el estrés es más 28 agron. colomb. 27(1) 2009 salientes en su longitud total de raíz pero también tuvieron valores bajos de longitud específica de raíz (fig. 5), lo cual indica el desarrollo de raíces ligeramente más gruesas. el anterior comportamiento de la línea bat 477 usando este método de tubos concuerda con resultados obtenidos por otros investigadores que reportan a bat 477 resistente a sequía y que posee la habilidad de raíces profundas (white et al., 1994a, 1994b) con gran eficiencia de absorción de agua (guimaraes et al., 1996). varias investigaciones han concluido que el sistema radicular es un rasgo importante en sequía. white y castillo (1992) exponen que en fríjol común las diferencias en redimiendo están determinadas por el sistema de raíces. sponchiado et al. (1989) encontraron que grandes producciones de raíces se asocian a mayor tolerancia a sequía en fríjol común, sugiriendo una evasión a la sequía debida al incremento de la extracción de agua del suelo. la tolerancia a estrés por sequía ha sido asociada a mayor capacidad para extraer agua del suelo. una mayor capacidad para profundizar raíces en el perfil del suelo puede proveer a un genotipo una mejor adaptación a condiciones de estrés hídrico (white y castillo, 1989). entre los 16 genotipos evaluados, eap 9510-77 y rab 655 tuvieron pobre desarrollo de raíces en condiciones de sequía terminal. los resultados de diámetro promedio de raíz mostraron diferencias significativas entre genotipos en condiciones de riego y sequía terminal (fig. 6). la línea rab 655 fue sobresaliente en el desarrollo de raíces delgadas en condiciones de estrés, mientras las líneas sec 16, ser 16 y rab 651 tuvieron raíces delgadas en condiciones de riego y sequía. la producción de raíces finas es importante en la adquisifigura 2. influencia de sequía terminal sobre la distribución de materia seca en 16 genotipos de fríjol común en cilindros plásticos en condiciones de invernadero. genotipo b io m as a to ta l c on e st ré s (g /p la nt a) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 m c d 2 00 4 se r 16 se c 1 6 se a 5 g 2 12 12 se a 15 ea p 95 10 -7 7 se r 7 d o r 36 4 ra b 65 1 ba t 47 7 bf b 13 9 se n 3 4 ba t 88 1 ra b 65 5 raíz** tallo** hojas** dms 0,05 : 0,035** severo, la fotosíntesis y la transpiración se abaten debido al cierre estomático y al bloqueo de la difusión de co2 hacia el mesófilo, disminuyendo el crecimiento de la planta (kumar et al., 1994). el estrés hídrico incrementó el contenido de clorofila en las hojas de la mayoría de los genotipos (excepto de uno) (tab. 1). los resultados en el contenido de ctn en las hojas no mostraron ninguna tendencia particular (tab. 1); sin embargo, los valores de ctn en tallo en general mostraron altas cantidades en condiciones de estrés, lo cual indica menos movilización de ctn desde los tallos hacia la formación de nuevas hojas. sea 5 mostró menos ctn en los tallos en condiciones de estrés y g 21212 no acumuló ctn en cantidades significativas. los valores de área foliar en condiciones de estrés fueron mayores para sec 16, ser 16 y mcd 2004 que para otros genotipos (fig. 3). los genotipos más sobresalientes que tuvieron un considerable buen desarrollo de área foliar tanto en sequía como en riego fueron sec 16 y mcd 2004, seguidos de ser 16 y sea 15. los genotipos g 21212 y sea 5 mostraron buena respuesta en términos de área foliar en estrés hídrico pero menor desarrollo de área foliar bajo irrigación. bat 881, sen 34 y rab 655 obtuvieron el menor desarrollo de área foliar bajo sequía terminal. resultados en la longitud total de raíz mostraron diferencias significativas entre genotipos en condiciones de sequía terminal (fig. 4). las líneas sea 5 y bat 477 fueron sobreárea foliar con estrés (cm2/planta) 650 600 550 500 450 400 100 120 140 160 180 200 220 promedio: 484 dms 0,05 : ns promedio: 161 dms 0,05 : 55,6** bat 881 sen 34 rab 655 ser 7 bat 477 bfb 139 dor 364 rab 651 mcd 2004 ser 16 sec 16 sea 15 ser 8 sea 5 eap 9510-77 g 21212 á re a fo lia r si n es tr és ( cm 2 / pl an ta ) figura 3. influencia de sequía terminal y riego sobre producción de área foliar en 16 genotipos de fríjol común bajo condiciones de invernadero. 292009 polanía, rao, beebe y garcía: desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía en fríjol común... lo ng itu d de r aí z co n es tr és ( m /p la nt a) 50 45 40 35 30 25 20 genotipo se a 5 ba t 47 7 m c d 2 00 4 se c 1 6 se r 16 se r 8 se a 15 g 2 12 12 ra b 65 1 ba t 88 1 se r 7 bf b 13 9 d o r 36 4 se n 3 4 ea p 95 10 -7 7 ra b 65 5 dms 0,05 : 12,6** figura 4. influencia de sequía terminal sobre longitud total de raíz en 16 genotipos de fríjol común en condiciones de invernadero. lo ng itu d es p. d e ra íz c on e st ré s (m g -1 ) 180 160 140 120 100 80 60 genotipo ra b 65 5 se c 1 6 ra b 65 1 se a 15 se r 8 se r 7 g 2 12 12 bf b 13 9 ba t 88 1 se n 3 4 se r 16 ba t 47 7 ea p 95 10 -7 7 m c d 2 00 4 se a 5 d o r 36 4 dms 0,05 : 32* figura 5. influencia de sequía terminal sobre longitud específica de raíz en 16 genotipos de fríjol común en condiciones de invernadero. promedio: 2,5 dms 0,05 : 0,89** bat 881 sen 34 rab 655 ser 7 bat 477 bfb 139 dor 364 rab 651 mcd 2004 ser 16 sec 16 sea 15 ser 8 sea 5 eap 9510-77 g 21212 d iá m et ro d e ra íz s in e st ré s (m m ) vo lu m en d e ra íz s in e st ré s (c m 3 ) 0,305 0,300 0,295 0,290 0,285 0,280 0,275 0,270 0,265 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 diámetro de raíz con estrés (mm) promedio: 0,297 dms 0,05 : 0,030** promedio: 0,297 dms 0,05 : 0,030** ser 7 promedio: 3,2 dms 0.05 : 1,19** sen 34 rab 655 bfb 139 ser 16 bat 477 sea 5 g 21212 mcd 2004 bat 881 rab 651 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 volumen de raíz con estrés (cm3) 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 eap 9510-77 sec 16 ser 8 sea 15 dor 364 figura 6. influencia de sequía terminal y riego en diámetro promedio de raíz en 16 genotipos de fríjol común bajo condiciones de invernadero. ción de agua y la entrada de minerales debido a su alta área superficial por unidad de masa (eissenstat, 1992; huang y fry, 1998). en ese sentido la línea rab 655 presentó la mayor producción de raíces finas bajo estrés por sequía, y a la vez el menor desarrollo de longitud total de raíz y el peor vigor y producción de masa aérea. un sistema radical con estas características seria importante y útil en zonas que se presentan sequía intermitente, porque al tener raíces finas superficiales puede aprovechar las disponibilidades de agua que se presentan con cierta intermitencia por lluvia. las líneas mcd 2004 y dor 364 fueron sobresalientes en el desarrollo de raíces gruesas en condiciones de sequía terminal. las líneas mcd 2004 y sea 5 tuvieron alto valor de volumen de raíz en condiciones de sequía terminal, mientras bat 477 y sec 16 mostraron altos volúmenes de raíz en ambas condiciones. las líneas rab 655, eap 9510-77 y bat 881 tuvieron un menor volumen de raíces en condiciones de sequía. se encontraron diferencias significativas en la distribución de la longitud de raíces a través de la profundidad del suelo entre genotipos en condiciones de sequía en profundidades de 10-20, 20-30 y 40-43 cm (fig. 7). las líneas sea 15, sea 5 y g 21212 tuvieron mayor longitud de raíz en la profundidad de suelo de 30-43 cm, con valores de 11,8; 11,7 y 10,9 m/planta, respectivamente, lo cual indica que fueron las líneas con el sistema radical con tendencia a profundizar. la disponibilidad de agua tiende a incrementar con la profundidad, y un sistema de raíz profundo sería ventajoso en condiciones de sequía (ryser, 2006; ho et al., 2005). en los datos de distribución de raíces por perfil del suelo se pudo observar que la línea registrada como tolerante a sequía sea 5 (singh et al., 2001) es sobresaliente en la producción de raíces en la profundidad del tubo de 30-43 cm. la línea ser 16, identificada como adaptada a condiciones de sequía (rao et al., 2006), también presentó una sobresaliente producción de longitud total de raíz acompañada de una buena profundización de raíces (figs. 4 y 7). las líneas rab 655 y eap 9510-77 tuvieron la menor longitud de raíz en la profundidad de suelo de 30-43 cm con valores de 5,13 y 6,10 m/planta, respectivamente. las líneas bat 477 y sea 5 tuvieron la mayor longitud de raíz en la profundidad del suelo de 0-5 cm, con 5,05 y 4,69 m/planta, respectivamente, mientras la línea dor 364 mostró la menor longitud de raíz, con 2,12 m/planta en la profundidad de 0-5 cm. sistemas radicales abundantes en los primeros centímetros del suelo son importantes para la absorción de nutrientes, 30 agron. colomb. 27(1) 2009 bat 477 longitud de raíz (m/planta) 0 10 20 30 p ro fu nd id ad d el s ue lo ( cm ) 0 5 5 10 10 20 20 30 30 43 st r dor 364 sea 150 5 5 10 10 20 20 30 30 43 g 21212 rab 655 0 5 5 10 10 20 20 30 30 43 sea 5 0 10 20 30 eap 9510-770 5 5 10 10 20 20 30 30 43 ser 16 total st: 44 total r: 62 total st: 33 total r: 47 total st: 41 total r: 36 total st: 39 total r: 40 total st: 28 total r: 42 total st: 44 total r:52 total st: 30 total r: 35 total st: 42 total r: 54 * ns ns ns * ns ** * * * figura 7. influencia de sequía terminal (st) y riego (r) sobre distribución de longitud de raíz a través de la profundidad del suelo en ocho genotipos de fríjol común bajo condiciones de invernadero. 312009 polanía, rao, beebe y garcía: desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía en fríjol común... los cuales están concentrados en este estrato del suelo (ho et al., 2005). igualmente esta característica contribuye a la adaptación por sequía intermitente en lugares donde periódicamente hay suministro de agua a través de lluvia, y un sistema radicular fino y no tan profundo puede tomar ventaja de estas condiciones. conclusiones la evaluación de 15 líneas avanzadas y una accesión de germoplasma de fríjol común en invernadero usando un método de tubos con suelo para evaluación de desarrollo y distribución de raíces bajo estrés por sequía resultó en la identificación de tres líneas (sea 5, bat 477 y ser 16) superiores en desarrollo de raíces en condiciones de estrés hídrico. en trabajos anteriores, en condiciones de campo, estas líneas han sido registradas y reportadas como tolerantes a sequía por su buen desempeño. un sistema radical profundo y vigoroso es un atributo importante para selección por estrés a sequía, como se observa en los resultados de esta investigación y lo reportado por otros investigadores. el sistema de evaluación de tubos plásticos transparentes con suelo es adecuado para identificar diferencias fenotípicas en raíces en términos de profundización y otros atributos radicales en fríjol común. este nuevo método que involucra un cilindro transparente introducido en un tubo de pvc permite hacer un seguimiento a la dinámica de crecimiento de la raíces, e igualmente cuantificar diferencias en enraizamiento, el cual es difícil y costoso de realizar en condiciones de campo; y correlacionado con rendimiento y otros atributos determinados en campo puede brindar conocimientos más detallados sobre la fisiología del fríjol y otras especies bajo estrés a sequía. agradecimientos al gobierno de alemania por contribuir al financiamiento parcial de este trabajo con una donación a través de bmzgtz (no. 2002.7860.6-001.00; contrato no. 81060499 y no. 05.7860.9 001.00; contrato no. 81084613). literatura citada beebe, s., i.m. rao, c. cajiao y m. grajales. 2008. selection for drought resistance in common bean also improves yield in phosphorus limited and favorable environments. crop sci. 48, 582-592. blum, a. 2002. drought tolerance is it a complex trait? pp. 17-22. en: saxena, n.p. y j.c. o’toole (eds.). field screening for drought tolerance in crop plants with emphasis on rice. proc. international workshop on field screening for drought tolerance in rice, 11-14 dic. 2000. icrisat, patancheru y rockefeller foundation, new york, ny. davies, w.j. y j. zhang. 1991. root signals and the regulation of growth and development of plants in drying soil. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 42, 55-57. eissenstat, d.m. 1992. costs and benefits of constructing roots of small diameter. j. plant nutr. 15, 763-782. fao. 2003. estadística anual 2003. en: http://www.fao.org/waicent/ portal/statistics_es.asp; consulta: 12 de febrero de 2009. guimaraes, c.m., o. brunini y l.f. stone. 1996. adaptaçao do feijoeiro (phaseolus vulgaris l.) a seca. i. densidade e efficiencia radicular. pesq. agropec. bras. 31, 393-399. ho, m.d., j.c. rosas, k.m. brown y j.p. lynch. 2005. root architecture tradeoffs for water and phosphorus acquisition. funct. plant biol. 32, 737-748. huang, b. y j.d. fry. 1998. root anatomical, physiological, and morphological responses to drought stress for tall fescue cultivars. crop sci. 38, 1017-1022. huang, b. y h. gao. 2000. root physiological characteristics associated with drought resistance in tall fescue cultivars. crop sci. 40, 196-203. kang, j.h. y g.e. bringk. 1995. white clover morphology and physiology in response to defoliation interval. crop sci. 35, 264-269. kumar, a., d. sing y p. sing. 1994. influence of water stress on photosynthesis, transpiration, water use efficiency and yield of brassica juncea l. field crops res. 37, 95-100. rao, i.m. 2002. role of physiology in improving crop adaptation to abiotic stresses in the tropics: the case of common bean and tropical forages. pp. 583-613. en: pessarakli, m. (ed.). handbook of plant and crop physiology. marcel dekker, new york, ny. rao, i.m., s. beebe, j. polanía, m.a. grajales y r. garcia. 2006. differences in drought resistance of advances lines developed for the last 3 decades. pp. 2-6. en: project ip-1: bean improvement for the tropics. ciat annual report 2006. ciat, cali, colombia. ryser, p. 2006. the mysterious root length. plant soil 286, 1-6. singh, s.p., h. teran y j.a. gutiérrez. 2001. registration of sea 5 and sea 13 drought tolerant dry bean germoplasm. crop sci. 41, 276-277. sponchiado, b., j. white, j. castillo y p. jones. 1989. root growth of four common bean cultivars in relation to drought tolerance in environments with contrasting soil types. exp. agric. 25, 249-257. thung, m. e i. rao. 1999. integrated management of abiotic stresses. pp. 331-370. en: singh, s. (ed.) common bean improvement in the twenty-first century. kluwer academic publ., dordrecht, the netherlands. turner, n.c. 1979. drought resistance and adaptation to water deficits in crop plants. pp. 343-372. en: mussell, h. y r.c. staples, (eds.). stress physiology in crop plants. wiley interscience, new york, ny. white, j. y j. castillo. 1989. relative effect of root and shoot genotypes on yield of common bean under drought stress. crop sci. 29, 360-362. 32 agron. colomb. 27(1) 2009 white, j. w. y j. a. castillo. 1992. evaluation of diverse shoot genotypes on selected root genotypes of common bean under soil water deficits. crop sci. 32, 762-765. white, j.w., j.a. castillo, j.r. ehleringer, j.a. garcía, c. y s.p. sing. 1994a. relations of carbon isotope discrimination and other physiological traits to yield in common bean (phaseolus vulgaris) under rainfed conditions. j. agric. sci. 122, 275-284. white, j.w., r.m. ochoa, f.p. ibarra y s.p. sing. 1994b. inheritance of seed yield, maturity and seed weight of common bean (phaseolus vulgaris) under semi-arid rainfed conditions. j. agric. sci. 122, 265-273. introduction sorptivity and hydraulic conductivity are hydrodynamic parameters that take into consideration the unidirectional movement of the water in the soil, under natural conditions. these parameters depend on the intrinsic characteristics of the medium (texture, porosity and bulk density), as well as the forces derived from gravity and capillary pressure, which are directly related to the progression of the water in the soil horizons (reichardt, 1985; machiwal et al., 2006). in physical terms, sorptivity represents the entrance of the water into the soil by means of the effect of the matrix potential of the soil, without the action of the force of gravity having an effect (osuna y padilla, 1998), and reflects the surface movement of the water into the soil; that is to say, it has an influence on the initial infiltration (philip, 1987; regalado et al., 2003). on the other hand, hydraulic conductivity is a measure of the pores resistance in the soil with respect to the flow that tries to pass through them. this parameter is essential for the quantitative determination of the movement of the water in the soil, and at the received for publication: 14 january, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 agricultural sciences faculty, universidad de cundinamarca. fusagasugá (colombia). 2 faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 3 agricultural engineering program, engineering faculty, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 4 corresponding autor: jhcamachot@unal.edu.co agronomía colombiana 29(1), 83-90, 2011 spatial variability of hydrodynamic parameters in the native savanna of the colombian eastern plains variabilidad espacial de parámetros hidrodinámicos en sabanas nativas de los llanos orientales colombianos helber m. orjuela-matta1, yolanda rubiano-sanabria2, and jesús h. camacho-tamayo3, 4 abstract resumen to understand the spatial variability of hydrodynamic parameters allows to identify the behavior of the water in the soil and to make decisions for the performance of irrigation tasks. the aim of the present study was to describe some hydro-physical attributes, the relationship between them, and their spatial variability. the research was carried out in puerto lopez (meta, colombia), in a typic haplustox. the sampling was done with a mesh of 64 points, with perpendicular distances of 52 m by 45 m between points. the attributes studied were bulk density, volumetric moisture, sorptivity, saturated hydraulic conductivity, and the sand, silt, and clay contents. the data were analyzed by descriptive statistics, multivaried analysis, and geostatistics. the saturated hydraulic conductivity was the only attribute that did not show spatial dependence. the bulk density, volumetric moisture, and sand and silt contents are the attributes that best characterize the soil, having in common low variability, a high degree of spatial dependence, and greater representation in the principal components analysis. the results offer information for performing localized irrigation tasks, according to the water deficit, in order to optimize the application layer of the water and the irrigation periods. comprender la variabilidad espacial de parámetros hidrodinámicos permite identificar el comportamiento del agua en el suelo y tomar de decisiones para la realización de labores de riego. el objetivo del presente estudio fue caracterizar algunos atributos hidrofísicos, la relación existente entre ellos y su variabilidad espacial. el estudio se realizó en puerto lópez (meta, colombia) en un typic haplustox. el muestreo se realizó en una malla de 64 puntos, con distancias perpendiculares de 52 m por 45 m entre puntos. los atributos estudiados fueron densidad aparente, humedad volumétrica, sortividad, conductividad hidráulica saturada y los contenidos de arena, limo y arcilla. los datos se analizaron mediante estadística descriptiva, análisis multivariado y geoestadística. la conductividad hidráulica saturada fue el único atributo que no presentó dependencia espacial. la densidad aparente, la humedad volumétrica y los contenidos de arena y limo, son los atributos que mejor caracterizan el suelo, teniendo en común baja variabilidad, alto grado de dependencia espacial y mayor representatividad en el análisis de componentes principales. los resultados ofrecen información para realizar labores localizadas de riego, de acuerdo al déficit hídrico, para optimizar la aplicación de la lámina de agua y los tiempos de riego. key words: soil management, cluster analysis, principal components, semivariogram, kriging. palabras clave: manejo del suelo, análisis de grupos, componentes principales, semivariograma, kriging. soils, plant nutrition & water management 84 agron. colomb. 29(1) 2011 same time it is useful for the solution of problems linked to irrigation (reichardt, 1985). the necessity of acquiring detailed information about the hydrodynamic parameters of colombian soil, in order to augment the productivity of the crops, reduce the degradation processes of the soil, identify zones with differences in water requirements, and optimize the application of irrigation water, requires the use of new research tools. for that reason, technologies such as geographical information systems allow the gathering and data analysis, aiding in decision making for the solution of a specific problem and the defining of more precise agricultural tasks, in comparison with traditional methods. studies that involve the soil variability help the analysis of the behavior of the attributes with respect to space. in the specific case of the hydrodynamic attributes of the soil, interest centers on the availability of water for the plants, the impact on the processes of water infiltration and the surface runoff that is generated in the soil by the occurrence of precipitation, as well as the application of water layers as a function of time in dry seasons, a practice that also can be carried out in a localized way, to avoid zones that show a deficit or water excess (sepaskhah et al., 2005). according to molin et al. (2008), technologies of localized management (ssm, site specific management) establish different benefits, which favor the efficient use of resources, within reach of crop production, since it permits the identification, characterization and management of the productive, economic and environmental limitations most relevant at each site and at a certain time. geostatistical methods turn out to be adequate for determining the soil spatial variability and discovering if a spatial dependence of the attributes exists, which can be established through theoretical semivariogram models (obando et al., 2006). there exist studies in which it is indicated that soils where a homogenous appearance is observed, considerable spatial variability of its physical attributes is shown (schwartz et al., 2003; ramírez-lópez et al., 2008; rodríguez-vásquez et al., 2008). on the other hand, geostatistics makes predictions on the basis of the data of a population, whose relative position is known, with which spatial distribution maps of a attribute can be developed, which provide reliable approximate calculations for non-sampled points. with these tools it is possible to generate information about the soil hydrodynamic attributes, as a new form of optimization of the water resource management. keeping in mind the importance of the hydrodynamic attributes of the soil for the practices of irrigation, research was proposed with the objective of characterizing some physical and hydrodynamic attributes and the existing relationship between each of them, through univaried and multivaried statistical techniques, as well as of establishing the spatial variability of said attributes through geostatistical techniques and kriging. materials and methods description of the study area the research was carried out in the municipality of puerto lopez (meta, colombia), at the taluma experimental station, located 4° 22’ 38,5’’ n latitude and 4° 22’ 38,5’’ e longitude, at an altitude of 156 m. the soil, classified as typic haplustox, shows a thick loam phase over a fine loam and a slightly inclined slope (< 5%), dedicated principally to extensive livestock with native grasslands, where the predominant species is the trachypogum vestitas. the precipitation in the zone shows a unimodal regime, with an annual average of 2,375 mm concentrated between the months of april and november. the average temperature is 27°c and the average relative humidity is of 75%. prevailing winds are an east northeast, with average speed of 7.,0 km h-1 (corpoica, 2002). sampling and laboratory analysis for the present study, a sampling mesh of 64 points with perpendicular distances of 52 m by 45 m between points was used, taking samples between 0 and 0,10 m of depth in order to determine the bulk density (bd) in the laboratory through the cylinder method of known volume, the volumetric moisture (θv) by means of the gravimetric method, and the sand, silt and clay content by means of the bouyoucos method. in the field, and for each one of the sampling points, the saturated hydraulic conductivity (ks) was determined by means of the constant head permeameter method, and the sorptivity (s) by means of the use of concentric rings, keeping a constant layer over the surface of the soil, for a period of six minutes. statistical analysis initially a descriptive analysis of the physical and hydrodynamic attributes was carried out, in order to calculate measurements of localization and variability. in this way, the fit to normality for each attribute was verified, which although not indispensable, results in better predictions when it is associated with geostatistical techniques (diggle and ribeiro, 2000). for the analysis of the cv, a cv less than 12% was considered to be low variability, a cv between 12 and 60% medium variability, and for values above 60% high variability (warrick and nielsen, 1980). also, the 85orjuela-matta, rubiano-sanabria, and camacho-tamayo: spatial variability of hydrodynamic parameters in the native savanna of the colombian eastern plains correlation between the attributes was verified, by means of the correlation matrix. next, multivaried analysis was carried out, by means of the principal components analysis (pca) and cluster analysis (ca), with the aim of identifying the relationship between the physical and hydrodynamic attributes. for carrying out these analyses, the data were previously standardized, with average 0 and variance 1. in the ac the ward algorithm and the euclidian distance were used in order to separate a collection of attributes into groups. the results of the ca were represented in graphic form (dendogram), in order to facilitate the identification of the groups formed by the attributes analyzed. in the pca, varimax rotation was applied. the analysis of the descriptive and multivaried statistics was carried out using the program spss™ v. 17 (2003). in order to determine the spatial behavior of the attributes, the fit of the data to the theoretical semivariogram models was carried out. the function of the experimental semivariogram g(h) is defined by: g h   1 2n h  z xi  z xi  h   i 1 n h   2 where n(h) is the number of data pairs separated by a distance h; z(xi) and z(xi+h) are the sample values at points xi and xi+h. the semivariogram estimates the inequality between the points separated (z(xi) – z(xi+h)) by a vector h, that is to say, it is calculated as the average of the difference of the average squared between the components of the data pairs (goovaerts, 1998). for the present study, fits to spherical, exponential and gaussian models, considered bounded models (webster and oliver, 2007), were carried out, obtained using the program gs+ (robertson, 1998), which adopts as selection criteria for the model the greatest value of the coefficient of determination (r2), the least sum of squared residuals (ssr), and the value closest to one of the coefficient of correlation obtained through the crossed validation method (cvc). on the basis of the models obtained, the degree of spatial dependence (dsd) was verified, by means of the relation between the nugget effect and the sill (c1/ c0+c1). according to cambardella et al. (1994), the dsd is classified as strong if it is above 0.75, moderate for dsd between 0.25 and 0.75, and weak with a dsd below 0.25. it is desirable that the nugget not be above 50% of the sill value, so that the spatial correlation model will adequately describe reality (cressie, 1993). when the dsd is near zero, the model fit to the experimental semivariogram is called nugget effect (goovaerts, 1998) and is defined by g(h) = c0, for h>0, denoting a random spatial distribution of the attribute. lastly, using estimated theoretical semivariogram models, contour maps were constructed by means of the use of ordinary kriging (diggle and ribeiro, 2000) in order to make predictions at non-sampled sites, using the program surfer™ (golden software, inc., 1999). results and discussion descriptive statistics the closeness of the values of the average and median and the values relatively close to zero of the coefficients of skweness and kurtosis (tab. 1) indicate, with the exception of the hydraulic conductivity (ks), that the attributes showed a symmetric distribution, tending to a normal distribution, a situation that favors the predictions that are made by kriging. according to cressie (1993), more than normality, is convenient to verify that the distribution does not show long tails, in order not to compromise the results, especially when kriging is done, where the estimations are based on the average values of the attibutes (warrick and nielsen, 1980). on the other hand, it is convenient to consider the table 1. descriptive statistics of the attributes sand, silt, clay, bulk density (bd), volumetric moisture (qv), saturated hydraulic conductivity (ks) and sorptivity (s). attribute mean median cv, % minimum maximum skewness kurtosis sand (%) 40.34 40.34 5.96 34.70 45.95 -0.03 -0.55 silt (%) 36.60 36.83 5.62 32.21 40.96 0.05 -0.65 clay (%) 22.50 22.64 6.73 18.73 26.02 -0.26 0.02 bd (g cm–3) 1.54 1.55 4.49 1.36 1.66 -0.41 -0.54 qv (%) 41.65 40.57 7.71 35.62 49.26 0.86 -0.07 ks (cm h–1) 0.30 0.24 77.45 0.02 0.95 1.03 0.37 s (cm h–0.5) 0.65 0.65 39.86 0.12 1.30 0.41 0.37 86 agron. colomb. 29(1) 2011 occurrence of the proportional effect between the average and the variance between points, along the surface of a soil, which permits identifying well-defined sills in the theoretical semivariogram models. symmetric behavior of the hydrodynamic and physical attributes is reported by various authors in studies carried out in colombia (ramírez-lópez et al., 2008; rodríguez-vásquez et al., 2008) and in other countries (gomes et al., 2007; zhao et al., 2007), for different soil classes under agricultural production. the sand, silt and clay contents correspond to those shown by ramírez-lópez et al. (2008) for the same zone, where loamy textures predominate. these authors also reported a low variability of the soils particles (cv<12%), with cv slightly greater than those found in the present study. the bulk density (bd) also showed low variability, with average values slightly greater than those reported for the zone (ramírez-lópez et al., 2008). these values found for bd in the different sampling zones can be catalogued as medium, indicating the presence of the natural compaction processes of the soil aggregates (corpoica, 2002) and indicating that a management of this attribute through tillage work and the crops establishment should be carried out, which at the same time benefits the water infiltration and improves ks, in order to take better advantage of this resource, so that the surface run-off caused by the strong precipitation will diminish. the attributes related to the water in the soil were those that showed the greatest variability, since there are extreme behavior among these attributes, given that θv showed low variability, s medium variability, and ks high variability. in general, ks is an attribute that shows high variability (duffera et al., 2007; rodríguez-vásquez et al., 2008; cucunubá-melo et al., 2011), especially at a surface level, through processes of weathering or in highly intervened soils (zimmermann and elsenbeer, 2008). correlation between the attributes the correlation matrix shows inverse correlation between the particles of sand, silt and clay (fig. 1), which correspond to the existing interdependence among the soil particles. the bd showed a direct correlation with the sand content and an inverse one with the silt, correlations also found by zhao et al. (2007) and rodríguez-vásquez et al. (2008). the ks and s showed low correlation with the contents of silt and clay. at the same time, the θv showed an inverse correlation with the sand content and a direct one with the clay content. these results corroborate that the moisture level depends on the soil texture and at the same time demonstrate that the water movement in the soil (s) depends in great part on the level of the initial moisture and the bulk density (reichardt, 1985). as s is an indicator of the initial rate infiltration, it is corroborated that a low bd benefits this condition. in the same way, the ks showed an inverse correlation with θv and s, also reported by zhao et al. (2007), in a soil of loamy texture. this type of correlation between hydrodynamic attributes is due to the fact that with greater contents of water in the soil, the pores show greater resistance to the circulation of the water through them, thus diminishing ks. multivaried analysis the ca showed two defined groups. the first groups are composed of s, θv, and sand and silt contents (fig. 2a). sand 42 36 clay bd θv ks s 10 silt 4035 1.61.4 10 40 35 25 20 1.6 1.4 50 40 1 0 4236 1 0 2520 5040 figure 1. correlation matrix for sand, silt, clay, bulk density (bd), volumetric moisture (qv), saturated hydraulic conductivity (ks) and sorptivity (s). 87orjuela-matta, rubiano-sanabria, and camacho-tamayo: spatial variability of hydrodynamic parameters in the native savanna of the colombian eastern plains the second group is made up of ks, bd, and sand, attributes that showed a positive correlation between them. this analysis shows the close relationship observed in the correlation matrix between s and θv, hydrodynamic parameters of the soil, as well as between bd and sand, parameters that define the physical characteristics of the soil. also it can be seen that the sand content shows a greater relationship with and influence on the behavior of ks and bv than the contents of silt and clay. in the same way, the clay shows a greater influence on θv, the silt being the soil particle that shows less influence on the hydrodynamic attributes. the first group defined in the ca is also clearly identified and pca of the soil for the three components analyzed (figs. 2b, 2c, and 2d), which also show the close relationship between the bd and the sand content. in the same way as in the ca, the silt is shown to be an isolated attribute, not evincing a relationship with the bd and the hydrodynamic attributes. the three first principal components were analyzed, with eigenvalue greater than one, which for this study covers an appropriate interval (kaiser and rice, 1974), given that the first three principal components explain more than 75% of the total variance (tab. 2). it can be seen that the communality values of bd and s were low, indicating small representation, since they accumulated the least quantity of variance upon analyzing the three first components, besides showing low correlation with the other attributes. the three principal components analyzed represent 78.20% of the variance value. the pc-1 constitutes 45.68% of the total variance, given that the θv and the sand and clay content showed coefficients with high values (absolute value). without doubt, this analysis, besides verifying the attributes that show greater relevance for characterizing the soil, also permits verifying the different correlations among the attributes, since the positive correlation between the clay and the θv is confirmed, which attributes in turn showed a negative correlation with the sand content. the s θv clay silt ks bd sand 6 8 10 12 14 eu cl id ia n di st an ce (a) -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 pc-1 (45,68%) -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 p c -2 ( 18 ,1 8% ) (b) sand θv s clay ks silt bd -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 pc-1 (45,68%) -1.2 -0.8 -0.4 0.0 0.4 p c -3 ( 14 ,3 4% ) (c) sand clay θv s ks silt bd -1.2 -0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 pc-2 (18,18%) -1.2 -0.8 -0.4 0.0 0.4 p c -3 ( 14 ,3 4% ) (d) silt clay s θv sand bd ks figure 2. dendrogram from cluster analysis (a) and varimax rotated principal component (pc) loadings of physical and hydrodynamics attributes (b, c y d) for sand, silt, clay, bulk density (bd), volumetric moisture (qv), saturated hydraulic conductivity (ks) and sorptivity (s). 88 agron. colomb. 29(1) 2011 pc-2 represents 18.18% of the total variance, principally represented by the silt content. at the same time, the pc-3 represents 14.34% of the variance, where ks is the attribute that has the most influence on this component. spatial analysis the predominant theoretical semivariogram model was spherical, followed by the exponential and the gaussian, for the attributes that showed a fit (tab. 3). the ks was the only attribute that showed no defined spatial dependence, that is to say, the spatial distribution of the ks in the soil was random, showing a nugget effect (ne). there exist various reports that indicate the spatial independence of this attribute (duffera et al., 2007; rodríguez-vásquez et al., 2008; cucunubá-melo et al., 2011; jiménez et al., 2011), since it is affected by the variability of the soil particles and the bd, as well as by the size and pores continuity. on the other hand, the random distribution also can be explained by its high variability (high cv) and low fit to normal distribution of this attribute. the silt was the attribute that showed the lowest coefficient of determination (r2), with a value of 0.66. the other attributes showed an r2 higher than 0.88. these values for r2, together with the values close to one of the cross validation coefficient (cvc) for the attributes that showed a fit to the semivariograms, indicate an adequate reliability of the data. spatial dependence of these attributes is also reported by various authors (sepaskhah et al., 2005; ramírez-lópez et al., 2008; rodríguez vásquez et al., 2008; peña et al., 2009). the smallest ranges are shown by the silt and sand contents, with 174 m and 279 m, respectively. the greatest range was shown by θv (528 m). it is worthwhile pointing out that all of the values of range found showed a behavior that fits with the theory of regionalized variables, these values being less than the maximum sampling distance (791.60 m) and the lag distance used in the calculation of the theoretical models for the present study (650 m), which corresponds to less than 90% of the lag distance of the sampling (robertson, table 2. varimax rotated principal component (pc) loading for the three first components for sand, silt, clay, bulk density (bd), volumetric moisture (qv), saturated hydraulic conductivity (ks) and sorptivity (s). attribute pc-1 pc-2 pc-3 communality sand -0.8728 0.4218 0.0126 0.9398 silt 0.0436 -0.9773 -0.0103 0.9572 clay 0.9297 0.1575 -0.0074 0.8893 bd -0.6716 -0.3002 0.2249 0.5918 qv 0.8546 -0.1102 0.0407 0.7442 ks 0.0084 -0.0098 -0.9889 0.9779 s 0.6047 0.0622 -0.0697 0.3744 eigenvalue 3.20 1.27 1.00 total variance (%) 45.68 18.18 14.34 cum. variance (%9 45.68 63.86 78.20 loading factors higher than 0.7 (absolute value) are shown in bold. table 3. parameters of semivariogram models for sand, silt, clay, bulk density (bd), volumetric moisture (qv), saturated hydraulic conductivity (ks) and sorptivity (s). attribute model co co+c1 range c1/c0+c1 r 2 cvc sand spherical 0.910 10.690 279 0.92 0.93 1.05 silt exponential 0.570 3.830 174 0.85 0.66 0.88 clay spherical 0.610 15.480 426 0.96 0.97 0.98 bd exponential 0.001 0.005 378 0.79 0.89 0.89 qv gaussian 3.690 13.030 528 0.72 0.99 1.01 ks ne 0.040 0.040 s spherical 0.053 0.123 481 0.57 0.93 0.94 ne: nugget effect; cvc: cross validation coefficient. 89orjuela-matta, rubiano-sanabria, and camacho-tamayo: spatial variability of hydrodynamic parameters in the native savanna of the colombian eastern plains 1998), where the points calculated for the construction of the semivariogram are obtained on the basis of a representative number of sample pairs for each attribute (penížek y borůvka, 2004). the attributes related to the water movement in the soil showed a moderate dsd, s being the attribute with lowest dsd (0.57), followed by θv (0.72). the bd and the sand, silt, and clay contents showed a high dsd, with values close to one, indicating that the fit of the experimental data with the theoretical semivariogram models is very reliable for the representation of these attributes in the contour maps, estimated by kriging. the contour maps confirm the existence of the spatial variability of the evaluated parameters (fig. 3). these results offer information for carrying out the management of the water resource for irrigation by means of management zones as a function of the water deficit that the soil shows at a certain time and in a certain sector, optimizing the application layer of the water as well as the irrigation rate, which can lower production costs and labor, just as it will reduce the degradation processes, since the appearance of surface runoff as a result of anthropic causes is not favored. on the other hand, comparing the contour maps, the correlations found between the different attributes are confirmed, in the correlation matrix as well as in the multivaried analysis. zones with high sand content correspond to zones with low silt and clay content. also, zones with high sand content sensibly correspond to zones with lower θv and lower s. in turn, the resemblance between the maps of θv and s confirms the direct correlation between these two attributes. also, the inverse correlation between bd and θv is verified, a behavior that is easily explained, since the soils with low bd generally represent porous soils, well aired, and with good drainage (betancourt et al., 1999), because of which a high number of empty spaces present at a given moment permit the soil to be able to have greater space for the water particles to be accommodated, resulting in an increase in the moisture. conclusions the use of descriptive and geostatistical methods allowed the identification of the variability as well as the spatial distribution for each of the physical and hydrodynamic attributes, since the saturated hydraulic conductivity was the attribute with the greatest variability, showing an random spatial distribution and low correlation with the other soil physical attributes. it is possible to identify the existing relationship between the different physical and hydrodynamic attributes by means of different methods, such as the use of the correlation matrix and multivaried techniques, which showed that the sorptivity or initial infiltration strongly depends on the water content of the soil. additionally, the use of these techniques allows one to verify the attributes that best characterize the soil, which for the present study were the sand and silt contents, as well as the bulk density and volumetric moisture, which showed low variability, a high degree of spatial dependence, and greater representation in the principal components. figure 3. contour maps obtained by kriging for sand, silt, clay, bulk density (bd), volumetric moisture (qv) and sorptivity (s). 90 agron. colomb. 29(1) 2011 acknowledgements to the research division (dib) of the national university of colombia at bogotá, for its economic support for the development of the present study. to the colombian corporation for agricultural research (corpoica) for authorizing the development of the present study at the taluma experimental station and for its field support. literature cited betancourt yanez, p., j. gonzález ríos, b. figueroa sandoval and f. gonzález cossio. 1999. materia orgánica y caracterización de suelos en proceso de recuperaciónn con coberturas vegetativas en zonas templadas de méxico. terra 17(2), 139-148. cambardella, c.a., t.b. moorman, j.m. novak, t.b. parkin, d.l. karlen, r.f. turco and a.e. konopka. 1994. field-scale variability of soil properties in central iowa soils. soil sci. soc. am. j. 58(5), 1501-1511. corpoica (corporación colombiana de investigación agropecuaria). 2002. estudio detallado de suelos de la estación experimental sabanas, municipio de puerto lópez, meta. ecorregión orinoquia – amazonía. 62 p. cressie, n. 1993. statistics for spatial data, john wiley & sons, new york. 928 p. cucunubá-melo, j.l., j.g. álvarez-herrera and j.h. camachotamayo. 2011. identification of agronomic management units based on physical attributes of soil. j. soil sci. plant nutr. 11(1), 8799. diggle, p.j. and j.r. ribeiro. 2000. model based geostatistics. 1ed. são paulo: associação brasileira de estatística. 129 p. duffera, m., j.g. white and r. weisz. 2007. spatial variability of southeastern u. s. coastal plain soil physical properties: implications for site-specific management. geoderma 137(34), 327-339. gomes, n.m., a.m. silva, c.r. mello, m.a. faria and p.n. oliveira. 2007. métodos de ajuste e modelos de semivariograma aplicados ao estudo da variabilidade espacial de atributos físico-hídricos do solo. rev. bras. ciênc. solo 31(3), 435-443. goovaerts, p. 1998. geostatistical tools for characterizing the spatial variability of microbiological and physico-chemical soil properties. biol. fertil. soils 27(4), 315-334. jiménez, j.j., t. decaëns, e. amézquita, i. rao, r.j. thomas and p. lavelle, p. 2011. short-range spatial variability of soil physicochemical variables related to earthworm clustering in a neotropical gallery forest. soil biol. biochem. 43(5), 1071-1080. kaiser, h.f. and j. rice. 1974. little jiffy mark iv. educ. psychol. meas. 34 (1), 111-117. machiwal, d., m.k. jha and b.c. mal. 2006. modelling infiltration and quantifying spatial soil variability in a wasteland of kharagpur, india. biosyst. eng. 95(4), 569-582. molin, j.p., f.r. leiva and j.h. camacho-tamayo. 2008. tecnología de la agricultura de precisión en el contexto de la sostenibilidad. p. 13-41. en: leiva, f.r (ed.). agricultura de precisión en cultivos transitorios. universidad nacional de colombia. bogota. 108 p. obando, f.h., a.m. villegas, j.h. betancur and l. echeverri. 2006. variabilidad espacial de propiedades químicas y físicas en un typic udivitrands, arenoso de la región andina central colombiana. rev. fac. nal. agr. medellín 59(1), 3217-3235. osuna ceja, e.s. and j.s. padilla ramírez. 1998. estimación de la sortividad e infiltración usando datos de simulación de lluvia para tres tipos de suelos de la zona semiárida de méxico. terra 16(4), 293-302. penížek, v. and l. borůvka. 2004. processing of conventional soil survey datausing geostatistical methods. plant soil environ. 50(8), 352-357 peña, r., y. rubiano, a. peña and b. chaves. 2009. variabilidad espacial de los atributos de la capa arable de un inceptisol del piedemonte de la cordillera oriental (casanare, colombia). agron. colomb. 27(1), 111-120. philip, j.r. 1987. the infiltration joining problem. water resour. res. 23(12), 2239-2245. ramírez-lópez, l., a. reina-sánchez and j.h. camacho-tamayo. 2008. variabilidad espacial de atributos físicos de un typic haplustox de los llanos orientales de colombia. eng. agric. 28(1), 55-63. regalado, c., a. ritter, l. álvarez and r. muñoz. 2003. medida de la sortividad del suelo con el permeámetro de philip – dunne. v.6, pp. 119-124. en: álvarez-benedí, j. and p. marinero (ed.). estudios de la zona no saturada del suelo. instituto tecnológico agrario de castilla y león. valladolid. 416 p. reichardt, k. 1985. processos de transferencia no sistema soloplanta-atmosfera. piracicaba. fundaçâo cargill. 445 p. robertson, g.p. 1998. gs+ geostatistics for the environmental sciences. gs+ useŕ s guide. plainwell, gamma. design software. 152 p. rodríguez-vásquez a., a. aristizábal and j.h. camacho-tamayo. 2008. variabilidad espacial de los modelos de infiltración de philip y kostiakov en un suelo ándico. eng. agric. 28(1), 64-75. schwartz, r.c., s.r. evett and p.w. unger. 2003. soil hydraulic properties of cropland compared with reestablished and native grassland. geoderma 116(1-2), 47-60. sepaskhah, a.r., s.h. ahmadi and a.r. nikbakht shahbazi. 2005. geostatistical analysis of sorptivity for a soil under tilled and no-tilled conditions. soil tillage res. 83(2), 237-245. spss inc. 2003. spss statistical software. version 12.0. illinois. surfer for windows. 2000. release 8.0. contouring and 3d surface mapping for scientist ś engineers. useŕ s guide. new york: golden software, inc. warrick. a and d. nielsen. 1980. spatial variability of soil physical properties in the field. p.319-344. en: hillel, d,(ed), applications of soil physics, new york: academic press. 385p. webster, r. and m.a. oliver. 2007. geostatistics for environmental scientists. john wiley & sons inc., hoboken, nj. zhao, y., s. peth, j. krümmelbein, r. horn, z. wang, m. steffens, c. hoffmann and x. peng. 2007. spatial variability of soil properties affected by grazing intensity in inner mongolia grassland. ecol. model. 205(1-2):241-254. zimmermann, b. and h. elsenbeer. 2008. spatial and temporal variability of soil saturated hydraulic conductivity in gradients of disturbance. j. hydrol. 361(1-2), 78-95. resumen abstract el principal limitante del cultivo de tomate de árbol en colombia es el ataque de virus, el cual reduce la producción y calidad de la fruta. en condiciones de invernadero se evaluó el efecto del inductor de resistencia acibenzolar-s-metilasm (boost®) sobre la incidencia y severidad de la virosis en plantas inoculadas con extracto de hojas naturalmente infectadas con virus, mediante aplicación foliar de 0,08% de producto comercial por planta cada 20 días. la incidencia de la virosis se redujo en 50% cuando el inductor se aplicó antes de la inoculación con el virus, seguido de dos aplicaciones adicionales de asm, comparado con 100% de incidencia en las plantas inoculadas solo con el extracto de plantas infectadas con el virus, tendencia encontrada también en la curva de desarrollo de la enfermedad. se observó un retraso de 7 días en la aparición de síntomas cuando se aplicó el inductor antes de la inoculación así como se observó una reducción significativa en el grado de severidad de la enfermedad. el potyvirus fue detectado mediante la prueba elisa; sin embargo, no se encontraron diferencias estadísticas significativas en su concentración entre los diferentes tratamientos. tree tomato virosis has become a major constraint on the production and quality of this fruit in colombia. the effect of resistance inductor acibenzolar-s-methyl – asm (boost®) on virus incidence and severity was tested by applying a 0.08% solution of this commercial product on healthy plants also inoculated with an extract of infected ones. asm applications were carried out every 20 days. the plants treated with the product prior to inoculation showed a 7 day delay in manifesting infection symptoms, and a considerable reduction in disease severity. out of this same group of treatments, the one in which asm was applied twice after inoculation, determined viral incidence to be reduced by 50%, when compared to nonresistance-induced plants (100%). the same incidence pattern was found through the area under the disease progress curve (audpc) procedure. although the potyvirus was detected through a das elisa test, it showed no significant concentration differences among the treatments. key words: induced resistance, phytotoxicity, solanum betaceum cav., elisa. palabras clave: inducción de resistencia, fitotoxicidad, solanum betaceum cav., elisa. fecha de recepción: 13 de junio de 2008. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 facultad de ciencias agrarias, politécnico colombiano jaime isaza cadavid, medellín (colombia). 2 autor de correspondencia. luisferph@gmail.com agronomía colombiana 27(1), 87-93, 2009 introducción el tomate de árbol (solanum betaceum cav.) es una planta perteneciente a la familia solanácea, originaria de las zonas andinas. en colombia es un cultivo de gran importancia, y antioquia es actualmente el principal productor de esta fruta; además representa un crecimiento en área sembrada y en exportaciones. según el ministerio de agricultura de colombia (agrocadenas, 2006), tiene un área sembrada de 7.047 ha con una producción de 118.226 t. para el departamento de antioquia se reporta un área sembrada de 1.867 ha con una producción rendimiento de 57.105 t y 30.582 kg ha-1, respectivamente. este cultivo se ve afectado por diversas enfermedades de origen bacterial, fúngico y viral, siendo la virosis una de las más destacadas por causar las mayores pérdidas económicas en el cultivo (sañudo y orellana, 1989; sánchez et al., 1991). el cultivo de tomate de árbol en antioquia es afectado por dos virus (tamayo, 1996): un virus que posee partículas isométricas, denominado mosaico del tomate de árbol (tamayo, 1990), y un virus que posee partículas alargadas (tamayo, 1996), perteneciente al grupo de potyvirus, y que se transmite mecánicamente (eagles et al., 1990; saldarriaga y bernal, 1994; tamayo et al., 1999; betancourt et al., 2003). la enfermedad viene causando daño y afectando severamente los cultivos desde 1991 en los municipios de santa rosa de osos y entrerríos (antioquia) (tamayo et al., 1999). las pérdidas observadas corresponden entre 50 protección de cultivos efecto del acibenzolar-s-metil sobre el desarrollo de la virosis causada por potyvirus en tomate de árbol effect of acibenzolar-s-methyl on virus infection progress caused by potyvirus in tree tomato diana marcela mejía a.1, erika isabel rodas g.1, luis fernándo patiño h.1, 2 y elena paola gonzález j.1 88 agron. colomb. 27(1) 2009 y 80% del área plantada y alrededor de 7,5 millones de pesos por ha (d. tamayo, comunicación personal, 2007), lo que además ha ocasionado el abandono del cultivo en zonas tradicionales y su posterior migración a otras zonas donde la enfermedad aparece rápidamente. para el manejo de algunos virus se ha venido evaluando la resistencia sistémica adquirida (sar), que es un mecanismo de defensa inducido por factores externos como la aplicación del producto químico asm (acibenzolar-smetil), el cual puede inducir sar dentro de la interacción planta-patógeno, resultando en una respuesta de amplio espectro a varias enfermedades de diferente origen, como fungoso, bacteriano, nematodos, plantas parasíticas y viral (kessmann et al., 1994; gorlach, 1996; sticher et al., 1997; cole, 1999; anfoka, 2000; vallad y goodman, 2004); demostrándose por primera vez su efecto sobre un virus por ross (1966) en tabaco hacia tobacco mosaic virus (tmv). en un estudio sobre el control de tomato spotted wilt virus (tswv) en plantas de tabaco, la aplicación de asm mostró una incidencia de la enfermedad entre 0 y 30% en plantas sintomáticas, un nivel de incidencia de 5,8%, comparado con 17,3% de las plantas no tratadas con este inductor (pappu et al., 2000). una sola aplicación de bth (benzo-(1,2,3)-thiadiazole-7-carbothioic acil smethyl ester) 0,1 mm, aplicado en drench dirigido a las raíces de plantas de tomate, indujo resistencia sistémica en las hojas superiores contra la necrosis causada por cucumber mosaic virus (cmv-y); la resistencia fue evidente como una reducción en la incidencia de la enfermedad al comparar el efecto con las plantas no tratadas (anfoka, 2000). friedrich et al. (1996) reportan que en plantas de tabaco tratadas con bth, la acumulación del rna viral de tmv en las nuevas hojas desarrolladas fue reducida en 98% con relación a las plantas no tratadas. en plantas de melón, una aplicación de asm retardó la diseminación del virus del cmv en ensayos de invernadero (smithbecker, 2003). se tienen reportes de efectos fitotóxicos de asm sobre varios cultivos tales como lycopersicum esculentum (anfoka, 2000), nicotiana tabacum (pappu et al., 2000) y cucumis melo l. (smith-becker, 2003). el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de aspersiones foliares del asm sobre el desarrollo de los síntomas de la virosis en tomate de árbol. materiales y métodos localización el trabajo se desarrolló en condiciones de invernadero en las instalaciones del centro de investigación “la selva” de la corporación colombiana de investigación agropecuaria, corpoica, localizado en el municipio de rionegro (antioquia), a una altura de 2.150 msnm, con una temperatura promedio de 17°c, humedad relativa promedio de 78% y una precipitación de 1.900 mm al año. etapas de semillero y trasplante para la obtención de plantas óptimas para el ensayo, la semilla fue sembrada en bandejas en sustrato de materia orgánica más arena previamente desinfectada, donde permanecieron 60 d hasta ser transplantadas en macetas de 2 kg, momento en el cual fueron llevadas a una casa de mallas antiáfidos. toma y multiplicación del virus las muestras del virus fueron colectadas en el municipio de entrerríos (antioquia) de diferentes órganos de la planta (hojas, flores, frutos) que mostraban la sintomatología característica de la virosis. las muestras fueron almacenadas en bolsas de papel y conservadas a 4°c durante el transporte al laboratorio. una vez colectado el material infectado, se procedió a multiplicar el virus por medio de la inoculación mecánica en plantas de tres meses de edad con base en el siguiente protocolo: se pesaron muestras de tejido vegetal infectado y se depositaron en un mortero; se agregó agua destilada estéril en proporción 1:10 (1 g tejido en 10 ml h2o) y se maceró hasta obtener una mezcla homogénea. la inoculación mecánica se hizo sobre las dos hojas superiores que se encontraban debajo del nuevo brote, aplicando el macerado con una gasa estéril, haciendo una suave fricción en la superficie de la hoja, ubicando las plantas inoculadas en las casas de malla. pruebas de fitotoxicidad para la realización de dichas pruebas se utilizaron los siguientes tratamientos empleando dos métodos de aplicación (foliar y en drench): 1) 25 g ha-1 de producto comercial con tres aplicaciones cada 20 d; 2) 37 g ha-1 de p.c. y tres aplicaciones cada 30 d; 3) tres aplicaciones de agua cada 20 d como testigo del tratamiento 1; 4) tres aplicaciones de agua cada 30 d como testigo del tratamiento 2. en cada tratamiento se utilizaron tres repeticiones. este esquema de tratamientos se utilizó tanto en la aplicación foliar como en drench. efecto de asm sobre el desarrollo de la virosis en plantas de tomate de árbol con tres meses de edad, se aplicó vía foliar una dosis de 0,08% de producto comercial hasta punto de goteo, variando el volumen aplicado de acuerdo con el estado de desarrollo de la planta, mediante los siguientes tratamientos: 892009 mejía a., rodas g., patiño h. y gonzález j.: efecto del acibenzolar-s-metil sobre el desarrollo de la virosis causada por potyvirus... tratamiento 1: (i→v→i) aplicación del inductor asm (i), seguido por la inoculación con el virus (v) 4 d después de esta aplicación, realizando una segunda aplicación del inductor 20 d después de la primera aplicación. tratamiento 2: (v+i) aplicación simultánea del virus y de asm. tratamiento 3: (v→i) inoculación del virus, seguida 4 d después por la aplicación del inductor. tratamiento 4: (i→v→i→i) aplicación del inductor asm (i), seguido por la inoculación con el virus (v) 4 d después de esta aplicación, realizando una segunda aplicación del inductor 20 d después de la primera aplicación, con una tercera aplicación del inductor 20 d después de la segunda aplicación. tratamiento 5: (v→i→i) inoculación del virus, seguida por la aplicación del inductor 4 d después de esta inoculación, realizando una segunda aplicación del inductor 20 d después de la primera aplicación. tratamiento 6: (i) testigo sólo asm. tratamiento 7: (v) testigo sólo virus. tratamiento 8: testigo absoluto. diseño experimental los tratamientos fueron distribuidos en un diseño experimental completamente al azar en dos casas de malla. cada tratamiento estuvo conformado por tres repeticiones, donde cada repetición constó de un grupo de cuatro plantas. para el análisis de los datos se usó un modelo lineal generalizado (glm) y por la distribución de los datos se utilizó como función de ligamiento la familia de distribución poisson. la significancia para cada uno de los tratamientos se trabajó con un nivel p≤0,05. el análisis se realizó mediante el programa r (versión 2.6.1). como variables de respuesta se utilizaron la incidencia, severidad, área bajo la curva y nivel de absorbancia en prueba de elisa. la severidad de la enfermedad se evaluó de acuerdo con la escala de severidad para la virosis en tomate de árbol desarrollada por gil (2007), la cual se presenta en la tab. 1, se realizaron lecturas semanales de la enfermedad durante dos meses. pruebas serológicas elisa la prueba se realizó en el laboratorio de biología molecular de la universidad nacional de colombia, sede medellín, con el fin de detectar la presencia y concentración del virus en las plantas inoculadas y tratadas con el inductor, así como en los controles. para la detección del virus se usó un kit serológico comercial general para potyvirus, que usa como técnica elisa pathoscreen kit, alkaline phosphatase label, for potyvirus group, referencia psa 27200/0288, de agdia, el cual se empleó según especificaciones del fabricante. la lectura se hizo mediante un espectrofotómetro a 405 nm. resultados y discusión fitotoxicidad del asm siete días después de aplicar el inductor de resistencia a cada uno de los tratamientos, se empezaron a observar síntomas de toxicidad, los cuales se manifestaron como deformación, encrespamiento, ampollas, amarillamiento de las hojas y formación de hojas redondeadas y acartonadas en los nuevos brotes. con el transcurso del tiempo, hasta finalizar el experimento, se observó disminución en altura y desarrollo de las plantas, presentándose estos síntomas con mayor severidad en el método de aplicación en drench y con la aplicación de 37 g ha-1 de p.c. foliar aplicado cada 30 d, mientras que el tratamiento de 25 g ha-1 foliar aplicado cada 20 d presentó síntomas menos severos, lo que se interpretó como un menor grado de toxicidad. por lo anterior, esta dosis y frecuencia fueron las que se utilizaron para la evaluación de los tratamientos con asm sobre el desarrollo de la virosis. síntomas tales como la reducción en el crecimiento y clorosis en las plantas tratadas con asm fueron observados por csinos et al. (2001), blackly et al. (2004), mandal et al. (2008), en plantas de tabaco cultivado en estados unidos. se reporta que el tratamiento posterior a la aplicación del tabla 1. escala de severidad para la virosis en tomate de árbol en antioquia grado síntoma 0 plantas aparentemente sanas; no presentan síntoma alguno. 1 plantas aparentemente sanas con síntomas muy leves que corresponde a un mosaico. 2 plantas con mosaico, flores con leve coloración violácea, frutos aparentemente sanos, brotes con leve clorosis. 3 plantas con mosaico marcado, deformación en hojas en desarrollo, brotes con leve clorosis, mosaico y deformación, algunas flores con fuerte coloración violácea y algunos frutos con moteados leves y algunos deformados. 4 plantas con síntomas en la mayoría del tejido foliar, hojas lanceoladas, con mosaico y deformación; la mayoría de flores con fuerte coloración violácea y frutos con moteado de contraste oscuro y claro, deformados y con poco desarrollo. la planta en general se observa de poco desarrollo y con menor follaje. 5 plantas con sintomatología general, escaso follaje, deformado y con mosaico, poca o nula producción; flores escasas o nulas y con un fuerte color violáceo; frutos con moteado, deformados y con poco desarrollo. se observa necrosis en algunas ramas sin follaje. fuente: gil, 2007. 90 agron. colomb. 27(1) 2009 inductor con ácido giberélico permitió la reducción de los síntomas de fitotoxicidad (mandal et al., 2008). pappu et al. (2000), en plantas de nicotiana tabacum afectadas con tswv y tratadas con aspersiones foliares de asm, reportan que al usar una dosis de 25 g de i.a. en 7.000 plantas, este resultó fitotóxico, impidió el crecimiento temprano y causó reducciones en altura. efecto de asm sobre el desarrollo de la virosis incidencia de la enfermedad. al finalizar el experimento, 60 d después de la inoculación con extracto de plantas infectadas naturalmente con el virus, se observó una incidencia total de la enfermedad de 89% en las plantas inoculadas. los tratamientos, que consistían en la aplicación del inductor en forma previa a la inoculación con el virus seguida por otra aplicación del inductor (tratamiento 1, i→v→i), simultánea (tratamiento 2, v+i) y posterior (tratamientos 3, v→i y 5, v→i→i) a la inoculación con el virus, registraron un porcentaje de infección superior a 83%, mientras que el tratamiento 4 en el cual se hizo la aplicación del inductor también en forma previa a la inoculación, pero seguida por dos aplicaciones posteriores del inductor (i→v→i→i), presentó una incidencia correspondiente a 50%, mientras que el testigo solo virus (tratamiento 7, v), mostró una infección de 100% como se muestra en la fig. 1. anfoka (2000) reporta que en plantas de tomate (solanum lycopersicum) tratadas con asm, la incidencia de cmv-y no excedió 12,5% y pappu et al. (2000), en plantas de tabaco (nicotiana tabacum) tratadas con aspersiones foliares de asm e imidacloprid, reportan una incidencia de 17 y 30%, datos que confirman que el asm actúa como inductor para preparar la planta a la llegada del virus, resultados que respaldan lo obtenido en este experimento, resaltando que el incremento en la frecuencia de aplicación del inductor produce mejores resultados en cuanto a la reducción de los efectos de la enfermedad. mandal et al. (2008) reportan una reducción en el número de lesiones locales de tswv en tabaco, pasando de 73,6 lesiones por planta inoculada a 10,6 lesiones por planta tratada con asm, donde la mayoría de las plantas resultaron libres de lesiones locales cuando fueron tratadas con dosis ≥ 2 g i.a. de asm. en esta investigación, el inductor no tuvo un efecto significativo sobre la incidencia de la enfermedad en los tratamientos que consistían en la aplicación del inductor en forma previa a la inoculación con el virus, seguida por una aplicación del inductor, simultánea y posterior a la inoculación (fig. 1), debido a que al parecer fueron pocas las aplicaciones realizadas de este inductor. csinos et al. (2001) y pappu et al. (2000) reportan que cuatro o más ciclos del producto aplicados quincenalmente en plantas de tabaco tienen un efecto notable en la reducción de la enfermedad. severidad de la enfermedad. en los tratamientos que consistían en una aplicación del inductor asm previa a la infección con el virus, seguida de una y dos aplicaciones adicionales de este, respectivamente, se observó un retraso de 7 d en la aparición de síntomas, los cuales comenzaron a ser evidentes a los 21 d mientras que en los otros tratamientos los síntomas se observaron a partir del d 14. en estos dos tratamientos también se encontró que los síntomas permanecieron constantes (mosaico leve) durante los primeros 21 d después de la inoculación, mientras que en los demás tratamientos aumentó rápidamente el grado de severidad y 9 semanas después de aplicar el inductor, el tratamiento en el cual se hizo una aplicación previa al virus y dos aplicaciones posteriores de asm para un total de tres aplicaciones, se mantuvo en el grado de severidad 2 de la enfermedad, mientras que los demás tratamientos se encontraban en los grados 3 a 5, como se aprecia en la fig. 2. de acuerdo con el análisis estadístico se encontró que este tratamiento fue el que presentó menor grado de severidad, siendo significativamente menor que el resto de tratamientos que solo recibieron una o dos aplicaciones de asm, así como con el tratamiento solo virus (fig. 2). estos resultados coinciden con los obtenidos por anfoka (2000) 0 20 40 60 80 100 120 i-v-i v+i v-i i-v-i-i v-i-i i v t in ci de nc ia ( % ) a aa b a c a c figura 1. incidencia total acumulada por tratamiento. mediante la prueba del modelo lineal generalizado familia poisson, promedios con letras distintas indican diferencia significativa (p≤0,05). i→v→i: aplicación del inductor asm (i), seguido por la inoculación con el virus (v) 4 d después de esta aplicación, realizando una segunda aplicación del inductor 20 d después de la primera aplicación; v+i: aplicación simultánea del virus y de asm; v→i: inoculación del virus, seguida 4 d después por la aplicación del inductor; i→v→i→i: aplicación del inductor asm (i), seguido por la inoculación con el virus (v) 4 d después de esta aplicación, realizando una segunda aplicación del inductor 20 d después de la primera aplicación, con una tercera aplicación del inductor 20 d después de la segunda aplicación; v→i→i: inoculación del virus, seguida por la aplicación del inductor 4 d después de esta inoculación, realizando una segunda aplicación del inductor 20 d después de la primera aplicación; i: testigo sólo asm; v: testigo sólo virus; t: testigo absoluto. 912009 mejía a., rodas g., patiño h. y gonzález j.: efecto del acibenzolar-s-metil sobre el desarrollo de la virosis causada por potyvirus... en plantas de tomate (solanum lycopersicum) tratadas con asm, donde el desarrollo de los síntomas de la enfermedad fue retardado por 7 d y redujo la severidad de los síntomas causados por el virus del mosaico del pepino cmv-y. otro aspecto por destacar es la importancia de la frecuencia de aplicación del inductor asm, ya que los tratamientos a los cuales se aplicó asm previo a la inoculación del virus, también fueron estadísticamente menores comparado con el tratamiento solo virus. se puede resaltar la relevancia del mayor efecto del inductor asm, siempre y cuando este se aplique antes de recibir el inóculo del virus y con al menos dos aplicaciones posteriores, como puede ser visto en la fig. 3, ya que cuando se hace solo una aplicación posterior, la reducción en la severidad no es tan significativa. estos resultados pueden tener una proyección en condiciones de campo al realizar aplicaciones en estados iniciales del cultivo, como en la fase de vivero, establecimiento en campo y lotes o potreros que vienen de descanso para atenuar los efectos de la enfermedad. se requiere realizar nuevas investigaciones que permitan establecer las frecuencias y dosis del producto que serían necesarias para dar una protección continua a la planta en condiciones de producción comercial de la fruta. en los tratamientos donde se aplicó el asm posinoculación hubo un leve efecto de reducción de la enfermedad; sin embargo, no fue tan significativa ni contundente como cuando se aplicó de forma previa, lo cual ratifica aún más el efecto inductor y no curativo del asm, acorde con lo obtenido por anfoka (2000), donde una sola aplicación de bth 7 d antes a la inoculación con el virus indujo resistencia sistémica en las hojas superiores contra la necrosis causada por cmv-y. en plantas de tabaco infectadas con tswv a las cuales se les permitió el desarrollo de las lesiones locales características de este virus, la infección sistémica se presentó en 18,3% de dichas plantas, mientras que mediante el tratamiento con asm, el desarrollo de esta infección sistémica fue reducido entre 7,8 a 0,3% a medida que las concentraciones de asm fueron incrementadas desde 0,25 a 4,00 g i.a. en 7.000 plantas de tabaco (mandal et al., 2008). se encontró que los tratamientos que recibieron entre una y dos aplicaciones de asm posterior a la inoculación con el extracto de hojas infectadas con el virus, no mostraron reducción significativa en el progreso de la enfermedad, medida en la variable área bajo la curva, comparada con el testigo solo virus, mientras que los tratamientos con dos y tres aplicaciones de asm, respectivamente, sí mostraron una reducción significativa en el progreso de la enfermedad (fig. 3), lo cual indica que el menor grado de severidad encontrado en este tratamiento 4 (i→v→i→i), está relacionado con una disminución en la tasa de desarrollo de los síntomas cuando se hace un mayor número de aplicaciones de asm, partiendo de una primera aplicación previa de este inductor a la infección viral. das-elisa. los datos reflejados en la fig. 4, indican que los únicos tratamientos diferentes estadísticamente son el testigo con y sin inductor, quienes no fueron inoculados con el virus. en los demás tratamientos no se encontraron diferencias significativas en el nivel de absorbancia, lo que indica que el inductor asm no tuvo ningún efecto significativo sobre la reducción de la concentración viral comparado con el testigo solo virus, no tratado con el inductor (fig. 4). no obstante, pappu (2000), en plantas de tabaco tratadas con asm contra tswv, reporta que en la prueba das-elisa sí se redujo el número de plantas figura 2. grado de severidad evaluado durante las 9 semanas de evaluación del experimento. abreviaciones de los tratamientos ver fig. 1. figura 3. área bajo la curva del desarrollo de la enfermedad en plantas de tomate de árbol tratadas con asm e inoculadas con el virus. mediante la prueba del modelo lineal generalizado familia poisson, promedios con letras distintas indican diferencias significativas. abreviaciones de los tratamientos ver fig. 1. 0 1 2 3 4 5 6 7 14 21 28 35 42 49 56 63 g ra do d e se ve ri da d i-v-i v+i v-i i-v-i-i v-i-i i v t tiempo (d) 0 50 100 150 200 250 i-v-i v+i v-i i-v-i-i v-i-i i v t au d p c c c b ab c a c 92 agron. colomb. 27(1) 2009 positivas para tswv, y mandal et al. (2008), también estudiando el mismo virus, reportan que los niveles de absorbancia en esta prueba eran menores cuando las dosis de asm aplicadas eran mayores y aumentaban a medida que la dosis de asm era menor. a los 60 d de iniciado el experimento no se encontraron diferencias estadísticas significativas en ninguno de los tratamientos debido a que altos grados de severidad de la enfermedad exhibían bajos niveles de absorbancia, esto debido probablemente a que hay poco tejido donde el virus pueda replicarse, y por tanto disminuye su concentración (fig. 5). estos resultados son contradictorios a los reportados por anfoka (2000) en plantas de tomate tratadas con asm para controlar el cmv-y, donde se demostró que asm tiene efecto reductor sobre la replicación de cmv-y. de otro lado, cabe resaltar que en este caso solo fue evaluado un virus del grupo potyvirus con la prueba elisa, y la falta de correlación entre esta prueba y los datos de severidad puede deberse a la presencia de algún otro virus que esté coexistiendo con el potyvirus, el cual no podía ser detectado en esta prueba. conclusiones con el desarrollo de este trabajo fue posible determinar que la aplicación previa de asm, combinada con por lo menos dos aplicaciones posteriores a la inoculación del virus, redujo significativamente la severidad de la enfermedad en plantas de tomate de árbol hasta los 60 d en que duró este experimento. no se encontró diferencia significativa en la incidencia de la enfermedad entre las aplicaciones del inductor en forma simultánea y posterior a la inoculación con el virus, resaltando así la importancia de realizar aplicaciones de asm previas a la inoculación del virus. no se encontró reducción significativa en el progreso de la enfermedad en los tratamientos que recibieron entre una y dos aplicaciones posteriores o simultáneas a la inoculación con el virus, pero sí se observó una reducción significativa del grado de severidad en los tratamientos que incluyeron la aplicación previa del inductor, siendo más notorio el efecto cuando se tuvieron tres aplicaciones del inductor. la dosis de asm utilizada en el experimento causó un efecto medianamente tóxico en las plantas de tomate de árbol, observándose algunos síntomas como clorosis y menor porte de las plantas. con respecto a la prueba das-elisa no se encontraron diferencias estadísticas significativas sobre los niveles de absorbancia en los tratamientos inoculados con el virus a los que se aplicó el inductor asm. agradecimientos a la facultad de ciencias agrarias del politécnico colombiano jaime isaza cadavid; al centro de investigación “la selva” de corpoica, rionegro, antioquia; a la universidad nacional de colombia, sede medellín, laboratorio de biología celular y molecular, así como al apoyo técnico de syngenta s.a. literatura citada agrocadenas. 2006. la cadena del banano en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. documento de trabajo no. 101. en: agrocadenas, http: //www.agrocadenas. gov.co; consulta: febrero de 2008. anfoka, g.h. 2000. benzo-(1,2,3)-thiadiazole-7-carbothioic acid s-methyl ester induces systemic resistance in tomato (lycopersicon esculentum mill. cv. vollendung) to cucumber mosaic virus. crop prot. 19, 401-405. blackley, r., m. bertrand, m. von waltner y r. franks. 2004. the effect of time of actigard application to transplants on the final incidence of spotted wilt. 26 p. en: proc. 41st tobacco workers’ conf. 20 de enero de 2004. nashville, tn. figura 4. absorbancia del virus en los tejidos foliares de los tratamientos con asm en plántulas de tomate de árbol 30 d después de inoculadas. mediante la prueba del modelo lineal generalizado familia poisson, promedios con letras distintas indican diferencias significativas (p≤0,05). abreviaciones de los tratamientos ver fig. 1. 0 1 2 3 4 i-v-i v+i v-i i-v-i-i v-i-i i v t ab so rb an ci a a aa a a b a b 0 1 2 3 4 i-v-i v+i v-i i-v-i-i v-i-i i v t ab so rb an ci a a a a a a a a a figura 5. absorbancia de virus en los tejidos foliares de los tratamientos con asm en plántulas de tomate de árbol 60 d después de inoculadas. mediante la prueba del modelo lineal generalizado familia poisson, promedios con letras distintas indican diferencias significativas (p≤0,05). abreviaciones de los tratamientos ver fig. 1. 932009 mejía a., rodas g., patiño h. y gonzález j.: efecto del acibenzolar-s-metil sobre el desarrollo de la virosis causada por potyvirus... betancourth, c., r. goye y d.a. bravo. 2003. caracterización biológica de un virus tomate de árbol (solanum betaceum sendt.) en el departamento de nariño. fitop. colomb. 27(1), 7-10. csinos, a.s., h.r. pappu, r.m. mcpherson y m.g. stephenson. 2001. management of tomato spotted wilt virus in fluecured tobacco with acibenzolar-s-metyl and imidacloprid. plant dis. 85, 292-296. cole, d.l. 1999. the efficacy of acibenzolar s-methyl, an inducer of systemic acquired resistance, against bacterial and fungal diseases of tobacco. crop prot. 18, 267-273. eagles, r.m., r.c. gardner y r.l.s. forster. 1990. nucleotide sequence of the tamarillo mosaic virus coat protein gene. nucl. acids res. 18(23), 7166. friedrich, l., k. lawton, w. ruess, p. masner, n. specker, m. gutrella, b. meier, s. dincher, t. staub, s. ukness, j.p. mètraux, h. kessman y j. rvals. 1996. abenzothiadiazole derivate induces systemic acquiered resistance in tobacco. plant j. 10, 61-70. gil, j.f. 2007. identificación de potyvirus en tomate de árbol (solanum betaceum cav.) en antioquia y prueba diagnóstico para su detección. trabajo de grado. facultad de ciencias agrarias, politécnico colombiano jaime isaza cadavid, medellín. gorlach, j., s. volrath, g. knaufbeiter, g. hengy, u. beckhove, k.h. kogel, m. oostendorp, t. staub, e. ward, h. kessmann y j. rvals. 1996. benzothiadiazole, a novel class of inducers of systemic acquired resistance, activates gene expression and disease resistance in wheat. plant cell 8, 629-643. kessmann, h., t. staub, c. hofmann, t. maetzke y j. herzog. 1994. induction of systemic acquired disease resistance in plants by chemicals. phytopathol. 32, 439-459. mandal, b., s. mandal, a.s. csinos, n. martinez, a.k. culbreath y h.r. pappu. 2008. biological and molecular analyses of the acibenzolar-s-methylinduced systemic acquired resistance in flue-cured tobacco against tomato spotted wilt virus. phytopathol. 98(2), 196-204. pappu, h.r., a.s. csinos, r.m. mcpherson, d.c. jones y m.g. stephenson. 2000. effect of acibenzolar-s-methyl and imidacloprid on suppression of tomato spotted wilt tospovirus in flue-cured tobacco. crop prot. 19, 349-354. ross, a.f. 1966. systemic acquired resistance induced by localized virus infection in plants. virol. 14, 340-358. saldarriaga, a. y j.a. bernal. 1994. virosis en tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt.). p. 5. en: resúmenes xv congreso de la asociación colombiana de fitopatología y ciencias afines, ascolfi. 31 de agosto de 1994. bogotá. sanchez, de l.c., c. de la rotta y a. suárez 1991. posibles virus en tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt). actualidades ica 5(58), 10. sañudo, b. y g. orellana. 1989. un virus afectando al tomate de árbol (cyphomandra betacea) en el valle de sibundoy, putumayo. ascolfi informa 15(3), 23. smith-becker j., n.t. keen y j.o. becker. 2003. acibenzolar-s-methyl induces resistance to colletotrichum lagenarium and cucumber mosaic virus in cantaloupe. crop prot. 22, 769-774. sticher, l., b. mauch-mani y j.p. métraux. 1997. systemic acquired resistance. annu. rev. plant pathol. 35, 235-270. tamayo, p.j. 1990. mosaico del tomate de árbol. ascolfi informa 16(6), 54-55. tamayo, p.j. 1996. enfermedades virales del tomate de árbol (cyphomandra betacea (cav.) sendt.) en colombia. ascolfi informa 22(2), 26-29. tamayo, p.j., j.l. zapata y l.f. salazar. 1999. el mosaico y la virosis del tomate de árbol en el altiplano norte de antioquia. rev. fac. nac. agr. medellín 52(2), 781-785. vallad, g.e. y r.m. goodman. 2004. systemic acquired resistance and induced systemic resistance in conventional agriculture. crop sci. 44, 1920-1934. resumen abstract the growth patterns are quite similar in annual plants grown in an optimal environment; though, there is great variation in the magnitude of the dry weight values, symmetry of the curve, and time scale that it occupies. the growth analysis of three greenhouse-grown tomato cultivars was presented through this paper. evaluated cultivars were sofia, bravona and granitio that grew in sutamarchán, colombia. from bloom to harvest time, twenty fruits of each cultivar were taken weekly in order to determine dry weight, transversal and polar diameter, and total soluble solids; moreover, the absolute and relative growth rate, as well as the polar diameter / transversal diameter ratio were calculated. a regression analysis was done to obtain the growth models. the dry weight, transversal and polar diameter had a characteristic sigmoid shape. the total soluble solids decreased from the start of measurements to 29-36 time interval (days after bloom), subsequently, the values of this variable kept increasing. relative growth rate is were strongly reduced from 8 to 22 days after bloom in sofia and bravona cultivars, but granitio presented a less drastic reduction along the fruit development time. obtained simulation outputs showed a good agreement with the observed data of fruit growth. el patrón de crecimiento es general en plantas anuales que se desarrollan en un ambiente óptimo; sin embargo, hay gran variación en la magnitud de los valores de peso seco, en la simetría de la curva en la escala de tiempo en que este sucede. en este artículo se presenta el análisis del crecimiento de tres cultivares de tomate (lycopersicon esculentum mill.) bajo condiciones de invernadero. los cultivares evaluados fueron sofia, bravona y granitio, en la localidad de sutamarchán (boyacá, colombia). desde el momento de la floración hasta la cosecha, se tomaron semanalmente, veinte frutos de cada cultivar, en los que se determinó el peso seco, el diámetro polar y transversal y los sólidos solubles totales; además, se calculó la tasa de crecimiento absoluto y relativo, y la relación diámetro polar/diámetro transversal. se realizó un análisis de regresión para obtener los modelos de crecimiento. el peso seco, el diámetro transversal y polar mostraron una curva sigmoidea característica. los sólidos solubles totales disminuyeron desde el inicio de las mediciones hasta el intervalo entre 29 a 36 días después de floración (ddf); después, los valores de esta variable se mantuvieron en aumento. la tasa de crecimiento relativo disminuyó fuertemente desde 8-22 ddf en los cultivares sofía y bravona, pero granitio presentó una reducción menos drástica a lo largo del desarrollo del fruto. los modelos de simulación obtenidos mostraron una alta correlación con los respectivos datos observados para el crecimiento del fruto. key words: relative growth rate, absolute growth rate, total soluble solids, cv. granitio, cv. bravona, cv. sofía. palabras clave: tasa de crecimiento relativo, tasa de crecimiento absoluto, sólidos solubles totales, cv. granitio, cv. bravona, cv. sofía. análisis del crecimiento en frutos de tomate (lycopersicon esculentum mill.) cultivados bajo invernadero growth analysis of tomato fruits (lycopersicon esculentum mill.) cultivated in greenhouse fánor casierra-posada1, maría constanza cardozo2 y julián f. cárdenas-hernández3 introducción el cultivo de tomate a nivel nacional ocupó 0,6% del área total sembrada en cultivos transitorios, en 2006. por su parte, en boyacá se sembró, en el mismo año, el 10,4% del área total cultivada en tomate a nivel nacional, con un rendimiento de 45,7 t∙ha-1, superado sólo por caldas, cuyo rendimiento fue 47,5 t∙ha-1, lo cual es un índice de la importancia del cultivo para los agricultores boyacenses (corporación colombia internacional, 2006). el rendimiento de un cultivo está determinado por la capacidad de acumular materia seca en los órganos destinados a la cosecha. las hortalizas de fruto, cultivadas bajo condiciones de invernadero, se caracterizan, en su mayoría, por un crecimiento indeterminado, en donde los frutos 1 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, grupo de investigación ecofisiología vegetal, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. fanor.casierra@uptc.edu.co 2 ingeniera agrónoma, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. connye80 @yahoo.com 3 estudiante de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. julianc0182@yahoo.es agronomía colombiana 25(2), 299-305, 2007 fecha de recepción: julio 16 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 300 agron. colomb. 25(2) 2007 son los principales órganos sumidero, los cuales compiten entre ellos y con los órganos vegetativos, por los asimilados disponibles (peil y gálvez, 2005). la distribución de materia seca puede cambiar durante el desarrollo de un cultivo, debido a cambios en la potencia de sumidero de un órgano individual y a alteraciones del número de sumideros que crecen en la planta (marcelis, 1994). asimismo, el crecimiento potencial de un órgano sumidero podría ser determinado durante el periodo de división celular, en la fase inicial de desarrollo de este órgano (patrick, 1988). el crecimiento es una aproximación holística, explicativa e integral, para comprender la forma y funciones de los vegetales (hunt, 2003; hunt et al., 2002). este se manifiesta como un aumento irreversible de la masa de un organismo vivo, órgano o célula. el incremento en masa debe ser permanente, con lo cual se elimina la variación de volumen debida a fenómenos osmóticos. existe, por tanto, el concepto de que el crecimiento puede definirse como un aumento en tamaño, sin embargo, esto no es siempre cierto, dado que puede darse el crecimiento sin que aumente el tamaño, pero sí, el número de células; por otro lado, también puede haber crecimiento con aumento de tamaño pero disminución del peso seco (barceló et al., 1987; salisbury y ross, 2000). las curvas de crecimiento en los vegetales son un reflejo del comportamiento de una planta en un ecosistema particular con respecto al tiempo. su elaboración es indispensable para la aplicación racional de las labores culturales en el momento adecuado, para garantizar una respuesta óptima del vegetal de acuerdo con nuestras necesidades y exigencias (casierra-posada et al., 2003; hunt, 2003; casierra-posada et al., 2004). la elaboración de curvas de crecimiento permite conocer el modo en que crece la fruta con respecto al tiempo. la curva que representa el crecimiento de un fruto varía con la especie evaluada; así los frutos de las pomoideas son del tipo sigmoide simple (casierra-posada et al., 2003); en cambio la mayoría de las especies de carozo son del tipo doble sigmoidea (coombe, 1976; casierra-posada et al., 2004). en el caso de los frutos cítricos la forma dependerá de su origen, si es partenocárpico o sexual, pero en general es una sigmoidea (agustí, 2000). por su parte, el diámetro de los frutos del tomate crece también describiendo una curva sigmoide simple (bertin, 2005). las curvas de crecimiento del diámetro transversal en función del tiempo son las más empleadas por muchos autores. tienen la ventaja de ser de fácil determinación, no destructivas y permiten el seguimiento a lo largo de la temporada. estas curvas de crecimiento sirven para identificar no solamente la evolución del crecimiento en la temporada en las condiciones climáticas de la zona bajo estudio, sino también para estimar el peso que tendrá el fruto a cosecha (coombe, 1976; hunt, 1979). el análisis de crecimiento de plantas puede basarse directamente en la evolución cronológica de medidas, como peso seco, longitud de tallos, número de hojas y de ramas, etc. (manrique, 1990). con estas medidas es posible calcular la tasa de crecimiento relativo (tcr), la razón de peso foliar (rpf), la tasa de asimilación neta (tan) y otras variables de importancia en la cuantificación del crecimiento (ascencio y fargas, 1973; leopold, 1974; hunt, 1990; hunt et al., 2002). mientras los primeros, tienen que ver con el desarrollo absoluto de la planta, los segundos explican su eficiencia en acumular materia seca como producto de sus procesos metabólicos (geraud et al., 1995). a pesar de que los estudios básicos de crecimiento de órganos son fundamentales para el conocimiento de la fisiología del tomate, estos estudios son escasos en nuestro país, la información está dispersa o no es de fácil acceso. el objetivo del presente trabajo consistió en la cuantificación y establecimiento de modelos del crecimiento de frutos de tres cultivares de tomate, en función del tiempo, en plantas cultivadas bajo condiciones de invernadero. materiales y métodos en el presente ensayo se evaluó el crecimiento de frutos en tres cultivares de tomate, mantenidos bajo condiciones de invernadero. los cultivares estudiados fueron: bravona, sofía y granitio, por ser materiales ampliamente cultivados en la región. el estudio se desarrolló en un cultivo comercial, en la zona rural del municipio de sutamarchán (boyacá), ubicado a 2.400 msnm. para cada cultivar se marcaron 300 flores en igual estado de desarrollo, y luego del cuajado, se tomaron 20 frutos por cultivar para las respectivas evaluaciones. las mediciones se hicieron hasta la madurez de los frutos. en los frutos, colectados semanalmente, se determinaron los diámetros polar y transversal, por medición con un nonio, así como la relación entre los dos diámetros, como el cociente de las dos mediciones; el peso seco del fruto, por secado al horno a 105 ºc, hasta peso seco constante; los sólidos solubles totales (sst), por lectura directa con un refractómetro manual. con la información obtenida semanalmente, se calcularon las tasas de crecimiento absoluto y relativo, de acuerdo con la metodología propuesta por hunt (1990). 301 la información obtenida se analizó mediante el programa spss versión 11.5 con el que se establecieron los modelos de crecimiento y las ecuaciones de regresión para cada una de las variables. para la selección del modelo, se tuvo en cuenta el coeficiente de regresión más cercano a la unidad. resultados y discusión en todas las variables evaluadas se encontró diferencia altamente significativa (p < 0,01). en la mayoría de los casos se encontró que el modelo cúbico ofrecía el mayor coeficiente de regresión, con excepción de la tasa de crecimiento relativo en el cultivar bravona, en la cual, el modelo exponencial fue el más acertado (tabla 1). el alto valor de los coeficientes de regresión es un índice de que los modelos encontrados estadísticamente se ajustan a los datos observados, con un mínimo de error. de esta forma es posible calcular el valor tabla 1. ecuaciones de regresión de los parámetros evaluados para determinar el crecimiento de frutos en tres cultivares de tomate. parámetro cultivar ecuación de regresión r2 diámetro polar (cm) sofía y = -0,02693 x + 0,005402x2 5,72685062·10-5x3 + 0,787363 0,99* bravona y = 0,017461 x + 0,002941x2 3,03741987·10-5x3 + 0,720144 0,99* granitio y = -0,047748 x + 0,005379x2 5,13664340·10-5x3 + 0,827825 0,99* diámetro transversal (cm) sofía y = -0,029657 x + 0,007552x2 8,08645247·10-5x3 + 0,464607 0,99* bravona y = -0,019944 x + 0,004584x2 4,2914568·10 -5x3 + 1,209331 0,99* granitio y = -0,082562 x + 0,007508x2 7,23758479·10 -5x3 + 1,03919 0,99* relación diám. polar/diám. transversal sofía y = -0,074913 x + 0,001717x2 1,26519502·10-5x3 + 1,802578 0,95* bravona y = 0,089032 x 0,002564x2 + 2,16021956·10-5x3 0,98* granitio y = -0,008119 x + 9,98656945.10-5x2 2,13690572·10-7x3 + 1,007436 0,91* sólidos solubles totales (ºbrix) sofía y = -0,285275 x + 0,006236x2 3,4234473·10 -5x3 + 7,111216 0,98* bravona y = -0,352918 x + 0,007531x24,84927016·10 -5x3 + 8,599642 0,98* granitio y = -0,135457 x + 0,001952x26,13521022·10 -7x3 + 6,41406 0,95* peso seco (g) sofía y = -0,214749 x + 0,012267x20,000111x3 + 1,327697 0,99* bravona y = -0,166008 x + 0,010821x29,92456146·10-5x3+ 0,792675 0,99* granitio y = -0,157139 x + 0,006826x24,22789606·10-5x3+ 0,977324 0,99* tasa de crecimiento absoluto (g∙d-1) sofía y = 0,012902 x 0,000229x2+ 6,9002502·10 -7x3 0,83* bravona y = 0,0144 x 0,000315x2+ 1,78415832·10-6x3 0,92* granitio y = -0,001329 x + 0,000362x24,97575144·10-6x3 0,94* tasa de crecimiento relativo (g∙g-1∙d-1) sofía y = -0,057336 x + 0,001608x21,43919998·10-5x3 + 0,69092 0,90* bravona y = e (-0,08589x) 0,97* granitio y = -0,017607 x + 0,000379x23,06042492·10-6x3 + 0,355710 0,97* * = significativo (p < 0,01); y = parámetro a determinar; x = días después de floración; e = 2,718281. instantáneo de las variables, teniendo como factor variable (x) el tiempo después de floración. los resultados mostraron que el incremento del diámetro transversal de los frutos de los tres cultivares describe curvas sigmoidales simples (figura 1), del mismo modo que el incremento del diámetro polar. se presentó un incremento lento aproximadamente hasta 22 días después de floración (ddf); posteriormente, el crecimiento del diámetro de los frutos es más rápido hasta 50 ddf; luego, la intensidad del incremento disminuye hasta la maduración de los frutos. por lo regular, los frutos, durante su desarrollo temprano, presentan tres fases: desarrollo del ovario, división celular y expansión celular (gillaspy et al., 1993), lo cual se observa claramente en la figura 1, que representa el crecimiento en diámetro de los frutos. inicialmente se tiene un crecimiento lento; después, el crecimiento se incrementa hasta dismicasierra-posada, cardozo, cárdenas-hernández: análisis del crecimiento en frutos de tomate... 302 agron. colomb. 25(2) 2007 nuir su ritmo después de 50 ddf, hasta la cosecha, momento en el cual suceden los cambios fisicoquímicos que conlleva la maduración. a pesar de esto, no se observó una reducción en los valores registrados para el diámetro hacia el final, en el periodo de crecimiento de los frutos, como reportan casierra-posada et al. (2007) para un cultivar de tomate establecido a campo abierto. esta diferencia radica en que a campo abierto los frutos están sometidos a una mayor deshidratación generada por los factores medioambientales como el viento, la radiación solar directa y los cambios en la humedad relativa; mientras que en cultivos mantenidos bajo condiciones de invernadero, el ambiente presenta una mayor estabilidad para los frutos y, por tanto, se previene la deshidratación de los mismos durante las fases tardías de su desarrollo. entre los factores que contribuyen significativamente al incremento en volumen de los frutos se encuentran los reguladores de crecimiento como las giberelinas, responsables de la expansión celular (garcía-matínez y hedden, 1997). de igual forma, kojima (2005) encontró altas concentraciones de ácido giberélico en todos los constituyentes de los frutos de tomate durante la fase de expansión celular (frutos de 6 cm de diámetro), pero la concentración de ga1 fue menor cuando los frutos alcanzaban 8 cm de diámetro, lo que justifica la importancia de las giberelinas en la expansión celular en los frutos y, por consiguiente, en la ganancia en diámetro de los mismos. por otro lado, el fruto presenta alto poder vertedero, lo cual significa que toma de la planta una serie de sustancias que transforma y convierte en sus componentes, siendo estos, moléculas de estructuras complejas y en principio muy diferentes a las que la planta toma del medio. sin embargo, estas últimas son utilizadas, entre otros, para el crecimiento volumétrico del fruto (barceló et al., 1987). así, el crecimiento en diámetro de los frutos es un aumento irreversible como consecuencia del incremento en masa y número de las células. la relación diámetro polar-diámetro transversal mostró una reducción muy marcada en sofía, hasta 15 ddf, mientras que el comportamiento de esta variable fue lo contrario para bravona, durante el mismo periodo. esto implica que en sofía, hasta 15 ddf, los frutos son oblongos, pero en bravona, los frutos son achatados; a partir de este momento, los frutos casi adquieren la forma característica del cultivar, hasta la maduración; mientras que en granitio, la forma característica, en cuanto a longitud y ancho, está casi determinada desde el momento del cuajado del fruto (figura 2). la forma que adquiere el fruto durante los primeros estados de su crecimiento es un efecto de los reguladores de crecimiento producidos por las semillas inmaduras, de los cuales, el ácido giberélico cumple un papel relevante, como se mencionó anteriormente. además, se ha encontrado que el ácido abscísico (aba) está presente en altas cantidades en el pericarpo, en las axilas y en el tejido locular, en los estados tempranos de crecimiento de los frutos; sin embargo, posteriormente se encuentran grandes cantidades de ácido indolacético (aia) que determinan tanto el ritmo del crecimiento como la forma del fruto (kojima, 2005). estos resultados sugieren que la expansión del tejido del figura 1. diámetro transversal en frutos de tres cultivares de tomate mantenidos bajo invernadero figura 2. relación diámetro polar/diámetro transversal en frutos de tres cultivares de tomate mantenidos bajo invernadero. 303 pericarpo no es causado directamente por el aia, sino por la actividad vertedero del fruto, ocasionada por las semillas en desarrollo (varga y bruinsma, 1976). por otro lado, el aba puede estimular la descarga de asimilados, transportados a través del floema, logrando así una promoción del poder vertedero de los frutos, durante sus fases tempranas de crecimiento (brenner, 1989; kojima, 2005). el contenido de sólidos solubles totales (sst) se redujo hasta 29 ddf en sofía, mientras que el menor valor de esta variable se registró a los 36 ddf en bravona. luego, en los dos cultivares, se incrementan los sst hasta la maduración. por su parte, granitio no mostró una reducción tan drástica como los demás cultivares, sin embargo, mostró una reducción de los sst hasta 29 ddf, al igual que sofía (figura 3). las reacciones de hidrólisis que predominan en las macromoléculas presentes en frutos verdes, las rompen en monómeros que van a ser constituyentes importantes del sabor (martínez-barajas, 2003). el almidón se hidroliza para producir azúcares, responsables de la variación en el contenido de sólidos solubles durante todo el periodo de crecimiento y desarrollo de los frutos. el azúcar libre proviene principalmente de la glucosa y la fructosa, las cuales se encuentran en concentraciones similares en los frutos de tomate. además, se discute que el contenido de azúcares en los frutos es altamente dependiente de la intensidad luminosa; por tanto, los tomates cultivados en campo abierto presentan mayores contenidos en sólidos solubles que aquellos que crecen bajo condiciones de invernadero (herrmann, 2001). mientras casierra-posada et al. (2007) encontraron un incremento progresivo en el contenido de sólidos solubles totales en los frutos de tomate de plantas cultivadas a campo abierto, en el presente ensayo se observó un leve descenso en los valores registrados para esta variable hasta el intervalo entre 29 y 36 ddf, según el cultivar, diferencia que está relacionada con el sistema de producción en cuestión. es así como a campo abierto las condiciones de luminosidad y transpiración favorecen un incremento constante de la concentración de sólidos solubles en los frutos (herrmann, 2001), mientras que en invernadero, esta variable es altamente dependiente, no solo de la migración de fotosintatos a los frutos, acorde con su poder vertedero, sino también de la toma de agua realizada por los frutos, la cual diluye o concentra los sst. el comportamiento de la variable peso seco, mostró igual tendencia en los tres cultivares, una curva sigmoide simple; sin embargo, difirió en la magnitud de los valores, en cada lectura. los cultivares sofía y bravona mostraron gran similitud en el patrón de acumulación de peso seco en los frutos, mientras que granitio presentó valores considerablemente más bajos que los demás (figura 4). aunque la fotosíntesis en los frutos inmaduros de tomate no es despreciable (czarnowski y starzecki, 1992), sólo es responsable de una parte pequeña (menos de 10%) de la materia seca presente en la fruta (ho y grimbly, 1990). la mayoría de la materia seca de los frutos del tomate proviene de los fotoasimilados producidos en las hojas y transportados a los frutos, acorde con la relación fuente-vertedero. figura 3. acumulación de sólidos solubles totales en frutos de tres cultivares de tomate mantenidos bajo invernadero. figura 4. acumulación de materia seca en frutos de tres cultivares de tomate mantenidos bajo invernadero. casierra-posada, cardozo, cárdenas-hernández: análisis del crecimiento en frutos de tomate... 304 agron. colomb. 25(2) 2007 los frutos representan vertederos de alto poder que, en sus estados iniciales de crecimiento, acumulan cantidades escasas de materia seca, cuando se tiene en cuenta el valor acumulado, pero este valor es alto, cuando se observa la tasa de crecimiento relativo. en los cultivares en estudio, los frutos empiezan a acumular grandes cantidades de materia seca a partir de 22 ddf, en forma sigmoide hasta el momento de la cosecha; por tanto, se debe tener en cuenta que dado que los frutos en desarrollo se encuentran en diferentes grados de madurez en la planta, la demanda por asimilados será constante, así que las labores orientadas hacia el suministro de nutrientes, agua y luz, especialmente, se deben realizar con gran prontitud y exactitud. los tres cultivares evaluados mostraron diferentes patrones en cuanto a la acumulación instantánea de materia seca en g∙d-1 (figura 5). el máximo valor registrado de la tasa de crecimiento absoluto se presentó a los 29, 36 y 50 ddf, para bravona, sofía y granitio, respectivamente. a partir de 57 ddf, los tres cultivares mostraron de nuevo, incremento de esta variable, hasta el momento de la cosecha. dado que en el momento en que se presenta un alto valor de esta variable es el periodo en que el fruto es sensible de influenciarse por actividades como la fertilización foliar, el suministro de agua e incluso por un mayor suministro de luz. en teoría, este planteamiento tendría gran validez, no obstante, se debe tener en cuenta que al tiempo se presentan en la planta frutos en diferentes grados de desarrollo a lo largo del tallo e incluso en un mismo racimo, por lo que las labores tendientes a incrementar el peso seco de los frutos deben realizarse de manera constante, una vez el primer racimo inicie su crecimiento y desarrollo (casierra-posada et al., 2007). el comportamiento de la tasa de crecimiento relativo mostró un descenso drástico desde el inicio de la toma de datos, hasta el intervalo 15-22 ddf en sofía y bravona; luego, continuó descendiendo paulatinamente hasta el momento de la cosecha. en el caso de granitio, la reducción en los valores de esta variable no fue tan drástica como en los demás cultivares; de esta manera se presentó un descenso lento y casi uniforme hasta el momento de la cosecha. la tasa de crecimiento absoluto ofrece una visión acertada del poder vertedero de los frutos, en términos de acumulación de materia seca, medido de manera instantánea (hunt, 1990; 2003; casierra-posada et al., 2007); por tanto, es importante destacar que las labores agrícolas orientadas a incrementar la acumulación de materia seca en los frutos, se deben llevar a cabo teniendo en cuenta los máximos valores registrados para la tasa de crecimiento absoluto, de acuerdo con cada uno de los cultivares en estudio, figura 5. tasa de crecimiento absoluto en frutos de tres cultivares de tomate mantenidos bajo invernadero. figura 6. tasa de crecimiento relativo en frutos de tres cultivares de tomate mantenidos bajo invernadero. los altos valores encontrados en los primeros días de crecimiento de los frutos pueden relacionarse con el hecho de que el pedúnculo del fruto del tomate es rico en haces vasculares, con floema, a través del cual, los asimilados pueden migrar hacia el fruto en crecimiento. el contenido de ácido abscísico (aba) en el pericarpo y lóbulos del fruto es muy alto, hasta cerca de 19 ddf, así que el aba estimularía la descarga de asimilados en el fruto, lo que promueve la actividad vertedero del fruto de tomate en los primeros 305 días de su crecimiento (brenner, 1989; kojima et al., 1993; kojima, 2005), como ya se había anotado. las diferencias encontradas entre los materiales evaluados en cuanto a cada una de las variables registradas, son la consecuencia de la expresión genética de los mismos. si bien el fenotipo está influenciado por el sistema de producción, el componente genético es determinante en el comportamiento de los cultivares, como pudo evidenciarse en los resultados. agradecimientos este estudio se desarrolló con el apoyo de la dirección de investigaciones (din) de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, en el marco del plan de trabajo del grupo de investigación ecofisiología vegetal, adscrito al programa de ingeniería agronómica de la facultad de ciencias agropecuarias. literatura citada agustí, m. 2000. citricultura. primera edición. editorial mundiprensa, madrid. 161 p. ascencio, j. y j.f. fargas. 1973. análisis del crecimiento del fríjol (phaseolus vulgaris l. var. turrialba-4) cultivado en solución nutritiva. turrialba 23(4), 420-428. barceló, c.j., g. nicolás, b. sabater y r. sánchez. 1987. fisiología vegetal. ediciones pirámide, madrid. pp. 429-441. bertin, n. 2005. analysis of the tomato fruit growth response to temperature and plant fruit load in relation to cell division, cell expansion and dna endoreduplication. ann. bot. 95, 439-447. brenner, m.l. 1989. hormonal control of assimilate portioning: regulation in the sink. acta hort. 239, 141-148. casierra-posada, f., d.i. hernández, p. lüdders y g. ebert. 2003. crecimiento de frutos y ramas de manzano anna (malus domestica borkh.) cultivado en los altiplanos colombianos. agron. colomb. 21(1-2), 69-74. casierra-posada, f.; v.e. barreto y o.l. fonseca. 2004. crecimiento de frutos y ramas de duraznero (prunus persica l. batsch, cv. conservero) en los altiplanos colombianos. agron. colomb. 22(1), 40-45. casierra-posada, f., m.c. cardozo y j.f. cárdenas-hernández. 2007. análisis básico del crecimiento en frutos de tomate (lycopersicon esculentum mill. cv. quindío) cultivado a campo abierto. documento en preparación. coombe, b.g. 1976. the development of fleshy fruits. annu. rev. plant physiol. 27, 207-228. corporación colombia internacional. 2006. oferta agropecuaria ena. cifras 2006. ministerio de agricultura y desarrollo rural. bogotá. pp. 14-62. czarnowski, m. y w. starzecki. 1992. spectral properties and co2 exchange of tomato fruits. photosynthetica 27, 513-519. garcía-martínez, j.l. y p. hedden. 1997. gibberellins and fruit development. pp. 263-285. en: tomas-barberan, f.a. y r.j. robins. (eds.). phytochemistry of fruit and vegetables. oxford sci. publications, heidelberg. geraud, f., d. chirinos, m. marín y d. chirinos. 1995. desarrollo de la planta de tomate, lycopersicon esculentum miller, cv. río grande en la zona del río limón del estado zulia, venezuela. ii. índice de crecimiento relativo, razón de peso foliar y gamma. rev. fac. agron. 12, 15-23. gillaspy, g., h. ben-david y w. gruissem. 1993. fruits: a developmental perspective. plant cell 5, 1439-1451. herrmann, k. 2001. inhaltsstoffe von obst und gemüse. ulmer verlag, stuttgart. pp. 73-89. ho, l.c. y p. grimbly. 1990. the physiological basis for tomato quality. grower 22, 33-36. hunt, r. 1979. plant growth analysis: the rationale behind the use of the fitted mathematical function. ann. bot. 43, 245-249. hunt, r. 1990. basic growth analysis. plant growth analysis for beginners. unwin hyman, boston. 110 p. hunt, r. 2003. growth analysis, individual plants. pp. 579-588. en: thomas, b., d.j. murphy y d. murray (eds). encyclopaedia of applied plant sciences. academic press, londres. hunt, r., d.r. causton, b. shipley y a.p. askew. 2002. a modern tool for classical plant growth analysis. ann. bot. 90, 485-488. kojima, k. 2005. phytohormones in shoots and fruits of tomato; apoplast solution and seedless fruit. jarq 39(2), 77-81. kojima, k., s. kuraishi, n. sakurai y k. fusao. 1993. distribution of abscisic acid in different parts of the reproductive organs of tomato. sci. hort. 56, 23-30. leopold, c. 1974. plant growth analisis and development. mcgrawhill book company, nueva york. 466 p. manrique, l.a. 1990. plant morphology of cassava during summer and winter. agron. j. 82(5), 881-886. marcelis, l.f.m. 1994. fruit growth and dry matter partitioning in cucumber. ph.d. thesis. wageningen agricultural university, wageningen. 173 p. martínez-barajas, e. 2003. análisis de la acumulación de azúcares en pericarpios de dos genotipos silvestres de jitomate (lycopersicon esculentum). agrociencia 37, 363-370. patrick, j.w. 1988. assimilate partitioning in relation to crop productivity. hortscience 23, 33-40. peil, r. y j.r. gálvez. 2005. reparto de materia seca como factor determinante de la producción de las hortalizas de fruto cultivadas en invernadero. rev. bras. agrociência 11(1), 5-11. salisbury, f.b. y c.w. ross. 2000. fisiología de las plantas. desarrollo de las plantas y fisiología ambiental. thompson ediciones, madrid. pp. 557-564. varga, a. y j. bruinsma. 1976. roles of seeds and auxins in tomato fruit growth. z. pflanzenphysiol. 80, 95-104. casierra-posada, cardozo, cárdenas-hernández: análisis del crecimiento en frutos de tomate... resumen abstract el objetivo de esta investigación fue desarrollar e implementar un protocolo de crioconservación para embriones cigóticos de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.), como alternativa para complementar la conservación de genotipos de palma ante las dificultades que se presentan en la colección de campo en la actualidad. se evaluaron las etapas de pre y poscongelación de embriones cigóticos con la metodología de desecación en silica gel a diferentes tiempos de exposición (2, 2,5 y 3 h), seguido de un congelamiento rápido y una etapa de recuperación en un medio de cultivo murashige y skoog (1962). todos los tratamientos de crioconservación fueron evaluados con un fotoperíodo de 16 h luz y 8 h de oscuridad, con una temperatura media de 28 ºc. previamente se determinó el estado de desarrollo adecuado de los embriones para crioconservar. además, se realizó la prueba de viabilidad con tetrazolio para embriones desnudos como un control inicial del lote de semilla solicitado. se logró establecer un protocolo de crioconservación a partir de embriones cigóticos desnudos de palma, el cual permitió obtener plántulas de embriones congelados en nitrógeno líquido (-196 ºc); alcanzando una sobrevivencia del 84,37% para embriones crioconservados. en cuanto a la diferenciación de estructuras de los embriones crioconservados, el tratamiento de dos horas obtuvo valores para plúmula del 88,9%, radícula del 55,57% y haustorio del 66,7%. esta metodología permitiría conservar material valioso a largo plazo como copia de seguridad complementaria de la colección de campo y reduciría los costos de mantenimiento y conservación. the objective of this research was to develop and implement a cryoconservation protocol for zygotic embryos of oil palm (elaeis guineensis jacq.) as a complement alternative to the conservation of oil palm genotypes due to the difficulties that occur in the field collection. preand post-freezing steps of zygotic embryo cryoconservation were evaluated using the methodology of desiccation in silica gel at different exposure times (2, 2,5, and 3 h), followed by a rapid freezing and a recovery step in murashige and skoog (1962) culture medium. all the cryoconservation treatments were evaluated under a photoperiod of 16 h light and 8 h darkness at an average temperature of 28 ºc. the appropriate embryo development for the cryoconservation was previously determined. additionally, the viability test with tetrazolium was applied to naked embryos as an initial control of the batch seed required. it was achieved a cryoconservation protocol for naked zygotic embryos of palm, which allowed obtaining plantlets from embr yos frozen in liquid nitrogen (-196 ºc) with up to 84.37% survival. in relation to structure differentiation of the cryoconserved embryos, the two hour treatment gave values of 88.9% for plumula, 55.57% for radicle, and 66.7 % for haustorium. this methodology might allow a long-term conservation of valuable material as a complementary security procedure to copy the field collection and reduce the costs of maintenance and conservation. 1 investigadora bancos de germoplasma in vitro, centro de investigación tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera (cundinamarca). avilla@corpoica.org.co 2 auxiliar de laboratorio cbb, centro de investigación tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera (cundinamarca). pejo66@gmail.com 3 investigador máster asociado, centro de investigación tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera (cundinamarca). ivalbuena@corpoica.org.co 4 investigador máster principal, centro de investigación el mira, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), tumaco (nariño). sebastidas@corpoica.org.co 5 investigador asociado, centro de investigación tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera (cundinamarca). vnunez@corpoica.org.co key words: viability, conservation, zygotic embryos, desiccation. palabras clave: viabilidad, conservación, embriones cigóticos, desecación. agronomía colombiana 25(2), 215-223, 2007 estudio preliminar para el establecimiento de un protocolo de crioconservación para palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) preliminary study of the establishment of cryoconservation protocol for oil palm (elaeis guineensis jacq.) alba lucía villa1, pablo édgar jiménez2, raúl iván valbuena3, silvio bastidas4 y víctor manuel núñez5 fecha de recepción: julio 10 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 216 agron. colomb. 25(2) 2007 introducción la colección de palmáceas está conformada por 339 accesiones de palma, chontaduro y cocotero, conservada en condiciones de campo en el centro de investigación el mira tumaco (nariño). esta conservación en campo hace que la colección esté expuesta constantemente a factores bióticos y abióticos que pueden ocasionar una erosión genética por la pérdida de materiales. además, en la colección existen individuos muy antiguos que tienen entre 24 y 35 años de edad y con altura de planta superior a 15 metros, lo que dificulta el manejo agronómico de la colección; por tanto, se hace imperativo desarrollar investigaciones encaminadas a establecer alternativas de conservación más eficientes para evitar su pérdida. desde este punto de vista, la semilla de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) ha sido clasificada como recalcitrante (king y roberts, 1979). este tipo de semillas presentan lesiones en la deshidratación y no pueden ser almacenadas por extensos períodos (roberts, 1973). a su vez, estas pueden ser almacenadas de dos a tres años y los embriones aislados toleran la desecación (grout et al., 1983). sin embargo, dada la reducción de la viabilidad a las temperaturas de almacenamiento (0 a -20 ºc) y el bajo contenido de humedad de algunos cultivares, este tipo de semillas parece mostrar un comportamiento de almacenamiento intermedio (ellis et al., 1991). esto podría ser considerado benéfico para la conservación de los recursos genéticos de esta especie y significa que al mantener unas condiciones óptimas se lograría un máximo de longevidad. a la especie elaeis guineensis le ha sido asignada una alta prioridad (prioridad 3) para la conservación genética por la internacional board for plant genetic resources (ibpgr) (annon, 1981 y ellis et al., 1991) ya que su germinación y almacenamiento es complicado debido a que las semillas presentan latencia y pérdida de viabilidad a corto plazo, y a que es una semilla de tipo recalcitrante (corley, 1982). las investigaciones en conservación de semillas de palma de aceite se han desarrollado en principio, para establecer una metodología que permita almacenarlas por un largo tiempo sin que pierdan la viabilidad y puedan ser recuperadas. grout et al. (1983) demostraron que es posible restablecer y germinar embriones cigóticos de palma de aceite después de ser congelados en nitrógeno líquido (-196 ºc). las bajas temperaturas de este elemento cesan todos los procesos metabólicos y no permiten la ocurrencia de cambios genéticos durante el almacenamiento. dumet et al. (1993), de acuerdo con los resultados de anteriores trabajos en palma de aceite, mejoraron el proceso de crioconservación de embriones somáticos, los cuales se sometieron a un proceso de precrecimiento de siete días en 0,75 m de sacarosa y el material a una desecación con aire de cámara de flujo laminar o en cajas con silica gel. en la especie cocos nucífera se emplearon embriones cigóticos maduros (10 a 12 meses después de la polinización) de cuatro variedades que se crioconservaron y desarrollaron plántulas; estas se pretrataron con desecación con aire de cámara de flujo laminar durante cuatro horas y posteriormente se sometieron de 11 a 20 horas en un medio que contenía 600 g·l-1 de glucosa y 15% de glicerol. el promedio de recuperación estuvo entre el 33 y el 93% dependiendo de la variedad (assy-bah y engelmann, 1992b). el propósito de la presente investigación fue desarrollar e implementar un estudio preliminar que permitiera establecer un protocolo de crioconservación para embriones cigóticos de palma de aceite, a través de la metodología de desecación en silica gel con diferentes tiempos de exposición, teniendo en cuenta el estado de desarrollo de los embriones los cuales se evaluaron en las etapas de pre y poscongelación en nitrógeno líquido. el desarrollo de esta metodología permitirá conservar este valioso material a largo plazo como copia de seguridad de la colección de campo, así como también reducir los costos de mantenimiento y conservación. materiales y métodos el estudio se llevó a cabo en el programa de recursos genéticos y mejoramiento vegetal en el laboratorio del banco de conservación de germoplasma in vitro del centro de investigación tibaitatá, ubicado en el km 8 vía mosquera (cundinamarca) a 4º 71´ 28,2” latitud norte y 74º 18´ 30,5” longitud oeste. material vegetal se emplearon embriones de semillas de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) provenientes de racimos maduros del centro experimental el mira tumaco (nariño), en donde se encuentra el banco de germoplasma de palmáceas; el municipio de tumaco se encuentra ubicado desde punta guascama (norte de nariño) a 02° 37’ 20” latitud norte y 78° 24’ 20” longitud oeste hasta el río mataje, y el límite de colombia con ecuador 01° 25’ 00” latitud norte y 78° 54’ 59” longitud oeste. tamaño de semilla se realizó la evaluación del tamaño de las semillas con relación a la longitud de los embriones procedentes de un muestreo estratificado de un racimo maduro, que se 217 clasificó de acuerdo con el estado de madurez fisiológica, incluyendo periferia externa (semillas maduras), tercio intermedio (semillas medio maduras) e interior del racimo (inmaduras o verdes). se realizaron mediciones de ancho, grosor y largo de la semilla con el fin de establecer una relación del tamaño de la semilla, y el embrión, para seleccionar el tamaño adecuado de los embriones en el proceso de crioconservación. pruebas de viabilidad de tetrazolio con el propósito de establecer el estado fisiológico óptimo de los embriones para crioconservación, cada lote de semilla se sometió a la prueba de sal de tetrazolio (2,3,5triphenyl-2htetrazolium chloride, ttc), para determinar la viabilidad de los embriones de una forma rápida, la cual le da una coloración rojiza de los tejidos vivos del embrión mediante un proceso de reducción de la sal de ttc a formazán por la acción de las enzimas deshidrogenasas. se siguieron instrucciones de la internacional seed testing association (ista, 1992) para semilla de palma utilizando una concentración 0,5% con un tiempo de incubación de 24 h en oscuridad a 28 ºc, y así determinar la viabilidad de los embriones mediante verificación de la actividad respiratoria. esta prueba permite visualizar coloraciones que van desde el rojo-púrpura, rosado y blanco. cuando se presentan coloraciones rojas indica que el material se encuentra vivo, la coloración rosada corresponde al inicio de pérdida de viabilidad y la coloración blanca total o parcial significa que hay pérdida de viabilidad. además, se determinó la viabilidad de los embriones desnudos al finalizar el proceso de desecación en silica gel y después del congelamiento. los embriones sometidos a esta prueba se derivaron de todos los lotes de semilla provenientes del centro de investigaciones el mira. se generó una escala de tinción para cada una de las partes del embrión de la semilla de palma de aceite (tabla 1). metodología de crioconservación-desecación con silica gel a las semillas de palma cosechadas de la colección en campo se les extrajo la almendra y fueron desinfectadas de acuerdo con el protocolo establecido para la especie, que consiste en hipoclorito de calcio al 1% + tween-20 durante 20 min (con intercambio de la solución cada 10 min). después se enjuagaron una vez con agua destilada estéril; posteriormente se colocaron las almendras en una solución de ridomil al 1,5% durante 16 horas; se realizaron tres enjuagues con agua destilada estéril; se desinfectaron con hipoclorito de sodio al 0,5% + 5 gotas de tween-20 durante 15 min y se lavaron tres veces con agua destilada estéril durante 10 min cada enjuague. el aislamiento de los embriones de las almendras se realizó con la ayuda de un bisturí. los embriones se colocaron en cajas de petri con papel filtro humedecido durante 24 h a 20 ºc. luego, los embriones fueron colocados en láminas pequeñas de papel filtro en frascos con silica gel 25 g/frasco, durante 2, 2,5 y 3 h como tratamientos para secado en silica gel. la mitad de los embriones desecados se colocaron en el medio de recuperación como control del tiempo de secado y la otra mitad se colocó en criotubos de 2 ml, los cuales fueron sumergidos en nitrógeno líquido durante mínimo una hora. el descongelamiento se realizó sumergiendo los criotubos al baño de maría durante tres minutos; posteriormente, la recuperación de los embriones se logró en el medio m&s (murashige y skoog, 1962), y finalmente se evaluaron cada 15 días. en cada uno de los procesos de desecación, congelamiento en nl y descongelamiento, se determinaron las variables porcentaje de sobrevivencia y diferenciación de embriones teniendo en cuenta la formación de la radícula, la plúmula, el haustorio y la altura de la planta. en cada fase del proceso pre y poscongelación se utilizó un diseño experimental completamente al azar con tres repeticiones. cada repetición constaba de una unidad experimental, conformada por una caja de petri con cuatro embriones. el procesamiento de la información se realizó con el sistema estadístico sas, con el que se realizaron los análisis de varianza, comparación de medias y las regresiones lineales. resultados y discusión tamaño de semilla se encontraron diferencias significativas en cuanto a la fuente de variación, estado de maduración de la semilla para las tres variables en estudio. las semillas maduras registraron los promedios más altos en cuanto a ancho (22,28 mm), grosor (19,72 mm) y largo (28,72 mm) (figura 1). escala descripción 1 tiño rojo plúmula, radícula y haustorio 2 tiño rojo plúmula y radícula, haustorio rosado 3 tiño rosado plúmula, radícula y haustorio 4 tiño rojo plúmula y radícula, haustorio no 5 no tiño plúmula, radícula, haustorio tiño rojo 6 no tiño plúmula, radícula y haustorio rosado 7 tiño rosado plúmula y radícula, haustorio no tiño 8 no tiño plúmula, radícula y haustorio tabla 1. escala de evaluación de tetrazolio para palma de aceite. 2007 villa, jiménez, valbuena, bastidas y núñez: estudio preliminar para el establecimiento... 218 agron. colomb. 25(2) 2007 se determinó que las semillas maduras presentan embriones con longitudes mayores a 2 mm, aunque estadísticamente no existe relación entre las variables ancho, grosor y largo de la semilla, respecto a la longitud del embrión, debido a la dispersión de los datos. esto indica que se pueden encontrar semillas maduras con diversas longitudes; así mismo, se encontró que la longitud de los embriones de estas semillas puede estar entre un rango de 2,5 a 5 mm. este resultado se puede relacionar con la estratificación del racimo, la cual se da en la forma en que maduran las semillas desde el momento de la polinización hasta el corte del racimo. cuando los embriones se encuentran en el rango mencionado se pueden realizar los procesos de pre y poscongelación ya que permiten una alta recuperación, debido posiblemente a que tienen un estado de desarrollo adecuado. por tanto, las semillas procedentes de la periferia externa del racimo (maduras) son adecuadas para realizar los procesos de crioconservación, a diferencia de los embriones inmaduros con longitudes inferiores a 2 mm que presentaron problemas de diferenciación (formación de callos y sin diferenciación de estructuras como plúmula, radícula y haustorio). estos resultados se relacionan con los obtenidos en embriones de la especie de coffea arabica (abdelnour et al., 1992), en donde el estado de madurez del embrión está relacionado con la respuesta a crioconservación. se encontró que los embriones maduros presentan una sobrevivencia del 96%, y en inmaduros sólo del 50%, pero este último resultado lo relacionan al medio de cultivo, planteando una posible solución al adicionar en el medio de recuperación 100 mg·l-1 de ag3. en embriones de coco se confirman las apreciaciones anteriores, teniendo en cuenta que en los embriones inmaduros (siete–ocho meses después de la polinización) sólo un número limitado podría recuperarse como plántulas (assy-bah y engelmann, 1992a). caso contrario a los embriones maduros (11-12 meses después de la polinización) los cuales tienen una alta respuesta a la crioconservación (assy-bah y engelmann, 1992b). esto, posiblemente, se debe a unas condiciones inadecuadas de restablecimiento en los embriones inmaduros (assy-bah, 1992). también se ha encontrado que el proceso de deshidratación produce daños irreversibles en donde sólo se puede recuperar el 60% de los embriones, y el porcentaje restante muestra el desarrollo de anormalidades (callos, desarrollo de sólo el polo de la raíz o del haustorio) (engelmann et al., 1995). en esta investigación se encontró que cuando los embriones tienen longitudes comprendidas entre 0,5 a 1,0 mm estos no se desarrollan bien y comienzan a presentarse anormalidades, tal vez porque el estado de desarrollo no es completo al igual que cuando se presenta daño mecánico en el momento de la extracción del embrión. también como se referencia en la literatura (engelmann et al.,1995), que la exposición de los embriones a tiempos de deshidratación prolongados causa daños en la radícula principalmente, lo que provoca una ausencia por completo y en un menor grado se presenta en el haustorio. desecación en silica gel y congelamiento de embriones desnudos en nl+ para la variable porcentaje de sobrevivencia se presentaron diferencias significativas en cuanto a la desecación en silica gel, independiente del tiempo de exposición. los embriones desecados sin congelar presentaron una sobrevivencia del 97,22%, un valor muy cercano al testigo absoluto que presentó el 100% de sobrevivencia, comparado con los embriones que se desecaron y posteriormente se congelaron, los cuales manifestaron un valor del 84,37%, mientras que el testigo absoluto congelado (sin desecar) no sobrevivió. estos datos indican que los embriones desnudos toleran la desecación y el congelamiento con alta sobrevivencia y viabilidad. esta tolerancia a la desecación la adquieren los embriones durante su desarrollo en la planta, a partir de los 110 días después de la polinización hasta la fase de la cosecha (aberlenc et al. 2003). la adquisición de tolerancia a la desecación es asociada con la acumulación de materia seca y la reducción del contenido de agua. la lenta deshidratación de los embriones puede inducir la síntesis de compuestos figura 1. tamaño promedio de las semillas de palma de aceite de acuerdo con el estado de maduración. 219 específicos (aba, lea) proteínas o antioxidantes involucrados en la tolerancia a la desecación (vertucci y farrant, 1995; pammenter y berjak, 1999). se presentaron problemas de inhibición en el crecimiento de la radícula ya que el proceso de desecación en silica gel afecta la radícula y el haustorio. por otro lado, el daño mecánico en el momento de la extracción del embrión puede causar malformación o inhibición del crecimiento de las estructuras del embrión, la plúmula, la radícula y el haustorio. en cuanto al tiempo de desecación, se encontraron diferencias del 5%, donde los mejores porcentajes de sobrevivencia estuvieron dados por los tratamientos de desecación por 2,5 horas y congelado con un 100%, desecado de tres horas y congelado 83,33% y desecado de dos horas y congelado 75% (figura 2). estos resultados indican que el porcentaje de sobrevivencia es alto, tanto en la etapa de desecación como de congelación. la diferenciación de la sobrevivencia del embrión estuvo dada por el comportamiento de las estructuras del embrión de la siguiente manera: el tratamiento de tres horas, de secado más congelación presentó el promedio más alto de formación de la radícula (80,57%), superando al testigo absoluto que sólo alcanzó un 41,67%, mientras el tratamiento conformado por dos horas de desecación más congelamiento alcanzó el 33,35%. este mismo tratamiento para formación de la plúmula obtuvo 88,90%, comparado con el testigo absoluto que presentó el 100%; para formación del haustorio este tratamiento presentó resultados satisfactorios, ubicándose en los primeros lugares con un promedio del 66,7% junto con el tratamiento de tres horas de secado más congelamiento con un 69,43% (figuras 3 y 4). para la variable altura, el tratamiento dos horas de desecación más congelación se mantuvo en un promedio de 10,88%, muy cerca al testigo absoluto (figura 3). en el caso de los tratamientos que entraron al proceso de congelación, independiente del tiempo de desecación, presentaron el 84,37% de sobrevivencia y la diferenciación de esta sobrevivencia estuvo dada por un 59,39% de formación de radícula, 83,35% de plúmula y 63,55% de haustorio, y una altura de planta promedio de 9,55 cm (figuras 3 y 5). la desecación parcial de embriones cigóticos es necesaria para obtener sobrevivencia después de la crioconservación; los tratamientos de desecación reducen el contenido de agua del tejido a criopreservar, aumentando de esta manera la posibilidad de sobrevivencia antes y después del congelamiento, en vista de que disminuye la formación de cristales de hielo a nivel intracelular que puede llevar a un proceso de plasmolisis o muerte celular. esta es una ventaja en comparación con los embriones que no son desecados; sin embargo, en algunos estudios se ha encontrado que estos procesos en algunas especies como veitchia y howea figura 2. porcentaje de sobrevivencia y mortalidad de embriones desnudos de palma de aceite con relación al tiempo de desecación más congelación. 2007 villa, jiménez, valbuena, bastidas y núñez: estudio preliminar para el establecimiento... 220 agron. colomb. 25(2) 2007 presentan modificaciones en el patrón de reestablecimiento de los embriones crioconservados, como el no desarrollo de haustorio (chin et al., 1988). los resultados muestran una relación con experimentos desarrollados con embriones cigóticos de palma de aceite extraídos de semillas hidratadas los cuales revelan que el daño podría ser más severo que los observados en embriones de vitchia, howea o cocos (engelmann et al., 1995). en este estudio, el efecto de la desecación influye directamente en la formación de la radícula y del haustorio, ya que estos se encuentran en cada uno de los polos del embrión y, por tanto, se exponen directamente a la desecación. engelmann et al. (1995) reportan que cuando los embriones se desecan por debajo de 0,3 g h2o/g de peso seco, y son congelados en nitrógeno líquido, estos muestran un promedio alto de sobrevivencia (90%). sin embargo, la desecación induce daños irreversibles para algunos embriones y tan sólo el 60% podría desarrollarse en plántulas completas, mientras que el porcentaje restante presenta anormalidades en el desarrollo (formación de callo, sólo desarrollo en el embrión del polo de la raíz o del haustorio); además, engelmann et al. (1995) reiteran que el buen estado fisiológico de los embriones cigóticos antes de la crioconservación, ofrece resultados satisfactorios. durante esta investigación se encontró que es necesario tener en cuenta el tamaño del embrión (2 a 5 mm) el cual se relaciona con el estado de desarrollo del embrión, así como el estado del mismo en razón a que en algunos casos pueden tener la longitud adecuada, pero su estado fisiológico se puede afectar, pues es un material recalcitrante. esto hace que las condiciones medio ambientales (temperatura superiores a 30 ºc) y el proceso de beneficio de la semilla (cosecha y despulpe) afecten la viabilidad de los embriones. como consecuencia, los embriones de las semillas sufren daños severos e irreversibles (daño a nivel de radícula y haustorio por la excesiva deshidración), por consiguiente disminuye la respuesta de germinación en el medio m&s. prueba de viabilidad de tetrazolio los resultados de esta prueba confirmaron la sobrevivencia de los embriones desnudos, ya que con 1,5 h de desecación se obtuvo el 65% de tinción de plúmula, radícula y haustorio, valor 1 de la escala (tabla 1); pero a medida que se incrementó el tiempo de desecación a dos horas, la tinción disminuyó hasta el 40% para el mismo valor 1 de la escala (tabla 1). con 2,15 h de desecación se obtuvo un valor del 10% y con este mismo tiempo de desecación más el congelamiento en nitrógeno, la tinción fue del 2% para la misma escala; pero el 61% de los embriones procedentes de nl+ se ubicaron en el valor 3 de la escala que hace referencia a una tonalidad rosada en las estructuras del embrión (plúmula, radícula y haustorio) (figura 6). no obstante, los embriones procedentes de nl+, al colocarlos figura 3. porcentaje de aparición de plúmula, radícula y haustorios en embriones desnudos de palma de aceite. 221 figura 4. proceso de recuperación en medio de cultivo para los embriones cigóticos de palma desecados en silica gel y congelados en nl+ durante 2, 2,5 y 3 horas. 2 h secado 2,5 h secado 3 h secado 2 h secado + crioconservados en nl 2,5 h secado + crioconservados en nl 3 h secado + crioconservados en nl figura 5. plántulas recuperadas a partir de embriones cigóticos desecados y crioconservados en nitrógeno líquido durante 2, 2,5 y 3 horas. plántulas establecidas in vitro (8 semanas después) adaptación ex vitro plantas adaptadas a los tres meses 2007 villa, jiménez, valbuena, bastidas y núñez: estudio preliminar para el establecimiento... 222 agron. colomb. 25(2) 2007 en un medio de cultivo m&s, se lograron recuperar y se obtuvieron plántulas completas, las cuales pasaron a la fase ex vitro o proceso de endurecimiento en condiciones de invernadero. estos resultados sugieren que a pesar de que la prueba de viabilidad determinó que los embriones se afectan en el proceso de desecación y congelación, al colocarse en medio de cultivo m&s se logran recuperar, lo que implica que la técnica de cultivo de tejidos puede ser una alternativa para embriones de semillas que están perdiendo la viabilidad por estrés, longevidad o almacenamiento. en consecuencia, la prueba solo se empleó como control del material procedente de campo, ya que es un indicativo real del estado del embrión después de los procesos de cosecha y despulpe. en condiciones de campo, las semillas que pierden humedad debido a la naturaleza de la misma (recalcitrante-intermedia “sensibles a temperaturas altas”) disminuyen la viabilidad del embrión a nivel del haustorio y la radícula, para el caso del haustorio se podría pensar que estos embriones no tienen la posibilidad de recuperarse, en razón a que pierden la conexión con la almendra la cual le aporta los nutrientes necesarios para el proceso de germinación; así mismo, cuando la radícula se ve afectada, la semilla no geminará porque esta última es la que le permite anclarse para tomar del sustrato los nutrientes necesarios y así completar el desarrollo de la planta en condiciones de campo. conclusiones la selección de las semillas de la periferia del racimo de palma africana (semillas maduras) permitió obtener embriones de una longitud mayor o igual a 2 mm, los cuales presentan un desarrollo adecuado y pueden soportar el proceso de desecación y congelación, dependiendo del tiempo de exposición al secado; lo que induce a un mínimo de lesiones en las de estructuras del embrión. aunque el proceso de secado afecta especialmente a la radícula, esta puede recuperarse cuando el material es adaptado a condiciones ex vitro y la planta puede desarrollarse normalmente. este estudio permitió establecer un protocolo de crioconservación a partir de embriones cigóticos desnudos de palma (elaeis guineensis jacq.), el cual consiste en colocar los embriones durante de 2 h en silica gel (20 g/frasco), llevándose luego a inmersión rápida en nitrógeno líquido (nl) durante 1 h; se descongelan al baño de maría a 37 ºc durante 3 min y se restablecen en un medio de cultivo m&s con una temperatura de 28 ºc, 16 h luz y 8 h de oscuridad. este protocolo permitió obtener plántulas de embriones cigóticos congelados en nitrógeno líquido (-196 ºc); alcanzando una sobrevivencia del 84,37% para embriones desecados y congelados. en cuanto a la diferenfigura 6. porcentaje de viabilidad de los embriones de palma de aceite de acuerdo a la prueba de tetrazolio. 223 ciación de estructuras, el tratamiento de 2 h de secado más congelación directa en nitrógeno líquido presentó valores para plúmula del 88,9%, radícula del 55,57% y haustorio del 66,7%. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos al ministerio de agricultura y desarrollo rural por la financiación, así como a silvio bastidas, investigador del centro experimental el mira, corpoica tumaco (nariño), por el suministro tanto de semilla de palma como por la literatura de la especie, elementos necesarios para el desarrollo de esta investigación. literatura citada aberlenc-bertossi, f., n. chabrillange, f. corbineau y y. duval 2003. acquisition of desiccation tolerance in developing oil palm (elaeis guineensis jacq.) embryos in plant and in vitro in relation to sugar content. seed sci. res. 13, 179-186. abdelnour, a., v. villalobos y f. engelmann. 1992. cryopreservation of zygotic embryos of coffea spp. cryo-letters 13, 297-302. assy-bah, b. 1992. utilization de la culture in vitro d émbryons zygotiques pour la collecte et la conservation des resources genétiques du cocotier (cocos nucifera l.). thése d´unversité. paris 6. 146 p. assy-bah, b. y f. engelmann. 1992a. cryopreservation of immature embryos of coconut (cocos nucifera l.). cryo-letters 13, 67-74. assy-bah, b. y f. engelmann. 1992b. cryopreservation of mature embryos of coconut (cocos nucifera l.) and subsequent regeneration of plantlets. cryo-letters 13, 117-126. chin, h.f., b. krishnapillay y z. alang. 1988. cryopreservation of veitchia and howea palms embryos: non-development of the haustorium. cryo-letters 9, 372-379. corley, r.h.v. 1982. chapter 3: germination and seedling growth. pp. 23-36. en: developments in crop science (1): oil palm research. second edition. scientific publishing company, amsterdam. dumet, d., f. engelmann, n. chabrillange y y. duval. 1993. cryopreservation of oil palm (elaeis guineensis jacq.) somatic embryos involving a desiccation step. plant cell rpt. 12, 352-355. ellis, r.h., t.d. hong, e.h. roberts y u. soetisna, 1991. seed storage behaviour in elaeis guineensis. cab international, wallingford. pp. 99-104. ellis, r.h., t.d. hong y e.h. roberts. 1991. effect of storage temperature and moisture on the germination of papaya seeds. seed sci. res. 1, 69-72. engelmann, f., d. dumet, n. chabrillange, a. abdelnour-esquivel, b. assy-bah, j. dereuddre y y. duval. 1995. factors affecting the cryopreservation of coffee, coconut and oil palm embryos. plant genet. resources nwsl. 103, 27-31. grout, b.w.w., k. shelthon y h.w. pritchard. 1983. orthodox behavior of oil palm seed and cryopreservation or excised embryo for genetic conservation. ann. bot. 53, 381-384. international seed testing association (ista). 1992. regras para análise de sementes. coodenacao de laboratório vegetal-clav. brasilia. king, m.w. y e.h. roberts. 1979. the storage of recalcitrant seeds: achievements and possible approaches. international board for plant genetic resources, roma. murashige, t. y f. skoog, 1962. a revised medium for rapid grown and bioassays whit tobacco tissue cultures. physiol. plant 15, 473-497. pammenter, n.w. y p. berjak. 1999. a review of recalcitrant seed physiology in relation to desiccation tolerance mechanisms. seed sci. res. 9, 13-37. roberts, e.h. 1973. predicting the storage life of seeds. seed sci. technol. 1, 499-514. vertucci, c.w. y j.m. farrant. 1995. acquisition and loss of desiccation tolerance. pp. 237-271. en: kigel, j. y g. galili (eds.). seed development and germination. marcel dekker, nueva york. 2007 villa, jiménez, valbuena, bastidas y nuñez: estudio preliminar para el establecimiento... agronomía 21-3 final corregido.indd influencia del espaciamiento entre plantas sobre la morfología y el crecimiento de la papa (solanum tuberosum l. cv. parda pastusa) bajo dos ambientes contrastantes the influence of plant spacing on potato (solanum tuberosum l. cv. parda pastusa) morphology and growth in two contrasting environments loyla rodríguez pérez1, germán corchuelo rozo2 y carlos eduardo ñústez3 1 profesora, udec-sede fusagasugá e institución universitaria de ciencias aplicadas y ambientales (udca), bogotá. 2 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. fecha de recepción: 09 de septiembre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. resumen: este trabajo fue realizado durante la estación de crecimiento de abril a octubre del año 2000, en dos localidades: centro agropecuario marengo (mosquera) y estación experimental san jorge (soacha) en el departamento de cundinamarca. el objetivo fue evaluar las respuestas de crecimiento y desarrollo en plantas de papa de la variedad parda pastusa expuestas a densidades de población de: 50.000, 125.000, 200.000, 275.000 y 350.000 tallos por hectárea. el incremento en las densidades de siembra afectó la longitud total por planta, presentándose la mayor altura en la localidad marengo. el área foliar se determinó como un carácter plástico bajo las condiciones del ensayo. el desarrollo de las ramas o tallos secundarios también fue influido por la densidad en las dos localidades. en marengo las plantas presentaron hábito de crecimiento decumbente, mientras en la localidad san jorge las plantas crecieron erectas. en general, la variedad parda pastusa presenta caracteres morfológicos que se comportaron de manera plástica, modificando el fenotipo bajo las condiciones del estudio. palabras clave: densidad, tallos, desarrollo. abstract: this study was carried out between april and october 2000 in two different locations; marengo and san jorge in the cundinamarca department. the object was to evaluate parda pastusa variety potato plant growth and development response to 50,000, 125,000, 200,000, 275,000 and 350,000 stems per hectare population density. increased planting density affected total length per plant, plants having greater length being found in marengo. foliar area was determined as being a plastic characteristic in experiment conditions. branch and secondary stem development were affected by plant density in the two localities being studied. the plants presented decumbent growth in marengo whilst they grew erect in san jorge. the parda pastusa variety generally presented morphological characters and yield behaving plastically, modifying the phenotype in environmental study conditions. key words: density, stems, development. introducción a nivel mundial se reconoce la importancia del cultivo de la papa debido a que posee cualidades nutritivas como alimento básico, por su alto contenido de carbohidratos y proteínas, razón por la cual en el campo de la agricultura sostenible es necesaria una creciente utilización de tecnologías agronómicas que permitan alcanzar mejores logros productivos traducidos en rendimientos de alta calidad. el establecimiento y utilización de una unidad de densidad de población que permita evaluar de manera precisa la influencia del espaciamiento vegetal sobre el desarrollo morfológico y el rendimiento de la especie solanum tuberosum l. es de considerable interés (hay y walker, 1989). los principios que gobiernan la respuesta del vegetal frente a la densidad de población como un factor cambiante, se asemejan a la influencia de la radiación solar agronomía colombiana, 2003. 21 (3): 210-219 rodríguez et al.: influencia del espaciamiento entre plantas... 2112003 y el suministro de agua y de nutrientes como factores limitantes de la producción; en efecto, aumentando o disminuyendo la densidad de plantas se afecta la competencia vegetal por recursos disponibles. en términos del desarrollo foliar, una planta de papa puede responder a condiciones ambientales cambiantes, lo cual incluye cambios en el porcentaje de aparición de hojas y ramas, en el número de ramas producidas, en el porcentaje de expansión foliar, en el área específica foliar y en la longevidad foliar, entre otras. en el experimento realizado por vos (1995) el área foliar específica se incrementó a altas densidades pero el número de ramas laterales básales y el área foliar asociada siempre declinó a altas densidades. por su parte, ifenkew y allen (1975) reportan que al aumentar la densidad de tallos se producen plantas de mayor longitud con menor número de ramas asilares. una gran cobertura del follaje con la consecuente intercepción de radiación foto-sintéticamente activa fue característica a altas densidades en el ensayo reportado por midmore (1988); así mismo, el número de tallos por unidad de área causó altos índices de área foliar, responsables de alta intercepción de luz. la densidad de tallos determina características del sistema radical y del sistema de brotes, que a la vez tienen un marcado efecto sobre la acumulación de materia seca y sobre los componentes de rendimiento. por las razones mencionadas, es de relevancia realizar investigaciones orientadas a definir una unidad de densidad de tallos en el cultivo de papa (solanum tuberosum. l., cv. parda pastusa) que explique los efectos de los componentes de densidad (representados principalmente por el tamaño del tubérculo-semilla, el espaciamiento, el número de tallos por planta y, en general, el arreglo espacial) sobre la morfología, la fisiología y el rendimiento agronómico de la variedad en diferentes condiciones ambientales. materiales y métodos el estudio se llevó a cabo bajo las condiciones del centro agropecuario marengo (cam) ubicado en el municipio de mosquera (cundinamarca), a una altitud de 2.543 m.s.n.m. y en la estación experimental san jorge ubicada en el municipio de soacha (cundinamarca) a una altitud de 2.900 m.s.n.m. en la tabla 1 se presentan los datos de temperatura y humedad relativa para cada localidad. como material vegetal se sembraron mini-tubérculos semilla brotados de dos centímetros de diámetro solanum tuberosum l., cv. parda pastusa. para garantizar el crecimiento y desarrollo adecuado del cultivo de papa, se suministro una aplicación de 10 g de fertilizante 10-30-10 por planta en el momento de la siembra de los mini-tubérculos semilla. para la determinación de las variables climáticas de interés (temperatura y humedad relativa) se instalaron en los lotes de cultivo de cada localidad sendas estaciones climáticas cox. el estudio se desarrolló bajo el diseño de bloques completos al azar con cinco tratamientos de densidad y cuatro bloques, según se puede ver en la tabla 2. las unidades experimentales fueron parcelas de 20 m2 con los tratamientos de densidad de tallos incluyendo dos densidades extremas (máxima y mínima) y tres densidades intermedias. tabla 1. temperatura (t) y humedad relativa (hr) en las localidades de san jorge y cam en el período de mayo 15 a noviembre 23 del año 2000. fecha san jorge cam hr ( %) t (°c) hr (%) t (°c) may15-may25/00 80,43 12,40 59,61 15,88 may26-jun06/00 87,04 9,45 62,49 13,83 jun07-jun16/00 85,28 9,75 56,71 13,61 jun17-jun27/00 87,46 9,14 40,48 12,88 jun28-jul06/00 90,00 8,84 21,47 13,14 jul07-jul16/00 89,06 8,56 19,99 11,92 jul17-jul27/00 84,99 9,13 13,78 12,98 jul28-ago9/00 83,29 9,45 18,96 12,62 ago10-ago19/00 80,34 9,33 20,69 12,33 ago20-ago30/00 91,21 9,68 25,75 13,25 ago31-sep10/00 90,31 9,63 17,17 12,85 sep11-sep20/00 85,93 9,47 19,09 12,45 sep21-sep30/00 89,13 10,37 10,05 13,53 oct1-oct10/00 89,35 8,96 18,25 12,74 oct11-oct20/00 89,64 9,07 15,76 12,47 oct21-oct30/00 91,78 9,87 13,13 14,21 oct31-nov10/00 91,16 9,98 28,30 17,86 nov11-nov19/00 91,46 9,88 69,41 18,93 nov20-nov23/00 82,27 11,09 agronomía colombiana 212 vol. 21 · no. 3 la evaluación de las plantas de papa se realizó durante el ciclo de crecimiento. en san jorge, durante el período del 13 de abril al 11 de octubre del año 2000 y en el cam, del 27 de abril a octubre 12 del mismo año. las características de la planta de papa que pueden estar influidas por la densidad, y que fueron evaluadas por medición directa, fueron según coombs et al. (1988): • área foliar (en cm2): las hojas disectadas de las plantas se midieron en el planímetro de área foliar li 3100 marca licor® del laboratorio de fisiología de cultivos de la facultad de agronomía de la universidad nacional, sede bogotá. • materia seca (g): para estimar la biomasa vegetal seca por órganos y total, se desmembró la planta y se colocó en bolsas de papel para un secado posterior en horno con circulación de aire, a una temperatura de 80° c por un período de 60 horas. • altura de las plantas (cm): se midió la longitud aérea y subterránea de las plantas. • índice de área foliar (iaf): se determinó con la fórmula propuesta por warren (1981): iaf = af / as, donde af es el área foliar en cm2 y as, el área del suelo en cm2 ocupada por las plantas. • radiación foto-sintéticamente activa (rfa) (µmol/m2-s): para la medición de la radiación solar incidente sobre el follaje de las plantas y a nivel de la superficie del suelo, se utilizó una barra cuántica modelo li 189 marca licor® de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. la información obtenida se analizó aplicando el procedimiento de anava para las variables morfológicas evaluadas. resultados y discusión longitud total por planta en las densidades de tallos evaluadas la longitud por planta fue similar estadísticamente en las dos localidades. en el cam (figura 1), las plantas alcanzaron una longitud total promedio por planta de 160,75 cm, comparadas con las de san jorge (figura 2) cuya longitud fue de 98,44 cm al final del ciclo de crecimiento. en el cam las plantas crecieron más porque estuvieron expuestas a una mayor radiación y temperatura ambiental (tabla 1); que favorecieron la elongación y crecimiento de células y tejidos meristemáticos, la activación de enzimas involucradas en la división y elongación celular; según salisbury y ross (1994) las reacciones que ocurren en los vegetales son influenciadas en alto grado por la temperatura ambiental, en general la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas se incrementa con la temperatura. en el cam la rfa (por encima del follaje) registrada con la barra cuántica se ubicó entre 1820,48 y tabla 2. tratamientos de densidad aplicados en las localidades cam y san jorge durante la estación de crecimiento. tratamiento densidad de tallos/ha distancia entre surcos (m) distancia entre plantas (m) n° de plantas por 20 m2 t0 50.000 1 0.20 100 t1 125.000 1 0.08 250 t2 200.000 1 0.05 400 t3 275.000 1 0.036 550 t4 350.000 1 0.028 700 figura 1. efecto de las densidades de tallos sobre la longitud total por planta en papa parda pastusa en el cam. figura 2. efecto de las densidades de tallos sobre la longitud total por planta en papa parda pastusa en san jorge. rodríguez et al.: influencia del espaciamiento entre plantas... 2132003 2422,48 µmoles/m2-s para el estadio de formación de partes vegetativas cosechable, y entre 626,88 y 745,60 µmoles/m2-s para el estadio principal de floración. en san jorge, la rfa registró niveles entre 1429,63 y 2370,43 µmoles/m2-s para el estadio de formación de partes vegetativas cosechables y entre 595,55 y 803,75 µmoles/m2-s para el estadio principal de floración. los valores más bajos de rfa que llegaron al follaje superior de las plantas de papa, en el estadio de partes vegetativas en san jorge, fue bajo posiblemente por la presencia de nubes más frecuentes en esta localidad. la mayor incidencia de rfa en el cam fue favorable para el desarrollo de plantas de mayor altura y cobertura, con follaje mejor establecido (con habito de crecimiento decumbente) para interceptar mejores proporciones de rfa. área foliar e índice de área foliar en ambas localidades, el área foliar fue diferente estadísticamente. en el cam se presentaron los promedios más altos tanto para el estadio de floración (113 dds) como para el ciclo total de crecimiento; probablemente factores como la rfa y la temperatura promovieron la elongación celular de las láminas foliares. de igual forma la asignación de materia seca hacia las hojas (figura 3) ocurrió hasta los 113 dds, época en la cual las plantas de papa se encontraban en el estadio principal de floración exportando la materia seca para formación y llenado de los tubérculos principalmente (figura 11). la mayor expansión foliar a los 113 dds fue el t1 (8.907,71 cm2), mientras el t4 (4.251,61 cm2) presentó la menor acumulación, probablemente porque a altas densidades de tallos se impone una competencia extrema que reduce en alguna medida los recursos disponibles del suelo (agua y nutrientes inorgánicos) y de la atmósfera (co 2 , o 2 y rfa). en san jorge se presentó un comportamiento similar al cam para el área foliar. en los tratamientos t0 y t3 el área foliar se incrementó hasta 94 dds, mientras en los tratamientos t1, t2 y t4 dicho incremento ocurrió hasta los 124 dds, como se observa en la figura 4. en el estadio de floración (a los 124 dds) el tratamiento de mayor acumulación de materia seca en hojas para expansión foliar fue el t1 (3.739,53 cm2 ) y el de menor acumulación para esta variable fue t3 (2.173,35 cm2 ). figura 3. efecto de las densidades de tallos sobre el área foliar por planta en papa parda pastusa en el cam . figura 4. efecto de las densidades de tallos sobre el área foliar por planta en papa parda pastusa en san jorge. el iaf no presentó diferencias significativas entre las densidades de tallos en las localidades. la variable iaf presentó el valor más alto en el tratamiento t1 (2,27) a los 113 dds; sin embargo, durante el ciclo biológico en todas las densidades el iaf fue óptimo para la captación de porcentajes superiores al 90% de la rfa en la localidad del cam (figura 5). en san jorge (figura 6) el iaf presentó el valor más alto en el tratamiento t1 (2,82) a los 124 dds en el estadio fenológico de floración. la densidad que presentó el valor más bajo de iaf fue el t3 (1.67). el cultivo de papa presenta hojas dispuestas horizontalmente y la mayor captación de rfa (óptima) se alcanza a valores de iaf cercanos a 4,0 (con figura 5. efecto de las densidades de tallos sobre el índice de área foliar por planta en papa parda pastusa en el cam. agronomía colombiana 214 vol. 21 · no. 3 porcentajes de intercepción solar que están entre 90 y 95% (hay y walker, 1989; khurana y mclaren, 1982). para las plantas expuestas a competencia se generan cambios en el área foliar y en el iaf, los cuales inducen una señal para los sistemas de control a nivel genético frente a condiciones de sombreamiento por plantas vecinas (koller, 1990). las plantas de papa responden de manera plástica, aclimatándose a los diferentes niveles de rfa, respuestas que involucran, tanto la morfología de la planta completa, como la fisiología de los cloroplastos (ballaré et al., 1995). acumulación de materia seca en hojas en el anava realizado para la materia seca en hojas no se encontraron diferencias entre densidades en san jorge; sin embargo, en el cam, durante el tercero y cuarto muestreos, se encontraron diferencias. durante el ciclo biológico de las plantas de papa cv. parda pastusa expuestas a las densidades en estudio, el potencial genético y las condiciones ambientales afectaron el proceso de crecimiento de las hojas. en el cam (figura 7) durante el estadio principal de desarrollo de partes vegetativas, los tratamientos presentaron valores de acumulación muy próximos entre sí; (4,12; 6,67; 8,43; 4,68 y 7,92 g, respectivamente en t0, t1, t2, t3 y t4); a los 85 dds los tratamientos t0 y t3 presentaron los valores más altos de acumulación de materia seca en hojas (39,07 y 36,21 g, respectivamente). a los 113 dds, en el estadio de floración, la mayor acumulación de materia seca en hojas se presentó para t1 (68,26 g); mientras la densidad t4 presentó el valor más bajo para esta variable (24,71 g). a los 142 dds, en el estadio de senescencia, disminuye la acumulación de materia seca en hojas debido a la muerte celular del follaje. en el estadio de floración, la cobertura del dosel vegetal permitió la captación de rfa (tabla 3) requerida en el proceso de fotosíntesis (entre 626,88 y 745,60 µmoles/m2-s en el cam y 595,55 y 803.35 µmoles/m2-s en san jorge). el arreglo espacial del follaje determina la relación espectral fotocromo rojo y rojo lejano (r:rf) y permite a las plantas detectar la proximidad de las plantas vecinas; esta información se percibe por los fotorreceptores fitocromo figura 6. efecto de las densidades de tallos sobre el índice de área foliar (iaf) por planta en papa parda pastusa en san jorge. tabla 3. datos de radiación registrados con la barra cuántica en el cam y en san jorge. localidad estadio tratamiento radiación solar canopy arriba radiación solar canopy abajo cam estadio formación partes vegetativas cosechables t0 2.251,78 659,45 cam t1 2.266,73 485,30 cam t2 1.820,43 1.021,63 cam t3 1.917,93 498,66 cam t4 2.422,48 334,16 cam estadio principal de floración t0 626,88 86,83 cam t1 685,63 48,52 cam t2 745,60 60,99 cam t3 718,80 34,59 cam t4 724,33 115,97 san jorge estadio formación partes vegetativas cosechables t0 1.429,63 746,20 san jorge t1 2.029,95 1.165,55 san jorge t2 2.370,43 1.836,80 san jorge t3 2.031,70 1.169,95 san jorge t4 1.448,53 889,43 san jorge estadio principal de floración t0 595,55 447,88 san jorge t1 758,10 442,58 san jorge t2 678,15 287,00 san jorge t3 655,30 389,18 san jorge t4 803,35 431,00 figura 7. efecto de las densidades de tallos sobre la materia seca de hojas por planta en papa parda pastusa en el cam. rodríguez et al.: influencia del espaciamiento entre plantas... 2152003 y criptocromo de las plantas; disparando respuestas fototrópicas específicas que modifican la geometría de las plantas para el aprovechamiento de la rfa (hutching y de kroon, 1994). en san jorge (figura 8) en el estadio de desarrollo de estructuras vegetativas la acumulación de materia seca en hojas presentó valores muy próximos entre las densidades t0, t1, t2 y t3 a los 69 dds (7,64, 5,62, 7,20 y 6,24 g, respectivamente), en el t4 se presentó la más baja acumulación de materia seca en hojas (2,85 g); a los 94 dds el t0 presentó la mayor acumulación (17,21 g); mientras el t4 de mayor competencia intraespecífica presentó la menor acumulación de materia seca en hojas (5,11 g); durante este estadio fenológico muchos de los recursos disponibles fueron invertidos por la planta para la formación y crecimiento de hojas que incrementan la captación de rfa, recurso importante para el proceso de fotosíntesis (carroll et al., 1990). la plasticidad de la morfología vegetal, que contribuye al aprovechamiento eficaz de la luz. las señales de luz juegan un papel importante en la respuesta del follaje del cultivo de papa a cambios en las intensidad de la luz (hutching y de kroon, 1994). acumulación de materia seca en tallos el anava para la materia seca en tallos no presentó diferencias estadísticas entre densidades en las localidades. en el cam, la acumulación de materia seca en tallos presentó valores más altos durante el ciclo biológico en contraste con san jorge, figuras 9 y 10 respectivamente. el desarrollo de ramas y el hábito de crecimiento fue diferente entre localidades; en el cam las plantas presentaron hábito de crecimiento decumbente con mayor figura 8. efecto de las densidades de tallos sobre la materia seca de hojas por planta en papa parda pastusa en san jorge. en el estadio de floración (124 dds) la materia seca en hojas presentó los valores más altos del ciclo biológico en los tratamientos t0 y t1; después de la floración, la acumulación de materia seca en las hojas se redujo cuando las plantas alcanzaron la madurez fisiológica e ingresaron en el estadio de senescencia. comparando las localidades la materia seca acumulada en hojas, se determinaron valores superiores en el cam durante el ciclo de crecimiento. los resultados encontrados en el estudio sustentan la plasticidad de esta característica vegetal. la luz ambiental es compleja y se percibe de manera desigual por el dosel de la población de las plantas de papa. la ramificación de las plantas es registrada como un componente de figura 9. efecto de las densidades de tallos sobre la materia seca de tallos por planta en papa parda pastusa en el cam. figura 10. efecto de las densidades de tallos sobre la materia seca de tallos por planta en papa parda pastusa en san jorge. agronomía colombiana 216 vol. 21 · no. 3 número de tallos secundarios y ramificaciones, mientras en san jorge las plantas crecieron con disposición erecta y con menor número de tallos secundarios. estos resultados indican que en la variedad parda pastusa el desarrollo de ramas y el hábito de crecimiento estuvo fuertemente influenciado por las condiciones crecimiento de los ambientes contrastantes. la biomasa de los tallos fue modulada por la densidad de tallos en las estaciones de crecimiento lo que aporta elementos para afirmar que la materia seca en tallos es un carácter plástico. la utilización de la luz está controlada por el patrón de expansión radial o vertical de tallos y yemas. las plantas poseen mecanismos que perciben información de la luz ambiental recibida por el follaje en sistemas que controlan los patrones de ramificación y translocación de asimilados hacia las diferentes estructuras y órganos. bajos niveles de rfa, en condiciones de competencia vegetal, reducen el número de ramificaciones, sin embargo en oposición a lo anterior, en el estudio realizado por fonseca et al. (1996) se reporta que incrementando la densidad de tallos se aumentó la longitud de tallos principales y el número de ramas. en el cam la materia seca en tallos presentó el comportamiento propio del crecimiento vegetal (figura 9). en el estadio de floración (113 dds) el tratamiento de mayor acumulación de materia seca en tallos fue el t1 (59,70 g); mientras que el t4 de mayor densidad presentó el valor más bajo (25,96 g) encontrándose una diferencia entre los tratamientos de 33,74 g; esta variación de materia seca en tallos entre los dos tratamientos de respuesta extrema, indica que el carácter en estudio presenta plasticidad fenotípica cuando se imponen condiciones de competencia por recursos. la ramificación de las plantas se registra como un componente de plasticidad de la morfología vegetal, que contribuye al aprovechamiento eficaz de la luz (hutching y de kroon, 1994). en san jorge el valor más alto de acumulación de materia seca en tallos se presentó en el estadio de floración (124 dds) (figura 10); después del establecimiento de raíces, tallos y hojas, la planta asigna los fotoasimilados que se sintetizan para la formación y llenado de los tubérculos; en el estadio fenológico de floración, en el momento en que las plantas alcanzan la madurez fisiológica se reduce la acumulación de materia seca en tallos y órganos no cosechables (li, 1985). los tratamientos t0 y t1 presentaron los valores más altos de acumulación a los 124 dds (14,59 y 15,3 g, respectivamente) mientras el t2 presentó el valor más bajo (12,0 g); esta variación indica que la acumulación de materia seca en tallos puede presentar un comportamiento plástico en la variedad parda pastusa. la acumulación de materia seca en tallos en las localidades presentó respuestas diferentes por efecto de las densidades de tallos. la acumulación de materia seca en tallos fue menor en san jorge; cuando la relación espectral del rojo: rojo lejano decrece, como consecuencia de la competencia entre plantas que crecen bajo condiciones de sombreamiento y bajo condiciones ambientales diferentes, se reduce el número de ramificaciones (barnes y bugbee, 1991) acumulación de materia seca en tubérculos la variable respondió demostrando curvas normales (figura 11 y 12) de crecimiento desde el inicio de la tuberización hasta el llenado final de los tubérculos (allen, 1978), que se relacionan con las gráficas de índice de área foliar (iaf). el iaf se incrementó marcadamente después de los 85 días de siembra en el cam (figura 11) y hacia los 94 dds en san jorge (figura 12); en estas épocas se inició la tuberización en cada una de las localidades respectivamente; estos resultados indican que los foto-asimilados fueron asignados en este estadio fenológico para la formación y llenado de los tubérculos que presenta mayor demanda de asimilados (gawroska et al., 1984). en general, en ninguna localidad ni en las densidades de tallos evaluadas, se presentaron diferencias significativas en la acumulación de materia seca (tabla 4); estos resultados indican que en condiciones de extrema competencia, las plantas responden fenotípicamente sintetizando mayor proporción de asimilados para contrarrestar el efecto de competencia por rfa (dwell, 1990). tan pronto como las plantas crecieron se inició la interferencia entre plantas próximas en las densidades, compitiendo por la obtención y distribución de recursos hacia los tubérculos. al comparar las dos localidades se observa que las condiciones ambientales de crecimiento: humedad relativa, temperatura, rfa y nutrientes inorgánicos del suelo, a pesar de ser diferentes en las localidades, determinaron respuestas de acumulación de materia seca en tubérculos muy semejantes. rodríguez et al.: influencia del espaciamiento entre plantas... 2172003 figura 12. efecto de las densidades de tallos sobre la materia seca de tubérculos por planta en papa parda pastusa en san jorge. figura 11. efecto de las densidades de tallos sobre la materia seca de tubérculos por planta en papa parda pastusa en el cam. acumulación de materia seca total en el anava realizado no se encontraron deferencias entre las densidades de tallos evaluadas para la acumulación de materia seca total. en el cam (figura 13), la acumulación de materia seca total por planta presentó un incremento de la biomasa total por planta (fase logarítmica) en la que el tamaño del vegetal aumentó en forma exponencial hasta los 85 dds, en el estadio de desarrollo de partes vegetativas. entre los 85 y 113 dds se presentó la fase lineal en la que el aumento de tamaño de las plantas de papa continuó incrementándose hasta un valor máximo que se presentó a los 113 dds para figura 13. efecto de las densidades de tallos sobre la acumulación de materia seca total por planta en papa parda pastusa en el cam. tabla 4. análisis de varianza para materia seca en tubérculos del muestreo 1 al 4 en el cam y en san jorge. localidad cam san jorge f de v gl cme1 cme2 cme3 cme4 cme1 cme2 cme3 cme4 repetición 3 0.00 0.07 332.16 470.81 0.24 19.85 110.08 1687.56 trata/to 4 0.00 0.08 444.30 1921.16* 0.24 23.66 182.87 889.25 t 1 0.00 0.00 104.65 2837.54* 0.29 24.82 369.05 1004.00 t*t 1 0.00 0.33 114.57 499.80 0.59 53.41 0.42 16.28 t*t*t 1 0.00 0.00 1253.28* 266.77 0.04 7.81 360.00 1185.92 t*t*t*t 1 0.00 0.01 304.72 4080.52* 0.03 8.59 2.02 1350.80 e. expe 12 0.00 0.12 322.01 684.25 0.48 20.08 225.97 1794.59 total 19 promedio 0.00 0.10 48.98 95.19 0.27 4.60 43.66 91.22 c v (%) 0.00 329.63 36.63 27.47 0.73 97.30 34.42 46.43 r2 0.00 0.27 0.41 0.52 0.22 0.39 0.28 0.28 dms 0.00 0.34 19.55 28.50 0.75 4.88 16.38 46.17 cam: 1=57 dds, 2=85 dds, 3=113 dds, 4=142dds. san jorge: 1=69 dds, 2=94 dds, 3=124dds, 4=152 dds. *= significancia (p<0.05). **= altamente significativo (p<0.01). agronomía colombiana 218 vol. 21 · no. 3 todas las densidades de tallos. después de los 113 dds se presentó una disminución en la acumulación de materia seca total en la fase de senescencia, caracterizada por la velocidad decreciente del crecimiento a medida que las plantas alcanzan la madurez fisiológica y comienzan a senecer. este comportamiento descrito es sigmoide y típico de una curva de crecimiento (squire, 1990). en san jorge, la acumulación de materia seca total se incrementó progresivamente (fase logarítmica) (figura 14); la división, elongación y diferenciación celular ocurrió a medida que transcurrió el estadio de desarrollo de partes vegetativas hasta los 94 dds; entre los 94 y 152 dds se observó la fase exponencial de duración más larga y caracterizada por un aumento en el crecimiento de estructuras y órganos a una velocidad máxima en todas las densidades de tallos en estudio. en ambas localidades del estudio la acumulación de materia seca total en las plantas de papa bajo condiciones de interferencia se relaciona de manera directa con los modelos de competencia vegetal, donde se observa la posible plasticidad fenotípica de esta característica. el potencial genético de las plantas de papa y las condiciones ambientales afectaron la fotosíntesis neta y determinaron la velocidad de crecimiento vegetal. barnes, c. y b. bugbee. 1991. morphological responses of wheat to blue light. plant physiology 139, 339-342. carrol, d.; j. vandermeer y p. rosset. 1990. agroecología. mcgraw hill. madrid. coombs, j.; d. hall; s. long y j. scurlock. 1988. técnicas en fotosíntesis y bioproductividad. chapingo. unep. méxico d.f. dwell, r. b. 1990. source/sink relationship during tuber growth. american potato journal 67, 828-833. fonseca, h.d.; k.i. asanuma y a. kusutani. 1996. growth and yield of potato cultivars in spring croping. plant morphology, growth, assimilate partitioning and yield under two planting densities. japanese journal of crop science 65(2), 269-276. gawroska, h.; r.b. dwellw; j.j. pavek y p. rowe. 1984. partitioning of photoassimilates by for potato clones. crop science, 1031-1036. hay, robert. y a. walker. 1989. an introduction to the physiology of crop yield. chapingo. méxico. hutchings, m.j. y h. de kroon. 1994. foraging in plants. the role of morphological plasticity in response acquisition. advanced ecological research 25, 159-238. ifenkwe, o.p. y e.j. allen. 1975. effect of row width and plan density on growth an development of two maincrop potato varieties. journal of agricultural research 91, 268-278. khurana, s.c. y j.s. mclaren. 1982. the influence of leaf area, light interception and season on potato growth and yield. potato research 25, 329-342. koller, d. 1990. light driven leaf movements. plant cell and environment 13, 615-632. li, p. 1985. potato physiology. academic press, londres, pp. 34-58. midmore, d.j. 1988. potato (solanum spp.) in the tropics. vi. plant population effects on soil temperature, plant development and tuber yield. field crops research 19, 183200. salisbury, f. y c. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamericano, méxico d.f., pp. 376-377. squire, r. 1990. the physiology of tropical crop production. cab. international. wallingford. figura 14. efecto de las densidades de tallos sobre la acumulación de materia seca total por planta en papa parda pastusa en san jorge. bibliografía allen, e. j. 1978. the potato. the scientific basis for improvement. harris and hall, londres, pp. 71-189. ballaré, c.; a. scopel y r. sánchez. 1995. plan photomorphogenesis in canopies, crop growth, and yield. hortscience 30(6), 1172-1181. rodríguez et al.: influencia del espaciamiento entre plantas... 2192003 vos, j. 1995.the effects of nitrogen supply and steam density on leaf attributes and stem branching in potato (solanum tuberosum. l). potato research 38, 271-279. warren, w.j. 1981. analysis of growth, photosynthesis and light interception for single plants and stands. annals of botany. 48, 507-512. received for publication: 29 january, 2009. accepted for publication: 28 july, 2010 1 grupo de ecofisiología vegetal, faculty of agricultural science, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja (colombia). 2 ‘loma de puntalarga’ vineyard and winery, nobsa (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 4 grupo de investigaciones agrícolas (gia), faculty of agricultural science, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja (colombia). 5 corresponding author. ppcalma@gmail.com agronomía colombiana 28(2), 173-180, 2010 and uruguay stand out both for their production records and planted areas (oiv, 2005). in colombia, under cold tropical climate conditions, the main wine grape producers are located in the department of boyaca, between 2,200 and 2,560 m a.s.l., where they have been obtaining two yearly crops during the last 24 years due to local agroclimatic conditions and adequate crop management (quijano, 2004). physicochemical characterization of ‘pinot noir’ grapevine (vitis vinifera l.) fruit during its growth and development under high altitude tropical conditions caracterización físico-química del fruto de la uva (vitis vinifera l.) ‘pinot noir’ durante su crecimiento y desarrollo en condiciones de trópico alto pedro josé almanza m.1, 5, marco antonio quijano-rico2, gerhard fischer3, bernardo chaves c.3, and helber enrique balaguera-lópez4 introduction originated in the temperate zone of western asia, where it produces one yearly crop, the grapevine (vitis vinifera l.) is grown in the five continents, among which the largest cultivated area (4,900,000 ha) corresponds to europe. in america, countries such as chile, argentina, brazil, peru abstract resumen although native of temperate climates, grapevines are grown in colombia in the department of boyaca, between 2,200 and 2,560 m a.s.l. under these specific conditions, both the physicochemical be havior of the fruit and its optimum harvest time as measured in growing degree days (gdd) had remained unknown so far. on these grounds, in the municipality of nobsa (boyaca, colom bia), grapevines of the variety pinot noir were physico-chemically characterized during their growth and development. since day 21 after anthesis (daa) until overripening, the physicochemical cha racteristics of 20 berries from each of three clusters we collected every week were carefully assessed. a total of 826.2 gdd accumulated during fruit growth and development, thus completing 126 daa. the accumulation of both fresh and dry mass followed double sigmoid curves. during early growth there was a decrease in ph, total soluble solids (tss) and technological maturity index (tmi=tss/ tta), coupled to an increase in total titratable acidity (tta). after this period and until harvest, ph, tss and tmi increased while tta declined. based on fresh mass, sst and tmi it was possible to set optimum harvest time at 800.6 gdd. a pesar de ser originaria de climas templados, la uva para vino se cultiva en colombia en el departamento de boyacá, entre los 2.200 y 2.560 msnm, condiciones en las cuales el comportamiento fisicoquímico del fruto, así como el momento óptimo de su cosecha en función de la acumulación de grados día de crecimiento (gdc), eran hasta ahora desconocidos. por ello, a través de la presente investigación –realizada en el municipio de nobsa (boyacá, colombia)– se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica del fruto de la variedad pinot noir durante su crecimiento y desarrollo. desde el día 21 después de la antesis (dda) hasta la sobremaduración, se recolectaron semanalmente tres racimos, de cada uno de los cuales se tomaron 20 bayas para la evaluación de sus parámetros físico-químicos. durante el crecimiento y desarrollo del fruto se acumularon 826,2 gdc (126 dda). tanto la acumulación de masa seca como la de masa fresca siguieron una curva doble sigmoide. durante el inicio del crecimiento se observó una disminución de ph, sólidos solubles totales (sst) e índice de madurez tecnológica (imt=sst/att), acompañada de un aumento en la acidez total titulable (att). pasado este momento, y hasta la cosecha, se observó un aumento de ph, sst e imt, mientras que la att disminuyó. con base en los registros de masa fresca, sst e imt, fue posible establecer el punto óptimo de cosecha en 800,6 gdc. key words: tropical viniculture, temperature accumulation, phenological stages. palabras clave: viticultura tropical, acumulación de temperatura, estados fenológicos. revagronomiacol 28(2).indb 173 27/11/2010 12:23:18 p.m. 174 agron. colomb. 28(2) 2010 good wines depend on good grape quality, which in turn results from a series of factors such as cultivar, environment, climate and crop management practices, all of which interact for the necessary sugars and aromatic compounds to reach optimum levels during fruit ripening. a wine’s main chemical features, which determine its sensorial attributes, result from the complex interaction between territory, variety and man, as summarized by the french term ‘terroir’ (quijano, 2006). the choice of grapevine varieties for a specific region, insofar as it implies assessing the genotype environment dynamics, requires investigating the crop’s phenological stage timing and behavior, which are in turn related to regional climate (mullins et al., 1992; chavarría et al., 2009). in this respect, jones and davis (2000) and tesic et al. (2002) assert that phenological stage span varies with climate, cultivar, and geographical location. such analysis is also important for interpreting the interaction of the crop with the local microclimate (terra et al., 1998). in addition, the physicochemical and thermal characterization of the grapevine during fruit growth and development is necessary to program crop management practices such as fertilization, irrigation, phytosanitary control and harvest (mullins et al., 1992). three stages can be observed during grape growth and ripening: during the herbaceous period the grape starts its evolution featured by its hard consistency, green color and high photosynthetic capacity. this stage goes from fruit set to the beginning of veraison, and is characterized by rapid fruit growth resulting from active cell division (reynier, 1995; agustí, 2000; hidalgo, 2002). taking place at the end of this phase, veraison consists in a brief growth delay accompanied by a color change in the fruit’s epidermis. in the case of variety ‘pinot noir’, said change goes from green to light red due to chlorophyll loss and anthocyanin synthesis. during this stage, the beginning of pectin synthesis resulting from the development of the seed competes with that of the fruit, which, nevertheless, finally attains physiological maturity (ribéreau-gayon et al., 1998; winkler et al., 1974). during the ripening period the grape changes its color, resumes growth and behaves as a transformation and mostly a storage organ. a swift physicochemical evolution characterizes the fruit during this stage (salazar and melgarejo, 2005). along the overripening period the grape loses water due to transpiration. no sugar accumulation is registered, but an acidity decline due to low supply from the source, and possibly to a respiration increase. according to reynier (1995), low acidity determines low wine quality; and de rosa (1998) mentions that great wines depend on overripening. grape development stage assessment can be done through evaluating physicochemical parameters such as fresh and dry mass, ph, total acidity and soluble solid content (salisbury and ross, 1994). in the case of grapes all these parameters follow double sigmoid curves (agustí, 2000; winkler et al., 1974). the presence of grape quality indicating compounds is assessed through bioclimatic indexes, among which physiological time, expressed in units known as growing degree days (gdd), indicates the accumulated heat that, affecting the development rate of many organisms, is required by them to shift to a further stage in their life cycle (rodríguez and flórez, 2006). stenzel et al. (2006) assert that thermal sum, also defined as accumulated gdd, is one of the most frequently used methods to ponder the relation between plant development and temperature. it is defined as the sum of the daily temperature records scoring above a specific minimum base level and below a maximum threshold one. this specific heat accumulation is needed by the plant to complete either its whole life cycle or a specific phenological stage (souza, 1990). according to champagnol (1984) and hidalgo (2002), grapevine progressive budding is promoted by temperatures above 10°c, which is thus considered its base temperature. in warm tropical zones the temperature remains steady within a 20 to 30°c range, which stimulates faster phenological phenomena than temperate and subtropical climate temperatures (valor and sánchez, 2003). high andean valleys allow the successful growing of an ample variety of fruit crops including v. vinifera, to which the genotype – climate interaction facilitates bearing products with favorable physicochemical features. thus, the present study focused on the grapes of the variety ‘pinot noir’, which is abundantly grown in the ‘loma de puntalarga’ region (boyaca, colombia) to prepare high quality wines (quijano, 2001). the physicochemical behavior of said fruits along their growth and development as a function of gdd accumulation under the high altitude tropical conditions of the studied site was unknown until the present study, and thus was defined as its central objective. revagronomiacol 28(2).indb 174 27/11/2010 12:23:18 p.m. 1752010 almanza m., quijano-rico, fischer, chaves c., and balaguera-lópez: physicochemical characterization of ‘pinot noir’ grapevine (vitis vinifera l.)... materials and methods the work was conducted in ‘loma de puntalarga’ vineyard, in the municipality of nobsa, boyaca (colombia), located at 5°46’47.1” n; 72°58’36.5” w; 2,560 m a.s.l. during the research, an average temperature of 16.5°c was recorded for the region, as well as a bimodal precipitation regime of 830 mm year-1, with peaks in april-may and octobernovember. it is covered with sandy loam, light-textured soils which are low in fertility and cemented by iron oxides (quijano, 2006). cloudiness is scarce, and irradiation reaches 476 cal cm-2 along 6.5 h d-1. sprinkling irrigation is applied according to phenology and crop needs. trained to a simple guyot system with a three wire trellis, the 23 year old plants were cultivated at a 1.2 x 2.0 m distance. fifty one inflorescences were chosen to be treated according to protocol established by bautista and vargas (1981), making sure they had all reached anthesis. three bunches were randomly chosen every week since day 21 after anthesis (daa) until fruit development was completed. twenty grapes were obtained from each bunch (10 for chemical analysis, and 10 for physical testing), for a total of 1,020 evaluated fruits, according to methodology specified by bordeu and scarpa (1998). a tecpel data logger 322 was placed inside the vineyard to register the temperature records involved in gdd accumulation; which was calculated through equation 1, according to methodology by rodríguez and flórez (2006). gdc = ((tmax + tmin)/2) t base, (1) where tmax and tmin are, respectively, maximum and minimum daily air temperatures, and tbase is the temperature at which the metabolic process of the grape is at its lowest point, which corresponds to 10°c (reynier, 1995; champagnol, 1984; hidalgo, 2002; winkler et al., 1974). the evaluated fruit response variables and their respective determination methods were: fresh mass as measured directly with a 0.01 g precision scale; dry mass, as obtained after dehydration in a muffle furnace at 75°c for 48 h; ph, determined with a potentiometer; total soluble solids (tss), with an atago manual refractometer, for them to be expressed in brix degrees; total titratable acidity (tta), through titration with 0.1 n naoh until reaching ph 8.2, and expressed as tartaric acid (aoac, 1990); technical maturity index, calculated as (tmi = tss/tta); and finally absolute and relative growth rates (agr and rgr, respectively), according to the methodology of carranza et al. (2009). the obtained data were analyzed by descriptive statistics in a sas® v. 8e. solver (cary, nc), which determined mean and standard error values. statistical models were used to adjust the different variables for gdd. results and discussion physical characteristics fresh and dry mass were observed to increase following a double sigmoid curve. such behavior is explained here by means of two logistic growth models in each case. the first model explains growth from 195.8 to 565.8 gdd, which is when veraison takes place. the second model reproduces growth from 565.8 to 826.2 gdd regarding dry mass, and to 800.6 gdd with regards to fresh mass. after this moment, the fruits dehydrated and lost fresh mass considerably, which is the reason why such data were not taken into account to adjust the model (fig. 1a and 4). the double sigmoid growth curve found here for variety ‘pinot noir’ was also reported for grapes by almanza-merchán and balaguera-lópez (2009), as well as by opara (2000), and is featured by two periods of fast growth separated by a slow or nil growth one (opara, 2000). during the herbaceous period, growth has been found to be more the result of cell division than of cell elongation (hidalgo, 2002; salazar and melgarejo, 2005). according to our results, a total of 486.2 gdd accumulated during this stage, which went until 63 daa. fresh and dry mass increments were slow. thus, at 195.8 gdd (21 daa), these parameters exhibited respective values of 0.048±0.00057 g and 0.0056±0.00088 g; which, by the end of the period, had shifted to 0.85±0.041 g and 0.064±0.0034 g (fig. 1a and 4). during veraison, which went from 486.2 to 565.8 gdd (fig. 1 and tab.1), the fruit accumulated 79.6 gdd (14 d). both fresh and dry mass were observed to increase slowly, even reaching a slight interruption, as reported by salazar and melgarejo (2005) and by ribéreau-gayon et al. (1998). this period was featured by a fruit color change from green through light red to wine red. the ripening stage started at 565.8 gdd (77 daa), and finished at 800.6 gdd (112 daa) (fig. 1), after accumulating 234.8 gdd along a period of 35 d (tab. 1). according to hidalgo (2002), it is featured by rapid mass increase, concomitant cell growth and biochemical component evolution. accompanying the practice observed among vine growers to obtain higher prices, the present assessment kept their 14 day overripening period, which accumulated a total of revagronomiacol 28(2).indb 175 27/11/2010 12:23:18 p.m. 176 agron. colomb. 28(2) 2010 then, by 565.8 gdd, it had dropped rapidly to 0.00021398 g /gdd, ju st to i ncrea se a ga i n a nd reach it s pea k (0.00060528 g/gdd) at 595.4 gdd, which was followed by a new drastic reduction that went on until harvest (fig. 1b). these peaks define the double sigmoid curve that featured dry mass behavior, which contrasts with that of fruit crops that follow a simple sigmoid curve, whose agr is characterized by showing only one peak found approximately at the middle of the growth process (opara, 2000). the first agr peak (first sigmoid phase) corresponded to a considerable dry mass accumulation during the herbaceous period; and the second one (second sigmoid phase) is explained by the highest dry mass increase of the whole fruit growth. the first agr valley corresponds to veraison, and the final one to the ripening overripening transition. both moments were featured by low dry mass increments (fig. 1). regarding this process, dejong and goudriaan (1989) assert that the first peak is determined by cell division and differentiation, and the second one by cell elongation and maturation. similar agr results have been found for vaccinium corymbosum l., a fruit that also exhibits double sigmoid curve behavior (godoy et al., 2008). according to carranza et al. (2009), relative growth rate (rgr) expresses the plant’s dry mass increase (in the present case applied restrictively to the fruit) along a given time interval, taking as a reference the initial value of accumulated dry mass. for this reason, rgr tends to decrease as growth proceeds. in the present case, it reached a 0.0106 g/g per gdd peak at 195.8 gdd, and decreased drastically until the end of veraison (0.0026 g/g per gdd). at the beginning of ripening it went through a slight increase, which lasted until 595.4 gdd, and coincided with the highest agr score. then it dropped again until the end of overripening, when it showed its lowest value (0.0009 g/g per gdd) (fig. 1b). the behavior of agr found in the current research coincides with those reported by staud et al. (1986) for grapes of cv. bacchus, and by godoy et al. (2008) for fruits of v. corymbosum. chemical features the observed ph behavior fits a quadratic model, featured in this case by a reduction that went from 2.69±0.0088 at 195.8 gdd to 2.13±0.028 at 437.2 gdd. during this stage, the fruit exhibits active respiration and great capacity to synthesize malic and tartaric acids (salazar and melgarejo, 2005). at the end of the fruit growth, ph went up to 3.58±0.066 as a result of the degradation of organic acids and larger sugar accumulation (fig. 2b and 3a). plane et al. (1980) mention that grape ph for wine preparation should figure 1. dry mass behavior (a), absolute growth rate (agr), relative growth rate (rgr) (b), in ‘pinot noir’ grapes during their growth and development. y1: equation of the logistic model that explains dry mass accumulation from 195.8 to 565.8 gdd and y2: from 565.8 to 826.2 gdd; rmse: root mean square error. table 1. duration of the phenological stages of ‘pinot noir’ grapes during their growth and development in ‘puntalarga’ (boyaca, colombia) phenological stage length of time (gdd) accumulated (gdd) accumulated (daa) length of time (d) herbaceous 486.2 0 486.2 0 63 63 veraison 79.6 486.2 565.8 63 77 14 ripening 234.8 565.8 800.6 77 112 35 overripening 25.6 800.6 826.2 112 126 14 gdd, growth degree days; daa, days after anthesis. us on ripening veraison herbaceous overripening 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0,012 195,8 242,5 298 351,8 395,2 437,2 486,8 537,2 565,8 616 664,2 697 751,3 800,6 818,3 826,2 agr a g r ( g/ g pe r g d c ) growth degree days after anthesis r g r ( g/ g pe r g d c ) rgr d ry m as s (g ) estimated observed y 1 = 0,1075/1+e(– 0.0112*(gdc–458,5) rmse 1 = 0,000014 y 2 = 0,2496/1+e(– 0.00971*(gdc–595,4) rmse 2 = 0,000051 0 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 0,0006 0,0007 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 a b 25.6 gdd. a slight fruit dry mass increase (fig. 1a) was accompanied by a significant fresh mass reduction (fig. 4) due to water loss resulting from transpiration. this is in agreement with a report by during et al. (1987), who pointed out that the fruits undergo a fresh mass loss since day 95 after flowering. absolute growth rate (agr), which expresses fruit size increment over time (opara, 2000), was found to increase continuously since fruit set until 458.5 gdd (0.0003 g/gdd). revagronomiacol 28(2).indb 176 27/11/2010 12:23:19 p.m. 1772010 almanza m., quijano-rico, fischer, chaves c., and balaguera-lópez: physicochemical characterization of ‘pinot noir’ grapevine (vitis vinifera l.)... be fixed between 3.1 and 3.7 because higher or lower values affect wine color. in the current research, such range was reached after having accumulated 751.3 gdd (105 daa) (fig. 2a). in studying this same variety, almanza-merchán and balaguera-lópez (2009) reported that ph started to increase after veraison, which constitutes a similar behavior to the one found in the present work. cell ph is very important in regulating metabolism. in fruits, more than 90% of a cell’s volume is occupied by the vacuole, which is usually very acid, thus exhibiting lower than 5 ph values (nanos and kader, 1993). in the case of grapes, values below 2 are prone to affect wine microbiological stability (plane et al., 1980). also in extracting wine aromas, the most important factor is ph. for this reason, this parameter must be closely assessed during grape ripening. according to vine (1997), the taste of unripe grapes between ph 3.2 and 3.3 accuses elevated total acidity. but, as higher levels promote the growth of undesirable bacteria, the limiting factor in preserving wine aromas is the ability of the winemaker. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 100 200 300 400 500 600 700 800 900 m at ur ity in de x y = 0.0001x20.0811x + 14.047 r2=0.9752 growth degree days after anthesis growth degree days after anthesis 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 5 10 15 20 25 30 35 y = -2∙10-07 x3+0.0004x2 0.1954x+30.704 r2=0.9864 ts s ( °b ri x) 0 5 10 15 20 25 30 35 ts s ( °b ri x) y = -2∙10-07 x3+0.0004x2 0.1954x+30.704 r2=0.9864 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 ph y = 1∙10-06 x2-0.0056x+3.4327 r2=0.9444 a a b b figure 3. behavior of total soluble solids (a), and technical maturity index (sst/att) (b) in ‘pinot noir’ grapes during their growth and development. vertical bars indicate the standard error of each mean value (n = 3). figure 2. behavior of ph (a) and total titratable acidity (b), in ‘pinot noir’ grapes during their growth and development. vertical bars indicate the standard error of each mean value (n = 3). the observed tss variation during grape growth and development fits a third grade polynomial featured by a slight decrease up to 351.8 gdd, followed by a considerable increase until harvest. however, with a record of 9.76±0.65 °brix at 486.8 gdd, tss increase was slow during the herbaceous period. a clear tss gain started with veraison, at the end of which (664.2 gdd) this parameter reached 20.1±0.59°brix. after that moment, accumulation was slower, until reaching harvest maturity with 23.3±0.24°brix at 800.6 gdd. anyway, during overripening there was another considerable tss increment because the fruits, as it was already mentioned, experimented a fresh mass loss that increased tss concentration up to 28.4±0.8°brix (fig 3a). the tss values found here are consistent with those reported by almanza-merchán and balaguera-lópez (2009) and by williams et al. (1985). wine quality can be improved by delaying grape harvest until the fruit reaches higher tss levels and lower weight. diminishing acidity can even lead to better acceptability, insofar as certain consumers prefer such lower levels. it should be highlighted that during the present work, the revagronomiacol 28(2).indb 177 27/11/2010 12:23:20 p.m. 178 agron. colomb. 28(2) 2010 region where it was carried out presented elevated temperatures, which contributed to speeding up overripening. tta followed a cubic polynomial model. from 195.8 to 437.2 gdd, it was found to increase steeply until reaching a value of 4.068±0.0043%. this is explained by the fact that during this stage, which corresponds to the herbaceous period, organic acids such as malic and tartaric ones are actively synthesized (reynier, 1995). after this point, tta declined drastically up to 751.3 gdd, and then slowly until harvest (826.2 gdd), with respective values of 0.93±0.041% and 0.81±0.03% (fig. 2b). grapes are reported to present an acidity decrease not only due to the transformation of malic acid into other compounds, but also to respiration, to dilution resulting from water accumulation, and to migration of bases from the roots, which increases ash alkalinity (reynier, 1995). bluske (2008) reports that in high altitudes, malic acid levels are relatively high as compared to those of tartaric acid, because the latter is consumed by respiration in larger amounts, thus misbalancing these acids in the resulting wine. this implies that malolactic fermentation must be handled carefully; otherwise, excessively light wines could be obtained. this same author states that red grape titratable acidity ranges between 7 and 10 g l-1 (0.7 to 1.0%) as expressed in tartaric acid, which is in agreement with the results of the present work, in which this parameter reached 0.94% at 803.8 gdd, 112 daa (fig. 2b). a simple way to determine the optimum harvest moment is to complement the traditional methods applied by vine growers through monitoring grape fresh mass evolution. during the herbaceous stage, dry mass increment is relatively slow, and very slow during veraison, when growth takes place mainly in the seed. after this stage, fresh mass increases considerably until it starts to decline due to dehydration, which appears as a rise in brix degrees (fig. 4). the largest fresh mass record (1.55 g) was attained 105 daa, at 751.3 gdd. after this point, it started to decline due to transpirational fruit dehydration (coombe and mc carthy, 2000). the fresh mass curve crossed the tss one between 800.6 and 818.3 gdd (fig. 4). this could be a good harvest moment as far as a considerable fresh mass accumulation coincides with the recommended tss level (23 to 24°brix) for quality wine grape (reynier, 1995). several criteria are applied in determining grapevine harvest. among them, technological maturity index (tmi) corresponds to the most commonly used ones. in our results, this parameter’s behavior shows a quadratic curve that goes down from 195.8 to 351.8 gdd, coinci ding with an acidity increase during this period. since then (351.8 gdd), a considerable, steady increment was observed until reaching 826.2 gdd, when a value of 34.88±0.34 (fig. 3b) was observed as a result of the degradation of organic acids and tss increase. high tss and low tta levels are likely to determine microbiological stability problems, which in turn might affect wine color. according to paoletti (2003), sensorial assessment is critical to confirm analytical evaluation data. the observed tmi behavior is in agreement with that reported by almanza-merchán and balaguera-lópez (2009), who hold that in the agroecological conditions of ‘loma de puntalarga’ vineyard, the pinot noir variety can be harvested at 126 daa, when tmi is 21.43, tss 24.4°brix, tta 1.14% and ph 3.33, corresponding to the beginning of overripening. notwithstanding, in the present study the moment marked by these parameter values corresponded to the end of such period. this can be explained by the fact that the environmental conditions, especially temperature, were different in the two experiments. this manifests the importance of a more objective measure such as gdd. in this regard, and corroborating what we mentioned above about the relationship between fresh mass and tss, the present research study indicates that this cultivar can be harvested after it has reached 800.6 gdd, when tmi is 24.87±1.47, tss = 23.33 ± 0.24°brix, tta = 0.94±0.06%, ph = 3.18±0.03, dry mass = 0.21±0.0057 g and fresh mass = 1.51±0.01 g. figure 4. fresh mass and tss behavior in ‘pinot noir’ grapes during their growth and development. a. y1 and y2: equations of the logistic models that explain fresh mass accumulation from 195.8 to 565.8 and from 565.8 to 800.6 gdd, respectively ; rmse: root mean square error. 0 5 10 15 20 25 30 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 ts s ( ºb ri x) growth degree days after anthesis fr es h m as s (g ) estimated fresh mash observed fresh mash tss y 1 = 1,2582/1+e(– 0.0127*(gdc–425,7) rmse = 0,000501 y 2 = 1,5651/1+e(– 0.017*(gdc–507,6) rmse = 0,0158 196 243 298 352 395 437 487 537 566 616 664 697 751 801 818 826 revagronomiacol 28(2).indb 178 27/11/2010 12:23:20 p.m. 1792010 almanza m., quijano-rico, fischer, chaves c., and balaguera-lópez: physicochemical characterization of ‘pinot noir’ grapevine (vitis vinifera l.)... conclusions fresh and dry mass behavior of the studied ‘pinot noir’ grapes followed a double sigmoid curve with two fast growing periods separated by a slow one that corresponded to veraison. such behavior was explained by means of two subsequent logistic models. during the beginning of the herbaceous period, the studied fruits revealed reductions in ph, tss and tmi coupled to an increase in tta. after this moment and until harvest, the opposite behavior was observed, that is, ph, tss and tmi increased while tta diminished. the variety pinot noir can be harvested at the beginning of the overripening period (800.6 gdd), which guarantees sufficient fresh mass and tss accumulation to favor both the farmer and the wine maker. at this point, fruit parameters were: tmi = 24.87±1.47; tss = 23.33±0.24°brix; tta = 0.94±0.06%; ph = 3.18±0.03; dry mass = 0.21±0.0057 g and fresh mass = 1.51±0.01 g. literature cited agustí, m. 2000. crecimiento y maduración del fruto. pp. 419-433. in: azcon-bieto, j. and m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. mcgraw-hill interamericana, madrid. almanza-merchán, p. and h.e. balaguera-lópez. 2009. determinación de los estadios fenológicos del fruto de vitis vinifera l. bajo condiciones del altiplano tropical en boyacá. rev. udca actual. divulg. cient. 12(1), 141-150. aoac. 1990. official methods of analysis. 15th ed. association of official analytical chemists, arlington, va. bordeu, e. and j. scarpa. 1998. análisis químico del vino. impresos universitaria s.a., santiago. bluske, i. 2008. los vinos de altura. in: http://vinosdealtura.es/img/ pdf/producción.pdf; consulted: january, 2010. bautista, d. and g. vargas. 1981. estudio del ciclo y determinación de los requerimientos heliotérmicos de algunas variedades de vid en condiciones tropicales. agron. trop. 31(1-6), 1-13. carranza, c., o. lanchero, d. miranda, and b. chaves. 2009. análisis del crecimiento de lechuga (lactuca sativa l.) ‘batavia’ cultivada en un suelo salino de la sabana de bogotá. agron. colomb. 27(1), 41-48. champagnol, f. 1984. elements de physiologie de la vigne et de viticulture générale. imprimerie déhan, montpellier, francia. chavarría, g., h.p. dos santos, f. mandelli, g.a. bettio, h. bergamaschi, and l.s. cardoso. 2009. caracterização fenológica e requerimento térmico da cultivar moscato giallo sob cobertura plástica. rev. bras. frutic. 31(1), 119-126. coombe, b. and m. mccarthy. 2000. dynamics of grape berry growth and physiology of ripening. aust. j. grape wine res. 6, 131-135. de rosa, t. 1998. tecnología de los vinos blancos. ediciones mundiprensa, madrid. dejong, t.m. and j. goudriaan. 1989. modeling peach fruit growth and carbohydrate requirements: reevaluation of the double-sigmoid growth pattern. j. amer. soc. hort. sci. 114(5), 800-804. during, h., a. lang, and f. oggionni. 1987. patterns of water flow in riesling berries in relation to developmental changes in their xylem morphology. vitis 26, 123-131. godoy, c., g. monterubbianesi, and j. tognetti. 2008. analysis of highbush blueberry (vaccinium corymbosum l.) fruit growth with exponential mixed models. scientia hort. 115(4), 368-376. hidalgo, l. 2002. tratado de viticultura general. ediciones mundiprensa, madrid. jones, g.r. and e. davis. 2000. climate influences on grapevine phenology, grape composition, and wine production and quality for bordeaux, france. amer. j. enol. vitic. 51(3), 249-261. mullins, m.g., a. bouquet, and l.e. williams. 1992. biology of the grapevine. cambridge university press, new york, ny. nanos, g.d. and a.a. kader. 1993. low o2-induced changes in ph and energy charge in pear fruit tissue. postharv. biol. technol. 3, 285-291. opara, l.u. 2000. fruit growth measurement and analysis. hort. rev. 24, 373-431. oiv, organizacion internacional de la vina y el vino. 2005. situación del sector vitivinícola mundial en 2005. in: http:// news.reseau-concept.net/images/oiv_es/client/commentaire_ statistiques_2005_es.pdf; consulted: march, 2010. paoletti, a. 2003. indici di maturazione fenolica de glories e terroir. pp. 502-503. in: fregone, m., d. schuster, and a. paoletti (eds.). terroir, zonazio ne viticultura. phytoline, affi-caprino, italia. plane, a.r., r.l. mallick, and l.d. wiers. 1980. an acidity index for taste of wines. amer. j. enol. vitc. 31(3), 265-268. quijano, m. 2001. los vinos del valle del sol. cultura científica 1, 5-11. quijano, m. 2004. ecología de una conexión solar. de la adoración del sol al desarrollo vitivinícola regional. cultura científica 2, 5-9. quijano, m. 2006. investigación e innovación. promoción y defensa del “terroir” regional. cultura científica 4, 35-41. reynier, a. 1995. manual de viticultura. 5th ed. ediciones mundiprensa, madrid. ribéreau-gayon, p., b. donèche, d. dubordieu, and a. lonvaud. 1998. traité d’œnologie. vol. 1. microbiologie du vin: vinifications. dunod, paris. rodríguez, w. and v. flórez. 2006. comportamiento fenológico de tres variedades de rosas rojas en función de la acumulación de la temperatura. agron. colomb. 24(2), 247-257. salazar, d.m. and p. melgarejo. 2005. viticultura. técnicas del cultivo de la vid, calidad de la uva y atributos de los vinos. ediciones mundi-prensa, madrid. salisbury, f.b. and c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica, méxico df. revagronomiacol 28(2).indb 179 27/11/2010 12:23:20 p.m. 180 agron. colomb. 28(2) 2010 souza, p.r. 1990. algunos aspectos da influência do clima e temperatura sobre a cultura do arroz irrigado no sul de brasil. lavoura arrozeira 43, 9-11. stenzel, n.m.c., c.s.v.j. neves, c.j. marur, m.b.d.s. scholz, and j.c. gomes. 2006. maturation curves and degree-day accumulation for fruits of ‘folha murcha’ orange trees. sci. agric. 63(3), 219-225. terra, m.m., e.j.p. pires, and c.v. pommer. 1998. tecnologia para a produção de uva itália na região noroeste do estado de são paulo. 2nd ed. cati, campinas, brazil. tesic, t., d.j. woolley, e.w. hewett, and d.j. martin. 2002. environmental effects on cv. cabernet sauvignon (vitis vinifera l.) grown in hawke ś bay, new zealand. i. phenology and characterization of viticultural environments. aust. j. grape wine res. 8(1), 15-26. valor, o. and j. sánchez. 2003. brotación, fertilidad de brotes laterales y ubicación del racimo en el cultivar de vid tucupita en condiciones tropicales. bioagro 15(3), 201-208. vine, r. 1997. winemaking. white wine. chapman and hall, new york, ny. williams, d.w., h.l. andris, r.h. beede, d.a. luvisi, m.v.k. norton, and l.e. williams. 1985. validation of a model for the growth and development of the thompson seedless grapevine. ii. phenology. amer. j. enol. vitic. 36(4), 283-289. winkler, a., j. cook, n. kliewer, and a. lider. 1974. general viticulture. university of california press, berkeley, ca. revagronomiacol 28(2).indb 180 27/11/2010 12:23:20 p.m. abstractresumen los modelos fenológicos son herramientas diseñadas para conocer y predecir el desarrollo de las plantas. el objetivo de este trabajo fue determinar la temperatura base (tb) para la aparición de nudos y en función de este parámetro generar un modelo fenológico para tallos florales de clavel estándar cv. delphi a primer pico de producción. el ensayo se estableció en un invernadero, en el sena ubicado en el municipio de mosquera (cundinamarca, colombia). se sembraron esquejes en tres tipos de sustrato (100% cascarilla de arroz quemada; mezcla de 65% de cascarilla de arroz quemada y 35% de fibra de coco; mezcla de 35% de cascarilla de arroz quemada y 65% de fibra de coco). la tb se estimó mediante el ajuste de un modelo exponencial entre la tasa de aparición de nudos y la temperatura acumulada. se usó el método de euler para la simulación de nudos y el desarrollo fenológico de la planta se determinó a través del tiempo térmico. el tipo de sustrato no influenció la tasa promedio de aparición de nudos (0,102 nudos/día). el valor estimado de la tb fue de 0,12°c. a partir del pinch, y hasta la aparición del botón floral se acumularon 1.363,2 grados día (gdd); y el pico de cosecha se alcanzó a los 2.226,5 gdd. la aparición de nudos fue un proceso acelerado en los primeros estadios de desarrollo, que disminuyó paulatinamente luego de la aparición del botón floral. el máximo número de nudos observado fue 16,18 y el máximo estimado por el modelo fue 16,89. el modelo se ajusta de manera satisfactoria para las condiciones evaluadas y presenta un bajo índice de raíz cuadrada del cuadrado medio del error (rsme = 0,28). phenological models are designed to understand and predict plant development. the aim of this study was to determine the base temperature (tb) for node appearance, and according to this relationship, to generate a phenological model for the first production peak of standard carnation cv. delphi. the trial was established in the sena facilities of the municipality of mosquera (cundinamarca, colombia). there, under greenhouse conditions, carnation cuttings were planted in three different substrates (100% burnt rice husks; mixture of 65% burnt rice husks and 35% coconut fiber; mixture of 35% burnt rice husks and 65% coconut fiber). tb was estimated by adjusting the exponential model for node appearance rate and accumulated temperature. euler’s method was used for node simulation, and plant phenological development was determined through thermal time. the type of substrate did not influence node appearance average rate (0.102 nodes/day). estimated tb was 0.12°c, whereas 1,363.2 degree day (dd) accumulated from the pinch to flower bud appearance, and the harvest peak was reached at 2,226.5 dd. node appearance proceeded rapidly in the earlier development stages, to gradually decline after flower bud appearance. while the maximum number of observed nodes was 16.18, the model estimated the same parameter in 16.89. the model fits adequately the observed data, and shows a low square root of mean square error index (rsme = 0.28). key words: development, base temperature, thermal time, simulation. palabras clave: desarrollo, temperatura base, tiempo térmico, simulación. fecha de recepción: 28 de septiembre de 2009. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 facultad de ingeniería, universidad de la sabana, bogotá (colombia). 3 autor de correspondencia. malopezm@unal.edu.co agronomía colombiana 28(1), 47-54, 2010 el desarrollo de un cultivo depende en gran medida de la temperatura y del fotoperíodo; sin embargo, en el trópico la temperatura es la variable ambiental con mayor influencia en el desarrollo de los cultivos. el efecto de la temperatura se ejerce a través de su acción sobre las reacciones enzimáticas modelo de aparición de nudos en clavel (dianthus caryophyllus l.) cv. delphi cultivado en sustratos node appearance model for substrate grown carnation (dianthus caryophyllus l.) cv. delphi miguel ángel lópez m.1, 3, bernardo chaves, víctor julio flórez r.1 y melba ruth salazar2 introducción colombia es el primer proveedor de flores de corte a estados unidos y el segundo exportador a nivel mundial. el clavel estándar y el miniclavel son, después de la rosa, los cultivos de flores de mayor importancia para el país con un 20% del área sembrada (asocolflores, 2008). 48 agron. colomb. 28(1) 2010 que directa o indirectamente intervienen en los procesos de desarrollo (baker y reddy, 2001; normand y léchaudel, 2006). en clavel de acuerdo con holley y baker (1991) una vez se inicia el botón floral, la temperatura es el factor más importante en su desarrollo, aún más que el fotoperíodo. en la agricultura la combinación del tiempo y la temperatura resulta en el denominado tiempo térmico (tt) o también conocido como suma de calor, grados día, grados día de desarrollo o tiempo fisiológico. este enfoque se ha utilizado en numerosos estudios para describir la fenología de cultivos como maíz, caña de azúcar, melón, garbanzo y algodón (campbell et al., 1998; baker et al., 2001; ruiz et al., 2002; viator et al., 2005; soltani et al., 2006). la velocidad de desarrollo se puede determinar a través del inicio y el final de las fases y las etapas (schwartz, 1999) o, mediante el conteo semanal del número de nudos, con la duración o el tiempo transcurrido desde la aparición de un nudo hasta el siguiente (angulo, 2003). en condiciones de la sabana occidente de bogotá y para clavel estándar variedad nelson, baracaldo et al. (2010) determinaron que el número de nudos varía entre 18 y 21. las tasas de aparición de nudos, hojas y frutos regulan el desarrollo de las plantas; a su vez, estas tasas son una función fenológica dependiente de la temperatura (cooman, 2002). el incremento del índice de área foliar y, por tanto, la capacidad de intercepción de la radiación y el crecimiento, dependen de la aparición de nudos en el tallo (robertson et al., 2002), ya que la aparición de un nudo es un requisito indispensable para la inserción de una hoja. según ruiz et al. (2002), la relación entre la tasa de desarrollo y la temperatura es frecuentemente lineal para plantas y algunos invertebrados, y de esta relación se derivan dos conceptos importantes: el tiempo térmico y la temperatura base (tb). el concepto de tt se aplica ampliamente en agricultura y silvicultura y se define como la cantidad de grados día (gdd) necesarios para finalizar un determinado proceso de desarrollo o fase fenológica (trudgill et al., 2005). en diversos cultivos se utiliza para el cálculo de la tasa de aparición de nudos, hojas, inflorescencias y desarrollo de frutos (nesmith, 1997; brown y moot, 2004; normand y léchaudel, 2006; fleisher y timlina, 2006; salazar, 2006 y pulido, 2008); y para la producción potencial (cliftonbrown et al., 2000; salazar, 2006). de acuerdo con bonhomme (2000), para la aplicación del concepto de tiempo térmico se requiere linealidad o una relación indiscutible entre la tasa de desarrollo y la temperatura. autores como steinmaus et al. (2000), normand y léchaudel (2006) y pulido (2008) coinciden en que la calidad de la predicción y la aplicación de un modelo desarrollado a partir del concepto de tiempo térmico depende de la correcta estimación de un único parámetro, la tb. el concepto de tb se puede describir desde la perspectiva fisiológica o estadística. fisiológicamente, se define como el valor de la temperatura bajo el cual el desarrollo de un cultivo o un órgano específico de una planta se detiene. sin embargo, la tb fisiológica es difícil de determinar y para cada fase del desarrollo y para cada órgano puede existir un valor determinado (trudgill et al., 2005; pulido, 2008). estadísticamente, la tb es un parámetro con el cual se obtiene la menor variación en la acumulación de grados día para un estadio fenológico en particular (yang et al., 1995; bonhomme, 2000; trudgill et al., 2005; normand y léchaudel, 2006). los modelos fenológicos son herramientas dirigidas a conocer y predecir el desarrollo de las plantas. su aplicación incluye la estimación de las épocas de cosecha de algunos cultivos, ya que un modelo de aparición de nudos hace implícita la aparición de hojas y la mayoría de cultivos de crecimiento determinado, luego de un cierto número de nudos, se producen estructuras reproductivas, que determinan la cosecha. de esta forma, si se registra la temperatura y se conoce su relación, en términos del tiempo térmico, con la tasa de aparición de nudos, es posible estimar las épocas de cosecha a partir de diferentes escenarios de temperatura promedio diaria. el objetivo de este trabajo fue determinar la temperatura base para la aparición de nudos en clavel cv. delphi en el primer pico de producción y con base en la estimación de este parámetro, generar un modelo de simulación de aparición de nudos. materiales y métodos la investigación se llevó cabo en los invernaderos del centro de biotecnología agropecuaria del sena, ubicado en el municipio de mosquera (colombia) a 74,2° w; 4,7° n, 2.556 msnm, precipitación promedio anual de 645 mm, temperatura media anual de 14,7°c y 80% de humedad relativa. los datos utilizados en esta investigación se obtuvieron entre el 28 de junio y el 15 de noviembre de 2008. 492010 lópez m., chaves, flórez r. y salazar: modelo de aparición de nudos en clavel... se utilizaron esquejes con raíz de clavel estándar variedad delphi, de color blanco. la siembra se llevó a cabo el 15 de mayo, en camas elevadas con dimensiones de 15,00 x 0,85 m. cada cama estuvo compuesta por dos contenedores plásticos. de esta manera, en cada cama se sembraron 540 plantas, para una densidad de siembra de 24,7 plantas/m2. el pinch se realizó el 25 de junio sobre el nudo seis, cuando los tallos laterales centrales presentaban aproximadamente cuatro nudos. los sustratos empleados fueron 100% cascarilla de arroz quemada (100caq), mezcla de 65% de cascarilla de arroz quemada 35% de fibra de coco (65caq) y la mezcla de 35% de cascarilla de arroz quemada 65% de fibra de coco (35caq). para la aplicación del fertirriego se utilizó un equipo automatizado con cuatro líneas portagotero de 17 mm de diámetro por cama, con goteros hydro pc ad distanciados 20 cm y caudal 1,2 l h-1. en la tab. 1 se presentan las dos fórmulas del programa de fertilización utilizadas durante el ciclo de cultivo. las variables climáticas se obtuvieron de la estación agroclimatológica hobo (onset computer corporation, pocasset, ma), ubicada en el lugar del ensayo. la temperatura promedio diaria fue la única variable considerada para el desarrollo del modelo fenológico. los datos de temperatura fueron registrados cada 30 min, de tal forma que en un día se obtuvieron 48 datos, de los cuales se obtuvo la temperatura promedio diaria. se utilizó el diseño experimental de bloques completos al azar, con tres tratamientos (sustratos), cada uno replicado tres veces, para un total de nueve unidades experimentales. la unidad experimental fue de 12,8 m2. muestreo los datos utilizados para la construcción del modelo fenológico se obtuvieron a través de un muestreo de tipo continuo. luego del pinch se seleccionaron de manera aleatoria siete plantas por unidad experimental, es decir, 21 plantas por tratamiento. luego, se marcaron dos tallos del tercio medio de las plantas seleccionadas (nudos 3 y 4), a los cuales semanalmente se les contó el número de nudos. a las plantas seleccionadas se les garantizó perfecta competencia ubicándolas tanto en la línea como en la fila central de la cama. se evaluaron 14 tallos por unidad experimental, para un total de 42 tallos por tratamiento. el número de nudos se registró desde el pinch (programación) hasta cuando se detuvo la aparición de nudos (dos semanas después de la aparición del botón floral). también se registró la época de aparición del botón floral. modelo fenológico a partir del número de nudos observado, se calculó la tasa semanal de aparición de nudos (tan) y el número de nudos producidos a partir del pinch (nn). este último es la sumatoria de la tan semanal. se graficaron los valores de nn en función de la sumatoria de las temperaturas promedio diarias (temperatura acumulada). una vez determinada la tendencia se ajustó la curva de von bertalanffy (1) como modelo para describir el nn. esta curva es una variante del modelo de crecimiento exponencial (hunt, 1978). )1( )(ttb t eann −−= (1) y, ∑ = −= n i tbtitt 1 )( donde nnt, número de nudos en el tiempo t; a, máximo número de nudos estimado por el modelo; b, tasa de crecimiento y tt, tiempo térmico, calculado como la sumatoria de la diferencia entre ti y tb. tb es el valor teórico de temperatura en el cual la tan es cero y n es el número de días de registro de temperaturas usado para el cálculo de tt (guisande et al., 2006). para estimar los parámetros a, b y tb se utilizó el procedimiento nlin y el método de optimización de marquardt del programa estadístico sas® (sas, 2003). en este caso la tb es el valor de temperatura con el cual se obtiene la menor variación en la acumulación de grados día para la aparición de nudos. la tasa diaria de aparición de nudos (δn) se calculó a partir del modelo desarrollado. la δn es la derivada de la ecuación de aparición de nudos (2). tabla 1. fórmula media de fertilizantes aplicados al cultivo de clavel estándar cv. delphi durante el ciclo de crecimiento (mg l-1). etapa de desarrollo n p k ca mg mn fe cu zn b mo etapa vegetativa 200 30 150 150 60 0 4 1 0,5 1 0,1 producción 150 30 150 150 60 0 2 1 0,5 1 0,1 50 agron. colomb. 28(1) 2010 bttaben −=δ (2) una vez determinada la δn se llevó a cabo el proceso de simulación usando el método de euler (salazar, 2006; pulido, 2008) considerando como intervalo de tiempo un día, ecuación 3. tgddnnnnn tt ∆××+= − )(1 δ (3) donde, nnt es el valor simulado del número de nudos en el tiempo t; nnt-1 es el valor simulado del número de nudos en el tiempo t-1, δn es la tasa diaria de aparición de nudos, gdd es grados día y δt=1. resultados y discusión temperatura y tasa de aparición de nudos durante el transcurso del ensayo la temperatura presentó un valor promedio de 15,60°c, con valores máximos y mínimos promedio de 26,21°c y 9,10°c, respectivamente. la temperatura acumulada desde el pinch hasta el pico de cosecha fue 2.243,67°c. en la fig. 1 se presenta la variación de la temperatura promedio durante la investigación. el número de nudos observado en función de la temperatura acumulada desde el pinch se presenta en la fig. 2. los datos presentan una tendencia exponencial con alta tasa de aparición de nudos en las etapas iniciales de desarrollo del tallo, la cual disminuye en la época que antecede la aparición del botón floral y cesa con el inicio visible de su desarrollo. la tasa de aparición de nudos registró valores promedio de 0,714; 0,717 y 0,716 nudos/semana para los tratamientos 100caq, 65caq y 35caq, respectivamente. a partir de este comportamiento se plantea que el tipo de sustrato utilizado para establecer el clavel estándar cv. delphi no influenció la tasa de aparición de nudos, respuesta que también se corrobora en la fig. 2 y que probablemente obedece a que esta variable presenta una elevada dependencia genética. la tasa de aparición de nudos es similar a los 0,77 nudos/ semana determinados por baracaldo et al. (2010) en clavel cv. nelson cultivado en los mismos sustratos. parametrización y simulación con la tendencia de los datos y a partir del modelo exponencial modificado propuesto para estimar la temperatura base, se realizó la parametrización del modelo para la aparición de nudos y posteriormente se llevó a cabo la simulación. los parámetros estimados estadísticamente para el modelo se presentan en la tab. 2. la forma del modelo utilizado para la parametrización se refleja en la ecuación 4. nn= a(1-exp(-b(tac-(ddp*tb)))) (4) donde, nn, número de nudos; a, máximo número de nudos estimado por el modelo; b, tasa de crecimiento; tac, es la temperatura acumulada a partir del pinch; ddp, son los días después del pinch y tb, es la temperatura base. este modelo de tipo exponencial se utilizó previamente por pulido (2008), para determinar la tb en lulo sembrado en tres localidades de colombia; mientras que salazar figura 1. variación de la temperatura promedio diaria entre los meses de junio a noviembre de 2008, en el centro de biotecnología agropecuaria del sena, mosquera (colombia). 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 30 60 90 120 150 te m pe ra tu ra ( ºc ) días después de pinch 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 500 1000 1500 2000 temperatura acumulada (ºc) 100caq 65caq 35caq n o. d e nu do s figura 2. número de nudos de tallos florales de plantas de clavel estándar cv. delphi cultivadas en tres tipos de sustratos, en función de la temperatura acumulada después de pinch. 100caq = 100% cascarilla de arroz quemada; 65caq = 65% de cascarilla de arroz quemada 35% de fibra de coco; 35caq = 35% de cascarilla de arroz quemada 65% de fibra de coco. 512010 lópez m., chaves, flórez r. y salazar: modelo de aparición de nudos en clavel... (2006) implementó un modelo no lineal segmentado para estimar la tb en uchuva sembrada en cuatro localidades del país. otros autores como ruiz et al. (2002) utilizaron un modelo de regresión cuadrática para la estimación de las temperaturas cardinales y duración del ciclo de un híbrido de maíz. la tb estimada en esta investigación es estadísticamente igual a 0°c, el mismo valor que larsen y gertsson (1992) determinaron para la elongación de entrenudos en crisantemo y cercano a 1°c estimado por bois et al. (2006) para aparición de hojas en quinua en condiciones controladas. de igual manera, es similar a los 2°c reportados por bertero (2001) para la aparición de hojas en quinua en condiciones de campo y a los 2°c determinados por stapper (2001) para la aparición de la espiga en trigo. la tb determinada es menor a la reportada para otros procesos fenológicos, como los 5,2°c para la aparición de hojas en rosa (mattson y lieth, 2007). el valor de tb estimado para la aparición de nudos en los tallos de clavel se puede explicar en función de las condiciones climáticas de su centro de origen. al respecto, office of the gene technology regulator (2005) indica que el rango de origen de los miembros del género dianthus abarca desde el sur de rusia hasta la grecia alpina y las montañas auvergne de francia. en este contexto, el género dianthus estaría adaptado a regiones frías. es importante aclarar que para determinar la tb no se utilizaron datos de temperatura y número de nudos de diferentes zonas o localidades del país, sino datos obtenidos de tallos f lorales de clavel establecidos en tres tipos de sustratos pero bajo una misma condición de temperatura. el modelo exponencial modificado representó adecuadamente la aparición de nudos de las plantas cultivadas en los tres sustratos. en la fig. 3 se presenta el número de nudos observados y simulados en función del tiempo térmico en grados día (gdd). los datos simulados siguen la misma tendencia de los datos observados; sin embargo, en la etapa final los valores simulados son ligeramente superiores a los observados. en términos generales el modelo de simulación presenta un ajuste adecuado, respuesta corroborada por el bajo valor (0,28) del índice estadístico de la raíz cuadrada del cuadrado medio del error (rsme). las tasas promedio de aparición de nudos observada y estimada por el modelo se presentan en la tab. 3. se infiere que el modelo estima de manera adecuada la aparición de nudos en los tallos florales de plantas de clavel estándar cv. delphi cultivadas en los tres tipos de sustrato. en todos los casos la sobreestimación en la tasa de aparición de nudos fue inferior o igual a 0,0043 nudos/d. tabla 2. parámetros estimados (a, b y tb), error estándar y límites de confianza del modelo de regresión exponencial para la tasa de aparición de nudos en clavel estándar cv. delphi en función del tiempo térmico. parámetro estimado error estándar límites de confianza** inferior superior a* 16,89 0,4324 16,02 17,76 b* 0,000799 0,000036 0,000727 0,000871 tb* 0,1194 0,0762 -0,0338 0,2725 *a, máxima tasa de aparición de nudos; b, tasa en la cual se alcanza a; tb, temperatura base estadística. ** intervalos del 95% de confianza. figura 3. aparición de nudos en tallos florales de clavel estándar cv. delphi en función del tiempo térmico en grados día (gdd). o100caq, o65caq, o35caq corresponden a los nudos observados para los sustratos 100% cascarilla de arroz quemada; mezcla de 65% cascarilla de arroz quemada 35% fibra de coco; y mezcla de 35% cascarilla de arroz quemada 65% fibra de coco, respectivamente. s100caq, s65caq, s35caq representan los nudos simulados para los mismos sustratos. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 500 1000 1500 2000 tiempo térmico (gdd) n o. d e nu do s o100caq s 100caq o65caq s 65caq o35caq s 35caq rsme= 0,2833 52 agron. colomb. 28(1) 2010 tabla 3. tasa promedio observada y estimada de aparición de nudos en clavel estándar cv. delphi, cultivado en tres tipos de sustrato. tipo de sustrato tasa observada (nudos/d) tasa estimada (nudos/d) diferencia (nudos/d) 100caq* 0,1020 0,1055 -0,0035 65caq 0,1024 0,1055 -0,0031 35caq 0,1023 0,1066 -0,0043 * 100caq = 100% cascarilla de arroz quemada; 65caq = 65% de cascarilla de arroz quemada 35% de fibra de coco; 35caq = 35% de cascarilla de arroz quemada 65% de fibra de coco. duración de la aparición de nudos en la tab. 4 se presenta el tiempo térmico necesario para que los tallos florales de clavel produzcan cada uno de los nudos, el botón floral y alcancen el pico de cosecha. a medida que el tallo floral incrementa el número de nudos, el tiempo térmico necesario para la aparición del siguiente nudo es más prolongado. por ejemplo, para la formación del nudo cinco se necesitaron 76,5 gdd acumulados a partir de la aparición de nudo cuatro, mientras que para la aparición del nudo 16 fueron necesarios 232,6 gdd contados a partir de la formación del nudo 15. este comportamiento indica que la aparición de nudos es un proceso acelerado en los primeros estadios de desarrollo, que se vuelve lento en la medida que transcurre el tiempo. tabla 4. tiempo térmico promedio entre aparición de nudos, botón floral y pico de cosecha en tallos de clavel estándar cv. delphi cultivado en sustratos. número de nudo días gdd1 gdd acumulados (tt)2 5 4,9 76,5 76,5 6 10,2 81,3 157,8 7 15,8 87,1 244,9 8 21,9 93,5 338,4 9 28,4 101,1 439,5 10 35,5 110,0 549,5 11 43,3 120,7 670,2 12 51,9 133,6 803,8 13 61,6 149,2 953,0 14 72,6 170,3 1.123,3 15 85,2 196,2 1.319,5 botón 88,0 43,7 1.363,2 16 100,3 232,6 1.552,1 pico de cosecha 143,8 863,3 2.226,5 1 gdd: grados día necesarios para la aparición del nudo siguiente 2 tt: sumatoria de grados día (gdd). un comportamiento similar fue reportado por baracaldo e ibagué (2006) para la longitud de los entrenudos del tallo floral de clavel cv. nelson cultivado en los mismos sustratos. los autores indican la existencia de una relación directa entre la longitud de los entrenudos 5 al 13 y el tiempo cronológico de aparición del nudo. de esta forma, los entrenudos más jóvenes (11, 12, 13) presentan mayor longitud que los entrenudos viejos (5, 6, 7). la aparición del botón floral se produjo como resultado de la acumulación de 1.363,2 gdd mientras que el pico de cosecha se presentó cuando el tallo floral acumuló 2.226,5 gdd, sumados a partir del pinch o despunte. la acumulación de temperatura necesaria para la aparición del botón es superior a los 1.245 gdd reportados para la aparición del primer botón floral en lulo (pulido, 2008). con base en la tb determinada en el presente trabajo, los requerimientos de tt presentados en la tab. 4 y la temperatura promedio obtenida a partir de los datos históricos registrados por la estación hobo entre los meses de septiembre de 2007 y junio de 2009 (15,38ºc), se desarrolló una tabla de monitoreo del desarrollo de clavel estándar cv. delphi orientada a conocer el estado del desarrollo del cultivo (atrasado, normal o adelantado), de acuerdo al tiempo en días y al número de nudos de los tallos florales. esta herramienta se presenta en la tab. 5. tabla 5. herramienta para el monitoreo fisiológico para clavel estándar cv. delphi, de acuerdo con el número de nudos, al tiempo en días transcurridos después del pinch (ddp) y al tiempo térmico (tt). evento fenológico ddp transcurridos tt nudo 5 5 76,5 nudo 6 10 157,8 nudo 7 16 244,9 nudo 8 22 338,4 nudo 9 29 439,5 nudo 10 36 549,5 nudo 11 44 670,2 nudo 12 53 803,8 nudo 13 63 953,0 nudo 14 74 1.123,3 nudo 15 87 1.319,5 botón floral 90 1.363,2 nudo 16 102 1.552,1 pico de cosecha 146 2.226,5 532010 lópez m., chaves, flórez r. y salazar: modelo de aparición de nudos en clavel... la herramienta de la tab. 5 es aplicable a los cultivos de clavel donde el pinch se realice cuando los tallos laterales centrales cuenten en promedio con 4 nudos. de acuerdo con la herramienta de monitoreo fisiológico se puede decir, por ejemplo, que cuando un cultivo de clavel estándar cv. delphi de la sabana occidente de bogotá tenga 44 ddp, es decir, 670 gdd debe presentar en promedio 11 nudos en los tallos laterales centrales. si luego de realizar la evaluación se encuentra un número de nudos inferior, se puede concluir que el desarrollo del cultivo está “atrasado” y, por tanto, es necesario planear estrategias de manejo orientadas a superar dicho “atraso”.. conclusiones el modelo desarrollado presenta un buen ajuste para las condiciones de estudio. para su validación, se recomienda su evaluación en otras localidades con diferentes condiciones medioambientales. la aparición de nudos en los tallos florales de clavel estándar cv. delphi presentó un comportamiento de tipo exponencial en función del tiempo térmico y se ajustó de manera satisfactoria a la curva de crecimiento de von bertalanffy. la tasa de aparición de nudos en el tallo floral fue igual para los tres sustratos evaluados. la temperatura base estimada a partir del modelo para la aparición de nudos en el tallo floral de clavel estándar cv. delphi fue de 0,12°c, con un número máximo de nudos estimado por el modelo de 16,89. la aparición de nudos en clavel es un proceso acelerado en los primeros estadios de desarrollo, que disminuye en la medida que transcurre el tiempo. de esta manera, para la aparición de los primeros nudos se necesita una menor acumulación de gdd con respecto a la aparición de los últimos nudos. la aparición del botón floral en los tallos de clavel estándar cv. delphi se produjo como resultado de la acumulación de 1.363,2 gdd, mientras que el pico de cosecha se alcanzó a los 2226,5 gdd, sumados a partir del pinch o despunte de las plantas. agradecimientos los autores agradecen a colciencias, al sena centro de biotecnología agropecuaria, a ceniflores asocolflores y a la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, entidades financiadoras del proyecto producción más limpia de rosa y clavel con dos sistemas de cultivo sin suelo en la sabana de bogotá, en el marco del cual se desarrolló la presente investigación. a suata plant s.a. por donar el material vegetal y a brenntag colombia s.a. por suministrar las soluciones nutritivas. literatura citada angulo c., r. 2003. frutales exóticos de clima frío. bayer crop science, bogotá. asocolflores. 2008. actividades 2007. asociación colombiana de productores de flores, bogotá. baker, j., d. leskovar, v. reddy y f. dainello. 2001. a simple phenological model of muskmelon development. ann. bot. 87, 615-621. baker, j. y v. reddy. 2001. temperature effects on phenological development and yield of muskmelon. ann. bot. 87, 605-613. baracaldo a., a. del p., a. ibagué o., v.j. flórez r. y b. chaves c. 2010. crecimiento en clavel estándar cv. nelson, en suelo y en sustratos. bragantia 69(1), 1-8. baracaldo, a. del p. y a. ibagué. 2006. evaluación de crecimiento en clavel estándar cv. ‘nelson’ a segundo pico de cosecha en suelo y en sustratos. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. bertero, h.d. 2001. effects of photoperiod, temperature and radiation on the rate of leaf appearance in quinoa (chenopodium quinoa willd.) under field conditions. ann. bot. 87, 495-502. bois, j.f., t. winkel, j.p. lhomme, j.p. raffaillac y a. rocheteau. 2006. response of some andean cultivars of quinoa (chenopodium quinoa willd.) to temperature: effects on germination, phenology, growth and freezing. eur. j. agron. 25, 299-308. bonhomme, r. 2000. bases and limits to using ‘degree.day’ units. eur. j. agron. 13, 1-10. brown, h.e. y d.j. moot. 2004. main-stem node appearance of lucerne regrowth in a temperate climate. en: 14th international crop sciences congress. lincoln university, canterbury, new zealand. campbell, j., m. robertson y c. grof. 1998. temperature effects on node appearance in sugarcane. aust. j. plant physiol. 25, 815-818. clifton-brown, j.c., b. neilson, i. lewandowski y m.b. jones. 2000. the modelled productivity of miscanthus x giganteus (greef et deu) in ireland. ind. crops prod. 12, 97-109. cooman, a. 2002. feasibility of protected tomato cropping in the high altitude tropics using statistical and system dynamic models for plant growth and development. tesis de doctorado. faculteit landbowkundige en toegespaste biologische, katholieke universiteit leuven, weterischappen, belgium. fleisher, d.h. y d. timlina. 2006. modeling expansion of individual leaves in the potato canopy. agr. for. met. 139, 84-93. guisande, c., a. barreiro, i. maneiro, i. riveiro, a. vergara y a. vaamonde. 2006. tratamiento de datos. ediciones díaz santos, madrid. 54 agron. colomb. 28(1) 2010 holley, w.d. y r. baker. 1991. carnation production ii. kendall publishing company. colorado state university, denver, co. larsen, r. y u. gertsson. 1992. model analysis of shoot elongation in chrysanthemum x morifolium. scientia hort. 49(3-4), 277-289. hunt, r. 1978. plant growth analysis. edward arnold publishers, london. mattson, n.s. y j.h. lieth. 2007. the effect of temperature on yearround development of rose shoots initiated using cutting or bending. acta hort. 751, 121-129. nesmith, s.d. 1997. summer squash (cucurbita pepo l.) leaf number as influenced by thermal time. scientia hort. 68, 219-225. normand, f. y m. léchaudel. 2006. toward a better interpretation and use of thermal time models. acta hort. 707, 159-164. office of the gene technology regulador. 2005. the biology and ecology of dianthus caryophyllus l. (carnation). department of health and ageing, australian government, canberra, australia. pulido, s. 2008. desarrollo de un modelo fenológico de lulo (solanum quitoense lam.). tesis de maestría, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. robertson, m.j., p.s. carberry, n.i. huth, j.e. turpin, m.e. probert, p.l. poulton, m. bell, g.c. wright, s.j. yeates y r.b. brinsmead. 2002. simulation of growth and development of diverse legume species in apsim. austral. j. agr. res. 43, 15-25. ruiz, j., h. flores, j. ramírez y d. gonzález. 2002. cardinal temperatures and length of maturation cycle of maize hybrid h-311 under rain fed conditions. agrociencia 36, 569-577. salazar, m.r. 2006. un modelo simple de producción potencial de uchuva. tesis de doctorado. faculta de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. sas, sas institute inc. 2003. the nlin procedure. sas/stat user’s quick start guide, version 9.1. and online support. sas institute inc., cary, nc. schwartz, m.d. 1999. advancing to full bloom: planning phonological research for the 21st century. intl. j. biometeorol. 42(3), 113-118. soltani, a., g.l. hammer, b. torabi, m.j. robertson y e. zeinali. 2006. modeling chickpea growth and development: phenological development. field crops res. 99, 1-13. stapper, m. 2001. variation in phenolog y of wheat genotypes grown at different temperatures under similar photoperiod in southern nsw. en: australian society of agronomy, http:// www.regional.org.au/au/asa/2001/p/4/stapper.htm?print=1; consulta: marzo de 2010. steinmaus, s.j., t.s. prather y j.s. holt. 2000. estimation of base temperatures for nine weed species. j. exp. bot. 51, 275-286. trudgill, d.l., a. honek, d. li y n.m. van straalen. 2005. thermal time – concepts and utility. ann. appl. biol. 146, 1-14. viator, r.p., c.n. russell, k.l. edmisten y r. wells. 2005. predicting cotton boll maturation period using degree days and other climatic factors. agron. j. 97, 494-499. yang, s., j. logan y d. coffey. 1995. mathematical formulae for calculating the base temperature for growing degree days. agr. for. met. 74, 61-74. recceived for publication: 26 july, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 rural development and management research group (grupo de investigación en gestión y desarrollo rural), faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jpmolinao@unal.edu.co; jpatriciomolina@gmail.com agronomía colombiana 28(3), 429-435, 2010 economía y desarrollo rural keys for rural territorial development claves del desarrollo territorial rural juan patricio molina1 abstract resumen this article presents the introductory discourse of the symposium on rural development with territorial approach organized by the research group on rural management and development at universidad nacional de colombia, held in bogotá on march 4 and 5 2010. as the framework of the sixty papers presented at the symposium, the concepts of territory and rural development with territorial approach are introduced. five key elements of rural territorial development are examined. este artículo recoge las palabras introductorias al simposio internacional sobre desarrollo rural con enfoque territorial organizado por el grupo de investigación en gestión y desarrollo rural de la universidad nacional de colombia, celebrado en bogotá el 4 and 5 de marzo de 2010. como marco de las sesenta ponencias expuestas durante el evento, se introducen los conceptos de territorio y de desarrollo rural con enfoque territorial y se examinan cinco elementos claves para abordar esta temática. key words: planning, poverty, agriculture, capabilities. palabras clave: planeación, pobreza, agricultura, capacidades. introduction the international symposium on rural development with territorial approach held in bogota in march 2010 was a setting of academic interaction to conceptually and purposefully examine rural territorial development from experiences and analysis by organizations from civil society, academia, public institutions, and international agencies. interest lied in being aware of progress and testimonies on initiatives within the rural development with territorial approach, to contribute to its socialization and identification of policy proposals. this article seeks to present reflections on rural development with territorial approach, interpreting elements derived from the papers presented at the symposium. five categories or key analyses are proposed. concept of territory by nature, territory is a living reality and, thus, it is dynamic, flexible and with permanent possibilities for renovation. a territory without human beings is no longer a territory. humans give it its shape, contents and future. in addition to processes of territorial use and occupation, our relationship with its natural base, with its infrastructure and its services, with institutions and the market and, in general, our cohabitation relationships, directly or indirectly measured by those elements, bestow identity and quality to our territory. the identity of a territory is manifested by its economic and social features, demographic and cultural aspects, and environmental and political characteristics. if we deal specifically with the economic, that identity is constructed from leading sectors in its development, which result from the gradual process of specialization. our quality of life is associated to that of our territory. the symbiosis between one and the other is ever more evident. particularly in the rural environment, making it dependent on a direct and immediate relationship with increasingly scarce natural resources that require much more efficient management agreed upon collectively, and in which traditional and modern units of production coexist, whose interdependent development is necessary for long-term territorial competitiveness. concept of rural development with territorial approach hence, rural development, traditionally focused on the productive dimension of the rural population, must assign 430 agron. colomb. 28(3) 2010 more importance to the possibilities of benefiting from the varying potential of the whole territory. this assumes that small producers progress toward greater appropriation of what should be of their territory and, consequently, on new ways of relating to such. we believe that therein, in this inclusive design which emphasizes the quality of rural life as a great purpose, lays the key for rural development with territorial approach. this deals with the consensus construction of territorial strategic views from those sectors identified as key for fostering development, adding to such proposals to strengthen the role of the small producer. this would mean a transition from rural development centered on the productive unit that assumed territory as an exogenous or hardly modifiable variable to one that incorporates rural development as an endogenous variable, as a way of more decisively influencing upon the income and quality of life of the productive unit, whether it is or not agricultural in nature. what is important is the articulation of the specific activity with the territorial context in which it is located. carlos julio jara, director of iica sustainable rural development (costa rica), and germán escobar rimisp researcher will address in depth these concepts related to rural territorial development (escobar, 2010; jara, 2010). in 1961, eminent professor lauchlin currie, formulator of the national program for economic and social development “operación colombia”, suggested: “the model we propose for colombia is not one of a nation full of peasant proprietors working in their small properties with hand tools, but rather of a nation like canada or the united states where a relatively small number of large farm owners cultivating the best land and employing modern techniques and a lot of machinery, have reached enormous progress in agricultural productivity, with consequent welfare for their countries. the selection of these two models will be decisive for the future of colombia” (lópez, 1962). and added alluding to the smallholding that, more than employment, what is important is what the work produces and this unfortunately, is extremely low (currie, 1961). today, 50 years later, it is no secret that rural-urban migration has been more due to the crisis of the sector than to the transformation process of the agrarian structure, according to that desired by currie, with highly efficient producers of food and raw materials, and without poor smallholders who would have more productive jobs and better quality of life in the cities. in effect, for him the basic explanation of colombia’s backwardness lay in that about 60 or 70% of the workforce was unemployed (in disguised manner or dedicated to working with near-zero productivity), according to results of his analysis for the time (currie, 1965). alternately, it has not been possible to consolidate a development model based on strengthening land ownership and its equitable distribution, from the successful implementation of agrarian reform policies, as a strategy to deliver the countryside from poverty and the nation from its backwardness. we failed both ways. instead of the agrarian revolution posed by any of these two options, a combination of phenomena has occurred reinforcing a bimodal structure that evidence, in some instances, consolidation of nuclei of rural economy competitively articulated to markets and development of modern production systems appertaining to commercial agriculture; and, in others, sociopolitical degradation with implications on the concentration of property and in displacement of the population. of the eight-million agricultural workers that existed during the 60s, a population estimated around four-million remains, which continues being considerably important not only in terms of their contribution to employment and national output, but also to the nation’s political stability (garay et al., 2009). we could state that the agrarian reform and rural development policies integrated to the 70s and 80s already had ingredients of territorial vision, but without having resolved it, an issue addressed by absalón machado in his analysis of the historical context (machado, 2010). to deepen into these ideas, we present valuable international experiences: rosa gallardo from universidad de córdoba (spain) on the european case (gallardo, 2010); miguel da silveira from embrapa on the brazilian case from the perspective of the multi-functionality of family agriculture (d śilveira, 2010); maría oliva lizarazo from iica ecuador on the latin-american global vision; and álvaro rivas from universidad nacional de colombia on experiences in honduras. additionally, we have the presentations on mexico, bolivia, and guatemala by luis natividad, juan peter nina, and alma lorena del cid (del cid pérez, 2010), added to the contributions from universidad de caldas and from universidad nacional on conceptual approaches (aranda et al., 2010) and methodologies to identify territories (montoya et al., 2010). 4312010 molina: keys for rural territorial development certain keys for the rural development with territorial approach from the abstracts of the presentations and from our group experience, certain keys are suggested, some long-standing and not yet resolved, which are pertinent for the territorial approach and for the purposes of the symposium. first key: territorial planning the quality of a territory is directly associated to its planning, that is, to the solution of conflicts of land use and of its occupation by the people. this is one of the main problems of the rural nation. according to most revealing data we have on agriculture, there are only 4.9-million hectares when the vocation is in the order of 15-million, a low figure compared to the 114-million hectares in the national area. in pasture for livestock on the contrary, we have 42-million against a vocation of 18-million (igac, 2002). this means we are using more than twice of the suitable land for cattle raising and only a third of that suitable for agriculture. plans for rural municipal planning because their lack of financing and of sufficiently disaggregated primary information contradict consultation processes with the population. regarding the rural, these plans should have greater rigor and disaggregation at the countryside level, as a basic municipal subdivision, and should be elaborated in participative manner. otherwise, we will continue with exercises not pertinent to the realities we are seeking to modify. to illustrate this first key, we present several works from universidad nacional (palmira, medellín, bogotá, and idea branches), from universidad distrital, and from fundación esawá. second key: rural poverty and local capabilities rural poverty has been a historic constant. according to the mission for the connection of the series of employment, poverty and inequality (mesep, 2008), the estimation for 2008 indicates that of the 11,048,014 rural inhabitants in colombia (equivalent to 25% of the country’s total population), 65.2% are poor, i.e., 7,203,170 inhabitants. agricultural workers, being the poorest in the rural environment, correspond to at least the rural indigent population that, according to the same source, amounts to 3,601,685 inhabitants. this dramatic reality cannot be disregarded. life in the rural world continues closely linked to agricultural activity: 74% of the rural homes are related to agriculture (crece, 2006). but the economic diversification of the rural world is also undeniable, as an indicator of adaptation to the new development challenges. diversification and specialization, accompanied by the generation of productive employment and incomes, by technological development and innovation, by changes in the structure of the property, and by new territorial possibilities for broad population sectors, by endogenous development and by construction of interregional balances to mitigate the lag of the most backward regions, are ways of facing the multi-causal phenomenon of rural poverty. on this broad variety themes, we will have presentations from esap (higher school for public administration) on food safety and territorial development, from the council on competitiveness in nariño on competitiveness and agro-ecology (ruiz, 2010); from iica (inter-american cooperation institute for agriculture) on adoption of territorial approaches based on the experiences in southern tolima; from ecofibras on natural fibers in curití (santander); from the faculty of veterinary medicine and zoo-technology at universidad nacional on milk commercialization channels in the province of sugamuxi, ornamental fish production in the amazon, and plantain problems in quindío; and from the agricultural entrepreneurial provincial center (agrosur) in huila. but the issue of rural poverty does not only afflict agricultural workers, who represent 60% of the rural poor. identifying the other sectors is a fundamental task in each territory. the perspective of rural development with territorial approach must serve to visualize new strategies of attacking rural poverty from all the population sectors. with this logic in mind, strengthening the local capacities is the order of the day. there are several papers addressing this topic. we cite those from the management and rural development group at universidad nacional (pachón, 2010), (parrado, 2010a), (ángel, 2010), the one from universidad nacional at palmira on the collective construction of endogenous growth, the one from universidad de caldas on the importance of traditional knowledge, the one from corpoica and from the pba corporation addressing participant rural innovation and rural extension, as mechanisms of participation to bridge the communication gap between state institutions and the population (gutiérrez, 2010). additionally, some reflections on rural productive enterprise and human rights and sustainability are addressed in papers from 432 agron. colomb. 28(3) 2010 corporación plantta (salcedo, 2010) from universidad de la salle (murcia, 2010) and from the rural management corporation (chaparro, 2010). strong state support to employment and income productive projects is a necessity, which generates accumulative impacts in development and in combating pover t y. thus, understanding the main tendencies of agricultural development is a necessary framework to set paths for rural development, concerning the challenge of making small producers participants of the possibilities offered by the new production dynamics and the expanding markets. doctor juan josé perfetti illustrates on the issue (perfetti, 2010). it is surprising that, with state support to productive projects of employment and income generation to decisively attack poverty, it is difficult to institutionalize suitable instruments, proven by initiatives of international cooperation. we are referring, for example, to the proposals of the midas program presented in one of the papers. enhancing local capacities also assumes addressing another new theme among us. it is the structuring of regional networks that involve public and private players (bayona et al., 2010). this means that relationships among players in a territory gain in diversity and content around purposes of common benefit. these networks would start from a basic level of mutual awareness among players, but would have a potential for evolution toward cooperation among its members and toward higher levels of association, on the basis of values like solidarity and trust. the role of the state is decisive in promoting those networks, when dealing with territories with unarticulated players. nevertheless, that role should start losing importance with the development of the networks (perfetti et al., 2009). the aforementioned places us in the field of local institutions. for the rural poor to access state policies, including those designed to favor them; a strong local institution is required. experience shows that, in addition to formulating good policies, there should be conditions for these to reach the poor. without strengthening local institutions, there is little that can be done. the problem lies in the lack of resources in many municipalities, because of the few central government transferences or their low fiscal effort. it is desirable that the territorial institutions assume a leading role in their economic development, overcoming inefficient public management, more concerned on spending than on setting results and accountability for achievements. the creation of wealth by the private sector should revert, via estate taxes, to strengthening territorial administrations. in this sense, much still needs to be done: according to the geographic institute igac (instituto geográfico agustín codazzi) figures, even though during the 2000 to 2009 period the appraisal of the rural zone increased by 10.8% annually, only 52.8% of the rural properties are updated (igac, 2009). complementarily to local institutional strengthening, it is convenient for national policies to have highly qualified and decentralized teams for territorial accompaniment, which promote and monitor the application of those policies and facilitate self management. but there are also territories where creation of new institutions is required. these are areas of poverty and of agrarian boundary, affected by illicit crops and violence, which are hardly starting a reconversion process towards the legal economy. in such, for some years consolidation plans have been conducted, through the coordinated presence of national programs. given that the future of the state in those zones is at stake, it is fundamental to progress in the creation of new local institutions in line with those contexts, to offer opportune and effective responses by the state to basic problems of social insertion. institutions, as designed from the national level, do not have the capacity to respond to that challenge. the issue of illicit crops and violence incorporates particularities to rural development in colombia, especially in affected areas. papers like the one from the social corporation for community advise and training in casanare and the one from the agricultural workers association from valle del río cimitarra will address this issue from their territorial realities. enhancement of local capacities is also effective in the multiplication of policies for the rural environment. policies from the ministry of agriculture, formerly the most important for the rural environment, are now among many coming from a great diversity of sectors: in 2006, 278 programs had been identified for rural environment, distributed into 10 areas of policy and 32 participating institutions (iica, 2006). those local capacities are indispensible to channel national resources toward territories that increasingly compete for them. third key: land tenure and agrarian structure within contexts of profound inequities in the distribution of property, it is very difficult to unleash real processes of 4332010 molina: keys for rural territorial development rural development with a territorial approach, i.e., to construct territories offering options for everyone. we feel that agrarian reform and rural territorial development are two sides of the same coin: one cannot be addressed without the other. the problem afflicting the nation in this aspect continues being extremely serious. igac in its atlas on land tenure in colombia, based on cadastral records, son to be published, ratifies it thus: increased gini coefficient in the last 30 years and increase of the national average of the property. for a state that has suggested agrarian reform policies for the last 60 years, it has been complicated to carry out effective redistribution processes, because of the lack of true political will and because of being lost in a legal labyrinth. disorganized migration to urban centers or to aperture areas of the agrarian frontier has meant assuming enterprises destined to fail under squalid living conditions, either because of the lack of adequate housing and employment, or because of distancing from economic circuits. constructing territory under these conditions of instability is a task with enormous obstacles. the nation requires a new agrarian reform policy that, from the perspective of rural development with territorial approach, rigorously incorporates novel elements on which the state has advanced. we are referring to studies of the conflict of use, to that of the vegetal coverage, to that of the ecosystems, to that of the soil which indicate their potentials and qualities, and to those of land tenure, added to the municipal data bases in socioeconomic, cadastral, real estate taxes, and fiscal terms. conjugating and superimposing all these variables by regions; currently, the nation has excellent technical possibilities to suggest a more coherent agrarian reform. the answer continues being a firm policy decision. the aforementioned leads us to proposing that management of rural territorial development policies should be assumed from two complementary approximations: the local and the national. there are policies that must be addressed from the national level. the agrarian reform is one of them. there are also policies that should be placed within the local, as those generating local capacities, according to that already stated. fourth key: the local dimension and its relationship with the national dimension we must overcome the disagreement between the sectorial and territorial approximations. they are not exclusive; on the contrary, both are necessary. the problem is that in colombia the sectorial policy tends to be self-centered, disconnected from other sectors and ignoring the territorial views, crucial for their success. we try to establish a dialogue and feedback between both types of policies. whenever warranted, the sectorial policies should have adaptive flexibility to regional particularities and the territorial levels must strengthen their technical capacities. unfortunately, many municipal or departmental plans continue being a sum of sectorial proposals that do not integrate a territorial vision. likewise, there are policies that should stem from the territorial orbit and be from its direct incumbency. this is a rather unexploited field of work of availing of complementarities with national policies. here we find interesting developments in municipalities neighboring big urban centers. bogota, for example, has established its own policy to support rural municipal zones to improve the supply of food products to the capital. these themes of urban-rural relationships will be addressed and presented by universidad javeriana, universidad nacional at medellín, universidad de caldas, universidad nacional at bogotá (parrado, 2010b), and the secretary for the economic development of bogotá. fifth key: contextual formation and disciplinary formation the role of academia in the rural sector, regarding the formation of professionals in rural development, should be based on recognizing that human beings are a vital constitutive part of our territories, which we construct and transform, and that in the final analysis, we are the subject of work of territorial development. the multiple relationships of human beings with their territory constitute integrality. merely for the study’s convenience, we separate each of those relationships with: the market, production, natural resources, family, neighbors, production unit, and institutions. we also overlook that men and women as couples constitute units that are complemented in decisions and actions. it is wrong to assume that each of those parts constitutes an autonomous and hermetic whole. we forget that said fragmentation by parts is merely for convenience. organized construction isolated structures of analysis is dangerous, given that we design a reality that does not exist. upon stumbling on the dismembered, articulation elements are neglected or are lost in analysis. the university’s function is to provide structuring formation in capacity for synthesis and formulating relationships. professionals trained in rural development should 434 agron. colomb. 28(3) 2010 not only master the discipline’s tools of analysis that give identity to their career, but they should also be familiarized with dealing with complex economic, social, policy, ecologic, cultural, and demographic interrelations, as well as important phenomena in the life of a territory. these professionals must know how to observe and unbind participative processes, find a balance between the ideal and the desirable against the practical and the possible; and they must know how to establish alternatives and select priorities. finally, they must know how to contextualize and contextualize themselves. in careers like agricultural engineering, just to cite one, which is at the heart of rural development, there are tensions between disciplinary formation and contextual or relational formation. while the disciplinary increases in specialization in light of the rapid developments in science, the contextual gains complexity through multiplication of relationships and the rate of changes in the environment. we are convinced that the contextual formation is greatly beneficial for professionals, given that in the short term it will help them clarify their individual inclinations and preferences and in the long term it will permit them to work better in their field of discipline. to progress in that formation, we believe the university-territories link should be strengthened. we will have several papers on t hese t hemes li ke t he one f rom universidad de cundinamarca and agrovisión on the agronomist required by colombia, the one from instituto universitario de la paz (la paz university institute), the one from corpoica on comprehensive training of communities, the one from the collective of rural integration from the faculty of agriculture at universidad nacional (chiquillo, 2010) (beltrán del río and lópez, 2010), and the one on strategy from the group on rural management and development at universidad nacional (molina, 2010). conclusions the challenges of rural environment in terms of territorial organization, of struggle against poverty, of construction of local capacities, of equity in land distribution, of harmonization of sectorial and territorial policies, and of formation of human resources, invite to the search for new approximations to rural development that incorporate a broad and integrating view of the territory. the response to the invitation call to the international colloquium on rural development with territorial approach, held in 2010, indicates that there are multiple experiences from academia, civilian organizations, public institutions, and international agencies, with valuable input and contributions to progress in methodologies and proposals of rural territorial development policy. the international presentations also highlight that many countries in latin america are delving in the conceptualization of rural territorial development and are progressing in a dynamic focused on the construction of rural territories that recognizes the leading and multifunctional role of family agriculture. literature cited ángel, j.e. 2010. capacidades locales para el desarrollo rural con enfoque territorial. caso provincia oriente de cundinamarca colombia. pp. 45-46. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. aranda, y., j. combariza, g. muñoz, and c. parra. 2010. el concepto de desarrollo territorial rural: una revisión y aportes para su construcción. pp. 100-101. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. bayona, n.m., j. ángel, and f. pachón. 2010. la vecindad territorial, productiva y comercial como enfoque para el fortalecimiento organizacional y desarrollo territorial en el páramo de sumapaz. pp. 56-57. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. beltrán del río, l. and l. lópez. 2010. el reto de las universidades ante lo territorial. p. 118. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. chaparro, a. 2010. emprendimientos agrarios y rurales más sustentables. p. 84. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. chiquillo, o.a. 2010. la academia colombiana y su irresponsabilidad con el desarrollo del sector rural. p. 41. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. crece, centro de estudios regionales cafeteros y empresariales. 2006. pobreza rural: diagnóstico y evaluación de las políticas nacionales. misión para el diseño de una estrategia para la reducción de la pobreza y la desigualdad, manizales, colombia. currie, l. 1961. operación colombia, un programa nacional de desarrollo económico y social. nueva economía 5, 75-76. currie, l. 1965. un 70% de nuestra fuerza trabajadora está desempleada. acción liberal 2, 75-76. del cid pérez, a.l. 2010. potencialidad del capital simbólico en espacio rural como generador de desarrollo territorial. pp. 102-104. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. 4352010 molina: keys for rural territorial development d śilveira, m. 2010. experiencia brasilera. multifuncionalidad de la agriculta familiar. pp. 32-33. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. escobar, g. 2010. el enfoque territorial del desarrollo rural. pp. 2728. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. gallardo, r. 2010. evolución conceptual y política del desarrollo rural en europa. pp. 29-31. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. garay, l.j., f. barberi, and i. cardona. 2009. impactos del tlc con estados unidos sobre la economía campesina en colombia, resumen ejecutivo. misión para el diseño de una estrategia para la reducción de la pobreza y la desigualdad, manizales, colombia. gutiérrez, o. 2010. acompañamos, no intervenimos. experiencia puntual de la participación en proyectos de innovación participativa en cundinamarca y boyacá – colombia. pp. 87-88. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2002. zonificación de los conflictos de uso de las tierras en colombia. bogota. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2009. análisis geográficos no. 42. bogota. pp. 47, 49. iica, inter-american institute for cooperation on agriculture. 2006. observatorio de territorios rurales, bogota. jara, c. 2010. territorios y universidad. pp. 1-13. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. lópez, p. 1962. la operación colombia y el impase de la burguesía. estrategia 1, 11. machado, c.a. 2010. lecciones del desarrollo rural, desafíos y enfoques del desarrollo rural. pp. 17-24. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. mesep, misión para el empalme de las series de empleo, pobreza y desigualdad. 2008. resultados fase 1: empalme de las series de mercado laboral, pobreza y desigualdad. en: departamento nacional de planeación, http://www.dnp.gov.co/portalweb/ linkclick.aspx?fileticket=rhxizqtbkm8=&tabid=337; consulted: december, 2010. molina, j.p. 2010. construcción de un programa de investigación en gestión y desarrollo rural, caso de la región del tequendama. in: leiva, f. (ed.). avances de la investigación agronómica 2009 (on line). libro en edición. centro editorial, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. montoya, i., a. montoya, i. rubiano, and a. navas. 2010. identificación y metodologías de sistemas para la identificación de territorios. pp. 36-37. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. murcia, h. 2010. modelo agroempresarial con enfoque territorial, para el desarrollo alimentario. pp. 114-115. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. nina, j.p. 2010. gestión territorial y normas comunales. pp. 5860. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. pachón, f. 2010. percepciones de desarrollo rural de algunos miembros de nucleos emprendedores en la provincia del tequendama (cundinamarca). p. 53. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. parrado, a. 2010a. núcleos de emprendedores rurales. una propuesta para el desarrollo rural con enfoque territorial. p. 111. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. parrado, a. 2010b. dinámicas de integración urbano-rurales. un análisis institucional para el caso de bogotá y la provincia de oriente de cundinamarca. p. 113. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. perfetti, j.j. 2010. nuevas tendencias en la agricultura. pp. 25-26. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. perfetti, j.j., j.p. molina, and j.c. gallego. 2009. propuesta de una política nacional de asistencia técnica agropecuaria. midas, bogota. rivas, a. 2010. proyecto de desarrollo local autogestionario con enfoque multifuncional de la agricultura como propuesta de desarrollo rural en copan, honduras, estudio de caso. pp. 34-35. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. ruiz, i. 2010. industrias sensibles: el futuro competitivo de nariño. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. salcedo, g. 2010. experiencias de la corporación plantta en los departamentos de córdoba, huila y la ruralidad de bogotá. pp. 98-99. in: memorias primer coloquio en desarrollo rural con enfoque territorial. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. resumen abstract en este estudio se evaluó el efecto de tres niveles de npk a la siembra (500, 1.500 y 3.000 kg·ha-1) en combinación con ca (0, 2, 3 y 7 meq·100g-1), mg (0; 0,7; 1,4 y 3,0 meq·100g-1), b (0; 0,5; 1,0 y 2,0 ppm) y s (0, 10, 20 y 40 ppm) sobre el contenido de azúcares reductores y la gravedad específica de la papa variedad diacol capiro, en dos tipos de suelo. se utilizó un diseño central compuesto 3×2×3×2 para el nivel de 1.500 kg·ha-1 y 2×2×2×2 para los niveles de 500 y 3.000 kg·ha-1. la fertilización con 500 kg·ha-1 de npk presentó en ambos suelos los mejores resultados para gravedad específica. en el suelo de santa rosa los niveles de 1.500 kg·ha-1 y 3.000 kg·ha-1 no mostraron diferencias estadísticas para los azúcares reductores con valores promedio de 0,750 y 0,631, respectivamente; el nivel de 500 kg·ha-1 presentó un promedio de 0,918. en el suelo de la unión esta variable no presentó diferencias estadísticas en los niveles npk evaluados. los niveles de ca, mg, b y s no tuvieron un efecto estadísticamente significativo sobre la gravedad específica ni sobre el contenido de azúcares reductores de los tubérculos. this research was carried out to evaluate the effect of three npk levels of soil (500; 1,500 and 3,000 kg·ha-1) in combination with ca (0, 2, 3 and 7 meq·100g-1), mg (0, 0.7, 1.4 and 3.0 meq·100g-1), b (0, 0.5, 1.0 and 2.0 ppm) and s (0, 10, 20 y 40 ppm) on reducing sugar content and specific gravity in the diacol capiro potato variety under two soil types. a composite central design 3x2x3x2 for 1,500 kg·ha-1 level, and 2x2x2x2 for both 500 and 3,000 kg·ha-1levels were used. the npk fertilization with 500 kg·ha-1 showed the highest specific gravity average for both evaluated soils. for santa rosa soils, the fertilization levels 1,500 kg·ha-1 and 3,000 kg·ha-1 reported no statistical difference for the reducing sugar content with average values of 0.750 and 0.631, respectively; the level of 500 kg·ha-1 showed an average of 0.918. for the la unión soil there were no significant differences in the npk levels evaluated. the evaluated ca, mg, b and s levels did not have a significant effect on the specific gravity or on the reducing sugar content of the tubers. key words: reducing sugars, specific gravity, fertilization on andisoils. palabras clave: azúcares reductores, gravedad específica, fertilización en andisoles. fecha de recepción: 13 de febrero de 2008. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 ingeniero agrónomo, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín, capalaci@unalmed.edu.co 2 profesora asociada, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. sjaramal@unalmed.edu.co 3 profesor asociado, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín, lhgonzal@unalmed.edu.co 4 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. jmcotes@bt.unal.edu.co agronomía colombiana 26(3), 487-496, 2008 efecto de la fertilización sobre la calidad de la papa para procesamiento en dos suelos antioqueños con propiedades ándicas effects of fertilization on the industrial quality of potato in two antioquian andisol soils carlos a. palacios b.1, sonia jaramillo v.2, luis h. gonzález s.3 y josé m. cotes t.4 introducción el cultivo de la papa juega un papel importante en el sistema de alimentación global, contribuye a los requerimientos energéticos y de nutrientes de más de dos mil millones de personas en los países en desarrollo y es producida y consumida en su mayoría por los agricultores más pobres (cip, 1998). en colombia la principal actividad agrícola de clima frío es el cultivo de la papa, dicha actividad se encuentra distribuida a lo largo del territorio en un área de más o menos 110.000 ha·año-1 y la producción en 2007 fue de 1,9×106 t (faostat, 2008). el promedio de rendimiento de papa en colombia se encuentra alrededor de 17 t·ha-1, un rendimiento bajo donde pesa mucho el hecho de que un 85% del cultivo se explota en condiciones de minifundio, con limitaciones de tipo económico y tecnológico (cevipapa, 2004). el cultivo de papa en colombia se lleva a cabo en suelos con características ándicas especiales debido a que tienen sus orígenes en materiales volcánicos; son suelos de medio a alto contenido de materia orgánica, altamente fijadores de fosfatos, densidades aparentes bajas y texturas francas a arcillosas, con presencia de arcillas amorfas (alofana e imogolita), con alta retención de agua y complejos aluminio-humus. por lo general estos suelos presentan una capacidad de intercambio catiónico (cic) de media a alta, sin embargo muestran respuesta favorable a la aplicación de fertilizantes fosfóricos y potásicos, secundarios y menores (espinoza, 1998). 488 agron. colomb. 26(3) 2008 la industria de papa ha definido claramente las características que debe poseer un tubérculo para su procesamiento industrial, lo que la lleva a preferir algunas de las variedades que habitualmente siembran los agricultores. en la actualidad la demanda industrial se ha concentrado en más del 70% en la variedad diacol capiro. sin embargo, la estacionalidad de la producción, la variabilidad en la calidad de la semilla y la influencia de los intermediarios obliga a utilizar diferentes variedades (luján y arévalo, 1992). el valor de mercado que obtienen los productores de papa para la industria se basa en una combinación de rendimiento y factores de calidad del tubérculo (davenport, 2000). las características de especial interés para el procesamiento incluyen un bajo contenido de azúcares reductores (glucosa y fructosa) y una alta gravedad específica (gaur et al., 1999). existe un rango óptimo de gravedad específica para la papa industrial. talburt y smith (1967) indican que la gravedad específica de los tubérculos depende del porcentaje y la densidad de la materia seca y del porcentaje de aire en los tejidos. para las plantas procesadoras de chips es necesario tener tubérculos con valores de gravedad específica superiores a 1,090. sin embargo guenthner (2001) menciona que valores inferiores a 1,078 son penalizados por la industria procesadora, mientras que valores superiores se favorecen con mejoras en el precio de compra de la materia prima. el contenido de materia seca se relaciona directamente con el rendimiento en la fritura, la absorción de aceite y la textura del producto industrializado (pereira, 1987). agle y woodbury (1968) (schippers, 1976) reportan que la relación gravedad específica-contenido de materia seca es afectada por la variedad, la zona de producción y las condiciones de almacenamiento. la gravedad específica, además, tiene una correlación negativa con el contenido de azúcares reductores (iritani y weller, 1974; salamoni et al., 2000). hernández (1992) afirma que el contenido de azúcares reductores (glucosa y fructosa) en papa parece ser el mayor factor para estimular los atributos de calidad interna para procesamiento. estos deben ser inferiores a 0,25% o, preferiblemente, estar por debajo de 0,1% al momento de su proceso. de acuerdo con kumar et al. (2007), tubérculos con alto contenido de azúcares reductores totales (> 2%) se consideran no aptos para procesamiento de chips. los azúcares reductores en altas concentraciones ejercen una influencia negativa sobre el color de las papas fritas (pereira y campos, 1999; pereira et al., 1993), produciendo un oscurecimiento causado por la reacción entre los grupos reductores (grupos aldehídos) de los azúcares y los grupos aminos de los aminoácidos durante la fritura, conocida como la reacción de maillard (beukema y van der zaag, 1990; gaur et al., 1999). la concentración de azúcares reductores depende de la variedad, de las condiciones de crecimiento, la madurez y las condiciones de almacenamiento (pereira et al., 1993). el procesador puede hacer algunos ajustes al color durante la fritura, en principio, manipulando las condiciones de blanqueamiento. defectos como quemaduras de sol, necrosis, azúcares finales, magulladuras y manchas de color marrón influyen negativamente en la apariencia de las papas fritas y reducen su valor en el mercado (scanlon, 2003). en antioquia se han realizado muy pocos experimentos para evaluar el efecto de la aplicación de los elementos menores sobre el rendimiento y la calidad industrial de la papa, a pesar de conocerse que son muy frecuentes, en las tierras de clima frío, los contenidos bajos de manganeso, zinc, cobre y boro (muñoz, 1985). el presente trabajo tuvo como objeto evaluar el efecto de diferentes niveles de fertilización con npk combinada con calcio, magnesio, boro y azufre sobre la calidad de la papa para procesamiento en la variedad diacol capiro en dos suelos tipo andisol del departamento de antioquia. para ello se evaluaron la gravedad específica y el contenido de azúcares reductores con tres dosis de npk: baja, media y alta (500, 1.500 y 3.000 kg·ha-1), todas ellas aplicadas en relación 1:2:2. metodología material edáfico se transportaron al centro de investigación e innovación agropecuaria y forestal (paysandú, universidad nacional de colombia) aproximadamente 20 t de suelo de los municipios de la unión y santa rosa de osos, antioquia. ambos se caracterizan por ser suelos derivados de cenizas volcánicas, con propiedades ándicas, es decir, con una alta retención de fosfatos, densidad aparente inferior a 0,90 g·cm-3, altos contenidos de materia orgánica, pero inferiores a 43% (jaramillo, 1995). el suelo procedente del municipio de la unión estaba bajo un sistema de producción de papa en rotación con pastos, mientras que el municipio de santa rosa de osos estaba en barbecho y presentaba alguna contaminación de otros materiales parentales (arias y loaiza, 2002). 4892008 palacios b., jaramillo v., gonzález s. y cotes t.: efecto de la fertilización sobre la calidad de la papa para procesamiento en dos suelos antioqueños... en los lugares seleccionados para tomar las muestras de suelos se realizó una minicalicata de 25×25×25 cm para determinar el origen taxonómico; posteriormente se retiró la cobertura vegetal, pasto kikuyo (penissetum clandestinum l.), principalmente en la unión, y rastrojos bajos con alta proporción de helechos (pteridium spp.), en santa rosa de osos. el suelo u horizonte a se extrajo de la menor área posible, con el objeto de minimizar la variabilidad en sus propiedades físicas, químicas y biológicas. análisis de laboratorio se tomaron muestras para cada tipo de suelo y se llevaron al laboratorio de suelos de la universidad nacional de colombia, sede medellín, para realizar los análisis de caracterización química, además de pruebas de incubación de cada suelo en invernadero usando como fuentes de elementos carbonato de calcio, carbonato de magnesio, ácido bórico, sulfato de amonio. para la incubación las muestras se homogenizaron y luego se pasaron por una malla de 4 mm con el fin de desagregar los terrones más grandes y no dañar la estructura original del suelo. diseño experimental en campo y variables a evaluar se utilizó semilla de papa variedad diacol capiro certificada por el ica y suministrada por fedepapa. el proceso de brotación fue acelerado colocando la semilla bajo luz difusa y aumentando la temperatura; adicionalmente se asperjó con ácido giberélico a 2 ppm. se evaluaron tres niveles de npk (grado 1:2:2) en dosis de 500, 1.500 y 3.000 kg·ha-1 para representar niveles de uso de fertilizantes bajo, moderado y alto, respectivamente. para el nivel moderado se utilizó un diseño central compuesto modificado con un núcleo factorial 3×2×3×2 para calcio, magnesio, boro y azufre, respectivamente, más cuatro puntos adicionales, para un total de 40 unidades experimentales por cada tipo de suelo. para los niveles bajo y alto se utilizó un diseño central compuesto tradicional con un núcleo 2×2×2×2 para calcio, magnesio, boro y azufre, respectivamente, más cuatro puntos adicionales, para un total de 20 unidades experimentales por cada tipo de suelo. de esta forma fueron necesarias 160 unidades experimentales para evaluar los efectos principales y las interacciones dobles para los nutrimentos en los tres niveles de fertilización tradicional propuestos y en los dos tipos de suelo. se evaluó la gravedad específica en tres clases o categorías de tubérculos de acuerdo con su tamaño (≤ 2 cm, 2-4 cm y 4-6 cm) y el contenido de azúcares reductores en tubérculos de 4-6 cm. para el análisis de los datos se utilizó el programa sas system v. 9.1.3. unidades experimentales en el centro de investigación e innovación agropecuaria y forestal (paysandú) se retiró el horizonte a del lote escogido, con el fin de evitar interferencias en los resultados. se niveló el terreno y con bloques de cemento de 20 cm de alto y 40 cm de largo se construyeron 160 parcelas de un metro cuadrado y se depositó cada tipo de suelo en 80 parcelas. adicionalmente se instaló un sistema de riego por goteo autocompensado para garantizar el balance hídrico óptimo en la unidad experimental. los tratamientos (fertilizantes) se aplicaron de acuerdo con los resultados de los análisis de incubación del suelo. se colocaron 9 tubérculos/m² brotados, teniendo en cuenta la homogeneidad de los tamaños y la misma profundidad; por último se taparon procurando que el suelo tuviera buen contacto con la semilla. determinación de la gravedad específica y del contenido de azúcares reductores para gravedad específica (ge) se tomaron muestras al azar de cinco tubérculos, de cada una de las categorías determinadas con la ayuda de tamices, que permitían la separación de los tubérculos de acuerdo con su diámetro, para un total de 15 tubérculos/parcela. para determinación de la ge se empleó el método del peso en agua y peso en aire (murphy y goven, 1959), el cual se aplicó para cada uno de los tubérculos: ge = paire / (paire – pagua). para la determinación de contenido de azúcares reductores se utilizó el método del ácido dinitrosalicílico, para el cual se preparó el reactivo modificado de summer, compuesto por 1% de ácido 3,5-dinitrosalicílico, 0,2% de fenol, 0,05% de bisulfito de sodio y 1% de hidróxido de sodio, w/v. adicionalmente se preparó una solución de sal de rochelle con tartrato de sodio y potasio en una concentración de 40% p/v. para la construcción de la curva estándar se partió de una solución patrón de glucosa con una concentración de 1 mg·ml-1; esta solución se conservó en refrigeración hasta el momento de usarla. se estableció una escala estándar de 0 a 1 mg·ml-1 tomando volúmenes de 0, 5, 7, 10, 17, 20 y 25 ml de la solución patrón de glucosa y completando a 25 ml con agua destilada en balones volumétricos. se tomaron alícuotas de 3 ml de cada una de las soluciones 490 agron. colomb. 26(3) 2008 de la escala estándar, se llevaron a tubos de ensayo con 3 ml de agua destilada y 3 ml del reactivo modificado de summer, se agitó y se llevó a un baño maría durante 15 min, posteriormente se retiraron los tubos del baño maría y se agregó a cada tubo 1 ml de la solución de sal de rochelle preparada anteriormente; los tubos se enfriaron con agua a la temperatura ambiente. las soluciones de la escala estándar se llevaron al espectrofotómetro para realizar las lecturas de la absorbancia a una longitud de onda de 575 nm, utilizando la solución con concentración de 0 mg·ml-1 de glucosa como blanco para llevar a cero absorbancia el espectrofotómetro. con los datos obtenidos se realizó un análisis de regresión y se obtuvo la siguiente curva patrón (r2=0,9909): porcentaje de azúcares reductores = 0,0114 + 0,0011×absorbancia con base en esta curva patrón se obtuvieron los niveles de azúcares para cada una de las unidades experimentales. resultados y discusión gravedad específica en el suelo procedente de santa rosa la gravedad específica para tubérculos entre 4 y 6 cm fue superior cuando se aplicó una dosis de 500 kg·ha-1 de npk, mientras que no hubo diferencias estadísticas para los tratamientos con 1.500 kg·ha-1de npk y 3.000 kg·ha-1de npk, obteniéndose promedios de 1,1033; 1,0953 y 1,0945, respectivamente. en el suelo procedente de la unión se encontraron diferencias estadísticas en todos los tratamientos, obteniéndose promedios de 1,1021; 1,0981 y 1,0894, respectivamente (figura 1a). para los tubérculos entre 2 y 4 cm el suelo procedente de santa rosa no mostró diferencias estadísticas entre los tratamientos con 500 kg·ha-1de npk y 1.500 kg·ha-1 de npk, obteniéndose promedios de 1,1047 y 1,1010. los tratamientos con 3.000 kg·ha-1de npk mostraron un promedio de 1,0976. los tratamientos evaluados en el suelo de la unión mostraron diferencias en todos sus niveles, obteniéndose valores promedio de 1,1118; 1,1027 y 1,0959, respectivamente (figura 1b). en el caso de tubérculos con diámetro igual o menor de 2 cm los tratamientos en el suelo de santa rosa evaluados no presentaron diferencias estadísticas entre las dosis 500 kg·ha-1de npk y 1.500 kg·ha-1de npk, en las cuales se observaron valores promedio de 1,1097 y 1,1043, respectivamente. los tratamientos con dosis de 3.000 kg·ha-1de npk presentaron un valor promedio de 1,1014. para el caso de los tratamientos evaluados en el suelo de la unión ninguna de las dosis mostró diferencias estadísticas, pero los valores obtenidos fueron superiores a los valores de los tratamientos del suelo de santa rosa, con valores promedio de 1,1201; 1,1087 y 1,1068, respectivamente (figura 1c). de acuerdo con los resultados obtenidos se puede asegurar que, cuando los niveles generales de la fertilidad se incrementan, la gravedad específica de los tubérculos decrece, lo cual confirma los resultados presentados por kunkel y holstad (1972), talburt y smith (1967), nash (1942), blood y haddock (1939) y prince et al. (1940). estos autores afirman que cultivos de papa con bajas tasas de aplicación nitrogenada producen maduración temprana y generalmente gravedades específicas más altas que cultivos con altas aplicaciones de nitrógeno, lo cual concuerda con los resultados obtenidos tanto en el suelo de la unión como en el de santa rosa. con respecto a los niveles de fósforo, talburt y smith (1967) afirman que las aplicaciones de este elemento raramente presentan efecto sobre la materia seca de los tubérculos de papa; mientras que quick y li (1980) reportaron un apreciable incremento en el porcentaje de almidón y en la materia seca, con la aplicación de diferentes niveles de fósforo. por otro lado, davenport (2000) reporta que existe una pequeña pero estadísticamente significativa reducción en la gravedad específica del tubérculo cuando se aplicó k, pero no encontró diferencia entre kcl y k2so4. smith y nash (1941) informan un decrecimiento progresivo en la gravedad específica en papas de la variedad smooth rural desde 1,097 con aplicaciones de 1.120 t·ha-1 del fertilizante 4-8-8 hasta 1,084 con aplicaciones de 3.362 t·ha-1. schippers (1968) estudió cuatro variedades de papa para las cuales el potasio mejoró el rendimiento del tubérculo, pero el incremento del rendimiento se contrarrestó por una disminución en el contenido de materia seca. además de la reducción en la gravedad específica, con altas dosis de potasio, la reducción adicional ha sido demostrada con el uso de kcl en comparación con el uso de k2so4 (dole et al., 1978). nótese que los valores obtenidos para gravedad específica son aparentemente muy altos (>1,09) en todas las categorías; esto puede estar relacionado con el genotipo. devaux et al. (1998), al evaluar tres niveles de materia orgánica (estiércol de ovino): 5, 10, 15 t, en 35 variedades nativas de papa amarilla en la sierra central del perú, encontraron valores hasta de 1,2 para la gravedad específica. además, 4912008 palacios b., jaramillo v., gonzález s. y cotes t.: efecto de la fertilización sobre la calidad de la papa para procesamiento en dos suelos antioqueños... bajos y su aporte en términos prácticos es poco apreciable. andrade (1997) reporta que por cada incremento de 0,005 en la gravedad específica se produce un aumento del 1% en el rendimiento de hojuelas o chips. un estudio adelantado por mica (1975), en el cual se evaluó el efecto de la aplicación de varias cantidades de boro, magnesio y zinc, sobre el crecimiento, el rendimiento y la calidad industrial en papa, encontró que el boro y el magnesio incrementaron el peso de los tubérculos al final del periodo de floración, pero la calidad de la papa, expresada por su composición química, no fue materialmente alterada por la aplicación de boro, magnesio y zinc. además, talburt y smith (1967) afirman que en algunas zonas productoras de papa se ha demostrado que algunos elementos menores se encuentran en cantidades deficientes para los lotes de mayores rendimientos y mejor calidad. talburt y smith (1967) afirman que existe una relación entre la gravedad específica de los tubérculos y el contenido de calcio. tekaling y hammes (2005) afirman que altos valores en la gravedad específica y en el contenido de materia seca de algunos cultivares pueden atribuirse a una alta eficiencia de las variedades para desviar más materia seca hacia los tubérculos. la variedad diacol capiro, objeto de este estudio, parece ser muy eficiente en dicho proceso de traslocación. dean (1994) indicó que, aunque el contenido de materia seca de los tubérculos está influenciado por el tamaño de estos, por las condiciones ambientales y por las prácticas culturales, dicho contenido parece ser genéticamente controlado; esto ratifica la importancia del cultivar respecto a la calidad industrial de la papa. al evaluar los modelos de regresión ajustados para observar el efecto individual de cada uno de los elementos menores y el efecto producido por sus interacciones sobre la gravedad específica de cada una de las categorías de tubérculos (tablas 1 y 2), se puede observar que los valores obtenidos, aunque estadísticamente significativos de cero, son muy figura 1. a) gravedad específica para tubérculos entre 4 y 6 cm; b) gravedad específica para tubérculos entre 2 y 4 cm; c) gravedad específica para tubérculos ≤ 2 cm; d) azúcares reductores de tubérculos, calculada a 60 °c; en dos zonas de antioquia. promedios con letras distintas indican diferencias significativas entre las dosis de cada tipo de suelo, según la prueba de tukey (p≤0,05). 1,08 1,10 1,12 1,14 santa rosa la unión 1,08 1,10 1,12 1,14 a 1,08 1,10 1,12 1,14 g ra ve da d es pe cí fi ca 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 g ra ve da d es pe cí fi ca g ra ve da d es pe cí fi ca 500 1500 300 niveles de npk (kg·ha-1) niveles de npk (kg·ha-1) 500 1500 a c a b b a b c a zú ca re s re du ct or es a ab b a b c 500 1500 300 niveles de npk (kg·ha-1) b niveles de npk (kg·ha-1) d 500 1500 300300 a b b a a a a ab a a b 492 agron. colomb. 26(3) 2008 tabla 1. coeficientes de regresión ajustada en el suelo de la unión para gravedad específica en tubérculos entre 4 y 6 cm (grav4), gravedad específica para tubérculos entre 2 y 4 cm (grav2), gravedad específica para tubérculos ≤ 2 cm (grav0) y azúcares reductores de tubérculos, calculada a 60 °c (a60). nivel efecto grav4 grav2 grav0 a60 500 ca 0,000130 mg -0,000001 b -0,000509 s -0,000110 ca x s -0,000107 b x s -0,000517 1.500 ca 0,000003 -0,000030 -0,000016 mg 0,000001 0,000004 0,000005 b -0,000009 0,000030 0,000059 s 0,000014 0,000059 s2 -0,000015 -0,000058 3.000 ca 0,000290 s -0,001191 ca2 0,000050 tabla 2. coeficientes de regresión ajustada en el suelo de santa rosa para gravedad específica en tubérculos entre 4 y 6 cm (grav4), gravedad específica para tubérculos entre 2 y 4 cm (grav2), gravedad específica para tubérculos ≤ 2 cm (grav0) y azúcares reductores de tubérculos, calculada a 60 °c (a60). nivel efecto grav4 grav2 grav0 a60° 500 ca 0,000016 0,000011 s -0,000029 ca x s 0,000008 1.500 ca 0,000008 0,000069 0,000033 mg -0,000006 0,000007 0,000010 b -0,000050 -0,000029 0,000026 s -0,000026 -0,000013 0,000118 ca x mg 0,000002 ca x s -0,000006 mg x s 0,000001 -0,000006 3.000 ca 0,000027 0,001439 0,000339 -0,003293 mg -0,000084 0,000002 0,000004 0,000619 b -0,000048 -0,005282 -0,001199 -0,002034 s 0,001178 -0,000032 -0,000042 ca x mg -0,000002 ca x b 0,000165 0,000268 ca x s 0,000024 ca2 -0,000302 -0,000105 0,000601 mg x b 0,000005 mg x s -0,000044 mg2 0,000003 -0,000013 b2 0,003306 4932008 palacios b., jaramillo v., gonzález s. y cotes t.: efecto de la fertilización sobre la calidad de la papa para procesamiento en dos suelos antioqueños... al evaluar las correlaciones entre los valores de ge de las diferentes categorías de tubérculos, se puede observar que en el caso del suelo procedente de la unión la correlación más fuerte se presenta entre la gravedad específica de tubérculos de 4-6 cm y la gravedad específica de tubérculos de 2-4 cm cuyo valor es de 0,5360, la correlación entre gravedad específica de tubérculos de 4-6 cm y la gravedad específica de tubérculos ≤ 2 cm obtuvo un valor de 0,4900 y la correlación entre la gravedad específica de tubérculos de 2-4 cm y la gravedad específica de tubérculos ≤ 2 cm obtuvo un valor de 0,519. en el caso del suelo procedente de santa rosa la correlación más fuerte se presentó entre la gravedad específica de tubérculos de 2-4 cm y la gravedad específica de tubérculos ≤ 2 cm con un valor de 0,6862; la correlación entre la gravedad específica de tubérculos de 4-6 cm y la gravedad específica de tubérculos de 2-4 cm obtuvo un valor de 0,433 y la correlación entre gravedad específica de tubérculos de 4-6 cm y la gravedad específica de tubérculos ≤ 2 obtuvo un valor de 0,292. los valores obtenidos parecen en principio bajos, denotando una baja correlación entre las gravedades específicas de las diferentes categorías de tubérculos. estos resultados fueron similares a los obtenidos por henninger et al. (2000) quienes en un estudio llevado a cabo en varias localidades de eeuu encontraron que la correlación entre la gravedad específica de dos tamaños de tubérculo estuvo alrededor de 0,43 en el caso de new jersey y de 0,44 para la localidad de virgina. además, pineda (1995) afirma que se presentan diferencias en el contenido de materia seca, no solo entre cultivos y lotes de orígenes diferentes (diferencia de clima, suelo y aplicaciones de abono), sino también entre tubérculos de una misma planta. azúcares reductores la medición de azúcares a 60 y a 103 °c presentó una correlación de 0,9919 para el caso de la unión y de 0,9969 para santa rosa, por lo que se decidió utilizar la medición hecha a 60 °c que es la medida estándar para este tipo de ensayos. el contenido de azúcares reductores en los tratamientos del suelo de santa rosa presentó valores superiores para la dosis de 500 kg·ha-1de npk donde se obtuvo un promedio de 0,918 y no se encontraron diferencias estadísticas entre los tratamientos de 1.500 kg·ha-1de npk y 3.000 kg·ha-1 de npk en los cuales se observaron valores de 0,750 y 0,631, respectivamente. por otro lado, los tratamientos del suelo de la unión evaluados no presentaron diferencias estadísticas entre niveles de npk, y los valores obtenidos son menores que los del suelo de santa rosa, con valores promedio de 0,713; 0,614 y 0,611, respectivamente (figura 1d). de lo anterior se puede deducir que existe una relación inversa entre la fertilización y el contenido de azúcares reductores. kroner y volksen (1950) afirman que existe una correlación muy pobre entre el contenido de azúcares reductores y la fertilización y muestran que el incremento en la fertilización con npk (de 80 a 120 kg de n y diferentes formas de potasio) no tuvo efecto sobre el contenido de azúcares reductores y tampoco en el valor para el procesamiento de las papas. kunkel y holstad (1972) reportaron efectos de npk sobre el color pero las diferencias fueron muy pequeñas y de poca importancia. las variaciones de los valores de azúcares reductores fueron mínimas entre el material sembrado en el suelo de santa rosa y el material del suelo de la unión; esto se debe probablemente a que los cultivos se hicieron bajo las mismas condiciones ambientales (paysandú). en concordancia con esto, dale y mackay (1994) resaltan que los azúcares reductores no varían considerablemente dentro de un cultivar, dentro de una misma localización y en el mismo periodo de cultivo. al evaluar los modelos de regresión ajustados para observar el efecto de los elementos secundarios (ca, mg y s) y el boro (b) y sus interacciones sobre el contenido de azúcares reductores (60 °c) (tablas 1 y 2), se puede observar que tanto para los tratamientos de la unión como para los de santa rosa no se presentan efectos significativos para los niveles de 500 y 1.500 kg·ha-1 de npk. en el nivel de 3.000 kg·ha-1 de npk se presentan diferencias estadísticamente significativas para los efectos simples de ca y s para el suelo de la unión y efectos simples de ca, mg y b para el suelo de santa rosa; sin embargo, los valores son muy bajos y no son comercialmente importantes. conclusiones y recomendaciones no existen diferencias en la determinación de azúcares reductores cuando se trabaja con una temperatura de 60 ºc o de 103 ºc, ya que hay una correlación casi perfecta entre los dos valores generados, por lo que se recomienda trabajar a una temperatura de 60 ºc. esto significa un ahorro en tiempo y dinero. los niveles de ca, mg, b y s evaluados no presentaron un efecto significativo sobre la gravedad específica y azúcares reductores en la variedad diacol capiro; al parecer la fertilización no influye en gran medida sobre la calidad industrial de la papa, esta puede depender más del material genético y de las condiciones climáticas. 494 agron. colomb. 26(3) 2008 al comparar los tratamientos entre los dos tipos de suelos utilizados en este ensayo se puede deducir que el de la unión es el más apto ya que estadísticamente presentó valores de gravedad específica más altos y contenidos de azúcares reductores más bajos que los tratamientos del suelo de santa rosa, que es lo deseado en papa destinada al procesamiento. de acuerdo con los resultados obtenidos en este trabajo, podemos recomendar aplicaciones bajas de npk (500 kg·ha-1) para los cultivadores de papa cuya producción esté destinada a la industria (procesamiento) ya que estos niveles favorecen el mejoramiento en la calidad del producto terminado (papas fritas, chips, bastones). las aplicaciones de elementos secundarios y elementos menores no presentaron un efecto importante sobre los factores que determinan la calidad, así que su aplicación no se justifica. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos al ministerio de agricultura y desarrollo rural y al iica por la firma del convenio 023 de 2006, a la universidad nacional de colombia sede medellín y al iica por suscribir el proyecto 156 de 2006 y a la asociación hortifrutícola de colombia (asohofrucol) por financiar la contrapartida de este proyecto. literatura citada agle, w.m. y g.w. woodbury. 1968. specific gravity-dry matter relationship and reducing sugar changes affected by potato variety, production area and storage. amer. potato j. 45(4), 119-131. agrocadenas. 2006. cultivo de la papa en colombia. en: agrocadenas, http://www.agrocadenas.gov.co/papa/c_papa.htm; consulta: enero de 2008. andrade, h. 1997. requerimientos cualitativos para la industrialización de la papa. revista iniap 9(1), 21-23. arias g. y j.c. loaiza. 2002. comportamientos y estructuras del relieve y los suelos en el altiplano de santa rosa de osos (antioquia). universidad nacional de colombia corantioquia, medellín. 365 p. beukema, h. y d. van der zaag. 1990. introduction to potato production. centre for agricultural publishing documentation, wageningen. 208 p. centro internacional de la papa (cip). 1998. la papa en cifras: producción, uso, consumo, comercialización: en: actualidades de la papa, http://www.cipotato.org/potato-/facts/pot_facts_ esp_papaprod.pdf; consulta: enero de 2008. centro virtual de investigación de la cadena agroalimentaria de la papa (cevipapa). 2004. el cultivo de la papa en colombia. en: cevipapa, http://www.cevipapa.org.co; consulta: enero de 2008. dale, m. y g.r. mackay. 1994. inheritance of table and processing quality. pp. 285-315. en: bradsahw j.e. y g.r. mackay (eds.). potato genetics. cab internacional, cambridge. 576 p. davenport, j. 2000. potassium and specific gravity of potato tubers. better crops 84(4), 14-16. dean, b. 1994. managing the potato production system. food products press, usa. pp. 59-61. devaux a., k. manrique, c. riveros, n. zúñiga y a. santana. 1998. efectos de la fertilización orgánica y fosfatada en las características de calidad para fritura de 35 variedades nativas de papa amarilla en la sierra central del perú. en: papa andina, http:// www.papandina.org/-fileadmin/documentpool/institucional/ articulo/02-re-alap-efectos-fertilizacion-organica-encalidad.pdf; consulta: enero de 2008. espinal, f., h. martínez, n. pinzón y c. barrios. 2006. la cadena de la papa en colombia, una mirada de su estructura y dinámica 1991-2005. en: documento de trabajo no. 54. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota, http:/www.agrocadenas.gov.co; consulta: enero de 2008. espinoza, j. 1998. fijación de p en suelos derivados de ceniza volcánica y fertilización fosfórica del cultivo de la papa. pp. 103-111. en: guerrero, r. (ed.). fertilización de cultivos de clima frío. segunda edición. monómeros colombo venezolanos, bogotá. gaur, p., s. pandey, s. singh, r. marwaha y d. kumar. 1999. kufri chipsona-2: a new high dry matter potato variety for chipping. current sci. 76(9), 722-724. guenthner, j. 2001. the international potato industry. woodhead publishing limited, cambridge. 312 p. henninger, m.r., s.b. sterrett y k.g. haynes. 2000. broad-sense heritability and stability of internal heat necrosis and specific gravity in tetraploid potatoes. crop sci. 40(4), 977-984. iritani, w. y l. weller. 1973. the development of translucent end tubers. amer. potato j. 50(7), 223-233. kroner, w. y w. volksen. 1950. the potato. segunda edición. johann ambrosius barth, leipzig. 9 p. kumar, s., k. khade, v. dhokane, a. behere y a. sharma. 2007. irradiation in combination with higher storage temperatures maintains chip-making quality of potato. j. food sci. 72(6), 402-406. kunkel, r. y n. holstad. 1972. potato chip color, specific gravity and fertilization of potatoes with n-p-k. amer. potato j. 49(1), 43-62. luján l. y h. arévalo. 1992. variedades de papa colombiana (catálogo preliminar). revista fedepapa 4(1), 28. mica b. 1975. influence of boron, magnesium and zinc, on the yield and quality of potatoes. potato res. 18(4), 565-1086. miller, g. 1959. use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. anal. chem. 31(3), 426-428. murphy h. y m. goven. 1959. factors affecting the specific gravity of the white potato in maine. maine agric. exp. state bull. 583(1), 1-10. pereira, a., r. coffin, r. yada y v. machado. 1993. inheritance patterns of reducing sugars in potato tubers after storage at 4952008 palacios b., jaramillo v., gonzález s. y cotes t.: efecto de la fertilización sobre la calidad de la papa para procesamiento en dos suelos antioqueños... 12 c and 4 c followed by reconditioning. amer. potato j. 70(1), 71-76. pereira a. y a. campos. 1999. teor de açúcares redutores em genótipos de batata (solanum tuberosum l.). ciência rural 29(1), 13-16. pineda, c. 1995. perspectivas para el desarrollo agroindustrial del cultivo de papa en colombia. revista fedepapa 13(1), 6-8. salamoni, a., a. pereira, j. viégas, a. campos y s. chalá. 2000. variância genética de açúcares redutores e matéria seca e suas correlações com características agronômicas em batata. pesq. agropec. bras. 35(7), 1441-1445. scanlon, m.g. 2003. tuber quality. in guide to commercial potato production on the canadian prairies. western potato council, portage la prairie, canadá. 107 p. schippers, p. 1976. the relationship between specific gravity and percentagem dry matter in potato tubers. amer. potato j. 53(4), 111-122. smith, o. y l. nash. 1941. potato quality. relation of soil reaction, irrigation and mineral nutrition to cooking quality. proc. amer. soc. hort. sci. 39(1), 507-512. talburt, w. y o. smith. 1967. potato processing. cuarta edición. avi publishing company, california. 588 p. tekaling, t. y p. hammes. 2005. growth and productivity of potato as influenced by cultivar and reproductive growth ii. growth analysis, tuber yield and quality. sci. hort. 105(1), 29-44. wilson, j.h. y a.m. lindsay. 1969. the relation between specific gravity and dry matter content of potato tubers. amer. potato j. 46(6), 323-328. 496 agron. colomb. 26(3) 2008 agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen la presente investigación –llevada a cabo en condiciones de invernadero en la sabana de bogotá– tuvo por objetivo la identificación de progenitores y selección de variables poblacionales discriminantes en un conjunto de 85 accesiones de arveja, durante dos ciclos de cultivo. en el primero se evaluaron variables morfológicas y agronómicas tales como: componentes de rendimiento, precocidad, altura, hábito de crecimiento, cantidad de ramas, tipo de hoja, tamaño, tipo y grado de curvatura de la vaina, tamaño de pedúnculo, vainas por racimo, color de flor y características morfológicas del grano. en el segundo ciclo se evaluó la enfermedad “ascochyta” causada por ascochyta spp. y mycosphaerella spp. un análisis factorial de datos mixtos, afdm, permitió agrupar las 85 accesiones en tres grupos de variación cualitativa-cuantitativa, y seleccionar los materiales 116, 134, 225 y 236 para transmitir características de rendimiento, ramificación y calidad de grano a través de procesos de mejoramiento. igualmente, los materiales b-036 y b-039 se proponen como progenitores aportantes de porte bajo y precocidad. los valores severidad de "ascochyta" fueron importantes solo en la clase 3 la cual presentó en promedio, valores menores de severidad de esta enfermedad, medida a floración. out of a set of 85 pea accessions, the present research study was intended to identify parental materials carrying discriminant population variables. the work was carried out under greenhouse conditions in the bogota plateau, during two crop cycles. the first one evaluated morphological and agronomical variables such as yield components, precocity, height, growth habit, number of branches, leaf type, size, pod curvature type and degree, peduncle size, number of pods per cluster, flower color and grain morphological characteristics. the second cycle evaluated resistance to “ascochyta blight”, caused by ascochyta spp. and mycosphaerella spp. factorial analysis of mixed data (famd) not only allowed grouping the 85 accessions into three clusters of qualitative-quantitative variation, but also selecting genotypes 116, 134, 225 and 236 as parental materials of breeding interest with regards to yield, grain quality and branching features; genotypes b-036 and b-039 as dwarf and precocious materials; and only those of class 3 as “ascochyta” resistant materials. key words: genetic variability, plant breeding, mixed data, legumes. palabras clave: variabilidad genética, fitomejoramiento, datos mixtos, leguminosas. fecha de recepción: 29 de abril de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 proyecto seguridad alimentaria de la localidad 20 sumapaz, hospital de nazareth, bogotá (colombia). 3 autor de correspondencia. capachecoc@unal.edu.co agronomía colombiana 27(3), 323-332, 2009 35 y 33%, respectivamente (cci, 2000), y está orientada a satisfacer la demanda de producto en fresco, mientras que la demanda del producto seco se cubre con importaciones provenientes de canadá. en los años 2000 a 2003, colombia sembró en promedio anual de 21.150 ha con una producción de 57.842 t (gómez, 2008); en 2007 se sembraron cerca de 27.000 ha (gómez, 2008). por otra parte, la tasa de crecimiento del consumo interno de la arveja es de 1,4% anual, y la producción nacional solo está satisfaciendo 35%, ya que el 65% restante es importado; esto se debe a la mayor demanda de arveja seca, que representa 50% del consumo de este producto (cci, 2000). clasificación de 85 accesiones de arveja (pisum sativum l.), de acuerdo con su comportamiento agronómico y caracteres morfológicos classification of 85 pea accessions (pisum sativum l.), according to their agronomic behavior and morphological characters césar a. pacheco ch.1, 3, maría c. vergara h.2 y gustavo a. ligarreto m.1 introducción la arveja es fuente de proteína en la alimentación y nutrición de los colombianos, aportando 8,9 y 22,5% de proteína de la porción comestible, en grano verde y seco, respectivamente (universidad nacional de luján, 2004). se perfiló como cultivo alternativo para la sustitución de cereales que han dejado de ser competitivos, como cebada, trigo y maíz, o en rotación de cultivos como papa, dados los beneficios económicos y edáficos propios de las leguminosas. la arveja se produce en 11 departamentos; la producción nacional está concentrada en cundinamarca y boyacá, con 324 agron. colomb. 27(3) 2009 el material que predomina como cultivo es la variedad santa isabel, que ocupa casi toda el área sembrada en arveja en el país, ya que satisface los requerimientos del mercado. esta homogeneidad es una desventaja desde el punto de vista fitosanitario, haciendo que el manejo de enfermedades producidas por patógenos como ascochyta spp., erisiphe pisi, peronospora viciae, pythium spp. y fusarium spp. (kraft y pfleger, 2001) sea cada vez más costoso y difícil. la incidencia de plagas y enfermedades disminuye los rendimientos (warkentin et al., 1995), eleva los costos de producción y ambientales por uso intensivo de agroquímicos y reduce las áreas donde el cultivo es viable, por persistencia de inóculo e insectos plaga, limitando el crecimiento de las áreas de cultivo, pese a las posibilidades de mercado. desde el punto de vista del mejoramiento genético, actualmente no se están ofertando líneas promisorias alternativas, con características agronómicas que satisfagan las necesidades del mercado y del productor, y con adaptación a los departamentos de cundinamarca y boyacá, que son los mayores productores (espinosa y ligarreto, 2005). para promover la variabilidad genética existente en los bancos de germoplasma es preciso conocer las características de las accesiones, entre las cuales es importante la descripción del fenotipo y el comportamiento agronómico que corresponde a la productividad de la accesión. la variabilidad genética permite seleccionar individuos con caracteres importantes para la obtención de variedades que agraden a consumidores y productores (ligarreto, 2003; espinosa y ligarreto, 2005). los trabajos relacionados con caracterización de germoplasma de arveja han respondido a necesidades locales o particulares de los investigadores, sin establecer descriptores de aplicación universal. para el efecto, la unión europea (2003) publicó los descriptores para la evaluación de variedades de arveja. los objetivos de esta investigación fueron identificar progenitores de arveja para ser usados en proyectos de mejoramiento de la especie e identificar variables relevantes para la clasificación de materiales de arveja como parte de un proyecto de mejoramiento genético. materiales y métodos evaluación de variables vegetativas y reproductivas se evaluaron 85 accesiones provenientes de los bancos de germoplasma de la corporación colombiana de investigación agropecuaria, corpoica, en los centros de investigación tibaitatá (mosquera) y la selva (rionegro); allí se encuentran las bases de datos de pasaporte de las accesiones. los descriptores se seleccionaron con base en las propuestas de la unión europea (2003), corpoica (medina et al., 1989) y ciat para el caso de fríjol (van schoonhoven y pastor-corrales, 1991). la fase de campo del presente trabajo se realizó en la sabana de bogotá, 2.556 msnm, temperatura media 14,7°c, mínima -2°c y máxima 28,5°c, humedad relativa media de 70% en condiciones de invernadero, durante dos ciclos de cultivo. en el primer ciclo de cultivo se evaluaron 15 variables cuantitativas y 12 variables cualitativas (tab. 1). en el segundo ciclo se evaluó la incidencia (%) y severidad (% del área foliar afectada) de la enfermedad de “ascochyta”, causada por ascochyta spp., mycosphaerella spp. y phoma medicaginis malbr. & roum. var. pinodella (l.k. jones) (timmerman-vaughan et al., 2002; zhang et al., 2006; zhang et al., 2007). en cada unidad experimental de 1 m de extensión se sembraron 20 semillas de una accesión. evaluación de la enfermedad de ascochyta producción de inóculo los aislamientos se hicieron en pda (papa-dextrosa-agar 39 g l-1 de agua), usado para ascochyta spp. y micosphaerella spp. (roger y tivoli, 1996; roger et al., 1999; bretag y ramsey, 2001; timmerman-vaughan et al., 2002), con 16 h de fotoperiodo, 22°c de temperatura diurna y 15°c de temperatura nocturna. en la multiplicación de inóculo se transfirió material de colonias con picnidios o peritecios al medio agar arveja, 60 g de semillas secas de arveja santa isabel; 12 g de agar (bretag y ramsey, 2001), en condiciones de 16 h de fotoperiodo y temperaturas de 22°c día y 15°c noche, durante 4 semanas, consiguiendo conidias y ascosporas. inoculación se utilizó el material santa isabel susceptible (tamayo, 2000) como dispersor, sembrándolo tres semanas antes de la instalación del ensayo. todos los materiales se inocularon con el segundo par de hojas verdaderas extendidas, dos semanas después de siembra, con una suspensión de 1,5.105 conidias y ascosporas por litro de agua, y 0,02 ml l-1 del agente dispersante tween 20. se asperjaron 2.008 ml de la suspensión sobre el dispersor y 5.087 ml en las 85 unidades experimentales. para favorecer el desarrollo de la enfermedad se instaló un sistema de riego aéreo con microaspersores, que suministró 8,5 mm de riego diario fraccionado en cuatro aspersiones. para cuantificar la enfermedad se construyó una escala de severidad basada en timmerman-vaughan et al. (2002) y roger et al. (1999), con niveles de 0 a 9, donde 0 es ausencia de lesiones visibles; 1 = 1%, 3 = 5%, 5 = 15%, 7 = 25% y 9 = 3252009 pacheco ch., vergara h., ligarreto m.: clasificación de 85 accesiones de arveja (pisum sativum l.)... tabla 1. abreviaturas de variables y estados del descriptor utilizados para el análisis de clasificación de la colección de arveja. variable o estado del descriptor abreviatura variable o estado del descriptor abreviatura vainas por planta v/pl forma de grano for.gr vainas por racimo v/r redonda fg1 primer nudo reproductivo nº 1nd redonda angular fg2 altura del primer nudo reproductivo h1nd angular fg3 altura de planta hpl oval alongado fg4 ramas basales rbas rectangular varias formas fg7 ramas secundarias rsec irregularmente comprimida fg8 peso de 100 semillas w100 color del hilum c.hil peso total de semillas por planta wt hialino h1 granos por vaina gr/v café claro h2 ancho de vaina av café oscuro h3 longitud de vaina lv negro h4 días a floración daf intensidad de pigmento int. días a primera cosecha d1c ausente int0 días a última cosecha duc baja int1 incidencia de ascochyta a flor incflor media int2 severidad de ascochyta a flor sevflor alta int3 grado de curvatura grdc forma del pigmento for.pg ausente o muy suave gc1 ausente fpg 0 suave gc3 puntos fpg 1 medio gc5 puntos y manchas fpg2 fuerte gc7 manchas fpg3 tipo de curvatura tipc color de la flor c.fl recta tc0 blanco cfl1 cóncava tc1 rosado cfl2 color del grano col.gr fucsia cfl3 café claro cg3 morado cfl4 crema cg6 tipo de pedúnculo en la rama principal tip.p crema gris cg7 corto tp1 verde amarillo cg8 medio tp2 crema con verde claro cg9 largo tp3 gris crema cg10 tipo de pedúnculo en las ramas secundarias p.rsec verde oliva cg11 ausente tps0 verde claro cg12 corto tps1 verde cg13 medio tps2 ocre cg14 largo tps3 verde oliva – marrón cg15 hábito de crecimiento hab verde oscuro cg16 arbustivo 1 superficie de grano su.gr semivoluble 2 lisa sg1 voluble 3 lisa con agujeros sg3 tipo de hoja hoja ligeramente rugosa sg4 tendrilada thj1 rugosa sg5 normal thj2 sin zarcillo thj3 326 agron. colomb. 27(3) 2009 50% o más del área foliar afectada. en estado de floración se evaluaron cinco plantas de cada parcela, de las cuales se tomaron cinco foliolos por tercio del dosel de la planta. la severidad se calculó como el promedio de los porcentajes. la incidencia, como el porcentaje de plantas afectadas. análisis estadísticos los datos se analizaron mediante el análisis factorial de datos mixtos (afdm) utilizando el procedimiento análisis factorial múltiple (afm), y los métodos clasificación sobre factores, corte del árbol y descripción de clases del programa spad 4.5® (cisia-ceresta, monteuil cedex, francia). el afm fue propuesto para encontrar relaciones entre grupos de variables y, dentro de tales grupos, variables cuantitativas y cualitativas simultáneamente (escofier y pagès, 1992; abascal et al., 1999). el análisis factorial de datos mixtos afdm conjuga las técnicas análisis de componentes principales (acp) y análisis de correspondencias múltiples (acm), ampliamente usadas en estudios de variabilidad genética (hidalgo, 2003). las variables cuantitativas son centradas y normadas a valores z y las variables cualitativas son desagregadas en una matriz disyuntiva normalizada (cabarcas y pardo, 2001). esto se logra usando el afm con grupos de una variable (pagès, 2004). el afm generó una matriz de coordenadas utilizada por el método clasificación sobre factores, el cual permitió establecer un número de clases a través de un dendrograma construido con el criterio de ward (díaz et al., 1997). el programa spad 4.5 realiza una prueba denominada valor de test, la cual es significativa cuando tiene un valor absoluto igual o superior a 2. el corte del dendrograma permite establecer clases descritas en dos tipos de tablas: la primera muestra en una columna el porcentaje de las modalidades dentro de la respectiva clase; este valor se calcula para cada modalidad con valor de test significativo, e indica el porcentaje de la clase que presenta la modalidad, y en otra columna el porcentaje de las clases dentro de las modalidades, que expresa el porcentaje de materiales con esa modalidad que están dentro de la clase (tab. 2). se seleccionaron como variables cualitativas discriminantes aquellas con modalidades que presentaran los más altos valores en las dos columnas, porque esto indica identidad entre clase y modalidad. resultados y discusión metodología estadística el afdm permite hacer un análisis balanceado que incluye simultáneamente variables cuantitativas y cualitativas (pagès, 2004), lo cual se evidenció en la descripción de clases en donde una fue caracterizada por variables cuantitativas, otra por las cualitativas y otra por los dos tipos de variables, ofreciendo una alternativa para la clasificación vía acp en la que las variables cualitativas se toman como ilustrativas, o vía acm donde las variables cuantitativas se toman como ilustrativas o se categorizan (gower, 1971; escofier y pagès, 1992; ligarreto, 2000; cabarcas y pardo, 2001). el número de variables, modalidades e individuos fue alto para clasificarlos usando gráficos en los planos factoriales (pagès, 2004); aun así, la clasificación jerárquica visualizada en un dendrograma permitió establecer clases claramente caracterizadas. se generó un dendrograma de clasificación jerárquica directa, que utiliza el criterio de ward, se basó en las coordenadas sobre los cinco primeros ejes factoriales y permitió clasificar las accesiones en tres clases o agrupamientos definidos por variables mixtas entre cualitativas y cuantitativas (fig. 1). tabla 2. variables cualitativas y modalidades características de la clase uno, según la fig. 1. variables cualitativas características modalidades características % de la modalidad dentro de la clase % de la clase dentro de la modalidad su.gr sg1 78,79 96,30 for.gr fg8 0,00 0,00 fg3 0,00 0,00 fg7 0,00 0,00 for.pg fpg0 100,00 56,90 fpg1 0,00 0,00 c.hil h2 0,00 0,00 c.fl cfl4 0,00 0,00 su.gr, superficie de grano: sg1, lisa; for.gr, forma de grano: fg8, irregular comprimida; fg3, angular; fg7, rectangular varias formas; for.pg, forma de pigmento: fpg0, ausente; fpg1, puntos; c.hil, color del hilum: h2, café claro; c.fl, color de flor: cfl4, morada. 3272009 pacheco ch., vergara h., ligarreto m.: clasificación de 85 accesiones de arveja (pisum sativum l.)... 92 112 b-016 115 207 238 249 283 b-025 113 143 119 136 169 171 244 131 b-038 b-022 279 b-045 b-042 186 134 116 225 218 241 206 b-012 236 b-037 282 281 b-021 287 b-033 280 183 b-010 222 b-034 239 b-018 b-020 b-040 240 237 278 b-009 221 96 190 b-011 219 222a 220 191 192 187 b-019 b-017 b-031 100 b-043 b-030 133 b-015 155 b-044 b-054 b-052 277 b-028 b-027 b-013 b-047 b-039 b-036 b-048 b-046 b-050 b-023 b-053 b-024 0 % 0 % 0 % 3 5 clase 3/3 clase 2/3 clase 1/3 figura 1. clasificación jerárquica directa en afdm de materiales de colección de arveja. 328 agron. colomb. 27(3) 2009 análisis de las clases genéticas y agronómicas la clase uno con 33 individuos (tab. 2 y 3) está conformada por materiales de superficie lisa, ausencia de pigmentos, y excluye las superficies rugosas y formas rectangulares e irregulares, lo cual permite suponer una predominancia del genotipo r rb (upov, 1994) y una baja presencia de entradas cuyas semillas tengan altos contenido de amilasas (khvostova, 1983; weeden y boone, 2000). también se espera predominancia del doble dominante, pla qua, que determina de manera indirecta la forma redondeada de la semilla por favorecer arreglos no compactos de la semilla en la vaina (upov, 1994). se excluyen materiales con antocianinas o expresiones relacionadas con su presencia, como son pigmentos, hilum café claro, color de flor morado, colores de grano ocre y verde oliva y un alto porcentaje de superficies lisas con agujeros, por lo que se esperaría la ausencia de los genes mayores a, y z en los materiales de esta clase (khvostova, 1983). en este grupo hay una tendencia a formar racimos de dos vainas, lo cual puede estar relacionado con el alelo dominante pn. entre las variables cuantitativas discriminantes se encontró el rendimiento y dos de sus componentes: peso total y vainas por planta, caracterizando la clase como materiales rendidores, lo que puede ser conveniente para el mejoramiento de la especie, pero se debe tener en cuenta que se trata de caracteres poligénicos influidos por el ambiente, y que la planta posee mecanismos de compensación, en donde la búsqueda del incremento de uno de los caracteres puede traer como consecuencia la reducción de los demás (timmerman-vaughan et al., 2005). la altura de planta y primer nudo reproductivo también son importantes en la caracterización de esta clase, presentando materiales volubles. la altura y el número de primer nudo reproductivo son caracteres influidos por los genes lf, sn, e y hr (alcalde et al., 2000; larrain y alcalde, 2003). el gen lf multialélico controla el primer nudo reproductivo (kraft y pfleger, 2001), siendo para esta clase de 18, que correspondería a los genotipos lfesnhr, lfesnhr y lfesnhr. el alelo lf d y la combinación e+hr donde e adelanta la floración y hr es epistático sobre e son improbables por estar asociados a fenotipos muy tardíos (alcalde et al., 2000; larrain y alcalde, 2003). la altura de planta está determinada por el número total de nudos establecidos por los genes miu mie y min (khvostova, 1983). otro factor que determina la altura de planta y del primer nudo floral es la distancia entre nudos, la cual es de naturaleza compleja y dependiente del ambiente (khvostova, 1983). las plantas de esta clase presentan características favorables, como el rendimiento y el tipo de grano, pero pueden revelar dificultades de manejo e incremento de costos del cultivo ya que requieren tutores altos, haciendo dispendiosas labores como la cosecha y el tutorado. la clase dos con 27 materiales (tab. 4) se caracteriza por variables cualitativas relacionadas con la presencia de antocianinas. se corrobora la relación de las antocianinas con el color de hilum café claro y la superficie lisa con agujeros (khvostova, 1983); también se observó una intersección grande entre materiales pigmentados y plantas con semillas ocre y verde oliva. es muy probable que esta clase esté determinada genéticamente por los genes mayores a y z, pudiendo expresarse otros genes menores que codifican para características de pigmento, superficie de grano, color de hilum y color de grano. en esta clase se excluyen las superficies de grano liso y rugoso; esto podría indicar la presencia del genotipo r rb (upov, 1994), el cual favorece el grano redondeado, pero el fenotipo estaría modificado por el alelo l, que produce depresiones en presencia del alelo a (khvostova, 1983) o por el doble recesivo pla – qua que influye en el arreglo compacto de los granos dentro de la vaina, favoreciendo la formación de depresiones (khvostova, 1983). también se excluyen materiales de hilum hialino, lo cual es coherente con la presencia del alelo a (khvostova, 1983). el presente trabajo no muestra la relación entre las antocianinas y resistencia a “ascochyta”, sugerida por khvostova (1983) y timmerman-vaughan et al. (2002). tabla 3. variables cuantitativas características de la clase uno, según la fig. 2. variables cuantitativas características media de clase media general error típico de clase error típico general h1nd 123,92 98,02 15,81 35,66 w t 51,49 37,92 24,95 21,05 hpl 219,91 189,25 33,72 55,08 v/pl 47,96 36,48 24,16 21,04 v/r 1,73 1,48 0,45 0,50 hlnd, altura del primer nudo reproductivo; wt, peso total de semillas por planta; hpl, altura de planta; v/pl, vainas por planta; v/r, vainas por racimo. 3292009 pacheco ch., vergara h., ligarreto m.: clasificación de 85 accesiones de arveja (pisum sativum l.)... la clase tres agrupó 25 individuos (tab. 5 y 6) e incluye los materiales con semillas rugosas; de acuerdo con la upov (1994), este fenotipo correspondía a los genotipos r rb, r rb y r rb, los cuales favorecen un alto contenido de amilasas (weeden y boone, 2000), restringiendo su uso a la industria, ya que en colombia se prefieren las variedades amargas para consumo en fresco. el color característico de los granos fue verde claro. se excluyen vainas fuertemente curvas y plantas con antocianinas. las variables cuantitativas muestran plantas de porte bajo, precoces, poco ramificadas y con bajo rendimiento por planta, baja altura y número del primer nudo floral. se observó una reducción en la severidad de la enfermedad de ascochyta. lo anterior podría explicarse por la precocidad de los materiales, 56 d a floración en promedio, estado fenológico en el que se evaluó la enfermedad, dejando un periodo corto para la producción de inóculo secundario. selección de variables en estudios de variabilidad de germoplasma es necesario la toma de datos de un gran número de variables cualitativas y cuantitativas en un número representativo de individuos, lo cual implica una inversión considerable en tiempo y recursos; por eso la identificación de variables discriminantes cobra importancia, en virtud de la síntesis y el ahorro en tabla 4. variables cualitativas y modalidades características de la clase dos, según la fig. 2. variables cualitativas características modalidades características % de la modalidad dentro de la clase % de la clase dentro de la modalidad c.fl cfl4 92,59 92,59 c.hil h2 88,89 92,31 for.pg fpg1 85,19 95,83 su.gr sg3 96,30 65,00 sg1 0,00 0,00 sg5 0,00 0,00 for.gr fg4 0,00 0,00 col.gr cg6 0,00 0,00 c.fl, color de flor: cfl4, morada; c.hil, color del hilum: h2, café claro; for.pg, forma de pigmento: fpg1, puntos; su.gr, superpie de grano: sg3, lisa con agujeros; sg1, lisa; sg5, rugosa; for.gr, forma de grano: fg4, oval alongada; col.gr, color de grano: cg6, crema. tabla 5. variables cualitativas y modalidades características de la clase tres, según la fig. 2. variables cualitativas características modalidades características % de la modalidad dentro de la clase % de la clase dentro de la modalidad su.gr sg5 60,00 100,00 col.gr cg12 72,00 69,23 grdc gc5 0,00 0,00 int. int1 0,00 0,00 su.gr, superpie de grano: sg5, rugosa; col.gr, color de grano: cg12, verde claro; grdc, grado de curvatura: gc5, medio; int., intensidad de pigmento: int1, baja. tabla 6. variables cuantitativas características de la clase tres, según la fig. 2. variables cuantitativas características media de clase media general error típico de clase error típico general sevflor 4,60 6,41 3,94 4,00 d1c 88,24 94,85 7,97 10,11 wt 23,91 37,92 9,74 21,05 v/pl 20,25 36,48 9,32 21,04 rsec 2,34 4,08 1,59 2,21 daf 56,16 63,47 5,30 8,39 hpl 132,26 189,25 46,26 55,08 h1nd 58,11 98,02 17,36 35,66 sevflor, severidad de ascochyta a floración; d1c, días a primera cosecha; wt, peso total de semillas por planta; v/pl, vainas por planta; rsec, ramas secundarias; daf, días a floración; hpl, altura de planta; hlnd, altura del primer nudo reproductivo. 330 agron. colomb. 27(3) 2009 esfuerzo y recursos. la extrapolación de resultados debe ser cuidadosa ya que el grupo de variables discriminantes depende de características particulares de la población estudiada (ligarreto, 2003). las variables discriminantes deben expresar las diferencias entre materiales desde el punto de vista de los caracteres que se conservan en la población, tomando un rango de valores estrecho en materiales similares, comparado con el rango de la población. este estudio muestra un equilibrio en el número de las variables cuantitativas y cualitativas relevantes (tab. 7), a pesar de haberse evaluado más variables cuantitativas que cualitativas; esto se explica porque es un grupo de entradas de colección, donde es posible que se hayan conservado algunos caracteres heredables que puede perderse a través de los procesos de mejoramiento y selección. tabla 7. variables discriminantes de materiales de colección de arveja. cuantitativas cualitativas h1nd su.gr hpl for.gr v/pl int. v/r for.pg rsec c.hil daf c.fl wt grdc col.gr h1nd, altura del primer nudo reproductivo; hpl, altura de planta; v/pl, vainas por planta; v/r, vainas por rama; rsec, ramas secundarias; daf, días a floración; wt, peso total de semillas por planta; su.gr, superficie de grano; for.gr., forma de grano; int., intensidad de pigmento; for. pg, forma de pigmento; c.hil, color del hilum; c.fl, color de la flor; grdc, grado de curvatura; col.gr, color del grano. el porcentaje de variabilidad en los primeros ejes factoriales fue bajo en comparación con un acp o con un afm (escofier y pagès, 1992; pagès, 2004) con pocas modalidades; esto dificultó utilizar la matriz de coordenadas directamente para seleccionar las variables, pero no impidió generar clases usando un número conveniente de factores, buscando equilibrio entre representar un alto porcentaje de variabilidad y usar una pequeña cantidad de factores. el aporte a la variabilidad de los ejes factoriales (fig. 2) muestra dos puntos de interés: los tres primeros ejes factoriales que aportaron 31,2% y los cinco primeros factores con 41,7%; con solo tres ejes, la variabilidad sintetizada es baja, y se corre el riesgo de dar demasiado peso a variables correlacionadas. la variabilidad reunida en los cinco primeros ejes factoriales fue pequeña en comparación con un acp, pero semejante a un acm; por tal razón la selección de variables se realizó en forma similar a un acm, basándose en la descripción de clases construidas sobre una clasificación jerárquica directa. se seleccionaron las variables y modalidades discriminantes por su presencia e identidad con las clases, o bien por ser excluyentes de las mismas, y posteriormente se usaron como criterio para seleccionar los individuos superiores. 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 eje factorial va ri ab ili da d po r fa ct or ( % ) figura 2. variabilidad reunida por los ejes factoriales en un afm en clasificación de accesiones de arveja. los puntos de inflexión son de interés para seleccionar el número de ejes factoriales. las clases en su conjunto muestran una correlación positiva entre el rendimiento y el número de vainas por planta con coeficiente de correlación 0,907, mientras que las accesiones con semillas más pesadas fueron poco rendidoras, lo cual confirma los resultados reportados por timmerman-vaughan et al. (2005) y khvostova (1983). las variables seleccionadas son de importancia agronómica, tales como la precocidad, el rendimiento y sus componentes, la altura de la planta y la ramificación, y de importancia comercial como son las asociadas a la vaina y al grano (tab. 7). selección de individuos para programas de mejoramiento tomando en cuenta las tres clases, se identificaron siete variables cuantitativas y ocho cualitativas discriminantes (tab. 7). la población inicial de 85 materiales se redujo a 23 (tab. 8), mediante una selección preliminar en la cual se tomaron los materiales cuya diferencia con la media de clase fuera de por lo menos una desviación estándar de clase para las variables cuantitativas, o presentaran las modalidades convenientes de las variables cualitativas. en la clase uno se seleccionaron los cuatro materiales 116, 134, 225, 236 con mayor rendimiento, se descartaron las entradas muy altas y demasiado tardías y el material b-039 3312009 pacheco ch., vergara h., ligarreto m.: clasificación de 85 accesiones de arveja (pisum sativum l.)... cuya altura de planta es baja comparada con el promedio de clase y el general, su rendimiento superior a la media general y comparable con los mejores rendimientos de plantas arbustivas y semivolubles de la clase tres. la clase tres aportó el material b-036, un material arbustivo, de grano no rugoso, que presentó los valores más altos de rendimiento y ramificación dentro de su clase, superando materiales de la clase uno que reúne las entradas más rendidoras. en la clase dos se preseleccionaron dos materiales que a pesar de tener características asociadas a la presencia de antocianinas, como son la superficie lisa con agujeros y la flor morada, no tenían pigmento en el grano, los cuales fueron descartados por presentar bajos rendimientos comparados con las otras clases (tab. 8). en la selección final (tab. 8), se tuvo en cuenta el conjunto de variables discriminantes, prefiriendo los materiales con mayor número de caracteres deseables. desde el punto de vista agronómico, de manejo y del mercado, se buscan plantas rendidoras, precoces, de porte bajo, granos lisos, redondos, con hilum oscuro y resistentes a enfermedades. los resultados permiten la búsqueda de una o más de estas características en los materiales propuestos como progenitores, pero no todas en el mismo material, con excepción de la resistencia al “pecoseo”, ya que en este aspecto los resultados no brindan información suficiente. conclusiones la metodología de análisis estadístico afdm permite hacer una clasificación de las accesiones por variabilidad genética y agronómica en clases sintéticas, representadas por caracteres mixtos tanto cuantitativos como cualitativos, a diferencia de los demás análisis, que son para variables cualitativas o cuantitativas de manera separada. los materiales 116, 134, 225, 236 pueden ser utilizados para conferir características de rendimiento, ramificación y calidad de grano a través de procesos de mejoramiento. los materiales b-036 y b-039 son propuestos como progenitores que pueden aportar porte bajo y precocidad. con seguridad, el incremento en una o más características deseables traerá consigo la pérdida en otras, por lo que no se debe esperar la consecución de plantas de porte bajo tabla 8. preselección y selección de materiales de la colección de arveja. clase material v/pl v/r h1nd hpl rsec wt daf su.gr for.gr c.hil clase uno 113 37,33 1 129 220 4,67 42 66 sg1 fg2 h4 115 37,20 1 130 230 4,20 39 64 sg1 fg1 h1 116*1 104,0*2 2 118 248 8,00 129 64 sg1 fg2 h4 134 104,5 2 118 218 9,25 117 50 sg1 fg2 h1 218 74,80 2 115 301 4,20 64 70 sg1 fg2 h1 225 99,80 2 123 211 10,2 94 68 sg1 fg2 h4 236 99,50 2 127 235 8,50 100 78 sg1 fg4 h1 238 53,20 2 103 217 3,40 54 64 sg1 fg2 h1 283 31,60 1 106 253 4,00 42 64 sg3 fg2 h1 b-039 37,20 2 62 107 5,00 41 70 sg1 fg2 h1 b-042 29,40 1 116 174 5,60 47 104 sg3 fg4 h1 clase dos 281 45,60 1 70 177 6,80 26 60 sg3 fg2 h4 282 48,80 1 78 168 6,40 30 64 sg3 fg7 h4 clase tres 100 17,00 2 76 156 1,00 18 55 sg1 fg2 h1 b-013 23,80 2 39 88 1,60 14 59 sg5 fg7 h1 b-019 39,40 1 83 215 3,20 39 56 sg3 fg3 h1 b-024 24,20 1 54 117 3,80 38 56 sg5 fg7 h1 b-027 22,80 1 39 95 2,80 36 58 sg5 fg8 h1 b-036 40,20 2 49 91 6,00 46 62 sg3 fg7 h1 b-044 13,80 1 44 139 1,40 15 47 sg5 fg7 h1 b-047 28,00 2 40 84 2,80 19 56 sg5 fg7 h1 b-048 41,25 2 66 126 6,00 40 64 sg5 fg7 h1 b-052 10,80 1 27 76 0,00 13 46 sg5 fg8 h1 *1 los subrayados son los materiales seleccionados; *2 en negrilla, las características más destacadas. v/pl, vainas por planta; v/r, vainas por rama; hlnp, altura del primer nudo reproductivo; hpl, altura de planta; rsec, rama secundarias; wt, peso total de semillas por planta; daf, días a floración; su.gr, superficie del grano: sg1, lisa; sg3, lisa con agujeros; sg5, rugosa; for.gr, forma de grano: fg1, redonda; fg2, redonda angular; fg3, angular; fg4, oval alongado; fg7, rectangular varias formas; fg8, irregular comprimida; c.hil, color del hilum: h1, hialino; h4, negro. 332 agron. colomb. 27(3) 2009 altamente rendidoras con un gran número vainas y semillas grandes, sino un balance de estas características. literatura citada abascal f., e., k. fernández a., j.i. madroño h. y m.i. landaluce c. 1999. técnicas factoriales de análisis de tablas múltiples: nuevos desarrollos empíricos. en: universidad del país vasco, w w w.et.bs.ehu.es/biltoki/eps/dt200106.pdf; consulta: noviembre de 2009. alcalde, j.a., t.r. wheeler y r.j. summerfield. 2000. genetic characterization of flowering of diverse cultivars of pea. agron. j. 92, 772-779. bretag, t.w. y m. ramsey. 2001. foliar diseases caused by fungi: ascochyta spp. pp. 24-28. en: kraft, j.m. y f.l. pfleger (eds.). compendium of pea diseases and pests. 2a ed. aps press, st. paul, mn. cabarcas, g. y e. pardo c. 2001. métodos estadísticos multivariados en investigación social: principios y ejemplos de aplicación. p. 53. en: simposio de estadística. santa marta, colombia. cci, corporación colombia internacional. 2000. manual del exportador de frutas, hortalizas y tubérculos en colombia. en: http://www.cci.org.co/; consulta: marzo de 2009. díaz, b., e. cruces y a. morillas. 1997. las regiones europeas: una tipología basada en la aplicación de técnicas multivariantes. rev. astur. econ. 10, 249-265. escofier, b. y j. pagès. 1992. análisis factoriales simples y múltiples: objetivos métodos e interpretación. universidad del país vasco, bilbao, españa. espinosa, n. y g. ligarreto. 2005. evaluación de la habilidad combinatoria de siete progenitores de arveja pisum sativum l. agron. colomb. 23(2), 197-206. gómez j., g.e. 2008. evaluación de efectos de genes mayores sobre rasgos de rendimiento en arveja (pisum sativum) a partir del cruzamiento de las variedades santa isabel x wsu31. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gower, j.c. 1971. a general coefficient of similarity and some of its properties. biometrics 27, 857-874. hidalgo, r. 2003. variabilidad genética y caracterización de especies vegetales. pp. 2-25. en: franco l. y r. hidalgo (eds.). análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. boletín técnico 8. international plant genetic resources institute (ipgri), cali, colombia. khvostova, v.v. 1983. genetics and breeding of peas. usda; national science foundation. new delhi. kraft, j.m. y f.l. pfleger. 2001. compendium of pea diseases and pests. 2a ed. aps press, st. paul, mn. larrain, m.f. y j.a. alcalde. 2003. determinación de las fases de sensibilidad e insensibilidad al fotoperíodo en la etapa de prefloración en arveja (pisum sativum l.). cien. inv. agr. 30(1), 15-25. ligarreto m., g.a. 2000. variabilidad genética en germoplasma del fríjol común (phaseolus vulgaris l.) determinada por características morfológicas, fisiológicas, bioquímicas y moleculares. tesis de doctorado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. ligarreto, g. 2003. análisis de la variabilidad genética en fríjol. pp. 77-79. en: franco, l. y r. hidalgo (eds.). boletín técnico 8. international plant genetic resources institute (ipgri). cali, colombia. medina, c., m. escobar y m. lobo a. 1989. evaluación primaria y caracterización de germoplasma de arveja (pisum sativum l.). instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica). boletín técnico 1, 12-26. pagès, j. 2004. analyse factorielle de donnees mixtes: principe et exemple d’application. en: montpellier supagro, http:// www.agro-montpellier.fr/sfds/cd/textes/pages1.pdf; consulta: octubre de 2009. roger, c. y b. tivoli. 1996. spatio-temporal development of pycnidia and perithecia and dissemination of spores of mycosphaerella pinodes on pea (pisum sativum). plant pathol. 45(3), 518-528. roger, c., b. tivoli y l. huber. 1999. effects of interrupted wet periods and different temperatures on the development of ascochyta blight caused by micosphaerella pinodes on pea (pisum sativum) seedlings. plant pathol. j. 48, 10-18. tamayo, p.j. 2000. enfermedades del cultivo de la arveja en colombia: guía de reconocimiento y control. boletin técnico. corpoica, rionegro, colombia. timmerman-vaughan, g.m., t.j. frew, a.c. russell, t. khan, r. butler, m. gilpin, s. murray y k. falloon. 2002. qtl mapping of partial resistance to field epidemics of ascochyta blight of pea. crop sci. 42, 2100-2111. timmerman-vaughan, g., a. mills, c. whitfield, t. frew, r. butler, s. murray, m. lakemand, j. mccallum j., a. russell y d. wilson. 2005. linkage mapping of qtls for seed yield, yield components and developmental traits in pea (pisum sativum l.). crop sci. 45, 1336-1344. unión europea. 2003. protocol for distinctness, uniformity and stability tests pisum sativum l. sensu lato. pea. 06/11/2003. bruselas. universidad nacional de luján. 2004. arveja, semilla, seca, entera, cruda pisum sativum l. en: universidad nacional de lujan, http://www.unlu.edu.ar/~argenfoods/tablas/varios/indice. htm; consulta: marzo de 2009. upov, union internationale pour la protection des obtentions vegetales. 1994. guidelines for the conduct of tests for distinctness, uniformity and stability. peas (pisum sativum l. sensu lato). tg/7/9. en: upov, http://www.upov.int/en/publications/ tg-rom/tg007/tg_7_9.pdf; consulta: noviembre de 2009. van schoonhoven, a. y m.a. pastor-corrales. 1991. sistema estándar para la evaluación de germoplasma de fríjol. ciat, cali, colombia. warkentin, t.d., k.y. rashid y a.g. xue. 1995. fungicidal control of ascochyta blight of field pea. can. j. plant sci. 76, 67-71. weeden, n.f. y w.e. boone. 2000. mapping the rb locus on linkage group iii using long pcr followed by endonuclease digestion. en: institute of cytology and genetics, the siberian branch of the russian academy of sciences, http://pisum.bionet.nsc. ru/pg/31/36.htm; consulta: noviembre de 2009. zhang, r., s.-f., hwang, k.-f. chang, b.d. gossen, s.e. strelkov, g.d. turnbu ll y s.f. blade. 2006. genetic resistance to mycosphaerella pinodes in 558 field pea accessions. crop sci. 46, 2409-2414. zhang, r., s.f. hwang, b.d. gossen, k.-f. chang y g.d. turnbull. 2007. a quantitative analysis of resistance to mycosphaerella blight in field pea. crop sci. 47, 162-167. agronomía 22-1 final corregido.indd agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 5 editorial e ste número de la revista agronomía colombiana, indizada en el índice de publicaciones seriadas científicas y tecnológicas colombianas –pu-blindex–, hace evidente, una vez más, el compromiso de las instituciones de la investigación colombianas, ya sean las universidades o los centros de investigación, de adelantar trabajos de alta calidad en temas relevantes para la agricultura de esta franja tropical. el comité editorial y el consejo de facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, están trabajando de manera estratégica en una gran apertura de la revista en la búsqueda de su fortalecimiento en los órdenes científico y editorial. se pretende ampliar la participación de especialistas externos a la universidad nacional en el comité editorial, en el grupo de árbitros-pares de evaluación, y en los autores que nos envían sus colaboraciones derivadas de la investigación agrícola en instituciones de todo el país. por esta razón, el comité editorial fue ampliado y ahora incluye expertos con notoria trayectoria investigativa en instituciones como el ciat, corpoica, universidad jorge tadeo lozano, universidad militar nueva granada y la industria agroquímica. todos estos cambios contribuyen a la publicación de una revista con alta calidad científica y un vigoroso espectro de temas actuales que reflejan fehacientemente la pluralidad de investigaciones que se llevan a cabo, así como su gran pertinencia para el desarrollo del agro y la ciencia agrícola del país. al mismo tiempo se actualizaron y especificaron con mejor detalle y ejemplos, con base en las normas de los journals internacionales, las instrucciones a los autores a fin de facilitarles elaboración de sus artículos. conforme a los números anteriores se publican esta vez resultados de estudios en diferentes áreas como densidades de población de plantas cultivadas, fisiología de crecimiento y desarrollo de los cultivos, diversidad genética, el desarrollo y la calidad del fruto, índices de cosecha y residuos en plaguicidas. muchos de los trabajos presentados son el producto escrito final de proyectos de investigación desarrollados en universidades y otras instituciones colombianas que van hasta los niveles de maestría y doctorado. los efectos de las diferentes densidades de población sobre la producción de los cultivos fueron investigados en papa y plátano. en la papa cosechada en las localidades de mosquera y soacha (cundinamarca) se encontraron relaciones lineales negativas para el rendimiento por planta en función de su densidad (50.000 a 350.000 plantas∙ha-1), mientras en plátano, en montenegro (quindío), densidades superiores a 2.750 plantas∙ha-1 redujeron el peso promedio de los racimos drásticamente. en un estudio sobre el crecimiento del tomate agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 6 en el valle del sinú medio se pudo confirmar que una población de 50.000 plantas∙ha-1 obtuvo resultados óptimos en lo referente al desarrollo del cultivo, área foliar, rendimiento y otras tasas de crecimiento diferentes. en la optimización de una técnica de bioensayos para la detección de residuos biodisponibles de glifosato en agua y suelos se encontró que la lechuga (lactuca sativa) es la especie más sensible, detectándose residuos a partir de 2,22 ppm de glifosato en la solución aplicada a semillas pregerminadas. en el área de frutas se presentan resultados de investigación en lulo, duraznero, uchuva y ají. el punto óptimo de cosecha del lulo (solanum quitoense) se encontró a 50-75% de su maduración, mientras en cuatro genotipos de ají, los índices de recolección fueron entre 35 y 46 días de desarrollo del fruto; solamente un genotipo (capsicum baccatum) presentó un comportamiento de tipo climatérico en cuanto a la respiración del fruto. en el durazno ‘conservero’ se pudo comprobar que el fruto crece en cuatro etapas diferentes, de las cuales, la fase comprendida entre los 147 días después de plena floración y hasta la cosecha, fue la que presentó el mayor crecimiento. en uchuva se investigaron las posibles causas del rajado del fruto, condición que afecta hasta el 10% de los frutos cosechados, y se indagó el efecto de deficiencias nutricionales y exceso de agua. en otro frutal, la mora, se compararon las respuestas de diferentes cultivares al factor luz, y se reportan variaciones en el punto de compensación lumínica; así mismo, que la clorofila total y el área foliar sirven como indicadores para este factor ambiental. el contenido reseñado arriba muestra los avances científicos y tecnológicos resultantes de la creatividad y el esfuerzo de los investigadores vinculados a los diferentes universidades, instituciones y centros de investigación, lo que garantiza la producción de excelentes artículos de interés para la comunidad científica y los sectores comprometidos con la innovación agrícola y agroindustrial. la revista agronomía colombiana tiene amplia difusión al formar parte de importantes sistemas de documentación e información como agris de la organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación (fao) y cab abstracts y cuenta con un gran número de revistas con las que tiene canje a través de la biblioteca de la universidad nacional de colombia. además, para facilitar su acceso en cualquier lugar, está incluida en la página web de la facultad (en http://agronomia.unal.edu.co), lo que permite una mayor difusión a nivel de investigadores e interesados de otras instituciones. gerhard fischer director comité editorial resumen abstract la globalización conduce a que el mercadeo de bienes y servicios agrarios se enfrente a una mayor competencia, toda vez que las fronteras desaparecen. por esto, los mercados deben ser analizados cada vez más en términos desde lo local hacia lo global; en tal sentido es necesario que los productos vinculados con los territorios desarrollen estrategias de diferenciación susceptibles de ser usadas en términos comerciales en los mercados. en los últimos años, numerosas experiencias alrededor del mundo han mostrado cómo los territorios enfrentan la globalización mediante la construcción colectiva y desarrollo de denominaciones de origen y marcas compartidas que pueden ser vistas como marcas territoriales, las cuales son usadas como agregaciones de valor que poseen los productos para su comercio. este artículo reflexiona acerca de los principales aspectos a tener en cuenta en la construcción y desarrollo de marcas territoriales, como son las normas y valores, innovación e identidad territorial; a su vez realiza un breve recuento de las experiencias y casos exitosos que han usado la identidad como aspecto diferenciador de productos de origen rural. se plantean algunas reflexiones y retos para el desarrollo de políticas públicas que faciliten la construcción colectiva de imagen territorial en colombia. the globalization enforces the trade of agrarian products and ser v ices to face a high competition ever y time t he frontiers disappear. following that tendency, the markets must be analyzed starting from the local one towards the global one ; in such sense, it is necessary that the products a ssociated w it h t he ter r itor ies develop d i f ferent iat ion strategies to be used in commercial terms on the markets. the experiences obtained during the last years worldwide have shown how the territories face the globalization using the collective construction and development denominations of origin and shared brands that can be seen as territorial brands, which are used as value aggregations typical for the products to be trade. this paper analyzes the main aspects to be considered in the construction and development of territorial brands, such as norms and values, innovation and territorial identity. some experiences and successful cases that have used the territorial identity as a strateg y for the differentiation of rural products are also discussed. some ref lections and challenges are proposed for the development of publ ic p ol ic ie s t h at c ou ld f ac i l it ate t he c ol le c t ive construction of territorial image in colombia. key words: territorial competitiveness, territorial identity, shared brands, denomination of origin, territorial marketing. palabras clave: competitividad territorial, identidad territorial, marcas compartidas, denominación de origen, marketing territorial. agronomía colombiana 25(2), 367-376, 2007 las marcas territoriales como alternativa para la diferenciación de productos rurales* territorial brands as an alternative for the rural product differentiation yesid aranda1 y juliana combariza2 * este documento hace parte del proyecto de investigación “el turismo rural como estrategia de mercadeo territorial”, financiado por la dirección de investigación, universidad nacional de colombia, sede bogotá, y desarrollado por el grupo de investigación en gestión y desarrollo rural. 1 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. yvarandac@unal.edu.co 2 ingeniera agrónoma, universidad nacional de colombia, bogotá. juliana.combariza@fao.org.co introducción el nuevo mundo globalizado ha desdibujado las fronteras nacionales, llevando a que en la actualidad los agentes que compiten en los mercados necesiten identificar aspectos diferenciadores que garanticen la permanencia en el mismo. la competitividad ya no es vista como hace un par de décadas, en donde quienes participaban eran las empresas y los países; se ha pasado a hablar de una competitividad por parte de los territorios. este artículo intenta abordar el aspecto de la identidad territorial como ventaja que puede ser usada para diferenciar los territorios en el mercado local y global, en donde dicha diferenciación no es posible si no se tienen en cuenta algunos aspectos que aquí se desarrollan hipotéticamente. al final se intenta describir cómo la identidad del territorio puede ser usada para configurar una imagen y a su vez, una marca territorial, que permitan agregar valor a los productos propios del territorio, resaltando movimienfecha de recepción: junio 8 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 368 agron. colomb. 25(2) 2007 tos sociales rurales que han logrado establecer discursos identitarios de mucha fuerza y capacidad convocante. esto ha redundado en un proceso de acumulación de capital simbólico, susceptible de ser empleado en el mercadeo de bienes y servicios de los territorios. una mirada de la competitividad desde el desarrollo territorial la globalización constituye sin duda una de las características más contundentes de la evolución económica contemporánea. este fenómeno consistente en la creación y progresiva homogenización del mercado mundial, en donde las fronteras van perdiendo su capacidad de protección de la actividad económica nacional. los países latinoamericanos, han dado un cambio radical en sus políticas económicas, las cuales han estado marcadas por la liberación del mercado, ocasionando un mayor impacto en la economía interna dada la globalización. este proceso ha afectado también la agricultura y ha desatado el incremento de las importaciones, vislumbrando la falta de competitividad de sistemas de producción agrícola caracterizados por la prevalecía de pequeñas explotaciones de bajo nivel técnico (requier-desjardins, 1999a). desde la perspectiva espacial, la globalización también incrementa la competencia entre los territorios (ciudades y regiones) por atraer inversión y empresas, lo que incentiva la apuesta por potenciar sus recursos propios e impulsa los procesos de desarrollo local. la globalización es un proceso que tiene multiplicidad de dimensiones, en donde intervienen numerosos actores; este proceso se ve determinado por el carácter desigual de los participantes. los gobiernos de países con más alto nivel de desarrollo, instituciones de carácter multilateral y supranacional, empresas transnacionales y, en menor medida, los gobiernos de los países en vías de desarrollo y las organizaciones de la sociedad civil, influyen notoriamente en la evolución de la globalización (leva, s.f.). en el mundo globalizado, la tendencia es hacia la competencia entre las economías regionales y no entre las nacionales. en efecto, este nuevo orden económico obliga a la reestructuración de los sistemas productivos nacionales, los cuales tienen una base territorial indiscutible. visto de otra manera, la adaptación de las economías nacionales a las exigencias actuales en materia de productividad, innovación y tecnología, depende de la capacidad de las economías territoriales para identificar y aprovechar las potencialidades que ofrecen los territorios (soto, 2006). desde la perspectiva territorial, la homogeneización de los modos de consumo y la unificación de las técnicas de producción, resultado de la internacionalización de las economías nacionales, provocan evidentes repercusiones espaciales en el ámbito local. en este sentido, la globalización se ve como un proceso que también “integra y homogeniza, imaginaria o realmente, los territorios desde el punto de vista del capital; debilita los estado-nación y desdibuja sus fronteras; construye megalópolis y regiones urbanas internacionales; destruye y reconstruye límites regionales geográficos y socioculturales; y hace virtualmente indiferente el despliegue y localización de capitales en ellos” (paz, 2004). las estrategias de desarrollo local en el mundo globalizado han de orientarse a la búsqueda de competitividad de los territorios, en donde se deberán orientar las acciones por el carácter determinante de lo global sobre lo local y los procesos de “desterritorialización” haciendo necesario lograr una articulación local-global, aspecto que se convierte en desafío para las sociedades en términos de insertarse en forma competitiva en lo global, capitalizando al máximo sus capacidades locales y regionales, a través de las estrategias de los diferentes actores en juego, para lo cual el pensamiento complejo en el análisis y el diseño de políticas locales se vuelve preponderante (leva, 2004; gallicchio, 2004). el agotamiento de los mercados internos y la inestabilidad macroeconómica obligan tanto al sector público como privado a identificar y posicionar sus territorios y productos, usando aspectos diferenciadores como la cultura, su espacio biofísico, el saber hacer, la tradición, entre otros. los productos territoriales han de ser competitivos y generar ingresos, para así cumplir la función social de mejorar el nivel de vida de los habitantes locales, y han de traspasar las fronteras de forma que se logre explotar la identidad territorial en los mercados globales. las normas y valores como elementos indispensables para la competitividad territorial boisier (2001) plantea que para abordar el proceso de desarrollo local es necesario centrarse en la identificación de “aspectos que le son específicos al territorio y que no son el simple efecto de la reproducción a todas las escalas, de las determinaciones globales”. la existencia de riqueza local, en la que los actores generan conocimiento en los aspectos técnico-productivos, de comercialización, de organiza369 ción, entre otros, cobran importancia ya que expresan la capacidad en influir en la construcción de las ventajas diferenciadoras que ofrecen los territorios. sin embargo, lo anterior es solo una condición necesaria a los fines de definir una sociedad local, involucrada y responsable del territorio. toda sociedad se nutre de su propia historia, constituyendo un sistema de valores internalizado por cada uno de sus miembros, en donde cada individuo se reconoce a sí mismo como elemento de un conjunto denominado territorio, el cual se construye con su participación. el territorio, representado en sus límites, es una sociedad local cuando proyecta una identidad colectiva, expresada en valores y normas interiorizados por sus miembros, y cuando conforma un sistema de relaciones de poder constituido en torno a procesos locales de generación de riqueza. dicho de otro modo, una sociedad local es un sistema de acción sobre un territorio limitado, capaz de producir valores comunes y bienes localmente gestionados (rimisp, 2005). seg ún a rocena (1999), “no es posible la ex istencia de procesos exitosos de desarrollo local sin un fuerte componente de identidad que estimule y vertebre el potencial de iniciativas de un grupo humano”. por eso, aspectos como la historia propia del territorio ocupado, son la base sobre la cual se construye la identidad local. la continuidad3 en el tiempo, vivida conscientemente por un grupo humano que se desarrolla en unos límites geográficos permite generar una acumulación cultural en términos de sistemas de normas y valores, lo que se constituye en el fundamento para la construcción de la identidad colectiva. el sistema de valores y normas es un patrón cultural compartido por los agentes del territorio, en donde la riqueza propia es sustentada en la diversidad de representaciones de la vida social, estos elementos se presentan, con regularidad, en la superficie de la cotidianeidad de una sociedad local. pero deben ser explorados con criterios innovadores para constituirse en la palanca de acumulación del capital más preciado para un proceso de desarrollo local: “el capital cultural o simbólico” (leva, 2004). algunos de los capitales culturales o simbólicos que poseen los territorios lo constituyen la estructura empresarial con elevado número de pequeñas y medianas empresas y agroindustrias rurales (air), que se consolidan como aglomeraciones productivas, las cuales hacen uso de las ventajas competitivas propias y del saber tradicional que les ofrecen los territorios en donde se desarrollan (requier-desjardins, 1999b). la interacción de los agentes locales con el entorno produce una acumulación de conocimiento y un saberhacer que lleva implícito un conocimiento tácito referente a la tecnología, las capacidades, los productos y procesos, lo que le permite al territorio desarrollar capacidades de adaptación e innovación que se traducen en respuestas rápidas a los cambios que se producen en la demanda de bienes y servicios del mundo globalizado. la innovación como competencia de los territorios la innovación es un elemento importante de los sistemas locales; se construye a partir de una serie de relaciones (formales e informales) que desarrollan los agentes del territorio, en aras de consolidar redes empresariales competitivas4. esta consolidación garantiza la transmisión y transferencia del conocimiento tácito usado en la producción tradicional, y permite perpetuar la identidad local y diferenciar los territorios (tkachuk, 2005). la relación estrecha entre innovación y territorio es determinada por el ambiente tecnológico que rodea las actividades allí desarrolladas; de esta manera, las capacidades innovativas cobran importancia en el sentido en que permiten ampliar las ventajas competitivas de los territorios (benedetto, 2006). sin embargo, la capacidad innovativa y la vinculación entre agentes del entorno productivo han de ceñirse por lazos de confianza y pertenencia, a fin de generar en la sociedad local la información necesaria para apalancar procesos de autogestión, en los que la interacción con instituciones públicas y privadas son vitales en el mejoramiento de la competitividad. así, el ambiente y las relaciones de cooperación y competencia que se dan dentro del territorio son más fácilmente producibles y reproducibles a nivel local, generando bene3 el término “continuidad” no se refiere a un proceso lineal y sin rupturas, por tanto, la identidad es por un lado continuidad y por otro ruptura, la cual se construye a partir de las dinámicas dadas por las interacciones propias de todos los agentes que se desarrollan en un territorio. 4 mediante la consolidación de redes empresariales competitivas en los territorios se pueden ofrecer productos territoriales competitivos en precio, calidad, diseño y condiciones de entrega; además se avanza en la consolidación de lazos de cooperación que permiten mejorar los procesos de planificación, producción y diseño de nuevas tecnologías, lo que conduce a una evolución de la identidad territorial. 2007 aranda y combariza: las marcas territoriales como alternativa para la diferenciación de productos rurales 370 agron. colomb. 25(2) 2007 ficios a la población; de ahí que el apoyo público se hace necesario para aumentar la productividad y la competitividad global. el marketing aplicado a los territorios tradicionalmente, el marketing trata del conjunto de actividades por medio de las cuales se investiga acerca de las necesidades de una comunidad; desarrolla y produce los bienes y servicios adecuados a esas necesidades, y realiza las acciones pertinentes para orientar y colocar un producto al segmento específico, con la comunicación y en el momento adecuados y a un precio justo (kotler y armstrong, 2003). el mercadeo como actividad social y con orientación humana se caracteriza porque piensa en los demás (consumidores) y se dedica a medir las necesidades y deseos del consumidor; en ese sentido, la teoría del marketing reconoce que el diseño de productos debe de orientarse a satisfacer las necesidades específicas de los segmentos a los cuales se orienta el producto. en tal sentido, genéricamente se habla de la estrategia de diferenciación de productos, lo que hace eficiente su posicionamiento. una forma de añadir valor para el cliente es ofrecer productos en el mercado con diseño y estilos diferentes. las marcas territoriales como aspecto diferenciador son un mecanismo en este sentido; ya que mediante el uso de un nombre, término, letrero, símbolo, diseño o combinación de los anteriores, permite al consumidor relacionar el producto con su sitio de origen o producción, lo que claramente se convierte en una estrategia para la diferenciación de los territorios y sus productos en el mercado. el mercadeo territorial pretende estudiar, investigar, valorar y promocionar el territorio con el objetivo de sostener y estimular el desarrollo local; esta actividad ha de convertirse en una respuesta del territorio frente a los procesos de la globalización, en donde se busca lograr una fuerza que se basa en lo más local posible, en lo más único e identitario, pero con mirada global. en el momento de diseñar marcas territoriales, como estrategia para el posicionamiento de los territorios, se valoran el patrimonio cultural propio de los territorios y la identificación de aspectos que reflejen la “identidadtradición”; esto debe realizarse colectivamente entre los agentes del territorio, de forma que dichos aspectos sean prioritarios para el desarrollo del diseño y la creación de marcas identitarias. estas marcas se deben construir sobre la base de prácticas, valores, modos, usos, imágenes, identidades con estilos propios que diferencian el diario vivir de un territorio respecto a otro lugar, sin olvidar que “…una identidad colectiva nunca es pasado solamente, no es sólo lo dado, sino que siempre está siendo. la identidad es una construcción simbólica que significa una apropiación selectiva del pasado, elaborada en el presente, respondiendo a prioridades y propósitos contemporáneos y políticamente instrumental” (gallicchio, 2005); lo que refleja la flexibilidad y capacidad de ajuste estratégico para la construcción de las marcas territoriales como elemento de diferenciación. en principio, el concepto de mercadeo y la planeación estratégica y administrativa fueron establecidos para empresas grandes, generalmente no vinculadas a entornos rurales; sin embargo, en la medida en que el concepto ha evolucionado, se ha mostrado cómo los territorios han comenzado a aplicar sus postulados, a reconocer su importancia y a incorporarlo como un medio para mejorar sus economías. la identidad de los territorios como aspecto diferencial el énfasis en la identidad del territorio puede llegar a tener además un sentido estratégico: ¿es posible hacer de la identidad y de su valorización un elemento indispensable que permita asegurar un mayor poder de negociación de los actores sociales locales en los procesos de desarrollo y en la distribución de sus beneficios? la pregunta tiene sentido práctico si se consideran las megatendencias modernas del mundo globalizado, en donde la demanda por bienes y servicios con atributos simbólicos, que apelan a nuevos modelos de vida (naturaleza, salud, comercio justo, ética en los negocios) crece, en donde muchos de los atributos simbólicos deseados por los consumidores de bienes y servicios de origen agrario están indisolublemente ligados a los territorios rurales (castelletti y canzanelli, 2005). por otra parte, estas tendencias muestran cómo el reconocimiento jurídico, el uso y la influencia de normas, regulaciones y mecanismos que permiten la apropiación privada de bienes y servicios que tradicionalmente se consideraban de libre acceso, son mucho más controlados por organizaciones de consumidores. a esto se suma la importancia de los medios de información que cumplen con el objeto de informar veraz y sistemáticamente a los consumidores sobre determinados atributos (incluyendo algunos de carácter simbólicos) de 371 los bienes y servicios, lo que hace que el consumidor esté más informado, y a su vez que se acerque al territorio, logrando generar consumidores con mayor responsabilidad social y ética en su consumo. en el proceso de construcción de identidades, las representaciones surgidas de la relación con el espacio territorial, son muy importantes. los activos específicos señalados por bernard pequeur (1992, citado por soto, 2006), en algunos territorios no han sido identificados consensualmente, por lo que es necesario que los territorios encuentren sus aspectos diferenciadores, a fin de ser usados por los agentes locales para ganar poder de negociación en los mercados globales; así se disminuiría en gran parte el riesgo de la competencia al que se enfrentan los territorios y sus agentes en la actual economía. algunas experiencias en el uso de marcas territoriales en el mundo existe un reconocimiento relativamente extendido y un interés creciente a diseñar estrategias de desarrollo rural asociadas a bienes y servicios con identidad: servicios de turismo vinculados a la identidad étnica o ecológica; productos orgánicos cuyo valor se basa en su asociación a los atributos de salud o de respeto a la naturaleza; productos que se distinguen por incorporar la idea de una relación justa entre los productores, los intermediarios y los consumidores (fair trade); bienes que se distinguen en el mercado por su origen en procesos que respetan los derechos laborales y los derechos humanos (ethical trade); productos que simbolizan nuevas formas de relación entre el consumidor y los alimentos y las comunidades que los generan (slow food), entro otros. todos estos movimientos de mercado y sus asociados indiferentemente apelan al mercadeo territorial, en el sentido que reconocen el origen de los productos y vinculan su producción con unas condiciones particulares dadas por el territorio. el nuevo paradigma en el campo del desarrollo económico local es el del desarrollo o la competitividad territorial, es decir, el carácter localizado de los procesos de acumulación, de innovación y de formación de capital social (moncayo, 2004), en donde los agentes productivos compiten junto con su entorno. boisier (2005) plantea que el territorio es un actor indirecto de la competitividad, en tanto se constituye como la plataforma o malla de soporte de las actividades productivas, a su vez puede ser considerado un actor directo de la competitividad, pues funciona como espacio contenedor de una cultura propia que se traduce en la elaboración de bienes y servicios indisolublemente ligados a esa cultura, a partir de la cual se pueden construir nichos específicos de comercio de elevada competitividad. muchas de las fuentes de identidades territoriales específicas hacen parte de la cultura, o, según algunos autores, del capital cultural: etnia, lenguaje, historia, arquitectura, formas de manejo de los recursos naturales, fiestas y religiosidad popular, cocina, música, entre otros, son aspectos de capital cultural reconocidos como patrimonio local por parte de los habitantes del territorio. se habla entonces de territorios con identidad cultural, así como ya se trabajan opciones inclusivas de desarrollo rural, a partir de identidades fundamentadas en el respeto a la naturaleza, el cuidado de la salud o la equidad en el comercio. entre las iniciativas a resaltar en la consolidación de denominación de origen o marcas compartidas están: leader de la unión europea, proder en españa y la red gys-sial en francia; dichas iniciativas son ejemplos claros de políticas rurales con enfoque territorial. en latinoamérica se han desarrollado, hasta el momento, algunos programas de carácter investigativo que sirven como modelo para la construcción colectiva de marcas territoriales ; por ejemplo: grijalva y riveros (2006) en la provincia de cotopaxi, ecuador; arias et al. (2006) en la cuenca yacambú-quibor en venezuela, desarrollados en el marco del prodar del iica; soto (2006) en san basilio de palenque, colombia dentro de la iniciativa de rimisp, y barrera (2007) con las rutas alimentarías en argentina. además de estos trabajos, en colombia se resa lta la ex periencia de las haciendas del café, ubicadas en el departamento del quindío, como marca de origen que sirve para comercializar los servicios de turismo rural en dicho departamento, y el tan conocido bocadillo veleño, que se produce en la provincia de vélez (santander), propuesta liderada por la adel de vélez, con el apoyo del pnud. sin embargo, en américa latina existe un potencial subexplotado de capital cultural, tal como lo plantean los ejemplos con las comunidades locales, muchas veces grupos pobres y marginados (mujeres, indígenas y afroamericanos, jóvenes, etc.) que cuentan con identidades que permiten diferenciarse mediante productos y servicios únicos, difícilmente reproducibles, puesto que su calidad y valor provienen de sus comunidades y territorios (rimisp, 2005). 2007 aranda y combariza: las marcas territoriales como alternativa para la diferenciación de productos rurales 372 agron. colomb. 25(2) 2007 el uso de las marcas distintivas de los territorios para la diferenciación en el mercado se constituye en una estrategia competitiva; aquí, el marketing territorial se debe orientar sobre el prestigio de los productos, las tradiciones, el saber hacer local y la cultura. no es oportuno determinar cuáles son los procesos de diferenciación productiva de un territorio, debido a que la diferenciación será específica, sobre la base de activos, recursos y relaciones sociales propios en cada caso. algunos beneficios de la identidad territorial y las marcas territoriales las estrategias de adaptación y supervivencia adelantadas por los territorios son las que permiten volver económicamente redituables productos, saberes locales y formas de innovación. para la construcción colectiva de imagen territorial es necesario identificar los activos tangibles e intangibles que poseen los territorios y que le garantizan aspectos diferenciales. la identidad territorial y construcción colectiva de marcas territoriales generan beneficios de tipo social, productivo y sobre las redes de comunicación existentes en las comunidades (tabla 1). las posibilidades de avanzar en procesos de diferenciación productiva (transformación productiva, adopción de estrategias extraprediales, multifuncionalidad del ámbito rural compartido, asociación y formas diversas de articulación para potenciar cultivos tradicionales, agroindustria rural, turismo especializado, gastronomía típica, actividades recreativas tradicionales, integración en cadenas productivas, consolidación de cluster en los territorios, alianzas productivas, etc.) son favorecidas con la construcción de la identidad territorial, lo que aumenta la cohesión social y garantiza la construcción de marcas territoriales como aspecto diferenciador, susceptible de ser usado para captar inversión y atraer a consumidores habituales de los productos y servicios que en él se producen y se brindan, en otras palabras, atrayendo al consumidor a los territorios, lo que favorece el desarrollo económico local. cómo valorar la imagen de los territorios para construir marcas territoriales la explotación del conocimiento tácito de cada territorio le representa una ventaja competitiva frente a otros territabla 1. beneficios del uso de identidad territorial y marcas territoriales. beneficios al tejido social beneficios al tejido productivo beneficios a las redes de comunicación • reforzamiento de la cohesión social (lo cual no implica que existan conflictos de intereses entre grupos que coexisten en las áreas geográficas). • reforzamiento y generación de lazos de cooperación y solidaridad, redes de ayuda y contención social y material. • identificación de intereses y necesidades comunes, priorización de las mismas. • fortalecimiento y posicionamiento de actores, acompañado de un aumento del poder de negociación de los mismos. • mejoramiento de la autoestima, lo cual en algunos casos repercute en una mayor estabilización de la población en las áreas rurales. • aumento de las capacidades de reconocimiento y valorización de oportunidades distintas de ocupación: actividades alternativas, vinculadas con habilidades y saberes generacionales y con nuevas posibilidades en cuanto al propio hábitat (turismo especializado). • nuevos recursos: “consumo de la tradición” y del “legado histórico”. • diversificación de actividades, no agrícolas pero tampoco extraprediales. • iniciativas de emprendimientos y de instituciones y organizaciones locales como forma de participar en los beneficios que el mercado cultural y patrimonial abre (turismo y los servicios que con él se vinculan). • aumento de la demanda de gobernabilidad de recursos. • toma de conciencia en el uso y la conservación del medioambiente. • mayor claridad en cuanto a cuáles deben ser las ofertas concretas para favorecer la cadena productiva de los servicios y productos con identidad en que se tienen ventajas. • se fortalecen y generan redes y alianzas territoriales, el componente familiar, de parentesco y proximidad geográfica es fundamental. • aparecen y se fortalecen redes de comunicación y se construyen medios no formales de traspaso de información y de acceso a la misma. • aumento de la comunicación intracomunidad para posicionarse extracomunidad. • se fortalece el sentido de pertenencia y responsabilidad social en el uso de la imagen territorial. 373 torios. la necesidad de integrar la gestión de la identidad y la imagen territorial en los procesos de desarrollo local, implica la utilización de técnicas de mercadeo, similares a las utilizadas para la gestión de la identidad y la imagen corporativa. el punto de partida es la identificación de aquello que distingue al territorio y que diferencia lo que allí se produce de otros territorios. algunos de los aspectos a ser tenidos en cuenta en la construcción de la identidad y de la imagen territorial son: la historia, la cultura, el ambiente, las actividades productivas, entre otros (iica, 2007). el mercadeo territorial permite identificar y promocionar las ventajas comparativas de cada localidad. es necesario definir la imagen del territorio y elaborar una política de marketing para la misma. planificar, posicionar y cuidar la imagen del territorio influirán directamente en el futuro de sus habitantes. de esta manera, se pueden identificar los principales elementos para la caracterización de las experiencias de desarrollo territorial rural. en primera instancia, es importante tener en cuenta la configuración del sistema productivo local y las relaciones entre agentes productivos; se debe identificar el nivel de desarrollo institucional del territorio, y por otro lado, se deben identificar las ventajas comparativas o absolutas a partir de las particularidades territoriales y culturales que pueden servir para la construcción de marcas territoriales con identidad e imagen territorial. de esta manera aparece la idea de una identidad territorial que provee a los bienes y servicios locales de elementos de diferenciación y de calidad que les permiten acceder a mercados cada vez más exigentes, en cuanto a estándares de producción y de exclusividad. el reto está en construir marcas territoriales que añadan valor al conjunto de productos, servicios y eventos locales; que asuman la imagen territorial como una variable estratégica que consolide y dé coherencia al posicionamiento elegido en el mercado (posicionamiento que surgirá del plan estratégico), y que movilice los recursos intraterritoriales en torno a su identidad específica para el diseño del programa de gestión de imagen territorial se necesita de la utilización de técnicas de investigación (documentales, cualitativas y cuantitativas) y técnicas de análisis (estudios de posicionamiento e imagen del territorio, análisis de la política comunicativa, etc.) que permitan obtener información relevante. de ahí surge la necesidad de establecer una metodología sistemática y rigurosa en torno a la definición de la imagen que se quiere resaltar del territorio, donde se diseñe teniendo en cuenta aspectos como el conocimiento previo del territorio y de su posible desarrollo: lo que es realmente el territorio (lo que tiene, hace y representa); el conocimiento de la imagen pretendida y percibida sobre el territorio, sus productos y servicios por parte de los diferentes públicos internos y externos (cómo nos vemos y cómo nos ven); el conocimiento de la imagen difundida sobre el territorio por parte de los diferentes emisores y soportes (qué decimos y qué se dice de nosotros), todo esto como parte de una estrategia de comunicación del mercadeo territorial. el análisis que se haga para la construcción de marcas territoriales debe permitir identificar los puntos débiles del territorio, cuya evidencia supone una amenaza para la valorización del mismo, como niveles de migración, exclusión social y conf licto. estos son elementos a ser tratados, sin olvidar los rasgos valorados positivamente por los diferentes públicos, pero que se asocian muy poco con el territorio, entre ellos la recuperación del patrimonio, el cuidado del medio ambiente, el turismo rural, etcétera. por último, los rasgos f uertes de territorio pero no percibidos suf icientemente por el público, implican un mayor esfuerzo de marketing y comunicación, que se traducen en mayor uso de recursos para destacar los atributos del territorio desde lo folk lórico hasta lo comercial,, esfuerzo que en algunos casos, requieren simplemente visibilidad. políticas públicas en colombia para la valorización de la identidad territorial como base para el desarrollo el análisis de la política pública que contribuya a la valorización de la identidad territorial como base del desarrollo en colombia, se enmarca dentro la constitución vigente así como en las normas de planeación del desarrollo, de distribución de competencias y recursos entre la nación y el territorio y de ordenamiento territorial; la política general de desarrollo está a cargo del nivel nacional, y la responsabilidad del desarrollo territorial recae en los municipios, distritos y departamentos. a pesar de que hay descentralización en el tema del desarrollo rural, la nación conserva competencias en el sector. el ministerio de agricultura y desarrollo rural cuenta con iniciativas como: el programa de apoyo integral a peque2007 aranda y combariza: las marcas territoriales como alternativa para la diferenciación de productos rurales 374 agron. colomb. 25(2) 2007 ños productores de economía campesina (paippec), el proyecto apoyo a alianzas productivas, y el proyecto de oportunidades rurales, entre otros. las políticas e instrumentos de desarrollo rural en colombia no están enfocadas hacia la valorización de la identidad territorial de los productos y servicios ofrecidos en el entorno rural. esto no significa que el marco institucional y normativo impida el desarrollo de dichas iniciativas. existe, más bien, una falla desde el punto de vista institucional y financiero de las entidades territoriales y una falta de coherencia y articulación entre las acciones nacionales, departamentales y municipales para apoyar iniciativas locales de desarrollo territorial rural (soto, 2006). adicionalmente, el enfoque del desarrollo territorial rural, a partir de productos y servicios con identidad, aún no ha sido explotado dentro de la formulación de políticas públicas en colombia, muestra de ello es la falencia de normas claras para el registro de sellos de denominación de origen. las condiciones están dadas para que los territorios rurales desarrollen su ventaja competitiva mediante la diferenciación y promoción de sus productos y servicios; a su vez, es un reto para el gobierno nacional consolidar la legislación que proteja el desarrollo de marcas territoriales, denominaciones de origen, marcas región, etc., a fin de que se proteja a los territorios, su identidad, cultura y a los agentes que en él habitan. consideraciones finales el desarrollo territorial se debe apoyar en la articulación regional de la economía y el tejido social existente en el territorio. en este sentido, hay que considerar una visión estratégica de inserción de los circuitos económicos locales en sus respectivos mercados, en donde la disposición a entablar relaciones de cooperación entre los agentes territoriales garantizarán la competitividad de los territorios. para ello es importante sensibilizar a las autoridades locales y regionales en lo referente a la política territorial de desarrollo y capacitarlas en metodologías de planificación. aun en épocas de descentralización, muchos municipios y regiones participan sólo parcialmente en los éxitos empresariales locales. con los propósitos de avanzar en el redescubrimiento de los territorios y de crear marcas territoriales es necesario trabajar de manera participativa con los actores locales en cuatro ejes, a saber: • aspectos históricos y de localización de la concentración (identidad regional, identificación de activos genéricos y específicos, multifuncionalidad). • estructura y funcionamiento de la concentración (actores, instituciones, sus relaciones y encadenamientos internos y externos). • tecnología y aspectos ambientales (sistemas productivos y productos, el saber hacer y su transmisión, la innovación, la calidad y la sostenibilidad). • organización y mercado (la acción colectiva, confianza, éxitos y fracasos, los problemas y oportunidades de mercado, las nuevas perspectivas). en el diseño de estrategias de mercadeo, las empresas y productores en la mayoría de ocasiones se olvidan que los productos provienen de un territorio particular. el saber hacer desarrollado por los pobladores rurales en la producción y transformación de bienes agrícolas, las condiciones agroecológicas propias del territorio al igual que el medio ambiente, las redes sociales de producción, la cultura y otros aspectos, son cualidades que deberían ser usadas en la construcción de estrategias que permitan el posicionamiento y diferenciación de los productos en los mercados de consumo. el proceso de planeación estratégica territorial constituye un importante complemento de los instrumentos nacionales de fomento productivo, y se convierte en una herramienta valiosa para el desarrollo económico de los territorios. las experiencias que en colombia y en el mundo han logrado construir imagen territorial son aún muy pocas, sin embargo, este aspecto se vuelve determinante en el mundo actual en donde la economía se encuentra globalizada, las fronteras han desaparecido y la competencia por el mercado es mucho más agresiva que en décadas pasadas. la construcción y gestión de una imagen territorial puede pasar por el diseño de marcas, que no van en contra de las iniciativas de marcas individuales, por el contrario, las fortalece. las marcas colectivas territoriales, deben regirse siguiendo un protocolo que es establecido por todos los 375 interesados; es decir, dicha imagen es de pertenencia de todos los actores locales involucrados en la construcción y generación de la misma. sin embargo, el desarrollo y posicionamiento de las marcas territoriales suponen compromiso y seriedad en la administración y uso de la imagen de los territorios, para lo cual es necesario encargar a una entidad que certifique y apruebe el uso de la imagen en productos del territorio. las marcas territoriales son susceptibles de ser usadas en el mercadeo de productos territoriales, estas se constituye en una estrategia de agregación de valor, en la que se apunta a construir ventajas que permiten la diferenciación de los productos en los mercados, permitiendo con ello el uso en términos comerciales de la identidad, el saber hacer y las particularidades de los territorios, lo que supone la mejora de ingresos a la población local por la venta de productos del territorio. a su vez, el mercadeo de productos diferenciados con marcas territoriales, ya sean como denominación de origen u otras marcas colectivas, contribuye a la reconversión de los sistemas de producción en las regiones, hecho que leva a un uso más racional de los bienes públicos. en consecuencia se benefician la conservación del medio ambiente y el patrimonio cultural, y permite desarrollar en el territorio actividades de diversa índole, como la venta de servicios de turismo rural (alternativa no productiva que mejora el nivel de ingreso de los productores en el medio rural) y la vinculación de la agroindustria como actividad que permite el desarrollo de los territorios. está en manos de los actores locales el gobernar, en sentido económico y social, esta transformación que puede dar una garantía tanto a la conservación de la especificidad y del significado local de la cultura parcialmente mercantilizada, como a la apropiación local de los beneficios que consiguen del proceso. el mercadeo territorial es un área poco estudiada y desarrollada, se pretende con estos pensamientos motivar a los profesionales a construir y usar estrategias de mercadeo territorial, que permitan el posicionamiento y diferenciación en los mercados de los productos con identidad de marca originada por las características de un territorio, la cuales a su vez fomentan la organización de los actores locales y facilita el acceso a mercados nacionales e internacionales de los productos territoriales. literatura citada arocena, j. 1999. por una lectura compleja del actor local en los procesos de globalización. desarrollo local en la globalización. claeh, montevideo. arias, j., f. calvani y h. riveros. 2006. metodología para la clasificación de cadenas agroproductivas según su potencial de desarrollo en un territorio: el caso de la cuenca yacambúquibor en venezuela. ponencia presentada en el iii congreso internacional de la red sial, alimentación y territorios. universidad internacional de andalucía, baeza. barrera, e. 2007. rutas alimentarías de la argentina. memorias seg undo curso internaciona l de rutas a limenta rías y turismo del vino. facultad de agronomía, universidad de buenos aires. benedetto, a. 2006. identidad y territorio: aportes para la re-valorización de procesos de diferenciación productiva en áreas de co-existencia geográfica. rimisp, mendoza. boisier, s. 2001. desarrollo local: ¿de qué estamos hablando? en: madoery, o. y a. vázquez (eds.). transformaciones globales, instituciones y políticas de desarrollo local. editorial homo sapiens, rosario. boisier, s. 2005. un ensayo epistemológico y axiológico sobre gestión del desarrollo territorial: conocimiento y valores. santiago de chile. 76 p. en: http://www.redelaldia.org/img/pdf/boisier. pdf; consulta: septiembre de 2007. castelletti, o. y g. canzanelli. 2005. estrategias e instrumentos para el desarrollo local en la era de la globalización. en: sinergias para el desarrollo local: responsabilidad social y asociatividad. revista observatorio de políticas públicas, opera 5(5). gallicchio, e. 2004. el desarrollo económico local en américa latina. ¿estrategia económica o de construcción de capital social? programa de desarrollo local. claeh, uruguay. gallicchio, e. 2005. el desarrollo local: cómo combinar gobernabilidad, desarrollo económico y capital social en el territorio. cuadernos del claeh n.o 89. montevideo, uruguay. grijalva, a. y h. riveros. 2006. desarrollo de una metodología para establecer prioridades en casos de intervención orientada a promover productos con identidad territorial. validación en el caso de la provincia de cotopaxi, ecuador. ponencia presentada en el iii congreso internacional de la red sial, alimentación y territorios. universidad internacional de andalucía, baeza. iica. 2007. identidad territorial favorece ingreso a mercados agroalimentarios. iica conexión. boletín electrónico del iica, n.º 7. en: http://www.iica.int/prensa/iicaconexion/2007/n7/n72007.html#b18; consulta: septiembre de 2007. kotler, p. y g. armstrong. 2003. fundamentos de marketing. sexta edición. pearson educación, méxico. 680 p. leva, g. s.f. patrimonio industrial del riachuelo: aportes desde la economía urbana para su revitalización. ponencia presentada en el iv coloquio latinoamericano sobre rescate y preservación del patrimonio industrial. universidad nacional de quilmas, buenos aires. 2007 aranda y combariza: las marcas territoriales como alternativa para la diferenciación de productos rurales 376 agron. colomb. 25(2) 2007 leva, g. 2004. globalización, competitividad internacional y ciudad. lecturas de economía, gestión y ciudad. editorial universidad nacional de quilmas, buenos aires. pp. 1-40. moncayo, j. 2004. las políticas regionales en colombia. en: nuevos enfoques del desarrollo territorial: colombia en una nueva perspectiva latinoamericana. cepal-pnud. pp. 159-192. paz, s. 2004. planificación y gestión en contextos metropolitanos: aportes para una discusión abierta. hábitat metrópolis, buenos aires. paz, s., c. tkachuk y g. fernández. s.f la reestructuración de los espacios ribereños y su patrimonio arquitectónico. aportes desde el marketing urbano, hábitat metrópolis. universidad nacional de quilmas, buenos aires. requier-desjardins, d. 1999a. on some contributions on the def i n it ion a nd releva nce of socia l c apit a l. en : ht t p : // mapa ge.noos .f r/ rv d / soc c ap1.ht m # 3 ; con su lt a : mayo de 2007. requier-desjardins, d. 1999b. local productive systems in agri-food supply chains, product specificity and consumer’s behavior: a cognitive approach. ponencia presentada en el 67 seminario de la eaae: the socio-economics of origin labeled products in agri-food supply chains: spatial, institutional and coordination aspects. 28-30 de octubre de 1999. red internacional de metodología de investigación de sistemas de producción (rimisp). 2005. propuesta de proyecto desarrollo territorial rural a partir de servicios y productos con identidad. santiago de chile. soto, d. 2006. la identidad cultural y el desarrollo territorial rural, una aproximación desde colombia. rimisp. 33p. en: ww.rimisp.org/getdoc.php?docid=3744; consulta: diciembre de 2006 tkachuk, c. 2005. innovación y territorio como factores de entorno para la competitividad de las pymes. hacia nuevas estrategias de desarrollo local. en: http://hm.unq.edu.ar/archivos_hm/ ct_innovacion_territorio.pdf; consulta: abril de 2007. agronomia 26-2 -profe194).indd 226 agron. colomb. 26(2) 2008 resumen abstract fecha de recepción: octubre 14 de 2007. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. vjflorezr@unal.edu.co 2 profesora titular, instituto de biologia, universidade estadual de campinas (unicamp), campinas (brasil). las citoquininas están asociadas al desarrollo floral de plantas de solidago x luteus en días cortos cytokinins are associated with flower development of solidago × luteus plants under short days víctor julio flórez1 y maria de fátima d. aleixo pereira2 agronomía colombiana 26(2), 226-236, 2008 en solidago × luteus (m.l. greene) brouillet y semple (= × solidaster hybridus, × s. luteus), planta comercializada principalmente para flor de corte, el proceso de inducción floral es dependiente de las condiciones fotoperiódicas ambientales. con el objetivo de determinar la acción de las citoquininas en este proceso, se analizó su presencia en condiciones fotoperiódicas opuestas: días largos (dl) de 18 h y días cortos (dc) de 8 h. en la primera fase del ensayo, con el fin de analizar la respuesta de las plantas a fitohormonas con frecuencia semanal de aplicación, se realizaron los siguientes tratamientos: 1) ácido giberélico (ga3) 10-4 m, 6-benzilaminopurina (6-ba) 4 10-4 m y ga3 10 -4 m más 6-ba 4 10-4 m; 2) ga3 10 -4 m, kinetina (ki) 4 10-4 m y ga3 10 -4 m más ki 4 10-4 m y 3) ki 4 10-4 m. con el objeto de conocer la concentración endógena de hormonas, en la segunda fase los extractos vegetales se analizaron a través de cromatografía en capa fina y cuantificados por el ensayo inmunoenzimático de elisa, previa separación por cromatografía líquida de alta eficiencia. los resultados permitieron determinar la actividad citoquinínica en extractos provenientes de hojas y de botones florales de plantas en el inicio de los tratamientos, en dl y en dc. se demostró que la aplicación de ki acelera la antesis floral, evidenciando la relación de citoquininas endógenas con el proceso de desarrollo floral. por último, de los resultados obtenidos de los extractos sometidos a elisa se sugiere la participación de las citoquininas en el proceso de antesis floral de s. × luteus, donde la ipa (isopentenil adenosina) tendría una acción importante al ser transportada rápidamente de la hoja al botón floral en dc, posibilitando tal vez la mayor velocidad de antesis floral observada en este fotoperíodo. palabras clave: antesis floral, fitohormonas, ácido giberélico, 6-benzilaminopurina, kinetina, elisa. in solidago × luteus (m.l. greene) brouillet and semple (= × solidaster hybridus, × s. luteus), a plant commercialized principally as cut flower, the process of floral induction is dependent on photoperiodic environmental conditions. in order to determine the action of cytokinins in this process, their presence was analyzed in photoperiodically contrasting conditions (long days (ld, 18 h) and short days (sd, 8 h)). in the first phase of the test, with the purpose to analyze the response of plants to phytohormones, weekly application of the following treatments were realized: 1) 10-4 m gibberellic acid (ga3), 4 10 -4 m 6-benzylaminopurine (6-ba), and 10-4 m ga3 plus 4 10 -4 m 6-ba; 2) 10-4 m ga3, 4 10 -4 m kinetin (ki), and 10-4 m ga3 plus 4 10 -4 m ki; and 3) 4 10-4 m ki. in t he second phase, in order to k now t he endogenous concentration of hormones, plant extracts were analyzed by thin layer chromatography and quantified by enzyme linked immunosorbent assay (elisa) previously separated by high determining the cytokinin activity in leafs and flower buds extracts of plants in the beginning of the treatments under ld and sd. it was showed that ki application accelerates the floral anthesis demonstrating the relation of endogenous cytokinins on the process of floral development. finally, from the results obtained of the extracts submitted to elisa, it is suggested the participation of cytokinins in the anthesis process of s. × luteus, where ipa (isopentenil adenosine) would have an important action being transported rapidly from the leaf to the flower bud in sd making faster process of anthesis floral observed in this photoperiod. key words: floral anthesis, phytohormones, gibberellic acid, 6-benzylaminopurine, kinetin, cytokinins, elisa. introducción en plantas fotoperiódicas la secuencia del proceso de floración comienza con la percepción de señales ambientales a través de las hojas, donde se produce el estímulo floral. una vez que este estímulo alcanza el brote apical, actúa sobre el meristemo o directamente sobre el primordio en desarrollo. si la determinación del proceso de floración es controlada por el meristemo apical, éste responde directamente al estímulo floral. si son las hojas las que dirigen la inducción agronomia 26-2 -profe194).indd 226 06/10/2008 19:40:17 flórez y pereira. las citoquininas están asociadas al desarrollo floral... 227 floral, es posible que el estímulo floral actué directamente sobre los tejidos objetivo (hempel et al., 2000). las citoquininas forman un numeroso grupo de fitohormonas, en el que son reconocidas más de 30 entre formas activas e inactivas (mok y mok, 2001). entre otros aspectos del desarrollo vegetal, las citoquininas se involucran en la promoción de la división celular, la diferenciación de cloroplastos, el desarrollo de brotes y el antagonismo de la senescencia (mok, 1994). su participación en el desarrollo floral también es importante, regulando este proceso en algunas especies, como en litchi chinensis sonn. (chen, 1991). en solidago × luteus (m. l. greene) brouillet y semple (= × solidaster hybridus, × s. luteus), una planta perenne comercializada principalmente para flor de corte, la acción de las citoquininas fue descrita por flórez-roncancio y pereira (1999). los autores identificaron concentraciones endógenas de los isómeros trans zeatina (z) y trans zeatina ribósido (zr), de isopentenil adenina (ip) y de isopentenil adenosina (ipa) durante el desarrollo de la floración, encontrando, a través de cromatografía líquida de alta eficiencia (clae), su participación directa en el proceso de antesis. el objetivo del presente trabajo fue verificar la acción de las citoquininas en condiciones fotoperiódicas opuestas de días largos (dl) de 18 h y días cortos (dc) de 8 h, sobre el desarrollo floral de s. × luteus, a través de la aplicación y de la determinación endógena de fitohormonas. materiales y métodos material vegetal y aplicación de fitohormonas esquejes con raíz de solidago × luteus se sembraron en materas con capacidad de 2 l, conteniendo una mezcla de partes equivalentes de suelo, arena y compuesto orgánico, en condiciones de invernadero. las plantas se fertirrigaron quincenalmente con solución de hoagland (hoagland y arnon, 1938) y se mantuvieron en fotoperiodo de 18 h hasta el estadio de formación del botón floral (botones florales con 1,5 0,12 mm de diámetro y 736 159,5 botones florales por gramo). en este estadio, un lote de plantas se mantuvo en este mismo fotoperiodo y otro se transfirió para la condición de dc. los dc de 8 h se obtuvieron cubriendo los bancos en los que se acondicionaron las materas con una cortina de tejido negro y las condiciones de dl de 18 h se lograron complementando el fotoperiodo natural con iluminación artificial con lámparas incandescentes (53 w m-2). para el análisis de las citoquininas se recolectaron muestras de hojas y de botones florales de las plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos y de plantas en condiciones de dl y dc, 15 2,3 d después. las aplicaciones de fitohormonas se iniciaron el día de la transferencia de las plantas a dl, pincelando los botones florales de la mitad de las plantas mantenidas en este fotoperiodo. se aplicaron soluciones acuosas de las fitohormonas, teniendo en cuenta las siguientes concentraciones y frecuencias de aplicación: primer experimento, con ácido giberélico (ga3) 10 -4 m, 6-ba 4 10-4 m y ga3 10 -4 m más 6-ba 4 10-4 m, cada 7 d; segundo experimento, con ga3 10-4 m, ki 4 10-4 m y ga3 10 -4 m más ki 4 10-4 m, cada 7 d y tercer experimento, con ki 4 10-4 m cada 4 y 7 d. la estimación de la velocidad promedio de antesis floral se realizó calculando el tiempo promedio de antesis floral (t), de acuerdo con la expresión descrita por labouriau (1983) para la germinación de semillas: donde, ti son los tiempos de antesis y ni, el número de flores abiertas en los intervalos equidistantes sucesivos ti-1 ti. extracción de fitohormonas para la extracción y fraccionamiento del extracto se recolectaron 3 g de hojas o botones florales y luego se maceraron con una solución acuosa de metanol al 80%, guardando la relación 1 g : 10 ml. después de 24 h se realizó un primer filtrado y el residuo se puso en una nueva solución para un segundo filtrado 24 h más tarde; el extracto total fue el producto de los dos filtrados. después de la remoción del metanol en evaporador rotativo bajo presión reducida y a temperatura de 30-35 oc, se procedió al fraccionamiento del extracto acuoso total para la obtención de las fracciones ácida y básica, de acuerdo con la técnica descrita por felippe et al. (1985) modificada. la fracción básica así obtenida se corrió sobre una placa de vidrio de 0,20 x 0,20 m cubierta con una capa de 0,5 mm de suspensión de gel de sílice y agua, en la proporción de 1:2 (g de sílice : ml de agua destilada), activada antes de su uso a 105 oc durante 30 min. las placas cromatográficas se desarrollaron en una longitud de 15 cm con isopropanol : amoniaco : agua (10:1:1) para los bioensayos, los cromatogramas se dividieron en partes iguales: 10 horizontalmente y 4 verticalmente, para un total de 40 fracciones; además de una fracción de control compuesta de gel de sílice, en la que se corrió sólo el juego de solventes. de cada una de las repeticiones se removió el gel de sílice y se colocó de forma aleatoria en cajas de petri de 50 mm de diámetro. cada caja de petri se cubrió con una hoja de papel de filtro y se le adicionaron 2 ml de tampón fosfato 2 mm a ph 5,8-6,0. t n t n i i i agronomia 26-2 -profe194).indd 227 06/10/2008 19:40:18 228 agron. colomb. 26(2) 2008 bioensayos en la detección de sustancias citoquinínicas se empleó el bioensayo de aumento de área cotiledonar descrito por letham (1971). se utilizaron semillas de rábano (raphanus sativus) cv. rojo redondo suministradas por el instituto agronómico de campinas (iac), germinadas en oscuridad a 25 °c durante 35 h; después de este periodo, se retiró el cotiledón interno de cada plántula. de los cotiledones más uniformes, se transfirieron 4 de ellos a cajas de petri de 50 mm de diámetro, colocando el haz del cotiledón en contacto con la solución. como patrón se utilizó una solución de 6-ba ó ki 4 10-4 m. las cajas de petri se colocaron en bandejas con una hoja de papel de filtro humedecida, se cubrieron con película de polipropileno transparente y se mantuvieron durante 72 h en la cámara de crecimiento a 25 °c con luz blanca continua (18,2 mol m-2 s-1). el aumento de área cotiledonar de rábano se midió con el programa área ii (caldas et al., 1992) a través del escáner hewlett packard modelo scanjet iip. los resultados se expresaron como porcentaje del grupo control. para la detección química de las sustancias con actividad citoquinínica se usó el reactivo de wood, que revela el color azul en presencia de sustancias purínicas (wood, 1955). con este reactivo (solución a de azul de bromofenol al 0,4% en acetona y solución b de nitrato de plata al 2% en agua, mezcladas en volúmenes iguales a la hora de la aplicación) se pulverizó el área correspondiente a cada rf (factor de retención o cociente de las distancias recorridas por el compuesto y por el solvente) dentro del cromatograma. inmunoensayo los extractos de la fracción básica obtenidos de hojas y de botones florales de plantas en el inicio de los tratamientos fotoperiódicos, de plantas en dl y de plantas en dc, se sometieron a la separación cromatográfica por clae, según flórez-roncancio y pereira (1999). se recogieron las respectivas fracciones de acuerdo con el tiempo de retención de las fitohormonas patrón ip (isopenteniladenina) e ipa (isopentenil adenosina), para luego cuantificarlas por el ensayo inmunoenzimático de elisa, realizado con kits mayoli spindler. se empleó el protocolo establecido por clark y engvall (1985), así: fijación del conjugado. 1. el conjugado ova lbumina (ova)-ipa se diluyó con tampón carbonato-bicarbonato (carbonato de sodio 0,05 m, ph 9,6) y, posteriormente, se fijó en la placa (200 l por pozo) con incubación a 4 oc durante la noche; bloqueo de sitios de ligación inespecíficos.2. después de tres enjuagues por pozo con unos 400 l de pbs-tween (tampón fosfato 0,01 m + nacl 0,15 m a ph 7,4 más tween-20 0,05%), se realizó en cada pozo el bloqueo con 250 l de caseína al 2% en pbs, durante 30 min a 37 °c; competición. 3. después de tres enjuagues con pbs-tween con unos 400 l por pozo, a cada pozo se le adicionaron 50 l de tampón pbs-tween, 100 l de patrón o de muestra y 50 l del anticuerpo monoclonal específico (anti-ipa). se mantuvo la placa a 4 °c durante 2 h y a continuación a cada pozo se le hicieron cinco enjuagues con unos 400 l de pbs-tween; anticuerpo secundario.4. en cada pozo se añadieron 200 l de anticuerpo anti-igg de ratón conjugado con peroxidasa y disuelto en pbs + tween. se incubó la placa a 37 °c por 1 h y en seguida cada pozo se lavó 5 veces con unos 400 l de pbs-tween; sustrato. 5. a cada pozo se le adicionaron 200 l de la solución sustrato, de abts (ácido 2’2-azino-bis-[3etilbenzotiazol-6-sulfónico]) y h2o2 en partes iguales. por último, la placa se incubó a 37 °c por 1 h y luego se le midió la absorbancia a 405 nm, en un lector de placa de elisa (labsystems mutiskan ms). curva patrón y cálculo de los resultados con el fin de establecer la curva patrón para ipa se realizaron una serie de diluciones, desde 1 nmol hasta 1 pmol, para cada 100 l de solución, a partir de una solución 1 mm de fitohormona patrón ipa. el promedio de la densidad óptica de los pozos con 100 pmol de fitohormona libre por 0,1 ml de agua se consideró como control de coloración no específica (cne) y el promedio de la densidad óptica de los pozos conteniendo 0,1 ml de agua destilada (sin fitohormona libre) se consideró como bo, así: donde, b es la densidad óptica del patrón o muestra; bo, la densidad óptica de la ligación máxima del anticuerpo antifitohormona, en ausencia de fitohormona libre (coloración fuerte) y cne, la densidad óptica de coloración no específica, ligación residual del anticuerpo anti-fitohormona en exceso de fitohormona libre (coloración débil). la relación entre el porcentaje b/bo y la concentración de la fitohormona de la curva patrón se transformó en una relación linear usando la función logit, que permite extrapolar la concentración de la fitohormona en la muestra del valor de su densidad óptica a través de una curva patrón linear (weiler et al., 1981). % b b b cne b cne0 0 100 agronomia 26-2 -profe194).indd 228 06/10/2008 19:40:19 flórez y pereira. las citoquininas están asociadas al desarrollo floral... 229 los cálculos de los resultados incluyeron los valores obtenidos en las cuantificaciones por medio de las curvas patrón, el factor de dilución y la masa inicial de la muestra. análisis estadístico se usó el diseño experimental completamente al azar, con número de tratamientos y de repeticiones (plantas) por tratamiento de acuerdo a cada experimento. posterior al análisis de varianza, los promedios de los tratamientos se compararon por medio de la prueba de tukey (p<0,05). cuando se compararon dos tratamientos se utilizó la prueba t, también al 5% de probabilidad. resultados y discusión velocidad de antesis floral y su respuesta a la aplicación de fitohormonas con las aplicaciones semanales de ga3 10 -4 m, 6-ba 4 10-4 m y ga3 10 -4 m más 6-ba 4 10-4 m (ensayo 1) y cada 4 y 7 días de ki 4 10-4 m (ensayo tres) a los botones florales de las plantas en dl, no se constató diferencia estadística significativa entre los tratamientos en cuanto al número promedio de flores abiertas por planta al final de los experimentos (figuras 1a y 1c, respectivamente). de otra parte, al final del ensayo dos con aplicaciones semanales de ga3 10 -4 m, ki 4 10-4 m y ga3 10 -4 m más ki 4 10-4 m, en el tratamiento de control de plantas en dl se obtuvo un número de flores significativamente mayor al observado en el tratamiento de control de plantas en dc, mientras que el tratamiento con ki 4 10-4 m produjo un número intermedio de flores abiertas por planta (figura 1b). además, se verificó un aumento significativo en la velocidad promedio de antesis floral en los tratamientos con aplicaciones semanales de 6-ba 4 10-4 m y de ga3 10 -4 m más 6-ba 4 10-4 m en botones florales de plantas en dl, en comparación con los tratamientos con ga3 10 -4 m y de plantas de control en dl (tabla 1a). esto indica que hubo un efecto promotor en la velocidad promedio de antesis floral en los tratamientos que incluyeron 6-ba y que este efecto no habría sido estimulado por la aplicación semanal de ga3 10 -4 m, ya que, cuando fue aplicado como tratamiento único, no se diferenció de las plantas de control en dl. sin embargo, la antesis floral fue significativamente más rápida en el tratamiento de control de plantas en dc (tabla 1a). en los tratamientos con aplicaciones semanales de ga3 10 -4 m y de ga3 10 -4 m más 6-ba 4 10-4 m en botones florales de plantas en dl, hubo un aumento en el porcentaje de flores anormales en relación con las plantas de control en dl y en dc; de otra parte, el mayor porcentaje de daño floral se observó en el tratamiento con aplicaciones semanales de 6-ba 4 10-4 m (tabla 1a). cuando se aplicó semanalmente ki 4 10-4 m a los botones florales de las plantas en dl, se obtuvo un efecto promotor significativo en la velocidad promedio de antesis floral, en comparación con las plantas control en dl (tabla 1b). los tratamientos con aplicaciones semanales de ga3 10 -4 m y ga3 10 -4 m más ki 4 10-4 m no mostraron diferencias significativas con las plantas control en dl, confirmando que el tratamiento con ga3 10 -4 m no tendría efecto sobre la velocidad promedio de antesis floral y, por el contrario, podría interferir en el efecto promotor de ki. por otro lado, la mayor velocidad de antesis floral se evidenció en las plantas control en dc, observándose un porcentaje bajo de flores anormales en los tratamientos efectuados (tabla 1b). en el experimento con dos frecuencias de aplicación de ki 4 10-4 m en botones florales de plantas en dl (tabla 2), no se observó diferencia significativa entre las plantas control en dc y el tratamiento con aplicaciones cada 4 d, ni entre las plantas de control en dl y el tratamiento con aplicaciones cada 7 d. tampoco hubo diferencia significativa entre las dos frecuencias de aplicación de ki, a los 4 y 7 d. de esta forma, se verifica una tendencia decreciente en la velocidad de antesis floral a partir del tratamiento control en dl hacia el tratamiento control en dc, evidenciándose un posible efecto promotor de ki en interacción con la frecuencia de aplicación. no se visualizó la formación de flores anormales en ningún de los tratamientos estudiados (tabla 2). la aplicación de las citoquininas 6-ba y ki en s. × luteus incrementó la velocidad promedio de antesis floral, en comparación con las plantas control en condiciones de dl; sin embargo, el porcentaje de daño floral fue mayor en el tratamiento con 6-ba. cuando se aumentó la frecuencia de aplicación de ki a 4 d, no hubo diferencia en la velocidad promedio de antesis floral ni en el porcentaje de malformación floral entre este tratamiento y el grupo de control de plantas en dc, indicándose así que las citoquininas podrían estar relacionadas con el aumento de la velocidad de antesis floral en las plantas en dc. en la formación de botones florales en explantes de pedicelos de tabaco in vitro, es probable que la z endógena esté menos relacionada, pues, solamente indujo un botón floral por explante, mientras que 6-ba y dhz (dihidrozeatina) formaron aproximadamente 12 botones florales por explante (van der krieken et al., 1991). de manera similar, bentley et al. (1975) verificaron que aplicaciones de ki ó de 6-ba en plantas de fríjol cultivadas en dl estimulan el desarrollo de agronomia 26-2 -profe194).indd 229 06/10/2008 19:40:20 230 agron. colomb. 26(2) 2008 figura 1. efecto del fotoperiodo y de aplicaciones de ga3, 6-ba y ki en botones florales de plantas en dl sobre el desarrollo floral de solidago × luteus (dl, 18 h; dc, 8 h). a) aplicación semanal de ga3 10 -4 m, 6-ba 4 10-4 m y ga3 más 6-ba; b) aplicación semanal de ga3 10 -4 m, ki 4 10-4 m y ga3 más ki y c) aplicación cada 4 d y cada 7 d de ki 4 10 -4 m. valores seguidos de la misma letra no difieren significativamente entre sí, según la prueba de tukey (p<0,05). los botones fl orales que habrían sido inhibidos por la acción del aba (ácido abscísico) endógeno. en sinapis alba, una de las a lteraciones esencia les durante la iniciación f loral es una onda mitótica en el meristemo apical. se demostró que una aplicación de 6-ba ó de z en concentraciones de 5 y 20 g ml-1, respectivamente, estimula la actividad mitótica de forma semejante a la observada en el meristemo de las plantas inducidas; razón por la cual bernier et al. (1977) incluyen a las citoquininas como parte del estímulo f loral en esta especie. los mayores vertederos de las citoquininas son las partes meristemáticas o con crecimiento potencial, que también son centros primarios de su producción; además, las citoquininas causan movilización de metabolitos para el área tratada, creando nuevas relaciones fuente-vertedero y manteniendo la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas (moore, 1979). gerhäuser y bopp (1990a) encontraron que en el musgo funaria hygrometrica los principales productos del catabolismo de [14c]ki y de [14c]6-ba fueron la adenina y la adenosina, respectivamente; además que, inclusive en concentraciones agronomia 26-2 -profe194).indd 230 06/10/2008 19:40:23 flórez y pereira. las citoquininas están asociadas al desarrollo floral... 231 inferiores, 6-ba permaneció constante por más tiempo que ki, indicando diferentes vías metabólicas para estos compuestos. esto, según gerhäuser y bopp (1990b), ocurre en función de que la kinetina oxidasa degrada la cadena lateral de ki, originando adenina como producto primario, mientras que 6-ba no es substrato de esta enzima y tiene efecto residual más prolongado. la adenina y sus derivados se reportan frecuentemente como el grupo mayor de metabolitos de z, zr, ip e ipa en plantas superiores y su metabolismo puede ser atribuido a la citoquinina oxidasa (letham y palni, 1983). de esta forma, en solidago × luteus probablemente el metabolismo de 6-ba sea diferente del de ki, de manera similar que en funaria. el 6-ba, al permanecer por más tiempo en el tejido, además de acelerar eventualmente la antesis floral, pudo ocasionar el aborto de las estructuras florales; mientras que la ki, al ser metabolizada más rápidamente, acelera la antesis floral, respondiendo al aumento en la frecuencia de aplicación sin daño floral. análisis de sustancias con actividad citoquinínica a través de bioensayos en los extractos provenientes de hojas de plantas en el inicio de los tratamientos (figura 2a) y de hojas de plantas en dl (figura 2b), no se observó actividad citoquinínica significativa, mientras que en el extracto de hojas de plantas en dc (figura 2c) se evidenció una región con actividad citoquinítabla 1. número de flores abiertas, porcentaje de flores normales y tiempo promedio de antesis en solidago × luteus en diferentes tratamientos. tratamiento número de flores abiertas por planta flores normales (%) tiempo promedio (d) a. interacción ga3/6-ba con aplicaciones cada 7 d dc 3375a 93,4 23,5a dl + ga3 10 -4 m 3453a 80,3 35,3c dl + 6-ba 4 10-4 m 2765a 70,3 31,2b dl + (ga3 + 6-ba) 4503a 81,2 31,0b dl 3250a 91,0 35,5c b. interacción ga3/ki con aplicaciones cada 7 d dc 2199a 99,6 22,5a dl + ga3 10 -4 m 2775b 98,1 29,3bc dl + ki 4 10-4 m 2482ab 98,4 26,3b dl + (ga3 + ki) 2891b 98,8 29,6c dl 3033b 96,9 32,3c dc, día corto de 8 h; dl, día largo de 20 h; ga3, ácido giberélico; 6-ba, 6-benzilaminopurina; ki, kinetina valores seguidos de la misma letra no difieren significativamente entre sí, según la prueba de tukey (p<0,05). tabla 2. número de flores abiertas, porcentaje de flores normales y tiempo promedio de antesis en solidago × luteus en diferentes tratamientos. la kinetina (ki) 4 10-4 m se aplicó cada 4 y 7 d. tratamiento número de flores abiertas por planta flores normales (%) tiempo promedio (d) dc 486a 99,9 21,2a dl + ki, 4d 542a 99,7 22,9ab dl + ki, 7d 537a 99,8 24,9bc dl 528a 99,9 27,0c dc, día corto de 8 h; dl, día largo de 20 h. valores seguidos de la misma letra no difieren significativamente entre sí, según la prueba de tukey (p<0,05). agronomia 26-2 -profe194).indd 231 06/10/2008 19:40:23 232 agron. colomb. 26(2) 2008 nica signifi cativa comprendida en la franja entre los rf 0,4 y 1,0. en el extracto de hojas de plantas en dl se observaron regiones de inhibición signifi cativa comprendidas entre los rf 0 y 0,2 y entre los rf 0,3 y 1,0 (fi gura 2b). en los extractos obtenidos de botones fl orares de plantas en el inicio de los tratamientos fotoperiódicos, se observaron tres regiones con actividad citoquinínica signifi cativa, entre los rf 0-0,1; 0,2-0,3 y 0,4-0,6 (fi gura 3a); de forma similar, hubo regiones de actividad citoquinínica en los extractos obtenidos de botones fl orares de plantas en dc, entre los rf 0-0,2; 0,3-0,5 y 0,6-1,0 (fi gura 3c). en el extracto de botones fl orales de plantas en dl también se detectó una región con actividad citoquinínica signifi cativa, aunque menos expresiva, entre los rf 0,4-0,5 (fi gura 3b). de los extractos de botones fl orales, tan sólo el proveniente de plantas en dl presentó regiones de inhibición signifi cativa entre los rf 0-0,1; 0,2-0,3 y 0,8-1,0 (fi gura 3b). mientras que la actividad citoquinínica estuvo ausente en extractos de hojas de plantas en el inicio de los tratamientos fotoperiódicos y de hojas de plantas en dl (fi guras 2a y b, respectivamente), fue signifi cativa en extractos de hojas de plantas en dc (fi gura 2c). contrariamente, en los extractos de botones fl orales se registró actividad citoquinínica signifi cativa en las tres condiciones analizadas (fi gura 3), pero en el extracto de botones fl orales de plantas en dl esta actividad fue menos expresiva, mostrando sólo un pico de actividad (fi gura 3b). en los extractos de hojas y de botones fl orales de plantas en dl (fi guras 2b y 3b, respectivamente), se observaron regiones de inhibición signifi cativa, siendo más intensas en los extractos foliares. la actividad citoquinínica detectada en los extractos de hojas de plantas en dc y en los de botones fl orales de plantas en los diferentes tratamientos, junto con la respuesta de las plantas acelerando la antesis fl oral con la aplicación de ki, son evidencias figura 2. actividad citoquinínica detectada en la fracción básica, por el bioensayo de aumento del área cotiledonar de rábano (raphanus sativus) cv. rojo redondo, en extractos de 3 g de masa fresca de hojas de plantas de solidago × luteus. a) extracto de hojas de plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos (18 h); b) extracto de hojas de plantas en dl (días largos de 18 h) y c) extracto de hojas de plantas en dc (días cortos de 8 h). agronomia 26-2 -profe194).indd 232 06/10/2008 19:40:25 flórez y pereira. las citoquininas están asociadas al desarrollo floral... 233 fuertes de las relaciones de las citoquininas con el proceso de desarrollo fl oral. análisis de citoquininas por inmunoensayo la fi gura 4 presenta la curva patrón en función del porcentaje de b/bo y del logaritmo de la concentración de ipa (fi gura 4a) y la curva patrón con el ajuste linear, usando la función logit del porcentaje de b/bo (fi gura 4b) que se utilizó en la cuantifi cación de los extractos. en los análisis realizados por elisa, la concentración de ip disminuyó de forma signifi cativa en el extracto de hojas de plantas en dc, con relación al inicio de los tratamientos; mientras que los extractos de botones fl orales de plantas en dl y en dc no presentaron diferencias signifi cativas, en comparación con el extracto obtenido del inicio del tratamiento fotoperiódico, a pesar de encontrarse éste por fuera del límite de sensibilidad del ensayo (tabla 3). de otro lado, en el extracto de botones fl orales de plantas en dl se observó una disminución signifi cativa en la concentración de ipa, en comparación con el extracto de plantas al inicio de los tratamientos. ni en el extracto de botones fl orales de plantas en dc ni en los extractos foliares de plantas en dl y en dc se presentaron concentraciones de ipa signifi cativamente diferentes a las de los respectivos extractos al inicio de los tratamientos. en plantas en dc y con relación a las plantas al inicio de los tratamientos, las concentraciones de ip en los extractos foliares disminuyeron signifi cativamente, mientras que en los extractos de botones fl orares se mantuvieron constantes. a pesar de no existir una diferencia signifi cativa entre los extractos foliares en las cuantifi caciones para ipa realizadas por elisa, se observó una tendencia decreciente entre el extracto de hojas al inicio de los tratamientos, el extracto de figura 3. actividad citoquinínica detectada en la fracción básica, por el bioensayo de aumento del área cotiledonar de rábano (raphanus sativus) cv. rojo redondo, en extractos de 3 g de masa fresca de botones florales de plantas de solidago × luteus. a) extracto de botones florales de plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos (18 h); b) extracto de botones florales de plantas en dl (días largos de 18 h) y c) extracto de botones florales de plantas en dc (días cortos de 8 h). agronomia 26-2 -profe194).indd 233 06/10/2008 19:40:26 234 agron. colomb. 26(2) 2008 figura 4. a) curva patrón en función del porcentaje b/bo y del logaritmo de la concentración de ipa (isopentenil adenosina); b) datos transformados en una relación linear usando la función logit de b/bo. b, densidad óptica del patrón o muestra; bo, densidad óptica de la ligación máxima del anticuerpo anti-fitohormona, en ausencia de fitohormona libre. tabla 3. densidad óptica promedio para ip e ipa obtenida por elisa en extractos de hojas de plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos (hit), en días largos (hdl) y en días cortos (hdc), así como en extractos de botones florales de plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos (bit), en días largos (bdl) y en días cortos (bdc). tratamiento densidad óptica concentración de citoquininas (pmoles g-1 de tejido fresco) ip ipa ip ipa hit 0,5230a 0,5058a 77,6 57,8 hdl 0,5583ab 0,5430a 21,0 27,7 hdc 0,6403b 0,5738a nd nd bit 0,5968a 0,5083a nd 56,4 bdl 0,5233a 0,6405b 77,6 nd bdc 0,5610a 0,5363a 14,9 34,1 valores seguidos de la misma letra (minúsculas para los extractos de hojas y mayúsculas para los de botones florales) no difieren significativamente entre sí, según la prueba de tukey (p<0,05). ip, isopentenil adenina; ipa, isopentenil adenosina; nd, no detectado. hojas de plantas en dl y el de plantas en dc. esta tendencia se reportó previamente en análisis por clea (flórez-roncancio y pereira, 1999). en los extractos de botones fl orales se constató una disminución signifi cativa de ipa en el extracto de plantas en dl, con relación a los extractos de plantas en el inicio de los tratamientos y al de dc. sotta et al. (1987) cuantifi caron z e ip por elisa en extractos metanólicos de hojas de tabaco y constataron que la reproducibilidad del método y las variaciones inter e intraensayo no superaron el 5%; además, que la purifi cación de los extractos por clea y el uso de vidriería silanizada son requisitos para una determinación estricta de las concentraciones de estas fi tohormonas. solamente ip e ipa se detectaron signifi cativamente en los extractos de hojas de tabaco. a pesar de no tener resultados de z por elisa, se observó en análisis previos por clea que ip era más abundantes que z, agronomia 26-2 -profe194).indd 234 06/10/2008 19:40:27 flórez y pereira. las citoquininas están asociadas al desarrollo floral... 235 tanto en hojas como en botones florales (flórez-roncancio y pereira, 1999); mientras que en extractos de plantas florecidas generalmente z y zr son las citoquininas predominantes (koshimizu y iwamura, 1986). las interconversiones entre citoquininas, como la transhidrolización de ip para z, que son comunes en plantas superiores (macgaw et al., 1984), podrían ocurrir durante el desarrollo del botón floral en solidago × luteus. las interconversiones entre las bases libres y los ribósidos exigirían que los análisis fueran simultáneos o que los extractos se trataran enzimáticamente para mantener las proporciones de cada una de las citoquininas entre un análisis y otro. como los análisis no fueron simultáneos, los extractos pueden haber sufrido metabolización, explicándose así las diferencias en los análisis por clae y elisa. van staden y wareing (1972) verificaron una disminución marcada en las concentraciones de citoquininas en la fracción butanólica de extractos de hojas de xanthium strumarium cuando las plantas se transfirieron para dl o se sometieron al tratamiento de noche interrumpida, sugiriendo que la disminución en la concentración de citoquininas es un efecto fotoperiódico verdadero. también observaron que las citoquininas presentes en las partes de crecimiento activo están en la forma de bases y/o ribósidos y que en las hojas maduras había altas concentraciones de ribótidos. en bougainvillea ‘san diego red’, van staden y dimalla (1980) verificaron una disminución en las concentraciones de citoquininas ocasionada por ciclos fotoinductivos, ya que el pico de actividad que eluyó junto con z tuvo su actividad marcadamente disminuida en dc. al comparar las inflorescencias de plantas de tomate cv. king plus cultivadas en condiciones favorables (dl de 20 h y 20 w m-2) y adversas (dc de 8 h y 12 w m-2), la concentración de citoquininas disminuyó en las inflorescencias de las plantas en condiciones adversas, sugiriéndose que las citoquininas desempeñan un papel importante en el desarrollo de estadios reproductivos iniciales de esta especie (leonard y kinet, 1982). en análisis de z, zr, ip e ipa por clae en chenopodium rubrum (pdc) y en c. murale (pdl), machácková y krekule (1991) verificaron que la concentración de citoquininas es controlada por el fotoperiodo, disminuyendo en el periodo de oscuridad y aumentando en el de luz. el patrón de fluctuación estaría acoplado con el régimen que induce el florecimiento en la pdc y con el que mantiene a las plantas vegetativas en la pdl, lo que dificultaría establecer correlaciones entre las fluctuaciones y los niveles de citoquininas y la inducción fotoperiódica de la floración. lukaszewska et al. (1994) cuantificaron z e ip por elisa en pétalos de rosa y, contrariamente al resultado del bioensayo, los datos mostraron que ip fue más abundante que z. durante el proceso de diferenciación floral en pseudotsuga menziesii, las alteraciones en ipa parecen ser independientes de la floración, mientras que la cantidad de ip se relacionó sistemáticamente con la iniciación de flores femeninas. la aplicación de ip también se asoció con la formación de flores femeninas (imbault et al., 1988). también en pseudosutga menziesii las citoquininas del tipo z se presentaron en concentraciones bajas, mientras que en las ramas de los árboles en floración se detectaron concentraciones altas de ip. la suspensión de la actividad radical, que interrumpe la hidroxilación de ip a citoquininas del tipo z, resultó en el acúmulo de ip en el botón terminal (pilate et al., 1990). van staden et al. (1990) verificaron que la [3h]ip fue transportada con rapidez para todas las partes de la flor en clavel de corte y se transformó, entre otros compuestos, en z y dhz, indicando el grado de hidroxilación, lo que contribuiría a la eficiencia de la ip. con base en los resultados obtenidos, se sugiere que las citoquininas están involucradas en el proceso de antesis floral de solidago × luteus, principalmente ip e ipa. la ipa sería transportada más rápidamente de la hoja al botón floral en dc, posibilitando tal vez la mayor velocidad de antesis floral observada en este fotoperiodo. literatura citada bentley, b., c.b. morgan, d.g. morgan y f.a. saad. 1975. plant growth substances and effects of photoperiod on flower bud development in phaseolus vulgaris. nature 256, 121-22. bernier, g., j.m. kinet, a. jacqmard, a. havelange y m. bodson. 1977. cytokinin as a possible component of the floral stimulus in sinapis alba. plant physiol. 60, 282-285. caldas, l.s., c. bravo, h. piccolo y c.r.s.m. faria. 1992. measurement of leaf area with a hand-scanner linked to a microcomputer. rev. bras. fisiol. veg. 4, 17-20. chen, w.s. 1991. changes in cytokinins before and during early flower bud differentiation in lychee (litchi chinensis sonn.). plant physiol. 96, 1203-1206. clark, b. y e. engvall. 1985. enzyme-linked immunosorbent assay (elisa): theoretical and practical aspects. pp. 167-179. en: maggio, e.t. (ed.). enzyme immunoassay. crc press, boca raton, fl. felippe, g.m., i.f.m. válio, m.f.a. pereira, r.r. sharif y s.r. vieira. 1985. fisiologia do desenvolvimento vegetal. 2a ed. editora da unicamp, campinas. 66 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 235 06/10/2008 19:40:27 236 agron. colomb. 26(2) 2008 flórez-roncancio, v.j. y m.f.d.a. pereira. 1999. relationship between cytokinins and photoperiod in floral development of solidago luteus. acta hort. 482, 27-32. gerhäuser, d. y m. bopp. 1990a. cytokinin oxidases in mosses. 1. metabolism of kinetin and benzyladenine in vivo. j. plant physiol. 135, 680-685. gerhäuser, d. y m. bopp. 1990b. cytokinin oxidases in mosses. 2. metabolism of kinetin and benzyladenine in vitro. j. plant physiol. 135, 714-718. hempel, f.d, d.r. welch y l.j. feldman. 2000. floral induction and determination: where is flowering controlled? trends plant sci. 5(1), 17-21. hoagland, d.r. y d.i. arnon. 1938. the water-culture method for growing plants without soil. circular 347. california agricultural experimental station, berkeley, ca. 39 p. imbault, n., i. tardieu, c. joseph, j.b. zaerr y m. bonnet-masimbert. 1988. possible role of isopentenyladenine and isopentenyladenosine in flowering of pseudotsuga menziesii: endogenous variations and exogenous applications. plant physiol. biochem. 26, 289-296. koshimizu, k. y h. iwamura. 1986. cytokinins. pp. 153-199. en: takahashi, n. (ed.). chemistry of plant hormones. crc press, boca raton, fl. labouriau, l.g. 1983. a germinação das sementes. monografias científicas. organização dos estados americanos, washington. 172 p. leonard, m. y j.m. kinet. 1982. endogenous cytokinin and gibberellin levels in relation to inflorescence development in tomato. ann. bot. 50, 127-130. letham, d.s. 1971. regulators of cell division in plant tissues. xii. a cytokinin bioassay using excised radish cotyledons. physiol. plant. 25, 391-396. letham, d.s. y l.m.s. palni. 1983. the biosynthesis and metabolism of cytokinins. annu. rev. plant physiol. 34, 163-197. lukaszewska, a.j., j. bianco, p. barthe y m.t. le page-degivry. 1994. endogenous cytokinins in rose petals and the effect of exogenously applied cytokinins on flower senescence. plant growth regul. 14, 119-126. machácková, i. y j. krekule. 1991. cytokinins in photoperiodic flower induction in chenopodium species. flowering newslett. 12, 15-17. mok, d.w.s y m.c. mok. 2001. cytokinin metabolism and action. annu. rev. plant. physiol. plant. mol. biol. 52, 89-118. mok, m.c. 1994. cytokinins and plant development: an overview. pp. 155-166. en: mok, d.w.s. y m.c. mok (eds.) cytokinins: chemistry, activity, and function. crc, boca raton, fl. moore, t.c. 1979. biochemistry and physiology of plant hormones. springer-verlag, nueva york. 274 p. pilate, g., b. sotta, r. maldiney, m. bonnet-masimbert y e. miginiac. 1990. endogenous hormones in douglas fir trees induced to flower by gibberellin a-4/7 treatment. plant physiol. biochem. 28, 359-366. sotta, b., g. pilate, f. pelese, i. sabbagh, m. bonnet y r. maldiney. 1987. an avidin-biotin solid phase elisa for fentomole isopentenyladenine and isopentenyladenosine measurements in hplc purified plant extracts. plant. physiol. 84, 571-573. van der krieken, w.m., g. van eldik, l. nijtmans, a.f. croes y g.j. wullens. 1991. endogenous cytokinins in flower bud forming explants of tobacco. j. exp. bot. 42, 77-80. van staden, j. y p.f. wareing. 1972. the effect of photoperiod on level of endogenous cytokinins in xanthium strumarium. physiol. plant. 27, 331-337. van staden, j. y g.g. dimalla. 1980. endogenous cytokinins in bougainvillea ‘san diego red’. iii. effect of photoperiod and gibberellic acid on flowering and cytokinin levels. bot. gaz. 141, 248-251. van staden, j., s.j. upfold, a.d. bayley y f.e. drewes. 1990. cytokinins in cut carnation flowers. ix. transport and metabolism of isopentenyladenine and the effects of its derivatives on flower longevity. plant growth regul. 9, 255-261. weiler, e.w., p.s. jourdan y w. conrad. 1981. levels of indole-3acetic acid in intact and decapitated coleoptiles as determined by a specific and highly sensitive solid-phase enzyme immunoassay. planta 153, 561-571. wood, t. 1955. a reagent for detection of chloride and certain purines and pyrimidines on paper chromatograms. nature 176, 175-76. agronomia 26-2 -profe194).indd 236 06/10/2008 19:40:27 fisiología y tecnología poscosecha resumen abstract en clavel es imprescindible el tratamiento poscosecha a base de tiosulfato de plata (sts), para garantizar una mayor longevidad floral; sin embargo, los tratamientos antietilénicos a base del ión plata implican contaminación ambiental. el objetivo de este estudio fue realizar la evaluación de diferentes compuestos en la poscosecha de clavel estándar variedades nelson, dream y delphi, como posibles sustitutos del sts. para este fin, se utilizaron tratamientos a base de sts, sr-aoa (ácido aminooxacético de liberación lenta) y quitosan. en seguida a la cosecha de los tallos florales se realizó una simulación de viaje con una duración aproximada de 21 días; posteriormente, las flores fueron sometidas a evaluaciones de longevidad, velocidad de apertura, color y consumo de agua. en la evolución de la vida en florero, se observó la misma tendencia para las tres variedades: un primer grupo de mayor longevidad floral, conformado por los tratamientos a base de sr-aoa y sts, con un promedio de durabilidad de 14 a 20 días; y el segundo grupo, de menor longevidad floral, conformado por los tratamientos a base de quitosan, quitosan más ácido cítrico, quitosan más aoa y testigo absoluto, con una duración promedio de 6 a 8 días. in cut carnation, it is indispensable the postharvest treatment based on silver thiosulphate (sts) in order to guarantee high flower longevity; nevertheless, the anti-ethylene treatments with the silver ions imply an environmental pollution. the objective of this study was to carry out the evaluation of different compounds in the post harvest of standard carnation varieties nelson, dream and delphi, as possible replacements of the sts treatment. for this purpose, the treatments based on sts, sr-aoa (slow release aminooxyacetic acid) and chitosan were used. following the harvest of flower stalks, a trip simulation for 21 day was carried out; subsequently, the flowers stalks were evaluated for longevity, blooming speed, color and water consumption. in the evolution of the vase life, the same tendency for the three varieties was observed: a first group of higher flower longevity conformed by treatments based on sr-aoa and sts had an average duration from 14 to 20 days; and the second group of lower flower longevity conformed by the treatments based on chitosan, chitosan plus citric acid, chitosan plus aoa and absolute control had an average duration from 6 to 8 days. key words: chitosan, silver thiosulphate, amino oxyacetic acid, anti-ethylene compounds, environmental contamination. palabras clave: quitosan, tiosulfato de plata, ácido aminooxiacético, compuestos antietilénicos, contaminación ambiental. fecha de recepción: noviembre 11 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 licenciadas en química, universidad pedagógica nacional, bogotá. josohannalopez@hotmail.com; neisapatricia@yahoo.com.mx 2 profesora titular, facultad de ciencia y tecnología, universidad pedagógica nacional, bogotá. cbacca@pedagogica.edu.co 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. vjflorezr@unal.edu.co introducción en la poscosecha del clavel el efecto del etileno sobre el tejido vegetal es uno de los aspectos a controlar. esta fitohormona causa un rápido enrollamiento de los pétalos, adormecimiento o incapacidad de apertura de los botones florales y reduce significativamente la longevidad de la flor en el florero, produciendo senescencia, marchitamiento y cambio en el color de los pétalos (reid y hunter, 2000; reid y dodge, 2007). la aplicación de etileno en rosas golden wave aumenta la velocidad de la apertura floral, pero promueve la senescencia de las flores tratadas, y la disminución del tamaño de los pétalos (mayak y halevy, 1972). entre los efectos del etileno estaría la alteración de la integridad de las membranas celulares durante la senescencia. al respecto, suttle y kende (1980) afirman que el aumento de la permeabilidad de las membranas celulares es producido por la pérdida masiva de fosfolípidos, evento que desequilibra la relación esterol:fosfolípidos aumentando así la microviscosidad de las membranas. como en otras caryophyllaceae, en clavel es imprescindible el tratamiento poscosecha a base de tiosulfato de plata (sts) para aumentar la longevidad floral. en la sabana de bogotá, el ión plata es ampliamente utilizado para la conservación de flores de corte, ya que su uso como inhibidor agronomía colombiana 26(1), 116-126, 2008 evaluación de preservantes florales en la poscosecha de tres variedades de clavel estándar evaluation of floral preservatives in the postharvest of three varieties of standard carnation paola lópez1, diana patricia neisa1, cecilia bacca2 y víctor julio flórez3 117 de etileno es eficaz. no obstante, un efecto indirecto de los tratamientos que contienen este ión es su acción negativa sobre el componente biótico debido a su difícil degradación y alta persistencia (nell, 1992, citado por bowyer et al., 2003). en el comercio existen diversos productos con efecto antietilénico: algunos a base de sts, como chrysal avb, floríssima 125 y florissant 100 y otros con impacto ambiental menos negativo. entre ellos, se encuentran los productos derivados del ácido aminooxacético (aoa), como chrysal evb y floríssima 135, además del 1-metil ciclopropano (1-mcp). el aoa es un potente inhibidor de la primera etapa específica de la síntesis del etileno. actúa inhibiendo la enzima acc sintasa, dependiente de fosfato de piridoxal, bloqueando la conversión de la s-adenosilmetionina (sam) en ácido 1amino-ciclopropano-1carboxílico (acc) (yang, 1985; taiz y zeiger, 1998). se han reportado resultados positivos con productos a base de aoa aplicados al clavel; cubillos et al. (2001) encontraron que el uso de floríssima 135, producto a base de aoa, preserva criterios aceptables de valor decorativo como color y grado de apertura floral. sin embargo, estos compuestos mantienen una longevidad floral siempre menor que la de los tratados con sts (staby et al., 1993). esto se debe a que el aoa inhibe la síntesis del etileno, pero no impide el efecto del etileno proveniente de otras fuentes. por otro lado, entre otras aplicaciones, la quitina–quitosan tendría acción como germicida de amplio espectro (benavides, 2002) y según shepherd et al. (1997), al ser un polisacárido de carga positiva, puede ser usado para precipitar moléculas de carga negativa (acción floculante); razón por la cual se supone su eficiencia como ingrediente en preservantes florales. este compuesto es un polímero biodegradable que proviene del tratamiento químico de la quitina, principal componente del exoesqueleto de camarones, cangrejos y otros crustáceos. en colombia, según cifras del departamento nacional de planeación y del instituto nacional de pesca artesanal, entre industrias pesqueras de mayor y menor escala se genera un volumen anual aproximado de 5.000 ton de desechos, incrementando el nivel de contaminación en los puertos pesqueros del país. un uso de estos desechos es la extracción del quitosan, compuesto con resultados alentadores en el campo de la medicina y biotecnología, que le coloca entre los candidatos a posibles polímeros del futuro (benavides, 2002). sin embargo, la utilización del quitosan en el campo agronómico ha sido poco explorada. en este estudio se vislumbran posibilidades del uso de sustitutos de compuestos a base de plata en la conservación de flores de exportación, particularmente en clavel, para lo cual fueron evaluados diversos compuestos en la longevidad floral de clavel (dianthus caryophyllus l.), variedades nelson, dream y delphi. materiales y métodos el ensayo se realizó en la finca splendor flowers (el corzo), ubicada en el municipio de facatativá a una altitud de 2.586 msnm, con promedios de temperatura de 14 ºc y de humedad relativa del 70%. en los laboratorios de la universidad pedagógica nacional se estandarizó el método para la síntesis de quitosan y la consecuente obtención del gel; posteriormente, se prepararon las soluciones de hidratación, que fueron empleadas en evaluaciones de las distintas fases. en las instalaciones de la finca se llevó a cabo la cosecha, la clasificación, la hidratación y la simulación de viaje de los tallos florales de clavel estándar empleados en el ensayo. para todas las fases, la cosecha se realizó a primer pico de producción, en punto semiajustado y a primera hora de la mañana. se utilizaron ramos de calidad fancy, los cuales se confeccionaron con 20 flores cada uno y en un solo nivel para evitar maltrato. en el proceso de hidratación en poscosecha se usaron baldes con capacidad de 5 l, donde la lámina de agua fue de 10 cm, de tal forma que la solución cubriera la base de los tallos florales. por cada tratamiento se hidrataron 30 tallos. para la obtención de la solución de tiosulfato de plata se emplearon las siguientes soluciones madres: tiosulfato de sodio (na2s2o3) 1,8 g·l -1, nitrato de plata (agno3) 0,9 g·l -1 y citrato de hidroxiquinoleina 0,15 g·l-1. una vez preparadas las soluciones con agua destilada y por separado se llevó a cabo su mezcla, teniendo especial cuidado con el manejo de la luz, preferiblemente en cuarto oscuro. la adición del nitrato de plata se realizó en último lugar para evitar precipitaciones. en los tratamientos con quitosan más ácido cítrico, éste se utilizó con la finalidad de ajustar el ph de la solución. 2008 lópez, neisa, bacca y flórez: evaluación de preservantes florales en la poscosecha... 118 agron. colomb. 26(1) 2008 síntesis del gel de quitosan la tabla 1 presenta el procedimiento para la síntesis y obtención del gel de quitosan a partir de desechos de crustáceos. fases del trabajo el trabajo se organizó en cuatro fases: 1) optimización de las condiciones de trabajo y de los criterios de eliminación en flor, tallos y follaje. se emplearon 250 tallos de la variedad delphi, utilizando ocho tallos florales por florero, con los cuales se evaluaron las soluciones de hidratación respectivas (tabla 2); 2) evaluación de los tratamientos de la fase previa, aplicados a las variedades nelson, dream y delphi e insistiendo en el compuesto quitosan más ácido cítrico. se cosecharon 250 tallos florales de cada una de las variedades, utilizando seis tallos florales por florero para evaluar las soluciones de hidratación correspondientes (tabla 2); 3) evaluación de la longevidad floral en los laboratorios de florcontrol (empresa especializada en manejo poscosecha de flor de corte), con la finalidad de contrastar los resultados de las fases anteriores, empleando los tratamientos que mostraron mejor desempeño. se cosecharon 500 tallos florales de cada una de las variedades en estudio, acondicionando seis tallos por florero en las soluciones de hidratación que se muestran para esta fase en la tabla 2, y; 4) evaluación de la longevidad floral en la finca para corroborar los mejores tratamientos de hidratación de la flor. se cosecharon 300 tallos florales de cada una de las tres variedades, hidratando cinco tallos por florero con las diferentes soluciones de hidratación de esta fase (tabla 2). simulación de viaje de forma secuencial, sin interrupciones y de acuerdo con el protocolo previamente propuesto por la finca, entre el 21 de febrero y el 10 de noviembre de 2005 se hizo la simulación de viaje, así: 24 h de rotación en cuarto frío (2-3 ºc), 24 h a temperatura ambiente (6-14 ºc), 17 días en cuarto frío (2-3 ºc) y 48h a temperatura ambiente (6-14 ºc). las cajas fueron recubiertas con icopor antes de colocarlas en cuarto frío con la finalidad de simular un “pallet”. durante el proceso se midieron las variables temperatura y humedad relativa. para ello, se colocó un higrotermómetro (temptale h) en el interior de la caja, a 25 cm de uno de los extremos, asegurándolo contra la pared de cartón. longevidad floral para la evaluación de la longevidad floral se acondicionó un laboratorio en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, en donde no entra radiación directa ni se permite el intercambio de aire, evitando la entrada directa de viento. se mantuvo un fotoperiodo de 12 h con luz fluorescente, con lo que se obtuvieron 107 footcandles, a la altura de los botones florales. la longevidad floral se evaluó a partir del día en el que se acondicionaron los tallos florales en el florero metodología desarrollo extracción del quitosan triturar el cefalotórax hasta obtener tamaños de partículas entre 0,5 y 2 cm2. el empleo de cefalotórax precocido facilita la trituración. previo a este paso pueden recuperarse las vísceras y el resto de tejido muscular adherido sin que esto afecte al procedimiento ni los rendimientos finales. parte i. material de partida cefalotórax fresco y húmedo añadir alcohol en relación sólido:líquido 1:2 y agitar esporádicamente durante 16 h en caso de que quiera recuperarse el tensoactivo en la fase alcohólica. este paso puede obviarse. añadir naoh 0,5% en relación sólido-líquido 1:3 y agitar durante 0,5-1 h a 60-80 °c. separar el sólido del sobrenadante y repetir con el sólido remanente esta operación. los dos sobrenadantes se unen y se neutralizan con hcl. el rendimiento de extracción medio es un 2% de proteína bruta en solución, lo que equivale a un 10-12% de proteína removida, de decir, el 75-85% del total proteico existente en el material original. el sólido resultante de la extracción se lava con agua acidulada y se somete a la descarbonatación con hcl 2n (relación sólido:líquido 1:5) durante 1-2 h a temperatura ambiente y con agitación ocasional. teniendo en cuenta la alta proporción de carbonatos del material original (28% base seca) se obtiene en este proceso una buena cantidad de co2 prácticamente puro recuperable mediante las tecnologías habituales y aprovechables, por ejemplo, en la producción de refresco. la solución ácida remanente contiene como promedio un 5% de cacl2, impuro, con buenas propiedades deshidratantes. el tiempo y la concentración de ácido deben ajustarse no sólo con base al contenido de cenizas, sino además en dependencia del peso molecular final deseable en el polímero. el sólido resultante del paso anterior (30-40% del peso inicial) se somete a dos tratamientos diferentes según se requiera obtener quitina o quitosan. obtención de quitina a. se adiciona naoh 2% en una relación sólido:líquido 1:5 y se agita de 0,5 a 1 h entre 70 y 80 °c. el sólido resultante es quitina. el rendimiento es de un 6% después de seco y molido respecto al material húmedo inicial. obtención de quitosan b. se adiciona naoh 50% (w:w) en relación sólido líquido 1:7 1:10 y se agita de 0,5 a 1 h a 100 °c en atmósfera de aire. se lava con agua el sólido resultante. el rendimiento de quitosan es de un 5% después de seco y molido respecto al material húmedo inicial. tabla 1. proceso de síntesis y preparación del gel de quitosan a partir de desechos orgánicos de crustáceos. 119 con apertura mayor de 180°), deformidad (más del 25% de los pétalos deformes), dormancia (flores que no abren –más del 25% – al tercer día en florero), caída de pétalos o de flores (afectando a más del 50% de los pétalos o de flores), cuellos doblados (apenas se presente), senescencia (presente en más del 50% de los pétalos); y, 2) criterios de eliminación en tallo y follaje: colapso del tallo (apenas se presente), geotropismo (doblamiento mayor de 30°), ausencia de follaje (afectando a más del 50% del follaje). también se usaron como criterios de eliminación en flor y en tallo: daño por hongo (apenas presente cualquier tipo de lesión sin importar su tamaño), decoloración (afectando a más del 50% de la flor o del follaje), deshidratación (presente en más del 50% de los pétalos o del follaje), y necrosis (manchas de necrosis presentes en la corola o en el follaje sin importar el tamaño de estas). durante las evaluaciones se midió temperatura y humedad relativa, empleando un higrotermómetro (temptale h), ubicado a la altura de los floreros. valoración del color de la flor y del follaje para establecer el color de la flor y del follaje durante las evaluaciones y determinar el cambio en la coloración, se marcaron dos tallos por florero, realizando mediciones por comparación con las cartas de color de la royal society of horticulture of england, en las cuales se observan las diferentes tonalidades de color y los respectivos códigos. la valoración de color fue realizada los días 0, 7 y 15. grado y velocidad de apertura floral el grado de apertura de la flor se midió teniendo en cuenta la posición de los pétalos externos con relación a la parte superior del cáliz, diferenciando así cinco grados de apertura: grado 1, flor cerrada hasta pétalo recto; grado 2, de pétalo recto hasta los 25º de apertura; grado 3, de 25° hasta los 65º; grado 4, hasta los 90º; y, por último grado 5, más de 90º de apertura. en la figura 1 se observan los estadios de apertura floral considerados en este estudio. para calcular la velocidad de apertura floral, se tomó como referencia la fórmula para calcular la velocidad de germinación en semillas propuesta por labouriau (1983), t = (∑niti)/∑ni donde t representa la velocidad promedio de apertura floral, calculada como la media ponderada de los tiempos de apertura floral ti utilizando como pesos de ponderación el número ni de flores en el estadio a evaluar en los intervalos de tiempo sucesivos. este cálculo se realizó asumiendo que más del 50 % de los tallos florales se encontraban en el mismo estadio. primera fase var. delphi (4 h de hidratación) 1. testigo (agua finca) 2. sts (0,9 g·l-1 de agno3 + 1,8 g·l -1 de na2s2o3) 3. sr-aoa (6 ml·l-1) 4. sr-aoa (10 ml·l-1) 5. floríssima 125 (20 ml·l-1) 6. quitosan (5 mg·l-1) 7. quitosan (10 mg·l-1) 8. quitosan-aoa 1 (quitosan (5 mg·l-1) + sr-aoa (6 ml·l-1)). segunda fase tres variedades (4 h de hidratación) 1. testigo (agua finca) 2. sts (0,9 g·l-1 de agno3 + 1,8 g·l -1 de na2s2o3) 3. sr-aoa (6 ml·l-1) 4. sr-aoa (10 ml·l-1) 5. floríssima 125 (20 ml·l-1) 6. quitosan (5 mg·l-1) 7. quitosan (10 mg·l-1) 8. quitosan (5 mg·l-1) + ácido cítrico 9. quitosan (10 mg·l-1) + ácido cítrico 10. quitosan-aoa 1 (quitosan (5 mg·l-1) + sr-aoa (6 ml·l-1)) tercera fase tres variedades (1 y 2 h de hidratación) 1. testigo (agua finca) 2 h 2. sts (0,9 g·l-1 de agno3 + 1,8 g·l -1 de na2s2o3) 2 h 3. sr-aoa (4 ml·l-1) 1 h 4. sr-aoa (4 ml·l-1) 2 h 5. sr-aoa (6 ml·l-1) 2 h 6. floríssima 125 (20 ml·l-1) 7. quitosan-aoa 2 (quitosan (2 mg·l-1) + sr-aoa (4 ml·l-1)) cuarta fase tres variedades (1 y 2 h de hidratación) 1. testigo (agua finca) 2 h 2. sts (0,9 g·l-1 de agno3 + 1,8 g·l -1 de na2s2o3) 2 h 3. sr-aoa de (6 ml·l-1) 1 h 4. sr-aoa de (4 ml·l-1) 1 h 5. sr-aoa de (3 ml·l-1) 2 h 6. floríssima 125 (20 ml·l-1) 2 h 7. quitosan-aoa 2 (quitosan (2 mg·l-1) + sr-aoa (4 ml·l-1)) tabla 2. tratamientos de hidratación aplicados en la poscosecha a los tallos florales de clavel estándar variedades delphi, dream y nelson, para el montaje de las cuatro fases del ensayo. hasta la pérdida del valor de ornato, con mediciones realizadas entre el 15 de marzo y 30 de noviembre de 2005. las variables de calificación y los respectivos criterios para descarte de tallos florales que se tuvieron en cuenta durante el proceso de evaluación de la longevidad floral fueron los siguientes: 1) criterios de eliminación en flor: apertura excesiva (más del 50% de los pétalos de la flor 2008 lópez, neisa, bacca y flórez: evaluación de preservantes florales en la poscosecha... 120 agron. colomb. 26(1) 2008 consumo de agua durante la evaluación de la longevidad floral se llevó el control del consumo de agua por florero. para ello, en el florero se marcó el día de descarte de los tallos florales y el número de tallos restantes en el florero. el promedio de consumo diario de agua se calculó considerando los días de evaluación y la evaporación del agua, que fue medida en un florero sin flores dispuesto para este fin. además, se tuvo en cuenta la cantidad de tallos por día en cada florero y para cada tratamiento. este promedio se calculó mediante la siguiente ecuación: = ( ç)/(d*f) considerando como el promedio de consumo de agua diario por tallo, donde es el consumo diario de agua por florero y ç la evaporación diaria en el florero; d equivale a la cantidad de días para el consumo y f la cantidad de tallos para d días. este dato fue tomado una vez se realizaban descartes de tallos florales por algún criterio de eliminación durante el proceso de evaluación. análisis estadístico se utilizó un diseño completamente al azar (dca), con cuatro repeticiones por tratamiento en cada una de las fases evaluadas, en donde el florero fue la unidad experimental. los datos fueron sometidos a análisis de varianza utilizando el programa sas, y los promedios fueron comparando por la prueba de tukey (p<0,05). resultados y discusión simulación de viaje en la figura 2 se presentan los promedios diurnos y nocturnos de temperatura y humedad relativa obtenidos a través del monitoreo de las variables durante las diferentes fases de esta investigación. de forma general, se observa que las fases uno y tres presentaron respectivamente valores extremos para temperatura (3,8 °c y 16,9 °c) y humedad relativa (92% y 62,2%). en la segunda y cuarta fase se presentaron valores intermedios de temperatura y humedad relativa. evaluación de la longevidad floral durante la evaluación de la longevidad floral se encontraron promedios diurnos y nocturnos de temperatura y humedad relativa en cada una de la fases, como sigue (tabla 3): para la primera fase 22,7 ºc y 54,2%; para la segunda 21,3 ºc y 55%; para la tercera fase 20 ºc y 57,3%; y para la cuarta fase 22,9 ºc y 57,6%. efecto de las diferentes soluciones sobre la longevidad floral en las tablas 3 (primera fase) y 4 (segunda a cuarta fase) se presentan los promedios de longevidad floral para las variedades de clavel hidratadas en las diferentes soluciones utilizadas en cada una de las fases del experimento. primera fase en esta fase se observan dos grupos con diferencias estadísticas significativas: el grupo de mayor longevidad, compuesto por los tratamientos floríssima 125, sr-aoa (10 ml·l-1), sraoa (6 ml·l-1) y sts; y el grupo de menor longevidad, conformado por los tratamientos quitosan (5 mg·l-1), quitosanaoa 1, testigo absoluto y quitosan (10 mg·l-1) (tabla 3). los tratamientos que conforman el primer grupo muestran una longevidad promedio superior a los 15 días, con diferencias no mayores a 1,5 días entre ellos, mientras que el segundo grupo no superó en promedio los 10 días de longevidad floral. figura 1. estadios de desarrollo de la apertura floral en clavel estándar var. nelson, considerados como referencia en el presente ensayo. estadio 1 = flor cerrada hasta pétalo recto. estadio 2 = pétalo recto hasta 25º de apertura. estadio 3 = de 25° hasta 65º de apertura. estadio 4 = hasta 90º de apertura. estadio 5 = apertura superior a 90º. 121 segunda fase para esta fase (tabla 4) en la variedad nelson se observan dos grupos con diferencias estadísticas significativas: el grupo que presentó mayor longevidad, del que hacen parte los tratamientos floríssima 125, sr-aoa (6 ml·l-1) y sr-aoa (10 ml·l-1); y el grupo de menor longevidad floral conformado por los tratamientos quitosan-aoa 1, quitosan (10 mg·l-1), testigo absoluto, quitosan (5 mg·l-1), quitosan (10 mg·l-1) más ácido cítrico y quitosan (5 mg·l-1) más ácido cítrico. por su parte, los tratamientos sts y quitosan-aoa 1 hacen parte del grupo de compuestos que muestran un comportamiento intermedio, ya que sus respectivos promedios no difieren del grupo con mayor ni del grupo con menor longevidad floral. los tratamientos que conforman el primer grupo muestran una longevidad promedio superior a los 16 días, con diferencia no mayor a 1 día entre ellos. por otro lado, el segundo grupo no superó en promedio los 10 días de longevidad floral. de forma similar, para la variedad dream se observan dos grupos con diferencias estadísticas significativas: el grupo con mayor longevidad, conformado por los tratamientos floríssima 125 y sts; y el grupo de menor longevidad, donde se encuentran los tratamientos quitosan-aoa 1, testigo, quitosan (10 mg·l-1) más ácido cítrico, quitosan (5 mg·l-1) más ácido cítrico, y quitosan (10 mg·l-1). al igual que en la fase anterior, existe un grupo intermedio, conformado por los tratamientos sr-aoa (6 ml·l-1), sr-aoa (10 ml·l-1) y quitosan (5 mg·l-1), cuyos tratamientos no presentan diferencias estadísticas significativas entre sí, ni difieren de los tratamientos de menor y mayor longevidad tratamiento longevidad floral (días) floríssima 125 (20 ml·l-1) 17,1 a sr-aoa (10 ml·l-1) 16,1 a sr-aoa (6 ml·l-1) 16,0 a sts 15,0 a quitosan (5 mg·l-1) 10,2 b quitosan aoa 1 9,3 b testigo 7,8 b quitosan (10 mg·l-1) 7,7 b tabla 3. promedios de longevidad floral en tallos de clavel estándar variedad delphi sometidos a 4 h de hidratación con diferentes tratamientos, durante la primera fase del ensayo. aoa = ácido aminooxacético. floríssima 125 = producto comercial a base de sts. quitosan aoa 1 = quitosan (5 mg·l-1) más sr-aoa (6 ml·l-1). sts = tiosulfato de plata. * promedios seguidos de la misma letra no presentan diferencias significativas por la prueba de tukey (p<0,05). tratamiento longevidad floral en días nelson dream delphi segunda fase (4 h de hidratación) floríssima 125 (20 ml·l-1) 17,1 a* 12,8 a 16,5 a sr-aoa (6 ml·l-1) 17,1 a 10,4 ab 16,2 a sr-aoa (10 ml·l-1) 16,1 ab 10,5 ab 12,9 abc sts 12,9 bc 12,6 a 13,9 ab quitosan-aoa 1 9,9 cd 5,7 b 11,1 bcd quitosan (10 mg·l-1) 8,4 d 5,4 b 8,6 cd testigo 8,3 d 3,9 b 8,8 cd quitosan (5 mg·l-1) 8,2 d 7,4 ab 10,3 bcd quitosan (10 mg·l-1) + ac. cítrico 7,7 d 5,9 b 8,3 cd quitosan (5 mg·l-1) + ac. cítrico 6,8 d 5,8 b 7,9 d tercera fase (1 y 2 h de hidratación) floríssima 125 (20 ml·l-1) 21,9 a* 16,5 a 17,9 ab quitosan-aoa 2 21,9 a 8,2 ab 17,8 ab sr-aoa (4 ml·l-1)2 h 19,6 a 13,1 a 17,2 ab sr-aoa (6 ml·l-1)2 h 19,5 a 12,0 ab 21,1 a sts 18,1 a 7,4 ab 13,2 bc sr-aoa (4 ml·l-1)1 h 16,5 ab 9,8 ab 20,5 a testigo 11,8 b 3,0 b 10,4 c cuarta fase (1 y 2 h de hidratación) floríssima 125 (20 ml·l-1) 14,1 a* 6,0 a 10,3 a sr-aoa (6 ml·l-1)1 h 12,0 ab 6,0 a 8,9 a sr-aoa (4 ml·l-1)1 h 11,8 ab 6,4 a 8,5 a sts 11,2 ab 3,0 a 10,1 a sr-aoa (3 ml·l-1)2 h 10,0 ab 5,6 a 8,9 a testigo 7,5 b 3,0 a 5,8 b quitosan-aoa 2 7,5 b 3,0 a 11,0 a tabla 4. promedios de longevidad floral en tallos de clavel estándar variedades nelson, dream y delphi sometidos a diferentes tratamientos en poscosecha durante cada una de las fases. aoa = ácido aminooxacético. floríssima 125 = producto comercial a base de sts. quitosan aoa 1 = quitosan (5 mg·l-1) más sr-aoa (6 ml·l-1). quitosan aoa 2 = quitosan (2 mg·l-1) más sr-aoa (4 ml·l-1). sts = tiosulfato de plata. * promedios seguidos de la misma letra no presentan diferencias significativas por la prueba de tukey (p<0,05). floral. los tratamientos que conforman el primer grupo presentan una longevidad promedio superior a los 12 días, con diferencia no mayor a 0,5 días entre ellos; mientras que el segundo grupo no superó en promedio los 6 días de longevidad floral. en la variedad delphi se evidencian dos grandes grupos con diferencias significativas, al interior de los cuales se observan subgrupos que presentan límites cercanos entre 2008 lópez, neisa, bacca y flórez: evaluación de preservantes florales en la poscosecha... 122 agron. colomb. 26(1) 2008 los mejores tratamientos, subgrupos que a su vez no difieren de los tratamientos con menor longevidad floral. el primer grupo está conformado por los tratamientos floríssima 125, sr-aoa (6 ml·l-1), sr-aoa (10 ml·l-1) y sts. el grupo de menor longevidad floral lo conforman los tratamientos quitosan-aoa 1, quitosan 10 mg·l-1, testigo, quitosan 5 mg·l-1, quitosan 10 mg·l-1 más ácido cítrico, y quitosan 5 mg·l-1 más ácido cítrico. tercera fase en esta fase no se observan para la variedad nelson diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos (tabla 4), excepto con el tratamiento testigo, el cual presentó una longevidad floral menor. por otro lado, el tratamiento sr-aoa (4 ml·l-1·h-1) presenta un comportamiento intermedio, sin diferenciarse del testigo ni de los mejores tratamientos. estos últimos muestran una longevidad promedio superior a los 16 días, mientras que el tratamiento testigo no superó los 12 días de longevidad floral. de manera análoga, para la variedad dream el tratamiento testigo fue significativamente inferior con respecto a los tratamientos floríssima 125 y sr-aoa (4 ml·l-1·2 h-1); sin embargo, se observa un grupo que no difiere de los dos mejores promedios ni del testigo. estos tratamientos son quitosan-aoa 2, sr-aoa (4 ml·l-1·1 h-1), sr-aoa (6 ml·l-1·2 h-1) y sts. los mejores tratamientos muestran una longevidad promedio superior a los siete días; mientras que el testigo no superó en promedio los tres días de longevidad floral. la mayor longevidad floral en la variedad delphi se observó en los tratamientos sr-aoa (6 ml·l-1·2 h-1) y sr-aoa (4 ml·l-1·1 h-1), sin embargo, no tuvieron diferencia estadísticamente significativa con los tratamientos floríssima 125, quitosan-aoa 2 y sr-aoa (4 ml·l-1·2 h-1). de forma inesperada, el tratamiento sts no fue significativamente diferente del testigo. cuarta fase para la variedad nelson se observan diferencias significativas entre el tratamiento floríssima 125 con respecto al testigo y a quitosan-aoa 2. con valores intermedios de la longevidad floral se presentaron los tratamientos sr-aoa (6 ml·l-1·1 h-1), sr-aoa (4 ml·l-1·1 h-1), sts y sr-aoa (3 ml·l-1·2 h-1), con una longevidad promedio de 11 días. por otro lado, mientras que los promedios de la variedad dream no presentaron diferencias entre la variedad de tratamientos, en la variedad delphi, como se esperaban, el testigo fue significativamente inferior, en comparación con los demás tratamientos. figura 2. promedios diurnos y nocturnos de la variación de temperatura y humedad relativa durante la simulación de viaje de clavel estándar variedades delphi, nelson y dream, sometidas a diferentes tratamientos en poscosecha. 123 de forma general, la variedad nelson presentó promedios de longevidad floral mayor en los diferentes tratamientos con relación a las demás variedades, lo cual podría estar asociado con características inherentes a la propia variedad. los tratamientos con promedios más altos fueron floríssima 125, sr-aoa (4 ml·l-1·2 h-1), sr-aoa (6 ml·l-1·2 h-1) y quitosan-aoa 2. este último, sin embargo, utilizado en las fases 3 y 4, presentó resultados inconsistentes: en la fase 3 obtuvo una longevidad de 21,9 días, mientras que en la fase 4 apenas de 7,5 días. el promedio de longevidad floral de los diferentes tratamientos en la variedad dream fue inferior en comparación con las demás variedades. la flor de esta variedad presenta pétalos aserrados, razón por la cual habría mayor incidencia de pétalo quemado y, en consecuencia, mayor susceptibilidad a botrytis. esto significa que la calidad poscosecha de la flor de esta variedad depende en gran parte del cuidado en su manipulación. entre los tratamientos con mayores promedios para longevidad floral se destacan floríssima 125, sts y sr-aoa (4 ml·l-1·2 h-1). en la variedad delphi se observan tiempos de longevidad floral constantes en cada una de las fases, lo que podría estar asociado con la rusticidad propia de la variedad. los tratamientos con promedios más altos en esta variedad son floríssima 125, sr-aoa (6 ml·l-1) en diferentes tiempos de hidratación (4 h en la segunda y 2 h en la tercera fase) y sr-aoa (4 ml·l-1) en 1 h de hidratación. un aspecto interesante respecto del sr-aoa es que se detectó una respuesta favorable cuando la concentración del compuesto en la solución es baja; es decir, cuando se usan 4 ml·l-1 ó 6 ml·l-1 en lugar de 10 ml·l-1. sin embargo, entre estos tratamientos no se constataron diferencias estadísticas. también es de anotar que las soluciones combinadas de sr-aoa con quitosan tuvieron mejor efecto en concentraciones bajas quitosan-aoa 2 (quitosan (2 mg·l-1) + sr-aoa (4 ml·l-1)) que en concentraciones altas (quitosan-aoa 1 (quitosan (5 mg·l-1) + sr-aoa (6 ml·l-1))). probablemente en concentraciones altas el quitosan interfiere con el desempeño del sr-aoa como preservante floral. en clavel, el periodo de longevidad, que está determinado por la senescencia y por el marchitamiento de los pétalos, puede ser acortado por la producción endógena de etileno. los tratamientos con soluciones a base de aoa hacen parte de los grupos que presentaron mayor longevidad floral, esto en concordancia con trabajos previos en hibiscus rosa-sinensis l. cv. pink versicolor, donde se encontró que el uso del aoa retarda procesos como la senescencia y el figura 3. promedios diurnos y nocturnos de la variación de temperatura y humedad relativa durante la evaluación de longevidad floral de clavel estándar variedades delphi, nelson y dream, sometido a diferentes tratamientos en poscosecha. 2008 lópez, neisa, bacca y flórez: evaluación de preservantes florales en la poscosecha... 124 agron. colomb. 26(1) 2008 enrollamiento de los pétalos como consecuencia de su acción inhibitoria sobre la síntesis de etileno (woodson et al., 1985). la acción del etileno se vio comprometida en los tratamientos con soluciones a base de sts, como floríssima y sts, que interfiere en la oxidación del etileno y consecuentemente en su acción (beyer, 1976). velocidad de apertura en la tabla 5 se presentan las velocidades de apertura floral de los diferentes tratamientos. en la primera fase del experimento, usando solamente la variedad delphi, a excepción de los tratamientos sts y floríssima, se encontró que la mayoría de los tratamientos tardaron 7,8 días para alcanzar el estadio de apertura 5 (grado máximo de apertura floral). en la segunda fase del experimento, para llegar al estadio 5 las flores de las variedades nelson, delphi y dream tardaron de 1,8 a 3,8, de 1,7 a 3,2 y de 1,5 a 3,2 días, respectivamente. tratamientos velocidad de apertura (días) nelson delphi dream 2 3 4 5 2 3 4 5 2 3 4 5 primera fase (4 h de hidratación) sts 0 1,5 4,4 7,4 floríssima 125 (20 ml·l-1) 0 1,5 4,5 7,5 sr-aoa (10 ml·l-1) 0 1,5 4,4 7,8 sr-aoa (6 ml·l-1) 0 1,5 4,4 7,8 quitosan (10 mg·l-1) 0 1,5 4,4 7,8 quitosan (5 mg·l-1) 0 1,5 4,4 7,8 quitosan aoa 1 0 1,5 4,4 7,8 testigo 0 1,5 4,4 7,8 segunda fase (4 h de hidratación) sts 0 0,5 1,5 2,0 0 2,0 2,5 2,0 0 0,5 1,5 2,2 floríssima 125 (20 ml·l-1) 0 1,0 1,2 2,3 0 2,0 2,5 2,8 0 1,5 1,2 2,7 sr-aoa (10 ml·l-1) 0 1,5 2,7 2,8 0 3,0 2,8 0,0 0 2,0 2,5 2,2 sr-aoa (6 ml·l-1) 0 1,5 2,5 2,6 0 1,5 1,7 1,7 0 1,0 2,0 2,5 quitosan (10 mg·l-1) + ácido cítrico 0 1,0 1,2 3,8 0 1,5 2,5 2,6 0 1,5 2,5 1,5 quitosan (5 mg·l-1) + ácido cítrico 0 0,8 1,1 2,6 0 2,0 1,7 3,1 0 1,0 1,7 0,0 quitosan (10 mg·l-1) 0 1,5 1,9 3,2 0 1,0 1,7 2,5 0 1,0 1,2 1,8 quitosan (5 mg·l-1) 0 1,0 1,2 1,8 0 1,5 1,5 3,0 0 3,0 2,8 0,0 quitosan aoa 1 0 1,5 2,5 2,0 0 2,0 1,7 2,6 0 1,5 2,0 3,2 testigo 0 1,5 2,0 3,5 0 1,5 2,0 3,2 0 1,5 1,2 0,0 cuarta fase (1 y 2 h de hidratación) sts 0 1,0 1,8 1,9 0 2,0 2,5 2,8 0 0,5 1,0 2,0 floríssima 125 (20 ml·l-1) 0 1,0 1,2 2,3 0 2,0 2,5 2,0 0 1,5 1,2 2,7 sr-aoa (6 ml·l-1) 0 1,5 2,7 2,8 0 2,0 1,7 2,6 0 2,0 2,5 2,2 sr-aoa (4 ml·l-1) 1 h 0 1,0 1,2 3,8 0 1,5 2,5 2,6 0 1,5 2,0 3,2 sr-aoa (3 ml·l-1) 2 h 0 1,5 2,5 4,0 0 1,0 1,7 2,5 0 1,0 1,7 0,0 quitosan aoa 2 0 1,0 1,2 1,8 0 1,5 1,5 3,0 0 1,5 2,5 1,5 testigo 0 0,8 1,1 2,6 0 1,5 2,0 3,2 0 1,5 1,2 0,0 tabla 5. promedios de velocidad de apertura floral en clavel estándar variedades nelson, delphi y dream, entre los estadios de apertura 2 y 5, en tallos sometidos a diferentes tratamientos poscosecha, en diferentes fases del ensayo. sts = tiosulfato de plata. floríssima 125 = producto comercial a base de sts. aoa = ácido aminooxacético. quitosan aoa 1 = quitosan (5 mg·l-1) más sr-aoa (6 ml·l-1). quitosan aoa 2 = quitosan (2 mg·l-1) más sr-aoa (4 ml·l-1). 125 es importante señalar que las flores del clavel delphi sometidas al tratamiento sr-aoa (10 ml·l-1) no alcanzaron el grado de apertura 5; así como tampoco las flores de dream en quitosan (5 mg·l-1) más ácido cítrico, quitosan (5 mg·l-1) y en el tratamiento testigo. en la cuarta fase del experimento, para alcanzar el estadio 5, las flores de las variedades nelson y delphi tardaron de 1,9 a 4 días y de 2 a 3,2 días, respectivamente. la variedad dream tardó entre 1,5 y 3,2 días para alcanzar este mismo estadio; sin embargo, los tallos florales de esta variedad sometidos al tratamiento sr-aoa (3 ml·l-1·2 h-1) no alcanzaron el estadio de apertura en mención. con relación a las demás variedades, delphi presenta apertura más uniforme. si bien en la segunda fase nelson mostró los valores más homogéneos de apertura floral, en la cuarta fase fueron las velocidades de apertura floral de la variedad delphi las más uniformes. la diferencia en días entre grados de apertura floral estaría asociada con las distintas velocidades de apertura y con la posición de los pétalos internos y externos con relación al cáliz, así como con variaciones de turgencia celular (pérez y martínez, 1994). consumo de agua en las flores de corte el consumo y la pérdida de agua declinan rápidamente en un periodo de cinco días desde el tiempo de corte. en este periodo la pérdida supera el consumo de agua gradualmente. sin embargo, estas flores continúan desarrollándose si son mantenidas en condiciones adecuadas de hidratación (zieslin y gottesman 1986, citado por burge et al.,1996). en los tratamientos de la primera fase, el promedio de consumo de agua fue mayor con relación a las fases siguientes. en la primera fase, los tratamientos testigo y sts presentaron respectivamente el mayor y el menor promedio ponderado de consumo de agua; mientras que en la segunda fase, los tratamientos que registraron los mayores promedios ponderados fueron sts, sr-aoa (10 ml·l-1) y sts en las variedades nelson, dream y delphi, respectivamente. para la cuarta fase, los promedios más altos de esta variable para las tres variedades se presentaron en el tratamiento sr-aoa (4 ml·l-1·2 h-1) (datos no mostrados). lo que pudo ocurrir en la primera fase, con el incremento del promedio ponderado de consumo de agua por tallo en cada uno de los tratamientos, podría estar asociado con los cambios de temperatura y humedad relativas en el laboratorio para esta fase. durante el desarrollo de esta investigación en los tratamientos quitosan, quitosan aoa y testigo, a diferencia de los demás, se observó una notable disminución de la turgencia de los tejidos, consistencia flácida y marchitez, lo que podría estar asociado con una mayor incidencia de deshidratación auspiciada por estos tratamientos. en cada uno de los ensayos se observaron promedios ponderados altos y bajos del consumo de agua por tallo, que dependen de la variedad y en algunos casos del tratamiento de hidratación al que fueron sometidos, sin embargo, no se evidencia una tendencia clara de la información obtenida. valoración de color en flor y follaje durante el transcurso del ensayo, la variedad nelson presentó una decoloración mayor con relación a las demás variedades, mientras que, para dream la pérdida del color fue gradual. por otro lado, en la variedad delphi no se observaron cambios importantes en el color de la flor ni en el follaje. en las observaciones realizadas (datos no mostrados) se manifiestan cambios notables en la decoloración de los pétalos de las flores, que podrían estar relacionados con la clase de luz y la intensidad lumínica que reciben los tallos florales, además de la senescencia normal que estos manifiestan. aunque los tratamientos a base de sts serían la mejor alternativa antietilénica en la poscosecha de clavel, durante los ensayos de esta investigación se logró evidenciar de forma consistente que no hay diferencia estadística significativa entre los tratamientos con sr-aoa y sts. en consecuencia, el tratamiento a base de sr-aoa podría convertirse en una alternativa viable para el sector floricultor, sin presentar un impacto ambiental representativo. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a brenntag colombia s.a. por el apoyo financiero que hizo viable la presente investigación. literatura citada benavides c., m.a. 2002. quitina y quitosana: los polímeros del futuro. división de comunicaciones sena-dirección general, bogotá. pp. 1-13. beyer, e.m. 1976. a potent inhibitor of ethylene action in plants. plant physiol. 58, 268-271. bowyer, m.c., r.b.h. wills, d. badiyan y v.v.v. ku. 2003. extending the postharvest life of carnations with nitric oxide–comparison of fumigation and in vivo delivery. postharvest biol. technol. 30, 281-286. 2008 lópez, neisa, bacca y flórez: evaluación de preservantes florales en la poscosecha... 126 agron. colomb. 26(1) 2008 burge, g.k., p.a. bicknell y b.g. dobson.1996. postharvest treatments to increase water uptake and the vase life of leptospermum scoparium forst. new zealand j. crop hort. sci. 24, 371-378. cubillos, e., v. molina, v.j. flórez y g. fischer. 2001. efecto inhibidor de etileno en la longevidad floral del clavel (dianthus caryophyllus l.) como probables sustitutos del tiosulfato de plata (sts). agron. colomb. 18, 7-13. labouriau, l. g. 1983. a germinação das sementes. secretaria-geral da organização dos estados americanos, washington. 172 p. mayak, s. y a.h. halevy. 1972. interrelationships of ethylene and abscisic acid in the control of rose petal senescence. plant physiol. 50, 341-346. pérez, f. y l. martínez. 1994. introducción a la fisiología vegetal. ediciones mundi-prensa, madrid. 218 p. reid, m. s. y d. hunter. 2000. manejo de la poscosecha. pp. 165-175. en: pizano de márquez, m. (ed.). clavel. ediciones hortitecnica ltda. bogotá. reid, m.s. y l. dodge. clavel. 2007. department of environmental horticulture. university of california, davis. en: http://postharvest.ucdavis.edu/produce/producefacts/espanol/clavel. shtml; consulta: noviembre de 2007. shepherd, r., s. reader y a. falshaw. 1997. chitosan functional properties. glycoconjugate j. 14, 535–542. staby, g.l., r.m. basel, m.s. reid y l.l. dodge. 1993. efficacies of commercial anti-ethylene products for fresh cut flowers. horttechnol. 3(2), 199-202. suttle, j.c. y h. kende. 1980. ethylene action and loss of membrane integrity during petal senescence in tradescantia. plant physiol. 65, 1067-1072. taiz, l. y e. zeiger. 1998. plant physiology. 2nd edition. sinauer associates, inc., publishers, sunderland. 792 p. woodson, w.r., s.h. hanchey y d.n. chisholm. 1985. role of ethylene in the senescence of isolated hibiscus petals. plant physiol. 79, 679-683. yang, s.f. 1985. regulation of ethylene biosynthesis. hortscience 15, 238-243. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen el manejo químico de malezas en arroz asciende hasta un 20% de los costos totales del cultivo, bajando así su rentabilidad. buscando explorar alternativas de manejo, el presente trabajo evaluó el efecto de tres sistemas de labranza, cuatro barbechos mejorados con leguminosas, el barbecho nativo y tres dosis de herbicidas, sobre la densidad total de malezas resurgentes dentro de los cultivos, algunas propiedades del suelo y el rendimiento del arroz y el maíz. el ensayo se llevó a cabo en el centro de investigación la libertad (villavicencio) y en dos fincas en la zona del ariari, bajo un diseño experimental de parcelas subdivididas con tres repeticiones. mucuna deeringianum (bort.) smal presentó los más fuertes efectos alelopáticos, con porcentajes promedio de control de malezas –adicionales al efecto de los herbicidas– entre 41 y 62%; seguida de crotalaria ochroleuca g. don, con porcentajes de control entre 27 y 46%. por esta razón, dosis de herbicidas reducidas al 70% de las comerciales mostraron adecuados niveles de control. es así que los rendimientos de arroz secano favorecido y maíz en la zona del ariari llegaron a ser incluso superiores a los obtenidos con dosis completas de herbicidas, aunque sin mostrar diferencias significativas. ambas leguminosas aumentaron el rendimiento del arroz secano favorecido hasta en 1.446 kg ha-1, y mejoraron algunas propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, en tanto que únicamente c. ochroleuca incrementó la producción de maíz en 331 kg ha-1. los múltiples e integrales beneficios agronómicos obtenidos con el uso de un período de barbecho mejorado muestran su potencial para el manejo alelopático de malezas, y como práctica agroecológica en cultivos de arroz y maíz. chemical weed control in rice reaches up to 20% of total crop costs, therefore reducing profitability. seeking for management alternatives, the present research assessed the effect of three plowing and four legume improved fallow systems, a native fallow and three herbicide doses on resurging crop weeds, rice and maize yield and some soil properties. the experiment was carried out at research center 'la libertad', in the city of villavicencio, and in two farms in the ariari river region, by means of a sub-split plot design with four repetitions. the strongest allelopathic effects were exhibited by mucuna deeringianum (bort.) smal, with additional to herbicide weed control percentages ranging from 41 to 62%; followed by crotalaria ochroleuca g. don (20 to 46%). in the ariari research site, such performance allowed obtaining higher (although not significant) maize and favored upland rice yields than those reached with full herbicide commercial doses; while reducing the latter by 30%, and still attaining adequate weed control. both cover crops increased rice yield up to 1,446 kg ha-1, while only c. ochroleuca increased maize yield in 331 kg ha-1. the multiple and integrated agronomic benefits of fallow improvement periods highlight their potential for allelopathic weed control, and as an agro ecological practice in rice and maize crops. key words: legume cover crops, annual crops, weed integrated management. palabras clave: leguminosas de cobertura, cultivos anuales, manejo integrado de malezas. fecha de recepción: 12 de agosto de 2008. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 grupo manejo biológico de cultivos, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja (colombia). 2 centros de investigación la selva y la libertad, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), rionegro y villavicencio (colombia). 3 unidad de asistencia técnica, centro provincial agroparques, villavicencio (colombia). 4 autor de correspondenecia. hernando.delgado@uptc.edu.co agronomía colombiana 27(2), 227-235, 2009 barbechos mejorados con leguminosas: una promisoria alternativa agroecológica para el manejo alelopático de malezas y mejoramiento del cultivo de arroz y maíz en los llanos de colombia legume improved fallows: a promissory agroecological alternative for allelopathic weed control in rice and maize crops in the colombian eastern plains hernando delgado h.1, 4, gloria elena navas r.2, carmen rosa salamanca s.2 y adolfo chacón d.3 introducción en cultivos como el arroz en los llanos orientales, el control químico de las malezas participa con hasta un 20% o más de los costos de producción. a las altas poblaciones de malezas nocivas interfiriendo con los cultivos anuales en los llanos, caso de la “caminadora” rottboellia cochinchinensis l.f. y la “falsa caminadora” 228 agron. colomb. 27(2) 2009 ischaemum rugosum salisb., ha contribuido su libre crecimiento y alta producción de semillas en los periodos entre cultivos, acrecentando cada día más su banco de semillas latentes en el suelo, así como el sembrar continuamente, semestre tras semestre por muchos años, con insuficientes, inadecuados y no planeados periodos de barbecho, lo que ha ocasionado la degradación física, química y biológica de los suelos. los barbechos mejorados con plantas leguminosas (haggar et al., 2000) recuperan más rápidamente la fertilidad de los suelos que los barbechos nativos, y con algunas leguminosas, por su vigoroso crecimiento y efectos alelopáticos sobre semillas de malezas en germinación, pueden contribuir a disminuir sus poblaciones. pequeños agricultores en centroamérica usan prácticas tradicionales de control de malezas, con las leguminosas m. deeringianum y canavalia spp. como cultivos de cobertura. siembran un segundo ciclo de maíz en la temporada seca sobre la cobertura del “fríjol terciopelo” o m. deeringianum, que dejan crecer durante seis meses después de haberla sembrado intercalada con un maíz anterior en época de floración. esta ahoga casi todas las malezas y es muy fácil de cortar. han recuperado tierras degradadas, reducido el uso de fertilizantes químicos en un 80%, aumentado en un 300% el rendimiento de maíz, y sus costos de producción son 22% menores que los de agricultores que usan fertilizantes químicos y monocultivos (buckles, 1993; caamalmaldonado et al., 2001; altieri y nicholls, 2002). m. deeringianum se usó exitosamente en urabá, colombia, para controlar la maleza imperata contracta o “guayacana”, duplicando el rendimiento posterior del cultivo de maíz (van eijk-bos et al., 1987). en brasil, mucuna aterrima es recomendada como cobertura en sistemas de siembra directa, y se reporta su efecto alelopático sobre cyperus rotundus o “coquito” y muchas otras especies de malezas (lorenzi, 1984). en el cerrado brasileño, canavalia brasiliensis y mucuna pruriens presentaron buenos resultados en control de malezas, esta última por su alta velocidad inicial de crecimiento (carvalho y sodré-filho, 2000). el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto sobre la resurgencia de poblaciones de malezas dentro de los cultivos siguientes de arroz y maíz, sobre las propiedades físico-químicas y biológicas del suelo y sobre el rendimiento de los cultivos principales, de un periodo precedente de barbecho mejorado de nueve meses con cuatro coberturas leguminosas, en comparación con el barbecho nativo espontáneo, combinado con tres tipos de labranza y tres dosis de herbicidas para el manejo de los cultivos principales, en un suelo oxisol de terraza alta del c.i. la libertad en villavicencio y en dos fincas de productores de arroz y maíz en suelos inceptisoles (vega y vegón, respectivamente) de la zona del ariari en granada, meta. el mismo se justificó en la necesidad de buscar prácticas biológicas alternativas de manejo de malezas, ante el alto costo económico y ambiental de su control exclusivamente químico, así como evaluar el efecto de barbechos mejorados con leguminosas sobre las propiedades del suelo y el rendimiento de los cultivos de arroz y maíz en los llanos orientales. materiales y métodos en las poblaciones iniciales de malezas, aunque tendían a prevalecer las dicotiledóneas, las malezas más nocivas y de más costoso control químico en los llanos son las gramíneas, que estaban en segundo lugar en porcentaje en las localidades 1 y 2 donde se evaluó el cultivo de arroz, con 37,0 y 34,3%, respectivamente. en la localidad 1, entre las gramíneas predominaba “caminadora” r. cochinchinensis, mientras que en la localidad 2, un 40% de estas correspondía a “falsa caminadora” i. rugosum, un 25% a “caminadora” y un 35% a otras gramíneas. en la localidad 3, donde se evaluó el cultivo de maíz, por el contrario, las gramíneas presentaron baja población, predominando las hojas anchas y ciperáceas. se establecieron barbechos mejorados con cuatro leguminosas: crotalaria juncea l., crotalaria ochroleuca g. don, mucuna deeringianum (bort.) smal nombre común “vitabosa” o “fríjol terciopelo” y canavalia ensiformis (l.) dc, en comparación con el barbecho nativo espontáneo, con preparación convencional, fertilización baja de 30 kg ha-1 de n, p2o5 y k2o y dosis baja de herbicida de 2,0 l ha-1 de pendimetalín. las dos crotalarias, en surcos a 30 cm con 30 kg ha-1 de semilla. canavalia, a 50 cm entre surcos y 40 cm entre plantas con 65 kg ha-1, y vitabosa, a 60 cm entre surcos y entre plantas con 30 kg ha-1 de semilla. estos cubrieron el suelo durante un periodo de nueve meses hasta ser desbrozados antes de la preparación y siembra de los cultivos principales de arroz y maíz. se utilizó un diseño de parcelas subdivididas y tres repeticiones, con tres sistemas de labranza en la parcela principal: labranza cero o siembra directa, reducida con cincel rígido y convencional (rastra + pulidor) para el arroz y el maíz; cinco tipos de barbecho precedente en las subparcelas y tres dosis de herbicidas (cero herbicidas, 70% de dosis comercial y 100% de dosis) en los cultivos de arroz y de maíz en las subsubparcelas. las unidades experimentales fueron 2292009 delgado h., navas r., salamanca s. y chacón d.: barbechos mejorados con leguminosas: una promisoria alternativa... de 1.160 m2 para los sistemas de labranza, 232 m2 para los tipos de barbecho y 32, 99 y 99,00 m2 para las tres dosis de herbicidas, respectivamente, y un área total de 10.400 m2 (1,04 ha) por localidad. los cultivos y los herbicidas (ingredientes activos) y dosis comerciales utilizadas en cada localidad fueron: localidad 1: c.i. la libertad. villavicencio. arroz de sabana, variedad corpoica llanura 11: preemergente: 4,0 l ha-1 de pendimetalín postemergente: 7,0 + 3,5 + 0,3 l ha-1 (propanil + butaclor + ioxinil) localidad 2: finca “bella vista”, vereda “dos quebradas”. municipio de granada. arroz secano favorecido, variedad progreso 4-25: preemergente: 4,0 + 4,0 + 0,35 l ha-1 (pendimetalín + butaclor + ioxinil) postemergente: 7,0 + 2,0 + 0,25 l ha-1 (propanil + butaclor + ioxinil) localidad 3: finca “el guacimal”, vereda “los andes”. municipio de granada. maíz, híbrido pionneer 3041: post-temprano: 4,0 + 2,0 l ha-1 (pendimetalín + atrazina) a partir de estas dosis completas se determinaron las del tratamiento de 70% de dosis comercial, tanto en preemergentes como en posemergentes. la fertilización de los cultivos de arroz y maíz fue constante según niveles críticos de nutrientes en análisis químico de suelos. se establecieron luego del periodo de nueve meses de cobertura de los barbechos y posterior a su desbrozado y su dejado en superficie o incorporación, según el sistema de labranza evaluado. como variables dependientes se evaluaron: las poblaciones totales de malezas resurgentes (gramíneas, dicotiledóneas, ciperáceas y conmelináceas) dentro de los cultivos de arroz y maíz mediante conteos de las mismas en estado de desarrollo de 2 4 hojas, en tres marcos al azar de 1 m2 en cada uno de los tratamientos, después de la aplicación de las dosis de herbicidas, y a los 76, 90 y 62 d, respectivamente, en las localidades 1, 2 y 3, después de desbrozados o incorporados los barbechos. los cambios físico-químicos y biológicos en los suelos debidos a los tratamientos en: resistencia mecánica del suelo a la penetración de raíces con penetrómetro electrónico de cono, en tres puntos por tratamiento y hasta 40 cm de profundidad; contenidos de materia orgánica, bases intercambiables, elementos mayores y menores; cuantificación de actividad microbiana y de hongos heterótrofos del suelo, según garcía (1984); diversidad de hongos heterótrofos mediante cálculo del índice de shannon e identificación de hongos aislados en suelo rizosférico mediante clave taxonómica (barnett y hunter, 1972). el rendimiento de grano al 14% de humedad del arroz y del maíz. para las variables población total de malezas resurgentes y rendimiento de los cultivos se efectuó análisis de varianza y determinación de diferencias entre medias con la prueba de tukey mediante el sistema estadístico sas®. resultados y discusión efecto de los sistemas de labranza en las tres localidades, el promedio del número total de malezas/m2 resurgidas dentro de los cultivos de arroz y de maíz y el rendimiento de grano, no presentaron diferencias significativas por efecto de este factor. efectos del tipo de barbecho precedente en las tres localidades, todos los barbechos mejorados con leguminosas contribuyeron a reducir las poblaciones totales de malezas resurgidas dentro de los cultivos de arroz y de maíz, en comparación con el testigo barbecho nativo, en el cual el control de malezas sólo fue ejercido por las dosis de herbicidas, y presentó, en las tres localidades, la población total de malezas más alta. en las localidades 1 y 2 (arroz de sabana y arroz secano favorecido), los tratamientos provenientes de m. deeringianum y c. ochroleuca presentaron las poblaciones de malezas más bajas, con 248 y 256 malezas/m2, respectivamente y con diferencia significativa respecto al barbecho nativo en la localidad 1 y con 140 y 199 malezas/m2, respectivamente en la localidad 2, con diferencia significativa sólo para m. deeringianum (fig. 1). sí se interpreta este resultado como un mayor porcentaje de control adicional de malezas en comparación con el barbecho nativo, o sea con el control ejercido por los herbicidas, estos mismos tratamientos presentaron en la localidad 1, un 41 y 39% y en la localidad 2, un 62 y 46% de mayor control de malezas, respectivamente. se deduce que entre 75 y 90 d después de desbrozada o incorporada la biomasa de estas dos leguminosas, la liberación de aleloquímicos en su descomposición ejerció un 230 agron. colomb. 27(2) 2009 efectivo, alto y residual efecto alelopático sobre malezas gramíneas, ciperáceas y dicotiledóneas en su germinación, incluyendo las gramíneas “caminadora” y “falsa caminadora”, dos de las malezas más limitantes agronómica y económicamente para el cultivo del arroz en los llanos. el control alelopático diferencial entre los suelos oxisol de la localidad 1 e inceptisol (vega) de la localidad 2, este último donde fue mayor (fig. 1), puede deberse no sólo a la mayor producción de biomasa de las leguminosas en un suelo de mayor fertilidad, sino a otras diferencias de los suelos. el inceptisol, por ejemplo, tenía mayores contenidos de materia orgánica y mayor cic que el oxisol (tab. 1). inderjit (2001) plantea que características como materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico, iones inorgánicos y factores abióticos y bióticos del ambiente del suelo, influyen significativamente tanto en la actividad aleloquímica, como en la calidad y cantidad requeridas de los aleloquímicos para causar daño a las semillas de malezas en germinación. para el maíz en la localidad 3, m. deeringianum presentó la menor población total de malezas resurgentes (498 malezas/m2), con diferencia significativa respecto al barbecho nativo, y un 50% de mayor control respecto al promedio de las dosis de herbicidas. c. ochroleuca, c. juncea y canavalia ensiformis disminuyeron menos el número de malezas, sin diferencia significativa entre ellas, ni con el testigo (fig. 1). en las tres localidades, los barbechos mejorados con leguminosas contribuyeron también a incrementar el rendimiento de grano del arroz y maíz, respecto al testigo de barbecho nativo. el efecto más alto y significativo fue en arroz secano favorecido en la localidad 2 en el ariari, donde m. deeringianum y c. ochroleuca lo incrementaron en 1.446 y 1.015 kg ha-1, respectivamente, agronómica y económicamente muy significativo e importante. en maíz, el mayor incremento fue con c. ochroleuca, con 331 kg ha-1 adicionales, aunque sin diferencia significativa (fig. 2). efecto de las dosis de herbicidas en las tres localidades, tipos de suelo y en los cultivos de arroz y maíz, gracias al efecto alelopático de las leguminosas, que actuó adicionalmente a los herbicidas aplicados, se manejaron adecuadamente poblaciones de malezas tan agresivas como las de la localidad 2 en el ariari, con dosis reducidas al 70% de la comercial recomendada, con resultado muy cercano al obtenido con el 100% de dosis (fig. figura 1. efecto del tipo de barbecho antecedente sobre la densidad total de malezas dentro de cultivos posteriores de arroz y maíz en meta, colombia. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,01). * diferentes del barbecho nativo. a a a ab ab ab ab ab b b 0 200 400 600 800 1.000 1.200 localidad 1 arroz sabana localidad 2 arroz secano favorecido localidad 3 maíz b. nat ivo c. juncea c. ensiform is c. ochroleuca m. deeringianum d en si da d de m al ez as * * tabla 1. análisis químico inicial del suelo (promedio de cuatro profundidades 0 a 30 cm) en dos localidades de meta, colombia. localidad ph cice ca mg k al interc. acidez interc. satur. al satur. bases materia orgánica p (mg kg-1)(meq/100 g) (%) localidad 1 oxisol 4,95 2,78 0,68 0,3 0,1 1,23 1,7 44,8 37,6 3,3 7,5 localidad 2 inceptisol 5,20 6,05 4,81 0,6 0,2 0,3 0,5 4,71 91,9 4,4 18,0 0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 localidad 1 arroz sabana localidad 2 arroz secano favorecido localidad 3 maíz b. nat ivo c. juncea c. ensiform is c. ochroleuca m. deeringianum * * a a a a a r en di m ie nt o (k g ha -1 ) * * figura 2. efecto del tipo de barbecho antecedente en el rendimiento de los cultivos principales siguientes de arroz y maíz en tres localidades en meta, colombia. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,01). * diferentes del barbecho. 2312009 delgado h., navas r., salamanca s. y chacón d.: barbechos mejorados con leguminosas: una promisoria alternativa... 3) y sin reducción significativa del rendimiento, e incluso con rendimientos superiores de arroz secano favorecido y de maíz en las localidades 2 y 3, aunque sin diferencia significativa del obtenido con la dosis completa (fig. 4). según el análisis de varianza, las interacciones dobles y la triple de los tres factores analizados no fueron significativas en las tres localidades. analizando la población total de malezas en el tratamiento cero herbicidas dentro de cada tipo de leguminosa, en comparación con el barbecho nativo, lo cual expresa el control ejercido exclusivamente por el efecto de los aleloquímicos liberados en la descomposición de su biomasa, se observa que en todas las localidades efectivamente m. deeringianum o “vitabosa” presentó el mayor control alelopático de malezas, con un promedio efectivo incluyendo las tres localidades del 57% de la población total de malezas, seguida por c. ochroleuca con un 37% de control (tab. 2). putnam y duke (1974) y rice (1979) ya encontraban que los aleloquímicos elaborados por las plantas se mantienen en sus tejidos incluso después de su muerte, y en la descomposición de su biomasa son liberados al suelo donde pueden afectar la germinación de semillas o el desarrollo de plántulas de otras especies. la intensidad del efecto alelopático depende de la calidad y cantidad de los aleloquímicos liberados. almeida (1991) encontró que, algunas veces, las coberturas vegetales muertas aparentan prolongar la eficacia de los herbicidas, especialmente los preemergentes. pero en realidad no es así. cuando la acción residual de los herbicidas es más corta que la del efecto alelopático de la cobertura, el suelo se mantiene con una baja densidad de malezas, pero no por acción de los herbicidas, sino por la acción alelopática de la cobertura. esto lo observó en maíz sembrado sobre diversas coberturas muertas y con aplicación de herbicida preemergente alachlor + atrazina. esta observación en brasil, coincide plenamente con el efecto observado en el presente trabajo en los llanos de colombia, especialmente con m. deeringianum y c. ochroleuca. en méxico, m. deeringianum, c. ensiformis, l. leucocephala y l. latisiliquum redujeron el crecimiento de malezas, pero m. deeringianum produjo la mayor reducción de biomasa de malezas con un 68%. las leguminosas también mejoraron el rendimiento del maíz durante los primeros dos años del experimento. el potencial efecto alelopático de a a a b b b b c c 0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 localidad 1 arroz sabana localidad 2 arroz secano favorecido localidad 3 maíz herbicidas 0 herbicidas 70% herbicidas 100% d en si da d de m al ez as b b b a a a a a a 0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 localidad 1 arroz sabana localidad 2 arroz secano favorecido localidad 3 maíz herbicidas 0 herbicidas 70% herbicidas 100% r en di m ie nt o (k g ha -1 ) tabla 2. densidad total de malezas por metro cuadrado en el tratamiento cero herbicidas de cada tipo de barbecho antecedente, dentro de cultivos posteriores de arroz y maíz en meta, colombia. barbecho antecedente localidad 1 arroz sabana localidad 2 arroz secano favorecido localidad 3 maíz densidad % de control densidad % de control densidad % de control b. nativo (t.) 970 727 2.345 c. juncea 727 25,1 577 20,6 1.874 20,1 c. ensiformis 659 32,1 537 26,2 1.794 23,5 c. ochroleuca 624 35,7 345 52,5 1.779 24,1 m. deeringianum 430 55,7 237 67,4 1.195 49,1 figura 3. efecto de la proporción de aplicación de herbicidas en la densidad total de malezas dentro de cultivos posteriores de arroz y maíz, gracias al control alelopático adicional de malezas de los barbechos mejorados. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba tukey (p≤0,01). figura 4. efecto de las dosis de herbicidas en el rendimiento de los cultivos de arroz y maíz, gracias al control alelopático adicional de malezas de los barbechos mejorados en meta, colombia. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,01). 232 agron. colomb. 27(2) 2009 m. deeringianum se demostró claramente tanto in vitro, como en invernadero y en campo (caamal-maldonado et al., 2001). es ya conocido que el principal agente alelopático de m. deeringianum es l-dopa, y también en esta y otras leguminosas usadas como cultivos de cobertura, varios aminoácidos poco comunes han sido encontrados (fujii, 1999). l-dopa o dihidroxifenilalanina está presente en la planta en 0,5 a 1,5% de peso verde. aislado presenta poco efecto. como mucuna produce entre 20 a 30 t ha-1 de biomasa verde, significan 200-300 kg ha-1 de l-dopa, lo que hace posible que este producto sea de mayor importancia para el manejo de malezas. algunos autores recomiendan cultivar mucuna por más de un año para percibir la reducción de infestación de malezas (narwal, 1994). duke (2001), reconoce que “plantas de cobertura alelopáticas pueden ser usadas en campo para una gran reducción del uso de herbicidas”. narwal (1999) afirma incluso que los cultivos de cobertura no ejercen un 100% de control pero pueden reducir las malezas a niveles que no causen daños económicos y así poder usar herbicidas sólo como complemento de manejo. teasdale (2004) resalta también la importancia y las opciones del uso de los cultivos de cobertura en los sistemas agrícolas para desarrollar sistemas ecológicos de manejo de malezas. el periodo de nueve meses se usó por referencias anteriores, como la de van eijk-bos et al. (1987) que utilizaron exitosamente m. deeringianum para controlar imperata contracta en periodos de cinco a nueve meses y de otros como narwall (1994), que recomiendan periodos de un año o más. no obstante, m. deeringianum en los llanos florece y produce su semilla gradual y escalonadamente desde aproximadamente los 6-7 meses después de siembra, y estas presentan algún nivel de latencia temporal por impermeabilidad de su testa, lo que hace que al caer al suelo o ser incorporadas en la preparación con maquinaria, germinen también escalonadamente y puedan competir, dado su crecimiento vigoroso y agresivo, con el cultivo principal siguiente. esto sugiere que, para evitarlo, no se deben recomendar periodos de cobertura mayores a 6-7 meses, o si se usan, se deben quitar las plántulas espontáneas. para c. ochroleuca no se observó ningún limitante en cuanto a latencia de sus semillas y posibilidad de interferencia con el cultivo siguiente. m. deeringianum tiene la gran ventaja de su rusticidad, tolerancia a toxicidad de aluminio y baja exigencia en nutrientes, tolerancia tanto a sequía (toleró el periodo de verano) como a suelos húmedos, acumulación gradual y continua de hojarasca o biomasa en el suelo, vigoroso crecimiento y cubrimiento rápido por su hábito rastrero, que le dan ventajas competitivas desde el inicio de su desarrollo, aun sobre malezas nocivas tan agresivas como “caminadora” y “falsa caminadora”, y luego por su alto poder alelopático en la descomposición de su biomasa acumulada. estas propiedades la hacen útil para todo tipo de suelos, incluso con problemas muy acentuados de malezas de alta agresividad, como los de la región del ariari. en el caso de c. ochroleuca esta tolera menos los suelos mal drenados, su vigor de crecimiento inicial es bajo, y por tanto también su capacidad inicial de competencia con malezas agresivas. efecto de barbechos mejorados con leguminosas sobre características físico-químicas y biológicas del suelo se reportan sólo los cambios más sobresalientes. los mayores cambios físico-químicos promedio de dos repeticiones y de muestreo a cuatro profundidades (5, 10, 20 y 30 cm), se observaron precisamente en el inceptisol de la localidad 2 en el ariari en arroz secano favorecido, y se muestran en la fig. 5 y tab. 3, coincidiendo con los mayores aumentos de rendimiento. también, en el oxisol de la localidad 1 hubo un alto incremento del azufre (s en mg kg-1) de 51,7% con c. ochroleuca. en la localidad 3, para el siguiente cultivo de maíz, altos incrementos de todas las leguminosas en el boro (b en mg kg-1) de 19,1; 44,7; 51,0 y 69,1% con c. ochroleuca, m. deeringianum, c. juncea y c. ensiformis, respectivamente, e incrementos de 19,0, 19,8, 15,4 y 12,2% en los contenidos de k, ca, s y zn, también respectivamente, en relación con los contenidos de estos en el tratamiento testigo barbecho nativo. en la localidad 2 en el ariari, todas las leguminosas contribuyeron a disminuir la resistencia mecánica del suelo a la penetración de raíces del arroz, respecto del barbecho nativo en el que se mantuvo siempre más alta, entre 1,5 y 3,4 mpa desde los 5 hasta los 40 cm de profundidad. la leguminosa con tendencia más constante a mantener valores bajos de resistencia fue c. ochroleuca, entre 0,6 y 1,7 mpa hasta los 32 cm de profundidad (fig. 5), condición física muy favorable para el adecuado desarrollo de raíces del arroz y exploración de un mayor volumen de suelo, lo que seguramente contribuyó a su alto incremento en rendimiento. en la tab. 3 y a continuación se reportan los principales cambios químicos observados en el suelo inceptisol de la localidad 2. todas las coberturas leguminosas contribuyeron con importantes incrementos en el contenido de materia orgánica del suelo, de hasta un 33,3%, especialmente con c. ochroleuca, m. deeringianum y c. ensiformis. 2332009 delgado h., navas r., salamanca s. y chacón d.: barbechos mejorados con leguminosas: una promisoria alternativa... igualmente, todas las leguminosas precedentes incrementaron el contenido del p en el suelo en comparación con el testigo barbecho nativo, especialmente en el caso de c. juncea y m. deeringianum y el del k, especialmente en m. deeringianum. todas aumentaron los contenidos de ca, especialmente c. ochroleuca y c. ensiformis y el de mg con mayores porcentajes en c. ensiformis, c. ochroleuca y m. deeringianum. las leguminosas c. ensiformis, m. deeringianum y c. ochroleuca contribuyeron a aumentar el contenido de zn en el suelo, en 84,2; 31,6 y 21,0%, respectivamente. también en el inceptisol de la localidad 2, la actividad biológica de los microorganismos, que en el barbecho nativo fue de 112 kg ha-1 de co2, aumentó con las leguminosas c. ensiformis y c. juncea a 127 y 122 kg ha-1 de co2, respectivamente. además, la mayor diversidad de hongos, según índice de shannon, se presentó con m. deeringianum y c. ensiformis con 81 y 72%, respectivamente, predominando los géneros aspergillus sp., clamydomices sp., cladosporium sp., fusarium sp., gliocephalis sp., penicillium sp. y trichoderma sp. de estos, aspergillus, cladosporium, trichoderma y penicillium han sido reportados como hongos solubilizadores de fosfatos (pérez et al., 2005) y pueden haber contribuido a los incrementos del fósforo en este suelo. en el oxisol de la localidad 1, la mayor diversidad de hongos se presentó con c. ochroleuca con 86%, y predominaron, además de los mismos géneros de la localidad 2, cephalosporium sp. y verticillium sp. todos estos efectos benéficos coinciden con múltiples reportes de mejoramiento integral del suelo obtenido con el uso de plantas leguminosas en sistemas agrícolas (alvarenga et al., 1993; delgado y alarcón, 1997; navas y delgado, 1997; amabile et al., 1997; delgado, 1998; alegre et al., 2000; delgado et al., 2003). tabla 3. incrementos en materia orgánica y nutrientes, respecto al barbecho nativo, por efecto de un periodo de barbecho mejorado con leguminosas en un inceptisol, localidad 2. granada, meta, colombia. barbecho antecedente ca meq/100 g incremento % mg meq/100 g incremento % k meq/100 g incremento % zn mg kg-1 incremento % materia orgánica % incremento % p mg kg-1 incremento % b. nativo (t.) 0,67 0,23 0,1 1,9 2,1 25 c. juncea 0,72 7,5 0,26 13 0,1 0 2,5 31,6 2,4 14,3 36 44 c. ochroleuca 0,80 19,4 0,29 26,1 0,11 10 2,3 21,0 2,8 33,3 28 12 m. deeringianum 0,73 8,9 0,28 21,7 0,14 40 2,5 31,6 2,7 28,6 35 40 c. ensiformis 0,79 17,9 0,31 34,8 0,11 10 3,5 84,2 2,7 28,6 31 24 figura 5. efecto de los barbechos mejorados con leguminosas, frente al barbecho nativo, sobre la resistencia del suelo a la penetración de raíces del cultivo del arroz en la localidad 2. granada, zona del ariari, colombia. suelos con 23,8% de humedad. 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 profundidad (cm) r es is te nc ia (m pa ) c. ochroleuca c. juncea c. ensiformis m. deeringianum barbecho nativo 234 agron. colomb. 27(2) 2009 también coinciden con que, en diversos escenarios a nivel mundial y más recientemente, se reporta que los sistemas de cero labranza o siembra directa complementados con la inclusión de leguminosas como abonos verdes en la rotación, incrementan el secuestro de carbono en el suelo, posibilitan el remplazo de fertilizantes inorgánicos, aumentan la fertilidad del suelo y los rendimientos de los cultivos, contribuyendo con mejoramiento en nivel de vida y seguridad alimentaria de los productores (fao, 2002; fao, 2007). conclusiones en general, m. deeringianum y c. ochroleuca manifestaron los más altos efectos alelopáticos, contribuyendo a reducir la densidad total de todo el complejo de malezas resurgentes, incluidas las gramíneas “caminadora” y “falsa caminadora”, dos de las malezas nocivas y de más costoso control químico en los llanos, mostrando el uso de barbechos mejorados con estas dos leguminosas, como una práctica agronómica promisoria para ser utilizada en planes de manejo integrado de malezas y de cultivos anuales, y que podría contribuir a reducir gradualmente los altos costos económicos del manejo exclusivamente químico de malezas. el buen efecto alelopático observado con c. ochroleuca, en un grado un poco menor que el de m. deeringianum, es de gran relevancia agronómica, y por primera vez que se reporta a nivel internacional. es importante realizar investigaciones adicionales para comprobar si periodos de barbecho más cortos con estas dos leguminosas, por ejemplo de cuatro a seis meses, serían suficientes y efectivos para ejercer un control alelopático adecuado de malezas. debido al efecto alelopático de las leguminosas en el suelo, que actuó adicionalmente al efecto de los herbicidas, fue posible controlar adecuadamente las malezas con dosis de herbicidas pre y posemergentes reducidas al 70% de las dosis comerciales y sin disminuir el rendimiento de los cultivos de arroz y maíz, con beneficios económicos y ambientales. los incrementos en el contenido de materia orgánica del suelo inceptisol del ariari obtenidos con m. deeringianum y c. ochroleuca son agronómica y ecológicamente muy importantes, pues al constituir un mecanismo de captura de carbono, como se ha evidenciado a nivel mundial (fao, 2002; fao, 2007), se constituye en una opción real y práctica a largo plazo, que contribuye a reducir las emisiones netas de co2 a la atmósfera y a atenuar el calentamiento global, el cambio climático y sus potenciales efectos desastrosos. las leguminosas m. deeringianum y c. ochroleuca fueron las que más contribuyeron al mejoramiento integral físico, químico y biológico, principalmente en el inceptisol del ariari, propiciando un mejor ambiente ecológico del suelo y el alto incremento en rendimiento de grano del cultivo del arroz. agradecimientos al programa nacional de transferencia de tecnología, pronatta del ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia, por la cofinanciación de esta investigación. literatura citada alegre, j., a. meza y l. arévalo. 2000. establecimiento de barbechos con leguminosas. agrofor. am. 27, 31-33. almeida, f.s. 1991. controle de plantas daninhas em plantío direto. fundacao instituto agronómico do paraná, iapar. circ. 67. londrina, brasil. altieri, m. y c. nicholls. 2002. una perspectiva agroecológica para una agricultura ambientalmente sana y socialmente más justa en la américa latina del siglo xxi. instituto nacional de ecología, méxico. en: semarnat, http://www.ine.gob.mx/ publicaciones/libros/363/cap12.html; consulta: julio de 2009. alvarenga, r., l. costa, w. moura-filho y a. regáis. 1993. potencialidades de adubos verdes para conservacao e recuperacao de solos. pp. 101-102. en: resumos 24 congresso brasileiro de ciência do solo, sociedade brasileira de ciência do solo. campinas, brasil. barnett, h. y b. hunter. 1972. lustrated genera of imperfect fungi. 3a ed. burgess publishing company. minneapolis, mn. buckles, d. 1993. la revolución de los abonos verdes. pasos 5, 3033. caamal-maldonado, j., j. jiménez-osornio, a. torres-barragán y a. anaya. 2001. the use of allelopathic legume cover and mulch species for weed control in cropping systems. agron. j. 93, 27-36. carvalho, a.m. y j. sodré-filho. 2000. uso de adubos verdes como cobertura do solo. embrapa, cpac, bol. inv. 11. planaltina, brasil. carvalho, a.m., r.f. amabile, j. pereira, a.m. carvalho y a.c. gomes. 1997. produção de fitomassa e exportação de nutrientes pela parte aérea em genótipos de mucuna.(cd) en: 26 congresso brasileiro de ciencia do solo, informacao, globalizacao, uso do solo: anais, sociedade brasileira de ciência do solo. rio de janeiro, brasil. delgado, h. 1998. rotaciones de cultivos y pasturas transitorias en sistemas sostenibles para suelos ácidos de sabanas. cuadernos de agronomía 3(4), 53-62. delgado, h. y h. alarcón. 1997. efecto de la incorporación de caupí (vigna unguiculata l.) como abono verde sobre la eficiencia del arroz en el uso de fósforo en un oxisol de la altillanura plana colombiana. suelos ecuat. 27, 86-90. delgado, h., g. navas, c. salamanca y j. bernal. 2003. el uso de coberturas leguminosas: alternativa para el manejo integrado 2352009 delgado h., navas r., salamanca s. y chacón d.: barbechos mejorados con leguminosas: una promisoria alternativa... de malezas y mejoramiento de suelos agrícolas. corpoicapronatta. bol. tec. 35. villavicencio, colombia. duke, s. 2001. weed management based on natural products. pp. 49-55. en: memorias, xv congreso de la asociación latinoamericana de malezas. facultad de agronomía, universidad del zulia. 26-30 de noviembre. maracaibo, venezuela. fao. 2002. captur a de carbono en los suelos para un mejor manejo de la tierra. en: fao. informes sobre recursos mundiales de suelos no. 96. roma. fao. 2007. secuestro de carbono en tierras áridas. pp. 111-120. en: fao. informes sobre recursos mundiales de suelos, no. 102. roma. fujii, y. 1999. allelopathy of hairy vetch and mucuna: their application for sustainable agriculture. pp. 289-300. en: chou c.h., g.r. waller y c. reinhardt (eds.). biodiversity and allelopathy: from organisms to ecosystem in the pacific. academia sinica. taipei, taiwán. garcía, t. 1984. experimentos en microbiología del suelo. editorial continental, méxico. haggar, j.p., g. uribe, j.g. granel y a. ayala. 2000. barbechos mejorados en la península de yucatán. agrofor. am. 7(27), 19-24. inderjit. 2001. soil: environmental effects on allelochemical activity. agron. j. 93, 79-84. lorenzi, h. 1984. inibicao alelopática de plantas daninhas. pp. 183-198. en: fundacao cargill. adubacao verde no brasil. fundacao cargill, campinas, brasil. narwall, s. 1994. exploitation of allelopathy for crops production. pp. 162-217. en: narwal, s.s. (ed.). allelopathy in crop production. scientific publishers, jodhpur, india. narwal, s.s. 1999. allelopathy in weed management. pp. 203-254. en: narwal s.s. (ed.). allelopathy update. basic and aplied aspects. scientific publishers. vol. 2. enfield, nh. navas, g. y h. delgado. 1997. potencialidad del uso de los abonos verdes en el mejoramiento de suelos de los llanos orientales. corpoica; sena. bol. tec. 4. villavicencio, colombia. pérez, a., c. pérez y g. cardona. 2005. hongos solubilizadores de fosfatos en suelos arroceros de la mojana, sucre colombia. arroz 53(458), 22-31. putnam, a. y w. duke. 1974. biological suppression of weeds: evidence of allelopathy in accessions of cucumber. sci. 185, 370-372. rice, e. 1979. allelopathy-an update. bot. rev. 45(1), 15-109. teasdale, j. 2004. principios y prácticas para el uso de cultivos de cobertura en el manejo de sistemas de malezas. en: labrada, r., j.c. caseley y c. parker (eds.). manejo de malezas para países en desarrollo. fao; onu, http://www.fao.org/docrep/ t1147s/t1147s00.htm; consulta: febrero de 2009. van eijk-bos, c., l.a. moreno y l.e. vega. 1987. recuperación de tierras invadidas por imperata contracta (h.b.k.) hitch, a partir de la incorporación de la leguminosa mucuna deeringianum (bort.) smal en urabá-colombia. convenio conifholanda-corpuraba. bol. conif informa 8. bogotá. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf arias et al.: evaluación de tres métodos de control... 131 2007 evaluación de tres métodos de control del moho blanco (sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary) en lechuga (lactuca sativa l.) evaluation of three control methods of white mold (sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary) in lettuce (lactuca sativa l.) luis alejandro arias 1 , luz andrea tautiva 1 , wilson piedrahíta 2 y bernardo chaves 2 1 ingenieros agrónomos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mails: laariasr@unal.edu.co, latautivam@unal.edu.co 2 porfesores asociados, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mails: wpiedrahitac@unal.edu.co, bchaves@unal.edu.co fecha de recepción: 5 de diciembre de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 resumen: el principal limitante fitosanitario del cultivo de lechuga (lactuca sativa l.) es la enfermedad conocida como moho blanco causada por el hongo sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary. con el fin de realizar un aporte al conocimiento de esta enfermedad y establecer protocolos para su control en campo se realizó un experimento entre los meses de febrero y mayo de 2006 en el cual se compararon tres métodos de control: aplicación de 0,5 kg· ha-1 de procimidona, dosis de conidiosporas (trichoderma harzianum dsm 14944) de 0,25 g· m-2 de suelo, solarización, integración de solarización con procimidona y solarización con t. harzianum. se evaluó la incidencia de la enfermedad, densidad de inóculo en el suelo antes y al finalizar el ensayo, temperatura del suelo durante la solarización y productividad. la densidad promedio del inóculo fue de 1,67 esclerocios de s. sclerotiorum por100 g de suelo al inicio y 2,07 esclerocios por 100 g de suelo al finalizar el ensayo. la temperatura del suelo solarizado se incrementó hasta 50°c con un promedio de 34,69°c hacia el medio día. los porcentajes de incidencia de la enfermedad fueron: con procimidona, 3,3%; con t. harzianum, 10,0%; con solarización, 15,8%; con solarización y procimidona, 8,8%; con solarización y t. harzianum, 9,2% y testigo 18,3%. no se presentaron diferencias significativas en la productividad. en conclusión el control de la enfermedad fue mejor con la aplicación de procimidona y deficiente con t. harzianum y la solarización. palabras clave: tratamiento químico, tratamiento biológico, tratamiento físico. abstract: in the lettuce crop (lactuca sativa l.), the main restrictive phytosanitary factor is a disease known as white mold caused by the fungus sclerotinia sclerotiorum (lib.) of bary. in order to contribute to the knowledge of this disease for its management in the field, a trial was conducted between february and may 2006. three control methods were compared: application of 0.5 kg· ha-1 procimidone, 0.25 g· m-2 soil of conidiospores of trichoderma harzianum (dsm 14944), solarization, solarization integration with procimidone and solarization with t. harzianum. sclerotinia incidence, inoculum density in soil before and after the trial, the soil temperature during solarization, and productivity were evaluated. the average inoculum density was 1.67 and 2.07 sclerotia for 100 g soil before and after the trial, respectively. the soil solarized temperature was increased up to 50°c with an average of 34.69 °c toward the midday. the incidence percentage of the disease was: procimidone 3.3%; t. harzianum, 10,0%; solarization 15.8%; solarization with procimidone, 8,8%; solarization with t. harzianum, 9.2% and check 18.3%. significant differences were not founded for the productivity. in conclusion, the disease control was the best one when performed with procimidone application and the deficient when done with t. harzianum and solarization. key words: chemical treatment, biological treatment, physical treatment. agronomía colombiana 25(1), 131-141, 2007 agron. colomb. 25(1), 2007 132 introducción la lechuga (lactuca sativa l.) es una de las hortalizas de mayor consumo en colombia y se produce en los departamentos de antioquia, boyacá, norte de santander, valle del cauca y cundinamarca. este último posee el 72% del área sembrada a nivel nacional (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2003). los hongos sclerotinia esclerotiorum (lib.) de bary y sclerotinia minor jagger, pertenecientes a la división ascomycota, habitantes del suelo, están distribuidos mundialmente y afectan a más de 360 especies de plantas cultivadas, entre las cuales se encuentra la lechuga (cundom et al., 2000). estos patógenos son agentes causales de la enfermedad de la lechuga conocida como ‘moho blanco’, ‘pudrición blanda’ o ‘pudrición del cuello’, que incrementa substancialmente las pérdidas económicas para el productor. en la sabana de bogotá, específicamente en la zona de mosquera, la enfermedad ha causado pérdidas del 20 %, las cuales ocasionalmente pueden llegar a incrementarse hasta 50 y 70% (pérez, 2003). el ciclo de la enfermedad inicia en el suelo cuando las estructuras de reposo, denominadas ‘esclerocios’, comienzan el proceso de germinación que se puede presentar en dos modalidades: a) carpogénica, que produce apotecios los cuales forman ascosporas que se trasportan a través del viento hacia plantas susceptibles; y b) miceliogénica, la de mayor frecuencia en el trópico, en la cual el esclerocio produce un micelio que ataca las partes de la planta que están en contacto con la superficie del suelo (berlín, 1998). la dispersión del inóculo de la enfermedad se da a través del viento en el caso de las ascosporas, mientras los esclerocios y el micelio se diseminan por el movimiento de suelo contaminado de un lugar a otro; también mediante las herramientas de la finca, el calzado, plántulas infectadas, la fertilización con estiércol de animales alimentados con residuos de cosechas infectados y las semillas (abawi y grogan, 1979; ferreira y boyle, 1992). los síntomas en la lechuga se manifiestan hacia el final del ciclo del cultivo: hay marchitez de las hojas externas de la planta, con la presencia de crecimiento micelial algodonoso blanco hacia la parte basal o central del tallo, a partir del cual se forman unos cuerpos compactos, los esclerocios, estructuras de reposo compuestas por una porción interna de color claro llamada médula y una cubierta externa negra llamada corteza (agrios, 2005; berlín, 1998). la colonización inicial de los tejidos muertos provee nutrientes para el establecimiento del patógeno y recursos para infectar tejidos sanos de la planta. el grado de patogenicidad se relaciona con la producción de ácido oxálico y la expresión de enzimas que degradan la pared celular y causa lesiones que se expanden. estas actividades liberan pequeñas moléculas (oligo-galacturonidos y péptidos) que sirven para inducir la expresión de una segunda onda de enzimas degradativas que colectivamente llevan a la disolución casi total de los tejidos de la planta (elsevier, 2005). para el control de esta enfermedad también se han utilizado métodos físicos como la solarización. esta práctica de desinfección por medio de energía solar atrapada, eleva la temperatura del suelo lo suficiente para inactivar malezas, plagas y patógenos. la energía de la radiación solar es capturada cuando se coloca una lámina de polietileno transparente sobre el suelo, pero la energía reirradiada no logra regresar a la atmósfera exterior a través de esa película. esta técnica requiere el uso de suelos húmedos por períodos de varios días o semanas para estimular el paso de patógenos en estado de dormancia a formas activas, sensibles a la temperatura y promover el control. el principio básico de la solarización es el calentamiento del suelo a temperaturas entre 36º y 50º c en los 30 cm de profundidad del suelo (braicovich, 2004). en cuanto al control químico existen diferentes grupos de fungicidas recomendados para el control de moho blanco, tal es el caso de los benzimidazoles y las dicarboximidas con los cuales se presentan riesgos de resistencia y dificultad en la aplicación (mondito, 2005). los tratamientos químicos incluyen los siguientes ingredientes activos: benomil, captan, clorotalonil, dicloran, iprodione, folpet, metil-tiofanato, tiabendazol, vinclozolin y procimidona. este último pertenece al grupo de las dicarboximidas y es un fungicida sistémico con propiedades protectantes y curativas que inhibe la síntesis de triglicéridos del hongo (the pesticide manual, 1997). en el marco del control biológico, se han identificado más de 30 especies de hongos y bacterias como antagonistas y micoparásitos de s. sclerotiorum (adams y ayers, 1979; papavizas, 1985). steadman (1979) menciona el control biológico como potencial para el manejo de s. sclerotiorum utilizando trichoderma spp. y coniothyrium minitans. por otro lado, ferreira y bolyle (1992) mencionan también a c. minitans y trichoderma spp. como micoparásitos destructivos de s. sclerotiorum, posiblemente arias et al.: evaluación de tres métodos de control... 133 2007 por la secreción de -1,3 glucanasa la cual degrada los tejidos del esclerocio. t. harzianum pertenece a la subdivisión deuteromicete y se caracteriza por su rápido crecimiento y desarrollo (edafon, 2005). trichoderma spp. actúa sobre los microorganismos fitopatógenos por micoparasitismo, antibiosis, inactivación de enzimas y competencia por nutrientes y/o espacio (lst, 2006). frecuentemente un único método no provee niveles de control satisfactorios para el manejo de enfermedades y, por tanto, los productores han integrado varios métodos para obtener mejores resultados (subbarao, 1998, citado por pérez, 2003), lo cual puede potenciar la acción de los diferentes tratamientos sobre el patógeno. en colombia diversos investigadores han trabajado con s. sclerotiorum en lechuga en búsqueda de alternativas para el manejo de la enfermedad. el control biológico es el área más estudiada y se han determinado métodos, dosis y épocas de aplicación en campo de t. harzianum, así como la actividad antagónica de este hongo y gliocladium sp. sobre s. sclerotiorum en laboratorio, mostrando la potencialidad de este tratamiento para el manejo de la enfermedad. adicionalmente se han realizado ensayos con benomil y solarización (delgado, 1989; ávila de moreno y gutiérrez de gerardino, 1991; ávila de moreno y velandia, 1992; valencia y arbeláez, 1999; devia y gomezplata, 2001 y rodríguez, 2001). sin embargo, el manejo de moho blanco sigue siendo complejo y ello afecta la producción de lechuga, no sólo a nivel local, sino mundial. por tal motivo, el objetivo de este trabajo consistió en evaluar tres métodos para el control de moho blanco en lechuga: químico (procimidona), físico (solarización) y biológico (t. harzianum dsm 14944), como aporte al manejo de la enfermedad. materiales y métodos el trabajo se realizó entre los meses de febrero a mayo de 2006, en el lote número 7 del centro agropecuario ‘marengo’ (cam) de la universidad nacional de colombia. el cam está ubicado en la vereda san josé del municipio de mosquera, departamento de cundinamarca, a una altitud de 2.550 msnm y una temperatura promedio anual de 13°c. la preparación del terreno consistió en dos pases de rastra californiana, seguido de dos pases de rotavator y, por último, el levantamiento y división de las 30 unidades experimentales, cada una con un área de 11,2 m2. para determinar la densidad de inóculo en la parcela experimental, previamente al procedimiento de solarización y el establecimiento del cultivo, se registró la cantidad de esclerocios presentes en 100 gramos de suelo. para esto se adoptó un tipo de muestreo aleatorio. las muestras fueron tomadas a 5 cm de profundidad. en total se tomaron 90 muestras, tres por cada unidad experimental, las cuales fueron llevadas al laboratorio de fitopatología de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, en bogotá, donde se sometieron a un proceso de secado en horno a 105 °c durante 24 h. cada muestra de suelo fue pesada, macerada y luego tamizada en malla de 42 orificios por cm2, con el fin de separar los esclerocios del suelo. para la determinación de la densidad de inóculo presente al finalizar el ensayo, se repitió el procedimiento descrito anteriormente al momento de la cosecha. el método de control físico implementado fue la solarización, procedimiento que inició con un riego de tres horas sobre las unidades a tratar, las cuales se cubrieron posteriormente con una lámina de plástico (polietileno) transparente de 0,25 mm de espesor y 1,50 m de ancho durante 25 días. dos veces por semana en las parcelas con y sin plástico, en los primeros 5 cm de profundidad del suelo, se tomó la temperatura en horas de la mañana (8:00 am) y hacia el medio día (12:00 m) con un termómetro bimetal marca trend instruments® (trend instrumets co.). finalizada la solarización se sembraron plántulas de lechuga variedad coolguard de 3 a 4 hojas, en una densidad de siembra de 9 plantas/m2. en cuanto al control biológico, se utilizó el producto comercial agroguard® (live system tecnology s.a.) (i.a. trichoderma harzanium dsm 14944) en gránulos dispersables (wg) y una concentración de 5 x 108 (500 millones) esporas viables por gramo de producto. la dosis de conidiosporas (trichoderma harzianum dsm 14944) fue de 0,25 g· m-2 de suelo (lst, 2006). durante 24 horas se sumergieron las raíces de 1.040 plántulas en un recipiente que contenía la suspensión de esporas, luego de este periodo fueron transplantadas. el control químico se realizó con el producto comercial sumilex® (i.a. procimidona; sumitomo inc.) en polvo mojable (wp), utilizando la dosis comercial recomendada de 0,5 kg . ha-1. en los tratamientos de control químico y biológico se realizaron cuatro aplicaciones dirigidas al suelo con una frecuencia de 15 días a partir del transplante; para ello se usaron aspersoras de espalda con capacidad de 20 l y boquilla de cono hueco, independientes para cada uno de los controles. agron. colomb. 25(1), 2007 134 se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar (bca) con seis tratamientos y cinco repeticiones. cada unidad experimental fue de 1,4 m de ancho por 8 m de largo. el número de plantas por repetición fue de 104 de las cuales fueron evaluadas 48, es decir, 240 plantas por tratamiento. los tratamientos fueron: a) control químico: procimidona a 0,5 kg . ha-1; b) control biológico: t. harzianum dsm 14944 de 0,25 g· m-2 de suelo; c) control físico: solarización con plástico en polietileno transparente de 0,25 mm; d) controles químico y físico: procimidona combinada con solarización; e) controles biológico y físico: t. harzianum combinado con solarización; y, f) control testigo. para el análisis de los datos se utilizó el programa estadístico sas®. los muestreos se realizaron con una frecuencia semanal a partir del establecimiento del cultivo, en 48 plantas ubicadas en las dos líneas centrales de cada unidad experimental. en cada muestreo se registró la proporción de plantas afectadas por la enfermedad, así como la proporción de plantas afectadas por otros factores. a partir del número de plantas afectadas por la enfermedad se determinó la incidencia de la misma. al momento de la cosecha, 73 días después del transplante, se registró el número de cabezas de lechuga aptas a nivel comercial y se pesaron en una báscula de 25 kg de capacidad. las variables medidas fueron: ‘densidad de inóculo’ (esclerocios) antes y después del ensayo, ‘temperatura del suelo por efecto de la solarización’, ‘incidencia de la enfermedad’ y ‘productividad en cada uno de los métodos de control’. resultados y discusión densidad del inóculo la cantidad de esclerocios detectada al inicio del ciclo de cultivo en las unidades experimentales no mostró diferencias significativas para el modelo (pr>f = 0,3837). sin embargo, al realizar contrastes se encuentran diferencias entre el tratamiento t. harzianum (0,8 esclerocios/100 g de suelo) contra la procimidona combinada con solarización (3 esclerocios/100 g de suelo) (pr>f = 0,0387). este hecho pudo influir en la incidencia de la enfermedad ante una mayor cantidad de inóculo para el segundo tratamiento mencionado. en cuanto a la distribución de los esclerocios en el lote, relacionando la media (1,67) y la varianza (2,57) de los datos se encontró una distribución agregada. la infección de s. sclerotiorum se presenta en focos (ávila de moreno y velandia, 1992), corroborando lo descrito por subbarao (2005), quien determinó modelos espaciotemporales para sclerotinia minor y s. sclerotiorum en campos de lechuga en california; allí demostró que la incidencia de la enfermedad desarrollada a partir de esclerocios siguió un modelo agregado en la mayoría de los campos evaluados y modelos al azar en campos donde la incidencia fue baja. a su vez, estudios realizados por del río et al. (2002) indican que los esclerocios de s. sclerotiorum pueden estar agregados en el suelo, pero las densidades de población son usualmente más bajas que otras reportadas para s. minor. por su parte, wu y subbarao (2003) sugieren que la agregación de esclerocios de s. minor ocurre a una escala no mayor de 1 m2, mientras la distribución de plantas enfermas de lechuga es al azar. al finalizar el ciclo del cultivo, con la variable número de esclerocios, no se registraron diferencias a nivel estadístico en el modelo (pr>f = 0,3248). sin embargo, al contrastar los tratamientos se presentaron diferencias entre la presencia de esclerocios en el tratamiento con procimidona (0,57 esclerocios/100 g de suelo) contra t. harzianum combinado con solarización (2,25 esclerocios/100 g de suelo) (pr>f = 0,0386); a su vez, en t. harzianum (0,64 esclerocios/100 g de suelo) contra t. harzianum combinado con solarización (2,25 esclerocios/100 g de suelo) (pr>f = 0,0386). en la figura 1 se muestra el promedio del número de esclerocios que se encontraron en los dos muestreos. según estos resultados se puede deducir que el inóculo se mantuvo en la parcela. en el tratamiento con procimidona se notó disminución considerable del inóculo (67,61%), seguido por procimidona combinada con solarización, con una reducción de 30,59%; en menor medida, en las parcelas tratadas con t. harzianum, donde el valor fue 21,95%. por su parte, en el tratamiento con solarización el inóculo se incrementó en un 23,27%; al combinar t. harzianum con la solarización se registró un aumento significativo del inóculo (87,08%). finalmente, el testigo presentó una disminución del inóculo de 10,38 % (tabla 1). en promedio el número de esclerocios encontrados fue de 1,67 por cada 100 g de suelo al inicio del ensayo y 2,07 esclerocios/100 g de suelo al finalizar. es así como, henderson (1962), citado por adams y ayers (1979), reporta de 0 a 0,3 esclerocios/100 g de suelo a una profundidad de 5,1 cm. por su parte, hoes y hugang (1975), citados por adams y ayers (1979), encontraron 0,2 a 0,3 arias et al.: evaluación de tres métodos de control... 135 2007 esclerocios/100 g de suelo en la rizosfera de plantas infectadas. a su vez, abawi y grogan (1975), citados por adams y ayers (1979) encontraron a una profundidad de 0 a 2,5 cm del suelo 0,7 esclerocios/100 g de suelo. por otro lado, en virginia de 3,5 a 10 esclerocios/100 g de suelo (adams y ayers, 1979). por lo tanto, la cantidad de esclerocios de s. sclerotiorum encontrada en el lugar de la evaluación denota una alta densidad de inóculo respecto a los reportes citados, lo cual se ha visto reflejado en la persistencia de la enfermedad a lo alrgo del tiempo en el sector del estudio. el tamaño de los esclerocios estuvo entre 1 y 5 mm, y presentaron una apariencia redondeada y poco corrugada. laemmlen (2002) expone que s. sclerotiorum produce esclerocios grandes (2-10 mm de diámetro), lisos y redondeados. con respecto a la viabilidad, el mismo autor afirma que el esclerocio es viable tres años bajo humedad y 10 años bajo condiciones secas. sin embargo, otros investigadores como cundom et al. (2000) afirma que un esclerocio puede permanecer viable de cuatro a cinco años. probablemente la humedad del suelo favorece la población de microorganismos y éstos pueden ocasionar la degradación de los esclerocios. en conclusión, la cantidad de esclerocios encontrados fue suficiente para explicar la presencia de la enfermedad en el cultivo. se registró un ligero incremento del inóculo, principalmente en los tratamientos en los cuales el suelo fue solarizado, además de una leve disminución del mismo en los tratamientos en los cuales se aplicó procimidona. temperatura del suelo hacia las 8 am durante los 25 días de solarización se presentaron diferencias altamente significativas en el temperaturas registradas en las unidades experimentales de los tratamientos sin solarización (16,89°c) con las de solarización (24,24°c), igualmente se encontraron tabla 1. variación de la presencia de inóculo en el suelo al finalizar el ensayo. (-): disminución del inóculo (+): incremento del inóculo. tratamiento variación del inóculo (esclerocios/100g de suelo) variación del inóculo (%) procimidona (-) 1,19 (-) 67,61 procimidona + solarización (-) 0,78 (-) 30,59 t. harzianum (-) 0,18 (-) 21,95 testigo (-) 0,16 (-) 10,38 t. harzianum + solarización (+) 1,06 (+) 87,08 solarización (+) 0,27 (+) 23,27 figura 1. número de esclerocios presentes en el suelo al inicio y al final del ciclo del cultivo de lechuga. agron. colomb. 25(1), 2007 136 temperatura del suelo hacia el medio día presentó un comportamiento similar, obteniendo diferencias altamente significativas entre las unidades experimentales con solarización (34,69°c) y sin solarización (21,14°c) ca según cada tratamiento se muestran en la tabla 2. en los primeros 5 cm de profundidad del suelo la temperatura mínima y máxima alcanzada durante los días de solarización fue de 17°c y 50°c, respectivamente. en la figura 4 se muestra el comportamiento de la temperatura del suelo en los 25 días de solarización. en total se obtuvieron 420 observaciones divididas en cuatro combinaciones de acuerdo al tratamiento (con o sin solarización) y hora (8:00 am y 12:00 m); por ejemplo, 105 observaciones en las parcelas con solarización a las 8:00 a.m. en el suelo, casi el 90% de los esclerocios de s. sclerotiorum fueron inactivados térmicamente a 35°c (benyephet et al., 1993, citado por pérez, 2003). la inactivación térmica de los esclerocios de s. minor ocurre en 39 horas a 40° c, en 6 horas a 45° c y en 2 horas a 50°c. (adams, 1987, citado por pérez, 2003). en contraste hao et al. (2003) afirma que la temperatura, humedad y tipo de suelo no afectan en gran medida la viabilidad de los esclerocios de s. sclerotiorum y de s. minor. para lograr la inactivación de los esclerocios, las temperaturas del suelo deben ser constantes, lo cual no se logró con la solarización bajo las condiciones de radiación solar de la sabana de bogotá durante esa época del año, debido a periodos irregulares de nubosidad durante el día; por esta razón la fuente de inóculo de la enfermedad se incrementó después de implementar este procedimiento. matheron y porchas (2005) mencionan el efecto de la temperatura y humedad del suelo en la germinación eruptiva y viabilidad de los esclerocios de s. minor y s. sclerotiorum en campo. según estos autores la proporción de esclerocios de ambos patógenos que germinaron en suelo húmedo tendió a decrecer a medida que la temperatura del suelo se incrementaba de 15 a 40ºc, coincidiendo con lo descrito por ferreira y bolyle (1992). en contrastabla 2. promedios de la temperatura del suelo durante la solarización en las unidades destinadas a los distintos tratamientos. tratamiento 8:30 a.m. (ºc) 11:30 a.m. (ºc) procimidona 16,85 21,21 t. harzianum 17,03 21,16 solarización 24,7 35,19 procimidona + solarización 23,96 34,71 t. harzianum + solarización 24,07 34,17 testigo 16,8 21,04 figura 2. comportamiento de la temperatura del suelo en las unidades experimentales solarizadas y no solarizadas. arias et al.: evaluación de tres métodos de control... 137 2007 te, después de 1 a 4 semanas en suelo seco a 40ºc, la germinación de esclerocios de ambas especies estuvo en un rango entre 28 y 77%. por su parte, adams y ayers (1979) mencionan que las temperaturas del suelo entre 10 y 30°c no afectan adversamente la supervivencia de los esclerocios; a su vez, una temperatura constante de 35°c durante tres semanas o más reduce la supervivencia de los mismos, lo cual no se logró en este ensayo. estos autores afirman que la solarización funciona para el control de moho blanco; sin embargo, bajo las condiciones en las cuales se estableció el ensayo, no se logró control pleno, posiblemente debido a la irregularidad del clima en la sabana de bogotá durante esa época del año. abawi y grogan (1979) reportan que la incidencia de la enfermedad causada por s. minor se incrementa si el suelo infestado se seca antes de la plantación. de esto se deriva que el secado de los esclerocios cercanos a la superficie del suelo estimula la germinación y la infección cuando la humedad del suelo está de nuevo cercana a capacidad de campo. estas condiciones se logran con la solarización, razón por la cual se pudo presentar una mayor incidencia en los tratamientos bajo este procedimiento. la estrategia más obvia para la reducción de inóculo consiste en eliminar los esclerocios directamente por fumigación o solarización, lo que sugiere que esta técnica puede ser un componente principal para el manejo integrado de sistemas de control de algunos hongos edáficos. la creación de un hábitat causado por la solarización o fumigación ofrece una mayor oportunidad para un organismo que se introduce de ser, al menos, un habitante temporal (katan, 1981, citado por devia y gomezplata, 2001). incidencia de la enfermedad en cuanto a esta variable no se presentaron diferencias significativas para el modelo estadístico (pr>f = 0,0841); sin embargo, si se registraron diferencias al realizar contrastes del tratamiento procimidona (3,3%) con el testigo (18,3%) (pr>f = 0,0152) y de procimidona (3,3%) con solarización (15,8%) (pr>f = 0,0386). los resultados se muestran en la tabla 3, en la cual se incluye además el número de plantas afectadas por moho blanco a partir de las cuales se determinó la incidencia sobre las 48 plantas evaluadas. según estos resultados el tratamiento con menor incidencia de la enfermedad (3,3%), y el mejor control, fue el de la procimidona, mientras el más afectado fue el testigo (18,3%). por su parte, el uso de t. harzianum registró 10,0% de incidencia y en la solarización, la incidencia de la enfermedad fue de 15,8%. la acción de t. harzianum se vio ligeramente potenciada por la solarización, ya que al integrar estos tratamientos la incidencia bajo de 10,0% con t. harzianum, a 9,2% al combinarlo con la solarización. no ocurrió lo mismo al integrar procimidona con la solarización ya que la incidencia aumentó de 3,3% usando procimidona, a un 8,8% integrándola con la solarización. por otro lado, la incidencia de la enfermedad se acentuó hacia el final del ciclo del cultivo en general en los distintos tratamientos, a excepción del tratamiento con procimidona, en el cual se mantuvo desde la semana 8 hasta la 10 (figura 3). al utilizar la solarización con t. harzianum, se notó una leve tendencia a la disminución de la incidencia de la enfermedad, posiblemente por la eliminación de los microorganismos presentes antes de la solarización, lo que permitió el establecimiento de t. harzianum ante una menor competencia por espacio y nutrientes. lo descrito anteriormente se corrobora en estudios realizados con otras especies de patógenos que usaron t. harzianum, el cual suprime a sclerotium rolsfii y rhizoctonia solani de manera más efectiva cuando se ha introducido inmediatamente después de la solarización del suelo. así también, el uso integrado de trichoderma y solarización dan una supresión más duradera sobre r. solani que la solarización sola (rahe y utkhede, 1990, citados por pérez, 2003). abawi y grogan (1979) plantearon que una densidad de inóculo de 2 a 7 esclerocios/100 g de suelo, causa un 10% enfermedad, y 31 y 250 esclerocios/100 g de suelo causan entre 20 y 80% de incidencia, respectivamente. según la relación planteada por estos autores, la incidencia de moho blanco registrada en el experimento fue superior, ya que con un promedio de 1,67 tabla 3. incidencia de esclerotinia sobre el cultivo de lechuga en los distintos tratamientos evaluados. tratamiento plantas afectadas (nº) incidencia (%) procimidona 1,6 3,33 t. harzianum 4,8 10,00 solarización 7,6 15,84 procimidona + solarización 4,2 8,76 t. harzianum + solarización 4,4 9,17 testigo 8,8 18,33 agron. colomb. 25(1), 2007 138 esclerocios/100 g de suelo la incidencia llegó a 18,33%. hubbard et al. (1997) reportan una incidencia de la enfermedad de 3,2, 3,7 y 0,4% en campos de salinas valey, utilizando iprodione (dicarboxamida) a una dosis de 1,12 kg . ha-1, coincidiendo con la incidencia registrada en este trabajo y una dosis 1,0 kg . ha-1. en colombia, rodríguez (2001) realizó un estudio con s. sclerotiorum en dos ciclos de cultivo de lechuga bajo condiciones de la sabana de bogotá, encontrando que los tratamientos en los cuales se aplicó t. harzianum presentaron un mayor porcentaje de plantas afectadas por la enfermedad con un 44% frente a un 33,8% del testigo que incluyó las prácticas habituales del agricultor. estos resultados se mantuvieron en los dos ciclos, y son notablemente más altos que los encontrados en este ensayo, posiblemente por una mayor diseminación de la enfermedad en la zona del estudio. por su parte, devia y gomezplata (2001), en un estudio realizado en dos localidades del municipio de cota (cundinamarca), reportaron pérdidas promedio en la localidad uno de 29,28% para el testigo, 30,85% con trichoderma sp.; solarización con 33,09% y solarización junto con trichoderma sp., 22,13%. por otro lado, en la localidad dos las pérdidas para el testigo fueron de 54,46%; con trichoderma sp. de 62,87%, solarización 65,02% y solarización con trichoderma sp., 57,57%. estos resultados se presentaron según las autoras por una fuerte intensidad de lluvias y la densidad de siembra. la tendencia de los resultados obtenidos en los estudios mencionados coinciden con los datos obtenidos en el presente trabajo; es decir, una mayor incidencia en el tratamiento con solarización, incidencia alta con t. harzianum y una disminución al integrarlo con la solarización. ávila de moreno y gutiérrez de gerardino (1991), quienes aplicaron t. harzianum a la raíz (0,375 g/parcela) más aspersión planta-suelo, observaron un promedio de 28,3% plantas enfermas. según la época de aplicación, el porcentaje de plantas afectadas fue de 25,54%, frente al producto químico (benomyl) con un 20,54%, mientras que para el testigo se registraron 43,35% de plantas afectadas. la aplicación a las raíces, combinada con aspersión a la planta a los 60 días, arrojó una incidencias de 16,65%; este tratamiento se aproxima al reportado en este estudio con un resultado similar (15,84%). en otro estudio, ávila de moreno y velandia (1992), utilizando t. harzianum asperjado en condiciones de campo en el centro de investigaciones tibaitatá de corpoica en mosquera (cundinamarca), y con el mismo procedimiento empleado en las aplicaciones de productos químicos, obtuvo 22,4% de plantas afectadas, reportando un control más bajo que el tratamiento con benomyl (15,75%) pero más alto que el testigo (46,21%). estos autores señalan la potencialidad de t. harzianum, a pesar de no presentar un control eficaz. delgado (1989) utilizó aislamientos de t. harzianum como antagonista in vitro de s. sclerotiorum en habichuela, afirmando que las aplicaciones del fungicida propineb, figura 3. incidencia de la enfermedad a lo largo del ciclo del cultivo en los distintos tratamientos. arias et al.: evaluación de tres métodos de control... 139 2007 y de los demás antagonistas utilizados –entre ellos t. harzianum–, no lograron un control efectivo de la enfermedad. en contraste, valencia y arbelaéz (1999) mencionan en su investigación muy buenas posibilidades de diversos aislamientos de trichoderma sp. y de gliocladium sp. para el control de las enfermedades ocasionadas por s. sclerotiorum en crisantemo y en otros tipos de plantas. por su parte, ávila de moreno y gutiérrez de gerardino (1991) afirman que se puede tener un control eficiente de s. sclerotiorum con el antagónico t. harzianum; añaden que desde el punto de vista biológico, el método de aspersión del antagónico es el que ofrece un mejor control de la enfermedad, aplicándolo alrededor de la planta y cubriendo el cuello y el suelo. sin embargo, los resultados obtenidos en estos estudios y otros mencionados muestran que t. harzianum no es un biocontrolador efectivo en campo para s. sclerotiorum, lo cual se corroboró en este trabajo. las posibles explicaciones a la falta de control por parte de t. harzianum son diversas. ávila de moreno y gutiérrez de gerardino (1991) afirman que no se establece en el suelo y el efecto benéfico no se manifiesta de una cosecha a otra. por su parte, adams y fravel (1990) y rahe y utkhede (1990), citados por pérez (2003), exponen que para que haya un control biológico a bajas dosis de aplicación, el antagonista debe ser reproductivamente dependiente de los propágulos del patógeno, la distribución del patógeno debe ser en forma agregada y los propágulos de la planta deben ser asequibles para aplicación del antagonista; sin embargo, el control es limitado, además, el organismo introducido frecuentemente no está biológicamente adaptado al ambiente físico del ecosistema en cuestión. según del río et al. (2002) los esclerocios grandes de s. sclerotiorum podrían poseer más energía que los esclerocios pequeños para soportar el crecimiento de micoparásitos. en relación con los factores ambientales que afectan la actividad de t. harzianum, tanto la temperatura como el potencial mátrico afectan la colonización de esclerocios en el laboratorio, la cual es mayor a altas temperatura y en suelos secos. la temperatura de cultivo para un crecimiento óptimo de t. harzianum es alrededor de 30ºc. frecuentemente, el uso de agentes de biocontrol está restringido a ambientes controlados en invernadero (knudsen et al., 1991; hedke, 2003, citados por pérez, 2003). posiblemente en el ensayo no se presentaron las condiciones ideales para el establecimiento de t. harzianum. además, históricamente no se realizaron aplicaciones anteriores de este biocontrolador en el lote lo cual pudo incidir en el control. sin embargo, son varias las limitantes que presenta trichoderma sp. para el control de esta enfermedad, a pesar de la utilización de dosis altas como la del presente estudio, lo cual hace que este no sea un control viable. productividad la producción del cultivo no reflejó diferencias a nivel estadístico en cuanto al número de ‘cabezas’ de lechuga cosechadas (pr>f = 0,5666) y el peso (pr>f = 0,2989). en la tabla 4 se muestran los resultados totales obtenidos, mientras en la tabla 5 se exponen los promedios de producción. estos resultados se pueden explicar por la homogeneidad del manejo del cultivo e infieren que el control de la enfermedad no influyó en gran medida en la producción. sin embargo, se puede evidenciar que en el tratamiento con procimidona se obtuvieron los mayores rendimientos con un promedio de 40,4 cabezas equivalentes a 29,36 kg; en contraste, el tratamiento que obtuvo la menor producción fue el realizado con t. harzianum con 35,8 cabezas equivalentes a 24,0 kg con menores valores que el testigo (37,8 cabezas, 23,64 kg); los dos tratamientos restantes tuvieron un comportamiento similar al testigo. en cuantabla 4. producción total del cultivo de lechuga en los distintos tratamientos tratamiento cabezas* (nº) peso* (kg) procimidona 202 146,8 t. harzianum 179 120 solarización 187 136,7 procimidona + solarización 190 133,1 t. harzianum + solarización 185 117,7 testigo 189 118,2 * valores correspondientes a la sumatoria de las cinco repeticiones por tratamiento. tabla 5. resultados promedio de la producción de lechuga en los diferentes tratamientos por repetición. tratamiento cabezas* (nº) peso * (kg) peso cabeza (kg) procimidona 40,4 29,36 0,727 t. harzianum 35,8 24,00 0,670 solarización 37,4 27,34 0,731 procimidona + solarización 38,0 26,62 0,701 t. harzianum + solarización 37,0 23,54 0,636 testigo 37,8 23,64 0,625 * área cosechada: 5,92m2 agron. colomb. 25(1), 2007 140 to al peso promedio de cada lechuga se puede ver como, las plantas de mayor peso, estuvieron en el tratamiento solarizado con un promedio de 0,731 kg, muy similar al promedio del tratamiento con procimidona (0,727 kg) y menor en el testigo (0,625 kg.). las publicaciones en este aspecto específico son limitadas. sin embargo, en un estudio realizado por devia y gomézplata en 2001, en lechuga afectada por moho blanco en dos localidades, bajo condiciones y tamaño de parcela similares a las del presente estudio, se obtuvo un rendimiento para la localidad uno de 29 cabezas de lechuga/parcela en el testigo, en el tratamiento con trichoderma g., 28 cabezas de lechuga; en la solarización, 29,3 cabezas de lechuga y al integrar solarización con trichoderma g. 33 cabezas de lechuga. en cuanto a la localidad dos el rendimiento fue medido en kg por parcela obteniendo los siguientes resultados: testigo 19,66 kg, trichoderma sp. 16,33 kg, solarización 25,5 kg y solarización combinado con trichoderma sp. 17,66 kg. los valores de los resultados obtenidos por estas autoras son sensiblemente más bajos que los registrados en este ensayo. en cuanto al número de cabezas de lechuga, se muestra la misma tendencia en los dos ensayos; es mayor la producción en el tratamiento solarizado e incluso en el testigo en el que se utilizó t. harzianum. conclusiones al evaluar las distintas alternativas de control, el control químico con procimidona fue el mejor tratamiento para el manejo de moho blanco en lechuga, reflejado en una menor incidencia de la enfermedad respecto de los demás tratamientos, además de una moderada disminución en el inóculo. en cuanto al control biológico trichoderma harzianum dsm 14944 no mostró un control efectivo para el manejo de moho blanco, a pesar de utilizar una dosis alta, ante la falta de condiciones ambientales adecuadas para el establecimiento del biocontrolador. a través de la solarización no se logró inactivar los esclerocios de s. sclerotiorum porque no hubo control sobre el patógeno. se presentó un aumento considerable del inóculo de la enfermedad en el lote. queda en evidencia que este procedimiento no es efectivo para el control de moho blanco en lechuga bajo las condiciones de la sabana de bogotá. al integrar el control biológico mediante t. harzianum con la solarización se redujo ligeramente la incidencia del patógeno sobre el cultivo de lechuga, lo cual no ocurrió al integrar el control químico (procimidona) con solarización previa. se hace evidente la importancia de la enfermedad, luego de comprobar la carencia de un método de control eficiente para su manejo en campo, generando pérdidas significativas. recomendaciones es indispensable continuar las investigaciones sobre la dosis más adecuada de procimidona en vista de los resultados promisorios obtenidos en este trabajo, buscando un control integrado para evitar resistencia al producto en el futuro. así mismo, es necesario continuar en la búsqueda de otras cepas de trichoderma sp., así como ensayar otros agentes controladores para mitigar esta enfermedad. ante las pérdidas generadas por este hongo en el cultivo de lechuga, se propone la elaboración de una evaluación financiera sobre los distintos métodos de control, teniendo en cuenta que sea significativo e incida en la producción. agradecimientos el desarrollo de este trabajo no hubiese sido posible sin el apoyo del centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia, bogotá. especialmente, agradecemos a la ing. silvia pérez por su colaboración. a la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en bogotá. un sincero agradecimiento a la empresa live systems technology s.a (lst), a la dra. esperanza morales y especialmente al dr. fernando cruz y la ing. janeth vega. literatura citada abawi, g. y r. grogan. 1979. epimediology of diseases caused by sclerotinia species. phytopathol. 69(8), 899-903. adams, p. 1989. comparison of antagonists of sclerotinia species. phytopathol. 79(12), 1345-1347. adams, p. y w. ayers. 1979. ecology of sclerotinia species. phytopathol. 69(8), 896-898. agrios, g. 2005. plant pathology. fifth edition. elsevier academia press, usa. 922 p. arias et al.: evaluación de tres métodos de control... 141 2007 ávila de moreno, c. y j. velandia. 1992. capítulo 7: enfermedades de algunas especies hortícolas y su manejo. en: corpoica (ed.). memorias primer curso nacional de hortalizas de clima frío. centro de investigación tibaitatá, mosquera, colombia. pp. 98-125. ávila de moreno, c. y a. gutiérrez de gerardino. 1991. control biológico de sclerotinia sclerotiorum (liberty) de bary en lechuga (lactuca sativa). ii. determinación del método, dosis y época de aplicación de trichoderma harzianum. revista ica 26 (1-2), 43-51. berlín, n. 1998. biology of sclerotinia. department of plant pathology. north dakota state university. en: http://www.ndsu. nodak.edu/plantpath/sclero.htm; consulta: febrero 2006. braicovich, b. 2004. solarización. estación experimental agropecuaria bordenave. buenos aires, argentina. 80 p. cundom, m.; s. mazza de gaid; m. mazzanti de castañon y s. gutiérrez. 2000. actividad antagónica in vitro de aislamientos de trichoderma spp. sobre esclerocios de sclerotinia sclerotiorum. universidad nacional del nordeste, ciudad argentina. delgado, l. 1989. contribución al estudio del control biológico mediante el uso de diferentes aislamientos de trichoderma sp. y el control químico sobre sclerotinia sclerotiorum. trabajo de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 83 p. del rio, l.; c. martinson y x. yang. 2002. biological control of sclerotinia stem rot of soybean with sporidesmium sclerotivorum. plant dis. 86(9), 999-1003. devia, k. y a. gomezplata. 2001. evaluación de dos estrategias de manejo para el control del moho blando (sclerotinia sclerotiorum) en lechuga (lactuca sativa) en el municipio de cota, cundinamarca. trabajo de grado, facultad de ingeniería, corporación universitaria de ciencias aplicadas y ambientales (udca), bogotá. pp. 26-52. edafon, 2005. monografía sobre trichoderma spp. fundación agroecológica. palmira, colombia. en: http://controlbiologico. com/monog.tichobioll4.htm; consulta: noviembre 2005. elsevier, b. 2005. sclerotinia sclerotiorum: when “be or not to be” a pathogen. federation of european microbiological societies (fems). microbiol. lett. 251(2), 177-184. ferreira, s. y r. boyle. 1992. sclerotinia. university of hawai at manoa. en: http://www.extento.hawaii.edu/kbase/crop/ type/s_scler.htm; consulta: marzo 2006. hao, j.; k. subbarao y j. duniway. 2003. germination of sclerotinia minor and s. sclerotiorum sclerotia under various soil moisture and temperature combinations. phytopathol. 93(4), 443-450. hubbard, j.; k. subbarao y s. koike. 1997. devlepoment and significance of dicarboxamide resistance in sclerotinia minor isolates from comercial lettuce fields in california. plant dis. 81(2), 148-153. laemmlen, f. 2002. sclerotinia diseases: symptoms, signs and management. university central of davis. en: http://cesantabarbara.ucdavis.edu/imp2.htm; consulta: febrero 2006. lst. 2006. agroguard® live systems technology s.a (lst). en: http://www.lstsa.com consulta: diciembre 2005. matheron, m. y m. porchas. 2005. influence of soil temperature and moisture on eruptive germination and viability of sclerotia of sclerotinia minor and s. sclerotiorum. plant dis. 89 (1), 50-54. ministerio de agricultura y desarrollo rural; secretarías de agricultura departamentales, urpas, umatas. 2003. producción nacional de lechuga. en: http://www.frutasyhortalizas.com. co/; consulta: noviembre 2005. mondito, p. 2005. sclerotinia sclerotiorum. cátedra de fitopatología, facultad de agronomía, montevideo uruguay. en: http:// www.pvfagro.edu.uy/fitopato/enfermedades/ sclerotinialechuga.htm; consulta: diciembre 2005. papavizas, g. 1985. trichoderma and gliocladium: biology, ecology and potential for biocontrol. annu. rev. phytopathol. 23, 23-54. pérez, s. 2003. la pudrición de la lechuga causada por el hongo sclerotinia sclerotiorum o sclerotinia minor. trabajo final. especialización en horticultura, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 33-160. rodríguez, j. 2001. evaluación de la recolección de plantas afectadas por sclerotinia sclerotiorum en lechuga (lactuca sativa) con incorporación de trichoderma harzianum para disminuir la incidencia de la enfermedad en la sabana de bogotá. trabajo de grado, facultad de ingeniería, corporación universitaria de ciencias aplicadas y ambientales (udca), bogotá. pp. 24-39. steadman, j. 1979. control of plant diseases caused by sclerotinia species. phytopathol. 69(8), 904-907. subbarao, k. 2005. comparative analyses of lettuce drop epidemics caused by sclerotinia minor and s. sclerotiorum. plant dis. 89 (7), 717-725. the pesticide manual. 1997. procymidone. 11th edition. british crop protection council. editor cds tomlin. pp 592. valencia, j y g. arbeláez. 1999. control biológico de la pudrición basal del tallo en crisantemo (dendrathema grandiflorum) ocasionado por sclerotinia sclerotiorum con algunos aislamientos de trichoderma sp. y gliocladium sp. agron. colomb. 16(1-3), 1-4. wu, b. m.; subbarao, k. v. 2003. effects of irrigation and tillage on temporal and spatial dynamics of sclerotinia minor sclerotia and lettuce drop incidence. phytopathol. 93(12), 1572-1580. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf pinzón et al.: determinación de los estados de madurez... 83 2007 determinación de los estados de madurez del fruto de la gulupa ( sims.) determination of the maturity stages of purple passion fruit ( sims.) ingrid mónica del pilar pinzón 1 , gerhard fischer 2 y guillermo corredor 3 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: inmonike@gmail.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gerfischer@gmail.com 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: guiart7co@yahoo.es fecha de recepción: 22 de marzo de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 resumen: según el color de la cáscara se determinaron seis estados de madurez de la gulupa desde totalmente verde (estado 0) hasta sobremaduro (estado 6) para facilitar el reconocimiento del momento óptimo de cosecha. los frutos fueron tomados de la vereda ‘quebrada grande y alta’ (altitud 1.900 msnm, temperatura promedio 18ºc, precipitación anual 1.718 mm) del municipio venecia, cundinamarca. además se evaluaron características físicas (peso, tamaño, densidad, firmeza, color), químicas (sólidos solubles totales [sst], acidez total titulable [att], ph) y el índice de madurez para cada estado del fruto. se obtuvo una tabla de color para dichos estados y se establecieron cuatro parámetros que pueden ser utilizados como índices de cosecha: color de la cáscara, grados brix, acidez titulable y ph, ya que presentaron correlaciones significativas con los estados de madurez. se determinó como momento óptimo de cosecha el estado 3 el cual corresponde a un fruto 40-50% verde y 40-50% púrpura; en este estado el fruto es más denso y alcanza sus máximos pesos frescos de fruto total y de la pulpa. los parámetros químicos evaluados mostraron que el fruto en el estado 3 contiene la mayor concentración de sst (15,9 ºbrix) y además comienza a aumentar el ph (desde 3,0 hasta 3,6 [en estado 6]), mientras disminuye la att (13%). el contenido de sst y el porcentaje de acidez mencionados son características deseables que hacen al fruto más atractivo para el consumo, pues su acidez disminuye. palabras clave: índice de madurez, color, grados brix, ph, acidez titulable, peso del fruto. abstract: in accordance with the skin color, six stages of maturity of the purple passion fruit were determined, starting from completely green (stage 0) up to overripe (stage 6). the fruits were obtained at the “quebrada grande and alta” district (1,900 m asl, 18ºc medium temperature, 1,718 mm annual precipitation) located in the municipality venecia, cundinamarca, colombia. physical (weight, size, density, rind firmness, and color) and chemical (total soluble solids [tss], total titratable acidity [tta], and ph) characteristics and maturity index were evaluated for each of the maturity stages of the fruit. a table of color for these stages was obtained and important parameters that can be used as harvest indexes, since they presented significant interrelations with fruit stages, were established: skin color, brix grades, titratable acidity, and ph. the maturity stage determined as ideal for harvest was stage 3, which corresponds to a fruit 40-50 % green and 40-50 % purple, since in this phase the fruit was a densiest one and reached the maximum of total and pulp fresh weights. the chemical parameters evaluated indicated that the fruit at stage 3 had a highest content of tss (15,9 ºbrix), and also began to increase its ph value from 3,0 to 3,6 (stage 6) and decrease contents tta (13%). these brix grades and acidity percentage are desirable characteristics making the fruit more attractive for the consumption, since its acidity decreases. key words: maturity index, color, brix grades, ph, titratable acid, fruit weight. agronomía colombiana 25(1), 83-95, 2007 agron. colomb. 25(1), 2007 84 introducción la bien conocida fruta de pasión púrpura o gulupa (passiflora edulis sims.) es originaria del sur de brasil y fue ampliamente distribuida durante el siglo 19 a otros países de américa del sur, el caribe, asia, áfrica, india y australia (nakasone y paull, 1998). según wenkam (1990) esta fruta es valorada, no sólo por su sabor y aroma, sino además por su contenido nutricional pues es fuente de provitamina a, niacina, riboflavina y ácido ascórbico. en colombia, los cultivos de gulupa se encuentran ubicados entre los 1.800 y 2.400 msnm, si bien las mejores producciones se logran alrededor de la primera altitud. para establecer sus requerimientos edafo-climáticos se hace con referencia al cultivo de la granadilla (passiflora ligularis) y como tal, la mayoría de ellos se aplican en términos prácticos para la gulupa; así se habla de rangos que van desde 1.600 hasta 2.700 msnm, con temperaturas de 16 a 24°c y precipitaciones de 1.500 a 2.500 mm (pachón et al., 2006). la fructificación de la gulupa comienza con el estado de diferenciación y crecimiento del fruto, quedando estructuras persistentes como las brácteas y los vestigios del triple pistilo. durante la diferenciación el pericarpio es blando y de color verde con puntos blanquecinos sobre su superficie, mientras el proceso se expande desde el centro del ovario fecundado hacia el exterior del mismo, y sin que ello pueda apreciarse dentro de las semillas recubiertas de arilo. durante este estado el fruto alcanza su tamaño definitivo (garcía, 2002). al terminar el estado de diferenciación el fruto entra al estado de llenado, en el cual en el interior del fruto las semillas siguen formándose en el centro del ovario, comenzando a ubicarse hacia el exterior del mismo. al principio las semillas son de color blanco, luego cambian a negro a medida que avanza el llenado; simultáneamente, el arilo que las rodea se hace más consistente y jugoso, cambiando igualmente de color blanco a verde claro, lo cual coincide con la aparición del verde intenso en el exterior del fruto. al finalizar este estado el pericarpio cambia de color verde a púrpura, con lo que el fruto entra al estado final de maduración (hurtado y nieto, 1985). wills et al. (1998) clasifican la gulupa como un fruto climatérico. según agustí (2004), la maduración es el conjunto de cambios externos e internos, como el sabor y la textura, que un fruto experimenta cuando completa su crecimiento. en esta fase de desarrollo del fruto cambia la coloración del pericarpio, disminuye el contenido de almidón, aumenta la concentración de azúcares, se reduce el contenido de ácidos, hay pérdida de firmeza y otros cambios físicos y químicos. superada esta etapa, el fruto pierde firmeza, aumenta su sensibilidad a las condiciones del medio, pierde el control metabólico e inicia su senescencia. según gallo (1993) existen tres conceptos de madurez que se manejan frecuentemente: ‘madurez de cosecha’, ‘madurez de consumo’ y ‘madurez fisiológica’. cuando la fruta se encuentra fisiológicamente en su máximo estado de crecimiento y desarrollo, y todas sus partes –especialmente la semilla–, están formadas, maduras y aptas para su reproducción, es el estado que se conoce como madurez fisiológica. la madurez de cosecha o comercial es aquella etapa fisiológica en el desarrollo de la fruta en la cual se desprende del árbol y puede llegar a desarrollar su madurez de consumo; esta última es aquel momento del desarrollo fisiológico del fruto cuando todas las características sensoriales propias de éste, como el sabor, el color, el aroma, la textura y la consistencia, son completas y armónicas. la madurez de un fruto perecedero tiene una marcada influencia sobre la calidad y vida útil en almacenamiento y afecta el manejo poscosecha, el transporte y el mercadeo; además, conociendo las mediciones de madurez, es un punto central de la tecnología de poscosecha (reid, 2002). la recolección demasiado temprana (frutos inmaduros), al igual que la recolección tardía (frutos sobremaduros), debe evitarse, no sólo por la calidad del producto obtenido, sino además por los traumatismos que puede causar en la planta. para el reconocimiento del momento óptimo de recolección se han establecido una serie de factores indicativos denominados ‘índices de madurez’, los cuales deben ser capaces de poner de manifiesto diferencias pequeñas. así mismo, deben ser sensibles, prácticos, rápidos y, de ser posible, estos índices debe ser cuantificables de manera que pueda expresar el grado de madurez mediante cifras que permitan establecer comparaciones con medidas que hagan otros observadores (parra y hernández, 1997). reid (2002) enfatiza que los parámetros (tamaño, color, firmeza, etc.) deben correlacionar bien con los cambios en los diferentes estados de desarrollo del fruto y propone hacer ensayos de almacenamiento y análisis sensoriales para determinar el valor del índice de madurez que determina la madurez mínima aceptable. pinzón et al.: determinación de los estados de madurez... 85 2007 actualmente en colombia, la gulupa ocupa el tercer renglón dentro de las frutas exportadas hacia el mercado europeo después del banano y la uchuva. se cosecha directamente de la planta, prácticamente al ‘tanteo’, pues no se cuenta con parámetros o criterios de madurez, tales como los estados de maduración del fruto, la coloración, el tamaño, el peso, los índices de madurez, entre otros. en consecuencia, el objetivo de este estudio fue determinar los estados de madurez del fruto, así como algunas características físicas y químicas de los mismos, a fin de contribuir al desarrollo de herramientas prácticas que permitan determinar el momento óptimo de cosecha y, además estimular el desarrollo de futuros estudios relacionados con la recolección y el manejo poscosecha. materiales y métodos se utilizaron frutos en diferentes estados de madurez de gulupa provenientes de las fincas ‘el lucerito’ y ‘la esmeralda’ ubicadas en la vereda ‘quebrada grande y alta’ en el municipio de venecia, cundinamarca (1.900 msnm, temperatura promedio de 18 °c, precipitación anual de 1.718 mm). las plantas se encontraban sembradas a una distancia de 6 m entre plantas y de 3 m entre surcos, en sistema de tutorado de espaldera o mantel, y tenían 12 meses de edad. los frutos cosechados eran muestras representativas de los frutos encontrados en las fincas; fueron recolectados de los tercios medio y superior de las plantas, mientras que los frutos sobremaduros, fueron tomados directamente del suelo, después de la abscisión. para la cosecha de los frutos en sus diferentes estados, se realizó una determinación de los grados de madurez por el color de la cáscara (figura 1); y su cambio desde el color verde (estado 0), hasta púrpura intenso (estado 6) como se muestra en la tabla 1. para evaluar dichas variables se realizó un muestreo donde se tomaron 40 frutos por estado. para caracterizar el comportamiento de la gulupa, y consecuentemente determinar los estados de madurez, se determinaron los siguientes parámetros físicos y químicos en el laboratorio de fisiología de cultivos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de figura 1. tabla de color de frutos de gulupa (passiflora edulis sims.) durante 6 estados de madurez, desde totalmente verde (0) hasta sobremaduro (6). agron. colomb. 25(1), 2007 86 colombia, sede bogotá (tabla 2): peso fresco del fruto y sus partes, diámetro y longitud del fruto y grosor de la cáscara, color, firmeza, densidad, acidez titulable, sólidos solubles totales, ph e índice de madurez. a los colores obtenidos se les asignó un código para facilitar el procesamiento de los datos. además, se les dio una valoración cualitativa a dichos colores, lo cual se encuentra en las tablas 2 y 3, para la piel y la pulpa. para determinar la densidad se tomaron 400 ml de agua en un erlenmeyer, se colocó sobre la balanza y se procedió a tarar. luego, se sumergió la fruta dentro de una malla plástica con los pesos y se anotaba el peso que indicaba la balanza (que restando el peso de los pesos y la malla dentro del agua, es equivalente al volumen), sin dejar que el conjunto de la malla, los pesos y la fruta, tocaran el fondo. una vez esto, y conociendo el peso total del fruto y el peso de la malla junto con los pesos dentro del agua sin tocar el fondo, se obtenía la densidad. los datos fueron procesados y analizados con los programas sas® (1999) y minitab® (1996); se realizaron contrastes ortogonales con la prueba tukey con 95% de confiabilidad, análisis de varianza y, para las variables que arrojaron diferencias estadísticamente significativas, se hizo una comparación de medias y también se determinaron correlaciones entre variables. resultados y discusión características físicas peso fresco del fruto, la cáscara y la pulpa. en la figura 2 y la tabla 3 se puede apreciar que en el estado 0 la fruta ha alcanzado su máximo peso total, lo que equivale a pesos que se acercan a 55,8 g en promedio. pesos muy cercanos a estos valores se encuentran en los estados 3 y 4, cuyas diferencias no son estadísticamente significativas ya que se presentó un coeficiente de correlación de 0,1. en los estados 1 y 2, se puede observar una pérdida del 8% en el peso total del fruto con respecto al máximo alcanzado. en el estado 5, se aprecia nuevamente la disminución del peso total del fruto ya que la reducción del peso en este estado con respecto a los estados 3 y 4 es estadísticamente significativa. en el estado 6, se observa la pérdida de peso más drástica, ya que la reducción equivale al 10% del peso total alcanzado por el fruto; el comportamiento de esta variable es comparable con lo observado por fernández (2001) y carreño y ospina (1992) en curuba y maracuyá, restabla 1. determinación de los estados de madurez de la gulupa según el color de la cáscara. estado denominación por color porcentaje de color 0 verde 100% verde. 1 verde y púrpura 90% verde; 10% púrpura (translucida). 2 verde púrpura 70-80% verde; 20-30% púrpura. 3 verde púrpura 40-50% verde; 40-50% púrpura. 4 fruto mas púrpura que verde 85-95% púrpura; 5-15% verde. 5 púrpura 100% púrpura. 6 púrpura (sobremaduro) 100% púrpura muy oscuro, presencia de brillo y a veces arrugas. tabla 2. parámetros físicos y químicos de los frutos determinados en cada estado de madurez. análisis método equipo y/o metodología no. de frutos/ estado peso fresco del fruto y sus partes pesaje balanza mettler p1200, precisión 0,01 g 40 diámetro y longitud del fruto y grosor de la cáscara calibración calibrador k.d.f. germany, precisión 0,1 cm 40 color tabla de colores tabla de tejidos vegetales de munsell 40 firmeza penetrometría penetrómetro dballaufmfgco inc., washington, con escala de 0 a 30 libras, aplicando la fuerza en la parte central del fruto 40 densidad masa (g) / volumen (ml) balanza mettler p1200, precisión 0,01 g; erlenmeyer 500 ml; pesos de 80,4 g; malla plástica 40 acidez titulable titulación titulación con bureta (25 ml) y naoh 0,1 n registrando el volumen desplazado 12 sólidos solubles totales refractometría refractómetro carl zeiss jena, escala de 0 a 100 ºbrix 12 ph potenciometría medidor de ph beckman 31 12 índice de madurez ºbrix / % de acidez titulable 12 pinzón et al.: determinación de los estados de madurez... 87 2007 pectivamente, ya que el fruto muestra ganancias en el peso en los primeros estados de desarrollo para luego, en los estados de sobremadurez, presentar reducciones significativas en el mismo. el peso fresco promedio del fruto de la gulupa, encontrado en este estudio (venecia, cundinamarca) fue mayor de lo observado por avendaño y quevedo (1989) en soacha (cundinamarca) bajo invernadero (39,5 g). el comportamiento del peso en la gulupa se puede explicar por el hecho que las frutas y hortalizas se componen principalmente de agua (80% o más) y durante su crecimiento tienen un abastecimiento abundante de agua a través del sistema radicular de la planta (fao, 1987), lo cual se vería reflejado en el peso de los estados 0, 3 y 4. la pérdida de peso del estado 6 puede ligarse al hecho que este estado fue tomado después de la abscisión, por lo cual para abastecerse de agua empleada en la transpiración y respiración, utilizaría sus propias reservas. la reducción del peso en los estados 1 y 2 se puede asociar con las condiciones ambientales en el cultivo en el momento del muestreo, ya que éstas serían responsables del aumento de la transpiración del producto; además, este ligero descenso de la biomasa del fruto coincide con lo encontrado por shiomi et al. (1996) en gulupa en la cual se redujo el peso total entre 70 y 85 días posterior a la antesis. el peso de la pulpa y el de la cáscara tienen un comportamiento análogo al del peso total del fruto en los diferentes estados de madurez; sin embargo, vale la pena resaltar que en los estados 3 y 4 el peso de la pulpa alcanza su máximo valor (27,3 g), peso que corresponde al 49,35% del peso total del fruto, lo que concuerda con lo encontrado por cirad-flhor (2002) quienes observaron que el peso de la pulpa de la gulupa constituye entre 35 y 50% del peso total del fruto. la diferencia en cuanto al peso de la pulpa en los estados 3 y 4 con respecto a los demás estados es estadísticamente significativa, presentándose un coeficiente de correlación de 0,37. por otro lado, el estado donde la cáscara tiene un porcentaje mayor en relación al peso total del fruto es el estado 0, ya que el peso de la cáscara corresponde al 49,5% del peso total del fruto; dicho comportamiento se puede explicar por el proceso de maduración, puesto que el almidón presente en la cáscara se hidroliza para formar azúcares los cuales son componentes de la pulpa o arilo (gallo, 1996). figura 2. peso fresco del fruto, de la pulpa y de la cáscara en los diferentes estados de madurez de la gulupa, desde totalmente verde (0) hasta sobremaduro (6). agron. colomb. 25(1), 2007 88 diámetros longitudinal y ecuatorial del fruto. según pachón et al. (2006), la gulupa produce frutos con un diámetro entre 40 y 80 mm, lo cual concuerda con este estudio, ya que los frutos evaluados presentaron diámetros ecuatoriales entre 50 y 56 mm. se pudo determinar que a lo largo del proceso de maduración (estado 0 al 6) hay una reducción total de 5% y 6% para el diámetro longitudinal y ecuatorial del fruto, respectivamente (figura 3, tabla 3). desde el estado 0 al 1 se presenta una reducción para ambos diámetros en forma constante y lineal, para luego mantenerse constante hasta el estado 3; a partir de este estado se puede observar, para el diámetro longitudinal, una reducción leve no significativa hasta el estado 4, mientras que el diámetro ecuatorial se mantiene constante. reducciones apreciables y significativas (r2 = 0,56) para ambos diámetros se presentan entre los estados 5 y 6 donde tales decrementos son de 1% de la reducción total del diámetro longitudinal y de 3% para el diámetro ecuatorial (figura 3). este comportamiento descendente en el tamaño del fruto no concuerda con lo observado por fernández (2001) y carreño y ospina (1992) en otras pasifloras como curuba de castilla y maracuyá, ya que en éstas se presenta aumento del tamaño del fruto y decrementos sólo en los estados finales de desarrollo. osterloh et al. (1996) describen los factores principales que pueden influir el tamaño del fruto destacando la relación hoja/fruto, el número de frutos por árbol, la edad de la planta, el esquema de fertilización y manejo tabla 3. valores promedio y porcentaje de las características físicas del fruto de gulupa en los diferentes estados de madurez determinados por color, desde totalmente verde (0) hasta sobremaduro (6). estado peso fresco total cv = 11,6 peso fresco pulpa cv = 15,1 peso fresco cáscara cv = 12,9 diámetro longitudinal cv = 2,3 diámetro ecuatorial cv = 3,8 firmeza cv = 7,7 grosor cáscara cv = 14,3 densidad cv = 10,9 (g) (g) (g) (mm) (mm) (lb) (mm) (g· ml -1 ) 0 55,86 (7,00) a 25,10 (4,80) bcd 27,61 (4,34) a 55,70 (2,92) a 53,68 (2,31) a 29,39 (2,09) a 4,40 (0,61) a 0,62 (0,07) b 1 51,51 (5,86) bc 23,59 (2,86) dc 25,64 (3,28) a 54,83 (2,80) b 52,50 (1,82) ab 27,95 (1,89) b 3,79 (0,46) b 0,64 (0,06) ab 2 52,12 (4,66) abc 24,57 (2,80) dc 26,32 (2,37) a 54,70 (4,32) b 52,30 (3,81) ab 26,80 (1,58) bc 3,44 (0,43) c 0,64 (0,05) ab 3 55,26 (5,37) ab 27,26 (3,16) ab 26,67 (2,89) a 54,60 (4,16) b 52,40 (3,65) ab 26,18 (1,73) c 3,38 (0,39) cd 0,68 (0,05) a 4 55,67 (6,49) a 27,72 (4,26) a 26,69 (3,37) a 54,55 (2,82) b 52,05 (2,45) b 25,29(1,85) c 3,03 (0,39) e 0,65 (0,06) ab 5 54,31 (6,98) abc 25,95 (4,16) abc 27,08 (3,67) a 54,12 (2,59) bc 52,11 (2,72) b 25,28 (1,91) c 3,11 (0,58) de 0,65 (0,11) ab 6 50,30 (7,22) c 23,30 (3,99) d 25,46 (3,65) a 53,40 (2,65) c 50,54 (2,89) c 21,85 (2,60) d 3,02 (0,51) e 0,64 (0,05) b cv = coeficiente de variación. los valores en paréntesis indican la desviación estándar; promedios de la misma variable del fruto seguidos de letras diferentes son estadísticamente diferentes, según prueba de tukey (p<0,05). del suelo, el estado fitosanitario de la planta, la poda y el raleo de frutos, el clima, el período de tiempo de crecimiento y el estado de madurez a la cosecha. por lo anterior, es entendible que los resultados de fonseca y ospina (2007), respecto de la longitud y el diámetro de la gulupa (57,1 y 54,44 mm), difieren ligeramente con lo encontrado en este estudio. grosor de la cáscara. el grosor de la cáscara de la gulupa varía entre 4,4 mm y 3,0 mm en sus diferentes estados de madurez (figura 4, tabla 3); dichos valores no concuerdan con los reportados por nakasone y paull (1998); ya que ellos encontraron que el grosor de la cáscara de la gulupa varia entre 3 y 6 mm. esta diferencia en los resultados podría atribuirse a las condiciones ambientales y al manejo agronómico que se le dio al cultivo para cada ensayo. el grosor de la cáscara de la gulupa disminuye del 22% entre los estados 0 y 2, mientras la reducción observada a partir del estado 4 hasta el 6 es del 2%, diferencia no significativa. el decremento del grosor de la cáscara a través de los estados de madurez de la gulupa podría ser consecuencia de la hidrólisis del almidón en el proceso de maduración (gallo, 1996). firmeza de la cáscara. la maduración de los frutos, en muchos casos, es acompañada por su ablandamiento (reid, 2002). la degradación de carbohidratos poliméricos, especialmente de la pectina y celulosa, debilita las paredes celulares y las fuerzas cohesivas que mantienen a las células unidas a las otras, siendo las causas que propinzón et al.: determinación de los estados de madurez... 89 2007 vocan el ablandamiento (gallo, 1996). en las primeras etapas de maduración del fruto su textura y consistencia son óptimas; durante la maduración la sustancia adherente de las células, la propectina, va degradándose junto con las sustancias pécticas, lo cual altera la textura y la consistencia del fruto (osterloh et al., 1996). en la maduración se expresan muchas enzimas relacionadas con la pared celular que modifican la plasticidad de la pared (öpik y rolfe, 2005). la firmeza de la cáscara de la gulupa comienza a disminuir de una forma muy lenta; entre los estados 0 y 3 ya pierde un 11% del valor inicial (figura 4, tabla 3). los valores encontrados para los estados del 3 al 5, no se presentan como significativos en cuanto a la pérdida de firmeza, de este modo se puede observar que la firmeza entre estos estados se mantiene. a partir del estado 5, se puede determinar una pérdida de firmeza constante y progresiva, ya que para el estado 6 se cuenta con una pérdida de firmeza del 12% desde el estado 5, lo que equivale a una resistencia de 21,85 libras de presión del penetrómetro. el comportamiento descendente de esta variable se compara con lo observado por fernández (2001) en la curuba; sin embargo, se debe resaltar que la firmeza de la cáscara de la gulupa es mayor comparada con aquella fruta. la reducción de la firmeza a través de los estados de madurez de la gulupa está relacionada con el grosor de la cáscara, ya que se encuentra una correlación significativa entre estas variables con un coeficiente de correlación de 0,36. osterloh et al. (1996) atribuyen una disminución elevada de la firmeza del fruto a un metabolismo alto y una maduración acelerada del mismo; según los mismos autores, este comportamiento se presenta especialmente cuando la acumulación del calcio en el fruto es insuficiente y se trata de frutos muy grandes. color. el cambio color es la característica más notoria en muchas frutas durante su maduración, y por ello se utiliza como criterio para definir la madurez de una fruta (wills et al., 1998; reid, 2002). la transformación más importante es la degradación del color verde, la cual está asociada con la síntesis o desenmascaramiento de pigmentos cuyos colores oscilan entre el amarillo (carotenoides) y el rojo-morado (antocianinas) (kays, 2004). en la tabla 4 se puede apreciar la degradación de la clorofila desde el estado 0 al 6, ya que el fruto cambia de color verde a púrpura. también se puede observar la predominancia de algunos colores que se refleja en la frecuencia de éstos en correlación con los diferentes figura 3. diámetros longitudinal y ecuatorial del fruto en los diferentes estados de madurez de la gulupa, desde totalmente verde (0) hasta sobremaduro (6). agron. colomb. 25(1), 2007 90 figura 4. grosor y firmeza de la cáscara en los diferentes estados de madurez de la gulupa, desde totalmente verde (0) hasta sobremadura (6). tabla 4. color y codificación de la cáscara de los frutos de gulupa en diferentes estados de madurez, según la clasificación de la tabla de tejidos de munsell. se elaboró una valoración cualitativa de dichos colores y la frecuencia en porcentaje de los mismos. estado color descripción munsell cualitativo frecuencia (%) 0 1 5gy 7/6 verde medio 55,0 0 2 5gy 7/8 verde medio–claro 22,5 0 3 7,5gy 7/6 verde medio 5,0 0 4 7,5gy 7/4 verde medio, pálido 12,5 0 5 2,5gy7/2 verde grisáceo claro 2,5 0 6 7,5gy 6/4 verde oscuro pálido 2,5 1 1 7,5gy 6/4 verde oscuro pálido 10,0 1 2 7,5 gy8/4; 5yr6/2 verde esmeralda muy claro (90-95%); púrpura (5-10%) 25,0 1 3 7,5 gy8/6; 5yr6/2 verde esmeralda pálido (90-95%); púrpura (5-10%) 17,5 1 4 5gy7/6; 5yr 6/2 verde medio (90-95%); púrpura (5-10%) 45,0 1 5 7,5 gy7/6; 5yr6/2 verde medio (90-95); púrpura (5-10%) 2,5 2 1 7,5 gy 7/2; 10r 6/2 verde claro y pálido; púrpura claro 2,5 2 2 5 gy 6/8; 5r 6/2 verde medio; púrpura claro algo traslucido 35,0 2 3 7,5 gy 7/6; 10r 5/2 verde medio; púrpura medio no traslucido 50,0 2 4 2,5 gy 6/4; 5r 5/2 verde oscuro color tierra; púrpura rojizo oscuro 12,5 3 1 7,5 gy 7/4; 10r 5/2 verde claro y pálido; púrpura medio no traslucido 35,0 3 2 5gy 6/4; 5r 5/2 verde medio; púrpura medio intenso 62,5 3 3 5gy 6/4; 2,5r 4/2 púrpura intenso no traslucido; verde medio 2,5 4 1 5r 6/2; 5gy 7/4 púrpura claro traslucido; verde medio 60,0 4 2 5r 4/2; 5gy7/4 púrpura rojizo oscuro; verde medio 27,5 4 3 7,5 yr 5/2; 5gy 7/4 púrpura oscuro; verde medio 12,5 5 1 2,5r 4/4; púrpura rojizo oscuro 62,5 5 2 7,5 yr 5/2 púrpura oscuro 27,5 5 3 5r 3/2 púrpura oscura muy intenso 10,0 6 1 2,5r 5/2 púrpura oscuro 25,0 6 2 5r 3/2 púrpura muy oscuro intenso (brillo) 75,0 pinzón et al.: determinación de los estados de madurez... 91 2007 estados. así, en el estado 0 es el verde medio; en el 1, el verde medio y púrpura; en el 2, el verde medio y púrpura medio, no traslúcido; en el 3, el verde medio, púrpura medio intenso; en el 4, el púrpura claro traslucido, verde medio; en el 5, el púrpura rojizo oscuro; y en el 6, el púrpura muy oscuro, intenso (brillo) de mayor ocurrencia en la maduración del fruto de la gulupa. shiomi et al. (1996) observaron en kenia (a 1.525 msnm) que cuando la gulupa cambió de verde a púrpura (70 a 80 días después a la antesis) comenzó la producción autocatalítica del etileno, llegando a la madurez fisiológica; solamente en frutos que fueron cosechados a partir de los 80 días posterior a la antesis el color llegó hasta púrpura completamente. arjona y matta (1991) reportaron que en frutos en los cuales el desarrollo del color fue menor del 75% de la superficie, no fue aceptado por los consumidores. con respecto a la pulpa se pueden observar seis colores (tabla 5), donde los colores uno, cuatro, cinco y seis son los que presentan mayor frecuencia, mientras los valores de frecuencia para los colores 2 y 3 no son significativos. de este modo, se pueden determinar cuatro estados de madurez en la pulpa de acuerdo al cambio de color: se torna más intenso a medida que aumenta el estado de madurez, desde amarillo muy claro-crema hasta naranja intenso. densidad del fruto. la densidad del fruto (también denominada ‘masa específica’ o ‘peso específico’) depende de su contenido de la materia seca, el agua y aire dentro del fruto (osterloh et al., 1996). del estado 0 al 1 se puede observar un incremento constante de la densidad del fruto, la cual aumenta de 0,62 a 0,65 g· ml-1 (figura 5, tabla 3). este aumento se puede explicar por el comportamiento del peso, ya que en estos estados el fruto ha alcanzado su máximo peso (figura 1); así mismo, los diámetros longitudinal y ecuatorial disminuyen el 10 y el 9,5%, respectivamente (figura 2). tabla 5. color y codificación de la pulpa de los frutos de gulupa en diferentes estados de madurez, según la clasificación de la tabla de tejidos munsell. se elaboró una valoración cualitativa de estos colores. color descripción munsell cualitativo frecuencia 1 2,5y 8/8 amarillo muy claro, crema 116 2 5y 8/8 amarillo – verdoso 17 3 5y 8/10 amarillo medio 14 4 2,5y 8/10 amarillo medio a oscuro intenso 26 5 2,5y7/8 amarillo medio hacia naranja 63 6 2,5y 7/10 naranja intenso 42 figura 5. densidad y ph en los diferentes estados de madurez de la gulupa, desde totalmente verde (0) hasta sobremaduro (6). agron. colomb. 25(1), 2007 92 se puede observar que en el estado 3 es donde el fruto es más denso, valor alcanzado desde el estado 2 de una forma acelerada y constante, y que se explica por la ganancia de peso en este estado, ya que se encontró una correlación significativa de 57% entre las variables densidad y peso fresco en este punto. de igual forma, se muestra una reducción progresiva y constante de esta variable entre los estados 3 y 4, donde el peso se ha mantenido, mientras los diámetros del fruto han aumentado. el aumento de la densidad de la gulupa entre los estados 4 y 5 no es significativo, mientras que el decremento de la densidad entre los estados 5 y 6, el cual es constante, se debe a la pérdida de peso (figura 2). la disminución de la densidad a partir del estado 3, en el cual se estima que ocurre la madurez fisiológica de la gulupa, se debe probablemente a la respiración de la sustancia orgánica, la pérdida del agua por transpiración y la ampliación del espacio vacío en el fruto debido a la desintegración de los tejidos (osterloh et al., 1996), como debería ocurrir en un fruto climatérico (wills et al., 1998). una correlación positiva entre la densidad del fruto y la calidad procesada del tomate reporta kays (2004). características químicas valor ph. se encontraron valores de ph entre 2,99 y 3,60 en los estados de madurez de la gulupa lo que muestra un comportamiento ascendente para esta variable (figura 5, tabla 6). en los frutos, más del 90% del volumen celular lo ocupa la vacuola, la cual usualmente es muy ácida, con un ph menor que 5 (nanos y kader, 1993), afirmación que coincide con los resultados encontrados en los frutos de gulupa. si bien, durante los primeros tres estados el ph se mantuvo constante, entre los estados 3 y 6 hubo un aumento del ph de 3,0 a 3,6. estos resultados concuerdan con lo encontrado por motta y otero (1984) quienes mostraron que la gulupa es un fruto de menor acidez con respecto al maracuyá, ya que en este último el ph oscila entre 2,5 y 3,0. se encontró una correlación negativa altamente significativa del ph con la variable acidez titulable presentando un r2 de 0,64; pantástico (1981) afirma que el aumento del ph ocurre debido a la reducción de la acidez titulable total (att) lo que se confirma en este estudio (figura 6). la correlación que se presentó entre el ph y el índice de madurez es positiva y altamente significativa (r2 = 0,68); así mismo, la correlación entre el ph y los grados brix mostró una correlación significativa (r2 = 0,46). sólidos solubles totales (sst). uno de los aspectos que refleja la madurez es el comportamiento de los sst o grados brix. el contenido de sst está constituido por 80 a 95% de azúcares y la medida de sst se encuentra asociada con los azúcares disueltos en el jugo celular (osterloh et al., 1996); estos autores afirman que la cantidad de azúcares en el fruto depende principalmente de la variedad, del rendimiento asimilatorio de las hojas, de la relación hoja/fruto, de las condiciones climáticas durante el desarrollo del fruto, del estado de desarrollo y de la madurez. la acumulación de los azúcares se asocia con el desarrollo de la calidad óptima para el consumo; aunque los azúcares pueden ser transportados al fruto por la savia, también son aportados por el desdoblamiento de las reservas de almidón de los frutos (wills et al, 1998). fischer y martínez (1999) afirman que cuando el fruto de la uchuva presenta su contenido de azúcares más alto ha alcanzado su madurez fisiológica, lo cual coincide con lo hallado para el estado 3 de la gulupa. el contenido de sst mostró un aumento constante entre los estados 0 al 3 al cabo del cual alcanzó su máximo valor (15,91 ºbrix) (figura 6, tabla 6); los incrementos de esta variable no son significativos a partir de este estado en adelante. el comportamiento ascendente del contenitabla 6. valores promedio y porcentaje de las características químicas del fruto de la gulupa en los diferentes estados de madurez determinados por color, desde totalmente verde (0) hasta sobremaduro (6). estado ph cv = 3,4 sst cv = 4,8 att cv = 11,0 im cv = 13,4 (%) (%) (%) sst/att 0 2,99 (0,08) c 11,89 (1,13) d 5,73 (0,01) a 2,08 (0,27) d 1 2,99 (0,05) c 13,79 (1,07) c 5,14 (0,01) ab 2,68 (0,34) c 2 2,97 (0,04) c 15,17 (0,24) b 4,99 (0,01) b 3,04 (0,15) bc 3 3,00 (0,01) c 15,90 (0,44) ab 4,65 (0,01) b 3,42 (0,27) b 4 3,10 (0,04) c 15,92 (0,67) ab 3,97 (0,01) c 4,01 (0,38) a 5 3,37 (0,20) b 16,21 (0,32) a 3,92 (0,01) c 4,14 (0,87) a 6 3,60 (0,12) a 16,14 (0,60) a 3,72 (0,01) c 4,34 (0,46) a cv: coeficiente de variación; sst: sólidos solubles totales; att: acidez total titulable; im: índice de madurez. los valores en paréntesis indican la desviación estándar; promedios de la misma variable del fruto seguidos de letras diferentes son estadísticamente diferentes, según prueba de tukey (p< 0,05). pinzón et al.: determinación de los estados de madurez... 93 2007 do de sst concuerda con lo reportado por shiomi et al. (1996) en gulupa y lo observado por ceballos et al. (2002) y fernández (2001) para la curuba, diferenciándose la gulupa de ésta última por un mayor contenido de grados brix en el último estado de madurez. el contenido de sst es similar a lo encontrado por avendaño y quevedo (1989) con 15,4 ºbrix; sin embargo, es ligeramente menor que lo medido por fonseca y ospina (2007) en gulupa con madurez comercial (16,5). kays (2004) explica que cuando el fruto está madurando en la planta los azúcares incrementan su concentración por la translocación de sacarosa desde las hojas, esto ocurre en la mayoría de las especies; sin embargo, también existe el reciclaje del sustrato respiratorio desde el carbono almacenado en el fruto. en general, se encontraron correlaciones positivas altamente significativas del contenido de sólidos solubles con las variables acidez titulable, ph e índice de madurez, presentando coeficientes de correlación de 0,63, 0,59 y 0,76 respectivamente. acidez total titulable (att). los ácidos orgánicos se usan durante la respiración del fruto, siendo varios de estos ácidos componentes esenciales en el ciclo respiratorio de los ácidos tricarboxílicos (kays, 2004). se observó una disminución de la acidez durante la maduración de muchos frutos (guzmán y segura, 1989) lo que indica una alta tasa metabólica en esta fase (osterloh et al., 1996). aparte de su importancia bioquímica, los ácidos orgánicos contribuyen en gran parte al sabor, en una relación típica entre azúcares y ácidos en las diferentes especies de frutales (wills et al., 1998). los precursores de los ácidos orgánicos, en su mayoría, son otros ácidos orgánicos o azúcares (kays, 2004). en la att, medida como porcentaje de ácido cítrico, se puede observar un comportamiento descendente desde el estado 0 al 6 (figura 6, tabla 4). las reducciones de la att entre los estados 0 y 1, 2 y 3, entre 3 y 4 y entre 5 y 6 fueron significativas. este comportamiento descendente del porcentaje del ácido cítrico a lo largo del proceso de maduración de la gulupa se compara con lo observado en la curuba por fernández (2001) y lo descrito por shiomi et al. (1996) en la gulupa, en la cual la att decreció a partir de 60 días después de la antesis. la att encontrada en los estados 4 y 5 (3,97 y 3,92, respectivamente) coincide con la reportada por fonseca y ospina (2007) con 3,90 en gulupa comerciable. figura 6. sólidos solubles totales (sst o grados brix), acidez total titulable (att) e índice de madurez (im = sst/att) en los diferentes estados de madurez de la gulupa, desde totalmente verde (0) hasta sobremaduro (6). agron. colomb. 25(1), 2007 94 se presentaron correlaciones negativas altamente significativas entre esta variable y el ph y con grados brix, (r2 de 0,64 y 0,46, respectivamente); sin embargo, la correlación más alta se presentó con el índice de madurez (im), ya que el r2 fue de 0,93. índice de madurez. a través del proceso de maduración se observa un aumento del índice o relación de madurez (im) de 2,08 a 4,34, desde el estado 0 hasta el 6 (figura 6, tabla 4); este comportamiento ascendente se compara con lo reportado por gallo (1993) para el maracuyá. en los frutos climatéricos el aumento del im posiblemente ocurre cuando alcanzan la tasa respiratoria máxima y desdoblan rápidamente sus reservas (ácidos orgánicos) como respuesta al incremento de su metabolismo y, en consecuencia, im se incrementa (hernández, 2001). osterloh et al. (1996) afirman la importancia de la relación entre sst y att en el sabor del fruto y del jugo, teniendo en cuenta que cuando el fruto tiene un contenido alto de azúcares, el nivel de los ácidos debe ser suficientemente elevado para satisfacer el gusto del consumidor. las correlaciones encontradas entre el im, los grados brix y el ph son altamente significativas ya que presentaron un r2 de 0,72 y 0,68 respectivamente, mientras que se presenta una correlación negativa con la att con un r2 de 0,93. conclusiones según los parámetros físicos y químicos evaluados, se establece como momento óptimo de cosecha de la gulupa el estado 3, el cual corresponde a un fruto 40-50% verde medio y 40-50% púrpura algo traslúcido; así mismo, se halló que en este estado el fruto es más denso y alcanza su máximo peso total además del máximo peso de la pulpa. en cuanto a los parámetros químicos, éstos mostraron que en el estado 3 es donde el fruto alcanza el mayor contenido de sólidos solubles totales y, además, comienza a aumentar el ph y a disminuir la acidez total titulable. agradecimientos a c.i. frutas comerciales s.a. por su apoyo financiero para la realización de este estudio; a gilberto guauta y javier ibáñez, propietarios de las fincas ‘la esmeralda’ y ‘el lucerito’, por facilitar la fruta para el desarrollo de esta investigación. literatura citada agustí, m. 2004. fruticultura. ediciones mundi-prensa, madrid. 493 p. arjona, h.e. y f.b. matta. 1991. postharvest quality of passion fruit as influenced by harvest time and ethylene treatment. hortscience 26, 1.297-1.298. avendaño, j.c. y e. quevedo. 1989. análisis de la floración y fructificación bajo tres sistemas de soporte en la gulupa. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 98 p. carreño, m. y n. ospina. 1992. bases para un pronóstico de cosecha en maracuyá (passiflora edulis l.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 79 p. ceballos, m., c. aristizabal, a. téllez y s. márquez. 2002. estudio comparativo sobre el comportamiento fisiológico de la maduración de los frutos y la evaluación fisicoquímica y poscosecha, en cuatro variedades de curuba cultivadas en la granja ‘tesorito’ de la universidad de caldas. memorias iv seminario nacional de frutales de clima frío moderado. medellín. pp. 93-95. cirad-flhor. 2000. promesas de las passifloras. geo coppens d’eeckenbrugge, boulevard de la lironde, ta50/ps4, montpellier, francia. en: http//cirad-flhor.com/geocopens; consulta: octubre 2005. fao. 1987. manual para el mejoramiento del manejo poscosecha de frutas y hortalizas. en: www.fao.org/docrep/x5055s/ x5055s00.htm#contents; consulta: diciembre 2005. fernández, m.m. 2001. determinación de índices de cosecha en el cultivo de curuba (passiflora mollisima bailey) en la región de nuevo colón, boyacá. trabajo de grado. departamento de ingeniería agrícola, facultad de ingeniería, universidad nacional de colombia, bogotá. 93 p. fischer, g. y o. martínez. 1999. calidad y madurez de la uchuva (physalis peruviana l.) en relación con la coloración del fruto. agron. colomb. 16 (1-3), 35-39. fonseca, d.i. y n.m. ospina. 2007. relacion semilla/fruto en dos pasifloras: granadilla (passiflora liguralis juss.) y gulupa (passiflora edulis sims.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gallo, f. 1993. índice de madurez para piña cayena lisa, guanábana, pitaya amarilla y maracuyá. agro-desarrollo 4 (1-2), 194-200. gallo, f. 1996. manual de fisiología, patología post-cosecha y control de calidad de frutas y hortalizas. convenio sena nri, armenia. pp. 10-41. garcía, m. 2002. el cultivo del maracuya. en: www. centa.gob.sv/ html/ciencia/frutales/maracuyá; consulta: junio 2006. guzmán, n.r. y e. segura. 1989. tecnología de frutas y hortalizas. editorial unisur, bogotá. 200 p. hernández, m.s. 2001. conservación del fruto de arazá (eugenia stipitata) durante la poscosecha mediante la aplicación de diferentes técnicas. tesis de doctorado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. hurtado, j. y a. nieto. 1985. adaptación fisiológica y producción de una passifloracea silvestre; passiflora malliformis l. en un piso térmico cálido. trabajo de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. kays, s. 2004. postharvest biology. exon press, athens, georgia. 568 p. minitab. 1996. reference manual. pearson education, usa. pinzón et al.: determinación de los estados de madurez... 95 2007 motta, g. y l. otero. 1984. el cultivo del maracuyá. revista esso agrícola 16(1), 18-24. nakasone, h. y r.e. paull. 1998. tropical fruits. cab internacional, wallington, u.k. pp. 270-291. nanos, g.d. y a.a. kader. 1993. low o2-induced changes in ph and energy charge in pear fruit tissue. postharvest biol. technol. 3, 285-291. öpik, h. y s. rolfe. 2005. the physiology of flowering plants. 4th ed. cambridge university press, cambridge. 392 p. osterloh, a., g. ebert, w.h. held, h. schulz y e. urban. 1996. lagerung von obst und südfrüchten. verlag ulmer, stuttgart. 253 p. pachón, a., a. montaño y g. fischer. 2006. efecto del empaque, encerado y temperatura sobre las características fisicoquímicas y organolépticas de la gulupa (passiflora edulis f. edulis) en postcosecha. pp. 72-78. en: salamanca, g. (ed.). propiedades fisicoquímicas y sistemas de procesado: productos hortofrutícolas en el desarrollo agroalimentario. editora guadalupe, bogotá. 350 p. pantástico, e.r. 1981. fisiología de post-recolección. vol. 1. ed. limusa s.a., méxico. pp. 812-815. parra, a. y j.e. hernández. 1997. fisiología poscosecha de frutas y hortalizas. facultad de ingeniería, universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 5-32. reid, m.s. 2002. maturation and maturity indices. pp. 55-62. en: kader, a.a. (ed.) postharvest technology of horticultural crops. 3th edition. university of california, agricultural and natural resources, publication 3311. oakland, california. 535 p. sas. 1999. sas/stat user’s guide, vers. 8. sas publishing, cary, nc. shiomi, s., l.s. wanocho y s.g. agong. 1996. ripening characteristics of purple passion fruit on and off the vine. postharvest biol. technol. 7, 161-170. wenkam, n.s. 1990. food of hawaii and the pacific basin. fruits and fruit products. raw, processed and prepared. vol. 4. composition. res. ext. serv. no. 110, hawaii agr. exp. sta., college trop. agr. human resources, university of hawaii, honolulu. wills, r., b. mcglasson, d. graham y d. joyce. 1998. postharvest: an introduction to the physiology and handling of fruit, vegetables and ornamentals. cab international, nueva york. 262 p. agronomía 22-1 final corregido.indd 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mails: cforerov@yahoo.com, eerodriguezp@yahoo.com 2 profesora titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ciliafuentes@mailcity.com fecha de recepción: 25 de marzo de 2004. aceptado para publicación: 27 de mayo 2004. agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 63-73 detección de residuos biodisponibles de glifosato en aguas y suelos: optimización de una técnica de bioensayo con plantas indicadoras detecting bioavailable glyphosate residues in water and soil: optimising a bioassay technique using indicator plants camilo forero v.1, edgar eduardo rodríguez p.1 y cilia l. fuentes2 resumen: se optimizó una técnica de bioensayo para la detección de residuos biodisponibles de glifosato en agua y suelos, utilizando plantas indicadoras. se evaluó la respuesta de varias especies (lechuga, pepino, tomate, coliflor y brócoli) al herbicida, a concentraciones entre 0 y 100 ppm. para los bioensayos en agua, semillas pregerminadas fueron sometidas a concentraciones del herbicida entre 0 y 10 ppm. la lechuga fue la especie más sensible con ed 50 =8,38 ppm; detectó residuos a partir de 2,22 ppm. el glifosato en solución acuosa se degradó después de 21 días por acción de microorganismos. para los bioensayos en suelo se emplearon dos tipos de suelo del tolima (arroz, pastizal). se trataron 10 g de suelo homogéneamente con glifosato en solución a concentraciones entre 0 y 10 ppm, se sembraron 10 semillas pregerminadas en el suelo tratado con el herbicida. se encontraron diferencias significativas entre concentración y tipo de suelo, e interacción concentración*tipo de suelo. se sembraron semillas pregerminadas en materos llenos con suelo de arroz, pastizal y lote de fedearroz, el último asperjado con glifosato tres días antes en una dosis equivalente a 1.440 g ia∙ha-1, no se aplicó ningún tratamiento a esta muestra; los demás se trataron superficialmente con glifosato en dosis equivalentes a 960, 1.920 y 4.800 g ia∙ha-1, se midió el peso seco de plantas de lechuga ocho días después de la siembra; no se detectó fitotoxicidad, no hubo diferencias significativas entre tratamientos por efecto de dosis ni por efecto del suelo, no fue posible calcular el valor de ed 50 para los bioensayos en suelo. palabras clave: sal isopropilamina de n-fosfonometil glicina, disipación en aguas y suelos, lechuga. abstract: a bioassay technique for detecting bioavailable glyphosate residues in water and soil was optimised in laboratory conditions. different plants’ (lettuce, cucumber, tomato, cauliflower and broccoli) response to glyphosate was evaluated in concentrations ranging from 0 to 100 ppm. seedlings were exposed to 0 to 10 ppm concentrations for bioassays performed in water. lettuce was the most sensitive plant having a ed 50 =8.38 ppm value; sensitivity began at 2.22 ppm concentrations. the kinetic of dissipation was found; glyphosate was degraded by micro-organism action following 21 days in liquid media. two types of soil (rice, grass) from the tolima region were used for bioassays performed in soil. soil was treated and homogenised with glyphosate solution in 0 to 10 ppm concentrations; the seedlings were then planted in the soil with the herbicide. statistical differences were found according to concentration and soil type; interactions were also noted between concentration*soil type. a test was performed in pots filled with rice soil, grass soil and commercial rice field soil (fedearroz); the last had been spread three days earlier with glyphosate in a 1,440 g ai∙ha-1 dose (no treatment was also applied as control). the rice and grass soil samples were spread with glyphosate in doses of 960, 1920 and 4,800 g ai∙ha-1; lettuce seedlings were then planted. the plants’ dry weight was measured after 8 days; no phytotoxic effect was found nor were statistical differences according to either dose or soil type. ed 50 , values for bioassays performed in soil could not be calculated. key words: glycine n-phosphonomethyl isopropylamine salt, dissipation in water and soil, lettuce. agronomía colombiana 64 vol. 22 · no. 1 introducción la producción extensiva del cultivo de arroz durante las últimas décadas, ha conllevado el uso intensivo de productos agroquímicos para el control de insectos, patógenos y malezas, aumentando, entre otros, los costos de producción. en arroz irrigado, el manejo de las plagas (insectos, patógenos y malezas), en general, representa en colombia el 35% de los costos de producción, de los cuales 23% es únicamente para control de malezas (pantoja et al., 1997). en los últimos años, el uso intensivo de herbicidas en la producción de arroz en colombia se ha venido incrementando, situación que preocupa desde el punto de vista ambiental, por sus efectos en diferentes compartimentos del ambiente, como suelos y aguas. debido a que el glifosato es un herbicida utilizado a gran escala y en grandes cantidades en el mundo, ha estimulado numerosos estudios referentes a su comportamiento y persistencia en los suelos (forlani et al., 1999; araujo et al., 2003). el glifosato (sal isopropilamina de n-fosfonometil glicina) es un herbicida sistémico de amplio espectro, con una alta actividad sobre casi todas las plantas anuales y perennes, tanto mono como dicotiledóneas (chorbadjian & kogan, 2001). es un potente inhibidor de la 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasa (epsp sintasa), enzima clave en la ruta biosintética de aminoácidos aromáticos. causa acumulación del shikimato, el substrato defosforilado de epsp sintasa, en diversas especies (amrhein et al., 1980; becerril et al., 1989; rubin et al., 1982). este herbicida ha sido extensivamente utilizado por cerca de 30 años y se espera que su uso se incremente con la disponibilidad de cultivos resistentes (powles et al., 1998). es un herbicida de acción lenta y pueden pasar varios días antes de que el daño pueda ser observado; las plantas mueren alrededor de 10 a 20 días después de la aplicación (singh y shaner, 1998). en los últimos años se ha prestado especial atención al estudio de la contaminación tanto del suelo como de aguas subterráneas por el uso de plaguicidas. la utilización de productos químicos constituye una importante fuente de contaminación en zonas de intensa actividad agrícola (guarrancino et al., 1999). en colombia, se ha validado una técnica analítica de cromatografía liquida de alta eficiencia (hplc), para la determinación de residuos de glifosato y su metabolito, el ácido aminometilfosfonico (ampa) en aguas, pero ésta resulta dispendiosa, costosa, y además existen problemas técnicos con el equipamiento para su aplicación, debido al tipo de solventes que se hace necesario emplear (rodríguez, 2001); por lo cual, es necesario identificar y validar técnicas alternativas que resulten más económicas, sencillas, y que puedan ser igualmente sensibles para la detección de residuos de glifosato en aguas y suelos. los bioensayos con plantas indicadoras para la detección de residuos de herbicidas son una posibilidad (günther et al., 1989), como se ha demostrado en investigaciones anteriores hechas en la universidad nacional de colombia, por blanco (1997) y sánchez y hernández (1999) con atrazina. los métodos de bioensayos ofrecen la oportunidad de detectar la presencia de un compuesto en cantidades biológicamente activas de compuestos tóxicos. adicionalmente, los bioensayos generalmente no requieren equipos costosos (selim et al., 1989). los bioensayos son útiles para confirmar la presencia de residuos biodisponibles de un herbicida, que podrían causar daño a organismos sensibles (e.g. cultivos subsiguientes sensibles) o estar contaminando otros componentes del ambiente (richardson, 1985). es un método que permite determinar la respuesta biológica de un organismo a un compuesto en un medio dado (agua, suelo). estos bioensayos se llevan a cabo con organismos indicadores (susceptibles al herbicida) (santelman, 1977). los bioensayos permiten cualificar y cuantificar la presencia de compuestos químicos en diferentes medios de acuerdo con el parámetro de medida que se utilice (peso, longitud de la planta, del coleoptilo o radícula), y pueden ser utilizados de diferentes formas de acuerdo con el tipo de material biológico que se use (plantas, microorganismos) para estudiar el destino y el comportamiento de los plaguicidas en suelos y aguas (horwitz, 1976 y richardson, 1985). algunas veces los bioensayos han sido utilizados como sustitutos de las pruebas químicas para la detección de residuos de compuestos químicos en agua y suelo (günther et al., 1989). un aspecto de interés, desde el punto de vista del comportamiento de los plaguicidas en el ambiente, es el estudio de la cinética de degradación y disipación de estos compuestos en compartimentos del ambiente, como son aguas y suelos. forero et al.: detección de residuos biodisponibles... 652004 la degradación de un plaguicida puede ser biótica o abiótica. la degradación biótica es posible por la actividad microbial o por la toma y transformación del compuesto por parte de las plantas. la degradación abiótica es gobernada principalmente por procesos químicos, y por la fotodescomposición. la mayoría de estos procesos pueden ser estudiados con métodos instrumentales, pero los bioensayos son una herramienta de gran valor cuando los métodos analíticos convencionales no se encuentran disponibles o resultan demasiado costosos o dispendiosos. sprankle et al. (1975a, b) reportan que el glifosato se inactiva rápidamente debido su adsorción al suelo. haney et al. (2000) y araujo et al. (2003) encontraron aumentos en la actividad de los microorganismos del suelo, al aumentar las cantidades de glifosato adicionado, lo cual demuestra que los microorganismos desempeñan un papel importante en los procesos de transformación del herbicida, afectando así su persistencia en el ambiente. estudios comparativos entre metodologías analíticas convencionales y bioensayos han mostrado una alta correlación en varios de los compuestos evaluados (schmidt, 1993). el propósito de los ensayos biológicos o bioensayos, es medir y comparar las actividades física, biológica, química o estímulo biológico dado, mediante la respuesta de un material biológico vivo. el presente estudio se orientó a identificar una especie de planta suficientemente sensible al glifosato que permitiera detectar residuos biodisponibles de este compuesto en aguas y suelo, y optimizar un procedimiento de bioensayo en estas dos matrices; para lo cual se hizo necesario determinar valores de ed 50 de las especies indicadoras en estudio para agua y suelo, determinar la cinética de disipación de glifosato en aguas utilizando la especie indicadora más sensible y comprobar si la especie indicadora detecta glifosato en el agua a concentraciones equivalentes a ed 10 ; ed 30 ; ed 50 ; ed 90 . materiales y métodos se hicieron cinco experimentos, tres de ellos para agua y dos para suelo bajo condiciones de laboratorio (21º c en promedio) en el laboratorio de malherbología y radiotrazadores de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. para todos los experimentos se usó roundup sl®, el agua empleada fue destilada y esterilizada. como plantas indicadoras fueron evaluadas cinco especies: lechuga (lactuca sativa l. var. great lakes), tomate (lycopersicon esculentum m. var. maxi río grande), coliflor (brassica oleraceae l. var. snow ball), rábano (raphanus sativus l. var. crimson giant), pepino (cucumis sativus l. var. point set). se tomaron semillas de estas especies y se hidrataron con 10 ml de agua destilada en cajas de petri con papel de filtro; luego se llevaron a una incubadora (firmly incubation wtb binder (precisión ± 0,1° c)), se probaron diferentes temperaturas de incubación, se determinó el tiempo de germinación para cada una de las especies y temperaturas. también se hicieron pruebas para observar el crecimiento de las semillas germinadas bajo diferentes condiciones: luz, oscuridad, temperatura de laboratorio (21° c) y temperatura de incubadora (28° c). una vez las semillas germinaron y sus radículas tenían una longitud promedio de 1mm, se llevaron a cajas de petri de 90 mm de diámetro, con doble hoja de papel de filtro (filtrak, rundfilter grade 3 hw 65 g∙m-2), el papel de filtro se hidrató con soluciones de glifosato a concentraciones de 0; 0,05; 0,50; 1,00; 2,50; 5,00; 7,50; 10,00 y 100,00 ppm obtenidas a partir de una solución stock. se tuvieron cinco repeticiones por tratamiento y diez semillas por caja de petri. la sensibilidad se evaluó a diferentes tiempos, haciendo la medición de la longitud de la radícula después de la exposición al herbicida para cada una de las especies de plantas e identificar la especie más sensible. para la detección de glifosato en solución acuosa en concentraciones equivalentes a ed 10 ; ed 30 ; ed 50 ; ed 90 , a partir del modelo log-logistic se determinaron las concentraciones equivalentes a ed 10 ; ed 30 ; ed 50 ; ed 90 . se prepararon soluciones acuosas del herbicida a concentraciones equivalentes a ed 10 ; ed 30 ; ed 50 ; ed 90 , más un tratamiento testigo (0 ppm). para el experimento se usaron cajas de petri con doble papel de filtro; en cada caja se depositaron diez semillas pregerminadas y el papel de filtro se hidrató con 10 ml de la solución del herbicida. las cajas se sellaron con film plástico y se dejaron en condiciones de laboratorio. se tuvieron cinco replicaciones y el ensayo se replicó tres veces en el tiempo. la respuesta se midió mediante la longitud de la radícula, 72 horas después de exponer las semillas a la solución del herbicida. para medir la cinética de la disipación del glifosato en agua, se prepararon soluciones del herbicida (un litro) agronomía colombiana 66 vol. 22 · no. 1 a concentraciones equivalentes de 0, 3, 5 y 10 ppm, se dejaron en frascos de vidrio transparente con capacidad para 5 litros, en el laboratorio, y expuestos a luz directa del sol en una ventana, durante 30 días. el procedimiento para evaluar la cinética de la disipación del herbicida, consistió en: (1) germinar semillas, 18 horas antes de someterlas a las soluciones del herbicida, 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 y 24 días después de preparar las soluciones; (2) sembrar 10 semillas en cajas de petri con doble hoja de papel de filtro; (3) agregar 10 ml de la solución del herbicida; (4) tapar y sellar las cajas con film plástico y dejarlas en condiciones de laboratorio y (5) medir la longitud de la radícula 72 horas después de la exposición al herbicida. se tuvieron cuatro replicaciones. la detección de residuos biodisponibles de glifosato en el perfil del suelo consistió en comparar la respuesta de la planta indicadora a concentraciones del herbicida equivalentes a 0, 0,05, 0,50, 1,00, 2,50, 5,00, 7,50 y 10,00 ppm, en dos tipos de suelo provenientes del tolima; uno que se había dedicado a la siembra de arroz, en el cual se emplean dosis comerciales de glifosato (1,5 a 2 kg ia∙ha-1∙a-1), y otro proveniente de un pastizal. para cada uno de estos suelos se determinó el porcentaje de materia orgánica, arenas, limos, arcillas y ph; fue secado al aire y cernido a través de un tamiz de dos mm de tamaño de grano, luego fue tratado en el laboratorio con la cantidad de herbicida requerido para obtener concentraciones de 0, 0,05, 0,50, 1,00, 2,50, 5,00, 7,50 y 10,00 ppm distribuidas uniformemente en todo el perfil del suelo. el procedimiento para tratar el suelo con la solución herbicida para cinco cajas de petri, consistió en tomar en bolsas plásticas, 10 g de arena cuarzítica (tamaño de partícula 20-40), se adicionaron 6 ml de solución de cada concentración (1 ml∙g-1) y se homogenizó, luego se agregaron 50 g de suelo y se homogenizó (arena, herbicida y suelo). para obtener concentraciones en suelo de 0, 0,05, 0,50, 1,00, 2,50, 5,00, 7,50 y 10,00 ppm. para cada concentración se utilizaron cuatro cajas de petri. se depositaron 10 g de la mezcla de suelo-arena en cada caja de petri, se sembraron 10 semillas pregerminadas, y se hidrató con 10 ml de solución de cloruro de calcio (0,01 mol) para evitar el apelmazamiento del suelo. las cajas de petri se sellaron con film plástico, y se dejaron en condiciones de laboratorio. cuando emergieron los cotiledones (48 horas después de la siembra), las cajas fueron destapadas y se evaluó la longitud de la radícula 72 horas después de la emergencia de los cotiledones. se tuvieron cinco repeticiones y el experimento se replicó dos veces en el tiempo. en la detección de residuos biodisponibles de glifosato en suelo, se utilizaron muestras de tres tipos de suelo provenientes del tolima, suelo 1 (cultivo comercial de arroz), suelo 2 (suelo de pastizal) y suelo fedearroz (cultivo comercial de arroz), fedearroz tratado con glifosato 72 horas antes con una dosis de 1.440 g ia∙ha-1. se prepararon soluciones del herbicida a dosis equivalentes a 0; 960; 1.920 y 4.800 g ia∙ha-1, se utilizaron materos plásticos con dimensiones de 60 mm diámetro superior, 48 mm diámetro inferior, 57 mm altura y un área de superficie de 0,0028274 m2. el procedimiento consistió en llenar los materos con el suelo hasta 3 mm antes del borde, se adicionaron 10 ml de agua destiladaesterilizada a cada matero y posteriormente se sembraron 20 semillas pregerminadas, a una profundidad de 2,0 mm. para los suelos uno y dos, se aplicaron 10 ml de solución herbicida de manera superficial a concentraciones equivalentes a 0, 960, 1920 y 4.800 g ia∙ha-1, dejando sobre la superficie una lámina de solución del herbicida. con el suelo fedearroz, se llenaron materos con el suelo hasta 3 mm antes del borde, y se sembraron 20 semillas pregerminadas de lechuga por cada matero, se adicionaron 20 ml de agua destilada–esterilizada; en este caso, no se le agregó ninguna solución del herbicida, debido a que estaba recién tratado con glifosato a una dosis de 1.440 g ia∙ha-1. los materos se dejaron bajo condiciones de laboratorio, se taparon con film plástico y se mantuvieron sellados usando bandas de caucho, hasta la emergencia de los cotiledones; una vez los cotiledones emergieron, se destaparon los materos, 96 horas después de destapados los materos se sacaron las plantas completas, se secaron en un horno (wtb binder) durante 24 horas a 80º c para obtener peso seco. la respuesta a la presencia de los residuos biodisponibles del herbicida se registraron como peso seco de las plantas. en todos los casos se tuvieron cuatro repeticiones y se duplicó el experimento en el tiempo. análisis estadístico los datos obtenidos de longitud de la radícula se sometieron a un análisis matemático bajo el modelo loglogistic, para determinación de la curva de dosis de respuesta, identificar la especie más sensible a la presencia del herbicida, calcular los valores de ed 10 , ed 30 , ed 50 forero et al.: detección de residuos biodisponibles... 672004 y ed 90 mediante la utilización del programa sas (v. 8.2). los datos obtenidos se registraron y se sometieron a análisis estadístico bajo un diseño completamente al azar (dca). la expresión matemática del modelo log-logistic, que relaciona una respuesta y con la dosis x, genera una curva típica de dosis-respuesta de forma sigmoidal, que se expresa por la siguiente ecuación: y = c + d – c 1+ (x/ed 50 )b (eq. 1) = c + d – c 1+ exp (b(log(x)-log (ed 50 ))) donde c es el límite inferior, d es el límite superior, b es la pendiente alrededor de la ed 50 , ed 50 es la concentración a la cual se reduce en un 50% el crecimiento del organismo indicador, en respuesta a la presencia de un compuesto. las ventajas que se tiene al usar la ecuación 1, es que los parámetros son biológicamente significativos; el límite superior d corresponde a la respuesta media del testigo no tratado y el límite inferior c es la respuesta media a concentraciones muy altas, sin ocasionar necesariamente la muerte del organismo indicador (streibig et al., 1993, 1995; seefeldt et al., 1995). resultados y discusión se encontró una germinación promedio de 82% a temperatura constante de 28° c, con rango de tiempo de germinación entre 18 y 24 horas en oscuridad para todas las especies. se determinó que las condiciones óptimas para el crecimiento de la radícula después de la germinación son 21° c en presencia de luz y se determinó que 72 horas después de la exposición al herbicida, era el tiempo óptimo de medición en los bioensayos en agua, debido a que existían la mayores diferencias de crecimiento de la radícula entre el testigo sin glifosato y los tratamientos. para las especies de pepino, rábano, tomate y coliflor, no se encontró un buen ajuste al modelo matemático log-logistic, esto es, que no se encontró convergencia al modelo, mientras que lechuga fue la especie que mostró la mejor respuesta. para esta especie se encontró convergencia del modelo matemático log-logistic con 8 iteraciones; así, se determinó la lechuga como la mejor especie bioindicadora de residuos de glifosato, entre las cinco especies evaluadas. se determinaron los parámetros de la ecuación 1, obteniendo valores para d =19,789 mm, que representa el límite superior de la curva en donde las concentraciones de herbicida son más bajas y se obtiene el mayor crecimiento de la planta; ed 50 = 8,3884 ppm, representa la concentración requerida para disminuir el crecimiento de la planta en un 50%; c = 8,3518 mm, es el límite inferior de la curva que representa el crecimiento de la planta a concentraciones muy altas, y b = 41,6554, que es la pendiente de la curva ajustada con el modelo log-logistic incluye el valor de ed 50 (8,39 ppm) (figura 1). los resultados obtenidos indican que la lechuga resultó sensible a la presencia del herbicida y que el crecimiento de la radícula fue una buena variable para medir la respuesta. figura 1. curva dosis-respuesta para lechuga (lactuca sativa l.) ajustada con el modelo log-logistic, del efecto del incremento de la concentración de glifosato en solución acuosa sobre la longitud de la radícula, para la cual se encontró: y = 8.3518 + (19.789-8.3518) / (1+(x/8.3884)1.6554); con ed 50 = 8.3884 ppm. para el presente trabajo se usa el modelo matemático log-logistic, pero se pueden usar otros procedimientos, como por ejemplo, transformación de los valores a valores probit (fuentes y leroux, 2003) o utilizar otros modelos matemáticos. detección del glifosato en solución acuosa en concentraciones equivalentes a ed 10 ; ed 30 ; ed 50 ; ed 90 ; usando lechuga como planta indicadora. para calcular las concentraciones del herbicida equivalentes a ed 10 ; ed 30 ; ed 50 y ed 90 , a partir de la ecuación 1 (modelo matemático log-logistic), se despeagronomía colombiana 68 vol. 22 · no. 1 jó la variable ed x , que representa la concentración de herbicida a la cual se reduce el crecimiento de la radícula en un porcentaje x. al despejar la ecuación 1 del modelo log-logistic se tiene que: ed 50 = ed x (eq. 2) (x / (100–x))(1/b) despejando la ecuación 2 ed x = ed 50 *((x/ (100–x))(1/b)) (eq. 3) aplicando la ecuación 3 para la lechuga, se calcularon las concentraciones equivalentes a ed 10 ; ed 30 ; ed 50 ; ed 90 . según el análisis estadístico, para este experimento, se encontró efecto de las dosis del herbicida sobre la longitud de la radícula de lechuga, por lo cual se confirma que la lechuga responde (reducción de crecimiento) a la presencia de residuos biodisponibles de glifosato en agua. de acuerdo con la prueba de tukey, no se encontraron diferencias significativas entre las concentraciones correspondientes a la ed 10 = 2,22 ppm; ed 30 = 5,02 ppm y ed 50 = 8,38 ppm. la concentración de ed 90 = 31,63 ppm, y el tratamiento testigo (0 ppm), fueron diferentes entre sí; y a su vez diferentes respecto a las concentraciones equivalentes a ed 10 ; ed 30 y ed 50. esto muestra que para obtener una respuesta de la especie a la presencia del herbicida, las dosis deben ser muy altas (ed 90 = 31,63 ppm) (tabla 1). con el procedimiento de modelo lineal general (glm), se obtuvieron diferencias estadísticas altamente significativas entre las concentraciones equivalentes a ed 10 ; ed 30 ; ed 50 y ed 90 , para la longitud promedio de la radícula medida en milímetros. sin embargo, con esta técnica, no fue posible cuantificar la concentración presente en la solución. cinética de la disipación del glifosato en agua utilizando lechuga como especie indicadora. en este experimento el anova indicó efecto significativo de la concentración del herbicida (figura 2). para la primera medición, hecha 72 horas después de preparadas las soluciones (día 3), se observaron diferencias altamente significativas entre las concentraciones; esta tendencia se mantuvo hasta el día 18 (432 horas) después de preparadas las soluciones. a partir del día 21 (504 horas) el efecto de las concentraciones se pierde y el porcentaje de reducción del crecimiento de la planta indicadora no resulta significativo (7-9%) (figura 2), es decir, dejan de existir diferencias significativas entre todos los tratamientos, incluido el testigo (figura 2). tabla 1. resultados de la prueba de tukey para longitud de la radícula a concentraciones de glifosato equivalentes a ed 10 ; ed 30 ; ed 50 y ed 90 . los datos presentados fueron calculados a partir de 100 observaciones por dosis. grupos de tukey longitud de la radícula observada (mm) longitud de la radícula esperada (mm) concentración (ppm) a 15,54 19,78* 0 b 12,66 18,64* ed 10 = 2,22 b 12,66 16,36* ed 30 = 5,02 b 12,0 14,07* ed 50 = 8,38 c 10,02 9,49* ed 90 = 31,63 las dosis señaladas con letras iguales, son iguales entre sí, de acuerdo con la prueba de tukey. * datos calculados a partir de la ecuación 2 figura 2. curva efecto del tiempo en la actividad herbicida de diferentes concentraciones de glifosato en agua, calculado a partir de la longitud de la radícula de lechuga. los datos se presentan en % de reducción del crecimiento con relación al testigo sin tratamiento (0 ppm) calculados a partir de 50 observaciones por dosis. las soluciones se prepararon en agua destilada y se dejaron a condiciones de laboratorio, expuestas a luz directa del sol, durante la duración del experimento (30 días). según monsanto (2003), el glifosato no sufre una degradación significativa debida a fotodescompoforero et al.: detección de residuos biodisponibles... 692004 sición; haney et al., 2000; araujo et al., 2003 reportan que los principales factores de descomposición del herbicida son algas, bacterias y hongos en agua y suelo, por lo cual se puede atribuir la pérdida del efecto herbicida del glifosato a la acción degradadora de los microorganismos. debido a que la literatura reporta que el herbicida no se degrada por acción de la luz solar, se procedió a hacer aislamientos de microorganismos a partir de las soluciones, para identificar grupos que probablemente estarían descomponiendo el herbicida. aislamiento de organismos descomponedores de glifosato a partir de las soluciones empleadas. se observó el crecimiento evidente de algas en las tres soluciones; en una mayor cantidad en la concentración del herbicida correspondiente a 10 ppm, seguida por la de 5 ppm y en menor cantidad la concentración de 3 ppm, lo cual indicaría que las algas estaban usando como fuente nutritiva el glifosato, que contiene nitrógeno, carbono y fósforo. en cajas de petri con medio pda (papa dextrosa agar), se sembraron 20 µl de cada una de las soluciones empleadas en el experimento cuatro, y se llevaron a una incubadora durante ocho días a temperatura constante de 28° c en ausencia de luz, para evitar el crecimiento de algas. se tuvieron tres repeticiones por cada solución (concentración de glifosato), y se procedió a hacer el conteo de unidades formadoras de colonias, ocho días después de la siembra. para los aislamientos efectuados se encontraron predominantemente bacterias y actinomicetos, y en menor proporción hongos. dentro de las bacterias se observó mayor crecimiento de un tipo de bacteria de color amarillo en todos los tratamientos (soluciones de glifosato). los actinomicetos no se presentaron en el aislamiento correspondiente a la concentración de 3 ppm, y para las demás concentraciones creció de forma muy escasa. en el aislamiento correspondiente a la mayor concentración del herbicida (10 ppm), se encontró de igual manera la mayor cantidad de unidades formadoras de colonias; esto es explicable por la mayor disponibilidad de sustrato para los microorganismos. los resultados obtenidos para el conteo de unidades formadoras de colonias (ufc) se presentan en el tabla 2. haney et al. (2000) y araujo et al. (2003) reportaron que la actividad microbiana en el suelo se incrementa al incrementarse la cantidad de glifosato adicionado. araujo et al. (2003) reportaron la descomposición de glifosato por parte de algas, bacterias, actinomicetos y hongos presentes en el suelo. por lo cual se puede decir que la pérdida de la actividad herbicida en la solución acuosa se debe al efecto degradador de los microorganismos. las metodologías analíticas desarrolladas en la universidad nacional de colombia para determinación de residuos de glifosato en aguas mediante cromatografía líquida de alta eficiencia (hplc), reportan a partir de muestras de agua estudiadas, cantidades mínimas detectables 0,00080,004 ppm y cantidades mínimas cuantificables entre 0,002-0,022 ppm (rodríguez y guerrero, 2001). en cuanto a los datos obtenidos en este trabajo, se comienzan a detectar residuos del herbicida en solución acuosa a partir de 2,22 ppm, manifestados en reducción del crecimiento de la radícula de la planta indicadora. por lo cual se puede decir que las técnicas de bioensayos en lechuga permitirían detectar la presencia del herbicida en aguas en cantidades superiores a 2,22 ppm, y no para detectar trazas. mediante técnicas analíticas se puede detectar la cantidad total del herbicida presente en una muestra (fracción biodisponible y no biodisponible), y mediante los bioensayos podemos detectar la disponibilidad del compuesto que puede ser tomado por el organismo indicador (fracción biodisponible). detección de residuos biodisponibles de glifosato en suelo usando lechuga como planta indicadora. para este experimento se encontraron diferencias significativas por efecto de las concentraciones del herbicida y del tipo de suelo, así como la interacción suelo*concentración, resultó significativa. tabla 2. promedios de unidades formadoras de colonias por mililitro (ufc/ml) de solución herbicida a diferentes concentraciones, de microorganismos descomponedores de glifosato, aislados en agar papa dextrosa. concentración (ppm) promedio ufc/ml % organismo 3 48.233,33 5 % actinomiceto 15 % bacteria roja 40 % bacteria blanca 40 % bacteria amarilla 5 64.666,66 40 % bacteria blanca 60 % bacteria amarilla 10 107.933,33 5 % actinomiceto 40 % bacteria blanca 55 % bacteria amarilla agronomía colombiana 70 vol. 22 · no. 1 debido a su adsorción al suelo y no a una degradación química o biológica, incrementándose esta adsorción al aumentar el contenido de arcillas y materia orgánica en el suelo. según sprankle et al. (1975b), la penetración del glifosato dentro del perfil del suelo se limita a unos pocos milímetros (1-2 mm). en este experimento, el glifosato se encontraba homogenizado en el suelo, de manera que en cualquier sitio del suelo en el que la radícula hiciera contacto el herbicida estaría presente. las diferencias entre las concentraciones pueden explicarse debido a que la adsorción del glifosato por los coloides del suelo no es de 100%, dejando así una fracción biodisponible que afectó el crecimiento de la planta indicadora, presentándose un porcentaje de reducción de crecimiento de la longitud de la radícula, mayor en todos los casos para el suelo de arroz, llegando a obtener valores de 18,19% en reducción de crecimiento de la radícula comparado con 7,42% a una concentración de 10 ppm para arroz y pastos respectivamente (figura 3). el mayor contenido de materia orgánica para el suelo de pastos (7%), además de la mayor proporción de limos (21%) y arcillas (21%) que de arenas (58%) respecto al suelo de arroz (limo 14,4%, arcilla 18,3% y arenas 67,3%), produjo un rango de porcentaje de reducción del crecimiento de la radícula menos amplio (0-7,42%), mientras que para el suelo de arroz el rango fue mucho más amplio (0-18, 19%); estos resultados corresponden a lo encontrado por hensley et al. (1978) y mallat y barceló (1998). se puede observar cómo al presentarse un aumento en las concentraciones aplicadas de glifosato al suelo, se presenta un aumento en el porcentaje de reducción de crecimiento para el suelo de arroz que, además de tener un menor contenido de materia orgánica, presenta un ph (4,73) menor, en comparación con el suelo de pastizal que tiene mayores contenidos de materia orgánica y un ph de 5,55, lo cual produce una mayor fracción biodisponible de glifosato para el suelo de arroz que para el suelo de pastizal, ya que el ph de la solución se relaciona inversamente con la adsorción tabla 3. resultados del análisis de suelos provenientes de diferentes cultivos en el tolima. % de materia orgánica ph textura suelo 1 (proveniente de cultivo pastos) 7 5,55 arena: 58% limo: 21% arcilla: 21% suelo 2 (proveniente de cultivo arroz) 3 4,73 arena: 67,3% limo: 14,4% arcilla: 18,3% suelo 3 (proveniente de lote de fedearroz) 2,83 5,53 arena: 68,8% limo: 26,0% arcilla: 5,2% la curva de dosis-respuesta del efecto del incremento de la concentración de glifosato en dos tipos de suelo, sobre la longitud promedio de la radícula de lechuga, se presenta en la figura 3. las diferencias encontradas entre los dos tipos de suelo se pueden explicar por los diferentes contenidos de materia orgánica (tabla 3); de acuerdo con sprankle et al., 1975a,b. richardson, 1985; chobradjian y kogan, 2001, quienes reportan que el herbicida se inactiva rápidamente figura 3. curva de porcentaje de reducción del crecimiento de la radícula de lechuga al incrementar la concentración de glifosato en dos tipos de suelos. los promedios se obtuvieron a partir de 100 observaciones por cada una de las concentraciones. forero et al.: detección de residuos biodisponibles... 712004 (nomura y hilton, 1977; mcconnell y hossner, 1985; sprankle et al., 1975a) (figura 3). kogan et al. (2003), concluyen que la adsorción del glifosato está influenciada por el tipo de suelo, observándose mayor adsorción en suelos con altos contenidos de materia orgánica y, por tanto, menor reducción del crecimiento de la planta indicadora y una menor adsorción para suelos muy arenosos y, en consecuencia, mayor reducción del crecimiento de la planta indicadora. este experimento muestra cómo los mayores contenidos de materia orgánica reducen la fracción disponible del glifosato y, por consiguiente, produce un menor porcentaje de reducción del crecimiento en la planta indicadora. los resultados obtenidos de los bioensayos con compuestos dispersos en medios sólidos se ven afectados por el tipo de sustrato y por las propiedades físicas y químicas del compuesto y del sustrato, entre otros; así, el medio arenoso con bajos contenidos de materiales que podrían interactuar con el herbicida, tiende a producir los mayores valores de porcentaje de reducción del crecimiento del organismo indicador, y valores de dosis letales bajas, mientras que los ensayos en suelos con mayor cantidad de partículas de materiales orgánicos y coloides, tienden a adsorber los compuestos químicos produciendo valores de porcentaje de reducción del crecimiento del organismo indicador más bajos y valores de dosis letales más altas (figura 3). detección de residuos biodisponibles de glifosato en suelo provenientes de muestras de campo, y usando lechuga como planta indicadora. para este experimento se empleó una simulación de aplicación, la presencia de residuos biodisponibles en diferentes suelos, y a diferentes dosis comerciales de glifosato, equivalentes a 0; 960; 1920 y 4800 g ia∙ha-1. además se hizo una prueba con suelo traído del campo y recientemente asperjado a una dosis de 1.440 g ia∙ha-1, tomado de un lote comercial dedicado a una explotación arrocera. el análisis hecho para los datos de peso seco obtenidos en este experimento, no indicaron diferencias significativas para el tipo de suelo ni para dosis del herbicida. la pérdida del efecto herbicida del glifosato, al ser aplicado sobre el suelo, puede ser explicado de acuerdo con lo expuesto por sprankle et al. (1975b) y chorbadjian y kogan (2001), quienes reportan que el herbicida no se mueve más allá de unos pocos milímetros sobre la superficie del suelo debido a su alta tasa de adsorción a los coloides del suelo, lo que pudo impedir el contacto del herbicida con la radícula de la lechuga, que se sembró a una profundidad de dos milímetros. otra causa de la pérdida del efecto herbicida en el tiempo es la actividad microbiana en el suelo de acuerdo con lo reportado por mallat y barcelló, (1998); forlani et al. (1999); haney et al. (2000); chorbadjian y kogan (2001) y araujo et al. (2003). forlani et al. (1999) y haney et al. (2000) reportan un aumento en la cantidad de carbono mineralizado en el suelo al aumentar la cantidad de glifosato aplicado; las cantidades de nitrógeno mineralizado se incrementan en forma lineal con la adición de glifosato, por lo cual podemos asegurar que los microorganismos juegan un papel muy importante en la descomposición del glifosato. bibliografía amrhein, n.; b. deuas; p. gehrke y h. steinrucken. 1980. the site of inhibition of the shikimate pathway by glyphosate. plant physiology 66, 830-834. araujo, a.; r. monteiro y r. abarkeli, 2003. effect of glyphosate on the microbial activity of two brazilian soils. chemosphere 52, 799-804. becerril, j.; s. duke y j. lydon. 1989. glyphosate effects on shikimate pathway products in leaves and flowers of velvetleaf. phytochemistry 28, 695-699. blanco, a. 1997. susceptibilidad de pilea microphylla l. a 14c-atrazina y degradación de la atrazina en agua y suelo usando técnicas de bioensayo con lactuca sativa como especie indicadora. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. chorbadjian, r. y m. kogan. 2001. pérdida de actividad del glifosato debido a la presencia de suelo en el agua de aspersión. revista ciencia e investigación agraria 28(2), 83-87. forlani, g.; a. mangiacalli; e. nelsen y c. suardi. 1999. degradation of the phosphonate herbicide glyphoagronomía colombiana 72 vol. 22 · no. 1 sate in soil: evidence for a possible involvement of unculturable microorganisms. soil biology and biochemistry 31, 991-997. fuentes, c. y g. leroux. 2003. rimsulfurom uptake, translocation, metabolism and acetolactate synthase (als) sensitivity in two maize hybrids. agronomía colombiana 21(1-2), 17-28. guarrancino, l.; l. candela y e. santos. 1999. simulación numérica del transporte del herbicida glifosato en la zona no saturada del suelo. en: estudios de la zona no saturada del suelo. icie. tenerife, españa. pp. 151-155. günther, p.; a. rahman y w. pestemer. 1989. quantitative bioassay for determining residues and availability to plants of sulphonylurea herbicides. weed research 29, 141-146. haney, l.; s. senseman; f. hons y d. zuberer. 2000. effect of glyphosate on soil microbial activity and biomass. weed science 48, 89-93. hensley, d.; d. beuerman y p. carpenter. 1978. the inactivation of glyphosate by various soils and metal salts. weed research 18, 287-291. horowitz, m. 1976. application of bioassay techniques to herbicide investigations. weed research 16, 209-215. kogan, m., a. metz y r. ortega. 2003. adsorption of glyphosate in chilean soils and its relationships with unoccupied phosphate binding sites. pesquisa agropecuaria brasilera 38(4), 513-519. mallat, e. y d. barceló. 1998. analysis and degradation study of glyphosate and of aminomethylphosphonic acid in natural waters by means of polymeric and ion-exchange solid-phase extraction columns followed by ion chromatography-post-column derivatization with fluorescence detection. journal of chromatography a 823, 129-136. mcconnell, j. y l.hossner. 1985. ph-dependent adsorption isotherms of glyhosate. journal agric. food chem. 33, 1075-1078. monsanto. 2003. glyphosate and environmental fate studies. backgrounder 1-4. nomura, n. y h. hilton. 1977. the adsorption and degradation of glyphosate in five hawaiian sugarcane soils. weed research 17, 113-121. pantoja, a.; a. ramírez y l. sanint. 1997. producción de arroz en américa latina: área sembrada y costos. mip en arroz: manejo integrado de plagas, artrópodos, enfermedades y malezas. publicación ciat 292, 3-5. powles, s. b.; d. f. lorraine-colwill; j. j. dellow y c. preston. 1998. evolved resistance to glyphosate in rigid ryegrass (lolium rigidum) in australia. weed science 46, 604-607. richardson, w. g. 1985. bioassays for glyphosate. en: grossbard, e. y d. atkinson (eds.). the herbicide glyphosate. butterworths, londres. pp. 286-298. rodríguez, h. 2001. determinación de residuos de glifosato y de su metabolito ácido aminometilfosfónico en aguas mediante cromatografía líquida de alta eficiencia. trabajo de grado. departamento de química, universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 70-78. rubin, j.; r. gaines y r. jensen. 1982. enzymological basis for herbicidal action of glyphosate. plant physiology 70, 833-839. sánchez, l. y c. hernández. 1999. detección de residuos biodisponibles de atrazina en suelos y aguas, usando técnicas de bioensayo con plantas indicadoras, en saldaña, tolima. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 51-56. santelman, p. w. 1977. herbicide bioassay. en: truelove b. (ed.). research methods in weed science. 2ª edición. southern weed science society. 85 p. schmidt, r. 1993. development of herbicides – role of bioassays. en: streibig, j. c. y p. kudsk (eds.). herbicide bioassay. crc press, boca ratón. pp. 7-28. seefeldt, s.s.; j.e. jensen y p. fuerst. 1995. log-logistic analysis of herbicide dose-response relationships. weed technology 9, 218-227. selim, s.; s. o’neal; m. ross y c. lembi. 1989. bioassay of photosynthetic inhibitors in water and aqueous soil extracts with eurasian watermilfoil (myriophyllum spicatum). weed science 37, 810-814. singh, k. y l. shaner. 1998. rapid determination of glyphosate injury to plants and identification of glyphosateresistant plants. weed technology 12, 527-530. sprankle, p.; w. meggitt y d. penner. 1975a. rapid inactivation of glyphosate in the soil. weed science 23, 224-228. forero et al.: detección de residuos biodisponibles... 732004 sprankle, p.; w. meggitt y d. penner. 1975b. adsorption, mobility, and microbial degradation of glyphosate in soil. weed science 23, 229-234. streibig, j.c.; m. rudemo y j.e. jensen. 1993. dose-response curves and statistical models. en: streibig, j. c. y p. kudsk (eds.). herbicide bioassay. crc press, boca ratón. pp. 29-56. streibig, j.c.; a. walker; a. blair; g. anderson-taylor; d. eagle; h. friedländer; e. hacker; w. iwanzik; p. kudsk; c. labhart; b. luscombe; g. madafiglio; p. nel; w. pestemer; a. ahman; w. retzlaff; j. rola; l. stefanovic; h. straathof y e. thies, 1995. variability of bioassays with metsulfuron-methyl in soil. weed research 35, 215-224. fecha de recepción: 17 de mayo de 2010. aceptado para publicación: 13 de noviembre de 2010 1 centro de investigación la libertad, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). villavicencio (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 3 autor de correspondencia. rvalencia@corpoica.org.co agronomía colombiana 28(3), 361-371, 2010 fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular análisis de la interacción soya-cepa (bradyrhizobium japonicum) x ambiente, en oxisoles de la orinoquia colombiana analyses of soybean-stain (bradyrhizobium japonicum) x environment interaction, in oxisols of the colombian orinoquia rubén a. valencia r.1,3 y gustavo ligarreto m.2 resumen abstract la orinoquia colombiana y en particular las sabanas de la altillanura, representa una vasta región con ventajas comparativas y competitivas para la producción de soya. la especie se asocia con bacterias del género bradyrhizobium para suplir, parcial o totalmente, los requerimientos de nitrógeno. esta asociación es variable y de alta especificidad huésped-rizobio. la investigación tuvo como propósito determinar la interacción existente entre variedades de soya, cepas del género bradyrhizobium japonicum y ambiente, en oxisoles de la orinoquia colombiana, para potenciar el efecto de la fijación biológica del nitrógeno (fbn), en la productividad del cultivo. se evaluaron las variedades soyica p-34, orinoquia 3, c. libertad 4, c. taluma 5, c. superior 6 y c. sabana 7, con las cepas de b. japonicum ica j-01, j-96, j-98, mezcla de j-01+j-96 y un control con fertilización con nitrógeno de 150 kg h-1, en ocho de la orinoquia. la interacción variedad-cepa-ambiente para la variable rendimiento de grano fue determinada mediante los modelos ammi (additive main effects and multiplicative interaction) y sreg (sites regression). el rendimiento de grano varió a través de los ambientes, y estuvo influenciado por el tipo de cepa y variedad de soya. los biplot generados por los modelos ammi y sreg permitieron identificar la localidad c.i. libertad 2008a como el ambiente más discriminante y representativo. el ordenamiento de las variedades x cepa y la identificación de mega-ambientes fueron más consistentes con el modelo sreg (r=0.97, p≤0.01). en general, las variedades presentaron una respuesta positiva a las cepas j96, mezcla de j-01+j-96 y j98, y una respuesta negativa con j-01 y aplicación de n. las variedades más estables y productivas fueron c. superior 6 y orinoquia 3 con la cepa j96. en la interacción, se observó una consistente asociación (r=0,92; p≤0,01) entre balance hídrico y el cp1. orinoquia colombian and savannas of the altillanura particular, is a vast region with comparative and competitive advantages for the production of soybeans. soybean is associated with bacteria of the genus bradyrhizobium to replace partially or fully the requirements of n. this association is variable and highly specific host-rhizobia. the research was aimed to determine the interaction between soybean varieties and strains of b. japonicum, in oxisols of the colombian orinoquia, to boost the effect of biological nitrogen fixation (bnf) in crop productivity. the varieties soyica p-34, orinoquia 3, c. libertad 4, c. taluma 5, c. superior 6 and c. sabana 7, were evaluated with strains ica j-01, j-96, j-98, a mixture of j-01+j-96 and a control with n 150 kg h-1 in eight environments of the orinoquia. interaction variety-strain-environment for grain yield was determined by ammi models (additive main effects and multiplicative interaction) and sreg (sites regression). grain yield varied across environments and was influenced by the strain and soybean variety. the biplot generated by ammi and sreg models helped identify the location lib08a as the environment more discriminating and representative. however, the ordering of varieties x strain and identification of mega-environments were more consistent with the sreg model. the main effects of variety x strain (cp1) were high and positively correlated with grain yield r=0.97, p≤0.01). in general, the varieties showed a positive response to the strains j96, mix of j-01+j-96, and j98 and a negative response to j01 and application of n. the c. superior 6 and orinoquia 3 varieties were more stable and productive with strain j96. in the interaction, a consistent association was observed (r=0.92, p≤0.01) between water balance and cp1. palabras clave: estabilidad, ammi, sreg, rendimiento. key word: stability, ammi, sreg, yield. 362 agron. colomb. 28(3) 2010 introducción el creciente aumento en la demanda de alimentos alrededor del mundo es un gran reto para los fitomejoradores quienes buscan plantas de alto potencial genético que mejoren la productividad de los suelos con limitaciones para la producción y puedan ser vinculadas en sistemas agrícolas sostenibles. en suramérica, aproximadamente 250 millones de hectáreas en sabanas tropicales, incluida la orinoquia colombiana, presentan serios problemas de fitotoxicidad de aluminio (vera, 2000), generalmente con bajo contenido de materia orgánica y baja capacidad de intercambio catiónico (borkert y sfredo, 1995). estas sabanas colombianas representan una vasta región con ventajas comparativas y competitivas para la producción de soya (valencia et al., 2006). aunque este cultivo es altamente demandante de nitrógeno, las deficiencias de este elemento se suplen, parcial o totalmente, mediante el proceso de fijación biológica del nitrógeno (fbn) con bacterias del género bradyrhizobium (gonzález, 2002). sin embargo, esta asociación entre variedades de soya y cepas de b. japonicum, es variable y depende, en gran medida, de la especificidad huésped-rizobio y de su interacción con el ambiente. interacción planta–rizobio–ambiente. grandes esfuerzos han sido emprendidos en el mejoramiento de cultivares de soya y en la selección de estirpes de b. japonicumi (hungria et al., 2006). la especificidad de cultivares de soya a cepas de b. japonicum ha sido reportada por varios investigadores (van jaarsveld et al., 2002; krishnan et al., 2003), quienes han confirmado que los genotipos de soya interactúan con las cepas de bradyrhizobium, donde una cepa específica tiene una alta eficiencia simbiótica con un determinado genotipo. por lo anterior, es posible mejorar la producción de soya seleccionando apropiadamente, por su compatibilidad, el genotipo y la cepa que se deba utilizar. otros investigadores, como zhang et al. (2002) y lópezgarcía et al. (2009), han reportado la interacción cepa b. japonicum x ambiente. la compatibilidad entre el genotipo y la nodulación efectiva de una determinada cepa, tiene control genético parcial (devine, 1984). prithiviraj et al. (2000), afirman que la interacción de variedades de soya con las cepas de rizobio, es un proceso de dos pasos: el primero es la relación de las señales moleculares planta-bacteria dado de maneara usual por flavonoides específicos, y el segundo paso, es la liberación de señales moleculares bacteria-planta las cuales son reguladas por los lipo-quito-oligosacáridos (lcos), también llamados factores nod. las cepas pueden diferir en su capacidad para infectar y fijar n (neves et al., 1985; george et al., 1987). la infectividad y la efectividad están reguladas genéticamente, pero también están vinculadas con los factores ambientales que afectan a la planta (fernández, 2003). a pesar de la selección de cepas para mejorar la capacidad de fijación de nitrógeno y la capacidad competitiva, la inoculación de rizobios no mejora el rendimiento de los cultivos, por varios factores como: suelos, clima y cultivo que afectan esta simbiosis (hunt et al., 1990; thies, 1990), o por la presencia de cepas naturalizadas altamente competitivas pero poco efectivas para fijar n (fernández, 2003). el aumento de la eficacia de la fijación simbiótica de n se puede lograr no sólo mediante la selección de los genotipos superiores, sino mediante la selección de la mejor combinación de genotipos y bacterias fijadoras de n (rengel, 2002). además, kober et al. (2004), sostienen que en la selección de cepas se deben considerar características simbióticas deseables que incluyan alta fijación de nitrógeno, competitividad para formar nódulos y estabilidad genética. en trabajos de investigación de embrapa se identificaron dos nuevas cepas de b. japonicum, más eficientes y competitivas para los cultivos de soya, en sabanas como la cpac 7 y cpac 15. estas cepas de uso comercial en brasil, tuvieron su origen en variantes de las cepas semia 5080 y semia 5079 (franco et al., 1993; hungria et al., 2001). interacción genotipo-ambiente. los fitomejoradores en sus procesos de selección enfrentan con regularidad el fenómeno complejo conocido como interacción ga (interacción del genotipo ambiente), que reduce la correlación entre fenotipo y genotipo, y la ganancia genética (kang y gorman, 1989; kang y gauch, 1996; kang, 2002), limita lo que la selección y recomendación de cultivares. la interacción ga generalmente hace alusión a la variación que no puede ser explicada por los efectos principales del genotipo (g) o del ambiente (a). varios trabajos de investigación se han realizado para definir el patrón de interacción de genotipos de soya con el ambiente (zobel et al., 1988; yan y rajcan, 2002; bhardwaj, 2005; dardanelli et al., 2006), en los que se ha confirmado la presencia de una significativa interacción ga como consecuencia de la respuesta diferencial de los genotipos a cambios ambientales. kang (2002), sostiene que el efecto combinado del genotipo y de la interacción puede representar entre el 40 y 90% del rendimiento de grano en algunas gramíneas. por ello, el fitomejorador debe recurrir a los ensayos en multiambientes (ema) para evaluar el comportamiento relativo de los genotipos e identificar 363valencia r. y ligarreto m.: análisis de la interacción soya-cepa (bradyrhizobium japonicum) x ambiente... cultivares superiores para una región objetivo (dehghani et al., 2006). la interacción ga que tiene un impacto negativo sobre la heredabilidad, ocurre cuando diferentes cultivares o genotipos responden diferencialmente a diversos ambientes. surge entonces la necesidad de identificar y seleccionar genotipos estables. desde el punto de vista dinámico o estabilidad agronómica, los genotipos estables en cada ambiente presentan un comportamiento que corresponde al nivel estimado o predicho (kang, 2002; yan y kang, 2003), es decir, que una mejora en el índice ambiental representaría una mejora en el comportamiento fenotípico. la estabilidad depende de las características que presente la planta como la resistencia a plagas, a enfermedades y a factores de estrés ambiental. al determinar los factores responsables de la interacción ga o estabilidad/inestabilidad, los fitomejoradores pueden mejorar la estabilidad. si por ejemplo, la inestabilidad fue causada por susceptibilidad a enfermedades, la consecución de resistencia podría reducir las pérdidas y mejorar la estabilidad (kang, 2002). teniendo en cuenta las consideraciones anteriores y la necesidad de generar soluciones tecnológicas para la producción competitiva y sostenible del cultivo, la investigación tuvo como propósito determinar la interacción existente entre variedades de soya, cepas del género b. japonicum y ambiente para la variable rendimiento de grano, en oxisoles de la orinoquia colombiana como mecanismo para potenciar el efecto de la fijación biológica del nitrógeno (fbn), en la productividad del cultivo. materiales y métodos localización. los ensayos multiambientes (ema), de variedades de soya y cepas de b. japonicum, se realizaron durante los años 2007 y 2008, en oxisoles de la orinoquia colombiana, en latitudes entre 04º03’ n; 73º29’ w. las localidades fueron identificadas como lib, centro de investigación la libertad (subregión piedemonte) y tal, estación experimental taluma (subregión altillanura) de la corporación colombiana de investigación agropecuaria corpoica. cada localidad fue evaluada durante tres semestres (a y b), para un total de 6 ambientes más las localidades scruz (finca santa cruz) y hor (finca hortensias) ambas de subregión altillanura, para un total de 8 ambientes. la precipitación acumulada por ciclo de cultivo (mm), la evapotranspiración potencial (etp) acumulada (mm), la temperatura media (oc), el promedio de la humedad relativa (%) y el brillo solar promedio (h d-1), por semestre y año, se describen en la tab 1. se realizaron cálculos acumulados o promedios de cada 4 d de los datos climatológicos desde el día de la siembra hasta la cosecha. la evapotranspiración potencial (etp) diaria fue estimada mediante el software daily ver 3 (granfield university, uk), con base en datos de temperatura mínima y máxima, viento, humedad relativa y brillo solar. se realizaron análisis físico-químico de suelos por localdiad. se determinó la resistencia a la penetración de raíces, medida con un penetrógrafo modelo dik-5520 (daiki rika kogyo, tokio). en ninguno de los lotes hubo siembras previas de soya en su historial. la siembra de los experimentos se realizó en el sistema de labranza reducida, con un pase de rastra; incorporación de la cal dolomita un mes antes de la siembra, en dosis basada en la saturación de bases según la fórmula de raij et al. (1985), y llevada al 50%, un pase de cincel rígido y un pase de pulidor. la siembra se realizó siguiendo las recomendaciones técnicas generadas por corpoica para el cultivo de soya. variedades de soya. las variedades usadas fueron soyica p-34, corpoica superior-6, corpoica libertad 4, corpoica taluma 5, corpoica sabana 7 y orinoquia 3. estas variedades desarrolladas por el instituto colombiano agropecuario – ica y la corporación colombiana de investigación agropecuaria – corpoica, son descritas ampliamente por valencia et al. (2006). cepas de b. japonicum. se utilizó ica j-01 generada por el ica (salamanca y ramírez, 2000), las cepas j-96 y j-98 del tabla 1. promedios climáticos durante los ciclos de cultivo por semestre. piedemonte llanero y altillanura colombiana (2007-2008). subregión semestre precipitaciónacumulada (mm) etp acumulada (mm) temperatura media (oc) humedad relativa (%) brillo solar (h d-1) piedemonte 2007 a 1.370 325 25,3 87 4,5 b 1.122 355 25,9 86 5,5 piedemonte 2008 a 1.566 293 25,0 88 4,3 b 976 358 25,7 84 6,2 altillanura 2008 a 1.238 332 26,5 80 4,4 b 634 395 26,0 85 6,5 364 agron. colomb. 28(3) 2010 banco de germoplasma de corpoica introducidas del brasil y la combinación j-01+j-96. las cepas de b. japonicum del estudio pertenecen a la siguiente nomenclatura: ica j-98 o semia 5079, también denominada cpac 15 y conocida en algunos serogrupos como semia 566; ica j-96 o semia 5080 o variante cpac 7; ica j01 o usda 110, denominada también 3i1b110, tal102, rcr3427, 61a89 o semia 5032 (chen et al., 2000). para determinar la eficiencia simbiótica relativa de las cepas en estudio, se incluyó un control absoluto sin inoculación con la aplicación de nitrógeno a 150 kg ha-1. el nivel de n fue establecido según estudios de sánchez et al. (1991), realizados en oxisoles de la orinoquia colombiana, utilizando como fuente la urea, y fraccionado en dos aplicaciones a los 15 y 30 d después de la siembra. diseño experimental. los tratamientos se distribuyeron en un diseño de franjas divididas en dos factores y en cuatro repeticiones por localidad. el factor a (variedad) y el factor b (cepa de rizobio o n), en distribución aleatoria para conformar bloques de 6 x 5 franjas. las unidades experimentales fueron conformadas por parcelas de 8 surcos, separados a 40 cm y una distancia de 5 cm entre plantas. este diseño permitió evaluar los efectos individuales de variedades de cepas y, adicionalmente, la interacción variedad x cepa. análisis estadístico de la interacción genotipo-cepaambiente. la información registrada de rendimiento de grano fue procesada con el programa de estadística sas versión 8 (sas, 2003). las medias fueron ajustadas utilizando el procedimiento lsmeans. para realizar el análisis multivariado de la interacción de variedades, cepas y ambientes, se conformaron tratamientos a partir de la combinación de variedades por cepas-n, para un total de 30 tratamientos (vc), con efectos principales vc y de ambientes (a) e interacción vca. el análisis combinado de varianza permitió determinar la significancia estadística de la interacción vc x a. los estudios de interacción genotipo-ambiente fueron realizados mediante los modelos ammi (additive main effects and multiplicative interaction) y sreg (sites regression model). se empleó el programa sas para obtener el modelo ammi según el algoritmo computacional creado por vargas y crossa (2000) y del modelo sreg (burgueño et al., 2002). con el modelo sreg se realizaron los análisis de estabilidad fenotípica e identificación de ambientes más discriminatorios y representativos. modelo ammi descrito como: yge = µ + ag + βe +∑nn=1 l ggn den + rge donde, yge = rendimiento promedio de un genotipo g en el ambiente e µ = media general a g = desviaciones de las medias de genotipos βe = desviaciones de las medias de ambientes n = número de cp retenidos en el modelo l n = valor singular para el cp ggn = valores de los vectores de los genotipos para cada cp den = valores de los vectores de los ambientes para cada cp rge = residual y modelo sreg definido como: yge = µ + βe + ∑n l n ggn den + rge donde, yge = rendimiento promedio de un genotipo g en el ambiente e µ = media general βe = desviaciones de las medias de ambientes n = número de cp retenidos en el modelo l n = valor singular para el cp ggn = valores de los vectores de los genotipos para cada cp den = valores de los vectores de los ambientes para cada cp rge = residual el paquete estadístico y gráfico empleado para procesar ambos análisis multiplicativos fue el propuesto por burgueño et al. (2002), realizado en sas y denominado graphing ge and gge biplot (biometrics and statistics unit., cimmyt. méxico). el número de términos ammi y sreg necesarios para una descripción adecuada de la interacción genotipo por ambiente, se evaluó con el método de gollob (1968). 365valencia r. y ligarreto m.: análisis de la interacción soya-cepa (bradyrhizobium japonicum) x ambiente... resultados y discusión el análisis combinado de varianza de vc para rendimiento de grano a través de ambientes, presentó diferencias estadísticas altamente significativas para ambientes (a), var-cepa (vc) y para la interacción vca. el rendimiento de grano promedio con las cepas j-96 y j-98 fue superior a j-01 en todas las variedades con excepción de c. libertad 4, la cual presentó baja respuesta a la inoculación con la cepa j-96 y su combianción con j-01. en la variedad c. libertad 4, la mejor respuesta se logró con la cepa j-98 y la fertilización nitrogenada. es de resaltar que con excepción de c. libertad 4, las otras variedades tuvieron en promedio con las cepas j-96 y j-98, un rendimiento de grano igual o superior a la aplicación de n. la mayor respuesta por ambiente se logró en la lib2008a con la variedad c. superior 6 inoculada con la combinación j-01+j-96 (3,64 t ha-1 de rendimiento de grano). sin embargo, la magnitud de la interacción o la respuesta diferencial a los ambientes hizo que el ranqueo u orden de las variedades y cepas difirieran a través de los ambientes. por lo anterior, y considerando que el análisis combinado de varianza puede cuantificar la interacción y describir los efectos principales pero no puede explicar la interacción gga (kaya et al., 2002), fue importante determinar la contribución de cada componente en la variación total, a través de los modelos ammi y sreg, los cuales particionan la varianza de la interacción. análisis ga del modelo ammi. el efecto principal del ambiente (a) explicó el 41,9% de la suma de cuadrados total, en tanto que el efecto principal de var-cepa (vc) explicó el 25,0% de la variación y el 33,0% restante, fue debido a la interacción vca. estos resultados indican un alto efecto ambiental sobre el comportamiento de las vc y que en gran medida, las diferencias en rendimiento de grano se explican por la diversidad de ambientes y su interacción vca. la alta participación del fenómeno de interacción al ser ésta superior al efecto principal de vc, demuestra que los vc (var-cepa) no responden de manera similar a los cambios ambientales. en el modelo ammi, los dos primeros componentes principales (cp1 y cp2) empleados en la construcción del biplot vca fueron estadísticamente significativos (p≤0,01) y explicaron el 63,6% de la variación de la interacción vca con el 33,5% de los grados de libertad de la interacción. los coeficientes del cp1 y los promedios de rendimiento de grano de los vc tuvieron una alta correlación (r=0,75; p≤0,01), por lo tanto, el cp1 representó significativamente el rendimiento de los vc y así el biplot pudo ser utilizado para identificar los vc superiores, como lo sugieren crossa et al. (2002). una baja correlación entre los coeficientes de cp1 y los promedios de los genotipos puede ser atribuida a una fuerte y compleja interacción ga (yan et al., 2001). el rendimiento promedio mostró un amplio rango entre los vc, de 1,24 a 2,38 t ha-1. este rango de promedios de rendimiento de grano fue muy amplio, lo que demuestra la presencia de efectos genético-ambientales severos sobre el comportamiento de las variedades y cepas. por ello, es importante realizar evaluaciones espacio-temporales antes de generar cualquier recomendación sobre variedades. las localidades quedaron incluidas en cuatro de cinco sectores del biplot (fig. 1). las variedades orinoquia 3 y c. taluma 5 con la cepa j-01 (vc 2 y vc 4) tuvieron el mejor comportamiento en el primer semestre en santa cruz (scruz 2008a) y estación experimental taluma (tal 2008a); de igual manera, la variedad c. superior 6 con j-98 (vc 17), en el ambiente lib 2008a y con la combinación j-01 y j-96 (vc 20) en el ambiente lib 2007b, y la variedad c. libertad 4 con n (vc 27), en hor 2008b, son los de mejor comportamiento promedio en los ambientes mencionados. estos corresponden a los vértices del polígono, y su cercanía a un vector ambiental define su mejor condición ambiental (yan, 2002). las var-cepa (vc), ubicadas cerca al origen (0,0), fueron las que presentaron menor respuesta de interacción que los ubicados en los vértices. la localidad más discriminante fue lib 2008a, ya que según yan et al. (2000), estos ambientes presentan un alto cp1 y un cp2 cercano a cero. en la localidad lib2008a más discriminante, se obtuvo el segundo promedio más alto de rendimiento de grano entre localidades (2,29 t ha-1) y el mejor promedio por variedadcepa para c. superior 6 con la mezcla de j-01+j-96 (3,64 t ha-1), aunque sin diferencias con la j-96 y j-98 (3,38 y 3,32 t ha-1, respectivamente). por lo anterior, el c.i. la libertad en evaluaciones de primer semestre sería la condición ideal para procesos de selección de genotipos superiores. los mejores vc por mayor cp1 (atributo de potencial de rendimiento) y bajo cp2 (atributo de estabilidad), fueron: 8, 11, 14, 17 y 20, en todos los casos con rendimientos promedios superiores al promedio general. estos tratamientos corresponden al comportamiento de las variedades c. superior 6 y orinoquia 3 con las cepas j-96, j-98 y la mezcla j-01 y j-96. análisis gga del modelo sreg. los resultados obtenidos con la aplicación del modelo ammi tuvieron muchas similitudes a los logrados con el modelo sreg, particularmente al separar los vc sobre la abscisa (cp1) con una asociación de r=0,89. las diferencias ambientales entre semestres 366 agron. colomb. 28(3) 2010 figura 1. respuesta de 30 variedades x cepas (vc) a la interacción con el ambiente mediante el modelo ammi. cp1, primer componente principal; cp2, segundo componente principal. con gran impacto sobre las variedades y cepas, fueron agrupadas con mayor precisión con el sreg. estos resultados demuestran la aplicabilidad del sreg para definir los mega-ambientes. es de resaltar, que en este análisis el biplot gga despliega simultáneamente el efecto principal de un genotipo (g) y la interacción (ga) de un genotipo x ambiente en una tabla de doble entrada (yan et al., 2000, 2001; yan y kang, 2003), mientras que el ammi lo hace sólo con la interacción ga. con este modelo, el polígono se dividió en siete sectores, en cuatro de los cuales fueron incluidos todos los ambientes evaluados, donde cada sector comparte condiciones ambientales similares. el biplot explicó el 72,9% del gga, donde el cp1 aportó el 62,1%. los otros componentes presentaron una participación inferior al 7,6%. por lo anterior, los dos primeros componentes fueron considerados para la generación del biplot gga, como lo sigieren dardanelli et al. (2006). los efectos principales de vc (cp1), fueron alta y positivamente correlacionados con rendimiento de grano r=0,97, mientras que con el ammi esta r=0,75. yan et al. (2001), mencionan que este valor de asociación debe ser r>0,95 para identificar con certeza los genotipos superiores. este tipo de asociación observado también por yan y hunt (2001), crossa et al. (2002), yan (2002) y dardanelli et al. (2006), permite el uso del biplot para identificar los vc superiores y su estabilidad, así como los ambientes más discriminantes y de respuesta similar. los vc correspondientes a todas las combinaciones con la cepa j-01, la variedad c. libertad 4 en todos los casos y con n, presentaron coeficientes negativos. los demás, presentaron coeficientes cp1 positivos, incluso c. superior 6 con n (fig. 2). mejor genotipo por ambiente. los genotipos que caen sobre el vértice del polígono en un sector determinado, presentan los mejores rendimientos en los ambientes de dicho sector (yan, 2002; yan y hunt, 2002). en la fig. 2, los marcadores de los vc más alejados en el espacio bidimensional (4, 2, 27, 23, 11, 20, 8 y 17), conectados mediante líneas rectas, configuraron los vértices del polígono. estos vc vértices son los que más aportan a la interacción, es decir, los de más alto y más bajo rendimiento. los vc ubicados en el margen variedad cepa vc soyica p34 j-01 1 orinoquia 3 j-01 2 c. libertad 4 j-01 3 c. taluma 5 j-01 4 c. taluma 6 j-01 5 c. sabana 7 j-01 6 c. sabana 7 j-96 7 c. superior 6 j-96 8 c. taluma 5 j-96 9 c. libertad 4 j-96 10 orinoquia 3 j-96 11 soyica p34 j-96 12 soyica p34 j-98 13 orinoquia 3 j-98 14 c. libertad 4 j-98 15 c. taluma 5 j-98 16 c. superior 6 j-98 17 c. sabana 7 j-98 18 c. sabana 7 mez 19 c. superior 6 mez 20 c. taluma 5 mez 21 c. libertad 4 mez 22 orinoquia 3 mez 23 soy p34 mez 24 soyica p34 n 25 orinoquia 3 n 26 c. libertad 4 n 27 c. taluma 5 n 28 c. superior 6 n 29 c. sabana 7 n 30 1.2 1.0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1.0 -1.2 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 cp1 367valencia r. y ligarreto m.: análisis de la interacción soya-cepa (bradyrhizobium japonicum) x ambiente... izquierdo del biplot sobre el eje de la abscisa, presentan baja adaptación a los ambientes evaluados, tal como lo menciona medina et al. (2001). los vc del lado derecho, presentan una relación positiva con los ambientes considerados o que tienden a presentar una adaptación amplia. estos se encuentran ubicados en el ángulo formado por scruz 2008a y hor 2008b. los genotipos con un alto coeficiente cp1 tienden a dar rendimientos promedios superiores, y localidades con un alto cp1 y un cp2 cercano a cero, facilitan la identificación de tales genotipos (yan et al., 2000). los vc 23, 11, 20, 8 y 17 son los de mejor comportamiento general en los ambientes evaluados, particularmente en el c.i. la libertad durante el primer semestre del año (a). los mejores promedios los obtuvieron vc 8 y 20 en el ambiente lib 2008a, con rendimientos promedios de grano de 3,38 y 3,64 t ha-1, respectivamente, que corresponden a la variedad c. superior 6 con la cepa j-96 y la combinación j-01 y j-96. de forma similar, vc 11 (var. orinoquia con la cepa j96), se destacó por su alto rendimiento promedio general de 2,38 t ha-1, con su mejor respuesta en la localidad de scruz 2008a con 2,82 t ha-1. por otra parte, los vc 3, 10, 22 y 27 presentan, en general, bajos rendimientos promedios en los ambientes evaluados (1,43; 1,24; 1,34 y 1,73 t ha-1, respectivamente), y representan el comportamiento de la variedad c. libertad 4 con la cepa j-01, j-96, la combinación j-01 y j-96, y n. esta variedad tuvo su mejor comportamiento en la localidad hor 2008b con la cepa j-98 y la aplicación de n (2,61 y 2,89 t ha-1, respectivamente). relación entre ambientes. los vc, correspondientes a un vértice del polígono que se halla comprendido dentro de un sector, tuvieron el mejor rendimiento en los ambientes que se encuentran dentro de ese mismo sector como lo describió yan et al. (2000). los ambientes fueron separados por semestre; las localidades del primer semestre lib 07a, lib 08a, tal 08a y scaruz 08a guardan una estrecha relación entre ellas; así mismo, los ambientes lib 07b, lib 08b, tal 08b y hor 08b. la mayor correlación se obtuvo entre las localidades lib07a y lib08a, o lib07b y lib08b, mientras que los más contrastantes fueron tal08b y scruz 08a, como se puede observar en el biplot gga. esta observación coincide con los coeficientes de correlación, donde las localidades de lib 07a y lib 08a del primer semestre tuvieron un r=0,75 (p≤0,01), lib08a con tal 08a r=0,67 (p≤0,01), lib 07b con hor 08b r=0,45 (p≤0,05). según yan (2002) se pueden esperar algunas inconsistencias porque el biplot no explica el 100% de la variación gga. por lo anterior, no sobra utilizar el modelo ammi para reducir el sesgo. los resultados obtenidos con ambos modelos sugieren una diferencia marcada entre los ambientes, atribuida en gran medida por la época figura 2. biplot gga para rendimiento de grano (t ha-1) de variedades de soya inoculadas con diferentes cepas de b. japonicum-n, evaluadas en diferentes ambientes de la orinoquia. 1.2 1.0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1.0 -1.2 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 cp1 cepa variedad vc rendimiento (kg ha -1) cp1 j-01 soy p-34 1 1,67 -0,32 orinoquia 3 2 1,66 -0,37 c. libertad 4 3 1,43 -0,77 c. taluma 5 4 1,83 -0,13 c. superior 6 5 1,91 -0,02 c. sabana 7 6 1,88 -0,06 j-96 c. sabana 7 7 2,22 0,34 c. superior 6 8 2,30 0,62 c. taluma 5 9 2,17 0,17 c. libertad 4 10 1,24 -0,98 orinoquia 3 11 2,38 0,57 soy p-34 12 2,03 0,05 j-98 soy p-34 13 1,96 0,05 orinoquia 3 14 2,12 0,40 c. libertad 4 15 1,73 -0,34 c. taluma 5 16 2,11 0,16 c. superior 6 17 2,21 0,56 c. sabana 7 18 2,09 0,28 m c. sabana 7 19 2,19 0,36 c. superior 6 20 2,25 0,60 c. taluma 5 21 2,23 0,18 c. libertad 4 22 1,34 -0,3 orinoquia 3 23 2,34 0,49 soy p-34 24 2,11 0,22 n soy p-34 25 1,83 -0,34 orinoquia 3 26 2,01 -0,07 c. libertad 4 27 1,73 -0,53 c. taluma 5 28 1,95 -0,09 c. superior 6 29 2,05 0,09 c. sabana 7 30 1,76 -0,33 368 agron. colomb. 28(3) 2010 de siembra, más relacionada con la disponibilidad de agua lluvia o balance hídrico entre semestre. estabilidad fenotípica del rendimiento de grano. los coeficientes cp1 y cp2 de los ambientes fueron promediados para crear el punto medio que, al pasar por el origen (0,0), conformó el eje x o cp1 virtual del nuevo biplot cp1v el cual constituye el potencial de producción, y su perpendicular que pasa por el origen (0,0) conformó el nuevo cp2 virtual cp2v o vector de estabilidad de los vc. yan et al. (2000), sugieren que un genotipo productivo y estable podría tener un alto cp1v pero un cp2v cercano a cero. una gran distancia del coeficiente cp2v desde el origen (0,0) del biplot significa alta interacción vca y, por lo tanto, baja estabilidad. sobre el margen derecho de la ordenada se ubican las mejores opciones para la selección, destacándose por su amplia adaptación y alto rendimiento los vc 8, 11 y 20, y con adaptación específica y alto rendimiento los vc 17 y 23. en contraste, los vc 3, 10 y 22 obtuvieron los rendimientos promedios más bajos a pesar de su alta estabilidad, lo que significa que son malos en todos los ambientes. el comportamiento típico de un vc con baja estabilidad y bajo rendimiento es el 27, por lo que se deduce que es un vc malo en algunos sitios (tab. 2, fig. 3). tabla 2. clasificación de los genotipos (vc) en función del rendimiento de grano promedio y estabilidad fenotípica. criterio alto rendimiento bajo rendimiento alta estabilidad adaptación amplia (muy buenos) c. superior 6 con la cepa j96 c. superior 6 con la mezcla orinoquia 3 con la cepa j96 malo en todos los sitios (muy malos) c. libertad 4 con j01 c. libertad 4 con j96 c. libertad 4 con mezcla baja estabilidad adaptación específica (buenos) c. superior 6 con la cepa j98 orinoquia 3 con la mezcla malo en algunos sitios (malos) orinoquia 3 con j01 c. taluma 5 con j01 los modelos ammi y sreg no permiten establecer las diferencias estadísticas entre genotipos o tratamientos en los biplot, razón por la cual, mediante análisis de contrastes, se seleccionaron las mejores combinaciones de la interacción entre variedades y cepas de b. japonicum, para generar la respectiva recomendación técnica. las variedades orinoquia 3 y c. superior 6 con la cepa j96 fueron las más estables y rendidoras, aunque estadísticamente iguales en comportamiento con la cepa j98. estas se constituyen en las mejores alternativas para los productores de soya, en oxisoles de la orinoquia colombiana. ambiente más discriminante y representativo. el sector de mayor interés por discriminar los vc a través de ambientes son aquellos con los valores altos en cp1 y bajos en cp2. según yang et al. (2009), los vectores ambientales con cp1 más alejados del origen discriminan mejor los genotipos que aquellos que están cerca del origen. en este sentido, el vector con mayor habilidad discriminante fue la localidad de lib08a, resultado similar al obtenido con el modelo ammi. el menor ángulo de los vectores ambientales formado contra el eje virtual cp1v se presentó con las localidades lib 07a y lib 08a, las cuales conforman los ambientes más representativos. en este proceso de evaluación de ambientes, el ambiente ideal altamente discriminante y representativo en promedio fue lib 08a, donde se logró establecer con mayor claridad el ranqueo de genotipos o vc. así, los vc 11, 20, 8 y 17 se destacaron por su mejor comportamiento en el ambiente lib 08a. aunque los resultados fueron similares al modelo ammi, éste no los ranqueó claramente por su potencial de rendimiento como el sreg. estos resultados sugieren que el modelo sreg es altamente efectivo para la selección de genotipos estables y altamente promisorios, y que en la localidad del c.i la libertad en siembras de primer semestre, es posible obtener los mayores beneficios en un programa de mejoramiento genético. asociación de pc1 genotípicos (vc) y las covariables agronómicas. una asociación positiva y significativa, casi perfecta, se presentó entre los coeficientes cp1 y el efecto del rendimiento de grano de los vc a través de ambientes, con r=0,97 y significancia p≤0,01, por ello, estos cp1 pueden ser interpretados por su efecto principal de vc, lo que permite deducir que las variables agronómicas que correlacionaron con estos cp1, también están asociadas e interactúan con la producción de grano de las variedades a través de los ambientes en estudio. las variables asociadas con valores positivos y significativos fueron: vainas totales (vt) y dentro de éstas, las vainas con 3 granos (v3), la altura de planta (alm) y el número de nudos (nm), el número de nódulos (nn), el peso seco de nódulos (psn), el contenido total de nitrógeno (cn) en el tejido aéreo y el índice de fijación biológica de nitrógeno (irfbn). estos resultados demuestran la importancia de la asociación simbiótica en la producción de grano de soya en el que, cualquier factor externo que afecte su normal desempeño también afectará su rendimiento y sus componentes. entre las variables dinámicas, la reacción a enfermedades tuvo un significativo efecto sobre la interacción, particularmente con la presencia de cercospora sojina, la cual se asocia de manera negativa (r=-0,69; p≤0,01), con el cp1 de los vc (var x cepa), y con respuesta diferencial entre variedades y localidades, más no entre cepas. según kang 369valencia r. y ligarreto m.: análisis de la interacción soya-cepa (bradyrhizobium japonicum) x ambiente... y gauch (1996) y yan y kang (2003), la resistencia a enfermedades podría incrementar la estabilidad de los cultivares. con excepción de c. libertad 4, las otras variedades presentaron tolerancia a este patógeno. asociación de pc1 ambientales y las covariables edafoclimáticas. para establecer la relación, se asumió el criterio expuesto por yan (2002), donde el ángulo formado entre los vectores de dos ambientes en un biplot gga está relacionado con el coeficiente de correlación entre ellos. los suelos en evaluación fueron de texturas francas, con mayor o menor contenido de arcillas. se encontró asociación negativa entre el contenido de arcillas y el cp1 (-0,72; p=0,01). en este sentido, santos et al. (2008) encontraron que a mayores incrementos en los contenidos de arcilla en suelos francos, menores serán los rendimientos. en general, la mayor asociación entre ambientes y las covariables climáticas se presentó con el balance hídrico acumulado en el período r3/r6 (de formación a llenado de vainas), con una correlación positiva y altamente significativa (r=0,92). aún cuando el volumen de precipitación durante el ciclo del cultivo fue superior al requerimiento hídrico total, se presentaron limitantes en la frecuencia con que ocurrió la precipitación. un déficit hídrico en las etapas críticas del cultivo se presentó en la localidad lib 07a, al caer la precipitación del 1 al 14 de julio de 2007, donde el balance hídrico fue negativo en 9 de los 14 d, para un bance negativo total de -7,8 mm. este período coincidió con la fase de llenado de grano y por ello, los rendimientos de grano promedio fueron muy bajos (1,44 t ha-1). king y purcell (2001), encontraron que el déficit hídrico redujo la fijación simbiótica y, en consecuencia, limitó el rendimiento de grano y de proteína en soya, al favorecerse el aborto y caída de flores, el vaneamiento y caída de vainas. en general, la máxima actividad fijadora ocurre cuando el suelo está en condiciones de capacidad de campo (fao, 1995). almanza et al. (2006), determinó que el consumo de agua por el cultivo es de 4,5 mm d-1 y que en el suelo se agotaría su existencia en aproximadamente 4 d, por lo que la ausencia de lluvia durante 4 d en la altillanura hace necesario el riego. en la resistencia a la penetración promedia (rp), aunque no se observaron diferencias estadísticas en los coeficientes de correlación, fue notoria la menor resistencia a la penetración a 20 cm de profundidad del suelo en las localidades lib 07b y lib 2008a con valores de 0,73 y 1,01 mpa, respectivamente, mientras que en las otras localidades, estos figura 3. biplot gga con vector virtual cp1v y cp2v promedio. los vc en el círculo representan los más estables y de mayor rendimiento. las líneas punteadas paralelas al eje virtual cp2v, representan la proyección en estabilidad (más cercano al eje x, será más estable). 1.2 1.0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1.0 -1.2 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 cp1 variedad cepa vc soyica p34 j-01 1 orinoquia 3 j-01 2 c. libertad 4 j-01 3 c. taluma 5 j-01 4 c. superior 6 j-01 5 c. sabana 7 j-01 6 c. sabana 7 j-96 7 c. superior 6 j-96 8 c. taluma 5 j-96 9 c. libertad 4 j-96 10 orinoquia 3 j-96 11 soyica p34 j-96 12 soyica p34 j-98 13 orinoquia 3 j-98 14 c. libertad 4 j-98 15 c. taluma 5 j-98 16 c. superior 6 j-98 17 c. sabana 7 j-98 18 c. sabana 7 mez 19 c. superior 6 mez 20 c. taluma 5 mez 21 c. libertad 4 mez 22 orinoquia 3 mez 23 soy p34 mez 24 soyica p34 n 25 orinoquia 3 n 26 c. libertad 4 n 27 c. taluma 5 n 28 c. superior 6 n 29 c. sabana 7 n 30 370 agron. colomb. 28(3) 2010 valores estuvieron entre 1,36 y 2,31 mpa. las dos localidades con la menor rp, presentaron los mayores rendimientos de grano promedios (2,46 y 2,29 t ha-1, respectivamente). bonel y montico (2007), encontraron que una reducción en rendimiento se relacionaba estrechamente con el aumento de la resistencia a la penetración. la densidad aparente aunque no presentó asociación con rendimiento de grano en los tratamientos evaluados, sus valores promedios fueron iguales o superiores a 1,4 g cm3 en todos los ambientes, afectando el normal crecimiento y desarrollo de las plantas. conclusiones la respuesta diferencial de variedades de soya a la asociación simbiótica con cepas de b. japonicum, abre la posibilidad de seleccionar cepas altamente infectivas y efectivas para potenciar el rendimiento de las variedades de soya, en oxisoles de la orinoquia colombiana. las variedades c. superior 6 y orinoquia 3 se constituyen en excelentes alternativas de producción para los oxisoles de la orinoquia colombiana por su efectiva asociación simbiótica con cepas de b. japonicum, particularmente con j96, su alto potencial de rendimientos de grano y tolerancia a enfermedades. el modelo sreg fue altamente efectivo para establecer los mega-ambientes y el ambiente más discriminante para ordenar las relaciones variedad-cepa en función de la expresión de su potencial de rendimiento. por su alto poder discriminante, el centro de investigaciones la libertad (villavicencio), se constituye en el mejor ambiente para procesos de selección de genotipos superiores en asocio con cepas específicas de b. japonicum, especialmente en evaluaciones en el primer semestre. los factores más relevantes de la interacción genotipoambiente (ga) y que de alguna manera afectaron la relación simbiótica y el rendimiento de grano, fueron en su orden: variedad, déficit hídrico, compactación de suelos y enfermedades, particularmente la presencia de cercospora sojina. literatura citada almanza m., e.f., j.o. arguello t., j.h. bernal r. y s. caicedo g. 2006. requerimientos hídricos del cultivo de la soya en la altillanura. corpoica, villavicencio, colombia. bonel, b. y s. montico. 2007. las posibilidades del escarificado en suelos del sur de santa fe. rev. agromensajes 21(4), 26-36. borkert, c.m. y g.j. sfredo. 1995. la fertilización de los suelos tropicales para el cultivo de la soya. pp. 175-200. en: el cultivo de la soya en los trópicos. mejoramiento y producción. colección fao, producción y protección vegetal no. 27. embrapa; cnpso, roma. burgueño, j., j. crossa y m. vargas. 2002. sas programs for graphing ge and gge biplots. en: biometrics and statistics unit., cimmyt, http://www.cimmyt.org; consulta: diciembre de 2010. chen, l.s., a. figueredo, f.o. pedrosa y m. hungria. 2000. genetic characterization of soybean rhizobia in paraguay. appl. environ. microb. 66(11), 5099-5103. crossa, j., p.l. cornelius y w. yan. 2002. biplots of linear-bilinear models for studying crossover genotype x environment interaction. crop sci. 42, 619-633. dardanelli, j., m. balzarini, m.j. martínez, m. cuniberti, s. resnik, s. ramunda, r. herrero y h. baigorri. 2006. soybean maturity groups, environments and their interaction define megaenvironments for seed composition in argentina. crop sci. 46, 1939-1947. dehghani, h., a. ebadi y a. yousefi. 2006. biplot analysis of genotype x environment interaction for barley yield in iran. agron. j. 98, 388-393. devine, t.e. 1984. inheritance of soybean nodulation response with a fast-growing strain of rhizobium. j. hered. 75(5), 359-361. fao. 1995. manual técnico de la fijación biológica del nitrógeno: leguminosa/rhizobium. roma. fernández c., m.v. 2003. manual de nodulación. editorial hemisferio sur, buenos aires. franco, m.g.a. ocampo, e. melo y r. thomas. 1993. catalogue of rhizobium strains for 172 tropical forage legumes. 5a ed. ciat, cali, colombia. george, t., b.b. bohlool y p.w. singleton. 1987. bradyrhizobium japonicum-environment interactions: nodulation and interstrain competition in soils along an elevational transect. appl. environ. microbiol. 53(5), 1113-1117. gollob, h. 1968. a statistical model which combines features of factor analytic and analysis of variances techniques. psychometrika 33, 73-115. gonzález, n.s. 2002. algunos elementos de juicio para interpretar el fenómeno de la nodulación en soja. publicación de las jornadas de cosecha gruesa. inta; ciam, mar del plata, argentina. hungria, m., r.j. campo y i.c. mendes. 2001. fixação biológica do nitrogêno na cultura da soja. embrapa soja circular técnica no. 35. embrapa, londrina, brasil. hungria, m., r.j. campo, i.c. mendes y p.h. graham. 2006. contribution of biological nitrogen fixation to the nitrogen nutriton of grain crops in the tropics: the success of soybean (glycine max l. merr.) in south america. pp. 43-93. en: singh, r.p., n. shankar y p.k. jaiwal (eds.). nitrogen nutrition in plant productivity. studium press llcc, houston, tx. hunt, p.g., m.j. kasperbauer y t.a. matheny. 1990. influence of bradyrhizobium japonicum strain and far-red/red canopy light ratios on nodulation of soybean. crop sci. 30(6), 13061308. kang, m.s. 2002. quantitative genetics, genomics, and plant breeding. cabi, wallingford, uk. 371valencia r. y ligarreto m.: análisis de la interacción soya-cepa (bradyrhizobium japonicum) x ambiente... kang, m.s. y d.p. gorman. 1989. genotype x environment interaction in maize. agron. j. 81, 662-664. kang, m.s. y h.g. gauch. 1996. genotype-by-environment interaction. crc press, boca ratón, fl. kaya, y., ç. palta y s. taner. 2002. additive main effects and multiplicative interactions analysis of yield performances in bread wheat genotypes across environments. turk. j. agric. for. 26, 275-279. king, c.a. y l.c. purcell. 2001. soybean nodule size and relationship to nitrogen fixation response to water deficit. crop sci. 41, 1099-1107. kober, m.v., e.l. saccol de sá, j.r.j. freire y a. giongo. 2004. characterization of variants of bradyrhizobium elkanii and b. japonicum and symbiotic behaviour in soybeans. ciênc. rural 34(5), 1459-1464. krishnan, h.b., j. lorio, w.s. kim, g. jiang, k.y. kim, m. deboer y s.g. pueppke. 2003. extracellular proteins involved in soybean cultivar-specific nodulation are associated with pilus-like surface appendages and exported by a type iii protein secretion system in sinorhizobium fredii usda257. mol. plant microbe interact. 16(7), 617-625. lópez-garcía, s.l., a. perticari, c. piccinetti, l. ventimiglia, n. arias, j.j. de battista, m.j. althabegoiti, e.j. mongiardini, j. pérez-giménez, j.i. quelas y a.r. lodeiro. 2009. in-furrow inoculation and selection for higher motility enhances the efficacy of bradyrhizobium japonicum nodulation agron. j. 101(2), 357-363.  medina, m., t. abadie, d. vilaró y s. ceretta. 2001. estudio metodológico de adaptación de cultivares de maíz para silo a las condiciones de uruguay. agrociancia 5(1), 23-31. neves, m.c.p., a.d. didonet, f.f. duque y j. döbereiner. 1985. rhizobium strain effects on nitrogen transport and distribution in soybeans. j. exp. bot. 36, 1179-1192. prithiviraj, b., a. souleimanov, x. zhou y d.l. smith. 2000. differential response of soybean (glycine max (l.) merr.) genotypes to lipo-chito-oligosaccharide nod bj v (c18:1 mefuc). j. exp. bot. 51(353), 2045-2051. raij, b. van, n.m. silva, o.c. bataglia, j.a. quaggio, r. hiroce, h. cantarella, j.r. belinazzi jr., a.r. dechen y p.e. trani. 1985. recomendações de adubação e calagem para o estado de são paulo. boletín técnico no. 100. instituto agronómico de campinas (iac), campinas, brasil. rengel, z. 2002. breeding for better simbiosis. plant soil 245(1), 147-162. salamanca s., c.r. y g.m. ramírez. 2000. ica j-01 biofertilizante para soya. inoculante de rizobio para los llanos orientales. corpoica; ministerio de agricultura; focc, villavicencio, colombia. sánchez s., l.f., j.e. baquero p. y f. munevar m. 1991. limitantes nutricionales para el establecimiento del cultivo de la soya en oxisoles de los llanos orientales. suelos ecuat. 20, 5-16. santos, f.c., r.f. novais, j.c.l. neves, j.m. foloni, m.r. albuquerque filho y j.c. ker. 2008. produtividade e aspectos nutricionais de plantas de soja cultivadas em solos de cerrado com diferentes texturas. rev. bras. ciênc. solo 32(5), 2015-2025. sas. 2003. statistical analysis systems user’s guide. sas institute inc., cary, nc. thies, j.e. 1990. modeling ecological determinants of the symbiotic performance of introduced rhizobia in tropical soils. tesis de doctorado. university of hawaii, honolulu, hi. valencia r., r.a., h. carmen, h. vargas y g. arrieta. 2006. variedades mejoradas de soya para zonas productoras actuales y potenciales de colombia. innovación y cambio tecnológico corpoica. 4(2-3), 7-15. van jaarsveld, c.m., m.a. smit y g.h.j. krüger. 2002. interaction amongst soybean [glycine max (l.) merrill] genotype, soil type and inoculant strain with regard to n2 fixation. j. agron. crop sci. 188(3), 206-211. vargas, m. y j. crossa. 2000. the ammi analysis and the graph of the biplot in sas. en: biometrics and statistics unit., cimmyt, http://www.cimmyt.org/es/programas-y-unidades/unidades-ylaboratorios/laboratorio-de-informatica-aplicada-a-cultivos/ gruposunidades-disciplinarias/unidad-de-biometria-y-estadistica; consulta: diciembre de 2010. vera, r.r. 2000. investigación en sistemas agropastoriles: antecedentes y estrategias. pp. 1-8. en: guimarães, e.p., j.i. sanz, i.m. rao, m.c. amézquita y e. amézquita. sistemas agropastoriles en sabanas tropicales de america latina. ciat; embrapa, cali, colombia. yan, w. 2002. singular-value partitioning in biplot analysis of multienvironment trial data. agron. j. 94, 990-996. yan, w. y i. rajcan. 2002. biplot evaluation of test sites and trait relations of soybean in ontario. crop sci. 42(1), 11-20. yan, w. y l.a. hunt. 2001. interpretation of genotype x environment interaction for winter wheat yield in ontario. crop sci. 41, 19-25. yan, w. y l.a. hunt. 2002. biplot analysis of diallel data. crop sci. 42, 21-30. yan, w., l.a. hunt, q. sheng y z. szlavnics. 2000. cultivar evaluation and mega-environment investigation based on the gge biplot. crop sci. 40, 597-605. yan, w. y m.s. kang. 2003. gge biplot analysis: a graphical tool for breeders. crc press, boca raton, fl. yan, w., p. cornelius, j. crossa y l.a. hunt. 2001. two types of gge biplots for analyzing multi-environment trial data. crop sci. 41, 656-663. yang, r.-c., j. crossa, p.l. cornelius y j. burgueño. 2009. biplot analysis of genotype × environment interaction: proceed with caution. crop sci. 49, 1564-1576. zhang, h., t.c. charles, b.t. drisco, b. prithiviraj y d.l. smith. 2002. low temperature–tolerant bradyrhizobium japonicum strains allowing improved soybean yield in short-season areas. agron. j. 94, 870-875. zobel, r., m. wright y h. gauch. 1988. statistical análisis of a yield trial. agron. j. 80, 388-393. postharvest application of acibenzolar-s-methyl and plant extracts affect physicochemical properties of blueberry (vaccinium corymbosum l.) fruits received for publication: december 11, 2021. accepted for publication: march 28, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.100044 1 grupo de investigaciones agrícolas (gia), facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, boyacá (colombia). * corresponding autor: javier.alvarez@uptc.edu.co agronomía colombiana 40(1), 58-68, 2022 abstract resumen the demand for fruits with high anthocyanin content, such as blueberries, has increased in recent years due to their health benefits. however, few studies are known on the postharvest behavior of blueberry fruits subjected to the application of plant extracts and acibenzolar-s-methyl (asm). the objective of this research was to investigate the effect of the application of asm and vegetable extracts (mint and coriander) on the organoleptic characteristics of blueberry fruits stored at 16°c during postharvest through a completely randomized design with five treatments. the contents of total anthocyanins in fruits (ta) did not differ between treatments, with values that ranged between 74.1 mg and 83.9 mg 100 g-1 of fresh weight. the ta tended to increase during storage and then to decrease during senescence. the firmness of blueberry fruits increased during storage, but hardness did not increase, since the fruits are softer and show wrinkling over time, indicating that the epidermis of the fruits has great elasticity. the fruits with the application of vegetable extracts showed the highest total soluble solids and total titratable acidity. the values of red/green and yellow/blue ratio increased, so the blueberry fruits slightly lost their blue hue during postharvest. fruits with asm application reached a postharvest life of 15 d after harvest (dah), while the other treatments only maintained quality for 13 dah. la demanda de frutos con alto contenido de antocianinas como el arándano ha aumentado en los últimos años debido a los beneficios para la salud. sin embargo, se conocen pocos estudios sobre el comportamiento poscosecha de los frutos de arándano sometidos a la aplicación de extractos vegetales y acibenzolar-smetil (asm). el objetivo de este trabajo fue investigar el efecto de la aplicación de asm y extractos de menta y cilantro en las características organolépticas de frutos de arándano almacenados a temperatura ambiente durante la poscosecha, mediante un diseño completamente al azar con cinco tratamientos. las antocianinas totales (ant) no presentaron diferencias entre tratamientos con valores que oscilaron entre 74.1 y 83.9 mg 100 g-1 de masa fresca. las ant presentaron una tendencia a aumentar durante el almacenamiento para después descender durante la senescencia. la firmeza de los frutos de arándano aumenta durante el almacenamiento, no así su dureza, ya que los frutos son más blandos y presentan arrugamiento a través del tiempo, lo que indica que la epidermis de los frutos tiene gran elasticidad. los frutos con aplicación de extractos vegetales presentaron los valores más altos de sólidos solubles totales y acidez total titulable. los valores de la relación rojo/verde y amarillo/azul aumentan, por lo que los frutos de arándano pierden ligeramente la tonalidad azul durante la poscosecha. los frutos con aplicación de asm alcanzaron una vida poscosecha de 15 d después de cosecha (ddc), mientras que los demás tratamientos sólo mantuvieron la calidad durante 13 ddc. key words: anthocyanins, coriander extract, mint extract, fruit firmness, respiratory rate. palabras clave: antocianinas, extracto de cilantro, extracto de menta, firmeza de frutos, tasa respiratoria. postharvest application of acibenzolar-s-methyl and plant extracts affect physicochemical properties of blueberry (vaccinium corymbosum l.) fruits la aplicación poscosecha de acibenzolar-s-metil y extractos vegetales afecta las propiedades fisicoquímicas de los frutos de arándano (vaccinium corymbosum l.) marilcen jaime-guerrero1, javier giovanni álvarez-herrera1*, and hernán david ruiz-berrío1 introduction the blueberry grows both in the wild and as a commercial crop. it has doubled its commercial production from the year 2010 to 2019 from 439,000 t to 1.0 million t, of which the main producing countries are the united states, canada, chile, and peru (usda, 2021). the production of blueberries in colombia ranks sixth among south american countries, with 304 ha cultivated in 2018, located mainly in the departments of cundinamarca and boyacá and harvested to satisfy local consumption (agronet, 2022). blueberries are fruits with a low sugar content, a high antioxidant capacity and a high content of f lavonoids, among which anthocyanins stand out. their consumption https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.100044 mailto:javier.alvarez@uptc.edu.co 59jaime-guerrero, álvarez-herrera, and ruiz-berrío: postharvest application of acibenzolar-s-methyl and plant extracts affect physicochemical properties of blueberry (vaccinium corymbosum l.) fruits provides many benefits for human health (salgado et al., 2018), among which the improvement of vision and antidiabetic properties are highlighted (yang et al., 2022). currently, there are many varieties of blueberry on the market, including the ‘biloxi’ variety that could easily adapt to different altitudes (araujo et al., 2015). the fruits of blueberry crops could suffer from physical damage and attacks by pathogens and diseases during storage, resulting in economic losses. different natural extracts and compounds, such as acibenzolar-s-methyl (asm), have been tested, with positive effects on the conservation of fruits of mango (mangifera indica l.) and cabbage (brassica oleracea l.) (ishiga et al., 2021); thus, increasing the postharvest life of blueberry fruits is possible. asm is a synthetic compound and chemical activator of plant resistance to diseases through the activation of specific genes (colombo et al., 2018). it acts as a functional analog of salicylic acid, inducing systemic acquired resistance (sar) (jepersen et al., 2017). asm maintains fruit quality by regulating enzymes that degrade the cell wall during storage in apples (malus domestica borkh) (li et al., 2020). the effect of different essential oils, including the extract of red thyme and oregano, proved to be very effective against mold in storage, and extracts of thyme, mint, and limonene had the most effective preservative action on stored strawberries during 14 d of postharvest (saxena et al., 2020). applications of these products have been effective in the management of phytopathogens; however, the effect they have on the physical, chemical, and quality characteristics of blueberry fruits must be tested (saxena et al., 2020). therefore, the application of asm and vegetable extracts (mint and coriander) was evaluated on the organoleptic characteristics and respiration rate of blueberry fruits stored at room temperature (16°c) during postharvest. materials and methods location this research was developed in the plant physiology laboratory of the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (boyacá, colombia), tunja, at 5°33’16” n and 73°21’09” w, with an average annual temperature of 16°c and average relative humidity of 65%. materials the fruits were harvested from an organic commercial crop two years of age, located on the ‘la nutria’ farm, el carmen village in the municipality of combita, at an altitude of 2697 m a.s.l., 5°41’54’’ n and 73°16’11’’ w, with an average annual temperature of 12.5°c and relative humidity ranging from 70% to 80%. twenty kg of ‘biloxi’ variety blueberry fruits was collected with average weights of 1.3 to 1.5 g per fresh fruit, between 6:00 and 8:00 a.m. these were transported in 10 kg plastic baskets from the farm to the laboratory, under ambient conditions in a time of 35 min. ripe fruits were selected according to the colombian technical standard for blueberries ntc-6373 (icontec, 2019), free from mechanical damage and with a uniform dark purple color and a size greater than 8 mm in diameter, using a grading sieve in order to homogenize the sample. to obtain coriander (coriandrum sativum l.) and mint (mentha piperita l.) extracts, 69.92 g of seed and 385.8 g of mint leaves were used, washed, dried at a temperature of 30°c at 35°c, respectively, macerated and immersed in 240 ml and 500 ml of 35% (v/v) ethyl alcohol, respectively. the extracts were stored at 4°c in glass jars in the refrigerator and in the dark for 15 d, then filtered for later application (morais et al., 2015). experimental design extracts were applied to the blueberry fruits with a completely randomized design with five treatments as follows: t1) coriander extract (coriandrum sativum l.), t2) mint extract (mentha piperita l.), t3) 50 mg l-1 of acibenzolars-methyl (asm), t4) 100 mg l-1 of asm, and t5) fruits immersed in distilled water. each treatment had four replicates, for a total of 20 experimental units (eu). each eu had about 500 g of blueberry fruits, stored at 16°c in commercial plastic boxes kit 250-h53 (proplantas s.a.®, colombia), after being subjected to immersion in the different treatments for 5 min. physicochemical properties the following variables were evaluated daily: 1) fruit firmness using a gy-4 penetrometer (yueqing handpi instruments co., ltd, china) with a 3.5 mm tip, a pressure depth of 10 mm, a 0.01 n precision, and 3 fruits with uniform size for each eu; 2) contents of total soluble solids (tss) using a hanna hi 96803 refractometer with a scale from 0% to 85% (hanna instruments, woonsocket, ri, usa), and measuring the brix degrees in juice extracted from 12 fruits; 3) total titratable acidity (tta) quantified with the methodology used by álvarez-herrera et al. (2015) through calculations with data on the volume of sodium hydroxide (naoh) incorporated in 5 ml of fruit juice brought to 50 ml 60 agron. colomb. 40(1) 2022 with distilled water, adding three drops of phenolphthalein as an indicator of color change and using equation (1). tta(%) = (a * b * c)* 100 (1) d where: a = volume of naoh (ml); b = normality of naoh (0.097); c = equivalent weight expressed in g of predominant acid in the fruit (citric acid 0.064 g meq-1); d = mass in grams of the sample used (5 g). a*: chromaticity from green to red, b*: chromaticity from blue to yellow, and l*: luminosity were determined. the hue angle and chroma were calculated according to the equations (2) and (3). chroma = (a*2 + b*2)1/2 (2) hue =  tan-1  b*   +180 (3)a* 2 * π * 360 the respiratory rate (rr) was determined with a 2 l see bc-2000 (vernier software & technology, or, usa) hermetic breathing chamber connected to a ver co2-bta infrared sensor (vernier software & technology, or, usa) and labquest2 interface (vernier software & technology, or, usa) for 10 min, expressed in mg of co2 kg -1 h-1. the total anthocyanins (ta) in fruits were quantified with a 0.25 g blueberry fruit sample, homogenized in 1 ml of 0.1% citric acid solution, and 10 ml of 80% ethanol; 4 ml of the sample were centrifuged in a unico c858 model powerspin lx (unico scientific, hong kong) at 4000 rpm for 20 min. absorbances were measured at 532 nm with a humancorp uv/visible x-ma 1200v spectrophotometer (human corporation, seoul, korea). the ta content (mg 100 g-1 of fresh fruit weight (fw)) was calculated and reported as cyanidin-3-glucoside equivalents (cy-3-glucoside) using equation (4) (zapata et al., 2014). ta = abs * mm * df * 1000 (4) e where abs is absorbance measured in the spectrophotometer, mm is molecular mass of cyanidin-3-glucoside, 449.2 g mol-1, df is the dilution factor (10), e is the molar extinction coefficient for cyanidin-3-glucoside (26900), and 1000 is the conversion factor from g to mg. statistical analysis the data were subjected to normality tests to eliminate erroneous and atypical values. once the assumptions of normality had been verified, a transversal and longitudinal analysis of variance (anova) was carried out to determine significant differences between the treatments and measurement times. the average of the variables was subjected to the tukey’s means comparison tests (p≤0.05); the analyses were performed with sas v.9.2e (sas institute inc., cary, nc). results and discussion accumulated mass loss in fruits there were significant differences for accumulated mass loss (ml) during the first three measurements at 1, 2, and 3 d after harvest (dah). afterwards, it homogenized and was constant for all treatments during the postharvest phase of the blueberry fruits. the absence of significant differences between treatments agrees with li et al. (2020) who found that apple fruits treated with asm did not have ml that was significantly affected with respect to the control treatment. at 13 dah, the treatment without applications had the highest ml, while the lowest ml values were seen in the fruits with applications of the mint extract. the ml of the blueberry fruits at 15 dah was 19.6% on average, higher than reported at 15 dah by jaramillo-sánchez et al. (2019) of 1.8% and 3% for the control and ozone treatment, respectively, and higher than reported by paniagua et al. (2013) in the third postharvest week for chilled blueberries, which ranged between 1% and 15%. at 4 dah, there were no significant differences in ml because ml in f leshy fruits is due to water loss, which is directly proportional to the vapor pressure deficit (vpd) between the fruit and the environment; therefore, at longer storage times there would be greater water losses that can be diminished by the initial protective effect of treatments. when a berry loses around 6% water, it loses commercial quality (díaz-pérez, 2019). so, the blueberry fruits reached 13 d with an acceptable consumption quality, which is longer than the commercial grade (4 dah). fruit firmness firmness only had significant differences at 6 and 13 dah (fig. 1). the treatment with 50 mg l-1 of asm reached the highest firmness at 13 dah. the firmness of the equatorial part of blueberry fruits increased throughout the postharvest phase with an average for all treatments of 5.06 n at harvest and 6.41 n at the end of the storage period. and the fruits that received applications of coriander extract at the beginning of the postharvest extract stood out, and achieved an increase in firmness of 50% (fig. 1), from 4.5 n to 6.8 n. this was probably due to an increase in the 61jaime-guerrero, álvarez-herrera, and ruiz-berrío: postharvest application of acibenzolar-s-methyl and plant extracts affect physicochemical properties of blueberry (vaccinium corymbosum l.) fruits extensibility of the fruit epidermis, that means that, even though the fruits were softer to the touch due to the action of enzymes such as polygalacturonase (yahia et al., 2019), they had greater resistance to breakage by the penetrometer. jaramillo-sánchez et al. (2019) find firmness values in blueberry fruits ranging between 2.2 and 2.6 n with maximum displacement of the epidermis before rupture of 4-5 mm. cortés-rojas et al. (2016) find that ‘biloxi’ blueberries have firmness averages of 2.1 n, similar to the softening data of xu and liu (2017), 3 n to 1.5 n throughout storage. these authors find lower firmness values in blueberry fruits than those in the present study, probably, because the latter were harvested at commercial maturity and brought directly to the laboratory the same day to start the postharvest measurements. all treatments significantly increased the tss during postharvest storage, between 3% and 17%, except the fruits that received applications of 100 mg l-1 of asm that had a reduction in tss of around 4% (tab. 1). once the fruits were harvested, a greater breakdown of reserve carbohydrates to simpler sugars was generated. this degradation is normally faster in climacteric fruits after they reach physiological maturity that generates an increase in tss. this results from an increase in the activity of enzymes such as a-amylase, β-amylase, and starch phosphorylase that hydrolyze starch (yahia et al., 2019). the most abundant sugar in blueberry fruits is glucose, followed by fructose and galactose (fotiric-akšic et al., 2019). this tss increase in blueberry fruits as they ripen and during storage is also reported by gibson et al. (2013) but is contrary to that reported by xu and liu (2017), who obtain a decrease from 9 to 5 °brix at 8 dah in fruits stored at 4°c. it is likely that the coating (quinoa protein-chitosan-sunf lower oil edible film) has a positive effect on the accumulation of tss during postharvest, as reported by abugoch et al. (2015). total titratable acidity there were significant differences between the treatments in total titratable acidity (tta) only in the samplings carried out at 0, 3, 4, 9, and 13 dah (tab. 1). the fruits subjected to applications of mint or coriander presented higher average tta values (0.85% and 0.80%, respectively), while the fruits subjected to 50, 100 mg l-1 of asm, and the control had values of 0.70%, 0.66%, and 0.75%, respectively. this highlights the importance of applying coatings to fruits during postharvest since it is clear that coatings delay the loss of tta and conserve the tta longer (gol et al., 2013). the average tta for all treatments tended to decrease significantly during the storage period, like that reported by xu and liu (2017). this decrease is attributed to the fact that many organic acids in fruits are used as a substrate in enzymatic reactions of respiration, such as occurs in berries and tomatoes, where the amount and concentration of malate and citrate decrease over time. likewise, in strawberries and mangos, the amount of citrate and malate also decreases during storage (vallarino & osorio, 2019). once citrate has been produced in the tricarboxylic acid cycle (during the onset of maturation), it can be degraded to cytosol through the synthetic pathway of γ-aminobutyric acid or converted to oxaloacetate and acetyl-coa (lee et al., 2021) as respiration intensifies and postharvest begins. this explains the decrease in tta during fruit storage. ns nsnsnsnsns nsns ns * ns ns ns** fi rm ne ss ( n ) time (dah) 0 2 4 6 8 10 0 3 1296 15 t1 t2 t3 t4 t5 figure 1. firmness of blueberry fruits subjected to different preservative treatments during 15 d after harvest (dah): t1) coriander extract; t2) peppermint extract; t3) acibenzolar-s-methyl 50 mg l-1; t4) acibenzolar-s-methyl 100 mg l-1; t5) fruits immersed in distilled water. ns) no significant, * and ** indicate significant effect according to the anova (p<0.05 and p<0.01, respectively) between treatments. vertical bars indicate the tukey range test (p<0.05). contents of total soluble solids although there were significant statistical differences in many of the measurements recorded over time, they did not occur at all sampling times (tab. 1). however, the fruits that received applications of coriander or mint extracts at all times had higher average values of total soluble solids (tss) (12.82 and 12.39 °brix, respectively), while the treatments with applications of 50 and 100 mg l-1 of asm and the control had lower average values (11.88, 11.95, and 11.94 °brix). similar results are reported by saito et al. (2020) for the cultivars ‘draper’ and ‘duke’, which range between 11.4 and 13.2 °brix, but higher results are obtained for the variety ‘biloxi’ by cortés-rojas et al. (2016), whose averages oscillate around 13.6 °brix. 62 agron. colomb. 40(1) 2022 contents of total anthocyanins t here were no sig nif ica nt d if ferences bet ween t he treatments of total anthocyanin (ta) contents in fruits for any of the measurements over time (fig. 2); however, the fruits that received applications of mint or coriander extract had higher ta values on average (83.9 and 74.1 mg 100 g-1 fw), similar to those found by gibson et al. (2013) for cy-3-glucoside (76 mg 100 g-1 fw of ripe blueberries, and within the range reported by xu and liu, 2017), 50 to 300 mg 100 g-1 fw of blueberries subjected to 1-methylcyclopropene doses and refrigerated at 4°c. when analyzing the ta over time, a significant tendency to increase the ta during storage up to 13 dah (83.9 mg 100 g-1 of fruit fw) was observed. ta then decreased (66.54 mg 100 g-1 of fruit fw), similar to that reported by gibson et al. (2013), who states that, once the fruits reached the optimum state of maturity, they were overripe, and the anthocyanin value began to decrease, especially pet-3-glucoside, pet-3-galactoside, cy-3-glucoside, cy3-galactoside, del-3-glucoside, and del-3-galactoside, the main anthocyanins in blueberry fruits. pet-3-glucoside is one of the most abundant anthocyanins in ripe blueberry table 1. contents of total soluble solids (tss) and total titratable acidity (tta) evaluated in blueberry fruits subjected to different preservative treatments 15 d after harvest (dah). variable dah treatments t1 t2 t3 t4 t5 tss (°brix) 0 11.65 ± 0.81a,a 12.95 ± 0.41a,abc 12.30 ± 1.13a,abc 13.58 ± 0.91a,ab 11.05 ± 1.06a,ab 1 13.03 ± 0.66a,a 9.50 ± 0.25b,d 10.03 ± 0.80b,c 10.30 ± 1.04ab,de 11.85 ± 0.32ab,ab 2 12.80 ± 0.62a,a 11.18 ± 0.64a,bcd 11.65 ± 0.59a,bc 11.68 ± 0.33a,bcde 12.20 ± 0.51a,ab 3 13.05 ± 0.44a,a 12.38 ± 0.60a,abc 11.33 ± 0.62a,bc 11.83 ± 0.30a,abcde 11.10 ± 0.42a,ab 4 12.30 ± 0.50ab,a 13.63 ± 0.45a,a 12.08 ± 0.30ab,abc 11.35 ± 0.12b,bcde 11.63 ± 0.35b,ab 6 12.55 ± 0.50a,a 13.58 ± 0.21a,a 12.10 ± 0.67a,abc 12.30 ± 0.45a,abcde 13.68 ± 0.65a,a 7 13.88 ± 0.38a,a 13.20 ± 0.16a,abc 11.28 ± 0.11a,bc 11.15 ± 0.50a,bcde 10.14 ± 0.07a,b 8 12.83 ± 0.35a,a 11.03 ± 0.30ab,cd 12.38 ± 0.31a,abc 10.23 ± 0.38b,e 12.08 ± 0.67a,ab 9 13.15 ± 0.64a,a 12.55 ± 0.66a,abc 11.78 ± 0.18a,abc 12.75 ± 0.18a,abcde 13.73 ± 0.66a,a 10 13.00 ± 0.07a,a 11.30 ± 0.49bc,bcd 10.50 ± 0.11c,bc 10.55 ± 0.53c,cde 12.58 ± 0.18ab,ab 11 12.03 ± 0.66ab,a 14.13 ± 0.43a,a 11.70 ± 0.48b,bc 11.55 ± 0.38b,bcde 11.08 ± 0.54b,ab 13 13.65 ± 0.99a,a 13.33 ± 0.38a,ab 13.00 ± 0.42a,ab 12.78 ± 0.38a,abcd 12.30 ± 0.62a,ab 14 ----12.88 ±0.53a,ab 14.23 ±0.46a,a --15 ----14.48 ± 0.32a,a 13.08 ± 0.19b,abc --tta (%) 0 1.14 ± 0.06a,a 0.90 ± 0.09ab,abc 0.71 ± 0.03b,abcd 0.82 ± 0.07b,ab 0.77 ± 0.03b,ab 1 0.74 ± 0.02a,bcd 0.66 ± 0.08a,bc 0.68 ± 0.08a,abcd 0.69 ± 0.03a,abcdf 0.75 ± 0.07a,ab 2 0.79 ± 0.02a,bcd 0.89 ± 0.12a,abc 0.74 ± 0.04a,abcd 0.72 ± 0.02a,abcde 0.83 ± 0.06a,ab 3 0.89 ± 0.15ab,abcc 1.05 ± 0.10a,ab 0.67 ± 0.06ab,abcd 0.60 ± 0.03b,cdf 0.72 ± 0.09ab,ab 4 0.96 ± 0.04a,abc 0.96 ± 0.08a,abc 0.88 ± 0.12a,ab 0.65 ± 0,02a,bcdef 0.79 ± 0.07a,ab 6 0.70 ± 0.05a,ab 0.78 ± 0.05a,abc 0.71 ± 0.07a,abcd 0.76 ± 0.05a,abcd 0.71 ± 0.04a,ab 7 0.61 ± 0.04a,bcd 0.73 ± 0.06a,bc 0.64 ± 0.01a,abcd 0.62 ± 0.06a,cdef 0.62 ± 0.06a,b 8 0.65 ± 0.04a,d 0.74 ± 0.05a,bc 0.62 ± 0.03a,bcd 0.67 ± 0.05a,bcdef 0.67 ± 0.05a,ab 9 0.65 ± 0.01a,cd 0.62 ± 0.01a,c 0.53 ± 0.01a,d 0.52 ± 0.04a,ef 0.66 ± 0.06a,ab 10 0.85 ± 0.04a,cd 0.91 ± 0.03a,abc 0.95 ± 0.07a,a 0.79 ± 0.05a,abc 0.92 ± 0.05a,a 11 0.95 ± 0.05a,ab 1.14 ± 0.07a,a 0.87 ± 0.09a,abc 0.89 ± 0.05a,a 0.93 ± 0.06a,a 13 0.74 ± 0.02ab,bcd 0.89 ± 0.14a,abc 0.67 ± 0.06ab,abcd 0.53 ± 0.02b,ef 0.65 ± 0.02ab,ab 14 ----0.56 ± 0.02a,cd 0.55 ± 0.01a,def --15 ----0.62 ±0.05a,bcd 0.49 ± 0.02a,f --means of 8 replicates ± standard error. treatments correspond to blueberry fruits with applications of: t1) coriander extract; t2) peppermint extract; t3) acibenzolar-s-methyl 50 mg l-1; t4) acibenzolar-s-methyl 100 mg l-1; t5) fruits immersed in distilled water. values followed by different uppercase letters in the same row indicate significant statistical differences between treatments (p<0.05). values followed by different lowercase letters in the same column indicate significant statistical differences in postharvest time (p<0.05). (---) loss of fruit quality of consumption. 63jaime-guerrero, álvarez-herrera, and ruiz-berrío: postharvest application of acibenzolar-s-methyl and plant extracts affect physicochemical properties of blueberry (vaccinium corymbosum l.) fruits fruits that changes from 0.4 mg 100 g-1 of dry mass in green fruits to 244 mg 100 g-1 of dry mass in ripe fruits (gibson et al., 2013). the increase in ta could be caused by an increase in the activity of enzymes, such as phenylalanine ammonium lyase (pal) and chalcone synthase (cha), whose product is chalcone, which degrades by chalcone isomerase to produce naringenin that then transforms into anthocyanin by a hydroxylation reaction and subsequent dehydration (liu et al., 2018). this increase in the synthesis of anthocyanins may be due to abiotic stress from the preservative applied to fruits, which affects the production of secondary metabolites (chiabrando & giacalone, 2017). of postharvest (33.2) until the end of storage at 15 dah (30.68). these results are also reported by chiabrando and giacalone (2017) and are similar to those of xu and liu (2017), who, during 8 d of postharvest, find that l* values in blueberry fruits vary from 28.78 to 25.01. this indicates that, during the shelf-life, the fruits had a generalized loss of luminosity that accords with a darkening of the fruits because of oxidation, water loss, and internal browning attributed to inherent degradation in ripening and senescence (cogo et al., 2011). red/green ratio the anova for red/green ratio (a*) did not show significant differences for the treatments in the measurements, except at 8 dah. the control treatment had the lowest a* values (-6.59), followed by the treatments with coatings of coriander or mint that showed higher average values (-5.84 and -6.11) (tab. 2). even though no significant differences were observed over time, an increase in the a* values were observed from -6.32 to -5.82, probably caused by the slight increase in darkening that occurs in blueberry fruits during storage. xu and liu (2017) make a similar report, where a* increased from the beginning of postharvest (-0.01) to the end of storage (0.29). likewise, zou and hou (2017) obtain average values of 1.02 for a*, indicating that postharvest blueberry fruits lose green color and gain red color. yellow/blue ratio for the yellow/blue ratio (b*), there were significant differences on the 1 d, 7 d, 11 d, and 13 d of measurement between the treatments (tab. 2). the control treatment had the lowest b* values (-1.64), followed by the treatments with asm applications that had values of -1.36 and -1.43 for 50 and 100 mg l-1, while the blueberries treated with the coriander or mint extracts had higher values (-0.92 and -1.20, respectively). these results contradict those of zou and hou (2017), who report b* values of 1.87 that are positive; however, for the color space, similar tones are close to zero. chroma the chromaticity of the blueberries showed significant differences between treatments at 0, 7, 8, and 14 dah, with an average value of 6.3 ± 0.23 (tab. 3) that was higher than the values of 3.84 and 2.86 reported by eum et al. (2013) for the cultivars ‘bluetta’ and ‘duke’. likewise, abugoch et al. (2015) report that blueberry fruits have an average chroma of 4.8, lower than in this study. in addition, the chromaticity did not show significant differences over time and had a downward trend from 6.48 to 5.98 during postharvest. ns ns ns ns ns ns ns y = 0.7934x + 67.509 r2 = 0.1322to ta l a nt ho cy an in s (m g 10 0 g1 ) time (dah) 80 60 40 20 0 100 120 140 160 180 0 3 1296 15 figure 2. total anthocyanin contents in blueberry fruits subjected to different preservative treatments during 15 d after harvest (dah). ns; no significant, * and ** indicate significant effect according to the anova (p<0.05 and p<0.01) between treatments. vertical bars indicate the tukey range test (p<0.05). light/dark ratio t here were no sig nif ica nt d if ferences bet ween t he treatments at any of the sampling points (tab. 2); however, the control treatment reached, on average, the highest light/dark ratio (l*) value (33.2) throughout the postharvest phase, while the fruits that received applications of preservatives maintained lower l* values (31.5) because of the coating. these results agree with those of chiabrando and giacalone (2017), who report average values of l* 33.75 for all postharvest treatments applied at the beginning of storage and of l* 29.09 at the end of refrigerated postharvest (45 dah), higher than the average for the fruit treatment with chitosan of l* 17.51. it is likely that coatings with a preservative result in lower l* values because more layers are added to cover the fruit epidermis. the l* values decreased slightly during storage, from 33.3 to 31.0 on average; they did not show significant differences over time, except for the fruits that received applications of 50 mg l-1 of asm that decreased from the beginning 64 agron. colomb. 40(1) 2022 table 2. light/dark (l*), red/green (a*), and yellow/blue (b*) ratios evaluated in blueberry fruits subjected to different preservative treatments during 15 d after harvest (dah). variable dah treatments t1 t2 t3 t4 t5 l* 0 31.93 ± 0.82a,a 33.85 ±1.24a,a 33.28 ± 0.68a,a 32.39 ± 0.14a,a 35.12 ± 1.60a,a 1 31.59 ± 0.84a,a 33.92 ± 1.14a,a 32.76 ± 0.98a,ab 32.42 ± 0.40a,a 33.63 ± 1.23a,a 2 31.57 ± 0.83a,a 31.73 ± 1.19a,a 32.29 ± 0.56a,ab 31.94 ± 0.03a,a 33.34 ± 0.98a,a 3 31.42 ± 1.05a,a 31.44 ± 1.06a,a 32.37 ± 1.06a,ab 31.87 ± 0.43a,a 33.08 ± 0.98a,a 4 30.91 ± 1.11a,a 32.42 ± 0.99a,a 32.15 ± 0.40a,ab 32.29 ± 0.27a,a 33.42 ± 1.21a,a 6 30.36 ± 0.76a,a 32.18 ± 1.29a,a 31.82 ± 0.54a,ab 31.75 ± 0.41a,a 33.06 ± 1.03a,a 7 30.35 ± 0.77b,a 31.69 ± 1.00ab,a 31.56 ± 0.57ab,ab 31.72 ± 0.53ab,a 33.38 ± 1.28a,a 8 29.22 ± 1.10a,a 32.35 ± 1.24a,a 31.84 ± 0.53a,ab 32.09 ± 0.10a,a 33.02 ± 0.71a,a 9 29.90 ± 0.94a,a 31.97 ± 1.30a,a 32.36 ± 0.68a,ab 32.20 ± 0.94a,a 33.28 ± 1.06a,a 10 30.18 ± 0.79a,a 31.90 ± 1.07a,a 31.48 ± 0.92a,ab 31.68 ± 0.09a,a 32.23 ± 1.10a,a 11 29.71 ± 1.37a,a 30.81 ± 0.99a,a 30.91 ± 0.57a,ab 31.49 ± 0.45a,a 32.28 ± 0.92a,a 13 29.45 ± 1.12a,a 30.58 ± 1.00a,a 30.67 ± 0.68a,ab 31.29 ± 0.24a,a 32.78 ± 1.13a,a 14 ----29.44 ±0.47a,b 30.66 ± 0.47a,a --15 ----30.69 ± 0.27a,ab 31.37 ± 0.23a,a --a* 0 -5.92 ± 0.11a,a -6.33 ± 0.34a,a -6.43 ± 0.14a,a -6.24 ± 0.6a,ab -6.71 ± 0.17a,a 1 -5.89 ± 0.22a,a -6.40 ± 0.28a,a -6.32 ± 0.28a,a -6.20 ± 0.17a,ab -6.49 ± 0.20a,a 2 -6.03 ± 0.20a,a -6.05 ± 0.30a,a -6.33 ± 0.13a,a -6.22 ± 0.02a,ab -6.60 ± 0.12a,a 3 -6.02 ± 0.28a,a -6.05 ± 0.35a,a -6.55 ± 0.30a,a -6.35 ± 0.15a,ab -6.50 ± 0.18a,a 4 -6.04 ± 0.33a,a -6.06 ± 0.38a,a -6.34 ± 0.10a,a -6.44 ± 0.11a,b -6.73 ± 0.19a,a 6 -5.94 ± 0.20a,a -6.30 ± 0.32a,a -6.45 ± 0.13a,a -6.43 ± 0.11a,b -6.76 ± 0.19a,a 7 -5.74 ± 0.16a,a -6.32 ± 0.29ab,a -6.27 ± 0.19ab,a -6.33 ± 0.12ab,ab -6.78 ± 0.28b,a 8 -5.43 ± 0.32a,a -6.08 ± 0.24ab,a -6.15 ± 0.29ab,a -6.45 ± 0.06ab,b -6.55 ± 0.16b,a 9 -5.82 ± 0.24a,a -5.95 ± 0.47a,a -6.36 ± 0.25a,a -6.50 ± 0.25a,b -6.91 ± 0.30a,a 10 -6.14 ± 0.23a,a -6.22 ± 0.24a,a -6.15 ± 0.23a,a -6.38 ± 0.07a,b -6.57 ± 0.25a,a 11 -5.80 ± 0.43a,a -5.80 ± 0.30a,a -5.79 ± 0.19a,a -6.19 ± 0.15a,ab -6.25 ± 0.30a,a 13 -5.42 ± 0.20a,a -5.76 ± 0.34a,a -5.74 ± 0.32a,a -6.16 ± 0.12a,ab -6.35 ± 0.38a,a 14 -----5.47± 0.08a,a -5.76 ± 0.07a,a --15 -----5.69 ± 0.21a,a -5.96 ± 0.10a,ab --b* 0 -1.10 ± 0.12a,a -1.7 ± 0.11a,a -1.46 ± 0.16a,a -1.36 ± 0.08a,a -1.78 ± 0.10a,a 1 -1.07 ± 0.15a,a -1.6 ± 0.09a,a -1.50 ± 0.21ab,a -1.50 ± 0.13ab,a -1.58 ± 0.12b,a 2 -1.00 ± 0.19a,a -0.96 ± 0.12a,a -1.26 ± 0.19a,a -1.48 ± 0.07a,a -1.61 ± 0.07a,a 3 -1.06 ± 0.18a,a -1.14 ± 0.21a,a -1.46 ± 0.27a,a -1.36 ± 0.18a,a -1.78 ± 0.12a,a 4 -0.98 ± 0.22a,a -1.35 ± 0.11a,a -1.52 ± 0.10a,a -1.57 ± 0.10a,a -1.63 ± 0.23a,a 6 -0.93 ± 0.18a,a -1.37 ± 0.19a,a -1.37 ± 0.17a,a -1.41 ± 0.08a,a -1.62 ± 0.16a,a 7 -0.90 ± 0.21a,a -1.29 ± 0.13ab,a -1.30 ± 0.22ab,a -1.45 ± 0.16ab,a -1.77 ± 0.25b,a 8 -0.85 ± 0.22a,a -1.01 ± 0.12a,a -1.26 ± 0.25a,a -1.22 ± 0.16a,a -1.57 ± 0.21a,a 9 -0.81 ± 0.18a,a -1.28 ± 0.28a,a -1.37 ± 0.27a,a -1.44 ± 0.14a,a -1.71 ± 0.20a,a 10 -0.84 ± 0.21a,a -1.12 ± 0.26a,a -1.31 ± 0.37a,a -1.34 ± 0.05a,a -1.45 ± 0.19a,a 11 -0.89 ± 0.12a,a -1.17 ± 0.27ab,a -1.27 ± 0.13ab,a -1.36 ± 0.07ab,a -1.82 ± 0.26b,,a 13 -0.69 ± 0.16a,a -1.40 ± 0.08b,a -1.29 ± 0.20b,a -1.50 ± 0.08b,a -1.43 ± 0.10b,a 14 -----1.47 ± 0.06a,a -1.57 ± 0.10a,a --15 -----1.28 ± 0.18a,a -1.47 ± 0.10a,a --means of 8 replicates ± standard error. treatments correspond to blueberries with applications of the following: t1) coriander extract; t2) peppermint extract; t3) acibenzolar-s-methyl 50 mg l-1; t4) acibenzolar-s-methyl 100 mg l-1; t5) fruits immersed in distilled water. l*: luminosity; a*) chromaticity from green to red; b*) chromaticity from yellow to blue. values followed by different uppercase letters in the same row indicate significant statistical differences between treatments (p<0.05). values followed by different lowercase letters in the same column indicate significant statistical differences in postharvest time (p<0.05). (---) loss of fruit quality of consumption. 65jaime-guerrero, álvarez-herrera, and ruiz-berrío: postharvest application of acibenzolar-s-methyl and plant extracts affect physicochemical properties of blueberry (vaccinium corymbosum l.) fruits hue the blueberries had significant differences at 0, 11, and 13 dah in terms of tonality (tab. 3), with an average value for all treatments of 282 ± 1.1, within the range of 282 to 284 obtained by abugoch et al. (2015) and less than the 290 and 302 obtained by eum et al. (2013) for the cultivars ‘bluetta’ and ‘duke’. the treatment with the highest tonality was the control (283.9), while the coated treatments had a lower tonality on average (281.3) because these fruits did not have applications on the epidermis that decreased the intensity of the color, according to abugoch et al. (2015), who confirms that the coated fruits had lower tonality values. respiratory rate there were only significant statistical differences in fruit respiration rate (rr) at d 1, 10, and 11 after harvest. figure 3 shows that the asm treatments slightly decreased the rr during most of the measurements throughout the postharvest, according to the report by li et al. (2020) for apple fruits where the asm applications inhibited rr. the blueberry fruits have non-climacteric behavior, similar to that established by saltveit (2019). the average values at the beginning of storage were around 30.93 ± 2.65 mg of co2 kg -1 h-1, within the range reported by brackmann et al. (2010), but higher than that found by xu and liu (2017), table 3. chroma and hue evaluated in blueberries subjected to different preservative treatments during 15 d after harvest (dah). variable dah treatments t1 t2 t3 t4 t5 chroma 0 6.03 ± 0.13b,a 6.46±0.36ab,a 6.60± 0.16ab,a 6.39± 0.05ab,a 6.94± 0.19a,a 1 5.99 ± 0.24a,a 6.49± 0.28a,a 6.50± 0.32a,a 6.39± 0.19a,a 6.68± 0.23a,a 2 6.11 ± 0.23a,a 6.13± 0.31a,a 6.47± 0.562a,a 6.40±0.02a,a 6.79± 0.13a,a 3 6.12 ± 0.30a,a 6.16± 0.38a,a 6.72± 1.060a,a 6.50± 0.18a,a 6.74± 0.20a,a 4 6.12 ± 0.35a,a 6.21± 0.39a,a 6.52± 0.398a,a 6.63± 0.12a,a 6.93± 0.23a,a 6 6.01 ± 0.22a,a 6.45± 0.35a,a 6.60± 0.544a,a 6.58± 0.12a,a 6.95 ± 0.22a,a 7 5.81 ± 0.19b,a 6.45± 0.31ab,a 6.42± 0.568ab,a 6.50± 0.14ab,a 7.01 ± 0.33a,a 8 5.51 ± 0.34b,a 6.17± 0.25ab,a 6.28± 0.529ab,a 6.57± 0.05ab,a 6.74 ± 0.20a,a 9 5.88 ± 0.25a,a 6.10± 0.51a,a 6.51± 0.684a,a 6.66± 0.27a,a 7.12 ± 0.33a,a 10 6.20 ± 0.25a,a 6.34± 0.26a,a 6.31± 0.918a,a 6.52± 0.08a,a 6.74 ± 0.28a,a 11 5.87 ± 0.43a,a 5.92± 0.34a,a 5.93± 0.566a,a 6.34± 0.16a,a 6.51 ± 0.36a,a 13 5.47 ± 0.19a,a 5.93± 0.35a,a 5.89± 0.683a,a 6.34± 0.14a,a 6.51 ± 0.381a,a 14 ----5.67 ± 0.07b,a 5.97± 0.09a,a --15 ----5.84 ± 0.23a,a 6.14±0.12a,a --hue 0 280.49 ± 0.89b,a 281.27± 0.44ab,a 282.69± 1.29ab,a 282.30± 0.77ab,a 284.85±0.56a,a 1 280.13 ± 1.07a,a 279.37 ± 0.62a,a 283.17± 1.51a,a 283.58± 0.97a,a 283.64± 0.61a,a 2 279.26 ± 1.44a,a 279.01 ± 0.96a,a 281.16± 1.55a,a 283.37± 0.63a,a 283.68± 0.42a,a 3 279.85 ± 1.14a,a 280.40 ± 1.36a,a 282.31± 1.74a,a 281.97± 1.31a,a 285.27± 0.60a,a 4 279.04 ± 1.66a,a 282.53 ± 0.29a,a 283.42± 0.72a,a 283.65± 0.68a,a 283.48± 1.57a,a 6 278.75 ± 1.46a,a 282.18 ± 1.08a,a 281.97± 1.36a,a 282.37± 0.48a,a 283.44± 1.02a,a 7 278.78 ± 1.79a,a 281.48 ± 0.72a,a 281.56± 1.73a,a 282.89± 1.20a,a 284.41± 1.45a,a 8 278.75± 1.83a,a 279.37 ± 0.80a,a 281.40± 1.73a,a 280.70± 1.40a,a 283.38± 1.49a,a 9 277.87 ± 1.70a,a 281.99 ± 1.83a,a 281.96± 1.98a,a 282.45± 0.70a,a 283.74± 1.08a,a 10 277.57 ± 1.59a,a 280.10 ± 2.10a,a 281.70± 3.13a,a 281.85± 0.33a,a 282.34± 1.15a,a 11 278.64 ± 0.80b,a 281.11± 2.08ab,a 282.33± 1.30ab,a 282.36± 0.41ab,a 285.96± 1.52a,a 13 277.33 ± 1.87b,a 283.72 ± 0.50a,a 282.58± 1.56a,a 283.64± 0.47a,a 282.72± 0.52a,a 14 ----285.10± 0.77a,a 285.22±0.87a,a --15 ----282.52± 1.44a,a 283.84± 0.76a,a --means of 8 replicates ± standard error. treatments correspond to blueberry fruits with applications of t1) coriander extract; t2) peppermint extract; t3) acibenzolar-s-methyl 50 mg l-1; t4) acibenzolar-s-methyl 100 mg l-1; t5) fruits immersed in distilled water. values followed by different uppercase letters in the same row indicate significant statistical differences between treatments (p<0.05). values followed by different lowercase letters in the same column indicate significant statistical differences in postharvest time (p<0.05). (---) loss of quality of consumption. 66 agron. colomb. 40(1) 2022 who reported variations in the rr of 1.6 to 2.6 mg of co2 kg-1 h-1 for blueberries refrigerated at 4°c. rr values in blueberries are higher when fruits are not refrigerated. begin to lose their commercial quality. the fruits with applications of extracts of mint or coriander maintained higher values of total soluble solids and total titratable acidity. the red/green and yellow/blue ratio values increased. the blueberries had a slight loss of the blue hue during the postharvest, while the luminosity decreased. the respiration rate decreased throughout the storage period, while the total soluble solids increased. the application of acibenzolar-s-methyl extended the postharvest life of the blueberries, up to 15 dah (days after harvest), as compared to the other treatments (13 dah). acknowledgments the authors would like to acknowledge the din of the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (boyacá, colombia) as well as the agronomists maria paula guillén, diego gutiérrez, julián molano, richard roncancio, and jacqueline tovar for their collaboration. conflict of interest the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contribution mjg conceived the experiments. mjg and hdrb conducted the experiments. jgah supervised the work and performed the data analysis. jgah and hdrb wrote and edited the manuscript. all authors have reviewed the manuscript. literature cited abugoch, l., tapia, c., plasencia, d., pastor, a., castro-mandujano, o., lópez, l., & escalona, v. h. (2015). shelf-life of fresh blueberries coated with quinoa protein/chitosan/sunf lower oil edible film. journal of the science of food and agriculture, 96(2), 619–626. https://doi.org/10.1002/jsfa.7132 agronet. (2022, november). colombia incrementará la exportación de arándanos frescos bajo tratamientos en frío a los estados unidos de américa. https://www.agronet.gov.co/noticias/paginas/ colombia-incrementar%c3%a1-la-exportaci%c3%b3n-dea r % c 3 % a 1 n d a n o s f r e s c o s b a j o t r a t a m i e n t o e n fr%c3%ado-a-los-estados-unidos-de-am%c3%a9rica. aspx akšic, m. f., tosti, t., sredojević, m., milivojević, j., meland, m., & natić, m. (2019). comparison of sugar profile between leaves and fruits of blueberry and strawberry cultivars grown in organic and integrated production system. plants, 8(7), article 205. https://doi.org/10.3390/plants8070205 álvarez-herrera, j. g., rozo-romero, x., & reyes, a. j. (2015). comportamiento poscosecha de frutos de ciruela (prunus salicina lindl.) en cuatro estados de madurez tratados con etileno. revista colombiana de ciencias hortícolas, 9(1), 46–59. https://doi.org/10.17584/rcch.2015v9i1.3745 ns * nsnsns ns ns*ns ns ns ** nsns r es pi ra to ry r at e (m g c o 2 kg -1 h -1 ) time (dah) 0 20 15 10 5 25 30 35 40 0 3 1296 15 t1 t2 t3 t4 t5 figure 3. respiratory rate in blueberry fruits subjected to different preservative treatments during 15 d after harvest (dah). t1) coriander extract; t2) peppermint extract; t3) acibenzolar-s-methyl 50 mg l-1; t4) acibenzolar-s-methyl 100 mg l-1; t5) fruits immersed in distilled water. ns: no significant, * and ** indicate significant effect according to the anova (p<0.05 and p<0.01, respectively) between treatments. vertical bars indicate the tukey range test (p<0.05). there were significant differences over time because the rr of the blueberries decreased throughout the postharvest period until reaching an average of 15.11 mg of co2 kg-1 h-1 at 13 dah, similar to the findings of brackmann et al. (2010). this decrease of the rr in the blueberries was also obtained by chiabrando and giacalone (2017) and is attributed to a decrease in metabolism that is ref lected in an increase in the concentration of tss because they are used less in respiration (guadarrama & peña, 2013), as seen in the present study. in contrast, xu and liu (2017) find that the rr increased during storage, up to 8 dah in fruits refrigerated at 4°c that could have been due to the fact that refrigeration decreases the respiratory processes throughout the postharvest, while the fruits of this study had high rr at the beginning because they were stored at 16°c. conclusions the application of mint extract decreased the loss of the accumulated mass in the blueberries. the firmness of the blueberries increased during storage, but the hardness did not. the fruits were softer and had wrinkling over time, that indicated that the epidermis of the fruits had high elasticity. the total anthocyanin values tended to increase during the first postharvest d and decreased once the fruits https://doi.org/10.1002/jsfa.7132 https://www.agronet.gov.co/noticias/paginas/colombia-incrementar%c3%a1-la-exportaci%c3%b3n-de-ar%c3%a1ndanos-frescos-bajo-tratamiento-en-fr%c3%ado-a-los-estados-unidos-de-am%c3%a9rica.aspx https://www.agronet.gov.co/noticias/paginas/colombia-incrementar%c3%a1-la-exportaci%c3%b3n-de-ar%c3%a1ndanos-frescos-bajo-tratamiento-en-fr%c3%ado-a-los-estados-unidos-de-am%c3%a9rica.aspx https://www.agronet.gov.co/noticias/paginas/colombia-incrementar%c3%a1-la-exportaci%c3%b3n-de-ar%c3%a1ndanos-frescos-bajo-tratamiento-en-fr%c3%ado-a-los-estados-unidos-de-am%c3%a9rica.aspx https://www.agronet.gov.co/noticias/paginas/colombia-incrementar%c3%a1-la-exportaci%c3%b3n-de-ar%c3%a1ndanos-frescos-bajo-tratamiento-en-fr%c3%ado-a-los-estados-unidos-de-am%c3%a9rica.aspx https://www.agronet.gov.co/noticias/paginas/colombia-incrementar%c3%a1-la-exportaci%c3%b3n-de-ar%c3%a1ndanos-frescos-bajo-tratamiento-en-fr%c3%ado-a-los-estados-unidos-de-am%c3%a9rica.aspx https://doi.org/10.3390/plants8070205 https://doi.org/10.17584/rcch.2015v9i1.3745 67jaime-guerrero, álvarez-herrera, and ruiz-berrío: postharvest application of acibenzolar-s-methyl and plant extracts affect physicochemical properties of blueberry (vaccinium corymbosum l.) fruits araujo, l., bispo, w. m. s., rios, v. s., fernandes, s. a., & rodrigues, f. a. (2015). induction of the phenylpropanoid pathway by acibenzolar-s-methyl and potassium phosphite increases mango resistance to ceratocystis fimbriata infection. plant disease journal, 99(4), 447–459. https://doi.org/10.1094/ pdis-08-14-0788-re brackmann, a., weber, a., giehl, r. f. h., eisermann, a. c., sautter, c. k., gonyalves, e. d., & antunes, l. e. c. (2010). armazenamento de mirtilo ‘bluegem’ em atmosfera controlada e refrigerada com absorção e inibição do etileno. revista ceres, 57(1), 6–11. https://doi.org/10.1590/s0034-737x2010000100002 chiabrando, v., & giacalone, g. (2017). quality evaluation of blueberries coated with chitosan and sodium alginate during postharvest storage. international food research journal, 24(4), 1553–1561. cogo, s. l. p., chaves, f. c., schirmer, m. a., zambiazi, r. c., nora, l., silva, j. a., & rombaldi, c. v. (2011). low soil water content during growth contributes to preservation of green colour and bioactive compounds of cold-stored broccoli (brassica oleraceae l.) f lorets. postharvest biology and technology, 60(2), 158–163. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2010.12.008 colombo, r. c., de souza, r. t., da cruz, m. a., de carvalho, d. u., koyama, r., bilck, a. p., & roberto, s. r. (2018). postharvest longevity of ‘brs vitória’ seedless grapes subjected to cold storage and acibenzolar-s-methyl application. pesquisa agropecuaria brasileira, 53(7), 809–814. https://doi.org/10.1590/ s0100-204x2018000700004 cortés-rojas, m. e., mesa-torres, p. a., grijalba-rativa, c. m., & pérez-trujillo, m. m. (2016). yield and fruit quality of the blueberry cultivars biloxi and sharpblue in guasca, colombia. agronomía colombiana, 34(1), 33–41. https://doi.org/10.15446/ agron.colomb.v34n1.54897 díaz-pérez, j. c. (2019). transpiration, in postharvest physiology and biochemistry of fruits and vegetables. in e. m. yahia, & a. carrillo-lópez (eds.), postharvest physiology and biochemistry of fruits and vegetables (1st ed., pp. 157–173). elsevier, kidlington. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813278-4.00008-7 eum, h. l., hong, s. c., chun, c., shin, i. s., lee, b. y., kim, h. k., & hong, s. j. (2013). inf luence of temperature during transport on shelf-life quality of highbush blueberries (vaccinium corymbosum l. cvs. bluetta, duke). horticulture, environment, and biotechnology, 54, 128–133. https://doi.org/10.1007/ s13580-013-0114-y gibson, l., rupasinghe, h. p. v., forney, c. f., & eaton, l. (2013). characterization of changes in polyphenols, antioxidant capacity and physico-chemical parameters during lowbush blueberry fruit ripening. antioxidants, 2(4), 216–229. https:// doi.org/10.3390/antiox2040216 gol, n. b., patel, p. r., & rao, t. v. r. (2013). improvement of quality and shelf-life of strawberries with edible coatings enriched with chitosan. postharvest biology and technology, 85, 185–195. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2013.06.008 guadarrama, a., & peña, y. (2013). actividad respiratoria vs. variaciones físicas y químicas en la maduración de frutos de naranjita china (citrus x microcarpa bunge). bioagro, 25(1), 57–63. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. (2019, december). ntc 6373:2019 frutas frescas. arándanos. especificaciones. https://tienda.icontec.org/ gp-frutas-frescas-arandanos-especificaciones-ntc6373-2019. html ishiga, t., sakata, n., ugajin, t., & ishiga, y. (2021). acibenzolars-methyl and probenazole activate stomatal-based defense at different times to control bacterial blight of cabbage. journal of general plant pathology, 87, 30–34. https://doi.org/10.1007/ s10327-020-00965-9 jaramillo-sánchez, g., contigiani, e. v., castro, m. a., hodara, k., alzamora, s. m., garcía loredo, a., & nieto, a. b. (2019). freshness maintenance of blueberries (vaccinium corymbosum l.) during postharvest using ozone in aqueous phase: microbiological, structure, and mechanical issues. food and bioprocess technology, 12, 2136–2147. https://doi.org/10.1007/ s11947-019-02358-z jespersen, d., yu, j., & huang, b. (2017). metabolic effects of acibenzolar-s-methyl for improving heat or drought stress in creeping bentgrass. frontiers in plant science, 8, article 1224. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01224 lee, j., kim, s., kim, s., & shim, i. s. (2021). production of γ-aminobut y ric acid and its supplementar y role in t he tca cycle in rice (oryza sativa l.) seedlings. journal of plant growth regulation, 40, 78–90. https://doi.org/10.1007/ s00344-020-10066-8 li, c., zhang, j., ge, y., li, x., wei, m., hou, j., cheng, y., & lv, j. (2020). postharvest acibenzolar-s-methyl treatment maintains storage quality and retards softening of apple fruit. journal of food biochemistry, 44(3), article e13141. https://doi. org/10.1111/jf bc.13141 liu, y., tikunov, y., schouten, r. e., marcelis, l. f. m., visser, r. g. f., & bovy, a. (2018). anthocyanin biosynthesis and degradation mechanisms in solanaceous vegetables: a review. frontiers in chemistry, 6, article 52. https://doi.org/10.3389/ fchem.2018.00052 morais, w. c. c., lima, m. a. p., zanuncio, j. c., oliveira, m. a., bragança, m. a. l., serrão, j. e., & della lucia, t. m. c. (2015). extracts of ageratum conyzoides, coriandrum sativum and mentha piperita inhibit the growth of the symbiotic fungus of leaf-cutting ants. industrial crops and products, 65, 463–466. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.10.054 paniagua, a. c., east, a. r., hindmarsh, j. p., & heyes, j. a. (2013). moisture loss is the major cause of firmness change during postharvest storage of blueberry. postharvest biology and technology, 79, 13–19. https://doi.org/10.1016/j. postharvbio.2012.12.016 saito, s., obenland, d., & xiao, c. l. (2020). inf luence of sulfur dioxide-emitting polyethylene packaging on blueberry decay and quality during extended storage. postharvest biology and technology, 160, article 111045. https://doi.org/10.1016/j. postharvbio.2019.111045 salgado, c. v., sánchez-garcía, p., volke-haller, v. h., & colinas, m. t. b. l. (2018). respuesta agronómica de arándano (vaccinium corymbosum l.) al estrés osmótico. agrociencia, 52(2), 231–239. saltveit, m. e. (2019). respiratory metabolism. in e. m. yahia, & a. carrillo-lópez (eds.), postharvest physiology and biochemistry of fruits and vegetables (1st ed., pp. 73–91). elsevier, kidlington. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813278-4.00004-x saxena, a., sharma, l., & maity, t. (2020). enrichment of edible coatings and films with plant extracts or essential oils for the https://doi.org/10.1094/pdis-08-14-0788-re https://doi.org/10.1094/pdis-08-14-0788-re https://doi.org/10.1590/s0034-737x2010000100002 https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2010.12.008 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2018000700004 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2018000700004 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.54897 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.54897 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813278-4.00008-7 https://doi.org/10.1007/s13580-013-0114-y https://doi.org/10.1007/s13580-013-0114-y https://doi.org/10.3390/antiox2040216 https://doi.org/10.3390/antiox2040216 https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2013.06.008 https://tienda.icontec.org/gp-frutas-frescas-arandanos-especificaciones-ntc6373-2019.html https://tienda.icontec.org/gp-frutas-frescas-arandanos-especificaciones-ntc6373-2019.html https://tienda.icontec.org/gp-frutas-frescas-arandanos-especificaciones-ntc6373-2019.html https://doi.org/10.1007/s10327-020-00965-9 https://doi.org/10.1007/s10327-020-00965-9 https://doi.org/10.1007/s11947-019-02358-z https://doi.org/10.1007/s11947-019-02358-z https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01224 https://doi.org/10.1007/s00344-020-10066-8 https://doi.org/10.1007/s00344-020-10066-8 https://doi.org/10.1111/jfbc.13141 https://doi.org/10.1111/jfbc.13141 https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00052 https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00052 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.10.054 https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2012.12.016 https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2012.12.016 https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2019.111045 https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2019.111045 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813278-4.00004-x 68 agron. colomb. 40(1) 2022 preservation of fruits and vegetables. in p. kunal, b. indranil, s. preetam, k. doman, d. win-ping, d. kumar, & m. kaustav (eds.), biopolymer-based formulations (pp. 859–880). elsevier science publishers, amsterdam. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-816897-4.00034-5 usda, united states department of agriculture. (2021, october). blueberries around the globe – past, present, and future. foreign agricultural service. international agricultural trade report. https://www.fas.usda.gov/sites/default/files/2021-10/ globalblueberriesfinal_1.pdf vallarino, j. g., & osorio, s. (2019). organic acids. in e. m. yahia, & a. carrillo-lópez (eds.), postharvest physiology and biochemistry of fruits and vegetables (1st ed., pp. 207–224). elsevier, kidlington. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813278-4.00010-5 xu, f., & liu, s. (2017). control of postharvest quality in blueberry fruit by combined 1-methylcyclopropene (1-mcp) and uv-c irradiation. food and bioprocess technology, 10, 1695–1703. https://doi.org/10.1007/s11947-017-1935-y yahia, e. m., carrillo-lópez, a., & bello-pérez, l. a. (2019). carbohydrates. in e. m. yahia, & a. carrillo-lópez (eds.), postharvest physiology and biochemistry of fruits and vegetables (1st ed., pp. 175–205). elsevier, kidlington. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-813278-4.00009-9 yang, w., guo, y., liu, m., chen, x., xiao, x., wang, s., gong, p., ma, y., & chen, f. (2022). structure and function of blueberry anthocyanins: a review of recent advances. journal of functional foods, 88, article 104864. https://doi.org/10.1016/j. jff.2021.104864 zapata, l. m., heredia, a. m., quinteros, c. f., malleret, a. d., clemente, g., & cárcel, j. a. (2014). optimización de la extracción de antocianinas de arándanos. ciencia, docencia y tecnología, 25(49), 166–192. zou, y., & hou, x. (2017). sonication enhances quality and antioxidant activity of blueberry juice. journal of food science and technology, 37(4), 599–603. https://doi.org/10.1590/1678-457x.27816 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-816897-4.00034-5 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-816897-4.00034-5 https://www.fas.usda.gov/sites/default/files/2021-10/globalblueberriesfinal_1.pdf https://www.fas.usda.gov/sites/default/files/2021-10/globalblueberriesfinal_1.pdf https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813278-4.00010-5 https://doi.org/10.1007/s11947-017-1935-y https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813278-4.00009-9 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813278-4.00009-9 https://doi.org/10.1016/j.jff.2021.104864 https://doi.org/10.1016/j.jff.2021.104864 https://doi.org/10.1590/1678-457x.27816 agronomía 22-2 final.indd evaluación de la eficacia de fungicidas aplicados al suelo y al follaje para el control de mildeo velloso, ocasionado por peronospora sparsa en un cultivo comercial de rosa evaluation of the effectiveness of fungicides applied to the soil and to the foliage for control of downy mildew caused by peronospora sparsa in a commercial rose farm nini johanna quiroga b.1 y germán arbeláez t.2 abstract: roses are the most important ornamental crop grown in colombia for export. downy mildew caused by peronospora sparsa represents one of the crop’s most limiting diseases. fungicides are most commonly applied for controlling disease; however, not enough is known about their effectiveness or the most efficient way of applying them. the object of this research was to evaluate the effectiveness of applying dimethomorph, aluminum phosetyl and metalaxyl + mancozeb fungicides to foliage and soil (drench) for disease control, compared to a commercial application. a complete random block statistical design was used, having nine treatments and three replications. disease incidence and severity on leaves from three stem strata showed statistically significant differences. treatment on stems and flowers also showed significant differences. fungicides applied to the foliage presented better disease control. the most effective control was obtained with aluminum phosethyl as active ingredient applied to the foliage. the most ineffective treatments were those consisting of fungicides applied to the soil as a drench. no fungicide had an anti-sporulant effect. key words: chemical control, drench, incidence, charlotte variety. resumen: una de las enfermedades más limitantes en los cultivos de rosa colombianos para exportación es el mildeo velloso, producido por peronospora sparsa. dentro de las herramientas más utilizadas para el manejo de la enfermedad es la aplicación de fungicidas, pero poco se conoce sobre su eficacia y la forma de aplicación más efectiva. el objetivo de la investigación fue evaluar la eficacia de las aplicaciones foliares y en aspersión al suelo (“drench”) de los fungicidas dimetomorf, fosetil de aluminio y metalaxil+mancozeb, en comparación con un testigo comercial. el diseño utilizado fue completamente al azar con nueve tratamientos y tres repeticiones. la incidencia y la severidad de la enfermedad fueron evaluadas en las hojas de los estratos inferior, medio y superior de los tallos y se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos, así como para la incidencia en tallos y botones florales. las aplicaciones foliares de los fungicidas mostraron un mayor control de la enfermedad. el control más eficaz se obtuvo con fosetil de aluminio aplicado al follaje. los tratamientos menos efectivos fueron los fungicidas aplicados al suelo. ninguno de los fungicidas aplicados afectó la esporulación del patógeno. palabras clave: control químico, incidencia, variedad charlotte. fecha de recepción: 22 de junio de 2004. aceptado para publicación: 01 de diciembre de 2004. 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: garbelaezt@unal.edu.co agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 110-118 introducción las flores de exportación constituyen el segundo producto agrícola más importante en colombia después del café. las exportaciones para el año 2003 fueron de us$ 686 millones, siendo el cultivo de rosa el más importante con una participación de 29% de las exportaciones totales (asocolflores, 2004). en los cultivos colombianos de rosa bajo invernadero, los problemas más limitantes son los de tipo sanitario y, actualmente, el mildeo velloso ocasionado quiroga y arbeláez: evaluación de la eficacia... 1112004 por peronospora sparsa berkeley es la enfermedad más limitante debido a la alta susceptibilidad de algunas variedades comerciales. esta enfermedad puede producir pérdidas hasta de 100% de los tallos destinados a exportación al afectar su calidad, en variedades susceptibles y en condiciones ambientales muy favorables (suárez, 1999). las condiciones climáticas que requiere p. sparsa para la germinación de los esporangios, son temperaturas que oscilan entre 5 y 27° c , con un óptimo de 18° c y un período mínimo de 4 horas de agua libre; para la fase de esporulación se requiere una humedad relativa superior a 85%, las cuales son condiciones que se presentan frecuentemente en los invernaderos de la sabana de bogotá (horst, 1995; gómez et al., 2002). actualmente el manejo de esta enfermedad está basado principalmente en la aplicación de fungicidas, erradicación del material afectado y modificaciones de las condiciones climáticas dentro de los invernaderos. aunque una de las formas más adecuadas para el manejo de las epidemias es la modificación de la temperatura y la humedad dentro de los invernaderos. esta medida resulta muy costosa en las condiciones colombianas y, por tanto, no se aplica. una de las dificultades en el manejo químico de la enfermedad es el desconocimiento de la eficacia de los fungicidas según su forma de aplicación; la mayor parte de las aplicaciones se hacen en aspersión al follaje, pero también en aspersiones al suelo (“drench”); sin embargo, los volúmenes de agua e ingrediente activo utilizados en las aplicaciones al suelo son mucho mayores y más costosos que los usados en las aspersiones foliares. para el control del mildeo velloso en rosa, actualmente se encuentran en el mercado diversos fungicidas, pero se han hecho muy pocas investigaciones para evaluar su eficacia y la forma más efectiva de aplicación. el metalaxil es el fungicida más usado en el mundo para el control de oomicetos (gisi, 2002). este fungicida mostró buen control de peronospora destructor en cebolla (develash y sugha, 1997). en rosa, inmersiones del patrón “manetti” con metalaxil redujeron el progreso del mildeo velloso (aegerter et al., 2002). diversos estudios han mostrado que dimetomorf controla eficientemente plasmopara viticola y phytophthora infestans, aplicado al suelo y al follaje (cohen et al, 1995). gisi (2002) observó que el fosetil de aluminio controla la mayoría de oomycetos excepto p. infestans en papa y tomate. el objetivo de la investigación fue evaluar la eficacia de cuatro fungicidas comerciales aplicados en aspersión foliar y en forma líquida al suelo (“drench”) para el control del mildeo velloso en la variedad charlotte en condiciones de un invernadero comercial. materiales y métodos el presente estudio se llevó a cabo en un cultivo comercial de rosa, localizado en el municipio de el rosal (cundinamarca) y se desarrolló durante los meses de abril y mayo del año 2003. para el ensayo se utilizaron 27 unidades experimentales consistentes en parcelas de 11 m de largo x 1 m de ancho con 80 plantas de rosa de la variedad charlotte, considerada como muy susceptible a la enfermedad, sembradas en doble hilera. por cada unidad experimental se escogieron al azar once tallos de diferentes plantas para ser evaluados durante el ensayo. estos tallos tenían entre 3 y 5 hojas y estaban localizados en la zona productiva de las plantas. al iniciar al experimento, los tallos escogidos tenían una incidencia de folíolos afectados de 9% en promedio. las variables evaluadas en estos tallos fueron: incidencia de la enfermedad en folíolos, severidad en el folíolo apical de cada hoja, incidencia en botones florales y en tallos. también se midió la esporulación del patógeno en folíolos puestos en cajas de petrí con papel toalla humedecido. la incidencia en las hojas se evaluó como el número de folíolos con síntomas o signos de la enfermedad. la severidad de la enfermedad se estimó únicamente en el folíolo apical según el porcentaje de área afectada, así: grado 0 = 0%, grado 1 = 1-25%, grado 2 = 26-50%, grado 3 = 51-75% y grado 4 = 76-100%. en total se hicieron 11 evaluaciones para estas dos variables, cada una de las cuales, se tomaba al tercer día después de cada aplicación de los fungicidas. la incidencia de la enfermedad en botones y en tallos se tomó en la décima primera evaluación, es decir, después de la última aplicación de los fungicidas. agronomía colombiana 112 vol. 22 · no. 2 para evaluar el efecto antiesporulante de los fungicidas, se tomaron muestras foliares de cada parcela experimental (ocho hojas por parcela), que presentaban síntomas de la enfermedad pero sin esporulación aparente. los folíolos se pusieron en cajas de petri con papel toalla humedecido en una incubadora a 18° c para inducir esporulación del patógeno, la cual se evaluó a los tres días. este procedimiento se siguió seis veces durante el ensayo. cuatro fungicidas aplicados al follaje y al suelo fueron evaluados en la investigación (tabla 1). para evitar el efecto de residuos de aplicaciones anteriores a la iniciación del ensayo, no se hizo ninguna aplicación de fungicidas durante 14 días. las aplicaciones fueron cada cuatro días durante cinco semanas, para un total de nueve aplicaciones, excepto en el testigo comercial, que correspondió a la aplicación de los fungicidas comercialmente utilizados por la finca. para la aplicación de los fungicidas se utilizó una bomba móvil, marca maruyama, modelo ms330 y una lanza japonesa. para las aspersiones foliares su utilizaron 3 boquillas d.35 y para las aplicaciones al suelo no se utilizó ninguna boquilla. al día siguiente de la última aplicación de los fungicidas, se recolectaron hojas de las plantas tratadas, las cuales presentaban signos y síntomas de la enfermedad, se llevaron al laboratorio y se observaron al microscopio para evaluar el efecto de los tratamientos sobre los esporangióforos y esporangios del patógeno. el diseño aplicado fue completamente al azar con tres repeticiones y el análisis de los datos se hizo con el procedimiento mixed del programa sas, versión 8.2. la incidencia, la severidad y la presencia de esporulación se analizaron por el método de área bajo la curva (abc) de progreso de la enfermedad. todas las variables fueron sometidas a análisis de varianza y las pruebas se hicieron con una confiabilidad de 95%. las interacciones entre las variables fueron identificadas con la opción slice del procedimiento mixed del programa sas y las comparaciones de los promedios de los tratamientos de las variables incidencia y severidad se hicieron por medio de pruebas de t-student protegidas por fischer. la incidencia y la severidad de la enfermedad se analizaron en tres estratos de los tallos; el estrato uno (estrato inferior) correspondió a las tres primeras hojas (hojas maduras), el estrato dos (estrato medio) a las hojas número 4, 5 y 6 y el estrato tres (estrato superior) contenía el resto de hojas presentes, es decir, de la hoja 7 en adelante (hojas jóvenes); esto se hizo debido a que la incidencia y la severidad de la enfermedad varían según los estratos de los tallos. la cantidad de enfermedad acumulada en el tiempo para cada estrato se promedió y las comparaciones entre estratos se hicieron con pruebas de t-student. un análisis de correlación entre la incidencia y la severidad de la enfermedad se hizo con la prueba de spearman. la variable incidencia en botones y tallos se analizó con una prueba no paramétrica de kruskal wallis y para detectar las diferencias entre los distintos tratamientos se aplicó la prueba de tukey. los tallos que no llegaron a formar botón floral porque la enfermedad los afectó en estado vegetativo, de tal forma tabla 1. fungicidas aplicados durante la investigación. ingrediente activo (i.a) % de i.a forma de aplicación dosis (g∙l-1 de agua)* volumen (agua∙parcela-1) nombre comercial dimetomorf 50 follaje 0.6 3 litros forum® 500wp (basf) dimetomorf 50 suelo 0.6 30 litros forum®500wp (basf) fosetil de aluminio 80 follaje 1.5 3 litros aliette® 80wp (bayercropscience) fosetil de aluminio 80 suelo 1.5 30 litros aliette® 80wp (bayercropscience) metalaxil+mancozeb 4 64 follaje 3.0 3 litros ridomil® gold68wp (syngenta) metalaxil+ mancozeb 4 64 suelo 3.0 3 litros ridomil® gold68wp (syngenta) fosetil de aluminio 80 follaje 1.5 3 litros fosetal® 80wp (químicos oma) fosetil de aluminio 80 suelo 1.5 3 litros fosetal® 80wp (químicos oma) testigo comercial --------------* dosis de producto comercial. quiroga y arbeláez: evaluación de la eficacia... 1132004 que su crecimiento se disminuyó, se analizaron también con el método de kruskal wallis y se aplicó una prueba de tukey. resultados incidencia de la enfermedad aunque algunos tratamientos mostraron niveles más bajos de enfermedad, ninguno la redujo de manera apreciable, ya que la incidencia final de los folíolos tuvo un promedio de 66% mientras que al iniciar el ensayo era apenas de 8%. para la variable incidencia de la enfermedad se obtuvieron diferencias significativas para los tratamientos con fungicidas (p=0.005). entre los tres estratos de los tallos también se encontraron diferencias significativas (p<0.0001) de manera similar a la interacción tratamiento con fungicidas con estratos de los tallos (p=0.008). en la figura 1 se observan las diferencias entre los tratamientos para incidencia, los cuales son un promedio de la cantidad de enfermedad en los tres estratos de la planta. la menor incidencia se obtuvo con las aplicaciones foliares de fosetil de aluminio, que mostraron diferencias significativas con las aplicaciones al suelo de los funguicidas utilizados. dentro de las aspersiones foliares se encontraron diferencias significativas entre fosetil de aluminio (aliette® 80wp) y metalaxil + mancozeb. el tratamiento que presentó los valores más altos de incidencia fue metalaxil + mancozeb aplicado al suelo. entre las aplicaciones foliares y al suelo del mismo fungicida no se encontraron diferencias significativas, excepto para el caso de fosetil de aluminio donde se observaron diferencias significativas entre las aplicaciones al suelo y al follaje (figura 1). la parte inferior de los tallos evaluados (estrato 1) exhibió en promedio la mayor cantidad de enfermedad para todos los tratamientos; le siguió el estrato dos, el cual corresponde a la parte media de los tallos. el estrato tres, o sea la parte más joven de los tallos, fue el que presentó la menor incidencia de la enfermedad (tabla 2). figura 1. incidencia promedio de mildeo velloso en los tres estratos. * tratamientos con la misma letra no presentan diferencias significativas (p=0.05) para la prueba de t-student protegida por fischer. tabla 2. incidencia y severidad de mildeo velloso según el estrato de los tallos. estrato de los tallos incidencia (abc*) severidad (abc*) estrato 1 (inferior) 5.9 a** 409 a** estrato 2 (medio) 3.8 b 195 b estrato 3 (superior) 1.3 c 55 c *área bajo la curva. **tratamientos con diferente letra presentan diferencias significativas (p=0.05) para la prueba de t-student protegida por fischer. para la interacción tratamiento con fungicidas y estratos de los tallos se encontraron diferencias significativas en los estratos uno (p=0.0030) y dos (p=0.0001); para el estrato tres, no se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos aplicados (p= 0.09), es decir, que en este estrato todos los tratamientos tuvieron la misma efectividad. en el estrato uno, los tratamientos que permitieron observar la menor incidencia fueron las aplicaciones foliares de metalaxil + mancozeb y las de fosetil de aluminio (aliette® 80wp y fosetal® 80wp). el control más deficiente se obtuvo con dimetomorf aplicado al suelo. los tratamientos con fosetil de aluminio (fosetal® 80wp) y metalaxil + mancozeb aplicados al suelo presentaron un control poco efectivo. los tratamientos con dimetomorf foliar, fosetil de aluminio (aliette®80wp) aplicado al suelo y el testigo comercial presentaron unos valores medios de incidencia (figura 2). en el estrato dos de los tallos, los tratamientos que exhibieron la menor incidencia en hojas fueron aquellos en los que se utilizó fosetil de aluminio aplicado al agronomía colombiana 114 vol. 22 · no. 2 follaje. el tratamiento con dimetomorf foliar, aunque presentó valores de incidencia más altos que los tratamientos con fosetil de aluminio aplicado al follaje, no mostró diferencias significativas con ellos. el tratamiento que mostró los valores más altos de incidencia fue metalaxil + mancozeb aplicado al suelo. el testigo comercial mostró valores medios de incidencia. entre las aplicaciones foliares y al suelo del mismo fungicida se encontraron diferencias significativas, excepto para metalaxil + mancozeb, donde no se observaron diferencias entre las aplicaciones al follaje y al suelo (figura 2). en resumen, para la variable incidencia algunos fungicidas mostraron un buen control de la enfermedad en los estratos uno y dos de los tallos, pero el promedio general mostró que los dos fungicidas a base de fosetil de aluminio aplicados al follaje presentaron un control superior al del resto de tratamientos. las aplicaciones de fungicidas al suelo mostraron niveles de incidencia mayores que las aplicaciones al follaje de los mismos fungicidas (figura 2). incidencia en los tallos la incidencia de la enfermedad en los tallos fue bastante alta y se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos (p=0.015). para esta variable se observó que el tratamiento con el menor número de tallos afectados por la enfermedad fue fosetil de aluminio (aliette® 80wp) aplicado al follaje y el tratamiento que mostró el mayor número de tallos afectados fue el mismo fosetil de aluminio (aliette® 80wp), pero aplicado al suelo. los demás tratamientos no mostraron diferencias entre sí (tabla 3). figura 2. incidencia de mildeo velloso en los estratos inferior y medio de los tallos. * tratamientos con la misma letra no presentan diferencias significativas (p=0.05) para la prueba de t-student protegida por fischer. tabla 3. incidencia de mildeo velloso en tallos y botones tratamiento número de tallos afectados número de botones afectados fosetil de aluminio (aliette® 80wp)-foliar 23 b* 8 b* fosetil de aluminio (fosetal® 80wp)-foliar 27 ab 6 b metalaxil+mancozeb foliar 29 ab 15 ab dimetomorf foliar 29 ab 15 ab testigo comercial 30 ab 19 ab dimetomorf-suelo 32 ab 18 ab metalaxil+mancozeb-suelo 32 ab 25 a fosetil de aluminio (fosetal® 80wp)-suelo 32 ab 22 a fosetil de aluminio (aliette® 80wp)-suelo 33 a 24 a *tratamientos con la misma letra no presentan diferencias siginificativas (p=0.05) para la prueba de tukey. incidencia en los botones florales la incidencia de la enfermedad en botones florales fue alta. en promedio, 54% de los tallos evaluados que llegaron a formar botón floral presentaron síntomas de la enfermedad. para esta variable, al igual que para las demás variables analizadas, se observó la misma tendencia, es decir, que los valores más altos de enfermedad se obtuvieron con las aplicaciones al suelo de los fungicidas en comparación con las aplicaciones foliares de los mismos fungicidas. los tratamientos más eficaces fueron los fungicidas a base de fosetil de aluminio aplicados al follaje y los que mostraron el control más deficiente fueron las aplicaciones al suelo de fosetil de aluminio y metalaxil+mancozeb (tabla 3). severidad de la enfermedad el comportamiento de la severidad de la enfermedad en los folíolos apicales fue muy similar al de la variable incidencia, con una correlación altamente significativa de 0.8 entre las dos variables. las plantas mostraron síntomas severos de la enfermedad, pues hubo daños en hojas, pedúnculos, tallos y botones; además, algunos de los tallos no llegaron a formar botón floral debido a que sufrieron un ataque severo durante el estado vegetativo. quiroga y arbeláez: evaluación de la eficacia... 1152004 para la variable severidad, se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos (p=0.012) al igual que para los tres estratos de los tallos (p<0.0001); sin embargo, para la interacción entre tratamientos y estratos no se encontraron diferencias significativas (p=0.071). para la severidad no se observaron diferencias significativas entre las aplicaciones foliares y las aplicaciones al suelo del mismo fungicida, excepto para el tratamiento con fosetil de aluminio (fosetal® 80wp). el tratamiento menos efectivo fue metalaxil + mancozeb aplicado al suelo (figura 3). costos de la aplicación de los fungicidas uno de los aspectos importantes en el control de la enfermedad es el costo de las aplicaciones con los fungicidas. en la tabla 4 se observan las diferencias en el costo de las aplicaciones foliares y al suelo de los fungicidas utilizados en la investigación, en donde se aprecian los valores mas altos en las aplicaciones al suelo, no obstante su baja efectividad de control. discusión durante la investigación, el patógeno tuvo condiciones de humedad y temperatura muy favorables para su desarrollo, lo cual repercutió en una epidemia bastante severa. esta alta incidencia de la enfermedad permitió observar algunas diferencias estadísticas entre los distintos tratamientos, pues en un estudio anterior con fungicidas, hecho por urrea (2003), no se evidenciaron diferencias entre los fungicidas aplicados al follaje, ya que la incidencia y la severidad en ese trabajo fueron más bajas que las ocurridas en esta investigación. los resultados mostraron, en general, un bajo control de la enfermedad con los fungicidas evaluados y, a su vez, el control hecho con las aplicaciones dirigidas al suelo fue menos eficaz que las aspersiones foliares. la aplicación líquida de fungicidas al suelo (“drench”) para el control del mildeo velloso es una práctica que suelen llevar a cabo frecuentemente algunas empresas de flores, motivadas por la posible colonización sistémica del patógeno, aspecto que aún no está claramente demostrado y por la translocación apoplástica y simplástica de los fungicidas sistémicos dentro de la planta (gómez, 2004). además del bajo control de la enfermedad observado con las aplicaciones de los fungicidas al suelo, su costo es muy alto debido a que las dosis utilizadas son mucho mayores que las usadas en las aspersiones foliares; por tanto, debe revaluarse el uso de estas aplicaciones (tabla 4). este bajo control de la enfermedad en las aplicaciones al suelo se debió, quizás, a que algunos de los fungicidas utilizados, tales como dimetomorf, son parcialmente sistémicos en la planta con translocación translaminar y apenas una baja actividad acropétala (gisi, 2002). algunas investigaciones con aplicaciones al suelo de dimetofigura 3. severidad promedio de mildeo velloso en los folíolos apicales de los tres estratos de los tallos. * tratamientos con la misma letra no presentan diferencias significativas (p=0.05) para la prueba de t-student protegida por fischer. la mayor severidad de la enfermedad se concentró en el estrato inferior de los tallos; en el estrato medio se encontraron valores medios y la menor severidad se encontró en el estrato superior (tabla 2). esporulación del patógeno durante la investigación se evidenció una abundante esporulación en el envés de las hojas para todos los tratamientos sin diferencias estadísticas significativas entre ellos (p=0.10). la mayor esporulación se observó en las hojas de las parcelas tratadas con aplicaciones de los fungicidas al suelo. en los tratamientos con fungicidas aplicados al follaje se observaron esporangios deformes y con pérdida de turgencia, mientras que los tratados con aplicaciones al suelo presentaron características normales. agronomía colombiana 116 vol. 22 · no. 2 morf, controlaron a p. infestans en hojas de tomate y p. viticola en hojas de vid, pero no se observó protección en hojas de pepino contra pseudoperonospora cubensis (cohen et al., 1995). esto mismo podría estar ocurriendo con el mancozeb, fungicida componente en un 64% del producto comercial ridomil gold® 68wp, el cual no es un fungicida sistémico como si lo es el metalaxil que está apenas en un 4% del producto comercial. aunque el fosetil de aluminio es un fungicida de alta sistemicidad con movimiento ambimóvil en la planta, exhibe predominantemente una translocación simplástica y apenas alguna translocación apoplástica (newman y jacob, 1995). los dos fungicidas con fosetil de aluminio como ingrediente activo no presentaron un control aceptable de la enfermedad aplicados al suelo, para ninguna de las variables evaluadas, ya que es posible que por sus características traten de acumularse en las partes bajas de la planta y no asciendan hasta las partes altas; además, su degradación en el suelo es rápida (british, 1998). el metalaxil + mancozeb es un fungicida ampliamente utilizado para el control de diversos oomycetos en cultivos como papa, hortalizas, tabaco, aguacate, entre otros (gisi, 2002), pero en esta investigación no presentó un control eficaz del mildeo velloso, ni aplicado al suelo ni al follaje. una de las causas de la posible ineficiencia de este fungicida puede ser la resistencia del patógeno a los fungicidas aplicados, así como ha ocurrido con este fungicida en otros cultivos en el mundo (viranyi, 1988). otro de los factores de la baja efectividad de las aplicaciones líquidas de fungicidas al suelo podría deberse a las condiciones del suelo en donde se hizo la investigación, que es de textura franco limosa y con 13% de materia orgánica; estas características del suelo hacen que los procesos de adsorción de fungicidas sean mayores. debido a estos fenómenos, las moléculas de los fungicidas pueden cambiar sus características fisicoquímicas, además de la posible degradación química y biológica (garcía, 2001). dentro de las aspersiones foliares, los fungicidas a base de fosetil de aluminio (fosetal® 80wp y aliette® 80wp) fueron los que presentaron los valores más bajos de incidencia y severidad de la enfermedad. aunque los niveles de control con estos dos productos comerciales fueron similares, su precio es diferente (tabla 4). además, aplicaciones de fosetal® 80wp han mostrado en varias empresas niveles de fitotoxicidad mayores a los observados con aplicaciones sucesivas de aliette® 80wp. es importante tener en cuenta que estos dos fungicidas a base de fosetil de aluminio aplicados en aspersión foliar causaron alguna toxicidad en las plantas durante el ensayo, pues a medida que se aumentaba el número de aplicaciones aumentaba también la fitotoxicidad; esto se observó a partir de la cuarta aplicación de los fungicidas, cuando se vieron tallos con manchas de color café, hojas cloróticas y de menor tamaño. los fungicidas a base de fosetil de aluminio aplicados en aspersión foliar fueron superiores a los demás fungicidas, quizás por ser una sustancia de mayor sistemicidad, lo cual hace que su movilidad proteja otras áreas de la planta; además, por la conversión a ácido fosfónico, esta sustancia parece activar las defensas de la planta y de esta manera puede ayudar a reducir la tabla 4. costo de aplicación de los fungicidas. descripción del tratamiento nombre comercial dosis (g∙l-1) litros (agua∙cama-1)* costo fungicida∙cama-1 ($) fosetil de aluminio-suelo aliette® 80wp 1,5 100 17.775 metalaxil+mancozeb-suelo ridomil® gold 68wp 3,0 100 17.277 fosetil de aluminio-suelo fosetal® 80wp 1,5 100 13.800 dimetomorf-suelo forum® 500wp 0,6 100 9.678 fosetil de aluminio-foliar aliette® 80wp 1,5 10 1.777 metalaxil+mancozeb-foliar ridomil® gold 68wp 3,0 10 1.728 fosetil de aluminio-foliar fosetal® 80wp 1,5 10 1.380 dimetomorf-foliar forum® 500wp 0,6 10 1.085 testigo comercial --------4.475** * estos valores están dados para camas de 40 m de largo y plantas sembradas en doble hilera. ** este valor es un promedio de los costos de las cinco aplicaciones que se hicieron en el testigo comercial durante la investigación. quiroga y arbeláez: evaluación de la eficacia... 1172004 enfermedad, sumado a su actividad fungitóxica propia (cooke y little, 2001). con la aplicación foliar del fungicida metalaxil + mancozeb (ridomil gold® 68wp) se obtuvo un buen control en el estrato uno de los tallos, quizás porque el producto contiene un componente protector alto (64% mancozeb) y cuando el ensayo se inició, la incidencia de la enfermedad era más baja, lo cual permitió que el fungicida protegiera muy bien el estrato inferior, pero cuando la enfermedad aumentó, el control en los estratos dos y tres, donde se presentan hojas mas jóvenes, fue deficiente, lo cual parece indicar que este fungicida actúa bien cuando se presentan niveles bajos de la enfermedad. al contrario de lo que sucedió con metalaxil + mancozeb, el fungicida fosetil de aluminio aplicado al follaje presentó mayor efectividad, tanto con niveles bajos como con niveles altos de la enfermedad y en los tres estratos de los tallos. el testigo comercial siempre mostró niveles intermedios de control, es decir que no presentó ni alta ni baja eficiencia con relación al resto de tratamientos aplicados cada cuatro días, lo que significa que el manejo químico que hace la finca es aceptable. así como se observó en los resultados, las diferencias en la cantidad de enfermedad en los tres estratos de los tallos, tuvo una tendencia similar para las variables incidencia y severidad de la enfermedad. en el estrato uno se observó la mayor cantidad de enfermedad debido a que esta zona del dosel de la planta presenta abundancia de follaje, y la humedad relativa es más alta con relación al resto de la planta. durante el estudio se observó que, en promedio, el estrato inferior presentó una humedad relativa de 88%, mientras que el estrato superior tuvo un valor promedio de 81%. además, la cantidad de luz que penetra al estrato inferior es muy poca y la aireación es baja. a menudo se observa que las hojas del estrato inferior de los tallos permanecen constantemente con agua libre durante el día, lo cual incrementa la probabilidad de que aumente la enfermedad, pues los esporangios de p. sparsa necesitan un mínimo de cuatro horas de agua libre para su germinación (gómez et al., 2002). la menor incidencia y severidad en el estrato superior de los tallos pudo deberse no solamente al microclima sino a que el material vegetal estuvo un menor número de días expuesto al patógeno con relación al resto de hojas de los estratos uno y dos, pues esta zona de los tallos es la más joven y las hojas pertenecientes a este estrato emergieron en la cuarta semana después de iniciado el experimento; además, aunque estas hojas son las más susceptibles a la enfermedad, también es una zona donde hay mayor aireación y el cubrimiento de los fungicidas con las aspersiones foliares es mejor. la correlación entre la incidencia y la severidad de la enfermedad fue alta, lo cual lleva a concluir que en estudios posteriores se puede tomar una sola variable, y la más recomendable de estas dos es la incidencia, ya que es fácil de evaluar y posee mayor sensibilidad. esta misma correlación de variables fue observada por urrea (2003). en cuanto a la acción antiesporulante, se observó que ninguno de los funguicidas aplicados tuvo este efecto, pues la esporulación observada en los folíolos fue alta en todas las evaluaciones. debido a la alta variación observada en los datos de incidencia y severidad de la enfermedad, en futuras investigaciones se debería utilizar un mayor número de repeticiones, pues el error experimental en condiciones de un cultivo comercial es bastante elevado y las condiciones de variabilidad climática dentro de los invernaderos también son altas. además, debido a que este estudio se adelantó en condiciones comerciales, no fue posible tener un testigo absoluto, el cual es un buen punto de comparación para este tipo de investigaciones. en resumen, dentro del control químico del mildeo velloso en rosa no parecen recomendables las aplicaciones de los fungicidas al suelo, debido al bajo control de la enfermedad y a los altos costos generados, así que son mejores las aplicaciones al follaje, e incluir el fosetil de aluminio dentro de los programas de aplicación de fungicidas cuando el patógeno tenga condiciones muy favorables para su desarrollo; además, es importante dirigir las aspersiones de fungicidas al tercio inferior de los tallos, especialmente, y darle a esta zona un manejo adecuado, para que no sea una fuente constante de inóculo para el resto de la planta, sin descuidar las partes más jóvenes, que son muy susceptibles a la enfermedad. agradecimientos los autores expresan su especial agradecimiento a la empresa flores mocarí s.a. por la financiación de la investigación. agronomía colombiana 118 vol. 22 · no. 2 bibliografía aegerter, b.; r. davis y j. núñez. 2002. detection and management of downy mildew in rose rootstock. plant diseases 86, 1363-1370. asocolflores estadísticas. 2004. http://www.asocolflores.org/info/info.php british crop protection council. 1998. the pesticide manual. british crop protection council, londres. cohen, y.; a. baider y b. cohen. 1995. dimethomorph activity against oomycete fungal plant pathogens. phytopathology 85, 1500-1506. cooke, l. y g. little. 2001. the effect of foliar application of phosphonate formulations on the susceptibility of potato tubers to late blight. pest management science 58, 17-25. develash, r. y s. k. sugha. 1997. management of downy mildew (peronospora destructor) of onion (allium cepa). crop protection 16, 63-67. garcía, i. 2001. contaminación por productos fitosanitarios. plaguicidas. http://edafología.urg.es/conta.com gisi, u. 2002. chemical control of downy mildews. pp. 119-159. en: spencer-philips, p.n.t., u. gisi y a. lebeda (eds). advances in downy mildew research. kluver academic publisher, holanda. gómez, s. 2004. determinación de componentes de la biología de peronospora sparsa berkeley y caracterización de la respuesta de tres variedades de rosa a la infección del patógeno bajo condiciones de laboratorio e invernadero. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gómez, s.; g. arbeláez y c. echeverri. 2002. evaluación de diferentes métodos de inoculación de peronospora sparsa berkeley, agente causal del mildeo velloso en el cultivo de rosa. revista asocolflores 63, 61-70. horst, r. 1995. compendium of rose diseases. the american phytopathological society. st. paul, minnesota. newman, s. t. y f. jacob. 1995. principles of uptake and systemic transport of fungicides within the plant. pp. 53-73. en: h. lyr (ed). modern selective fungicides. properties, applications, mechanisms of action. gustav fischer verlag, jena. suárez, j. r. 1999. problemática actual del mildeo velloso en rosa. vii congreso acopaflor-asocolflores, bogotá. urrea, k. e. 2003. evaluación de la eficacia de fungicidas para el control de mildeo velloso en un cultivo comercial de rosa, variedad charlotte, bajo invernadero en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. virany, f. 1988. changes in pigment constitution of downy mildew sunflower after metalaxyl treatment. acta fitopatológica y entomólogica húngara 23, 21-25. agronomia 26-2 -profe194).indd 308 agron. colomb. 26(2) 2008 suelos, fertilización y manejo de aguas resumen abstract fecha de recepción: octubre 25 de 2007. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 ingenieros agrónomos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. javrodri2@gmail.com; amgonzalezs@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. frleivab@unal.edu.co 3 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lguerreroj@unal.edu.co fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz (zea mays l.) en la sabana de bogotá site-specific soil fertilization in maize crop (zea mays l.) at bogotá plateau javier rodríguez1, aura maría gonzález1, fabio rodrigo leiva2 y laureano guerrero3 agronomía colombiana 26(2), 308-321, 2008 se realizó un ensayo en el centro agropecuario marengo (cam), sabana de bogotá, para evaluar el manejo de la fertilidad por sitio específico en un cultivo de maíz. se instaló una cuadrícula regular de 32 puntos (25 m x 25 m) para muestreo de variables del suelo y de desarrollo y rendimiento del cultivo. mediante análisis de componentes principales de variables químicas del suelo y su humedad y de rendimiento del cultivo inmediatamente anterior, se identificaron dos zonas de manejo de la fertilidad. en cada una se aplicó un tratamiento de fertilización, considerando la variabilidad específica del suelo (ap1 y ap2) y un testigo con fertilización convencional (cam1 y cam2). las variables evaluadas en los 32 puntos fueron: contenido de humedad y densidad aparente, a 2 profundidades, 110 días después de siembra (dds); altura de planta a 55, 90 y 140 dds; índice foliar a 140 dds; análisis foliar a 150 dds; mazorcas cosechadas, hileras por mazorca, granos por hilera, peso mazorca con y sin amero a 160 dds. para el análisis de datos se usó estadística descriptiva y geoestadística, incluyendo análisis estructural, kriging y validación cruzada; igualmente se realizó un análisis de costos y beneficios, mediante presupuestos parciales, comparando ap1 y ap2 con cam1 y cam2. la metodología usada permitió identificar posibles distancias de muestreo para manejo de la fertilidad por sitio específico. los mayores rendimientos y beneficios financieros se obtuvieron en ap1. este artículo presenta resultados y recomendaciones para el manejo de la fertilidad por sitio específico en maíz para la zona. palabras clave: agricultura específica por sitio, agricultura de precisión, variabilidad, geoestadística, cultivos tropicales, suelos. a field test was conducted to assess site-specific fertility management in maize crop (zea mays l.) at agricultural center marengo (cam), bogotá plateau. a 32 point grid (25 m x 25 m) was used to measure soil properties, crop development and yield variables. main component analysis was applied to soil chemical properties, moisture content and variables of development and yield of a previous maize crop and this let to identify two soil fertilization zones. in each one of such zones, two treatments were applied, one according to specific soil variability (ap1, ap2) and a control treatment based on commercial practices (cam1, cam2). soil moisture content and bulk density were measured at two depths at 110 days after sowing (das), plant height at 55, 90 and 140 das, leaf area index at 140 das, leaf analysis at 150 das, and harvested corncobs, rows per corncob, kernels per row and corncob weight with and without husk. results were assessed using descriptive statistics and geostatistics, including structural analysis, kriging and cross validation. a partial budget was used to compare cost-benefit results from ap1 and ap2 against cam1 and cam2. the approach used allowed to identify possible sampling distances in site-specific soil fertility management. the best crop yields and financial benefits were found in ap1. results and recommendations for site-specific soil fertility for maize are given. key words: site-specific agriculture, precision agriculture, variability, geostatistics, tropical crops, soils. introducción las propiedades del suelo pueden variar considerablemente por factores pedogenéticos (burrough, 1993) y acción antrópica (castrignanò et al., 2000). el conocimiento de esta variabilidad permite aplicar los insumos adecuados, en el sitio preciso y en las cantidades requeridas, según las condiciones particulares de los agroecosistemas (leiva, 2003). este manejo se constituye en una alternativa para una gestión precisa del cultivo, que permita aprovechar mejor los recursos existentes, administrar los insumos en el tiempo y en el espacio (bongiovanni, 2004), incrementar la agronomia 26-2 -profe194).indd 308 06/10/2008 19:41:15 rodríguez, gonzález, leiva y guerrero. fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz... 309 productividad (zhang et al., 2002) y reducir la degradación ambiental (auernhammer, 2001). la fertilización por sitio específico consiste en aplicar de manera diferencial los fertilizantes, de acuerdo con el nivel de nutrientes de cada zona homogénea dentro del lote, resultando tantas dosis como áreas significativamente homogéneas existan en éste (bouma et al., 1999). en esta concepción es común el uso de la geoestadística para: cuantificar y evaluar la variabilidad; caracterizar y cuantificar la dependencia espacial de variables por medio de análisis estructurales, utilizando variogramas y validación cruzada; estimar distancias de muestreo; producir mapas de contorno y estimar valores de una variable en sitios no muestreados por medio de kriging; identificar zonas homogéneas de manejo específico en campo y determinar correlaciones espaciales entre variables (goovaerts, 1999). si bien existen importantes ventajas con la agricultura por sitio específico, en el país esta concepción apenas comienza a ser desarrollada (isaacs et al., 2004; salamanca et al., 2007; luengas et al., 2007). en este contexto se planteó la presente investigación con el objeto de evaluar el manejo de la fertilidad por sitio específico en un cultivo comercial de maíz (zea mays), como aporte a su producción sostenible y competitiva en colombia. se seleccionó maíz por ser un producto base de la alimentación y un renglón importante de la economía nacional, con una producción para 2004 de 1.398.723 t y un área sembrada de 614.510 ha (espinal et al., 2005); de estos totales, el departamento de cundinamarca participó con un estimado de 10.760 ha en el segundo semestre de 2006 (fenalce, 2007). la metodología descrita es aplicable para cultivos de maíz en cualquier piso térmico, aunque para este ensayo se adaptó a las condiciones de clima frío (sabana de bogotá). este estudio hace parte del proyecto de investigación “manejo sostenible de suelos en sistemas de cultivos transitorios bajo la concepción de agricultura de precisión”, del grupo de investigación desarrollo sostenible y gestión ambiental, de la universidad nacional de colombia. materiales y métodos el ensayo se realizó en el semestre b de 2006 en un cultivo de maíz, en el centro agropecuario marengo (cam) de la universidad nacional de colombia, localizado en mosquera (cundinamarca), a 4° 42´ latitud norte y 74° 14́ longitud oeste y 2.543 msnm. el lote experimental, con un área de 2 ha, corresponde a suelos predominantemente fluventic humic dystrudepts. al inicio se definieron zonas de manejo de la fertilidad mediante un análisis de componentes principales (acp) (boruvka et al., 2007), usando spss versión 15. con este fin se trabajó con información proveniente de un ensayo de agricultura de precisión realizado en un cultivo de maíz en dicho lote en el primer semestre de 2005, en el que se estableció una cuadrícula regular georreferenciada con 32 puntos de muestreo, distanciados 25 m x 25 m, para el muestreo de variables de suelo y de cultivo por punto. para el acp se usaron los resultados de dos análisis completos de suelos a nivel de laboratorio (uno previo al inicio del cultivo de 2005 y otro anterior al presente ensayo), las mediciones de contenido de humedad del suelo (ch), realizadas a partir de la siembra con una frecuencia mensual, y las variables de rendimiento de maíz de 2005. la tabla 1 muestra el análisis de suelos anterior al presente ensayo. para el análisis de las variables químicas de suelo se realizó una prueba de correlación de pearson entre éstas y las variables de rendimiento del cultivo, y con aquéllas de mayor correlación se hizo el acp. luego, se realizó el acp para las variables de desarrollo y rendimiento del cultivo, incluyendo días a antesis masculina (dam), días a antesis femenina (daf), longitud de la planta en centímetros (lp), número de nudos (nn), número de hojas (nh), área foliar de la hoja inferior a la mazorca superior en centímetros cuadrados (afhis), área foliar de planta en centímetros cuadrados (aft), peso seco parte aérea en gramos (psaf), peso seco de la planta (psp), diámetro de la mazorca con amero en centímetros (dma), peso húmedo de la mazorca en gramos (phm), peso húmedo por metro cuadrado (phmc), número de mazorcas por metro cuadrado (nm) y rendimiento del cultivo en kilogramos por metro cuadrado (rc). luego se usó una prueba de correlación de pearson para comparar los primeros componentes de variabilidad química y de planta con los valores de contenido de humedad del suelo, y se seleccionaron aquellos contenidos de humedad que presentaron mayor correlación. a estos últimos se les aplicó acp. además, se usó una prueba de correlación de pearson para correlacionar los componentes principales de las variables químicas, de contenido de humedad de suelo y de rendimiento del cultivo. a continuación, se efectuó el análisis estructural para cada uno de los componentes principales de las variables citadas, mediante gs+ versión 7, y se ajustó el semivariograma experimental al modelo teórico con mejor diferencia de cuadrados r2 y mayor estructura espacial c/(co+c), donde: c es la meseta y co, la pepita (cerri et al., 2004). para visualizar las áreas de manejo de la fertilidad, con esos modelos se utilizó kriging para generar mapas, empleando arcgis versión 9.1. para evaluar el grado de bondad del kriging se utilizó validación cruzada. agronomia 26-2 -profe194).indd 309 06/10/2008 19:41:15 310 agron. colomb. 26(2) 2008 ta b la 1 . a ná lis is d e su el os ( se m es tre a , 20 05 ) an te rio r al p re se nt e en sa yo ( se m es tre b , 20 06 ). l ot e de c ul tiv o de m aí z (z ea m ay s) , c en tro a gr op ec ua rio m ar en go , u ni ve rs id ad n ac io na l d e c ol om bi a, m os qu er a (c un di na m ar ca ). p un to c e ph c o n c a k m g n a a l h c ic p c u fe m n zn b c h d a ds m -1 % m eq 10 0 g1 pp m % g cm -3 p1 0, 98 4, 9 3, 21 0, 28 8, 33 0, 62 2, 72 0, 78 0, 3 0, 18 22 ,7 4 > 14 0 2, 19 35 9 11 ,0 8 3, 70 0, 34 34 ,0 1, 09 7 p2 0, 87 4, 8 3, 09 0, 27 7, 92 0, 66 2, 47 0, 60 0, 52 0, 29 23 ,7 5 92 1, 93 37 1 4, 51 0, 43 0, 28 32 ,7 1, 17 8 p3 0, 34 4, 9 3, 43 0, 30 8, 19 0, 48 2, 58 0, 50 0, 64 0, 35 25 ,4 1 12 2 1, 85 36 4 3, 70 4, 54 0, 30 38 ,7 1, 09 4 p4 0, 98 4, 9 3, 65 0, 31 8, 54 0, 94 2, 89 0, 70 0, 52 0, 20 25 ,5 5 13 8 2, 39 33 9 11 ,0 7 2, 29 0, 19 39 ,1 1, 04 5 p5 0, 62 5, 0 3, 17 0, 27 8, 39 0, 51 2, 72 0, 67 0, 39 0, 15 22 ,8 0 13 2 2, 49 33 0 8, 30 17 ,7 1 0, 23 42 ,6 1, 07 7 p6 1, 60 4, 7 4, 26 0, 37 8, 11 0, 56 2, 93 1, 09 0, 55 0, 29 23 ,3 4 77 0, 84 40 4 2, 48 9, 61 0, 24 39 ,6 1, 12 0 p7 1, 55 4, 7 3, 98 0, 34 8, 67 0, 73 2, 76 1, 08 0, 46 0, 23 23 ,2 8 80 0, 63 41 2 2, 24 8, 52 0, 26 48 ,2 0, 97 8 p8 1, 65 4, 8 4, 27 0, 37 9, 09 0, 54 3, 09 1, 76 0, 50 0, 32 26 ,9 1 86 0, 66 38 6 1, 91 7, 38 0, 29 39 ,2 1, 13 9 p9 1, 55 4, 8 3, 89 0, 34 8, 46 1, 17 3, 09 1, 27 0, 50 0, 28 24 ,4 8 89 0, 82 40 2 1, 84 8, 54 0, 25 30 ,0 1, 10 5 p1 0 1, 62 4, 7 4, 15 0, 36 10 ,3 4 0, 65 3, 44 1, 15 0, 43 0, 23 26 ,3 1 13 1 0, 63 41 0 3, 76 8, 16 0, 33 36 ,8 0, 94 4 p1 1 1, 95 4, 7 3, 57 0, 31 7, 97 0, 40 3, 16 1, 20 0, 42 0, 24 22 ,1 9 68 0, 75 43 7 2, 38 9, 29 0, 42 38 ,7 1, 16 9 p1 2 2, 16 4, 9 3, 43 0, 30 9, 29 0, 54 3, 14 1, 26 0, 25 0, 15 23 ,4 4 65 1, 35 41 2 2, 33 9, 56 0, 39 38 ,6 1, 18 1 p1 3 1, 46 4, 9 3, 39 0, 29 8, 44 0, 50 2, 95 1, 18 0, 47 0, 17 24 ,0 0 10 7 0, 82 41 3 1, 55 7, 04 0, 69 39 ,6 1, 18 1 p1 4 1, 43 4, 8 2, 86 0, 25 8, 65 1, 33 2, 75 1, 23 0, 33 0, 17 23 ,7 5 12 0 0, 74 42 6 1, 56 6, 07 0, 60 40 ,2 1, 16 1 p1 5 1, 28 5, 0 3, 22 0, 28 9, 24 0, 67 2, 90 0, 97 0, 21 0, 13 22 ,2 3 12 6 1, 66 43 8 3, 82 17 ,2 9 0, 56 37 ,1 1, 13 2 p1 6 1, 50 4, 9 3, 12 0, 27 8, 67 0, 43 2, 73 1, 12 0, 42 0, 27 23 ,5 5 85 0, 94 40 7 1, 88 8, 37 0, 48 30 ,7 1, 03 8 p1 7 1, 43 5, 0 2, 82 0, 24 10 ,0 3 0, 67 3, 11 0, 95 0, 19 0, 16 23 ,9 4 12 8 1, 62 42 8 2, 69 14 ,5 1 0, 51 41 ,5 1, 01 4 p1 8 1, 26 4, 9 3, 35 0, 29 9, 37 0, 59 2, 91 0, 90 0, 37 0, 10 23 ,7 1 84 1, 28 41 9 2, 55 11 ,6 6 0, 73 32 ,6 1, 10 7 p1 9 2, 60 4, 8 3, 12 0, 27 9, 63 0, 43 3, 03 1, 45 0, 27 0, 13 23 ,2 8 83 1, 24 42 8 2, 56 12 ,0 4 0, 36 36 ,0 1, 18 3 p2 0 3, 18 4, 8 3, 15 0, 27 9, 89 0, 84 3, 18 1, 66 0, 25 0, 14 22 ,8 0 89 1, 21 42 1 2, 93 12 ,3 9 0, 42 32 ,1 1, 16 5 p2 1 2, 50 4, 8 2, 94 0, 25 9, 56 0, 38 3, 09 1, 44 0, 20 0, 13 23 ,6 9 63 1, 13 41 8 2, 17 10 ,0 8 0, 43 36 ,9 1, 22 4 p2 2 2, 10 4, 9 3, 31 0, 29 10 ,1 5 0, 76 3, 37 1, 22 0, 16 0, 12 24 ,9 3 79 0, 93 43 9 1, 82 11 ,7 0 0, 57 35 ,9 1, 17 6 p2 3 2, 25 4, 9 4, 25 0, 37 12 ,3 4 0, 68 3, 82 2, 07 0, 18 0, 17 30 ,2 8 11 5 0, 68 41 4 2, 35 6, 26 0, 82 39 ,0 1, 09 9 p2 4 3, 35 4, 9 3, 55 0, 31 9, 80 0, 60 3, 51 1, 91 0, 15 0, 15 24 ,3 5 76 1, 00 42 0 1, 48 9, 74 0, 67 33 ,5 1, 13 2 p2 5 4, 60 4, 7 3, 19 0, 27 10 ,0 1 0, 45 3, 72 2, 27 0, 17 0, 15 25 ,0 5 77 1, 04 42 9 3, 11 11 ,6 8 0, 41 32 ,2 1, 17 4 p2 6 2, 80 4, 8 4, 10 0, 35 10 ,8 8 0, 43 4, 04 1, 94 0, 23 0, 19 28 ,8 1 80 0, 6 40 8 2, 14 5, 56 0, 52 28 ,2 1, 09 6 p2 7 3, 90 4, 8 3, 32 0, 29 9, 99 0, 49 3, 51 1, 98 0, 12 0, 16 23 ,5 5 81 1, 08 42 9 3, 67 12 ,1 3 0, 64 29 ,1 1, 23 8 p2 8 3, 00 4, 9 3, 32 0, 29 9, 74 0, 52 3, 20 1, 83 0, 14 0, 15 23 ,4 2 81 1, 12 44 0 2, 61 12 ,3 9 0, 48 34 ,8 1, 19 4 p2 9 3, 55 4, 8 3, 09 0, 27 10 ,2 1 0, 48 3, 22 2, 09 0, 24 0, 12 25 ,4 1 10 6 0, 97 41 6 3, 55 9, 57 0, 71 33 ,3 1, 14 1 p3 0 2, 45 4, 9 3, 42 0, 29 10 ,4 0 0, 46 3, 08 1, 72 0, 19 0, 13 26 ,0 2 79 0, 96 41 7 1, 91 7, 96 0, 45 33 ,2 1, 20 1 p3 1 1, 65 5, 0 3, 32 0, 29 9, 30 0, 45 2, 85 1, 40 0, 29 0, 16 25 ,3 0 70 1, 00 43 3 1, 87 9, 53 0, 61 34 ,5 1, 18 8 p3 2 2, 35 4, 9 3, 42 0, 29 10 ,4 4 0, 45 3, 04 1, 85 0, 16 0, 14 26 ,7 7 11 2 1, 12 42 6 4, 30 13 ,6 5 0, 44 35 ,0 1, 17 3 c e, c on du ct iv id ad e lé ct ric a; c o , c ar bo no o rg án ic o; c ic , c ap ac id ad d e in te rc am bi o ca tió ni co ; c h , c on te ni do d e hu m ed ad y d a, d en si da d ap ar en te . agronomia 26-2 -profe194).indd 310 06/10/2008 19:41:16 rodríguez, gonzález, leiva y guerrero. fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz... 311 el análisis mencionado condujo a establecer dos zonas de manejo de la fertilidad para el presente ensayo (figura 1). la zona 1 presentó valores ligeramente superiores de p y mn, mientras que la zona 2 presentó valores superiores de conductividad eléctrica (ce), ca y na. con el fin de evaluar la fertilización a partir de la variabilidad específica del suelo, en cada zona se aplicaron dos tratamientos de fertilización: uno que corresponde a dicha variabilidad (ap) y el otro con la fertilización convencional para maíz que se usa para ese lote del cam (testigo cam) (tabla 2); así, cada zona quedó subdividida en dos subzonas. la fertilización se realizó manualmente. la aplicación de la urea se fraccionó: 50% a los 23 dds y el resto a los 53 dds. los otros fertilizantes se aplicaron en una sola dosis con la primera dosis de urea. el manejo agronómico posterior fue homogéneo para todo el cultivo. la variedad de maíz que se utilizó fue la ica v-508 tipo sogamoseño y la siembra se hizo mecanizada, con distancias entre plantas de 0,25 m y entre surcos de 0,83 m. durante el ensayo se usó la cuadrícula regular de 32 puntos, como referente para hacer seguimiento por sitio de las características físicas del suelo y de las variables de desarrollo y rendimiento del cultivo. el semestre atípicamente lluvioso y el drenaje deficiente del lote afectaron el cultivo en las partes más bajas, particularmente en algunos puntos de la subzonas cam1 y ap2. teniendo en cuenta que las zonas de manejo de la fertilidad fueron definidas en función de los análisis químicos, los ch y la respuesta del cultivo anterior, se consideró importante evaluar en el presente ensayo el ch, así como la densidad aparente (da) a los 110 dds, a dos rangos de profundidad del suelo, 0-0,20 m y 0,20-0,40 m. para esto, se tomaron muestras con anillos de volumen conocido en cada uno de los puntos de la cuadrícula mencionada, para cada profundidad. luego, en el laboratorio se determinó el ch por el método de la estufa a 105 °c durante 24 h y la da mediante el método de volumen conocido. para el cultivo se evaluaron, alrededor de cada punto de la cuadrícula, las variables que se mencionan a continuación: altura de planta (alp), en 3 estados de desarrollo, a los 55 (alpi), 90 (alpii) y 140 dds (alpiii), desde el suelo hasta la hoja superior; el índice foliar (if), a los 140 dds, mediante el método de montgomery (1911), con tres replicaciones por sitio; el análisis foliar a los 150 dds, determinando n total por el método micro-kjeldahl y valoración volumétrica; el p y el b por calcinación y valoración colorimétrica y ca, k, mg, cu, fe, mn y zn mediante calcinación y valoración por espectrofotometría de absorción atómica. además, se evaluaron las variables de rendimiento, incluyendo: número de mazorcas cosechadas (mc); número de hileras de grano por mazorca (nhm); número de granos por hilera (ghm); peso de mazorca con amero (pa) y peso sin amero (psa), a los 160 dds. las tres primeras se determinaron por conteo directo y los pesos, con una balanza de precisión. el análisis de datos incluyó tanto estadística descriptiva como geoestadística. para la primera se usó el software spss. para la segunda, se efectuó el análisis estructural con gs+ para ajustar el semivariograma experimental a un modelo teórico, siguiendo el procedimiento descrito anteriormente. entonces, a las variables que presentaron distribución espacial definida se les aplicó kriging para generar mapas de contorno, usando arcgis versión 9.1. la bondad del kriging se evaluó mediante validación cruzada. un aspecto crítico del manejo específico por sitio es el relacionado con su rentabilidad y la manera de justificar los costos de su implementación, frente a posibles ahorros de insumos o mejoras en el rendimiento del cultivo (adrian et al., 2005; leiva et al., 1997). por tal razón, se realizó un análisis de presupuestos parciales, con el fin de evaluar los cambios en el beneficio financiero a causa del manejo por sitio específico, mediante comparación con el manejo convencional en el cam (testigo comercial). el costo del fertilizante para cada subzona se calculó multiplicando la tabla 2. dosis de fertilizantes aplicados por zonas y subzonas en lote de maíz. centro agropecuario marengo, universidad nacional de colombia, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. insumo zonas para manejo específico por sitio zonas de manejo convencional subzona 1 (ap1) subzona 2 (ap2) subzona 1 y subzona 2 (cam1 y cam2) urea (kg ha-1) 239,9 217,9 130,0 superfosfato triple (spt) (kg ha-1) 132,6 132,6 109,0 sulfato de potasio (kg ha-1) 56,0 112,0 170,0 agrimins (kg ha-1) 46,0 46,0 46,0 agronomia 26-2 -profe194).indd 311 06/10/2008 19:41:17 312 agron. colomb. 26(2) 2008 cantidad utilizada de kilos de cada fertilizante por su precio comercial de compra. por su parte, los ingresos para cada subzona se determinaron multiplicando la cantidad de bultos cosechados por su precio comercial de venta. resultados y discusión para la definición de zonas de manejo de la fertilidad, el acp correspondiente a las variables químicas de suelo mostró que los dos primeros componentes explicaron el 84,8% de la varianza (tabla 3a) y las variables de mayor peso fueron sodio (na1) y magnesio (mg1), del análisis previo al inicio del cultivo en 2005, y conductividad eléctrica (ce2), hierro (fe2), magnesio (mg2), manganeso (mn2) y sodio (na2 ), del análisis anterior al presente ensayo (tabla 4a). por su parte, el acp correspondiente a las variables de rendimiento del cultivo mostró que los dos primeros componentes explicaron 76,4% de la varianza (tabla 3b) y las variables de mayor peso fueron afhis, psp, dma, rc, phm, nm, lp y daf (tabla 4b). de otro lado, el acp en el caso de la variable ch mostró que el primer componente tabla 3. análisis de componentes principales para la definición de zonas de manejo de fertilidad. componentes escogidos: a) química de suelos; b) variables de rendimiento y c) contenido de humedad (ch). cultivo de lote de maíz, centro agropecuario marengo, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. a. química de suelos componente valores iniciales total % de varianza % acumulado 1 4,854 69,346 69,346 2 1,081 15,437 84,784 3 0,413 5,894 90,678 4 0,326 4,655 95,333 5 0,203 2,899 98,231 6 0,082 1,176 99,407 7 0,041 0,593 100,000 b. variables de rendimiento componente valores iniciales total % de varianza % acumulado 1 5,093 63,659 63,659 2 1,022 12,772 76,431 3 0,691 8,642 85,073 4 0,614 7,681 92,753 5 0,464 5,806 98,559 6 0,110 1,371 99,930 7 0,006 0,070 100,000 8 3,15e-016 3,93e-015 100,000 c. contenido de humedad (ch) componente valores iniciales total % de varianza % acumulado 1 2,4364 81,21 81,21 2 0,4497 14,99 96,20 3 0,1139 3,80 100,00 tabla 4. matriz de componentes del análisis de componentes principales par ala definición de zonas de manejo de fertilidad: a) química de suelos; b) variables de rendimiento y c) contenido de humedad (ch). cultivo de lote de maíz, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. a. química de suelos variable† componente 1 2 mg1 0,930 0,199 na1 0,868 -0,023 mg2 0,846 0,367 na2 0,914 0,197 mn2 -0,618 0,721 fe2 0,736 -0,546 ce2 0,872 0,220 ce, conductividad eléctrica † los elementos seguidos por (1) corresponden a un análisis anterior al cultivo (2005-b) y por (2), al realizado a su inicio (2006-b). b. variables de rendimiento variable componente 1 2 afhis 0,820 -0,079 psp 0,615 0,023 dma 0,870 0,471 rc 0,942 0,107 phm 0,870 0,471 nm 0,610 -0,575 lp 0,864 -0,266 daf -0,723 0,399 afhis, área foliar de la hoja inferior a la mazorca superior; psp, peso seco de la planta; dma, diámetro de la mazorca con amero; rc, rendimiento del cultivo; phm, peso húmedo de la mazorca; nm, número de mazorcas; lp, longitud de la planta; daf, días a antesis femenina. c. contenido de humedad (ch) muestras* componente 1 ch2 0,82 ch6 0,94 ch7 0,94 * tomadas 2, 6 y 7 meses después de la siembra, respectivamente. agronomia 26-2 -profe194).indd 312 06/10/2008 19:41:17 rodríguez, gonzález, leiva y guerrero. fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz... 313 figura 1. distribución de zonas de manejo de la fertilidad en un lote de maíz, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. los números corresponden a los puntos de muestreo en la cuadrícula trazada en el lote. ap1 y ap2 son subzonas para manejo específico por sitio y cam1 y cam2, subzonas de manejo convencional. explicó 81,2% (tabla 3c) y las mediciones que tuvieron mayor peso fueron: ch2, 2 meses después de la siembra; ch6, 6 meses después de la siembra y ch7, 7 meses después de la siembra (tabla 4c). mediante el análisis estructural y kriging se generaron mapas de contorno (resultados no mostrados en este artículo), que conllevaron al mapa de zonas de la fertilidad (fi gura 1). los resultados con respecto al análisis de estadística descriptiva mostraron variabilidad media, esto es entre 12% y 60% (warrick y nielsen, 1980) para el ch, para el análisis foliar y la mayoría de variables de desarrollo y rendimiento del cultivo. en cuanto a las variables de suelo, el ch presentó más variabilidad en la segunda profundidad. de otro lado, la da mostró variabilidad baja (<12%), con una mayor variabilidad para la segunda profundidad (tabla 5), lo que es concordante con lo hallado con el ch. con respecto a las variables de desarrollo y de rendimiento del cultivo, se encontró mayor variación para alpi, alpii, if, mc, ghm, pa y psa, efecto asociado al exceso de humedad del lote y su repercusión sobre el desarrollo del cultivo, particularmente en algunos puntos de las subzonas cam1 y ap2. la menor variación para altura de planta ocurrida en alpiii sugiere que a esa fecha (140 dds) la mayoría de las plantas había alcanzado su altura total. el análisis foliar mostró valores dentro de los rangos normales para todas las variables, exceptuando el mg, que resultó bajo; de otro lado, las mayores variaciones ocurrieron con n, p, cu, fe, mn, zn y b. la baja variación del número de hileras por mazorca indica que es una característica genética de la variedad (fao, 1993). de acuerdo al resultado de la prueba estadística shapirowilk (tabla 6), las variables ch2, da2, alpi, alpii, mg, fe, mc y ghm no presentaron distribución normal. al no darse normalidad en estas variables, se procedió a realizar transformaciones logarítmicas (ln y log10) y raíz cuadrada, obteniéndose ajustes a distribución normal únicamente con alpi, mg y fe. para efectos del análisis geoestadístico, con éstas últimas variables se continuó trabajando con los datos transformados (tabla 7), mientras que con las demás se hizo con los datos originales. las pruebas de pearson mostraron correlación positiva de if con alpiii, indicando la relación entre tamaño de planta y área foliar (tabla 8). de otro lado, ch1 se correlacionó negativamente con if, evidenciando el efecto negativo del exceso de humedad sobre el desarrollo del cultivo, particularmente en algunos puntos de las subzonas cam1 y ap2. por su parte, las tres alp se correlacionaron positivamente con el número de plantas por metro cuadrado (pla), indicando que el mejor desarrollo vegetativo ocurrió donde hubo mayor población de plantas. la importancia de los nutrientes n y p se deduce de la correlación positiva de éstos con las alp, pla y pa. en el caso de n, estos resultados coinciden con lo encontrado por otros autores (sinclair y horie, 1989), que plantean que el n es defi nitivo para la efi ciencia fotosintética del cultivo y que a niveles subóptimos de abastecimiento esta efi ciencia se afecta seriamente. por otra parte, el k mostró correlaciones negativas con la mayoría de las variables de rendimiento y desarrollo, contrario a lo reportado en la literatura (ospina, 1999). con relación al análisis estructural, se pudieron ajustar semivariogramas a la mayoría de variables, excepto para da1, mg, nhm, ghm, pa y psa, que no presentaron dependencia espacial (tabla 9). los valores de estructura espacial (c/(co+c)) resultaron altos para las variables que mostraron dependencia espacial, lo mismo que los valores de r2, excepto para da2, zn, pla y mc, presentando confi abilidad para el resto de variables. según kerry y oliver (2004), las distancias de muestreo deben ser equivalentes a la mitad del rango de dependencia espacial. a partir de este criterio, y exceptuando a ch2, da2, ca, cu, zn y mc, los resultados sugieren que las demás variables que presentaron dependencia espacial se pueden muestrear a distancias mayores a la empleada en la presente investigación (25 m). con respecto a rendimientos del cultivo de maíz, el mapa de mc muestra que la subzona ap1 tuvo el mejor comportamiento, seguido por la zona cam 2 (fi gura 2a). las otras subzonas ap2 y cam1 presentaron bajos rendimientos, agronomia 26-2 -profe194).indd 313 06/10/2008 19:41:18 314 agron. colomb. 26(2) 2008 tabla 5. análisis estadístico descriptivo de variables de suelo, desarrollo y rendimiento del cultivo de lote de maíz. centro agropecuario marengo, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. variable media mediana asimetría curtosis mínimo máximo varianza cv (%) variables de suelo contenido de humedad 1 (ch1)† (%) 36,43 36,78 0,485 -0,551 26,71 50,31 39,389 17,22 contenido de humedad 2 (ch2)† (%) 41,49 40,07 2,732 8,714 30,83 90,61 153,509 29,90 densidad aparente 1 (da1)† (g cm-3) 1,08 1,09 -0,214 -0,811 0,89 1,22 0,008 8,09 densidad aparente 2 (da2)† (g cm-3) 1,13 1,17 -1,017 1,249 0,86 1,30 0,009 8,31 variables de desarrollo del cultivo altura planta i (alpi) †† (cm) 32,55 31,00 1,509 4,726 23,00 57,70 46,506 20,95 altura planta ii (alpii) †† (cm) 64,48 65,33 0,139 -1,319 42,30 93,30 253,362 24,68 altura planta iii (alpiii) †† (cm) 180,10 180,33 0,356 0,059 137,00 235,00 501,061 12,42 índice foliar (if) (cm2) 1.625,13 1.485,43 0,546 -0,420 839,00 2.786,60 251.422,980 30,85 variables según resultado del análisis foliar n (%) 2,80 2,89 -0,42 -0,94 1,53 3,78 0,37 21,42 p (%) 0,28 0,28 0,42 -0,54 0,19 0,43 0,004 21,42 ca (%) 0,39 0,39 -0,36 -0,31 0,28 0,48 0,002 12,60 k (%) 2,10 2,11 -0,41 -0,38 1,54 2,49 0,06 11,57 mg (%) 0,13 0,12 0,65 -0,64 0,09 0,18 0,001 17,96 cu (mg kg-1) 6,35 6,25 0,17 -0,45 3,70 10,00 2,65 25,51 fe (mg kg-1) 173,90 160,00 1,01 0,74 114,00 302,00 2.087,05 26,26 mn (mg kg-1) 49,96 48,00 0,36 -0,86 26,00 79,00 209,96 29,00 zn (mg kg-1) 38,55 36,15 0,918 0,68 22,90 66,50 97,29 25,57 b (mg kg-1) 12,03 11,95 0,44 -0,26 6,90 18,20 8,31 23,94 variables de rendimiento del cultivo plantas/m2 (pla) 3,79 3,80 -0,27 -0,73 0,70 6,20 1,92 36,52 mazorcas cosechadas/m2 (mc) 1,50 1,10 1,09 0,93 0,00 5,10 1,97 93,47 hileras por mazorca (nhm) 3,96 3,90 0,34 0,07 3,30 4,80 0,12 8,89 granos por hilera de mazorca (ghm) 5,86 6,30 -0,68 -0,60 3,80 7,30 0,97 16,75 peso con amero (pa) (g) 85,72 85,60 0,09 -1,07 51,50 115,10 339,53 21,49 peso sin amero (psa) (g) 55,60 53,20 0,37 -1,16 36,20 81,90 183,62 24,37 cv, coeficiente de variación † muestras tomadas a: 1) 0-0,20 m de profundidad; 2) 0,20-0,40 m de profundidad †† medida a: (i) 55 días después de la siembra (dds); (ii) 90 dds y (iii) 140 dds en parte debido al exceso de humedad (figura 2a-c). este resultado confirma las ventajas de la fertilización por sitio específico, siempre y cuando se controlen otros factores que puedan afectar negativamente el cultivo. el efecto positivo del n y del p sobre el desarrollo y rendimiento del cultivo se evidencia al comparar las figuras 2a, 2d, 3a y 3b. el análisis de suelos anterior al presente ensayo indica que estos dos nutrientes se encontraban en valores intermedios (tabla 1). de otro lado, la situación ya planteada con el k se reafirma al contrastar las figuras 2a y 2d con la figura 3c. esto ocurrió a pesar de que este nutriente presentó valores altos en el análisis mencionado. en el análisis de costos se encontró que el mayor valor por concepto de los fertilizantes ocurrió en la subzona ap2, seguido por cam1 y cam2 (tabla 10). en el presupuesto parcial no se tuvieron en cuenta los costos de mano de obra para la aplicación ni aquellos para el muestreo en el suelo y el cultivo, puesto que fueron prácticamente iguales en todos los tratamientos. los costos de análisis de laboratorio, iguales para cada subzona y que ascendieron a $2’240.000 para los 32 puntos, tampoco fueron tenidos en cuenta. este costo es un aspecto crítico en la fertilización por sitio específico, por lo que es necesario investigar métodos alternativo de campo y laboratorio a fin de reducir agronomia 26-2 -profe194).indd 314 06/10/2008 19:41:19 rodríguez, gonzález, leiva y guerrero. fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz... 315 que el rendimiento estuvo afectado por el régimen atípico excesivo de lluvias ocurrido durante el ciclo de cultivo, en particular en algunos puntos de las subzonas cam1 y ap2, el análisis financiero corrobora las bondades del manejo por sitio específico. conclusiones y recomendaciones el análisis realizado mediante pruebas de correlación de pearson y acp permitió identificar zonas para manejo tabla 6. resultados de las pruebas de normalidad para las variables de suelo, desarrollo y rendimiento del cultivo usando la prueba estadística shapiro-wilk. lote de maíz, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. variables statistic sig.* variables de suelo y desarrollo del cultivo contenido de humedad 1 (ch1)† 0,956 0,216 contenido de humedad 2 (ch2)† 0,693 0,000 densidad aparente 1 (da1)† 0,969 0,465 densidad aparente 2 (da2)† 0,928 0,035 altura planta i (alpi) †† 0,852 0,000 altura planta ii (alpii) †† 0,923 0,025 altura planta iii (alpiii) †† 0,984 0,907 índice foliar (if) 0,943 0,091 variables según resultado del análisis foliar nitrógeno (n) 0,944 0,097 fósforo (p) 0,958 0,247 calcio (ca) 0,973 0,597 potasio (k) 0,960 0,281 magnésio (mg) 0,908 0,010 cobre (cu) 0,972 0,566 hierro (fe) 0,922 0,023 manganeso (mn) 0,958 0,239 zinc (zn) 0,936 0,057 boro (b) 0,968 0,440 variables de rendimiento del cultivo plantas/m2 (pla) 0,968 0,447 mazorcas cosechadas/m2 (mc) 0,883 0,002 hileras por mazorca (nhm) 0,962 0,448 granos por hilera de mazorca (ghm) 0,915 0,038 peso con amero (pa) 0,956 0,334 peso sin amero (psa) 0,923 0,059 † muestras tomadas a: 1) 00,20 m de profundidad; 2) 0,200,40 m de profundidad † † m e did a a : ( i ) 5 5 día s d e s p u é s d e l a sie m b r a (dd s); ( i i ) 9 0 d d s y ( i i i ) 14 0 d d s * cuando sig < 0,05, se considera que la variable no tiene comportamiento normal. su impacto en la rentabilidad de cultivos comerciales bajo esta concepción (leiva, 2006). al comparar los rendimientos entre las diferentes subzonas, se encuentra que ap1 fue superior en 71% a cam1 y en 40% a cam2. sin embargo, esta última subzona tuvo un rendimiento 31% mayor que ap2 (tabla 11). de otro lado, la diferencia en ingreso neto indica que la subzona ap1, donde se aplicó la mayor dosis de fertilizante nitrogenado, proporcionó mayor beneficio económico. no obstante tabla 7. resultados de las prueba de normalidad shapiro-wilk, transformando las variables que no presentaron comportamiento normal. cultivo de lote de maíz, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. variables* shapiro-wilk variables de suelo y desarrollo del cultivo ln ch2 0,000 log10 ch2 0,000 raíz cuadrada ch2 0,000 ln da2 0,006 log10 da2 0,006 raíz cuadrada da2 0,015 ln alpi 0,177 log10 alpi 0,184 raíz cuadrada alpi 0,034 ln alpii 0,028 log10 alpii 0,021 raíz cuadrada alpii 0,036 variables según resultado del análisis foliar ln mg 0,086 log10 mg 0,086 raíz cuadrada mg 0,046 ln fe 0,435 log10 fe 0,435 raíz cuadrada fe 0,133 variables de rendimiento del cultivo raíz cuadrada mc 0,029 ln ghm 0,007 log10 ghm 0,007 raíz cuadrada ghm 0,015 ln, log a rit mo n at ur al; log 10, logaritmo en b a se 10; ch2, contenido de humedad a 0,200,40 cm de profundidad; da 2, densidad aparente a 0,200,40 cm de profundidad; alpi, altura de la planta 55 días después de la siembra (dds) y alpii, altura de la planta 90 dds; mc, mazorcas cosechadas/m2 y ghm, gramos por hilera de mazorca. * para la variable se obtuvo 0 en algunos puntos de la grilla, por lo que la única transformación posible fue la de raíz cuadrada; sin embargo, los datos siguieron siendo no normales. para las siguientes pruebas se usó la transformación logaritmo natural (ln) para las variables alpi, mg y fe. agronomia 26-2 -profe194).indd 315 06/10/2008 19:41:20 316 agron. colomb. 26(2) 2008 ta b la 8 . c oe fic ie nt es d e co rr el ac ió n de p ea rs on * pa ra la s va ria bl es d e su el o, d es ar ro llo y r en di m ie nt o de u n cu lti vo d e lo te d e m aí z. c en tro a gr op ec ua rio m ar en go , u ni ve rs id ad n ac io na l d e c ol om bi a, m os qu er a (c un di na m ar ca ). s em es tre b , 2 00 6. ln a lp i a lp ii a lp ii i if c h 1 c h 2 d a1 d a 2 n p c a k ln m g c u ln f e m n zn b p la m c n h m g h m p a p s a ln a lp i 1 ,6 19 ,9 97 ,4 51 -, 32 3 -, 24 7 ,0 92 ,1 54 ,5 15 ,6 09 ,0 46 -, 29 0 -, 09 7 ,2 68 -, 46 1 ,4 56 ,2 58 ,2 57 ,2 55 ,4 01 ,2 01 -, 05 6 ,2 01 ,2 17 al p i i ,6 19 1 ,6 22 -, 07 3 -,1 79 -, 32 8 -,1 84 ,2 06 ,6 61 ,6 88 ,3 66 -, 44 6 -, 09 3 ,2 88 -, 64 4 ,5 44 ,2 41 -, 28 5 ,5 15 ,4 82 ,1 93 ,2 28 ,3 41 ,3 58 al p i ii ,9 97 ,6 22 1 ,4 54 -, 32 6 -, 25 6 ,1 19 ,1 74 ,5 12 ,6 05 ,0 39 -, 29 3 -,1 14 ,2 76 -, 44 1 ,4 64 ,2 75 ,2 66 ,2 69 ,4 09 ,2 11 -, 05 3 ,2 16 ,2 36 if ,4 51 -, 07 3 ,4 54 1 -, 38 9 -,1 44 ,3 82 ,2 37 -, 06 7 ,0 96 -,1 54 ,0 17 -, 08 7 -, 06 0 ,0 39 ,0 54 ,2 97 ,4 39 -,1 90 -, 07 7 -, 06 9 -, 26 6 -, 21 2 -,1 07 c h 1 -, 32 3 -,1 79 -, 32 6 -, 38 9 1 ,6 85 ,0 07 -, 49 6 -,1 68 -, 34 9 -, 27 7 ,1 88 ,1 56 ,0 12 ,2 03 -, 34 1 -, 45 8 -, 27 0 -, 02 6 -, 32 3 -, 00 8 ,0 58 -, 03 6 -,1 09 c h 2 -, 24 7 -, 32 8 -, 25 6 -,1 44 ,6 85 1 ,0 97 -, 78 4 -, 02 6 -, 20 5 -, 25 1 ,1 02 ,2 42 -, 01 0 ,1 08 -, 21 9 -, 35 3 -, 04 7 -,1 17 -, 22 6 -, 05 8 -, 05 0 ,1 33 ,0 08 d a1 ,0 92 -,1 84 ,1 19 ,3 82 ,0 07 ,0 97 1 ,2 10 -,1 59 -,1 87 -, 38 2 ,0 95 ,0 08 -, 21 5 ,0 90 -, 27 2 -, 04 4 ,3 82 ,1 53 ,1 07 ,2 23 -,1 10 ,2 13 ,3 03 d a 2 ,1 54 ,2 06 ,1 74 ,2 37 -, 49 6 -, 78 4 ,2 10 1 -, 07 8 ,0 87 ,1 65 -,1 16 -, 01 0 -, 23 9 -, 05 4 ,0 94 ,3 61 ,0 88 ,0 45 ,1 45 -, 00 7 -, 05 4 -,1 75 -, 04 6 n ,5 15 ,6 61 ,5 12 -, 06 7 -,1 68 -, 02 6 -,1 59 -, 07 8 1 ,8 33 ,3 48 -, 63 2 ,1 42 ,4 72 -, 46 5 ,6 84 ,4 11 -, 27 6 ,1 32 ,3 63 ,1 81 ,3 19 ,4 82 ,4 80 p ,6 09 ,6 88 ,6 05 ,0 96 -, 34 9 -, 20 5 -,1 87 ,0 87 ,8 33 1 ,2 43 -, 70 2 -, 01 5 ,2 86 -, 61 7 ,8 30 ,5 33 -,1 09 ,1 49 ,4 16 -,1 62 ,3 85 ,3 63 ,3 88 c a ,0 46 ,3 66 ,0 39 -,1 54 -, 27 7 -, 25 1 -, 38 2 ,1 65 ,3 48 ,2 43 1 ,0 67 ,4 15 ,2 39 -, 03 5 ,3 85 ,3 52 -,1 09 -, 03 8 ,2 24 ,2 46 ,0 33 -, 02 2 -, 05 7 k -, 29 0 -, 44 6 -, 29 3 ,0 17 ,1 88 ,1 02 ,0 95 -,1 16 -, 63 2 -, 70 2 ,0 67 1 ,0 35 ,0 54 ,4 54 -, 48 8 -, 27 1 ,1 99 -,1 31 -,1 24 ,2 61 -, 46 2 -, 36 6 -, 45 4 ln m g -, 09 7 -, 09 3 -,1 14 -, 08 7 ,1 56 ,2 42 ,0 08 -, 01 0 ,1 42 -, 01 5 ,4 15 ,0 35 1 -,1 54 ,0 71 ,0 92 ,2 06 -, 02 6 -,1 20 ,1 32 ,1 36 -, 05 9 ,0 99 ,0 47 c u ,2 68 ,2 88 ,2 76 -, 06 0 ,0 12 -, 01 0 -, 21 5 -, 23 9 ,4 72 ,2 86 ,2 39 ,0 54 -,1 54 1 ,0 20 ,1 08 ,0 76 -, 33 3 -, 07 6 ,0 57 ,2 67 -,1 50 -, 09 7 -, 07 7 ln f e -, 46 1 -, 64 4 -, 44 1 ,0 39 ,2 03 ,1 08 ,0 90 -, 05 4 -, 46 5 -, 61 7 -, 03 5 ,4 54 ,0 71 ,0 20 1 -, 36 0 ,0 39 ,2 36 -, 32 9 -, 41 7 -, 06 6 -, 25 4 -, 34 5 -, 34 5 m n ,4 56 ,5 44 ,4 64 ,0 54 -, 34 1 -, 21 9 -, 27 2 ,0 94 ,6 84 ,8 30 ,3 85 -, 48 8 ,0 92 ,1 08 -, 36 0 1 ,6 69 ,0 29 ,1 41 ,4 0 -,1 14 ,3 48 ,3 63 ,2 93 zn ,2 58 ,2 41 ,2 75 ,2 97 -, 45 8 -, 35 3 -, 04 4 ,3 61 ,4 11 ,5 33 ,3 52 -, 27 1 ,2 06 ,0 76 ,0 39 ,6 69 1 ,1 39 -,1 17 ,2 91 -, 23 9 ,0 52 ,0 99 ,1 14 b ,2 57 -, 28 5 ,2 66 ,4 39 -, 27 0 -, 04 7 ,3 82 ,0 88 -, 27 6 -,1 09 -,1 09 ,1 99 -, 02 6 -, 33 3 ,2 36 ,0 29 ,1 39 1 -, 03 5 ,0 59 -, 04 1 ,1 22 ,2 78 ,2 67 pl a ,2 55 ,5 15 ,2 69 -,1 90 -, 02 6 -,1 17 ,1 53 ,0 45 ,1 32 ,1 49 -, 03 8 -,1 31 -,1 20 -, 07 6 -, 32 9 ,1 41 -,1 17 -, 03 5 1 ,4 92 ,2 23 ,3 48 ,5 68 ,5 64 m c ,4 01 ,4 82 ,4 09 -, 07 7 -, 32 3 -, 22 6 ,1 07 ,1 45 ,3 63 ,4 16 ,2 24 -,1 24 ,1 32 ,0 57 -, 41 7 ,4 00 ,2 91 ,0 59 ,4 92 1 ,0 37 ,2 24 ,2 57 ,2 41 n h m ,2 01 ,1 93 ,2 11 -, 06 9 -, 00 8 -, 05 8 ,2 23 -, 00 7 ,1 81 -,1 62 ,2 46 ,2 61 ,1 36 ,2 67 -, 06 6 -,1 14 -, 23 9 -, 04 1 ,2 23 ,0 37 1 -,1 86 ,3 00 ,2 83 g h m -, 05 6 ,2 28 -, 05 3 -, 26 6 ,0 58 -, 05 0 -,1 10 -, 05 4 ,3 19 ,3 85 ,0 33 -, 46 2 -, 05 9 -,1 50 -, 25 4 ,3 48 ,0 52 ,1 22 ,3 48 ,2 24 -,1 86 1 ,5 79 ,6 27 pa ,2 01 ,3 41 ,2 16 -, 21 2 -, 03 6 ,1 33 ,2 13 -,1 75 ,4 82 ,3 63 -, 02 2 -, 36 6 ,0 99 -, 09 7 -, 34 5 ,3 63 ,0 99 ,2 78 ,5 68 ,2 57 ,3 00 ,5 79 1 ,9 54 ps a ,2 17 ,3 58 ,2 36 -,1 07 -,1 09 ,0 08 ,3 03 -, 04 6 ,4 80 ,3 88 -, 05 7 -, 45 4 ,0 47 -, 07 7 -, 34 5 ,2 93 ,1 14 ,2 67 ,5 64 ,2 41 ,2 83 ,6 27 ,9 54 1 * lo s co ef ic ie nt es d e co rr el ac ió n m ay or es a 0 ,4 0 se c on si de ra ro n si gn ifi ca tiv os . ln , l og ar itm o na tu ra l; al p i , a ltu ra d e la p la nt a 55 d ía s de sp ué s de la s ie m br a (d ds ); a lp ii, al tu ra d e la p la nt a 90 d ds ; a lp iii , a ltu ra d e la p la nt a 14 0 dd s; if , í nd ic e fo lia r; c h 1, c on te ni do d e hu m ed ad a 0 -0 ,2 0 cm d e pr of un di da d; c h 2, c on te ni do d e hu m ed ad a 0 ,2 00, 40 cm d e pr of un di da d; d a1 , d en si da d ap ar en te a 0 -0 ,2 0 cm d e pr of un di da d; d a 2, d en si da d ap ar en te a 0 ,2 00, 40 c m d e pr of un di da d; p la , p la nt a/ m 2 ; m c , m az or ca s co se ch ad as ; n h m , h ile ra s de g ra no p or m az or ca ; g h m , g ra no s po r h ile ra ); pa , p es o de m az or ca c on am er o y ps a, s in a m er o. agronomia 26-2 -profe194).indd 316 06/10/2008 19:41:21 rodríguez, gonzález, leiva y guerrero. fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz... 317 tabla 9. análisis estructural de variables de suelo, desarrollo y rendimiento del cultivo de lote de maíz. centro agropecuario marengo, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. variable modelo co co+c rango efectivo (m) del modelo ra 2 rb 2 c/(c+co) variables de suelo y desarrollo del cultivo contenido de humedad 1 (ch1) gaussiano 16,200 63,400 167,140 0,970 0,404 0,744 contenido de humedad 2 (ch2) esférico 0,100 116,800 29,600 0,000 0,000 0,999 densidad aparente 1 (da1) epp 0,00751 0,00751 – 0,000 – 0,000 densidad aparente 2 (da2) exponencial 0,00001 0,00839 30,600 0,220 0,043 0,999 ln (alpi) esférico 0,0068 0,024 193,900 0,870 0,162 0,717 altura planta-ii (alpii) exponencial 18,000 346,900 210,900 0,859 0,490 0,948 altura planta-iii (alpiii) exponencial 191,000 792,900 279,900 0,833 0,185 0,759 índice foliar (if) gaussiano 167.000,0 484.500,000 192,770 0,996 0,183 0,655 variables según resultado del análisis foliar n esférico 0,037 0,384 61,700 1,000 0,401 0,904 p gaussiano 0,00171 0,00471 130,760 0,999 0,376 0,637 ca gaussiano 0,00004 0,0021 8,310 0,000 0,000 0,979 k exponencial 0,007 0,0613 74,700 1,000 0,071 0,886 ln mg epp 0,03343 0,03343 – 0,000 – 0,000 cu esférico 0,132 2,765 45,200 0,819 0,150 0,952 ln fe exponencial 0,03240 0,1677 632,700 0,809 0,055 0,807 mn gaussiano 101,800 210,000 99,930 1,000 0,311 0,515 zn exponencial 0,100 87,870 37,800 0,161 0,091 0,999 b gaussiano 0,650 12,110 63,040 1,000 0,525 0,946 variables de rendimiento del cultivo plantas/m2 (pla) exponencial 1,287 3,294 589,200 0,472 0,072 0,609 mazorcas cosechadas/m2 (mc) exponencial 0,001 1,618 26,400 0,017 0,180 0,999 hileras por mazorca (nhm) epp 0,13455 0,13455 – 0,000 – 0,000 granos por hilera de mazorca (ghm) epp 0,88380 0,8838 – 0,000 – 0,000 peso con amero (pa) epp 320,31971 320,31971 – 0,000 – 0,000 peso sin amero (psa) epp 173,94948 173,94948 – 0,000 – 0,000 epp, efecto pepita puro; co, pepita, c, meseta; ra 2, r2 de variograma; rb 2, r2 de validación cruzada. de la fertilidad por sitio específico y establecer dosis requeridas de fertilizantes para cada una de ellas. igualmente, se encontraron otros factores limitantes de la producción, tal como ocurrió con el exceso de humedad durante el ciclo del cultivo, que afectó el rendimiento en algunas partes del lote. la metodología usada, con base en estadística descriptiva y geoestadística, mostró ser adecuada para la gestión de los datos y la toma de decisiones sobre fertilización. el análisis de los semivariogramas permitió identificar posibles distancias de muestreo con fines de manejo específico por sitio para los suelos analizados. sin embargo, se recomienda mayor investigación para adaptar la metodología agronomia 26-2 -profe194).indd 317 06/10/2008 19:41:22 318 agron. colomb. 26(2) 2008 figura 2. mapas de mc, ch1, ch2 y alpiii en un lote de maíz. centro agropecuario marengo, universidad nacional de colombia, mosquera. semestre b, 2006. ap1 y ap2 son subzonas para manejo específico por sitio y cam1 y cam2, subzonas de manejo convencional. agronomia 26-2 -profe194).indd 318 06/10/2008 19:41:24 rodríguez, gonzález, leiva y guerrero. fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz... 319 figura 3. mapas de n, p y k en un lote de maíz. centro agropecuario marengo, universidad nacional de colombia, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. ap1 y ap2 son subzonas para manejo específico por sitio y cam1 y cam2, subzonas de manejo convencional. agronomia 26-2 -profe194).indd 319 06/10/2008 19:41:25 320 agron. colomb. 26(2) 2008 tabla 10. costos de fertilizantes empleados en el lote 8 de maíz, centro agropecuario marengo, universidad nacional de colombia, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. insumo precio ($/kg)* cantidad utilizada en zonas para manejo específico por sitio (kg ha-1) cantidad utilizada en zonas de manejo convencional (kg ha-1) costo fertilizantes ap1 ($) costo fertilizantes ap2 ($) costo fertilizantes cam1 y cam2 ($)subzona 1 (ap1) subzona 2 (ap2) subzonas 1 y 2 (cam1 y cam2) urea 926 239,9 217,9 130,0 222,147 201,775 120,380 super fosfato triple (spt) 790 132,6 132,6 109,0 104,754 104,754 86,110 sulfato de potasio 1315 56 112 170,0 73,640 147,280 223,550 agrimins 1322 46 46 46,0 60,812 60,812 60,812 totales 461,353 514,621 490,852 * fuente: boletín sipsa 5(9), septiembre de 2006 tabla 11. rendimiento en bultos/ha y comparación de costos e ingresos para las subzonas ap1, ap2, cam1 y cam2. cultivo de lote de maíz, centro agropecuario marengo, mosquera (cundinamarca). semestre b, 2006. subzonas rendimiento (bultos/ha) ingresos* ($/ha) diferencia en costos frente a cam1 ($/ha) diferencia en ingresos frente a cam1 ($/ha) diferencia en ingreso neto frente a cam1 ($/ha) ap1 93,1 3’258.500 -29.499 2’327.000 2’356.499 ap2 38,1 1’334.200 23.769 403.200 379.431 cam1 26,6 931.000 – – – cam2 55,4 1’939.000 – 1’008.000 1’008.000 ap1 y ap2, subzonas para manejo específico por sitio; cam1 y cam2, subzonas de manejo convencional * $35.000 por bulto de 50 kg de mazorca para el 10 de julio de 2007 de la fertilidad por sitio específico y establecer dosis requeridas de fertilizantes para cada una de ellas. igualmente, se encontraron otros factores limitantes de la producción, tal como ocurrió con el exceso de humedad durante el ciclo del cultivo, que afectó el rendimiento en algunas partes del lote. la metodología usada, con base en estadística descriptiva y geoestadística, mostró ser adecuada para la gestión de los datos y la toma de decisiones sobre fertilización. el análisis de los semivariogramas permitió identificar posibles distancias de muestreo con fines de manejo específico por sitio para los suelos analizados. sin embargo, se recomienda mayor investigación para adaptar la metodología internacional utilizada a las condiciones particulares de los suelos agrícolas del país. el análisis del beneficio financiero, realizado mediante presupuestos parciales, muestra mejores resultados con la fertilización específica por sitio, al compararla con el manejo convencional. no obstante, se requiere mayor investigación en métodos económicos de muestreo de suelos, con el fin de reducir los costos para implementar el manejo por sitio específico de la fertilidad. agradecimientos los autores agradecen al instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología francisco josé de caldas (colciencias) y a la universidad nacional de colombia, por la financiación de este proyecto de investigación. agronomia 26-2 -profe194).indd 320 06/10/2008 19:41:25 rodríguez, gonzález, leiva y guerrero. fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz... 321 literatura citada adrian, a.m., s.h. nor wood y p.l . mask . 20 05. producer’s perceptions and attitudes toward precision agricu lture technologies. computers and electronics in agriculture 48, 256-271. auernhammer, h. 2001. precision farming: the environmental challenge. computers and electronics in agriculture 30, 31-43. bongiovanni, r. 2004. la agricultura de precisión en la cosecha. idia xxi revista de información sobre investigación y desarrollo agropecuario 6, 85-90 boruvka, l., m. lenka, v. penizek, o. drabek y r. vasat. 2007. forest soil acidification assessment using principal component analysis and geostatistics. geoderma 140, 374-380. bouma, j., j. stoorvogel, b.j. van alphen y h.w.g. booltink. 1999. pedology, precision agriculture, and the changing paradigm of agricultural research. soil sci. soc. amer. j. 63, 1763-1768. burrough, p.a., 1993. soil variability: a late 20th century view. soils and fertilizers 56, 529-562. castrignanò, a., l. giugliarini, r. risaliti y n. martinelli. 2000. study of spatial relationships among some soil physicochemical properties of a field in central italy using multivariate geostatistics. geoderma 97, 39-60. cerri, c.e.p., m. bernouxb, v. chaplotb, b. volkoffb, r.l. victoria, j.m. melilloc, k. paustiand y c.c. cerri. 2004. assessment of soil property spatial variation in an amazon pasture: basis for selecting an agronomic experimental area. geoderma 123, 51-68. espinal, f., h. martínez y x. acevedo. 2005. la cadena de cereales, alimentos balanceados para animales, avicultura y porcicultura en colombia: una mirada global de su estructura y dinámica. 1991-2005. en: observatorio de agrocadenas. http://www.agrocadenas.gov.co; consulta: mayo de 2007. fao. 1993. capítulo 1: introducción. en: fao. el maíz en la nutrición humana. colección fao alimentación y nutrición, nº 25. federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce). 2007. en: indicadores cerealistas. http://w w w. fenalce.org/archivos/indicadores.pdf; consulta: octubre de 2007. goovaerts, p. 1999. geostatistics in soil science: state-of-the-art and perspectives. geoderma 89, 1-45. isaacs, c.h., v. carrillo, e. anderson, j. carbonell y b.v. ortíz. 2004. desarrollo de un sistema interactivo de información en web con el enfoque de agricultura específica por sitio. serie técnica nº 34. centro de investigación de la caña de azúcar de colombia (cenicaña), cali (colombia). kerry, r. y m. oliver. 2004. average variograms to guide soil sampling. international journal of applied earth observation and geoinformation 5, 307-325. leiva, f.r. 2003, la agricultura de precisión: una producción más sostenible y compet it iva con v isión f uturista. en: memorias viii congreso de la sociedad colombiana de fitomejoramiento y producción de cultivos, julio 2-5 de 2003, bogotá. leiva, f.r. 2006. aproximación metodológica al manejo por sitio específico del suelo para la sostenibilidad y competitividad de cultivos transitorios en colombia. suelos ecuatoriales 36(2), 49-56. leiva, f.r., j. morris y s. blackmore. 1997. precision farming techniques for sustainable agriculture. pp. 957-965. en: statford, j.v. (ed.). precision agriculture ‘97. vol. i. spatial variability in soil and crop. bios/sci, reino unido. luengas, c.a., j.h. camacho-tamayo y f.r. leiva. 2007. comportamiento de la variabilidad espacial de algunas propiedades físicas y su relación con el contenido de carbono orgánico. pp. 61-68. en: memorias iii encuentro de agricultura de conser vación, junio 6-8 de 2007, villavicencio (colombia). montgomery, e.g. 1911. correlation studies of corn. nebraska agricultural station annual report 24, 108-159. ospina, j.g. 1999. tecnología del cultivo del maíz. 1ª ed. produmedios, bogotá. 335 p. salamanca, c., f.r. leiva y l. guerrero, l. 2007. evaluación del manejo de la fertilidad del suelo por sitio específico en un cultivo comercial de arveja (pisum sativum l.) en la sabana de bogotá. 2007. pp. 30-45. en: memorias iii encuentro de agricultura de conservación, junio 6-8 de 2007, villavicencio (colombia). sinclair, t.r. y t. horie. 1989. leaf nitrogen, photosynthesis, and crop radiation use efficiency: a review. crop sci. 29, 90-98. warrick, a. y d. nielsen. 1980. spatial variability of soil physical properties in the field. pp. 319-344. en: hillel, d. (ed.). applications of soil physics. academic press, nueva york. zhang, n., w. mahoua y n. wang. 2002. precision agriculture, a worldwide overview. computers and electronics in agriculture 36, 113-132. agronomia 26-2 -profe194).indd 321 06/10/2008 19:41:26 resumen abstract el romero presenta dificultades en su propagación sexual ya que no florece con facilidad y cuando lo hace sus semillas presentan poca viabilidad. así mismo, el enraizamiento de esquejes de romero es lento. el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de diferentes tamaños de esqueje y sustratos en la propagación del romero, para lo cual se emplearon tres tamaños de esquejes (6, 8 y 10 cm) tomados de la parte apical de plantas de un año de edad, los cuales se plantaron en cuatro sustratos diferentes correspondientes a: suelo negro (sn); cascarilla de arroz quemada (caq); la mezcla de cascarilla de arroz quemada y suelo negro en proporción 1:1 en volumen (m), y turba rubia canadiense (trc), para un total de doce tratamientos cada uno con cuatro repeticiones. la fitomasa seca y fresca de tallos y hojas se vió afectada principalmente por el sustrato. el tamaño del esqueje afecta la proliferación de raíces y tallos. la trc tuvo un efecto significativo en el peso fresco y seco de las plantas de romero. la turba retiene un gran contenido de humedad y esto hizo que el mayor contenido relativo de agua (cra) se presentara en este sustrato. la masa fresca y seca de raíces se vio influenciada principalmente por el tamaño del esqueje. el mejor tamaño de esqueje en la propagación de romero fue de 10 cm en todos los sustratos. el sustrato m fue el segundo mejor y tuvo una respuesta significativa frente a sn y caq. rosemary presents difficulties in sexual propagation because it does not flower easily and, when it does, the seeds present low viability. likewise, the rooting of stem cuttings of rosemary is slow. the objective of the present work was to evaluate the effect of different sizes of stem cuttings and substrates on the propagation of rosemary. three stem cuttings sizes of 6, 8 and 10 cm were taken from the apical part of one year old plants and rooted in 4 different substrates: black soil (sn), burn rice husk (caq), mixture of burn rice husk and black soil in 1:1 volume proportion (m), and canadian peat moss (trc), making a total of 12 treatments with 4 repetitions each one. the dry and fresh weight of stems and leaves were affected mainly by the substrate type. the size of stem cuttings affected proliferation of roots and stems. the trc had a significant effect on fresh and dry weight of rosemary plants. the canadian peat moss accumulated a high moisture contents making the highest relative water content (cr a) in this substrate. the fresh and dry weight of roots was influenced mainly by the size of stem cuttings. the best size of stem cuttings in rosemary propagation was 10 cm in all substrates. the substrate m was the second best one and had a significant benefit when compared with sn and caq. key words: relative water content, auxins, peat moss, rice husk. palabras clave: contenido relativo de agua, auxinas, turba, cascarilla de arroz. agronomía colombiana 25(2), 224-230, 2007 1 profesor asistente, grupo de investigaciones agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. jgalvarezh@gmail.com 2 ingeniero agrónomo, grupo de investigaciones agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. saints219@hotmail.com 3 ingeniero agrónomo, grupo de investigaciones agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. ingeniero8408@yahoo.es propagación y cultivos de tejido efecto de diferentes tamaños de esqueje y sustratos en la propagación del romero (rosmarinus officinalis l.) effect of different sizes of stem cuttings and substrates on the propagation of rosemary (rosmarinus officinalis l.). javier giovanni álvarez-herrera1, santos lusardo rodríguez2 y edinson chacón3 introducción el cultivo de romero (rosmarinus officinalis l.) es uno de los más importantes dentro del mercado de las plantas aromáticas y medicinales en el mundo. se utiliza como condimento y aromatizante de comidas. del romero se obtienen aceites esenciales estimulantes y tónicos medicinales para perfumería, aromaterapia y usos industriales. en 2002, colombia exportó romero a estados unidos a valores de 2,6 us$/kg con volúmenes de 285 t (proexport, 2002). así mismo, la producción del romero como hierba aromática condimentaria y especialmente como esencia, se perfila como una actividad promisoria (westervelt, 2003). fecha de recepción: agosto 23 de 2007. aceptado para publicación: diciembre 13 de 2007 2007 álvarez-herrera, rodríguez y chacón: efecto de diferentes tamaños de esqueje... propiedad suelo negro turba canadiense cascarilla de arroz quemada unidades densidad real 2,3 g·cm-3 densidad aparente 1,2 0,08 0,16 g·cm-3 porosidad 48 90-95 80-90 % qg(cc) 30-40 60 45-55 % ph 4,8 6,7 6 escala mo 4,80 85 % ca 1,58 6,4 0,024 cmol·kg-1 de suelo mg 0,27 4,3 0,018 cmol·kg-1 de suelo k 0,16 3,5 0,0039 cmol·kg-1 de suelo na 0,88 11 cmol·kg-1 de suelo p 9,25 0,08 mg·kg-1 tabla 1. propiedades fisicoquímicas de los sustratos utilizados en la propagación de romero. 225 qg(cc): contenido de humedad gravimétrico a capacidad de campo. en la actualidad, la escasa información e investigación sobre el romero se debe a que es un cultivo en expansión; esto es una debilidad, pues dificulta la competitividad y la óptima explotación de este producto (rivera, 2001). el romero es una especie que florece esporádicamente y cuando lo hace, sus semillas presentan poca viabilidad. del mismo modo su propagación vegetativa en la mayoría de las ocasiones presenta dificultad en el enraizamiento de los esquejes y cuando logran generar raíces su crecimiento es muy lento (lemes et al., 2001). en ensayos con semillas de romero, se encontró que 100 semillas pesan 0,1237 g. estas tienen un 40% de germinación y generalmente se requiere de 154 g para sembrar una hectárea. estos datos indican la baja eficiencia que tiene el propagar estas plantas sexualmente, ya que el porcentaje de germinación es muy bajo, la cantidad de semilla generada por la planta es muy baja y su obtención muy dispendiosa, lo que dificulta la fase de producción de material para el establecimiento de este cultivo (álvarez, 2003). lemes et al. (2001) probaron tres tipos de esquejes (yemas terminales intermedias, y con talón) plantadas en cinco sustratos: tierra y materia orgánica (7:3); materia orgánica y gravilla de roca silícea (1:1); zeolitas; materia orgánica de troncos de palma real; y meollo (subproducto de fabricación del azúcar de la caña), encontrando que los esquejes con mayor porcentaje de enraizamiento fueron los obtenidos a partir de las yemas terminales sembradas en zeolita. en otro ensayo, lemes et al. (2001) evaluaron diferentes auxinas y concentraciones de las mismas (ácido indol 3 acético (aia); ácido indol 3 butírico; ácido naftalen-acético (ana); 0, 50 y 100 ppm) encontrando que los esquejes no mostraron respuesta a los reguladores de crecimiento. no obstante, kumar y arugman (1980) evaluaron concentraciones de 5.000 mg∙l-1 de ana y aia encontrando hasta un 95 % de esquejes enraizados de romero. lemes et al. (2001) probaron esquejes de yemas terminales, intermedias y yemas terminales con talón y encontraron que el esqueje de más vigor es el proveniente de las yemas terminales; sin embargo, no hay referencias sobre un patrón o tamaño adecuado de esqueje que garantice la mayor viabilidad y velocidad de crecimiento en el momento de la propagación. westervelt (2003) evaluó un gran número de sustratos y encontró que los mejores resultados en cuanto a peso seco de la parte aérea y altura de planta se presentaron cuando se utilizó la turba como sustrato. al ser la turba un sustrato de costo elevado, es necesario buscar sustratos o mezclas de los mismos que puedan brindar resultados similares a un costo menor. el objetivo del presente ensayo fue evaluar el efecto de diferentes tamaños de esqueje y sustratos en la propagación de romero (rosmarinus officinalis l.) materiales y métodos el ensayo se realizó en el invernadero de vidrio de la facultad de ciencias agropecuarias de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, el cual se encuentra a una altitud de 2.782 msnm y tiene las siguientes coordenadas: longitud 73º 23’ oeste, latitud 5º 32’ norte. la temperatura exterior promedio es de 13 ºc y la temperatura interior de 16 ºc, la humedad relativa promedio es del 65% dentro del invernadero. se emplearon tres tamaños de esquejes tomados de la parte apical de plantas adultas de romero de hoja ancha de aproximadamente un año de edad. estos se plantaron en cuatro sustratos diferentes correspondientes a: suelo negro (sn); cascarilla de arroz quemada (caq); mezcla de cascarilla de arroz quemada y suelo negro en proporción 1:1 en volumen (m) y turba rubia canadiense (trc). en la tabla 1 se presentan las diferentes características de los sustratos empleados. 226 agron. colomb. 25(2) 2007 figura 1. altura final de plantas de romero en propagación con diferentes tamaños de esqueje y sustratos, clasificadas por sustrato. promedios con letras distintas son estadísticamente diferentes según prueba de tukey (p ≤ 0,05). el diseño estadístico implementado fue completamente al azar con dos factores que fueron los tamaños de esquejes y los sustratos en donde el primer factor tuvo tres niveles (6, 8 y 10 cm), y el segundo, cuatro (sn; caq; m y trc) para un total de doce tratamientos cada uno con cuatro repeticiones, lo que significa la evaluación de 48 unidades experimentales (ue). los esquejes de 10 cm presentaban tres nudos, los de 8 cm dos nudos y los de 6 cm un nudo, y se utilizó un esqueje por ue. una vez plantados los esquejes en los diferentes sustratos, estos fueron regados diariamente durante cuatro meses, aplicando la misma cantidad de agua que se evaporó en un tanque evaporímetro (29 cm de diámetro por 6,1 cm de altura) instalado en el invernadero. las variables de respuestas medidas culminando el experimento fueron: fitomasa fresca y seca de hojas, tallos, raíces y total, longitud promedio de ramas por planta, contenido relativo de agua, siguiendo la metodología propuesta por weatherley y barrs (1965). para el análisis de los datos se realizaron pruebas de normalidad. para las variables no normales se hizo un anova no paramétrico, mientras que para las variables que resultaron normales se realizó uno convencional. se realizaron pruebas de tukey al 5% para establecer los mejores tratamientos, y se hicieron correlaciones de pearson y análisis de componentes principales con el fin de observar las diferentes relaciones entre las variables medidas. se utilizó el paquete estadístico sas v.8e. análisis de resultados altura según el análisis de varianza para la variable altura no se presentan diferencias significativas respecto a los diferentes tamaños de esqueje, por lo cual el tamaño inicial del esqueje no tiene influencia en la altura final debido a que la respuesta a esta variable la define una serie de condiciones ambientales, del medio de propagación de las plantas y de la carga genética (lemes et al., 2001; taiz y zeiger, 1998). los sustratos presentaron diferencias significativas (figura 1). la turba fue el mejor sustrato seguido de la mezcla de cascarilla de arroz con suelo negro, con respecto a la cascarilla y el suelo negro. westervelt (2003) también encontró que las plantas más altas fueron sembradas en turba. son las condiciones fisicoquímicas de cada sustrato las que definen el comportamiento de la altura de los esquejes de romero cultivados (simon et al., 1984). al evaluar los sustratos turba y mezcla se observa que estos presentan un buen contenido nutricional, ph óptimo y adecuadas condiciones de aireación y retención de humedad (tabla 1), lo cual garantiza las mejores condiciones para su crecimiento. esto se reflejó en la altura final de las plantas (figura 1), en cuyo caso los dos sustratos permiten lograr una buena altura de las plantas. caso contrario al suelo negro que presenta limitaciones por una débil estructura que favorece su rápida compactación, y al de la cascarilla de arroz, el cual es un sustrato inerte con poca retención de agua y nutrientes. el crecimiento de las plantas en altura es dependiente del aporte de agua, nutrientes, energía y aire que un medio pueda aportarle (singh y sainju, 1998). la combinación de turba con un tamaño de esqueje de 10 cm fue el tratamiento que mejores resultados presentó con un promedio de 35,15 cm, el cual mostró diferencias altamente significativas con respecto a las demás combinaciones. fitomasa fresca y seca de tallos hojas y raíces la fitomasa fresca de raíces, tallos y hojas presentó diferencias significativas en la turba con respecto a la mezcla, ya que se formaron mayores cantidades de fitomasa fresca de raíces, tallos y hojas en las plantas que estaban cultivadas en este sustrato (figura 2). esto se debe a las propiedades fisicoquímicas de la turba, las cuales le garantizan al esqueje mejores condiciones para el enraizamiento y, por tanto, 227 figura 2. fitomasa fresca y seca de plantas de romero en propagación con diferentes tamaños de esqueje y sustratos. figura 3. fitomasa fresca y seca de tallos y raíces de plantas de romero, en propagación con diferentes tamaños de esqueje y sustratos, clasificadas por tamaño de esqueje. una mayor respuesta en la producción de fitomasa. la producción de materia fresca de tallos es un indicador del estado de vigor de una plántula (cárdenas, 1989). la turba es un medio favorable para la producción de fitomasa fresca ya que presenta un alto contenido inicial de nutrientes, alta retención de humedad, una adecuada aireación y porosidad, que garantizan una mejor respuesta. la caq a excepción de m y sn presenta algunas limitaciones para la producción de peso fresco y seco, dentro de las que se destacan la de ser un material inerte con bajas concentraciones de nutrientes y con una retención escasa de humedad. por otro lado, el sn presenta limitaciones físicas (figura 2) como estructura débil y escasa retención de humedad, debido a que es un suelo que ha sido perturbado. las hojas, al ser el principal órgano sintetizador de carbohidratos de la planta (marschner, 2002; izco, 1997), deben tener un buen sustrato que le garantice un suministro adecuado de nutrientes. el sustrato turba favorece el crecimiento de las raíces debido a su contenido inicial de nutrientes alto y a su retención de humedad, lo que ayuda a una buena relación fuente-vertedero que se ve reflejada en la producción de fitomasa fresca y seca. para la fitomasa fresca y seca de tallos y raíces se presenta diferencias significativas respecto al tamaño de los esquejes. el tamaño de esqueje que presentó mejor respuesta fue el de 10 cm (figura 3) y mostró diferencias con los otros dos tamaños. esto sugiere que a mayor tamaño de esqueje este tendrá un mayor crecimiento, debido a que la alta concentración de fotoasimilados siempre se da en las partes terminales y está determinada específicamente por la concentración de sacarosa en las hojas (ho et al., 1989) y como en este caso la parte terminal tiene un mayor tamaño, hay una mayor acumulación de osmolitos que le garantizan al esqueje un mejor crecimiento y una gran producción de fitomasa fresca y seca. el tamaño del esqueje tiene una influencia directa en la respuesta a la fitomasa, ya que el esqueje al ser una porción de un tallo o rama, a medida que incrementa su tamaño garantiza una mayor acumulación y transporte de solutos en la planta. este, al presentar más número de nudos, hace que se produzca más brotes radicales lo que garantiza mayor absorción de nutrientes para la planta (aloni, 1987). la respuesta del esqueje de 10 cm sembrado en turba obtuvo la mayor producción de fitomasa (figura 3), ya que este tamaño tiene gran cantidad de reservas y al ser tomado de la parte apical de la planta el contenido de auxinas aumenta (álvarez, 2003), lo que induce una mayor división celular y un mayor crecimiento de las raíces. el mayor enraizamiento se da siguiendo el movimiento denominado transporte polar de auxinas, este hace que las auxinas se muevan más rápido hacia la parte inferior de los tallos (bandurski et al., 1993). esto coincide con lemes et al. (2001) quien afirma que los esquejes de yemas terminales presentan las mejores producciones de masa vegetal. 2007 álvarez-herrera, rodríguez y chacón: efecto de diferentes tamaños de esqueje... 228 agron. colomb. 25(2) 2007 figura 4. fitomasa fresca y seca de raíz, tallo y hojas de romero en propagación con diferentes tamaños de esqueje y sustratos, clasificadas por tratamientos. figura 5. longitud promedio de ramas en plantas de romero clasificadas por sustratos. promedios con letras distintas son estadísticamente diferentes según la prueba de tukey (p ≤ 0,05). con la mezcla de cascarilla de arroz quemada con suelo negro en proporción 1:1 se obtiene al igual que la turba un buen enraizamiento. la cascarilla de arroz quemada y el suelo negro por sí solos no reúnen las condiciones favorables para la propagación de las plantas. no obstante, su mezcla genera un sustrato con características apropiadas para la siembra de esquejes de romero (figura 4). longitud promedio de ramas la turba, al ser un sustrato con un buen porcentaje de aireación, hace que las raíces tengan una gran disponibilidad de oxigeno, lo que favorece los procesos de división celular y, por tanto, el crecimiento de las raíces (fonteno, 1996). esto hace que la parte aérea de la planta tenga una mejor actividad, pues incrementa la producción de esqueletos de carbono y de atp, importantes para la formación de proteínas, almidón, sacarosa, fructanos, ácidos nucleicos y lípidos (de visser, 1987). de esta manera, el proceso respiratorio de crecimiento se verá favorecido por lo que se generará una longitud promedio de ramas altas (figura 5). contenido relativo de agua (cra) el cra para los tamaños de esqueje no presentó diferencias estadísticas; en cuanto a los sustratos, sí. el sustrato que presentó un mayor cra fue la turba (figura 6). esto demuestra que para el cr a, las propiedades físicas de la turba brindan una mejor relación hídrica para la planta de romero mostrando unos niveles de estrés hídrico más bajos. lo anterior implica un incremento en la producción de hojas, las cuales son las encargadas de la hidratación y del aumento en los cr a (sánchez-díaz y aguirreolea, 1996). 229 figura 6. contenido relativo de agua (cra) en plantas de romero clasificadas por diferentes sustratos. promedios con letras distintas son estadísticamente diferentes según la prueba de tukey (p ≤ 0,05). una de las propiedades que tiene gran influencia en la respuesta al cra es la retención de humedad del sustrato, y esta debe tener valores altos para brindar a la planta la posibilidad de utilizar el agua como vehículo para sus funciones metabólicas. del mismo modo, la retención de humedad es función de la granulometría del sustrato y de la porosidad de las partículas que lo componen (calderón, 2001; calderón y cevallos, 2001). el cra tiende a ser constante bajo condiciones de invernadero, ya que el follaje generalmente no se humedece, contrario a lo que sucede en condiciones de cultivo a campo abierto, como lo expresa munné-bosch et al. (2000), quienes determinan que en las hojas de romero el cra de agua disminuye en el verano. así mismo, el cra de las hojas depende tanto del suplemento hídrico en los últimos días al corte como de las condiciones de humedad relativa y de temperatura presentes a la hora de realización de los muestreos (kaiser, 1987; munné-bosh et al., 2000). porcentaje de esquejes enraizados en cuanto al porcentaje de esquejes enraizados en cada uno de los sustratos, la trc presentó un 91,66% al igual que la mezcla m, que tuvo el mismo valor. el sn tuvo un 66,66% y la cascarilla un 50 % de enraizamiento. los sustratos con mejor respuesta en la propagación de romero fueron la mezcla y la turba, ya que estos le garantizaron condiciones favorables a los esquejes de romero y una mayor probabilidad de enraizamiento. para los tamaños de esqueje respecto al porcentaje de enraizamiento, los esquejes que presentaron una mayor respuesta fueron los de 10 cm, los cuales tuvieron un 81,25% junto con los de 8 cm que tuvieron el mismo valor. los esquejes con menor porcentaje de enraizamiento fueron los de 6 cm con un 62%. esto es debido a que el esqueje de 10 cm presenta una gran cantidad de meristemos, principales sitios de síntesis de auxinas, encargadas de estimular la inducción de raíces (salisbury y ross, 1994; marschner, 2002.). conclusiones • la fitomasa fresca y seca se vió afectada principalmente por efecto del sustrato. • la turba resultó ser el mejor sustrato para propagar esquejes de romero, garantizando un alto porcentaje de enraizamiento y mayor respuesta en la producción de fitomasa fresca y seca. • el mejor tamaño de esqueje en la propagación de romero fue de 10 cm sembrado en turba. literatura citada aloni, r. 1987. differentiation of vascular tissues. annu. rev. plant physiol. 38, 179-204. álvarez, m. 2003. ajuste y validación tecnológica en cultivo de plantas medicinales en antioquia. secretaría de agricultura y desarrollo rural de antioquia, colombia. bandurski, r., a.schulze, p. jensen, m. desrosiers, b. epel y s. kowalczyk, 1993. the mechanism by which an asymmetric distribution of plant growth hormone is attained. adv. space res. 12(1), 203-210. cárdenas, m. 1989. manual de plantas económicas de bolivia. segunda edición. editorial los amigos del libro, bolivia. 333 p. calderón, f. 2001. qué son los cultivos hidropónicos y el porqué de la hidroponía. pp. 1-20. en: calderón, f. (ed.). memorias, primer curso de hidroponía para la floricultura. mayo 31junio 2, bogotá. calderón, f. y f. cevallos. 2001. los sustratos. en: www.drcalderonlabs.com; consulta: octubre de 2003. de visser, r. 1987. on the integration of plant growth and respiration. pp. 331-340. en: moore, a. y r. beechey (eds.). plant mitochondria. plenum press, nueva york. 2007 álvarez-herrera, rodríguez y chacón: efecto de diferentes tamaños de esqueje... 230 agron. colomb. 25(2) 2007 fonteno, w. 1996. growing media: types and physical/chemical properties. pp. 93-122. en: reed, d. (ed.). water, media, and nutrition for greenhouse crops. ball publishing inc., batavia, illinois. ho, l., r. grange y a. shaw. 1989. source sink regulation. en: baker, d. y j. milburn. (eds.). transport of photoassimilates. longman scientific and technical, harlow, essex. izco, j. 1997. botánica. primera edición. mcgraw-hill/interamericana de españa, s.a., madrid. kaiser, w. 1987. effects of water deficit on photosynthetic capacity. physiol. plant. 71, 142–149. kumar, n. y r. arugman. 1980. effect of growth regulators on rooting of rosemary (rosmarinus officinalis l.). indian perfumer 24(4), 210-213. lemes, c., c. rodríguez y l. acosta. 2001. multiplicación vegetativa de rosmarinus officinalis l. (romero). rev. cubana plant med. 6(3), 79-82. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2nd. edition. editorial academic press, london. 889 p. munné-bosch, s., l. alegre y k. schwarz. 2000. the formation of phenolic diterpenes in rosmarinus officinalis l. under mediterranean climate. eur. food res. technol. 210, 263–67. proexport. 2002. exportaciones colombianas totales según sectores de promoción. en: http://www.proexport.com.co/intelexport/ aplicacion/frames.asp; consulta: mayo de 2003. rivera, a. 2001. plan de acción para la conservación, uso y comercio sostenible de plantas medicinales en colombia. memorias primer congreso internacional de plantas medicinales y aromáticas. cali. salisbury, f. y c. ross, 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica, méxico d.f. 759 p. sánchez-díaz, m. y j. aguirreolea. 1996. relaciones hídricas (pp. 49-90). en: azcón-bieto, j. y m. talón (eds.). fisiología y bioquímica vegetal. mcgraw-hill-interamericana de españa, madrid. simom, e., a. chadwick, y l. craker. 1984. the herbs: an indexed bibliography. 1971-1980. the scientific literature on selected herbs, and aromatic and medicinal plants of the temperate zone. archon books. 770 p. singh, b. y u. sainju. 1998. soil physical and morphological properties and root growth. hortscience 33(6), 966-971. taiz, l. y e. zeiger. 1998. plant physiology. sinauer associates, sunderland, massachussets. 792 p. weatherley, p.e. y c. barrs, 1965. a re-examination of the relative turgidity technique for estimating water deficit in leaves. austral. j. plant. physiol. 15, 413-28. westervelt, p. 2003. effect of growing medium and irrigation rate on growth of rosmarinus officinalis. m.sc. thesis. faculty of the virginia polytechnic institute and state university, blacksburg, virginia. received for publication: 28 august, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 research and development department microfertisa. bogota (colombia). cluengas@microfertisa.com.co 2 department of plant health and nurseries. palmar del llano. fusagasuga (colombia). 3 commercial technical representative, interoc. bogota (colombia). agronomía colombiana 30(2), 230-235, 2012 evaluation of a prebiotic and potassium for the control of anthracnose in the tree tomato evaluación de un prebiótico y potasio para el control de antracnosis en tomate de árbol carlos alberto luengas-gómez1, maro david roa-vásquez2, and juan david orrego-vásquez3 abstract resumen anthracnose is the most limiting disease in the production of the tree tomato; losses may exceed 50% if control measures are not appropriate. for this reason, farmers use continuous applications of fungicides. prebiotics have been successfully tested in animals and humans in order to stimulate the growth of intestinal flora and fauna to improve digestion, achieve greater increases in weight, reduce infections and stimulate the immune system. in plants, there are no data on their effectiveness in disease control, for this reason, this research was conducted on the la esmeralda farm located in the town of silvana (cundinamarca, colombia); to evaluate the effect of a prebiotic (biokakimu®) and potassium dose on disease control. we determined the incidence and severity of anthracnose, and crop production. we used a complete block design with three replications and twelve treatments, each experimental unit consisted of six plants, for a total of 216 plants and an area of 1,350 m2. the crop was 18-months-old and consisted of the common red variety. the results showed that the foliar incidence, severity and production had significant differences between the various treatments, where the prebiotic k2o interaction showed favorable results for disease management in high doses of prebiotic (6 l ha-1). la antracnosis es la enfermedad más limitante en la producción de tomate de árbol, las pérdidas pueden ser superiores al 50% si las medidas de control no son oportunas. por tal razón el agricultor realiza aplicaciones continuas de diferentes fungicidas. los prebióticos han sido probados con éxito en animales y seres humanos con el fin de estimular el crecimiento de la flora y fauna intestinal para mejorar la digestión, lograr mayores incrementos de peso, reducir infecciones y estimular el sistema inmune. en plantas no existen datos sobre su eficiencia en el control de enfermedades, por tal razón se condujo esta investigación en la finca la esmeralda ubicada en el municipio de silvana (cundinamarca, colombia), con el objetivo de evaluar el efecto de un producto prebiótico (biokakimu®) y dosis de potasio sobre el control de la enfermedad. se determinó la incidencia y la severidad de antracnosis, y la producción del cultivo. se empleó un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones y doce tratamientos, cada unidad experimental estuvo constituida por seis plantas, para un total de 216 plantas y un área de 1.350 m2. el cultivo tenía 18 meses de sembrado con la variedad rojo común. los resultados mostraron que la incidencia foliar, la severidad y la producción, tuvieron diferencias significativas entre los diferentes tratamientos, donde la interacción prebiótico k2o presentó resultados favorables para el manejo de la enfermedad en dosis altas de prebiótico (6 l ha-1). key words: disease control, solanum betaceum cav., fertilization, fruit. palabras clave: control de enfermedades, solanum betaceum cav., fertilización, frutas. introduction the tree tomato (solanum betaceum cav.) is a wild plant adapted to shaded regions of temperate and cold areas with a high relative humidity, altitudes between 1,500 and 2,600 m, and average temperatures between 16 and 22°c; it can withstand temperatures of 0°c without serious harm. the water requirements are 1,500 to 2,000 mm annually. plants must be protected from the wind to prevent tearing of the fragile branches (angulo, 1990). the crop grows best in loose, deep and well drained soil that is rich in organic matter. to ensure adequate drainage and good moisture retention, soil texture can vary from loam to loam-sandy. the ph should be neutral or slightly acid from 5.5 to 6.5. it can grow on flat soils and soils with a maximum gradient of 50% (corpoica, 2000). within the health constraints are viruses such as the “oily stain” of nariño (salazar-gonzález et al., 2010), amv, cmv and plrv found in antioquía (jaramillo-gonzález et al., 2011) and plrv, cmv, tswv, and others that have been detected in live materials (álvarez et al., 2011). among the fungal type diseases, the fungus colletotrichum gloeosporioides penz. and the newly 231luengas-gómez, roa-vásquez, and orrego-vásquez: evaluation of a prebiotic and potassium for the control of anthracnose in the tree tomato discovered species colletotrichum acutatum (saldarriagacardona et al., 2008) are today a serious constraint to crop production for the tree tomato in all regions the country; causing crop losses exceeding 50%, forcing, in most cases, abandonment or crop substitution, usually after 3 years. the incidence and severity are so serious and the environmental cost so high that commercial crops under conditions of continuous use and with weekly fungicides have losses ranging from 10 to 25% of the harvested fruits (aranzazu, 2000). this disease attacks the leaves and fruits; in the foliage, color spots appear dark; in the fruits, injuries occur that affect the skin and occur when plants are in full vegetative growth if the humidity reaches 95% and the temperature is above 17°c, often resulting in losses of up to 90% (fnfh-asohofrucol, 2007). with the host attack by c. gloeosporioides, the disease is considered paramount and in the tree tomato, mango and guava, for example, it is one of the most limiting diseases. however, in avocado, citrus, papaya and passifloraceaes, it is secondary (saldarriagacardona et al., 2008; navarro and puerta, 1981). studies on the infection and epidemics of the disease have determined that the leaves, stems, young shoots, clusters, buds, flowers, sepals of the flower and fruit in any state are potentially susceptible to the fungus; reason enough for the definition of management alternatives that must develop integrated alternatives in the management of the tree and inoculum (rondon, 2004). according to luna and osorio (1993), so far what has been done to control the disease include suspension of irrigation, phytosanitation pruning, and chemical applications, these being the only control strategies used by producers, thus ignoring the whole behavior of seeded varieties to the disease, however, there are studies that can provide, in the medium term, the acquisition of tolerant or resistant materials as seen in the study of lobo et al. (2000), who found resistance to the disease in some accessions of c. uniloba. among the alternatives to control the disease, one sees the application of different levels of potassium to the soil. reuveni et al. (1997) cited the annual usda journal dedicated to plant diseases which says that the use of potash fertilizers has delayed more plant diseases than any other substance. when potassium helps plants resist disease it does so indirectly by strengthening the natural resistance mechanisms of plants. k strengthens stems against invading organisms; the cuticle hardens against attack by mildew and other infections, making the cells more turgid, less suitable for certain diseases that invade after rain falls. the complex relationship of k nutrition with metabolic functions and growth, as well as its interaction with other nutrients within the plant and soil, allow k to change the resistance or susceptibility to disease; huber and arny (1985) stated that potassium probably has a great effect on the disease, through a specific metabolic function that alters the environmental compatibility of the parasite-host relationship. k is also involved in the defense mechanisms of plants to pests and diseases. the incidence and severity of damage caused by insects and fungi are markedly reduced in plants nourished with k; this is due to the fact that high concentrations of k in the tissues favor the synthesis and accumulation of phenolic compounds, which act as inhibitors against insects and fungi. furthermore, k deficient plants exhibit less dense tissues as a consequence of reduced thickness of the cuticle and cell walls, less formation of sclerenchymatous tissue, and less lignification and suberization. plants nourished with k have an increased synthesis of material for cell wall formation. the accumulation of these phenolic compounds alter the osmotic balance of the cells and the exudates released by the plants have a higher concentration of these compounds, a situation which favors the development of diseases (dell, 1996). agrios (1996) described the importance of phenolic substances in inhibiting the establishment of pathogens in plants; phenols are attached to other particles such as non-toxic glycosides, which attempt to dissolve the active substances in bacteria and fungi; with the decomposition of these compounds formed by glycosides and phenols, phenols are released and become polyphenol oxidases, these polyphenol oxidases are fungitoxic, allowing the plant to respond to the invasion of the fungus. prebiotics have recently emerged as another alternative in the management of the disease; oligosaccharides are part of a group of substances which are known under the name of prebiotics. rather than preventing the onset of the disease or playing an essential role in the tissues of living organisms, their primary function is to serve as a source of energy to the set of beneficial microorganisms found in the organism (fia, 2008). according to rodríguez (2005), those food ingredients that stimulate bacterial action are considered prebiotics. non-digestible ingredients that stimulate the growth or activity of one or more types of bacteria in the foliage, in the plant rhizosphere as solubilizors, or organic matter mineralization are known as functional foods. a prebiotic beneficially affects the host by selectively stimulating the growth and/or activity of a limited number of bacteria that are already populating the foliage or rhizosphere, decaying organic matter. studies in the food industry have demonstrated the fungicide ability of prebiotics on penicillium 232 agron. colomb. 30(2) 2012 table 1. potassium and prebiotic doses for the evaluated treatments. treatment prebiotic dose per application (l ha-1) annual dose of k2o (kg ha-1) p2k200 2 200 p2k300 2 300 p2k400 2 400 p4k200 4 200 p3k300 4 300 p4k400 4 400 p6k200 6 200 p6k300 6 300 p6k400 6 400 p0k300 0 300 p4k0 4 0 p0k0 0 0 table 2. physical-chemical composition of biokakimu®. evaluated parameter concentration unit total oxidizable carbon (c) 34.49 g l-1 total nitrogen (n) 9.23 g l-1 c/n ratio 3.74 units total phosphorus (p2o5 ) 0.85 g l -1 potassium (k2o) 0.67 g l -1 calcium (cao) 0.25 g l-1 magnesium (mgo) 0.140 g l-1 sodium (na) 0.18 g l-1 iron (fe) 180.00 mg kg-1 copper (cu) 2.00 mg kg-1 manganese (mn) nd mg kg-1 zinc (zn) nd mg kg-1 vitamin h (c10h16o2n2s ) 7,019.44 µg l -1 suspended sodium 2.64 g l-1 ph 3.24 units electrical conductivity 11.00 ds m-1 density 1,0040 g ml nd: not determined. results and discussion significant differences were found between treatments, when using the duncan mean comparison test (tab. 3), showing that the number of affected leaves, leaf incidence and severity of the treatments that did not contain the prebiotic (10.12) presented values denoting greater presence of the disease and disease attack at the leaf level. one could argue that the initial response to the application of potassium was not effective in reducing the pathogen attack, contrary to what was stated by huber and arny (1985); but shows the application of potassium in 300 k g-1 increases the number and percentage of healthy fruits produced versus the absolute control, indicating that somehow applications of this element decrease the pathogen attack, similar to that found by mascarenhas et al. (1995) in the simplicissimum, a limiting fungus in milk production (cruz et al., 1999). the nutritional action of prebiotics is favored by the high content of biominerals, also known as organic minerals, protein minerals, bioplexes or metalloproteins: minerals transition (cr, mn, fe, co, ni, cu, zn), linked short-chain peptides having a higher capacity to increase the bioavailability of minerals in the organism tissues, with greater effectiveness if the molecular weight is less than 800 da and it has been proven that the ph and electrical neutrality are stable, showing high stability before and after being mixed with other raw materials (ramírez, 2008). in order to evaluate preliminary and exploratory applications of prebiotic substances, this study aimed to determine the effect of different doses of a commercially manufactured prebiotic (biokakimu®) and potassium fertilization of the soil in controlling anthracnose. materials and methods this study was developed on the la esmeralda farm, (sylvania, cundinamarca, colombia), with an elevation of 2,300 m a.s.l., 4°28’12.22” n, 74°22’14.9” w. we used a variety of common red tamarillo that was 18-monthsold, planted at a distance of 2.5 x 2.5 m. the experimental design used in this investigation was a randomized complete block with three replications. each experimental unit consisted of six plants for each of the 12 treatments (tab. 1), totaling 216 plants for the trial, with a total area of 1,350 m2. for the prebiotic, biokakimu® was used, with the product characteristics seen in tab. 2. during the course of the experiment, three applications of the prebiotic were employed, with the first application during week one and the following applications with an interval of 3 weeks. for the potassium fertilizer, kcl was used and performed in the first and fifth weeks. during the trial, no pests or diseases were seen. the response variables evaluated were incidence and severity, conducting weekly sampling of the six plants of each experimental unit. we counted the total number of leaves and the number of affected leaves and established the percentage of leaf area affected by visual estimation; on the same plants, the total fruit number was counted weekly and the number of healthy fruits was counted at harvest; yield was evaluated on crops fortnightly, when the production of the six plants of the experimental units was weighed. the data were processed in spss® 11.5, performing variance analysis and comparing the means by duncan’s test at a significance level of 95%. 233luengas-gómez, roa-vásquez, and orrego-vásquez: evaluation of a prebiotic and potassium for the control of anthracnose in the tree tomato control of phomopsis sp. in soybean and by junior et al. (2003) for cercospora coffeicola in coffee. the prebiotic treatments had significant differences when compared with the control with respect to the amount of healthy fruits and percentage thereof. with respect to production, there were significant differences between almost all the treatments that had some dose of potassium and the prebiotic versus the absolute control; only treatments 3 and 10 showed statistical similarity. by observing the correlation analysis (tab. 4), one sees the explanation of the response; the yield per plant was determined by the number of good fruits per plant and these depended on the incidence and severity of the disease rather than the amount of total leaves, i.e. it can be established that the reduction in production depends not on the number of leaves of the source but on the health of these, while the foliar incidence and severity determined the number and percentage of healthy fruits. if measures of effective control are not done timely, losses could reach close to 100%, as discussed by some authors (aranzazu and rondon, 2001). in order to find differences between the absolute control and treatments with mixtures of the prebiotic and potassium, a 3 × 3 factorial analysis of the first nine treatments was used; determining for the prebiotic potassium factors, the doses with the most efficiency within the trial for controlling anthracnose. as shown in tab. 5, it appears that the prebiotic k 2o interaction generates a type of tolerance to the pathogen attack. table 3. duncan mean comparison test for the treatments. treatment affected leaves leaf incidence leaf severity number of healthy fruits healthy fruit (%) production per plant (g) p2k200 13.4 a 8.1 ab 51.1 bc 23.1 ab 48.8 cde 1452 de p2k300 15.5 ab 13.0 d 60.0 d 20.9 a 38.45 b 711 a p2k400 17.9 bc 9.3 bc 50.0 bc 30.2 c 53.74 e 1217 cd p4k200 20.0 cd 10.5 c 49.7 bc 40.8 d 50.24 de 1174 cd p3k300 19.3 cd 12.8 d 55.0 cd 32.0 c 51.28 de 1111 cd p4k400 15.2 ab 8.9 abc 45.8 b 29.4 bc 54.71 e 1045 bcd p6k200 13.7 a 6.8 a 37.5 a 30.2 c 65.91 f 1946 e p6k300 22.1 d 7.5 ab 39.2 a 44.9 de 67.09 f 1941 e p6k400 13.1 a 7.5 ab 36.7 a 34.1 c 69.65 f 2613 f p0k300 28.0 e 10.2 c 71.1 e 29.1 bc 40.26 bc 896 ab p4k0 18.9 bcd 10.4 c 59.2 d 33.0 c 42.96 bcd 999 bc p0k0 44.5 f 18.7 e 74.7 e 47.9 e 25.11 a 731 a mean values followed by distinct letters are not significantly different according to duncan’s test (p≤0.05). see abbreviations in tab. 1. table 4. linear correlation analysis of the response variables. correlations production per plant collected fruits incidence severity healthy % healthy production per plant 1 good fruits 0.839** 1 good fruits (%) 0.307 0.718** 1 number total leaves 0.18 0.060 -0.013 incidence (%) -0.158 -0.465** -0.666** 1 severity (%) -0.282 -0.647** -0.861** 0.610** 1 ** highly significant (p≤0.05). * significant (p≤0.01). table 5. evaluation prebiotic dose and potassium dose factors. response factor variable affected leaves leaf incidence leaf severity number of good fruits good fruit (%) production per plant (g) prebiotic (l ha-1) 2 15.6 a 10.1 a 53.7 a 24.7 a 47.0 a 1126.7 a 4 18.1 b 10.8 a 50.2 b 34.1 b 52.1 b 1110.0 a 6 16.3 a 7.3 b 37.8 c 36.4 b 67.5 c 2166.7 b potassium (kg ha-1 yr-1) 200 15.7 a 8.5 a 46.1 a 31.4 a 55.0 b 1524.0 a 400 19.0 b 11.1 b 51.4 b 32.6 a 52.3 ab 1254.3 b 600 15.4 a 8.6 a 44.2 a 31.2 a 59.4 a 1625.0 a mean values followed by distinct letters are not significantly different according to duncan’s test (p≤0.05). 234 agron. colomb. 30(2) 2012 as the analysis shows, there is a prebiotic k 2o ratio which is the most effective for controlling the pathogenic disease. the most promising result to stop the development of the disease was observed with doses of 6 l ha-1. the best dose, as a smaller number of affected leaves was found, was with low doses of the prebiotic. but, this measure is affected because it does not generate a clear trend of what it does, because the number of leaves is not similar in all sampling units, therefore the percentage of and affected leaves make more reliable parameters for evaluation. the percentage of affected leaves showed no statistical difference for the treatments with higher and lower doses of the prebiotic and k2o. the incidence rates were evaluated directly on the affected leaves, independent of the degree of severity that was reached, since for this case the incidence is a percentage of affected leaves over the total number of leaves, but does not indicate the degree of affected leaf area and its relationship with the yield (dell, 1996), reported that potassium is a precursor of defense mechanisms; and incidence and severity are significantly reduced in plants nourished with potassium. this is because high concentrations of k in tissues favor the synthesis and accumulation of phenolic compounds, which act as inhibitors of fungi. severity is a parameter that complements the plant response to attack by a pathogen. in this regard, it was found that the highest dose of the prebiotic decreased or prevented the increase of the disease. prebiotics can be regarded as precursors of active resistance when defense reactions are activated as soon as the parasitic organism invades the plant tissue. the production of compounds such as pisatin in pea, hydroxyfphseolin in soy and phaseolin in beans enhances cells around the site of penetration or injury and the biostatic or biotoxic activity, and has a very broad range: against a large diversity of microorganisms; this active defense is limited to the site of injury or attempted infection (niks and lindhout, 2003). another active defense mechanism is the production of pathogenesis related proteins (pr). the plant produces such proteins as a response to infection, injury bite or other stress. pr proteins systematically occur throughout the plant. plants producing pr proteins show a high level of resistance against many natural enemies. this effect is called induced resistance or acquired systemic resistance (soliver and knight, 2003). the number of flowers variable had significant differences for the prebiotic factors, with the highest dose having generated a greater number of flowers per plant (data not shown). it is possible that this effect is not attributable to floral induction, but to a greater possibility of flowering in healthy plants than in sick ones. conclusions applying mixtures of potassium and biokakimu can generate a lessened effect of anthracnose on the tree tomato. the doses that showed better responses in terms of fruit production per gram were: prebiotic (6 l ha -1) and potassium 400 kg ha -1, representing a good alternative in the integrated management of the disease, even though severity and incidence of the disease have increased with increasing doses of potassium. the application of prebiotics and potassium is a viable alternative for the integrated management of anthracnose in the tree tomato, and therefore a possible reduction in the application of fungicides, bringing the fruit market a product with less traces of pesticides. based on these results, we recommend the application of prebiotics in doses of 6 l ha -1 and potassium in doses of 400 kg ha -1 (this can increase fruit production) in the cultivation of the tree tomato as a supplementary measure within an integrated management of the disease and cultivation. there should also be a marginal analysis of the cost-benefit ratio in future studies to look at the feasibility of applying probiotics, its viability in crops and to address its management with fungicides. acknowledgements the authors wish to thank sisvita biotechnologies s.a., especially dr. francisco ramirez, for his constant support and guidance. conflicts of interest: this manuscript was prepared and reviewed with the participation of all the authors, who declare that there is no conflict of interest that threatens the validity of the results presented. financing: “this study was funded by the authors in collaboration with sisvita biotechnologies s.a.” literature cited agrios, g.n. 2005. plant pathology. 5th ed. academia press, new york, ny. álvarez, j.a., j.m. cotes, and m. marin. 2011. detección de virus asociados al material de siembra de tomate de árbol en colombia. biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial 9, 43-50. angulo, r. 1990. el cultivo de tomate de árbol. federación nacional de cafeteros, bogota. aranzazu, f. 2000. antracnosis en tomate de árbol (colletotrichum gloeosporioides penz.) avances en aspectos epidemiológicos. corpoica, manizales, colombia. aranzazu, h. and j.g. rondón. 2001. manejo productivo del cultivo del tomate de árbol (solanum betacea) y de la antracnosis 235luengas-gómez, roa-vásquez, and orrego-vásquez: evaluation of a prebiotic and potassium for the control of anthracnose in the tree tomato (colletotrichum gloeosporiodes (penz.), penz. y sacc). corpoica, bucaramanga, colombia. corpoica. 2000. manejo productivo del cultivo de tomate de árbol y de la antracnosis (colletotrichum gloeosporioides penz). technical manual. bogota. cruz, r., v. d árcádia, j. belote, m. de oliveira, c. dorta, and l. dos santos oliveira. 1999. properties of a new fungal bgalactosidase with potential application in the dairy industry. rev. microbiol. 30, 265-271. dell, b. 1996. diagnosis of nutrient deficiencies in eucalyptus. pp. 24-32. in: attiwill, p.m. and w.s. nielsen (eds.). nutrition of eucalyptus. csiro publishing, cleveland, oh. fia, fundación para la innovación agraria. 2008. desarrollan innovador método para producir compuestos prebióticos. in: http//www.bioplanet.net; consulted: july, 2012. fnfh-asohofrucol. 2007. portal frutas y hortalizas para el mundo. in: http//w w w.frutasyhortalizas.com.co/portal/business/ product_view.php; consulted: july, 2012.ç huber, d.m. and d.c. arny. 1985. interactions of potassium with plant disease. pp. 467-488. in: munson, r.d. (ed.). potassium in agriculture. american society of agronomy, madison, wi. jaramillo z., m., p.a. gutiérrez s., j.m. cotes torres, e.p. gonzález j., and m. marín m. 2011. detección de los virus amv, cmv y plrv en cultivos de tomate de árbol (solanum betaceum cav.) en antioquia, colombia. rev. fac. nal. agr. medellín 64(1), 5831-5844. júnior, d., e. pozza, a. pozza, p. souza, j, carvalho, and a. balieiro. 2003. incidência e severidade da cercosporiose do cafeeiro em funçãodo suprimento de potássio e cálcio em solução nutritiva. fitopatol. bras. 28(3), 286-291. lobo a, m., c. medina c., and m. cardona g.. 2000. resistencia de campo a la antracnosis de los frutos (colletotrichum gloeosporioides) en tomate de árbol (cyphomandra (solanum) betacea (betaceum) cav. sendt.). rev. fac. nal. agr. medellín. 53(2), 1129-1142. luna, j.i. and d.l. osorio. 1993. el cultivo del tomate de árbol en la provincia del sumapaz (cundinamarca). agrodesarrollo 4(1-2), 1-46. mascarenhas, h.a., e.r.a. patrício, m.a.s. tanaka, r.t. tanaka, and j. pianoski. 1995. ocorrência de fungos em sementes de soja produzidas sob calagem e adubação potássica residuais. scientia agríc. 52(3), 426-430. navarro, a. and e. puerta. 1981. uso alternado de fungicidas para el control de la antracnosis (colletotrichum lindemuthianum) en fríjol (phaseolus vulgaris) en el oriente antioqueño. fitopatol. colomb. 10(1-2), 3-6. niks, r.e. and w.h. lindhout. 2003. curso sobre mejoramiento para resistencia a enfermedades y plagas. 3th ed. fundación pedroza, quito. ramírez, j. 2008. los prebióticos como promotores de crecimiento y de inmunidad en plantas. sisvita biotehcnologies, bogotá. reuveni, m., d. oppenheim, and r. reuveni. 1997. integrated control of powdery mildew on apple trees by foliar sprays of mono-potassium phosphate fertilizer and sterol inhibiting fungicides. crop prot. 17(7), 563-568. rodríguez, j. 2005. los efectos beneficiosos de los oligosacáridos. los oligosacáridos, sustancias prebióticas, tienen como finalidad aportar una alimentación más saludable. in: http:// consumer.es; consulted: march, 2012. rondón, j. 2004. estudio biológico y epidemiológico de la antracnosis (colletotrichum gloeosporioides penz.), del tomate de árbol (solanum betacea (cav.) sendt), y generación de alternativas para su manejo integrado en colombia. programa nacional manejo integrado de plagas; corpoica, bogota. salazar-gonzález, c., c. betancourth-garcia, l.h. lópez p., and m.a. márquez b. 2010. evaluación de genotipos de tomate de árbol (solanum betaceum cav.) y de tomate silvestre (cyphomandra sibundoyensis bohs) al virus de la mancha aceitosa. agronomía 18(1), 41-46. saldarriaga-cardona, a., j. castaño-zapata, and r. arango-isaza. 2008. caracterización del agente causante de la antracnosis en tomate de árbol, manzano y mora. rev. acad. colomb. cienc. exact. fis. nat. 32(123), 145-156. soliver, j. and j. caballero. 2003. aproximaciones biotecnológicas para la producción y ensayo de compuestos inductores de mecanismos de defensa en plantas. universidad de alcalá, alcalá. tamayo, p. 1995. recuperación de huertos de tomate de árbol afectados por antracnosis. pp. 23-28. in: memorias congreso de la asociación colombiana de fitopatología. ascolfi. manizales, colombia. abstract resumen tomato fruits are rich in anti-oxidant compounds that have been recog ni zed a s benef icia l for hu ma n hea lt h. horticultural practices can influence the concentration of these secondary metabolites. arbuscular mycorrhizal fungi (amf) can increase nutrient and water absorption of plants. the experiment, performed under glasshouse, examined whether organically grown ‘vitella f1’ tomatoes differed in their fruit content of lycopene, b-carotene and total phenols from that found in conventionally grown tomatoes. treatments were t he c u lt ivat ion met hod s : convent iona l, orga n ic , conventional+amf and organic+amf. when comparing the cultivation method, no significant differences for the analyzed nutritional parameters were found; only tomatoes grown organically had slightly lower total phenolic contents. in both cultivation methods, tomato plants inoculated with amf (glomus sp.) built higher lycopene content in fruits than those without inoculation. organic grown tomatoes increased b-carotene and total phenolic contents in fruits as a result of the amf treatment. amf applications increased root fresh weight but not shoot fresh weight. the improved growth and nutrient acquisition in tomato demonstrated the potential of amf colonization for increased antioxidant compounds in fruits. white fly (trialeurodes vaporariorum) was controlled successfully with application of diatomaceous earth fossil shield® 90 in organic treatments as well as with applaud® in the conventional cultivation methods. los frutos de tomate son ricos en compuestos antioxidantes que han sido reconocidos como benéficos para la salud humana y los manejos hortícolas pueden influir la concentración de estos metabolitos secundarios. los hongos formadores de micorrizas arbusculares (hfma) pueden influir en la absorción de nutrientes y agua por la planta. el estudio, llevado a cabo en invernadero, examinó si tomates ‘vitella f1’, cultivados orgánicamente, se diferencian en su contenido de licopeno, b-caroteno y fenoles totales en los frutos de tomates manejados convencionalmente. los tratamientos fueron los métodos de cultivo: convencional, orgánico, convencional+hfma y orgánico+hfma. comparando los métodos de cultivo, no se encontró ninguna diferencia significativa para los parámetros nutritivos analizados; solamente tomates manejados orgánicamente tuvieron un contenido de fenoles totales un poco menor. en los dos métodos de cultivo, las plantas inoculadas con hfma (glomus sp.) formaron contenidos más altos de licopeno en los frutos que los sin inoculación. los tomates manejados orgánicamente aumentaron su concentración de b-caroteno y de los fenoles totales a consecuencia del tratamiento con hfma. la aplicación de hfma aumentó el peso fresco del fruto pero no el del tallo. el aumento del crecimiento y la adquisición de los nutrientes en tomate demostraron el potencial de la colonización con hfma para incrementar la concentración de compuestos antioxidantes en el fruto. la mosca blanca (trialeurodes vaporariorum) fue controlada exitosamente con la aplicación de la tierra diatomaceous fossil shield® 90 en los tratamientos orgánicos y con applaud® en el cultivo convencional. palabras clave: cultivo orgánico, micorriza, carotenoides, propiedades nutracéuticas, mosca blanca, tierra diatomaceous. key words: ecological farming, mycorrhiza, carotenoids, antioxidants, nutraceutic properties, white fly, diatomaceous earth. agronomía colombiana 26(1), 40-46, 2008 fecha de recepción: septiembre 18 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 professor, institute for horticultural sciences, department urban horticulture, humboldt-universität zu berlin, berlin, germany. christian.ulrichs@agrar.hu-berlin.de 2 associate professor, agronomy faculty, national university of colombia, bogotá, colombia. gfischer@unal.edu.co 3 professor, institute for horticultural sciences, department phytomedicine, humboldt-universität zu berlin, berlin, germany. carmen.buettner@agrar.hu-berlin.de 4 associate researcher, institute for horticultural sciences, department urban horticulture, humboldt-universität zu berlin, berlin, germany. inga@entomology.de introduction tomatoes (lycopersicon esculentum mill.) are one of the most popular vegetables products. worldwide 124,000,000 t of tomatoes were consumed in 2005 (phn, 2007). for example, the annual per capita consumption in germany is about 19 kg, of which about 7 kg are fresh tomatoes and 12 kg tomato products (pauli, 2006). in colombia, tomatoes are the second most important vegetable crop with a production area of about 8,688 ha (241.987 t) in 2006 comparison of lycopene, b-carotene and phenolic contents of tomato using conventional and ecological horticultural practices, and arbuscular mycorrhizal fungi (amf) comparación del contenido de licopeno, b-caroteno y fenoles en tomate aplicando un manejo hortícola convencional y ecológico y hongos formadores de micorrizas arbusculares (hfma) christian ulrichs1, gerhard fischer2, carmen büttner3 and inga mewis4 41 and a per capita consumption of 9.34 kg·a-1 (pnh, 2007). tomatoes are rich in nutrients, especially potassium, folic acid, and vitamin c, and contain a mixture of different carotenoids, including vitamin a effective ß-carotene, as well as lycopene (wilcox et al., 2003). variation in the concentration of these compounds has been the focus of much recent research on how genetics and cultural management contribute to fruit composition (dumas et al., 2006). fruits and vegetables have received particular attention from researchers and nutritionists because they contain high amounts of known antioxidants such as polyphenols, ascorbic acid, tocopherol, b-carotene, lycopene and many others (lenucci et al., 2006). lycopene, i n cont ra st to ot her c a rotenoid s wh ich are provable in a high number of different fruits and vegetables, is found mainly in few red varieties of fruits and vegetables, in which it is responsible for their typical color. high concentrations of lycopene contain tomatoes and tomato products, but also water melons and pink grapefruits, as well as carrots. ripe tomatoes especially have high lycopene content. the average lycopene supply for human consumption in germany is 1.28 mg·day-1, of which tomatoes and especially tomato products provide the most important sources of lycopene (pelz et al., 1998). in contrast to many other secondary plant compounds, the bioavailability of lycopene does not decrease automatically by processing, but rather can be significantly increased (gartner et al., 1997). carotenoids, which include lycopene and b-carotene, are found in species that tend to be the most effective naturally existing radical sequesters for oxygen (dimascio et al., 1989). oxygen radicals are formed, for example, by photo-chemical reactions during light absorption and are highly reactive. they can oxidize different amino acids in proteins, nucleic acids and unsaturated fatty acids. franceschi et al. (1994) found in a statistical investigation, in the north of italy, that the consumption of tomatoes rich in lycopene leads directly to a decreased incidence of cancer in mouth, pharynx, esophagus, stomach, large intestine, and rectum. in numerous epidemiological studies, a positive correlation was also found between uptake of carotenoid and lycopene and lower cancer diseases and less cardiovascular diseases (levy et al., 1995; khachik et al., 1995; nagasawa et al., 1995; park et al., 1998; jain et al., 1999; lavelli et al., 2000). for some years now ecological culture practices have increased in many countries. with ecological farming, a holistic thought stands in the foreground which connects social, ecological and economic aspects of the long-term soil plant animal human being relationship. nowadays many discussions center around the extent to which ecological cultivation procedures affect value-giving secondary plant contents (brandt and molgaard, 2001). myccorhizas are the most widespread associations between microorganism and higher plants (marschner, 2002). arbuscular mycorrhizal fungi (amf) belong to the order glomales (zygomycota), are obligatorily biotrophic and form mutual symbiosis with about 80% of field-grown plants (barea and jeffries, 1995, öpik and rolfe, 2005). the fine roots that perform most of the uptake process are symbiotically associated with fungi which improve nutrient uptake, drought and frost tolerance and protect higher plants against pathogens. the fungi withdraw glucose form plant roots and act as a significant sink for carbohydrates (kottke, 2002). as a rule the fungus is strongly or wholly dependent on the higher plant, whereas the plant may or may not benefit (marschner, 2002). the present work aims to examine how conventional and ecological cultivation methods, and the application of arbuscular mycorrhizal fungi, affect the powerful antioxidant compounds lycopene, b-carotene and total phenols in greenhouse grown tomatoes. materials and methods tomato culture and application of mycorrhiza the following signs represent ecological tomato cultivation in contrast to conventional cultivation: seedlings only from ecological plant production, creation of optimum crop conditions and robust plants, longer distances between plants for better aeration, production grown only in the ground and an exclusively use of organic fertilizers. the foliar and brown rot-tolerant tomato variety vitella f1 (fa. nebelung, kiepenkerl pflanzenzüchtung) was used. in berlin, germany, seedlings were sown in a greenhouse at the end of april. weeds were removed manually during the whole experiment period. tomatoes were cultivated in pairs of of 5 m length rows (experiment group), with three repetitions and 2.5 plants/m. the experiment groups were randomized in three groups with an empty space of 2 m between groups. the plants were bound once per week or two weeks on an aluminum stick according to length of growth. water was supplied automatically through drip irrigation. in the conventionally grown tomatoes, a complete fertilizer (n:p: 2008 ulrichs, fischer, büttner and mewis: comparison of lycopene, b-carotene and phenolic contents... 42 agron. colomb. 26(1) 2008 k:mg 15:5:20:2) was used applying 50 g·m-2 of this fertilizer to the crop and after 60 days a second application of the same amount. the ecological grown tomato plants were fertilized with 3 l compost/m² at the same time. harvest occurred 10-13 weeks after plantation. the content of plant-available nitrogen was not measured with the standard soil analysis because it could change rapidly and these compounds are barely stored in soil, instead they leached quite quickly. due to the high n demand of tomato crops during their vegetation cycle, they had to be post-fertilized at the beginning of the experiment. for the mycorrhizal trials, tomato seeds were sterilized and were sown in sterile vermiculite (particles of 3-8 mm; fa. kakteen schwarz) for germination. the seedlings were transplanted in 1.5 l pots in 1:1 sand:vermiculite mixture. they were then inoculated with an arbuscular mycorrhizal fungus (amf) (glomus sp. spores on expanded clay, fa. amykor) and transplanted into sterilized substrate in a greenhouse incorporating 10 g expanded clay near the roots of each plant. the control plants received the same amount of expanded clay, however without inoculum. the plants were kept at 25/18°c day/night temperatures and 70% relative humidity. to examine the effects of mycorrhization, five plants were harvested for every cultivation method with five repetitions per plant, six weeks after transplanting in the greenhouse, and root weights were obtained. the amf was evaluated by staining 1 g of root mass, according to phillips and hayman (1970), and evaluated as described by giovannetti and mosse (1980). plant protection in the conventionally cultivated tomatoes, control of the white fly trialeurodes vaporariorum westwood was performed through the application of applaud® (tab. 1). in the ecological grown tomatoes, diatomaceous earth (de) fossil shield® 90.0s (1 g·m-2 leaf surface) was applied electrostatically 61 days after sowing. because many pests stay on the undersides of the leaves the diatomaceous compound was applied electrostatically. this method employs electrostatic forces of attraction that place a surface charge on the spray particles which increases spray deposition on plant surfaces (law, 2001). through this, a steady covering of the leaf upper and underside was achieved. one day after application of de, dust was washed from the leaves by the greenhouse sprinkler system to minimize reduction of photosynthetic rate (further details can be found at ulrich et al., 2008). after that, nettle broth was applied weekly with a hand spray bottle. the big nettle (urtica dioica l.) contains high amounts of iron and other mineral substances, flavonoids, carotenoids, vitamins a and c, phosphorus, potassium, nitrogen (of it 40% of ammonium nitrogen which is quickly plantavailable) and, most importantly, silicic acid which improves cell wall defenses. for the production of the nettle broth 1 kg of fresh nettle herb was cut in small pieces in 10 l of water, was brought for 5 min to cooking and 24 h allowed to draw. before applying, broth was cleaned by a sieve. the monitoring of the efficacy of pest control methods occurred through the application of yellow plastic boards. these were hung throughout the crop during the whole experiment period at a distance of 1 m and the number of caught adult t. vaporariorum evaluated weekly. soil analysis before transplanting of seedlings, three soil samples from the upper 20 cm were taken in three repetitions for every cultivation method (tab. 2). these soil samples were mixed and analyzed for every repetition separately according to standard procedures for nutrients, conductivity and ph-value. fruit analyses tomatoes were harvested 110 days after planting. for every repetition, 10 ripe tomatoes were harvested at random. the tomatoes were cut in small pieces immediately after culture system problem protection strategy conventional white fly, leaf aphids yellow boards, applaud® (250 g·l-1 buprofezin) one application at 0.27 l·ha-1, 61 days after sowing with the first incidence of white fly. grey mold (botrytis cinerea) teldor (500 g·kg-1 fenhexamid) once, 68 days after sowing. ecological white fly, leaf aphids yellow boards, additional weekly applications with nettle broth, starting from eight weeks after sowing. 61 days after sowing electrostatic application of diatomaceous earth fossil shield® 90.0s. table 1. plant protection methods used in tomato crops. 43 harvest, homogenized and filtered. the filtrate was kept at -70°c for the further analysis. to analyze carotenoids, 15 g of the filtrate were homogenized in 150 ml hexane acetone mixture (6:4) and afterwards supplied with 0.1 g mgco3. then the acetone was removed by washing fivetimes with a saturated nacl solution. the rest of the hexane solution was filtered at 0.45 μm and analyzed by high pressure liquid chromatography (hplc). the solvent was an acetonitril-methanol mixture (3:1), the hplc equipment was from fa. dionex. the total phenol contents were determined with folinciocalteau reagent (fa. merck). in the very alkaline environment, the total polyphenol contents are transformed by folin-ciocalteau reagent into a blue colour, whose concentration could be measured photo-metrically and calculated using straight line calibration as described by singleton and rossi (1988). statistical evaluations the mean comparison was performed for the fruit content analyses according to a variance analysis of tukeys hsdtest with a confidence level of 5%. results six weeks after myccorhizal inoculation no differences were found between the control and the amf application in shoot weight; however, significant differences in the root mass were found (tab. 3). an amf colonization of the roots could be observed under light microscope, where intercellular hyphae as well as arbuscules predominated. bet ween orga nica l ly a nd convent iona l ly cu lt ivated tomatoes, no difference in lycopene and b-carotene contents were found, but total phenolic contents were lower when ecological culture practices were used (tab. 4). on the contrary, amf application could increase lycopene contents of tomato fruits significantly under conventional and ecological cultivation methods, while b-carotene content was increased by amf significantly in ecologically cultivated tomatoes compared to those without mycorrhizal inoculum. total phenolics increased in ecological cultivated tomates with amf application (tab. 4). starting from the second cultivation week, adult t. vaporariorum were found on the yellow traps (fig. 1). the population increased in both cultivation treatments up to the 8th week. the application of applaud® or fossil shield® 90.0s reduced t. vaporariorum population clearly. in the conventional cultivation, after the applaud® application in the 8th week, a slow population increase up to week 13 was observed. compared to this curve, the population increase after the de treatment was lower in the ecological cultivation due to the weekly application of nettle broth. beside the white fly other pests, such as green peach aphid (myzus persicae) and black bean aphid (aphis fabae), were still found (in low population strength). discussion the higher root mass of amf plants (tab. 3 ) is in agreement with taiz and zeiger (2006) that root weight increases with the application of fungal material, which is unlikely to exceed 10% of the root weight. additionally, the better exploitation of the soil for inorganic nutrients and water culture ph-value e.c. (ds·m-1) total n (%) p (ppm) k (ppm) conventional 7.4 ± 0.4 0.30 ± 0.2 0.164 ± 0.06 51.6 ± 5.2 88.0 ± 8.0 ecological 6.8 ± 0.3 0.25 ± 0.2 0.150 ± 0.05 75.5 ± 4.9 74.5 ± 6.4 table 2. soil analysis before the start of the experiment. control amf-application shoot weight (g) 22.40 a* 23.52 a root weight (g) 7.08 a 8.57 b table 3. shoot and root fresh weight of tomatoes with and without mycorrhiza treatment, harvested six weeks after planting. *means between the two culture systems (same line) followed by different letters are significantly different at p ≤ 0.05 using tukey’s hsd-test. table 4. fruit substances related to fresh weight for conventionally and ecologically cultivated tomatoes, with and without mycorrhiza treatment. cultivation method lycopene (ppm) b-carotene (ppm) total phenolic content (ppm) conventional 9.87 a* 0.058 a 8.5 b ecological 9.37 a 0.061 a 7.9 a conventional + amf 10.55 b 0.083 ab 8.3 b ecological + amf 11.00 b 0.090 b 8.6 b *means of plant substances between the different cropping systems (same column) followed by different letters are significantly different at p ≤ 0.05 using tukey’s hsd-test. 2008 ulrichs, fischer, büttner and mewis: comparison of lycopene, b-carotene and phenolic contents... 44 agron. colomb. 26(1) 2008 (schopfer and brennicke, 2006) and the higher transport rates of assimilates from the aerial plant parts towards the roots (mengel and kirkby, 2001) in mycorrhizal infected plants could have played a role in enhancing root weight of these treatments. also manjarrez-martínez et al. (1999) found higher root volume in chili plants inoculated with glomus spp. than in those without (control) or with vermicompost, which they considered as caused by a direct effect of the mycorrhiza whereas increased assimilation of nutrients could not be exclusively attributed to the mycorrhizal hyphae but also to enhanced root growth of the host (marschner and dell, 1994), resulting in a higher export of nutrients and water to the aerial part. mycorrhized tomato plants did not produce higher shoot mass, contrary to findings of al-karaki (2000). the proved lycopene content amounted only approximately one third those found by holdon et al. (1999) for tomato fruits; however, it is known that the content can strongly vary according to the variety (lópez et al., 2001, toor et al., 2005). in general, the study showed that powerful antioxidant compounds such as lycopene and b-carotene were not reduced by organic culture practices. although limited to only a few rigorous controlled studies (lester, 2006), the literature supports the popular belief that organic fertilizer is superior to conventional synthetic fertilization in achieving more nutritious fruits or vegetables (asami et al., 2003). this hypothesis could not be confirmed in this experiment, especially since total phenolic content decreased in the ecological cultivated tomatoes. nor was it confirmed that the lower nitrogen concentration in the ecological cultivated soil is correlated positively with the production of secondary plant metabolites, such as phenols (norbaek et al., 2003). since fanasca et al. (2006) described that a high proportion of k in the nutrient solution increased quality attributes such as lycopene content, this may have played a role in our experiment because ecological soil had lower k content than the conventionally one and this could have led to the fact that the ecological cultivated tomatoes did not increase lycopene content. also no differences were found between conventionally and ecologically cultivated tomatoes in b-carotene content, which are supposed to be observed because lycopene is one of the precursors of bcarotene synthesis formed through cyclization of lycopene (heldt, 2003). in general, ecological treatments with amf-application increased carotenoid and total phenolic contents, while myccorhizal inoculation also increased lycopene content in conventionally cultivated tomatoes. a stimulation of the carotenoid metabolism in arbuscular mycorrhizal roots was already described by fester et al. (2002). the enhancement of water and soil nutrient uptake through amf inoculation can enhance photosynthetic performance (schopfer and brennicke, 2006), which in turn triggers an increase in synthesis of carotenoid pigments. carotenoids, which serve as accessory pigments in photosynthesis and also as photoprotective agents, are isoprenoid (terpenoid) compounds, which originate in the primar y carbon metabolism (taiz and zeiger, 2006). figure 1. development of the white fly trialeurodes vaporariorum over the whole experiment time in conventionally and ecologically cultivated tomatoes as well as plant protection with insecticides. application of fs = fossil shield 90.0s; app.= applaud (buprofezin); bs = nettle broth. 45 t he suc c e s sf u l c ont rol of w h ite f ly (tr i a l e urod e s vaporariorum) with diatomaceous earth fossil shield® 90 in organic treatments was the result of insect dehydration. this dehydration is a response to damage to the protective wax layer of the arthropods, in which cuticle lipids are absorbed by the silicate-containing particles and sink even into the wax layer of the insects (mewis and reichmuth, 1999; mewis and ulrichs, 2001b; prashanta, 2003). conclusions • growing tomatoes with ecological crop methods not only can protect air, plant and soil from contamination, but also maintain fruit antioxidant compounds such as lycopene and b-carotene. only phenolic content decreased slightly as compared to conventionally managed plants. • tomato plants inoculated with amf (glomus sp.) built higher lycopene and b-carotene content in fruits than those without inoculation, indicating that the higher nutrient and water uptake of mycchorizal plants increase growth and photosynthesis and in turn carotenoid synthesis. • electrostatic applied diatomaceous earth fossil shield® 90 can control white fly (trialeurodes vaporariorum) successfully in ecological cultivation methods. acknowledgements the authors wish to thank to dr. rebecca lee and dr. stanislav magnitskiy for critical reading of the english text. cited literature al-karaki, n. 2000. growth of mycorrhizal tomato and mineral acquisition under salt stress. mycorrhiza 10(2), 51-54. asami, d.k., y.j. hong, d.m. barrett, and a.e. mitchell. 2003. comparison of the total phenolic and ascorbic acid content of freeze-dried and air-dried marionberry, strawberry and corn using conventional, organic, and sustainable agricultural practices. j. agr. food chem. 51, 1027-1038. barea, j.m. and p. jeffries. 1995. arbuscular mycorrhizas in sustainable soil plant systems. in: varma a. and b. hock (eds.). mycorrhiza: structure, function, molecular biology and biotechnology. springer-verlag, berlin. pp. 521–560. brandt, k. and j.p. molgaard. 2001. organic agriculture: does it enhance or reduce the nutritional value of plant foods? j. sci. food agric. 81, 924–931. clark, m.s., w.r. howarth, c. shennan, and k.m. scow. 1998. changes in soil chemical properties resulting from organic and low-input farming practices. agron. j. 90, 662-671. dimascio, p., s. kaiser, and h. sies. 1989. lycopene as the most efficient biological carotenoid singlet oxygen quencher. arch. biochem. biophys. 274, 532 – 538. dumas, y., m. dadomo, g. dilucca, and p. grolier. 2002. review of the influence of major environmental and agronomic factors on the lycopene content of tomato fruit. acta hort. 597, 595-601. dumas, y., n. bertin, c. borel, p. bussières, h. gautier, and m. génard. 2006. eco-physiological research to improve tomato fruit quality for processing and human health. acta hort. 724, 235-242. fanasca, s., g. colla, g. maiani, e. venneria, y. rouphael, e. azzini, and f. saccardo. 2006. changes in antioxidant content of tomato fruits in response to cultivar and nutrient solution composition. j. agric. food chem. 54, 4319-4325. fester, t., d. schmidt, s. lohse, m.h. walter, g. giuliano, p.m. bramley, p.d. fraser, b. hause, and d. strack. 2002. stimulation of carotenoid metabolism in arbuscular mycorrhizal roots. planta 216(1), 148–54. franceschi, s., e. bidoli, c. la vecchia, r. talamini, b. d’avanzo, and e. negri. 1994. tomatoes and risk of digestive-tract cancers. intl. j. cancer 59 (2), 181–184. gartner, c., w. stahl, and h. sies. 1997. lycopene is more bioavailable from tomato paste than from fresh tomatoes. amer. j. clinical nutr. 66, 116-122. giovannetti, m. and b. mosse. 1980: an evaluation of techniques for measuring vesicular-arbuscular infection in roots. new phytologist 84, 489–500. heldt, h.w. 2003. pflanzenbiochemie. 3. auflage. spektrum akademischer verlag, heidelberg. 622 p. holdon, j.m., a.l. eldridge, g.r. beecher, i.m. buzzard, s. bhagwat, c.s. davis, l.w. douglass, s. gebhardt, d. haytowitz, and s. schakel. 1999. carotenoid content of u. s. foods: an update of the database. j. food composition analysis 12, 169–196. jain, c.k., s. agarwal, and a.v. rao. 1999. the effect of dietary lycopene on bioavailability, tissue distribution, in vivo antioxidant properties and colonic preneoplasia in rats. nutr. res. 19, 1383–1391. khachik, f., g.r. beecher, and j.c. smith. 1995. lutein, lycopene, and their oxidative metabolites in chemoprevention of cancer. j. cell biochem. suppl. 22, 236–246. kottke, i. 2002. mycorrhizae-rhizosphere determinants of plant communities. pp. 919-932. in: waisel, y., a. eshel, and u. kaf kafi (eds.). plant roots the hidden half. 3rd edition. marcel dekker, new york. 1120 p. lavelli, v., c. peri, and a. rizzolo. 2000. antioxidant activity of tomato products as studied by model reactions using xanthine oxidase, myeloperoxidase, and copper-induced lipid peroxidation. j. agric. food. chem. 48, 1442-1448. law, s.e. 2001. agricultural electrostatic spray application: a review of significant research and development during the 20th century. j. electrostatics 51-52, 25-42. lenucci, m., d. cadinu, m. taurino, g. piro, and g. dalessandro. 2006. anitoxidant composition in cherry and high-pigment tomato cultivars. j. agr.food chem. 54, 2606-2613. 2008 ulrichs, fischer, büttner and mewis: comparison of lycopene, b-carotene and phenolic contents... 46 agron. colomb. 26(1) 2008 lester, g.e. 2006. environmental regulation of human health nutrients (ascorbic acid, ß-carotene, and folic acid) in fruits and vegetables. hortscience 41(1), 59-64. levy, j., e. bosin, b. feldman, y. giat, a. miinster, m. danilenko, and y. sharoni. 1995. lycopene is a more potent inhibitor of human cancer cell proliferation than either alpha-carotene or beta-carotene. nutr. cancer 24(3), 257–266. lópez, j., r.m. ruiz, r. ballesteros, a. ciruelos, and r. ortiz. 2001. color and lycopene content of several commercial tomato varieties at different harvesting dates. acta hort. 542, 243-247. manjarrez-martínez, m.j., r. ferrera-cerrato, and m.c. gonzézchávez. 1999. efecto de la vermicomosta y la miocorr4iza asbuscullar en el desarrollo y tasa fotosintética de chile serrano. terra 17(1), 9-15. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. academic press, london. 889 p. marschner, h. and b. dell. 1994. nutrient uptake in mycorrhizal symbiosis. plant soil 159, 89-102. mengel, k. and e.a. kirkby 2001. principles of plant nutrition. kluwer academic publishers, dordrecht. 849 p. mewis, i. and ch. reichmuth. 1999. diatomaceous earths against the coleoptera granary weevil sitophilus granarius (curc.), the confused flour beetle tribolium confusum (tenebrionidae), and the mealworm tenebrio molitor (tenebrionidae). proc. 7th intl. work. conf. stord prod. prot., beijing (china), 1, 765-780. mewis, i. and ch. ulrichs. 2001. wirkungsweise amorpher diatomeenerden auf die vorratsschädlinge sitophilus granarius und tenebrio molitor. gesunde pflanze 53, 110-118. mitchell, j.p., c. shennan, s.r. grattan, and d.m. may. 1991. tomato fruit yields and quality under water deficit and salinity. j. amer. soc. hort. sci. 116(2), 215-221. munro, t.l., h.f. cook, and h.c. lee. 2002. sustainability indicators used to compare properties of organic and conventionally managed topsoils. biol. agric. hort. 20, 201-214. nagasawa, h., t. mitamura, s. sakamoto, and k. yamamoto. 1995. effects of lycopene on spontaneous mammary tumour development in shn virgin mice. anticancer res. 15(4), 1173–1178. norbaek, r., b.f. aaboer, i.s. bleeg, b.t. christensen, t. kondo, and k. brandt. 2003. flavone c-gylcoside, phenolic acid, and nitrogen contents in leaves of barley subject to organic fertilizer treatments. j. agric. food chem. 51, 809-813. öpik, h. and s. rolfe. 2005. the physiology of flowering plants. 4th edition. cambridge university press, cambridge. pp. 121-122. park, j.s., b.p. chew, and t.s. wong. 1998. dietary lutein from marigold extract inhibits mammary tumor development in balb/c mice. j. nutrition 128, 1650–1656. pauli, e. 2006. tomaten – das leben geniessen. in: http://www. ernestopauli.ch/essen/kochtips/ tomate.htm; consulted: 27 of february, 2006. pelz, r., b. schmidt-faber, and h. heseker. 1998. carotenoid intake in the german national food consumption survey. z. ernährungswiss. 37 (4), 319-327. phillips, j.m. and d.s. hayman. 1970. improved procedure for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. trans. british mycol. soc. 55, 159–161. pnh. 2007. plan hortícola nacional. corporación colombiana internacional, bogotá. prasantha, b.d.r. 2003. toxicological, biological and physiological effects of diatomaceous earths on the bean weevil acanthoscelides obtectus (say) and the cowpea weevil callosobruchus maculatus (f.) (coleoptera: bruchidae). diss. humboldt university of berlin. 157 p. roshni, a.m., t. cassol, n. li, n. ali, a.k. handa, and a.k. mattoo. 2002. engineered polyamine accumulation in tomato enhances phytonutrient content, juice quality, and vine life. nature 20, 613-618. schopfer, p. and a. brennicke. 2006. pflanzenphysiologie. elsevier gmbh, munich. 700 p. singleton, v.l. and j.a. rossi, jr. 1988. colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. j. food sci. 53(1), 144-158. taiz, l. and e. zeiger. 2006, plant physiology. 4th edition. sinauer associates, sunderland, massachusetts. 764 p. toor, r.k., c.e. lister, and g.p. savage. 2005. antioxidant activities of new zealand-grown tomatoes. int. j. food sci. nutr. 56(8), 597-605. ulrichs, ch., t. mucha-pelzer, e. scobel, l. kretschmer, r. bauer, e. bauer, and i. mewis. 2008. silikate im pflanzenschutz: elektrostatische applikation und abhängigkeit der wirksamkeit von der schichtdicke. gesunde pflanzen 60, 29-34. wilcox, j.k., g.l. catignani, and c. lazarus. 2003. tomatoes and cardiovascular health. crit. rev. food sci. nutr. 43(1), 1-18. resumen abstract apanteles gelechiidivoris es un parasitoide de larvas de tuta absoluta (lepidoptera: gelechiidae), una plaga importante de cultivos como el tomate y la papa. el uso de este insecto para el control biológico no se ha implementado eficientemente debido a la falta de conocimiento de la biología, específicamente del ciclo de vida y el efecto de factores externos, como la temperatura, en su capacidad parasítica. se evaluó el desarrollo y la capacidad reproductiva de a. gelechiidivoris en cuatro condiciones térmicas: 14, 20, 26 y 32 ºc. en la evaluación del desarrollo se realizó una descripción del ciclo, se determinó la duración total de este, se estimaron los umbrales térmicos para cada estadio utilizando el modelo de lactin y se hallaron los grados día. en la evaluación de la capacidad reproductiva se variaron las densidades del hospedero ofrecidas a una pareja recién emergida de la avispa de 5 hasta 160 y se contó el número de adultos emergidos con los cuales se evaluó longevidad y fecundidad. adicionalmente se ajustó un modelo de respuesta funcional. la duración del ciclo de vida para las temperaturas evaluadas fue de 39 días en 14 ºc, 34 en 20 ºc, 19 en 26 ºc y 17 en 32 ºc. la longevidad fue de 7,5 (14 ºc), 7 (20 ºc), 5 (26 ºc) y 2,4 (32 ºc) días. la temperatura a la cual se pueden optimizar los parámetros reproductivos de esta avispa se encuentra entre 20 y 26 ºc. apanteles gelechiidivoris is a larvae parasitoid of tuta absoluta (lepidoptera: gelechiidae), an important pest for crops such as tomatoes and potatoes. the use of this insect as a controller has not been implemented efficiently due to the lack of knowledge of their biology, specifically their life cycle and the effect of external factors, such as the temperature in its parasitic capacity. the development and reproductive capacity of a. gelechiidivoris was evaluated in four thermal conditions: 14, 20, 26 and 32 °c. for the development assessment a cycle description was performed to determine the total cycle duration. thermal thresholds for each state were estimated using the lactin model and day degrees were found. to assess the reproductive capacity, different densities of the host were offered to a pair of recently emerged wasp of 5 until 160. the number of emerged adults was counted, and longevity and fertility of the emerged was evaluted. additionally, an adjustment of a functional response model was made. duration of the life cycle for temperatures was evaluated: from 39 days at 14 °c, 34 to 20 °c, 19 to 26 °c and 17 to 32 °c. the longevity was 7.5 (14 °c), 7 (20 °c), 5 (26 °c) and 2.4 (32 °c) days. the temperature at which you can optimize reproductive parameters of this wasp is between 20 and 26 °c. key words: apanteles gelechiidivoris, functional response, day degree, thermal range, life cycle. palabras clave: apanteles gelechiidivoris, respuesta funcional, grados día, rango térmico, ciclo de vida. fecha de recepción: 15 de febrero de 2008. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 proyecto financiado por la vicerrectoría de investigaciones de la universidad militar nueva granada y socolen. 1 estudiantes, universidad militar nueva granada, bogotá (colombia). johacuer@hotmail.com; nataliacordoba1552@gmail.com 2 docentes de biología aplicada, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá (colombia). ecologia@umng.edu.co agronomía colombiana 26(3), 417-426, 2008 biología y ciclo reproductivo de apanteles gelechiidivoris (hymenoptera: braconidae), parasitoide de tuta absoluta (lepidoptera: gelechiidae) biology and life cicle of apanteles gelechiidivoris (hymenoptera: braconidae) parasitoid of tuta absoluta (lepidoptera: gelechiidae) johanna bajonero1, natalia córdoba1, fernando cantor2, daniel rodríguez2 y josé ricardo cure2 introducción el gusano cogollero del tomate, tuta absoluta meyrick (lepidoptera: gelechiidae), es la segunda plaga de importancia en el cultivo de tomate (solanum lycopersicum) (garcía, 1993). este lepidóptero mina el follaje y los tallos de la planta, ataca las hojas jóvenes, las ramas y además perfora las flores y los frutos (garcía, 1993; de vis et al., 2001), lo que ocasiona una disminución en su potencial productivo. para el manejo de tuta absoluta se han evaluado estrategias diferentes al uso de insecticidas, entre las cuales se destaca el uso de parasitoides de huevos y larvas como trichogramma pretiosum (riley) y apanteles sp., respectivamente (de vis et al., 2001; garcía, 2002). con relación al uso de t. pretiosum se han reportado resultados de ensayos en laboratorio dirigidos a la evaluación de parámetros como las exigencias térmicas y tabla de vida con el fin de utilizar este parasitoide en programas de control biológico (pratissolli y postali, 2000; pratissoli, 2004; molina et al., 418 agron. colomb. 26(3) 2008 2005). aunque se destaca la importancia de apanteles, no existen estudios que confirmen su efectividad, así como no existen informaciones relacionadas con las condiciones o factores que afectan tal efectividad ni tampoco acerca de su biología básica. en el presente trabajo se determinaron aspectos de la biología y el ciclo reproductivo de apanteles gelechiidivoris marsh (hymenoptera: braconidae) en diferentes condiciones térmicas. materiales y métodos todos los ensayos se llevaron a cabo en los laboratorios de control biológico de la facultad de ciencias de la universidad militar nueva granada (umng), localizados en la estación experimental hacienda riogrande, a 2.580 msnm (4º 56´ n, 74º w) en el municipio de cajicá, cundinamarca, colombia. obtención del material entomológico para la realización de los experimentos se mantuvieron crías de la plaga y el parasitoide. para la cría de tuta absoluta se infestaron diez plantas de tomate de 70 días de edad con 20 hembras y 20 machos de la polilla, dentro de jaulas entomológicas de 70 x 60 x 60 cm. una vez las larvas de t. absoluta alcanzaron el tercer instar, doce días después de la infestación, se procedió a realizar los montajes de ciclo de vida y respuesta funcional. para la cría de a. gelechiidivoris se utilizaron cámaras de parasitación donde se dispusieron plantas de tomate con larvas de tercer instar de t. absoluta y se liberó una cantidad variable de adultos de la avispa guardando una proporción 1:1. determinación de los estados y tiempos de desarrollo de a. gelechiidivoris mediante un ensayo completamente al azar, con cinco repeticiones, se evaluó el efecto de cuatro niveles de temperaturas constantes: 14, 20, 26 y 32 °c sobre el ciclo de vida del parasitoide. las temperaturas se evaluaron una vez en incubadoras térmicas reguladas. la unidad experimental consistió en una caja plástica de 30 x 11 x 20 cm donde se dispusieron tres hojas de tomate infestadas con 200 larvas de t. absoluta de tercer instar y 30 adultos de a. gelechiidivoris en proporción 1:1. se realizaron muestreos destructivos en frecuencias acordes a la temperatura a evaluar: tres veces por semana (14 y 20 ºc) y diariamente (26 y 32 ºc). en cada muestreo se registró el estado de desarrollo de los individuos, además de medidas de longitud y ancho corporal, para lo cual se utilizó un microscopio estereoscopio con un aumento de 66x. los datos obtenidos se analizaron por medio de un anova con un nivel de significancia de 5%. adicionalmente se realizó una regresión lineal siguiendo el modelo de campbell y mackauer (1975): btay += donde y es la tasa de desarrollo, t es la temperatura, a corresponde al intercepto y b es la pendiente de la regresión lineal. se hallaron los grados día (ºd = 1/b) y el umbral mínimo de desarrollo (umd = -a/b). adicionalmente se realizó un ajuste al modelo de lactin (1995) para determinar las tasas y el rango térmico de desarrollo. r(t) = exp (pt) – exp (ptmtm-t) ∆ donde r(t) es la tasa de desarrollo a la temperatura t, p corresponde a un valor q10, tm es un máximo termal y ∆ es la amplitud del rango en que la temperatura tiene una influencia limitante para el desarrollo del insecto (lactin et al., 1995). capacidad parasítica de a. gelechiidivoris se realizaron ensayos constituidos por seis densidades de larvas t. absoluta (5, 10, 20, 40, 80 y 160 individuos) de tercer instar en tres condiciones térmicas diferentes (14, 20 y 26 ºc). cada tratamiento contó con cinco repeticiones constituidas por unidades experimentales con características semejantes a las que se describieron anteriormente. después de 24 horas de parasitación se retiraron las hembras de a. gelechiidivoris y las unidades experimentales se trasladaron a una cámara de cría (22 ºc, 12/12, hr 67%) hasta la emergencia de adultos del parasitoide. en cada tratamiento se registró el número de adultos de a. gelechiidivoris emergidos, teniendo en cuenta el sexo. se realizaron observaciones del comportamiento de búsqueda y parasitación. con los datos obtenidos se hizo un ajuste a un modelo de respuesta funcional tipo ii modelo de gutiérrezbaumgäertner (gutiérrez, 1996):       −= dpn edpna / 1 α donde na corresponde a individuos parasitados, α es la proporción de hospederos disponible para la parasitación, p es parasitoide, n es la población del hospedero, d corres4192008 bajonero, córdoba, cantor, rodríguez y cure: biología y ciclo reproductivo de apanteles gelechiidivoris (hymenoptera: braconidae)... ponde a la demanda per cápita de hospederos por unidad de tiempo y 1-α es igual a hospederos en refugio. determinación de la longevidad y emergencia de adultos de a. gelechiidivoris desarrollados a diferentes temperaturas para la determinación de la longevidad y emergencia de adultos se realizaron cinco repeticiones a diferentes temperaturas (14, 20, 26 y 32 ºc). en la unidad experimental se introdujeron parejas recién emergidas obtenidas de los ensayos anteriores a las cuales se les ofrecieron diariamente 15 larvas de tercer instar de t. absoluta. se registró la duración en días de los adultos y se llevaron las larvas parasitadas hasta emergencia. posteriormente se registró el número de hembras y machos emergidos por temperatura. resultados y discusión caracterización de los estados de desarrollo huevo: alargado y liso; la parte anterior es redondeada y la parte posterior presenta un gancho caudal, propio de los huevos himenopteriformes. después de ovipositado es traslúcido y a medida que el desarrollo transcurre se observa una zona más oscura en la parte central. las medidas de longitud y ancho se presentan en la tabla 1. se observó la presencia de más de un huevo por hospedero indicando que ocurre superparasitismo. tabla 1. medidas de la cápsula cefálica y longitud corporal de los estados de huevo, larva, pupa y adulto de a. gelechiidivoris a diferentes temperaturas (promedio ± error estándar). fase de desarrollo longitud (mm) ancho (mm) huevo 0,6±0,018 0,2±0,015 li 0,46±0,016 0,12±0,03 lii 1,49±0,045 0,29 ±0,05 liii 4,92±0,65 0,59±0,016 pupa 4,0±0,074 ---hembra 4,12±0,16 ---ovipositor 1,38±0,12 ---macho 4,08±0,12 ---larva: en la fase larval se observaron tres instares que morfológicamente presentan diferencias. instar 1: en la fase temprana la larva es del tipo caudatamandibulata (cardona, 1975) que posee una prolongación del cuerpo en forma de gancho en la parte posterior; la cabeza es cuadrada y grande en proporción al cuerpo (tabla 1). presenta unas mandíbulas prominentes y al final de este instar se encuentra solamente una larva por hospedero. monguí et al. (1986) reportan que existe competencia de tipo intraespecífico cuando se encuentra más de una larva por hospedero y se lleva al punto de canibalismo. sin embargo, según hagen y van den bosh (1968) y monguí et al. (1986), el superparasitismo ocurre en el laboratorio y no es común que se presente en campo. la larva tardía posee una cabeza más proporcional al cuerpo y el gancho caudal se observa más pequeño en comparación con la primera fase (figura 1, tabla 1). el color es traslúcido. instar 2: larva del tipo himenopteriforme. el gancho caudal se transforma en una vesícula anal de gran tamaño que, según narayanan et al. (1956), cumple una función respiratoria y está asociada con el sistema circulatorio, presentando la apariencia de una agalla sanguínea (cardona y oatman, 1975). hacia la fase tardía se puede observar el tubo digestivo claramente. el color es transparente al inicio y se torna opaco hacia el final de este instar (figura 1). instar 3: la vesícula anal presente en el instar anterior se mantiene. hacia el final la larva se torna más amarillenta y abandona el cuerpo de su hospedero (figura 1). las medidas de longitud y ancho se presentan en la tabla 1. pupa: en los primeros días aparecen dos manchas en la parte anterior que posteriormente formarán los ojos. el individuo presenta una constricción en la parte media del cuerpo, que lo diferencia del último instar larval. es del tipo exarata o libre (cardona y oatman, 1975). su forma es alargada y con una coloración amarillo pálido que se oscurece a medida que transcurre esta fase; al final su coloración es negra. las pupas pueden estar desnudas o cubiertas de un capullo cilíndrico formado por hilos blancos brillantes. hay una diferencia en el tiempo de desarrollo entre machos y hembras de 2 días en promedio. la longitud en este estadio es de 4,0±0,075 mm (figura 1). adulto: ambos sexos son de color oscuro, tienen 18 flagelómeros en las antenas, característica presente en los individuos que pertenecen a la subfamilia microgastrinae (campos, 2001), las alas son hialinas y se observa una mancha oscura en la región estigmática de las alas anteriores. existe una clara diferenciación entre sexos (figura 1). estimación de parámetros de desarrollo de a. gelechiidivoris utilizando el modelo de lactin (1995) se comparó la duración de cada estadio a las diferentes temperaturas evaluadas (tablas 2 y 3). los estados de huevo y larva guardan una gran similitud entre sí, mientras que la fase de pupa presentó un rango térmico y una temperatura letal máxima menor, lo 420 agron. colomb. 26(3) 2008 que lo convierte en un factor determinante en el desarrollo de esta avispa en lo referente a la temperatura. el hecho de que las primeras fases del ciclo de vida se desarrollen dentro del hospedero se relaciona con los umbrales de temperaturas encontrados. la larva de t. absoluta actúa como barrera térmica lo que no sucede en las últimas etapas de desarrollo que se encuentran totalmente expuestas al medio. según los datos presentados, a. gelechiidivoris posee un umbral mínimo general de desarrollo alrededor de 4 ºc; el umbral máximo general está alrededor de 33 ºc. para el estado adulto no fue posible ajustar el modelo debido a las altas tasas de desarrollo y la poca representatividad en datos que se presentaron a 26 y a 32 ºc. no se pudo realizar una estimación real de los parámetros que este modelo incluye. cardona y oatman (1975) observaron que a 35 ºc apanteles subandinus se desarrolla de forma desordenada, presenta una alta mortalidad y al final del ciclo no se obtienen adultos. posiblemente este registro es un indicativo de que la temperatura óptima no puede ser superior a 30 ºc para este estado y que el umbral letal máximo se encuentra alrededor de 35 ºc. adulto larva 1 pupa larva 3 huevo larva 2 figura 1. caracterización de los estados de desarrollo de a. gelechiidivoris. tabla 2. estimación de los parámetros del modelo lineal de tasa de desarrollo de a. gelechiidivoris. estado a b umbral mínimo °d r2 huevo 0,0334400 0,0154700 2,57 49,58 0,9332 larva 0,0161720 0,0049210 2,01 152,57 0,9217 pupa -0,0348870 0,0077230 4,51 129,48 0,3811 a, intercepto; b, pendiente; ºd, grados día. tabla 3. estimación de los parámetros del modelo de lactin para a. gelechiidivoris. estado rho ∆tº tmax huevo 0,10 8,92 38,92 larva 0,10 9,09 38,85 pupa 0,19 5,14 33,37 rho, tasa de crecimiento exponencial; ∆tº, delta de temperatura; tmax, temperatura máxima. 4212008 bajonero, córdoba, cantor, rodríguez y cure: biología y ciclo reproductivo de apanteles gelechiidivoris (hymenoptera: braconidae)... comportamiento de búsqueda y parasitación por parte de hembras de a. gelechiidivoris en el momento en que a. gelechiidivoris parasita las larvas de t. absoluta estas pueden encontrarse en el tejido medio de la hoja o expuestas sobre esta. en el primer caso, cuando la avispa localiza la mina, inmediatamente dobla el abdomen y coloca el ovipositor en posición vertical, al mismo tiempo realiza una elevación de las alas con el propósito de evaluar si hay presencia de la larva. este procedimiento lo realiza de 18 a 20 veces sobre la larva antes de retirarse de la mina. en el segundo caso la avispa sostiene con el segundo y tercer par de patas a la larva y vuelve a realizar el procedimiento anterior, con la diferencia que el ovipositor es introducido un menor número de veces y se lleva a cabo la parasitación de una forma más rápida. después de la evaluación del hospedero y posterior parasitación, a. gelechiidivoris lleva a cabo una limpieza tanto en la parte anterior como posterior del cuerpo. la limpieza en la parte anterior la realiza moviendo el primer par de patas delanteras sobre el aparato bucal y las antenas. posteriormente curva hacia arriba las antenas frotándolas sobre el primer par de patas, enseguida se toca las patas delanteras y vuelve a realizar esta acción con el segundo y tercer par de patas. la limpieza de la parte posterior implica el aseo del abdomen y el ovipositor con el tercer par de patas y apoyándose en el primer y segundo par. la avispa levanta el abdomen y las patas traseras para colocar las alas por debajo de estas, posteriormente comienza a limpiar las alas anteriores y posteriores. efecto de la temperatura sobre la actividad parasítica de a. gelechiidivoris la relación entre densidad del hospedero, temperatura y demanda del parasitoide se ajustó a un modelo de respuesta funcional tipo ii (figura 2), donde se presenta una tasa de ataque alta en las primeras densidades y se estabiliza a medida que la población del hospedero aumenta. este comportamiento pudo ocurrir porque las avispas son estimuladas para iniciar el proceso de parasitación en una concentración mayor del hospedero ya que se facilita el reconocimiento del huésped por parte del parasitoide (rincón y lópez, 1999). esta curva se ajusta al modelo de gutiérrez-baumgärtner. el promedio de larvas parasitadas aumentó a medida que las densidades de las larvas hospederas eran mayores. se obtuvieron valores de demanda de 6,87; 12,22 y 5,75 a temperaturas de 14, 20 y 26 ºc, respectivamente. estos resultados reflejan la parasitación en un día. para estimar el potencial de parasitación de la avispa es necesario tener en cuenta la longevidad que está ligada a la temperatura y los días en los cuales la avispa presente una mayor parasitación (figura 2). en ensayos realizados anteriormente en la umng se determinó que la tasa de oviposición muestra los valores más altos en los tres primeros días de la etapa adulta y disminuye con el tiempo. a 20 ºc se estableció un número mayor de individuos atacados. se registró un incremento en el parasitismo y se presentó una respuesta rápida en densidades de 5 a 40 lar0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 20 40 60 80 100 120 140 160 densidad n úm er o de la rv as p ar as ita da s d:12.22 d: 6.87 d: 5.74 20oc 26oc 14oc α: 0.37 α:0.51 α:0.41 d: 12,22 20˚c α: 0,37 α: 0,51 α: 0,41 n úm er o de la rv as p ar as it ad as 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14˚c 26˚c d: 6,87 d: 5,74 densidad figura 2. respuesta funcional de a. gelechiidivoris sobre larvas de t. absoluta a diferentes temperaturas: 14 ºc ( ), 20 ºc ( ) y 26 ºc ( ). 422 agron. colomb. 26(3) 2008 vas, posteriormente se produce la estabilización del modelo a una densidad de 80 larvas. a 14 y a 26 ºc a. gelechiidivoris registró una respuesta más rápida en densidades de 5 a 20 larvas de t. absoluta y se obtuvo una estabilización de la curva en una densidad de 40 larvas (figura 2). la tasa de búsqueda se vio afectada por la temperatura. a temperaturas bajas (14 ºc) la tasa de búsqueda presentó el menor valor (figura 2), debido posiblemente a la inhospitalidad del ambiente en el que se encontraba el parasitoide. a 20 ºc se registró una tasa de búsqueda intermedia, el mayor promedio de parasitación y demanda; esta temperatura es óptima para el desarrollo de la capacidad parasítica de a. gelechiidivoris (figura 2). a 26 ºc la tasa de búsqueda fue la más alta, pero la parasitación fue baja, lo que significa que a mayor temperatura el insecto puede verse forzado a incrementar su búsqueda y acelerar la parasitación, generando probablemente un gasto excesivo de energía. este resultado se relaciona con lo registrado por gutiérrez (1996) donde la tasa de movimiento es medida directamente por el costo respiratorio que se incrementa de forma lineal con la temperatura; además el calor es capaz de aumentar la temperatura corporal a niveles que pueden llegar a ser letales amenazando la supervivencia del insecto (denlinger y yocum, 1998); esto se relaciona con el comportamiento que presentó el parasitoide (figura 2). según cely et al. (2006), t. absoluta alcanza el umbral de daño económico cuando existen dos hembras por planta o 26 larvas por planta de tomate, dadas las características de a. gelechiidivoris como su especificidad y teniendo en cuenta las demandas presentadas por una hembra en 24 horas. proporción sexual de a. gelechiidivoris aunque no hay diferencia estadística en la emergencia de hembras y machos, a 14 oc se obtuvo un valor menor de los dos sexos representados en una proporción de 0,4 en los dos casos y un total de 139 individuos. a 20 oc las proporciones fueron de 0,72 para hembras y 0,62 para machos (pr (>f) 0,16). a esta temperatura se conserva la relación 1:1 entre machos y hembras y se registra una cantidad de 216 individuos emergidos; este valor supera lo obtenido a 14 y 26 oc (figura 3). a 26 °c se registraron valores de 0,61 para hembras y 0,40 para machos (pr (>f) 0,70). la emergencia de machos no fue mayor que la de hembras en ningún caso estudiado y se mantuvo una relación de 1:1 (figura 3). la cantidad total hembras machos (promedio ± error estándar). p ro po rc ió n se xu al d e a. g el ec hi id iv or is 14 20 26 temperatura (ºc) pr (>f) 0,16 pr (>f) 0,16 pr (>f) 0,70 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 figura 3. proporción de machos y hembras de a. gelechiidivoris emergidos a diferentes temperaturas. de individuos que se obtuvieron a esta temperatura fue de 137, valor cercano a lo registrado a 14 ºc. este resultado se relaciona con lo informado por foerster y nakama (2002) quienes afirman que a 14 ºc la cópula no es eficiente, por lo tanto la cantidad de machos es superior; en los resultados presentados se observó una cantidad igual de machos y hembras pero una cantidad menor en comparación con 20 ºc. a temperaturas extremas las condiciones de estrés son mayores y la cópula puede fallar y por lo tanto la siguiente generación tendrá una proporción menor de hembras (denlinger y yocum, 1998). longevidad y emergencia de a. gelechiidivoris en diferentes condiciones térmicas rodrigues et al. (2004) registraron que la longevidad se relaciona con la temperatura de una forma inversa: a mayores temperaturas se observa un periodo de vida adulta más corto. en este trabajo se encontró que a. gelechiidivoris presenta una mayor duración en su etapa adulta a 14 y 20 oc, con valores promedio de 7,4 y 7,0 días, respectivamente. a 26 oc la duración media fue de 4,8 días y a 32 °c la longevidad fue de 2,4 días; hubo diferencias significativas entre las temperaturas evaluadas (pr (>f) 1,906e-07 ***). según escobar et al. (2004), la longevidad de a. gelechiidivoris a 24 °c es de 10 días. dado que las condiciones de los experimentos son similares se puede sugerir que la temperatura donde a. gelechiidivoris tiene una mayor longevidad oscila entre 20 y 24 °c; cuando la temperatura sobrepasa este límite, la longevidad disminuye (figura 4). se estimó la emergencia como el número total de adultos generados por cada hembra proveniente de las diferentes temperaturas evaluadas. la mayor cantidad de adultos se encontró a 20 y 26 ºc, con valores promedio de 28 y 21, 4232008 bajonero, córdoba, cantor, rodríguez y cure: biología y ciclo reproductivo de apanteles gelechiidivoris (hymenoptera: braconidae)... tabla 4. duración promedio en días de los estados de huevo, larva, pupa y adulto de a. gelechiidivoris a diferentes temperaturas (promedio ± error estándar). 14 ºc 20 ºc 26 ºc 32 ºc huevo 5,8±0,66 3,0±0,28 2,4±0,22 2,0±0,0 la rv a larva i 4,0±0,28 2,6±0,22 2,2±0,18 1,20±0,18 larva ii 6,6±0,36 4,2±0,33 2,2±0,33 2,6±0,22 larva iii 6,2±0,33 5,4±0,22 2,6±0,22 2,4±0,22 pupa 15,0±1,33 9,6±1,85 6,8±0,59 6,0±0,98 adulto 8,6±1,0 6,9±0,99 5,4±1,04 1,8±0,33 pr (>f) 1,906e-07*** 3 2 4 5 6 7 8 9 10 d ía s 0 1 temperatura (°c) 14 20 26 32 figura 4. longevidad de adultos de a. gelechiidivoris en función de diferentes temperaturas (promedio ± error estándar). figura 5. promedio de adultos emergidos de a. gelechiidivoris a diferentes temperaturas (promedio ± error estándar). 1 p ro m ed io d e ad ul to s em er gi do s temperatura (°c) 4 20 26 32 15 20 25 30 35 5 10 0 pr (>f) 0,081 factores como la emergencia, fecundidad y longevidad son importantes en el estudio de la biología de un parasitoide porque, junto con otros, permiten contribuir en la determinación de su potencial como controlador. estos parámetros son afectados por factores abióticos, entre estos la temperatura que influye en la velocidad de desarrollo, comportamiento, alimentación y fecundidad (andrewartha y birch, 1954). de acuerdo con jervis y kidd (1996), la tasa de producción de huevos y la fecundidad en parasitoides varían con relación a la temperatura, y la influencia de la temperatura en la fecundidad de un enemigo natural puede determinar el consumo de presas. los datos obtenidos en este trabajo muestran que la longevidad no es el único factor que indica la efectividad del parasitoide, por ejemplo a 14 °c se registró una longevidad alta (figura 4) pero a esta misma temperatura la cantidad de adultos emergidos tuvo un valor bajo (figura 5). a 32 °c se registraron los valores más bajos para los dos parámetros por lo cual esta temperatura no se recomienda para la cría de este parasitoide. a 20 °c la longevidad presentó un valor superior (figura 4) y la emergencia tuvo el segundo valor más alto después de 26 °c (figura 5), temperatura a la cual la longevidad obtenida fue de 4,88 días (figura 4). el rango de temperatura recomendado para la cría de a. gelechiidivoris se encuentra entre 20 y 26 °c. conclusiones cuando se estudian las condiciones de desarrollo de un organismo controlador, se pueden determinar los factores que se deben tener en cuenta para el uso de éste programa de manejo de plagas. la temperatura afecta el desarrollo y otras características importantes como la fecundidad y la longevidad. según los resultados, la temperatura adecuada para el desarrollo de a. gelechiidivoris en condiciones de laboratorio es 20 ºc debido a que con esta temperatura no se afectan las fases de huevo, larva y pupa. el adulto presenta una capacidad parasítica con la mayor demanda, y la progenie generada es más numerosa y longeva lo que permite la utilización de este parasitoide en casos en que la plaga muestre las primeras evidencias de establecimiento y de poblaciones en desarrollo continuo; de esta forma se evitaría llegar al umbral de daño económico producido por la presencia de dos hembras por planta o 26 larvas por planta de t. absoluta. respectivamente (figura 5). no se encontraron diferencias significativas entre estas temperaturas (pr (>f) 0,72). a 14 y 32 oc se obtuvieron promedios cercanos de 19 y 7, respectivamente; hubo valores menores con respecto a las anteriores temperaturas (figura 5); no se presentaron diferencias estadísticas entre estas temperaturas (pr (>f) 0,87). 424 agron. colomb. 26(3) 2008 andrewarta, h.g. y l.c. birch. 1954. the distribution and abundance of animals. university of chicago press, londres. 793 p. arias, d. 2003. efecto de la temperatura en algunas variables de crecimiento poblacional de praon sp. (hymenoptera: braconidae) endoparasitoide nativo del áfido de los invernaderos macrosiphum eurphorbiae (homoptera: aphididae). trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. 107 p. betancourt, r. y b. bohórquez. 1992. descripción, ciclo de vida y comportamiento en laboratorio de chelonus phthorimaeae gahan (hymenoptera: braconidae) endoparasitoide huevo-larva de phthorimae operculella (zeller) (lepidoptera: gelechiidae). trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 90 p. campbell, a. y m. mackauer. 1975. termal constants for development of the pea aphid (homoptera: aphididae) and some of its parasites. can. ent. 107, 419-423. campos, d. 2001. avispas parasíticas de la familia braconidae (hymenoptera) en colombia: diversidad genérica y distribución geográfica. trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 60 p. cardona, c. y e. r. oatman. 1975. the biology and physical ecology of apanteles subandinus blanchard (hymenoptera: braconidae), with notes on the temperature responses of apanteles scutellaris muesebeck and their host, the potato tuberworm. university of california, riverside, california. pp. 1-3, 22-75, 94-101. cely, l.f., d. cantor, d. rodríguez y j.r. cure. 2006. niveles de daño ocasionados por diferentes densidades de tuta absoluta (lepidoptera: gelechiidae) en tomate bajo invernadero. en: resúmenes xxxiii congreso de entomología socolen, julio 26-28, manizales. 111 p. denlinger, d. y g. yocum. 1998. physiology of heat sensitivity. westview press, boulder. pp. 7-57. de vis, r., l. fuentes, h. escobar y r. lee. 2001. manejo integrado de plagas y enfermedades. en: producción de tomate bajo invernadero. cuadernos del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa). bogotá. pp. 59-89. escobar, a., f. cantor y j. cure. 2004. contribución al conocimiento de apanteles sp. (hymenoptera: braconidae). en: resúmenes xxxi congreso sociedad colombiana de entomología, julio 28-30, bogotá. 122 p. faria, c., j. torres y a. farias. 2000. resposta funcional de trichogramma pretiosum riley (hymenoptera: trichogramatidae) parasitando ovos de tuta absoluta (meyrick) (lepidoptera: gelechiidae): efeito da idade do hospedeiro. an. sociedad entomológica do brasil 29(1), 85-93. foerster, l. y p. nakama. 2002. efeito de estocagem em baixa temperatura na capacidade reprodutiva e longevidade de trissolcus basalis (wollaston) e telenomus podisi ashmead (hymenoptera: scelionidae). neotropical entomol. 31(1), 115-120. fuentes, l. 2000. control biológico de plagas. en: producción de tomate milano bajo invernadero. centro de investigaciones y asesorías agroindustriales, universidad jorge tadeo lozano, bogotá. garcía, f. 1993. control biológico de scrobipalpula absoluta (meyrick), plaga del tomate. en: palacios, f., i. arciniegas y a.m. astrudillo (eds.). control biológico en colombia, historias, avances y proyecciones. lito-támara, palmira. pp. 92-94. garcía, f. 2002. manejo biológico de plagas en tomate. en: control biológico, componente fundamental del manejo integrado de plagas en una agricultura sostenible. memorias del i curso taller internacional. programa nacional manejo integrado de plagas. corpoica, bogotá. 340 p. godfray, h. 1994. parasitoids behavior and evolutionary ecology. princeton university press, new jersey. 464 p. guedes, r., m. picanco, a. matoili y d. rocha. 1994. efeito de inseticidas e sistemas de condução do tomateiro no controle de scrobipalpuloides absoluta (meyrick) (lepidoptera: gelechiidae). an. sociedad entomologia de brasil 23(2), 321-325. gutiérrez, a. 1996. applied population ecology. john wiley and sons, nueva york. 300 p. hagen, k. y r. van den bosch. 1968. impact of pathogens parasites, and predators on aphids. annu. rev. entomol. 13, 325-384. jervis, m. y n. kidd. 1996. insect natural enemies. chapman and hall, londres. pp. 128-132. lactin, d., n. holiday, d. johnson y r. craigen. 1995. improved rate model of temperature-dependent development by arthropods. environ. entomol. 24, 68-75. marcano, r. 1995. efecto de la temperatura sobre el desarrollo y la reproducción de scrobipalpula absoluta (meyrick) (lepidoptera: gelechiidae). boletín entomológico venezuela 10(1), 69-75. medeiros, r., f. ramalho, j. zanuncio y j. serrão. 2003. estimate of alabama argillacea (hübner) (lepidoptera: noctuidae) development with nonlinear models. brazil. j. biol. 63(4), 1-7. medina, m. y p. díaz. 1988. descripción, ciclo de vida y comportamiento en laboratorio de chelonus insularis cresson (hymenoptera: braconidae) parasitoide huevo-larva de spodoptera spp. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 50-51. mejía, j. y g. moreno. 1987. estudio de longevidad y progenie de cardiochiles nigriceps viereck (hymenoptera: braconidae) parásito de heliothis virescens en laboratorio. universidad nacional de colombia, bogotá. 48 p. michereff, m. y e.f. vilela. 2001. traça-do-tomateiro, tuta absoluta (lepidoptera: gelechiidae). en: vilela, e.f., f. cantor y r.a. zucchi (eds.). pragas introduzidas no brasil. editora holos, ribeirao preto. pp. 81-84. molina, r., v. fronza y j. parra. 2005. seleção de trichogramma spp. para o controle de ecdytolopha aurantiana com base na biologia de exigências térmicas. rev. brás. entomol. 49(1), 152-158. monguí, b., j. luque y j. escobar. 1986. biología de aphidius colemani (hymenoptera: aphididae) parasitoide de myzus persicae literatura citada 4252008 bajonero, córdoba, cantor, rodríguez y cure: biología y ciclo reproductivo de apanteles gelechiidivoris (hymenoptera: braconidae)... (homoptera: aphididae) en crisantemos de la sabana de bogotá. revista colombiana de entomología 12(1), 46-53. morales, j. y l. muñoz. 2006. evaluación de diferentes densidades de infestación de tuta absoluta (lepidoptera: gelechiidae) en plantas de papa criolla. en: resúmenes xxxiii congreso de entomología socolen, julio 26-28, manizales. narayanan, e.s., b.r. subba rao y r.h. thakere. 1956. l'ecologie et biologie du developpement d'un entomophage polyembryonnaire. entomol. 4, 859-861. orozco, h., e. duque y s. mesa. 1990. efecto de la temperatura sobre la tabla de vida de oligonychus yothersi en coffea arabica. cenicafé 41(1), 5-18. páez, p. y e. gonzález. 1989. grado de adaptación, ciclo de vida y capacidad parasítica de codisoma desantisi (anyecke y nynharot) parásito de phthokimaea opercullela (zeller). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 93 p. pratissoli, d. y j. postali. 2000. desenvolvimiento e exigências térmicas de trichogramma pretiosum riley, criados em duas traças do tomateiro. pesq. agropec. bras. 35(7), 1281-1288. pratissoli, d., j. cola, u. rodrigues, j. de souza, e. marota y m. curitiba. 2004. tabela de vida de fertilidade de trichogramma pretiosum e trichogramma acacioi em ovos de anagasta kuehniella sob diferentes temperaturas. pesq. agropec. bras. 39(2) 193-196. rincón, c. y a. lópez. 1999. estudios biológicos del parasitoide trichogramma lopezandinensis (hymenoptera: trichogrammatidae) orientados al control de la polilla guatemalteca de la papa tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae). revista colombiana de entomología 25(1), 67-71. rodrigues, s., v. bueno, m. sampaio y m. de soglia. 2004. influencia da temperatura no desenvolvimento e parasitismo de lysiphlebus testaceipes (cresson) (hymenoptera: braconidae, aphidiinae) em aphis gossypii glover (hemiptera: aphididae). neotropical entomol. 33(3), 341-346. shaw, s.r. 1995. braconidae. en: hanson, p.e. e i.d. gauld (eds.). the hymenoptera of costa rica. oxford university press, nueva york. pp. 431-463. spooner, d., m. peralta y s. knapp. 2005. comparison of aflps with other markers for phylogenetic inference in wild tomatoes solanum l. section lycopersicon (mill.) wettst. taxon 54, 43-61. uçkan, f. y e. ergin. 2003. temperature and food source effects on adult longevity of apanteles galleriae wilkinson (hymenoptera: braconidae). environ. entomol. 32(3), 441-446. vallejo, f.a. 1999. mejoramiento genético y producción de tomate en colombia. universidad nacional de colombia, palmira, cali. pp. 17-167. vélez, r. 1988. reconocimiento, identificación y biología de especies de gelechiidae (lepidoptera) en plantas solanáceas del departamento de antioquia. revista colombiana de entomología 14(2), 25-32. vélez, r. 1997. plagas agrícolas de impacto económico en colombia: bionomía y manejo integrado. editorial universidad de antioquia, medellín. pp. 379-385. 426 agron. colomb. 26(3) 2008 agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agronomía colombiana 25(1), 7-15, 2007 fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular desarrollo de un sistema de regeneración en papa criolla (solanum phureja juz et buck) var. yema de huevo clon 1 development of a regeneration system in papa criolla (solanum phureja juz et buck) var. yema de huevo clone 1 cristina diazgranados 1 y alejandro chaparro 2 resumen: en el presente estudio se obtuvo un 46% de regeneración en explantes sin cocultivo de solanum phureja (juzet et buck) variedad yema de huevo clon 1 con la utilización del medio cip-ms suplementado con reguladores de crecimiento (2 mg· l-1 zr, 0,02 mg· l-1 ana, 0,02 mg· l-1 ag3). a fin de mejorar los porcentajes de regeneración se modificó la proporción citoquininas:auxinas del cip-ms obteniéndose un 55% de formación de callo con concentraciones de 2 mg· l-1 zr y 0,04 mg· l-1 ana. posteriormente se evaluó el efecto de tres concentraciones de ácido giberélico (0,02 mg· l-1, 0,05 mg· l-1 y 0,1 mg· l-1) obteniéndose un 87,6% de callogénesis y un 48,6% de regeneración mediante la utilización de un medio que contenía 2 mg· l-1 zr, 0,04 mg· l-1 ana, 0,02 mg· l-1 ag3 en explantes bajo condiciones de cocultivo. estos resultados fueron corroborados en un segundo ensayo de regeneración bajo condiciones de cocultivo con agrobacterium tumefaciens cepa lba4404 transformada mediante el vector binario pnov022, de lo cual se obtuvieron porcentajes de callogénesis y regeneración muy similares. previamente se reportó un promedio de 4 ± 3,3 regenerantes por callo utilizando entrenudos de s. phureja mientras en este estudio se obtuvieron 15,2 ± 3 regenerantes por callo. palabras clave: auxinas, citoquininas, callogénesis, cultivo de tejidos. 1 grupo de ingeniería genética de plantas, departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ecdiazg@unal.edu.co 2 profesor asistente, director grupo de ingeniería genética de plantas, departamento de biología, universidad nacional de colombia, sede bogotá. e-mail: achaparrog@unal.edu.co abstract: a 46% of regeneration was obtained for explants without co-cultive using the cip-ms medium (2 mg· l-1 zr, 0,02 mg· l-1 ana, and 0,02 mg· l-1 ag3) developed in the international potato center. in order to improve the regeneration percentages, it was modified the proportion cytokinins:auxins of the cip-ms medium, obtaining 55% callus formation having a concentration of 2 mg· l-1 zr and 0.04 mg· l-1 ana. afterwards the effect of gibberellic acid was evaluated in this medium with 3 concentrations (0.02, 0.05, and 0.1 mg· l-1) obtaining 87.6% callus formation and 48.6% regeneration using the medium 2 mg· l-1 zr, 0,04 mg· l-1 ana, 0.02 mg· l-1 ag3 in explants under co-cultive conditions. this results were corroborated in a second regeneration assay under the co-cultive conditions with agrobacterium tumefaciens lba4404 transformed by the binary vector pnov022: similar callus formation and regeneration percentages where obtained. it has been reported an average 4 ± 3.3 regenerants/ callus using s. phureja stems, whereas, in the present research, an average of 15.2 ± 3 regenerants/callus was reported. key words: auxins, cytokinins, callus formation, tissue culture. introducción solanum phureja es uno de los recursos genéticos colombianos de mayor importancia si se considera su alto valor nutricional, cualidades culinarias, economía y su alto potencial de exportación como producto exótico (porras, 2000). debido a estas características colombia solicitó y obtuvo la exclusión de solanum phureja fecha recepción: 13 de junio de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 agron. colomb. 25(1), 2007 8 del tratado internacional sobre recursos fitogenéticos (tirf) de la organización de las naciones unidas para la alimentación y la agricultura (fao), que fue ratificado por 48 países y entró en vigencia a partir de julio de 2004. en el anexo 1 del artículo 11 de dicho tratado se encuentra el listado de cultivos con acceso facilitado del género solanum y se excluye la especie s. phureja (fao, 2001). a pesar de ser cultivada en otros países andinos como perú, ecuador y bolivia s. phureja no se explota allí comercialmente en el nivel que lo hace colombia, que es su principal productor, con cerca de 150.000 toneladas por año que representan del 10 al 12% de la papa cultivada en colombia, y una área de siembra de 25.000 hectáreas aproximadamente (porras, 2000; ghislain y zhang, 2001). la variedad que más se cultiva es la yema de huevo, aunque en 2005 se liberaron las variedades colombia, latina y paisa por parte del programa de mejoramiento de papa de la universidad nacional de colombia (cevipapa, 2005). el presente trabajo se desarrolló con el clon 1 de la variedad yema de huevo que en adelante se denominará clon 1. el cultivo de la papa criolla es atacado por un gran número de insectos plaga y enfermedades que afectan su producción y su calidad; los agricultores acuden al uso de gran cantidad de plaguicidas químicos que representan casi el 20% de los costos totales de producción del cultivo, siendo por tradición la única alternativa de control ante los problemas fitosanitarios (porras, 2000; lópez y espítia, 2000). es necesario desarrollar herramientas biotecnológicas para el cultivo s. phureja, tanto para aprovechar la exclusión del tirf, como para proponer alternativas de solución a los problemas productivos. debido a esto, se trabajó en el establecimiento de sistemas de mantenimiento in vitro, así como en la micropropagación y regeneración con y sin cocultivo con agrobacterium tumefaciens, a fin de preparar las condiciones para futuros sistemas de transformación de plantas en esta especie. el cultivo de tejidos aplica el principio de la ‘totipotencia celular’ para regenerar plantas a partir de células aisladas no diferenciadas, órganos u otros tejidos vegetales, recurriendo a la capacidad de éstos para desdiferenciarse, rejuvenecerse y rediferenciarse nuevamente hasta formar una planta entera. este principio sólo puede hacerse evidente en presencia de un medio de cultivo adecuado, en el que los reguladores de crecimiento juegan un papel importante al ser los principales agentes de estas transformaciones celulares (slater et al., 2003; akbar y hakoomat, 2004). la totipotencia está determinada por la plasticidad de las células vegetales que, debido a su naturaleza, han desarrollado una gran habilidad para soportar condiciones extremas y expresan su potencial si se aplican los estímulos correctos. las condiciones necesarias para una regeneración eficiente varían entre las diferentes células y tejidos de la planta, así como entre especies y cultivares (slater et al., 2003; akbar y hakoomat, 2004). materiales y métodos los experimentos se desarrollaron en el laboratorio de biología molecular y cultivo de tejidos del grupo de ingeniería genética de plantas de la universidad nacional de colombia (igp-un), sede bogotá, adscrito al departamento de biología de la facultad de ciencias, y en el laboratorio de biotecnología de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. obtención de explantes en trabajos anteriores realizados por el igp-un se determinó que los explantes más apropiados y que ofrecen mejores resultados para procesos de regeneración de brotes son los entrenudos de material in vitro del clon 1 de s. phureja con una longitud entre 0,5 y 1 cm, provenientes de plántulas entre cuatro y cinco semanas de edad (beaujean et al., 1998; carvajal, 2004). medios de regeneración a partir de un medio de regeneración desarrollado en el centro internacional de la papa (cip) por el dr. m. ghislain, que se basa en el medio ms (murashige y skog, 1962) y que fue suplementado con reguladores de crecimiento, el cual fue probado en estudios realizados anteriormente (carvajal, 2004), se buscó su optimización a fin de que ofreciera mejores resultados para la regeneración de brotes de plantas de s. phureja. a tal fin se realizó un ensayo en el que se probaron diferentes concentraciones de los reguladores de crecimiento zeatina ribósido (zr, citoquinina) y ácido naftalenacético (ana, auxina) con los que se suplementó el medio cip-ms. en este primer ensayo de regeneración se evaluaron seis tratamientos con diferentes concentraciones, cada tratamiento constó de tres réplicas cada una con 20 explantes (tabla 1). diazgranados y chaparro: desarrollo de un sistema de regeneración... 9 2007 tabla 1. concentraciones de citoquinina (zr) y auxina (ana) empleadas en el primer ensayo de regeneración. tratamiento* zr (mg · l -1 ) ana (mg · l -1 ) t1 2,0 0,0 t2 2,0 0,04 t3 2,0 0,02 t4 2,5 0,0 t5 2,5 0,04 t6 2,5 0,02 *se adicionó ag3 a una concentración de 0,02 mg· l-1 en todos los tratamientos. zr: zeatina ribósido, ana: ácido naftalenacético, ag3: ácido giberélico. en la siguiente fase se escogió el tratamiento en el que mejores resultados de regeneración se observaron entre los seis tratamientos probados anteriormente y, bajo condiciones de cocultivo con a. tumefaciens, se evaluaron tres concentraciones diferentes de ácido giberélico (ag3): 0,02 mg· l -1; 0,05 mg· l-1 y 0,1 mg· l-1. cada tratamiento contó con siete repeticiones y cada repetición con 15 explantes. el medio de regeneración que mejores resultados arrojó en este ensayo fue complementado con 50 mg· l-1 de ácido ascórbico para evitar la oxidación del material. con este medio se realizó un segundo ensayo que permitió corroborar los resultados obtenidos en el primer ensayo, a partir de cual se pudo obtener una segunda población de plantas regeneradas co-cultivadas. en este segundo ensayo de regeneración se dividió el proceso en dos etapas con el fin de asegurar mayores porcentajes de regeneración. se partió de 180 explantes de entrenudo repartidos en 12 réplicas, cada una con 15 explantes. condiciones de regeneración los explantes se mantuvieron en frascos de vidrio con el sistema tapa-tapón que consiste en una tapa metálica con un orificio que se sella con un tapón de gasa y algodón, metodología recomendada por chaparro (1999). los tratamientos fueron almacenados en un cuarto de crecimiento bajo las normas de bioseguridad requeridas, a una temperatura de 20 ± 3 ºc y un fotoperíodo de 16/8 horas. cada tres semanas se transfirieron los explantes a medios de cultivo nuevos para evitar el agotamiento de los nutrientes y los reguladores de crecimiento. los tratamientos se evaluaron semanalmente respecto de las siguientes variables: número de explantes con callo, número de callos con regenerantes, porcentaje de oxidación y porcentaje de clorosis. cocultivo esta fase corresponde a las primeras etapas de los procesos de transferencia de genes a genomas vegetales. para el cocultivo se usó el microorganismo a. tumefaciens cepa lba4404 que contiene el plásmido residente pal4404, el cual fue transformado con el vector binario pnov022 (santos, 2003) que contiene la construcción quimérica p35s–ip–t35s—pubq–pmi–tnos (figura 1); esta cepa fue cedida por el departamento de agricultura de los estados unidos (usda). las condiciones del cocultivo se estandarizaron a partir de la metodología propuesta por franco (1995) para lograr la transformación de s. phureja. una vez obtenidos los explantes de entrenudos se transfirieron a una caja de petri con medio ms líquido suplementado con asetosiringona a una concentración de 20 mg· l-1 y una concentración bacteriana de 1:50 de a. tumefaciens, manteniéndolos en agitación continua por 30 minutos a temperatura ambiente (franco, 1995; chaparro, 1999). posteriormente, los explantes se secaron sobre papel filtro para luego colocarlos en el medio de regeneración que se complementó con el antibiótico cefatoxime a una concentración de 250 mg· l-1 a fin de inhibir el crecimiento a. tumefaciens en el medio de regeneración (brasileiro, 1998; dale y hampson, 1995). análisis estadístico el análisis de los datos se realizó mediante el paquete estadístico sas® mediante análisis de varianza de una sola vía y la prueba de diferenciación de medias de tukey. resultados y discusión obtención de explantes según estudios previos desarrollados por carvajal (2004) se determinó que el mejor tipo de explantes para ser utilizados en procesos de transformación del clon 1 eran los provenientes de entrenudos. en este estudio se pudo confirmar que los entrenudos figura 1. cassette de expresión ubicado en la región del t-dna del vector binario pnov022 de agrobacterium tumefaciens. agron. colomb. 25(1), 2007 10 son mucho más manejables y sufren menos daños durante la manipulación lo que permite lograr mejores resultados en los procesos de formación de callo. además, se encontró que la longitud de explantes más apropiada está entre 0,5 y 1 cm: si la longitud es mayor tienden a oxidarse y si es menor, la manipulación se hace difícil y se dañan fácilmente. cocultivo la concentración bacteriana de 1:50 (agrobacterium/medio ms) fue utilizada con muy buenos resultados debido a que, después del proceso de cocultivo, los explantes no mostraron daños de oxidación o clorosis, alteraciones frecuentes cuando las concentraciones de bacterias son altas. esta concentración posibilitó usar un periodo de cocultivo directo de los explantes con la bacteria de 30 minutos con agitación constante que no ocasionaba daño a los explantes, los cuales presentaban un aspecto sano y color verde claro. con base en estos resultados se estableció un protocolo sencillo sin recurrir a un período extra de cocultivo en medio sólido. se consideró la recomendación de carvajal (2004) de trabajar sólo con cocultivo líquido, puesto que observó que después de una fase de cocultivo sólido los explantes se afectan severamente por la presencia de a. tumefaciens perdiendo su viabilidad a los pocos días debido a altos porcentajes de oxidación y clorosis. ensayos de regeneración en esta etapa de la investigación se determinaron las concentraciones de reguladores de crecimiento (citoquinina: zeatina ribósido, zr; auxina: ácido naftalenacético, ana; ácido giberélico, ag3) a utilizar en el medio de regeneración cip-ms que permitieran obtener resultados significativos en cuanto la formación de callo, callos regenerados y número de regenerantes. primer ensayo de regeneración: efecto de zr y ana en la formación de callo. se tomaron como variables de evaluación la incidencia de oxidación y de clorosis, así como la formación de callo, las cuales se midieron en términos de porcentaje como el número de explantes que presentaron el efecto biológico (oxidación, clorosis, callogénesis) sobre el número de explantes totales sometidos al tratamiento (figura 2 y tabla1). la aparición de la clorosis en los explantes es un factor determinante en la pérdida de unidades experimentales por lo que su control es fundamental para asegurar el éxito del ensayo. según los análisis estadísticos no hubo diferencias significativas entre los tratamientos evaluados. sin embargo, son notorias las diferencias en los porcentajes de incidencia de clorosis entre los tratamientos: en el t1 se perdió el 10% de los explantes, mientras que en el t3 no se observó pérdida de unidades experimentales por esta causa. así, la ausencia de ana en el medio de cultivo (t1 y t4) aumenta los porcentajes de clorosis mientras que a mayor concentración de ana la clorosis disminuye (t2 y t5) (figura 3 y tabla 1). ello se puede deber a que ana induce la proliferación celular y la elongación de las células vegetales (azcón-bieto y talón, 1993; kamara-keita, 2001), lo que permite una mejor absorción de los nutrientes por parte del explante y una consecuente reducción de la clorosis. figura 2. apariencia de callos con regenerantes de s. phureja obtenidos en el tratamiento t1 (2,0 mg· l-1 de zr). diazgranados y chaparro: desarrollo de un sistema de regeneración... 11 2007 en todos los tratamientos evaluados en este ensayo se observaron diferentes niveles de oxidación: el t1 presentó el mayor nivel de oxidación con 73,68% en comparación con el t2 que presentó un nivel de oxidación de 26,31%, el menor entre los tratamientos (figura 4). los tratamientos t1 y t2 tienen la misma concentración de zr pero difieren en la concentración de ana (tabla 1): el t1, que no tenía esta hormona en el medio de cultivo, presentó el porcentaje más alto de oxidación de todo el ensayo, lo que permitiría proponer que la presencia de ana en el medio juega un papel importante en cuanto a la disminución de la oxidación en los explantes. esto se puede deber a la acción que esta auxina ejerce sobre las células vegetales que favorece la regeneración del tejido vascular (salisbury y ross, 1992; booker et al., 2003). adicionalmente, se observó que una concentración alta de zr ayuda a disminuir el porcentaje de oxidación, como en los tratamientos 4, 5 y 6. en los tratamientos t3 y t4 se observó un porcentaje de oxidación similar, alrededor del 55%, pese a que las concentraciones de las dos hormonas empleadas en los tratamientos eran diferentes (figura 4 y tabla 1): esto confirma que la interacción entre zr y ana influye directamente en la respuesta de los tejidos vegetales. en las plantas las hormonas no actúan independientemente, siendo eficaces a concentraciones internas muy bajas cercanas a 1µm (salisbury y ross, 1992). en el análisis estadístico de la variable ‘formación de callo’ se encontró que el t3 difiere significativamente del resto de los tratamientos con un porcentaje de formación de callo de 80%, mientras que el t2 presentó 55%, el segundo porcentaje más alto. como se observa en la figura 5, t1 y t4, que carecían de ana en el medio de cultivo, presentaron los porcentajes más bajos en formación de callo, mientras que los tratamientos t5 y t6 que tenían una concentración de zr alta presentaron también disminución de la callogénesis. con base en lo anterior se puede inferir que el aumento de la concentración de ana en el medio de cultivo contribuye a la formación de callo por un efecto fisiológico favorable para la diferenciación y la división celular; así mismo, que el efecto del ana es más notorio que el producido por la zr (azconbieto y talon, 1993; ferreira y kieber, 2005). en la figura 5 y la tabla 1 se puede notar que una concentración mayor de zr, independientemente de la concentración de ana usada, no contribuye a la diferenciación del explante en callo. así, la concentración de 2,5 mg· l-1 de zr logró un promedio de 9% de figura 3. porcentaje de clorosis en los seis tratamientos del primer ensayo. cada tratamiento constó de tres réplicas, cada una con 20 explantes. tratamientos aplicados [en mg · l-1]: t1 (2,0 zr), t2 (2,0 zr + 0,04 ana), t3 (2,0 zr + 0,02 ana), t4 (2,5 zr), t5 (2,5 zr + 0,04 ana), t6 (2,5 zr + 0,02 ana). figura 4. porcentaje de oxidación en los seis tratamientos del primer ensayo. cada tratamiento constó de tres réplicas, cada una con 20 explantes. figura 5. porcentaje de callo formado en los tres tratamientos con ácido giberélico. cada tratamiento constó de siete repeticiones, cada una con 15 explantes. in c id e n c ia d e c lo ro s is ( % ) in c id e n c ia d e o x id a c ió n ( % ) tratamientos tratamientos tratamientos f o rm a c ió n d e c a ll o ( % ) agron. colomb. 25(1), 2007 12 formación de callo en los tratamientos en que fue empleada, mientras que una concentración de zr menor aumentó la formación de callo en 11,3% en promedio. este fenómeno se puede deber a que se requiere de un balance apropiado entre auxinas y citoquininas, como reguladores de crecimiento, para que la formación de callo tenga lugar; así mismo, concentraciones altas de auxinas favorecen la formación y el vigor de los callos (roca et al., 1993). teniendo en cuenta los resultados de las variables evaluadas se concluye que, bajo las condiciones de este ensayo, el tratamiento t2 con una concentración de 2 mg· l-1 de zr y 0,04 mg· l-1 de ana es el más promisorio de los tratamientos para el proceso de regeneración de explantes de s. phureja, ya que presentó la máxima formación de callo sin pérdidas ocasionadas por clorosis, presentando en conjunto mejores características que los otros tratamientos evaluados. efecto del ag3 en la regeneración. se seleccionó el mejor tratamiento resultante del ensayo anterior (t2: 2,0 mg· l-1 de zr y 0,04 mg· l-1 de ana) y se combinó con tres concentraciones diferentes de ag3 (0,02, 0,05 y 0,1 mg· l-1) para evaluar su acción sobre los explantes en la formación de regenerantes (figura 6). se tomaron en cuenta las siguientes variables: ‘porcentaje de explantes con callo’ y ‘número de callos con regenerantes’ (francis y sorrell, 2000), así como montoya y peña (2005) encontraron que el ag3 cumple un papel importante en la regeneración de plántulas a partir de callos, lo cual fue comprobado en esta investigación. según los análisis estadísticos, se presentaron diferencias significativas entre los tratamientos respecto del porcentaje de explantes que formaron callo; así, la variación de la concentración de ag3 influyó en la generación de callos a partir de los explantes sembrados, independientemente de las concentraciones de zr y ana presentes en el medio. la menor concentración de ag3 (0,02 mg· l-1) permitió el mayor porcentaje de formación de callo con 87,5%; con 0,1 mg· l-1 ag3 presentó 67% y con 0,05 mg· l-1 ag3 alcanzó 57% (figura 6). las giberelinas son moléculas muy activas que con pocos microgramos, e incluso con nanogramos, son capaces de inducir distintos efectos fisiológicos (azcón-bieto y talón, 1993); es posible que por esta razón, y también por interacción con los otros factores de crecimiento, sólo se necesito una concentración baja para contribuir a la formación de callo debido a su capacidad de inducir la división celular. figura 6. porcentaje de callo formado en los tres tratamientos con ácido giberélico. cada tratamiento constó de siete repeticiones, cada una con 15 explantes. figura 7. porcentaje de regeneración en los tratamientos del segundo ensayo. se evaluaron tres tratamientos, cada tratamiento con siete repeticiones y cada una con 15 explantes. con respecto a la variable ‘callos con regenerantes’, es decir formación de callo, no se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos. no obstante, los tratamientos 0,02 y 0,1 mg· l-1 ag3 presentaron en promedio casi 20% más de callos con regenerantes. como se observa en la figura 7, tanto el aumento como la disminución de la concentración de ag3 influyó en el aumento de callos con regenerantes. esto se debe a la capacidad de las giberelinas de actuar directamente sobre el ciclo celular induciendo a las células a sintetizar dna, facilitando así la división celular específicamente en los meristemos subapicales, lo que influye directamente sobre el crecimiento y elongación de tallos (azcón-bieto y talón, 1993). en este ensayo se encontró 48,6% de regeneración de callo en el tratamiento con 0,02 mg· l-1 ag3 , 33% en el tratamiento con 0,05 mg· l-1 ag3 y 49% en el tratamiento con 0,1 mg· l -1 ag3; como se observa el último tratamiento obtuvo la mayor formación de regenerantes por callo, pero evaluando los porcentaje de formación de callo el tratamiento que reúne mejores resultados es el tratamiento t1 con 0,02 mg· l-1 f o rm a c ió n d e c a ll o ( % ) 0,02 0,05 0,1 ag3 (mg · l -1 ) 0,02 0,05 0,1 ag3 (mg · l -1 ) r e g e n e ra c ió n ( % ) diazgranados y chaparro: desarrollo de un sistema de regeneración... 13 2007 ag3. de lo anterior se puede deducir que una proporción de hormonas zr:ana:ag3 de 100:2:1 resulta apropiada para la formación de regenerantes bajo estas condiciones (figura 2). este ensayo permitió obtener 520 regenerantes. segundo ensayo de regeneración. el segundo ensayo se dividió en dos fases con el fin de asegurar mayores porcentajes de regeneración. la primera fue la fase de formación de callo que se prolongó a lo largo de cuatro semanas en las cuales se evaluaron las variables ‘formación de callo’, ‘porcentaje de clorosis’ y ‘porcentaje de oxidación’. se partió con 180 explantes de entrenudo repartidos en 12 réplicas, cada una con 15 explantes. del total de explantes utilizados, 3,3% presentó clorosis y se perdieron por esta causa; 13,8% de explantes sufrió oxidación y de éstos 9,4% murieron, mientras que los demás explantes que presentaron oxidación se recuperaron (figuras 8 y 9). de los 180 explantes iniciales 157 sobrevivieron y presentaron formación de callo en muy buen estado, observándose 87,2% de formación de callo. la formación de callo comenzó a principios de la semana dos, durante la semana tres aumentó y en la semana cuatro se observaron los primeros brotes. la segunda etapa del ensayo fue la fase de obtención de regenerantes; para ello se usaron tres réplicas cada una con 10 callos escogidos entre los 157 obtenidos en la primera etapa. esta segunda etapa se prolongó por 15 semanas más, durante las cuales se evaluaron las variables ‘oxidación’, ‘número de callos con regenerantes’ y ‘número de regenerantes por réplica’. con respecto al porcentaje de oxidación observado en este ensayo se encontró que en la semana cero fue de 10% y fue aumentando progresivamente hasta alcanzar 100% de oxidación en el total de los explantes. el punto máximo de oxidación se dio en la semana 7 y se mantuvo hasta finalizar el ensayo en la semana 15, pero la oxidación que se presentó fue leve, lo cual contribuyó a que el desarrollo de los regenerantes no se viera afectado. el número de callos que presentaron regenerantes fue aumentando paulatinamente. como se observa en la figura 10, desde el primer momento la réplica tres mostró mayor número de callos con regenerantes a lo largo de todo el proceso; así mismo, a partir de la semana 11 todos los callos del ensayo presentaron formación de regenerantes aunque el número de regenerantes por callo varió. el número de regenerantes por réplica fue incrementándose progresivamente cada semana a partir de la semana cero, como se observa en la figura 11, tendencia que presentó una estabilización entre las semanas 11 a 13, reactivándose a partir de la semana 14 cuando el aumento fue casi del doble en la formación de regenerantes (figura 11). al finalizar la semana 15 se observaron un total de 457 regenerantes obtenidos a partir de 30 explantes colocados inicialmente; así, el promedio de regenerantes por callo fue de 15,2 ± 3,1. de acuerdo con lo reportado por ducreux et al. (2005), el número de regenerantes por callo fue de 4 ± 3,3 utilizando entrenudos. según estos resultados el sistema de regeneración reportado en esta investigación es más eficiente. se puede afirmar que dividiendo el proceso en dos etapas se hace más eficiente el sistema de regeneración, ya que se asegura que todos los explantes que pasan a la segunda etapa ya presentan formación de callo. figura 8. porcentajes del estado de los explantes durante la primera etapa del proceso de regeneración del segundo ensayo. se partió de 180 explantes de entrenudo repartidos en 12 réplicas, cada una con 15 explantes, utilizando en el medio una proporción zr:ana:ag3 de 100:2:1. figura 9. porcentajes de los explantes que murieron por clorosis o por oxidación en la primera etapa del proceso de regeneración del segundo ensayo. se partió de 180 explantes de entrenudo repartidos en 12 réplicas, cada una con 15 explantes, utilizando en el medio una proporción zr:ana:ag3 de 100:2:1. agron. colomb. 25(1), 2007 14 conclusiones se optimizó el sistema para la regeneración de plantas de solanum phureja mediante el desarrollo de un medio de regeneración con un balance adecuado de los reguladores de crecimiento zr, ana y ag3 en una proporción 100:2:1, en condiciones de temperatura de 21 ± 3°c, humedad relativa de 65% y fotoperíodo 16/8. el porcentaje de formación de callos mediante la utilización del medio reportado fue de 87,6% en el primer ensayo y 87,2% en el segundo ensayo, mientras que el porcentaje de regeneración fue de 48,6% en el primer ensayo y de 100% sobre los callos seleccionados en el segundo ensayo, lo que demuestra la efectividad del procedimiento en dos fases para la obtención de plántulas regeneradas. estos resultados favorecen estudios posteriores de transformación de plantas, pues la formación de callos es uno de los principales factores que influyen en dicho proceso y tradicionalmente ha sido un limitante. el tipo de explante, la calidad y el origen del mismo tienen efectos notorios en los procesos de regeneración, lo que se manifiesta en la obtención de un material vegetal con muy buenas características fenotípicas, disminuyendo las pérdidas por clorosis temprana y los efectos letales de la oxidación. agradecimientos los autores expresan su agradecimiento por la financiación de la investigación y su apoyo al centro virtual de investigación de la cadena agroalimentaria de la papa (cevipapa) y a la universidad nacional de colombia, en especial al departamento de biología, facultad de ciencias, sede bogotá y al grupo de ingeniería genética de plantas de la universidad nacional de colombia (igp-un). literatura citada akbar a. y a. hakoomat. 2004. effect of culture medium in potato. biotechnology 3(2), 187-193. azcón-bieto, j. y m. talón. 1993. fisiología y bioquímica vegetal. editorial mcgraw-hill interamericana, nueva york. pp. 285-326. beaujean, a., r. sangwan, a. lecardonnel y b.s. sangwan-norreel. 1998. agrobaterium-mediated transformation of three economically important potato cultivars using sliced internodal explants: an efficient protocol of transformation. j. exptl. bot. 49(326), 1589-1595. booker, j., s. chatfield y o. leyser. 2003. auxin acts in xylem-associated or medullary cells to mediate apical dominance. plant cell 15, 495-507. brasileiro, a. 1998. co-cultura com linhagens desarmadas de agrobacterium. pp. 111-125. en: brasileiro, a. y v. carneiro (eds.). manual de transformação genética de plantas. embrapa-spi/ embrapa-cenagen, brasilia. 310 p. carvajal, d. 2004. estudios orientados a la transformación de papa criolla (solanum phureja) mediada por agrobacterium tumefaciens. trabajo de grado. departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. 65 p. centro virtual de investigación de la cadena de la papa (cevipapa). 2005. tres nuevas variedades de papa criolla gracias a los desarrollos en genética. en: http://www.cevipapa.org.co/news. php?id=102. 1 p.; consulta: junio 2006. chaparro, a. 1999. efeitos pleiotrópicos em plantas transgénicas de batata (solanum tuberosum l.) cv. bintje associados à expressão da leghemoglobina de soja no interior dos cloroplastos. tese (doutor em agronomia, área de concentração: genética e melhoramento de plantas). escola superior de agricultura “luiz de queiroz”, universidade de são paulo, são paulo. 103 p. dale, p. y k. hampson. 1995. an assessment of morphogenic and transformation efficiency in a range of varieties of potato (solanum tuberosum l.) euphytica 85, 101-108. ducreux, l., w. morris, m. taylor y s. millam. 2005. agrobacterium mediated transformation of solanum phureja. plant cell rep. 24,10-14. figura 10. número de callos que presentaron regenerantes durante la segunda etapa del proceso de regeneración del segundo ensayo. se partió de 180 explantes de entrenudo repartidos en 12 réplicas, cada una con 15 explantes, utilizando la proporción zr: ana: ag3 a 100: 2:1. figura 11. número de regenerantes obtenidos por réplica durante la segunda etapa del proceso de regeneración del ensayo dos. se partió de 180 explantes de entrenudo repartidos en doce replicas, cada una con 15 explantes, utilizando en el medio una proporción zr:ana:ag3 de 100:2:1. diazgranados y chaparro: desarrollo de un sistema de regeneración... 15 2007 fao. 2001. tratado internacional sobre los recursos fitogenéticos para la alimentación y la agricultura. departamento de agricultura. en: organización de las naciones unidas para la alimentación y la agricultura, ftp://ext-ftp.fao.org/ag/cgrfa/it/ itpgrs.pdf. 27 p.; consulta: junio 2006. ferreira, f. y j. kieber. 2005. cytokinin signaling. current opinion plant biol. 8, 518-525. francis, d. y d. sorrell. 2000. the interface between the cell cycle and plant growth regulators: a mini review. plant growth regulat. 33, 1-12. franco, l. 1995. obtención de plantas transgénicas de solanum phureja variedad ‘yema de huevo’ (papa criolla) transformadas con el gen de la proteína de la cápside del virus del enrollamiento de la hoja de papa -plrv-. tesis de magíster en bioquímica. facultad de ciencias facultad de medicina, universidad nacional de colombia, bogotá. 104 p. ghislain, m. y d. zhang 2001. genetic diversity analysis in a cultivated andean potato, s. phureja juz. et buck. program 2. perú. 8 p. kamara-keitça, a. 2001. nutrición, regulación del crecimiento y desarrollo vegetal. intrakam, s.a. de c.v. buenavista. pp. 3-14. lópez, a. y e. espitia. 2000. plagas y beneficios en el cultivo de la papa en colombia. corpoica, bogotá. 35 p. montoya, d. y j. peña. 2005. estudios orientados al mejoramiento de las técnicas de regeneración en papa criolla solanum phureja. trabajo de grado, facultad de agronomía, universidad del tolima, ibagué. 46 p. murashige, t. y f. skog. 1962. a revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 473-497. porras, p. 2000. guía para la papa criolla. clon 1. en: papas colombianas con el mejor entorno ambiental, 2 edición. fedepapa, bogotá. pp. 44-47, 65-69. roca, w., l. mruginski, r. linz y r. jarret. 1993. regeneración de plantas en el cultivo de tejidos. cultivo de tejidos en la agricultura. primera edición. publicaciones ciat, cali. pp. 143-157. salisbury, f. y c. ross. 1992. fisiología vegetal. primera edición. grupo editorial iberoamericana, madrid. pp. 395-435. santos f. 2003. transformación de agrobacterium tumefaciens cepa lba4404 con el vector binario pnov022, selección in vitro y caracterización molecular. trabajo de grado. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 46 p. slater, a. y n. scott y m. fowler. 2003. plant biotechnology: the genetic manipulation of plants. plant tissue cult. 26, 35-56. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen el presente experimento, conducido a escala piloto, evaluó algunas técnicas de filtración en múltiples etapas (fime) para mejorar la calidad de agua en sistemas de riego con el fin de disminuir el riesgo de obturación en los emisores de riego localizado de alta frecuencia (rlaf). cuatro configuraciones fime fueron estudiadas en términos de su efecto sobre algunos parámetros fisicoquímicos y microbiológicos del agua que inciden en la obturación de los emisores de riego. el efluente de cada una de dichas tecnologías alimentó cuatro tipos de sistemas rlaf. de acuerdo con los resultados, el filtro lento de arena mostró el mejor desempeño, mientras que el filtro de anillos tuvo el comportamiento más deficiente, presentando parámetros de calidad de agua con riesgo medio de obturación. habiendo llegado al punto de uniformidad de irrigación mínima admisible después de 4,7 meses de operación, los goteros lyn y autocompensado alcanzaron los mejores tiempos de riego. se propone una matriz preliminar de selección de tecnología, que define el esquema fime-rlaf en función del tiempo de operación de riego y la calidad del agua cruda. se identificó la necesidad de profundizar en la medición del tamaño de partículas como posible causa de obturación de los emisores. with the aim of reducing clogging risk in the emitters of localized high-frequency irrigation systems (lhfi), the present experiment, conducted at a pilot scale, evaluated the performance of a series of multi-stage filtration technologies (msf) in improving irrigation water quality. four msf configurations were evaluated in terms of their effect on a series of water physicochemical and microbiological factors that affect emitter clogging. the effluent resulting from the application of each of these technologies fed four types of lhfi systems. the results point at slow sand filtration as the best msf configuration. in contrast, by producing medium clogging risk water quality parameters, ring filtration exhibited the weakest performance. by reaching minimum admissible irrigation uniformity after 4.7 months, lyn and self-compensated drip systems showed the best irrigation times. we propose a preliminary msf-lhfi scheme selection matrix based on time of irrigation operation and raw water quality. the need was seen to develop further studies on particle size as a probable emitter clogging factor. key words: irrigation water quality, localized high-frequency irrigation, clogging risk, irrigation uniformity coefficient. palabras clave: calidad de agua para riego, riego localizado de alta frecuencia, riesgo de obturación, coeficiente de uniformidad de riego. fecha de recepción: 11 de junio de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 universidad del valle, facultad de ingeniería, instituto cinara, cali (colombia). 2 autor de correspondencia. luisanc@univalle.edu.co agronomía colombiana 27(3), 407-415, 2009 uniformidad de riego, la cual está relacionada de manera directa con la uniformidad de producción y el crecimiento de las plantas (te velde, 2001; andersson, 2005). investigadores como puig-bargués et al. (2005) mencionan que los sistemas de riego localizado son muy exigentes en calidad de agua, por lo cual el agua de riego debe tratarse antes de ser distribuida para disminuir el riesgo de obturación. otros autores como nakayama y bucks (1986) y pizarro (1996) han planteado diferentes parámetros para la calidad del agua en sistemas de riego, con el fin de desuelos, fertilización y manejo de aguas mejoramiento de la calidad del agua de riego por filtración en múltiples etapas (fime) improving irrigation water quality through multi-stage filtration (msf) luis darío sánchez1, 2, jorge latorre1 y viviana valencia-zuluaga1 introducción el riego localizado de alta frecuencia (rlaf) es un método eficiente por sus características de aplicación localizada del agua y alta frecuencia (pizarro, 1996; noble, 2007). el principal problema de los sistemas rlaf es la obturación progresiva de los emisores (capra y scicolone, 2007; goyal y ramírez, 2007) debido a la presencia de sustancias de origen físico, químico y microbiológico en el agua (nakayama y bucks, 1986); este problema está asociado a las características propias de la tecnología: pequeños diámetros de emisión que son necesarios para garantizar bajos caudales (menores a 150 l h-1) y la obturación de los emisores que afecta la 408 agron. colomb. 27(3) 2009 terminar el riesgo de obturación en riego localizado. los parámetros y los valores de referencia requeridos para disminuir el riesgo se presentan en la tab. 1. el tratamiento de agua para riego localizado en los distritos de riego en colombia se lleva a cabo a nivel centralizado y a nivel predial o individual. en los sistemas centralizados se cuenta con infraestructuras de pre-tratamiento, existiendo captación, aducción, sedimentación, conducción, almacenamiento y distribución; esto convierte el mejoramiento de la calidad del agua de riego en una responsabilidad individual en el predio. tapia y osorio (1999) presentan una guía con tratamientos convencionales para el mejoramiento de la calidad de agua para riego, donde se indica el tipo de filtro (filtro de anillos, de mallas, de grava e hidrociclones) según la fuente hídrica por utilizar para el sistema de riego. existe una tecnología empleada con éxito para el tratamiento de agua de consumo humano, la cual se ha visto con potencial para ser usada en sistemas de riego localizado. esa tecnología es la fime, que consiste en una combinación de la filtración en gravas y la filtración lenta en arena que permite el tratamiento de agua con considerables niveles de contaminación (galvis et al., 1999). este método de tratamiento puede ser operado y mantenido por personal con bajos niveles de escolaridad. la fime puede generar beneficios sociales y económicos al pensar en ella con fines de uso combinado (suministro de agua potable y agua para riego) a nivel centralizado (sánchez et al., 2007); básicamente los costos de construcción varían entre us$27 y us$46 por persona, representando entre 25 y 40% de los costos totales de los sistemas de abastecimiento de agua, mientras que los costos de operación y mantenimiento (excluyendo el soporte) pueden variar entre us$1,3 y 4,1 centavos por persona a la semana, lo cual parece accesible para una persona que vive con menos de un dólar por día (sánchez et al., 2007). el estudio desarrollado a escala piloto evaluó comparativamente la tecnología de filtración en múltiples etapas (fime) para mejorar la calidad de agua en sistemas de riego, con el fin de disminuir el riesgo de obturación en los emisores de sistemas de riego localizado de alta frecuencia (rlaf). se estudió la eficiencia de remoción de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos que inciden en la obturación de los emisores de riego localizado, en cuatro sistemas de tratamiento de agua (tres configuraciones fime y un sistema de filtrado convencional, fc). adicionalmente, se evaluó el comportamiento hidráulico y la influencia de la calidad del agua efluente de los sistemas de tratamiento en cuatro módulos de parcelas de riego, cada uno con cuatro tipos de sistemas rlaf. las variables de observación fueron de dos tipos: 1) de calidad de agua (para la evaluación de los sistemas de tratamiento) y 2) uniformidad de riego, para los sistemas rlaf. materiales y métodos las unidades piloto de tratamiento de agua y de sistemas de riego se instalaron y operaron en la estación de investigación y transferencia del instituto cinara, ubicada en predios de la planta de tratamiento de agua potable de emcali e.i.c. e.s.p. en puerto mallarino, en la ciudad de cali, colombia. las configuraciones de tratamiento operaron con agua del río cauca y fueron las siguientes: 1. filtro grueso dinámico + filtro grueso ascendente en capas (fgdi + fgac). 2. filtro grueso dinámico + filtros gruesos ascententes en serie (fgdi + fgas2). tabla 1. parámetros de calidad de agua para evaluar el riesgo por obturación en sistemas rlaf. parámetro unidad riesgo bajo medio alto físico sólidos suspendidos totales (sst) mg l-1 < 50 50 100 > 100 químico ph < 7,0 7,0 8,0 > 8,0 sólidos disueltos (sd) mg l-1 < 500 500 2.000 > 2.000 manganeso (mn) mg l-1 < 0,1 0,1 1,5 > 1,5 hierro (fe) mg l-1 < 0,1 0,1 1,5 > 1,5 biológico mesófilos ufc/100 ml-1 < 1.106 1.106 5.106 > 5.106 fuente: nakayama y bucks (1986). 4092009 sánchez, latorre y valencia-zuluaga: mejoramiento de la calidad del agua de riego por filtración en múltiples etapas (fime) 3. filtro grueso dinámico + filtro grueso ascendente en capas + filtro lento en arena (fgdi + fgac + fla). 4. filtro grueso dinámico + filtro convencional de anillos (fgdi + fc). estos tratamientos operaron de forma continua, y sus efluentes se condujeron a tanques de almacenamiento que alimentaron cuatro módulos de parcelas de riego, cada uno con cuatro sistemas rlaf, correspondientes a: microjet, gotero lyn, gotero autocompensado, y cinta de riego (fig. 1). cabe anotar que no se contó con un cultivo asociado al sistema de riego, puesto que se pretendía estudiar el impacto de la calidad del agua en la uniformidad de aplicación del caudal vertido por los emisores, mas no en el suelo ni en la planta. la frecuencia de muestreo para los parámetros de calidad de agua fue de dos veces por día, considerando como puntos de muestreo el afluente y el efluente de las cuatro configuraciones de tratamiento. los parámetros medidos fueron: sólidos suspendidos totales (sst), sólidos disueltos (sd), ph, hierro total (fe), manganeso (mn) y mesófilos. estos parámetros fueron determinados según las técnicas establecidas por apha-awwa-wpcf (2005). el parámetro de seguimiento evaluado en las redes de riego localizado fue el caudal vertido por los emisores, para los cuales se determinó el coeficiente de uniformidad (cu), mediante la ecuación (1) y utilizada por fontela et al. (2002), liotta (2006) y patel y rajput (2007): 100%25 x q q cu a (1) donde: cu: coeficiente de uniformidad de riego (%). q25: caudal medio del 25% de los emisores que reciben menos caudal en la prueba (l h-1). qa: caudal medio de los emisores evaluados en la prueba de campo (l h-1). las parcelas de riego operaron en forma continua, y el criterio para determinar la finalización de las mediciones en una parcela de riego fue el descenso del cu por debajo del nivel tecnológico del emisor. el valor de referencia definido en esta investigación para el cu, según el tipo de emisor, fue el siguiente (pizarro, 1996; goyal y ramírez, 2007): a) microjet, gotero lyn y el gotero autocompensado: 80%, y b) cinta de riego: 75%. la obturación de los emisores se definió midiendo el caudal en los emisores con una frecuencia diaria. el diámetro y la cantidad de emisores aforados en cada tipo de sistema rlaf evaluado se presentan en la tab. 2. las mediciones se realizaron en dos periodos de tiempo diferentes para poder obtener un buen aforo de los caudales en los emisores de cada parcela de riego. en el primer periodo se trabajó con las configuraciones fgdi + fgac y fgdi + fgas2, mientras que en el segundo periodo se trabajó con las configuraciones fgdi + fgac + fla y fgdi + fc. debido a que no se pudieron estudiar simultáneamicrojet gotero fgac almacenamiento lyn gotero autocompensado cinta de riego microjet gotero fgas1 fgas2 almacenamiento lyn entrada agua cruda fgdi gotero autocompensado cinta de riego microjet gotero fgac fla almacenamiento lyn gotero autocompensado cinta de riego microjet gotero fc almacenamiento lyn gotero autocompensado cinta de riego figura 1. líneas piloto de tratamiento y parcelas de riego. fgdi, filtro grueso dinámico; fgac, filtro grueso ascendente en capas; fgas, filtros gruesos ascententes en serie; fla, filtro lento en arena; fc, filtro convencional de anillos. 410 agron. colomb. 27(3) 2009 mente las cuatro configuraciones fime-rlaf, se analizó estadísticamente la diferencia en la calidad del agua cruda que alimentó a cada par de configuraciones fime-rlaf, en los dos periodos, en especial para los parámetros que mostraron las mayores diferencias, como fue el caso de los sst, fe y mesófilos. el contraste de las hipótesis se realizó comparando el efecto del valor medio de los parámetros medidos en el agua cruda en los dos periodos, utilizando la prueba paramétrica t student y la prueba no paramétrica de kolmogorov-smirnof, con un nivel de confiabilidad de 95%. posteriormente, la calidad del agua efluente de cada sistema de tratamiento se sometió a un análisis de covarianza (ancova), el cual analiza los resultados y los compara teniendo en cuenta las diferencias de calidad de agua que se tuvieron en el afluente de los sistemas de tratamiento. resultados y discusión en la tab. 3 se presentan los resultados de la calidad del agua cruda para los dos periodos de riego, considerando solo los parámetros que inciden en la obturación de los sistemas de riego. para analizar las configuraciones de los sistemas de tratamiento se compararon inicialmente las aguas crudas que los alimentaron, porque no se pudieron operar los cuatro sistemas al mismo tiempo. la comparación de las medias en el agua cruda mediante las pruebas t student y kolmogorov-smirnof arrojó resultados similares: la primera prueba mostró que las aguas crudas fueron diferentes en cuanto a los parámetros de fe y mesófilos, y la segunda indicó que además de estos dos parámetros, en términos de sst las aguas tampoco fueron estadísticamente iguales. dado que la prueba t asume que la muestra proviene de una población con distribución normal, se realizó la prueba de bondad de ajuste para las variables medidas en el agua cruda en cada uno de los dos periodos. esta prueba indicó que la única variable que no proviene de una distribución normal, con p≤0,05, fue la variable sst medida en el agua cruda que abasteció las tecnologías fgdi + fgac + fla y fgdi + fc. tabla 2. emisores aforados según sistema de riego. técnica de riego tamaño de orificio del emisor ( m) no. emisores totales por parcela (población) no. emisores aforados (muestra)a b microjet 74 10 10 gotero lyn 130 120 120 gotero autocom-pensado 130 120 120 cinta de riego 74 700 70 a el método de aforo en cada emisor fue el volumétrico. b en la metodología usada por fontela et al. (2002) y liotta (2006) se aforan 16 emisores en cada módulo de riego, independientemente del tamaño del área irrigada. en este caso se está aforando un número mayor de emisores incluso en el caso de la cinta de riego. tabla 3. variación de calidad de agua en agua cruda, periodo i y ii de riego. parámetro/periodo fgdi + fgac fgdi + fgas2 fgdi + fgac + fla fgdi + fc sst (mg l-1) mín 58 37 máx 748 691 media 209,3 158,9 ds 160,6 121,9 ph (unidades) mín 6,31 6,65 máx 7,37 7,82 sd (mg l-1) mín 32 83 máx 226 160 media 114,9 122,1 ds 47 28,2 mn (mg l-1) mín 0,002 0,010 máx 0,921 0,020 media 0,099 0,014 ds 0,239 0,005 fe (mg l-1) mín 0,49 0,10 máx 2,89 1,75 media 1,68 0,66 ds 0,62 0,49 mesófilos (unidades log) mín 5,75 5,65 máx 6,95 6,49 media 6,14 6,50 ds 0,22 0,35 sd, desviación estándar; fgdi, filtro grueso dinámico; fgac, filtro grueso ascendente en capas; fgas2, filtros gruesos ascententes en serie; fla, filtro lento en arena; fc, filtro convencional de anillos. debido a que las pruebas estadísticas indicaron que las aguas crudas de los dos periodos fueron estadísticamente diferentes para fe, mesófilos y sst, entonces fue necesario realizar un análisis de covarianza para cada parámetro (que incluye los valores medidos en las aguas crudas como covariable) con el fin de comparar el comportamiento de los efluentes de las cuatro tecnologías de tratamiento en su conjunto, considerando el efecto de la no aplicación simultánea del agua cruda. este ancova no se pudo realizar para los sst ya que se demostró estadísticamente que los datos no tenían una distribución normal. 4112009 sánchez, latorre y valencia-zuluaga: mejoramiento de la calidad del agua de riego por filtración en múltiples etapas (fime) comportamiento y remoción de parámetros asociados a la obturación de emisores de riego en los sistemas de tratamiento el comportamiento del agua tratada para los dos periodos se sintetiza en la tab. 4, considerando los seis parámetros de calidad de agua que inciden en la obturación de los emisores de riego; se muestran los resultados de la media, mediana y desviación estándar obtenidas del análisis estadístico para cada uno de los parámetros de calidad de agua, medidos en los efluentes de cada uno de los sistemas de tratamiento evaluados. según los resultados del ancova, en la tab. 4 se clasifica el efluente de cada tecnología de tratamiento de agua según dos códigos: uno numérico y otro de colores, para identificar el desempeño de cada una de las cuatro configuraciones en la remoción de los parámetros de calidad de agua. el código numérico jerarquiza las tecnologías del 1 al 4, siendo 1 el mejor tratamiento y 4 el peor, según la calidad de los efluentes proporcionados. este código numérico no aplica cuando los supuestos estadísticos no permitieron la evaluación de los cuatro tratamientos en su conjunto (como en el caso de los sst) o cuando todas las tecnologías mostraron un desempeño igual (en el caso del ph, sd y mn). el código de colores se representa al final de la tab. 4. para asignar el código de colores se tuvo en cuenta el nivel de riesgo de obturación definido por cada parámetro de tabla 4. tecnologías de tratamiento frente al riesgo de obturación por parámetros de calidad de agua. sistemas de tratamiento de agua parámetros de calidad de agua t1 fgdi+fgac t2 fgdi+fgas1+fgas2 t3 fgdi+fgac+fla t4 fgdi+fc sólidos suspendidos totales (mg l-1) na na na na media 60,1 41,3 6,4 58,2 mediana 16,0 16,8 2,0 42,7 ds 68,9 60,6 15,8 66,9 ph (unidad) na na na na media mediana 7,15 7,16 7,34 7,11 ds sólidos disueltos (mg l-1) na na na na media 97,0 85,4 81,1 113,6 mediana 98,5 92,0 69,5 100,0 ds 44,1 39,5 32,1 56,7 manganeso (mg l-1) na na na na media 0,021 0,019 0,004 0,013 mediana 0,005 0,004 0,003 0,006 ds 0,042 0,034 0,003 0,014 hierro (mg l-1) 1 4 2 3 media 0,14 0,57 0,15 0,53 mediana 0,40 0,40 0,03 0,31 ds 0,28 0,29 0,15 0,47 mesófilos (log/100ml) 2 3 1 4 media 5,42 5,41 3,98 5,93 mediana 5,63 5,52 3,87 5,92 ds 0,40 0,40 0,52 0,53 convenciones numéricas: del 1 al 4 siendo 1 el mejor tratamiento y 4 el peor. ds, desviación estándar. na, no aplica. nota: no aplica cuando los supuestos estadísticos no permitieron la evaluación de los cuatro tratamientos en conjunto o cuando todas las tecnologías son iguales. fgdi, filtro grueso dinámico; fgac, filtro grueso ascendente en capas; fgas2, filtros gruesos ascententes en serie; fla, filtro lento en arena; fc, filtro convencional de anillos. código de colores: riesgo de obturación bajo-bajo riesgo de obturación bajo-medio riesgo de obturación medio 412 agron. colomb. 27(3) 2009 calidad de agua que afecta la obturación del sistema de riego según la tab. 1, considerando la media y la mediana, además de la igualdad estadística entre tratamientos. la tab. 4 indica que la configuración fgdi + fgac + fla mostró el mejor desempeño, siendo esta la más eficiente y, por tanto, la que produjo efluentes con menor riesgo de obturación. las configuraciones fgdi + fgac y fgdi + fgas2 son similares y presentan un buen desempeño en cuanto al riesgo de obturación, pero no mejores que fgdi + fgac + fla; solo en el parámetro de fe la configuración fgdi + fgac + fla fue igualada estadísticamente por el tren de tratamiento fgdi + fgac. de otro lado, fgdi + fc fue la configuración que mostró el comportamiento más bajo, presentando en cuatro de los parámetros de calidad de agua riesgo medio de obturación con bajo desempeño en los descriptores estadísticos. los parámetros de sd y mn tuvieron bajas concentraciones tanto en el agua cruda de los dos periodos como en los efluentes de los cuatro sistemas de tratamiento; por tanto, las eficiencias de remoción no fueron apreciables y el riesgo de obturación siempre fue bajo. ninguno de los efluentes de las cuatro tecnologías reportó riesgo de obturación alto para los sistemas de riego. comportamiento hidráulico y calidad de agua en las parcelas rlaf en la fig. 2 se presenta, para cada sistema de tratamiento de agua evaluado, el comportamiento del cu, calculado a partir de los caudales aforados en los emisores de los cuatro tipos de parcelas, en función del tiempo de riego acumulado. a partir de las gráficas de la fig. 2, y teniendo en cuenta los valores de cu mínimos admisibles definidos para esta investigación según el tipo de emisor, se encontraron los tiempos de riego para cada sistema de tratamiento de agua. estos tiempos se relacionan en la tab. 5, la cual indica que, independientemente de la calidad del agua que alimentó las parcelas, el mejor comportamiento hidráulico lo tuvo el gotero lyn, seguido del gotero autocompensado, la cinta de riego y finalmente el microjet. este orden está acorde con lo esperado en el caso de los goteros autocompensado y lyn, mas no en el caso del microjet y la cinta de riego. figura 2. coeficiente de uniformidad (cu) para cada tipo de parcela según tratamiento de agua. fgdi, filtro grueso dinámico; fgac, filtro grueso ascendente en capas; fgas2, filtros gruesos ascententes en serie; fla, filtro lento en arena; fc, filtro convencional de anillos. microjet autocompensado lyn cinta 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 312 336 360 384 408 432 456 c u ( % ) fgdi + fgac + fla 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 312 336 360 384 408 432 456 c u ( % ) tiempo de riego (h) fgdi + fc tiempo de riego (h) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 c u ( % ) fgdi + fgac 264 288 312 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 c u ( % ) fgdi + fgas 2 312 336 360 384 4132009 sánchez, latorre y valencia-zuluaga: mejoramiento de la calidad del agua de riego por filtración en múltiples etapas (fime) el gotero lyn alcanzó más horas de riego continuo para todos los tratamientos de agua, por lo cual los resultados son coherentes, ya que este tipo de emisor ha sido introducido en el mercado con la premisa de estar diseñado para trabajar con aguas de baja calidad o aguas residuales. respecto al gotero autocompensado, el desempeño resultante validó el comportamiento teórico esperado, dado que compensa de manera automática las diferencias de presión que se puedan presentar en la parcela, favoreciendo la distribución homogénea del caudal. para el microjet se encontró un comportamiento inferior al esperado, ya que, según los fabricantes, es un emisor de mayor nivel tecnológico y de mayor costo que la cinta de riego. la cinta de riego, de la cual se esperaría el menor desempeño por ser la tecnología de menor costo entre las evaluadas, presentó mejores comportamientos que el microjet, a pesar de ser de menor nivel tecnológico. el comportamiento de los emisores de riego, según la tecnología de tratamiento de agua que los alimentó, indica que todos los emisores de riego, a excepción del microjet, alcanzaron más tiempo de riego continuo antes de llegar a su mínimo valor de cu con los tratamientos fgdi + fgac + fla y fgdi + fc. en el caso del microjet, las tecnologías de tratamiento de agua que dieron los mejores resultados fueron fgdi + fgas2 y fgdi + fgac + fla (tab. 5). entre las posibles causas de obturación, diferentes a la de calidad de agua, que pudieron hacer disminuir el coeficiente de uniformidad en cada una de las parcelas de riego evaluadas, se asocian las siguientes: diámetro del orificio de los emisores, condiciones hidráulicas, número de emisores aforados por parcela y tamaño de partículas en el agua que alimentó a los emisores de riego. en cuanto al diámetro de los emisores en este estudio, no se presentaron diferencias entre las parcelas, pues para todos los casos el diámetro fue inferior a 0,7 mm (riesgo alto de obturación). frente a las condiciones hidráulicas, el diseño de las parcelas se realizó de tal manera que se minimizaran las diferencias de presión utilizando laterales de poca longitud (10 a 14 m) en los que las pérdidas de carga fueron inferiores a 3 mm; adicionalmente, las presiones medidas en la entrada de cada parcela de riego no presentaron variaciones considerables en el tiempo. sin embargo, el número de emisores medidos por parcela es un aspecto relevante asociado a los resultados de cu, por las siguientes razones: a) para el caso del microjet, la parcela tenía una población de diez emisores, y la muestra aforada fue igual a la población. esta situación es estadísticamente ideal, pero un solo emisor obturado afecta en gran porcentaje el valor del cu; b) las parcelas de gotero autocompensado y de gotero lyn tuvieron una población de 120 emisores, y de igual manera que en el caso anterior la muestra fue igual a la población. en este caso el efecto de un gotero obturado no afecta de manera importante el valor de cu obtenido en cada medición, y c) para la cinta de riego se aforaron 70 emisores (10% de la población) por lo cual se presenta la misma situación que para los goteros autocompensado y lyn, pues el efecto de un gotero obturado no afecta de manera importante el valor de cu. con base en las anteriores consideraciones, y teniendo en cuenta que el emisor microjet presentó los menores tiempos de riego acumulados, se puede considerar que en esta parcela los valores de cu obtenidos pudieron ser más sensibles a la obstrucción de cualquiera de sus orificios. en lo relacionado con el tamaño de partículas en el efluente de cada uno de los tratamientos de agua, a pesar de que no se hicieron mediciones de ese parámetro, la literatura reporta lo siguiente: sánchez (1996), al caracterizar las velocidades de asentamiento de partículas en la superficie de filtros lentos, encontró que los tratamientos fgdi + fgac y fgdi + fgas2 permiten pasar partículas menores o iguales a 127 μm. de otra parte, huisman y wood (1974) indican que el efluente de un filtro lento (configuración fgdi + fgac + fla) puede tener un tamaño de partículas tabla 5. tiempo de riego antes de cu mínimo admisible por emisor y por tratamiento de calidad de agua. emisor/tratamiento tiempos de riego (h) fgdi + fgac fgdi + fgas2 fgdi + fgac + fla fgdi + fc microjet 72 128 156 104 gotero autocompensado 78 200 >432 >432 gotero lyn 168 264 >432 >432 cinta de riego 168 168 >432 264 fgdi, filtro grueso dinámico; fgac, filtro grueso ascendente en capas; fgas, filtros gruesos ascententes en serie; fla, filtro lento en arena; fc, filtro convencional de anillos. 414 agron. colomb. 27(3) 2009 menor o igual a 20 μm, mientras que bellamy et al. (1985) reportan que un filtro lento retiene 98% de partículas con tamaños entre 6,3 y 12,7 μm, pudiendo ser esta una de las razones por las cuales la configuración fgdi + fgac + fla presentó la mayor duración en horas de riego antes de que se alcanzara el cu límite en todas las parcelas de riego. debido al tamaño de la ranura del filtro de anillo usado (tenología fgdi + fc), su efluente puede facilitar el paso de partículas menores o iguales a 106 μm, pero este sistema proporcionó mejores tiempos de riego que los tratamientos fgdi + fgac y fgdi + fgas2 y fue bastante competitivo frente a fgdi + fgac + fla. este comportamiento es interesante porque el sistema fgdi + fc representaría la técnica con los menores costos de inversión inicial y de operación y mantenimiento. en futuros trabajos de investigación, el tamaño de partículas en el efluente de las tecnologías de tratamiento deberá ser un parámetro de seguimiento que ayudará a entender mejor el efecto de la calidad del agua sobre los emisores de riego. la tecnología fgdi + fgac + fla logró un tiempo de operación total de riego equivalente a 4,7 meses con una frecuencia diaria de 3 h de duración, sin que los emisores (autocompensado, lyn y la cinta de riego) lleguen a valores de cu inferiores a los mínimos admisibles, los cuales se pueden tomar como indicadores de lavado de las redes de riego. este valor es superior a lo encontrado en las comunidades que utilizan fuentes superficiales, donde es común que el lavado de las líneas de riego se realice cada dos o tres meses, para eliminar o prevenir la obturación en los emisores. con el uso de las tecnologías de tratamiento de agua se disminuiría la frecuencia del lavado de redes de riego, especialmente cuando se usa la cinta de riego, que puede ser la más usada en comunidades rurales por su bajo costo. la tecnología fgdi + fgac + fla contribuiría también a tener productos agrícolas de mejor calidad microbiológica y con menor riesgo sanitario. sobre la base de los resultados y relacionando los tratamientos de agua en función de las horas de riego para cada tecnología de rlaf, una propuesta preliminar de matriz de selección de tecnología fime-rlaf se relaciona en la tab. 6. esta matriz permite definir, en función de la calidad del agua cruda, cuál esquema tecnológico fime-rlaf proporciona cierto tiempo de riego, antes de realizar el mantenimiento a las redes de rlaf por obturación de los emisores. esta matriz de selección es más robusta que la propuesta por tapia y osorio (1999), quienes presentan una guía de tipo cualitativo que no profundiza en las variaciones y en los rangos de calidad del agua afluente a los sistemas de riego. con la matriz propuesta en este trabajo, se definen las tecnologías teniendo en cuenta valores de la calidad de agua cruda y tiempo de operación antes de la obturación de los sistemas rlaf, en sistemas centralizados. adicionalmente define los parámetros de velocidad de filtración de las tecnologías de tratamiento de agua con valores mucho menos a los reportados por nakayama y bucks (1986). sin embargo, esta propuesta preliminar de selección de tecnología requiere más investigación en términos de los análisis de costo-beneficio para cada tecnología, con las comparaciones entre ellas y analizando su uso combinado para suministro de agua potable y riego. tabla 6. matriz preliminar de selección de tecnología fime-rlaf según calidad de agua y tiempo de riego. turbiedad (unt) mediana 73 fg d i+ fg ac + m ic ro ye t fg d i+ fg ac + at c p fg d i+ fc + m ic ro ye t fg d i+ fg as 1+ fg as 2+ m ic ro ye t fg d i+ fg ac + fl a+ m ic ro ye t fg d i+ fg ac + ly n fg d i+ fg ac + c in ta fg d i+ fg as 1+ fg as 2+ c in ta fg d i+ fg as 1+ fg as 2+ at c p fg d i+ fg as 1+ fg as 2+ ly n fg d i+ fc + c in ta fg d i+ fg ac + fl a+ at c p fg d i+ fg ac + fl a+ ly n fg d i+ fg ac + fl a+ c in ta fg d i+ fc + at c p fg d i+ fc + ly n p90% 158 máximo 234 sólidos suspendidos (mg l-1) mediana 144 p90% 386 máximo 748 hierro total (mg l-1) mediana 1,8 p90% 2,44 máximo 2,89 mesófilos (log) mediana 6,57 p90% 6,89 máximo 6,95 días de riego* 24 32 33 42 43 52 53 62 63 72 73 90 100 144 *teniendo en cuenta que cada riego es de 3 h. notas: atcp, autocompensado; fgdi, filtro grueso dinámico; fgac, filtro grueso ascendente en capas; fgas, filtros gruesos ascententes en serie; fla, filtro lento en arena; fc, filtro convencional de anillos. velocidades de filtración: fgdi, 2 m h-1. fgac y fgas2, 0,60 m h -1. fla, 0, 15 m h-1. fgdi+fgac+fla +atcp fgdi+fgac+fla +lyn fgdi+fgac+fla +cinta fgdi+fc+atcp fgdi+fc+lyn fg d i+ fg ac + m ic ro ye t fg d i+ fg ac + at c p fg d i+ fg as 1+ fg as 2+ m ic ro ye t fg d i+ fg ac + fl a+ m ic ro ye t fg d i+ fg as 1+ fg as 2+ ly n fg d i+ fc + c in ta fg d i+ fg ac + ly n fg d i+ fg ac + c in ta fg d i+ fg as 1+ fg as 2+ c in ta fg d i+ fc + m ic ro ye t fg d i+ fg as 1+ fg as 2+ at c p 4152009 sánchez, latorre y valencia-zuluaga: mejoramiento de la calidad del agua de riego por filtración en múltiples etapas (fime) conclusiones el tratamiento fgdi + fgac + fla mostró el mejor desempeño, siendo esta la más eficiente y más estable. de otro lado, fgdi + fc fue el tratamiento que mostró el comportamiento más deficiente, presentando en la mayoría de los parámetros de calidad de agua riesgos medios de obturación y las más altas concentraciones en sus efluentes. el mejor comportamiento hidráulico lo tuvo el gotero lyn, seguido del gotero autocompensado, la cinta de riego y, finalmente, el microjet. con los goteros autocompensado y lyn, y la cinta de riego, alimentados con agua tratada por fgdi + fgac + fla, se obtuvieron tiempos de riego acumulados de 432 h que permiten más de 144 riegos de 3 h, correspondientes a 4,7 meses de riego, con una frecuencia diaria sin que estos emisores lleguen a valores de cu inferiores a los mínimos admisibles. sobre la base de los resultados obtenidos se realizó una propuesta preliminar de matriz de selección de tecnología fime-rlaf. esta matriz de selección permite definir, en función de la calidad del agua cruda, cuál esquema tecnológico fime-rlaf proporciona cierto tiempo de riego, antes de realizar el mantenimiento a las redes de rlaf por obturación de los emisores. más investigación es requerida en términos de análisis de costo-beneficio para cada tecnología, comparándolas entre ellas, verificando su uso múltiple entre suministro de agua potable y riego para sistemas centralizados. también es conveniente profundizar en la medición del tamaño de partículas y el desarrollo de biopelículas en los sistemas de riego. agradecimientos los autores agradecen el financiamiento de la universidad del valle para el desarrollo de esta investigación. al personal de la estación de investigación del instituto cinara en puerto mallarino y a viviana vargas y larieth cruz, de la universidad del valle, por su aporte en el análisis estadístico. literatura citada andersson, l. 2005. low-cost drip irrigation on farm implementation in south africa. tesis de maestría. environmental engineering, lulea university of technology, lulea, suecia. apha-aw wa-wpcf, american public health association, american water works association, water environment federation. 2005. standard methods for the examination of water and wastewater. 21a ed. american public health association, washington, dc. pp. 92, 106 y 168. bellamy, w.d., g.p. silverman y d.w. hendricks. 1985. filtration of giardia cysts and other substances. vol. 2. slow sand filtration. environmental protection agency, water engineering research laboratory, cincinnati, oh. capra, a. y b. scicolone. 2007. recycling of poor quality urban wastewater by drip irrigation systems. j. clean. prod. 15(16), 1529-1534. fontela, c., j. morábito, j. maffei, s. salatino, c. mirábile y l. mastrantonio. 2002. desempeño del riego por goteo en mendoza. análisis de los coeficientes de uniformidad y de la salinidad del suelo. facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de cuyo. galvis, g., j. latorre y j.t. visscher. 1999. filtración en múltiples etapas: tecnología innovativa para el tratamiento de agua. cinara, universidad del valle, cali, colombia. goyal, m.r. y v.h. ramírez. 2007. manejo de riego por goteo. 2a ed. universidad de puerto rico, mayagüez. huisman, l. y w. wood. 1974. slow sand filtration. world health organization, ginebra, suiza. liotta, m. 2006. evaluación del coeficiente de uniformidad en equipos de riego presurizado. en: inta, http://www.inta.gov.ar/ sanjuan/info/documentos/recnat/evaluacion%20de%20 equipos%20de%20riego%20presurizado%20_2_. pdf; consulta: noviembre de 2009. nakayama, f.s. y d.a. bucks. 1986. trickle irrigation for crop production: design, operation and management. elsevier, amsterdam. noble, n. 2007. practical answers technical information online. micro-irrigation. en: practical antion, http://practicalaction.org/ practicalanswers/product_info.php?cpath=24_78&products_ id=56; consulta: junio de 2009. patel, n. y t. rajput. 2007. effect of drip tape placement depth and irrigation level on yield of potato. agric. water manage. 88(13), 209-223. pizarro c., f. 1996. riegos localizados de alta frecuencia (rlaf). goteo, micro aspersión y exudación. 3a ed. ediciones mundiprensa, madrid. puig-bargués, j., g. arbat, j. barragán y f. ramírez de c. 2005. hydraulic performance of drip irrigation subunits using wwtp effluents. agric. water manage. 77(1-3), 249-262. sánchez, l.d. 1996. limpieza de la biomembrana en un filtro lento de arena y su efecto al inicio de la carrera de filtración. tesis de maestría en ingeniería sanitaria, universidad del valle, cali, colombia. sánchez, l.d., a. sánchez, g. galvis y j. latorre. 2007. filtración en múltiples etapas. top 15. international water and sanitation centre (irc), delft, the netherlands. tapia c., f. y a. osorio u. 1999. conceptos sobre diseño y manejo de riego presu riz ado. en: inst it uto de invest igaciones agropecuarias,http://w w w.siar.cl/docs/conceptos_riego_ presurizado.pdf; consulta: noviembre de 2009. te velde, p. 2001. low cost gravity based drip irrigation reasearch, zimbabwe. en: water conservation and use in agriculture, http://www.wca-infonet.org/servlet/binarydownloaderservle t?filename=1014033158902_dripirrigation.pdf&refid=16435; consulta: noviembre de 2009. resumen abstract con el objetivo de realizar el reconocimiento de la flora arvense asociada al cultivo de uchuva (physalis peruviana l.), este estudio incluyó recorridos en 49 sistemas productivos ubicados en 12 municipios de los departamentos de cundinamarca y boyacá. procurando cubrir todos los pisos térmicos presentes en estos municipios, en los cuales se cultiva la uchuva, se utilizó la abundancia y frecuencia de especies arvenses como variable de medida a través de los muestreos. la primera etapa o reconocimiento se llevó a cabo en siete municipios de cundinamarca y la segunda, en cinco municipios de boyacá. en los sistemas productivos se registraron y colectaron las diferentes especies arvenses asociadas al cultivo, en un área mínima de muestreo determinada para cada predio. los resultados fueron: 21 familias, 40 géneros y 47 especies, donde ocho familias concentraron el 72% de las especies. en cundinamarca, las especies con mayor frecuencia fueron polygonum nepalense y rumex crispus, y en el departamento de boyacá pennisetum clandestinum y p. nepalense. por categoría altitudinal las principales especies fueron: p. nepalense, p. clandestinum y raphanus raphanistrum (categorías i, ii y iii, respectivamente). la categoría iii reportó ocho de las principales especies arvenses asociadas al cultivo, y un valor de frecuencia superior al 40% del total de especies registradas. las especies de mayor nocividad para el cultivo de la uchuva fueron polygonum nepalense y rumex crispus. in order to provide recognition of herbaceous plants associated with culture of cape gooseberry (physalis peruviana l.), the study was undertaken in 49 production systems located in 12 municipalities of cundinamarca and boyacá, colombia. the abundance and frequency of species was estimated through the sampling or censuses, so that the study covered plants grown in all thermal conditions of these municipalities. the first stage of recognition was carried out in seven municipalities of cundinamarca and the second one was done in f ive municipalities of boyacá. in the production systems of cape gooseberry, various associated species were registered and collected on a minimum sampling area that was determined for all species according to their growth area. the obtained results indicated presence of 21 families, 40 genera, and 47 species, where the eight families concentrated 72% species. in cundinamarca, the most frequently found species were polygonum nepalense and rumex crispus and, in the department of boyacá, these were pennisetum clandestinum and p. nepalense. by altitudinal category, the main species were p nepalense, p. clandestinum and raphanus raphanistrum (categories i, ii, and iii, respectively). category iii included eight of the main weed species associated with cape gooseberry culture and had a frequency value superior to 40% total registered species. the species of highest danger for the culture of cape gooseberry were polygonum nepalense and rumex crispus. key words: weeds, physalis peruviana, polygonum nepalense, rumex crispus. palabras clave: malezas, physalis peruviana l., polygonum nepalense, rumex crispus. 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gaplazat@unal.edu.co 2 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. mpedrazaf@unal.edu.co agronomía colombiana 25(2), 306-313, 2007 reconocimiento y caracterización ecológica de la flora arvense asociada al cultivo de uchuva recognition and ecological characterization of weeds associated with culture of cape gooseberry guido a. plaza1 y mónica pedraza2 introducción la uchuva (physalis peruviana l.), perteneciente a la familia de las solanáceas, fue considerada por muchos años como planta asociada a cultivos y en algunos casos como maleza (bernal, 1986). en la actualidad, es considerada especie cultivada y ocupa el segundo lugar como fruto de exportación después del banano. esta especie es originaria de los andes suramericanos y es la más conocida dentro de este género. se caracteriza por su fruto (baya carnosa) cubierto por un cáliz que lo protege de patógenos, insectos y condiciones ambientales adversas; presenta sabor dulce y alto contenido de vitamina c (fischer y almanza, 1993). actualmente en las zonas productoras se cultivan ecotipos originarios de diferentes partes del país, los cuales se diferencian en tamaño, color, sabor y porte de las plantas. la producción de uchuva es constante durante el año y se protección de cultivos fecha de recepción: junio 1 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 3072007 plaza y pedraza: reconocimiento y caracterización ecológica... ha ido presentado un incremento en las áreas sembradas en respuesta a la demanda de la fruta en el mercado internacional (fischer y almanza, 1993). el área sembrada en uchuva entre los años 2001 a 2003 se incrementó de 432 a 534 ha sembradas en las distintas zonas productoras del país; la mayor extensión cultivada en colombia está ubicada en el departamento de cundinamarca, con 464 hectáreas, que representan 87% del total del área sembrada, en 2003 (cci, 2005). el ciclo de vida útil (periodo de producción) de la planta es de nueve a once meses desde la primera cosecha, periodo que depende de las condiciones climáticas de las zonas, manejo del cultivo y del nivel de afección por organismos asociados al sistema de producción. posterior a este periodo, desciende la calidad y cantidad de la fruta (fischer y almanza, 1993). pujadas y hernández (1988) definen “arvense” como aquella planta que crece siempre o de forma predominante, en situaciones marcadamente alteradas por el hombre y que resulta no deseable por él en un lugar y momento determinado. dentro de las principales características de las arvenses se consideran: rápida proliferación, rusticidad, resistencia, desuniformidad y otros factores que le permiten una mayor adaptación (soto et al., 1985, citados por pinilla, 2002). en uchuva, las arvenses son consideradas un factor limitante por su interferencia directa con las plantas de cultivo y los recursos por los cuales se estima pueden competir: agua, luz, nutrientes y espacio, e indirectamente, pueden incidir en la dinámica de insectos plaga y el desarrollo de enfermedades (pinilla, 2002). algunos autores (rodríguez, 1984; muller, 1969; citados por pinilla, 2002) catalogan las arvenses como la comunidad más nociva, al compararla con las poblaciones de insectos plaga o las enfermedades. otros las consideran por su arquitectura radical, un elemento de estructuración y aireación del suelo, así como de reserva de nutrientes y humedad a largo plazo (pinilla, 2002). en el entorno agrícola en el que se cultiva uchuva, se hace necesario realizar investigaciones en el área de manejo de arvenses, ya que actualmente se dispone de poca información acerca de los efectos de la interferencia, periodos críticos de competencia y densidad de arvenses, entre otros que conduzcan a la determinación de umbrales y métodos eficaces de manejo en torno a estas. sin duda alguna, la base para definir estrategias de manejo acordes con el entorno natural en el que se desarrollan los cultivos comerciales de uchuva, es el reconocimiento de la flora arvense asociada a estos sistemas. en la actualidad se conocen listas generales de arvenses en los departamentos de mayor producción de uchuva (eraso y sequeda, 2005) pero no su relación directa con el cultivo. el objetivo del presente estudio fue reconocer la flora arvense asociada al cultivo de uchuva en zonas productoras de cundinamarca y boyacá las cuales representan el 96,8% del total de la producción nacional (ministerio de agricultura, 2005). materiales y métodos localización la determinación de la flora arvense asociada al cultivo se realizó en siete municipios ubicados en cundinamarca, altitud promedio de 2.520 msnm, temperatura promedio anual de 14 °c, humedad relativa 76% y precipitación promedio anual de 1.300 mm; la segunda etapa de reconocimiento se llevó a cabo en cinco municipios de boyacá, altura promedio 2.620 msnm, temperatura promedio 15 °c, humedad relativa 75% y precipitación anual de 1.600 mm promedio. los municipios se ubicaron en tres categorías de acuerdo con la altitud sobre el nivel del mar: categoría i: alturas de 1.800 a 2.100 msnm; categoría ii: altitudes superiores a 2.100 hasta 2.500 msnm; y categoría iii: altitudes superiores a los 2.500 msnm (tabla 1). muestreo con el propósito de cubrir todos los pisos térmicos presentes en los departamentos de cundinamarca y boyacá en los cuales se cultiva la uchuva, se utilizó la variable abundancia de especies arvenses como medida a través de los muestreos. los sitios de muestreo se eligieron en transectos def inidos siguiendo un patrón altitudinal ascendente. con un recorrido demarcado por la altura se trazó una ruta partiendo del municipio de silvania, ubicado a 1.890 msnm en el departamento de cundinamarca, hasta el municipio de villa de leyva a 2.750 msnm en el departamento de boyacá. en cada sitio, se muestreó el 0,01% del área sembrada en cada predio, mediante un marco de madera de 0,5 m de lado. la caracterización de la comunidad de plantas arvenses se realizó mediante la variable frecuencia en las siguientes categorías: especie(s) dominante(s), especie(s) frecuente(s) y especie(s) rara(s) o de baja frecuencia (fuentes, 1986). el agrupamiento taxonómico a nivel de familia, género y especie permitió, igualmente, categorizar la comunidad de arvenses en las zonas de estudio. además, la revisión de las características biológicas y ecológicas de las especies dominantes aportó elementos a la explicación de su nivel poblacional (número de individuos) en las áreas de estudio. 308 agron. colomb. 25(2) 2007 tabla 1. ubicación de las zonas de muestreo. municipio, categoría altitudinal, altura sobre el nivel del mar y área de muestreo. cundinamarca categoría altitud área boyacá categoría altitud área (msnm) (%) (ha) (msnm) (%) (ha) silvania i 1.890 13,2 9,1 arcauco ii 2.440 74,6 10,6 granada iii 2.550 63,4 43,9 ramiriquí iii 2.570 4,2 0,6 tocancipá iii 2.560 1,4 1,0 ciénaga iii 2.690 15,5 2,2 pasca iii 2.600 4,6 3,2 ventaquemada iii 2.730 1,4 0,2 sopó iii 2.640 0,7 0,5 villa de leyva iii 2.750 4,2 0,6 sibaté iii 2.700 2,7 1,9 facatativá iii 2.700 13,9 9,6 total 100,0 69,2 100,0 14,2 recolección y tratamiento al material vegetal se colectaron ejemplares de las diferentes familias botánicas presentes en el área cultivada y de acuerdo al cronograma de visitas en las zonas de estudio. los ejemplares botánicos fueron tratados según las recomendaciones dadas para material tipo herbario (prensa y secado). material de laboratorio el reconocimiento inicial se realizó por comparación con las colecciones existentes en el herbario de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, apoyado con revisión bibliográfica. posteriormente, el material fue corroborado por los especialistas del herbario nacional del instituto de ciencias de la universidad nacional. resultados y discusión composición de la flora arvense el listado general de especies arvenses asociadas al cultivo de la uchuva en los departamentos de cundinamarca y boyacá se presenta en las tablas 2 y 3 (monocotiledóneas y dicotiledóneas, respectivamente). el análisis de agrupamiento de los ejemplares recolectados en el trabajo y de acuerdo con su clasificación botánica se presentó de la siguiente manera: 21 familias, 40 géneros y 47 especies. el mayor aporte de especies correspondió a la familia asteraceae (21,3%) y en segundo lugar la familia polygonaceae (10,6%) (tabla 4). las familias brassicaceae y scrophullariaceae agruparon el 8,5% cada una. las familias caryophyllaceae, cyperaceae y poaceae agruparon el 6,4% de las especies cada una, ocupando el cuarto y quinto lugar se ubicó la familia fabaceae con 4,3% del total de las especies. las 13 familias restantes aportaron un valor inferior al 3% de las especies de manera individual y recogieron un valor que corresponde al 32,5% de los géneros presentes y 27,7% de las especies (tabla 4). en ocho familias botánicas se recoge el 72% de las especies de arvenses muestreadas, de las cuales el 75% son especies dicotiledóneas y tan solo el 25% corresponde a monocotiledóneas. la importancia del conocimiento de la estructura de las comunidades es distinguir cómo los miembros de la comunidad se relacionan o interactúan (guiller, 1984), evaluado mediante el número de especies (riqueza) como componente de los conceptos de dominancia y diversidad ecológica (whittaker, 1965; ricklefs, 1974; krebs, 1978; guiller, 1984). la estructura de una comunidad de malezas agrícolas también puede resultar afectada por la inexorable presión de un agente externo, como lo son las prácticas de manejos de malezas, incluyendo la repetida aplicación de herbicidas (chávez, 1987). frecuencia de especies por departamento el muestreo en el departamento de boyacá incluyó 15 predios en un área de 14,2 ha, equivalentes al 33% del área sembrada, y en el departamento de cundinamarca se recorrieron 34 predios en un área de 69,2 ha equivalentes al 15% del total de área sembrada (tabla 1). cundinamarca el departamento de cundinamarca con 461 ha en 2005 (cci, 2005), se caracteriza por tener sistemas productivos de más de 1 ha, establecidos en su mayoría en monocultivo. el promedio de producción por hectárea para esta zona está en 14 t con un valor máximo de 18 t·ha-1 según condiciones de manejo del cultivo. dentro de los municipios productores resaltan granada, silvania y facatativá (tabla 1). según el reconocimiento realizado en las zonas de estudio en cundinamarca, las dos especies con mayor frecuencia en 309 tabla 2. lista de especies arvenses monocotiledóneas asociadas al cultivo de uchuva en cundinamarca y boyacá. * usda, 2006. ** código asignado por los autores. subclase familia género especie código de especie* monocotiledóneas cyperaceae cyperus cyperus rufus kunth. cypru** killinga killinga brevifolia rottb. kilbr** poaceae lolium lolium sp. loliu holcus holcus lanatus l. hola pennisetum pennisetum clandestinum hochst. ex chiov. pcl2 poa poa annua l. poan 2007 plaza y pedraza: reconocimiento y caracterización ecológica... el departamento pertenecen al orden polygonales, familia polygonaceae considerada como la única de este orden que posee especies arvenses (bermúdez,1997). polygonum nepalense m. (gualola) se registró en el 69% de los predios muestreados y presentó una frecuencia del 28%, ubicándose como la arvense más frecuente. en segundo lugar, rumex crispus l. (lengua de vaca) que se registró en el 56% de los sistemas productivos con una frecuencia del 16%. estas especies producen gran cantidad de semillas por planta (cerca de 6.000 semillas) (gómez y rivera, 1987). adicionalmente rumex crispus l. se propaga vegetativamente, característica biológica que facilita la permanencia por largos periodos. la alta frecuencia y el incremento poblacional de estas dos especies de la familia polygonaceae: p. nepalense y r. crispus, están dados por la adaptación a las condiciones favorables de los sistemas productivos (ambientes continuamente perturbados y alta cantidad de agua disponible) favoreciendo el desarrollo y producción de propágulos (distribución generalizada). diferentes autores (marzocca, 1985; koch et al., 1982) comentan cómo las arvenses presentes en los sistemas productivos, reflejan las prácticas de manejo de cultivo y de malezas utilizadas en ciclos anteriores. para garcía y fernández (1991), la comunidad de arvenses son el resultado de la presión de selección que ejercen las labores de cultivo, al generar condiciones que favorecen y desfavorecen a algunas especies más que a otras. otras familias como brassicaceae, scrophullariaceae, asteraceae, poaceae y polygonaceae, a pesar de que arrojaron un alto porcentaje de presencia en los predios muestreados, agruparon las arvenses con menores frecuencias, raphanus raphanistrum l. (8%), verónica persica poir (7%), galinsoga sp. (6%), hypochoeris radicata l. (6%), holcus lantus l. (5%) y rumex acetocella l. (5%) (figura 1), posiblemente, como resultado del control que sobre estas arvenses se genera en la zona, o de la interacción entre especies. otros factores que incidieron en las bajas frecuencias son características como el hábito de crecimiento (especies postradas como veronica persica), altura de planta (holcus lanatus), arquitectura y desarrollo foliar (rumex acetosella) y la distribución poco homogénea dentro del sistema, logrando ubicarlas solo en sitios particulares de las áreas en producción, lo que implica un menor registro dentro del muestreo (distribución en parches), permitiendo el predominio de algunas especies (dominantes) en detrimento de otras. la familia predominante en las zonas productoras en cuanto a riqueza de especies es asteraceae con un valor de 8, equivalentes al 17% del total de especies arvenses asociadas al cultivo y 7 géneros, valor equivalente al 18% del total de géneros (tabla 3). boyacá en boyacá, se destacan pequeños sistemas productivos en áreas menores a 1.000 m2 que son utilizados en la producción de uchuva en monocultivo o en asocio con papa y hortalizas. la especie arvense con mayor frecuencia fue pennisetum clandestimun (kikuyo) familia poaceae (monocotiledónea) con el 30%, seguida por polygonum nepalense (gualola) familia polygonaceae (dicotiledónea) con el 22%. otras especies con menor frecuencia fueron: hypochoeris radicata (10%), rumex acetocella (10%), galinsoga sp. (5%), holcus lanatus (3%), pertenecientes a las familias asteraceae, polygonaceae y poaceae, respectivamente (figura 1). al igual que en cundinamarca, la familia predominante es la asteraceae con 6 especies que corresponden al 13% del total especies y 6 géneros equivalentes al 16% del total de géneros en las dos zonas de estudio. especies como alonsoa meridionalis (l.f.) kuntze y verbena litoralis kunth. solo fueron reportadas en boyacá dentro de sistemas productivos, en los cuales se realizaba muy poco o ningún control de arvenses. estas especies se encuentran reportadas para todo el altiplano cundiboyacense (eraso y sequeda, 2005). 310 agron. colomb. 25(2) 2007 tabla 3. lista de especies arvenses dicotiledóneas asociadas al cultivo de uchuva en cundinamarca y boyacá. * usda, 2006. ** código asignado por los autores. subclase familia género especie código de especie* dicotiledóneas amaranthaceae amaranthus amaranthus hybridus l. amhy asteraceae chrysanhtemum chrysanhtemum leucanthemum l. chle80 ageratum ageratum conyzoides l. agco galinsoga galinsoga cuadriradiata ruiz & pav galcu** gnaphalium gnaphalium graveolens m. bieb. gnagr** hypochoeris hypochoeris radicata l. hypoc4 senecio senecio madagascariensis poir. sema15 sonchus sonchus asper l. hill. soas sonchus oleraceus l. sool taraxacum taraxacum officinale f.h. wigg taof vasquezia vasquezia anemonifolia s.f. blake. vasan** brassicaceae brassica brassica rapa l. brar** capsella capsella-bursa pastoris (l.) medik cabu2 raphanus raphanus raphanistrum l. rara2 lepidium lepidium bipinnatifidum desv. lepbi** caryophyllacea spergula spergula arvensis l. spar stellaria stellaria media l. vill stme2 silene silene gallica l. siga convolvulaceae ipomoea ipomoea dumetorum will. ex roem & schult. ipdu chenopodiaceae chenopodium chenopodium ambrosioides l. cham euphorbiaceae euphorbia euphorbia peplus l. eupe6 fabaceae trifolium trifolium pratense l. trpr2 trifolium repens l. trre3 fumariaceae fumaria fumaria officinalis l. fuof malvaceae malva fuertesimalva limensis (l.) fryxell fueli** oxalidaceae oxalis oxalis corniculata l. oxco plantaginaceae plantago plantago major l. plma2 polygonaceae polygonum polygonum punctatum elliott popu polygonum nepalense meisn. pone9 polygonum segetum kunth pose4 rumex rumex acetosella l. ruac3 rumex crispus l. rucr rubiaceae spermacoce spermacoce assurgns ruiz & pav speas** scrophullariaceae alonsoa alonsoa meridionalis kuntze alome** verónica veronica arvensis l. vear veronica peregrina l. vepe2 veronica persica poir. vepe3 solanaceae solanum solanum nigrum martens & gal. soni apiaceae hydrocotyle hydrocotyle bonplandii a. rich var. glabra. mathias hydro2 verbenaceae verbena verbena litoralis kunth. veli violaceae viola viola arvensis murray viar 311 tabla 4. composición de la comunidad de arvenses en cundinamarca y boyacá. categorías: género (número y porcentaje) y especies (número y porcentaje). familia género % especie % asteraceae 9 22,5 10 21,3 polygonaceae 2 5,0 5 10,6 brassicaceae 4 10,0 4 8,5 scrophulariaceae 2 5,0 4 8,5 caryophillaceae 3 7,5 3 6,4 poaceae 3 7,5 3 6,4 cyperaceae 3 7,5 3 6,4 fabaceae 1 2,5 2 4,3 otras 13 32,5 13 27,7 total 40 100,0 47 100,0 figura 1. especies arvenses de mayor frecuencia (%) asociadas al cultivo de uchuva en cundinamarca y boyacá. 2007 plaza y pedraza: reconocimiento y caracterización ecológica... rangos de altitud el análisis de frecuencia en las categorías altitudinales permitió apreciar a p. nepalense (gualola) como la especie más frecuente con el 20% en la categoría i, seguida por h. lanatus (falsa poa) 18%, r. crispus (lengua de vaca) y p. clandestinum (kikuyo) 17%; en el grupo de otras especies con un valor del 33% se registraron con importancia p. segetum (barbasco) y c. rufus (cortadera). en la categoría ii (> 2.100 a 2.500 msnm) la especie más frecuente fue p. clandestinum con el 40%, seguida por hypochoeris radicata (chicoria) 27%, r. acetosella (sangre de toro) 11%, galinsoga sp. con el 10%; en el grupo de otras especies se destacaron h. lanatus y v. persica (figura 2). en la categoría iii con 69 ha, la especie con mayor frecuencia fue raphanus raphanistrum con el 99%, seguida por veronica persica 91%, rumex crispus y rumex acetocella 83% , polygonum nepalense 78% , holcus lanatus 75% , hypochoeris radicata 73%, galinsoga sp. 64% y pennisetum clandestinum 43%. en esta misma categoría, se encontraron ocho de las principales especies arvenses asociadas al cultivo, las cuales acumulan un valor superior al 40% del total de especies registrado en las áreas de estudio (figura 2). al asociar las variables de departamento (cundinamarca, 80% de la producción nacional) (cci, 2002), rango altitudinal (categoría iii, 83% del área de producción) y municipio (granada, 63% del área de producción) las especies de mayor nocividad para el cultivo de la uchuva son polygonum nepalense y rumex crispus. dentro de las características a resaltar de polygonum nepalense se reporta, ser una planta anual introducida de europa y ampliamente distribuida por el mundo, especialmente en áreas sembradas con cereales y hortalizas; es común encontrarla asociada al género rumex al cual pertenecen otras especies con alta frecuencia rumex cripus y rumex acetocella. p. nepalense produce gran cantidad de semillas (aproximadamente 27.900/m2) (roberts y stokes, 1966), las cuales sobreviven por largos periodos en el suelo. por otra parte r. crispus y r. acetocella son hierbas perennes que se propagan vegetativamente y por semillas, lo que les da una gran ventaja a nivel de establecimiento en una zona. al igual que p. nepalense poseen un amplio rango de adaptación y generan gran cantidad de semillas que se acumulan en el suelo (banco de semillas). los resultados de manera independiente de la variable rango altititudinal mostraron a raphanus raphanistrum y veronica persica como las especies con mayor porcentaje de frecuencia en los predios muestreados (especies cosmopolita). la primera es una planta anual o bianual originaria de europa meridional y ampliamente distribuida en nuestro país, especialmente en terrenos cultivados y después de las cosechas. esta especie prefiere suelos arenosos o arcillosos, pero en general se adapta a cualquier tipo de suelo bien fertilizado donde se establece creando una gran reserva en el banco de semillas (aproximadamente 17.000/m2) (holm et al., 1997); estos propágulos en condiciones favorables, germinan de manera rápida y producen plantas vigorosas con largos periodos de floración. r. raphanistrum es una especie presente en muchos campos de la agricultura a nivel mundial causando problemas en cultivos de cereales y hortalizas. roberts y stokes (1966) reportan la presencia 312 agron. colomb. 25(2) 2007 figura 2. especies arvenses de mayor frecuencia asociadas al cultivo de uchuva según categorías altitudinales. categoría i: 1.800-2.100 msnm, categoría ii: >2.100-2.500 msnm, y categoría iii: >2.500 msnm. de semilla de esta especie en muchos campos de producción de especies hortícolas, los cuales han estado en producción por más de 60 años. igualmente comentan que del 20 y 40% de las semillas producidas durante la estación son capaces de mantenerse viables durante 12 meses. la persistencia de esta especie y la dificultad para controlarla radica, entre otras, en la cantidad de semilla por m2, lo cual permite afectar los rendimientos de próximos ciclos de cultivo. la segunda especie, veronica persica, es una planta anual nativa de europa que posee raíces fibrosas poco profundas, porte bajo y rastrero, características que no permiten predecir niveles altos de competencia con las plantas de uchuva, de la cual se reporta profundidad de raíces principales hasta 50 cm (garcía, 2003). veronica persica tiene un amplio rango de adaptación y produce semillas viables durante cualquier época del año, por lo que su presencia es constante en áreas cultivadas con baja presencia de arvenses de porte alto, las cuales impiden la captación de luz a las plantas del estrato inferior. esta especie es fácilmente controlada con herbicidas, lo que facilita a su vez el control de áfidos, nematodos o virus (bendixen et al., 1979), que utilizan a esta planta como hospedero alterno y que son reportados como plagas en los cultivos de uchuva. otra especie importante es pennisetum clandestinum conocida como kikuyo gramínea perenne de porte rastrero. se propaga mediante semillas y vegetativamente a través de rizomas y estolones. las semillas de la planta pueden permanecer viables en el suelo por más de diez años. los rizomas y estolones producen raíces fibrosas en sus nudos, lo que crea densas capas (garcía y fernández, 1991). los rizomas pueden penetrar en el suelo hasta una profundidad de 20-30 cm. los estolones generalmente producen tallos erectos de 10-60 cm de altura. las prácticas propias del manejo del sistema productivo como manejo de la fertilización, arvenses, insectos plaga, enfermedades y la preparación del suelo suponen cambios en el hábitat en el que se desarrollan las especies, promoviendo o inhibiendo cambios en la cantidad de individuos de una población de arvenses (mortimer, 1990). la preparación del suelo previa al transplante, aumenta la tasa de individuos de las diferentes especies al diseminar de forma continua las semillas por las áreas cultivadas y remover constantemente el banco de semillas; esto favorece la germinación de semillas en estado de latencia al encontrar condiciones aptas para germinar y desarrollarse. holm et al. (1997) comentan la relación entre el aumento de la germinación de semillas y el disturbio de los hábitats. estos factores unidos a las condiciones de clima favorables que se presentan en el rango altitudinal mayor a 2.500 msnm, donde se encuentra el 83% de los municipios del estudio, permiten entender las frecuencias de las especies encontradas en este trabajo. agradecimientos los autores dan su reconocimiento al proyecto “determinación de la problemática actual de plagas en el cultivo de la uchuva, validación de practicas y diseño de estrategias de manejo integrado para zonas productoras de cundinamarca y boyacá” del ministerio de agricultura y desarrollo rural, a su director profesor d. miranda y a e.c. ricaurte por la colaboración durante la redacción y corrección del texto. literatura citada bendixen, l., d. reynolds y r. riedel. 1979. annotated bibliography of weeds as reservoirs for organism affecting crops: i. nematodos. ohio agric. res. and dev. center (oardc), res. bull. n.º 1109. wooster, ohio. bermúdez, l.a. 1997. malezas más comunes en colombia. ed. produmedios, bogotá, 149 p. bernal, j. 1986. la uchuva (physalis peruviana l.) historia, taxonomía y biología. pp. 1-5. en: memorias primer curso nacional de uchuva. uptc, tunja. chávez, m. 1987. poblaciones, biomasa y banco de semillas de arvenses en cultivos de maíz zea mays l. y fríjol phaseolus 3132007 plaza y pedraza: reconocimiento y caracterización ecológica... vulgaris l. efecto de métodos de control y rotaciones. colegio de postgraduados, centro de botánica, chapingo, méxico. corporación colombia internacional (cci). 2002. uchuva-perfil del producto. inteligencia de mercados 13, 1-12. corporación colombia internacional (cci). 2005. uchuva-perfil del producto. en: inteligencia de mercados. en: www.cci.org. co, 14 p.; consulta: 20 de agosto de 2006. eraso, e. y o. sequeda. 2005. contribución al reconocimiento de la flora arvense del altiplano cundiboyacense de colombia. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 206 p. fischer, g. y p. almanza 1993. la uchuva (physalis peruviana l.) una alternativa promisoria para las zonas altas de colombia. agricultura tropical 30(1), 79-87. fuentes, c. 1986. metodología y técnicas para evaluar las poblaciones de malezas y su efecto en los cultivos. revista comalfi 13, 29-50. garcía, l. y c. fernández. 1991. fundamentos sobre malas hierbas y herbicidas. ediciones mundi-prensa, madrid. 348 p. garcía, m.c. 2003. cartilla. uchuva: cosecha y poscosecha. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) y pronatta, bogotá. 12 p. gómez, a. y h. rivera. 1987. descripción de malezas en plantaciones de café. federación nacional de cafeteros, centro nacional de investigaciones del café (cenicafe). pp. 365-367. guiller, p. 1984. comunity estructure and the niche. chapman and hall, nueva york. 176 p. holm, l., j. doll, e. holm, j. pancho y j. herberger. 1997. world weeds: natural histories and distribution. john wiley and sons, inc., nueva york. 1129 p. krebs, c. 1978. ecology: the experimental analysis of distribution and abundance. segunda edición. harper & row, nueva york. 678 p. koch, w. m.e. beshir y r. unterladstatter. 1982. crop loss due to weeds. fao plant protect. bul. 30(3-4), 103-111. marzocca, a. 1985. nociones básicas de taxonomía vegetal. iica, san josé, costa rica. 263 p. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2005. la cadena de los frutales de exportación en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. documento de trabajo n.º 67. en: w ww.minagricultura.gov.co; consulta: 20 de agosto de 2006. mortimer, a. 1990. the population ecology of weeds: implications for integrated weed management, forecasting and conservation. proc. british crop protection conference-weeds 1, 935-944. pinilla, c. 2002. identificación de la flora asociada a plantaciones de banano en urabá y magdalena. pp. 129-151. en: xxiii congreso anual manejo integrado de arvenses. santa marta. pujadas, a. y j.e. hernández. 1988. concepto de mala hierba. itea 75, 47-56. ricklefs, r. 1974. ecology. segunda edición. chiron press, nueva york. 966 p. roberts, h.a. y f.g. stokes. 1966. studies on the weeds of the vegetables crops. vi. seed populations of soil under commercial cropping. appl. ecol. 3, 181-190. united states department of agriculture (usda). 2006. natural resourses conservation service. en: www.plant.usda.gov; consulta: 22 de septiembre de 2006. whittaker, r. 1965. dormancy and diversity in land plant communities. science 174, 250-260. resumen abstract en el segundo semestre de 2005 se realizaron 384 encuestas a personas de los estratos socioeconómicos medio y alto de bogotá, con el objeto de identificar características del consumo de vegetales relacionadas con preferencias, frecuencia y lugares de compra (acceso a canales). esta investigación constituye una segunda fase de la realizada por montoya et al. (2004), incluyendo como nuevos temas el consumo de vegetales orgánicos y los paquetes de productos que las personas estarían interesadas en adquirir. se estimó una elasticidad de 0,55 para la inversión de las familias en vegetales. las mujeres son generalmente las que toman la decisión de compra. el supermercado es el lugar predilecto para comprar los vegetales. los productos con mayor frecuencia de compra son el tomate, la cebolla cabezona, la naranja y la zanahoria. los de menor consumo fueron la col de bruselas, la berenjena y el rábano; estos últimos son adquiridos principalmente por personas de estratos 4, 5 y 6. los consumidores potenciales manifestaron un interés del 62% por adquirir los productos a domicilio; las personas de mayores ingresos muestran el mayor interés por este canal de comercialización. a pesar de que el 41% dijo no saber qué son los productos orgánicos y a que sólo el 20% los consume frecuentemente, más de la mitad de la población estaría interesada en adquirir estos productos (59%), lo cual indica que hay un potencial de mercado superior a al consumo actual. in the second semester of 2005, were carried out 384 surveys to people of the medium and high socioeconomic strata of bogotá in order to identify characteristics of vegetable consumption related to preferences, frequency, and purchase places (access to channels). this investigation constitutes a second phase of the one carried out by montoya et al. (2004), including as new topics the consumption of organic vegetables and product packages that people would be interested in acquiring. an elasticity of 0,55 for the investment of families in vegetables was estimated. the women are generally those who make the purchasing decision. the supermarket is the favorite place to buy vegetables. the products with more purchasing frequency are tomato, stubborn onion, orange, and carrot. those of the smaller consumption were brusell cabbage, eggplant, and radish; the last ones are acquired mainly by people of strata 4, 5 and 6. the potential consumers manifested an interest of 62% in home delivery of the products; people of more revenues show the highest interest for this commercialization channel. although 41% said not to know what are the organic products and only 20% to frequently consume them, more than half of the population would be interested in acquiring these products (59%) that indicates that there is a potential of superior market to the current consumption. key words: agricultural marketing, distribution channels, organic products, investigation of markets, multivariate analysis. palabras clave: mercadeo agrícola, canales de distribución, productos orgánicos, investigación de mercados, análisis multivariado. 1 asistente de dirección del centro de investigación y extensión rural (cier), facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. aparradob@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. iamontoyar@unal.edu.co introducción las fallas en la comercialización constituyen uno de los principales “cuellos de botella” del sector agropecuario colombiano. los expertos en mercadeo agrícola como gilberto mendoza (1999) y la corporación colombia internacional (2002) consideran que la monopolización de la distribución, la perecibilidad y estacionalidad de los productos, las fuertes fluctuaciones de los precios y el desconocimiento de los mercados y de las estrategias de mercadotecnia, son los principales factores que reducen la rentabilidad de la producción agropecuaria. en bogotá coexisten canales tradicionales y modernos (descentralizados) de comercialización de alimentos de origen agrícola. según perrone (1992), los primeros mantienen una estrecha relación hacia atrás con la agricultura campesina y los acopiadores e intermediarios rurales, y hacia agronomía colombiana 25(2), 377-382, 2007 características del consumo de vegetales en los estratos socioeconómicos medio y alto de bogotá characteristics of vegetable consumption in the medium and high socioeconomic strata of bogotá álvaro parrado1 e iván alonso montoya2 fecha de recepción: febrero 15 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 378 agron. colomb. 25(2) 2007 delante con los consumidores de bajo nivel de ingresos a través del sistema minorista tradicional de tiendas y plazas de mercado. los canales modernos están conformados por la agroindustria alimentaria y las cadenas de supermercados, relacionados hacia atrás con la agricultura empresarial y hacia delante con los sectores consumidores de media y alta capacidad de compra. la cci (2002) y la cámara de comercio (2004) estiman los siguientes márgenes de rentabilidad para cada uno de los agentes de la cadena de comercialización de frutas y hortalizas en bogotá: margen productor variable entre -20% y 20%, margen transportador 40%, margen plaza de mercado o central de abastos 15%, margen distribuidor pequeño entre 20 y 30%, margen tienda de barrio entre 30 y 40%, margen comercializador supermercado e hipermercado entre 35 y 45%, margen procesadores (conservas) entre 35 y 45% (varía el precio según proceso), exportadores entre 35 y 45% (varía el precio según el producto). la promoción y distribución a domicilio surge como una alternativa para superar los problemas de la comercialización de productos agropecuarios, acercando al productor con el consumidor final. para explorar una estrategia de mercadeo de hortalizas a domicilio se hace fundamental considerar un estudio del entorno, que oriente una elección estratégica hacia la segmentación y posicionamiento de productos y servicios, en el marco de un mercado objetivo (en el cual opera la mezcla de mercadeo, con el propósito de establecer una posición diferenciadora). el objetivo general de este trabajo fue identificar características del consumo de vegetales de un estrato medio-alto de bogotá, relacionadas con preferencias, frecuencia y lugares de compra (acceso a canales). como objetivos específicos se definieron los siguientes: • caracterizar los diferentes grupos de consumidores de hortalizas del estrato socioeconómico medio-alto de bogotá. • conocer las frecuencias de consumo de 32 frutas y hortalizas en el estrato medioalto de bogotá. • identificar los lugares donde se prefiere comprar los productos de origen agropecuario para el estrato medioalto de bogotá. • conocer la percepción de los consumidores por el consumo de vegetales de calidad preseleccionada a domicilio. materiales y métodos la fase exploratoria de esta investigación se llevó a cabo mediante la revisión bibliográfica y de fuentes de internet sobre el tema del mercadeo de hortalizas, junto con entrevistas a expertos en el tema (académicos, productores y comercializadores). el documento base de la investigación fue el estudio “preferencias de mercado y distribución para hogares de algunos vegetales y frutos para un segmento hipotético de mercado de bogotá”, realizado por montoya, et al. (2004). en la segunda fase se procedió a realizar encuestas con el apoyo de los estudiantes del curso de economía agraria de la carrera de ingeniería agronómica de la universidad nacional, quienes las realizaron entregando directamente los formularios a los encuestados. las encuestas fueron aplicadas en bogotá entre septiembre y octubre de 2005. la muestra fue de 384 personas, de estratos 3 y 4 (48% y 38%, respectivamente), el 66% fueron mujeres y el 78% con edades entre 20 y 50 años. el error máximo fue del 5%. resultados y discusión en la tabla 1 se comparan los resultados obtenidos en la encuesta realizada en 2002 y la encuesta realizada en 2005 para las preguntas que se mantuvieron iguales en el formulario. en general, hay similitud en los resultados, lo que indica que las encuestas fueron aplicadas correctamente y que para el periodo 2002-2005 no se presentaron cambios significativos en el comportamiento de las variables estudiadas. las mujeres son generalmente las que deciden la compra de vegetales (64% frente a 11% de casos en que deciden los hombres, y 25% entre diferentes miembros de la familia), por lo que las estrategias de mercadeo deben ir orientadas principalmente hacia ellas. el 42% de los encuestados invierten entre $50.000 a $100.000 mensuales en vegetales (a pesos de 2005), seguidos por el 21% que invierte entre $100.000 y $150.000; valor alto si se tiene en cuenta que la mayoría son personas de estratos 3 y 4. al comparar los resultados de inversión en vegetales con los obtenidos por montoya et al. (2004), a partir de la encuesta realizada en 2002, se observa que para ese año sólo el 8% de los encuestados dijo invertir más de $100.000 mensualmente (a pesos de 2002) en compra de vegetales (el 59% dijo hacerlo en el rango de $50.000 a $100.000), mientras que en los resultados de este estudio este porcentaje fue del 41%. si tenemos en cuenta que no hubo diferencias importantes en el porcentaje de personas pertenecientes a cada estrato, ni en el nivel de ingresos encontrado en las dos encuestas, estos resultados podrían corresponder a un incremento en el consumo general de vegetales, probablemente relacionado con megatendencias como una mayor preocupación de las 379 variable categorías encuesta 2002 encuesta 2006 edad 20 a 30 años 30% 24% 31 a 40 años 45% 27% 41 a 50 años 19% 27% 51 a 60 años 5% 17% mayores de 60 años 2% 4% estrato 1 1% 1% 2 6% 4% 3 44% 48% 4 39% 38% 5 8% 8% 6 2% 1% sexo femenino 67% 66% masculino 33% 34% estado civil soltero 16% 18% casado 60% 59% viudo 1% 3% separado 10% 7% unión libre 13% 12% ns/nr 1% 2% variable categorías encuesta 2002 encuesta 2006 ingresos < $1’000.000 14% 14% $1’000.000-$1’500.000 21% 19% $1’500.000-$2’000.000 22% 24% $2’000.000-$2’500.000 15% 18% $2’500.000-$3’000.000 11% 12% >$3’000.000 18% 13% composición familiar pareja 9% 8% pareja con hijos 81% 63% pareja con parientes 3% 4% pareja con parientes e hijos 5% 7% otros 1% 18% inversión mensual en vegetales <$50.000 9% 7% $50.001-$100.000 59% 42% $100.001-$150.000 3% 21% $150.001-$200.000 5% 15% > $200.000 0% 15% ns/nr 23% 0% sitios donde compra vegatales sólo tienda 6% 16% sólo plaza 16% 17% sólo supermercado 48% 47% sólo mercados móviles 2% 1% supermercado y tienda 9% 7% supermercado y plaza 8% 5% tienda y plaza 3% 3% otras combinaciones 9% 4% tabla 1. comparación de los resultados de las encuestas realizadas por montoya et al. (2002) y las encuestas realizadas para este trabajo en 2005. parrado y montoya: características del consumo de vegetales... continúa 380 agron. colomb. 25(2) 2007 personas por su salud y tener una dieta balanceada, lo cual se ve reflejado en el incremento de grandes puntos de venta especializados en frutas y hortalizas (fruver). en la figura 1 se ilustra la participación de la inversión mensual en vegetales como componente del ingreso. el comportamiento del gasto en vegetales es el típico de bienes inelásticos en cuanto a elasticidad demanda-ingreso (que fue calculada en 0,55), disminuyendo su participación porcentual en el gasto a medida que se incrementa el ingreso. mientras las familias con ingresos menores a $1’000.000 invierten aproximadamente el 10% de sus ingresos en compra de vegetales, esa proporción cae al 5% en el caso de las familias con ingresos mensuales superiores a $3’000.000. no obstante, el monto total de inversión sí se incrementa de manera proporcional al aumento del ingreso, debido a los mayores precios que pagan las familias de ingresos altos por adquirir mejor calidad y servicio. el total de personas que compran vegetales en el supermercado es de 61%; el 47% lo hace exclusivamente en este lugar. respecto al porcentaje de personas que compran sólo en la tienda se encontró un incremento del 6 al 16%, frente a los resultados descritos por montoya et al. (2004). este incremento podría mostrar una recuperación de la tienda frente al supermercado, debido a las facilidades de crédito, cercanía y mejoramiento de la calidad ofrecida por estos establecimientos. en promedio, el 51% prefiere comprar los vegetales semanal o quincenalmente (29% y 22%, respectivamente), y sólo el 7% prefiere hacerlo en forma diaria. este factor favorece a los supermercados frente a las tiendas y mercados móviles, ya que ofrecen una mayor variedad y cantidad de productos que les facilita a las familias abastecerse en los volúmenes suficientes para no tener que hacer compras diarias. los productos con mayor frecuencia de compra son el tomate, la cebolla cabezona, la naranja y la zanahoria. los de menor consumo fueron la col de bruselas, la berenjena y el rábano; estos últimos son adquiridos principalmente por personas de estratos 4, 5 y 6. estas tendencias de consumo fueron reafirmadas por el análisis factorial de correspondencias múltiples, que además mostró homogeneidad en las frecuencias de compra según el nivel de ingreso de los consumidores. los resultados son similares a los de la encuesta de ingresos y gastos del dane (1996), según la cual el 75% del gasto en vegetales se concentró en seis productos, que en su orden fueron: tomate, cebolla cabezona, arveja, cebolla junca, zanahoria y habichuela. algunos de los encuestados manifestaron que adquirirían a domicilio sólo aquellos productos que sean preseleccionados de buena calidad y que no tengan un sobrecosto por el servicio, características difíciles de lograr tanto para el productor como para el comercializador. variable categorías encuesta 2002 encuesta 2006 persona que decide la compra hombre 8% 11% mujer 60% 65% pareja 25% 15% todos 7% 7% otros 1% 3% interés en adquirir productos a domicilio 1 de cada 10 personas 6% 5% 2 de cada 10 personas 11% 13% 3 de cada 10 personas 14% 11% 4 de cada 10 personas 12% 9% 5 de cada 10 personas 23% 18% 6 de cada 10 personas 9% 11% 7 de cada 10 personas 8% 8% 8 de cada 10 personas 7% 9% 9 de cada 10 personas 0% 2% 10 de cada 10 personas 6% 5% ns/nr 2% 9% continuación tabla 1 381 para poder ofrecer precios competitivos con los de los supermercados, plazas y tiendas, manteniendo la calidad del producto, es conveniente acceder a proveedores directos. la reducción de costos también dependerá de contar con canales eficientes de distribución. se debe buscar que los recorridos sean cortos y fijar unos volúmenes mínimos de venta, que permitan obtener una relación costo-beneficio atractiva. es importante tener una oferta permanente de los productos para asegurar la fidelidad de los clientes. para ello, es necesario tener un portafolio amplio de proveedores. la integración de los pequeños y medianos productores es otra estrategia eficaz para garantizar la oferta de los volúmenes demandados. para identificar de la manera más objetiva posible la percepción de los encuestados sobre la posibilidad de adquirir productos a domicilio, se formuló la pregunta de la siguiente manera: “de 10 personas que compran vegetales, ¿cuántas cree usted que comprarían productos preseleccionados de calidad a domicilio?”. el 18% opinó que lo harían 5 personas, y el restante 82% se dividió en la demás alternativas sin mostrar una tendencia clara. si se agregan los porcentajes de las respuestas correspondientes a que entre 0 y 4 personas adquirían los productos a domicilio, para homogenizarlos como un “no”, haciendo lo mismo con las respuestas que estuvieron en el rango de 5 a 10 como un “sí”, se obtiene que el 62% de la población podría estar interesada en acceder a este canal de distribución. se preguntó a los encuestados sobre productos vegetales o paquetes de productos que les interesaría adquirir a domicilio. el 74% manifestó estar interesado en adquirir principalmente paquetes de productos –y no productos individuales–; de ellos, al 27% le gustaría tener la opción de adquirir todos los vegetales a domicilio, y el restante 73% manifestó estar interesado en paquetes específicos que incluyan tomate (17%), cebolla (14%), papa (13%), arveja (12%) y zanahoria (7,5%), productos que coinciden con los identificados en este estudio como los de mayor frecuencia de consumo. la encuesta incluyó el análisis del posicionamiento de los productos orgánicos, biológicos o ecológicos en la población. el 41% dijo no saber qué son los productos orgánicos, porcentaje que limita una comercialización masiva de estos productos y que indica la necesidad de realizar campañas masivas de divulgación sobre las características y ventajas que ofrecen, como estrategias de diferenciación y posicionamiento. el 30% nunca compra vegetales orgánicos, el 35% casi nunca y solo el 20% dijo hacerlo frecuentemente. a pesar de ello, más de la mitad de la población estaría interesada en adquirir productos orgánicos (59%), lo cual indica que hay un potencial de mercado superior a la demanda actual. al realizar un análisis factorial de correspondencias múltiples, tomando las 51 variables encuestadas como activas (igual peso), se obtienen dos grandes segmentos de merfigura 1. porcentaje de inversión mensual en vegetales como componente del ingreso. parrado y montoya: características del consumo de vegetales... 382 agron. colomb. 25(2) 2007 cado: los de mayores ingresos que presentan las menores frecuencias de compra para la mayoría de vegetales pero que muestran alta disposición a comprar los productos a domicilio y los productos orgánicos, y los de menores ingresos que tienen mayores frecuencia de compra para la mayoría de productos, no conocen qué son los vegetales orgánicos, biológicos o ecológicos y prefieren la tienda sobre el supermercado. los productos preseleccionados distribuidos a domicilio tienen el valor agregado de la calidad garantizada por la selección y el mismo servicio a domicilio. esto favorece la diferenciación de los productos pero hace difícil plantear una estrategia de liderazgo en costos o de precios bajos. en la medida en que se acceda a proveedores directos se reducirían los costos del producto y se podría pensar en tener precios competitivos con los de los supermercados, plazas y tiendas. literatura citada buernett, j. 1998. promoción, conceptos y estrategias. mcgraw-hill interamericana, bogotá. cámara de comercio de bogotá. 2004. proyecto: balances tecnológicos en cinco cadenas productivas: perfil de la industria, diagnóstico local: hortofrutícola. bogotá. céspedes, a. 1998. principios de mercadeo. segunda edición. ecoe, bogotá. corporación colombia internacional, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2002. comercialización y encadenamientos productivos del sector agroalimentario. bogotá. dane. 1996. encuesta nacional de ingresos y gastos. bogotá. díaz, l. g. 2002. estadística multivariada: inferencia y métodos. departamento de estadística, universidad nacional de colombia, bogotá. etzel, m., b. walker y w. stanton. 1997. fundamentos de marketing. mcgraw-hill interamericana, méxico. kottler, p. 1999. dirección de mercadotecnia. pearson, méxico. mendoza, g. 1999. diagnóstico del mercadeo agrícola y agroindustrial en colombia: una estrategia para la reactivación de la agricultura. universidad jorge tadeo lozano, bogotá. montoya, i., l. montoya y o. castellanos. 2004. análisis de los enfoques organizativos de la tendencias económicas, culturales, sociales y tecnológicas. revista escuela de administración de negocios 50, 113-131. montoya i., a. parrado y s. rubio. 2004. preferencias de mercado y distribución para hogares de algunos vegetales y frutos para un segmento hipotético de mercado de bogotá. agron. colomb. 22(2), 85-91. parrado, a. 2006. hortalizas a domicilio. estudio de mercado para el estrato medio-alto de bogotá. tesis de maestría en ciencias agrarias. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. perrone, mario eduardo. 1992. aspectos de la comercialización de alimentos en santafé de bogotá. tesis magíster en economía agraria. facultad de ciencias económicas, universidad nacional de colombia, bogotá. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen con el propósito de rescatar la riqueza genética de la batata (ipomoea batatas), durante dos ciclos de cultivo se realizaron evaluaciones agronómicas de dos materiales nativos, en comparación con diez clones provenientes del centro internacional de la papa, clasificados allí como promisorios. el trabajo se llevó a cabo en el municipio de coyaima, en el departamento del tolima (colombia), con la participación de los integrantes del cabildo indígena autónomo independiente buenavista, y la colaboración del consorcio latinoamericano y del caribe de apoyo a la investigación y el desarrollo de la yuca. los materiales nativos se colectaron en parcelas de agricultores y se clasificaron como ‘bonanza’ y ‘sangretoro’, nombres tradicionales dados por los indígenas de la zona. el experimento fue desarrollado a través de un diseño de bloques completos al azar, con siete tratamientos y cuatro repeticiones. los tratamientos correspondieron a los cinco clones cip y las dos variedades regionales. los resultados de la investigación permitieron cuantificar el alto potencial productivo de la batata como especie cultivada, encontrándose materiales muy promisorios que pueden ser incorporados a modelos agropecuarios de producción. with the aim of rescuing the genetic variability of sweet potato (ipomoea batatas), the agronomical performance of two native materials was evaluated and compared to that of ten clones classified as promissory at centro internacional de la papa. carried out along two crop cycles, the study took place in the municipality of coyaima (tolima colombia), with the participation of the members of the buenavista autonomous and independent indigenous council, and the collaboration of the consortium for the support and development of cassava in latin america and the caribbean. the native materials were collected at local farms, and classified as ‘bonanza’ and ‘sangretoro’, which are their traditional indigenous names. the experiment was conducted under a completely randomized block design, with seven treatments (five cip clones and the two regional varieties) and four repetitions. the results allowed quantifying the remarkably productive potential of cultivated sweet potato, and identifying very promissory materials that can therefore be incorporated to agricultural production models. key words: reser vant roots, double purpose, genetic resources. palabras clave: raíces reservantes, doble propósito, recursos genéticos. fecha de recepción: 19 de mayo de 2008. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 departamento de investigación, inver campo cía. ltda., bogotá (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 autor de correspondencia. jhtiqueq@unal.edu.co agronomía colombiana 27(2), 151-158, 2009 evaluación agronómica de diez clones promisorios cip y dos materiales nativos de ipomoea batatas l. agronomic evaluation of ten promissory cip clones and two sweet potato (ipomoea batatas l.) native materials josé tique1, 3, bernardo chaves2 y jorge humberto zurita2 introducción ipomoea batatas lam. tiene como centro de origen el continente americano; presenta su mayor diversidad genética en colombia, ecuador y norte del perú, reconocidos como centros primarios. otros centros secundarios de diversidad genética están ubicados en méxico, guatemala y sur del perú. también se ha observado considerable variabilidad en algunas islas del pacífico y asia, tales como filipinas, papúa nueva guinea, fiji, sri lanka, australia, entre otras (díaz et al., 1992). la batata como especie fue domesticada y cultivada antes del descubrimiento de américa; fue llevada a europa de donde se dispersó rápidamente como cultivo a zonas tropicales y subtropicales. es una de las especies hortícolas más cultivadas en el mundo; se estima que el área sembrada mundialmente es de aproximadamente 8.618.866 ha, con una producción de 127.139.553 t año-1, concentrada en asia, donde se calcula que se encuentra sembrado el 90,5% del área mundial (fao, 2004). 152 agron. colomb. 27(2) 2009 la batata pertenece a la familia convolvuláceae, género ipomoea, que comprende unas 500 especies aproximadamente (austin, 1988). es una planta de tipo alopoliploide (de la puente, 1988), tiene un número básico de cromosomas x = 15, es hexaploide 2n = 6x = 90, generalmente es autoincompatible y la mayoría de sus caracteres son de herencia cuantitativa y de baja heredabilidad. es una planta de tipo herbáceo, perenne en condiciones silvestres, aunque en medio de cultivo cambia según el objetivo de la producción; el sistema radicular es la parte más importante de la planta, ya que constituye el objeto principal del cultivo. las raíces son abundantes y ramificadas, producen raíces reservantes, de formas y colores variados de acuerdo con la variedad (marín, 1994). su carne es azucarada, perfumada y rica en almidón, con elevado contenido en caroteno, vitamina c y una proporción apreciable de proteínas. existe en la actualidad una amplia base genética que comprende materiales silvestres colectados en exploraciones realizadas por el centro internacional de la papa (cip), entre 1985-1986, en toda latinoamérica y el caribe. esta colección permite preservar la especie, manter su identidad genética y evita su extinción como recurso natural y cultivado que está amenazado por acción de la erosión genética (de la puente, 1988; fuglie, 2007). el cultivo de la batata es muy importante a nivel mundial, por las grandes posibilidades que tiene como alimento humano, animal y aun como componente de procesos industriales (scott et al., 1992). se habla de la importancia de la batata en la alimentación humana como un sustituto de harinas que se consumen en fresco, como papa y yuca, al igual que de productos de alto valor energético, como la harina de trigo y el arroz (burga, 1987). en alimentación animal son amplísimas las posibilidades, tanto por el consumo de su follaje en forma fresca, ensilada o henificada, como el de su raíz, pues sirve como alimento directo y como posible sustituto o complemento en la elaboración de mezclas de concentrados. desde el punto de vista industrial, la raíz de la batata se ha incorporado básicamente a la industria alimenticia como fuente de harina y almidón; también se ha probado en la obtención de colorantes naturales, y en los últimos años, con el auge de los agrocombustibles, en la obtención de alcohol (bermúdez, 2006). en lo referente a las condiciones agroecológicas, la batata como especie cultivada y silvestre ofrece una amplia variabilidad genética que se expresa en las distintas adaptaciones a condiciones ambientales diversas, tales como sequía, humedad, salinidad, tipo de suelo, resistencia a plagas y enfermedades, etc. adicionalmente, su manejo agronómico resulta más económico que el de otros cultivos, en términos de menores requerimientos de fertilizantes y pesticidas. en colombia, aunque es uno de sus centros primarios de mayor diversidad genética, la batata como recurso genético y como cultivo se encuentra perdida en los rincones de la huerta casera de unos pocos campesinos tradicionales. es por esto que se considera necesario evaluar y promover la batata como alternativa agrícola real, con el fin de fortalecer el concepto y la aplicación de un modelo sostenible de seguridad alimentaria. el objetivo de esta investigación es caracterizar, desde el punto de vista de uso agrícola, dos materiales de batata regionales en comparación con diez clones promisorios. materiales y métodos preliminarmente se trabajó durante el primer semestre de 2006 en colectar e identificar materiales regionales, que se clasificaron según el color de los tallos y de la raíz. uno, denominado ‘bonanza’, de tallos verdes y raíz reservante color crema, y el otro, ‘sangretoro’, de tallos morados y raíz reservante morada (los nombres corresponden a los utilizados comúnmente por los agricultores de la zona). estos materiales fueron propagados por esquejes hasta tener la cantidad suficiente de material para desarrollar el experimento. el centro internacional de la papa suministró por intermedio del consorcio latinoamericano y del caribe de apoyo a la investigación y al desarrollo de la yuca diez clones considerados como promisorios (tab. 1). por problemas de adaptación y enfermedades se descartaron cinco materiales. el experimento se desarrolló en el municipio de coyaima, departamento del tolima (387 msnm, una temperatura media de 26°c y una precipitación promedio anual de 1.350 mm), durante el segundo semestre de 2006 y se repitió en el primer semestre de 2007. el diseño experimental fue en bloques completos al azar, con siete tratamientos y cuatro repeticiones. la unidad experimental estuvo constituida por cinco surcos de 4,0 m 1532009 tique, chaves y zurita: evaluación agronómica de diez clones promisorios cip y dos materiales nativos de ipomoea batatas l. de largo, separados 1,0 m y 0,3 m de distancia entre plantas, para un total de 66 plantas por bloque, una población total de 1.848 plantas y una densidad de siembra de 33.000 plantas/ha. tabla 1. materiales cip de ipomoea batatas, evaluados en coyaima (colombia). material vegetal nombre del cultivar origen cip 400004 cemsa 74-228 cuba cip 400036 luby burundi cip 440260 chin mi (suwon 147) china cip 440045 toquesita puerto rico cip 199062-1 sin información perú cip 440025* xushu 18 china cip 199026-1* sin información perú cip 440050* pepa puerto rico cip 199015-14* sin información perú cip 199035-7* sin información perú *materiales descartados. fuente: cip germplasm ordering system, 2007. se tomaron seis muestras por repetición al final de un periodo de noventa días después de sembrado (90 dds) y se evaluaron las variables de peso fresco de raíces, peso seco de raíces, peso fresco de follaje (hojas y tallos), peso seco de follaje, biomasa fresca y biomasa seca, en kg/planta. se hicieron también determinaciones del porcentaje de materia seca de raíces y materia seca de follaje y se establecieron las relaciones raíz fresca/follaje fresco y relación raíz seca/follaje seco. las variables de rendimiento fresco de raíces se relacionaron con la precipitación para establecer el efecto de este factor sobre los materiales. los datos de clima se obtuvieron de la estación climática media luna, ubicada a 500 m del lugar donde se desarrolló el trabajo. los datos se procesaron y analizaron mediante el programa de análisis estadístico sas® versión 9.1, se realizó para cada variable análisis de varianza, y adicionalmente se llevó a cabo un análisis de componentes principales y prueba tukey con un nivel de significancia del 5%. resultados y discusión análisis de componentes principales el análisis de componentes principales es una herramienta estadística que permite determinar las variables que más aportan a la variabilidad total. de su gráfica, mediante la dirección, la longitud de los vectores y el ángulo entre ellos, se puede conocer el comportamiento de las variables y sus relaciones. las variables de acumulación de masa seca en raíces reservantes y en follaje, al igual que la variable de biomasa fresca expresada en kg/planta, presentan la menor longitud vectorial (fig. 1), lo cual indica que estas variables son las que menos aportan a la variabilidad. las variables de relación entre los rendimientos fresco y seco de raíces y de follaje presentan la mayor longitud vectorial, y forman entre sí un ángulo que muestra que estas variables están altamente correlacionadas. las variables de peso fresco y seco de raíces reservantes se comportan en forma similar a las anteriores pero en otra dirección. otro de los aspectos importantes para destacar de la fig. 1 tiene que ver con la independencia entre los componentes fresco y seco de las variables de raíces reservantes y el follaje, d im en si ón 1 dimensión 2 -2 -1 0 1 2 3 3 2 1 0 -1 -2 -3 psr/psf psr pfr bs msf msr bf psf pff a04 b04 b62-1 b045 a045 bsan asan a260 b260 bbon a62-1 a036 b036 abon * * * * * * * * * * *** pfr/pff figura 1. componentes principales, en dos ciclos de cultivo de batata y 90 días después de siembra en coyaima (colombia). bf, biomasa fresca; bs, biomasa seca; pfr, peso fresco de raíces reservantes; psr, peso seco de raíces reservantes; pff, peso fresco de follaje; psf, peso seco de follaje; pfr/pff, relación peso fresco de raíces/peso fresco de follaje; psr/psf, relación peso seco de raíces/ peso seco de follaje; msr, porcentaje de materia de raíces reservantes; msf, porcentaje de materia seca de follaje. a260= 440260 ciclo i, b260= 440260 ciclo ii, a045= 440045 ciclo i, bo45= 440045 ciclo ii, a036= 400036 ciclo i, b036= 400036 ciclo ii, a04= 400004 ciclo i, b04= 400004 ciclo ii, a62-1= 199062-1 ciclo i, b62-1= 199062-1 ciclo ii, asan= 'sangretoro' ciclo i, bsan= 'sangretoro' ciclo ii, abon= 'bonanza' ciclo i, bbon= 'bonanza' ciclo ii. 154 agron. colomb. 27(2) 2009 ya que el ángulo que forman los vectores correspondientes es de aproximadamente 90°. rendimiento en fresco rendimiento de raíces reservantes en fresco uno de los factores que para las condiciones del trópico llama más la atención, es la posibilidad de encontrar materiales de batata que se adapten bien a diferentes condiciones ambientales, y que su rendimiento permita el desarrollo del cultivo como una alternativa viable económicamente (fuglie, 2007). en el trabajo se observaron datos contrastantes de precipitación (fig. 2) en los dos ciclos de cultivo. para el caso de la producción de raíces reservantes, se sabe que su diferenciación es producto de un proceso complejo que tiene lugar en los primeros 30 días después de siembra (suni y marín, 1994), que los cambios histológicos que conducen al engrosamiento de las raíces reservantes están limitados por factores climáticos (hahn y hozyo, 1983; bouwkamp y kays, 1985). figura 2. precipitación acumulada en dos ciclos de cultivo de ipomoea batatas en coyaima (colombia). en la fig. 2 se observan las diferencias entre la precipitación acumulada entre ciclos. en el ciclo i hubo una mayor precipitación acumulada hasta los 40 días después de siembra (296 mm), en comparación con el ciclo ii (102 mm), lo cual favoreció la producción de raíces reservantes, tal como lo determinaron hahn y hozyo (1984) y bouwkamp, kays (1985) y suni y marín (1994). se desatacan los clones cip 440260, cip 199062-1 y el material nativo ‘sangretoro’, que alcanzaron un rendimiento mayor de 30.000 kg ha-1 en cada ciclo de cultivo, y expresan diferencias significativas en la prueba de tukey (tab. 2). tabla 2. promedios de rendimiento de raíces reservantes en fresco (rfr), en dos ciclos de cultivo y después de 90 dds en coyaima (colombia). material vegetal ciclo i rfr (kg ha-1) ciclo ii rfr (kg ha-1) cip 440260 40.128 a 34.815 a cip 440045 25.509 c 18.447 d cip 400036 25.179 c 23.562 bc cip 400004 22.572 c 20.130 d cip 199062-1 35.211 b 33.066 a bonanza 26.400 c 27.192 b sangretoro 39.501 a 37.422 a promedios con letras diferentes indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). rendimiento de follaje en fresco uno de los limitantes en el desarrollo de la producción animal es, sin duda alguna, el costo que involucra la nutrición, lo cual obliga a la búsqueda de alternativas alimenticias. una de estas alternativas es aprovechar cultivos bien adaptados al trópico, que sean de ciclo corto, de uso integral y de alto rendimiento. en la alimentación animal, principalmente de rumiantes, el follaje (hojas y tallos) de la batata se utiliza en forma periódica. así mismo, en ciertos casos se usan las raíces no comerciales como fuente de energía, principalmente en la alimentación de cerdos. esta situación ocurre al final de la cosecha del cultivo. sin embargo, la producción animal demanda en forma continua el uso de energía y proteína, donde las hojas de batata como forraje pueden desempeñar un papel importante (león-velarde y mendiburo, 2004). en trabajos realizados por gonzález et al. (1995) y garcía et al. (1997), en cerdos y aves, se reportaron las bondades del follaje de batata en términos de aceptabilidad, composición química y digestibilidad. ospina et al. (2004) reportaron rendimientos de follaje fresco en clones cip desde 10.000 kg ha-1, hasta 40.000 kg ha-1. el trabajo permitió identificar la potencialidad de la batata en términos de producción de forraje. esta variable no expresó diferencias en términos del ciclo de cultivo; sin embargo, entre los materiales se presentaron diferencias significativas (tab. 3), destacándose los clones cip 400036, cip 400004, cip 199062-1 y el material nativo ‘bonanza’, como los mayores productores de follaje fresco. ‘sangretoro’, aunque es uno de los materiales que mayor rendimiento de raíces expresó, fue el que menos follaje produjo, lo cual ratifica lo planteado en el fig. 1 de com0 20 40 60 80 100 120 10 20 30 40 50 60 70 80 90 dds ciclo i pr ec ip ita ci ón a cu m ul ad a (m m ) ciclo ii 1552009 tique, chaves y zurita: evaluación agronómica de diez clones promisorios cip y dos materiales nativos de ipomoea batatas l. ponentes principales, en la que para algunos materiales no existe correlación entre el rendimiento de raíces reservantes y la producción de follaje. tabla 3. promedios de rendimiento de follaje en fresco (rff), después de 90 días de siembra en dos ciclos de cultivo en coyaima (colombia). material vegetal ciclo i rff (kg ha-1) ciclo ii rff (kg ha-1) cip 440260 35.211 c 37.917 b cip 440045 27.093 d 28.512 c cip 400036 45.276 a 47.982 a cip 400004 48.015 a 47.322 a cip 199062-1 44.814 a 44.154 a bonanza 40.590 b 38.082 b sangretoro 20.724 e 23.595 c *promedios con letras diferentes indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). biomasa fresca la producción de biomasa fresca es un indicativo importante en términos de la eficiencia de la especie en el aprovechamiento de los recursos ambientales y genéticos de que dispone. así mismo, brinda una idea de su potencialidad, en función de la cantidad de material fresco que puede aportar para diferentes usos. la fig. 3 muestra los resultados obtenidos para la variable biomasa fresca (kg ha-1), en donde se presentan diferencias significativas entre materiales; se destacan como buenos productores de biomasa fresca los clones cip 199062-1 y 440260. rendimiento en seco acumulación de materia seca en raíces reservantes y follaje la acumulación de materia seca depende de varios factores, como el material, el clima, el tipo de suelo y la incidencia de plagas y enfermedades. estos factores guardan relación directa con la fotosíntesis y la traslocación de fotoasimilados a los vertederos. en el caso de la batata, el vertedero principal es la raíz, y en la mayoría de los casos es el objetivo de la producción. en promedio, la raíz reservante de batata tiene entre 20 y 30% de materia seca; en los casos más bajos puede llegar al 13-15%, y en los más altos al 40% (martí, 1998). en el caso del follaje, el porcentaje de materia seca puede variar entre 10 y 20% (vásquez et al., 2004). el porcentaje de materia seca acumulado en las raíces reservantes en los dos ciclos de cultivo (tab. 4) se comportó de manera diferencial entre materiales y expresó un leve contraste entre ciclos. pero en general la variación de estas variables no fue determinante para el estudio, lo cual se concluye de su longitud vectorial en la fig. 1, de componentes principales. clones como el cip 440260, 440045, 440036 y el material nativo ‘sangretoro’, presentaron porcentajes de materia seca en raíces reservantes mayores al 25%. el resto de materiales no alcanzó el 20% de materia seca, debido posiblemente a las condiciones ambientales o al tiempo de cosecha. los valores del porcentaje de materia seca acumulado en el follaje concuerdan con lo reportado por vásquez et al. (2004), destacándose el material nativo ‘bonanza’ y el clon cip 440260, que alcanzaron valores aproximados al 20%. tabla 4. materia seca después de 90 dds en dos ciclos de cultivo de ipomoea batatas en coyaima (colombia). material vegetal ciclo i ciclo ii %msr %msf %msr %msf 440260 28,144 19,542 26,867 17,391 440045 26,574 18,208 29,486 14,953 400036 28,346 15,827 28,623 13,860 400004 16,953 11,755 19,271 12,601 199062-1 19,052 13,388 19,306 12,155 bonanza 19,272 20,399 20,923 19,371 sangretoro 26,664 16,010 25,680 13,052 msr, materia seca de raíces; msf, materia seca de follaje. 40.000 45.000 50.000 55.000 60.000 65.000 70.000 75.000 80.000 85.000 440260 440045 400036 400004 199062-1 bonanza sangretoro r en di m ie nt o (k g ha -1 ) ab ab d e ab bc bc bc a a bc c d c ciclo i ciclo ii figura 3. rendimiento de biomasa fresca de ipomoea batatas en dos ciclos de cultivo y después de 90 dds en coyaima (colombia).promedios con letras diferentes indican diferencia significativa, para cada ciclo, según la prueba de tukey (p<0,05). 156 agron. colomb. 27(2) 2009 biomasa seca uno de los factores que más llama la atención en términos productivos de una especie cultivada es la producción de materia seca por unidad de área. los materiales evaluados presentan, en términos generales, rendimientos superiores a los 10.000 kg ha-1 (fig. 4). figura 4. rendimiento de biomasa seca de ipomoea batatas en dos ciclos de cultivo y después de 90 dds en coyaima (colombia). promedios con letras diferentes indican diferencia significativa, para cada ciclo, según la prueba de tukey (p<0,05). se observa que la variable biomasa seca se comporta de manera estable en los dos ciclos de cultivo, lo cual sugiere que aunque presenta diferencias para otras variables evaluadas, la acumulación total de materia seca, tanto de la parte área como de la parte subterránea, responde a un balance intrínseco de los materiales. caracterización de los materiales el análisis de componentes principales para las variables de peso seco (fig. 5), y la evaluación de los materiales de batata (tab. 6), permitió encontrar materiales con características: forrajeras, doble propósito y raiceros. esta clasificación la propusieron león-velarde y mendiburo (2004), basados en los parámetros de rendimiento seco del follaje y de raíces (tab. 5). la ubicación relativa de los materiales (fig. 5) respecto a los componentes secos que manejaron león-velarde y mendiburo (2004), permite observar claramente la correspondencia en la clasificación realizada en función de la variabilidad de estos parámetros. los materiales agrupados cerca al origen (punto [0,0]), que representa la media de cada una de las variables, se clasifican como bajo doble propósito (bdp); los materiales que 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 20.000 440260 440045 400036 400004 199062-1 bonanza sangretoro r en di m ie nt o (k g ha -1 ) ciclo i ciclo ii a a d d b b e d cd c bc bc bc bc tabla 5. clasificación del germoplasma de batata en función del rendimiento seco de forraje (f) y raíces (r) y su relación (r/f). clase atributos r/f rendimiento seco de forraje (t ha-1) rendimiento seco de raíces (t ha-1) 1 forrajera 0< rf ≤1 >3 2 doble propósito a 1,0 < rf ≤1,5 >2 3 doble propósito b 1,5 < rf ≤ 2 >1,5 4 doble propósito c 2< rf ≤3 >5 5 raicera rf > 3 >6 fuente: león-velarde y mendiburo, 2004. tabla 6. clasificación de los materiales de batata en función del rendimiento seco de raíces reservantes, rendimiento seco de forraje y su relación, en coyaima (colombia). material ciclo i atributo ciclo ii rsr/rsf rsf kg ha-1 rsr kg ha-1 rsr/rsf rsf kg ha-1 rsr kg ha-1 440260 1,667 6.864 11.319 mdp 1,594 6.468 9.372 440045 1,411 4.917 6.765 bdp 1,315 4.257 5.445 400036 1,045 7.194 7.128 bdp 1,038 6.633 6.765 400004 0,731 5.610 3.894 f 0,676 5.973 3.861 199062-1 1,154 5.907 6.699 bdp 1,212 5.280 6.204 bonanza 0,635 8.283 5.148 f 0,818 7.392 5.643 sangretoro 3,429 3.234 10.494 r 3,258 3.069 9.240 mdp, medio doble propósito; bdp, bajo doble propósito; f, forrajera; r, raicera; rsr, rendimiento seco de raíces; rsf, rendimiento seco de forraje; rsr/rsf; relación rendimiento seco de raíces y rendimiento seco de forraje. 1572009 tique, chaves y zurita: evaluación agronómica de diez clones promisorios cip y dos materiales nativos de ipomoea batatas l. se ubican hacia la parte superior de la figura son raiceros y cuando su ubican en la parte baja son menos raiceros. figura 5. componentes principales para las variables secas de batata en dos ciclos de cultivo y 90 dds en coyaima (colombia). bs, biomasa seca; psr, peso seco de raíces reservantes; psf; peso seco de follaje; psr/psf, relación peso seco de raíces/peso seco de follaje; msr, porcentaje de materia seca de raíces reservantes; msf, porcentaje de materia seca de follaje. a260= 440260 ciclo i, b260= 440260 ciclo ii, a045= 440045 ciclo i, bo45= 440045 ciclo ii , a036= 400036 ciclo i, b036= 400036 ciclo ii, a04= 400004 ciclo i, b04= 400004 ciclo ii, a62-1= 199062-1 ciclo i, b62-1= 199062-1 ciclo ii, asan= 'sangretoro' ciclo i, bsan= 'sangretoro' ciclo ii, abon= 'bonanza' ciclo i, bbon= 'bonanza' ciclo ii. lo anterior también se puede observar en la fig. 6, en donde se muestra la participación de las variables de peso seco de raíces reservantes y de follaje en la acumulación de biomasa seca total. las diferencias establecidas entre ciclos (fig. 4), permite concluir que la aptitud productiva (forrajera, doble propósito y raicera), es independiente y de fácil heredabilidad. conclusiones el trabajo permitió cuantificar la potencialidad productiva que tiene ipomoea batatas lam. se alcanzaron valores desde los 45.000 hasta los 80.000 kg ha-1 de biomasa fresca (follaje y raíces reservantes) y superiores a 10.000 kg ha-1 de biomasa seca. los rendimientos de follaje y raíces reservantes alcanzados por los materiales nativos expresan la importancia que pueden tener estos materiales en la aplicación de modelos productivos agrícolas y pecuarios. es por esto que se considera primordial recuperar, evaluar y conservar la batata como recurso genético, para la construcción de alternativas viables y rentables de seguridad alimentaria. se observaron alternativas productivas diferenciales entre los materiales evaluados, se encontraron materiales con aptitud forrajera (cip 400004 y ‘ bonanza’), de aptitud raicera (‘sangretoro’) y diferentes niveles de doble propósito (cip 440260, cip440045, cip4000036 y cip 199062-1). aunque la investigación permitió comprobar el efecto de la precipitación sobre el desarrollo de raíces reservantes, se recomienda en futuros proyectos establecer de manera puntual el efecto de la humedad y de la temperatura del suelo. agradecimientos los autores expresan su agradecimiento al consorcio latinoamericano y del caribe de apoyo a la investigación y al desarrollo de la yuca, en particular a álvaro andrés albán, por su colaboración en el suministro de los clones cip, y en la orientación inicial del trabajo. a carolina gordillo, gerente de la empresa inver campo cía. ltda., por la financiación del trabajo, y a la comunidad indígena del municipio de coyaima, en particular a andrés tique, por la colaboración en la colecta y propagación de los materiales nativos. literatura citada austin, d. 1988. taxonomy, evolution and genetic diversity of sweet potatoes and related wild species. pp. 27-60. en: exploration, maintenance and utilization of sweet potato genetic resources. proc. planning conf. 1987. centro internacional de la papa, lima. d im en si ón 1 dimensión 2 -2 -1 0 1 2 3 3 2 1 0 -1 -2 psr/psf psr bs msf msr psf a04 b04 b62-1 b045 a045 bsan asan a260 b260 bbon a036 b036 abon * * * * * * * ** * * * * a62-1 * 3.000 5.000 7.000 9.000 11.000 13.000 15.000 17.000 19.000 i ii i ii i ii i ii i ii i ii i ii 44260 440045 400036 400004 199062-1 bonanza sangretoro r en di m ie nt o (k g ha -1 ) rsr rsf figura 6. participación del rendimiento seco de raíces reservantes (rsr) y follaje (rsf) de batata en dos ciclos de cultivo y después de 90 dds en coyaima (colombia). 158 agron. colomb. 27(2) 2009 bermúdez, s. 2006. defienden el boniato para la elaboración de alcohol. diario el observador. enero 12 de 2006. uruguay. bouwkamp, j. 1985. sweet potato products. a natural resource for the tropics. crc press, boca raton, fl. burga, c. 1987. situación del cultivo de la batata o camote en el perú. pp. 99-126. en: memorias del seminario sobre el mejoramiento de la batata (ipomoea batatas) en latinoamérica. centro internacional de la papa. 9-12 junio. lima. centro internacional de la papa. 2007. cip germplasm ordering system. en: cip, http://research.cip.cgiar.org/smta/search1. php; consulta: julio de 2009. de la puente, f. 1988. recursos genéticos de batata (camote) en el cip. pp. 173-202. en: memorias del seminario sobre mejoramiento de la batata (ipomoea batatas) en latinoamérica. centro internacional de la papa. 9-12 junio. lima. díaz, j., f. de la puente y d. austin. 1992. enlargement of fibrous roots in ipomoea section batatas (convolvulaceae). econ. bot. 46(3), 322-329. fao. 2004. fao stat-agriculture. en: http://faostat.fao.org/default. aspx; consulta: marzo de 2005. fuglie, k.o. 2007. priorities for sweetpotato research in deloping countries: results of a survey. hortscience 42(5), 1200-1206. garcía, j., c. gonzález y a. escobar. 1997. efecto del nivel de incorporación de follaje deshidratado de batata (ipomoea batatas l.) en raciones para cerdas gestantes y lactantes sobre el comportamiento productivo y reproductivo. arch. latinoam. prod. anim. 5(1), 285-287. gonzález, c., i. díaz y h. vecchionacce. 1995. efecto de la sustitución en cerdos de la fuente energética tradicional por raíz fresca de batata (ipomoea batatas l.) a partir de iniciación sobre las variables productivas. rev. argent. prod. anim. 15(2), 734-736. hahn, s.k. e y. hozyo. 1984. sweet potato. pp. 551-567. en: goldworthy, p.r. y n.m. fischer (eds.). the physiology of tropical field crops. jhon wiley y sons, chichester, uk. león-velarde, c.u. y f. mendiburo. 2004. variedades de camote de doble próposito (ipomoea batatas l.). en: sistema de información agrícola nacional, http://www.sian.info.ve/porcinos/ publicaciones/public_tecnicas/carlosl.htm; consulta: marzo de 2009. marín, m. 1994. aspectos preliminares de la caracterización histológica de la raíz reservante de ipomoea batatas l. en: vi congreso de jóvenes científicos. univ. cayetano heredia. 1-5 de marzo. lima. martí, h. 1998. calidad culinaria y nutritiva de la batata. en: e-campo.com, http://w w w.e-campo.com/media/news/nl/ althorticultura55.htm; consulta: julio de 2009. ospina, b., l. cadavid y a. alban. 2004. el cultivo del camote: un aliado de la yuca para la tropicalización avícola en colombia. en: clayuca, http://w w w.clayuca.org/public_articul.htm; consulta: junio de 2009. scott, g., j. herrera, n. espínola, m. daza, c. fonseca, h. fano y m. benavides. 1992. desarrollo de productos de raíces y tubérculos. américa latina. vol. ii. cip, lima, perú. suni, m. y m. marín. 1994. characterization of high yielding clones of sweetpotatoes. en: 10th symposium of the international society for tropical root crops, istrc. 13-19 de noviembre. salvador, brasil. vásquez, r., f. matos e y. soto. 2004. evaluación del rendimiento de las principales variedades de batata (ipomoea batatas l.) en la república dominicana. en: engormix, http://www.engormix. com/evaluacion_rendimiento_principales_variedades_s_ articulos_1376_gdc.htm; consulta: mayo de 2009. received for publication: 31 august, 2010. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 program of microbiology, universidad popular del cesar. valledupar (colombia). 2 centre biotecnology of caribbean, regional of cesar, servicio de enseñanza nacional (sena). valledupar (colombia). 3 corresponding autor. jcubillosh@misena.edu.co agronomía colombiana 29(3), 465-472, 2011 biological nitrogen fixation by rhizobium sp. native gliricidia (gliricidia sepium [jacq.] kunth ex walp.) under greenhouse conditions fijación biológica de nitrógeno por rhizobium sp. nativo de matarratón (gliricidia sepium [jacq.] kunth ex walp.) bajo condiciones de invernadero juan guillermo cubillos-hinojosa1, 3, pablo ernesto milian-mindiola1, and jorge luis hernández-mulford2 abstract resumen an experiment was conducted under greenhouse conditions in order to evaluate the association and biological nitrogen fixation (bnf), six native strains of rhizobium sp isolated from nodules gliricidia and a commercial strain (rhizobiol©). suspensions of 106 and 108 cells/ml for each of the strains studied and applied in two separate trials: the first with seeds and the second with seedlings 35 days of age gliricidia. in the seed test is calculated the cumulative percentage of germination for 7 days. in both trials after 42 days in seeds and seedlings 52 days in length was measured and stem diameter, leaf number, dry weight of aerial parts, number of nodules/plant and percentage of nitrogen. all treatments stimulated germination, growth and bnf, being better in the native strains at a concentration of 108 cells/ml, compared with the commercial strain and the control. these results indicate the positive effect exerted by rhizobium sp., in promoting growth and bnf, which could be used for further studies to establish the production of a biofertilizer, allowing potentiate the production of crops by gliricidia for food arich cattle as source of protein in the caribbean biotechnology center. se realizó un experimento bajo condiciones de invernadero con el fin de evaluar la asociación y fijación biológica de nitrógeno (fbn) en seis cepas nativas de rhizobium sp. aisladas de nódulos de matarratón y una cepa comercial (rhizobiol©). las suspensiones de 106 y 108 células/ml para cada una de las cepas estudiadas y aplicadas en dos ensayos separados: el primero con semillas y la segundo con plántulas de 35 días de edad matarratón. en el ensayo de semilla se calcula el porcentaje acumulado de germinación durante 7 días. en ambos ensayos, después de 42 días en las semillas y 52 días en plántulas se determinó la altura y diámetro del tallo, número de hojas, peso seco de la parte aérea, número de nódulos por planta y el porcentaje de nitrógeno. todos los tratamientos estimularon la germinación, el crecimiento y fbn, siendo mejor en las cepas nativas a una concentración de 108 células/ml, en comparación con la cepa comercial y el control. estos resultados indican el efecto positivo ejercido por rhizobium sp., en la promoción del crecimiento y fbn, que podrían ser utilizados para estudios adicionales para determinar la producción de un biofertilizante, permitiendo potenciar la producción de cultivos de matarratón como alimento de ganado bovino como fuente de proteína en el centro de biotecnología del caribe. key words: biofertilizer, leguminous tree, sustainable agriculture, caribbean. palabras clave: biofertilizante, árbol leguminoso, agricultura sostenible, caribe. introduction in the department of cesar, located northwest of the country on the plains of colombian caribbean, its main economic lines are the farm from which it derives 47% of their income. the cattle industry ranks first order, with an estimated population of 1,513,149 heads (rey et al., 2005; rojas et al., 2009). for this reason it is estimated that cesar contributes about 38% of domestic production of meat and 43% of milk production depends mainly on the grazing of native and introduced grasses occupies 1.4 and 1.9 million have respectively (rey et al., 2005). however, currently being carried out through integrated management system spontaneous cultivation of legumes associated with these grasses, because soil conditions limit the availability and quality of forage during dry periods in the year. the cattle population is one of the most demanding with respect to food, is currently promoting the use legumes because grasses (conventional plant) are scarce and insufficient in the dry months. as the implementation of this system (or agroforestry legume-grass) is relatively new, the constant waves of summer during the year have caused disruptions in the lives of animals, reflecting disease which has led to low production yield in the single purpose in cattle (dairy), in addition to that you consider that there are 466 agron. colomb. 29(3) 2011 currently more than 100 animals formed homogeneously pure breeds such as guzerat, gyr-gir and brahman, this has led to implementing such a system as an alternative to counter the problem of shortage of fodder (centro biotecnológico del caribe, 2009). gliricidia (gliricidia sepium [jacq.] kunth ex walp.) cultivation, the alternative has proven to be more objective and conducive to overcome the shortage of fodder in dry seasons. the relevance is that the leaves of these legumes, have high concentrations of crude protein, energy and digestibility by cattle (pedraza et al., 2001; rey et al., 2005; mahecha, 2002; diouf et al., 2008). furthermore, it is believed that the implementation of this system, legume-grass (agroforestry), provides key components to improve the physicochemical and biological properties of soil, having the ability to fix atmospheric nitrogen (n2), leaving aside the use indiscriminate synthetic fertilizers have generated some extent a negative impact on soil ecology, which is currently expressed in erosion, desertification and depletion of vegetation cover (mahecha et al., 2002). the ability of legumes to fix n2, is given through a partnership that is built with own soil symbiotic bacteria belonging to the genus rhizobium, which lets you pick from nodular simbiosomas all nitrogen necessary for their physiological functions and formation of structures vegetative, besides this, let legume fixed nitrogen made available to other plants nearby (döbereiner, 1997; ferrera and alarcón, 2007; mahecha, 2002). isolation and selection of native strains of rhizobium sp., intended for creation of bio-fertilizers, is seen as a safe, effective and economical way to secure and restore soil productivity, as well as fix nitrogen produce phytohormones, are involved in the solubilization of phosphorus and backlash (akhtar and siddiqui, 2009; mourad et al., 2009; puertas et al., 2006; santillana et al., 2005, bardin et al., 2004). this complex set of features makes the host plant set up in any type of soil; improve all biological processes manifest in maximum productivity. the present investigation was to assess the potential for infectivity, promoting plant growth and effectiveness in n2 fixation of native strains of rhizobium sp. isolated from nodules gliricidia, by application of two bacterial concentrations (106 and 108 cells/ml) in seeds and seedlings under greenhouse conditions, this will continue with a period of consolidating field that supports a byproduct based symbiotic nitrogen-fixing microorganisms that contribute to a sustainable agro-ecological system. materials and methods this research was conducted at the microbiology laboratory and greenhouse caribbean biotechnology center (cbc), located in the municipality of valledupar (cesar) a 10°27’20’’ n and 73°15’30’’ w, with an average temperature of 28.4°c and a height of 169 m, annual rainfall of 961 mm and relative humidity of 67%. in the area, wind speeds reach 14.76 km h-1, moderate rainfall spread between april and november with peak in may and october, this is provided by a slightly warmer climate (ideam, 2005; alcaldía de valledupar, 2011) six strains were isolated native rhizobium sp. from nodules of seedlings established crops gliricidia in the cbc for the evaluation and more commercial strain rhizobiol© (cs). the strains were rectivaron in petri dishes containing yeast extract mannitol agar (yma) and incubated at a temperature of 28°c for 3-5 d (wang and martínez, 2003). from these cultures were adapted inocula at concentrations of 106 and 108 cells/ml suspended in sterile distilled water. seed bioassay seed germination in greenhouse bags were made with 1 kg of previously sterilized soil, seeds were placed gliricidia three, 1% hypochlorite and 70% alcohol to a depth of 2 cm. experimental design was applied in a randomized complete block of 7x2, with three replicates per treatment and five experimental units each repetition, using as factor the native strains and the cs, two concentrations 106 and 108 cells/ml. the inoculation was done aseptically using 2 ml of the respective bacterial suspension 106 and 108 cells/ml of each of the strains of rhizobium sp. and the cs; prepared from pure cultures by counting in newbauer chamber, applying directly on the seed inoculum. the control treatment (without inoculation) alone was added 2 ml of sterile distilled water. observations were made after 7 d, checking the number of seeds germinated seeds considering that emerged to the surface. for this assay were established 15 treatments including the control without inoculation. from the data obtained, we calculated the percentage of germination expressed as a percentage cumulative germination (pg) at 7 d after inoculation. with reference to the total seeds sown and germinated seeds total, as indicated by the following formula: 467cubillos-hinojosa, milian-mindiola, and hernández-mulford: biological nitrogen fixation by rhizobium sp. native gliricidia (gliricidia sepium [jacq.] kunth ex walp.)... pg = total germinated seeds x 100 (1) total seeds sown infectivity and growth promotion effectiveness in biological nitrogen fixation (bnf) after 2 weeks after it is determined the percentage of germination, seedlings were thinned each pot leaving the most vigorous (mora, 1995; matos et al., 2007). the seedlings were maintained under greenhouse conditions with characteristics in 70-80% humidity, temperature of 31-34°c where the air volume, brightness and attack by pests are controlled, spray irrigation was applied twice daily for 2 h. after 42 d it took the data on stem length (sl) with the help of a tape measure and stem diameter (sd) with the help of a caliper, was recorded the number of true leaves (ntl) dry weight of aerial parts (dw) based on the methodology proposed by reyes et al. (2008). we determined the number of nodules/plant (nnp) and percentage of leaf nitrogen by the kjeldahl method (jiménez, 2007). seedling bioassay were taken perforated polythene bags and filled with 1 kg of previously sterilized soil. each pot was planted with three seeds gliricidia previously disinfected with iodine 70%, 1% sodium hypochlorite and 70% alcohol and subjected to pretreatment in sterile distilled water for 2 h before planting. after two weeks of emerged seedlings were thinned each pot leaving the most vigorous (mora, 1995; rincón, 2000). after a period of 35 d inoculation was performed by carefully removing the soil at the level of the stem base and adding 2 ml of the respective bacterial suspension (106 and 108 cells/ml), each of the strains of rhizobium sp. and the cs, prepared from pure cultures (matos and zúñiga, 2002). the control treatment alone was added 2 ml of sterile distilled water. for this assay were established 15 treatments including the control without inoculation. also in the seed test variables were measured for this test. the results for both tests was performed comparing averages by multiple range test of duncan (p≤0.05) and anova, using the statistical package statgraphics plus version 5.1 and tested for the statistical package spss version 15. results and discussion seed bioassay seed germination according to the results of all treatment levels were 100% except g21-106 and g34-106 who obtained values of 93.3% in both cases, with values over the control (80%), this is possibly due to the production of phytohormones such as indole acetic acid (iaa) and gibberellins (peña and reyes, 2007). the concentration factor led to differences between treatments obtained a germination rate of 100% in all treatments the concentration treated with 108 cells/ml versus 80% obtained by cs-106 concentration 106 cells/ml, obtaining notice that the more cell the greater the effect on germination. some investigators have reported favorable results when assessing the effect of strains of rhizobium sp. in the germination of seeds. santillana et al. (2005) evaluated strains of rhizobium sp., isolated from vicia faba and pisium sativum var. macrocarpum at concentrations of 108 cells/ml in seeds of solanum lycopersicum, finding values of 100% in 9/19 strains evaluated with respect to the control of 80%. infectivity and growth promotion effectiveness in bnf the tab. 1 presents the means for measuring values obtained after 42 of observation. the stem length (sl), shows statistically significant differences (p≤0.05) better treatment g32-108 (34.77 cm), compared with the control (26.20 cm) and the commercial strain in both concentrations and cs-106 cs-108 with values of 26.4 cm and 26.9 cm respectively, with these results we can deduce that the strains of rhizobium sp. native generated a positive impact in terms of their length. the statistically significant differences (p≤0.05) for sl, showing that treatments with higher bacterial concentrations (108 cells/ml), differ statistically from the other treatments except for g35-108 (29.70 cm) and cs-108 (26.93 cm), who are not significantly different (p≤0.05) compared with the control (26.20 cm). for the st, was found better results in treatment g21-108 and g21-106, with respective values of 3.7 mm and 3.83 mm (tab. 1), presenting significant differences only for the latter with compared to the control (3.0 mm) in both the commercial strain cs-106 concentrations (3.17 mm) and cs-108 (3.0 mm). the ntl, no significant differences compared with the control, however the strains g32-108 (43.33), g35-108 (43.0), g36-108 (43.0), g21-108 (42.33), g38-108 (42.33) showed higher values compared with the control (36.67), cs-106 (37.0) and cs-108 (39.33) and can be noted that the inoculum of 108 cells/ml had a positive influence on this variable. these results contrast with the dw, the best treatments for this analysis were g21-108 (1.28 g), g32-108 (1.287 g), g32-106 (1.30 g) and the highest value was for g38-108 (1.32 g) with respect to the control (0.81g), cs-106 and cs-108, 468 agron. colomb. 29(3) 2011 table 1. stem length (sl), stem thickness (st), number of true leaves (ntl), dry weight (dw), number of nodules/plant (nnp) and percentage of nitrogen of plants gliricidia in the test with seed set in the greenhouse for a period of 42 d. treatments sl (cm) st (mm) ntl dw (g) nnp n (%) g21-106 30.70 abcde 3.83 c 41.67 a 1.19 b 26.95 bcde 0.359 bc g21-108 32.63 cde 3.70 bc 42.33 a 1.28 b 43.67 fgh 0.355 bc g32-106 33.77 de 3.30 abc 41.67 a 1.30 b 27.67 bcde 0.327 a g32-108 34.77 e 3.53 abc 43.33 a 1.29 b 48.87 gh 0.817 d g34-106 33.70 de 3.43 abc 39.67 a 1.07 b 30.40 cde 0.340 a g34-108 32.90 cde 3.50 abc 39.67 a 1.11 b 38.60 efg 0.554 abc g35-106 28.77 abcd 3.20 ab 39.67 a 1.06 b 16.62 b 0.691 cd g35-108 29.70 abcde 3.30 abc 43.00 a 1.19 b 25.83 bcd 0.625 cd g36-106 31.27 abcde 3.10 a 39.67 a 1.04 b 19.60 bc 0.648 cd g36-108 32.77 cde 3.17 ab 43.00 a 0.84 b 24.57 bcd 0.591 bcd g38-106 28.23 abc 3.37 abc 34.33 a 0.97 b 36.33 dfg 0.721 cd g38-108 31.70 bcde 3.10 a 42.33 a 1.32 b 53.93 h 0.832 d cs-106 26.37 a 3.17 ab 37.00 a 0.92 b 22.20 bc 0.314 a cs-108 26.93 ab 3.00 a 39.33 a 0.82 b 32.10 cdef 0.630 cd control 26.20 a 3.00 a 36.67 a 0.81 b 0 a 0.332 a means in the same line followed by different letters indicate a significant difference according to duncan test (p≤0.05). g = rhizobium sp. native strain for gliricidia, cs = commercial strain. 106 and 108 = 106 or 108 = concentration of cells/ml. figure 1. nodulation in seedlings of gliricidia. (a) nodulation reached for the test with seedlings, (b) nodulation distributed throughout the root system to the test seed (c) effective nodules sectioned. photos: j.g. cubillos. presence of leghemoglobin a b c 469cubillos-hinojosa, milian-mindiola, and hernández-mulford: biological nitrogen fixation by rhizobium sp. native gliricidia (gliricidia sepium [jacq.] kunth ex walp.)... with values respectively 0.92 and 0.82 g (tab. 1), also showed good results for g34-106 (1.07 g), g34-108 (1.107 g), g35-108 (1.190 g), g21-106 (1.190 g), however there were no significant differences according to duncan test (p≤0.05). these results are similar to those found by mora (1995), who managed to obtain significant differences in dry matter of common bean plants huasteco black variety (phaseolus vulgaris l.), inoculated with strains of rhizobium leguminosarum biovar phaseoli native, with respect to control without inoculation. the nnp and %n, makes clear in the first instance, that the strains of rhizobium sp., generated positive effect on the nodulation process (fig. 1), relative to uninoculated control (tab. 1), which showed no nodulation. the highest values were driven by g34-108 (38.60 nnp), g21-108 (43.67 nnp), g32-108 (48.87 nnp) and the highest value was obtained for g38-108 (53.93 nnp), showing significant differences according to duncan test (p≤0.05), with respect to cs-106 and cs-108 with values of 22.2 and 32.10 nnp, respectively. this shows the points made by some researchers (rincón et al., 2000), which indicated that in most soils can be found indigenous populations of rhizobia, which will differ in their ability to infect legumes according to the chemical and soil physical and due to the slow process of natural selection are subject to stress conditions and excretion of substances carried out by the roots as flavonoids and glycoproteins that attract or select the different strains of rhizobium sp., living in the rhizosphere of these plants. for the %n, was found better results for cs-108 (0.63%), g36-106 (0.648%), g35-106 (0.691%), g38-106 (0.721%), g32 -108 (0.817%) and the highest percentage was for g38-108 (0.832%), showing significant differences compared with the control without inoculation (0.331%) and cs-106 (0.314%). it was found that g38-108 (0.832%), with significant differences in the concentration commercial strain 106 cells/ml cs-106 (0.314%), but not statistically different cs-108 (0.63%). on the other hand the values obtained by cs-106 and control without inoculation (0.331%), not significantly different from each other (tab. 1). it can be inferred that the strains of rhizobium sp. native generated a very positive effect in terms of biological nitrogen fixation in plants gliricidia, applied at concentrations of 106 and 108 cells/ml directly on the seeds, being even favorable results in the treatment with commercial strain concentration of 108 cells/ml. nitrogen levels for the best treatments (g32-108 = 0.817% and g38-108 = 0.832%) could be found up to 150% more nitrogen accumulated, compared to the control without nitrogen. similar results were reported by matos and zúñiga (2002), who found that native strains of rhizobium sp. were highly efficient nitrogen content increased up to 76.8% in pallar criollo iqueño (phaseolus lunatus) and 76.2% in pallar ica 450; with respect to a control added with nitrogen. moreover urzúa et al. (2001), noted a correlation between the aerial dry matter production, produced by forage vetch (vicia benghalensis) and accumulation of nitrogen in greenhouse conditions. seedling bioassay infectivity and growth promotion effectiveness in bnf in tab. 2 presents the means for measuring values obtained after 17 d after application at 35 d, measurements were made (mora, 1995). table 2. means for stem length (sl), stem thickness (st), number of true leaves (ntl), dry weight (dw), number of nodules/plant (nnp) and percentage of nitrogen of plants gliricidia in the test with seedlings, established in the greenhouse for a period of 52 d. treatments sl (cm) st (mm) ntl dw (g) nnp n (%) g21-106 28.53 a 4.79 ab 45.0 a 2.213 c 19.87 b 0.627 c g21-108 30.22 abc 4.86 b 50.33 abc 2.193 c 25.2 bcd 1.02 d g32-106 32.14 abcd 4.77 ab 51.67 abc 2.05 bc 27.43 bcd 0.413 b g32-108 38.97 e 4.55 ab 53.0 abc 1.94 bc 31.23 bcd 0.36 b g34-106 32.53 abcd 4.76 ab 52.33 abc 2.083 bc 29.2 bcd 0.417 b g34-108 38.89 e 4.68 ab 58.33 c 1.97 bc 32.83 bcd 0.427 b g35-106 33.66 bcd 4.83 ab 49.33 abc 2.063 bc 37.23 d 0.423 b g35-108 36.10 de 4.14 a 48.0 ab 1.86 bc 30.5 bcd 0.463 b g36-106 29.36 abc 4.34 ab 50.0 abc 1.633 ab 27.0 bcd 0.363 b g36-108 35.80 de 4.27 ab 52.0 abc 2.233 c 23.33 bcd 0.363 b g38-106 31.20 abcd 4.44 ab 50.33 abc 1.603 ab 30.33 bcd 0.467 b g38-108 34.24 cde 4.47 ab 55.33 bc 1.603 ab 36.37 cd 0.383 b cc-106 28.33 a 4.61 ab 46.67 ab 1.86 bc 20.33 bc 0.08 a cc-108 29.2 abc 4.61 ab 50.0 abc 1.79 bc 32.77 bcd 0.09 a control 28.89 ab 4.22 ab 44.0 a 1.22 a 0 a 0.073 a means in the same line followed by different letters indicate a significant difference according to duncan test (p≤0.05). g = rhizobium sp. native strain for gliricidia, cs = commercial strain. 106 and 108 = 106 or 108 = concentration of cells/ml. 470 agron. colomb. 29(3) 2011 the result obtained for sl in the seedlings at 52 d, shows that all treatments had a positive effect on this variable, except g21-106 (28.53 cm), g21-108 (30.22 cm), g36-106 (29.36 cm), cs-106 (28.33 cm) and cs-108 (29.2 cm) (tab. 2), who did not differ significantly according to duncan test (p≤0.05), compared with the control (28.89 cm), but there were differences with the g36-108 treatments (35.8 cm), g35-108 (36.1 cm), g34-108 (38.89 cm), g32-108 (38.97 cm), showing these last two treatments higher values (fig. 2). also is found that the concentration produced a significant effect on the sl showing better results in 108cells/ml except the treatment with the commercial strain cs-108 and g21108 (tab. 2). similar results were reported by matos and zúñiga (2002), who found that the length of the stem in two varieties of pallar criollo iqueño (p. lunatus) and ica 450, was significantly higher compared with the control, after being inoculated with native strains of rhizobium sp., and bradyrhizobium sp. for the st was found that the strains did not generate a significant effect on this variable compared with the control, however the highest values in terms of stem diameter (tab. 2) were found in g21-108 (4.86 mm ), g21-106 (4.79 mm), g35-106 (4.83 mm), g32-106 (4.77 mm), g34-108 (4.68 mm) and g34-106 (4.76 mm) compared with the control (4.22 mm), cs-106 and cs-108 who gave values of 4.61 mm in both cases but there were no significant differences. with respect to ntl gave better results in the treatment g34-108, with 58 leaves/ plant, which presents significant differences with respect to g21-106 (45.0), g35-108 (48.0), cs -106 (46.67) and the control (44.0), who had the lowest number of leaves. at this point there is the relationship between the variables sl and ntl for the treatment g34-108 who showed the highest values in both analyzes 38.89 cm and 58.33 leaves/plant, respectively. these results are due to greater leaf area, provide greater availability of photosynthate to the plant for nitrogen fixation, which is reflected in a better development (matos and zúñiga, 2002). as relates to the dw found significant differences only in g36-108 (2.23 g), g21-106 (2.123 g), g21-108 (2.193 g), compared with the control (1.22 g). the treatments cc-106 (1.86 g) and cc-108 (1.79 g), showed no statistical differences with the native strains according to duncan (p≤0.05). with the above we can say that there is strong relationship between the variables st and dw, as the treatments g21106 and g21-108, were filed within the highest values in both cases. these results are similar to those obtained by urzúa et al. (2001) who found in the dry matter yield better results for native strains of rhizobium leguminosarum bv. viceae inoculated in vicia benghalensis, whose values figure 2. gliricidia seedlings after being inoculated with strain native rhizobium sp. g32-108 (a) and g34-108 (b) compared with the control. photos: j.g. cubillos. a b control control g32-108 g34-108 471cubillos-hinojosa, milian-mindiola, and hernández-mulford: biological nitrogen fixation by rhizobium sp. native gliricidia (gliricidia sepium [jacq.] kunth ex walp.)... were above the control and the reference strain r. leguminosarum bv. viceae, obtaining significant differences with native strains analyzed. in analyzing the nnp, we found that the native strains of rhizobium sp., generated a positive effect in nodulation compared to the control treatment who did not submit nodulation. this is attributed to good soil sterilization process, which eliminated any possible presence of indigenous strains in soil (mora, 1995). to measure this variable did not take into account data such as the size of nodules and redness to cut them, only the total count of nodes present in the root of each seedling. the highest levels of nodulation were found in g34-108 (32.83 nnp), cs-108 (32.77 nnp) g38-108 (36,37 nnp) and g35-106 (37 nnp), appearing only in last treatment significant difference compared with the commercial strain cs-106 (20.33 nnp), g21-106 (19.87 nnp) and with the control. but some researchers say the ability of native strains to form nodules, does not necessarily indicate the efficiency of biological nitrogen fixation (mora, 1995). legumes is common “promiscuous” presented a nodulation “semi-effective” where there is a good nodulation, but set a small amount of n, which prevents them from reaching their yield potential. thus, not all strains of rhizobium sp. are effective in fixing nitrogen, although the infectivity is high (mora, 1995). for the %n values were lower in cs-106, cs-108 and the control with respective values of 0.08, 0.09 and 0.073%, with significant differences (p≤0, 05) with the other treatments, being highest levels in g21-108 and g21-106, with values of 1.02 and 0.63% respectively. also is found good results for g34-108 (0.427%), g35-108 (0.463%) and g38-106 (0.467%), who despite being below g21-106 and g21-108, showed significant differences compared to cs-106 (0.08%) cs-108 (0.09%) and the control (0.073%). is observed that g38-106 (0.467%), showed better results with respect to g38-108 (0.383%) but no significant differences (p≤0.05). this may be due to the settling time of the nodules, because the higher the concentration of rhizobia greater the competition for space and nutrients in the root, indicating more time to set when the inoculum was found in higher concentrations. according to matos and zúñiga (2002), who argue that early nodulation could induce an earlier onset of nitrogen fixation, therefore a greater amount of nitrogen accumulated in the plant. infectivity early could increase the effect of the native strains inefficient. (matos and zúñiga, 2002; rincón et al., 2000; mora, 1995). conclusions the native strains of rhizobium sp., generate a positive effect on seed germination gliricidia, stimulating germination to levels of 100% in most treatments compared with the control with 80%. is found that the best results in treatments who receiving inoculation of 108 cells/ml, also had a significant effect on infectivity, effectiveness and growth promotion highlighting the strains g34, g38, g21, g32 which showed better results with respect to accumulated dry matter, percentage of nitrogen in concentrations 108 cells/ml, found results well above the commercial strain and the control. the nodulation was found in relation to leaf nitrogen accumulation was much better in the test with seed, due to increased settling time of the rhizobia strains as were distributed throughout the radicle. is found that commercial strain rhizobiol© in the highest concentration also stimulate the growth and development of seedlings, but these values were below the native strains. the inoculum of 108 cells/ml significantly influenced the growth and development of seedlings, with respect to the concentration106 cells/ml for both strains native to the commercial strain. this indicates the possibility of advancing the study and evaluation of field due to its better adaptation to agro-ecological and climatic conditions of the region and subsequently the development of a bioproduct to mechanize farming gliricidia, roll feed,emphasizing harmony with environmental policies, and improving the development and sustainability of agriculture in the colombian caribbean area. acknowledgements the authors of this paper express their appreciation to the caribbean biotechnology center (cbc), sena regional cesar where this research was developed. literature cited akhtar, m. and z. siddiqui. 2009. effects of phosphate solubilizing microorganisms and rhizobium sp. on the growth, nodulation, yield and root-rot disease complex of chickpea under field condition. afr. j. biotechnol. 8(15), 3489-3496. alcaldía de valledupar. 2011. información general municipio de valledupar. in: http://valledupar-cesar.gov.co/nuestromunicipio.shtml?apc=mixx-1-&m=f#simbolos; consulted: november, 2011. bardin, s., h. huang, j. pinto, e. amundsen, and r. scott. 2004. biological control of pythium damping-off of pea and sugar beet by rhizobium leguminosarum bv. viceae. can. j. bot. 82, 291-296. 472 agron. colomb. 29(3) 2011 centro biotecnológico del caribe. 2009. informe anual centro biotecnologico del caribe 2009. servicio nacional de aprendizaje (sena), valledupar (colombia). diouf, a., t. abdoulaye diop, i. ndoye, and m. gueye. 2008. response of gliricidia sepium tree to phosphorus application and inoculations with glomus aggregatum and rhizobial strains in a sub-saharian sandy soil. afr. j. biotechnol. 7(6), 766-771. döbereiner, j. 1997. biological nitrogen fixation in the tropics: social and economic contributions. soil biol. biochem. 29(5/6), 771-774. ferrera, r. and a. alarcón. 2007. microbiología agrícola. editorial trillas, mexico df. ideam, 2005. ubicación de valledupar en cesar. in: http://www. pronosticosyalertas.gov.co/jsp/loader.jsf?lservicio=publicaci ones&ltipo=publicaciones&lfuncion=loadcontenidopublic acion&id=894; consulted: november, 2009. jiménez, j. 2007. caracterización molecular de cepas nativas de azotobacter ssp mediante análisis de restricción del dna ribosomal 16s. undergraduate thesis. pontificia universidad javeriana, bogota. mahecha, l. 2002. el silvopastoreo: una alternativa de producción que disminuye el impacto ambiental de la ganadería bovina. rev. colomb. cienc. pecu. 15(2), 226-231. mahecha, l., l. gallego, and f. peláez. 2002. situación actual de la ganadería de carne en colombia y alternativas para impulsar su competitividad y sostenibilidad. rev. colomb. cienc. pecu. 15(2), 213-225. matos, g. and d. zúñiga. 2002. comportamiento de cepas nativas de rhizobium aisladas de la costa del perú en dos cultivares del pallar (phaseolus lunatus l.). ecología aplicada 1(1), 19-24. matos, g., e. ormeño, and d. zúñiga. 2007. diversidad de los rizobios que nodulan el cultivo de pallar (phaseolus lunatus l.) en la costa central del perú. in: congreso peruano de ecología. lima. mora, f. 1995. selección de cepas nativas de rhizobium leguminosarum bv phaseoli eficientes en fijación biológica de nitrógeno en suelos de costa rica. agron. mesoam. 6, 68-74. mourad, k., k. fadhila, m. chahinez, r. meriem, d. philippe, and b. abdelkader. 2009. antimicrobial activities of rhizobium sp. strains against pseudomonas savastanoi, the agent responsible for the olive knot disease in algeria. grasas y aceites 60(2), 139-146. pedraza, r., f. de castro, and e. ørskov. 2001. valor nutritivo de las fracciones solubles e insolubles del follaje de gliricidia sepium (jacq.) kunth ex walp. in: http://www.reduc.edu. cu/147/03/2/14703207.pdf; consulted: november, 2011. peña, h. and i. reyes. 2007. aislamiento y evaluación de bacterias fijadoras de nitrógeno y disolventes de fosfatos en la promoción del crecimiento de la lechuga (lactuca sativa l.). interciencia 32(8), 560-565. puertas, a., b. de la noval, b. martínez, i. miranda, f. fernández, and l. hidalgo. 2006. interacción de pochonia chlamydosporia var. catenulata con rhizobium sp., trichoderma harzianum y glomus clarum en el control de meloidogyne incognita. rev. protección veg. 21(2), 80-89. rey, m., d. chamorro, and m. ramírez. 2005. efecto de la doble inoculación de rizobios y micorrizas sobre la producción y calidad del forraje de leucaena leucocephala. rev. corpoica 6(2), 52-59. reyes, i., l. álvarez, h. el-ayoubi, and a. valery. 2008. selección y evaluación de rizobacterias promotoras del crecimiento en pimentón y maíz. bioagro 20(1), 37-48. rincón, j., t. clavero, r. razz, s. pietrosemoli, f. mendez, and n. noguera. 2000. efecto de la inoculación con cepas nativas e introducidas de rhizobium sobre la fijación de nitrógeno en leucaena (leucaena leucocephala (lam) de wit). rev. fac. nal. agron. medellin 17, 342-357. rojas, d., m. garrido, and r. bonilla. 2009. estandarización de un medio de cultivo complejo para la multiplicación de la cepa c50 de rhizobium sp. undergraduate thesis. pontificia universidad javeriana, bogota. santillana, n., c. arellano, and d. zúñiga. 2005. capacidad del rhizobium de promover el crecimiento en plantas de tomate (lycopersicon esculentum miller). ecología aplicada 4(1/2), 47-51. urzúa, h., j. urzúa, and r. pizarro. 2001. pre-selección de cepas de rhizobium leguminosarum bv. viceae en vicia forrajera, para abonos verdes. cien. inv. agr. 28(1), 3-6. wang e. and j. martínez. 2003. taxonomía de rhizobium. in: http://www.microbiologia.org.mx/microbiosenlinea/capitulo_12/capitulo12.pdf; consulted: november, 2011. agronomía 21c.indd agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 75-82 estado nutricional de arboles de manzano ‘anna’ durante la estacion de crecimiento en los altiplanos colombianos. i. contenido de elementos minerales nutritional status of ‘anna’ apple trees during the growing season in the colombian highlands. i. mineral nutrients content fánor casierra-posada1, luis fernando cortés2, jaime ramírez2 y hugo castro franco3 1 i n g e n i e r o a g r ó n o m o , p h . d . , d o c e n t e u p t c fa c i at. a p a r t a d o a é r e o 6 6 1 , tu n j a – b o y a c á / c o l o m b i a . e m a i l : f a n o r @ g m x . n e t 2 i n g e n i e r o a g r ó n o m o u p t c tu n j a 3 i . a . , m . s c . , p r o f e s o r a s o c i a d o e n e l p r o g r a m a d e i n g e n i e r í a a g r o n ó m i c a u p t c . s u m m a r y nutritional status may influence markedly the productivity of ‘anna’ apple trees through effect of nutrient elements complex on development and fruit growth. majority of nutrient elements influence on growth and productivity direct or indirectly as consequences of their sharing in physiological processes. the monthly nutrient contents of ‘anna’ apple trees in leaves and fruits that grow under acid soil in the colombian highlands was evaluated from 16 days after full bloom to the harvest time. the nutrient contents in shoots were evaluated both before (at defoliation time) and after (at the harvest time) the season. iron and copper contents in shoots were higher after than before the season. on the contrary, the content of the remaining minerals were higher before than after the season. nitrogen, boron, magnesium, phosphorus and sulfur increased their foliar levels from 16 to 46 days after full bloom, but declined after 46 days after full bloom to the harvest time. contents of foliar calcium, manganese, and copper were progressively higher as the season advanced. potassium, iron, sodium and zinc contents in leaves were oscillatory along the season. fruit content of nitrogen, potassium, magnesium, phosphorus and sulfur were progressively lower from 46 days after full bloom to the harvest time. on the other hand, calcium, iron and copper increased their levels in fruits as the season advanced. boron and sodium contents in fruits were oscillatory along the season. this paper provides information about the nutritional status of ‘anna’ apple trees cultivated in the colombian highlands and the effect of mineral content in leaves and shoots on mineral content in fruits. key words: malus domestica borkh., nutrient elements, foliar analysis. r e s u m e n el estado nutricional influye significativamente sobre la productividad de los árboles de manzano ‘anna’ mediante el efecto del complejo de nutrientes sobre el desarrollo y crecimiento de la fruta. la mayoría de los elementos nutritivos influyen directa o indirectamente sobre el crecimiento y la productividad como consecuencia de sus efectos sobre procesos fisiológicos. desde 16 días después de plena floración hasta la época de cosecha se evaluó mensualmente el contenido nutricional en hojas y frutos de árboles de manzano ‘anna’ cultivados en suelos ácidos en los altiplanos colombianos. el contenido de nutrientes en ramas se analizó antes (al momento de la defoliación) y al final (al momento de la cosecha) de la estación. la concentración de hierro y cobre fue mayor al final que al inicio de la temporada en la cual se realizó el estudio; de lo contrario, el resto de los minerales analizados en este tejido estaban más concentrados al principio que al final de la temporada. la concentración de nitrógeno, boro, magnesio, fósforo y azufre en las hojas presentó un incremento de los 16 a los 46 días después de plena floración (ddpf) y luego presentó un descenso hasta los 139 ddpf. el contenido de calcio, manganeso y cobre en las hojas sufrió un incremento gradual durante el periodo de tiempo analizado. por último, se encontró una oscilación en los valores de la concentración de potasio, hierro, sodio y zinc en las hojas durante la temporada de crecimiento analizada. el contenido de nitrógeno, potasio, magnesio, fósforo, azufre, manganeso y zinc se redujo en los frutos entre 46 y 139 ddpf. por el contrario, el calcio, el hierro y el cobre mostraron un incremento en la concentración a lo largo de la temporada. el boro y el sodio presentaron una tendencia oscilatoria en los frutos durante el tiempo en que se realizó el estudio. este artículo ofrece información acerca del estado nutricional de árboles de manzano ‘anna’ cultivados en los altiplanos colombianos, así como del efecto del contenido de minerales en hojas y ramas sobre la concentración de elementos en frutos. palabras clave: malus domestica borkh., elementos nutritivos, análisis foliar. abreviaturas. ddpf: días después de plena floración. f e c h a d e r e c e p c i ó n 1 2 d e f e b r e r o d e 2 0 0 2 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e m a r z o d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 76 vol. 21 · nos. 1-2 i n t r o d u c c i o n el manejo eficiente de la fertilización es uno de los muchos factores que influyen sobre la producción del manzano ‘anna’ manejado mediante la técnica de cosechas continuas, dado que los elementos nutritivos involucrados en el normal desarrollo de los árboles deben estar disponibles en el momento preciso (casierraposada, 1993; fischer y lüdders, 1995), pues esta variedad de manzano presenta un período de 120 días entre plena floración y cosecha, el cual es bastante corto en comparación con otras variedades. esta propiedad le confiere al manzano ‘anna’ la posibilidad de ser manejado para obtener dos cosechas en un período de 12 a 14 meses (casierra-posada et al., 2002). por lo tanto, el estudio de la dinámica de los elementos nutritivos en los árboles de manzano ‘anna’ representa una herramienta fundamental para lograr un manejo racional y eficiente de la fertilización con miras a una alta producción de fruta de buena calidad, con un mínimo de agotamiento de los árboles por el uso de técnicas para la obtención de cosechas forzadas. adicional a la dinámica que pueden presentar los elementos nutritivos en los tejidos durante la temporada de desarrollo de los frutales caducifolios, se presentan antagonismos entre n y k, n y b, p y cu, k y mg, cu y fe, y por último, cal y oligoelementos con excepción del molibdeno. por otro lado, se presentan sinergismos entre no3 y mg, mg y p, y k y fe (contreras, 1986). la concentración de nutrientes en las hojas del manzano cambia con la edad de ellas. algunos nutrientes como el n, p, y k disminuyen con el avance de la temporada de crecimiento, mientras que otros como el ca y el mg, por el contrario, se incrementan. otra fuente de variación para la concentración de los elementos nutritivos en las hojas es la especie, pues el duraznero requiere una concentración más elevada de nitrógeno que el manzano, para lograr un desarrollo óptimo. los requerimientos nutricionales de los frutales cambian con la localidad; es así que las plantas que crecen en el hemisferio sur requieren niveles mayores de nitrógeno, que aquellos que crecen en el norte (faust, 1989). es de conocimiento general que la concentración de nutrientes en las hojas varía con la posición de la hoja en la rama, lo cual no es más que un reflejo de su edad. hay un incremento general en la concentración de mg del extremo proximal al distal de la rama (faust, 1989). en cuanto al contenido de nutrientes en tejidos de manzano, los frutos, sin incluir los microelementos, contienen 65% de potasio, 23% de nitrógeno, 5% de fósforo y sólo 7% de magnesio y calcio (nichol y mack, 1964). por otro lado, en ramas de manzano, la concentración de calcio es mayor, y que el contenido de potasio y fósforo es menor que en los frutos (mason y whitfield, 1960). con respecto a la movilización de los elementos nutritivos en tejidos de manzano, aproximadamente la mitad del contenido total de nitrógeno de las hojas de ‘golden delicious’ se moviliza a la madera antes de la caída de las hojas. en las ramas, el nitrógeno se almacena en la corteza en forma proteica y sólo un poco se acumula como arginina. desde abril hasta finales de junio, el nitrógeno se moviliza de nuevo hacia las yemas florales en brotación, hojas y ramas nuevas, posiblemente en forma de asparagina (faby y naumann, 1987). entre la cosecha y la caída normal de hojas, el 50% del nitrógeno, el 58% del fósforo, el 12% del potasio y el 1% del calcio presentes al momento de la cosecha se transportan de las hojas a los órganos de reserva; lo que es un ejemplo de los cambios en la concentración de los elementos nutritivos en los tejidos de acuerdo con la fase de desarrollo de los árboles (faby y naumann, 1987a). el objetivo del presente trabajo fue hacer un seguimiento periódico de la concentración de los elementos minerales en las ramas, hojas y frutos del manzano ‘anna’ cultivado en un suelo ácido en el altiplano colombiano, así como discutir el efecto de la concentración de los nutrientes en las hojas sobre su contenido en los frutos. de esta manera es posible hacer un diagnóstico más preciso del estado nutricional de los árboles, para luego programar con mayor eficiencia las labores de fertilización edáfica y foliar en esta variedad de manzano en condiciones similares a aquellas en las que se realizó el estudio. m a t e r i a l e s y m e t o d o s localidad y material vegetal. en el estudio se utilizaron 21 árboles de siete años de manzano ‘anna’ (golden delicious x adassim red) sobre patrón mm106, plantados a una distancia de 2 x 3,5 m, en la granja „tunguavita” en paipa (boyacá) / colombia, propiedad de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, ubicada a una altura de 2470 msnm. la localidad presenta 13,8 °c de temperatura en promedio y 74% de humedad relativa, con régimen bimodal de lluvias que aportan 835 mm de precipitación promedio al año. el análisis del suelo donde se encontraban los árboles arrojó el siguiente resultado: textura: franco-arenosa; carbono orgánico: 2,4%; nitrógeno total: 0,16%; fósforo (bray ii): 89 ppm; ph: 4,9; conductividad eléctrica: 0,93 ds/m; potasio: 1,08 meq/100 gr.; calcio: 7,48 meq/100 gr.; magnesio: 1,27 meq/100 gr.; sodio: 0,12 meq/100 gr.; aluminio: 0,57 meq/100 gr.; azufre: 58 ppm; hierro: 239 ppm; manganeso: 24 ppm; cobre: 3,3 ppm; zinc: 6,4 ppm; boro: 0,65 ppm. la profundidad de muestreo fue de 30-35 cm., dado que según diaz y romo (1988) a esa profundidad se encuentra la mayor concentración de raíces. metodología. la unidad experimental estuvo representada por siete árboles y se realizaron tres replicaciones, para un total de 21 árboles. los árboles fueron manejados según la técnica para la obtención de cosechas continuas (rest aviodance technique) descrita por casierraposada (1993) y fischer y lüdders (1995). cada casierra-posada et al.: estado nutricional de árboles de manzano... 772003 planta fue fertilizada con 65 gr. de urea, 53 gr. de fosfato diamónico, 237 gr. de nitrato de potasio, 100 gr. de roca magnésica y 40 gr. de microcoljap 102-r (coljap, colombia). la fertilización se realizó al suelo, después de la cosecha, según la metodología propuesta por ica (1992). el suministro de riego se hizo de acuerdo con los parámetros propuestos por castro (1993). la defoliación se hizo manualmente tres semanas después de la cosecha. la poda consistió en eliminar un tercio del crecimiento de la temporada pasada. una semana después de la poda se realizó la aplicación de dormex (basf) 1,5%, como compensador de frío, suplementado con triona (basf) 3% e inex (cosmoagro) 3,0%. toma y análisis de muestras. el muestreo de ramas se efectuó sólo en dos ocasiones durante todo el estudio; se tomó una muestra en el momento de la defoliación y otra al momento de la cosecha. se tomaron muestras de la parte media de ramas que habían crecido en la temporada anterior. las muestras de hojas se tomaron a los 16, 46, 81, 109 y 139 días después de plena floración, para lo cual se recolectaron hojas ubicadas en el tercio medio las ramas que estaban a su vez en el tercio medio del árbol. las muestras de frutos se tomaron a los 46, 81, 109 y 139 días después de plena floración, teniendo en cuenta el mismo procedimiento seguido para la toma de muestras de hojas. las muestras de tejidos de cada unidad experimental (siete árboles) se redujeron a cenizas en una mufla a 675 °c y se mezclaron para el análisis de minerales, el cual se realizó mediante espectrofotometría de absorción atómica en cenizas, en las instalaciones de coljap (bogotá). el nitrógeno se analizó mediante el método kehldal. análisis estadístico. cada unidad experimental se replicó tres veces. con la información obtenida en el ensayo se realizó un análisis parcial de correlación. los coeficientes de correlación (r), y su significancia (* = significativo al 5%; n.s. = no significativo) se calcularon para la concentración de cada elemento mineral en hojas y frutos, con la ayuda de la aplicación spss (8.0). r e s u l t a d o s y d i s c u s i o n para una mejor comprensión de los resultados, éstos se presentan inicialmente en términos generales, agrupados de acuerdo con la dinámica de los elementos durante el estudio, y posteriormente se presentan los resultados y discusión para cada elemento analizado, con sus respectivas figuras. por otro lado, en el presente texto se discuten únicamente los resultados para cada elemento analizado de manera individual. en un artículo posterior de hará la discusión de las relaciones nutricionales y de la interacción entre los elementos nutritivos. los resultados de la concentración de elementos minerales en ramas de la temporada anterior, antes de la temporada de crecimiento (al momento de la defoliación) y de las ramas de la temporada en curso, al final de la temporada (al momento de la cosecha) muestran que sólo la concentración de hierro y cobre fue mayor al final que al inicio de la temporada en la cual se realizó el estudio; el resto de los minerales analizados en este tejido están más concentrados al principio de la temporada que al final, como lo muestra la tabla 1. los contenidos de nitrógeno, calcio y magnesio al tiempo de la cosecha presentaron valores inferiores a los encontrados por casierra-posada y lüddres (2001) para la misma época en manzano “golden delicious”, pero la concentración de potasio presentó valores similares en ambos reportes. de acuerdo con este resultado se confirma la necesidad de establecer parámetros de comparación locales para determinar los niveles normales de la concentración de elementos nutritivos, pues según faust (1989), son múltiples las fuentes de variación que influyen en el estado nutricional de los árboles frutales caducifolios. tabla 1: concentración de minerales en las ramas del manzano ‘anna’ al comienzo y final de la temporada en los altiplanos colombianos. n p k ca mg s fe mn zn cu na b % ppm al defoliar 0,78 0,104 0,66 0,96 0,16 0,05 74,32 54,91 43,44 7,05 91,2 36,66 a la cosecha 0,56 0,96 0,58 0,73 0,09 0,03 87,83 24,59 34,42 11,76 8,8 26,66 los valores corresponden a los promedios de las replicaciones. la concentración de nitrógeno, boro, magnesio, fósforo y azufre en las hojas presenta un incremento de los 16 a los 46 ddpf y luego presenta un descenso hasta los 139 ddpf. el contenido de calcio, manganeso y cobre en las hojas sufrió un incremento gradual durante el periodo de tiempo analizado. por último, se encontró una oscilación en los valores de la concentración de potasio, hierro, sodio y zinc en las hojas durante la temporada de crecimiento analizada. el contenido de nitrógeno, potasio, magnesio, fósforo, azufre, manganeso y zinc se reduce en los frutos agronomía colombiana 78 vol. 21 · nos. 1-2 entre los 46 y 139 ddpf. por el contrario, el calcio, el hierro y el cobre muestran un incremento en la concentración a lo largo de la temporada. los valores para los contenidos de boro y sodio presentaron una tendencia oscilatoria en los frutos durante el tiempo en que se realizó el estudio. para la época de brotación y plena floración, algunos minerales tomados por las raíces sumados a los transportados desde los órganos de reserva no son suficientes para cubrir los requerimientos del vegetal; lo cual sucedió en el presente estudio si se observan los contenidos de nitrógeno, boro, magnesio, calcio, cobre, y sodio registrados en hojas 16 ddpf, pues se encuentran por debajo del nivel normal reportado para manzano, lo cual fue reportado también por mason y whitfield (1960) y faby y naumann (1987a). posteriormente, la gran mayoría de los elementos minerales analizados en las el tejido foliar, con excepción del potasio y el hierro, presentaron un incremento abrupto en su concentración entre 16 y 46 ddpf, como consecuencia de la movilización de los nutrientes que habían sido almacenados en la madera de reserva al final de la última temporada de crecimiento y que en la nueva temporada migran hacia las hojas y frutos, órganos que actúan como vertedero. por otro lado, los órganos vertedero se enriquecen también en elementos minerales con la toma de iones mediante las raíces, a partir de la solución del suelo. a continuación se discuten los resultados obtenidos en el ensayo para cada uno de los elementos analizados. nitrógeno. como lo muestra la figura 1, entre 46 y 139 ddpf la concentración de nitrógeno en las hojas sufrió una reducción, al igual que sucedió en el ensayo realizado por diaz y romo (1988). se encontró una correlación parcial negativa (r = -0,9601*), significativa a nivel de 5% entre el contenido de nitrógeno en las hojas y en los frutos; lo que indica que mientras se incrementaba el contenido de nitrógeno en las hojas, disminuía su concentración en los frutos y viceversa, entre 46 y 139 ddpf; a pesar de lo cual, se mantuvo una relación muy estrecha entre las concentraciones de este elemento en ambos tejidos analizados. el incremento en el contenido de nitrógeno en las hojas, entre 16 y 46 ddpf de debió posiblemente al transporte del elemento desde los órganos de reserva hacia los nuevos órganos en crecimiento. según faby y naumann (1987), la concentración de nitrógeno es mayor una semana después de plena floración que la cantidad de nitrógeno requerido para la nueva brotación. por otro lado, se presentó un descenso en el contenido de nitrógeno en los frutos entre 16 y 109 días, causado posiblemente por la dilución del contenido de nitrógeno en los frutos en relación con el contenido de otros elementos. el contenido de nitrógeno en frutos de manzano ‘anna’ al momento de la cosecha fue casi el doble del reportado por casierra-posada y lüdders (2001) para „golden delicious” para la misma época, a pesar de que en ambos ensayos se presentaron pocas diferencias en cuanto al contenido de nitrógeno en las hojas alrededor de 81 ddpf. fósforo. el contenido de fósforo en el tejido foliar presentó un aumento entre 16 y 46 ddpf y luego se redujo a un valor cercano a 0,2 % y se mantuvo alrededor de esta concentración hasta el momento de la cosecha (fig. 2). se encontró una correlación parcial positiva (r = 0,9924*), significativa a nivel de 5%, entre el contenido de fósforo en las hojas y en los frutos; de tal manera que mientras se incrementaba el contenido de fósforo en las hojas, se incrementaba también su concentración en los frutos y viceversa, entre 46 y 139 ddpf. como en el caso anterior, el coeficiente de correlación señala que se presentó una relación muy estrecha entre las concentraciones de este elemento en ambos tejidos analizados. los contenidos de este elemento en los frutos estuvieron por debajo de los valores reportados por faust et al. (1967), citados por faust (1989); sin embargo, es claro que los contenidos de elementos en tejidos presentan diferencias varietales y también pueden ser afectados por las condiciones en las que esté establecida la plantación. figura 1. cambios estacionales en el contenido de nitrógeno en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. figura 2. cambios estacionales en el contenido de fósforo en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. potasio. se encontró una correlación parcial negativa (r = -0,4821 n.s.), entre el contenido de potasio en las hojas y en los frutos. esto implica que los contenidos del elemento en las hojas y en los frutos presentaron tendencias contrarias, entre 46 y 139 ddpf (fig. 3). el valor bajo del coeficiente de correlación indica que se presentó casierra-posada et al.: estado nutricional de árboles de manzano... 792003 una relación escasa entre las concentraciones de este elemento en ambos tejidos analizados. en las hojas este elemento estuvo por encima del rango reportado por faust (1989), quien manifiesta que un contenido del elemento entre 1,5 y 1,8 % en materia seca se considera adecuado para el normal transcurrir de los procesos fisiológicos con los cuales el potasio está relacionado. a pesar de que hansen (1980), citado por faust (1989), encontró que los árboles de manzano en fructificación acumulan más potasio y biomasa en los frutos que aquellos a los que se les retiran los frutos, pues los frutos poseen una gran propiedad vertedero; en el presente ensayo, el contenido de potasio en los frutos disminuyó gradualmente a partir de los 46 ddpf, debido posiblemente al efecto de dilución con otros elementos que se habían acumulado en los frutos a lo largo de la temporada de crecimiento; a pesar de esto, al momento de la cosecha, el contenido de potasio en frutos en el presente ensayo fue casi el doble del reportado por casierra-posada y lüdders (2001) para „golden delicious”. (r = -0,9145 n.s.), entre el contenido de boro en las hojas y en los frutos; lo que muestra que mientras se incrementaba el contenido del elemento en las hojas, se reducía su concentración en los frutos y viceversa, entre 46 y 139 ddpf. el valor alto del coeficiente de correlación indica que se presentó una relación muy estrecha entre las concentraciones de este elemento en ambos tejidos analizados, a pesar de que no hubo significancia al nivel de 5%. van goor y van lune (1980) citados por faust (1989) encontraron una relación directa entre la acumulación de boro en frutos y su crecimiento, además reportan un descenso en el valor de la relación concentración de boro en los frutos / concentración de boro en las hojas con respecto al tiempo después de plena floración y luego el valor de la relación permanece constante a partir de 25 ddpf. en el presente estudio, por el contrario, se presentó un descenso en el contenido de boro en frutos a partir de 81 ddpf; además, la curva para la relación concentración de boro en frutos / concentración de boro en hojas tuvo la misma tendencia descendente reportada por van goor y van lune (1980), pero continuó descendiendo hasta la época de cosecha, como consecuencia del incremento del contenido de boro en las hojas y el descenso de la cantidad de este elemento en los frutos, a parir de 81 ddpf. calcio. la acumulación de calcio en hojas y frutos continuó durante toda la temporada de crecimiento (fig. 6), debido a que este elemento se transporta con el flujo de figura 3. cambios estacionales en el contenido de potasio en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. azufre. se encontró una correlación parcial positiva (r = 0,9626*), significativa a nivel de 5%, entre el contenido de azufre en las hojas y en los frutos; lo que indica que los contenidos del elemento en hojas y frutos presentaron la misma tendencia descendente, entre 46 y 139 ddpf (fig. 4). el valor alto del coeficiente de correlación indica que se presentó una relación muy estrecha entre las concentraciones de este elemento en tejido foliar y en frutos. el contenido de azufre en tejido foliar entre 81 y 139 ddpf se mantuvo dentro de los márgenes normales, al igual que la relación n/s para este lapso de tiempo. benson et al. (1963), citado por faust (1989) recomiendan tomar las hojas del extremo distal de la rama para determinar el contenido de azufre, en lugar de tomar las hojas del tercio medio, dado que en este sitio, la concentración de azufre es mayor que en el extremo distal. salvo que se pretenda hacer un análisis específico para azufre, el muestreo de tejidos de partes diferentes de la rama, para analizar el contenido de elementos, resultaría dispendioso. boro. el contenido de este elemento en tejido foliar se mantuvo dentro del rango normal entre 81 y 139 ddpf (fig. 5). se encontró una correlación parcial negativa figura 4. cambios estacionales en el contenido de azufre en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. figura 5. cambios estacionales en el contenido de boro en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. agronomía colombiana 80 vol. 21 · nos. 1-2 agua a través del xilema, pero es poco móvil a través del floema, además, el flujo de calcio en la columna de agua requerida por la transpiración, es mayor hacia las hojas diferenciadas que hacia los ápices en crecimiento y hacia los frutos. es esta la razón por la cual, la concentración de calcio en las hojas puede inducir a errores en cuanto a un buen suministro del elemento en los frutos. en el desarrollo del presente ensayo no se observó síntoma alguno de deficiencia de calcio, a pesar de que la concentración del elemento estuvo ligeramente por debajo de los rangos normales recomendados por faust (1989), quien reporta que si la concentración de calcio en las hojas excede 0,8-1,0 % del peso seco, es suficiente para los procesos relacionados con el crecimiento, pero es necesaria una concentración alrededor de 2 % en hojas para asegurar un suministro suficiente del elemento a los frutos. la importancia del calcio en los frutos ha sido ampliamente discutida (schulz, 1996 y schönberg y näfe, 2000) y radica básicamente en la aparición de desórdenes fisiológicos de la fruta en poscosecha cuando la fruta se almacena por un periodo prolongado. los frutos del manzano ‘anna’ son altamente perecederos en comparación con otras variedades de manzano, así que difícilmente podrían almacenarse por un tiempo superior a tres semanas; de tal manera que una concentración de calcio por debajo de los estándares reportados para otras variedades serían permisibles en manzana ‘anna’, dado que no habría tiempo para que aparezcan los desórdenes de poscosecha asociados con niveles insuficientes de calcio en frutos. con respecto al análisis estadístico, se encontró una correlación parcial negativa (r = -0,4536 n.s.), entre el contenido de calcio en las hojas y en los frutos; índice de que mientras se incrementaba el contenido de fósforo en las hojas, se reducía su concentración en los frutos y viceversa, entre 46 y 139 ddpf. el bajo coeficiente de correlación indica que se presentó poca relación entre las concentraciones de este elemento en ambos tejidos analizados. magnesio. se encontró una correlación parcial positiva (r = 0,9176 n.s.), entre el contenido de magnesio en las hojas y en los frutos; de tal manera que mientras se incrementaba el contenido del elemento en las hojas, se incrementaba también su concentración en los frutos y viceversa, entre 46 y 139 ddpf (fig. 7). el alto valor obtenido para el coeficiente de correlación indica que se presentó una relación muy estrecha entre las concentraciones de este elemento en ambos tejidos analizados, a pesar de que no hubo significancia. el contenido de magnesio en hojas estuvo por debajo del rango normal recomendado por faust (1989), el cual debe estar en el orden de 0,3-0,5% en materia seca. si se toma como parámetro de referencia que el contenido de calcio en las hojas debe ser cinco veces el contenido de magnesio en frutos, este elemento en los frutos analizados en este estudio a los 139 ddpf contenían sólo 16% de la cantidad de magnesio que deberían contener; a pesar de lo cual no se presentaron síntomas visibles de deficiencia de magnesio en el tejido foliar. la baja concentración del elemento en hojas y frutos pudo ser la consecuencia de un suministro elevado de calcio y potasio; sin embargo, el contenido de magnesio al momento de la cosecha, al igual que para el potasio, fue superior al valor reportado por casierra-posada y lüdders (2001) para “golden delicious”. hierro. al contrario de la información reportada por diaz y romo (1988), quienes encontraron un ascenso en la concentración de hierro en las hojas hasta 120 ddpf y luego la concentración de este elemento decreció hasta 270 ddpf; en el presente ensayo, se presentó la tendencia contraria, hubo un descenso en la concentración de hierro hasta la mitad de la temporada y luego la concentración del elemento se incrementó en las hojas hasta el momento de la cosecha (fig. 8). en los frutos, el contenido de hierro presentó una tendencia ascendente durante toda la temporada. se encontró un valor bastante bajo (r = 0,2631 n.s.) para el coeficiente de correlación entre el contenido de hierro en las hojas y los frutos con respecto al tiempo después de plena floración. manganeso. se encontró una correlación parcial negativa (r = -0,7800 n.s.), entre el contenido de manganeso en las hojas y en los frutos. el valor del coeficiente de correlación es bastante aceptable, lo cual es in índice de que se presentó una relación estrecha entre las concentraciones de este elemento en ambos tejidos analizados, a pesar de que no hubo significancia. el contenido de manganeso en el tejido foliar se mantuvo dentro de los parámetros aceptables durante toda la temporada, y se presentó una figura 6. cambios estacionales en el contenido de calcio en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. figura 7. cambios estacionales en el contenido de magnesio en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. casierra-posada et al.: estado nutricional de árboles de manzano... 812003 tendencia ascendente en el contenido de manganeso en hojas a lo largo de la temporada (fig. 9). diaz y romo (1988) encontraron un ascenso en el contenido de manganeso en hojas hasta 120 ddpf y luego la concentración del elemento se redujo. la diferencia entre sus resultados y los reportados en el presente trabajo, se deben posiblemente a que la disponibilidad del manganeso es un factor dependiente del ph del suelo. mientras que diaz y romo (1988) realizaron su ensayo en condiciones alcalinas (ph 7,7), el presente trabajo fue realizado en un suelo ácido (ph 4,9), lo que implica que el manganeso en condiciones ácidas está disponible en alto grado, lo que pudo resultar en una acumulación del manganeso en las hojas durante toda la temporada de crecimiento. a pesar del incremento gradual del contenido de manganeso en las hojas durante toda la temporada, se presentó un descenso en la concentración del elemento en los frutos, posiblemente por dilución, como ha sido ya discutido para otros elementos nutritivos. bién una tendencia ondulatoria en el contenido de zinc en hojas de manzano ‘anna’, pero los contenidos del elemento en el tejido foliar estuvieron dentro de los rangos normales, lo cual puede explicarse con el ph del suelo en el que ellos realizaron el ensayo, al igual que para en caso del manganeso. cobre. se encontró un valor bajo (r = -0,4362 n.s.) para el coeficiente de correlación entre el contenido de cobre en las hojas y los frutos con respecto al tiempo después de plena floración. el contenido de cobre tanto en hojas como en frutos se presentó en concentraciones excesivas a partir de 81 ddpf (fig. 11). una explicación lógica para este hecho son las aplicaciones de productos a base de cobre como sulfato, óxido y oxicloruro de cobre, los cuales se utilizan como defoliantes y protectantes en concentraciones de 1 a 2%, 1 a 1,5% y 1,5 a 2,5% respectivamente, al final de la temporada de crecimiento. aparentemente el cobre sólo induce una intoxicación del tejido foliar y provoca su caída; sin embargo, cierta cantidad del cobre aplicado puede pasar a la corteza, la cual juega un importante papel, más que la madera, como órgano acumulador de sustancias de reserva al final de la temporada y como donante de las mismas a partir de la nueva brotación, como lo discuten faby y naumann (1987); por otro lado, el cobre aplicado a los árboles puede acumularse en las raíces, como lo reportan iwasaki et al. (1990), y luego ser transportado a los figura 8. cambios estacionales en el contenido de hierro en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. figura 9. cambios estacionales en el contenido de manganeso en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. zinc. se encontró un valor bajo (r = 0,4953 n.s.) para el coeficiente de correlación entre el contenido de zinc en las hojas y los frutos con respecto al tiempo después de plena floración. la concentración de este elemento en hojas estuvo por encima del rango normal a los 46 y a los 109 ddpf (fig. 10), en los muestreos restantes estuvo en rangos normales. diaz y romo (1988) reportan tamfigura 10. cambios estacionales en el contenido cambios estacionales en la contenido de zinc en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. figura 11. cambios estacionales en el contenido de cobre en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. agronomía colombiana 82 vol. 21 · nos. 1-2 órganos vertedero. es así que las aplicaciones de cobre tienen como consecuencia una acumulación de este elemento en las hojas y frutos representando un riesgo para el metabolismo y la longevidad del vegetal. a pesar de que el exceso de cobre puede tener como consecuencia una deficiencia de hierro, los niveles de hierro en tejido foliar estuvieron dentro de las márgenes normales. sodio. el contenido de sodio en el tejido foliar presentó una tendencia muy similar a la reportada por diaz y romo (1988) y se mantuvo dentro de los parámetros normales (fig. 12). en los frutos se presentó una reducción fuerte de la concentración de sodio entre 81 y 109 ddpf. el hecho de que las concentraciones de sodio en los tejidos analizados se encuentren dentro de los rangos normales de debe posiblemente a que en el suelo donde estaban plantados los árboles, la concentración de sodio reportada en el análisis de suelo, es la adecuada para garantizar el nivel de nutrición requerido para este elemento. por otro lado, se encontró un valor bastante bajo (r = -0,3717 n.s.) para el coeficiente de correlación entre el contenido de sodio en las hojas y los frutos con respecto al tiempo después de plena floración. borkh) cultivado en los altiplanos colombianos. (en preparación). casierra-posada, f. y lüdders, p. 2001. einfluß von sommerschnitt und n-ernährung auf den mineralstoffgehalt von apfelbäumen unter hagelschutznetz. erwerbsobstbau, 43(4): 106-113. castro, j. 1993. consideraciones generales del riego en frutales caducifolios en el altiplano. agrodesarrollo, 4(1-2): 201-213. contreras, p. 1986. el suelo y su fertilización en el cultivo de frutales caducifolios. ciencia y agricultura, 1(1): 53-69. diaz, d. y romo, r. nutritional status and root system of anna apple under alcaline soil in warm dry climate of mexico. acta horticulturae 232: 177-186. faby, r. y naumann, w. d. 1987. die bedeutung der einlagerung von reservestoffen im herbst bei apfelbäumen, dargestellt an entblätterungsversuchen. i. stickstoffhaltige reservestoffe. erwerbsobstbau 29(2): 51-56. faby, r. y naumann, w. d. 1987a. die bedeutung der einlagerung von reservestoffen im herbst bei apfelbäumen, dargestellt an entblätterungsversuchen. ii. mineralstoffe und kohlenhydrate. erwerbsobstbau 29(2): 57-60. faust, m. 1989. physiology of temperate zone fruit trees. john willey & sons publicaciones. nueva york. 53-132 fischer, g. y lüdders, p. 1995. der apfelanbau im hochland kolumbiens. erwerbsobstbau 37(2): 58-62. ica. 1992. fertilización en diversos cultivos: quinta aproximación. instituto colombiano agropecuario (ica), subgerencia de investigación, sección de recursos naturales. manual de asistencia técnica no. 25. centro de investigación tibaitatá, bogotá (col.). 64 p. iwasaki, j. d.; sakurai, k. y tekahashi, e. 1990. copper binding by the root cell walls of italian ryegrass and red clover. soil sci. plant nutr., 36: 431-440. mason, a. c. y whitfield, a. b. 1960. seasonal changes in the uptake and distribution of mineral elements in apple trees. j. hort. sci., 35: 34-55. nichol, w. e. y mack, a. r. 1964. elemental composition of apple in relation to fruit quality, soil, acidity and organic matter. proc. amer. soc. hort. sci., 85: 91. schönberg, g. y näfe, d. 2000. mineralstoffhaushalt. en: physiologische grundlagen des obstbaues, friedrich, g. y fischer, m., editores. ulmer verlag, stuttgart (alem.). 160-199. schulz, h. 1996. äußere und innere eigenschaften lagernder heimischer fruchtarten. en: lagerung von obst und südfruchten. osterloh, a.; ebert, g.; held, w. h.; schulz, h. y urban, e., editores. eugen ulmer verlag, stuttgart (alemania), p. 19-90. figura 12. cambios estacionales en el contenido de sodio en hojas y frutos de manzano ‘anna’ en los altiplanos colombianos. a g r a d e c i m i e n t o s los autores expresan su agradecimiento a germán peñaloza, en el departamento técnico de coljap, por su colaboración en el análisis de las muestras de tejido vegetal y de suelo, así como a jairo julio casallas y a sus colaboradores en la granja „tunguavita”, por el apoyo en la realización del ensayo. l i t e r a t u r a casierra-posada, f. 1993. protección y nutrición para cosechas continuas en manzano anna. agrodesarrollo, 4(1-2): 46-49. casierra-posada, f.; hernandez, d. i. y lüdders, p. 2002. crecimiento de frutos y ramas de manzano ‘anna’ (malus domestica agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 83-94 evaluacion del potencial de los recursos geneticos de papa criolla (solanum phureja) por calidad industrial evaluation of the potential of genetics resources of creole potato (solanum phureja) for industrial quality gustavo a. ligarreto m.1 y martha n. suárez c.2 r e s u m e n el objetivo del trabajo fue evaluar 50 accesiones de papa criolla especie solanum phureja juz et buk por parámetros que requiere la industria de procesados, en esta colección se ha reportado la existencia de variabilidad genética pero se desconoce su calidad para la industria. se evaluaron 17 variables: 10 variables cualitativas y 7 variables cuantitativas. las variables cualitativas permitieron evaluar morfológicamente el tubérculo y las cuantitativas determinaron el comportamiento agronómico de los cultivares en el ambiente. los datos obtenidos fueron sometidos a análisis de correlación, y componentes principales y análisis de conglomerados. se encontró que los tres primeros componentes principales expresaron el 85% de la variabilidad total, donde las características más importantes fueron: diámetro ecuatorial 1, diámetro ecuatorial 2, diámetro longitudinal, gravedad especifica y contenido de azucares reductores. el análisis de conglomerados mostró cuatro grupos con subgrupos donde los subgrupos 2a y 3d presentaron las accesiones con mejores características industriales. los genotipos que presentaron mejores características para el procesamiento industrial y que ameritan su evaluación en otros ambientes fueron: encurtido en salmuera o vinagre. 16, 20, 21, 68, 79, 80 y 81 ; papa precocida enlatada o congelada. 16, 20 y 21 y papa frita en hojuela el cultivar 23. el trabajo se realizó en la corporación colombiana de investigación agropecuaria, corpoica, regional uno, centro de investigación tibaitatá en mosquera. palabras claves: recursos genéticos, variabilidad, papa criolla y solanum phureja. s u m m a r y the objective of this research was to evaluate the industrial characteristics of 50 accessions of creole potato (solanum phureja juz et buk). seventeen variables were included: 10 qualitative and 7 quantitative variables. the qualitative variable defined the tuber morphology and the quantitative ones determined the agronomic behavior of cultivars. the obtained data were subjected to correlation analysis, and the main components to cluster analysis. it was found that the first three main components expressed 85% of the 1 p r o f e s o r a s o c i a d o . f a c u l t a d d e a g r o n o m í a . u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a . b o g o t á e . m a i l : g a l i g a r r e t o m @ u n a l . e d u . c o . 2 i n v e s t i g a d o r a . p r o g r a m a n a c i o n a l d e r e c u r s o s g e n é t i c o s y b i o t e c n o l o g í a ve g e t a l . c o r p o i c a , c . i . ti b a i t a t á . total variability, where the characteristics more important are represented by the equatorial diameter 1, equatorial diameter 2, longitudinal diameter, specific gravity and the content of reducing sugars. the cluster analysis showed four groups with subgroups where subgroups 2a and 3d showed the accessions with best industrial characteristics. the genotypes selected for industrial processing were: pickle in brine or vinegar. 16, 20, 21, 68, 79, 80 and 81; canned precooked or frozen potato. 16, 20 and 21. the present research was carried out in the colombian corporation of agricultural research, corpoica), regional one, tibaitatá research center in mosquera. key words: genetics resources, variability, creole potato and solanum phureja. i n t r o d u c c i o n la papa es una especie de reconocida importancia en el mundo. ocupa el cuarto lugar como producto alimenticio agrícola después del arroz, el trigo y el maíz. en colombia es importante como alimento básico de la población y ocupa un área sembrada de 170.000 hectáreas por año (herrera, 2000). colombia es el primer productor de papa criolla (s. phureja) en latinoamérica con un buen mercado interno en los departamentos de antioquia, valle del cauca, boyacá, nariño y cundinamarca. en la actualidad la industria de procesamiento del tubérculo está en crecimiento en las presentaciones de papas fritas y conservas y se ha comenzado a suplir con este producto los mercados europeos, con presentaciones en frito, enlatados y en vidrio (bonilla, 1997). las principales fortalezas de la papa criolla son: el alto valor nutricional, el buen sabor, el ciclo de vida corto, inferiores costos de producción y un alto potencial de exportación como producto exótico procesado. los problemas del producto tienen que ver con el alto grado de mezcla de tubérculos de las variedades nativas y la heterogeneidad en tamaño del mismo y la alta perecebilidad, entre otros (cardona, 2000). mediante la industrialización de productos de las papas nativas se ha reportado que una buena calidad f e c h a d e r e c e p c i ó n 1 3 d e s e p t i e m b r e d e 2 0 0 2 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e m a r z o d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 84 vol. 21 · nos. 1-2 en fresco, puede presentar características desfavorables para el procesamiento: como alto contenido de azucares, ojos medianos a profundos y piel oscura, que en concepto de los procesadores son limitantes que enfrenta la industria y que se traducen en la ausencia de variedades que reúnan los requisitos específicos que esta requiere (pineda, 1996). la utilización de productos procesados está en aumento debido al cambios de hábitos de consumo, influenciados por varios factores, entre estos: la concentración de la población en las grandes ciudades, la dedicación de menos tiempo a las labores del hogar, el elevado costo de la energía para la preparación de alimentos. la gravedad especifica esta influenciada principalmente por la temperatura y humedad del ambiente cuando se realiza la evaluación, la madurez del tubérculo, los factores climáticos, edafológicos y agronómicos. hernández (1989) citando a shaw y booth declara que el método de la gravedad especifica sirve para estimar el contenido de materia seca y el contenido de almidón, basándose en la existencia de tablas de conversión diseñadas por hougland (1966) y burton (1948) para papa. los altos valores de gravedad especifica de estos materiales evitarían que absorban demasiado aceite durante la fritura del producto entero y un contenido de materia seca superior al 20% sirve para mantener un buen rendimiento (talburt et al, 1959). el contenido de materia seca determina el rendimiento industrial de las chips o papa en hojuela. mientras más rico en almidón sea el tubérculo menos agua contiene y, por consiguiente, el rendimiento industrial es mayor ( 4 5 kg. de papa por 1 kg. de chips). las pérdidas durante el pelado son mayores en tubérculos de calibre pequeño que con las grandes, además, las hojuelas de dimensiones muy grandes se rompen en las bolsas. por esta razón , los tubérculos deben tener dimensiones entre 4 6 cm ; con calibre homogéneo. (guerra, 1989; herrera, 2000). la reacción de maillard entre los azucares reductores y aminoácidos juega un papel importante en el proceso de coloración oscura producido y la disminución del valor nutricional. las investigaciones han demostrado que 2.5 3 mg de azucares reductores por gramo de peso fresco debe ser considerado como el máximo nivel permisible para hojuelas, para tiras el límite es cerca de 5 mg por gramo de peso fresco. (harris, 1992) la papa fresca recién cosechada contiene poco azúcar. los azucares reductores y totales varían de una variedad a otra, esto es, en unas alcanza valores superiores a otras, aunque hayan crecido y fueran cosechadas de la misma manera, difiriendo en su habilidad para convertir el almidón después de su almacenamiento. (guerra, 1989). algunas veces el contenido alto de azucares reductores puede ser encontrado inmediatamente después de la cosecha y en el periodo de curado. en muchos casos sin embargo se desarrolla durante el periodo de almacenamiento. los factores que más afectan el contenido de azucares reductores son: la temperatura proporcionada antes de procesar, la variedad, la composición del suelo, la fertilización, el ambiente y el suministro de agua. (harris, 1992). los tubérculos destinados a la fabricación de papa precocida enlatada o congelada deben ser de bajo calibre (clase 2 y 3) y tener buena consistencia durante la cocción (ausencia de ruptura en el momento del escaldado), su gravedad especifica (ge) superior a 1.080, piel blanca o crema, libre de daños y enfermedades, y textura firme. (guerra, 1989) además, se necesita que estos tubérculos no sean susceptibles al oscurecimiento después de cocinar, según harris (1992) lo que se debe a los contenidos de ácido clorogénico y ácido cítrico presentes en la papa. este tipo de producto puede ser utilizado en microondas, fritura o cocción completa (jaimes et al., 1996, gómez y ramírez, 1999) y empacados al vació en bolsas plásticas. el producto para papa frita en hojuela necesita tubérculos regulares de forma redonda o comprimida, de diámetro superior a 4 cm, piel clara, libre de daños internos y verdeamientos. la gravedad especifica debe ser mayor a 1.080. moreno (2000) y estrada (2000) señalan que los componentes más significativos para la industria de procesamiento son el porcentaje de materia seca y bajo contenido de azucares reductores. otras de las características para uso industrial son la ausencia de pigmentos de antocianinas y ojos superficiales del tubérculo. estudios hechos con anterioridad en esta especie de papa se evidenció la existencia de alta variabilidad genética destacándose las características morfológicas: forma general del tubérculo, formas raras del tubérculo, color primario de piel del tubérculo y color secundario de piel del tubérculo como variables importantes (bonilla, 1997). la colección central colombiana de papa criolla (solanum phureja), posee un valioso recurso genético que hasta ahora solo ha sido caracterizado a nivel morfológico. el objetivo de este estudio fue evaluar 50 accesiones de papa criolla por su comportamiento en el procesamiento de la industria para alimentos. m a t e r i a l e s y m e t o d o s este estudio se realizó en el año 2001 en la corporación colombiana de investigación agropecuaria, corpoica centro de investigación tibaitatá regional uno. en el cuadro 1, se presenta la procedencia de los 50 cultivares de papa solanum phureja de la colección central colombiana (ccc). para evaluar las características industriales del tubérculo se tuvieron en cuenta las variables cuantitativas : peso fresco, diámetro longitudinal, diámetro ecuatorial 1, ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 852003 diámetro ecuatorial 2, gravedad especifica, materia seca y contenidos de azucares reductores, las variables cualitativas: forma general del tubérculo, forma rara, profundidad de ojos, color primario de piel, intensidad del color primario de piel, color secundario de piel, distribución del color secundario de piel, color primario de carne, color secundario de carne, distribución del color secundario de carne fueron evaluadas según los descriptores del centro internacional de la papa, cip (huaman, 1994). las variables en el orden de evaluación fueron:1. peso del tubérculo: se realizó la medición a cinco tubérculos limpios representativos de cada genotipo, 2. diámetro longitudinal: la medida fue tomada teniendo en cuenta el eje del tubérculo que parte del lugar donde estaba sujeto a la planta, 3. diámetro ecuatorial i: se tomó la medida del eje transversal menor del tubérculo, 4. diámetro ecuatorial ii: se realizó la medida tomando el eje transversal mayor del tubérculo, 5. forma general del tubérculo, 6. forma rara del tubérculo, por ser las variables 5 y 6 de tipo cualitativas se evaluó cada genotipo tomando un grupo de tubérculos representativos, 7. profundidad de ojos: se evaluó comparando un grupo de tubérculos representativos de cada genotipo con los descriptores del cip, 8. color primario de piel, 9. intensidad del color primario de piel, 10. color secundario de piel, 11. distribución del color secundario de piel, 12. color primario de carne, 13. color secundario de carne, 14. distribución del color secundario de carne, (huamán, 1994), (cuadro 2), 15. gravedad específica: la medición se realizó siete días después de la cosecha mediante la relación peso en aire dividido por la diferencia de peso en aire con peso en agua, 16. materia seca: se tomó la lectura de su peso en fresco y peso seco en estufa a 65 ºc hasta alcanzar un peso constante (a las 72 horas), 17. azúcares reductores: se peso un gramo de muestra previamente secada y molida a la cual se le aplicó el método cuantitativo para la extracción de azúcares reductores de nelson – somogy, (gutiérrez, 1994). adicionalmente a la descripción por las 17 variables ya mencionadas las accesiones se clasificaron por grupos que cuadro 1. accesiones de solanum phureja juz et. buk. del banco de germoplasma colombiano. corpoica tibaitata linea nombre procedenc. linea nombre procedencia 1. uva nariño 32. algodona nariño 2. chaucha blanca nariño 36. s.n. fdr.3 cip . lima 3. borrega amarilla nariño 37. s.n.fdr.34 cip . lima 4. chaucha colorada nariño 38. s.n.1 sin dato 5. mambera nariño 40. soliman sin dato 6. chaucha ratona nariño 42. criolla rosada boyacá 7. borrega blanca nariño 45. chaucha nariño 8. chaucha mambera nariño 47. chaucha carilla nariño 10.borrega amarilla nariño 49. chaucha negra nariño 11. mambera nariño 52. s.n. sin dato 12. borrega amarilla nariño 53. s.n. u.v.eeuu. 13. chaucha ratona nariño 54. s.n. nariño 14. borrega blanca nariño 63. pepina amarilla santander 16. yema de huevo nariño 65. chaucha ratona nariño 17. ratona nariño 66 chaucha nariño 20. yema de huevo nariño 68 careta cauca 21. algodona nariño 70. s.n. cauca 22. borrega nariño 73. criolla boyacá 23. naranjilla nariño 74. s.n. boyacá 24. ratona roja nariño 75. criolla negra valle 25. borrega blanca nariño 78. chaucha negra cauca 26. uva nariño 79. chaucha ojona cauca 27. ratona chinqueña nariño 80. s.n. cauca 28. chaucha botella amarilla nariño 81. chaucha colorada redonda valle 31. chaucha morada nariño 87.turma de perro quíndio fuente : corpoica, 1994. agronomía colombiana 86 vol. 21 · nos. 1-2 cumplieron con los requerimientos industriales para ser utilizados en el procesamiento de papa entera precocida para productos enlatados y congelados, encurtido fresco y fermentado y papa frita en hojuelas(iica, 1999), (cuadro 3). el análisis estadístico se realizó mediante estadísticas descriptivas como la estimación de correlaciones, promedios y desviaciones estándar y estadísticas multivariadas de componentes principales que permite transformar un cuadro 2. rango de las variables cualitativas evaluadas a 50 accesiones de solanum phureja juz et. buk. variable escala forma general del tubérculo 1. comprimido 8. alargado forma rara del tubérculo 1. aplanado 9. tuberosado profundidad de ojos 1. sobresaliente 9. muy profundo color primario de piel 1. blanco crema 9. negruzco intensidad del color primario de piel 0. ausente 3. oscuro color secundario de piel 0. ausente 9. negruzco distribución del color secundario de piel 1. en los ojos 7. pocos puntos color primario de carne 1. blanco 8. violeta color secundario de carne 0. ausente 9. rosado distribución del color secundario de carne 0. ausente 7. salpicado fuente : huamán, 1994. cuadro 3. variables y parámetros utilizados por la industria para la selección de las variedades de papa criolla. variables encurtidos pre cocido fritos salmuera vinagre enlatado congelado hojuela tiras forma y tamaño (la longitud se mide por la parte ancha) 2.5 cm. redondo y/o comprimido 2.5 cm. redondo y/o comprimido 2.5 cm. redondo y/o comprimido 2.5 cm. redondo y/o comprimido papa pareja 4.0 6.5 cm. primera (semi cero) 6.5 8 cm 5 cm o mas profundidad de ojos sobresalientes y/o superficiales características de rechazo descripción: suma de defectos plagas: tecia, chiza, tiroteador, gusano blanco, babosa trozador máximo 8% daños / microorganismos: alteraciones por bacterias, hongos, etc. máximo 3% daño físico: papa asoleada, magullada, cortada, pardeada, papa hueca. 10% máximo mínimo 3% descripción: internos y externos se clasifican según porcentaje en peso en: leve, intermedio y critico. daños internos: pulpa de color diferente o papa hueca. daños externos: causados por: microorganismos, plagas asoleada, tallada, magullada. no se aceptan con mas del 3% tiroteador, centro café o negro, mezcla de variedades. color color de piel: amarillo intenso equivale en escala internacional a 2.7 como máximo mínimo 5 en escala de colores máximo 3 en escala internacional materia seca 18% mínimo 18% mínimo porcentaje de quemado 15% en línea como máximo 30% máximo fuente: iica, 1999 ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 872003 conjunto de variables a un nuevo grupo de variables no correlacionadas y agrupamientos con representación en un dendograma a partir de la salidas de los componentes principales y de la matriz de distancias euclidianas estandarizada entre las accesiones, el dendograma se construyó mediante el ligamiento promedio (upgma) (pla, 1986). en el procesamiento de los datos se utilizaron los sistemas sas versión 6.10 y ntsys versión 2.0 (sas, 1996, rohlf, 1994). r e s u l t a d o s y d i s c u s i o n descripción varietal el tamaño de los tubérculos de la muestra estudiada de la colección central colombiana se encuentra en su mayoría en las clases 2 (20 a 35 g) y 3 (menor de 25 g), ya que los valores máximos y mínimos de las variables peso fresco, diámetro longitudinal, diámetro ecuatorial uno y diámetro ecuatorial dos se encuentran dentro de un rango reducido para la mayor parte de los genotipos. según el ica (1997) las clases cero y uno presentan peso de tubérculo mayor a 50 g y entre 36 y 50 g, respectivamente. en el cuadro 4, se observa que el 68% de los cultivares tienen forma general (fg) del tubérculo y el 32% restante presenta formas raras (fr), los primeros se caracterizan por presentar tubérculos redondos un 28%, comprimidos 22%, es decir que un 50% tiene la forma de tubérculo requerida por la industria, mientras, que de los tubérculos con formas raras, un 20% es de forma concertinada. el 98% de la muestra posee una profundidad de ojos aceptable para procesar (superficial o medio), que favorecen las operaciones de limpieza y pelado durante el procesamiento. el 46 % de la población estudiada ofrece la posibilidad de enriquecer el mercado con variedades de papa criolla con un color secundario de piel, diversificando la presentación de los productos con papa entera. cuadro 4. estadística descriptiva para las variables cualitativas evaluadas a la muestra de solanum phureja. variable valor mínimo valor máximo moda detalle v5 forma general (fg) 1 7 2 redondo 28%, comprimido 22%, obovado 10%, elíptico 4%, oblongo4% v6 forma rara (fr) 3 8 8 concertinado 20%, fusiforme 8% , falcado 2%, reniforme 2% v7 profundidad de ojos (po) 1 7 3 superficiales 54%, medio 38%, sobresalientes 6%, profundo 2% v8 color principal piel (cpp) 1 8 2 amarillo 50%, rojo 22%, morado 12%, rosado 6%, blanco crema 4% v9 intensidad color principal piel (icpp) 1 3 2 intermedio 50%, oscuro 32%, pálido 18%. v10 color secundario piel (csp) 0 8 0 ausente 54% amarillo 20%, morado 16%, rojo 6%, rosado 4% v11 distribución color secundario piel (dcsp) 0 6 0 ausente 54% manchas salpicadas 18%, como anteojos 10%, manchas dispersas 8%, en los ojos 6%, alrededor de los ojos 2%, en las cejas 2% v12 color principal carne (cpc) 1 5 1 crema 30%, blanco 30%, amarillo 40% v13 color secundario carne (csc) 0 7 3 amarillo 50%, crema 22%, ausente 14%, morado 14%, blanco 4%, rojo 2% v14 distribución color secundario carne (dcsc) 0 5 1 pocas manchas 56%, anillo vascular y medula 16%, ausente 14%, anillo vascular amplio 8%, áreas 6% el 50% de los genotipos presentan tubérculos de piel color amarillo, el 22% tiene piel roja, el 12% piel morada, el 6% rosada y un 6% rojo morada; con una intensidad en el color principal de piel (icpp): intermedia del 50% y oscura el 32% de las accesiones estudiadas. el color secundario de piel (csp) se descartó en el 54% de los casos, pero se presentó el 20% combinado con amarillo y un 16% combinado con morado; la distribución del color secundario de piel (dcsp) en los tubérculos se encontró como manchas salpicadas, como anteojos, manchas dispersas y en las cejas. los promedios y valores máximos de las siete variables cuantitativas mostradas en el cuadro 5, señalan que existe un alto grado de variación en los 50 genotipos de papa criolla estudiados, ya que la característica mas variable es el contenido de azucares reductores con una desviación estándar de 17.22, otra caracterísagronomía colombiana 88 vol. 21 · nos. 1-2 tica con una variación importante fue el peso fresco con 9.97. en contraste y la característica más estable fue la gravedad específica con un valor de desviación estándar de 0.0118. selección de genotipos para uso industrial en el cuadro 6, se presentan los genotipos seleccionados para la fabricación de encurtidos envasados, los cuales sobresalen por su color de piel: en un solo tono oscuro o combinado (rojo, rosado). el 57% de las accesiones posee color de piel distinto al amarillo o combinado con amarillo. el 43% restante son de color amarillo, que es la presentación tradicional de esta especie en el mercado. con respecto al contenido de materia seca todos los genotipos sobresalientes para este tipo de presentación como producto procesado tienen materia seca superior al 20%, lo cual asegura un mayor rendimiento durante el procesamiento. en referencia a las accesiones destinadas a la fabricación de papa precocida, enlatada o congelada que puede ser utilizada en microondas, fritura o cocción completa, las colectas seleccionadas aparecen relacionadas en el cuadro 7 y son de forma comprimida, redonda y de tamaño clase 3, estos tubérculos tiene una masa firme, menos harinosa y se abren menos que los tubérculos de mayor calibre. además, presentan color principal de piel y pulpa amarillo. según porras (2000), en el momento actual este tipo de tubérculos de la especie solanum phureja están siendo impulsados por fedepapa (federación nacional de productores de papa) y cevipapa (centro virtual de la papa) para aumentar el consumo y comercialización del clon 1 seleccionado “yema de huevo” . cuadro 5. estadística descriptiva de las variables cuantitativas evaluadas a la muestra de solanum phureja. variable valor mínimo valor máximo promedio desviación estándar v1 peso fresco (pf) g 7.6 44.49 24.04 9.97 v2 diámetro longitudinal (dl) cm 2.01 10.98 2.9 1.74 v3 diámetro ecuatorial 1 (de 1) cm 1.53 4.07 2.92 0.58 v4 diámetro ecuatorial 2 (de2) cm 1.7 4.27 3.24 0.62 v15 materia seca (ms) % 16.12 27.46 20.84 2.06 v16 azucares reductores (ar) 0.27 62.59 22.2 17.22 v17 gravedad especifica (ge) 1.05020 1.1047 1.077 0.0118 cuadro 6. genotipos aptos para el procesamiento de encurtidos en salmuera o vinagre. gn fg po cpp icpp csp dcsp* cpc %ms ge 16 comprimido superficial amarillo oscuro amarillo 20.5 1.105 20 comprimido superficial amarillo oscuro amarillo 20.46 1.09 21 comprimido media amarillo intermedio crema 24.01 1.087 68 redondo superficial rojo intermedio amarillo mch.dis. blanco 20.54 1.081 79 redondo media rojo oscuro amarillo 22.32 1.087 80 comprimido superficial amarillo pálido rosado mch.sal. amarillo 24.85 1.084 81 comprimido superficial rojo oscuro crema 21.63 1.077 *: mch.sal : manchas salpicadas ; mch.dis. : manchas dispersas ; pf. peso fresco. cuadro 7. genotipos aptos para el procesamiento de productos precocidos enlatados o congelados. gent. fg pf (g) po cpp cpc %ms ge 16 comprimido 10.12 superficial amarillo amarillo 20.5 1.1047 20 comprimido 7.60 superficial amarillo amarillo 20.46 1.0899 21 comprimido 12.78 media amarillo crema 24.01 1.0869 ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 892003 el cuadro 8 muestra la accesión 23, que fue seleccionada para el procesamiento de papa frita en hojuela ya que cumple con el requisito de un diámetro de 4.4 cm , bajo contenido de azucares reductores y color amarillo en la carne del tubérculo. análisis de la variabilidad genética de la colección por parámetros de la industria las correlaciones presentadas en el cuadro 9 muestran alta significancia entre los diámetros ecuatoriales y el peso fresco; entre la gravedad especifica y la materia seca y una correlación inversa entre el contenido de azucares reductores y la gravedad especifica. el valor del coeficiente de correlación entre el contenido de materia seca y la gravedad especifica fue de 0.5401, con alta significancia para la muestra de la especie solanum phureja estudiada, aunque las investigaciones de la especie tuberosum hechas por houghland (1966) revelaron un coeficiente de correlación entre la gravedad especifica y la materia seca de + 0.8083, siendo medidas estas dos variables en papas americanas. así mismo burton (1948), encontró un coeficiente de correlación entre las mismas variables de +0.937 en papas europeas. según houghland (1966) los tubérculos sembrados en américa poseen altos contenidos de materia seca no almidonosa. esta diferencia con los tubérculos europeos aumenta ligeramente la medida de la materia seca. como se encontraron correlaciones altamente significativas entre las variables estudiadas se realizó un análisis multivariado de componentes principales para conocer la relación que existe entre las mismas y como influye el conjunto de las variables en la clasificación de las accesiones (pla, 1986). cuadro 8. genotipo apto para el procesamiento de papa frita en hojuela. gen. fg po cpp csp cpc dl dec2 %ms ar (mg/g pf) ge 23 redonda media amarillo rojo amarillo 4.40 cm 4.21 cm 19.72 1.89 1.0815 cuadro 9. matriz de correlación de las variables cuantitativas evaluadas en la colección. pf dl de1 de2 ms az ge pf 1.0 dl 0.34135* 1.0 de1 0.7231** -.29615* 1.0 de2 0.7455** -.27346 0.9728** 1.0 ms -.36303* -.21956 -.20245 -.24852 1.0 az 0.09648 -.02163 0.22580 0.24063 -.26404 1.0 ge -.27873* -.16225 -.20053 -.24477 0.5401** -.5793** 1.0 ** valor de correlación altamente significativo (0.0001). * valor de correlación significativo (0.05). el cuadro 10, presenta los siete componentes principales obtenidos al evaluar con siete variables cuantitativas las 50 accesiones de solanum phureja. el principio de selección de los componentes principales se basa en tener en cuenta aquellos con valores característicos mayores a 1; es así como los 3 primeros componentes principales expresan el 85.2% de la variabilidad total de los genotipos estudiados. al analizar el cuadro 11, se encuentra que el primer componente principal explica el 43.8% de la variabilidad total de la genotipos, y está compuesto por el diámetro ecuatorial 1 (de1) y el diámetro ecuatorial 2 (de2). los cuales poseen un coeficiente de correlación entre sí de + 0.9728 altamente significativo. estas variables dirigen el tamaño del tubérculo junto con el peso fresco (pf) (pf vs de1 : +0.7231** y pf vs de2 : +0.745**) y el diámetro longitudinal (dl) (dl vs de 1 : -0.296). estos diámetros definen la forma del tubérculo, donde el 66% de los genotipos son de forma general (redonda 28%, comprimida 22%, obovada 10%, elíptica 4% y oblongo un 4%) y un 34% de forma rara (concertinado 20%, fusiforme 8%, falcado 2% y reniforme 2%). el segundo componente principal esta compuesto por el diámetro longitudinal y la gravedad especifica, agronomía colombiana 90 vol. 21 · nos. 1-2 expresando el 24% de la variabilidad genética de las accesiones. el diámetro longitudinal es una característica de la calidad externa del tubérculo referente a su tamaño y forma; gómez (2000) reporta que el tamaño de los tubérculos depende de la variedad, el rendimiento en la cosecha y el número de tubérculos por metro cuadrado. es necesario tener en cuenta que las hojuelas preparadas con papa de baja gravedad especifica (menor a 1.0777) tienden a absorber más grasa y disminuir su rendimiento, que las hojuelas preparadas con papas de alta gravedad especifica (lyman et al, 1961). el tercer componente principal representa el 17.37% de la variabilidad, esta expresado por el diámetro longitudinal y el contenido de azúcares reductores. talburt et al. (1959) afirman que los tubérculos pequeños tienden a acumular mayor contenido de azucares reductores que los tubérculos grandes. en las accesiones evaluadas el 44% de la población pertenece a la clase 2, el 38% a la clase 3 y solo el 8% a la clase 1 no se encuentran tubérculos clase 0. las variedades con baja gravedad especifica tienden a acumular más azucares que las variedades con altos valores de gravedad especifica, esto se confirma al observar el coeficiente de correlación entre la gravedad específica y el contenido de azucares reductores siendo este de -0. 5797 ** (p<0.001); el cual muestra una relación inversa entre las dos variables, así que es posible encontrar genotipos en esta colección con valores altos de gravedad específica y bajos contenidos de azucares reductores o lo contrario. el dendograma de la figura 1 relaciona las accesiones y permite visualizar la variabilidad de la colección por parámetros de calidad para la industria, al cortar a 2.747 unidades de distancia en el dendograma se detectan cuatro grupos constituidos de la siguiente manera : grupo 1. la característica principal de este grupo es la forma concertinada del tubérculo y la profundidad media de sus ojos. los valores de: diámetro longitudinal: 4.06* cm; diámetro ecuatorial i: 2.91* cm ; diámetro ecuatorial ii: 3.26* cm ; gravedad específica: 1.07514*; contenido de azucares reductores 21.23* mg por g de peso fresco ; y la materia seca: 20.08*%. (* promedios), (cuadro 12). subgrupo 1a. lo compone un solo genotipo, 1. uva. es una papa de color amarillo tanto en pulpa como en la piel; su contenido de materia seca fue bajo: 17.60%. así como su valor de la gravedad específica 1.0589, por el contrario el contenido de azucares reductores es demasiado alto 17.65 mg por g de peso fresco (cuadro 12). cuadro 10. valores característicos y proporción de la varianza explicada por siete componentes principales en la evaluación de siete variables cuantitativas. componente valor (*) característico diferencia proporcion varianza explicada proporcion varianza acumulada c.p.1 3.06688 1.38668 0.4381 0.4381 c.p.2 1.68020 0.46446 0.2400 0.6782 c.p.3 1.21574 0.58635 0.1737 0.8518 c.p.4 0.62939 0.30383 0.0899 0.9417 c.p.5 0.32556 0.26857 0.0465 0.9883 c.p.6 0.05699 0.03175 0.0081 0.9964 c.p.7 0.02524 . 0.0036 1.00000 *se seleccionan los valores característicos p=1 cuadro 11. valores característicos de las 7 variables cuantitativas asociados a los 3 componentes principales en 50 accesiones de solanum phureja. variable c.p.1 c.p.2 c.p.3 peso fresco 0.467794 0.0.31791 0.479402 diámetro longitudinal -0.005327 -.513472 0.611665 diámetro ecuatorial 1 0.495853 0.364364 0.007561 diámetro ecuatorial 2 0.510035 0.330680 0.012083 materia seca -.311107 0.416027 -.041084 azucares reductores 0.266907 -.307313 -.556354 gravedad específica -.327274 0.475085 0.290892 ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 912003 cuadro 12. síntesis de los resultados de los grupos cluster. var 1* 2a 2b 2c 3a 3b 3c 3d* 4a 4b* 4c* v1 26.97 21.73 24.79 29.58 27.96 27.09 13.04 10.69 21.75 22.92 21.47 v2 4.06 3.52 7.62 4.96 3.99 3.62 3.1 2.3 2.88 3.18 4.77 v3 2.91 2.88 2.13 3 3.22 3.23 2.54 2.47 3.14 3.48 3.34 v4 3.26 3.18 2.47 3.3 3.63 3.66 2.76 2.78 3.43 3.85 3.58 v5 . 2 . 4 2 2 4 1 1 1 . v6 8 . 4 . . . . . . . 8 v7 5 3 3 1 3 3 3 3 5 5 7 v8 2 2 2 7 6 2 6 2 8 7 8 v9 2 2 2 2 2 2 1 3 3 2 3 v10 8 0 0 0 2 6 5 6 0 0 0 v11 6 0 0 0 5 4 6 4 0 0 0 v12 1 4 2 1 1 2 4 1 4 4 1 v13 3 3 3 2 0 3 7 0 5 5 2 v14 1 1 1 1 0 2 5 0 5 5 3 v15 20.08 21.01 20.21 21.99 20.33 19.5 23.12 27.46 20.79 21.86 21.33 v16 21.23 17.3 20.07 3.93 20.21 30.27 16.72 1.86 31.3 25.59 44.36 v17 1.075 1.078 1.075 1.098 1.076 1.071 1.082 1.084 1.077 1.063 1.081 * grupos representados por un solo genotipo. figura 1. dendograma con 50 accesiones de solanum phureja agronomía colombiana 92 vol. 21 · nos. 1-2 subgrupo 1b. esta conformado por los genotipos: 6. chaucha ratona, 7. borrega blanca, 12. borrega amarilla, 25. borrega blanca, 14. borrega blanca, 36.s.n. fdr 3, 38. s.n, las características de estos tubérculos son un color secundario de su piel morado formando manchas salpicadas y la distribución del color secundario de carne es en forma de manchan dispersas de color blanco, crema o amarillo. grupo 2. se caracteriza en que ninguno de sus genotipos tiene color secundario de piel, su materia seca es de 20.96*% y la gravedad específica es 1.0803. subgrupo 2a. esta constituido por: 2. chaucha blanca, 37. s.n.fdr 34, 16. yema de huevo, 20. yema de huevo, 47. chaucha carilla, 21. algodona,52 s.n., 53. s.n., 63. pepina amarilla, 73. las similitudes de este grupo consisten en que los tubérculos son de forma general: obovado (2), oblongo (37), comprimido (16, 20 y 21) , oblongo alargado (47), redondo (52, 53 y 73) y elíptico ( 63); poseen profundidad media de ojos con un color de piel amarillo o rosado (53 y 52), su color de pulpa puede ser amarillo o crema. su mínimo porcentaje de materia seca es 18.87%. subgrupo 2b. en este grupo se encuentran los genotipos: 3. borrega amarilla, 28. chaucha botella amarilla, 13. chaucha ratona, 10. borrega amarilla, 65. chaucha ratona, 22. borrega. se caracterizan en que sus tubérculos tienen forma rara : fusiforme (3, 28, 13 y 65), falcada (10) y reniforme (22); la profundidad de sus ojos es superficial, su color de piel es amarillo claro y el color de pulpa es crema o amarillo. subgrupo 2c. esta conformado por los genotipos : 17. ratona, 24. ratona roja, 27. ratona chiqueña. sus tubérculos son de forma general obovada y elíptica con ojos superficiales y sobresalientes, color de piel rojo morado (24 y 27) o morado (17) y color de pulpa blanco. el máximo contenido de azucares reductores que poseen fue 10.93 mg por g de peso fresco y un promedio del contenido de materia seca de 21.99% y gravedad específica de 1.09797. grupo 3, subgrupo 3a. en este grupo se encuentran los genotipos: 4. chaucha colorada, 5. mambera, 11. mambera, 68. careta, 26. uva, 75. criolla negra. entre las características comunes que presentan es la forma general del tubérculo redonda aunque el genotipo 26 tiene forma obovada y el genotipo 75 tiene forma rara concertinada, con una profundidad de ojos en su mayoría superficiales y con un color principal de piel el cual puede ser rojo (4, 5, 11, 68 y 75) y rosado (26) y un color secundario de piel amarillo con la forma de anteojos, manchas salpicadas o en los ojos son tubérculos de clase 2 por su tamaño, ya que los valores de los diámetros están entre: peso fresco : 27.96* g, diámetro longitudinal 3.99*cm, diámetro ecuatorial i : 3.22*cm, diámetro ecuatorial ii. 3.63* cm. grupo 3, subgrupo 3b. esta conformado por: 8. chaucha mambera, 40. soliman, 23. naranjilla, 32. algodona. estos genotipos se caracterizan por tener forma general redonda con un color principal de piel amarillo y color secundario de piel rojo (8 y 23), rosado(40) y morado (32) en forma de machas salpicadas o dispersas y como anteojos, con una profundidad de ojos superficial y media un color de pulpa entre blanco y amarillo. su porcentaje promedio de materia seca es 19.5%. grupo 3, subgrupo 3c. solo 2 genotipos lo forman: 78. chaucha negra y 80 s.n. tienen forma de tubérculo general obovada y comprimida , sus ojos tienen una profundidad media. la intensidad de su color principal es pálida ( 78 rojo 80 amarillo) y el amarillo es su color principal de carne. son tubérculos pequeños con un diámetro longitudinal de 2.43cm a 3.76cm, diámetro ecuatorial i. de 2.5 cm, y un diámetro ecuatorial ii. entre 2.6 y 2.9. su gravedad específica es de 1.08 y la materia seca está entre 21.4% y 24.9%. grupo 3, subgrupo 3d. esta conformado por un solo genotipo. 31. chaucha morada, posee las siguientes características: forma general comprimida con una profundidad de ojos media, su color principal de piel es amarillo oscuro y su color secundario de piel es rojo en forma de manchas dispersas, con un color de pulpa blanco. el valor de gravedad específica es 1.0842, materia seca 27.46% y el contenido de azucares reductores es de 1.86 mg por g de peso fresco. su tamaño es de clase 3, por que su diámetro longitudinal es 2.3 cm, el diámetro ecuatorial i. 2.47, y su diámetro ecuatorial ii. es 2.78 cm. grupo 4, subgrupo 4a. está compuesto por: 42. criolla rosada, 79. chaucha ojona, 87. turma de perro, 81. chaucha colorada redonda, 49. chaucha negra, 66. chaucha, 74. s.n y 70. s.n. se destacan por ser tubérculos de forma general comprimidos y redondos con ojos de profundidad media y superficial, su color principal de piel se encuentra entre rojo (42, 79, 87, 81) y morado (49, 66, 74, 70), y algunas variedades tienen color secundario de piel amarillo oscuro (42, 49 y 74) distribuidos en forma de manchas dispersas o como un anillo vascular angosto y su color principal de carne es amarillo ( 42, 79, 87 y 66 ) , crema (81 y 49), y blanco (74 y 70). el diámetro longitudinal: 2.88* cm, diámetro ecuatorial i: 3.14* cm, y el diámetro ecuatorial ii: 3.55* cm. la gravedad específica tiene un valor de 1.0767* con una materia seca de 20.79%. grupo 4, subgrupo 4b. lo conforma un solo genotipo: 54. s.n. es un tubérculo de forma comprimida de clase 2 ya que su peso fresco es de 22.92 g y su diámetro longitudinal es de 3.48 cm, tiene una profundidad de ojos media con un color de piel rojo morado y de pulpa amarillo. posee el contenido de azucares reductores más alto en la muestra ( 62.59 mg por g de peso fresco), con un contenido de materia seca de 21.86%. su diámetro ecuatorial i es 3.48 cm y un diámetro ecuatorial ii es 3.85 cm. grupo 4, subgrupo 4c. constituido por un genotipo, el 45. chaucha, es un tubérculo de clase 2 de forma rara ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 932003 concertinada con ojos profundos, el color de su piel es morado, el color de su carne es blanco crema. su diámetro longitudinal es de 4.77 cm, el diámetro ecuatorial i. 3.34 cm, y su diámetro ecuatorial ii. 3.58 cm. con una gravedad específica de 1.0814 y un porcentaje de materia seca del 21.3%. el grupo 1 sobresale por estar formado por genotipos de peso fresco alto (36 y 38 g) con forma concertinada. el grupo 2a esta representado por accesiones con buenas características industriales, ya que su color principal del de piel es amarillo, son de forma redonda y tamaño entre clase 2 y 3 ; los genotipos 20 y 21 tienen un contenido de azucares reductores bastante bajo (1.92 y 1.66 mg por g de peso fresco), mientras que los genotipos 37, 16, 20 y 21 poseen los más altos valores de gravedad específica. el grupo 2b se distingue por estar compuesto de los tubérculos con mayor diámetros longitudinal 3, 13, 10, 65 y 22, aunque con formas raras, no utilizadas en las industria por la generación de pérdidas de materia prima. el grupo 3a tiene los diámetros ecuatoriales 2 de mayor de mayor valor ( 4, 5, 11 y 68). son tubérculos de forma redonda y algunos de baja gravedad específica (4, 68 y 26), están exentos de antocianinas. el grupo 3b posee tubérculos con valores en peso fresco y diámetro ecuatorial altos. el grupo 3c solo cumple con un requisito de la industria procesadora de papa, una gravedad específica superior a 1.080. el grupo 3d está constituido por el genotipo 31 que se destaca por sus óptimas características industriales para productos fritos , pero su peso fresco es de 10.69 g. el grupo 4a supera (20.79%) el porcentaje de materia seca requerido por la industria que es como mínimo el 18%. el grupo 4b, formado por el genotipo 54 posee los valores más altos en los diámetros ecuatoriales pero su contenido de azúcares reductores y la gravedad específica lo hacen no apto para el procesamiento. el grupo 4c , se destaca por sus valores de materia seca (21.33%) y gravedad específica (1.081 g/l), aptos para la industria pero tiene forma concertinada. en la colección central colombiana de la especie solanum phureja existe variabilidad genética que abre las puertas a múltiples ofertas al mercado por su inmensa variedad en formas, tamaños y colores del tubérculo tanto en piel como en carne. los tubérculos de los genotipos 16, 20, 21, 68, 79, 80 y 81 cumplen con los parámetros requeridos por la industria para el procesamiento encurtidos en salmuera o vinagre, según laqs características expresadas en el cuadro 3 ; a sí mismo los genotipos 16, 20 y 21 sirven también para la fabricación de productos precocidos enlatados o congelados empacados al vació de acuerdo a variables relacionadas en el mismo cuadro. pero es necesario realizar otras pruebas fisicoquímicas y organolépticas en el producto final para verificar el comportamiento de sus características industriales y promover su uso por parte de los productores. la accesión 23 cumple con la mayoría de los requisitos para el procesamiento de papa frita en hojuelas, siendo determinante los altos valores de los diámetros longitudinal y ecuatorial 2 para su selección. b i b l i o g r a f i a bonilla, d y martin, g. 1997.identificación y análisis de la variabilidad morfológica de 59 cultivares de papa criolla (solanum phureja juz et buk) de la colección central colombiana, santafé de bogotá, trabajo de grado (biólogo) : universidad distrital francisco josé de caldas. p. 25 80. burton, w. 1948.the potato. a survey of its history and of factors influencing its yield, nutritive valou and storage. chapam and hall ltda. london. p. 319-321. cardona.j, 2000. variación genética de solanum phureja juz et buk por respuesta a requerimientos industriales. anteproyecto para postgrado en fitomejoramiento. corpoica. 27p. estrada, n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. cip ipgri pracpa ibta proinpa cosude cid. editorial del centro de información para el desarrollo. la paz, bolivia. 372 p. gomez, c.; buitrago, c.; cante, m. y huertas, b. 1999. ecofisiología de papa (solanum tuberosum) utilizada para consumo fresco y para la industria. en: revista comalfi, vol. 26, no. 1 -3, p 42 55. gomez, l y ramirez, j. 1999. manejo, procesamiento y comercialización de papa. serie de paquetes se capacitación sobre el manejo post cosecha de frutas, hortalizas, raíces y tubérculos. número 25. convenio sena reino unido. armenia, quíndio. editorial unesco. p. 3 72. guerra, p. 1989. análisis de algunos caracteres químicos y tecnológicos relacionados con la calidad de la papa (solanum tuberosum. l). (inca) instituto nacional de ciencias agrícolas. universidad nacional de colombia. diciembre. 25p. gutierrez, m. 1994. métodos avanzados en fisiología vegetal experimental. colegio de postgrados en ciencias agrícolas, instituto de recursos naturales. programa de botánica. texaca, méxico. p. 29 41. harris, p. 1992. the potato crop. the scientific basis for improvement. second edición. chapman and hall. london.p. 506 557. hernandez, e. 1989. herencia de los factores de calidad para procesamiento de papas autotetraploides. tesis magister scientiae : universidad nacional la molina, escuela de post grado. lima, perú. p. 6-27. herrera, c. 2000. manejo integrado del cultivo de la papa. manual técnico. corpoica, regional uno. 196 p. hougland, g. 1966 new conversion table for specific gravity dry matter and starch in potatoes. en : american potato journal. vol 43. p 138. agronomía colombiana 94 vol. 21 · nos. 1-2 huaman, z. 1994. descriptores de papa para la caracterización básica de colecciones nacionales. lima : cip. 11p. jaimes, m y velasquez, m. 1996. proceso industrial de la papa “criolla” yema de huevo (solanum phureja). en : papas colombianas. fedepapa. p. 87 -88. ica ,resolución 0400 del 30 de diciembre de 1997 iica, 1999. acuerdo de competitividad de la cadena agroalimentaria de la papa. bogotá. 108 p. lyman, s y mackey, a. 1961. effect of specific gravity, storag, and conditioning on potato chip color. en : american potato. vol. 38. p. 51 57. moreno, j. 2000. calidad de la papa para usos industriales. en : papas colombianas. fedepapa. p. 44 47. pla, l. 1986. análisis multivariado : método de componentes principales. secretaria general de la organización de los estados americanos. programa de desarrollo científico y tecnológico. washington d.c. 94 p. pineda, r. 1996. perspectivas para el desarrollo agroindustrial del cultivo de papa en colombia. en : papas colombianas. fedepapa. p. 70 -77. porras, p. 2000. guía para papa criolla. clon 1. en : papas colombianas. fedepapa. p. 65-66. rholf, f. 1994. ntsys. versión 1.80. manual de usuario. applied biostatistics. inc. 120p. sas. stat. 1996. guide release 6.10. edition sas, institute. inc. cary n.c. usa. 102p. talburt, w y smith, o. 1959. potato processing. the avi publishind company, inc. wesport, connecticut. 475 p. resumen abstract se evaluó la preferencia de presas de balaustium sp., enemigo natural de diferentes artrópodos plaga, y el cual es nativo de la sabana de bogotá. en unidades experimentales construidas con foliolos de plantas de rosa se colocaron independientemente individuos de balaustium sp. y se registró el número de presas consumidas. de esta manera se determinó la preferencia de los tres estados móviles del ácaro depredador balaustium sp. por diferentes edades de tres presas. las especies y edades de las presas estudiadas fueron: huevos, ninfas y adultos de trialeurodes vaporariorum, huevos, ninfas y adultos de tetranychus urticae, y larvas de primer y segundo instar y adultos de frankliniella occidentalis. los estados menos desarrollados fueron preferidos, aunque se observó que los adultos del depredador tienen gran habilidad para consumir adultos de t. vaporariorum. la presa preferida por las larvas de balaustium sp. fue los huevos de t. urticae con una proporción de consumo de 0,54 de los huevos que se ofrecieron de esta presa; las deutoninfas del depredador eligieron huevos de t. vaporariorum (0,537) o de t. urticae (0,497) y los adultos de balaustium sp. prefirieron los huevos de t. vaporariorum (0,588). the mite balaustium sp. is native of the bogotá plateau, and a natural enemy of different pests arthropods. with the aim of evaluating its prey preferences we placed separate individuals of its three motile stages in experimental units containing rose leaf lets and different prey samples. prey consumption was recorded for eggs, nymphs and adults of trialeurodes vaporariorum and tetranychus urticae, and for first and second instar larvae and adults of frankliniella occidentalis. although the mites fed mostly on initial stages of their prey, adults of trialeurodes vaporariorum were seen to be easily preyed by adult predators. the larvae consumed 54% of the offered eggs of tetranychus urticae, which were their preferred prey. the deutonymphs chose similar proportions of trialeurodes vaporariorum (53.87%) and tetranychus urticae (49.7%) eggs. adult predators fed more abundantly on eggs of trialeurodes vaporariorum (58.8%). key words: natural enemy, biological control of pests, trialeurodes vaporariorum, frankliniella occidentalis, tetranychus urticae. palabras clave: enemigo natural, control biológico de plagas, trialeurodes vaporariorum, frankliniella occidentalis, tetranychus urticae. fecha de recepción: 27 de octubre de 2008. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 programa de biología aplicada, universidad militar nueva granada, bogotá (colombia). 2 centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa), universidad de bogotá jorge tadeo lozano, chía (colombia). 3 autor de correspondencia. ecologia@umng.edu.co agronomía colombiana 27(1), 95-103, 2009 preferencia alimenticia del ácaro depredador balaustium sp. en condiciones controladas feeding preferences of the mite balaustium sp. under controlled conditions karen muñoz1, luz fuentes2, fernando cantor1, 3, daniel rodríguez1 y josé ricardo cure1 introducción tetranychus urticae (acari: tetranychidae), frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) y trialeurodes vaporariorum (hemiptera: aleyrodidae) constituyen algunas de las plagas de mayor impacto económico en cultivos de flores de corte (barrera et al., 1997; mendoza et al., 2001). en el mercado internacional de flores, principalmente en europa, existen exigencias para comercializar productos más limpios, en cuyo proceso de producción se minimice el uso de químicos para el control de plagas, debido a los efectos negativos que su empleo genera en el medio ambiente y en la salud humana. además la utilización continua de acaricidas selecciona poblaciones resistentes de los fitófagos y disminuye la eficacia del control por esta técnica. por estas razones se considera el uso de otras alternativas de control de plagas, como el control etológico, el uso de extractos de plantas y el control biológico con el uso de enemigos naturales (cardona et al., 2001; bielza et al., 2007; flores et al., 2007; pallini et al., 1997; venzon et al., 2001). en europa, las especies de artrópodos depredadores nativos son de gran importancia en programas de manejo integrado de plagas, principalmente por su adaptación a condiciones ambientales variables, lo cual les confiere mayor posibilidad de permanecer en el cultivo y de controlar las plagas de una manera muy eficiente (symondson et al., 2002). especies del género balaustium (acari: erythraeidae) son consideradas como depredadores generalistas con 96 agron. colomb. 27(1) 2009 potencial como controladores biológicos (cadogan y laing, 1977; welbourn y jennings, 1991; yoder et al., 2006). balaustium es un género cosmopolita de la familia erythraeidae (acarina) (hayes, 1985) subfamilia balaustiinae (haitlinger, 2005). esta familia a su vez pertenece a un grupo denominado parasitengona terrestre. en norteamérica se consideran para propósito de estudio como controladores biológicos de tetranychus urticae (yoder et al., 2006). hayes (1985) reportó que las especies del género balaustium consumen huevos y larvas de lepidópteros, dípteros y áfidos adultos. también pueden usar otros recursos alimenticios como polen. b. muororum es una especie que ha sido considerada como depredadora benéfica en el sur de australia. b. putmani pasa por siete estados de desarrollo: huevo, prelarva o deutovum, larva, protoninfa, deutoninfa, tritoninfa y adulto. los estados móviles son larva, deutoninfa y adulto (putman, 1970). en colombia, torrado et al. (2001) y getiva y acosta (2004) reportaron la presencia de una especie del género balaustium en cultivos de flores. sin embargo, no hay estudios sobre su biología y ecología que permitan caracterizarla como controlador biológico. los estudios de preferencia de depredadores son importantes para tomar decisiones en el momento de su liberación para el control de plagas en campo. además, venzon et al. (2002) reportaron que los depredadores generalistas muestran preferencias marcadas hacia algunas presas. el fenómeno de preferencia se puede dar debido a dos factores: selección activa por el depredador y selección pasiva por la presa. estos dos factores interactúan e influyen en la preferencia (blais y maly, 1993). la elección activa consiste en que el depredador discrimina entre presas de diferente calidad (lang y gsödl, 2001). en este caso, los aspectos que pueden influir en la depredación son: la variación de tamaño entre presas (peckarsky, 1980) y la calidad nutricional que suministran las diferentes presas al depredador (mendes et al., 2002). esta elección activa depende en buena parte de la interacción de las plantas con los enemigos naturales de los fitófagos, pues las plantas pueden atraer enemigos naturales a través de la producción de sustancias volátiles inducidas por la presencia de los fitófagos; también debido al suministro de refugio o comida para estos enemigos naturales de plagas (venzon et al., 2001). los químicos volátiles de origen vegetal desempeñan un valioso papel durante la búsqueda de presas por parte de artrópodos carnívoros (gnanvossou et al., 2002). estos pueden variar dependiendo de la especie de planta y del fitófago, de la variedad de planta y de su grado de infestación (venzon et al., 2001, gnanvossou et al., 2002). por otro lado, la selección pasiva se basa en las diferencias intrínsecas entre los tipos de presas en respuesta al ataque del depredador (reitz et al., 2006), principalmente aspectos relacionados con la capacidad de las presas para evadir al depredador (lang y gsödl, 2001). para diseñar experimentos de preferencia de depredadores es necesario tener en cuenta el aprendizaje en artrópodos, por ejemplo boer et al., (2005) reportaron que por medio de este fenómeno los ácaros depredadores pueden encontrar sus presas, especialmente durante el aprendizaje preimaginal que consiste en el comportamiento que adoptan los artrópodos que es dependiente de experiencias olfatorias de los estados inmaduros y que influye en su preferencia al buscar comida, pareja y sitios de oviposición (gutiérrez, 2007). los especímenes de balaustium sp. utilizados en este estudio se enviaron al dr. cal welbourn (florida dept. agriculture & consumer services, gainesville, fl, usa), especialista de la familia erythraeidae. según primera comunicación del dr. welbourn durante el desarrollo del presente estudio, se informó que se trata de una nueva especie. de esta manera, se evaluó la preferencia alimenticia de balaustium sp. por diferentes especies de plagas y por edades de estas. materiales y métodos los experimentos y las crías de los fitófagos se mantuvieron en los cuartos de ambiente controlado del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaaujtl), con una temperatura promedio de 22,1±2,0°c, humedad relativa de 75% y fotoperiodo de 12 h luz: 12 h oscuridad. el pie de cría del depredador se mantuvo bajo invernadero a una temperatura máxima promedio de 31,7±3,5°c y mínima promedio de 11,1±2,0°c, en recipientes plásticos cilíndricos de 18 cm de diámetro con una circunferencia de malla de acero de 10 cm de diámetro en la tapa para ventilación y turba en el fondo para mantener la humedad. se introdujeron 15 individuos adultos a los cuales se les suministró como alimento las tres presas dos veces a la semana. elaboración de unidades experimentales se usaron foliolos de rosa o tomate con el peciolo dentro de un tubo de plástico con agua y con tapa de caucho para 972009 muñoz, fuentes, cantor, rodríguez y cure: preferencia alimenticia del ácaro depredador balaustium sp. en condiciones... tabla 1. tratamientos evaluados para determinar preferencia por edad de la presa. cada unidad experimental estaba compuesta por 10 individuos de tres edades de una sola especie de presa con un depredador. edad depredador presa edad y cantidad de presas ofrecidas larva t. urticae 10 huevos, 10 larvas, 10 adultos t. vaporariorum 10 huevos, 10 ninfas, 10 adultos f. occidentalis 10 larvas instar i, 10 larvas instar ii , 10 adultos deutoninfa t. urticae 10 huevos, 10 larvas, 10 adultos t. vaporariorum 10 huevos, 10 ninfas, 10 adultos f. occidentalis 10 larvas instar i, 10 larvas instar ii, 10 adultos adulto t. urticae 10 huevos, 10 larvas, 10 adultos t. vaporariorum 10 huevos, 10 ninfas, 10 adultos f. occidentalis 10 larvas instar i, 10 larvas instar ii, 10 adultos tabla 2. tratamientos evaluados para determinar preferencia por especie de presa. cada unidad experimental estaba compuesta por un número de presas determinado de las tres especies estudiadas y el respectivo depredador. edad depredador presa edad presa cantidad de presas ofrecidas larva t. urticae t. vaporariorum f. occidentalis huevo huevo larva instar i 10 10 10 deutoninfa t. urticae t. vaporariorum f. occidentalis huevo huevo larva instar i 20 20 10 adulto t. urticae t. vaporariorum f. occidentalis huevo huevo larva instar i 30 30 15 mantener la humedad del tejido. el foliolo se infestó con individuos de la plaga por evaluar y se colocó sobre la base de una caja de petri de 4 cm de diámetro, cubierta con papel toalla, y sobre el foliolo se colocó un segmento de tubo pvc (altura 1 cm, diámetro 2 cm), para confinar los individuos. el montaje fue cubierto con plástico trasparente (vinipel) con el fin de evitar que los individuos escaparan del montaje. preferencia por edades de la presa se manejaron 20 repeticiones por cada tratamiento. cada tratamiento correspondió a 10 individuos de cada edad de la presa (en el caso de mosca blanca y t. urticae se dispusieron adultos machos para que no se alterara la densidad de las presas) y un individuo de cada edad del depredador (tab. 1). preferencia por especies de presa se escogieron los estados que presentaron el mayor promedio de consumo en el experimento de preferencia por edades. de esta manera se realizaron 20 repeticiones de cada tratamiento. cada uno de estos tratamientos estaba constituido por individuos de diferentes edades de las tres especies de presa (tab. 2) y un depredador. cada individuo balaustium sp. que se utilizó en los experimentos de preferencia fue mantenido en ayuno con anterioridad por 24 h. también se evaluó un testigo que consistió en los individuos presa en cada unidad experimental sin el depredador. análisis de datos al evaluar la preferencia por diferentes estados de las presas y diferentes especies de presa, el consumo se comparó mediante la prueba de kruskal-wallis debido a que en algunos casos no se presentó normalidad según la prueba de shapiro-wilk. en este caso, las comparaciones múltiples se efectuaron mediante la prueba de behrens-fisher. para datos normales se empleó anova y pruebas de comparación-múltiple de tukey. se usó el software r 2.5.0 para el análisis estadístico. resultados y discusión preferencia de balaustium sp. por edad de la presa las larvas de balaustium sp. prefirieron consumir estados con menor desarrollo de t. urticae, de f. occidentalis y de t. vaporariorum (fig. 1). la preferencia fue significativamente mayor (tab. 3) hacia huevos de t. vaporariorum, huevos de t. urticae y larvas de primer instar de f. occidentalis. al comparar la preferencia de presas de diferentes edades de t. urticae, f. occidentalis y t. vaporariorum por parte de deutoninfas balaustium sp., se observó que estas son 98 agron. colomb. 27(1) 2009 capaces de capturar no sólo individuos inmaduros sino también aquellos de edades más avanzadas. las deutoninfas de balaustium sp. prefirieron huevos (fig. 2) y ninfas de t. urticae y de t. vaporariorum. para el caso de larvas de f. occidentalis de diferentes edades, prefirieron las larvas de primer instar respecto a los individuos de otras edades ofrecidas (tab. 3). así como en los casos anteriores, con relación a las larvas y deutoninfas, los adultos de balaustium sp. presentaron preferencias por los estados con menor desarrollo que por los más avanzados. sin embargo, a diferencia de las larvas y deutoninfas, los adultos consumieron individuos de todas las edades de la presa (fig. 3). cuando se les ofrecieron individuos de diferentes edades de t. urticae, prefirieron huevos, seguido de ninfas y finalmente adultos (fig. 3a y tab. 4). esta misma tendencia se observó con f. occidentalis, caso en el cual los adultos prefirieron larvas de primer instar, seguido de larvas de segundo instar y finalmente adultos del fitófago (fig. 3b y tab. 4). cuando se les ofreció a adultos del depredador diferentes edades de t. vaporariorum, presentaron mayores preferencias figura 1. número promedio de presas consumidas por larvas de balaustium sp. a. tetranychus urticae, b. frankliniella occidentalis, c. trialeurodes vaporariorum. los valores de p mostrados corresponden a diferencias significativas entre el número de presas consumidas en cada tratamiento (kruskal wallis). las barras indican error estándar. figura 2. número promedio de presas consumidas por deutoninfas de balaustium sp. a. t. urticae, b. f. occidentalis, c. t. vaporariorum. los valores de p mostrados corresponden a diferencias significativas entre el número de presas consumidas en cada tratamiento (kruskal wallis). las barras indican error estándar. 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 12 huevos t. vaporariorum ninfas t. vaporariorum adultos t. vaporariorum n úm er o pr es as c on su m id as n úm er o de p re sa s co ns um id as huevos t. urticae ninfas t. urticae adultos t. urticae p = 7,65 x 10-3 p = 1,29 x 10-5 larva i f. occidentalis larva ii f. occidentalis adultos f. occidentalis n úm er o pr es as c on su m id as p = 2,03 x 10-8 0 2 4 6 8 10 huevos t. urticae ninfas t. urticae adultos t. urticae 0 2 4 6 8 10 larva i f. occidentalis larva ii f. occidentalis adultos f.occidentalis 0 2 4 6 8 10 huevos t. vaporariorum ninfas t. vaporariorum adultos t. vaporariorum p = 6,13 x 10-5 n úm er o de p re sa s co ns um id as n úm er o de p re sa s co ns um id as n úm er o de p re sa s co ns um id as p = 5,33 x 10-9 p = 8,47 x 10-10 a a b b c c 992009 muñoz, fuentes, cantor, rodríguez y cure: preferencia alimenticia del ácaro depredador balaustium sp. en condiciones... 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 huevos t. vaporariorum ninfas t. vaporariorum adultos t. vaporariorum n úm er o de p re sa s c on su m id as n úm er o de p re sa s co ns um id as n úm er o de p re sa s c on su m id as larva i f. occidentalis larva ii f. occidentalis adultos f. occidentalis p = 4,01 x 10-2 p = 2,18 x 10-7 huevos t. urticae ninfas t. urticae adultos t. urticae p = 2,06 x 10-5 por huevos (tab. 4) y adultos, que por ninfas del fitófago (fig. 3c). la tendencia a seleccionar estados menos desarrollados también ha sido evidenciada en otros estudios de preferencia de la presa t. urticae, como lo que reportaron badii et al. (2004), quienes determinaron que el ácaro depredador euseius hibisci prefiere huevos de t. urticae, en comparación con los otros estados. en ácaros de la familia phytoseiidae se ha visto que los huevos de t. urticae son preferidos en comparación con otras edades de la presa (oliveira et al., 2007). así mismo, otros autores evidenciaron que los estados inmaduros de t. vaporariorum son preferidos por la chinche depredadora macrolophus caliginosus (heteroptera: miridae) (salem, 2006), y que larvas de f. occidentalis son preferidos por ácaros fitoseidos y orius insidiosus (hemiptera: anthocoridae) en lugar de los adultos de esas mismas presas (rodríguez et al., 1992; reitz et al., 2006). estos resultados pueden ser atribuidos a aspectos que se relacionan con características nutricionales de la presa, tal como lo han sugerido mendes et al. (2002) y collier et al. (2007). según carrel y tanner (2002), el alto contenido tabla 3. valores p correspondientes a pruebas de comparación múltiple (behrens-fisher) entre el consumo de presas de diferentes edades de la misma especie ofrecidas a larvas y deutoninfas de balaustium sp. los valores de p menores a 0,05 representan diferencias significativas. comparaciones entre presas ofrecidas estado de balaustium sp. larva deutoninfa t. urticae adultos-ninfas 8,06 10-01 4,42 10-07 adultos-huevos 3,77 10-05 7,45 10-08 ninfas-huevos 8,29 10-05 6,84 10-01 f. occidentalis adultos-larva instar i 9,53 10-14 6,34 10-08 adultos-larva instar ii 1,17 10-05 7,34 10-06 larva i-larva instar ii 8,73 10-04 1,10 10-03 t. vaporariorum huevos-adultos 0,00 10+00 0,00 10+00 huevos-ninfas 1,02 10-03 2,59 10-01 ninfas-adultos 0,00 10+00 3,40 10-08 figura 3. número promedio de presas consumidas por adultos de balaustium sp. a. t. urticae, b. f. occidentalis, c. t. vaporariorum. los valores de p mostrados corresponden a diferencias significativos entre el número de presas consumidas en cada tratamiento (anova). las barras indican error estándar. tabla 4. consumo promedio en 24 h de diferentes edades de tres presas ofrecidas a adultos de balaustium sp. promedios con letras distintas indican diferencia significativa entre el consumo de individuos de diferentes edades de la misma especie según la prueba de tukey (p≤0,05). estados t. urticae consumo estados f. occidentalis consumo estados t. vaporariorum consumo huevos 7,60 a larva instar i 5,75 a huevos 7,45 a ninfas 4,95 b larva instar ii 5,10 a adultos 7,00 a adultos 2,40 c adultos 0,55 b ninfas 4,10 b a b c de proteína y de carbohidratos que hay en los huevos de los artrópodos influye en la maduración de huevos y en la fecundidad de adultos de sus depredadores, así como en el suministro de energía para la actividad de estados móviles 100 agron. colomb. 27(1) 2009 de los mismos depredadores. este fenómeno pudo ocurrir en la preferencia observada en el presente trabajo de los adultos de balaustium sp. hacia los huevos de las presas ofrecidas. por otra parte, para el caso de individuos del género balaustium, en la literatura se registra que los individuos pertenecientes a este género no pueden aprovechar el agua contenida en la humedad ambiental, como ocurre en el caso de la gran mayoría de ácaros, razón por la cual buscan el agua líquida directamente o la que se encuentre contenida en sus presas (yoder et al., 2006). este aspecto pudo influir notablemente en la preferencia durante cualquiera de sus edades móviles. otros autores demostraron que además del aporte nutricional que les ofrecen las presas a los depredadores, las preferencias de consumo también se deben a la facilidad de captura de las mismas (lang y gsödl, 2001; reitz et al., 2006). así se podría afirmar que otra razón por la cual balaustium sp. prefirió los huevos de la presa consiste en el factor de selección pasiva, ya que según collier et al. (2007), los huevos de artrópodos que actúan como presas representan un recurso relativamente fácil de adquirir para sus depredadores pues el tiempo de manipulación de huevos es menor que el de presas más desarrolladas. por el contrario, depredadores evitan presas de edades más avanzadas porque estas presentan diferentes estrategias de defensa que las hace difíciles de capturar (choh y takabayashi, 2006). esta puede ser una razón por la cual larvas y adultos de balaustium sp. presentaron menor capacidad de captura de ninfas y adultos de t. urticae, ya que se evidenció la huida de estas presas como posible mecanismo de defensa ante la presencia del depredador. de la misma manera, la baja capacidad de captura de balaustium sp. hacia los adultos de f. occidentalis puede ser debido a factores de defensa manifestadas por la presa, pues adultos de trips utilizaban sus alas para escapar más ágilmente del depredador. además de la influencia de los factores nutricionales y de las estrategias de defensa en la preferencia, en el presente estudio se pudo observar que el tamaño de la presa también influye en el momento de elegir entre varias fuentes de alimento, como se registró por otros autores (peckarsky, 1980; roger et al., 2000; reitz et al.,2006; ferkovich et al., 2007). se observó que las deutoninfas tienen más agilidad de movimiento que los individuos de los otros estados móviles del depredador; de esta manera se pone en ventaja la deutoninfa al momento de cazar las ninfas de t. urticae. las larvas y deutoninfas de balaustium sp. prefirieron las larvas de primer instar de f. occidentalis debido a su menor tamaño en comparación con las larvas de segundo instar. pese a que estudios de nomikou et al. (2002) reportan que adultos de bemisia tabaci son muy poco vulnerables a la actividad de ácaros depredadores de la familia phytoseiidae, en comparación con los huevos u otros estados sésiles de la misma plaga, en este estudio se evidenció que debido a su tamaño y agilidad, balaustium sp. también puede llegar a elegir como presa a los adultos de t. vaporariorum (fig. 3c). preferencia de balaustium sp. por especie de la presa al ofrecerle a balaustium sp. tres tipos de presas en sus edades preferidas evaluadas anteriormente, tanto larvas como deutoninfas y adultos del depredador prefirieron huevos de t. urticae y de t. vaporariorum (fig. 4 y tab. 5). tabla 5. valores p correspondientes a pruebas de comparación múltiple (behrens-fisher) entre la proporción de consumo de presas de diferentes edades de la misma especie ofrecidas a balaustium sp. htu = huevos de t. urticae, htv = huevos de t. vaporariorum, lfo = larvas de f. occidentalis. los valores de p menores a 0,05 indican diferencias significativas. comparaciones entre presas ofrecidas estado de balaustium sp. larva deutoninfa adulto htu-htv 4,36 10-03 8,95 10-01 2,03 10-02 htu-lfo 0,00 10+00 3,42 10-05 2,31 10-06 htv-lfo 1,68 10-06 4,92 10-06 0,00 10+00 la preferencia de las larvas de balaustium sp. por huevos de t. urticae observada en la fig. 4a está acorde con los reportes hechos por cadogan y laing (1977) y putman (1970), en los cuales las larvas de balaustium sp. fueron observadas alimentándose principalmente de individuos del género tetranychus. aparentemente los huevos de t. urticae le proporcionaron a la larva del depredador los nutrientes esenciales para pasar al estado quiescente. este tipo de selección se estudió para otros casos de ácaros depredadores, pues en otros estudios comprobaron que el contenido de carotenoides en las presas del género tetranychus es importante para inducir diapausa (overmeer et al., 1989; dicke et al., 1990 y veerman, 1992; gnanvossou et al., 2003), lo cual podría sugerir que las larvas de balaustium sp. pueden buscar este recurso al preferir t. urticae en comparación con f. occidentalis o t. vaporariorum. los adultos de balaustium sp. prefirieron huevos de mosca blanca (fig. 4), probablemente porque se encuentran asociados a la presencia de gotas de miel de rocío (honey dew) producida por adultos de t. vaporariorum. según burger et al. (2005), la miel de rocío de moscas blancas contiene cantidades significativas de aminoácidos. 1012009 muñoz, fuentes, cantor, rodríguez y cure: preferencia alimenticia del ácaro depredador balaustium sp. en condiciones... sujetándolas con los quelíceros. así mismo, rodríguez et al. (1992) y de brujin et al. (2006) evidenciaron que las larvas de trips golpean con el abdomen al depredador y producen pequeñas gotas fecales que en ocasiones obligan al depredador a retirarse para limpiarse. según halliday (2001), balaustium medicagoense puede ser una plaga en cultivos de cereales. en el presente trabajo se observó que cuando los individuos de balaustium sp son sometidos a ayuno en foliolos de rosa y tomate sin presas, no se alimentan y después de algunos días mueren, por lo que no se encontró evidencia de que puedan representar algún riesgo potencial para los cultivos. conclusiones balaustium sp. depreda diferentes estados de tetranychus urticae, trialeurodes vaporariorum y frankliniella occidentalis que se reportan como plagas de diferentes cultivos de importancia económica. balaustium sp. presenta preferencia hacia los estados menos desarrollados de los tres tipos de presas ofrecidos. además hay diferencias en preferencia de alimentación según la edad de balaustium sp. literatura citada badii, m.h., e. herna, n. ortiz, a.e. flores y j. landeros. 2004. prey stage preference and functional response of euseius hibisci to tetranychus urticae (acari: phytoseiidae, tetranychidae). exp. appl. acarol. 34, 263-273. barrera, a.j., v. rodríguez y r. de vis. 1997. uso de phytoseiulus y neoseiulus californicus en el control de tetranychus urticae en rosa en la sabana de bogotá. parte i. asocolflores 50, 14-16. bielza, p., v. quinto, j. contreras, m. torne, a. martín y p.j. espinosa. 2007. resistance to spinosad in the western flower thrips, frankliniella occidentalis (pergande), in greenhouses of south-eastern spain. pest. mgt. sci. 63, 682-687. blais, j. y e. maly. 1993. differential predation by chaoborus americanus on males and females of two species of diaptomus. can. j. fish. aqua. sci. 50, 410-415. boer, j., t. snoeren y m. dicke. 2005. predatory mites learn to discriminate between plant volatiles induced by prey and nonprey herbivores. anim. behav. 69, 869-879. burger, j.m.s., a. kormany, j.c. van lenteren y l.e.m. vet. 2005. importance of host feeding for parasitoids that attack honeydew-producing hosts. entomol. exp. app. 117, 147-154. cadogan, b.l. y j.e. laing. 1977. a technique for rearing the predaceous mite balaustium putmani (acarina: erythraeidae), with notes on its biology and life history. can. entomol. 109(12), 1535-1544. cardona, c., f. rendón, j. garcía, a. lópez-ávila, j. bueno y j. ramírez. 2001. resistencia a insecticidas en bemisia tabaci 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 huevos t. urticae larvas f. occidentalis huevos t. vaporariorum 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 huevos t. urticae larvas f. occidentalis huevos t. vaporarorum 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 huevos t. urticae larvas f. occidentalis huevos t. vaporarorum p ro po rc ió n de p re sa s co ns um id as po r es ta do p ro po rc ió n de p re sa s co ns um id as po r es ta do p ro po rc ió n de p re sa s co ns um id as po r es ta do p = 4,60 x 10-5 p = 2,18 x 10-7 p = 1,59 x 10-2 figura 4. proporción de presas consumidas por balaustium sp. al ofrecer estados preferidos de cada tipo de presa: a. larvas b. deutoninfas c. adultos de balaustium sp. los valores de p mostrados corresponden a diferencias significativas entre la proporción de presas consumidas de cada estado por tratamiento. las barras indican error estándar. las larvas de f. occidentalis fueron la presa menos consumida por balaustium sp. (fig. 4), pues se observó que para balaustium sp. constituye una mayor dificultad la manipulación de larvas de trips en comparación con las otras presas debido a su comportamiento agresivo de defensa. esto también lo reportaron rodríguez et al. (1992) y de bruijn et al. (2006), quienes evidenciaron que después de un periodo de búsqueda activa por parte de fitoseidos depredadores de f. occidentalis, estos contactan las larvas de trips por medio del primer par de patas o los palpos, a b c 102 agron. colomb. 27(1) 2009 y trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) en colombia y ecuador. rev. colomb. entomol. 27(1-2), 33-38. carrel, j. y e. tanner. 2002. sex-specific food preferences in the madagascar hissing cockroach gromphadorhina portentosa (dictyoptera: blaberidae). j. insect behav. 5(5), 707-714. choh y. y j. takabayashi. 2007. predator avoidance in phytophagous mites: response to present danger depends on alternative host quality. oecologia 151(2), 262-267. collier, k.f.s., g.s. albuquerque, j.o.g. de lima, a. pallini y a.j. molina-rugama. 2007. neoseiulus idaeus (acari: phytoseiidae) as a potential biocontrol agent of the two-spotted spider mite, tetranychus urticae (acari: tetranychidae) in papaya: performance on different prey stage host plant combinations. exp. appl. acarol. 41, 27-36. de bruijn, p.j., m. egas, a. janssen y m.w. sabelis. 2006. pheromoneinduced priming of a defensive response in western flower thrips. j. chem. ecol. 32, 1599-1603. dicke, m., m.w. sabelis, m.d. jong y m.p.t. alers. 1990. do phytoseiid mites select the best prey species in terms of reproductive success? exp. appl. acarol. 8, 161-173. ferkovich, s.m., r. venkatesan, j. shapiro y j.e. carpenter. 2007. presentation of artificial diet: effects of composition and size of prey and diet domes on egg production by orius insidiosus (heteroptera: anthocoridae). flor. entomol. 90(3). 502-508. flores, a., g. silva, m. tapia y p. casals. 2007. susceptibilidad de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) colectada en primula obconica hance y convolvulus arvensis l. a acaricidas. agr. tec. chile 67(2), 219-224. flórez, v.j., a. leyba, g. reyes y g. fischer. 2000. diagnóstico y evaluación en procedimientos en la poscosecha de rosas. asocolflores 59, 48-52. getiva, j.c. y a. acosta. 2004. taxonomía de ácaros asociados a cultivos de flores. asocolflores 66, 59-68. gnanvossou d., r. hanna y m. dicke. 2002. prey-related odor preference of the predatory mites typhlodromalus manihoti and typhlodromalus aripo (acari: phytoseiidae). exp. appl. acarol. 27, 39-56. gnanvossou, d., j.s. yaninek, r. hanna y m. dicke. 2003. effects of prey mite species on life history of the phytoseiid predators typhlodromalus manihoti and typhlodromalus aripo. exp. appl. acarol. 30, 265-278. gutierrez, c. 2007. pre-pupation behavior of the aphid parasitoid aphidius ervi (haliday) and its consequences for pre-imaginal learning. j. naturwiss. 94, 595-600. haitlinger r. 2005. a new genus and four new species of mites from argentina, brazil and nicaragua (acari: prostigmata: erythraeidae, eutrombidiidae). genus 16, 513-525. halliday, r.b. 2001. systematics and biology of the australian species of balaustium von heyden (acari: erythraeidae). aust. j. entomol. 40, 326-330. hayes, l.j. 1985. the predator-prey interaction of the mite balaustium sp. and the pierid butterfly colias alezandra. ecol. 66(1), 300-303. lang, a. y s. gsödl, 2001. prey vulnerability and active predator choice as determinants of prey selection: a carabid beetle and its aphid prey. j. appl. entomol. 125, 53-61. mendes, s., v. bueno, v. argolo y l. silveira. 2002. type of prey influences biology and consumption rate of orius insidiosus (say) (hemiptera, anthocoridae). rev. bras. entomol. 46, 99-103. mendoza, l.a., a. acosta, j. ospina y l. diaz. 2001. evaluación de diferentes estados de ácaros del género tetranychus, en cultivos de flores de la sabana de bogotá. asocolflores 60, 11-24. nomikou, m., r. men, r. schraag, m.w. sabelis y a. janssen. 2005. how predatory mites find plants with whitefly prey. exp. appl. acarol. 36, 263-275. oliveira, h., a. janssen, a. pallini, m. venzon, m. fadini y v. duarte. 2007. a phytoseiid predator from the tropics as potential biological control agent for the spider mite tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae). biol. control 42, 105-109. overmeer, w.p.j., h.j.c.f. nelis, a.p. de leenheer, j.m.n. calis y a. veerman. 1989. effect of diet on the photoperiodic induction of diapause in three species of predatory mites, amblyseius potentillae, amblyseius cucumeris and typhlodromus pyri. exp. appl. acarol. 7, 281-288. pallini, a., a. janssen y m. sabelis. 1997. odour-mediated responses of phytophagous mites to conspecific and heterospecific competitors. oecologia, 110, 179-185. peckarsky, b. 1980. predator prey interactions between stone-flies and mayflies: behavioral observations. ecol. 61, 932-943. putman, w. 1970. life history and behavior of balaustium putmani (acarina: erythraeidae). ann. entomol. soc. amer. 63(1), 76-81. reitz, s., j. funderburk y s. waring. 2006. differential predation by the generalist predator orius insidiosus on congeneric species of thrips that vary in size and behavior. entomol. exp. appl. 119, 179-188. rodríguez-reina, j.m., f. garcía-marí y f. ferraguta. 1992. actividad depredadora de varios ácaros fitoseidos sobre distintos estados de desarrollo del trips de las flores frankliniella occidentalis (pergande). bol. san. veg. plagas 18, 253-26. roger, c., d. coderre y g. boivin. 2000. differential prey utilization by the generalist predator colemegilla maculata lengi according to prey size and species. entomol. exp. appl. 94, 3-13. salem, a.j. 2006. functional and numerical responses of the predatory bug macrolophus caliginous wagner fed on different densities of eggs of the greenhouse whitefly, trialeurodes vaporariorum (westwood). j. biol. res. 6, 147-154. symondson, w., k. sundrerland y m. greenstone. 2002. can generalist predators be effective biocontrol agents? annu. rev. entomol. 47, 561-94. torrado, e., m.m. pérez, j.r. cure, m. garcía y c. echeverri. 2001. evaluación de sistemas de control biológico utilizados comercialmente en europa para el control de plagas de rosa bajo invernadero, en la sabana de bogotá. asocolflores 61, 34-45. veerman, a. 1992. diapause in phytoseiid mites: a review. exp. appl. acarol. 14, 1-60. venzon, m., a. pallini y a. janssen. 2001. interactions mediated by predators in arthropod food webs. neotrop. entomol. 30(1), 1-9. 1032009 muñoz, fuentes, cantor, rodríguez y cure: preferencia alimenticia del ácaro depredador balaustium sp. en condiciones... venzon, m., a. janssen y m.w. sabelis. 2002. prey preference and reproductive success of the generalist predator orius laevigatus. oikos 97, 116-124. welbourn, w.c. y d. jennings. 1991. two new species of erythraeidae (acari: prostigmata) associated with the spruce budworm, choristoneura fumiferana (clemens) (lepidoptera: tortricidae), in maine. can. entomol. 123, 567-580. yoder, j.a., j.t. ark, j.b. benoit, e.j. bellinger y k.m. gribbins. 2006. water balance components in adults of terrestrial red mite balaustium sp. (acarina: erythraeidae). ann. entomol. soc. amer. 99(3), 560-566. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen en el mejoramiento del cultivo de arveja es importante estimar los factores heredables que, asociados al rendimiento y la precocidad de los diferentes materiales, tienden a incrementar la productividad. para tal efecto, en la sabana de bogotá se realizó el presente estudio durante un ciclo de producción en condiciones de invernadero. se emplearon 10 materiales de arveja en diferentes generaciones filiales, usando como parentales los cultivares santa isabel (si), san isidro (sai), diacol caldas (dc) y new era wisconsin (new). los caracteres evaluados fueron días en la floración, nudo donde aparece la primera flor, altura de la planta a floración, días a fructificación, ancho de vaina, longitud de vaina, número de vainas por planta, número de semillas por vaina, rendimiento por planta y peso de 100 semillas; todos los cuales fueron analizados por comparación de medias. para cada variable se estimó el promedio de los parentales y sus respectivas progenies f1 y f2. luego se calculó la heredabilidad por el método warner. los cuatro parentales, junto con el híbrido sixsai f1, presentaron los menores rendimientos, mientras que los híbridos sixdc f1 y sixnew f1 mostraron los valores más altos, seguidos por sus progenies sixdc f2 y sixnew f2. la familia sixsai presentó una heredabilidad de 0,485 para la variable rendimiento por planta, seguida por la familia sixdc con un valor de 0,462, mientras que la familia sixnew registró un valor de 0,076, el más bajo de todos. increasing productivity through plant breeding relies centrally on estimating heritable factors associated to yield and precocity of plant materials. with that purpose, the present study evaluated 10 pea genotypes resulting from subsequent generations of four original parental lines: santa isabel (si), san isidro (sai), diacol caldas (dc) and new era wisconsin (new). the study was carried out under greenhouse conditions in the bogota plateau, throughout one production cycle. analyzed through average comparison, the evaluated traits were: days to flowering, first flower node, plant height at flowering, days to fructification, pod breadth and length, number of pods per plant, number of seeds per pod, plant yield and weight of 100 seeds. each trait was assessed in terms of estimating the averages of the parents and of their respective f1 and f2 progenies, in order to calculate heritability by the warner method. the four parental materials, together with hybrid sixsai f1, produced the lowest yields; whereas hybrids sixdc f1 and sixnew f1 attained the highest counts, followed by their respective progenies: sixdc f2 and sixnew f2. regarding plant yielding, family sixsai reached a heritability value of 0.485, followed by family sixdc with 0.462. family sixnew registered the lowest value (0.076). key words: phenotype, genotype, heritability, yield variables.palabras clave: fenotipo, genotipo, heredabilidad, variables de rendimiento. fecha de recepción: 19 de febrero de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 autor de correspondencia. galigarretom@unal.edu.co agronomía colombiana 27(3), 333-339, 2009 origen de la especie las regiones montañosas del suroeste de asia, en especial afganistán, india y etiopía. un centro secundario de diversidad está ubicado en el mediterráneo (lobo et al., 1989). la planta de arveja desarrolla un tallo primario o eje central, y puede tener tallos secundarios que nacen del nudo cotiledonar o de nudos superiores. el número de ramas está determinado por las condiciones ambientales, en especial análisis de parámetros heredables asociados al rendimiento y precocidad en arveja voluble (pisum sativum l.) tipo santa isabel analysis of heritable parameters associated to yield and precocity in santa isabel type climbing pea (pisum sativum l.) gustavo a. ligarreto m.1, 2 y andrés r. ospina h.1 introducción la arveja es una importante fuente de alimento debido a su aporte proteico estimado en un 25-26%, además de ser una fuente de vitaminas, aminoácidos, carbohidratos, lípidos y minerales como calcio, hierro, fósforo, potasio y sodio. se estima que en 100 g de parte comestible, aporta un total de 82 calorías (lobo et al., 1989). es una leguminosa herbácea anual que se adapta normalmente a los climas fríos. se han señalado como centros de 334 agron. colomb. 27(3) 2009 por el fotoperiodo, pero también parte de la variabilidad observada se debe a diferencias genéticas (hatam y amanullah, 2001; ligarreto, 2002). la diversidad en arveja es amplia, con un gran número de cultivares que se han mejorado por rendimiento y por calidad del producto fresco o como materia prima para la agroindustria. colombia cuenta con variedades de arveja mejoradas bastante antiguas, dentro de las que se encuentran: ica bojacá, ica teusacá y diacol caldas, entregadas en las décadas de 1960 y 1970; ica tominé, ica-corpoica sindamanoy y san isidro, liberadas en la década de 1990; no obstante, la variedad regional santa isabel es la que ocupa la mayor parte del área sembrada en el país, ya que posee buenas características comerciales como grano y vaina grandes, y es una de las variedades más rendidoras en vaina verde. presenta un hábito de crecimiento voluble, con flores de color blanco. el grano seco es de forma redonda, liso y de color crema quemado; el hilum es negro. la altura promedio de la planta es de 1,70 m y es susceptible a patógenos como ascochyta spp., colletotrichum pisi pat. y fusarium oxysporum f. sp. pisi (buitrago, 2006). de las variedades mejoradas, la que más se siembra en el país es la san isidro, que presenta un hábito de crecimiento voluble, sus flores son de color blanco, el grano es de forma redonda, liso y verde, con un hilum de color blanco. los días hasta la floración van de 58 a 61; los días a cosecha van de 112 a 118 para grano en verde y de 140 a 147 para grano en seco. el rango de adaptación es de 2.400-2.800 msnm; la altura promedio de la planta es de 1,11 a 2,00 m. este material presenta resistencia en campo a ascochyta ssp. y a colletotrichum pisi pat. (buitrago y duarte, 2006). la variabilidad ambiental afecta la relación entre genotipo y fenotipo. este grado de asociación es medido por la heredabilidad (h2), la cual puede definirse como la proporción de la variación fenotípica total observada, debida a causas genéticas. cuanto mayor sea la heredabilidad, el fenotipo describirá más al genotipo. de esta forma, cuando se acerca al 100%, se garantiza que los fenotipos seleccionados son los de componente genético superior. además, es necesario tener presente que las estimaciones de este parámetro son específicas para la población referencia sobre la que se ha medido y para las condiciones ambientales en las que se realiza la evaluación (vallejo y estrada, 2002). la heredabilidad tiene una estrecha relación con la selección. la selección busca obtener y aislar grupos de individuos genéticamente mejores que la población original. el éxito de la selección varía de una población a otra, dentro de una especie o de especie a especie. si hay considerable variación genotípica de tipo aditivo intralocus e interloci y una alta heredabilidad, la selección puede causar grandes y permanentes cambios en la población. la varianza genotípica de tipo aditivo puede estar presente, pero si la heredabilidad es baja, la selección no es efectiva para cambiar la población, a menos que esta se acompañe con apareamientos adecuados y un buen control ambiental (vallejo y estrada, 2002). en arveja se han formulado modelos que permiten predecir el comportamiento de caracteres de rendimiento, calidad de grano y precocidad y su interacción con el ambiente; sin embargo estos modelos han sido realizados para ser utilizados en zonas donde existen estaciones (gonzález, 2001). de igual manera, no se tiene información sobre el cruzamiento específico de arvejas volubles con adaptación a la zona andina y variedades foráneas. por consiguiente, en este trabajo se pretende aportar en la estimación de la heredabilidad para parámetros fenológicos y de rendimiento a partir de progenitores contrastantes por hábito de crecimiento y por susceptibilidad a fusarium oxysporum f. sp. pisi, como un aporte inicial para generar conocimiento útil al mejoramiento genético de la arveja. materiales y métodos se evaluaron 10 materiales de arveja constituidos por cuatro progenitores, tres generaciones f1 y tres f2; como parentales se utilizaron los cultivares volubles: santa isabel (si), san isidro (sai) y diacol caldas (dc). este último cultivar presenta resistencia a fusarium oxysporum, f. sp. pisi en campo, es 15 d más precoz la floración que las otras dos variedades y su color de flor es morada. new era wisconsin (new), de porte bajo, precoz y con resistencia a las razas 1 y 2 de fusarium oxysporum, f. sp. pisi (kraft y pfleger, 2000). las progenies f1 y f2 resultaron de cruzar la variedad santa isabel con cada uno de los otros cultivares. los cruces se realizaron a través de la técnica de hibridación artificial en arveja por emasculación (ligarreto y patiño, 2004). los 10 materiales fueron sembrados bajo cubierta protegida en los invernaderos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia (bogotá), a una altitud de 2.600 msnm y a temperatura promedio de 14°c, mínima promedio de 4°c y una máxima promedio de 20,5°c, humedad relativa de 80% y brillo solar de 4,5 h d-1. los materiales fueron colocados en un diseño completamente al azar con tres repeticiones; para los parentales y los híbridos f1 se sembraron 10 semillas por unidad experimental y para las 3352009 ligarreto m. y ospina h.: análisis de parámetros heredables asociados con el rendimiento y la precocidad en arveja voluble... poblaciones f2 se sembraron 20 semillas por replicación, siempre distanciadas a 10 cm. se evaluaron los caracteres días hasta la floración, el número del nudo del tallo donde aparece la primera flor, la altura de la planta a floración, los días hasta la fructificación, el número de vainas por planta, el rendimiento por planta, el peso de 100 semillas, el ancho de la vaina, la longitud de la vaina y el número de semillas por vaina; las tres últimas variables fueron medidas sobre 10 vainas por planta. con los datos generados a partir de la evaluación de los 10 tratamientos se determinó la heredabilidad en sentido amplio o genotípica, y es la que agrupa todos los factores genéticos que afectan la expresión de un determinado carácter; la varianza genética (σ2 g) mide la variación debida a efectos genéticos, y es un componente necesario para calcular la heredabilidad de un determinado carácter al igual que la varianza fenotípica (σ2 f), que es la variación fenotípica total observada, sea esta debida a efectos genéticos o ambientales (poehlman y sleper, 2003). el método utilizado fue el de warner (reyes, 1985), que presenta un estimador real para la varianza ambiental, al considerar esta como el promedio de las varianzas de las tres poblaciones p1, p2 y f1, que teóricamente no deben tener variación genotípica, el cálculo aplica la siguiente ecuación (1). 2 222 2 2 2 121 2 3 f fpp f h ++ = (1) h2 = heredabilidad, 2 = varianza, f1 = primera generación o progenie, f2 = segunda generación o progenie, p1 = parental uno, p2 = parental dos. la comparación de promedios de parámetros fenotípicos se realizó por la prueba de tukey, y para establecer el grado de asociación entre variables se utilizó la correlación de pearson. los análisis estadísticos de los datos se efectuaron con el programa sas® versión 9 (sas institute inc., cary, nc). resultados y discusión para el componente de precocidad, variable días a floración, el material diacol caldas fue el más precoz con 48 d, mientras que la variedad santa isabel fue la más tardía con 64 d (tab. 1). las progenies f1 florecieron después que las progenies f2, lo que expresa el vigor de la progenie f1, haciéndola más tardía, excepto el híbrido sixnew f1 que floreció primero que su progenie f2. la ganancia en el proceso de selección es favorable en la precocidad a partir de los cruces de padres contrastantes, si (tardío) y new (precoz). la importancia de este cruce puede ser la rápida fijación del carácter de precocidad en la progenie, posiblemente debido a la acción aditiva de los genes (dhillon y chanal, 1981; bourion et al., 2002; espinosa y ligarreto, 2005). según khvostova (1983), en arveja se pueden establecer cinco clases del tiempo a floración: las arvejas de día neutro (dn), las de iniciación temprana (ei), las tardías (l), las tardías con respuesta aumentada (lhr) y las muy tardías (vl), las cuales se explican por diferentes combinaciones de los genes: lf, sn, e y hr (larrain y alcalde, 2003). los alelos lfa, lf, lf y lfd confieren nudos de iniciación floral mínimos de 5, 8, 11 y 15, respectivamente. en este sentido, los cuatro parentales −incluido diacol caldas y sus progenies− pueden poseer el gen lfd. de igual manera, dada la precocidad de diacol caldas, es posible que esté presente en su combinación genética el alelo e (dominante) o hr tabla 1. prueba de comparación de medias para las variables de precocidad y hábito de crecimiento en progenies de arveja bajo invernadero en bogotá. progenie días a floración nudo de la primera flor altura de la planta a floración (cm) días a fructificación si 64 a 16,25 a 112,00 cd 66 a sixdc f1 63 a 15,08 abc 126,27 bc 68 a sixsai f1 62 ab 16,22 ab 135,50 abc 66 a sixnew f2 61 b 15,95 ab 152,54 a 65 a sai 60 c 14,15 bcd 114,31 cd 64 a sixsai f2 59 cd 15,71 ab 119,89 c 64 a new 59 cd 13,30 cd 56,80 e 63 a sixdc f2 58 dd 15,27 ab 114,72 cd 62 a sixnew f1 58 dd 14,66 abcd 149,62 ab 62 a dc 48 e 13,21 d 100,91 d 54 b promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p si, santa isabel; sai, san isidro; dc, diacol caldas; new, new era wisconsin. 336 agron. colomb. 27(3) 2009 que es epistático sobre e y adelanta la floración (larrain y alcalde, 2003). la variedad santa isabel no presentó diferencias significativas en el número del nudo de aparición de la primera flor con ninguna de sus progenies f1 y f2, pero sí mostró diferencias con los parentales san isidro, new era wisconsin y diacol caldas. el material diacol caldas presentó el valor medio más bajo con 13,21 nudos a la aparición de la primera flor, sin exhibir diferencia estadística con new era wisconsin. diacol caldas es voluble pero comienza a florecer de manera temprana incluso 11 d antes de new era wisconsin (tab. 1). los cuatro parentales presentaron promedios más bajos en altura de la planta a floración que sus respectivas progenies (tab. 1), lo cual se puede explicar por el valor heterótico de las progenies; se resalta el comportamiento de la progenie sixnew f2 y del híbrido sixnew f1, que presentaron las medias más altas, expresando la herencia trasgresiva hacia el progenitor si de hábito indeterminado que es dominante sobre el hábito determinado de new. cuando los progenitores no fueron contrastantes en el hábito de crecimiento, como sixsai y sixdc, sus híbridos f1 mostraron vigor en la altura de la planta presentando valores medios más altos que sus respectivas progenies segregantes f2. estos resultados están acordes con lo sugerido por bourion et al. (2002) para quienes la expresión de la altura de la planta se atribuye principalmente a efectos genéticos sobre los cuales es eficiente un proceso de selección. el comportamiento de la variable días hasta la fructificación para cada uno de los materiales, tanto parentales como híbridos f1 y progenies f2, coinciden con el orden presentado para días a floración; sin embargo se presentó una excepción con la variedad si que floreció después que el híbrido sixdc f1, pero en la variable días hasta la fructificación, el híbrido sixdc f1 mostró una media mayor a la variedad si, la cual fue de 66 d. para el componente de rendimiento, la variable número de vainas por planta (tab. 2), la variedad diacol caldas y sus progenies presentaron los valores más altos, respectivamente. se resalta el alto potencial de rendimiento que puede tener la variedad diacol caldas y sus progenies del cruce con santa isabel, originado por el mayor número de vainas por planta en compensación con los otros componentes de acción poligénica, como peso de la vaina y número de semillas por vaina (timerman-vaughan et al., 2004). san isidro y sus progenies registraron los valores medios más bajos y no presentaron diferencias significativas entre ellas. el número de semillas por vaina (tab. 2) evidenció diferencias significativas entre materiales. así el híbrido sixsai f1 y la progenie sixnew f2 presentaron, respectivamente, las medias más altas, consecuente con lo observado para la variable largo de vaina, donde los mismos materiales registraron los valores medios más altos, y sin efecto alguno por parte del ancho de la vaina, dada su alta uniformidad en tamaño de la vaina entre los progenitores, como también porque esta variable depende de muchos factores genéticos, como lo expresa khvostova (1983). la variedad san isidro con valor medio de semillas por vaina de 4,94 presentó diferencias significativas con todos los materiales. de igual forma, el híbrido sixnew f1 estuvo muy por debajo del tabla 2. prueba de comparación de medias para los componentes de rendimiento: ancho de vaina, largo de vaina, vainas por planta y semillas por vaina en progenies de arveja bajo invernadero en bogotá. progenie ancho de la vaina (cm) longitud de la vaina (cm) número de vainas por planta número de semillas por vaina sai 1,48 a 6,44 a 6,75 b 4,94 c sixnew f1 1,45 a 6,73 a 9,50 a 5,81 b dc 1,42 a 6,20 a 10,66 a 6,64 ab sixsai f1 1,39 a 6,77 a 10,17 a 9,49 a new 1,39 a 6,45 a 10,20 a 8,25 a sixsai f2 1,37 a 6,54 a 9,20 ab 6,67 ab sixdc f2 1,37 a 6,65 a 11,33 a 7,03 ab sixdc f1 1,36 a 6,19 a 10,75 a 6,26 ab sixnew f2 1,36 a 6,86 a 8,63 ab 9,22 a si 1,36 a 6,17 a 10,00 a 6,84 ab promedios con letras dintintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p si, santa isabel; sai, san isidro; dc, diacol caldas; new, new era wisconsin. 3372009 ligarreto m. y ospina h.: análisis de parámetros heredables asociados con el rendimiento y la precocidad en arveja voluble... valor registrado por los parentales new era wisconsin y santa isabel (tab. 2). por lo general, en esta variable se expresa el vigor híbrido de la f1 y la máxima expresión de la segregación en la f2 originando comportamiento superior de las filiales con respecto a los progenitores, situación que coincide con lo reportado por gupta et al. (1986) y espinosa y ligarreto (2005). el número de semillas por vaina es uno de los componentes de rendimiento más importantes en el mejoramiento de la arveja para el caso de colombia, donde más de 95% de la producción de arveja se destina al mercado de vaina verde. lo deseable es un número igual o superior a seis granos por vaina, pero la mejora genética es difícil dado que hay mecanismos de compensación de los componentes del rendimiento, y si se aumentan las semillas por vaina, se puede disminuir el número de vainas por planta y el peso de la semilla; una alternativa es desarrollar trabajos en mapeo de ligamiento de qtl para rendimiento y realizar su aplicación en la mejora genética de la especie (timermanvaughan et al., 2004). timmerman-vaughan et al. (2004) encontraron cinco qtl en donde los alelos marcadores asociados con los loci tienen efectos contrarios para peso de semilla y número de semillas, avanzando en la explicación genética de la compensación de los componentes de rendimiento. el número de semillas y el rendimiento de las semillas están altamente correlacionados; sin embargo los qtl tan solo coinciden en dos regiones genómicas. para el rendimiento por planta (tab. 3) se registraron diferencias significativas entre materiales, en donde las f1 y f2 de los híbridos sixdc y sixnew presentaron los valores más altos, respectivamente. tanto en rendimiento por planta como en la variable peso de 100 semillas los progenitores registraron los valores medios más bajos (tab. 3), al igual que en rendimiento la variedad new era wisconsin evidenció el menor peso de 100 granos, resultado esperado porque es un material precoz y tiene menor tiempo para el llenado del grano. se puede observar que una de las consecuencias de cruzar la variedad santa isabel con las variedades san isidro, diacol caldas y new era wisconsin es la obtención de híbridos f1 con un alto valor agronómico en la descendencia, haciendo que estos tengan un promedio más alto que el de sus padres, en especial en las variables altura de la planta a floración, rendimiento por planta y el peso de 100 semillas. algunas progenies f2 mostraron un comportamiento similar, registrando un promedio superior no solo al de los parentales sino también al de sus f1. entre los resultados que ilustran este caso se tiene que los dos valores más altos registrados en las variables altura de la planta a floración fueron para las progenies sixnew f1 y sixnew f2; en longitud de la vaina fueron sixnew f2 y sixsai f1; en vainas por planta fueron los cruzamientos sixdc f2 y sixdc f1; en semillas por vaina fueron sixsai f1 y sixnew f2; en rendimiento por planta fueron las progenies sixdc f1 y sixnew f1, y en peso de 100 semillas alcanzaron el mayor valor los híbridos sixnew f2 y sixsai f1. tabla 3. prueba de comparación de medias para los componentes rendimiento por planta y peso de 100 semillas en progenies de arveja bajo invernadero en bogotá. progenie rendimiento por planta (g) peso de 100 semillas (g) sixdcf1 14,50 a 19,19 a sixnew f1 14,31 a 22,17 a sixdc f2 12,51 a 17,21 a sixnew f2 11,64 a 24,72 a sixsai f2 8,78 b 18,12 a dc 8,72 b 13,53 b sai 7,19 b 12,01 b sixsai f1 6,58 bc 23,72 a si 6,53 bc 12,19 b new 4,75 c 4,61 c promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p si, santa isabel; sai, san isidro; dc, diacol caldas; new, new era wisconsin. de otra parte, se tiene que los materiales evaluados de arveja tienen capacidad diferencial para heredar caracteres de rendimiento a sus progenies. hay casos extremos (tab. 4) como en la variable semillas por vaina, en donde la heredabilidad para la familia sixnew es alta, con un valor de 0,78, mientras que en la familia sixsai fue nula con valor de 1.10-06. esta misma familia en la variable rendimiento por planta presentó la mayor heredabilidad, alcanzando el valor de 0,485, considerada relativamente alta por ser un carácter de naturaleza poligénica y estar influido por las condiciones ambientales (dhillon y chanal, 1981; sarawat et al., 1994). también la familia sixnew presentó heredabilidades media altas para las variables días floración y altura de la planta a floración, con valores de 0,599 y 0,535, respectivamente. la generalidad en el estudio fue que la heredabilidad de los caracteres cambió drásticamente de una familia a otra. 338 agron. colomb. 27(3) 2009 la matriz de correlación entre los diferentes componentes de rendimiento (tab. 5) deja ver una alta correlación entre las variables altura de planta a floración, días hasta la fructificación y vainas por planta; también la variable altura de planta a floración presenta una correlación alta con la variable rendimiento por planta, mientras, que la variable días hasta la fructificación exhibe una asociación alta con la variable vainas por planta. todo esto es posible porque las variedades de hábito voluble indeterminadas predominantes en el estudio son tardías y presentan mayores rendimientos que las de hábito determinado como new. la variable vainas por planta presenta una alta correlación con la variable rendimiento por planta, la cual a su vez se correlaciona altamente con la variable peso de 100 semillas. existe una alta correlación entre la altura de la planta a floración con el número de vainas por planta y el rendimiento por planta. es lógico esperar este tipo de relaciones positivas entre estas variables, ya que una es dependiente de las otras para la compensación del rendimiento final, hecho que coincide con lo reportado por gonzález y ligarreto (2006). lo anterior refuerza la teoría de que el rendimiento del grano en arveja tiene pocas posibilidades de mejorarse si se seleccionan componentes de rendimiento individuales (sarawat et al., 1994). los resultados anteriores para precocidad y rendimiento permiten vislumbrar que para las familias en estudio la efectividad en la mejora genética puede aumentar de manera considerable cuando se selecciona por caracteres clave en generaciones tempranas, tal como lo sugieren dhillon y chanal (1981) y sarawat et al. (1994). cousin (1997) expresa que hay gran variabilidad genética para componentes de rendimiento, pero al hacer cruces para mejorar estos caracteres individualmente hay a menudo reducción del rendimiento. debido a los resultados obtenidos en este estudio, es necesario evaluar los materiales en diferentes condiciones ambientales para tener un mejor estimador de la heredabilidad, como también poder conocer la estabilidad de los mismos dado su comportamiento agronómico. esto permitirá desarrollar nuevas variedades de arveja que expresen un alto potencial de rendimiento para las diferentes regiones agroecológicas del país. tabla 4. estimación de la heredabilidad por el método warner en progenies de arveja. familia df npf apf dfruto av lv vp sv rp p100s sixdc 1·10-07 0,097 1·10-04 1·10-06 0,557** 0,421 0,457* 1·10-05 0,462* 1·10-05 sixnew 0,599** 0,001 0,535** 1·10-05 1·10-04 1·10-05 0,285 0,78** 0,076 0,123 sixsai 1·10-04 0,316 1·10-04 0,001 1·10-05 0,357 1·10-05 1·10-06 0,485* 0,355 * diferencias significativas (p p df, días a floración; npf, nudo de la primera flor; apf, altura de la planta a floración; dfruto, días a fructificación; av, ancho de la vaina; lv, longitud de la vaina; vp, número de vainas por planta; sv, número de semilla s por vain; rp, rendimiento por planta; p100s, peso de 100 semillas. tabla 5. matriz de correlación entre las variables en progenies de arveja bajo invernadero en bogotá. df npf apf dfruto av lv vp sv rp p100s df 1,0 0,397 0,907** 0,999** -0,681* -0,336 0,968** -0,310 0,676* 0,337 npf 1,0 -0,026 0,381 -0,943** -0,998** 0,155 -0,996* -0,407* -0,730** apf 1,0 0,914** -0,309 0,095 0,983** 0,118 0,923* 0,702** dfruto 1,0 -0,667* -0,320 0,972** -0,294 0,689* 0,353 av 1,0 0,919** -0,48 0,908** 0,079 0,460 lv 1,0 -0,09 0,999** 0,467 0,744** vp 1,0 -0,062 0,839** 0,561* sv 1,0 0,490 0,790** rp 1,0 0,921** p100s 1,0 * diferencias significativas (p p df, días a floración; npf, nudo de la primera flor; apf, altura de la planta a floración; dfruto, días a fructificación; av, ancho de la vaina; lv, longitud de la vaina; vp, número de vainas por planta; sv, número de semillas por vaina; rp, rendimiento por planta; p100s, peso de 100 semillas. 3392009 ligarreto m. y ospina h.: análisis de parámetros heredables asociados con el rendimiento y la precocidad en arveja voluble... literatura citada bourion, v., g. fouilloux, c. le signor e i. lejeune-hénaut. 2002. genetic studies of selection criteria for productive and stable peas. euphytica 127, 661-273. buitrago, j. 2006. obtención de progenies de arveja (pisum sativum l) por cruzamientos convergentes y su reacción a fusarium oxysporum f. sp. pisi. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. buitrago, j. y c. duarte. 2006. el cultivo de la arveja en colombia. fenalce; produmedios, bogotá. cousin, r. 1997. peas (pisum sativum l.). field crops res. 53, 111130. dhillon, g. y g. chanal. 1981. an analysis of combining ability and reciprocal effects in garden pea (pisum sativum l.). j. res. punjab agric. univ. 18(4), 359-364. espinosa, n. y g. ligarreto. 2005. evaluación de la habilidad combinatoria y heterosis de siete progenitores de arveja pisum sativum l. agron. colom. 23(2), 197-206. gonzález, m.r. 2001. interacción genotipo x ambiente en guisante proteaginoso (pisum sativum l.). tesis de doctorado. universidad de valladolid, españa. gonzález, f. y g. ligarreto. 2006. rendimiento de ocho genotipos promisorios de arveja arbustiva (pisum sativum l.) bajo sistemas de agricultura protegida. fitotecnia colombiana 6(2), 52-61. gupta, k., b. dahiya y k. singh. 1986. combining ability studies over environments in pea. crop improv. 13(2), 134-137. hatam, m. y amanullah. 2001. grain yield potential of garden peas (pisum sativum l.) germplasm. j. biol. sci. 1(4), 242-244. khvostova, v. 1983. genetics and breeding of peas. usda, springfield, il. pp. 12-96. kraft, j.m. y f.l. pfleger. 2000. compendium of pea diseases and pests. aps press, st. paul, mn. larrain, m. y j. alcalde. 2003. determinación de las fases de sensibilidad e insensibilidad al fotoperíodo en la etapa de prefloración en arveja (pisum sativum l.). cien. inv. agr. 30(1), 15-25. ligarreto, g. 2002. el cultivo de arveja: manejo agronómico. pp. 13-20. en: memorias primer seminario taller del cultivo de la arveja. bayer cropscience, bogotá. ligarreto, g. y p. patiño. 2004. hibridación artificial de arveja. centro de investigación y extensión rural (cier). boletín divulgativo 1. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lobo, m., c. medina y m. escobar. 1989. manejo y conservación de los recursos genéticos de arveja (pisum sativum). investigación en los cultivos de arveja y haba. boletín técnico. iica; prociandino, quito. poehlman, j.m. y d.a. sleper. 2003. mejoramiento genético de las cosechas. 2a ed. ed. limusa, méxico d.f. reyes, p. 1985. fitogenotecnia básica y aplicada. act editor, méxico df. sarawat, p., f. stoddar, d. marshall y s. ali. 1994. heterosis for yield and related characters in pea. euphytica 80, 39-48. timerman-vaughan, g., a. mills, t. frew, r. butler, j. mccallum, s. murray, c. whitfield, a. rusell y d. wilson. 2004. linkage mapping of qtls for seed yield, yield components and developmental traits in pea (pisum sativum l.). en: 4th intl. crop sci. congr. brisbane, australia. vallejo, f. y e. estrada. 2002. mejoramiento genético de plantas. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. suelos, fertilización y manejo de aguas resumen abstract el cultivo de coco variedad anão viene creciendo en el estado de ceará (brasil) como respuesta a la creciente demanda de este producto por las grandes industrias. el objetivo del presente estudio fue evaluar los efectos de dosis de nitrógeno y potasio sobre el número de flores femeninas, de frutos, de racimos, peso del fruto, volumen de agua del coco y sólidos solubles (ºbrix), en palmas de coco variedad anão verde de jiqui, con 4 años de edad, aplicadas bajo fertirrigación en un suelo litoral. el trabajo fue desarrollado en un suelo neossolo quartzarênico distrófico en el período de enero a diciembre de 2003. el diseño experimental utilizado fue de bloques aleatorios, con 4 repeticiones, considerando 5 dosis de n y 5 de k combinadas. con excepción del número de racimos por palma, los otros parámetros estudiados mostraron valores superiores de producción, en relación con la dosis aplicada. los resultados más significativos, con relación a la máxima eficiencia de respuesta, para las variables número de flores femeninas, de fruto, peso del fruto, volumen de agua del coco y sólidos solubles totales, tuvo el tratamiento con 2,10 kg n y 3,50 kg k por planta y año que parece ser la dosis óptima en todas las variables analizadas. the culture of the dwarfed coconut palm has been growing in the ceará state (brasil) as a response of the growing demand for this product by the great industries. the objective of the present study was to evaluate the effects of nitrogen and potassium fertilizer rates on the number of female flowers, fruits, coconut clusters, fruit weight, coconut water content and ºbrix, in a plantation of dwarfed coconut palm ‘anão verde de jiqui‘ with 4 year old plants, applied via fertigation in a soil of the littoral region of the state of the ceará. the experiment was conducted in a soil classified as neossolo quartzarênico dystrophic in the period between january and december of 2003. the statistical design was a randomized block with 4 replications consisted of combination of 5 rates n and 5 ones of k. with exception to the number of coconut clusters, all variables were higher than the production averages with relation to determined applied rate. the most significant results, in terms of maximum production responses, were related to the variables number of female flowers, coconut clusters, fruits, and ºbrix, where the treatment with 2.10 kg n and 3.50 kg k per plant and year might be the optimal one for all studied variables. key words: irrigation, nutrient, fertility.palabras clave: irrigación, nutriente, fertilidad. fecha de recepción: octubre 29 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 programa de doctorado en producción vegetal, facultad de ciencias agrarias y veterinarias fcav, universidad estatal paulista, unesp, jaboticabal-sp, brasil. ymmsa2001@yahoo.com.br 2 profesor adjunto, departamento de suelos, centro de ciencias agrarias, universidad federal de ceará. aquino@ufc.br 3 investigador, embrapa agroindústria tropical, fortaleza ceará. ari@cnpat.embrapa.br introducción una fuente de ingreso para más de 220 mil productores en brasil es el cultivo de coco, cuyas áreas difícilmente superan las 10 ha. cerca del 90% de estos productores se encuentran localizados en el litoral del nordeste brasileño (censo agropecuária, 1996). de acuerdo con barbosa (1999, citado por miguel neto, 2005), en la zona rural del estado de paraíba (brasil), caracterizada por una baja precipitación, los productores de coco alcanzan una producción cercana a 160 frutos por palma al año, con una aplicación media de 200 l diarios de agua por palma. según silva et al. (2006), las fertilizaciones nitrogenadas y potásicas presentan impacto favorable para diferentes tipos de frutales, dado que además de aumentar la productividad también mejoran la calidad de los frutos producidos. en el caso específico del coco, araújo (2001) observó que altas dosis de nitrógeno reducen el contenido de sólidos solubles totales en los frutos, mientras que altas dosis de potasio aumentan los sólidos solubles, por lo que se concluye que es importante considerar una adecuada relación de nitrógeno y potasio para la calidad de los frutos. resultados alentadores también son reportados por agronomía colombiana 26(1), 127-133, 2008 evaluación de la producción de palma de coco (cocos nucifera) bajo fertirrigación con diferentes dosis de nitrógeno y potasio evaluation of the coconut palm (cocos nucifera) production in function of rates of nitrogen and potassium applied via fertigation sammy sidney rocha matías1, boanerges freire de aquino2 y josé de arimateia duarte de freitas3 128 agron. colomb. 26(1) 2008 malavolta et al. (1997), aragão et al. (2002) y ferreira neto (2005) en palmas de coco, quienes comprobaron efectos positivos de dosis adecuadas de n y k, en el volumen de agua del coco, contenido de sólidos solubles totales y aumento de la producción de frutos. ollagnier y wahyuni (1984) reportaron que a pesar de que se ha demostrado la importancia de la fertilización de la palma de coco, así como una mayor rentabilidad para los agricultores sin aumentar el área, apenas 1% de las plantaciones de coco en el mundo se fertiliza correctamente. sobral (1997) afirma que para realizar un programa de fertilización en coco es necesario tener un estudio de suelos, donde el cultivo será establecido, asociado a otras características edafoclimáticas y de la palma. el objetivo del presente estudio fue evaluar los efectos de dosis de n y k sobre la producción de coco variedad verde anão, con 4 años de edad, aplicadas mediante fertirrigación en un suelo de la de la región litoral del estado de ceará (brasil). materiales y métodos el trabajo fue desarrollado en un cultivo comercial de coco variedad anão establecido por embrapa agroindústria tropical, localizado en las coordenadas geográficas 3º 17’ de latitud sur, 39º 15’ de longitud oeste y una altitud de 30 m, en el estado de ceará (brasil), cerca del distrito de riego curu paraipaba. el suelo de la zona de estudio presenta una textura arenosa, profundo, clasificado como neossolo quartzarênico distrófico (embrapa, 1999). la región presenta un clima del tipo aw (tropical lluvioso) por la clasificación de koppen (tubelis y nascimento, 1980). el experimento fue realizado en una plantación de palmas de coco de 4 años de edad, de la variedad anão verde de jiqui, provenientes del banco de germoplasma de la estación de jiqui, la cual pertenece a la empresa de pesquisa agropecuária del rio grande del norte (emparn). las palmas de coco se encontraban sembradas a una distancia de 7 m por 9,5 m, lo que da un total de 342 plantas en el área de estudio, de las cuales 102 se asumieron para efectos de borde, y se utilizaron 6 palmas por unidad experimental. durante la realización de este estudio se evaluaron las siguientes características de la palma de coco: número de racimos por planta, contados en todas las palmas al inicio de la producción; número de frutos por palma, contando los frutos sanos cosechados por racimo; peso del fruto, de los frutos cosechados se escogieron aleatoriamente 3; número de flores femeninas; volumen de agua del coco de los frutos escogidos y, finalmente, determinación de los sólidos solubles totales (ºbrix), tomando una muestra de agua del coco, determinado con un refractómetro de mano, marca kikuchi, con escala 0 a 30 ºbrix. la irrigación fue realizada con microaspersores y un emisor por palma instalado a 20 cm de la palma, con un caudal de 50 l·h-1 y radio de alcance de 3 m. las láminas aplicadas y el tiempo de irrigación fueron calculados considerando el porcentaje de evaporación del tanque tipo a. el contenido de agua en el suelo fue monitoreado mediante el uso de tensiómetros de mercurio, instalados a profundidades de 20, 40 y 60 cm, en el centro del experimento. la frecuencia de la fertirrigación fue semanal. para cada tratamiento hubo una línea de distribución de agua, separada con un punto de inyección de fertilizantes en el inicio de cada línea. la inyección de la solución fertilizante fue realizada por una bomba inyectora de accionamiento hidráulico con capacidad para 50 l·h-1 (modelo tmb wp-10). se realizaron 10 tratamientos, en los que se estudió la influencia de 5 dosis de n combinado con 5 dosis de k, de acuerdo con el modelo de la matriz experimental plan puebla iii, modificado por leite (1984). el experimento constó de un factorial 2k+2k+1+1 (donde k es el número de factores estudiados) y se definió un intervalo para n (150 a 2.850 g/palma-año) y k2o (250 a 4.750 g/palma-año), para lo que se utilizó como dosis base el tratamiento t9, que representó la dosis más recomendada para este cultivo (tabla 1). el diseño utilizado fue de bloques aleatorios, con 4 repeticiones, para un total de 40 unidades experimentales. las dosis de n y k fueron divididas en parcelas iguales y distribuidas semanalmente mediante fertirrigación en la forma de urea (45% de n) y clorato de potasio (60% de kcl). también se aplicó fósforo y azufre, con una dosis de 220 y 250 g/palma-año, respectivamente, como un complemento recomendado a las dosis de n y k2o. el análisis de varianza se realizó con el programa sistema de análisis estadístico y genético (saeg). las medias fueron comparadas por la prueba de tukey con niveles de significancia de 1% y 5%. las regresiones fueron obtenidas con base en el nivel de significancia. la superficie de respuesta fue obtenida mediante el programa statistical analysis system (sas), que reúne una colección de técnicas matemáticas y estadísticas útiles para la obtención de modelos y análisis de problemas en los cuales la variable de respuesta de interés es influenciada por un conjunto de variables exploratorias, y tiene por objetivo la optimización de la variable de respuesta (montgomery, 1991); las mismas servirán de ajuste entre 129 las cantidades de fertilizantes aplicadas y las características estudiadas. el interés es usar un modelo de regresión de segundo orden del tipo: y=b0+sbixi+sbiixii+sbijxixj+e i=1 m i=1 m 2ˆ i<j donde: : variable de respuesta en estudio, b0 : constante del modelo, bi : constante lineal asociado a la i-ésima variable estudiada, bii : constante cuadrático asociado a la i-ésima variable estudiada, bij: constante del producto cruzado asociado al producto de la i-ésima y j-ésima variables estudiadas, e: error asociado al componente aleatorio. el uso de los términos de segundo orden y los términos de los productos cruzados permite determinar la posible existencia de una curvatura en la superficie y admitir así la posibilidad de la localización de un punto óptimo (máximo o mínimo) dentro de la región experimental en estudio. ante la no existencia de un punto óptimo, se acudió al criterio conocido como “punto de inflexión” o saddle point, y así identificar una superficie donde se presenta el cambio de concavidad. esta es una opción adecuada para aquella región experimental específica, donde no es posible identificar un punto óptimo en la superficie resultante. de manera semejante a los modelos de regresión, el modelo es evaluado a través del análisis de varianza, utilizando el test f-snedecor, y la significancia de los términos del modelo polinomial fue evaluada a través de la prueba t-student. resultados y discusión la tabla 2 muestra los resultados del análisis estadístico de las superficies de respuesta para las variables estudiadas, donde se verifica que hubo significancia en los modelos lineales y cuadráticos encontrados para el número de racimos (nc). en relación con las variables número de flores femeninas (nff), volumen de agua del fruto (va), apenas el modelo cuadrático fue significativo. las variables número de frutos (nf), peso del fruto (pf) y sólidos solubles totales fueron significativas para los modelos lineal y producto cruzado (0,05%). el número de flores femeninas de la palma de coco varió significativamente (p≤0,001), de acuerdo con las dosis aplicadas de n y k. no se observaron interacciones entre dosis y el modelo cuadrático fue el que mejor ajuste presentó para los datos, como se observa en la figura 1, donde el punto óptimo para la formación de flores femeninas fue de 52,19 por inflorescencia, con dosis de 1,98 kg de n y 2,47 kg/planta-año de k. de la superficie de respuesta obtenida (figura 1) también se observa que, cuando aumenta la concentración de n y disminuye la concentración de k, el número de flores femeninas por inflorescencia disminuye. de acuerdo con fao (1984) el potasio influye en la formación de flores femeninas de la palma de coco, con lo que se destaca la importancia de este nutriente durante la fase productiva. de acuerdo con este autor, la variedad de coco gigante produce de 20 a 40 flores por inflorescencia en condiciones normales, lo que evidencia un mayor número en la palma de coco variedad anão. ferreira neto (2001) encontró que la producción de flores femeninas en condiciones de salinidad es de 240 flores femeninas por inflorescencia. de acuerdo con marinho (2002), esta alta producción de tratamiento niveles dosis de n (g/planta-año) dosis de k2o (g/planta-año) n k2o 2000 2001 2002 2003 2000 2001 2002 2003 t1 -0,4 -0,4 180 360 540 900 150 300 720 1.500 t2 -0,4 0,4 180 360 540 900 350 700 1.680 3.500 t3 0,4 -0,4 420 840 1.260 2.100 150 300 720 1.500 t4 0,4 0,4 420 840 1.260 2.100 350 700 1.680 3.500 t5 -0,9 -0,4 30 60 90 150 150 300 720 1.500 t6 0,9 0,4 570 1.143 1.710 2.850 350 700 1.680 3.500 t7 -0,4 -0,9 180 360 540 900 25 50 120 250 t8 0,4 0,9 420 840 1.260 2.100 475 950 2.280 4.750 t9 0,0 0,0 300 600 900 1.500 250 500 1.200 2.500 t10 -0,9 -0,9 30 60 90 150 25 50 120 250 tabla 1. niveles de la matriz y dosis de n y k2o calculadas de acuerdo con la matriz experimental plan puebla iii, modificada por leite (1984). 2008 matías, aquino y freitas: evaluación de la producción de palma de coco.. 130 agron. colomb. 26(1) 2008 ligada a condiciones desfavorables de humedad durante el desarrollo de la inflorescencia, por lo que se evidencia que la palma de coco requiere permanentemente de condiciones óptimas de humedad, una vez que hay emisión constante de inflorescencias en la palma. se presentó influencia significativa (p≤0,001) para dosis de n y k sobre el número de frutos por planta, ajustándose al modelo cuadrático, (figura 2), donde se alcanza el mayor número de frutos (13,53) con dosis de 2,21 kg de n y de 2,85 kg de k/planta-año. los valores representados en la figura 2 indican que hubo una variación en el número de frutos por planta de 6 a 12, alcanzando una media de 11,26; valor considerado satisfactorio cuando se compara con los resultados reportados por miranda et al. (1999) quienes obtuvieron 11,20 frutos en la región litoral del estado de ceará. miguel neto (2005) también estudió la productividad de esta misma variedad de coco, pero en condiciones edafoclimáticas diferentes, y reportó que la dosis para obtención máxima de producción de frutos por planta fue de 2,35 kg de n y de 2,91 kg de k/planta-año, donde la más económica mediante fertirrigación fue de 2,24 kg de n y 2,79 kg de k/planta-año. con los resultados presentados en la figura 2, se obtiene que el aumento de la dosis de k incrementa la producción, resultado similar encontrado por manciot et al. (1980), ollagnier y wahyuni, (1984), irho (1989) y lins (2000). estos autores también afirman que el k afecta la producción de frutos del coco variedad anão a partir del cuarto año de establecimiento del cultivo. por otra parte, ollagnier y wahyuni (1984) y lins (2000), flores no indica necesariamente que la palma de coco irá a producir más frutos por planta. la media de flores obtenida en el estudio realizado por marinho (2002) fue de 42,54, valor que se considera adecuado. según miranda júnior (1948), la palma de coco presenta una variación de flores femeninas por inflorescencia entre 40 y 60, y las flores femeninas son más inestables que las flores masculinas. fremond (1966) afirma que esta variación, en el número de flores femeninas en relación con las flores masculinas, está tabla 2. resultados del análisis estadístico de la superficie de respuesta para las variables estudiadas. * = significativo al 5%, ** = significativo al 1%, *** = significativo al 10%, ns = no significativo. número de flores femeninas regresión g.l. suma de cuadrados f p-valor lineal 2 2514.787844 18.54 <.0001 (**) cuadrático 2 1041.217906 7.67 0.0018 (**) producto cruzado 1 34.249106 0.50 0.4822 (ns) total modelo 5 3590.254856 10.59 <.0001 (**) número de frutos regresión g.l. suma de cuadrados f p-valor lineal 2 115.923073 8.80 0.0008 (**) cuadrático 2 38.603981 2.93 0.0669 (*) producto cruzado 1 0.006887 0.00 0.9744 (ns) total modelo 2 154.533941 4.69 0.0023 (**) número de racimos regresión g.l. suma de cuadrados f p-valor lineal 2 0.058807 3.73 0.0344 (*) cuadrático 2 0.010023 0.64 0.5359 (ns) producto cruzado 1 0.002723 0.35 0.5607 (ns) total modelo 5 0.071554 1.81 0.1364 (ns) peso del fruto regresión g.l. suma de cuadrados f p-valor lineal 2 60226 3.33 0.0480 (*) cuadrático 2 31367 1.73 0.1922 (ns) producto cruzado 1 31501 3.48 0.0708 (***) total modelo 5 123093 2.72 0.0359 (*) volumen de agua regresión g.l. suma de cuadrados f p-valor lineal 2 10436 7.37 0.0022 (**) cuadrático 2 1765.448404 1.25 0.3003 (**) producto cruzado 1 1939.746028 2.74 0.1071 (***) total modelo 5 14141 3.99 0.0059 (**) sólidos solubles totales regresión g.l. suma de cuadrados f p-valor lineal 2 0.255453 9.33 0.0006 (**) cuadrático 2 0.081279 2.97 0.0647 (*) producto cruzado 1 0.041792 3.05 0.0896 (ns) total modelo 5 0.378524 5.53 0.0008 (**) figura 1. superficie de respuesta del número de flores femeninas de la palma de coco variedad anão verde de jiqui, con 3 años de edad, en función de la dosis de n y k. significativo al 1%. = 21,3737+0,0322(n)-0,0008(k 2o)-9,3478e-6(n 2)+1.9751e-6(n*k 2o)-6,3813e-7(k 2o 2) 131 al trabajar con palmas de coco híbridas durante 10 años y evaluar diferentes dosis de n, observaron que no hubo influencia de este nutriente en la producción de coco. en otro estudio realizado por bezerra (2002), en condiciones similares al presente estudio, bajo irrigación, obtuvo una media de 270 frutos/planta en el tercer año de producción, usando dosis de 2,0 kg de n y 3,3 kg de k/planta-año. el número de racimos de coco aumentó linealmente con las dosis de n y k, donde el n fue responsable del mayor incremento (figura 3). el número de racimos obtenidos con las dosis de n y k varió de 1 a 1,5, obteniéndose una media de 1,23. se observó que el tratamiento 6 (2,85 kg de n y 3,50 kg de k/planta-año) presentó un aumento más significativo, alcanzando una media máxima de 1,27 racimos/planta, siendo que los menores valores obtenidos se presentaron con el tratamiento 5 (0,15 kg de n y 1,50 kg de k/plantaaño), indicando que el k interviene en la formación de racimos en la planta. los valores medios obtenidos en este estudio fueron considerados satisfactorios al compararlos con los obtenidos por miranda et al. (1999), que obtuvieron 1,35 racimos/planta, en condiciones similares. la superficie de respuesta para al variable peso del fruto mostró que hubo efecto significativo (p≤0,001) cuando el modelo cuadrático fue adoptado. el peso del fruto alcanzó el punto máximo de respuesta con dosis de 1,85 kg de n y 2,81 kg de k/planta-año, con un valor de 1,86 kg/fruto. el valor medio encontrado en este estudio fue de 1,94 kg/fruto. este valor está de acuerdo con el observado por miranda et al. (1999) que reportan un valor 1,88 kg/fruto para el coco variedad anão verde del jiqui en el estado de ceará. el volumen de agua del coco fue influenciado significativamente (p≤ 0,001) con el incremento de las dosis (figura 5), donde los datos se ajustaron al modelo cuadrático. el valor máximo del volumen de agua del coco fue de 409,90 ml/fruto, valor significativo para esta variable en las condiciones del experimento, el cual se alcanzó con dosis figura 2. superficie de respuesta del número de frutos de la palma de coco variedad anão verde de jiqui, con 3 años de edad, en función de la dosis de n y k. significativo al 1%. = 6,6187+0,0062(n)-0,0001(k 2o)-1,3963e-6(n 2)-3,0189e-8(n*k 2o)-6,3897e-8(k 2o 2) figura 3. superficie de respuesta del número de racimos de la palma de coco variedad anão verde de jiqui, con 3 años de edad, en función de la dosis de n y k. significativo al 1%. = 1,1722+4,6538e-5(n)-5,4984e-6(k 2o 2) figura 4. superficie de respuesta del peso del fruto de la palma de coco variedad anão verde de jiqui, con 3 años de edad, en función de la dosis de n y k. significativo al 1%. = 2038,6418-0,1755(n)-0,0134(k 2o)+9,6814e-5(n 2)-6,5113e-8(n*k 2o)+2,3856e-5(k 2o 2) 2008 matías, aquino y freitas: evaluación de la producción de palma de coco.. 132 agron. colomb. 26(1) 2008 de 2,13 kg de n y de 3,00 kg de k/planta-año. también se observó que los valores medios variaron de 420 a 500 ml/fruto, valores superiores a los reportados por aragão et al. (2001), emparn (2001) y camboim neto (2002), de 394,65; 258,00 y 384,26 ml/fruto, respectivamente, en un estudio similar a este. hubo efecto significativo (p≤0,001) para la variable sst (°brix), donde los datos se ajustaron a un modelo cuadrático. los sst presentaron valores entre 5,81 y 6,05 ºbrix, con una media de 5,91 ºbrix (figura 6). estos valores coinciden con los encontrados por tavares et al. (1998) y silva et al. (2006), quienes obtuvieron una variación de 5,2 a 8,9 ºbrix y de 5,64 a 5,88 ºbrix, respectivamente. la superficie de respuesta para esta variable fue obtenida con las cantidades de nutrientes de 1,93 kg de n y de 2,48 kg de k/planta-año alcanzando un valor máximo de 6,02 °brix (figura 6). de acuerdo con miguel neto (2005), valores superiores a 6,0 ºbrix proporcionan un sabor más agradable y una mayor aceptación del consumidor. los mayores valores de sst fueron encontrados en el tratamiento 4 (dosis de 2,10 kg de n y 3,50 kg de k/planta-año), con un valor máximo de 6,05 ºbrix. este mismo valor fue encontrado por miranda et al. (1999) que estudiaron la palma de coco bajo riego en el estado de ceará. conclusiones • aplicaciones de n y k afectan positivamente, al alcanzarse valores óptimos de respuestas de las variables estudiadas, a excepción del número de racimos de coco por planta. • el tratamiento con 2,10 kg de n y 3,50 kg de k/planta-año en plantas con cuatro años de edad, fue el que presentó cantidades de nutrientes más próximas a las ideales, para obtener la máxima eficiencia de respuesta de las variables, número de flores femeninas, número de frutos, peso del fruto, volumen de agua del coco y sólidos solubles totales. literatura citada aragão, w.m., j.m. resende, e.m. cruz de o., c. reis dos s., o.j. saggin júnior, j.a. alencar, w.a. moreira, f.r. de paula y j.m.p. lima filho. 2002. fruto do coqueiro para consumo natural. pp. 19-25. en: aragão, w.m. (ed.). coco pós-colheita. cap. 3. embrapa–ctatc, brasília. aragão, w.m., e.m.o. cruz y j.s. hevlécio. 2001. caracterização morfológica do fruto e química da água de coco em cultivares de coqueiro anão (coco nucifera l. var. nana). revista agrotropica 13(1), 56-70. araújo, r. da costa. 2001. produção, qualidade de frutos e teores foliares de nutrientes no maracujazeiro amarelo em resposta à adubação potássica. 2001. 103f. tese (doutorado em fitotecnia). universidade federal de viçosa, viçosa. bezerra, j.w.t. 2002. efeito da freqüência de irrigação no desenvolvimento radicular e produção do coqueiro anão. fortaleza, 2002. 64 p. dissertação (mestrado). universidade federal do ceará. camboim neto, l. de f. 2002. coqueiro anão verde: influencia de diferentes lâminas de irrigação e de porcentagens de área molhada no desenvolvimento, na produção e nos parâmetros físico-quimicos do fruto. viçosa, 2002. 121 p. tese (doutorado). universidade federal do ceará. figura 5. superficie de respuesta del volumen de agua de la palma de coco variedad jiqui, con 3 años de edad, en función de la dosis de n y k. significativo al 1%. = 467,3318-0,0512(n)-0,002(k 2o)+2,3412e-5(n 2)-1,6149e-8(n*k 2o)+6,0596e-6(k 2o 2) figura 6. superficie de respuesta de los sólidos solubles totales (ºbrix) de la palma de coco variedad jiqui, con 3 años de edad, en función de la dosis de n y k. significativo al 1%. = 5,7819+0,0003(n)-5,0711e-5(k 2o)-1,2142e-7(n 2)+6,9605e-8(n*k 2o)-1,8171e-8(k 2o 2) 133 censo agropecuário. 1996. instituto brasileiro de geografia. en: http:// www.ibge.gov.br; consulta: 15 de octubre de.2004. embrapa. 1999. sistema de classificação de solos. centro nacional de pesquisa de solos, rio de janeiro. 412 p. emparn. 2001. característica física do fruto e composição química da água de coco de cultivares anão verde do jiqui, anão amarelo e híbridos pb 121 aos 5, 6, 7, 8 e 9 meses de idade. en: semana internacional da fruticultura, floricultura e agroindústria. fao. 1984. coconut tree of life. plant production and protection, paper 57. fao, roma. 446 p. ferreira neto, m. 2001. desenvolvimento e produção do coqueiro sob diferentes salinidades de água de irrigação. dissertação (mestrado). centro de ciências e tecnologia, universidade federal da paraíba, campina grande. 88 p. ferreira neto, m. 2005. doses de n e k aplicadas via fertirrigação na cultura do coqueiro-anão (cocos nucifera l.) anão. 2005. 119 f. tese (doutorado em agronomia). escola superior de agricultura “luiz de queiroz”, universidade de são paulo, piracicaba. fortaleza. 2001. o cultivo do coqueiro “mini-curso”. 102 p. fremond. y., r. ziller y m.n. lamothe. 1966. el cocotero: técnicas agrícolas y producciones tropicales. editorial blume, barcelona. 236 p. leite, r. a. 1984. uso de matrizes experimentais e de modelos estatísticos no estudo de equilíbrio fósforo-enxofre na cultura da soja em amostras de dois latossolos de minas gerais. tese mestrado. universidade federal de viçosa. 87 p. irho. rapport d’activité. 1989. oléagineux 44(4), 1-22. lins, p.m.p. 2000. reposta do coqueiro (cocos nucifera l.) à aplicação de n, p, k e mg nas condições edafoclimaticas de moju-pa. belém 81p. dissertação (mestrado). faculdade de ciência agrária do pará. malavolta, e., g.c. vitti y s.a. de oliveira. 1997. avaliação do estado nutricional das plantas. potafos, piracicaba. 319 p. manciot, r., m. ollagnier y r. ochs. 1980. nutricion mineral y fertilizacion del cocotero em la mundo. oléagineux 35(1), 13-27. marinho, f.j.l. 2002. germinação, crescimento e desenvolvimento do coqueiro anão verde sob estresse salino. tese (doutorado). centro de ciências e tecnologia, universidade federal de campina grande, campina grande. 196 p. miguel neto, f. 2005. doses de n e k aplicadas via fertirrigação na cultura do coqueiro (cocos nucifera l.) anão. tese (doutorado). escola superior de agricultura luiz de quieroz, piracicaba. 119 p. miranda júnior, j.p. 1948. coqueiro anão. ministério da agricultura, rio de janeiro. 57 p. miranda, f.r., v.h. oliveira y a.a.t. montenegro, 1999. desenvolvimento e precocidade de produção do coqueiro anão (cocos nucifera l.) sob diferentes freqüências de irrigação. agrotrópica 11(2), 71-76. montgomery, d.c. 1991. designs and analysis of experiments. 3rd edition. john wiley, nueva york. 649 p. ollagnier, m. y m. wahyuni. 1984. mineral nutricion and fertilization of tne malayan dwarf x west african tall (pb-121-mawa) hibryd coconut. oléagineux 39, 8–9. silva, r.a.l. da, l.f. cavalcante, j.s. holanda, w.e. pereira, m.f. moura y f. miguel neto. 2006. qualidade de frutos do coqueiro-anão verde fertirrigado com nitrogênio e potássio. revista brasileira de fruticultura 28(2), 310-313. sobral, l.f. 1997. nutrição e adubação do coqueiro. en: ferreira, j.m.s., d.r.n. warwick y l.a. siqueira (eds.). a cultura do coqueiro no brasil. pp. 129-154. 2 ed., ver. ampl. embrapa-spi, brasília y embrapa-cpatc, aracaju. tavares, m. 1998. estudo da composição química da água de coco anão verde em diferentes estágios de maturação. pp. 1262-1265. en: anais congresso brasileiro de ciencia e tecnologia de alimentos, rio de janeiro. sbcta 2. tubelis, a. y f.j.l. nascimento. 1980. meteorologia descritiva. editora nobel, são paulo. 374 p. 2008 matías, aquino y freitas: evaluación de la producción de palma de coco.. received for publication: 3 june, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 ecophysiology plant group, agricultural sciencies faculty, universidad pedagógica y tecnológica de colombia. tunja (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 sustainable agricultural development research group (gipso), agricultural sciencies faculty, universidad pedagógica y tecnológica de colombia. tunja (colombia). 4 agricultural sciences doctoral programme, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota (colombia) and agricultural research group, agricultural sciencies faculty, universidad pedagógica y tecnológica de colombia. tunja (colombia). 5 food engineering faculty, fundación universitaria agraria de colombia. bogota (colombia). 6 corresponding autor: ppcalma@gmail.com agronomía colombiana 29(1), 35-42, 2011 effects of leaf removal and cluster thinning on yield and quality of grapes (vitis vinifera l., riesling × silvaner) in corrales, boyaca (colombia) efecto del deshoje y del raleo de racimos sobre el rendimiento y la calidad de las bayas de vid (vitis vinifera l., riesling × silvaner) en corrales, boyacá (colombia) pedro josé almanza-merchán1,6, gerhard fischer2, pablo antonio serrano-cely3, helber enrique balaguera-lópez4, and jesús antonio galvis5 abstract resumen the vineyards that are located in the colombian cool tropical zone of corrales (boyaca department) offer grapes for the production of quality wines; to improve the crop we must know the adequate balance between the quantity of clusters and the leaf area of the plants. in order to determine the effect of leaf removal and cluster thinning on yield and quality of the clonal selection riesling × silvaner wine grape, it was used a completely randomized bifactorial design of 2x3. the first factor was removal of leaves (without defoliation and 60% defoliation) and the second one was cluster thinning (maintaining 66% or 33% of clusters per plant). plants with 66% clusters and without leaf removal exhibited the highest total soluble solids content and yield of grapes, in fresh mass of clusters and fresh and dry mass of grapes. plants without cluster thinning, but with removal of leaves, produced the lowest ph levels and total titratable acidity in the grapes. the technical maturity index was significantly higher in plants without leaf thinning; but was not affected by removed clusters. thinning clusters is an alternative to improve production and the quality of wine grapes. los viñedos ubicados en la zona tropical fría de corrales (departamento de boyacá) ofrecen frutos para elaborar vinos de calidad; para mejorar el rendimiento se debe conocer el equilibrio adecuado entre la cantidad de racimos con relación al área foliar de la planta. para determinar el efecto de la eliminación parcial de hojas y racimos sobre la producción y calidad de uvas de la selección clonal riesling × silvaner, se empleó un diseño completamente al azar bifactorial de 2x3. el primer factor fue la defoliación (sin deshoje y con deshoje del 60%). el segundo factor fue el raleo de racimos (dejando 66% ó 33% de racimos por planta). con 66% de racimos por planta y sin deshoje se obtuvo la mayor cantidad de sólidos solubles totales, así como el mejor rendimiento de las uvas, en masa fresca de racimos y en masas fresca y seca de frutos. plantas sin raleo de racimos, pero con deshoje, produjeron los menores valores de ph y acidez total titulable de las uvas. el índice de madurez técnico fue significativamente mayor en vides sometidas a defoliación parcial, mientras el raleo de racimos no lo afectó. el raleo de racimos es una alternativa para mejorar la producción y calidad de la uva para vinificación. key works: source/sink ratio, total soluble solids, total titratable acidity, ph, crop productivity. palabras clave: relación fuente/vertedero, sólidos solubles totales, acidez total titulable, ph, productividad agrícola. introduction the vineyards in the cool tropical zone of boyaca provide grapes for the production of quality wines (quijano, 2006). however, the correct balance between the number of clusters and leaves for optimal yield under these tropical altitudinal conditions has not been investigated. muñoz et al. (2002) mention that high yields reduce the quality of grapes. this is due in part to the fact that excess fruits retard sugar accumulation, as compared to plants with a lower fruit load. however, freeman and kliewer (1983) claim that this condition does not affect the quality of fruits and bravdo et al. (1985) stated that there is an optimal amount of fruit that a plant can develop without compromising quality. in addition, plant management determines the spatial arrangement of foliage and clusters modifies the microclimate and has a fundamental impact on the regulation of photosynthetic potential, yield and grape composition (katerji et al., 1994). crop physiology 36 agron. colomb. 29(1) 2011 the quality of the grape is the result of the interaction of the biological (e.g. variety and plant health), the physical (including the soil and its management), the climate (such as temperature, precipitation, wind speed, fog conditions and/or direct and indirect solar radiation), and cultural factors (mainly the density of planting, the type of branch conduction, pruning, fruit load and vegetation management) (disegna et al., 2005; quijano 2006; almanza et al., 2010). a suitable balance between the photosynthetically active foliar surface and production turns out to be an important factor for obtaining quality wines (lavin et al., 2001; salazar and melgarejo, 2005; gonzález-neves and ferrer, 2008). muñoz et al. (2002) report that the common removal of leaves at the level of the clusters in vineyards alters the microclimate in the zone around the fruit and, indeed, the fruit composition. leaf removal directly affects the leaf/fruit relationship, which, depending on the phenological stage in which it is conducted, can produce a different effect on the maturation of the fruits (iacono et al., 1995; petrie et al., 2000). the thinning of clusters affects the source/sink ratio since the crop is limited without diminishing the leaf area. therefore, the plant concentrates its activity on the regulation of production and quality (matus et al., 2006; yuste et al., 1997), affecting the quality of the wine (meliá et al., 1995; parisio et al., 1994). the quantity of clusters per plant affects the size of the clusters and that of the fruit, and therefore, the accumulation of sugar (iacono et al., 1995), as well as other components of the flavor of the fruit (reynolds et al., 1996) and several aspects of the vegetative growth (edson et al., 1995). the effects of fruit load and microclimate have been studied, but only independently (muñoz et al., 2002). changes in the microclimate produced by modifications at the level of fruit load and changes in the leaf/fruit ratio, provoked by some imposed alterations of the foliage to modify the microclimate, make the interpretation of the results difficult. therefore, it is important to carry out investigations involving these two factors. this study aimed to evaluate the effect of removal of leaves and clusters on the physic-chemical composition of grapevine fruits of the clonal selection riesling × silvaner, under the conditions of the municipality of corrales (boyacá, colombia). materials and methods the field phase of the study was performed in the municipality of corrales located at 5°50’15” n and 72°51’05” w, at an altitude of 2,450 m a.s.l. the climate of the zone is characterized by an average annual temperature of 15°c and a bimodal average precipitation of 726.6 mm year–1 with two peaks: april-june and october-november. cloud cover is scarce and solar radiation is high reaching an average of 476 cal cm–2 along 6.5 h d–1 (quijano, 2006). the soils are of light texture, a franco-sandy type. the life zone, in accordance with the classification of holdrige, is low dry mountainous forest (bs-mb). irrigation is by gravity, according to the requirements of the crop. grapevine of the clonal selection of vitis vinifera l., variety riesling × silvaner from alsace, germany was used (quijano, 2001a). the plants were 7 years old, planted at a distance of 1.20 x 0.90 m and trellised by three vertical wires. pruning was done according to the simple training guyot system. the study was conducted in the second semester of 2009. a completely randomized bifactorial design of 2x3 with 4 repetitions per treatment was used, where the first factor was removal of leaves (without defoliation, defoliation of 60%) and the second factor was the thinning of clusters: maintaining 66% by removing one of the three clusters or retaining 33% by removing two of the three clusters). clusters were thinned at the moment of fruit set. thus 24 experiment units were used, four plants each. leaf removal was conducted at the beginning of veraison, at the level of insertion of the clusters, involving the elimination of the first six leaves of every vine shoot, resulting in an average leaf area of 1,108 cm2/shoot (13.293 cm2/plant). fruit weight was determined with an acculab vic 612™ (bradford, ma) scale (precision 0.01 g), with a sample of 20 fruits for every experimental unit, collected on the day of grape harvest, using five berries per cluster (two fruits each at the upper and middle part, and one from the lower part). the dry mass was obtained after submitting the fruits to a stove at 90°c until stabilization of the weight. also, the total fruit production per plant and the average cluster weight was measured. the chemical variables evaluated were total soluble solids (tss, brix grades; using a digital refractometer hi 96801 hanna™, woonsocket, ri), ph (potenciometer orión™, model 420, boston, ma), total titratable acidity (tta; with naoh 0.1 n up to ph 8.2 expressed in tartaric acid [aoac, 1990]), and the technical maturity index (tmi; quotient between tss and tta). for the analysis of the effects of the controlled factors on the evaluated variables a bifactorial variance analysis was 37almanza-merchán, fischer, serrano-cely, balaguera-lópez, and galvis: the effects of leaf removal and cluster thinning on yield and quality of grapes... ab ab a b b b 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 fr ui t p ro du ct io n (k g ha -1 ) ab ab a b b b 0 200 400 600 800 1000 1200 c lu st er fr es h m as s (g ) b b a b b b 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 no leaf removal clusters/plant/100% clusters/plant/66% clusters/plant/33% leaf removal no leaf removal leaf removal no leaf removal leaf removal fr ui t f re sh m as s (g ) treatments b b a b b b 0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 no leaf removal leaf removal no leaf removal leaf removal no leaf removal leaf removal fr ui t d ry m as s (g ) treatments clusters/plant/100% clusters/plant/66% clusters/plant/33% figure 1. effects of leaf removal and cluster thinning, with 33%, 66% or 100% retention of clusters per plant, in riesling × silvaner grapevine on: (a) fruit production per ha; (b) fresh mass per cluster; (c) fresh mass per fruit; (d) dry mass per fruit. mean values followed by distinct letters are significantly different according to tukey’s test (p≤0.05). realized as well as a tukey test of multiple comparisons on the interactions and the average significant effects (p≤0.05) by means of the sas™ program v.8.1e (cary, nc). results and discussion mass production of fruits and clusters the fruit production per plant was affected by the intensity of the removal of clusters and leaves. the treatment with 66% clusters and without defoliation showed a significantly highest (p≤0.01) production (10,530 kg ha–1), fresh mass of clusters (1,138.43 g/plant) and fresh and dry mass of the fruit (2.16 g and 0.3 g, respectively) (fig. 1). maintaining only 33% of the clusters with leaf removal presented low fresh and dry mass of the fruit, which meant a considerable decrease in the cluster fresh mass and in the entire fruit production of the plant (fig. 1). on this matter, mota et al. (2010) found that the thinning of clusters generated a decrease of the cluster weight of ‘merlot’ and ‘cabernet sauvignon‘ vine grapes. on the contrary, reynolds et al. (1994) reported an increase in the cluster weight, whereas nuzzo and matthews (2006) did not find differences. according to casierra-posada et al. (2007), the practice of fruit thinning increases size but also reduces the total fruit production; so, it is necessary to strike a balance between production and the size of the fruit (day et al., 1992). with 66% retention of the fruits per plant a better balance is achieved compared to the other evaluated thinning treatments, since a major response was obtained in production, fresh mass of clusters and fresh and dry mass of the fruit (p≤0.01). the behavior of these variables was fitted to a quadratic model in function of fruits per plant percentage (fig. 2). consistently, the sink/source ratio can influence the yield of a plant, as well as the size and weight of each of the fruits (peluzio et al., 1999). after reducing the number of fruits, assimilates targeted for the removed fruits will be attracted by the adjacent remaining fruits (ho, 1992), increasing weight and size (russell and morris, 1983). nevertheless, in this case, the high sink strength for the photoassimilates can diminish the expansion of the leaves and accelerate ageing, as was found in melon by valantin et al. (1998). although a statistically equal production was obtained with 100% of the clusters as compared to retaining 66 % of a c b d 38 agron. colomb. 29(1) 2011 a a b y = -1,2085 x 2 + 186.29x + 1581.1 r2 = 0,9899 0 2000 4000 6000 8000 10000 fr ui t p ro du ct io n (k g ha -1 ) a a b y = -0.1307 x2+ 20.141x + 170.93 0 200 400 600 800 1000 c lu st er fr es h m as s (g ) b a b y = -0.0004 x2+ 0.0497x + 0.1544 = 0.9809 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0 25 50 75 100 fr ui t f re sh m as s (g ) clusters/plant (%) b a b y = -5e 0.5x2 + 0.0065x + 0.0394 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0 25 50 75 100 fr ui t d ry m as s (g ) clusters/plant (%) r2 = 0.9999 r2 = 0.9905 figure 2. effect of cluster thinning, with 33%, 66% or 100% retention of clusters per plant, in riesling × silvaner grapevine on: a. fruit production per ha; b. fresh mass per cluster; c. fresh mass per fruit; d. dry mass per fruit. mean values followed by distinct letters are significantly different according to tukey’s test (p≤0.05). clusters/plant, this high fruit number can negatively affect plant growth and diminish the nutritional reserves for future crops. in fact, an increase in the number of fruits can increase the fraction of photoassimilates assigned to the fruits at the expense of the growth of the vegetative parts (andriolo and falcão, 2000). partially different results were found by mueller and wamser (2009) in the tomato with an increase in total fruit production according to the number of trusses, but there was a quadratic decrease in the average mass of marketable fruits as the truss number per plant increased. similarly, lavín et al. (2001) observed in ‘chardonnay’ plants an increase in grape production according to the level of fruit load. in the case of 33% clusters, production was negatively affected due to the low number of clusters; nevertheless, the atypical result was the low weight of clusters and fruits, as the weight was expected to be higher due to the decreased competition between sinks. with the leaf removal factor, there was a major response of the variables of production (p≤0.05) without defoliation (tab. 1), which indicates that a reduction of leaf area can decrease the grape yield, as scarpare filho et al. (2010) observed in ‘niagara pink’ plants. on the other hand, bennett et al. (2005) report that a decrease of the leaf area can restrict the accumulation of carbohydrates, which generates negative impacts on flowering and yield. grape quality a high ph was obser ved in the treatment with 33% clusters and without defoliation (p≤0.01). the opposite response was observed with 66% clusters and with 60% table 1. effect of leaf thinning on the production and quality of ‘riesling × silvaner’ (vitis vinifera l.) grapevine. leaf thinning grape production (kg ha-1) cluster fresh weight (g/plant) fresh weight (g/berry) dry weight (g/berry) ph tss (ºbrix) tta (%) tmi (tss/tta) without thinning 7748.02 a 910.50 a 1.64 a 0.23 a 3.77 a 22.47 b 0.62 b 36.16 a thinning (60%) 6450.42 b 758.04 b 1.43 b 0.21 b 3.73 b 22.91 a 0.69 a 33.50 b mean values followed by distinct letters are significantly different according to tukey’s test (p≤0.05). a c y = – 1.2085x2 + 186.29x + 1,581.1 r2 = 0.9899 y = – 0.0004x2 + 0.0497x + 0.1544 r2 = 0.9899 y = – 0.1307x2 + 20.141x + 170.93 r2 = 0.9999 y = – 5e – 05x2 + 0.0065x + 0.0394 r2 = 0.9905 b d 39almanza-merchán, fischer, serrano-cely, balaguera-lópez, and galvis: the effects of leaf removal and cluster thinning on yield and quality of grapes... leaf removal (fig. 3a). it was found that with increasing the cluster number the ph decreased (p≤0.01); this behavior was explained by means of a polynomial of the second grade (fig. 4a). on the other hand, no removal of leaves caused a higher ph value (tab. 1). these results agree with franco-aladren (1996), who found in ‘garnacha’ that cluster thinning during the veraison stage provokes a yield loss and moves forward the date of wine grape harvest, also the ph was high, whereas the acidity was reduced. nevertheless, mota et al. (2010) did not find any significant effect of cluster thinning on the ph. partial defoliation removal favored higher juice acidity (p≤0.01; tab. 1); the opposite was observed in fruits in the treatments with cluster removal (p≤0.01; fig. 4b). thus, the grapevines with 33% clusters and without leaf removal developed the lowest fruit content of att (fig. 3b), which agrees with the results of lavín et al. (2001) who found a high content of tartaric acid in fruits of vines without fruit thinning and with low levels of fruit thinning. the decrease in acidity as a result of leaf thinning was probably related to the consumption of malic acid in fruit cell respiration. valdivia (2001) found that low solar exposure of clusters due to a dense canopy results in lower respiration rates and thus a decreased consumption of organic acids. nevertheless, many studies have found that the removal of leaves caused decreases of tta (mota et al., 2010; keller et al., 2005; bucelli and gianetti, 1996), but other authors did not report significant effects (campostrini et al., 1991). the tss presented statistical differences both for the level of the treatments and the factors. with 66% clusters and without leaf removal the highest tss content was recorded; on the contrary, retaining only 33% of the clusters and without defoliation the accumulation of tss was lower (fig. 3c). this confirms the results of coombe and mccarthy (2000), who indicate that the increase of sugars is due to the transpiration, which in consequence causes rapid dehydration of the fruit (almanza-merchán and balaguera-lópez, 2009). meanwhile, hunter and him roux (1992) found that the concentration of sugar in the ‘cabernet sauvignon’ grape does not change with a reduction in leaf area. a quadratic equation explained the behavior of tss according to the intensity of cluster thinning. maintaining 66% clusters resulted in the highest tss content (fig. 4 c). this result agrees with studies of pszczólkowski et al. (1985), dc bcd ab d a ab 3.55 3.60 3.65 3.70 3.75 3.80 3.85 ph ab a ab ab b ab 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 0.74 tt a ( % ) a a a a b a 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 no leaf removal leaf removal no leaf removal leaf removal no leaf removal leaf removal clusters/plant 100 % clusters/plant 66 % clusters/plant 33 % ts s ( ºb ri x) a a a a a a 30 31 32 33 34 35 36 37 no leaf removal leaf removal no leaf removal leaf removal no leaf removal leaf removal clusters/plant 100 % clusters/plant 66 % clusters/plant 33 % tm i ( ts s /t ta ) figure 3. effects of leaf removal and cluster thinning, with 33%, 66% or 100% retention of clusters per plant, in ‘riesling × silvaner’ fruits on: a. ph; b. total tritatable acids (tta); c. total soluble solids (tss); d. technical maturity index (tmi). mean values followed by distinct letters are significantly different according to tukey’s test (p≤0.05). a c b d 40 agron. colomb. 29(1) 2011 who affirm that the higher exposure of the clusters to solar radiation stimulates the translocation of photoassimilates towards the fruits, as a result of stimulation by the increase in temperature in the fruit and because in the veraison stage there exists a minor competition among the foliage due to the loss of functionality of the xylem (coombe and mccarthy, 2000; rogiers et al., 2006). casierra-posada et al. (2007) confirm that in the peach a higher number of leaves per fruit increased the content of tss in the fruits, due to the higher attraction of photoassimilates exhibited by the remaining fruits after the thinning practice. these fruits showed a lower competition among themselves (ho, 1992), which results in an increase in the sst content, which, possibly, also happened in the studied wine grapes. regarding defoliation, 60% foliar removal slightly, but significantly, affected (p≤0.05) tss content (tab. 1). possibly, due to the fact that the partial leaf removal practice allowed a higher exposure of the fruits to solar radiation which in turn favored the micro-environmental conditions of the clusters and thus improved the quality of the wine grapes, which coincides with the results of muñoz (2002), nevertheless, it increases the risk of sun scorching the grapes. in accordance with gray et al. (2010) and mota et al. (2006), the maturity index represents a balance between sugars and acids, important for the wine quality, since this balance favors the wine flavor. significant differences in the tmi were only found in the leaf removal treatment (fig. 3d, 4d and tab. 1). nevertheless, this practice reduced the tmi because the tta increased with a higher proportion than the tss (tab. 1). nevertheless, the values obtained with any of the treatments guaranteed the production of quality wines (falcão et al., 2008). conclusions as an alternative to improve the quality and production of ‘riesling x silvaner’ berries, retaining 66% of the clusters per plant is recommended, because it generated the highest fruit production per area, mass of clusters and fruits, and total solid soluble content, as well as considerable values of total titratable acids and technical maturity index with a low ph value. while 60% leaf removal the total soluble solids and titratable acidity increased, and the fruit production and fruit and cluster mass decreased. plants with 66% clusters developed higher values for production components and quality characteristics such as b b a 3.70 3.72 3.74 3.76 3.78 3.80 3.82 ph a a a 0.630 0.635 0.640 0.645 0.650 0.655 0.660 0.665 tt a ( % ) ab a b 22.2 22.3 22.4 22.5 22.6 22.7 22.8 22.9 23.0 23.1 23.2 0 25 50 75 100 ts s ( ºb ri x) clusters/plant (%) a a a y = -0.0195x + 36.122 r2= 0.99055 34.0 34.2 34.4 34.6 34.8 35.0 35.2 35.4 35.6 0 25 50 75 100 tm i( ts s /t ta ) clusters/plant (%) figure 4. effect of cluster thinning, with 33%, 66% or 100% retention of clusters per plant, in ‘riesling x silvaner’ fruits on: a. ph; b. total tritatable acids (tta); c. total soluble solids (tss); d. technical maturity index (tmi). mean values followed by distinct letters are significantly different according to tukey’s test (p≤0.05). y = 3e 0.5x2 0.0046x + 3.9271 r2 = 0.9998 y = -8e 06x2 + 0.0017x + 0.5862 r2 = 0.9898 y = 3e 05x2 0.0046x + 3.9271 r2 = 0.9998 a c b d 41almanza-merchán, fischer, serrano-cely, balaguera-lópez, and galvis: the effects of leaf removal and cluster thinning on yield and quality of grapes... soluble solids, titratable acidity and technical maturation index, with a low ph in the grapes. cluster thinning appears to be an alternative to improve the production and quality of grapes for wine making. acknowledgments the authors are grateful to eng. carlos enrique pedraza and to the mayor of corrales, for allowing this study. also, this research was carried out with the support of dirección de investigaciones (din) of the universidad pedagógica y tecnológica de colombia, under the title of “proyecto capital semilla, convocatoria 021 2009, influencia del nivel de carga y deshoje sobre la calidad en bayas de vitis vinifera l. scrxs sgi 646”. cited literature almanza, p.j., m.a. quijano-rico, g. fischer, b. chaves, and h.e. balaguera-lópez. 2010. physicochemical characterization of ‘pinot noir’ grapevine (vitis vinifera l.) fruit during its growth and development under high altitude tropical conditions. agron. colomb. 28(2), 173-180. almanza-merchán, p. and h. balaguera-lópez. 2009. determinación de los estadios fenológicos del fruto de vitis vinifera l. bajo condiciones del altiplano tropical en boyacá. rev. udca actual. divulg. cient. 12(1), 141-150. andriolo, j.l. and l.l. falcão. 2000. efeito da poda de folhas sobre a acumulação de materia seca e sua repartição para os frutos do tomateiro cultivado em ambiente protegido. rev. brasil. agrometeor. 8, 75-83. aoac. 1990. official methods of analysis. 15th ed. association of official analytical chemists, arlington, va. bennett, j., p. jarvis, g.l. creasy, and m.c.t. trought. 2005. influence of defoliation on overwintering carbohydrate reserves, return bloom and yield of mature chardonnay grapevines. amer. j. enol. vitic. 56(4), 386-393. bravdo, b., i. hepner, c. loinger, s. cohen, and h. tabacman. 1985. effect of irrigation and crop level on growth, yield and wine quality of cabernet sauvignon. amer. j. enol. vitic. 36(2), 132-139. bucelli, p. and f. giannetti. 1996. incidenza del diradamento dei grappoli sulla composizione dell’uva e sulla qualità del vino. riv. vitic. enol. 2, 59-67. campostrini, f., m. bertamini, l. de micheli, and f. iacono. 1991. esperienze pluriennali di diradamento dei grappoli sui vitigni. vignevini 10, 29-35. casierra-posada, f., j. rodríguez, and j. cárdenas. 2007. la relación hoja:fruto afecta la producción, el crecimiento y la calidad del fruto en duraznero (prunus persica l. batsch, cv. ‘rubidoux’). rev. fac. nal. agr. medellín 60(1), 3657-3669. coombe, b. and m. mccarthy. 2000. dynamics of grape berry growth and physiology of ripening. aust. j. grape wine res. 6, 131-135. day, k.r., r.s. johnson, t.m. dejong, and c.h. crisosto.1992. comparison of high density training systems and summer pruning techniques and timing. in: research reports for california peaches and nectarines. california tree fruit agreement. annual research report. sacramento, ca. disegna, e., a. coniberti, and e. dellacassa. 2005. medición de área foliar de la vid: una herramienta para producir vinos de calidad. hortifruticultura revista inia 4, 18-20. edson, c., g. howell, and j. flore. 1995. influence of crop load on photosynthesis and dry matter partitioning of sey val grapevines. ii. seasonal changes in single leaf and whole vine photosynthesis. amer. j. enol. vitic. 46 (4), 469-477. falcão, l.d., e.s. chaves, v.m. burin, a.p. falcão, e.f. gris, v. bonin, and m.t. bordignon-luiz. 2008. maturity cabernet sauvignon berries from grapevines grown with two different training systems in a new grape growing region in brazil. cien. inv. agr. 35, 321-332. freeman, b. and w. kliewer. 1983. effect of irrigation, crop level and potassium fertilization on carignane vines. ii. grape and wine quality. amer. j. enol. vitic. 34(3), 197-207. franco-aladren, e. 1996. aclareo de racimos en garnacha tinta de la producción. efecto sobre la fecha de vendimia y calidad del vino. vitic. enol. 46, 25-30. gonzález-neves, g. and m. ferrer. 2008. efectos del sistema de conducción y del raleo de racimos en la composición de uvas merlot. agrociencia 22(2), 10-18. gris, e.f., v.m. burin, e. brighenti, h. vieira, and m.t. bordignonluiz. 2010. phenology and ripening of vitis vinifera l. grape varieties in são joaquim, southern brazil: a new south american wine growing region. cien. inv. agr. 37(2), 61-75. ho, l.c. 1992. fruit growth and sink strength. pp. 101-124. in: marshall, c. and j. grace (eds.). fruit and seed production: aspects of development, environmental physiology and ecology. society for experimental biology seminar series, cambridge university press, cambridge, uk. hunter, j. and d. le roux. 1992. the effect of partial defoliation on development and distribution of roots vitis vinifera l. cv. cabernet sauvignon grafted on to rootstock 99 rischter. amer. j. enol. vitic. 43, 71-78. iacono, f., m. bertamini, a. scienza, and b. coombe. 1995. differential effects of canopy manipulation and shading of vitis vinifera l. cv. cabernet sauvignon. leaf gas exchange, photosynthetic electron transport rate and sugar accumulation in berries. vitis 34(4), 201-206. katerji, n., f. daudet, a. carbonneau, and n. ollat. 1994. etude à l’échelle de la plante entière du fonctionnement hydrique et photosynthétique de la vigne: comparación des systèmes de conduite traditionnel et en lyre. vitis 33, 197-203. keller, m., l.j. mills, r.l. wample, and s.e. spayd. 2005. cluster thinning effects on three deficit-irrigated vitis vinifera cultivars. amer. j. enol. vitic. 56, 91-102. kliewer, w.m. and n.k. dokoozlian. 2005. leaf area/crop weight ratios of grapevines: influence on fruit composition and wine quality. amer. j. enol. vitic. 56, 170-181. lavin, a., a. gutierrez, and m. rojas. 2001. niveles de carga en viñedos jóvenes de cv. chardonnay y sus efectos sobre producción y calidad del vino. agric. téc. 61(1), 26-34. 42 agron. colomb. 29(1) 2011 matus, m., j. rodríguez, and m. ocvirk. 2006. raleo de racimos en vitis vinifera cv. malbec. efecto sobre los componentes del rendimiento y la composición polifenólica de las bayas. revista de la facultad de ciencias agrarias (universidad del cuyo) 38(1), 105-112. meliá, v., a. sparacio, d. di bernardi, f. capraro, b. fina, s. sparla, and m. di giovanni. 1995. prime osservazioni sul comportamento vitico-enologico dell´inzolia sottoposta a diradamento. vignevini 4, 12-20. mota, r.v., c.r. souza, c.p. carvalho, g.f. freitas, t. misuzu, e. purgatto, f.m. lajolo, and m.a. regina. 2010. biochemical and agronomical responses of grapevines to alteration of source-sink ratio by cluster thinning and shoot trimming. bragantia 69(1), 17-25. mota, rv., m.a. regina, d.a. amorim, and a.c. fávero. 2006. fatores que afetam a maturação e a qualidade da uva para vinificação. inf. agrop. 27,56-64. mueller, s. and a.f. wamser. 2009. combinação da altura de desponte e do espaçamento entre plantas de tomate. hort. brasil. 27, 064-069. muñoz, r., j. pérez, p. pszczolkowski, and e. bordeu. 2002. influencia del nivel de carga y microclima sobre la composicion y calidad de bayas, mosto y vino de cabernet-sauvignon. ciencia invest. agraria 29(2), 115-125. nuzzo, v. and m.a. matthews. 2006. response of fruit growth and ripening to crop level in dry-farmed cabernet sauvignon on four rootstocks. amer. j. enol. vitic. 57, 314-324. parisio, r., a. bobio, a. morando, and g. gay. 1994. intervente per limitare la productivita in vista del miglioramento cualitativo delle uve moscato. quad. sc. di in vitic. enol. univ. di torino, 223-224. peluzio, j.m., v.w.d. casali, n.f. lopes, g.v. miranda, and g.r. santos. 1999. comportamento da fonte e do dreno em tomateiro após a poda apical acima do quarto cacho. ciência agrotécnica 23, 510-514. petrie, p., m. trought, and g. howell. 2000. fruit composition and ripening of pinot noir (vitis vinifera l.) in relation to leaf area. aus. j. grape wine res. 6(46), 46-51. pszczólkowski, p., a. morales, and s. cava, 1985. composición química y calidad de mostos y vinos obtenidos de racimos diferentemente asoleados. ciencia e investigación agraria 12(3), 181-187. quijano, m. 2006. investigación e innovación. promoción y defensa del “terroir” regional. cultura científica 4, 35-41. quijano, m. 2001. los vinos del valle del sol. cultura científica 1, 5-11. reynolds, a., s. yerle, b. watson, s. price, and d. wardle, 1996. fruit environment and crop level effects on pinot noir. iii. composition and descriptive analysis of oregon and british columbia wines. amer. j. enol. vitic. 47(3), 329-339. reynolds, a.g., s.f. price, d.a. wardle, and b.t. watson. 1994. fruit environment and crop level effects on pinot noir. i. vine performance and fruit composition in british columbia. amer. j. enol. vitic. 45, 452-459. rogiers, s., d. greer, j. hatfield, a. beverley, and m. keller. 2006. solute transport into shiraz berries during development and late-ripening shrinkage. amer. j. enol. vitic. 57, 73-80. russell, c.r. and d.a. morris. 1983. patters of assimilates distribution and sourcesink relationships in the young reproductive tomato plants. ann. bot. 52, 357-363. salazar, d. and p. melgarejo. 2005. viticultura, técnicas de cultivo de la vid, calidad de la uva y atributos de los vinos. ed. mundiprensa, madrid. scarpare filho, j.a., a.l. moraes, a. rodrigues, and f.v. scarpare. 2010. rendimento de uva ‘niagara rosada’ submetida à redução de área foliar. rev. bras. frutic. 32(3), 778-785. valantin, m., c. gary, b.e. vaissiere, m. tchamitchian, and b. bruneli. 1998. changing sink demand affects the area but not the specific activity of assimilates sources in cantaloupe. ann. bot. 82, 711-719. valdivia, j. 2001. efecto del vigor y del grado de madurez de las bayas sobre la fracción polifenólica de las semillas del cv. cabernet sauvignon en el valle del maipo. escuela de agronomía, facultad de ciencias agronómicas, mención enología y vitivinicultura, universidad de chile, la pintana, santiago. yuste, j., a. rubio, p. baeza, and j. lissarrague. 1997. aclareo de racimos y régimen hídrico: efectos en la producción, el desarrollo vegetativo y la calidad del mosto de la var. tempranillo conducida en vaso. viticult. enol. 51, 28-35. abstractresumen con el fin de mejorar la calidad del fruto de la variedad de naranja sweety orange injertada sobre el patrón enanizante ‘flying dragon’, se realizó un experimento en el que se probaron técnicas de anillado de ramas, defoliación parcial, raleo de frutos, fertilización foliar, aplicaciones de sacarosa al follaje y poda de ramas no productivas. el trabajo se realizó en un huerto comercial en el norte del departamento del valle del cauca (colombia), en plantas de 9 años de edad. al comparar los resultados con el experimento control se observa que: i) el anillado de ramas productivas influyó significativamente en la producción total de fruta por planta e incrementó el número de frutos retenidos en el árbol en un 38%; ii) la aplicación de sacarosa mejoró la calidad interna del fruto al incrementar el contenido de sólidos solubles totales en un 10% y disminuir la acidez en un 36%. ni la selección de fruta ni la fertilización foliar mostraron diferencias significativas con el tratamiento control. se concluye que la combinación de anillado y aplicaciones externas de sacarosa pueden ser técnicas útiles para mejorar la calidad del naranjo en la zona cafetera colombiana. seeking to improve the fruit quality of sweet orange grafted on the dwarf rootstock ‘flying dragon’, the present research study tested a series of techniques, namely branch ringing, partial defoliation, fruit thinning, foliar fertilization, sucrose application to the foliage and pruning of non-productive branches. the work was carried out on 9 year old trees in a commercial orchard in the north of the department of valle del cauca (colombia). in comparing the treatment results to the control, it was observed that: i) productive branch ringing significantly influenced total fruit production per plant and increased fruit retention on the tree by 38%; ii) sucrose application improved fruit internal quality through increasing total soluble solid content by 10% and reducing acidity by 36%. neither fruit thinning nor foliar fertilization showed any significant differences with the control. it can be concluded that the combination of branch ringing and external application of sucrose can be useful for improving orange fruit quality in the colombian coffee zone. key words: citrus, fruit crops, branch ringing, sucrose.palabras clave: cítricos, frutales, anillado de rama, sacarosa. fecha de recepción: 4 de enero de 2010. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010 1 facultad de ingeniería agronómica, universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca), bogotá (colombia). 2 autor de correspondencia. mcabezas@udca.edu.co agronomía colombiana 28(1), 55-62, 2010 para mejorar el tamaño y la calidad de la fruta, se realizan prácticas culturales que afectan las relaciones entre la fotosíntesis foliar, la distribución de azúcares entre la planta y la carga apropiada de fruta (marcelis, 1996). para lograr este objetivo, se necesita probar ciertas técnicas de manejo como raleo de fruta, anillado de ramas, aplicación exógena de sacarosa y buscar un índice de área foliar adecuado (vu et al., 2002). dichos aspectos están contemplados en los conceptos de asignación y distribución de los fotoasimilados en las plantas. se entiende por asignación el conjunto de pasos llevados a cabo para regular el carbono fijado y así abastecer las diferentes vías metabólicas de la planta (lenz, 2000; centécnicas hortícolas para optimizar el tamaño y la calidad del fruto del naranjo (citrus sinensis l.) horticultural techniques for improving orange fruit (citrus sinensis l.) size and quality marco cabezas-gutiérrez1, 2 y carlos andrés rodríguez e.1 introducción la producción de fruta en los naranjos está determinada por factores genéticos, climáticos y agronómicos, los cuales, en conjunto e interacción, dan como resultado cosechas con alta variabilidad en cantidad y calidad (abdi y modjeh, 1992; iglesias et al., 2007). la asignación y distribución de asimilados que desde las hojas y tallos hacia los órganos demanda, es tal vez el aspecto de mayor sensibilidad a la hora de definir la cantidad de frutos por árbol para lograr tamaños aceptables en el mercado (goldschmidt, 1998). la variedad de naranja sweety orange, forma parte de un grupo de materiales sembrados en los departamentos de quindío y valle del cauca, con aceptación como fruta para industria, pero con problemas de tamaño, lo cual es una seria limitante para el mercado de fruta fresca. 56 agron. colomb. 28(1) 2010 tritto, 2005). la distribución hace referencia a la partición de los fotoasimilados de forma diferencial en los distintos órganos de las plantas (flore y layne, 1999; takashima et al., 2004). para determinar los principales aspectos que definen la forma como se asigna y distribuye el carbono en plantas leñosas, se han realizado estudios, principalmente en frutales de hoja caduca y en menor escala en frutales de hoja perenne (dejong y grossman, 1994; moriondo et al., 2000). en algunos pocos casos, las especies forestales han sido objeto también de esta experimentación (lacointe et al., 2002; takashima et al., 2004). bustan et al. (1996) realizaron un trabajo en citrus paradisi y c. reticulata en los que demostraron las ventajas del anillado y la selección de frutos en el peso final de los frutos y la acumulación de carbohidratos en la planta. el experimento de lenz (2000) en cítricos hace un aporte adicional puesto que, además de evaluar la movilidad de fotoasimilados, analizó la forma como los nutrimentos son distribuidos en diferentes balances fuente–demanda. en kiwi, famiani et al. (1997) encontraron que el anillado incrementó el peso fresco y seco de los frutos, y que con una relación hoja fruto de 4 a 1 se logró aumentar el peso seco del fruto en 50%. el balance de las demandas en cítricos (lenz, 2000; iglesias et al., 2002) y en guanábana (soriano, 1995) es medido por el contenido de carbohidratos en la hoja. el efecto de la demanda en la fotosíntesis puede operar como un mecanismo de retroalimentación–alimentación, controlado por medio de los niveles de carbohidratos en las hojas (ruiz y guardiola, 1994; matsuura et al., 2001). la acumulación de azúcares en la hoja puede inducir a estrés osmótico y al consecuente cierre estomático. también pueden existir genes que son represivos de azúcares (zhenming et al., 2008). iglesias et al. (2002) realizaron un ensayo en mandarinos mediante una aplicación suplementaria de sacarosa, anillado de ramas, selección de frutos y de hojas, para medir la fotosíntesis, la concentración de carbohidratos y pigmentos. se encontró que los cítricos, al ser sistemas de plantas perennifolias, las cuales siempre mantienen una producción de hojas en diferentes estados fenológicos, tienen tasas fotosintéticas entre 4 y 8 µmol co2 m2 s-1, siendo superior en hojas jóvenes, de mediana edad y maduras que en hojas senescentes. el anillado es una técnica de uso generalizado en frutales leñosos (mesejo et al., 2007). al realizarlo sobre plantas de naranja, incrementó en 12% el contenido de almidón en la hoja, pero no así el contenido de azúcares solubles. el aclareo de frutos aumentó el contenido de almidón en 16%, el 22% de glucosa y el 57% de sacarosa en frutos. la defoliación del 66% de la planta hizo descender entre 40 y 50% el contenido de carbohidratos en la misma, luego de la cosecha de frutos. el anillado y el raleo de frutos redujeron la tasa fotosintética entre 14 y 26%, mientras que la aplicación de sacarosa lo hizo en un 56% (iglesias et al., 2003). con base en la hipótesis de que existen factores que determinan las relaciones fuente–demanda de fotoasimilados y que afectan el tamaño y la calidad de la fruta de naranja variedad sweety orange, sobre patrón ‘flying dragon’, se planteó como objetivo comparar diferentes técnicas de compensación metabólica en pro de obtener fruta de mayor tamaño y mejor calidad interna. materiales y métodos el trabajo se llevó a cabo en la finca elvira, perteneciente a la empresa malta s.a., localizada en la vereda montegrande del municipio de caicedonia, valle del cauca, a una altitud promedio de 1.090 msnm. el tiempo de realización fue entre julio de 2008 y marzo de 2009. condiciones ambientales del sitio experimental: humedad relativa del 85%; precipitación media de 2.200 mm año-1, en distribución bimodal; radiación solar media de 356 w m-2; temperatura mínima de 18°c y máxima de 27°c. se escogió un lote que mostraba una alta homogeneidad en el material sembrado, dosel uniforme y estado fitosanitario ideal. el material vegetal correspondió a plantas de naranja (citrus sinencis l.) variedad sweety orange sobre patrón ‘flaying dragon’. las plantas estaban en el periodo de plena producción, con una edad de nueve años. se realizó una fertilización edáfica a base de compost (3 kg/árbol), fertilizante compuesto 10-30-10 (1,5 kg/árbol) y sulfato de cinc (100 g/árbol), todo apoyado en el análisis de suelos. el estudio se hizo bajo la estructura de un diseño de bloques completos al azar, con diez tratamientos y cuatro repeticiones, en donde la unidad experimental estuvo compuesta por tres árboles de la misma conformación de copa. el factor de bloque fue la pendiente. cuatro repeticiones (bloques) se usaron, para obtener un total de 40 unidades experimentales y 120 árboles ubicados en 1.920 m2 de área experimental. la distancia de plantación fue de 4 x 4 m en sistema cuadrado, con un total de 625 árboles por hectárea. antes de aplicar los tratamientos, se procedió a eliminar todos los frutos mayores a un centímetro de diámetro ecuatorial, presentes en los árboles. el ensayo se inició tres semanas después de la antesis, a la espera de que ocurriese el periodo de desprendimiento o 572010 cabezas-gutiérrez y rodríguez e.: técnicas hortícolas para optimizar el tamaño y la calidad del fruto del naranjo... derrame fisiológico normal, para permitir la estabilización del cuajado final de la fruta (mesejo et al., 2007). tratamientos raleo del 75% de frutos (r75): para tal fin, se realizó raleo manual de los frutos cuando estos tenían 0,5 cm de diámetro, justo después del periodo de caída normal, dejando solo el 25% de los frutos cuajados originalmente. raleo del 50% de frutos (r50): se siguió la misma metodología del tratamiento 1, pero se dejó solamente el 50% de los frutos cuajados. raleo del 25% de frutos (r25): se siguió la misma metodología de los tratamientos 1 y 2, pero se dejó el 75% de los frutos cuajados. anillado de ramas (a): se seleccionaron las ramas principales del árbol y se les realizó un anillado a 10 cm de la inserción con el eje central, siguiendo la metodología propuesta por verreynne et al. (2001). el anillo consiste en el desprendimiento cuidadoso de la corteza, evitando daños en las células xilemáticas. en forma circular se retiró la corteza con un ancho de 5 mm. anillado y aplicación de sacarosa (a10s): a un grupo de plantas, anilladas como las del tratamiento 4, se les asperjó foliarmente una solución de sacarosa, azúcar refinada del 99%, al 10% de concentración. se aplicaron 800 ml de la mezcla por árbol, en frecuencia semanal, durante el desarrollo del experimento. aplicación de sacarosa sin anillado (s): la misma concentración y frecuencia en plantas sin anillar. defoliación parcial de plantas y aplicación de sacarosa (df50s): se quitó manualmente el 50% de las hojas de ramas productivas que tuvieran frutos de 0,5 cm de diámetro. posteriormente se aplicó sacarosa al follaje remanente, con la misma dosis y frecuencia de los anteriores tratamientos. poda (p): la poda se hizo a ramas improductivas, con segueta, teniendo en cuenta el sellamiento de los cortes para evitar cualquier problema fungoso. fertilización foliar (ff) el fertilizante foliar utilizado fue una mezcla de fosfato monopotásico y fosfato de amonio, cuya composición fue: nitrógeno total 9,4%; p2o5 61%, k2o 23%. se efectuaron cinco aplicaciones durante el tiempo de realización del ensayo. control (c): control o tratamiento testigo: no se realizó ninguna modificación ni aplicación. se tomaron datos de producción de fruta, tamaño promedio de fruto, número de frutas por parcela y características de calidad. tres pases de cosecha fueron tenidos en cuenta para estimar estos valores. el tamaño final del fruto, expresado en términos de diámetro ecuatorial del mismo, se obtuvo de promediar las mediciones en ocho frutos por cada parcela y por cada pase de cosecha. se utilizó un calibrador industrial (solingen, berlín, alemania). los mismos frutos fueron pesados en una balanza (ohauss, pine brook, nj), una vez tomado el dato del calibre. el rendimiento estimado se obtuvo mediante el conteo de los frutos cosechados por parcela y multiplicando el dato por el valor promedio de los 24 frutos pesados, en los tres pases de cosecha. en la cosecha, a los frutos marcados se les tomaron medidas de grados brix (sst), mediante un refractómetro; la acidez total titulable (att) se midió por el método de titulación. igualmente, se procedió a obtener el porcentaje de jugo de los frutos mediante la separación de fibra, cáscara, flavedo, semillas, y también se valoró su ph. se escogieron ocho frutos de cada árbol marcados al inicio de la asignación de los tratamientos. este experimento tuvo una duración de ocho meses. análisis estadístico los datos obtenidos se sometieron a un análisis de varianza clásico mediante un programa sas® versión 9 en el departamento de asesoría estadística de la universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca). se usó una prueba de comparación de duncan (p≤0,05), cuando existía significancia en los promedios de los tratamientos evaluados. resultados y discusión peso individual de fruto no se presentaron diferencias significativas entre los tratamientos, pero si se observa la fig. 1 se puede evidenciar el efecto que existe entre algunas de las estrategias probadas respecto al tratamiento control. el raleo de frutos en promedio incrementó un 10% el peso individual, las aplicaciones foliares de sacarosa se aumentaron en un 7%, y el anillado en un 6%, respecto al tratamiento control. si se tiene en cuenta que el peso promedio de los frutos es uno de los componentes de rendimiento de los frutales, entonces se constituirá como elemento de alta sensibilidad a la hora de escoger uno de los tratamientos de manejo evaluados. aun cuando el peso promedio de frutos está más influido genéticamente que el número de frutos por planta (bouffin 58 agron. colomb. 28(1) 2010 et al., 2000), diversos tratamientos de aplicación externa de nutrientes, manejo de poda y aclareo de frutos han incrementado notoriamente el peso de los hespéridos en diversas especies de cítricos (mehouachi et al., 1995; agustí et al. 1998; iglesias et al., 2002). cuando las plantas no alcanzan a retener la cantidad adecuada de frutos, ya sea por aspectos climáticos, nutricionales o bióticos, el efecto del rayado de ramas o el anillado puede convertirse en una alternativa positiva en cuanto al llenado, aspecto que se evidencia en los resultados encontrados en este experimento. figura 1. peso individual de fruto de naranja ‘sweety orange’ sobre patrón enanizante por efecto de los tratamientos de regulación en la relación fuente–demanda de fotoasimilados. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de duncan (p≤0,05). r75, raleo del 75% de frutos; r50, raleo del 50% de frutos; r25, raleo del 25% de frutos; a, anillado de ramas; a10s, anillado y aplicación de sacarosa; s, aplicación de sacarosa sin anillado; df50s, defoliación parcial de plantas y aplicación de sacarosa; p, poda; ff, fertilización foliar; c, control. al efectuar un raleo manual de frutos se disminuye la competencia entre demandas, y los que quedan en el árbol tendrán más oportunidad de incrementar el tamaño; con esto se promueve una mayor concentración de asimilados disponibles para el llenado y, por consiguiente, se obtiene mayor peso por fruto, aspecto que concuerda con lo encontrado por cabezas y novoa (2000) en plantas de lulo. en los tratamientos de raleo, es preciso tener en cuenta que aunque se pierde rendimiento (kilogramos de fruta), la ganancia en el peso final del fruto es fundamental para compensar el tamaño adecuado para la comercialización. número de frutos por planta esta variable mostró mayor sensibilidad que el peso individual de frutos, y se constituye en el factor de mayor influencia en el rendimiento final. respecto al raleo de frutos, la tendencia muestra una lógica en cuanto al número de frutos cosechados (fig. 2). la selección del 25% de frutos justo después de la caída normal hace que se repartan mejor los fotoasimilados, que exista un balance adecuado de hormonas, especialmente giberelinas y que, por tanto, se disminuya una segunda caída de frutos en la planta (zhenming et al., 2008). figura 2. número de frutos de naranja ‘sweety orange’ sobre patrón enanizante por efecto de los tratamientos de regulación en la relación fuente–demanda de fotoasimilados. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de duncan (p≤0,05).ver abreviaturas de los tratamientos en la fig. 1. el anillado de las ramas productivas mostró diferencia significativa con la mayoría de tratamientos, menos con las plantas podadas y con la combinación de anillado y sacarosa. el anillado simple incrementó el número de frutos cosechados en 38%, mientras que la combinación de anillado y aplicación de sacarosa logró aumentar un 20% la retención de fruta. esto indica que el anillado puede convertirse en una medida favorable para elevar el número de frutos retenidos por el árbol, aspecto demostrado por agustí et al. (1998) y verreyne et al. (2001). el anillado es una práctica hortícola que históricamente ha afectado tanto la calidad como el tamaño de los frutos en varias especies como el aguacate (martínez et al., 2003), naranjas (iglesias et al., 2003) y mandarinas (verreyne et al., 2001). estos autores afirman que la práctica es beneficiosa, siempre y cuando se ejecute después del cuajado del fruto, sin afectar el xilema de las ramas y directamente sobre la rama portadora de la cosecha, aspecto comprobado en la presente investigación. en las plantas podadas se logró obtener un 23% más de frutos que en el control. esto evidencia que la práctica mejora la arquitectura de la planta y se permite una buena disposición de las ramas, lo que conlleva a mejorar el uso eficiente de la radiación solar en todas las partes del dosel. este concepto es compartido por vanden heuvel et al. (2004) y veneklaas y den ouden (2005), con trabajos en vitis sp. y arlet sp., respectivamente. 160 170 180 190 200 210 220 230 r75 r50 r25 a a10s s df50s p ff c a a a a a a a a a a p es o in di vi du al d el fr ut o (g ) manejos 0 20 40 60 80 100 120 r75 r50 r25 a a10s s df50s p ff c c bc ab a ab ab bc ab bc ab fr ut os p or á rb ol manejos 592010 cabezas-gutiérrez y rodríguez e.: técnicas hortícolas para optimizar el tamaño y la calidad del fruto del naranjo... rendimiento promedio por planta los resultados (fig. 3) resaltan el efecto positivo del anillado, con un 45% más de producción que el control, anillado más aplicación de sacarosa con 29% y la poda de ramas sobre la producción con el 20% más de fruta (fig. 3). la mejor disposición de ramas en los árboles probablemente proporciona una buena interceptación de radiación fotosintéticamente activa, aspecto que induce mayor eficiencia en la transformación de la energía por parte de las frondas fotosintéticas, y de hecho se tendrá una mayor oferta de carbohidratos para ser distribuidos en los órganos reproductivos. como el anillado de ramas incrementó la retención de frutos, también afectó positivamente la cantidad total de fruta cosechada, aspecto que coincide con los trabajos de agustí et al. (1998), bouffin et al. (2000), verreyne et al. (2001) y martínez et al. (2003). en las condiciones de este experimento, la variabilidad observada en el rendimiento de las plantas de naranja estuvo afectada por las distintas técnicas usadas. el r² de 0,72 demuestra que la respuesta del rendimiento por planta se explica en alto grado por la aplicación de los tratamientos, con una variabilidad baja entre las unidades experimentales (cv = 4,67). al realizar la prueba de comparación de medias, se encontró que las plantas que incluían anillado de ramas, poda y raleo de frutos no presentaron diferencias significativas entre ellas, alcanzando los mayores valores numéricos en producción de fruta por parcela. es importante resaltar que el anillado de ramas productivas se constituye en una buena alternativa de manejo, debido a que se retiene mayor cantidad de fruto en comparación con el testigo. figura 3. rendimiento total de frutos por planta en naranja ‘sweety orange’ por efecto de técnicas de regulación en la relación fuente–demanda de fotoasimilados. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de duncan (p≤0,05). ver abreviaturas de los tratamientos en la fig. 1. calibre promedio del fruto el calibre promedio, expresado como la medida del diámetro ecuatorial del fruto, confirma el estudio de relación fuente–demanda de asimilados (fig. 4). el tamaño del fruto hace parte del tamaño final de las demandas, por lo cual será responsable de la actividad de la fuente y de la eficiencia del transporte (parra, 2003). el r² menor a 0,50, demuestra que las diferencias entre las medias no son congruentes con la respuesta a tratamientos; tampoco se evidenciaron diferencias significativas para esta variable. es posible que el diámetro ecuatorial del fruto corresponda más a un rango eminentemente genético o carácter no plástico (nogueira y franco, 1992; lenz, 2000), y que la aplicación de los tratamientos aquí evaluados no afecte la respuesta de la variable en estudio. figura 4. calibre de frutos de naranja sweety orange sobre patrón enanizante por efecto de los tratamientos de regulación en la relación fuente–demanda de fotoasimilados. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de duncan (p≤0,05). ver abreviaturas de los tratamientos en la fig. 1. al mantener mayor cantidad de frutos en el árbol de naranja, se disminuye el calibre del fruto, mientras que el raleo de la mitad de frutos y la poda de ramas, que contribuye con la regulación del número de frutos por árbol, incrementan el diámetro ecuatorial y, por tanto, el calibre de la fruta. aparentemente la fertilización no tuvo un efecto positivo en el calibre de frutos, como tampoco lo hizo en las variables de rendimiento discutidas anteriormente. rendimiento de jugo en esta variable no se observan diferencias estadísticas, pero sí se puede destacar una ligera tendencia en los valores de los distintos tratamientos respecto al control (tab. 1). la literatura reporta que las variaciones en el contenido de jugo de una misma variedad se pueden deber más a condiciones ambientales y, en menor grado, a tratamientos de relación fuente–demanda (sans et al., 1987; ribeiro y machado-braz, 2007). se debe recordar que el contenido de jugo está en función de la disponibilidad de agua en el suelo para la planta, del material genético y de la fertilización con calcio y 0 20 40 60 80 100 120 r75 r50 r25 a a10s s df50s p ff c manejos c bc ab a ab ab bc ab bc ab r en di m ie nt o po r ár bo l (k g) 7 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 r75 r50 r25 a a10s s df50s p ff c manejos a a a a a a a a a a c al ib re d e fr ut o (c m ) 60 agron. colomb. 28(1) 2010 potasio (zhenming et al., 2008), condiciones que fueron homogéneas en este ensayo. aunque no se presentaron diferencias estadísticamente significativas, el porcentaje de jugo en los tratamientos a los cuales se les realizó selección de fruto tiende a ser superior al testigo y a las plantas que se defoliaron parcialmente. la razón puede deberse a que al disminuir el número de demandas, existe una compensación dirigida hacia el mayor aporte de sustancias traslocadas en el floema, especialmente azúcares y potasio, lo cual aumenta la tasa de llenado de jugos en las células de los frutos (abdi y mojdeh, 1992; morinaga et al., 2002). al defoliar parcialmente la planta y aplicar sacarosa foliar, no se logró el efecto compensatorio mencionado por iglesias et al. (2007); es decir, la defoliación reduce la tasa fotosintética total de la planta, y por tanto afecta la oferta de carbohidratos, especialmente sacarosa, la cual, al ser aplicada exógenamente, puede reconstituir las cantidades originales para el llenado de fruto. en tierras bajas tropicales la mayoría de los sst se acumulan rápidamente en la fruta y lentamente en las de condiciones frescas de la costa (ribeiro y machado-braz, 2007). de acuerdo con lo expresado por iglesias et al. (2007), los niveles máximos de sst se logran en los trópicos medios, ajustándose la premisa a la ubicación de este ensayo. es posible que la velocidad de acumulación de los sst esté relacionada con la temperatura, siendo más rápida en condiciones tropicales, donde se presentan variaciones menores entre el mes más frío y el mes más cálido (mehouachi et al., 1995; pozo, 2001). grados brix no se presentaron diferencias significativas para esta variable. se obtuvieron valores en un rango entre 10,6 y 11,7. la variedad sweety orange se caracteriza por presentar los valores más altos en cuanto a grados brix, comparándola con las demás variedades. la industria acepta valores superiores a 9, y por tal razón los resultados arrojados en este ensayo muestran datos muy aceptables para las exigencias del mercado. los valores de sst para la naranja 'sweety orange', en esta zona del país, quindío y norte del valle, oscilan entre 10 y 11°brix. en la tab. 1, el valor mínimo de grados brix corresponde a los frutos del tratamiento control; por tal razón, se puede establecer que esta variable es muy susceptible a cualquier cambio en las características normales del árbol. los valores más altos se presentaron en los tratamientos con aplicaciones exógenas de sacarosa. la aplicación de sacarosa puede compensar la fotosíntesis en casos de estrés; este concepto, propuesto por iglesias et al. (2002), explica cómo las aspersiones del disacárido disminuyen la tasa fotosintética foliar. es posible que al colocar sacarosa directamente en los espacios libres de difusión de la hoja, sea rápidamente incorporada al simplasto, y por tal motivo sea fácilmente traslocable a los órganos demanda. esto facilitará a la planta la conducción de los asimilados, disminuirá la carboxilación y hará que el vegetal se desgaste menos en respiración de mantenimiento y baje la apertura estomática. al reducir la apertura estomática, también se disminuirá la tasa de transpiración y hará que la planta incremente el uso eficiente del agua (bustan et al., 1996; zhenming et al., 2008). tanto las aplicaciones tabla 1. efecto de diferentes tratamientos sobre las características de calidad interna de frutos de naranja variedad sweety orange. promedio de 24 frutos. tratamiento sst acidez % jugo ph ratio r75 11,38 ab 0,61 abc 43,50 a 4,16 a 18,6 ab r50 11,45 a 0,70 ab 42,65 a 4,16 a 16,35 bc r25 11,42 ab 0,65 abc 43,50 a 4,25 a 18,42 ab a 11,20 ab 0,60 abc 42,78 a 4,26 a 18,67 ab a10s 11,70 a 0,60 abc 42,20 a 4,23 a 19,50 ab s 11,61 a 0,55 c 43,78 a 4,21 a 21,10 a df50s 10,89 b 0,62 abc 39,73 a 4,16 a 17,60 bc p 11,35 ab 0,59 abc 42,35 a 4,10 a 19,23 abc ff 11,07 ab 0,56 bc 43,47 a 4,09 a 19,80 ab c 10,60 b 0,75 a 39,25 a 4,17 a 14,13 cc r2 0,73 0,42 0,37 0,32 0,62 cv 6,59 11,20 6,91 2,57 8,45 promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de duncan (p≤0,05). ver abreviaturas de los tratamientos fig. 1. 612010 cabezas-gutiérrez y rodríguez e.: técnicas hortícolas para optimizar el tamaño y la calidad del fruto del naranjo... exógenas de sacarosa, como el anillado de ramas productivas produjeron resultados más altos en grados brix con respecto al testigo. ácidez total titulable la acidez del jugo es el resultado del contenido de ácido cítrico anhidro y de las sales que se forman en el proceso de determinación. el ácido cítrico constituye entre el 70-90% del total de los presentes en el jugo de los frutos cítricos (davies y albrigo, 1994). es más comúnmente utilizada como un componente para calcular el ratio o el índice de madurez, que como un parámetro independiente (nogueira y franco, 1992). no se observan diferencias significativas entre los tratamientos para esta variable, y se puede inferir que los cambios de esta están más bien dados por las condiciones climáticas de la zona y no por el aporte mecánico de los tratamientos sobre la relación fuente–demanda. teniendo en cuenta que la industria requiere un porcentaje de att mayor de 0,5 y menor que 1,0, y que los datos obtenidos van en un rango de 0,55 hasta 0,7, se puede deducir que esta característica interna de la fruta cumple con los requerimientos industriales, muy relacionados con las características climáticas de la zona en que se realizó este experimento. el ph del jugo varió entre 4,1 y 4,3, y no se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos. conclusiones se establecieron técnicas promisorias de manejo para el estudio de la relación fuente–demanda de fotoasimilados, en procura de mejorar el tamaño y la calidad de la fruta de naranja 'sweety orange'. el anillado de ramas productivas aumenta el tamaño del fruto y, en forma directa, amplía el volumen de cosecha. la aplicación foliar de sacarosa incrementa el contenido de sólidos solubles totales y, por tanto, mejora la calidad. no se encontraron efectos positivos ni en la calidad del fruto ni en el rendimiento agronómico, con aspersiones foliares de fertilizantes químicos. literatura citada abdi, n. y h. mojdeh. 1992. effect of different harvesting times on citrus quality of ‘satsuma’ clementine mandarin and ‘thomson’ navel sweet orange in sari. pp. 454-455. en: proc. 7th intl. citrus congr., international society of citriculture. acireale, italia. agustí, m., v. almela, s. zaragoza, m. juan, i. trenor, e. alonso y e. primo-millo. 1998. técnicas para mejorar el tamaño del fruto de naranjas y mandarinas. generalitat valenciana; conselleria de agricultura, pesca y alimentación, madrid. bouffin, j., m. gandoin y v. paolacci. 2000. influence of physical environment and farming practices on quality variability of corsican clementine. p. 125. en: abstracts, 9th intl. citrus congr., international society of citriculture. orlando, fl. bustan, a., e.e. goldschmidt e y. erner. 1996. carbohydrate supply and demand during fruit development in relation to productivity for grapefruit and ‘murcott’ mandarin. acta hort. 416, 81-88. cabezas, g.m. y d.l. novoa. 2000. efecto de la remoción de hojas y frutos en la relación fuente–demanda de asimilados en lulo (solanum quitoense lamb). pp. 72-78. en: memorias iii seminario nacional de frutales de clima frío moderado, manizales, colombia. centritto, m. 2005. photosynthetic limitations and carbon partitioning in cherry in response to water deficit and elevated co2. agric. ecosyst. environ. 106, 233-242. davies, f.s. y l.g. albrigo. 1994. cítricos. editorial alcribia, zaragoza, españa. dejong, t.m. e y.l. grossman. 1994. a supply and demand approach to modeling annual reproductive and vegetative growth of deciduos fruit trees. hortscience 29(12), 1435-1442. famiani, f., e. antognozzi, m. boco, a. tombesi y a. battistelli. 1997. effects of altered source-sink relationships on fruit development and quality in actinidia deliciosa. acta hort. 444, 98-107. flore, j.a. y d.r. layne. 1999. photoassimilate production and distribution in cherry. hortscience 34(6), 1015-1019. goldschmidt, e.e. 1998. basic and practical aspects of citrus trees. carbohydrate economy. pp. 62-72. en: futch, s.h. y w.j. render (eds.). citrus flowering and fruiting short course. citrus research and education center, ifas, university of florida, lake alfred, fl. iglesias, d.j., i. lliso, f. tadeo y m. talón. 2002. regulation of photosynthesis through source-sink balance in citrus is mediated by carbohydrate content in leaves. plant physiol. 116, 563-562. iglesias, d.j., f.r. tadeo, e. primo-millo y m. talón. 2003. fruit set dependence on carbohydrate availability in citrus trees. tree physiol. 23(3), 199-204. iglesias. d.j., m. cercós, j.m. colmenero-flores, m.a. naranjo, g. ríos, e. carrera, o. ruiz-rivero, i. lliso, r. morillon., f.r. tadeo y m. talón. 2007. physiology of citrus fruiting. braz. j. plant physiol. 19(4), 333-362. lacointe, a., j.g. isebrands y e. host. 2002. a new way to account for the effect of source-sink spatial relationships in whole plant carbon allocation models. can. j. forest res. 32, 1838-1848. lenz, f. 2000. effects of fruit load on the nutrient uptake and distribution in citrus trees. acta hort. 531, 63-72. marcelis, l.f.m. 1996. sink strength as a determinant of dry matter partitioning in the whole plant. j. exp. bot. 47, 1272-1280. martínez, r., r. pellegrini., r. martínez-valero y h. gimeno. 2003. contribución al estudio de la fecha del anillado con relación al porcentaje de inflorescencias determinadas e indeterminadas en el aguacatero (persea americana mill.). pp. 185-190. en: proc. v world avocado congr., málaga, españa. matsuura, k., k. tanabe, k. tamura y a. itai. 2001. storage and translocation of 13c-photosynhtates from 'massui daufine' fig (ficus carica l.) leaves administered co2 in autumn. j. japan. soc. hort. sci. 70(1), 66-71. mehouachi, j., d. sernaa, s. zaragoza, m. agustí, m. talón y e. primo-millo. 1995. defoliation increases fruit abscission and 62 agron. colomb. 28(1) 2010 reduces carbohydrate levels in developing fruits and woody tissues of citrus unshiu. plant sci. 107, 189-197. mesejo, c., a. martínez-fuentes, c. reig y m. agustí. 2007. the effective pollination period in 'clemenules' mandarin, 'owari' satsuma mandarin and valencia sweet orange. plant sci. 173, 223-230. morinaga, k., s. imai, h. yakushiji y y. koshita. 2002. effects of fruit load on partitioning of 15n and 13c, respiration, and growth of grapevine roots at different fruit stages. scientia hort. 97, 239-253. moriondo, m., b. gozzini, l. fibbi, s. orlandini y m. hindi. 2000. partitioning of grapevine biomass in thinned shoots. acta hort. 526, 58-67. nogueira, a.p. y j.c. franco. 1992. contribution to the study of phenology and biology of sweet orange (citrus sinensis (l.) osbeck) in portugal. pp. 443-447. en: proc. 7th intl. citrus congr., international society of citriculture. acireale, italia. parra, m.g.s. 2003. estudio de la relación fuente vertedero en tomate de árbol (cyphomandra betacea). tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. pozo, l.v. 2001. endogenous hormonal status in citrus flowers and fruitlets: relationships with postbloom fruit drop. scientia hort. 91, 251-260. ribeiro, r.v. y e.c. machado-braz. 2007. some aspects of citrus ecophysiology in subtropical climates: re-visiting photosynthesis under natural conditions. braz. j. plant physiol. 19(4), 393-411. ruiz, r. y j.l. guardiola. 1994. carbohydrate and mineral nutrition of orange fruitlets in relation to growth and abscission. plant physiol. 90, 27-36. sans, a., c. monerri, j. gonzález-ferrer y l. guardiola. 1987. changes in carbohydrates and mineral elements in citrus leaves during flowering and fruit sets. plant physiol. 69, 93-98. soriano, a.j.e. 1995. determinación de la unidad fuente–demanda en el llenado de fruto de guanábana (annona muricata l.). tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. takashima, t., k. hikosaka y t. hirose. 2004. photosynthesis or persistente: nitrogen allocation in leaves of evergreen and deciduos quercus especies. plant cell environ. 27, 1047-1054. vanden heuvel, j.e., j.a. proctor, k.h. fisher y j.a. sullivan. 2004. shading affects morphology, dry matter partitioning, and photosynthetic response of greenhouse grown 'chardonnay' grapevines. hortscience 39(1), 65-70. veneklaas, e.j. y f. den ouden. 2005. dynamics of non-structural carbohydrates in two ficus species after transfer to deep shade. environ. exp. bot. 54(2), 148-154. verreynne, j.s., e. rabe y k.i. theron. 2001. the effect of combined deficit irrigation and summer trunk girdling on the internal fruit quality of ‘marisol’ clementines. scientia hort. 91, 25-37. vu, j.c.v., y.c. newman, l.h. allen, m. gallo-meaghet y m. zhang. 2002. photosynthetic acclimation of young sweet orange trees to elevated growth co2 and temperature. j. plant physiol. 159(2), 147-157. zhenming, n., x. xuefeung, l. tianzong y k. jin. 2008. effects of leaf applied potassium and gibberellins and source sink ratio on potassium absorption and distribution in grape fruit. scientia hort. 115, 164-167. agronomía 22-1 final corregido.indd estudio de residuos de permetrina en un cultivo de tomate permethrin residues in a tomato crop diana maría farias1, jairo arturo guerrero2, amanda lozano3 y wilson piedrahita4 1 química, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor asociado, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jaguerrerod@unal.edu.co 3 profesora asociada, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 4 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: wpiedrahitac@unal.edu.co fecha de recepción: 03 de mayo de 2004. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2004. resumen: con base en los resultados de una encuesta de patrones de uso y manejo se evaluó el contenido del insecticida permetrina mediante cromatografía de gases con un detector µ-ecd en muestras de tomate provenientes de un ensayo bajo invernadero realizado en el centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia, ubicado en el municipio de mosquera, cundinamarca. un 96% de las muestras presentaron residuos de permetrina que superaron el límite máximo de residuos (lmr). el análisis estadístico mostró que la frecuencia de aplicación es el factor de uso que más influye en la presencia de residuos, así como su interacción simple con el tiempo transcurrido entre la última aplicación y la cosecha, además de la interacción de segundo orden entre los tres patrones de manejo más relevantes: la frecuencia de aplicación, el período de tiempo entre la última aplicación y la cosecha, y la dosis. palabras clave: residuos de plaguicidas, dosis, frecuencia de aplicación, tiempo entre la última aplicación y la cosecha, patrones de uso. abstract: permethrin [(3-phenoxyphenyl) methyl (+) cis-trans-3(2,2 dichloroethenyl)-2,2 dimethyl cyclopropane carboxylate) content was evaluated based on the results of a use and management pattern survey. permethrin was analysed by using gas chromatography with µ-ecd detector on tomato samples from a greenhouse trial carried out at done the marengo agricultural centre (universidad nacional de colombia) located in mosquera, cundinamarca department, colombia. 96% of the samples presented pesticide residues exceeding the maximum residue limit (mrl). statistical analysis showed that application frequency is the factor most influencing pesticide presence, followed by its simple interaction with the time between last application and harvest time and the secondary interaction between the three management patterns. key words: pesticide residues, application frequency, dosage, time between last application and harvest, management pattern. introducción la agricultura en colombia ha generado a través del tiempo una dependencia cada vez mayor de los productos agroquímicos (fertilizantes y plaguicidas) usados con el fin de mejorar el rendimiento de las cosechas. el tomate (lycopersicon esculentum mill.) es uno de los cultivos más importantes en colombia. esta hortaliza de la familia de las solanáceas presenta gran demanda en la dieta alimenticia y genera empleo e ingresos, no sólo en el campo, sino también en la agroindustria. en el año 2000 se cultivaron en el país 15.000 ha de tomate, cuya producción ascendió a 450.000 t. según la federación nacional de cafeteros (2001) se han alcanzado producciones de hasta 272.000 t/12.500 ha con un rendimiento promedio de 22 t∙ha-1. el promedio nacional está entre 15 y 20 t∙ha-1 y el óptimo nacional está en 40 t∙ha-1. las variedades más cultivadas son milano, chonto y san marzano ciruelo, que crecen entre 600 y 1.200 m.s.n.m. el tomate participó con el 20% de la producción hortícola nacional entre 1991 y 1997. los principales departamentos productores de tomate son cundinamarca, santander, valle, caldas, huila, risaralda, antioquia, atlántico y guajira (corporación colombia internacional, 2001). en septiembre del año 2000 se aplicó una encuesta para evaluar los patrones de uso y manejo en cultivos de tomate del municipio de gigante, huila, como parte del proyecto de investigación “evaluación y estudio resiagronomía colombiana, 2004. 22 (1): 74-80 farias et al.: estudio de residuos de permetrina... 752004 dual de la aplicación de plaguicidas en productos de cosecha y flores de corte”, realizado en el laboratorio de análisis de residuos de plaguicidas del departamento de química de la universidad nacional de colombia. la unidad municipal de asistencia técnica agropecuaria (umata) de gigante, huila suministró la información correspondiente a la ubicación, extensión cultivada y estado de los cultivos. con el fin de evaluar los principales problemas fitosanitarios en el cultivo y determinar el índice de predicción de la presencia potencial de residuos (ir) se aplicó la encuesta en 29 de 54 fincas; las fincas encuestadas fueron seleccionadas mediante un muestreo aleatorio simple sin reemplazo. la información general que entregó la encuesta mostró que el área cultivada por finca era de 0,25 a 5,0 ha y el total cultivado era de 44,75 ha. es una región de cultivos pequeños cuyo principal mercado se encuentra en la central mayorista de abastos en bogotá. las variedades que se cultivan son el tomate chonto y el milano. la densidad de siembra promedio en los cultivos del municipio encuestados es de 20.200 plantas∙ha-1 (farias, 2004). la encuesta mostró, a nivel de manejo del cultivo, que los principales problemas fitosanitarios eran la presencia de malezas y la de hongos como el tizón, la gota, la alternaria y el hielo; además, el ataque de insectos como el trozador, el tostón, el chupador del fruto, el minador de la hoja, el nuche, la palomilla, el pasador de los frutos, la mosca blanca y, principalmente, el gusano cogollero que se encuentran dentro de las especies enumeradas por vallejo (1999). para combatir estos problemas los cultivadores de la región de gigante, huila emplean una amplia variedad de productos químicos (aproximadamente 75), entre insecticidas, fungicidas y herbicidas. los productos aplicados en la mayor cantidad de fincas fueron: gramoxone® (herbicida aplicado en 26 fincas), manzate® y sencor® (fungicida y herbicida respectivamente, aplicados en 19 fincas cada uno). para cada uno de los productos comerciales se calculó el potencial de residuos (pr) según la metodología descrita por santiago (2000), que tiene en cuenta los siguientes factores: la dosis aplicada del plaguicida, la frecuencia de aplicación, el tiempo entre la última aplicación y la cosecha, el potencial de concentración en tejido proteico y en tejido lipídico, y el tiempo de vida media del plaguicida en la planta. cuando el valor del potencial de residuos (pr) se ha calculado para cada uno de los plaguicidas, y en cada uno de los cultivos, se procede a asignar el valor del índice de predicción de la presencia potencial de residuos (ir) de la siguiente forma: (a) si pr es del orden de milésimas o menor, el ir es menor a 1 y se interpreta que la presencia potencial de residuos del plaguicida en el cultivo es bajísima; (b) si pr es del orden de centésimas, ir tiene un valor de 1 y se interpreta que la presencia de residuos es muy baja; (c) si pr es del orden de décimas, ir tiene un valor de 2 y se interpreta el riesgo como bajo; (d) si pr tiene valores del orden de unidades, ir vale 3 y el riesgo es medio; (e) cuando el pr es del orden de decenas, ir vale 4 y el riesgo es alto; (f) finalmente, cuando pr es del orden de centenas o mayor, ir es mayor a 4 y el riesgo de presencia de residuos es muy alto (santiago, 2000). las interpretaciones de riesgo para los diferentes plaguicidas aplicados en el municipio de gigante, huila, mostraron que algunos productos comerciales como fitoraz® (propineb y cymoxanil) o karate® (λ-cihalotrina) presentaban la misma valoración de riesgo en todas las fincas en las que se aplicaron, mientras que otros productos como gramoxone® (paraquat) o birlane® (clorfenvinfos) presentaron valoraciones distintas entre bajo y alto. estos resultados mostraron claramente que los plaguicidas por sí solos no presentan riesgo potencial de generar residuos en las plantas sino que los patrones de uso y manejo, es decir la manera como los agricultores los emplean, son los que realmente determinan si se va a presentar o no riesgo de residuos en los productos que van al consumidor. dentro de los productos con ir altos llama la atención la situación que se presenta con la permetrina (pirestar®), que presenta riesgo de aparecer como residuo en las doce fincas en que es aplicado, siendo en todos los casos el riesgo calificado como muy alto; por esta razón la permetrina se escogió como objeto del presente estudio. la permetrina es un insecticida piretroide sintético [(3-fenoxifenil) metil (+) cis-trans-3 (2,2 dicloroetenil)2,2 dimetil ciclopropano carboxilato)] de amplio espectro, con buen efecto residual y de baja toxicidad para animales de sangre caliente (categoría toxicológica iii: agronomía colombiana 76 vol. 22 · no. 1 medianamente tóxico). en el producto pirestar®38 ec está formulada con 384 gramos por cada litro de producto comercial. su aplicación es recomendada por la casa productora para cultivos de algodón de utilidad en la erradicación de gusanos belloteros, en cultivos de papa para combatir pulguilla y polilla guatemalteca, y en cultivos de tomate, arroz y sorgo para eliminar el gusano cogollero (fmc corporation, 2002). a nivel nacional se han realizado varios estudios para determinar residuos de plaguicidas en tomate (mccormick, 1973; gallego, 1973; gómez y cardona, 1978; urrego y cachique, 1986; garcía y restrepo, 1996). sin embargo, sólo torrado (1992) realizó un estudio empleando un diseño de parcelas divididas con el fin de determinar el límite máximo para dimetoato en tomate, variando dosis y frecuencias, y con un período de carencia fijo de 15 días. en este trabajo se buscó determinar la presencia de residuos de permetrina en un cultivo de tomate bajo condiciones de invernadero, a través de la variación de los tres patrones de uso y manejo más importantes: la frecuencia de aplicación, el tiempo entre la última aplicación y la cosecha y la dosis. materiales y métodos el ensayo se llevó a cabo en el invernadero de polietileno del centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia, localizado en el municipio de mosquera, cundinamarca. la temperatura promedio del invernadero al mediodía fue de 23º c. el suelo es franco, ligeramente ácido (ph: 5,38), conductividad eléctrica elevada (4,93 ds∙m-1), excesivo contenido de potasio (1,37 meq∙100 g-1), alto contenido de calcio (11,75 meq∙100 g-1), magnesio (3,16 meq∙100 g-1) y sodio (0,74 meq∙100 g-1) y bajo contenido de aluminio (0,05 meq∙100 g-1). en el ensayo se cultivó tomate híbrido variedad rocío, tomate larga vida con buena consistencia hasta 20 días después de la maduración. se aplicó pirestar® 38ec, proveniente de los lotes ene 02 du 001, formulado en enero del 2002 y mar 01 du 00, formulado en marzo del 2001. el producto vence dos años después de su fecha de formulación. la primera aplicación del plaguicida se realizó un mes después del transplante de las plántulas. para evaluar la presencia y cantidad de residuos de permetrina se diseñó un experimento factorial con tres variables (patrones de uso y manejo) y tres niveles de variación: frecuencia de aplicación (7, 15 y 20 días), tiempo entre la última aplicación y la cosecha (7, 15 y 20 días) y dosis (400, 800 y 1.200 cc∙ha-1). los niveles se establecieron de acuerdo con los resultados de la encuesta; la dosis se basó en la recomendación para papa contra polilla guatemalteca, por cuanto en la fecha de realización del ensayo el producto no se hallaba recomendado para tomate; dicha indicación apareció en el año 2002: 300 cc∙ha-1, lo cual confirmó que la aproximación realizada fue adecuada. cada unidad experimental estaba conformada por cuatro plantas de tomate. cada tratamiento se separó del otro por medio de cuatro plantas en las que no se aplicó el producto a evaluar; esto con el fin de evitar posibles interferencias entre tratamientos. los tratamientos fueron distribuidos al azar dentro de los surcos cultivados. la variable de respuesta evaluada en cada uno de los 27 tratamientos fue la cantidad de permetrina en mg∙kg-1 de tomate. se muestreó en la primera cosecha de cada unidad experimental, recogiendo todos los tomates maduros por cada unidad y cuarteando hasta obtener una muestra de aproximadamente 1 kg, la cual fue analizada por duplicado. es importante aclarar que en algunos tratamientos la producción total por unidad experimental no alcanzó el kg de muestra. para el análisis de permetrina en las muestras de tomate se separaron los sépalos y se lavaron los tomates con agua del grifo en la misma forma que se lava un tomate para consumo en fresco. los tomates se secaron con papel absorbente, se guardaron en bolsas de polietileno y se almacenaron en nevera a –8º c hasta el día del análisis. cuando se sacaron del congelador, se permitió que se descongelaran por un período de aproximadamente 2 horas. en la figura 1 se presenta el procedimiento para el tratamiento de las muestras desde la homogeneización hasta su análisis por cromatografía de gases, en un cromatógrafo hp 6890 plus® con automuestreador agilent 7683®, con detección simultánea por micro-captura electrónica (µ-ecd) y detección nitrógeno-fósforo (npd), equipado con columna capilar hp-5® (30,0 m x 320,0 µm d.i., d.f. 0,25 µm). el gas de transporte fue nitrógeno grado 5,0 up con un flujo de 2,2 ml∙min-1. el volumen de inyección fue de 2,0 µl, con inyección splitless pulsado. la temperatura del farias et al.: estudio de residuos de permetrina... 772004 0,75; 1,00 y 1,25 veces el límite máximo de residuos (lmr) para permetrina, que es 1 mg∙kg-1 de tomate. todos los reactivos y solventes provenían de la casa j.t. baker. se usó bicarbonato de sodio grado analítico y sulfato de sodio anhidro granular (12-60 mesh), acetato de etilo y ciclohexano grado residuos de plaguicidas. resultados y discusión las medias de tratamiento (expresadas en mg de permetrina/kg de tomate) aparecen en la tabla 1; allí se observa que en todos los casos con excepción del tratamiento con frecuencia de 7 días, tiempo entre la última aplicación y la cosecha de 7 días y dosis de 1.200 cc∙ha-1, los contenidos de permetrina superan el límite máximo de residuos (1 mg permetrina/kg de tomate). vale la pena recordar que en todos los tratamientos se esperaba que las muestras de tomate presentaran residuos de permetrina por encima del límite máximo de residuos establecido por el codex alimentarius (fao, 2000). el resultado encontrado en la encuesta ratifica el papel de los patrones de uso y manejo. los tratamientos con dosis de 400 cc∙ha-1 y tiempo entre la última aplicación y la cosecha de 20 días, que son los recomendados por el fabricante, tienen en todos los casos residuos de permetrina por encima del lmr en todas las frecuencias, siendo mayores éstos en los casos con la frecuencia de aplicación más corta (cada 7 y cada 15 días). el resultado presentado en el tratamiento con frecuencia y tiempo entre la última aplicación y la cosecha de 7 días y dosis de 1.200 cc∙ha-1, mostró un posible error en la aplicación del tratamiento por cuanto en este caso se trabajó con la dosis más alta, y la frecuencia y el tiempo entre la última aplicación figura 1. procesamiento y extracción de permetrina en muestras de tomate. inyector fue de 259º c. la detección se hizo empleando un detector de micro-captura electrónica (µ-ecd) a 325º c con un flujo de gas auxiliar de 4,0 ml∙min-1. la concentración de permetrina (mg∙kg-1) fue extrapolada de la curva de calibración en extracto de matriz que tiene los siguientes niveles de concentración: 0,25; 0,50; agronomía colombiana 78 vol. 22 · no. 1 y la cosecha más cortos, por lo que era de esperar la presencia de residuos. f tabulados se puede observar que los tratamientos así como las interacciones de primer y segundo orden son significativos. tabla 2. análisis de varianza para el diseño factorial 33 para la determinación de permetrina en el ensayo de invernadero. fv gl sc cm fcalc ftab (α=0,01) réplicas 1 49,9894857 49,9894857 6,3622 7,72 tratamientos 26 2596,57874 99,8684132 12,7104* 2,58 frecuencia (f) 2 553,861755 276,930878 35,2454* 5,53 tiempo entre la última aplicación y la cosecha (p) 2 190,955566 95,4777828 12,1516* 5,53 dosis (d) 2 128,280105 64,1400526 8,1632* 5,53 f x p 4 707,777577 176,944394 22,5199* 4,14 f x d 4 116,118421 29,0296053 3,6946 4,14 p x d 4 154,765461 38,6913653 4,9243* 4,14 f x p x d 8 744,819859 93,1024824 11,8493* 3,29 error 26 204,287965 7,85722942 total 53 2850,85619 gl: grados de libertad. sc: suma de cuadrados. cm: cuadrado medio. * efecto significativo. la variación de la respuesta para cada efecto simple se presenta en la figura 2, donde se aprecian diferencias en la respuesta al variar la magnitud de los diferentes factores, las diferencias más marcadas se presentan para la frecuencia. los resultados del análisis de varianza para el ensayo factorial aparecen en la tabla 2. al comparar los valores de f calculados con los valores de figura 2. variación del contenido de permetrina por variación de los efectos simples. el análisis de varianza muestró que todos los tratamientos y las interacciones frecuencia-tiempo entre la última aplicación y la cosecha, tiempo entre la última aplicación y la cosecha, dosis y la interacción entre las tres variables, fueron significativas. la contribución de los efectos simples es la más alta en la variación del experimento como era de esperarse (99% de la variación tabla 1. resultados del experimento de aplicación de pirestar®38 ec; medias de cada tratamiento para contenido de permetrina (mg∙kg-1). tiempo entre la última aplicación y la cosecha dosis 7 días 15 días 20 días fr ec ue nc ia de ap lic ac ión 7 días 400 cc∙ha-1 5,10 8,75 9,59 800 cc∙ha-1 4,47 3,65 4,33 1.200 cc∙ha-1 0,38 3,56 2,05 15 días 400 cc∙ha-1 16,94 4,31 15,27 800 cc∙ha-1 6,49 7,12 17,82 1.200 cc∙ha-1 3,77 10,12 28,41 20 días 400 cc∙ha-1 3,92 29,07 7,38 800 cc∙ha-1 7,84 9,74 6,65 1.200 cc∙ha-1 10,18 7,70 8,73 farias et al.: estudio de residuos de permetrina... 792004 de los datos se atribuye a los tratamientos). así mismo, se apreció que la variación entre las dos réplicas para cada tratamiento no era significativa; esto debido a que la variación es producto del análisis por duplicado de la misma muestra de campo. el análisis de las sumas de cuadrados muestra que la frecuencia de aplicación presenta las mayores diferencias entre tratamientos, así como su interacción de primer orden con el tiempo entre la última aplicación y la cosecha y la interacción de segundo orden frecuenciatiempo entre la última aplicación y la cosecha-dosis, esta última debida obviamente al aporte de la interacción simple, lo cual demuestra la importancia de este factor en el manejo del cultivo, como ya se había evidenciado en los resultados de las medias de tratamiento. el hecho que la interacción frecuencia-tiempo entre la última aplicación y la cosecha sea significantiva, indica que los dos factores no son independientes y que los efectos simples de la frecuencia de aplicación se ven afectados en los tres niveles por el tiempo transcurrido entre la última aplicación y la cosecha; recíprocamente, los efectos simples del tiempo entre la última aplicación y la cosecha están afectados para las tres distintas frecuencias. una gráfica de la interacción (figura 3) muestra cambios en la respuesta cuando se varía la frecuencia debido a la variación en el tiempo entre la última aplicación y la cosecha. es interesante observar cómo la combinación del tiempo entre la última aplicación y la cosecha más largo (20 días) y la frecuencia más alta (20 días) generan la respuesta más baja en cuanto a la presencia de residuos de permetrina en el cultivo. figura 3. variación del contenido de permetrina por interacción de la frecuencia y el tiempo entre la última aplicación y la cosecha. un examen de la interacción frecuenciatiempo entre la última aplicación y la cosecha (tabla 3) muestra que la diferencia a nivel de residuos de permetrina es altamente significativa para los distintos tiempos entre al última aplicación y la cosecha cuando las frecuencias de aplicación son medias (15 días) y que la diferencia es altamente significativa para las frecuencias de aplicación cuando el tiempo entre la última aplicación y la cosecha está por debajo del recomendado, lo cual permite concluir que a nivel de manejo se debe prestar importante atención a la frecuencia con que se aplica el producto, considerando no aplicarlo en intervalos de tiempo inferiores a 15 días y teniendo precaución de no aplicar por lo menos quince días antes de recoger la cosecha. tabla 3. examen de la interacción frecuenciatiempo entre la última aplicación y la cosecha para el factorial 33. comparación de tratamientos gl cm fcalc f dentro de p 1 a-1=1 2,43 0,31ns f dentro de p 2 a-1=1 185,83 23,64** f dentro de p 3 a-1=1 57,66 7,34ns p dentro de f 1 b-1=1 10,99 1,40ns p dentro de f 2 b-1=1 346,76 44,11** p dentro de f 3 b-1=1 0,36 0,046ns ftab (α=0,01) = 7,72 gl: grados de libertad. cm: cuadrados medios. ns: no significativo. ** significativo. en los resultados de este estudio se destaca la estrecha relación que existe entre las prácticas agrícolas y la cantidad de residuos de plaguicidas que pueden aparecer en los productos que van al consumidor. asimismo es importante señalar la relevancia de acatar las recomendaciones dadas por los fabricantes para la aplicación de los diferentes productos agrícolas (especialmente los plaguicidas) ya que en la mayoría de casos su uso se rige por factores de índole económico desconociendo por completo los requerimientos e indicaciones de la parte técnica. agradecimientos este trabajo se realizó en el laboratorio de análisis de residuos de plaguicidas del departamento de química, gracias al patrocinio del organismo internacional de energía atómica. agronomía colombiana 80 vol. 22 · no. 1 bibliografía corporación colombia internacional (cci). 2001. información básica por producto. sistema de información estratégica para el sector agroalimentario. bogotá. 228 p. fao – oms. 2000. codex alimentarius. fao-oms, roma. farias, d. m. 2004. evaluación de residuos de plaguicidas en tomate (lycopersicon esculentum). trabajo de grado. departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 113 p. federación nacional de cafeteros de colombia. 2001. el cultivo de tomate. corporación colombia internacional, bogotá. 56 p. fmc corporation. 2002. pirestar®38 ec, catálogo de productos y servicios. du pont, bogotá. gallego, g. 1973. residuos de pesticidas organoclorados en productos agrícolas para consumo humano en cali. trabajo de grado. departamento de ingeniería sanitaria, universidad del valle, cali. 48 p. garcía j. y j.r. restrepo. 1996. determinación de residuos de plaguicidas organoclorados, organofosforados y carbamatos en tomate de mesa (lycopersicon esculentum mill.) cultivado en los municipios de manizales, chinchina y palestina del departamento de caldas. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad de caldas, manizales. 57 p. gómez, a. y c. cardona. 1978. el uso de insecticidas en tomate y su influencia en los niveles de residuos tóxicos. memorias del seminario sobre manejo de plaguicidas y protección del ambiente. bogotá. pp. 199-203. mccormick, a. 1973. residuos de plaguicidas en productos agrícolas. memorias del seminario curso de fruticultura. tunja. pp. 156-165. santiago, j.c. 2000. diagnóstico de uso y manejo de plaguicidas en tres cultivos hortícolas en la sabana de bogotá y propuesta de un índice de predicción de residuos de plaguicidas. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 85 p. torrado, a. 1992. residuos de plaguicidas en hortalizas. primer curso nacional de hortalizas de clima frío. mosquera. pp. 187-194. urrego, c.j; cachique, j.a. 1986. cuantificación de residuos de plaguicidas organoclorados y organofosforados en cultivos de tomate en zonas de cundinamarca y boyacá. trabajo de grado. facultad de agrología, fundación universitaria de bogotá jorge tadeo lozano, bogotá. 103 p. vallejo, f.a. 1999. mejoramiento genético y producción de tomate en colombia. universidad nacional de colombia, palmira. 65 p. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen aunque los nematodos están entre los principales problemas del plátano en colombia, actualmente se desconoce cuándo aparecen de acuerdo con la fenología y las condiciones ambientales, problema a cuyo esclarecimiento busca contribuir la presente investigación. el trabajo se llevó a cabo en la granja montelindo (1.050 msnm, temperatura media anual de 22,8°c, precipitación de 2.200 mm año-1, y humedad relativa del 76%). con el propósito indicado, cormos de 'dominico hartón', 'áfrica', 'fhia-20' y 'fhia-21' fueron sembrados en un arreglo de 3 x 2 m, y manejados bajo prácticas agronómicas convencionales. se empleó un diseño en bloques al azar con cuatro repeticiones y 10 plantas útiles. se realizó muestreo inicial de poblaciones de nematodos en suelo antes de la siembra, y posteriormente cada dos meses en suelo y raíces, empleando el método de centrifugación y flotación en azúcar. dichas poblaciones fueron analizadas en relación con el comportamiento de los factores climáticos durante el desarrollo de la planta, considerando cinco estados fenológicos: brotación y emergencia, plántula, prefloración, floración, y llenado del racimo y madurez fisiológica. los principales nematodos encontrados fueron: radopholus similis, meloidogyne spp. y helicotylenchus spp. en general, helicotylenchus y radopholus presentaron mayor incidencia durante la etapa de madurez fisiológica. en 'áfrica', radopholus presentó tres picos máximos de incidencia: plántula, pre-floración y madurez fisiológica. en los híbridos, la mayor población de meloidogyne fue observada durante la floración; y en las cultivariedades, durante la pre-floración. la precipitación influyó positivamente sobre la población de nematodos fitoparásitos. nematodes are among the most important problems affecting plantain in colombia. however, thorough knowledge of the way plant life cycle and environmental conditions affect the timing of their development is still scarce. thus, a contribution to an improved understanding of this problem was the main objective of the present research. the work was conducted at montelindo experimental station (1,050 m a.s.l., 22.8°c, relative humidity of 76%, and 2,200 mm of rain). for the mentioned purpose, rhizomes of dominico harton and africa varieties, and of hybrids fhia-20 and fhia-21, were planted in a 3 x 2 m array, and managed under conventional agronomical practices. a random block experimental design with four repetitions finally sparing ten useful plants was applied. nematodes were initially sampled from the planting soil, and then every two months in soil and roots, applying the sugar centrifugation flotation procedure. the behavior of those populations was studied with regard to climatic factors along five phenological stages: sprouting and emergence, seedling, pre-bloom, bloom and bunch filling and physiological maturity. the main nematode taxa found were meloidogyne spp., radopholus similis, and helicotylenchus spp., among which the latter two exhibited higher incidence when the plants reached physiological maturity. in ‘africa’, radopholus showed three peaks of incidence: seedling, pre-bloom and physiological maturity. for the hybrids, the highest population of meloidogyne was observed at bloom; and for the cultivars at pre-bloom. precipitation had a positive influence on the studied nematode populations. key words: musa spp., hybrids, varieties, radopholus similis, meloidogyne spp., helicotylenchus spp. palabras clave: musa spp., híbridos, cultivariedades, radopholus similis, meloidogyne spp., helicotylenchus spp. fecha de recepción: 19 de mayo de 2008. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 departamento de fitotecnia, facultad de ciencias agropecuarias, universidad de caldas, manizales (colombia). 2 autor de correspondencia. jairo.castano_z@ucaldas.edu.co agronomía colombiana 27(2), 237-244, 2009 incidencia de nematodos en plátano en distintos estados fenológicos incidence of nematodes on plantain in different plant phenological stages mayary torrado-jaime1 y jairo castaño-zapata1, 2 introducción en colombia, el cultivo del plátano es un sector tradicional de la economía campesina, de subsistencia para pequeños productores, de alta dispersión geográfica, y de gran importancia socioeconómica desde el punto de vista de seguridad alimentaria y de generación de empleo (martínez et al., 2006). las enfermedades causadas por el nematodo barrenador (radopholus similis cobb.), el nematodo lesionador (pratylenchus spp.), el nematodo espiral (helicotylenchus spp.) y el nematodo nodulador de raíces (meloidogyne spp.), se encuentran entre las nueve más importantes que afectan la producción de plátano en colombia (martínez et al., 2006). radopholus similis ocasiona los daños más severos en plantaciones de banano y plátano. existen registros que indican que este nematodo probablemente causa más da238 agron. colomb. 27(2) 2009 ños a la producción bananera en el mundo que cualquier otro patógeno. actualmente se encuentra diseminado en américa central, suramérica y el caribe (belalcázar et al., 1991). en el mundo, ocho especies del género pratylenchus han sido registradas afectando raíces de musa spp. sólo dos de estas especies están distribuidas en las diferentes regiones cultivadas de plátano y banano: p. coffeae y p. goodeyi. p. coffeae es la especie más ampliamente distribuida en el mundo (gowen y queneherve, 1990). meloidogyne spp. es uno de los nematodos más ampliamente diseminados en el mundo y presenta un rango de hospedantes considerable. en colombia se han identificado dos especies que afectan el plátano: m. incognita y m. javanica (varón, 1991). helicotylenchus spp. se presenta en todas las regiones donde son cultivados los bananos y plátanos. en las áreas tropicales donde está presente r. similis, h. multicinctus es de importancia secundaria. sin embargo, en áreas subtropicales donde r. similis es raro o está ausente, h. multicinctus puede ser el principal problema nematológico del cultivo (mcsorley, 1994). en el mundo en general, y en colombia en particular, se conocen los principales nematodos que afectan al cultivo del plátano, pero no se dispone de información que indique la presencia de éstos de acuerdo con la fenología de la planta. esta investigación permitió evaluar las fluctuaciones poblacionales de algunos nematodos del plátano, en los diferentes estados de desarrollo del cultivo, de acuerdo con los elementos ambientales prevalentes en la región santágueda del municipio de palestina, caldas, colombia. materiales y métodos el estudio se realizó en la granja montelindo, propiedad de la universidad de caldas, ubicada en la región santágueda, municipio de palestina (caldas, colombia), a 5º 05’ n y 75º 40’ w, altitud de 1.050 msnm, temperatura media de 22,5ºc, humedad relativa del 76%, precipitación anual de 2.100 mm y brillo solar anual de 2.010 h. el tipo de suelo es inceptisol de la serie montelindo (tropepts dystropepts). el lote empleado en el presente estudio tenía como cultivo previo plátano con problemas de infestación por nematodos. se emplearon cormos sin tratar de ‘dominico hartón’, ‘áfrica’, ‘fhia-20’ y ‘fhia-21’, provenientes de las plantaciones existentes dentro de la misma granja. la distancia de siembra fue de 3 x 2 m entre surcos y plantas, respectivamente. se realizaron las prácticas agronómicas convencionales de fertilización, manejo de arvenses, deshije, resiembras y deshoje, según las recomendaciones técnicas establecidas para el cultivo del plátano en la región. se establecieron parcelas independientes de los cuatro materiales, con diez plantas cada una, en un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones, sembrando un cormo por sitio. para enmarcar las poblaciones de nematodos evaluadas dentro de la fenología del cultivo se establecieron las etapas de desarrollo para cada uno de los materiales. para esto se simplificaron las etapas establecidas por aristizábal y jaramillo (2005) para la cultivariedad dominico hartón. se utilizaron los datos recolectados en el presente estudio de días para emisión de hijuelos y días a floración. los datos fueron complementados con los de días a cosecha obtenidos por herrera y aristizábal (2003) y los de aristizábal y jaramillo (2005) para brotación y emergencia y duración de la floración. la población de nematodos evaluada en este estudio está conformada por larvas y adultos; el estadio de huevo no fue considerado. para el conteo de nematodos se realizó un muestreo inicial de suelo antes de la siembra, y posteriormente, cada 2 meses de suelo y raíces. se recolectaron muestras de 200 g de suelo y raíces de cinco plantas por repetición, homogeneizando la muestra hasta completar 1 kg, obteniendo un total de 16 muestras. las muestras se extrajeron siguiendo la metodología desarrollada por castrillón y castrillón (2000). para tal fin, se empleó un palín, y manteniendo una distancia de 30 cm del pseudotallo y a 30 cm de profundidad, se recolectaron las muestras de suelo y raíces y se depositaron en bolsas plásticas. estas se trasladaron para su análisis al laboratorio de fitopatología de la universidad de caldas. la extracción de nematodos se hizo por el método de centrifugación y flotación en azúcar estandarizado para el cultivo de plátano por castrillón y castrillón (2000). las muestras de suelo y raíces se procesaron separadamente. para suelo, se adicionó 10 g de suelo homogeneizado a 100 ml de agua destilada, se agitó por 1 min y se dejó reposar 30 s. en el caso de raíces, se pesaron 10 g, se lavaron con agua corriente y se colocaron en 100 ml de agua destilada, se licuaron en la revolución más baja por 10 s, tres veces, y cada vez se dejó reposar 10 s. se filtró la mezcla obtenida (raíces y suelo separadamente) en una columna de tamices con mallas de 250, 53 y 45 μm, ubicados en esta secuencia; se recolectó la muestra de los tamices de 53 y 45 μ en tubos pyrex de 10 ml y se centrifugó por 5 min a 3.800 2392009 torrado-jaime y castaño-zapata: incidencia de nematodos en plátano en distintos estados fenológicos figura 1. duración de las etapas de crecimiento en cuatro materiales de plátano en la región santágueda (caldas, colombia). 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 tiempo (dds) brotación y emergencia plántula pre-floración floración llenado del racimo y madurez fisiológica 101 367 103 411 115 423 32987 462 305 277 316 ‘fhia-21’ ‘fhia-20’ ‘dominico hartón’ ‘áfrica’ rpm; se eliminó el sobrenadante y se adicionó una solución azucarada (2 agua: 1 azúcar); se centrifugó nuevamente por 5 min a 3.800 rpm, se depositó el sobrenadante en el tamiz de 45 μm y se lavó con agua corriente para eliminar el exceso de azúcar y evitar el deterioro físico del nematodo; se recolectó la muestra y se aforó a 10 ml con agua destilada para el conteo y la identificación de individuos patógenos al microscopio con ayuda de las claves de mai y lyon (1968) y thorne (1961). adicionalmente, se realizó la cuantificación de volcamiento de las plantas para cada uno de los materiales. se tomaron datos de precipitación y humedad relativa de la estación meteorológica de la granja. los registros de temperatura se obtuvieron de una microestación climatológica de spectrum technologies (plainfield, il). adicionalmente, se ubicaron en el lote dos tensiómetros indicadores de humedad del suelo, marca irrometer, enterrados a una profundidad de 30 cm. utilizando el programa estadístico sas® (statistical analysis system, sas institute) (helwig, 1978) se sometieron los datos obtenidos a anova. la separación de medias se efectuó mediante la prueba de tukey y se realizaron análisis de correlación de pearson. resultados y discusión la duración de las etapas de crecimiento de los materiales, en las cuales se enmarcaron las poblaciones de nematodos identificados, se presenta en la fig. 1. el único nematodo presente en el suelo antes de la siembra fue dorylaimus spp. con una población promedio de 50 nematodos/100 cm3 suelo. se identificaron 14 géneros y una especie de nematodos fitopatógenos durante el ciclo del cultivo: aphelenchoides, aphelenchus, belonolaimus, meloidogyne, rotylenchus, helicotylenchus, ditylenchus, dorylaimus, pratylenchus, tylenchus, hoplolaimus, psilenchus, seinura, xiphinema y radopholus similis (tab. 1). las mayores poblaciones fueron registradas en raíces con diferencias significativas entre materiales y las presentaron: r. similis, meloidogyne spp., helicotylenchus spp., pratylenchus spp. y rotylenchus spp. (tab. 1). los cuatro primeros 240 agron. colomb. 27(2) 2009 nematodos son considerados de importancia económica en musáceas, conocidos a nivel mundial por su amplia distribución y ocasionar daños severos en las raíces de las plantas (belalcázar et al., 1991; varón, 1991). en suelo las poblaciones observadas fueron relativamente bajas y no se presentaron diferencias significativas. durante todo el ciclo del cultivo la cultivariedad áfrica registró la mayor población de r. similis en raíces (18.158 nematodos/100 g) presentándose como un material altamente susceptible a este nematodo, mientras en los otros materiales fue significativamente menor (entre 3.941 y 6.781 nematodos/100 g de raíces) (tab. 1). este material presentó el mayor porcentaje de volcamiento con un valor del 23%, observándose sus raíces completamente necrosadas. en general, las poblaciones observadas en los materiales estudiados pueden considerarse altas teniendo en cuenta datos de estudios anteriores realizados en banano, donde con poblaciones de 100 r. similis se registran reducciones en peso de raíces de 11 a 53%; inoculaciones con 1.000, 2.000, 3.000 y 4.000 r. similis redujeron el peso del racimo en 17, 42, 51 y 61%, respectivamente (fallas et al., (1995) y davide y marasigan (1985), citados por araya, 2004). a pesar de que en ‘fhia-21’ la población de r. similis fue similar a la de ‘fhia-20’, no se presentó volcamiento en las plantas en este genotipo, mientras que en ‘fhia-20’ el 15% de las plantas se volcaron. la literatura existente destaca la susceptibilidad de estos híbridos a radopholus similis (basf, s.f.; fhia, s.f.; guzmán y castaño-zapata, 2002), y en este estudio fue posible observar poblaciones importantes de este nematodo afectando los materiales. la población de meloidogyne spp. en raíces sólo presentó diferencias significativas entre ‘fhia-20’ y ‘dominico hartón’, exhibiendo este último la mayor población (9.287 nematodos/100g raíces) y el híbrido la menor (1.993 nematodos/100g raíces). castrillón et al. (2002) también registraron bajo condiciones similares la más alta población del nematodo nodulador durante el primer ciclo de producción en ‘dominico hartón’, lo cual puede sugerir que esta cultivariedad es más susceptible a meloidogyne spp. que a radopholus similis, por lo menos durante el primer ciclo de producción y bajo las condiciones de la región (tab. 1). en este material el porcentaje de plantas volcadas fue menor que en ‘áfrica’, con un valor de 13%. las poblaciones del nematodo nodulador encontradas en las raíces de los materiales podrían considerarse importantes. de waele y davide (1998) registraron que plantas de banano inoculadas con 1.000 j2/planta de m. incognita dieron como resultado un 26,4% de pérdida en el rendimiento. en plantas de banano inoculadas con 1.000, 10.000 y 20.000 m. incognita se encontró una reducción en el peso tabla 1. población media de nematodos en cuatro materiales de plátano en la región santágueda (caldas, colombia). nematodo población de nematodos 'fhia-20' 'fhia-21' 'd. hartón' 'áfrica' r s r s r s r s psilenchus spp. 2 0 0 0 0 0 0 0 seinura spp. 0 0 0 0 0 0 0 2 dorylaimus spp. 2 11 0 7 0 13 2 11 xiphinema spp. 0 0 0 0 0 2 0 0 aphelenchoides spp. 2 2 8 0 3 0 0 2 belonolaimus spp. 0 5 0 2 0 2 0 5 hoplolaimus spp. 0 0 11 0 15 0 0 0 tylenchus spp. 178 7 0 0 49 5 50 4 ditylenchus spp. 0 0 0 2 286 7 21 0 aphelenchus spp. 17 2 273 7 23 7 11 7 pratylenchus spp. 2 a 0 0 a 0 6 a 0 570 a 16 rotylenchus spp. 69 a 0 40 a 0 154 a 0 1.165 b 0 helicotylenchus spp. 1.165 a 62 797 a 131 535 a 93 810 a 101 meloidogyne spp. 1.993 b 185 5.885 ab 462 9.287 a 850 4.823 ab 172 radopholus similis 6.432 a 217 6.781 a 434 3.941 a 99 18.158 b 411 r, 100 g de raíces; s, 100 cm3 de suelo. datos promedio de 4 repeticiones. promedios en la misma fila con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). 2412009 torrado-jaime y castaño-zapata: incidencia de nematodos en plátano en distintos estados fenológicos del racimo del 25, 45 y 57%, respectivamente (davide y marasigan, 1985, citados por araya, 2004). helicotylenchus spp. fue registrado en todos los materiales con poblaciones similares, entre 535 y 1.165 nematodos/100 g de raíces y entre 62 y 131 nematodos/100 cm3 de suelo (tab. 1). la literatura para banano y plátano (araya, 2004) muestra que existen resultados contradictorios en cuanto al efecto causado por determinadas poblaciones de este nematodo; por esta razón no fue posible definir si estas poblaciones pueden ser consideradas altas o bajas para el cultivo. los otros dos géneros, rotylenchus y pratylenchus, se presentaron en raíces en poblaciones relativamente bajas (40 a 1.165 y 0 a 570 nematodos/100 g raíces, respectivamente) (tab. 1). aun cuando pratylenchus spp. es considerado uno de los nematodos más importantes en plátano y banano, en el área de estudio este nematodo no es abundante. resultados similares han sido presentados en estudios llevados a cabo en la región (guzmán y castaño-zapata, 2002; castrillón y castrillón, 2000) corroborando así las observaciones de araya et al. (2004), quienes demostraron que este nematodo es más frecuente en climas fríos. el análisis de varianza presentó diferencias altamente significativas (p≤0,01) entre la fecha de evaluación (dds) y la frecuencia de las principales especies de nematodos, radopholus similis, meloidogyne spp. y helicotylenchus spp., lo cual indica que las poblaciones de estos nematodos pueden variar de acuerdo con la fenología del cultivo. la interacción entre material y la fecha de evaluación no fue significativa para helicotylenchus spp. (p = 0,4172) ni para meloidogyne spp. (p = 0,2152), lo cual se hace evidente en la fig. 2, donde se observa que la población de estos nematodos sigue una tendencia similar tanto en suelo como en raíces durante el ciclo de los cuatro materiales. en el caso de radopholus similis se presentaron diferencias significativas (p = 0,0094) en la tendencia poblacional de este nematodo en raíces entre la cultivariedad áfrica y los demás materiales. en general, en todos los materiales la población de helicotylenchus spp. tanto en suelo como en las raíces, presentó un incremento gradual durante el ciclo del cultivo. durante los estados de plántula, inicio y mediados de la prefloración (63, 13 y 196 dds, respectivamente) la población incrementó de manera no significativa. a finales de la etapa de prefloración (259 dds) se observó un aumento significativo en la población de este nematodo. la población continuó creciendo de manera no significativa hasta que las plantas alcanzaron la madurez fisiológica (tab. 2, fig. 2). tabla 2. población media de los nematodos más importantes de acuerdo con la fenología del cultivo del plátano en caldas, colombia (tiempo de lectura). dds variables de respuesta helicotylenchus meloidogyne radopholus 63 6,1 b 2,2 b 45,0 b 133 6,7 b 18,9 b 10,1 b 196 13,2 b 47,6 ab 44,2 b 259 31,2 a 79,0 a 19,8 b 322 29,4 a 83,8 a 24,9 b 427 38,0 a 49,5 ab 150,4 a dms (5%) 15,0 48,9 55,1 datos transformados a raíz cuadrada. promedios en la misma columna con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). meloidogyne spp. en los híbridos presentó un incremento gradual desde el estado de plántula (63 dds) hasta alcanzar la mayor población en estado de floración, y posteriormente disminuyó al alcanzar la madurez fisiológica (tab. 2, fig. 2). en las cultivariedades ‘áfrica’ y ‘dominico hartón’ se presentaron diferencias en la frecuencia de este nematodo en suelo y en raíces. en ‘d. hartón’ se observó un aumento progresivo en el número de meloidogyne spp. en suelo desde el estado de plántula hasta la madurez fisiológica. en las raíces, la mayor población se observó en estado de prefloración aproximadamente hacia el final (259 dds) de esta etapa. posteriormente la población disminuyó en la floración para presentar un leve aumento a medida que las plantas alcanzaron la madurez fisiológica. en áfrica, la mayor población de este nematodo se presentó en suelo, en estado de madurez fisiológica y en raíces hacia la mitad del estado de prefloración; después el número disminuyó gradualmente (fig. 2). radopholus similis en los híbridos, se presentó en estado de floración en fhia-21 y al final del estado de prefloración en fhia-20. en la etapa de madurez fisiológica las poblaciones se incrementaron abruptamente en ambos materiales. la frecuencia de r. similis observada en suelo de ‘áfrica’ y en suelo y raíces de ‘dominico hartón’ fue similar a la de los híbridos; sólo difirió en que se presentó desde la etapa de plántula con poblaciones relativamente bajas, incrementando gradualmente hasta obtener el máximo valor cuando alcanzó la madurez fisiológica. en raíces de la cultivariedad ‘áfrica’ se presentaron las mayores poblaciones en tres etapas: inicio del ciclo del cultivo (en la etapa de plántula) hacia la mitad de la fase de pre-floración, y en la madurez fisiológica (fig. 2). 242 agron. colomb. 27(2) 2009 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 ‘d. hartón’ 0 1.000 2.000 3.000 4.000 0 1.000 2.000 3.000 4.000 0 63 133 196 259 322 427 dds 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 63 133 196 259 322 427 dds ‘áfrica’ ‘fhia-20’ suelo (i) raíces (ii) 0 1.000 2.000 3.000 4.000 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 pf f mf pf f mf 0 1.000 2.000 3.000 4.000 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 ‘fhia-21’ radopholus simils meloidogyne spp. helicotylenchas spp. pf f mf pf f mf a b pf f mf pf f mf pf f mf pf f mf c d figura 2. frecuencia de nematodos en cuatro materiales de plátano durante el primer ciclo del cultivo. i. no. de nematodos en 100 cm3 de suelo. ii. no. de nematodos en 100 g de raíces. a. ‘fhia-20’; b. ‘fhia-21’; c. ‘dominico hartón’; d. ‘áfrica’. pre-floración (pf), floración (f), madurez fisiológica (mf). 2432009 torrado-jaime y castaño-zapata: incidencia de nematodos en plátano en distintos estados fenológicos estos resultados son similares a las observaciones de castrillón et al. (2002), quienes encontraron en ‘dominico hartón’ que las poblaciones de nematodos, principalmente radopholus similis, eran mayores al momento de la cosecha que al momento de la aparición de la bellota. araya (2004) registró resultados completamente diferentes en banano, en el sentido de que el número de nematodos, especialmente r. similis, decrecía a medida que la planta se desarrollaba y alcanzaba la madurez. la precipitación y la tensión del agua en el suelo de acuerdo con el coeficiente de correlación de pearson presentaron una relación inversa altamente significativa, con r = -0,8. estas dos variables influyeron sobre la población de nematodos, principalmente en las raíces donde se presentó una relación directa altamente significativa entre el número de nematodos y la precipitación (r = 0,7), y con la tensión la relación fue significativa pero inversa, con r = -0,5. se sabe que de las influencias externas o ambientales, la humedad del suelo es el factor que tiene la mayor incidencia sobre la fluctuación de las poblaciones de nematodos fitoparásitos en banano (tarté y pinochet, 1981). un estudio reciente llevado a cabo por chabrier y quénéhervé (2008), demostró claramente cómo la construcción de canales de drenaje de 50-80 cm de profundidad previene eficientemente la diseminación de r. similis en plantaciones de banano, y que la dispersión de nematodos a través de agua de escorrentía es la mejor ruta de contaminación de plantas sanas en el campo. la frecuencia de radopholus similis y meloidogyne spp. observada durante el ciclo del cultivo de los materiales evaluados sugiere la existencia de alguna relación en la dinámica poblacional de estos dos nematodos. los datos en la tab. 3 presentan los coeficientes de correlación entre las poblaciones de los nematodos barrenador y nodulador en suelo y raíces. los datos muestran valores bajos de ‘r’ y no significativos. la única relación altamente significativa es la que se da entre la presencia de r. similis en suelo y raíces, con r = 0,677. mientras más alta sea la presencia del nematodo en el suelo, también lo será en las raíces. es interesante que la presencia de r. similis en suelo se relacione inversamente con la de meloidogyne spp. en suelo y raíces, e igual ocurra con las poblaciones de este último en suelo y las de r. similis en suelo y raíces. de la misma forma, la población de r. similis en raíces se relaciona inversamente con la de meloidogyne spp. en suelo, y sucede lo mismo en el caso contrario. estos resultados indican que existe algún tipo de interacción negativa entre estos dos nematodos, ya que la presencia de uno de los dos nematodos reduce la densidad de la población del otro. infortunadamente, los valores del coeficiente de correlación obtenidos en el presente estudio son muy bajos. la literatura reporta resultados similares en un experimento realizado en macetas; meloidogyne incognita redujo poblaciones de radopholus similis en musa aaa cv. grande naine (monees et al., 2006). de waele y davide (1998) mencionan que r. similis, y en menor grado, pratylenchus spp., tienden a superar las poblaciones de los nematodos noduladores y finalmente a remplazarlas. por último, castrillón et al. (2002) encontraron en ‘dominico hartón’ que durante el primer ciclo del cultivo la población de meloidogyne spp. superó significativamente la de r. similis, y en el segundo ciclo fue r. similis la que presentó la mayor población, reduciendo las poblaciones de meloidogyne spp. conclusiones los principales nematodos que se encontraron afectando los materiales evaluados fueron radopholus similis, meloidogyne spp. y helicotylenchus spp. el 95% de la población total de nematodos se encontró en las raíces. la cultivariedad áfrica fue la que presentó mayor susceptibilidad a r. similis, mientras que en ‘dominico hartón’ fue meloidogyne spp. el nematodo predominante. los híbridos mostraron similar susceptibilidad tanto a r. similis como a meloidogyne spp. tabla 3. coeficientes de correlación de pearson para la población de meloidogyne spp. y radopholus similis en raíces y suelo en un cultivo de plátano en caldas, colombia. variables raíces meloidogyne suelo meloidogyne raíces radopholus suelo radopholus raíces (meloidogyne) 1,0000 0,3743 0,0283 -0,1956 suelo (meloidogyne) 0,3743 1,0000 -0,0710 -0,0113 raíces (radopholus) 0,0283 -0,0710 1,0000 0,6766** suelo (radopholus) -0,1956 -0,0113 0,6766** 1,0000 **correlación altamente significativa. 244 agron. colomb. 27(2) 2009 las altas poblaciones de nematodos que se encontraron durante el estudio en los materiales evaluados sugiere que el principal medio de diseminación de los nematodos en las plantas fue la semilla. el comportamiento de las poblaciones de nematodos mostró una relación altamente significativa con el estado de desarrollo de las plantas. helicotylenchus spp. y radopholus similis presentaron la mayor incidencia cuando las plantas alcanzaron la madurez fisiológica. en áfrica la población de r. similis se comportó diferente, ya que se presentaron tres picos máximos de incidencia, hacia la mitad de los estados de plántula, prefloración y madurez fisiológica. la población máxima de meloidogyne spp. en los híbridos se observó en estado de floración. en las cultivariedades ‘áfrica’ y ‘dominico hartón’ el comportamiento de este nematodo fue similar, solo que la mayor población se alcanzó en estado de pre-floración. la precipitación influyó significativamente sobre la población de nematodos en las raíces, presentándose una mayor población de nematodos en épocas de mayor precipitación. las poblaciones de meloidogyne spp. y radopholus similis sugirieron un comportamiento mutuamente excluyente, es decir, cuando incrementó la población de una de las dos, la otra tendió a disminuir; sin embargo la correlación no alcanzó a ser significativa. literatura citada araya, m. 2004. los fitonematodos del banano (musa aaa subgrupo cavendish cultivares grande naine, valery y williams) su parasitismo y combate. pp. 84-105. en: xvi reunión internacional acorbat, publicación especial. oaxaca, méxico. aristizábal, l.m. y c. jaramillo. 2005. identificación y descripción de las etapas de crecimiento del plátano (musa aab) dominico hartón. pp. 79-90. en: memorias ii seminario internacional sobre producción, comercialización e industrialización de plátano, manizales, colombia. basf. s. f. guía de las enfermedades, plagas y deficiencias principales del banano. ludwigshafen, alemania. belalcázar, s., j. toro y r. jaramillo. 1991. el cultivo del plátano en el trópico. manual de asistencia técnica no. 50. instituto colombiano agropecuario, ica; ciid; comité de cafetaleros de colombia; inibap, cali, colombia. castrillón, a. y m. castrillón. 2000. reconocimiento de nemátodos parásitos del cultivo del plátano (musa aab simmonds) clon dominico hartón, en la granja luker (palestina). estudio de caso. universidad de caldas, manizales, colombia. castrillón, a., m. castrillón y l. pineda. 2002. dinámica poblacional de fitonematodos en los dos primeros ciclos de producción de plátano (musa aab), con dos clases de semilla sexual. acorbat. pp. 266-271. en: memorias xv reunión. asociación de bananeros de colombia, augura, medellín, colombia. chabrier, c. y p. quénéhervé. 2008. preventing nematodes from spreading: a case study with radopholus similis (cobb) thorne in a banana field. crop prot. 27, 1237-1243. de waele, d. y r. davide. 1998. nematodos noduladores de las raíces del banano. plagas de musa. hoja divulgativa no. 3. inibap, colombia. fhia. s.f. plantain fhia-21. a high-yielding plantaing for national markets, resistant to black sigatoka fungus. en: banana and plantain program, http://www.fhia.org.hn/dowloads/fhia21. pdf; consulta: marzo de 2009. fhia. s.f. plantain fhia-20. a plantaing resistant to black sigatoka fungus and twice as productive as ‘false horn’ plantain. en: banana and plantain program, http://www.fhia.org.hn/ dowloads/fhia20.pdf; consulta: marzo de 2009. gowen, s. y p. queneherve. 1990. nematodes parasites of bananas, plantains and abaca. plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture. cab international, wallingford, uk. pp. 431-460. guzmán, o. y j. castaño-zapata. 2002. reconocimiento de nematodos fitopatógenos en plátanos dominico hartón (musa aab simmonds), africa, fhia-20 y fhia-21 en la granja montelindo, municipio de palestina, caldas. infomusa 11, 33-36. helwig, j. 1978. sas introductory guide. statistical analysis system, sas institute, cary, nc. herrera, j. y m. aristizábal. 2003. caracterización del crecimiento y producción de híbridos y cultivariedades de plátano en colombia. infomusa 12, 22-24. mai, w. y h. lyon. 1968. pictorial key to genera of plant parasitic nematodes. cornell university press, new york, ny. martínez, h., y. peña y c. espinal. 2006. la cadena de plátano en colombia: una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. en: ministerio de agricultura y desarrollo rural. documento de trabajo no. 102. bogotá, colombia, http://www. agrocadenas.gov.co/platano/documentos/caracterizacion_platano.pdf; consulta: febrero de 2009. mcsorley, r. 1994. the spiral nematode. p. 22. en: ploetz, r.c., g.a. zentmyer, w.t. nishijima, k.g. rohrbach y h.d. ohr (eds.). compendium of tropical fruit diseases. american phytopathological society, st. paul, mn. moens, t., m. araya, r. swennen y d. de waele. 2006. reproduction and pathogenicity of helicotylenchus multicinctus, meloidogyne incognita and pratylenchus coffeae, and their interaction with radopholus similis on musa. nematology 8, 45-58. tarté, r. y j. pinochet. 1981. problemas nematológicos del banano, contribuciones recientes a su conocimiento y combate. unión de países exportadores de banano (upeb), panamá. thorne, g. 1961. principles of nematology. mcgraw-hill book company, new york, ny. varón, f. 1991. control de nematodos. pp. 329-342. en: belalcázar, s., j. toro y r. jaramillo. 1991. el cultivo del plátano en el trópico. manual de asistencia técnica no. 50. instituto colombiano agropecuario, ica; ciid; comité de cafetaleros de colombia; inibap, cali, colombia. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 142 capacidad parasítica de praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae) sobre macrosiphum euphorbiae (hemiptera: aphididae) en condiciones de laboratorio parasitic ability of praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae) on macrosiphum euphorbiae (hemiptera: aphididae) under laboratory conditions sandra aragón 1 , fernando cantor 1 , josé ricardo cure 2 y daniel rodriguez 2 1 bióloga, universidad militar nueva granada, bogotá. e-mail: sandra_aragon@hotmail.com 2 docentes, facultad de ciencias, programa de biología aplicada, universidad militar nueva granada, bogotá. e-mails: fcantor@umng.edu.co; jrcure@umng.edu.co; daniel.rodriguez@umng.edu.co fecha de recepción: 21 de noviembre de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 resumen: praon pos. occidentale es un parasitoide promisorio para regular poblaciones de áfidos macrosiphum euphorbiae en cultivos comerciales bajo invernadero de rosas. se evaluó la capacidad parasítica de p. pos. occidentale bajo tres temperaturas constantes (18, 25 y 28ºc) y variando la densidad de su hospedero (5, 10, 20, 40, 80 y 150). en cada unidad experimental se liberó una pareja del parasitoide con 24 horas de edad y se mantuvieron durante 24 horas en incubadoras graduadas a cada temperatura en evauación, con 12 horas de luz y 12 de oscuridad. se registró el número de áfidos parasitados y se permitió el desarrollo de los huevos depositados hasta adulto. se estimó la tasa instantánea de búsqueda (a’) y el tiempo de manipulación (th) a partir de los cuales se ajustó el modelo de respuesta funcional tipo ii para cada temperatura. la tasa instantánea de búsqueda (a’) fue más alta a 18ºc con un valor de 0,1081, seguida de 28ºc con 0,0323 y 25ºc con 0,0103. el tiempo de manipulación (th) más corto fue el que se presentó a 25ºc de 4,8913, seguido de 28º c con un tiempo de 5,7579 y 18ºc con 8,2697. el máximo número de individuos parasitados estimado fue de 4,9 a 25ºc. a 18ºc el 60% de los áfidos parasitados alcanzó la emergencia del adulto, el 74,2% a 25ºc y el 88% a 28ºc. no existe ningún efecto significativo de la densidad del hospedero ni de la temperatura en la proporción sexual de praon pos. occidentale. palabras clave: control biológico, parasitoides, áfidos, respuesta funcional, cultivos bajo invernadero. abstract: praon pos. occidentale is a promising parasitoid that regulates populations of the aphid macrosiphum euphorbiae in commercial rose production under greenhouse conditions. it was evaluated the parasitic ability of praon pos. occidentale under three constant temperatures 18, 25 and 28ºc and varying host density 5, 10, 20, 40, 80 y 150. each experimental unit consisted of one couple of the parasitoid with 24 hours old kept during 24 hours in graduated incubators with a 12:12 photoperiod. the number of parasitized aphids was recorded and development of the laid eggs was allowed. the instantaneous rate of search (a’) and the handling time (th) of the model of functional response type ii were estimated. the instantaneous rate of search (a’) was higher at 18ºc with 0.1081, followed by 0.0323 at 28º c and 0.0103 at 25ºc. the shorter handling time (th) was 4.8913 at 25ºc, followed by 5.7579 at 28ºc and 8.2697 at 18ºc. the maximum number of parasitized aphids estimated was 4.9 at 25ºc. at 18ºc the 60% of the parasitized aphids reached the adult emergence, whereas this number was 74.2% at 25ºc and 88% at 28ºc. there was no significant effect of the host density, neither temperature on the sexual ratio of praon pos. occidentale was recorded. key words: biological control, parasitoids, aphids, functional response, commercial greenhouse crop. agronomía colombiana 25(1), 142-148, 2007 aragón et al.: capacidad parasítica de praon pos. occidentale... 143 2007 introducción se considera al áfido macrosiphum euphorbiae (hemiptera: aphididae) una de las plagas más importantes de cultivos de invernadero porque es capaz de generar grandes pérdidas económicas. para su control se han sugerido diferentes estrategias entre las que se encuentra el uso de enemigos naturales, principalmente en europa y estados unidos. en colombia son escasos los estudios de control biológico de áfidos en cultivos de hortalizas y ornamentales mantenidos bajo invernadero. sin embargo, se han realizado algunos aportes del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) de la universidad jorge tadeo lozano, en conjunto con investigadores de la universidad militar nueva granada (umng) en la sabana de bogotá. en una evaluación de diferentes enemigos naturales introducidos para el control de plagas en cultivos comerciales de rosa se encontraron avispas del género praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae) atacando naturalmente poblaciones de áfidos m. euphorbiae con mayor eficiencia que los enemigos naturales introducidos para el control de los mismos áfidos. en consecuencia de lo anterior, se iniciaron estudios para evaluar el potencial biológico de praon pos. occidentale que estuvieron relacionados específicamente con la duración de su ciclo de vida a diferentes temperaturas (arias, 2003). con el fin de complementar la información relacionada con el potencial biológico de estas avispas se evaluó la capacidad controladora de p. pos. occidentale en las instalaciones del ciaa, ubicado en chía (cundinamarca), por medio de la estimación de la respuesta funcional, el porcentaje de emergencia y la proporción sexual en condiciones de laboratorio en seis densidades de hospedero bajo tres temperaturas (18, 25 y 28ºc). la respuesta funcional como medida de la capacidad controladora de los enemigos naturales ha sido ampliamente utilizada (everson, 1979; hofsvang y hagvar, 1983; donelly y phillips, 2001). según begon et al. (1996) la respuesta funcional es la relación que existe entre la tasa de consumo de un individuo y la densidad local de alimento. solomon (1949) la define como el cambio del número de presas consumidas por unidad de tiempo en relación con la variación de la densidad de la presa; esta respuesta se basa en la densidad de un solo tipo de hospedero o presa (schenk y bacher, 2002). la respuesta funcional es un componente esencial en la dinámica de la asociación hospedero:parasitoide y es un determinante importante de la estabilidad del sistema (wang y ferro, 1998); puede ser utilizada como una medida de la eficiencia de búsqueda cuando se evalúan agentes potenciales de control (waage, 1990). los factores que pueden afectar la respuesta funcional incluyen el tiempo de exposición de la presa al depredador, la proporción de éxito en la búsqueda y el tiempo de manipulación requeridos para cada presa. todos estos factores están incluidos en la ecuación de disco de holling (1959) la cual describe la respuesta curvilínea de varios insectos depredadores. rogers (1972) identificó que el comportamiento de ataque de los parasitoides es biológicamente diferente a la de los depredadores por lo que describió un modelo que permite la estimación de la respuesta funcional específicamente para insectos parasitoides: na= nt [1 exp { a’ t pt / (1 + a’ th n t )}] donde na es el número de hospederos parasitados, nt es la densidad del hospedero, a’ es la tasa instantánea de búsqueda, t es el periodo de tiempo en horas que están expuestos los áfidos al parasitoide, pt es el número de parasitoides y th es el tiempo de manipulación estimado en horas. holling (1959) clasificó la respuesta funcional en tres tipos diferentes dependiendo de la densidad ofrecida de la presa y la densidad de presas atacadas. en la respuesta funcional tipo i el número de presas atacadas por depredador es directamente proporcional a la densidad de la presa. sin embargo, en determinada densidad de presa el depredador se sacia y no consume mas presas. en la tipo ii, el número de encuentro también aumenta con la densidad de la presa, pero a una tasa decreciente debido a que consume una proporción alta del tiempo disponible en la manipulación de la presa. finalmente, en la respuesta funcional tipo iii la relación es sigmoide puesto que la tasa de incremento del ataque del depredador es lenta y va aumentando en función de la densidad de la presa, posteriormente cuando el depredador alcanza la saciedad esta tasa decrece. la respuesta funcional tipo ii o cyrtoid ha sido mostrada como la más común entre artrópodos predadores bajo condiciones de laboratorio (holling, 1959; hasell,1978; agron. colomb. 25(1), 2007 144 kfir y luck, 1985; wang y ferro, 1998) al igual que en artrópodos parasitoides (huffaker y gutiérrez, 1999). materiales y métodos en un diseño completamente al azar con cinco repeticiones por tratamiento (densidad de hospedero) se evaluó el efecto de la temperatura (18, 25 y 28ºc ) y la densidad de áfidos ofrecidos (5, 10, 20, 40, 80 y 150 áfidos) sobre la respuesta funcional, el porcentaje de emergencia y la proporción sexual de praon pos. occidentale. cada temperatura se evaluó una vez dentro de incubadoras graduadas en la temperatura a evaluar y con un fotoperiodo de 12 horas de luz y 12 de oscuridad. en recipientes de plástico con dimensiones de 30 x 20 x 25 cm con una ventana de aireación en la parte superior cubierta con malla metálica y una tira de plástico amarillo con miel, se introdujeron dos folíolos de tomate de 8 semanas de edad con el pecíolo introducido en un ‘aqua-pin’ con solución floral. sobre cada foliolo se ubicaron 5, 10, 20, 40, 80 y 150 áfidos adultos según el tratamiento. una vez ubicados los áfidos se procedió a separar las 30 parejas de avispas para cada tratamiento; éstas tenían 24 horas de emergencia y no habían tenido contacto alguno con áfidos. de ésta manera se garantizó que las avispas aún poseían su carga original de huevos. los áfidos y las avispas eran obtenidos de la cría permanente de los laboratorios de la umng y el ciaa; en esta cría permanente las avispas, una vez emergidas, eran aisladas por un periodo de 24 horas para asegurar la cópula. de acuerdo con la metodología propuesta por sigsgaard (2000), durante una hora se ubicaron los áfidos y las avispas por separado en las incubadoras con la temperatura a evaluar. después de la hora de acondicionamiento, las avispas fueron liberadas en los diferentes tratamientos y retiradas al cabo de 24 horas. posteriormente, los montajes eran retirados de las incubadoras y mantenidos en condiciones de laboratorio con condiciones controladas de temperatura (22ºc), humedad relativa (67%) y fotoperiodo de 12 horas luz y 12 horas oscuridad. para garantizar el recurso de los áfidos parentales en los diferentes tratamientos, diariamente se retiraron los nuevos áfidos emergidos con la ayuda de un compresor y un aspirador y cada tercer día se realizó cambio de folíolos hasta la formación de la primera pupa. se registró la cantidad de áfidos parasitados reconocidos por la formación de momias blancas con una estructura conocida como ‘pedestal’ que caracteriza la pupa de este parasitoide. para obtener información acerca del porcentaje de emergencia y proporción sexual de este parasitoide en las tres temperaturas, se permitió la emergencia de los adultos de p. pos. occidentale y se determinó su proporción sexual comparando las características del ovipositor y la genitalia del macho con las descritas en los estudios de schlinger y hall (1960) y marsh et al. (1987). se ajustó el modelo para parasitoides propuesto por rogers (1972). los parámetros a’ y th fueron estimados mediante una regresión no lineal utilizando el procedimiento nlin del programa estadístico sas versión 8.0 ® (sas, 1999) ingresando todos los datos originales. con el propósito de unificar un criterio de comparación para las curvas de repuesta funcional en las tres temperaturas, se decidió utilizar la asíntota de cada una de las curvas como el valor representativo de la máxima capacidad parasítica estimada del parasitoide. el análisis de los datos se realizó comparando el 80% del valor de esta asíntota para cada temperatura y extrapolando al valor correspondiente de densidad de hospederos ofrecida en la cual se alcanza este potencial estimado de parasitación. se decidió utilizar el 80% del valor de la asíntota por considerar que valores superiores no representaban incrementos significativos en la tasa de ataque de los parasitoides en cada una de las tres temperaturas. resultados y discusión en la figura 1 se puede observar que la respuesta funcional para las tres temperaturas fue de tipo ii. la curva de 18ºc aumenta más rápido que las de 25ºc y 28ºc antes de alcanzar la fase de estabilidad. este fenómeno es interesante ya que se esperaba que la fase inicial de la curva tuviera una tasa de incremento mayor en la medida que aumentaba la temperatura. esta situación podría estar relacionada con una situación de estrés térmico que puede inducir el aumento de la tasa de oviposición como mecanismo de sobrevivencia. gutiérrez (1996) y schreiber y gutiérrez (1998) mencionan que para estudios de respuesta funcional es necesario considerar mayor realismo, por lo que se deben incorporar parámetros de la fisiología y del comportaaragón et al.: capacidad parasítica de praon pos. occidentale... 145 2007 mo potencial biológico estimado en cada una de las temperaturas evaluadas y este control se presenta cuando se ofrecen 10 áfidos en 18ºc, 89 en 25ºc y 30 en 28ºc áfidos ofrecidos. en la tabla 1 se resumen los resultados obtenidos para los diferentes parámetros evaluados en cada una de las temperaturas. los valores de th son más cercanos entre 25ºc y 28ºc que entre estos dos y 18°c. de acuerdo con la información presentada en las tablas 1 y 2 se puede observar que el máximo valor del parámetro th se relaciona con la mínima densidad de áfidos parasitados. estas observaciones están de acuerdo con lo reportado por menon et al. (2002) y hassell (1978) quienes mencionan que un tiempo de manipulación (th) corto incrementa el tiempo disponible para búsqueda y, por tanto, la probabilidad de encontrar más hospederos. al analizar el parámetro a’, que se refiere a la tasa instantánea de búsqueda (tabla 1) se observa que este parámetro es mayor a 18ºc. lo anterior indica que p. pos. occidentale responde más rápido a la presencia de áfidos a bajas temperaturas, a pesar de que el máximo potencial biológico sea menor que en las otras dos temperaturas. porcentajes de emergencia de praon pos. occidentale se observó que por cada momia presente emergía una sola avispa. se presentaron momias de color blanco y café oscuro. las momias blancas alcanzaban a emerger durante el período de evaluación. por el contrario, las momias que presentaban una coloración café oscura no emergieron en este período, sino mucho tiempo después de transcurrido el tiempo de seguimiento. en la figura 2 se observa que cuando aumenta la temperatura se incrementa la capacidad de ataque de las avispas. esta capacidad de ataque está representada por el aumento en el número de hospederos parasitados (línea discontinua). además se observa que el máximo número de hospederos parasitados se presenta cada vez en densidades mayores cuando aumenta la temperatura de 18ºc a 28ºc. a 18°c se presenta el máximo número de áfidos parasitados y momificados a una densidad de 20 individuos (figura 2a), a 25°c el máximo se alcanzó en una densidad del hospedero de 80 individuos (figura 2b) y a 28°c el máximo de ataque se alcanzó en 150 hospederos (figura 2c). así mismo a 18°c el máximo promedio de avispas emergidas fue de 4,2 en 25°c fue figura 1. gráficos del modelo de respuesta funcional de praon sp. bajo condiciones de laboratorio utilizando datos originales: a. 18ºc, b. 25ºc y c. 28ºc. línea vertical representa la densidad en la cual se alcanza el 80% del máximo potencial de parasitismo de la avispa. miento de los organismos involucrados a partir de modelos con enfoque tritrófico en donde aspectos como la calidad del alimento y otros factores ecológicos tienen un papel importante. al observar el máximo número de individuos parasitados en cada condición térmica representado por las asíntotas en la figura 1, se aprecia que el número aproximado de áfidos parasitados fue de tres, cinco y cuatro a 18ºc, 25ºc y 28ºc respectivamente. el máximo número de áfidos parasitados corresponde al máxiagron. colomb. 25(1), 2007 146 de 3,6 y a 28°c de 6 nuevas avispas por hembra liberada (línea continua). a 18ºc sólo se presentaron emergencias de nuevas avispas en el 60% del total de áfidos parasitados que presentaban la momificación, mientras que para 25ºc fue de 74,2% y para 28ºc de 88%. de acuerdo a lo anterior, se podría asumir que el aumento en el número de emergencias de nuevas avispas puede estar relacionado con el aumento de la temperatura. las momias que presentaron coloración café a 18°c no emergieron durante el periodo de evaluaciones, sino tiempo después cuando se dejaron a 22 o c en el laboratorio. por lo anterior, durante las evaluaciones del ensayo se registró un menor porcentaje de emergencia de nuevas avispas a 18 o c pero, posteriormente a las fechas de evaluación bajo la nueva temperatura de 22 o c, las avispas de este tipo de momias emergieron normalmente. aparentemente esta coloración indica un cambio fisiológico en la pupa que retarda la emergencia de las avispas. proporción sexual de praon pos. occidentale en la figura 3a se puede observar que a 18ºc y 28ºc se presenta mayor emergencia de machos que de hembras, mientras que a 25ºc la proporción de machos y hembras es de 1:1. estas observaciones coinciden con los resultados obtenidos por arias (2003) quien evaluó la proporción sexual de p. pos. occidentale a 17ºc, 20ºc, 25ºc, 28ºc y 30ºc y observó que a temperaturas más bajas se presenta una mayor emergencia de machos tabla 1. valores de la tasa instantánea de búsqueda (a’) y el tiempo de manipulación (th) calculados para 18, 25 y 28ºc. temperatura a th r 2 p>f 18 o c 0,1081 8,2697 0,37817 0,0013 25 o c 0,0103 4,8913 0,40357 0,0007 28 o c 0,0322 5,7579 0,49457 0,0001 tabla 2. resumen de la máxima capacidad parasítica de praon pos. occidentale. estimado por el modelo y observado. temperatura ( o c) número máximo de áfidos parasitados densidad de hospederos cuando se alcanza el máximo parasitismo estimado registrado estimado registrado 18 2,902 12 10 40 25 4,907 18 89 40 28 4,168 14 30 150 que en las temperaturas altas. kfir y luck (1979), realizaron un ensayo con el género aphytis (hymenoptera: aphelinidae) en el cual sugieren que las temperaturas extremas pueden reducir la viabilidad y movilidad del esperma y también pueden afectar el comportamiento de fertilización y apareamiento. el efecto de la densidad del hospedero sobre la proporción sexual del parasitoide se presenta en la figura 3b. al realizar las pruebas para evaluar el efecto de la densidad de los hospederos ofrecidos sobre la proporción sexual de avispas emergidas no se encontró figura 2. avispas de praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae) emergidas en función de la densidad de los áfidos ofrecidos y de tres temperaturas constantes. aragón et al.: capacidad parasítica de praon pos. occidentale... 147 2007 ninguna relación significativa entre estas dos variables (p=0,05, f= 0,16 hembras y 0,41 machos). lo anterior indica que la densidad del hospedero no afecta la proporción sexual de p. pos. occidentale. se ha reportado que el superparasitismo afecta la proporción sexual de avispas parasitoides debido a la mortalidad diferencial sexo-específica de huevos y larvas en desarrollo. los machos son más aptos que las hembras para completar su desarrollo dentro de un hospedero que posea más de un huevo del parasitoide, posiblemente debido a su desarrollo más rápido o a sus requerimientos nutricionales más bajos. como resultado, una alta frecuencia de superparasitismo puede producir una proporción sexual basada en machos (heinz y parrella, 1990). aunque no fue registrado en este trabajo, en ensayos realizados por arias (2003) con praon pos. occidentale a diferentes temperaturas, se presentó un alto porcentaje de superparasitismo en las seis temperaturas y altos porcentajes de emergencia de machos en las temperaturas más bajas. por lo anterior, se podría afirmar que la alta proporción de machos encontrados en estos ensayos se realaciona directamente con este comportamiento del parasitoide. un comportamiento similar fue observado por schlinger y hall (1960) quienes realizaron un ensayo donde confirmaron que el porcentaje de emergencia de machos está relacionado con la condición de superparasitismo en praon palitans bajo condiciones de laboratorio y observaron que nunca se desarrolló más de un parasitoide por áfido. conclusiones y recomendaciones se determinaron los parámetros de las curvas de respuesta funcional de p. pos. occidentale en las tres temperaturas evaluadas (18, 25 y 28ºc). en todas las temperaturas las curvas de respuesta funcional fueron de tipo ii, donde en un período de 24 horas una única avispa fue capaz de parasitar de tres a cinco áfidos diferentes. praon pos. occidentale responde más rápido a menores densidades de áfidos en una temperatura de 18 o c. al aumentar la temperatura de 18 o c a 28 o c se favorece el aumento, tanto del número de áfidos parasitados, como de avispas emergidas. a pesar de que la respuesta de p. pos. occidentale a la presencia de bajas densidades de áfidos es más lenta en temperaturas de 25 o c y 28 o c, a estas temperaturas se obtienen mayores índices de parasitación y de emergencia de nuevas avispas. a partir de los resultados y conclusiones del presente trabajo se recomienda realizar estudios que verifiquen el potencial controlador de la avispa bajo condiciones de invernadero en la sabana de bogotá para verificar el potencial de la avispa que se encontró en los ensayos de laboratorio. además, sería interesante conocer cual es el efecto de las bajas temperaturas sobre la formación de pupas de color café y su relación con posibles estados de latencia o dormancia que sólo se presentarían en países estacionales. se sugiere manejar los cultivos con baja presión de insecticidas para que estas avispas se presenten de manera natural. además, se recomienda iniciar estudios de crías continuas de la avispa que sirvan de suministro constante para aquellos cultivos que sean fácilmente susceptifigura 3. proporción de hembras y machos emergidos con respecto: a) a la temperatura y b) a la densidad de hospedero. agron. colomb. 25(1), 2007 148 bles al ataque de áfidos. en caso de iniciar estudios de cría continua de la avispa se recomienda tener en cuenta las condiciones térmicas y las densidades ofrecidas de áfidos que favorecen el desarrollo del mayor número de hembras de praon pos. occidentale. agradecimientos al centro de investigaciones y asesorías agroindustriales de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano por el préstamo de sus instalaciones; a asocolflores y la vicerectoría de investigaciones de la universidad militar nueva granada por la financiación del proyecto. literatura citada arias, d. 2003. efecto de la temperatura en algunas variables de crecimiento de la población de praon sp. (hymenoptera: braconidae) endoparasitoide nativo del áfido de los invernaderos macrosiphum euphorbiae (hemiptera: aphididade). trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. 107 p. begon, m.; j. harper y c. tonnsend. 1996. ecology individuals, populations and communities. 3th edition. ed. black sciences, 1068 p. donelly b. y t. phillips. 2001. functional response of xylocoris flavipes (hemiptera:anthocoridae): effects of prey species and habitat. environ. entomol. 30(3), 617-624. everson, p. 1979. the functional response of phytoseiulus persimilis (acarina:phytoseiidae) to various densities of tetranychus urticae (acarina:tetranychidae). can. entomol. 111, 7-10. gutiérrez, a.p. 1996. applied population ecology: a supply-demand approach. john wiley & sons, inc., new york. 300 p. hasell, m. 1978. the dynamics of arthropod predator-prey systems. princeton, princeton university press., new jersey. 237 p. heinz, k. m. y m.p. parrella. 1990. the influence of host size on sex ratios in the parasitoid diglyphus begini (hymenoptera: eulophidae) leafminer, male-biased sex ratio, differential mortality, liriomyza trifolii, diglyphus begini. ecol. entomol. 18, 391-399. hofsvang, t.; hagvar, e. 1983. functional response to prey density of ephedrus cerasicola (hym:aphidiidae), an aphidiid parastoid of myzus persicae (hom: aphididae). entomophaga 28(4), 317-324. holling, c.s. 1959. the components of predation as revealed by a study of small-mammal predation of the european pine sawfly. canadian entomologist 91, 293-320 huffaker, c. b. y a.p. gutiérrez. 1999. ecological entomology. second edition. john wiley & sons, new york. kfir, r. y .f. luck. 1979. effects of constant and variable temperature extremes on sex ratio and progeny production by aphytis melinus and a. lingnanensis (hymenoptera: aphelinidae). ecological entomology 4, 335-344. marsh, p.; s. shaw y r. wharton. 1987. an identification manual for the north american genera of the family braconidae (hymenoptera). memoirs of the entomological society of washington nº13. the entomological society of washington. washington. 98 p. menon, a.; p.w. flinn y b.a. dover. 2002. influence of temperature on the functional response of anisopteromalus calandrae (hymenoptera: pteromalidae), a parasitoid of rhyzopertha dominica (coleoptera: bostrichidae). j. stored products res. 27, 463469. rogers, d.j. 1972. random search and insect population models. j. animal ecol. 43, 368-383. sas institute inc., 1999. sas users guide. version 8. schenk, d. y s. bacher. 2002. functional response of a generalist insect predator to one of its prey species in the field. j. animal ecol. 71, 524-531. schlinger, e. y j. hall. 1960. the biology, behavior, and morphology of praon palitans muesebeck, an internal parasite of the spotted alfalfa aphid, therioaphis maculata (bukton) (hymenoptera:braconidae, aphidiinae). ann. entomol. soc. amer. 53, 144-161. schreiber, s.j. y a.p. gutierrez. 1998. a supply/demand perspective of species invasions and coexistence: applications to biological control. ecol. modelling 106(1), 24 45. sigsgaard, l. 2000. the temperature dependent duration of development and parastism of three cereal aphid parasitoids, aphidius ervi, a. rhopalosiphi, and praon volucre. entomologia experimentalis et applicatta 36, 173-184. solomon, m.e. 1949. the natural control of animal populations. j. animal ecol. 18, 1-35. waage, j. 1990. ecological theory and the selection of biological control agents. en: mackauer, m., l.e. ehler, y j. roland (eds.). critical issues in biological control. intercept, andover, pp. 135-157. wang, b. y d. ferro. 1998. functional responses of trichogramma ostriniae (hym: trichogrammatidae) to ostrinia nubialis (lep: pyralidae) under laboratory and field conditions. environ. entomol. 27(3), 752-758. propagación y cultivo de tejidos resumen abstract se categorizaron la germinación y latencia de semillas de mortiño y se desarrolló un protocolo de remoción de esta última, aspectos que son básicos para procesos de conservación, siembra y fitomejoramiento de la especie. no se detectó latencia exógena, con imbibición de agua, por parte de las semillas en un sustrato húmedo. las simientes exhibieron una respuesta fotoblástica positiva a la luz. se determinó, mediante la aplicación de tetrazolio, que 15,8% de las semillas eran no viables, con 63,0% de semillas con germinación y 21,2% viables latentes. la germinación y remoción de la latencia fueron significativamente superiores a 20°c que a 25°c. la latencia de la semilla fue eliminada, casi por completo, bajo un régimen de luz blanca constante, a 20°c, con aplicación de ga3 en concentraciones de 500, 1.000 y 2.000 mg l-1. el bloqueo de la germinación se clasificó como latencia fisiológica no profunda. after characterizing germination and dormancy of andean blueberry, a dormancy release procedure was developed. these are basic aspects of germplasm conservation, planting and improvement. the seeds did not display exogenous dormancy under water imbibition in a moist substrate. however, a positive photoblastic response was observed. a tetrazolium test indicated that 15.8% of the seeds were n viable; 21.2% were dormant viable, and 63% germinated. germination and dormancy release at 20°c were higher than at 25°c. seed dormancy was almost completely released after 500; 1,000 and 2,000 mg l-1 ga3 applications under constant white light at 20°c. dormancy was classified as non deep physiological. key words: promissory species, photoblastic seeds, tetrazolium, seed physiology, colombia. palabras clave: especies promisorias, semillas fotoblásticas, tetrazolio, fisiología de semillas, colombia. fecha de recepción: 27 de octubre de 2008. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 departamento de ciencias agrícolas y pecuarias, facultad de ciencias agrarias y del medio ambiente, universidad francisco de paula santander, san josé de cúcuta (colombia). 2 centro de investigación “la selva”, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), rionegro (colombia) y departamento de ciencias agronómicas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. 3 centro de investigación “la selva”, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), rionegro (colombia). 4 departamento de ciencias agronómicas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. 5 autor de correspondencia. pnrgvlobo@gmail.com agronomía colombiana 27(1), 15-23, 2009 comportamiento de la germinación y categorización de la latencia en semillas de mortiño (vaccinium meridionale swartz) germination behavior and characterization of seed dormancy of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) maría isabel hernández p.1, mario lobo a.2, 5, clara inés medina c.3, josé régulo cartagena v.4 y oscar arturo delgado p.3 introducción el mortiño o agraz (vaccinium meridionale swartz) pertenece a la familia ericaceae, tribu vacciniae, conjunto que en el neotrópico se concentra en los andes, en ambientes húmedos de montaña, con elevado número de especies, en colombia y ecuador, entre los 1.000 y 3.000 msnm (luteyn, 2002). esta diversidad ha sido atribuida a los suelos y tipos de vegetación, como consecuencia de la orografía de la zona (gentry, 1988; luteyn, 2002). en colombia se han reportado en este género v. meridionale, v. floribundum y v. corymbodendron (luteyn, 2002), con consumo de los frutos de los dos primeros (romero, 1961). la planta, considerada como relegada, esto es, taxa ignorados por la ciencia y el desarrollo, con empleo en las áreas de adaptación (hammer et al., 2001), ha pasado a ser promisoria, como secuela del incremento en la demanda nacional, por su consumo en repostería, jugos, helados, bebidas alcohólicas, etc. (corantioquia, 2003) y de un uso creciente de sus frutos en los países desarrollados, por los beneficios de la fruta en la nutrición y la salud, de las especies cultivadas y silvestres del género (taruscio et al., 2004). en colombia, el mortiño se encuentra en poblaciones silvestres de los bosques alto andinos, entre los 2.300 y 3.500 msnm (patiño y ligarreto, 2006), intercalado frecuente16 agron. colomb. 27(1) 2009 mente con plantaciones de coníferas. esto favorece las asociaciones micorrizógenas de la planta, y su adaptación a suelos ácidos (usda, forest service, s.f.). las poblaciones han sufrido procesos de pérdida por deforestación, reconversión productiva, fragmentación, perturbación por la extracción de la llamada “tierra de capote”, lo que provoca daños en el sistema radical, deterioro y muerte de individuos por prácticas inadecuadas de cosecha y el corte de ramas para su utilización en floristería (corantioquia, 2003). el informe del estado de los recursos filogenéticos para la alimentación y la agricultura (fao, 1996) indicó que las pérdidas de diversidad genética eran grandes y continuas. por ello jarvis et al. (2005) reportaron que la preservación de los acervos genéticos relacionados con los cultivos era importante, y guarino et al. (2001) indicaron que los conjuntos genéticos de los silvestres han sido escasamente observados, colectados o descritos. jarvis et al. (2005) señalaron que estas especies son las más amenazadas por su rareza, endemismo y falta general de conocimiento sobre ellas. por lo anterior, es importante conservar la variabilidad del mortiño para reforestación y desarrollo como alternativa productiva. shoen y brown (2001) afirmaron que a medida que los hábitat naturales desaparecen, hay una tendencia de mantener las especies silvestres vegetales en bancos de semillas. la conservación ex situ del mortiño requiere conocer su biología reproductiva. esta es una planta clonal que produce individuos genéticamente iguales por reproducción vegetativa (mcglaughling y friar, 2007), cuya estructura genética es compleja, con mezcla de plantas provenientes de reproducción sexual y asexual (ruggiero et al., 2005). por ello es conveniente, aparte de la colección de campo, con pocas plantas por deme, mantener su semilla, para una representación mayor de la variabilidad genética de la metapoblación. la conservación de la semilla, a largo plazo, requiere que esta tolere desecación hasta el 5 a 10% de humedad. usda, forest service (s.f.) indicó que, pese a la falta de estudios de almacenamiento a largo plazo de semillas de los vaccinium de bayas azules, que incluyen el mortiño, había información que sugería un comportamiento ortodoxo; adicionalmente darrow y scott (1954) afirmaron que las semillas de estos eran ortodoxas. en vaccinium meridionale, castañeda (2006) reportó comportamiento ortodoxo de las simientes, lo cual fue corroborado por hernández (2008). igualmente, hill y vander (2005), en estudios con diversos vaccinium, concluyeron que las semillas eran ortodoxas, con periodos de viabilidad de 17 a 20 años en los bancos de semilla del suelo. en plantas silvestres son importantes, para su conservación y siembra, la germinación y la latencia de las semillas. para finch-savage y leubner-metzger (2006), la segunda es una propiedad innata que define las condiciones para su germinación, dependiente de la constitución genética, con influencia ambiental significativa. esto, según los autores mencionados, es un aspecto adaptativo para evitar condiciones desfavorables durante el establecimiento y crecimiento posterior de las plántulas. en diversos taxa de vaccinium, como v. angustifolium, v. myrtillus, v. ulginosum y v. vitis-idaea, se ha reportado latencia fisiológica (baskin y baskin, 2001). también es importante para la germinación, en algunas especies, el efecto inductor de la luz, lo cual se denomina fotoblastismo; este permite el mantenimiento de la latencia en las simientes enterradas en el suelo (sawada et al., 2008). se ha encontrado que las semillas de varias especies de vaccinium son fotoblásticamente positivas, precisando varias horas de luz diarias para germinar (giba et al., 1995), con información de que las semillas de v. myrtillus no germinan en completa oscuridad (baskin et al., 2000). con base en lo expuesto, se realizó la presente investigación, con el fin de elucidar el comportamiento germinativo de semillas de v. meridionale, categorizar la latencia existente en estas y desarrollar protocolos de germinación y rompimiento del bloqueo de la germinación. materiales y métodos localización el estudio se realizó en el centro de investigación “la selva”, de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), rionegro, colombia a 2.120 msnm, con temperatura promedio de 17°c, hr de 78% y precipitación promedio anual de 1.700 mm, en la zona ecológica bosque húmedo montano bajo (espinal, 1977) y el laboratorio de semillas, con temperaturas entre 17 y 20°c. material biológico la semilla se extrajo de frutos de una población silvestre de v. meridionale del parque arví, vereda santa elena, medellín, colombia y de plantas de la colección de campo, del centro de investigación “la selva”. 172009 hernández p., lobo a., medina c., cartagena v. y delgado p.: comportamiento de la germinación y categorización de la latencia... extracción de la semilla se hizo a partir de frutos maduros, con coloración homogénea morada oscura en la epidermis. a estas bayas se les adicionó agua y se les aplicó presión manual, con el fin de separar la pulpa. posteriormente se lavaron en un chorro de agua con la ayuda de un cedazo, hasta obtener semillas completamente limpias. estas se secaron a 17°c y 78% de humedad relativa, durante 48 h, de acuerdo con las recomendaciones de medina et al. (2008). obtención de curvas de secado de las semillas la finalidad fue obtener el porcentaje de humedad en las simientes utilizado para procesos de almacenamiento a largo plazo (5%). para ello, se emplearon cámaras herméticas, con evaluación de tres relaciones de peso semilla:sílica gel, 1:1, 1:2 y 1:3. las cámaras se ubicaron en un cuarto a 25±4°c, con 14% de hr. se monitoreó la pérdida de humedad cada hora, tomando el peso de las muestras, hasta obtener el contenido de humedad en equilibrio, che, como porcentaje, un valor en que se igualan la humedad en las semillas y la del ambiente (victoria, 2005). cada tratamiento constó de cinco repeticiones, las cuales se mantuvieron en bolsas de papel, en las cámaras. adicionalmente, se tomaron muestras aleatorias de las semillas en secado para determinar el contenido de humedad empleando estufas y gravimetría, de acuerdo con la metodología propuesta por ista (1999). protocolo de tinción con tetrazolio se estandarizó un protocolo para v. meridionale. para ello, se evaluaron concentraciones del producto del 0,5 y 1,0%, durante 1, 2 y 3 h a 30°c y 24 h a temperatura ambiente, en condiciones de completa oscuridad. los procedimientos se aplicaron a 10 semillas, con tres repeticiones. estas se prehumedecieron durante 24 h y luego se evaluaron tres tipos de cortes: longitudinal, punzamiento de la testa y extracción completa del embrión. el tetrazolio interactúa con los procesos de reducción y oxidación de las células vivas en la semilla, cambiando de color las formas hidrogenadas, lo que hace posible distinguir las partes vivas (coloreadas) de aquellas muertas (incoloras) (poulsen et al., 2006). para definir patrones de tinción relacionados con viabilidad, se incluyeron semillas en un microondas durante un min, para matar los embriones. luego, a la mitad de éstas se les aplicó una solución al 1% de tetrazolio, durante 24 h en oscuridad, y la otra mitad se utilizó para realizar pruebas de germinación. lo anterior permitió observar tanto la intensidad de la coloración como la ubicación de la misma dentro de las estructuras, elucidar la intensidad y diferenciar patrones de tinción entre semillas viables y no viables. categorización de la germinación se realizó en germinadores a 21°c y con condiciones de luz:oscuridad de 12:12 h, con el empleo de lámparas de luz blanca, de 20 w 110-120 v/50-60 hz. las unidades experimentales constaron de 100 semillas, con 4 repeticiones, éstas se colocaron en cajas petri con papel filtro, humedecido periódicamente. el ensayo se llevó a cabo durante 30 d, tiempo recomendado por baskin y baskin (2001) para diferenciar semillas germinables no latentes y latentes. a las semillas no germinadas se les aplicó el protocolo de tetrazolio, desarrollado en esta investigación, para diferenciar las latentes de las no viables. determinación de imbibición de las semillas la prueba se realizó para determinar la permeabilidad de las semillas al agua (baskin y baskin, 2001). para ello, se tomaron cinco repeticiones de 0,5 g de semilla con humedad de 13%. estas se colocaron en cajas petri con papel filtro humedecido en agua destilada. cada hora, durante 8 h, se tomaron muestras, a las cuales se les eliminó el agua superficial con la ayuda de servilletas y se les registró el peso. el incremento de este indica que las semillas son permeables, y lo contrario indica la presencia de barreras a la entrada del agua (bansal et al., 1980). evaluación de protocolos de rompimiento de latencia tomando como referente reportes de latencia fisiológica en especies de vaccinium (baskin y baskin, 2001), se evaluó el efecto promotor de la germinación del ácido giberélico (ga3) en concentraciones de 500, 1.000 y 2.000 mg l-1, más un testigo sin aplicación de este. el estudio se realizó en condiciones de oscuridad e iluminación constantes, por el efecto promotor de la luz en la germinación en diversos vaccinium (giba et al., 1995) y se evaluaron dos regímenes de temperatura, 20°c y 25°c. se empleó un diseño completamente al azar, con cuatro repeticiones y unidades experimentales de 100 semillas, en arreglo factorial 4x2x2, en el cual los factores correspondieron a dosis de ga3, régimen lumínico y temperatura. la hormona se aplicó sumergiendo las semillas en las soluciones de cada tratamiento durante 24 h, con secado posterior al ambiente. luego se colocaron en cajas petri con papel filtro humedecido con agua destilada, las cuales se mantuvieron en cámaras de germinación con las condiciones de luz y temperatura mencionadas, para evaluar el porcentaje de germinación durante 30 d. 18 agron. colomb. 27(1) 2009 esta se realizó separando una pequeña porción de la testa, retirando el embrión por medio de presión manual. las otras metodologías causaron daño a este. como puede apreciarse en las fig. 2a y 2b, se obtuvo una mejor tinción con la dosis de 1% de tetrazolio en comparación con la de 0,5%, con resultados más evidentes con imbibición en el químico, al 1%, durante 3 h a 30°c y en condiciones de temperatura ambiente por espacio de 24 h. la prueba de tetrazolio es un método reconocido para el análisis de viabilidad de las semillas (nurse y di tommaso, 2005). este permite categorizar una semilla como viable o no viable a partir de la tinción de los tejidos del embrión (borza et al., 2007). las semillas prehumedecidas, sometidas a microondas durante un min, perdieron completamente la viabilidad, con germinación nula. esto permitió caracterizar los patrones de tinción diferentes, con la aplicación del tetrazolio (1% durante 24 h a temperatura ambiente) a los obtenidos con el lote con semillas viables. en las fig. 3a y 3b, se incluyen las tinciones obtenidas en las simientes tratadas y no tratadas con microondas. como puede apreciarse, los embriones de las no tratadas, exhibieron coloración en la mayoría de su superficie, desde rosado claro, hasta rosado fuerte, con presencia también de tonalidades anaranjadas. los patrones anteriores no fueron evidentes en las sometidas a microondas. estas últimas, exhibieron unidades transparentes o coloración leve. categorización de la germinación en la fig. 4, se incluye la categorización de la viabilidad (germinación y latencia) y de la no viabilidad (ausencia de tinción con tetrazolio) obtenida en las semillas de mortiño recién extraídas del fruto, germinadas en cajas petri a 21°c, en condiciones de luz-oscuridad de 12-12 h, respectivamente. como se aprecia en la fig. 4, las semillas exhibieron 84,2% de viabilidad, con 63% de semillas germinadas y 21,2% de semillas viables no germinables (latentes). además se encontró, 15,8% de semillas no viables, con base en la prueba de tetrazolio, en las no germinadas. lo anterior señala presencia de latencia, aspecto típico de las plantas silvestres. esta permite responder a condiciones ambientales variables, constituyendo una estrategia de dispersión en el tiempo de la germinación (snyder, 2006). fenner y thompson (2005) indicaron que el momento de la germinación es esencial para el ciclo de vida del vegetal, asegurando su ocurrencia en el periodo más favorable para el establecimiento de las plántulas. 0 5 10 15 20 25 c on te ni do d e hu m ed ad ( % ) tiempo (h) curvas de secado para semillas de vaccinium meridionale, en tres relaciones de peso semilla:silicagel 1 : 1 1 : 2 1 : 3 0 10 20 30 40 50 60 y = 0,0088x2 – 0,6956x + 17,79 r2= 0,921 p<0,0001 y = 0,0108x2 – 0,8151x + 18,156 r2= 0,895 p<0,0001 y = 0,0119x2 – 0,8694x + 18,106 r2= 0,886 p<0,0001 figura 1. tiempo de secado de semillas de mortiño (v. meridionale) en sílica gel. con los datos de porcentaje de germinación, con base en la semilla viable, transformados a arcosenos, procedimiento recomendado cuando estos presentan dispersión amplia (little y hills, 1976), se hizo análisis de varianza y con la significación obtenida, se aplicó la prueba de partición de promedios de duncan con una probabilidad de error p≤0,05, mediante el empleo del programa sas, versión 9.1. resultados y discusión curvas de secado de las semillas la pérdida de humedad de las semillas expuestas a sílica gel en las cámaras herméticas se ajustó a modelos cuadráticos altamente significativos (p<0,0001) (fig. 1), cuyas ecuaciones fueron: y= 0,0088x2 0,6956x + 17,79; y= 0,0108x2 0,8151x + 18,156 y y= 0,0119x2 0,8694x + 18,106, para los tratamientos 1:1, 1:2 y 1:3, respectivamente. en el estudio se encontró un che promedio de 3,2%, a partir de un contenido inicial de 21,97%, en un tiempo medio de 14 h y 19 min. el tratamiento de semilla: sílica gel 1:3 presentó una desecación más rápida hasta llegar a peso constante, debido a la mayor superficie de absorción de agua. las curvas logradas son útiles para predecir el tiempo requerido para la obtención de una humedad determinada, a partir del contenido inicial de esta, según el procedimiento descrito por rao et al. (2006). los tres tratamientos permitieron alcanzar la humedad requerida para los ensayos de la investigación, 5%. se seleccionó para los estudios posteriores el tratamiento 1:1, ya que con este la pérdida de humedad es más lenta, lo cual disminuye riesgos de daño de los embriones. protocolo de tinción con tetrazolio la metodología más adecuada para la evaluación de viabilidad de las semillas fue la extracción de los embriones. 192009 hernández p., lobo a., medina c., cartagena v. y delgado p.: comportamiento de la germinación y categorización de la latencia... figura 2. embriones de v. meridionale en solución de tetrazolio al 0,5% (a) y al 1,0% (b). figura 3. embriones de v. meridionale viables. a. no incluidas en el horno microondas. b. no viables después de estar por 1 min en el horno microondas. germinación sem. viables no germinables sem. no viables 15,75% ± 4,0 21,25% ± 2,1 63,00% ± 5,1 figura 4. categorización de la viabilidad y latencia en semillas de mortiño (v. meridionale). no latentes y latentes, con un valor cercano de viabilidad al alcanzado en la investigación actual para las dos categorías, 84,2%. categorización de la latencia latencia exógena como puede observarse en la fig. 5, durante las 8 h en que estuvieron las semillas en contacto con agua, se presentó imbibición, con un incremento en peso cercano al 7%. lo anterior indica permeabilidad en la testa, lo que permite concluir que las semillas de mortiño no presentan latencia exógena o física, de acuerdo con el criterio de nikolaeva (1977). no se ubicó reporte alguno de este tipo de latencia en estudios realizados con diversos vaccinium. respuesta fotoblástica como puede verse en la fig. 6, las semillas de mortiño son fotoblásticamente positivas, categorización dada a aquellas cuya germinación es estimulada por la luz (sawada et al., 2008). esto se colige al comparar la germinación, bajo re a b vallejo (2000) obtuvo una germinación de 82,7% con semillas de mortiño, valor superior al de la investigación actual. esto puede deberse al hecho de que el autor condujo la evaluación por más de 30 d, tiempo máximo para la categorización de la germinación de semillas no latentes (baskin y baskin, 2001). por ello la cifra agrupa semillas a b 20 agron. colomb. 27(1) 2009 gímenes de luz y oscuridad en los niveles de temperatura evaluados. así, en condiciones de luz, sin aplicación de ga3, esta estimuló la germinación con un efecto más marcado, significativamente superior a 20°c que el obtenido a 25°c, 84% y 1%, respectivamente. en contraste, en las semillas sin tratamiento con hormona no hubo emergencia alguna del embrión en la oscuridad. shahram (2007) reportó un efecto marcado en la germinación de v. arctostaphylos por parte de condiciones alternas de luz y oscuridad, la cual no ocurrió en ausencia de la primera. en otros vaccinium se ha informado sobre porcentajes de germinación de alrededor de 90%, en condiciones de luz del espectro rojo (giba et al., 1995). este promueve la germinación de las semillas que se encuentran superficiales en el suelo del bosque, cuando incide la luz. se ha indicado que las especies con simientes pequeñas, como el mortiño, tienen requerimientos definidos y estrechos para su establecimiento por recursos internos limitados, empleando la luz como un indicador de condiciones adecuadas para la germinación (pearson et al., 2003). latencia endógena como se puede apreciar en la fig. 6, fue evidente el efecto de la temperatura sobre la germinación, con una emergencia significativamente superior a 20°c, en comparación con la obtenida a 25°c. así, el nivel máximo de germinación de semillas viables a 25°c fue de 27%, en tanto que a 20°c este alcanzó valores de 97, 98 y 93% al tratar las simientes con ga3, en condiciones de luz, sin diferencias significativas entre estos valores con concentraciones de 500, 1.000 y 2.000 mg l-1, respectivamente. igualmente, bajo iluminación, se obtuvo germinación, del 84%, sin aplicación de ga3, a 20°c. en tanto que esta fue de 1% a 25°c, con valores superiores del primer tratamiento a los obtenidos en todos los casos de aplicación de hormona a 25°c, en los cuales se obtuvo una emergencia de embriones del orden de 14, 18 y 27%, para las concentraciones de 500, 1.000 y 2.000 mg l-1 de ga3 (fig. 6). la respuesta a la temperatura debe corresponder a las condiciones ambientales del hábitat del mortiño, la parte altoandina (luteyn, 2002), zona de temperaturas bajas. la germinación es un caso de regulación del crecimiento que comprende interacciones entre la temperatura y la actividad de la giberelina, con reportes de que esta regula la actividad de los genes relacionados con el metabolismo del ga (penfield, 2008). igualmente, se han postulado relaciones entre la temperatura y la iluminación para la germinación, con promoción de la biosíntesis del ga (penfield et al., 2005). el efecto positivo del ga en la germinación de las semillas de v. meridionale –lo cual también fue reportado en colombia por magnitskiy y ligarreto (2007)– indica que estas, además de ser fotoblásticamente positivas, tienen latencia fisiológica, no profunda, de acuerdo con la clasificación de nikolaeva (baskin y baskin 2001; 2008), esta se removió a través de la imbibición con ga3, en las concentraciones evaluadas de la hormona, sin diferencias significativas entre estas, incubando las semillas a 20°c, en condiciones de luz blanca (fig. 6). igualmente, se obtuvo una mayor velocidad de germinación, referida al tiempo tomado para la emergencia de 50% de los embriones (fig. 6). así, las semillas tratadas con 1.000 y 2.000 mg l-1 de ga3, a 20°c, tomaron en promedio 0,070 0,071 0,072 0,073 0,074 0,075 0,076 0 2 4 6 8 tiempo (h) p es o (g ) y= 0,0009x + 0,0697 r2= 0,98 figura 5. incremento de peso en semillas de mortiño (v. meridionale) durante el proceso de imbibición. te st ig o 50 0 m g l1 g a 3 10 00 m g l1 g a 3 20 00 m g l1 g a 3 te st ig o 50 0 m g l1 g a 3 10 00 m g l1 g a 3 20 00 m g l1 g a 3 te st ig o 50 0 m g l1 g a 3 10 00 m g l1 g a 3 20 00 m g l1 g a 3 te st ig o 50 0 m g l1 g a 3 10 00 m g l1 g a 3 20 00 m g l1 g a 3 luz oscuridad luz oscuridad 20°c 25°c 84 97 98 93 0 21 27 44 1 14 18 27 0 0 1 0 figura 6. porcentaje de germinación obtenida en semillas de mortiño (v. meridionale), con relación a unidades de propagación viables, como resultado de tratamientos de remoción de latencia fisiológica (promedio de semillas no viables: 15,8% ± 4%). letras distintas indican diferencias significativas según la prueba duncan. 212009 hernández p., lobo a., medina c., cartagena v. y delgado p.: comportamiento de la germinación y categorización de la latencia... 12 d para esto, y aquellas que fueron sometidas a 500 mg l-1, emplearon 14 d; en contraste, las que no recibieron la hormona, en condiciones de luz y a 20°c, tardaron 19 d para la emergencia de 50% de los embriones, en las semillas viables (fig. 7a). en la fig. 7b, se aprecia que las semillas tratadas con ga3, bajo oscuridad, al igual que las sin tratamiento, no alcanzaron el 50% de germinación de las semillas viables. el efecto promotor del ga en la velocidad de germinación corresponde a la acción complementaria de la luz y la hormona. se ha señalado que ambos están relacionados con un patrón que involucra el fitocromo, mediante una acción antagónica a la acción del ácido abscísico (leubnermetzger, 2001). ballington et al. (1976) afirmaron que la aplicación de giberelinas a las simientes de vaccinium, más que un incremento en la germinación, producen mayor velocidad del proceso, y finkelstein et al. (2008) señalaron que la remoción de la latencia es regulada por una combinación de señales ambientales y endógenas, con sinergismo y competencia entre estas, lo cual coincide con afirmaciones de que al aplicar ga a las semillas del género vaccinium, no se incrementa el porcentaje total de germinación, sino que aumenta su velocidad y la uniformidad del proceso, disminuyendo la necesidad de horas de luz (giba et al., 1995). esto no concuerda con lo obtenido en la investigación actual, en la cual el ga indujo incremento en la velocidad de germinación y mayor emergencia de embriones, en comparación con la simiente sometida únicamente a luz continua. kucera y leubner-metzger (2005) indicaron que el ga incrementa el potencial de crecimiento del embrión y ayuda a vencer la resistencia mecánica de los tejidos que rodean la radícula, lo cual facilita la germinación. fenner y thompson (2005) señalaron que la latencia no debe asociarse únicamente con la ausencia de germinación, y que es una característica de la semilla que determina las condiciones requeridas para la germinación. finchsavage y leubner-metzger (2006) indicaron que, cuando la latencia es considerada en la forma anterior, cualquier aspecto ambiental que altera las condiciones requeridas para la germinación también tiene efecto sobre la latencia. benech-arnold et al. (2000) afirmaron que la liberación de la latencia debe ser considerada como un proceso separado de la germinación, y goggin et al. (2008) indicaron que esto es particularmente aparente cuando las condiciones requeridas para liberar la latencia son diferentes a las requeridas para la germinación. por ello es importante evaluar la profundidad de la latencia tanto en tiempo como en espacio. igualmente, se considera relevante evaluar la variabilidad intraespecífica de la germinación y la latencia. estas varían ampliamente entre poblaciones de una misma especie y taxa del mismo género (veasey et al., 2004). conclusiones la extracción de embriones por presión manual permitió evaluar, en forma eficiente, la viabilidad de estos, con imbibición en una solución de tetrazolio de 1%, a 30°c, en condiciones de oscuridad por espacio de 24 h, a temperatura ambiente. figura 7. patrones de germinación de semillas de mortiño (v. meridionale) a una temperatura de 20°c y con aplicación de diferentes dosis de ga3. a. 24 h de completa iluminación. b. 24 h de completa oscuridad. a b 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 30 g er m in ac ió n (% ) testigo días de la prueba 500 mg l-1 1.000 mg l-1 2.000 mg l-1 y = 0,0187x2 – 3,4156x + 30,362 r2= 0,96 y = 0,2088x2 – 11,985x + 82,957 r2= 0,99 y = 0,2546x2 – 13,409x + 88,842 r2= 0,98 y = 0,2693x2 – 13,86x + 89,499 r2= 0,99 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 30 g er m in ac ió n (% ) días de la prueba y = 0 y = 0,0532x2 – 0,9603x + 4,1614 r2= 0,99 y = 0,0692x2 – 1,226x + 5,11 r2= 0,98 y = 0,1033x2 – 1,363x + 5,7752 r2= 0,98 testigo 500 mg l-1 1.000 mg l-1 2.000 mg l-1 22 agron. colomb. 27(1) 2009 la aplicación de microondas a la semilla durante 1 min mató los embriones, lo que permitió diferenciar los patrones de tinción con tetrazolio entre simientes viables latentes y no viables. las simientes del mortiño no presentaron latencia exógena, con base en la permeabilidad de la testa al agua. las semillas de mortiño son fotoblásticamente positivas, esto es, su germinación es estimulada por la luz. el mortiño exhibió semillas viables germinables, latentes y no viables, luego de una prueba de germinación a 21°c, por espacio de 30 d, con un régimen de 12:12 h de luz:oscuridad. la temperatura influyó en la germinación, con valores sensiblemente superiores a 20°c, en comparación con la obtenida a 25°c, con un efecto complementario entre la luz y la temperatura de germinación. la latencia de las simientes de mortiño corresponde a la categoría de fisiológica poco profunda. esta se pudo remover a través de imbibición previa con ga3, en concentraciones de 500, 1.000 y 2.000 mg l-1, en incubación con luz blanca continua. agradecimientos la investigación se realizó gracias al apoyo financiero de colciencias, en el marco del proyecto “zonificación de las especies de agraz (vaccinium spp.) y una aproximación de su manejo agronómico como cultivos promisorios para la zona alto andina colombiana”. código 1101-07-17186 de 2004. literatura citada ballington, j.r., g.j. galleta y d.m. pharr. 1976. gibberellin effects on rabbiteye blueberry seed germination. hortscience 11(4), 410-411. bansal, r.p., p.r. bathi y d.n. sen. 1980. differential specificity in water imbibitions of indian arid zone seeds. biol. plant. 22, 327-331. baskin, c.c., p.l. milberg, j.m. andersson y j.m. baskin. 2000. germination studies of three dwarf shrubs (vaccinium, ericaceae) of northern hemisphere coniferous forests. can. j. bot. 78(12), 1552-1560. baskin, c.c. y j.m. baskin. 2001. seeds. ecology, biogeography, and evolution of dormancy and germination. academic press, san diego, ca. baskin, j.m. y c.c. baskin. 2008. some considerations for adoption of nikolaeva’s formula system into seed dormancy classification. seed sci. res. 18, 131-137. benech-arnold, r.l., r.a. sánchez, f. forcella, b.c. kruk y c.m. ghersa. 2000. environmental control of dormancy in weed seed banks in soil. field crops res. 67, 105-122. borza, j.k., p.r. westerman y m. liebman. 2007. comparing estimates of seed viability in three foxtail (setaria) species using the imbibed seed crush test with and without additional tetrazolium testing. weed technol. 21, 518-522. castañeda, r.i. 2006. conservación, caracterización y divulgación del conocimiento de poblaciones de mortiño (vaccinium meridionale), presentes en los bosques altoandinos de la jurisdicción de corantioquia. trabajo de grado. departamento de ciencias agronómicas, universidad nacional de colombia, medellín, colombia. corporación autónoma regional del centro de antioquia (corantioquia). 2003. conozcamos y usemos el mortiño. diseño e impresos, medellín. darrow, g.m. y d.h. scott. 1954. longevity of blueberry seed in cool storage. proc. amer. soc. hort. sci. 63, 271. espinal, s. 1977. zonas de vida: formaciones vegetales del departamento de antioquia. universidad nacional de colombia, medellín. fao. 1996. report on the state of the world’s plant genetic resources for food and agriculture. fao, roma. fenner, m. y k. thompson. 2005. the ecology of seeds. cambridge university press, cambridge, uk. finch-savage, w.e. y g. leubner-metzger. 2006. seed dormancy and the control of germination. new phytologist 171, 501-523. finkelstein, r., w. reeves, t. ariizumi y c. steber. 2008. molecular aspects of seed dormancy. annu. rev. plant biol. 59, 387-415. gentry, a.h. 1988. changes in plant community diversity and floristic composition on environmental and geographic gradients. ann. missouri bot. garden. 75, 1-34 giba, z., d. grubisic y r. konjevic. 1995. the involvement of phytochrome in lightinduced germination of blueberry (vaccinium myrtillus l.) seeds. seed sci. technol. 23(1), 11-19. goggin, d.e., k.j. steadman y s.b. powles. 2008. green and blue light photoreceptors are involved in maintenance of dormancy in imbibed annual ryegrass (lolium rigidum) seeds. new phytol. 180, 81-89. guarino, l., a. jarvis, r.j. hijmans y n. maxted. 2001. geographic information systems (gis) and the conservation and use of plant genetic resources. pp. 387-404. en: engels j. (ed.). managing plant diversity. cab international, wallingford, uk. hammer, k., h. heller y j. engels. 2001. monographs on underutilized and neglected crops. genet. resour. crop evol. 48, 3-5. hernández, m.i. 2008. estudio morfo-fisiológico de la semilla del mortiño (vaccinium meridionale swartz). tesis de maestría. magíster en ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, medellín. hill, n.m. y s.p. vander. 2005. longevity of experimentally buried seed in vaccinium: relationship to climate, reproductive factors and natural seed banks. j. ecol. 93, 1167-1176. ista. 1999. reglas internacionales para ensayos de semillas. manual de ensayos al tetrazolio. ministerio de agricultura, pesca y alimentación, madrid. 232009 hernández p., lobo a., medina c., cartagena v. y delgado p.: comportamiento de la germinación y categorización de la latencia... jarvis, a., k. williams, d. williams, l. guarino, p.j. caballero y g. mottrama. 2005. use of gis for optimizing a collecting mission for a rare wild pepper (capsicum flexuosum sendtn.) in paraguay. genet. resour. crop evol. 52, 671-682. kucera b., m.a. cohn y g. leubner-metzger. 2005. plant hormone interactions during seed dormancy release and germination. seed sci. res. 15, 281-307. leubner-metzger, g. 2001. brassinosteroids and gibberelins promote tobacco seed germination by different pathways. planta 213, 758-763. little, t.m. y f.j. hills. 1976. métodos estadísticos para la investigación en la agricultura. editorial trillas, méxico. luteyn, j.l. 2002. diversity, adaptation, and endemism in neotropical ericaceae: biogeographical patterns in the vaccinieae. bot. rev. 68(1), 55-87. magnitskiy, s. y g. ligarreto. 2007. el efecto del nitrato de potasio, del ácido giberélico y del ácido indolacético en la germinación de semillas de agraz (vaccinium meridionale swartz). rev. colomb. cienc. hortic. 1(2), 137-141. mcglaughlin, m.e. y e.a. friar. 2007. clonality in the endangered ambrosia pumila (asteraceae) inferred from rapd markers; implications for conservation and management. conserv. genet. 8, 319-330. medina, c.i., m. vargas, m. lobo y j.l. toro, 2008. la propagación sexual del mortiño. corpoica, corantioquia. medellín, colombia. nikolaeva, m.g. 1977. factors controlling the seed dormancy pattern in the physiology and biochemistry of seed dormancy and germination. nort holland, amsterdam. pp. 51-74. nurse, r.e. y a. di tommaso. 2005. corn competition alters germinability of velvetleaf (abutilon theophrasti) seeds. weed sci. 53, 479-488. patiño, m. del p. y g.a. ligarreto. 2006. caracterización morfológica in situ de poblaciones espontáneas de vaccinium sp. en los departamentos de boyacá, cundinamarca y nariño. p. 112. en: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita y s. magnitskiy (eds.). memorias primer congreso colombiano de horticultura, unibiblos, bogotá. pearson, t.r.h., d.f.r.p. burslem, c.e. mullins y j.w. dalling. 2003. functional significance of photoblastic germination in neotropical pioneer trees: a seed’s eye view. funct. ecol. 17, 394-402. penfield, s. 2008. temperature perception and signal transduction in plants. new pathol. 179, 615-628. penfield, s., e.m. josse, r. kannagara, a.d. gilday, k.j. halliday e i.a. graham. 2005. cold and light control seed germination through the bhlh transcription factor spatula. curr. biol. 15, 1998-2006. poulsen, g., c. holten y r. von bohmer. 2006. identification and revival of low viability seed samples. genet. resour. crop evol. 53, 675-678. rao, n.k., j. janson, m.e. duloo, k. ghosh, d. nowell y m. larinde. 2006. manual of seed handling in genebanks. handbook for genebanks no 8. biodiversity international. ilri, fao, roma. romero r. 1991. frutas silvestres de colombia. 2a ed. instituto de cultura hispánica, bogotá. ruggiero, m.v., t.b. reusch y g. procaccini. 2005. local genetic structure in a clonal dioecious angiosperm. mol. ecol. 14, 957-967. sawada, y., t. katsumata, j. kitamura, h.ç. kawalde, m. nakajima, t. asami, k. nakaminami, t. kurahashi, w. misuhashi, y. inoue y t. toyomasu. 2008. germination of photoblastic lettuce seeds is regulated via the control of endogenous physiologically active gibberelin content, rather than of giberellin responsiveness. j. exp. bot. 59(12), 3383-3393. shahram, s. 2007. seed dormancy and germination of vaccinium arctostaphylos l. intl. j. bot. 3(3), 307-311. shoen, d.j. y a.h.d. brown. 2001. the conservation of wild plant species in seed banks. bioscience 51(11), 960-966. snyder, r.e. 2006. multiple risk reduction mechanisms: can dormancy substitute for dispersal? ecol. lett. 9, 1106-1114. taruscio t.g., d.l. barney y j. exon. 2004. content and profile of flavanoid and phenolic acid compounds in conjunction with the antioxidant capacity for a variety of northwest vaccinium berries. j. agr. food chem. 52, 3169-3176. usda, forest service. s.f. vaccinium l. blueberry or cranberry. en: woody plant seed manual, http://www.nsl.fs.fed.us/wpsm/ vaccinium.pdf; consulta: 17 de septiembre de 2008. vallejo, d.a. 2000. fomento al mortiño (vaccinium meridionale) como especie promisoria del parque regional arví. memoria institucional. corantioquia, medellín, colombia. veasey, e.a., m.g. karasawa, p.p. santos, m.s. rosa, e. mamani y g.c.x. oliveira. 2004. variation in the loss of seed dormancy during after-ripening of wild and cultivated rice species. ann. bot. 94, 875-882. victoria, j.a. 2005. caracterización morfofisiológica de semillas de caléndula (calendula officinalis l.) y eneldo (anethum graveolens l.). tesis de maestria. universidad nacional de colombia, palmira. resumen abstract en el presente estudio se determinó la actividad celulolítica en suelo mediante el uso de una técnica fluorogénica que utiliza 4-metilumbeliferil β-glucosa (muf) como sustrato, y se comparó con la técnica de somogyi nelson (sn). se manejó sedimento como control positivo del método muf, ya que esta técnica se estandarizó previamente en esta matriz, y suelo como matriz a evaluar. el muestreo de suelo se realizó en puerto lópez, meta, en cultivos de stevia rebaudiana bertoni mediante un muestreo aleatorio simple. el sedimento se recolectó en el humedal la conejera, localidad de suba, bogotá. se realizaron tres tratamientos para ambas matrices: t1: matriz (control); t2: matriz+extracto crudo enzimático (2,34 uc); t3: matriz+streptomyces sp. (59x103 conidios/ml). para la obtención del extracto crudo enzimático utilizado en el t2 se realizó el aislamiento del microorganismo celulolítico con mayor actividad en agar cmc 1% m/v a partir de muestras de suelo, para su posterior fermentación y obtención de extracto enzimático. la incubación de las matrices en los tres tratamientos se realizó a temperatura ambiente, humedad mantenida a 4,6% durante 60 días, con muestreos periódicos cada 15 días para determinar actividad enzimática por métodos planteados (muf y sn). no se evidenciaron efectos diferenciales en la actividad enzimática con ninguno de los tratamientos planteados, como tampoco se obtuvo correlación estadística entre los métodos (<16%). es así que se propone la técnica fluorogénica como una metodología viable y fiable de la actividad celulolítica, en virtud de su alta especificidad, mayor rapidez en el montaje, así como por su facilidad de ejecución y apreciable precisión en términos de repetibilidad; sin embargo la técnica de sn no se descarta para futuros estudios. in this study celullolytic activity was determined in soil using a fluorogenic technique, which utilizes 4-methylumbelliferil β – glucose (muf) as substrate, and was compared with the quantitative technique of somogyi nelson (sn). sediment control was handled as a positive method of muf, as this technique was standardized previously in this matrix. soil sampling was done in puerto lópez, meta, in stevia rebaudiana bertoni crops using a simple random sampling. sediments were collected in la conejera wetland located in suba, bogotá. three treatments were done to both matrixes: t1: matrix (control); t2: matrix + crude enzymatic extract (2.34 uc); t3: matrix + streptomyces sp (59x103 spores/ml). to obtain the crude enzymatic extract used in t2 an isolation of the celulloytic microogranisms was done with greater activity in carboximethylcellulose (cmc 1%) from soil samples for its subsequent fermentation and extraction of enzyme extract. incubation of the matrix in three treatments was done at room temperature during 60 days where tests were performed every 15 days in order to analyze enzymatic activity by the established methods (muf and sn). humidity was maintained at 4.6%. no evidence of differential effects in the enzymatic activity with any of the treatments was found. also, there was no statistical correlation between the methods (<16%). thus, we propose the fluorogenic technique as a viable and reliable methodology to determinate cellulolytic activity because of its high specificity, faster assembly as well as its easy manipulation, precision and repeatability. nevertheless the sn technique has not been ruled out for future studies. key words: β-glucosidase, celullases, 4-methylumbelliferil β-glucose, somogyi nelson, soil quality. palabras clave: β-glucosidasa, celulasas, 4-metilumbeliferil β-glucosa, somogyi nelson, calidad de suelo. fecha de recepción: 28 de agosto de 2007. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 estudiante, laboratorio de microbiología ambiental y de suelos, departamento de microbiología, facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. gutierreze@javeriana.edu.co 2 estudiante, laboratorio de química microbiológica, departamento de química, facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. angela-pinzon@javeriana.edu.co 3 profesor, departamento de química, facultad de ciencia y tecnología, universidad pedagógica nacional, bogotá. jcasas@pedagogica.edu.co 2 profesor, laboratorio de microbiología ambiental y de suelos, departamento de microbiología, facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. mmmartin@javeriana.edu.co agronomía colombiana 26(3), 497-504, 2008 determinación de la actividad celulolítica del suelo proveniente de cultivos de stevia rebaudiana bertoni determination of cellulolytic activity of soil from stevia rebaudiana bertoni crops viviana gutiérrez r.1, ángela pinzón e.2, jaime casas3 y maría mercedes martínez4 introducción karlen y colaboradores (2001) definen la calidad de un suelo como la capacidad de un tipo específico de suelo para funcionar, en ecosistemas naturales o controlados, de tal manera que sustente la productividad animal y vegetal, mantenga o mejore la calidad del agua o del aire y soporte la presencia humana saludable. está dada tanto por el componente fisicoquímico como por el biológico, que incluye organismos de la micro y mesofauna, por ejemplo 498 agron. colomb. 26(3) 2008 bacterias fosfatosolubilizadoras y fijadoras de nitrógeno, y también por lombrices y actividad enzimática. los estudios de fertilidad se han basado durante muchos años en el análisis de la microflora presente en el suelo y dejan de lado la participación de las enzimas extracelulares producidas por esta microflora en la degradación de la materia orgánica y en el flujo continuo de los elementos en el suelo (cerón y melgarejo, 2005). las celulasas, como base de este estudio, desempeñan un papel importante en el ciclo del carbono en el suelo, degradando desechos vegetales que están compuestos en su mayoría de celulosa (nielsen y winding, 2002). esta actividad cobra gran importancia en agroindustrias debido a que la degradación de este polímero se relaciona directamente con la fertilidad y calidad del suelo (cerón y melgarejo, 2005). en el caso de cultivos de stevia rebaudiana bertoni se observa que el aporte de materia orgánica (mo) es mínimo debido a que se realiza la recolección de hojas y es el tallo lo único que ingresa al ciclo del carbono edáfico, que es de difícil y lenta degradación. por tanto se espera que el porcentaje de mo presente en los suelos a evaluar sea bajo y de esta manera se pueda evaluar si los métodos utilizados para la determinación de actividad celulolítica (muf y sn) son suficientemente sensibles para detectar niveles enzimáticos tan bajos. actualmente la detección de enzimas extracelulares en suelos tiene mayor relevancia dentro de los parámetros biológicos para la determinación de calidad. los métodos enzimáticos tradicionales emplean la cuantificación del sustrato con técnicas colorimétricas como somogyi nelson, bradford, dns, glucosa oxidasa, antrona, azul de prusia o yodo-yoduro, que son dispendiosas, costosas y demoradas. no obstante, existen métodos en que la utilización de fluorógenos como el 4-metilubeliferona, 7-amino-4-metilcumarina, naranja de acridina y ácido sulfónico 8-anilino-1-naftaleno, entre otros, permite desarrollar técnicas altamente específicas, pues consisten en sustratos análogos ligados que son limitados para un grupo de enzimas restringido, superando las limitaciones de las técnicas tradicionales, ya que permiten mayor sensibilidad y precisión y la interpretación de resultados es sencilla y en menor tiempo (turner et al., 2002; debosz et al., 1999; boshker y cappenberg, 1994; chernoglazov et al., 1988). sin embargo, aunque se utilizan indistintamente, no se sabe el grado de correlación entre los métodos tradicionales y los implementados en la actualidad para la determinación de la actividad enzimática en suelo. por tanto su evaluación es de gran utilidad para la selección del método más apropiado y así obtener resultados con mayor confiabilidad. este trabajo establece la correlación existente entre la técnica de detección de β-glucosidasas en suelo de un cultivo de stevia mediante el uso de 4-metilumbeliferil β-glucosa, y el método colorimétrico tradicional de somogyi nelson, y de esta manera obtener un indicador biológico importante en la calidad del suelo analizado. materiales y métodos muestreo el área de estudio se localizó en cultivos de stevia rebaudiana bertoni ubicados en el municipio de puerto lópez, meta, con temperatura media de 27 ºc, contenido de materia orgánica en suelo de 1,77% y ph de 5,4 (barrera y brito, 1997). el área de muestreo fue de 126 m2, donde se realizó un muestreo aleatorio simple con base en una división del terreno en cuadrantes de 25 cm2, a partir de los cuales se tomaron 58 muestras de 500 g cada una, a una profundidad aproximada de 20 cm. las muestras de sedimento utilizadas como control positivo (boschker y cappenberg, 1994) se recolectaron en el humedal la conejera, ubicado en la localidad de suba, bogotá, teniendo en cuenta únicamente zonas sin tratamiento de recuperación. el contenido de materia orgánica promedio es de 6,14% y ph de 6,9. la toma de muestras de sedimento se realizó a una profundidad de 1 metro bajo el nivel del agua. procesamiento de muestras las muestras se tamizaron con tamices # 12 y se dispusieron en microcosmos con 250 gramos de suelo cada una, en condiciones controladas con temperatura media de 18 °c y humedad constante de 4,6%, para realizar muestreos cada 0, 15, 30, 45 y 60 días, a partir de los cuales se determinó la actividad celulolítica tanto cualitativa como cuantitativamente (turner et al., 2002). por su parte, en las muestras de sedimento se removieron las partículas grandes de materia orgánica y se mezclaron con el agua propia del sitio de muestreo hasta anegamiento, después de homogenizarlas mecánicamente y formar una muestra compuesta (ayala et al., 2001). aislamiento y selección de la cepa con mayor actividad celulolítica a partir de suelo 4992008 gutiérrez r., pinzón e., casas j. y martínez m.: determinación de la actividad celulolítica del suelo proveniente de cultivos de stevia... para la obtención del extracto crudo enzimático utilizado en el t2 y del inóculo microbiano utilizado en el t3 se realizó un screening de microorganismos celulolíticos en la matriz suelo. el aislamiento primario se realizó en medio carboximetilcelulosa (cmc) 1% m/v siguiendo el procedimiento descrito por quintero y colaboradores (2004). posteriormente las colonias que presentaron algún tipo de actividad celulolítica se resembraron en agar cmc por punción en el centro de la caja. los halos de hidrólisis revelados con el colorante rojo congo y solución salina se midieron en cm para cada cepa y se analizaron estadísticamente para establecer diferencias significativas. las cepas celulolíticas aisladas se conservaron a -20 ºc en glicerol al 25% v/v bajo el procedimiento descrito por poutou et al., 1994. diseño experimental las variables independientes manejadas en el estudio incluyen la adición de extracto crudo enzimático al suelo (variable de naturaleza nominal), la adición de microorganismo celulolítico al suelo (variable de naturaleza nominal), el tiempo de incubación de las muestras de suelo (variable de naturaleza ordinal, expresada en días) y finalmente la naturaleza de la matriz empleada (variable de naturaleza nominal). la variable independiente hace referencia a la actividad enzimática (variable de naturaleza continua, expresada en uc/g de suelo). el sedimento se utilizó como control positivo de la técnica muf con el fin de verificar que las condiciones bajo las cuales se desarrolló el análisis fluorogénico fueran óptimas para la obtención de resultados satisfactorios (boschker y cappenberg, 1994). como control negativo se utilizó suelo artificial con una composición de 70% arena, 20% arcilla y 10% turba (porta et al., 2003). durante el estudio se realizaron tres tratamientos (tabla 1), evaluando las diferencias de la actividad enzimática durante los 60 días de estudio con análisis periódicos cada 15 días, mediante las dos técnicas utilizadas. tabla 1. tratamientos evaluados para la determinación de actividad celulolítica durante el estudio. tratamiento descripción matriz sin tratamiento suelo artificial control negativo matriz + extracto crudo enzimático actividad celulolítica de 2,34 uc matriz + inóculo de streptomyces sp. concentración de 59x103 con/ml el extracto crudo enzimático se obtuvo a partir del microorganismo con mayor actividad celulolítica (identificado como streptomyces sp.) aislado de las muestras de suelo, al igual que la producción del inoculante utilizado en el t3. la determinación de la actividad del extracto crudo enzimático se produjo por el procedimiento descrito por granados y colaboradores (2003). la actividad celulolítica se determinó mediante las técnicas de somogyi nelson (sn) y la fluorogénica (muf), utilizando en esta última la fracción β-glucosa en una concentración de 2 mm (boschker y cappenberg, 1994). cada ensayo se realizó por triplicado. determinación de actividad celulolítica mediante la técnica de somogyi nelson para la extracción de azúcares de las muestras de suelo y del extracto crudo enzimático utilizado en el t2 se tomaron 5 g ó ml de la muestra y se adicionaron 0,5 ml de tolueno y 20 ml de buffer acetato ph 5,5, dejando reposar 20 min a 30 °c. una vez cumplido este tiempo se centrifugaron las muestras a 8.000 rpm, 20 min a 4 °c (deng y tabatabai, 1994). del sobrenadante obtenido a partir de la centrifugación se tomaron 200 μl y se mezclaron con 200 μl del reactivo de somogyi i y 50 μl del reactivo somogyi ii. la mezcla se homogenizó durante 1 min con el uso de un agitador vortex, para posteriormente someterla a 90 °c en baño maría durante 20 min. el enfriamiento se realizó mediante la inmersión de los tubos en agua fría durante 5 min. finalmente se adicionaron 250 μl del reactivo de nelson y 700 μl de agua desionizada. la lectura de absorbancia se realizó a 595 nm 24 h después de terminado el procedimiento (rodríguez, 2000). determinación de actividad celulolítica mediante la técnica fluorogénica para la detección de la actividad enzimática extracelular las muestras de suelo se mezclaron en una relación 5:1 con agua desionizada. la técnica se realizó mediante el procedimiento descrito por boscker y cappenberg (1994), con una concentración de 4-metilumbeliferil β-glucosa de 2 mm. la fluorescencia generada se midió en un fluorómetro perkin-elmer coleman 139 uv-vis, a una longitud de onda de excitación de 360 nm y una longitud de onda de emisión de 455 nm. la conversión a sustrato hidrolizado se realizó mediante la comparación con la curva patrón, utilizando el fluoró500 agron. colomb. 26(3) 2008 geno 4-metilumbeliferona base (muf). la actividad de β-glucosidasas se define como μmol muf liberado por g de suelo y hora. para el análisis de los resultados se utilizó el programa estadístico jmpin versión 4.0 para windows; mediante el test kruskal wallis se determinaron diferencias significativas entre los tratamientos evaluados a través del tiempo y, finalmente, se aplicó un índice de correlación de pearson para establecer la similitud entre los métodos muf y sn. resultados y discusión en el aislamiento de cepas con actividad celulolítica realizado a partir de muestras de suelo con el fin de obtener el extracto crudo enzimático para el tratamiento 2 de matriz suelo y matriz sedimento, se logró obtener 16 cepas bacterianas filamentosas cuya actividad celulolítica se evaluó y confirmó en agar cmc al 1% m/v. la actividad se evaluó semicuantitativamente con base en el diámetro de los halos de hidrólisis revelados con rojo congo, resultados que pueden observarse en la tabla 2. tabla 2. datos obtenidos de halos de hidrólisis de cada cepa aislada del cultivo modelo, promedio y desviación estándar. cepa promedio de tamaño de halos (cm)1 desviación estándar 1 1,70 0,42 2 1,08 0,41 3 1,06 0,27 4 1,14 0,21 5 0,98 0,13 6 2,14 0,05 7 1,34 0,34 8 1,38 0,41 9 0,90 0,14 10 0,74 0,30 11 1,70 0,52 12 0,92 0,20 13 1,98 0,11 14 1,58 0,59 15 0,74 0,30 16 1,06 0,05 1 promedio de 5 réplicas obtenidas en medio cmc 1% m/v. los valores máximos de actividad de observaron en las cepas sombreadas en la tabla 2 (cepas 1, 6, 11, 12 y 14), pero mediante el análisis de varianza anova se estableció que la cepa 6, identificada posteriormente como streptomyces sp., presentó un mayor tamaño de halo de hidrólisis (2,14 cm) con relación a las demás cepas aisladas, por lo que fue utilizada para la producción del extracto crudo. por otro lado, respecto a la cuantificación de glucosa residual mediante la técnica de sn, se comprobó en estudios anteriores que la presencia de metales en la muestra puede llegar a interferir en el desarrollo de color por cambios en la fuerza iónica de la solución que se analiza (deng y tabatabai, 1994). sin embargo, al ser sometida la muestra de suelo a un proceso de decationización, y comparar estadísticamente los datos arrojados con la muestra sin decationizar, no se evidenciaron diferencias significativas en los resultados mediante la técnica, por lo que se hizo innecesaria la aplicación de este paso durante el desarrollo del estudio. por otra parte, en la determinación de la actividad celulolítica mediante la técnica de sn en suelo con los tres tratamientos realizados, es evidente una mayor actividad en el tratamiento con adición de microorganismo (figura 1) debido a la deficiencia de materia orgánica presente en la matriz analizada (1,77%). no se obtuvo actividad celulolítica con el control negativo (suelo artificial). en las condiciones de este estudio se esperaría que la actividad enzimática aumentara de manera significativa hasta que el microorganismo iniciara la fase de latencia y/o la materia orgánica fuera un factor limitante, momento en el que la producción de enzimas se detendría. 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 0 15 30 45 60 tiempo suelo solo suelo + enzima suelo + microorganismo (días) lib er ad a en 3 0 m in /g s ue lo ) a ct iv id ad e nz im át ic a (µ m ol g lu co sa figura 1. actividad enzimática mediante la técnica de somogyi nelson a través del tiempo en los tres tratamientos evaluados en la matriz suelo. el tratamiento con adición de enzima presenta un comportamiento muy similar al suelo sin tratamiento (figura 1). la disminución drástica de actividad enzimática en el transcurso de los primeros 15 días de incubación se presenta por la composición del suelo (26% arcilla) ya 5012008 gutiérrez r., pinzón e., casas j. y martínez m.: determinación de la actividad celulolítica del suelo proveniente de cultivos de stevia... y el control, es similar a la obtenida en suelo, aunque los valores registrados son mayores, debido posiblemente a que la cantidad de carbono orgánico presente en el sedimento (6,15%) es mayor que en el suelo, pues los restos vegetales constituyen gran proporción de los desechos generados en un humedal, aumentando el potencial celulolítico de la matriz. así mismo, en la matriz sedimento el tratamiento con adición de enzima produjo resultados similares a los obtenidos en suelo en el tratamiento 3 (matriz + adición de microorganismo), con la diferencia de que la materia orgánica presente no es un factor limitante. por el contrario, las condiciones intrínsecas de la matriz, como ph, concentración de oxígeno, humedad, entre otras, probablemente eliminaron por completo su población, debido a que el microorganismo se encontraba adaptado a suelos de mayor oxigenación, menor humedad, mayor temperatura y menor ph. de esta forma se rechaza la hipótesis nula (p=0,0001) ya que se demuestra que los cambios en la actividad enzimática a través del tiempo en sedimento (control positivo) presentan diferencias significativas. no obstante, al igual que en el suelo, se acepta la hipótesis nula de homogeneidad (p=0,5782) y se concluye que entre los tratamientos tampoco existen diferencias significativas. de otra manera, y como parte importante del estudio, la sensibilidad en la determinación de la actividad celulolítica mediante la técnica fluorogénica se evidenció en las dos matrices evaluadas (suelo y sedimento) (figura 3) ya que la obtención de valores tan bajos mediante esta técnica de difícil detección comparados con otras técnicas empleadas para el mismo fin. debosz et al. (1999) indican que la reactividad de los fluorógenos hace que el método sea tanto específico como sensible, ya que depende de la afinidad que las enzimas extracelulares, en este caso celulasas, al ser adicionadas libremente en una muestra determinada, se asocian rápidamente al material particulado, como arcillas, materia orgánica y sustancias húmicas, lo que puede disminuir o inhibir completamente su actividad (acosta et al., 2007). este comportamiento responde a varios factores, incluyendo el cambio en la estructura cuaternaria, la capacidad de mantener la integridad del sitio activo, proporción proteína:arcilla de la asociación y los cambios en la disponibilidad de sustrato. en el caso de mantenerse en estado libre pueden ser fácilmente degradadas por proteasas extracelulares presentes en el suelo (debosz et al., 1999; tate, 1987). igualmente, la producción de ácidos orgánicos a partir del metabolismo microbiano logró disminuir el ph del suelo durante los 60 días de estudio hasta llegar a valores cercanos a 4, condiciones bajo las que se dificulta o se reduce la velocidad de degradación de la celulosa, debido a la inestabilidad de la proteína y al número limitado de microorganismos degradadores de celulosa presentes en la matriz. por esta razón se presenta el descenso de la actividad celulolítica a los 60 días de iniciado el proceso de incubación (hu-hu et al., 2004). la actividad celulolítica se mantiene relativamente estable a partir del día 15 de incubación con una leve disminución a través del tiempo en los tres tratamientos. no obstante, mediante el análisis estadístico (kruskal wallis) se evidencian diferencias significativas (p=0,0001) en la actividad enzimática durante los 60 días de estudio mediante la técnica de somogyi nelson en suelo. sin embargo, entre tratamientos no se evidenciaron dichas diferencias (p=0,3536). por su parte, la actividad celulolítica en las muestras de sedimento del humedal muestra un comportamiento similar en los tres tratamientos evaluados (figura 2); se observa que al final del tiempo de incubación los valores de actividad tienden a bajar al mismo nivel (0,228 uc). en el tiempo 0 del proceso las enzimas celulolíticas muestran la mayor actividad (0,816 uc), la cual disminuye a 0,228 uc a medida que la celulosa sufre el proceso de degradación y es aprovechada por la microflora nativa. al final del proceso de descomposición la actividad de las enzimas comienza a reflejarse de manera más lenta debido a que los materiales recalcitrantes de las matrices, como la lignina, son la única fuente de carbono disponible (kourtev et al., 2002). de otro lado, la tendencia de la actividad enzimática observada en los tratamientos con la adición del microorganismo 0 15 30 45 60 tiempo (días) lib er ad a en 3 0 m in /g s ed im en to ) a ct iv id ad e nz im át ic a (µ m ol g lu co sa sedimento solo sedimento+enzima sedimento+microorganismo 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 figura 2. actividad enzimática en sedimento (control positivo) mediante la técnica de somogyi nelson a través del tiempo en los tres tratamientos evaluados. 502 agron. colomb. 26(3) 2008 sustrato-enzima. igualmente, vassalo y colaboradores (2006) afirman que los sustratos fluorogénicos se usan para detectar específicamente enzimas en muestras de origen biológico con actividad baja y con mayor confiabilidad frente a otras técnicas fotométricas y de potenciometría (boshker y cappenberg, 1994). todo esto sustenta la excelente alternativa que se vuelven los sustratos fluorogénicos para la determinación de la actividad enzimática en matrices con insuficiencia de materia orgánica. los valores de actividad enzimática tan bajos presentados en suelo (figura 3b) se deben a varios factores: i) la actividad de β-glucosidasas se ve disminuida en suelos destinados a la agricultura, comparados con bosques y pastizales, debido a las pérdidas graduales de materia orgánica; ii) la cantidad de microorganismos, principal fuente de enzimas en suelo, se ve disminuida generalmente en suelos de clima cálido y regiones áridas, comparados con los de clima frío, debido a la poca disponibilidad de agua por baja retención y alta evaporación; iii) la degradación de materia orgánica excede la tasa de síntesis de humus en suelos de regiones cálidas, lo que afecta seriamente a la actividad celulolítica. igualmente, los suelos agrícolas son terrenos desnudos donde las condiciones ambientales afectan con mayor agresividad a las poblaciones microbianas nativas y su metabolismo, a diferencia de suelos con abundante vegetación como los pastizales, donde hay mayor protección de la fracción biológica por el recubrimiento vegetal (acosta et al., 2007; tate, 1987), todas las características en mención, propias del terreno en estudio. así mismo, las β-glucosidasas son las más abundantes y fáciles de detectar de los tres grupos de enzimas que intervienen en la degradación de celulosa en suelo. su actividad es de particular importancia por su rol central en el ciclaje de materia orgánica, la cual se considera como un componente valioso y fundamental de la calidad del suelo (turner et al., 2002). es importante anotar que las actividades enzimáticas tan bajas reflejadas en el sedimento con los tratamientos evaluados pudieron verse disminuidas por la presencia del bioinoculante, que generó competencia con la flora autóctona del sedimento durante los primeros 15 días del estudio. por esta razón la actividad β-glucosidasa observada a partir del tiempo 30 es menor que la del sedimento sin tratamiento alguno, indicando posiblemente que el microorganismo inoculado fue eliminado por completo, así los valores conseguidos corresponderán posiblemente a la microflora nativa de la matriz (debosz et al., 1999). el tratamiento con adición de enzima, a diferencia de los otros tratamientos, mostró un aumento de la actividad β-glucosidasa debido a que la enzima adicionada pudo asociarse a partículas del suelo sin sufrir disminución funcional importante durante los primeros periodos de incubación. por esta razón permanecieron activas desde el momento de la inoculación, liberando glucosa mediante la intervención de las β-glucosidasas y de algunas β-1,4glucanasas, a partir de la materia orgánica presente en el suelo y consecuentemente estimulando el crecimiento microbiano (acosta et al., 2007). a su vez la microflora, al aumentar su biomasa, aumenta la producción de estas proteínas, cuya actividad se suma a la cantidad de enzima adicionada con anterioridad. finalmente, su actividad decrece por agotamiento de materia orgánica al igual que en los demás tratamientos. aunque la adición de enzima generó un aumento en la actividad enzimática, los valores obtenidos no son muy altos, comparados con los descritos por debosz et al. (1999), figura 3. actividad enzimática mediante la técnica fluorogénica a través del tiempo en los tres tratamientos evaluados. a. sedimento (control positivo). b. suelo. 0 10 20 30 40 50 60 70 sedimento solo sedimento + enzima sedimento + microorganismo 0 0,00002 0,00004 0,00006 0,00008 0,00010 tiempo (días) ac tiv id ad β -g lu co si da sa (µ m ol m u f g1 h1 ) a suelo solo suelo + enzima suelo + microorganismo 0 0,00002 0,00004 0,00006 0,00008 0,00010 0 10 20 30 40 50 60 70 ac tiv id ad β -g lu co si da sa (µ m ol m u f g1 h1 ) b tiempo (días) 5032008 gutiérrez r., pinzón e., casas j. y martínez m.: determinación de la actividad celulolítica del suelo proveniente de cultivos de stevia... debido a que las β-glucosidasas extracelulares inmovilizadas tienen una actividad despreciable, y la degradación de celobiosa en suelos se debe a enzimas liberadas de organismos en crecimiento más que a la fracción de enzimas acumulada (turner et al., 2002). la actividad enzimática obtenida a través del tiempo en sedimento de humedal (figura 3a), demostró que las condiciones bajo las cuales se desarrolló la técnica con el uso de 4-metilumbeliferil β-glucosa fueron las indicadas para permitir el desarrollo del máximo porcentaje de fluorescencia de las muestras, pues esta matriz se utilizó como control positivo de la técnica (boshker y cappenberg, 1994). esto indica que el ph, la temperatura y otras variables del procedimiento pueden aplicarse igualmente tanto al suelo como al sedimento. finalmente, de acuerdo con el análisis de correlación se expone de manera clara que los métodos comparados no presentan un ajuste lineal (r2 = 0,15) por lo que no pueden ser utilizados indistintamente para la determinación de actividad celulolítica en suelo, debido a que somogyi nelson se basa en la cuantificación de producto final liberado (azúcares reductores), mientras que la técnica fluorogénica cuantifica la enzima específica involucrada en la hidrólisis del sustrato. por tanto, para la cuantificación enzimática la técnica colorimétrica, al ser indirecta, presenta menor especificidad que la técnica fluorogénica, considerada directa (weder y kaiser, 1995). conclusiones el uso de técnicas con baja sensibilidad en estudios de enzimas de suelo aumenta la complejidad y disminuye la confiabilidad de los resultados, debido a que se requeriría mayores tiempos de incubación por la imposibilidad de detectar bajas concentraciones del producto de reacción. esto hace que la muestra tenga una mayor exposición a condiciones ambientales adversas, evitando que la actividad enzimática presente un desarrollo normal, ya que factores como la humedad, ph, temperatura y oxigenación pueden limitar la cinética enzimática. por su parte, los sustratos fluorogénicos poseen varias ventajas frente a las técnicas colorimétricas tradicionales, debido a que requieren menor tiempo de incubación, procedimientos más cortos, menores riesgos en la manipulación, mayor sensibilidad y especificidad. además los resultados obtenidos en este estudio demuestran que son una buena opción para la determinación de actividad enzimática en suelos agrícolas con bajo contenido de materia orgánica, baja humedad y altas temperaturas, ya que los valores tienden a ser muy bajos por las condiciones adversas. si se pretende utilizar los datos de actividad celulolítica como un parámetro indicador en la calidad de un determinado suelo, la técnica fluorogénica con el uso de 4-metilumbeliferil β-glucosa es la más indicada, debido a que las β-glucosidasas son ampliamente utilizadas para el monitoreo de la calidad del suelo ya que cumplen un papel importante en el ciclaje de la materia orgánica del suelo, pues es el paso limitante en la degradación de celulosa, y son las más abundantes. además, su detección es relativamente simple mediante esta técnica, y se pueden detectar cambios mínimos en la actividad celulolítica a través del tiempo, debido a la alta sensibilidad de la técnica (turner et al, 2002; cerón y melgarejo, 2005). por el contrario, si los datos de actividad celulolítica no van a ser utilizados para este fin, o no se requiere la actividad celulolítica en estricto sentido, no se descarta la posibilidad de utilizar la técnica de somogyi nelson, pues la selección del método dependerá del objetivo y del presupuesto del estudio. los valores obtenidos brindarán al investigador una visión global de las actividades enzimáticas presentes, incluyendo celulasas, xilanasas y amilasas. no obstante, el costo de la técnica aumentará dependiendo de la presencia de metales en la matriz, pues son interferentes en el desarrollo de color en el método, por tanto se requerirá el uso de resina de intercambio catiónico para su remoción y evitar así la obtención de resultados erróneos (deng y tabatabai, 1994). adicionalmente, a pesar de la especificidad de la técnica fluorogénica, la actividad de β-glucosidasas tiene una correlación estadísticamente significativa con el carbono y el nitrógeno orgánico, lo que también puede brindar una visión global de la materia orgánica disponible y por tanto el potencial de las actividades enzimáticas (debosz et al., 1999; mclaughlin et al., 2000). es importante tener en cuenta que, aunque la técnica fluorogénica con sustratos derivados de la 4-metilumbeliferona (muf) es aplicable a gran variedad de matrices y enzimas, debido a la diversidad de sustratos disponibles en el mercado para la detección de diferentes enzimas, la concentración máxima de muf estará dada por la cantidad de materia orgánica disponible. por esto, la implementación de esta técnica en sustratos como vermicompuesto o compost requerirá mayores concentraciones de fluorógeno que las utilizadas en este estudio. 504 agron. colomb. 26(3) 2008 agradecimientos al proyecto cci-fiuc-puj en formación de técnicos para el aprovechamiento de materia orgánica en suelos de países en vías de desarrollo. literatura citada acosta, v., l. cruz, d. sotomayor y l. pérez. 2007. enzyme activities as affected by soil properties and land use in a tropical watershed. appl. soil ecol. 35, 35-45. ayala, a., k. santamaría y m. martínez. 2001. evaluación de la remoción de benceno por bacterias aisladas del rizoplano del limnobium laevigatum presente en el humedal de la conejera. microbiología industrial. pontificia universidad javeriana, bogotá. pp. 25-26. barrera, e. y e. brito. 1997. control del saltamontes rhammatocerus sclustocercoides en estado de ninfa: puerto lópez, meta, colombia. trabajo de grado. facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. p. 17. boschker, h. y t. cappenberg. 1994. a sensitive method using 4-methylumbelliferyl-β-cellobiose as a substrate to measure (1,4)β-glucanase activity in sediments. appl. environ. microbiol. 60, 3592-3596. cerón, l. y l. melgarejo. 2005. enzimas del suelo: indicadores de salud y calidad. acta biológica colombiana 10, 5-15. chernoglazov, v., a. jafarova y a. klyosov. 1988. continuous photometric determination of endo –1,4-β-d-glucanases (cellulase) activity using 4-methylumbelliferylβ-d-cellobioside as a substrate. analytical biochem. 179, 186-189. debosz, k., p. rasmussen y a. pedersen. 1999. temporal variations in microbial biomass c and cellulolytic enzyme activity in arable soils: effects of organic matter input. appl. soil ecol. 13, 209-218. deng, s.p. y m.a. tabatabai. 1994. colorimetric determination of reducing sugars in soils. soil biol. biochem. 26, 473-477. granados, l., j. valderrama y m. franco. 2003. evaluación de la actividad proteolítica y amilolítica de actinomycetes termofílicos aislados a partir de pilas de compost. microbiología industrial. pontificia universidad javeriana, bogotá. p. 27. hu-hu, z., g. wang y h. yu. 2004. anaerobic degradation of cellulose by rumen microorganisms at various ph values. biochem. eng. j. 21, 59-62. karlen, d., s. sndrews y j. doran. 2001. soil quality: current concepts and applications. adv. agron. 74, 1-22. kourtev, p., j. ehrenfeld y w. huang. 2002. enzyme activities during litter descomposition of two exotic and two native plant species in hardwood forest of new jersey. soil biol. biochem. 34, 1207-1218. mclaughlin, j., m. gale, m. jurgensen y c. trettin. 2000. soil organic matter and nitrogen cycling in response to harvesting, mechanical site preparation, and fertilization in a wetland with a mineral substrate. forest ecol. mgt. 129, 723. nielsen, m.n. y a. winding. 2002. microorganisms as indicators of soil health. national environmental research institute, denmark. technical report no. 388. pp. 13-15, 22, 47-48. porta, j., m. lópez y c. roquero. 2003. edafología: para la agricultura y el medio ambiente. tercera edición. ediciones mundiprensa, madrid. 322 p. poutou, r., e. amador y m. candelario. 1994. banco de células primario: caracterización y papel en la producción de proteínas recombinantes. centro de ingeniería genética y biotecnología aplicada. sociedad iberoamericana de biotecnología 11, 55-59. quintero, m., a. pedroza y a. matiz. 2004. evaluación de un preformulado sólido como acelerador de compostaje de residuos orgánicos en el municipio de el cocuy. trabajo de grado. facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. pp. 52-75. rodríguez, m. 2000. towards identifying biochemical markers for post harvest physiological deterioration in cassava. ph.d. thesis. university of bath, u.k. tate, r. 1987. soil organic matter: biological and ecological effects. john wiley and sons, nueva york. pp. 70-77. turner, b., d. hopkins, p. haygarth y n. ostle. 2002. β – glycosidase activity in pasture soils. appl. soil ecol. 20, 157-162. vassalo, a., e. rogana, c. fátima y d. ferreira. 1999. the correction of reaction rates in continuous fluorometric assays of enzymes. journal of biochemistry and biofisiology methods. doi: 10.1016/j.jbbm; consulta: 11 de julio de 2007. wader, j. y k. kaiser. 1995. fluorogenic substrates for hydrolase detection following electrophoresis. j. chromatography 698, 181-201. recceived for publication: 27 july, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 research group on rural management and development, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jpmolinao@ unal.edu.co; jpatriciomolina@gmail.com 2 this article is based on a study by the author for midas program on agricultural extension to small farmers in colombia (molina, 2009). agronomía colombiana 28(3), 467-474, 2010 territorial perspective of agricultural extension policies in colombia perspectiva territorial de las políticas de asistencia técnica agropecuaria en colombia juan patricio molina1 abstract resumen this article presents a historic perspective of agricultural extension in colombia and highlights its scope in relationship to regional development. four periods are identified, which show that policies have evolved towards a territorial and decentralized agricultural extension, although this trend could not be consolidated in recent years. it is suggested that colombia should recover an approach of agricultural extension that integrates the productive dimension with a territorial perspective. el artículo presenta una visión histórica de las políticas de asistencia técnica agropecuaria en colombia y destaca sus alcances en relación con el desarrollo territorial. se identifican cuatro periodos que evidencian que los planteamientos de política evolucionaron hacia una visión territorial y descentralizada de la asistencia técnica, sin que esta tendencia se lograra consolidar en los últimos años. se recomienda que el país recupere el enfoque de una asistencia técnica que integre, además de lo productivo, una perspectiva amplia del territorio en el que se ubican las unidades de producción. key words: production, region, development, rurality. palabras clave: metodología de sistemas blandos, sistemas complejos adaptables, delimitación de territorios. introduction during the last 60 years, approaches of agricultural extension in colombia have varied according to the particularities of the prevailing development model and its policies. the purpose of this article is to examine, from a historical perspective, the evolution and reach of the agricultural extension policies from the point of its insertion in processes of territorial development2. even though the traditional approach of agricultural extension has been the productive process, the importance of its territorial perspective lies in that greater agricultural competitiveness demands understanding productive problems, both of the agricultural exploitation and of the territory serving as its support. agricultural extension can contribute for producers to visualize their production unit in a way that is more integrated to their territory and understand that the close relationship between both is decisive for their wellbeing. these affect their decision making, particularly strategic decisions. regarding the latter, it is convenient for producers, through their organizations, to construct a long-term strategic vision of their productive activity, which must agree with the developmental priorities of their territory. this is a fundamental input to determine their necessities for agricultural extension and other complementary needs. hence, in this process it is indispensable to have the participation from the municipalities and departmental governments, who are undertaking diagnosis and exercises for territorial planning. centralized agricultural extension (1950 – 1968) this period coincides with the import substitution approach of development, during its phase of stimulus to the production of industrial raw material for the domestic market. with the creation of the colombian-american technical agricultural service (staca for its name in spanish) in 1952, an agricultural extension service was established in colombia gathering elements from the land grant colleges in the united states, which assumed functions of universities in technological development in their geographical areas of influence. while this was not possible to apply in colombia, the nation opted for u.s. advice in training personnel from the ministry of agriculture via extension (ocampo et al., 1992). the approach was based on research, education, and extension, which meant that staca, in addition to contributing to increased productivity and to the 468 agron. colomb. 28(3) 2010 integration to markets of a peasant economy very marginal from these dynamics, it was also concerned with the social problems of the rural families. in 1961, the agrarian reform policy (ley 135 de 1961) introduced the services of agricultural extension, agricultural credit, and strengthening of markets for agricultural products, promoted under the new land property distribution model. to generate a social benefit, aspects like the organization of the producers and improvement of their health and housing conditions were also tended to by the state through the extension service. in 1959 forceful investment by banks was established to capitalize agricultural credit, without it being tied to agricultural extension (brochero et al., 1983), which did occur in 1966, when individuals were empowered to provide this service (presidencia de la república de colombia, 1966) and credit lines were created obligating their use (banco de la república, 1966). for medium and large size producers, agricultural extension was projected as a specialized service offered by individuals, to meet their strictly productive problems. relevant aspects the state assumed a leading role in agricultural extension that sought to attend to the productive and social problems of the small producers, through a centralized model in the ministry of agriculture, which during the 70s also incorporated the colombian institute for agrarian reform (incora for its name in spanish) and the colombian agricultural institute (ica for its name in spanish). two examples evidenced a projection toward processes of territorial development: i) the determination of agrarian reform zones, whose territorial homogeneity by productive lines would only be addressed later with policies of land markets and policies of agrarian reform centers during the 80s and 90s; and ii) the coffee-growing region in which the coffee growers federation (federación de cafeteros) developed the product-region approach and established, since the 30s, its extension service. nevertheless, there are indicators suggesting the weakness during this period of integration of agricultural extension with territorial development. these refer to the separation that existed between agricultural extension and other relevant policies like rural research, credit, and planning. that separation did not favor the use of mutual interrelations, necessary to strengthen processes of territorial development. the cutoff date for this period was 1968, when the ministry of agriculture transferred the service of extension to the ica. territorialized agricultural extension (1968 – 1987) during this new period the model of import substitution continued prevailing, but more focused on promoting exports, particularly transformed agricultural products. ica was created in 1962 with research, training, transference, and agricultural extension duties. since 1968, it undertook agricultural extension for medium and large producers (mac, 1968; rico, 1980) and, as of 1971, for small producers. with support from international cooperation, during the 70s, five rural development projects were carried out with decentralized agricultural extension in eastern antioquia, cáqueza, santander, nariño, and northern cauca. these projects were located in geographically defined areas. their functions were: evaluation (diagnosis and monitoring); research (more agricultural than social); disclosure (extension); institutional coordination (offer of services from different institutions in the territory) (mac, 1980). upon multiplying these projects, ica faced difficulties in addressing them and abandoned this option of agricultural extension that favored a territorial approach. in 1973, the fondo financiero agropecuario – ffa (agricultural financial fund) was created (ley 5 de 1973) which subsidized, with an active role from ica, agricultural extension for small producers (buenaventura, 1980). this fund, which lasted until 1989, when finagro was constituted, was the main financial source for the sector. the ffa established that a percentage of the credit would finance technical aid, paid for by the user at a rate not exceeding 2% of the loan. financial institutions and trade associations could provide the service or contract it with third parties. as of 1976, the agricultural extension component was included for small producers in the recently created dri zones (fondo desarrollo rural integral). in its first (1976-1982) and second phases (1983-1990) new players came into the scene (madr, 2010): in addition to ica in dri zones (technical and economic research) and incora in agrarian reform zones, there was participation from inderena (instituto nacional de recursos naturales) (issues on forestry, fishing, and soil conservation) and sena (servicio nacional de aprendizaje) (extension in agricultural organization, marketing, communications, and practices). some regional development corporations conducted agricultural extension with international cooperation (corpourabá and cvc (corporación autónoma regional del valle del cauca)). 4692010 molina: territorial perspective of agricultural extension policies in colombia in 1980, ica introduced the concept of integral agricultural extension, based on a communications model between the technician who represented research and scientific knowledge, and the producer, who had the productive experiences (bermudez, 1980). this comprehensive approach of agricultural extension involved a diagnosis of the zone and of the productive unit; the validation of local technologies; the introduction of production plans; training of producers; planning and examination of the whole production unit, in addition to that corresponding to credit. led by trade associations, during the 80s, the research center per product (cenis -centros nacionales de investigación-) gained participation in research and technology transfer (departamento nacional de planeación, 1984). relevant aspects during this period, an agricultural extension approach was predominant emphasizing production. understood as “the transmission to the countryside of the research results developed in universities, as well as in national and international research centers” (buenaventura, 1980). this had to do with a unidirectional conception of transference, with the producer being a passive receptor (cardona, 1975). the validation was performed on demonstration plots. training communications technicians gained importance. but, because it was tied to the planned promotion credit, the technician’s work was affected when it was confused with that of credit supervision (brochero et al., 1983). others understood agricultural extension as an additional financial cost and were skeptic of the skills of the technicians. alternatively, the supervision contributed to decreasing credit deviation risks. for the medium and big producers, the financial institutions and the trade associations were important players in agricultural extension. such was centered on productive and commercial aspects. thus, came to be the private agricultural extension different from state agricultural extension, which subsidized small producers to guarantee its free and obligatory provision as a public service. unlike the prior period, research and agricultural extension were institutionally integrated by ica; however, without technology transfer as a bridging mechanism. nonetheless, between the one and the other there were difficulties in articulation: while researchers expected an extension of their service, they did not commit to a sole source of research. the dri experience revealed increased use of technology and recognition of agricultural extension as a productivity input (harker, 1980). regarding territorial development, we must highlight the inclusion of zonal diagnostics for the comprehensive technical aid promoted by ica. in the dri districts, rural and participative diagnostics were also conducted. the valuable experience of the ica regional projects and of the dri zones was the introduction, in the 70s, of the agricultural extension model applied in geographically defined areas. this meant a significant change against the prior scheme. this agricultural extension model headed by ica, based on centralized-regionalized management, with a dominant role from the public sector, lasted during 20 years until 1987 when the municipal units for agricultural extension aid (umata for its name in spanish, unidad municipal de asistencia técnica agropecuaria) were created and the model was decentralized, marking a new era for agricultural extension in colombia. decentralized agricultural extension (1987 – 2004) this period covers the new economic aperture model to promote exports and decentralization to strengthen the municipalities. in 1987, as part of the decentralization policy, the municipalities were assigned the task of agricultural extension through the umatas (decree 77 of 1987), which would provide free services to small producers (with less than one family agricultural unit (uaf for its name in spanish), and paid services to medium and big producers (with two or more uafs). the expectation was to broaden the coverage and quality of the service. this assumed the transfer of ica and incora functions in this field to the municipalities. financing of these units would be channeled by the national government through dri (prc, 1987). with this distribution of competencies, with separation of institutional responsibilities between research and agricultural extension, it was necessary to establish a connection mechanism between both. in 1989, the national system for agricultural technology transfer (sintap for its name in spanish) came into existence (decreto ley 1946 de 1989), whose purpose was to promote the adoption of adequate technologies for local conditions and support the municipalities in the service delivery of agricultural extension. to strengthen sintap, a technology transfer fund operated since 1995 and for eight years. this fund was pronatta (programa nacional de transferencia de tecnología agropecuaria), which funded through calls for projects that were appropriate for the regional needs (meneses, 2000). the pronatta-umata 470 agron. colomb. 28(3) 2010 scheme would assume technological adjustment and validation, along with the assessment and dissemination of successful practices through a participative regional structure of prioritization of projects. this sintap-pronatta-umata structure, with national coordination from the ministry of agriculture and regional coordination from the departmental secretaries of agriculture, defined through pronatta some scenarios of regional necessities and participated in training and assessment of the umatas, who were working with the small producers and ngo’s in executing projects. this structure lasted until 2003, when the last pronatta stage ended, which meant the elimination of sintap support, without which pronatta was no longer viable. with the creation of the national system for agricultural credit (ley 16 de 1990) in the 90s, finagro (fondo para el financiamiento del sector agropecuario) was constituted to finance the sector through banks with promotion credit lines, and it is authorized to continue capitalizing the agricultural extension fund for small producers (decree 1778 of 1990), as was being done by the ffa. agricultural extension, overseen by ica, continued being obligatory to have access to resources offered by finagro. to strengthen technology transfer, in 1990, ica created 65 regional centers for training, extension, and dissemination of technology (creced for their name in spanish), responsible for identifying regional problems and constituting spaces of knowledge with small producers. this worked through a decentralized program: agriculture, fishing, technology transfer, and production systems. in 1991, the functions of the sectional commissions on agricultural extension were stipulated headed by the departmental secretaries of agriculture, as coordination and planning instances (decree 2379 regulatory of decrees 77 of 1987 and 501 of 1989). agrarian legislation (101 of 1993) ratified the delivery of agricultural extension to small producers, acquiescent with decentralization and participation processes. the creation of umatas in all the municipalities became obligatory. the municipal councils on rural development (cmdr for the name in spanish) were constituted, along with the municipal commissions for agricultural extension to guide and oversee the operations of the umatas; para-fiscal funds were also created with resources for technological development and to strengthen the role of the trade associations in specialized agricultural extension. some trade associations like fedecacao, fedearroz, and fedepanela assumed it under the productive chains approach. ica, restructured in 1993, focused its responsibilities on areas of vegetable and animal health; while corpoica (corporación colombiana de investigación agropecuaria) was created as a mixed corporation for research and technology transfer. the national system for agrarian reform and rural peasant development (ley 160 de 1994) was conformed in 1994, including the subsystem “of research, agricultural extension, technology transfer, and crop diversification”, coordinated by corpoica and conformed by ica, entities of agricultural extension and agricultural research, umatas, and the private entities recognized by the government. thus, what was sought was to integrate initiatives, bearing in mind the existence of the sintap. other specific efforts sought to instrumentalize the policy. in 1989, caja agraria (agrarian bank) conducted agricultural extension for some years for small producers, who were its credit customers, through an approach of extension directed to objectives (edo), based on the training and visit methodology. in 1993, corpoica and fedepapa implemented field schools for farmers (ecas for the name in spanish), as a model of participative rural extension (fedepapa, 2006). this continues being successful in terms of territorial development and technological change, with a methodology based on longterm work, focused on zones and with specific producers. since 1995, corpoica incorporated the participatory agricultural research (iap for the name in spanish) through local agricultural research committees (cial for the name in spanish). these constituted a permanent research service comprised of volunteer farmers to link local and formal research (sierra, 2002). in addition to evaluating technological alternatives, the cials were a channel for communities to influence on the research and extension agendas (braun et al., 1999). in 1999, their coverage reached 35 municipalities (40 committees) (corpoica, 1999). in 2000 the operations of the umatas were modified (ley 607 de 2000) and the approach of rural direct agricultural extension was also introduced (atdr for the name in spanish). the two big purposes of the legislation were to offer agricultural extension with an interdisciplinary focus and contemplate broader territorial intervention scales (madr, 2010). the atdr had to be consistent with the national system on agricultural science and technology 4712010 molina: territorial perspective of agricultural extension policies in colombia (decree 585 of 1991) and it was conceived as a sub-system of public and private entities seeking to identify technologies to be developed. the service had to be free of cost for small producers and its guidelines had to arise from the municipal development plans and the cmdrs. the municipalities would guarantee the service through the umatas or by contracting service provider entities conformed of interdisciplinary teams. corpoica and sena would be the entities in charge of articulating the atdr with technology validation and adjustment. monitoring of the atdr would be done by the departmental secretaries of agriculture and their financing would come from national and departmental sources. municipal funds would be created for the atdr, and these would be administrated by the mayors’ offices. to territorially organize the atdr activities, the general plan for direct rural agricultural extension was introduced. the municipal commission on agricultural extension would determine the zones and productive systems to be addressed and would ensure effective service delivery, adhering to cmdr approaches. the atdr was a condition for competitiveness within the context of regional development (conpes, 2000). although since 1987 there was talk of the provision of agricultural extension by entities of territorial coverage, decree 3199 of 2002 clarifies the figure of atdr providing entities, its accreditation by the departmental secretaries of agriculture, and its selection by the cmdrs. relevant aspects in terms of regional development, with the cmdrs and the municipal commissions on agricultural extension a space for citizen participation in municipal planning was given, including agricultural extension, but it did not manage to generate a culture for such (villarreal, 2004). although diagnostics were made in many umatas and municipal agricultural plans were formulated as part of the development plan for each municipality, activities of technicians did not always include rigorous planning processes (secretary of agriculture and rural development of antioquia). the importance given to the rural development planning activities must be acknowledged. the umata model had the elements to make it sustainable within a regional development scheme. technology transfer and its financing were vital; therein, the creation of pronatta. it expected to create dynamics of technology transfer in the regions, articulated to the generation of technology and to agricultural extension: sintap as process coordinator, umatas as the means to reach small producers, and pronata (with the umatas) as the relationship mechanism with generators of knowledge (universities, ceni’s and corpoica). nevertheless, this comprehensive approach was not sufficiently developed; given that with the elimination of sintap pronatta, the umatas were left as disarticulate pieces. upon the imposition of political interests, distortions appeared detracting from the benefits of the approach. the missionary purposes of the sintap were affected by the organizational weakness of the small producers and by their restrictions to formulate their own demands. these did not receive sufficient support from the umatas. hence, sintap did not manage to adequately engage technological offer with technology transfer (benitez, 2002). the technological products were poorly socialized by the umatas and adoption levels turned out low. while the umatas were conceived as service providers, they would also be channels for the research demands from farmers. nonetheless, one of the difficulties they encountered was their lack of consultation to identify the type of research to promote (benítez, 2002). regarding pronatta, its projects did not always interpret the technological necessities of the small farmers. the sintap-pronatta connection with the cenis was accomplished through specific projects, but it was not a structural connection, a detrimental fact, given the leadership reached by the private sector in agricultural extension, through para-fiscal funds and strengthening of the cenis. in synthesis, the weaknesses of the research and technological development program consisted in problems accessing the technological offer, disarticulation of universities, incoherence with regional demands, lack of strategic planning, and marked emphasis on production (benítez, 2002). this period covered the development and elimination of the sintap-pronatta-umata integrating model. the change of the model takes place with legislation 607 of 2000 and guideline norms from 2002 and 2004, which introduce the provincial councils on agricultural business management (cpga for the name in spanish) as alternative umata figures. agricultural extension per demand (2004 – 2010) during this period, agricultural modernization efforts were made to strengthen exports. income-protection policies were introduced for producers affected by distortions in foreign markets. 472 agron. colomb. 28(3) 2010 with the creation of the cpgas in 2004, as planning and coordination spaces for management of regional rural development (decree 2980 on the association of municipalities to provide atdr) (madr, 2004), the mayors of the cpga-associate municipalities agreed to the gradual elimination of the umatas to avoid duplicating operations (lópez, 2004). the departmental secretaries of agriculture would coordinate the constitution and operation of the cpgas, incorporating the results of regional planning and competitiveness of production chains, adhering to the consolidation carried out by the ministry of agriculture. the responsibility of the municipalities, as atdr planners and organizers, was circumscribed to their participation in the cpgas. the atdr provider companies would assume the service. to access the atdr, users had to seek association according to potentialities. for the free service to small producers, internships became obligatory in the municipalities by students in the last semester of technical, technological, and university education in agricultural sciences and the like. these practices would be coordinated and certified by the cpgas, ensuring training by the atdr provider entities. the cpgas would support the structuring of agricultural businesses with business management schemes. the cpgas had to formulate general plans for agricultural extension (pgat for the name in spanish) per production system or concatenation (ley 811 de 2003). likewise, municipalities not associated to a cpga, had to formulate their pgat for review by the ministry of agriculture. articulation of the pgats with the demands from the farmers and the businessmen, and with the departmental and municipal plans was necessary. as part of the “agro ingreso seguro” program (agriculture sure income), created in 2007 (ley 1133 de 2007), the approach per demand was introduced through the establishment of the incentive to productivity to strengthen agricultural extension (iat) as a subsidy to the demand for agricultural extension (up to 80% of its cost, resolution 140). according to ait guidelines (resolution 0049 of 2010), this incentive would only cover the agricultural extension provided by an entity certified with the requirements of the guide for the implementation of iso 9001:2000 quality management systems for atdr service provider entities, issued by icontec in 2007 (madr, 2010). likewise, at incoder the technological modernization fund was structured for the rural sector, to grant agricultural extension subsidies through public announcement to small producers and indigenous or afro communities. the atdr entities will serve producers tied to production projects on aspects like food quality; soil suitability; selection of activities, and exploitation planning; application of technologies; procedures to access credit; outfitting of the productive infrastructure; markets; business training; animal and vegetable health; transformation processes; forms of business organization; and management of needs for social services supporting rural development. relevant aspects this new model of agricultural extension sought to construct a regional vision in general plans of agricultural extension, recognizing the potentials of the territory and the difficulties to overcome. also, it sought to integrate the productive development to regional dynamics expressed in productive chains. this required agricultural extension organizations with local, regional, and national perspective (madr, 2003). the cpgas sought to overcome the agricultural extension approach centered on municipal production, to formulate service delivery projects with a broader and more comprehensive view of the territory. producer association capabilities were also benefited, given that users had to associate according to their potentials and problems as a requirement to having access to agricultural extension, as well as to other mechanisms of productive leveraging. nevertheless, in practice, the cpgas have encountered difficulties in harmonizing municipal interests and in complying with its missionary purposes, distorted by a lack of financing resources and because of contracts being carried out according to market demands, which were not always pertinent to the nature of these organizations. during this period, policies of innovation were refocused, as they gained importance. the move was from direct financing of research centers and organisms responsible for technology transfer and extension to defining innovation priorities and leading sectors; to providing incentives for the private sector; to the functionality of the system and of the innovation networks by enhancing collaboration among producers, researchers, and commercial agents; and, creating and enhancing the skills of potential innovators (producers, etc.) (colciencias, 2008). the final years of this period completed the transition from an approach of agricultural extension offer by the state to one based on demand, in which producers (small, medium, and big) seek to have access to incentive resources to agricultural extension. although the state has always 4732010 molina: territorial perspective of agricultural extension policies in colombia recognized its obligation regarding agricultural extension, its leading role has been waning by limiting its responsibilities to supplying monetary subsidies within a scenario in which power groups stake claims of said resources, against an incipient organization of small producers to generate a demand for these services. in effect, the iat results are precarious in terms of placements to small producers, due to the lack of institutional accompaniment to encourage that demand. furthermore, there is evidence of increasing fragmentation and dispersal of the players and programs, with growing importance of the privately paid, added to progressive deinstitutionalization of agricultural extension services, which in many instances are not part of a private or public institutional structure. conclusions the trajectory of agricultural extension policies in colombia indicates that the progress the country achieved in territorializing and decentralizing agricultural extension was not consolidated. indeed, the country went from an extension service of broad geographic coverage to a territorialized service in defined geographical areas, and then advanced toward a decentralized service of national coverage, which in the last five years was replaced by a demand approach characterized by the fragmentation of the service, whose emphasis has been specialized agricultural extension to solve specific problems, without considering the broader view of the territory and with poor access for small producers. in the future, it would be convenient to draw a policy on agricultural extension differentiated by the type of producer, i.e., basic or induction to change, for subsistence farmers and with state leadership; intermediate or of technical business formation, for farmers in the process of business transformation; specialized or of strictly technical solutions, for entrepreneurially consolidated farmers and without state leadership (perfetti et al., 2009). this agricultural extension should influence on territorial development through the construction of local producer networks in which the state participates as a facilitator, but which progress toward absolute autonomy. commitment with territorial development must be expressed through identifying regional priorities for agricultural extension; tending to such with a territorial view; coordinating with other players related to technical aid to make network operations more effective; implementing actions coordinated with territorial governments, individuals, providers of complementary goods and services of agricultural extension; creating networks that formalize joint initiatives among players and among different sectors for the comprehensiveness of the agricultural extension service and to facilitate their expansion onto other territories. it is also convenient for the policy to be aimed at structuring a agricultural extension system related with other pertinent systems like: education, information, research and territorial organization. thus, agricultural extension would become part of the dynamics of territorial management, so that the specialization process accompanying development has a strategic vision that includes agricultural extension as a driving element. the construction of territories assumes the creation of increasingly strong links among its inhabitants; hence, the proposal for management of local networks of producers. agricultural extension is not only a leveraging instrument for those processes, but it also depends on them to be successful. literature cited benítez, v.r. 2002. investigación y competitividad agropecuaria. economía colombiana y coyuntura política 292, 92-100. bermúdez, h. 1980. filosofía y objetivos de la asistencia técnica estatal. pp. 49-53. in: memorias del seminario internacional sobre asistencia técnica a prestatarios del crédito agropecuario, bogota. braun, a.r., g. thiele, and m. fernández. 1999. la escuela de campo para mip y el comité de investigación agrícola local: plataformas complementarias para fomentar decisiones integrales en la agricultura sostenible. manejo integrado de plagas 53, 1-57. brochero, m.f., d.a. molina c., and h.a. gonzález h. 1983. análisis de la asistencia técnica agrícola: sector empresarial en colombia. instituto colombiano agropecuario (ica), bogota. buenaventura p., r. 1980. la ley 5ª de 1973, su origen, el componente de asistencia técnica, su aplicación y metas organizadas. pp. 137-145. in memorias del seminario internacional sobre asistencia técnica a prestatarios del crédito agropecuario, bogota. cardona g., o. 1975. la asistencia técnica institucional. pp. 101-112. in: educación para el desarrollo. universidad nacional de colombia; ica, bogota. colciencias. 2008. colombia construye futuro, política nacional de fomento a la investigación e innovación, bogota. conpes, consejo nacional de política económica y social. 2000. conpes no. 3076. 3 de mayo de 2000, aprobación del programa de oferta agropecuaria (proagro). presidencia de la república de colombia, bogota. corpoica. 1999. investigación agrícola participativa con productores, bogota. 474 agron. colomb. 28(3) 2010 departamento nacional de planeación. 1984. plan nacional de desarrollo: cambio con equidad, bogota. fedepapa. 2006. manual didáctico para agricultores. escuela de campo para agricultores – ecas. bogota. harker, b.a. 1980. la asistencia técnica particular en colombia. pp. 147-149. in: memorias del seminario internacional sobre asistencia técnica a prestatarios del crédito agropecuario, bogota. lópez m., f.j. 2004. análisis socioeconómico de la actual política agraria. universidad de caldas, manizales, colombia. meneses p., o. 2000. el fondo competitivo pronatta: una estrategia para la promoción del desarrollo tecnológico agropecuario desde el nivel local y regional. in: seminario internacional. pontificia universidad javeriana. http://bibliotecavirtual.clacso.org.ar/ar/ libros/rjave/mesa4/meneses.pdf; consulted: december, 2010. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2003. asistencia técnica directa rural. explicación y texto de la ley 607 de 2000. bogota. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2004. centros provinciales de gestión agroempresarial (cpga) marco orientador. bogota. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2010. perspectivas agropecuarias primer semestre de 2010. bogota. ministerio de agricultura de colombia. decreto 2420 de 1968. bogota. ministerio de agricultura de colombia. decreto 2645 de 1980. bogota. molina, j.p. 2009. la asistencia técnica a pequeños productores en colombia. midas, bogota. ocampo, c.m.j., j.e. plaza m., l.e. chávez e., and j.m. peñuela v. 1992. marco general de transferencia de tecnología en el ica. ica, bogota. perfetti, j.j., j.p. molina, and j.c. gallego. 2009. propuesta de una política nacional de asistencia técnica agropecuaria. midas, bogota. presidencia de la república de colombia. decreto 77 de 1987. bogota. presidencia de la república de colombia. decreto 219 de 1966. bogota. rico, c.a. 1980. asistencia técnica al pequeño productor. pp. 82-100. in: memorias del seminario internacional sobre asistencia técnica a prestatarios del crédito agropecuario, bogota. sierra, f. and j. alonso. 2002. los comités de investigación agrícola local, un modelo para resolver problemas tecnológicos con la participación de productores en colombia. corpoica, bogota. villarreal, m.n. 2004. sectores campesinos, mujeres rurales y estado en colombia. ph. d. thesis. faculty of sociology and political sciences, ph. d. program in sociology. universidad autónoma de barcelona, spain. agronomía 21-3 final corregido.indd análisis del cambio tecnológico en el distrito de riego del alto chicamocha analysing technological change in the upper chicamocha irrigation district lilia teresa bermúdez correa1 1 profesora asociada. facultad seccional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), duitama. fecha de recepción: 17 de octubre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. resumen: en el distrito de riego del alto chicamocha la agricultura se constituye en un enorme potencial el cual, adecuadamente manejado con el apoyo de un recurso estratégico como el riego, puede generar una demanda importante de insumos, así como también ofrecer un volumen significativo de productos hortícolas a precios competitivos en los mercados regional y nacional. el propósito de esta investigación se centró en evaluar el cambio tecnológico que ha venido experimentando la actividad agrícola en el distrito, como efecto de la puesta en marcha del proyecto de riego por aspersión, a fin de direccionar el desarrollo empresarial de la zona en el marco del proceso de reconversión tecnológica de la ganadería extensiva a la producción hortícola intensiva. este cambio ha sido evidente a través de la introducción de nuevos sistemas de cultivos hortícolas, la ampliación del área dedicada a la actividad agrícola y el incremento significativo de la productividad y de la rentabilidad de tales sistemas de producción, lo que ha permitido la consolidación de segmentos de productores progresistas, predispuestos a la adopción de tecnología aún en condiciones de costos de producción crecientes. palabras clave: productividad, rentabilidad, producción hortícola, sistema de cultivos, tecnología, competitividad, agroempresa. abstract: agriculture has great potential in the alto chicamocha irrigation district as it can generate a significant demand for fertilisers and seeds as well as offering competitively-priced vegetable products in both regional and national markets if orientated towards the strategic resource represented by upper basin irrigation. this research’s main purpose was focused on following-up the technological behavior of agricultural activity throughout the district as a result of applying the irrigation project. this was aimed at guiding the area’s business development away from extensive technological livestock fanning towards intensive vegetable production. it should be stressed that technological change in the irrigation district has been introduced by means of introducing new vegetable growing systems, expanding the area designated for agricultural activity and the significant increase in these systems’ productivity and profitability. this has led to a progressive attitude being adopted by the producers in terms of acquiring new technology, even though faced with accompanying rising production costs. keywords: productivity, profitability, horticultural production, cropping system, competitiveness, agribusiness. introducción uno de los propósitos del país es lograr un adecuado abastecimiento interno de alimentos y conseguir un excedente exportable con precios competitivos. para ello se debe hacer énfasis en aquellos cambios tecnológicos cuyo objetivo sea disminuir costos mediante la utilización eficiente de todos los recursos productivos disponibles y con una aplicación apropiada de la tecnología moderna. por lo tanto, la investigación agrícola en colombia tradicionalmente ha considerado la productividad como uno de los principales motivos de estudio y ha establecido la importancia de analizar la naturaleza, causas y efectos de los cambios tecnológicos y su incidencia sobre los recursos que intervienen en los procesos de producción agrícola y pecuaria. en 1997, en la provincia de tundama (departamento de boyacá), se dio comienzo a la fase de inversión del “proyecto de adecuación de tierras y estableciagronomía colombiana, 2003. 21 (3): 220-230 bermúdez: análisis del cambio tecnológico... 2212003 miento de sistema de riego por aspersión – distrito de riego del alto chicamocha”, un modelo de desarrollo rural mediante el cual el estado, con una inversión aproximada de 42.000 millones de pesos, promovió un proceso de reconversión tecnológica que ofreció respuestas objetivas y válidas a las necesidades manifiestas por productores, comerciantes, consumidores y demás agentes de las cadenas agroproductivas típicas del medio agroecológico regional. este estudio realizó el análisis e interpretación del cambio tecnológico acaecido, entre los años 1997 y 2002, en los sistemas de producción agrícola y pecuaria del distrito de riego del alto chicamocha, en términos del uso e incorporación de nuevos insumos, modificación en sus operaciones y caracterización del proceso de reconversión de la producción pecuaria a la producción hortofrutícola, expresada en incrementos de productividad y producción como resultado de la puesta en marcha del sistema de riego por aspersión propósito del proyecto citado. la situación ideal hacia la cual se quiere encaminar la zona del distrito, bajo la orientación de su asociación de usuarios (usochicamocha), es lograr una agricultura planificada, fundamentada en un sistema de mercadeo organizado y en la utilización óptima de la infraestructura productiva, con una visión de desarrollo agroindustrial regional (cci, 2000). uno de los aspectos destacados de este trabajo es la evaluación de la evolución tecnológica que ha venido afrontando el distrito, con el propósito de direccionar el desarrollo empresarial de la zona a través de una cultura empresarial fortalecida por la organización gremial de los usuarios del proyecto de riego. el objetivo general de esta investigación fue realizar un estudio detallado del proceso de cambio tecnológico generado en el distrito de riego del alto chicamocha como respuesta a la puesta en marcha del proyecto de riego por aspersión, con el propósito de determinar las limitaciones y fortalezas de tipo socioeconómico que caracterizaron la reconversión tecnológica manifiesta por el cambio del sistema de producción de ganadería extensiva a los sistemas hortofrutícolas intensivos experimentados en las unidades agroempresariales localizadas en su área de influencia. dentro de este contexto, los objetivos específicos analizados se listan a continuación. • elaborar un diagnóstico de la región del alto chicamocha como contexto y medio específico del proyecto de riego por aspersión. • describir el comportamiento de la estructura y organización de la producción en la zona del proyecto de riego por aspersión en el período 1996 – 2002. • estructurar el perfil tecnológico de las agroempresas del distrito incluidas en el proyecto de riego por aspersión. • caracterizar las expresiones técnicas, sociales y económicas del proceso de reconversión tecnológica generadas por la puesta en operación del proyecto de riego durante el período 1996 – 2002. • realizar un análisis comparativo de los indicadores de productividad, costos de producción, ingresos y rentabilidad de los sistemas productivos predominantes en el área de influencia del proyecto de riego. • precisar el papel de las diferentes instituciones que han intervenido en el distrito durante el proceso de reconversión tecnológica y en apoyo al fortalecimiento del proyecto de riego para el período 1996 – 2002. metodología y procedimientos de investigación diseño metodológico este es un estudio centrado en una investigación con diseño metodológico no experimental, de tipo descriptivo, cuyo propósito principal es el de caracterizar la situación prevaleciente en el objeto de investigación en el momento de realizarse y consta de las siguientes etapas: observación, descripción y explicación. marco geográfico de la investigación el epicentro de esta investigación es el distrito de riego del alto chicamocha, el cual se localiza en la cuenca del río chicamocha en los territorios de los municipios de toca, chivatá, oicatá, tuta, sotaquirá, paipa, duitama, tibasosa, santa rosa de viterbo y sogamoso en el centro del departamento de boyacá, abarcando un área de 11.300 ha, equivalentes a 17.654 fanegadas, de las cuales 7.269 son productivas, cultivables y beneficiosas para los usuarios, área que corresponde a 11.358 fanegadas (isrex, resumen ejecutivo 1996). fuentes de información fuentes de información primaria. este tipo de fuente está representada por los productores del distrito, usuarios del proyecto de riego por aspersión. también agronomía colombiana 222 vol. 21 · no. 3 se consideran dentro de este tipo de fuente los funcionarios de usochicamocha, el personal administrativo y los técnicos que coordinaron las distintas actividades de operación del proyecto. fuentes de información secundaria. incluye la información de archivos, informes y demás documentos que han servido de base para la operatividad del proyecto. instrumentos de recolección de información para la recolección de la información básica de este estudio se diseñó y utilizó un formulario estructurado con base en preguntas abiertas y de selección múltiple, además de algunos cuadros referentes a los elementos socio-económicos propósito de los análisis de las unidades de investigación objeto de estudio, es decir, los predios con riego localizados en el marco geográfico del distrito de riego del alto chicamocha, cuyos propietarios o responsables de su aprovechamiento productivo son usuarios del proyecto de riego por aspersión. población y muestra la población objetivo para esta investigación estuvo constituida por los 2.547 predios con riego (unidad de investigación) que en el mes de agosto de 2002 formaban parte del distrito de riego del alto chicamocha (usochicamocha, 2002). del total de la población objetivo se tomó una muestra de 5%, equivalente a 127 predios o unidades de investigación. su selección se llevó a cabo considerando los elementos teóricos del muestreo aleatorio estratificado proporcional, para lo cual los estratos estuvieron conformados por las 10 unidades de operación que organizacionalmente configuran el proyecto en el área geográfica del distrito. métodos de recolección, procesamiento y análisis de la información la recolección de la información primaria se llevó a cabo mediante: 1. una encuesta, realizada en el trimestre octubre – diciembre de 2002, en la que se diligenció un formulario diseñado para tal fin. 2. entrevista individual para sondear la opinión de expertos y peritos conocedores del distrito de riego. 3. observación directa de procesos y eventos, la cual se llevó a cabo en forma simultánea con la encuesta. métodos para el cálculo y análisis de resultados en lo que concierne al análisis de la información se aplicaron dos tipos de métodos para el cálculo y análisis de los resultados: métodos estadísticos y métodos económicos. métodos estadísticos • estadísticas descriptivas: medias y varianzas. • prueba de hipótesis de independencia: prueba de x² (chi cuadrado). • coeficiente de contingencia, c. para la realización de este tipo de prueba de hipótesis se organizaron primeramente los datos de variables de carácter categórico en tablas de contingencia (conteos). métodos económicos • cálculo de productividades parciales: se aplicó a los factores productivos, especialmente la tierra y la mano de obra. • cálculo de costos e ingresos para cada uno de los sistemas de producción agropecuarios: el costo total de la producción por hectárea se halla estructurado por dos componentes básicos: los costos explícitos más los costos implícitos. como la gran mayoría de las unidades investigadas se explotaban en la modalidad de propiedad, el recurso tierra se consideró como el valor asumido de renta, incluyéndose por lo tanto, en el grupo de los costos implícitos, así: ct = ce + ci (1) donde, ct = costo total; ce = costos explícitos; ci = costos implícitos. • cálculo de la rentabilidad: el cálculo de este importante indicador económico se realizó mediante el empleo de la ecuación siguiente: r = it / ct * 100 (2) donde, r = rentabilidad; it = ingreso total; ct = costo total. bermúdez: análisis del cambio tecnológico... 2232003 el proyecto de riego por aspersión como agente de cambio tecnológico fases del proyecto preinversión. en febrero de 1995, la asociación de usuarios del distrito de riego –usochicamocha– designó al consorcio isrex como organismo ejecutor del proyecto de adecuación de tierras del alto chicamocha y aprobó la propuesta técnico-económica para llevar a cabo los estudios de actualización predial, de optimización del sistema de riego diseñado por cei ltda. y de impacto ambiental para la construcción de 10 unidades de riego que beneficiarían 6.000 ha. inversión. la presencia y gestión del presidente de usochicamocha (a su vez presidente de federriego) en el seno del consuat –consejo superior de adecuación de tierras– consolidó el proyecto en 1996, garantizándose la financiación del aporte del estado mediante la figura de vigencias futuras, lo cual permitió que el proyecto tuviese garantizada su financiación y se hiciese en un tiempo record (isrex, 1996). financiación del aporte de los usuarios. con gestión conjunta de usochicamocha –la asociación de usuarios del distrito de riego– y el organismo ejecutor –isrex– se logró una línea de crédito más ventajosa con la caja agraria (intereses de dtf y dtf+2 para pequeños y medianos productores respectivamente). otro sector de usuarios canceló de contado su aporte o recibió financiación directa del organismo ejecutor. operación y puesta en marcha. en 1999 isrex, entidad constructora del proyecto, hizo entrega de las obras a usochicamocha; por tanto, en la actualidad sus diversas unidades están siendo administradas, operadas y mantenidas por dicha asociación de usuarios. básicamente el proyecto se desarrolla a lo largo del valle marginal al río, desde la presa de la copa, en el municipio de toca, hasta el sitio conocido como vado castro en jurisdicción del municipio de sogamoso, donde el río inicia abrupto descenso hacia el cañón que lleva su nombre. limita al norte con las cabeceras municipales de paipa y duitama, al oriente con nobsa, al sur con sogamoso y tibasosa, y al occidente con las presas la copa y la playa. comportamiento, estructura y organización de la producción estructura agraria. desde el punto de vista de la tenencia del recurso tierra en la zona, es necesario destacar que el mayor porcentaje de las tierras fue explotado por sus mismos propietarios desde el inicio del proyecto hasta el año 2002. en la figura 1 se visualiza que bajo la modalidad de propiedad en el año 1996 se explotaba el 91,7%; en el año 1998, según el censo socio-económico del distrito, evento adelantado con el propósito de hacerle seguimiento al proyecto, tal modalidad alcanzó el 90.9% y para el 2002, cuando se realizó la presente investigación, se redujo al 90%. figura 1. comportamiento de la tenencia de la tierra en la zona del proyecto de riego para los años 1996, 1998 y 2002. fuentes: isrex (1996); censo socio-económico del distrito (1998); usochicamocha (2002) este predominio de la propiedad como forma de tenencia se explica por la influencia que ha tenido el montaje del proyecto sobre el precio de la tierra, constituyéndose cada vez más este recurso como factor de capitalización. otro factor importante en la estructura agraria de la zona del proyecto de riego es la distribución predial por tamaño, la cual, entre el año de formulación del proyecto y el año del presente estudio, registró pocas modificaciones en las diferentes categorías de tamaño; como se puede ver en la figura 2, es notorio el predominio de la pequeña explotación o predios cuya área es inferior a 1 ha, tanto para el año 1996 como para el año 2002. con relación al uso de la tierra, el porcentaje dedicado a la actividad ganadera se ha reducido notoriamente al pasar de 89.18% en el año 1996 a 85% en 1998 y a 70% en el año 2002, situación que favoreció agronomía colombiana 224 vol. 21 · no. 3 indudablemente una de las expresiones más importantes de lo que significa el cambio tecnológico es la que tiene que ver con la destinación de la tierra o uso del suelo que los productores en el distrito llevaron a cabo a lo largo del periodo 1996–2002. este cambio es posible observarlo en el incremento del área sembrada de cultivos como la cebolla cabezona, el maíz, las hortalizas de hoja y la papa (figura 4); ello se explica, en primera instancia, por la reducción del área de siembra de los pastos, es decir por la reconversión de aquellas áreas dedicadas inicialmente a la ganadería por los cultivos transitorios mencionados. no obstante, el proceso de reconversión tecnológica en la zona del proyecto no ha sido adelantado con la dinámica que se esperaba. a juicio de los productores, dentro de los aspectos más relevantes que han contribuido a promover tal reconversión, se mencionan: los buenos precios de la cebolla cabezona, el prevalecimiento y fortalecimiento de la vocación hortícola de la zona por el establecimiento del riego, y la tendencia declinante de la producción ganadera como consecuencia del estancamiento de los precios de la leche. con relación a la destinación productiva del suelo llevada a cabo por los usuarios en el año 2002, en la zona del proyecto se observa el predominio de la cebolla cabezona con el 18% del área, las hortalizas de hoja con el 3%, el maíz con el 4% y la papa con el 5%. un hecho destacable es la reducción de área de pastos, manifiesta en la figura 4, indicador de que ha comenzado a efectuarse la reconversión tecnológica de ganadería a cultivos semestrales, específicamente a sistemas de cultivos hortícolas. comportamiento tecnológico de los sistemas de producción agropecuarios. los niveles tecnológicos, en el inicio del proyecto, se clasificaban como precarios en lo referente a la introducción y especialización de nuevos cultivos, la vinculación a procesos agroindustriales, la utilización de tecnologías agrobiológicas, la preservación del medio ambiente y la organización en sistemas colectivos y comunitarios de gestión; no se puede desconocer el hecho de que la propiedad o la disponibilidad de instrumentos, maquinaria y equipos, así como el uso de los insumos, constituyen un indicador bastante explícito de la capacidad de generación y de acumulación de excedentes económicos en las empresas agropecuarias. siguiendo el orden lógico de las diferentes operaciones del ciclo productivo de los sistemas de producción prevafigura 2. comportamiento de la distribución por tamaño en la población de predios en la zona del proyecto de riego 1996-2002. fuentes: isrex (1996); censo socio-económico del distrito (1998); usochicamocha (2002). figura 3. comportamiento del uso del suelo en la zona del proyecto de riego en los años 1996, 1998 y 2002. fuentes: isrex (1996); censo socio-económico del distrito (1998); usochicamocha (2002). el incremento del área para agricultura en los mismos años como resultado de las acciones y propósitos del proyecto de riego que promovió este importante cambio tecnológico en la zona (figura 3). en lo que respecta a la actividad ganadera, sobresale el predominio de la explotación de lechería y en menor escala, el doble propósito. el área dedicada a agricultura ha sido utilizada básicamente para el cultivo de hortalizas, destacándose la cebolla cabezona. también se explotan otros cultivos, algunos de ellos de pan coger como el maíz, el fríjol, la arveja, la papa, las hortalizas de hoja, el trigo, la cebada y algunas especies de caducifolios como el durazno, el ciruelo y la manzana. bermúdez: análisis del cambio tecnológico... 2252003 figura 4. comportamiento del área de siembra de los sistemas de cultivos predominantes en la zona del proyecto de riego 1996-2002. fuentes: isrex (1996); censo socio-económico del distrito (1998); usochicamocha (2002). lecientes en el área del proyecto, en la fase de presiembra se da una escasa utilización de maquinaria para la preparación del terreno, porque un buen porcentaje de tal labor se llevaba a cabo en forma manual; en predios con predominio de pastos no era utilizada la tecnología para tal operación. en cuanto al uso de fertilizantes, un considerable porcentaje de productores no empleaba este tipo de insumo. en aquellos predios cuya extensión no sobrepasaba las 5 fanegadas, se presentó una moderada tendencia al uso de enmiendas y abonos orgánicos. finalmente, en las agroempresas, y sobretodo en aquellas con extensiones por encima de 5 fanegadas, se observó el uso de fertilizantes químicos y abonos orgánicos. por lo que respecta al uso de semilla certificada, un bajo porcentaje la utilizaba, especialmente en el cultivo de la cebolla por productores de los predios de más de seis (6) fanegadas, en tanto que fue estable el porcentaje de agroempresas donde se empleaba semilla común, generalmente proveniente de la cosecha anterior, como en los casos de la papa, el maíz y la arveja. algunos productores efectuaron un proceso de clasificación y selección incipiente de semilla, con el propósito de contar con un insumo que les garantizara una buena productividad. otro aspecto tecnológico importante es el relacionado con el control fitosanitario, que incluye acciones de manejo intergrado de plagas, enfermedades y malezas, y en el cual se resalta el hecho de que escasamente la mitad de los productores de la zona adelantaban tales operaciones, principalmente en las agroempresas con extensiones de más de 5 fanegadas (isrex,1996). respecto a la caracterización tecnológica de las diferentes operaciones de campo que constituyen los procesos productivos de los sistemas de producción agropecuarios prevalecientes en el distrito, en el año 2002 fue apreciable el mejoramiento tecnológico de los sistemas de producción hortícola, especialmente en el de la cebolla cabezona, que se constituye como el principal cultivo del distrito, como resultado del significativo incremento de área de siembra y de su productividad. en los sistemas hortícolas se introdujo la utilización de plántulas de variedades e híbridos mejorados, obtenidos en centros especializados localizados en el contexto de la región, las cuales vienen arrojando importantes resultados económicos por su alta aceptación en el mercado. es digno de mencionar la introducción en la zona del distrito del cultivo del brócoli, el cual año tras año muestra un incremento significativo en su área sembrada y un considerable mejoramiento tecnológico en las operaciones de su proceso productivo. en general, en los sistemas productivos agrícolas que tienen presencia en el distrito se ha promovido el uso de variedades mejoradas de alto rendimiento, lo que ha redundado en la productividad de la tierra y en los ingresos recibidos por los productores. para el caso particular de la cebolla cabezona, se ha venido adaptando, muy bien la variedad yellow granex. igualmente se ha mejorado el control de malezas mediante el empleo de herbicidas en sus diferentes etapas fenológicas. también se debe resaltar una dosificación racional de la cantidad de semilla por hectárea, lo que ha ocasionado una reducción de costos y el mejoramiento de la productividad, en razón a una mejor distribución espacial de la semilla. quizás la operación que ha tenido un significativo mejoramiento tecnológico ha sido la fertilización, pues se ha ampliado el uso de fertilizantes químicos en las fórmulas y en cantidades más aconsejables para los sistemas de cultivos establecidos en la zona. en algunos sistemas, como la agronomía colombiana 226 vol. 21 · no. 3 cebolla y la arveja, se incrementó el empleo de fertilizantes foliares. en el campo de las prácticas culturales se ha presentado el mejoramiento y la introducción de algunas operaciones nuevas como la práctica del “canequeo”, que consiste en quebrar el tallo y obligar a la planta a alcanzar su madurez. esta práctica es inadecuada pues no permite hacer un secado y curado apropiado para prolongar la vida del producto, afectándose fundamentalmente la calidad del mismo. en el sistema de cultivo de la arveja, en los últimos años se introdujo la labor de tutorado, la cual incrementa los costos significativamente, en razón al aumento de los requerimientos de mano de obra para el montaje de las espalderas del cultivo; claro está que la productividad mejora notablemente, al igual que la calidad del producto. con relación a las prácticas fitosanitarias de manejo y control de plagas y enfermedades, se observa un gran avance como resultado del mejoramiento de la cultura del manejo fitosanitario de los productores. en estos tiempos el productor es más consciente de llevar a cabo tales prácticas a pesar de que impliquen incrementos en los costos de producción como efecto de los aumentos cada vez más frecuentes de los precios de los agroinsumos. análisis socioeconómico de los efectos del cambio tecnológico en las agroempresas del distrito de riego implicaciones socio-económicas generadas por el proyecto en el distrito de riego especialmente en las primeras etapas del proyecto de riego, el cambio tecnológico se analizó sólo en términos de su incidencia sobre la producción y la productividad. sin embargo, el cambio tecnológico tiene implicaciones políticas, institucionales, económicas y sociales, las cuales es necesario considerar para evitar, o al menos mitigar, sus efectos en futuras situaciones, y así impulsar y mantener un desarrollo agropecuario sostenido en el tiempo del distrito de riego del alto chicamocha. como resultados de las complejas interrelaciones del cambio tecnológico con su contexto físico, en la zona de localización del proyecto de riego por aspersión se han manifestado importantes expresiones que ilustran la incidencia que éste ha tenido sobre la región, las cuales se presentan en la tabla 1. a partir de la información consignada en la tabla 1, sobresale la opinión emitida por el 53,07% de los usuarios acerca del mejoramiento tecnológico en la actividad agropecuaria del distrito, como el principal efecto generado por el proyecto y el cual se expresa en la introducción de variedades mejoradas de los sistemas de producción de cultivos hortícolas presentes en la zona, lo que ha originado un incremento notorio en la oferta de alimentos, factor que también se ha visto apoyado por las mejoras en las prácticas agronómicas de manejo y en el acceso a la utilización del riego de forma más eficiente. por otra parte, es a través de los incrementos en volumen y calidad de la producción que se dan las mejoras nutricionales en la alimentación del productor y familia, se obtienen mayores ingresos y desde luego se propende por más altos niveles de vida de la población rural. análisis comparativo de la productividad y rentabilidad de los sistemas de cultivos predominantes en el distrito entre 1996 y 2002 la actividad agrícola en el distrito de riego del alto chicamocha se ha destacado básicamente por la producción de cultivos como la arveja, la papa, la cebolla cabezona, el maíz, la lechuga, el brócoli y el coliflor, en razón del área de siembra y de su mayor demanda tanto en el mercado regional como a nivel de corabastos (bogotá). es importante señalar que, dentro de los efectos directos que entraña la utilización del riego en los sistemas de producción hortícolas de la región, se cuentan el incremento de la productividad, el aumento de sus volúmenes de producción y, desde luego, el logro de una mayor rentabilidad. es reconocido el hecho de que la tabla 1. implicaciones socioeconómicas generadas en la región por el proyecto de riego por aspersión. principales implicaciones % de usuarios mejoramiento tecnológico de los sistemas de cultivos predominantes en la zona 53.07 introducción de nuevos sistemas de cultivos 15.75 construcción de nuevas carreteras 9.45 otros 9.45 creación de organizaciones campesinas 7.87 presencia de nuevos propietarios 4.41 total 100.00 fuente: encuesta a usuarios del proyecto de riego. diciembre 2002 bermúdez: análisis del cambio tecnológico... 2272003 tecnología mejorada se basa en criterios de altos rendimientos por hectárea, uso intensivo de insumos externos, máxima rentabilidad y que supone mercados con demandas definidas y comportamientos homogéneos de los agricultores. de igual manera se pudo confirmar que los agricultores no adoptaron todo el paquete tecnológico, sino prácticas individuales o una combinación de ellas; así mismo, que las tecnologías recomendadas y adoptadas representaron por una parte, un ahorro de tierra y mano de obra, pero también un uso intensivo de capital, lo cual para algunos productos, especialmente aquellos insertados en el subsector de economía campesina, sean muy bajos. en general, en el distrito de riego del alto chicamocha, se observa que los productores de economía campesina si adoptan tecnología, como es el caso de lo que ocurre con el uso del riego puesto a su disposición a través del proyecto de riego por aspersión, confirmándose el carácter selectivo en la adopción de una tecnología por los productores siempre y cuando ella les permita alcanzar sus objetivos económicos. como es típico en el sector agropecuario colombiano, se encuentran diversos tipos de productores identificados básicamente por el tamaño de la agroempresa que gestionan, situación que es muy evidente en el distrito de riego del alto chicamocha, donde existen pequeños, medianos y grandes productores. los medianos y grandes se desenvuelven en un medio socio-económico que les permite un mayor acceso a la información tecnológica y comercial, hacer mayores inversiones para adoptar tecnología moderna, como el empleo de semillas mejoradas, de fertilizantes y plaguicidas, a la vez que se encuentran más dispuestos a aceptar riesgos inherentes a la producción, los mercados y a la misma adopción de tecnología. por su parte, el proceso de adopción tecnológica por parte de los pequeños productores normalmente se ve obstaculizada por factores como el tamaño de los cultivos, la deficiencia en los canales de información tecnológica, el costo relativo de los insumos y la baja rentabilidad del capital. se considera que la expresión más relevante del cambio tecnológico es el incremento que se logra en la productividad de un sistema de producción, como evidentemente se aprecia con gran notoriedad en la zona del proyecto de riego por aspersión, al contrastar la productividad de los principales sistemas de cultivos al momento de formularse el proyecto (1996), cuando se efectuó el censo socio-económico del distrito (1998) y en el año 2002, cuando se realizó este estudio, situación que se visualiza en la figura 5. por demás, es importante señalar que, con la implementación en el distrito de sistemas de cultivos hortícolas de período vegetativo corto, y con la implementación de prácticas que agilizan el período de cosecha, como el transplante, se hace posible obtener un mayor número de cosechas por unidad de tiempo, lo que permite que el productor reciba mayores ingresos y disponga de recursos a lo largo del año para su manutención, cubrimiento de deudas y para reinversión; se trata de un efecto indirecto del cambio tecnológico relativo a la formación de capital, elemento clave en el crecimiento económico. el incremento de los ingresos, como resultante de la utilización de una tecnología estratégica como el riego, hace posible una mayor formación de capital mediante la creación de excedentes económicos que puede ser figura 5. comportamiento de la productividad parcial de la tierra (rendimientos/ha) de los sistemas de cultivos predominantes en el distrito de riego 19961998-2002. fuentes: censo socio-económico del distrito (1998); usochicamocha (2002). agronomía colombiana 228 vol. 21 · no. 3 cultivos en los que se logran altos rendimientos como efecto o consecuencia del empleo de cierta tecnología, se ocasionan así mismo altos costos/ha. igualmente influye el comportamiento de los precios del producto. en razón a que el capital parece ser el recurso más escaso para la mayoría de los productores del distrito de riego del alto chicamocha, se emplea como medida de eficiencia económica la rentabilidad del capital de operación (in/ct * 100), donde in es el ingreso neto por hectárea y ct el costo total por hectárea. en el propósito de facilitar la comparación de las rentabilidades ofrecidas por los sistemas de cultivos predominantes en el distrito entre 1996 y 2002, se configuró el gráfico de la figura 6. el incremento sobresaliente en la rentabilidad de sistemas de cultivos como la cebolla cabezona y las hortalizas de hoja, es un hecho que se encuentra muy asociado con el propósito de los productores del distrito de dedicar sus tierras básicamente a estos sistemas productivos, lo que se ha venido reflejando en el incremento en el área de siembra de éstos. para el caso concreto de la rentabilidad lograda en los sistemas de cultivos predominantes en el distrito de riego del alto chicamocha en el año 2002, este indicador, como se ilustra en la figura 6, ofrece cifras positivas que superan el costo de oportunidad del dinero en el mercado financiero nacional, determinado por el valor del d.t.f. (7.82%), lo cual nos ofrece una panorámica favorable para la actividad agropecuaria en la zona. desde luego se debe destacar que dentro del grupo en consideración, los sistemas de cultivos de coliflor, brócoli y cebolla cabezona se sitúan en lugares privilegiados ofreciendo rentabilidades que superan el 100%. con lo expresado en el comportamiento de la rentabilidad se consolida y reafirma el papel fundamental de una tecnología estratégica, como el riego, en la producción agropecuaria, a la vez que sustenta el hecho de que el productor agropecuario tiende a adoptar aquellas tecnologías que le permitan utilizar a nivel prioritario los recursos disponibles y ahorrar los escasos. figura 6. rentabilidad de los principales sistemas de cultivos del distrito de riego del alto chicamocha, 1996-2002. fuentes: isrex (1996); encuesta a usuarios del proyecto (2002). reinvertidos en otras áreas de la economía, o en el mejoramiento y ampliación de otros sistemas productivos agropecuarios de la agroempresa. por otra parte, el excedente económico generado por el aumento en la productividad del insumo mejorado se distribuye entre productores y consumidores mediante la disminución en sus costos de producción y en el precio relativo del bien. no se puede pasar por alto que una nueva tecnología, como es el caso del riego, exige al productor incrementar sus gastos y de por si generar un cambio en la estructura de costos inherente a la tecnología introducida. para los sistemas de cultivos predominantes en el distrito se hace evidente el papel que juega el riego en el mejoramiento de la productividad de la tierra, así mismo en la regulación y ordenamiento de la oferta, pero también que el recurso o factor riego representó una modificación sustancial en la canasta de costos de producción. la rentabilidad es indicador importante en la medición de la incidencia de una tecnología en un proceso productivo, pues constituye una medida útil para muchos propósitos económico-financieros en ese contexto, ya que relaciona el valor neto de la producción (ingreso neto) con todos los factores productivos medidos en dinero (costo total de producción). cabe anotar que no siempre las más altas rentabilidades se obtienen con los más altos niveles de producción (o de rendimiento por hectárea), ya que para ciertos sistemas de bermúdez: análisis del cambio tecnológico... 2292003 efectos de la tecnología de riego en la demanda de mano de obra en el distrito no se puede desconocer que las nuevas tecnologías agrícolas traen efectos, tanto positivos como negativos, en la generación de empleo por parte de las agroempresas. evidentemente existen innovaciones mecánicas que generan desplazamiento de la mano de obra, específicamente de aquella menos calificada que ya se encuentra en la escala más baja de ingresos; esta situación puede contribuir a agravar el nivel de desempleo rural y a favorecer la migración campociudad, así como a incrementar las tensiones sociales en el sector. por otro lado, existen tipos de innovación tecnológica que promueven la generación de requerimientos de mano de obra, como es el caso del riego y sus practicas de manejo. para cada uno de los diversos sistemas de cultivos predominantes en el área del distrito, quizás el factor más relevante a tener en cuenta en el incremento del empleo en la zona del proyecto de riego, lo cual tiene que ver con el proceso de reconversión de la producción pecuaria extensiva a un modelo agrícola diversificado e intensivo. ello se ilustra en la tabla 2, que toma en consideración la demanda de mano de obra (número de jornales/ha) que requiere cada uno de los renglones de producción agrícola de mayor predomino en el distrito por ciclo productivo. indudablemente se hace necesario, no sólo analizar los efectos de las nuevas tecnologías a nivel de predio o agroempresa, sino también su impacto en el conjunto de la región donde tiene asiento el proyecto, tanto a corto como a largo plazo. en el corto plazo, el cambio tecnológico agrícola puede aumentabla 2. requerimientos de mano de obra por ciclo de producción de los sistemas de cultivos predominantes en el distrito de riego del alto chicamocha, 2002. sistema de cultivo no. de jornales/ha por ciclo de producción arveja 65 papa 120 cebolla cabezona 120 lechuga 100 brócoli 50 coliflor 50 fuente: encuesta a usuarios del proyecto de riego. diciembre 2002. tar el empleo regional, ya que los nuevos sistemas de cultivos con paquetes tecnológicos biológico-químico-manejo demandan más mano de obra y capital en ciertas épocas criticas de su ciclo productivo, como ocurre con la siembra directa o el transplante y en la cosecha. más aún, la oportunidad de poder adelantar más de un ciclo de un sistema productivo agrícola al año como beneficio de disponer de riego lleva a incrementos en el uso de la mano de obra, cuya intensidad va a depender de factores tales como el sistema de cultivo desarrollado, las faenas a realizar, el tipo de maquinaria utilizada, etc. por otra parte, el pasar de un sistema de producción de pastos para el sostenimiento de vacunos a sistemas de cultivos hortícolas intensivos, también implica un incremento en el requerimiento del factor mano de obra. en lo que respecta al largo plazo, es posible que en el futuro en el área del distrito, y dadas las condiciones topográficas favorables para la implementación de innovaciones mecánicas, que son definitivamente ahorradoras de mano de obra, se tienda a presentar alguna reducción en el requerimiento de mano de obra por hectárea para los sistemas de cultivos que en los actuales momentos muestran un importante predominio en la zona del proyecto. las principales conclusiones derivadas del análisis de la información y los resultados de la presente investigación que tuvo como objetivo general el estudio del cambio tecnológico generado por el proyecto de riego por aspersión en el distrito de riego del alto chicamocha, se presentan a continuación: el distrito de riego del alto chicamocha es una obra de riego altamente tecnificada, en la cual se realizó una apreciable inversión para el aprovechamiento agrícola de unas 7.000 ha, en donde se observa que el proceso de reconversión de la producción de ganadería semi-intensiva a agricultura intensiva (producción hortícola) es todavía lento. los productores del distrito de riego del alto chicamocha no han asumido plenamente y con compromiso la cultura de la producción programada a partir de las siembras escalonadas que rompen con el carácter estacional de la producción, situación que ha implicado todavía la carencia de una oferta permanente de productos hortícolas. agronomía colombiana 230 vol. 21 · no. 3 los productores del distrito de riego del alto chicamocha han mostrado un alto grado de receptibilidad y aceptación hacia la oferta tecnológica referente al riego por aspersión a pesar de las limitantes derivados de las fluctuaciones del mercado, especialmente en lo que respecta a los precios y volúmenes de los productos hortícolas que son los que se han venido posesionando en la zona en el marco del proceso de reconversión tecnológica que se pretende lograr con el proyecto de riego por aspersión. en el proceso de producción agrícola del distrito de riego del alto chicamocha, se registra un cambio tecnológico, pese a existir deficiencias en sus mecanismos de apoyo como el crédito, la asistencia técnica y la organización de la comercialización, aspectos que no se han implementado apropiadamente en relación con las tendencias previstas con carácter indicativo al momento de la formulación del proyecto de riego por aspersión el cambio tecnológico en el distrito de riego del alto chicamocha se ha venido manifestando en los incrementos de la productividad, la rentabilidad, área sembrada y, desde luego, en la producción global de los cultivos hortícolas, lo que ha permitido la consolidación de segmentos de productores progresistas, predispuestos a la adopción de tecnología aún en condiciones de costos de producción crecientes y precios del producto final decreciente en términos reales. bibliografía agudelo, l.f. y r. tascón. 1990. adopción de tecnologías mejoradas y sus sesgos en el uso de factores en áreas de pequeños productores en colombia. universidad javeriana. ica. boletín no. 74. bogotá. agudelo, l.f. y r. tascón. 1990. adopción de las innovaciones tecnológicas en los países en desarrollo, cambio técnico, concetos y efectos. ica programa de economía agraria. tibaitatá. ardila, j. 1992. cambio técnico en el sector de pequeños productores campesinos de colombia. el caso de rionegro antioquia. iica-protal. bogotá. balcazar, a. y otros. 1980. cambio técnico en la producción de arroz en colombia 1950-1979. iica. bogotá. brown, m. 1986. on the theory and measurement of technological change. cambridge university press. londres. corporación colombia internacional. 2000. bases para la organización de una promotora de desarrollo regional. cci. bogotá. heertje, a. 1984. economía y progreso técnico. fondo de cultura económica. méxico d.f. lopera, j. 2001. lecturas sobre economía campesina y desarrollo tecnológico. corpoica. bogotá. navarro, l.a. 1999. generación, evaluación, validación y definición de tecnologías agrícolas mejoradas y apropiadas para pequeños agricultores. tarrialba: catie. robles, i. 1992. cambio tecnológico y su efecto en dos áreas representativas de la agricultura colombiana. editorial colombia nueva ltda. bogotá. rocura, h. y h. cepeda. 1999. manual de identificación, formulación y evaluación de proyectos de desarrollo rural. cepal, eclac. santiago de chile. rosenberg, n. 1999. economía del cambio tecnológico. fondo de cultura económica. lectura no. 31. méxico d.f. sepúlveda, s. 1987. metodología para medir el impacto del cambio tecnológico en las tasas de empleo, ingresos y productividad. ica. tibaitatá. usochicamocha. 2000. inventario socioeconómico del distrito de riego del alto chicamocha. duitama. usochicamocha. 2002. informe de gerencia. duitama. fecha de recepción: 18 de febrero de 2010. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 autor de correspondencia. lerodriguezmo@unal.edu.co; lpmorenof@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 189-197, 2010 namiento son menores, debido a que la oferta del producto es permanente todo el año. según lang et al. (1987), durante el ciclo de vida los tubérculos de la papa pueden presentar tres tipos de dormancia: endodormancia, paradormancia y ecodormancia. inmediatamente después de la formación del tubérculo, y por un periodo de tiempo determinado después de la cosecha, los meristemos de las yemas presentan endodormancia y no brotan. durante un almacenamiento prolongado, los factores y mecanismos relacionados con la dormancia en tubérculos de papa. una revisión factors and mechanisms related to tuber dormancy in potato: an overview luis ernesto rodríguez1, 2 y liz patricia moreno1 introducción a diferencia de otros productos vegetales, la papa (solanum tuberosum l.) se almacena completamente hidratada, característica que dificulta su transporte y la convierte en un producto altamente perecedero. las pérdidas anuales de estos tubérculos en poscosecha fluctúan entre el 10 y 15%, siendo la brotación prematura uno de los factores más limitantes (firman y allen, 2007). en los países andinos, los problemas asociados con pérdidas durante el almaceresumen abstract los tubérculos de la papa (solanum tuberosum l.), al momento de la cosecha y por un tiempo determinado, se encuentran en estado dormante. la dormancia se induce con el inicio de la tuberización y se define como un período en el cual no ocurre ningún crecimiento visible de los brotes. las hormonas vegetales están involucradas en todas las fases de progresión de la dormancia. si bien el ácido abscísico (aba) y el etileno son necesarios para su inducción, sólo el primero se requiere para su mantenimiento. los niveles de aba se incrementan durante la formación de los tubérculos, se mantienen constantes durante la dormancia y disminuyen con el crecimiento activo de los brotes. un incremento en los niveles del ácido giberélico (ag) es necesario para inducir la formación del tubérculo, mientras que una sensibilidad mayor a las citoquininas es determinante para la pérdida de la dormancia. cambios en los contenidos de ácido indol acético (aia) y ag, están relacionados con la regulación del crecimiento del brote una vez se rompe la dormancia. se ha comprobado que un factor importante, que contribuye tanto a la inducción de la tuberización como a la pérdida de la dormancia, es el flujo simplástico que controla la asignación de azúcares, el cual se inicia con un meristemo apical dormante aislado simplásticamente. la pérdida de dormancia se asocia con la conexión simplástica del meristemo del brote con la red de floema del tubérculo, y con una descarga simplástica en la región de la yema, todo lo cual favorece el crecimiento activo de los nuevos brotes. at harvest, and for a definite period, potato tubers (solanum tuberosum l.) remain dormant. defined as a period in which there is no visible bud growth, this condition is induced at the beginning of tuberization. plant hormones are involved in all phases of dormancy. although abscisic acid (aba) and ethylene are necessary for its induction, only the former is needed for its maintenance. the levels of this hormone increase during tuber formation, remain steady during dormancy, and go down with active bud growth. the first of these processes depends on high levels of gibberellic acid (ga), while the interruption of dormancy is determined by an enhanced sensitivity to cytokinins. once dormancy has been stopped, bud growth regulation is related to changes in indole acetic acid (iaa) and ga levels. starting from a symplastically isolated, dormant apical meristem, the (symplastic) flow that controls sugar allocation has been observed to contribute to both tuber induction and dormancy breakdown. the latter is associated to the symplastic connection between the apical meristem and the tuber's floem, and to a symplastic unloading into the bud region, all of which favors the active growth of the new buds. palabras clave: hormonas, poscosecha, dormancia, propagación. key words: hormones, postharvest, tuber, dormancy, propagation. revagronomiacol 28(2).indb 189 27/11/2010 12:23:27 p.m. 190 agron. colomb. 28(2) 2010 tubérculos pierden la endodormancia e inician la brotación. por lo general, el brote apical se torna dominante e inhibe el crecimiento de los otros brotes, los cuales continúan en estado paradormante. cuando los tubérculos son almacenados a temperaturas inferiores a 3°c no brotan, independientemente del grado de avance fisiológico de la dormancia, presentando un estado de ecodormancia (suttle, 2007). a pesar de los enormes progresos realizados en la última década, el conocimiento primario de los procesos que controlan la dormancia de este tubérculo es incipiente. se ha generado conocimiento reciente acerca de los efectos del estado de dormancia del tubérculo sobre la expresión de genes, niveles de proteína, actividad enzimática y contenido hormonal. sin embargo, los procesos fundamentales que controlan la transición entre la detención del ciclo celular (depresión metabólica) y la reanudación del crecimiento de los meristemos y su actividad metabólica continúan sin conocerse por completo (suttle, 2007). en colombia, el nombre de papa criolla (solanum tuberosum grupo phureja) corresponde a los morfotípos que presentan tubérculos con color de piel y carne amarillo (fenotipo yema de huevo) (rodríguez et al., 2009). aunque ocupa un lugar privilegiado por su aceptación y características organolépticas, la ausencia de un periodo de dormancia limita su uso a nivel doméstico e industrial, debido a la alta perecibilidad que resulta de una rápida brotación. a su vez, esto determina que la comercialización y el procesamiento se deban realizar en el menor tiempo posible (bonilla et al., 2009). las investigaciones que permitan comprender algunos de los factores relacionados con la ausencia de dormancia en los tubérculos de la papa criolla son de gran importancia para fitomejoradores y productores de papa para consumo en fresco, procesada y como semilla, en la medida en que constituyen herramientas para mejorar la competitividad y generar nuevas opciones para el desarrollo del sector agrícola de colombia. en este artículo se revisan algunos mecanismos relacionados con el periodo de dormancia de los tubérculos de la papa y los factores asociados que hasta ahora se han relacionado con su inducción o finalización. entre estos factores se mencionan las hormonas, que desempeñan un papel esencial en la regulación de la dormancia, especialmente en las fases de inducción y progresión. finalmente se revisa el papel del metabolismo de los azúcares, tanto en la inducción de la formación de los tubérculos, como en el progreso y la pérdida de la dormancia. características generales de la dormancia en la papa, los procesos de tuberización y dormancia tienen una estrecha vinculación biológica (claassens, 2002, lulai, 2004; vreugdenil, 2004). la inducción y el mantenimiento de la dormancia inician con la tuberización (claassens, 2002; nambara y marion-poll, 2005; hancock et al., 2008) y se pierden gradualmente después de la cosecha, durante el almacenamiento (suttle, 2007; campbell et al., 2008; suttle y destefano-beltrán, 2008). el periodo de dormancia está regulado por una red compleja de reacciones metabólicas que ocurren en el citosol y en los plastidios, con evidencias que sugieren que la regulación de la síntesis está determinada por el estado metabólico celular, factores genéticos y ambientales (baguma et al., 2003; mukerjea y robyt, 2005). se considera que el fenómeno de dormancia o detención del metabolismo (desarrollo) es una estrategia que favorece la supervivencia del tubérculo en condiciones de estrés ambiental (suttle, 2007). la dormancia del tubérculo está definida como la ausencia de crecimiento visible de los brotes (suttle, 2007). la dormancia total se induce con la tuberización y se prolonga hasta el inicio de la brotación, aunque, comúnmente y para fines prácticos, se utiliza el término dormancia en poscosecha, la cual empieza en el momento de la separación del tubérculo de la planta madre (malagamba, 1997). en muchos estudios la duración del periodo de dormancia del tubérculo se ha medido utilizando la fecha de cosecha como punto de inicio. sin embargo, en condiciones de campo, la fecha de cosecha puede variar de acuerdo con otros parámetros no relacionados, como fecha de siembra, clima y condiciones de campo (suttle, 2007). la tuberización se induce por señales ambientales como días cortos, bajas temperaturas y mayor contenido de humedad en el suelo (lulai, 2004; cenzano et al., 2007). las fluctuaciones en la longitud del día se perciben en las hojas y determinan la floración, y mediante señales a los estolones vía floema (yu et al., 2007), inducen la formación de los tubérculos (rodríguez-falcón et al., 2007). la señal para la inducción de la tuberización se produce en las hojas a través del fitocromo. a raíz de esto, el ácido giberélico (ag) activa una señal transmisible a la región subapical del estolón, la cual cambia la orientación de la división celular, para producir expansión radial en lugar de crecimiento longitudinal (hannapel et al., 2004; viola et al., 2007; cenzano et al., 2007), mediante transporte apoplástico hacia el meristemo apical y la región subapical (hancock et al., 2008). seguidamente se presenta una descarga de fotoasimilados en las células del parénquima lateral, que revagronomiacol 28(2).indb 190 27/11/2010 12:23:27 p.m. 1912010 rodríguez y moreno: factores y mecanismos relacionados con la dormancia en tubérculos de papa... causa un ensanchamiento de la región subapical por la acumulación de proteínas y carbohidratos que son transformados en almidones permitiendo el desarrollo de los tubérculos (shewry, 2003; cenzano et al., 2007; hancock et al., 2008). viola et al. (2007) demostraron que la inducción de la tuberización y la elongación del estolón están asociadas con un cambio en la descarga del floema (de apoplástica a simplástica) en la región subapical anterior al meristemo. así, la elongación del estolón se asocia con un meristemo apical activo que recibe un flujo simplástico continuo de metabolitos, y la tuberización con un meristemo apical dormante aislado simplásticamente hasta el inicio de la brotación (hancock et al., 2008). una vez se induce la formación del tubérculo no hay división celular en el meristemo apical, permaneciendo las yemas inactivas, aunque las condiciones de humedad, temperatura y oxígeno en el medio sean óptimas (claassens, 2002; prat, 2004; suttle y mornet, 2005; destefano-beltrán et al., 2006; destefano beltrán et al., 2006a; viola et al., 2007; campbell et al., 2008). luego de la separación del tubérculo de la planta, el floema del tubérculo acumula sacarosa vía apoplástica y hay transporte activo de asimilados por toda la red de floema (hancock et al., 2008), dando como resultado la pérdida gradual de la dormancia (claassens, 2002; law y suttle, 2005; suttle y mornet 2005; suttle et al., 2005; destefano-beltrán et al., 2005; destefanobeltrán et al., 2006a). así, el tubérculo cumple una doble función al desempeñarse como órgano de almacenamiento y de propagación (agrawal et al., 2008). una vez se interrumpe la dormancia, las señales de iniciación del crecimiento del brote inducen división celular y alargamiento, a semejanza de lo que ocurre en el estolón antes de la tuberización (lulai, 2004). como los solutos están disponibles nuevamente, la conexión simplástica del tubérculo se restablece (hancock et al., 2008), trayendo consigo un flujo simplástico de metabolitos y moléculas de señalización que se difunden libremente en la zona meristemática (viola et al., 2007; hancock et al., 2008). teniendo en cuenta la regulación hormonal, la expresión de los genes y el metabolismo de los carbohidratos, vreugdenil (2004) plantea que los mecanismos operativos que regulan la tuberización y el crecimiento de los brotes después de la dormancia son similares y no deben considerarse como procesos opuestos e individuales. generalmente se considera que la dormancia se pierde cuando un tubérculo contiene uno o más brotes con una longitud mayor de dos milímetros (viola et al., 2007). sin embargo, no es evidente si el crecimiento está controlado dentro de los brotes (endodormancia) o por el resto del tubérculo (paradormancia) (viola et al., 2007). la longitud del periodo de dormancia depende del genotipo, las condiciones ambientales pre y poscosecha, la madurez del tubérculo al momento de la cosecha y los daños mecánicos presentados durante el crecimiento y el almacenamiento (malagamba, 1997; sonnewald, 2001; destefano-beltrán et al., 2006; destefano-beltrán et al., 2006a). en precosecha, los principales factores asociados a la reducción del periodo de dormancia son de naturaleza edáfica y corresponden a: temperaturas altas, bajo contenido de humedad y baja fertilidad. en poscosecha dichos factores son: temperatura de almacenamiento (mayor a 10°c), cantidad y tipo de luz, sanidad y manejo de los tubérculos (destefano-beltrán et al., 2006). la regulación de estos procesos es importante para mantener tubérculos de buena calidad y brotes vigorosos en los tubérculos-semilla (lulai, 2004), debido a que los productores de papa para semilla requieren métodos seguros y eficaces para terminar la dormancia del tubérculo y estimular prematuramente el establecimiento de nuevos cultivos (suttle, 2004a; alexopoulos et al., 2007). la pérdida de la dormancia y el inicio del crecimiento del brote están acompañados por numerosos cambios bioquímicos, muchos de los cuales son perjudiciales para la calidad nutricional y el procesamiento de la papa (claassens, 2002; suttle, 2004b; suttle y mornet, 2005) y generan pérdidas económicas considerables para productores y procesadores (destefano-beltrán et al., 2006; destefanobeltrán et al., 2006a; campbell et al., 2008; suttle, 2009). control hormonal de la dormancia en estos tubérculos, las hormonas endógenas desempeñan un papel esencial en la regulación de la dormancia, especialmente en las fases de inducción y progresión (suttle, 2004b; suttle y destefano-beltrán, 2008; suttle y destefano-beltrán, 2009; sorce et al., 2009). el periodo de dormancia del tubérculo está regulado por las concentraciones relativas de inhibidores y promotores de crecimiento, lo cual hace compleja la interpretación de la interacción hormonal. a esto se suma el hecho de que los tejidos de los tubérculos presentan sensibilidad diferencial a las hormonas, la cual además cambia según la edad fisiológica y el tiempo transcurrido después de la cosecha (viola et al., 2007; suttle, 2007). auxinas, giberelinas (ga), citoquininas, ácido abscísico (aba), etileno y jasmonato han sido relacionados con el ciclo de vida del tubérculo (hannapel et al., 2004). revagronomiacol 28(2).indb 191 27/11/2010 12:23:27 p.m. 192 agron. colomb. 28(2) 2010 el aba y el etileno se consideran inhibidores del crecimiento, mientras las giberelinas y las citoquininas actúan como promotoras del desarrollo de los brotes (sonnewald, 2001). el aba es necesario para la iniciación y el mantenimiento de la dormancia, mientras que las citoquininas están implicadas en el cese de la misma (suttle, 2003; suttle, 2004b; destefano-beltrán y suttle, 2004; suttle y destefano-beltrán, 2008). ácido abscísico el aba es la hormona que regula el desarrollo y la supervivencia de las plantas en condiciones de estrés (lee et al., 2006) y se considera el principal regulador del inicio y mantenimiento de la dormancia en tubérculos de papa (destefano-beltrán et al., 2006; suttle y destefano-beltrán, 2009). sin embargo, los mecanismos que regulan el contenido de aba durante la dormancia, así como los lugares de síntesis y catabolismo aún son desconocidos (suttle et al., 2005; destefano-beltrán et al., 2005; destefano-beltrán et al., 2006a; suttle y destefano-beltrán, 2009). el aba se mueve vía apoplasto, por el xilema, desde la raíz hasta las hojas, donde su movimiento se da únicamente por vía simplástica (hartung et al., 2002). para el mantenimiento de la dormancia se requiere la presencia continua de aba, la cual resulta de un equilibrio dinámico entre su biosíntesis y degradación. la intensificación de esta última favorece progresivamente la pérdida de la dormancia (destefano-beltrán et al., 2006a). el aba es un sesquiterpeno que determina una serie de eventos fisiológicos durante la formación de los tubérculos-semilla, como la acumulación de compuestos de reserva, la prevención de la brotación precoz, la tolerancia a la deshidratación y la inducción y el desarrollo de la dormancia (kermode, 2005; jiménez et al., 2006). ortiz y flórez (2008) encontraron que en variedades del grupo andígena, el aba participa en el proceso de tuberización, inhibiendo el crecimiento de las yemas y retardando la formación de estolones. aunque en el tubérculo, el contenido de aba disminuye progresivamente durante el almacenamiento, no se conoce una concentración mínima que induzca la pérdida de la dormancia, lo que sugiere que otros reguladores de crecimiento están involucrados en su control (alexopoulus et al., 2007). sonnewald (2001) y suttle et al. (2005) encontraron que el aba se metaboliza activamente en los tejidos del tubérculo, alcanza su nivel máximo después de cosecha, y disminuye progresivamente durante el almacenamiento hasta la pérdida de la dormancia (biemelt et al., 2002; destefano-beltrán et al., 2005). lulai y suttle (2005) y destefano-beltrán et al. (2006a) hallaron que en tubérculos almacenados las concentraciones de aba aumentan después de la cosecha, y se mantienen durante el almacenamiento. estas concentraciones basales de aba pueden ser importantes en la regulación de procesos fisiológicos como la dormancia y la suberización de heridas en tubérculos de papa (suttle et al., 2006; destefano-beltrán et al., 2006a; lulai et al., 2008). estos resultados sugieren que el contenido de aba durante la dormancia del tubérculo está controlado por un equilibrio entre su síntesis y degradación. la identificación de genes que regulan el metabolismo del aba ha mostrado que estos, a su vez, están regulados tanto a nivel transcripcional como pos-transcripcional. citoquininas evidencias recientes sugieren que un incremento en el contenido de citoquininas está asociado a la finalización de la dormancia, mientras que un incremento en el contenido de giberelinas es importante para la iniciación del crecimiento de los brotes (suttle, 2003). las citoquininas son conocidas por su capacidad para estimular la división celular, y se ha observado que su concentración disminuye en tejidos vegetales que están saliendo de la fase g-1 del ciclo celular (francis y sorrell, 2001). la inhibición del crecimiento de los meristemos en tubérculos dormantes se asocia a la detención del proceso de división de las células meristemáticas del brote en la fase g-1 del ciclo celular (campbell et al., 2005). los niveles endógenos de citoquininas son relativamente bajos en tubérculos altamente dormantes, los cuales además no responden a su aplicación exógena (suttle, 2004b). el aumento en el contenido y la sensibilidad a las citoquininas puede ser el factor principal que conduce a la pérdida de la dormancia, mientras que cambios en el contenido de ácido indolacetico (aia) y ag pueden influir directamente en la regulación del crecimiento del brote (suttle, 2004b). las citoquininas endógenas son agentes naturales de rompimiento de la dormancia en tubérculos de papa (suttle, 2004b). están presentes en todo el tubérculo y se distribuyen uniformemente entre el tejido apical, lateral e internodal en estado de dormancia. la pérdida de la dormancia coincide con un aumento leve en los niveles basales libres de citoquininas en los brotes apicales y el tejido adyacente. además de un incremento en el contenido de citoquinina, la progresión de la dormancia se caracteriza por una sensibilidad creciente del tubérculo dormante a las citoquininas. inmediatamente después de la cosecha, y durante el almacenamiento temprano en poscosecha, los tubérculos son insensibles a las citoquininas exógenas revagronomiacol 28(2).indb 192 27/11/2010 12:23:28 p.m. 1932010 rodríguez y moreno: factores y mecanismos relacionados con la dormancia en tubérculos de papa... (turnbull y hanke, 1985; suttle, 2002). ortiz y flórez (2008) encontraron en s. tuberosum grupo andígena cultivar criolla colombia, que concentraciones bajas de aba y altas de citoquinina pueden favorecer la ausencia del periodo de dormancia en este cultivar diploide. el crecimiento de los brotes está acompañado por incrementos endógenos tanto de aia como de ga. así, aunque la progresión de la dormancia del tubérculo y el crecimiento del brote requieren la síntesis y la acción concertada de muchas hormonas, el aba y las citoquininas parecen ser las principales en la regulación de la dormancia (suttle, 2004b). auxinas las auxinas naturales y sintéticas, como es el caso del aia y su derivado sintético, inhiben el crecimiento de los brotes en tubérculos dormantes (suttle, 2004a), aunque la evidencia sobre su papel es controvertida. sorce et al. (2009) encontraron que en yemas dormantes de tubérculos recién cosechados, el aia libre se acumula principalmente en el meristemo apical, hojas y primordios de yemas laterales, al igual que en los tejidos vasculares que rodean el meristemo apical, mientras que al final del periodo de almacenamiento, únicamente el primordio de las yemas axilares en crecimiento presentó niveles apreciables de auxinas. esto indica que el aia no es directamente responsable de la inhibición de la brotación, aunque las auxinas podrían acortar el periodo de dormancia. los datos reportados no apoyan el efecto del aia y de otras auxinas endógenas en el control de la dormancia del tubérculo, pero sugieren su papel en el crecimiento del brote. esto es consistente con la hipótesis de que las auxinas son reguladores esenciales de la progresión del ciclo celular en todos los tejidos de la planta (francis y sorrell, 2001). como tal, se requeriría un umbral de concentración de aia para el crecimiento del brote, pero no para la iniciación del crecimiento (suttle, 2004b). el aia está relacionado con la inducción de los brotes, pues su concentración aumenta en las yemas de los tubérculos durante la pérdida de la dormancia, contrastando con lo observado para aba (sorce et al., 2005). de acuerdo con evidencias recientes, hormonas como el aia, que induce la brotación, tienen un papel decisivo en el control de la dormancia del tubérculo, a pesar de que las hipótesis clásicas atribuyen mayor importancia al equilibrio entre reguladores que promueven la dormancia y promotores que regulan la brotación (sorce et al., 2009). giberelinas el papel de las ga endógenas en la regulación de la dormancia en tubérculos de papa está relacionado con cambios en los niveles endógenos durante la progresión natural de la dormancia (suttle, 2004a). el incremento en el contenido endógeno de ga solo es evidente una vez se inicia el crecimiento de los brotes (coleman et al., 2001; suttle, 2004b). las giberelinas parecen tener poca importancia en la pérdida de la dormancia, pero desempeñan un papel fundamental sobre el control del crecimiento del brote (viola et al., 2007). la pérdida de la dormancia se puede acelerar mediante la aplicación de ga durante el crecimiento de los tubérculos en la planta madre; sin embargo, la eficacia depende del grado de desarrollo de la planta y de la madurez de los tubérculos en el momento de la aplicación (alexopoulos et al., 2006). etileno los tubérculos de la papa, al igual que otros órganos de almacenamiento, producen cantidades limitadas de etileno (suttle, 2003). la producción de etileno se incrementa inmediatamente después de la cosecha y posteriormente baja (cvikrova et al., 1994). no es evidente si esta elevación transitoria en la producción de etileno está relacionada con la dormancia de los tubérculos o con el estrés causado por la cosecha (suttle, 2004b). el efecto del etileno en la brotación de los tubérculos de papa se ha estudiado extensivamente. rylski et al. (1974) y suttle (2004b) demostraron que un tratamiento breve con etileno puede determinar la finalización prematura del periodo de dormancia del tubérculo, mientras que un tratamiento continuo causa la inhibición del crecimiento del brote, con la acumulación indeseable de los azúcares reductores (prange et al., 1998). sin embargo, el efecto del etileno sobre la dormancia depende del momento y la duración de la aplicación (alexoupulus et al., 2007). el etileno y el aba son conocidos por su acción sinérgica y antagónica en numerosos procesos de desarrollo. en tubérculos de papa aún no se han caracterizado la naturaleza ni el grado de interacción entre estas dos hormonas que promueven la dormancia (de bruxelles y roberts, 2001). la producción de etileno aumenta cuando los tubérculos salen de la dormancia e inician la brotación. el significado fisiológico de este aumento no es claro, aunque se atribuye a un incremento en la respiración. en ciertas condiciones se ha encontrado que el etileno acelera la salida de la dormancia. su aumento puede estar relacionado con el papel del etileno endógeno en la terminación de la dormancia, o con otros acontecimientos asociados al crecimiento temprano de los brotes (suttle, 2003; suttle, 2004b). jasmonatos y brasinosteroides el desarrollo del tubérculo es un proceso complejo que requiere la interacción de factores ambientales, bioquímicos revagronomiacol 28(2).indb 193 27/11/2010 12:23:28 p.m. 194 agron. colomb. 28(2) 2010 y genéticos. la evidencia de la acción de los jasmonatos en el desarrollo del tubérculo tiene que ver con incrementos en las concentraciones internas, observados durante la formación de los estolones (cenzano et al., 2007). los jasmonatos están asociados con el inicio de la tuberización (suttle, 2004b). la aplicación de ácido jasmónico (ja) incrementa el grosor del meristemo y reduce la longitud del primordio de la hoja en el ápice del estolón, cuando está en forma de gancho. en estolones hinchados, el tratamiento con ja causa una diferenciación temprana del tejido vascular, especialmente de los elementos del xilema, y un alargamiento de los meristemos. el contenido endógeno de ácido jasmónico se ha medido en tubérculos en desarrollo y en brotes elongados (abdala et al., 2000), sin embargo, su papel en la dormancia aún no ha sido determinado (suttle, 2004b). los brasinosteroides (bs) son hormonas asociadas al crecimiento de las plantas, con un amplio espectro de actividad biológica, incluyendo la promoción e inhibición del crecimiento (clouse y sasse, 1998). recientemente se ha demostrado que actúan sinérgicamente con las auxinas (prat, 2004). no obstante, aunque el tratamiento con brassinolide suprime la brotación de los tubérculos, tanto el efecto de las concentraciones internas de bs sobre la dormancia de los tubérculos, como su posible efecto sobre el control de la misma son todavía desconocidos (suttle, 2007). otros compuestos los compuestos fenólicos son una clase diversa de productos naturales, muchos de los cuales tienen una actividad que inhibe el crecimiento. el peridermo de la papa es una fuente rica de fenoles. estudios recientes han demostrado que la pérdida de dormancia del tubérculo está acompañada por una reducción en el contenido de ácido fenólico y un incremento en los niveles de fenoles conjugados (cvikrová et al., 1994). aunque estos resultados sugieren que los compuestos fenólicos cumplen un papel en la regulación de la dormancia del tubérculo, no prueban su participación en este proceso (suttle, 2004b). dormancia y metabolismo de azúcares el almidón es el principal carbohidrato de reserva de la papa. se sintetiza durante la formación del tubérculo y se degrada para proveer los carbohidratos necesarios para el crecimiento de los brotes (claassens, 2002). durante el ciclo de vida, el tubérculo experimenta una transición funcional de vertedero acumulador de asimilados a fuente de asimilados para el desarrollo de los brotes (viola et al., 2007). en el desarrollo del tubérculo, el parénquima de almacenamiento convierte activamente asimilados solubles (sacarosa y aminoácidos) en reservas poliméricas (almidón y proteína) (fernie y willmitzer, 2001). la tuberización se caracteriza por la inducción de descarga simplástica en la región hinchada del estolón, mientras que el brote apical constituye un dominio discreto de células aisladas simplásticamente del resto del tubérculo. el cese del aislamiento simplástico del brote apical trae como consecuencia el inicio del crecimiento del mismo. este cambio fisiológico está relacionado con la acumulación de carbohidratos y el posterior crecimiento del brote (viola et al., 2007). en la madurez, más del 70% de los carbohidratos de reserva del tubérculo son almacenados como almidón, convirtiéndose en solutos compatibles que son transportados para el sostenimiento de los brotes (viola et al., 2007). la movilización y el transporte de carbohidratos y otros nutrientes, desde el parénquima de almacenamiento hacia los brotes en crecimiento, es indispensable para la transición vertedero-fuente sufrida por el tubérculo (viola et al., 2007), la cual puede estar antecedida de la activación del vertedero (crecimiento del brote). sin embargo, la pérdida total de la dormancia se puede definir como el establecimiento de la relación fuente-vertedero entre el brote (vertedero) y el parénquima del almacenamiento (fuente). en los días siguientes a la separación del tubérculo de la planta madre, dentro del mismo se presenta un cambio en el metabolismo de almacenamiento (síntesis de almidón) y la movilización de las reservas, sugiriendo una transición fuente-vertedero que favorece el crecimiento de los brotes, los cuales inicialmente se encontraban aislados simplásticamente (viola et al., 2007). al evaluar el metabolismo de los carbohidratos durante el periodo de dormancia y brotación, claassens (2002) encontró que durante la iniciación de la primera hay síntesis de almidón, mientras que al final de la misma predomina el desdoblamiento de esta molécula hacia sus monómeros constituyentes, en este caso la sacarosa (suttle, 2007). se asume que este cambio funcional permite la difusión de sacarosa en el apoplasto de tubérculos fuente, haciendo que quede disponible para la absorción en el floema y el transporte hacia los brotes (viola et al., 2007). se puede concluir que los brotes de los tubérculos dormantes son metabólicamente activos, aunque su crecimiento se ve limitado por el sustrato debido al aislamiento simplástico en que se encuentran, y por tanto favorecido por la reconexión simplástica. esta reconexión se da por cambios en la descarga del floema, de la vía apoplástica a la simplástica, durante el desarrollo del tubérculo. de allí la importancia revagronomiacol 28(2).indb 194 27/11/2010 12:23:28 p.m. 1952010 rodríguez y moreno: factores y mecanismos relacionados con la dormancia en tubérculos de papa... del flujo plasmodesmatal en el ciclo de vida del tubérculo de la papa. perspectivas futuras es necesario profundizar en el conocimiento de los factores asociados a la inducción de la tuberización, el desarrollo de los tubérculos, el periodo de dormancia y la brotación, el metabolismo de los azúcares y el almidón, teniendo en cuenta su interacción compleja con las condiciones ambientales y la diversidad de mecanismos hormonales, enzimáticos y moleculares que regulan este sistema en la zona ecuatorial. en papa criolla es importante identificar los procesos bioquímicos que regulan la biosíntesis y la actividad de las hormonas durante la inducción y el desarrollo de los tubérculos, para conocer los mecanismos responsables de esta actividad y poder explicar la razón de la ausencia del periodo de dormancia. es posible que en tubérculos de papa criolla esta característica esté relacionada con un desbalance en el equilibrio aba-citoquininas, debido a que en la fase final del desarrollo del follaje se sintetizan en mayor cantidad los inductores de la dormancia y la cosecha se realiza con el follaje verde antes de alcanzar su senescencia. adicionalmente, la ausencia de dormancia en los tubérculos de la papa criolla podría estar asociada a la ausencia de aislamiento simplástico en el brote apical, lo que permite una rápida conversión de carbohidratos almacenados en azúcares disponibles para el inicio de la brotación, incluso antes de la senescencia del follaje, y esto trae como consecuencia la conectividad del floema, facilitando una rápida brotación. en la papa criolla aún no se ha determinado si existe conectividad funcional entre floema y transporte simplástico durante el desarrollo de los brotes; tampoco se han establecido los mecanismos implicados en la regulación de la descarga del floema. este conocimiento permitiría comprender los mecanismos asociados con el desarrollo y la madurez fisiológica de los tubérculos en una planta con follaje fotosintéticamente activo. el desafío en el futuro es determinar cuáles factores ambientales, genéticos y hormonales controlan la tuberización y la progresión de la dormancia en los tubérculos de la papa criolla, por ser un cultivo de interés estratégico para colombia que, por efecto del termo-fotoperiodo, solo tuberiza en las condiciones de las montañas alto-andinas. literatura citada abdala, g., g. castro, o. miersch y d. pearce. 2000. changes in jasmonate and gibberellins levels during development of potato plants (solanum tuberosum). plant growth regul. 36, 121-126. agrawal, l., s. chakraborty, d.k. jaiswal, s. gupta, a. datta y n. chakraborty. 2008. comparative proteomics of tuber induction, development and maturation reveal the complexity of tuberization process in potato (solanum tuberosum l.). j. proteome res. 7(9), 3803-3817. alexopoulos, a.a., k.a. akoumianakis y h.c. passam. 2006. effect of plant growth regulators on the tuberisation and physiological age of potato (solanum tuberosum l.) tubers grown from true potato seed. can. j. plant sci. 86, 1217-1225. alexopoulos, a.a., k.a. akoumianakis, s.n. vemmos y h.c. passam. 2007. the effect of postharvest application of gibberellic acid and benzyl adenine on the duration of dormancy of potatoes produced by plants grown from tps. postharv. biol. technol. 46(1), 54-62. baguma, y., c. sun, s. ahlandsberg, j. mutisya, s. palmqvist, p. rubaihayo, m. magambo, t. egwang, h. larsson y c. jansson. 2003. expression patterns of the gene encoding starch branching enzyme ii in the storage roots of cassava (manihot esculenta crantz). plant sci. 164, 833-839. biemelt, s., m. hajirezaei, e. hentschel y u. sonnewal. 2002. comparative analysis of abscisic acid content and starch degradation during storage of tubers harvested from different potato varieties. biomed. life sci. 43, 371-382. bonilla, m.e., f. cardozo y a. morales. 2009. agenda prospectiva de investigación y desarrollo tecnológico para la cadena productiva de la papa en colombia con énfasis en papa criolla. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogotá. campbell, m.a., l.a. beers, l.l. huckle y j.c. suttle. 2005. chemically forced and natural dormancy progression in potato tubers induces similar patterns of gene expression. american society of plant biologists, rockville, md. campbell, m.a., e. segear, l. beers, d.c. knauber y j.c. suttle. 2008. dormancy in potato tuber meristems: chemically induced cessation in dormancy matches the natural process based on transcript profiles. funct. integr. genom. 8, 317-328. claassens, m.m.j. 2002. carbohydrate metabolism during potato tuber dormancy and sprouting. tesis de doctorado. wageningen university, wageningen, the netherlands. cenzano, a., g. abdala y b. hause. 2007. cytochemical immunolocalization of allene oxide cyclase, a jasmonic acid biosynthetic enzyme, in developing potato stolons. j. plant physiol. 164(11), 1449-1456. coleman, w.k., d.j. donnelly y s.e. coleman. 2001. potato microtubers as research tools: a review. amer. j. potato res. 78, 47-55. clouse, s.d. y j.m. sasse. 1998. brassinosteroids: essential regulators of plant growth and development. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 49, 427-451. cvikrová, d., l.s. sukhova, j. eder y n.p. korableva. 1994. possible involvemet of abscisic acid, ethylene and phenolic acids in potato tuber dormancy. plant physiol. biochem. 32, 685-691. revagronomiacol 28(2).indb 195 27/11/2010 12:23:28 p.m. 196 agron. colomb. 28(2) 2010 de bruxelles, g.l. y m.r. roberts. 2001. signals regulating multiple responses to wounding and herbivores. crit. rev. plant sci. 20, 487-521. destefano-beltrán, l.j. y j.c. suttle. 2004. regulation of aba biosynthesis during potato tuber dormancy: molecular characterization of a putative potato aba2 gene. p. 123. en: annual meeting of the american society of plant biologists (plant biology 2004). lake buena vista, fl. destefano-beltrán, l.j., d.c. knauber, l.l. huckle y j.c. suttle. 2005. changes in aba biosynthesis and metabolism-related gene expression during meristem dormancy in potato tubers. p. 34. en: abstract book plant sciences institute "meristems 2005". ames, ia. destefano-beltrán, l.j., d.c. knauber, l.l. huckle y j.c. suttle. 2006. chemically forced dormancy termination mimics natural dormancy progression in potato tuber meristemos by reducing aba content and modifying expression of genes involved in regulating aba synthesis and metabolism. j. expt. bot. 57(11), 2879-2886. destefano-beltrán, l.j., d.c. knauber, l.l. huckle y j.c. suttle. 2006a. effects of postharvest storage and dormancy status an aba content, metabolism, and expression of genes involved in aba biosynthesis and metabolism in potato tuber tissues. plant mol. biol. 61(4-5), 687-697. fernie, a.r. y l. willmitzer. 2001. molecular and biochemical triggers of potato tuber development. plant physiol. 127, 1459-1465. firman d.m. y e.j. allen. 2007. agronomic practices. pp. 719-738. en: vreugdenhil, d., j. bradshaw, c. gebhardt, f. govers, d.k.l. mackerron y h.a. ross (eds.). potato biology and biotechnology advances and perspectives. elsevier, amsterdam. francis, d. y d.a. sorrell. 2001. the interface between the cell cycle and plant growth regulators: a mini review. plant growth regul. 33, 1-12. hancock, r.d., a.g. roberts y r. viola. 2008. a role for symplastic gating in the control of the potato tuber life cycle. plant signal behav. 3(1), 27-29. hannapel, d.j., h. chen, f.m. rosin, k. banerjee y p.j. davies. 2004. molecular controls of tuberization. amer. j. potato res. 81, 5-16. hartung, w., a. sauter y e. hose. 2002. abscisic acid in the xylem: where does it come from, where does it go to. j. exp. bot. 53, 27-32. jiménez, j.a., d. rodríguez, o. lorenzo, g. nicolás y c. nicolás. 2006. characterization of a protein kinase (fspk4) with an acidic domain regulated by abscisic acid and specifically located in fagus sylvatica l. seeds. j. plant physiol. 163, 761-769. kermode, a.r. 2005. role of abscisic acid in seed dormancy. j. plant growth regul. 24, 319-344. lang, g.a., g.c. martin y r.l. darnell. 1987. ende-, paraand ecodormancy: physiological terminology and classification for dormancy research. hortscience 22, 371-377. law, r.d. y j.c. suttle. 2005. chromatin remodeling in plant cell culture: patterns of dna methylation and histona h3 and h4 acetylation vary during growth of asynchronous potato cell suspensions. plant physiol. biochem. 43, 527-534. lee, k.h., h.y. kim, h.l. piao, s.m. choi, f. jiang, w. hartung, i. hwang, j.m. kwak, i.j. lee e i. hwang. 2006. activation of glucosidase via stress-induced polymerization rapidly increases active pools of abscisic acid. cell 126(6), 1109-1120. lulai, e.c. 2004. proceedings from the symposium: recent advances in the physiology of tuberization and dormancy. amer. j. potato res. 81, 251-252.   lulai, e.c. y j.c. suttle. 2005. potato tuber absisic acid: concentration dynamics and involvement in wound response. pp. 775-777. en: 16th triennial conference of the european association for potato research, bilbao, españa. lulai, e.c., j.c. suttle y s.m. pederson. 2008. regulatory involvement of abscisic acid in potato tuber wound-healing. j. exp. bot. 59(6), 1175-1186. malagamba, p. 1997. producción de tubérculos-semillas de papa. fisiología y manejo de tubérculos-semillas de papa. fasc. 2.297. centro internacional de la papa (cip). lima. mukerjea, r. y j.f. robyt. 2005. starch biosynthesis: further evidence against the primer nonreducing-end mechanism and evidence for the reducing-end two-site insertion mechanism. carbohydr. res. 340(13), 2206-2211. nambara, e. y a. marion-poll. 2005. abscisic acid biosynthesis and catabolism. annu. rev. plant biol. 56, 165-185. ortiz, l.y. y v.j. flórez. 2008. comparación cuantitativa de ácido abscísico y citoquininas en la tuberización de solanun tuberosum l. y solanum phureja juz et buk. agron. colomb. 26(1), 32-39. prat, s. 2004. hormonal and day length control of potato tuberization. pp. 574-596. en: davies, p.j. (ed.). plant hormones: biosynthesis, signal transduction, action. kluwer academic publ., dordrecht, the netherlands. prange, r.k., w. kalt, b.j. daniels-lake, c.l. liew, j. walsh, p. dean, r. coffin y r.t. page. 1998. alternatives to currently used potato sprout suppressants. postharvest news and information 8, 37-41. rodríguez-falcón, m., j. bou y s. prat. 2007. seasonal control of tuberization in potato: conserved elements with the flowering response. annu. rev. plant biol. 57, 151-180. rodríguez, l.e., c.e. ñústez y n. estrada. 2009. criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, cultivares de papa criolla para el departamento de antioquia (colombia). agron. colomb. 27(3), 289-303. rylski, i., l. rappaport e y.k. prat. 1974. dual effects of ethylene on potato dormancy and sprout growth. plant physiol. 53, 658-662. shewry, p.r. 2003. tuber storage proteins. ann. bot. 91, 755-769. sorce, c., r. lorenzi, b. parisi y p. ranalli. 2005. physiological mechanisms involved in potato (solanum tuberosum) tuber dormancy and the control of sprouting by chemical suppressants. acta hort. 684, 177-186. sorce, c., l. lombardi, l. giorgetti, b. parisi, p. ranalli y r. lorenzi. 2009. indoleacetic acid concentration and metabolism changes during bud development in tubers of two potato (solanum tuberosum) cultivars. j. plant physiol. 166(10), 1023-1033. sonnewald, u. 2001. control of potato tuber sprouting. trends plant sci. 6(8), 333-335. revagronomiacol 28(2).indb 196 27/11/2010 12:23:29 p.m. 1972010 rodríguez y moreno: factores y mecanismos relacionados con la dormancia en tubérculos de papa... suttle, j.c. 2002. dormancy-related changes in cytokinin efficacy and metabolism in potato tubers during post harvest storage. plant growth regul. 35, 199-206. suttle, j.c. 2003. auxins-induced sprout growth inhibition: role of endogenous ethylene. amer. j. potato res. 80, 303-309. suttle, j.c. 2004a. involvement of endogenous gibberellins in potato tuber dormancy and early sprout growth: a critical evaluation. j. plant physiol. 161, 157-164. suttle, j.c. 2004b. physiological regulation of tuber dormancy. amer. j. potato res. 81, 253-262. suttle, j.c. 2007. dormancy and sprouting. pp. 287-309. en: vreugdenhil, d., j. bradshaw, c. gebhardt, f. govers, d.k.l. mackerron y h.a. ross (eds.). potato biology and biotechnology advances and perspectives. elsevier, amsterdam. suttle, j.c., l.j. destefano-beltran, d.c. knauber y l.l. huckle. 2005. changes in aba content, metabolism and expression of genes involved in aba biosynthesis and degradation in potato (solanum tuberosum  l.) tuber meristems during chemically forced dormancy termination. pp. 994-996. en: 16th triennial conference of the european association for potato research. bilbao, españa.  suttle, j.c. y l. destefano-beltrán. 2008. hormone metabolism during potato tuber dormancy. p. 23. en: plant and animal genome xvi. san diego, ca. suttle, j.c. y l. destefano-beltrán. 2009. role of metabolism in aba homeostasis during potato tuber dormancy. amer. j. potato res. 86(2), 159. suttle, j.c., e.c. lulai y l.j. destefano-beltrán. 2006. effects of wounding on tuber aba content and expression of genes involved in aba biosynthesis and metabolism. p. 209. en: potato association of america/solanacae 2006. madison, wi. suttle, j.c. y r. mornet. 2005. mechanism-based irreversible inhibitors of cytokinin dehydrogenase. j. plant physiol. 162(11), 1189-1196. viola, r., j. pelloux, a. van der ploeg, t. gillespie, n. marquis, a.g. roberts y r.d. hancock. 2007. symplastic connection is required for bud outgrowth following dormancy in potato (solanum tuberosum l.) tubers. plant cell environ. 30, 973-983. vreugdenil, d. 2004. comparing potato tuberization and sprouting: opposite phenomena? amer. j. potato res. 81, 275-281.   yu, y.y., c.c. lashbrook y d.j. hannapel. 2007. tissue integrity and rna quality of laser microdissected phloem of potato. planta 226(3), 797-803. revagronomiacol 28(2).indb 197 27/11/2010 12:23:29 p.m. revagronomiacol 28(2).indb 198 27/11/2010 12:23:29 p.m. agronomia 26-2 -profe194).indd flórez y pereira. concentraciones opuestas de aia-aba aceleran el desarrollo... 237 resumen abstract fecha de recepción: octubre 5 de 2007. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. vjflorezr@unal.edu.co 2 profesora titular, instituto de biologia, universidade estadual de campinas (unicamp), campinas (brasil). concentraciones opuestas de aia-aba aceleran el desarrollo floral de solidago x luteus opposite concentrations of iaa-aba increase flower development in solidago × luteus víctor julio flórez1 y maria de fátima d. aleixo pereira2 agronomía colombiana 26(2), 237-245, 2008 el desarrollo floral es una secuencia de numerosos pasos, cada uno con requerimientos específicos afectados directamente por las condiciones químicas y ambientales. la luz desempeña un papel central en la iniciación del desarrollo floral. solidago × luteus (m. l. greene) brouillet y semple (= × solidaster hybridus, × s. luteus) responde a los días largos (dl) para la inducción floral y a los días cortos (dc) para el desarrollo de la flor. en este trabajo se recolectaron muestras de hojas y botones florales de plantas de s. × luteus crecidas en diferentes condiciones fotoperiódicas: dc (8 h) y dl (18 h). a través de diferentes bioensayos, se detectó la actividad promotora e inhibidora de sustancias presentes en la fracción ácida de los extractos vegetales. posteriormente, las concentraciones de aia y de aba presentes en los extractos se determinaron a través de cromatografía líquida de alta eficiencia. los resultados mostraron la ausencia de actividad giberelínica en los tratamientos estudiados; entretanto, se constató una mayor concentración de aia en hojas y botones florales en plantas en condiciones de dl, en comparación con plantas de dc, lo que podría estar relacionado con la mayor velocidad de antesis floral en plantas en dc. las mayores concentraciones de aba, con relación al inicio de los tratamientos fotoperiódicos, ocurrieron en hojas y botones florales de plantas en dc; así, en el balance aia:aba, éstos se encontrarían en concentraciones opuestas, principalmente en el botón floral en dc, en el que se observó la mayor cantidad de aba y la ausencia de aia. palabras clave: solidaster, giberelinas, ácido indol-3-acético, ácido abscísico, clae. the floral development consists of many sequential steps, each one with specific requirements affected directly by the chemical and environmental conditions. the light plays a central role in the initiation of floral development. in solidago × luteus (m. l. greene) brouillet & semple (= × solidaster hybridus, × s. luteus), the response are given to the long days (ld) for floral induction and those to the short days (sd) for flower development. samples of leaves and floral buds of s. × luteus plants grown under different photoperiodic conditions (sd (8 h) and ld (18 h)) were collected. performing different bioassays allowed detecting both promotory and inhibitory activity of substances present in the acid phase of the extracts. further more, the concentrations of iaa and aba presented in the extracts were determined through high performance liquid chromatography. in any treatment, the activity of gibberellin-like substances was not detected. in ld (18 h) plants, it was observed a higher concentration of iaa in leaves and floral buds than that in sd (8 h) plants suggesting that it may be related to more rapid anthesis in plants kept in short days. in extracts from leaves and flower buds in sd plants, the higher levels of aba were found in relation to the beginning of the photoperiodic treatments. therefore, in the balance of iaa:aba, they seem to exist in opposite concentrations, mainly in the flower buds under 8 h, where the higher amount of aba and absence of iaa were observed. key words: solidaster, gibberellins, indole-3-acetic acid, abscisic acid, hplc. introducción solidago × luteus (m. l. greene) brouillet y semple (= × solidaster hybridus, × s. luteus) es un híbrido interespecífico entre solidago ptarmicoides (= aster ptarmicoides) y solidago canadensis (brouillet y semple, 1981) que tiene su floración influenciada por citoquininas (flórez-roncancio y pereira, 1995). en trabajos anteriores se constató que s. × luteus es una planta de respuesta fotoperiódica cuantitativa a días largos (dl) para la inducción floral (flórez-roncancio et al., 1996) y a días cortos (dc) para el desarrollo de la flor (flórez-roncancio y pereira, 1994). de la misma forma que la planta usa señales ambientales y sustancias químicas para la inducción floral, también mantiene un complejo sistema para garantizar el desarrollo de agronomia 26-2 -profe194).indd 237 06/10/2008 19:40:28 238 agron. colomb. 26(2) 2008 la estructura floral hasta la antesis y la posterior formación de frutos y semillas. el contenido de auxina aumenta durante el crecimiento activo de las estructuras reproductivas, probablemente como resultado de la síntesis en los órganos sexuales, en especial en el ovario. las anteras serían la fuente principal de auxina en los primeros estadios del desarrollo del botón floral, mientras que en estadios posteriores el ovario sería el principal productor de esta fitohormona (lang, 1961, citado por kinet et al., 1985; aloni et al., 2006). la tasa máxima de crecimiento del tallo floral en papaver está asociada con una alta concentración de auxina (katunskij, 1936, citado por kinet et al., 1985). la producción de auxina en fritillaria meleagris aumenta antes de la antesis, diminuyendo en seguida y aumentando nuevamente en el cuajado del fruto (kaldewey, 1957, citado por kinet et al., 1985). durante el desarrollo del botón floral se han sugerido dos posibles acciones de las auxinas: el aia (ácido indol-3-acético) libre producido por los órganos florales promueve su propio crecimiento y diferenciación, pero restringe la actividad y el crecimiento de órganos adyacentes (aloni et al., 2006). el aba (ácido abscísico) se ha detectado en botones florales de algunas plantas. en vicia está localizado principalmente en el gineceo, con altas concentraciones en la antesis (dathe y sembdner, 1980). las concentraciones de aba también aumentan en botones florales de café pocos días antes de la antesis (browning, 1973, citado por kinet et al., 1985). las concentraciones de aba son mayores en las hojas y botones de phaseolus p47 cultivadas en condiciones de dl, que favorecen el aborto floral, que en las plantas cultivadas en condiciones de dc, en las que se estimula el desarrollo floral. las concentraciones mayores de aba libre y conjugado están en los botones abortados (bentley et al., 1975). en rosas, la concentración del inhibidor es mayor en las hojas de los tallos no florales que en las de tallos florales, en particular después de la iniciación de los órganos florales (zieslin y halevy, 1976). es difícil establecer la acción exacta de las giberelinas (ga) durante el proceso de floración, a causa de las respuestas diferentes de las especies. sin embargo, a través del análisis de varios mutantes de arabidopsis thaliana con alteraciones en las enzimas responsables por la síntesis de ga o con insensibilidad a éstas, se ha demostrado su participación en el proceso de la iniciación floral (wilson et al., 1992). además, en especies que responden a las ga, como lolium temulentum, una planta de dl, las ga exógenas aparentemente estimulan la producción de una señal en las hojas que posteriormente induce la iniciación floral (mcdaniel y hartnett, 1996). en esta investigación se correlacionaron sustancias endógenas presentes en la fracción ácida de extractos de la parte aérea de la planta de solidago × luteus con su desarrollo floral, en condiciones fotoperiódicas de dl de 18 h y de dc de 8 h. material y métodos material vegetal esquejes con raíz de solidago × luteus crecieron en materas con capacidad de 2 l y una mezcla de partes equivalentes de suelo, arena y compuesto orgánico, en condiciones de invernadero. las plantas se fertirrigaron quincenalmente con solución de hoagland (hoagland y arnon, 1938) y se mantuvieron en fotoperiodo de 18 h hasta el estadio de formación del botón floral (botones florales con 1,5 0,12 mm de diámetro y 736 159,5 botones florales por gramo). en este estadio, un lote de plantas se mantuvo en este mismo fotoperiodo y otro lote se transfirió a la condición de dc (8 h). los dc (8 h) se obtuvieron cubriendo los bancos en donde estaban acondicionadas las materas con una cortina de tejido negro, mientras que las condiciones de dl (18 h) se alcanzaron completando el fotoperiodo natural con iluminación artificial suministrada por lámparas incandescentes (53 w m-2). las muestras de hojas y botones florales se recolectaron de plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos y 15 2,3 d después, en condiciones de dl y dc. extracción de fitohormonas para la extracción y fraccionamiento de los extractos se colectaron 3 g de hojas o botones florales, para luego macerarlos en una solución acuosa de metanol al 80%, guardando la relación 1 g/10 ml. después de 24 h se hizo un primer filtrado y el residuo se puso en una nueva solución para hacer un segundo filtrado 24 h más tarde; el extracto total fue el producto de los dos filtrados. después de remover el metanol en evaporador rotativo bajo presión reducida a temperatura de 30-35 °c, se procedió al fraccionamiento del extracto acuoso para la obtención de las fracciones ácida y básica, de acuerdo con la técnica descrita por felippe et al. (1985) modificada. la fracción ácida obtenida por el método descrito fue corrida sobre placa de vidrio de 0,20 x 0,20 m cubierta con una capa de 0,5 mm de suspensión de gel de sílice y agua en la proporción de 1/2 (g de sílice/ml de agua destilada), con activación de 30 min a 105 °c antes del uso. las placas cromatográficas se desarrollaron en una longitud de 15 cm con benceno : n-butanol : ácido acético (14 : 5 : agronomia 26-2 -profe194).indd 238 06/10/2008 19:40:28 flórez y pereira. concentraciones opuestas de aia-aba aceleran el desarrollo... 239 1). los patrones de aia y aba se desarrollaron en placa de gel de sílice (pf254 merck) con benceno : n-butanol : ácido acético (14 : 5 : 1) y se revelaron bajo luz ultravioleta (uv) luego de pulverización de una solución de salkowski (fecl3 1,5 m : h2o : h2so4 , en proporción 3 : 100 : 60) y con anisaldehído modificado (anisaldehído : etanol : ácido sulfúrico : ácido acético glacial, en proporción 0,5 : 9 : 0,5 : 0,1), seguida de calentamiento a 70 °c por 5-10 min aproximadamente (merck, 1971). la fracción ácida de extractos de hojas y botones florales de plantas mantenidas en dl también se corrió sobre papel de cromatografía whatman 3 mm. la cromatografía en papel se desarrolló en forma ascendente en una longitud de 15 cm en cámara cromatográfica de vidrio, usando como fase móvil el sistema de solventes isopropanol : amoniaco : agua (10:1:1). los cromatogramas de los bioensayos se dividieron en partes iguales: 10 horizontalmente y 4 verticalmente, para un total de 40 fracciones, además de una fracción de control compuesta de gel de sílice, en la que se corrió solo el juego de solventes. en el caso de la cromatografía en papel, cada una de las repeticiones se recortó y distribuyó de forma homogénea en una caja de petri de 50 mm de diámetro cubierta con una hoja de papel de filtro y se adicionaron 2 ml de agua destilada. como control se utilizó papel recortado proveniente de un cromatograma recorrido solamente por el solvente. bioensayos el bioensayo de elongación del hipocótilo de lechuga para la detección de sustancias giberelínicas fue realizado de acuerdo con frankland y wareing (1960). se emplearon semillas de lechuga del cv. ‘grand rapids’, que germinaron durante 24 h en cajas de petri a 25 °c bajo luz blanca continua. después de este período, las plántulas se seleccionaron por la homogeneidad de la longitud de la radícula y se colocaron en grupos de 4 en las cubetas para hielo, donde estaban distribuidas cada una de las repeticiones de gel de sílice correspondientes a los rangos de rf del cromatograma en estudio. como patrón se utilizó una solución de ácido giberélico (ga3) 10 -3 m. las cubetas se pusieron en bandejas con papel de filtro humedecido y se recubrieron con película de polipropileno transparente. este sistema se mantuvo en cámara de crecimiento a 25 °c con luz blanca continua (18,2 mol m-2 s-1) por 72 h. los hipocótilos de las plántulas se midieron y los resultados se expresaron como porcentaje del control. para la detección del posible inhibidor, el extracto obtenido se probó a través del bioensayo de inhibición de germinación de semillas de lechuga (webb y wareing, 1972). para ello, semillas del cv ‘grand rapids’ se pusieron a germinar en cajas de petri con el papel correspondiente a una repetición de cada franja de rf, papel de filtro y agua destilada. se hicieron 4 repeticiones con 20 semillas por caja. las placas se colocaron en bandejas, como se describió arriba, y después de 24 y 48 h se contó el número de semillas germinadas. cromatografía líquida de alta eficiencia para el análisis por cromatografía líquida de alta eficiencia (clae), se utilizaron las fitohormonas patrón sigma: ácido indol-3-acético (aia) y mezcla de isómeros de ácido abscísico (aba), a una concentración de 100 m, mezcladas en proporción 2:1 y eluidas en gradiente de 5% a 100% de solvente b en 55 min. como solvente a se empleó agua milliq acidificada con 0,5% de ácido acético y como solvente b, metanol; flujo, 0,8 ml min-1; atenuación de 32; área mínima, 10.000; 1, 254 nm y 2, 280 nm (durley et al., 1978). se empleó un cromatógrafo para clae (pharmacia lkb) constituido por controlador de sistema, dos bombas de pistón doble con mezclador de alta presión estático, detector de uv-vis e integrador, y una columna analítica sephasil c18 (5 m, 4 x 250 mm, pharmacia lkb), con flujo de 0,8 ml min-1 y como fase móvil los solventes a y b. después de la evaporación del acetato de etilo del último paso de la extracción de la fracción ácida, ésta se resuspendió en 500 l de agua milliq esterilizada más 0,5% de ácido acético. después de la filtración del extracto por filtro millipore 0,22 m, se inyectó la totalidad de la muestra en el cromatógrafo y se recogieron las fracciones correspondientes a los tiempos de retención de los patrones de aia y aba, previamente corridos. las fracciones recolectadas correspondientes a aia y aba se concentraron por separado en un rotavapor a una temperatura inferior a 40 oc; el residuo se resuspendió en 2 ml de agua milliq esterilizada más 0,02% de nan3. para efectos de cuantificación, en las condiciones previamente descritas se eluyeron los patrones con la siguiente secuencia: 10 l de la mezcla de patrones de aia y aba (2:1); 100 l de la fracción ácida correspondiente a cada uno de los tratamientos, con 50 l de la fracción correspondiente a aia y 50 l de la fracción correspondiente a aba, y 100 l de la misma fracción ácida más 5 l de la mezcla de patrones aia y aba. las medidas obtenidas en la integración por el cálculo de las áreas de los picos se relacionaron con la concentración agronomia 26-2 -profe194).indd 239 06/10/2008 19:40:29 240 agron. colomb. 26(2) 2008 de las sustancias reguladoras de crecimiento en la muestra, comparando las áreas obtenidas en el cromatograma de la muestra con las obtenidas en el cromatograma de los patrones, de acuerdo con los respectivos tiempos de retención. análisis estadístico se usó el diseño experimental completamente al azar. posterior al análisis de varianza, las medidas de los tratamientos se compararon por medio de la prueba de tukey (p<0,05). los datos de germinación se transformaron en , donde p corresponde a la proporción de semillas germinadas. estos valores se emplearon en el análisis estadístico posterior . resultados y discusión presencia de giberelinas no se detectó actividad giberelínica en la fracción ácida de los extractos de hojas y botones fl orales de las plantas de solidago en los tratamientos estudiados (fi guras 1 y 2); por el contrario, en el extracto de hojas de plantas en dl (fi gura 1b) se verifi có una inhibición signifi cativa de la elongación del hipocótilo de lechuga, en el rango del rf 0,9-1,0. de igual manera, los extractos de botones fl orales de plantas en condiciones de dl y dc inhibieron signifi cativamente la elongación del hipocótilo de lechuga; para el extracto de botones fl orales de plantas en dl entre los rf 0,3-0,6 y 0,7-1,0 (fi gura 2b) y para el extracto de botones fl orales de plantas en dc entre el rf 0,9-1,0 (fi gura 2c). la sustancia presente en la fracción ácida responsable de inhibir la elongación del hipocótilo de lechuga no debe ser de naturaleza fenólica, ya que durante el proceso de extracción se uso polivinilpirrolidona (pvp) para conjugar y eliminar los compuestos fenólicos (andersen y sowers, 1968). presencia de aia y aba con la fi nalidad de identifi car los rf de las fi tohormonas patrón aia y aba y así poder asociarlos con el fenómeno valor angular arco seno= p figura 1. sustancias de crecimiento detectadas en la fracción ácida, por el bioensayo de elongación del hipocótilo de lechuga, de extractos de 3 g de masa fresca de hojas de plantas de solidago × luteus. a) extracto de hojas de plantas en el inicio de los tratamientos fotoperiódicos; b) extracto de hojas de plantas en dl (días largos de 18 h) y c) extracto de hojas de plantas en dc (días cortos de 8 h). agronomia 26-2 -profe194).indd 240 06/10/2008 19:40:30 flórez y pereira. concentraciones opuestas de aia-aba aceleran el desarrollo... 241 figura 2. sustancias de crecimiento detectadas en la fracción ácida, por el bioensayo de elongación del hipocótilo de lechuga, de extractos de 3 g de masa fresca de botones florales de plantas de solidago × luteus. a) extracto de botones florales de plantas en el inicio de los tratamientos fotoperiódicos 18 h; b) extracto de botones florales de plantas en dl (días largos de 18 h) y c) extracto de botones florales de plantas en dc (días cortos de 8 h). tabla 1. factores de retención (rf) correspondientes a los patrones de aia y aba cromatografiados en gel de sílice, con sistema de solventes benceno : n-butanol : ácido acético (14:5:1), revelados con ultravioleta, solución de salkowski y anisaldehído modificado. sustancias reveladores rf uv (254 nm) solución de salkowski anisaldehído modificado aia oscuro anaranjado marrón 0,8 aba oscuro amarillo-limón verde-oliva 0,8 uv, ultravioleta; aia, ácido indol-3-acético; aba, ácido abscísico; rf, factor de retención agronomia 26-2 -profe194).indd 241 06/10/2008 19:40:32 242 agron. colomb. 26(2) 2008 en estudio, se hizo una cromatografía de capa fi na de gel de sílice, utilizando como sistema de solventes benceno : nbutanol : ácido acético (14:5:1). en la tabla 1 se muestran los rf correspondientes a las fi tohormonas patrón aia y aba, una vez revelados con uv a 254 nm, con solución de salkowski y anisaldehído modifi cado; se verifi có un rf de 0,8, tanto para aia como para aba. no se detectó efecto promotor signifi cativo en la germinación de semillas de lechuga en los extractos foliares y de botones fl orales de plantas crecidas en dl (fi guras 3a y b). entretanto, el extracto foliar produjo la inhibición signifi cativa de la germinación de semillas de lechuga en el rango del rf 0,8-0,9 (fi gura 3a), que está próximo al valor medio de rf de 0,75 para el aba patrón cromatografi ado en papel con isopropanol : amoniaco : agua (10:1:1) (rudnicki y antoszewski, 1968, citado por kefeli, 1978). cuando los patrones aia y aba se cromatografi aron con benceno : n-butanol : ácido acético (14:5:1), el mismo sistema de solventes usado en los cromatogramas de los extractos en el bioensayo del hipocótilo de lechuga, presentaron rf de 0,8 (tabla 1), indicando que el inhibidor presente en la fracción ácida podría ser aba, aia o ambos. cromatografía líquida de alta eficiencia los extractos de la fracción ácida provenientes de hojas y de botones fl orales de plantas en el inicio de los tratamientos fotoperiódicos, de plantas en dl (18 h) y de plantas en dc (8 h) se analizaron por clae con el objetivo de detectar aia y aba y establecer su posible participación en el control del desarrollo del botón fl oral hasta antesis. se observó que el pico de absorción de aba en el uv fue mayor a 254 nm que a 280 nm, pues, de acuerdo con milborrow (1974), el espectro de absorción máximo ocurre en torno a 262 nm en condiciones ácidas; mientras que la absorción en el uv para aia fue mayor a 280 nm que a 254 nm por causa de la estructura indólica del compuesto, cuyo espectro de absorción máxima en metanol está en torno a 282 nm (harborne, 1984). en función de esto, el análisis de los extractos para aba se hizo a 254 nm y para aia, a 280 nm. la tabla 2 presenta los resultados de las cuantifi caciones de aia y aba, referentes a los extractos de la fracción ácida de tejido fresco de hojas y de botones fl orales de plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos, en dl (18 h) y en dc (8 h), obtenidos comparando las áreas de los cromatogramas de las muestras con los cromatogramas patrón. en comparación con las hojas de plantas en el inicio de los tratamientos fotoperiódicos, la concentración de aia aumentó en hojas de plantas en dl y disminuyó en hojas de plantas bajo dc. por otro lado, mientras que en los extractos de botones fl orales el contenido de aia disminuyó a 1/7 para plantas en condiciones de dl, en botones de plantas en condiciones de dc no fue detectable; esto en relación con los botones fl orales de las plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos (tabla 2). en los extractos de hojas de plantas en dl y de plantas en dc con relación a las hojas de plantas en el inicio de los tratamientos fotoperiódicos, las concentraciones de aba permanecieron constantes; entretanto, hubo una mayor concentración de aba en botones fl orales de plantas en figura 3. actividad inhibidora detectada en la fracción ácida, por el bioensayo de germinación de semillas de lechuga, de extractos de 3 g de masa fresca de hojas y botones florales de plantas de solidago × luteus. a) extracto de hojas de plantas en dl (días largos de 18 h) y b) extracto de botones florales de plantas en dl (días largos de 18 h). agronomia 26-2 -profe194).indd 242 06/10/2008 19:40:33 flórez y pereira. concentraciones opuestas de aia-aba aceleran el desarrollo... 243 dc, con relación al extracto de botones florales al inicio de los tratamientos fotoperiódicos (tabla 2). de forma general, las auxinas inhiben el florecimiento en pdc (plantas de día corto) (jacobs, 1985), no existiendo efecto, o quizá, promoviendo el florecimiento en pdl (plantas de día largo). los datos reflejan un ajuste general de la concentración de auxina a la longitud del día, en lugar de cambios debidos a la inducción floral (krekule et al., 1985). el estudio de las concentraciones endógenas de aia, usando cromatografía gaseosa acoplada al espectrómetro de masas (gc-ms), no se correlacionó con el gradiente floral in vitro presente en los tejidos de tallo de tabaco (noma et al., 1984), mientras que en tabaco cv. ‘maryland mammoth’ (pdc) y en nicotiana silvestris (pdl) la disminución de las concentraciones de aia después de 10 d inductivos está de acuerdo con la hipótesis aceptada de que una concentración baja de aia es prerrequisito para la inducción floral en pdc. después de 20 d inductivos, las plantas están parcialmente inducidas y niveles más altos de auxina serían esenciales para estimular el crecimiento de los botones florales. el desarrollo posterior de botones florales y órganos requiere probablemente reducciones en los niveles de aia (lozhnikova et al., 1990). a pesar de existir discrepancias en la literatura con respecto al sitio primario de acción de las auxinas, que podría ser en los cotiledones y las hojas de plantas de chenopodium rubrum (pdc) y de c. murale (pdl) (krekule et al., 1985) o en el meristemo apical en c. rubrum (krekule y privratsky, 1974; seidlová y khatoon, 1976), hay evidencias de que el aia tendría su función, no solamente en la inducción floral en los cotiledones, sino también en eventos posteriores de desarrollo floral y de diferenciación en el ápice en pharbitis nil (kulikowska-gulewska et al., 1995). según wardell y skoog (1969), es necesario al menos 1 mm de aia para el desarrollo de flores normales y de semillas maduras en cultivo in vitro de tejidos de tallo aislados de plantas florecidas de tabaco. en rosas ‘baccara’ el contenido de auxina alcanzó un pico en tallos florales y no florales de hasta 0,16 m de longitud. en longitudes mayores, el contenido de auxina permaneció constante en los tallos florales, aunque cayó considerablemente en los no florales (zieslin y halevy, 1976). de acuerdo con seidlová y khatoon (1976), en c. rubrum el aia tendría una doble acción, inhibiendo o estimulando la floración en diferentes estadios de desarrollo del ápice, de forma independiente a la inducción fotoperiódica. la auxina aplicada antes de la ramificación del meristemo inhibe el inicio de la diferenciación floral; sin embargo, aplicada en estadios más tardíos, inhibe los primordios de los botones axilares ya formados, permitiendo una rápida y completa diferenciación de la flor terminal. una mayor concentración de aia en hojas y botones florales de plantas de solidago × luteus en dl podría estar relacionada con una menor velocidad de antesis floral en dl; contrariamente, la disminución de aia en las hojas y su ausencia en los botones florales en plantas bajo condiciones de dc podría estar relacionada con la mayor velocidad de antesis floral en dc. con relación al inicio de los tratamientos fotoperiódicos, las mayores concentraciones de aba se detectaron en hojas y botones florales de plantas en dc; así, en el balance aiaaba, estarían en concentraciones opuestas, principalmente en el botón floral en dc, en el que se observó la mayor cantidad de aba y la ausencia de aia. los bioensayos de extractos foliares de varias especies leñosas indicaron que las hojas contenían mayores concentraciones del ‘inhibidor ’ en dc que en dl. las explicaciones posibles para las discrepancias en las observaciones de wareing y saunders (1971) fueron: los dc podrían reducir la concentración de promotores de crecimiento –por ejemplo, de giberelinas– que antagonizarían el aba en el bioensayo, porque en cromatografía en papel con isopropanol:amoniaco:agua como fase móvil no se obtiene una buena separación entre aba y varias giberelinas; de otro lado, los dc aumentarían el transporte de aba de las hojas al ápice. la falta de control del estrés hídrico en las plantas experimentales llevaría a variaciones significativas en las concentraciones de aba, que enmascararían la influencia de las condiciones fotoperiódicas sobre las concentraciones de la fitohormona. tabla 2. análisis de aia a 280 nm y de aba a 254 nm separadas por clae de los extractos de hojas de plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos (hit), en días largos (hdl) y en días cortos (hdc), así como de los extractos de botones florales de plantas al inicio de los tratamientos fotoperiódicos (bit), en días largos (bdl) y en días cortos (bdc). tratamiento aia aba (nmoles g-1 de tejido fresco) hit 968,3 540,5 hdl 1385,7 416,9 hdc 730,5 559,1 bit 5263,8 389,2 bdl 798,4 343,3 bdc nd 2196,3 aia, ácido indol-3-acético; aba, ácido abscísico; nd, no detectado agronomia 26-2 -profe194).indd 243 06/10/2008 19:40:33 244 agron. colomb. 26(2) 2008 zehni y morgan (1976) sustentan la hipótesis de que en fotoperiodos largos se forman más sustancias inhibidoras del crecimiento en las hojas, incluyendo aba, que se acumularían en los botones florales de las plantas de phaseolus p47, de la misma forma que se acumulan sustancias promotoras, incluyendo giberelinas, las cuales promueven el crecimiento de tallo y peciolo. bentley et al. (1975) encontraron en la misma variedad las mayores concentraciones de aba en botones florales inhibidos en dl (18 h), en los que también se observaron cantidades considerables de aba conjugado, en comparación con los botones florales de las plantas en dc (8 h), en los que el desarrollo floral fue normal. en hojas maduras de ricinus communis, el aba se sintetiza y metaboliza y, junto con sus metabolitos, es transportado vía floema para los ápices de la parte aérea (vertederos), donde, no siendo acumulado en gran cantidad, es metabolizado rápidamente, vía ácido faseico, a ácido dihidrofaseico; éste se acumula en los vertederos metabólicos como producto final de la vía metabólica (zeevaart, 1977). las hojas maduras o senescentes de lupinus luteus también acumulan concentraciones elevadas de aba conjugado (weiler, 1980). para pilate et al. (1990), en pseudotsuga menziesii las concentraciones de aba fueron dos veces mayores en los brotes axilares tratados con ga4/7 más aia (tratamiento que aumentó la iniciación floral) que en los brotes control. las variaciones en las concentraciones de aba-glucosil éster sugieren que este metabolito podría regular las concentraciones de aba libre. de acuerdo con brenner (1987), en soya el aba es transportado de las hojas a las vainas en proceso de llenado. el aba también sería transportado de las hojas hacia las raíces a través del floema y reciclado vía flujo xilemático para otros vertederos metabólicos. maldiney et al. (1986) cuantificaron aia, aba y el ribósido de zeatina por elisa, luego de la separación por clea, a partir de 100 mg de masa fresca de muestras de tomate y observaron también una situación opuesta entre aia e aba. teniendo como referencia valores de masa fresca, se verificó que en la base del hipocótilo había 175 ng g-1 de aia y 4 ng g-1 de aba, mientras que en el ápice había 67 y 443 ng g-1 de aia y de aba, respectivamente. con base en los resultados obtenidos se puede proponer que las giberelinas y los compuestos fenólicos no estarían involucradas en el proceso de desarrollo floral, mientras que aia y aba estarían presentes y en concentraciones opuestas, principalmente en el botón floral en dc, en donde se observó la mayor cantidad de aba y la ausencia de aia, posibilitando quizás una velocidad mayor de antesis floral en las plantas de solidago × luteus en dc. literatura citada aloni r., e aloni., m langhans y c.i. ullrich, 2006. role of auxin in regulating arabidopsis flower development. planta 223, 315-328. andersen, r.a. y j.a. sowers. 1968. optimum conditions for bonding of plant phenols to insoluble polyvinylpyrrolidone. phytochemistry 7, 293-301. bentley, b., c.b. morgan, d.g. morgan y f.a. saad. 1975. plant growth substances and effects of photoperiod on flower bud development in phaseolus vulgaris. nature 256,121-122. brenner, m.l. 1987. the role of hormones in photosynthate partitioning and seed filling. pp. 474-514. en: davies, p.j. (ed). plant hormones and their role in plant growth and development. martinus nijhoff publisher, dordrecht. brouillet, l. y j.c. semple. 1981. a propos du status taxonomique de solidago ptarmicoides. can. j. bot. 59, 17-21. dathe, w. y g. sembdner. 1980. endogenous plant hormones of the broad bean, vicia faba l. ii. gibberellins and plant growth inhibitors in floral organs during their development. biochem. physiol. pflanzen 175, 599-610. durley, r.c., t. kannangara y g.m. simpson. 1978. analysis of abscisins and 3-indolylacetic acid in leaves of sorghum bicolor by high performance liquid chromatography. can. j. bot. 56, 157-161. felippe, g.m., i.f.m. válio, m.f.a. pereira, r.r. sharif y s.r. vieira. 1985. fisiologia do desenvolvimento vegetal. segunda ed. editora da unicamp, campinas. 66 p. flórez-roncancio, v.j. y m.f.d.a. pereira. 1994. desenvolvimento floral de solidaster × luteus sob diferentes fotoperíodos. en: memórias, x congresso da sociedade botânica de são paulo, santos (brasil). flórez-roncancio, v.j. y m.f.d.a. pereira. 1995. efeito da aplicação de giberelinas e citocininas sobre o desenvolvimento floral de solidaster × luteus. en: memórias, v congresso brasileiro de fisiologia vegetal, lavras (brasil). flórez-roncancio, v.j., l.e.p. peres, l.b.p. zaidan y m.f.d.a. pereira. 1996. influência do fotoperíodo em interação com a temperatura no desenvolvimento de plantas de solidaster luteus. rev. bras. fisiol. veg. 8, 131-138. frankland, b. y p.f. wareing. 1960. effect of gibberellic acid on hipocotyl growth of lettuce seedlings. nature 185, 255-256. harborne, j. b. 1984. phytochemical methods. chapman and hall, londres. 288 p. hoagland, d. r. y d.i. arnon. 1938. the water-culture method for growing plants without soil. circular 347. california agricultural experimental station, berkeley. 39 p. jacobs, w. p. 1985. the role of auxin in inductive phenomena. biol. plant. 27, 303-309. kefeli, v. i. 1978. natural plant growth inhibitors and phytohormones. dr. w. junk b.v. publishers, la haya. 277 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 244 06/10/2008 19:40:34 flórez y pereira. concentraciones opuestas de aia-aba aceleran el desarrollo... 245 kinet, j. m., r.m. sachs, y g. bernier. 1985. the physiology of flowering. the development of flowers. vol. 3. crc press, boca raton, fl. 274 p. krekule, j., l. pavlová, d. soucková y i machácková. 1985. auxin in flowering of short-day and long-day chenopodium species. biol. plant. 27, 310-317. krekule, j. y j. prívratský. 1974. the shoot apex as the site of an inhibitory effect of applied auxin on photoperiodic induction of flowering in the short-day plant chenopodium rubrum l. z. pflanzenphysiol. 71, 345-348. kulikowska-gulewska, h., m. cymerski, j. czaplewska y j. kopcewicz. 1995. iaa in the control of photoperiodic flower induction of pharbitis nil chois. acta soc. bot. pol. 64, 45-50. lozhnikova, v.n., i machácková, j. eder, n. dudko, j, krekule y m.k.h. chaïlakhyan. 1990. changes in free iaa level in the leaves of short-and long-day tobacco during flowering and the effect of applied iaa on the transition to flowering. biol. plant. 32, 339-345. maldiney, r., b. leroux, i. sabbagh, b. sotta, l. sossountzov y e. miginiac. 1986. a biotin-avidin-based enzyme immunoassay to quantify three phytohormones: auxin, abscisic acid and zeatin-riboside. j. immunol. methods 90,151-158. mcdaniel, c.n. y l.k. hartnett. 1996. flowering as metamorphosis: two sequential signals regulate floral initiation in lolium temulentum. development 122(11), 3661-3668. merck, e. 1971. dyeing reagents for thin layer and paper chromatography. e. merck, darmstadt. 118 p. milborrow, b.v. 1974. the chemistry and physiology of abscisic acid. ann. rev. plant physiol. 25, 259-307. noma, m., n. koike, m. sano y kawashima. 1984. endogenous indole-3-acetic acid in the stem of tobacco in relation to flower neoformation as measured by mass spectroscopic assay. plant physiol. 75, 257-260. pilate, g., b. sotta, r. maldiney, m. bonnet-masimbert y e. miginiac. 1990. endogenous hormones in douglas fir trees induced to flower by gibberellin a-4/7 treatment. plant physiol. biochem. 28, 359-366. seidlová, f. y s. khatoon. 1976. effects of indol-3yl-acetic-acid on floral induction and apical differentiation in chenopodium rubrum l. ann. bot. 40, 37-42. wardell, w.l. y f. skoog. 1969. flower formation in excised tobacco stem. i. methodology and effects of plant hormones. plant physiol. 44, 1402-1406. wareing , p.f. y p.f. saunders.1971. hormones and dormancy. annu. rev. plant physiol. 22, 261-288. webb, d.p. y p.f. wareing. 1972. seed dormancy in acer: endogenous germinating inhibitors and dormancy in acer pseudoplatanus l. planta 104, 115-125. weiler, e.w. 1980. radioimmunoassays for the differential and direct analysis of free and conjugated abscisic acid in plant extracts. planta 148, 262-272. wilson, r.n., j.w. heckman y c.r. somerville. 1992. gibberellin is required for flowering in arabidopsis thaliana under short days. plant. physiol. 100, 403-408 zeevaart, j.a.d. 1977. sites of abscisic acid synthesis and metabolism in ricinus communis l. plant physiol. 59, 788-791. zehni, m.s. y d.g. morgan. 1976. a comparative study of the effects of photoperiod on flower bud development and stem elongation in three varieties of phaseolus vulgaris l. ann. bot. 40, 17-22. zieslin, n. y a.h. halevy. 1976. flower bud atrophy in baccara roses. iv. the activity of various growth substances in leaves of flowering and non-flowering shoots. physiol. plant. 37, 317-325. agronomia 26-2 -profe194).indd 245 06/10/2008 19:40:34 29(2)_6 effect presowing.indd recceived for publication: 11 juny, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 department of bioelectromagnetics, centro nacional de electromagnetismo aplicado. santiago de cuba (cuba). 2 escuela superior de ingeniería mecánica y eléctrica (esime) zacatenco, instituto politécnico nacional. méxico df (mexico). 3 photothermal techniques laboratory, centro de investigación y de estudios avanzados del instituto politécnico nacional (cinvestav).mexico df (mexico). 4 corresponding author. clauhaj@yahoo.com agronomía colombiana 29(2), 213-220, 2011 effect of pre-sowing electromagnetic treatment on seed germination and seedling growth in maize (zea mays l.) efecto pre-siembra del tratamiento electromagnético sobre la germinación de semillas y el crecimiento de plántulas de maíz (zea mays l.) elizabeth isaac a.1, claudia hernández a.2, arturo domínguez p.2, and alfredo cruz o.3 abstract resumen the application of magnetic fields appears to produce changes in some physiological processes of plants, including encouraging their development. this study reports the effects of different intensities of electromagnetic fields generated by a solenoid with a variable horizontal magnetic field on the germination and growth of maize seeds. we worked with the experimental seed hybrid san jose, which was exposed to electromagnetic fields of 0, 2, 4 and 6 mt for 3 min, using a completely randomized design with two seed conditions: imbibed and non-imbibed. analysis of variance was performed for the variables germination and growth, with a level of significance of 95%; increases were observed in germination, vigor index i, vigor index ii and root length, 3, 20, 34 and 23% respectively, compared to the control seeds (untreated) on the eighth day. similarly, the presence of chlorophyll pigments and carotenoids was assessed and an increase was found in the concentration of chlorophyll a, chlorophyll b and carotene in corn seedlings grown from electromagnetically treated seeds. the response varied depending on the magnetic induction, without any particular trend, the best treatment was 4 μt for 3 min of exposure. the improvement of the evaluated functional variables suggests that the seeds may perform better with an electromagnetic field treatment. la aplicación de campos magnéticos, parece producir modificaciones de algunos procesos fisiológicos de las plantas entre ellos estimular su desarrollo. este estudio reporta el efecto de diferentes intensidades de campo electromagnético generadas por un solenoide con campo magnético horizontal variable sobre la germinación y el crecimiento de semillas de maíz. se trabajó con semillas del híbrido experimental san josé, las cuales se expusieron a un campo electromagnético de 0, 2, 4 y 6 mt, durante 3 min, bajo un diseño experimental completamente al azar en dos condiciones de semillas: imbibidas y sin embeber. se realizó el análisis de varianza en las variables de germinación y crecimiento, con un nivel de significancia de 95%, y se observó un incremento en la germinación, el índice de vigor i, el índice de vigor ii y la longitud de las raíces, de 3, 20, 34 y 23%, respectivamente, en comparación con las semillas testigo (sin tratar) al octavo día. de igual forma, se evaluó la presencia de pigmentos clorofílicos y carotenos, encontrándose un incremento en la concentración de clorofila a, clorofila b y carotenos en las plántulas de maíz obtenidas a partir de semillas tratadas electromagnéticamente. la respuesta varió en dependencia de la inducción magnética, sin ninguna tendencia particular; el mejor tratamiento fue el de 4µt, durante 3 min de exposición. el mejoramiento de las variables funcionales evaluadas sugiere que las semillas pueden funcionar mejor bajo la acción de un campo electromagnético. key words: germination rate, vigor, magnetic induction, physiology. palabras clave: velocidad de germinación, vigor, inducción magnética, fisiología. introduction corn is grown in latin america and constitutes, together with beans, a major staple in central america. in this region, the fao has indicated a shortfall in production areas and a need that must be addressed: the increase of maize production, which demands great efforts, but it is one of the few crops with commercial seed production (laynezgarsaball et al., 2007). the growing need for organic products, along with the increase of plant materials for food production, has led scientists to search for systemic factors to increase production, considering not only crop development by traditional methods, such as the use of fertilizers and agrochemicals which to some extent cause environmental damage, but also with the use of physical methods, such as the use of lasers, ultraviolet radiation, electromagnetic fields and electricity (moon and chung, 2000; galland and pazur, 214 agron. colomb. 29(2) 2011 2005; hernández et al., 2006; hernández et al., 2009; domínguez et al., 2010). these physical methods are safe for the environment and frequently change the course of some physiological and biochemical processes in the seeds, which translates into increased vigor and improved plant development at later stages (carbonell et al., 2000; garcía et al., 2002). the effects of low frequency electromagnetic fields on plant growth are not yet clear and may be different depending on magnetic frequency, shape and intensity of the waves or the biological species in question. for example, many studies have explored the influence of exposure to sinusoidal magnetic fields 50/60 hz on organisms (smith et al., 1993; yano et al., 2004; dattilo et al., 2005). the effect of different exposure times (podleśny, 2005) and flux densities have also been evaluated (carbonell et al., 2000; flórez et al., 2007; vashisth and nagarajan, 2008). today, it is known that the application of magnetic fields of extremely low frequencies positively affects some characteristics of plants and processes, such as seed germination, shoot development, plant length, fresh weight, fruit production and mean fruit weight (danilov et al., 1994; namba et al., 1995; aladjadjıyan, 2002; esitken, 2003; rochalska and orzeszko-rywka, 2005; de souza et al., 2006; nimmi and madhu, 2009; cakmak et al., 2010). the positive effects of magnetic fields have also been shown in the biosynthesis of proteins, cell production, photochemical activity, respiration rate, enzyme activity and nucleic acid content (lebedev et al., 1975; phirke et al., 1996; levin and ernst, 1997; stange et al., 2002). in maize, a decrease in the physiological potential of seeds has been observed due to natural aging, which gradually decreases the germination capacity and rate of early seedling growth and tolerance to adverse conditions (gutíerrez-hernández et al., 2007). however, the use of electromagnetic fields can significantly counteract this phenomenon, because its effect on seeds can change the course of some physiological processes and stimulate plant development (phirke et al., 1996; pietruszewski, 1999; pittman, 1977; podleśny et al., 2005). therefore, when the rational use of agricultural production space is promoted, pre-treatment of seeds with physical factors becomes more important (phirke et al., 1996; pietruszewski, 1993; podlesny, 2001). for these reasons, this study was designed to determine the influence of pre-sowing electromagnetic seed treatment on the corn hybrid “san jose” considering emergence, growth and development of plants under germination tests. materials and methods maize seeds of (zea mays l.) the san jose variety were used, from the department of fitotecnia, universidad autónoma chapingo, they were in good phytosanitary conditions, without apparent defects, insect damage or malformations. the seeds were homogenized by size, with an average weight of 0.289 g/seed, as measured with an analytical balance, adventure (ohaus). in march and april 2010, the germination tests were carried out at the laboratories of cinvestav-ipn and esime-ipn, mexico df. there were two conditions for the seeds before receiving the pre-germination magnetic field treatment: a first group of 100 seeds, with three replicates, was soaked in distilled water at a rate of 1 ml of water / seed for 24 h at a temperature of 23±2ºc; a second group of 100 seeds, with three replicates, which did not receive imbibition. to apply the electromagnetic treatment, the study used a 40 cm long magnetizer solenoid which consisted of a 16 gauge copper wire (1.1 mm), with a total of 363 turns. the intensity of the magnetic field was horizontally variable, changing from the ends toward the center. the values of the magnetic induction (b) applied to the seeds were b1 = 2, b2 = 4 and b3 = 6 μt, during a fixed exposure time of 3 min (tab. 1). the samples were placed randomly in a dielectric container and placed within the magnetic field at the ends and center of the solenoid, in a homogeneous space. table 1. electromagnetic treatments applied to the corn seed for a constant time. imbibition control b1 b2 b3 seeds without imbition 0 2 µt* 4 µt 6 µt seeds with imbition 0 2 µt 4 µt 6 µt * magnetic induction (b), t = seed exposure time, 3min the flux density was measured with a digital gaussmeter (magnet-physics, dutch, model fh 54) in units tesla (t) (1t = 1 v s m-2 = 1 kg s−2 a−1). germination tests for germination of the maize seeds, three replicates of 100 seeds each were placed on moistened filter paper in petri dishes (11.0 x 1.5 cm), then placed in an incubation chamber at 20ºc. 215isaac a., hernández a., domínguez p., and cruz o.: effect of pre-sowing electromagnetic treatment on seed germination and seedling growth in maize (zea mays l.) after 8 d, the percentage of germination was evaluated. the 25 seeds were randomly selected from each replicate per treatment, to assess the length of the root and coleoptile. the seed vigor was calculated following the formula of abdul-baki and anderson (1973) (equation 1). vigor index i = germination% x shoot length (radicle and coleoptile) (1) to calculate the speed of germination (x), the number of germinated seeds was counted every day until day 8, when there were no more germinated seeds (equation 2). x = no. germinated seeds/1st day of the count + .... + no. germinated seeds/last day of count (2) growth tests two replicates were set up with 30 plants for each treatment, which were germinated on paper and subsequently planted in plastic containers with a depth of 9 cm containing 100 g of compost (mixture 1: 1: 1 v/v organic soil, humus, perlite sand, and agricultural lime). at 15 d, 10 seedlings from each replicate were dried for 4 h in an oven at 104°c, and the dry weight of the shoots was determined. with these values, we calculated the vigor index ii, according to equation 3. vigor index ii = germination% x shoot dry weight (root and stem) (3) determination of chlorophyll pigments concentration all the leaves were taken from 10 seedlings to obtain chlorophyll extract in each of the treatments, using 70% alcohol, the absorbance of the extracts was measured at 663, 645 and 472 nm with a uv-vis spectrophotometer (perkin elmer, mod. lambda 25), according to meyer-berthenrath’s modified method (equation 4, 5 and 6). chla – 12.3e(663) – 0.86e(645) v (4) 1000dw chlb – 19.3e(645) – 3.6e(663) v (5) 1000dw t.c – 10e(472) v (6) 2485dw where: chla / b, content of chlorophyll a and b (mg g-1); t.c, total content of carotenoids (mg g-1); e (l), wavelength; d, cell width (1 cm); v, volume 70% ethanol extract (ml); w, tissue weight (g) statistical analysis the study used a completely randomized design and the results were analyzed with spss 13.0, comparing the values obtained for each of the treatments. a simple classification anova was conducted (one-way anova), considering results obtained with confidence levels of 95% as significant, corresponding to significant differences (p≤0.05) and the differences between treatments that were significant were calculated using the dms test (least significant difference). results and discussion analysis of variance of the results showed that for seeds without imbibition there were no significant differences between treatments and the control for the variables tested, except for the 2 μt treatment, with inferior results compared to the control, while for the seeds with imbibition, inferior results were obtained with significant differences compared to the control, for treatments 4 and 6 μt concerning germination speed. however, there was an improvement in the seeds with imbibition over the control treatment of 3% in germination percentage for the inductions 2 μt and 4 μt, without significant differences compared to the control (tab. 2), with a more uniform growth after sowing in the seeds treated with the magnetic field in comparison with the control. by analyzing the variables for the growth of maize seedlings, in seeds generated with imbibition, an increase was observed in the length of the roots, the total length of the shoots and vigor indexes i and ii, with significant differences from the control for treatments 4 and 6 μt. similarly, the shoot dry weight increased in the 4 μt treatment, with respect to the control, there was an increase from 23 to 30% in the length of roots and in the vigor indexes i and ii, 20 and 34%, respectively. the increase in physiological activity due to increased moisture absorption in the treated seeds could be responsible for a greater length of shoots and vigor indexes. 216 agron. colomb. 29(2) 2011 the seeds without imbibition yielded only an improvement in vigor index ii, otherwise there were no significant differences with respect to the control. these results agree with those shown by penuelas et al. (2004), who examined diamagnetic susceptibility such as the response of root growth when exposed to magnetic fields of two legumes (lens culnaris and glycine soja) and one cereal (triticum aestivum), and observed a reduction in root growth. results similar to those found in this investigation were reported by fischer et al. (2004), who showed that high intensity magnetic fields had no effect on the germination of wheat seeds, but increased the fresh weight of roots and shoots. this may be related to the issues raised by rajendra et al. (2005), who observed a significant increase in the mitotic index, and the incorporation of 3h-tymidina within the dna in seeds of vicia faba that were exposed to a 100 μt electromagnetic field. the results also coincide with those reported by vashisth and nagarajan (2008), for chickpea seeds (cicer arietnum) treated with an intensity of 50 mt. water uptake by the seed is directly influenced by the presence of the seed coat and the permeability thereof. the reserve tissue absorbs water at a medium speed, until complete hydration (moreno et al., 2006). oguntunde and adebawo (1989) determined the individual patterns of water uptake of maize seeds, soaked for 0 and 72 h. the results obtained showed that most water absorption of the seeds occurred within the first 24 h. similarly, paiva et al. (2006) indicated that during imbibition of swietenia macrophylla seeds, the movement of water within the seed is due to the action of diffusion and capillarity. there are no reliable hypotheses about the behavior mechanisms of living things subjected to magnetic fields. magnetic fields penetrate tissues, organelles and cell membranes, which have different electromagnetic properties, and act on biochemical reactions and more than a couple of unpaired electrons (reiter 1993; atak et al., 2007). however, reina et al. (2001) reported in experiments in lettuce seeds, that exposure to static magnetic fields alters water absorption in seeds and explained the changes in germination and growth rates, and that there was a close relationship between the theoretical calculations and the experimental results. these authors state that the magnetic field interacts with the ionic currents in the cell membrane by changing the conductivity of the membrane and thus the concentration and osmotic pressure on both sides of the membrane and that these changes alter the mechanisms of imbibition of seeds. furthermore, podlesny et al. (2005) reported a positive effect of magnetic fields (30-100 mt) on germination and emergence in two cultivars of the pea (pisum sativum), while martinez et al. (2002) observed that the magnetic field increased the length and weight of barley seeds (hordeum vulgare) and the extent of this effect is a function of the duration of exposure. flórez et al. (2007) found that the accumulation of the dry weight of 10-day-old corn shoots exposed to 125 mt table 2. effects of pre-germination exposure to different flux densities of a low frequency electromagnetic field on corn seed. treatment germination (%) speed of germination dry weight (g) shoot length vigor index coleoptile radicle total i ii ssi control 78 38.17 0.96 4.00 5.76 9.77 762.21 61.53 2 µt 56* 29.02* 0.62* 4.13 ns 4.16* 8.29* 464.35* 14.84* 4 µt 69 ns 34.43 ns 1.38 ns 4.08 ns 4.12* 8.20* 566.90* 77.33 ns 6 µt 72 ns 38.12 ns 0.38* 4.05 ns 5.06 ns 9.10 ns 655.48* 11.85* es (5%) 3.04 2.07 0.65 0.23 0.88 0.86 11.26 5.74 sei control 72 41.13 0.41 4.26 6.28 10.54 759.17 12.80 2 µt 74 ns 40.97 ns 0.39 ns 4.52 ns 6.97 ns 10.88 ns 805.71 ns 11.64 ns 4 µt 75 ns 36.42* 0.58* 4.47 ns 7.76* 12.22* 916.80* 17.26* 6 µt 66* 34.05* 0.33 ns 4.86* 8.22* 13.07* 863.02* 7.80* es (5%) 2.00 1.86 0.32 0.49 0.99 1.08 8.27 1.97 ssi, seeds without imbibition, sei, seeds with imbibition. * significant differences p≤0.05. ns, not significant. 217isaac a., hernández a., domínguez p., and cruz o.: effect of pre-sowing electromagnetic treatment on seed germination and seedling growth in maize (zea mays l.) increased logarithmically with the field strength. in their studies, the seeds had imbibition in water before exposure to magnetic fields. others have suggested that magnetic treatment does not affect the percentage of emergence in corn seed, even though there is an increased rate of emergence of the seeds (carbonell et al., 2000; flórez et al., 2007; vashisth and nagarajan, 2008). in analyzing the results of the concentration of chlorophylls and carotenoids, significant differences were found for the concentration of chlorophyll a and b, with respect to the control, in the case of seeds without imbibition, the highest concentration occurred in the 4 μt treatment, followed by treatments 6 and 2 μt. in the case of seeds with imbibition, significant differences with respect to the control were found, with the best treatment being 6 μt, followed by 4 and 2μt (fig. 1). by analyzing the concentration of carotenoids, no significant differences were found with respect to the control in the seeds with imbibition, but for the other treatments there were, although in both cases the results were higher in the treated seeds (fig. 2). ursache et al. (2009) obtained an increase in the concentration of chlorophyll pigments in corn plants treated with figure 1. effect of electromagnetic field on the concentration of chlorophyll a and b, in seedlings grown from maize seeds with imbibition (ci) and without imbibition (si) (95% significance level). the bars on the columns indicate standard error. 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 control ci 2 t 4 t 6 t control 2 t 4 t 6 t c hl or op hy ll a an d b (m g g1 ) chlorophyll a chlorophyll b 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 control ci 2 t 4 t 6 t control 2 t 4 t 6 t c hl or op hy ll a an d b (m g g1 ) figure 2. effect of electromagnetic field on the concentration of carotenoids in seedlings grown from maize seeds with imbibition (ci) and without imbibition (si). the bars on the columns indicate standard error. 218 agron. colomb. 29(2) 2011 high-frequency electromagnetic waves without significant differences with respect to the control, which is consistent with the results obtained in this study. there have been numerous hypotheses to explain, from the physical standpoint, the cellular changes of biological organisms caused by exposure to magnetic fields, however, one should consider that the cyclotron resonance and paramagnetic resonance, which are the main effects of electromagnetic fields, are probably due to the alteration of the membrane associated with the transport of the calcium ion (galland and pazur, 2005). the search for other methods, cleaning techniques, and non-contaminates to help increase the survival rate of seedlings, seed quality and yield of crops, has established relationships with other sciences, as in the case of physics, within which electromagnetics has played an important role. this has become one of the current alternatives to stimulate plant growth and increase the physiological and sanitary quality associated with better agronomic performance. the data from this research shows that electromagnetic fields could become a useful tool for better plant growth in the early stages of development. conclusions • in the germination process of zea mays, the best results were obtained from electromagnetic induction at the 4 μt level at 3 min of exposure. • seeds with imbibition exposed to magnetic treatment, showed an improvement of 2-3% in the germination percentage and a 23-30% increase in root length and increases in vigor indexes i and ii of 20 and 34%, respectively. • in maize seeds that only received pre-germination magnetic treatment, there was an increase of fresh weight and dry weight of shoots of 39 and 43% respectively, as compared to the control. • an increase in the concentration of chlorophyll a, chlorophyll b and carotene in corn seedlings obtained from seeds treated electromagnetically was recorded. acknowledgements thanks to the support of the secretaría de relaciones exteriores de méxico; esime-zacatenco-instituto politécnico nacional, the department of physics, cinvestav (laboratory photothermal techniques) and the technical assistance of patricia rodriguez and esther ayala. cited literature abdul-baki, a.a. and j.d. anderson. 1973. vigour determination in soybean by multiple criteria. crop sci. 10, 31-34. aladjadjıyan, a. 2002. study of the influence of magnetic field on some biological characteristics of zea mays. j. cent. eur. agri. 3, 89-94. atak, c.̧ c. ölik, a. olgun, s. alikamanoğlu, and a. rzakoulieva. 2007. effect of magnetic field on peroxidase activities of soybean tissue culture. biotechnol. biotech. eq. 21, 166-171. bewley, j.d. and m. black. 1983. physiology and biochemistry of seeds in relations to germination. vol. 1. development, germination and growth. 2nd ed. springer-verlag, berlin. cakmak, t., r. dumlupinar, and s. erdal. 2010. acceleration of germination and early growth of wheat and bean seedlings grown under various magnetic field and osmotic conditions. bioelectromagnetics 31, 120-129. carbonell, m.v., e. martínez, and j.m. amaya. 2000. stimulation of germination in rice (oryza sativa l.) by a static magnetic field. electromagn. biol. med. 19(1), 121-128. danilov, v., t. bas, m. eltez, and a. rzakoulieva. 1994. artificial magnetic field effect on yield and quality of tomatoes. acta hort. 366, 279-285. dattilo a.m., l. bracchini, s.a. loiselle, e. ovidi, a. tiezzi, and c. rossi. 2005 morphological anomalies in pollen tubes of actinidia deliciosa (kiwi) exposed to 50 hz magnetic field. bioelectromagnetics 26, 153-156. de souza, a., d. garcí, l. sueiro, f. gilart, e. porras, and l. licea. 2006. pre-sowing magnetic treatments of tomato seeds increase the growth and yield of plants. bioelectromagnetics 27, 247-257. domínguez-pacheco, a., c. hernández-aguilar, a. cruz-orea, a. carballo-carballo, r. zepeda-bautista, and e. martínezortíz. 2010. semilla de maíz bajo la influencia de irradiación de campos electromagnéticos. rev. fitotec. mex. 33(2), 23-28. esitken, a. 2003. effect of magnetic fields on yield and growth in strawberry ‘camarosa’. j. hort. sci. biotechnol. 78(2), 145-147. fischer, g., m. tausz, m. köck, and d. grill. 2004. effects of weak 16 hz magnetic fields on growth parameters of young sunflower and wheat seedling. biolectromagnetics 25, 638-641. florez, m., m.v. carbonel, and e. martinez. 2007. exposure of maize seeds to stationary magnetic fields: effects on germination and early growth. environ. exp. bot. 59, 68-75. galland, p. and a. pazur. 2005. magnetoreception in plants. j. plant res. 118(6), 371-389. garcia f., d., l. sueiro p., and a. de souza t. 2002. efecto del tratamiento magnético de semillas de cebolla (allium cepa l.) sobre la germinación y el crecimiento de las plántulas. alimentaria 337, 181-186. gutiérrez-hernández, g., j. virgen-vargas, and j.l. arellanovázquez. 2007. germinación y crecimiento inicial de semillas de maíz con envejecimiento natural. agron. mesoam. 18(2), 163-170. hernández-aguilar, c., a. carballo-carballo, a. artola, and a. michtchenko. 2006. laser irradiation effects on maize seed field performance. seed sci. technol. 34, 193-197. 219isaac a., hernández a., domínguez p., and cruz o.: effect of pre-sowing electromagnetic treatment on seed germination and seedling growth in maize (zea mays l.) hernández a., c., a. domínguez-pacheco, a. carballo c., a. cruzorea, r. ivanov, j.l. lópez b., and j.p. valcarcel m. 2009. alternating magnetic field irradiation effects on three genotype maize seed field performance. acta agroph. 14 (1), 7-17. laynez-garsaball, j.a., j.r. méndez, and j. mayz-figueroa. 2007. efecto de la salinidad del suelo sobre la germinación de semillas de maíz de diferentes pesos en el oriente venezolano. temas agrarios 12, 62-73. lebedev, s.i., p.i. baranskii, l.g. litvınenko, and l.t. shiyan. 1975. physiobiochemical characteristics of plants after presowing treatment with a permanent magnetic field. sov. plant physiol. 22, 84-89. levin, m. and s.g. ernst. 1997. applied dc magnetic fields cause alterations in the time of cell divisions and developmental abnormalities in early seaurchin embryos. bioelectromagnetics 18, 255-263. martínez, e., m.v. carbonell, and m. florez. 2002. magnetic biostimulation of initial growth stages of wheat (triticum aestivum l.). electromagn. biol. med. 21(1), 43-53.  méndez-natera, j.r., j. merazo, and n. montabo. 2008. relación entre la tasa de imbibición y el porcentaje de germinación en semillas de maíz (zea mays l.), caraota (phaseolus vulgaris l.) y quinchoncho (cajanun cajan (l.) mill.). rev. udo agr. 8(1), 61-66. moon, j.d. and h.s. chung. 2000. acceleration of germination of tomato seed by applying ac electric and magnetic fields. j. electrostatics 48, 103-114. moreno, f., g.a. plaza, and s.v. magnitskiy. 2006. efecto de la testa sobre la germinación de semillas de caucho (hevea brasilensis muell.). agron. colomb. 24(2), 290-295. namba, k., a. sasao, and s. shibusama. 1995. effect of magnetic field on germination and plant growth. acta hort. 399, 143-145. nimmi, v. and g. madhu. 2009. effect of pre-sowing treatment with permanent magnetic field on germination and growth of chili (capsicum annun l.). int. agroph. 23, 195-198. oguntunde, a. and o. adebawo. 1989. water–uptake pattern turing traditional soaking of cereal grains. trop. sci. 29(3), 189-197. paiva, e.a.s., j.p. lemos-filho, and d.m.t. oliveira. 2006. imbibition of swietenia macrophylla  (meliaceae)  seeds: the role of stomata. ann. bot. 98(1), 213-217. penuelas, j., j. llusia, b. martínez, and j. fontcuberta. 2004. diamagnetic suceptibility and root growth response to magnetics fields in lens culinaris, glycine soja and triticum aestivum. electro magnetobiol. med. 23, 97-112. phirke, p.s., a.b. kubde, and s.p. umbarkar. 1996. the influence of magnetic field on plant growth. seed sci. technol. 24, 375-392. pietruszewski, s. 1993. effect of magnetic seed treatment on yield of wheat. seed sci. technol. 21, 621-626. pietruszewski, s. 1999. influence of pre-sowing magnetic biostimulation on germination and yield of wheat. int. agroph. 13, 241-244. pittman, u.j. 1977. effects of magnetic seed treatment on yields of barley, wheat and oats in southern alberta. can. j. plant sci. 57, 37-45. podleśny, j. 2001. efficacy of laser biostimulation of faba bean according to seed lot moisture (in polish). inźynieria rolnicza 13(33), 358-364. podleśny, j., s. pietruszewski, and a. podleśna. 2005. influence of magnetic stimulation of seeds on the formation of morphological features and yielding of the pea. int. agroph. 19, 61-68. rajendra, p.h., s. nayak, r.b. sashidhar, c. subramanyam, d. devendarnath, b. gunasekaran, r.s.s. aradhya, and a. bhaskaran. 2005. effects of power frequency electromagnetic fields on growth of germinating vicia faba l., the broad bean. electromagn. biol. med. 24, 39-54. reina, f.g., l.a. pascual, and i.a. fundora. 2001. influence of a stationary magnetic field on water relations in lettuce seeds. part 2: experimental results. bioelectromagnetics 22, 596-602. reiter, r. 1993. possible biological effects of electric and magnetic parameters in the environment. cell mol. life sci. 49, 769-774. rochalska, m. and a. orzeszko-ry wka. 2005. magnetic field treatment improves seed performance. seed sci. technol. 33, 669-674. smith, s.d., b.r. mcleod, and a.r. liboff. 1993. effects of cr-tuned 60 hz magnetic fields on sprouting and early growth of raphanus sativus. bioelectrochem. bioenerg. 32, 67-76. stange, b.c., r.e. rowland, b.i. rapley, and j.v. podd. 2002. elf magnetic fields increase aminoacid uptake into vicia faba l. roots and alter ion movement across the plasma membrane. bioelectromagnetics 23, 347-354. ursache, m., g. mindru, e. creangă, f.m. tufescu, and c. goiceanu. 2009. the effects of high frequency electromagnetic waves on the vegetal organisms. rom. j. phys. 54(1-2), 133-145. vashisth, a. and s. nagarajan. 2008. exposure of seeds to static magnetic field enhance germination and early growth characteristic in chickpea (cicer arietinum l.) bioelectromagnetics 29, 571-578. wintermans, j.f.g.m. and a. de mots. 1965. spectrophotometric of chlorophyll a and b and their pheophytins in ethanol. biochem. biophys. acta 109, 448-453. yano, a., y. ohashi, t. hirasaki, and k. fujiwara. 2004. effects of a 60 hz magnetic field on photosynthetic co2 uptake and early growth of radish seedlings. bioelectromagnetics 25, 572-581. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf resumenabstract occurrence of faustinus sp. (coleoptera: curculionidae) in tomato (solanum lycopersicum l.) plantations in the state of espirito santo, brazil, was confirmed through field observations carried out between april 2006 and march 2008. larvae of faustinus sp. bore the stems of tomato plants, whereas adults feed on the leaves. bored stems are then easily broken by the wind, by manual handling or by plant weight itself. crop rotation and removal of crop residues may help reduce pest population levels. se constató la aparición de faustinus sp. (coleoptera: curculionidae) atacando hojas y tallos de tomate (solanum lycopersicum l.) en el estado de espíritu santo, en el sureste del brasil, entre los meses de abril de 2006 y marzo de 2008. las larvas de faustinus sp. perforan los tallos de la planta, mientras que los adultos se alimentan del follaje. los tallos perforados se quiebran fácilmente con el viento, la manipulación, o el propio peso de la planta. la rotación de cultivos y eliminación de residuos de cosecha pueden ayudar a reducir el nivel poblacional de la plaga. key words: solanum lycopersicum, curculionidae, broca del tallo. palabras clave: solanum lycopersicum, curculionidae, stem borer. received for publication: 13 february, 2009. accepted for publication: 2 november, 2009. 1 department of biology, universidade federal de viçosa, viçosa, mg (brazil). 2 department of entomology, universidade federal de viçosa, viçosa, mg (brazil). 3 department of plant production, centro de ciências agrárias, universidade federal do espírito santo, alegre, es (brazil). 4 department of fitotechnics, universidade federal de viçosa, viçosa, mg (brazil). 5 corresponding author. gdalmeida.ufv@hotmail.com agronomía colombiana 27(3), 417-419, 2009 (paniagua et al., 2004). though not abundant in brazil, faustinus sp. (coleoptera: curculionidae), reduces crop yield by boring tomato stems, sometimes causing plant death. in addition, since larvae live inside the stems and adults hide in the leaves (gallo et al., 2002), they hinder control methods, which stresses the importance of developing management strategies to deal with this pest. frequent incidence of faustinus sp. damaging tomato plants was confirmed in an organic tomato plantation in the north of espirito santo, southeastern brazil (18°40’ s; 40°50’ w, altitude between 150 and 240 m). the adult is a 5-6 mm long beetle with distinct and quite narrow pronotum, elongated head and rostrum curved downwards. regarding color, head and pronotum are dark, while the legs are light. abdomen and rear parts of elytra show longitudinal furrows with short bristly hairs and irregular dark stains. the insect possesses nocturnal nota científica occurrence of faustinus sp. (coleoptera: curculionidae) in southeastern brazil tomato crops ocurrencia de faustinus sp. (coleoptera: curculionidae) en tomate en el sureste del brasil gustavo dias de almeida1, 5, gilberto santos andrade2, victor bernardo vicentini3, wagner faria barbosa4, fabio moreira sobreira1 and dirceu pratissoli3 introduction tomato (solanum lycopersicum l.) is one of the most important crops of brazil, which stands among the ten largest world producers (almeida et al., 2009). however, a number of insects can reduce crop yield (maluf et al., 2007), including coleoptera species such as agathomerus sellatus (chrysomelidae) (bavaresco and pilati, 2005), trichobaris championi (curculionidae) (paniagua et al., 2004), epicauta atomaria (meloidae) (netto and guilhem, 2000) faustinus cubae, f. apicalis and f. rhombifer (curculionidae). these species have been described in several solanaceae, mainly in argentina, colombia and venezuela (davis, 1996; ohashi and urdampilleta, 2003). knowledge on the occurrence of insects that are potentially harmful to tomato crops is important as they can become a significant problem in the future. such is the case of t. championi, which has turned into one of the most important pests of mexican tomato crops since the 1990s 418 agron. colomb. 27(3) 2009 habits and hides under the leaves during the day. using the rostrum, females make a hole in the plant stems and lay their eggs isolated or in groups. after some days, the larvae are born and start making galleries inside the stem, finally reaching the root of the plant. larvae are apode, curved, lacteous-white and have chitinized dark head. in the last instar, the larvae reach a 4 mm average length and turn into 5 mm long pupas in a pupal chamber constructed inside the galleries at the base of the stems. after 3 months in average, the insect completes its cycle (fig. 1). the bored stems are easily broken in the wind, by handling or because of plant weight. stem boring also causes remarkable withering during the warmest hours of the day. thus, even without breaking the stem, borers can cause plant death, thus reducing crop yield. infestation and damage caused by faustinus sp. can be reduced through crop rotation, making sure to avoid successive cultivation of solanaceae in the same areas. diversifying the production system and removing crop residues can also contribute to keep the insect’s population at non-harmful levels. figure 1. adult (a, b) and last larval instar of faustinus sp. (coleoptera: curculionidae) (c), galleries within the main stem of a tomato plant (d). a b c d 4192009 dias de almeida, andrade, vicentini, barbosa, sobreira and pratissoli: occurrence of faustinus sp. (coleoptera: curculionidae)... acknowledgements the authors want to thank “conselho nacional de desenvolvimento científico e tecnológico (cnpq), coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior (capes), and fundação de amparo à pesquisa do estado de minas gerais (fapemig)”. literature cited almeida, g.d., d. pratissoli, j.c. zanuncio, v.b. vicentini, a.m. holtz, and j.e. serrão. 2009. calcium silicate and organic mineral fertilizer increase the resistance of tomato plants to frankliniella schultzei. phytoparasitica 37, 225-230. davis, r. 1996. neotropical tineidae, vi: prosetomorpha falcata, a new genus and species of setomorphinae (lepidoptera: tineoidea) from colombia associated with curculionid galleries in stems of solanum. proc. entomol. soc. wash. 98(2), 173-187. gallo, d., o. nakano, s. silveira n., r.p.l. carvalho, g.c. baptista, e. berti f., j.r.p. parra, r.a. zucchi, s.b. alves, j.d. vendramim, l.c. marchini, j.r.s. lopes, and c. omoto. 2002. manual de entomologia agrícola. fealq, piracicaba, brazil. maluf, w.r., l.f. inoue, r.p.p. ferreira, l.a.a. gomes, e.m. castro, and m.g. cardoso. 2007. higher glandular trichome density in tomato leaflets and repellence to spider mites. pesq. agropec. bras. 42, 1227-1235. netto, s.m.r. and d.j. guilhem. 2000. epicauta atomaria (germ.) (coleoptera, meloidae), primeiro registro de ocorrência em pomares de maracujá (passiflora edulis var. flavicarpa, degener) na região oeste do estado de são paulo. arq. inst. biol. 67, 269-270. ohashi, d.v. and j.d. urdampilleta. 2003. harmful and beneficial insects interaction on tobacco culture from misiones, argentina. rev. invest. agropec. 32, 113-124. paniagua, r.a.h., h.b. martínez, h.b. mojica, j.l.c. sánchez, and o.d. gómez. 2004. distribución altitudinal de trichobaris championi barber (coleoptera: curculionidae) y observaciones de campo sobre su biología. agrociencia 38, 97-106. agronomía 22-1 final corregido.indd evaluación del crecimiento y determinación de índices de cosecha en frutos de cuatro materiales de ají (capsicum sp.) cultivados en la amazonía colombiana evaluating growth and determining harvesting index in four types of hot chilli pepper (capsicum sp.) grown in the colombian amazonian region mario a. méndez1; gustavo a. ligarreto2; maría soledad hernández3 y luz marina melgarejo4 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: marioalx@hotmail.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: galigarretom@unal.edu.co 3 investigadora, instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, bogotá. e-mail: shernandez@sinchi.org.com 4 profesora asociada, departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: lmmelgarejom@unal.edu.co fecha de recepción: 15 de abril de 2004. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2004. resumen: el género capsicum presenta una gran oferta de materiales vegetales, los cuales reúnen características de precocidad, productividad y demanda comercial que los convierte en un recurso genético promisorio para los sistemas productivos y hace viable su inclusión en agrocadenas de los mercados nacional e internacional. en este trabajo se evaluó el crecimiento y se determinaron los índices de cosecha de los frutos de cuatro accesiones de ají que hacen parte de una colección de 472 materiales pertenecientes al banco de germoplasma ex situ del instituto amazónico de investigaciones científicas –sinchi–, seleccionados por su grado de adaptabilidad y producción. el ensayo se inició con la identificación de frutos recién cuajados, cuyos ovarios no habían sobrepasado aún el ápice del cáliz, con pistilo de color blanco o con algo de necrosis; los frutos con estas características se marcaron con el fin de realizar dos cosechas por semana. desde el cuajamiento hasta la maduración, se evaluaron variables físicas, fisiológicas y químicas en los estados verde, madurez fisiológica y maduro. los frutos del material cs-032 (c. annuum l.) tomaron 46 días para alcanzar su estado de madurez mientras que los otros materiales lo alcanzaron a los 35 y 38 días. los frutos de la mayoría de los materiales evaluados presenta ron un comportamiento no climatérico, excepto los frutos del material cs-170 (c. baccatum l.), los cuales presumiblemente presentan un comportamiento climatérico. palabras clave: características físicas, madurez, accesión. abstract: the capsicum genus represents a potentially wide-ranging genetic supply of vegetal material, combining the characteristics of pungency, precocity, high-profitable and commercial demand, leading to its inclusion in national and international markets, making them promising products in production systems. this paper has evaluated growth and determined harvest indexes for four chilli pepper accessions forming part of instituto sinchi’s ex situ germplasm bank (472 items selected for their adaptability and productivity). the study began by identifying recently set fruit whose ovaries had still not passed the apex of the calyx, having a white pistil or some necrosis; fruit having such characteristics were marked for being harvested twice per week. fruit was evaluated according to physical characteristics (from coagulation to maturation); their physiological and chemical variables were evaluated during the next stages: unripe, physiologic maturity and maturity. fruit from accession cs-032 (c. annuum l.) needed 46 days to reach maturity respecting other accessions which reached it at the end of 35 and 38 days. most accessions’ fruit presented non-climatic behaviour, except fruit from accession cs170 (c. baccatum l.) which probably presented climatic behaviour. key words: physical characteristics, maturation, accession. agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 7-17 agronomía colombiana 8 vol. 22 · no. 1 introducción según quintero (2000), el género capsicum juega un importante papel en el sector hortícola del país; en las culturas indígenas se asume como una de las especies de cultivo transitorio esencial en los arreglos de policultivo. además de su uso medicinal, los frutos se utilizan –procesados o en fresco y bajo diferentes formas– para la preparación y aliño de los alimentos. la calidad de los frutos del ají y de sus subproductos depende del color, el aroma y la pungencia (kirschbaum et al., 2002a; y macrae et al., 1993); particularmente el color rojo del capsicum, originado por la presencia de pigmentos carotenoides (popovsky y paran, 2000; mínguez y pérez, 1998), lo hace importante en la industria de especias, siendo la especie c. annuum l. la de mayor distribución. las plantas de ají se adaptan bien en climas templados y cálidos, y resisten épocas de sequía y alta nubosidad; entre las condiciones óptimas para su cultivo se encuentra una temperatura de 18 a 24º c, una precipitación anual entre 600 y 1.250 mm y una humedad relativa entre 70 y 90%. en colombia los cultivos se encuentran desde el nivel del mar hasta 1.600 m.s.n.m. según villachica (1996), la amazonía presenta condiciones favorables para la producción continua de ají durante el año, lo que podría servir para abastecer el mercado de los países con inviernos prolongados. la eficiencia de las plantas cultivadas en cuanto al rendimiento y la producción puede medirse mediante el empleo de índices de crecimiento, los cuales, según archila et al. (1998), indican la eficacia de las plantas para aprovechar los factores ambientales del sitio donde crecen y la forma como las plantas distribuyen sus asimilados. el objetivo de este trabajo de investigación fue determinar el patrón de crecimiento de los frutos de cuatro (4) accesiones de ají amazónico mediante la descripción del comportamiento de variables físicas, químicas y fisiológicas con el fin de establecer el estado óptimo para la cosecha. a tal fin se realizó un análisis de crecimiento, método que describe apropiadamente las condiciones morfofisiológicas de la planta en diferentes intervalos de tiempo, y que refleja la dinámica de la producción fotosintética a través de la acumulación de materia seca. se utilizó la tasa relativa de crecimiento, parámetro que permite conocer los mecanismos a través de los cuales la materia orgánica que se produce es translocada a los diferentes órganos de la planta. materiales y métodos el trabajo se realizó en predios del instituto amazónico de investigaciones científicas –sinchi– ubicado en leticia, departamento del amazonas, a una altitud de 96 m.s.n.m., y una temperatura promedio anual de 29º c. en el ensayo se utilizaron como tratamientos cuatro materiales, sembrados cada uno en camas o parcelas de 5 m de largo por 1m de ancho; las plantas se establecieron en surcos dobles distanciados 0,6 m dejando 0,4 m entre plantas, para un total de 20 plantas por parcela. el experimento inició con la identificación de los frutos recién cuajados que se caracterizan por la abscisión de los pétalos, el estigma con necrosis y por el inicio de la expansión del ovario. se marcaron 300 frutos con estas características porcada material; el tamaño de muestra fue de 10 frutos, los cuales se recolectaron con una periodicidad de tres a cuatro días. inicialmente, a los frutos se les evaluaron las variables físicas: volumen, diámetro transversal, diámetro longitudinal, peso fresco y peso seco. la evaluación del carácter morfológico, la forma del fruto, se realizó con base en los descriptores propuestos por el ipgri (1995) para el género capsicum. para describir el color en los diferentes estados de desarrollo se utilizó la carta de colores hrs (the royal horticultural society colour chart). el material vegetal usado corresponde a las introducciones cs-003 (c. chinense jacq.), cs-032 (c. annuum l.), cs-049 (c. annuum l.) y cs-170 (c. baccatum l.), las cuales fueron colectadas en la región amazónica y fueron seleccionadas teniendo en cuenta características como la pungencia, la adaptación y la productividad. la tasa relativa de crecimiento (trc) se midió por la diferencia en el logaritmo natural de los pesos secos con respecto al tiempo en dos periodos continuos con intervalos de tres a cuatro días. para la medición de la intensidad respiratoria se utilizó el método de warburg con base en la metodología propuesta por chaparro y orozco (1995) con algunas modificaciones de gallo (1996) (tabla 1). las variables químicas se determinaron así: • el ph se analizó sobre una muestra de jugo de ají representativa (20 ml) obtenida mediante macerado y filtrado en un tamiz; se introdujo el poro del potenciómetro de manera que quedara totalmente sumergido. méndez et al.: evaluación del crecimiento... 92004 • la acidez total titulable (att) se determinó por el método de titulación potenciométrica y se expresó como porcentaje de ácido cítrico; esta determinación se realizó mediante un procedimiento de neutralización de la acidez libre total con una solución de na(oh) 0,1 n. • el porcentaje de acidez se expresó en gramos del ácido predominante por 100 g de fruto. • los sólidos solubles (ss) se obtuvieron macerando los frutos de ají hasta obtener gotas de jugo, se vertió una gota en el refractómetro y se ajustó hasta obtener los dos horizontes del espectro; posteriormente se tomó la lectura de porcentaje de grados (º) brix. los datos de las variables químicas y fisiológicas se obtuvieron a partir de tres estados de desarrollo del fruto para cada accesión (verde, madurez fisiológica y maduro). se realizó un análisis de componentes principales a las variables físicas con el fin de identificar las de mayor importancia y con mayor aporte para el análisis; también para describir las relaciones entre las variables evaluadas y establecer la magnitud de la variabilidad entre y dentro de las características medidas. finalmente se realizó un análisis de varianza y la respectiva prueba de turkey para identificar las diferencias entre colectas y entre estados de maduración. resultados y discusión variables físicas la velocidad de desarrollo del fruto, definida como el tiempo que se demora el fruto en crecer después de la antesis hasta su maduración (gómez, 2000), fue diferente para casi todos los materiales evaluados; los más precoces fueron la accesión cs-170 y la cs-003 con 35 días, seguidas de cs-049 y cs-032 con 38 y 46 días, respectivamente. este resultado es debido a que el crecimiento y el tamaño del fruto están determinados por el tamaño del ovario que, a su vez, está influido por factores genéticos y por las condiciones ambientales que ocurren durante la formación de la flor y el ovario (azcón-bieto y talón, 1993), como las fluctuaciones de temperatura diaria, el clima, la duración del día, la incidencia de luz solar, la carga, el estado de desarrollo del fruto, la edad de la planta, la disponibilidad de carbohidratos y la densidad (guzmán, 1988). la forma de los frutos de las colectas cs-003 y cs-032 es acampanulada. respecto del color, durante el estado inmaduro presentaron color verde (green group 137 a, hrs) y amarillo en el estado de completa madurez (yellow orange 14 a, hrs); alcanzaron un diámetro longitudinal de 2,21 cm, un diámetro transversal de 2,68 cm, y un peso tabla 1. variables físicas, fisiológicas y químicas que se evaluaron en cuatro accesiones de ají (capsicum spp.) y métodos de cuantificación usados. leticia (colombia, 2002 b). variable abreviatura material método / fórmula características físicas peso fresco (g) pf balanza analítica (0.001 g) diámetro longitudinal (cm) dl calibrador de vernier diámetro transversal (cm) dt calibrador de vernier volumen (ml) vol probeta método arquímedes peso seco (g) ps estufa a 90º c / 6 h porcentaje de humedad (%) %h (pf-ps)*100 / pf características fisiológicas tasa de crecimiento (diámetro, volumen, peso fresco) tc ln d 2 ln d 1 / t 2 t 1 tasa relativa de crecimiento trc ln ps 2 ln ps 1 / t 2 t 1 velocidad de crecimiento vc d 2 d 1 / t 2 t 1 velocidad relativa de crecimiento vrc ps 2 ps 1 / t 2 t 1 intensidad respiratoria (mg co 2 ·kg fruta·h-1) ir pipeta aforada, bureta, koh, ba (oh) 2 0.1n, ácido oxálico, fenolftaleína 0.1% en solución alcohólica respirómetro de warburg características químicas ph potenciómetro porcentaje de acidez (%) % acidez pipeta, bureta, potenciómetro, naoh titulación potenciométrica sólidos solubles (%) ss refractómetro atago relación de madurez rm ss / % acidez agronomía colombiana 10 vol. 22 · no. 1 promedio de 4,25 g, siendo estos frutos los de mayor peso en comparación con las otras introducciones. por su parte, los frutos de la introducción cs-032 presentaron dos colores durante sus primeros estados de desarrollo: verde (yellow green group 145, hrs) y morado (greyed purple n186 c, hrs); así mismo, cuando estuvieron completamente maduros presentaron dos tonalidades: morado (greyed purple group 183 a) y rojo. el ápice del fruto fue, por lo general, hundido y puntudo (ipgri, 1995); alcanzaron un peso fresco de 1,16 g, diámetro longitudinal de 1,53 cm y diámetro transversal de 1,52 cm. los frutos de las colectas cs-049 y cs-170 fueron de forma acampanulada y en bloque; el ápice de la cs-049 presentó una cavidad de aproximadamente 10 mm de longitud. los frutos de color verde en estado inmaduro (yellow-green group 144 a) y rojo en estado maduro (greyed-red group n30 b), con un peso promedio de 3,01 g, diámetro transversal de 1,5 cm y diámetro longitudinal de 4,34 cm. los frutos de la colecta cs-170 presentaron el ápice hundido, color rojo (orange-red n30 b) cuando maduros y verdes (yellow-green group 144 a) en sus primeros estados de desarrollo. en promedio alcanzaron un peso fresco de 1,61 g, diámetro longitudinal de 1,93 cm y transversal de 1,41 cm. la capa media o el mesocarpio de la pared del fruto es la responsable del color de los frutos verdes y maduros. las células del mesocarpio contienen plastidios, los cuales en los frutos inmaduros usualmente contienen clorofila (macrae et al., 1993). cuando el fruto alcanza el estado de madurez fisiológica o intermedio, la clorofila y la antocianina se degradan, debido al cambio de ph ocasionado por los ácidos orgánicos de la vacuola (gonzález et al., 2001), los sistemas oxidativos y las clorofilazas. los cloroplastos se transforman en cromoplastos que contienen los pigmentos carotenoides responsables de su color final. los diferentes colores del fruto maduro dependen de la calidad y cantidad de los pigmentos carotenoides presentes (macrae et al., 1993). el análisis de los componentes principales (tabla 2) mostró que las variables en orden de importancia fueron: el peso fresco del fruto con y sin pedúnculo, el volumen, el peso seco del fruto con y sin pedúnculo y el diámetro transversal, hacen parte del primer componente principal el cual explica el 71,2% de la variabilidad. al considerar los vectores característicos del componente principal se pudo establecer que el porcentaje de humedad fue el de mayor peso para el segundo componente, el cual explica el 10,7% de la variabilidad. el análisis de varianza (tabla 3) presentó diferencias altamente significativas para todas tabla 2. análisis de componentes principales para las variables físicas evaluadas en cuatro accesiones de ají (capsicum spp.). leticia (colombia, 2002 b). componente valor característico proporción acumulado 1 7.124 0.712 0.712 2 1.072 0.107 0.819 3 0.722 0.072 0.891 4 0.439 0.044 0.935 5 0.374 0.037 0.973 6 0.163 0.016 0.989 7 0.090 0.009 0.998 8 0.107 0.002 1.000 9 0.000 0.000 1.000 10 0.000 0.000 1.000 tabla 3. análisis de varianza para las variables físicas que hacen parte del primer y segundo componente principal. leticia (colombia, 2002 b). f v gl cm pfcp pfsp ps cp pssp vol dt %h accesión 3 31.199 ** 29.471 ** 0.222 ** 0.210 ** 79.24 ** 6.411 ** 181.895 ** estado 13 39.950 ** 37.951** 0.577 ** 0.522 ** 94.195 ** 13.112 ** 125.072 ** acc*estado 31 5.730 ** 5.413 ** 0.053 ** 0.052 ** 14.157 ** 1.291 ** 55.212 ** error 432 0.121 0.113 0.003 0.003 0.378 0.018 20.401 promedio 1.213 1.157 0.137 0.127 1.812 1.121 88.278 c.v. 28.70 29.103 38.514 40.91 33.961 11.928 5.116 ** significativo al 1%. fv: fuentes de variación gl: grados de libertad. cm: cuadrados medios. pfcp: peso fresco del fruto con pedúnculo. pfsp: peso fresco del fruto sin pedúnculo. pscp: peso seco del fruto con pedúnculo. pssp: peso seco del fruto sin pedúnculo. dt: diámetro transversal. vol: volumen. %h: porcentaje de humedad (%h). cv: coeficiente de variación (%). méndez et al.: evaluación del crecimiento... 112004 tabla 4. prueba de tukey para las variables físicas evaluadas en cuatro accesiones de ají (capsicum spp.). leticia (colombia, 2002 b). acc pfcp pfsp pscp pssp dt vol %h cs-003 1.8113 a 1.7464 a 0.18680 a 0.17793 a 1.3782 a 2.8400 a 89.245 a cs-032 0.8427 c 0.7904 c 0.09328 d 0.08443 d 1.2457 b 1.2064 c 89.143 a cs-049 1.5210 b 1.4471 b 0.16164 b 0.1486 b 0.9725 c 2.2038 b 87.964 ab cs-170 0.794 c 0.7171 c 0.11518 c 0.10878 c 0.8664 d 1.1264 c 86.555 b tratamientos con la misma letra son estadísticamente similares. acc:, accesión evaluada. pfcp: peso fresco del fruto con pedúnculo. pfsp: peso fresco del fruto sin pedúnculo. pscp: peso seco del fruto con pedúnculo. pssp: peso seco del fruto sin pedúnculo. dt:, diámetro transversal. vol: volumen. %h: porcentaje de humedad. las fuentes de variación y para las variables que hacen parte del primero y segundo componente principal. al realizar la prueba de tukey (tabla 4), se encontraron diferencias significativas entre los cuatro materiales evaluados para las variables peso seco total (pscp), peso seco del fruto sin pedúnculo (pssp) y diámetro transversal (dt), con los mayores promedios en la colecta cs-003, lo cual significa que en esta accesión ocurrió una alta acumulación de sintetizados de reserva (hernández et al., 2002) reflejado en su mayor tamaño. el peso fresco del fruto de los materiales evaluados presentó un comportamiento de tipo sigmoidal (figura 1), el cual se ha reportado también en otros frutos tropicales como annonaceae (annona sp.), mangos (mangifera indica), arazá (eugenia stipitata) (hernández et al., 2002) y copoazú (theobroma grandiflorum) (gonzález et al., 2001). se encuentra una primera fase de crecimiento que dura 15 días, caracterizada por un ligero aumento de tamafigura 1. comportamiento del peso fresco del fruto de cuatro introducciones de ají. ño derivado de la división celular. la segunda fase tiene una duración promedio de nueve días y en este período se presenta un rápido crecimiento del fruto provocado por un aumento del tamaño de las células, el tamaño de las vacuolas intracitoplasmáticas aumenta extraordinariamente y comienzan a acumularse almidón, ácidos orgánicos, azúcares y otros componentes, siendo esta fase la de mayor velocidad de crecimiento. la tercera fase es de crecimiento lento y duró siete días para las introducciones cs-003 y cs-170, 10 días para la introducción cs-049 y 18 días para la cs-032; en esta fase el incremento de peso fue pequeño aunque fueron evidentes los cambios característicos de la maduración, que incluyen una serie de eventos bioquímicos coordinados dirigidos a la degradación de polisacáridos de la pared celular y la lamela media (gómez, 2000; perdue et al., 1998). según kirschbaum et al. (2002b) los capsaicinoides se van acumulando a una tasa máxima cuando el fruto se aproxima al final de la fase de desarrollo; esta acumulación continúa incrementándose después de que la longitud del fruto alcanza un valor máximo (estrada et al., 2002). para la variable peso fresco de la introducción cs003, la tasa máxima de crecimiento (tc) y la velocidad máxima de crecimiento (vc) se presentaron en la segunda fase de crecimiento, a los 17 y 24 días respectivamente después del cuajado; similares resultados se presentaron para las variables peso seco, volumen y diámetro transversal (figura 2a). después del día 17, la tc para el peso fresco presentó un descenso. el máximo valor del peso fresco se presentó en la tercera fase de crecimiento a los 31 días después de cuajado. la tc de la introducción cs-032 (figura 2b) fue negativa con excepción de los rangos comprendidos entre los días 4 a 7, 28 a 32, 35 a 39, y 42 a 46, en donde agronomía colombiana 12 vol. 22 · no. 1 se presentó una mayor acumulación de asimilados; el mayor incremento en el porcentaje de peso fresco se presentó, al igual que para la introducción cs-049, en la primera semana de desarrollo; la vc máxima se presentó entre los días 11 y 14. la tc del peso fresco de la introducción cs-049 (figura 2c) fue negativa, con excepción de los rangos comprendidos entre los días 14 a 17, 21 a 24, y 35 a 38; el período de mayor vc se presentó entre los días 24 a 28. los frutos de la introducción cs-170 presentaron un aumento rápido de tamaño desde el día 14 hasta el día 24 (figura 1). las tc y vc máximas se presentaron entre los 14 y 17 días de desarrollo (figura 2d). según pineda (2000), el tamaño final del fruto está estrechamente correlacionado con el número de semillas y de lóculos; también se ve influido por la cantidad de asimilados provenientes de las hojas, la temperatura ambiental, la temperatura interna del fruto y la luminosidad. las diferencias en el peso de los frutos se atribuyen a la composición genética y al ambiente, pues el componente varietal tiene una gran influencia sobre la velocidad de crecimiento, el tamaño final y la forma del fruto (azcón-bieto y talón, 1993; arjona et al., 1992). en los datos de crecimiento, expresados en términos de peso seco, existe un periodo inicial de 10 días para la introducción cs-003 donde el crecimiento es lento, seguido de una fase central de rápido aumento de tamaño que dura 10 días y va del día 14 al 24, finalmente se presenta una reducción en la acumulación de materia seca o crecimiento lento. el máximo valor de la tasa relativa de crecimiento (trc) se presentó entre los 14 y 17 días después del cuajado; la máxima vrc del peso seco se presentó al igual que para las demás variables físicas a los 24 días después de cuajado, este aumento de la velocidad de crecimiento es según pantastico (1979) un indicador del inicio de la madurez del fruto. la tasa de acumulación de materia seca, o trc, para la introducción cs-032 presentó el mayor incremento en el día 7, lo que coincidió con el aumento de figura 2. tasa de crecimiento (tc) para las variables peso fresco (pf, g∙g-1∙d-1); diámetro transversal (dt, cm∙cm-1∙d-1) y volumen (vol, ml∙ml-1∙d-1); tasa relativa de crecimiento (trc) para la variable peso seco (ps, g∙g-1∙d-1); velocidad de crecimiento (vc) para las variables peso fresco (pf, g∙d-1), diámetro transversal (dt, cm∙d-1) y volumen (vol, ml∙d-1); velocidad relativa de crecimiento (vrc) para el peso seco (g∙d-1) de los frutos de las introducciones de ají cs-003 (a), cs-032 (b), cs-049 (c) y cs-170 (d). méndez et al.: evaluación del crecimiento... 132004 peso fresco; la máxima velocidad relativa de crecimiento (vrc) se presentó en el día 18. el descenso de la trc del día 7 al día 28 es ocasionado por las diferencias entre la tasa de división y el crecimiento celular (hernández et al., 2002), sin embargo, durante los primeros 17 días se presentó una mayor eficiencia en cuanto conversión a materia seca, en comparación con los días siguientes de desarrollo del fruto. caso contrario se evidenció para los frutos de la introducción cs-049, en los cuales el peso seco mostró una tasa de crecimiento negativa para el período inicial de crecimiento, la mayor vrc se presentó en el día 28, al igual que para la introducción cs-170, cuya trc fue ascendente a excepción de los rangos comprendidos entre 17 a 21 días y 28 a 31 días. la máxima trc se alcanzó en el día 17 para las introducciones cs-003 y cs-170 con valores cercanos a 0,5 g/g-día, siendo más precoces, productivas y eficientes en la conversión de materia seca. a diferencia de las demás introducciones, la cs-049 presentó una alta trc durante los primeros tres días de desarrollo, indicando que en ese momento la planta había acumulado 0,3 g por cada gramo de materia seca del fruto. el aumento del diámetro transversal de los frutos de las cuatro introducciones de ají presentó un comportamiento de tipo sigmoidal simple identificándose tres etapas de crecimiento: 1) división celular, 2) máximo crecimiento correspondiente a la expansión celular y 3) final de estabilización del crecimiento. la máxima tc del diámetro transversal se presentó en la segunda fase de crecimiento, entre 14 y 17 días para las introducciones cs-003 y cs-170, y en la primera fase de crecimiento, para las introducciones cs-032 y cs-049. la velocidad de crecimiento para la introducción cs-003 fue mayor entre 21 y 24 días. la tc para la introducción cs-032 fue generalmente decreciente a excepción del periodo entre los días 4 a 7, 25 a 28 días, 32 a 39 días, y 42 a 46 días; la vc fue mayor entre los días 7 y 11. el diámetro transversal de la introducción cs-049 presenta una mayor tc a los 3 días de desarrollo; la mayor vc se presentó a los 28 días. el máximo crecimiento de los frutos en diámetro transversal, ocurre en la segunda fase de crecimiento, como resultado de la elongación celular y de la acumulación de sintetizados de reserva, principalmente de sacarosa. el aumento final del diámetro transversal de los frutos de ají en la tercera fase de crecimiento puede estar asociado a un llenado final en el fruto como resultado del aumento de la síntesis de algunos compuestos de reserva (hernández et al., 2002). en esta etapa también se completa el proceso de maduración del fruto y el inicio de la senescencia. variables fisiológicas en la matriz de correlación (tabla 5) se observa que la concentración de sólidos solubles presenta una correlación positiva con las variables ph y acidez. la intensidad respiratoria está correlacionada positivamente con la concentración de sólidos solubles y el ph, porque la concentración de azúcares en la mayoría de los frutos está, por lo general, en exceso cuando se les considera como substrato respiratorio (azcón-bieto y talón, 1993). tabla 5. matriz de correlación para las variables químicas y fisiológicas. ph acidez ss rm ir ph 1.00 0.233 0.631** 0.076 0.551** acidez 1.00 0.525** -0.635** 0.254 ss 1.00 -0.305 0.687** rm 1.00 -0.047 ir 1.00 ** significativo al 1%. ss: sólidos solubles. rm: relación de madurez. ir: intensidad respiratoria. el ají y el pimentón se clasifican como frutos no climatéricos, que no continúan con su proceso de maduración después de su desprendimiento de la planta y porque suas patrones de respiración cambian lentamente después de cosechados (villavicencio et al., 2001). los frutos maduros de las introducciones cs-003, cs032 y cs-049 presentaron un comportamiento no climatérico, con una intensidad respiratoria de 4,51; 35,81 y 21,73 mg co 2 ∙kg-1∙h-1, respectivamente (figura 3). no obstante, los frutos de la introducción cs-170 presentaron un aumento de su intensidad respiratoria en estado maduro que alcanzó valores de 95 mg co 2 ∙kg-1∙h-1, mientras en el estado verde la intensidad respiratoria fue muy similar a la de las otras introducciones; sin embargo, ésta fue ascendiendo a medida que el fruto fue madurando, diferenciándose del patrón respiratorio de las demás introducciones. la afirmación de nuez et al. (1996) que los pimientos de fruto pequeño, más primitivos, son climatéricos mienagronomía colombiana 14 vol. 22 · no. 1 tras que los pimientos de carne gruesa no lo son, difiere de lo hallado en estas accesiones, puesto que la introducción cs-032, además de presentar el fruto de menor tamaño y tener características que la podrían identificar como la más silvestre, no presentó un comportamiento climatérico. en general, cada introducción presenta un patrón particular de producción de co 2 durante la maduración, particularmente en los estados intermedio y maduro, lo que concuerda con villavicencio et al. (2001). según azcón-bieto y talón (1993), los cambios en la respiración que tienen lugar en los frutos no climatéricos son menos drásticos y exhiben un decrecimiento lento desde la antesis, quizá con un ligero incremento al final de la maduración o en la posmaduración, como se evidencia en los frutos de las entradas cs-049 y cs-032. variables químicas el análisis de varianza (tabla 6) presentó diferencias altamente significativas entre las introducciones, el estado y la interacción introducción × estado para las variables ph, % acidez y sólidos solubles (ss). según la prueba de tukey (tabla 7), no se presentaron diferencias significativas para las variables químicas entre las introducciones cs-003 y cs-049. la introducción cs-170 presentó diferencias significativas con las demás introducciones para las variables ph, acidez y sólidos solubles. los frutos de los materiales evaluados tuvieron un ph ácido (entre 5,5 y 6,2) que presentó un comportamiento descendente hasta llegar al estado de madurez fisiológica. las introducciones cs-003 y cs-032 aumentaron su ph en estado maduro (figura 4a). se presentaron diferencias significativas entre el estado verde y los estados de madurez fisiológica y maduro, pero entre estos dos últimos estados no se presentaron diferencias significativas (tabla 8). estos cambios de ph son ocasionados por la salida de ácidos orgánicos de la vacuola, lo cual se relaciona con el cambio en la coloración del fruto (gonzález et al., 2001) y se presenta en el estado intermedio o de madurez fisiológica. según azcón-bieto y talón (1993), la acidez titulable (proporción de acidez no combinada con cationes) es un parámetro bastante objetivo de la percepción detectada por los consumidores. el porcentaje de acidez, tabla 6. análisis de varianza para las características químicas y fisiológicas. fv gl ph acidez † ss rm ir † acc 3 0.472** 0.502** 13.242** 1172.510 ** 3698.035 ** estado 2 0.073** 0.465 ** 5.702** 746.536* 108.556 acc* estado 6 0.037** 0.349** 2.120** 796.683 ** 848.339 error 24 0.003 0.037 0.092 144.47 518.486 promedio 5.847 0.346 6.317 31.938 38.891 c.v. 1.023 20.498 4.793 37.635 26.562 *significativo al 5%. ** significativo al 1%. cv: coeficiente de variación (%). rm: relación de madurez. ir: intensidad respiratoria. † variables transformadas con (arcoseno √x) / 100. tabla 7. prueba de tukey para las variables químicas y fisiológicas. acc ph acidez † ss rm ir † cs-003 5.668 c 0.207 bc 5.533 b 27.078 b 23.44 b cs-032 5.903 b 0.133 c 5.900 b 48.505 a 37.78 ab cs-049 5.669 c 0.378 b 5.711 b 29.564 b 26.48 b cs-170 6.148 a 0.665 a 8.122 a 22.605 b 67.85 a tratamientos con la misma letra son estadísticamente similares. ss: sólidos solubles. rm: relación de madurez. ir: intensidad respiratoria. † variables transformadas con (arcoseno √x) / 100. figura 3. intensidad respiratoria de los frutos de cuatro introducciones de ají. méndez et al.: evaluación del crecimiento... 152004 expresado como porcentaje de ácido cítrico presentó el mayor valor en el estado de madurez fisiológica (1,42%) para la accesión cs-170 (figura 4b); posteriormente se presentó un descenso rápido debido a que los ácidos orgánicos son respirados y se reducen sus contenidos (gallo, 1996). las diferencias altamente significativas que presentó el análisis de variancia entre introducciones y estados de desarrollo para los sólidos solubles (ss) se pueden explicar dado que el contenido de azúcares depende de la especie, el estado de nutrición, la cantidad de frutos y el estado de desarrollo (azcón-bieto y talón, 1993). la concentración de ss para la mayoría de los materiales presentó un comportamiento ascendente a medida que el fruto maduraba (figura 4c); en este estado los azúcares totales y reductores se encuentran tabla 8. prueba de tukey para las variables químicas y fisiológicas según el estado de desarrollo. estado ph acidez † ss rm ir † verde 5.933 a 0.158 b 5.658 c 39.654 a 37.215 a intermedio 5.781 b 0.551 a 6.258 b 23.890 b 37.094 a maduro 5.827 b 0.329 a 7.033 a 39.654 a 42.363 a tratamientos con la misma letra son estadísticamente similares. ss: sólidos solubles. rm: relación de madurez. ir: intensidad respiratoria. † variables transformadas con (arcoseno √x) / 100. figura 4. comportamiento de los frutos de cuatro introducciones de ají en tres estados de desarrollo para las variables (a) ph, (b) acidez, (c) concentración de sólidos solubles y (d) relación de madurez. agronomía colombiana 16 vol. 22 · no. 1 en su máximo nivel (osuna et al., 1998). la introducción cs-170 presentó una concentración de 9,83% siendo la más alta en comparación con las otras introducciones, lo cual tuvo lugar por cuanto presentó mayor translocación de productos fotosintéticos, principalmente sacarosa, desde las hojas hacia los frutos durante el período de cosecha y por una mayor acumulación de azúcares sencillos originados por hidrólisis a partir de polímeros de reserva de cadena larga. la acumulación de azúcares en frutos no climatéricos está asociada con el desarrollo de la calidad óptima de consumo, aunque el azúcar puede derivarse de la savia importada por el fruto antes que del rompimiento de las reservas de almidón (wills et al., 1998). en la variable relación de madurez, el análisis de varianza (tabla 6) presentó diferencias altamente significativas entre introducciones y para la interacción estados × introducción. así mismo, se presentaron diferencias significativas entre estados. la prueba de tukey (tabla 7) indicó que la introducción cs-032 presentó diferencias significativas con las otras introducciones y tuvo una relación de madurez en estado maduro de 64,94%, siendo a su vez la más alta entre todas las introducciones, lo que indicaría una mayor palatabilidad por parte de los consumidores, ya que la relación sólidos solubles (ss): acidez total titulable (att) refleja el balance dulce/ácido de los frutos y es usado como un criterio para evaluar la calidad de los frutos (gonzález et al., 2001). el aumento de la relación de madurez (rm) en el estado maduro para las introducciones cs-032 y cs-170 (figura 4d) es el resultado de un importante conjunto de procesos que dan el sabor característico del fruto maduro, la mayoría asociados con hidrólisis enzimáticas. así, se produce la degradación hidrolítica del almidón y las pectinas aumentando el sabor dulce (nuez et al., 1996) el cual es ocasionado por el aumento de sólidos solubles y azúcares, y por el descenso del contenido de ácidos durante la maduración. la introducción cs-049 presentó un comportamiento ascendente con la maduración del fruto principalmente para el porcentaje de acidez. conclusiones la velocidad de desarrollo de los frutos depende del genotipo y así, se logró identificar que los frutos de las introducciones cs-003 (c. chinense jacq.) y cs-170 (c. baccatum l.) fueron las de mayor velocidad de desarrollo, mientras que la accesión cs-032 (c. annuum l.) fue la de menor velocidad de desarrollo. el cambio de color es el índice de recolección mas apropiado para los frutos de ají de las introducciones evaluadas, aún en frutos que no presentan cambios de coloración observables a simple vista, como los de la introducción cs-032 (c. annuum l.), para los cuales mínimas modificaciones en la coloración del ápice del fruto constituyen un apropiado indicador para la recolección. aún cuando la mayoría de las introducciones presentan un comportamiento no climatérico, la introducción cs170 (c. baccatum l.) probablemente presenta un comportamiento climatérico debido a los datos de su intensidad respiratoria y de las demás variables químicas evaluadas;, sin embargo, se recomienda realizar evaluaciones con mayor periodicidad y mediciones de la concentración de etileno para confirmar lo expuesto. bibliografía archila, p.; u.contreras; h. pinzón; h. laverde y g. corchuelo. 1998. análisis de crecimiento de cuatro materiales de lechuga (lactuca sativa). agronomía colombiana 15 (1), 68-75. arjona, h.; m. montalvo y m. soto. 1992. evaluación del comportamiento agronómico de tres híbridos y dos cultivares de pepino cohombro (cucumis sativus l.) bajo condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. revista comalfi 19 (1), 11-14. azcón-bieto, j. y m. talón. 1993. fisiología y bioquímica vegetal. editorial mc graw-hill interamericana, madrid. 581 p. chaparro a. y m. orozco. 1995. la fisiología vegetal práctica. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. guía de laboratorio. 2 p. estrada, b.; m. bernal; j. diaz; f. pomar y f. merino. 2002. capsaicinoids in vegetative organs of capsicum annuum l. in relation to fruiting. journal of agricultural and food chemistry 50, 1188-1191. gallo, f. 1996. manual de fisiología, patología, post-cosecha y control de calidad de frutas y hortalizas. servicio nacional de aprendizaje –sena–, armenia. 250 p. gómez, d. 2000. estudio del crecimiento y desarrollo del fruto del tomate (lycopersicon esculentum mill) en función del climéndez et al.: evaluación del crecimiento... 172004 ma. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 70 p. gonzález, v.; m.s. hernández; a. herrera; j. barrera; o. martínez y d. pérez. 2001. desarrollo del fruto e índices de cosecha de la carambola (averrhoa carambola l.) producida en el piedemonte amazónico colombiano. agronomía colombiana 18(1-3), 53-62. guzmán, j. 1988. el cultivo del pimiento y el ají. espasande s.r.l. editores. primera edición. caracas. 180 p. hernández, m.; h. arjona; b. coba; g. fischer y o. martínez. 2002. crecimiento físico y anatómico del fruto de arazá (eugenia stipitata mc vaugh). agronomía colombiana 19(1-2), 13-21. ipgri. 1995. genetic resources of capsicum. ipgri secretariat rome, italy. en: www.ipgri.cgiar.org. kirschbaum-titze, p.; e. mueller-seitz y m. petz. 2002a. pungency in paprika (capsicum annuum): 1. decrease of capsaicinoid content following cellular disruption. journal of agricultural and food chemistry 50, 1260-1263. kirschbaum-titze, p.; e. mueller-seitz y m. petz. 2002b. pungency in paprika (capsicum annuum): 2. heterogeneity of capsaicinoid content in individual fruits from one plant. journal of agricultural and food chemistry 50, 1264-1266. macrae, r.; r. robinson y m. sadler. 1993. encyclopaedia of food science food technology and nutrition. academic press, nueva york. pp. 3496-3504. minguéz-mosquera, m. y a. pérez-gálvez. 1998. color quality in paprika oleoresins. journal of agricultural and food chemistry 46, 5124-5127. nuez, f.; r. gil y j. costa. 1996. el cultivo de pimiento, chiles y ajíes. ediciones mundi-prensa, madrid. 607 p. osuna-garcía, j.; m. wall y c. waddell. 1998. endogenous levels of tocopherols and ascorbic acid during fruit ripening of new mexican-type chile (capsicum annuum l.) cultivars. journal of agricultural and food chemistry 46, 5093-5096. pantastico, e. 1979. fisiología de la postrecolección, manejo y utilización de frutas y hortalizas tropicales y subtropicales. editorial continental, méxico. 663 p. perdue, d.; l. neven y s. drake. 1998. cell wall bgalactosidase in ripening ‘d’ anjou pears. journal of food quality 21, 341-353. pineda, h. 2000. evaluación del comportamiento agronómico de diez cultivares de tomate (lycopersicum esculentum mill) en las condiciones de roldanillo (valle del cauca). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 73 p. popovsky, s. e i. paran. 2000. molecular genetics of the y locus in pepper, its relation to capsanthin-capsorubin synthase and to fruit color. theoretical and applied genetics 101 (1-2), 86-89. quintero, l. 2000. evaluación de la diversidad genética del género capsicum sp., presente en los departamentos de vaupés, guainía y putumayo por medio de isoenzimas. trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 59 p. royal horticultural society (hrs) chart of colours. londres. villachica h. 1996. frutales y hortalizas promisorias de la amazonía. tratado de cooperación amazónica. lima. villavicencio l.e.; s.m. blankenship; d.c. sanders y w.h. swallow. 2001. ethylene and carbon dioxide concentrations in attached fruits of pepper cultivars during ripening. scientia horticulturae 91, 17-24. wills r.; b. mc glasson; d. graham y d. jo. 1998. postharvest. an introduction to the physiology & handling of fruit, vegetable and ornamentals. 4th edition. cab international. 262 p. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 96 fisiología de semillas recalcitrantes de árboles tropicales physiology of recalcitrant seeds of tropical trees stanislav v. magnitskiy 1 y guido a. plaza 2 fecha de recepción: 5 de diciembre de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 1 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: svmagnitskiy@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gaplazat@unal.edu.co resumen: las semillas recalcitrantes se caracterizan por su sensibilidad a la deshidratación y una rápida pérdida de viabilidad posterior a la diseminación, lo que implica limitaciones graves para el almacenamiento de la semilla con fines de propagación de árboles tropicales. la presente revisión resume los datos teóricos y prácticos existentes con respecto a la fisiología de la tolerancia a la deshidratación, la viabilidad y el almacenamiento de semillas recalcitrantes de especies forestales tropicales. palabras clave: almacenamiento de semillas, viabilidad de semillas, deshidratación de semillas. abstract: recalcitrant seeds are characterized by low desiccation tolerance and rapid reduction in viability after shedding. this implicates a serious limitation for storage of recalcitrant seeds of tropical forest species and propagation of tropical trees. the present review summarizes current theoretical and practical data in physiology of desiccation tolerance, viability, and storage of recalcitrant seeds of tropical forest. key words: seed storage, seed viability, dehydration of seeds. introducción todas las semillas difieren en su tolerancia a la desecación que sigue tras su diseminación. según este parámetro, las semillas se pueden clasificar en ortodoxas, recalcitrantes e intermedias. las semillas ortodoxas toleran una deshidratación hasta de 5% en el contenido de humedad; por su parte, las semillas que toleran la deshidratación entre 10% y 12,5% de contenido de humedad se consideran intermedias y las que toleran la deshidratación entre 15% y 50% de humedad se denominan recalcitrantes (farrant et al., 1993; gentil, 2001). la principal característica fisiológica de las semillas ortodoxas es su gran tolerancia a la deshidratación. su fase final de maduración está acompañada por deshidratación celular, la cual inicia con la pérdida de agua del suministro vascular de la planta madre a la semilla, como resultado de la separación de funículos entre 40 y 50 días después de la polinización (bewley y black, 1994). en este período las semillas adquieren la tolerancia para ceder a la deshidratación, característica que mejora su viabilidad y el potencial de almacenamiento (nkang, 2002; hoekstra et al., 1994). las semillas recalcitrantes no experimentan deshidratación en la planta madre y, sin detener su desarrollo, pasan directamente a la germinación (farrant et al., 1993), aun cuando ocurren algunos casos de latencia (berjak y pammenter, 2004). al contrario de las semillas ortodoxas, las semillas recalcitrantes se diseminan en una condición húmeda y metabólicamente activa (leprince et al., 1993; kainer et al., 1999), perdiendo rápidamente su capacidad de germinación al quedar expuestas a condiciones de baja humedad (kermode y finch-savage, 2002). el nivel de humedad al momento de la diseminación en semillas recalcitrantes de los árboles tropicales varía entre 23% en cocura (pourouma cecropiifolia mart.) (sánchez et al., 2005) y 25% en la nuez del brasil (bertholletia excelsa humb. bonpl.) (kainer et agronomía colombiana 25(1), 96-103, 2007 magnitskiy y plaza: fisiología de semillas recalcitrantes... 97 2007 al., 1999), hasta 46-51% en palma euterpe espiritosantensis fernand. (martins et al., 1999) y 47-53% en cagaita (eugenia dysenterica d.c.) (andrade et al., 2003). adicionalmente, muchas semillas recalcitrantes de origen tropical son sensibles al frío y no pueden ser almacenadas a temperaturas inferiores a 15°c. la sensibilidad a la deshidratación y a temperaturas bajas prolongadas implica limitaciones graves para el almacenamiento comercial a largo plazo de las semilla recalcitrantes (floriano, 2004). el tiempo de almacenamiento es corto, si bien presenta variación en periodos de días (farnsworth, 2000) o meses (gomes et al., 2006) (tabla 1). algunas especies, como la palma datilera silvestre phoenix reclinata (berjack y pammenter, 2004) o especies arbóreas del género citrus (villegas-monter y andraderodríguez, 2005) producen semillas con características intermedias entre ortodoxas y recalcitrantes (leprince et al., 1993). la habilidad para germinar de estas semillas depende del grado de tolerancia a la pérdida de agua, al tiempo y las condiciones de almacenamiento (berjak y pammenter, 2004). por ejemplo, las semillas de ginkgo (ginkgo biloba l.) pierden su viabilidad en aproximadamente seis meses cuando se mantienen a 25° c (tomassi et al., 2006) quedando viables por un tiempo mucho más prolongado en comparación con la mayoría de especies recalcitrantes. sin embargo, las semillas de ginkgo no son sensibles al frio (tomassi et al., 2006) y no presentan alta tolerancia a la deshidratación, como se espera de las especies ortodoxas; de acuerdo con algunos autores las semillas ginkgo constituyen una clase intermedia de semillas (liang y sun, 2002). en especies no forestales, un cultivo indicativo con semillas que pueden presentar conducta de almacenamiento intermedio es coffea sp. (dussert et al., 1998; eira et al., 2006). el contenido de humedad mínimo que toleran las semillas de c. arabica, c. canephora y c. liberica sin reducir su viabilidad, es de aproximadamente 9, 11, y 24% respectivamente (gentil, 2001; eira et al., 2006) con reducción en la viabilidad a bajas temperaturas (gentil, 2001) a diferencia de las semillas de c. costatifructa, c. racemosa y c. sessiliflora las cuales mostraron un nivel crítico de humedad de semilla de 19, 30 y 30%, respectivamente (dussert et al., 1998). en general, la variación en la tolerancia a la deshidratación de semillas puede ser atribuida a características intrínsecas de la planta y condiciones ambientales (bajo condiciones de estrés la planta madre puede producir semillas con un menor grado de recalcitrancia); por consiguiente, las necesidades en investigación se deben ubicar en estas dos líneas. muchas preguntas quedan aún con respecto a la longevidad de semillas recalcitrantes de especies forestales y los procesos que ocurren durante la pérdida su viabilidad. las condiciones óptimas para el almacenamiento de las semillas a largo plazo son poco conocidas (fonseca y freire, 2003) teniendo tabla 1. viabilidad de semillas recalcitrantes de algunas especies de árboles tropicales a condiciones y tiempo de almacenamiento. especie condiciones (tº, hr y otros) tiempo (meses) viabilidad % referencias nuez de brasil (bertholletia excelsa humb. bonpl.) 22-26 0c arena húmeda 5,5 kainer et al., 1999 modificado caoba (swietenia macrophylla king.) 3-5 0c 12-14% hr contenedores de metal 7 gómez et al., 2006 modificado araucaria (araucaria angustifolia bertol.) 4-6 0c 38-42% hr empaque plástico 9 chaves et al., 1999 modificado fruta dorada (virola surinamensis (rol.) warb.) 25 0c vermiculita húmeda 1,5 piña-rodrigues y figliolia, 2006 modificado sandalwood (osyris lanceolata hochst. steud.) 3-5 0c 20% hr 9 60 mwang’ingo et al., 2004 palma (euterpe espiritosantensis fernand.) 10 0c 20-25% hr empaque plástico 1 martins et al., 1999 modificado roble (quercus rugosa née) 5-7 0c agrolita húmeda empaque plástico sellado 11 34 zavala-chávez, 2004 maitén (maytenus boaria molina) 3-5 0c arena húmeda empaque plástico 1,5 cabello y camelio, 1996 modificado agron. colomb. 25(1), 2007 98 en cuenta que hay una alta variedad en las respuestas fisiológicas en semillas recalcitrantes una vez cosechadas. este conocimiento se requiere para la propagación sexual de especies forestales tropicales con fines como el abastecimiento de viveros, conservación de germoplasma de especies en peligro de extinción o la reforestación de comunidades perturbadas. la presente revisión resume los datos teóricos y prácticos existentes sobre la tolerancia a la deshidratación y viabilidad de semillas recalcitrantes de especies forestales tropicales. ecofisiología de semillas recalcitrantes en especies forestales tropicales la recalcitrancia de las semillas es frecuente tanto en angiospermas como en gimnospermas. los árboles que producen semillas recalcitrantes se restringen típicamente a ambientes tropicales acuáticos y semiacuáticos (tweddle et al., 2003; mata y moreno-casasola, 2005) donde el establecimiento de las plántulas puede ser continuo a través del año (kainer et al., 1999), condiciones que favorecen menores requerimientos en latencia si se comparan con las semillas ortodoxas (baskin y baskin, 2000; tweddle et al., 2003; mata y morenocasasola, 2005). estas condiciones dan al ecosistema tropical una dinámica muy específica de regeneración. por ejemplo, las nueces de la palma geonoma brevispatha barb-rodr. no germinan en condiciones de anoxia, permaneciendo viables sumergidas en agua por lo menos por dos meses después de la diseminación (gomes et al., 2006), germinando posteriormente como respuesta al incremento en la concentración de oxígeno al disminuir el nivel de agua (gomes et al., 2006). esta estrategia se presenta en otras especies tales como jagua (genipa americana l.) cuyas semillas se mantuvieron viables durante cuatro meses sumergidas en agua (scarano et al., 1992) y rayo (parkia pendula (willd.) walp.) cuyas semillas permanecieron viables en condiciones anóxicas por mas de siete meses (souza et al., 2004). el efecto de la flotación induce el estado de latencia en semillas de andiroba (carapa guianensis aubl.), árbol del amazonas brasileño que produce plántulas en ambas circunstancias, secano (libre de inundación) y bosques propensos a la inundación (scarano et al., 2003). de todas formas la dinámica de la pérdida de la viabilidad de las semillas, así como la interacción de los factores externos e internos de la semilla que regulan su longevidad en el piso del bosque, son desconocidas para muchas especies forestales. una característica de las semillas recalcitrantes de árboles tropicales es su tamaño relativamente grande (mata y moreno-casasola, 2005), logrando exceder en algunos casos los cuatro centimetros de largo (farnsworth, 2000). cerca del 75% de estas especies poseen embriones que ocupan más de la mitad del volumen de la semilla y poco o inexistente endospermo (farnsworth, 2000), característica que permite su germinación en áreas sombreadas y en ambientes de sucesión maduros (foster, 1986). el gran tamaño y la recalcitrancia puede ser ventajosa para reducir el período de exposición a los depredadores y una baja inversión en medios físicos de defensa permitiendo a las semillas recalcitrantes, mayor velocidad de germinación y ser un recurso más eficiente en la propagación de plantas (daws et al., 2005). de otro lado, aquellas semillas recalcitrantes de gran tamaño y grosor de la testa pueden relacionarse con alta sensibilidad a la deshidratación pudiendo usarse estas características como parámetros para predecir la respuesta a la misma y a las condiciones de almacenamiento (daws et al., 2006). por su parte vertucci y farrant (1995) comentan lo inadecuado de usar en semillas recalcitrantes la masa seca máxima y el contenido relativo de humedad como parámetros de madurez fisiológica. las semillas recalcitrantes de algunas especies, por ejemplo guilfoylia monostylis (benth.) f. muell., acumulan materia seca de manera continua hasta el momento del desprendimiento de la planta (nkang, 2002). adicionalmente, los embriones de las semillas recalcitrantes pueden ser inmaduros a altos niveles en el contenido de humedad (55-80%) (farrant et al., 1993) presentándose casos de estado latente, los cuales sen atribuyen a inmadurez del embrión, como sucede por ejemplo en el anón de agua (annona glabra l.) (mata y moreno-casasola, 2005) y la fruta dorada (virola surinamensis (rol.) warb.) (piña-rodrigues y figliolia, 2005). mecanismos bioquímicos y fisiológicos implicados en la sensibilidad a la deshidratación y viabilidad en semillas recalcitrantes azúcares y otras soluciones compatibles. la habilidad de las semillas para sobrevivir a la deshidratación depende de una serie de mecanismos de adaptación que previenen el deterioro celular durante la pérdida de agua. en semillas ortodoxas, la maduración y la adquisición de tolerancia a la deshidratación pueden estar relacionadas con la acumulación celular de sacáridos y otras soluciones compatibles (blackman et al., 1992), aunque algunos investigadores no informan correlación (hoekstra et al., 1994). disacáridos (trehalosa y sacarosa) y oligosacáridos (rafinosa) han sido implimagnitskiy y plaza: fisiología de semillas recalcitrantes... 99 2007 cados en la estabilización de membranas (buitink et al., 2000) y formación de vidrio (vitrificación) en las células de las semillas durante el secado (blackman et al., 1992; sun et al., 1994). altas concentraciones de oligosacáridos y la formación de la fase vítrea viscosa demora la cristalización de solutos, inhibe la movilidad molecular y restringe las reacciones bioquímicas (koster, 1991) previniendo así el deterioro de estructuras macromoleculares durante la deshidratación. según crowe et al. (1998), los azúcares también pueden contribuir a estabilizar las estructuras de las proteínas al formarse enlaces de hidrógeno entre grupos de hidroxilo de carbohidratos y residuos polares en proteínas de membrana. por su parte, en semillas recalcitrantes se ha documentado dependencia de la tolerancia a la deshidratación bajo concentraciones de azúcares solubles (leprince et al., 1993). la sensibilidad a la deshidratación puede ser explicada por el déficit de ciertos oligosacáridos (blackman et al., 1992) o su proporción en los tejidos de la semilla, especialmente en el eje embrionario (kermode y finch-savage, 2002). sin embargo, las medidas directas no muestran que el déficit de oligosacáridos ocurra en todas las semillas recalcitrantes (farnsworth, 2000). los niveles de rafinosa en el eje embrionario de semillas recalcitrantes de las diferentes especies pueden ser similares o exceder (farrant et al., 1993) los de semillas ortodoxas. la evidencia del reemplazo de agua entre membranas y vitrificación se ha demostrado también en semillas recalcitrantes (vertucci y farrant, 1995). adicionalmente, la sensibilidad a la deshidratación no puede ser causada necesariamente por ausencia a bajas concentraciones de estos azúcares (hoekstra et al., 1994), así como la vitrificación por sí sola es incapaz de proteger las semillas contra la deshidratación (sun et al., 1994; sun, 1999). al mismo tiempo, el metabolismo de carbohidratos en semillas de especies tropicales forestales ha sido poco estudiado. nkang (2002) sugiere la existencia de azúcares desconocidos en las semillas de árboles tropicales, los cuales pueden ayudar a explicar los mecanismos de recalcitrancia en estas especies. trabajos recientes sugieren la intervención, además de azúcares, de otras moléculas las cuales juegan un papel importante en la formación intracelular del vidrio, entre las que se encuentran varias proteínas (buitink et al., 2000) como las dehidrinas (kermode y finch-savage, 2002). la presencia de proteínas oleosinas, que estabilizan los cuerpos grasos en semillas, pueden aumentar la recalcitrancia de semillas que tienen bajo (guilloteau et al., 2003) o ningún nivel de oleosinas (leprince et al., 1998). por ejemplo, la fusión de cuerpos grasos sumada a una pérdida en la integridad celular durante la imbibición de semillas de cacao (theobroma cacao l.) fue causada por la ausencia de oleosinas (leprince et al., 1998) que posiblemente contribuyó en las propiedades recalcitrantes de las semillas. del mismo modo puede ser que los niveles excepcionalmente altos de proteinasa aspártica en semillas de cacao y caucho (hevea brasiliensis muell. arg.) (voigt et al., 1997) causen la degradación masiva de proteínas en la semilla después de su diseminación y aumenten el nivel de recalcitrancia de éstas. una de las explicaciones del daño celular durante la deshidratación de las semillas recalcitrantes puede ser el alto porcentaje de saturación de los ácidos grasos de los fosfolípidos de las membranas (32-36%), un porcentaje considerablemente alto si es comparado con el de semillas ortodoxas (16-27%) (blanche et al., 1991). aunque las membranas de muchas semillas recalcitrantes se caracterizan por contenidos significativos del insaturado ácido linolénico en fosfolípidos (liu et al., 2006), también se conoce que el alto grado de la saturación de los ácidos grasos facilita la pérdida de estabilidad de la membrana durante de la deshidratación (nkang et al., 2003). así, altos contenidos de ácidos grasos saturados agilizan el proceso de deterioro de las semillas recalcitrantes durante su almacenamiento en roble americano (quercus rubra l.) (sun et al., 1999) y caoba (swietenia macrophylla king.) (gómez et al., 2006). el estrés oxidativo. es uno de los factores importantes en la pérdida de viabilidad de las semillas durante la maduración y el almacenamiento (kermode y finch-savage, 2002; pukacka y ratajczak, 2005; dussert et al., 2006). los sistemas antioxidantes de la ruta del acido ascórbicoglutatión tienen un papel importante en la disminución del daño celular durante el desarrollo y germinación de las semillas ortodoxas (vertucci y farrant, 1995; tomassi et al., 2006) eliminando los radicales libres de oxigeno (rlo) generados en estas condiciones. según tommasi et al. (1999), al comparar semillas ortodoxas con semillas recalcitrantes, éstas se caracterizan por un mayor contenido de ácido ascórbico y mayor actividad de las enzimas de la ruta de acido ascórbicoglutatión, e incluso de la peroxidasa del ácido ascórbico y la reductasa del dehidroascorbato. directamente después de la diseminación de las semillas recalcitrantes, la producción de rlo es controlada por el metabolismo de la semilla (berjak y pammenter, 2004), pero la deshidratación de éstas causa la rápida disminución de la agron. colomb. 25(1), 2007 100 eficiencia de los sistemas antioxidantes al compararlas con semillas ortodoxas (chaitanya et al., 2000). la disminución en las actividades de las enzimas antioxidantes está directamente asociada con la pérdida de viabilidad en semillas de carvallo (quercus robur l.) (hendry et al., 1992) y otras árboles (tommasi et al., 1999) donde el nivel del ácido ascórbico por si solo es incapaz de prevenir o retrasar el daño oxidativo inducido por la deshidratación. esto tiene como resultado la peroxidación de lípidos de la membrana, seguido por la desintegración y muerte celular (hendry et al., 1992; leprince et al., 1999) como fue observado en semillas recalcitrantes de té (camellia sinensis l.kuntze), cacao (theobroma cacao l.), jaka (artocarpus heterophyllus lam.) (pence, 1991; sun, 1999) y arce del azúcar (acer saccharinum l.) (pukacka y ratajczak, 2005). el eje embrionario de las semillas de arce del azúcar (acer saccharinum l.) está protegido por antioxidantes del sistema del ácido ascórbico-glutatión; no obstante, una deshidratación del eje embrionario por debajo del 43% de humedad debilita el equilibrio metabólico generando una sobreproducción incontrolable de rlo en los cotiledones (pukacka y ratajczak, 2005). observaciones similares se reportan para semillas recalcitrantes de robles, cuando la deshidratación tuvo como resultado generación de las ros y peroxidación de lípidos, precedido por oscurecimiento de los tejidos de la semilla (sun, 1999), aumento en los lixiviados celulares y caída de la viabilidad (finch-savage et al., 1996). la alta actividad de antioxidantes se ha documentado también en semillas intermedias de ginkgo (ginkgo biloba l.) las cuales, a diferencia de las semillas ortodoxas, contienen gran cantidad de ácido ascórbico (tommasi et al., 1999). los embriones de ginkgo están más equipados con sistemas antioxidantes que endospermo, pero éstos no son capaces de contrarrestar el daño oxidativo que ocurre durante el almacenamiento (tomassi et al., 2006). ácido abscísico. durante el desarrollo de semillas el ácido abscísico (aba) influye en la síntesis de varias clases de proteínas implicadas en la adquisición del estado latente y la tolerancia a la deshidratación (bewley y black, 1994; berjak y pammenter, 2004). así, las semillas con contenidos bajos de aba desarrollarán testas delgadas (bewley and black, 1994) que hacen las semillas más susceptibles a la deshidratación. el ejemplo más típico de la regulación de genes modulados por aba son los genes lea, los cuales se expresan en algunas plantas como respuesta a diferentes tipos de estrés ambientales (farnsworth, 2000). las proteínas lea así como las dehidrinas confieren resistencia a la deshidratación en semillas ortodoxas al reducir la desnaturalización de proteínas de membrana, lo que permite preservar la configuración fija de membrana durante la pérdida de agua (leprince et al., 1993). diferentes investigadores sugieren que el aba es necesario para la adquisición de la tolerancia a la deshidratación, pero éste por si solo no es suficiente para conferir dicha tolerancia en semillas recalcitrantes (finch-savage et al., 1996; kermode y finch-savage, 2002). por ejemplo, las dehidrinas están ausentes en algunas semillas recalcitrantes y algunas semillas vivíparas (germinación precoz) (farnsworth, 2000). su presencia en especies recalcitrantes, incluso en semillas del género quercus, sugiere que las dehidrinas no son el único factor para lograr la tolerancia a la deshidratación en este tipo de semillas (farnsworth, 2000). en general, la recalcitrancia puede ser en parte atribuida a bajos niveles o a falta de aba en las semillas (finch-savage et al., 1996) las cuales muestran baja sensibilidad a los efectos inhibitorios de aba en la germinación (gonzález y fischer, 1997). asimismo, vertucci y farrant (1995), trabajando con mutantes insensibles al aba, muestran la intolerancia las semillas a la deshidratación. desde el punto de vista ecológico, un aumento en la tolerancia a la deshidratación y el consecuente estado latente de la semilla puede ocurrir por el cambio de un ambiente semi-acuático a ambientes más secos (farnsworth, 2000). a bajos niveles de estrés (ambiente semi-acuático), se espera menos aba producido en tejido vegetativo y acumulado en semillas (bewley and black, 1994). un aumento en la producción de aba en la planta como respuesta al cambio de ambiente (en ambientes más áridos) aumenta la habilidad de sobrevivir (leprince et al., 1993) reduciendo el nivel de recalcitrancia de las semillas en los ambientes secos. algunos mangles presentan niveles de aba de intermedios a altos en tejidos vegetativos o tejidos maternos de la fruta, pero muy bajos niveles de aba en el embrión de la semilla (farnsworth, 2000) lo que afecta la regulación de la acumulación de aba en diferentes partes de la planta y a la adquisición de la recalcitrancia en semillas. las cubiertas de la semilla. las cubiertas de la semilla (testa) y el fruto (pericarpio) son importantes en la prevención de la deshidratación después de la dispersión de las semillas, funcionando como barreras mecánicas que evitan la deshidratación en (chacón y bustamante, 2001; moreno et al., 2006). testas duras se presentan en más del 40% de las especies que producen magnitskiy y plaza: fisiología de semillas recalcitrantes... 101 2007 semillas recalcitrantes, mientras los tejidos carnosos que rodean la semilla son a veces suaves y tienen alto contenido de agua (farnsworth, 2000). la tasa de pérdida de agua se relaciona con el grosor de las cubiertas de la semilla (chacón y bustamante, 2001) de modo que semillas recalcitrantes con cubiertas rotas se desecan más rápidamente y en un porcentaje más alto (mwang’ingo et al., 2004). por otra parte, la testa gruesa de las semillas de cryptocarya floribunda nees. (thapliyal et al., 2004) o del árbol de sándalo (osyris lanceolata hochst. steud.) (mwang’ingo et al., 2004) restringen la imbibición e intercambio gaseoso en sus semillas, imponiendo así el estado de latencia física. este tipo de latencia se demostró de igual forma para las semillas de caucho (hevea brasiliensis muell. arg.) (moreno et al., 2006), nuez de brasil (bertholletia excelsa humb. bonpl.) (kainer et al., 1999) y las semillas de maitén (maytenus boaria (molina) (cabello y camelio, 1996). semillas recalcitrantes rodeadas por pericarpio y testa delgadas, como el arce del azúcar (acer saccharinum l.), se desecan en un tiempo relativamente corto cuando son colocadas en condiciones de baja humedad (pukacka y ratajczak, 2005). los cambios en la composición bioquímica de las cubiertas de semillas, por ejemplo los producidos por la oxidación de compuestos fenólicos, pueden contribuir aún más a su impermeabilidad (bewley y black, 1994). por lo tanto, la impermeabilidad de las cubiertas de la semilla contra el agua y los gases gobierna el equilibrio entre los niveles de latencia física y la viabilidad de las semillas recalcitrantes: embriones encapsulados en cubiertas gruesas de baja impermeabilidad tienen un grado más alto de latencia pero, por otro lado, son menos susceptibles a la deshidratación. los inhibidores de la germinación en las testas imponen la latencia fisiológica de las semillas colocándolas en un estado de baja actividad metabólica menos susceptible al deterioro (kainer et al., 1999; baskin y baskin, 2000). la extracción o degradación de los inhibidores de la germinación por un factor químico (luz, temperatura) contribuyen a la liberación de semillas del estado inactivo. mientras se reporta la presencia de sustancias inhibidoras en semillas recalcitrantes, tal como en la nuez de brasil (bertholletia excelsa humb. bonpl.) (vazquez-yanes y orozco-segovia, 1993), la información acerca de la presencia de inhibidores en el embrión así como para los tejidos que rodean el embrión (endospermo y perispermo) es escasa para muchas especies arbóreas (vasquezyanes y orozco-segovia. 1993; kainer et al., 1999); estos tejidos pueden prevenir la germinación actuando como barreras mecánicas para restringir el crecimiento del eje embrionario (bewley y black, 1994). implicaciones prácticas el almacenamiento de las semillas de especies forestales del trópico húmedo es, a menudo, difícil a causa de la sensibilidad de las semillas a la deshidratación y las bajas temperaturas, condiciones tradicionalmente consideradas necesarias para el almacenamiento a largo plazo de semillas (kainer et al., 1999). el desafío principal en el almacenamiento de semillas recalcitrantes a largo plazo es evitar de la pérdida de viabilidad, lo cual requiere conocer a profundidad las condiciones óptimas de almacenamiento, terreno aún por explorar mediante investigación práctica. evitar la deshidratación de las semillas recalcitrantes durante el almacenamiento puede lograrse implementando ambientes húmedos. el polietileno glicol (bewley y black, 1994), la arena húmeda (kainer et al., 1999), el suelo húmedo (mata y moreno-casasola, 2005), agua (mata y moreno-casasola, 2005; gomes et al., 2006), carbón (bewley y black, 1994) o atmósferas modificadas (uso de empaques plásticos sellados o perforados) (chaves et al., 1999; zavala, 2004) pueden ser útiles para el almacenamiento de estas semillas (ver tabla 1). se han establecido las condiciones de humedad óptimas basándose en la medición del contenido de la humedad de la semilla inmediatamente después de la diseminación; sin embargo, el nivel de humedad en el embrión, y en particular en el eje embrionario, puede ser el mejor indicador de la viabilidad de la semilla comparado con el nivel de humedad de la semilla entera, tal como sucede en el cacao (theobroma cacao l.) (liang y sun, 2002). en semillas recalcitrantes, la finalización del almacenamiento en condiciones de bajas temperaturas, así como un alto nivel de humedad, las hace susceptibles al ataque de patógenos, principalmente de los hongos típicos de las condiciones de almacenamiento, pero también de hongos endémicos de las semillas (fonseca y freire, 2003; calistru et al., 2000); por ello se recomienda un tratamiento pre-almacenamiento con fungicidas (villegas-monter y andrade-rodríguez, 2005). temperaturas que oscilan entre 3 y 5ºc son convenientes para almacenar semillas recalcitrantes del bosque templado, mientras que el rango de 7 a 17ºc es el apropiado para almacenar semillas recalcitrantes del bosque tropical (hong y ellis, 2003 citado por floriano, 2004). se ha reagron. colomb. 25(1), 2007 102 portado un almacenamiento exitoso, durante largo plazo y con temperaturas bajas (2 a 6°c), para muchas especies recalcitrantes del bosque tropical, entre ellas, andiroba (carapa guianensis) (ferraz y sampaio, 1996), araucaria (araucaria angustifolia bert. o. kuntze) (chaves et al., 1999; floriano, 2004) y los encinos (roble sp.) (zavala chávez, 2004). la ventaja de utilizar temperaturas bajas durante el almacenamiento de las semillas, es la reducción del metabolismo y la tasa de respiración, que reducen la susceptibilidad al deterioro. una pregunta aún sin respuesta es: ¿se pueden usar en la práctica los tratamientos que disminuyen el nivel metabólico en semillas para prevenir el deterioro de las semillas recalcitrantes durante el periodo de almacenamiento? (magnitskiy et al., 2005). es importante considerar la exploración de nuevas medidas prácticas para la elaboración de protocolos de almacenamiento de semillas recalcitrantes. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a edna constanza ricaurte beltrán, por su excelente asesoría y valioso apoyo en la corrección del artículo e idioma. literatura citada andrade, a.c.s., r. cunha, a.f. souza, r.b. reis y k.j. almeida. 2003. physiological and morphological aspects of seed viability of a neotropical savannah tree eugenia dysenterica dc. seed sci. tech. 31, 125-137. baskin, c.c. y j.m. baskin. 2000. ecology and evolution of specialized seed dispersal, dormancy and germination strategies. plant spec. biol. 2, 95-96. berjak, p. y n. pammenter. 2004. recalcitrant seeds. pp. 305-345. en: benech-arnold, r. y r. sánchez (eds.). handbook of seed physiology. food products press, new york. bewley, j.d. y m. black. 1994. seeds: physiology of development and germination. plenum press, new york. 445 pp. blackman, s.a., r. obendorf y a.c. leopold. 1992. maturation proteins and sugars in desiccation tolerance of developing soybean seeds. plant physiol. 100, 225-230. blanche, c.a., j.d. hodges, a.e. gómez y e. gonzález. 1991. seed chemistry of the tropical tree vochysia hondurensis sprague. forest sci. 37(3), 949-952. buitink, j., m. hemminga y f. hoekstra. 2000. is there a role for oligosaccharides in seed longevity? an assessment of intracellular glass stability. plant physiol. 122, 1217-1224. cabello, a. y m.e. camelio. 1996. germinación de semillas de maitén (maytenus boaria) y producción de plantas en vivero. rev. cienc. forest. 11, 1-14. calistru, c., m. mclean, n.w. pammenter y p. berjak. 2000. the effects of mycofloral infection on the viability and ultrastructure of wet-stored recalcitrant seeds of avicennia marina (forssk.) vierh. seed sci. tech. 10(3), 341-353. chacón, p. y r.o. bustamante. 2001. the effects of seed size and pericarp on seedling recruitment and biomass in cryptocarya alba (lauraceae) under two contrasting moisture regimes. vegetatio 152 (2), 137-144. chaitanya, k., r. naithani y s.c. naithani. 2000. ascorbic acid metabolism in ageing recalcitrant sal (shorea robusta gaertn. f.) seeds. indian j. exp. bot. 38, 1031-1035. chaves, a., a. mugredgei, h. fassola, d. alegranza y r. fernández. 1999. conservación refrigerada de semillas de araucaria angustifolia. bosque 20,117-124. crowe, j.h., j.f. carpenter y l.m. crowe. 1998. the role of vitrification in anhydrobiosis. annu. rev. physiol. 60, 73-103. daws, m., n. garwood y h. pritchard. 2005. traits of recalcitrant seeds in a semi-deciduous tropical forest in panamá. func. ecol. 19, 874-885. daws, m., n. garwood y h. pritchard. 2006. prediction of desiccation sensitivity in seeds of woody species. ann. bot. 97, 667674. dussert, s., m.w. davey, a. laffargue, s. doulbeau, r. swennen y h. etienne. 2006. oxidative stress, phospholipid loss and lipid hydrolysis during drying and storage of intermediate seeds. physiol. plant. 127, 192–204. dussert, s., n. chabrillange, f. engelmann, f. anthony, j. louarn y s. hamon. 1998. cryopreservation of seeds of four coffee species (coffea arabica, c. costatifructa, c. racemosa and c. sessiliflora): importance of water content and cooling rate. seed sci. res. 8, 9-15. eira, m.t.s., e.a. da silva, r. de castro, s. dussert, c. walters, j.d. bewley y h.w. hilhorst. 2006. coffee seed physiology. braz. j. plant physiol. 18(1), 149-163. farnsworth, e. 2000. the ecology and physiology of viviparous and recalcitrant seeds. annu. rev. ecol. syst. 31, 107-138. farrant, j.m., n.w. pammenter y p. berjak. 1993. seed development in relation to desiccation tolerance: a comparison between desiccation sensitive (recalcitrant) seeds of avicennia marina and desiccation tolerant types. seed sci. res. 3, 1-13. ferraz, i. y p.t. sampaio. 1996. métodos simples de armazenamento das sementes de andiroba (carapa guianensis e carapa procera). acta amazon. 26, 137-144. finch-savage, w.e., p.s. blake y h.a. clay. 1996. desiccation stress in the recalcitrant species quercus robur l. seeds results in lipid peroxidation and increased synthesis of jasmonates and abscisic acid. j. exp. bot. 47, 661-667. floriano, e. 2004. armazenamento de sementes florestais. anorgs, santa rosa. 10 p. fonseca, s.c.l. y h.b. freire. 2003. sementes recalcitrantes: problemas na pos-colheita. bragantia 62(2), 297-303. foster, s.a. 1986. on the adaptive value of large seeds for tropical moist forest trees: a review and synthesis. bot. rev. 52, 260-299. gentil, d.f.o. 2001. conservação de sementes do cafeeiro: resultados discordantes ou complementares? bragantia 60(3), 149-154. gomes, p., i. marques y f. martins. 2006. germination of geonoma brevispatha in laboratory and its relation to the palm spatial distribution in a swamp forest. aquat. bot. 85,16-20. gómez, t.j., j.j. jasso-mata, j.j. vargas-hernández y m.r.s. hernández. 2006. deterioro de semilla de dos procedencias de swietenia macrophylla king., bajo distintos métodos de almacenamiento. ra ximhai 2(1), 223-239. gonzalez, j.e. y r.f. fisher. 1997. effect of desiccation, temperature, and moisture content on seed storage of three tropical tree species. forest sci. 43 (4), 595-601. guilloteau, m., m. laloi, d. blais, d. crouzillat y j. mccarthy. 2003. oil bodies in theobroma cacao seeds: cloning and characmagnitskiy y plaza: fisiología de semillas recalcitrantes... 103 2007 terization of cdna encoding the 15.8 and 16.9 kda oleosins. plant sci. 164, 597-606. hendry, g.a., w.e. finch-savage, p.c. thorpe, n.m. atherton, s.m. buckland, k.a. nilsson y e. seel. 1992. free radical processes and loss of seed viability during desiccation in the recalcitrant species quercus robur l. new phytol. 122, 273-279. hoekstra, f., a. haigh, f. tettero y t. van roekel. 1994. changes in soluble sugars in relation to desiccation tolerance in cauliflower seeds. seed sci. res. 4, 143-147. kainer, k., m. duryeaa, m. malavasi, e. rodrigues da silva y j. harrison. 1999. moist storage of brazil nut seeds for improved germination and nursery management. forest ecol. manag. 116, 207-217. kermode, a.r. y w.e. finch-savage 2002. desiccation sensitivity in orthodox and recalcitrant seeds in relation to development. in: black, m. y h.w. pritchard, editors. desiccation and survival in plants. drying without dying. cabi publishing. pp. 149-184. koster, k.l. 1991. glass formation and desiccation tolerance in seeds. plant physiol. 96, 302-304. leprince, o., a. van aelst, h. pritchard y d. murphy. 1998. oleosins prevent oil-body coalescence during seed imbibition as suggested by a low-temperature scanning electron microscope study of desiccation-tolerant and sensitive oil seeds. planta 204, 109-119. leprince, o., g.a. hendry y b.d. mckersie. 1993. the mechanism of desiccation tolerance in developing seeds. seed sci. res. 3, 231-246. liang, y.h. y w.q. sun. 2002. rate of dehydration and cumulative desiccation stress interated to modulate desiccation tolerance of recalcitrant cocoa and ginkgo embryonic tissues. plant physiol. 128, 1323-1331. liu, m.s., c.y. chang y t.p. lin. 2006. comparison of phospholipids and their fatty acids in recalcitrant and orthodox seeds. seed sci. tech. 34(2), 443-452. magnitskiy, s.v., c.c. pasian, d.w. burger, m.a. bennett y j.d. metzger. 2005. viability, metabolic heat, and respiration rates of paclobutrazol treated verbena and marigold seeds. seed tech. 27(2), 223-229. martins, c., j. nakagawa y m. alves. 1999. tolerância à dessecação de sementes de palmito-vermelho (euterpe espiritosantensis). rev. brasil. bot. 22(3), 391-396. mata, d.i. y p. moreno-casasola. 2005. effect of in situ storage, light, and moisture on the germination of two wetland tropical trees. aquat. bot. 83, 206-218. moreno, f., g. plaza y s. magnitskiy. 2006. efecto de la testa sobre la germinación en semillas de caucho (hevea brasiliensis muell.). agron. colomb. 25 (1), 290-295. mwang’ingo, p., z. teklehaimanot, s. maliondo y h. msanga. 2004. storage and pre-sowing treatment of recalcitrant seeds of africa sandalwood. seed sci. tech. 32, 547-560. nkang, a. 2002. carbohydrate composition during seed development and germination in two sub-tropical rainforest tree species (erythrina caffra and guilfoylia monostylis). j. plant physiol. 159 (5), 473-483. nkang, a., d. omokaro, a. egbe y g. amanke. 2003. variations in fatty acid proportions during desiccation of telfairia occidentalis seeds harvested at physiological and agronomic maturity. afric. j. biotech. 2, 33-39. pence, v.c. 1991. cryopreservation of immature embryos of theobroma cacao. plant cell rpt. 10, 144-147. piña-rodrigues, f. y m. figliolia. 2005. embryo immaturity associated with delayed germination in recalcitrant seeds of virola surinamensis. seed sci. tech. 33, 375-386. pukacka, s. y e. ratajczak. 2005. antioxidative response of ascorbateglutathione pathway enzymes and metabolites to desiccation of recalcitrant acer saccharinum seeds. j. plant physiol. (en prensa). sánchez, d., e. arends, a. villarreal y a. cegarra. 2005. fenología y caracterización de semillas y plántulas de pourouma cecropiifolia mart. ecotropicos 18(2), 96-102. scarano, f. y r. crawford. 1992. ontogeny and the concept of anoxia tolerance: the case of the amazonian leguminous tree parkia pendula. j. trop. ecol. 8, 349-352. scarano, f.r., t.s. pereira y g. rôças. 2003. seed germination during floatation and seedling growth of carapa guianensis, a tree from flood-prone forests of the amazon. vegetatio 168(2), 291-296. souza, a.f. y f.r. martins. 2004. microsite specialization and spatial distribution of geonoma brevispatha, a clonal palm in southeastern brazil. ecol. res. 19, 521-532. sun, w. q. 1999. state and phase transition behaviors of quercus rubra seed axes and cotyledonary tissues: relevance to the desiccation sensitivity and cryopreservation of recalcitrant seeds. cryobiol. 38, 372-385. sun, w.q., t.c. irving y a.c. leopold. 1994. the role of sugar, vitrification and membrane phase transition in seed desiccation tolerance. physiol. plant. 90, 621-628. thapliyal, r.c., s.s. phartyal, j.s. nayal. 2004. germination, desiccation tolerance and storage of seed of a tropical evergreen tree – cryptocarya floribunda nees (lauraceae). seed sci. technol. 32(2), 537-545. tommasi, f., c. paciolla y o. arrigoni. 1999. the ascorbate system in recalcitrant and orthodox seeds. physiol plant. 105, 193-198. tommasi, f., c. paciolla, m.c. de pinto y l. de gara. 2006. effects of storage temperature on viability, germination and antioxidant metabolism in ginkgo biloba l. seeds. plant physiol. biochem. 44, 359-368. tweddle, j.c., j.b. dickie, c.c. baskin y j.m. baskin. 2003. ecological aspects of seed desiccation sensitivity. j. ecol. 91, 294-304. vasquez-yanes, c. y a. orozco-segovia. 1993. patterns of seed longevity and germination in the tropical rainforest. annu. rev. ecol. system. 24, 69-87. vertucci, c. y j. farrant. 1995. acquisition and loss of desiccation tolerance. pp. 237-271. en: kigel, j. y g. galilli (eds.). seed development and germination. marcel dekker, new york. villegas-monter, a. y m. andrade-rodríguez. 2005. secado y almacenamiento de semillas de mandarino ‘cleopatra’. pesq. agropec. bras. 40(1), 79-86. voigt, g., b. biehl, h. heinrichs y j. voigt. 1997. aspartic proteinase levels in seeds of different angiosperms. phytochem. 44(3), 389-392. zavala, f. 2004. deshidratación de bellotas y su relación con la viabilidad y germinación en nueve especies de encinos mexicanos. ciencia ergo sum 11(2), 177-185. genetic improvement of faba bean (vicia faba l.) genotypes selected for resistance to chocolate spot disease received for publication: april 14, 2022. accepted for publication: august 4, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.102128 1 food legumes research section, field crops research institute, agricultural research center, giza (egypt). 2 genetics department, faculty of agriculture, zagazig university, zagazig (egypt). 3 national gene bank, agricultural research center, giza (egypt). * corresponding author: ehab.mahdy@arc.sci.eg agronomía colombiana 40(2), 186-197, 2022 abstract resumen inter-varietal hybridization is a powerful tool for genetic improvement and production of new genotypes for a trait of interest. four parents of faba beans (vicia faba l.) were hybridized using agromorphological and molecular characterization to obtain genotypes resistant to the chocolate spot disease. the study was done at the nubaria research station, giza, egypt. eight traits including resistance to chocolate spot, days to f lowering, plant height (cm), number of branches/ plant, number of pods/plant, number of seeds/plant, 100-seed weight (g), and seed yield/plant were estimated during the three growth seasons of 2016/2017, 2017/2018, and 2018/2019. genetic parameters revealed by rapd and issr markers assessed the genetic variation of genotypes with their generations. crosses 1 (p1 “nubaria-1” x p2 “sakha-1”), 2 (p1 “nubaria-1” x p3 “tw”), and 3 (p1 “nubaria-1” x p4 “camolina”) revealed high resistance to disease with high yield. markers patterned specific loci of resistant parents at a length of 360, 470, 450, 660, and 140 bp in rapd and 1100, 810, 650, 700, 480 bp in issr. inter-varietal hybridization between the resistant and susceptible genotypes is considered one of the most promising methods to obtain germplasm with resistance and high yield. la hibridación intervarietal es una herramienta poderosa para el mejoramiento genético y la producción de nuevos genotipos prometedores para un rasgo de interés. cuatro progenitores de haba (vicia faba l.) fueron cruzados para obtener genotipos resistentes a la enfermedad de la mancha chocolate mediante caracterización agromorfológica y molecular. el estudio de campo se llevó a cabo en la granja experimental de la estación de investigación de nubaria, giza, egipto. se estimaron ocho características, incluidas el grado de resistencia a la mancha chocolate, los días a f loración, la altura de planta (cm), el número de ramas/planta, el número de vainas/planta, el número de semillas/planta, el peso de 100 semillas (g) y el rendimiento de semillas/planta, durante las tres temporadas de crecimiento de 2016/2017, 2017/2018 y 2018/2019. los parámetros genéticos se estimaron mediante marcadores rapd e issr para evaluar la variación genética de los genotipos con sus generaciones. los cruces 1 (p1 “nubaria-1” x p2 “sakha-1”), 2 (p1 “nubaria-1” x p3 “tw”) y 3 (p1 “nubaria-1” x p4 “camolina”) revelaron alta resistencia a la enfermedad de la mancha chocolate con alto rendimiento. los marcadores modelaron loci específicos de padres resistentes a una longitud de 360, 470, 450, 660 y 140 pb en rapd y 1100, 810, 650, 700, 480 pb en issr. la hibridación intervarietal entre los genotipos resistentes y susceptibles es considerada uno de los métodos más promisorios para obtener germoplasma con resistencia y alto rendimiento. key words: hybridization, issr, genetic resistance, plant breeding, rapd, yield components. palabras clave: hibridación, issr, resistencia genética, fitomejoramiento, rapd, componentes de rendimiento. genetic improvement of faba bean (vicia faba l.) genotypes selected for resistance to chocolate spot disease mejoramiento genético de genotipos de haba (vicia faba l.) seleccionados con resistencia a la enfermedad de la mancha chocolate hany elsayed heiba1, elsayed mahgoub2, ahmed mahmoud2, mostafa ibrahim1, and ehab mawad badr mahdy3* introduction faba beans (vicia faba l.; 2n=12) are one of the most common field pulses in egypt (bakry et al., 2011; mohamed et al., 2012) and one of the oldest crops cultivated worldwide (link et al., 1995; zong et al., 2009). they belong to the fabaceae family, the subfamily of papilionoideae, and the tribe of viceae (duc, 1997). faba beans are consumed for their green pods and dried seeds (duc et al., 2010). they are considered a main source of cheap protein and energy in africa and some parts of asia and latin america, where many people cannot afford a meat source of protein (duc, 1997; alghamdi, 2009). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.102128 mailto:ehab.mahdy@arc.sci.eg 187heiba, mahgoub, mahmoud, ibrahim, and badr mahdy: genetic improvement of faba bean (vicia faba l.) genotypes selected for resistance to chocolate spot disease a fungal disease called chocolate spot, caused mainly by botrytis fabae (sardina) and by b. cinerea (pers.), is one of the most damaging diseases to this plant (harrison, 1988; el-komy et al., 2015; haile et al., 2016; aguilar-luna et al., 2021). symptoms oscillate from some spots on leaves to complete covering of the plant. under severe conditions, the disease spreads from affected leaves into stems, f lowers, and pods, causing damages (bernier et al., 1993; rahman et al., 2002; villegas-fernández et al., 2012; haile et al., 2016). various approaches are employed to control the disease, including genetic improvement (wilson, 1937; sahile et al., 2008; abou-zeid & hassanein, 2000; aguilarluna et al., 2021). quantitative trait loci (qtl) utilizes our knowledge of the effect of genetic control tools for selection in crop breeding programs. various approaches are used for selecting promising traits, especially those for adapting to the local environment (mahdy & el-sharabasy, 2021). phenotypicrevealed markers assess genetic diversity and performance of germplasm versus the attribute (mahdy, 2012). these markers are based on visual observations (el-sharabasy et al., 2021; mahdy & el-sharabasy, 2021) and screen the quantitative traits to increase field crop production. pcr (polymerase chain reaction) based markers are applied for genetic improvement and breeding, genetic diversity, and genetic relationships (chen et al., 2008; tomás et al., 2016). pcr is fast, reproducible, simple, and low-cost procedure. pcr-based markers are very practical in multi-disciplines, including genetic diversity and genetic improvement programs (gonzález et al., 2005). various pcr-based markers were applied on crops, i.e., random amplified polymorphic dna (rapd) (link et al., 1995), inter-simple sequence repeats (issr) (terzopoulos & bebeli, 2008; aguilera et al., 2011; abdel-razzak et al., 2012; mahdy, 2012; asfaw et al., 2018) on jew’s mallow, restriction fragment length polymorphism (rflp) (torres et al., 1993), start codon target (scot) (mahdy et al., 2021) on cowpea, and conserved dna-derived polymorphism (cddp) (ghazzawy et al., 2021) on date palm. we chose four faba bean parents for (1) improving genetic resistance against the chocolate spot, (2) determining the genetic variations, (3) evaluating the performance under the infection of chocolate spot, (4) measuring genetic distance, and (5) generating a molecular profile using agromorphological traits and rapd markers. materials and methods faba bean materials, planting, and field experiment four parents, as shown in table 1, were sown on the experimental farm at the nubaria research station, agricultural research center (arc), egypt, during the seasons of 2016/2017, 2017/2018, 2018/2019, to evaluate their performance via the measurement of agromorphological traits. there is a high incidence of chocolate spot disease in nubaria; moreover the disease is spread widely in the northern region of the nile delta of egypt, with low temperatures and high relative humidity (khalil et al., 1993). four parents were hybridized in 2016/2017 to secure f1 hybrid seeds in the 2016/2017 season. in the 2017/2018 season, parents were re-hybridized; their f1 hybrids were grown in a randomized complete block design with three replicates under insect-free cages. in the 2018/2019 season, parents with f1 and f2 generations were artificially inoculated with botrytis fabae fungus, under insect-free cages, then purified and identified according to morgan (1971). each plot comprised six rows 3 m long, with 0.60 m distance between rows, and 0.2 m between mounds with two seeds in each. measurement of agromorphological traits eight traits were measured: plant height (cm), number of branches/plant, days to f lowering, seed number per plant, pod number per plant, seed yield per plant (g), 100-seed weight (g), and reaction to chocolate spot disease. an assessment scale of response to chocolate spot disease was estimated using a quantitative scale of 0-5, where 0 (very highly resistance) indicates no visible chocolate spot, 1 (high resistance) indicates a few chocolate spots, 2 (resistance) indicates increased and scattered spots, 3 (moderately resistance) indicates larger spots , 4 (susceptible) indicates necrotic spots reaching half of the leaf, 5 (highly susceptible) indicates majority of necrotic spots and leaf abscission (icarda, 2005). homogeneity of the table 1. pedigree and origin of four parents. id parents origin pedigree botanical group foliar disease reaction p1 nubaria1 egypt single plant selection form giza blanka large resistant p2 sakha1 egypt 620/283/85x716/724/88 medium resistant p3 tw sudan sudan medium susceptible p4 camolina spain imported from spain small susceptible https://bnrc.springeropen.com/articles/10.1186/s42269-019-0145-3#tab1 188 agron. colomb. 40(2) 2022 variance across environments was tested according to the bartlett test (steel & torrie, 1980). parents and their f1 and f2 hybrids were evaluated for the experiment traits and measurements without reciprocal. molecular analysis dna extraction dna was extracted from twenty samples of the faba beans (4 parents + 6 hybrids f1+ 10 hybrids f2) using the dneasy plant kit (qiagen, germany). nanodrop was used to determine the dna concentration and quality. pcr analysis six rapd primers and five issr primers were used to detect the polymorphism among the twenty samples, which were synthesized by metabion corp., germany (tab. 2). the amplification reaction was done in 25 μl reaction volume containing 12.5 μl master mix (sigma), 2.5 μl primer (10 pcmol), 3 μl template dna (10 ng), and 7 μl dh2o, according to ibrahim et al. (2019). the pcr was processed with a perkin-elmer/geneamp® pcr system 9700 (pe applied biosystems, usa) adjusted to fulfill 40 cycles. the initial denaturation cycle was for 5 min/94ºc. each was at 94ºc in 45 s for the denaturation step and 72ºc in 60 s for the elongation step. the annealing temperature was adjusted as in table 2 for 50 s. the extension was adjusted at 72ºc in 7 min in the final cycle. the amplified products were run in a 1.5% agarose gel containing ethidium bromide (0.5 µg ml-1) in 1x tbe buffer at 95 v. a 100 bp dna ladder (promega, usa) was standardized to determine the pcr product sizes. gel images were visualized using a uv transilluminator and photographed using a gel documentation system (bio-rad 2000, usa). a binary matrix as present (1) or absent (0) was scored for the pcr products. the final data sets included both polymorphic and monomorphic bands. statistical analysis a randomized complete block design (rcbd) with three replicates was used according to gómez and gómez (1984) and analyzed using mstatc computer software. average values and analysis of variance were conducted for all studied traits of 20 faba bean genotypes (four parents: (1) p1, (2) p2, (3) p3, (4) p4, six f1 generation: (5) p1xp2, (6) p1xp3, (7) p1xp4, (8) p2xp3, (9) p2xp4, (10) p3xp4, and ten f2 generation: (11) p1xp2, (12) p1xp3(r), (13) p1xp3(s) (14) p1xp4(r), (15) p1xp4(s) (16) p2xp3(r), (17) p2xp3(s), (18) p2xp4(r), (19) p2xp4(s) and (20) p3xp4 (s×s)) in each generation according to steel et al. (1997). the least significance difference (lsd) test (p≤0.05) was calculated (steel & torrie, 1980). we calculated the number of total bands, unique bands, polymorphic bands, and the percent of polymorphism. we also estimated some genetic parameters. shannon information index was calculated {i = -1 × (p × ln (p) + q × ln(q))} according to shannon (1948). the observed number of alleles (na), effective number of alleles {ne = 1 / (p 2 + q2)}, nei genetic diversity {h = 1 – σ (p2 + q2)}, and unbiased diversity {uh = (n / (n 1)) × h)}; where p = band frequency and q = 1 – p estimated according to hartl and clark (1997) and liu and muse (2005). nei’s genetic identity and distance used nei (1972) and nei (1978). nei’s genetic identity was calculated with the following formula: neii = jxy √jxjy , where jxy = ∑i=1k pi xpiy, jx = ∑i=1k pi x 2 , jy = ∑i=1k piy 2 . nei genetic distance was estimated with the formula neid = −lni, where i is the genetic identity. f-test was determined trait-marker associations. power marker software v3.0 was fed. the association analysis selected markers with a high p-value (p>0.01). results and discussion phenotype-based traits the average values of the agromorphological traits were calculated (tab. 3). the results showed broad significance, as evidenced by the characteristic ranges for chocolate spot disease (1.30 to 5.63, resistant to susceptible, respectively), days to f lowering (40.80 to 63.66), plant height (93.30 to 131.66 cm), number of branches per plant (3.10 to 10.80), number of pods per plant (25.46 to 111.36), number of seeds per plant (83.13 to 295.83), 100 seed weight (47.30 to 137.20 g), and seed yield per plant (56.37 to 199.96). table 2. list of primers and their nucleotide sequence. no name sequence temperature, oc 1 opa-07 5’-gaaacgggtg-3’ 36 2 opa-10 5’-gtgatcgcag-3’ 36 3 opa-17 5’-gaccgcttgt-3’ 36 4 opb-05 5’-tgcgcccttc-3’ 36 5 opg-19 5’-gtcagggcaa-3’ 36 6 opg-20 5’-tctccctcag-3’ 45 7 issr-1 5’-agagagagagagagagtc-3’ 45 8 issr-2 5’-agagagagagagagagtg-3’ 45 9 issr-3 5’-acacacacacacacacat-3’ 45 10 issr-4 5’-acacacacacacacactg-3’ 45 11 issr-5 5’-gtgtgtgtgtgtgtgtag-3’ 45 189heiba, mahgoub, mahmoud, ibrahim, and badr mahdy: genetic improvement of faba bean (vicia faba l.) genotypes selected for resistance to chocolate spot disease as shown in table 3, nubaria 1 recorded the highest mean values of 100-seed weight, seed yield/plant, and plant height (cm). meanwhile, camolina recorded a higher number of pods/plant, seed/plant, and branches/plant than the other parents. on the other hand, tw recorded the lowest mean values of the number of pods and seeds per plant. the two parents, nubaria 1 and sakha 1, gave the highest mean values of plant height. the parents, nubaria 1 and sakha 1, were considered highly resistant; their estimated mean values were (1.30 and 1.80) for chocolate spot infection. the parents tw and camolina had the highest susceptible values (5.63 and 5.40) for the chocolate spot. f1 generation the mean values of the sex-tested hybrids were calculated (tab. 3). results indicated that the cross (p1xp2) had the highest mean value of 100-seed weight (137.20 g). the two crosses, p1xp3 and p1xp4, produced the last cross. for plant height, the crosses, p1xp3 and p2xp4, had the highest mean values (127.47 cm and 126.10 cm, respectively) of plant height and the lowest value (103.83 cm) obtained from the cross (p3xp4). the genotypes camolina, sakha1, and tw were the parents which f lowered quickest. also, cross p1xp2 (41.90 d) was the cross which flowered quickest, followed by the cross p3xp4 with a mean value of 42.06 d. concerning the number of branches/plant, the results showed that three crosses (p1xp4), (p2xp4), and (p1xp2) had the highest values. concerning the number of pods per plant, the parental variety camolina (p4) showed the highest mean value (46.56), whereas cross (p1xp2) gave the lowest number of pods/plant. for the number of seeds per plant, the cross p2xp4 gave the highest mean value (295.83), followed by the two crosses p3xp4 (265.96) and p1xp4 (250.86). the two crosses (p1xp2) with 137.20 g and (p1xp3) with 93.26 g had the highest mean of 100-seed weight and highest seed yield per plant. the highest seed yield per plant could be attributed to the high number of seeds and seed weight/plant. the two mentioned crosses were the most promising for yielding ability and tended to combine high seed yield and its components. table 3. performance of growth and yield characteristics. genotypes chocolate spot days to flowering plant height (cm) no. of branches/plant no. of pods/plant no. of seeds/plant 100-seed weight (g) seed yield/plant parents p1 1.30 63.66 130.80 10.80 44.50 152.33 129.30 187.16 p2 1.87 42.93 112.20 4.50 42.33 131.73 100.36 132.70 p3 5.63 42.56 102.63 3.10 38.73 104.03 55.20 56.73 p4 5.40 40.80 102.17 5.10 46.56 137.80 47.30 64.93 f1 generation p1×p2 1.86 41.90 125.80 6.53 40.73 119.00 137.20 155.66 p1×p3 2.73 51.83 127.47 5.63 44.33 132.13 93.26 129.00 p1×p4 2.20 44.96 126.10 7.56 82.46 250.86 78.10 199.96 p2×p3 2.30 46.63 119.13 5.90 67.46 205.20 71.83 147.96 p2×p4 2.86 44.63 111.90 6.96 98.50 295.83 62.53 181.20 p3×p4 3.86 42.06 103.83 5.53 111.36 265.96 54.53 134.06 lsd 0.05 1.18 3.33 5.35 1.03 9.27 35.34 7.61 30.35 f2 generation p1×p2 (r×r) 1.73 50.20 131.66 6.90 47.40 147.30 132.13 172.36 p1×p3 (r) 2.44 49.63 125.38 5.42 44.33 132.13 93.26 129.00 p1×p3 (s) 3.53 47.00 122.20 4.20 25.46 83.13 76.40 62.60 p1×p4 (r) 2.22 49.43 136.18 7.56 73.58 242.08 78.16 169.88 p1×p4 (s) 3.53 48.63 132.43 6.56 53.86 175.73 76.40 123.06 p2×p3 (r) 2.34 45.83 117.73 5.92 65.77 203.82 71.93 149.76 p2×p3 (s) 3.40 42.93 116.63 4.46 55.86 173.13 70.46 119.80 p2×p4 (r) 2.48 45.13 113.82 5.87 91.73 276.91 61.84 171.68 p2×p4 (s) 4.50 42.86 111.06 4.60 73.06 158.90 60.03 95.76 p3×p4 (s×s) 5.20 43.33 93.30 5.36 61.40 181.70 51.90 93.50 lsd0.05 1.01 4.10 6.13 1.44 8.07 32.92 6.52 29.82 190 agron. colomb. 40(2) 2022 f2 generation the cross (p1xp2) gave the highest mean values of the number of seeds per plant, seed yield per plant, and 100-seed weight and gave the lowest infection value for chocolate spot (1.73) (tab. 3). the cross (p1xp3) had the lowest mean values for number of pods per plant and number of seeds per plant and the highest infection value of the cross p1xp2 (3.53). the cross (p3xp4) had a low mean value for 100-seed weight, and the reaction for chocolate spot gave the highest susceptible value (5.20). three crosses, p2xp3, p2xp4, and p3xp4, were the earliest crosses for the f lowering date. the cross (p2xp4) gave the highest number of pods per plant, number of seeds per plant, and the highest susceptible value for reaction chocolate spot (4.50). the lowest values were scored by the two crosses, p1xp4 and p2xp3, which also gave the lowest value for chocolate spot infection (3.53 and 3.40, respectively). those genotypes considered promising for chocolate spot resistance and the best performing f1 crosses had mean values slightly better than those of f2 crosses in most of the studied traits. significant differences among faba bean genotypes in all studied traits were considerable evidence for the existence of a suitable amount of genetic diversity valid for further assessments (ahmed et al., 2016; abdalla et al., 2017; hamza & khalifa, 2017; abou-zaid & el-gendy, 2019; el-abssi et al., 2019). the results suggest that these genotypes carry genes for resistance to chocolate spot disease, coming from their parents according to their pedigree (tab. 1). similar results have been reported for faba bean yield traits and components, as well as for disease resistance traits (abid et al., 2015; zakaria et al., 2015; beyene et al., 2016; eldemery et al., 2016; belal et al., 2018; el-rodeny et al., 2020). polymorphism revealed via rapd markers performance among twenty faba bean genotypes was analyzed by pcr-based markers, rapd and issr (figs. 1-2). table 4 summarizes the data resulting from all analyzed loci that resulted from 148 amplified fragments ranging from 60 for issr and 88 for rapd. the rapd markers ranged from 130-2000 bp while the issr markers oscillated from 160-1500 bp. the polymorphism averaged a score of 74%, oscillating from 57% for issr to 74% for rapd. rapd markers revealed a high percentage of polymorphism compared with issr. the rapd markers scored four positive unique bands by the primer opa-07. unique bands were at 1350 and 140 bp for p1xp2 (f1), 920 and 130 bp for p1xp4 s and p1xp3 s (f2), respectively. on the contrary, the issr revealed negative unique bands across the f2 generation. the primer issr-1 scored a negative unique band at a distance of 160 bp (p1xp4 r); issr-3 scored at 650 bp (p2xp4 r), 360 (p1xp3 s), and 250 bp (p2xp3 r); and issr-5 scored 529 bp (p2xp4 r). table 4. polymorphism revealed by issr and rapd markers. primers mw (bp) total (af) mb ub+ ubpb p (%) rapd opa-07 130 -1350 19 5 4 0 14 74 opa-10 160 1500 14 3 0 0 11 79 opa-17 140 860 14 5 0 0 9 64 opb-05 140 820 10 3 0 0 7 7 opg-19 160 2000 15 2 0 0 13 87 opg-20 180-1800 16 5 0 0 11 69 total rapd 130-2000 88 23 4 0 65 74 issr issr-1 1530 -1100 14 4 0 1 10 71 issr-2 170 800 12 6 0 0 6 5 issr-3 200 1500 14 4 0 3 10 71 issr-4 160 530 11 8 0 0 3 27 issr-5 239 950 9 4 0 1 5 56 total issr 160 1500 60 26 0 5 34 57 total 148 49 4 5 99 67 mw=molecular weight, af=amplified fragment, mb=monomorphic bands, ub+=positive unique bands, ub-=negative unique bands, pb=polymorphic bands, p=polymorphism percentage. 191heiba, mahgoub, mahmoud, ibrahim, and badr mahdy: genetic improvement of faba bean (vicia faba l.) genotypes selected for resistance to chocolate spot disease table 5 summarizes specific loci in parents segregated during subsequent generations. these loci can be used directly for the breeding program for resistance to chocolate spot disease. rapd markers patterned specific loci of resistant parents at a length of 360 bp for opa-07, 470 bp (p2), and 450 bp (p1 and p2) for opa-17, 660 and 140 bp (p1 and p2) for opb-05. primers, opa-10, opg-19, and opg-20, patterned specific loci of susceptible p4 except the primer opa-17 owing to a specific locus for susceptible parent (p3) at a distance of 400 bp. issr patterned resistant specific loci at a length of 1100 & 810 bp by issr-1, 650 bp by issr2, and 700 & 480 bp by issr-3 for parents 1 and 2. the primers issr-2 and issr-5 patterned susceptible specific loci at 800 & 170 bp for p3 and p4 and 390, 281 and 239 bp, respectively. the primer issr-1 characterized p3 only at a length of 200 bp. we found the rapd markers showed higher polymorphism than the issr, in contrast to other results detected in wheat (nagaoka & ogihara, 1997) and vigna beans (ajibade et al., 2000). terzopoulos and bebeli (2008) found 68% opa 17 opb-05 opg-20 opg-19 opa-07 opa-10 m 151413121110987654321 16 20191817 issr-1 issr-2 issr-4 issr-3 issr-5 m 151413121110987654321 16 20191817 figure 1. profiles of twenty faba bean genotypes revealed via rapd. figure 2. profiles of twenty faba bean genotypes revealed via issr. polymorphism between the greek faba bean populations using eleven issr primers. khalaf et al. (2015) found 73% polymorphism between seven faba bean genotypes using fifteen issr primers. genetic parameters, identity, and distance genetic parameters are vital for the efficiency of a marker technique used in discriminatory objects based on polymorphism. the number of genetic parameters was estimated to evaluate the informative and discriminatory power during subsequent faba beans generation, as shown in table 6. heterozygosity (h) averaged 0.18, oscillating from 0.16 to 0.20 for rapd, from 0.15 to 0.23 for issr, and from 0.16 to 0.21 for both markers. h reveals important polymorphism information content (pic), with high informative marker value. the shannon index (i) revealed an average of 0.271 for both markers used. the rapd markers ranged from 0.229 for parents to 0.304 for f1, with an average of 0.275. the issr markers oscillated from 0.23 (f1) to 0.33 (f2), with an average of 0.266. the effective number of alleles (ne) of rapd markers ranged from 1.275 (parents) to 1.311 (f1), while issr revealed the range from 1.26 (f1) to 1.1 (f2), with a grand average of 1.306. 192 agron. colomb. 40(2) 2022 table 5. specific loci related to performance of resistance and susceptible genotypes. primer mw pr ps f1 f2 opa-07 360 p1, p2 p1xp3 p1xp2, p2xp3(r), p2xp3 s, p3xp4 opa-10 1200 --p4 p3xp4 p1xp3s 810 --p4 p1xp4 & p3xp4 p1xp3s & p1xp4s & p2xp4r & p3xp4 opa-17 470 p2 ------p2xp4s & p3xp4 450 p1 & p2 --p1xp4 & p2xp3 & p3xp4 p1xp2 & p1xp3r & p1xp3s & p1xp4r & p2xp4r 400 p3 p1xp2 p1xp3s & p1xp4r & p1xp4s opb-05 660 p1 & p2 --p1xp2 & p2xp3 p2xp4s & p3xp4 140 p1 & p2 --p1xp2 & p2xp3 p1xp2 & p1xp3r & p2xp4s & p3xp4 opg-19 2000 --p4 ----p2xp4r 840 --p4 p2xp4 & p3xp4 p1xp3r & p1xp3s & p2xp4r & p2xp4s 600 --p4 p2xp4 p1xp3s opg-20 1500 --p4 p3xp4 p1xp2 & p2xp4r & p2xp4s 1050 --p4 p3xp4 p2xp4r & p2xp4s & p3xp4 210 --p4 p1xp4 & p3xp4 ----issr-1 1100 p1 & p2 --p1xp2 p1xp4r 810 p1 & p2 --p1xp2 & p2xp4 p1xp2 & p2xp4r & p2xp4s 200 --p3 p1xp3 & p1xp4 & p2xp3 & p2xp4 & p3xp4 p1xp3r & p1xp4s & p2xp3r & p2xp4r & p3xp4 issr-2 800 --p3 & p4 p3xp4 p1xp3r & p1xp3s & p1xp4r & p1xp4s & p2xp3r & p2xp3s & p2xp4r & p2xp4s 650 p1 & p2 --p1xp2 & p2xp4 p1xp2 & p2xp4r & p2xp4s 170 --p3 & p4 p3xp4 p3xp4 issr-3 700 p1 & p2 --p1xp3 & p1xp4 & p2xp3 & p2xp4 & p3xp4 p1xp2 & p1xp3r & p1xp3s & p1xp4r & p1xp4s & p2xp3r & p2xp3s & p2xp4r & p2xp4s 480 p2 --p2xp3 & p2xp4 p1xp2 & p1xp3r & p1xp4r & p2xp3r & p2xp3s & p2xp4s issr-5 390 --p3 & p4 p2xp3 & p3xp4 p1xp3r & p1xp3s & p1xp4r & p1xp4s & p2xp3r & p2xp3s & p2xp4r & p2xp4s & p3xp4 281 --p3 & p4 p2xp4 & p3xp4 p1xp3s & p1xp4s & p2xp3s & p2xp4r & p2xp4s & p3xp4 239 --p3 & p4 p3xp4 p1xp3s & p1xp4s & p2xp3s & p2xp4s & p3xp4 table 6. genetic parameters calculated among parents and their generations. generation na ne i he uhe %p rapd p 1.148 1.275 0.229 0.16 0.178 38 f1 1.568 1.311 0.304 0.20 0.213 64 f2 1.568 1.297 0.292 0.19 0.197 64 total 1.428 1.294 0.275 0.18 0.196 56 issr p 1.33 1.30 0.24 0.17 0.19 0.38 f1 1.38 1.26 0.23 0.15 0.17 0.42 f2 1.57 1.41 0.33 0.23 0.24 0.57 total 1.428 1.324 0.266 0.18 0.199 45.56 grand markers p 1.223 1.286 0.232 0.16 0.183 39.19 f1 1.493 1.291 0.272 0.18 0.194 54.73 f2 1.568 1.342 0.309 0.21 0.216 60.81 total 1.428 1.306 0.271 0.18 0.197 51.58 na=number of alleles, ne=effective number of alleles, i=shannon index, he=expected heterozygosity, uhe=unbiased expected heterozygosity, and %p=percentage of polymorphism. 193heiba, mahgoub, mahmoud, ibrahim, and badr mahdy: genetic improvement of faba bean (vicia faba l.) genotypes selected for resistance to chocolate spot disease duc et al. (2010) reported an enormous genetic variability for faba beans, useful for breeding purposes. the results of h agree with those of suresh et al. (2013), who recorded pic values of 0.45 in faba beans genotypes revealed by developing 55 novel polymorphic cdna–ssr markers. also, oliveira et al. (2016) recorded pic values from 0.07 to 0.66, with an average of 0.33. hemeida (2008) used pic to evaluate the primer efficiency of issr and established the relationships, and successfully discriminated among the genotypes tested. the difference between the mean diversity (h) of both markers and between markers was undoubtedly due to mirror inbreeding or selection method against heterozygotes. the nature of used markers might be due to the level of observed heterozygosity resulting in the non-detection of homozygotes from heterozygotes because of the presence of null alleles. the heterozygosity represents the direct count of heterozygosity in the population and is estimated based on the allele frequency of individuals in that population according to the hardy-weinberg equilibrium. the pic evaluates the informative potential of markers in different germplasm (grativol et al., 2011; mahdy, 2018). the h value of a marker with many amplicons desirable for variation splits into three main classes based on botstein et al. (1980). the pic values are more than 0.5 for highly informative markers, between 0.25-0.5 for reasonably informative markers, and less than 0.25 for slightly informative markers. the shannon information index (i) is one of the most important genetic diversity measurements (sherwin et al., 2006). the effective number of alleles (ne) is a reciprocal of gene homozygosity (hartl & clark, 1997). the ne is used as a corollary to h; when h is high, ne will be the high. table 7 summarizes the estimates of genetic distance and genetic identity between generations and their parents according to the nei coefficient (nei, 1972; nei, 1978). it ref lects the genetic relationships and the direction of the genetic improvement process. results show that the rapd markers revealed high genetic identity and distance values. the highest genetic distance value scored by rapd was 0.089 on parents versus f1, and the lowest value scored 0.028 on f1 versus f2. genetic identity oscillated from 0.914 (parent versus f1) to 0.972 (f1 versus f2), as revealed by rapd. nei genetic identity ranges from 0 to 1. consequently, nei genetic distance ranges from 0 to infinity (nei 1972; nei, 1978). issrs are more efficient markers for polymorphism and potent for intraand inter-genomic diversity than other arbitrary markers like rapds (zietkiewicz et al., 1994). both markers target different portions of the genome. genetic variations in genotypes of interest may be more directly due to polymorphism detected by technique rather than which techniques are employed. cluster analysis and similarity between twenty genotypes cluster analysis derived from both markers based on upgma in accordance with jaccard (1908; fig. 3). the twenty genotypes divided into two main groups at a distance of 0.65. cluster i (right cluster) divided into two subgroups at a distance of 0.668. the first subgroup (left subgroup) consists of p1 and p2 in the sub-sub group and p1xp2 (f1) only in a sub-sub group. the second subgroup (right subgroup) split further into sub-sub groups, which include the genotypes of p1xp2(f2) and p2xp4(f1) grouped in a cluster, p1xp3(f1) only in a group, p2xp3(f1) only in a group, and p2xp3 s(f2) and p2xp3r(f2) together in a group. cluster ii (left cluster) separated into two subgroups at a distance of 0.672. each split further into sub-sub groups. the first sub-sub group (right one) includes p1xp2r(f2) and p2xp4 r(f2) together, p4 and pxp4(f1) in a cluster, and p1xp4 r(f2) and p1xp4 s(f2) in a group. the second one consists of p2xp4 s(f2), p1xp3 s(f2), and p3xp4(f2) in a separated cluster for each and p3 and p3xp4(f1) in a cluster. el-ghadban et al. (2017) and mahdy et al. (2021) reported similar results. the differences in the clustering pattern of genotypes may be due to marker sampling error, the level of polymorphism, or the number of loci and their coverage across the genome (loarce et al., 1996). table 7. genetic and identity distance among generations and parents. parameter p versus f1 p versus f2 f1 versus f2 rapd nei genetic identity 0.924 0.914 0.972 nei unbiased genetic identity 0.947 0.932 0.989 nei genetic distance 0.079 0.089 0.028 nei unbiased genetic distance 0.055 0.070 0.011 issr nei genetic identity 0.951 0.942 0.954 nei unbiased genetic identity 0.973 0.964 0.969 nei genetic distance 0.050 0.059 0.047 nei unbiased genetic distance 0.028 0.037 0.031 all nei genetic identity 0.935 0.925 0.964 nei unbiased genetic identity 0.957 0.945 0.981 nei genetic distance 0.067 0.077 0.036 nei unbiased genetic distance 0.044 0.057 0.020 194 agron. colomb. 40(2) 2022 association analysis trait-marker association was analyzed using a single locus f-test module in power maker software (fig. 4). the results show the property of one trait for one locus characterized. the characterized locus generated by opg-20 was associated uniquely with seed yield per plant. moreover, several traits were associated with one or more than one locus. amplified loci of opa-07 were associated with the different characterized chocolate spots, days to f lowering, the number of branches per plant, and seed yield per plant. previous results have suggested the high potential use of molecular markers in search for genes affecting crop productivity and resistance to chocolate spots. also, defense mechanisms against biotic and abiotic stress factors identified statistical associations between the genetic markers and the traits of interest. marker-trait associations were generally diverse in the amount of genetic variation valid for assessment. the results exhibited that a greater number of primers was possibly involved in controlling traits at resistance to chocolate spot disease. this variation described by identified associations for each trait may be attributed to the role of many minor genes controlling the trait, performance, and reaction of faba bean genotypes to chocolate spot disease, markers exhibiting minor quantitative effect, rare alleles, and complex allelic interactions (yang et al., 2010; debibakas et al., 2014). these results correspond with the findings of lou et al. (2015) and sun et al. (2015). association data can be used for faba beans breeding, especially in terms of its resistance to biotic and abiotic stresses. conclusion the parents nubaria1, sakha1, tw, and camolina could be considered good for crossing for resistance to foliar chocolate spot disease. crosses 1, 2, and 3 (p1xp2 nubaria-1 x sakha-1, p1xp3 nubaria-1 x t.w, p1xp4 nubaria-1 x camolina, respectively) showed resistance to disease during both generations, f1 and f2 with high values for yield and its components, especially date of f lowering and 100-seed weight per plant. both markers exhibited interest specific loci relating to performance of chocolate spot that are 360 bp (opa-07), 450 and 470 bp (opa-17), 140 and 660 bp (opb-05), 810 and 1100 bp (issr-1), 650 bp (issr-2), and 480 and 700 bp (issr-3). the genetic distance valued by rapd was 0.089 on parents versus f1, and the lowest value scored 0.028 on f1 versus f2. genetic identity oscillated from 0.914 (parent versus f1) to 0.972 (f1 versus f2), as revealed by rapd. estimating genetic relationships and differences generated by both markers could be moderately clarified by the product number of pcr, the number of bands, and coverage along the genome with the association of agromorphological traits. the current research could provide information on the morphological and molecular characteristics of faba beans chocolate spot disease. intervarietal hybridization (resistant and susceptible) is still considered one of the most promising methods for obtaining germplasm with resistance and high yield. 19 13 20 3 10 12 18 4 7 14 15 5 1 2 9 11 6 8 16 17 0.650.700.750.800.850.900.951 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0 o pa 764 0 o pa 735 0 o pa 786 0 o pa 730 0 o pa 17 -3 90 o pa 17 -9 20 o pa 17 -4 90 o pa 10 -3 60 o pa 10 -3 10 o pa 783 0 o pg 20 -3 20 o pg 19 -6 50 o pg 19 -7 30 o pg 19 -2 60 is sr 335 0 is sr 329 0 is sr 575 0 is sr 376 0 is sr 373 0 is sr 553 0 log 10 no. of pods per plants no. of seeds per plants 100-seed weight chocolate spot days to flowering plant height figure 3. dendrogram tree constructed using upgma according to jaccard similarity. cluster analysis based on rapd and issr markers; (1)-p1,(2)-p2, (3)-p3, (4)-p4, “six f1” (5)-p1xp2, (6)-p1xp3, (7)-p1xp4, (8)-p2xp3, (9)-p2xp4, (10)-p3xp4, “ten f2” (11)-p1xp2, (12)-p1xp3 (r), (13)-p1xp3 (s) (14)-p1xp4 (r), (15)-p1xp4 (s) (16)-p2xp3 (r), (17)-p2xp3 (s), (18)-p2xp4 (r), (19)-p2xp4 (s) and (20)-p3xp4 (s×s)”. figure 4. association analysis. trait-marker association was achieved through f-test analysis. power marker software v3.0 was used and markers with high p-value (p>0.01) were selected in the association analysis. x and y axes refer to -log p values and the name of primers associated with certain traits. 195heiba, mahgoub, mahmoud, ibrahim, and badr mahdy: genetic improvement of faba bean (vicia faba l.) genotypes selected for resistance to chocolate spot disease acknowledgments we deeply acknowledge dr. mohamed hamdy dawood, professor of genetics, faculty of agriculture, al-azhar university, for help in writing and completing this study. we also express gratitude to dr. shafiq i. darweesh, ageri, assistant professor of genome mapping, agricultural genetic engineering research institute (ageri), agricultural research center (arc), for his help in conducting the molecular section. we acknowledge and appreciate the comments of the reviewers and technical editors of the journal. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions em, mi, am, and heh designed the experiments. heh, em, and mi carried out the formal analysis. mi and heh provided all resources. em, mi, and am oversaw and led the research activity and execution. all authors wrote the original draft. em, heh, and embm authorized, edited, and reviewed the manuscript. literature cited abdalla, m. m. f., shafik, m. m., attia, s. m., & ghannam, h. a. (2017). combining ability, heterosis and inbreeding effects in faba bean (vicia faba l.). journal experimental agriculture international, 15(5), 1–13. https://doi.org/10.9734/ jeai/2017/31964 abdel-razzak, h. s., alfrmawy, a. m., ibrahim, h. m., & el-hanafy, a. a. (2012). genetic diversity in faba bean (vicia faba l.) using inter-simple sequence repeat (issr) markers and protein analysis. life science journal, 9(2), 497–503. abid, g., mingeot, d., udupa s. m., muhovski, y., watillon, b., sassi, k., m’hamdi, m., souissi, f., mannai, k., barhoumi, f., & jebara, m. (2015). genetic relationship and diversity analysis of faba bean (vicia faba l. var. minor) genetic resources using morphological and microsatellite molecular markers. plant molecular biology reporter, 33(6), 1755–1767. https:// doi.org/10.1007/s11105-015-0871-0 abou-zeid, m. n., & hassanein, a. m. (2000). biological control of chocolate spot disease (botrytis fabae sard.) in faba bean in egypt. phytophathology, 90, 1182. abou zied, a. a., & el-gendy, h. a. (2019). estimation of gene effect for yield, yield components and foliar diseases of two faba bean hybrids at nubaria region. alexandria journal of agricultural sciences, 64(2), 87–96. https://doi.org/10.21608/ alexja.2019.48391 aguilar-luna, j. m. e., lópez-lópez, s., & loeza-corte, j. m. (2021). susceptibility of fungi, mainly chocolate spot (botrytis fabae sard.), to gamma irradiation in the faba bean crop (vicia faba l.). bioagro, 33(1), 29–40. http://www.doi.org/10.51372/ bioagro331.4 aguilera, j. g., pessoni, l. a., rodrigues, g. b., elsayed, a. y., silva, d. j., & barros, e. g. (2011). genetic variability by issr markers in tomato (solanum lycopersicon mill). revista brasileira de ciências agrárias, 6(2), 243–252. https://doi.org/10.5039/ agraria.v6i2a998 ahmed, j. o., abdulla, a. r., & mohammed, r. a. (2016). comparative on yield and its components performance and correlation in some broad bean (vicia faba l.) genotypes at bakrajo, sulaimani. american-eurasian journal of agricultural & environmental science, 16(3), 635–640. ajibade, s. r ., weeden, n. f., & chite, s. m. (20 0 0). inter simple sequence repeat analysis of genetic relationships in t he genus vigna. euphytica , 111, 47–55. ht t ps://doi. org/10.1023/a:1003763328768 alghamdi, s. s. (2009). chemical composition of faba bean (vicia faba l.) genotypes under various water regimes. pakistan journal of nutrition, 8(4), 477–482. https://doi.org/10.3923/ pjn.2009.477.482 asfaw, b. m., dagne, k., wakayo, g. k., kemal, s. a., & muleta, k. t. (2018). genetic diversity study of ethiopian faba bean (vicia faba l.) varieties based on phenotypic traits and inter simple sequence repeat (issr) markers. african journal of biotechnology, 17(13), 433–446. bakry, b. a., elewa, t. a., el karamany, m. f., zeidan, m. s., & tawfik, m. m. (2011). effect of row and spacing on yield and its components of some faba bean varieties under newly reclaimed sandy soil condition. world journal of agricultural science, 7(1), 68–72. belal, m. a., eldemery, s. m. m., khidr, y. a., & abdellatif, k. f. (2018). morphological and biochemical diversity and response of egyptian faba bean to heat and drought stresses. menoufia journal of agricultural biotechnology, 3(1), 1–18. https://doi. org/10.21608/mjab.2018.175689 bernier, c. c., hanounik, s. b., hussein, m. m., & mohamed, h. a. (1993). field manual of common faba bean diseases in the nile valley. [information bulletin no. 3] international center for agricultural research in dry areas (icarda). beyene, a. t., derera, j., sibiya, j., & fikre, a. (2016). gene action determining grain yield and chocolate spot (botrytis fabae) resistance in faba bean. euphytica, 207, 293–304. https://doi. org/10.1007/s10681-015-1536-7 botstein, d., white, r. l., skolnick, m., & davis, r. w. (1980). construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms. american journal of human genetics, 32(3), 314–331. chen, y., zhou, r., lin, x., wu, k., qian, x., & huang, s. (2008). issr analysis of genetic diversity in sacred lotus cultivars. aquatic botany, 89(3), 311–316. https://doi.org/10.1016/j. aquabot.2008.03.006 debibakas, s., rocher, s., garsmeur, o., toubi, l., roques, d., d’hont, a., hoarau, j.-y., & daugrois, j. h. (2014). prospecting sugarcane resistance to sugarcane yellow leaf virus by genome-wide association. theoretical and applied genetics, 127, 1719–1732. https://doi.org/10.1007/s00122-014-2334-7 https://doi.org/10.9734/jeai/2017/31964 https://doi.org/10.9734/jeai/2017/31964 https://doi.org/10.1007/s11105-015-0871-0 https://doi.org/10.1007/s11105-015-0871-0 https://doi.org/10.21608/alexja.2019.48391 https://doi.org/10.21608/alexja.2019.48391 http://www.doi.org/10.51372/bioagro331.4 http://www.doi.org/10.51372/bioagro331.4 https://doi.org/10.5039/agraria.v6i2a998 https://doi.org/10.5039/agraria.v6i2a998 https://doi.org/10.1023/a:1003763328768 https://doi.org/10.1023/a:1003763328768 https://doi.org/10.3923/pjn.2009.477.482 https://doi.org/10.3923/pjn.2009.477.482 https://doi.org/10.21608/mjab.2018.175689 https://doi.org/10.21608/mjab.2018.175689 https://doi.org/10.1007/s10681-015-1536-7 https://doi.org/10.1007/s10681-015-1536-7 https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2008.03.006 https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2008.03.006 https://doi.org/10.1007/s00122-014-2334-7 196 agron. colomb. 40(2) 2022 duc, g. (1997). faba bean (vicia faba l.). field crops research, 53(13), 99–109. https://doi.org/10.1016/s0378-4290(97)00025-7 duc, g. s., bao, s., baum, b. m., redden, b., sadiki, m., suso, m. j., vishniakova, m., & zong, x. (2010). diversity maintenance and use of vicia faba l. genetic resources. field crops research, 115(3), 270–278. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2008.10.003 el-abssi, m. g., rabi, h. a., awaad, h. a., & qabil, n. (2019). performance and gene action for earliness, yield and chocolate spot disease of faba bean. zagazig journal of agricultural research, 46(6), 1825–1834. https://doi.org/10.21608/zjar.2019.51882 eldemery, s. m. m., abdellatif, k. f., el-absawy, e. a., emara, h. a., el-rodeny, w. m., & zakaria, a. m. (2016). gene expression induced in faba bean (vicia faba l.) by orobanche crenata and its impact on the field level. egyptian journal of genetics and cytology, 45(2), 279–295. el-ghadban, e. a. e., abou el-leel, o. f., & mahdy, e. m. b. (2016). morphological, phytochemical and molecular characterization on some jatropha species cultivated in egypt. international journal of pharma sciences and scientific research, 3(1), 1–13. https://doi.org/10.25141/2471-6782-2017-1.0001 el-komy, m. h., saleh, a. a., & molan, y. y. (2015). resistance/ susceptibility of faba bean to botrytis fabae: the causal agent of chocolate spot with respect to leaf position. international journal of agriculture and biology, 17(4), 691–701. https://doi. org/10.17957/ijab/14.0021 el-rodeny, w. m., eldemery, s. m. m., soliman, a., & abdellatif, k. f. (2020). investigation of chocolate spot and rust resistance in egyptian faba bean population using morphological traits and molecular markers. agrociencia, 54(2),15–30. el-sharabasy, s. f., mahdy, e. m. b., & ghazzawy, h. s. (2021). genome conformity of in vitro cultures of date palm. in j. m. al-khayri, s. m. jain, & d. v. johnson (eds.), the date palm genome (vol. 1 phylogeny, biodiversity and mapping, pp. 77–100), springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-73746-7_4 ghazzawy, h. s., mahdy, e. m., ali-dinar, h. m., & el-beltagi, h. s. (2021). impact of geographical distribution on genetic variation of two date palm cultivars in arid region. fresenius environmental bulletin, 30(10), 11513–11523. gómez, a. k., & gómez, a. a. (1984). statistical procedures for agriculture research (2nd ed.). wiley. gonzález, a., wong, a., delgado-salinas, a., papa, r., & gepts, p. (2005). assessment of inter simple sequence repeat markers to differentiate sympatric wild and domesticated populations of common bean. crop science, 45(2), 606–615. https://doi. org/10.2135/cropsci2005.0606 grativol, c., lira-medeiros, c. f., hemerly, a. s., & ferreira, p. c. g. (2011). high efficiency and reliability of inter-simple sequence repeats (issr) markers for evaluation of genetic diversity in brazilian cultivated jatropha curcas l. accessions. molecular biology reports, 38(7), 4245–4256. https://doi.org/10.1007/ s11033-010-0547-7 haile, m., adugna, g., & lemessa, f. (2016). reactions of improved faba bean varieties to chocolate spot (botrytis fabae sard.) epidemics across contrasting altitudes in southwest ethiopia. african journal of agricultural research, 11(10), 837–848. https://doi.org/10.5897/ajar2014.9316 hamza, f. e. a., & khalifa, g. e. (2017). the correlation and path coefficient analysis for yield and some yield components of faba bean (vicia faba l.) genotypes in northern sudan. nile journal for agricultural sciences, 2(1), 52–63. harrison, j. g. (1988). the biology of botrytis spp. on vicia beans and chocolate spot disease-a review. plant pathology, 37(2), 168–201. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.1988.tb02064.x hartl, d. l., & clark, a. g. (1997). principles of population genetics (3rd ed.). sinauer associates. hemeida, a. a. (2008). the discriminating capacity of ssr, rapd and aflp markers and their effectiveness in establishing genetic relationships in olive (olea europaea l.). egyptian journal of genetics and cytology, 37, 249–264. ibrahim, s. d., abd el-hakim, a. f., ali, h. e., & abd el-maksoud, r. m. (2019). genetic differentiation using issr, scot and dna barcoding for quinoa genotypes. arab journal of biotechnology, 22(2), 103–118. icarda. (2005). faba bean pathology progress report 2003/4. food legume improvement program, icarda. jaccard, p. (1908). nouvelles recherches sur la distribution f lorale. lausanne, rouge. bulletin de la société vaudoise des sciences naturelles, 44, 223–270. khalaf, a. e. a., afiah, s. a., khalil, r. m. a. & ahmed, a. i. s. (2015). molecular markers for resistance of chocolate spot disease in faba bean (vicia faba l.) using issr-pcr. middle-east journal of scientific research, 23(4), 558–567. khalil, s. a., el-hady, m. m., dissouky, r. f., amer, m. i., & omer, s. a. (1993). breeding for high yielding ability with improved level of resistance to chocolate spot (botrytis faba) diseases in faba bean (vicia faba l.). journal of agricultural sciences mansoura univirsity, 18(5), 1315–1328. link, w., dixkens, c., singh, m., schwall, m., & melchinger, a. e. (1995). genetic diversity in european and mediterranean faba bean germplasm revealed by rapd markers. theoretical and applied genetics, 90, 27–32. https://doi.org/10.1007/ bf00220992 liu, k., & muse, s. v. (2005). powermarker: an integrated analysis environment for genetic marker analysis. bioinformatics, 21(9), 2128–2129. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bti282 loarce, y., gallego, r., & ferrer, e. (1996). a comparative analysis of genetic relationships between rye cultivars using rflp and r apd markers. euphytica, 88, 107–115. https://doi. org/10.1007/bf00032441 lou, y., hu, l., chen, l., sun, x., yang, y., liu, h., & xu, q. (2015). association analysis of simple sequence repeat (ssr) markers with agronomic traits in tall fescue (festuca arundinacea schreb.). plos one, 10(7), article e0133054. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0133054 mahdy, e. m. b. (2012). genetic studies on some vegetable crops (corchorus olitorius l. and lactuca sativa l.) [msc thesis, faculty of agriculture, zagazig university, egypt]. mahdy, e. m. b. (2018). genetical studies on dna storage and preservation on some accessions of cowpea plant [doctoral dissertation, faculty of agriculture, al-azhar university], cairo, egypt. https://doi.org/10.1016/s0378-4290(97)00025-7 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2008.10.003 https://doi.org/10.21608/zjar.2019.51882 https://doi.org/10.25141/2471-6782-2017-1.0001 https://doi.org/10.17957/ijab/14.0021 https://doi.org/10.17957/ijab/14.0021 https://doi.org/10.1007/978-3-030-73746-7_4 https://doi.org/10.2135/cropsci2005.0606 https://doi.org/10.2135/cropsci2005.0606 https://doi.org/10.1007/s11033-010-0547-7 https://doi.org/10.1007/s11033-010-0547-7 https://doi.org/10.5897/ajar2014.9316 https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.1988.tb02064.x https://doi.org/10.1007/bf00220992 https://doi.org/10.1007/bf00220992 https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bti282 https://doi.org/10.1007/bf00032441 https://doi.org/10.1007/bf00032441 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133054 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133054 197heiba, mahgoub, mahmoud, ibrahim, and badr mahdy: genetic improvement of faba bean (vicia faba l.) genotypes selected for resistance to chocolate spot disease mahdy, e. m. b., & el-sharabasy, s. f. (2021). date palm genetic identification and improvement utilizing molecular markers and dna barcoding. in j. m. al-khayri, s. m. jain, & d. v. johnson (eds.), the date palm genome (vol. 1 phylogeny, biodiversity and mapping, pp. 101–134). springer. https://doi. org/10.1007/978-3-030-73746-7_5 mahdy, e. m. b., el-shaer, h. f. a., sayed, a. i. h., & el-halwagi, a. (2021). genetic diversity of local cowpea (vigna spp. (l.) walp.) accessions cultivated in some regions of egypt. jordan journal of biological sciences,14(4), 775–789. https://doi.org/10.54319/ jjbs/140419 mohamed, a. m., al-sohaibani, s. a., al-othman, m. r., & abd el-aziz, a. r. m. (2012). biochemical screening of chocolate spot disease on faba bean caused by botrytis fabae. african journal of microbiology research, 6(32), 6122–6129. https:// doi.org/10.5897/ajmr11.1412 morgan, d. t. (1971). numerical taxonomic studies of the genus botrytis: i. the b. cinerea complex. transactions of the british mycological society, 6(3), 319–325. https://doi.org/10.1016/ s0007-1536(71)80126-2 nagaoka, t., & ogihara, y. (1997). applicability of inter-simple sequence repeat polymorphisms in wheat for use as dna markers in comparison to rflp and rapd markers. theoretical and applied genetics, 94, 597–602. https://doi.org/10.1007/ s001220050456 nei, m. (1972). genetic distance between populations. the american naturalist, 106(949), 283–392. http://doi.org/10.1086/282771 nei, m. (1978). estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals. genetics, 89(3), 583–590. https://doi.org/10.1093/genetics/89.3.583 oliveira, h. r., tomás, d., silva, m., lopes, s., viegas, w., & veloso, m. m. (2016). genetic diversity and population structure in vicia faba l. landraces and wild related species assessed by nuclear ssrs. plos one, 11(5), article e0154801. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0154801 rahman, m. z., honda, y., islam, s. z., & arase, s. (2002). effect of metabolic inhibitors on red light-induced resistance of broad bea n (vicia faba l .) aga inst botr ytis cinerea. journal of phytophathology, 150(8-9). 463–468. https://doi. org/10.1046/j.1439-0434.2002.00781.x sahile, s., ahmed, s., fininsa, c., abang, m. m., & sakhuja, p. k. (2008). survey of chocolate spot (botrytis fabae) disease of faba bean (vicia faba l.) and assessment of factors inf luencing disease epidemics in northern ethiopia. crop protection, 27(11), 1457–1463. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2008.07.011 shannon, c. e. (1948). a mathematical theory of communication. the bell system technical journal, 27(3), 379–423. https://doi. org/10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x sherwin, w. b., jabot, f., rush, r., & rossetto, m. (2006). measurement of biological information with applications from genes to landscapes. molecular ecology, 15(10), 2857–2869. https:// doi.org/10.1111/j.1365-294x.2006.02992.x steel, r. g. d., & torrie, j. h, (1980). principles and procedures of statistics: a biometrical approach (2nd ed.), mcgraw-hill book company. steel, r. g. d., torrie, j. h., & dickey, d. a. (1997). principles and procedures of statistics: a biometrical approach (3rd ed., pp. 352–358), mcgraw hill, inc. book co. sun, x., du, z., ren, j., amombo, e., hu, t., & fu, j. (2015). association of ssr markers with functional traits from heat stress in diverse tall fescue accessions. bmc plant biology, 15, 116–149. https://doi.org/10.1186/s12870-015-0494-5 suresh, s., park, j-h., cho, g-t., lee, h-s., baek, h-j., lee s-y., & chung, j-w. (2013). development and molecular characterization of 55 novel polymorphic cdna-ssr markers in faba bean (vicia faba l.) using 454 pyrosequencing. molecules, 18(2), 1844–1856. https://doi.org/10.3390/molecules18021844 terzopoulos, p. j., & bebeli, p. j. (2008). genetic diversity analysis of mediterranean faba bean (vicia faba l.) with issr markers. field crops research, 108(1), 39–44. https://doi.org/10.1016/j. fcr.2008.02.015 tomás, d., dias, a. l., silva, m., oliveira, h. r., suso, m. j., viegas, w., & veloso, m. m. (2016). genetic diversity assessment of portuguese cultivated vicia faba l. through irap markers. diversity, 8(2), 8. https://doi.org/10.3390/d8020008 torres, a. m., weeden, n. f., & martín, a. (1993). linkage among isozyme, rflp and rapd markers in vicia faba. theoretical and applied genetics, 85(8), 937–945. https://doi.org/10.1007/ bf00215032 villegas-fernández, a. m., sillero, j. c., and rubiales, d. (2012). screening faba bean for chocolate spot resistance, evaluation methods and effects of age of host tissue and temperature. european journal of plant pathology, 132, 443–453. https:// doi.org/10.1007/s10658-011-9889-9 wilson, a. r. (1937). the chocolate spot disease of faba bean caused by botrytis cinerea pers. annals of applied biology, 24(2), 258–288. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1937.tb05033.x yang, j., benyamin, b., mcevoy, b. p., gordon, s., henders, a. k., nyholt, d. r., madden, p. a., heath, a.c., martin n. g., montgomery, g. w., goddard, m. e., & visscher, p. m. (2010). common snps explain a large proportion of the heritability for human height. nature genetics, 42, 565–569. http://doi. org/10.1038/ng.608 zakaria, a. m., el-okkiah, s. a. f., eldemery, s. m. m., emara, h. a., el-absawy, e. s. a., & abdel-latif, k. f. (2015). morphological, physiological, histological and biochemical characteristics of faba bean (vicia faba l.) infected by broomrape (orobanche crenata). kafr el-sheikh journal of agricultural research, 41(4), 1073–1093. zietkiewicz, e., rafalski, a., & labuda, d. (1994), genome fingerprinting by simple sequence repeat (ssr)-anchored polymerase chain reaction amplification. genomics, 20(2), 176–183. https://doi.org/10.1006/geno.1994.1151 zong, x., liu, x., guan, j., wang, s., liu, q., paull, j. g., & redden, r. (2009). molecular variation among chinese and global winter faba bean germplasm. theoretical and applied genetics, 118(5), 971–978. https://doi.org/10.1007/s00122-008-0954-5 https://doi.org/10.1007/978-3-030-73746-7_5 https://doi.org/10.1007/978-3-030-73746-7_5 https://doi.org/10.54319/jjbs/140419 https://doi.org/10.54319/jjbs/140419 https://doi.org/10.5897/ajmr11.1412 https://doi.org/10.5897/ajmr11.1412 https://doi.org/10.1016/s0007-1536(71)80126-2 https://doi.org/10.1016/s0007-1536(71)80126-2 https://doi.org/10.1007/s001220050456 https://doi.org/10.1007/s001220050456 http://doi.org/10.1086/282771 https://doi.org/10.1093/genetics/89.3.583 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0154801 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0154801 https://doi.org/10.1046/j.1439-0434.2002.00781.x https://doi.org/10.1046/j.1439-0434.2002.00781.x https://doi.org/10.1016/j.cropro.2008.07.011 https://doi.org/10.1111/j.1365-294x.2006.02992.x https://doi.org/10.1111/j.1365-294x.2006.02992.x https://doi.org/10.1186/s12870-015-0494-5 https://doi.org/10.3390/molecules18021844 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2008.02.015 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2008.02.015 https://doi.org/10.3390/d8020008 https://doi.org/10.1007/bf00215032 https://doi.org/10.1007/bf00215032 https://doi.org/10.1007/s10658-011-9889-9 https://doi.org/10.1007/s10658-011-9889-9 https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1937.tb05033.x http://doi.org/10.1038/ng.608 http://doi.org/10.1038/ng.608 https://doi.org/10.1006/geno.1994.1151 https://doi.org/10.1007/s00122-008-0954-5 selection of myrciaria dubia clones under conditions of the savanna/forest transition of roraima through multivariate analysis received for publication: december 31, 2021. accepted for publication: march 18, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.100319 1 federal university of roraima-ufrr (brazil). 2 brazilian corporation of agricultural research-embrapa (brazil). 3 research institute of the peruvian amazon-iiap (peru). 4 federal institute of education, science, and technology of roraima (brazil). 5 national university of agriculture (honduras). * corresponding author: cabanto@iiap.gob.pe agronomía colombiana 40(1), 3-11, 2022 abstract resumen camu-camu (myrciaria dubia), a fruit from the amazon region, has received attention due to its high content of antioxidant compounds such as ascorbic acid and polyphenols. this study’s objective was to select camu-camu clones according to their morphological characteristic using multivariate analyses. we evaluated 56 camu-camu clones distributed in three blocks with two plants per experimental plot. the variables measured were plant height (h), number of basal branches (nbb), number of terminal buds (ntb), basal stem diameter (bsd), chlorophylls a (chl a) and b (chl b), and total chlorophyll (chl a + b). principal component (pca) and multivariate clustering analyses were performed using the average linkage mean and mahalanobis distance algorithms. after 24 months, results showed that the characteristic that least contributed to clone selection was nbb. the plant height (h), number of terminal buds (ntb), basal stem diameter (bsd), chlorophylls a (chl a) and b (chl b), and total chlorophyll (chl a + b) had the most positive contribution towards the initial selection of camu-camu clones at two years of age. the 22 camu-camu clones showed the highest rate of vegetative development or vegetative quality index (vqi) in the transitional savanna/forest area of the northern amazon, brazil, after two years of transplanting. el camu-camu (myrciaria dubia) es una fruta de la región amazónica que ha recibido atención debido a su alto contenido de compuestos antioxidantes, como el ácido ascórbico y los polifenoles. el objetivo del estudio fue seleccionar clones de camu-camu según sus características morfológicas mediante análisis multivariados. se evaluaron 56 clones de camu-camu distribuidos en tres bloques con dos plantas por parcela experimental. las variables medidas fueron altura de la planta (h), número de ramas basales (nrb), número de brotes terminales (nbt), diámetro basal del tallo (dt), clorofila a (chl a) y b (chl b) y clorofila total (chl a + b). los análisis de agrupamiento de componentes principales (pca) y multivariados se realizaron utilizando la media de enlace y los algoritmos de distancia de mahalanobis. después de 24 meses, los resultados mostraron que la característica que menos contribuyó a la selección del clon fue el nrb. la altura de la planta, número de ramas basales (nrb), diámetro basal del tallo (dbt), clorofila a (chl a) y b (chl b) y clorofila total (chl a + b) tuvieron la contribución más positiva hacia la selección inicial de clones de camu-camu a los dos años de edad. veintidós clones de camu-camu presentaron la mayor tasa de desarrollo vegetativo o índice de calidad de la vegetación (icv) en la sabana de transición/área forestal del norte del amazonas, brasil, después de dos años de trasplante. key words: clonal tests, domestication, genetic improvement, camu-camu, native fruit. palabras clave: pruebas clonales, domesticación, mejoramiento genético, camu-camu, fruta nativa. selection of myrciaria dubia clones under conditions of the savanna/ forest transition of roraima through multivariate analysis selección de clones de myrciaria dubia en condiciones de transición sabana/bosque en roraima mediante análisis multivariado roberto tadashi sakazaki1, edvan alves chagas2, carlos abanto-rodríguez3*, pollyana cardoso chagas1, maria da conceição rocha de araujo1, joão luiz lopes monteiro neto1, maria luiza grigio1, luiz guilherme carvalho zborowski1, raphael henrique da silva siqueira4, and jorge zamir erazo amaya5 introduction camu-camu (myrciaria dubia (kunth) mcvaugh) is a perennial species native to the amazon basin that stands out for having high concentrations of vitamin c (7.36 g/100 g of pulp) (chagas et al., 2015) and other antioxidant compounds, such as ellagic acids, ellagitannins, proanthocyanidins, epicatechin, catechin, delphinidin 3-glucoside, cyanidin 3-glucoside, and rutin (chirinos et al., 2010; fracassetti et al., 2013; fidelis et al., 2020). the pulp can be processed into carbonated drinks, concentrated juices, vinegar, ice cream, candies, pills, energy drinks, creams, https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.100319 4 agron. colomb. 40(1) 2022 colognes, among others (yuyama et al., 2011; grigio et al., 2021). due to the importance of the species, the brazilian agricultural research corporation, in partnership with the federal university of roraima, has been conducting studies on prospection, selection, collection, cloning, and clonality testing with the purpose of domestication, conservation, and cultivation of the species in ecosystems other than their natural habitat. the search for quality genetic material has been challenging for researchers due to the significant genetic variability of wild populations caused by pollination, with 91% allogamy and 9% autogamy, giving rise to extensive heterogeneity in the agronomic characteristics of interest in production (vásquez, 2000). recommendations suggest working with an adequate number of genetic materials to avoid the reduction of variability that may lead to future problems of vulnerability to pests and diseases. assessing the plant initial developmental characteristics allows us to determine the growth efficiency and the plant ability to adapt to environmental conditions. however, in most cases, selection based on one or a few characteristics may be inadequate since it must be carried out with superior products selected using several morphological characters (costa et al., 2005; faleiro & junqueira, 2011). thus, the isolated evaluation of growth characters cannot be accepted for assigning a quality index or merit selection, confirmation, or recommendation of quality clones. similarly, according to ventura et al. (2012), it is difficult to define which characteristics should be evaluated for the improvement programs. therefore, the authors suggest using multivariate analysis techniques to determine possible correlations and, thus, identify those responsible for most of the total variation observed. these techniques are useful for evaluating individuals in several aspects, providing a holistic view of each genotype (cruz et al., 2012). another technique used is grouping analysis that aims to gather and classify the genotypes in several groups, following some similarity or dissimilarity criteria based on morphological and agronomic characters (araújo et al., 2002; alves et al., 2003; martel et al., 2003). the objective of this research was to select camu-camu clones with superior initial development using multivariate techniques at two years of planting under savanna/forest transition conditions of roraima, northern amazon. materials and methods the research was conducted at the “serra da prata” experimental field of the brazilian agricultural research company, embrapa-rr, located in the municipality of mucajaí, at 60º58’40” w and 2º23’49” n, representative of the savanna/forest transition area of the state of roraima. historically, the site had been fallowed for four years, with a monthly clearing of spontaneous vegetation. according to the köppen classification system, the climate is am type, with a short dry season. the longest rainy season is from may to july, while the shortest is from october to march, with an annual average of 1,844 mm (mourão et al., 2003). we used 56 camu-camu clones from 11 native populations characterized and selected from december 2014 to april 2015 by chagas et al. (2015). the clones were produced by rooting piles in sub-irrigation chambers, following the method described by abanto et al. (2014). after 12 months, when the clones had an average height of 80 cm, they were transplanted to the experimental field (june 2016). the clones used were: 1) ab-04; 2) ab-05; 3) ab-06; 4) ab-07; 5) ab-08; 6) abu-01; 7) abu-02; 8) at-03; 9) at07; 10) at-08; 11) at-10; 12) at-13; 13) bq-03; 14) bq-04; 15) bq-12; 16) bq-18; 17) bq-26; 18) bq-27; 19) bq-28; 20) bq-29; 21) bq-32; 22) ev-06; 23) ev-07; 24) ev-09; 25) ev-10; 26) iab-01; 27) iab-02; 28) iab-04; 29) iab-05; 30) iab-06; 31) iab-07; 32) lm-08; 33) lm-26; 34) lm-27; 35) lm-29; 36) lm-30; 37) lm-31; 38) lm-39; 39) lm-47; 40) lr-03; 41) lr-04; 42) lr-05; 43) lr-11; 44) lr-12; 45) mu-06; 46) mu-11; 47) mu-16; 48) mu-17; 49) rq-04; 50) rq-11; 51) rq-14; 52) rur-01; 53) rur-02; 54) rur-03; 55) rur-04, and 56) rur-05. the area chosen for the clonality test was 5,040 m2. before the crop was established, the area was cleared, plowed, and gridded so that all the vegetal biomass remaining in the superficial layer of the soil was incorporated. the level of soil fertility was very low, with a low sum of basic exchangeable cations (s) ranging from 0.1 to 0.8 cmolc kg -1 of soil; the cation exchange capacity (cec) was lower than 2.1 cmolc kg-1 of soil; the low base saturation ranged from 7% to 46%, and the aluminum saturation was greater than 50% in most profiles (rodrigues et al., 2000). therefore, 1,600 kg ha-1 of dolomitic limestone was applied of which 1,550 kg ha-1 was applied to the set, and 50 kg ha-1 was applied to the pits (150 g/plant). the pits were opened with dimensions of 0.40 m x 0.40 m and received 150 g dolomitic limestone 30 d 5sakazaki, chagas, abanto-rodríguez, chagas, araujo, neto, grigio, zborowski, siqueira, and erazo amaya: selection of myrciaria dubia clones under conditions of the savanna/forest transition of roraima through multivariate analysis before transplanting. at the time of transplanting, 67 g of urea, 110 g of super triple fertilizer, 103 g of kcl, and 10 g of slow release micronutrient (fte br-12®, nutriplant, brazil) were applied per pit. in the second year of cultivation, 111 g of urea, 122 g of super triple, and 121 g of kcl were applied. drip irrigation was used; the emitters had a f low rate of 3.4 l h-1 with a 50 cm spacing. a rain bird® controller (rain bird, azusa, ca, usa) automatically activated the irrigation system. weed control was performed using a brushcutter, manually in the planting rows and attached to a tractor between rows. the camu-camu clones were transplanted at 5 m x 3 m spacing (5 m between rows and 3 m between plants), arranged in a random block delineation with three blocks and two plants per experimental unit. the evaluation of the vegetative characteristics was carried out 12 months after planting. the variables measured were as follow: plant height [h (m)], number of basal branches (nbb), number of terminal buds (ntb), basal stem diameter [bsd (mm)], contents of chlorophyll a (chl a) and b (chl b), and total chlorophyll (chl a + b). chlorophyll a and b were determined with the falker clofilog® chlorophyllometer. the measurement was made on 6 leaves from the middle part of the main branch of all the clones; the measurement was not performed on the leaves of the apical and basal part of the branch. principal component analysis was performed (pca) and conglomerate (cluster) analyses based on mahalanobis genetic distance (d2), both performed using infostat software (di-rienzo, 2008). additionally, the vegetative quality index (vqi) of the camu-camu clones was determined using the joint analysis of h, ntb, bsd, and chl a. the reference parameters were adopted from those reported by abanto et al. (2011) and abanto-rodríguez et al. (2016). for h, 2.96 m was used as a reference; for ntb, a value of 70 was used; 30 mm for bsd; and 37.15 for chl a content. the analysis of vqi was an adaptation of the methods proposed by karlen and stott (1994), islam and weil (2000), melo filho et al. (2007), and freitas et al. (2012) for the determination of the soil quality index (sqi). vqi consists of the differences between the evaluated attributes at initial development compared with the baseline of the quality reference attributes existing in the literature that were then calculated and expressed as the means of the individual value deviations for each attribute. the overall mean of each vegetative development attribute’s deviations represents its deterioration from the reference (freitas et al., 2012). vqi was calculated in two steps, according to equations 1 and 2, qv =  w1–k1  +  w2–k2  +  w3–k3  +  wn–kn  (1)k1 k2 k3 kn n vqi = 1 – (qvq) (2) where qv refers to the mean of the deviation of the indicators of each attribute from the reference attributes present in literature; w refers to the value of the indicator measured in the systems under study; k refers to the value of the indicator measured in the reference system; n is the number of indicators that compose each set of attributes that in this study is 4; and qvq is the mean of the deviations of the morphological characteristics of plants. results and discussion principal component analysis (pca) for the pca, we initially considered the seven characters evaluated for the 56 camu-camu clones. however, after the first analysis, we found that pc1 and pc2 represented 74% of the data total variability. therefore, seeking to improve the value of variability according to the criteria of cliff (1998), we chose to discard variables following the methods described by jolliffe (1972) and mardia et al. (1979). the criterion adopted for character discrimination was based on the correlation input (mardia et al., 1979), where characters with minimal correlation are discarded. thus, the nbb variable was discarded since it was minimally correlated with the other variables and principal components cp1 and cp2 (tab. 1). after discarding nbb, a new pca was performed. table 2 explains the total variance for all the principal components generated. the variance associated with each principal component was different and decreasing. the first principal component (pc1) accounted for 68.0%, while the second component (pc2) accounted for 18.2% of the total variance, with a persistent downward trend until all the variability was distributed among the six principal components generated. thus, cp1 and cp2 represented 86.2% of the total data variability. 6 agron. colomb. 40(1) 2022 figure 1 shows a biplot with the two principal components explaining a significant proportion of the variability of the 56 camu-camu clones recorded data. the clones were scattered, demonstrating variability, although some were of the same origin. the first principal component (pc1) contributed 68.0% of the total variance while the second component (pc2) accounted for 18.2%, bringing the total variability to 86.2%, an acceptable value given that it surpasses the 70% threshold put forward in the criteria of cliff (1998). pc1 associated the clones of the branco river populations [água boinha (ab-07, ab-06), lago da morena (lm-47, lm-29), lago muçum (mu-17), bem querer (bq-04, bq-18, bq-26, bq-29, bq-28), açaí tuba (at-10, at-13, at-03), lago do rei (lr-03, lr-11, lr-05) and estirão do veado (ev-09)); mucajaí river [igarapé água boa (iab-01, iab-02, iab-07)], and quitauaú river [quitauaú (rq14)] with the variables that had the highest correlation coefficients. we infer that all these clones presented desirable results since they positively correlated with all variables associated with pc1. thus, the increase in the height of the camu-camu plant caused an increase in the bsd as well as a greater number of secondary branches, allowing significant development of leaf area and, consequently, greater exposure to light, photosynthetic activity, and vigor, ref lected by the considerable content of chl a, b and chl a + b. accordingly, there were camu-camu clones that showed a differentiated response to the application of nitrogen fertilization, ref lected in the significant gains in chl a and b and chl a + b content. the lack of n absorption and low chl production by some camu-camu clones, possibly, led to inadequate utilization of sunlight for photoassimilate production that may have considerably limited development (larcher, 2004). similar observations were made by colodetti et al. (2014), who reported that the significant genetic variability of coffee (coffea canephora) allowed for the identification of genotypes with a greater capacity to use nutrients under different soil conditions. the principal component pc2 explained 18.2% of the total variance (fig. 1), where ntb and bsd had a significant positive contribution, associating with clones from branco river [lago da morena (lm-26), água boinha (ab-04, ab-05), lago muçum (mu-11, mu-16), lago da morena (lm-39), bem querer (bq-12), açaí tuba (at-13)], and mucajaí river [igarapé água boa (iab-05)]. table 1. correlation matrix of original core variables and principal components of vegetative development of clones from different populations of transplanted camu-camu in the savanna/forest area of the northern amazon, brazil, 2018. variables component cp 1 cp 2 plant height 0.82 0.09 number of basal branches -0.11 0.16 number of terminal buds 0.65 0.65 basal stem diameter 0.79 0.52 chlorophyll a 0.9 -0.22 chlorophyll b 0.83 -0.44 total chlorophyll 0.92 -0.36 % variance 58.00 16.00 cumulative % variance 58.00 74.00 cophenetic correlation=0.92. table 2. core values and proportion of variance explained by pca analysis of vegetative development characters of camu-camu clones of different populations. principal componentes core values the proportion of total variance absolute (%) cumulative (%) 1 4.08 0.68 0.68 2 1.09 0.182 0.862 3 0.43 0.07 0.93 4 0.23 0.04 0.97 5 0.17 0.03 1.00 6 0.00 0.00 1.00 the distribution of coefficients in the principal components (tab. 3) indicated that h, ntb, bsd, chl a and b, and chl a + b had the most positive contribution to cp1 with adequate correlation levels; therefore, these variables were the most responsive to camu-camu clone selection. however, the variables contributing positively to the principal component 2 (pc2) were ntb and bsd. table 3. correlation matrix of the original core variables and principal components of vegetative development of camu-camu clones from different populations transplanted for clonality testing. variables component cp 1 cp 2 plant height 0.82 0.09 number of terminal buds 0.65 0.65 basal stem diameter 0.79 0.52 chlorophyll a 0.90 -0.22 chlorophyll b 0.84 -0.45 total chlorophyll 0.92 -0.37 % variance 68.0 18.0 % cumulative variance 68.0 86.0 cophenetic correlation=0.923. 7sakazaki, chagas, abanto-rodríguez, chagas, araujo, neto, grigio, zborowski, siqueira, and erazo amaya: selection of myrciaria dubia clones under conditions of the savanna/forest transition of roraima through multivariate analysis hierarchical cluster analysis the cluster analysis of the 56 camu-camu clones (fig. 2) distinguished 13 clone groups according to the dissimilarity of the vegetative characteristics assessed during the first two years after transplantation. in this analysis, the dendrogram’s cut-off point was assumed to be a genetic dissimilarity of 1.85 (50%) among all the clones evaluated. thus, using the six characteristics of initial development as dissimilarity patterns, we have the formation of two larger groups, groups g8 and g9. the largest group (g9) comprised 20 clones (from lm-27 to ab-05, not in sequential order), that is, 35.7% of all clones that came from the branco river [lago da morena (lm-07, lm-08, lm-30, and lm-39), bem querer (bq-03, bq-12, and bq-27), estirão veado (ev-06 and ev-10), lago muçum (mu-06), açaí tuba (at-03, at-07, and at-08), água boinha (ab-05 and ab-06), lago do rei (lr-04)]; mucajaí river [igarapé água boa (iab-04 and iab-06)], and urubú river [urubú (rur-03 and rur-04)]. the second group (g8) consisted of 15 clones (from rq11 to ab-06, not in sequential order), representing 26.8% of the clones evaluated, coming from the following rivers and populations: quiatuaú river [quiatuaú (rq-11 and rq-14)], urubú river [urubú (rur-01)], unimirim river [água boa (abu-02)], and branco river [bem querer (bq-04), bq-18, bq-26, bq-28, and bq-29), good water (ab-07 and ab-06), lago do rei (lr-05 and lr-11), lago da morena (lm-31), and lago muçum (mu-17). this group was formed by eleven clones of the branco river population, two clones of the quitauaú river, and one clone of the unimirim and urubú rivers. thus, the g8 and g9 contained 35 of the 56 clones (62.5%). the larger groups represent materials whose dissimilarity could not be identified. group 12 (g12) consisted of six clones from the branco river and the following populations: lago muçum (mu-11 and mu-16), lago da morena (lm-29 and lm-47), lago do rei (lr-03), and açaí tuba (at-13)). group 6 (g6) was formed by three clones from the following rivers and populations: mucajaí river [igarapé água boa (iab-01 and iab-02)], and branco river [açaí tuba (at-10)]. it should be noted that this group had two clones from the mucajaí river and one from the branco river. group 3 (g3) was formed by two clones from the rivers and populations of the urubú [urubú (rur-04)] and branco rivers [lago da morena do rei (lr-12)]. group 4 (g4) was formed by clones from the urubú [urubú (rur05)] and unimirim [agua boa (abu-01)] rivers, and group 13 (g13) by clones from the branco [agua boinha (ab-04)] and mucajaí [igarapé água boa (iab-05)] rivers. finally, groups g1, g2, g5, g7, g10, and g11 were formed in isolation by a clone each from the rivers and populations of the branco river [estirão do veado (ev-07)]; quitauaú river [quitauaú (rq-04)]; branco river [estirão do veado (ev-09)]; branco river [bem querer (bq-32)]; mucajaí river [igarapé água boa (iab-07)] and branco river [lago da morena (lm-26)], respectively. bsd h chl a + b chl a chl b rur-02 rur-05 rur-01 abu-01 at-07 ab-08 ab-04 ab-05 iab-05 lm-26 lr-04 iab-01 iab-06 ab-06 ab-07 lm-27 lm-31 ev-10 ev-07 bq-27 rq-04 rq-11 bq-18 bq-26 bq-29 bq-04 at-13 at-03 at-10 bsd h chl a + b chl a chl b rur-02 rur-05 rur-01 abu-01 at-07 ab-08 ab-04 ab-05 iab-05 lm-26 lr-04 iab-01 iab-06 ab-06 ab-07 lm-27 lm-31 ev-10 ev-07 bq-27 rq-04 rq-11 bq-18 bq-26 bq-29 bq-04 at-13 at-03 at-10 c p 2 ( 18 .2 % ) cp 1 (68.0%) -7.00 -3.50 0.00 3.50 7.00 -8.00 -4.00 4.000.00 8.00 figure 1. distribution of clone variables from different populations of transplanted myrciaria dubia in a clonality trial in the transitional savanna/ forest area of the northern amazon. plant height (h), number of terminal buds (ntb), basal stem diameter (bsd), chlorophylls a (chl a) and b (chl b), and total chlorophyll (chl a + b). 8 agron. colomb. 40(1) 2022 these results confirm the existence of variability in the genotypes evaluated based on all the characteristics evaluated together. similar results were obtained by yokomizo et al. (2017) when determining the genetic diversity among the progeny of açai plants from anajás, pará, brazil. this diversity collection occurs due to obtaining materials from native populations (yokomizo et al., 2017). thus, the presence of genetic variability could be explored in genetic improvement programs to obtain superior genetic combinations and eventually be used in future controlled g4 g3 g1 g2 g6 g7 g8 g9 g1 g1 g1 g1 g5 g4 g3 g1 g2 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g5 0.46 1.16 1.85 2.54 3.23 ev-07 rq-04 rur-02 lr-12 rur-05 abu-01 ev-09 iab-02 iab-01 at-10 bq-32 rq-11 rur-01 abu-02 ab-07 bq-04 rq-14 bq-29 bq-28 ab-06 bq-18 lr-11 bq-26 lm-31 mu-17 lr-05 bq-12 lm-27 lm-30 bq-03 rur-04 rur-03 ev-10 iab-04 bq-27 mu-06 at-08 at-07 ab-08 iab-06 lr-04 at-03 ev-06 lm-39 ab-05 iab-07 lm-26 mu-16 lm-47 lr-03 lm-29 mu-11 at-13 iab-05 ab-04 lm-08 figure 2. classification dendrogram based on the initial development characteristics of the 56 clones of the different myrciaria dubia populations transplanted in a clonality test using the average linkage mean and mahalanobis distance algorithm (cophenetic correlation=0.702). 9sakazaki, chagas, abanto-rodríguez, chagas, araujo, neto, grigio, zborowski, siqueira, and erazo amaya: selection of myrciaria dubia clones under conditions of the savanna/forest transition of roraima through multivariate analysis crossings avoiding the use of clones belonging to the same group. souza et al. (2010) reported that estimating genetic distances between clones is essential; from our results, it is possible to suggest crosses or follow up potential crosses to explore hybrid vigor between progenies. souza et al. (2010) and cruz et al. (2011) highlight that the dissimilarity analysis (distance) allows evaluating possible redundancies in a set of individuals. however, crosses between more distant individuals make it possible to uncover greater segregation in future improvement cycles and, therefore, enrich their genetic basis. the cophenetic correlation in the present study was 0.702, indicating that the groups formed are reliable. alvarado et al. (2016) obtains similar results, working with the agronomic characterization of 95 coffee accesses, and santos et al. (2014), reports a 0.69 cophenetic correlation in a group analysis of cupuaçu plant clones. cruz et al. (2011) indicate that the estimated coefficients range from zero to one, and the higher the value obtained for this coefficient, the higher the representativity of the dendrogram in relation to the genetic distance matrix. vegetative quality indices (vqi) figure 3 shows the clones with the highest vqi, resulting from the joint analysis of the initial development variables evaluated in the first two years of age. in this type of analysis, the position in order of merit can be determined more precisely according to all the evaluated attributes. thus, clones with higher vqi were from the following rivers and populations in descending order: branco river [água boinha (ab-05)]; mucajaí river [igarapé água boa (iab-05)]; branco river [lago muçum (mu-11), bem querer (bq-04), lago da morena (lm-26), açaí tuba (at-10), estirão do veado (ev-06), lago do rei (lr-04), água boinha (ab-06), lago da morena (lm-29), água boinha (ab-04), and açaí tuba [(at-13), (at03)]; lago da morena (lm-39); lago do rei [(lr-03, lr-11, and lr-05)]; lago muçum (mu16); bem querer (bq-12); mucajaí river [igarapé água boa (iab-06)]; branco river [bem querer (bq-29)]; lago da morena (lm-47)]. the clones with the smallest vqi were: rur-05, rur-02 and abu-01, belonging to the rivers and populations of the urubú (urubú) and unimirim rivers (água boa). clone iqv 0.870.750.630.510.39 ab-05 iab-05 mu-11 bq-04 lm-26 at-10 ev-06 lr-04 ab-06 lm-29 ab-04 at-13 at-03 lm-39 lr-03 lr-11 lr-05 mu-16 bq-12 iab-06 bq-29 lm-47 iab-01 lm-27 bq-03 ev-09 iab-07 ev-07 mu-17 bq-32 at-08 iab-02 rq-14 lm-30 bq-26 mu-06 bq-28 bq-27 ab-07 rur-03 bq-18 rq-11 lm-31 abu-02 at-07 iab-04 lm-08 rur-04 lr-12 ab-08 ev-10 rur-01 rq-04 rur-05 abu-01 rur-02 figure 3. vegetative quality index (vqi) of 56 myrciaria dubia clones according to initial developmental characteristics in the first two years of transplanting. 10 agron. colomb. 40(1) 2022 conclusions plant height, number of terminal buds, basal stem diameter, chlorophylls a and b, and total chlorophyll contributed the most to the camu-camu clone selection in the savanna/forest area of the northern amazon, brazil. we verified that 22 clones of camu-camu were better adapted to soil conditions out of the f loodplain. in this sense, this study represents a great advance for the domestication of the species, since there are more clones available to be included in the camu-camu genetic improvement program of the brazilian agricultural research corporation-embrapa roraima. acknowledgments we thank the graduate program in agronomy-posagro at ufrr and the brazilian agricultural research corporation (embrapa) for the logistics for research development and the coordination for the improvement of higher education personnel (capes) for the scholarship of the first author. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions rts, eac and pcc formulated the overarching research goals and aims, mcra and mlg carried out activities to annotate draft data and maintain research data for initial use and later re-use. jllmn, rhss and car applied statistical, mathematical, computational, and other formal techniques to analyse study data, lgcz and jzea conducted the research process, specifically performing the experiments or data/evidence collection. all authors reviewed the manuscript. literature cited abanto, c., sánchez choy, j., saldaña, w., paifa, m., & chagas, e. a. (2011). effect of pruning height on the architecture of plants of camu camu (myrciaria dubia hbk mc vaugh) in the experimental station of iiap, ucayali, peru. scientia agropecuaria, 2(2), 73–81. abanto, c. r., chagas, e. a., sánchez-choy, j., dos santos, v. a., bardales, r. m. l., & saldaña, g. r. (2014). capacidad de enraizamiento de plantas matrices promisorias de myrciaria dubia (kunth) mc vaugh en cámaras de subirrigación. re v i sta ce re s, 61(1), 134 –14 0. ht t ps://doi.org /10.159 0/ s0034-737x2014000100018 abanto-rodríguez, c., alves-chagas, e., costa silveira de albuquerque, t., tadashi-sakazaki, r., farias-araújo, w., & silva-chaves, j. (2016). early growth of camu-camu plants with nitrogen fertilization through fertirrigation. scientia agropecuaria, 7(4), 367–376. https://doi.org/10.17268/sci. agropecu.2016.04.02 alvarado, l., vértiz, r., jiménez, j. r., borjas, r., castro, v., & julca, a. (2016). caracterización agronómica de 95 accesiones en el banco de germoplasma de café en chanchamayo (perú). revista eciperú, 14(1), 41–49. https://doi.org/10.33017/ reveciperu2017.0004/ alves, r. m., garcia, a. a. f., cruz, e. d., & figueira, a. (2003). seleção de descritores botânico-agronômicos para caracterização de germoplasma de cupuaçuzeiro. pesquisa agropecuária brasileira, 38(7), 807–818. https://doi.org/10.1590/ s0100-204x2003000700004 araújo, d. g., carvalho, s. p., & alves, r. m. (2002). divergência genética entre clones de cupuaçuzeiro (theobroma grandif lorum willd. ex spreng. schum.). ciência e agrotecnologia, 26(1), 13–21. chagas, e. a., lozano, r. m. b., chagas, p. c., bacelar-lima, c. g., garcia, m. i. r., oliveira, j. v., souza, o. m., morais, b. s., & araújo, m. c. r. (2015). intraspecific variability of camucamu fruit in native populations of northern amazonia. crop breeding and applied biotechnology, 15(4), 265–271. https://doi. org/10.1590/1984-70332015v15n4a44 chirinos, r., galarza, j., betalleluz-pallardet, i., pedreschi, r., & campos, d. (2010). antioxidant compounds and antioxidant capacity of peruvian camu-camu ([myrciaria dubia (kunth) mcvaugh] (h.b.k.) mcvaugh) fruit at different maturity stages. food chemistry, 120(4), 1019–1024. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2009.11.041 cliff, n. (1998). the eingenvalues-greater-than one rule and the reliability of components. psychological bulletin, 103(2), 276–279. https://doi.org/10.1037/0033-2909.103.2.276 colodetti, t. v., rodrigues, w. n., martins, l. d., & tomaz, m. a. (2014). differential tolerance between genotypes of conilon coffee (coffea canephora) to low availability of nitrogen in the soil. australian journal of crop science, 8(12), 1648–1657. costa, r. b., resende, m. d. v., contini, a. z., rego, f. l. h., roa, r. a. r., martins, w. j. (2005). avaliação genética de indivíduos de erva-mate (ilex paraguariensis a. st.-hil.) na região de caarapó, ms, pelo procedimento reml/blup. ciência florestal, 15(4), 371–376. https://doi.org/10.5902/198050981874 cruz, c. d., ferreira, f. m., & pessoni, l. a. (2011). biometria aplicada ao estudo da diversidade genética (1st ed.). universidade federal de viçosa. cruz, c. d., regazzi, a. j., & carneiro, p. c. s. (2012). modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético (3rd ed.). universidade federal de viçosa. faleiro, f. g., & junqueira, n. t. v. (2011). recursos genéticos: conservação, caracterização e uso. in f. g. faleiro, s. r. m. andrade, & f. b. reis júnior (eds.), biotecnologia: estado da arte e aplicações na agropecuária (1st ed., pp. 513–551). planaltina, df: embrapa cerrados. fidelis, m., oliveira, s. m., santos, j. s., escher, g. b., rocha, r. s., cruz, a. g., carmo, m. a. v., azevedo, l., kaneshima, t., oh, w. y., shahidi, f., & granato, d. (2020). from by product to a functional ingredient: camu-camu (myrciaria dubia) seed extract as an antioxidant agent in a yogurt model. journal of dairy science, 103(2), 1131–1140. https://doi.org/10.3168/ jds.2019-17173 https://doi.org/10.1590/s0034-737x2014000100018 https://doi.org/10.1590/s0034-737x2014000100018 https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2016.04.02 https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2016.04.02 https://doi.org/10.33017/reveciperu2017.0004/ https://doi.org/10.33017/reveciperu2017.0004/ https://doi.org/10.1590/s0100-204x2003000700004 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2003000700004 https://doi.org/10.1590/1984-70332015v15n4a44 https://doi.org/10.1590/1984-70332015v15n4a44 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.11.041 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.11.041 https://doi.org/10.1037/0033-2909.103.2.276 https://doi.org/10.5902/198050981874 https://doi.org/10.3168/jds.2019-17173 https://doi.org/10.3168/jds.2019-17173 11sakazaki, chagas, abanto-rodríguez, chagas, araujo, neto, grigio, zborowski, siqueira, and erazo amaya: selection of myrciaria dubia clones under conditions of the savanna/forest transition of roraima through multivariate analysis fracassetti, d., costa, c., moulay, l., & tomás-barberán, f. a. (2013). ellagic acid derivatives, ellagitannins, proanthocyanidins and other phenolics, vitamin c and antioxidant capacity of two powder products from camu-camu fruit (myrciaria dubia). food chemistry, 139(1–4), 578–588. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2013.01.121 freitas, d. a. f., silva, m. l. n., cardoso, e. l., & curi, n. (2012). índices de qualidade do solo sob diferentes sistemas de uso e manejo f lorestal e cerrado nativo adjacente. revista ciência agronómica, 43(3), 417–428. https://doi.org/10.1590/ s1806-66902012000300002 grigio, m. l., moura, e. a., carvalho, g. f., zanchetta, j. j., chagas, p. c., chagas, e. a., & durigan, m. f. b. (2021). nutraceutical potential, qualitative and acceptability of different camu-camu popsicle. journal of food processing and preservation, 45(3), article e 15305. https://doi.org/10.1111/jfpp.15305 islam, k. r., & weil, r. r. (2000). soil quality indicators properties in mid-atlantic soils as inf luenced by conservation management. journal of soil and water conservation, 55(1), 69–78. jolliffe, i. t. (1972). discarding variables in a principal component analysis. i: artificial data. journal of the royal statistical society series c (applied statistics), 21(2), 160–173. https://doi. org/10.2307/2346488 karlen, d. l., & stott, d. e. a. (1994). a framework for evaluating physics and chemical indicators of soil quality. in j. w. doran, d. c. coleman, d. f. berdicek, & b. a. stewart (eds.), defining soil quality for a sustainable environment. madison. sssa special publications. https://doi.org/10.2136/sssaspecpub35.c4 larcher, w. (2004). ecofisiologia vegetal. rima, são carlos, são paulo-sp. mardia, k. v., kent, j. t., & bibby, j. m. (1979). multivariate analysis (1st ed.). academic press. martel, j. h. i., ferraudo, a. s., môro, j. r., & perecin, d. (2003). estatística multivariada na discriminação de raças amazônicas de pupunheiras (bactris gasipaes kunth) em manaus (brasil). revista brasileira de fruticultura, 25(1), 1–9. https:// doi.org/10.1590/s0100-29452003000100033 melo filho, j. f., souza, a. l. v., & souza, l. s. (2007). determinação do índice de qualidade subsuperficial em um latossolo amarelo coeso dos tabuleiros costeiros, sob f loresta natural. revista brasileira de ciência do solo, 31(6), 1599–1608. https:// doi.org/10.1590/s0100-06832007000600036 mourão, m., xaud, m. r., xaud, h. a. m., moura neto, m. a., arco-verde, m. f., pereira, p. r. v. s., & tonini, h. (2003). precipitação pluviométrica em áreas de transição savana-mata de roraima: campos experimentais serra da prata e confiança (embrapa-comunicado técnico no. 54). embrapa. https:// ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/176104/1/ cot01703-precipitathooconf-moises.pdf rodrigues, t. e., gama, j. r. n. f., rêgo, r. s., lima, a. a. c., da silva, j. m. l., & barreto, w. o. (2000). caracterização e classificação dos solos do campo experimental de água boa – embrapa roraima, boa vista. (embrapa-publication no. 54). embrapa amazônia orienta. https://ainfo.cnptia.embrapa.br/ digital/bitstream/item/63264/1/oriental-doc54.pdf santos, v. s., martins filho, s., & alves, r. m. (2014). aplicação da pcam e da análise de agrupamento em clones de cupuaçuzeiro. revista da estatística, ufop, 3, 192–196. souza, h. g., doria, k. m. a. b. v. s., basseto, m. a., rosa, d. d., furtado, e. l., & marino, c. l. (2010). diversidade genética em populações-núcleo de eucalyptus grandis. acta scientiarum agronomy, 32(4), 621–625. https://doi.org/10.4025/actasciagron.v32i4.3727 vásquez, a. (2000). el camu camu; cultivo, manejo e investigaciones (1st ed.). universidad nacional de la amazonía peruana. iquitos. ventura, h. t., lopes, p. s., pelos, j. v., guimarães, s. e. f., carneiro, a. p. s., & carneiro, p. l. s. (2012). use of multivariate analysis to evaluate genetic groups of pigs for dry-cured ham production. livestock science, 148(3), 214–220. https://doi. org/10.1016/j.livsci.2012.06.007 yokomizo, g. k. i., farias-neto, j. t., & oliveira, m. s. p. (2017). dissimilaridade morfológica entre progênies de açaizeiro provenientes de anajás, pa. revista de ciências agrárias, 60(4), 343–349. yuyama, k., mendes, n. b., & valente, j. p. (2011). longevidade de sementes de camu-camu submetidas a diferentes ambientes e formas de conservação. revista brasileira de fruticultura, 33(2), 601–607. https://doi.org/10.1590/s0100-29452011005000067 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.01.121 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.01.121 https://doi.org/10.1590/s1806-66902012000300002 https://doi.org/10.1590/s1806-66902012000300002 https://doi.org/10.2307/2346488 https://doi.org/10.2307/2346488 https://doi.org/10.2136/sssaspecpub35.c4 https://doi.org/10.1590/s0100-29452003000100033 https://doi.org/10.1590/s0100-29452003000100033 https://doi.org/10.1590/s0100-06832007000600036 https://doi.org/10.1590/s0100-06832007000600036 https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/176104/1/cot01703-precipitathooconf-moises.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/176104/1/cot01703-precipitathooconf-moises.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/176104/1/cot01703-precipitathooconf-moises.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/63264/1/oriental-doc54.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/63264/1/oriental-doc54.pdf https://doi.org/10.4025/actasciagron.v32i4.3727 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v32i4.3727 https://doi.org/10.1016/j.livsci.2012.06.007 https://doi.org/10.1016/j.livsci.2012.06.007 https://doi.org/10.1590/s0100-29452011005000067 agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 5 con el lanzamiento del presente fascículo, el co-mité editorial de la revista agronomía colombiana y la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, desean compartir con su público lector dos motivos de inmensa satisfacción que fortalecen la capacidad de divulgación de la ciencia agrícola en nuestro país y colocan esta publicación en lugar preponderante dentro del contexto investigativo y académico del agro colombiano: un aumento sustancial en el número de artículos publicados y su reciente reclasificación en la categoría “b” del sistema nacional de indexación de publicaciones científicas y tecnológicas colombianas –publindex– de colciencias. en efecto, la presente edición pone a disposición de los lectores un fascículo más abundante que incluye 20 artículos, el doble de material de las revistas anteriores. gracias a la labor colectiva del comité editorial, el editor y el asesor editorial respecto de la gestión interna de los artículos, la actualización de los estándares de publicación y las mejoras en el diseño, la revista ha adquirido mayor confiabilidad y rigor, además de un aspecto cada vez más profesional. por otro lado, la puntualidad de su aparición garantiza la actualidad de los resultados publicados, mientras el trabajo concienzudo de los árbitros evaluadores establece un alto nivel en la calidad científica de los artículos. el proceso de optimización que ha experimentado la publicación en los últimos tres fascículos forma parte de un propósito de mejoramiento continuo que implica la búsqueda de una presentación clara y concreta de los textos, las figuras y las tablas. por estas razones, cada vez más investigadores del sector agrario y áreas afines escogen esta revista para publicar el producto final de proyectos de investigación desarrollados en universidades y otras instituciones colombianas en los niveles de maestría y doctorado. aparte del aumento del volumen de este fascículo que, estamos seguros podremos mantener en próximas ediciones, queremos compartir con autores, evaluadores y lectores la buena noticia recibida en junio de 2005 sobre la reclasificación de agronomía colombiana en la categoría “b” del sistema nacional de indexación de publicaciones científicas y tecnológicas colombianas de colciencias, que demuestra el cumplimiento de nuestro compromiso de presentar una revista agrícola de alto nivel científico que cumple con los estándares nacionales e internacionales exigidos para este tipo de publicaciones. además de este importante aval en el orden nacional, los resúmenes de todos los artículos de la revista aparecen en importantes sistemas de documentación e información como cab abstracts y agris (fao). el ascenso al nivel “b” de publindex fue posible gracias a la calidad de los artículos, a las exigentes y oportunas evaluaciones y recomendaciones de los árbitros y, sobre todo, al trabajo eficiente del comité editorial que está compuesto por cinco representantes de entidades externas de la universidad nacional de colombia y cuatro profesores de la facultad de agronomía, sede bogotá. a partir de este fascículo, y debido al mayor número de artículos aprobados, éstos se han ordenado en siete secciones que facilitan al lector encontrar los temas de sus áreas de interés: 1. fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular, 2. propagación y cultivos de tejidos, 3. fisiología de cultivos, 4. protección de cultivos, 5. fisiología y tecnología poscosecha, 6. suelos, fertilización y manejo de aguas, y 7. economía y desarrollo rural. la sección con el mayor número de los artículos es la de “fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular”, que refleja la dinámica e importancia de estas áreas temáticas para el desarrollo del conocimiento agrícola colombiano. en los cinco artículos de esta sección predomina el reporte de investigaciones sobre caracterización molecular o morfológica de genotipos de maíz, papa y palma de aceite, que buscan mejores rendimientos agronómicos, industriales o nutritivos. en el apartado de “propagación y cultivos de tejidos” se describe la inducción de organogénesis indirecta en segmentos de hipocotilo de la especie arbórea abarco (cariniana pyriformis) y, en el caso de la uchuva, se caracterizan dos especies desde el punto de vista palinológico y se estudia su viabilidad polínica. la sección de “fisiología de cultivos” se dedica, principalmente, al efecto de diferentes factores agroecológicos sobre las plantas cultivadas; en el caso de la papa criolla se logró estimar la intercepción de la radiación solar en tres diferentes pisos térmicos, encontrando que en altitudes >2.800 m.s.n.m., es posible que la planta se sature rápidamente por efectos lumínicos. dos estudios en invernadero investigaron el crecimiento y la distribución de materia seca bajo crecientes concentraciones de nacl en la fresa y el rajado del fruto de uchuva bajo concentraciones deficientes de calcio y boro. bajo la sección “protección de cultivos” se reportan los resultados del control biológico in vitro de meloidogyne javanica, plaga del cultivo de crisantemo, usando editorial agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 6 para ello los hongos arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. relacionado con la incidencia de la mosca de la fruta se identificaron y localizaron geográficamente especies del género anastrepha schiner (diptera: tephritidae) en 22 municipios de cundinamarca. así mismo, se evaluó el daño en tubérculo causado por la polilla guatemalteca (tecia solanivora povolny) en 60 genotipos de la especie solanum phureja bajo condiciones de laboratorio. en el área de “fisiología y tecnología poscosecha” se presenta una metodología en la cual aplicaciones de cacl 2 aumentaron la vida en poscosecha de la feijoa ‘quimba’. de los cuatro trabajos del apartado “suelos, fertilización y manejo de aguas”, dos se dedican a los suelos sulfatados ácidos en boyacá: en el primero, a través de enmiendas con 12,5 t· ha-1 de ca(oh) 2 y 10 t· ha-1 de gallinaza, se obtuvieron las mejores respuestas en la recuperación y manejo de estos suelos. en el segundo, se estudió la génesis de los suelos sulfatados ácidos ubicados en el valle fluvio-lacustre de la cuenca alta del río chicamocha, que se determinó mediante la oxidorreducción del hierro y azufre, procesos que promueven la extrema acidificación y modificación de las características fisicoquímicas del medio. en el municipio de caldono (cauca) se caracterizó la calidad de suelos a partir del conocimiento de los agricultores, encontrando como ‘tierra buena’ aquella que presenta mejores condiciones del horizonte superficial. con referencia al mejor sustrato de turba para la propagación de la albahaca, se encontró una menor pérdida de agua en la turba 100% rubia de origen canadiense, mientras que la mejor respuesta en cuanto la germinación, el crecimiento y el desarrollo de plantas, se logró con la turba en mezcla 60% rubia y 40% negra de origen alemán. finalmente, en la sección de “economía y desarrollo rural”, se exploró primero el grado de acogida y aceptación de flores tropicales por parte de algunos mercados seleccionados, con miras a encontrar segmentos que den viabilidad económica a una propuesta de producción de especies ornamentales de clima cálido. en un estudio sobre las características de la pedagogía y la educación virtual en un programa de extensión rural se investiga el papel de la internet como instrumento que posibilita superar condiciones limitantes de tiempo y lugar en la transmisión de conocimientos. esta corta reseña, que informa acerca de los trabajos publicados en este ejemplar de la revista agronomía colombina, muestra el dinamismo y avance científico y tecnológico de los equipos de investigación vinculados a las diferentes universidades y centros de investigación, que constituyen la fuente principal de la producción de excelentes artículos de interés para la comunidad científica y los sectores comprometidos con la innovación agrícola y agroindustrial. gerhard fischer director comité editorial agronomía 22-2 final.indd evaluación de técnicas de aplicación de steinernema carpocapsae (rhabditida: steinernematidae) para el control del barrenador gigante de la palma cyparissius daedalus cramer en los llanos orientales de colombia assessing application techniques of steinernema carpocapsae (rhabditida: steinernematidae) for controlling the giant borer of african palm cyparissius daedalus cramer on colombia’s eastern plains luz dary ayala1, hugo calvache2 y fabio r. leiva3 abstract: cyparisius daedalus has become a pest in african palm (elaeis guinnesis j.) plantations on colombia’s eastern plains. it is currently controlled by releasing s. carpocapsae using a garden wateringcan. although such approach is considered effective in terms of control, it involves lengthy field application and high costs. the effect of jacto super 600, maruyama ms256 and royal cóndor commercial spraying equipment on steinernema carpocapsae nematode mortality was thus compared with using a garden watering-can, measuring nematode mortality in different parts of each type of equipment. a splitplot design was employed, the main plot being for the spraying equipment and the subplot for samples. the garden watering-can caused minimum damage to nematodes (19% mortality) followed by maruyama (44%) and royal cóndor (58%). jacto equipment presented the highest nematode damage (68%) but high s. carpocapsae uniformity in the mixing tank indicating thorough mixing capability. the effectiveness of two field nematode release systems (infected insect larvae and water suspensions) for controlling c. daedalus in an african palm crop were assessed by using a completely randomised design, having 10 replications and 6 types of treatment (control treatment, garden watering-can, jacto super 600, maruyama ms256, royal cóndor and s. carpocapsae infected g. mellonella larvae). statistically significant differences were found between treatments regarding the absolute control. treatments which used sprayers did not reveal significant differences amongst them, which may suggest that the pathogenic ability of s. carporesumen: el barrenador gigante de la palma recientemente ha adquirido importancia económica en los llanos orientales colombianos. para su control se utiliza el nematodo entomoparásito s. carpocapsae, usando una regadera de jardín. este método se considera eficaz, pero el tiempo para la liberación en campo es considerable, elevando los costos de aplicación. consecuentemente, se evaluaron cuatro técnicas de aplicación, usando los equipos jacto súper 600®, maruyama ms256®, royal cóndor® y la regadera de jardín, para establecer la mortalidad de s. carpocapsae en diferentes partes de estos equipos: tanque de mezcla (tm), salida de bomba (sb), antes de boquilla (ab) y después de ésta, y a la salida del equipo (se). se utilizó un diseño de parcelas divididas (parcela principal: equipos; subparcelas: sitios de muestreo). la menor mortalidad del nematodo ocurrió con la regadera (19%), seguida de las encontradas con los equipos maruyama® (44%) y royal cóndor® (58%). por su parte, con el equipo jacto® se produjo el mayor daño (68%). no obstante, las mayores variaciones al comparar la cantidad de s. carpocapsae por muestra dentro de tm con respecto a la concentración inicial se encontraron con royal® y maruyama®, en tanto que las menores variaciones ocurrieron con la regadera de jardín y jacto®, indicando la eficiencia del sistema de agitación de este último y probablemente el efecto del tamaño pequeño del tanque de la regadera. posteriormente, se evaluó la eficacia de dos sistemas de liberación en campo (suspensiones acuosas vs. larvas de insectos infectadas) para controlar c. daedalus, utilizando un diseño completo al azar con 10 repeticiones y 6 tratamientos (testigo absoluto, regadera de jardín, jacto súper 600®, maruyama fecha de recepción: 25 de marzo de 2004. aceptado para publicación: 01 de diciembre de 2004. 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 investigador, cenipalma, bogotá. 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: frleivab@unal.edu.co agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 119-127 ... ... agronomía colombiana 120 vol. 22 · no. 2 capsae was not significantly affected by the equipment and that nematodes remained alive until reaching the palm crown. nematode release using g. mellonella larvae presented the lowest c. daedalus control. the commercial sprayers assessed here showed increased field capacity when compared to the garden watering-can. application method affected nematode mortality and, in turn, control effectiveness. this work forms the basis for further research looking at technology for applying entomopathogenic nematodes when used against pests. key words: biological control, integrated pest management, entomology, mechanisation, plantation crops. ms256®, royal cóndor® y larvas de galleria mellonella infectadas con s. carpocapsae). el control de c. daedalus fue superior con los equipos de aspersión al compararlos con la liberación de larvas de g. mellonela. el estudio mostró que los equipos evaluados permiten reducir considerablemente el tiempo de aplicación por unidad de superficie y que la técnica de aplicación afecta la cantidad de s. carpocapsae vivos que alcanza la corona de la palma y por consiguiente su eficacia como bio-controlador. esta investigación es una referencia básica para estudios que integren control biológico con técnicas de aplicación. palabras clave: control biológico, manejo integrado de plagas, entomología, mecanización, cultivos de plantación. introducción el barrenador gigante de la palma cyparissius daedalus cramer (lepidóptera: castniidae) fue considerado plaga secundaria en las plantaciones de palma del oriente del país; pero a partir de 1998 cobró importancia debido al incremento acelerado de su población y al daño que causa tanto en la calidad y extracción del aceite, como en la producción de los racimos y de las palmas en general (calvache et al., 2000). el insecto barrena las espigas y genera pudriciones, comprometiendo total o parcialmente el racimo de acuerdo con el estado de desarrollo; luego dirige su ataque hacia el interior del estípite, dando como resultado palmas improductivas e incluso destruidas totalmente. por lo anterior, se está utilizando como alternativa de manejo el nematodo entomoparásito steinernema carpocapsae, dado que muestra un buen porcentaje de control en larvas, pupas y prepupas de c. daedalus, tanto en condiciones de laboratorio (7090%) como en campo (50-60%) (higuera, 2002). un limitante importante para el uso comercial de nematodos entomoparásitos es el método de liberación. se ha reportado la utilización de jeringas dosificadoras para s. feltie sobre larvas de tecia solanivora en cultivos de papa, conservando la integridad del nematodo en dosis de aplicación homogénea, pero sólo es recomendable en parcelas experimentales (corredor, 2002). jasson y scott (1994) encontraron alta eficiencia (65-80%) en el control del daño producido por cylas fornicarius en las raíces de la papa dulce, con dos métodos de liberación: suspensiones acuosas del nematodo y larvas de insectos infectadas con éste. así mismo, con una regadera de jardín y vaciando una suspensión de nematodos s. carpocapsae directamente sobre la corona de la palma, higuera (2002) encontró buenos porcentajes de control (50-60%) sobre diferentes estados de c. daedalus. este método, sin embargo, demanda alto uso de mano de obra y puede resultar costoso. a pesar de su importancia, la evaluación de los métodos de aplicación de control biológico de plagas ha recibido poca atención (gan-mor y matthews, 2003). en colombia, estudios conjuntos entre corpoica y la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia confirman la importancia de estas evaluaciones (garzón, 2004; jiménez, 2002). la literatura sobre evaluación de técnicas de aplicación usando nematodos entomoparásitos es particularmente escasa (mccoy et al., 2000; lello et al., 1996) y en nuestro medio resulta prácticamente desconocido el efecto de equipos convencionales para la aspersión de plaguicidas sobre la eficacia bio-controladora de los nematodos entomoparásitos. el presente trabajo se propuso encontrar técnicas eficientes de aplicación de s. carpocapsae para el control de c. daedalus, de relativamente alto rendimiento (ha∙día-1), fácil utilización y bajos costos. las hipótesis de trabajo fueron: i) las características de los equipos de aspersión afectan la población del nematodo entomoparásito; ii) las técnicas de aplicación afectan de manera diferencial la eficacia del nematodo en el control del insecto plaga. ayala et al.: evaluación de técnicas de aplicación... 1212004 materiales y métodos el trabajo se hizo durante el primer semestre del año 2002 en una plantación comercial de palma en el municipio de san martín (meta), llanos orientales de colombia. métodos el trabajo se dividió en tres fases: i) reactivación e incremento en la producción de nematodos; ii) calibración y evaluación de los equipos; iii) efectividad patogénica (aplicación en campo). en la tabla 1, se describen los equipos y materiales utilizados durante el estudio. i. reactivación e incremento en la producción de nematodos: se hicieron infecciones semanales de s. carpocapsae cepa dd136, sobre larvas de último instar de g. mellonella, utilizando cajas de petri con arena de río esterilizada. cada caja contenía 10 larvas de g. mellonella y 1.500 nematodos. la efectividad del nematodo se evaluó con base en la cantidad de larvas muertas después de 48 horas de estar expuestas a éste. tabla 1. equipos y materiales utilizados durante la evaluación de técnicas de aplicación del nematodo entomoparásito steinernema carpocapsae (rhabditida: steinernematidae) para el control del barrenador gigante de la palma. equipos de aplicación características regadera convencional de jardín tanque plástico con capacidad para 3 l; caudal de 69,8 ml·seg-1; sin sistema de agitación. jacto súper 600® nebulizadora neumática accionada por el toma de fuerza (tdf) del tractor; bomba centrífuga con descarga de 150 l·min-1; presión de trabajo 60 psi, tanque de 600 l, sistema de agitación mecánica. maruyama ms256® bomba de pistón accionada por motor a gasolina robin ny 15®; tanque con capacidad para 200 l; presión de trabajo 30 psi; sistema de agitación hidráulica; lanza capri rc-346e adaptada a un aguilón de 2,5 m de longitud; boquilla de cono hueco rc-350a151x. royal cóndor® fumigadora de espalda, con palanca; bomba hidráulica de pistón; presión de trabajo 19 psi; sin sistema de agitación; lanza capri rc-346e adaptada a un aguilón de 2,5 m de longitud; boquilla de cono hueco ref. rc-350a151x. otros materiales y equipos cepa dd-136 de s. carpocapsae perteneciente al centro de investigaciones en palma de aceite (cenipalma), obtenida de la universidad de florida (california). cría de g. mellonella; registros de producción de nematodos y g. mellonella; dietas para cría de g. mellonella las larvas de último instar de g. mellonella son utilizadas para la reproducción del nemátodo. tractor marca fendt no.2 turbo matic 75hp escalera extensible, palines, machetes, cronómetro estereoscopio, cajas de petri plásticas y de vidrio, tubos de ensayo, pipetas (0,5 y 10 ml), estufa y refrigerador, beakers ii. calibración y evaluación de los equipos: para la evaluación de los equipos regadera convencional de jardín, jacto®, maruyama® y royal cóndor®, se llenaron con agua corriente los tanques de mezcla según su capacidad y se estableció el tiempo promedio empleado por cada equipo para descargar 1 litro de agua (tabla 2). previamente, con los equipos jacto® y maruyama® se ajustaron las presiones de trabajo correspondientes. el efecto directo del equipo sobre los nematodos se evaluó mediante un diseño de parcelas divididas (parcelas principales: equipos de aspersión; subparcelas: sitios de muestreo). la mortalidad natural del organismo, antes del tanque de mezcla se establetabla 2. capacidad del tanque, presión de trabajo y tiempo promedio empleado por los equipos de aspersión para descargar 1 litro de suspensión acuosa de s. carpocapsae. equipo capacidad del tanque (l) presión de trabajo (psi) tiempo promedio (seg) regadera de jardín 3 -------14,3 ± 0,01 jacto super 600® 600 30,0 5,9 ± 0,47 maruyama ms256® 100 30,0 59,8 ± 2,49 royal cóndor® 20 18,9 148,9 ± 3,54 ció tomando para cada equipo 50.000 nematodos y adicionándolos en un litro de agua destilada estéril (ade). esta misma concentración se utilizó en los agronomía colombiana 122 vol. 22 · no. 2 tanques de mezcla de los equipos con agua corriente. probablemente el agua corriente utilizada no tuvo efecto letal significativo sobre los nematodos, tal y como se deduce de los resultados (presentados más adelante) al comparar la mortalidad de los nematodos en la muestra testigo con la del tanque de mezcla de la regadera de jardín. para determinar el efecto directo del equipo sobre los nematodos se hicieron dos evaluaciones en diferentes partes de los equipos. en la primera, se compararon las variables: cantidad de nematodos vivos (v), muertos sin daño físico aparente (msdf) y muertos con daño físico (mcdf) en el tanque de mezcla (tm) y a salida de del equipo (se); en la segunda, se compararon las mismas variables con los equipos maruyama® y royal cóndor® en tm, salida de bomba (sb), antes de boquilla (ab) y se. para el efecto, en cada sitio se tomaron 3 muestras de 50 cc cada una de la suspensión de nematodos (tabla 3). para el análisis estadístico, la variable v fue sometida a un análisis de covarianza, con el fin de eliminar el efecto de la covariable mortalidad natural (antes de tm). por su parte, las variables msdf y mcdf se sometieron a un análisis de varianza y prueba de comparación de promedios de bonferroni, utilizando el programa sas versión 8.0 (sas, 2000). esta prueba se usó puesto que permite encontrar diferencias entre pares de medias muy similares. iii. efectividad patogénica (aplicación en campo): con los equipos evaluados en la fase anterior se hizo la aplicación en campo, utilizando 500.000 nematodos por palma (nem∙pal-1) en suspensión acuosa, sobre 60 palmas adultas (edad 18 años) que presentaban síntomas característicos de ataque por c. daedalus. simultáneamente se hizo la liberación de nematodos por medio de larvas de g. mellonella infectadas con s. carpocapsae. se utilizó un diseño completamente al azar (dca) con 10 repeticiones y 6 tratamientos: testigo absoluto (0 nem∙pal-1), regadera de jardín (testigo relativo), jacto súper 600®, maruyama ms256®, royal cóndor ® y larvas de g. mellonella. las variables a evaluar fueron: total de larvas afectadas, total de pupas y prepupas afectadas y porcentaje de eficacia en el control de c. daedalus. la evaluación se hizo 14 días después de la liberación mediante muestreo destructivo de palmas, revisando las bases peciolares e inflorescencias presentes. igualmente, se determinó el número de larvas sanas, enfermas o muertas discriminadas por tamaño, y el número de prepupas y pupas sanas y muertas encontradas en cada uno de los niveles de la palma (tabla 4). tabla 3. sitios de muestreo para la determinación del porcentaje de mortalidad de s. carpocapsae con los equipos evaluados. equipos sitios de muestreo antes tanque de mezcla tanque de mezcla (tm) salida de bomba (sb) antes de boquilla (ab) salida del equipo (se) regadera de jardín x x x jacto súper 600® x x x maruyama ms256® x x x x x royal cóndor® x x x x x tabla 4. parámetros para la determinación del tamaño de larvas y ubicación de los diferentes estados de desarrollo de c. daedalus en la palma. tamaño ubicación pequeñas < 3 cm nivel 1: hojas 17 25 medianas 3 7 cm nivel 2: hojas 25 33 grandes > 7 cm nivel 3: hojas 33 41 la infección de g. mellonella con s. carpocapsae se llevó a cabo en laboratorio, colocándolas dentro de bolsas de tul (dos larvas por bolsa). posteriormente, en cada palma se pusieron 3 bolsas de tul, en la parte baja del pecíolo de las hojas, distribuyéndolas dentro de los niveles 1, 2 y 3 en la corona de la palma. la liberación se hizo ocho días después de la infección, en las horas de la tarde para evitar la desecación de las larvas antes de la emergencia de los nematodos. la evaluación de la eficacia en el control se hizo 14 días después de terminada la emergencia de los nematodos. para las variables total de larvas afectadas y total de pupas y prepupas afectadas se hizo un análisis de covarianza, siendo la covariable el total de larvas, prepupas y pupas encontradas en cada palma al momento de la evaluación. los resultados se sometieron a pruebas de contrastes ortogonales para identificar las diferencias entre tratamientos. para determinar el porcentaje de eficacia (mortalidad) se hizo un análisis de varianza y también pruebas de comparación de contrastes ortogonales. ayala et al.: evaluación de técnicas de aplicación... 1232004 resultados y discusión reactivación e incremento en la producción de nematodos la producción de s. carpocapsae obtenida durante los meses en que se desarrolló el trabajo mostró un aumento abrupto en los últimos meses (figura 1) debido al incremento en el pie de cría del insecto huésped, luego de la adquisición de un nuevo apiario (colmenas de abejas en las cuales galleria mellonella es plaga). el nematodo mostró una alta agresividad (>95%): de las 1.000 larvas de último instar de g. mellonella que fueron expuestas a la infección, 954 larvas fueron infectadas. la producción total alcanzada durante este periodo fue de 159.408.404 nematodos, dando un promedio por larva de 167.000 nematodos. esto indica un rango de producción óptima de nematodos (bustillo, 1976; ortiz et al., 1994; higuera, 2002). calibración y evaluación de equipos • comparación equipos de aspersión vs sitios de muestreo: tanque de mezcla (tm) y salida del equipo (se): en la primera parte de la segunda fase, la única variable que presentó diferencias estadísticas significativas fue la cantidad de nematodos vivos (v). según la prueba de comparación de bonferroni, hubo diferencias altamente significativas entre los equipos jacto® y royal cóndor® con respecto a la regadera de jardín (tabla 5), mostrando esta última los mejores resultados en cuanto a la supervivencia e integridad física de s. carpocapsae (tabla 6). con el equipo jacto®, v se redujo casi en 50% en tm con respecto a lo encontrado antes del tanque, y la mortalidad del entomoparásito se duplicó, indicando un posible efecto directo del sistema de agitación. probablemente la mortalidad de s. carpocapsae aumentó por el choque que estos sufren al ser expulsados contra las paredes del tanque, debido a la fuerza centrífuga generada durante la agitación y por los golpes de las aspas del propio agitador. la cantidad de nematodos vivos continuó disminuyendo en se, pero las mortalidafigura 1. producción de steinernema carpocapsae bajo condiciones de laboratorio, durante el período de ensayo a 25° c y 70% h.r. tabla 5. prueba de comparación de promedios de bonferroni (p<0.06) para la variable de respuesta cantidad de s. carpocapsae vivos (supervivencia) en el ensayo de calibración y evaluación de equipos. comparaciones g.l. valor t pr > t jacto vs maruyama 7 -1.86 0.1046 ns jacto vs regadera 7 -8.19 0.0001** jacto vs royal 7 -0.43 0.6768 ns maruyama vs regadera 7 -2.07 0.0770 ns maruyama vs royal 7 2.31 0.0545* royal vs regadera 7 7.69 0.0001** * diferencias significativas ** altamente significativas ns: no significativas. tabla 6. promedio de nematodos encontrados por sitio de muestreo luego de la evaluación de los equipos de aspersión utilizados para la liberación de s. carpocapsae. variables sitios de muestreo antes de tanque de mezcla tanque de mezcla (tm) salida del equipo (se) equipos v msdf mcdf v msdf mcdf v msdf mcdf regadera 2144 ± 182,3 a 233,3 ± 84,8 ab 0 a 1823 ± 223,4 a 229,3 ± 84,6 a 1 ± 0,80 a 1741 ± 187,8 a 147,8 ± 143,8 a 1,7 ± 1,20 a jacto super 600® 2302 ± 51,7 a 162,2 ± 61,2 b 0 a 1192 ± 59,4 b 405,0 ± 71,5 a 6,7 ± 6,23 a 750 ± 183,7 b 316,8 ± 42,4 a 10 ± 8,16 a maruyama ms256® 1446 ± 64,7 b 368,7 ± 30,2 a 0 a 744 ± 106,9 b 370,3 ± 145,2 a 12 ± 5,88 a 812 ± 10,46 b 297,6 ± 141,5 a 18 ± 3,55 a royal cóndor 1989 ± 183,7 a 228,7 ± 19,2 ab 0 a 727 ± 267,9 b 218,3 ± 218,3 a 10 ± 2,16 a 834 ± 229,47 b 368,4 ± 121,9 a 18,7 ± 9,17 a v: vivos. msdf: nemátodos muertos sin daño físico. mcdf: nemátodos muertos con daño físico. la comparación de promedios se hizo a nivel de columnas. promedios seguidos por la misma letra no presentan diferencias significativas, según prueba de bonferroni, α= 0.06. agronomía colombiana 124 vol. 22 · no. 2 des no aumentaron. es posible que los nematodos que resultaron muertos en tm hayan sido destruidos totalmente dentro del equipo de aspersión en su recorrido desde el tanque hacia la corona de la palma, y las muertes registradas en se hayan ocurrido en la última fase del recorrido por efecto del choque que sufre la mezcla al entrar en contacto con la corriente de aire o bien por pérdidas presentadas en el trayecto hasta alcanzar los niveles foliares. con respecto a lo observado antes de tm, los equipos maruyama® y royal® también presentaron una reducción de aproximadamente 50% en v, pero no se presentó un aumento significativo en las mortalidades del entomoparásito en tm. este resultado podría mostrar una distribución heterogénea de s. carpocapsae dentro del volumen de agua debido a la escasa agitación observada con estos equipos. la cantidad de s. carpocapsae por muestra encontrada dentro de tm de los equipos de aspersión, con respecto a la concentración inicial (2.500 nem∙50 ml-1), mostró las mayores variaciones con royal® y maruyama® (figura 2). en contraste, la regadera de jardín y jacto® alcanzaron una mayor homogeneidad de los nematodos dentro del volumen de agua. estos resultados pueden indicar la eficiencia del sistema de agitación para el caso de jacto®, mientras que en la regadera, el tamaño pequeño del tanque de mezcla pudo facilitar este comportamiento. en términos generales, la regadera de jardín presentó los mejores resultados para la supervivencia de s. carpocapsae y homogenización de la mezcla. por su parte, jacto® mantuvo una mezcla homogénea, pero con daño considerable al nematodo. el equipo maruyama® se destacó por generar bajo efecto nocivo sobre los nematodos, pero la agitación fue insuficiente para mantener una mezcla homogénea. una posible ayuda para la homogenización, sin afectar la integridad física de s. carpocapsae, es el uso de un coadyuvante como tween 20 al 2% (corredor, 2002). • comparación entre maruyama® y royal cóndor® en todos los sitios de muestreo: en la segunda parte de la segunda fase, en la cual se compararon las variables v, msdf y mcdf con los equipos maruyama® y royal cóndor® en tm, sb, ab y se, el análisis estadístico mostró que no existieron diferencias significativas para ninguna de las variables evaluadas. las mortalidades en tm en maruyama® probablemente fueron provocadas por su sistema de agitación hidráulico, dado que para trabajar con el equipo a presiones reducidas, como en este caso a 30 psi, se requiere un retorno considerable, el cual pudo generar daños letales a s. carpocapsae; en el caso de royal cóndor®, la mortalidad pudo ser provocada durante la succión del líquido y el recorrido a través de la cámara de presión y la manguera de descarga. efectividad patogénica (aplicación en campo) en esta tercera fase, el análisis estadístico mostró diferencias altamente significativas (f = 44.27; gl=1; 54 p<0.01) para la variable total de larvas afectadas entre los tratamientos que contenían s. carpocapsae con relación al testigo absoluto (0 nem∙pal-1) y al tratamiento liberación de larvas de g. mellonella. las comparaciones entre los demás tratamientos no fueron significativas (tabla 7). se encontró una alta variabilidad en la cantidad de larvas por palma a pesar de que las plantas tomadas para la evaluación eran similares (tabla 8), destacándose la presencia de diferentes instares larvales dentro de las palmas, con un alto número de larvas medianas afectadas por el nematodo. sin embargo, debe tenerse tabla 7. prueba de comparación de promedios mediante contrastes ortogonales (p<0.05) para la variable de respuesta total de larvas afectadas en el ensayo efectividad patogénica. comparaciones valor t pr > t testigo vs resto 7.03 0.0001** regadera vs resto -0.01 0.9926 ns larvas g. mellonella vs equipos -3.66 0.0006** jacto vs resto 1.11 0.2734 ns maruyama vs royal 0.07 0.9443 ns * diferencias significativas ** altamente significativas ns: no significativas. figura 2. concentración de steinernema carpocapsae en el tanque de mezcla de los equipos de aspersión evaluados frente a la concentración inicial. ayala et al.: evaluación de técnicas de aplicación... 1252004 en cuenta que una porción importante de las larvas pequeñas atacadas por el entomoparásito se degradan fácilmente o pueden ser devoradas por algún insecto depredador, dificultando su hallazgo (higuera, 2002); así la cantidad de larvas de este tamaño afectadas pudo ser considerablemente mayor al reportado en el cuadro mencionado. el total de pupas y prepupas afectadas mostró diferencias significativas (f=5.72; gl=5; 54 p<0.01) entre la liberación hecha mediante la regadera de jardín y el resto de tratamientos (tabla 9). el mayor porcentaje de control lo reportó la regadera de jardín (tabla 10). probablemente esto ocurre puesto que la regadera permite ubicar el nematodo estratégicamente cerca de los estados de pupa y prepupa en la corona de la palma, los cuales son estados inmóviles del insecto. es posible que esta característica sea la responsable del menor control obtenido con los demás tratamientos, resultando un mayor número de pupas y prepupas no afectadas por s. carpocapsae, puesto que al no localizarse adecuadamente el entomoparásito se reduce la probabilidad de infección sobre el insecto. tabla 9. prueba de comparación de promedios mediante contrastes ortogonales (p<0.05) para la variable de respuesta total de pupas y prepupas afectadas en el ensayo efectividad patogénica. comparaciones valor t pr > t testigo vs resto 1.41 0.1631 ns regadera vs resto -2.13 0.0381* larvas g. mellonella vs equipos 0.09 0.9249 ns jacto vs resto -0.26 0.7931 ns * diferencias significativas ** altamente significativas ns: no significativas. tabla 10. población de pupas y prepupas de c. daedalus encontradas 14 días después de la liberación de s. carpocapsae en campo, utilizando diferentes técnicas de aplicación. tratamiento número de pupas y prepupas sanas promedio afectadas promedio testigo regadera de jardín 5 0,5+/-0,37 a 12 1,2+/-1,10 a jacto súper 600® 11 1,1+/-0,76 a 9 0,9+/-0,46 a maruyama ms256® 9 0,9+/-0,53 a 7 0,7+/-0,56 a royal cóndor ® 5 0,5+/-0,46 a 3 0,3+/-0,40 a larvas g. mellonela 7 0,7+/-0,62 a 5 0,5+/-0,46 a promedios seguidos por la misma letra no presentan diferencias significativas, según prueba de tukey, α = 0.05. tabla 8. población de larvas de c. daedalus encontradas 14 días después de la liberación de s. carpocapsae en campo utilizando diferentes técnicas de aplicación. tratamientos número de larvas sanas (por instar) número de larvas afectadas (por instar) pequeña mediana grande promedio pequeña mediana grande promedio testigo 35 28 13 7,6 ± 1,26 a 0 0 0 0,0 ± 0,00 a regadera de jardín 15 8 6 2,9 ± 0,63 a 10 21 1 3,2 ± 0,82 ab jacto super 600® 23 39 8 7,0 ± 1,37 a 4 66 7 7,7 ± 1,71 b maruyama ms256® 27 50 20 9,7 ± 1,68 a 7 66 11 8,4 ± 1,98 b royal cóndor ® 14 6 9 2,9 ± 0,59 a 22 14 0 3,6 ± 0,77 ab larvas de g. mellonella 22 20 12 5,4 ± 0,06 a 14 8 0 2,2 ± 0,50 a promedios seguidos por la misma letra no presentan diferencias significativas, según prueba de tukey, α = 0.05. la comparación de promedios se hizo a nivel de columnas. la variable de respuesta porcentaje de mortalidad mostró diferencias altamente significativas (f=22.51; gl=5; 54 p<0.01) entre los tratamientos que usaron nematodos con respecto al testigo absoluto y entre los equipos de aspersión y la liberación de larvas de g. mellonella infectadas con s. carpocapsae. la regadera de jardín y royal® mostraron los mayores promedios de eficacia en el control de insecto (figura 3). jacto® y maruyama® presentaron controles similares entre sí y ligeramente inferiores al reportado con la regadera. la liberación de larvas de g. mellonella infectadas con el nematodo alcanzó un porcentaje de control relativamente importante, pero mostró un comportamiento inferior al reportado con los equipos de aspersión y la regadera. con relación a la mortalidad de larvas de c. daedalus por efecto de s. carpocapsae en cada nivel foliar de la palma, no existieron diferencias significativas (f=1.38; gl=4; 10 p<0.01) entre tratamientos. sin embargo, con jacto® agronomía colombiana 126 vol. 22 · no. 2 tabla 11. población de larvas de c. daedalus distribuidas por niveles foliares, encontradas 14 días después de la liberación en campo de s. carpocapsae utilizando diferentes técnicas de aplicación. larvas nivel foliar 1 nivel foliar 2 nivel foliar 3 promedio sanas afectadas sanas afectadas sanas afectadas tratamiento testigo 0,8+/-1,03 a 0,0+/-0,00 a 2,8+/-2,48 ab 0,0+/-0,00 a 4,0+/-2,57 ab 0,0+/-0,00 a 7,6 regadera de jardín 0,5+/-0,70 a 0,1+/-0,31 ac 0,9+/-0,99 ab 0,9+/-0,73 a 1,1+/-1,56 ab 2,6+/-1,22 abc 6,1 jacto súper 600® 1,0+/-1,56 a 1,3+/-1,70 c 2,7+/-2,66 ab 3,4+/-3,33 c 3,3+/-4,66 ab 3,0+/-2,78 bc 14,7 maruyama ms256® 0,7+/-1,05 a 1,0+/-1,56 ac 4,5+/-3,80 a 3,0+/-1,63 bc 4,5+/-6,65 a 4,4+/-4,35 c 18,1 royal cóndor ® 0,4+/-0,69 a 0,1+/-0,31 ac 1,0+/-0,81 b 1,4+/-0,51 abc 1,4+/-1,24 b 2,2+/-1,39 abc 6,2 larvas de g. mellonella 0,7+/-1,88 a 0,0+/-0,00 a 2,2+/-1,75 b 1,0+/-1,05 ab 2,5+/-2,02 b 1,2+/-1,13 ab 7,6 la comparación de promedios se realizó a nivel de filas. promedios seguidos por la misma letra no presentan diferencias significativas, según prueba de tukey, α = 0.05. y maruyama® se obtuvo una mejor distribución de la mezcla de nematodos en los diferentes niveles foliares de la planta (tabla 11). el efecto de la corriente de aire en el caso del primer equipo, y la combinación boquilla de cono – presión, en el caso del segundo, probablemente favorecieron una mejor distribución de esa mezcla hacia el interior de las bases peciolares. la distribución que se logra con la regadera de jardín muestra un mayor control en los niveles dos y tres, puesto que la mezcla sale en forma de chorro permitiendo que escurra hacia niveles inferiores. royal® presentó un comportamiento similar al encontrado con la regadera. la liberación con larvas de g. mellonella presentó el menor control en los diferentes niveles foliares; probablemente debido a que las larvas en la corona de la palma quedan muy expuestas a condiciones ambientales adversas reduciéndose la cantidad de juveniles infectivos de s. carpocapsae. en general, la presente investigación mostró que la liberación de s. carpocapsae con suspensiones acuosas ejerció un mayor control sobre los diferentes estados de desarrollo de c. daedalus, que el encontrado con larvas infectadas de g. mellonella (figura 4). esto sugiere que con suspensiones acuosas se le brindan mejores condiciones al nematodo para que sobreviva y se adapte fácilmente a su nuevo hábitat, garantizando que una parte importante de la dosis aplicada llegue al insecto. así, se comprueba que las características de los equipos y las técnicas de aplicación afectan directamente la población del entofigura 3. eficacia de control expresada como mortalidad promedio (%) sobre las poblaciones de c. daedalus, 14 días después de la liberación en campo de s. carpocapsae utilizando diferentes sistemas de aplicación. figura 4. eficacia de control sobre c. daedalus obtenida con dos sistemas de liberación en campo de s. carpocapsae. ayala et al.: evaluación de técnicas de aplicación... 1272004 tabla 12. rendimiento diario de aplicacion del nemátodo s. carpocapsae en campo con los equipos de aspersión utilizados para el ensayo de efectividad patogénica. equipos rendimiento (h·ha-1) (ha·día-1) regadera 10 0,8 royal cóndor® 6 1,0 maruyama ms256® 2,5 2,4 jacto super 600® 0,2 24 moparásito, modificando la dosis de nematodos efectivamente aplicada por palma y por consiguiente su eficacia bio-controladora. de otro lado, se evidenció que los equipos de aspersión utilizados en el estudio proporcionaron un mejor rendimiento, en términos de tiempo por unidad de superficie, al encontrado con la forma convencional de liberación de los nematodos entomoparásitos (regadera de jardín) (tabla 12). se concluye, que las técnicas alternativas de aplicación evaluadas permiten hacer aplicaciones oportunas para el control sanitario de c. daedalus, con reducción de costos. de otro lado, se recomienda profundizar en estas investigaciones sobre técnicas de aplicación de nematodos, así como desarrollar mejores sistemas de agitación para el manejo de suspensiones acuosas de estos entomoparásitos. bibliografía bustillo, a. 1976. patogenicidad de nematodo neoplectana carpocapsae en larvas, prepupas y pupas de oxydia trychiata. revista colombiana de entomología 2(4), 139-144. calvache, h.; p. franco; j. aladana y r. aldana. 2000. plagas de la palma de aceite en colombia. bogotá. 90 p. corredor, l. 2002. procedimientos básicos para el control de tecia solanivora con el nematodo entomoparásito steinernema feltie (rhabditida: steinernematidae) cepa colombia. trabajo de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 108 p. gan-mor, s. y g. a. matthews. 2003. recent developments in sprayers for application of biopesticides: an overview. biosystems engineering 84(2), 119-125. garzón, i. 2004. evaluación de un bioplaguicida a base en lecanicillium lecanii aplicado con un equipo neumático para el control de trialeurodes vaporarorium. trabajo de grado, facultad agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. higuera, o. 2002. evaluación de s. carpocapsae como controlador microbiano de c. daedalus en el cultivo de palma de aceite (eleais guinensis) en el municipio de san martín (meta). trabajo de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 84 p. jasson, r. y l. scott. 1994. application methods for entomopathogenic nematodes (rhabditida: heterorhabditidae): aqueous suspensions versus infected cadavers. florida entomologist online 77(2), 281-284. jiménez, g. l. 2002. evaluación de técnicas de aplicación de un bioplaguicida a base de verticillium lecanii, para el control de la mosca de los invernaderos trialeurodes vaporariorum en un cultivo de habichuela. trabajo de grado, facultad agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. p. 72. lello, e. r.; m. n. patel; g. a.matthews y d. j. wright. 1996. application technology for entomopathogenic nematodes against foliar pests. crop protection 15 (6), 567-574. mccoy, c. w.; d. i. shapiro; l. w. duncan y k. nguyen. 2000. entomopathogenic nematodes and other natural enemies as mortality factors for larvae of diaprepes abbreviatus (coleoptera: curculionidae). biological control 19, 182-190. ortiz, l.; h. calvache y e. luque. 1994. control microbiano de sagalassa valida walker (lepidóptera: glyphipterigidae) con el nematodo steinernema carpocapsae (weiser) en tumaco (nar.). revista palmas 15(1), 29-37. sas. 2000. the sas system. institute inc. in the usa and other countries for windows® release 8.0 (ts2mo). resumen abstract el gusano cogollero spodoptera frugiperda es una de las plagas que más afectan los cultivos en la región de sumapaz (cundinamarca, colombia). en la actualidad se controla principalmente aplicando productos de síntesis química, sin embargo la aplicación de extractos vegetales surge como una alternativa de menor impacto sobre el ambiente. este control se emplea debido a que las plantas contienen metabolitos secundarios que pueden inhibir el desarrollo de los insectos. por tal motivo, la presente investigación evaluó el efecto insecticida y antialimentario de extractos vegetales de barbasco polygonum hydropiperoides (polygonaceae), carbonero calliandra pittieri (mimosaceae) y hierba mora solanum nigrum (solanaceae) sobre larvas de s. frugiperda biotipo maíz. se estableció una cría masiva del insecto en el laboratorio utilizando una dieta natural con hojas de maíz. posteriormente se obtuvieron extractos vegetales utilizando solventes de alta polaridad (agua y etanol) y media polaridad (diclorometano) los cuales se aplicaron sobre las larvas de segundo instar. los resultados más destacados se presentaron con extractos de p. hydropiperoides, obtenidos con diclorometano en sus diferentes dosis, con los cuales se alcanzó una mortalidad de 100% 12 días después de la aplicación y un efecto antialimentario representado por un consumo de follaje de maíz inferior al 4%, efectos similares a los del testigo comercial (clorpiriphos). spodoptera frugiperda is a one of the pest that affects the crops of sumapaz region (cundinamarca, colombia). traditionally, applying synthetic chemical products controls it, however the application of vegetable extracts is emerging as an environmental friendly alternative. this control is used because plants contain allelochemicals that inhibit the development of insects. for this reason, the present research evaluated the insecticide and antifeeding effects of plant extracts of polygonum hydropiperoides (polygonaceae), calliandra pittieri (mimosaceae) and solanum nigrum (solanaceae) in s. frugiperda larvae. to evaluate these effects a massive breeding of the insect was carried out using a natural corn leaf diet. subsequently, plant extracts were obtained using high-polarity solvents (water and ethanol) and medium polarity (dichloromethane) that were applied on the second instar larvae. the highlighted results were presented with p. hydropiperoides extracts, obtained with dichloromethane in different doses, that reached mortality rate of 100% 12 days after the application, and an antifeeding effect represented by a foliage consumption below 4%, similar to the effect of the application of clorpiriphos. key words: biological action, insecticide effect, antifeeding effect. palabras clave: acción biológica, efecto insecticida, efecto antialimentario. fecha de recepción: 17 de octubre de 2007. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 programa de maestría de agrobiología ambiental, facultad de ciencia y tecnología, universidad del país vasco, bilbao (españa). inglizarazo@yahoo.com 2 docente-investigadora. oficina del sistema de investigación, universidad de cundinamarca, fusagasugá (colombia). cmendozaf@yahoo.com 3 programa de especialización en cultivos perennes tropicales, universidad nacional de colombia-unillanos, villavicencio (colombia). rochicarrero@yahoo.es agronomía colombiana 26(3), 427-434, 2008 efecto de extractos vegetales de polygonum hydropiperoides, solanum nigrum y calliandra pittieri sobre el gusano cogollero (spodoptera frugiperda) effect of plant extracts of polygonum hydropiperoides, solanum nigrum and calliandra pittieri in spodoptera frugiperda karol lizarazo h.1, cristina mendoza f.2 y rocío carrero s.3 introducción hoy en día la producción agrícola utiliza pesticidas de síntesis química para combatir una gran variedad de arvenses, plagas y enfermedades. algunos de estos pesticidas son considerados como generadores de toxicidad tanto para humanos como para el ambiente. por tal motivo los pesticidas son uno de los principales problemas de salubridad que preocupan a los consumidores, quienes esperan ingerir alimentos libres de estos productos (singh y upadhyay, 1993; philogene et al., 2004; celis et al., 2008). por tal motivo la tendencia de los mercados se enfoca hacia la producción más limpia. es decir que se requiere que las explotaciones agrícolas se acoplen a otros modelos de producción y disminuir el impacto ambiental que ejercen los productos agroquímicos sobre los ecosistemas; de esta manera el consumidor va a obtener mejores productos (beltrán et al., 2005). 428 agron. colomb. 26(3) 2008 antes del descubrimiento de pesticidas sintéticos como el ddt (dicloro-difenil-tricloroetano) los biopesticidas derivados de plantas eran de utilización masiva (philogene et al., 2004). a pesar de su potencia los productos de síntesis química tienen desventajas debido a sus altos costos, su residualidad tóxica, la contaminación de alimentos y la generación de resistencia en las plagas. estos inconvenientes han llevado a que se retome el interés por la utilización de pesticidas derivados de plantas (singh y upadhyay, 1993). teniendo en cuenta que las plantas sintetizan metabolitos para defenderse del ataque de herbívoros (harbone, 1997), se ha demostrado que la aplicación de extractos obtenidos a partir de ellas tiene la capacidad de ocasionar algún efecto inhibitorio sobre una gran variedad de insectos plaga (grainge y ahmeds, 1988; philogene et al., 2004). estos extractos se pueden obtener utilizando solventes orgánicos de diferente polaridad, con el objeto de extraer una mayor cantidad de metabolitos de las plantas y de esta manera potenciar los efectos repelente, antialimentario, ovicida o insecticida de los extractos sobre las plagas a controlar (mejía, 1995; auger y thibout, 2004; ducrot, 2004). a escala mundial se han descubierto muchas familias de plantas (euphorbiaceae, fabaceae, lamiaceae, meliaceae) que contienen metabolitos secundarios capaces de repeler y en general causar algún efecto negativo sobre s. frugiperda (grainge y ahmeds, 1988; cuadros y vergara, 1993; gallego, 1997). muchas de las plantas de estas familias no son comunes en la provincia del sumapaz, por tal motivo en esta investigación se utilizaron especies vegetales presentes en la región, a las cuales se les ha encontrado actividad biológica en plagas como el liberalito (schyzomia sp.) controlado con polygonum hydropiperoides, la mosca blanca (trialeurodes vaporarorium) controlada con piper eriopodon y piper aduncun, el gusano cogollero (s. frugiperda) controlado con flores de calliandra pittieri y de piper eriopodon (cuadros y vergara, 1993; delgado et al., 2007; celis et al., 2008; murcia y bermúdez, 2008; torres y pachón, 2008). las anteriores razones llevaron a buscar en esta investigación alternativas para el control del gusano cogollero (spodoptera frugiperda), evaluando la actividad antialimentaria e insecticida de extractos vegetales obtenidos a partir de tres especies en las que se ha encontrado algún grado de actividad insecticida (grainge y ahmeds, 1988): barbasco (polygonum hydropiperoides polygonaceae), hierba mora (solanum nigrum solanaceae) y carbonero (calliandra pittieri mimosaceae), las cuales se encuentran presentes en la provincia del sumapaz (cundinamarca). materiales y métodos se estableció un cultivo de maíz (zea mays) variedad ráquira, ubicado en la vereda usatama bajo, fusagasugá (n 04° 23’ 03,8”; w 74° 23’ 23,3”; a 1.427 msnm), al cual no se realizó ningún tipo de aplicación de productos plaguicidas. en el cultivo se hizo la recolección de larvas para posteriormente, en condiciones controladas, realizar la cría del insecto. cría masiva del insecto las larvas de s. frugiperda colectadas en la parcela de maíz se colocaron individualmente en vasos plásticos de siete onzas, cada uno de los cuales tenía papel absorbente húmedo en el fondo; como dieta se les suministró hojas de maíz variedad ráquira. una vez el insecto llegó al estado de pupa se pusieron varias en frascos de vidrio de 30 cm de altura y un diámetro de 15 cm con el fin de lograr la cópula en los adultos y obtener posturas. las posturas se pasaron a vasos plásticos similares a los utilizados para la cría de larvas. las larvas (f1) se s epararon cuatro días después de la eclosión y se situaron en vasos plásticos individuales debido al canibalismo de esta especie. a cada larva se le suministró alimento (hojas de maíz frescas) hasta que alcanzó el segundo instar, momento de la aplicación de los respectivos extractos vegetales. se les siguió suministrando la dieta natural (hojas de maíz frescas) sin ningún tipo de aplicación. esta cría se realizó bajo condiciones controladas a una temperatura promedio de 20 ºc y una humedad relativa del 80%. obtención de extractos vegetales y método de aplicación se recolectaron plantas de barbasco (polygonum hydropiperoides), hierba mora (solanum nigrum) y carbonero (calliandra pittieri) en el bosque secundario de la granja experimental la esperanza de la universidad de cundinamarca, ubicada en la vereda guavio bajo, fusagasugá (n 04° 17’ 34,83”; w 74° 24’ 8,75” a 1.450 msnm), y se enviaron al herbario nacional colombiano para su determinación. los extractos se obtuvieron de las hojas de cada una de las especies nombradas en estado vegetativo y floración. estas se secaron durante 72 horas a 40 °c, luego se pulverizaron en un molino eléctrico. para la extracción se utilizaron solventes en un gradiente de polaridad (alta polaridad: agua destilada y etanol al 70% y polaridad media: diclorometano) con el fin de obtener en cada uno de los extractos metabolitos secundarios diferentes de acuerdo con este gradiente (cortés, 2008). a cada 100 g de hojas secas se agregaron 500 ml del solvente respectivo y se dejaron en 4292008 lizarazo h., mendoza f. y carrero s.: efecto de extractos vegetales de polygonum hydropiperoides, solanum nigrum y calliandra pittieri... oscuridad por 96 horas. después se filtraron los solventes en gasa estéril para eliminar los restos de material vegetal. luego en una plancha calefactora agitadora se evaporaron los solventes en sus respectivos puntos de ebullición, con lo cual se obtuvieron los extractos vegetales crudos sin contenido de solvente de extracción. posteriormente se prepararon las dosis correspondientes para aplicarlas a las larvas (1.000 mg·l-1, 2.500 mg·l-1 y 5.000 mg·l-1 y agua como testigo absoluto). a estas soluciones se les agregó coadyuvante (2 ml·l-1) con el fin de lograr una máxima adherencia de cada una de las soluciones con las hojas donde se encontraban las larvas. para la aplicación de los extractos se puso papel absorbente humedecido al fondo de cada uno de los vasos plásticos, junto con las hojas de maíz con su respectiva larva en segundo instar. a cada larva se le asperjaron 2 ml del tratamiento correspondiente. se aplicaron un total de 37 tratamientos (tres especies utilizadas, tres solventes de extracción, cuatro dosis y el testigo comercial: clorpiriphos). observación y toma de datos para conocer el efecto de la aplicación de cada uno de los extractos se realizó toma de datos de mortalidad y efecto antialimentario cada tres días, a la misma hora de la aplicación, durante 18 días hasta que los insectos entraran en estado de pupa. parámetros evaluados en el ensayo se evaluaron el efecto insecticida por medio del porcentaje de mortalidad (larvas vivas vs. larvas muertas) y el efecto antialimentario (a cada larva se le suministró 270 cm2 de hojas de maíz asperjadas con el respectivo extracto), a partir del momento de la aplicación hasta 18 días después, tiempo en el cual las larvas entran en estado de pupa. diseño experimental y análisis estadístico para la evaluación de los efectos antialimentario e insecticida de los extractos vegetales se utilizó un diseño de medidas repetidas en el que los tratamientos consistieron en combinaciones de dos factores (especie vegetal y solvente utilizado para la extracción con cuatro dosis anidadas dentro de la interacción especie vegetal * solvente). la estructura de diseño correspondió a bloques incompletos (martínez y martínez, 1997; steel y torrie, 1988). las diferencias estadísticas se evaluaron con la prueba de rango múltiple de duncan (prmd). la unidad experimental consistió en cuatro larvas. las lecturas se realizaron a los 3, 6, 9, 12, 15 y 18 días después de la aplicación de los tratamientos en condiciones controladas. la metodología analítica incluyó los procedimientos glm (repeated measures analysis of variance), mixed y probit (sasv6e, 1987), como modelo de regresión logística para evaluar los efectos insecticida y antialimentario. resultados y discusión los mayores efectos insecticida (alto porcentaje de mortalidad) y antialimentario (bajo porcentaje de alimentación) se presentaron con extractos de barbasco (p. hydropiperoides) obtenidos con el solvente diclorometano (figuras 1 y 2). estos efectos se debieron a la relación planta-solvente de extracción, la cual mostró diferencias significativas con respecto al testigo absoluto (tablas 1 y 2). esta relación potenció el poder insecticida y antialimentario sobre las larvas de s. frugiperda en las tres dosis utilizadas: 1.000 mg·l-1, 2.500 mg·l-1 y 5.000 mg·l-1, comparadas contra el testigo absoluto (aplicación de agua) el cual no mostró efecto insecticida y antialimentario. así mismo, la mortalidad y la alimentación de las larvas de s. frugiperda presentaron variaciones con el transcurso del tiempo en cada uno de los tratamientos aplicados (figuras 1 y 2). la aplicación de estos extractos generó en las larvas un efecto antialimentario (provocado por sustancias en la comida) con valores similares a la aplicación del testigo comercial, tratamiento en el cual las larvas no se alimentaron por el efecto insecticida fulminante. el efecto insecticida con la concentración baja (1.000 mg·l-1) tuvo valores cercanos al testigo comercial, mientras que como antialimentario la concentración más alta (5.000 mg·l-1) tuvo valores más cercanos al testigo comercial. resultados similares se obtuvieron en condiciones controladas, con p. hydropiperoides para el control de larvas de primer instar de schyzomia sp. que atacan el tomate de árbol (torres y pachón, 2008). aunque las tres dosis de este tipo de extractos generaron un efecto insecticida y antialimentario sobre las larvas, el comportamiento más estable en el tiempo se obtuvo con la dosis media (2.500 mg·l-1) por lo cual se podría considerar como una dosis adecuada de aplicación para controlar larvas de s. frugiperda en segundo instar. los efectos insecticida y antialimentario presentados con la aplicación de extractos de p. hydropiperoides obtenidos con diclorometano se deben a la actividad insecticida de ciertos compuestos de polaridad media que se encuentran en esta planta, como los rotenoides, principalmente la rotenona (grainge y ahmeds, 1988), la cual logra ser extraída por la afinidad en polaridad con el solvente (gordon y headrick, 2001). esta molécula tiene un alto poder insecticida debido a que actúa sobre el sistema nervioso y sobre 430 agron. colomb. 26(3) 2008 0 3 6 9 12 15 18 % m or ta lid ad 0 20 40 60 80 100 r² = 0,8056 (t. comercial)y = –0,1748x4 + 4,7786x3 – 45,629x2 + 176,69x – 127,27 r² = 0,9077 r² = 0,8751 r² = 0,835 (2.500 mg·l-1)y = –1,9076x2 + 29,485x – 4,2258 (5.000 mg·l-1)y = –1,9231x2 + 30,122x – 8,75 (1.000 mg·l-1)y = –1,8065x2 + 28,042x + 0,0758 t. absoluto t. comercial 1.000 mg·l-1 5.000 mg·l-1 2.500 mg·l-1 días figura 1. porcentaje de mortalidad de larvas de s. frugiperda tras la aplicación de extractos de p. hydropiperoides obtenidos a partir de diclorometano. r² = 0,91 0 3 6 9 12 15 20 0 20 40 60 80 100 % a lim en ta ci ón : t es tig o 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 (2.500 mg·l-1)y = 0,1181x3 – 1,5089x2 + 5,3373x – 3,6964 (t. absoluto) = –4,0918x3 + 43,061x2 111,04x + 78,15 r² = 0,8485r² = 0,94 r² = 0,7903 (1.000 mg·l-1)y = 0,1362x3 – 1,777x2 + 6,4557x – 4,6667 (5.000 mg·l-1)y = 0,112x3 – 1,4266x2 + 5,0166x – 3,4013 1.000 mg·l-1 2.500 mg·l-1 5.000 mg·l-1 días % a lim en ta ci ón : d os is mg·l-1 18 t. absoluto figura 2. porcentaje de alimentación de larvas de s. frugiperda tras la aplicación de extractos de p. hydropiperoides obtenidos a partir de diclorometano. 4312008 lizarazo h., mendoza f. y carrero s.: efecto de extractos vegetales de polygonum hydropiperoides, solanum nigrum y calliandra pittieri... los mecanismos de la respiración celular de los insectos y en general sobre animales de sangre fría (philogene et al., 2004). así mismo compuestos como la rotenona pueden ejercer un efecto antialimentario y a su vez llegar a afectar actividades biológicas o alteraciones hormonales hasta llevar a la muerte a los insectos (ducrot, 2004). sería necesario identificar y aislar por diversos métodos analíticos las moléculas que componen este tipo de extracto, para determinar cuál o cuáles son los que generan los efectos insecticida-antialimentario y si la acción se debe a un efecto sinérgico entre los metabolitos presentes en el extracto (ducrot, 2004). de manera general los extractos acuosos de las tres especies presentaron el más bajo efecto insecticida y antialimentario, debido a que el agua extrae solo compuestos de alta polaridad, como glucósidos (cortés, 2008), la mayoría de los cuales tienen una baja actividad biológica (ducrot, 2004). por otra parte, con los extractos vegetales de hierba mora (s. nigrum) y carbonero (c. pittieri) el porcentaje de mortalidad fue menor de 60%, por lo tanto no tienen un alto poder insecticida. consecuentemente, la alimentación de las larvas con estos tratamientos fue superior al 30% (área foliar consumida) (tablas 3 y 4). con los extractos de estas plantas no se presentó efecto insecticida o antialimentario importante en ninguna relación dosis-solvente. el bajo efecto producido pudo deberse a que los principios activos se encontraban en una baja concentración en las hojas a diferencia de otros órganos de la planta como flores o frutos (cuadros y vergara, 1993). en s. nigrum los principales componentes activos son alcaloides de los cuales se destacan las saponinas, solaninas, solanigrina, que tienen un mayor efecto como repelente que como insecticida o antialimentario; además, estos componentes pueden presentar especificidad por algunos insectos como los dípteros y las hormigas (grainge y ahmeds, 1988). tabla 3. efecto antialimentario (en porcentaje de alimentación) en larvas de s. frugiperda tras la aplicación de extractos de s. nigrum obtenidos a partir de tres solventes (agua, etanol y diclorometano). descripción tratamiento n media testigo absoluto 176 32,58 a 1.000 mg∙l-1 agua 176 21,79 fg 5.000 mg∙l-1 agua 176 21,78 fg 5.000 mg∙l-1 etanol 176 21,35 fg 1.000 mg∙l-1 etanol 176 17,15 h 2.500 mg∙l-1 etanol 176 16,81 h 2.500 mg∙l-1 diclorometano 176 11,55 ji 5.000 mg∙l-1 diclorometano 176 9,56 jk 2.500 mg∙l-1 agua 176 20,02 g 1.000 mg∙l-1 diclorometano 176 12,99 i producto comercial (clorpiriphos) 176 0,00 m promedios con letras distintas indican diferencias significativas según prueba de duncan (p<0,05). tabla 4. efecto antialimentario (en porcentaje de alimentación) en larvas de s. frugiperda tras la aplicación de extractos de c. pittieri obtenidos a partir de tres solventes (agua, etanol y diclorometano). descripción tratamiento n media testigo absoluto 176 32,59 a 1.000 mg∙l-1 etanol 176 31,00 ba 2.500 mg∙l-1 agua 176 29,23 bc 1.000 mg∙l-1 agua 176 27,22 dc 5.000 mg∙l-1 agua 176 27,11 dc 5.000 mg∙l-1 etanol 176 25,65 de 1.000 mg∙l-1 diclorometano 176 24,92 de 2.500 mg∙l-1 etanol 176 24,49 de 5.000 mg∙l-1 diclorometano 176 23,30 fe 2.500 mg∙l-1 diclorometano 176 20,38 g producto comercial (clorpiriphos) 176 0,00 m promedios con letras distintas indican diferencias significativas según prueba de duncan (p<0,05). tabla 1. efecto insecticida (en porcentaje de mortalidad) de extracto de barbasco (p. hydropiperoides) obtenido con diclorometano, comparado con los testigos absoluto y comercial. descripción tratamiento n promedio producto comercial (clorpiriphos) 176 95,909 a 1.000 mg∙l-1 176 85,227 b 2.500 mg∙l-1 176 84,659 b 5.000 mg∙l-1 176 83,523 b testigo absoluto 176 0 m promedios con letras distintas indican diferencias significativas según prueba de duncan (p<0,05). tabla 2. efecto antialimentario (en porcentaje de alimentación) de extracto de barbasco (p. hydropiperoides) obtenido con diclorometano, comparado con los testigos absoluto y comercial. descripción tratamiento n media producto comercial (clorpiriphos) 176 0,000 m 5.000 mg∙l-1 176 0,429 m 2.500 mg∙l-1 176 0,443 m 1.000 mg∙l-1 176 0,548 m testigo absoluto 176 97,8 a promedios con letras distintas indican diferencias significativas según prueba de duncan (p<0,05). 432 agron. colomb. 26(3) 2008 conclusiones las larvas en segundo instar de s. frugiperda, mantenidas bajo condiciones controladas, presentaron mortalidad y/o inhibición de la alimentación tras la aplicación de extractos vegetales obtenidos a partir de barbasco (polygonum hydropiperoides), hierba mora (solanum nigrum) y carbonero (calliandra pittieri). la diferencia en el nivel de respuesta se debió a la especie vegetal y a los solventes utilizados para la extracción. los mayores porcentajes de mortalidad (superiores al 80%) en los tratamientos de p. hydropiperoides se obtuvieron con el solvente diclorometano. esto sugiere que los efectos insecticida y antialimentario se deben a que de p. hydropiperoides se extrajeron con diclorometano compuestos de media polaridad los cuales generan este tipo de efecto sobre las larvas de s. frugiperda. hay que tener en cuenta que los solventes se eliminan por evaporación en el proceso de obtención de los extractos. aunque con las tres dosis de extractos vegetales de p. hydropiperoides obtenidos a partir de diclorometano se consiguió un alto porcentaje de mortalidad y uno bajo de alimentación, la dosis de 2.500 mg·l-1 mantuvo un comportamiento homogéneo debido a que gradualmente en el tiempo se iba incrementando el porcentaje de mortalidad y disminuyendo el porcentaje de alimentación. la aplicación de extractos de las especies s. nigrum y c. pittieri indujo a la muerte en algunos casos o a la baja alimentación en otros. sin embargo su efecto no mostró significancia estadística, hecho que se puede atribuir a la generación de otros efectos como la repelencia, a la especificidad de acción sobre otros insectos a dosis muy bajas. en la presente investigación se demostró que la aplicación de los extractos vegetales puede llegar a controlar insectos plaga utilizando plantas que se encuentran dentro de la provincia del sumapaz. por tal motivo el estudio de la acción biológica de más especies vegetales en diferentes plagas agrícolas puede ser una herramienta en el futuro para disminuir la aplicación de insumos de síntesis química. agradecimientos a los profesores álvaro celis de la universidad de cundinamarca y wilman antonio delgado de la universidad nacional de colombia, por sus aportes para el desarrollo de esta investigación. igualmente al señor fernando carvajal medina, propietario de la finca el zaguán, donde se desarrolló gran parte de este trabajo. literatura citada auger j. y e. thibout. 2004. sustancias azufradas de los allium y de las crucíferas: potencial fitosanitario. en: regnault-roger, c., b.j.r. philogene y c. vincent (eds.). biopesticidas de origen vegetal. ediciones mundi-prensa, madrid. 337 p. beltrán, t., m. lozano, h. tello, d. moreno y v. fischersworring. 2005. buenas prácticas agrícolas. cartilla. sena, sociedad de agricultores de colombia y ministerio de agricultura y desarrollo rural. produmedios, bogotá. 72 p. cortés, d. 2008. curso “estructuras de moléculas naturales de interés terapéutico”. facultad de farmacología, universidad de valencia, españa. 12 p. cuadros m. y r. vergara. 1993. estudios sobre la efectividad insecticida de extractos florales de calliandra sp. sobre larvas de spodoptera frugiperda. tesis especialista en docencia de la biología. facultad de la educación, universidad del tolima, ibagué. 120 p. delgado w., m. e. pachón, a. celis, c. mendoza, j.o. cardona, m. bustamante, m. daza y l.e. cuca. 2007. segundo informe técnico de avance proyecto “bioprospección participativa de comunidades vegetales asociadas a la familia piperaceae en la región del sumapaz medio y bajo occidental (código 110105-17783) colciencias”. universidad nacional de colombia universidad de cundinamarca. 55 p. ducrot, p.h. 2004. contribución de la química al conocimiento de la actividad biopesticida de los productos naturales de origen vegetal. en: regnault-roger, c., b.j.r. philogene y c. vincent (eds.). biopesticidas de origen vegetal. ediciones mundiprensa, madrid. 337 p. gallejo, g. 1997. evaluación de la actividad insecticida de extractos acuosos y etanólicos in vitro de ricinus communis sobre larvas de spodoptera frugiperda. tesis especialista en docencia de la biología, facultad de ciencias básicas, universidad del tolima, ibagué. 128 p. gordon, g. y d.h.a. headrick. 2001. dictionary of entomology cab international. cab publishing, nueva york. 1032 p. grainge m. y a. ahmeds. 1988. handbook of plant with pest control properties. john wiley and sons, nueva york. 470 p. harborne, j. 1997. biochemical plant ecology. en: dey, p. y j. harborne (eds.). plant biochemistry. academic press, california. 337 p. martínez, r. y n. martínez. 1997. diseño de experimentos, análisis de datos estándar y no estándar. editora guadalupe, bogotá. 479 p. mejía, j. 2005. manual de alelopatía básica y productos botánicos. kingraf editores, bogotá. 72 p. murcia, a.m. y h. bermúdez. 2008. evaluación de la actividad insecticida de extractos vegetales de la familia piperaceae, sobre spodoptera frugiperda smith, en condiciones semicontroladas. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad de cundinamarca, fusagasugá. 105 p. philogene, c. regnault-roger y c. vincent. 2004. productos fitosanitarios insecticidas de origen vegetal: promesas de ayer y 4332008 lizarazo h., mendoza f. y carrero s.: efecto de extractos vegetales de polygonum hydropiperoides, solanum nigrum y calliandra pittieri... de hoy. en: regnault-roger, c., b.j.r. philogene y c. vincent (eds.). biopesticidas de origen vegetal. ediciones mundiprensa, madrid. 337 p. sas institute inc. sas/stat®. 1989. user’s version 6. 4th ed. vol. 2. sas institute, cary, nc. 846 p. singh, g. y r.k. upadhyay. 1993. essential oils: a potent source of natural pesticides. j. sci. ind. res. 52, 679-683. steel r. y j. torrie. 1988. bioestadística: principios y procedimientos. mcgraw-hill interamericana, méxico. 622 p. torres l.t. y r.o. pachón. 2008. evaluación de tres extractos vegetales sobre larvas de liberalito (schyzomia sp.) en primer instar en cultivo de tomate de árbol (cyphomandra betaceae send) en condiciones de laboratorio. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad de cundinamarca, fusagasugá. 80 p. 434 agron. colomb. 26(3) 2008 resumen abstract la mosca blanca de los invernaderos, trialeurodes vaporariorum (westwood) (homoptera: aleyrodidae) es una de las plagas más importantes de cultivos de tomate bajo invernadero en la sabana de bogotá. para su control tradicionalmente se acude a la aplicación de insecticidas. sin embargo, también son contempladas liberaciones del parasitoide encarsia formosa (gahan) (hymenoptera: aphelinidae). para estandarizar el proceso de cría masiva de e. formosa, se evaluaron tres densidades diferentes de liberación de las avispas (6, 12 y 18 avispas/planta) en tres frecuencias de liberación (1, 2 y 3 veces/semana), sobre plantas de tomate de ocho semanas de edad con tres niveles de infestación (15, 30 y 45 ninfas de mosca blanca/hoja, susceptibles de ser parasitadas). el mayor porcentaje de parasitismo (70%) en ninfas de tercer instar se logró cuando se liberaron seis avispas por planta, dosificadas en tres momentos diferentes en la misma semana. el menor porcentaje de parasitismo (50%), se obtuvo cuando se realizó una sola liberación de 6, 12 o 18 avispas. los resultados anteriores permiten concluir que se puede lograr un porcentaje de parasitismo en torno a un 70% de la infestación de mosca blanca (hasta 45 ninfas/hoja) en plantas de tomate con pocas avispas de e. formosa (seis) cuando se liberan en tres momentos diferentes. t he g re e n hou s e w h it e f l y, tr i a l e u ro d e s va p o ra r i o r u m (westwood) (homoptera: aleyrodidae) is one of the most important pests of tomato greenhouse cultures in bogotá plateau. this pest has been traditionally controlled using insecticides, however, the releases of wasp parasitoid encarsia formosa (gahan) (hymenoptera: aphenilidae) have already been contemplating. in order to standardize the mass rearing process of e. formosa, three different wasp densities (6, 12 and 18 wasp/plant) at three release frequencies (1, 2 and 3 times/ week) on eight week old tomato plants with three different infestation levels (15, 30 and 45 nymphs of whitefly susceptible to parasitation/leaf) were evaluated. the highest parasitism percentage (70%) was obtained when six wasps per plant were released three different times during the same week. the minor parasitism percentage (50%) was obtained when 6, 12 or 18 wasps were released on a weekly basis. these results indicated that it might be possible to obtain a 70% level of parasitism of whitefly infestation (hovered to 45 nymphs/leaf) in tomato plants with a small amount of e. formosa (six) when these are released three times per week. key words: biological control, parasitoids, release requencies, tomato, mass rearing. palabras clave: control biológico, parasitoides, frecuencia de liberación, tomate, cría masiva. agronomía colombiana 25(2), 314-319, 2007 1 asistente de investigación, universidad militar nueva granada, bogotá. paola.tello@umng.edu.co / ecologia@umng.edu.co 2 docentes, universidad militar nueva granada, bogotá. fcantor@umng.edu.co / daniel.rodriguez@umng.edu.co / jrcure@umng.edu.co introducción la plaga más importante del cultivo de tomate bajo invernadero en la sabana de bogotá es la mosca blanca de los invernaderos t. vaporariorum westwood (cooman, 2002). el control tradicional de esta plaga se realiza utilizando insecticidas químicos, por ventajas como la facilidad de aplicación y su efecto rápido. sin embargo, estos insecticidas químicos causan efectos negativos, entre otros, en la generación de resistencia sobre las plagas. por esta razón se ha buscado implementar el control biológico en cultivo de tomate bajo invernadero (de vis, 2001). t. vaporariorum es considerada una plaga de amplia distribución mundial que ha tenido especial importancia en tomate cultivado en invernaderos de la sabana de bogotá. densidades y frecuencias de liberación de encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) sobre trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) en tomate release densities and frequencies of encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) on trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) in tomato paola tello1, fernando cantor2, daniel rodríguez2 y josé ricardo cure2 fecha de recepción: noviembre 21 de 2006. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 315 se han reportado casos exitosos en el control de t. vaporariorum utilizando el parasitoide e. formosa (español y corredor, 1988; van lenteren et al., 1997a), especialmente en el cultivo de tomate (de vis, 2001). por tanto, el uso del parasitoide e. formosa se recomienda para el control biológico de la mosca blanca (nell et al, 1976; van lenteren et al., 1976a, 1976b; vet et al., 1980; kajita y van lenteren, 1982; noldus et al., 1986a, 1986b; van vianen y van lenteren, 1986; rumei et al., 1988, 1989; parrella et al., 1991; rumei, 1991). sin embargo, hay que tener en cuenta que la eficiencia de los parasitoides varía dependiendo de la frecuencia, cantidad y lugar donde estos son liberados (hoddle et al., 2000; li et al., 2006). la implementación de un programa de control biológico para mosca blanca depende de varios aspectos entre los cuales se debe considerar la producción constante de avispas de e. formosa. para asegurar esta producción constante se debe aplicar un proceso de liberación de parasitoides efectivo dentro del método de cría (hoddle et al., 1998). el éxito en dicho método depende también de la eficiencia o nivel de parasitación de las avispas. se han registrado diferentes métodos de cría de e. formosa desde 1927 (hoddle et al., 1998; herad et al., 1980). con este trabajo se quiere suministrar bases para la estandarización de un método de cría de avispas e. formosa teniendo en cuenta dosis y frecuencias de liberación del parasitoide. por consiguiente, se quiere encontrar la cantidad de avispas de e. formosa y la frecuencia de liberación con las que se logre los mayores índices de parasitación y así una mayor producción en diferentes niveles de infestación. metodología establecimiento de una colonia de la avispa e. formosa dentro del proceso de mantenimiento de una cría constante de la avispa fue necesario iniciar y mantener con anterioridad una producción constante de: a) plantas limpias para infestación y b) ninfas de mosca blanca en tercer estado. producción constante de plantas limpias de tomate se sembraron semanalmente semillas de tomate variedad chonto sobre turba y se mantuvieron en una incubadora a 25 ºc durante dos semanas. al cabo de este tiempo se llevaron las plántulas a condiciones de invernadero cubiertas con polisombra por un periodo de dos semanas. luego, las plántulas fueron transplantadas a materas y se mantuvieron en invernadero durante cuatro semanas. estas plántulas fueron regadas diariamente y fertilizadas cada semana hasta completar ocho semanas de edad. producción constante del tercer estadio ninfal de mosca blanca plantas de tomate con edad aproximada de ocho semanas fueron transferidas a jaulas entomológicas para su infestación. estas jaulas eran estructuras de aluminio de 100 cm de alto, 80 cm de profundidad y 60 cm de ancho con todos sus lados forrados en velo suizo y puertas de vidrio. dentro de cada jaula entomológica se liberaron adultos de mosca blanca en cantidad suficiente para garantizar una alta infestación de plantas de tomate. se permitió un periodo de infestación de 24 horas. al finalizar este tiempo se removieron todos los adultos de mosca blanca y las plantas se trasladaron a un nuevo lugar bajo invernadero denominado “área de desarrollo ninfal de la mosca blanca”. las plantas infestadas se mantuvieron en esta nueva área durante 25 días hasta observar la presencia de ninfas de tercer instar. las condiciones aproximadas de temperatura y de humedad relativa de esta área fueron de 22,8 °c y 61,5%, respectivamente. producción constante de e. formosa las plantas de tomate infestadas con ninfas de tercer instar de mosca blanca fueron transferidas a las jaulas entomológicas ya descritas, dentro de las que se liberaron avispas de e. formosa. después de 24 horas, las plantas fueron retiradas de las jaulas y trasladadas a un sector del invernadero con las mismas condiciones denominado “área de desarrollo de inmaduros de la avispa”. las plantas con ninfas parasitadas permanecieron allí por un periodo aproximado de ocho días hasta observar la formación de pupas de la avispa, lo cual se podía identificar cuando las ninfas parasitadas presentaban una coloración negra, razón por la cual se les conoce comúnmente como “momias negras”. la recolección de avispas de e. formosa, próximas a emerger, se realizó cortando las hojas de tomate que presentaban momias negras y ubicándolas dentro de cajas plásticas con cierre hermético y una rejilla de ventilación, estas cámaras se mantenían bajo las mismas condiciones de invernadero. la recolección de las avispas emergidas dentro de esas cámaras se realizó con la ayuda de un aspirador bucal para luego liberarlas en la jaula de parasitación. evaluación de la densidad y frecuencia de liberación de avispas más apropiada para un nivel de infestación determinado el ensayo se realizó empleando un diseño completamente al azar con estructura de tratamientos factorial 3x3x3, para un total de 27 tratamientos (tabla 1). cada tratamiento se llevó a cabo en una jaula entomológica y en todos los casos se utilizaron tres plantas dentro de cada jaula. los 2007 tello, cantor, rodríguez y cure: densidades y frecuencias de liberación de encarsia formosa... 316 agron. colomb. 25(2) 2007 tres factores evaluados fueron: a) densidad de infestación de las plantas con ninfas de mosca blanca, para el cual se emplearon tres niveles (300, 600 y 900 ninfas/planta); b) cantidad de avispas a liberar, para el cual también se emplearon tres niveles (6, 12 y 18 avispas); y, c) número de liberaciones por semana, con tres niveles (1, 2 y 3 liberaciones/semana). el montaje de cada ensayos se realizó llevando plantas de tomate sanas de ocho semanas a una jaula donde fueron infestadas con individuos adultos de mosca blanca recién emergidos. se liberó una alta población de adultos de mosca blanca sobre todas las plantas. luego, se llevaron al área de desarrollo de inmaduros hasta permitir el desarrollo de ninfas de tercer instar con el fin de conseguir los niveles de infestación requeridos para cada uno de los tratamientos. con la ayuda de un alfiler entomológico se eliminaron todas las ninfas que excedían las 300, 600 y 900 por planta. después de lograr esos niveles de infestación se liberó la cantidad de avispas a evaluar teniendo en cuenta la estructura de los tratamientos. el ensayo se realizó en tres montajes diferentes utilizando hembras de e. formosa. en un primer montaje se evaluaron los tratamientos en los que se dosificaba tres veces la liberación de las avispas. en el segundo montaje se evaluaron aquellos tratamientos en los que las avispas se dosificaban en dos momentos. en ninguno de los casos anteriores el tiempo transcurrido entre las frecuencias de liberación fue superior a una semana, con el fin de liberar siempre las avispas cuando las ninfas de mosca blanca se encontraban en edad susceptible de ser parasitadas (tercer instar). finalmente, en un tercer montaje se evaluó la acción de las avispas cuando se liberaban en un único momento. registro y análisis de variables se registró el número de ninfas/hoja de t. vaporariorum parasitadas y no parasitadas, en cinco hojas por planta escogidas al azar. esta evaluación se inició una semana después de las liberaciones de la avispa. el registro se realizó dos veces por semana y tuvo una duración de dos semanas para cada ensayo. se estimó el porcentaje de parasitación por hoja y por planta. al comprobarse que los datos no presentaban una distribución normal se utilizó la transformación y = x7/5. se realizó análisis de varianza (anova) para evaluar el efecto de los factores simples y las correspondientes interacciones, y la prueba de comparación múltiple de tukey con el fin de analizar las diferencias entre tratamientos. resultados y discusión los índices de parasitación variaron respecto a la cantidad de avispas liberadas (p = 0,0005; f = 8,76) y a la frecuencia de liberación (p < 0,0001; f = 88,31). no hubo diferencias entre los tres niveles de infestación (p = 0,9669; f = 0,03). se observó que la efectividad de los parasitoides expresada a en el índice de parasitación, varió de acuerdo con la dosificación de las liberaciones (figura 1). la efectividad de e. formosa disminuye en la medida que la avispa es aplicada en una única liberación. esta tendencia se puede explicar por el fenómeno de interferencia entre parasitoides (godfray, 1994). en otros trabajos se ha reportado que la interferencia afecta la eficiencia de parasitoides (li et al., 2006; hoddle et al., 2000). el fenómeno de interferencia es evidente al comparar los índices de parasitismo por avispa cuando se liberan en diferentes cantidades (figura 2). para las dosis de liberación que involucraban 12 y 18 avispas, se obtuvieron menores porcentajes de parasitismo / avispa que cuando se liberaron 6 avispas. al realizar una sola liberación de 6 avispas se obtuvo menor porcentaje de parasitismo/avispa que cuando el mismo número de avispas se distribuyó en dos o tres liberaciones. con estos resultados se podría sugerir que la efectividad de e. formosa es mayor cuando se liberan 6 avispas en dos tabla 1. descripción de los tratamientos evaluados para determinar la frecuencia y cantidad de liberación de e. formosa (hymenoptera: aphelinidae) sobre diferentes niveles de infestación por ninfas de mosca blanca en tercer instar. número de avispas liberadas por planta 6 12 18 frecuencia de liberación frecuencia de liberación frecuencia de liberación 6/ una vez 3/ dos veces 2/ tres veces 12/ una vez 6/ dos veces 4/ tres veces 18/ una vez 9/ dos veces 6/ tres veces número de ninfas de mosca blanca por planta 300 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 600 t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16 t17 t18 900 t19 t20 t21 t22 t23 t24 t25 t26 t27 3172007 tello, cantor, rodríguez y cure: densidades y frecuencias de liberación de encarsia formosa... o tres momentos diferentes; así, es posible incrementar los índices de parasitación de t. vaporariorum en un sistema de cría del parasitoide. los índices de parasitación obtenidos se pueden comparar también con los obtenidos por soto (2000), quien encontró un alto porcentaje de parasitación (mayor a 50%) en ninfas de mosca blanca al liberar dos avispas por cada foliolo. se puede observar también el efecto de las tres densidades de avispas en el parasitismo (figura 3). el índice de parasitación es mayor cuando se liberan 12 y 18 avispas que cuando se liberan 6. sin embargo, al liberar 12 o 18, no varía el índice de parasitación, con lo cual se puede decir que la efectividad/avispa es mayor cuando de liberan 12 que cuando se liberan 18 avispas. también se observa que el índice de parasitismo de ninfas de t. vaporariorum es constante aunque varíe la densidad de infestación entre 15 y 45 ninfas/hoja (figura 4) y que, por tanto, el número de ninfas parasitadas aumenta con el nivel de infestación. esto es equivalente a un incremento constante en el número de individuos atacados que se presenta en la fase lineal o de incremento de una curva de respuesta funcional de tipo ii (gutiérrez, 1996). estos resultados también evidencian que aun en altos niveles de infestación, liberando 6 avispas dosificadamente se obtienen los mismos índices de parasitación que con bajos niveles de infestación. por consiguiente, se puede decir que con niveles de infestación altos (45 ninfas/hoja) se observa mayor efectividad en términos de ninfas parasitadas por avispa que en niveles de infestación bajos (15 ninfas/hoja). finalmente, al analizar el efecto de las interacciones entre los factores evaluados (figura 5), se puede deducir que utilizar 6, 12 o 18 avispas es igual de efectivo cuando se liberaron dosificadamente (dos o tres veces por semana). el efecto de la cantidad de avispas liberadas se pudo evidenciar sólo cuando la frecuencia de liberación fue de una vez por semana. en este caso al aumentar la cantidad de avispas liberadas se incrementó el índice de parasitación. figura 1. índices de parasitación de encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) para las tres frecuencias de liberación, 1, 2 y 3 veces por semana. figura 2. índices de parasitación/avispa de encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) cuando varía el número de liberaciones con las tres cantidades de liberación. figura 3. índices de parasitación de encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) para tres densidades de liberación de avispas. 318 agron. colomb. 25(2) 2007 conclusiones se determinó que liberando seis avispas de e. formosa tres veces por semana sobre plantas de tomate con niveles de infestación entre 15 y 45 ninfas/hoja se alcanzan niveles de parasitación hasta del 70%. estos resultados pueden proporcionar criterios para la estandarización de sistemas de cría de e. formosa, si se tienen en cuenta aspectos como dosis y frecuencia de liberación con el fin de lograr mayores índices de producción de la avispa. agradecimientos a la vicerrectoría de investigaciones de la universidad militar nueva granada por el apoyo financiero para la realización del presente proyecto registrado bajo el código pbi-cias-2003-002. literatura citada cooman, a. 2002. chapter 1: general introduction. pp. 15-23. en: cooman, a. (ed.). feasibility of protected tomato cropping in the high altitude tropics using statistical and system dynamic models for plant growth and development. ed. katholieke universiteit leuven, faculteit landbouwkundige en toeggepaste, biologische wetenschappen, belgium. de vis r.m.j. 2001. biological control of whitefly on greenhause tomato in colombia: encarsia formosa or amitus fuscipennis ph.d. thesis, wageningen university, the netherlands. español, j.a. y d. corredor. 1998. contribución al estudio de la biología y capacidad de control de encarsia formosa gahan en la sabana de bogotá. agron. colomb. 12, 97-102. godfray, h.c.j. 1994. parasitoids: behavioral and evolutionary ecology. princeton university press, nueva jersey. gutierrez, a.p. 1996. chapter 5: resource acquisition in predatorprey systems. pp. 64-81. en: applied population ecology. john wiley & sons inc., nueva york. herad, f., n.a. keller y w.j. ande lewis, 1980. rearing microplitis demolitor wilkinson use in studies of semiochemical mediated searching behaviour. entomol. sci. 23, 105-111. hoddle, m., van driesche y j. sanderson. 1998. biology and use of the whitefly parasitoid encarsia formosa. annu. rev. entomol. 43, 645-69. hoddle, m.s., l. robinson y j. virzi. 2000. biological control of oligonychus perseae (acari: tetranychidae) on avocado: iii. evaluating the efficacy of varying release rates and release frequency of neoseiulus californicus (acari: phytoseiidae). intl. acarology 26, 203-214. kajita, h. y j.c. van lenteren. 1982. the parasite-host relationship between encarsia formosa hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). xiii: effect of low temperatures on egg maturation of encarsia formosa. appl. entomol. 93, 430-439. kfir, r. 1981. fertility of the poliembrionic parasite copidosoma koehteri, effect of humedities on life length and relative abundance as compared with that of apanteles subandinus in a potato tuber moth. ann. biol. 99, 225. li, j., f. yan, a.t. coudron, w. pan, x. zhang, x. liu y q. zhang. 2006. field release of the parasitoid microplitis mediator (hymenoptera: braconidae) for control of helicoverpa armigera (lepidoptera: noctuidae) in cotton fields in northwestern china’s xinjiang province. environ. entomol. 35(3), 694-699 lópez-ávila. 1988. a comparative study of four species of encarsia (hymenoptera: aphelinidae) as potential control agents for bemisia tabaci (gennadius) (homoptera: aleyrididae). thesis. imperial college of science and technology, londres. figura 4. índices de parasitación de encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) para tres niveles de infestación diferentes con ninfa de mosca blanca. figura 5. índices de parasitación para las tres cantidades de avispas e. formosa (hymenoptera: aphelinidae) liberadas en las tres frecuencias de liberación. 3192007 tello, cantor, rodríguez y cure: densidades y frecuencias de liberación de encarsia formosa... lópez, s. y e. botto. 1995. parámetros biológicos del parasitoide encarsia formosa gahan (hymenoptera: aphelinidae) en condiciones de laboratorio. ecología austral 5, 105-110. nell, h.w., van der lelie, l.a. sevenster, j. woets, j.c. y van lenteren. 1976. the parasite-host relationship between encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). ii. selection of host stages for oviposition and feeding by the parasite. z. angew. entomol. 81, 372-376. noldus, l.pj.j., x. rumei, m.h. egcenkamp-rotteveel y j.c. van lenteren. 1986a. the parasite-host relationship between encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). xx. analysis of the spatial distribution whiteflies in a large glasshouse. appl. entomol. 102, 484-498. noldus, l.pj.j., x. rumei y j.c. van lenteren, 1986b. the parasitehost relationship between encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). xix. feeding-site selection by the greenhouse whitefly. appl. entomol. 101, 492-507. parrella, m.p., t.d. paine, j.a. bethke, k.l. robb y j. may. 1991. evaluation of encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) for biological control of sweetpotato whitefly (homoptera: aleyrodidae) on poinsettia. environ. entomol. 20(2), 713-719. rumei, x. 1991. improvements of the plant-pest-parasitoid (ppp) model and its application o whitefly-encarsia population dynamics under different release methods. appl. entomol. 112, 274-287. rumei x., j.c. van lenteren y p. huisman. 1987. parasitism of whitefly by encarsia formosa at different release ratios. iobc/ wprs bul. 10,188-92. rumei, x.; l.pj.j. noldus y j.c. van lenteren. 1988. the parasitehost relationship between encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). xxi. simulation models for the within-plant vertical movement of adult greehouse whiteflies. appl. entomol. 105, 1-13. rumei, x.; l.pj.j. noldus y j.c. van lenteren. 1989. the parasite-host relationship between encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). xxii. simulation models for the between-plant movement of adult greehouse whiteflies. appl. entomol. 108, 234-244. silverra, s., o. nakano, d.barbin y n.a. villanova. 1976. manual de ecología dos insetos. ed. agronómica ceres ltda., sao paulo. soto, a., j. apablaza, a. norero y p. estay. 1999. requerimientos térmicos de trialeurodes vaporariorum (hemiptera: aleyrodidae) en tomate (lycopersicon esculentum). ciencia e investigación agraria 26(1), 37-42. soto, a. 2000. evaluación del parasitismo de encarsia formosa gahan (hymenoptera: aphelinidae) sobre los estados ninfales de trialeurodes vaporariorum (westwood) (homoptera: aleyrodidae) en tomate. universidad de caldas, manizales. soto, a., p. estay y j. apablaza. 2002 parasitismo de encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) en ninfas de trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). revista latinoamericana de ciencias de la agricultura 29(3), 153-157. steel, r. y j. torrie.1988. bioestadística. principios y procedimientos. mcgraw-hill, bogotá. stenseth, c. y i. aase. 1983. use of the parasite encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) as a part of pestmanagement on cucumbers. entomophaga 28, 17-26. van alphen, j., m. jervis. 1996. chapter 1: foraging behaviour. pp. 1-62. en: jervis, m. y n. kidd (eds.). insect natural enemies: practical approaches to their study and evaluation. chapman and hall, lonres. van lenteren, j.c. 1995. integrated pest management in protected crops. pp. 311-344. en: dent, d. (ed.). integrated pest management. chapman and hall, londres. van lenteren, j.c., h.w. nell, l.a. sevenster-van der lelie y j. woets. 1976a. the parasite-host relationship between encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). i. host finding by the parasite. ent. exp. & appl. 20, 123-130. van lenteren, j.c., h.w. nell, l.a. sevenster-van der lelie y j. woets. 1976b. the parasite-host relationship between encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). iii. discrimination between parasitized and unparasitized hosts by the parasite. sonderdruck ans bd. 81(4), 377-380. van lenteren, j.c. 1986. parasitoids in the greenhouse, success with seaonal inoculative release systems. chapter 12. pp. 341-374. en: waage, j.k. (ed.). insect parasitoids. academic press, londres. van lenteren, j.c.; a. van vianen, h.f. gast y a. kortenhoff. 1987. t he pa ra site-host relat ionship bet ween encarsia formosa (hy menoptera : apheli nidae) a nd trialeurodes vaporariorum (homoptera, a ley rodidae). xvi. food effects on oogenesis, oviposition, life-span and fecundity of encarsia formosa and other hymenopterus parasites. appl. entomol. 103, 69-84. van lenteren, j.c. y j. woets. 1988. biological and integrated pest control in greenhouses. ann. rev. entomol. 33, 239-269. van lenteren, j.c., c. drost, h.j.w. van roermund y c.j.a.m. posthuma-doodeman. 1997. aphelinid parasitoids as sustainable biological control agents in greenhouses. appl. entomol. 121(9-10), 473-485. van lenteren, j.c. y h.j.w. van roermund. 1998. why is the parasitoid encarsia formosa so successful in controlling whiteflies? pp. 116-130. en: hawkins, b.a. y h.v. cornell (eds.). theoretical approaches to biological control, cambridge university press, cambridge. van vianen, a. y j.c. van lenteren. 1986. the parasite-host relationship between encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). xv. oogenesis and oviposition of encarsia formosa. appl. entomol. 108, 234-244. vet, e.m., j.c. van lenteren y j. woets. 1980. the parasite-host relat ionship bet ween encarsia formosa (hy menoptera : aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae). ix. a review of the biological control of the greenhouse whitefly whit suggestions for future research. z. angew. entomol. 90, 26-51. resumen abstract la pitaya amarilla es una fruta exótica producida en colombia, muy apreciada gracias a su aroma y a sus semillas digestivas. esta fruta climatérica, tiene un tiempo de vida útil corto y manifiesta daños por frío a temperaturas de conservación inferiores a 12°c. el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del choque térmico para mejorar la aptitud a la conservación frigorífica de los frutos de pitaya. se efectuaron tres tipos de almacenamiento, donde en el primero, los frutos se almacenaron a 18°c durante dos semanas; en el segundo, los frutos fueron precalentados a 25°c durante 24 horas y luego almacenados a 2°c durante dos semanas; finalmente los frutos fueron transferidos a 18°c. en el tercer tratamiento los frutos fueron tratados en forma similar al segundo lote, excepto que no hubo choque térmico. cada tres días se midió la acidez titulable, los sólidos solubles, la firmeza y pérdida de peso. la calidad de los frutos almacenados a temperatura ambiente se deterioró marcadamente luego de dos semanas de almacenamiento. los frutos refrigerados presentaron pardeamiento, necrosis y pérdida de firmeza tras 15 días a 2°c, pero estos síntomas se evidenciaron en menor medida en los frutos al haber sido tratados con un choque térmico a 25°c durante 24 horas previamente. el choque térmico antes del almacenamiento a 2°c puede ser una técnica adecuada que permita extender la vida útil de los frutos de pitaya amarilla, dado que se retardan las pérdidas de peso, y el fenómeno de ablandamiento se reduce notoriamente asociándose este último con el parámetro de la firmeza o resistencia al rompimiento de la corteza. adicionalmente, con el choque térmico previo a la refrigeración, las características relacionadas con color y apariencia física de los frutos de pitaya amarilla se conservan por tiempos más prolongados. yellow pitaya is an exotic fruit produced in colombia. due to its flavor and digestive seeds, it is highly valued in foreign markets. however, this climateric fruit has a short shelf life and presents chilling injuries when stored at temperatures below 12°c. with the aim of evaluating the effect of heat on chilling injury tolerance, the present work tested three different storage modes. in the first one the fruit was stored at 18°c for two weeks. in the second one the fruit was preheated at 25°c for 24 hours, and then stored at 2°c for 14 days. after this treatment, the samples were stored at 18°c. in the last one the fruit was directly stored at 2°c during two weeks, and then stored at 18°c. titratable acidity, soluble solids, firmness and weight loss were measured every three days. the results show that the quality of the fruit stored at 18°c diminished sharply after two weeks of storage. the rind of refrigerated non-heat-shocked samples presented browning, necrosis and loss of firmness after 15 days of storage. heat shock at 25°c during 24 hours was shown to provide significant protection from chilling injury. heat shock before storing at 2°c can be a good technique for extending shelf life of yellow pitaya, in terms of delaying weight loss, maintaining color and general appearance for longer periods and reducing softening. the latter is closely associated to rind ripping resistance. key words: acanthocereus pitajaya, shelf life, chilling injury, softening, firmness, weight loss. palabras clave: acanthocereus pitajaya, vida útil, daño por frío, ablandamiento, firmeza, pérdida de peso. fecha de recepción: 4 de junio de 2008. aceptado para publicación:19 de febrero de 2009 1 departamento de nutrición y bioquímica, facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá (colombia). 2 departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 autor de correspondencia. cenarvaezc@unal.edu.co agronomía colombiana 27(1), 105-110, 2009 introducción la pitaya amarilla (acanthocereus pitajaya sensu croizat), fruta tropical climatérica, tiene un tiempo de vida útil relativamente corto, por lo que para su consumo en fresco o procesado se exige el desarrollo de tecnologías que ofrezcan alternativas de conservación para una calidad óptima de cara al consumidor. se destaca de la pitaya su sabor, aroma y su efecto laxante. colombia exportó 150 t fisiología y tecnología de poscosecha el choque térmico mejora la aptitud al almacenamiento refrigerado de pitaya amarilla heat shock improves refrigerated storage performance of yellow pitaya yenny maritza dueñas g.1, carlos eduardo narváez c.2, 3 y luz patricia restrepo s.2 106 agron. colomb. 27(1) 2009 en el año 2007, con destino a países de la unión europea como francia y holanda (ica, 2008). una vez los frutos se cosechan, la actividad metabólica continúa con la maduración a mayor velocidad en frutos climatéricos, debido al incremento en la tasa de respiración después de la cosecha. se han encontrado resultados contradictorios sobre el comportamiento no climatérico (nerd y mizrahi, 1999) o climatérico de la pitaya (arenas y camero, 1995; camargo y moya, 1995; baquero et al., 2005). el almacenamiento a bajas temperaturas, entre 2 y 8°c, prolonga el tiempo de vida útil de la pitaya, pero con el riesgo de los daños por frío (rodríguez et al., 2005). la aparición de los daños por frío en pitaya pueden reducirse con pretratamientos como la aplicación de choque térmico (25°c durante 24 h) o la exposición a 15% co2 y 2% o2 durante 48 h. de esta manera la vida útil de la pitaya se aumenta en 5 o 10 d, respectivamente, en relación con los frutos almacenados a 18°c (arenas y camero, 1995; camargo y moya, 1995). en los daños por frío los síntomas externos más notorios son la aparición de manchas necróticas y ablandamiento irregular, incapacidad para continuar con el proceso normal de maduración, pérdida de turgencia (wang, 1990), así como también la anormalidad en el comportamiento de la intensidad respiratoria, pérdida del aroma de los frutos (wang, 1990; kondo et al., 2005) y alteración en la actividad de algunas enzimas antioxidantes (sala y lafuente, 2000). con el uso del choque térmico se activa la síntesis de enzimas antioxidantes, se sintetizan proteínas de choque térmico, se aumenta el contenido en sólidos solubles totales (sst) y se incrementa la síntesis de poliaminas (lurie y klein, 1991; paull y jung, 2000), por lo que se confiere tolerancia al frío. para pitaya amarilla el choque térmico inhibe el pardeamiento y la necrosis de la corteza de frutos refrigerados a 2°c. en estos ensayos se reporta que la enzima catalasa está en relación directa con la vida útil de los frutos, en tanto que la actividad de polifenoloxidasa guarda estrecha relación con el pardeamiento de su corteza y no se obtuvieron datos concluyentes en relación con la peroxidasa y el pardeamiento (dueñas et al., 2008). el objetivo de este trabajo es mostrar las bondades del choque térmico a 25°c durante 24 h en mantener parámetros de calidad importantes para la comercialización de pitaya amarilla, que incluyen el control de la pérdida de peso, del pardeamiento y ablandamiento excesivos. materiales y métodos material vegetal. los frutos de pitaya amarilla (acanthocereus pitajaya sensu croizat) se recolectaron en estado verde pintón (90% verde 10% amarilla), provenientes del municipio de miraflores, boyacá, ubicado en la región andina colombiana. los frutos sanos y sin defectos de importancia, se desinfectaron con hipoclorito de sodio al 1% (v/v) y se dividieron en tres grupos para su almacenamiento. cada lote estaba constituído por aproximadamente 120 frutos, con tamaños entre 9 y 12 cm (diámetro longitudinal) y entre 6 y 8 cm (diámetro transversal). almacenamiento. un primer lote de frutos se almacenó a temperatura ambiente de bogotá (temperatura promedio interior 18°c y 85% hr) durante 21 d. en el segundo grupo, los frutos se refrigeraron a 2°c durante 15 d, con posterior almacenamiento a temperatura ambiente durante 15 d más. por último, en el tercer grupo denominado choque térmico, los frutos se almacenaron en una cámara a 25°c durante 24 h, tiempo después del cual se llevaron a refrigeración (2°c) durante 15 d, con posterior maduración a temperatura ambiente durante otros 15 d. comportamiento fisiológico y de atributos de calidad. cada 3 d se efectuaron sobre los mismos frutos, en su orden, las medidas de pérdida de peso y dureza de los frutos enteros. también se midieron la acidez y los sólidos solubles en la pulpa. igualmente se llevó un registro fotográfico de los frutos. acidez total titulable. se determinó volumétricamente por neutralización de una muestra de pulpa, con solución de naoh 0,1 n. los resultados se expresaron como g de ácido cítrico/100 g pulpa (aoac, 1990). sólidos solubles totales. se midieron en el jugo extraído de la pulpa empleando un refractómetro atago®, a una temperatura promedio de 18°c. los resultados se expresaron en °brix (aoac, 1990). pérdida de peso. se midieron por pesada en balanza semianalítica y se expresaron en porcentaje respecto al peso inicial de los frutos. firmeza. se midió sobre el fruto entero con un penetrómetro fruit pressure tester®, modelo ft 327 y émbolo de 7,9 mm de diámetro. los resultados se expresaron como lb/pulg.2. análisis estadístico. para cada variable de respuesta se efectuaron nueve réplicas, en las que se calcularon los promedios y las desviaciones estándar. se realizaron los anova 1072009 dueñas g., narváez c. y restrepo s.: el choque térmico mejora la aptitud al almacenamiento refrigerado de pitaya... de un factor para el diseño planteado para comprobar si hubo alguna diferencia entre las medidas, y se compararon las diferencias entre los niveles de cada parámetro por la prueba de fisher (p≤0,05). resultados y discusión registro fotográfico y comparación con la intensidad respiratoria. de acuerdo con el comportamiento en la intensidad respiratoria reportada en un artículo para la misma variedad de pitaya amarilla (dueñas et al., 2008), el fruto mostró un comportamiento climatérico a 18°c que no sucedió en los frutos refrigerados. las diferencias encontradas con relación al tiempo necesario para llegar al máximo climatérico con otros trabajos se pueden atribuir al estado de madurez con el que se inició el ensayo de almacenamiento de la fruta y la temperatura manejada. por ejemplo, en frutos de pitaya almacenados a 24°c, el pico climatérico se presentó tras 6 d (baquero et al., 2005) y en otros experimentos a los 14 d (camargo y moya, 1995; rodríguez et al., 2005), mientras que a 18°c se ha presentado hasta después de 16 d de almacenamiento (garnica y quintero, 1994). tras alcanzar este pico climatérico, se evidenciaron en la corteza de los frutos los síntomas asociados a la senescencia con ataque de microorganismos. la refrigeración, con y sin choque térmico previo, disminuyó la respiración de los frutos, manifestando un gran aumento en la producción de co2 a la salida de refrigeración. en los frutos refrigerados que no recibieron choque térmico previo empezaron a aparecer manchas necróticas, pardeamiento, síntomas típicos de los daños por frío (fig. 1), ablandamiento excesivo y crecimiento de microorganismos en la corteza, especialmente hacia el final del almacenamiento, ocasionando pudrición del fruto. en este periodo complementario no se observa claramente un climaterio, salvo en frutos con choque térmico, posiblemente por las diferencias en incidencia y desarrollo de daños por frío (fig. 1). efecto del choque térmico sobre la calidad de los frutos. los efectos que ejerció el choque térmico sobre los frutos almacenados a 2°c, que sin ningún tratamiento extra conduciría a las lesiones por frío, se manifiestan en una disminución de la pérdida de peso, del ablandamiento, del pardeamiento y un control del crecimiento de microorganismos, con lo que se prolongó la vida útil de los frutos. acidez total titulable (att). en los frutos almacenados a 18°c hubo una tendencia hacia la disminución en la att, bastante pronunciada durante los primeros tres días de almacenamiento (fig. 2). el mayor cambio durante los primeros días está relacionado con la alta respiración que manifiestan este tipo de frutos (dueñas et al., 2008) y con el rápido desarrollo de las características sensoriales. en los frutos refrigerados a 2°c, con y sin choque térmico previo, la acidez aumentó durante los primeros días, como una posible respuesta al estrés sufrido a la disminución de temperatura al cual fueron sometidos; durante la segunda semana no hubo grandes cambios, en tanto que, cuando los frutos salieron a maduración complementaria, hubo un descenso en este atributo, como posible resultado de la activación del metabolismo. sin embargo, no se aprecian grandes diferencias entre el tratamiento que recurre al choque térmico previo a la refrigeración y el que no, por lo que este parámetro no permite evidenciar las bondades del choque térmico frente a la inhibición de los daños a causa de la exposición al frío. sólidos solubles totales (sst). los frutos almacenados a temperatura ambiente tuvieron un máximo valor de sst tras tres días de almacenamiento (fig. 3), lo que coincidió con el pico climatérico (dueñas et al., 2008), para disminuir y variar de forma errática posteriormente. los sst se mantuvieron a niveles inferiores cuando los frutos refrigerados no tuvieron choque térmico a lo largo de toda la experiencia. uno de los mecanismos de la tolerancia a los daños por frío es el incremento en los sst (narváez y restrepo, 2002). pérdida de peso. los frutos almacenados a temperatura ambiente mostraron una mayor pérdida de peso con respecto a los frutos refrigerados, con o sin choque térmico. sin embargo, cuando los frutos refrigerado se sometieron a maduración complementaria se aceleró su pérdida de peso (fig. 4), como respuesta a los cambios bruscos de temperatura que permitieron continuar con el desarrollo normal del proceso fisiológico. la pérdida de peso durante el desarrollo del fruto es una respuesta normal a la respiración, por lo cual es importante minimizar estas pérdidas para controlar no sólo la calidad sino también el valor comercial. firmeza. el ablandamiento en los frutos almacenados a temperatura ambiente fue moderado durante los seis primeros días, como se observa en la fig. 5, pero después aumentó su velocidad hasta alcanzar un valor prácticamente asintótico a los 15 d. la firmeza permaneció prácticamente invariable durante el almacenamiento refrigerado tanto en los frutos no tratados, como en los tratados con choque térmico. durante el almacenamiento complementario en los frutos que no habían recibido choque térmico la firmeza disminuyó a una mayor velocidad con relación que 108 agron. colomb. 27(1) 2009 en los frutos que habían recibido el tratamiento de choque. la firmeza en los frutos que se almacenaron a temperatura ambiente (3 d) fue similar a la obtenida en los frutos que se trataron con choque térmico (21 d) luego de su maduración complementaria. los resultados permiten ver que la pérdida de firmeza está asociada a la pérdida de agua durante el almacenamiento, porque se disminuye la presión osmótica celular dando lugar a una plasmólisis de las células que ayudan al reblandecimiento de los frutos (valbuena y castro, 1993). aunque no se investigó en este trabajo, también podría estar relacionada, en diferente medida, con la actividad de enzimas que degradan los componentes de la pared celular. en este sentido, enzimas como xilanasa, celulasa, poligalacturonasa, pectinestearasa han sido relacionadas con el ablandamiento de tejidos vegetales (paull y jung, 2000; abu-bark y bashir, 2003; ali et al., 2004). en conclusión, el pretratamiento de choque térmico a 25°c durante 24 h permitió postergar el deterioro en el color y la apariencia externa de los frutos de pitaya amarilla con relación a los frutos almacenados a temperatura ambiente y los refrigerados sin choque térmico. este mismo tratamiento redujo la pérdida de peso y el ablandamiento, así como la aparición de zonas necróticas y pardeamiento en la corteza. agradecimientos los autores agradecen a la universidad nacional de colombia por su apoyo económico a través de la dirección de investigaciones dib. figura 1. apariencia externa y color de la corteza de frutos de pitaya amarilla almacenados a a) 18°c durante 21 d, b) sin choque térmico previo, refrigerados durante 15 d con posterior almacenamiento a 18°c y c) con choque térmico previo, refrigerados durante 15 d con posterior almacenamiento a 18°c. día 0 día 3 día 16 día 21 día 24 día 30 a b c 1092009 dueñas g., narváez c. y restrepo s.: el choque térmico mejora la aptitud al almacenamiento refrigerado de pitaya... figura 4. pérdida de peso de frutos de pitaya amarilla (n=9) almacenados a tres condiciones diferentes. temperatura ambiente, refrigeración y choque térmico. la barra de error indica la desviación estándar. la línea vertical discontinua indica el momento en que los frutos salieron del almacenamiento refrigerado a 2°c y pasaron a 18°c. 5 10 15 20 25 30 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 días de almacenamiento d ur ez a (l b/ pu lg .2 ) 0 10 20 30 40 50 60 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 días de almacenamiento p ér di da d e pe so ( % ) figura 2. acidez total titulable de frutos de pitaya amarilla (n=9) almacenados a tres condiciones diferentes. temperatura ambiente, refrigeración y choque térmico. la barra de error indica la desviación estándar. la línea vertical discontinua indica el momento en que los frutos salieron del almacenamiento refrigerado a 2°c y pasaron a 18°c. figura 3. sólidos solubles totales de frutos de pitaya amarilla (n=9) almacenados a tres condiciones diferentes. temperatura ambiente, refrigeración y choque térmico. la barra de error indica la desviación estándar. la línea vertical discontinua indica el momento en que los frutos salieron del almacenamiento refrigerado a 2°c y pasaron a 18°c. figura. 5. firmeza de frutos de pitaya amarilla (n=9) almacenados a tres condiciones diferentes. temperatura ambiente, refrigeración y choque térmico. la barra de error indica la desviación estándar. la línea vertical discontinua indica el momento en que los frutos salieron del almacenamiento refrigerado a 2°c y pasaron a 18°c. 14 16 18 20 22 24 26 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 días de almacenamiento s s t 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 at t (% ) días de almacenamiento 110 agron. colomb. 27(1) 2009 literatura citada abu-bark, a.-b.a. y h.a. bashir. 2003. changes in pectic enzymes and cellulase activity during guava fruit ripening. food chem. 83, 213-218. ali, z., l. chin y h. lazan. 2004. a comparative study on wall degrading enzymes, pectin modifications and softening during ripening of selected tropical fruits. plant sci. 167, 317-327. aoac. 1990. official methods of analysis of aoac. 15th ed. association of official analytical chemists inc., arlington, va. arenas, c. y l.f. camero. 1995. influencia del dióxido de carbono en la inhibición de los daños por frío de la pitaya amarilla (acanthocereus pitajaya). trabajo de grado. departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. baquero, e., j. castro y c. narváez. 2005. catalasa, peroxidasa y polifenoloxidasa en pitaya amarilla (acanthocereus pitajaya): maduración y senescencia. acta biol. colomb. 10, 49-60. camargo, a. y o. moya. 1995. estudio preliminar de la influencia del choque térmico en la inhibición de los daños por frío en la pitaya amarilla (acanthocereus pitajaya). trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. dueñas, g.y.m., c.e. narváez c. y l.p. restrepo s. 2008. inhibición de lesiones por frío de pitaya amarilla (acanthocereus pitajaya) a través del choque térmico: catalasa, peroxidasa y polifenoloxidasa. acta biol. colomb. 13, 95-106. garnica, g. y e. quintero. 1994. estudio preliminar de la influencia de las bajas temperaturas sobre algunas características de la maduración de la pitaya amarilla (acanthocereus pitajaya). trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. ica. 2008. colombia inicia exportaciones de pitahaya en rodajas a estados unidos. en: ica, http://www.ica.gov.co/noticias/ agricola/2008/colombia-inicia-exportaciones-de-pitahayaen-rodaj.aspx; consulta: 10 de marzo de 2008. kondo, s., m. kittikorn y s. kanlayanarat. 2005. preharvest antioxidant activities of tropical fruit and the effect of low temperature storage on antioxidants and jasmonates. postharv. biol. technol. 36, 309-318. lurie, s. y j.d. klein. 1991. acquisition of low-temperature tolerance in tomatoes by exposure to high-temperature stress. j. amer. soc. hort. sci. 116, 1007-1012. narváez, c. y p. restrepo. 2002. efecto del almacenamiento de uva caimarona (pourouma cecropiifolia) a diferentes temperaturas sobre los sólidos solubles y la actividad de catalasa. rev. colomb. quim. 32, 81-92. nerd, a. y y. mizrahi. 1999. the effect of ripening stage on fruit quality after storage of yellow pitaya. postarv. biol. technol. 15, 99-105. paull, r. y n. jung. 2000. heat treatment and fruit ripening. postharv. biol. technol. 21, 21-37. rodríguez, d.a., m.d.p. patiño, g. fischer y j.a. gálvis. 2005. efecto de dos índices de madurez y dos temperaturas de almacenamiento sobre el comportamiento en poscosecha de la pitahaya amarilla (selenicereus megalanthus haw.). rev. fac. nal. agron. medellín 58(2), 2837-2857. sala, j. y m. lafuente. 2000. catalase enzyme activity is related to tolerance of mandarin fruits to chilling. postharv. biol. technol. 20, 81-89. valbuena, t. y n. castro. 1993. estudio del comportamiento del lulo (solanum quitoense lam.) a bajas temperaturas y la influencia de choques térmicos sobre los daños por frío. trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. wang, c. 1990. chilling injury of horticultural crops. crc press, boca raton, fl. agronomia 26-2 -profe194).indd 175 editorial agronomía colombiana 26(2), 175-176, 2008 a partir de este año, el servicio de indexación de colciencias para publicaciones especializadas de ciencia, tecnología e innovación ha reclasificado a agronomía colombiana como revista de categoría a2 del índice bibliográfico nacional publindex (colombia). por este satisfactorio logro queremos agradecer al consejo de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bogotá, por su apoyo permanente y, de manera especial, tanto a los autores, por el nivel de sus contribuciones, como a los evaluadores, quienes con sus aportes han fortalecido la calidad científica de la información entregada. también, reconocemos la valiosa participación de los miembros salientes del comité editorial, los profesoresinvestigadores helena velásquez y edison valencia, y damos la bienvenida a sus dos nuevos integrantes: maría isabel chacón, profesora-investigadora de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia y paulo césar tavares de melo, profesor-investigador de la universidade de são paulo, en piracicaba, brasil. en esta ocasión, agronomía colombiana entrega su segundo número del año, cumpliendo así con la periodicidad de tres entregas anuales proyectada para 2008, pero sin reducir la cantidad de artículos publicados en él. por esta razón, y siguiendo pautas de revistas internacionales, el comité editorial determinó que en adelante la extensión de los artículos no exceda las 5.200 palabras, equivalentes a 20 páginas a doble espacio, en las que se incluyen tablas, figuras y gráficos, para ampliar así el número de contribuciones publicadas en cada revista y favorecer a los autores-investigadores interesados en difundir sus trabajos a través de ella. de otra parte, reconocemos la valiosa participación de los miembros salientes del comité editorial de los profesoresinvestigadores helena velásquez y edison valencia, y les damos la bienvenida a sus dos nuevos integrantes: maría isabel chacón, profesora-investigadora de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia y paulo cesar tavares de melo, profesor-investigador de la universidad de são paulo, piracicaba, brasil. en este número publicamos un total de 20 artículos. en la sección fisiología de cultivos se incluyen diferentes perspectivas sobre el tema, como es el efecto de los campos magnéticos sobre la germinación de semillas de trigo y tomate y los estudios que discriminan factores limitantes en el rendimiento y establecimiento de las plantas. otra disertación informa sobre la dinámica de los nutrientes en fase vegetativa de lulo expuesto a concentraciones de cloruro de sodio, tema importante por causa del aumento en el país de suelos con problemas de salinidad. dentro del contexto del estrés, otro estudio examina el déficit hídrico en el transplante de tomate, en la búsqueda de una mayor sobrevivencia en campo. entre las interrogantes sobre la producción de plantas figura su comportamiento frente a la carencia de algún nutriente esencial para el crecimiento, y este tema se refleja en el artículo dedicado a la menta (mentha spicata l.), un cultivo promisorio dentro de las exportaciones del país, al igual que en el artículo sobre el efecto de deficiencias nutricionales en plántulas de curuba. también mostramos la importancia de diferentes sustancias, en el marco de agroquímicos, ya sean hormonas o fertilizantes foliares, entre otras, en el caso del cuajamiento de frutos de feijoa (acca sellowiana [o. berg] burret), así como en dos investigaciones de estudio básico que muestran a solidago x luteus como una planta de flor de corte para la que son indispensables las hormonas en el desarrollo floral. en la sección protección de cultivos se profundiza en el daño causado por el hongo mycospharella fijiensis en la fisiología de la planta de banano y, dentro bajo la misma familia musa, se explora la caracterización de un protexvirus hasta ahora no reportado, función importante de la investigación en el manejo de nuevas fitopatógenos para el sector bananero colombiano y global. además, como aporte al conocimiento de trialeurodes vaporariorum, una importante plaga en muchas solanáceas, publicamos dos trabajos sobre el muestreo directo y control con encarsia formosa en el cultivo de tomate, la hortaliza más consumida en el mundo. como aporte al conocimiento del tomate presentamos además, dentro de la sección fisiología y tecnología poscosecha, un trabajo dedicado al momento oportuno de agronomia 26-2 -profe194).indd 175 06/10/2008 19:39:52 176 agron. colomb. 26(2) 2008 para esta sección se cuenta con un artículo de revisión sobre el reuso de aguas residuales en agricultura. en la sección economía y desarrollo rural, se analiza el estado económico de la granja universitaria tunguavita de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), en paipa (boyacá), como mecanismo para encontrar soluciones que mejoren su rentabilidad. el número de agronomía colombiana que hoy entregamos a nuestros lectores recoge nuevamente el trabajo científico, tecnológico e investigativo de diferentes entidades que contribuyen al conocimiento y al manejo de la agricultura y sus áreas afines, lo que convierte a la revista en un enlace efectivo entre la comunidad científica y las empresas productoras, en busca de la solución de los problemas del agro. gerhard fischer director comité editorial cosecha para reducir las pérdidas de esta fruta y, en el caso del maracuyá, otro orientado hacia la búsqueda de un muestreo para correlacionar las propiedades física y químicas del fruto con las de su jugo. el número mayor de artículos en la sección suelos, fertilización y manejo de agua que presentamos en esta entrega, trata sobre los avances en el uso de recientes tecnologías, como es el caso de la fertilización por sitio específico en maíz, realizado en el centro agropecuario marengo, en mosquera (cundinamarca), y de otras alternativas de manejo encaminadas a la asociación de diferentes especies de plantas, como la asociación maíz-pasto para los suelos del piedemonte llanero colombiano; de nabo forrajero, avena y vicia para zona de cundinamarca y boyacá o simplemente por la adición de abono orgánico, en el cultivo papa criolla en la zona de nariño. todos estos trabajos encaminados a la búsqueda de una mayor respuesta de las plantas. también agronomia 26-2 -profe194).indd 176 06/10/2008 19:39:53 received for publication: 6 november, 2009. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 institute of biotechnology, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 institute of biotechnology and faculty of science, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 3 corresponding author. ibonne@gmail.com agronomía colombiana 29(3), 359-366, 2011 identification in silico of ssr markers for genotyping hevea sp. clone gardens in colombia identificación in silico de marcadores ssr para genotipificar jardines clonales de hevea sp. de colombia ibonne aydee garcía r.1, 3, sandra milena gonzález s.1, dolly montoya c.1, and fabio aristizabal2 abstract resumen the rubber crops profitability depends largely on genotypes established in plantations, meaning that clone identity must be ascertained. this work was aimed at identifying commercial clones hevea sp. by microsatellites. primers were designed from sequences reported in genbank using primer3, primerquest and olgoperfect software for pcr amplification of microsatellites. the primers so obtained were thermodynamically analysed by oligo analyzer 3.1 software and experimentally evaluated on 12 hevea sp. clones. the 15 of the 561 microsatellite markers were selected; they had 2and 3-bp repeat motifs and 11to 23-bp repeat extension ranges. the most informative ones were microsatellites amplified with ssrh103, ssrh134, ssrh510 and ssrh516 primers with seven alleles and ssrh403 primers with eight alleles. four microsatellite markers were sufficient for discriminating 10 of the 12 clones. clustering analysis involved all the markers on the clones evaluated here, showing brazilian clones’ narrow genetic base compared to asiatic ones. the current work provides new markers and joins work published by other authors for identifying and diversity studies of natural rubber clone. la rentabilidad del cultivo de caucho depende en gran medida de los genotipos establecidos en plantación, por lo tanto es necesario asegurar la identidad de los clones. este trabajo tuvo como objetivo identificar clones comerciales de hevea sp. mediante microsatélites. se diseñaron primers a partir de secuencias reportadas en el genbank con los programas primer3, primerquestsm y olgoperfectsm para amplificación por pcr de microsatélites. los primers obtenidos se analizaron termodinámicamente mediante el programa oligo analizer 3.1 y se evaluaron experimentalmente sobre 12 clones de hevea sp. se seleccionaron 15 de 561 marcadores microsatélites con motivos de repetición de 2 y 3 pb y rangos de extensión entre 11 y 23 repeticiones. los más informativos fueron: con siete alelos los microsatélites amplificados con lo primers ssrh103, ssrh134, ssrh510 y ssrh516, con ocho alelos los primers ssrh403. cuatro marcadores microsatélites fueron suficientes para discriminar diez de los 12 clones. el análisis de agrupamiento realizado con la totalidad de los marcadores sobre los clones evaluados, evidencia la estrecha base genética de los clones brasileños respecto a los asiáticos. este trabajo aporta nuevos marcadores y se suma a los publicados por otros autores, para la identificación y estudios de diversidad de clones de caucho natural. key words: poly mor ph ism, molecu la r ma rkers, he vea brasiliensis, ssr, clone, pcr, natural rubber. palabras clave: polimorfismo, marcadores moleculares, hevea brasiliensis, ssr, clon, pcr, caucho natural. introduction natural rubber (hevea sp.) crops have its origin in amazon region; it belongs to the euphorbiáceae family grouping several characteristic genera for latex production. hevea brasiliensis is the most important specie from this genus due to high natural rubber production and the excellent physical-chemical properties which synthetic rubber cannot provide (polhamus, 1962; mooibroek and cornish, 2000; cornish, 2001). asia has the greatest planted area of natural rubber; this continent pioneered worldwide latex marketing. around 7,000,000 ha have been established in indonesia, thailand and malaysia, such production representing 70% of the world market for this biopolymer. latin-america represents just 3% of such production (365,000 ha planted) despite being the center of origin of this species (irsg, 2010). colombia currently has 29,917 ha planted with rubber (madr, 2010); it is hoped to broaden this to supply natural rubber needs by promoting new seeding programs, 889,674 ha 360 agron. colomb. 29(3) 2011 being available which have favourable climatic conditions for the crop (candelo and motta, 1996). establishing new plantations has show that existing clone gardens usually do not have clear historical records concerning the origin of their vegetal material. sanitary control and certification techniques must be implemented to overcome such limitation within the legal framework provided by ica resolution 001478/2006 stating the need for follow-up, sanitary surveillance and genetic identification in natural rubber propagation nurseries to guarantee the vegetal material’s source and quality, preventing low yields in adult plantations and the introduction and dissemination of diseases. vegetal material destined for this specie’s propagation is currently identified by the isoenzyme technique (chevallier, 1988) which has limitations related to specificity and costs. the limited number of alleles which can be detected this type of marker is one of its main disadvantages (i.e. poor discrimination power) (vera et al., 1999; belleti et al., 1992). this technique is linked to gene expression phenotypes which could be influenced by environmental factors and the crop’s development stages, meaning that it is hardly reproducible. recently dna-based molecular markers have been widely used due to their sensitivity and rapidity in varietal identification in different vegetal species (raina et al., 2001; vera et al., 1999; prince et al., 1995), as well as leading to discriminating individuals having closely-related genotypes (ilbi, 2003). such markers are classified into two large groups: hybridisation-based molecular markers and the pcr-based molecular markers. the latter are more used due to the low dna concentration required for their development, their ability to amplify genome sequences from preserved tissue and being methodologically accessible by small laboratories regarding equipment, ease of use and cost. rapd, ssr or microsatellites, ap-pcr and aflps are some of the currently available pcr-based markers (semagn, 2006). microsatellites or simple sequence repeats (ssr) are amongst the most efficient molecular markers due to their co-dominant multi-allele nature and their broad random distribution throughout the whole genome, thereby making them a highly polymorphic marker. ssr have been successfully used in plants in genetic diversity studies, constructing genetic maps (lespinasse et al., 2000) assisted improvement by molecular markers and genotype identification studies (okogbenin et al., 2006; rajeev et al., 2005). rapd molecular markers have been used for genotyping natural rubber clones (varghese et al., 1997; hernández et al., 2006; nakkanong et al., 2008); however, this is not an efficient methodology for mass evaluation of clones due to the technique’s inherent characteristics such as low reproducibility, low discrimination power and difficulty with profile analysis. studies have been developed using microsatellite markers. lekawipat et al. (2003) reported the ssr m574 marker as being highly polymorphic after evaluating 108 hevea brasiliensis accessions and obtaining 21 alleles. saha et al. (2005) reported four markers (hmac4, hmac5, hmct1 and hmct5) for discriminating 27 hevea sp. clones. studies by saha et al. (2007) reported that the hmgr marker was useful for studying genetic variability in wild hevea brasiliensis material. feng et al. (2009) have recently published a set of markers designed from est sequences stored in genbank for evaluating genetic diversity and ssr transferability between hevea species. four ssr markers proposed by saha et al. (2005) were used in preliminary assays in six hevea sp. clones having commercial interest for colombia; these assays showed that all of them could only be discriminated by the hmct5 marker. however, a clear and reproducible banding pattern could not be obtained, even when modifying annealing temperatures (tm) and using pcr adjuvants. the above work also reports an evaluation of the est-ssr markers proposed by feng et al. (2009) on 67 rubber clones and by saha et al., (2007) on six clones respectively, obtained low polymorphism. the present work was aimed at identifying new microsatellite markers having greater discrimination power for genotyping hevea sp. clones from genome sequences reported in genbank databases for experimentally designing and evaluating primers leading to easy amplification and reading. methodology prior evaluation. the 12 clones evaluated (tab. 1) in this study had been previously analysed with the hmct1, hmct5, hmac1 and hmac4 microsatellites described for identifying asian natural rubber genotypes (saha et al., 2005). these pcr and allele visualisation conditions were performed as proposed by the authors. oligo design. sequences found in genbank were manually analysed using the search word “hevea brasiliensis microsatellite sequence”. sequences were initially chosen which presented two and three repeat motifs (minimum 11 and 4 repeats from the motif, respectively). it was also was verified whether there had been any redundancy in 361garcía r., gonzález s., montoya c., and aristizabal: identification in silico of ssr markers for genotyping hevea sp. clone gardens in colombia the selected sequences by using alignment with the bl2seq algorithm (altschul et al., 1990). these sequences were used for designing primers with oligoperfect (http:// tools.invitrogen.com/content.cfm?pageid=9716), primer3 (rozen and skaletsky, 2000) and primerquest (http://www. idtdna.com/scitools/applications/primerquest/default. aspx) software, taking the following criteria into account: 18 to 24 base pair (bp) primer size, 180 to 300 bp expected fragment size, 55 to 62°c fusion tm and 45 to 55% gc. idt oligoanalyzer 3.1 software (http://www.idtdna.com/ scitools/scitools.aspx) was used for evaluating the primers’ thermodynamics. maximum 3 bp complementariety was taken into account to avoid branch formation; homodimer and heterodimer formation was then determined (maximum 6 bp complementariety) (montoya, 2009). ncbi blast (altschul et al., 1990) was then used for alignments to ensure specificity and homology between primers and target sequence. vegetal material: 12 hevea brasiliensis clones or their hevea benthamiana hybrids were analysed to ascertain designed primer polymorphism (tab. 2) using three individuals per clone. foliar material were collected from mavalle (remolinos, meta department), vorágine (medellín, antioquia department) and rincón llanero (puerto gaitán, meta department) clone gardens which had clear vegetal material source records. four leaflets from each clone were stored in sealed hermetic bags with silica gel as preservative and then taken to the laboratory for total dna extraction. nucleic acid extraction. genomic dna was extracted from each sample using the method proposed by varghese et al. (1997). the dna so obtained was visualised on 0.8% agarose gel and quantified by fluorometry (quant-it ds br assay kit, invitrogen). pcr amplification and microsatellite analysis. the pcr reaction was carried out for 25 µl final volume containing 25 ng genomic dna, 0.4 µm of each oligo, 1.5 mm mgcl2, 200 mm dntps and 1 taq polymerase unit. the master mix was placed in a mycycler (biorad) thermocycler using the following amplification programme: 94°c initial denaturing for 3 min, followed by 35 denaturing cycles at table 1. primer sets selected using oligoaalyzer 3.1 software after analysing hevea sp. microsatellite-containing sequences deposited in genbank. genbank id denomination microsatellites primers (5 à́ 3’) expected size (bp) t° annealing no. of alleles ay486867 ssrh102 (ga) 20 ccaagccaatcatcaggaat (f) agcagcccatgatacaactg (r) 290 54°c 6 ay486866 ssrh103 (ct) 21 tcctctcctcgtca acatcc (f) tgtcat tcga actccgtca a(r) 251 55°c 7 fj160574 ssrh132 (ctt) 11 ctgccttgtcttcctcatcc (f) ctcggagacctgtccctgta (r) 232 55°c 2 ay486835 ssrh134 (ct) 15 gcatgtcttgctgcagaatc (f) ggaaaccaagccctcaatct (r) 251 55°c 7 fj160571 ssrh135* (gtt) 4 ttgggtaggaacag g gtcag (f) caa cgctctcatcacgaaaa (r) 226 55°c non-specific fj160570 ssrh136* (ctt) 17 tatggagaggaggggcttttat (f) gagtttgagggggaggac (r) 204 55°c non-specific ay486832 ssrh137 (tc) 26tt (ctt) 6 tccggtgttatggtgttctg (f) aggaagaaagggaagaaa (r) 247 55°c 3 ay486754 ssrh358 (ga) 20 tccgctctagcttcttcctg (f) gccgcataagagtgaacga (r) 226 57°c 5 ay486708 ssrh402 (ct)16 ccatctttcctctcgctcag (f) gttcgtctgctgggcatagt (r) 265 55°c 2 ay486707 ssrh403 (ga) 16 tgccatcctgcagttatcag (f) gcacatatg aggaagccaca (r) 242 57°c 8 ay486694 ssrh416 (ct) 22 gttcccaactactcgctttc (f) ggcatgtgctacagcattgt (r) 222 55°c 4 ay486599 ssrh508 (ga) 16 tgcagtaggcctctgtgatg (f) gctggacccatcttaggtg a (r) 253 55°c non-specific ay486597 ssrh510 (ct) 23 tcagggcttcaggatgattc (f) ggatgaagcgcttatggaga (r) 251 55°c 7 ay486589 ssrh516 (ga) 16 cccaattgtgcagta acac g (f) ccctccttgtctgaacctca (r) 183 55°c 7 ay439314 ssrh548 (ga) 4 ca (ga) 7 tgagcaacggaggagagaa (f) ccaaacacccaaacccaattc 250 57°c 5 * these pairs of oligos did not fulfil all the selection parameters; however, they were evaluated due to the presence of ssrs having domains containing three nucleotides. 362 agron. colomb. 29(3) 2011 94°c for 15 s, annealing for 1 min (temperatures reported in tab. 1 for each set of primers), extension at 72°c for 15 s and a final 7 min extension step at 72°c. the amplimers obtained were run on 7% polyacrylamide gels and visualised by silver staining (bassam et al., 1991). the sizes of the alleles obtained by microsatellite were determined using 10 bp molecular weight ladder (invitrogen) as reference. data analysis: the number of alleles detected for each microsatellite so amplified was estimated in the 12 clones evaluated. the degree of polymorphism was calculated from expected heterozygosity (he) by applying the formula he= 1σ pi2 where p was the frequency of the ith allele in the genotypes examined. observed heterozygosity (ho) was calculated using the ratio between the number of heterozygotes regarding the amount of total genotypes analysed using genalex 6 software (peakall and smouse, 2000). polymorphism information content (pic) was calculated using the pic= 1σ fi2 i = 1 equation where fi2 was the frequency of the ith allele (anderson et al., 1993). similarity was analysed using ntsys-pc 2.1 software (rohlf, 2006); the dice index was used for generating a similarity matrix, followed by a dendrogram using the upgma algorithm. results and discussion only two of the 12 clones evaluated in this study (asian clones gt 1 and pb 235) had been analysed by saha et al. (2005) whose results were confirmed for 3 of the microsatellites (hmct1, hmac4 and hmct5), unlike the results obtained with microsatellite hmac5. the authors reported two alleles for gt 1 (270/272 bp) and pb 235 (272/274 bp) with this microsatellite; a single 265 bp allele was observed in this work for both clones. it was also found that the clones being studied (fx 3899, fx 3864, ian 873, ian 713, gu 191 and avros 1981) were not discriminated using the four reported microsatellites as a set (data not shown). it is thus recommended using these microsatellites for identifying some asian clones present in colombian clone gardens; however, additional markers must be included for american clones to allow them to be differentiated. the 120 of the 604 sequences found in the search for microsatellite regions contained in the h. brasiliensis genome in genbank using the search word “h. brasiliensis microsatellite sequence” were selected for designing primers; bearing in mind repeat motifs’ greater sizes and the greater number of repeats, work on other vegetal species such as capsicum annuun have reported increased polymorphism in ssr sequences having the aforementioned characteristics (yi et al., 2006). the search did not include microsatellites present in h. brasiliensis expressed sequence tag (est) libraries (okogbenin et al., 2006), due to them usually being more conserved between individuals from the same specie and related species in contrast to genomic ssrs, thereby implying less polymorphism (eujay et al., 2002), such characteristic not being useful in this work given that vegetal material having table 2. size (in base pairs) of the alleles obtained for each of the 7 microsatellites having the greatest number of alleles in the 12 clones evaluated here, and values calculated regarding observed heterozygosity (ho), expected heterozygosity (he) and pic. clone ssrh548 ssrh358 ssrh134 ssrh403 ssrh516 ssrh102 ssrh103 allele size (bp) allele 1 allele 2 allele 1 allele 2 allele 1 allele 2 allele 1 allele 2 allele 1 allele 2 allele 1 allele 2 allele 1 allele 1 gt1 240 250 220 236 230 240 224 248 185 185 280 280 255 270 rrim 600 230 243 238 238 236 236 239 248 185 210 280 280 255 250 pb 260 243 243 240 240 225 236 238 252 197 205 278 279 250 282 pb 235 227 250 235 235 238 240 224 238 185 185 280 280 265 270 ian 710 243 250 220 238 225 236 224 248 185 185 280 280 270 270 ian 873 243 243 222 238 230 240 224 250 185 188 279 281 255 270 ian 713 243 243 222 238 230 240 224 250 185 188 279 281 255 270 fx 3864 243 243 222 238 230 240 224 250 185 188 282 282 255 270 fx 3899 243 247 222 238 228 238 224 250 185 188 282 282 255 270 gu 198 243 247 227 238 240 248 232 239 238 238 290 290 260 260 avros 1581 243 247 227 238 240 248 232 239 238 238 290 290 268 270 avros 2037 243 247 238 238 240 248 239 255 232 232 280 280 268 270 ssrh548 ssrh358 ssrh134 ssrh403 ssrh516 ssrh102 ssrh103 ho 0.667 0.667 0.917 1 0.5 0.25 0.75 he 0.611 0.733 0.792 0.826 0.722 0.747 0.729 pic 0.77 0.76 0.78 0.83 0.83 0.81 0.72 363garcía r., gonzález s., montoya c., and aristizabal: identification in silico of ssr markers for genotyping hevea sp. clone gardens in colombia a reduced genetic base had to be discriminated, such as the american clones from the ian and fx series. the information found in genbank for some of the selected sequences included some primer sets, together with their amplification conditions, which were not included due to them not fitting the selection criteria for the primers used in this work (lower tm and shorter length) since using primers having low annealing tm and short size increases the probability of non-specific amplimers (abd-elsalam et al., 2003). the 560 pairs of primers were obtained from the selected sequences (i.e. four or five per sequence); 15 pairs were selected after analysis with oligoanalyzer 3.1 software was they fulfilled the thermodynamic criteria descried in the methodology and were sent to be synthesised. two of these primer sets led to amplifying microsatellites having three bp repeat domains in spite of not fulfilling all previously established criteria (tab. 1); this parameter allowed better differentiation of the fragments obtained. prior knowledge of tm obtained with the design programmes led to a better approach to establishing the pcr cycle, specific amplimers being thereby obtained for all the primers. these parameters avoided having to apply formulae for finding tm and these values’ discrepancy with pcr components, as well as using empirical thermocycling assays with touchdown (don et al., 1991; roux, 2009). pcr was optimised regarding mgcl2, dntp, primer and template dna concentrations; hybridisation temperature based on the lower limit of the range selected for designing primers was also standardised (54 to 59°c experimental hybridisation tm) (tab. 1). as specific, easily interpreted amplifications were obtained with 10 of the 13 primer sets, this showed that the selection criteria defined for their design were sound. it was found that 3 of the 15 primer sets evaluated in the 12 hevea clones had non-specific band patterns (ssrh136, ssrh135 and ssrh508). two of the markers only generated two alleles (ssrh132 and ssrh 402); the ssrh137 and ssrh416 markers generated three and four alleles, respectively and seven had 5 to 8 alleles (tab. 2). the sizes obtained ranged from 222 to 290 bp, these being congruent with size predicted by primer design programmes (fig. 1, tab. 2). these diversity and polymorphism measurements calculated for microsatellites which generated more than 5 alleles ranged from 0.66 to 0.82 for he, 0.25 to 1.00 for ho and 0.72 to 0.83 for pic (tab. 2). the ssrh403 microsatellite (he=1.000, ho=0.826 and pic=0.830) amplified the greatest number of alleles (8) and could discriminate the 12 clones into eight different groups. the pb260 clone was differentiated from the other asian clones with 7 of the 11 markers evaluated, this being the most divergent clone (both asian and american). the ssrh548, ssrh358, ssrh134 and ssrh403 microsatellites discriminated asian clones pb 235, rrim 600 and gt-1 (ho=0.667-1.000, he=0.611-0.826 and pic 0.76-0.87). the gu-191 (from guatemala) and avros-1981 (asian) clones were only differentiated with microsatellite ssrh103 (ho=0.750, he=0.729 and pic=0.720). the american clones obtained in brazilian genetic improvement programmes (fx 3899, fx 3864, ian 873, ian 710 and ian 713) were discriminated by fewer microsatellites grouped together with most markers. the fx clones could only be differentiated with the ssrh134 microsatellite. ian 713 and ian 873 clones were not differentiated with any of the 10 microsatellites. the minimum number of microsatellites allowing 10 of the 12 clones to be differentiated was four (i.e. ssrh403, ssrh548, ssrh358 and ssrh103). tab. 3 summarises the foregoing, showing the different genotypes obtained for all the clones. similarity analysis with the 10 most polymorphic microsatellites differentiated 10 of the 12 clones evaluated; a group clustering the five american clones (brazilian) included in the study (0.48 similarity) was also observed, figure 1. electrophoretic profiles obtained for the 12 clones evaluated with microsatellite ssrh 103 (6 alleles). 364 agron. colomb. 29(3) 2011 table 3. genotypes obtained for each of the 7 microsatellites having the greatest number of alleles in the 12 clones evaluated here. clone genotype allele size (bp) ssrh548 ssrh358 ssrh134 ssrh403 ssrh516 ssrh102 ssrh103 gt1 cf ae cf ae aa cc ae rrim 600 bd ff dd de ae cc aa pb 260 dd aa ad cg cd ab af pb 235 af dd ef ac aa cc ce ian 710 df af ad ae ab cc ee ian 873 dd bf cf af ab bd ae ian 713 dd bf cf af ab bd ae fx 3864 dd bf cf af ab ee ae fx 3899 de bf be af ab ee ae gu 198 de cf fg bd gg ff bb avros 1581 de cf fg bd gg ff de avros 2037 de ff fg dh ff cc de similaridad 0.31 0.48 0.65 0.83 1.00 gt1 rrim600 pb235 gu198 avros1581 avros2037 pb260 ian710 ian873 ian713 fx3864 fx3899 figure 2. clustering was analysed with gt1, rrim-600, pb-260, pb-235, ian-710, ian-873, ian-713, fx-3864, fx-3899, gu-198, avros-1581 and avros-2037 clones using the selected ssrh548, ssrh510, ssrh358, ssrh416, ssrh134, ssrh137, ssrh403, ssrh516, ssrh102 and ssrh103 microsatellites. a similarity matrix was constructed using the dice similarity index; the upgma algorithm was then used to produce a dendrogram with ntsys pc. 2.02i software. thus confirming this group’s reduced gene base (fig. 2). similar results were obtained by hernández et al. (2006) who evaluated asian and brazilian clones using rapd markers. the foregoing could explain the three commercial clones from the ian series which, together with the fx 3864 clone, share the maternal parent (pb 86). the gu 198 clone was grouped with asian avros clones (0.71 similarity), avros 1581 (0.48) and avros 2087 (0.34), 365garcía r., gonzález s., montoya c., and aristizabal: identification in silico of ssr markers for genotyping hevea sp. clone gardens in colombia thereby agreeing with the results obtained by hernández et al. (2006) who concluded that this clone was produced by crossing asian parental clones; however, it is known that one of its parental clones corresponded to the american fx 16 clone. the rrim 600, gt 1 and pb 235 clones were grouped at a 0.49 genetic distance and the pb 260 clone was grouped at 0.31 genetic distance. the ian 873 and ian 713 clones could not be differentiated with any of the 10 microsatellites. it is thus considered that evaluation of microsatellite markers should be considered as this leads to discriminating genotypes of clones present in colombian clone gardens. recent work has offered other useful markers in this field, such as that reported by souza et al. (2009) who produced 30 microsatellites which were then applied to studying the genetic diversity of 30 different h. brasiliensis genotypes, including genotypes from other hevea species; the loci analysed presented observed and expected heterozygosity ranging from 0.13 to 0.88 and 0 to 0.89, respectively. work by le guen et al. (2009) reported 15 microsatellites applied to studying the genetic diversity of natural rubber germplasm collections established in french guyana, peru and brazil, all having high polymorphism. it is worth stressing that the study presented here was not aimed at analysing the genetic diversity of the clones included in it; however, the results have led to us suggesting using the microsatellites evaluated here for this type of study. this work has contributed towards identifying hevea sp. clones for organising clone gardens which are the commercial source of vegetal material distribution for establishing plantations, since suitable selection of clones to be planted in a determined region will greatly ensure latex performance and thus increase producers’ economic benefits. prior identification of clones is needed as they perform differently according to a particular region’s characteristics. it is clear that when a plantation’s genetic base can be controlled then better profitability can be expected, bearing in mind that natural rubber is a late performance crop thereby involving high management costs. conclusions the preliminary evaluation of the 12 clones being studied with microsatellites reported in the pertinent literature for identifying some asian rubber genotypes showed that they were unable to differentiate american clones present in colombian clone gardens. this study made advances in characterising four clones which could not be differentiated by the microsatellites reported by saha et al. (2005). implementing thermodynamic analysis programmes has led to establishing parameters for selecting and designing oligos, thereby simplifying standardising pcr amplification the conditions in the laboratory. sets of oligos have thus been obtained which have allowed microsatellite amplification, in turn, managing to differentiate 10 of the 12 hevea sp. clones evaluated in this study with a minimum number of four of these markers, thereby abbreviating identification of the 12 clones. analysis of clustering the clones characterised in this work has revealed the need for continuing to apply molecular tools leading to the discrimination of all the clones present in colombia so that they can be used in varietal identification and genetic variability studies. acknowledgements we would like to acknowledge the project entitled, towards certifying hevea brasiliensis commercial material of interest for colombia by using molecular techniques (contribución a la certificación por técnicas moleculares de material comercial de hevea brasiliensis de interés para colombia) co-financed by madr and carried out in the instituto de biotecnología de la universidad nacional covered by an agreement with the instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi. literature cited abd-elsalam, k.a. 2003. bioinformatic tools and guideline for pcr primer design. afr. j. biotechnol. 2(5), 91-95. altschul, s.f., w. gish, w. miller, e.w. myers, and d.j. lipman. 1990. basic local alignment search tool. j. mol. biol. 215, 403-410. anderson, j., a.g.a. churchill, j.e. sutrique, s.d. tanksley, and m.e. sorrthes. 1993. optimizing parental selection for genetic linkage maps. genome 36, 181-186. bassam, b.j., g. caetano-anolles, and p.m. gresshoff. 1991. fast and sensitive silver staining of dna in polyacryelmide geles. anal. biochem. 196, 80-83. belletti, p., s. lanteri, f. and saracco. 1992. allozyme variability in capsicum. pp. 221-226. in: proceedings of the eighth meeting on genetics and breeding on capsicum and eggplant. rome. candelo, c.r. and t.m. motta. 1996. perspectivas económicas para el cultivo de caucho. technical series no. 37. corporación nacional de investigación and fomento forestal (conif), bogota. chevallier, m.h. 1988. genetic variability of hevea brasiliensis germplasm using isozyme markers. j. nat. rubber res. 3, 42-53. cornish, k. 2001. similarities and differences in rubber biochemistry among plant species. phytochemistry 57, 1123-1134. don r., h., p.t. cox, b.j. wainwright, k. baker, and j.s. mattick. 1991. ‘touchdown’ pcr to circumvent spurious priming during gene amplification. nucleic acids res. 19(14), 4008. 366 agron. colomb. 29(3) 2011 eujayl, i., m.e. sorrells, m. baum, p. wolters, and w. powell. 2002. isolation of est-derived microsatellite markers for genotyping the a and b genomes of wheat. theor. appl. genet. 104, 399-407. feng, s.p., w.g. li, h.s. huang, y. wang, and y.t. wu. 2009. development, characterization and cross-species/genera transferability of est-ssr markers for rubber tree (hevea brasiliensis). mol. breeding 23, 85-97. hernández, c. r., l. afanador, r.a. isaza, and a.m. lobo. 2006. analysis of genetic variation in clones of rubber (hevea brasiliensis) from asian, south and central american origin using rapd markers. rev. colomb. biotecnol. 8(2), 29-34. ilbi, h. 2003. rapd markers assisted varietal identification and genetic purity test in pepper, capsicum annuum. scientia hort. 97, 211-21 irsg, international rubber study group. 2010. rubber statistical bulletin. report 125. singapore, republic of singapore. le guen, v., f. doaré, c. weber, and m. seguin. 2009. genetic structure of amazonian populations of hevea brasiliensis is shaped by hydrographical network and isolation by distance. tree genet. genomes 5, 673-683. lekawipat, n., m. teerawatanasuk, s.n. rodier-goud, a. vanavichit, t. toojinda, and s. tragoonrung. 2003. genetic diversity analysis of wild germplasm and cultivated clones of hevea brasiliensis muell. arg. by using microsatellite markers. j. rubber res. 6, 36-47. lespinasse, d., m. rodier-goud, l. grivet, a. leconte, h. legnate, and m. seguin. 2000. a saturated genetic linkage map of rubber tree (hevea sp.) based on rflp, aflp, microsatellite, and isozyme markers. theor. appl. genet. 100, 127-138 lieberei, r. 2007. south-american leaf blight of the rubber tree (hevea sp.): new steps in plant domestication using physiological features and molecular markers. ann. bot. 1, 1-18. montoya, j.d. 2009. determinación de la secuencia de genes putativamente involucrados en la producción de 1, 3 propanodiol en la cepa nativa colombiana clostridium sp. ibun 158b. m.sc. thesis. faculty of science, universidad nacional de colombia, bogota. mooibroek, h. and k. cornish. 2000. alternative sources of natural rubber. appl. microbiol. biotechnol. 53, 355-365. nakkanong, k., c. nualsri, and s. sdoodee. 2008. analysis of genetic diversity in early introduced clones of rubber tree (hevea brasiliensis) using rapd and microsatellite markers. songklanakarin j. sci. technol. 30(5), 553-560. okogbenin, e., j. marin, and m. fregene. 2006. an ssr-based molecular genetic map of cassava. euphytica 147, 433-440. peakall, r. and p.e. smouse 2006. genalex 6: genetic analysis in excel. population genetic software for teaching and research. mol. ecol. notes 6, 288-295. polhamus, l.g. 1962. rubber, botany, production, and utilization. leonard hill, london. prince, j.p., v.k. lackney, c. angeles, j.r. blauth, and m.m. kyle. 1995. a survey of dna polymorphism within the genus capsicum and the fingerprinting of pepper cultivars. genome 38, 224-231. raina, s.n., v. rani, t. kojima, y. ogihara, k.p. singh, and r.m. devarumath. 2001. rapd and issr fingerprints as useful genetic markers for analysis of genetic diversity, varietal identification, and phylogenetic relationships in peanut (arachis hypogaea) cultivars and wild species. genome 44, 763-772. rajeev, k.v., a. graner, and m. sorrells. 2005. genic microsatellite markers in plants: features and applications. trends biotechnol. 23(1), 48-54. rohlf, f.j. 2000. ntsys-pc: numerical taxonomy and multivariate analysis system. exeter software, setauket, ny. roux, k.h. 2009. optimization and troubleshooting in pcr. in: chen, b.-y. and h.w. janes (eds.). methods in molecular biology. vol. 192, pcr cloning protocols. 2nd. edition humana press, totowa, nj rozen, s. and h.j. skaletsky. 2000. primer3 on the www for general users and for biologist programmers. pp. 365-386. in: krawetz s. and s. misener (eds.). bioinformatics methods and protocols: methods in molecular biology. humana press, totowa, nj. saha, t., b. roy, m. ravindran, k. bini, and m.a. nacer. 2007. alltheic diversity revealed through ssr polymorphisms at the locus encoding hmg-coa reductase in rubber (hevea brasiliensis). silvae genetica 56, 58-65. saha, t., c.r. bindu, and m.a. nazeer. 2005. microsatellite variability and its use in the characterization of cultivated clones of hevea brasiliensis. plant breeding 124, 86-92. semagn, k., å. bjørnstad, and m.n. ndjiondjop. 2006. an overview of molecular marker methods for plants. afr. j. biotechnol. 5(25), 2540-2568. souza, l. m., c.c. mantello, m.o. santos, p.s. gonçalves, and a.p. souza. 2009. microsatellites from rubber tree (hevea brasiliensis) for genetic diversity analysis and cross-amplification in six hevea wild species. conservation genet. resources 1, 75-79. varghese, y., a. knaak, and c. sethuraj r. 1997. evaluation of random amplified polymorphic dna (rapd) markers in hevea brasiliensis. plant breeding 116, 47-52. vera, c.m., m.c. paredes, and v. becerra. 1999. estudio comparativo de diversidad morfológica, isoenzimática y rapds dentro y entre clases comerciales de frijol chileno (phaseolus vulgaris l.). agric. téc. 59(4), 247-259. yi, g., j. lee, s. lee, d. choi, and b.d. kim. 2006. exploitation of pepper est-ssrs and an ssr-based linkage map. theor. appl. genet. 114, 113-130. agronomia 26-2 -profe194).indd 322 agron. colomb. 26(2) 2008 resumen abstract fecha de recepción: febrero 13 de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 investigador, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigaciones la libertad, villavicencio (colombia). aricon@corpoica.com.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. galigarretom@unal.edu.co fertilidad y extracción de nutrientes en la asociación maíz-pastos en suelos ácidos del piedemonte llanero de colombia fertility and extraction of nutrients in corn-grass association in acid soils of the piedemont plains of colombia álvaro rincón1 y gustavo a. ligarreto2 agronomía colombiana 26(2), 322-331, 2008 en un oxisol del centro de investigaciones la libertad de corpoica, a 17 km de villavicencio, se estableció la asociación de maíz con los pastos b. decumbens, mulato 1 y toledo, como medio para recobrar la productividad de una pradera degradada. los minerales aplicados 45 días antes de la siembra fueron: ca, 555 kg ha-1; mg, 88 kg ha-1; p, 35 kg ha-1 y s, 45 kg ha-1, utilizando como fuente cal dolomítica, roca fosfórica y yeso agrícola; al momento de la siembra se aplicaron: 31 kg ha-1 de p, 27 de n (fuente fosfato diamónico); 37,5 de k (fuente cloruro de potasio); 3 de zn; 0,1 de cu; 0,5 de b y 1,2 de s (fuente borozinco). a los 15 después de la siembra (dds) se aplicaron 37,5 kg ha-1 de k. la aplicación de n se fraccionó en dosis de 100 y 200 kg ha-1 a los 15 y 35 dds, respectivamente. los análisis de suelos realizados después de la cosecha del maíz demostraron un mejoramiento de la fertilidad, ya que la saturación de bases aumentó de 24% inicial a 47%, el p disponible pasó de 2 ppm a 11,8 ppm, el s aumentó de 3 ppm a 6 ppm. en el momento de la cosecha, la mayor extracción de n fue la hicieron el grano de maíz y los pastos (43 y 45 kg ha-1, respectivamente), mientras que el p se presentó en mayor concentración en el grano de maíz (12,7 kg ha-1). los pastos y la soca de maíz (tallos y hojas después de la cosecha) se caracterizaron por un mayor contenido de k (40 y 27 kg ha-1, respectivamente). el ca, mg y s fueron más extraídos por los pastos (9; 8 y 6 kg ha-1, respectivamente); los minerales extraídos en mayor cantidad por el maíz y los pastos fueron n (91%), p (57%) y k (58%), mientras que los de menor extracción fueron ca (2,2%) y mg (16%). palabras clave: cultivos asociados, minerales, forraje, producción, pradera degradada. introducción los oxisoles ocupan los paisajes fisiográficos de mayor extensión en la región colombiana de llanos orientales y tienen gran importancia actual y futura para el desarrollo de su economía. en las últimas décadas estos suelos han sido objeto de estudio, lo que ha contribuido al conocimiento de su génesis y de sus características para dar un in an oxisol of the research center la libertad of corpoica located at 17 km of villavicencio, the corn association with grass b. decumbens, ‘mulato 1’, and average ‘toledo’ was established for recovering the productivity of degraded grassland. the minerals applied in kg ha-1 at 45 day before sowing time by hectare were 55 ca, 88 mg, 35 p, and 45 s using as a source dolomite lime, phosphoric rock and agricultural gypsum. at the sowing time, it was applied 31 p, 27 n (source diamonic phosphate), 37.5 k (source potassium chloride), 3 zn; 0,1 cu; 0,5 b and 1,2 s (source boronzinc). up to the 15 day after sowing time (das) it was applied 37,5 k. nitrogen was applied in dose of 100 and 200 kg ha-1 at 15 and 35 das. the soil analyses realized after the crop of corn demonstrated an improvement of fertility because the saturation of bases increased from 24% initial to 47%, available phosphorus increased from 2 to 11.8 ppm and sulfur increased from 3 to 6 ppm. in the moment of harvest, the highest extraction of n was carried out by corn grain and grass with 43 and 45 kg ha-1 respectively, whereas p appeared in highest concentration in corn grain with 12.7 kg ha-1. the grass and soca of corn (stems and leaves after the harvest) were characterized having the highest content of k with 40 and 27 kg.ha-1, respectively. ca, mg and s were more extracted by the grass with 9, 8 and 6 kg ha-1, respectively. the highest extraction of minerals by the corn and grass were the n, p and k with 91, 57 and 58%, respectively, whereas those of smaller extraction were ca with 2.2% and mg with 16%. key words: associated cultures, minerals, forage, production, degraded grassland. mejor manejo y optimizar su productividad (mejía, 1996; botero et al., 1982) las praderas introducidas en los llanos están constituidas principalmente por la gramínea brachiaria decumbens, que ha contribuido al desarrollo de una ganadería más productiva; no obstante, en la actualidad la producción animal es baja, como consecuencia de la degradación de agronomia 26-2 -profe194).indd 322 06/10/2008 19:41:26 rincón y ligarreto. fertilidad y extracción de nutrientes en la asociación maíz-pastos... 323 praderas ocasionada por varios factores, entre los que sobresale la falta de fertilización en el establecimiento y el mantenimiento de las praderas (rincón, 2006). en los llanos orientales colombianos se estima que, de 1’800.000 ha en pastos introducidos, 1’000.000 ha se encuentran en proceso de degradación; en donde se están dejando de producir 154.000 t de carne al año, que equivalen a 342.000 novillos con un peso promedio de 450 kg por animal (rincón, 2006). la integración de la agricultura y la ganadería trae beneficios económicos al productor con el aumento de la productividad de los cultivos y el establecimiento de praderas en óptimas condiciones para la producción de carne y/o leche (corpoica, 2005; pereira et al., 2003). el pasto se beneficia de la utilización de fertilizantes y correctivos en las actividades agrícolas; los residuos de los nutrientes utilizados podrán permanecer en el suelo, contribuyendo al mejoramiento de su fertilidad, cuyos efectos en el aumento de la producción de forraje se aprecian sólo en los primeros años de pastoreo. por tal razón, es necesario determinar la capacidad de extracción de minerales por parte del cultivo de maíz y de los pastos y el flujo de nutrientes entre suelo y planta, para determinar la residualidad de los minerales que beneficiará la productividad de las pasturas después de cosechado el maíz, tema del que trata el presente trabajo. materiales y métodos el experimento se desarrolló entre agosto y diciembre de 2004 en un oxisol de terraza media del centro de investigaciones la libertad, de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), ubicado en el municipio de villavicencio (meta, colombia) y localizado a 9° 6’ de latitud norte y 73° 34’ de longitud oeste y a 330 msnm; la precipitación anual promedia ha sido de 2.900 mm, el promedio de temperatura es de 26 °c y la humedad relativa de 85% en la época lluviosa y de 65% en la época seca. los suelos son muy fuertemente ácidos (ph 4,4), como lo evidenció el sitio donde se estableció el experimento con una saturación de aluminio (al) de 71,7%, mientras que la saturación de bases fue 24,7% (tabla 1). los nutrientes más deficientes fueron el fósforo (p), calcio (ca), magnesio (mg) y azufre (s). la materia orgánica de 2,2%, teóricamente aportaría 57 kg ha-1 año-1 de nitrógeno (n) para la nutrición de las plantas, teniendo en cuenta una densidad aparente del suelo de 1,3 g ml-1. en una pradera degradada se estableció en forma simultánea el cultivo de maíz híbrido ‘master’ en asociación con los pastos híbrido de brachiaria cv. ‘mulato 1’, b. brizantha cv. ‘toledo’ y b. decumbens. los tratamientos que se evaluaron fueron: maíz en asocio con el híbrido de brachiaria cv. ‘mulato 1’ + 100 kg de n; maíz en asocio con el híbrido de brachiaria cv. ‘mulato 1’ + 200 kg de n; maíz en asocio con el híbrido de b. brizantha cv. ‘toledo’ + 100 kg de n; maíz en asocio con el híbrido de b. brizantha cv. ‘toledo’ + 200 kg de n; maíz en asocio con b. decumbens + 100 kg de n; maíz en asocio con b. decumbens + 200 kg de n. estos tratamientos se distribuyeron en bloques completos al azar en arreglo de parcelas divididas con tres repeticiones, donde la parcela principal fue la gramínea forrajera (área de 3 ha) y la subparcela, los niveles de n (1 ha). la labranza se inició con cincel rígido y posteriormente se aplicó una mezcla de cal dolomítica, roca fosfórica (30% ca y 10% mg) y yeso agrícola (25% ca y 15% s) por medio de una encaladora y luego se incorporó con un pase de rastra (45 días antes de la siembra), para reducir la saturación de al y corregir las deficiencias de estos suelos en ca, p, mg y s. las cantidades de enmiendas y fertilizantes utilizados estuvieron de acuerdo con el análisis de suelos y los requerimientos de bases intercambiables del maíz (50%) para obtener un buen desarrollo y producción de grano. tabla 1. características químicas del suelo en el sitio experimental en el piedemonte llanero. centro de investigaciones la libertad, corpoica, villavicencio (colombia). parámetro valor ph 4,4 mo (%) 2,2 p (ppm) 1,0 ca (meq 100 g-1) 0,37 mg (meq 100 g-1) 0,11 k (meq 100 g-1) 0,10 na (meq 100 g-1) 0,26 al (meq 100 g-1) 2,1 fe (ppm) 126 b (ppm) 0,15 cu (ppm) 0,8 zn (ppm) 0,5 cic efectiva (meq 100 g-1) 3,44 saturación de bases 24,7 saturación de al 71,7 saturación de ca 12,5 saturación de mg 3,7 saturación de k 3,36 mo, materia orgánica; cic, capacidad de intercambio catiónico agronomia 26-2 -profe194).indd 323 06/10/2008 19:41:26 324 agron. colomb. 26(2) 2008 se aplicaron 1.500 kg ha-1 de cal dolomítica, 400 kg ha-1 de roca fosfórica, 300 kg ha-1 de yeso agrícola, 150 kg ha-1 de fosfato diamónico (dap), 150 kg ha-1 de cloruro de potasio y 20 kg ha-1 de borozinco, como fuente de zinc, cobre y boro. la única fuente de variación en fertilidad fue el nivel de n aplicado (100 y 200 kg ha-1). la fertilización nitrogenada se aplicó en forma fraccionada a los 15 y 35 dds, en partes iguales. en el momento de la siembra se les aplicó a todos los tratamientos 27 kg ha-1 de n contenidos en los 150 kg ha-1 de dap. el maíz se estableció con una densidad de siembra de 22 kg ha-1, en surcos separados 80 cm, con 5-6 plantas por metro lineal, con ayuda de una máquina sembradora-abonadora que depositó la semilla a una profundidad promedia de 3 cm y el fertilizante de establecimiento (n + p + k + zn + cu + b) en el mismo surco del maíz, a una profundidad promedia de 5 cm. las gramíneas forrajeras se sembraron inmediatamente después de realizada la siembra del maíz, con otra sembradora, en surcos separados a 50 cm con una densidad de siembra de 4 kg ha-1, en sentido perpendicular a la siembra del maíz. se realizaron evaluaciones de características químicas de los suelos antes de iniciar los tratamientos y al momento de la cosecha del maíz, evaluándose además por espectrofotometría el contenido de minerales en el grano, en la soca del maíz y en el forraje de los pastos. la determinación de la acidez intercambiable se realizó por extracción con kcl 1 n, titulación con hcl y naoh 0,01n por el método de yuan; la materia orgánica por el método de walkley-black; el p en el suelo por bray ii; el ca, mg y k por extracción con acetato de amonio y determinación por absorción atómica; el fe, mn, zn, cu y b por extracción con doble ácido (h2s04, hcl) y determinación por el método de carolina del norte y el p, k, ca, mg y s en forraje por espectrofotometría. la información obtenida fse analizó con el paquete estadístico sas. los resultados se sometieron a análisis de varianza para determinar la signifi cancia, y la comparación de medias se determinó mediante la prueba de tukey. resultados y discusión características químicas de los suelos después de la cosecha del maíz las características químicas de los suelos (tabla 2) incluyen los contenidos de elementos mayores y menores en el suelo inmediatamente después de cosechado el maíz (5 meses después de la siembra), bajo los diferentes tratamientos en la asociación de maíz con los pastos b. decumbens, ‘mulato 1’ y ‘toledo’ y con 100 y 200 kg ha-1 de n. los datos obtenidos revelan que al momento de la cosecha del maíz no se presentaron diferencias signifi cativas (p>0,05) en los contenidos de minerales de los suelos en los que se establecieron las asociaciones con los tres pastos ni en los niveles de n aplicados. en 100 g de suelo, el contenido de al fl uctuó entre 1,10 y 1,40 meq, el de ca estuvo en un promedio de 1,14 meq, el de mg en 0,22 meq y el de k en 0,08 meq. el contenido de na fue superior al de k en todos los tratamientos, en tanto que la materia orgánica presentó un incremento al pasar de 2,2% a 2,6%. al hacer un análisis comparativo del contenido de cationes del suelo sin intervenir (antes de la siembra de las asociaciones del maíz con los pastos) con el contenido al momento de la cosecha del maíz, se pueden ver los cambios sucedidos durante este tiempo con el establecimiento de la asociación maíz-pastos. el contenido de al en el suelo presentó una reducción importante por efecto de las enmiendas aplicadas antes de la siembra, al pasar de 2,13 meq a 1,25 meq en el momento de la cosecha del maíz (fi gura 1); esta reducción del al en el suelo se debió posiblemente a la acción del ca de la roca fosfórica y del yeso agrícola que desplazó al al de los sitios de intercambio catiónico de las arcillas, para luego formar compuestos con el fosfato y el sulfato que se movilizan a capas profundas del suelo (plaster, 2005; potash and phosphate institute, 1997; guerrero, 1993). el ca, que antes de aplicar las enmiendas presentó un contenido de 0,37 meq 100 g-1 de suelo, aumentó a 1,14 meq después de la cosecha del maíz. en las enmiendas aplicadas antes de la siembra, se suministro al suelo 555 kg ha-1 de ca, entrando una porción a formar parte de los cationes en el complejo de cambio de las arcillas y otra a formar tal vez compuestos con aniones que van a las capas más profundas del suelo. de acuerdo a los análisis, después de la cosecha del maíz en el suelo se encontraron 0,77 meq 100 g-1 de ca figura 1. contenido de bases intercambiables y aluminio antes de la siembra y al momento de la cosecha del maíz en suelos establecidos con la asociación maíz-pastos. centro de investigaciones la libertad, corpoica, villavicencio (colombia). agronomia 26-2 -profe194).indd 324 06/10/2008 19:41:27 rincón y ligarreto. fertilidad y extracción de nutrientes en la asociación maíz-pastos... 325 tabla 2. características químicas de los suelos establecidos con la asociación maíz-pastos al momento de la cosecha del maíz. centro de investigaciones la libertad, corpoica, villavicencio (colombia). pasto asociado ph mo c p aci al ca mg k na cic s fe b cu mn zn % ppm meq 100 g-1 de suelo ppm b. decumbens 4,7 2,60 1,53 8,60 1,88 1,40 1,05 0,25 0,07 0,14 3,40 6,00 70,80 0,29 0,58 6,10 1,00 ‘mulato 1’ 4,8 2,70 1,55 12,50 1,80 1,26 1,15 0,19 0,10 0,11 3,30 6,50 65,10 0,35 0,53 6,00 1,28 ‘toledo’ 4,8 2,50 1,46 14,50 1,50 1,10 1,21 0,22 0,07 0,12 3,10 5,60 70,80 0,31 0,63 7,30 1,60 promedio 4,77 2,60 1,51 11,87 1,73 1,25 1,14 0,22 0,08 0,12 3,27 6,03 68,90 0,32 0,58 6,47 1,29 nitrógeno adicionado 100 kg .ha-1 4,7 2,60 1,52 11,5 1,75 1,26 1,12 0,22 0,08 0,13 3,3 6 71,2 0,31 0,6 7 1,38 200 kg ha-1 4,8 2,58 1,51 12,2 1,7 1,24 1,15 0,22 0,08 0,13 3,3 6,1 66,6 0,32 0,56 6 1,23 significancia ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns promedio 4,75 2,59 1,51 11,85 1,73 1,25 1,14 0,22 0,08 0,13 3,3 6,05 68,9 0,315 0,58 6,5 1,30 cv (% ) 1,9 14,6 13,6 23,7 17,5 17,3 22,8 26,7 17,0 25,1 5,3 18,2 18,3 39,0 22,1 25,1 34,0 mo, materia orgánica; aci, acidez intercambiable; cic, capacidad de intercambio catiónico, cv, coeficiente de variación; ns, diferencias no significativas, según la prueba de tukey (p >0,05). en el suelo, más de lo que originalmente se encontró antes de aplicar las enmiendas 308 kg ha-1). el mg en el suelo era de 0,11 meq 100 g-1 de suelo y se duplicó con las enmiendas aplicadas antes de la siembra, pues se aumentó a 0,22 meq al momento de la cosecha del maíz. el mg aplicado como cal dolomítica fue de 88 kg ha-1; sin embargo, por la menor fuerza relativa de enlace y menor número de iones de mg en el suelo con respecto al ca (plaster, 2005), la disponibilidad de mg en el suelo después de la cosecha de maíz fue de 53 kg ha-1. el k fue el mineral que más disminuyó en el suelo, ya que antes de iniciarse el establecimiento del experimento se encontraba en 0,10 meq y al momento de la cosecha del maíz se redujo a 0,08 meq. en la fertilización se aplicaron 75 kg ha-1 de k, con cloruro de k como fuente. el na, mineral considerado como no esencial en el desarrollo de las plantas, también presentó una reducción alta en el suelo, ya que de 0,26 meq pasó a 0,12 meq. el k y na son cationes que se retienen en las arcillas con menos fuerza que el ca y el mg, y, debido a la cantidad de cal aplicada, estos últimos pudieron desplazar a los primeros (mendes et al., 2004). de acuerdo con estos cambios en la concentración de cationes en el suelo, la saturación de bases se aumentó de 24,7% antes de aplicar las enmiendas a 55,5% al momento de la cosecha del maíz, mientras que la saturación de al se redujo de 71,7% a 44,5%, la de ca se aumentó en más de tres veces y la de mg se duplicó (tabla 3), brindando las condiciones de saturación de bases adecuadas para el desarrollo de pastos exigentes como el ‘mulato 1’ y el ‘toledo’, con excepción del k, nutriente que es necesario suministrar con la fertilización de mantenimiento. el k fue el único nutriente que no aumentó su contenido en el suelo con el establecimiento de la asociación maíz-pastos, sin embargo es conocida la buena capacidad de restitución de k en los suelos de los llanos orientales por su presencia en las arcillas vermiculita e illita, que lo liberan en forma aprovechable por las plantas (dávila et al., 1998). esto hace que aun las pequeñas cantidades presentes en estas arcillas tengan un efecto relevante en la dinámica del elemento y que en muchos casos las respuestas erráticas a la fertilización potásica de varias especies agrícolas de los llanos orientales y del piedemonte llanero tengan tal vez respuestas de este tipo de mecanismo, lo que obliga a redefinir cuáles son las mejores temporadas estacionales de aplicación de este nutriente, su dosis y forma de aplicación, de modo que la fijación no sea tan alta (dávila et al., 1998). la capacidad de restitución de k por estos suelos también fue comprobada por salamanca et al. (1999) al no obtener respuesta a la aplicación de k en el cultivo de soya, a pesar de su bajo contenido en el suelo (0,10 meq): la producción de grano de soya no se incrementó, aunque el contenido de agronomia 26-2 -profe194).indd 325 06/10/2008 19:41:28 326 agron. colomb. 26(2) 2008 este elemento en el grano aumentó entre 1,9% y 3,4% con la aplicación de 25 y 50 kg ha-1, respectivamente. el p fue uno de los minerales con mayor incremento, al pasar de 1 ppm antes de la siembra a 11,9 ppm después de la cosecha del maíz. los fertilizantes fosfatados que se utilizaron en el cultivo fueron dap y roca fosfórica, más efectiva cuando los suelos presentan alta acidez y bajos contenidos de p y ca. sin embargo, se ha comprobado la mayor efectividad de fertilizantes solubles fosfatados, como el dap y el superfosfato triple, en el cultivo de maíz (hammond, 1982). a diferencia de los nutrimentos móviles, el p permanece disponible por largos periodos de tiempo cerca del sitio donde se aplicó, de modo que los pastos establecidos en asociación con maíz tendrán el p requerido después de su establecimiento (ciat, 1986). como ocurre en la mayoría de oxisoles, el hierro (fe) fue el micronutriente que presentó mayor contenido a los 5 meses (68,9 ppm), sin embargo, el contenido se redujo con respecto al contenido inicial, que fue de 126 ppm. el b, cu y zn continuaron siendo deficientes después de la cosecha del maíz, con 0,32; 0,58 y 1,29 ppm, respectivamente (figura 2), considerando que los contenidos adecuados en estos suelos debe ser, respectivamente, de 0,6; 3,0 y 4,0 ppm. el manganeso (mn), con un promedio de 6,5 ppm a los 5 meses, se encontró en un nivel cercano al normal, que es de 10 ppm, y el s, que es un nutriente importante para la síntesis de algunas proteínas, se encontró en un nivel de 6,0 ppm antes del pastoreo, valor inferior al requerimiento de las plantas, que es de 15 ppm (salinas, 1989). contenido de minerales en el grano de maíz en los análisis realizados no se presentaron diferencias significativas en el contenido de minerales en el grano de maíz, cuando este cultivo estuvo asociado con los tres tipos de pastos ni entre los dos niveles de n evaluados (tabla 4). el grano de maíz presentó mayor contenido de n (1,1%) con respecto a los otros minerales analizados, seguido por el k (0,54%) y el p (0,31%). el ca fue el elemento de menor contenido en el grano, con sólo 0,021% seguido por el mg y s, con 0,11% y 0,12%, respectivamente. contenido de minerales en la soca de maíz en la soca del maíz (tallos y hojas de la planta después de cosechado el grano), el contenido de k fue de 0,81% en el tratamiento en el que este cultivo estuvo asociado con b. decumbens, seguido por la asociación con pasto ‘toledo’ y pasto ‘mulato 1’, con 0,73% y 0,66%, respectivamente. de todos los minerales evaluados, el k fue el de mayor contenido en las socas del maíz, con un promedio de 0,73%, en tanto que el p se presentó en cantidades muy bajas, con sólo 0,017%. el ca, mg y s tampoco presentaron diferencias significativas, lo que los promedios obtenidos fueron de 0,14%, 0,15% y 0,097%, respectivamente. el n presente en estas socas fue el 50%, con relación al encontrado en el grano de maíz (tabla 5). con respecto a los tratamientos con 100 y 200 kg ha-1 de n, no se presentaron diferencias significativas (p>0,05), con excepción del contenido de k a favor obtenido con el tratamiento en el que se aplicaron 200 kg ha-1 de n, que fue de 0,79%. contenido de minerales en los pastos en el pasto ‘mulato 1’ el contenido foliar de ca y s fue superior significativamente (p<0,05), con 0,29% y 0,16%, respectivamente. respecto a los otros minerales, el contenido fue similar en los tres pastos, con promedios de 1,08%, 0,13%, 0,95% y 0,19% para n, p, k y mg, respectivamente. en las dosis de 100 y 200 kg ha-1 de n aplicadas al maíz no se presentaron diferencias significativas (p>0,05) en el contenido de este elemento en las hojas del pasto, lo mismo que en los demás minerales, con excepción del ca y s que, a la dosis de 200 kg ha-1 de n, se presentaron en una proporción superior significativamente (p<0,05), con 0,24% y 0,15%, respectivamente (tabla 6). en la figura 3 se presenta en forma comparativa la proporción de cada mineral en los componentes de la asociación maíz-pastos en el momento de la cosecha del maíz. el contenido de n en el grano de maíz y en las hojas del pasto fue de 1,10% y 1,08%, respectivamente; este valor, expresado en proteína cruda tanto en el grano como en el forraje, equivale a un 6,9%, aunque en la soca del maíz este nutrimento se presentó en concentraciones más bajas, de 0,49%. en cuanto al p, su contenido en la soca del maíz fue tabla 3. saturación de bases intercambiables en el suelo antes de la labranza y al momento de la cosecha del maíz. centro de investigaciones la libertad, corpoica, villavicencio (colombia). característica saturación de bases intercambiables (%) antes de labranza después de cosecha de maíz cic 3,44 3,27 saturación de bases 24,7 55,5 saturación de al 71,7 44,5 saturación de ca 12,5 40,6 saturación de mg 3,7 7,8 saturación de k 3,36 2,8 cic, capacidad de intercambio catiónico agronomia 26-2 -profe194).indd 326 06/10/2008 19:41:28 rincón y ligarreto. fertilidad y extracción de nutrientes en la asociación maíz-pastos... 327 de sólo 0,02%, en cambio en el grano del maíz fue de 0,36% y en el pasto de 0,14%. el mayor contenido de k se presentó en las hojas del pasto, con un promedio de 0,95%, seguido por la soca del maíz (0,73%) y por el grano de maíz (0,54%). en el mismo orden, el ca fue mayor en el pasto (0,21%), seguido por la soca del maíz (0,14%) y el grano (0,021%). en las hojas de pasto también se presentó un mayor contenido de mg, seguido por la soca y por el grano del maíz, cuyos valores fueron de 0,19%, 0,15% y 0,11%, respectivamente. el contenido de s fue mayor en el pasto y en el grano de maíz, con 0,14% y 0,12%, respectivamente, mientras que en la soca del maíz fue de 0,097%. extracción de minerales por el maíz y los pastos la extracción de nutrientes del suelo por los pastos presentó algunas diferencias condicionadas a la especie y a la producción de biomasa. en el momento de la cosecha del maíz, la acumulación de masa seca de los pastos fue 4.463, 4.431 y 3.762 kg ha-1 en pasto ‘toledo’, pasto ‘mulato 1’ y b. decumbens, respectivamente. de acuerdo con esta producción de forraje y el contenido de minerales en las hojas, en la tabla 7 se presenta la cantidad de nutrientes extraídos por cada especie de pasto. los pastos ‘mulato 1’ y ‘toledo’, considerados como de mejor calidad y producción de forraje, fueron los de mayor extracción de nutrientes del suelo, especialmente el ‘mulato 1’ que acumuló en sus hojas más ca, mg y s, con 12,8; 10,6 y 7 kg ha-1, respectivamente. este pasto extrajo 50% más de ca, 40% más de mg y 25% más de s, con relación a lo extraído por el b. decumbens, especie bien adaptada a los suelos ácidos, que se caracterizó por la menor extracción de todos los nutrientes evaluados. por su parte, el pasto ‘toledo’ extrajo mayor cantidad de k y n, con 45 y 48 kg ha-1, respectivamente. en general, los nutrientes extraídos en mayor cantidad por los pastos fueron n y k, mientras los de menor extracción fueron p y s. en la tabla 8 se hace un balance de los minerales en el sistema, teniendo en cuenta su contenido en el suelo y la extracción realizada por el maíz y los pastos. la disponibilidad total de n en el suelo para el desarrollo de la asociación maíz-pastos fue de 117 kg ha-1 provenientes de la mineralización del 2,2% de la materia orgánica, que aportó 57 kg ha-1 de n, y de la fertilización nitrogenada, que aportó 60 kg ha-1, considerando que con la dosis de 100 kg ha-1 de n el 60% es aprovechado por la planta y otro 40% se pierde por volatilización o lixiviación (salisbury y ross, 1992; orozco, 1999); con la dosis de 200 kg ha-1 de n, la disponibilidad de este elemento fue de 120 kg ha-1. con una producción promedia de 4.000 kg ha-1 de grano de maíz, la extracción de n en el grano cosechado fue de 43,6 kg ha-1, y en los 3.782 kg ha-1 de la soca del maíz fue de 17,5 kg ha-1, mientras que los pastos, con una producción promedia de 4.218 kg ha-1 de forraje seco, obtuvieron del suelo 45,5 kg ha-1 de n; de este modo, la extracción total de n por el maíz y por los pastos fue de 106 kg ha-1, cantidad que estaba disponible en el suelo y que fue aprovechada en su totalidad por los cultivos cuando fueron fertilizados con 100 kg ha-1 de n. con la dosis de 200 kg ha-1, las plantas dispusieron de más cantidad de n (164 kg ha-1), pero no fue aprovechado por ellas, como se pudo constatar al no existir diferencias signifi cativas entre los contenidos de n en el grano y la soca de maíz y en los pastos. las pérdidas de n son mayores cuando los niveles de fertilización son más altos, como lo pudieron comprobar barbieri y echeverría (2003), quienes determinaron las pérdidas de n-nh3 al fertilizar una pastura de th inopirum ponticum con 0; 90 y 180 kg ha-1 de n utilizando como fuente la urea. las pérdidas de n-nh3 por volatilización fueron de 3; 14 y 63 kg ha-1, respectivamente, y ocurrieron en mayor proporción durante los primeros 7 días después de la fertilización. un factor que favoreció la volatilización del n-nh3 fue la alta humedad del suelo en el momento de la fertilización y la temperatura superior a 22 °c. la diferencia entre el n disponible en el suelo y el n extraído por el maíz y el pasto fue de 10 kg ha-1; sin embargo, en el análisis de suelos hecho después de cosechado el maíz se encontró un contenido de materia orgánica de 2,6%, la que permitiría una disponibilidad anual de n de 67,6 kg ha-1 para la nutrición de los pastos bajo pastoreo. la extracción total de p por el maíz y el pasto fue de 18,4 kg ha-1, de los cuales 70% fue tomado por el cultivo del maíz. el p disponible en el suelo para ser aprovechado por las plantas fue suministrado en la fertilización hecha al momento de la siembra con 150 kg de fosfato diamónico (dap), que aportó 30 kg ha-1 de p; además, el suelo en su fertilidad natural disponía de 2 kg ha-1 de este nutriente. antes de la siembra, también se aplicaron 50 kg ha-1 de p, figura 2. contenido de microelementos antes de la siembra y al momento de la cosecha del maíz en suelos establecidos con la asociación maíz-pastos. centro de investigaciones la libertad, corpoica, villavicencio (colombia). agronomia 26-2 -profe194).indd 327 06/10/2008 19:41:29 328 agron. colomb. 26(2) 2008 tabla 4. contenido de minerales en el grano de maíz cultivado en asociación con tres pastos y dos niveles de nitrógeno. centro de investigaciones la liber tad, corpoica, villavicencio (colombia). pasto asociado n p k ca mg s % b. decumbens 1,11 0,32 0,55 0,02 0,12 0,14 ‘mulato 1’ 1,04 0,27 0,54 0,021 0,11 0,11 ‘toledo’ 1,12 0,33 0,52 0,023 0,1 0,12 significancia ns ns ns ns ns ns promedio 1,09 0,31 0,54 0,021 0,11 0,12 nitrógeno adicionado 100 kg ha-1 1,07 0,29 0,52 0,021 0,11 0,12 200 kg ha-1 1,1 0,32 0,56 0,022 0,12 0,13 significancia ns ns ns ns ns ns promedio 1,08 0,30 0,54 0,021 0,115 0,12 cv (%) 6,2 15,4 5,2 26,6 21,2 8,4 cv, coeficiente de variación; ns, diferencias no significativas, según la prueba de tukey (p>0,05). tabla 5. contenido de minerales en la soca del maíz establecido en asociación con tres pastos y dos niveles de nitrógeno. centro de investigaciones la liber tad, corpoica, villavicencio (colombia). pasto asociado n p k ca mg s % b. decumbens 0,43b* 0,020a 0,81a 0,14a 0,15a 0,096a ‘mulato 1’ 0,43b 0,018a 0,66b 0,16a 0,15a 0,100a ‘toledo’ 0,53a 0,015a 0,73ab 0,13a 0,15a 0,095a nitrógeno adicionado 100 kg ha-1 0,46a 0,017a 0,67b 0,14a 0,15a 0,09a 200 kg ha-1 0,47a 0,017a 0,79a 0,14a 0,15a 0,10a cv (%) 5,08 35,9 3,4 4,3 3,4 12,2 cv, coeficiente de variación *promedios con letras diferentes en la misma columna, difieren significativamente (p<0,05) según la prueba de tukey. tabla 6. contenido de minerales en las hojas de pastos establecidos en asociación con maíz, en el momento de la cosecha de éste. centro de investigaciones la libertad, corpoica, villavicencio (colombia). pasto asociado n p k ca mg s % b. decumbens 1,07a* 0,12a 0,96a 0,17b 0,17a 0,14ab ‘mulato 1’ 1,08a 0,14a 0,87a 0,29a 0,24a 0,16a ‘toledo’ 1,09a 0,13a 1,02a 0,19b 0,18a 0,13b nitrógeno adicionado 100 kg ha-1 1,08a 0,13a 1,02a 0,20b 0,18a 0,14b 200 kg ha-1 1,08a 0,13a 0,87a 0,24a 0,22a 0,15a cv (%) 9,5 24,2 21,0 15,0 29,8 5,3 cv, coeficiente de variación *promedios con letras diferentes en la misma columna, difieren significativamente (p<0,05) según la prueba de tukey. agronomia 26-2 -profe194).indd 328 06/10/2008 19:41:30 rincón y ligarreto. fertilidad y extracción de nutrientes en la asociación maíz-pastos... 329 utilizando como fuente la roca fosfórica, que por su lenta liberación del p no pudo ser aprovechada por el maíz, pero es una fuente importante para la nutrición del pasto. de esta manera, en el suelo se tenía una disponibilidad de p de 32 kg ha-1, de los cuales el maíz y el pasto absorbieron el 57%. la diferencia entre el p disponible en el suelo y el p extraído por el maíz y el pasto fue de 14 kg ha-1 y, según el análisis de suelos hecho después de cosechado el maíz, se encontraron 23,8 kg ha-1 de p disponibles para el buen desarrollo de los pastos después de cosechado el maíz. la disponibilidad natural de k en el suelo de 78 kg ha-1 se aumentó con otros 75 kg ha-1 aplicados al maíz en la fertilización con 150 kg ha-1 de kcl; de este modo, la disponibilidad total de k para las plantas fue de 153 kg ha-1. el k extraído fue de 89,3 kg ha-1, de los cuales un 45% fue absorbido por el pasto. el k que quedó después de descontada la extracción hecha por los cultivos fue de 63,7 kg ha-1, cantidad similar a la encontrada en el análisis de suelos (62,4 kg ha-1). considerando que este elemento es uno de los que más extraen los pastos, hay que considerar una fertilización de mantenimiento para evitar defi ciencias que pueden afectar la producción de forraje. el ca fue el elemento de mayor contenido en el suelo, con 703 kg ha-1; gran parte de este mineral fue suministrado por la fertilización con cal dolomítica, roca fosfórica y yeso agrícola (555 kg ha-1), mientras que el suelo aportó otros 148 kg ha-1. sin embargo, el ca extraído por las plantas fue de sólo 15,5 kg ha-1, quedando una buena disponibilidad en el suelo para asegurar la producción de forraje. el mg presentó una disponibilidad en el suelo de 114 kg ha-1, de los cuales 76% fue suministrado por la cal dolomítica. las plantas de maíz absorbieron 10 kg ha-1 y el pasto, 8,3 kg ha-1, para una extracción total de mg de 18,4 kg ha-1. la diferencia entre el mg inicialmente disponible en el suelo y el mg extraído por los cultivos fue de 96 kg ha-1, que difi ere bastante del valor encontrado en el análisis de suelos realizado después de cosechado en maíz (52,8 kg ha-1). el s aplicado con el yeso agrícola permitió una disponibilidad de 43 kg ha-1 y el suelo aportó 6 kg ha-1; de este s disponible, las plantas extrajeron 14,7 kg ha-1, de modo que la diferencia entre el s disponible al inicio y el extraído por los cultivos fue de 34,3 kg ha-1, mientras que el s encontrado en el análisis de suelos fue de 12 kg ha-1. las diferencias encontradas con ca, mg y s entre lo que debería existir teóricamente en el suelo (diferencia entre disponibilidad y extracción) y lo que se encontró realmente según el análisis de suelos, puede ser explicado por la formación de compuestos de sulfato de ca y mg que tienen mayor movilidad en el perfi l del suelo, llegando a capas más profundas, así como también por el anión sulfato del yeso agrícola que pudo movilizarse en el perfi l del suelo (gomes et al., 2001, monteiro et al., 2004; kaiser e isselstein, 2005). conclusiones con el establecimiento de la asociación maíz-pastos para la renovación de praderas se mejoró la fertilidad de los suelos, brindándoles buenas condiciones de fertilidad para una buena producción de biomasa de pastos. en el momento de la cosecha, la mayor extracción de n fue realizada por el grano de maíz y los pastos, mientras que el p se presentó en mayor concentración en el grano de maíz. los pastos y la soca de maíz se caracterizaron por un mayor contenido de k, en tanto que el ca, mg y s fueron más extraídos por los pastos. de los tres pastos evaluados, el ‘mulato 1’ fue el que presentó un mayor contenido de minerales en las hojas, figura 3. contenido de minerales en el momento de la cosecha del maíz, en los componentes de la asociación maíz-pastos. centro de investigaciones la libertad, corpoica, villavicencio (colombia). tabla 7. extracción de minerales en los pastos establecidos en asociación con maíz. centro de investigaciones la libertad, corpoica, villavicencio (colombia). pasto asociado n p k ca mg s kg .ha-1 b. decumbens 40,3 4,5 36,1 6,4 6,4 5,3 ‘mulato 1’ 47,9 6,2 38,5 12,8 10,6 7,1 ‘toledo’ 48,6 5,8 45,5 8,5 8,0 5,8 agronomia 26-2 -profe194).indd 329 06/10/2008 19:41:31 330 agron. colomb. 26(2) 2008 siendo por consiguiente el que extrajo las cantidades más altas de p, ca, mg, k y s al momento de la cosecha del maíz. agradecimientos un agradecimiento especial al instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología francisco josé de caldas (colciencias) por la financiación de este trabajo de investigación, en el marco del proyecto “potencial productivo y aspectos fisiológicos de los pastos tropicales bajo condiciones de manejo intensivo, como alternativa para recuperar praderas en suelos ácidos del piedemonte llanero”. literatura citada barbieri, p.a. y h.e. echeverría. 2003. evolución de las pérdidas de amoniaco desde la urea aplicada en otoño y primavera a una pastura de agropiro alargado (thinopyrum ponticum). ria 32(1), 17-29. botero, p.j. y d. lópez. 1982. los suelos de los llanos orientales. (una visión general sintetizada). suelos ecuatoriales 12(2), 18-29. ciat [centro internacional de agricultura tropical]. 1986. manejo de la fertilización fosfatada de pastos tropicales en suelos ácidos de américa latina. guía de estudio para ser usada como complemento de la unidad audiotutorial sobre el mismo tema. salinas j.g. y león l.a. (eds.). cali (colombia). 60 p. corpoica [corporación colombiana de investigación agropecuaria]. 2005. recomendaciones básicas para cultivar maíz en sistemas de rotación en la altillanura plana colombiana. pulido, s.x. y c.a. jaramillo (eds.). boletín divulgativo n° 14. corpoica, ministerio de agicultura y desarrollo rural, villavicencio (colombia). 18 p. dávila, g., r. guerrero y e. rojas. 1998. disponibilidad de k en algunos suelos palmeros de los llanos orientales de colombia. suelos ecuatoriales 28, 71-80. gomes, d.m., l. vilela, e. lobato y w. vieira. 2001. uso de gesso, calcario e adobos para pastagens no cerrado. embrapa, cerrados, planaltina (brasil). 22 p. guerrero, r. 1993. las propiedades químicas del suelo y su significado agronómico. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 41 p. hammond, l.l., l.a. león y g. montes. 1982. efecto inicial y residual de dos fuentes de p en los rendimientos de maíz (zea mays) y caupí (vigna unguiculata) en un suelo del ciat quilichao, deficiente en p. suelos ecuatoriales 12(1), 5-13. kayser, m. y j. isselstein. 2005. potassium cycling and losses in grassland system: a review. grass forage sci. 60, 237-240. mejía, l. 1996. génesis y características de los oxisoles y suelos óxicos de los llanos orientales de colombia y su relación con la fertilidad. suelos ecuatoriales 26(1), 7-34. tabla 8. extracción de minerales del suelo por parte de la planta de maíz y de pasto establecidos en asociación, y cantidad disponible en el suelo hasta el momento de la cosecha del maíz. centro de investigaciones la libertad, corpoica, villavicencio (colombia). minerales en el suelo n p k ca mg s kg ha-1 aplicado en fertilización 1001 302 75 5553 884 435 fertilidad natural 57 2 78 148 26,4 6 total 1576 32 153 703 114,4 49 minerales extraídos grano de maíz 43,60 12,27 21,47 0,85 4,40 4,93 soca de maíz 17,52 0,67 27,73 5,42 5,67 3,67 pasto 45,58 5,51 40,06 9,24 8,35 6,05 total 106,7 18,4 89,3 15,5 18,4 14,7 diferencia entre disponibilidad en el suelo y extracción 10,3 14,0 63,7 687,5 96,0 34,3 minerales en el suelo después de cosecha de maíz (análisis de suelos) 67,6 23,8 62,4 456,0 52,8 12,0 1 los cálculos se realizaron con el tratamiento en el que se aplicaron 100 kg ha-1 de n. 2 se tuvo en cuenta el p de rápida disponibilidad contenido en el fosfato diamónico; no se tuvo en cuenta el p aportado por la roca fosfórica, de lenta solubilidad y que sólo estaría disponible para los pastos. 3 el ca correspondió a: 399 kg ha-1 provenientes de la cal dolomítica, 99,6 kg ha-1 de la roca fosfórica y 55,5 kg ha-1 del yeso agrícola. este ca, además de nutrir a la planta, tiene como función principal neutralizar al al y mejorar la saturación de bases del suelo. 4 el mg es aportado por la cal dolomítica aplicada. 5 el s es aportado por el yeso agrícola aplicado. 6 de los 100 kg ha-1 de n aplicados, se estima que 60% queda disponible para la planta. agronomia 26-2 -profe194).indd 330 06/10/2008 19:41:31 rincón y ligarreto. fertilidad y extracción de nutrientes en la asociación maíz-pastos... 331 mendes, e.l., a.r. da silva, f.a. monteiro y l.r. de andrade. 2004. adubaçao potássica em forrajes. pp. 219-278. en: silveira, c.g., j.c. de moura y v.p. de faria (eds.). fertilidade do solo para pastagens productivas. anais do 21° simposio sobre manejo da pastagens. fundación de estudios agrarios luiz de queirozfealq, piracicaba (brasil). monteiro, f.a., m.t. colozza y j.c. werner. 204. enxofre e micronutrientes em pastagens. pp. 279-302. en: silveira, c.g., j.c. de moura y v.p. de faria (eds.). fertilidade do solo para pastagens productivas. anais do 21° simposio sobre manejo da pastagens. fundación de estudios agrarios luiz de queiroz-fealq, piracicaba (brasil). orozco, f.h. 1999. biología del nitrógeno, conceptos básicos sobre sus transformaciones biológicas. universidad nacional de colombia, medellín. 231 p. pereira de oliveira, i. e y.l. pacheco. 2003. implantaçao e conducto do sistema barreirao. pp. 267-302. en: kluthcouski, j., l.f. stone y h. aidar (eds.). integraçao lavoura-pecuaria. embrapa, arroz e feijao. san antonio de goias, brasil. plaster, j.e. 2005. la ciencia del suelo y su manejo. internacional thompson editores, madrid. 419 p. potash and phosphate institute. 1997. manual internacional de fertilidad de suelos. norcross, ga. 146 p. rincón, a. 2006. factores de degradación y tecnología de recuperación de praderas en los llanos orientales de colombia. boletín técnico nº 49. corpoica, ministerio de agricultura y desarrollo rural y gobernación del meta, villavicencio (colombia). 77 p. salamanca, c.r., j. bernal, j.o. argüello y e.f. almansa. 1999. dinámica del potasio en el cultivo de soya en oxisoles de la orinoquia. boletín técnico n° 14. corpoica, sena, villavicencio (colombia). 36 p. salinas, j.g. 1989. fertilización de pastos en suelos ácidos de los trópicos. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali (colombia). 215 p. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1992. fisiología vegetal. ed. iberoamérica s.a., méxico. pp. 319-338. agronomia 26-2 -profe194).indd 331 06/10/2008 19:41:32 agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen el mildeo velloso de la rosa, producido por peronospora sparsa, es una de las enfermedades más limitantes y costosas en los cultivos comerciales de rosa en colombia. la estrecha relación de la enfermedad con las condiciones climáticas ha llevado a realizar estudios del parásito en condiciones microclimáticas controladas. esta investigación buscó ahondar en el conocimiento de la biología del mildeo velloso de la rosa, evaluando para ello el efecto del fotoperiodo y la intensidad lumínica sobre la esporulación del parásito cultivado en folíolos de rosa en cámara húmeda bajo condiciones ambientales controladas. se evaluaron los siguientes fotoperiodos: 24 horas bajo una intensidad lumínica de 1.000 lux; 8, 12 y 24 horas luz a 790 lux; 8, 16 y 24 horas a 560 lux; 12 horas a 120 lux, y finalmente 0 horas luz (oscuridad total). la esporulación se vio favorecida por fotoperiodos de 8 a 16 horas a 560 lux, y presentó un alto desempeño con periodos de 12 horas a 790 lux. la exposición continua a la luz demostró tener un efecto inhibidor sobre la esporulación de p. sparsa. así mismo, determinó la producción de esporangios con características atípicas, como bajo contenido citoplasmático y menor tamaño. downy mildew, caused by peronospora sparsa, is one of the most restrictive and costly diseases in colombian rose plantations. the close relation of the disease to climatic conditions determines the need to study the parasite under controlled microclimatic conditions. the objective of the present research was to improve the understanding of the biology of peronospora sparsa, in terms of the effect of photoperiod and light intensity on the sporulation of the parasite, which was grown on rose leaves under controlled environmental conditions in moist chamber. the evaluated photoperiods were: 24 hours under a light intensity of 1,000 lx; 8, 12 and 24 hours at 790 lx; 8, 16 and 24 hours – 560 lx; 12 hours – 120 lx, and finally complete darkness. sporulation was favored by 8 to 16 hour photoperiods at 560 lx, and strongly enhanced by 12 hour periods at 790 lx. permanent light exposure not only showed an inhibitory effect on sporulation, but also determined the production of atypical sporangia (little cytoplasm and small size). key words: downy mildew, rose, peronosporales.palabras clave: mildeo velloso, rosa, peronosporales. fecha de recepción: 17 de marzo de 2009. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 biología aplicada, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá (colombia). 2 autor de correspondencia. jfilgdu@gmail.com agronomía colombiana 27(2), 245-251, 2009 efecto del fotoperiodo y la intensidad lumínica sobre la esporulación de peronospora sparsa berkeley, bajo condiciones controladas effect of photoperiod and light intensity on the sporulation of peronospora sparsa berkeley under controlled environmental conditions johana carolina soto s.1 y juan josé filgueira d.1, 2 introducción el mildeo velloso de la rosa, causado por el patógeno peronospora sparsa berkeley, es una enfermedad que en los últimos años ha venido causando grandes pérdidas económicas en los cultivos de rosa comercial de la sabana de bogotá, convirtiéndose en el principal problema sanitario de este cultivo (arbeláez, 1999; gómez y arbeláez, 2005). el primer registro de esta enfermedad en la rosa lo hizo m.j. berkeley (horst, 1983) en 1882 en un invernadero de inglaterra, quien describió al agente causal tal como hoy en día se conoce. el parásito produce síntomas en hojas, tallos, pedúnculos, cálices y pétalos, aunque la infección generalmente se limita a tejidos jóvenes. es frecuente observar el desarrollo de manchas irregulares de color rojizo púrpura a pardo-oscuro, rodeadas de un halo clorótico en el haz de las hojas y sobre el envés micelio de color marrón claro con abundante producción de esporangióforos y esporangios (ayala et al., 2008). el desarrollo de la enfermedad es favorecido por humedades relativas altas y temperaturas bajas (wheeler, 1981). los parásitos que producen los mildeos vellosos son fitopatógenos muy importantes en varios cultivos en todo el mundo. a mediados de los años noventa del siglo pasado se dio una gran expansión geográfica de especies como el mildeo velloso, y con esto se aumentaron las investigaciones en el tema del patógeno y estudios para su control. los trabajos comenzaron con peronospora destructor en cebolla, 246 agron. colomb. 27(2) 2009 peronospora tabacina en tabaco y peronospora viticola en uva (virnnot-bourgin, 1981). la enfermedad presenta una estrecha relación entre el comportamiento biológico del patógeno y las variables climáticas; sin embargo, como este parásito no se presenta en invernaderos climatizados, las investigaciones realizadas en países nórdicos y la información que hasta hace unos años se conocía sobre la biología del patógeno es escasa (de vis, 1999). en colombia la investigación con el mildeo velloso de la rosa se ha venido desarrollando desde hace algunos años a través de universidades y centros de investigación (gómez, 2004; gómez y arbeláez, 2004; urrea y arbeláez, 2004; gómez y arbeláez, 2005), pero el conocimiento sobre la relación del patógeno y las condiciones ambientales aún es limitado (gómez y arbeláez, 2005); de allí que la necesidad apremiante del sector floricultor es conocer mejor al patógeno y su biología, para así llegar a tener un manejo más eficiente de la enfermedad, integrando la manipulación de variables climáticas y demás prácticas culturales. en el mildeo velloso de la cebolla se ha estudiado el papel de la luz, conjugado con la temperatura y la humedad; observa que existe una dependencia de periodos de luz y oscuridad en la esporulación de peronospora destructor: el patógeno esporula cuando hojas de cebollas infectadas han sido expuestas a periodos de luz seguido de periodos de oscuridad (hildebran y sutton, 1984). para el estudio de patologías como el mildeo velloso, que presentan una estrecha relación con condiciones microclimáticas, es de gran utilidad el montaje de sistemas en donde sea posible generar y controlar un ambiente uniforme, reproducible y con una mayor precisión que en otras locaciones de investigación, para así observar y evaluar respuestas diferenciales en el patógeno ante variaciones climáticas. así, el presente trabajo pretende profundizar en el conocimiento del comportamiento biológico del agente causante del mildeo velloso de la rosa, evaluando el efecto del fotoperiodo y de la intensidad lumínica en la esporulación de peronospora sparsa en foliolos de rosa en cámara húmeda, en condiciones ambientales controladas y reproducibles. materiales y métodos sistema de condiciones ambientales controladas esta investigación se desarrolló en el laboratorio de fitopatología de la facultad de ciencias de la universidad militar nueva granada en el campus universitario ubicado en cajicá, cundinamarca, en donde se construyó un sistema de condiciones ambientales controladas, el cual consta de un cuarto climatizado con dimensiones de 288,5 cm de ancho, 190 cm de largo y 250,5 cm de alto, en cuyo interior hay una cámara de acrílico de 100 cm de ancho, 150 cm de largo y 100 cm de alto (fig. 1). como fuentes de luz, se tienen seis lámparas situadas en una base móvil ascendente y descendente de luz fluorescente de 40 w, todas conectadas a un temporizador para permitir la manipulación de fotoperiodo (fig. 1). las paredes del cuarto están totalmente cubiertas con láminas de icopor de 2,5 cm de ancho, recubiertas con duralfoil®. la temperatura puede ser regulada con un sistema de aire acondicionado, o bien aumentando la temperatura con un calentador de ambiente. la puerta de acceso al cuarto es completamente hermética. la humedad relativa dentro de las cámaras es controlada por un sistema de humidificación por ultrasonido conectado al interior de la cámara de acrílico grande por medio de una flauta con escapes cada 10 cm, que cuenta con válvulas para la regulación de la micronebulización (fig. 1). para la medición de las variables de temperatura y porcentaje de humedad relativa se cuenta con un data logger watchdog modelo 450 (plainfiled, il), un higrotermógrafo oakton modelo 08368-41 (vernon hills, il) con registro para una semana e higrotermómetros de medición instantánea, máximas y mínimas fisher modelo 11-661-7d (sindelfingen, alemania). figura 1. cuarto climatizado con cámaras de acrílico y ambiente controlado. foto: i. monroy. 2472009 soto s. y filgueira d.: efecto del fotoperiodo y la intensidad lumínica sobre la esporulación de peronospora sparsa... la temperatura dentro del cuarto y de las cámaras puede manejarse desde temperaturas bajas, 5°c, hasta un máximo de 33°c; la humedad relativa dentro de las cámaras puede ser regulada desde 40% hasta el 99%, alcanzando niveles de saturación para mantener una película de agua sobre superficies foliares, si así se requiere; humedades relativas por debajo del 55% se alcanzan por deshumidificación con silicagel. en cuanto al fotoperiodo (h luz por día), este puede programarse para cualquier duración de minutos, horas o bien luz continua. la intensidad lumínica puede ser medida a través de un exposímetro de luz, y esta varía dentro de las cámaras, dependiendo de la distancia en la que se ubique la base móvil de las lámparas y del número de estas encendidas. los niveles de iluminación, medidos en lux (lumen/m2; lx), se pueden establecer en la cámara externa desde 0,7 lx hasta 1.000 lx y en la cámara interna desde 0,7 lx hasta 970 lx. producción y mantenimiento de inóculo en cámara húmeda el inóculo inicial provino de folíolos infectados en campo, de plantas de rosa de la variedad charlotte. se obtuvieron esporangios de estas esporulaciones por barrido con un pincel estéril, el cual fue lavado en un vaso de precipitado en 20 ml de agua destilada estéril (ade); posteriormente se filtró la suspensión obtenida empleando velo suizo estéril, y mediante un hemocitómetro se cuantificó el número de esporangios/ml. para el mantenimiento del inóculo inicial y posterior uso en los diferentes ensayos, cada semana se recolectaron folíolos sanos y tiernos de aproximadamente 15 d de edad del tercio superior de plantas de la variedad charlotte, susceptible a mildeo velloso. los folíolos fueron sometidos a los siguientes lavados: el primero con agua destilada estéril (ade) más hipoclorito de sodio al 5%, durante 3 min; el segundo lavado con ade más tween 80 al 0,1% durante 3 min; por último, tres lavados con ade. posteriormente los folíolos fueron secados con toallas absorbentes estériles y se colocaron cuatro por caja de petri, con el envés expuesto sobre hojas de papel filtro estéril completamente húmedas en 3 ml de ade en cámara húmeda. en cada folíolo y a cada lado de la vena central se depositaron cuatro gotas de la suspensión de esporangios en una concentración de 20.000 esporangios/ml. transcurridas 24 h, se secaron los folíolos y se dejaron en cámara húmeda en condiciones de temperatura y luminosidad ambiente durante 120 h aproximadamente, tiempo en el cual se observan las manchas típicas de mildeo velloso y la esporulación (fig. 2). estudio del efecto del fotoperiodo e intensidad lumínica dentro de la cámara de acrílico se ubicaron cinco cajas de petri con montaje de cámara húmeda para producción de mildeo velloso, como se describió anteriormente. el aire acondicionado estuvo encendido en funcionamiento automático y distribución uniforme del aire, manteniendo una temperatura entre 19±1°c dentro de la cámara para todos los ensayos realizados. para los ensayos de variación de fotoperiodo, la base móvil de lámparas estuvo ubicada a la distancia mínima sobre la cámara externa, a una distancia de 12 cm, con las seis lámparas encendidas, dando una intensidad lumínica de 1.000 lx, evaluando la producción de esporangios en fotoperiodo de 24 h luz d. se realizaron tres ensayos de intensidad lumínica a 790 lx en donde solo las seis lámparas estuvieron encendidas y ubicadas a la altura mínima, evaluando fotoperiodos de 8, 12 y 24 h luz. para las evaluaciones de fotoperiodo 8, 16 y 24 h luz a intensidad lumínica de 560 lx, la base móvil de las lámparas se mantuvo a la distancia mínima sobre la cámara externa y con tres lámparas encendidas. se realizaron ensayos para evaluar la intensidad lumínica mínima, en los que la base móvil de lámparas estuvo ubicada a la distancia máxima de 77 cm sobre la cámara externa con una de las seis lámparas encendidas, dando una intensidad lumínica de 120 lx, con fotoperiodo 12 h luz. por último se evaluó la respuesta de p. sparsa ante oscuridad total. simultáneamente, a cada uno de los ensayos se montó un control de cinco cajas de petri con montaje de cámara húmeda para producción de mildeo velloso en condiciones de salón, estos ensayos se realizaron tres veces para corroborar los datos. la comparación y evaluación del efecto se realizaron a las 120 h del ensayo, recolectando los esporangios producidos durante este tiempo del total de los folíolos de las cajas de petri, por barrido con pincel en 20 ml de ade, tanto para el ensayo como para el control, de acuerdo con la concentración del inóculo, medido con hemocitómetro, germinación de esporangios en condiciones de salón, medido en porcentaje de viabilidad, y por último, observación microscópica de la morfología. dentro de este último parámetro fueron tomados como morfología típica esporangios ovalados, con contenido celular completo, con paredes enteras y de tamaño normal, dimensiones entre 17-22 μm x 14-18 μm, tal como lo describe wheeler (1981). por otro lado, una morfología atípica fue tomada como esporangios pequeños (ep), con bajo contenido citoplasmático (bcc) o paredes arrugadas (pa). el porcentaje de 248 agron. colomb. 27(2) 2009 viabilidad se midió a través de pruebas de germinación en agar agua 15 g l-1, colocando una capa delgada de agar en un portaobjetos de vidrio, en donde se distribuyeron 300 μl de la suspensión de esporangios, ajustada a la misma concentración de esporangios/ml. los portaobjetos se dejaron en condiciones de salón durante 24 h en cámara húmeda. transcurrido este tiempo, se realizaron observaciones en el microscopio, determinando el porcentaje de germinación. se consideró un esporangio germinado a aquel cuya longitud del tubo germinal fuera el doble del diámetro del esporangio (fig. 3). tanto los montajes dentro de la cámara de acrílico como los controles fueron realizados por duplicado y en muchos casos por triplicado para corroborar el resultado, tomando el mismo inóculo y concentración inicial de 20.000 esporangios/ml, el mismo número de folíolos, así como su tamaño y edad. resultados y discusión la esporulación de p. sparsa se presentó tanto en los ensayos bajo oscuridad total, fotoperiodo y luz constante, de manera diferencial, mostrando que la duración de la luz tiene un efecto estimulante o inhibidor, según el caso, en el desarrollo y la esporulación de p. sparsa. el sistema climatizado diseñado e implementado en esta investigación permitió generar y controlar un ambiente uniforme, reproducible y con alta precisión, en donde fue posible observar y evaluar respuestas diferenciales en las esporulaciones obtenidas en los ensayos planteados. la esporulación en condiciones de oscuridad total (fotoperiodo 0 h luz) produjo una de las concentraciones de esporangios más bajas obtenidas en las diferentes evaluaciones; además, fue muy similar, en términos de concentración de esporulación y porcentaje de viabilidad, a la presentada en los ensayos de baja intensidad lumínica a 120 lx con fotoperíodo 12 h, mostrando que para la esporulación tiene mayor importancia la cantidad de luz, medida en intensidad lumínica presente, que el tiempo de duración de la misma. en cuanto a la morfología, en este ensayo se observaron esporangios con tamaños inferiores a las dimensiones registradas para p. sparsa (fig. 4b). la concentración de esporangios producida ante exposición de 120 lx y fotoperiodo de 12 h luz presentó una disminución considerable de la concentración de esporangios, en comparación con la obtenida con el mismo fotoperíodo pero con intensidad lumínica de 790 lx; sin embargo, el porcentaje de viabilidad fue mayor (fig. 5b). la morfología de los esporangios obtenidos en el ensayo fue típica (fig. 4a). estos resultados muestran que para el caso de p. sparsa que ataca la rosa en colombia, la luz de baja intensidad no inhibe la esporulación. figura 3. esporangio germinado de peronospora sparsa en agar agua para prueba de viabilidad. se observa el vaciado del cuerpo del esporangio, la formación de apresorio (a) y tubo germinal (tg) 500x. figura 4. vista al microcopio de suspensiones de esporangios. a, vista 1.000x de esporangios en suspensión con morfología y tamaño típico (et), tinción con azul de lactofenol. b, vista 400x de esporangios pequeños, morfología registrada como atípica ep, observados en esporulación en ensayos de luz constante. figura 2. síntomas típicos de mildeo velloso en folíolos de rosa inoculados. a, manchas típicas de mildeo velloso y b, esporulación de mildeo velloso en folíolo, transcurrida una semana de la inoculación en cámara húmeda. a b 2492009 soto s. y filgueira d.: efecto del fotoperiodo y la intensidad lumínica sobre la esporulación de peronospora sparsa... el efecto de la luz y otras condiciones medioambientales en la esporulación y desarrollo de los mildeos vellosos han sido anteriormente estudiados, en un comienzo por weston (1923, 1924) y posteriormente por yarwood (1937), quienes fueron los primeros en registrar que la esporulación de los agentes causantes de mildeos vellosos ocurre bajo condiciones de oscuridad y humedad, seguidas de períodos de luz, y que en condiciones de luz, oscuridad o alta humedad, la esporulación es muy poca, o no se presenta (populer, 1981). así mismo, en p. destructor en cebolla se ha registrado que existe un efecto en ciclos de luz y oscuridad en la esporulación del patógeno (hildebran y sutton, 1984). en las evaluaciones de intensidad lumínica 560 lx, al incrementarse el fotoperiodo, h luz día, la esporulación de p. sparsa aumentó, presentándose la máxima concentración de esporangios/ml con respecto al control en el ensayo de fotoperiodo 16 h luz, seguida del ensayo de 8 h luz. la menor concentración de esporangios/ml se presentó ante exposición de luz constante (fotoperiodo 24 h luz). así mismo, el mayor porcentaje de germinación de los esporangios se presentó en el ensayo 16 h luz. la concentración de la esporulación de los ensayos control se mantuvo constante, alrededor de 20.000 esporangios/ml (fig. 5a y 5b). la morfología de los esporangios fue típica en todos los controles y en los ensayos de fotoperiodo 8 y 16 h luz (fig. 4a); sin embargo, en alrededor del 10% de los esporangios, se observaron características atípicas como bajo contenido citoplasmático y esporangios pequeños en las suspensiones provenientes del ensayo 24 h luz (fig. 4b). ante intensidad lumínica 790 lx, las mayores concentraciones de esporangios se obtuvieron con fotoperiodo 12 h luz; no obstante, la concentración fue inferior a la alcanzada con fotoperiodo 16 h luz e intensidad lumínica a 560 lx. ante exposición de luz constante, se observó una disminución significativa en la concentración de esporangios/ml. este resultado muestra que se necesita intensidad de luz por encima de 790 lx o una duración de luz mayor a 16 h para reducir la esporulación de p. sparsa en folíolos de rosa. la esporulación obtenida en el ensayo de fotoperiodo 8 h luz día e intensidad lumínica 790 lx presentó un comportamiento intermedio entre las esporulaciones ante 12 y 24 h luz día con la misma intensidad lumínica. el mayor porcentaje de germinación en la prueba de viabilidad se presentó en fotoperiodo 8 h luz (fig. 5b). la morfología de los esporangios obtenidos de los ensayos 8 y 12 h luz fue típica, pero ante luz constante (fotoperiodo 24 h luz) fue atípica, tal como se presentó con intensidad lumínica de 560 lx (fig. 4b). estudios en pseudoperonospora cubensis muestran que el potencial de esporulación es directamente proporcional a la intensidad lumínica, y es dependiente de la temperatura, exhibiendo un comportamiento similar al encontrado en este estudio. así, el incremento relativo de producción de esporangios por unidad de área foliar a 15 y 20°c es superior que a 25 y 30°c; además, fotoperiodos largos fueron asociados a un mejor desarrollo del patógeno. sin embargo, con iluminación continua, el potencial de esporulación fue menor que el obtenido en fotoperiodos de 20 h luz (cohen y rotem, 1971). en el ensayo de intensidad lumínica de 1.000 lx y fotoperiodo 24 h luz se evaluó la condición máxima, tanto en fotoperiodo como en intensidad lumínica. estas condiciones redujeron la esporulación en los folíolos infectados. la exposición de luz constante de igual manera afectó, disminuyendo la esporulación en los ensayos de intensidad lumínica 560 lx y 790 lx, presentando esporulaciones menores o iguales a 6.000 esporangios/ml. la exposición de luz continua ha mostrado ser inhibitoria, parcial o totalmente, para la producción de esporangios en especies como peronospora tabacina (cruickshank, 1963), peronospora pisi (pegg y mence, 1970), peronosclerospora sorghi (schmitt y freytag, 1974) y bremia lactuceae (raffray y sequeiro, 1971). los resultados obtenidos aquí también han sido observados en el mildeo velloso de las cucurbitáceas, en donde se describió el efecto de la intensidad lumínica y del fotoperiodo en el desarrollo del patógeno, que el desarrollo de la enfermedad a 20°c, medido en porcentaje de área foliar infectada, aumenta al ser incrementada la intensidad lumínica durante la incubación. además, bajas intensidades lumínicas reducen tanto el número como el tamaño de las lesiones (cohen, 1981). tal como se evaluó la viabilidad en este estudio, medir la germinación de esporangios de p. sparsa en superficie de agar es una práctica recurrente (cruickshank, 1961). la viabilidad medida en porcentaje de germinación de los ensayos de fotoperiodo e intensidad lumínica fue, en su mayoría, superior en las suspensiones de esporangios provenientes de los controles, exceptuando aquellos provenientes del ensayo de fotoperiodo 16 h luz día a 560 lx, el cual estuvo por encima del control en promedio tan solo un 4%. por otro lado, la viabilidad de los esporangios obtenidos en el ensayo de fotoperiodo 24 h luz día a 560 lx tuvo el menor 250 agron. colomb. 27(2) 2009 comportamiento de los fotoperiodos evaluados, con respecto a su control (fig. 5b). giraldo et al. (2002) registraron que la iluminación es un factor fundamental en el desarrollo de la infección de p. sparsa, que estimula o inhibe su esporulación, y que al igual que la temperatura, el fotoperiodo y 20°c estimulan la esporulación del parasito. por tanto, los resultados obtenidos en esta investigación indican que un fotoperiodo de 16 h a 560 lx en las condiciones de temperatura entre 18 y 20°c y humedad relativa presentadas dentro de la cámara de acrílico del sistema climatizado garantiza un incremento importante en la esporulación de p. sparsa en folíolos de rosa. el efecto de la luz sobre la morfología de los esporangios se ha observado en otros parásitos causantes de mildeos vellosos, como es el caso de p. destructor, en donde se concluyó que la luz afecta el desarrollo de los esporangios, cuando está presente en estados tempranos de la esporulación, produciendo deformidades en esporangios jóvenes (hildelbrand y sutton, 1984). figura 5. concentraciones de esporangios y porcentajes de germinación de p. sparsa ante cambios de fotoperiodo e intensidad lumínica. las barras sobre las columnas indican la desviación estándar. 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 0 12 8 16 24 8 12 24 24fotoperiodo (h) 0 120 560 790 1.000 es po ra ng io s/ m l 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 12 8 16 24 8 12 24 24 ensayo control 0 120 560 790 1.000 g er m in ac ió n de e sp or an gi os ( % ) fotoperiodo (h) intensidad lumínica (lx) intensidad lumínica (lx) ensayo control 2512009 soto s. y filgueira d.: efecto del fotoperiodo y la intensidad lumínica sobre la esporulación de peronospora sparsa... el hecho de que en presencia de luz constante se produzcan, además de baja concentración, esporangios con morfología atípica, de menor tamaño, bajo contenido citoplasmático y baja viabilidad, indica que la presencia de luz, además de desempeñar un papel importante dentro del proceso reproductivo de p. sparsa, puede afectar el desarrollo de esporangios y muy seguramente su capacidad de infección. conclusiones según los resultados de estos ensayos, el fotoperiodo y la intensidad lumínica son factores esenciales en el desarrollo de p. sparsa, viéndose favorecida la esporulación del parásito por 8 a 16 h de exposición a luz, con un alto desempeño a 12 h de luz, e intensidades lumínicas iguales o mayores a 560 lx, condiciones lumínicas encontradas de un invernadero típico y comercial de rosa. este hecho, sumado a las condiciones de temperatura y humedad presentadas en nuestros invernaderos, hacen que los cultivos de rosa de la sabana de bogotá sean vulnerables al ataque por mildeo velloso. finalmente, de acuerdo con lo anterior se recomienda iluminar los invernaderos durante las noches que tienen las más bajas temperaturas en conjunto con la más alta humedad relativa, condiciones óptimas para la esporulación del parásito, con luz que tenga intensidades medibles en la parte baja de la planta de rosa de no menos de 560 lux en los cultivos comerciales de rosa. agradecimientos a la universidad militar nueva granada y al instituto colombiano de ciencia y desarrollo francisco josé de caldas, (colciencias), por la financiación de la investigación a través del proyecto cias 065 y del programa de jóvenes investigadores e innovadores 2006-2007. literatura citada arbeláez, g. 1999. el mildeo velloso del rosal ocasionado por peronospora sparsa berkeley. acopaflor 6, 37-39. ayala, m., l. argel, s. jaramillo y m. marín. 2008. diversidad genética de peronospora sparsa (peronosporaceae) en cultivos de rosa de colombia. acta biol. colomb. 13, 79-94. cohen, y. y j. rotem. 1971. field and growth chamber approach to epidemiology of pseudoperonospora cubensis on cucumbers. phytopathol. 61, 736-737. cohen, y. 1981. capítulo 16: downy mildew of cucurbits. pp. 345348. en: spencer, d.m. (ed.). the downy mildews. academic press, london. cruickshank, i. 1961. germination of peronospora tabacina: effect of temperature. aust. j. biol. sci. 14, 58-65. cruickshank, i. 1963. environment and sporulation in phytopathogenic fungi. iv. the effect of light on the formation of conidia of peronospora tabacina adam. aust. j. biol. sci. 16, 88-98. de vis, r. 1999. manejo del mildeo velloso en rosa con control climático. acopaflor 6, 14-19. giraldo, s., c. garcía y f. restrepo. 2002. influencia de la luz y la temperatura en la germinación de esporangios de peronospora sparsa berkeley, en rosa cultivar charlotte. agron. colomb. 20, 31-37. gómez, s. 2004. determinación de componentes de la biología de peronospora sparsa berkeley, y caracterización de la respuesta de tres variedades de rosa a la infección del patógeno bajo condiciones de laboratorio e invernadero. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gómez, s. y g. arbeláez. 2004. biología de peronospora sparsa agente causal de mildeo velloso en rosa y su relación con el desarrollo de la enfermedad bajo condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. en: xxv congreso ascolfi. 11-13 de agosto de 2004. palmira, colombia. gómez, s. y g. arbeláez. 2005. efecto de la temperatura en el periodo de latencia y producción de esporangios de peronospora sparsa berkeley en tres variedades de rosa. agron. colomb. 23, 239-245. hildelbrand, p.d. y j.c. sutton. 1984. interactive effects of the dark period, humid period, temperature, and light on sporulation of peronospora destructor. phytopathol. 74, 1444-1449. horst, r. 1983. a compendium of rose disease. aps press, st. paul, mn. pegg, g. y m. mence. 1970. colonization and sporulation of peronospora viciae on cultivars of pisum sativum. ann. appl. biol. 66, 417-428. populer, c. 1981. capítulo 5: epidemiology of downy mildews. pp. 78-88. en: spencer, d.m. (ed.). the downy mildews. academic press, london. raffray, j. y l. sequeiro. 1971. dark induction of sporulation in bremia lactucae. can. j. bot. 49, 237-239. schmitt, c. y r. freytag. 1974. evaluation of greenhouse inoculation techniques to screen sorghum for resistance to downy mildew. plant dis. 58, 825-829. urrea, k. y g. arbeláez. 2004. evaluación de la eficacia de fungicidas para el control del mildeo velloso (peronospora sparsa) en un cultivo comercial de rosa bajo invernadero. en: xxv congreso ascolfi. 11-13 de agosto de 2004. palmira, colombia. virnnot-bourgin, g. 1981. capítulo 1: history and importance of downy mildews. pp. 1-13. en: spencer, d.m. (ed.). the downy mildews. academic press, london. weston, w. 1923. production and dispersal of conidia in the philippine. sclerosporas of maize. j. agr. res. 23, 239-277. weston, w. 1924. nocturnal production of conidia by sclerospora graminicola. j. agr. res. 27, 771-784. wheeler, b. 1981. capítulo 22: downy mildew of ornamentals. pp. 476-477. en: spencer, d.m. (ed.). the downy mildews. academic press, london. yarwood, c. 1937. the relation of light to the diurnal cycle of sporulation otcertain downy mildews. j. agr. res. 54, 365-373. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen la uchuva es el fruto exótico de mayor exportación en colombia. se propaga comercialmente mediante semillas, pero presenta alta variabilidad genética, lo cual determina que tanto el crecimiento y vigor de la planta como el rendimiento y la calidad del fruto sean igualmente heterogéneos. la propagación asexual mediante esquejes puede ser una alternativa viable, pero se debe garantizar un buen prendimiento y la formación de un sistema radical vigoroso. para ello, durante un periodo de 90 días se evaluó el efecto de cinco concentraciones de ácido indolbutírico (aib; 0, 200, 400, 600, 800 mg l-1) y dos sustratos (mezcla de cascarilla de arroz con suelo negro en relación 1:1 v/v, y turba canadiense), sobre el enraizamiento y crecimiento de esquejes terminales de plantas adultas de uchuva. con la aplicación de 800 mg l-1 de aib a esquejes sembrados en turba se obtuvieron los mejores resultados, en términos del porcentaje de enraizamiento, la longitud de raíz, la masa fresca y seca de la raíz, el número de hojas y el área foliar. cape gooseberry, which is the most exported colombian exotic fruit, is commercially propagated by seed, but its high genetic variability causes growth, vigor, yield and fruit quality heterogeneity. asexual propagation by cuttings can be a viable alternative but it is necessary to ensure adequate rhyzogenesis and the formation of a strong root system. for a period of 90 days, the present study evaluated the effect of five concentrations of indole butyric acid (iba; 0, 200, 400, 600 and 800 mg l-1) and two substrates (peat moss, and a 1:1 v/v mixture of black soil and rice husks) on the rooting and growth of terminal cuttings from adult plants. the best results were observed when applying 800 mg l-1 iba to cuttings planted in peat moss. this treatment combination determined the highest rooting percentage and the largest root length, roots fresh and dry mass, leaf number and leaf area scores. key words: cuttings, rooting, iba, root system, initial growth. palabras clave: esquejes, enraizamiento, aib, sistema radical, crecimiento inicial. fecha de recepción: 16 de julio de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 grupo de investigaciones agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 autor de correspondencia. jgalvarezh@gmail.com agronomía colombiana 27(3), 341-348, 2009 producción. klinac (1986) encontró que plantas de uchuva propagadas mediante esquejes son más precoces y presentan frutos de mayor tamaño. por su parte griesbach (1992) menciona que las estacas son un método importante para la multiplicación de variedades sobresalientes en la uchuva. sin embargo, lópez et al. (2008) reportan que en colombia los estudios dedicados a la propagación de la uchuva son poco conocidos. así mismo, las investigaciones se deben enfocar en asegurar un alto porcentaje de enraizamiento que genere plantas de uchuva con alto vigor, mediante técnicas como la aplicación de fitohormonas y sustratos apropiados de propagación. propagación y cultivo de tejidos propagación asexual de uchuva (physalis peruviana l.) en diferentes sustratos y a distintos niveles de auxina asexual propagation of cape gooseberry (physalis peruviana l.) using different substrates and auxin levels nelson hernán moreno1, javier giovanni álvarez-herrera1, 3, helber enrique balaguera-lópez1 y gerhard fischer2 introducción la uchuva (physalis peruviana l.) se propaga comercialmente por vía sexual mediante semillas; no obstante, este tipo de reproducción origina plantas con alta variabilidad genética. sandhu et al. (1989) mencionan que uchuvas propagadas por semillas varían en crecimiento, vigor, rendimiento y calidad del fruto. según angarita y santana (1997), p. peruviana, por ser una planta alógama y de propagación sexual, muestra gran variabilidad fenotípica en la población, por lo que en las plantas obtenidas, el crecimiento, la calidad de los frutos y la productividad son muy variables. de este modo, la propagación asexual mediante esquejes se convierte en una alternativa viable con el propósito de obtener material homogéneo de cultivares con características deseables en la 342 agron. colomb. 27(3) 2009 la propagación de esquejes es un método muy utilizado en diversos cultivos, teniendo en cuenta que a pesar de su delicadeza, las estacas de tallo son de enraizamiento fácil y rápido (campana y ochoa, 2007). en muchas especies herbáceas y semileñosas, los esquejes de la parte apical han mostrado un mejor enraizamiento que los de otras partes de la planta (da silva y mendes, 2004; lópez et al., 2008.). su viabilidad depende de la capacidad de formación de raíces, calidad del sistema radicular formado y posterior desarrollo de la planta en el área de producción (fachinello et al., 1994). para el enraizamiento es necesario un balance hormonal entre promotores e inhibidores de iniciación radicular (pasqual et al., 2001), lo cual se puede lograr con la aplicación exógena de promotores como ácido indolbutírico (aib) que elevan la concentración de auxinas en el tejido (hinojosa, 2000), en este caso, del esqueje. las auxinas son importantes reguladores en la formación de raíces laterales (öpik y rolfe, 2005). así, en la propagación por esquejes, las auxinas son esenciales para la formación de raíces adventicias, sobre todo en su fase juvenil, por lo que tratamientos con auxinas pueden aumentar la tasa de iniciación radical y el número y la masa de raíces formadas (hackett, 1988). el aib es la auxina más utilizada para promover el enraizamiento, principalmente porque no es tóxico, en un amplio rango de concentraciones, para un gran número de especies, y es más estable químicamente que el ácido indol acético (aia), al contacto con el sustrato de propagación (hartmann et al., 2002). además, es una sustancia fotoestable, de acción localizada y menos sensible a la degradación biológica en comparación a las demás auxinas sintéticas (fachinello et al., 1995). el sustrato puede influir en la calidad de las raíces formadas y en el porcentaje de enraizamiento (fachinello et al., 1994). un buen sustrato debe estar acorde con las exigencias de nutrientes, agua y aire de la especie por enraizar, y así garantizar un buen soporte a las plantas, suministrar humedad y aireación adecuadas, ser de bajo costo, fácil obtención y que no libere sustancias tóxicas (hartmann et al., 2002). por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto del ácido indolbutírico en el enraizamiento de estacas apicales de uchuva sembradas en dos sustratos, con el fin de implementar la propagación asexual de esta especie como alternativa para aumentar la precocidad, producción y calidad de los frutos del ecotipo colombia. materiales y métodos el experimento se realizó en la casa de mallas de la facultad de ciencias agropecuarias de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, en la ciudad de tunja (boyacá), que se encuentra a una altura de 2.690 msnm. durante el experimento se presentó una humedad relativa del 75% y una temperatura promedio de 18°c. se utilizó un diseño completamente al azar con un factorial de 5 x 2, para un total de 10 tratamientos. el primer factor correspondió a la aplicación de auxinas (ácido indol 3-butírico, aib) en diferentes concentraciones (0, 200, 400, 600, tabla 1. propiedades fisicoquímicas del suelo y la turba utilizados en la propagación asexual de uchuva bajo aib y dos sustratos. propiedad suelo negro turba canadiense unidades densidad real 2,30 g cm-3 densidad aparente 1,20 0,08 g cm-3 porosidad 48,00 90,00 % g (cc) 35,00 60,00 % ph 4,80 6,70 escala mo 4,80 85,00 % ca 1,58 6,40 cmol kg-1 de suelo mg 0,27 4,30 cmol kg-1 de suelo k 0,16 3,50 cmol kg-1 de suelo na 0,88 11,00 cmol kg-1 de suelo p 9,25 mg kg-1 de suelo g (cc), contenido de humedad gravimétrico a capacidad de campo. 3432009 moreno, álvarez-herrera, balaguera-lópez y fischer: propagación asexual de uchuva (physalis peruviana l.)... 800 mg l-1) y el segundo factor fue turba canadiense y la mezcla de cascarilla de arroz con suelo negro (relación 1:1 en volumen), cuyas propiedades fisicoquímicas se reportan en la tab. 1. se utilizaron seis repeticiones por tratamiento, cada una compuesta por 10 esquejes de uchuva. se emplearon esquejes de 25 cm de longitud tomados de la parte apical de plantas adultas del ecotipo colombia con alto vigor y de aproximadamente 13 meses de edad, de la finca las violetas, vereda bosigas norte, del municipio de sotaquirá (boyacá). a los esquejes se les dejó un par de hojas, ya que desde las hojas se traslocan auxinas y carbohidratos hasta la base de las estacas (hartmann y kester, 1998), siendo la presencia de yemas y de hojas en las estacas de tallo determinantes para la rizogénesis (campana y ochoa, 2007). los esquejes fueron sometidos a inmersión en las soluciones de auxinas durante 5 min y luego fueron sembrados en bolsas de polietileno con capacidad para 2 l de sustrato. las variables de respuesta medidas al cabo de 90 d después de la siembra (dds) fueron: porcentaje de enraizamiento, expresado como el cociente entre los esquejes enraizados y los esquejes sembrados multiplicado por 100; masa fresca de raíz (mediante balanza electrónica de precisión 0,01); masa seca de raíz (se secaron en mufla a 85°c durante 48 h); longitud de raíz (se midió la longitud de la raíz más larga mediante flexómetro); área foliar (medidor de área foliar li-cor 3000a (li-cor, lincoln, ne). los datos fueron sometidos a un análisis de varianza y a prueba de comparación de promedios de tukey al 5%. los análisis se realizaron con el software estadístico sas® v. 8.1e (sas institute inc., cary, nc). resultados y discusión el enraizamiento de esquejes de uchuva presentó diferencias significativas entre tratamientos. se observó un mayor prendimiento con la inmersión de los esquejes en 600 y 800 mg l-1 de aib y posteriormente sembrados en el sustrato turba (tab. 2). respecto al factor auxinas, hubo un aumento lineal del prendimiento de esquejes a medida que se incrementó la concentración de aib (p≤0,01) (fig. 1). entre sustratos, la turba tuvo mejor comportamiento que el sustrato mezcla, aunque sin diferencias estadísticas (tab. 3). los tratamientos sin aplicación de auxinas no promovieron la emisión de raíces (tab. 2), confirmando que las auxinas son las principales fitohormonas promotoras de la formación de raíces adventicias en muchas especies (campana y ochoa, 2007). tabla 2. efecto de diferentes niveles de auxina y sustratos sobre variables fisiológicas en la propagación asexual de uchuva tratamiento enraizamiento (%) longitud de raíz principal (cm) masa fresca de raíz (g) masa seca de raíz (g) número de hojas área foliar (cm2) turba aib 0 mg l-1 0 b 0 d 0 b 0 b 0 c 0 b turba aib 200 mg l-1 33,33 ab 3,5 cd 0,03 b 0,004 b 63 c 32,61 b turba aib 400 mg l-1 66,66 ab 17,33 abcd 3,90 b 0,37 b 127 abc 224,46 ab turba aib 600 mg l-1 100,00 a 36,16 ab 6,98 ab 0,83 ab 180 a 487,65 a turba aib 800 mg l-1 100,00 a 37,38 a 12,98 a 1,30 a 207 a 599,80 a suelo + cascarilla de arroz aib 0 mg l-1 0 b 0 d 0 b 0 b 0 c 0 b suelo + cascarilla de arroz aib 200 mg l-1 33,33 ab 10,5 cd 0,45 b 0,13 b 36 c 19,69 b suelo + cascarilla de arroz aib 400 mg l-1 83,33 a 13,83 bcd 0,60 b 0,15 b 26 c 12,26 b suelo + cascarilla de arroz aib 600 mg l-1 83,33 a 26,38 abc 1,166 b 0,3 b 43 c 23,20 b suelo + cascarilla de arroz aib 800 mg l-1 83,33 a 28,16 ab 1,133 b 0,85 b 51 c 48,70 b promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p 344 agron. colomb. 27(3) 2009 figura 1. efecto de diferentes concentraciones de aib sobre el porcentaje de enraizamiento de esquejes de uchuva. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p en la propagación por esquejes solo es necesario que se forme un nuevo sistema de raíces adventicias, ya que existe un sistema caulinar en potencia y una yema (lópez et al., 2008). según hartmann et al. (2002), la capacidad para regenerar la estructura entera de la planta depende de dos características: la primera es la totipotencia celular y la segunda es la desdiferenciación celular. aunque la iniciación de raíces no requiere la producción actual de fotoasimilados, sí necesita de las reservas almacenadas y de una acumulación de hormonas de enraizamiento, transportadas de forma basípeta (ryugo, 1993), por lo cual se deduce que las estacas de uchuva presentaron baja cantidad de auxinas endógenas, y que sin la aplicación exógena no se genera emisión de raíces adventicias. además, considerables concentraciones de aib generan muy buena respuesta en las raíces de uchuva, pues según davies (2004), las auxinas cumplen importante función sobre la promoción de raíces. en vista de que no se formaron raíces sin la aplicación del promotor, se puede clasificar la uchuva según su capacidad de enraizamiento en el grupo de las plantas en el que se presenta suficiencia de cofactores, pero la auxina es limitante, manifestando una fuerte respuesta a la aplicación del regulador (hartmann et al., 2002). en estacas de agraz (vaccinium meridionales) con las auxinas aia, aib y ana, se estableció que el aib y el aia aumentaron la viabilidad de las estacas, obteniendo con 200 mg l-1 de aib el mayor porcentaje de enraizamiento después de dos meses (castrillón et al., 2008). resultados diferentes a los encontrados en uchuva reportaron lemes et al. (2001) en esquejes de romero, en los cuales concentraciones de 0, 50 y 100 mg l-1 de aia, aib y ana no mostraron respuesta a estos reguladores de crecimiento. en la fig. 2 se observa que hubo un incremento lineal de la longitud de raíz conforme la concentración de aib aumentó (p≤0,01). los sustratos generaron una respuesta estadísticamente similar en el crecimiento de la raíz, a pesar de esto, la turba fue levemente superior (tab. 3). en tratamientos se presentaron diferencias significativas; con la inmersión de los esquejes en 800 mg l-1 de aib y la siembra en turba se obtuvo la mayor longitud de raíz principal (tab. 2). santelices (2007) encontró mayor enraizamiento en estacas de nothofagus glauca a medida que aumentó la concentración de aib de 0,5 a 1,5%; sin embargo, no se apreció un efecto claro de la auxina en la longitud de las raíces. este último resultado difiere con lo encontrado para uchuva. tabla 3. efecto del sustrato utilizado sobre variables fisiológicas en la propagación asexual de uchuva. sustrato enraizamiento (%) longitud de raíz principal (cm) masa fresca de raíz (g) masa seca de raíz (g) número de hojas área foliar (cm2) turba 60,00 a 18,87 a 4,78 a 0,50 a 20,30 a 274,28 a suelo + cascarilla de arroz 56,66 a 15,77 a 0,67 b 0,28 b 5,26 b 20,96 b promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 en ra iz am ie nt o (% ) 0 concentración de aib (mg l-1) b ab ab a a 200 400 600 800 110 120 130 y = 0,1369x r2 = 0,878 a a b bc 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 200 400 600 800 lo ng itu d ra íz ( cm ) concentración de aib (mg l-1) y = 0,0438x r2 = 0,9562 c figura 2. efecto de diferentes concentraciones de aib sobre la longitud de raíz principal de plantas de uchuva propagadas mediante esquejes. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p 3452009 moreno, álvarez-herrera, balaguera-lópez y fischer: propagación asexual de uchuva (physalis peruviana l.)... de otro lado, sandhu et al. (1989) utilizaron esquejes de uchuva de dos a cinco yemas, con aplicación de auxinas, y midieron que la mayor longitud de raíz a los tres meses fue de 6,52 cm con una concentración de 250 mg l-1 de aib frente al testigo (máximo 5,18 cm), valores similares a los encontrados en este experimento para 200 mg l-1 de aib; sin embargo, los esquejes de uchuva siguen respondiendo de forma lineal a mayores aplicaciones de aib alcanzando valores cercanos a 35 cm con 800 mg l-1 de aib (fig. 2). de otra parte, lópez et al. (2008) encontraron que se obtiene mayor longitud de raíz con esquejes de uchuva procedentes del tercio superior, respecto a los procedentes del tercio medio o bajo, sin aplicación de fitohormonas, pero la longitud de raíz encontrada fue inferior a 4 cm. pese a lo observado, se puede inferir que la aplicación de aib es una práctica adecuada para generar la emisión de raíces y aumentar su longitud. debido a esto, se resalta la importancia de la aplicación exógena de las auxinas sobre el crecimiento y desarrollo vegetal, con la estimulación del enraizamiento adventicio de estacas, lo cual ha sido constatado por hartmann et al. (2002). el efecto que causa la aplicación de auxinas en la formación de un sistema radical es mayor cuando los esquejes de uchuva son sembrados en el sustrato turba, pues este le proporciona una mayor aireación a las raíces para que aumenten su crecimiento; además, la captación de agua y nutrientes es mayor y el crecimiento de toda la planta se ve favorecido, lo que conlleva a la formación de nuevos tejidos y a la biosíntesis de auxinas que van a promover mayor crecimiento de las plantas de uchuva. según taiz y zeiger (2006), las auxinas se sintetizan en los meristemos; de allí que la acción conjunta del sustrato turba y el aib generará un mayor sistema radicular. resultados similares fueron hallados por westervelt (2003) en la propagación de esquejes de romero con los mejores resultados en cuanto a la masa seca cuando se utilizó la turba como sustrato. sin embargo, los resultados encontrados en otros estudios son diversos, pues al evaluar el efecto de los sustratos arena, suelo y cascarilla de arroz y la mezcla de los anteriores en la propagación de uchuva mediante esquejes, lópez et al. (2008) observaron diferencias estadísticas en la longitud de raíz, donde el sustrato arena permitió el mayor crecimiento de ésta. en otro estudio, donde se evaluó la propagación asexual de gulupa (passiflora edulis sims.), forero y becerra (2008) encontraron diferencias entre sustratos, siendo suelo:cascarilla de arroz (1:1 v/v) el mejor sustrato. la acumulación de masa fresca y seca de raíces de esquejes de uchuva aumentó con la aplicación de aib (p≤0,01) (fig. 3), comportamiento representado con una función lineal, que demuestra que con las mayores dosis de aib, la acumulación de masa es mayor. la turba fue el sustrato más favorable al generar mayor ganancia de masa fresca y seca (tab. 3). los tratamientos presentaron diferencias significativas (p≤0,01), tanto en la masa fresca como en la seca; el mejor efecto se debió al tratamiento de turba y 800 mg l-1 de aib (tab. 2). figura 3. efecto de diferentes concentraciones de aib sobre la masa fresca y seca de raíces de plantas de uchuva propagadas mediante esquejes. promedios con letras distintas en la misma serie indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p masa seca = 0,0013x 0,1353 ab a bc 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 100 200 300 400 500 600 700 800 concentración auxinas (mg l-1) m as a (g ) masa fresca masa seca masa fresca y = 0,0075x r2 = 0,8999 masa fresca y = 0,0011x r2 = 0,8687 ab a bc b b c b 346 agron. colomb. 27(3) 2009 una mayor acumulación de masa fresca en la raíces depende, entre otros factores, de un sistema radical de gran tamaño (mayor número y longitud de raíces) capaz de acumular reservas y agua en mayor proporción, respuesta encontrada con el sustrato turba y la aplicación de 800 mg l-1 de aib. con un mayor contenido de auxinas en las plantas de uchuva se aumenta la elongación celular, la cual se da porque las auxinas acidifican la pared celular, lo que genera la pérdida de rigidez por acción de las expansinas, proteínas que provocan la distensión de las paredes celulares por debilitamiento de los puentes de hidrógeno entre los polisacáridos y los componentes de la pared celular; posteriormente la célula se expande por la entrada de agua (taiz y zeiger, 2006), lo cual se traduce en mayor contenido hídrico de la planta y también en mayor masa fresca. según hartmann et al. (2002), las auxinas son consideradas las sustancias más importantes en el proceso de enraizamiento de estacas. entre las principales funciones biológicas se destaca el crecimiento de órganos, principalmente raíces por división y elongación celular. por esta razón, con la aplicación de aib hubo mayor acumulación de masa seca de raíces en los esquejes de uchuva; además, esta respuesta es aún mayor con la utilización del sustrato turba, porque este garantiza que las propiedades fisicoquímicas (nutrientes, agua y aire) sean favorables para un desarrollo radical adecuado. en la propagación asexual de uchuva estudiada por lópez et al. (2008) no se encontraron diferencias significativas entre los sustratos para la masa fresca de raíz; sin embargo, el sustrato arena:suelo:cascarilla (1:1:1 v/v/v) permitió mayor acumulación de masa fresca frente a los sustratos arena y la mezcla de suelo:cascarilla (1:1 v/v). de otra parte, en la propagación sexual de pino bajo seis sustratos, se determinó que con los sustratos a base de turba se logró una mayor masa fresca total, masa seca de la parte radical y masa seca de las raíces secundarias, pero su combinación con vermiculita generó plantas más vigorosas (olivo y buduba, 2006). en la propagación de plantas de romero por esquejes, la turba fue un medio favorable para la producción de masa fresca, lo que atribuyeron álvarez-herrera et al. (2007) a un alto contenido inicial de nutrientes, alta retención de humedad y una adecuada aireación y porosidad de este sustrato, lo que concuerda con lo encontrado para uchuva. respecto a la formación de masa de raíces, zietemann y roberto (2007) hallaron en estacas enraizadas de guayaba ‘paluma’ y ‘século xxi’ mayor masa seca radical con la aplicación de 800 mg l-1 de aib respecto a dosis menores. igual tendencia observaron castillo et al. (2005) en el enraizamiento de estacas de malpighia glabra, aunque la mayor masa seca radical se logró con 2.800 mg l-1 de aib, mientras que en acodos de murraya paniculata se obtuvo mayor masa seca, fresca y longitud total de raíces con solo 4 mg l-1 de aib, lo que ratifica la importancia biológica de la aplicación exógena de aib en la propagación asexual de diferentes especies, aunque los requerimientos sean distintos. figura 4. efecto de diferentes concentraciones de aib sobre el número de hojas y área foliar de plantas de uchuva propagadas mediante esquejes. promedios con letras distintas en la misma serie indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p b abc c no. de hojas y = 0,0238x + 3,25 r2 = 0,9914 área foliar y = 0,3877x r2 = 0,9358 0 50 100 150 200 250 300 350 0 200 400 600 800 concentración auxinas (mg l-1) á re a fo lia r (c m 2 ) 0 5 10 15 20 25 n úm er o de h oj as número de hojasárea foliar a a ab b bc ab ab 3472009 moreno, álvarez-herrera, balaguera-lópez y fischer: propagación asexual de uchuva (physalis peruviana l.)... la turba ejerció mayor acumulación de fotoasimilados y, por ende, mayor masa fresca y seca en las raíces debido a que este sustrato presenta un efecto estimulador sobre el crecimiento y desarrollo vegetal, lo cual, según abad et al. (2004), fue atribuido a la presencia de activadores del crecimiento. además, la turba genera buenos resultados gracias a sus características físicas, tales como alta porosidad, gran aireación y alta retención de humedad, lo que favorece la emisión de raíces. la mezcla de suelo y cascarilla de arroz mostró menor respuesta debido posiblemente a que el suelo utilizado tuvo una baja concentración de nutrientes necesarios para el crecimiento de raíces, como por ejemplo p y ca y un ph ácido que limita la disponibilidad de estos elementos (tab. 1). además, las propiedades físicas no son adecuadas, ya que al ser un suelo disturbado, su estructura es incipiente, y, por tanto, la aireación, la retención y el movimiento del agua son limitados. así mismo, la cascarilla de arroz, aunque favorece la aireación, no retiene la humedad necesaria para el enraizamiento y crecimiento de las plantas de uchuva. se presentaron diferencias altamente significativas entre tratamientos y entre factores de forma independiente respecto al área foliar y número de hojas. se obtuvo mayor respuesta en los dos casos con la aplicación de 800 mg l-1 de aib y la siembra en turba (tab. 2). así mismo, el área foliar y número de hojas se incrementó de manera lineal en función del contenido de auxinas (fig. 4). el sustrato turba se encargó de producir plantas de uchuva con mayor follaje, dado tanto por la cantidad de hojas como por el área foliar (tab. 3), lo que resalta la importancia de la presencia de raíces en la formación de nuevas hojas (campana y ochoa, 2007). se encontraron resultados opuestos con la aplicación de aib en ficus carica, donde 2.000 mg l-1 de aib generaron menor número de hojas respecto al testigo sin aplicación (pio et al., 2006). esto indica que las especies presentan diferentes contenidos endógenos de auxinas, lo que hace que los requerimientos exógenos de aib varíen. la mayor cantidad de área foliar se debió directamente a la formación de un mayor número de hojas. no obstante, la mayor presencia de hojas fue producto de un elevado crecimiento del tallo con más cantidad de entrenudos que permitió la generación de un alto número de hojas, procesos que fueron favorecidos tanto por la acción de las concentraciones más altas de aib como por el sustrato turba. también en la obtención de plántulas de papaya, gil y miranda (2007) obtuvieron el mayor desarrollo foliar en el sustrato turba, debido a que ofreció características físicas y químicas que permitieron un buen desarrollo de las raíces. de otra parte, con el sustrato de mezcla, posiblemente se restringió el crecimiento de la raíz de las plantas de uchuva, lo cual pudo generar acumulación de carbohidratos en las hojas, resultando en una respuesta inhibitoria de la fotosíntesis (schaffer et al., 1996) y en una menor área foliar. además, al incrementarse el área foliar, se presentó aumento en la transpiración y en la posibilidad de que los esquejes se deshidraten; también se incrementa la respiración de mantenimiento. de esta manera, se necesita más eficiencia de los sistemas fotosintético y radical para enviar los fotoasimilados y nutrientes hacia los vertederos (schaffer et al., 1996), procesos que pueden ser más eficientes en las uchuvas propagadas en el sustrato turba. conclusiones la aplicación del ácido indol 3-butírico favorece la propagación asexual de uchuva mediante esquejes. a medida que la concentración de aib aumenta hasta 800 mg l-1, se incrementa la rizogénesis, expresada en porcentaje de enraizamiento, longitud, masa fresca y seca de la raíz, lo que, a su vez, fomenta el crecimiento del tallo con una inserción de un mayor número de hojas y formación de área foliar. el mejor sustrato de propagación para los esquejes de uchuva fue la turba; además, este optimiza el efecto de las auxinas. literatura citada abad, m., p. noguera y c. carrión. 2004. los sustratos en los cultivos sin suelo. pp. 13-158. en: urrestarazu, m. (ed.). tratado de cultivos sin suelo. ediciones mundi-prensa, madrid. álvarez-herrera, j.g., s.l. rodríguez y e. chacón. 2007. efecto de diferentes tamaños de esqueje y sustratos en la propagación del romero (rosmarinus officinalis l.). agron. colomb. 25(2), 224-230. angarita, a. y g. santana. 1997. regeneración adventicia de somaclonales en uchuva (physalis peruviana). agron. colomb. 14(1), 59-65. angulo, r. 2005. uchuva. el cultivo. universidad jorge tadeo lozano, bogotá. campana, b.m.r. y m.j. ochoa. 2007. propagación vegetativa o agámica de especies frutales. pp. 133-197. en: sozzi, g.o. (ed.). árboles frutales. ecofisiología, cultivo y aprovechamiento. editorial facultad de agronomía, universidad de buenos aires, buenos aires. castillo, m., y.h. de fréitez y n. hernández de bernal. 2005. efecto de la auxina aib en la propagación de azahar de la india (murraya paniculata (l. jack)) por acodo aéreo. bioagro 17(2), 123-126. 348 agron. colomb. 27(3) 2009 castrillón, j.c., e. carvajal, g. ligarreto y s. magnitskiy. 2008. el efecto de auxinas sobre el enraizamiento de las estacas de agraz (vaccinium meridionale swartz) en diferentes sustratos. agron. colomb. 26(1), 16-22. da silva, j.a.a. y f. mendes p. 2004. enraizamiento de estacas herbáceas de nespereira (eriobotrya japonica lindl.). rev. bras. frutic. 26(2), 369-371. davies, p. 2004. plants hormones. kluwer academic publishers, new york, ny. fachinello, j.c., a. hoffmann y j.c. nachtigal. 1994. propagação de plantas frutíferas de clima temperado. ufpel, pelotas, brasil. fachinello, j.c., a. hoffmann, j.c. nachtigal, e. kersten y g.r. fortes. 1995. propagação de plantas frutíferas de clima temperado. 2a ed. ufpel, pelotas, brasil. forero, c. y n. becerra. 2008. propagación de gulupa (passiflora edulis sims.) por estacas. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gil, a. y d. miranda. 2007. efecto de cinco sustratos sobre índices de crecimiento de plantas de papaya (carica papaya l.) bajo invernadero. rev. colomb. cienc. hort. 1(2), 142-153. griesbach, j. 1992. a guide to propagation and cultivation of fruittrees in kenya. schriftenreihe der gtz no. 230. technical cooperation federal republic of germany, eschborn, alemania. hackett, w.p. 1988. donor plant maturation and adventitious root formation. pp. 11-28. en: davis, t.d., b.e. hassing y n. sankhla (eds.). aventitious root formation in cuttings. advances in plant sciences series. dioscorides press, portland, or. hartmann, h. y d. kester. 1998. propagación de plantas, principios y prácticas. compañia editorial continental, méxico d.f. hartmann, h.t., d.e. kester, f.t. davies, jr. y r.l. geneve. 2002. plant propagation: principles and practices. 7a ed. prentice hall, saddle river, nj. hinojosa, g.f. 2000. auxinas. pp. 15-54. en: cid, l.p.b. (ed.) introdução aos hormônios vegetais. embrapa, brasília df. klinac, d.j. 1986. cape gooseberry (physalis peruviana) production system. new zeal. j. exp. agr. 14, 525-430. lemes, c., c. rodríguez y l. acosta. 2001. multiplicación vegetativa de rosmarinus officinalis l. (romero). rev. cubana plant med. 6(3), 79-82. lópez, f.j., n.r. guío, g. fischer y d. miranda. 2008. propagación de uchuva (physalis peruviana l.) mediante diferentes tipos de esquejes y sustratos. rev. fac. nal. agr. medellín 61(1), 4347-4357. olivo, v.b. y c.g. buduba. 2006. influencia de seis sustratos en el crecimiento de pinus ponderosa producido en contenedores bajo condiciones de invernáculo. bosque 27(3), 267-271. öpik, h. y s. rolfe. 2005. the physiology of flowering plants. cambridge university press, cambridge, uk. pasqual, m., n.n.j. chalfun, j.d. ramos, m.r. do vale y c.r. de silva. 2001. fruticultura comercial: propagação de plantas frutíferas. ufla/faepe, lavras, brasil. pio r., j.d., n.n.j. ramos, t.a. chalfun, v. gontijo, e.p. mendonça y e.a. carrijo. 2006. propagação de estacas apicais de figueira: diferentes ambientes, ácido indolbutírico e tipo de estaca. ciênc. agrotec. 30(5), 1021-1026. ryugo, k. 1993. fruticultura – ciencia y arte. agt editor, méxico df. sandhu, a.s., s.n. singh, p.p.s. minhas y g.p. grewal. 1989. rhizogenesis of shoot cuttings of raspberry (physalis peruviana l.). indian j. hort. 46(3), 376-378. santelices, r. 2007. efecto del ácido indolbutírico (aib) y de la presencia de hojas en el arraigamiento de estacas de nothofagus glauca (phil.) krasser cosechadas en dos épocas diferentes. ecol. austral 17, 151-158. schaffer, b.c., c. searle, a.w. whiley y r.j. nissen. 1996. effects of atmospheric co2 enrichment and root restriction on leaf gas exchange and growth of banana (musa). physiol. plant. 97, 685-693. taiz, l. y e. zeiger. 2006. plant physiology. 4a ed. sinauer associates publishers, sunderland, ma. westervelt, p. 2003. effect of growing medium and irrigation rate on growth of rosmarinus officinalis. tesis de maestría. faculty of the virginia polytechnic institute and state university, blacksburg, va. zietemann, c. y s.r. roberto. 2007. efeito de diferentes substratos e épocas de coleta no enraizamento de estacas herbáceas de goiabeira, cvs. paluma e século xxi. rev. bras. frutic. 29(1), 31-36. recceived for publication: 30 juny, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 human development report, united nations development programme – undp. bogota (colombia). absa.machado@gmail.com agronomía colombiana 28(3), 437-443, 2010 lessons on rural development, challenges and approaches lecciones del desarrollo rural, desafíos y enfoques absalón machado1 abstract resumen for 25 years, colombia implemented a rural development policy according to models adopted in latin america since the 1960s. that policy advanced progressively toward decentralized and participatory development and it also moved forward to new concept of rural territorial development. nevertheless, the integrated rural development program – ird, turned into a co-financing fund, due to several reasons, ended during the second half of the 1990s. the change of protectionist policies towards deregulation, political cooptation of the program and the weak state capacities to replacing the ird with other alternatives to stabilize rural societies contributed to the disappearance of the policy. colombia manejó una política de desarrollo rural durante 25 años bajo los modelos impuestos en américa latina desde los años setenta. esta política tuvo un avance progresivo hacia un desarrollo descentralizado y más participativo dirigiéndose hacia un concept de desarrollo territorial rural. sin embargo, por múltiples las causas el programa dri, convertido en fondo de cofinanciamiento, se dio por terminado cuando empezaba el segundo quinquenio de los años noventa. el cambio de las políticas proteccionistas hacia una desregulación, la cooptación del programa por los políticos, así como la poca capacidad y decisión del estado para sustituirlo con otras alternativas que estabilizaran las sociedades rurales, ayudaron a la desaparición de esta política. key words: ird, integral rural development, co-financing, decentralization. palabras clave: dri, desarrollo integral campesino, cofinanciación, descentralización. introduction colombia has stopped executing rura l development programs with substantial state investment and with support from external resources. this has worsened the crisis of agricultural peasant economies, aggravated by the internal conflict translated into dispossession and abandonment of lands and forced displacement, among other aspects. currently, the nation does not have a clear, coherent, systematic or planned policy of rural development, and the state has dedicated its resources more to supporting entrepreneurs from the agricultural sector; thus, worsening the inequity. these notes do not refer to contemporary approaches on rural development; rather, we seek to synthesize the most important experiences on this theme, taking as a reference the colombian case, which is similar to that of many latin american countries, except for the existence of the internal conflict that has its greatest expressions in rural areas. this reflection makes sense for the new generations and the public technocrats to become aware of the experiences the country has undergone, and to recover positive aspects and avoid repeating errors in new programs. the historical process of rural development, the ird experience during the last sixty years, we have gone through several experiences that somehow sought to transform the agricultural structures and societies, and it must be stated, without much success. starting with the so-called community development applied during the 1950s and 1960s that appealed to the potential forces of the most depressed communities, which with the aid of the techniques would identify individual and collective needs and would plan how to address their problems. jordán and other authors indicated in 1989 that this was a psycho-social approach of development, which conceived the rural communities as homogeneous social units free of conflicts and internal divisions (jordán et al., 1989). this vision stemmed from international entities and aimed to identify leaders who could serve as agents of change. in 1965, the united states stopped supporting this strategy. then, as of the 1960s, came the agrarian reform, also as a strategy promoted by the united states to help governments contain revolutionary movements that would follow the cuban example (delgado, 1965). the agrarian structures 438 agron. colomb. 28(3) 2010 were considered an obstacle in developing the rest of sectors of the economy. these were types of development programs inasmuch as that to treatment of land ownership problems there were also actions in credit, technical assistance, training, and supply of some public goods. it is well known in latin america and in colombia why the agrarian reforms failed, particularly because of resistance to change by the landlord classes and the exercise of political power by the traditional rural elite, as well as the weakness of public entities to manage a complex process that implied transformations in production systems, in power relations, in rural ways of life, in the distribution of wealth, and in the social organization (sampaio, 1993; ramos, 2001). many countries, among them colombia, missed the opportunity of progressing in the transformation of their agrarian structures within a structure like the one from the 1960s, when there was international support and the internal conditions were given to generate processes of change. these reforms only managed to become sectorial conceptions and did not consider the necessary links of the urban and rural societies to have obtained political support from the urban communities for the rural transformations (machado, 2009a). the agrarian reforms were somehow a wager for a more balanced rural society, with greater equity and democracy, and with a productive strut that would guarantee the permanence of agricultural peasant economies next to business developments, with an adequate use of natural resources. overcoming backwardness and poverty was behind this proposal, as well as the resolution of ancestral conflicts among peasants, landlords, and the state. since the mid 1970s, arose the proposal of comprehensive rural development, known as the ird, which had several ramifications and lasted longer than the agrarian reform, inasmuch as it was decision aimed at productively modernizing the agricultural peasant economies to improve living conditions with important state support in services and infrastructure. the ird program in latin america stemmed from the proposal by the president of the world bank made in nairobi in 1975. a foreign idea was imported, and because it had an offer of external resources it was quickly incorporated onto the development plans and extended to where the lending banks maintained an interest in supporting the governments with those initiatives. the irds were never a threat for the power factors in that they were unfolding over a rigid agrarian structure and without stating the land access problems. the elites, the landlord classes, and the politicians supported the irds and allowed them to progress what they could, given that these did not affect the established social order in the countryside. these programs were generally conceived with a comprehensive concept that, however, did not reach a holistic approach as suggested by the theory for rural development. there was much important progress in institutional development generated around these to support sectorial policies. these programs, in their most traditional version of rural development, were made viable within the context of a model of centralist and interventionist development by the state, and progressed in decentralization processes amid many political difficulties (lópez-cordovez, 1991). during their evolution, the irds began acquiring regional and decentralization visions, which opened new perspectives in the relationships of the regions, locations, and communities with the state. however, changes in macro-economic policies, especially economic aperture and intensification of globalization, changed the emphasis in rural development as a priority in development. state deregulation and the concept that markets best regulate the relationships among agents and define access to the productive factors, trashed the irds, which perished at the hands of neoliberal ideology and production wagers of competitiveness and efficiency (machado, 2003). during the 1990s, in general, there was inf lection in diverse modalities of rural development (the pnr [plan nacional de rehabilitación] and the ird fund in colombia, complemented by the subsidized land market). few nations maintained consistent programs tending to small producers aimed at strengthening their capacities to gain access to resources and the market. in other instances, social solidarity funds were developed for the poor who arrived in the rural sector with higher or lower intensities. in other cases, attention has centered on food safety and the struggle against rural poverty as in the brazilian case. the persistence of poverty in rural areas has led to, not to rural development programs, but rather to projects for the poorest, many of them still with an “assistance” sense; others with focus seeking to remove restrictions to emerge from the trap of poverty. a program that was a bit removed from such in colombia was the pnr (pnr, 1994). meanwhile, there is conceptual progress like that of rural territorial development that seeks a more regional view of 4392010 machado: lessons on rural development, challenges and approaches development and of urban and rural integration with the new rural concepts (pérez and sumpsi, 2001). the colombian experience of ird colombia, like most latin american nations, has had two major stages during its rural development. the first began in 1975 and went until 1992 when the ird fund became a co-financing fund, and it is characterized by centralism and protectionism where the ird was the policy of rural development. since 1992, a second stage was established where decentralization and participation set the standard within the postulates of the new constitution of 1991, which sought to transfer leadership to communities and civil society rather than to public workers. during this stage, the ird stops being the policy to become an instrument of a sectorial and national policy, operating as a piece within a national co-financing system. policies were defined outside the ird fund and were guided by decentralization and co-financing; changing the form and content of rural development (ministerio de agricultura, 1996). furthermore, the ird appears as a substitute for the agrarian reform that had been suspended in 1973 as an option of rural policy (machado, 2009a). from 1975 to 1992, two phases stand out: from 1975 to 1988 and from 1988 to 1992 (programa de desarrollo integral campesino pdic). the first phase is aimed at agricultural peasantry landlords in the andean zone, preferably tending to middle class or rich agricultural peasantry seeking to turn them into small entrepreneurs in food production. the ird was a complementary program for the national food and nutrition plan (plan nacional de alimentación y nutrición pan) until 1982 when the ird and the pan were united. in 1983, the ird is transferred from national planning to the ministry of agriculture and in 1985 it was institutionalized with the creation of the comprehensive rural development fund (legislation 47 of 1985), which is supported by decree 77 of 1987 on decentralization that grants the ird fund the quality of a public establishment. the beneficiary agricultural peasantry received individualized attention (technical assistance and credit) and active community participation and by local authorities were not a special concern for the program in phase i (until 1985). the program focused on a group of municipalities from the andean zone, which was broadened to other departments. the main instruments were the project execution contracts with public institutions and ngos, along with credit and technical assistance granted (vargas del valle, 1999). the second phase opened with the peasantry comprehensive development program (programa de desarrollo integral campesino pdic) de 1988-1992. rural development became a municipal responsibility and the ird fund gained importance in co-financing said responsibility (decree 77 of 1987). in 1988, the conpes (consejo nacional de política económica y social) approved the pdic and broadened coverage from 350 to 620 municipalities (according to the peasant economy index). identifying development problems and prioritizing investments took place at the countryside (rural) and municipal levels (municipal ird committee) and from there, the projects were presented to the ird fund for co-financing according to a co-financing matrix. the pdic was conceived as a longterm program. the fund complemented fiscal efforts by the municipality receiving sales tax transfers. credit was centralized in finagro (fondo para el financiamiento del sector agropecuario) and technical assistance was transferred to the municipalities through the umatas (unidades municipales de apoyo técnico agropecuario), given that efforts concentrated on components of greater impact: technology, technical assistance, commercialization, roadways, rural aqueducts, organization and training, small-scale irrigation, among others. regional ird offices were strengthened to channel the demand for projects from the communities and passed the filter by the municipal and departmental committees of the ird fund. free concurrence of executing agencies was introduced to carry out services and construction works. the pdic can be considered a transition phase between the traditional scheme of the centralized ird and the national co-financing system that operates with decentralization. the ird fund concentrates its strategy on the productive development, commercialization, and access to markets and the supply of drinking water, agreeing with the scheme of economic aperture and the leading role of the markets, while tending to a more production-based vision of development established as of 1990. the instrument continues being the co-financing matrix and operational guidelines and co-financing agreements with the municipalities (vargas del valle, 1999). the pdic operated amid two contradictory forces: the constitution of 1991 and the imposition of neo-liberalism upon public policy. it unfolds within an uncertain context and without much clarity on the viability of the agricultural peasant economies and within a policy of modernization of the state guided by efficiency and free of bureaucracy criteria, or of engineering by institutions. incora (instituto colombiano de la reforma agraria), ird, and pnr still subsist 440 agron. colomb. 28(3) 2010 amid this contradiction; and it could be said that such grinds at these entities against their scant resistance in the transition phase and against the difficulty of institutional adjustment and the lack of political will to promote rural development. the national co-financing system (decree 2132 of 1992) gave rise to the co-financing fund for rural development. the new ird version, as a support instrument for the territorial entities for rural development, maintains the idea that municipalities assume responsibility for that development, and the department is incorporated as a new player with intermediation functions among the ird fund, the municipalities, and the communities. due to this, the ird regional offices were substituted by the udecos (unidades departamentales de cofinanciación). the regional political element started to act and claim spaces. negotiation instances like the municipal committees for rural development (ley 101 de 1993) were created in the municipalities. when rural development was subjected to the demand by the municipalities and departments, comprehensiveness was gradually lost. the ird fund, within this co-financing scheme, no longer defined policies or promoted rural development; it was a policy instrument by the ministry of agriculture and the national planning department. investments focused on the poorest municipalities and those with a higher rural index. as of 1994-95, public policy abandoned the idea of the agricultural peasantry specializing in food production, letting their competitive capacity guide them toward products that can improve their income, and where the markets respond; activities outside the farm surged as alternatives for rural inhabitants (reardon et al., 2001). the illusion of a 4th phase of the ird and the announced setback the final act of the process came in 1996 with the preliminary suggestion for the 4th phase of the ird fund for the 1997-2000 period based on an evaluation underway from the 3rd phase (1991-1996) and on a more holistic vision of development under the los paradigms of competitiveness, equity, and sustainability (vargas, 1996); a revision of the rural concept, or of the rural society, and emphasis on development being led by the municipalities and locations with more autonomy and decentralization. the limitations imposed by the conflict in the countryside and the need to solve such in a peaceful and civilized manner were kept in mind, as well as having a vision of the type of society we sought to construct. significant progress had been made in the conception of rural development. responsibilities and competencies were defined, thus: a) the municipality administrates and leads the process, that is, manages it. b) the department coordinates and integrates regional development from municipal initiatives. c) the nation formulates policies and norms, technical support, subsidy support, general guidance for the process, and inter-institutional articulation. it was proposed that the nation transfer resources to territorial entities (te) only to complement their scarce resources in areas and themes of rural development important in the execution of the policies contained within the national development plan. this implied very precise regional focalization (municipal and departmental indicative quotas). it was suggested that the nation could use mechanisms to transfer resources via two modalities: a) co-financing and b) through direct transfer; and the creation of the departmental co-financing funds was suggested. emphasis centered on strengthening and institutional development of municipalities and departments. the program would concentrate on three components or subprograms: institutional development (improve skills to manage development), investments for rural development (improve amount and quality of assets), and support services (technical assistance, education, health, and organization and community training) (vargas del valle, 1999). due to political reasons and because of the context, this proposal only reached the initiation phase; it did not manage discussion or presentation with international organizations during president samper’s mandate. thereafter, we evidenced the definite setback of the rural development programs. the following governments devalued those programs and ended up suppressing the entities in charge of introducing a new paradigm: rural production development compatible with competitiveness and development of markets, complemented by the granting of subsidies to rural inhabitants, displaced or not, without tending to the development of their skills. that is, productive emphasis in the policies and paternalism and patronage with state resources. the story is well known: since the late 1990s there was the dismantling and elimination of entities like the ird fund, idema (instituto de mercadeo agropecuario), and caja agraria and what remained was gather under one poorly designed and conceived entity like incoder (instituto colombiano para el desarrollo rural), which was quickly 4412010 machado: lessons on rural development, challenges and approaches trapped by web of patronage, corruption and cooptation in some regions by political groups allied with illegal armed groups. to save that entity, the national government promoted a so-called statute for rural development (ley 1152 de 2007), which was quickly declared unconstitutional by the constitutional court because of procedural irregularities and because it did not recognize the rights of the indigenous and afro-descendant communities. with this legislation, instead of overcoming public partitioning, it was accentuated upon distributing the functions of rural development into several entities that had no capacity or interest in assuming matters that were foreign to them. this led to an institutional void for rural development, which has not been overcome and reflects clear political intentionality: development is with the entrepreneurs not with the agricultural peasants considered socially handicapped and players without social and political recognition. the priority is set on tending to the consequences of the conflict and the rural crisis, which is the forced displacement of the population, instead of tending to the causal elements of said phenomena (machado, 2009b). the political context and the weakness of the rural social organization permitted such a setback when it was most urgent to have a policy of rural development to overcome the conflict and the rural social crisis. reflections based on the colombian experience colombia closed the book on rural development programs without creating an autonomous development process run by the communities. likewise, it closed the possibilities of agrarian reform without having accomplished a minimum transformation in agrarian structures. that is why we have rural societies in crisis and amid serious difficulties to progress in processes of change required by the new contexts. those two milestones and the armed conflict left the agricultural peasant societies trapped, in general, in underdevelopment. in colombia, with the end of the pdic (programa de desarrollo integral campesino), as well as with the close of the pnr, which were economic and institutional proposals for long-term stabilization of rural societies, the nation missed a political opportunity to consolidate democracy in the countryside. that decision implied a high political cost at a time when experience had been gained to manage and organize rural development programs that could have significant impact in the countryside. the three most significant rural development programs carried out by colombia during the last 50 years ended up truncated, left behind. some like the pdic (ird), when they were merely reaching their maturity, were abandoned without possibilities of recovery. different circumstances led to that, but the most important were the changes in the rural development model, mounted from abroad and accepted without much thought by elite running the colombian state. the political cost was even higher during the juncture of the intensification of the conflict in the sector when the destructuring of the rural society during the 1990s reached its climax. new social orders were established by illegal armed groups with game rules imposed by individuals and private groups, but not by the state; and where illegality and informality were imposed upon society. furthermore, old orders that resisted change were sustained by the violent situation and even strengthened through political power. it is not difficult to consider those processes as a tragedy for the nation, and especially for the rural society. the nation dismounted the institutionalism it had created for rural development in the mid 1990s during the worst juncture of the armed conflict, during the least opportune historical moment, it also dismantled the agrarian reform during the early 1970s when it had opportunities to change the agrarian structure in many regions of the nation, which would have reported substantial political dividends in the process of handling the conflict. the ird program, in its pdic version, was on the verge of taking a significant step during the 1990s when a proposal was made, which unfortunately was not accepted. it sought to co-finance municipal rural development programs instead of projects and components. this proposal required strong development and institutional enhancement during a difficult context of the conflict. it was closet o taking a qualitative leap when the concept of rural territorial development had still not taken flight. placing rural development as a priority in the municipalities, reflected in the reorientation of investments and decisions of the communities was at that moment great progress. but the context was not suitable, municipalities, programs and investments were co-opted by illegal armed groups in much of the municipalities where agricultural peasant economies predominated. colombia quickly lost the institutional memory of rural development. the experiences were not institutionalized 442 agron. colomb. 28(3) 2010 or systematized, and the new public workers and the new technocracy, generally do not recognize it, or have no interest in those experiences. the task is still pending to construct an institutional historical memory on rural development. those experiences must be evaluated in light of new contexts, which raise questions on the efficiency of decentralization during a situation of conflict, or great local and regional institutional weakness, and where drug trade permeates all public spheres. the only evaluation of the ird experience in colombia is perhaps that conducted by ricardo vargas (vargas, 1996). the evaluations show the need to consider cultural and political variables. what is evaluated is the demand for a local political culture and the validity of the legal social state. due to this, vargas understandably states that “prior to physical bridges or roadways, what needs to be constructed and developed are bridges and roadways of transformation of the political culture”. the ird ends up being a menu of options, which the communities must freely and transparently access. but an ird requires gaining political will; it cannot be done outside the power circles, requiring negotiation with them, even of the power structures are not affected. was that the failure of the irds? most likely what was gained was the sympathy and conviction of some technocrats and personnel, but not from the political spheres. and this is what may have trashed the program when patronage entered full-handedly into the distribution of the resources for the regions according to political quotas. politics appeared in the ird and the pdic through the back door to control resources based on electoral interests, which helped to terminate the program. in an appreciation on this theme, in 1996 we stated: “the appearance of parliamentary subsidies disguised within the snc (sistema nacional de competitividad), through specific destinations to projects approved in congress and incorporated in the national budget, introduces a factor of uncertainty to the system, to the extent that it distorted the co-financing and interferes in the power of the municipalities and communities to define the projects in which they should invest their resources. the attitude of the governors to support projects in the codecos (comités departamentales de cofinanciación) without following technical criteria and assignment per the demands of the municipalities, acceding to political favoritism, increases doubts on the permanence of the co-financing system, such as it was designed” (machado, 1996). another one of the interesting aspects mentioned by vargas in his evaluation is that it was not generalized to find careful consensus work regarding the type of rural society that was to be constructed in the short and mid-term. therein lies a relevant question: is it possible to – in the short and mid-term – to tend to problems of poverty, inequity, low productivity, scarce social capital, institutional weakness, access to markets and factors, and creation of employment and income opportunities, without even thinking of the type of rural society we want to construct, or of the social order we want to set up in the long term? the answer cannot be absolutely affirmative and depends much on the capacities of very society and its institutions to gain long-term awareness for the processes undertaken. the challenge of rural development in our societies remains as it did 60 years ago: how to achieve stable and balanced rural societies with social and political recognition of the rural inhabitants within a project of society based on the construction and development of democracy? or, also: how to eliminate poverty, inequity, and exclusion and leverage our capacities for present and future challenges? we should have gone from theory to action long ago and from certain political ingenuity to reality for rural development to become part of our wager for a better society. rural development is not a technical and financial problem, but rather a political problem, a matter of the model of general and agrarian development and of the political model adopted by our societies. literature cited delgado, o. 1965. reformas agrarias en la américa latina. procesos y perspectivas. fondo de cultura económica, mexico df. jordán, f., c. miranda, w. reuben, and s. sepúlveda. 1989. la economía campesina en la reactivación y el desarrollo agropecuario. pp. 207-290. in: jordán, f. (ed.). la economía campesina: crisis, reactivación y desarrollo. iica, san josé de costa rica. lópez-cordovez, l. 1991. lineamientos conceptuales para el desarrollo rural sostenible y equitativo. iica; gtz, santiago. machado, a. 1996. el desarrollo rural y su contexto. colombia 1975 1995. fondo dri 1976-1996. pp. 340-366. in: seminario 20 años de desarrollo rural en colombia y sus perspectivas. fondo dri, ministerio de agricultura, bogota. machado, a. 2003. la cuestión agraria frente al neoliberalismo. pp. 269-282. in: restrepo, d.i. (ed.). la falacia neoliberal. crítica y alternativas. universidad nacional de colombia, bogota. machado, a. 2009a. propuesta de elementos para una política de tierras en medio del conflicto. pp. 11-29. in: desplazamiento forzado. ¿hasta cuando un estado de cosas inconstitucional? tome ii. codhes, bogota. 4432010 machado: lessons on rural development, challenges and approaches machado, a. 2009b. la reforma rural. una deuda social y política. cid, universidad nacional de colombia, bogota. ministerio de agricultura. 1996. 20 años de desarrollo rural en colombia y sus perspectivas. fondo dri, bogota. pérez, e. and j.m. sumpsi. 2001. políticas, instrumentos y experiencias de desarrollo rural en américa latina y europa. ministerio de agricultura, pesca y alimentación, madrid. pnr, plan nacional de rehabilitación. 1994. memorias del pnr 1982-1994. bogota. ramos, b.m. 2001. reforma agraria: un repaso a la historia. pp. 94153. in: colombia tierra y paz: experiencias y caminos para la reforma agraria alternativas para el siglo xxi 1961-2001. instituto colombiano de la reforma agraria – incora, bogota. reardon, t., j. berdegué, and g. escobar. 2001. rural nonfarm employment and incomes in latin america: overview and policy implications. world development 29(3), 395-409. sampaio, p. 1993. la crisis latinoamericana y el problema agrario. pnud; fao; incora, bogota. vargas, r. 1996. lineamientos de una propuesta para la fase iv del fondo dri 1997-2000. pp. 255-287. in: seminario 20 años de desarrollo rural en colombia y sus perspectivas. fondo dri; ministerio de agricultura. bogota. vargas del valle, r. 1999. seminario experiencias exitosas de combate a la pobreza en américa latina: lecciones para una reorientación de las políticas. fao; rimisp, santiago. agronomía 22-1 final corregido.indd desarrollo y producción del plátano dominico–hartón (musa aab simmonds) en diferentes densidades y arreglos de siembra dominico–hartón plantain (musa aab simmonds) development and yield using different densities and planting arrangements gerardo cayón s.1; jorge a. valencia m.2; huberto morales o.2 y argemiro domínguez v.2 abstract: plantain population density is conditioned by distance between planted rows and number of plants per production site, both positively or negatively influencing yield. 21 planting arrangements were evaluated at “el agrado” research centre located in montenegro, quindío department (1,310 meters above sea level, 1,985 mm rainfall) based on distance between furrows and sites, using a completely randomised block design having three repetitions and 12 plants per repetition. densities ranging from 1,500 to 3,000 plants∙ha-1 did not affect crop growth or development during the first production cycle. no statistically significance differences were presented amongst densities for sowing to flowering, flowering to harvest and sowing to harvest periods. a 1,500 to 2,500 plants∙ha-1 density yielded plantain bunches having acceptable commercial weight, whereas bunch weight became severely reduced (22% less) in densities over 2,750 plants∙ha-1. real yield was calculated on harvest percentage; a directly proportional relationship was shown with planting density. the best planting arrangement was obtained with a 2:1 furrow to site ratio for the same population density. two linear models were established for estimating production variables regarding density and planting arrangement. key words: growth, production, linear models. resumen: la densidad de población en el cultivo del plátano está condicionada por la distancia entre surcos y por el número de plantas en cada sitio de producción, y es un parámetro que influye positiva o negativamente sobre los rendimientos. en el centro de investigación “el agrado”, localizado en montenegro, quindío, a 1.310 m.s.n.m. y con 1.985 mm de precipitación anual, se evaluaron 21 arreglos de siembra basados en la relación de distancias entre surcos y sitios, bajo el diseño experimental de bloques completos al azar, con 21 tratamientos, tres repeticiones y 12 plantas por repetición. las densidades de 1.500 a 3.000 plantas∙ha-1 no afectaron el crecimiento y desarrollo del cultivo en el primer ciclo de producción; tampoco se presentaron diferencias estadísticas significativas entre las densidades para los períodos de siembra a floración, floración a cosecha, y siembra a cosecha. en los arreglos con densidades de 1.500 a 2.500 plantas∙ha-1 se obtuvieron racimos con pesos comercialmente aceptables, mientras que en densidades superiores a 2.750 plantas∙ha-1 el peso promedio de los racimos se redujo drásticamente (22%). el rendimiento real, calculado con base en el porcentaje de cosecha, registró una relación directamente proporcional con la densidad de siembra. para una misma densidad poblacional, el arreglo de siembra más productivo se obtuvo con una relación de distancias entre surcos y sitios de 2:1. se establecieron dos modelos lineales para estimar las variables de producción en función de las densidades y arreglos de siembra. palabras clave: crecimiento, rendimiento, modelos lineales. fecha de recepción: 23 de febrero de 2004. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2004. 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-amil: dgcayons@unal.edu.co 2 investigadores, corporación colombiana de investigación agropecuaria –corpoica–, armenia. agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 18-22 introducción la densidad de los cultivos ejerce una gran influencia sobre el crecimiento y desarrollo de cada planta debido a la competencia por luz que se genera dentro de la comunidad (cayón, 1992). el manejo de la densidad poblacional es un método básico para controlar la cantidad de luz que reciben los cultivos; ésta puede ser modificacayón et al.: desarrollo y producción del plátano... 192004 da mediante arreglos de siembra en cuadro o triángulo, así como por el manejo de las distancias entre plantas e hileras. en general, se obtienen producciones altas por unidad de área como consecuencia del uso eficiente de la luz durante las etapas iniciales del crecimiento de los cultivos; no obstante, con densidades altas, el rendimiento puede disminuir por la competencia de luz, la pérdida excesiva de agua por transpiración y ataques severos de plagas y enfermedades (cayón, 1992). la densidad de población en el cultivo del plátano está condicionada por la distancia entre surcos y el número de plantas por cada sitio de producción, e influye de manera positiva o negativa en las fases de desarrollo y producción del cultivo. varios estudios han demostrado que la densidad de población en el cultivo del plátano puede incrementarse hasta 3.333 plantas/ha sin que se afecten el rendimiento y la calidad del producto, lo que contribuye a mejorar substancialmente la rentabilidad; por otra parte, a medida que se incrementa la densidad, la vida útil de las plantaciones se reduce en forma marcada (belalcázar et al., 1994). los objetivos del estudio fueron evaluar el efecto de las distancias entre surcos y sitios sobre el desarrollo de la planta, definir los mejores arreglos de siembra del plátano en monocultivo y establecer la densidad de población apropiada para obtener rendimientos altos que contribuyan a mejorar substancialmente la rentabilidad del sistema de producción. materiales y métodos el experimento se realizó en el centro experimental “el agrado”, situado en el municipio de montenegro, departamento del quindío, localizado a 4º 28’ de latitud norte y 75º 49’ de longitud oeste, con altitud de 1.310 m.s.n.m., temperatura media anual de 21º c, precipitación anual de 1.985 mm y humedad relativa media del 80%, condiciones que corresponden al bosque muy húmedo subtropical (bmh-st). el suelo del campo experimental presentó textura franco-arenosa, ph 6,0 y 5,7% de materia orgánica. se evaluaron 21 arreglos de siembra basados en la relación de distancias entre surcos y sitios, donde el área de las parcelas experimentales y el número de plantas por parcela variaron de acuerdo con la distancia empleada (tabla 1). se utilizó el diseño experimental de bloques completos al azar, con 21 tratamientos, tres repeticiones y 12 plantas por repetición. al momento de la emisión de la inflorescencia, se determinó el crecimiento en altura de la planta, el perímetro del pseudotallo, el número de hojas presentes, y la duración de los períodos de siembra a floración (s–f), siembra a cosecha (s–c) y llenado de los frutos (f–c); en la cosecha se registró el peso del racimo y el número de dedos. con los datos de producción generados se estimaron los rendimientos potencial y real por hectárea; además, se definió una variable para analizar el efecto integral de la densidad poblacional y del arreglo espacial de siembra, para lo cual se estableció, en cada tratamiento, la superficie (s) y el perímetro (p) correspondiente a cada arreglo de siembra y se calculó la relación superficie/perímetro (s/p) (tabla 1). los datos fueron sometidos a análisis de varianza y las medias se compararon mediante la prueba de rango múltiple de duncan (p<0,05). se analizaron los modelos más apropiados según la relación s/p y los rendimientos potencial y real, a fin de estimar el rendimiento del cultivo en función de las densidades y arreglos de siembra. tabla 1. densidades de población y arreglos de siembra en parcelas experimentales de plátano dominico-hartón. tratamientos densidad (plantas∙ha-1) distancias (m) (surcos : sitio) relación distancias (surcos : sitio) relación s/p 1 1.500 2,6 : 2,6 1,0 : 1,0 0,65 2 3,2 : 2,1 1,5 : 1,0 0,63 3 3,7 : 1,8 2,0 : 1,0 0,61 4 1.750 2,4 : 2,4 1,0 : 1,0 0,60 5 3,0 : 2,0 1,5 : 1,0 0,60 6 3,4 : 1,7 2,0 : 1,0 0,57 7 2.000 2,2 : 2,2 1,0 : 1,0 0,55 8 2,7 : 1,8 1,5 : 1,0 0,54 9 3,2 : 1,6 2,0 : 1,0 0,53 10 2.250 2,1 : 2,1 1,0 : 1,0 0,53 11 2,6 : 1,7 1,5 : 1,0 0,51 12 3,0 : 1,5 2,0 : 1,0 0,50 13 2.500 2,0 : 2,0 1,0 : 1,0 0,50 14 2,5 : 1,6 1,5 : 1,0 0,49 15 2,8 : 1,4 2,0 : 1,0 0,47 16 2.750 1,9 : 1,9 1,0 : 1,0 0,48 17 2,3 : 1,6 1,5 : 1,0 0,47 18 2,7 : 1,4 2,0 : 1,0 0,46 19 3.000 1,8 : 1,8 1,0 : 1,0 0,45 20 2,3 : 1,5 1,5 : 1,0 0,45 21 2,6 : 1,3 2,0 : 1,0 0,43 s = superficie de la parcela (m2). p = perímetro de la parcela (m). s/p = relación superficie/perímetro. agronomía colombiana 20 vol. 22 · no. 1 resultados y discusión en la evaluación de densidades y arreglos de siembra, que cubrieron un rango de 1.500 a 3.000 plantas∙ha-1, (tabla 2), no se observaron diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos para las variables de crecimiento (altura de la planta y perímetro del pseudotallo al momento de floración) y desarrollo (períodos de siembra a floración, siembra a cosecha y llenado del racimo). los resultados correspondientes al efecto de la interacción densidad y arreglo espacial sobre la producción (tabla 3) indican que las densidades entre 1.500 y 2.500 plantas∙ha-1 permiten obtener racimos de buen peso y calidad, observándose que las densidades superiores a 2.750 plantas∙ha-1 presentaron los menores pesos de racimos, en contraste con lo registrado en las parcelas de densidades menores. esto concuerda con varios estudios en plátano, los cuales demostraron que el incremento de la densidad de plantas por unidad de superficie, al acortar las distancias entre surcos y entre sitios, ocasiona una reducción en el peso del racimo y el porcentaje de plantas cosechadas, y una prolongación de los ciclos vegetativo y reproductivo de las plantas (añez et al., 1989; nava y sosa, 1984; belalcázar et al., 1994; echeverry y garcía, 1981; cayón et al., 1995). la estimación de los rendimientos potencial y real en t∙ha-1 mostró que existe un incremento significativo a medida que aumentó la densidad de población del cultivo de plátano (tabla 3). este comportamiento del rendimiento estimado del cultivo confirma lo observado en trabajos previos con plátano y banano, en los que tabla 2. influencia de la densidad de población y distancias de siembra sobre el crecimiento y desarrollo del plátano dominico-hartón. tratamientos densidad (plantas∙ha-1) distancias (m) (surcos : sitio) altura planta (m) perímetro pseudotallo (m) períodos (meses) s–f f–c s–c 1 1.500 2,6 x 2,6 3,2 0,6 11,9 3,9 15,8 2 3,2 x 2,1 3,2 0,5 11,9 4,1 16,0 3 3,7 x 1,8 3,2 0,6 11,7 4,2 15,9 4 1.750 2,4 x 2,4 3,2 0,6 11,8 4,2 14,9 5 3,0 x 2,0 3,2 0,5 11,4 4,5 15,9 6 3,4 x 1,7 3,2 0,6 11,5 4,1 14,5 7 2.000 2,2 x 2,2 3,3 0,6 12,0 3,4 15,4 8 2,7 x 1,8 3,3 0,5 10,6 4,5 15,7 9 3,2 x 1,6 3,2 0,5 10,8 4,3 15,5 10 2.250 2,1 x 2,1 3,3 0,5 11,2 4,3 15,5 11 2,6 x 1,7 3,3 0,6 11,2 4,6 15,8 12 3,0 x 1,5 3,3 0,5 11,6 4,3 15,5 13 2.500 2,0 x 2,0 3,1 0,5 11,0 4,7 15,6 14 2,5 x 1,6 3,2 0,5 11,5 4,3 15,7 15 2,8 x 1,4 3,3 0,6 10,9 4,2 15,2 16 2.750 1,9 x 1,9 3,4 0,5 10,7 4,6 15,3 17 2,3 x 1,6 3,3 0,6 11,7 4,2 16,0 18 2,7 x 1,4 3,3 0,5 12,2 3,9 16,0 19 3.000 1,8 x 1,8 3,3 0,6 12,3 4,2 16,5 20 2,3 x 1,5 3,3 0,6 11,8 4,0 15,8 21 2,6 x 1,3 3,4 0,5 11,7 4,1 15,8 c.v. (%) 4,2 8,2 7,6 9,8 5,6 f (tratamientos) n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. s–f: siembra a floración; f–c: floración a cosecha; s–c: siembra a cosecha. n.s.: prueba f no significativa (p<0,05). cayón et al.: desarrollo y producción del plátano... 212004 densidades bajas indujeron la producción de racimos más grandes y pesados; no obstante, al incrementarse la población, aumentaron los rendimientos en términos absolutos aunque se redujo el tamaño del racimo (simmonds, 1973; añez et al., 1989; robinson y singh, 1974; irizarry et al., 1975). cuando se consideraron, de manera individual, la influencia de la densidad y el arreglo de siembra sobre las variables de producción (tabla 4), se observó que el peso promedio del racimo no se vió afectado por el aumento de la densidad hasta 3.000 plantas∙ha-1, lo cual muestra el enorme potencial productivo de los sistemas de densidades altas sin reducción del peso del racimo. los rendimientos potencial y real (t∙ha-1) mostraron una respuesta tabla 3. influencia de la interacción densidad–arreglo de siembra sobre la producción del plátano dominico-hartón. densidad (plantas∙ha-1) distancias (m) (surcos : sitio) relación s/p peso racimo (kg) rendimiento (t∙ha-1) potencial real 1.500 2,6 x 2,6 0,65 14,6 ab 21,7 ef 5,9 g 3,2 x 2,1 0,63 12,4 bc 18,6 f 15,5 f 3,7 x 1,8 0,61 13,7 ab 20,6 ef 15,8 f 1.750 2,4 x 2,4 0,60 13,5 ab 23,6 e 16,5 f 3,0 x 2,0 0,60 12,0 bc 21,1 ef 15,6 f 3,4 x 1,7 0,57 14,0 ab 24,6 e 20,2 ef 2.000 2,2 x 2,2 0,55 14,7 ab 29,4 de 20,1 ef 2,7 x 1,8 0,54 14,6 ab 29,3 de 26,3 e 3,2 x 1,6 0,53 13,4 ab 26,9 e 25,2 e 2.250 2,1 x 2,1 0,53 12,7 bc 28,5 e 23,8 e 2,6 x 1,7 0,51 14,0 ab 31,4 de 24,0 e 3,0 x 1,5 0,50 15,9 a 35,9 b 30,5 d 2.500 2,0 x 2,0 0,50 14,0 ab 35,2 bc 31,6 cd 2,5 x 1,6 0,49 12,4 bc 31,1 de 30,1 d 2,8 x 1,4 0,47 13,7 ab 34,3 cd 34,3 b 2.750 1,9 x 1,9 0,48 11,9 bc 32,9 cd 32,9 cd 2,3 x 1,6 0,47 11,4 c 31,4 de 30,4 d 2,7 x 1,4 0,46 13,2 b 36,4 b 32,5 c 3.000 1,8 x 1,8 0,45 13,1 bc 39,4 a 35,6 a 2,3 x 1,5 0,45 14,2 ab 42,8 a 41,4 a 2,6 x 1,3 0,43 11,8 bc 35,3 bc 34,0 b c.v. (%) 11,0 10,6 15,5 f (densidades) * * * s/p: relación superficie/perímetro. * prueba f significativa (p<0,05). datos con letras distintas son significativamente diferentes según la prueba de duncan (p< 0,05). tabla 4. influencia de la densidad de población y el arreglo de siembra sobre la producción del plátano dominico-hartón. densidad (plantas∙ha-1) peso racimo (kg) rendimiento (t∙ha-1) potencial real 1.500 13,5 20,3 c 15,7 c 1.750 13,2 23,1 c 17,5 c 2.000 14,3 28,5 bc 23,9 bc 2.250 14,2 31,9 b 26,1 b 2.500 13,4 33,5 b 32,0 ab 2.750 12,2 33,6 b 31,9 ab 3.000 13,0 39,1 a 37,0 a c.v. (%) 10,6 10,4 15,3 f (densidades) n.s. ** ** relación distancias (surcos : sitio) 1 : 1 13,5 30,1 25,2 1,5 : 1 13,0 29,4 26,2 2 : 1 13,7 30,5 27,5 f (densidades) n.s. n.s. n.s. ** prueba f significativa (p<0,01). n.s.: prueba f no significativa. datos con letras distintas son significativamente diferentes según la prueba de duncan (p< 0,05) directa y proporcional a la densidad utilizada, registrándose diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos. la mayor producción se alcanzó en la densidad de 3.000 plantas∙ha-1, seguida por la producción en el rango de densidades entre 2.000 y 2.750 plantas∙ha-1. los rendimientos más bajos se obtuvieron en las menores densidades evaluadas. al establecer el efecto del arreglo de siembra sobre el peso promedio del racimo y el rendimiento potencial y real, no se observaron diferencias estadísticas significativas entre tratamientos, lo cual indica que el arreglo espacial, por sí solo, no tiene un efecto diferencial sobre estas variables. las figuras 1 y 2 presentan los modelos de regresión lineal obtenidos entre el índice s/p y los rendimientos potencial y real estimados, los cuales demuestran la correlación inversa, altamente significativa, entre estas variables; ello indica que se puede esperar un aumento notable del potencial productivo del plátano a medida que se incrementa la densidad poblacional del cultivo y se utilizan arreglos de siembra caracterizados por distancias amplias entre surcos y cortas entre sitios de siembra. además, estos modelos permiten calcular el rendimiento del cultivo en función de la densidad de agronomía colombiana 22 vol. 22 · no. 1 población y el arreglo de siembra del cultivo cuando, por características de la zona de producción, sea necesario variar las prácticas tradicionales de establecimiento del cultivo de plátano dominico-hartón. y duración de las unidades productivas en las plantaciones comerciales de plátano. bibliografía añez, b.; e. tavira y j.a. salas. 1989. efecto de la distancia entre hileras sobre la producción de plátano. en: añez, b.; c. nava; l. sosa y r. jaramillo (eds.), acorbat memorias ix reunión de la asociación para la cooperación en investigación de banano en el caribe y en américa tropical (ene. 1989, mérida). maracaibo, venezuela. pp. 457-471. belalcázar, s.; j.a. valencia y m.i. arcila. 1994. estudio sobre densidades de población en plátano clon domicohartón (musa aab, simmonds) en colombia. en: contreras, m.a.; j.a. guzmán y l.r. carrasco. (eds.), acorbat memorias x reunión de la asociación para la cooperación en investigación de banano en el caribe y en américa tropical (oct. 1991, tabasco, méxico). corbana, san josé, costa rica. pp. 535-548. cayón, g. 1992. fotosíntesis y productividad de cultivos. revista comalfi 19 (2), 23-31. cayón, d.g.; j.e. lozada y s. belalcázar. 1995. respuestas fisiológicas del plátano dominico-hartón (musa aab simmonds) en densidades altas de siembra. en: vicky morales soto (ed.), acorbat memorias xi reunión de la asociación para la cooperación en investigación de banano en el caribe y en américa tropical (nov. 1994, san josé). acorbat. san josé, costa rica. pp. 687-699. echeverry, l.m. y r.f. garcía. 1981. influencia del número de colinos por sitio en el momento de la siembra sobre la producción de plátano. revista cenicafé 32 (4), 114-121. irizarry, h.; j.j. green e i. hernández. 1975. effect of density on yields and other quantitative characters of maricongo plantain (musa acuminata aaa x musa balbisiana aab). journal of agriculture of the university of puerto rico 59 (4), 245-254. nava, c. y l. sosa. 1984. efecto de la densidad de siembra en la producción de plátanos. jornadas agronómicas, universidad del zulia, venezuela. 84 (11), 23-28. robinson, j.b.d. y j.m. singh. 1974. effect of spacing on banana yield in fidji. research división department of agriculture, fidji. agricultural journal 36 (1), 1-5. simmonds, n.w. 1973. los plátanos. esteban rimban (trad.). editorial blume, barcelona. 539 p. figura 1. asociación entre el índice s/p y el rendimiento potencial. figura 2. asociación entre el índice s/p y el rendimiento real. con base en estos resultados, se recomienda que, en estudios futuros con materiales nuevos y promisorios de plátano o con sistemas de producción asociados e intercalados con otros cultivos, se evalúe el comportamiento productivo, considerando como factores la densidad poblacional, el arreglo espacial y el efecto de la interacción densidad–arreglo de siembra, mediante el índice s/p. también, sería de gran utilidad práctica analizar el efecto de las densidades y arreglos de siembra sobre la secuencia de los ciclos de producción agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen debido a su alto potencial agrícola y nutritivo, el interés por la quinua se ha incrementado en los últimos años, convirtiéndola en alternativa de diversificación para la región andina. sin embargo, se han detectado necesidades limitantes, así como buenas posibilidades de mejoramiento genético, aún escasamente exploradas. en la presente investigación, llevada a cabo en la vereda san francisco del municipio de iles, nariño, se evaluaron 16 líneas de quinua dulce. una parte de ellas fueron selecciones provenientes de los genotipos sl47, piartal y tunkahuan. el resto consistió en cuatro testigos comerciales (sl47, piartal, tunkahuan y blanca de jericó). el estudio fue conducido bajo un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones, a través del cual se evaluaron algunos componentes de rendimiento (altura de la planta, longitud de panoja, peso de 1.000 granos, y rendimiento), la reacción al mildeo velloso y las características fenológicas. posteriormente todas las variables fueron sometidas a análisis de varianza, prueba de tukey (5%) y evaluación del grado de asociación por medio del análisis de correlaciones de pearson. los resultados mostraron la precocidad del grupo sl47 (128,75 a 135 días a madurez fisiológica). al comparar las líneas con sus testigos, se observa que el grupo tunkahuan (s20, s39, s44) obtuvo ganancia genética en rendimiento (2.635,25 a 2.699,83 kg ha-1). el análisis de correlación mostró que hay asociación significativa entre las variables altura de la planta y longitud de panoja (0,739) por una parte, y por otra entre rendimiento y peso de 1.000 granos (0,647). sl47 testigo alcanzó el mayor índice de selección (0,960), mostrándose superior a las demás líneas. due to its nutritious and agricultural potential, interest on quinoa has increased lately, turning it into a diversification alternative for the andean region. however, the detection of relevant needs and unexplored breeding possibilities has led to the present research study, which consisted in the evaluation of 16 lines of sweet quinoa. part of them were accessions obtained from genotypes sl47, piartal and tunkahuan, and the rest were four commercial controls (sl47, piartal, tunkahuan and blanca de jerico). the study was conducted at the locality of san francisco in the municipality of iles (nariño, colombia), under a random block experimental design with four repetitions, evaluating some yield components such as plant height, panicle length, 1,000 grain weight and yield, reaction to downy mildew, and certain phenological traits. an analysis of variance was applied to the obtained data, together with a tukey test (5%) and a pearson correlation analysis. the results showed the precocity of sl47 (128.75 to 135 days at physiological maturity). in comparing the lines to the controls, the tunkahuan group (s20, s39 and s44) exhibited genetic improvement regarding yield (2,635.25 to 2,699.83 kg ha-1). the correlation analysis revealed significant associations between plant height and panicle length, on the one hand, and between yield and 1,000 grain weight, on the other hand. having attained the best selection index, control sl47 proved to be the best of all the evaluated lines. key words: genetic improvement, selection index, precocious, mildew. palabras clave: ganancia genética, índice de selección, precocidad, mildeo. fecha de recepción: 25 de septiembre de 2008. aprobado para publicación: 2 de julio de 2009 1 departamento de producción y sanidad vegetal, facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto (colombia). 2 autor de correspondencia. cbet70@yahoo.com agronomía colombiana 27(2), 159-167, 2009 evaluación de 16 genotipos de quinua dulce (chenopodium quinoa willd.) en el municipio de iles, nariño (colombia) evaluation of 16 genotypes of sweet quinoa (chenopodium quinoa willd.) in the municipality of iles, nariño (colombia) adriana i. delgado p.1, jaime h. palacios c.1 y carlos betancourt g.1, 2 introducción la quinua (chenopodium quinoa willd.) es una especie originaria de los andes, domesticada y cultivada por distintas culturas indígenas desde tiempos inmemorables. en la actualidad se presenta como una opción alimentaria importante, especialmente en la nutrición de la población infantil (sañudo et al., 2005). según ayala et al. (2001), la calidad nutricional del grano de quinua es considerable por su contenido y cantidad proteínica, siendo rico en los aminoácidos lisina y azufrados, mientras que, por el contrario, los cereales son deficientes en estos aminoácidos. la quinua se cultiva tradicionalmente y en pequeña escala en el sur del departamento de nariño, siendo de mayor 160 agron. colomb. 27(2) 2009 arraigo indígena, en donde se establece generalmente en arreglos intercalados con haba, chocho y la asociación de maíz con fríjol (sañudo y arteaga, 2002). para cerón (2002), la quinua es una nueva especie para incorporar a la producción en la región andina que pretende competir en calidad, cantidad, precios y tecnología con el propósito fundamental de conseguir y sostener los mercados nacional e internacional que buscan esta fuente de sana y equilibrada alimentación. la quinua tiene una capacidad grande para adaptarse a condiciones ecológicas muy diferentes. en comparación con otros cereales, la quinua no ha sido objeto de un mejoramiento genético sistemático y exhibe una gran variedad de entradas con las características más diversas (wahli, 1990). el mildeo es la enfermedad de la quinua que causa mayores daños a la planta. existen variedades que sufren infecciones escalonadas o sistémicas; otras evidencian un alto grado de tolerancia o resistencia. la enfermedad se presenta en la mayoría de los lugares donde se cultiva la quinua, por la gran diversidad genética del patógeno y su amplio rango de adaptabilidad. en condiciones de alta presión de enfermedad, reduce los rendimientos de 33 a 58% (danielsen et al., 2000). la quinua es una alternativa valiosa de diversificación para las regiones cerealeras. los materiales cultivados son tardíos, de porte alto, muy ramificados y de grano amargo (delgado y benavides, 2000). se han desarrollado materiales con bajos contenidos de saponina, denominados quinuas dulces, y con variabilidad evidenciada en porte, coloración, ramificación y ciclo de vida, que sirven de base para programas de mejoramiento por selección, en busca de líneas precoces para lograr óptimas condiciones en el establecimiento de monocultivo con altas densidades de población (sañudo et al., 2005). como germoplasma de quinua dulce se destacan las variedades: ‘tunkahuan’: originaria de ecuador, 144 cm de altura en promedio, semitardía (180 d de período vegetativo), planta púrpura y panoja amarillo anaranjada, glomerulada, grano blanco, tamaño de grano de 1,7 a 2,1 mm, contenido de saponina de 0,06 y 15,73% de proteína, tolerante a ligeramente susceptible al mildeo, con rendimiento de 2.200 kg ha-1 en promedio, ligeramente susceptible a la sequía y heladas, tolerante al exceso de humedad y a la granizada, y susceptible al viento (nieto et al., 1992). ‘blanca de jericó’: procedente de boyacá (colombia), es de porte alto, semitardía, con ramificación abierta desde la base y panoja de color blanco rosado (sañudo et al., 2005). ‘piartal’: es originaria del norte de ecuador. planta de color púrpura, 240 cm de altura y presenta susceptibilidad al mildeo. el grano es blanco opaco, de aproximadamente 2 mm de diámetro (álvarez y von rutte, 1990). ‘sl47’: cultivar seleccionado por la facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño. es una variedad precoz, de porte bajo, ramas comprimidas y panoja de color blanco rosado (sañudo et al., 2005). los objetivos del mejoramiento en quinua están centrados en encontrar materiales con alto rendimiento, libre de saponinas, grano grande, resistencia a plagas y enfermedades, plantas uniformes, erectas y cortas, de panoja única terminal y glomérulos concentrados (bonifacio et al., 2001). sañudo y betancourt (2005) determinaron que al encontrar plantas sobresalientes en poblaciones heterogéneas y en un solo ambiente, se hacen selecciones individuales, para hacer su multiplicación y evaluación en distintos ambientes, con la posibilidad de encontrar un individuo superior. la facultad de ciencias agrícolas de la universidad de nariño ha venido trabajando en el mejoramiento de la quinua dulce, siendo de gran interés encontrar por medio de evaluación distintos genotipos que puedan formar parte de sistemas productivos en la región. con base en este criterio, el presente trabajo tuvo como objetivo evaluar 16 líneas de quinua dulce y cuatro testigos comerciales, determinando las características fenológicas, componentes de rendimiento y reacción al mildeo velloso (peronospora farinosa). materiales y métodos la investigación se realizó en la vereda san francisco del municipio de iles, departamento de nariño (colombia), localizado a una altura de 2.985 msnm, con una temperatura media anual de 11ºc y una precipitación promedio de 850 mm anuales. el grupo de materiales estuvo compuesto por 16 líneas de quinua dulce procedentes de las líneas sl47, piartal y tunkahuan, coleccionadas por la facultad de ciencias agrícolas de la universidad de nariño y cuatro testigos comerciales (‘sl47’, ‘piartal’, ‘tunkahuan’ y ‘blanca de jericó’), las cuales se listan en la tab. 1. 1612009 delgado p., palacios c. y betancourt g.: evaluación de 16 genotipos de quinua dulce (chenopodium quinoa willd.)... el lote experimental para el ensayo fue de 9,4 m x 67 m para un área total de 629,8 m2 dividido en cuatro bloques de 9,4 m x 16 m para un área de bloque de 150,4 m2, con una distancia entre bloques de 1 m, cada bloque compuesto por 20 parcelas de 2,4 m x 1,6 m, separado a 1 m entre calles. la parcela útil ocupó un área de 2,10 m x 0,8 m para un total de 1,68 m2. en cada parcela se trazaron cuatro surcos de 2,4 m separados a 0,40 m; en cada surco se dispusieron siete sitios a una distancia de 0,30 m para colocar el fertilizante n, p y k (13-26-6) en dosis de 100 kg ha-1, tapando ligeramente y depositando la semilla 0,1 g/sitio, a razón de 8 kg ha-1. en la emergencia se aplicó propamocarb hidrocloruro en dosis de 40 cm3 i.a. por 20 l para el control de damping off (rhizoctonia solani, pythium sp.). la primera desyerba se realizó un mes después de la siembra, de forma manual, y una segunda desyerba y aporque a los dos meses. tabla 1. dieciséis genotipos de quinua dulce y cuatro testigos evaluados, iles, nariño. genotipo parental color de panoja lugar de colección s16 piartal rosada ipiales s20 tunkahuan morada pasto s36 piartal blanca córdoba s39 tunkahuan morada aldana s44 tunkahuan morada aldana s48 piartal morada ipiales s50 piartal morada ipiales s51 piartal morada ipiales s81 piartal morada córdoba s90 sl47 blanca pasto s95 sl47 blanca pasto s100 sl47 blanca pasto s105 sl47 blanca sapuyes s112 sl47 blanca sapuyes s133 sl47 blanca sapuyes s164 sl47 blanca sapuyes testigos blanca de jericó blanca boyacá tunkahuan morada carchi piartal morada carchi sl47 blanca pasto variables evaluadas características fenológicas se evaluaron en forma descriptiva con las siguientes variables: días a emergencia (desde la siembra hasta cuando más del 50% de las plantas emergieron), días a panojamiento (desde la siembra hasta cuando más del 50% de las plantas formaron panoja), días a floración (desde la siembra hasta cuando más del 50% de las plantas tenían florecidas las panojas), días a grano formado (desde la siembra hasta cuando más del 50% de las plantas presentaban granos con cierta resistencia) y días a madurez de cosecha (desde la siembra hasta cuando más del 50% de las plantas presentaban el grano harinoso). según wahli (1990), los materiales de quinua se pueden clasificar por madurez fisiológica de la siguiente manera: materiales tardíos >180 d, materiales semitardíos, 150 y 180 d, materiales semiprecoces, 130 y 150 d, y materiales precoces <130 d. componentes de rendimiento se evaluaron las variables: altura de plantas, longitud de panoja central, número de ramas secundarias, peso de granos por panoja, peso de 1.000 granos y rendimiento de grano seco por hectárea, determinadas con la siguiente fórmula: 2 210.000 mútilparcelaárea mútilparcelapeso kg ha-1 × = (1) evaluación de mildeo velloso se tomaron diez plantas al azar en época de floración de cada tratamiento, y se evaluó la severidad del ataque midiendo el porcentaje de tejido afectado de cada planta teniendo en cuenta la escala propuesta por inguilan y pantoja (2007) fig. 1. figura 1. escala gráfica del ataque de mildeo velloso a hojas de quinua, según inguilan y pantoja (2007). grado 0 (0%) inmune grado 1 (1-10%) resistente grado 2 (11-25%) tolerante grado 3 (26-50%) moderadamente susceptible grado 4 (51-70%) susceptible grado 5 (71-100%) altamente susceptible 162 agron. colomb. 27(2) 2009 diseño estadístico se trabajó en un diseño de bloques al azar con 16 selecciones (tab. 1) y cuatro testigos comerciales en cuatro repeticiones. los datos para los componentes de rendimiento y reacción a mildeo velloso se interpretaron estadísticamente por medio de análisis de varianza y la prueba de significancia de tukey al 5% para comparar los promedios de los tratamientos. además se realizó un análisis de correlación de pearson para los componentes de rendimiento altura de plantas, longitud de panoja, peso de granos por panoja y rendimiento. los datos obtenidos en porcentaje se transformaron con la fórmula: porcentajeenoarcos (2) selección de genotipos promisorios se realizó mediante la ecuación índice de selección (is) utilizando las variables altura de plantas, precocidad, rendimiento y reacción a mildeo velloso. is = rendimiento (0,45) – altura (0,20) – precocidad (0,20) – reacción a mildeo (0,15) (3) donde: is, índice de selección; rendimiento, expresado en kg ha-1; altura, expresada en centímetros; precocidad, expresada en días a madurez fisiológica; reacción a mildeo, expresado en porcentaje. las variables altura, precocidad y reacción a mildeo se expresan en forma negativa, puesto que se buscan aquellos genotipos de menor altura, más precoces y más tolerantes. los promedios de significancia de tukey fueron estandarizados utilizando la fórmula: generalxxdato estandarizado (4) donde: x , promedio de los datos obtenidos en una línea para una variable, x general, promedio de los promedios en una variable; δ, desviación de los promedios de cada línea en una variable. resultados y discusión características fenológicas los resultados de las 16 líneas de quinua dulce y de los 4 testigos comerciales (tab. 2), en referencia al ciclo de vida, oscilaron entre 128,75 y 187,75 d, siendo la línea más precoz sl47 s133 con 128,75 d, seguida por las otras líneas y el testigo del mismo grupo (fig. 2). del grupo piartal, se destacó la selección s36 con 133 d a madurez fisiológica. considerando el criterio de wahli (1990), sl47 s133 se clasifica como material precoz (<130 d), materiales semiprecoces (130-150 d) para piartal s36 y el grupo sl47, materiales semitardíos (150-180 d) el grupo tunkahuan y el grupo piartal, y como material tardío (>180 d) ‘blanca de jericó’ (t). delgado y benavides (2000) en la variedad piartal clasificaron siete de ellas como semitardías (150-180 d) y tres tardías con promedios mayores a 180 d. chávez tabla 2. caracteres fenológicos para 16 genotipos y cuatro testigos comerciales (t) de quinua dulce, iles, nariño. genotipos días a emergencia días a panojamiento días a floración días a grano formado días a madurez de cosecha piartal s16 8,00 72,00 84,00 140,00 165,75 piartal s36 5,00 60,00 72,00 112,50 133,00 piartal s48 8,50 64,00 78,00 136,00 155,25 piartal s50 6,75 64,50 78,00 136,00 150,25 piartal s51 6,25 63,50 78,00 130,25 150,50 piartal s81 8,00 70,00 82,00 130,25 170,00 tunkahuan s20 6,75 64,25 78,00 130,00 150,25 tunkahuan s39 6,75 70,00 84,00 142,25 160,50 tunkahuan s44 8,00 67,50 83,00 142,50 166,00 sl47 s90 5,00 58,00 71,50 108,25 130,50 sl47 s95 5,00 55,50 70,00 108,00 130,00 sl47 s100 5,00 58,00 70,75 108,00 130,25 sl47 s105 5,00 56,25 70,25 107,25 130,00 sl47 s112 5,00 54,75 71,50 107,50 135,00 sl47 s133 5,00 54,00 68,00 104,75 128,75 sl47 s164 5,00 55,50 70,25 108,25 132,75 sl47 (t) 5,00 55,75 68,50 108,00 130,00 piartal (t) 7,75 64,00 75,00 137,00 166,00 blanca jericó (t) 8,50 77,50 93,25 154,25 187,75 tunkahuan (t) 7,75 72,00 83,50 150,25 176,25 (t), testigo 1632009 delgado p., palacios c. y betancourt g.: evaluación de 16 genotipos de quinua dulce (chenopodium quinoa willd.)... figura 2. características fenológicas para 16 genotipos y cuatro testigos comerciales (t) de quinua dulce, iles, nariño (colombia). 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 d ía s días a emergencia días a panojamiento días a floración días a grano formado días a madurez de cosecha pia rta l s 16 pia rta l s 36 pia rta l s 48 pia rta l s 50 pia rta l s 51 pia rta l s 81 tu nk ah ua n s 20 tu nk ah ua n s 39 sl 47 s9 5 sl 47 s9 0 tu nk ah ua n s 44 sl 47 s1 00 sl 47 s1 05 sl 47 s1 12 sl 47 s1 33 sl 47 s1 64 sl 47 (t ) pia rta l ( t) bla nc a d e j eri có (t ) tu nk ah ua n ( t) y pérez (1996) clasificaron como material semitardío a la variedad tunkahuan con 171,25 d a madurez de cosecha. inguilán y pantoja (2007), quienes evaluaron los mismos materiales en el municipio de córdoba a 2.800 msnm con una temperatura de 12ºc, reportan un ciclo de vida entre 116-185 d similar a los encontrados en este estudio. componentes de rendimiento el análisis de varianza (tab. 3) mostró diferencias significativas para los componentes evaluados a excepción del número de ramas secundarias. altura de plantas la prueba de tukey (tab. 4) mostró alturas entre 111,23 y 176,65 cm. los mayores valores los presentaron ‘blanca de jericó’ (t), piartal s81, ‘piartal’ (t), piartal s16, tunkahuan s20 (entre 160,3 y 176,65 cm), superando estadísticamente tabla 3. análisis de varianza para componentes de rendimiento y ataque de mildeo velloso de 16 genotipos y cuatro testigos comerciales de quinua dulce, iles, nariño. cuadrados medios fuentes de variación gl altura de plantas (cm) longitud de panoja (cm) no. de ramas secundarias peso de granos por panoja (g) peso de 1.000 granos (g) rendimiento (kg ha-1) ataque de mildeo velloso (%) genotipos 19 1.874,85* 72,81* 21,54 ns 11,41* 0,32* 312.751,98* 428,59* error 57 46,76 7,18 12,41 1,45 0,03 36.518,90 17,46 cv 4,99 9,13 10,96 6,54 6,83 8,16 17,40 r2 0,93 0,78 0,40 0,73 0,59 0,74 0,89 gl, grados de libertad; cv, coeficiente de variación; r2, coeficiente de determinación; *, diferencia significativa (5%); ns, no significativo. al grupo formado por sl47 s90, s95, s100, s105, s112, s164, y sl47 (t) y piartal s36 con promedios entre 111,23 y 118,85 cm de altura. inguilan y pantoja (2007) evaluaron los mismos materiales en el municipio de córdoba (nariño), registraron alturas de plantas entre 107,17 y 170,85 cm, siendo similares a los encontrados. los resultados del grupo tunkahuan s20, s39, s44 y del parental fueron similares con los reportados por nieto et al. (1992) con una altura de 144 cm en promedio. el grupo piartal y su testigo parental mostraron resultados parecidos a los reportados por delgado y benavides (2000). el testigo ‘blanca de jericó’ presentó la mayor altura con 176,650 cm, siendo corroborado por sañudo et al. (2005), que reporta este material como de porte alto. en el grupo sl47, las selecciones presentaron mayor altura que el testigo parental sin diferencia significativa, por lo que no se reconoce ganancia genética para este componente de rendimiento según los 164 agron. colomb. 27(2) 2009 propósitos de esta investigación. los resultados de este grupo se ajustan a los publicados por la universidad de nariño (2007) en el lanzamiento de facianar aurora con alturas de 85-130 cm. longitud de panoja los promedios de tukey (tab. 4) muestran valores entre 23,40 y 37,25 cm. ‘blanca de jericó’ (t), piartal s51, ‘tunkahuan’ (t), tunkahuan s20, tunkahuan s44, piartal s48, piartal s81 y tunkahuan s39 fueron de mayor longitud y sin diferencias significativas. sin embargo, este grupo superó a sl47 s105 que presentó la menor longitud. piartal s51 y sl47 s112 presentaron mayor promedio referente a su testigo y no muestran diferencia estadística; por tanto se determina que la selección para esta característica no fue exitosa para todos los grupos. la correlación de pearson (tab. 5) de esta variable con relación a altura de planta es positiva (0,739) lo cual indica que el aumento en altura de planta contribuye al incremento de longitud de panoja. delgado y benavides (2000) reportan longitudes de panoja entre 22 y 40 cm, y relacionan este componente con la altura de las plantas: a mayor altura de planta, mayor longitud de panoja. los resultados reportados por morillo (2002) presentan promedios entre 39,32 y 40,32 cm para ‘sl47’, los cuales difieren de los obtenidos en este estudio. peso de granos por panoja los promedios obtenidos se encuentran entre 15,18 y 21,48 g/panoja. la prueba de tukey (tab. 4) muestra un grupo con mayor peso formado por tunkahuan s44, tunkahuan s20, tunkahuan s39, ‘sl47’ (t), sl47 s100, piartal s50, sl47 s133, sl47 s90, piartal s16 y sl47 s105, y no presenta diferencias estadísticas. además, fueron superiores a los genotipos ‘blanca de jericó’ (t) y piartal s36. las selecciones del grupo tunkahuan superaron estadísticamente al testigo, encontrando ganancia genética para esta característica a diferencia de los otros grupos. los datos anteriores concuerdan con los obtenidos por chávez y pérez (1996), de 17,8 a 19,05 g en la variedad tunkahuan, y con los obtenidos por inguilan y pantoja (2007). peso de 1.000 granos los promedios (tab. 4) se encuentran entre 2,52 y 3,45 g. según wahli (1990), los materiales evaluados se clasifican así: grano grande (>3 g) ‘piartal’ (t), piartal s51, sl47 s95, piartal s50, sl47 s105, piartal s16, piartal s81, sl47 s90, ‘sl47’ (t), tunkahuan s39 y ‘blanca de jericó’ (t); grano mediano (2,5 y 3 g) piartal s36, tunkahuan s20, tunkahuan s44, sl47 s100, piartal s48, sl47 s133, sl47 s112, sl47 s164 y ‘tunkahuan’ (t). al comparar las selecciones con sus testigos no se encontraron diferencias tabla 4. componentes de rendimiento y ataque de mildeo velloso para 16 genotipos y cuatro testigos comerciales (t) de quinua dulce en iles, nariño. genotipos altura de plantas (cm) longitud de panoja (cm) peso de granos por panoja (g) peso de 1.000 granos (g) rendimiento (kg ha-1) ataque de mildeo velloso (%) blanca de jericó (t) 176,65 a 37,25 a 15,40 f 3,01 abcd 1.901,75 de 45,00 a piartal s81 164,00 ab 31,80 abcde 17,75 bcdef 3,07 abc 2.262,93 abcd 35,32 abcd piartal (t) 160,98 abc 33,50 abc 17,70 bcdef 3,45 a 2.360,83 abcd 39,00 abc piartal s16 160,65 abc 29,23 bcdefg 18,70 abcde 3,08 abc 2.563,08 abc 28,20 cdef tunkahuan s20 160,30 abc 33,00 abc 20,78 ab 2,92 abcd 2.699,83 a 22,44 efghi piartal s51 155,48 bcd 35,33 ab 18,08 bcdef 3,37 ab 2.324,23 abcd 41,12 ab tunkahuan (t) 152,85 bcd 34,10 ab 17,40 cdef 2,52 d 2.090,83 cde 33,29 bcde piartal s50 144,90 cd 29,80 bcdefg 19,48 abcde 3,12 abc 2.432,88 abc 29,28 cde tunkahuan s39 142,18 d 30,83 abcdef 20,40 abc 3,01 abcd 2.678,05 a 17,41 fghi piartal s48 142,08 de 32,23 abcd 17,53 cdef 2,87 bcd 2.246,20 abcd 27,66 defg tunkahuan s44 138,98 de 32,83 abc 21,48 a 2,88 bcd 2.635,25 ab 26,30 defgh piartal s36 124,20 ef 26,50 cdefg 15,18 f 2,99 abcd 1.705,20 e 17,20 ghi sl47 s105 118,85 f 23,40 g 18,58 abcde 3,12 abc 2.436,68 abc 13,25 i sl47 s133 117,40 f 25,33 defg 19,45 abcde 2,87 bcd 2.408,13 abc 13,15 i sl47 s100 114,98 f 25,10 efg 19,73 abcde 2,87 bcd 2.335,18 abcd 13,79 i sl47 s95 113,78 f 25,03 efg 17,98 bcdef 3,14 abc 2.527,20 abc 17,16 ghi sl47 s112 113,78 f 27,05 cdefg 16,58 ef 2,85 bcd 1.875,18 de 12,89 i sl47 s164 113,50 f 24,73 fg 17,10 def 2,64 cd 2.157,68 bcde 16,03 hi sl47 s90 113,43 f 24,05 fg 19,43 abcde 3,07 abc 2.578,85 abc 14,67 i sl47 (t) 111,23 f 25,53 defg 20,00 abcde 3,06 abc 2.601,40 ab 17,12 ghi dms 17,98 7,044 3,17 0,54 502,49 10,99 promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). 1652009 delgado p., palacios c. y betancourt g.: evaluación de 16 genotipos de quinua dulce (chenopodium quinoa willd.)... significativas por consiguiente no hubo ganancia genética en esta variable. resultados similares fueron obtenidos por inguilan y pantoja (2007) y benavides y rodríguez (2007), quienes evaluaron estos materiales en córdoba y pasto a una altura de 2.800 msnm y 2.710 msnm, respectivamente. rendimiento de grano seco por hectárea los promedios de tukey (tab. 4) mostraron valores entre 1.705,2 y 2.699,83 kg ha-1, encontrando mayores promedios en el grupo tunkahuan (s20, s39, s44) con diferencia significativa respecto a su testigo. además, s20 y s39 presentaron diferencias estadísticas con los genotipos sl47 s164, ‘tunkahuan’ (t), ‘blanca de jericó’ (t), sl47 y piartal s36 con menores rendimientos. alpala (1997) halló un rendimiento de 2.175 kg ha-1. para tunkahuan, resultado similar al obtenido en este estudio para el testigo ‘tunkahuan’ con 2.090,83 kg ha-1. delgado y benavides (2000) en la evaluación de piartal obtuvieron producciones entre 1.376 y 2.456 kg ha-1. las selecciones del grupo sl47 tuvieron un comportamiento similar al reportado por la universidad de nariño (2007), entre 1.800-2.400 kg ha-1. los rendimientos están muy relacionados con el nivel de fertilidad del suelo, el uso de abonos químicos, la época de siembra, la variedad empleada, el control de enfermedades y plagas, y la presencia de heladas y granizadas (tapia, 1990). la correlación de pearson mostró una relación significativa entre esta variable y el peso de granos por panoja (tab. 5) con un coeficiente de 0,647; un incremento en el peso de granos por panoja se reflejará en una mayor producción. con relación al peso de 1.000 granos, se presenta un coeficiente positivo, pero la relación no es significativa debido a la variación del tamaño de grano para cada selección. en las selecciones individuales que se realizaron en sl47 no se observaron diferencias estadísticas positivas en cuanto a mayor capacidad productiva, debido posiblemente a que se colectaron plantas con una variación influida mayormente por las condiciones ambientales que por factores genéticos. según bonifacio et al. (2001), el rendimiento es el resultado de las componentes de tipo genético, ambiental y la interacción genético-ambiental, donde la parte genética, que es heredable, es importante desde el punto de vista del mejoramiento. evaluación de mildeo velloso el análisis de varianza (tab. 3) mostró diferencias significativas para esta variable. según los promedios de tukey (tab. 4), el ataque de mildeo estuvo entre 12,88 y 45%; se destacó el grupo sl47 con menor porcentaje con diferencias no significativas respecto a su testigo; en este grupo se encuentran también la selección piartal s36 con 17,20% y la selección tunkahuan s39 con 17,41%; presentaron diferencias significativas respecto a sus testigos con 39,00 y 33,29%, respectivamente, determinando que hubo ganancia. según la escala de calificación, se encontraron como selecciones tolerantes s112, s133, s105, s100, s90, s164, ‘sl47’ (t), s95, s36, s39 y s20 con porcentajes de ataque entre 22,44 a 12,89%; moderadamente susceptibles, s44, s48, s16, s50, ‘tunkahuan’ (t), s81, ‘piartal’ (t), s51 y ‘blanca de jericó’ (t). la tolerancia al ataque de mildeo velloso del grupo sl47 es una característica agronómica importante, ya que en épocas prolongadas de lluvia este patógeno puede llegar a elevar los costos de producción y a bajar el rendimiento. resultados similares fueron reportados por benavides y rodríguez (2007) con clasificaciones tolerantes y moderadamente susceptibles para los materiales evaluados. selección de genotipos se realizó teniendo en cuenta las variables: rendimiento, altura, días a madurez de cosecha y reacción a mildeo velloso. el is (fig. 3) calculado muestra valores comprendidos entre 0,960 para ‘sl47’ (t) y –1,793 para ‘blanca de jericó’ (t). las selecciones ‘sl47’ (t), s90, s95, s105, s133 y s100 presentaron un alto is superando a las variedades comerciales piartal, tunkahuan y blanca de jericó debido a su tabla 5. correlación de pearson entre componentes de rendimiento para 16 genotipos y cuatro testigos comerciales (t) de quinua dulce. altura de plantas longitud de panoja peso de granos por panoja peso de 1.000 granos rendimiento altura de plantas 1 0,739** -0,102 ns 0,189 ns 0,004 ns <0,0001 0,366 0,092 0,974 longitud de panoja 1 -0,079 ns 0,022 ns -0,089 ns 0,489 0,846 0,435 peso de granos por panoja 1 0,071 ns 0,647 ** 0,534 <0,0001 peso de 1.000 granos 1 0,230 ns 0,040 rendimiento 1 ns, no significativo; **, significativo. 166 agron. colomb. 27(2) 2009 precocidad, homogeneidad, porte bajo, tolerancia al ataque de mildeo y buen rendimiento. estos is son similares a los resultados obtenidos por inguilán y pantoja (2007) en el municipio de córdoba, con valores que oscilan entre -2,038 y 0,809; además, benavides y rodríguez (2007) en el municipio de pasto reportan un is entre -1,418 y 0,988 quienes evaluaron estos mismos materiales, demostrando una amplia adaptabilidad a diferentes ambientes. no se detectó ganancia genética significativa en las selecciones realizadas a partir del material original ‘sl47’ y ‘piartal’, lo cual indica que la selección inicial estuvo influida por factores ambientales y no por factores genéticos, catalogándolas como líneas puras. sañudo y betancourth (2005) mencionan que un genotipo puede ser superior a los otros genotipos en todos los ambientes de evaluación o hay comportamiento variable de los genotipos en relación con el ambiente, observándose diferentes formas de estabilidad. según ramírez y egaña (2003) la variabilidad fenotípica expresada en la mayor parte de los caracteres cuantitativos tiene un componente ambiental relativamente grande en comparación con el componente genético correspondiente. la teoría de la línea pura de johannsen en el año 1903 estableció que la variabilidad que aparece en cada línea no tiene una causa genética, sino que se debe a la distinta influencia que ejerce el ambiente sobre cada línea. conclusiones el material más sobresaliente en cuanto a rendimiento, precocidad, altura de planta y tolerancia al mildeo es ‘sl47’ (t) por presentar el mayor índice de selección (0,960). además su amplia adaptabilidad lo convierte en una valiosa alternativa de diversificación para la región andina. se comprobó que los materiales ‘piartal’ y ‘sl47’ son líneas puras debido a que las selecciones realizadas de ellos tuvieron el mismo comportamiento que sus testigos en las variables evaluadas. se encontró que las selecciones tunkahuan s20, s39 y s44 sobresalieron en las diferentes formas de evaluación con respecto al material original, lo que amerita seguir realizando investigaciones para estas selecciones. literatura citada alpala, f. 1997. comportamiento de doce variedades de quinua dulce (chenopodium quinoa willd.) en dos municipios del departamento de nariño. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto, colombia. álvarez, m. y s. von rutte. 1990. genética. p. 37. en: wahli, c. (ed.). quinua hacia su cultivo comercial. editorial latinreco, quito. ayala, g., l. ortega y c. morón. 2001. valor nutritivo y usos de la quinua. en: fao. quinua (chenopodium quinoa willd.) ancestral cultivo andino, alimento del presente y futuro, http:// 0, 96 0 0, 93 3 0, 81 6 0, 68 0 0, 66 3 0, 54 2 0, 46 6 0, 37 1 0, 23 9 0, 21 1 -0 ,0 16 -0 ,1 02 -0 ,2 24 -0 ,3 20 -0 ,4 62 -0 ,5 90 -0 ,6 36 -0 ,7 65 -0 ,9 76 -1 ,7 93 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0 0,5 1,0 1,5 sl 47 (t ) sl 47 s 90 sl 47 s 95 sl 47 s 10 5 sl 47 s 13 3 sl 47 s 10 0 tu nk ah ua n s3 9 tu nk ah ua n s2 0 tu nk ah ua n s4 4 sl 47 s 16 4 pi ar ta l s 50 pi ar ta l s 16 sl 47 s 11 2 pi ar ta l s 48 pi ar ta l s l5 1 pi ar ta l ( t) pi ar ta l s 36 pi ar ta l s 81 tu nk ah ua n (t ) bl an ca d e je ric ó (t ) ín di ce d e se le cc ió n figura 3. selección de 16 genotipos y cuatro testigos comerciales (t) de quinua dulce por la ecuación índice de selección en iles, nariño. 1672009 delgado p., palacios c. y betancourt g.: evaluación de 16 genotipos de quinua dulce (chenopodium quinoa willd.)... w w w.rlc.fao.org/es/agricultura/produ/cdrom/contenido/ libro03/cap8_1.htm#top; consulta: julio 2009. benavides, a. y m. rodríguez. 2007. evaluación y selección de 16 selecciones promisorias de quinua dulce (chenopodium quinua willd.) en el municipio de pasto, departamento de nariño. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto, colombia. bonifacio, a., a. mujica, a. álvarez y w. roca. 2001. mejoramiento genético, germoplasma y producción de semilla. en: fao, quinua (chenopodium quinoa willd.). ancestral cultivo andino, alimento del presente y futuro, http://www.rlc.fao.org/ es/agricultura/produ/cdrom/contenido/libro03/cap6.htm#top; consulta: julio de 2009. cerón, e. 2002. la quinua, un cultivo para el desarrollo de la zona andina. unigraf, pasto, colombia. chávez, j. y l. pérez. 1996. evaluación del comportamiento agronómico de cuatro materiales genéticos de quinua (chenopodium quinoa willd.) en tres zonas agroecológicas de nariño. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto, colombia. danielsen, s., s.-e. jacobsen y a. mujica. 2000. susceptibilidad al mildeo (peronospora farinosa) y pérdida de rendimiento en ocho cultivares de quinua (chenopodium quinoa willd.). p. 59. en: resumen ii congreso internacional de agricultura en zonas áridas, universidad arturo prat, 18 al 21 de octubre. iquique, chile. delgado, m. y c. benavides. 2000. comportamiento de diez selecciones de grano dulce de quinua en los municipios de pasto y córdoba, departamento de nariño. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto, colombia. inguilán, j. y c. pantoja. 2007. evaluación y selección de 16 selecciones promisorias de quinua dulce (chenopodium quinua willd.) en el municipio de córdoba, departamento de nariño. tesis de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto, colombia. morillo, h. 2002. evaluación del abonamiento orgánico en el cultivo de la quinua (chenopodium quinoa willd.) en el municipio de pasto, nariño. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto, colombia. nieto, c., c. vimos, c. monteros, c. caicedo y m. rivera. 1992. iniap ingapirca e iniap tunkahuan: dos variedades de quinua de bajo contenido de saponina. programa de cultivos andinos, estación experimental santa catalina, iniap. bol. divul. 228. quito. ramírez, l. y b. egaña. 2003. guía de conceptos de genética cuantitativa. en: departamento de producción agraria, universidad pública de navarra, http://www.unavarra.es/genmic/genetica%20y%20mejora/genetica%20cuantitativa/geneticacuantitativa.htm; consulta: julio de 2009. sañudo, b. y g. arteaga. 2002. manejo técnico del cultivo de quinua dulce. pp. 55-68. en: cerón, e. (ed.). la quinua, un cultivo para el desarrollo de la zona andina. unigraf, pasto, colombia. sañudo, b. y c. betancourth. 2005. fundamentos de fitomejoramiento. editorial universitaria, pasto, colombia. sañudo, b., g. arteaga, c. betancourth, j. zambrano y j. burbano. 2005. perspectivas de la quinua dulce para la región andina de nariño. unigraf, pasto, colombia. tapia, m. 1997. cultivos andinos subexplotados y su aporte a la alimentación. 2a ed. fao, santiago. universidad de nariño. 2007. facianar aurora: variedad mejorada de quinua dulce para la región andina del departamento de nariño. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto, colombia. wahli, c. 1990. quinua hacia su cultivo comercial. latinreco, quito. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 16 propuesta de un sistema de transformación de plantas de papa (solanum tuberosum sp. andigena var. pastusa suprema) mediado por agrobacterium tumefaciens a system for transformation potato plants (solanum tuberosum sp. andigena var. pastusa suprema) mediated through agrobacterium tumefaciens alfredo lópez 1 y alejandro chaparro 2 1 microbiólogo, grupo de ingeniería genética de plantas, departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: alopezmo@unal.edu.co 2 profesor asistente, grupo de ingeniería genética de plantas, departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: achaparro@unal.edu.co resumen: se ha demostrado que la transformación de papa (solanum tuberosum) mediada por agrobacterium tumefaciens es dependiente del genotipo y que la mayoría de protocolos de transformación reportados son ineficientes al aplicarlos en la subespecie andigena. en esta propuesta se manejaron los procesos iniciales de mejoramiento genético de la nueva variedad colombiana de papa pastusa suprema (solanum tuberosum sp. andigena) que es altamente androestéril, característica de gran importancia para los organismos modificados genéticamente. esta variedad resultó de la hibridación interespecífica de tres especies de papa (solanum stoloniferum, solanum phureja var. yema de huevo y solanum tuberosum sp. andigena var. parda pastusa). se transformaron explantes internodales mediante el vector pcambia2301 que posee un gen reportero de la -glucoronidasa y un gen de resistencia a la kanamicina. se obtuvo un porcentaje de transformación inicial de 31 ± 2,5%, que se expresó mediante formación de callo sobre medios de selección y una frecuencia final con base en el ensayo gus de 30%. este es el primer reporte de transformación de un híbrido interespecífico de tres especies diferentes. palabras clave: híbrido interespecífico, transformación, genotipo, kanamicina, gus. abstract: it has been demonstrated that agrobacterium tumefaciens mediated-transformation of potato (solanum tuberosum) was depended upon the genotype. in addition, most of the proposed protocols were inefficient to transform the andigena subspecies. in this proposal, the initial processes of genetic improvement of the new colombian variety pastusa suprema, which highly andro-sterile characteristic is of great importance for genetically modified organisms, were handled. this variety was produced across the inter-specific hybridization of three different species of potato (solanum stoloniferum, solanum phureja var. yema de huevo y solanum tuberosum sp. andigena var. parda pastusa). stem explants was transformed using the vector pcambia 2301, which has the gene reporter of -glucoronidase and the gene of resistance to kanamycin. percentage initial transformation was expressed as formation of callus on a selection medium of 31 ± 2.5% with a final 30% frequency using gus assay. it is the first report of a transformation process of an inter-specific hybrid derived from three different species. key words: inter-specific hybrid, transformation, genotype, kanamycin, gus. introducción la papa es uno de los cultivos alimenticios más importantes del mundo (estrada, 2000). es el cuarto cultivo en el mundo después del trigo, el arroz y el maíz, con una producción anual aproximada de 300 millones de toneladas (banerjee et al., 2006). colombia produjo 2.834.820 t en el año 2002 en un área sembrada de 163.841 ha (cevipapa, 2006). la producción de papa se ve fuertemente reducida esencialmente por la presencia de enfermedades y atafecha recepción: 02 de agosto de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 agronomía colombiana 25(1), 16-25, 2007 lópez y chaparro: avances hacia la obtención de un sistema... 17 2007 ques de insectos plaga. en colombia, las principales pérdidas económicas se deben al ataque de la polilla guatemalteca (tecia solanivora lepidoptera: gelechiidae). esta plaga se presenta en más del 80% de las zonas cultivadas del país y genera una disminución de los rendimientos superior al 30%. este insecto no sólo está presente en américa latina, sino también en áfrica, asia y en el sureste de europa, y fue reportado en colombia por primera vez en 1985 (arévalo, 2003). para su control, los agricultores acuden al uso de una gran cantidad de plaguicidas químicos que se aplican con demasiada frecuencia. este hecho, además de incrementar sustancialmente los costos de producción, origina una serie de problemas secundarios, entre ellos el desarrollo de resistencia a los plaguicidas (sánchez et al., 2000). en el contexto de las múltiples estrategias agrupadas bajo el concepto de manejo integrado de plagas (mip) se propone la obtención de variedades de plantas que posean resistencia a los insectos plaga. una tecnología que se viene explorando recientemente, y que puede servir como complemento al mip para ofrecer soluciones parciales al problema, es la utilización de plantas transformadas con genes que confieren resistencia a los insectos plaga (chaparro et al., 2003). en el transcurso de los últimos 15 años se han obtenido cultivares transgénicos de papa con resistencia a diferentes factores bióticos (virus, bacterias, hongos, nematodos e insectos) y abióticos (estrés fisiológico, sequía, salinidad, frío), y con modificaciones en algunos procesos de desarrollo (crecimiento, floración, tuberización) (ritter, 2000), aunque un gran porcentaje de estos trabajos se han realizado casi exclusivamente con variedades de solanum tuberosum sp. tuberosum. existen algunos pocos reportes sobre trabajos en especies de solanum tuberosum sp. andigena, cultivo que se limita a los países de la región andina de suramérica (banerjee et al., 2006). en cuanto a las variedades colombianas los trabajos de trasformación son escasos; actualmente la universidad nacional de colombia sede bogotá y la corporación para investigaciones biológicas (cib) –en convenio con la universidad nacional sede medellín–, se encuentran investigando en esta área; estos últimos reportaron en 2001 transformación mediante genes reporteros en algunas de las principales variedades comerciales de papa cultivadas en colombia: ‘diacol capiro’ y ‘parda pastusa’ (trujillo et al., 2001). la mayoría de métodos reportados para la obtención de plantas transformadas de papa (solanum tuberosum sp. tuberosum) han mostrado ser ineficientes en las transformaciones de la subespecie andigena debido, entre otras causas, a la baja regeneración de brotes sobre el medio usado (trujillo et al., 2001). en el año 2002 se liberaron comercialmente tres nuevas variedades de papa subespecie andigena desarrolladas por un equipo de investigadores de la universidad nacional de colombia sede bogotá, entre las que se destaca la variedad pastusa suprema resultado de la hibridación de un clon interespecífico (solanum stoloniferum 230490 × solanum phureja var. yema de huevo) como parental materno con solanum tuberosum sp. andigena var. parda pastusa como parental paterno (ñústez, 2005). esta nueva variedad posee cierta resistencia a phytophora infestans agente causal de la enfermedad de la gota y se considera como la de mayor potencial comercial en los mercados colombianos dado que tiene características fenotípicas similares a las de ‘parda pastusa’, la más importante variedad a nivel nacional (perfetti et al., 2003). ensayos realizados en campo con esta variedad han mostrado propiedades de androesterilidad, característica importante para la bioseguridad de los organismos genéticamente modificados en relación con el flujo de genes (ñústez, 2005). aunque existen algunos autores que proponen que los sistemas de transformación son independientes del genotipo (kumari et al., 1995; de block, 1988), hay suficiente evidencia que señala que el método de transformación a utilizar está condicionado por el genotipo de la variedad que se esté trabajando (dale y harnpson, 1995; trujillo et al., 2001; heeres et al., 2002). por tanto, es necesario evaluar la capacidad de transformación de la nueva variedad pastusa suprema empleando genes reporteros y marcadores de selección para obtener protocolos estándar que permitan en el próximo futuro la introducción de genes de resistencia a insectos plaga y/o a condiciones bióticas y abióticas adversas, como la sensibilidad a heladas (navia, 2005). materiales y métodos material biológico las plántulas de papa in vitro de la variedad ‘pastusa suprema’ fueron provistas por el profesor carlos ñústez de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia sede bogotá. el mantenimiento in vitro del material vegetal se realizó utilizando el medio murashige y skog (ms) suplementado con tiamina (0,4 mg· l-1), ácido d-pantoténico (2 mg· l-1), inositol (100 agron. colomb. 25(1), 2007 18 mg· l-1) y sacarosa (20 g· l-1) (trujillo et al., 2001). se adicionó además ácido giberélico, ag3 (0,1 mg· l -1) con el fin de estimular la elongación de los tallos y una concentración de phytagel (sigma-aldrich) de 2,5 g· l-1. las plántulas fueron subcultivadas transfiriendo las porciones caulinares apicales a medio fresco cada cinco semanas; por su parte, los explantes sometidos al proceso de transformación se subcultivaron cada dos semanas. el crecimiento del material vegetal se llevó a cabo a una temperatura promedio 20 3°c con un fotoperíodo de 10 horas. las bacterias utilizadas en la replicación del plásmido y su transferencia al genoma vegetal, escherichia coli cepa dh5 y agrobacterium tumefaciens cepa lba4404, fueron cedidas por el centro internacional de agricultura tropical (ciat) y la corporación para investigaciones biológicas (cib), respectivamente. transformación bacteriana y vegetal el vector pcambia 2301 que contiene el gen marcador nptii y el gen reportero gus, se introdujo a e. coli y a. tumefaciens mediante choque térmico con base en los protocolos descritos por lima (1998) y lacorte y romano (1998). una vez fue transformada a. tumefaciens se cultivó en 20 ml de medio líquido luria bertani suplementado con antibióticos (estreptomicina y kanamicina, 50 mg· l-1 de cada uno), se incubó a 28°c y se centrifugó a 180 rpm hasta obtener una lectura od600 de 0,8-1,0. el proceso de transformación vegetal se realizó usando la metodología propuesta por ghislan (2003) con algunas variaciones basadas en las experiencias del grupo de ingeniería genética de plantas de la universidad nacional de colombia (igp-un) y en bibliografía obtenida sobre transformaciones genéticas de papa (solanum sp. tuberosum y andigena), así: se inició tomando como explantes segmentos internodales de aproximadamente 0,4 a 0,8 cm provenientes de plantas micropropagadas de tres a cuatro semanas de edad (jiménez, 2006). para este ensayo se utilizaron 150 explantes derivados de plántulas cultivadas in vitro durante cuatro semanas a los cuales se les practicó un pequeño corte longitudinal para exponer las zonas internas del explante a la infección por parte de las bacterias (beaujean et al., 1998). se tomaron grupos de 50 explantes y se colocaron en el medio de cocultivo que consistía de medio ms líquido + vitaminas + 20 mg· l-1 de acetosiringona (dale y harpson, 1995). los explantes se pusieron en contacto con la suspensión bacteriana en una proporción 1:50 y se agitaron manualmente durante 30 minutos (yaya, 2006). se tomó como control un grupo de 50 explantes a los cuales no se les sometió a cocultivo y se trasladaron directamente a medio de cultivo sólido (ms sin hormonas). por su parte, los explantes cocultivados se retiraron y se pusieron a secar en papel absorbente estéril y posteriormente se trasladaron a cajas de petri que contenían medio de cocultivo sólido. las cajas con los explantes cocultivados y los controles se incubaron en oscuridad a una temperatura de 20±3°c por un período de 48 horas. posteriormente, los explantes se transfirieron a un medio de regeneración que consistía en medio ms sólido + vitaminas + hormonas (3,0 mg· l-1 de zeatina ribósido, zr; 1,0 mg· l-1 de ácido giberélico, ag3 y 0,02 mg· l-1 de ácido naftalenacético, ana) (jiménez, 2006) suplementado con 250 mg· l-1 de cefatoxime por siete días (visser et al., 1989). transcurrida una semana, los explantes se trasladaron al mismo medio pero suplementado con 50 mg· l-1 de kanamicina (andersson et al., 2003). se hicieron réplicas de 10 explantes cada una para los cocultivados y cinco réplicas de 10 explantes cada una para los controles. el cambio a medio fresco se realizó cada dos semanas. se evaluaron las condiciones durante el proceso de transformación en cuanto al porcentaje de callogénesis, regeneración, oxidación y/o clorosis. se evaluaron las diferencias estadísticas entre los tratamientos (con cocultivo y sin cocultivo) mediante la prueba w de mann whitney. se utilizó el programa stat graphics versión 4.0 y para todos los análisis se asumió un nivel de confiabilidad de 95%. ensayo histoquímico gus la actividad del gen gus se evidenció por medio del ensayo histoquímico gus modificado por lacorte (1998). se tomaron aleatóriamente el 50% de los explantes viables en proceso de callogénesis de 3 a 4 semanas de edad provenientes de los explantes control y cocultivados para realizar el ensayo. la preparación de 400 µl de la solución de x-gluc 50 mg· ml-1 se realizó pesando 20 mg de x-gluc y disolviéndolo en 0,4 ml de dmso (dimetilsulfóxido). la solución se adicionó a 40 ml de tampón de reacción compuesto por nah2po4. h2o 100 mm, na2edta.2h2o 10 mm, triton x-100 0,1%, x-gluc 50 mg· ml-1 1 mm, aforando a 40 ml con agua destilada estéril. los callos se retiraron del medio de regeneración y se enjuagaron con agua destilada estéril para retirar los restos de medio que quedan adheridos, se colocaron a lópez y chaparro: avances hacia la obtención de un sistema... 19 2007 secar sobre papel absorbente y se depositaron en tubos eppendorf estériles de 1,5 ml de volumen; a continuación se les adicionó el tampón de reacción citado en un volumen suficiente para cubrir la muestra. posteriormente se incubaron en oscuridad a una temperatura de 37ºc por 17 horas aproximadamente. el tampón de reacción se retiró y se adicionó etanol al 70% para interrumpir la reacción y retirar la clorofila. después de 17 horas se lavaron las muestras en agua destilada y se transfirieron a glicerol 50% en una caja de petri. finalmente las muestras se visualizaron en estereoscopio. extracción de dna vegetal se ensayaron diferentes protocolos de extracción de dna (edwards et al., 1991; romano, 1998; herrera et al., 2000). la escogencia del mejor protocolo se basó en la calidad de la extracción del dna genómico de plantas micropropagadas analizada por electroforesis en geles de agarosa y se comprobó por la ausencia de inhibidores interferentes por digestión con la enzima hindiii y por amplificación de segmentos al azar utilizando iniciadores tipo rapd. análisis molecular por pcr se llevaron a cabo tres tipos de reacciones de pcr durante el proceso de transformación con los objetivos de evaluar la calidad del dna extraído y detectar la presencia del gen endógeno y del transgen. la primera reacción de amplificación corresponde a la efectuada con los primers tipo rapd de 10 oligonucleótidos de secuencias aleatorias (operon biotechnologies, inc.) la secuencia del primer utilizado fue: 5’aggtgaccgt3’. las reacciones de pcr de 25 µl contenían 200 ng de dna genómico de plántulas micropropagadas, buffer 1x (50 mm kcl, 10 mm tris hcl, ph 8,3), 1,0 mm de mgcl2, 0,1 µm de dntps, 1,0 µm de cada primer y 1,25 u de taq-polimerasa. la segunda reacción de amplificación corresponde a la que se realizó sobre el material transformado y el grupo control para amplificar un fragmento del gen nptll. se utilizaron las mismas condiciones de la mezcla de la primera reacción. la tercera reacción corresponde a la que se hizo para amplificar el gen mitocondrial cox que codifica para la citocromo oxidasa en los explantes control y los explantes transformados, así como en plantas micropropagadas para evaluar calidad de la extracción. los primers utilizados fueron cox1 5’cgtcgcattccagattatcca3’ y cox2 5’caactacggatatataaagccaaaa ctg 3’ (weller et al., 2000) que definen un fragmento de 96 pb. esta reacción en explantes control y cocultivados se realizó paralelamente a la amplificación del transgen y sirvió como un control interno de la pcr. como control negativo se utilizaron muestras provenientes de los materiales no sometidos a cocultivo y como control de la contaminación se usó como muestra agua destilada estéril. todas las reacciones de amplificación fueron realizadas utilizando el kit tucantaq (corpogen) y llevadas a cabo en un termociclador (biorad ), programado para un ciclo de 94°c/1 min, 38 ciclos de 94°c/1 min, 59°c/1 min y 72°c/2 min cada uno, con una extensión final de 72°c durante 7 min para la amplificación del transgen y del gen endógeno; y de un ciclo de 94°c/5 min, 35 ciclos de 94°c/30 seg, 36°c/1 min y 72°c por 1 min 30 seg cada uno, con una extensión final de 72°c durante 5 min para los primers tipo rapd. los productos de pcr provenientes de la amplificación de los genes nptii y cox se analizaron en un gel de agarosa al 2%, teñido con bromuro de etidio, usando el buffer 1x tris borato edta como buffer de corrida. para la reacción con los primers tipo rapd se usaron las mismas condiciones pero utilizando un gel de agarosa al 1%. transformación bacteriana y vegetal se obtuvieron cepas transformadas de e. coli y a. tumefaciens con el vector pcambia2301 utilizando el protocolo de choque térmico, las cuales fueron confirmadas por la extracción del dna plasmídico y la posterior amplificación del gen nptii (datos no mostrados). el protocolo de transformación vegetal utilizado en este ensayo, que se basó en el propuesto por ghislan (2003) con algunas modificaciones, avanzó en el camino de obtener un sistema de transformación para la nueva variedad de papa pastusa suprema. estas modificaciones se basaron en reportes de transformación de papa (visser et al., 1989; dale y harnpson, 1995; beaujean et al., 1998; trujillo et al., 2001; andersson et al., 2003). el medio de regeneración y el tipo de explante procedente de entrenudos utilizados fue el propuesto por jiménez (2006). se ha reportado que trabajar con entrenudos facilita las primeras etapas del proceso debido a que son menos susceptibles a sufrir lesiones durante los diferentes pasos de manipulación (beaujean et al., 1998). a los explantes sometidos a transformación se les practicó un pequeño corte para estimular la actividad agron. colomb. 25(1), 2007 20 de transferencia de a. tumefaciens debido a la exudación de compuestos fenólicos que actúan como quimio-atrayentes; se reportó el inició de formación de una pequeña capa de callo en los sitios de corte y la aparición de pequeños brotes (visser et al., 1989). por otro lado, el corte puede permitir que la bacteria infecte las células internas del explante, como se pudo visualizar en los cortes internos de los callos gus positivo (datos no mostrados). sin embargo, el corte también puede inducir efectos deletéreos en los explantes más pequeños. la concentración de la suspensión bacteriana se tomó con base en el trabajo de trujillo et al. (2001), en el cual se evaluaron dos concentraciones (1:50 y 1:10) en la transformación de dos variedades de papa subespecie andigena, obteniendo mejores resultados para una variedad con la concentración 1:50, y para otra variedad con la concentración 1:10. ambas concentraciones fueron válidas, pero para este ensayo se descartó la concentración 1:10 dado que, en una experiencia previa con la variedad ‘diacol capiro’ utilizando esa concentración, se comprobó sobreinfección en los explantes (yaya, 2006). después del proceso de cocultivo los 150 explantes se colocaron en medios sin selección por una semana. en el transcurso de este tiempo más del 90% de los explantes cocultivados y control empezaron a presentar un ensanchamiento en uno o en ambos extremos mostrando indicios de callogénesis; sólo el 10% de los explantes control presentaron procesos de oxidación leves. no hubo procesos de clorosis. investigaciones realizadas por visser et al. (1989) con transformaciones de solanum tuberosum sp. tuberosum, partiendo de segmentos foliares o de entrenudos, en las cuales se evaluó la transferencia directa del cocultivo al medio de selección o dejando una semana en medio de regeneración sin antibióticos, obtuvieron mejores porcentajes de transformación cuando dejaban los explantes una semana sin presión de selección ya que se comenzaba a presentar división celular en los explantes sin estrés por la ausencia del antibiótico (visser et al., 1989). en este ensayo se observó un hecho similar ya que los explantes empezaron a presentar procesos de división celular e indicios de callogénesis. sin embargo, en este espacio de tiempo se pudo presentar proliferación de algunas células no transformadas y haber contribuido a la presencia de escapes (explantes no transformados con resistencia natural). para un próximo ensayo se podría evaluar la variante de disminuir el número de días sin presión de selección o pasar directamente a los medios de selección (trujillo, 2001; banerjee, 2006). después de la primera semana sin selección los explantes se trasladaron a medios con selección por parte del antibiótico kanamicina a una concentración de 50 mg· l-1. se escogió debido a que varios reportes citan que dicha concentración es óptima para la obtención de una alta frecuencia de brotes de papa transgénica en combinación con un alto número de brotes regenerados por explante (ooms, 1987; tavazza, 1988; wenzler, 1989; higgins, 1992, citados por andersson et al., 2003). en la segunda semana de transformación muchos explantes sufrieron la presencia del antibiótico, lo cual se hizo evidente por la presencia de procesos de oxidación y de clorosis. se presentaron mayores impactos sobre los explantes cocultivados los cuales tuvieron una drástica disminución en su viabilidad (figura 1). este comportamiento puede describirse mejor basado en los resultados del análisis de más de 20 variedades de papa obtenidos por dale y harnpson (1995) en los que la variación observada en la respuesta de regeneración fue atribuida en un 35 % a la variedad como tal; sin embargo, ello también indica que el 65% restante puede atribuirse a variaciones fisiológicas y otras fuentes de variación, como podría ser la presencia del antibiótico y/o sus diferentes concentraciones o el momento del cocultivo con la cepa de a. tumefaciens, ya que este ataque puede causar un efectos deletéreos en el genoma vegetal en el momento de la infección que pueda interferir con los procesos regenerativos (tzfira y citovsky, 2006). en la tercera semana de transformación continuaron los efectos del antibiótico sobre algunos de los explantes control y los sometidos a transformación, pues aparecieron procesos de oxidación y pérdida de viabilidad. sin embargo, como se observa en la figura 1, los explantes control y cocultivados no mostraban hasta ese figura 1. viabilidad de los explantes a través del tiempo. número de semanas % d e l n ú m e ro p ro m e d io d e e x p la n te s lópez y chaparro: avances hacia la obtención de un sistema... 21 2007 momento diferencias sustanciales entre ellos (3,4 3,01 vs. 4,2 3,1). por esta razón se decidió aumentar levemente la concentración del antibiótico a 75 mg· l-1 para poder detener el crecimiento en los controles de los escapes, explantes que presentan una tolerancia natural frente a algunos antibióticos, sin llegar a afectar el crecimiento de los explantes transformados. en la cuarta semana de transformación la callogénesis en los explantes viables fue más visible (figura 2). en la quinta semana de transformación se hicieron más notorios los efectos del aumento del antibiótico sobre los callos cocultivados debido a que empezaron a perder viabilidad, descartando de esta forma los callos que podrían ser escapes; posiblemente por esta razón 2% de los callos transformados que permanecieron viables comenzaron a mostrar indicios de regeneración (figura 3). a pesar del aumento en la concentración del antibiótico no se observó ningún cambio en los explantes de las réplicas control que permanecieron viables desde la tercera semana; aparentemente en estos callos (6%) no se afectó su tolerancia natural y también empezaron a manifestar indicios de regeneración (figura 4). en las siguientes semanas del proceso de transformación no se presentó ningún cambio, manteniéndose constante el número de regenerantes y, por tanto, el porcentaje de regeneración. los regenerantes que se presentaron, tanto en los callos control como en los callos transformados, permanecieron viables pero no siguieron creciendo en las dos semanas siguientes. sin embargo, como se observó en las figuras 1 y 2, los callos sin proceso de regeneración empezaron a presentar procesos de oxidación y perdieron viabilidad. al final los porcentajes de viabilidad (p = 0,654) y callogénesis (p = 0,947) en controles y cocultivados no mostraron diferencias estadísticamente significativas, demostrando posiblemente que la concentración de antibiótico usada para esta variedad no permitió una selección adecuada. durante el proceso de transformación utilizado en este ensayo se reportaron porcentajes de callogénesis de 31 2,52% y de regeneración del 2 0,77%. comparando los resultados obtenidos en el presente trabajo con otros reportes de transformación en papa (tabla 1), resulta que los porcentajes de regeneración obtenidos son relativamente bajos, pero similares a los obtenidos por dale y harnpson (1995) con la variedad pentland dell. es importante señalar que la variedad pastusa suprema, a la que corresponde el presente trabajo, pertenece a la subespecie andigena, mientras la variedad pentland dell es de la subespecie tuberosum. por otro lado, se obtuvieron porcentajes de callogénesis similares a los reportados por valderrama (2004) para ‘parda pastusa’ y ‘diacol capiro’. ensayo gus el ensayo gus fue aplicado entre la tercera y cuarta semana de cultivo a los explantes con procesos de callogenésis para analizar si el gene foráneo fue transferido, figura 2. comportamiento de la callogénesis a través del tiempo. figura 3. callos cocultivados en la quinta semana de transformación con principios de regeneración. a b figura 4. callos control en la quinta semana de transformación con principios de regeneración: a) callo con un solo regenerante; b) callo con dos regenerantes. agron. colomb. 25(1), 2007 22 trascrito y traducido, y se hallaba codificando la enzima necesaria para metabolizar el sustrato. la presencia del intron de la catalasa ubicado en el medio de los exones gus, asegura que el gen sólo se pueda expresar en un ambiente eucariota, puesto que en plantas el intron en el gen gus es eficientemente procesado, transcribiendo un rna mensajero maduro y traduciendo la proteína gus (gilissen et al., 1998). de los 13 callos cocultivados y evaluados, cuatro fueron positivos para la prueba gus (figura 5); esto da como resultado una frecuencia de expresión gus del 30%. la presencia de la coloración azul indicó que el sustrato había sido metabolizado y, por lo menos, el gen gus llegó al ambiente cromosómico del genoma de la papa. por otra parte, si el gen no hubiese sido integrado en el genoma nuclear, después de más de tres semanas de constante división, habría sido eliminado del ambiente cromosómico. extracción del dna vegetal con las tres metodologías ensayadas se logró obtener dna, a partir del cual se consiguió realizar digestión con la enzima hind iii (datos no mostrados); además, la amplificación con los primers tipo rapd fue positiva para todas. sin embargo, como se observa en la figura 6, se observó un mejor patrón de bandas con el procedimiento propuesto por herrera et al. (2000). por esta razón se escogió este protocolo para realizar la extracción de dna de los callos potencialmente transformados. por otro lado, este protocolo elimina impurezas que puedan interferir con la pcr tales como polifenoles, proteínas, restos de detergentes y sales (acetato de amonio o acetato de sodio) (innis y gelfand, 1990). tabla 1. porcentajes de callogénesis, regeneración y transformación reportados para las subespecies de solanum tuberosum y diferentes variedades de papa utilizando kanamicina como marcador de selección. especie solanum variedad explante % callogénesis % regeneración % transformación referencia andigena parda hoja 80 34 0-15 gus (+) (trujillo et al., 2001) diacol hoja 47 28 47-58 gus (+) andigena linea 7540 hoja 86.2 +/4.3 58 +/7.5 sobre callo: 86.2 sobre reg: 35.6 +/4.8 (banerjee et al., 2006) andigena diacol hoja 33 33 40 pcr (+) (valderrama, 2004) parda hoja 29 29 42.8 pcr (+) pan az hoja 42 42 72 pcr (+) purace hoja 34 34 9 pcr (+) tuberosum desiree hoja 88.7+/-3.7 6.8 brotes sobre callo: 88.7 +/3.7 (beaujean et al., 1998)binje hoja 95.2 +/2.8 9.3 brotes sobre callo: 95.2 +/2.8 kapta vandel hoja 74.7 +/3.4 8.2 brotes sobre callo: 74.7 +/3.4 tuberosum desiree hoja/entrenudo no reportado 3.3/9.0 65-100 % gus(+) (dale et al., 1995) p. dell hoja/entrenudo no reportado 22/43 0 p. crown hoja/entrenudo no reportado 3.5/0 65-100 % gus(+) record y mari pipe hoja/entrenudo no reportado 0/0 0 tuberosum beroline entrenudo 100 100 100 (pcr+) (de block, 1988) bintje entrenudo 100 100 99 (pcr+) desiree entrenudo 100 100 100 (pcr+) r.burbank entrenudo 100 100 100 (pcr+) andigena pastusa suprema entrenudo 31+/2.52 2+/0.77 sobrecallo 31+/2.5 30 (gus +) lópez, 2006 figura 5. callos utilizados en ensayo gus: a) callo control que no expresa el gen gus; b) callo cocultivado que expresa el gen gus. a b lópez y chaparro: avances hacia la obtención de un sistema... 23 2007 análisis molecular por pcr en primer lugar se realizó la amplificación del gen endógeno cox a partir de dna aislado con cada uno de los protocolos la amplificación se llevó a cabo bajo las mismas condiciones de la amplificación del gen nptii para que sirviera como control interno de la amplificación del gen de interés. se observó amplificación el gen endógeno (figura 7) a partir del dna aislado con cada uno de los protocolos. la extracción de dna (herrera et al., 2000) se realizó a partir de callos derivados de explantes cocultivados en medios de selección, así como de callos derivados de explantes sin cocultivo en medios sin selección. estas extracciones de dna se utilizaron para realizar la amplificación del gen endógeno cox y del gen nptii (figura 8). como se puede observar en la figura 8 se obtuvo la amplificación del gen cox a partir de todas las muestras analizadas, pero no del gen nptii. para eliminar cualquier artefacto del resultado en los ensayos de amplificación del gen nptii se hicieron algunas modificaciones: variación de la concentración de dna entre 50-400 ng, reamplificaciones a partir del los productos de la primera amplificación, empleo de estimulantes de la reacción como diferentes concentraciones de dmso (innis figura 6. amplificación por pcr utilizando primers tipo rapd: carril 1) marcador de peso molecular 50-2000pb; carril 2) control absoluto (agua); carril 3) amplificación del dna (herrera et al., 2000); carril 4) amplificación del dna (romano, 1998); carril 5) amplificación del dna (edwards et al., 1991). figura 7. amplificación del gen cox por pcr: carril 1) amplificación del cox en dna cip; carril 2) amplificación del gen cox en dna (romano, 1998); carril 3) amplificación del gen cox en dna edwards et al., 1991); carril 4) control absoluto; carril 5) marcador de peso molecular de pcr. figura 8. análisis por pcr de los callos con índice de regeneración: carril 1) control absoluto; carriles 2 a 7) amplificación del gen cox en todas las muestras de dna analizadas; carril 8) amplificación del gen nptii a partir de pdna; carriles 9 a 15) reacciones negativas para el gen nptii en todas las muestras de dna analizadas. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 agron. colomb. 25(1), 2007 24 y gelfand, 1990). sin embargo hasta el momento no se ha logrado obtener ninguna amplificación (datos no mostrados). una posible explicación de este hecho, reportado también por ming-tsair (1996), es que el gen se haya perdido por efecto de replicación y reparación del casette de expresión, debido a eventos previos a la integración en el genoma hospedero o a que se haya presentado una delección parcial del t-dna (vriesuijtewaal et al., 1989). conclusiones aunque algunos autores afirmen que los procesos de transformación son independientes del genotipo (de block, 1988; kumari et al., 1995), los valores obtenidos en este ensayo y los reportados para otros estudios de transformación en papa aportan mayor evidencia que los procesos de transformación son dependientes del genotipo, es decir de la variedad que se va a trabajar. cada componente del proceso (tipo de explante, concentración de la bacteria, medio de cocultivo y tiempo de contacto, componentes del medio de selección y tiempos en general) dependen tanto de la especie, como de la subespecie o variedad que se vaya a trabajar (figueira et al.,1994; dale y harnpson, 1995; trujillo et al., 2001; heeres et al., 2002). con base en estos resultados es recomendable, en el momento de aplicar cualquier protocolo de transformación en papa, realizar las respectivas modificaciones para ser adaptado a la variedad que se vaya a trabajar. finalmente, se avanzó hacia la obtención de un sistema de transformación para la variedad ‘pastusa suprema’ a pesar de las características particulares del material biológico: a) pool genético complejo resultante de una doble hibridación, siendo uno de los parentales un híbrido interespecífico; b) es una variedad muy nueva, sin protocolos de cultivo de tejidos ni de transformación genética; c) probabilidad que sea un genotipo recalcitrante para transformación como han sido reportadas algunas variedades de papa: ‘aracy’ y ‘baronesa’ (figueira et al., 1994), ‘record’ y ‘maris piper’ (dale y harnpson, 1995). debido a los problemas de enfermedades producidas por virus, bacterias y hongos (estrada, 2000), el ataque de insectos plaga y las consecuencias económicas que conllevan (sánchez et al., 2000), este trabajo abre perspectivas para obtener plantas transgénicas de la variedad pastusa suprema con genes de interés agronómico. en colombia son de interés aquellos genes que confieran resistencia a insectos lepidópteros, en especial a t. solanivora, así como a condiciones de estrés de tipo abiótico que es una de las mayores limitantes económicas (martínez et al., 2003). para el caso de ‘pastusa suprema’ es relevante transferir genes que aporten resistencia a heladas, característica negativa de esta variedad (navia, 2005). literatura citada andersson, m., a. trifonova, a. andersson, m. johansson, l. bulow y p. hofvander. 2003. a novel selection system for potato transformation using a mutated ahas gene. plant cell rpt. 22, 261-267. arévalo a. 2003. análisis de la problemática en colombia de la polilla guatemalteca de la papa tecia solanivora. pp. 2425 en: cevipapa (eds). memorias tecia solanivora ii taller nacional. bogotá, 190 p. beaujean, a., r.s. sangran, a. lecardonnel y b.s. sangran-norreel. 1998. agrobacterium mediated transformation of three economically important potato cultivars using sliced internodal explants: an eficient protocol of transformation. j. expt. bot. 49(326), 1589-1595. banerjee, a.k., s. prat y d. hannapel. 2006. efficient production of transgenic potato (s. tuberosum l. sp. andigena) plants via agrobacterium tumefaciens mediated transformation. plant sci. 170, 732-738. cevipapa. 2006. en: http://www.cevipapa.org.co/estadisticas/estadisticas.php#; consulta: junio 2006. chaparro a, x. sinisterra, o. quintero y j. santos. 2003. transformación de papa criolla variedad ‘yema de huevo’ con un gen que codifica para un inhibidor de proteasas derivado del pomelo. pp. 114-117. en: cevipapa (eds). memorias tecia solanivora ii taller nacional. bogotá, 190 p. dale, p. y k. harnpson. 1995. an assessment of morphogenic and transformation efficiency in a range of varieties of potato (solanum tuberosum l.) euphytica 85, 101-108. de block m. 1988. genotype independent leaf disc transformation of potato (solanum tuberosum) using agrobacterium tumefaciens. theor. appl. genet. 76, 767-774. edwards, k., c. johnstonen y c. thompson. 1991. a simple and rapid method for the preparation of plant genomic dna for pcr análisis. nucleic acids res. 19(6), 1349. estrada, n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. proinpa, cip, cid. la paz, 372 p. figueira, e.s., l.f. figueiredo y d.c. monte neshich. 1994. transformation of potato (solanum tuberosum) cv. mantiqueira using agrobacterium tumefaciens and evaluation of herbicide resistance. plant cell rpt. 13(12), 666-670. ghislan m. comunicación escrita. mejoramiento y recursos genéticos. centro internacional de la papa. –cip–. e-mail: m.ghislain@cgiar.org; consulta: julio 2003. gilissen, l., l.j., metz, w.j. stiekema y j.p. nap.1998. review biosafety of e. coli b-glucuronidase (gus). plants transgenic res. 7, 157-163. heeres p., m. schippers-rozenboom, e. jacobsen y r. visser. 2002. transformation of a large number of potato varieties: genotylópez y chaparro: avances hacia la obtención de un sistema... 25 2007 pedependent variation in efficiency and somaclonal variability. euphytica 124, 13-22. herrera, m., m. ghislain y d. zhang. 2000. molecular biology laboratory protocols: plant genotyping, crop improvement and genetic resources department training manual. international potato center (cip). 3a edition. lima, perú. innis, m. y d. gelfand. 1990. substances affecting pcr: inhibition or enhancement. pcr protocols: a guide to methods and applications. academic press inc. jiménez, j. 2006. regeneración de solanum tuberosum l. variedad ‘pastusa suprema’ a partir de explantes internodales. trabajo de grado. departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. kumari, a., m. miller, p. whitty, j. lyon y p. davie. 1995. agrobacterium mediated transformation of five wild solanum species using in vitro microtubers. plant cell rept. 14, 324-328. lacorte, c. 1998. –glucuronidase (gus). pp. 128-129. en: braileiro y carniero (eds.). manual de transformação genética de plantas. embrapa, spi/embrapa, cenargen, brasilia. 309 p. lacorte c. y e. romano. 1998. transferencia de vetores para agrobacterium. pp 103-106. en: braileiro y carniero (eds.). manual de transformação genética de plantas. embrapa, spi/embrapa, cenargen, brasilia. 390 p. lima, f.j. y e.l. rech. 1998. isolamento de vetores para transformação direta. pp. 1821. en: braileiro y carniero (eds.). manual de transformação genética de plantas. embrapa, spi/embrapa, cenargen. brasilia. 309 p. martinez, h., c. barrios y x. acevedo. 2003. características y estructura de la cadena de la papa en colombia. documento del ministerio de agricultura y desarrollo rural, observatorio de agrocadenas, bogotá. ming tsair, c., liangjwu, c. y hsinhsiung, c. 1996. expression of bacillus thuringiensis (b.t.) insecticidal crystal protein gene in transgenic potato. botanical bul. academia sinica 37, 1723. navia, s. 2005. entrevista en crónica: la papa ‘pastusa suprema’ llega a los platos de los colombianos. en: www.portafolio.com. co. bogotá; consulta: abril de 2006. ñústez, c. 2005. comunicación personal. director grupo de investigación en papa. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. perfetti, j., c. téllez y c. correa. 2003. sistema de inteligencia de mercados. ministerio de agricultura y desarrollo rural. perfil del producto papa. corporación colombia internacional. bogotá. en: http://www.agronet.gov.co/www/docs_ agronet/2005113143530_perfil_papaok.pdf; consulta: mayo 2006. ritter, e. 2000. aplicación de la biotecnología en la mejora genética de la patata. en: pascualena j. y e. ritter (eds.). libro de actas del congreso iberoamericano de investigación y desarrollo en patata. patata 2000. 3-6 julio, vitoria–gastéis, españa. romano, e. 1998. extração de dna de tecidos vegetais. pp 171. en: braileiro y carniero (eds.). manual de transformação genética de plantas. embrapa, spi/embrapa, cenargen. brasilia. 309 p. sánchez, g., e. londoño, l.a. peña y e. espitia. manejo integrado de plagas. en: manejo integrado del cultivo de la papa. manual técnico. corpoica, bogotá. 160 p. trujillo, c., e. rodríguez, s. jaramillo, r. hoyos, s. orduz y r. arango. 2001. one step tranformation of two andean potato cultivars (solanum tuberosum l. sp. andigena). plant cell rpt. 20, 637-641. tzfira, t. y v. citovsky. 2006. agrobacterium mediated genetic transformation of plants: biology and biotechnology. current opinion biotechnol. 17, 147-154. valderrama a.m. 2004. desarrollo de líneas de papa con posible resistencia a tecia solanivora utilizando el gen cry1ac de bacillus thuringiensis. tesis de maestría en biotecnología. facultad de ciencias. universidad nacional de colombia, medellin. visser, r., e.l. jacobsen, a. hesseling-meinders, m.j. schans, b. witholt y w.j. feenstra. 1989. transformation of homozygous diploid potato with an agrobacterium tumefaciens binary vector system by adventicious shoot regeneration of leaf and ítem segments. plant mol. biol. 12, 329-337. vries-uijtewaal, l.j., w. gilissen, e. flipse, k. sree ramulu, w.j. stiekema y b. de groot. 1989. fate of introduced genetic markers in transformed root clones and regenerated plants of monohaploid and diploid potato genotypes. theor. appl. genet. 78, 185-193. weller, s.a., j.g. elphinstone, n.c. smith, n. boonham y d.e. stead. 2000. detection of ralstonia solanacearum strains with a quantitative, multiplex, realtime, fluorogenic pcr (taqman) assay. appl. environ. microbiol. 66(7), 2853-2858. yaya, m.l. 2006. desarrollo de un sistema de selección positiva para plantas transgénicas de papa (solanum tuberosum sp. andigena var. ‘diacol capiro’). tesis de maestría en ciencias biologicas con énfasis en genética. departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. 29(2)_13+tendenciasclima.indd recceived for publication: 31 august, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 agroclimatalogy, centro nacional de investigaciones de café – cenicafé. chinchiná (colombia). 2 grazing and forage network, tibaitatá research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 4 applied stastistics. fundación universitaria los libertadores. bogota (colombia). 5 climate change and agriculture network, tibaitatá research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia). 6 corresponding author. jfboshellv@unal.edu.co agronomía colombiana 29(2), 275-285, 2011 trend analysis to determine hazards related to climate change in the andean agricultural areas of cundinamarca and boyacá análisis de tendencias para determinar amenazas relacionadas con el cambio del clima en zonas agrícolas altoandinas de cundinamarca y boyacá andrés j. peña q.1, blanca a. arce b.2, j. francisco boshell v.3, 6, maría j. paternina q.4, miguel a. ayarza m.5, and edwin o. rojas b.5 abstract resumen recognizing the threat from climate change that is facing and will face agroecosystems is the first step in determining adaptation to climate change. one way is through global climate models (gcms), but their spatial resolution is not best suited for making decisions locally, further reducing scale, seen as a way to resolve the resolution problem, has not yielded the expected results. this study puts forth an exercise in which we study the climatic time series of precipitation and temperature to determine if there are effects of climate change on one of the most important national agricultural areas, using the mann-kendall analysis to determine the existence of statistically significant trends, i.e. signs of change in the variables analyzed. it was found that the variable that presents the most significant trends is the average maximum temperature, while precipitation and average minimum temperature do not. reconocer la amenaza climática a la que se enfrentan y se enfrentaran los agroecosistemas es el primer paso para determinar las medidas de adaptación frente al cambio climático. una forma de hacerlo es a través de los modelos climáticos globales (mcg), sin embargo la resolución espacial de éstos no es la más indicada para tomar decisiones a escala local; además, la reducción de escala, vista como una forma de mejorar el problema de resolución, no ha dado los resultados esperados. se plantea un ejercicio en el que se estudian las series de tiempo climáticas de precipitación y temperatura para determinar si hay efectos del cambio climático en una de las zonas agropecuarias de mayor importancia a nivel nacional. se plantea el análisis de mann-kendall para determinar la existencia de tendencias estadísticamente significativas, es decir señales de cambio en las variables analizadas. se encontró que la variable que presenta tendencias más significativas es la temperatura máxima media, mientras que la precipitación y la temperatura mínima media no. key words: mathematical models, climate obser vations, temperature, mountain farming. palabras clave: modelos matemáticos, observaciones del clima, temperatura, agricultura de montaña. introduction according to the ipcc (2007), climate change is the variation (statistically significant) in average climatic conditions or in its variability over an extended period, typically decades or longer. dry seasons becoming more frequent, higher temperatures than usual, very short rainy season in previous dry periods, droughts, floods, among other consequences, attributed to climate change, are considered the main threat to human development in our generation (undp, 2007). in addition to natural climate change, related to changes in obliquity, eccentricity and precession (hays et al., 1976; imbrie et al., 1984; herbert and fischer, 1986), more frequent cyclical phenomena (pavia et al., 2009) and changes in vegetation cover (mcgregor and nieuwolt, 1998), the emission of greenhouse gases (ghgs), the product of human economic activity and its accumulation in the atmosphere have increased the radiative force (ipcc, 2007) impacting the current climate. furthermore, as the atmosphere has no limits or southern zone, ghgs are significant, determinative factors for the global climate and its effects can be modeled at the global level through global climate models (gcms), which can generate future climate scenarios, based on previously determined emission scenarios (ipcc, 1997). however, 276 agron. colomb. 29(2) 2011 their low resolution (molina et al., 2000) combined with methodological and operational difficulties arising from the reduction of scale (and statistics) has led to a need for assessing the presence of trends within the time series of climatic variables to understand what is happening locally and determine the level of threat and future climate risk. this work takes into account the following five aspects: 1) current climate (2001-2008) measured at some stations located in the colombian andes is different to past climae (1970-1980) and the changes could modify the irrigation (pena et al., 2008; pena et al., 2010), or accelerate life cycles of poikilothermic organisms, such as insects, weeds and crops, or determine cultivated species altitudinal migration in response to the search for optimal soil and climate (jarvis and ramirez, 2009). 2) because the study area is a region of horticultural and livestock (dairy) importance (madrid, 2006; itc, 2009), the effect of climate change on the highlands of cundinamarca and boyacá can affect the country’s food security. 3) the mcg have very low resolution and therefore do not detect local variations and/or the regional level. 4) adaptation strategies to climate change should be prioritized by areas and production systems at regional and local levels. 5) it is important and necessary to review the time series of regional-scale climate variables to determine any trends in them. those areas that recorded the most significant trends represent a major threat to agricultural production activities; therefore, there should be prioritized actions and strategies of adaptation. it is worth noting that, although in this paper we propose a qualitative scenario, as the product of an empirical (statistical) analysis, this does not ensure a reduction in uncertainty regarding the mcg, but because local settings are an important factor for decision makers (alcamo et al., 2006) and can improve the identification of adaptation measures against these threats primarily by farmers. materials and methods study area we analyzed the time series of the weather elements measured at weather stations located in the cordillera oriental, in the departments of cundinamarca and boyaca (fig. 1). figure 1. location of weather stations in the andean agricultural areas of cundinamarca and boyacá (colombia). 277peña q., arce b., boshell v., paternina q., ayarza m., and rojas b.: trend analysis to determine hazards related to climate change in the andean agricultural areas of cundinamarca and boyaca most of these are in the highlands of cundinamarca and boyaca, which comprises a set of high-altitude basins, along with the upper parts of the rivers chicamocha, bogota and suarez (valencia, 2002). the plateau of this area is comprised of a set of mesas that are located between 2,500 and 2,600 m a.s.l., surrounded by mountains up to 4,000 m. climatically, it is considered a dry island, compared with its surroundings; the precipitation has a strong spatial variation, since the annual rainfall ranges from 600 to 1,500 mm. the temperatures are determined by the height above sea level (valencia, 2002). in this region, intra-annual temporal variation in precipitation and temperature is marked by the double pass of intertropical convergence zone (itcz). the first three months of the year are dry (january-march), forming the first dry season of the year (fdsy), the three subsequent months are rainy (april-june), especially in april and may, the first rainy season of the year (frsy). july, august and september are dry, but in september, depending on the area can be characterized as a transitional month and comprise the second dry season of the year (sdsy), whereas the last three months of the year are rainy and form the second rainy season (srs) (boshell, 2009). according to boshell, during the sdsy and fdsy average temperature tends to decrease as the result of radiative loss, associated with clear skies at night, while in the frsy and srs it tends to increase for the opposite reason. climatic time series information for average annual maximum temperature (tmax) and minimum temperature (tmin) and the cumulative annual rainfall (prec) was used from 31 meteorological stations located in the andean highlands in the departments of cundinamarca and boyacá, for a total of 87 time series (tab. 1), with a minimum length of 23 years. table 1. time series used in the andean agricultural areas of cundinamarca and boyacá (colombia). no. code municipality department m a.s.l. longitude latitude tmax tmin precipitation initial final initial final initial final 1 509503 cuítiva boyacá 3000 -72.943 5.572 1983 2008 1978 2008 1971 2008 2 403513 tunja boyacá 2690 -73.355 5.553 1979 2008 1979 2008 1969 2008 3 401522 samacá boyacá 2600 -73.495 5.511 1978 2008 1978 2008 1969 2008 4 508502 rondón boyacá 2120 -73.203 5.358 1978 2008 1978 2008 1971 2008 5 508504 miraflores boyacá 1640 -73.144 5.192 1984 2008 1984 2008 2008 6 401530 v. de leyva boyacá 2215 -73.543 5.655 1980 2008 1980 2008 1978 2008 7 403517 paipa boyacá 1470 -73.116 5.745 1978 2008 1980 2008 1969 2008 8 403534 sogamoso boyacá 2500 -72.967 5.676 1983 2008 1983 2008 1982 2008 9 523501 socotá boyacá 3590 -72.529 6.011 1978 2008 1978 2008 1974 2008 10 703501 cubará boyacá 370 -72.115 7.006 1979 2007 1978 2006 1972 2005 11 403501 la uvita boyacá 2950 -72.545 6.245 1986 2008 1986 2008 12 403524 guicán boyacá 3716 -72.731 6.407 1978 2008 1978 2008 1974 2008 13 403525 chita boyacá 2888 -72.466 6.188 1980 2008 1980 2008 1972 2008 14 403531 chiscas boyacá 2350 -72.504 6.549 1978 2008 1978 2008 1974 2008 15 403533 boavita boyacá 2150 -72.578 6.326 1983 2008 1981 2008 1978 2008 16 403515 nobsa boyacá 2530 -72.890 5.778 1977 2008 1969 2008 17 403532 sativanorte boyacá 2594 -72.704 6.133 1975 2008 18 507501 nuevo colón boyacá 2438 -73.456 5.353 1978 2008 1978 2008 1971 2008 19 507502 satatenza boyacá 1930 -73.449 5.022 1978 2008 1970 2008 20 507504 macanal boyacá 1300 -73.316 4.941 1986 2008 1982 2008 21 120567 anolaima cundinamarca 1915 -74.437 4.770 1979 2008 1979 2008 1971 2008 22 119507 pasca cundinamarca 2256 -74.311 4.310 1980 2008 1979 2008 1969 2008 23 120542 mosquera cundinamarca 2543 -74.209 4.691 1978 2008 1978 2008 1970 2008 24 120570 guasca cundinamarca 2750 -73.868 4.879 1978 2008 1978 2008 1974 2008 25 120572 soacha cundinamarca 2900 -74.189 4.505 1978 2008 1978 2008 1973 2008 26 120574 chocontá cundinamarca 2709 -73.701 5.117 1976 2008 1976 2008 1974 2008 27 120579 bogotá cundinamarca 2547 -74.150 4.705 1977 2008 1977 2008 1972 2008 28 120598 tenjo cundinamarca 2560 -74.200 4.792 1986 2008 1986 2008 1983 2008 29 306512 pacho cundinamarca 2000 -74.139 5.141 1978 2008 1978 2008 1974 2008 30 401512 fúquene cundinamarca 2580 -73.734 5.467 1978 2008 1978 2008 1970 2008 31 506501 gachetá cundinamarca 1752 -73.646 4.830 1980 2008 1980 2008 1972 2008 278 agron. colomb. 29(2) 2011 each variable was analyzed on a multi-year time scale, for which annual series were satisfi ed with the average values (temperatures) and cumulative values (rain) for each season (fdsy, frsy, sdsy, srs). trend analysis for the analysis we used the mann kendall nonparametric test that is considered one of the most robust for determining the existence of seasonal trends in series (hamed, 2008) of length equal to or greater than 10 data, even with missing data (buff oni et al., 1999). according to hamed (2008), test results may be erroneous in auto-correlated series, so this study uses annual data and multi-annual seasons. th e statistical basis of this test was proposed by mann in 1945 and as the null hypothesis (h0) proposes that the data series come from a population where the measurements are independent and identically distributed (hipel and mcleod, 2005). th e alternative hypothesis (h1) is that the data follow a trend, “monotonic” in time. given h0, the mann-kendall statistic (s) is: where while, j and k are two positions in the time series, where j is antecedent of k for any following position, satisfying j < k, so that the greatest diff erence (k j) is equal to n-1, where n is the size of time series. in that sense, when the value of s is positive an increasing trend is indicated, meaning that the variable takes on higher values over time, on the contrary, when it has a negative value, negative trends. for example, assume the following hypothetical series of annual average temperature: 23.8, 23.5, 22.7, 22.9, 22.4, calculation of s (s mann kendall) determines whether the trend is incremental or decremental as shown in tab. 2. in 1975, kendall showed that the distribution of s was normal and found a fi x for when there are “ties” (xj = xk) (hipel and mcleod, 2005), so you can determine if the trend of the series is signifi cant and accept the null hypothesis or the alternative based on the probability of z (onoz and bayazit, 2003). to perform this analysis in the present study, we used the “mannkendall trend test {kendall}” in the statistical program “r” (r development core team, 2008). results average maximum temperature (tmax) most tmax annual series have a positive trend (fig. 2), specifi cally, with 95% confi dence we can say that over 65% of these have a positive trend, with 99% confi dence we can say that 55% of the 28 series have an incremental tendency. about 20% of the annual series analyzed had no trend, table 2. example of calculation of the trend of a series using mann-kendall. year 1 2 3 4 5 + dates 23.8 23.5 22.7 22.9 22.4 . . -0.3 -1.1 -0.9 -1.4 0 4 . . . -0.8 -0.6 -1.1 0 3 . . . . 0.2 -0.5 1 1 . . . . . -0.5 0 1 sum . . . . . 1 9 value s -8 figure 2. trends in annual maximum temperature (significant p≤0.05) in areas of cundinamarca and boyacá (colombia). 279peña q., arce b., boshell v., paternina q., ayarza m., and rojas b.: trend analysis to determine hazards related to climate change in the andean agricultural areas of cundinamarca and boyaca while only 10% of the series under analysis have a negative trend (99% confidence) (tab. 3). in this study, unlike that found by pavia et al. (2009) in mexico, usually when there is a significant trend in the annual values of mean maximum temperature, there is a tendency in the same direction (same direction of the slope) and similar degree of significance in the multi-year series of seasons, i.e. if the annual tmax values are highly significant negative trends, it is expected that each year, each of the seasons weather (fdsy, frsy, sdsy, srs) will have lower tmax values. in turn, when there is no significant trend in the annual series of the climate element, multi-year trends in the seasonal series are not expected (tab. 3). table 3. trend of the average maximum temperature, annual and multi-year in areas of cundinamarca and boyacá (colombia). no. code municipality significance and slope p-value year fdsy frsy sdsy srs year fdsy frsy sdsy srs 1 509503 cuítiva +++ --+++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2 403513 tunja +++ . +++ +++ +++ 0.00 0.23 0.00 0.00 0.00 3 401522 samacá ++ . --+++ + 0.05 0.37 0.00 0.00 0.10 4 508502 rondón . . . . +++ 0.21 0.39 0.95 0.18 0.00 5 508504 miraflores +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6 401530 v. de leyva . +++ +++ +++ +++ 0.20 0.00 0.00 0.00 0.00 7 403517 paipa ++ ++ +++ +++ ++++ 0.03 0.01 0.00 0.00 0.00 8 403534 sogamoso +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 9 523501 socotá +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 10 703501 cubará +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 11 403501 la uvita 12 403524 guicán +++ ++ +++ +++ +++ 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 13 403525 chita +++ + +++ +++ +++ 0.00 0.07 0.00 0.00 0.00 14 403531 chiscas . . . . . 0.28 0.66 0.56 0.13 0.34 15 403533 boavita ----------0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 16 403515 nobsa 17 403532 sativanorte 18 507501 nuevo colón . . . . . 0.28 0.52 0.47 0.20 0.91 19 507502 satatenza +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.21 0.00 0.00 20 507504 macanal ----------0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 21 120567 anolaima +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22 119507 pasca +++ ++ +++ +++ ++ 0.00 0.02 0.00 0.00 0.02 23 120542 mosquera +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.10 0.00 0.00 0.00 24 120570 guasca +++ +++ +++ +++ ++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 25 120572 soacha ++ . . +++ +++ 0.00 0.64 0.38 0.00 0.00 26 120574 chocontá +++ . +++ +++ +++ 0.00 0.62 0.00 0.00 0.00 27 120579 bogotá . . . . . 0.48 0.32 0.58 0.97 0.37 28 120598 tenjo +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 29 306512 pacho . . . . . 0.45 0.33 0.36 0.15 0.59 30 401512 fúquene ----------0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 31 506501 gachetá ++ . +++ +++ +++ 0.04 0.38 0.00 0.00 0.00 fdsy, first dry season of the year; frsy, first rainy season of the year; sdsy, second dry season of the year; srs, second rainy season. + + + positive trend (increase) highly significant (99% confidence), + + positive trend (increase) significant (95% confidence), + positive trend (increase) not significant (90% confidence), . without trend, --negative trend (decrease) highly significant, negative trend (decrease) significant, negative trend (decrease) insignificant. 280 agron. colomb. 29(2) 2011 table 4. trend of the average minimum temperature, annual and multi-year in areas of cundinamarca and boyacá (colombia). no. code municipality significance and slope p-value year fdsy frsy sdsy srs year fdsy frsy sdsy srs 1 509503 cuítiva --------0.03 0.00 0.00 0.00 0.01 2 403513 tunja + . +++ +++ . 0.09 0.15 0.00 0.00 0.10 3 401522 samacá . . ------0.95 0.53 0.00 0.00 0.00 4 508502 rondón -. . -0.07 0.05 0.50 0.67 0.03 5 508504 miraflores ----------0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6 401530 v. de leyva ----------0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7 403517 paipa --. ------0.00 0.46 0.00 0.00 0.00 8 403534 sogamoso +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 9 523501 socotá -. ----. 0.03 0.23 0.01 0.00 0.15 10 703501 cubará +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 11 403501 la uvita +++ ----+++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 12 403524 guicán ----------0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 13 403525 chita . -+++ +++ +++ 0.13 0.50 0.00 0.00 0.00 14 403531 chiscas . . . . . 0.32 0.25 0.27 0.77 0.64 15 403533 boavita ------+++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 16 403515 nobsa . . . . . 0.31 0.36 0.28 0.14 0.14 17 403532 sativanorte 18 507501 nuevo colón . . . + + 0.44 0.27 0.81 0.09 0.14 19 507502 satatenza 20 507504 macanal 21 120567 anolaima ----------0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22 119507 pasca ----------0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 23 120542 mosquera +++ . +++ +++ +++ 0.00 0.13 0.01 0.00 0.00 24 120570 guasca --------0.00 0.00 0.00 0.03 0.01 25 120572 soacha + . . +++ +++ 0.06 0.39 0.22 0.00 0.04 26 120574 chocontá . ++ . . 0.18 0.04 0.41 0.07 0.78 27 120579 bogotá +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.01 0.00 0.01 28 120598 tenjo +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 29 306512 pacho . . --0.28 0.43 0.03 0.08 0.02 30 401512 fúquene . . . . . 0.31 0.75 0.08 0.31 0.14 31 506501 gachetá +++ +++ +++ +++ +++ 0.78 0.84 0.00 0.00 0.00 fdsy, first dry season of the year; frsy, first rainy season of the year; sdsy, second dry season of the year; srs, second rainy season. + + + positive trend (increase) highly significant (99% confidence), + + positive trend (increase) significant (95% confidence), + positive trend (increase) not significant (90% confidence), . without trend, --negative trend (decrease) highly significant, negative trend (decrease) significant, negative trend (decrease) insignificant. average minimum temperature (tmin) unlike what happens with the tmax, this variable is not as widespread on the behavior of the trend (tab. 4, fig. 3), 28% of the annual series of tmin under analysis have a significant positive trend (90% confidence) 32% do not have any trend and about 40% a decremental tend (90% confidence). the temporal multi-year behavior is equal to t max. accumulated precipitation (prec) over 70% of the analyzed seasons have no trend in annual rainfall accumulated values, however, 29% have a tendency with some degree of significance, predominantly positive (20%), i.e. sites in which each year it is raining more, as reported by peña et al. (2010) for the station of el espinal, located in the magdalena valley, meanwhile 281peña q., arce b., boshell v., paternina q., ayarza m., and rojas b.: trend analysis to determine hazards related to climate change in the andean agricultural areas of cundinamarca and boyaca figure 3. trends in annual minimum temperature (significant p≤0.05) in areas of cundinamarca and boyacá (colombia). table 5. trend of precipitation , annual and multi-year in areas of cundinamarca and boyacá (colombia). no. code municipality significance and slope p-value year fdsy frsy sdsy srs year fdsy frsy sdsy srs 1 509503 cuítiva . + . . . 0.52 0.06 0.88 0.17 0.34 2 403513 tunja . . . . . 0.81 0.49 0.87 0.68 0.46 3 401522 samacá . . . . . 0.84 0.23 0.17 0.48 0.88 4 508502 rondón . . . . . 0.73 0.41 0.65 0.70 0.21 5 508504 miraflores 6 401530 v. de leyva +++ --+++ . ++ 0.00 0.00 0.00 0.62 0.02 7 403517 paipa . . . . . 0.47 0.94 0.38 0.74 0.38 8 403534 sogamoso +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 9 523501 socotá . . . . 0.12 0.27 0.16 0.32 0.91 10 703501 cubará . . . + . 0.84 0.25 0.61 0.11 0.99 11 403501 la uvita ----+++ ----0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 12 403524 guicán . . --++ 0.00 0.37 0.00 0.05 0.11 13 403525 chita . . . ++ . 0.31 0.43 0.63 0.04 0.80 14 403531 chiscas . + . . . 0.51 0.03 0.58 0.39 0.53 15 403533 boavita . . . . 0.41 0.23 0.10 0.50 0.50 16 403515 nobsa . . . . . 0.22 0.33 0.42 0.41 0.79 17 403532 sativanorte -. . 0.02 0.30 0.12 0.13 0.18 18 507501 nuevo colón . . . . . 0.35 0.61 1.00 0.44 0.51 19 507502 satatenza +++ + ++ ++ . 0.00 0.10 0.02 0.01 0.48 20 507504 macanal +++ +++ +++ --+++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 21 120567 anolaima . . . . . 0.78 0.48 0.25 0.61 0.98 22 119507 pasca . . . . . 0.25 0.83 0.87 0.90 0.55 23 120542 mosquera . . . . . 0.81 0.50 0.17 0.56 0.68 continues in a few stations there tends to be less rain (tab. 5 and fig. 4). the temporal behavior of rainfall is similar to the annual scale, which means that if there are trends in annual rainfall values, neither in the series will have multi-year periods (tab. 5). discussion temperatures (tmax and tmin) according to the outputs of the gcms (ipcc, 2007), in the region which is located in the study area, the main effect of climate change is the increase of temperature. the trends analyzed in this study show a general increase in tmax, but not in tmin, because the latter is less sensitive to the overall effect and long term is more related to local conditions and daily cycles. at the station in the municipality of bogota (27), annual mean maximum temperatures showed no trend, but a significant increase in the average minimum temperature from year to year is seen, which could be linked to the increased presence of gases like co2 in the layer closest to the ground, reducing terrestrial radiation (ir) that escapes at night to the upper layers of the 282 agron. colomb. 29(2) 2011 continues table 5. trend of precipitation , annual and multi-year in areas of cundinamarca and boyacá (colombia). no. code municipality significance and slope p-value year fdsy frsy sdsy srs year fdsy frsy sdsy srs 24 120570 guasca . . . . . 0.30 0.85 0.37 0.30 0.19 25 120572 soacha . + . . . 0.82 0.07 0.86 0.18 0.36 26 120574 chocontá . . . . + 0.24 0.23 0.28 0.73 0.15 27 120579 bogotá . . . . . 0.20 0.33 0.18 1.00 0.62 28 120598 tenjo +++ +++ +++ +++ +++ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 29 306512 pacho . . . . . 0.86 0.99 0.68 0.79 0.91 30 401512 fúquene . . . . + 0.80 0.21 0.45 0.53 0.13 31 506501 gachetá ++ + . . ++ 0.03 0.11 0.33 0.41 0.01 fdsy, first dry season of the year; frsy, first rainy season of the year; sdsy, second dry season of the year; srs, second rainy season. + + + positive trend (increase) highly significant (99% confidence), + + positive trend (increase) significant (95% confidence), + positive trend (increase) not significant (90% confidence), . without trend, --negative trend (decrease) highly significant, negative trend (decrease) significant, negative trend (decrease) insignificant. figure 4. trends in annual precipitation (significant p≤0.05) in areas of cundinamarca and boyacá (colombia). atmosphere and thus generates increases in temperature at night. as raised by yunling and yiping (2005), climate change has regional peculiarities that are not consistent with the patterns found on a global scale, especially in mountainous regions, where the topography means greater influence of local circulation. in fact, as found by pavia et al. (2009) in mexico, very few stations show significant increases in both temperature variables analyzed, which does not mean that this area is outside the global warming effect, but that the threats must be detected locally. for example, if the gcms were used to identify the threats of climate change on economic activities in the region, one would think that frost would not be a problem for crops grown in the highlands of cundinamarca and boyaca, when indeed, in some places, the decremental trend of tmin may result in a higher incidence of frost, causing great losses to farmers. although some stations have a trend in which tmax is positive and tmin is negative, this should not be confused with a compensatory effect to indicate that the average temperature is not growing. the methodology used in this study determined the threat in a qualitative way, using a nonparametric statistical analysis that determines the existence of trends, so that in these localities, the threat is determined by a higher probability of occurrence of frost at higher altitudes a general increase in evaporation and insect pests, an increase in the number of cohorts (egg-adult cycle) by increasing daytime temperatures. on the other hand, although several authors have determined that these effects (tmax increasing and tmin decreasing) are related to deforestation and land use change (gross, 1987; gash et al., 1996; giambelluca, 1996; mcgregor and nieuwolt, 1998; adams, 2007), they cannot be attributed solely to this factor, to determine the change, you must think about the wider effect of increasing greenhouse gases in the atmosphere and climate variability over long and medium periods (tourre et al., 2001; pavia et al., 2009). precipitation most series analyzed showed no rain trend, possibly because in mountainous regions, precipitation is a local type phenomenon, related to circulation systems on a scale of a few kilometers, catalyzed by processes on a larger scale (montoya and palomino, 2005), where the main factor involved in rainfall-genesis is the terrain, so the phenomena in these regions induces variability and climate change ap283peña q., arce b., boshell v., paternina q., ayarza m., and rojas b.: trend analysis to determine hazards related to climate change in the andean agricultural areas of cundinamarca and boyaca pears to have less effect than on sites free of the orographic effect (peña, 2000). the stations that show a marked tendency to increased precipitation also show a marked increase in the maximum temperature, however, in those places where positive trends in maximum temperature are found do not always record an incremental annual accumulated rainfall, and which the incremental effect cannot be attributed to increased evaporation and/or evapotranspiration, caused by the increase in maximum temperature. in addition, station 12 (guice), where there is a tendency to reduce the amount of annual rainfall, a highly significant increase in tmax is also present. these results are consistent with those reported by poveda et al. (1998), who noted that even without significant changes in precipitation amounts; the changes that occur in the temperature can affect the water balance. in this regard, peña et al. (2008) found that in the high plains of colombia, the response of field water to possible climate change depended on the type of soil, showing the importance of the local approach when defining measures for adaptation to climate change. conclusions • there is a widespread climate threat in the andean highlands of cundinamarca and boyaca, and in most stations evaporative and evapotranspiration rates of crops are expected to increase annually due to increasing t max. in turn, this increase in tmax is widespread throughout the year, i.e., the effect is not concentrated in some seasons, as in other parts of the world, which could result in an increase in the number of insect cohorts (tab. 6). table 6. related climate threat of climate change in each season in the andean agricultural areas of cundinamarca and boyacá (colombia). no. threat 1 further increase evaporation increased risk of frost 2 further increase evaporation 3 further increase evaporation 4 further increase evaporation 5 further increase evaporation 6 further increase evaporation increased risk of frost further increase humidity 7 further increase evaporation increased risk of frost 8 further increase evaporation further increase humidity 9 further increase evaporation increased risk of frost further increase humidity 10 further increase evaporation 11 further increase evaporation 12 further increase evaporation increased risk of frost less precipitation 13 further increase evaporation 14 further increase evaporation 15 increased risk of frost 16 17 less precipitation 18 further increase evaporation 19 further increase evaporation 20 further increase humidity 21 further increase evaporation 22 further increase evaporation increased risk of frost 23 further increase evaporation 24 further increase evaporation increased risk of frost 25 further increase evaporation 26 further increase evaporation 27 further increase evaporation 28 further increase evaporation further increase humidity 29 further increase evaporation 30 31 further increase evaporation further increase humidity 284 agron. colomb. 29(2) 2011 • stations with significant trends of increasing tmax do not necessarily show an increase in tmin, as opposed to middle and high latitudes, the absolute minimum and average minimum annual temperature in the tropics are more related to the daily cycle, cold nights and warm days, and not with the annual cycle; also local conditions (topography, land cover) have a great influence on minimum temperatures. several authors have found that increasing the difference between tmax and tmin is related to changes in land use, which must be taken into account, not to mention the overall effects. this condition is important in higher areas, because this means that even with a warming, we must continue to anticipate frost affecting crops in the driest seasons of the year. • no significant trend was found in the annual accumulated precipitation data from most stations analyzed. some stations have an increasing trend, however, it cannot be assured that the cause of this are the increases in evaporation or evapotranspiration, associated with positive trends in the tmax. also, there are cases in which the precipitation trend is negative, showing that precipitation is a variable difficult to predict. • unlike parametric tests for analysis of trends in time series (eg. regression analysis), whose effect is reduced when the series comes from data with skewed distribution, statistical tests that do not depend on distribution (nonparametric) have the advantage that their effect and significance are not affected by the current distribution of the data. cited literature adams, j. 2007. vegetation-climate interaction: how vegetation makes the global environment. springer praxis books in environmental sciences, chichester, uk. alcamo, j., k. kok, g. busch, j. priess, b. eickhout, m. rounsevell, d. rothman, and m. heistermann. 2006. searching for the future of land: scenarios from the local to global scale. pp. 137-155. in: lambin, h.g. (eds). land-use and land-cover change local processes and global impacts. springer-verlag, berlín. boshell, f. 2009. condiciones climáticas generales de las zonas productoras de flores en colombia. serie: manejo del riesgo climático en la floricultura colombiana. ceniflores, bogota. buffoni, l., m. maugeri, and t. nanni. 1999. precipitation in italy from 1833 to 1996. theor. appl. climatol. 63, 33-40. cci, corporación colombia internacional. 2009. comportamiento de las verduras y hortalizas durante la última quincena de octubre y la primera quincena de noviembre. boletín quincenal sipsa. 2, 1-8. gash, j., c. nobre, j. roberts, and r. victoria. 1996. amazonian deforestation and climate. john wiley, chichester, uk. giambelluca, t.w. 1996. tropical land cover change: characterizing the post-forest land surface. pp. 293-318. in: giambelluca, a.h. (eds.). climate change: developing southern hemisphere perspectives. john wiley, chichester, uk. gross, g. 1987. some effects of deforestation on nocturnal drainage flow and local climate – a numerical study. boundary-layer meteorol. 38, 315-337. hamed, k.h. 2008. trend detection in hydrologic data: the mannkendall trend test under the scaling hypothesis. j. hydr. 349, 350-363. hays, j.d., j. imbrie, and n.j. shackleton. 1976. variations in the earth’s orbit: pacemaker of the ice ages. science 194, 11211132. herbert, t.d. and a. fischer. 1986. milankovitch climatic origin of mid-cretaceous black shale rhythms in central italy. nature 321, 739-743. hipel, k. and a. mcleod. 2005. time series modelling of water resources and environmental systems. in: http://www.stats. uwo.ca/faculty/aim/1994book/1994-time-chapter%2023.pdf; consulted: june, 2011. imbrie, j., j.d. hays, d.g. martinson, a. mcintyre, a.c. mix, j.j. morley, n.g. pisias, w.l. prell, and n.j. shackleton. 1984. the orbital theory of pleistocene climate: support from a revised chronology of the marine δ18 o record. pp. 269-305. in: berger, a., j. imbrie, h. hays, g. kukla, and b. saltzman (eds.). milankovitch and climate: understanding the response to astronomical forcing. proceedings of the nato advanced research workshop. reidl publishing, dordrecht, the netherlands. ipcc, intergovernmental panel on climate change. 1997. introducción a los modelos climáticos simples utilizados en el segundo informe de evaluación del ipcc. grupo intergubernamental de expertos sobre el cambio climático, london. ipcc, intergovernmental panel on climate change. 2007. climate change 2007: impacts, adaptation and vulnerability. cambridge university press, cambridge, uk. jarvis, a. and j. ramírez. 2009. impactos del cambio climático en colombia: modelos y métodos. pp. 25-66. in: memorias taller: definición de herramientas para enfrentar el cambio climático en el sector agropecuario. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. unidad de seguimiento de precios de la leche estadísticas mercado lácteo colombiano, periodo enero – junio / 2006. in: http:// www.agronet.gov.co/www/docs_agronet/20061027163948_ informe_leche_ junio.pdf; consulted: june, 2011. mcgregor, g. and s. nieuwolt. 1998. tropical climatology. 2nd ed. john wiley, new york, ny. molina, a., n. bernal, j. pabón, j. martínez, and e. vega. 2000. reducción de escala estadístico aplicado a datos del ccm3 para generar datos de temperatura del aire en superficie. meteorol. colomb. 2, 67-72. montoya, g. and r. palomino. 2005. sistemas pluviogenéticos en colombia: influencia de frentes fríos del hemisferio norte. meteorol. colomb. 9, 75-82. onoz, b. and m. bayazit. 2003. the power of statistical tests for trend detection. turkish j. eng. env. sci. 27, 247-251. 285peña q., arce b., boshell v., paternina q., ayarza m., and rojas b.: trend analysis to determine hazards related to climate change in the andean agricultural areas of cundinamarca and boyaca pavia, e., f. graef, and j. reyes. 2009. annual and seasonal surface air temperature trends in mexico. intl. j. climatol. 29, 1324-1329. peña, a. 2000. incidencia de los fenómenos “el niño” y “la niña” sobre las condiciones climáticas en el valle del río cauca. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. peña, a., y. rubiano, and j. bernal. 2008. estudio de la variabilidad espacial de la capacidad de retención de humedad del suelo como medida de adaptación al cambio climático. estudio de caso: typic haplustox, puerto lópez, meta (colombia). in: xiv congreso de la sociedad colombiana de las ciencias del suelo, villavicencio, colombia. peña, a., b. arce, m. ayarza, and c. lascano. 2010. simulación de los requerimientos hídricos de pasturas en un escenario de cambios climáticos generados con análisis espectral singular. acta agron. 59(1), 1-9. undp, united nations development programme. 2007. informe sobre desarrollo humano 2007/2008: la lucha contra el cambio climático: solidaridad frente a un mundo dividido. mundiprensa, méxico. poveda, g., c. perez, o. mesa, l. carvajal, and a. ochoa. 1998. evidencias de cambio climático en colombia: tendencias y cambios de fase y amplitud de los ciclos anual y semianual. bull. inst. fr. etudes andines 27(3), 537-546. r development core team. 2008. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna, austria. tourre, y., b. rajagopalan, y. kushnir, m. barlow, and w. white. 2001. patterns of coherent decadal and interdecadal climate signals in the pacific basin during the 20th century. geoph. res. lett. 28, 2069-2072. valencia, i.d. 2002. modelo de hábitat y distribución geográfica de la alondra eremophila alpestris peregrina en el altiplano cundiboyacense, colombia. undergraduate thesis. department of geography, universidad nacional de colombia. bogota. yunling, h. and z. yiping. 2005. climate change from 1960 to 2000 in the lancang river valley, china. mount. res. dev. 25, 341-348. protección de cultivos resumen abstract la gota de la papa causada por phytophthora infestans es la enfermedad más limitante de este cultivo en colombia, donde la mayor parte de regiones productoras presentan condiciones óptimas para su desarrollo epidémico. esta situación conduce a los agricultores a la utilización excesiva de diferentes fungicidas, lo que además de representar cerca del 10% de los costos de producción, causa un grave deterioro ambiental y de salud pública. esta investigación pretende apoyar los programas de m.i.e. a partir del monitoreo de los niveles de sensibilidad de 15 aislamientos de p. infestans obtenidos en antioquia, cundinamarca y boyacá a los fungicidas ridomil® gold, curzate® m-8, previcur® n sl y mildex® 711 wg, como una herramienta de análisis de riesgos que permita ofrecer a los agricultores de papa recomendaciones técnicas basadas en la generación de líneas de sensibilidad. las evaluaciones se realizaron utilizando la metodología de inmersión de discos de hoja con siete dosis de producto comercial. los resultados indican que la población estudiada presenta altos niveles de sensibilidad a los cuatro fungicidas. para el caso del curzate® m-8, se alcanzaron valores promedio de ec50 de 0,28 mg·l-1, mientras que la ec50 para previcur® n sl fue de 0,71 mg·l-1. para los fungicidas ridomil® gold y mildex® 711 wg estos valores alcanzaron 0,62 y 0,54 mg·l-1, respectivamente. por otra parte, la producción de esporangios se redujo de 41.181 esporangios/ml obtenidos como promedio de todos los aislamientos en el tratamiento control, a menos de 500 esporangios/ml cuando se evaluaron las dosis máximas de los cuatro fungicidas. potato late blight caused by phytophthora infestans is the most restrictive disease of this crop in colombia, where environmental conditions are optimal conditions for its epidemic development. this situation leads to an excessive use of fungicides by farmers, which besides representing near 10% of production costs, causes a serious damage of environment and public health. this research pretends to support ipm programs by monitoring the sensitivity levels of 15 isolates of p. infestans obtained from crops in antioquia, cundinamarca and boyacá, to fungicides ridomil® gold, curzate® m-8, previcur® n sl and mildex® 711 wg as a tool of the risk analysis that permit to offer to the farmers the technical recommendations based on the generation of sensitivity lines. evaluations of sensitivity were carried out using the immersion of leaf discs methodology with seven doses of each commercial product. results show that the studied population presents high levels of sensitivity to these fungicides. in the case of curzate® m-8, the average ec50 value was 0.28 mg·l-1, while the ec50 for previcur® n sl reached 0.71 mg·l-1. in tests with fungicides ridomil® gold and mildex® 711 wg, these values were 0.62 and 0.54 mg·l-1, respectively. finally, sporangia production decreased from an average of 41,181 sporangia/ml in control treatment to less than 500 sporangia/ml when the maximum doses of four fungicides were evaluated. key words: cymoxanil, ec50, fenamidone, metalaxyl, potato, propamocarb. palabras clave: cymoxanil, ec50, fenamidone, metalaxyl, papa, propamocarb. fecha de recepción: septiembre 27 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 ingeniero agrónomo, auxiliar de investigación, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. hggarcia@unalmed.edu.co 2 profesor asistente, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín. mamarinm@unalmed.edu.co 3 profesora asociada, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. sjaramal@unalmed.edu.co 4 profesor asistente, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. jmcotes@unalmed.edu.co introducción la enfermedad más limitante del cultivo de la papa (solanum tuberosum l.) es la gota o tizón tardío, causada por el oomycete phytophthora infestans (mont.) de bary (erwin y ribeiro, 1996). su efecto sobre la agricultura mundial se estima en 5.000 millones de dólares perdidos al año (duncan, 1999). en colombia es especialmente importante debido a la ubicación de los cultivos en regiones con condiciones climáticas favorables para el desarrollo del patógeno y a la siembra de materiales altamente susceptibles, como las variedades diacol capiro, parda pastusa, sensibilidad de aislamientos colombianos de phytophthora infestans a cuatro fungicidas sistémicos sensitivity to four systemic fungicides of colombian isolates of phytophthora infestans hibert giovani garcía1, mauricio marín2, sonia jaramillo3 y josé miguel cotes4 agronomía colombiana 26(1), 47-57, 2008 48 agron. colomb. 26(1) 2008 ica nevada y tuquerreña. así por ejemplo, bajo las condiciones del oriente antioqueño, los agricultores de papa realizan hasta 18 aspersiones de fungicidas protectantes y sistémicos para controlar la gota en cada ciclo de cultivo, lo cual representa un costo que oscila entre el 10% y el 30% del valor total de la producción de los cultivos de papa en el país (jaramillo, 2004). la resistencia genética varietal ha sido uno de los principales métodos empleados para el manejo de la gota. la generación de variedades con resistencia raza-específica obtenidas a partir de especies de solanáceas no cultivadas como s. demissum probó ser efectiva en algunos países. sin embargo, la alta variabilidad del patógeno ha sobrepasado las barreras genéticas que presentaban dichas variedades, lo que ha llevado a la desaparición comercial de estos materiales. esta situación condujo al desarrollo de materiales con resistencia general (poligénica), algunos de los cuales están disponibles en diferentes países del mundo (erwin y ribeiro, 1996). en colombia, la variedad monserrate, un cruce entre cultivares de s. tuberosum y s. andigena (estrada y guzmán, 1969), es uno de los casos más representativos del potencial que ofrece la resistencia poligénica como método de manejo del tizón tardío de la papa. la utilización de fungicidas de síntesis química es el otro gran pilar sobre el cual ha recaído el control de p. infestans. hasta 1970, los fungicidas más utilizados incluían el caldo bordelés y otros productos cúpricos, además de las ftalimidas y los ditiocarbamatos (rich, 1983). posteriormente, el control se basó en la utilización de fungicidas sistémicos, en especial del grupo fenilamidas, cianoacetamida-oximas, carbamatos e inhibidores de qoi; entre los cuales se destacan los i.a. metalaxyl, cymoxanil, propamocarb y fenamidone. el metalaxyl es un fungicida sistémico con acción protectante, curativa y erradicante usado exclusivamente para el control de oomycetes, ya que no presenta acción sobre hongos verdaderos (erwin y ribeiro, 1996). inhibe la síntesis de arn ribosomal a nivel de la incorporación de uridina por parte de la arn polimerasa i (davidse, 1995) y hace parte del grupo de las fenilaminas en conjunto con oxadixyl, benalaxyl y ofurace (gisi y cohen, 1996). por su parte, el cymoxanil es una molécula fungicida perteneciente a la familia química de las cianoacetamidaoximas. su movimiento en la planta es translaminar, no tiene movimiento acropétalo, su persistencia en la planta está limitada a unos pocos días y posee un modo de acción multisitio que incluye la inhibición de la síntesis de adn, arn, aminoácidos y lípidos, además de afectar la respiración celular y la permeabilidad de la membrana celular (leroux, 1993). recientemente, se encontró que esta molécula también actúa como un inductor de las defensas naturales de las plantas, que reaccionan mediante respuestas de hipersensibilidad y aumento en el espesor de las paredes celulares deteniendo el crecimiento miceliar del oomycete (howard et al., 2000). el propamocarb pertenece al grupo de los carbamatos. es un fungicida básicamente translaminar que actúa sobre el micelio joven, afectando la permeabilidad de la membrana celular, y poco efectivo cuando el micelio está completamente desarrollado (papavizas et al., 1978). adicionalmente a su acción foliar, puede ser absorbido por las raíces, razón por la cual es utilizado en aplicaciones tipo drench para el control de oomycetes del suelo (efsa, 2006). el fungicida fenamidone proviene de un nuevo grupo de moléculas derivadas de la química de la imidazolinona. su rango de acción incluye un gran número de patógenos de la clase oomycetes, aunque también controla algunos hongos verdaderos pertenecientes a la clase ascomycetes (por ejemplo mycosphaerella spp.) y a los hongos mitospóricos (por ejemplo alternaria spp.) (mercer y latorse, 2003). esta molécula actúa inhibiendo la respiración mitocondrial, al bloquear el transporte de electrones a nivel de la ubihidroquinona en el complejo iii (citocromo c oxidorreductasa), también llamado complejo bc1. dicho modo de acción es similar al que presentan las estrobilurinas y el famoxadone, por lo que estos compuestos se han agrupado por parte de la fungicide resistance action committee (frac) dentro del grupo de resistencia cruzada qoi (quinone outside inhibitors) (frac, 2006). la efectividad de algunos de estos productos en diversas regiones del mundo se ha venido reduciendo gradualmente como resultado de la aparición de resistencia en las poblaciones del patógeno, debido a la alta presión de selección ejercida por el uso continuo de dichas moléculas. se ha demostrado que la presencia de mutaciones puntuales en los genes que codifican para las proteínas blanco de la acción fungicida y de ciertas secuencias de nucleótidos ubicadas en las regiones promotoras de dichos genes se encuentran asociadas con la ocurrencia de varios fitopatógenos con genotipos resistentes a diversas moléculas químicas. la frecuencia de aparición de dichos cambios genéticos está directamente asociada con la tasa de recombinación en los ciclos sexuales y parasexuales que presentan los hongos y oomycetes (damicone, 2004; frac, 2006). un hecho preocupante derivado de las investigaciones realizadas en colombia sobre p. infestans son los bajos niveles de agronom comment on text en letra redonda 49 sensibilidad que han presentado algunos de los aislamientos al fungicida sistémico metalaxyl, el más comúnmente empleado para su control. así por ejemplo, en el año 2001 se determinó que cerca del 75% de los aislamientos colectados en el departamento de antioquia resultó insensible al metalaxyl (jaramillo et al., 2002; jaramillo, 2004), mientras que los resultados de sensibilidad al cymoxanil han resultado variables (jaramillo et al., 2002; ochoa, 2004), por lo que es importante continuar con su evaluación. esta situación ha conducido a la necesidad de emplear otros fungicidas sistémicos para controlar el patógeno en los cultivos de papa del país, siendo los fungicidas propamocarb y fenamidone alternativas disponibles en el mercado, que requieren evaluación y monitoreo constante. estas evaluaciones son especialmente críticas para mejorar la competitividad de la cadena productiva de la papa, por cuanto la utilización de pesticidas en este cultivo es especialmente alta, al representar cerca del 14% del total de los costos de producción. adicionalmente, el proceso de toma de decisiones por parte de los agricultores para la utilización de estos productos carece en gran medida de criterios técnicos y se basa en recomendaciones tradicionales. de acuerdo con el madr (2006), la sobredosificación de insumos químicos representa un problema grave en el cultivo de la papa en colombia y cerca del 50% de los costos relativos al uso de estos productos. el objetivo de la presente investigación fue analizar el nivel de sensibilidad de 15 aislamientos de p. infestans a cuatro de los fungicidas sistémicos utilizados en colombia para el control de p. infestans, con el fin de establecer acciones de monitoreo que apoyen la toma de decisiones relacionadas con el uso de fungicidas de síntesis química en el cultivo de la papa en colombia. materiales y métodos esta investigación se desarrolló en los laboratorios de estudios moleculares y de biología celular y molecular de la universidad nacional de colombia, sede medellín. las plantas empleadas para la obtención de los folíolos fueron sembradas en el centro experimental paysandú (medellín, bh-mb, 2550 msnm, temperatura media 14 °c y precipitación promedio anual de 2000 mm). aislamientos de phytophthora infestans se utilizaron 15 aislamientos colectados durante los dos semestres del año 2006, en cultivos de papa de los departamentos de antioquia, cundinamarca y boyacá (tabla 1). el proceso de aislamiento del patógeno consistió en la ubicación de los tejidos vegetales con síntomas de gota sobre rodajas de papa variedad tuquerreña (sin genes mayores de resistencia a p. infestans) y en la siembra del micelio desarrollado sobre medio agar centeno (18 g de harina de centeno, 18 g de agar, 18 g de azúcar, 1 l de agua destilada), purificándose por transferencia continua a nuevas cajas de aislamiento hospedante localidad severidad (%) esporulación (esporangio/ml) 3b var. pastusa la primavera, boyacá 94,53 17.250 8b var. pastusa páramo la saima, boyacá 83,33 41.000 19b var. tuquerreña el cabadal, boyacá 87,5 40.500 25b var. pastusa albarracín, boyacá 83,33 29.750 6b var. tuquerreña alto chorrero, boyacá 87,5 15.500 4c criolla el corzo, cundinamarca 75 64.500 35c var. pastusa nemoconcito, cundinamarca 89,58 86.500 38c var. pastusa chasques, cundinamarca 83,85 59.500 6c var. pastusa los arrayanes, cundinamarca 89,58 67.750 12c var. pastusa palermo, cundinamarca 79,16 23.750 18u var. puracé pantalio, antioquia 73,95 36.500 15u criolla las peñas, antioquia 79,16 26.000 14u var. puracé las peñas, antioquia 91,66 40.500 30u var. capiro teherán, antioquia 85,41 30.750 13u var. puracé vallejuelito, antioquia 81,25 58.250 tabla 1. aislamientos de phytophthora infestans utilizados en este estudio, en el que se indica su nivel de esporulación promedio y patogenicidad sobre discos de hoja de papa variedad capiro en ausencia de fungicidas químicos. 2008 garcía, marín, jaramillo y cotes: sensibilidad de aislamientos colombianos de phytophthora infestans... agronom comment on text poner punto: 2.000 agronom comment on text poner punto: 2.550 50 agron. colomb. 26(1) 2008 petri. previamente a la realización de las evaluaciones, se activaron los aislamientos a partir de la inoculación de suspensiones de esporangios en tubérculos de papa variedad tuquerreña, desinfectados por 15 minutos en hipoclorito de sodio al 2% y etanol al 96% por 1 minuto, y se incubaron en cámara húmeda durante 4-6 días. sensibilidad de phytophthora infestans a cuatro fungicidas sistémicos los aislamientos fueron evaluados por su nivel de sensibilidad a los fungicidas ridomil® gold mz 68 wp (metalaxyl-m 4% y mancozeb 64%), curzate® m-8 (cymoxanil 8% y mancozeb 64%), previcur® n sl (hidrocloruro de propamocarb 700 g·l-1+) y mildex® 711 wg (44,4 g·kg-1 de i.a. fenamidone y 667 g·kg-1 de fosetyl-al) bajo condiciones in vitro, mediante la utilización de discos de hoja de 14 mm obtenidos a partir de plantas de papa variedad diacol capiro. las dosis utilizadas de cada fungicida se calcularon siguiendo una escala exponencial y fueron seleccionadas con base en los trabajos previos de sujkowsky et al. (1993), power et al. (1995), latorse y gonzález-hilt (2003), argel et al. (2004) y ochoa (2004), de la siguiente forma: ridomil® gold mz 68 wp 0; 1; 2,5; 6,3; 16; 40 y 100 mg·l-1, curzate® m-8: 0; 0,1; 0,3; 0,7; 1,8; 4,6 y 12 mg·l-1 , previcur® n sl: 0; 0,1; 0,3; 0,7; 2,5 y 13 mg·l-1 y mildex® 711 wg: 0; 0,1; 0,2; 0,5; 1,3; 3 y 7 mg·l-1. la evaluación se realizó a partir de la inmersión de los discos de hoja en la respectiva solución durante 1 minuto. los discos así tratados, se localizaron en cajas de petri con medio de sobrevivencia (1,5% agar + 2 mg·l-1 de kinetina) y se incubaron por 24 horas a 18 °c y 12 horas de luz. transcurrido el periodo de incubación, cada disco de hoja se inoculó por el envés con una gota de 10 ul de una suspensión de 10.000 esporangios/ml, previamente preparada a partir de conteos en un hematocitómetro. las cajas de petri fueron ubicadas durante cinco días bajo las condiciones antes descritas, tiempo después del cual se evaluó sobre cada disco el porcentaje de área foliar necrosada siguiendo una escala 0-5, en donde cero se refiere a la ausencia de síntomas y cinco a un porcentaje de área foliar afectada superior al 50%. para cada dosis se utilizaron tres cajas de petri con cuatro discos y el experimento completo se repitió dos veces en el tiempo. en la evaluación de la dosis 0 mg·l-1 (tratamiento control) se sumergieron los discos de hoja en agua destilada estéril y se inocularon con el patógeno en forma similar a los demás tratamientos. adicionalmente, se determinó la concentración promedio de esporangios generados bajo cada una de las dosis evaluadas del fungicida para cada aislamiento. para esto, se depositaron los discos de hoja correspondientes a cada tratamiento en tubos con 10 ml de agua destilada, agitándose mediante vortéx para proceder a realizar los conteos respectivos. para el análisis estadístico del experimento se procedió a transformar los valores discretos de la escala de severidad en una escala de porcentaje en donde 0-1 corresponde a valores de 0% -12,5%; 1-2, 12,5% -25%); 2-3, 25% -37,5%; 3-4,37,5% -50%; 4-5, 50% -100%. la información generada fue analizada mediante análisis probit y de esta forma se calcularon los valores de ec50 para cada aislamiento, utilizando el programa sas v. 9.1.3. resultados la virulencia sobre papa de los 15 aislamientos de p. infestans evaluados en este estudio quedó demostrada por los altos niveles de enfermedad que causaron sobre discos de hoja sin tratamiento químico, alcanzándose niveles de severidad entre un 70% y un 100% y en su capacidad de esporular, con un promedio de 41.181 esporangios/ml. en los experimentos se evidenció un nivel de variación entre las respuestas de los diferentes aislamientos evaluados, situación que era de esperarse debido a su procedencia heterogénea (tabla 1). la acción fungicida de los cuatro productos evaluados fue evidente en los dos experimentos realizados, puesto que se redujeron los niveles de enfermedad y la producción de esporangios con el aumento de las dosis de cada uno de los aislamientos. el fungicida ridomil® gold causó una reducción promedio de los niveles de enfermedad de 49% con la primera dosis evaluada (1 mg·l-1), mientras que este efecto alcanzó el 74% y 98% de reducción de enfermedad cuando se utilizaron las dosis 6,3 mg·l-1 y 100 mg·l-1, respectivamente (figura 1a). la acción antiesporulante de este fungicida fue especialmente alta, al reducirse la producción promedio de esporangios en un 96% cuando se utilizó la dosis de 16 mg·l-1 y al inhibir completamente la esporulación en 14 de los 15 aislamientos bajo estudio, cuando se utilizó la dosis máxima de 100 mg·l-1 (figura 2a). con respecto a los valores de ec50 calculados, se encontró que estos variaron desde niveles tan bajos como 0,045 mg·l-1 en el aislamiento 8b hasta 4,86 mg·l-1 en el aislamiento 38c, con un promedio de 0,62 mg·l-1 ± (0,59 0,66) (figura 3a). con relación al fungicida curzate® m-8, se destaca el hecho de que la primera dosis evaluada de 0,1 mg·l-1 causó una reducción promedio del 24,5% en la severidad de la agronom comment on text sustituir por: min agronom highlight agronom comment on text sustituir por: h agronom highlight agronom comment on text eliminar paréntesis 51 enfermedad con respecto al control, y algunos aislamientos presentaron una alta sensibilidad a este producto, pues bajo dicha dosis tan solo causaron el 58% (aislamiento 30u) y 38% (aislamiento 3b) de severidad. cuando se evaluó la dosis de 1,8 mg·l-1, los niveles de enfermedad presentaron un promedio de 27% de severidad, mientras que la dosis máxima evaluada (12 mg·l-1) generó una reducción promedio de enfermedad del 95%. sin embargo, bajo esta dosis, los aislamientos 35c y 38c causaron enfermedad en niveles del 24% y 13% en la escala porcentual, respectivamente (figura 1b). la acción antiesporulante de este fungicida se evidenció por la reducción en la producción promedio de esporangios (54% con la dosis de 0,7 mg·l-1) y en la inhibición de la producción de esporangios en 11 de los 15 aislamientos con la dosis máxima evaluada. los aislamientos 6c, 35c, 38c y 13u alcanzaron niveles de esporulación superiores a 1.000 esporangios/ml (figura 2b). los valores de ec50 calculados correspondieron a valores inferiores a 1 mg·l-1 en trece de los aislamientos, algunos de los cuales presentaron valores tan bajos como 0,02 mg·l-1 (aislamiento 6b), mientras que los aislamientos 35c y 38c alcanzaron una ec50 de 2,3 y 1,3 mg·l-1, respectivamente. el promedio general de ec50 para este fungicida fue de 0,29 mg·l-1 ± (0,27 0,30) (figura 3b). en la evaluación del fungicida previcur® n sl se evidenció el alto nivel de sensibilidad de 14 de los 15 aislamientos estudiados a su único ingrediente activo propamocarb, ya que con dosis tan bajas como 0,3 mg·l-1 se obtuvo una reducción promedio de severidad del 26%. la excepción correspondió al aislamiento 4c que prácticamente bajo esta dosis generó los mismos niveles de enfermedad que el figura 1. evaluación de la sensibilidad a cuatro fungicidas sistémicos de 15 aislamientos de phytophthora infestans procedentes de cultivos de papa de los departamentos de antioquia, cundinamarca y boyacá. a) ridomil® gold mz 68 wp; b) curzate® m-8; c) previcur® n sl y d) mildex® 711 wg. a b c d 2008 garcía, marín, jaramillo y cotes: sensibilidad de aislamientos colombianos de phytophthora infestans... 52 agron. colomb. 26(1) 2008 tratamiento control. este comportamiento fue consistente en las demás dosis evaluadas, al punto que, bajo la dosis máxima de 13 mg·l-1, los 14 aislamientos no causaron niveles de enfermedad superiores al 6%, mientras que el aislamiento 4c alcanzó un valor del 25% (figura 1c). la efectividad como antiesporulante del previcur® n sl fue comprobada, al encontrarse que este producto inhibió completamente la generación de esporangios en 11 de los 15 aislamientos bajo la dosis máxima evaluada, mientras que los cuatro aislamientos restantes no generaron más de 2.000 esporangios/ml (figura 2c). el cálculo de los valores de ec50 arrojó un promedio general de 0,71 mg·l-1 ± (0,69 0,73) para todos los aislamientos, aunque se presentaron variaciones individuales con aislamientos extremadamente sensibles al propamocarb como el 3b, 12c, 14u y 30u que tuvieron valores de ec50 inferiores a 0,4 mg·l-1 y otros con mayores niveles de tolerancia, como los aislamientos 4c (2,1 mg·l-1) y 38c (1,8 mg·l-1) (figura 3c). el fungicida mildex® 711 wg fue altamente efectivo, puesto que redujo los niveles de enfermedad en todos los aislamientos evaluados; alcanzó valores promedio de reducción de enfermedad del 58% cuando se evaluó la dosis de 1,3 mg·l-1. algunos aislamientos fueron altamente sensibles, ya que, bajo la dosis de 0,5 mg·l-1, se redujeron sus niveles de enfermedad con respecto al control en valores superiores al 36%. con excepción de los aislamientos 35c y 3b, que fueron los únicos que alcanzaron valores en la escala de severidad del 12,5% -25% cuando se sometieron a la dosis máxima evaluada de 7 mg·l-1, los demás aislamientos no superaron niveles del 6% (figura 1d). al igual que los demás fungicidas evaluados, la acción antiesporulante del figura 2. concentración promedio de esporangios en discos de hoja para 15 aislamientos de phytophthora infestans procedentes de cultivos de papa de los departamentos de antioquia, cundinamarca y boyacá, tratados con a) ridomil® gold mz 68 wp; b) curzate® m-8; c) previcur® n sl y d) mildex® 711 wg. a b c d 53 mildex® 711 wg fue comprobada al reducirse en un 49% el número promedio de esporangios generados por los aislamientos bajo la dosis de 0,5 mg·l-1, niveles que llegaron al 100% de inhibición en diez de los aislamientos, cuando se sometieron a la dosis máxima evaluada de 7 mg·l-1 (figura 2d). los cinco aislamientos restantes generaron niveles de esporulación inferiores a 1.500 esporangios/ml. al calcular los valores de ec50, se encontró un promedio general de 0,54 mg·l-1 ± (0,53 0,55) (figura 3d). discusión en este estudio se evaluó el nivel de sensibilidad de 15 aislamientos de p. infestans a cuatro fungicidas comerciales utilizados para el control de este patógeno en las regiones cultivadoras de papa de colombia, y se encontró una alta eficiencia de todos ellos, tanto para reducir el nivel de enfermedad como para inhibir la producción de esporangios del patógeno. es de resaltar que en el trabajo no se figura 3. valores estimados de concentración efectiva 50 (ec50) y su intervalo de confianza al 95%, para 15 aislamientos de phytophthora infestans procedentes de cultivos de papa de los departamentos de antioquia, cundinamarca y boyacá. a) ridomil® gold mz 68 wp; b) curzate® m-8 (cymoxanil 8% y mancozeb 64%); c) previcur® n sl (hidrocloruro de propamocarb 66,5%) y d) mildex® 711 wg. a b c d 2008 garcía, marín, jaramillo y cotes: sensibilidad de aislamientos colombianos de phytophthora infestans... 54 agron. colomb. 26(1) 2008 encontró ningún aislamiento que pudiera calificarse como resistente a alguna de las moléculas químicas involucradas en este estudio. la utilización de estos productos en su formulación comercial, que, con excepción del previcur® n sl, incluyen una molécula principal con características sistémicas y un fungicida acompañante, puede conducir a un efecto de enmascaramiento que dificulta la lectura de la acción directa de los fungicidas sistémicos. sin embargo, el empleo del producto comercial en estos estudios ofrece la ventaja de permitir una mejor aproximación a las condiciones reales bajo las cuales estos se utilizan en el campo, en comparación con estudios en los que se emplea el i.a. en grado técnico. para el análisis de los resultados de este trabajo, es importante tener en cuenta que técnicamente no es posible realizar comparaciones entre los efectos de dosis similares a partir de diferentes fungicidas, debido a que cada uno de ellos presenta diferentes modos de acción y a que su formulación varía en las concentraciones de i.a. así por ejemplo, mientras que el ridomil® gold incluye un 4% de i.a. metalaxyl-m y 64% de mancozeb, el curzate® m-8 es formulado como una mezcla de cymoxanil (8%) y mancozeb (64%); el metalaxyl-m actúa sobre la síntesis de arn ribosomal y el cymoxanil es un fungicida con acción multisitio (gisi y cohen, 1996; gullino et al., 1997). los valores de ec50 encontrados para el ridomil® gold fueron muy bajos, pues en promedio, para los 15 aislamientos evaluados, alcanzaron un nivel de 0,62 mg·l-1, lo cual dista mucho del límite de 100 mg·l-1 definido por sujkowsky et al. (1993) y gisi y cohen (1996) para calificar una cepa como resistente a moléculas fungicidas del grupo químico de las fenilaminas. el máximo valor de ec50 encontrado en este trabajo correspondió a 4,86 mg·l-1 para el aislamiento 8b, ubicándose en el nivel intermedio de sensibilidad de la escala propuesta por sujkowsky et al. (1993). la diferencia es aún mayor cuando se comparan los resultados de esta investigación con los reportados en otros trabajos realizados con este patógeno en colombia. así por ejemplo, jaramillo et al. (2002) determinaron que cerca del 75% de los aislamientos colectados en el departamento de antioquia en el 2001 resultaron insensibles al i.a. metalaxyl; mientras que lagos (2002), al evaluar 63 aislamientos procedentes del departamento de nariño, encontró que el 24% de estos presentaban reacciones de resistencia en sus diferentes niveles (baja, alta, total). sin embargo, estas comparaciones deben ser analizadas con detalle, ya que las metodologías de evaluación utilizadas y la fuente de la molécula química empleada fueron diferentes a las utilizadas en la presente investigación, pues en dichos trabajos se usó i.a. de la mezcla racémica de metalaxyl (enantiomeros r y s) y lectura de la inhibición del crecimiento del oomycete en medio de cultivo, mientras que en este estudio la fuente correspondió a una formulación comercial que incluye sólo el isómero puro r, comercialmente denominado metalaxyl m y, además, contiene el fungicida protectante mancozeb. cuando se hace la comparación de los resultados obtenidos en esta investigación con relación a los niveles de sensibilidad de p. infestans al metalaxyl con estudios desarrollados en otros países como costa rica (páez et al., 2001), inglaterra (gisi et al., 2002) y estados unidos (deahl et al., 1995) —donde los niveles de resistencia oscilan entre el 40% y el 60% de los aislamientos evaluados—, se encuentra una gran diferencia, que posiblemente está asociada a las variaciones en las poblaciones del patógeno presente en dichas zonas caracterizadas por la ocurrencia de ambos tipos de apareamiento (a1 y a2), lo cual constituye un alto factor de riesgo de distribución del gen dominante asociado a la resistencia a fenilaminas en oomycetes vía reproducción sexual (shattock, 1988). los bajos niveles de sensibilidad al ridomil® gold encontrados en la población de p. infestans evaluada en este estudio conducen a redoblar los esfuerzos para mantener este fungicida como herramienta de apoyo en los programas de manejo integrado de la gota de la papa en colombia y, muy especialmente, a implementar las estrategias antirresistencia recomendadas por frac (2006) para el manejo de estos fungicidas, resumidas por damicone (2004) en los siguientes aspectos: a) reducir la presión de selección mediante la utilización de prácticas culturales de control; b) utilizar mezclas de tanque o mezclas comerciales que incluyan fungicidas del tipo fenilaminas con productos protectantes multisitio en proporciones superiores al 75%; c) limitar el uso de estos fungicidas a 2-4 aplicaciones por ciclo de cultivo e intervalos mínimos de catorce días; d) utilizar fungicidas protectantes entre aplicaciones de fenilamidas; e) evitar el uso curativo o erradicante de dichos fungicidas, y f) no usar aplicaciones al suelo de fenilamidas dirigidas a patógenos aéreos. con respecto a la evaluación del curzate® m-8, se observó un alto nivel de sensibilidad de la mayoría de aislamientos evaluados a este fungicida, nivel que incluso fue observable en dosis tan bajas como 0,1 y 0,3 mg·l-1. esto se reflejó en los bajos valores de ec50 calculados para toda la población (promedio de 0,29 mg·l-1). sin embargo, dos de los aislamientos (35c y 38c) demostraron cierta tolerancia a este 55 producto, produciendo 1.500 y 2.500 esporangios/ml y niveles de enfermedad del 24% y del 13%, respectivamente, aún bajo la dosis máxima evaluada de 12 mg·l-1. cuando se comparan estos resultados con otros estudios realizados en el país, se encuentra que es frecuente este comportamiento de alta sensibilidad en aislamientos de p. infestans al cymoxanil. así, lagos (2002) encontró que de 64 aislamientos de p. infestans colectados en nariño, el 83% resultó sensible al i.a. cymoxanil y ninguno alcanzó el nivel de calificación de resistentes (ec50 ≥10 mg·l-1). de igual forma, ochoa (2004), al evaluar la sensibilidad de 50 aislamientos de p. infestans obtenidos en diferentes regiones de colombia, encontró que ninguno de ellos tuvo la capacidad de crecer en medios de cultivo cuando se adicionó a este una concentración de i.a. de cymoxanil de 0,8 mg·l-1. al comparar la efectividad antiesporulante de este producto con reportes de la literatura de otros países, no es posible encontrar referencias relacionadas con p. infestans, aunque sí con el oomycete plasmopara viticola, para el cual gullino et al. (1997) encontraron que una alta proporción de los aislamientos italianos evaluados presentaba mic superiores a 100 mg·l-1 de i.a. y que algunas poblaciones conservaron su capacidad de esporulación, aun bajo concentraciones de 250 mg·l-1, con lo cual fueron calificadas como resistentes a esta molécula química. este reporte alerta sobre la posibilidad real de ocurrencia de poblaciones resistentes de oomycetes al i.a. cymoxanil, a pesar de que dicha molécula es calificada por la frac (2006) con un nivel de riesgo bajo. el que dos aislamientos evaluados en este trabajo presenten valores de ec50 superiores hasta ocho veces con respecto a la media encontrada en el resto de la población es un indicativo de la necesidad de continuar con el monitoreo y especialmente de establecer medidas que eviten la aparición de aislamientos con resistencia a este producto, reduciendo la utilización del curzate® m-8 como un producto erradicante y alternando su aplicación con otros fungicidas sistémicos que presentan diferentes modos de acción (gullino et al., 1997). el fungicida previcur® n sl resultó altamente efectivo para reducir los niveles de enfermedad y esporulación de los aislamientos evaluados, calculándose una media de ec50 de 0,71 mg·l-1 y observándose la inhibición completa de la esporulación en el 73,3% de los aislamientos con la dosis máxima (13 mg·l-1). el previcur® n sl es un fungicida comúnmente utilizado para el control de patógenos oomycetes del suelo y para el tratamiento de semilla y de material de propagación vegetativo en diversos cultivos de campo abierto e invernadero. su utilización para el control de p. infestans en papa y tomate se viene incrementando en diferentes regiones del mundo, debido a la reducción en la efectividad de los fungicidas sistémicos tradicionalmente utilizados. en colombia es frecuente que los agricultores de papa recurran a su uso sólo cuando se presentan altos niveles de enfermedad y como última alternativa para el control del patógeno, de manera que su utilización se realiza como curativo y erradicante, lo que a mediano plazo puede conducir a un alto riesgo de selección de variantes resistentes a su i.a. propamocarb. esta situación ya se ha reportado en varias especies del oomycete pythium (moorman et al., 2004), donde se encontraron aislamientos que exhibían niveles de ec50 que superaban los 1.000 mg·l-1, en comparación con las líneas base de sensibilidad que presentaban rangos de 0,5 a 10 mg·l-1 (papavizas et al., 1978; moorman et al., 2004), por lo que es importante ajustar las recomendaciones y mantener el monitoreo constante de las poblaciones a este fungicida. con referencia a lo encontrado en la evaluación del fungicida mildex® 711 wg, se confirmó el potencial que presenta este producto como una herramienta de apoyo a los programas de manejo integrado de la gota de la papa, pues los valores de ec50 encontrados promediaron 0,54 mg·l-1 para los 15 aislamientos, con un estrecho rango de variación de 0,26 a 1,3 mg·l-1. este fungicida fue también efectivo como antiesporulante, al inhibir completamente la germinación de 10 de los aislamientos bajo la dosis máxima evaluada (7 mg·l-1). al comparar los resultados aquí obtenidos con trabajos anteriores de nuestro grupo de investigación con aislamientos colectados de diferentes procedencias geográficas y años de colección, se encuentra una gran similitud en los niveles de ec50. así, por ejemplo, argel et al. (2004) establecieron una línea base de sensibilidad al fenamidone utilizando 31 aislamientos de p. infestans de todo el país y encontraron valores de ec50 que oscilaron entre 0,14 y 3,51 mg·l-1, con una media de 1,83 mg·l-1; mientras que escudero (2005), al evaluar cuatro aislamientos de p. infestans de tres municipios de antioquia, encontraron que los rangos de ec50 oscilaron entre 0,13 y 2,03 mg·l-1 y de 0,07 a 2,9 mg·l-1 cuando se empleó el i.a. fenamidone en grado técnico y en su formulación comercial, respectivamente. es importante destacar que los resultados de estos trabajos contrastan drásticamente con aquellos definidos para p. infestans en europa, que en promedio alcanzan valores de 9 mg·l-1 en holanda (mercer y latorse, 2003) a 15 mg·l-1 en francia, alemania y reino unido (latorse y gonzález-hilt, 2003) y se ubican a una distancia apreciable de la dosis de fenamidone establecida como el límite para 2008 garcía, marín, jaramillo y cotes: sensibilidad de aislamientos colombianos de phytophthora infestans... 56 agron. colomb. 26(1) 2008 calificar a los oomycetes con resistencia a dicho fungicida (50 mg·l-1) (sirven y beffa, 2003). sin embargo, también vale la pena mencionar que la utilización masiva de este fungicida para el control de p. infestans en colombia debe ser cuidadosamente analizada, ya que el fenamidone, al hacer parte del grupo de fungicidas qoi, es una de las moléculas definidas por frac (2006) como de alto riesgo a seleccionar poblaciones de hongos y oomycetes resistentes, debido a su modo de acción único y a la ocurrencia del fenómeno de resistencia cruzada con las estrobilurinas (gisi et al., 2002). el efecto detrimental que ocasiona el fenómeno de resistencia a fungicidas en el ambiente, la salud pública y la economía de las regiones agrícolas trasciende el ámbito de las compañías productoras de agroquímicos y constituye un problema social con profundos efectos tanto sobre las poblaciones rurales más vulnerables como sobre los consumidores concentrados en los centros urbanos, por lo cual se requiere la cooperación de entidades de investigación y organismos de control del estado para el diseño de estrategias que eviten la selección de poblaciones resistentes. esta investigación es un aporte a la implementación de sistemas de monitoreo continuo de los niveles de sensibilidad de las poblaciones de p. infestans a los principales productos fungicidas utilizados para su control. la metodología empleada ha sido probada en diferentes patosistemas (frac, 2007) y, aunque sus resultados pueden diferir con la ocurrencia de la resistencia en campo, son un indicativo del comportamiento que presentan las poblaciones de hongos y oomycetes ante un fungicida en particular, lo que puede servir de sistema de alarma para conducir evaluaciones más certeras que identifiquen en forma temprana la presencia de aislamientos de p. infestans con pérdida de sensibilidad a fungicidas. agradecimientos esta investigación se realizó gracias al apoyo económico de la vicerrectoría de investigaciones de la universidad nacional de colombia, a través del proyecto quipú 20101005571. para las colecciones de aislamientos se contó con el apoyo del personal técnico de fedepapa, en los departamentos de antioquia, boyacá y cundinamarca. literatura citada argel, l.e., s. jaramillo, j.g. morales, b. jacqmin y e. guzmán. 2004. línea base de sensibilidad de phytophthora infestans al fenamidone en colombia. en: memorias xxi congreso de la asociación latinoamericana de la papa (alap). 7-12 marzo de 2004. valdivia. damicone, j. 2004. fungicide resistance management. en: http:// pearl.agcomm.okstate.edu plantdiseases/f-766.htm; consulta: junio de 2007. davidse, l.c. 1995. phenylamide fungicides: biochemical action and resistance. pp. 347-354. en: lyr, h. (ed). modern selective fungicides. 2nd edition. gustav fischer verlag, jena. deahl k.l, s.p. demuth, s.l. sinden y a. rivera-peña. 1995. identification of mating types and metalaxyl resistance in north american populations of phytophthora infestans. amer. potato j. 72, 35–49. duncan, j.m. 1999. phytophthora an abiding threat to our crops. microbiol. today 26, 114–116. efsa. 2006. conclusion regarding the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance propamocarb. en: http://ec.europa.eu/food/plant/protection/evaluation/existactive; consulta: julio de 2007. erwin d.c. y o.k. ribeiro. 1996. phytophthora diseases worldwide. aps press, st. paul, minnesota. 562 p. escudero, m. 2005. secuencia parcial del gen citocromo b de phytophthora infestans y su relación con la resistencia al fenamidone. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. 27 p. estrada, n. y s. guzman. 1969. herencia de la resistencia de campo al “tizón” (phytophthora infestans mont. de bary) en variedades cultivadas de papa (subespecies tuberosas y andigena). revista ica 4, 117-137. frac. 2006. qoi working group. en: http://www.frac.info; consulta: junio de 2007. frac. 2007. frac monitoring methods. en: www.frac.info/frac/; consulta: junio de 2007. gisi, u. y y. cohen. 1996. resistance to phenylamide fungicides: a case of study with phytophthora infestans involving mating type and race structure. annu. rev. phytopathol. 34, 549-572. gisi, u., h. sierotzki, a. cook y a. mccaffery. 2002. mechanisms influencing the evolution of resistance to qo inhibitor fungicides. pestic. mgt. sci. 58, 859-867. gullino, m. l., e. mescalchin y m. mezzalama. 1997. sensitivity to cymoxanil in populations of plasmopara viticola in northern italy. plant pathol. 46, 729-736. howard, r.j., m. ferrari, j.l. genet y m. stidham. 2000. biology of curzate® action against plasmopara viticola infection on grape. afpp-sixième conférence internationale sur les maladies des plantes. 6-8 de diciembre, 2000. tours, francia. jaramillo, s. 2004. monografía sobre phytophthora infestans (mont.) de bary. universidad nacional de colombia, medellín. 137 p. jaramillo, s., l.a. gutiérrez, e. gilchrist, l. afanador y j.g. morales. 2002. sensibilidad de aislamientos de phytophthora infestans (mont) de bary procedentes de diferentes zonas paperas colombianas a fungicidas sistémicos. mimeografiado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. lagos, l.e. 2002. aislamiento y caracterización genética de las poblaciones de phytophthora infestans (mont.) de bary en las zonas productoras de papa solanum tuberosum l. en el depar57 tamento de nariño. tesis de maestría, facultad de ciencias, universidad del valle, cali. 78 p. latorse, m. y h. gonzález. 2003. sensitivity base line and resistance monitoring on plasmopara viticola and phytophthora infestans. pflanzenschutz nachrichten bayer 56, 511-522. leroux, p., k. chabane y g. bompeix. 1993. selection and characterization of phytophthora parasitica mutants with ultraviolet-induced resistance to dimethomorph or metalaxyl. pestic. sci. 39, 325-329. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. observatorio agrocadenas colombia. documento de trabajo no. 100. en: http://www.agrocadenas.gov.co; consulta: junio de 2007. mercer, r.t. y m.p. latorse. 2003. fungicidal properties of the active ingredient fenamidone. pflanzenschutz nachrichten bayer 56, 465-476. moorman, g., s. kang, d. geiser, y s. kim. 2004. identification and characterization of pythium species associated with greenhouse f loral crops in pennsylvania. plant dis. 86, 1227-1231. ochoa, d. 2004. determinación de la sensibilidad en aislamientos colombianos de phytophthora infestans hacia cymoxanil, dimetomorf y clorotalonil. trabajo de grado. facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. páez, o., r. valverde, l. gómez y a. brenes. 2001. resistencia de aislamientos de phytophthora infestans al metalaxyl en el cultivo de la papa en costa rica. agronomía costarricense 25, 33-44. papavizas, g.c., n.r. o’ neill y j.a. lewis. 1978. fungistatic activity of propyl-n-(alphadimethylaminopropyl) carbamate on pythium spp. and its reversal by sterols. phytopathol. 68, 1667-1671. power, r., r. hamlen y a. morehart. 1995. a variation in sensitivity of phytophthora infestans field isolates to cymoxanil, chlorothalonil and metalaxyl. pp. 154-159. en: dowley l.j., e. annon, r.l. cooke, t. keane y e. o’sullivan (eds). phytophthora infestans 150. boole press, dublin. rich, a.e. 1983. potato diseases. academic press, nueva york. 228 p. shattock, r.c. 1988. studies on the inheritance of resistance to metalaxyl in phytophthora infestans. plant pathol. 37, 4–11. sirven, c. y r. beffa. 2003. resistence to fenamidone: monitoring by real-time quantitative pcr on plasmopara viticola. pflanzenschutz nachrichten bayer 56, 523-532. sujkowski, l.s., b.a. fry, r.j. power, s.b. goodwin, t.l. peever, c.d., d.i. therrien, ritch, l.s. sujkowski, l.j. spielman y w.e. fry. 1993. phytophthora infestans in poland from 1987–1989; nuclear dna content, mating type distribution and response to metalaxyl. j. phytopathol. 139, 68–80. 2008 garcía, marín, jaramillo y cotes: sensibilidad de aislamientos colombianos de phytophthora infestans... abstractresumen en el trópico, la precipitación pluvial es el principal factor climático que determina el crecimiento y desarrollo de los cítricos, mientras que en el subtrópico lo son las modificaciones estacionales de la temperatura media. el registro detallado de los sucesivos estadios que determinan las fases fenológicas de los cítricos, tales como la brotación, la floración y el desarrollo de los frutos, permite estudiar la relación entre las variables climáticas de una región determinada y las respuestas fisiológicas de las plantas. con el objetivo de documentar las respuestas del crecimiento y desarrollo de la mandarina ‘arrayana’ en las condiciones climáticas del piedemonte del meta, se realizó un estudio sobre la fenología de esta variedad en un cultivo ubicado en el c.i. la libertad, villavicencio (4°03’ n, 73°29 w; 336 msnm). en árboles de mandarina ‘arrayana’ de 7 años de edad, se evaluó el estadio fenológico de las ramas terminales, y se correlacionó con la precipitación mensual durante un año. las plantas presentaron tres picos de brotación (marzo-abril, julio-agosto y septiembre-octubre). la principal floración anual acompañó la primera brotación, la cual inició 2-3 semanas después del comienzo de la época lluviosa, pero también se presentaron flores en los meses lluviosos en ausencia de estrés hídrico. under tropical conditions the main climatic driver of citrus plant growth and development is rain precipitation, whereas in the subtropics it corresponds to seasonal average tempe rature variation. thus, the detailed observation and recor ding of the main phenological stages of citrus trees, namely budding, flowering and fruit development, allows studying the existing relation between climatic variables and plant eco-physiological responses. the present study was conducted at research center ‘la libertad’, villavicencio (4°03’ n, 73°29’ w; 336 m a.s.l.), located in the eastern piedmont of the department of meta, colombia. in a 7 year old ‘arrayana’ mandarin orchard, the relation between phenological stage of trees and monthly precipitation pattern was evaluated. the citrus trees displayed three major budding peaks (march-april, july-august and september-october). starting 2-3 weeks after the beginning of the rainy season, the main annual flowering accompanied the sprouting of the first buds. notwithstanding, the trees also flowered during the rainy season, when they were not under water stress. key words: citrus reticulata, ecophysiology, water stress, flower induc tion, lowland tropics. palabras clave: citrus reticulata, ecofisiología, estrés hídrico, inducción floral, trópico bajo. fecha de recepción: 21 de septiembre de 2009. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010 1 centro de investigación la libertad, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), villavicencio (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 3 autor de correspondencia. jorduz@corpoica.org.co agronomía colombiana 28(1), 63-70, 2010 publicados acerca de esta variedad han analizado su comportamiento como injerto sobre diferentes patrones (orduz et al., 2006), su rendimiento durante un periodo de doce años en la región del ariari (orduz et al., 2007) y la influencia del estrés hídrico en la inducción floral (orduz y fischer, 2007). en el piedemonte del meta esta variedad presenta una sola floración al inicio del ciclo de lluvias, y una alta concentración de cosecha al finalizar el año (noviembre a enero), lo que ocasiona una fuerte disminución de precios comportamiento fenológico de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte del meta, colombia phenological behavior of ‘arrayana’ mandarin in the piedmont of the meta department, colombia javier orlando orduz-rodríguez1, 3, hernán javier monroy2 y gerhard fischer2 introducción la ‘arrayana’ es la principal variedad de mandarina (citrus reticulata blanco) cultivada en colombia y en la región de los llanos orientales, donde existen alrededor de 1.000 ha ubicadas casi en su totalidad en el piedemonte del meta. la ‘arrayana’ desarrolla un fruto grande, cuyo peso oscila entre 160 y 190 g, con semillas y de fácil pelado (orduz, 2007). es una variedad de entrada tardía con alternancia de cosechas inducida por el comportamiento de precipitaciones extemporáneas durante la época seca. los estudios 64 agron. colomb. 28(1) 2010 para los productores y desabastecimiento de fruta para las ciudades de la región durante los restantes meses del año. en cítricos, el crecimiento y desarrollo del mandarino están determinados por la dotación genética de la planta injertada, por su interacción con el patrón utilizado y por las condiciones climáticas de la zona de cultivo (agustí, 2003). siendo los cítricos plantas de día neutro (davies y albrigo, 1994), la brotación y el crecimiento de los tallos son procesos que dependen de las condiciones ambientales (jackson, 1999). específicamente, las bajas temperaturas y el estrés hídrico constituyen los factores inductivos primarios de los cítricos (agustí, 2003). es así que en el subtrópico el inicio de estos procesos está regulado por el incremento de la temperatura (>12,5°c), que se presenta al comienzo de la primavera, mientras que en el trópico depende de la disponibilidad de agua (cassin et al., 1969). en efecto, allí el principal factor de inducción de la floración es el estrés hídrico, el cual determina el momento y la intensidad, así como la duración y distribución de la floración (cassin et al., 1969; reuther, 1973; davenport, 1990). en un cultivo de naranja ‘valencia’ en são paulo, brasil, prado (2006) reporta una floración intensa cuando, durante la fase de inducción de la misma, la disminución de la temperatura se presentó acompañada por un momento de estrés hídrico (prado, 2006). tanto la elongación estacional de los tallos, como la acumulación de materia seca, suelen ser mayores en el trópico bajo húmedo, donde hay días de brillo solar constante durante todo el año, acompañados de temperaturas altas, tanto diurnas como nocturnas (davies y albrigo, 1994). los mismos autores consideran que en estas regiones se cultivan las plantas de mayor tamaño de todas las regiones citrícolas del mundo. el meristemo vegetativo de la yema apical del brote de los cítricos forma hojas, yemas axilares y espinas a intervalos regulares. los puntos donde se forman estas estructuras son los nudos. los tallos, al elongarse, hacen que los nudos se alejen entre sí, contando para esto con un meristemo intercalar en la base de cada nudo. las yemas axilares dan origen a las brotaciones regulares (tadeo et al., 2003). en condiciones subtropicales, la brotación y elongación de los tallos de los cítricos presenta de dos a cinco picos de crecimiento anual, mientras que en condiciones tropicales estos ocurren con diferente intensidad y a intervalos variables, dependiendo del régimen de lluvias y del manejo del cultivo, en especial de la fertilización con nitrógeno. en el mediterráneo español (hemisferio n), la mandarina presenta tres brotaciones importantes en el año: una en primavera, entre marzo y abril, otra en el verano, entre junio y julio, y la final en el otoño, entre septiembre y octubre (tadeo et al., 2003). en estas condiciones, la brotación principal (dada su importancia comercial) tiene lugar en primavera, produciéndose muchos brotes con entrenudos cortos, mientras que en verano y otoño los brotes son largos y tienen pocos puntos de crecimiento (tadeo et al., 2003). el estudio de los eventos periódicos naturales involucrados en la vida de las plantas se conoce como fenología (volpe, 1992). las observaciones fenológicas proporcionan información básica sobre el comportamiento de las distintas especies de plantas en las regiones específicas en que se desarrollan (azkue, 2009). el registro pormenorizado de los estadios sucesivos que detallan las fases fenológicas de los cítricos (brotación, floración y desarrollo de los frutos), permite analizar la relación entre el clima y la respuesta de la planta frente a las condiciones locales. con el fin de contribuir al conocimiento de los principales eventos fenológicos de la mandarina ‘arrayana’ en las condiciones climáticas del piedemonte del meta, estos fueron cuantificados durante un ciclo anual, describiéndose además su relación con la precipitación. paralelamente se adaptó una metodología para la descripción de procesos fenológicos en condiciones tropicales. esta información es de interés para estudios de epidemiología, nutrición mineral, riego, fisiología del crecimiento y desarrollo de la variedad ‘arrayana’ en la región, al tiempo que proporciona elementos para comprender el crecimiento y desarrollo de los cítricos en condiciones tropicales. materiales y métodos el estudio se inició en el mes de enero de 2004, y continuó hasta enero del año siguiente. durante este periodo se cumplió un ciclo de brotaciones que comprendió desde el reposo de la época seca durante la transición 2003-2004, hasta la siguiente época seca entre 2004-2005. las condiciones climáticas registradas durante el ciclo de cultivo se presentan en la tab. 1. el estudio se realizó en el centro de investigación la libertad de corpoica, en villavicencio (meta), ubicado a 4°03’ n, 73°29 w, a una altitud de 336 msnm, en un cultivo de mandarina ‘arrayana’ de 7 años de edad, injertado sobre mandarino ‘cleopatra’, con una distancia de plantación de 8 x 5 m. 652010 orduz-rodríguez, monroy y fischer: comportamiento fenológico de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte del meta... el tipo de suelo del área experimental se clasifica como typic haplustox, de textura franco arenosa (fa). en la clasificación regional estos suelos se incluyen en la clase iv (terrazas altas), la cual es recomendada para cítricos en la zona (orduz y baquero, 2003). en la cosecha inmediatamente anterior a la realización del estudio (2003-2004) el cultivo presentó un rendimiento de 8 t ha-1, que, dado el patrón en que está injertada, se considera moderado pero apropiado para la variedad. en cada lectura se evaluaron cuatro árboles seleccionados al azar, siguiendo la escala y la metodología propuestas por garrán et al. (1993). en cada árbol se escogieron aleatoriamente diez ramas de cada uno de los cuatro puntos cardinales. en cada rama las observaciones se realizaron en un segmento de 30 cm medidos a partir del ápice. allí, de acuerdo con las categorías definidas en la tab. 2. se registró el estadio fenológico predominante entre los brotes vegetativos y entre los brotes reproductivos. este proceso se repitió cada dos semanas, desde el 16-01-2004 hasta el 12-01-2005, con excepción de la segunda semana de marzo, en que no se llevó a cabo. para el cálculo del requerimiento hídrico del cultivo (etc) se utilizó la metodología propuesta por la fao (2006), a través de la siguiente fórmula: etc = et0 x kc (1) donde kc es 0,75 para los meses lluviosos y 0,80 para los meses secos (fao, 2006). los promedios de evaporación mensual correspondientes al periodo comprendido entre octubre de 2003 y abril de 2005 se tomaron de la estación climatológica del ideam, ubicada en el c.i. la libertad. el tratamiento estadístico de los datos se llevó a cabo por medio de procedimientos descriptivos. se realizaron 17 evaluaciones a lo largo del año, en cada una de las cuales, tras la toma de información en campo a partir de las ramas muestreadas, se totalizó el número de ramas en las que predominaba cada uno de los distintos estadios, y con base en ello se calculó su porcentaje correspondiente. así, en cada lectura se obtuvieron dos series de porcentajes, una para los estadios de los brotes vegetativos y otra para los estadios de los brotes reproductivos. posteriormente se agruparon todos los estadios en una sola escala de categorías fenológicas que condensan la información acerca de los brotes vegetativos y reproductivos (tab. 2), con el fin de representarla gráficamente de forma cronológica. finalmente, se estableció una relación descriptiva entre el comportamiento de la precipitación a lo largo del año y el ciclo fenológico del cultivo. resultados y discusión balance hídrico el requerimiento hídrico anual de los cítricos en el piedemonte del meta oscila alrededor de 1.046 mm al año (orduz y fischer, 2007). en la fig. 1 se presenta el requerimiento hídrico del cultivo estudiado en el presente trabajo durante el año de su realización. a finales de 2003 se presentó un déficit hídrico de más de dos meses, mientras que en 2004 hubo un exceso de precipitación (desde el punto de vista tabla 1. precipitación, evapotranspiración, temperatura, humedad relativa, brillo solar y velocidad del viento en el c.i. la libertad, villavicencio, 2004. mes precip. (mm mes-1) evapotransp. (mm) temp. máx. (°c) temp. mín. (°c) temp. media (°c) humedad rel. (%) brillo solar (h d-1) viento (km h-1) enero 40,6 143,34 32,4 22,6 27,5 73,9 7,1 2,22 febrero 199,7 166,72 33,6 22,6 28,1 70,9 7,2 2,86 marzo 177,6 124,54 31,5 22,7 27,0 76,5 5,2 1,94 abril 332,5 97,21 30,8 22,2 26,3 85,0 4,7 1,94 mayo 446,3 91,46 29,4 22,7 25,5 87,8 4,1 1,82 junio 616,5 73,38 28,9 21,2 24,7 86,5 4,7 1,76 julio 367,1 90,04 29,1 22,0 24,4 87,0 5,4 1,75 agosto 170,1 111,46 30,9 21,6 25,4 83,0 5,9 2,01 septiembre 328,3 87,58 31,0 21,5 25,7 82,9 5,1 1,86 octubre 322,8 113,71 31,0 21,9 25,8 83,7 5,6 1,98 noviembre 298,5 106,84 31,0 21,4 25,4 80,8 6,0 1,87 diciembre 193,3 117,58 31,1 22,5 26,3 82,4 5,7 1,88 total/año 3.493,3 1.323,9 370,8 265,0 312,1 promedio/mes 291,1 110,3 30,9 22,1 26,0 81,7 5,56 1,99 66 agron. colomb. 28(1) 2010 bravdo (1983) reportan que las hojas nuevas son importadoras de carbono durante un periodo de 4 a 6 semanas después de la floración (madurez de las hojas). durante esta etapa se presenta una competencia por fotoasimilados entre las hojas en desarrollo (fig. 2) y los frutos que se encuentran en la fase i (fig. 3), durante la cual se lleva a cabo la proliferación celular en los diferentes tejidos del fruto. después de la maduración de las hojas se evidencia un incremento en la asimilación de co2 por parte de estas durante los seis meses siguientes, la cual permanece estable en la madurez y declina en la vejez. la duración de las hojas oscila entre dos y tres años, dependiendo del vigor de la planta y de sus problemas fitosanitarios (davies y albrigo, 1994). la información de la fig. 2 indica que durante la época lluviosa las plantas presentan una abundante producción de brotes, que disminuye con la llegada de la época seca. en la fig. 3 se observa que en el año de estudio el cultivo desarrolló brotes vegetativos durante un periodo de nueve meses. la menor brotación ocurrió en enero, mientras que en marzo, después del inicio de la temporada lluviosa, más del 90% de las ramas evaluadas presentaron brotes. durante los meses de mayo y junio quedaron suspendidas las brotaciones, para reactivarse en julio, agosto, septiembre y octubre, con porcentajes mensuales de ramas en brotación del 54, 13, 13 y 32%, respectivamente. en la fig. 3 se advierte que las plantas presentaron tres picos de brotación en el transcurso del año, lo cual está relacionado con el comportamiento monomodal de la precipitación en el piedemonte del meta. el comportamiento de la brotación vegetativa es parecido al que presentan los cítricos en condiciones subtropicales, en tabla 2. estadios fenológicos de brotación y floración en cítricos, y su agrupación sintética. modificada a partir de garrán et al. (1993). estadio brotación 0 ruptura de yema y alargamiento inicial del brote 1 crecimiento en longitud del brote 2 fin de alargamiento del brote; comienzo de alargamiento y expansión de láminas foliares 3-4 plena expansión de láminas foliares 4 fin de desarrollo de lámina foliar y comienzo de la maduración 5 maduración de la hoja y del brote; coloración verde más intensa 6 hojas adultas; tamaño, grosor y color final 7 hojas senescentes floración 0 botones florales, flores o frutos cuajados ausentes 1 botones florales presentes 2 botones florales hinchados 3 flores abriéndose 4 flores en plena floración 5 flores en caída de pétalos 6 flores sin pétalos 7 frutitos cuajados agrupación de los estadios 1-2 alargamiento 3-4 expansión de hojas 5 maduración de hojas 6-7 hojas adultas 1-2 botones florales 3-4 flores abiertas 5-6 caída de pétalos figura 1. balance hídrico de los cultivos de mandarina ‘arrayana’ del c.i. la libertad, villavicencio, desde octubre de 2003 hasta enero de 2005. 0 100 200 300 400 500 600 700 precipitación lá m in a de a gu a (m m ) requerimientos hídricos oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sept oct nov dic ene 2003 2004 2005 del abastecimiento del cultivo) que se prolongó por varios meses, desde febrero hasta diciembre. el estrés ocasionado por el periodo de déficit hídrico es el principal factor de inducción de la floración, la cual, para esta variedad, y dadas las condiciones del estudio, se presenta 15 días después del inicio de las lluvias (orduz y fischer, 2007). la floración como respuesta de la planta ante el déficit hídrico estaría internamente regulada por la disminución de los niveles de giberelinas y su transporte hacia la copa, lo cual es resultado de la detención del crecimiento de la raíz, que, junto con el fruto, son los principales órganos de síntesis de esta hormona (monselise, 1985; agustí, 2003). brotación y crecimiento vegetativo el principal momento de brotación del cultivo estudiado se dio al inicio de la temporada de lluvias, momento en el cual todas las ramas evaluadas (100%) presentaron al menos un brote. en relación con el origen de los fotoasimilados utilizados en la brotación y elongación, erner y 672010 orduz-rodríguez, monroy y fischer: comportamiento fenológico de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte del meta... las cuales se obtienen de tres a cuatro picos de crecimiento (davenport, 1990; spiegel-roy y goldschmidt, 1996; agustí, 2003; tadeo et al., 2003). este comportamiento contradice el reporte de mendel (1969), quien menciona que el crecimiento de los cítricos en el trópico presenta una producción de brotes permanente durante todo el año. es probable que tanto la brotación como su intensidad cambien con los diferentes regímenes de precipitación en las diversas regiones citrícolas del país, en especial las de tipo bimodal. floración y cuajado el análisis de la floración a lo largo del ciclo anual estudiado permite observar cómo el estrés hídrico es el principal inductor de este proceso en cítricos en condiciones tropicales, coincidiendo con reportes anteriores (reuther, figura 2. evolución del desarrollo de brotes y hojas en árboles de mandarina ‘arrayana’ en el c.i. la libertad, villavicencio, 2004. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ene 16 feb 05 feb 18 mar 05 abr 04 abr 15 may 21 jun 17 jul 07 jul 23 ago 08 sep 15 oct 05 oct 22 n ov 11 dic 17 ene 12 r am as e va lu ad as ( % ) alargamiento del brote expansión de hojas madurez de hojas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic r am as c on b ro te s (% ) 0 100 200 300 400 500 600 700 p re ci pi ta ci ón ( m m ) brotación precipitación figura 3. brotación mensual en ramas de árboles de mandarina ‘arrayana’ y su relación con la precipitación en el piedemonte del meta, villavicencio, 2004. 68 agron. colomb. 28(1) 2010 1973; davenport, 1990; davies, 1997), y como también lo documentan orduz y fischer (2007) para la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte llanero. para las plantas en estudio, el estrés hídrico se inició a finales del mes de noviembre, y se prolongó hasta la primera semana de febrero. así, la brotación de la primera semana de marzo constituyó la principal floración del año, mientras que las últimas flores abiertas y el final de la antesis se registraron en la primera semana de abril (fig. 4). este comportamiento floral coincide con lo reportado por stover et al. (2002), quienes afirman que los cítricos en las zonas tropicales florecen después de un periodo seco seguido por la presencia de lluvia o aplicación de riego. adicionalmente, se presentaron floraciones de menor intensidad durante el invierno, acompañando las brotaciones de julio y agosto (con un 6% de las ramas evaluadas y en octubre con un 3%). como se puede observar, ello ocurrió en ausencia de estrés hídrico (el principal promotor de la floración) y de frutos en maduración (que han sido reportados por guardiola [1997] como inhibidores de la floración). si bien se desconocen los factores relacionados con la inducción de estas yemas extemporáneas, su producción inicial pudo haber sido determinada durante el periodo de estrés hídrico de la época seca, pero su brotación habría sido inhibida por la presencia de otras yemas o de frutos en desarrollo. alternativamente, cabe pensar que la inducción de estas yemas florales ocurrió en ausencia de estrés hídrico. en tal caso, el proceso podría estar regulado por otros factores endógenos relacionados con el balance de hormonas en las ramas con flores extemporáneas. existe evidencia de que los brotes jóvenes, los frutos en desarrollo y los ápices radicales son eficientes productores de giberelinas (gil, 2000). de otra parte, aplicaciones exógenas de este fitorregulador han inhibido el proceso de inducción floral (davenport, 1990; guardiola, 1997). en zonas subtropicales, plantas de mandarina sometidas a estrés hídrico severo (-1,5 a -2,0 mpa) durante el otoño, redujeron el número de nudos florales simultáneamente con un aumento de la concentración de ag3 (koshita y takahara, 2004). tal y como se ha estudiado en condiciones subtropicales, es probable que en el caso del trópico las giberelinas también ocupen un papel central en el proceso de inducción de este tipo de floración, teniendo incidencia únicamente sobre las ramas o partes de estas que presentan floraciones extemporáneas. los cultivares de cítricos de mayor importancia comercial presentan una floración abundante. se han contabilizado de 100 a 200 mil flores en un árbol adulto. sin embargo, menos del 1 a 2% de estas flores llegará a fruta madura (erickson y brannaman, 1960). en la fig. 4 se observa cómo cerca del 40% de las ramas evaluadas presentaron flores en la primera semana de marzo, mientras que el porcentaje de ramas con estructuras reproductivas decrece en las lecturas siguientes, evidenciando la disminución de estructuras reproductivas en el transcurso del tiempo. el fruto de los cítricos presenta tres periodos bien diferenciados, conocidos como fases. la fase i, o periodo de crecimiento exponencial, va desde el final de la antesis hasta la caída fisiológica de los frutos. a continuación se inicia la fase ii, que se caracteriza por la marcada expansión de figura 4. evolución de las fases reproductivas en árboles de mandarina ‘arrayana’, en condiciones del piedemonte del meta, villavicencio, 2004. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 mar 05 abr 01 abr 15 may 21 jun 17 jul 04 jul 23 aug 09 oct 05 oct 22 r am as e va lu ad as ( % ) botones florales flores abiertas abscisión de pétalos frutos 692010 orduz-rodríguez, monroy y fischer: comportamiento fenológico de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte del meta... los tejidos, y por la elongación celular. finalmente, en la fase iii, que comprende todos los cambios relacionados con la maduración, el fruto presenta una reducida tasa de crecimiento (agustí, 2003). en el caso que nos ocupa, la duración de la fase i fue de 5 semanas a partir del final de la antesis (orduz et al., 2009). esto indica que la caída fisiológica se presentó alrededor de la tercera semana de mayo, situación que no se evidencia en las lecturas realizadas, ya que estas muestran un aumento en la proporción de ramas con frutos en los meses de mayo y junio. esto implica que la metodología utilizada en el presente trabajo tiene limitaciones para el estudio de procesos puntuales, y debe ser complementada con otros procedimientos. conclusiones las plantas de mandarina ‘arrayana’ analizadas en el presente estudio presentaron tres picos de brotación anual, correspondientes a marzo-abril, julio-agosto y septiembre-octubre. este comportamiento se asemeja al obtenido en regiones subtropicales, y está relacionado con el comportamiento monomodal de la precipitación en el piedemonte del meta. la principal floración del cultivo acompañó la brotación de marzo (dos a tres semanas después del inicio de las lluvias). este comportamiento confirma al estrés hídrico como el principal factor de inducción floral en condiciones tropicales. además de la floración inicial, se observaron flores extemporáneas durante los meses de lluvia (en ausencia de estrés hídrico). se desconoce qué factores endógenos inducen la floración en estas condiciones climáticas. la metodología de garran et al. (1993) presentó una buena adaptación para estudios fenológicos tropicales, ya que cuantifica las modificaciones que experimentan las plantas por influencia de las variables climáticas, en especial de la precipitación. la metodología utilizada no es sensible a fenómenos puntuales, tales como la caída fisiológica. por tal razón debe ser complementada con otras metodologías desarrolladas para estudios que tengan esas características. agradecimientos por la colaboración prestada en la realización de este trabajo, los autores agradecen a los señores heberth velásquez, capitolino ciprian, alfredo pardo y ricardo quevedo; de la misma forma, al personal directivo y administrativo y a los compañeros investigadores del c.i. la libertad de corpoica. literatura citada agustí, m. 2003. citricultura. ediciones mundi-prensa, madrid. azkue, m. 2009. la fenología como herramienta en la agroclimatología. en: http://www.infoagro.com/frutas/fenologia.htm; consulta: junio de 2009. cassin, j., j. bourdeaut, j. fougue, v. furan, j.p. galliard, j. lebourdelles, g. montagut y c. moreuil. 1969. the influence of climate upon the blooming of citrus in tropical areas. pp. 315-323. en: proc. first intl. citrus symp., riverside, ca. davenport, t.l. 1990. citrus flowering. hort. rev. 12, 349-408. davies, f.s. 1997. an overview of climatic effects on citrus flowering and fruit quality in various parts of the world. pp. 1-4. en: proc. citrus flowering and fruit short course. ifas, citrus research and education center, university of florida, lake alfred, fl. davies, f.s. y l.g. albrigo. 1994. citrus. cab international, wallingford, uk. erickson, l.c. y b.l. brannaman. 1960. abscission of reproductive structures and leaves of orange trees. proc. amer. soc. hort. sci. 75, 222-229. erner, y. y b. bravdo. 1983. the importance of inflorescence leaves in fruit setting of shamouti orange. acta hort. 139, 109-113. fao. 2006. evapotranspiración del cultivo. guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. bol. no. 56. roma. garrán, s.m., m. ragone y d. vázquez. 1993. observaciones fenológicas en plantas cítricas. p. 171. en: resúmenes xvi congreso sociedad argentina de horticultura, corrientes, argentina. gil, g.f. 2000. fruticultura: la producción de fruta. ediciones universidad católica de chile, santiago. guardiola, j.l. 1997. overview of flower bud induction, flowering and fruit set. pp. 5-21. en: proc. citrus flowering and fruit short course. ifas, citrus research and education center, university of florida, lake alfred, fl. jackson, l.k. 1999. citrus cultivation. pp. 17-27. en: timmer, l.w. y l.w. duncan (eds.). citrus health management. university of florida, gainesville, fl. koshita, y. y t. takahara. 2004. effect of water stress on flower-bud formation and plant hormone content of ‘satsuma’ mandarin (citrus unshiu marc.). scientia hort. 99, 301-307. monselise, s.p. 1985. citrus and related species. pp. 275-294. en: halevy, a.h. (ed.). handbook of fruit set and flowering. vol. ii. crc press, boca raton, fl. mendel, k. 1969. the influence of temperature and light on the vegetative development of citrus trees. pp. 259-265. en: pro c. first intl. citrus symp. riverside, ca. orduz, j. 2007. estudios ecofisiológicos y caracterización morfológica y molecular de la mandarina ‘arrayana’ (citrus reticulata blanco) en el piedemonte llanero de colombia. tesis de 70 agron. colomb. 28(1) 2010 doctorado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. orduz, j. y j. baquero. 2003. aspectos básicos para el cultivo de los cítricos en el piedemonte llanero. rev. achagua 7(9), 7-19. orduz, j.o., a. chacón y v.m. linares. 2007. evaluación del potencial de rendimiento de tres especies y un híbrido de cítricos en la región del ariari del departamento del meta (colombia) durante 12 años, 1991-2003. orinoquia 11(2), 4148. orduz, j. y g. fischer. 2007. balance hídrico e influencia del estrés hídrico en la inducción y desarrollo floral de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte llanero de colombia. agron. colomb. 25(2) 255-263. orduz, j.o., h. monroy, l. arango y g. fischer. 2006. comportamiento de la mandarina arrayana en seis patrones en suelos ácidos del piedemonte llanero de colombia. agron. colomb. 24(2), 266-273. orduz-rodríguez, j.o., h. monroy, g. fischer y a. herrera. 2009. crecimiento y desarrollo del fruto de mandarina (citrus reticulata) ‘arrayana’ en condiciones del piedemonte del meta, colombia. rev. colomb. cienc. hort. 3(2), 149-160. prado, a.k.s. 2006. flowering, fruit set and carbohydrate levels in ‘valencia’ orange trees under different crop load status and with and without irrigation. tesis de maestria, mestrado em agricultura tropical e subtropical, instituto agronômico, campinas, brasil. reuther, w. 1973. climate and citrus behavior. pp. 281-337. en: reuther, w., l.d. batchelor y h.j. webber (eds.). citrus industry. vol. 3. university of california, davis, ca. spiegel-roy, p. y e.e. goldschmidt. 1996. biology of citrus. cambridge university press, cambridge, uk. stover, e., b. boman y l. parsons. 2002. physiological response to irrigation and water stress. pp. 112-116. en: boman, b.j. (ed.). citrus and water stress. institute of agricultural sciences, university of florida, gainesville, fl. tadeo, f., j.l. moya, d. iglesias, m. talón y e. primo-millo. 2003. histología y citología de cítricos. generalitat valenciana, valencia, españa. volpe, c.a. 1992. citrus phenology. pp. 103-122. en: proc. second intl. sem. cítrus physiol. bebedouro, são paulo, brasil. agronomía 22-1 final corregido.indd estudio del proceso de crecimiento del cultivo del tomate (lycopersicon esculentum mill.) en el valle del sinú medio, colombia studying the process of tomato crop (lycopersicon esculentum mill.) growth in the middle sinu valley, colombia fernando v. barraza1, gerhard fischer2 y carlos e. cardona1 1 profesores titulares, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. e-mail: cacardona@edatel.net.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gfischer@unal.edu.co fecha de recepción: 15 de diciembre de 2003. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2004. resumen: para conocer la densidad poblacional óptima y obtener el mayor rendimiento en el cultivo del tomate en el valle del sinú medio, se hizo una investigación mediante diseño completamente al azar con cuatro tratamientos (densidades poblacionales de 20.000, 25.000, 33.333 y 50.000 plantas∙ha-1) y tres repeticiones. se tomaron las medidas directas: altura de planta, número de hojas, área foliar, número de frutos y rendimiento. también se calcularon los índices de crecimiento: tasa de crecimiento del cultivo (tcc), tasa de asimilación neta (tan), tasa relativa de crecimiento (trc), índice de área foliar (iaf) y duración del área foliar (daf). con la población de 50.000 plantas∙ha-1 se obtuvo mayor altura de planta, con un promedio de 240,33 cm a los 120 días después del trasplante; mayor número de hojas, con un promedio de 196,7 a los 120 días, mayor área foliar, con un promedio de 8.109,73 cm2, a los 105 días, y el mayor rendimiento de frutos por planta, con un promedio de 1.699,27 g. este mismo tratamiento (50.000 plantas∙ha-1) presentó los más altos valores medios de (a) tcc (40,88 g∙m-2∙día-1 a los 105 días después del trasplante), (b) tan (0,00343 g∙cm-2∙día-1 a los 75 días), (c) trc (0,1532 g∙g-1∙día-1, a los 45 días), (d) iaf (4,04824 a los 105 días), y (e) daf (56,37075 días, a los 120 días). palabras clave: desarrollo, materia seca, rendimiento, densidad poblacional, área foliar. abstract: a totally randomised design employing four treatments (20,000, 25,000, 33,333 and 50,000 plants∙ha-1 population density) and three repetitions was used for ascertaining optimum population density and obtaining the highest yield in tomato crops grown in the middle sinu valley. direct measurements taken included: plant height, number of leaves, leaf area, fruit number and yield. growth indexes were also calculated: crop growth rate (cgr), net assimilation rate (nar), relative growth rate (rgr), leaf area index (lai) and leaf area duration (lad). the 50,000 plants∙ha-1 population obtained the highest plant height (240.33 cm average after 120 days following being transplanted), highest leaf number (196.7 at 120 days), highest leaf area (8,109.73 cm2 at 105 days) and highest fruit yield per plant (1,699.27 g). the same treatment (50,000 plants∙ha-1) presented the highest cgr (40.88 g∙m-2∙day-1 after 105 days following being transplanted), nar (0.00343 g∙cm2∙day-1 at 75 days), rgr (0.1532 g∙g-1∙day-1after 45 days), lai (4.04824 at 105 days) and lad (56.37075 days after 120 days following being transplanted) mean values. key words: development, dry matter, yield, population density, leaf area. agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 81-90 introducción actualmente en colombia, el tomate es uno de los cultivos hortícolas de mayor importancia. se siembra en casi todas las regiones del país, tanto en plantaciones comerciales como en huertos de tipo familiar, siendo los principales productores: valle del cauca, cundinamarca, huila, antioquia, santander, boyacá y atlántico (lobo y jaramillo, s.f.). entre las principales ventajas y beneficios que representa su cultivo, se pueden mencionar las siguientes: produce en corto tiempo (100-110 días); no se necesita una gran extensión de terreno; se adapta a diferentes tipos de suelos; su fruto es objeto de una gran demanda en el mercado, tanto para el consumo directo como para la industria; puede producir buenas ganancias y su agronomía colombiana 82 vol. 22 · no. 1 consumo en la alimentación familiar es indispensable (consejo de bienestar rural, 1962). la mayoría de los cultivos en el país se hacen en pequeñas áreas y con una gran dispersión de los productores, desde unas pocas plantas en el huerto casero hasta 80 ha como sucede en el valle del cauca. además se emplea una amplia gama de metodología para su producción, desde técnicas avanzadas (invernaderos) hasta las más rudimentarias, como los materiales postrados que se siembran en el departamento del atlántico (lobo y jaramillo, s.f.). la existencia de zonas productoras diferentes justifica la necesidad de ensayar nuevas variedades y técnicas de cultivo adaptadas al suelo, clima y demás requisitos de crecimiento, ya que en la mayoría de los casos, los agricultores por no contar con asesoría y orientación técnica, no tienen una visión panorámica del cultivo ni de los adelantos en materia de investigación que se han venido dando a nivel mundial, sobre todo en el desarrollo de nuevos genotipos de alto rendimiento, tolerancia a plagas y enfermedades, entre otros (lobo y jaramillo, s.f.). la zona del valle del sinú medio ofrece condiciones climáticas y de suelos aptas para la siembra de tomate tanto a pequeño como a mediano y grande nivel. en general los horticultores siembran pequeñas áreas de tomate, ya que es preocupante el desconocimiento del manejo y ciclo biológico del cultivo. en este sentido, no se tiene información local sobre el proceso de crecimiento que sigue el cultivo como población y los rendimientos alcanzados. por lo anterior, el presente trabajo busca resolver esta problemática mediante el estudio básico del crecimiento del cultivo del tomate, que constituye la base para la solución de otros problemas paralelos al proceso productivo como son aspectos relacionados con plagas, enfermedades, variedades, poscosecha, control de malezas y comercialización, entre otros (barraza, 2000a). el crecimiento vegetal, entendido como un aumento irreversible en tamaño de los organismos, implica a nivel fisiológico una serie de cambios y reacciones de tipo bioquímico, de las cuales dependerá finalmente el comportamiento agronómico y el rendimiento potencial de los diferentes genotipos. generalmente, el crecimiento se determina mediante medidas directas (altura de la planta, diámetro del tallo, número de hojas, área foliar, masa seca) e indirectas como la tasa de asimilación neta, tasa de crecimiento del cultivo, tasa relativa de crecimiento, etc. cabe anotar que el crecimiento está ligado a factores ambientales como luz, temperatura y humedad, entre otros (salisbury y ross, 1994). el crecimiento de la planta se constituye en un fiel reflejo de que en ella tienen lugar una serie de cambios estructurales de tamaño, peso y forma específicos, que ocurren de acuerdo con los patrones de división celular y diferenciación, los cuales no pueden considerarse fuera del contexto ambiental. en efecto, la densidad de población, que afecta en los agroecosistemas la intercepción de radiación solar y el suministro de agua y nutrientes, es un aspecto de importante estudio en los cultivos, debido a que se encuentra directamente relacionado con eventos fisiológicos que afectan la producción y acumulación de materia seca entre los diferentes órganos (rodríguez, 2000). por lo anterior, el conocimiento del proceso de crecimiento de un cultivo en un determinado ambiente representa una ventaja para su manejo agronómico. en consecuencia, la presente investigación se planteó el objetivo de caracterizar el proceso de crecimiento y desarrollo del cultivo de tomate en el sinú medio bajo cuatro densidades de población, determinando la época de mayor crecimiento del cultivo, la densidad de población más apropiada para su siembra y manejo, y el rendimiento. materiales y métodos la investigación se llevó a cabo en el campo de producción de hortalizas de la universidad de córdoba, ubicada geográficamente entre los 8° 31’ de latitud norte y 75° 58’ de longitud oeste del meridiano de greenwich, a una altura de 13 msnm, con temperatura promedia de 28°c, humedad relativa promedia del 80% y precipitación promedia anual de 1.200 mm. según la clasificación de holdridge, corresponde a una zona de transición entre bosque seco tropical y bosque húmedo tropical. se sembró el genotipo de tomate chonto santa cruz kada, utilizando un diseño experimental completamente al azar, con 4 tratamientos (densidades de población) y 3 repeticiones, así: t1: 20.000 plantas∙ha-1 (1 m entre surcos por 0,50 m entre plantas, testigo), t2: 25.000 plantas∙ha-1 (1 m entre surcos por 0,40 m entre planbarraza et al.: estudio del proceso de crecimiento... 832004 tas), t3: 33.333 plantas∙ha-1 (1 m entre surcos por 0,30 m entre plantas) y t4: 50.000 plantas∙ha-1 (1 m entre surcos por 0,20 m entre plantas). las unidades experimentales estuvieron constituidas por parcelas de 4 m de ancho y 5 m de largo. el área experimental fue de 240 m2. el manejo agronómico de las unidades experimentales en cuanto a fertilización se hizo teniendo en cuenta los resultados del análisis de suelos, aportando las cantidades de nutrientes por el cultivo para una alta productividad. el manejo de plagas y enfermedades se llevó a cabo de manera preventiva utilizando mezclas de fungicidas e insecticidas. el control de malezas se hizo manualmente con machete durante todo el ciclo del cultivo. los requerimientos hídricos se atendieron con un sistema de riego por aspersión. las variables estudiadas fueron las siguientes: altura de planta (medida desde la base de la misma hasta el ápice), diámetro del tallo principal (medido con un nonio a 1 cm de la base de la planta), número de hojas (se contó el número de hojas por planta), número de frutos por planta (se hizo el conteo, durante todos los estadios de producción del cultivo, del número de frutos con madurez fisiológica por planta). la toma sucesiva de todas estas medidas directas (excepto el área foliar), se efectuó desde los 15 días hasta los 120 días posteriores al trasplante, cada 15 días, tomando el dato promedio sobre tres plantas seleccionadas al azar y marcadas en los dos surcos centrales de cada unidad experimental. para el caso de la medición del área foliar (cm2) se efectuó sobre tres plantas seleccionadas al azar de los dos surcos centrales de cada unidad experimental, aplicando el método gravimétrico. el rendimiento, en t∙ha-1, se calculó con base al rendimiento por unidad experimental. por su parte, los índices de crecimiento (tasa de crecimiento del cultivo, tasa de asimilación neta, tasa relativa de crecimiento, índice de área foliar y duración del área foliar) se estimaron con la misma frecuencia de las medidas directas, utilizando las fórmulas indicadas por gardner et al. (1990), basadas en masa seca, área foliar y tiempo (tabla 1). todas las variables estudiadas se procesaron utilizando el software sas (statistical analytical system for windowstm, release 6.12, copyright 1989-1996) para el análisis de varianza y prueba de separación de medias de tukey, y se graficaron en función del tiempo. resultados y discusión altura de planta entre los 15 y 60 días después del trasplante no hubo diferencias estadísticas entre tratamientos. a los 75, 90, 105 y 120 días después del trasplante, se presentaron diferencias estadísticas altamente significativas entre los tratamientos. por la prueba de tukey se pudo establecer que el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 superó al resto de los tratamientos en grado altamente significativo, alcanzando el mayor valor promedio de altura de planta, de 240,33 cm, a los 120 días posteriores al trasplante (tabla 2). el comportamiento diferencial observado en altura de planta para los tratamientos evaluados pone de manifiesto que los genotipos vegetales responden morfológica y fisiológicamente frente a la densidad de potabla 1. ecuaciones para el cálculo de los valores de los índices de crecimiento (según gardner et al., 1990). índice de crecimiento ecuación unidades tasa de crecimiento del cultivo (tcc) 1/(as)∙[(p 2 -p 1 )/t 2 -t 1 )]z g∙m-2∙día-1 tasa de asimilación neta (tan) [(p 2 -p 1 )/(t 2 -t 1 )]∙[(lnaf 2 -lnaf 1 )/(af 2 -af 1 )]y g∙cm-2∙día-1 tasa relativa de crecimiento (trc) (lnp 2 -lnp 1 )/(t 2 -t 1 ) g∙g-1∙día-1 índice de área foliar (iaf) [(af 2 +af 1 )/2]∙(1/as) sin unidades duración del área foliar (daf) (iaf 1 +iaf 2 )(t 2 -t 1 )/2 días zas = área de suelo, p 2 = peso final, p 1 =peso inicial, t 2 = tiempo final, t 1 = tiempo inicial. yaf 2 = área foliar final, af 1 = área foliar inicial. tabla 2.efecto de cuatro densidades de población sobre la altura de plantas de tomate a los 120 días después del trasplante en el valle del sinú medio. densidades de población altura de planta (cm) 25.000 plantas∙ha-1 201,67 az 20.000 plantas∙ha-1 209,67 b 33.333 plantas∙ha-1 224,33 c 50.000 plantas∙ha-1 240,33 d z medias con la misma letra son estadísticamente iguales (tukey p < 0,01). agronomía colombiana 84 vol. 22 · no. 1 blación. rodríguez (2000) comenta que al incrementar la densidad de población, se producen plantas más largas, mientras favaro y pilatti (1997) opinan que las plantas de tomate sembradas a mayor densidad, originan en sus estratos inferiores una mayor proporción de luz rojo lejano (730 nm). este hecho afecta la actividad del fitocromo que se expresa por un incremento en la longitud de los entrenudos y por consiguiente la altura de la planta. en la figura 1 se puede observar que el crecimiento en altura se inicia con cierta lentitud hasta los 30 días después del trasplante. posteriormente, entre los 60 y 105 días se incrementó de manera notoria hasta alcanzar el máximo valor, de 240,33, a los 120 días después del trasplante. esta dinámica seguida por la curva de crecimiento de altura de planta se asemeja a una s oblicua, denominada curva de crecimiento sigmoide, según lo indicado por fogg (1967) y salisbury y ross (1994) para diferentes cultivos. para todos los tratamientos, las curvas sugieren un crecimiento exponencial a partir de los 30 días después del trasplante. figura 1. comportamiento de la altura de planta del tomate en cuatro densidades de población; valle del sinú medio, 2002. teniendo en cuenta que el genotipo de tomate utilizado en la presente investigación es de tipo indeterminado, el valor promedio máximo de altura de planta obtenido para el tratamiento 4 (50.000 plantas∙ha-1) se encuentra dentro de lo normal para este tipo de variedades, ya que según petoseed co. inc. (s.f.), se pueden alcanzar hasta 3,5 m de altura o más, hasta donde la planta sea capaz de transportar los nutrientes y soluciones desde el suelo hasta la última hoja. téngase en cuenta que no se controló la dominancia apical. a este respecto comenta chamarro (1995) que en los cultivares indeterminados el tallo principal crece en forma continua con inflorescencias internodales laterales cada 3 hojas, pudiendo crecer hasta 10 m por año. número de hojas entre los 75 y 120 días después del trasplante, se presentaron diferencias estadísticas altamente significativas entre los tratamientos evaluados. aplicada la prueba de tukey, se pudo establecer que el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 superó al resto de los tratamientos en grado altamente significativo entre los 90, 105 y 120 días posteriores al trasplante, alcanzando el mayor número de hojas a los 105 días después del trasplante (tabla 3). tabla 3. efecto de cuatro densidades de población sobre el número de hojas por planta de tomate, a los 105 días después del trasplante, en el valle del sinú medio. densidades de población número de hojas 20.000 plantas∙ha-1 121,33 az 25.000 plantas∙ha-1 186,67 b 33.333 plantas∙ha-1 215,33 c 50.000 plantas∙ha-1 218,33 d z medias con la misma letra son estadísticamente iguales (tukey p < 0,01) la figura 2 muestra que el comportamiento del número de hojas a través del tiempo es de tipo sigmoidal, según lo indican fogg (1967) y salisbury y ross (1994). el mayor número de hojas alcanzado por el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1, es un evento favorable para la producción del cultivo, en vista de que la actividad fofigura 2. comportamiento del número de hojas por planta de tomate bajo cuatro densidades de población; valle del sinú medio, 2002. barraza et al.: estudio del proceso de crecimiento... 852004 tosintética laminar y el crecimiento están estrechamente relacionados, ya que según lo reportado por fogg (1967), la cantidad de fotosíntesis que una planta realiza depende de la superficie de la hoja u órganos fotosintéticos que posea y de la actividad fotosintética por unidad de área de estos tejidos. al mismo tiempo, el área foliar depende del número de hojas, de su velocidad de crecimiento y de su tamaño final (barraza, 2000b). posiblemente, considerando lo reportado por rodríguez (2000), en los tratamientos de 33.333 y 50.000 plantas∙ha-1, con altas densidades de población, las raíces y el follaje de las plantas compitieron con sus vecinas por los recursos aprovechables (agua, nutrientes y radiación) para los diferentes procesos de desarrollo. al incrementar la densidad de población se eleva la demanda por dichos recursos. a la luz de los resultados obtenidos, uno de los aspectos que adquiere mayor importancia, es el manejo de poblaciones más altas en el cultivo de tomate, que según guzmán (1991), pueden llegar hasta 55.555 plantas∙ha-1, siempre y cuando se tenga en cuenta realizar labores culturales como la poda y deshijado de la planta, ya que su efecto contribuye al control de la luz en el cultivo, factor que se puede modificar para aumentar los rendimientos de los cultivos, y en general, según cayón (1992) se obtienen altas producciones por unidad de superficie, por el uso eficiente de la luz durante las etapas iniciales de crecimiento de los cultivos. área foliar para todos los tratamientos, la mayor valor de área foliar se presentó a los 105 días después del trasplante, época en la que también se observaron los máximos valores en el número de hojas. esta situación es favorable para un mejor crecimiento y desarrollo de la planta, el cual contribuye a obtener más altos rendimientos, ya que según petoseed co. inc. (s.f.), a medida que se desarrolla la planta de tomate, las hojas se vuelven más complejas y por lo tanto más funcionales. entre los 90 y 120 días posteriores al trasplante, el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 superó en área foliar al resto de los tratamientos, en grado altamente significativo, alcanzando el mayor valor promedio a los 105 días después del trasplante (tabla 4). los mayores valores de área foliar obtenidos en el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 sugieren una mayor actividad fotosintética laminar, ya que el comportatabla 4. efecto de cuatro densidades de población sobre el área foliar de plantas de tomate, a los 105 días después del trasplante, en el valle del sinú medio. densidades de población área foliar (cm2) 20.000 plantas∙ha-1 4.728,28 az 25.000 plantas∙ha-1 6.859,80 b 33.333 plantas∙ha-1 7.828,99 c 50.000 plantas∙ha-1 8.109,73 d z medias con la misma letra son estadísticamente iguales (tukey p < 0,01). miento de respuesta de la materia seca a incrementos de densidad de población depende en gran medida del área foliar (rodríguez, 2000), y a su vez, según jarma et al. (1999), las plantas con mayor área foliar y ambiente favorable, son capaces de utilizar mejor la energía solar con una fotosíntesis más eficiente. la figura 3 muestra el comportamiento del área foliar a través del tiempo para los tratamientos estudiados. figura 3. comportamiento del área foliar de plantas de tomate bajo cuatro densidades de población; valle del sinú medio, 2002. tasa de crecimiento del cultivo (tcc) para todos los tratamientos se observó que entre los 15 y 75 días posteriores al trasplante, la tcc aumentó rápidamente, alcanzando los máximos valores a los 75 días después del trasplante. para esta fecha, el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 superó a los demás tratamientos, con una tcc de 40,88 g∙m-2∙día-1. posteriormente, a los 105 días después del trasplante, esta misma densidad de población superó a las demás, con una tcc de 29,26 g∙m-2∙día-1 (figura 4). estos valores indican que las planagronomía colombiana 86 vol. 22 · no. 1 tas de tomate sometidas a cultivo, con una densidad de población de 50.000 plantas∙ha-1, como una comunidad de individuos, tuvieron más ganancia en peso de materia seca por unidad de superficie de suelo y de tiempo. para todos los tratamientos, luego de alcanzar los máximos valores de la tcc, este índice de crecimiento decreció en forma bastante acelerada, hasta el punto de alcanzar valores negativos, que de acuerdo con charles-edwards et al. (1986) se deben a la pérdida de peso de materia seca como consecuencia de la senescencia y caída de hojas. la mayor tcc alcanzada por el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 indica más eficiencia productiva de biomasa por unidad de superficie de suelo y está en concordancia con lo reportado por hunt (1990) en el sentido de que la tcc es un índice de productividad agrícola cuyos valores más altos se reflejan en mayor producción de los órganos de interés para la cosecha, contribuyendo a un mayor rendimiento. tasa de asimilación neta (tan) los valores máximos para todos los tratamientos estudiados se presentaron a los 75 días después del trasplante, siendo mayor para el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1, con un valor de 0,00343 g∙cm-2∙día-1. posteriormente, a los 105 días después del trasplante, para esta misma densidad de población se alcanzó un valor de 0,00070 g∙cm-2∙día-1, superando al resto de las densidades de población (figura 5). de acuerdo con lo anterior, se puede decir que la densidad de población de 50.000 plantas∙ha-1, que también superó al resto de las densidades de población en número de hojas y área foliar, tuvo una mayor ganancia de materia seca por unidad de tejido asimilatorio y por unidad de tiempo, lo cual de acuerdo con gómez et al. (1999), trabajando en papa, indica una mayor eficiencia fotosintética promedio. al ser la fotosíntesis el proceso responsable de la mayor producción de asimilados y con ello de un mayor rendimiento, la relación que existe entre la mayor tcc de las plantas del tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 y la capacidad de dicha población para absorber mayor cantidad de energía lumínica, depende según barraza (2000b) de la efectividad para absorberla con el área de hojas que las plantas son capaces de sostener. este hecho se reflejó en la mayor área foliar de las plantas del tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 al interactuar positivamente con una mayor captación de luz por unidad de área foliar y de suelo. los valores negativos de la tcc al final del ciclo de cultivo en la densidad de población de 50.000 plantas∙ha-1 se debieron posiblemente a factores como el autosombreamiento de hojas y a su caída. esta situación fue más acusada en este tratamiento, en virtud de que a mayor follaje, necesariamente la planta ha de sufrir mayor autosombreamiento y mayor caída de hojas. al respecto, charles-edwards et al. (1986) comentan que la contribución de las hojas sombreadas a la planta puede ser lenta, sin importancia o nula. en general para todos los tratamientos, entre los 90 y 120 días posteriores al trasplante, se presentó una disminución en la velocidad de asimilación neta de fotoafigura 5. tasa de asimilación neta del cultivo de tomate en cuatro densidades de población; valle del sinú medio, 2002. figura 4. tasa de crecimiento del cultivo de tomate en cuatro densidades de población; valle del sinú medio, 2002. barraza et al.: estudio del proceso de crecimiento... 872004 similados, lo cual según barraza (2000b) es un reflejo de que en la medida que se producen más hojas, las inferiores van quedando sombreadas y sus tasas fotosintéticas disminuyen en relación directa a la disponibilidad de radiación solar. tasa relativa de crecimiento (trc) los mayores incrementos en masa seca con relación a una masa seca inicial descritos por la trc se presentaron para todos las densidades de población a los 45, 75 y 105 días posteriores al trasplante (figura 6), siendo mayores en general para el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1. demanda, por la forma en que las sustancias para el crecimiento son traslocadas. así, según fogg (1967), el crecimiento de una parte de la planta consume sustancias nutritivas, y como resultado disminuye su concentración en los canales de suministros adyacentes, estableciéndose un gradiente de concentración que parece producir automáticamente el movimiento de otros materiales desde los órganos que incorporan o fabrican sustancias, o que simplemente las ceden con la edad. cuanto más activo sea el crecimiento de una parte, tanto más irán a parar a ella los materiales disponibles, y tanto más se restringirá el crecimiento en otras partes. índice de área foliar (iaf) en la figura 7 se puede observar que el iaf, para todos los tratamientos, en función del tiempo exhibe curvas crecientes, que alcanzaron los valores más altos a los 105 días después del trasplante, siendo el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 superior a los demás. a los 120 días después del trasplante, para todos las densidades de población, el índice de área foliar disminuyó al término del ciclo vital del cultivo. figura 6. tasa relativa de crecimiento del cultivo de tomate en cuatro densidades de población; valle del sinú medio, 2002. puede observarse, en concordancia con lo reportado por jarma et al. (1999) que la trc inicialmente presentó valores altos que fueron disminuyendo conforme avanzó el ciclo de vida del cultivo. nótese que hubo una disminución de la trc en el periodo comprendido entre los 45 y 60 días después del trasplante, en el cual se dio el proceso de floración. es posible que esta situación, según barraza (2000b) se deba a que al ocurrir dicho proceso, las hojas inferiores del cánopi entraron en senescencia y no fueron ganando peso en vista de que se convirtieron en fuentes que atendían la demanda de fotoasimilados que requerían las flores para su amarre y posterior cuajado de frutos (75 a 90 días después del trasplante). se vislumbra entonces una correlación entre el proceso de crecimiento y el desarrollo de diversas partes de la planta como flores y frutos, el cual según barraza (2000b) puede explicarse en términos del suministro y figura 7. índice de área foliar del cultivo de tomate en cuatro densidades de población; valle del sinú medio, 2002. se puede afirmar que el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 aprovechó más la radiación presente para las plantas cultivadas, lo cual se manifiesta fisiológicamente en una mayor tasa de traslocación de fotoasimilados hacia los puntos de demanda, que para el caso del cultivo del tomate son principalmente los frutos. esto se encuentra de acuerdo con lo manifestado por fogg (1967) y gómez et al. (1999) en el sentido de que la cantidad de fotosíntesis que una planta realiza depende, agronomía colombiana 88 vol. 22 · no. 1 además de la superficie de la hoja u otros órganos fotosintéticos que posea, del índice de área foliar, es decir del área de los limbos foliares sobre la unidad de superficie de suelo. si bien el iaf expresa el rendimiento de los cultivos por unidad de área foliar y por unidad de área de suelo ocupada por el cultivo (gómez et al., 1999), hay que aclarar que los valores altos de este índice en algunas ocasiones no están relacionados necesariamente con una mayor cantidad de fotosíntesis, ya que el iaf es un concepto que representa para todo cultivo, un promedio de los estratos de follaje que están expandidos, situación que se ve afectada por el hecho de que las hojas no se despliegan sin dejar de encontrarse unas con otras, sino que lo hacen en diferentes ángulos que varían con la morfología de las especies y con las condiciones ambientales en que estén creciendo (barraza, 2000b). para corroborar esto, hunt (1982) indica que algunos valores altos del iaf pueden ocurrir cuando el follaje del cultivo no cubre toda la superficie del suelo. cayón (1992) afirma que la tasa de incremento de la productividad en una comunidad de plantas aumenta con el iaf hasta un valor óptimo, debido a una captación más efectiva de la radiación. valores por encima de este óptimo, hacen caer la productividad por el excesivo gasto energético que demanda la respiración y por la utilización ineficiente de la luz por parte de las hojas inferiores sombreadas, pues éstas no reciben la cantidad suficiente de luz para mantener positivo su balance de carbono. a bajas intensidades luminosas, los valores del iaf no son tan altos como a altas intensidades, en parte porque las hojas inferiores entran en senescencia y mueren más rápido. duración del área foliar (daf) el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 presentó durante todas las fechas posteriores al trasplante mayores valores de daf (figura 8). esto indica que para dicho tratamiento la magnitud del área foliar y su persistencia a través del tiempo, fue mayor. con ello, según hunt (1982) y hubo un mayor aprovechamiento de la radiación solar, lo cual se manifestó en un mayor crecimiento general de las plantas, mayor acumulación de materia seca y mayor rendimiento total. en general, el comportamiento de la daf durante los días posteriores al trasplante es creciente, lo cual cobra figura 8. duración del área foliar del cultivo de tomate en cuatro densidades de población; valle del sinú medio, 2002. importancia al tener en cuenta lo indicado por cayón (1992) en el sentido de que la capacidad para realizar fotosíntesis por parte de las hojas aumenta hasta la madurez, o un poco más, disminuyendo luego con la edad. en efecto, la senescencia reduce la capacidad fotosintética de la hoja, proceso que va acompañado de una aceleración en la degradación de las clorofilas. tal vez, uno de los factores que más contribuye para el envejecimiento de las hojas es que el contenido de nutrimentos se torna limitante y las hojas jóvenes se convierten en depósito preferencial, para donde serán exportados estos nutrimentos (cayón, 1992). rendimiento el rendimiento total por planta alcanzó un valor máximo para el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1, de 1.869,21 g∙planta-1. los tratamientos de 33.333 plantas∙ha-1, 25.000 plantas∙ha-1 y 20.000 plantas∙ha-1 alcanzaron rendimientos totales de 1.699,27 g∙planta-1, 1.546,89 g∙planta-1 y 1.456,60 g∙planta-1, respectivamente (figura 9). el rendimiento total, expresado en ton∙ha-1, de acuerdo con las poblaciones de plantas, se muestra en la tabla 5. nótese que el tratamiento de 50.000 plantas∙ha-1 presenta una mayor población de plantas por unidad de superficie frente a los demás tratamientos. esta alta población, según holle y montes (1982) se traduce en un efecto competitivo entre las plantas sembradas por luz, agua, nutrimentos y espacio físico, tanto sobre la superficie como debajo. de acuerdo con holle y montes (1982), también es importante observar que a mayor densidad de poblabarraza et al.: estudio del proceso de crecimiento... 892004 ción en el cultivo del tomate, se producirá un mayor número de frutos por unidad de superficie sembrada, y por lo tanto, un mayor rendimiento total en peso. según lo anterior, comentan holle y montes (1982), que para una planta hortícola con frutos como el tomate, una alta densidad de población en el cultivo provocará un menor número de frutos por planta, así como el tamaño del fruto será menor. no obstante, en la presente investigación, no hubo concordancia con estas afirmaciones, ya que tanto el tamaño como el número de frutos por planta no presentaron diferencias entre las densidades de población. bibliografía barraza, f.v. 2000a. apuntes sobre hortalizas. impreso universitario. facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. 30 p. figura 9. rendimiento total por planta para el cultivo de tomate, sometido a cuatro densidades de población en el valle del sinú medio, 2002. tabla 5. rendimiento total (t∙ha-1) para el cultivo de tomate, sembrado bajo cuatro densidades de población, valle del sinú medio, 2002. densidad de población población (plantas∙ha-1) rendimiento (t∙ha-1) 20.000 plantas∙ha-1 20.000 29,13 az 25.000 plantas∙ha-1 25.000 38,67 b 33.333 plantas∙ha-1 33.333 56.64 c 50.000 plantas∙ha-1 50.000 93,46 d z medias con la misma letra son estadísticamente iguales (tukey p < 0,01). barraza, f.v. 2000b. crecimiento del chile manzano (capsicum pubescens r. y p.) en cuatro soluciones nutritivas bajo invernadero. tesis de maestro en ciencias en horticultura. universidad autónoma de chapingo, méxico. 142 p. cayón, g. 1992. fotosíntesis y productividad de cultivos. revista comalfi 19(2), 23-31. consejo de bienestar rural (cbr). 1962. manual práctico del campesino. cultivo del tomate. caracas. 17 p. chamorro, j. 1995. anatomía y fisiología de la planta de tomate. en: nuez, f. (ed.). el cultivo del tomate. ediciones mundi-prensa, madrid. pp. 43-91. charles-edwards, d.a.; d. doley y g. rimmington. 1986. modelling plant growth and development. academic press, australia. 235 p. favaro, j.c. y r. a. pilati. 1997. cultivo de tomate. en: cultivos bajo invernaderos. centro de publicaciones universidad nacional del litoral y editorial hemisferio sur. segunda edición. buenos aires. pp. 7-33. fogg, g.e. 1967. el crecimiento de las plantas. editorial universitaria de buenos aires (eudeba). 327 p. gardner, f.p., r.b. pearce y r.l. mitchell. 1990. physiology of crop plants. second edition. iowa state press, ames. 327 p. gómez, c., c. buitrago, m. cante y b. huertas. 1999. ecofisiología de papa (solanum tuberosum) utilizada para consumo fresco y para la industria. revista comalfi 26(1-3), 42-55. guzmán, j. 1991. el cultivo del tomate. cuarta edición. espasande, s.r.l. chacaito, caracas. 61 p. holle, m. y a. montes. 1982. manual enseñanza práctica de producción de hortalizas. instituto interamericano de cooperación para la agricultura. serie libros y materiales educativos no.52. san josé. 224 p. hunt, r. 1982. plant growth curves. the functional approach to plant growth analysis. edward arnold publishers ltd., londres. 67 p. hunt, r. 1990. basic growth analysis: plant growth analysis for beginners. unwin hyman ltd., londres. 112 p. jarma, a.; c. buitrago y s. gutiérrez. 1999. respuesta del crecimiento de la habichuela (phaseolus vulgaris l. var. blue lake) a tres niveles de radiación incidente. revista comalfi 26(1-3), 62-73. agronomía colombiana 90 vol. 22 · no. 1 lobo, m. y jaramillo, j. s.f. tomate. en: hortalizas, manual de asistencia técnica. instituto colombiano agropecuario. programa de divulgación tecnológica, convenio icasena. bogotá. pp. 41-67. petoseed co. inc. s.f. siembre los híbridos petoseed. la compañía de las semillas híbridas. luis alberto arroyave h. y cía ltda., bogotá. 20 p. rodríguez, l. 2000. densidad de población vegetal y producción de materia seca. revista comalfi 27(1-2), 31-38. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica s.a., méxico. 759 p. resumen abstract la salinidad es una limitante en cultivos hortícolas a nivel mundial, que ocasiona alteraciones en el crecimiento, baja absorción y distribución de nutrientes a diferentes órganos de la planta y cambios en la calidad. el análisis de crecimiento en especies hortícolas como la lechuga establecido en un suelo salino no había sido estudiado con profundidad en la sabana de bogotá. el experimento se realizó en el centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia, ubicado en el km 12 vía bogotá-mosquera. en tres parcelas de 300 m2 cada una, con 8,3 plantas/m2, regadas con aguas del distrito la ramada, se realizaron muestreos cada 8 días, se midió el área foliar y el peso seco. se estimaron los parámetros de crecimiento con el modelo logístico y con la ecuación ajustada mediante el software sas. empleando el enfoque funcional, se derivaron algunos índices de crecimiento: tasa relativa de crecimiento (trc), índice de área foliar (iaf), tasa de asimilación neta (tan), tasa de crecimiento del cultivo (tcc), área foliar específica (afe) y la relación de área foliar (raf). la trc máxima en los primeros 10 días después del trasplante (ddt) fue de 0,1164 g g-1 día-1; iaf máximo a los 61 días: 6,78; la tan a los 24 ddt alcanzó el máximo de 0,00046 g cm-2 día-1; la tcc presentó el máximo a los 35 ddt, con 0,0007 g cm-2 día-1; la afe máxima fue de 497,55 cm2 g-1 al trasplante y la raf alta al trasplante de 483,38 cm2 g-1. la salinidad presente en los suelos del centro agropecuario marengo ocasionó una reducción en los parámetros de crecimiento en lechuga. salinity is a worldwide restriction to horticultural crops, causing growth alterations, low absorption and distribution of nutrients to different organs of the plant, and quality changes. detailed growth analyses of horticultural species such as lettuce had not been carried out yet for crops established in saline soils in the bogota plateau. the present experiment took place in marengo agricultural center, which belongs to universidad nacional de colombia, and is located 12 km from bogota, on the way to mosquera. three plots of 300 m2 each, allowing 8.3 plants/m2, were treated with water from ‘la ramada’ irrigation district, and sampled every week for leaf area and dry weight measurements. growth parameters were estimated with the logistic model and an equation fitted by means of a sas software package. using the functional approach, a series of growth indexes were derived: relative growth rate (rgr), leaf area index (lai), net assimilation rate (nar), crop growth rate (cgr), specific leaf area (sla), and leaf area ratio (lar). rgr was highest (0.1164 g g-1day-1) 10 days after planting (dap). likewise, maximum values were reached by lai (6.78) 61 dap; nar (0.00046 g cm-2day-1) 24 dap; cgr (0.0007 g cm-2day-1) 35 dap; sla (497.55 cm2 g-1) at transplanting, and lar (483.38 cm2 g-1) at transplanting as well. soil salinity at marengo farm was observed to cause reduction in lettuce growth parameters. key words: growth parameters, logistic model, growth rate, salinity. palabras clave: parámetros de crecimiento, modelo logístico, tasas de crecimiento, salinidad. fecha de recepción: 16 de junio de 2008. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 autor de correspondencia. dmirandal@unal.edu.co agronomía colombiana 27(1), 41-48, 2009 análisis del crecimiento de lechuga (lactuca sativa l.) ‘batavia’ cultivada en un suelo salino de la sabana de bogotá growth analysis of ‘batavia’ lettuce (lactuca sativa l.) cultivated in a saline soil of the bogota plateau carlos carranza1, octavio lanchero1, diego miranda1, 2 y bernardo chaves1 introducción la lechuga (lactuca sativa l.) pertenece a la familia compositae. es la hortaliza más cultivada en cundinamarca con un área aproximada de 636 ha con una producción anual de 9.276 t (asohofrucol, 2008). contiene alto porcentaje de agua (90-95%), como también folatos, provitamina a o beta-caroteno y cantidades apreciables de vitamina c, estas dos últimas con acción antioxidante, relacionadas con la prevención de enfermedades cardiovasculares e incluso de cáncer (cci, 2006). en colombia, la agricultura ha experimentado una notable modernización en las zonas de mayor producción y uso intensivo del suelo; si bien esto ha representado un importante incremento de la producción agrícola, también se ha aumentado la tasa de contaminación salina de los suelos en algunas regiones del país, ocasionando en ellas un notable deterioro de los suelos, las aguas y, en general, del 42 agron. colomb. 27(1) 2009 medio ambiente y la productividad de muchos productos agrícolas. estudios realizados en el 2001 por el instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales, ideam (bogotá), suministran información sobre las perspectivas y la degradación de los suelos en cada departamento de colombia. indican que alrededor de 10% del suelo en el país está sujeto a niveles de salinidad de moderados a altos, y 23% a altos o muy altos niveles de erosión. los datos son consistentes en la región norte de colombia donde, por condiciones de salinidad de suelo, entre 45 a 85% de los suelos están afectados. en la sabana de bogotá, una importante fuente de contaminación de los suelos y cultivos ha sido el uso tradicional y continuo de las aguas del río bogotá y sus afluentes con fines de riego, especialmente en las zonas hortícolas (gonzález y mejía, 1995). la alta salinidad en el suelo causa considerables pérdidas en el rendimiento en una amplia variedad de cultivos alrededor del mundo. este problema es más severo en las regiones semiáridas. la salinidad puede inhibir el crecimiento de la planta y reducir la productividad, principalmente por tres factores: el déficit hídrico, la toxicidad por iones y el desbalance nutricional (munns, 2002). el efecto general de la salinidad es reducir la tasa de crecimiento obteniendo hojas más pequeñas, menor altura, y a veces menos hojas. el efecto inicial y primario de la salinidad, especialmente de bajas a moderadas concentraciones, se debe a sus efectos osmóticos (munns y termaat, 1986; jacoby, 1994). otra respuesta fisiológica de las plantas a la salinidad se da disminuyendo la conductancia estomática; de esta forma se reduce la transpiración evitando la sequía fisiológica para mantener la turgencia de las células. la reducción de la conductancia estomática implica el cierre de los estomas y se relaciona, entre otros factores (luz, humedad, co2, temperatura y corrientes de aire), con la disminución del potencial de agua foliar, incluso por encima de la luz intensa. el cierre de los estomas reduce el ingreso de co2 inhibiendo la fotosíntesis, dando como resultado la reducción en la síntesis de fotosintatos. en general, la consecuencia es la disminución en la producción de biomasa, como raíces, hojas, tallos y semillas, relacionados con el área foliar y la longitud de plantas (bernstein, 1961; porta et al., 1994; salisbury y ross, 2000). la lechuga es una especie relativamente sensible a la salinidad, pero tal tolerancia a las sales con frecuencia varía dentro de la misma especie. los valores umbral para las especies de lechuga están en el rango de 1,0 a 1,4 ds m-1, y la pendiente para la disminución del rendimiento, desde 6,2 hasta 8% por ds m-1 (maas, 1986). otros estudios a campo abierto en macetas conducidos por el laboratorio de riverside ca, determinaron que la lechuga es moderadamente sensible a la salinidad, con una conductividad umbral de 1,3 ds m-1 y una pendiente del 13% (ayers et al., 1951). el objetivo de este estudio fue analizar el crecimiento de lechuga, variedad batavia, establecido en un suelo salino, debido a la magnitud del problema de la salinidad en la zona de influencia del rio bogotá. materiales y métodos ubicación y material vegetal el ensayo se realizó en el centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, ubicado en el km 12 vía bogotá-mosquera, a 4° 42' n y 74° 12' w, 2.543 msnm, temperatura anual 12,6°c, precipitación 669,9 mm año-1 y brillo solar 4,2 h diarias. para cada especie se establecieron tres parcelas de 300 m2, con la siembra de plántulas de lechuga ‘batavia’ a una distancia de 40 cm x 30 cm para una densidad de 8,3 plantas/m2. la fertilización se realizó a partir del análisis de suelo (tab. 1), los nutrientes faltantes se suplementaron con fertilizantes químicos edáficos. el suelo presentó una conductividad eléctrica de 2,16 ds m-1 y el agua de riego, 0,95 ds m-1. el manejo agronómico de malezas, plagas y enfermedades se efectuó oportunamente, dependiendo de las poblaciones, niveles y síntomas; finalmente no hubo problemas relevantes que afectaran el ciclo de desarrollo de las plantas. muestreos material vegetal los muestreos se realizaron cada 8 d tomando de cada parcela tres plantas al azar, para un total de 7 muestreos. el área foliar se determinó mediante un acumulador de área tabla 1. resultados del análisis de suelo1. ph co n ca k mg na cic p cu fe mn zn b ar l a textura % meq / 100 g mg kg-1 % 5,59 4,08 0,35 10,5 0,46 3,51 4,94 27,8 48,1 1,04 426 1,49 21,8 0,94 17 47 36 fr 1 laboratorio de suelos y aguas, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 432009 carranza, lanchero, miranda y chaves: análisis del crecimiento de lechuga (lactuca sativa l.) ‘batavia’... foliar licor 3000 (licor inc. lincoln, ne, usa); además, se registraron datos de peso seco mediante su secado en un horno a 60°c durante 72 h. los parámetros de crecimiento se determinaron empleando el enfoque funcional del modelo logístico: la forma del modelo logístico es: donde k > 0 y 0 < y < α. se usa k/α como constante de proporcionalidad debido a que los parámetros se pueden interpretar separadamente. la curva de crecimiento es: donde α, la asintota superior, es el máximo tamaño, es decir, y = α cuando t → ∞ y y = 0 cuando x → -∞ es la asíntota inferior; γ es el tiempo en que se logra la máxima tasa de crecimiento (wm = kα/4) o punto de inflexión, en este punto, y = α/2, y la función es una curva simétrica sigmoidal (flórez et al., 2006). con base en estos coeficientes obtenidos por statistic system analysis (sas), se construyeron las curvas de crecimiento para las plantas establecidas en invernadero y campo. a partir de la información analizada se determinó la eficiencia fisiológica. eficiencia fisiológica para realizar un análisis de la eficiencia fisiológica de una planta en función de sus parámetros de crecimiento se requieren dos operaciones básicas: 1) la cuantificación del material vegetal existente en una planta o cultivo, y 2) la medida del sistema asimilador de esa planta o ese cultivo en intervalos de tiempo sucesivos. de esas operaciones se obtienen medidas directas, como masa seca (w), área foliar total (af), tiempo (t) e índices derivados como la tasa relativa de crecimiento (trc), índice de área foliar (iaf), tasa de asimilación neta (tan), tasa de crecimiento del cultivo (tcc), área foliar específica (afe) y relación de área foliar (raf), que se deben obtener por cálculos del análisis funcional (miranda, 1995) (tab. 2). tasa relativa de crecimiento (trc). es un índice de eficiencia que expresa el crecimiento en términos de una tasa de incremento en tamaño por unidad de tamaño y tiempo (pedroza et al., 1997); representa la eficiencia de la planta como productor de nuevo material y depende de la fotosíntesis total y de la respiración (sivakumar y shaw, 1978); además se propone como una medida que integra el comportamiento fisiológico de las plantas (radford, 1967). es una medida del balance entre la capacidad potencial de fotosíntesis y el costo respiratorio (archila et al., 1998). expresa el incremento en masa seca de la planta en un intervalo de tiempo dado, tomando como referencia el valor inicial de la masa seca producida y acumulada. índice de área foliar (iaf): expresa la superficie de la hoja por unidad de área de superficie ocupada por la planta. aumenta con el crecimiento del cultivo hasta alcanzar un valor máximo en el cual se alcanza la máxima capacidad para interceptar la energía solar, momento en que la tcc es a su vez máxima (hunt, 1982). la reducción del iaf por efecto de salinidad puede ser causado por una disminución en el área foliar especifica (incremento de biomasa por unidad de área foliar) y/o una disminución en la proporción de masa seca acumulada en los tejidos foliares (curtis y läuchli, 1986). tasa de asimilación neta (tan). indica la eficiencia fotosintética promedio, individual o en una comunidad de plantas. la capacidad de la planta para incrementar su masa seca en función del área asimilatoria en periodos cortos a lo largo del ciclo de crecimiento depende del área foliar, de la disposición y edad de las hojas y de los procesos de regulación interna relacionados con la demanda de los asimilados (hunt, 1982). la tan es una medida de la eficiencia promedio de las hojas de la planta o del canopi de un cultivo (brown, 1984), es decir, es una medida indirecta de la ganancia neta de asimilados por unidad de área foliar en una unidad de tiempo; esta no es constante y decrece con la edad de la planta o población. tasa de crecimiento del cultivo (tcc). mide la ganancia de biomasa vegetal en el área de superficie ocupada por la planta. es aplicable a plantas que crecen juntas en cultivos cerrados (hunt, 1982). la máxima tcc ocurre cuando las plantas son suficientemente grandes o densas para explotar todos los factores ambientales en mayor grado. en dy = k y(α-y) dt α y = α 1 + e –k(t–y) tabla 2. componentes de los parámetros de crecimiento determinados en lechuga. índice descripción fórmula unidades trc tasa relativa de crecimiento (1/w )(dw/dt) g g-1 d-1 iaf índice de área foliar la/p adimensional tcc tasa de crecimiento del cultivo (1/p)(dw/dt) g cm-2 d-1 afe área foliar específica la/w cm 2 g-1 raf relación de área foliar la/w cm 2 g-1 tan tasa de asimilación neta (1/la)(dw/dt) g cm -2 d-1 w = materia seca total (g); l a = área foliar; p = área foliar por unidad de superficie de suelo (cm2); lw = materia seca foliar por planta (g); dw/dt = variación de la masa seca en función del tiempo. 44 agron. colomb. 27(1) 2009 ambientes favorables, la máxima tcc ocurre cuando la cobertura de las hojas es completa, y puede representar el máximo potencial de producción de masa seca y de tasas de conversión en un momento dado (brown, 1984). área foliar específica (afe). es una medida de la superficie foliar de la planta en términos de densidad o grosor relativo de la hoja. se define como la relación entre el área total de la hoja y la masa del área foliar de la planta (flórez et al., 2006). relación de área foliar (raf). es un índice de la superficie foliar de la planta con base en la masa seca. se define como la fracción de masa seca total que corresponde a las hojas y sus valores oscilan entre 0 y 1 (flórez et al., 2006). resultados y discusión la conductividad eléctrica observada en el centro agropecuario marengo fue de 2,6 ds m-1, un valor por encima de la tolerancia establecida para la lechuga por maas (1994) y ayers et al. (1951). la lechuga está reportada como una especie moderadamente sensible a la salinidad, presenta un umbral de tolerancia a la salinidad de 1,3 ds m-1 en pasta saturada del suelo, con un porcentaje de reducción de la producción de 13% por cada ds m-1 adicional (maas, 1994). en estudios realizados en condiciones de campo en el laboratorio de salinidad de estados unidos, se determinó que la lechuga es una especie moderadamente sensible a la salinidad, a 1,3 ds m-1 (ayers et al., 1951). en el centro agropecuario marengo se presentó una ce de 2,16 ds m-1, siendo un valor alto y por encima de la tolerancia establecida por estos dos autores. de pascale y barbieri (1995) determinaron que la lechuga puede llegar a bajar su rendimiento hasta en 50% en condiciones de ce de 11,4 ds m-1 en suelo. mizrahi y pasternak (1985) encontraron que en cultivos hortícolas irrigados con aguas a diferentes concentraciones de sal, disminuyen las producciones de los cultivos, pero también aumenta la calidad de los productos a costa de una vida poscosecha más corta. moderados niveles de salinidad pueden ser benéficos para los cultivos por aumentos en la calidad del fruto (petersen et al., 1998; auerswald et al., 1999) y también por la reducción del excesivo vigor vegetativo de los cultivos hortícolas usualmente observados durante los estados de crecimiento (savvas y lenz, 2000). estudios realizados por del amor et al. (1998) para determinar el efecto de la salinidad y calidad del fruto en diferentes estados de crecimiento demostró disminuciones en el área foliar de las plantas tratadas, como la altura, el número total de nudos y la distancia entre nudos. el número de frutos y el peso de los frutos por planta fueron significativamente más bajos en plantas tratadas comparadas con los controles. sin embargo se observó un incremento de los sólidos solubles totales, acidez y contenidos de azúcares en los frutos de las plantas tratadas. pero en el caso específico de la lechuga, disminuye la producción más no aumenta la calidad del producto significativamente. no obstante, en resultados de estudios en campo en israel, el rendimiento y la calidad de la lechuga iceberg no fueron afectados por la irrigación con aguas salinas hasta 4,4 ds m-1 (pasternak et al., 1986). además, se encontró que diferentes tipos de lechuga fueron más significativos a la tolerancia a sales que otros, y que en la lechuga la tolerancia a la salinidad se incrementa con la edad (shannon y grieve, 1999). peso seco y área foliar el peso seco total, foliar y área foliar presentaron un incremento progresivo a través del tiempo hasta alcanzar un máximo de 27,44 g (fig. 1a) y 21,44 g (fig. 1b) para peso total y foliar, respectivamente, y una área foliar máxima de 8.162,45 cm2 (fig. 1c). la tasa de crecimiento de las hojas depende de la masiva e irreversible expansión de células jóvenes, las cuales son producidas por la división celular en los tejidos meristemáticos. de este modo, el suministro subóptimo de nutrientes podría afectar la tasa de crecimiento de las hojas por la inhibición de la tasa de producción y expansión de nuevas hojas (neumann, 1997). la curva modelada tuvo un buen ajuste presentando un r2 de 0,96 para las tres curvas de las cuales se van a derivar los parámetros de crecimiento en lechuga. el crecimiento de las plantas es un resultado directo de la intensiva división y expansión de células meristemáticas. la respuesta primaria a la salinidad está asociada con la tasa de transporte de na+ a los meristemos de los brotes apicales y con otros procesos en la planta que pueden resultar afectados por el incremento en la concentración de sodio dentro del tejido de crecimiento, en especies particularmente sensibles a la salinidad (lazof y bernstein, 1999). la salinidad puede afectar principalmente la elongación foliar, y de ahí el desarrollo del área foliar fotosintética en algunas especies (curtis y läuchli, 1986) y la capacidad fotosintética en otras (cramer et al., 1990). además, la reducción del área foliar por efecto de la salinidad puede ser debida a tres factores: 1) reducción en la tasa de fotosíntesis, 2) reducción en la habilidad para utilizar fotosintatos para el crecimiento, 3) incremento en la utilización de fotosintatos en la respiración (poorter, 1989; cramer et al., 1990). 452009 carranza, lanchero, miranda y chaves: análisis del crecimiento de lechuga (lactuca sativa l.) ‘batavia’... tasa relativa de crecimiento la trc máxima se alcanzó en los primeros 10 d, con 0,1164 g g-1d-1, luego se redujo entre los 20 y 40 ddt (0,06 g g-1d-1) y finalmente al momento de la cosecha 61 ddt presentó un incremento bajo de 0,0053 g g-1 d-1 (fig. 2a). estos resultados se encuentran por debajo a los determinados en estudios realizados en cuatro materiales (dos variedades de lechuga de cabeza: great lakes 118 y climax) de lechuga por archila et al. (1998), quienes encontraron una trc alta de 0,14 g g-1 d-1 a los 21 ddt en todos los materiales, y luego decreció presentando los valores más bajos a los 77 ddt con valores de 0,018 y 0,0057 g g-1 d-1, para los materiales great lakes 118 importada y nacional. los materiales clímax importado y nacional presentaron, en su orden: trc 0,38 y 0,01 g g-1 d-1; generalmente esta reducción es causada por las altas concentraciones salinas en el apoplasto de los tejidos. de igual manera, altas concentraciones de iones en el apoplasto pueden conllevar a la deshidratación de células y tejidos (oertli, 1968). la alta acumulación de iones en el apoplasto es reportada para plantas sensibles a la salinidad, tal como arroz (flowers et al., 1991). índice de área foliar el iaf máximo a los 61 d (6,78) (fig. 2b), fue inferior con respecto a estudios realizados en lechuga por tei et al. (1996) quienes encontraron un valor máximo de 12,7 al momento de la cosecha. archila et al. (1998) reportan valores máximos de iaf de 13,5 a 70 ddt. el efecto del suelo salino sobre el iaf se acentuó por el estrés hídrico que afectó progresivamente la fotosíntesis de las plantas, empezando por la limitación estomática del suministro de co2 cuando el estrés fue suave, terminando en la completa inhibición de los procesos metabólicos relacionados con la fotosíntesis cuando el estrés fue muy severo (medrano y flexas, 2003). tasa de asimilación neta esta tasa fue creciente desde el trasplante hasta alcanzar un valor máximo (0,00046 g cm-2 d-1) a los 24 ddt (fig. 2c) estando por debajo 1,5 veces de los valores máximos obtenidos por archila et al. (1998) a los 33 ddt con los materiales clímax nacional e importado y great lakes 118 importado, con valores de 0,00065, 0,00056 y 0,00086 g cm-2 d-1, respectivamente. esta respuesta se relaciona con el área foliar existente en los primeros d de cultivo, cuyas hojas están más expuestas a la radiación y son más eficientes en la asimilación de co2. la disminución de la tan (0,0000177 g cm-2 d-1) hasta la cosecha, es cinco veces menor a lo reportado por archila et al. (1998) que encontró valores más bajos (0,00009 y 0,000045 g cm-2 d-1) a los 77 ddt para ‘great lakes 118’ nacional e importado, respectivamente. la tan en el desarrollo del cultivo disminuye a través del ciclo de producción. a medida que se forma la cabeza, las hojas externas sobre las internas aumentan el sombreamiento influyendo en la interceptación de la radiación fotosintéticamente activa en los diferentes estratos del canopi afectando las tasas fotosintéticas. tasa de crecimiento del cultivo la tcc se incrementó progresivamente hasta los 35 ddt (0,0007 g cm-2 d-1) (fig. 2d) alcanzando la mayor acumulación de masa seca por unidad de área de suelo ocupada y por d, cifras muy bajas con respecto a las reportadas por archila et al. (1998) donde los valores máximos de la tcc se alcanzaron a los 70 ddt, con 43,1 y 26,71 g cm-2 d-1. en las condiciones de este experimento, la tcc disminuyó a partir de los 35 ddt hasta la cosecha, con valores de a 0 5 10 15 20 25 30 modelado observado w = 28,548/1+e r2 = 0,96 b p es o se co fo lia r (g ) 0 5 10 15 20 25 w = 22,545/1+e r2 = 0,96 c días después del trasplante (ddt) 0 10 20 30 40 50 60 0 2000 4000 6000 8000 w = 12844,1/1+e r2 = 0,96 p es o se co to ta l ( g) á re a fo lia r (c m 2 ) -0,1182*(d-35,141) -0,1103*(d-35,747) -0,0973*(d-56,764) figura 1. compor tamiento del peso seco total, peso seco foliar y área foliar con la modelación ajustada de los puntos observados en lechuga. 46 agron. colomb. 27(1) 2009 ia f tr c ( g g1 dí a1 ) r a f (c m 2 g1 ) ta n ( g cm 2 dí a1 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 días 0 10 20 30 40 50 60 200 250 300 350 400 450 500 días 0 10 20 30 40 50 60 a b c d f a fe ( cm 2 g1 ) 250 300 350 400 450 500 e tc c ( g cm 2 dí a1 ) 7,0e-4 6,0e-4 5,0e-4 4,0e-4 3,0e-4 2,0e-4 1,0e-4 0 5,0e-4 4,5e-4 4,0e-4 3,5e-4 3,0e-4 2,5e-4 2,0e-4 1,5e-4 1,0e-4 5,0e-5 0 figura 2. parámetros de crecimiento en lechuga. a. tasa relativa de crecimiento (trc); b. índice de área foliar (iaf); c. tasa de asimilación neta (tan); d. tasa de crecimiento de cultivo (tcc); e. área foliar específica (afe); f. relación de área foliar (raf). 0,00012 g cm-2 d-1. esta respuesta está asociada al efecto osmótico de la salinidad que contribuye a reducir la tasa de crecimiento, y que se asocia con cambios en el color de las hojas y modificaciones en parámetros como la relación raíz/brote y la tasa de maduración. por otra parte presenta el efecto iónico que se manifiesta generalmente en daños en hojas y meristemos o como síntomas típicos de desórdenes nutricionales (shannon y grieve, 1999). área foliar específica se presentó una máxima afe de 497,55 cm2 g-1 al momento del trasplante, y una disminución progresiva hasta los 33 ddt (229,79 cm2 g-1) e incremento posterior hasta 383,43 cm2 g-1 a los 61 ddt (fig. 2e). la disminución en el área foliar hasta los 33 ddt se debió posiblemente a la menor expansión celular y transporte de fotoasimilados hacia los puntos de crecimiento. el aumento hasta el final de la cosecha se 472009 carranza, lanchero, miranda y chaves: análisis del crecimiento de lechuga (lactuca sativa l.) ‘batavia’... relaciona con el incremento en el peso seco total de la planta para la formación de la cabeza, aunque con una menor área foliar expuesta. estos resultados concuerdan con los obtenidos por de pascale y barbieri (1995) y maas (1994), quienes aseguran que la calidad de los cultivos hortícolas está influida por la salinidad del suelo, determinando que a mayores niveles de salinidad se reduzca significativamente el área foliar y se incremente tanto el peso específico de la hoja y como el porcentaje de materia seca generando hojas más gruesas y suculentas. de igual manera kalaji y pietkiewicz (1993) mencionan que un cambio morfológico de las plantas expuestas a la salinidad están caracterizadas por la suculencia y el xeromorfismo. fitter y hay (1989) aseguran que la suculencia es importante en la regulación de la temperatura y el balance hídrico, especialmente en periodos calientes y secos del año. dajic (2006) menciona que la suculencia está asociada con la habilidad para compartimentación intracelular proveyendo una mayor capacidad (volumen de vacuolas) para almacenamiento de sales. relación área foliar se presentó una alta raf al momento del trasplante 0 ddt de 483,38 cm2 g-1 y, disminuyó hasta 175,97 cm2 g-1 a los 34 ddt y se incrementó hasta la cosecha 61 ddt obteniendo un valor final de 298,62 97 cm2 g-1 (fig. 2f). la máxima raf obtenida es superior 1,3 veces a la obtenida por archila et al. (1998) de 300 cm2 g-1 a los 35 ddt en los materiales de la variedad clímax nacional e importada y a los 77 ddt donde, en los cuatro materiales, la raf disminuyó hasta 200 cm2 g-1. los valores altos iniciales de la raf pueden ser debidos a que las plantas utilizan sus fotoasimilados en mayor cantidad para el desarrollo y crecimiento de las áreas fotosintéticamente activas, generando gastos energéticos, lo que conlleva a menor peso. cuando la planta se encuentra en el estado de posroseta, continúa la formación de nuevas hojas, las cuales se ubican en el estrato foliar interno de la cabeza y, de esta manera, no reciben suficiente radiación solar, lo cual puede conducir a baja actividad fotosintética, y es posible que este conjunto de hojas actúen como demanda de los fotoasimilados que producen las hojas que conforman los estratos periféricos de la cabeza. también, durante este estado del desarrollo, algunas hojas cesan su expansión mientras que otras entran en senescencia, y así se tienen plantas que acumulan mayor materia seca y disminuyen su área fotosintéticamente activa, y esto lleva a menores valores de la raf (archila et al., 1998). conclusiones la lechuga ‘batavia’ establecida en un suelo moderadamente salino presentó disminuciones en las tasas de crecimiento trc, iaf, tan, tcc y afe. los parámetros de mayor afectación fueron aquellos relacionados con el área foliar y la acumulación de masa seca foliar, lo que demuestra la sensibilidad de esta especie a la salinidad. literatura citada archila, j., u. contreras, h. pinzón, h. laverde y g. corchuelo. 1998. análisis de crecimiento de cuatro materiales de lechuga (lactuca sativa). agron. colomb. 16(1), 68-75. asohofrucol. 2008. lechuga. en: asohofrucol, http://frutasyhortalizas.com.co; consulta: diciembre de 2007. auerswald, h., d. schwarz, c. kornelson, a. krumbein y b. brukner. 1999. sensory analysis, sugar and acid content of tomato at different ec values of the nutrient solution. scientia hort. 82, 227-242. ayers, a.d., c.h. wadleigh y l. bernstein. 1951. salt tolerance of six varieties of lettuce. proc. amer. soc. hort. sci. 57, 237-242. bernstein, l. 1961. osmotic adjustment of plants to saline media i. steady state. amer. j. bot. 48, 909-918. brown, r.h. 1984. growth of the green plant. pp. 153-174. en: physiological basis of crop growth and development. american society of agronomy, madison. cramer, g.r., e. epstein y a. läuchli. 1990. effects of sodium, potassium, and calcium on salt-stressed barley. i. growth analysis. physiol. plant. 80, 83-88. corporación colombia internacional (cci). 2006. entorno nacional. pp. 41-44. en: plan hortícola nacional. corporación colombia internacional, bogotá. curtis, p.s. y a. läuchli. 1986. the role of leaf area development and photosynthetic capacity in determining growth of kenat under moderate salt stress. aust. j. plant physiol. 18, 553-565. dajic, z. 2006. salt stress. pp. 41-99. en: madhava, k.v., a.s. raghavendra y k. janardhan (eds.). physiology and molecular biology of stress tolerance in plants. springer, dordrecht, the netherlands. del amor, f.m., m. carvajal, v. martínez y a. cerdá. 1998. response of muskmelon plants (cucumis melo l.) to irrigation with saline water. acta hort. 456, 263-268. de pascale, s. y g. barbieri. 1995. effects of soil salinity from longterm irrigation with saline-sodic water on yield and quality of winter vegetable crops. scientia hort. 64, 145-157. fitter, a.h. y r.k.m. hay. 1989. environmental physiology of plants. academic press, san diego, ca. flórez, v., d. miranda, b. chaves, l. chaparro, c. cárdenas y a. farías. 2006. parámetros considerados en el análisis de crecimiento en rosa y clavel en los sistemas de cultivo en suelo y en sustrato. en: flórez, v., a. de la c. fernández, d. miranda, b. chaves y j.m. guzmán (eds.). avances sobre fertirriego en la floricultura colombiana. universidad nacional de colombia, bogotá. flowers, t.j., m.a. hajibagheri y a.r. yeo. 1991. ion accumulation in the cell walls of rice plants growing under saline conditions: evidence for the oertli hypothesis. plant cell environ. 14, 319-325. 48 agron. colomb. 27(1) 2009 gonzález, s. y l. mejía. 1995. contaminación con cadmio y arsénico en suelos y hortalizas de un sector de la cuenca del río bogotá. suelos ecuatoriales 25, 51-56. hunt, r. 1982. plant growth curves. the functional approach to plant growth analysis. edward arnold publishers, london. jacoby, b. 1994. mechanisms involved in salt tolerance of plants. pp. 97-123 en: pessarakli m. (ed.). handbook of plant and crop stress. marcel dekker, new york, ny. kalaji, m. y s. pietkiewicz. 1993. salinity effects on plant growth and other physiological processes. acta physiol. plant. 15(2), 89-124. lazof, d.b. y n. bernstein. 1999. the nacl induced inhibition of shoot growth: the case for disturbed nutrition with special consideration of calcium. adv. bot. res. 29, 113-189. maas, e.v. 1994. testing crops for salinity tolerance. salinity laboratory u.s., usda-ars, riverside, ca. maas, e.v. 1986. salt tolerant of plant. app. agr. res. 1(1), 12-16. medrano, h. y j. flexas. 2003. respuesta de las plantas al estrés hídrico. pp. 253-286. en: reigosa j.m., n. pedrol y a. sánchez (eds.). ecofisiología vegetal. paraninfo, madrid. miranda l., d. 1995. análisis integrado del crecimiento y desarrollo en fríjol común (phaseolus vulgaris l. cv. ica cerinza) en condiciones de campo. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. mizrahi, y. y d. pasternak. 1985. effect of salinity of various agricultural crops. plant soil 89, 301-307. munns, r. 2002. comparative physiology of salt and water stress. plant cell environ. 28, 239-250. munns, r. y a. termaat. 1986. whole-plant responses to salinity. aust. j. plant physiol. 13, 143-160. neumann, p. 1997. salinity resistance and plant growth revisited. plant cell environ. 20, 1193-1198. oertli, j.j. 1968. extracellular salt accumulation, a possible mechanism of salt injury in plants. agrochimica 12, 461-469. pasternak, d., y. de malach, i. borovic, m. shram y c. aviram. 1986. irrigation with brackish water under desert conditions. iv. salt tolerance studies with lettuce (lactuca sativa l.). agric. water mgt. 11, 303-311. pedroza m., j.a., g. corchuelo y a. angarita. 1997. análisis de crecimiento de limonium sinuatum mill cv. midnight blue propagada sexual y asexualmente a partir de yemas vegetativas y florales. agron. colomb. 14(1), 1-12. petersen, k.k., j. willumsen y k. kaack. 1998. composition and taste of tomatoes as affected by increased salinity and different salinity sources. j. hort. sci. biotechnol. 73(2), 205-215. poorter, h. 1989. interspecific variation in relative growth rate: on ecological causes and physiological consequences. pp. 45-68. en: lambers, h. (ed.). causes and consequences of variation in growth rate and productivity of higher plants. academic publishing, the hague, the netherlands. porta, j., m. lópez-acevedo y c. roquero. 1994. edafología para la agricultura y el medio ambiente. ediciones mundi-prensa, madrid. radford, p.j. 1967. growth analysis formulae. their use and abuse. crop sci. 7, 171-175. salisbury, f.b. y c.w. ross. 2000. fisiología de las plantas. desarrollo de las plantas y fisiología ambiental. editorial paraninfo, madrid. savvas, d. y f. lenz. 2000. response of eggplants grown in recirculating nutrient solution to salinity imposed prior to the start of harvesting. j. hort. sci. biotechnol. 75(3), 262-267. shannon, m.c. y c.m. grieve. 1999. tolerance of vegetable crops to salinity. scientia hort. 78, 5-38. sivakumar, m.v.r. y r.h. shaw. 1978. methods of growth analysis in field growth soybeans g. max (merril). ann. bot. 42, 213322. tei, f., a. scaife y d.p. aikman. 1996. growth of lettuce, onion and red beet. 1. growth analysis, light interception and radiation use efficiency. ann. bot. 78, 633-643. volkmar, k.m., y. hu y h. steppuhn. 1998. physiological responses of plants to salinity: a review. can. j. plant sci. 78, 19-27. agronomía 21c.indd agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 83-94 evaluacion del potencial de los recursos geneticos de papa criolla (solanum phureja) por calidad industrial evaluation of the potential of genetics resources of creole potato (solanum phureja) for industrial quality gustavo a. ligarreto m.1 y martha n. suárez c.2 r e s u m e n el objetivo del trabajo fue evaluar 50 accesiones de papa criolla especie solanum phureja juz et buk por parámetros que requiere la industria de procesados, en esta colección se ha reportado la existencia de variabilidad genética pero se desconoce su calidad para la industria. se evaluaron 17 variables: 10 variables cualitativas y 7 variables cuantitativas. las variables cualitativas permitieron evaluar morfológicamente el tubérculo y las cuantitativas determinaron el comportamiento agronómico de los cultivares en el ambiente. los datos obtenidos fueron sometidos a análisis de correlación, y componentes principales y análisis de conglomerados. se encontró que los tres primeros componentes principales expresaron el 85% de la variabilidad total, donde las características más importantes fueron: diámetro ecuatorial 1, diámetro ecuatorial 2, diámetro longitudinal, gravedad especifica y contenido de azucares reductores. el análisis de conglomerados mostró cuatro grupos con subgrupos donde los subgrupos 2a y 3d presentaron las accesiones con mejores características industriales. los genotipos que presentaron mejores características para el procesamiento industrial y que ameritan su evaluación en otros ambientes fueron: encurtido en salmuera o vinagre. 16, 20, 21, 68, 79, 80 y 81 ; papa precocida enlatada o congelada. 16, 20 y 21 y papa frita en hojuela el cultivar 23. el trabajo se realizó en la corporación colombiana de investigación agropecuaria, corpoica, regional uno, centro de investigación tibaitatá en mosquera. palabras claves: recursos genéticos, variabilidad, papa criolla y solanum phureja. s u m m a r y the objective of this research was to evaluate the industrial characteristics of 50 accessions of creole potato (solanum phureja juz et buk). seventeen variables were included: 10 qualitative and 7 quantitative variables. the qualitative variable defined the tuber morphology and the quantitative ones determined the agronomic behavior of cultivars. the obtained data were subjected to correlation analysis, and the main components to cluster analysis. it was found that the first three main components expressed 85% of the 1 p r o f e s o r a s o c i a d o . f a c u l t a d d e a g r o n o m í a . u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a . b o g o t á e . m a i l : g a l i g a r r e t o m @ u n a l . e d u . c o . 2 i n v e s t i g a d o r a . p r o g r a m a n a c i o n a l d e r e c u r s o s g e n é t i c o s y b i o t e c n o l o g í a ve g e t a l . c o r p o i c a , c . i . ti b a i t a t á . total variability, where the characteristics more important are represented by the equatorial diameter 1, equatorial diameter 2, longitudinal diameter, specific gravity and the content of reducing sugars. the cluster analysis showed four groups with subgroups where subgroups 2a and 3d showed the accessions with best industrial characteristics. the genotypes selected for industrial processing were: pickle in brine or vinegar. 16, 20, 21, 68, 79, 80 and 81; canned precooked or frozen potato. 16, 20 and 21. the present research was carried out in the colombian corporation of agricultural research, corpoica), regional one, tibaitatá research center in mosquera. key words: genetics resources, variability, creole potato and solanum phureja. i n t r o d u c c i o n la papa es una especie de reconocida importancia en el mundo. ocupa el cuarto lugar como producto alimenticio agrícola después del arroz, el trigo y el maíz. en colombia es importante como alimento básico de la población y ocupa un área sembrada de 170.000 hectáreas por año (herrera, 2000). colombia es el primer productor de papa criolla (s. phureja) en latinoamérica con un buen mercado interno en los departamentos de antioquia, valle del cauca, boyacá, nariño y cundinamarca. en la actualidad la industria de procesamiento del tubérculo está en crecimiento en las presentaciones de papas fritas y conservas y se ha comenzado a suplir con este producto los mercados europeos, con presentaciones en frito, enlatados y en vidrio (bonilla, 1997). las principales fortalezas de la papa criolla son: el alto valor nutricional, el buen sabor, el ciclo de vida corto, inferiores costos de producción y un alto potencial de exportación como producto exótico procesado. los problemas del producto tienen que ver con el alto grado de mezcla de tubérculos de las variedades nativas y la heterogeneidad en tamaño del mismo y la alta perecebilidad, entre otros (cardona, 2000). mediante la industrialización de productos de las papas nativas se ha reportado que una buena calidad f e c h a d e r e c e p c i ó n 1 3 d e s e p t i e m b r e d e 2 0 0 2 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e m a r z o d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 84 vol. 21 · nos. 1-2 en fresco, puede presentar características desfavorables para el procesamiento: como alto contenido de azucares, ojos medianos a profundos y piel oscura, que en concepto de los procesadores son limitantes que enfrenta la industria y que se traducen en la ausencia de variedades que reúnan los requisitos específicos que esta requiere (pineda, 1996). la utilización de productos procesados está en aumento debido al cambios de hábitos de consumo, influenciados por varios factores, entre estos: la concentración de la población en las grandes ciudades, la dedicación de menos tiempo a las labores del hogar, el elevado costo de la energía para la preparación de alimentos. la gravedad especifica esta influenciada principalmente por la temperatura y humedad del ambiente cuando se realiza la evaluación, la madurez del tubérculo, los factores climáticos, edafológicos y agronómicos. hernández (1989) citando a shaw y booth declara que el método de la gravedad especifica sirve para estimar el contenido de materia seca y el contenido de almidón, basándose en la existencia de tablas de conversión diseñadas por hougland (1966) y burton (1948) para papa. los altos valores de gravedad especifica de estos materiales evitarían que absorban demasiado aceite durante la fritura del producto entero y un contenido de materia seca superior al 20% sirve para mantener un buen rendimiento (talburt et al, 1959). el contenido de materia seca determina el rendimiento industrial de las chips o papa en hojuela. mientras más rico en almidón sea el tubérculo menos agua contiene y, por consiguiente, el rendimiento industrial es mayor ( 4 5 kg. de papa por 1 kg. de chips). las pérdidas durante el pelado son mayores en tubérculos de calibre pequeño que con las grandes, además, las hojuelas de dimensiones muy grandes se rompen en las bolsas. por esta razón , los tubérculos deben tener dimensiones entre 4 6 cm ; con calibre homogéneo. (guerra, 1989; herrera, 2000). la reacción de maillard entre los azucares reductores y aminoácidos juega un papel importante en el proceso de coloración oscura producido y la disminución del valor nutricional. las investigaciones han demostrado que 2.5 3 mg de azucares reductores por gramo de peso fresco debe ser considerado como el máximo nivel permisible para hojuelas, para tiras el límite es cerca de 5 mg por gramo de peso fresco. (harris, 1992) la papa fresca recién cosechada contiene poco azúcar. los azucares reductores y totales varían de una variedad a otra, esto es, en unas alcanza valores superiores a otras, aunque hayan crecido y fueran cosechadas de la misma manera, difiriendo en su habilidad para convertir el almidón después de su almacenamiento. (guerra, 1989). algunas veces el contenido alto de azucares reductores puede ser encontrado inmediatamente después de la cosecha y en el periodo de curado. en muchos casos sin embargo se desarrolla durante el periodo de almacenamiento. los factores que más afectan el contenido de azucares reductores son: la temperatura proporcionada antes de procesar, la variedad, la composición del suelo, la fertilización, el ambiente y el suministro de agua. (harris, 1992). los tubérculos destinados a la fabricación de papa precocida enlatada o congelada deben ser de bajo calibre (clase 2 y 3) y tener buena consistencia durante la cocción (ausencia de ruptura en el momento del escaldado), su gravedad especifica (ge) superior a 1.080, piel blanca o crema, libre de daños y enfermedades, y textura firme. (guerra, 1989) además, se necesita que estos tubérculos no sean susceptibles al oscurecimiento después de cocinar, según harris (1992) lo que se debe a los contenidos de ácido clorogénico y ácido cítrico presentes en la papa. este tipo de producto puede ser utilizado en microondas, fritura o cocción completa (jaimes et al., 1996, gómez y ramírez, 1999) y empacados al vació en bolsas plásticas. el producto para papa frita en hojuela necesita tubérculos regulares de forma redonda o comprimida, de diámetro superior a 4 cm, piel clara, libre de daños internos y verdeamientos. la gravedad especifica debe ser mayor a 1.080. moreno (2000) y estrada (2000) señalan que los componentes más significativos para la industria de procesamiento son el porcentaje de materia seca y bajo contenido de azucares reductores. otras de las características para uso industrial son la ausencia de pigmentos de antocianinas y ojos superficiales del tubérculo. estudios hechos con anterioridad en esta especie de papa se evidenció la existencia de alta variabilidad genética destacándose las características morfológicas: forma general del tubérculo, formas raras del tubérculo, color primario de piel del tubérculo y color secundario de piel del tubérculo como variables importantes (bonilla, 1997). la colección central colombiana de papa criolla (solanum phureja), posee un valioso recurso genético que hasta ahora solo ha sido caracterizado a nivel morfológico. el objetivo de este estudio fue evaluar 50 accesiones de papa criolla por su comportamiento en el procesamiento de la industria para alimentos. m a t e r i a l e s y m e t o d o s este estudio se realizó en el año 2001 en la corporación colombiana de investigación agropecuaria, corpoica centro de investigación tibaitatá regional uno. en el cuadro 1, se presenta la procedencia de los 50 cultivares de papa solanum phureja de la colección central colombiana (ccc). para evaluar las características industriales del tubérculo se tuvieron en cuenta las variables cuantitativas : peso fresco, diámetro longitudinal, diámetro ecuatorial 1, ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 852003 diámetro ecuatorial 2, gravedad especifica, materia seca y contenidos de azucares reductores, las variables cualitativas: forma general del tubérculo, forma rara, profundidad de ojos, color primario de piel, intensidad del color primario de piel, color secundario de piel, distribución del color secundario de piel, color primario de carne, color secundario de carne, distribución del color secundario de carne fueron evaluadas según los descriptores del centro internacional de la papa, cip (huaman, 1994). las variables en el orden de evaluación fueron:1. peso del tubérculo: se realizó la medición a cinco tubérculos limpios representativos de cada genotipo, 2. diámetro longitudinal: la medida fue tomada teniendo en cuenta el eje del tubérculo que parte del lugar donde estaba sujeto a la planta, 3. diámetro ecuatorial i: se tomó la medida del eje transversal menor del tubérculo, 4. diámetro ecuatorial ii: se realizó la medida tomando el eje transversal mayor del tubérculo, 5. forma general del tubérculo, 6. forma rara del tubérculo, por ser las variables 5 y 6 de tipo cualitativas se evaluó cada genotipo tomando un grupo de tubérculos representativos, 7. profundidad de ojos: se evaluó comparando un grupo de tubérculos representativos de cada genotipo con los descriptores del cip, 8. color primario de piel, 9. intensidad del color primario de piel, 10. color secundario de piel, 11. distribución del color secundario de piel, 12. color primario de carne, 13. color secundario de carne, 14. distribución del color secundario de carne, (huamán, 1994), (cuadro 2), 15. gravedad específica: la medición se realizó siete días después de la cosecha mediante la relación peso en aire dividido por la diferencia de peso en aire con peso en agua, 16. materia seca: se tomó la lectura de su peso en fresco y peso seco en estufa a 65 ºc hasta alcanzar un peso constante (a las 72 horas), 17. azúcares reductores: se peso un gramo de muestra previamente secada y molida a la cual se le aplicó el método cuantitativo para la extracción de azúcares reductores de nelson – somogy, (gutiérrez, 1994). adicionalmente a la descripción por las 17 variables ya mencionadas las accesiones se clasificaron por grupos que cuadro 1. accesiones de solanum phureja juz et. buk. del banco de germoplasma colombiano. corpoica tibaitata linea nombre procedenc. linea nombre procedencia 1. uva nariño 32. algodona nariño 2. chaucha blanca nariño 36. s.n. fdr.3 cip . lima 3. borrega amarilla nariño 37. s.n.fdr.34 cip . lima 4. chaucha colorada nariño 38. s.n.1 sin dato 5. mambera nariño 40. soliman sin dato 6. chaucha ratona nariño 42. criolla rosada boyacá 7. borrega blanca nariño 45. chaucha nariño 8. chaucha mambera nariño 47. chaucha carilla nariño 10.borrega amarilla nariño 49. chaucha negra nariño 11. mambera nariño 52. s.n. sin dato 12. borrega amarilla nariño 53. s.n. u.v.eeuu. 13. chaucha ratona nariño 54. s.n. nariño 14. borrega blanca nariño 63. pepina amarilla santander 16. yema de huevo nariño 65. chaucha ratona nariño 17. ratona nariño 66 chaucha nariño 20. yema de huevo nariño 68 careta cauca 21. algodona nariño 70. s.n. cauca 22. borrega nariño 73. criolla boyacá 23. naranjilla nariño 74. s.n. boyacá 24. ratona roja nariño 75. criolla negra valle 25. borrega blanca nariño 78. chaucha negra cauca 26. uva nariño 79. chaucha ojona cauca 27. ratona chinqueña nariño 80. s.n. cauca 28. chaucha botella amarilla nariño 81. chaucha colorada redonda valle 31. chaucha morada nariño 87.turma de perro quíndio fuente : corpoica, 1994. agronomía colombiana 86 vol. 21 · nos. 1-2 cumplieron con los requerimientos industriales para ser utilizados en el procesamiento de papa entera precocida para productos enlatados y congelados, encurtido fresco y fermentado y papa frita en hojuelas(iica, 1999), (cuadro 3). el análisis estadístico se realizó mediante estadísticas descriptivas como la estimación de correlaciones, promedios y desviaciones estándar y estadísticas multivariadas de componentes principales que permite transformar un cuadro 2. rango de las variables cualitativas evaluadas a 50 accesiones de solanum phureja juz et. buk. variable escala forma general del tubérculo 1. comprimido 8. alargado forma rara del tubérculo 1. aplanado 9. tuberosado profundidad de ojos 1. sobresaliente 9. muy profundo color primario de piel 1. blanco crema 9. negruzco intensidad del color primario de piel 0. ausente 3. oscuro color secundario de piel 0. ausente 9. negruzco distribución del color secundario de piel 1. en los ojos 7. pocos puntos color primario de carne 1. blanco 8. violeta color secundario de carne 0. ausente 9. rosado distribución del color secundario de carne 0. ausente 7. salpicado fuente : huamán, 1994. cuadro 3. variables y parámetros utilizados por la industria para la selección de las variedades de papa criolla. variables encurtidos pre cocido fritos salmuera vinagre enlatado congelado hojuela tiras forma y tamaño (la longitud se mide por la parte ancha) 2.5 cm. redondo y/o comprimido 2.5 cm. redondo y/o comprimido 2.5 cm. redondo y/o comprimido 2.5 cm. redondo y/o comprimido papa pareja 4.0 6.5 cm. primera (semi cero) 6.5 8 cm 5 cm o mas profundidad de ojos sobresalientes y/o superficiales características de rechazo descripción: suma de defectos plagas: tecia, chiza, tiroteador, gusano blanco, babosa trozador máximo 8% daños / microorganismos: alteraciones por bacterias, hongos, etc. máximo 3% daño físico: papa asoleada, magullada, cortada, pardeada, papa hueca. 10% máximo mínimo 3% descripción: internos y externos se clasifican según porcentaje en peso en: leve, intermedio y critico. daños internos: pulpa de color diferente o papa hueca. daños externos: causados por: microorganismos, plagas asoleada, tallada, magullada. no se aceptan con mas del 3% tiroteador, centro café o negro, mezcla de variedades. color color de piel: amarillo intenso equivale en escala internacional a 2.7 como máximo mínimo 5 en escala de colores máximo 3 en escala internacional materia seca 18% mínimo 18% mínimo porcentaje de quemado 15% en línea como máximo 30% máximo fuente: iica, 1999 ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 872003 conjunto de variables a un nuevo grupo de variables no correlacionadas y agrupamientos con representación en un dendograma a partir de la salidas de los componentes principales y de la matriz de distancias euclidianas estandarizada entre las accesiones, el dendograma se construyó mediante el ligamiento promedio (upgma) (pla, 1986). en el procesamiento de los datos se utilizaron los sistemas sas versión 6.10 y ntsys versión 2.0 (sas, 1996, rohlf, 1994). r e s u l t a d o s y d i s c u s i o n descripción varietal el tamaño de los tubérculos de la muestra estudiada de la colección central colombiana se encuentra en su mayoría en las clases 2 (20 a 35 g) y 3 (menor de 25 g), ya que los valores máximos y mínimos de las variables peso fresco, diámetro longitudinal, diámetro ecuatorial uno y diámetro ecuatorial dos se encuentran dentro de un rango reducido para la mayor parte de los genotipos. según el ica (1997) las clases cero y uno presentan peso de tubérculo mayor a 50 g y entre 36 y 50 g, respectivamente. en el cuadro 4, se observa que el 68% de los cultivares tienen forma general (fg) del tubérculo y el 32% restante presenta formas raras (fr), los primeros se caracterizan por presentar tubérculos redondos un 28%, comprimidos 22%, es decir que un 50% tiene la forma de tubérculo requerida por la industria, mientras, que de los tubérculos con formas raras, un 20% es de forma concertinada. el 98% de la muestra posee una profundidad de ojos aceptable para procesar (superficial o medio), que favorecen las operaciones de limpieza y pelado durante el procesamiento. el 46 % de la población estudiada ofrece la posibilidad de enriquecer el mercado con variedades de papa criolla con un color secundario de piel, diversificando la presentación de los productos con papa entera. cuadro 4. estadística descriptiva para las variables cualitativas evaluadas a la muestra de solanum phureja. variable valor mínimo valor máximo moda detalle v5 forma general (fg) 1 7 2 redondo 28%, comprimido 22%, obovado 10%, elíptico 4%, oblongo4% v6 forma rara (fr) 3 8 8 concertinado 20%, fusiforme 8% , falcado 2%, reniforme 2% v7 profundidad de ojos (po) 1 7 3 superficiales 54%, medio 38%, sobresalientes 6%, profundo 2% v8 color principal piel (cpp) 1 8 2 amarillo 50%, rojo 22%, morado 12%, rosado 6%, blanco crema 4% v9 intensidad color principal piel (icpp) 1 3 2 intermedio 50%, oscuro 32%, pálido 18%. v10 color secundario piel (csp) 0 8 0 ausente 54% amarillo 20%, morado 16%, rojo 6%, rosado 4% v11 distribución color secundario piel (dcsp) 0 6 0 ausente 54% manchas salpicadas 18%, como anteojos 10%, manchas dispersas 8%, en los ojos 6%, alrededor de los ojos 2%, en las cejas 2% v12 color principal carne (cpc) 1 5 1 crema 30%, blanco 30%, amarillo 40% v13 color secundario carne (csc) 0 7 3 amarillo 50%, crema 22%, ausente 14%, morado 14%, blanco 4%, rojo 2% v14 distribución color secundario carne (dcsc) 0 5 1 pocas manchas 56%, anillo vascular y medula 16%, ausente 14%, anillo vascular amplio 8%, áreas 6% el 50% de los genotipos presentan tubérculos de piel color amarillo, el 22% tiene piel roja, el 12% piel morada, el 6% rosada y un 6% rojo morada; con una intensidad en el color principal de piel (icpp): intermedia del 50% y oscura el 32% de las accesiones estudiadas. el color secundario de piel (csp) se descartó en el 54% de los casos, pero se presentó el 20% combinado con amarillo y un 16% combinado con morado; la distribución del color secundario de piel (dcsp) en los tubérculos se encontró como manchas salpicadas, como anteojos, manchas dispersas y en las cejas. los promedios y valores máximos de las siete variables cuantitativas mostradas en el cuadro 5, señalan que existe un alto grado de variación en los 50 genotipos de papa criolla estudiados, ya que la característica mas variable es el contenido de azucares reductores con una desviación estándar de 17.22, otra caracterísagronomía colombiana 88 vol. 21 · nos. 1-2 tica con una variación importante fue el peso fresco con 9.97. en contraste y la característica más estable fue la gravedad específica con un valor de desviación estándar de 0.0118. selección de genotipos para uso industrial en el cuadro 6, se presentan los genotipos seleccionados para la fabricación de encurtidos envasados, los cuales sobresalen por su color de piel: en un solo tono oscuro o combinado (rojo, rosado). el 57% de las accesiones posee color de piel distinto al amarillo o combinado con amarillo. el 43% restante son de color amarillo, que es la presentación tradicional de esta especie en el mercado. con respecto al contenido de materia seca todos los genotipos sobresalientes para este tipo de presentación como producto procesado tienen materia seca superior al 20%, lo cual asegura un mayor rendimiento durante el procesamiento. en referencia a las accesiones destinadas a la fabricación de papa precocida, enlatada o congelada que puede ser utilizada en microondas, fritura o cocción completa, las colectas seleccionadas aparecen relacionadas en el cuadro 7 y son de forma comprimida, redonda y de tamaño clase 3, estos tubérculos tiene una masa firme, menos harinosa y se abren menos que los tubérculos de mayor calibre. además, presentan color principal de piel y pulpa amarillo. según porras (2000), en el momento actual este tipo de tubérculos de la especie solanum phureja están siendo impulsados por fedepapa (federación nacional de productores de papa) y cevipapa (centro virtual de la papa) para aumentar el consumo y comercialización del clon 1 seleccionado “yema de huevo” . cuadro 5. estadística descriptiva de las variables cuantitativas evaluadas a la muestra de solanum phureja. variable valor mínimo valor máximo promedio desviación estándar v1 peso fresco (pf) g 7.6 44.49 24.04 9.97 v2 diámetro longitudinal (dl) cm 2.01 10.98 2.9 1.74 v3 diámetro ecuatorial 1 (de 1) cm 1.53 4.07 2.92 0.58 v4 diámetro ecuatorial 2 (de2) cm 1.7 4.27 3.24 0.62 v15 materia seca (ms) % 16.12 27.46 20.84 2.06 v16 azucares reductores (ar) 0.27 62.59 22.2 17.22 v17 gravedad especifica (ge) 1.05020 1.1047 1.077 0.0118 cuadro 6. genotipos aptos para el procesamiento de encurtidos en salmuera o vinagre. gn fg po cpp icpp csp dcsp* cpc %ms ge 16 comprimido superficial amarillo oscuro amarillo 20.5 1.105 20 comprimido superficial amarillo oscuro amarillo 20.46 1.09 21 comprimido media amarillo intermedio crema 24.01 1.087 68 redondo superficial rojo intermedio amarillo mch.dis. blanco 20.54 1.081 79 redondo media rojo oscuro amarillo 22.32 1.087 80 comprimido superficial amarillo pálido rosado mch.sal. amarillo 24.85 1.084 81 comprimido superficial rojo oscuro crema 21.63 1.077 *: mch.sal : manchas salpicadas ; mch.dis. : manchas dispersas ; pf. peso fresco. cuadro 7. genotipos aptos para el procesamiento de productos precocidos enlatados o congelados. gent. fg pf (g) po cpp cpc %ms ge 16 comprimido 10.12 superficial amarillo amarillo 20.5 1.1047 20 comprimido 7.60 superficial amarillo amarillo 20.46 1.0899 21 comprimido 12.78 media amarillo crema 24.01 1.0869 ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 892003 el cuadro 8 muestra la accesión 23, que fue seleccionada para el procesamiento de papa frita en hojuela ya que cumple con el requisito de un diámetro de 4.4 cm , bajo contenido de azucares reductores y color amarillo en la carne del tubérculo. análisis de la variabilidad genética de la colección por parámetros de la industria las correlaciones presentadas en el cuadro 9 muestran alta significancia entre los diámetros ecuatoriales y el peso fresco; entre la gravedad especifica y la materia seca y una correlación inversa entre el contenido de azucares reductores y la gravedad especifica. el valor del coeficiente de correlación entre el contenido de materia seca y la gravedad especifica fue de 0.5401, con alta significancia para la muestra de la especie solanum phureja estudiada, aunque las investigaciones de la especie tuberosum hechas por houghland (1966) revelaron un coeficiente de correlación entre la gravedad especifica y la materia seca de + 0.8083, siendo medidas estas dos variables en papas americanas. así mismo burton (1948), encontró un coeficiente de correlación entre las mismas variables de +0.937 en papas europeas. según houghland (1966) los tubérculos sembrados en américa poseen altos contenidos de materia seca no almidonosa. esta diferencia con los tubérculos europeos aumenta ligeramente la medida de la materia seca. como se encontraron correlaciones altamente significativas entre las variables estudiadas se realizó un análisis multivariado de componentes principales para conocer la relación que existe entre las mismas y como influye el conjunto de las variables en la clasificación de las accesiones (pla, 1986). cuadro 8. genotipo apto para el procesamiento de papa frita en hojuela. gen. fg po cpp csp cpc dl dec2 %ms ar (mg/g pf) ge 23 redonda media amarillo rojo amarillo 4.40 cm 4.21 cm 19.72 1.89 1.0815 cuadro 9. matriz de correlación de las variables cuantitativas evaluadas en la colección. pf dl de1 de2 ms az ge pf 1.0 dl 0.34135* 1.0 de1 0.7231** -.29615* 1.0 de2 0.7455** -.27346 0.9728** 1.0 ms -.36303* -.21956 -.20245 -.24852 1.0 az 0.09648 -.02163 0.22580 0.24063 -.26404 1.0 ge -.27873* -.16225 -.20053 -.24477 0.5401** -.5793** 1.0 ** valor de correlación altamente significativo (0.0001). * valor de correlación significativo (0.05). el cuadro 10, presenta los siete componentes principales obtenidos al evaluar con siete variables cuantitativas las 50 accesiones de solanum phureja. el principio de selección de los componentes principales se basa en tener en cuenta aquellos con valores característicos mayores a 1; es así como los 3 primeros componentes principales expresan el 85.2% de la variabilidad total de los genotipos estudiados. al analizar el cuadro 11, se encuentra que el primer componente principal explica el 43.8% de la variabilidad total de la genotipos, y está compuesto por el diámetro ecuatorial 1 (de1) y el diámetro ecuatorial 2 (de2). los cuales poseen un coeficiente de correlación entre sí de + 0.9728 altamente significativo. estas variables dirigen el tamaño del tubérculo junto con el peso fresco (pf) (pf vs de1 : +0.7231** y pf vs de2 : +0.745**) y el diámetro longitudinal (dl) (dl vs de 1 : -0.296). estos diámetros definen la forma del tubérculo, donde el 66% de los genotipos son de forma general (redonda 28%, comprimida 22%, obovada 10%, elíptica 4% y oblongo un 4%) y un 34% de forma rara (concertinado 20%, fusiforme 8%, falcado 2% y reniforme 2%). el segundo componente principal esta compuesto por el diámetro longitudinal y la gravedad especifica, agronomía colombiana 90 vol. 21 · nos. 1-2 expresando el 24% de la variabilidad genética de las accesiones. el diámetro longitudinal es una característica de la calidad externa del tubérculo referente a su tamaño y forma; gómez (2000) reporta que el tamaño de los tubérculos depende de la variedad, el rendimiento en la cosecha y el número de tubérculos por metro cuadrado. es necesario tener en cuenta que las hojuelas preparadas con papa de baja gravedad especifica (menor a 1.0777) tienden a absorber más grasa y disminuir su rendimiento, que las hojuelas preparadas con papas de alta gravedad especifica (lyman et al, 1961). el tercer componente principal representa el 17.37% de la variabilidad, esta expresado por el diámetro longitudinal y el contenido de azúcares reductores. talburt et al. (1959) afirman que los tubérculos pequeños tienden a acumular mayor contenido de azucares reductores que los tubérculos grandes. en las accesiones evaluadas el 44% de la población pertenece a la clase 2, el 38% a la clase 3 y solo el 8% a la clase 1 no se encuentran tubérculos clase 0. las variedades con baja gravedad especifica tienden a acumular más azucares que las variedades con altos valores de gravedad especifica, esto se confirma al observar el coeficiente de correlación entre la gravedad específica y el contenido de azucares reductores siendo este de -0. 5797 ** (p<0.001); el cual muestra una relación inversa entre las dos variables, así que es posible encontrar genotipos en esta colección con valores altos de gravedad específica y bajos contenidos de azucares reductores o lo contrario. el dendograma de la figura 1 relaciona las accesiones y permite visualizar la variabilidad de la colección por parámetros de calidad para la industria, al cortar a 2.747 unidades de distancia en el dendograma se detectan cuatro grupos constituidos de la siguiente manera : grupo 1. la característica principal de este grupo es la forma concertinada del tubérculo y la profundidad media de sus ojos. los valores de: diámetro longitudinal: 4.06* cm; diámetro ecuatorial i: 2.91* cm ; diámetro ecuatorial ii: 3.26* cm ; gravedad específica: 1.07514*; contenido de azucares reductores 21.23* mg por g de peso fresco ; y la materia seca: 20.08*%. (* promedios), (cuadro 12). subgrupo 1a. lo compone un solo genotipo, 1. uva. es una papa de color amarillo tanto en pulpa como en la piel; su contenido de materia seca fue bajo: 17.60%. así como su valor de la gravedad específica 1.0589, por el contrario el contenido de azucares reductores es demasiado alto 17.65 mg por g de peso fresco (cuadro 12). cuadro 10. valores característicos y proporción de la varianza explicada por siete componentes principales en la evaluación de siete variables cuantitativas. componente valor (*) característico diferencia proporcion varianza explicada proporcion varianza acumulada c.p.1 3.06688 1.38668 0.4381 0.4381 c.p.2 1.68020 0.46446 0.2400 0.6782 c.p.3 1.21574 0.58635 0.1737 0.8518 c.p.4 0.62939 0.30383 0.0899 0.9417 c.p.5 0.32556 0.26857 0.0465 0.9883 c.p.6 0.05699 0.03175 0.0081 0.9964 c.p.7 0.02524 . 0.0036 1.00000 *se seleccionan los valores característicos p=1 cuadro 11. valores característicos de las 7 variables cuantitativas asociados a los 3 componentes principales en 50 accesiones de solanum phureja. variable c.p.1 c.p.2 c.p.3 peso fresco 0.467794 0.0.31791 0.479402 diámetro longitudinal -0.005327 -.513472 0.611665 diámetro ecuatorial 1 0.495853 0.364364 0.007561 diámetro ecuatorial 2 0.510035 0.330680 0.012083 materia seca -.311107 0.416027 -.041084 azucares reductores 0.266907 -.307313 -.556354 gravedad específica -.327274 0.475085 0.290892 ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 912003 cuadro 12. síntesis de los resultados de los grupos cluster. var 1* 2a 2b 2c 3a 3b 3c 3d* 4a 4b* 4c* v1 26.97 21.73 24.79 29.58 27.96 27.09 13.04 10.69 21.75 22.92 21.47 v2 4.06 3.52 7.62 4.96 3.99 3.62 3.1 2.3 2.88 3.18 4.77 v3 2.91 2.88 2.13 3 3.22 3.23 2.54 2.47 3.14 3.48 3.34 v4 3.26 3.18 2.47 3.3 3.63 3.66 2.76 2.78 3.43 3.85 3.58 v5 . 2 . 4 2 2 4 1 1 1 . v6 8 . 4 . . . . . . . 8 v7 5 3 3 1 3 3 3 3 5 5 7 v8 2 2 2 7 6 2 6 2 8 7 8 v9 2 2 2 2 2 2 1 3 3 2 3 v10 8 0 0 0 2 6 5 6 0 0 0 v11 6 0 0 0 5 4 6 4 0 0 0 v12 1 4 2 1 1 2 4 1 4 4 1 v13 3 3 3 2 0 3 7 0 5 5 2 v14 1 1 1 1 0 2 5 0 5 5 3 v15 20.08 21.01 20.21 21.99 20.33 19.5 23.12 27.46 20.79 21.86 21.33 v16 21.23 17.3 20.07 3.93 20.21 30.27 16.72 1.86 31.3 25.59 44.36 v17 1.075 1.078 1.075 1.098 1.076 1.071 1.082 1.084 1.077 1.063 1.081 * grupos representados por un solo genotipo. figura 1. dendograma con 50 accesiones de solanum phureja agronomía colombiana 92 vol. 21 · nos. 1-2 subgrupo 1b. esta conformado por los genotipos: 6. chaucha ratona, 7. borrega blanca, 12. borrega amarilla, 25. borrega blanca, 14. borrega blanca, 36.s.n. fdr 3, 38. s.n, las características de estos tubérculos son un color secundario de su piel morado formando manchas salpicadas y la distribución del color secundario de carne es en forma de manchan dispersas de color blanco, crema o amarillo. grupo 2. se caracteriza en que ninguno de sus genotipos tiene color secundario de piel, su materia seca es de 20.96*% y la gravedad específica es 1.0803. subgrupo 2a. esta constituido por: 2. chaucha blanca, 37. s.n.fdr 34, 16. yema de huevo, 20. yema de huevo, 47. chaucha carilla, 21. algodona,52 s.n., 53. s.n., 63. pepina amarilla, 73. las similitudes de este grupo consisten en que los tubérculos son de forma general: obovado (2), oblongo (37), comprimido (16, 20 y 21) , oblongo alargado (47), redondo (52, 53 y 73) y elíptico ( 63); poseen profundidad media de ojos con un color de piel amarillo o rosado (53 y 52), su color de pulpa puede ser amarillo o crema. su mínimo porcentaje de materia seca es 18.87%. subgrupo 2b. en este grupo se encuentran los genotipos: 3. borrega amarilla, 28. chaucha botella amarilla, 13. chaucha ratona, 10. borrega amarilla, 65. chaucha ratona, 22. borrega. se caracterizan en que sus tubérculos tienen forma rara : fusiforme (3, 28, 13 y 65), falcada (10) y reniforme (22); la profundidad de sus ojos es superficial, su color de piel es amarillo claro y el color de pulpa es crema o amarillo. subgrupo 2c. esta conformado por los genotipos : 17. ratona, 24. ratona roja, 27. ratona chiqueña. sus tubérculos son de forma general obovada y elíptica con ojos superficiales y sobresalientes, color de piel rojo morado (24 y 27) o morado (17) y color de pulpa blanco. el máximo contenido de azucares reductores que poseen fue 10.93 mg por g de peso fresco y un promedio del contenido de materia seca de 21.99% y gravedad específica de 1.09797. grupo 3, subgrupo 3a. en este grupo se encuentran los genotipos: 4. chaucha colorada, 5. mambera, 11. mambera, 68. careta, 26. uva, 75. criolla negra. entre las características comunes que presentan es la forma general del tubérculo redonda aunque el genotipo 26 tiene forma obovada y el genotipo 75 tiene forma rara concertinada, con una profundidad de ojos en su mayoría superficiales y con un color principal de piel el cual puede ser rojo (4, 5, 11, 68 y 75) y rosado (26) y un color secundario de piel amarillo con la forma de anteojos, manchas salpicadas o en los ojos son tubérculos de clase 2 por su tamaño, ya que los valores de los diámetros están entre: peso fresco : 27.96* g, diámetro longitudinal 3.99*cm, diámetro ecuatorial i : 3.22*cm, diámetro ecuatorial ii. 3.63* cm. grupo 3, subgrupo 3b. esta conformado por: 8. chaucha mambera, 40. soliman, 23. naranjilla, 32. algodona. estos genotipos se caracterizan por tener forma general redonda con un color principal de piel amarillo y color secundario de piel rojo (8 y 23), rosado(40) y morado (32) en forma de machas salpicadas o dispersas y como anteojos, con una profundidad de ojos superficial y media un color de pulpa entre blanco y amarillo. su porcentaje promedio de materia seca es 19.5%. grupo 3, subgrupo 3c. solo 2 genotipos lo forman: 78. chaucha negra y 80 s.n. tienen forma de tubérculo general obovada y comprimida , sus ojos tienen una profundidad media. la intensidad de su color principal es pálida ( 78 rojo 80 amarillo) y el amarillo es su color principal de carne. son tubérculos pequeños con un diámetro longitudinal de 2.43cm a 3.76cm, diámetro ecuatorial i. de 2.5 cm, y un diámetro ecuatorial ii. entre 2.6 y 2.9. su gravedad específica es de 1.08 y la materia seca está entre 21.4% y 24.9%. grupo 3, subgrupo 3d. esta conformado por un solo genotipo. 31. chaucha morada, posee las siguientes características: forma general comprimida con una profundidad de ojos media, su color principal de piel es amarillo oscuro y su color secundario de piel es rojo en forma de manchas dispersas, con un color de pulpa blanco. el valor de gravedad específica es 1.0842, materia seca 27.46% y el contenido de azucares reductores es de 1.86 mg por g de peso fresco. su tamaño es de clase 3, por que su diámetro longitudinal es 2.3 cm, el diámetro ecuatorial i. 2.47, y su diámetro ecuatorial ii. es 2.78 cm. grupo 4, subgrupo 4a. está compuesto por: 42. criolla rosada, 79. chaucha ojona, 87. turma de perro, 81. chaucha colorada redonda, 49. chaucha negra, 66. chaucha, 74. s.n y 70. s.n. se destacan por ser tubérculos de forma general comprimidos y redondos con ojos de profundidad media y superficial, su color principal de piel se encuentra entre rojo (42, 79, 87, 81) y morado (49, 66, 74, 70), y algunas variedades tienen color secundario de piel amarillo oscuro (42, 49 y 74) distribuidos en forma de manchas dispersas o como un anillo vascular angosto y su color principal de carne es amarillo ( 42, 79, 87 y 66 ) , crema (81 y 49), y blanco (74 y 70). el diámetro longitudinal: 2.88* cm, diámetro ecuatorial i: 3.14* cm, y el diámetro ecuatorial ii: 3.55* cm. la gravedad específica tiene un valor de 1.0767* con una materia seca de 20.79%. grupo 4, subgrupo 4b. lo conforma un solo genotipo: 54. s.n. es un tubérculo de forma comprimida de clase 2 ya que su peso fresco es de 22.92 g y su diámetro longitudinal es de 3.48 cm, tiene una profundidad de ojos media con un color de piel rojo morado y de pulpa amarillo. posee el contenido de azucares reductores más alto en la muestra ( 62.59 mg por g de peso fresco), con un contenido de materia seca de 21.86%. su diámetro ecuatorial i es 3.48 cm y un diámetro ecuatorial ii es 3.85 cm. grupo 4, subgrupo 4c. constituido por un genotipo, el 45. chaucha, es un tubérculo de clase 2 de forma rara ligarreto y suárez: evaluación del potencial de los recursos... 932003 concertinada con ojos profundos, el color de su piel es morado, el color de su carne es blanco crema. su diámetro longitudinal es de 4.77 cm, el diámetro ecuatorial i. 3.34 cm, y su diámetro ecuatorial ii. 3.58 cm. con una gravedad específica de 1.0814 y un porcentaje de materia seca del 21.3%. el grupo 1 sobresale por estar formado por genotipos de peso fresco alto (36 y 38 g) con forma concertinada. el grupo 2a esta representado por accesiones con buenas características industriales, ya que su color principal del de piel es amarillo, son de forma redonda y tamaño entre clase 2 y 3 ; los genotipos 20 y 21 tienen un contenido de azucares reductores bastante bajo (1.92 y 1.66 mg por g de peso fresco), mientras que los genotipos 37, 16, 20 y 21 poseen los más altos valores de gravedad específica. el grupo 2b se distingue por estar compuesto de los tubérculos con mayor diámetros longitudinal 3, 13, 10, 65 y 22, aunque con formas raras, no utilizadas en las industria por la generación de pérdidas de materia prima. el grupo 3a tiene los diámetros ecuatoriales 2 de mayor de mayor valor ( 4, 5, 11 y 68). son tubérculos de forma redonda y algunos de baja gravedad específica (4, 68 y 26), están exentos de antocianinas. el grupo 3b posee tubérculos con valores en peso fresco y diámetro ecuatorial altos. el grupo 3c solo cumple con un requisito de la industria procesadora de papa, una gravedad específica superior a 1.080. el grupo 3d está constituido por el genotipo 31 que se destaca por sus óptimas características industriales para productos fritos , pero su peso fresco es de 10.69 g. el grupo 4a supera (20.79%) el porcentaje de materia seca requerido por la industria que es como mínimo el 18%. el grupo 4b, formado por el genotipo 54 posee los valores más altos en los diámetros ecuatoriales pero su contenido de azúcares reductores y la gravedad específica lo hacen no apto para el procesamiento. el grupo 4c , se destaca por sus valores de materia seca (21.33%) y gravedad específica (1.081 g/l), aptos para la industria pero tiene forma concertinada. en la colección central colombiana de la especie solanum phureja existe variabilidad genética que abre las puertas a múltiples ofertas al mercado por su inmensa variedad en formas, tamaños y colores del tubérculo tanto en piel como en carne. los tubérculos de los genotipos 16, 20, 21, 68, 79, 80 y 81 cumplen con los parámetros requeridos por la industria para el procesamiento encurtidos en salmuera o vinagre, según laqs características expresadas en el cuadro 3 ; a sí mismo los genotipos 16, 20 y 21 sirven también para la fabricación de productos precocidos enlatados o congelados empacados al vació de acuerdo a variables relacionadas en el mismo cuadro. pero es necesario realizar otras pruebas fisicoquímicas y organolépticas en el producto final para verificar el comportamiento de sus características industriales y promover su uso por parte de los productores. la accesión 23 cumple con la mayoría de los requisitos para el procesamiento de papa frita en hojuelas, siendo determinante los altos valores de los diámetros longitudinal y ecuatorial 2 para su selección. b i b l i o g r a f i a bonilla, d y martin, g. 1997.identificación y análisis de la variabilidad morfológica de 59 cultivares de papa criolla (solanum phureja juz et buk) de la colección central colombiana, santafé de bogotá, trabajo de grado (biólogo) : universidad distrital francisco josé de caldas. p. 25 80. burton, w. 1948.the potato. a survey of its history and of factors influencing its yield, nutritive valou and storage. chapam and hall ltda. london. p. 319-321. cardona.j, 2000. variación genética de solanum phureja juz et buk por respuesta a requerimientos industriales. anteproyecto para postgrado en fitomejoramiento. corpoica. 27p. estrada, n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. cip ipgri pracpa ibta proinpa cosude cid. editorial del centro de información para el desarrollo. la paz, bolivia. 372 p. gomez, c.; buitrago, c.; cante, m. y huertas, b. 1999. ecofisiología de papa (solanum tuberosum) utilizada para consumo fresco y para la industria. en: revista comalfi, vol. 26, no. 1 -3, p 42 55. gomez, l y ramirez, j. 1999. manejo, procesamiento y comercialización de papa. serie de paquetes se capacitación sobre el manejo post cosecha de frutas, hortalizas, raíces y tubérculos. número 25. convenio sena reino unido. armenia, quíndio. editorial unesco. p. 3 72. guerra, p. 1989. análisis de algunos caracteres químicos y tecnológicos relacionados con la calidad de la papa (solanum tuberosum. l). (inca) instituto nacional de ciencias agrícolas. universidad nacional de colombia. diciembre. 25p. gutierrez, m. 1994. métodos avanzados en fisiología vegetal experimental. colegio de postgrados en ciencias agrícolas, instituto de recursos naturales. programa de botánica. texaca, méxico. p. 29 41. harris, p. 1992. the potato crop. the scientific basis for improvement. second edición. chapman and hall. london.p. 506 557. hernandez, e. 1989. herencia de los factores de calidad para procesamiento de papas autotetraploides. tesis magister scientiae : universidad nacional la molina, escuela de post grado. lima, perú. p. 6-27. herrera, c. 2000. manejo integrado del cultivo de la papa. manual técnico. corpoica, regional uno. 196 p. hougland, g. 1966 new conversion table for specific gravity dry matter and starch in potatoes. en : american potato journal. vol 43. p 138. agronomía colombiana 94 vol. 21 · nos. 1-2 huaman, z. 1994. descriptores de papa para la caracterización básica de colecciones nacionales. lima : cip. 11p. jaimes, m y velasquez, m. 1996. proceso industrial de la papa “criolla” yema de huevo (solanum phureja). en : papas colombianas. fedepapa. p. 87 -88. ica ,resolución 0400 del 30 de diciembre de 1997 iica, 1999. acuerdo de competitividad de la cadena agroalimentaria de la papa. bogotá. 108 p. lyman, s y mackey, a. 1961. effect of specific gravity, storag, and conditioning on potato chip color. en : american potato. vol. 38. p. 51 57. moreno, j. 2000. calidad de la papa para usos industriales. en : papas colombianas. fedepapa. p. 44 47. pla, l. 1986. análisis multivariado : método de componentes principales. secretaria general de la organización de los estados americanos. programa de desarrollo científico y tecnológico. washington d.c. 94 p. pineda, r. 1996. perspectivas para el desarrollo agroindustrial del cultivo de papa en colombia. en : papas colombianas. fedepapa. p. 70 -77. porras, p. 2000. guía para papa criolla. clon 1. en : papas colombianas. fedepapa. p. 65-66. rholf, f. 1994. ntsys. versión 1.80. manual de usuario. applied biostatistics. inc. 120p. sas. stat. 1996. guide release 6.10. edition sas, institute. inc. cary n.c. usa. 102p. talburt, w y smith, o. 1959. potato processing. the avi publishind company, inc. wesport, connecticut. 475 p. assessment of physicochemical characteristics of biofertilizers and their role in the rooting capacity of plants received for publication: january 11, 2022. accepted for publication: june 3, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.100425 1 laboratory of plant nutrition and productivity, g.s. davtyan institute of hydroponics problems, national academy of sciences of the republic of armenia, yerevan (armenia). * corresponding author: astghik84k@rambler.ru agronomía colombiana 40(2), 311-315, 2022 abstract resumen the concentration of supplied mineral nutrients is one of the most important and limiting factors for enhancing the efficiency of plant nutrition. optimal concentration of nutrient solutions (ns) provide plants with the necessary amount of nutrients. from this point of view, research on several physicochemical parameters that characterize concentrations of ns and uptake of nutrients by the plants remains an actual problem. the changes of electrical conductivity (ec) and total dissolved solids (tds) depending on the concentration of biofertilizer as well as the role of biofertilizer solutions in the rooting capacity of cuttings (lateral sprouts) of callisia fragrans are presented here. the ec and tds of the biofertilizer-water mixture changed gradually according to the biofertilizer concentration. the biofertilizer solution was a good medium for the rooting of c. fragrans cuttings. the results could help to provide the crops with the necessary amount of mineral nutrients and regulate the suitability of irrigation during the entire vegetation period. la concentración de los nutrientes minerales suministrados es uno de los factores más importantes y limitantes para mejorar la eficiencia nutritiva de las plantas. la concentración óptima de la disolución nutritiva (dn) proporciona a las plantas la cantidad necesaria de nutrientes. desde este punto de vista, la investigación sobre varios parámetros fisicoquímicos que caracterizan la concentración de la dn y la absorción de nutrientes por parte de las plantas sigue siendo un problema en la actualidad. se muestran aquí los cambios de conductividad eléctrica (ce) y de los sólidos disueltos totales (sdt) en función de la concentración del biofertilizante, así como el papel de la disolución del biofertilizante sobre la capacidad de enraizamiento de las estacas (brotes laterales) de callisia fragrans. ambos parámetros ce y sdt de la mezcla biofertilizante con agua, cambian gradualmente dependiendo de la concentración del biofertilizante. la solución del biofertilizante fue un buen medio para el enraizamiento de estacas de c. fragrans. los resultados podrían ayudar a proporcionar a los cultivos la cantidad necesaria de nutrientes y regular la idoneidad del riego durante todo el periodo vegetativo. key words: electrical conductivity, total dissolved solids, nutrient solution, sustainable agriculture, hydroponics, callisia fragrans. palabras clave: conductividad eléctrica, sólidos disueltos totales, solución nutritiva, agricultura sustentable, hidroponía, callisia fragrans. assessment of physicochemical characteristics of biofertilizers and their role in the rooting capacity of plants evaluación de las características fisicoquímicas de biofertilizantes y su papel sobre la capacidad de enraizamiento de plantas astghik karapetyan1* introduction biofertilizers are formulations composed of living latent cells of efficient strains of various microorganisms that help plants take up nutrients during the interaction in the rhizosphere. due to the number of advantages these ecofriendly products are very popular in modern agriculture. application of biofertilizers reduces and/or totally excludes the amount not only of chemical fertilizers, but also pesticides, insecticides, fungicides, and other chemicals and decrease the dangerous impact of chemicals on the environment. due to special compositions, biofertilizers improve soil fertility and enhance crop productivity by providing healthy and ecologically safe bioproducts. application of biofertilizers is an effective approach to sustainable agriculture. biofertilizers are actively used for rooting cuttings, seed germination, and foliar nutrition (wong et al., 2015; alori & babalola, 2018; gonzález-díaz et al., 2019). nowadays, there are various biofertilizers in the global market labeled under different trademarks. the microorganisms of biofertilizers mostly include the n-fixing, p-solubilizing, p-mobilizing, k-solubilizing, s-oxidizing, zn-solubilizing species, and plant growth promoting rhizobacteria (pgpr) (antoun & prevost, 2005; fuentes-ramirez & caballero, 2005; vessey, 2015; anli et al., 2020; fasusi et al., 2021). scientific note https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.100425 312 agron. colomb. 40(2) 2022 agriculture in regions with a dry climate may benefit from biofertilizers (schütz et al., 2018). gonzález-díaz et al. (2019) observe that biofertilizers inoculated with nitrogen fixing bacteria of the genera azotobacter and azospirillum contribute to the crop yield of eucalyptus grandis. in another study (onyia et al., 2020), growth and yield of maize significantly improve when treated with biofertilizer. moreover, the applied biofertilizer protect the plants from pathogen/insect attack (onyia et al., 2020). biofertilizers improve soil chemical and physical characteristics including with long-term action (demir, 2020; wang et al., 2021). biofertilizers are effective for application in both open and protected crops (wu et al., 2005; elghandour et al., 2009; gonzález-díaz et al., 2019; demir, 2020; bergstrand, 2022). the concentration of supplied nutrients is one of the most important and limiting factors for enhancing the efficiency of plant nutrition. if the concentration of nutrients is extremely low, plant growth is lowered. extremely high concentrations of nutrients lead to osmotic stress, ionic toxicity, and growth restrictions (sakamoto & suzuki, 2020). optimal concentrations of nutrient solutions (ns) will provide the plants with the necessary amount of nutrients. two main parameters that best characterize the concentration of ns are electrical conductivity (ec) and total dissolved solids (tds). optimization of the concentration of ns is becoming an urgent issue, especially in hydroponics, as the nutrients in the supplied solution remain the main source for the plant nutrition. the ec of ns in hydroponics is in the range 0.8–4.0 ds m-1 (sambo et al., 2019). the requirement for a concentration of ns, and therefore of an optimal ec and tds of the ns, may be different for each plant. for example, ding et al. (2018) showed that, for the hydroponic production of pakchoi, the optimal ec treatment should be 1.8 or 2.4 ds m-1. in conventional hydroponic systems, inorganic fertilizers are very common, as organic compounds in the ns inhibit plant growth and have been regarded as phytotoxic (shinohara et al., 2011). on the other hand, the use of organic fertilizers in hydroponics is important, as it will allow recycling organic compounds. therefore, the application of biofertilizers in hydroponics remains the focus of the active study (lee & lee, 2015; mendes et al., 2017; dewi et al., 2021). research on several physicochemical parameters characterizing concentrations of ns and uptake of nutrients by the plants remains an actual problem. in the frame of this study, changes were considered for the two most important parameters: ec and tds in organic solutions of biofertilizer, depending on the concentration, as well as the role of the solution of the biofertilizer on the rooting capacity of the valuable medicinal plant callisia fragrans. materials and methods the experiments were carried out at the laboratory of plant nutrition and productivity of the g.s. davtyan institute of hydroponic problems (national academy of sciences, republic of armenia). in the study, a biofertilizer ecobiofeed+® was used. it was developed by the “armbiotechnology” scientific and production center (national academy of sciences, republic of armenia). this ecologically safe bioproduct, based on natural raw material, contains zeolites and a complex of nitrogen-fixing microorganisms: azotobacter vinelandii (strain av1) (avetisova et al., 2021) and rhizobium pusense (strain rp1). this biofertilizer provides plants with macro and microelements, vitamins, and protein amino acids. preparation of nutrient solution the nutrient solution (ns) was prepared according to the following steps: a) ten ml of the biofertilizer were added to the glass container that contains 1000 ml of water (solution a). after the measurements, 10 ml of the biofertilizer were added to the solution a. this process was repeated by adding 10 ml of the biofertilizer each time, until content of the biofertilizer in solution a became 100 ml (solution b). the following ratios (v/v) of the biofertilizer and water were in this prepared solution: 0.01:1, 0.02:1, 0.03:1, 0.04:1, 0.05:1, 0.06:1, 0.07:1, 0.08:1, 0.09:1, and 0.1:1. b) one hundred ml of the biofertilizer were added to the solution b. after the measurements, 100 ml of the biofertilizer were added to the solution b. this process repeated by adding for 100 ml of the biofertilizer each time, until the volume of the biofertilizer in solution b became 1000 ml. the following ratios (v/v) of the biofertilizer and water were in the obtained solution: 0.1:1, 0.2:1; 0.3:1, 0.4:1, 0.5:1, 0.6:1, 0.7:1, 0.8:1, 0.9:1, and 1.0:1. electrical conductivity and total dissolved solids electrical conductivity (ec) and total dissolved solids (tds) of biofertilizer solution were measured depending on the concentration. measurements were done with the 313karapetyan: assessment of physicochemical characteristics of biofertilizers and their role in the rooting capacity of plants nutrient meter (bluelab truncheon nutrient meter, new zealand). resolution of the equipment was 50 mg l-1, 0.1 ms cm-1, and equipment accuracy: ± 50 mg l-1, ± 0.1 ms cm-1. rooting capacity the lateral sprouts (cuttings without leaf rosette) of valuable medicinal plant callisia fragrans were used. the plants were grown under open-air hydroponic conditions of the ararat valley (karapetyan, 2020). standard (10–15 cm length) cuttings of lateral sprouts were taken from the plants and immediately placed in plastic cups with a volume of 150 ml (5 cuttings per cup). the cups were filled up with a 120 ml solution of the biofertilizer-water and placed in a laboratory-controlled condition (18–20oc). rooting was checked up daily. along with the reduction of the volume of the solution, fresh solution of the biofertilizer-water was added, keeping the total volume at 120 ml. the solution of biofertilizer-water was prepared according to the following ratio: 10 ml of the biofertilizer was added to the 1000 ml of water. data analysis data were presented as means ± standard deviation sd (n= 4) that were calculated using graphpad prism 8 software package. the graphs were created with microsoft excel 2016. results and discussion electrical conductivity in nutrient solutions (ns) containing 100 ml of the biofertilizer, electrical conductivity (ec) reached up to 1.05 ms cm-1. moreover, each 20 ml of the biofertilizer increased the value by 0.1 ms cm-1 (fig. 1a). upon increasing the concentration, the ec changed accordingly: the addition of each 100 ml of biofertilizer increased ec from 0.1:1 to 0.2:1 ratio by 0.5 ms cm-1, from 0.2:1 to 0.5:1 ratio by 0.3 ms cm-1, from 0.5:1 to 0.7:1 by 0.2 ms cm-1, 0.7:1 to 1.0:1 by 0.15 ms cm-1 (fig. 1b). ec of water was 0.5 ms cm-1. total dissolved solids in ns containing 100 ml of the biofertilizer, tds reached up to 525 mg l-1. moreover, each 20 ml of the biofertilizer increased the value by 50 mg l-1 (fig. 2a). upon increasing the concentration, tds changed according in the following: each 100 ml of biofertilizer added tds: from 0.1:1 to 0.2:1 by 250 mg l-1, 0.2:1 to 0.5:1 by 150 mg l-1, 0.5:1 to 0.7:1 by 100 mg l-1, 0.7:1 to 1.0:1 by 75 mg l-1 (fig. 2b). tds of water was 250 mg l-1. the changes of the above values were faster in comparatively diluted solutions. upon increases of the concentration the changes became less. this could be explained by the fact that saturated solutions were created, and further addition of the fertilizer did not play a significant role on the strength level of the solution. rooting capacity after 2-3 d from the beginning of the experiments the cuttings of c. fragrans that were placed in the solution of the biofertilizer-water developed green sprouts. moreover, within two weeks all cuttings developed roots. in other studies, the efficiency of biofertilizers on the rooting of the plants has also been confirmed. gortari et al. (2019) prove that mini-cuttings of yerba mate inoculated with trichoderma asperelloides is distinguished by high rooting capacity as well as a great number and length of the roots. efficiency of plant growth promoting microorganisms (pgpm) on rooting in plant tissue culture is also approved (soumare et al., 2021). the rooting percentage of eucalyptus cuttings ec ( m s c m -1 ) 0 0.20 0.40 1.00 0.80 0.60 1.20 a 0.1:10.08:10.06:10.04:10.02:1 0.9:10.8:10.7:10.6:10.5:1 1.0:10.4:10.3:10.2:10.1:1 ratio of biofertilizer and water ec ( m s c m -1 ) 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0 b ratio of biofertilizer and water figure 1. electrical conductivity (ec) of biofertilizer solution depending on the ratio (v/v) of biofertilizer and water: a) from 0.01:1 to 0.1:1, b) from 0.1:1 to 1.0:1. data are the mean of four replicates ± standard deviation. 314 agron. colomb. 40(2) 2022 increases during interaction between indole-3-butyric acid and biofertilizer (rajabi et al., 2015). conclusion the ec and tds of the biofertilizer-water solution changed gradually depending on the biofertilizer concentration. moreover, the changes were faster in comparatively diluted solutions, upon increasing the concentration the changes became less. within two weeks all cuttings developed roots. the measurement of ec and tds of the applied ns could be important for evaluating the suitability of irrigation. the findings of the present paper are important for the application of biofertilizers in agriculture and provide valuable information. conflict of interest statement the author declares that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions ak developed and conducted the experiments, carried out the statistical analysis, interpreted the study data and wrote the scientific note. literature cited alori, e. t., & babalola, o. o. (2018). microbial inoculants for improving crop quality and human health in africa. frontiers in microbiology, 9, article 2213. https://doi.org/10.3389/ fmicb.2018.02213 anli, m., baslam, m., tahiri, a., raklami, a., simanczik, s., boutasknit, a., ait-el-mokhtar, m., ben-laouane, r., toubali, s., rahou, y. a., chitt, m. a., oufdou, k., mitsui, t., hafidi, m., & meddich, a. (2020). biofertilizers as strategies to improve photosynthetic apparatus, growth, and drought stress tolerance in the date palm. frontiers in plant science, 11, article 516818. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.516818 antoun, h., & prévost, d. (2005). ecology of plant growth promoting rhizobacteria. in z. a. siddiqui (ed.), pgpr: biocontrol and biofertilization (pp. 1–38). springer. https://doi. org/10.1007/1-4020-4152-7_1 avetisova, g., melkonyan, l., toplaghaltsyan, a., tsarukyan, g., keleshyan, s., karapetyan, z., & ghochikyan, v. (2021, october 20). co-cultivation of l-tryptophan-producing strain brevibacterium f lavum and azotobacter vinelandii as an alternative method for indole-3-acetic acid production [conference presentation]. international scientific and practical conference «biotechnology: science and practice. innovation and business», yerevan, armenia. bergstrand, k. j. (2022). organic fertilizers in greenhouse production systems – a review. scientia horticulturae, 295, article 110855. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110855 demir, z. (2020). effects of microbial bio-fertilizers on soil physicochemical properties under different soil water regimes in greenhouse grown eggplant (solanum melongena l.). communications in soil science and plant analysis, 51(14), 1888–1903. https://doi.org/10.1080/00103624.2020.1798983 dewi, a. k., rahayu, s., dwimahyani, i., khairunnisa, n., & suryadi, e. (2021). the combination of irradiation biofertilizer of rhizosphere microbes consortium inoculant (imr) and inorganic fertilizer on the growth of kale in a floating raft hydroponic system. iop conference series: earth and environmental science, 924, article 012007. https://doi.org/10.1088/1755-1315/924/1/012007 ding, x., jiang, y., zhao, h., guo, d., he, l., liu, f., zhou, q., nandwani, d., hui, d., & yu, j. (2018). electrical conductivity of nutrient solution inf luenced photosynthesis, quality, and antioxidant enzyme activity of pakchoi (brassica campestris l. ssp. chinensis) in a hydroponic system. plos one, 13(8), article e0202090. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202090 el-ghandour, i. a., desouky, e. m., galal, y. g. m., arafa, r. a., & abou seer, a. m. m. (2009). effect of biofertilizers and organic phosphorus amendments on growth and essential oil of marjoram (majorana hortensis l.). egyptian academic journal of biological sciences, g. microbiology, 1(1), 29–36. https://doi. org/10.21608/eajbsg.2009.16715 fasusi, o. a., cruz, c., & babalola, o. o. (2021). agricultural sustainability: microbial biofertilizers in rhizosphere management, figure 2. total dissolved solids (tds) of biofertilizer solution depending on the ratio (v/v) of biofertilizer and water: a) from 0.01:1 to 0.1:1, b) from 0.1:1 to 1.0:1. data are the mean of four replicates ± standard deviation. to ta l d is so lv ed s ol id s td s ( m g l1 ) 0 100 200 500 400 300 600 a 0.1:10.08:10.06:10.04:10.02:1 0.9:10.8:10.7:10.6:10.5:1 1.0:10.4:10.3:10.2:10.1:1 ratio of biofertilizer and water to ta l d is so lv ed s ol id s td s ( m g l1 ) 2,000 1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 800 400 200 600 0 b ratio of biofertilizer and water https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02213 https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02213 https://doi.org/10.3389/fpls.2020.516818 https://doi.org/10.1007/1-4020-4152-7_1 https://doi.org/10.1007/1-4020-4152-7_1 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110855 https://doi.org/10.1080/00103624.2020.1798983 https://iopscience.iop.org/journal/1755-1315 https://doi.org/10.1088/1755-1315/924/1/012007 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202090 https://doi.org/10.21608/eajbsg.2009.16715 https://doi.org/10.21608/eajbsg.2009.16715 315karapetyan: assessment of physicochemical characteristics of biofertilizers and their role in the rooting capacity of plants agr iculture, 11(2), ar t icle 163. ht tps://doi.org /10.3390/ agriculture11020163 fuentes-ramírez, l. e., & caballero-mellado, j. (2005). bacterial biofertilizers. in z. a. siddiqui (ed.), pgpr: biocontrol and biofertilization (pp. 143–172). springer. https://doi. org/10.1007/1-4020-4152-7_5 gonzález-díaz, a., ojeda-morales, m. e., hernández-rivera, m. a., córdova-bautista, y., díaz-flores, l. l., lópez-lázaro j. s., & álvarez-ramírez j. g. (2019). effect of biofertilizers application on the growth of eucalyptus grandis seedlings under greenhouse conditions. journal of plant nutrition, 42(19), 2560–2576. https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1655040 gortari, f., nowosad, m. i. p., laczeski, m. e., onetto, a., cortese, i. j., castrillo, m. l., bich, g. a., alvarenga, a. e., lopez, a. c., villalba, l., zapata, p. d., rocha, p., & niella, f. (2019). biofertilizers and biocontrollers as an alternative to the use of chemical fertilizers and fungicides in the propagation of yerba mate by mini-cuttings. revista árvore, 43(4), article e430412. https://doi.org/10.1590/1806-90882019000400012 karapetyan, a. s. (2020). biosynthesis of anthocyanins in the medicinal raw material of callisia fragrans under open-air hydroponic conditions of ararat valley. biological journal of armenia, 72 (1–2), 159–161 (in armenian). lee, s., & lee, j. (2015). beneficial bacteria and fungi in hydroponic systems: types and characteristics of hydroponic food production methods. scientia horticulturae, 195(12), 206–215. https:// doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.011 mendes, l. a., barione, p. p., atoloye, i. a., landgraf, m. d., & rezende, m. o. o. (2017). from agricultural residues to biofertilizers: preparation and characterization for use in hydroponics. american open chemistry journal, 3(1), 1–14. onyia, c. o., okoh, a. m., & okoh, i. (2020). production of plant growth-promoting bacteria biofertilizer from organic waste material and evaluation of its performance on the growth of corn (zea mays). american journal of plant sciences, 11(2), 189–200.http://doi.org/10.4236/ajps.2020.112015 rajabi, m., chaichi, m., & azizi, a. (2015). interaction of iba and bio-fertilizer on rooting of eucalyptus cuttings. plant products technology, 14(2), 181–192. sakamoto, m., & suzuki, t. (2020). effect of nutrient solution concent rat ion on t he g row t h of hyd ropon ic sweet potato. agronomy, 10(11), article 1708. https://doi.org/10.3390/ agronomy10111708 sambo, p., nicoletto, c., giro, a., pii, y., valentinuzzi, f., mimmo t., lugli p., orzes, g., mazzetto, f., astolfi, s., terzano, r., & cesco, s. (2019). hydroponic solutions for soilless production systems: issues and opportunities in a smart agriculture perspective. frontiers in plant science, 10, article 923. https:// doi.org/10.3389/fpls.2019.00923 schütz, l., gattinger, a., meier, m., müller, a., boller, t., mäder, p., & mathimaran, n. (2018). improving crop yield and nutrient use efficiency via biofertilization—a global meta-analysis. frontiers in plant science, 8, article 2204. https://doi.org/10.3389/ fpls.2017.02204 shinohara, m., aoyama, c., fujiwara, k., watanabe, a., ohmori, h., uehara, y., & takano, m. (2011). microbial mineralization of organic nitrogen into nitrate to allow the use of organic fertilizer in hydroponics. soil science and plant nutrition, 57(2), 190–203. https://doi.org/10.1080/00380768.2011.554223 soumare, a., diédhiou, a. g., arora, n. k., al-ani, l. k. t., ngom, m., fall, s., hafidi, m., ouhdouch, y., kouisni, l., & sy, m. o. (2021). potential role and utilization of plant growth promoting microbes in plant tissue culture. frontiers in microbiology, 12, article 649878. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.649878 vessey, j. k. (2003). plant growth promoting rhizobacteria as biofer tilizers. plant and soil, 255, 571–586. https://doi. org/10.1023/a:1026037216893 wang, y., peng, s., hua, q., qiu, c., wu, p., liu, x., & lin, x. (2021). the long-term effects of using phosphate-solubilizing bacteria and photosynthetic bacteria as biofertilizers on peanut yield and soil bacteria community. frontiers in microbiology, 12, article 693535. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.693535 wong, w. s., tan, s. n., ge, l., chen, x., & yong, & j. w. h. (2015). the importance of phytohormones and microbes in biofertilizers. in d. maheshwari (ed.), bacterial metabolites in sustainable agroecosystem (pp. 105–158). springer. https:// doi.org/10.1007/978-3-319-24654-3_6 wu, s. c., cao, z. h., li, z. g., cheung, k. c., & wong, m. h. (2005). effects of biofertilizer containing n-fixer, p and k solubilizers and am fungi on maize growth: a greenhouse trial. geoderma, 121(1-2), 155–166. https://doi.org/10.1016/j. geoderma.2004.07.003 https://doi.org/10.3390/agriculture11020163 https://doi.org/10.3390/agriculture11020163 https://doi.org/10.1007/1-4020-4152-7_5 https://doi.org/10.1007/1-4020-4152-7_5 https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1655040 https://doi.org/10.1590/1806-90882019000400012 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.011 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.011 https://doi.org/10.4236/ajps.2020.112015 https://doi.org/10.3390/agronomy10111708 https://doi.org/10.3390/agronomy10111708 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00923 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00923 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.02204 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.02204 https://doi.org/10.1080/00380768.2011.554223 https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.649878 https://doi.org/10.1023/a:1026037216893 https://doi.org/10.1023/a:1026037216893 https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.693535 https://doi.org/10.1007/978-3-319-24654-3_6 https://doi.org/10.1007/978-3-319-24654-3_6 https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.07.003 https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.07.003 received for publication: 28 july, 2010. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 geades group, faculty of basic sciences, universidad autónoma de occidente. cali (colombia). 2 corresponding author. jmgallego@uao.edu.co agronomía colombiana 30(1), 116-123, 2012 effects of a vinasse-microorganism blend application on a vertisol with sugarcane efectos de aplicación de vinaza mezclada con microrganismos sobre un vertisol con caña de azúcar josé gallego-blanco1, 2, elizabeth muñoz1, and leidy hernández-ríos1 abstract resumen the effect of a second dose of vinasse on some physical and chemical properties of a vertisol was evaluated with cut sugarcane in valle del cauca, colombia. we analyzed the expression of any possible toxicity in foliar tissue samples at the end of the cycle. vinasse treatments added with two different mixtures of microorganisms were established in a randomized complete block with five replicates: soil without vinasse and no microorganisms; soils with a dose of vinasse, soils with two doses of vinasse; soils with a single dose of vinasse separately evaluated with two different mixtures of microorganisms and soils with two doses of vinasse separately evaluated with two different mixtures of microorganisms. the chemical properties evaluated were ph, soil organic matter content, c, n, p, ca, mg, na, and k content, cation exchange capacity cec and electrical conductivity ec. the physical properties determined were bulk density, particle density and porosity. there were no significant differences in the physical and chemical properties of the soil for the evaluated cultivation cycle with the application of one or two doses of vinasse with and without microorganisms. leaf tissue analysis did not show a nutritional imbalance due to the second application. el efecto de una segunda dosis de vinaza sobre algunas propiedades físicas y químicas de un vertisol, fue evaluado para un corte de caña de azúcar en valle del cauca, colombia. se analizó la expresión de alguna posible toxicidad en muestras de tejido foliar al final del ciclo. tratamientos de vinaza adicionada con dos mezclas diferentes de microrganismos se establecieron en bloques completos al azar con cinco repeticiones: suelo sin vinaza y sin ningún microrganismos; suelos con una dosis de vinaza; suelos con dos dosis de vinazas; suelos con una sola dosis de vinaza evaluando dos mezclas diferentes de microorganismos por separado y suelos con dos dosis de vinaza evaluando las dos mezclas diferentes de microorganismos por separado. las propiedades químicas evaluadas fueron ph, contenidos de materia orgánica, c, n, p, ca, mg, na, k, capacidad de intercambio catiónico cic y conductividad eléctrica ce. como propiedades físicas se determinaron densidad aparente, densidad real y porosidad. no hubo diferencias significativas en las propiedades físicas y químicas del suelo para el ciclo de cultivo evaluado, con la aplicación de una o dos dosis de vinazas al suelo con y sin microorganismos. los análisis de tejido foliar tampoco mostraron algún tipo de desequilibrio nutricional debido a la segunda aplicación. key words: saccharum officinarum, efficient microorganisms, physical properties, chemical properties, leaf tissue, toxicity. palabras clave: saccharum of ficinarum, microrganismos eficientes, propiedades físicas, propiedades químicas, tejido foliar, toxicidad. introduction vinasse is the principle waste generated in the distillation of ethanol from sugar mills. its chemical composition varies considerably from one distillery to another depending on the raw material used in the fermentation, the type and efficiency of fermentation, distillation and the varieties and the degree of ripeness of the cane used (rao, 1983). several researchers have addressed the issue of the use of this waste from different perspectives: its use in the chemical industry of sugar derivatives (berón, 2006; wei and xu, 2004), its biodegradation by microorganisms (ryznar-luty et al., 2007), its use in protein production (díaz et al., 2003; tauk, 1982), its use in the composting of different materials (conil, 2006) and more recently, its use as a solid (irisarri, 2006) or liquid fertilizer for sugar cane and other crops. with regard to the latter form of use, coelho et al. (1985), assessed vinasse as a substitute in the fertirragtion of crops using its high nutrient content, and determined that fertilization with vinasse is economically viable. in south america, brazil is the country with the greatest experience in research and fertirrigation with vinasse on 117gallego-blanco, muñoz, and hernández-ríos: effects of a vinasse-microorganism blend application on a vertisol with sugarcane sugarcane. in the 80s, oscar braunbeck, a professor from the agricultural engineering school at the state university of campinas and a group of researchers from the center for sugarcane technology in brazil, discovered the potential use of vinasse as fertilizer and developed a transport system for delivery directly from the distilleries to the fields (almeida, 2007). in colombia, a single dose is regularly applied per cutting of the sugar cane crop, depending on the potassium content in the soil. vinasse is high in potassium, calcium and organic matter (jiang et al. 2012). recent studies in colombia have shown that vinasse with 10% and 55% of total solids or brix are as efficient as kcl for k supply to growing sugarcane (quintero, 2008). since the beginning of its widespread use as fertilizer, many studies have been conducted to evaluate the actual effects of the application of a single dose of vinasse on physical, chemical and biological soil properties (rojas et al., 2008; quintero et al., 2008; montenegro et al., 2009). this study aimed to contribute to the investigation of the effects of the application of a second dose of vinasse per cut on the cultivation of sugar cane and some physical and chemical properties of the soil. materials and methods this study was conducted in the municipality of el cerrito, valle del cauca (colombia) in a vertisol soil, of the corinthian-santa rosa consociation (ct-sh), classified as typic haplusterts (quintero et al., 2008). this soil, cultivated with sugarcane saccharum officinarum l. var. cc-8592, was evaluated for the first cut of the 2008 to 2009 growing season. we used 15.6°brix vinasse produced in the ingenio providencia distillery. this type of vinasse is regularly used by ingenio for its sugarcane fertirrigation plans. we implemented a randomized complete block design with seven treatments and five replicates to assess the effects of a second application of vinasse and its degradation in the soil by using two mixtures of efficient microorganisms inoculated into the vinasse before application. for this we analyzed the soil without any application (control), then applied the first dose of vinasse with different mixtures of efficient microorganisms (fdvm1, fdvm2), at midcycle, the second vinasse dose was applied with mixtures of microorganisms (sdvm1, sdvm2). similarly, we also evaluated the effect of the vinasse application without any addition of microorganisms, with one dose (fdvwm) and with two doses (sdvwm). two mixtures of efficient microorganisms were used; mixture number one (m1) was a commercial product known as mym® and mixture number two (m2) was prepared by the authors, with only some of the microorganisms included in the commercial product (tab. 1). the microorganism strains used to make the second mixture were obtained from commercial offerings of production houses other than the one that supplies the mym® formulation. table 1. efficient microorganisms used in the two test mixtures. mixture 1 (m1) mixture 2 (m2) saccharomyces sp. azospirillum brasilense azotobacter chroccocum azospirillum vinelandii pseudomonas fluorescens lactobacillus casei rhodopseudomonas palustris paecilomyces lilacinus trichoderma sp. saccharomyces cerevisiae azospirillum brasilense paecilomyces lilacinus trichoderma viride each experimental unit consisted of 10 m (six rows) by 10 m plots, with a total area of 100 m2. the total study area was 2.6 ha. each of the plots corresponding to the blocks and repetitions were separated by plots of equal size without any treatment, to avoid possible interactions between each of the treatments. irrigated vinasse doses depend on the content of exchangeable potassium in different soil types. in this paper, taking into account the high levels of potassium in the soil (greater than 0.40 cmol kg-1), only 6,000 l ha-1 of vinasse was applied in each of the doses used. for the first soil sampling, five composite samples were taken of the total study area; for the second sampling, a composite sample of each experimental unit was taken. all soil samples were taken at a depth of 10 to 20 cm. the first sampling was performed before planting sugarcane and established the baselines. the second was performed one month after the first application of vinasse (plant age of 4.5). the third sampling was performed one month after the second application of vinasse (6.5 months). at the start of the experiment, the soil showed very uniform physical and chemical properties, as seen in 118 agron. colomb. 30(1) 2012 the small standard deviations of the data (tab. 2a). this would imply that any difference in physical or chemical properties of the soil during the test would be attributable to the evaluated treatments rather than the soil heterogeneity. samples for measuring physical and chemical properties were taken according to the methodology recommended in ica (1992). the properties evaluated were: ph (potentiometry, water 1:1), percentage of organic matter, c and n (walkley and black), phosphorus (bray ii), exchangeable cations and cation exchange capacity (ammonium acetate 1n ph 7), boron (hunter colorimeter) and electrical conductivity (potentiometer) according to sssa (1996). bulk density (core method), particle density (pycnometer) and porosity (mathematical formula) in accordance with the methodology proposed by sssa (1986). nutrient analysis was performed on leaf tissue samples composed of 25 leaves per plot; each leaf was referenced to the first with a visible neck or leaf tvd. the upper and lower thirds and the central vein were removed from each leaf, leaving only the middle third for analysis, approximately 40 cm in length. nitrogen (kjeldahl), phosphorus (colorimeter), calcium, magnesium, potassium (atomic absorption spectroscopy), iron, copper, manganese, zinc (atomic absorption spectroscopy [nitric-perchloric mixture]), sulphur (turbidimeter), boro (colorimeter [azomethine-h]) were evaluated. results underwent analysis of variance (anova) and pearson correlation coefficients were established by statgraphics® software version 16:1. results and discussion physical properties bulk density is the mass of a unit volume of dry soil, within this volume are both solids and pore spaces included. the porosity is the ratio between bulk density and particle density of the soil expressed in percentage. consequently, any factor that influences the pore space of a soil affects its bulk density (brady and weil, 2008). after the second application of vinasse to the soil, there were no significant differences in bulk density or particle density in the evaluated treatments (tab. 2b). the application of one or two doses of vinasse of 15.66°brix, evaluated only in the first cutting of cane in a vertisol and under field conditions, did not cause significant effects on the evaluated properties. these results differ with the findings of jiang et al. (2012). these authors found a decrease of between 0.06 mg m-3 and 0.07 mg m-3 in the bulk density of soil consecutively treated with vinasse for a period of three years. this could indicate that this variable, when subjected to field table 2. soil physical properties before (a) and after (b) applying the treatments and standard deviation in parentheses (the data correspond to five samples). a texture clay (%) 42.34 (3.75) lime (%) 35.34 (2.08) sand (%) 22.32 (4.60) particle density mg m-3 2.25 (0.1) bulk density mg m-3 1.21 (0.1) porosity (%) 46.22 (0.1) b texture control fdvm1 fdvm2 sdvm1 sdvm2 fdvwm sdvwm clay (%) 44.7 (3.77) 42.7 (2.18) 43.5 (2.85) 43.1 (3) 42.16 (3.74) 43.76 (0.9) 46.56 (6.54) lime (%) 30 (0.51) 31.6 (1.33) 30 (1.92) 30.4 (3.43) 31.92 (2.28) 32.32 (0.9) 29.12 (9.32) sand (%) 25.3 (3.77) 25.7 (2.32) 26.5 (3.7) 26.5 (5.32) 25.92 (3.35) 23.92 (1.8) 24.12 (3) particle density mg m-3 2.44 (0.1) 2.47 (0.09) 2.52 (0.09) 2.4 (0.1) 2.47 (0.13) 2.36 (0.1) 2.41 (0.08) bulk density mg m-3 1.31 (0.13) 1.38 (0.1) 1.51 (0.1) 1.4 (0.09) 1.45 (0.25) 1.41 (0.15) 1.26 (0.06) porosity (%) 46.62 (3.18) 43.86 (3.11) 39.97 (5.93) 41.34 (4.2) 40.97 (12) 40.29 (5.85) 47.66 (2.9) 119gallego-blanco, muñoz, and hernández-ríos: effects of a vinasse-microorganism blend application on a vertisol with sugarcane experiments, requires at least three years to be considered a good indicator of the effect of the application of a second dose of vinasse for the cane growing cycle. montenegro et al. (2009), assessing the effects of the application of two doses of vinasse on a maize crop sown in pots under greenhouse conditions, also found a reduction in the bulk density of a clay loam soil. however, these authors found an increase in bulk density when evaluated in soil with a sandy clay loam texture. the bulk density, taking into account the soil pore space depends on the organization exhibited by the solid phase, is directly affected by texture (jaramillo, 2002). while the tested soil, clay texture, did not present significant changes in bulk density for the treatments, soils with different textural classes may have changes in bulk density for the evaluated time period. the porosity of the soil after the second application of vinasse showed no significant changes in the treatments. this differs from that reported by gemtos et al. (1999) and jiang et al. (2012). because of its relationship with soil bulk density, it is likely that this variable also needs a period longer than 3 years for evaluation as an indicator of the effect of the addition of a second dose of vinasse to the soil. chemical properties the evaluated soil (tab. 3) showed a ph near neutrality (6.95). the organic matter content was medium considering the thermal floor (ica, 1992). the contents of c, n and total c/n ratio were considered normal in the soil. the c/n ratio of the organic matter in the topsoil of agricultural soil usually presents average values near 12 (brady and weil, 2008). p contents were very high. the values of ca and mg were high but the c / mg (1.94) ratio was within the recommended range (brady and weil, 2008). the contents of soil k (0.53 cmolc kg-1) were high (quintero, 2008). the na content was suitable. the cec is high and may result from high clay content in the soil (> 40%). the electrical conductivity was adequate, indicating that soil salinity was not a problem (ica, 1992). soil ph for the time period evaluated did not present any significant change with the application of the two doses of vinasse per crop cycle. increases in this variable during the test did not amount to a unit for any of the tested treatments (tab. 3). this behavior is consistent with that reported by jiang et al. (2012) who said that after three years of continuous application, the ph of the soil treated with vinasse only changed between 0.07 and 0.25 units as compared to soil without vinasse treatments. other authors, however, have reported changes in ph when conducting soil vinasse applications. montenegro et al. (2009) found a near to unit change when a dose of vinasse was applied to two soils with different textures. thus, we find authors who reported no changes and authors who reported changes in soil ph after application of vinasse. table 3. soil chemical properties before (a) and after (b) applying the treatments and standard deviation in parentheses (the data correspond to five samples). a ph mo c n c/n p ca mg k na cec ec 1:1 -----% -----mg kg-1 cmolc kg-1 mmhos cm-1 6.95 (0.35) 2.58 (0.28) 1.49 (0.2) 0.13 (0) 11.51 (0.2) 29.81 (7.2) 24.69 (3.6) 12.50 (1.3) 0.53 (0.12) 0.17 (0.02) 39.66 (13.6) 0.34 (0.1) b ph mo c n c/n p ca mg k na cec ec 1:1 -----% -----mg kg-1 cmolc kg-1 mmhos cm -1 control 7.24 (0.35) 2.71 (0.17) 1.57 (0.1) 0.14 (0) 11.74 (0.29) 30.88 (11.4) 27.08 (2.92) 12.60 (0.64) 0.54 (0.02) 0.14 (0.01) 46.19 (5.2) 0.31 (0.05) fdvm1 7.22 (0.5) 2.52 (0.33) 1.46 (0.2) 0.13 (0) 11.83 (0.24) 9.60 (11.4) 26.25 (1.7) 12.62 (1.3) 0.55 (0.02) 0.14 (0.01) 45.41 (11) 0.33 (0.05) fdvm2 7.36 (0.5) 2.47 (0.33) 1.43 (0.2) 0.12 (0) 11.38 (0.12) 28.42 (7.1) 28.04 (4.5) 12.61 (0.7) 0.52 (0.03) 0.15 (0.01) 44.80 (5) 0.35 (0.12) sdvm1 7.30 (0.3) 2.59 (0.16) 1.50 (0.1) 0.13 (0) 11.60 (0.28) 32.79 (10.4) 26.71 (2.1) 12.51 (0.76) 0.56 (0.02) 0.15 (0.01) 38.97 (4.6) 0.31 (0.06) sdvm2 7.54 (0.25) 2.60 (0.18) 1.51 (0.1) 0.13 (0) 11.61 (0.3) 28.44 (5.1) 25.91 (3.6) 13.42 (0.52) 0.55 (0.06) 0.16 (0.01) 39.22 (11.9) 0.3 (0.04) fdvwm 7.58 (0.2) 2.55 (0.23) 1.48 (0.1) 0.13 (0) 11.59 (0.2) 26.24 (5.5) 28.40 (1.74) 13.45 (0.8) 0.54 (0.05) 0.16 (0.02) 34.93 (4.1) 0.32 (0.06) sdvwm 7.42 (0.25) 2.51 (0.33) 1.46 (0.2) 0.13 (0) 11.77 (0.23) 26.22 (7.6) 26.49 (4.1) 13.09 (1) 0.55 (0.05) 0.15 (0.01) 49.94 (7.8) 0.3 (0.05) control, without vinasse; fdvm1, first dose vinasse and efficient microorganisms1; fdvm2, first dose vinasse and efficient microorganisms2; sdvm1, second dose vinasse and efficient microorganisms1; sdvm2, second dose vinasse and efficient microorganisms2; fdvwm, first dose vinasse without efficient microorganisms, sdvwm, second dose vinasse without efficient microorganisms. 120 agron. colomb. 30(1) 2012 the contents of organic matter, total c and n in the soil are variables that require relatively long periods of time, at least four years, to show a significant change over time (labrador, 2001 and abbott and murphy 2007). however, in this study, because of the nature of vinasse with a potentially high input of organic matter in the form of amino acids, proteins, sugars and lignin among others according to berón (2006), it is estimated that this parameter could express a change responsive to the time period corresponding to the duration of the test, a cutting cycle of one year. the chemical characterization of the vinasse used in the present study is seen in tab. 4. however, the organic matter content of the soil was similar for all treatments and these values were found to be near to the initial ones (2.58%). table 4. chemical characterization of the vinasse used in the study and standard deviation in parentheses (the data correspond to four samples). parameter value °brix 15.66 (0.91) ph 4.27 (0.11) mo (%) 5.75 (0.45) nt (kg m-3) 2.5 (0.02) p2o5 (kg m -3) 0.6 (0.01) cao (kg m-3) 4.3 (0.08) mgo (kg m-3) 3.2 (0.03) k2o (kg m -3) 13.8 (0.05) na2o (kg m -3) 0.9 (0.02) s (kg m-3) 3.3 (0.02) b (mg l-1) 3.3 (1.13) cu (mg l-1) 17.46 (10.6) fe (mg l-1) 181.7 (56.6) mn (mg l-1) 69.7 (16.6) zn (mg l-1) 18.42 (4.9) montenegro et al. (2009) also found no significant changes in the percentages of organic matter soil content after application of vinasse. quintero (2008), after 20 years of vinasse application to mollisols and vertisols soils, found little change in the values of organic matter. clearly then, in a much shorter time period, such as the one year duration of this trial, these changes are even less noticeable and significant, proving the statements by labrador, (2001) and abbott and murphy (2007). consistent with the behavior of the organic matter content of the soil, the contents of total c, n and c/n ratio of the soil before and after applications of vinasse presented no change. regarding the contents of total n, this trend is consistent with that reported by jiang et al. (2012), who found no significant changes in this variable after three years of continuous application of vinasse. however, gemtos et al. (2009) found an increase in this variable when a dose of vinasse was applied in a wheat crop cycle. the reserve of total n in soil is constituted more by organic n fractions than by inorganic n fractions. organic n represents 95 to 99% of total n in soils (labrador, 2001; sylvia et al., 2005; brady and weil, 2008). one suggested explanation for the behavior of the total soil n is that due to the relatively short time period of the test duration, it is possible that the potential contribution of organic matter from vinasse could not degrade to form part of the final reserve of organic soil n, and consequently did not significantly influence the total n content of the soil. confirmation of this explanation will be the subject of study or research in future projects. the content of phosphorus in the soil before and after application of vinasse showed no statistically significant changes. the values of this element always remained classified as very high. the same trend in this element was reported by jiang et al. (2012), the authors found no significant changes between soils fertilized with vinasse and unfertilized soils. the exchangeable bases ca and mg showed no statistically significant differences between treatments. this behavior is consistent with the views expressed by montenegro et al. (2009), the authors found no changes in the content of these bases after application of vinasse to the soil. however, quintero (2008) takes the opposite view in stating that the consecutive application of vinasse for 20 years slightly increased contents of ca and mg in the soil. the k content in the soil had no significant difference with the addition of two doses of vinasse for the cane growing cycle. it was expected that additions of vinasse, rich in k, would increase the content of this element in the soil, however, under the conditions of this trial that did not happen. this trend is different from that reported by quintero (2008); gemtos et al. (2009) and montenegro et al. (2009). the authors reported that the k content increased markedly after adding vinasse to the soil. jiang et al. (2012) found that the k content in soils treated with vinasse was significantly higher than in soils without any treatment. the authors stated that high concentrations of k in the vinasse make this a useful byproduct as a fertilizer in all soil types. it is possible that in this study changes in soil k content were not able to manifest due to the short time of evaluation. 121gallego-blanco, muñoz, and hernández-ríos: effects of a vinasse-microorganism blend application on a vertisol with sugarcane regarding the influence of the application of vinasse on soil ec, there was not a significant difference between soils with and without addition of vinasse. the same happened to na content and the sodium absorption ratio sar. this differs from that reported by montenegro et al. (2009), who related major changes in na content and ras with vinasse application. gemtos et al. (2009) also reported increases in the content of exchangeable na after applying vinasse to the soil. quintero (2008) found that applying vinasse for 20 years lead to a slightly increased soil content of exchangeable na. correlation analysis showed that the most strongly related variables were cn-mo, as might be expected. leaf tissue measurements of leaf tissue in the sugar cane plant are used to diagnose mineral deficiencies or plant nutrient disorders, conduct a survey of the nutritional status and make recommendations within fertilization programs in line with the real needs of the crop (cháves, 1999). in the present study, the purpose of this analysis was only to determine the absorption and accumulation of nutrients by the cane plant, presenting the differences in the evaluated treatments and relating them to the nutrient content from the soil after being irrigated with vinasse. however, prescribing an accurate diagnosis on the chemical analysis of leaf tissue is complex because the concentration of nutrients in the plant is highly variable and depends on factors associated with the plant and soil, with direct and indirect involvement. some factors are associated with the plant variety, age, moisture content and the development and condition (stability) of its root system. factors associated with soil are the agro-ecological zone, moisture content, physical and chemical properties and management practices in the field, among others. cháves (1999) presented an overview of the optimal concentrations of the major macro and micronutrients in sugarcane leaf tissue. tab. 5 presents the nutritional contents of foliar tissue samples for each treatment. according to cháves (1999), the levels of p, k, ca, mg, fe, mn, cu and b are within the proper range or sufficient, while zn and n have low concentrations. however, for all evaluated treatments, plant nutrients were found to be within the proper range taking into account age and variety, the physical and chemical characteristics of the soil and the crop agro-ecological zone. foliar k content, the most abundant element in vinasse, did not show an effect, accumulation or toxicity for the cane for the evaluated cutting. analysis of variance showed no significant differences with respect to the nutritional content of the plant (tab. 5). one might infer that a second application of vinasse with a concentration of 15.66°brix, irrigated in the doses and time of the test, in the variety cc-8592, caused no nutritional imbalance that could be seen through the leaf tissue analysis. this contrasts with the findings of quintero (2008), who after applying different doses of vinasse for 20 consecutive years, found that in nine-month-old cc-8592 varieties, foliar contents of n, ca and mg decreased, and foliar k content increased, and furthermore, there was no effect on foliar p content. these differences between the two tests could be explained by the short evaluation period of this study, compared with that of quintero (2008). conclusions vinasse applications under the conditions used in this trial did not affect the physicochemical properties evaluated for a single cut of the sugar cane cultivation in a vertisol soil in valle del cauca, colombia. however, since soil is table 5. concentration of macro and micronutrients in evaluated leaf tissue. n p k ca mg fe mn cu zn b -----% -----control 1.32 0.21 1.06 0.39 0.25 184.72 28.18 7.40 15.92 4.69 fdvm1 1.28 0.19 1.09 0.35 0.24 179.24 26.92 7.48 19.52 4.05 fdvm2 1.26 0.20 1.09 0.34 0.24 191.96 29.40 7.68 15.50 5.18 sdvm1 1.26 0.20 1.13 0.33 0.23 156.60 28.72 7.86 16.44 4.12 sdvm2 1.20 0.21 1.20 0.30 0.21 154.26 38.98 7.22 17.92 5.25 fdvwm 1.27 0.20 1.09 0.32 0.24 136.72 39.24 7.28 18.82 5.19 sdvwm 1.27 0.20 1.16 0.32 0.22 151.30 30.06 7.00 16.32 5.14 control, without vinasse; fdvm1, first dose vinasse and efficient microorganisms1; fdvm2, first dose vinasse and efficient microorganisms2; sdvm1, second dose vinasse and efficient microorganisms1; sdvm2, second dose vinasse and efficient microorganisms2; fdvwm, first dose vinasse without efficient microorganisms, sdvwm, second dose vinasse without efficient microorganisms. 122 agron. colomb. 30(1) 2012 a complex and comprehensive resource of these production systems, its physicochemical characterizations and evaluations must always be accompanied by an efficient indicator of the biological properties of the soil. therefore, these and other results should be taken only as an approximation of the behavior of soils when treated with these types of additives. vinasse applied in one or two doses does not make a significant contribution to the soil organic matter readily observable in one crop cutting. new ways of using this additive should be explored, mixed with different materials for example, in order to get medium term significant changes in the percentages of organic matter in the treated soil. similarly, it would be important to future studies of both individually applied vinasse and vinasse mixed with different materials and in different proportions to determine the coefficients of mineralization and humification and thus define more precisely the forms, dose and time of application to properly synchronize with the phenological stage of the crop to take full advantage of this method. a second vinasse application of 15.66°brix in soils cultivated with the sugar cane variety cc-8592 did not influence the nutrient content in leaf tissue samples taken from 9.5-month-old plants, in the first cut. it would be important to determine the behavior of these parameters for a complete cycle consisting of four or five cuts depending on the variety of the sugarcane cultivated in this type of soil in valle del cauca. all studies evaluating the addition of two doses of vinasse on a sugarcane crop cycle must be carried out for a period of at least 4 years, allowing the studied variables enough time to express themselves and so produce more conclusive results. acknowledgements the authors wish to thank ingenio providencia, the universidad autónoma de occidente and colciencias, as well as octavio mosquera of laboratorio de servicios analíticos del ciat (analytical services lab), palmira, colombia. literature cited abbott, l.k. and d.v. murphy. 2007. soil biological fertility: a key to sustainable land use in agriculture. springer, crawley, uk. almeida, c. 2007. etanol de caña de azúcar: el éxito de brasil. in: red de ciencia y desarrollo, http://www.scidev.net/es/features/ etanol-de-caa-de-azcar-el-xito-de-brasil.html; consulted: march, 2012. berón, g. 2006. usos alternativos de las vinazas de acuerdo con su composición química. revista tecnicaña (17), 15-19. brady, n. and r. weil. 2008. the nature and properties of soils. 14th ed. pearson-prentice hall, upper saddle river, nj. cháves, m. 1999. nutrición y fertilización de la caña de azúcar en costa rica. pp. 193-204. in: memorias xi congreso nacional agronómico y iii congreso nacional de suelos. san josé. coelho, m.b., m.j.c. peixoto, and c.b.m. calheiros. 1985. viabilidade econômica de um projeto de fertirrigaçao com vinhaça e água de lavagem de cana. pp. 56-62. in: memórias ii simpósio de avaliação de agroindústria da cana-de-açúcar no estado de alagoas. maceió, brasil. conil, p. 2006. manejo de vinazas: metanización y compostaje, aplicaciones industriales. revista tecnicaña (17), 26-30. díaz, m., a. semprún, and m. gualtieri. 2003. producción de proteína unicelular a partir de desechos de vinaza. rev. fac. farm. 45(2), 23-26. gemtos, t., n. chouliaras, and s. marakis. 1999. vinasse rate, time of application and compaction effect on soil properties and durum wheat crop. j. agric. res. 73(3), 283-296 ica, instituto colombiano agropecuario. 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación: manual de asistencia técnica no. 25. bogota. irisarri, d. 2006. usos industriales y agrícolas de la vinaza de caña de azúcar. revista tecnicaña (17), 20-25. jaramillo, d.f. 2002. introducción a la ciencia del suelo. universidad nacional de colombia, medellin, colombia. jiang, z., y. li, g. wei, q. liao, t. su, y. meng, h. zhang, and c. lu. 2012. effect of long-term vinasse application on physicochemical properties of sugarcane field soils. sugar tech. 14, 1-6. labrador, m.j. 2001. la materia orgánica en los agrosistemas: aproximación a la dinámica, la gestión y la reutilización de la materia orgánica en los agrosistemas. ediciones mundiprensa, madrid. montenegro, s., j.c., menjívar, c.r., bonilla, and r., madriñán. 2009. influencia de la aplicación de vinaza en actividad y biomasa microbiana en un entic dystropept y un fluventic haplustoll del valle del cauca, colombia. acta agron. 58(1), 41-45. quintero, d.r. 2008. investigaciones sobre el manejo de las vinazas aplicadas al suelo. cenicaña, cali, colombia. quintero, d.r., s.a. garcia, l.a. cortés, a.f. muñoz, j.s. tórres, g.j. carbonell, and c.a. osorio. 2008. grupos homogéneos de suelos del área dedicada al cultivo de la caña de azúcar en el valle del río cauca (segunda aproximación). cenicaña, cali, colombia. rao, s.m. 1983. el valor nutritivo de la vinaza y su efecto en el ph del suelo. pp. 540-549. in: memorias seminario interamericano de la caña de azúcar. fertilidad y manejo de suelos. florida international university; school of technology. miami, fl. rojas, l., h. rojas, and j.c. menjívar. 2008. estimación de la conductividad hidráulica saturada in situ en un suelo tratado con vinaza. acta agron. 57(2), 125-128. ryznar-luty, a., m. krzuwonos, e. cibis, and t. miskiewicz. 2008. aerobic biodegradation of vinasse by a mixed culture of bac123gallego-blanco, muñoz, and hernández-ríos: effects of a vinasse-microorganism blend application on a vertisol with sugarcane teria of the genus bacillus: optimization of temperature, ph and oxygenation state. pol. j. environ. stud. 17(1), 101-112. sssa, soil science society of america. 1986. methods of soil analysis. part 1 physical and mineralogical methods. sssa book series no. 5. 2nd ed. wisconsin, md. sssa, soil science society of america. 1996. methods of soil analysis. part 3 chemical methods. sssa book series no. 5. wisconsin, md. sylvia, d., j. fuhrmann, p. harter, and d. zuberer. 2005. principles and applications of soil microbiology. 2nd ed. pearson prentice hall. upper saddle river, nj. tauk, s.m. 1982. culture of candida in vinasse, and molasses. effect of acid and addition on biomass and raw protein production. eur. j. appl. microbiol. biotechnol. 16, 223-227. wei, y. and y. xu. 2004. eco-friendly managment of sugar industry effluents in guangxi, china. sugar tech. 6(4), 285-290. resumen abstract se evaluaron las propiedades físicas de los suelos sulfatados ácidos (ssa) del distrito de riego del alto chicamocha, con el fin de determinar sus limitantes de tipo físico, su relación con las propiedades químicas y, con base en su identificación, establecer el tipo de manejo adecuado en riego, drenaje y labranza. para lograrlo, el grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat), de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, realizó un levantamiento de suelos en el que identificó, describió y clasificó sistemáticamente cinco perfiles modales de ssa, en los cuales determinó la densidad real y aparente, porosidad, textura, estabilidad estructural, consistencia, módulo de ruptura, constantes de humedad y conductividad hidráulica para sus dos primeros horizontes. los resultados más relevantes indican que los ssa se encuentran limitados por alta plasticidad, moderada a baja estabilidad estructural en horizontes orgánicos; altos contenidos de arcillas en horizontes minerales, que en conjunto afectan la distribución de poros, retención de humedad y capacidad de aireación, sumado a una profundidad efectiva limitada por la presencia de horizontes sulfúricos y nivel freático fluctuante, situación que permite deducir las prácticas de manejo del medio físico de los ssa para su recuperación y explotación sostenible. the physical properties of acid sulfate soils (ass) from the irrigation district of alto chicamocha were evaluated in order to determine soil physical limitants, their relationship with chemical properties and, when being identified, establish the proper management for irrigation, drainage, and tillage. in order to achieve this goal, an interinstitutional group for investigation on ass (gissat) of the pedagogical and technological university of colombia conducted a soil survey to identify, describe, and classify systematically five soil profiles by determining real and bulk densities, porosity, particle size distribution, structural stability, consistency, rupture module, moisture constants, and hydraulic conductivity in the upper horizons. the must relevant results show that ass are limited by high plasticity, moderate or low structural stability in organic horizons, high clay contents in mineral horizons, which as a whole influence the pore distribution, moisture retention, and soil aeration. furthermore these soils present shallow rooting depths due to the presence of sulfuric horizons and high water tables, the situation that allows establishing practices of physical management of ass in order to recuperate them and obtain a sustainable usage. key words: acid soils, soil physical limitants.palabras clave: suelos ácidos, limitantes físicas de suelos. fecha de recepción: agosto 3 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 * contribución del grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales, categoría b colciencias. gissat@tunja.uptc.edu.co 1 ingeniero agrónomo, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. alher_1@msn.com 2 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica tecnológica de colombia, tunja. hcastrofranco@yahoo.com.mx 3 director de investigación microfertisa w.f., bogotá. migomez@microfertisa introducción el distrito de riego del alto chicamocha es actualmente uno de los más importantes del oriente colombiano; cuenta con 11.300 ha, de las cuales, según el grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat, 2005), 2.756 ha se encuentran bajo la influencia de suelos sulfatados ácidos (ssa), algunos de ellos con presencia de sales y sodio. el manejo de estos suelos se ve afectado por los altos costos que demanda su recuperación y el desconocimiento general que de sus propiedades tienen tanto los productores como los asistentes técnicos de la zona. a partir del año 2003, el gissat ha venido desarrollando una importante labor dirigida al conocimiento, recuperación y manejo de este tipo de suelos. parte de estas investigaciones ha sido encaminada hacia el estudio de sus propiedades físicas con el fin de buscar el mejoramiento de prácticas de labranza, riego y drenaje, principalmente. los ssa están constituidos por materiales ricos en sulfuros, cuya aireación produce el descenso del ph hasta niveles caracterización física de los suelos sulfatados ácidos del distrito de riego del alto chicamocha (boyacá) y su aplicación al manejo* physical characterization of acid sulfate soils from the irrigation district of alto chicamocha (boyaca) and its application to soil management álvaro h. rincón1, hugo e. castro2 y manuel i. gómez3 agronomía colombiana 26(1), 134-145, 2008 135 no tolerables por las plantas. la extrema acidez generada en estos medios tiene implicaciones determinantes en la fertilidad de los suelos y afecta de manera directa sus propiedades físicas. la presente investigación compila los procedimientos, resultados e interpretación analítica de la caracterización de las propiedades físicas de ssa, realizada sistemáticamente a perfiles modales georreferenciados en el estudio semidetallado de ssa del distrito de riego del alto chicamocha (gissat, 2005). los resultados obtenidos contribuyen al conocimiento e identificación de las limitaciones físicas más relevantes de los ssa para la producción agrícola en el distrito de riego del alto chicamocha y aporta criterios de interpretación para el mejor entendimiento de las labores técnicas involucradas en su recuperación y manejo. materiales y métodos el estudio fue realizado durante el periodo 2004-2005 en el distrito de riego del alto chicamocha, localizado en el área de influencia de los municipios de paipa, duitama, santa rosa de viterbo, tibasosa, nobsa y sogamoso, en la zona central del departamento de boyacá, a una altura promedio de 2.500 msnm. el distrito de riego del alto chicamocha posee un área total de 11.300 ha, con una superficie neta cultivable de 7.335 ha, beneficiadas con obras de adecuación de tierras. el área de estudio consta de 2.756 ha, dentro de las cuales se encuentran los suelos con características sulfatadas ácidas, distribuidos en las unidades de riego vargas, duitama, ayalas, san rafael, cuche, las vueltas, tibasosa y moniquirá (gissat, 2004 y 2006). se realizó la caracterización física en los dos primeros horizontes de cinco perfiles modales de ssa, identificados en el levantamiento de suelos escala 1:25.000 realizado por el gissat en el 2005, y clasificados taxonómicamente (keys to soil taxonomy, 2006) como sulfic endoaquepts, familia muy fina sobre orgánica, caolinítica, semiactiva, isomésica (fase moderadamente profunda); typic sulfaquepts, familia muy fina sobre orgánica, caolinítica, semiactiva, isomésica (fase superficial); terric sulfosaprists, familia ferrihúmica, dísica, isomésica, micro (fase ultra ácida, ligeramente salina); typic sulfohemists, familia ferrihúmica, dísica isomésica, micro (fase ultra ácida, encharcable) y typic sulfihemists, familia disica, isomésica, shallow (fase salino sódica). los dos primeros taxones corresponden a ssa de origen mineral y los tres últimos a ssa de origen orgánico. se tomaron muestras sin disturbar en bloques de aproximadamente 1 kg, en cada horizonte, las cuales se empacaron herméticamente en papel aluminio y plástico con el fin de no alterar durante el transporte su estructura original. las pruebas realizadas a los dos primeros horizontes de los perfiles modales antes descritos fueron: distribución de tamaño de agregados por tamizado en seco y estabilidad de agregados en húmedo, en tamices de 6,3 mm, 4 mm, 2 mm, 1 mm y 0,5 mm de apertura de malla; textura y granulometría por el método de la pipeta; consistencia por determinación de los límites de atterberg; densidad aparente y real por el método del terrón parafinado y del picnómetro, respectivamente; porosidad, por curvas características de humedad; módulo de ruptura, por medio del aparato de ruptura; conductividad hidráulica saturada, por permeámetro de carga constante, teniendo en cuenta las metodologías del instituto geográfico agustín codazzi (igac, 2006) y amézquita et al. (1993). adicionalmente, se evaluó el comportamiento de la humedad del suelo para hallar capacidad de campo a nivel de campo, por el método de las curvas de humedecimiento (castro, 1998), y se determinó el punto de marchitez permanente por el método del girasol para el primer horizonte de cada perfil, descrito por el igac (2006). resultados y discusión densidad aparente, real y porosidad teniendo en cuenta los contenidos de materia orgánica, su grado de descomposición, los contenidos de arcilla y de óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio, la densidad aparente en los ssa objeto de estudio fluctuó entre 0,18 y 1,29 g·cm-3. las densidades aparentes más bajas se encontraron en los horizontes orgánicos y las más altas en los horizontes minerales de textura fina con mal drenaje e influenciadas por óxidos e hidróxidos de hierro. la densidad real varió entre 1,6 y 2,5 g·cm-3 siendo baja en los horizontes orgánicos y más alta en los horizontes minerales con influencia de óxidos de hierro y aluminio. la porosidad total osciló entre 45% en horizontes minerales y más del 80% en horizontes orgánicos. con respecto a la porosidad total, se encontró que sus valores están alrededor del 50% en los perfiles sulfic endoaquepts y typic sulfaquepts, y valores mayores al 60% en los demás perfiles. en general, los contenidos de macroporos en los ssa son adecuados para permitir el paso rápido del agua a través del perfil, condición importante en ssa para las labores de drenaje, ya que estos suelos se encuentran en las áreas planas del distrito de riego influenciadas por la presencia de un nivel freático fluctuante. 2008 rincón, castro y gómez: caracterización física de los suelos sulfatados ácidos... 136 agron. colomb. 26(1) 2008 la microporosidad adquiere su importancia en la relación que guardan los fenómenos de capilaridad en este tipo de suelos. de esta manera, se observa que los ssa presentan contenidos de microporos altos, los cuales favorecen la conducción de agua capilar desde el nivel freático hasta la superficie. esto es importante, porque cuando el agua freática asciende a los horizontes superficiales, ocupa la mayor parte del espacio poroso, manteniendo el suelo con altos contenidos de humedad durante las épocas secas y favoreciendo su saturación y encharcamiento con pocas precipitaciones en las épocas húmedas del año. otra condición notable en la porosidad del suelo es la registrada en los análisis de sección delgada (gómez, 2006), en los cuales se observa la acumulación de óxidos e hidróxidos de hierro y jarosita en los poros de los agregados y en los canales de las raíces (figura 1), causando el taponamiento de los poros intraagregado y limitando su macroporosidad a los canales existentes entre las caras de los peds. en conclusión, la porosidad en los ssa aunque es adecuada para permitir una buena relación entre capacidad de aireación y retención de humedad en la zona de raíces, es también afectada por la influencia del nivel freático salino ácido a poca profundidad, que influye en la disolución de óxidos de hierro y su precipitación en las cavidades y poros intra e interagregados, además de determinar sus condiciones actuales de drenaje lento y encharcamientos ocasionales durante el año. distribución de tamaño de agregados de acuerdo con la figura 2, para los ssa la distribución por tamaño de agregados muestra que en condiciones de suelo seco, los mayores porcentajes de participación en el suelo corresponden a agregados con diámetro superior a 2 mm. esto se explica porque la zona ha sido muy poco utilizada en labores agrícolas intensivas, siendo áreas dedicadas a pastoreo, razón por la cual el manejo físico no ha tenido repercusiones importantes en degradación de la estructura. perfil (taxonomía) horizonte da (g·cm-³) dr (g·cm-³) pt (%) macroporos (%) microporos (%)nom. espesor (cm) sulfic endoaquepts (cód.: psmi -05) ap 0-10 1,01 2,07 51,20 17,31 33,88 bwg 10-55 1,20 2,39 49,77 21,21 28,65 typic sulfaquepts (cód.: psdu -01) ap 0-12 1,07 2,28 52,81 27,33 25,83 bwg 12-32 1,25 2,39 47,46 11,52 36,25 terric sulfosaprists (cód.: psvu -03) aj 0-15 1,18 2,28 48,04 14,68 33,67 oaj 15-35 0,67 2,03 67,00 14,71 52,29 typic sulfohemists (cód.: psva -02) aj 0-10 0,82 2,15 61,86 16,15 45,71 oaj 10-37 0,36 1,65 78,16 20,24 57,93 typic sulfihemists (cód.: psvu -04) oay 0-25 0,23 1,9 87,80 24,26 63,53 oey 25-70 0,21 1,83 88,37 24,30 64,07 tabla 1. valores de densidad aparente, densidad real y porosidad en ssa. distrito de riego del alto chicamocha. da: densidad aparente; dr: densidad real; pt: porcentaje de poros totales. cód.: código del perfil georreferenciado en estudio semidetallado de suelos (gissat, 2005). figura 1. precipitados de óxidos de hierro y jarosita en los poros de los ssa typic sulfaquepts y sulfic endoaquepts. microfotografías de sección delgada a) horizonte bgj en sulfic endoaquepts b) horizonte bwg en typic sulfaquepts (gissat, 2005). a b 137 si se tiene en cuenta la participación de agregados, los d50 se encuentran alrededor de los 2 y 5 mm de diámetro. al tomar los parámetros de distribución de agregados en húmedo (figura 3), la distribución cambia, ya que en los agregados, las partículas pierden su cohesión al ser humedecidas. los valores de d50 disminuyen, presentándose agregados con diámetros menores a 0,5 mm, evidenciando la pobre estabilidad de los agregados en los suelos orgánicos con influencia salina. el comportamiento de la distribución de agregados en húmedo y su comparación con los agregados en seco, muestra en los suelos sulfic endoaquepts y typic sulfaquepts un comportamiento similar, dando a entender una mejor condición estructural de estos dos suelos y una mayor resistencia de los agregados del suelo a la acción de agentes dispersivos externos. figura 2. distribución de agregados en seco para ssa. distrito de riego del alto chicamocha. a) horizontes superficiales. b) horizontes subsuperficiales. figura 3. distribución de agregados en húmedo para ssa. distrito de riego del alto chicamocha. a) horizontes superficiales. b) horizontes subsuperficiales. 2008 rincón, castro y gómez: caracterización física de los suelos sulfatados ácidos... 138 agron. colomb. 26(1) 2008 estabilidad de agregados en húmedo la calificación de la estabilidad estructural se realizó teniendo en cuenta el diámetro ponderado medio de agregados (dpm) en mm. la tabla 2 resume el comportamiento de la estabilidad de los agregados en ssa. de acuerdo al dpm de agregados en húmedo, la estabilidad estructural fluctúa entre ligeramente estable y muy estable, según los parámetros de interpretación definidos por el igac (2006). el suelo con mayor estabilidad estructural es el typic sulfaquepts, que presentó los mayores dpm, seguido por el perfil sulfic endoaquepts. la estabilidad estructural en estos dos perfiles se debe a los altos contenidos de arcilla y a la presencia de óxidos e hidróxidos de hierro, que precipitan en los canales dejados por las raíces y en las grietas interagregado, actuando como cementantes en los agregados del suelo, debido a su composición estable a la acción del agua (christopher, 1996). los perfiles terric sulfosaprists y typic sulfohemists poseen estructura moderadamente estable en agua debido a sus contenidos altos de sales, evidente en superficie cuando los suelos disturbados se secan, además de la influencia del nivel freático de aguas salino ácidas. aunque los contenidos de aluminio intercambiable en estos suelos son muy altos, los efectos de este elemento sobre la estructura son limitados debido a la influencia de la materia orgánica. el suelo typic sulfihemists presentó ligera estabilidad estructural influida por el ascenso del nivel freático y sus altos porcentajes de sodio intercambiable. las sales de sodio contribuyen a la dispersión de la estructura y ocasionan su degradación. textura y distribución de partículas por tamaño zinck (1954, citado por montenegro, 1995) afirma que la elaboración de curvas acumulativas de granulometría permiten inferir acerca de la génesis de los suelos. con los promedios de datos obtenidos de la granulometría de los ssa en sus primeros horizontes, se realizaron las curvas donde se representa el porcentaje acumulado de las partículas. para el caso de los cinco perfiles modales descritos, se obtuvieron curvas de tipo sigmoidal en los perfiles sulfic endoaquepts, typic sulfaquepts, typic sulfohemists y terric sulfosaprists, y logarítmica en el perfil typic sulfihemists (figura 4). en el primer caso, la curva caracteriza perfil (taxonomía) horizonte dpm (mm) ea % interpretación nom. espesor (cm) sulfic endoaquepts (cód.: psmi -05) ap 0-10 2,97 65,27 moderadamente estable bwg 10-55 4,57 82,78 estable typic sulfaquepts (cód.: psdu -01) ap 0-12 3,14 65,17 estable bwg 12-32 5,04 74,77 muy estable terric sulfosaprists (cód.: psvu -03) aj 0-15 2,27 46,15 moderadamente estable oaj 15-35 1,82 47,65 moderadamente estable typic sulfohemists (cód.: psva -02) aj 0-10 2,34 59,68 moderadamente estable oaj 10-37 2,89 44,98 moderadamente estable typic sulfihemists (cód.: psvu -04) oay 0-25 1,05 29,71 ligeramente estable oey 25-70 1,37 35,14 ligeramente estable tabla 2. estabilidad estructural por el método de yoder para ssa. distrito de riego del alto chicamocha. dpm: diámetro ponderado medio; ea%: estado de agregación. cód.: código del perfil georreferenciado en estudio semidetallado de suelos (gissat, 2005) figura 4. curvas acumulativas de granulometría para ssa. distrito de riego del alto chicamocha. 139 nas, con alto contenido de arcillas en las áreas depresionales del distrito de riego, tal y como se aprecia en la tabla 3. consistencia de acuerdo con la tabla 4, en general, los suelos presentaron altos valores de índices de plasticidad, condición que representa un limitante para su mecanización. por tal razón es conveniente analizar por separado los valores de los límites plásticos, ya que este es el valor máximo al cual se debe mecanizar un suelo sin generar problemas en la estructura. la tendencia del límite plástico en ssa indica que los valores más bajos corresponden a los horizontes minerales con menores contenidos de materia orgánica. a mayor contenido de materia orgánica, el límite plástico se alcanza a humedad gravimétrica más alta debido a que los materiales tabla 3. texturas en perfiles modales de ssa. distrito de riego del alto chicamocha. cód.: código del perfil georreferenciado en estudio semidetallado de suelos (gissat, perfil (taxonomía) horizonte arcilla (%) limos (%) arenas (%) textura nom. espesor (cm) sulfic endoaquepts (cód.: psmi -05) ap 0-10 32,70 16,4 51 fara bwg 10-55 66,25 32,02 1,73 ar typic sulfaquepts (cód.: psdu -01) ap 0-12 76,9 22,06 1,04 ar bwg 12-32 68,6 30,1 1,3 ar terric sulfosaprists (cód.: psvu -03) aj 0-15 87,33 10,89 1,78 ar oaj 15-35 43,1 21,5 35,4 ar typic sulfohemists (cód.: psva -02) aj 0-10 74,3 25,31 0,39 ar oaj 10-37 20,2 13,5 66,3 fara typic sulfihemists (cód.: psvu -04) oay 0-25 6,62 56,02 37,36 fl oey 25-70 24,7 18,5 56,9 fara perfil (taxonomía) horizonte ll lp ip interpretación nom. espesor (cm) sulfic endoaquepts (cod : psmi -05) ap 0-10 82 57 25 muy plástico bwg 10-55 58 28 30 muy plástico typic sulfaquepts (cod : psdu -01) ap 0-12 96 73 23 muy plástico bwg 12-32 70 39 31 muy plástico terric sulfosaprists (cod : psvu -03) aj 0-15 66 41 25 muy plástico oaj 15-35 135 90 45 muy plástico typic sulfohemists (cod : psva -02) aj 0-10 104 74 30 muy plástico oaj 10-37 212 106 106 muy plástico typic sulfihemists (cod : psvu -04) oay 0-25 103 77 26 muy plástico oey 25-70 98 77 21 muy plástico tabla 4. límites de atterberg e índices de plasticidad para ssa. distrito de riego del alto chicamocha. ll: límite liquido; lp: límite plástico; ip: índice de plasticidad. cód.: código del perfil georreferenciado en estudio semidetallado de suelos (gissat, 2005). procesos de acumulación libre, en los cuales los depósitos son altamente seleccionados. este tipo de distribución de partículas es característico de zonas de decantación, en las cuales las partículas gruesas se sedimentan primero, luego los limos y por último las partículas más finas. por esta razón, el mayor porcentaje de materiales se encuentra en una fracción granulométrica estrecha, dominada por las arcillas. en la curva de tipo logarítmico se observa un aumento en la proporción de limos y arenas, en detrimento de las arcillas. este tipo de curva se relaciona con áreas de desborde y depósitos de limos acumulados en zonas de depresión dentro de zonas de bacín o cubeta. como resultado del tipo de acumulación de las partículas en las zonas de ssa, se obtiene el predominio de texturas fi2008 rincón, castro y gómez: caracterización física de los suelos sulfatados ácidos... 140 agron. colomb. 26(1) 2008 orgánicos deben absorber más agua que los minerales antes de formar películas de agua entre sus partículas (baver et al., 1974). la formación de películas de agua es necesaria para permitir el deslizamiento de las partículas sólidas entre sí, y por consiguiente la adquisición de la condición plástica del suelo. el aprovechamiento de estas condiciones de los suelos orgánicos permite tener un mayor rango de humedad para realizar prácticas de laboreo sin llegar al amasamiento del suelo, y por consiguiente evitar en mayor medida la pérdida de estructura y la compactación. por el contrario, el límite plástico a menores contenidos de humedad en los suelos minerales sulfic endoaquepts y typic sulfaquepts representa un problema para la labranza, debido a la poca cantidad de agua que se requiere para producir moldeamiento del suelo por acción del arado. módulo de ruptura el módulo de ruptura corresponde a la fuerza máxima para romper un molde de suelo de determinado tamaño (pinzón, 2003). el módulo de ruptura determina la susceptibilidad al encostramiento de los suelos. los valores varían para los diferentes perfiles como se expresa en la tabla 5. los perfiles sulfic endoaquepts y typic sulfaquepts presentaron los más altos valores de módulo de ruptura, dado que, por sus altos contenidos de arcilla, las partículas en el suelo seco tienen alta cohesión. en los suelos terric sulfosaprists, typic sulfohemists y typic sulfihemists, los valores de módulo de ruptura son muy bajos, lo cual indica una menor resistencia de las costras a la emergencia de plántulas, aunque los altos contenidos de sales y sodio intercambiable influyan en su formación. en general, el módulo de ruptura indica que las condiciones de encostramiento en ssa no representan una limitación importante para la emergencia de las plántulas. este parámetro es particularmente importante en el área del distrito de riego debido a la trascendencia que en él tienen los cultivos hortícolas, en los cuales la preparación del suelo se realiza con implementos que contribuyen a su pulverización y la degradación estructural en el afán de proporcionar una cama uniforme para las plantas. constantes de humedad los puntos de humedad se determinan para saber cuál es la proporción de agua utilizable por los cultivos, así como para estimar las proporciones de macro y microporos presentes en el suelo (barrera, 1998). constantes de humedad en laboratorio la expresión de las constantes de humedad en ssa manifiesta el comportamiento de su sistema poroso y de sus materiales constituyentes. es así como se observa (tabla 6) que los mayores contenidos de humedad con base en peso seco para las diferentes constantes de humedad se dan en los suelos terric sulfosaprists, typic sulfihemists y typic sulfohemists, debido a su génesis y composición a partir de materiales orgánicos, que confieren al suelo alta capacidad de absorción y retención de humedad; contrario a lo sucedido en los perfiles sulfic endoaquepts y typic sulfaquepts, cuyos materiales constitutivos son en su mayoría partículas minerales finas, que deben su capacidad de retención de humedad a su asociación, superficie específica y formación de microporos. constantes de humedad en campo e invernadero los resultados de las constantes de humedad obtenidas en campo e invernadero presentaron variaciones importantes con respecto al laboratorio. la capacidad de campo obtenida en campo osciló entre 57 y 115% de humedad gravimétrica (figura 5), rangos de humedad más amplios que los hallados en laboratorio (tabla 6), debido a que a nivel de campo existe la influencia de factores del suelo, tales como la profundidad del nivel freático y la presencia de plantas, que afectan las mediciones e influyen directamente en la expresión de los puntos de humedad. sin embargo, esto no resta validez a las determinaciones de campo, ya que ellas sirven para expresar la realidad del comportamiento y dinámica del suelo en condiciones más cercanas a la realidad. los contenidos de humedad gravimétrica a punto de marchitez permanente obtenidos en invernadero oscilaron perfil (taxonomía) horizonte mr (kpa) interpretación nom. espesor (cm) sulfic endoaquepts (cód.: psmi -05) ap 0-10 17,97 moderadamente baja bwg 10-55 20,58 media typic sulfaquepts (cód.: psdu -01) ap 0-12 1,30 muy baja bwg 12-32 30,06 muy alta terric sulfosaprists (cód.: psvu -03) aj 0-15 3,59 muy baja oaj 15-35 0,98 muy baja typic sulfohemists (cód.: psva -02) aj 0-10 1,63 muy baja oaj 10-37 0,98 muy baja typic sulfihemists (cód.: psvu -04) oay 0-25 1,96 muy baja oey 25-70 0,78 muy baja tabla 5. módulo de ruptura para ssa. distrito de riego del alto chicamocha. mr: módulo de ruptura. cód.: código del perfil georreferenciado en estudio semidetallado de suelos (gissat, 2005). 141 figura 5. determinación de la capacidad de campo en horizontes superficiales por estabilización del contenido de humedad (método de campo utilizando curvas de humedecimiento). suelos sulfatados ácidos, distrito de riego del alto chicamocha. 2008 rincón, castro y gómez: caracterización física de los suelos sulfatados ácidos... 142 agron. colomb. 26(1) 2008 entre el 22 y 34%, valores significativamente inferiores a los registrados en laboratorio (tablas 6 y 7). este comportamiento está dado porque en la utilización de plantas como indicadores, el punto de marchitez permanente depende no solo del potencial de succión, sino del potencial de transpiración de las plantas empleadas, así como de su capacidad de expansión radical y la conductividad hidráulica del suelo. de acuerdo con estas características, cada cultivo tiene un potencial diferente que lo hace más o menos resistente a condiciones de estrés hídrico. lo enunciado tiene repercusiones en los contenidos de humedad aprovechable para las plantas. como se observa en los resultados, estos contenidos son menores en las determinaciones de laboratorio, lo que significa que no toda el agua que se encuentra entre cc y pmp es aprovechable por las plantas, sino que depende de diferentes factores fisiológicos de la planta cultivada y de condiciones especiales implícitas en la estructura y la porosidad del suelo; el pmp se puede alcanzar por debajo o por encima de las 15 atmósferas, constituyendo un rango de humedad amplio en el cual las plantas pueden verse afectadas por escasez de agua. conductividad hidráulica la conductividad hidráulica saturada en los ssa estudiados varió entre moderadamente lenta y rápida para los dos primeros horizontes de cada perfil (tabla 8). estas variaciones están influenciadas por la constitución de cada horizonte (materiales minerales u orgánicos), presencia de raíces, continuidad del sistema poroso en el perfil, condición estructural y la presencia de raíces, principalmente. teniendo en cuenta esto, se observa que en los suelos typic sulfohemists y typic sulfihemists la conductividad hidráulica es moderadamente rápida y moderada, respectivamente, para los dos horizontes evaluados, indicando una continuidad de su espacio poroso en profundidad, debida en gran parte a la uniformidad de sus materiales constituyentes de un horizonte a otro y favorecida por la alta presencia de raíces en el perfil typic sulfihemists. situación contraria se presentó en el perfil terric sulfosaprists, en el que los materiales minerales están intercalados con los orgánicos debido al carácter policíclico de su formación, lo cual repercute en la variación de la conductividad hidráulica de un horizonte a otro. en los perfiles sulfic endoaquepts y typic sulfaquepts se presentó un aumento de esta propiedad en los horizontes subsuperficiales (bwg), debido a la presencia de poros tubulares dejados por raíces muertas, y a las grietas existentes entre los agregados del suelo. manejo físico de los suelos sulfatados ácidos los ssa son suelos jóvenes, con características especiales de acidez, conductividad eléctrica, potencial redox y contenidos de azufre, hierro y aluminio. debido al dinamismo químico de estos suelos y a la estrecha relación entre sus propiedades físicas, químicas, biológicas y mineralógicas, es conveniente advertir que su manejo debe ser cuidadoso por la alta susceptibilidad de ser degradados en corto tiempo con prácticas mecánicas que no corresponden a la interpretación y conocimiento de sus propiedades. perfil (taxonomía) horizonte constantes de humedad en laboratorio (% hg) (cc pmp) da (g·cm-3) % hv agua aprovechablesaturación (0,01 atm) cc (0,3 atm) pmp (15 atm)nom. espesor (cm) sulfic endoaquepts (cód.: psmi -05) ap 0-10 103,15 68,27 44,96 23,31 1,01 23,54 bwg 10-55 53,72 30,87 22,51 8,36 1,20 10,03 typic sulfaquepts (cód.: psdu -01) ap 0-12 142,82 69,40 44,64 24,76 1,07 26,49 bwg 12-32 54,65 41,47 31,54 9,93 1,25 12,41 terric sulfosaprists (cód.: psvu -03) aj 0-15 83,44 58,11 39,18 18,93 1,18 22,33 oaj 15-35 128,13 100,00 58,93 41,07 0,67 27,51 typic sulfohemists (cód.: psva -02) aj 0-10 101,70 75,15 36,24 38,91 0,82 31,90 oaj 10-37 220,31 163,27 103,17 60,10 0,36 21,63 typic sulfihemists (cód.: psvu -04) oay 0-25 110,42 79,91 60,94 18,97 0,23 4,36 oey 25-70 166,80 120,94 66,85 54,09 0,21 11,35 tabla 6. constantes de humedad determinadas en condiciones de laboratorio para ssa. distrito de riego del alto chicamocha. cc: capacidad de campo; da: densidad aparente; pmp: punto de marchites permanente; %hg: porcentaje de humedad gravimétrica; %hv: porcentaje de humedad volumétrica. cód.: código del perfil georreferenciado en estudio semidetallado de suelos (gissat, 2005). 143 el carácter atípico de estos suelos, por combinar sedimentos minerales y materiales orgánicos sulfatados ácidos dentro del perfil, hace necesario considerar los resultados de esta investigación para dirigir labores técnicamente adecuadas que contribuyan a su recuperación química, orientando estratégicamente su manejo en labranza, riego y drenaje. labranza el ascenso capilar de aguas freáticas generalmente ácido salinas, los altos contenidos de arcilla en horizontes minerales del perfil y la ocurrencia de horizontes sulfúricos subsuperficiales representan las mayores limitaciones para abordar la labranza en ssa. debido a estas condiciones, la profundidad efectiva radical disponible para el establecimiento de cultivos se ve afectada y resulta ser una característica determinante para definir el sistema de labranza más apropiado. un aspecto trascendental en la mecanización de ssa consiste en no exponer a la superficie horizontes sulfúricos subsuperficales por acción del arado para evitar el descenso significativo del ph por oxidación de materiales sulfúricos. en este sentido es recomendable realizar un tipo de labranza vertical con implementos como la cavadora de azadones o cinceles vibratorios sin llegar a perturbar los horizontes sulfúricos, acción que se debe complementar con una labranza secundaria que garantice un perfil de desterronamiento superficial adecuado para siembra. por la baja estabilidad estructural de los ssa de origen orgánico, no es conveniente la utilización de implementos que causen la pulverización del suelo, como el arado rotativo. la profundidad efectiva varía para los ssa del distrito de riego desde superficial (<10 cm) hasta moderadamente profunda (>50 cm). en los ssa que presentan horizontes extremadamente ácidos en superficie (ph<4), la corrección perfil (taxonomía) horizonte % hg constantes de humedad ( cc – pmp ) da (g·cm-3) % hv agua aprovechablecc campo pmp invernaderonom. espesor (cm) sulfic endoaquepts (cód.: psmi -05) ap 0-10 57,31 22,13 35,18 1,01 35,53 typic sulfaquepts (cód.: psdu -01) ap 0-12 62,94 27,10 35,84 1,07 38,34 terric sulfosaprists (cód.: psvu -03) aj 0-15 57,14 30,74 26,4 1,18 31,152 typic sulfohemists (cód.: psva -02) aj 0-10 58,14 27,98 30,16 0,82 24,73 typic sulfihemists (cód.: psvu -04) oay 0-25 115,14 34,05 81,09 0,23 18,65 tabla 7. constantes de humedad determinadas en campo e invernadero para ssa. distrito de riego del alto chicamocha. cc: capacidad de campo; pmp: punto de marchites permanente; da: densidad aparente; hv: humedad volumétrica. cód.: código del perfil georreferenciado en estudio semidetallado de suelos (gissat, 2005). perfil (taxonomía) horizonte ksat (cm.h-1) interpretación nom. espesor (cm) sulfic endoaquepts (cód.: psmi -05) ap 0-10 1,53 moderadamente lenta bwg 10-55 7,84 moderadamente rápida typic sulfaquepts (cód.: psdu -01) ap 0-12 7,33 moderadamente rápida bwg 12-32 14,1 rápida terric sulfosaprists (cód.: psvu -03) aj 0-15 0,84 moderadamente lenta oaj 15-35 1,81 moderada typic sulfohemists (cód.: psva -02) aj 0-10 6,09 moderadamente rápida oaj 10-37 5,47 moderadamente rápida typic sulfihemists (cód.: psvu -04) oay 0-25 4,56 moderada oey 25-70 3,46 moderada tabla 8. conductividad hidráulica saturada para los ssa. distrito de riego del alto chicamocha. ksat: conductividad hidráulica saturada. cód: código del perfil georreferenciado en estudio semidetallado de suelos (gissat, 2005). química con materiales encalantes y su incorporación con los implementos mencionados anteriormente, combinados con una buena adecuación del sistema de drenaje, resultan apropiados en la adecuación de estos suelos para actividades agrícolas. riego el riego es una aplicación controlada y uniforme de agua al suelo para suministrar de manera equitativa, oportuna y eficiente el agua a las plantas para su normal desarrollo (barrera, 1998). en este aspecto las necesidades de riego dependen de las características físicas del suelo, y de manera especial, de la porosidad, contenidos de humedad a capacidad de campo y marchitez permanente, así como 2008 rincón, castro y gómez: caracterización física de los suelos sulfatados ácidos... 144 agron. colomb. 26(1) 2008 del movimiento del agua en el suelo, teniendo en cuenta además las condiciones fisiológicas del cultivo, el régimen de lluvias y la evapotranspiración. para los ssa, la aplicación de riego debe estar sujeta al contenido de humedad aprovechable y a la profundidad efectiva radical del cultivo. las condiciones estructurales del suelo, sus contenidos de materia orgánica y textura condicionan la frecuencia, tiempo y selección de implementos para el riego. interrelacionando los resultados, se puede concluir que en los ssa de origen mineral (sulfic endoaquepts y typic sulfaquepts), con los más altos contenidos de arcilla y mayor estabilidad estructural, la frecuencia de riegos debe ser amplia y los riegos moderadamente intensos hasta llegar a capacidad de campo, con el fin de aprovechar al máximo su retención de humedad y evitar encharcamientos por sobresaturación del suelo. aunque su mayor estabilidad estructural permite la aplicación de riego con las características enunciadas, la distribución del sistema poroso y las condiciones texturales de estos suelos demandan una duración del riego baja con implementos de diámetro de gota fina y caudales adecuados que mejoren la eficiencia del sistema con respecto a la infiltración y movimiento del agua en el suelo. en el caso de los ssa de origen orgánico (terric sulfosaprists, typic sulfohemists y typic sulfihemists), por la presencia de sales y contenidos altos de materia orgánica, los riegos deben ser aplicados con alta frecuencia, para evitar su secamiento, condición en la cual se tornan hidrofóbicos (condición de repelencia al agua), afectando sus propiedades hidráulicas y haciendo más dispendioso el regadío. además, el humedecimiento continuo evita los afloramientos y concentraciones de sales en la superficie. es recomendable que se utilicen implementos de bajo caudal y diámetro de gota fina, para evitar que el impacto de la gota de lluvia destruya fácilmente la estructura y promueva el encostramiento superficial, lo cual es de particular importancia en estos suelos debido a su baja estabilidad estructural. drenaje el drenaje tiene como función eliminar los sobrantes de agua en el suelo, con el fin de mantener las condiciones necesarias de aireación y actividad biológica del mismo para permitir a las plantas el adecuado desarrollo de su sistema radical y por ende, de su parte aérea (barrera, 1998). en los ssa la labor de drenaje es un poco más compleja como consecuencia de las implicaciones generadas por sus propiedades químicas. un drenaje excesivo de los ssa implica un descenso dramático en el ph, debido a la producción de ácido sulfúrico por oxidación de los materiales ricos en sulfuro. en segundo lugar, el drenaje de los suelos orgánicos produce subsidencia, es decir, una reducción en el espesor de un suelo hidromórfico. el amplio espacio poroso se llena de aire, se favorecen los procesos de descomposición y mineralización de la materia orgánica, que finalmente ocasiona la pérdida de espesor, liberación de co2 y aumento en el flujo de nutrientes (ssds, 1993). de acuerdo con lo anterior, se debe lograr un equilibrio entre el manejo del suelo con fines agrícolas y la sostenibilidad del recurso. si se realizan prácticas agrícolas, es conveniente que el drenaje sea suficiente para permitir el desarrollo adecuado de los cultivos sin ocasionar pérdidas en las condiciones naturales del suelo. la práctica recomendable en ssa consiste en realizar drenajes hasta la profundidad del nivel freático o de los horizontes sulfúricos, con el fin de mantener la lámina de agua a una profundidad que no afecte el suministro de oxígeno a las raíces y para evitar que la acidez de estratos inferiores ascienda a la zona de raíces, manteniendo al mismo tiempo un contenido de humedad adecuado para evitar la acidificación excesiva del suelo y contrarrestar la subsidencia. también es favorable tener en cuenta la conductividad hidráulica como un parámetro útil en la definición de obras de drenaje, ya que permite conocer la capacidad de evacuación de agua de la capa arable, situación que conlleva a la definición de un espaciamiento óptimo entre los canales. adicionalmente, es indispensable que las aguas de drenaje no sean utilizadas para riego, comúnmente realizado por los usuarios en épocas secas, debido a que se puede causar quemazón en los cultivos promovida por la carga de sulfatos existente en aguas freáticas y de drenaje que corren por canales. el manejo adecuado del medio físico de los ssa contribuye al mejoramiento del drenaje y a la reducción de la salinidad, aspectos que hacen más eficientes los procesos de control de acidez y recuperación del balance químico al que deben llegar estos suelos para superar sus mayores limitaciones. agradecimientos los autores expresan su agradecimiento a los integrantes del grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, por su cooperación en las pruebas de campo y laboratorio, a colciencias y a la asociación de usuarios del distrito de riego del alto chicamocha por su apoyo técnico y logístico en el desarrollo del trabajo. 145 literatura citada amézquita, e. y j. navas. 1993. métodos para la determinación de algunas propiedades físicas de los suelos. pp. 103-134. en: rojas, l. (ed.). manual de análisis de suelos plantas y aguas para riego. produmedios, bogota. 236 p. barrera, r. 1998. riegos y drenajes. ediciones usta, bogotá. 326 p. baver, l.d., w.h. gardner y w.r.gardner. 1974. física de suelos. uteha, méxico d.f. 529 p. castro, h. 1998. fundamentos para el conocimiento y manejo de suelos agrícolas. instituto universitario juan de castellanos, tunja. 360 p. christopher, t.b.s. 1996. aggregate stability of different aggregate sizes. en: www.agri.upm. edu.my/jst/resources/as/om_toc. html; consulta: 15 de abril de 2005. gómez, i. 2006. génesis de suelos sulfatados ácidos y su relación con el manejo agrícola. distrito de riego del alto chicamocha. tesis de maestría en ciencias agrarias con énfasis en suelos y aguas. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 211 p. grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales–gissat. 2006. informe final colciencias proyecto uptc-colciencias-usochicamocha “caracterización de la problemática de los suelos sulfatados ácidos improductivos y evaluación del manejo para su habilitación agrícola. distrito de riego del alto chicamocha-boyacá”. 220 p. grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat), 2005. estudio semidetallado de suelos sulfatados ácidos del distrito de riego del alto chicamocha, proyecto uptc–colciencias–usochicamocha. 80 p. instituto geográfico agustín codazzi, 2006. métodos analíticos de laboratorio de suelos. 6 ed. igac, bogotá. 513 p. united states departament of agriculture (usda). 2006. keys to soil taxonomy. natural resource conservation service. 328 p. montenegro, h. 1995. interpretación de las propiedades físicas del suelo. pp. 96-126. en: silva, f. (ed.). fundamentos para la interpretación de análisis de suelos, plantas y aguas para riego. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. 323 p. pinzón, a. 2003. análisis e interpretación de propiedades fisicas determinadas en el laboratorio. pp. 63-71. en: silva, f. (ed.). manejo integral de la fertilidad del suelo. sociedad colombiana de la ciencia del suelo. editora guadalupe, bogotá. 224 p. soil survey division staff (ssds). 1993. soil survey manual. handbook no. 18. united states department of agriculture (usda). washington d.c. 437 p. 2008 rincón, castro y gómez: caracterización física de los suelos sulfatados ácidos... resumen abstract el sector agrario colombiano, a pesar de haber reducido su aporte porcentual al pib, tiene una relevancia estratégica como generador de empleo en el área rural. pero ¿de qué manera se ha desarrollado la generación de empleo en el sector agrario colombiano en los últimos años?; ¿cuáles son los factores que más influyen en la generación de empleo en el sector agrario colombiano?, y ¿cuáles son las perspectivas de la generación de empleo en el sector agrario colombiano? la presente investigación tiene como objeto responder preguntas. para determinar los factores que influyen en la generación de empleo se han utilizado correlaciones de los empleos generados y las variables provenientes de las estadísticas nacionales como: salarios, créditos al sector, producción, migración, exportaciones e importaciones, entre otros. para el análisis se subdividió al sector en subsectores y grupos de cultivos. como resultado del trabajo se ha encontrado que el sector agrario tiene en general una creciente generación de empleo. sin embargo, el subsector de producción animal tiene una tendencia negativa. por departamentos, las tendencias de generación de empleos agrarios son, en la mayoría de los casos, positivas, pero también hay casos de tendencia negativa y casos donde no se observan cambios. los factores que han mostrado ser más influyentes para generar empleos en el subsector de producción vegetal son: agrocréditos, sistemas de producción intensivos y precios bajos de las tierras de cultivo. los salarios y la exportación no tienen mucha relevancia. en el subsector de producción animal el determinante principal es el desarrollo tecnológico (tecnificación y especialización) que a su vez está determinado por el agrocrédito, la exportación, los salarios y la producción bovina de carne. the colombian agrarian sector, in spite of having reduced its percentage of contribution to the gdp, is strategically relevant as an employment generator in the rural area. but how has employment generation been developed in the colombian agrarian sector in the past years? what are the factors that influence employment generation in the colombian agrarian sector the most? and what are the perspectives of employment generation in the colombian agrarian sector? this research pretended to answer the previous questions. in order to determine factors that inf luence employment generation, correlations of generated employment and the variables coming from the national statistics, such as wages, credits to the sector, production, migration, exports and imports, among others, have been used. in order to facilitate analysis, the sector was subdivided into subsectors and groups of crops. the study showed that, in general, the agrarian sector has a growing capacity for employment generation. however, the animal production subsector has a negative tendency. for departments, the tendencies of generating agrarian employment are, in most of the cases, positive, but there are also cases with negative tendencies and other without changes. the factors that have shown to be most influential in generating employment in the subsector of vegetable production are availability of credit, intensive production systems, and low value of land for crop production. the wages and crop export do not have a high relevance. in the subsector of animal production, the main determinant is technological development (tecnification and specialization) that, in turn, is determined by availability of credit, exports, wages and the production of meat. 1 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. jcbarrientosf@unal.edu.co 2 estadística, programa de maestría en geomática, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gcastrillon@gmail.com key words: employment agrarian sector, agriculture credit, technological development, wages. palabras clave: empleo sector agrario, agrocrédito, desarrollo tecnológico, salarios. agronomía colombiana 25(2), 383-395, 2007 generación de empleo en el sector agrario colombiano employment generation in the colombian agrarian sector juan carlos barrientos1 y gisela castrillón2 introducción la demanda de trabajo está determinada principalmente por el precio que alcanzan los bienes o servicios producidos, por el nivel de tecnología con el que se produce y por el nivel salarial de los trabajadores (mochón, 2005). si los precios de los bienes y servicios bajan, si la tecnología de producción se desarrolla y si los salarios de los trabajadores se incrementan, entonces la demanda de trabajo baja (fromont, 1961; mankiw, 2004; becker, 1982; mochón, 2005). la oferta de trabajo depende del crecimiento poblacional, de los movimientos migratorios (espontáneos, por conflictos sociales o conflictos armados) y del salario (mochón, 2005). a esos factores mankiw (2004) le añade las tendencias de la oferta de trabajadores, es decir, la participación de la mujer en el campo laboral remunerado y de la intensidad de los fecha de recepción: junio 4 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 384 agron. colomb. 25(2) 2007 cambios de demanda en los diferentes sectores económicos. el punto de encuentro entre la oferta y la demanda de trabajo está determinado por el precio del servicio prestado, es decir, por el salario. la remuneración por servicios prestados en forma de trabajo es diferente en cada caso, porque existen diferencias entre los trabajadores de acuerdo con su formación y experiencia y a diferencias cualitativas que existen entre los puestos de trabajo (cárdenas, 2007; mochón, 2005). los trabajadores, por su capacidad natural de hacer determinados trabajos a través de sus atributos físicos y mentales y por su esfuerzo, son los que contribuyen de gran manera a las diferencias salariales. sin embargo, estas diferencias pueden estar también influenciadas por la discriminación por raza, por grupo étnico, por género o por edad (mankiw, 2004). cuando en una sociedad, o en una determinada parte de ella, la cantidad de trabajo ofertado es igual a la cantidad de trabajo demandado, se puede afirmar que todas las personas activas están ocupadas, es decir, tienen empleo. pero, si la oferta de trabajo es mayor a su demanda, entonces se producirá un exceso de ella, a cuya consecuencia se generará desempleo o subempleo. el desempleo puede ser de corta duración –friccional– o de larga duración –estructural– (cárdenas, 2007; mochón, 2005; mankiw, 2004). en todo caso, el desempleo es un estado del trabajador que le afecta negativamente tanto a él y a su familia, como a la economía de estado en su conjunto. los factores que determinan esto son variados: inmigración, discriminación, seguro de empleo, fijación de salarios mínimos, impuestos a los salarios, etc., y afectan de manera diferente a los estratos de la sociedad, por ejemplo, a los jóvenes, a las minorías, a los pobres, etc. (sachs y larrain, 1994). la tasa de desempleo nos da una idea general sobre el bienestar de los trabajadores. cuanto menor sea ésta, mayores son las posibilidades de que los trabajadores tengan bienestar. cada sector de la economía tiene características propias que influyen en la demanda de trabajo, o sea, en la generación de empleo. fromont (1961), haciendo referencia a la continuidad ocupacional, expone que en la agricultura el empleo no es permanente a lo largo del año, debido a sus características de alta dependencia del tipo y ciclo del cultivo o de la especie animal en explotación, así como de su dependencia del medio ambiente, como es el factor clima. hay épocas de alta demanda de trabajo (por ejemplo, para la siembra y la cosecha) y épocas de baja demanda de trabajo. esto produce, según machado y torres (1987) y mellor (1975), desempleo temporal y subempleo, cuya consecuencia puede ser el cambio temporal o definitivo del trabajador agrario a otro sector o rama de la economía. la cantidad de puestos de trabajo que se genera depende también del tipo de producción que se tiene. fromont (1961) afirma que la producción vegetal genera mayor empleo que la producción animal debido, entre otras cosas, a que en general se producen mayores volúmenes de productos vegetales que de animales. otro aspecto a considerar es el grado de especialización y el tamaño de la unidad de producción agraria. machado y torres (1987) sostienen que las unidades de producción agraria más especializadas y más grandes son las que producen mayor desempleo (temporal) y subempleo que aquellas menos especializadas y más pequeñas. en estas últimas, la disponibilidad del recurso trabajo es mayor que del recurso capital, pero es utilizado en su integridad porque allí se incluyen otras actividades, sobre todo las extraagrarias como las actividades del hogar. otro aspecto a considerar es el tamaño de la población rural. en los países en desarrollo, la proporción poblacional rural es aún significativa respecto al total de personas que habitan un país. allí, la tasa de crecimiento de la población del campo es generalmente mayor a la de la ciudad. como consecuencia de esto y de la demanda inelástica de alimentos, la tasa de crecimiento de la oferta de trabajo es mayor a su tasa de demanda, por lo que se genera una población económicamente activa sobrante (machado y torres, 1987). este hecho contribuye a generar desempleo y subempleo; además, es un motivo fuerte para la emigración (a la ciudad o a otra actividad) de la parte de la población rural afectada por ese problema. otro motivo para la emigración de la gente del campo es el monto que normalmente reciben como salario. según machado y torres (1987), los salarios en el campo son comparativamente menores a los de la ciudad. de manera general, las familias agrícolas tienen un ingreso promedio menor al de todas las familias de un país (bishop y toussaint, 1991). esto hace que, según fromont (1961), el trabajador agrícola se ubique frecuentemente en los últimos lugares de la jerarquía social. otro factor que influye en la decisión del trabajador del campo de abandonar el área rural o el sector agrario es el avance tecnológico. en la mayoría de los ahora países desarrollados, se ha logrado un avance acelerado de la tecnología agrícola, sobre todo en los últimos 50 años (mankiw, 2004). esto ha permitido una mayor productividad del trabajador del campo, pero también ha reducido la demanda de empleados por unidad productiva (mellor, 1975). la consecuencia del desarrollo tecnológico es la emigración de los trabajadores agrarios a la ciudad o a otros sectores de la economía (samuelson, 1984). fuera de los factores antes mencionados, que influyen en la emigración de los trabajadores del agro, están también 385 aquellos como la atractividad de la ciudad que brinda mayores oportunidades, bienestar y lujo; la violencia en el campo y las políticas de estado como la importación de alimentos (fromont, 1961; machado y torres, 1987). samuelson (1984) advierte en la población rural un paulatino alejamiento del trabajo agrario, paralelamente, una disminución de la importancia económica de este sector frente a los ingresos del estado. evidentemente, el sector agrario disminuye su aporte al pib nacional a medida que el país en cuestión crece económicamente. por ejemplo, en somalia el aporte del sector agrario a su pib es del 65%; mientras que en alemania es del 1%, en francia del 2,7% y en estados unidos del 0,9% (welt-in-zahlen, 2005). colombia no es la excepción respecto a este fenómeno, pues según estudios realizados por el dane (2006), el aporte del sector agrario al pib nacional bajó del 15,5% al 13,3% entre 1990 y 2003. sin embargo, el sector agrario no ha perdido su relevancia estratégica como generador de empleo en el área rural (aproximadamente 15% del total nacional). además, la agricultura genera capital y libera fuerza de trabajo para otros sectores (von urff, 1982). a estas contribuciones bejarano (1998) le añade la reducción de la pobreza en el área rural. pero ¿cómo está actualmente el empleo en el área rural colombiana? leibovich et al. (2006) en su estudio caracterización del mercado laboral rural en colombia concluyen que el mayor problema en el área rural no es el desempleo (6,6%3 a fines del año 2005), sino la baja calidad de empleo y los bajos ingresos de los trabajadores del campo. la principal causa para los bajos ingresos, según los autores, es la baja productividad de los trabajadores del campo, misma que, luego de disminuir notablemente, alcanzó en 2005 un nivel cercano al de 1994. la oferta de salarios bajos, que en la mayoría de los casos son menores a un salario mínimo legal vigente (smlv), derivan en migración de la población rural hacia las ciudades. por otro lado, el estudio mencionado encontró el mercado laboral rural dividido en tres segmentos: moderno, tradicional y emigrante. el segmento moderno, conformado mayormente por empresarios agrícolas, es pequeño, con una productividad alta, con ingresos que fluctúan entre aceptables a muy buenos. el tradicional, que está conformado mayormente por agricultores tradicionales, es el mayor, pero con una productividad e ingresos bajos. finalmente, un segmento de gente del campo que está emigrando a las ciudades por razones, principalmente, económicas. y para acabar, el mencionado estudio concluye que un incremento de la productividad de los trabajadores podría incrementar los ingresos de los mismos, disminuir el subempleo y mejorar en general la calidad de vida de los trabajadores del agro. pero al mismo tiempo se advierte que un incremento de la productividad laboral iría en detrimento de la oferta de empleos si no se asegura paralelamente la creación de más oportunidades de trabajo para los habitantes del campo. anteriormente, escobar (1999) ya había hablado de este tema, quien en su estudio empleo rural no agropecuario: ¿una alternativa estratégica para el desarrollo?, pone de relevancia la importancia de los salarios en el sector agropecuario para la generación de empleos. por otro lado, deininger y olinto (2004) al hablar de los factores determinantes de la pobreza rural en su estudio empleo rural no agrícola y diversificación del ingreso en colombia, recomiendan mejorar el funcionamiento de los mercados de tierras, seguros y créditos para incrementar los bajos ingresos de los trabajadores. después de exponer lo que dice la teoría sobre el empleo en el sector agrario y lo que dicen estudios anteriores sobre este tema en el contexto colombiano, surgen algunas preguntas que son las que guían esta investigación: ¿de qué manera se ha desarrollado la generación de empleo en el sector agrario colombiano en los últimos años? ¿cuáles son los factores que más influyen en la generación de empleo en el sector agrario colombiano? ¿cuáles son las perspectivas de la generación de empleo en el sector agrario colombiano? el objetivo general de esta investigación es analizar la generación de empleo del sector agrario colombiano. los objetivos específicos son: determinar la tendencia que se ha tenido hasta ahora en la generación de empleo en el sector agrario colombiano; determinar y jerarquizar los factores más influyentes en la generación de empleo en el sector agrario colombiano; determinar y analizar las perspectivas de la generación de empleo en el sector agrario colombiano. método la presente investigación es de tipo explorativa, pero al mismo tiempo descriptiva y causal. el análisis es principalmente cuantitativo, para lo cual se han tomado datos numéricos ya existentes, es decir, información secundaria, por lo que es también una investigación secundaria. la mayor parte de la información estadística proviene de fuentes estatales como el dane, sisac, madr y dnp, entre otros. durante el acopio de la información estadística se han encontrado 3 pero no es un porcentaje bajo para corresponder al área rural. 2007 barrientos y castrillón: generación de empleo en el sector agrario colombiano... 386 agron. colomb. 25(2) 2007 vacíos que se han tenido que llenar con pronósticos, utilizando modelos de regresión. el análisis de los datos, la presentación e interpretación de resultados se ha realizado siguiendo el orden de los objetivos específicos. para la determinación de la tendencia de la generación de empleo se ha dividido al sector agrario en subsectores agrícola y pecuario, y al subsector agrícola en grupos de cultivos permanentes y cultivos transitorios. la no disponibilidad de datos sobre empleo en grupos de producción animal no ha permitido su análisis por grupos. además, se ha determinado la tendencia de la generación de empleo por departamentos. el método que se ha utilizado para determinar las líneas de tendencia es el de regresión y, en algunos casos, ajustando series de tiempo debido a la presencia de datos que no siguen una tendencia clara, tal es el caso del total de empleos en agricultura (figura 1). los resultados se presentan en gráficas de líneas y columnas que ilustran las tendencias. para determinar los factores que influyen en la generación de empleo se han utilizado correlaciones (que pueden ser positivas o negativas) existentes entre el número de empleos generados y cada una de las variables disponibles en las estadísticas nacionales. aquí también se hace la separación de subsectores y grupos de cultivos. las variables más relevantes que se sometieron a esta prueba son: salarios, créditos al sector, producción, migración, exportaciones e importaciones y precios de los alimentos. algunas de estas variables no tienen un efecto directo sobre la generación de empleo; en este caso se busca, por deducción, a los factores que determinan aquella variable que está siendo sometida a prueba de correlación. una vez hecho esto, se procede a describir y explicar las relaciones de los factores que determinan la generación (o disminución) de empleo en la agricultura. finalmente, se procede a exponer las perspectivas de la generación de empleo tomando en cuenta los efectos de los factores hallados que determinan la demanda o exceso de trabajo (mano de obra) en el sector agrario colombiano. resultados y discusión tendencia de la generación de empleo en el sector agrario colombiano la generación de empleos por la agricultura colombiana (aproximadamente 2,8 millones para el año 2005), ajustada a modelos logísticos o lineales, tiene una tendencia de crecimiento de aproximadamente 40 mil empleos por año (figura 1). el subsector de producción vegetal (spv), como se adelantó en la revisión de literatura, es el que más empleos genera (aproximadamente 2,3 millones para el año 2005) y su tendencia es de crecimiento, de aproximadamente 50 mil empleos por año. por el contrario, el subsector de producción animal (spa) genera menos empleos (0,5 millones) y su tendencia es de descenso, de aproximadamente 10 mil empleos por año. si se relaciona a estos dos subsectores, se tiene que a inicios de los años noventa el spv era responsable de 2/3 (67%) de los empleos generados en la agricultura y el spa, de los restantes 1/3 (33%). para 2005, esta relación cambió, se originó un incremento de empleos en el spv hasta un 80% (4/5) y un decrecimiento en el spa hasta un 20% (1/5). si se compara la forma de la línea de generación de empleo de agricultura, se observa que esta se asemeja más a la línea de la del spa que a la del spv; de donde se deduce que la tendencia de la generación de empleo en la agricultura colombiana está muy influenciada por la tendencia de la generación de empleo en el spa. las variables que determinan de manera directa la generación de empleo tanto en el spv como en el spa son: número de unidades productivas por subsector, número de productos por subsector, volúmenes de producción por producto, destino de la producción y desarrollo de tecnología por subsector. aunque en el presente trabajo no se tenga un respaldo estadístico de estas variables, se puede afirmar, a partir de la teoría, que el spa, sobre todo el grupo porcícola, avícola y lechero, tiene un menor número de unidades productivas, menor número de productos primarios, menores volúmenes de producción, mayor desarrollo tecnológico y mayor especialización frente al spv. eso explica la diferencia de generación de empleo entre ambos subsectores. como en el caso de la agricultura, el spv tiene dos componentes: el grupo de cultivos permanentes (gcp) y el grupo de cultivos transitorios (gct). el gcp conformado por: arracacha, banano, cacao, café, caña de azúcar, cocotero, fique, flores, frutales, ñame, palma africana, plátano, tabaco negro y yuca genera un mayor número de empleos (aproximadamente 40 mil por año) que el gct conformado por: ajonjolí, algodón, arroz, papa, tabaco rubio, cebada, fríjol, maíz, sorgo, soya, trigo, maní, hortalizas, que crea aproximadamente 10 mil empleos por año (figura 2). la relación entre el número de empleos en el gcp y el gct, que por cierto no ha variado significativamente entre 1993 y 2005, es de aproximadamente 4 (80%) a 1 (20%). el gcp tiene una mayor influencia en la línea de tendencia del spv que el gct. la menor cantidad de generación de empleo del gct puede deberse a que en este grupo hay un mayor grado de especialización y mecanización, así como mayor rotación con otros cultivos donde se incluye el barbecho 387 (tiempo muerto). además, se descarta que el gct genere menor empleo porque tiene menor superficie de cultivo, pues la tabla 1 muestra que la diferencia de superficies de entre ambos grupos es relativamente pequeña. para el spa no se cuenta con datos estadísticos sobre la generación de empleo por grupos, es decir, para el grupo de producción de aves, de producción bovina, porcina, ovina, caprina, etc., por lo que no se puede hacer una comparación y observación de sus tendencias como en el caso del spv. una comparación hecha entre los departamentos, muestra que antioquia y valle del cauca son los que generan mayor empleo en el sector agrario, seguidos de atlántico, bolívar, santander y nariño. la mayoría muestra una tendencia de incremento de empleos; sin embargo, se observan casos de disminución como caldas y casos de no cambio como norte de santander, tolima y risaralda. se advierte que la fuente (encuesta continua de hogares) de donde se obtuvo la información estadística para este gráfico (figura 3) está incompleta. los grandes ausentes son los departamentos cundinamarca, boyacá y cauca, que sin duda tienen aportes importantes en la generación de empleos en su sector agrario. los factores que han determinado esta tendencia son sin duda muchos, los que se tratarán más adelante en este trabajo, pero desde la perspectiva de subsectores y grupos de cultivos. figura 1. evolución de la generación de empleos en el sector agrario colombiano (periodo 1993-2005). fuente: sistema de información del sector agropecuario colombiano-departamento administrativo nacional de estadística, basado en las metodologías de muestreo, censos por producto y registros administrativos. en el modelo ajustado para producción total (y = 66311647x +34538 + u) el parámetro u hace referencia al error que es generado por medio de un modelo ar(1) definido como ut=0,5408ut-1+et tabla 1. total nacional de la superficie cosechada de los principales productos agrícolas (periodo 1993-2004). cultivo 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 gct 2’019.363 2’039.785 1’901.905 1’721.710 1’628.835 1’430.279 1’575.724 1’619.398 1’633.639 1’582.829 1’641.995 1’730.868 gcp 2’210.031 2’224.359 2’273.770 2’310.645 2’247.376 2’218.178 2’193.719 2’126.105 2’156.430 2’116.715 2’098.050 2’119.651 total 4’229.394 4’264.144 4’175.674 4’032.355 3’876.210 3’648.457 3’769.443 3’745.503 3’790.069 3’699.544 3’740.044 3’850.519 fuente: dane, 2006* * evaluaciones agropecuarias urpa, umata. ministerio de agricultura y desarrollo rural, dirección de política sectorial, grupo sistemas de información. banano exportación augura, caña de azúcar asocaña, café federacafe, palma africana fedepalma. 2007 barrientos y castrillón: generación de empleo en el sector agrario colombiano... 388 agron. colomb. 25(2) 2007 factores que determinan la generación de empleo en agricultura en cada subsector y grupo se muestra los factores que mayor relevancia tienen en la generación de empleos. estos se derivan de las variables (estadísticas disponibles) que se tomaron en las pruebas de correlación, que se presentan en las tablas 2 a 5. los factores (variables) que tienen una influencia directamente proporcional a la generación de empleos están diferenciados con el signo más (+) y aquellos que influyen de manera inversamente proporcional están marcados con el signo menos (-). factores que determinan la generación de empleo en el subsector de producción vegetal (spv) créditos al subsector (+) es indiscutible que los créditos (tabla 2, números 6, 7, 9, 10, 15 y 18), sobre todo de inversión, son un impulso importante para el spv y, por ende, para la generación de empleo. la correlación entre los créditos y la generación de empleos en el spv es alta y digna de tomar en cuenta, porque es el subsector que mayor importancia económica tiene. apoyo técnico, maquinaria y comercialización son los componentes que mayor demanda (y oferta) de créditos tienen. intensificación de la producción (+) hay una correlación inversamente proporcional entre el incremento de la superficie de cultivo (tabla 2, números 8 y 12) y la generación de empleo en el spv. esto indica que mientras la superficie de cultivo tanto del gcp como del gct ha disminuido, el número de empleos por hectárea ha aumentado. la explicación de este fenómeno que más peso recibe es la intensificación de la producción; pues se necesita menor superficie de cultivo para producir igual o más que antes. un ejemplo de ello son los sistemas de producción bajo invernadero, como flores, aromáticas y hortalizas que están en constante crecimiento en colombia, sobre todo en cundinamarca y boyacá; otro ejemplo son los cultivos industriales como: caña de azúcar, algodón, soya, maíz, etc. al hablar de sistemas de producción intensivos, se está haciendo alusión a un incremento del uso de los factores de producción: trabajo (genera empleos), capital e insumos, así como sistemas de cultivo más eficientes. disponibilidad de tierras a bajos precios (+) es irónico, pero aparentemente la emigración (tabla 2, número 11) activa la generación de empleo en el spv. los emigrantes del sector agrario son mayormente gente de bajos recursos que ya no puede aprovechar la tierra eficientemente, o gente afectada por la violencia armada. las tierras que dejan estas personas son vendidas o cedidas a precios bajos o nulos, algo que otorga a los nuevos propietarios la posibilidad aprovechar esos recursos destinados a la compra de tierra en otros factores de producción como en tecnología y sobre todo en mano de obra o generación de empleos. entonces, más que la disminución de oferta figura 2. número de empleos generados en la producción agrícola colombiana (periodo 1993-2005). fuente: resultados del convenio dnp–dane (2005). 389 de mano de obra a consecuencia de la emigración, es el incremento de la disponibilidad de tierras de cultivo a bajo costo, la que determina el incremento del empleo. otros si bien el incremento de la producción de leche (tabla 2, número 2), huevos (tabla 2, número 3) y carne aviar (tabla 2, número 1) está directa y fuertemente relacionado con el incremento de empleos en el spv, esta dependencia es más casual que causal (tabla 3, números 3, 4, 5 y tabla 4, números 12, 14 y 17). por otro lado, se hace difícil explicar la relación inversa que entre los precios de los alimentos (tabla 2, número 5) y la generación de empleos en el sector agrario. por tal razón este factor queda fuera de análisis. la importación de insumos, equipos y maquinaria (tabla 2, número 13) se relaciona directamente con la generación de empleos. el incremento del uso de insumos, maquinaria y equipos en agricultura genera una necesidad de mayor mano de obra, empleos, aunque este fenómeno tiene un límite. los factores: salarios y exportación (tabla 2, número 22 y 23), además de presentar un efecto inverso, tienen una baja correlación con la generación de empleo, por lo que se les considera momentáneamente irrelevantes. factores determinantes de la generación de empleo en el grupo de cultivos permanentes (gcp) para el caso del gcp los factores más importantes en la generación de empleo son: créditos al subsector (+), intensificación de la producción (+), disponibilidad de tierras a bajos costos (+) e importación agropecuaria-agroindustrial (+). estos ya fueron explicados en el párrafo anterior. los salarios (tabla 3, número 18) y las exportaciones agropecuarias-agroindustriales (tabla 3, número 21) tienen una correlación baja e inversa a la generación de empleo, por lo que se les considera para este caso aún irrelevantes. factores determinantes de la generación de empleo en el grupo de cultivos transitorios (gct) salarios (-) el nivel salarial (tabla 4, número 1) tiene una alta correlación negativa con la generación de empleo en el gct. esto quiere decir que a menor (mayor) salario, mayor (menor) es la posibilidad de generar empleo en ese grupo. tal parece que los trabajadores del campo son precio aceptantes, por lo que estos reaccionan de acuerdo con lo que el mercado de trabajo les ofrece. el grupo de cultivos transitorios, por ser de ciclos cortos, muchos de ellos menores de un año, tiene la posibilidad de reaccionar ante los precios de los productos y los factores de producción, entre ellos la mano de obra, reduciendo o aumentando la superficie cultivada. esto implica que los productores tienden a contratar más trabajadores cuando el salario disminuye. superficie de praderas de pastoreo de ganado vacuno (-) la cantidad de ganado vacuno de propósito cárnico (tabla 4, número 10) tiene una correlación inversa con la generación de empleo en el gct. esto se puede deber al uso de figura 3. comparación entre departamentos que generan empleo en el sector agrario colombiano (periodo 1993-2004). fuente: encuesta continua de hogares, dane, 2005 y censo 1993. 2007 barrientos y castrillón: generación de empleo en el sector agrario colombiano... 390 agron. colomb. 25(2) 2007 tierras antes dedicadas al cultivo de transitorios para fines de pastoreo de ganado o viceversa. superficie de cultivo de especies permanentes (-) como en el caso del ganado vacuno cárnico, si el gcp aumenta en superficie (tabla 4, número 11), se reduce el número de empleos en el gct y viceversa. esto es posible, si cultivos permanentes se establecen en las parcelas que antes estaban dedicadas al gct. el resto de los factores que determinan la generación de empleo tienen una correlación media y, según el orden de importancia, son: créditos al subsector (+), disponibilidad de tierras a bajos costos (+) y exportación agropecuariaagroindustrial (-). este último factor, al tener una correlación negativa con la variable dependiente, puede indicar que la exportación exige una mejora de la tecnología de producción y, por tanto, una disminución de la mano de obra, de empleos. por otro lado, la importación agropecuaria-agroindustrial (-) no tiene relevancia para este grupo. factores determinantes de la generación de empleo en el subsector de producción animal (spa) salarios (+) la correlación entre salarios y empleos se muestra alta y positiva (tabla 5, número 1), lo que quiere decir, que si los salarios son altos (bajos) entonces los trabajadores ofrecen sus servicios en mayor (menor) cantidad y así se genera mayor (menor) empleo. en este caso, lo que ha ocurrido es que las granjas han ido mejorando sus tecnologías de producción, de modo que poco a poco han ido reduciendo su demanda de mano de obra por unidad producida, pero como la oferta de trabajadores se ha mantenido más o menúmero factores correlación correlación (val. abs.) tipo de correlación 1 producción avícola (t/año) 0,99 0,99 alta 2 producción de leche (millones litros/año) 0,97 0,97 alta 3 producción de huevos (t/año) 0,97 0,97 alta 4 producción obtenida permanentes (t) 0,90 0,90 alta 5 índice de precios al consumidor-grupo alimentos (variación acumulada mes 12) -0,86 0,86 alta 6 crédito para servicios de apoyo-capital ($ millones) 0,85 0,85 alta 7 crédito para inversión en comercialización ($ millones) 0,85 0,85 alta 8 superficie cosechada permanentes (ha) -0,81 0,81 alta 9 crédito para inversión en maquinaria ($ millones) 0,78 0,78 alta 10 crédito para inversión en servicios de apoyo ($millones) 0,78 0,78 alta 11 migración total 0,75 0,75 alta 12 superficie cosechada transitorios (ha) -0,73 0,73 alta 13 importación agropecuario-agroindustrial (miles us$ fob) 0,73 0,73 alta 14 migración por violencia 0,70 0,70 alta 15 crédito para inversión agrícola ($ millones) 0,69 0,69 alta 16 crédito para comercialización-capital ($ millones) 0,67 0,67 alta 17 crédito para inversión pecuaria ($ millones) 0,66 0,66 alta 18 crédito agrícola-capital ($ millones) 0,60 0,60 alta 19 producción obtenida transitorios (t) 0,41 0,41 media 20 crédito para inversión en infraestructura ($ millones) 0,35 0,35 baja 21 crédito para inversión en adecuación de tierras ($ millones) 0,35 0,35 baja 22 salarios reales ($/jornal) -0,30 0,30 baja 23 exportación agropecuario-agroindustrial (miles us$ fob) -0,15 0,15 baja 24 crédito pecuario-capital ($ millones) -0,13 0,13 baja 25 producción porcina (t/año) -0,11 0,11 baja 26 población rural -0,05 0,05 baja 27 producción sacrificio de ganado bovino (cabezas/año) -0,02 0,02 baja tabla 2. correlación de factores potencialmente influyentes en la generación de empleo en el subsector de producción vegetal colombiano (periodo 1993-2005). fuente: estadísticas de sac, departamento de estudios económicos, ministerio de agricultura, fedegan, oficina de planeación, dane 1977-1996 y sistema nacional de recaudo, asoporcicultores, fnp 1997-2005, fenavi-fonav (federación nacional de avicultores de colombia), acp y analac. 391 nos constante, entonces han bajado los salarios, y frente a eso la gente ha preferido buscar trabajo en otro sector de la economía, ya que una buena parte de las granjas de aves, cerdos y ganado de leche no se encuentran muy alejadas de los grandes centros urbanos. créditos al subsector (-) aquí se nota que el crédito (tabla 5, números 3, 4, 6, 7, 14 y 17) está orientado al mejoramiento de la infraestructura y de los procesos, tanto de producción como de mercadeo. es un mejoramiento de la tecnología, lo que repercute en una necesidad menor de mano de obra, es decir, en una disminución del empleo. tecnificación y especialización del subsector (-) una mayor producción de carne de aves y porcinos, y una mayor producción de huevos y leche (tabla 5, números 11, 13, 19, 24) implica una disminución del número de empleos en el spa. esto tiene que ver directamente con la tecnificación y especialización del subsector. hay una constante mejora de la tecnología de producción, lo que disminuye la necesidad de mano de obra por unidad producida. producción animal extensiva (+) aquí nos referimos exclusivamente a la producción de carne vacuna (tabla 5, número 10), que es mayormente de tipo extensivo. a mayor producción mayor será la demanda de mano de obra, por tanto, se generará mayor empleo. exportación agropecuario-agroindustrial (+) aquí, a diferencia del caso del spv, se puede ver el efecto positivo de la exportación (tabla 5, número 15). si hay mayor exportación, hay mayor demanda de producto, hay mayor producción por parte de las empresas pecuarias, hay mayor necesidad de mano de obra y se genera más empleos. número factores correlación correlación (val. abs.) tipo de correlación 1 crédito para inversión en maquinaria ($ millones) 0,95 0,95 alta 2 crédito para inversión en comercialización ($ millones) 0,94 0,94 alta 3 producción avícola (t/año) 0,94 0,94 alta 4 producción de leche (millones litros/año) 0,91 0,91 alta 5 producción de huevos (t/año) 0,90 0,90 alta 6 crédito para inversión agrícola ($ millones) 0,88 0,88 alta 7 crédito para inversión pecuaria ($ millones) 0,85 0,85 alta 8 crédito para inversión en servicios de apoyo ($ millones) 0,81 0,81 alta 9 crédito agrícola capital ($ millones) 0,81 0,81 alta 10 superficie cosechada permanentes (ha) -0,80 0,80 alta 11 migración total 0,79 0,79 alta 12 índice de precios al consumidor-grupo alimentos (variación acumulada mes 12) -0,75 0,75 alta 13 migración por violencia 0,73 0,73 alta 14 crédito para inversión en infraestructura ($ millones) 0,70 0,70 alta 15 crédito para servicios de apoyo-capital ($ millones) 0,63 0,63 alta 16 importación agropecuario-agroindustrial (miles us$ fob) 0,62 0,62 alta 17 crédito para inversión en adecuación de tierras ($ millones) 0,53 0,53 media 18 salarios reales ($/jornal) -0,47 0,47 media 19 superficie cosechada transitorios (ha) -0,44 0,44 media 20 crédito para comercialización-capital ($ millones) 0,34 0,34 baja 21 exportación agropecuario-agroindustrial (miles us$ fob) -0,29 0,29 baja 22 producción sacrificio de ganado bovino (cabezas/año) -0,29 0,29 baja 23 producción porcina (t/año) 0,23 0,23 baja 24 población rural -0,06 0,06 baja 25 crédito pecuario-capital ($ millones) -0,03 0,03 baja tabla 3. correlación de factores potencialmente influyentes en la generación de empleo en el grupo de cultivos permanentes (periodo 1993-2005). fuente: estadísticas de sac, departamento de estudios económicos, ministerio de agricultura, fedegán, oficina de planeación, dane 1977-1996 y sistema nacional de recaudo, asoporcicultores fnp 1997-2005, fenavi-fonav (federación nacional de avicultores de colombia), acp y analac. 2007 barrientos y castrillón: generación de empleo en el sector agrario colombiano... 392 agron. colomb. 25(2) 2007 tabla 4. correlación de factores potencialmente influyentes en la generación de empleo en el grupo de cultivos transitorios (periodo 1993-2005). fuente: estadísticas de sac, departamento de estudios económicos, ministerio de agricultura, fedegan, oficina de planeación, dane 1977-1996 y sistema nacional de recaudo, asoporcicultores fnp 1997-2005, fenavi-fonav (federación nacional de avicultores de colombia), acp y analac. número factores correlación correlación (val. abs.) tipo de correlación 1 salarios reales ($/jornal) -0,82 0,82 alta 2 crédito para inversión en infraestructura ($ millones) 0,81 0,81 alta 3 crédito para inversión agrícola ($ millones) 0,79 0,79 alta 4 crédito para inversión pecuaria ($ millones) 0,77 0,77 alta 5 crédito para inversión en comercialización ($ millones) 0,75 0,75 alta 6 crédito para inversión en maquinaria ($ millones) 0,74 0,74 alta 7 crédito agrícola-capital ($ millones) 0,73 0,73 alta 8 producción obtenida permanentes (t) 0,69 0,69 alta 9 crédito para inversión en servicios de apoyo ($ millones) 0,65 0,65 alta 10 producción sacrificio de ganado bovino (cabezas/año) -0,64 0,64 alta 11 superficie cosechada permanentes (ha) -0,60 0,60 alta 12 producción porcina (t/año) 0,60 0,60 alta 13 índice de precios al consumidor-grupo alimentos (variación acumulada mes 12) -0,48 0,48 media 14 producción avícola (t/año) 0,47 0,47 media 15 exportación agropecuario-agroindustrial (miles us$ fob) -0,46 0,46 media 16 migración total 0,46 0,46 media 17 producción de huevos (t/año) 0,43 0,43 media 18 migración por violencia 0,43 0,43 media 19 producción de leche (millones litros/año) 0,36 0,36 baja 20 superficie cosechada transitorios (ha) 0,30 0,30 baja 21 crédito para inversión en adecuación de tierras ($ millones) 0,22 0,22 baja 22 crédito para servicios de apoyo-capital ($ millones) 0,20 0,20 baja 23 crédito para comercialización-capital ($ millones) -0,13 0,13 baja 24 crédito pecuario-capital ($ millones) 0,11 0,11 baja 25 población rural -0,03 0,03 baja 26 importación agropecuario agroindustrial (miles us$ fob) -0,02 0,02 baja migración (-) aquí la migración, más que tener un efecto negativo sobre la generación de empleo, es la generación de empleo en el spa la que reduce la migración (tabla 5, número 12). entonces, no se considera a la migración una variable independiente, sino una variable dependiente de la generación de empleo. perspectivas de la generación de empleo en el sector agrario colombiano el sector agrario colombiano muestra en general una tendencia positiva en la generación de empleos (figura 1), lo que quiere decir que la agricultura colombiana seguirá creando puestos de trabajo. si bien el subsector de producción animal muestra una disminución de puestos de trabajo, pero que a partir de 2002 tiende a estabilizarse disminuyendo su caída, el subsector de producción vegetal lo compensa gracias a su creciente generación de empleo. por otro lado, si bien a nivel de colombia se muestra un incremento de empleos, en los departamentos el comportamiento es diverso, pues norte de santander, risaralda y tolima no presentan incrementos en los últimos 12 años y menos en caldas, donde se ve una disminución de empleos (figura 3). estas tendencias parecen mantenerse de la misma manera para los próximos años. no se puede afirmar con un ciento por ciento de certeza que la generación de empleos mantendrá su actual tendencia. esta dependerá de la acción de todas las variables que la determinan. aquí, luego de presentar a sus factores más influyentes, se intentará hacer un pronóstico aproximativo de la generación de empleo poniendo como fondo escena393 número factores correlación correlación (val. abs.) tipo de correlación 1 salarios reales ($/jornal) 0,83 0,83 alta 2 superficie cosechada permanentes (ha) 0,80 0,80 alta 3 crédito para inversión en maquinaria ($ millones) -0,69 0,69 alta 4 crédito para inversión agrícola ($ millones) -0,67 0,67 alta 5 producción obtenida transitorios (t) -0,66 0,66 alta 6 crédito para inversión en comercialización ($ millones) -0,66 0,66 alta 7 crédito para inversión en servicios de apoyo ($ millones) -0,65 0,65 alta 8 producción obtenida permanentes (t) -0,64 0,64 alta 9 índice de precios al consumidor-grupo alimentos (variación acumulada mes 12) 0,63 0,63 alta 10 producción sacrificio de ganado bovino (cabezas/año) 0,63 0,63 alta 11 producción avícola (t/año) -0,59 0,59 alta 12 migración total -0,58 0,58 alta 13 producción de huevos (t/año) -0,56 0,56 alta 14 crédito para inversión pecuaria ($ millones) -0,56 0,56 alta 15 exportación agropecuario-agroindustrial (miles us$ fob) 0,54 0,54 media 16 migración por violencia -0,53 0,53 media 17 crédito para inversión en infraestructura ($ millones) -0,51 0,51 media 18 crédito agrícola-capital ($ millones) -0,50 0,50 media 19 producción de leche (millones litros/año) -0,48 0,48 media 20 crédito para servicios de apoyo-capital ($ millones) -0,44 0,44 media 21 crédito para inversión en adecuación de tierras ($ millones) -0,28 0,28 baja 22 población rural 0,27 0,27 baja 23 crédito para comercialización-capital ($ millones) -0,23 0,23 baja 24 producción porcina (t/año) -0,23 0,23 baja 25 superficie cosechada transitorios (ha) 0,04 0,04 baja 26 crédito pecuario-capital ($ millones) -0,04 0,04 baja 27 importación agropecuario-agroindustrial (miles us$ fob) 0,03 0,03 baja tabla 5. correlación de factores potencialmente influyentes en la generación de empleo en el subsector de producción animal colombiano (periodo 1993-2005). fuente: estadísticas de sac, departamento de estudios económicos, ministerio de agricultura, fedegan, oficina de planeación, dane 1977-1996 y sistema nacional de recaudo, asoporcicultores fnp 1997-2005, fenavi-fonav (federación nacional de avicultores de colombia), acp y analac. rios favorables y desfavorables. para ello se tomará, como se hizo anteriormente, los subsectores de producción vegetal y de producción animal por separado. se presentarán aquellos factores que pueden generar empleo y también, si es el caso, aquellos que pueden disminuir la necesidad de trabajadores. perspectivas de la generación de empleo en el subsector de producción vegetal los factores tendientes a generar empleo en el spv son aquellos que propician un incremento sustancial en el volumen de producción, en la mejora de la calidad de los productos y en la diversificación de especies cultivadas. en ese sentido, los factores que han mostrado ser más influyentes son: agrocréditos, sistemas de producción intensivos y precios bajos de las tierras de cultivo. los agrocréditos para inversión, apoyo técnico, maquinaria y comercialización seguirán generando empleo hasta que los volúmenes de producción, por medio del aumento de superficie de cultivo e incremento de rendimientos, se estabilicen por efecto del mercado y hasta que se agote el factor de producción: trabajo (mano de obra) de bajo precio. a partir de este momento, los créditos se destinarán a lograr sistemas de producción con mayor eficiencia tecnológica, que generalmente tienden a reducir la demanda del factor trabajo. es aquí cuando la generación de empleo por efecto de los agrocréditos se podría tornar negativa. 2007 barrientos y castrillón: generación de empleo en el sector agrario colombiano... 394 agron. colomb. 25(2) 2007 en este proceso, un papel importante cumplen: el estado, las instituciones de cooperación y el sector privado. los sistemas de producción intensiva, altamente comerciales como los cultivos bajo invernadero y los cultivos industriales, son parte de la transformación de la agricultura, es decir, el paso de una agricultura menos eficiente en el uso de los factores de producción a una más eficiente. en ese sentido, un incremento en el número o en el tamaño de las unidades de producción intensiva, como consecuencia del aumento del capital, hará que se demanden más trabajadores, entonces se generará empleo. sin embargo ese aumento tiene un límite que aún no se ha alcanzado, un número o tamaño de unidades productivas de este tipo que son establecidos por el mercado agrario. a partir de ese momento el incremento de demanda de mano de obra se volverá nulo o negativo. los que intervienen en este fenómeno son casi siempre las empresas privadas bajo el clima empresarial propicio que lo construye el estado. la disponibilidad de tierras a precios bajos, son mayormente en el caso aquí tratado, como se dijo antes, consecuencia de la emigración “espontánea” y “forzada” de los agricultores propietarios de tierras, quienes al emigrar venden sus tierras a precios, con frecuencia, bajos o, simplemente, las pierden. estas tierras de precios bajos son adquiridas por otros productores o empresarios que disponen de capital y “seguridad”, quienes, al renovar las antiguas unidades de producción agrícola o incrementar sus propias, generan empleo. esta forma de generar empleo persistirá, mientras dure el fenómeno de la emigración, sobre todo la “forzada”, que es la que más disminuye los precios a la tierra. el factor salarios, aunque en el gcp, que genera mayor número de empleos, solo tenga una correlación media (tabla 3, número 18), tiene mucha importancia en este subsector. mientras en el mercado exista la relativa y abundante oferta de trabajo actual, es decir, mano de obra mayormente no calificada, los salarios permanecerán bajos, por lo que los productores podrán generar más puestos de trabajo; aunque estos no necesariamente serán satisfactorios para los trabajadores. si, por el contrario, la oferta de mano de obra disminuye por efectos de migración de los trabajadores a otros sectores de la economía, los salarios podrían subir, pero con la posible consecuencia de una disminución en la generación de empleos. por otro lado, la exportación supone una tecnificación de las unidades de producción, desarrollo tecnológico que tiende a reducir la necesidad de mano de obra, sobre todo la no calificada. en ese sentido, el incremento de la exportación de productos agrarios, a mercados muy exigentes, tendrá como consecuencia una disminución de la generación de empleo. solo en caso de incrementarse el número o el tamaño de las unidades productoras, se podrá esperar un efecto positivo. perspectivas de la generación de empleo en el subsector de producción animal contrario al caso del subsector de producción vegetal, en este subsector la generación de empleo ha ido en descenso. el determinante principal es el desarrollo tecnológico (tecnificación y especialización) que se ha dado en los últimos años. la tecnificación y especialización, por sus características, ha tenido como consecuencia una reducción de la necesidad de mano de obra, sobre todo de la no calificada, que es, aparentemente, la que más abunda en el área rural. un factor que ha contribuido al desarrollo tecnológico es el agrocrédito, que ha permitido, entre otras cosas, la introducción de innovaciones en la producción y mercadeo de productos de origen animal. por otro lado, el desarrollo tecnológico también ha propiciado avances en la exportación. y la exportación en este subsector, a diferencia del spv, sí genera empleos. entonces, en la medida en que las actuales unidades productivas del gpa se amplíen en número o tamaño, impulsados por la exportación, se generarán empleos, principalmente para la mano de obra calificada. los salarios, por su parte, también han influido en la generación de empleos. mientras estos se mantengan a la altura o por debajo del nivel de salarios que ofrecen los productores (contratistas), que son los que dominan el mercado de trabajo, entonces se generarán empleos, caso contrario, no habrá empleos adicionales o, peor aún, habrá una disminución de ellos. esto dependerá, sin embargo, del crecimiento del subsector, como se indicó unas líneas más arriba. finalmente, un incremento en la producción bovina de carne, que supone un incremento en el número de animales y en las superficies de pastizales, incrementará la necesidad de trabajadores, generando empleos. consideraciones finales como ya se mencionó, el camino para la generación de empleos en el sector agrario es la ampliación o el incremento de las unidades agrarias productivas y agroindustriales. en el caso del subsector de producción vegetal también es la ampliación o incremento de unidades de producción intensiva. para el logro de este propósito son útiles los agrocréditos, la oferta de tierras a precios accesibles sin tener como condición para ello la migración, la ampliación de los mercados agrarios, y los incentivos y apoyos a la formación de mipymes, tanto de producción como de transformación o mercadeo. los llamados a hacer realidad el logro de estos propósitos son: el estado, las organizaciones de apoyo al desarrollo y la empresa privada. si bien el estado ya lleva un tiempo considerable ejecutando políticas y programas de generación de empleo (conpes, 2004), todavía queda un largo camino que recorrer. 395 literatura citada becker, g.s. 1982. teoría económica. primera reimpresión en español. fondo de cultura económica, méxico d.f. pp. 162-166. bejarano, a. j. a. 1998. economía de la agricultura. primera edición, tercer mundo editores, bogotá. pp. 1-13. bishop, c.e. y w.d. toussaint. 1991. introducción al análisis de economía agrícola. decimasegunda reimpresión en español. traducido del inglés por miguel ángel cuadra. editorial limusa, méxico. pp. 251-258. cárdenas, s.m. 2007. introducción a la economía colombiana. primera edición. fedesarrollo, alfaomega colombina s.a., bogotá, pp. 365-374. consejo nacional de política económica y social (conpes)-departamento nacional de planeación. 2004. seguimiento a la política de empleo. documento conpes 3290. versión aprobada, bogotá. 7 de junio. 29 p. departamento administrativo nacional de estadística (dane). 2006. colombia, pib por secciones de la ciiu adaptada para colombia, precios constantes de 1994, 1990-2003. en: http:// www.dane.gov.co; consulta: agosto de 2006. departamento administrativo nacional de estadística (dane)dirección de metodología y producción estadística. 2003. balance del mercado laboral colombiano. tercer trimestre. documentos técnicos sobre mercado laboral. elaborado por francisco josé pérez, bogotá. 36 p. deininger, k. y p. olinto. 2004. empleo rural no agrícola y diversificación del ingreso en colombia. en: nu. cepal. unidad de desarrollo agrícola. empleo e ingresos rurales no agrícolas en américa latina. serie seminarios y conferencias, cepal, 35. seminario internacional sobre el desarrollo del empleo rural no agrícola, noviembre 1999. santiago de chile. pp. 91-104. escobar, g. 1999. empleo rural no agropecuario: ¿una alternativa estratégica para el desarrollo? seminario internacional sobre desarrollo del empleo rural no agrícola en américa latina. oficina regional de la fao para américa latina y el caribe. santiago, chile, 6 al 8 de septiembre 1999. 42 p. en: http://www. rlc.fao.org/prior/desrural/erna.htm; consulta; mayo de 2007. fromont, p. 1961. economía agrícola. ediciones aguilar s.a., madrid. pp. 84-113, 470-477. leibovich, j., m. nigrinis y m. ramos. 2006. caracterización del mercado laboral rural en colombia. borrador 408. borradores de economía, subgerencia de estudios económicos del banco de la república, bogotá. en: banco de la república, http:// www.banrep.gov.co/cgi-bin/borradores/busqueda.pl. 76 p.; consulta: agosto de 2006. machado c.a. y o.j. torres. 1987. el sistema agroalimentario: una visión integral de la cuestión agraria en américa latina. siglo veintiuno editores de colombia-cega, bogotá, pp. 102-116. mankiw, n.g. 2004. principios de economía. tercera edición. mcgraw-hill/interamericana de españa, madrid. pp. 64-65, 240-246, 253-261, 374-382. mellor, j.w. 1975. economía del desarrollo agrícola. primera reimpresión en español. fondo de cultura económica, méxico. 160 p. mochón, m.f. 2005. economía, teoría y política. quinta edición. mc-graw-hill/interamericana de españa, madrid. pp. 163-179. sachs, j.d. y f. larrain. 1994. macroeconomía en la economía global. primera edición en español. prentice hall hispanoamericana, s.a., méxico. pp. 492-504. samuelson p. a. 1984. economía. undécima edición en español. mcgraw-hill, méxico d.f. pp. 437-440. sociedad de agricultores de colombia (sac) – departamento de estudios agroeconómicos. importaciones y exportaciones de productos agropecuarios y agroindustriales. tablas estadísticas. von urff, w. 1982. die rolle der landwirtschaft in der wirtschaftlichen entwicklung (el rol de la agricultura en el desarrollo económico). pp. 21-23. en: von blanckenburg, p. (ed.). handbuch der landwirtschaft und ernährung in den entwicklungsländern, band 1: sozialökonomie der ländlichen entwicklung, segunda edición (en alemán). eugen ulmer, stuttgart. welt-in-zahlen. 2005. participación de la agricultura en el pib (%). en: http://www.welt-in-zahlen.de/; consulta: agosto de 2006. 2007 barrientos y castrillón: generación de empleo en el sector agrario colombiano... resumen abstract los principales problemas observados en la fertilidad de los suelos de la región garcía rovira son la degradación y el desbalance químico. aquí se presentan ph y saturaciones de ca elevadas (3,5-5,0 meq·100g-1) que limitan la disponibilidad de p, mg y micronutrientes para el tabaco virginia. el objetivo de este trabajo es orientar el manejo de fertilizantes y enmiendas que aumente la eficiencia, disponibilidad y toma de nutrientes. se establecieron 6 tratamientos con la variedad k-346 correspondientes a fertilización convencional + kieserita (t1), fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico (t2), fertilización reacción ácida + kieserita (t3), fertilización abono orgánico-mineral + kieserita (t4), fertilización convencional + kieserita + cobertura (t5), fertilización convencional testigo (t6). se usó un diseño bca con tres repeticiones. se analizaron dos grupos de variables, edáficas 45 días después del trasplante y producción a la cosecha. el t2 logró la mayor reducción del ph de 7,3 a 7,0 y el mayor incremento de p disponible; obtuvo la mayor producción, 18,47% más que el testigo, sin afectar la cantidad de hojas de primera calidad. el t3 redujo el ph e incrementó el contenido de mg en menor proporción que t2. presentó la segunda mayor producción sin afectar la cantidad de hojas de primera calidad y mostró mayor rentabilidad económica, seguido por t2. en rendimiento los tratamientos t1 y t5 se comportaron mejor que el testigo, pero el cambio en el valor de la cosecha no justifica el incremento en el costo de la fertilización. el t4 estuvo por debajo del testigo en rendimiento, precio promedio y valor total de cosecha. the principle problems observed in soil fertility of the garcía rovira region are degradation and chemical disbalance. in the soil of this region, both the ph and ca (3,5-5,0 meq·100g-1) show high levels, which restrain p, mg and micronutrient availability for flue-cured tobacco. the objective of this work is to guide the fertilizer management and corrective measurements that enhance efficiency, nutrient availability and uptake. six treatments were established, namely conventional fertilization + kieserite (t1), conventional fertilization + kieserite + phosphoric acid (t2), acid reaction fertilization + kieserite (t3), organic-mineral fertilization + kieserite (t4), conventional fertilization + kieserite + covering (t5), conventional-control fertilization (t6). the experimental design was randomized complete block with three replicates. two groups of variables were analyzed: edaphic 45 days after transplanting and those of production at harvest. the t2 achieved the highest ph reduction of 7,3 to 7,0, the largest increase in available p and received the highest yield level, 18.47% more than controls, without affecting the first-quality leaf quantity. the t3 reduced ph and increased mg content in a lower proportion than t2. it showed the second highest yield without affecting first-quality leaf quantity and showed more profitablty followed by t2. the t1 and t5 treatments had a better yield than those of the controls. nonetheless, the profit obtained in the harvest does not justify the fertilization cost increment. the t4 had a lower production than that of the control in yield, average price and total harvest cost. key words: fertilization management, ph, nutritional availability, tobacco nutrients absorption. palabras clave: manejo fertilidad, ph, disponibilidad nutricional, absorción nutrientes en tabaco. fecha de recepción: 10 de diciembre de 2007. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. nymarinc@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gaplazat@unal.edu.co 3 director, investigación y desarrollo unidad agroindustrial, protabaco s.a., san gil (colombia). jerojas@protabaco.com.co agronomía colombiana 26(3), 505-516, 2008 evaluación técnica y económica de alternativas de fertilización y enmiendas en tabaco virginia (nicotiana tabacum) en la región garcía rovira, santander (colombia) technical and economical assessment of fertilization alternatives and corrective measures in flue-cured tobacco (nicotiana tabacum) in the garcía rovira region, santander (colombia) nilson marín1, guido plaza2 y jesús rojas3 introducción la productividad del tabaco en garcía rovira es baja, 1.800 kg·ha-1, comparada con el promedio nacional de 2.000 kg·ha-1, que a pesar de estar por encima de la productividad mundial de 1,6 t·ha-1, es inferior a la de estados unidos, 2.340 kg·ha-1, y a la de nuestros competidores cercanos. los costos de producción colombianos representan una tercera parte de los que se registran en estados unidos (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005). los suelos de la región se encuentran dentro de la asociación typic ustropepts, typic ustorthents, entic haplustoll, con participación de 45%, 30%, 25%, respectivamente. presentan un perfil con horizonte a de color pardo oscuro que descansa sobre un horizonte c de lutitas calcáreas 506 agron. colomb. 26(3) 2008 (igac, 2003), facilitando acumulaciones de minerales relativamente solubles como carbonatos de calcio, que afectan las propiedades del suelo y cultivos que crecen allí (benbi y nieder, 2003; van breemen y buurman, 2003). el calcio es el elemento que domina la fase intercambiable y su nivel de saturación está por encima del deseado para el tabaco virginia, 3,5-5,0 meq·100g-1 (ballari, 2005), valor que genera antagonismo con el magnesio. el elevado ph dificulta la absorción de elementos como el p (ballari, 2005; jaramillo, 2002), y micronutrientes como hierro, zinc, manganeso y cobre son problemas frecuentes (brady, 1990; cifuentes y lindemann, 1993; tan, 1993, citados por sierra, 2006). el rango óptimo de ph del suelo para el tabaco virginia oscila entre 5,5 y 6,5, valores en los cuales la mayoría de los elementos están disponibles sin limitaciones importantes (fassbender, 1982; campbell, 2000; ballari, 2005). la rentabilidad del sistema productivo tabacalero proviene de la producción (rendimiento y calidad) y del precio percibido por el productor con relación a la inversión (costos) (chouteau y fauconier, 1993). la calidad de la hoja (tamaño, sanidad, composición, etc.) es el principal determinante del precio (chouteau y fauconier, 1993) y por ello el plan de fertilización deberá ser balanceado (lazcano-ferrat, 2006) y de acuerdo con las características edáficas de la zona, lo cual permite encontrar la combinación de nutrientes que logre mejorar la proporción de hojas de primera calidad dentro de la cosecha (chouteau y fauconier, 1993; smith y wood, 2005). el programa de fertilización, además de conocer el estado nutricional del suelo sobre el cual se instalará el cultivo de tabaco, requiere la siguiente información: a) absorción máxima nutricional que determina la mayor producción, b) tasa de absorción nutricional durante el ciclo de vida de la planta para determinar el periodo de máxima absorción y c) la distribución nutricional dentro de la planta (hojas, tallos y raíces) durante el desarrollo para determinar la cantidad de elementos que se han retirado (extracción) del campo por el cultivo (moustakas y ntzanis, 2005). el periodo más rápido de acumulación de materia seca y absorción de nutrientes en tabaco virginia coincide con la etapa de floración (aproximadamente entre 41 y 75 días después del trasplante, ddt). por lo tanto durante este periodo el suelo debe tener suficientes nutrientes disponibles para proveer las necesidades del cultivo (moustakas y ntzanis, 2005). una de las metas del agricultor tabacalero debe ser desarrollar un programa de fertilización que resuelva las necesidades del cultivo, mientras que reduce al mínimo el costo y el impacto ambiental. para alcanzar esta meta se necesita planeación de la fertilización a partir de la disponibilidad de elementos en el suelo (análisis de suelos), la selección de fuentes de fertilizantes basada en las necesidades de la planta, el valor del fertilizante y el uso adecuado del mismo. fertilizaciones excesivas y desbalanceadas resultan costosas, desperdician recursos naturales y aumentan el potencial de contaminación (smith y wood, 2005). el nitrógeno causa el mayor efecto en calidad y rendimiento, más que cualquier otro nutriente; su deficiencia reduce la producción y genera una hoja pálida luego de la curación. el exceso retarda la maduración, dificulta la curación y puede causar problemas sanitarios. el cultivo requiere entre 60 y 90 kg·ha-1 de n (smith y wood, 2005) en condiciones óptimas de disponibilidad y absorción. el fósforo es requerido en baja cantidad por el tabaco virginia, alrededor de 17 kg·ha-1 en forma de p2o5 (smith y wood, 2005), en los suelos en cuestión debido a la concentración de ca en forma de fosfatos de calcio (po4hca) insoluble para la planta (ballari, 2005). el potasio es el elemento que más requiere el tabaco virginia (moustakas y ntzanis, 2005) y es fundamental en la calidad de hoja. el cultivo extrae más de 100 kg·ha-1 (smith y wood, 2005) y es fácilmente lixiviado a través del perfil del suelo. la cantidad de magnesio que requiere el tabaco virginia está entre 28 y 38 kg·ha-1, mientras los requerimientos de calcio oscilan entre 63 y 67 kg·ha-1 (smith y wood, 2005). el azufre puede ser lixiviado y causar deficiencias similares a las de n; el tabaco virginia requiere alrededor de 35 kg·ha-1 de ese elemento (smith y wood, 2005). la cantidad de nutrientes absorbidos por las plantas de tabaco virginia en orden descendente corresponden a k>n>ca>mg>p (moustakas y ntzanis, 2005). la zona productora de tabaco en santander comprende 8.480 ha, 52,6% del área total sembrada en el país, y genera el 50% de la producción. la industria del tabaco alcanza el 78% del total nacional (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005). el cultivo presenta limitantes de producción en diferentes aspectos y con relevancia la degradación y desbalance químico del suelo. el objetivo del presente trabajo es la evaluación técnica y económica de alternativas para una fertilización de suelo de la región garcía rovira, en procura del aumento de la disponibilidad y toma de nutrientes, a través de la disminución del ph y la corrección de las relaciones iónicas entre nutrientes. 5072008 marín, plaza y rojas: evaluación técnica y económica de alternativas de fertilización y enmiendas en tabaco... materiales y métodos zona de estudio la investigación se desarrolló en el municipio de enciso, santander, latitud n 6º40 ,́ longitud 72º42', 1.580 msnm, precipitaciones promedio de 819 mm en los años 20052006 (gobernación de santander, 2007). en la tabla 1 se muestran las principales características químicas y físicas del suelo sobre el cual se instaló el ensayo. las plantas se obtuvieron a través de semillero tradicional y posterior trasplante a sitio definitivo a los 45 días con altura de 20 cm. el material sembrado corresponde a tabaco virginia, variedad k-346, con resistencia a phytophtora parasitica var. nicotianae, meloidogyne incognita, ralstonia solanacearum, susceptibilidad a tmv (mosaico del tabaco) y pvy (virus y de la patata). la densidad de siembra de plantas utilizada fue 20.000/ha, distribuidas en surcos de 1 m de ancho y 0,5 m entre plantas. desarrollo del experimento el trabajo se estableció con un diseño de bloques completos al azar (bca) con seis tratamientos y tres repeticiones por tratamiento. los tratamientos son: (t1) fertilización convencional + kieserita (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico (t3) fertilización reacción ácida + kieserita (t4) fertilización orgánico-mineral + kieserita (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura (t6) testigo (fertilización convencional recomendada por protabaco para la zona). la elección de los tratamientos se realizó de acuerdo con análisis de suelos de la zona de estudio, suelos alcalinos y relación ca/mg alterada por deficiencia de mg, por lo tanto se utilizan diversas fuentes de reacción ácida y kieserita (fertilizante alto en mg). kieserita: mgoso4 h2o (sulfato de magnesio), 25% de magnesio, 20% de azufre: fertilizante refinado, granulado y soluble, de origen natural, con altos contenidos de mg y s, nutrientes esenciales en la nutrición vegetal, de disponibilidad inmediata (guerrero, 2004). la unidad de muestreo corresponde a 6,6% de las plantas (tres plantas por parcela), la unidad experimental a 45 plantas para un total de 270 plantas por bloque y tres repeticiones. el área total del experimento corresponde a 405 m2. los resultados se analizaron a través de análisis de varianza (anova) utilizando sas 9.1. cuando los resultados permitieron apreciar diferencias significativas entre los tratamientos, se efectuó prueba de contrastes ortogonales para identificar las diferencias. los contrastes comparan las diferentes fuentes de fertilizantes y tipos de enmiendas utilizados en cada tratamiento. lo que se busca con los contrastes ácido fosfórico vs. los demás y de la reacción ácida vs. los demás es establecer la disminución del ph a partir del ácido fosfórico y la fertilización de reacción ácida, respectivamente; con el contraste fuente orgánico-mineral vs. los demás es establecer el efecto de una fuente de fertilizante orgánico-mineral con fuentes de síntesis industrial y del contraste kieserita vs. los demás es evaluar el efecto de la adición de magnesio. las fuentes de fertilizantes y enmiendas comerciales manejadas se relacionan en la tabla 2 y el contenido nutricional para cada tratamiento se muestra en la tabla 3. la cantidad elevada de kg·ha-1 en t4 se debe al contenido de materia orgánica de la fuente, que es superior al 40%; la presentación del ácido fosfórico usado en t2 es líquida y la dosis empleada corresponde a 10 cm3 por planta. en los tratamientos t1 al t5 se utilizó kieserita como fuente tabla 1. características químicas-físicas y concentración de los elementos mayores y menores de los suelos de enciso (santander). variable textura ph materia orgánica (%) p (ppm) k (meq∙100 g-1) mg (meq∙100 g-1) ca (meq∙100 g-1) s (ppm) cice ca/mg saturación ca (%) saturación mg (%) valor franco arenosa 7,30 5,46 69,78 0,52 1,42 9,60 14,13 11,78 6,76 81,51 12,06 nivel crítico básico bajo alto alto bajo alto normal buena mg deficiente alto bajo cice, capacidad de intercambio catiónico efectiva. fuente: laboratorios agrosoil. 508 agron. colomb. 26(3) 2008 de magnesio. en el t3 el grado 14-14-14-2 se reemplazó por sulfato de amonio (sam) fuente de n, fosfato monoamónico (map) fuente de p y sulfato de potasio que suministra k. el t6 corresponde al testigo o fertilización convencional recomendada por protabaco para la zona. el aporte nutricional en kg·ha-1 de la fertilización se relaciona en la tabla 3. la fertilización se fraccionó en dos aplicaciones, la primera se hizo 10 ddt y la segunda 25 ddt; se realizaron además tres aplicaciones foliares a los 5, 15 y 20 ddt para suplir necesidades de elementos menores. el manejo del cultivo se hizo siguiendo el esquema tradicional de agricultores de la zona. variables: se midieron dos grupos de variables: edáficas: ph, cantidad de elementos mayores en ppm (p), secundarios en meq·100 g-1 (mg, ca) y relaciones entre nutrientes; las variables de producción fueron: rendimiento (kg·ha-1) y calidad (agrupadas en cuatro categorías). las primeras se determinaron 20 días luego de la segunda fertilización (45 ddt), a través de análisis de suelos para cada repetición. para las segundas, las muestras se obtuvieron de tres plantas por tratamiento, se realizó la curación en finca y finalmente se clasificaron las muestras, se pesaron y se asignó la respectiva categoría (precio) para cada tratamiento. la asignación de una determinada categoría estuvo a cargo de personal de compra de la empresa protabaco capitanejo. el valor de la cosecha se obtuvo multiplicando el peso del tratamiento por el valor total del mismo (variable económica). análisis económico: se calculó el valor de la fertilización a partir de la cantidad de las fuentes presentes en los tratamientos (tabla 2) y el valor comercial de las mismas (tabla 4). sobre este costo se determinaron los cambios en el valor de la fertilización y su efecto en el valor de la cosecha, para cada tratamiento con respecto del testigo comercial. la fertilización con las distintas fuentes no generó diferenciación en la mano de obra utilizada, por lo cual este valor es el mismo para todos los tratamientos. los resultados obtenidos se analizaron sobre las características del suelo (variables edáficas) y las respuestas de la planta (variables de producción). se realizó una evaluación económica de las alternativas de fertilización y manejo de suelos, y se analizó de forma comparativa el contenido tabla 2. fuentes de fertilizantes utilizados en cada tratamiento en kg·ha-1. f/t a-14-2 k-mag n-mag solunk-p kies afosf* map sam sulfk asol cob t 1 700 100 100 150 300 t 2 700 100 100 150 300 200 t 3 100 100 100 300 150 300 250 t 4 300 3.200 t 5 700 100 100 150 300 20.000 t 6 700 100 100 150 *afosf l/ha. fertilizantes: abono 14-14-14-2, kmag, nitromag, solunkp, kieserita, ácido fosfórico, fosfato monoamónico, sulfato de amonio, sulfato de potasio, abono el sol (fuente orgánico-mineral), cobertura. (t1) fertilización convencional + kieserita; (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico; (t3) fertilización reacción ácida + kieserita; (t4) fertilización abono orgánico-mineral + kieserita; (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura; (t6) testigo (fertilización convencional). tabla 3. concentración usada de cada elemento en los diferentes tratamientos en kg·ha-1. tratamiento n p2o5 k2o mgo s cao t 1 138,50 102,50 193,50 114,50 82,00 11,00 t 2 138,50 182,50 193,50 114,50 82,00 11,00 t 3 112,00 78,00 199,00 100,50 199,00 11,00 t 4 169,60 115,20 205,70 124,80 64,60 140,00 t 5 138,50 102,50 193,50 114,50 82,00 11,00 t 6 138,50 102,50 184,50 39,50 22,00 11,00 (t1) fertilización convencional + kieserita; (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico; (t3) fertilización reacción ácida + kieserita; (t4) fertilización abono orgánico-mineral + kieserita; (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura; (t6) testigo (fertilización convencional). 5092008 marín, plaza y rojas: evaluación técnica y económica de alternativas de fertilización y enmiendas en tabaco... acumulativo de aplicaciones sucesivas durante años, puede acidificar el suelo (guerrero, 2004) llevándolo a niveles adecuados para el tabaco virginia. el nivel más alto de fósforo está en el t2 respondiendo a la acidificación del suelo que permite aumentar la disponibilidad del elemento (lemus, 2005; sierra, 2007). por el contrario, el valor en el tratamiento t4 está por debajo del testigo t6, lo cual se explica debido al bloqueo que genera la concentración de calcio del fertilizante (ballari, 2005; schroth y sinclair, 2003). el sulfato de magnesio (kieserita) aumentó el contenido de mg en todos los tratamientos con respecto del testigo, alcanzando el mayor cambio con el t1, 0,37 meq por encima del testigo t6, diferencia que representa 89,91 kg·ha-1 del elemento. esta cantidad alcanza a suplir las necesidades nutricionales del tabaco virginia (smith y wood, 2005) y genera un mejor balance químico en el suelo, que facilita la absorción de la planta. a excepción del tratamiento t3, se logró reducir los valores de la relación ca/mg. el tratamiento t1 alcanzó la mayor reducción, reflejando así lo observado en cuanto a la tendencia presentada por el magnesio en el suelo. variables de producción estas variables corresponden a la respuesta del cultivo a los tratamientos en cantidad y calidad de la hoja. la hoja representa alrededor de 42% de la materia seca total acumulada por la planta y es superior a tallos (32%) y raíces (26%) (moustakas y ntzanis, 2005). la calidad y el valor de la hoja dependen, entre otras razones, de la ubicación en el tercio de la planta. las diferentes calidades se resumen en las siguientes variables: primeras (b1l+m1l+s1l), segundas (b2l+m2l+s2l), terceras (b3l+m3l), otras (calidades restantes). en la tabla 6 se presenta la producción de cada tercio obtenido por tratamiento. el rendimiento total se obtuvo de la sumatoria de las calidades primeras + segundas + terceras + otras). como la relación calidad/precio es directa, se incluye el precio promedio y valor de cosecha para dichas variables (tablas 7, 9, 11) y su respectivo análisis estadístico (tablas 8, 10, 12). el tratamiento con mayor producción corresponde a ácido fosfórico (t2), 18,47% más que el testigo; las cantidades de primeras y segundas calidades no son significativamente diferentes de los demás tratamientos (tabla 8), excepto la fertilización orgánico-mineral (t4) en la cual es menor. el testigo (t6) presenta el mayor porcentaje nutricional del suelo en los momentos inicial y final del ciclo de cultivo. tabla 4. valor comercial de fuentes utilizadas. fuente unidad valor a-14-2 bulto $ 53.928,00 k-mag bulto $ 42.000,00 n-mag bulto $ 43.070,00 solunk-p bulto $ 87.098,00 kies bulto $ 31.850,00 afosf litro $ 5.644,00 map bulto $ 60.760,00 sam bulto $ 28.665,00 sulfk bulto $ 56.840,00 asol bulto $ 40.000,00 cob bulto $ 500,00 peso bulto: 50 kg. resultados y discusión edáficas los diferentes tipos y fuentes de fertilizantes y enmiendas usados en los tratamientos causan efectos sobre el ph del suelo, el contenido de p, mg y la relación ca/mg del mismo (tabla 5); a partir de ello es posible observar tendencias que permiten mejorar el manejo del suelo y la fertilización para el tabaco en la zona. tabla 5. valores promedio de ph, p, mg y la relación ca/mg para los diferentes tratamientos. variable ph p (ppm) mg (meq·100g-1) ca/mg pr>f 0,8830 0,6739 0,1816 0,1309 t1 7,14 87,78 2,36 4,58 t2 7,00 92,57 2,28 4,84 t3 7,18 90,56 2,12 5,38 t4 7,16 86,02 2,25 4,80 t5 7,25 91,80 2,03 5,09 t6 7,33 91,42 1,99 5,32 (t1) fertilización convencional + kieserita; (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico; (t3) fertilización reacción ácida + kieserita; (t4) fertilización abono orgánico-mineral + kieserita; (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura; (t6) testigo (fertilización convencional). el ácido fosfórico (t2) genera la mayor reducción de ph 0,33 ubicándose en 7,00; sin embargo este valor es lejano del nivel adecuado para el tabaco virginia. la fertilización de reacción ácida (t3) coloca el ph en 7,18 en razón a que el efecto de una sola aplicación, en dosis relacionadas en la tabla 2, es relativamente débil; no obstante, el efecto 510 agron. colomb. 26(3) 2008 tabla 6. producción de hoja (kg·ha-1) de acuerdo con la ubicación dentro de la planta y la calidad obtenida por tratamiento. grado bil b2l b3l bm20 bm30 m1l m2l m3l m2c s1l s2l scg k4 k5 t1 617,7 401,1 130,0 72,9 865,4 346,6 152,0 177,9 258,6 38,5 t2 656,7 60,9 547,4 981,3 746,9 128,4 417,7 71,5 t3 669,4 580,3 139,1 70,4 902,3 377,7 286,1 194,6 350,6 t4 458,7 104,8 206,0 28,7 154,8 802,8 221,8 505,2 275,9 121,7 t5 255,1 200,8 168,1 18,3 90,6 707,9 637,4 132,3 704,2 142,0 46,3 t6 461,8 205,1 137,7 25,7 1.307,0 558,9 203,5 44,1 b = tercio inferior, m = tercio medio, s = t superior, k = calidades inferiores; los números indican la calidad; l = limón, o = oscuro, c = claro, g = gris. (t1) fertilización convencional + kieserita; (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico; (t3) fertilización reacción ácida + kieserita; (t4) fertilización abono orgánico-mineral + kieserita; (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura; (t6) testigo (fertilización convencional). tabla 7. producción total y porcentajes para cada una de las categorías de calidad. tratamiento primeras (%) segundas (%) terceras (%) otras (%) rendimiento total (kg·ha-1) t1 54,94 32,30 9,02 3,75 3.060,67 t2 44,90 27,18 22,39 5,54 3.610,67 t3 49,38 26,62 12,25 11,74 3.570,67 t4 20,84 47,52 15,61 16,03 2.880,44 t5 52,90 32,46 9,89 4,75 3.103,11 t6 60,04 32,94 4,42 2,60 2.943,78 (t1) fertilización convencional + kieserita; (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico; (t3) fertilización reacción ácida + kieserita; (t4) fertilización abono orgánico-mineral + kieserita; (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura; (t6) testigo (fertilización convencional). tabla 8. resultados análisis de varianza para variables de rendimiento. variable primeras segundas terceras otras rendimiento total valor f 2,39 0,31 1,3 0,58 6,03 pr>f 0,1125 0,8947 0,3378 0,7148 0,0079** t6 vs. t1, t2, t3, t4, t5 0,3608 0,7814 0,1736 0,4335 0,0589 t2 vs. t1, t3, t4, t5 0,5544 0,7673 0,0807 0,7281 0,010** t3 vs. t1, t4, t5 0,2057 0,6164 0,6988 0,4891 0,0039** t4 vs. t1, t5 0,014* 0,3155 0,5384 0,237 0,2315 t5 vs. t1 0,9246 0,9637 0,9164 0,9165 0,8209 * diferencia significativa (p<0,05); ** altamente significativa (p<0,01). tabla 9. valor de venta promedio para cada calidad de hoja ($/kg) en cada tratamiento. tratamiento primeras segundas terceras otras promedio general t1 5.314,80 4.414,48 2.495,51 2.100,00 4.805,29 t2 5.243,23 4.650,00 4.067,38 3.279,47 4.718,16 t3 5.296,92 4.433,54 3.733,33 1.508,29 4.522,27 t4 5.172,06 4.542,02 3.708,22 593,43 4.167,90 t5 5.271,01 4.494,74 3.684,72 1.893,95 4.791,15 t6 5.361,44 4.518,55 2.366,67 1.036,81 4.946,51 (t1) fertilización convencional + kieserita; (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico; (t3) fertilización reacción ácida + kieserita; (t4) fertilización abono orgánico-mineral + kieserita; (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura; (t6) testigo (fertilización convencional). 5112008 marín, plaza y rojas: evaluación técnica y económica de alternativas de fertilización y enmiendas en tabaco... de hoja de primera calidad, 60,04%, y el segundo menor rendimiento total. la aplicación de ácido fosfórico (t2) no altera las cantidades de hoja correspondiente a primeras y segundas, que económicamente son las más importantes. la producción de hojas de primera calidad representa el 44,90%, mientras la de segunda el 27,18% del rendimiento total, es decir, más del 70% de la producción en el t2 se ubica en las calidades de mayor valor. este tratamiento aumenta la producción respecto de los demás, hecho observable en hojas de tercera calidad que representan el 22,39% del total. la producción de terceras es superior a los demás tratamientos (83,9% más que t6; 65,86% más que t1; 62,04% más que t5 y 45,87% más que t3). el segundo mayor rendimiento fue la fertilización de reacción ácida t3, 17,56% más que t6; la producción de primeras (49,38%) y segundas (26,62%) calidades no es significativamente diferente (tabla 8) de los demás tratamientos, excepto el t4 (20,84%). la fertilización de reacción ácida (t3) no presenta valores diferentes en las calidades de primera y segunda calidad y su rendimiento aumenta en razón del acrecentamiento en producción de otras calidades, 11,74% del total. la producción de otras calidades de t3 es 81,72% más que el testigo, 72,66%, 64,86%, 52,32% más que t1, t5 y t2, respectivamente. los tratamientos t1 y t5 presentan un rendimiento de 3,82% y 5,13% más que el testigo, respectivamente; sin embargo este rendimiento no es significativamente mayor estadísticamente hablando. la fertilización orgánico-mineral (t4) presenta el menor rendimiento, 2,2% menos que t6, y la calidad más afectada por este rendimiento corresponde a primeras, 20,84% del total de la producción. la producción de hoja de primera calidad en t4 es 66,03% menos que el testigo, 65,96%, 64,30%, 63,43%, 62,97% menor que t3, t1, t5, t2, respectivamente. la hoja de tabaco obtenida con este tratamiento es de menor calidad, lo cual se refleja en la baja producción de primeras (20,84%) y en la ubicación de la tabla 10. resultados análisis de varianza para el precio promedio. variable primeras segundas terceras otras promedio general valor f 1,23 1,77 0,95 1,01 1,72 pr>f 0,3648 0,2076 0,4886 0,4623 0,2179 tabla 11. resultados del análisis de varianza para las diferentes calidades y el valor total de producción. variable primeras segundas terceras otras valor total valor f 2,64 0,31 1,35 0,39 6,17 pr>f 0,0895 0,8942 0,3185 0,8445 0,0073** t6 vs. t1, t2, t3, t4, t5 0,3024 0,7861 0,1727 0,4121 0,6443 t2 vs. t1, t3, t4, t5 0,5647 0,8467 0,0714 0,8782 0,0075** t3 vs. t1, t4, t5 0,1879 0,5894 0,6822 0,4821 0,0167* t4 vs. t1, t5 0,0111* 0,3134 0,5596 0,4375 0,0073* t5 vs. t1 0,9211 0,9252 0,928 0,9297 0,8982 * diferencia significativa (p<0,05); ** altamente significativa (p<0,01). tabla 12. valor total de la producción ($/ha) y porcentajes para las calidades en cada tratamiento. tratamiento pimeras (%) segundas (%) terceras (%) otras (%) valor total t1 60,38 29,93 7,20 2,49 14.717.617,78 t2 49,82 26,79 19,26 4,13 17.035.267,50 t3 57,68 26,09 10,65 5,58 16.154.008,89 t4 26,16 52,41 14,51 6,92 11.884.668,23 t5 58,40 30,89 7,87 2,84 14.848.568,89 t6 65,02 30,17 3,17 1,64 14.559.984,44 (t1) fertilización convencional + kieserita; (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico; (t3) fertilización reacción ácida + kieserita; (t4) fertilización abono orgánico-mineral + kieserita; (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura; (t6) testigo (fertilización convencional). 512 agron. colomb. 26(3) 2008 mayor parte de producción en grados inferiores (segundas 47,52%, terceras 15,61%, otras 16,03%). la calidad de la hoja se define por las características de tamaño, color, cuerpo (textura), daño (chouteau y fauconier, 1993) y la combinación de estas la cual genera las diferentes clases. el número de clases presentes en una cosecha depende de la variabilidad de la producción que a su vez obedece a factores como suelo, clima, material genético, entre otros. los resultados obtenidos en este trabajo permitieron agrupar las calidades en catorce: primeras (b1l, m1l, s1l), segundas (b2l, m2l, s2l), terceras (b3l, m3l) y otras calidades (bm2o, bm3o, m2c, scg, k4, k5). el precio de venta se determinó según las características anteriores y el momento de comercialización; el precio fue dado por compradores de la empresa protabaco y el precio promedio se obtuvo como producto del cociente entre el valor total de la cosecha y el rendimiento del cultivo (kg). los agrupamientos se hicieron basándose en que los precios de las categorías primeras, segundas y terceras son similares. el precio promedio varía poco dentro de cada calidad y su variación depende de la presencia o ausencia de las clases dentro del agrupamiento (tabla 9). el mayor precio promedio de primeras corresponde al t6, sin alcanzar a observar diferencias significativas al compararlas con los valores obtenidos en los otros tratamientos (tabla 10). el menor precio corresponde al t4, 3,53% menos que el testigo. los demás tratamientos presentan precios similares al testigo. las segundas calidades tienen una mayor variación; el mayor precio promedio pertenece a t2, 3% más que t6. dentro de las terceras calidades es también t2 el que exhibe el mejor precio promedio, 42% mayor que el t6, seguido por t3 que vale 36% más que t6. sobre el promedio general, t4 tiene el menor precio promedio, 18,6% menos que t6. los demás tratamientos muestran precios promedio inferiores al testigo, sin alcanzar diferencias significativas comparadas con este. la fertilización orgánico-mineral (t4) presenta un valor diferente con respecto a primera calidad: 38,86% menos que t6. el mayor valor corresponde al testigo (t6); el tratamiento más cercano a este es la fertilización de reacción ácida (t3) con $149.200,0 (1%) menos de producción de hoja de primera calidad. los restantes tratamientos presentan valores similares al testigo y no muestran cambios amplios que permitan establecer diferencias significativas (tabla 11). contrario a lo observado en primeras calidades, el t4 exhibe el mayor valor porcentual, 22,24% más que t6 en segundas; los demás tratamientos tienen cuantías con poca variación. la adición de ácido fosfórico (t2) presenta el mayor valor porcentual en hoja de tercera calidad, 6 veces más que t6, seguido por t4 (4,6) y t3 que es 3,4 veces el valor del testigo. en cuanto a calidades restantes, el t3 tiene el mayor valor (en $): 3,8 veces más que t6; este último presenta el menor valor porcentual (1,64%) de otras. análisis económico el valor de la producción bruta se refiere al monto obtenido entre el rendimiento del cultivo y el precio promedio alcanzado de acuerdo con la calidad de hoja (tabla 12). los valores de primeras, segundas, terceras y otras expresan finalmente el valor total de la cosecha (tabla 11). la fertilización convencional acompañada de la aplicación de ácido fosfórico y sulfato de magnesio (t2) presenta el mayor valor de cosecha, 17% más que el testigo (t6), este mantiene un valor alto de producción de hoja de primera y segunda calidad, además aumenta apreciablemente el valor en terceras y otras calidades con respecto al t6. en segundo lugar está la fertilización de reacción ácida (t3), 11% más valor de cosecha que el testigo, al igual que el t2 sostiene un buen valor en hoja de primera y segunda calidad y aumenta con respecto de t6 el valor de terceras y otras calidades. los tratamientos t1 y t5 presentan valores muy similares: 1% y 2%, respectivamente, mayores que t6, manteniendo una buena proporción para todas las calidades. el tratamiento con menor valor de cosecha es la fertilización orgánico-mineral (t4), 18,3% menos comparado con el testigo (t6); la explicación de este bajo valor total se traduce en el poco valor de hojas de primera calidad (26,2% del valor total), el cual se encuentra muy por debajo de todos los tratamientos. la fertilización representa alrededor del 15% de los costos de producción del tabaco para la región garcía rovira (protabaco, 2006); de ahí la importancia de disminuir o al menos mantener dicho costo mejorando su nivel de eficacia, lo cual es fundamental en la sostenibilidad del sistema productivo. el fin de las enmiendas es mejorar la eficiencia en la absorción del fertilizante por la planta, y la utilización debe ser económicamente rentable. en la tabla 13 se presentan los valores de los fertilizantes, de las enmiendas y el costo total de la fertilización para cada tratamiento. la fertilización orgánico-mineral (t4) es la más costosa, 2,32 veces el valor de la fertilización convencional (t6). la de menor costo pertenece a la fertilización de reacción ácida (t3), 1% menos que t6. 5132008 marín, plaza y rojas: evaluación técnica y económica de alternativas de fertilización y enmiendas en tabaco... los cambios en la fertilización generan cambios en la producción que finalmente se expresan como diferencias en el valor total de la cosecha (tabla 14). el cambio (∆) en el valor de la fertilización resulta de la diferencia entre cada tratamiento y el costo total de la fertilización del testigo (t6); el signo menos (-) en el t3 indica que tiene un menor valor ($12.520,00 ha-1) que el testigo comercial (t6); para los demás tratamientos la diferencia es positiva debido a que la fertilización presenta un costo superior. el ∆ en rendimiento es la diferencia entre cada tratamiento y la producción del testigo; todos los tratamientos aumentaron el rendimiento con relación al testigo (t6), a excepción del abonamiento orgánico-mineral (t4) que estuvo 63,33 kg/ha por debajo. los tratamientos fertilización convencional + ácido fosfórico (t2) y fertilización de reacción ácida (t3) presentan los rendimientos más altos por encima del testigo, con 666,89 (18,47%) y 626,89 (17,56%) kg/ha, respectivamente. de igual manera el ∆ en el valor de la cosecha se halla entre el valor de los tratamientos y el valor de la producción del testigo. el t4 es inferior en $2.675.316,21/ha (18,3%) que t6, mientras los demás tratamientos presentan valores superiores. la diferencia es la utilidad generada, se expresa como el aumento en el valor de cosecha, luego de efectuar un cambio en la fertilización. es la resta entre el ∆ en el valor de la cosecha y el ∆ en el valor de la fertilización. el signo menos (-) indica que el incremento en el costo de la fertilización es mayor que el aumento generado por esta en el valor de la cosecha. los tratamientos orgánico-mineral (t4), convencional + cobertura (t5) y convencional + kieserita (t1) tienen valores negativos $4.239.990,21 (29%), $102.515,56 (0,7%) y $33.466,67/ha (0,2%), respectivamente; esto hace que el cambio realizado en la fertilización sea económicamente inviable con respecto a lo obtenido en el testigo comercial (t6). los tratamientos reacción ácida (t3) y convencional + ácido fosfórico (t2) presentan diferencias positivas amplias: $1.606.544,44 (11%) y $1.155.383,05/ha (8%), respectivamente, lo cual indica que los cambios generados en la fertilización en estos tratamientos se justifican en la medida que aumentan el valor de la cosecha (se presentan mejoras económicas con respecto al testigo comercial t6). la fertilización convencional acompañada de la aplicación de ácido fosfórico y sulfato de magnesio (t2) logró la mayor reducción del ph del suelo, aumentó la disponibilidad de fósforo y elevó el nivel de magnesio con respecto del testigo (t6). estas modificaciones, a pesar de no alcanzar el óptimo para el cultivo, aumentaron el rendimiento, precio tabla 13. costo de fertilizantes, enmiendas y valor de la fertilización ($/ha) para cada tratamiento. valor / tratamiento v. fertilizantes v. kieserita v. ácido fosfórico v. cobertura v. total t 1 1.186.426,00 191.100,00 1.377.526,00 t 2 1.186.426,00 191.100,00 1.128.800,00 2.506.326,00 t 3 982.806,00 191.100,00 1.173.906,00 t 4 2.560.000,00 191.100,00 2.751.100,00 t 5 1.186.426,00 191.100,00 200.000,00 1.577.526,00 t 6 1.186.426,00 1.186.426,00 (t1) fertilización convencional + kieserita; (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico; (t3) fertilización reacción ácida + kieserita; (t4) fertilización abono orgánico-mineral + kieserita; (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura; (t6) testigo (fertilización convencional). tabla 14. cambio en el costo de la fertilización, valor de la cosecha y diferencia en los tratamientos con relación al testigo ($/ha). tratamiento ∆ v. fertilización ∆ ren. ∆ v. cosecha diferencia ($) t 1 191.100,00 116,89 157.633,33 -33.466,67 t 2 1.319.900,00 666,89 2.475.283,05 1.155.383,05 t 3 -12.520,00 626,89 1.594.024,44 1.606.544,44 t 4 1.564.674,00 -63,33 -2.675.316,21 -4.239.990,21 t 5 391.100,00 159,33 288.584,44 -102.515,56 t 6 (t1) fertilización convencional + kieserita; (t2) fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico; (t3) fertilización reacción ácida + kieserita; (t4) fertilización abono orgánico-mineral + kieserita; (t5) fertilización convencional + kieserita + cobertura; (t6) testigo (fertilización convencional). 514 agron. colomb. 26(3) 2008 promedio y valor de cosecha de segundas, terceras y otras calidades y mantuvieron estables las mencionadas variables para hoja de primera calidad. la fertilización convencional + ácido fosfórico (t2) aumenta en 2,11 veces el valor de la fertilización del testigo. este aumento genera una respuesta positiva en las variables edáficas y de producción mencionadas anteriormente, produciendo un aumento en el valor total de la cosecha de 17% con respecto del testigo (t6). descontando el incremento creado por la fertilización se obtiene un 8% más de valor de cosecha con relación al testigo comercial. en la fertilización de reacción ácida (t3), aunque menor que en el t2, el ph se redujo y el nivel de mg aumentó con respecto del testigo t6; no se afectaron las variables rendimiento, precio promedio y valor de cosecha para la hoja de primera y segunda calidad. el rendimiento de terceras y aun más de otras calidades superó ampliamente al testigo t6, además de presentar también un mayor precio promedio. el tratamiento de reacción ácida (t3) redujo en 1% el valor de la fertilización convencional (t6), aumentó el valor de cosecha en 11% respecto a t6, mostrando un tipo de fertilización más eficiente y de menor costo. los tratamientos convencional + kieserita (t1) y convencional + cobertura (t5) presentan tendencias similares, logrando aumentar el contenido de magnesio en el suelo y disminuyendo la relación ca/mg con respecto del testigo t6, sin afectar el rendimiento, el precio promedio ni el valor de la cosecha de primeras y segundas calidades. en relación con las terceras y otras calidades el t5 presentó un mayor rendimiento y precio promedio, lo que se refleja en un leve aumento en el valor total de la cosecha. los tratamientos convencional + kieserita (t1) y convencional + cobertura (t5) ocuparon el cuarto y tercer lugar y estuvieron por encima del testigo comercial en valor de cosecha (1% y 2%, respectivamente). sin embargo, el aumento en el costo de la fertilización es inferior al aumento en el valor total de cosecha, lo que hace que estos tratamientos estén 0,2% y 0,7% por debajo del testigo comercial. el único tratamiento que presentó un valor de cosecha inferior al testigo fue el t4, 18,3% menos que el tratamiento testigo (t6). el t4 afectó drásticamente el rendimiento total y de hoja de primera calidad, el precio promedio general, situación que hace que el valor total de la cosecha sea significativamente menor que el valor de los restantes tratamientos. este tratamiento incrementó 2,32 veces el valor de la fertilización, esta fuente de fertilizante no es adecuada para la zona y generó una disminución en valor de cosecha de 29% con respecto del testigo. conclusiones la fertilización convencional acompañada de la aplicación de ácido fosfórico y sulfato de magnesio (kieserita) (t2) logró la mayor reducción del ph del suelo. el mayor incremento en la disponibilidad de fósforo se alcanzó en el tratamiento que logró disminuir en mayor proporción el ph. los tratamientos que aumentaron en mayor proporción el mg fueron fertilización convencional + kieserita (t1) y fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico (t2), respectivamente. las producciones más altas se alcanzaron en los tratamientos que incluyeron reacción ácida: t2 (fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico) y t3 (fertilización reacción ácida + kieserita), respectivamente. la mayor rentabilidad se consiguió con los tratamientos que incluyeron fertilización de reacción ácida (t3 y t2). la mejor calidad (precio promedio) se consiguió con el tratamiento de fertilización convencional + kieserita + ácido fosfórico (t2). se propone establecer un grado de fertilizante que se ajuste a las condiciones edáficas de la zona y los requerimientos nutricionales del cultivo de tabaco virginia. literatura citada ballari, m. 2005. tabaco virginia: aspectos ecofisiológicos y de la nutrición en condiciones de cultivo. alejandro graziani s.a. san salvador de jujuy, argentina. 224 p. benbi, d. y r. nieder. 2003. handbook of processes and modeling in the soil-plant system. the haworth press, nueva york. 762 p. campbell, c. 2000. reference sufficiency ranges field crops: tobacco, flue-cured. en: campbell, c. (ed.). reference sufficiency ranges for plant analysis in the southern region of the united states. agronomic division of the north carolina. department of agriculture and consumer services, raleigh. chouteau, j. y d. fauconier. 1993. fertilizando para alta calidad y rendimiento: tabaco. instituto internacional de la potasa. basilea, suiza. 58 p. fassbender, h. 1982. química de suelos con énfasis en suelos de américa latina. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica), san josé, costa rica. 398 p. finck, a. 2000. fertilizers and their efficient use. institut f. pflanzenernaehrung u. bodenkunde, kiel university, alemania. 26 p. 5152008 marín, plaza y rojas: evaluación técnica y económica de alternativas de fertilización y enmiendas en tabaco... gobernación de santander. 2007. en: http://gobernaciondesantander.gov.co/asiessantander/tablas/tabla2.htm; consulta: agosto de 2008. guerrero, r. 2004. propiedades generales de los fertilizantes sólidos. manual técnico. 4a edición. monómeros colombovenezolanos, bogotá. 46 p. igac. 2003. estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento de santander. igac, bogotá. irantzu g. e i. mariscal. 2003. actuación de los fertilizantes sobre el ph del suelo. en: http://www.consultoradelvalle.cl/biblioteca/ actuacion_de_los_fertilizantes_sobre_el_ph_del_suelo.pdf; consulta: agosto de 2008. jaramillo, d. 2002. introducción a la ciencia del suelo. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín. 619 p. julca, a., l. meneses y r. blas. 2006. la materia orgánica, importancia y experiencias de su uso en la agricultura. idesia 24(1), 49-61. lazcano-ferrat, i. 2006. el potasio y el concepto de la fertilización balanceada. extracto de la ponencia presentada en la conferencia regional para méxico y el caribe de la asociación internacional de la industria de los fertilizantes. inpofos-ppi, méxico. 5 p. en: http://www.agriculture.com/contents/ppi/ ppiindex.html; consulta: diciembre de 2006. lazcano-ferrat, i. 2008. los resultados de los análisis de suelos como un elemento para el manejo integral del suelo. potash & phosphate institute, norcross, georgia. 8 p. lemus, g., r. ferreira, p. gil, p. maldonado, c. toledo, c. barrera c. y j.m. celedón. 2005. el cultivo del palto. instituto de investigaciones agropecuarias, ministerio de agricultura, la cruz, chile. 81 p. ministerio de agricultura y desarrollo rural, observatorio agrocadenas. 2005. la cadena del tabaco en colombia: una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. bogotá. ministerio de agricultura y desarrollo rural, instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica). 2006. observatorio agrocadenas: comportamiento del empleo generado por las cadenas agroproductivas en colombia (1990-2006). bogotá. moustakasa, n. y h. ntzanisb. 2005. dry matter accumulation and nutrient uptake in flue-cured tobacco (nicotiana tabacum l.). field crops res. 94(1), 1-13. pizarro, j. 2005. efecto de diferentes fertilizantes solubles utilizados en fertirrigación sobre la variación de ph y salinidad del agua de riego y del suelo. en: http://www.inia.cl/intihuasi/index_archivos/resumenes/tesis2.pdf; consulta: febrero de 2007. protabaco. 2006. costos de producción del sistema productivo de tabaco, región garcía rovira. datos no publicados. schroth, g. y f. sinclair. 2003. trees, crops and soil fertility concepts and research methods. cabi publishing, norwell, massachusetts. 449 p. sierra, c., a. lancelloti e i. vidal. 2007. azufre elemental como corrector del ph y la fertilidad de algunos suelos de la iii y iv región de chile. agricultura técnica 67(2), 173-181. smith, w.d. y s. wood. 2005. nutrient management. en: 2005 flue-cured tobacco information, http://ipm.ncsu/production_guides/flue-cured/2005/contents.html. pp. 65-91; consulta: noviembre de 2007. van breemen, n. y p. buurman. 2002. soil formation. kluwer academic publishers. 2nd ed. norwell, massachusetts. 415 p. 516 agron. colomb. 26(3) 2008 resumen abstract se estudió la latencia y germinación de semillas de guanábana y chirimoya con el fin de categorizar la latencia de las simientes y desarrollar un protocolo de rompimiento de ésta; conocimiento básico para el establecimiento y monitoreo de un duplicado de seguridad en las colecciones de campo, por la vía de almacenamiento a largo plazo de las unidades de propagación sexuales. no se detectó latencia exógena, a través de la imbibición obtenida por las semillas. se encontró, a través de pruebas de viabilidad, con tetrazolio, que en cada uno de los taxa existe alrededor de un 20% de unidades no viables en el conjunto de semillas aparentemente normales. la estratificación caliente húmeda, por espacio de 90 días, produjo rompimiento de la latencia, al igual que la imbibición con ag3, con obtención del mejor resultado al imbibir la simiente en 800 ppm de la hormona. en chirimoya se obtuvo efectos sinérgicos al combinar el tratamiento de 800 ppm de ag3 y estratificación caliente húmeda durante 90 días, lo cual no fue evidente en el caso de la guanábana. a partir de los resultados se clasificó el bloqueo de la germinación de las semillas de las dos especies, como latencia morfofisiológica simple, no profunda. la caracterización definida, junto con el protocolo de remoción, apoyan el establecimiento de un duplicado de seguridad de la colección de campo, por la vía de semilla, con un concepto dinámico que se esboza en este escrito. cher i moya (annona che r imol a) a nd sou rsop (annona muricata) seed germination and dormancy were studied in order to characterize a dormancy type for both taxa, develop dormancy breaking procedures, and obtain a basic knowledge required for seed viability monitoring for the establishment of long-term seed conservation duplicate of field germplasm collection and utilization of stored germplasm. the presence of exogenic dormancy in seeds was not detected during the imbibition of seeds. about 20% of the apparently normal seeds in both species were non viable based on the results of tetrazolium test. seed dormancy release was obtained after warm stratification under humid conditions, as well as seed imbibition with ga3, demonstrating the best results for 90 days stratification and 800 ppm of the hormone. in cherimoya, the combination of warm stratification with 800 ppm ga3 produced the highest seed germination, which did not happen with the soursup seeds. based on the results, the seed dormancy for both species was classified as simple, non-deep morphophysiological dormancy. a dynamic concept described in the current paper for seed behaviour in terms of dormancy and germination provides a support to establish a security duplicate of seed field collection for both species. key words: genetic resources, morphophysiological dormancy, germplasm conservation. palabras clave: recursos genéticos, latencia morfofisiológica, conservación de germoplasma. categorización de la germinación y la latencia en semillas de chirimoya (annona cherimola l.) y guanábana (annona muricata l.), como apoyo a programas de conservación de germoplasma categorization of germination and dormancy of cherimoya (annona cherimola l.) and soursop (annona muricata l.) seeds as a support for germplasm conservation programs mario lobo1, óscar delgado2, josé régulo cartagena3, elizabeth fernández4 y clara inés medina5 1 investigador titular, corpoica, centro de investigación la selva, rionegro, antioquia y profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. mlobo@corpoica.org.co 2 investigador corpoica, centro de investigación la selva, rionegro, antioquia. odelgado@corpoica.org.co 3 profesor asociado, universidad nacional de colombia, facultad de ciencias agropecuarias, medellín. jrcartag@unalmed.edu.co 4 ingeniera agrónoma, universidad nacional de colombia, medellín. eservi@hotmail.com 5 investigadora corpoica, centro de investigación la selva, rionegro, antioquia. cmedina@corpoica.org.co en colombia, la chirimoya y la guanábana: annonaceae, son frutales con potencial, de desarrollo el primero, y con importancia actual el segundo, tanto para consumo en fresco como para procesamiento. el desarrollo de estas especies debe cimentarse en una base genética amplia, con indicación de que en muchos taxa, la cantidad de variabilidad disponible para procesos selectivos es limitada (cooper et al., 2001) y por tanto, es necesario establecer una colección representativa de la riqueza genética de estos taxa en el país, el cual es parte de la zona de diversidad primaria de las dos entidades biológicas. el conjunto de accesiones obtenidas debe privilegiar materiales locales de agricultor, las cuales poseen amplia diversidad (lobo, 1992), aspecto que debe categorizarse en sus atributos, para promover su utilización sostenible. agronomía colombiana 25(2), 231-244, 2007 fecha de recepción: agosto 9 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 232 agron. colomb. 25(2) 2007 lo anterior implica el establecimiento de huertos de campo con las poblaciones colectadas y la necesidad de conformar un duplicado de seguridad de éstas. la semilla de la chirimoya y la guanábana es ortodoxa (ferreira y pinto, 2005; hong et al., 1996), esto es que soporta desecación, lo cual permite bajar el contenido de humedad y almacenarla a baja temperatura por períodos considerables (engelmans y engels, 2002). lo precedente señala que la preservación por esta vía puede utilizarse como respaldo a la colección de campo. por este medio, se puede almacenar una mayor variabilidad de los demes de la metapoblación colectada, con alelos provenientes de un conjunto más representativo de los individuos de cada subpoblación. por el contrario, los materiales de campo se establecen con un número reducido de árboles por material. adicionalmente, las accesiones sembradas pueden estar sujetas a condiciones bióticas y abióticas desfavorables (pinto y andrade, 2005), lo que indica que el duplicado de semillas es importante, como respaldo a las pérdidas de colectas que pueden ocurrir en los huertos ex situ. los frutales perennes son especies con un proceso incipiente de domesticación, aspecto derivado del hecho de que muchos de éstos han pasado de ser plantas silvestres a cultivadas, con un síndrome de la domesticación incompleto (gepts, 2002). esto conduce a pensar que las semillas exhiben latencia, la que se ha definido como un bloqueo al proceso para completar la germinación de unidades de propagación intactas y viables, bajo condiciones favorables (finch-savage y leubner-metzger, 2006). el proceso ha evolucionado en forma diferente en las especies a través de la adaptación a las condiciones prevalentes del ambiente en el que se encuentran éstas, de forma que la germinación toma lugar cuando las condiciones para el establecimiento de una nueva generación de plantas son apropiadas para la supervivencia (finch-savage y leubner-metzger, 2006; fenner y thompson, 2005; baskin y baskin, 2004). al respecto, se ha indicado que la latencia no está asociada únicamente con la ausencia de germinación y que más bien está relacionada con los atributos de la semilla que determinan las condiciones requeridas para que proceda la emergencia del embrión (fenner y thompson, 2005; thompson, 2000). en línea con lo anterior koornneef et al. (2002) afirmaron que la latencia y la germinación son determinadas por una interacción entre el potencial de crecimiento del embrión y las restricciones impuestas por los tejidos que rodean éste. en diversos géneros y especies de la familia annonaceae, se ha reportado la presencia de latencia morfológica y morfofisiológica (baskin y baskin, 2001). la primera ocurre en semillas con embriones rudimentarios y laminares, en las cuales la mayoría de la simiente está ocupada por el endosperma y el embrión corresponde aproximadamente a un 1% del volumen de la unidad de propagación sexual (nikolaeva, 1969); estos presentan diferenciación, sin estar latentes y simplemente necesitan tiempo para crecer y germinar (finch-savage y leubner-metzger, 2006). en la segunda, adicionalmente al embrión rudimentario, un mecanismo fisiológico inhibe la germinación de la semilla (baskin y baskin, 2001; baskin y baskin, 2004), por lo cual hay que emplear protocolos de estratificación, los que, en algunos casos, pueden remplazarse por aplicación de ácido giberélico, ag3, (finch-savage y leubner-metzger, 2006). en el contexto anterior, se ha reportado latencia morfológica en annonaceae de los géneros cyathocalix, rollinia y annona (annona squamosa y annona cracifolia) y morfisiológica en taxa de los géneros goniothalamus, mitrephora, monocarpia, paeaunthus, polyanthia, xylopia, unonopsis y annona, específicamente en annona coriaceae y annona spraguei (diversos autores, citados por baskin y baskin, 2001). igualmente, se ha encontrado latencia fisiológica y embriones inmaduros en annona crasiflora (da silva et al., 2007). con relación a los taxa cultivados de annona, se ha señalado que las semillas presentan generalmente una germinación irregular, lo que dificulta la propagación sexual (pinto, 2005b; padilla y encina, 2003). igualmente, se ha afirmado que este tipo de comportamiento es debido a diferentes niveles de latencia (ferreira et al., 1999; moreno et al., 1999; pinto, 1975), con reportes no concordantes sobre la presencia o ausencia de ésta, lo cual ha sido atribuido, por pinto (2005a), al grado de madurez de la semilla en los diversos trabajos y que ésta puede ser inducida por factores climáticos, en lugar de ser innata. tomando como referente el establecimiento de un duplicado de la colección de campo de las annona, por medio de semillas, se hace necesario establecer protocolos que permitan medir la viabilidad de la semilla a través de pruebas de germinación y la necesidad de multiplicar materiales para actividades de investigación y transferencia, con estas especies, se planteó la investigación actual. esta buscó categorizar latencias en las simientes de chirimoya y guanábana y obtener protocolos de remoción de los bloqueos a la germinación. materiales y métodos localización los trabajos se llevaron a cabo en el laboratorio de semillas del centro de investigación la selva, de la corporación 233 colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), localizado en rionegro, antioquia a 2.120 msnm, con una temperatura promedio de 17 °c. el sitio, donde se encuentra el centro, presenta una humedad relativa del 78% y pertenece a la formación ecológica bosque húmedo montano bajo (espinal, 1977). material biológico las semillas de ambas especies se extrajeron de frutos obtenidos en la central mayorista de antioquia que presentaban un estado fisiológico uniforme, bajo la hipótesis de que las poblaciones objeto de conservación corresponden a mezclas de árboles de una zona dada y, por tanto, a una muestra de los genes presentes en cada accesión (fernández, 2004). extracción de la semilla esta se obtuvo a partir de frutos en completa madurez y blandos al tacto. para ello se separó la semilla de la pulpa y el arilo; las unidades de propagación sexual se lavaron y luego se colocaron en toallas de papel absorbentes con el fin de secarlas. antes de realizar los estudios, se eliminaron aquellas en apariencia vanas y las que exhibían daños mecánicos. lo último es concordante con los procesos de selección de simientes para su conservación en los bancos de germoplasma. obtención de una curva de secado de las semillas con el fin de simular las condiciones de contenido de humedad de las semillas, en conservación en los cuartos fríos (alrededor del 7%), se estandarizó un protocolo de secado, para obtener una curva de pérdida del agua contenida en éstas. para lo anterior, se utilizaron cámaras herméticamente selladas, con sílica gel en el fondo en proporción 1:1 (peso de semilla a peso del desecante). en éstas se colocaron grupos de 100 simientes, a las cuales se les determinó el contenido inicial de humedad. la curva obtenida se utilizó para calcular el tiempo de secado, hasta el 7% de contenido de agua, para cada uno de los lotes incluidos en los estudios de la presente investigación. adicionalmente, se monitoreó el contenido de humedad, mediante secado en estufa a 80 °c, hasta que las semillas alcanzaron peso constante y gravimetría a grupos de muestras aleatorias de las unidades de propagación, colocadas en las cámaras de extracción de humedad. el curso de la pérdida de humedad se determinó en lotes de 100 semillas, con cuatro repeticiones, a través de muestras periódicas, en principio cada hora y luego a intervalos mayores. protocolo de tinción con tetrazolio para medir la viabilidad de los embriones, se empleó, en ambas especies, la metodología de tinción con tetrazolio, propuesta por la asociación internacional de chequeo de las semillas (ista,1995) con evaluación de diversos cortes antes de la aplicación del protocolo. estos incluyeron: corte longitudinal dorsal, corte longitudinal ventral, corte transversal ventral y eliminación de la testa. para ello, se emplearon 15 semillas por tratamiento, con dos repeticiones. las unidades de propagación se incubaron, bajo condiciones de oscuridad, en la solución de tetrazolio al 1,0% durante 24 h, a 30 ºc y luego se hizo la evaluación de la tinción obtenida en el embrión. el tetrazolio interactúa con los procesos de reducción y oxidación de las células vivas en la semilla, por lo cual, las formas hidrogenadas cambian de color, lo que hace posible distinguir las partes vivas (coloreadas) de aquellas muertas (incoloras) (poulsen et al., 2006). determinación de imbibición de las semillas por agua los ensayos se llevaron a cabo para determinar si las semillas son impermeables al agua, indicativo de latencia exógena física, tópico que debe evaluarse en forma previa a las pruebas de germinación (baskin y baskin, 2001). para ello, se colocaron simientes, con un 7% de contenido de humedad, a imbibir en toallas de papel humedecidas, en el interior de recipientes plásticos con tapa hermética. el estudio se realizó en las condiciones de temperatura ambiente, se pesaron en el tiempo cero y a intervalos de una hora, en principio hasta las 12 horas, con una determinación final a las 24 horas. en cada uno de estos períodos se removieron las semillas, se secaron externamente con papel absorbente y se obtuvo su masa. el incremento en peso indica que las semillas son permeables, en tanto que el no incremento señala que estas poseen testas impermeables (bansal et al., 1980). la categorización anterior, la cual está relacionada con latencia exógena física, se realizó con cuatro repeticiones de 50 semillas, en cada una de las dos especies. categorización de la germinación esta se realizó, para ambas especies, en cámaras de germinación, con termostato, a una temperatura de 27±1 oc, seleccionada teniendo en cuenta el intervalo utilizado en diferentes annona (colauto et al., 2003; padilla y encina, 2003; vilar et al., 2005). cada unidad experimental constó de 50 semillas, con cuatro repeticiones por tratamiento a evaluar, lo cual está de acuerdo con lo señalado por baskin y baskin (2001). las unidades de propagación se colocaron en hojas simples de papel filtro, en cajas de petri que se humedecieron periódicamente. los ensayos se condujeron durante 30 días, aspecto recomendado por baskin y baskin (2001), cuando se obtiene incremento en los porcentajes de germinación luego de dos semanas de iniciada la prueba. las simientes no germinadas en este período se conside2007 lobo, delgado, cartagena, fernández y medina: categorización de la germinación y la latencia en semillas de chirimoya... 234 agron. colomb. 25(2) 2007 raron como latentes o no viables, con diferenciación de las dos categorías a través de la aplicación del protocolo de tetrazolio. evaluación de protocolos de rompimiento de latencia a partir de los reportes sobre latencias morfológica y morfofisiológica, en semillas de diversas especies de la familia annonaceae (baskin y baskin, 2001), se evaluaron métodos reportados para su rompimiento, los cuales correspondieron a estratificación caliente y fría, para la primera categoría y aplicación de ácido giberélico para la segunda. para la estratificación caliente se incubaron semillas, de los dos taxa, en cámaras con y sin suministro de humedad, a 25 °c, durante diferentes intervalos: 30, 60 y 90 días, con extracción de 25 unidades de propagación en cada repetición y para los diferentes tiempos. la estratificación fría se condujo a 8 °c, colocando las semillas en un refrigerador, en cámaras plásticas, herméticamente selladas, con suministro de humedad. al igual la estratificación caliente, la incubación se realizó durante 30, 60 y 90 días. una vez finalizadas las estratificaciones caliente y fría, se realizaron pruebas de germinación, con unidades experimentales de 25 semillas por tratamiento y cuatro repeticiones. estas se condujeron durante 30 días, en cámaras de germinación, con control de la temperatura a 28 °c. para lo anterior, se empleó un diseño completamente al azar y, adicionalmente, se incluyó un testigo absoluto, sin tratamiento alguno para la remoción de latencia. a partir de los resultados se evaluó el efecto de la imbibición previa con ag3 sobre la germinación en dosis de 200, 400, 600, 800 y 1.000 ppm, en comparación con estratificaciones húmedas, caliente y fría por espacio de 90 días y una combinación de las dosis de ag3 y las dos estratificaciones, con testigos absolutos, sin tratamiento de remoción de latencia alguno en las dos especies. la evaluación de germinación se llevó a cabo en la misma forma descrita para las estratificaciones caliente y fría. a medida que se aplicaron los diferentes métodos de rompimiento de latencia endógena para cada uno de los tratamientos utilizados (estratificación caliente o fría, y ácido giberélico), fue necesario desinfestar las semillas semanalmente con una solución de hipoclorito de sodio al 2,6%, ya que se encontraron hongos de los géneros fusarium y rhizopus como patógenos contaminantes. las variables registradas en cada ensayo fueron: porcentaje de germinación obtenido a los 30 días de establecidas las pruebas de germinación, con base en el numero de semillas viables de cada una de las unidades experimentales y porcentaje de latencia, el cual corresponde a semillas no germinadas teñidas con la solución de tetrazolio. adicionalmente, se determinó el porcentaje de semillas no viables por especie, en los lotes empleados en los dos estudios de germinación. esto se hizo mediante la tinción con tetrazolio de las semillas no germinadas, lo cual permitió distinguir entre las semillas latentes y las no viables. con cada una de las variables registradas: porcentaje de germinación total y de semillas latentes, se llevó a cabo un análisis de varianza en forma individual para cada especie. para efectos del análisis estadístico, los porcentajes se transformaron a arcoseno, lo cual es recomendable cuando se tiene una amplitud en los porcentajes superior a 40 (little y hills, 1976). los análisis de varianza tuvieron como fuente de variación: tratamientos, correspondientes a los diferentes procedimientos evaluados para rompimiento de latencia, por ensayo y error experimental. de acuerdo con la significación obtenida para los tratamientos, se aplicó la prueba de student, con una probabilidad de error p ≤ 0,05. resultados y discusión curva de secado de las semillas la figura 1 presenta la curva de secado obtenida con las semillas de chirimoya y en la figura 2, la lograda con las unidades de propagación de guanábana, al ser introducidas en cámaras herméticamente selladas con sílica gel en el fondo y mantenidas a una temperatura entre 25 y 30 °c. en ambos casos el curso de la pérdida de humedad se ajustó a modelos cuadráticos altamente significativos (p < 0,01). las expresiones matemáticas fueron: y = 29,302 – 0,5299x + 0,0021x2, en el caso de chirimoya y y = 33,65 – 0,302x + 0,000747 x2 en el de guanábana. las curvas obtenidas son útiles para predecir el tiempo requerido para la obtención de una humedad determinada, a partir del contenido de inicial de ésta, de acuerdo con el procedimiento indicado por rao et al. (2006). en el caso actual, se obtuvo un contenido de humedad del 7% en las unidades de propagación de chirimoya luego de 128 horas en las cámaras en chirimoya y de 145 horas en guanábana, a partir de contenidos iniciales de humedad de 33,6 y 36,5%, respectivamente. 235 protocolo de tinción con tetrazolio la mejor tinción con tetrazolio, evaluada visualmente, se obtuvo con los cortes longitudinales: dorsal (figura 3a) y ventral (figura 3b), en comparación con las semillas a las cuales se les eliminó la testa (figura 3c) y aquellas a las que se les practicó un corte transversal (figura 3d). en los dos primeros procedimientos se apreció penetración del producto hasta el embrión, con presencia de color rojo intenso de éste en las semillas viables. en consecuencia, se decidió evaluar la viabilidad de las semillas mediante la aplicación del químico al primer tipo de corte. figura 1. estandarización del tiempo de secado de semillas chirimoya (annona cherimolia l.) en sílica gel. figura 2. estandarización del tiempo de secado de semillas de guanábana (annona muricata l.) en sílica gel. el cloruro de tetrazolio, como se indicó previamente, interactúa con los procesos de oxidación y reducción de las células vivas de la semilla, con cambio en el color de la forma hidrogenada; lo anterior permite distinguir las partes vivas, con coloración roja en la semilla, de las muertas, que no exhiben tinción (poulsen et al., 2006). el procedimiento es útil para distinguir entre semillas vivas y latentes ya que en las annonaceae hay problemas de polinización que pueden conducir a la presencia de simientes sin embrión. al respecto, pinto y andrade (2005) indicaron, en el caso de la chirimoya, que la polinización es baja debido a la ocurrencia de poblaciones pequeñas de insectos polinizadores y a la antesis lenta, lo que reduce las visitas de éstos, aparte de que las flores exhiben protoginia y dicogamia. al respecto, guirado et al. (2001) indicaron que es común un bajo cuajamiento de los frutos de esta especie, y que aun en los casos en que la polinización natural es suficiente, los insectos no cubren todos los estigmas con polen. con información por parte de rubí (1994) y martínez y vidal (1993) (citados por franco et al., 2001), que normalmente el cuajamiento de frutos en las plantaciones de chirimoya y guanábana es reducido, con valores del 8 y 25% respectivamente para las dos frutas, por lo cual los autores recomendaron polinización manual. también gonzález et al. (2006), reportaron un mayor índice de semillas, medido como el número de éstas por 100 g de peso fresco de fruto, como resultado de polinización manual en chirimoya. rosell et al. (2006) reportaron que el polen de esta especie tiene un período de viabilidad y germinación reducido. pinto (2005) señaló como factores que inciden en forma importante en la polinización de las annona, aparte de la protoginia, la dicogamia y la ausencia de polinizadores, las condiciones ambientales y la viabilidad del polen. categorización de la germinación en la figura 4 se incluye la categorización de viabilidad (germinación y latencia) y no viabilidad obtenida con las semillas de chirimoya (falta de tinción con tetrazolio), y en la figura 5, los mismos parámetros para las unidades de propagación de guanábana. como se observa en la figura 4, las semillas de chirimoya exhibieron un 80% de viabilidad y un 20% de no viabilidad, con 8% de germinación y 72% de semillas latentes, monitoreada a través de la prueba de tetrazolio, a los 30 días de incubación de éstas. por su parte, las simientes de guanábana presentaron 69% de viabilidad, sin evidencias de germinación a los 30 días y 31% de individuos no viables (figura 5). los resultados permiten inferir la presencia de latencia en las dos especies; la cual, en el caso actual, fue más notoria 2007 lobo, delgado, cartagena, fernández y medina: categorización de la germinación y la latencia en semillas de chirimoya 236 agron. colomb. 25(2) 2007 en las simientes de guanábana, taxón que no exhibió germinación durante los 30 días de duración de la prueba. se ha indicado que en condiciones espontáneas, las plantas tienen que responder a condiciones variables en tiempo y espacio, constituyendo la latencia una estrategia para dispersar la germinación en tiempo (snyder, 2006). la germinación reducida de las annona, constituye un común denominador en la literatura. así, colauto et al. (2003) reportaron germinaciones en atemoya (annona cherimola mill. x annona squamosa l.), sin tratamientos de remoción de latencia, del orden del 1 hasta el 5% de emergencia y del 3,8% con simientes de annona squamosa l., en un período de 63 días. en el mismo contexto, infante y moreno-casasola (2005) encontraron germinaciones inferiores al 20%, luego de 120 días, en annona glabra. vilar et al. (2005), por su lado, obtuvieron un valor máximo de germinación, con el taxón annona montana de 55% a 30 °c y de 25% a 25 °c, luego de 56 días. también da silva et figura 3a. corte longitudinal dorsal. figura 3b. corte longitudinal ventral. figura 3d. corte transversal.figura 3c. eliminación de la testa. figura 3. tinción con tetrazolio obtenida con diferentes cor tes en semillas de annona. al. (2007) notificaron que la germinación de las simientes de annona crassiflora ocurría después de 150 días de la siembra e incluyeron una información de rizzini (1973), quien indicó que ésta tomaba entre 230 y 300 días, a nivel de campo. en consonancia, padilla y encina (2003) señalaron que uno de los problemas relacionados con la multiplicación de la chirimoya, a través de semilla sexual, es su germinación pobre e impredecible. los autores añadieron que la brotación de simientes, recién cosechadas, puede ser ampliamente variable, con presentación de datos obtenidos a lo largo del año, los cuales fluctuaron entre 13,5 y 52,55%, con una media de 33,3±15,9, al incubar las simientes durante 45 días. padilla y encina (2003) incluyeron datos obtenidos con este taxón, por parte de george y nissen (1987), e ibar (1979), quienes informaron que la emergencia de los embriones ocurría en el intervalo entre 30 y 80%, sin indicación del número de días relacionados con las cifras anteriores. sobre lo anterior, pinto (2005) escribió que la germinación de la annona ocurre en un 237 período prolongado, lo cual fue atribuido a diferentes niveles y tipos de latencia. al respecto, hayat (1963) informó que la germinación de las semillas de annona squamosa demora entre 1 y 3 meses, lo cual atribuyó a una tasa de crecimiento lenta por parte de los embriones. baskin y baskin (2001) recomiendan, para la evaluación del porcentaje de semillas germinables, un tiempo máximo de 30 días. las semillas que germinan después de este período pueden considerarse latentes. sobre esto, finch-savage y leubner-metzger (2006) puntualizaron que la definición de la latencia se basa en la ausencia de germinación. este es un mecanismo de dispersión de la germinación en tiempo, para asegurar la preservación de las especies (foley, 2001), el cual es notorio en las annona, dada su domesticación incipiente; este aspecto fue indicado por gepts (2002), en forma generalizada, para los frutales perennes. también fue evidente, en ambos frutales, la existencia de semillas no viables, lo cual podría estar relacionado con problemas de polinización, como ya se indicó. esto señala, en el caso del manejo de colecciones de semilla de las dos especies, la necesidad del desarrollo de procedimientos que permitan diferenciar este tipo de unidades, para asegurar el almacenamiento de un número mínimo de individuos viables. categorización de la latencia latencia física (exógena) como se puede observar en las figuras 6 y 7, durante las 24 horas de incubación en agua de las simientes de chirimoya y guanábana, éstas imbibieron, lo que se tradujo en un aumento de peso de alrededor del 20%. lo anterior señala la ausencia de impermeabilidad en la testa de las semillas de las dos especies y consecuentemente de latencia exógena o física, baskin y baskin (2001, 2004). finch-savage y leubner-metzger (2006) señalan que la impermeabilidad es causada por capas de células de empalizada en la semilla que controlan el movimiento del agua. los resultados difieren de los presentados por otros investigadores, con diversas especies de annona. así, ledo y cabanelas (1997) indicaron que la aplicación de procedimientos de escarificación a las semillas de guanábana produjo incremento en la germinación; también lemos et al. (1987) señalaron efectos positivos de la escarificación en simientes de annona squamosa, con información por parte de la fao (1988), de que annona senegalensis responde al tratamiento anterior. en sentido contrario, ferreira et al. (1997) verificaron que las semillas de annona squamosa y las del híbrido interepecífico atemoya, annona cherimola mill. x annona squamosa l., no presentaban impedimentos físicos a la entrada del agua, lo cual los condujo a descartar la presencia de impermeabilidad en la testa de las unidades de propagación. resultados similares fueron notificados por esquinca et al. (1997) con el taxón annona diversifolia. por su parte, castillo el al. (1997) y de smett et al. (1999) indicaron un efecto muy leve en la germinación, en chirimoya, como secuela de la escarificación. latencia morfológica en la tabla 1 se incluyen los resultados a partir de procedimientos de estratificación caliente y fría aplicados a las semillas de chirimoya y guanábana, referidos a las semillas figura 4. categorización de la viabilidad y latencia en semillas de chirimoya (annona cherimola l.). figura 5. categorización de la viabilidad y latencia en semillas de guanábana (annona muricata l.). 2007 lobo, delgado, cartagena, fernández y medina: categorización de la germinación y la latencia en semillas de chirimoya 238 agron. colomb. 25(2) 2007 viables; luego del estudio se encontró 20,3% y 24,8% de semillas no viables en la chirimoya y la guanábana respectivamente. como puede apreciarse, la estratificación caliente en ambiente húmedo, a los 30, 60 y 90 días, causó un incremento sensible en la germinación de la chirimoya, en comparación con el testigo. con esta especie, los mayores valores se obtuvieron en el tratamiento de 90 días. en el caso de la guanábana, la estratificación caliente húmeda produjo germinación en las simientes sometidas a ésta por espacios de 60 y 90 días, con un valor, significativamente superior a los 90 días, sin que se obtuviera emergencia alguna de los embriones, en las unidades de propagación sexual no tratadas, durante los 30 días de duración de la prueba. con las dos especies no se apreció germinación alguna, con las estratificaciones caliente sin cámara de humedad y fría húmeda. en ambas especies, el efecto positivo de la estratificación caliente húmeda, apunta a la presencia de latencia morfológica que se caracteriza por la presencia de embriones pequeños que tienen que crecer para que las semillas puedan germinar, lo cual ocurre después de la dispersión de estas a partir de la planta madre (baskin y baskin, 2001). la posmaduración de las semillas se ha considerado que no es un cambio abrupto de un estado de latencia a uno de germinación (foley, 2001), al contrario, las simientes adquieren la capacidad de responder a un conjunto de condiciones que restringen la germinación (bewley y black, 1994; baskin y baskin, 2001). durante el estudio, se evaluó el crecimiento de los embriones, en los tratamientos de estratificación caliente, y se encontró como promedio de las dos especies, que éstos pasaron de 3,6 a 9,9 mm, hecho que corrobora la presencia de latencia morfológica, referida a embriones poco desarrollados. scheldeman (2002) indicó que el embrión de las semillas de chirimoya es rudimentario y muy pequeño, entre 3 y 4 mm. en línea con lo anterior, da silva et al. (2007) reportaron en annona crasiflora, especie con latencia morfológica, un crecimiento de los embriones desde un tamaño inicial de 1,6 hasta 6,0 mm, en forma previa a la germinación. cabe señalar que hayat y canright (1965), en un estudio anatómico de las annonaceae, figura 6. incremento de peso en semillas de chirimoya (annona cherimolia l.) durante el proceso de imbibición. figura 7. incremento de peso en semillas de guanábana (annona muricata l.) durante el proceso de imbibición. tabla 1. germinación y latencia obtenidas en semillas de chirimoya y guanábana, con relación a unidades de propagación viables, como resultado de tratamientos de remoción de latencia morfológica. *entre promedios marcados con la misma letra, en cada columna, no hay diferencias estadísticas significativas, con base en el arcoseno del porcentaje de germinación y de latencia (prueba de student, p ≤ 0,05). promedio semillas no viables chirimoya: 20,3%. promedio semillas no viables guanábana: 24,8%. ech = estratificación caliente húmeda; ecs = estratificación caliente seca; efh = estratificación fría húmeda tratamiento germinación (%)* latencia (%)* chirimoya guanábana chirimoya guanábana testigo absoluto 12,0c 0,0c 88,0b 100,0a ech 30 días 45,7b 0,0c 54,3c 100,0a ech 60 días 44,9b 14,4b 55,1c 85,6b ech 90 días 52,7a 22,7a 47,3d 77,3c ecs 30 días 0,0d 0,0c 100,0a 100,0a ecs 60 días 0,0d 0,0c 100,0a 100,0a ecs 90 días 0,0d 0,0c 100,0a 100,0a efh 30 días 0,0d 0,0c 100,0a 100,0a efh 60 días 0,0d 0,0c 100,0a 100,0a efh 90 días 0,0d 0,0c 100,0a 100,0a 239 el cual incluyó algunas annona, entre ellas la guanábana, indicaron que en los embriones, cuando tienen alrededor de 3 mm, presentan un patrón de organización definido sin que se aprecie un tejido meristemático visible entre los dos cotiledones en el ápice; éste es evidente en la parte terminal del epicótilo al lograr el embrión 7 mm, pero aún las células son inactivas en cuanto a elongación y división. lo anterior apoya la necesidad del crecimiento de los embriones, hasta alcanzar un tamaño en el que puede proceder la germinación; esto implica que las células meristemáticas estén activas. en el caso de los dos taxa del estudio, se apreció el mayor tamaño de éstos alrededor de los 9 mm. la respuesta diferencial entre la chirimoya y la guanábana del tiempo requerido para la obtención de mayor germinación, con relación al testigo, en la primera especie y al logro de ésta en la segunda, podría estar relacionada con la temperatura del proceso, 25 °c. en ese sentido, mientras la chirimoya se encuentra en la zona altoandina, la guanábana proviene de zonas tropicales bajas, por lo cual podría requerir una temperatura más elevada en el período de estratificación. al respecto, diversos autores, citados por baskin y baskin (2001), señalaron que la temperatura óptima para el crecimiento de los embriones, de un número importante de especies, está en el intervalo de 15 a 30 °c. el comportamiento obtenido, con los taxa objeto del estudio, está en relación directa con lo que ocurre en sus hábitats espontáneos. en estos la semilla es dispersada en la época seca, la cual coincide con temperaturas más elevadas. de germinar la simiente, al entrar en contacto con humedades transitorias en el suelo, podría morir fácilmente. por ello, en este período, con el estímulo de la temperatura, maduran los embriones y la simiente queda lista para germinar en el período lluvioso. latencia morfofisiológica como puede percibirse en la tabla 2, lo obtenido con las dos especies apunta a la presencia de latencia morfofisiológica, la cual corresponde a la categoría de latencia simple no profunda, de acuerdo con el criterio de clasificación presentado por nikolaeva (1977) y baskin y baskin (1991). esta se rompió con estratificación caliente, como puede observarse en el incremento en germinación entre las semillas del testigo y las sometidas a estratificación caliente durante 90 días en el caso de la chirimoya, y en el de la guanábana donde se pasó de no germinación a la obtención de esta a través de la aplicación del protocolo. adicionalmente, se cumplió el segundo criterio para este tipo de latencia, el cual corresponde a la remoción del bloqueo de la germinación con la sola aplicación de ácido giberélico ag3, con obtención de la mejor respuesta mediante la aplicación de 800 ppm de la hormona. bassin et al. (1995) señalan que en este tipo de latencia, además de la presencia de embriones pequeños, existe latencia fisiológica, la cual debe ser removida para la obtención de la germinación. en consonancia con la respuesta obtenida con el ag3, colauto et al. (2003) consiguieron incrementos sensibles en la germinación de semillas de atemoya (annona cherimola mill. x annona squamosa) al aplicar la fitohormona ag3, en dosis entre 50 a 100 ppm. adicionalmente, los investigadores lograron incrementos significativos en la emergencia de los embriones de annona squamosa, con 50 ppm de ag3. la latencia morfofisiológica ha sido reportada en diversas especies del género annona. así, baskin y baskin (2001) incluyeron informes sobre taxa con este tipo de bloqueo de la germinación en annona coriaceae y annona spraguei; igualmente, da silva et al. (2007) presentaron evidencias de embriones inmaduros y latencia fisiológica en annona crassiflora. pinto (1976) obtuvo incrementos en la germinación de semillas de guanábana con aplicación de 300 mg·l-1 de ag, y hernández (1993) notificó aumentos sensibles en la germinación de chirimoya a través de la tratamiento germinación (%)* latencia (%)* chirimoya guanábana chirimoya guanábana testigo absoluto 9,0h 0,0c 91,0b 100,0a ech 56,3f 18,2g 43,7d 81,0c ag3 200 ppm 50,0g 10,0h 50,0c 90,0b ag3 400 ppm 56,5f 37,5e 43,5d 62,0e ag3 600 ppm 68,0d 47,6c 32,0e 52,0g ag3 800 ppm 83,3b 62,5a 16,7 37,5i ag3 1000 ppm 45,0g 14,3 55,0c 85,7c ech + ag3 200 ppm 60,lef 40,9de 40,0de 59,1ef ech + ag3 400 ppm 65,2d 28,6f 34,8e 71,4d ech + ag3 600 ppm 75,0c 40,9de 25,0f 59,1ef ech + ag3 800 ppm 91,7a 54,2b 8,0g 45,8h ech + ag3 1000 ppm 65,0ie 43,5cd 35,0e 56,5fg efh + ag3 200 ppm 0,0i 0,0i 100,0a 100,0a efh + ag3 400 ppm 0,0i 0,0i 100,0a 100,0a efh + ag3 600 ppm 0,0i 0,0i 100,0a 100,0a efh + ag3 800 ppm 0,0i 0,0i 100,0a 100,0a efh + ag3 1000 ppm 0,0i 0,0i 100,0a 100,0a tabla 2. germinación y latencia obtenidas en semillas de chirimoya y guanábana, con relación a unidades de propagación viables, como resultado de tratamientos de remoción de latencias morfológica y morfofisiológica. *entre promedios marcados con la misma letra, en cada columna, no hay diferencias estadísticas significativas, con base en el arcoseno del porcentaje de germinación y de latencia (prueba de student, p ≤ 0,05). promedio semillas no viables chirimoya: 16,8%. promedio semillas no viables guanábana: 21,9%. ech = estratificación caliente húmeda; efh = estratificación fría húmeda. 2007 lobo, delgado, cartagena, fernández y medina: categorización de la germinación y la latencia en semillas de chirimoya 240 agron. colomb. 25(2) 2007 imbibición con ag, 100 mg·l-1. adicionalmente, ferreira et al. (2002) obtuvieron incrementos estadísticamente significativos en cuanto a emergencia de los embriones de annona squamosa, con aplicaciones de ag, y da silva et al. (2007) describieron un efecto promotor del ag, que provocó germinación en semillas de annona crassiflora. la combinación de la estratificación caliente húmeda y aplicación de ácido giberélico, tuvo un efecto sinérgico en la chirimoya, con obtención de la mayor acción positiva en la imbibición de la semilla con 800 ppm de ag3, e incubación posterior, durante 90 días en la cámara húmeda. con el tratamiento anterior, se logró una germinación del 91,7%, y una no remoción de latencia del 8,3% de las simientes viables, como se observa en la tabla 2. en contraste, la mayor emergencia de embriones en guanábana se obtuvo mediante la imbibición con 800 ppm de ag3, una germinación del 62,5% y una latencia del 37,55, exhibiendo diferencias significativas con los demás tratamientos. con el último taxón no fue evidente la complementación entre la aplicación de la fitohormona y la estratificación caliente húmeda (tabla 2). como se indicó previamente, es posible que la semilla de guanábana requiera una mayor temperatura para la estratificación caliente, dado su origen tropical bajo. vilar et al. (2005) encontraron con la especie relacionada tropical annona montana, que su germinación era considerablemente superior a 30 °c que a los 25 °c, 55% contra 25% , sin germinación alguna a los 20 °c. lo anterior señala la importancia de la temperatura en el proceso germinativo, aspecto que es dependiente de la especie y aun del genotipo dentro de cada taxón y del conjunto de condiciones en las cuales se incuba la semilla. en este contexto, se ha indicado que la guanábana es la annona más tropical (popenoe, 1939; nakasone y paull, 1998), con origen probable en centroamérica, las antillas o el norte de suramérica (pinto, 2005a), la cual se cultiva desde el nivel del mar hasta los 1.200 msnm (pinto y silva, 1994). mata y moreno-casola (2005) informaron que las especies annona crassiflora y annona glabra difieren en el tipo de ambiente al cual responden para germinar, con adición de que el rompimiento de la latencia se produce bajo las condiciones ambientales a las cuales están adaptados cada uno de estos taxa. en la investigación no se obtuvo germinación alguna, con las dos especies en la estratificación fría húmeda, aun en los casos de imbibición previa con ag3 (tablas 1 y 2). esto es un indicativo de posible inducción de una latencia secundaria por las bajas temperaturas. este aspecto debe tomarse en consideración durante el almacenamiento de la semilla, aun cuando la diferencia es que el almacenamiento se realiza con bajo contenido de humedad, en empaques que no tienen intercambio de agua con el medio ambiente de conservación. al respecto, se ha indicado que las semillas de chirimoya toleran desecación hasta 4,8% de humedad y las de guanábana hasta 5%, lo cual es un referente para su mantenimiento a bajas temperaturas (ferreira y pinto, 2005). se ha señalado que la latencia secundaria ocurre al ser sometidas las semillas maduras, después de su dispersión, a condiciones ambientales que inducen este estado (bewley y black, 1994), con información de que esta puede presentarse luego de la maduración de las semillas o aún en semillas con embriones no completamente desarrollados (foley, 2001), como es el caso las dos annona objeto del estudio actual. consideraciones generales la presencia de semillas latentes fue descrita por teofrasto hace 2.300 años y se cree que fue detectada desde el principio de la agricultura (jurado y flores, 2005). tweddle et al. (2003), postularon que la latencia de las semillas, en conjunción con el hecho de que éstas sean ortodoxas, tiene gran importancia en la ecología de la regeneración poblacional, atributos que se presentan en las semillas de chirimoya y guanábana. estas fueron categorizadas como ortodoxas por parte de ferreira y pinto (2005) y hong et al. (1996); en esta investigación se pudo definir la presencia de latencia morfofisiológica simple no profunda. lo anterior indica, de acuerdo con liu et al. (2005), que en condiciones naturales, luego de la dispersión de las unidades de propagación, estas pueden soportar períodos de sequía, bajas temperaturas y esparcir su germinación en espacio y tiempo. se ha indicado que una de las dificultades al comparar la germinación y la latencia entre taxa es la variación intraespecífica (pezzani y montaña, 2006). esta puede depender de diversidad genética, condiciones ambientales locales durante el crecimiento de las plantas madres y la maduración de la semilla, posición de esta en el vegetal, calidad del suelo y otros factores naturales (karlsson y milberg, 2007). lo anterior indica la dificultad para comparar los datos obtenidos con las simientes de chirimoya con los de guanábana, por ello, se consideraron en forma independiente. así mismo, la información obtenida, además de permitir categorizar el tipo de latencia, debe validarse y extenderse a otros tópicos como son: exploración de las temperaturas y tiempo de estratificación y evaluación de dosis de ag3, en especial para la especie guanábana. otro tópico relevante es la evaluación de la germinación en diversas accesiones de las colecciones de chirimoya y guanábana colombia, con 241 repetición a lo largo del tiempo, de forma que se cubran diversas épocas climáticas y con registro de los factores ambientales prevalentes durante el desarrollo de las semillas. diferencias en la germinación a nivel intraespecífico han sido reportados en diversas especies; por ejemplo, pérezgarcía et al. (2006) señalaron variación entre genotipos de hypericum perforatum, sometidos a condiciones similares para su germinación. los autores indicaron emergencias entre el 6 y 98%, en 68 poblaciones silvestres del taxón. de acuerdo con ferreira (2001), la mayoría de colecciones de annona, se conservan como bancos de campo, llamados también repositorios clonales o colecciones de plantas vivas. estos tienen una serie de limitantes, como son: altos costos de mantenimiento; representación de cada población por un número reducido de plantas, con estrechamiento genético de la variabilidad de las accesiones; riesgos de pérdida por enfermedades, incendios y otros fenómenos naturales, y la necesidad de disponer de un duplicado de seguridad en otra localidad, lo cual es oneroso. dado que las dos especies de la referencia poseen semilla ortodoxa, con latencia morfológica simple, no profunda, se facilita la conservación de un duplicado de campo por la vía de la simiente. en los bancos de campo se han establecido frutales tropicales que se almacenan preferiblemente como material clonal (tao, 2001), los cuales representan combinaciones deseadas de genes y no la variabilidad de las especies. el duplicado de seguridad por semilla permite colectar una muestra más amplia de los genes de cada deme, con la obtención de unidades de propagación sexual del mayor número de árboles posibles. esta ingresa a conservación a largo plazo y además permite el establecimiento en campo de individuos multiplicados por la vía sexual, como complemento a los clones previamente existentes. con el almacenamiento en cuartos fríos y el mantenimiento en campo, es posible establecer un modelo de conservación dinámico del germoplasma, el cual se basa en conservación a largo plazo de la semilla colectada, incluyendo la de los materiales presentes previamente en la colección y conformación de colecciones activas, logradas a partir de semillas de polinización abierta, lo que permite enriquecimiento genético de las plantas madres. esta semilla se monitorea y renueva cuando sea necesario a partir de una nueva cosecha de simientes producida por libre polinización, en la colección de campo, lo que permite disponer de una base genética más amplia para procesos de selección, clonación e hibridación, con los dos frutales de la referencia. la conservación anterior se considera dinámica ya que permite conservar semilla sexual obtenida a partir de cada una de las poblaciones colectadas y favorece la recombinación de todas las poblaciones establecidas en el huerto de campo, en contraste con la llamada “conservación estática”, en la cual se mantiene cada subpoblación con cambios genéticos mínimos. el apoyo al modelo de conservación anterior parte del conocimiento logrado en la investigación actual, la cual dio luces sobre el tipo de latencia presente en las simientes de chirimoya y guanábana, con identificación de los protocolos a utilizar para lograr germinación, en procesos de monitoreo y utilización del germoplasma. estos, como se indicó, deben perfeccionarse, con estudio de aspectos como: efectos de la variabilidad intraespecífica, del ambiente prevalente durante la cosecha y la interacción entre los dos componentes anteriores de la función fenotípica. conclusiones • la mejor metodología para la evaluación de la viabilidad de los embriones, mediante la prueba de tetrazolio, fue la imbibición de la semilla, con el químico, en condiciones de oscuridad, por un lapso de 24 h, con cortes posteriores longitudinales ventrales o dorsales. • a través de la evaluación de viabilidad con tetrazolio, se pudo detectar que en los dos taxa, objeto de la investigación, se presentaron semillas no viables, con valores de alrededor del 20% de las semillas, aparentemente normales. • las semillas de chirimoya y guanábana no exhiben latencia exógena, por testa impermeable; esto se comprobó por medio de la ganancia de peso obtenida al imbibir estas con agua, por espacio de 24 h. • estas poseen embriones poco desarrollados en tamaño, en el momento de la madurez de los frutos, y requieren de la posmaduración para germinar. • la posmaduración de la semilla se logró con estratificación caliente húmeda, a 25 °c, durante 90 días, lo que condujo a germinación posterior de la semilla, al ser incubada para tal fin. • en las dos especies también existe latencia fisiológica, la cual fue removida, en ambos taxa, a través de la imbibición de las semillas en ag3. • la imbibición con 800 ppm de ag3, causó la mayor germinación, en ambas especies, al incubar las semillas, luego de la aplicación de la hormona. 2007 lobo, delgado, cartagena, fernández y medina: categorización de la germinación y la latencia en semillas de chirimoya 242 agron. colomb. 25(2) 2007 • se categorizó el bloqueo de germinación como “latencia morfofisiológica simple, no profunda”. • la combinación del ag3 y la estratificación caliente húmeda incrementaron la germinación en chirimoya; en guanábana esto no fue evidente. • ya que las dos frutas estudiadas presentan semilla ortodoxa, se puede conservar por esta vía un duplicado de las colecciones de campo. • los datos obtenidos brindan una primera aproximación para procesos de monitoreo y germinación, lo cual permite la utilización del material conservado como semilla. • también proporcionan soporte para la implementación de un modelo dinámico de conservación del germoplasma de chirimoya y guanábana, cuyos componentes son: la colección de campo, semilla de las colectas originales conservada a largo plazo y semilla de polinización abierta, colectada periódicamente en cada subpoblación de campo, para procesos de selección y clonación, con miras al uso del recurso genético de estas especies. • es conveniente estudiar el efecto de la variabilidad intraespecífica sobre la latencia, al igual que el del ambiente de producción de la simiente y la interacción genotipo por ambiente al respecto. así se podrán ajustar protocolos de remoción de latencia y germinación de los dos taxa. literatura citada bansal, r.p., p.r.bathi y d.n. sen. 1980. differential specificity in water imbibition of indian arid zone seeds. biol. plant. 22, 327-331. baskin, c.c. y j.m. baskin. 2001. seeds. ecology, biogeography, and evolution of dormancy and germination. academic press, san diego, california. 666 p. baskin, c.c., s.e. meyer y j.m. baskin. 1995. two types of morphophysiological dormancy in seeds of two genera (osmorhiza and eeythronium) with an arcto-tertiary distributium pattern. amer. bot. 82(3), 293-298. baskin, j.m. y c.c. baskin. 1991. non deep complex morphophysiological complex dormancy in seeds of osmorhiza claytonii (apiaceae). amer. bot. 78, 588-593. baskin, j.m. y c.c. baskin. 2004. a classification system for seed dormancy. seed sci. res. 14, 1-16. bewley, j.d. y m. black. 1994. seeds – physiology of development and germination. plenum press, nueva york. 445 p. castillo, p., r.b. muno, m. rubi y j.g. cruz. 1997. métodos de propagación del chirimoyo (annona cherimola mill.), en catapec, harinas, méxico. pp. 195-203. en: memorias congreso internacional de anonáceas. universidad autónoma de chapingo, chapingo. colauto, n.m., i. massanori y c.s. vieira. 2003. superação da dormência em sementes de atemóia e fruta-do-conde. revista brasileira de fruticultura 25(2), 305-308. cooper, h.d., c. spillane y t. hodgkin. 2001. broadening the genetic base of crops: an overview. pp. 1-23. en: cooper h.d. , c. spillane y t. hodgkin (eds.). broadening the genetic base of crop production. ipgri, fao, cabi publishing, wallingford. da silva e.a.a., d.l.b. de melo, a.c. davide, n. de bode, g.b. abreu, j.m.r. faria y h.w.m. hilhorst. 2007. germination ecophysiolog y of annona crassif lora seeds. ann. bot. 99, 823-830. de smett, s., p. van damme, x. scheldeman y j. romero. 1999. seed structure and germination of cherimoya (annona cherimola mill.). acta hort. 497, 269-278. engelman, f. y j.m.m. engels. 2002. technologiess and strategies for ex situ conservation. pp. 89-104. en: engels, j.m.m.; v. ramanta, p. brown y m.t. jackson (eds.). managing plant genetic diversity. cabi publishing, wallingford. espinal, s. 1977. zonas de vida: formaciones vegetales del departamento de antioquia. universidad nacional de colombia, medellín. esquinca, a.r.g., j.g.a. moctezuma y g.m.p. pérez. 1997. duración de la latencia e importancia de la cubierta dura y la inmadurez anatómica, en la imbibición de la germinación de papausa blanca (annona diversifolia saff, magnoliade, annonaceae). investigación, ciencias y artes en chipias, méxico. pp. 37-44. fao. 1988. traditional food plantsa resource book for promoting the exploitation and consumption of food plants in arid, semiarid and sub-humid lands of eastern africa. fao forestry paper 4(1), 11-14. fenner, m. y k. thompson. 2005. the ecology of seeds. cambridge university press, cambridge. fernández, e. 2004. estudios de viabilidad y latencia de semillas de guanábana (annona muricata l.) y chirimoya (annona cherimola m.). trabajo de grado. universidad nacional de colombia, medellín. 35 p. ferreira, f.r. 2001. conservação de germoplasma de espécies frutiferas no campo. pp. 38-40. en: iii sirgealcsimposio de recursos genéticos para america latina e o caribe. iapar, londrina. ferreira, f.r. y a.c. pinto. 2005. chapter: 8: genetic resources en: williams, j.t., r.w. smith, a. hughes, n. haq y c.r. clements. (eds.). annona species. international centre for underutilized crops, university of southhampton. 284 p. ferreira, g.z., l.a. fogaça y m.m. malavasi. 1999. germinación de semillas de annona squamosa l., sometidas a diferentes tiempos y concentraciones de ácido giberélico. en: memorias del ii congreso internacional de anonáceas. universidad de ciencias y artes del estado de chiapas. tuxtla gutiérrez, chiapas, méxico. pp. 79. 243 ferreira, g., c.p. silva, e. cereda y j.f. pedras. 1998. efeito do ácido giberélico na germinação de sementes de fruta-do-conde. pp. 186-187. en: anais congreso nacional de botânica 49. sociedade de botânica do brasil, salvador. ferreira, g., p.r. erig y e. moro. 2002. uso de ácido giberélico em sementes de fruta-do-conde (annona squamosa l.) visando á produção de mudas em diferentes embalagens. revista brasileira de fruticultura 24(1), 178-182. ferreira, g., e. cereda, c.p. silva, r.j.p. cunha y a. cataneo. 1997. imbibition study of sugar apple (annona squamosa l.) and atemoya (annona squamosa l. x a. cherimola mill) seeds. pp. 210-224. en: memorias primer congreso internacional de anonáceas. universidad autónoma de chapingo, chapingo. finch-savage, w.e. y g. leubner-metzger. 2006. seed dormancy and the control of germination. new phytologist 171, 501-523. foley, m.e. 2001. seed dormancy: an update on terminolog y, physiological genetics, and quantitative trait loci regulating germinability. weed sci. 49, 305-317. franco, o., j. jasso, e. garcía y c. saucedo. 2001. crecimiento y calidad de frutos de annona muricata l., con diferentes niveles de polinización. revista fitotecnia mexicana 24(2), 139-144. george, a.p. y r.j. niessen. 1987. propagation of annona species: a review. scientia hort. 33, 75-85. gepts, p. 2002. a comparison between crop domestication, classical plant breeding and genetic engineering. crop sci. 42, 1780-1790. gonzález, m., b. baeza, j.l. lao y j. cuevas. 2006. pollen load affects fruit size and shape in chirimoya. scientia hort. 110, 51-56. guirado, e., j.m. hermoso, m.a. pérez, j. garcía y j.m. farré. 2001. polinización del chirimoyo. estación experimental la nacla. csic, junta de andalucia, caja rural de granada. 52 p. hayat, m.a. 1963. morphology of seed germination in annona squamosa. bot. gazette 124(5), 360-362. hayat, m.a. y j.e. canright. 1965. the developmental anatomy of the annonaceae. i. embryo and early seedling. amer. bot. 53(3), 228-237. hernández, l.v. 1993. la reproducción sexual y reproducción vegetativa de las annonaceas. universidad veracruzana, xalapa. 35 p. hong, t.d., s. linington y r.h. ellis, 1996. seed storage behaviour: a compendium. handbooks for genebanks no. 4. international plant genetic resources institute, roma. 62 p. ibar, l. 1979. cultivo del aguacate, chirimoyo, mango y papaya. aedos, barcelona. infante, d. y p. moreno-casasola. 2005. effect of in situ storage, light, and moisture on the germination of two wetland tropical tree. aquatic bot. 83, 206-218. ista 1995. conductivity test. pp. 22-34. en: hampton, j.g. y d.m. tekrony. (eds.). handbook of vigour test methods. 3rd edition. international seed testing association, zürich, switzerland. jurado, e. y j. flores. 2005. is seed dormancy under environmental control or bound to plant traits? vegetation sci. 16, 559-564. karlsson, l.m. y p. milberg. 2007. a comparative study of germination ecology of four papaver taxa. ann. bot. 99, 935-946. koornneef, m., l. bentsink y h. hilhorst. 2002. seed dormancy and germination. current opinion. plant biol. 5, 33-36. ledo, a.s. y c.i.l. cabanelas. 1997. superação de dormência de sementes de graviola (annona muricata l.). revista brasileira de fruticultura 19(3), 397-400. lemos, e.e.p., r.l.r.r. cavalcanti, a.a. carrazoni y t.m. lobo. 1987. germinação de sementes de pinha submetidas a tratamentos para quebra de dormência. anais congreso brasileiro de fruticultura 2(9), 675-678. little, t.m. y f.j. hills. 1976. métodos estadísticos para la investigación en la agricultura. editorial trillas, méxico. 270 p. liu, y., y-p. qui, l. zhang y j. chen. 2005. dormancy breaking and storage behavior of garcinia cowa roxb. (guttiferae) seeds: implications for ecological function and germplasm conservation. integrative plant biol. 47(1), 37-49. lobo, m. 1992. los recursos fitogenéticos: evolución, tipos y utilización. en: memorias curso internacional sobre recursos fitogenéticos. vol 1. 9 de noviembre4 de diciembre de 1992. universidad nacional de colombia, icetex, ibpgri, oea, universidad del valle, palmira. mata, d.i. y p. moreno-casola. 2005. effect of in situ storage, light and moisture on the germination of two wetland trees. aquatic bot. 83, 206-218. moreno, r., l. luna y r. gonzalez. 1999. estudios sobre la germinación de annona lutescens. en: memorias del ii congreso internaciona l de anonáceas. universidad de ciencias y artes del estado de chiapas. tuxtla gutiérrez, chiapas, méxico. pp. 82. nakasone, h.y. y r.e. paull. 1998. annonas. pp. 45-75. en: nakasone, h.y. y r.e. paull (eds.). tropical fruits. cab international, londres. nikolaeva, m.g. 1969. physiology of deep dormancy in seeds. izdatel’svo “nauka” lenningrad. national science foundation, washington d.c. nikolaeva, m.g. 1977. factors controlling the seed dormancy pattern in the physiology and biochemistry of seed dormancy and germination. nort holland, amsterdam. pp. 51-74. padilla, i.m.g. y c.l. encina. 2003. in vitro germination of chirimoya (annona cherimola) seeds. scientia hort. 97, 219-227. pérez-garcía, f., m. huertas, e.mora, b. peña, f. varela y m.e. gonzález. 2006. hypericum perforatum l. seed germination: interpopulation variation and effect of light, temperatura, presowing treatments and seed dessication. genet. resources crop evolution 53, 1187-1198. pezzani, f. y c. montaña. 2006. interand intraspecific variation in the germination response to light quality and scarification in grasses in two-phase mosaics of the chihuahuan desert. ann. bot. 97, 1063-1071. pinto, a.c. 1975. influencia do hormonio sobre o poder germinativo de sementes de graviola (annona muricata l.) pp. 1-18. en: anais do iii congreso brasileiro de fruticultura. sociedade brasileira de fruticultura, rio de janeiro. pinto, a.c. 1976. influência do hormônio sobre o poder germinativo de sementes de graviola. pp. 415-420. en: anais congreso brasileiro de fruticultura, rio de janeiro. 2007 lobo, delgado, cartagena, fernández y medina: categorización de la germinación y la latencia en semillas de chirimoya 244 agron. colomb. 25(2) 2007 pinto, a.c. 2005a. chapter 3: origin and distribution. pp. 17-20. en: williams, j.t., r.w. smith, a. hughes, n. haq, c.r. clements. (eds.). annona species. international centre for underutilized crops, university of southampton. pinto, a.c. 2005b. chapter 10. agronomy. pp. 70-123. en: williams, j.t., r.w. smith, a. hughes, n. haq y c.r. clements. (eds.). annona species. international centre for underutilized crops, university of southampton, southampton. pinto, a.c., s.r.m. andrade. 2005. chapter 9. genetic improvement. pp. 53-69. en: williams, j.t., r.w. smith, a. hughes, n. haq y c.r. clements (eds.). annona species. international centre for underutilised crops. university of southampton, southampton. pinto, a.c. y e.m. silva, 1994. graviola para exportação. aspectos técnicos da produção. frupex. minagricultura do abastecimento e da reforma agrária. sec. de desenvolvimento rural sdr, prog. de apoio a prod. e export. de frutas, hortaliças, flores e plantas ornamentais. 49 p. popenoe, w. 1939. importantes frutas tropicais. união panamericana. departamento de cooperação agrícola. washington d.c. 29 p. poulsen, g., c. holten y r. von bohmer, 2006. identification and revival of low viability seed simples. genet resources crop evolution 53, 675-678. rao, n.k., j. janson, m.e. duloo, k. ghosh, d. nowell y m. larinde. 2006. manual of seed handling in genebanks. handbook for genebanks 8, 163 p. rosell, p., v. galán y m. herrero, 2006. pollen germination as affected by pollen age in cherimoya. scientia hort. 109, 97-100. scheldeman, x. 2002. distribution and potential of cherimoya (annona cherimola mill) and highland papayas (vasconcellea spp.) in ecuador. ph.d. thesis universiteit gent, bélgica. 176 p. snyder, r.e. 2006. multiple risk reduction mechanisms: can dormancy substitute for dispersal? ecology letters 9, 1106-1114. tao, k.l. 2001. complementary conservation strategy for plant genetic resources. chapter 5. pp. 46-53. en: saad, m.s. y v.r. rao. (eds.). establishment and management of field genebanks. a training manual. ipgri, apo. roma. thompson, k. 2000. the functional ecology of soil seed banks. pp. 215-235. en: fenner, m. (ed.). seeds: the ecology of regeneration in plant communities. cab international, wallingford. tweddle, j.c., j.b. dickie, c.c. baskin y j.m. baskin. 2003. ecological aspects of seed dissication sensitivity. ecol. 91, 294-304. vilar, i., r.a. de andrade y a. baldo. 2005. influência da temperatura na germinação de sementes de annona montana. revista brasileira de fruticultura 27(2), 344-345. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf argel et al.: evaluación molecular y fenotípica ... 149 2007 evaluación molecular y fenotípica de la sensibilidad al fungicida fenamidone en aislamientos de peronospora sparsa molecular and phenotypic characterization of the resistance level to fenamidone in peronospora sparsa isolates luz edith argel 1 , mauricio marín 2 , josé miguel cotes 3 , sonia jaramillo 4 y edgar guzmán 5 fecha de recepción: 13 de abril de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 1 auxiliar de investigación, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín. e-mail: leargel@unalmed.edu.co 2 profesor asistente, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín. e-mail: mamarinm@unalmed.edu.co 3 profesor asistente, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. e-mail: jmcotes@unalmed.edu.co 4 profesora asociada, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. e-mail: sjaramal@unalmed.edu.co 5 investigador, división técnica bayer cropscience, colombia. e-mail: edgar.guzman@bayercropscience.com resumen: el mildeo velloso es uno de los mayores limitantes del cultivo de la rosa en colombia. esta enfermedad es causada por el oomycete holobiótrofo peronospora sparsa que fue detectado en la década de 1970 en la sabana de bogotá. en los últimos años su efecto negativo sobre la floricultura aumentó conduciendo a los cultivadores al empleo excesivo de fungicidas con acción sistémica, muchos de los cuales no cuentan con estudios de líneas base de sensibilidad ni con el diseño de estrategias anti-resistencia apropiadas. a fin de determinar el grado de sensibilidad de diez aislamientos de p. sparsa al fungicida fenamidone, representante del grupo de resistencia cruzada qoi, se realizaron pruebas de sensibilidad in vitro y evaluaciones moleculares. los resultados muestran que este patógeno presenta un alto grado de sensibilidad a dicha molécula (ec50 promedio: 0,51 mg· l -1 ) y que no hay evidencia de la presencia de las mutaciones puntuales g143a y f129l asociadas con fenotipos resistentes a qoi. este estudio aporta las bases para el desarrollo de una metodología de detección molecular de individuos con resistencia a fungicidas qoi que puede ser utilizada para monitorear las poblaciones del patógeno en nuestro medio. palabras clave: citocromo b, ec50, fungicidas qoi, mildeo velloso, mutación puntual. abstract: rose downy mildew caused by peronospora sparsa is a disease of increasing importance for the colombian flower industry. the disease was first reported in the 1970’s and, during the last years, its aggressiveness has increased dramatically. this has meant that an increasing and unacceptable number of fungicide applications are required to control it. this situation has a negative impact on the environment and public health, and requires a program to manage fungicide resistance, including participation of flower growers, fungicide companies, government agencies, and research institutions. the aim of this study was to build up a baseline of sensitivity of p. sparsa isolates to fenamidone, a systemic qoi fungicide, in order to support chemical strategies used to control p. sparsa, and specifically those directed to avoid a loss of sensitivity to these fungicides. the results were linked to the presence of point mutations in the cytochrome b gene, which have previously been linked to resistance to these fungicides. fungicide evaluations showed a high level of sensitivity of p. sparsa isolates to fenamidone (ec50: 0.51 mg· l -1 ), which was linked to the absence of point mutations g143a and f129l in the cytochrome b gene. a test is currently being designed to monitor qoi fungicide sensitivity in p. sparsa populations in the rose growing regions of colombia. key words: cytochrome b, ec50, qoi fungicides, downy mildew, punctual mutation. introducción colombia es el segundo exportador de flores en el mundo, con una participación cercana al 14% del mercado internacional y un área cultivada de 6.544 ha con diversas variedades de rosas, claveles, crisantemos y al menos otras quince especies de plantas ornamentales (asocolflores, 2005). el cultivo de rosas representa agronomía colombiana 25(1), 149-159, 2007 agron. colomb. 25(1), 2007 150 el 48% de las exportaciones de este sector, de manera que constituye la base fundamental de la floricultura del país. la producción de rosas se ve afectada por diferentes factores bióticos y abióticos, entre los que sobresalen las plagas y enfermedades como los más limitantes, destacándose en los últimos años el mildeo velloso, causado por el oomycete peronospora sparsa (arbeláez, 1999). este patógeno fue originalmente reportado en inglaterra en 1862 y se detectó en colombia en la década de 1970, ocasionando daños menores en los cultivos de rosas de la sabana de bogotá (horts, 1983; gómez, 2004). el problema del mildeo velloso en colombia se ha incrementado durante el último lustro a tal punto que, bajo condiciones de alta susceptibilidad de las variedades sembradas, las pérdidas ocasionadas por esta enfermedad se estiman en un 10% de la producción bruta anual (gómez y arbeláez, 2005). son varias las hipótesis que plantean los investigadores y productores de rosas como las causas del resurgimiento del mildeo velloso en colombia; entre otras se destacan la introducción y siembra de nuevas variedades de rosa susceptibles al patógeno, los cambios climáticos asociados con el calentamiento global, la modificación de los sistemas de producción de flores y el uso indiscriminado de fungicidas sistémicos para su control (arbeláez, 1999; ayala et al., 2005). el aumento del nivel de enfermedad del mildeo velloso de la rosa ha incrementado los costos de producción en este cultivo; ello ha precipitado un empleo excesivo de productos fungicidas y a su aplicación calendario, llegando incluso a encontrarse cultivos en los cuales se realizan tres aplicaciones por semana, con las graves consecuencias ambientales, de salud pública y de selección de variantes resistentes del patógeno que esto implica. entre los fungicidas empleados para el control del mildeo velloso se destacan fosetil-al, iprovalicarb, propineb, dimetomorf, cimoxanil, oxadixil, metalaxil y más recientemente el fenamidone (quiroga, 2004; waltera et al., 2004). el fungicida fenamidone pertenece al grupo químico de las imidazolinonas, el cual presenta como modo de acción la inhibición de la respiración mitocondrial al bloquear el transporte de electrones a nivel de la ubihidroquinona en el complejo iii (citocromo-coxidoreductasa), también llamado ‘complejo bc1’, razón por la que se incluye como fungicida del grupo qoi (por quinone outside inhibitors) con las estrobilurinas (azoxistrobin, picoxistrobin, piraclostrobin, kresoximmetilo, trifloxistrobin, metominostrobin, fluoxastrobin) y oxazolidinedionas (genix y villier, 2003; neuburger et al., 2003; frac, 2005a). su acción es especialmente eficaz contra un gran número de patógenos de la clase oomycetes como plasmopara viticola, phytophthora infestans y varias especies de peronospora; así mismo, también controla algunos ascomycetes (mycosphaerella spp., venturia inaequalis) y hongos mitospóricos (alternaria sp.) (mercer y latorse, 2003). el fenamidone es eficiente tanto a nivel preventivo como curativo, ya que actúa sobre diferentes sitios del ciclo de vida de los hongos y pseudo-hongos que controla. en el caso de los oomycetes inhibe la liberación de zoosporas y la germinación directa a partir de esporangios, presentando también un efecto antiesporulante y una alta acción translaminar (mercer y latorse, 2003). a pesar de que la comercialización de los fungicidas qoi es relativamente reciente, el reporte de aislamientos resistentes de hongos y pseudo-hongos a qoi se ha venido incrementando rápidamente en diferentes cultivos (blumeria graminis f.sp. tritici en trigo; p. viticola en vid; v. inaequalis en manzano) debido a su mecanismo de acción único, a la ocurrencia de resistencia cruzada entre fungicidas qoi y a la carencia de prácticas adecuadas para su utilización (neuburger et al., 2003; frac, 2006). la resistencia a fungicidas qoi se ha asociado con la presencia de mutaciones puntuales en el gen citocromo b en aislamientos de diferentes hongos, detectándose inicialmente en individuos con fenotipos resistentes de saccharomyces cerevisiae (di rago et al., 1995) y confirmándose en los fitopatógenos b. graminis f.sp tritici y pseudocercospora cubensis en cultivos de trigo y cucurbitáceas, respectivamente (sierotski et al., 2000; ishii et al., 2001). en dichos estudios se han identificado cerca de 11 mutaciones potencialmente asociadas con resistencia a qoi, además de un posible mecanismo de detoxificación que está mediado por un sistema de respiración alterno como respuesta a la inhibición de la cadena de transporte de electrones (zheng et al., 2000; sierotzki et al., 2000). investigaciones posteriores han determinado que los fenotipos resistentes se encuentran estrechamente asociados con la sustitución del aminoácido guanina por citosina en el codón 143 (ggt) que codifica para el aminoácido glicina de la proteína citocromo b (sierotzki et al., 2000; zheng et al., 2000; ishii et al., 2001; sirven y beffa, 2003). una segunda mutación que induce al cambio de fenilalamida por leucina en el codón 129 también se ha asociado con la resistencia a dichos fungicidas en pyricularia griargel et al.: evaluación molecular y fenotípica ... 151 2007 sea (farman, 2001), pythium aphanidermatum (bartlett et al., 2002) y v. inaequalis (zheng y köller, 1997). el efecto detrimental que ocasiona el fenómeno de resistencia a fungicidas sobre el ambiente, la salud pública y la economía de las regiones agrícolas, trasciende el ámbito de las compañías productoras de agroquímicos y se constituye en un problema social con profundos efectos, tanto sobre las poblaciones rurales más vulnerables, como sobre los consumidores concentrados en los centros urbanos. en este escenario se requiere la cooperación de entidades de investigación y organismos de control del estado para diseñar estrategias anti-resistencia, es decir, que prevengan en campo el desarrollo de mecanismos de resistencia a los fungicidas qoi por parte de los oomicetos. dichas estrategias se basan en la realización de estudios regionales de eficacia de fungicidas bajo las condiciones propias de cada agroecosistema, la determinación de líneas base de sensibilidad y la ejecución de investigaciones que predigan el riesgo biológico de la aparición de poblaciones de fitopatógenos resistentes a los fungicidas, en especial aquellos susceptibles de generar resistencia cruzada (köller, 2001; damicone, 2004). debido a la carencia de información sobre la efectividad del fungicida fenamidone para el control del mildeo velloso de la rosa en colombia se determinaron los niveles de sensibilidad a este fungicida en 10 aislamientos de p. sparsa procedentes de la sabana de bogotá y el norte de antioquia. dichas evaluaciones se acompañaron del análisis molecular para detectar la presencia de las mutaciones g143a y f129l en el gen citocromo b, asociadas con fenotipos resistentes a fungicidas qoi en otros patógenos. materiales y métodos obtención de aislamientos esta investigación se desarrolló en los laboratorios de estudios moleculares y de biología celular y molecular de las facultades de ciencias y ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, en medellín. las plantas de rosa empleadas para el mantenimiento de p. sparsa fueron sembradas en los predios de la universidad y los aislamientos del pseudo-hongo se obtuvieron a partir de folíolos de rosa con síntomas de mildeo velloso en cultivos ubicados en la sabana de bogotá (bogotá d.c., cogua, cota, gachancipá, suba, suesca, tenjo) y el oriente (carmen de viboral, la unión) y norte (san pedro de los milagros) de antioquia. mantenimiento del patógeno debido a la condición holobiótrofa de p. sparsa es necesario mantener de manera permanente los aislamientos del hongo sobre material vegetal; para esto se utilizaron hojas jóvenes provenientes de plantas de rosa variedad charlotte, la cual es altamente susceptible a la enfermedad. la purificación de los aislamientos del oomiceto se realizó mediante el paso de un pincel fino humedecido por el envés a partir de folíolos obtenidos en el campo con signos del patógeno, y su posterior contacto con folíolos de rosa sanos en estado joven, previamente desinfestados mediante lavado con abundante agua destilada y una solución de hipoclorito de sodio al 1% durante 1 min. los folíolos inoculados fueron mantenidos en cajas de petri plásticas acondicionadas como cámaras húmedas, con el haz dirigido hacia la base e incubadas en un fitotrón (indulab® cab-30, medellín, colombia) a 18°c, humedad relativa entre 90 y 100% y 12 horas de luz/oscuridad por 7 días. este procedimiento se repitió hasta obtener suficiente material del pseudohongo para la extracción de adn y la realización de las pruebas de sensibilidad. niveles de sensibilidad de peronospora sparsa al fungicida fenamidone para la construcción de la línea de sensibilidad al fungicida fenamidone se seleccionaron 10 aislamientos de p. sparsa representantivos de las diferentes zonas de colección (tabla 1). se utilizó un diseño completamente al azar con arreglo factorial 10x7 y tres repeticiones. la unidad experimental estuvo conformada por una caja de petri con cuatro discos de hoja de 14 mm proveniente de folíolos jóvenes de plantas de rosa de la variedad charlotte. el primer factor corresponde a los 10 aislamientos y el segundo a siete concentraciones del fungicida (0; 1,5; 3; 6; 12; 25 y 50 mg· l -1 ), las cuales fueron definidas siguiendo una escala exponencial con su límite superior basado en la dosis recomendada en campo. el experimento completo fue repetido dos veces en el tiempo para mejorar la precisión de la información obtenida. los discos fueron sumergidos en cada una de las dosis durante 1 min, para luego ser localizados en cajas de petri con medio de sobrevivencia suplementado con 2 mg· l -1 de kinetina e incubados durante 24 horas bajo las condiciones antes descritas. para el establecimiento de la dosis del tratamiento control (0 mg· l -1 ) se sumergieron los discos de hoja en agua destilada estéril y se inocularon en forma similar a los demás tratamientos. agron. colomb. 25(1), 2007 152 para la inoculación del patógeno se colectaron en agua destilada estéril los esporangios desarrollados luego de siete días de incubación, preparándose suspensiones de 40,000 esporangios/ml, mediante el empleo de un hematocitómetro. posteriormente, una gota de 10 µl de las concentraciones citadas fue depositada en el centro de cada disco foliar y las cajas fueron incubadas durante 8 días, período después del cual se evalúo sobre cada disco el porcentaje de área foliar afectada con mildeo velloso por comparación con una escala 0-5, en donde 0 se refiere a la ausencia de síntomas y 5 a un porcentaje de área foliar afectada superior a 50% (mercer y latorse, 2003). para el análisis estadístico del experimento se procedió a codificar los valores discretos de la escala de severidad en una escala porcentual que indica el área foliar afectada, donde los intervalos 0-1 corresponde a valores de 0 a 12,5%; 1-2, 12,5 a 25%; 2-3, 25 a 37,5%; 3-4, 37,5 a 50% y 4-5, 50 a 100%. inicialmente se realizó un análisis de varianza combinado considerando un modelo mixto donde los efectos fijos fueron aislamiento y dosis, y los efectos aleatorios fueron la variación entre experimentos, entre cajas de petri dentro de experimentos, y las interacciones del efecto de los experimentos con los aislamientos y las dosis. fue considerada la heterogeneidad de varianzas dentro de cada uno de los experimentos. se obtuvieron las medias ajustadas por mínimos cuadrados y su respectivo error estándar para cada uno de los aislamientos en cada una de las dosis. con estos valores se realizó la estimación de la ec50 ponderada por el recíproco del error estándar para cada uno de los aislamientos mediante el procedimiento probit de sas system v. 8,2 ® (sas, 1999). adicionalmente se obtuvieron los intervalos de confianza al 95%. para verificar la acción del fungicida como antiesporulante se realizó el conteo de esporangios por dosis y por aislamiento en cada uno de los experimentos, y se obtuvieron los promedios de estos valores. evaluación del producto comercial mildex ® con fines comparativos se realizó un experimento en el cual se evaluó el nivel de sensibilidad al fungicida mildex ® que tiene como formulación comercial 44,4 g· kg -1 del ingrediente activo (i.a.) fenamidone y 667 g· kg -1 de fosetil-al de dos aislamientos de p. sparsa que presentaron los mayores y menores valores ec50 en la evaluación de la línea base. los procedimientos de aplicación del fungicida, inoculación y análisis estadístico, fueron similares a los descritos anteriormente, con la variación de la utilización del producto comercial mildex ® como fuente para la obtención de las seis dosis de i.a. fenamidone, indicadas anteriormente y la realización de un diseño completamente al azar con arreglo factorial 4x7. extracción del adn de peronospora sparsa con el objeto de relacionar los resultados obtenidos en la evaluación de la línea base con la secuencia de nucleótidos de la región del gen citocromo b en la que previamente se han identificado mutaciones puntuales asociadas con el grado de sensibilidad a fungicidas qoi de hongos y pseudo-hongos (sierotski et al., 2000; sirven y beffa, 2003), se seleccionaron los tres aislamientos que presentaron los menores valores de ec50 y los tres aislamientos con menor grado de sensibilidad al fungicida fenamidone a fin de proceder al análisis molecular de la región mitocondrial del gen citocromo b. en la extracción del adn de cada aislamiento se tomaron las estructuras somáticas y reproductivas del pseudo-hongo mediante la aplicación directa de 150 µl de buffer de extracción (ctab 2%, nacl 1.4 m, edta 20 mm, tris-hcl 100 mm ph 8,0) sobre el tejido foliar afectado y la obtención de dicha suspensión con la ayuda de una micropipeta, para proceder a su maceración física mediante un pistilo estéril y su posterior incubación al baño maría a 65°c por 10 min. luego se adicionó un volumen de fenol:cloroformo, se centrifugó a 13.000 rpm por 10 min y se realizó un lavado adicional con 1 volumen de cloroformo. el sobrenadante fue transferido a otro tubo eppendorf y los ácidos nucleicos fueron precipitados durante 2 horas a –20°c con 0,6 volúmenes de isopropanol y 0,1 tabla 1. aislamientos de peronospora sparsa seleccionados para la evaluación de la línea de sensibilidad. aislamiento hospedante (variedad) cultivo localidad ps13 charlotte andalucía tenjo ps43 akito tropics tenjo ps44 sari alpes tenjo ps45 bella perla deyavú gachancipá ps46 vendella luis ramírez gachancipá ps47 vendella el olivo cogua ps48 charlott flores aurora suesca ps49 bella vista jaroma gachancipá ps50 asmer gold inversiones coquette san pedro ps51 vendella inversiones coquette san pedro argel et al.: evaluación molecular y fenotípica ... 153 2007 volúmenes de acetato de sodio 3 m, colectandose por centrifugación a 13.000 rpm por 30 min. el micro-pellet obtenido fue lavado con 100 µl de etanol al 70%, secado al vacío en un equipo speed vac ® (eppendorf 5301, hamburgo, alemania) y resuspendido en 20 µl de agua bidestilada estéril. confirmación molecular de la naturaleza del adn recuperado debido a la condición holobiótrofa de p. sparsa, y a la baja cantidad de material biológico utilizado para la extracción de adn, fue necesario confirmar la naturaleza del adn extraído utilizando los primers específicos para p. sparsa ps3 (5’ att ttg tgc tgg ctg gc 3’) y psi (5’ tgc cac acg acc gaa gc 3’) diseñados previamente por aegerter et al. (2002) para amplificar las regiones its1, 5.8s e its2 de este pseudohongo. las reacciones de pcr incluyeron 0,1 µm de cada primer, 1 u de taq adn polimerasa recombinante (fermentas, vilnius, lituania); 0,2 mm de cada dntp, 1x de buffer de enzima (100 mm tris-hcl (ph 8,8); 500 mm kcl; 0,8% nonidet p40); 2 mm mgcl2, 5 µl de una dilución 1/10 de adn y un volumen total de reacción de 25 µl. las condiciones de amplificación consistieron en una desnaturalización inicial a 94 °c por 3 min, seguida por 35 ciclos de 94°c por 2 min, 60°c por 1,3 min, 72°c por 2,5 min y un período final de extensión a 72°c por 7 min, utilizándose un termociclador ptc-100 ® (mj. research, inc., whaltam, eua). luego de la reacción se tomaron 5 µl de los productos y se separaron por electroforesis en gel de agarosa al 1,5% suplementado con 3 µl de bromuro de etidio (10 mg· ml -1 ). la visualización de las bandas se realizó bajo luz ultravioleta utilizando el sistema digital de análisis biodoc analyze ® (biometra, hamburgo, alemania). cinco de los productos de pcr obtenidos en igual número de aislamientos fueron purificados mediante el kit wizard pcr preps adn purification system ® (promega, madison, eeuu) para proceder a su secuenciación directa en ambas direcciones utilizando un secuenciador abi prism 3730xl ® (pe applied biosystems) de la compañía macrogen (corea del sur) con los primers ps1 ps3 y el kit big dye terminator cycle sequencing ready reaction ® (pe applied biosystems, foster city, california, eua). las secuencias obtenidas fueron editadas con la ayuda del software editseq ® y se compararon, utilizando el programa blast (2006), frente a aquellas reportadas para p. sparsa en las bases de datos moleculares. análisis de la secuencia parcial del gen citocromo b la amplificación del gen citocromo b se realizó empleando los primers: cb1 (5’att ttt ttg gat tcg gtt cg 3’) y cb2 (5’gtt ttc att gga ttt gct tc 3’) reportados por sirven y beffa (2003) como específicos para oomycetes; éstos amplifican una región de aproximadamente 700 pb que contiene los codones 129 a 146, en la cual se han detectado mutaciones asociadas con resistencia a fungicidas qoi. las reacciones se realizaron en un termociclador ptc-100 ® (mj research, inc.) y consistieron de una desnaturalización inicial a 94ºc por 3 min, seguida por 35 ciclos de 94ºc por 1,3 min., 52ºc por 1,3 min, 72ºc por 2 min y una extensión final a 72ºc por 10 min. las condiciones del pcr, corrido electroforético y secuenciación fueron similares a las descritas anteriormente, con la excpeción de los primers utilizados (cb1 y cb2). las secuencias obtenidas fueron editadas con la ayuda del software editseq ® y se compararon utilizando el programa blast (2006) con aquellas del gen citocromo b previamente depositadas en las bases de datos moleculares para otros oomycetes. las secuencias consenso se ensamblaron utilizando el programa megalign ® y se tradujeron a secuencia de aminoácidos. resultados aislamientos los procedimientos presentados en la sección de materiales corresponden a los consolidados de una serie de variantes metodológicas que fue necesario evaluar en esta investigación. en total se colectaron 143 muestras con síntomas de mildeo velloso en 15 variedades comerciales de rosa, de las cuales fue posible la obtención de 51 aislamientos del patógeno. establecimiento de los niveles de sensibilidad de p. sparsa al fungicida fenamidone la acción del fungicida fenamidone sobre el desarrollo de la sintomatología del mildeo velloso en los discos de hoja inoculados fue evidente y gradual con el aumento de las dosis evaluadas. por su parte, en el tratamiento control la severidad del patógeno alcanzó valores en la escala que oscilaron entre 3 y 4 (37,5% y 50% en la escala transformada) para todos los aislamientos, en el tratamiento con la dosis 1,5 mg· l -1 dicha severidad se agron. colomb. 25(1), 2007 154 redujo a valores de la escala de 2 a 3 (25% a 37,5%); cuando se evaluó la dosis de 6 mg· l -1 , no sobrepasó el nivel 2 (12,5 a 25%) de la escala. las dosis del fungicida superiores a 12 mg· l -1 fueron efectivas para reducir la severidad del mildeo velloso a valores entre 0 y 1 (0% a 12,5%) (figura 1). en el análisis de la esporulación del patógeno se determinó que en promedio, para el tratamiento control, se produjeron entre 10.500 esporangios/ml -1 (aislamiento ps48) y 82.500 esporangios/ml -1 (aislamiento ps13), niveles que se redujeron con el aumento de la dosis del fungicida, a tal punto que, a 12 mg· l -1 , solamente tres aislamientos esporularon (aislamientos ps13, ps45 y ps50); a 25 mg· l -1 ninguno de ellos logró esporular. el efecto antiesporulante del fenamidone se confirma al observar que el aislamiento ps13, que produjo un mayor número de esporangios en el tratamiento control, al ser sometido a las dosis de 1,5 µg· ml -1 y 3 µg· ml -1 , redujo su nivel promedio de esporulación en 74 y 81%, respectivamente (figura 2). cuando se calcularon los valores de ec50, se encontró que éstos oscilaron entre 0,29 (aislamiento ps44) y 0,83 mg· l -1 (aislamiento ps46), siendo el promedio para todos los aislamientos de 0,51 mg· l -1 (figura 3). la evaluación de la acción del fenamidone a partir de la formulación comercial mildex® en los cuatro aislamientos seleccionados, resultó con un patrón similar al encontrado cuando se evaluó el ingrediente activo (tabla 2). sin embargo su eficacia fue menor, ya que las dosis que redujeron el nivel de severidad a valores de 1 en la escala utilizada, fueron 25 mg· l -1 para los aislamientos ps13, ps46, ps51 y 12 mg· l -1 para el aislamiento ps44 (figura 4). este resultado se reflejó en el cálculo de los valores de ec50, que alcanzaron un promedio de 1,3 µg· ml -1 y oscilaron entre 0,8 (aislamiento ps51) y 2 mg· l -1 (aislamiento ps46) (figura 5). un situación similar se encontró al evaluar el grado de esporulación, en este caso, ninguno de los cuatro aislamientos detuvo la producción de esporangios a 25 mg· l -1 , e incluso el figura 1. evaluación de la sensibilidad al fungicida fenamidone de diez aislamientos de peronospora sparsa procedentes de cultivos de rosa de los departamentos de cundinamarca y antioquia. la escala de severidad empleada correspondió a un rango de 0 a 5 que fue transformada a valores de porcentaje. figura 2. producción promedio de esporangios en diez aislamientos de peronospora sparsa procedentes de cultivos de rosa de los departamentos de cundinamarca y antioquia sometidos a diferentes dosis de fenamidone luego de ocho días de incubación. figura 3. valores de ec50 (mg· l -1 ) para el fungicida fenamidone determinados a partir del ingrediente activo en grado técnico, en diez aislamientos de peronospora sparsa procedentes de cultivos de rosas en los departamentos de cundinamarca y antioquia. las líneas representan los intervalos de confianza al 95%. e s p o ra n g io s ( n o .) argel et al.: evaluación molecular y fenotípica ... 155 2007 aislamiento ps13 produjo en promedio 2.000 esporangios/ml -1 cuando se sometió a la mayor dosis (50 mg· l -1 ) (figura 6). confirmación molecular de la naturaleza del adn recuperado la metodología de extracción de ácidos nucleicos empleada resultó eficiente para obtener la calidad adecuada de adn requerida para realizar la prueba de pcr específica, en la que se obtuvo un amplicón de aproximadamente 700 pb en los diez aislamientos utilizados en este estudio. la secuenciación de estos fragmentos permitió confirmar la identidad de la especie peronospora sparsa como agente causal del mildeo velloso de la rosa en colombia (número de accesión genbank dq887772). análisis de la secuencia parcial del gen citocromo b la utilización de los primers cb1 y cb2 bajo las condiciones de pcr descritas permitió la amplificación específica de un amplicón de 625 pb. dicha región fue confirmada mediante secuenciación directa como perteneciente al gen citocromo b del genoma mitocondrial (número de accesión genbank dq887773). el análisis mediante blast de la secuencia de nucleótidos permitió determinar que existía un alto porcentaje de similitud entre las regiones correspondientes a las posiciones 14112 (94%), 187-397 (93%) y 430-523 (91%) de los aislamientos de p. sparsa secuenciados y las regiones del adn mitocondrial 1142811526 nt, 11601-11811 nt, 11844-11937 nt, del oomycete p. infestans. así mismo, se encontró que la región analizada presenta un alto nivel de similitud con secuencias disponibles del citocromo b en los oomycetes fitopatógenos hyaloperonospora parasitica (valor e: 4 x 10 -79 , para 205 nt), phytophthora megasperma (valor e: 9 x 10 -77 para 205 nt) y plasmopara viticola (valor e: 9 x 10 -46 , para 205 nt). cuando la comparación de la porción del gen citocromo b se realizó con base en la secuencia de aminoácidos los valores de similitud fueron de 96% (valor e: 9 x 10 -105 ), presentándose 177 identidades de los 183 aminoácidos, lo cual tabla 2. valores ec50 e intervalos de confianza para el ingrediente activo fenamidone en grado técnico y el producto comercial mildex® en aislamientos de peronospora sparsa procedentes de cultivos de rosa de los departamentos de cundinamarca y antioquia. aislamiento valores ec50 (mg · l -1 ) e intervalos de confianza fenamidone mildex ® ps13 0,31 (0,21 – 0,41) 1,40 (1,13 – 1,67) ps43 0,58 (0,46 – 0,71) ps44 0,29 (0,20 – 0,40) 0,91 (0,69 – 1,13) ps45 0,64 (0,53 – 0,76) ps46 0,83 (0,71 – 0,95) 2,05 (1,82 – 2,29) ps47 0,32 (0,22 – 0,42) ps48 0,42 (0,31 – 0,53) ps49 0,63 (0,51 – 0,75) ps50 0,61 (0,48 – 0,75) ps51 0,79 (0,66 – 0,93) 0,80 (0,58 – 1,03) ec50 promedio 0,51 (0,47 – 0,55) 1,27 (1,15 – 1,40) figura 4. evaluación de la sensibilidad al fungicida mildex ® (44,4 g· kg -1 de i.a fenamidone y 667 g· kg -1 de fosetyl-al) en cuatro aislamientos de peronospora sparsa seleccionados a partir de la línea base de sensibilidad. la escala de severidad empleada correspondió a un rango de 0 a 5 que fue transformada a valores de porcentaje. figura 5. valores de ec50 (mg· l -1 ) para el fungicida fenamidone determinados a partir del producto comercial mildex ® en cuatro aislamientos de peronospora sparsa seleccionados en el estudio de la línea base de sensibilidad. las líneas representan los intervalos de confianza al 95% agron. colomb. 25(1), 2007 156 demuestra el alto grado de conservación que presenta la proteína codificada por dicho gen y sustenta su utilidad como un marcador del nivel de sensibilidad de los oomycetes a los fungicidas qoi. el estudio detallado de la región del gen citocromo b, en la cual se han detectado en hongos mutaciones asociadas a fenotipos resistentes a fungicidas qoi, evidenció la ausencia de las mutaciones g143a y f129l en todos los aislamientos evaluados, lo cual coincide con el alto nivel de sensibilidad presentado por todos los aislamientos de p. sparsa evaluados, tanto en el estudio de la línea base, como en el proceso de crecimiento bajo dosis subletales (figura 7). discusión en esta investigación se evaluó el nivel de sensibilidad de p. sparsa, agente causal del mildeo velloso de la rosa, a la molécula fenamidone, representante del grupo de fungicidas de resistencia cruzada qoi. se encontró que las poblaciones de este patógeno tienen un alto nivel de sensibilidad a dicho i.a. y que no se presentan mutaciones asociadas con la resistencia a qoi en diez aislamientos de p. sparsa obtenidos de diferentes cultivos de rosa del país. para la realización del estudio fue necesario el establecimiento y estandarización de diversas metodologías fitopatológicas y moleculares aplicables a hongos y pseudo-hongos obligados bajo las condiciones propias de nuestro medio, estableciéndose las bases experimentales para el desarrollo de futuras investigaciones con este grupo de agentes figura 6. producción de esporangios en cuatro aislamientos de peronospora sparsa procedentes de cultivos de rosa de los departamentos de cundinamarca y antioquia sometidos a diferentes dosis de fenamidone aportado por el producto comercial mildex ® luego de ocho días de incubación. figura 7. alineamiento de las secuencias de varios oomycetes entre las posiciones 129 y 146 del gen citocromo b. los codones 129 y 143 (indicados por flechas) se han asociado previamente con fenotipos resistentes a fungicidas del tipo qoi. fitopatógenos. en este sentido, procesos como el de purificación y mantenimiento de aislamientos de p. sparsa bajo condiciones de laboratorio presentaron gran dificultad y exigieron la aplicación de diferentes estrategias metodológicas para su estandarización. aunque en la literatura mundial existen reportes de trabajos similares realizados con mildeos vellosos (peronospora destructor, plasmopara viticola, pseudoperonospora cubensis) (michelmore et al., 1988, kamoun, 2003), las metodologías allí establecidas no correspondían totalmente a las condiciones de este trabajo. afortunadamente, los trabajos previos desarrollados en colombia para p. sparsa por arbeláez (1999), gómez (2004) y filgueira (2004) ofrecieron un adecuado punto de partida que condujo a adaptaciones experimentales como la implementación de cámaras húmedas mediante el empleo de agar-agua y rejillas plásticas inmersas en una lámina de agua; inoculación del patógeno utilizando una suspensión de esporangios a partir de volúmenes de 250 µl, previa generación de microlesiones mediante un pincel fino y el manteargel et al.: evaluación molecular y fenotípica ... 157 2007 nimiento del patógeno bajo condiciones de luminosidad constante, 18°c y hr superior al 80%. así mismo, se adaptó una metodología eficiente de extracción de adn a partir de modificaciones de los protocolos de lindqvist-kreuze et al. (2002) y tian et al. (2004) y se estandarizó la técnica de pcr específica para amplificar las regiones nuclear del rdna y mitocondrial del citocromo b. de un total de 143 muestras sintomáticas colectadas se logró la purificación de 51 aislamientos representativos de las principales regiones cultivadoras de rosa de la sabana de bogotá y antioquia. debido al carácter holobiótrofo de p. sparsa, por motivos logísticos no fue posible el mantenimiento de dicha colección en el laboratorio, pero si lo fue el almacenamiento de su adn para estudios genéticos posteriores. en esta investigación dicho procedimiento se realizó y su utilidad se hizo evidente en un primer trabajo desarrollado por ayala et al. (2005), en el cual se estudió el nivel de variabilidad genética de 40 aislamientos de p. sparsa mediante marcadores moleculares rapd y pcr-rflp de regiones its, encontrándose que en colombia este patógeno presenta una estructura genética fundamentalmente clonal. la utilización del par de primers ps1 y ps3 diseñados por aegerter et al. (2002) para amplificar en forma específica el adn ribosomal de la región its de p. sparsa, resultó una técnica adecuada para confirmar al agente causal del mildeo de la rosa en colombia como perteneciente a esta especie, además de garantizar que el adn extraído procedía del pseudo-hongo y evaluar la utilidad del adn en amplificaciones de pcr. de esta forma se complementó el reporte de arbeláez (1999) quien había identificado a p. sparsa en cultivos de rosa basado en características morfológicas; confirmación que se hacía necesaria debido a que las especies de género peronospora presentan un alto grado de evolución convergente (riethmüller et al., 2002; göker et al., 2003). la acción fungicida del fenamidone sobre p. sparsa fue evidente, disminuyendo gradualmente, tanto la severidad de mildeo velloso sobre los discos de hoja inoculados, como el nivel de producción de esporangios del patógeno, con el aumento de las dosis de esta molécula química. diferentes investigaciones realizadas por compañías productoras de fungicidas qoi (mercer y latorse, 2003; sirven y beffa, 2003; frac, 2005a) e investigadores independientes (farman, 2001; bartlett et al., 2002; neuburger et al., 2003) han determinado que este grupo químico es una alternativa eficiente para el manejo de algunos ascomycetes, hongos mitospóricos y oomycetes fitopatógenos en diversos cultivos. para nuestro conocimiento, este trabajo representa el primer reporte publicado de una línea de sensibilidad a dichos fungicidas en el patógeno p. sparsa y, por tanto, no es posible la comparación de estos resultados con poblaciones del pseudohongo procedentes de otras regiones geográficas; sin embargo, existen reportes en los oomycetes p. viticola y p. infestans, de los que se puede deducir que las poblaciones colombianas de p. sparsa son significativamente más susceptibles a dicho i.a.: en este estudio se encontró un muy bajo valor de ec50 (0,51 mg· l -1 ) en contraste con los rangos de 2,6 a 4 mg· l -1 reportados para p. viticola; de 12 a 19 mg· l -1 para p. infestans en europa (latorse y gonzalez-hilt, 2003); y de 1,83 a 2 mg· l -1 encontrados por argel et al. (2004) y escudero et al. (2005) para p. infestans en colombia. cuando se evaluó la acción del fenamidone bajo su formulación comercial (mildex®), se encontró que los valores de ec50 para los cuatro aislamientos de p. sparsa incluidos en este experimento aumentaron en cerca del 100%; además, la acción antiesporulante del fungicida se redujo notablemente con respecto a la prueba en la que se utilizó el i.a. en grado técnico. este hecho puede ser un indicativo del efecto que sobre la sistemicidad del i.a. fenamidone presenta el fungicida acompañante fosetil-al, el cual requiere del sistema vascular de la planta para su translocación; allí es escindido generándose fosfanato, una molécula antifúngica e inductora de resistencia en las plantas (guest, 2006). debido a que en el presente experimento se emplearon discos de hoja, es explicable entonces la reducción de la capacidad de translocación translaminar del producto comercial mildex®. sin embargo, la efectividad de la formulación se ajusta a las recomendaciones de la frac (2006) en el sentido que el fungicida acompañante (fosetil-al) al poseer un modo de acción diferente al fungicida principal (fenamidone), amplía el espectro de control del producto químico a aquellos individuos que presentan pérdida de sensibilidad al producto inhibidor de qoi. la secuenciación de una porción del gen mitocondrial citocromo b, en la que se han reportado las mutaciones puntuales asociadas con fenotipos resistentes a fungicidas qoi (sierotzki et al., 2000; frac, 2005b), permitió confirmar los resultados obtenidos en la prueba de sensibilidad, ya que no se detectaron las mutaciones agron. colomb. 25(1), 2007 158 g143a y f129l en ninguno de los aislamientos de p. sparsa evaluados, ni en otras posiciones de la porción secuenciada del gen citocromo b. recientemente fisher y meunier (2005) realizaron un estudio tendiente a re-examinar la asociación de mutaciones puntuales con la ocurrencia de fenotipos resistentes de los hongos saccharomyces cerevisiae y pneumocystis carinii a partir de la inducción dirigida de mutaciones puntuales, encontrando que los mutantes g143a presentaban un aumento en sus valores ec50 de 16 a 400 veces dependiendo del i.a. qoi, mientras que en aquellos con la mutación f129l, dicho incremento osciló entre 2 y 12 veces. según frac (2005b), las mutaciones g143a se han encontrado en 17 de 23 hongos fitopatógenos evaluados con fenotipos resistentes, mientras que la mutación f129l sólo se ha reportado en tres de ellos. un hecho significativo del estudio de fisher y meunier (2005) fue la observación que la ocurrencia de estas mutaciones no induce efectos adversos sobre la actividad del complejo bc1 de los patógenos resistentes, de tal manera que éstos mantienen su competitividad ecológica invariable, lo cual representa un alto riesgo desde el punto de vista de su control. el empleo de la técnica basada en pcr para la determinación de fenotipos de p. sparsa resistentes a fungicidas qoi presenta un alto potencial desde el punto aplicado, debido a que no se requiere del mantenimiento del patógeno bajo condiciones de laboratorio. estas pruebas se han incorporado en forma rutinaria en la evaluación de los niveles de sensibilidad de poblaciones de fitopatógenos de importancia económica en diferentes regiones del mundo (frac, 2006) e incluyen el empleo de enzimas de restricción cuyos sitios de reconocimiento están ubicados en los lugares donde ocurren las mutaciones asociadas con resistencia, así como el uso de sistemas de pcr en tiempo real basados en sybr green i o en sondas fluorescentes taqman®, que permiten cuantificar la frecuencia de individuos resistentes en una población (gisi et al., 2002; fraaije et al., 2002; sirven et al., 2002; sirven y beffa, 2003). conclusiones a partir de los resultados encontrados en esta investigación se confirma la utilidad que presentan los fungicidas qoi para el control del mildeo velloso de la rosa en colombia. la permanencia del nivel de sensibilidad de las poblaciones del patógeno al fenamidone dependerá de un empleo adecuado y oportuno de estas moléculas químicas por parte de los cultivadores de rosa. en este sentido, la frac (2006) presenta una guía completa de recomendaciones tendientes a evitar la presión de selección que induzca la ocurrencia de mutantes con resistencia a qoi; por su parte, en el presente estudio se ofrece una base metodológica para implementar un sistema de diagnóstico molecular basado en pcr-rflp que puede ser empleado en el monitoreo constante de la sensibilidad de las poblaciones de p. sparsa en las diferentes regiones cultivadoras de rosa del país. agradecimientos para la realización de este estudio se contó con la colaboración del personal del laboratorio de estudios moleculares de la universidad nacional de colombia, en medellín; contamos con el aporte económico de la dirección de investigación de la universidad nacional de colombia, sede medellín (dime) a través del proyecto quipú 30802871 y con la cofinanciación de la compañía bayer cropscience através del convenio interinstitucional quipú 20301005378. literatura citada aegerter, b.j., j.j. núñez y r.m. davis. 2002. detection and management of downy mildew in rose rootstock. plant dis. 86, 1363-1368. arbeláez, g. 1999. el mildeo velloso del rosal ocasionado por peronospora sparsa berkeley. acopaflor 6, 37-39. argel, l.e., s. jaramillo, j.g. morales, b. jacqmin y e. guzmán. 2004. línea base de sensibilidad de phytophthora infestans al fenamidone (s)-5-metil-2-metilltio-5-fenil-3-fenilamino-3,5dihidroimidazol-4-uno en colombia. en: memorias xxi congreso de la asociación latinoamericana de la papa (alap). 7 a 12 de marzo de 2004. valdivia. asocolflores. 2005. datos de interés del sector floricultor. en: http://www.asocolflores.org/info/info_datosin.php; consulta: marzo 2005. ayala, v.m., s. jaramillo y m. marín. 2005. caracterización molecular de aislamientos de peronospora sparsa en cultivos de rosa de la sabana de bogotá y el oriente antiqueño. trabajo de grado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. 27 p. bartlett, d.w., j.m. clough, j.r. godwin, a.a. hall, m. hamer y b. parr-dobrzanski. 2002. review. the strobilurin fungicides. pest mgt. sci. 58, 649-662. blast. 2006. en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/blast.cgi; consulta: mayo 2006. damicone, j. 2004. fungicide resistance management. en: oklahoma cooperative extension service osu extension facts f-7663. http:// pearl.agcomm.okstate.edu plantdiseases/f766.htm.; consulta: noviembre de 2004 di rago, j.p., d.s. hermann-le, f. paques, j. risler, p. netter y p.p. slonimski. 1995. genetic analysis of the folded structure of yeast mitochondrial cytochrome b by selection of intragenic second-site revertans. j. mol. biol. 248, 804–811. argel et al.: evaluación molecular y fenotípica ... 159 2007 escudero, r.m., s. jaramillo, j.m. cotes y m. marín. 2005. secuencia parcial del gen citocromo b de phytophthora infestans y su realación con la resistencia al fenamidone. trabajo de grado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. 27 p. farman, m.l. 2001. the molecular basis of field resistance to qoi fungicides in pyricularia grisea. phytopathology 91, 110 (abstr). filgueira, j.j. 2004. estudio microscópico del desarrollo biológico de peronospora sparsa en rosa bajo condiciones controladas. en: memorias xxv congreso ascolfi. 11 a 13 de agosto de 2004. palmira. fisher, n. y b. meunier. 2005. re-examination of inhibitor resistance conferred by qo-site mutations in cytochrome b using yeast as a model system. pest mgt. sci. 61, 973-978. fraaije, b.a., j.a. butters, j.m. coelho, d.r. jones y d.w. hoollomon. 2002. following the dynamics or strobilurin resistance in blumeria graminis f. sp. trici using quantitative allele-specific realtime pcr measurements with the fluoresente dye sybr green i. plant pathol. 51, 45-54. frac. 2005a. frac fungicide group names and codes. complex iii of fungal respiration: ubiquinol oxidase, qo site. en: http:// www.frac.info; consulta: agosto 2005. frac. 2005b. mutations associated with qoi-resistance (updated 11oct-2005) en: http://www.frac.info; consulta: marzo de 2005. frac. 2006. qoi working group. en: http://www.frac.info; consulta: marzo 2006 genix, p. y a. villier. 2003. fenamidone inhibits mitochondrial respiration, a property n ot shared by its metabolites. pflanzenschutz-nachrichten bayer 56, 444-448. gisi, u., h. sierotzki, a. cook y a. mccaffery. 2002. mechanisms influencing the evolution of resistance to qo inhibitor fungicides. pest mgt. sci. 58, 859-867. göker, m., h. voglmayr, a. riethmüller, m. weiß y f. oberwinkler. 2003. taxonomic aspects of peronosporaceae inferred from bayesian molecular phylogenetics. can. j. bot. 81, 672-683. gómez, s. 2004. determinación de componentes de la biología de peronospora sparsa berkeley, y caracterización de la respuesta de tres variedades de rosa a la infección del patógeno bajo condiciones de laboratorio e invernadero. tesis de maestria. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 69 p. gómez, s. y g. arbeláez. 2005. efecto de la temperatura en el periodo de latencia y producción de esporangios de peronospora sparsa berkeley en tres variedades de rosa. agron. colomb. 23, 239-245. guest, d.d. 2006. fosetyl-al, control of plant diseases utilizing the plant’s own defence mechanisms. en: acta hort. 166: propagation of ornamentals plants, http://www.actahort.org/ books/166/166_7.htm p166; consulta: marzo 2006 horst, r.k. 1983. compendium of rose diseases. the american phytopathologycal society. st. paul. ishii, h., b.a. fraaije, t. sugiyama, k. noguchi, k. nishimura, t. takeda, t. amano y d.w. hollomon. 2001. occurrence and molecular characterization of strobilurin resistance in cucumber powdery mildew and downy mildew. phytopathol. 91, 1166–1171. kamoun, s. 2003. minireviews molecular genetics of pathogenic oomycetes. eukaryotic cell 2, 191-199. köller, w. 2001. fungicide resistance. encyclopedia of plant pathology 2, 483-488. latorse, m. p. y e. gonzalez-hilt. 2003. sensitivity base line and resistance monitoring on plasmopara viticola and phytophthora infestans. pflanzenschutz-nachrichten bayer 56, 511-522. lindqvist-kreuze, h., h. koponen, y j. valkonen. 2002. variability of peronospora sparsa (syn. p. rubi) in finland as measured by amplified fragment length polymorphism. europ. j. plant pathol. 108, 327-335. mercer, r.t. y m.p. latorce. 2003. fungicidal properties of the active ingredient fenamidone. pflanzenschutz-nachrichten bayer 53, 465–476. michelmore, r.w; t. ilott, s.h hulbert y b. farrara. 1988. the downy mildews. adv. plant pathol. 6, 55-76 neuburger, m., r. beffa y a. villier. 2003. mode of action of fenamidone: similarities and differences with known qoi. pflanzenschutz-nachrichten bayer 56, 449–464. quiroga, b. 2004. evaluación de la eficacia de cuatro fungicidas aplicados al suelo y al follaje para el control de mildeo velloso, ocasionado por peronospora sparsa, en un cultivo comercial de rosa, variedad charlotte. trabajo de grado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, bogotá. 48 p riethmüller, a., h. voglmayr, m. göker, m. weiß y f. oberwinkler. 2002. phylogenetic relationships of the downy mildews (peronosporales) and related groups based on nuclear large subunit ribosomal dna sequences. mycologia 94, 834-849. sas institute inc. 1999. sas/stat ® user’s guide, version 8.2, cary, nc. sierotzki, h., j. wullschleger y u. gisi. 2000. point mutation in cytochrome b gene conferring resistance to strobilurin fungicides in erysiphe graminis f. sp. tritici field isolates. pesticide biochem. and physiol. 68, 107-112. sirven, c. y r. beffa. 2003. resistance to fenamidone: monitoring by real-time quantitative pcr on plasmopara viticola. pflanzenschutz-nachrichten bayer 56, 523-532. sirven, c., e. gonzalez, e. buffer, m.p. latirse y r. beffa. 2002. pcr based method for detecting mutation allele frequencies for qoi resistance in plasmopara viticola. proc. brighton conf. pest disease. brithish crop protection council, farnhan, u. k. pp. 823-828. tian, c.m, y.z. shang, j.y. zhuang, q. wang y m. kakishima. 2004. morphological and molecular phylogenetic analysis of melampsora species on poplars in china. mycoscience 45, 56-66. waltera, m., p. harris-virginb, w. thomasc, g. tated, n.w. waiparaa y g. langforda. 2004. agrochemicals suitable for downy mildew control in new zealand boysenberry production. crop protection 23, 327-333. zheng, d. y w. köller. 1997. characterization of the mitochondrial cytochrome b gene from venturia inaequalis. current genet. 32, 361-366. zheng, d., g. olaya y w. köller. 2000. characterization of laboratory mutants of venturia inaequalis resistant to the strobilurin-related fungicides kresoxim-methyl. current genet. 38, 143-155. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 104 la semilla de berenjena (solanum melongena l.) effect of storage on the physiological quality of eggplant seeds (solanum melongena l.) hermes aramendiz-tatis 1 , carlos cardona 2 , alfredo jarma 3 , juana robles 4 y ricardo montalván 5 fecha de recepción: 5 de febrero de 2007 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 1 profesor titular, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. e-mail: haramendiz@hotmail.com 2 profesor titular, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. e-mail: ccardona@sinu.unicordoba.edu.co 3 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. e-mail: ajarma24@yahoo.com 4 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. e-mail: jrobles@sinu.unicordoba.edu.co 5 investigador, embrapa, teresina, pi (brasil). e-mail: ricardo.montalvan@hotmail.com resumen: el cultivo de la berenjena en el departamento de córdoba (colombia) tiene lugar en medio de varias limitaciones tecnológicas; una de ellas es la carencia de semilla de buena calidad, lo cual reduce la competitividad de los agricultores. esta investigación evaluó la germinación y el vigor de la semilla de berenjena en función del tipo de empaque y las condiciones de almacenamiento. el período en el que las semillas permanecen viables es extremadamente variable y, aunque está determinado genéticamente, los factores ambientales y las condiciones de almacenamiento tienen un efecto decisivo en la duración de la vida de una semilla. fueron utilizadas semillas de berenjena (solanum melongena l., cv. criollo) en las que se determinó contenido de humedad, germinación y vigor por un período de 11 meses. el diseño experimental fue de bloques completos al azar con cuatro tratamientos (refrigerador a 5,5°c y 70% hr con empaques en recipiente plástico o bolsa de aluminio y condiciones naturales a 27,0°c y 86,58% hr con empaques en bolsa de papel o recipiente de vidrio) con seis repeticiones y 100 semillas en cada unidad experimental. los resultados indican que las semillas almacenadas en refrigerador, independientemente del tipo de empaque, conservaron una mejor calidad fisiológica; por su parte, en condiciones no controladas, el deterioro es mucho más rápido por la permeabilidad del empaque a las oscilaciones ambientales. palabras clave: vigor, germinación, deterioro, almacenamiento de semillas. abstract: the eggplant in the department of cordoba (colombia) is produced with technological limitations, between which is poor seed quality reducing the competitiveness of the agriculturists. the objective of the research was to evaluate germination and vigor of eggplant seeds based on the type of packing and conditions of storage. the period that seeds remained viable was extremely variable and, although controlled genetically, the environmental factors and storage had a decisive effect on the duration of seed storage. seeds of eggplant (solanum melongena l., cv. criollo) were used for the determinations of water content, germination, and vigor by a period of 11 months. the experimental design was complete blocks at random with four treatments (refrigerator at 5.5 °c and 70% rh with packing in plastic container or aluminum bag and natural conditions with packing in stock market of 27.0° c and 86.58% rh paper bag or glass container), six replicates and 100 seeds in each experimental unit. the results indicated that seeds stored in refrigerator, independently of the type of packing, conserved better physiological quality, whereas in uncontrolled environments, the deterioration were much faster due to permeability of the packing to the environmental oscillations. key words: vigor, germination, deterioration, seed storage. agronomía colombiana 25(1), 104-112, 2007 aramendiz-tatis et al.: efectos del almacenamiento en la calidad... 105 2007 introducción la berenjena (solanum melongena l.) pertenece a la familia solanaceae y se cultiva desde hace más de 4.000 años. es originaria de las zonas tropicales de china e india de donde paso al continente europeo en la edad media a causa de su introducción por los árabes en españa; así mismo, éstos la trajeron a colombia en la década de los años 30 del siglo pasado, contribuyendo significativamente al enriquecimiento de la base alimentaria y cultural del departamento de córdoba. esta hortaliza es cultivada por pequeños productores en áreas que oscilan entre 1.000 y 2.500 m 2 , a partir de semillas plantadas inicialmente en semilleros o bandejas de germinación, para posteriormente ser transplantada al sitio definitivo. posee alta demanda regional y un alto potencial exportador dada las ventajas competitivas del departamento de córdoba; en los últimos años ha registrado un crecimiento promedio anual de 4%, que ubica a este departamento como el mayor productor de colombia, con una producción de 2.440 toneladas (t) bajo sistemas de producción que presentan serias limitantes tecnológicas que reducen la competitividad de los agricultores; entre aquellas la falta de semillas de buena calidad es una de las más importantes. el almacenamiento de la semilla de berenjena en el caribe húmedo se lleva a cabo en condiciones ambientales de alta humedad relativa (85% hr) y temperatura ambiental (>27°c), las cuales no se controlan; estas variables asociadas influyen significativamente en la calidad. macedo et al. (1999) anotan que los contenidos de humedad tienen una influencia directa en la longevidad de las semillas porque estimulan la actividad metabólica del embrión. esta circunstancia es relevante dado que la calidad fisiológica de la semilla se ve afectada negativamente, mientras lo que se requiere es un alto potencial fisiológico representado en el vigor de las semillas. los conceptos de ‘vigor’, atributo perteneciente a las semillas capaces de germinar, y ‘deterioro’ están fisiológicamente ligados y son aspectos recíprocos que inciden en la calidad de la semilla. el deterioro tiene una connotación negativa, mientras que el vigor tiene un significado extremamente positivo: el vigor disminuye a medida que el deterioro aumenta por incremento de la temperatura y la hr en el tiempo de almacenamiento. estrictamente, deterioro se refiere al proceso de envejecimiento y muerte de las semillas y por lo tanto, el vigor es el principal componente de la calidad que se ve afectado por el proceso de deterioro (carvalho y nakagawa, 1998; teofilo et al., 2004; delouche, 2002). la longevidad de las semillas está determinada por un balance entre factores intrínsecos y extrínsecos que afectan principalmente los procesos de reparación y los mecanismos deletéreos del metabolismo (bajaj, 1976). además, el período en el que las semillas permanecen viables es extremadamente variable y está determinado genéticamente, aunque los factores ambientales y las condiciones de almacenamiento tienen un efecto decisivo en la duración de la vida de una semilla (carvalho y nakagawa, 1998). las semillas de berenjena son pequeñas y por esta razón pueden registrar diferencias en la absorción de agua a partir de la hr imperante en el medio de almacenamiento, lo cual origina variaciones en los contenidos de humedad de las muestras. la naturaleza higroscópica de las semillas y las condiciones ambientales en que se encuentran influyen en el proceso de toma o pérdida de agua; ello causa daños que reducen la calidad fisiológica de las mismas. en la medida en que se incrementan los ciclos de hidratación y pérdida de agua, se reduce la germinación y los efectos son más críticos con los períodos de hidratación (willians et al., 1980; copeland y mcdonald, 1995). el aumento de la hr y de la temperatura, asociados con el tiempo de almacenamiento de la semilla, conducen a una disminución progresiva del vigor de las semillas en razón del deterioro ocasionado por la pérdida de la integridad de las membranas (delouche y baskin, 1973; delouche et al., 1973). la hr ejerce influencia sobre el contenido de humedad de la semilla y su efecto es directo sobre su longevidad. al respecto, powell y matthews (1981) expresan que el envejecimiento de las semillas ocurre mucho más rápido cuando presentan alto contenido de humedad y son almacenadas a temperatura alta, pues se afectan los procesos bioquímicos (popinigis, 1985; aguiar y figliolia, 1993). en este mismo sentido woltz et al. (2006), en estudios adelantados con diversos niveles de enfriamiento en semillas de híbridos de maíz, encontraron que el contenido de humedad de las semillas jugó un papel determinante con un efecto inverso sobre la germinación y el vigor. aunque son muchos los factores que pueden afectar la germinación y, por consiguiente, la emergencia de las plántulas, la temperatura juega uno de los papeles más importantes (nacimento, 2005). sin embargo, diversos agron. colomb. 25(1), 2007 106 autores están de acuerdo en que no existe una temperatura óptima general, pues cada especie presenta un rango de temperatura óptima particular para germinar; dentro de este rango se pueden presentar diferencias marcadas entre cultivares (lopes y pereira, 2005; alves et al., 2002). santos et al. (2005) estudiaron las modificaciones fisiológicas y bioquímicas en cinco cultivares de fríjol durante ocho meses bajo condiciones ambientales no controladas y reportaron que en cuatro de ellos se registró reducción del vigor y la germinación a causa del deterioro de las membranas celulares, que redunda en la pérdida de la capacidad de retención de solutos, lo que se considera como el primer paso hacia el deterioro de la calidad fisiológica de la semilla. teofilo et al. (2004) evaluaron la calidad fisiológica de semillas de aroreira (myracrodruon urundeuva allemao), bajo condiciones de cámara fría y ambientales durante doce meses; reportaron que el almacenamiento en frío mantuvo la germinación alrededor de 83% independientemente del tipo de empaque; por su parte, las semillas almacenadas bajo condiciones naturales registraron una reducción drástica que llegó a 0% como consecuencia del equilibrio higroscópico de la semilla. con respecto al vigor, en ambientes controlados este índice se incrementó entre los tres y los seis meses, declinando posteriormente; bajo en condiciones naturales, la pérdida del vigor fue bastante acentuada a partir del sexto mes, a causa del intercambio de agua de la semilla con el medio ambiente. los efectos desfavorables sobre la calidad de las semillas, también pueden darse desde el campo, antes de su cosecha como lo reportan bauer et al. (2003) en semillas de soya. estudios comparativos sobre diferentes pruebas de vigor, adelantados por barros et al. (2002b), señalaron que la germinación de semillas de tomate a bajas temperaturas (18°c) y la emergencia de plántulas resultaron eficientes para la separación de lotes por vigor. el objetivo de esta investigación fue estudiar la germinación y el vigor de la semilla de berenjena en función del tipo de empaque y las condiciones de almacenamiento. materiales y métodos el estudio se adelantó entre los años 2005 y 2006, en campo y en el laboratorio de fitomejoramiento de la universidad de córdoba (montería, colombia). las semillas se extrajeron de frutos con madurez completa del cultivar denominado ‘criollo’ y se eliminaron aquellas que flotaron en la superficie del agua, como método de prevención para evitar semillas vanas o sin cavidad embrionaria; posteriormente se sometieron a secamiento al aire bajo sombra por 36 horas en las condiciones ambientales locales (aizperrutia, 1965; demir et al., 2005). antes y después del almacenamiento se evaluó la calidad inicial de la semilla mediante las siguientes variables: germinación (%), vigor (índice de velocidad de germinación, ivg) y humedad de la semilla (%). germinación para los ensayos de germinación se aplicó el método de brasil (1992) con algunas modificaciones ligeras sobre seis submuestras tomadas al azar de 100 semillas cada una, que fueron colocadas en bandejas. se contó con seis repeticiones de 100 semillas cada una que fueron colocadas en bandejas que contenían una capa de algodón y se humedecieron con agua destilada sin sobresaturación, en cámara de germinación a 28°c, 80% hr, período luz:oscuridad de 8:16; por ser las semillas de berenjena de condición fotoblástica positiva (rao et al., 2006) se consideró como semillas germinadas aquellas que presentaron radícula de al menos 2 mm; el conteo de las plántulas normales se llevó a cabo a los diez días después de la germinación. como plántulas normales se calificaron aquellas que mostraron el potencial para continuar su desarrollo y dar origen a plantas sanas, cuando son transplantadas a suelos de buena calidad y bajo condiciones favorables de humedad, temperatura y luz, es decir, plántulas intactas. en tanto que, como plántulas anormales se consideraron aquellas que no mostraron su potencial para continuar su desarrollo y dar origen a plantas normales, aún creciendo bajo condiciones favorables, es decir, plántulas deformadas y deterioradas (brasil, 1992) vigor (índice de velocidad de germinación) se realizó simultáneamente con la prueba de germinación. las evaluaciones de las plántulas normales se hicieron diariamente a las 7:00 am, retirando cada día del sustrato las plántulas normales germinadas hasta el día diez. en la determinación del índice de velocidad de germinación se utilizó la fórmula recomendada por maguire (1962). el número de plántulas normales contabilizadas hasta el sexto día fue considerado para cuantificar el vigor (barros et al., 2002b): aramendiz-tatis et al.: efectos del almacenamiento en la calidad... 107 2007 ivg = p1/ t1 + p2 / t2 + p3 / t3 +…+ pn /tn; donde, p1, p2, p3,…, pn = número de plántulas normales en el primer, segundo, tercer y último conteo de la evaluación. t1, t2, t3,…tn = tiempo para cada germinación. humedad de la semilla se determinó por el método de desecación en estufa a 105°c por 17 horas (besnier, 1989). para ello, se tomaron dos submuestras de un gramo cada una empacadas en papel de aluminio. luego del tiempo determinado previamente, se tomó nuevamente el peso y mediante la fórmula siguiente, se calculó el porcentaje de humedad: %h = wi wf wi donde, %h: porcentaje de humedad de las semillas. wi: peso inicial wf: peso final. diseño experimental experimento con clasificación anidada, con seis repeticiones y unidades experimentales (empaques) de 2.000 semillas cada una. el esquema de tratamientos fue el siguiente: t1 = almacenamiento en recipiente plástico a 5,5ºc y 70 % de hr. t2 = almacenamiento en bolsa de aluminio a 5,5ºc y 70 % de hr. t3 = almacenamiento en condiciones naturales en bolsa de papel a 27,0 0,43ºc y hr de 86,58 1,44%. t4 = almacenamiento en condiciones naturales en botella de vidrio 27,0 0,43ºc y hr de 86,58 1,44%. el experimento evaluó, mediante análisis de varianza y análisis de regresión lineal simple, las respuestas de la semilla sometida a los tratamientos descritos durante diferentes períodos de tiempo (30, 60, 90, 150, 180, 210, 240, 270, 300 y 330 días de almacenamiento). también se utilizó la prueba de separación de medias de tukey cuando el estadístico de prueba f resultó significativo en cada fecha de germinación. así mismo, antes de iniciar la investigación, se hizo una prueba control de germinación y vigor con semillas extraídas de frutos maduros, equivalente a cero días de almacenamiento de acuerdo con el método de brasil (1992). resultados y discusión los cuadrados medios del análisis de variancia para cada una de las fechas consideradas en el estudio se encuentran consignados en la tabla 1. se destaca que los coeficientes de variación se encuentran en el rango normal para esta variable. los resultados indicaron que durante los primeros 120 días de almacenamiento no se encontraron diferencias en la calidad fisiológica de la semilla para la variable ‘porcentaje de germinación’, lo que sugiere que en el corto plazo, la temperatura o el tipo de empaque estudiados no causa deterioro en la calidad de la semilla (tabla 2). sin embargo, a partir de los 150 y hasta los 330 días se registró un comportamiento diferencial de los tratamientos, ya que éstos acusaron diferencias altamente significativas (p<0,01): ello demuestra que, tanto las condiciones ambientales, como el tipo de empaque afectan la germinación en ese período de almacenamiento. esto corrobora que el entorno de almacenamiento juega un papel importante en el mantenimiento de la calidad de semilla, tal como lo expresan al-yahya (2001) y cardona et al. (2005). de igual manera, y como se mencionó anteriormente, diversos autores como yanping et al. (2000) y woltz et al. (2006) señalan que la temperatura de almacenamiento tiene un efecto pronunciado sobre la germinación, especialmente en semillas con contenidos de humedad bajos. el almacenamiento refrigerado resultó mejor que el realizado bajo condiciones ambientales naturales, ya que las semillas sometidas a 5,5°c y 70% hr, empacadas bien sea en recipientes plásticos o en sobres de aluminio, mantuvieron sus porcentajes de germinación/día estables (95,16% y 94%, respectivamente) con respecto a la lectura inicial que fue de 94,8% (figura 1); ello coincide con lo reportado por barros et al. (2002) y guberac et al. (2003) y se explica por la baja actividad agron. colomb. 25(1), 2007 108 tabla 1. cuadrados medios del análisis de varianza en los diferentes tiempos de almacenamiento respecto de las variables ‘germinación’ y ‘vigor de la semilla’. germinación (%) vigor (plántulas/día) tiempo c.m. error media cv (%) c.m. error media cv (%) 30 16,04 ns 5,97 95,62 2,55 23,28* 6,59 39,93 6,43 60 1,59 ns 3,6 96,29 1,97 70,19** 2,78 35,95 4,64 90 4,00 ns 1,66 94,87 1,75 40,75** 2,77 34,69 4,80 120 181,61 ns 70,45 89,91 9,33 173,88** 10,00 29,93 10,57 150 210,70 ** 13,97 91,37 4,09 511,79** 2,58 27,98 5,74 180 1916,72 ** 81,48 81,41 11,08 718,25** 6,73 26,09 9,95 210 5072,37 ** 44,12 71,62 9,27 1222,12** 4,56 22,11 9,65 240 7936,94 ** 19,55 63,58 6,95 1519,81** 1,56 20,92 5,97 270 12916,37 ** 12,89 55,7 6,44 1991,40** 1,48 18,97 6,40 300 14280,15 ** 4,87 53,79 4,1 2001,41** 0,77 18,24 4,82 330 15921,39 ** 2,78 50,08 3,33 2087,85** 3,87 17,35 11,33 ns: no significativo **: significancia al 1% = p < 0,01 cv: (%): coeficientes de variación. tabla 2. valores medios de germinación (%) de semilla de berenjena (solanum melongena l.) cv. criollo almacenada en dos ambientes y cuatro tipos de empaque. tratamiento tiempo de almacenamiento (d) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 t1 97,7 a* 96,3 a 96,2 a 91,0 a 97,0 a 96,5 a 95,2 a 96,0 a 95,8 a 96,0 a 95,2 a t2 96,2 a 97,0 a 95,5 a 95,2 a 95,7 a 96,0 a 98,0 a 93,8 a 95,3 a 95,7 a 94,0 a t3 94,0 a 96,0 a 94,5 a 82,2 a 88,2 b 72,8 b 51,2 b 36,7 b 22,8 b 17,7 b 10,0 b t4 94,7 a 95,8 a 94,5 a 91,3 a 84,7 b 60,3 b 42,2 b 27,8 c 8,8 c 5,8 c 1,2 c * medias con la misma letra no difieren estadísticamente según la prueba de tukey ( = 0,05). t1 (tarro plástico, nevera); t2 (bolsa aluminio, nevera); t3 (bolsa papel, ambiente natural); t4 (recipiente vidrio, ambiente natural). metabólica de la semilla en esa oferta ambiental de temperatura y humedad relativa bajas. el almacenamiento en condiciones naturales locales con empacado de semillas en bolsas de papel o en recipientes de vidrio, registró un decrecimiento abrupto en ambos tratamientos, ya que en ellos sus porcentajes de germinación/día respecto del valor inicial, disminuyeron a 83,30% y 93,57% respectivamente, lo que equivale a una pérdida de 0,2951% de germinación/día en bolsa de papel y de 0,3416% /día en el recipiente de vidrio (figura 1). esta respuesta diferencial obedece a las oscilaciones de temperatura ambiental y hr que tuvieron lugar mes a mes causando deterioro de la semilla por alteraciones en los procesos bioquímicos (tabla 3). condiciones de alta humedad en las semillas y elevadas temperaturas durante el almacenamiento, asociadas con la permeabilidad del empaque de papel y del recipiente de vidrio, son condiciones que facilitan la absorción de agua y conducen a envejecimiento acelerado y muerte de semillas (salinas et al., 1998; cardona et al., 2005). así mismo, este proceso de deterioro destruye el sistema de membranas celulares causando perjuicios en la capacidad de retención de solutos y su lixiviación, y representa un excelente sustrato para el desarrollo de microorganismos (lin, 1990; santos et al., 2005). adicionalmente, una leve absorción de agua con alta hr, como las que se registran en córdoba, podría haber causado un efecto similar al de la técnica usada para mejorar la germinación en algunas especies, conocida como ‘acondicionamiento osmótico’, en el que la semilla se trata para que se embeba en agua lentamente, principalmente a temperaturas altas, alargando la aramendiz-tatis et al.: efectos del almacenamiento en la calidad... 109 2007 fase ii o fase de restricción en la emisión de la radícula (nacimento, 2005) (tabla 3); precisamente en esta fase ocurre la mayoría de las reacciones metabólicas que preparan a la semilla para la emisión de la radícula (fase iii), lo que pudo desencadenar los procesos metabólicos irreversibles en las semillas colocada en ambiente natural, con la consecuente disminución en los porcentajes de germinación a través del tiempo. al examinar los cuadrados medios de vigor (índice de velocidad de germinación, ivg) en la tabla 1, se constata que hubo diferencias significativas entre los tratamientos a los 30 días (p<0,05) y altamente significativas (p<0,01), a partir de los 60 días; se enfatiza en que los almacenamientos a bajas temperaturas siempre resultaron superiores a los realizados en condiciones ambientales naturales. figura 1. relación funcional entre la germinación y el tiempo de almacenamiento en semillas de berenjena (solanum melongena l.) cv. criollo almacenadas en las condiciones ambientales locales en bolsas de papel y recipientes de vidrio (sinú medio, 2005-2006). tabla 3. valores de temperatura y humedad relativa de las condiciones ambientales locales, registrados durante los meses de estudio (montería, córdoba, 2005-2006). tiempo de almacenamiento (d) mes-año tºc hr (%) media máx. mín. media mín. máx. 30 junio 2005 27,8 30,0 25,0 87 82 95 60 julio 2005 28,8 29,3 25,4 86 79 92 90 agosto 2005 27,6 28,9 26,0 88 83 92 120 septiembre 2005 27,5 29,4 25,5 88 84 97 150 octubre 2005 27,6 29,6 24,7 87 81 95 180 noviembre 2005 27,1 28,8 24,4 87 79 94 210 diciembre 2005 26,5 28,2 24,0 89 84 95 240 enero 2006 26,7 28,2 24,7 87 83 94 270 febrero 2006 27,3 28,2 26,1 84 79 90 300 marzo 2006 27,9 29,0 25,5 84 79 95 330 abril 2006 27,3 29,0 25,5 86 81 92 agron. colomb. 25(1), 2007 110 de modo similar a lo ocurrido con el porcentaje de germinación, el almacenamiento refrigerado resultó favorable para la conservación del vigor de la semilla de berenjena, ya que las semillas sometidas a 5,5°c y 70% hr, en recipiente plástico o sobre de aluminio, redujeron su vigor en proporción menor, esto es, 18,4% y 20,5% respectivamente, en comparación con la almacenada en condiciones naturales, en bolsa de papel o recipiente de vidrio, que presentaron disminución del vigor de 94,5% y 99,2%, respectivamente (tabla 4). con los empaques de plástico y aluminio en ambiente refrigerado, la disminución del vigor se ajusta a los modelos lineal y cuadrático, respectivamente; mientras que en ambientes naturales, la disminución del vigor en empaques de papel y vidrio se ajusta a modelos lineales (figura 2). en el ambiente natural el deterioro es bien marcado comprometiendo con ello la calidad fisiológica de la semilla; así mismo, la capacidad de almacenamiento y la producción de plántulas normales se ven afectadas bajo condiciones adversas. esto indica que, tanto la germinación como el vigor, se mantienen bajo ciertos límites de ambientes fríos y secos (catunda et al., 2003). resultados obtenidos por passam et al. (1999), señalan igual conducta en el cultivar de berenjena ‘long negro’ y atribuye esta conducta a la época en la cual las semillas fueron colectadas. tabla 4. valores medios para el índice de velocidad de germinación (ivg) (plántulas/d) de semillas de berenjena (solanum melongena l.) cv. criollo almacenadas en dos ambientes y cuatro tipos de empaque. tratamiento tiempo de almacenamiento (d) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 t1 41,3 ab* 39,4 a 37,7 a 33,7 a 36,8 a 35,8 a 34,8 a 34,9 a 35,3 a 34,5 a 33,7 a t2 41,9 a 38,3 a 36,1 a 35,1 a 35,1 a 34,7 a 34,1 a 34,4 a 34,2 a 33,5 a 33,3 a t3 37,9 c 33,3 b 32,8 b 23,8 b 20,5 b 20,0 b 10,5 b 8,2 b 4,7 b 3,7 b 2,1 b t4 38,5 cb 32,7 b 32,3 b 27,1 b 19,5 b 13,7 c 9,0 b 6,1 c 1,7 c 1,2 c 0,3 b * medias con la misma letra no difieren estadísticamente según la prueba de tukey ( = 0,05). t1 (tarro plástico, nevera); t2 (bolsa aluminio, nevera); t3 (bolsa papel, ambiente natural); t4 (recipiente vidrio, ambiente natural). figura 2. relación funcional entre el vigor, expresado como índice de velocidad de germinación (ivg), y el tiempo de almacenamiento en semillas de berenjena (solanum melongena l.) cv. criollo, almacenadas a baja temperatura en bolsas de papel y recipientes de vidrio (sinú medio, 2005-2006). iv g ( p lá n tu la s /d ) aramendiz-tatis et al.: efectos del almacenamiento en la calidad... 111 2007 el almacenamiento en condiciones ambientales no controladas en bolsa de papel registró una disminución del vigor (índice de velocidad de germinación) con efecto lineal de 0,1228 plántulas/d, mientras que en recipiente de vidrio la disminución fue de 0,1388 plántula/d, también con efecto lineal hasta alcanzar valores cercanos a cero a los 330 días. en condiciones controladas de temperatura y humedad, cuando se utilizó el recipiente plástico la disminución de vigor fue de 0,0195 plántulas/d con efecto lineal; por su parte, con bolsa plástica el ivg disminuyó en 0,0704 plántulas/d con efecto lineal y 0,0001 con efecto cuadrático, observándose una disminución del vigor muy lenta, comparada con la de las condiciones ambientales no controladas. esta reducción del vigor se asocia con las fluctuaciones de temperatura y la hr (tabla 3 y figura 2), resultados que concuerdan con los reportados por al-yahya (2001) en trigo y demir et al. (2005) en berenjena, quienes anotan que la reducción de la germinación y del vigor en semillas ortodoxas es mucho mayor cuando se someten a condiciones de alta temperatura y altos niveles de humedad. es evidente que en este ensayo los contenidos de humedad de las semillas fueron relativamente altos para una semilla ortodoxa (tabla 5). tabla 5. valores de contenido de humedad de la semilla de berenjena (solanum melongena l.) cv. criollo, almacenada en dos ambientes y cuatro tipos de empaque. tratamiento amplitud de variación (%) media (%) cv (%) t1 t2 t3 t4 5,8 16,0 6,7 15,5 4,6 13,7 4,3 12,8 10,8 11,1 9,8 9,8 29,98 25,98 28,68 30,38 el severo deterioro de la semilla como consecuencia de las fluctuaciones de temperatura y hr a lo largo del tiempo, se deriva de ajustes constantes en los contenidos de agua de las semillas almacenadas en empaques permeables y ambientes no secos al vapor de agua, como lo anotan flores (1996); carvalho y nakagawa (2000) y mendoça et al. (2003). estos deterioros obedecen a un incremento en la tasa de respiración y a una disminución de la actividad de las enzimas antioxidantes que son fundamentales para remover los metabolitos tóxicos producidos por la metabolización de células, como lo sugieren zeng et al. (1998). el deterioro de la semilla de berenjena, como consecuencia de la forma como la almacenan tradicionalmente los pequeños productores del valle del sinú, origina una respuesta variable en la germinación y el desarrollo de las plántulas que, en algunos casos, conlleva a la pérdida total de la viabilidad. así mismo, su capacidad de respuesta germinativa bajo condiciones menos favorables es débil a causa del desgaste de energía durante el almacenamiento. conclusiones las semillas de berenjena del cultivar ‘criollo’ pueden ser almacenadas durante 11 meses bajo condiciones controladas, a temperatura de 5,5°c y 70% de humedad relativa (hr), utilizando indistintamente recipientes plásticos o bolsas de aluminio, sin pérdida importante de la calidad fisiológica. el almacenamiento de la semilla de berenjena (solanum melongena l. cv. criollo) bajo las condiciones ambientales naturales de la región del valle del sinú, con temperatura media de 27,0 0,43ºc y hr media de 86,58 1,44%, utilizando bolsas de papel o recipientes de vidrio, reduce el vigor de las semillas y la capacidad de germinación. las temperaturas y humedades relativas altas que se registran en la región del valle del sinú pueden estimular el deterioro de las semillas de berenjena almacenadas sin control de temperatura y humedad, porque desencadenan reacciones metabólicas irreversibles que afectan su viabilidad. literatura citada aguiar, i.b. y m.b. figliolia. 1993. sementes florestais e tropicais abrates, brasília. 350 p. aizperrutia, j.c. 1965. el cultivo de la berenjena. hojas divulgadoras. n°2. ministerio de agricultura, madrid.19 p. alves, e, r. paula, a. oliveira, r. bruno y a. diniz. 2002. germinação de sementes de mimosa caesalpiniaefolia benth. em diferentes substratos e temperaturas. rev. brasil. de sementes 24(1), 169-178. al-yahya, s.a. 2001. effect of storage conditions on germination in wheat. j. agron. crop sci. 186(4), 273. bajaj, i.p.s. 1976. gene preservation through freeze storage of plant cells, tissue and organ culture. acta hort. 63(1), 75-84. barros, s., m. da silva, s. ramos y m. queiroz. 2002. qualidade de semente de maxixe armazenadas em diferentes embalagens e ambientes. rev. ciência agrotec. 2(3), 539544. agron. colomb. 25(1), 2007 112 bauer, g., e. weilenmann de tau y a. peretti. 2003. germination and vigor of soybean seed maturity group iii harvested under different climatic conditions. rev. bras. sementes 25(2), 53-62. besnier, r.f.1989. semillas: biología y tecnología. ediciones mundi-prensa, madrid. 489 p. cardona, c., h. aramendiz, j. robles, v. lópez y j. ubarnes. 2005. efecto de diferentes ambientes y empaques sobre la viabilidad de semillas de maracuyá (pasiflora edulis var. ‘flavicarpa danger’). rev. temas agrarios 10(2), 15-25. carvalho, n.m. y j. nakagawa. 1998. sementes: ciência, tecnologia e produção. 3 ed. fundação cargill. campinas (brasil). 424 p. catunda, p.h., h.d. vieira, r. ferreira y s.h.c. prucolli. 2003. influence of moisture content, packaging and storage environment on yellow passion fruit seed quality. rev. brasil. sementes 25(1), 65-71. copeland, l.o. y m.b. mcdonald. 1995. seed science and technology. chapman & hall, new york. 410 p. delouche, j.c. 2002. germinación, deterioro y vigor de semillas. seeds news 6(6). en: http://www.seednews.inf.br/espanhol/ seed66/artigocapa66a_esp.shtml; consulta: junio 2007. delouche, j.c. y c.c. baskin. 1973. accelerated aging techniques for predicting the relative storability of seed lots. seed sci. technol. 1(2), 427-452. delouche, j.c., r.k. matthes, g.m. dougherty y a.h. boyd. 1973. storage of seed in subtropical and tropical region. seed science and technology 1(2): 671-700. demir, i., s. ermis, g. okcu y s. matthews. 2005. vigour tests for predicting seedling emergence of aubergine (solanum melongena l.) seed lots. seed sci. technol. 33(2), 481-484. flores, z. 1996. efecto del almacenamiento sobre la calidad de semillas de brachiaria dictyoneura. zootecnia tropical 14(2), 113-131. guberac, v., s. maric, a. lalic, g. drezner y z. zdunic. 2003. hermetically sealed storage of cereal seeds and its influence on vigour and germination. j. agron. crop sci. 189(1), 54. lin, s.s. 1990. alterações na lixiviação eletrolítica, germinação e vigor da semente de feijão envelhecida sob alta umidade relativa do ar e alta temperatura. rev. brasil. fisiol. vegetal 2(2), 1-6. lopes, j.c. y m.d. pereira. 2005. germination of cubiu seeds under diferent substrates and temperatures. rev. bras. sementes. 27(2), 146-150. macedo, e.c.; d. groth y j. soave. 1999. influência da embalagem do armazenamento na qualidade fisiológica de sementes de arroz. rev. brasil. de sementes 21(1), 67-65. maguire, j.d. 1962. speed of germination aid in selection and evaluation for seedling emergence and vigor. crop sci. 2(1), 176-177. mendoça, e., n. ramos y s. fessel, s. 2003. methodology adequation for controlled deterioration test for broccoli (brassica oleracea l. var. itálica) seeds. rev. brasil. de sementes 25 (1), 18-24. nacimento, w.m. 2005. vegetable seed priming to improve germination at low temperature. hortic. bras. 23(2), 211-214. passam, h., k. akoumianakis y e. khah. 1999. long-term storage of aubergine seed following production under high ambient temperatures. seed sci. technol. 27(3), 977-980. popinigis, f. 1985. fisiologia da semente. 2. ed. agiplan, brasília. 289 p. powell, a.a. y s. matthews. 1981.evaluation of controlled deterioration, a new vigour test for small seeds vegetables. seed sci. technol. 9(3), 633-640. rao, n., j. hanson, m. dulloo, k. ghosh, d. nowell y m. laringe. 2006. manual of seed handling in genebanks. handbooks for genebanks no. 8. bioversity international, international livestock research institute (ilri), fao, rome. 53 p. salinas, a.r., o.s.b. santos, f.a. villela, b.g. santos-filho, l.a. souza y m.f. oliveira. 1998. fisiologia da deterioração em sementes de soja (glycine max (l.) merril) durante o armazenamento. rev. científica rural 3(2), 106-118. santos, c.m., n.l. menezes y f.a. villela. 2005. physiologic and biochemical alterations in artificially aged bean seeds. rev. brasil. sementes 27(1), 104-114. teofilo, e. m., oliveira, s., esmeraldo, a.m., madeiros, s. y barbosa, f.d. 2004. qualidade fisiológica de sementes de aroreira (myracrodruon urundeuva allemao) em função do tipo de embalagem, ambiente e tipo de armazenamento. rev. ciencia agronômica 35(2), 371-376. willians, r.d. 1980. moisture stress and hydration-dehydration effects on hemp sesbania (sesbania exaltata) seed germination. weed science 28(2), 487-492. woltz, j., d. tekrony y d. egli. 2006. corn seed germination and vigor following freezing during seed development. crop sci. 46, 1526-1535. yanping. y., g. rongqi, s. qingquan y l. shengfu. 2000. vigour of welsh onion seeds in relation to storage temperature an dseed moisture contenet. seed sci. technol. 28(3), 817-823. zeng, x.; r. chen, j. fu, y x. zhang. 1998. the effects of water content during storage on physiological activity of cucumber seeds. seed sci. res. 8, supplement 1, 65-68. agronomia 26-2 -profe194).indd 246 agron. colomb. 26(2) 2008 resumen abstract fecha de recepción: agosto 23 de 2007. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 trabajo realizado por el grupo de investigaciones agrícolas (gia) de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 1 ingeniero agrónomo, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. enrique_balaguera@yahoo.com 2 profesor asistente, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. jgalvarezh@gmail.com 3 ingeniero agrónomo, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. jdrl41@4yahoo.com efecto del déficit de agua en el trasplante de plántulas de tomate (solanum lycopersicum l.) effect of the water deficit on the transplant of tomato seedlings (solanum lycopersicum l.) helber enrique balaguera1, javier giovanni álvarez-herrera2 y jorge daniel rodríguez3 agronomía colombiana 26(2), 246-255, 2008 inducing the highest quantity of roots in tomato seedlings is fundamental at the post-seedling stage, since the appropriate absorption of water and nutrients for their later development depends upon this. the water stress can generate roots growth because the root should search water. in order to achieve this growth, the tomato seedling was placed under a water deficit. the design was totally randomized with 10 treatments and 5 replicates, the treatments consisted in application of 10 levels of water application (0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, and 2.0 of evaporation measured in evaporimeter tank installed inside the greenhouse) during the 5 previous days to the transplant. after 40 days, seedlings were transplanted and during one month they were evaluated. significant differences were not found among the dry weight of leaves, stems and roots. the different levels of water didn’t affect the fresh weight of leaves and stems, foliar area, distribution of dry biomass, root/shoot relationship and final plant height. significant differences were obtained in the length and fresh weight of the root, in both cases the best treatment was the coefficient 1.6 of the evaporation. the level of water with smaller response was that of 0.2. the level of water of 1.6 of the evaporation generates seedlings with appropriate root systems. key words: evaporation, irrigation, roots, long life, substrates. la inducción de la mayor cantidad de raíces en plántulas de tomate es fundamental en la etapa postrasplante, ya que de éstas depende la adecuada absorción de agua y nutrientes para su posterior desarrollo. el estrés hídrico puede generar un crecimiento radicular, ya que la raíz debe buscar agua. con el fin de lograr este crecimiento, se sometieron plántulas de tomate a un déficit hídrico. el diseño fue completamente al azar con 10 tratamientos y 5 repeticiones; los tratamientos consistieron en la aplicación de 10 láminas de riego (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8 y 2,0 de la evaporación medida en un tanque evaporímetro instalado dentro del invernadero) durante los 5 días previos al trasplante. se trasplantaron 40 d después de la siembra y se evaluaron un mes después. no se presentaron diferencias significativas en el peso seco de hojas, tallos y raíces. las diferentes láminas de agua no afectaron el peso fresco de hojas y tallos, el área foliar, la distribución de fitomasa seca, la relación raíz/parte aérea ni la altura final de las plantas. se obtuvieron diferencias significativas en la longitud y en el peso fresco de la raíz; en ambos casos el mejor tratamiento fue el coeficiente 1,6 de la evaporación. la lámina con menor respuesta fue la de 0,2. una lámina de riego de 1,6 de la evaporación genera plántulas con sistemas radiculares adecuados. palabras clave: evaporación, riego, raíces, larga vida, sustratos. introducción el cultivo de tomate (solanum lycopersicum l.) como principal hortaliza tiene determinada su calidad en gran medida por la forma como son obtenidas las plántulas en la fase de vivero, por lo que a nivel comercial uno de los grandes retos es la obtención de plántulas vigorosas que garanticen un óptimo desarrollo del cultivo. para esto existen diversas técnicas que se derivan de la manipulación de procesos fisiológicos. una de ellas es el déficit hídrico, que puede activar o incrementar los mecanismos de resistencia de las plantas a situaciones de sequía, sin reducir la concentración de nutrientes en la planta (villar-salvador et al., 1999); por el contrario, induce la formación de raíces, factor que incrementa la absorción de agua y nutrientes, así como el contenido y la utilización de los carbohidratos por parte de la planta (ramírez-palma et al., 2005). según marschner (2002), el sistema radicular de plantas con déficit hídrico continúa creciendo por elongación de agronomia 26-2 -profe194).indd 246 06/10/2008 19:40:35 balaguera, álvarez-herrera y rodríguez. efecto del déficit de agua en el trasplante de plántulas de tomate... 247 las raíces existentes y por la formación de nuevas raíces. la zona apical de las raíces y de la estela permanecen vivas, a pesar de estar sometidas a colapsos del córtex en las zonas basales gracias al estrés hídrico. una vez se rehidrata el sistema radicular de la plantas sometidas a estrés, éste crece por la elongación de las raíces ya existentes (stasovski y peterson, 1991). en suelos secos el contacto raíz-suelo es menor tanto por la disminución del volumen de las raíces como por la de la fase coloidal misma (faiz y weatherby, 1982); parte de esta pérdida de contacto es probablemente compensada por el incremento en longitud y densidad de las raicillas (mackay y barber, 1987). del mismo modo, en la zona apical de las raíces la síntesis de ácido absícico (aba) aumenta bajo déficit hídrico y se trasmite como un signo no hidráulico hacia la parte aérea, que tiene una sensibilidad más alta al aba que las raíces, en términos de inhibición del crecimiento (creelman et al., 1990). éste es un primer mecanismo de la planta para conservar el agua cuando los suelos presentan bajos contenidos de humedad, antes de la ocurrencia de un déficit hídrico en la parte aérea (saab y sharp, 1989). bajo condiciones severas de sequía, las plantas ralentizan su crecimiento y acumulan solutos en las células para mantener el volumen de la célula y el turgor. este fenómeno es conocido como ajuste osmótico, observado en tallos, hojas, raíces y frutos (nomani, 1998; patakas et al., 2002). normalmente las plantas reaccionan al posible estrés hídrico al que puedan estar sometidas, aumentando la relación raíz/parte aérea, ya que la parte radicular es la zona donde puede captar los nutrientes. por el contrario, gil (2007) afirma que a mayores potenciales de agua en el suelo se produce un mayor crecimiento radicular, ya sea por provocar una menor resistencia a la penetración, como por generar un gradiente de potencial de agua que ocasiona un flujo más rápido hacia las células radiculares. de esta manera las raíces tienden a proliferar en las zonas más húmedas del perfil del suelo. a medida que un suelo pierde humedad se produce una disminución significativa en su capacidad para transmitir o conducir agua hacia las raíces, debida a una caída súbita de su conductividad hidráulica; por lo tanto, la distancia desde donde las raíces pueden extraer agua de un suelo relativamente seco se reduce a unos pocos milímetros y es por ello que la extracción de agua a bajos contenidos de humedad depende de la presencia de sistemas densos de raíces (gil, 2007). adicionalmente, algunos autores han observado que el preacondicionamiento de las plántulas por estrés hídrico en la última fase de cultivo puede incrementar también el potencial de formación de raíces (rook, 1973; ali-abod y sandi, 1983), factor que se ha relacionado frecuentemente con el desarrollo (supervivencia y crecimiento) de las plántulas en campo (ritchie y dunlap, 1980; burdett, 1987). en concordancia, el riego deficitario controlado (rdc) es una forma de causar déficit hídrico en las plantas. éste consiste en aportar menos agua de la que demandan los requerimientos evapotranspirativos de una planta durante alguna etapa fenológica (gurovich y páez, 2004); por lo tanto, el déficit hídrico se produce cuando la tasa de pérdida de agua por transpiración es mayor que la de absorción de agua por las raíces. las estrategias de rdc se utilizan para causar déficit hídricos programados en períodos de tiempos específicos y con intensidades variables (bravdo et al., 1997; dry et al., 2001). las plantas sometidas a un déficit hídrico presentan cambios en el contenido de sus carbohidratos solubles, así como en la actividad de las enzimas implicadas en el metabolismo del carbono (foyer, 1988). debido al cierre estomático parcial, la tasa fotosintética neta disminuye al igual que la transpiración, causando un cambio en el contenido de carbohidratos. en hojas de tomate el contenido de azúcares aumenta hasta en un 47% (ramírez-palma et al., 2005); este aumento constituye un indicador del déficit hídrico al que se ha sometido una planta (wagner et al., 1998). adicionalmente, el contenido de prolina como consecuencia del estrés hídrico también se incrementa, con el fin de aumentar la retención de agua por parte de la planta (laborem, 1995). por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue determinar el vigor de plántulas de tomate sometidas en pretrasplante a diferentes niveles de estrés hídrico. materiales y métodos el experimento se realizó en el invernadero de vidrio de la facultad de ciencias agropecuarias de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, en tunja (boyacá), que se encuentra a 2.782 msnm, a 73° 23’ de longitud oeste y 5° 32’ de latitud norte. la temperatura interior promedio fue de 16 °c y la humedad relativa, de 65%. se utilizaron plántulas de tomate larga vida híbrido daniela. el sustrato empleado para la germinación fue turba rubia canadiense; sus propiedades físico-químicas se presentan en la tabla 1. las semillas de tomate se sembraron en bandejas plásticas de 128 alvéolos o cavidades (a-ba128), y se trasplantaron en bolsas plásticas de polietileno con capaciagronomia 26-2 -profe194).indd 247 06/10/2008 19:40:35 248 agron. colomb. 26(2) 2008 dad de 4,5 l de sustrato, con suelo negro de páramo (tabla 1). el suministro de agua se hizo con un sistema de riego por goteo. la evaporación se midió con un tanque plástico elaborado a escala del tanque tipo a, con diámetro de 29 cm y altura de 6,1 cm, e instalado dentro del invernadero. se utilizó un diseño completamente al azar con 10 tratamientos y 5 repeticiones. los tratamientos correspondieron a 10 láminas de riego determinadas por 10 coeficientes (c): 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8 y 2,0 de la evaporación medida en el evaporímetro; para un total de 50 unidades experimentales (ue). cada ue estuvo compuesta por una plántula de tomate. en las bandejas de germinación se sembraron 150 semillas de tomate larga vida híbrido daniela y se cubrieron con plástico negro durante 8 d. de las plántulas emergidas se seleccionaron al azar 50 de aquéllas que presentaron el mismo porte en altura. las plántulas seleccionadas se sometieron a diferentes láminas de riego aplicadas durante los últimos 5 d previos al trasplante. finalizada la aplicación de los tratamientos, se procedió al trasplante. las láminas se determinaron mediante la fórmula: en donde, etp es la evapotranspiración en milímetros medida en el tanque evaporímetro; c, los diferentes coeficientes; a, el área de una cavidad de la bandeja de germinación (0,0009 m2); , la eficiencia del riego (0,9). las plantas se trasplantaron en bolsas de polietileno con el suelo negro de páramo a los 40 d después de la siembra (dds). se aplicó semanalmente 1 g por planta de n, p, k (grado 15-15-15). a los 30 d de realizado el trasplante se evaluaron las variables de respuesta: longitud de raíz principal; área foliar, mediante el analizador li-cor® 3000a (li-cor, usa); fitomasa fresca de raíz, tallo y hojas; fitomasa seca de raíz, tallo y hojas, después de someter las plantas a 70 °c durante 48 h; distribución de fitomasa seca; relación raíz/parte aérea, mediante el cociente entre el peso seco de la raíz y el de la parte aérea y, por último, área foliar específica, resultante del cociente entre el área foliar y el peso seco de hojas. la curva de crecimiento se construyó con las alturas de las plantas medidas semanalmente. se hizo un análisis de varianza (anova) para poder determinar si existían diferencias estadísticas entre tratamientos. la prueba de comparación múltiple de promedios de tukey se aplicó con el fin de determinar los mejores tratamientos con una confiabilidad de 95%. para el procesamiento de los datos se utilizó el paquete estadístico sas v. 8.1. resultados y discusión el peso fresco de raíces presentó diferencias significativas entre la lámina con c=1,6 (2,028 g) y las demás láminas (tabla 2). todas las láminas, excepto las de 1,8 y 2,0, presentaron una relación directa entre la lámina suministrada y el peso fresco, siendo la menor lámina (0,2) la que arrojó el peso fresco más bajo (0,774 g). el peso fresco de hojas y tallos no presentó diferencias significativas (tabla 2). la mejor respuesta en el peso fresco de hojas se debió a la misma lámina (1,61 g), mientras que para tallo fue la lámina 2,0 (0,70 g); los pesos frescos fueron disminuyendo de forma simultánea con el contenido de agua aplicada. se encontró que la lámina con 0,2 indujo la respuesta menos favorable para peso fresco de hojas y tallos (0,95 y 0,398 g, respectivamente). es indispensable la presencia de agua en la rizosfera para que la planta la pueda tomar a través de su sistema radical y almacenarla en todas sus células. cuando el suministro de agua es demasiado bajo, la planta almacena contenidos mínimos y, a pesar del proceso de osmorregulación efectuado para evitar perdidas por transpiración, su peso fresco se ve afectado, aunque no necesariamente en forma significativa. la existencia de diferencias en el peso fresco de las raíces y no en la parte aérea (tallo y hojas) probablemente se debe al ajuste osmótico efectuado, que permite regular las pérdidas en el follaje (davies, 2004). tabla 1. propiedades físicas y químicas de la turba y el suelo negro. propiedad suelo negro turba canadiense unidades densidad real 2,3 g cm-3 densidad aparente 1,2 0,08 g cm-3 porosidad 48 90-95 % ph 4,8 6,7 materia orgánica (mo) 4,80 85 % ca 1,58 6,4 cmol kg-1 mg 0,27 4,3 cmol kg-1 k 0,16 3,5 cmol kg-1 na 0,88 11 cmol kg-1 p 9,25 mg kg-1 agronomia 26-2 -profe194).indd 248 06/10/2008 19:40:36 balaguera, álvarez-herrera y rodríguez. efecto del déficit de agua en el trasplante de plántulas de tomate... 249 el agua captada por las raíces debe ser transportada al tallo y a las hojas, por lo que, si el contenido de humedad disponible es muy bajo, la raíz no tiene la suficiente cantidad de agua para almacenar; por otro lado, el peso fresco se ve afectado por un contenido excesivo de humedad en el suelo, que causa condiciones de anoxia y detiene tanto la división como el crecimiento celular, razón por la cual también se disminuye la captación de agua. camacho y caraballo (1994) también encontraron diferencias en el peso fresco de raíces de zea mays de diferentes genotipos sometidos a sequía. como lo indica hsiao (1973), uno de los procesos más sensibles al déficit de agua es el crecimiento celular, de manera que la suspensión del riego reduce la expansión foliar y el crecimiento del tallo y de las raíces. el peso seco de las plantas de tomate no se vio afectado con las diferentes láminas aplicadas. no obstante, se destacan los menores valores de peso seco con los tratamientos de menor lámina (tabla 2). la menor respuesta se obtuvo con la lámina de c=0,2, donde el peso para hojas fue 0,112 g; para tallo, 0,036 g y para raíz, 0,114 g. el mayor peso seco en hojas se obtuvo con la lámina de c=1,4 (0,194 g); en tallo, con la lámina de c=0,6 (0,068 g) y en raíz, con la lámina de c=1,6 (0,114 g). en genotipos de zea mays, camacho y caraballo (1994) encontraron diferencias en el peso seco de raíces, concluyendo que los genotipos de maíz con menor peso seco de raíces son menos tolerantes a la sequía. johnson y davis (1973) también encontraron que el crecimiento de raíces es más sensible al déficit hídrico que el crecimiento de las hojas. clover et al. (1999), en experimentos en campo y en invernadero, mostraron que los efectos del estrés por sequía en el peso seco de hojas y raíces de remolacha azucarera fueron de 20% y 29%, respectivamente. estos efectos podrían causar 29% de pérdidas en el total del peso seco. el área foliar (af) no fue afectada significativamente por las diferentes láminas de riego aplicadas en el pretrasplante de plantas de tomate (tabla 3). no se observó una relación clara entre la humedad suministrada y el valor del af; sin embargo, las tres láminas con menor aporte de humedad sí presentaron los valores más bajos. la lámina más baja (0,2) arrojó la menor af (35,72 cm2) y, aunque la lámina con c=1,0 presentó la mayor af (49,82 cm2), la lámina con c=1,6 presentó un valor muy similar (49,59 cm2). la expansión de las hojas disminuyó con el estrés por sequía debido al ajuste osmótico inherente y más lento y a la baja extensibilidad de la membrana de las células de las hojas (frensch, 1997; hsiao y xu, 2000). la presión de turgor es muy importante para la elongación de las células, ya que ésta provee el manejo de la fuerza para un crecimiento irreversible de las células (hsiao y xu, 2000); es así como las diferencias en la presión de turgor resultan en un af menor para plantas cultivadas bajo sequía, comparadas con aquéllas bien irrigadas, por lo que una disminución en el tabla 2. peso fresco y seco de plantas de tomate bajo diferentes láminas de riego en pretrasplante. coeficientes de la evaporación peso fresco (g) peso seco (g) hojas tallo raíz hojas tallo raíz 0,2 0,95a 0,398a 0,77b 0,112a 0,036a 0,06 a 0,4 1,082a 0,484a 1,15ab 0,134a 0,046a 0,072a 0,6 1,126a 0,536a 1,44ab 0,146a 0,068a 0,104a 0,8 1,384a 0,586a 1,82ab 0,176a 0,054a 0,104a 1,0 1,296a 0,762a 1,50ab 0,18 a 0,054a 0,106a 1,2 1,324a 0,442a 1,80ab 0,154a 0,042a 0,09 a 1,4 1,504a 0,552a 1,77ab 0,194a 0,056a 0,098a 1,6 1,616a 0,696a 2,03a 0,174a 0,058a 0,114a 1,8 1,422a 0,632a 1,68ab 0,164a 0,052a 0,082a 2,0 1,458a 0,70a 1,66ab 0,166a 0,058a 0,084a significancia ns ns * ns ns ns * diferencias significativas ns, no se presentan diferencias significativas, de acuerdo al anova letras diferentes indican diferencias significativas (p<0,05), según la prueba de tukey. agronomia 26-2 -profe194).indd 249 06/10/2008 19:40:36 250 agron. colomb. 26(2) 2008 af y un cierre de estomas originan un menor crecimiento en la altura de las plantas. ribas et al. (2000) encontraron en cucumis melo que, después de la segunda mitad de la fase de llenado de frutos, el af fue inferior en tratamientos con riego deficitario, lo que a su vez originó una producción menor. un estrés por sequía durante la etapa vegetativa del maíz provoca disminución en el crecimiento de las hojas (vianello y sobrado, 1991). el crecimiento y la fotosíntesis en hojas jóvenes no alcanzan frecuentemente las tasas originales por varios días respecto a plantas normales; así mismo, las células son más pequeñas y las hojas se desarrollan menos durante el déficit hídrico, lo que resulta en menor área para fotosíntesis (salisbury y ross, 1992). la cantidad de af por unidad de peso no arrojó diferencias significativas (tabla 3); sin embargo, hubo una relación inversamente proporcional entre el agua suministrada y el valor del área foliar específica (afe). el valor más alto se obtuvo con la lámina de c=0,4 (0,37 cm2 mg-1), mientras que la menor respuesta fue dada por la lámina con c=1,4 (0,23 cm2 mg-1). el aumento de peso seco en relación al af se da por acumulación de metabolitos encargados de la osmorregulación, es decir, que hay un aumento de metabolitos para aumentar la retención de agua en las células. las plantas que se han sometido a un déficit hídrico presentan cambios en el contenido de los carbohidratos solubles, así como en la actividad de las enzimas implicadas en el metabolismo del carbono (foyer, 1988). esta acumulación de azúcares se ha asociado al ajuste osmótico que se necesita para contrarrestar la deshidratación. a causa de la menor apertura estomatal, la tasa fotosintética neta disminuye al igual que la transpiración, causando un cambio en el contenido de carbohidratos; caso que se refleja en plantas de tomate, que aumentan en 47% el contenido de glucosa, sacarosa y fructuosa en las hojas (ramírez-palma et. al., 2005). adicionalmente, se incrementa el contenido en las hojas del aminoácido prolina, que constituye un indicador del déficit hídrico al que se ha sometido una planta (wagner et al., 1998). laborem (1995) indica que la acumulación de prolina en hojas de las plantas sometidas a estrés por sequía está asociada a una pérdida constante de la capacidad de transporte del nitrógeno, lo que pone de manifiesto que la acumulación del aminoácido es un síntoma claro de la respuesta al deterioro por el déficit hídrico y no a una característica adaptativa del valor de supervivencia. una elevada afe incrementa la suculencia y fragilidad de las hojas, al tiempo que se incrementa el riesgo de pérdidas prematuras de tejido; en tanto que en las hojas más densas y con menor afe tienen correlaciones altas con una mayor tabla 3. longitud de raíz principal, área foliar, área foliar específica y relación raíz/parte aérea de plantas de tomate bajo diferentes láminas de riego en pretrasplante. coeficientes de la evaporación longitud raíz principal (cm) área foliar (cm2) área foliar específica (cm2·mg-1) relación raíz/parte aérea 0,2 21,84b 35,72a 0,32a 0,41a 0,4 25,34ab 40,47a 0,37a 0,41a 0,6 33,30ab 41,15a 0,29a 0,51a 0,8 32,98ab 47,18a 0,27a 0,45a 1,0 43,76ab 49,83a 0,29a 0,46a 1,2 29,32ab 44,51a 0,29a 0,45a 1,4 41,70ab 44,81a 0,23a 0,39a 1,6 46,70a 49,60a 0,30a 0,49a 1,8 38,52ab 42,39a 0,28a 0,43a 2,0 42,92ab 48,26a 0,30a 0,38a significancia * ns ns ns * diferencias altamente significativas ns, no se presentan diferencias significativas, de acuerdo al anova letras diferentes indican diferencias significativas (p<0,05), según la prueba de tukey. agronomia 26-2 -profe194).indd 250 06/10/2008 19:40:37 balaguera, álvarez-herrera y rodríguez. efecto del déficit de agua en el trasplante de plántulas de tomate... 251 lignifi cación, menor tamaño celular, bajo contenido de humedad y baja concentración de nitrógeno. no obstante, el afe disminuye a medida que la planta madura, ya que se va adquiriendo mayor peso por hoja (pérez et al., 2004). pérez et al. (2004) afi rman que la reducción en el afe se atribuye a una alteración en la estructura de la hoja o bien, al incremento en su concentración de nutrimentos o carbohidratos no estructurales; tal reducción es el resultado de una incapacidad de la planta para asignar estos compuestos en crecimiento estructural. en experimentos realizados con remolacha sometida a défi cit hídrico, el afe fue más baja que en el testigo sin estrés (mohammadian et al., 2005). la longitud de la raíz principal se vio afectada por las láminas aplicadas, encontrándose diferencias altamente signifi cativas entre la lámina de c=1,6 y las demás láminas; su longitud fue de 46,7 cm, frente al valor más bajo de 21,8 cm (lámina de c=0,2) (fi gura 1). este resultado pone de manifi esto que el crecimiento radicular depende de un buen contenido hídrico; sin embargo, este aporte no debe disminuir drásticamente la presencia de oxígeno disponible para el crecimiento de raíces, razón por la que las láminas más altas (1,8 y 2,0) empiezan a limitar el crecimiento de la raíz por exceso de humedad y falta de oxígeno. si el estrés hídrico que sufre una planta es muy intenso, puede quedar dañada y, en consecuencia, disminuir su capacidad de regeneración celular (tinus, 1996; villarsalvador et al., 1999). al mismo tiempo, el crecimiento del sistema radicular está estrechamente ligado a la provisión de glúcidos de la parte aérea, por lo que todo factor que actúe sobre ésta también incidirá sobre el crecimiento y el funcionamiento de la parte subterránea (gil, 2007). según marschner (2002), los sistemas radiculares se caracterizan por una adaptabilidad muy alta. su crecimiento y desarrollo implican complejas interacciones entre el ambiente del suelo y la parte aérea y, dado que el ambiente en el que se desarrollan las raíces es muy heterogéneo en espacio y en tiempo, las raíces deben tener la habilidad para superar estas situaciones mediante la plasticidad fenotípica (fitter et al., 1991). los datos obtenidos por villar-salvador et al. (1997) en plantas de pinus halepensis demuestran que las plantas sometidas a défi cit hídrico desarrollan signifi cativamente menos raíces por planta que las plantas con mayor suministro de humedad, y la longitud total media de raíces por planta sigue una tendencia lineal con el contenido de humedad. en la curva de crecimiento, la lámina con c=0,6 presentó las mayores alturas hasta la semana 4 y, sólo en esta semana, se presentaron diferencias signifi cativas entre esta lámina y las demás (fi gura 2). al fi nal del experimento (semana 5), no se observaron diferencias signifi cativas; no obstante, la lámina con c=1,2 fue la que produjo fi nalmente la mayor altura y, en contraposición, la lámina más baja (0,2) presentó durante todo el ensayo la menor respuesta en altura, situación acorde a lo reportado por varios investigadores (yang y hsiang, 1992; abrecht y carberry, 1993). con un défi cit hídrico la expansión de las hojas disminuye, pero es posible que la elongación del tallo pueda continuar en el mismo nivel de estrés hídrico. debido a la resistencia más baja del movimiento del agua en los tejidos del xilema en tallos, comparada con el comportamiento del agua en las nervaduras de las hojas (steudle, 2000), se puede dar el caso de que en un nivel determinado de estrés hídrico se mantenga una presión de turgor más alta para las células de los tallos que para las células de las hojas. esta situación puede permitir el incremento de la elongación de células del tallo durante periodos de sequía, aunque no necesariamente con una efi ciencia similar a la de plantas con buena humedad. por tanto, la elongación de las células del tallo incrementa la altura de las plantas, en consecuencia, la altura puede ser menos sensible al défi cit hídrico. por otra parte, martínez-trinidad et al. (2002) encontraron que en p. leiophylla en periodo de rehidratación las plantas sometidas a un défi cit hídrico severo crecieron 6,35 cm, 94% más que en aquéllas que no se sometieron a sequía. los resultados muestran un efecto compensatorio de las plantas sometidas a défi cit hídrico. kaufmann (1977) también reportó un comportamiento compensatorio en plantas de p. radiata después de ser sometidas a diferentes ciclos de sequía en el suelo; sin embargo, en este estudio figura 1. longitud de raíz principal de plantas de tomate bajo diferentes láminas de riego en pretrasplante. agronomia 26-2 -profe194).indd 251 06/10/2008 19:40:37 252 agron. colomb. 26(2) 2008 se muestra que el efecto de la sequía en el crecimiento de las plantas perdura aun después de que ésta ha terminado, lo mismo que sucede en otras especies (macey y arnott, 1986; becker et al., 1987). van iersel y nemali (2004) observaron en caléndula (tagetes erecta l.) una disminución del crecimiento, incluyendo masa seca de parte aérea, área foliar, número de hojas y altura de la planta, de forma lineal con la disminución en el contenido de humedad. la reducción de la altura de las plantas a causa del estrés por sequía se ha reportado, además de en tomate, en caléndula (brown et al., 1992) y brócoli (brassica oleracea l.) (latimer y steverson, 1997). la distribución de los fotoasimilados en la planta incide directamente sobre la relación raíz/parte aérea, estando infl uenciada esta distribución por las condiciones que ofrece el ambiente en un momento dado y por la capacidad que tenga la planta para ubicarlos en determinado órgano como respuesta a los estímulos ambientales a los que es sometida (casierra-posada y rodríguez, 2006). en consecuencia, condiciones de estrés, como salinidad, originan un défi cit hídrico en la planta y obligan a que se sacrifi que la acumulación de biomasa de la parte aérea y se deposite en la raíz, con el fi n de que este órgano aumente su envergadura y pueda explorar el suelo para hallar condiciones favorables (casierra-posada y rodríguez, 2006). en este caso, la relación raíz/parte aérea sufre un incremento. aunque no hubo diferencias estadísticamente signifi cativas, se observó que la mayor lámina (c=2,0) arrojó el valor más bajo de la relación raíz/parte aérea (0,38), mientras que el valor más alto (0,50) fue alcanzado por la lámina con c=0,6 (tabla 3). una cantidad elevada de agua suministrada a la planta de tomate se traduce en una mayor parte aérea; no obstante, la raíz no muestra un crecimiento muy marcado ya que no tiene que elongarse de forma signifi cativa para buscar agua en el suelo. contrariamente, bajos suministros de agua obligan a la planta a dirigir gran parte de sus fotoasimilados al sistema radicular, con el fi n de que éste aumente y explore el sustrato en busca de agua, de tal forma que el peso seco obtenido en este órgano aumenta considerablemente respecto al de la parte aérea (marschner, 2002). una de las respuestas más sensibles en las plantas a la sequía es un incremento del aba en raíces y parte aérea. como regla general, la raíz continúa su crecimiento aunque el crecimiento de la parte aérea disminuya, incrementando la relación raíz/parte aérea. la diferencia en la respuesta al défi cit hídrico del crecimiento entre la raíz y el follaje no es causada por diferencia en los niveles endógenos de aba. los niveles de aba en las raíces se incrementan en mayor proporción que en la parte aérea en respuesta a las limitaciones de agua (marschner, 2002). en suelos secos, aun cuando aumenta la fuerza del suelo, el crecimiento de las raíces es por lo general más activo que el crecimiento de tallos, situación que se refl eja en un incremento típico en la relación peso seco de raíz/parte aérea en respuesta al estrés por sequía. en plantas de maíz sin défi cit hídrico, la relación del peso seco de raíz/tallo es 1,45, comparada con 5,79 bajo estrés por sequía (sharp et al., 1988); en árboles de manzana, la sequía prolongada disminuye el peso seco de frutos y tallos en 21% y 26%, respectivamente, pero no afecta el peso seco de raíces (buwalda y lenz, 1992). un ajuste osmótico más rápido de las raíces, comparado con el de la parte aérea, pudo estar implicado (schildwacht, figura 2. curva de crecimiento de plantas de tomate bajo diferentes láminas de riego en pretrasplante. agronomia 26-2 -profe194).indd 252 06/10/2008 19:40:38 balaguera, álvarez-herrera y rodríguez. efecto del déficit de agua en el trasplante de plántulas de tomate... 253 1988); sin embargo, suelos secos inhiben la tasa de elongación de células sin una disminución medible en el potencial osmótico de las hojas (saab y sharp, 1989). en concordancia, en estudios con genotipos de z. mays, la relación raíz/ parte aérea fue más amplia bajo défi cit hídrico (camacho y caraballo, 1994). parra et al. (1999) encontraron que el volumen de las raíces y el peso seco de tallo y raíz en zarzamora disminuyeron con la suspensión del riego, mientras que la relación raíz/ tallo no fue afectada, lo que indica que el défi cit hídrico redujo en proporciones similares la biomasa del tallo y raíz. tales cambios sólo fueron estadísticamente signifi cativos para volumen de raíces (p<0,01), pero no para peso seco de tallo y raíz. en el comienzo de la estación de crecimiento la relación de brotes/raíz fue más baja en ambas condiciones de sequía; sin embargo, estas relaciones decrecieron a medida que transcurrió el tiempo. la acumulación de fi tomasa seca en hojas presentó diferencias significativas entre la lámina de c=1,4 y las láminas restantes. a nivel de tallo y raíz no se reportaron diferencias estadísticas. se destaca el mayor porcentaje de acumulación de fi tomasa seca en tallo y raíz con la lámina c=0,6; esta misma lámina presenta la menor acumulación de fi tomasa seca a nivel de hoja. se observa que algunas de las láminas menores acumularon más fi tomasa seca en las raíces (fi gura 3). en promedio, 25% a 50% de los fotosintatos producidos por día en el follaje son dirigidos a la raíz para su crecimiento, mantenimiento y otras funciones, como la asimilación de nutrientes. la mitad de los carbohidratos son usados en la respiración (marschner, 2002). no obstante, sí se puede determinar que la mayor acumulación de fi tomasa seca en raíces es un fenómeno que refl eja la capacidad de la planta para adaptarse a medios con escasa humedad y que mayores aportes de agua se convierten en mayor desarrollo de la parte aérea, aumento de la actividad fotosintética y mayor acumulación de fotoasimilados en tallo y hojas. conclusiones el défi cit hídrico pretrasplante no induce el crecimiento radicular, sino que, por el contrario, disminuye la elongación de las raíces, el área foliar y la altura de las plantas. las láminas de riego más bajas afectaron negativamente el crecimiento y desarrollo de las plántulas de tomate. la lámina que indujo mayor respuesta en el crecimiento y desarrollo de las plántulas fue la de c=1,6. el défi cit hídrico ocasiona mayor acumulación de fotoasimilados en la raíz, respecto a la parte aérea. literatura citada abrecht, d. y p. carberry. 1993. th e infl uence of water defi cit prior to tassel initiation on maize growth, development and yield. field crops res. 31, 55-69. ali abod, s. y s. sandi. 1983. eff ect of restricted watering and its combination with root pruning on root growth capacity, water status and food reserves of pinus caribea var. hondurensis seedlings. plant soil 71,123-120 becker, c., g. mroz y l. fuller. 1987. th e eff ects of plant moisture stress on red pine (pinus resinosa) seedling growth and establishment. can. j. for. res. 17, 813-820. bravdo, b., a. naor, s. poni, e. peterlunger, f. iacono y c. intrieri. 1997. eff ect of water regime on productivity and quality of fruit and wine. acta hort. 427, 15-26. brown, r., j. eakes, b. behe y c. gilliam. 1992. moisture stress: an alternative method of height control to b-nine (daminozide). j. environ. hort. 10, 232-235. burdett, a. 1987. understanding root growth capacity: theoretical considerations in assessing planting stock quality by means of root growth tests. can. j. for. res. 17, 768-775. buwalda, j. y f. lenz. 1992. eff ects of cropping, nutrition and water supply on accumulation and distribution of biomass and nutrients for apple tress on ‘mg’ root systems. physiol. plantarum 84, 21-28. camacho, r. y d. caraballo. 1994. evaluation of morphological characteristics in venezuelan maize (zea mays l.) genotypes under drought stress. sci. agric. (piracicaba) 51, 453-458. casierra-posada, f. y s. rodríguez. 2006. tolerancia de plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) a la salinidad por nacl. agron. colomb. 24 (2), 258-265. clover, g., h. smith, s. azam-ali y k. jaggard. 1999. th e eff ects of drought on sugar beet growth in isolation and in combination with beet yellow virus infection. j. agr. sci. 133, 251-261. creelman, r., h. mason, r. bensen, j. boyer y j. mullet. 1990. water defi cit and abscicic acid cause diff erential inhibition of shoot figura 3. distribución de la fitomasa seca en plantas de tomate bajo diferentes láminas de riego en pretrasplante. agronomia 26-2 -profe194).indd 253 06/10/2008 19:40:39 254 agron. colomb. 26(2) 2008 versus root growth in soybean seedlings. analysis of growth, sugar accumulation, and gene expression. plant physiol. 92, 105-214. davies, p. 2004. plants hormones. 1st ed. kluwer academic publishers, usa. 750 p. dry, p., b. loveys, m. mccarthy y m. stoll. 2001. strategic irrigation management in australian vineyards. j. int. sci. vigne vin. 35, 129-139. faiz, s. y p. weatherley. 1982. root contraction in transpiring plants. new phytol. 92, 333-344. fitter, a. 1991. characteristics and functions of roots systems. pp. 3-25. en: waisel, y., a. eshel y u. kafkafi (eds.). plant roots: the hidden half. marcel dekker inc., nueva york, basel. foyer, c. 1988. feedback inhibition of photosynthesis through source-sink regulation in leaves. plant physiol. biochem. 26, 483-492. frensch, j. 1997. primary responses of root and leaf elongation to water deficits in the atmosphere and soil solution. j. expt. bot. 48, 985-999. gil r. 2007. información técnica de trigo y otros cultivos de invierno. publicación miscelánea nº 107. campaña 12-16. inta, estación experimental agropecuaria rafaela. gurovich, l. y c. páez. 2004. influencia del riego deficitario controlado sobre el desarrollo de las bayas y la composición química de los mostos y vinos. ciencia e investigación agraria 31, 175-186. hsiao, t. 1973. plant responses to water stress. annu. rev. plant. physiol. 24, 519-570. hsiao, t. y l. xu. 2000. sensivity of growth of roots versus leaves to weaterstress: biophysical analisys and relation to water transport. j. expt. bot. 51, 1595-1616. johnson, w. y r. davis.. 1973. sugar beet response to irrigation as measured with growth sensors. agron. j. 65, 789-794. kaufmann, m. 1977. soil temperature and drought effects on growth of monterey pine. forest. sci. 23, 317-325. laborem, g. 1995. concentración de prolina como indicador del déficit hídrico en tres patrones cítricos. trabajo de ascenso. universidad rómulo gallegos (unerg), san juan de los morros (venezuela). 30 p. l at i mer, j. y r . steverson. 1997. ef fec t of mecha n ic a l a nd moisture-stress conditioning on growth and cuticle composition of broccoli transplants. j. amer. soc. hort. sci. 122, 788-791. macey, d. y j. arnott. 1986. the effect of moderate moisture and nutrient stress on bud formation and growth of container-grown white spruce seedlings. can. j. for. res. 16, 949-954. mackay, a. y s. barber. 1987. effect of cycling wetting and drying of soil a soil on root hair growth of maize roots. plant and soil 104, 291-293. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, londres. 889 p. martínez-trinidad, t., j. vargas-hernández, a. muñoz-orozco y j. lópez. 2002. respuesta al déficit hídrico en pinus leiophylla: consumo de agua y crecimiento en plántulas de diferentes poblaciones. agrociencia 36, 365-376. mohammadian, r., m. moghadda, v. rahimian y s. sadeghian. 2005. effect of early season drought stress on growth characteristics of sugar beet genotypes. turk. j. agr. for. 29, 357-368. nomani, h. 1998. plant water relations and control of cell elongation t low water potentials. j. plant res. 111, 373-382. parra, r., j. rodríguez y v. gonzález. 1999. transpiración, potencial hídrico y prolina en zarzamora bajo déficit hídrico. terra 17, 126-130 patakas, a., n. nikolaou, e. zioziou, k. radoglou y b. noitsakis. 2002. the role of organic solute and ion accumulation in osmotic adjustment in drought-stressed grapevines. plant sci. 163, 361-367. pérez, j., e. garcía, j. enríquez, a. quero, j. pérez y a. garay. 2004. análisis de crecimiento, área foliar específica y concentración de nitrógeno en hojas de pasto ’mulato’ (brachiaria híbrido, cv.). tec. pecu. mex. 42(3), 447-458. ramírez-palma, t., i. hernández-lópez, r. cruz-ortega y s. sánchez-nieto. 2005. efecto del déficit hídrico en la expresión de los transportadores de sacarosa en plantas de jitomate. pp. 1-6. en: memorias del xiv congreso de bioenergética y biomembranas, 13 a 18 noviembre de 2005, oaxaca. sociedad mexicana de bioquímica. ribas, f., m. cabello, m. moreno, a. moreno y l. lópez-bellido. 2000. respuesta fisiológica de un cultivo de melón (cucumis melo l.) a distintas dosis de riego. invest. agr.: prod. prot. veg. 15(3), 196-210. ritchie, g. y j. dunlap. 1980. root growth potential: its development and expression in forest tree seedlings. n. z. j. for. sci. 10, 218-248. rook, d. 1973. conditioning radiata pine seedlings to transplanting by restricted watering. n. z. j. for. sci. 3, 54-69. saab, i. y r. sharp. 1989. non-hydraulic signals from maize roots in drying soil: inhibition of leaf elongation but not stomatal conductance. planta 179, 406474 salisbury, f. y c. ross. 1992. plant physiology. 4th ed. wadsworth, belmont. pp. 575-600. schildwacht, g. 1988. changes in the osmotic potential of the roots as factor in the decrease in the root-shot ratio of zea mays plants under water stress. plant and soil 111(2), 271-275. sharp, r.e., w.k. silk y t.c. hsiao. 1988. growth of the maize primary root at low water potentials. i. spatial distribution of expansive growth. plant physiol 87, 50-57. smeekens, s. 1998. sugar regulation of gene expression in plants. curr. opin. plant biol. 1, 230-234. stasovski, e. y c. peterson. 1991. the effects of drought and subsequent rehydration on the structure and vitality of zea mays seedlings roots. can. j. bot. 69, 1170-1178. agronomia 26-2 -profe194).indd 254 06/10/2008 19:40:39 balaguera, álvarez-herrera y rodríguez. efecto del déficit de agua en el trasplante de plántulas de tomate... 255 steudle, e. 2000. water uptake by roots: effects of water deficit. j. expt. bot. 51(350), 1531-1542. tinus, r. 1996. root growth potential as an indicator of drought stress history. tree physiol. 795-799. van iersel, m. y k. nemali. 2004. drought stress can produce small but not compact marigolds. hortscience 36 (6), 1298-1301. vianello, i. y m. sobrado. 1991. respuestas contrastantes del maíz tropical ante la sequía en el período vegetativo o reproductivo. turrialba 41, 403-411. villar-salvador, p., l. ocaña, j. peñuelas e i. carrasco. 1999. effect of water stress conditioning on the water relations, root growth capacity, and the nitrogen and non-structural carbohydrate concentration of pinus halepensis mill. (aleppo pine) seedlings. ann. for. sci. 56, 459-465. villar-salvador, p., l. ocaña, j. peñuela, i. carrasco, s. domínguez e i. renilla. 1997. relaciones hídricas y potencial de formación de raíces en plántulas de pinus halepensis mill. sometidas a diferentes niveles de endurecimiento por estrés hídrico. cuadernos de la sociedad española de ciencias forestales 4, 81-92. wagner, m., g. laborem, g. medina y l. rangel. 1998. efecto del patrón y la frecuencia de riego sobre el nivel foliar de prolina en el naranjo ‘valencia’. bioagro 10, 76-79. yang, c. y w. hsiang. 1992. growth and reproduction of maize (zea mays l. cv. tainung n° 1) response to soil water deficits. i. changes of growth when stress and recovery occurring at the vegetative stage in the controlled environment. j. agr. res. china 41, 132-139. agronomia 26-2 -profe194).indd 255 06/10/2008 19:40:39 fecha de recepción: 9 de abril de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). 2 facultad seccional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), duitama (colombia). 3 autor de correspondencia. ajarma@sinu.unicordoba.edu.co agronomía colombiana 28(2), 199-208, 2010 s. viscida (román et al., 1995) y s. lucida (guerra-ramírez et al., 1998). los edulcorantes, en su mayoría concentrados en las hojas, son sintetizados, al menos en los estados iniciales, usando la misma ruta del ácido giberélico a partir del mevalonato (hsieh y goodman, 2005; guevara-garcía et al., 2005; kasahara et al., 2002). varios autores han indicado que la diferencia radica que en estevia, el kaureno, precursor de dichas hormonas, se convierte en esteviol en el retículo endoplásmico (geuns, 2003; totté et al., 2000, 2003; brandle et al., 2002). el edulcorante, cuyos dos glucósidos principales son el esteviósido (110-270 veces más dulce que el azúcar) y rebaudiósido a (180-400 veces más dulce que el aspectos nutricionales y metabolismo de stevia rebaudiana (bertoni). una revisión nutritional aspects and metabolism of stevia rebaudiana (bertoni). a review alfredo de jesús jarma o.1, enrique miguel combatt c.1 y josé alejandro cleves l.2 introducción stevia rebaudiana es una planta herbácea perenne perteneciente a la familia de las asteraceas, que crece como arbusto salvaje en el suroeste de brasil y paraguay, y generalmente se propaga comercialmente de manera asexual (hearn y subedi, 2008). cobra un alto valor entre los vegetales nativos de estos países, debido a que contiene glucósidos de diterpeno bajos en calorías, llamados comúnmente esteviósidos, cuyo poder edulcorante en estado puro y cristalino puede ser 300 veces mayor que el del azúcar de caña. otros compuestos químicos de interés también han sido aislados de especies pertenecientes al género stevia, tales como longipinenos provenientes de s. pilosa (álvarez-garcía et al., 2005), resumen abstract estevia es una planta selvática subtropical del alto paraná, nativa del noroeste de la provincia de misiones en el paraguay. posee un potente edulcorante que llega a ser hasta 300 veces más dulce que la sacarosa y no contiene calorías. las moléculas responsables de esta característica son glucósidos de diterpeno que se encuentran en las hojas y, cuando menos en los estadios iniciales, son sintetizados a partir del mevalonato, a través de la misma ruta del ácido giberélico. los estudios que abordan el tema de la nutrición mineral en estevia en el mundo son escasos y se circunscriben en gran parte, a las investigaciones adelantadas en el brasil por malavolta y sus colaboradores en 1997. en colombia, los estudios científicos sobre el tema se limitan a algunos resultados encontrados por la universidad de córdoba y corpoica en trabajos desarrollados con nitrógeno, fósforo y potasio. por tal motivo, el presente trabajo revisa la ruta de síntesis de los principales edulcorantes producidos por la planta, discute el importante papel que en ella juegan algunos minerales, y realiza un análisis de los aspectos nutricionales más importantes de esta planta, con base en los estudios realizados en brasil y colombia. stevia is a subtropical wild plant of the upper parana river, native of the northwest of the province of missions in paraguay. the plant contains a potent sweetener that is 300 times stronger than sucrose and supplies no calories. the molecules that determine this feature are diterpene glycosides, which are present in the leaves and, at least during the first stages, are synthesized from mevalonate, following the same path as gibberellic acid. studies on mineral nutrition in stevia are scarce. they are circumscribed indeed to those conducted in brazil by malavolta and collaborators. in colombia, the scientific studies about the topic are limited to some works by universidad de córdoba and corpoica dealing with nitrogen, phosphorus and potassium. in this framework, the current work reviews the synthesis path of the main edulcorants produced by this plant, discusses the important role played by certain minerals in this process, and based on studies conducted in brazil and colombia, analyzes the most important nutritional aspects of this species. palabras clave: estevia, edulcorantes, nutrición mineral, metabolismo secundario. key words: stevia, edulcorant, mineral nutrition, secondary metabolism. revagronomiacol 28(2).indb 199 27/11/2010 12:23:29 p.m. 200 agron. colomb. 28(2) 2010 azúcar), este último de mayor valor comercial (liu, 2010), cuya diferencia radica solamente en la presencia de una glucosa (erkucuk et al., 2009; carakostas et al., 2008), es un polvo cristalino blanco (rirdc, 2002; brandle y telmer, 2007); los científicos lo llaman una “molécula noble”, debido a que es 100% natural, no tiene calorías, las hojas se pueden utilizar en su estado natural y solo se requieren cantidades pequeñas. otras ventajas adicionales son que no eleva los niveles de glucosa en la sangre, no aporta calorías al ser metabolizado, es antiácido, cardiotónico, no produce caries al no ser fermentado por las bacterias orales, y se distingue de los edulcorantes artificiales por no tener sabor metálico y no ser cancerígeno (tadhani et al., 2007). la seguridad y las bondades de los edulcorantes de estevia en el metabolismo animal se han demostrado (jeppesen et al., 2002; geuns et al., 2003; koyama et al., 2003; wong et al., 2004; narissara et al., 2004), así como sus efectos positivos en la salud del hombre, en las que se reportan propiedades anti-rotav irus (ta ka hashi et al., 2001), mejoramiento de la hipertensión (hsieh et al., 2003), tratamiento de la diabetes mellitus tipo 2, al estimular la secreción de insulina actuando sobre las células b del páncreas (jeppesen et al., 2000; reziwanggu et al., 2004; gregersen et al., 2004). aunque existe consenso mundial de las ventajas de estevia para la salud humana (prakash et al., 2008) y que su cultivo es un sistema altamente generador de empleos rurales (jarma, 2008; espitia et al., 2009), aún existen grandes vacíos en el conocimiento de esta especie, principalmente en aspectos como la nutrición y las variables ambientales (das et al., 2007; gardana et al., 2010; espitia et al., 2008) y su relación con la síntesis de las principales moléculas edulcorantes (jaitak et al., 2008). por lo anterior, el presente artículo pretende revisar la ruta de síntesis de los glucósidos de esteviol, indicar el papel de algunos elementos minerales en la misma y hacer un análisis de los principales reportes en américa sobre los requerimientos nutricionales de estevia, haciendo énfasis en los casos particulares de brasil y colombia. síntesis de glucósidos de diterpeno la ruta de síntesis que da origen a los principales edulcorantes de s. rebaudiana es la del ácido giberélico, en la que la cadena de terpenos se alarga a partir de uniones sucesivas de isopentenil pirofosfato (ipp), considerado como el isopreno activo (richman et al., 1999; buchanan et al., 2000; azcón-bieto y talón, 2008). las enzimas que catalizan el alargamiento de la cadena terpénica son las prenil transferasas, de las cuales se han aislado, hasta ahora, la geranil pirofosfato sintasa, enzima identificada en plastos que requieren mg2+ o mn2+ como cofactores (suga y endo, 1991; kim et al., 1996); la farnesil pirofosfato sintasa, que requiere mg2+ como cofactor, se localiza en el citoplasma y cataliza la formación de farnesil pirofosfato (fpp) en dos etapas; por último, la geranil geranil pirofosfato sintasa, que requiere mn2+ para su máxima actividad, se localiza en plastos y forma el geranil geranil pirofosfato (ggpp) en tres etapas (fig. 1). brandle et al. (2002), quienes han clonado y secuenciado el gen de estevia que codifica para la enzima copalil pirofosfato sintasa, responsable de la conversión de ggpp a cpp, afirman que la hidroxilación del ácido ent-kaurenoico en la posición c13 es el punto de divergencia para la síntesis del esteviol y las giberelinas. esta hidroxilación, que requiere nadph y oxígeno molecular proveniente del estroma, es catalizada por la enzima ácido ent-kaurenoico 13-hidroxilasa (jarma et al., 2010). elementos minerales y estevia macronutrientes nitrógeno este elemento es primordial para la planta, ya que forma parte de proteínas y otros compuestos orgánicos esenciales, como enzimas, coenzimas, vitaminas, ácidos nucleicos, clorofila, reguladores de crecimiento, nucleótidos, etc. la importancia de este nutriente, por tanto, es por demás obvia, al estar presente en la mayoría de las reacciones fisiológicas de la célula y de las plantas. como el nitrógeno se encuentra presente en muchos compuestos esenciales, no sorprende en absoluto que el crecimiento sea lento ante su escasez (lian et al., 2005 y 2006), aunque las eficiencias en el uso de este elemento difieren de manera significativa entre especies y dentro de estas (fan et al., 2005). en estas condiciones, las plantas presentan una clorosis general, especialmente en las hojas más viejas. en trabajos adelantados en nutrición de estevia, de lima y malavolta (1997) indican que una deficiencia de n disminuye el tamaño de las células y aumenta el grosor de sus paredes; la división y expansión celular también disminuyen, reduciendo el tamaño de todas las partes morfológicas de la planta, principalmente hojas y frutos. así mismo, los autores encontraron una disminución en la ramificación como consecuencia de una deficiencia de n, y lo atribuyeron a una probable inhibición en el crecimiento de las yemas axilares. revagronomiacol 28(2).indb 200 27/11/2010 12:23:30 p.m. 2012010 jarma o., combatt c. y cleves l.: aspectos nutricionales y metabolismo de stevia rebaudiana (bertoni)... fósforo el p forma parte esencial de muchos glucofosfatos como la uridin difosfato glucosa, udp-glc, molécula donadora de glucosa en la síntesis de los glucósidos de diterpeno (shibata et al., 1995), y de otros que participan en la fotosíntesis, la respiración y distintos procesos metabólicos. también forma parte de nucleótidos (como sucede en el arn y el adn) y de los fosfolípidos que se encuentran en las membranas. además, desempeña un papel fundamental en el metabolismo energético, debido a su presencia en las moléculas de atp, adp, amp y pirofosfato (ppi), y determina de manera notable la configuración espacial de la raíz (liao et al., 2001; dong et al., 2004; zhao et al., 2004). das et al. (2008) demostraron el efecto positivo de bacterias solubilizadoras de fósforo en el incremento de la biomasa de plantas de estevia, indicando que plantas con deficiencias de p presentan un crecimiento limitado, ya que la energía química producida en el cloroplasto es igualmente limitada. como varios procesos metabólicos dependen directa o indirectamente de este suplemento energético, y aunque en la actualidad se trabaja en genotipos eficientes en el uso de este elemento (davies et al., 2002; su et al., 2006), ante su deficiencia se pueden afectar varios procesos, incluyendo la síntesis proteica y de ácidos nucleicos, manifestándose por tanto un crecimiento retardado en la planta. figura 1. enzimas que intervienen en el alargamiento de la cadena terpénica en la ruta de síntesis del steviol: 1. gpp-sintasa; 2. fpp-sintasa; 3. ggpp-sintasa; 4. cpp-sintasa; 5. kaureno sintetasa. fuente: adaptado de srivastava (2002). copalil pirofosfato (cpp) dipertenos lineales (c20) ch2 opp acetoacetil coa acetil coa ácido mevalónico (mva) dimetilalil pirofosfato (dmapp) ch2 opp isopentenil pirofosfato (ipp) geranil pirofosfato (gpp) farsenil pirofosfato (fpp) geranilgeranil pirofosfato (ggpp) monoterpenos (c10) (esteroles / brasinoesteroides) sesquiterpenos (c15) dipertenos cíclicos entkaureno entkaurenol ácido ent-kaurenoico ácido ent 7 α -hidroxi kaurenoico h h cooh h h cho ga 12 aldehído giberelinas kaurenólidos esteviol triterpenos (c30) tetraterpenos (carotenoides) (c40) (c20) ent-kaurenal h atp y mg+ fosforila descarboxila isomerización reversible condensación (kaurenoides) dimerización dimerización diterpeno tetracíclico ppi intermediario dícíclico 1 2 4 3 5 revagronomiacol 28(2).indb 201 27/11/2010 12:23:30 p.m. 202 agron. colomb. 28(2) 2010 potasio el k+ es un activador de muchas enzimas esenciales para la fotosíntesis y la respiración, y también activa enzimas que son necesarias para formar almidón y proteínas. es uno de los contribuyentes más importantes al potencial osmótico de las células y, por consiguiente, a su presión de turgencia, siendo fundamental en el balance de las cargas negativas de ácidos orgánicos y de aniones tales como el sulfato y nitrato absorbidos por las raíces del medio externo y manteniendo la electro-neutralidad de las células (taíz y zeiger, 2006). el mecanismo estomático depende del flujo de iones k+, por lo que plantas que crecen bajo deficiencias de este nutriente presentan daños en esta actividad. siendo el k+ activador de varias enzimas, su deficiencia ocasiona disturbios en eventos metabólicos, como por ejemplo, acumulación de compuestos nitrogenados libres o solubles. estos compuestos pueden ser aminoácidos, amidas y amonio, productos de la descarboxilación de aminoácidos, como putrescina, n-carbamilputrescina y agmatina. de lima y malavolta (1997) encontraron menor proporción de ramas en estevia ante deficiencias de k. una disminución en la proporción de ramas puede generar una menor migración de fotoasimilados a través de los vasos conductores, lo que probablemente esté relacionado con un proceso de fosforilación (producción de atp), pues cuando el nivel de k es alto, puede ocurrir un estímulo en la producción de atp. calcio el calcio resulta esencial para las funciones normales de la membrana citoplasmática en cualquier célula, seguramente a modo de enlazador de fosfolípidos, tanto entre sí como a proteínas de membrana. al parecer, el ca2+ no puede cargarse en las células transportadoras del floema, y por esta razón los síntomas de deficiencia son más marcados en los tejidos jóvenes. últimamente el calcio está recibiendo más atención porque en la actualidad se reconoce que todos los organismos mantienen concentraciones inesperadamente bajas de ca2+ libre en el citosol, habitualmente menores del 4 mm (marschner, 2002). esto resulta cierto incluso cuando el calcio es muy abundante en muchas plantas. la mayor parte del calcio que contienen las plantas se encuentra en las vacuolas centrales, y en las paredes celulares se encuentra unido a ciertos polisacáridos llamados pectatos. en las vacuolas, el calcio suele precipitarse en forma de cristales insolubles de oxalatos, y también, en algunas especies, en forma de carbonato, de fosfato o de sulfato insolubles. parece ser que las concentraciones bajas, casi micromolares, de ca2+ en el citosol deben mantenerse en parte para impedir la formación de sales de calcio insolubles, obtenidas partiendo del atp y de otros fosfatos orgánicos. además, las concentraciones de ca2+ por encima del margen micromolar inhiben la corriente citoplásmica. aunque se activan unas cuantas enzimas mediante ca2+, muchas otras quedan inhibidas, lo que hace más necesario todavía que las células mantengan concentraciones muy bajas de ca2+ en el citosol, donde existen muchas enzimas. una parte considerable del calcio existente en el citosol se une de forma irreversible a una pequeña proteína llamada calmodulina; esta unión modifica su estructura, activando varias enzimas. en la actualidad se está investigando intensamente la relación que tiene el calcio y la calmodulina con la actividad enzimática de las plantas. es muy posible que el ca2+ efectúe una función de activador enzimático, especialmente cuando el ion se encuentra unido a la calmodulina o a proteínas muy afines. adicionalmente, es reconocida su importancia como segundo mensajero en las respuestas de las plantas a señales ambientales y hormonales (white y broadley, 2003). en estevia, utumi et al. (1999), al inducir deficiencias de ca2+, hallaron síntomas de necrosis apical en primordios foliares, que concluyó en muerte descendente, decrecimiento en el contenido de esteviósidos, las nuevas ramas formadas fueron quebradizas y las raíces presentaron reducción en su longitud y grosor. magnesio además de su presencia de clorofila, el magnesio resulta un elemento esencial porque se combina con el atp, permitiéndole participar en muchas reacciones, como la fosforilación del amv para formar ipp, primer compuesto isoprenoide en la síntesis de los glucósidos de esteviol. seguidamente, en la misma ruta de síntesis, actúa como cofactor de la enzima citoplasmática farnesil pirofosfato sintasa, que cataliza la formación del fpp. además, el mg2+ activa otras enzimas necesarias en el proceso de la fotosíntesis, la respiración y la formación de adn y de arn (taíz y zeiger, 2006). azufre en algunas especies vegetales, el s no se redistribuye con facilidad desde los tejidos maduros, así que la deficiencia se nota antes en las hojas más jóvenes, aunque en otras especies la mayor parte de las hojas se vuelven cloróticas casi al mismo tiempo o, a veces, hasta en las hojas más antiguas primero. muchas plantas cultivadas, incluyendo la raíz, contienen aproximadamente una quinceava parte de azufre respecto a la cantidad de nitrógeno (en peso), lo revagronomiacol 28(2).indb 202 27/11/2010 12:23:30 p.m. 2032010 jarma o., combatt c. y cleves l.: aspectos nutricionales y metabolismo de stevia rebaudiana (bertoni)... que parece ser una clave interesante para evaluar necesidades nutritivas. la mayor parte del azufre en las plantas se encuentra en las proteínas, más precisamente en los aminoácidos cisteína y metionina, que son constituyentes de las proteínas. las vitaminas tiamina y biotina, así como la coenzima a (compuesto esencial para la respiración, la síntesis y la degradación de ácidos grasos, y del acetil coa en la síntesis de glucósidos de diterpenos), son otros compuestos esenciales que contienen azufre. por ello, no es extraño observar decrecimientos en el contenido de esteviósidos ante deficiencias de s, tal como lo reportaron utumi et al. (1999), además de otros síntomas como clorosis y reducción en el número de hojas nuevas. micronutrientes boro el rango de concentración de b en los tejidos de los vegetales es muy amplio, pudiendo variar de 5 a 300 mg kg-1 con base en la masa seca, y generalmente estos valores son superiores en dicotiledóneas respecto a monocotiledóneas (epstein y bloom, 2005). los vegetales con deficiencia de boro pueden tener una amplia variedad de síntomas (yan et al., 2006), dependiendo de la especie y la edad de la planta, aunque el primer síntoma suele ser la falta de crecimiento y el alargamiento anormal en las puntas de la raíz, junto con la inhibición de la síntesis de adn y arn. también se desactiva la división celular en el ápice del tallo y en las hojas más jóvenes. du et al. (2002) indican que cultivares ineficientes en el uso del b registran una producción menor de carbohidratos y aminoácidos libres. aunque se ha publicado que el boro tiene una función esencial en la elongación de los tubos de polen, sus funciones bioquímicas son poco claras, en parte porque no se sabe cómo se modifica el b(oh)3 en las células, y en parte porque realmente puede cumplir muchas funciones. quizá gran parte de este ácido débil se una, para formar complejos de borato cis-diol, con grupos hidroxilo contiguos que provienen de la manosa, y con otros azúcares de los polisacáridos de la pared celular (o´neill y york, 2003), aunque no sucede con la fructuosa, la glucosa, la galactosa y la sacarosa, que no tienen distribuciones cis-diol de grupos hidroxilo. aún no se ha identificado ninguna función específica con seguridad, pero existen evidencias que indican la participación especial del boro en la síntesis de los ácidos nucleicos, que es esencial para la división en los meristemos apicales; existe también consenso general en que hace parte de la estructura de la pared celular y de las sustancias pépticas asociadas a ella. hierro el hierro acumulado en las hojas más antiguas se encuentra relativamente inmóvil en el floema, igual que en el suelo, probablemente porque se precipita internamente en las células de las hojas en forma de óxido insoluble o de compuestos de fosfato férrico, orgánicos o inorgánicos. hay pocas evidencias directas de que se formen esos precipitados; quizás se puedan formar otros compuestos insolubles, que nos resultan desconocidos, pero son similares. su transporte a larga distancia puede darse en forma oxidada en un complejo fe-citrato (hell y stephan, 2003). en los cloroplastos se almacena una forma estable y abundante de hierro existente en las hojas, en forma de complejo de hierro y proteína denominado fitoferritina. el acceso de hierro a la corriente de transporte del floema probablemente se minimiza debido a la formación de esos compuestos insolubles, aunque parece ser que la fitoferritina representa un almacén de hierro. el hierro es esencial porque forma parte de algunas enzimas y numerosas proteínas (constituyendo grupos hemo), que trasladan electrones durante la fotosíntesis y la respiración (ben-shem et al., 2003). experimenta una oxidación y una reducción alternativas, entre los estados de fe2+ y fe3+, cuando se comporta como portador de electrones en las proteínas. un complejo hemo es el grupo prostético de varias proteínas que incluyen la leghemoglobina y las catalasas (epstein y bloom, 2005). estas últimas catalizan la reacción h2o2 →2h2o2 + ½o2 que detoxifica el peróxido de hidrógeno, un proceso importante en la fotorrespiración y en muchas situaciones de estrés. manganeso la microscopía electrónica de los cloroplastos obtenidos de hojas de espinaca muestra que la ausencia de mn2+ genera la desorganización de las membranas tilacoidales, pero tiene poco efecto sobre la estructura de los núcleos y las mitocondrias. esta situación, junto con la investigación bioquímica, indica que el elemento tiene una función estructural en el sistema de membranas del cloroplasto, y que una de sus funciones más importantes es, al igual que en el caso del cloro, ayudar a la disociación fotosintética de la molécula de agua. el ion mn2+ activa numerosas enzimas y es constituyente integral de otras, tales como la mn-superóxido dismutasa, que provee protección de los radicales libres de oxígeno (marschner, 2002; epstein y bloom, 2005); es cofactor de las prenil transferasas, geranil pirofosfato sintasa y geranil geranil pirofosfato sintasa, las revagronomiacol 28(2).indb 203 27/11/2010 12:23:31 p.m. 204 agron. colomb. 28(2) 2010 cuales, como se mencionó antes, están involucradas en el alargamiento de la cadena terpénica dentro de la ruta de síntesis de los glucósidos de esteviol. zinc los inconvenientes producidos por las deficiencias de zinc se dan como resultado de la disminución de crecimiento de las hojas jóvenes y los entrenudos del tallo. los bordes foliares suelen presentar distorsiones y pliegues. frecuentemente se produce una clorosis intervenal en gramíneas y frutales, lo que indica que este elemento participa en la formación de la clorofila o bien impide su destrucción. el retraso en el crecimiento del tallo (epstein y bloom, 2005) se debe en parte a que quizás sea necesario para producir el ácido indolacético (auxina). se conocen más de 80 enzimas que contienen zinc unido tan fuertemente, que resulta esencial para su correcto funcionamiento. adicionalmente, takatsuji (1999) señala que el zn2+ hace parte de proteínas activas en la transcripción del dna. cobre en ausencia de cobre, las hojas jóvenes suelen tomar un color verde oscuro y se presentan arrugadas o deformes; muchas veces tienen manchas necróticas (mengel y kirby, 2001). sin embargo, este elemento en su forma iónica es altamente tóxico a concentraciones elevadas. el cobre está presente en diversas enzimas o proteínas implicadas en los procesos de oxidación y reducción (fraústo y williams, 1991; epstein y bloom, 2005). dos ejemplos notables son la citocromo oxidasa, una enzima respiratoria que se encuentra en las mitocondrias, y la plastocianina, una proteína de los cloroplastos. adicionalmente el cobre es requerido para la fijación de nitrógeno. nutrición y producción de hoja seca a continuación se discuten algunos resultados de trabajos de investigación en requerimientos nutricionales de estevia, haciendo énfasis en los reportados en brasil para n, p y k por de lima et al. (1997); se analizan estos resultados con los encontrados por la universidad de córdoba (espitia et al. 2008). caso brasil contenido de macronutrientes al analizar el contenido de macronutrientes por órgano, de lima et al. (1997a) determinaron que, en términos generales, durante los primeros 30 d, la mayor tasa de absorción de p, k, ca, mg y s se presenta en las ramas, en tanto que el n se acumula preferencialmente en las hojas (fig. 2). de los 30 a los 60 d, se presenta una uniformidad en cuanto al direccionamiento de los nutrientes entre los órganos de la planta, siendo mayor en flores y frutos, excepto para el s que, entre los 45 y 60 d después del transplante (ddt), presenta una asimilación en las raíces semejante a la de los órganos reproductivos. con base en la cantidad y distribución de los nutrientes observados en el trabajo de brasil, la extracción de los mismos por cada 1.000 kg de hojas secas a los 60 ddt (kg ha-1) será: n: 130; p: 18,8; k: 131,5; ca: 43,7; mg: 8,3 y s: 9,7. si se considera un cultivo comercial, programado para colectas de 2.500 kg ha-1 de hoja seca, se requerirán (kg ha-1): n: 325; p: 47; k: 330; ca: 109; mg: 21 y s: 24. contenido de micronutrientes un trabajo de investigación de de lima y malavolta et al. (1997b) indica que en los primeros 30 d, la mayor tasa de acumulación en las ramas, en relación con los demás órganos, ocurre para cu y zn, en tanto que fe y mn se acumulan de manera más importante en las hojas (fig. 3). en el período de 30 a 60 ddt, se observó que los micronutrientes se direccionaron de manera similar hacia los órganos reproductivos; excepción a esto son el fe y el mn, que continúan acumulándose de manera preferencial en las hojas. con base en los valores observados, por cada tonelada de hojas secas cosechadas en el momento de la floración, se espera la extracción (g ha-1) de: b: 89; cu: 26; fe: 683; mn: 207 y zn: 13. en un programa de producción de semillas (60 ddt), para cada tonelada de hojas secas se prevé la extracción de 226, 76, 2.550, 457 y 33 g ha-1 de b, cu, fe, mn y zn, respectivamente. es importante resaltar que los investigadores no informan el genotipo utilizado y registran resultados hasta los 90 ddt (aunque en esta revisión sólo se presentan hasta los 60 ddt para efectos de comparación con los resultados de colombia), lo que sin duda debe variar significativamente al considerar que el ciclo productivo de la especie puede ser hasta de cinco años dependiendo de las condiciones ambientales y del manejo. así mismo, las frecuencias de cosecha de la hoja, que pueden sucederse en periodos de 45 a 60 d de intervalo, también deben ser determinantes para establecer los requerimientos por época de cosecha. caso colombia en un trabajo llevado a cabo por la universidad de córdoba en 2003, se cuantificaron los contenidos de n, p y k en plantas del genotipo morita 2, en diferentes estados revagronomiacol 28(2).indb 204 27/11/2010 12:23:31 p.m. 2052010 jarma o., combatt c. y cleves l.: aspectos nutricionales y metabolismo de stevia rebaudiana (bertoni)... 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 b cu fe mn zn b cu fe mn zn b cu fe mn zn b cu fe mn zn b cu fe mn zn b cu fe mn zn b cu fe mn zn 0 15 30 45 60 75 90 po rc en ta je hojas ramas raices flores frutos días después del trasplante (ddt) figura 3. distribución de micronutrientes por órgano en cinco estados de desarrollo de stevia rebaudiana bert., en brasil. fuente: adaptado de lima et al., 1997. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 n p k ca mg s n p k ca mg s n p k ca mg s n p k ca mg s n p k ca mg s n p k ca mg s n p k ca mg s 0 15 30 45 60 75 90 po rc en ta je hojas ramas raices flores frutos días después del trasplante (ddt) figura 2. distribución de macronutrientes por órgano en cinco estados de desarrollo de stevia rebaudiana bert., en brasil. fuente: de lima et al., 1997. de desarrollo sin discriminar el órgano en el cual estaba presente el elemento (espitia et al., 2008). los resultados indicaron que el contenido de los tres macronutrientes se mantienen relativamente estable a través del tiempo, de manera similar a los resultados del trabajo de de lima et al. (1997a) en brasil. si se comparan los contenidos de los elementos a los 60 ddt en los dos países, se encuentran altas similitudes, a excepción del k que en colombia registra valores de casi la mitad respecto de los observados en brasil (tab. 1). es probable que el potasio haya sido limitante en los suelos de colombia respecto a los de brasil, por lo que los contenidos son menores; otra teoría podría sustentarse en el hecho de que el primer corte de hojas en colombia se dio a los 90 d, cuando la planta, comparada con la de la otra localidad, presenta un estadio más juvenil y alcanza su madurez a los 120 d, cuando precisamente los contenidos de k por planta alcanzan niveles más cercanos a los observados en brasil. sin embargo es importante resaltar que los valores de k observados en la investigación desarrollada por la universidad de córdoba son más cercanos a los sugeridos por salisbury y ross (2000), quienes reportan contenidos de alrededor de 10 g de k por kg de masa seca de la planta. con base en el contenido de nutrientes del trabajo en colombia a los 60 ddt, la extracción de n, p y k por cada 1.000 tabla 1. algunos elementos esenciales que se consideran adecuados en los tejidos vegetales para la mayoría de las plantas superiores (salisbury y ross, 2000), comparados con los contenidos de estos en s. rebaudiana a los 60 ddt en brasil (de lima et al., 1997) y colombia. localidad-fuente contenido (g kg-1) n p k mayoría de plantas superiores 15,0 2,0 10,0 s. rebaudiana (brasil) 19,2 2,7 17,4 s. rebaudiana (colombia) 20,7 2,8 9,9 revagronomiacol 28(2).indb 205 27/11/2010 12:23:31 p.m. 206 agron. colomb. 28(2) 2010 kg de hojas secas, será, respectivamente, de 70, 9,2 y 32 kg ha-1 (jarma, 2008). al considerar los requerimientos que reportan los investigadores de brasil para la producción de 1 t ha-1 de hoja seca (respectivamente, 130, 19 y 131 kg ha-1 de n, p y k), se evidencia que las plantas cultivadas bajo la oferta ambiental de córdoba requieren menor cantidad de los mismos elementos (aproximadamente la mitad de n y p, y la cuarta parte de k). esto, tal como se discutió anteriormente, puede obedecer, entre otros factores tales como la oferta nutricional del suelo, a la diferencia de estados de desarrollo que registran las plantas a los 60 ddt, ya que, mientras a esa edad las plantas en brasil están en periodo reproductivo (producción de semilla sexual), en colombia este estado sólo se alcanza a los 90 d. conclusiones deficiencias de nitrógeno pueden causar disminución en el crecimiento y desarrollo de todas las partes morfológicas de la planta de estevia, principalmente en hojas, el órgano de interés comercial. el fósforo forma parte esencial de muchos glucofosfatos como la uridin difosfato glucosa, udp-glc, molécula donadora de glucosa en la síntesis de los glucósidos de diterpeno entre otros procesos metabólicos, y deficiencias de potasio, por su parte, ocasionan reducción en el número de ramas por planta. las enzimas que intervienen en la síntesis del ácido entkaurenoico (precursor de los principales edulcorantes de las hojas de estevia), son la geranil pirofosfato sintasa, que requiere mg2+ o mn2+ como cofactores, la farnesil pirofosfato sintasa, que requiere mg2+ como cofactor, la geranil geranil pirofosfato sintasa, que requiere mn2+ para su máxima actividad y la kaureno sintetasa (ks) como regulador en la vía biosintética de los esteviósidos. el magnesio se combina con el atp, permitiendo la fosforilación del amv para formar ipp, primer compuesto isoprenoide en la síntesis de los glucósidos de esteviol. seguidamente, en la misma ruta de síntesis, actúa como cofactor de la enzima citoplasmática farnesil pirofosfato sintasa, que cataliza la formación del fpp. aunque no se reportan muchos trabajos de nutrición en estevia con elementos menores, el papel que desempeñan estos en procesos metabólicos fundamentales, como el desarrollo de la raíz y hojas jóvenes (boro y zinc), la cadena de transporte de electrones (hierro) y procesos de óxidoreducción (cobre), entre otros, presupone la importancia de suplirlos en forma oportuna en programas de nutrición de esta especie. la extracción de los macronutrientes n, p y k en brasil y colombia varían de manera significativa como consecuencia de diversos factores diferenciales (características del suelo, oferta de variables ambientales, genotipo y estados de desarrollo fenológico, entre otros). como consecuencia de esto, para obtener 1 t ha-1 de hoja seca, en colombia se requiere la mitad del n y p que reporta brasil (respectivamente, 70,0 y 9,2 kg ha-1), y la cuarta parte del k (32 kg ha-1). literatura citada álvarez-garcía, r., j. torres-valencia, l. román, j. hernández, c. cerda-garcía-rojas y p. joseph-nathan. 2005. absolute configuration of the a-methylbutyryl residue in longipinene derivatives from stevia pilosa. phytochem. 66, 639-642. azcón-bieto, j. y m. talón. 2008. fundamentos de fisiología vegetal. mcgraw-hill interamericana de españa, madrid. ben-shem, a., f. frolow y n. nelson. 2003. crystal structure of plant photosystem i. nature 426, 630-635. brandle, j.e. y p.g. telmer. 2007. steviol glycoside biosynthesis. phytochem. 68, 1855-1863. brandle, j.e., a. richman, a. swanson y b. chapman. 2002. leaf ests from stevia rebaudiana: a resource for gene discovery in diterpene synthesis. plant mol. biol. 50, 613-622. buchanan, b., w. gruissem y r. jones. 2000. biochemestry and molecular biology of plants. american society of plant physiologists, waldorf, md. carakostas, m.c., l.l. curry, a.c. boileau y d.j. brusick. 2008. overview: the history, technical function and safety of rebaudioside a, a naturally occurring steviol glycoside, for use in food and beverages. food chem. toxicol. 46 (suppl. 7), 1-10. das, k., r. dang, t.n. shivananda y n. sekeroglu. 2007. influence of bio-fertilizers on the biomass yield and nutrient content in stevia (stevia rebaudiana bert.) grown in indian subtropics. j. med. plants res. 1(1), 5-8. das, k., r. dang y t.n. shivananda. 2008. influence of bio-fertilizers on the availability of nutrients (n, p and k) in soil in relation to growth and yield of stevia rebaudiana grown in south india. int. j. appl. res. natl. prod. 1(1), 20-24. davies, t., j. ying, q. xu, z. li, j. li y r. gordon-weeks. 2002. expression analysis of putative high-affinity phosphate transporters in chinese winter wheat. plant cell environ. 25, 13251340. de lima, o. y e. malavolta. 1997. sintomas de desordens nutricionais em estévia stevia rebaudiana (bert.) bertoni. sci. agric. 54(1-2), 53-61. de lima, o., e. malavolta, j. de sena y j. carneiro. 1997a. absorção e acumulação de nutrientes em estévia stevia rebaudiana (bert.) bertoni: i. macronutrientes. sci. agric. 54(1-2), 23-30. de lima, o., e. malavolta, j. de sena y j. carneiro. 1997b. absorção e acumulação de nutrientes em estévia stevia rebaudiana (bert.) bertoni: ii. micronutrientes. sci. agric. 54(1-2), 14-22. de lima, o., e. malavolta y h. yabico. 1997. influència de estresses nutricionais no teor e produçâo de esteviosídeo durante o desenvolvimento da stevia. pesq. agrop. bras. 32(5), 489-494. dong, d., x. peng y x. yan. 2004. organic acid exudation induced by phosphorus deficiency and/or aluminium toxicity in two contrasting soybean genotypes. physiol. plant. 122, 190-199. revagronomiacol 28(2).indb 206 27/11/2010 12:23:32 p.m. 2072010 jarma o., combatt c. y cleves l.: aspectos nutricionales y metabolismo de stevia rebaudiana (bertoni)... du, c., y. wang, f. xu, y. yang y h. wang. 2002. study on the physiological mechanism of boron utilization efficiency in rape cultivars (brassica napus l.). j. plant. 25, 231-244. epstein, e. y a. bloom. 2005. mineral nutrition of plants: principles and perspectivas. sinauer associates, sunderland, ma. erkucuk, a., i.h. akgun y o. yesil-celiktas. 2009. supercritical co2 extraction of glycosides from stevia rebaudiana leaves: identification and optimization. j. supercrit. fluids 51, 29-35. espitia, m., r. montoya y a. jarma. 2008. stevia en el caribe colombiano. universidad de córdoba, montería, colombia. espitia, m., r. montoya y l. atencio. 2009. rendimiento de stevia rebaudiana bert., bajo tres arreglos poblacionales en el sinú medio. rev. udca actual. divulg. cient. 12(1), 151-161. fan, x., q. shen, h. zhu, z. ma, x. yin y a. miller. 2005. a comparison of nitrate transport in four different rice (oryza sativa l.) cultivars. science in china series c life. sci. 48(special issue), 897-911. fraústo da silva, j. y r. williams. 1991. the biological chemistry of the elements: the inorganic chemistry of life. clarendon press, oxford, uk. gardana, c., m. scaglianti y p. simonetti. 2010. evaluation of steviol and its glycosides in stevia rebaudiana leaves and commercial sweetener by ultra high performance liquid chromatographymass spectrometry. j. chromatogr. a 1217(9), 1463-70. geuns, j.m. 2003. stevioside. phytochem. 64, 913-921. geuns, j., p. augustijns, r. mols, j. buyse y b. driessen. 2003. metabolism of stevioside in pigs and intestinal absorption characteristics of stevioside, rebaudioside a and steviol. food chem. toxicol. 41, 1599-1607. gregersen, s., p. jeppesen, j. holst y k. hermansen. 2004. antihyperglycemic effects of stevioside in type 2 diabetic subjects. metabolism. 53(1), 73-76. guerra-ramírez, d., c. cerda-garcía-rojas, a. puentes y p. josephnathan. 1998. longipinene diesters from stevia lucida. phytochem. 48(1), 151-154. guevara-garcía, a., c. san román, a. arroyo, m. cortés, m. de la luz gutiérrez-nava y p. león. 2005. characterization of the arabidopsis clb6 mutant illustrates the importance of posttranscriptional regulation of the methyl-d-erythritol 4-phosphate pathway. plant cell 17(2), 628-643. hearn, l.k. y p.p. subedi. 2008. determining levels of steviol glycosides in the leaves of stevia rebaudiana by near infrared reflectance spectroscopy. j. food comp. anal. 22(2), 165-168. hell, r. y u. stephan. 2003. iron uptake, trafficking and homeostasis in plants. planta 216, 541-555. hsieh, m. y h. goodman. 2005. the arabidopsis isph homolog is involved in the plastid nonmevalonate pathway of isoprenoid biosynthesis. plant phys. 138(2), 641653. hsieh, m., p. chan, y. sue, j. liu, t. liang, t. huang, b. tomlinson, m. chow, p. kao e y. chen. 2003. efficacy and tolerability of oral stevioside in patients with mild essential hypertension: a two-year, randomized, placebo-controlled study. clinical therapeutics 25(11), 2797-2808. jaitak, v., a. gupta, v. kaul y p. ahuja. 2008. validated high-performance thin-layer chromatography method for steviol glycosides in stevia rebaudiana. j. pharm. biomed. anal. 47, 790-794. jarma, a. 2008. estudios de adaptación y manejo integrado de estevia (stevia rebaudiana bert.): nueva alternativa agroindustrial del caribe colombiano. una revisión. rev. colomb. cienc. hortíc. 2(1), 109-120. jarma, a., m. espitia y g. fischer. 2010. síntesis de esteviósidos en estevia (stevia rebaudiana bert.). acta biol. colomb. 15(1), 263-268. jeppesen, p., s. gregersen, r. poulsen y k. hermansen. 2000. stevioside acts directly on pancreatic 13 cells to secrete insulin: actions independent of cyclic adenosine monophosphate and adenosine triphosphate-sensitive k+-channel activity. metabolism 149(2), 208-214. jeppesen, p., s. gregersen, k. alstrup y k. hermansen. 2002. stevioside induces antihyperglycaemic, insulinotropic and glucagonostatic effects in vivo: studies in the diabetic gotokakizaki (gk) rats. phytomed. 9, 9-14. kasahara, h., a. hanada, t. kuzuyama, m. takagi, y. kamiya y s. yamaguchi. 2002. contribution of the mevalonate and methylerythritol phosphate pathways to the biosynthesis of gibberellins in arabidopsis. j. biol. chem. 277(47), 45188-45194. kim, k., y. sawa y h. shibata. 1996. hydroxylation of ent-kaurenoic acid to steviol in stevia rebaudiana bertoni purification and partial characterization of the enzyme. arch. biochem. biophys. 332(2), 223-230. koyama, e., n. sakai, y. ohori, k. kitazawa, o. izawa; k. kakegawa; a. fujino y m. ui. 2003. absorption and metabolism of glycosidic sweeteners of stevia mixture and their aglycone, steviol, in rats and humans. food chem. toxicol. 41, 875-883. lian, x., y. xing, h. yan, c. xu, x. li y q. zhang. 2005. qtls for low nitrogen tolerance at seedling stage identified using a recombinant inbred line population derived from an elite rice hybrid. theor. appl. genet. 112, 85-96. lian, x., s. wang, j. zhang, q. feng, l. zhang y d. fan. 2006. expression profiles of 10,422 genes at early stage of low nitrogen stress in rice assayed using a cdna microarray. plant mol. biol. 60, 617-631. liao, h., g. rubio, x. yan, a. cao, k. brown y j. lynch. 2001. effect of phosphorus availability on basal root shallowness in common bean. plant soil 232, 69-79. liu, j., l. jin-wei y t. jian. 2010. ultrasonically assisted extraction of total carbohydrates from stevia rebaudiana bertoni and identification of extracts. food bioprod. process. 88(2-3), 215-221. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, london. mengel, k. y e. kirby. 2001. principles of plant nutrition. kluwer academic publ., dordrecht, the netherlands. narissara, l., v. saengsirisuwan, j. sloniger, c. toskulkao y e. henriksen. 2004. effects of stevioside on glucose transport activity in insulin-sensitive and insulin-resistant rat skeletal muscle. metabolism 53(1), 101-107. o´neill, m. y w. york. 2003. the composition and structure of plant primary cell walls. pp. 237-263. en: rose, j.k.c. (ed.). the plant cell wall. blackwell, oxford, uk. prakash, i., g.e. dubois, j.f. clos, k.l. wilkens y l.e. fosdick. 2008. development of rebiana, a natural, noncaloric sweetener. food chem. toxicol. 46(suppl. 1), 75-82. revagronomiacol 28(2).indb 207 27/11/2010 12:23:32 p.m. 208 agron. colomb. 28(2) 2010 reziwanggu, a., p. jeppesen, s. rolfsen, j. xiao y k. hermansen. 2004. rebaudioside a potently stimulates insulin secretion from isolated mouse islets: studies on the dose-, glucose-, and calcium-dependency. metabolism 53(10), 1378-1381. richman, a., m. gijzen, a. starratt, z. yang y j. brandle. 1999. diterpene synthesis in stevia rebaudiana: recruitment and up-regulation of key enzymes from the gibberellin biosynthetic pathway. plant j. 19(4), 411-421. román, l., g. morán, j. hernández, c. cerda-garcía-rojas y p. joseph-nathan. 1995. longipinane derivatives from stevia viscida. phytochem. 38(6), 1437-1439. rirdc, rural industries research and development corporation. 2002. a new rural industry – stevia – to replace imported chemical sweeteners. web publication no. w02/022. en: http:// www.rirdc.gov.au; consulta: julio de 2010. salisbury, f.b. y c.w. ross (eds.). 2000. fisiología de las plantas 1. células: agua, soluciones y superficies. editorial paraninfo thomson learning, madrid. shibata, h., y. sawa, t. oka, s. sonoke, k. kim y m. yoshioka. 1995. steviol and steviol-glycoside: glucosyltransferase activities in stevia rebaudiana bertonipurification and partial characterization. arch. biochem. biophys. 321(2), 390-396. su, j., y. xiao, m. li, q. liu, b. li e y. tong. 2006. mapping qtls for phosphorus-deficiency tolerance at wheat seedling stage. plant soil 281(1-2), 25-36. suga, t. y t. endo. 1991. geranyl diphosphate sinthase in leaves of pelargonium roseus. phytochem. 30(6), 1757-1761. tadhani, m., v. patel y s. rema. 2007. in vitro antioxidant activities of stevia rebaudiana leaves and callus. j. food compos. anal. 20, 323-329. berry, w. 2006. essensial nutrients, deficiencies and plant dissorders. en taíz, l. y e. zeiger (eds.). plant physiology. 4th ed. sinauer associates, inc., sunderland, ma. takahashi, k., m. matsuda, k. ohashi, k. taniguchi, o. nakagomi, y. abe, s. mori, n. sato, k. okutani y s. shigeta. 2001. analysis of anti-rotavirus activity of extract from stevia rebaudiana. antiviral res. 49, 15-24. takatsuji, h. 1999. zinc fingers proteins: the classic zinc fingers emerges in contemporary plant sciences. plant mol. biol. 39, 1073-1078. totté, n., l. charon, m. rohmer, f. compernolle, i. baboeuf y j. geuns. 2000. biosynthesis of the diterpenoid steviol, an entkaurene derivative from stevia rebaudiana bertoni, via the methylerythritol phosphate pathway. tetrahedron lett. 41, 6407-6410. totté, n., w. van den ende, e. van damme, f. compernolle, i. baboeuf y j. geuns. 2003. cloning and heterologous expression of early genes in gibberellin and steviol biosynthesis via the methylerythritol phosphate pathway in stevia rebaudiana bertoni. can. j. bot. 81(5), 517-522. utumi, m., p. monnerat, p. gomes, p. resende y v. campos. 1999. deficiência de macronutrientes em estévia: sintomas visuais e efeitos no crescimento, composição química e produção de esteviosídeo. pesq. agropec. bras. 34(6), 1039-1043. white, p. y m. broadley. 2003. calcium in plants. ann. bot. 92, 487-511. wong, k., p. chan, h. yang, f. hsu, i. liu, y. cheng y j. cheng. 2004. isosteviol acts on potassium channels to relax isolated aortic strips of wistar rat. life sci. 74, 2379-2387. yan, x., p. wu, h. ling, g. xu, f. xu y q. zhang. 2006. plant nutriomics in china: an overview. ann. bot. 98, 473-482. zhao, j., j. fu, h. liao, y. he, h. nian e y. hu. 2004. characterization of root architecture in an applied core collection for phosphorus efficiency of soybean germplasm. chinese sci. bull. 49, 1611-1620. revagronomiacol 28(2).indb 208 27/11/2010 12:23:32 p.m. received for publication: 24 august, 2010. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 sanitation unit and environmental biotechnology (usba), department of biology, faculty of science, pontificia universidad javeriana. bogota (colombia). 2 corresponding author: fabio.roldan@javeriana.edu.co agronomía colombiana 29(3), 455-463, 2011 effect of land use on the density of nitrifying and denitrifying bacteria in the colombian coffee region efecto del uso de suelo sobre la densidad de bacterias nitrificantes y desnitrificantes en la ecorregión cafetera colombiana victoria e. vallejo1, maría m. gómez1, ana m. cubillos1, and fabio roldán1, 2 abstract resumen soil microbial communities involved in the cycling of nitrogen (n) are essential to maintaining and improving soil fertility, productivity and functionality of natural and agricultural ecosystems. however, some compounds generated during the metabolic processes performed by nitrifying (nb) and denitrifying (db) bacteria are associated with the production of greenhouse gases, groundwater pollution and acidification. therefore, the study of these bacteria is essential for economic and environmental sustainability. this study evaluated the effect of different land uses in two river basins (la vieja and otún) on nb and db densities. two sampling events (se) were conducted by selecting the most representative land uses. physicochemical (t °, ph, moisture and nitrate) and microbiological properties (nb and db densities) were evaluated. in both ses, significantly higher densities of nb and db were observed in the land uses: pasture, guadua (db only) and unshaded coffee (la vieja) and onion (otún). these land uses, excluding guadua, are dependent on nitrogen fertilizers, which together with the activities of grazing livestock on pastures may lead to greater availability of substrates for the nb. the use of agricultural machinery and overgrazing in pasture and onion uses generate compacted soil and other physical disturbances, encouraging the growth of db. forests had the lowest densities of nb and db possibly due to a reduced availability of n and the releasing of allelopathic compounds from certain plants. finally, the densities of ammonium-oxidizing bacteria had the greatest differences between the land uses evaluated, demonstrating its high sensitivity to agricultural management practices and livestock. we suggest that changes in the abundance of this community could serve as a relevant and cost-effective bioindicator for soil monitoring. las comunidades microbianas edáficas involucradas en el ciclaje de nitrógeno (n) son fundamentales para el mantenimiento y mejoramiento de la fertilidad, productividad y funcionalidad de los ecosistemas naturales y agrícolas. sin embargo, algunos compuestos generados durante los procesos realizados por bacterias nitrificantes (bn) y desnitrificantes (bd), se asocian con la producción de gases efecto invernadero, contaminación de aguas subterráneas y acidificación. por lo tanto, el estudio de estas bacterias resulta esencial para la sostenibilidad económica y ambiental. el presente estudio evaluó el efecto de diferentes usos de suelo en dos cuencas hidrográficas (la vieja y otún) sobre la densidad de bn y bd. se realizaron dos eventos de muestreo (em) seleccionando los usos de suelos más representativos. se evaluaron propiedades fisicoquímicas (t°, ph, porcentaje de humedad y nitratos) y microbiológicas (densidad de bn y bd-número más probable). en los dos em se observaron densidades significativamente mayores de bn y bd en los usos de pastizal, guadual (solo bd) y cafetal sin sombrío (la vieja), así como en cebolla (otún). estos usos de suelo, excluyendo guadual, son dependientes de fertilizantes nitrogenados, lo cual en conjunto con las actividades de pastoreo del ganado en los pastizales, podrían generar una mayor disponibilidad de sustratos para las bn. el uso de maquinaria agrícola y sobrepastoreo en cebolla y pastizal generan disturbios físicos en el suelo y lo compactan favoreciendo el crecimiento de bd. los bosques presentaron las densidades más bajas de bn y bd posiblemente por una menor disponibilidad de n y la liberación de compuestos alelopáticos. finalmente, las densidades de bacterias oxidadoras de amonio fueron quienes presentaron mayores diferencias entre los diferentes usos de suelo evaluados, demostrando su alta sensibilidad frente a prácticas de manejo agrícola y pecuario. key words: nitrifying bacteria, denitrifying bacteria, land use, colombian coffee region, ammonia oxidizing bacteria. palabras clave: bacterias nitrificantes, bacterias desnitrificantes, usos de suelo, ecorregión cafetera colombiana, bacterias oxidadoras de amonio. introduction in recent years, there have been increasing concerns about the consequences of land cover change and its effects on the earth’s ecosystems. for example, conventional farming systems share many characteristics, such as: large capital investments with rapid technological innovation, largescale farms with monoculture agricultural practices, and 456 agron. colomb. 29(3) 2011 extensive use of external chemical inputs (e.g., pesticides and fertilizers) to increase agricultural productivity (matson et al., 1997). however, high demand and dependence of chemical inputs has caused economic and environmental problems (hurni et al., 2008), which have reduce fertility and productive capacity in soil as a result of physical (erosion and compaction), chemical (acidification, nutrient loss and pollution) and biological degradation (biodiversity loss) (hunter, 1996; girvan et al., 2003). agricultural management practices (e.g., tillage, organic amendment addition, chemical fertilization, overgrazing, cropping rotation, and irrigation) can strongly influence the size, composition, and activity of the microbial community in soils. moreover, a modification of the soil microbiota may in turn affect soil processes, providing a positive or negative feedback on plant productivity (feng et al., 2003; parfitt et al., 2010). previous studies have established that changes in soil microbial communities are caused by alterations in the physicochemical characteristics of the soil (e.g., organic c, nutrients, bulk density, ph and moisture), and in the quantity, quality and distribution of crop residues as a result of implemented agricultural and livestock management practices (hayden et al., 2010; kong et al., 2010). to assess the impact of land use on soil microorganisms, two approaches can be used. in the first approach, total microbial community is studied, but diversity changes on this community may not generate effects on ecosystem processes due to a high functional redundancy (allison and martiny, 2008; nyberg et al., 2006). the second approach evaluate microbial functional groups which are involved in n cycling, where functional redundancy is lower, and therefore, any diversity change would have a significant impact on soil processes (e.g., nitrification, denitrification and n fixation) (kowalchuk and stephen, 2001; malchair et al., 2010). historically, the coffee region in colombia has undergone a transformation and fragmentation of natural ecosystems for the establishment of different crops such as bananas, onions, and citrus, as well as pastures for intensive livestock grazing (igac, 2007; yanine, 2010). these farming practices have increased n inputs in soil through the application of organic and inorganic nitrogen fertilizer (e.g., manure, urea, npk), generating significant environmental pollution and loss of soil fertility, through the alteration of processes such as nitrification and denitrification (hurni et al., 2008). the first stage of nitrification (conversion of ammonium to nitrite) is carried out by ammoniumoxidizing archaea (aoa) and bacteria (aob) (avrahami and bohannan, 2007). subsequently, nitrite is oxidized to nitrate by nitrite-oxidizing bacteria (nob), which can leach and contaminate ground and surface water (chu et al., 2007; junier et al., 2009; kong et al., 2010). aob can use nitrite as an electron acceptor in environments with a low availability of oxygen to generate no, via reduction of no2and produced n2o (bock and wagner, 2006), another problem caused by nitrification is the acidification of the soils, which generates negative effects on the health and productivity of agricultural ecosystems. denitrification is a part of the global nitrogen cycle in which fixed nitrogen in the biosphere is returned to the atmosphere, and is mediated by diverse communities of microorganisms. this process is conducted by bacteria that use no3as an electron acceptor (paul, 2007). additionally, the production of n2o (by aob or db) is a major source of air pollution, contributing to the greenhouse effect (bock and wagner, 2006), which together with nitrification produces n losses, lower efficiency of fertilizers on crops, and affects the economy of farming (pacheco et al., 2002). previous studies have shown that aob and nitrogen fixing bacteria can be used as indicators of soil quality and health, due to their high sensitivity and low physiological tolerance to natural and anthropogenic disturbances (nielsen and winding, 2002; horz et al., 2004; nyberg et al., 2006; roldán et al., 2008). microorganisms possess the ability to give an integrated measure of soil quality, an aspect that cannot be obtained with physicochemical measures and analyses of diversity of higher organisms. microorganisms respond quickly to changes so they rapidly adapt to environmental conditions. this adaptation potentially allows microbial analyses to be used in soil quality assessment, and changes in functional groups and activities may therefore function as an excellent indicator of change in soil quality (nielsen and winding, 2002). despite the biotechnological and environmental interests of n bacteria, few studies have been conducted in colombia on the effect of different agricultural management practices and land uses in the density of functional groups associated with n cycling has been evaluated (torres and lizarazo, 2006; roldán et al., 2008; cardona et al., 2009). this can be related with the difficulties encountered during traditional laboratory culture techniques caused by factors such as slow growth, inadequate selection of the culture medium, ease of contamination by heterotrophic and possible activity loss after cultivation and preservation (avrahami and bohannan, 2007; chu et al., 2007; gómez, 2008). 457vallejo, gómez, cubillos, and roldán: effect of land use on the density of nitrifying and denitrifying bacteria in the colombian coffee region the main goal of this study was to evaluate the effect of different land uses on the density of nb and db. for this, it was necessary to standardize the optimal conditions for cultivation and enumeration of aob, nob and db through the technique of most probable number (mpn). finally, the isolated bacteria were taxonomically identified by amplification and sequencing of the 16s rrna gene. materials and methods study area the study area was located in the basins of the la vieja and otún rivers (colombia coffee region), in the departments of quindio, valle del cauca and risaralda. these sites were selected based on criteria of spatial heterogeneity, altitudinal gradient and landscape structures by means of a canonical correspondence analysis of biotic and abiotic characteristics as well as the presence and representation of different land uses (coverage) of the region (yanine, 2010). for each basin, the most representative land uses were selected: unshaded coffee (uscf), guadua and cattle pastures in the basin of la vieja and onion monocultures, guadua and pine plantations (pino patula) for otún (camargo, 2006). in each basin, systems with low human disturbance were selected (secondary forests) which were used as a reference site. for each land use, two different farms were selected and sampled (n=3). soil sampling in each farm, three quadrants (2.5 x 2.5 m) were randomly established and samples were taken at the vertices and center. nb samples were taken using an auger (20 x 5 cm) which were mixed and homogenized to form a composite sample. for db, a core sampler with cylinders (15 cm) was used to ensure low oxygen conditions. the samples were refrigerated (4-6°c) until processing in the laboratory. there were two sampling events (se) in june and october, 2006. physicochemical analysis we determined the soil in situ temperature, ph by the 9045c method (epa, 1995), nitrate percentage by method no. 366 (hach, 1994) and humidity (igac, 1994) microbiological analyzes for optimal growth of aob, nob and db, different carbon and energy sources reported in the literature were evaluated with the mpn technique (stienstra et al., 1993; aakra et al., 1999; bigelow et al., 2002). nb were evaluated for the following carbon sources at different concentrations (g l-1): nahco3 (0.125) and caco3 (5.0 and 1.0). as an energy source (g l-1): (nh4)2so4 (0.5 and 0.13) for aob and nano2 (2.0 and 0.035) for nob. for db, kno3 (2.0) was used as a terminal electron acceptor and as carbon sources: ethanol (1.0), glutamic acid (1.7) and sodium acetate (1.0) were evaluated. determining of nb density and isolation we used the mpn technique in 96-well plates (rowe et al., 1977) for determining the density of nb, using previously standardized mineral salts media. in each well, 100 µl of culture media for aob and nob and 50 ml of each dilution of the samples (10-2-10-7) were added with 5 replicates per dilution. the plates were incubated at 24±2°c for four weeks in darkness. aob and nob growth were verified by the disappearance of nitrite production, using diphenylamine and griess-llosvay reagents, respectively (rowe et al., 1977; phillips et al., 2000). the combination of positive and negative wells was analyzed in the most probable number program (version 4.04) and the results were expressed as mpn of nb/g dry weight (gdw). for the isolation of these bacteria, the dilution to extinction technique was used (aakra et al., 1999). determining of db density and isolation the mpn technique using the hungate methodology was employed for db (pachón and posada, 2003), with incubation for 15 d at 28±2°c. growth and isolation was performed following the protocol described by gómez (2008) and pachón and posada (2003). extraction of dna from pure cultures of bacteria two methods were used for extraction of dna: the first by boiling at 95°c by suspending a colony in 50 µl of te buffer (10 mm tris-hcl ph 7.5, 1 mm edta, ph 8.0). the suspension was subjected to an initial heating (100°c for 15 min), followed by cooling on ice (5 min) and subsequent centrifugation at 13,000 rpm for 2 min. in the second method, lysozyme (10 μg ml-1) was used. the two methods followed the protocol described by sambrook and russell (2001). pcr amplification of the gene 16s rrna to amplify the v3-v5 regions of the 16s ribosomal subunit, the universal bacterial primers 341f and 907r were used (casamayor et al., 1999). all reactions were performed in a final volume of 25 µl containing 0.2 µm of each primer, 0.25 mm deoxynucleotide triphosphates mixture, 1x buffer, 2.5 mm mgcl2 and 0.025 u µl-1 of taq polymerase (taq polymerase kit, promega) and 2 µl as dna template. the program used consisted of 35 cycles with an initial denaturation phase at 94°c for 1 min, an annealing step at 54°c for 1 min and a final extension phase of 72°c for 458 agron. colomb. 29(3) 2011 10 min (muyzer et al., 1993). the pcr product was verified by electrophoresis in agarose 1% (w/v) (120 v for 40 min) (sambrook and russell, 2001). sequence analysis and determination of the taxonomic affiliation sequences were analyzed using the blast program standalone version, using the smith-waterman algorithm (v. 2.2.9) from the national center of biological information (ncbi) page and alignments were compared against the rdp database (ribosomal database project) (v. 10). statistical analysis the data that did not meet the requirements of normality and homogeneity of variances were transformed using logarithm base 10. to evaluate the effect of different land uses on the density of nb and db, analysis of variance and tukey-kramer test (p≤0.05), using the jmp statistical program (v.9.0), were used. to determine the relationship between soil physicochemical factors on the density of nb and db, pearson correlation analysis was performed. results and discussion physicochemical analysis in general, soils of the study were characterized by a low ph (4.9-6.3) (tabs. 1 and 2). this could be related mainly to the type of fertilizer used and the low buffering capacity of soil (donahue et al., 1981). during the oxidation process of nh4+ by microorganisms, soil acidification occurs as a result of the continuous release of h+ (kemmitt et al., 2006). additionally, the metabolism of microorganisms and roots generates co2 and soluble organic acids, decreasing the ph and behave as free acids of the soil (inselsbacher et al., 2010). our data showed a significant effect of land use on the ph, where forests had significantly lower ph values in the two river basins (p≤0.05) (tables 1 and 2). these land uses had higher organic matter content, which when is decomposed, release active carboxylic and phenolic groups, behaving as weak acids, acidifying the soil (ritchie and dolling, 1985). forest and guadua values were significantly higher for humidity and lower for temperature (p ≤0.05) (tabs. 1 and 2). this may be associated with the presence of a large tree cover in the forests which generates more leaf loss input, less solar radiation and decreased wind speed, factors that contribute to lower temperatures and evaporation processes (sylvia et al., 2005). on the other hand, higher temperatures and lower humidity was observed in pasture and onion uses (tables 1 and 2), possibly caused by the absence of tree cover and the use of conventional agricultural management practices (tillage and overgrazing), which cause soil compaction affecting water infiltration processes (murgueitio, 2003; yanine, 2010). finally, in forests and some guadua sites, the observed lowest values of nitrates could be due to the slow processes of mineralization that could limit the growth of db (azam et al., 1995). table 1. comparison of physicochemical parameters in la vieja river basin during study. la vieja land use ph humidity (%) t° n-no3 (mg kg-1) june, 2006 forest 4.9±1.06 36.6±10.3 19.7±2.19 1.42±0.45 guadua 5.5±0.24 39.9±6.8 22.2±0.14 1.97±0.12 uscf 5.3±0.29 34.8±6.3 22.9±0-64 1.69±0.19 pasture 5.2±0.84 32.7±5.0 24.6±2.5 1.70±0.44 october, 2006 forest 5.0±0.41 32.1±12.0 18.2±1.84 1.40±0.06 guadua 6.3± 0.11 23.6±8.24 22.8±0.30 1.49± 0.03 uscf 6.0±0.43 21.6±6.39 22.4±0.71 1.50±0.34 pasture 5.6±0.80 21.2±6.85 26.3±2.83 1.62±0.05 table 2. comparison of physicochemical parameters in otún river basin during study. otún land use ph humidity (%) t° n-no3 (mg kg-1) june, 2006 forest 4.9±0.58 41.3±8.07 18.3±0.10 1.31±0.08 guadua 5.4±0.24 39.2 ±2.48 18.0 ±0.49 1.74±0.20 onion 6.1±0.25 30.3±3.99 23.0±0.97 1.77±0.58 pine plantation 5.5±0.51 37.9±7.27 20.7±0.96 1.54±0.65 october, 2006 forest 5.4±0.18 26.9±12.0 13.9±2.88 1.33±008 guadua 5.8± 0.17 27.1±8-24 16.5±8.57 1.42± 0.04 onion 5.8±0.17 25.3±6.39 21.1±2.10 1.83±0.17 pine plantation 5.7±0.31 31.5±6.85 18.43±1.41 1.55±0.07 459vallejo, gómez, cubillos, and roldán: effect of land use on the density of nitrifying and denitrifying bacteria in the colombian coffee region optimal culture conditions for the growth of nb and db for all the land uses evaluated, there were significantly higher densities of aob and nob using nahco3 (0.125 g l-1) as a carbon source (p≤0.05) (data not shown). additionally, the use of this compound facilitated the reading of the positive wells, reducing turbidity and minimizing evaporation of the culture medium. we selected the concentration of 0.5 g l-1 (nh4)2so4 for aob, which has been previously reported (aakra et al., 1999; bruns et al., 1999) and 0.035 g l-1 of nano2 was selected for nob as an energy source (stienstra et al., 1993). for db a mixture of ethanol and sodium acetate as a carbon source were selected (gómez, 2008). nb and db densities in the different land uses aob densities for the first se did not differ significantly between the different land uses (p≤ 0.05), although pastures and uscf had higher densities (fig. 1). for the second se, there was a significant decrease in aob counts in uscf (la vieja) and forest (otún) (p≤0.05) (fig. 1). additionally, onion and forest (otún) had aob densities significantly higher and lower, respectively (p≤0.05), which may be associated with ph values observed in these land uses. it is well known that in agricultural soils, the density and activity of aob decreases when the ph is below 5.5 or above 9.0, the optimum ph for nitrification is between 7.6-8.0 (atlas and bartha, 2002; nugroho et al., 2007), therefore, significantly lower values of ph present in the forest and higher in onion (table 2) may have affected aob density. for all land uses assessed, aob showed positive correlations (p≤0.05) with ph, nitrates and temperature (r2 = 0.95, 0.85, 0.70, respectively) and negatively with moisture (r2 = -0.84). this could be related to increased moisture in the soil that could reduce the availability and transfer of oxygen, this being the final electron acceptor needed for the oxidation of ammonia. nob densities in la vieja were significantly lower (p≤0.05) for the second se (fig. 2). unlike aob, nob did not differ significantly between land uses for any se, but the forest and onion counts were lower and higher, respectively, for otún (p≤0.05) (fig. 2). in general, higher counts of nb and mainly aob in the land uses pasture, uscf and onion can be associated with implemented agricultural management practices, which involve the addition of nitrogen fertilizers (npk-15: 15: 15, urea and organic fertilizers: cattle and poultry manure) that produce an increased availability of ammonium for nb (hayden et al., 2010; inselsbacher et al., 2010). the results are in agreement with previous studies which shown that agricultural practices, such as mineral n fertilizer application, significantly alter aob populations, which subsequently impact nitrification and production rates of nitrous oxide (n2o), a potent greenhouse gas, in crop production systems (kowalchuk and stephen, 2001). additionally, the grazing and tillage activities cause changes in physicochemical properties of soil (e.g., porosity, bulk density, penetration resistance, availability of oxygen and nutrients) affecting the density of nb (mcnaughton et al., 1997; busso et al., 2001; patra et al., 2005; siavosh et al., 2000; murgueitio, 2003). on the other hand, pastures showed a positive correlation (p≤0.05) between the density of aob and nob and nitrates (r2 = 0.942 and r2 = 0.907, respectively), which is the end product of nitrification, reflecting the active role of these two microbial groups in n cycling. the low densities of nb in forests (figs. 1 and 2) could be associated with low ph values, but also with low n availability and quality of organic matter. in forests, trees are the predominant vegetation, which produce woody plant residues with high c: n ratios and high concentrations of polyphenolic compounds (kowalchuk and stephen, 2001), which have proven to be toxic and inhibitory to figure 1. aob density in la vieja (above figure) and otún (lower figure). with an average (n=6) ± 1 standard deviation. 0 1 2 3 4 5 forest guadua onion pine plantation land uses 0 1 2 3 4 5 forest guadua uscf pasture a o b d en si ty ( lo g 1 0 m n p /g ps ) june october land uses a o b d en si ty ( lo g 1 0 m n p /g ps ) 460 agron. colomb. 29(3) 2011 aob, mainly nitrosomonas (blanco, 2007; kowalchuk and stephen, 2001). the residues that have a high c:n ratio produce strong competition between nb and heterotrophs for available n in the soil, with heterotrophs leading the competition for available nh4+, decreasing its density (verhagen et al., 1995). finally, db was significantly higher in uscf and pasture (la vieja) for the first se, and for the second se was significantly higher only in pasture (p≤0.05). additionally, there was a significant decrease (p≤0.05) in counts in the second se in uscf and pasture (fig. 3). furthermore, onion (otún) presented the highest densities of db for both ses (fig. 3), with the forest and pine plantation land uses having significantly lower densities (p≤0.05). db are favored by the products generated during nitrification by nb, which also are stimulated by organic and inorganic fertilizers (ellis and pennington, 1989; hill and cardaci, 2004). thus, in pasture and onion, positive correlations were found between the densities of aob and db (r2 = 0.90 and r2 = 0.92, respectively for pasture) and nb and db (r2 = 0.84 and r2 = 0.98, respectively for onion). on the other hand, pastures showed a positive correlation between db density and nitrates (r2 = 0.981, p≤0.05), indicating that the high densities seen in this land use were favored by nitrates. these results agree with those reported by kong et al. (2010), who showed a greater abundance of nosz genes as a result of a higher input of organic c from fertilizations, which contain easily degradable c compounds, which stimulate denitrification. conversely, the low db densities in forest are possibly due to the low nb densities, which is consistent with that reported by rich et al. (2003). taxonomic identification by the 16s ribosomal subunit of aob, nob and db only 13 aob were isolated due to the difficulty in obtaining pure cultures because the heterotrophic bacterial contamination. of the strains isolated, 11 showed high similarity (98-99%) with the genus hyphomicrobium. while this genus has been widely recognized as figure 2. nob density in la vieja (above figure) and otún (lower figure). with an average (n = 6) ± 1 standard deviation. 0 1 2 3 4 5 6 forest guadua onion pine plantation 0 1 2 3 4 5 6 forest guadua uscf pasture n o b d en si ty ( lo g 1 0 m n p /g ps ) n o b d en si ty ( lo g 1 0 m n p /g ps ) land uses land uses june october figure 3. db density in land uses in la vieja and otún river basins. with an average (n = 6) ± 1 standard deviation. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 forest guadua onion pine plantation d b d en si ty ( lo g 1 0 m n p /g ps ) d b d en si ty ( lo g 1 0 m n p /g ps ) land uses june october 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 forest guadua uscf pasture land uses 461vallejo, gómez, cubillos, and roldán: effect of land use on the density of nitrifying and denitrifying bacteria in the colombian coffee region denitrifying, it has been demonstrated as being capable of using ammonium as an energy source (brook et al., 1987). the 2 others showed similarity with the genera mesorhizobium (95%) and bradyrhizobium (98%) (supplementary table s1), which have not been reported as aob, but as n-fixing (teske et al., 1994; compton et al., 2004). for nob, 7 isolates were found; 6 of them had high similarity (97-100%) with the species oligotropha carboxidovorans and the remaining one presented similarity (100%) with rhodopseudomonas palustris (table supplementary s2), which are phylogenetically related with each other and to genera reported as nitrite oxidizers (meyer, 2005; aamand et al., 1996). as for db, 30 of the 39 isolates were identified, and 9 of them showed similarity (92-99%) with partial 16s rrna sequences for non-cultivable bacteria. the genera found in la vieja corresponded to pseudomonas, klebsiella, citrobacter, and microvirgula, while in otún the genera found corresponded to klebsiella, bacillus, enterobacter, microvirgula, and pantoea., these genera correspond to the β-proteobacteria, γ-proteobacteria and bacillales subdivisions (supplementary table s3), that have been previously reported by other studies (cofman and levine, 1986; patureau et al., 2000; rösch et al., 2002; braker and tiedje, 2003; dandie et al., 2007; morozkina and zvyagilskaya, 2007). on the other hand, the genus bacillus was only found in uscf and onions, and has been reported as one of the most representative microorganisms in altered soils (dandie et al., 2007). conclusions land use had a significant effect on nb and db densities. in addition, the higher densities of these microorganisms were observed in pastures, uscf and onion. land use and land management practices (e.g., use of nitrogen fertilizers, tillage and grazing) had an effect on the densities of these bacteria associated with the n cycle. on the other hand, aob densities were significantly different in the evaluated land uses, suggesting its use as a potential indicator of soil quality. on the other hand, forests had the lowest aob densities, possibly due to reduced availability of n and release of allelopathic compounds. moreover, although not taxonomically identified, nb bacterial genera and species were found involved in n cycling and closely related to the genera nitrosomonas and nitrosospira, which are reported as abundant in agricultural soils. as for db, all sequences related to genera and species previously reported in agricultural soils were found. acknowledgement thanks to the centro de investigación en biodiversidad y recursos genéticos (research center for biodiversity and genetic resources) (ciebreg)-colciencias and the vicerrectoría académica de la pontificia universidad javeriana for funding for this study. bibliography aakra, a., j. utaker, i. nes, and l. bakken. 1999. an evaluated improvement of the extinction dilution method for isolation of ammonia-oxidizing bacteria. j. microbiol. meth. 39, 23-31. aamand, j., t. ahl, and e. spieck. 1996. monoclonal antibodies recognizing nitrite oxidoreductase of nitrobacter hamburgensis, n. winogradskyi, and n. vulgaris. appl. environ. microbiol. 62(7), 2352-2355. allison, s.d. and j.b.h. martiny. 2008. resistance, resilience, and redundancy in microbial communities. proc. natl. acad. sci. usa 105, 11512-11519. atlas, r.m. and r. bartha. 2002. ecología microbiana y microbiología ambiental. addison wesley, madrid. avrahami, s. and b. bohannan. 2007. response of nitrosospira sp. strain af-like ammonia oxidizers to changes in temperature, soil moisture content, and fertilizer concentration. appl. environ. microbiol. 73(4), 1166-1173. azam, f., r. mulvaney, and e. simmons. 1995. effects of ammonium and nitrate on mineralization of nitrogen from leguminous residues. biol. fertil. soils. 20, 49-52. bigelow, c., d. bowman, and a. wollum. 2002. characterization of soil microbial population dynamics in newly constructed sand-based root zones. crop sci. 42(5), 1611-1614. blanco, j. 2007. the representation of allelopathy in ecosystem-level forest models. ecol. modell. 209, 65-77. bock, e., and wager, m. 2006 oxidation of inorganic nitrogen compounds as an energy source. in: dworkin, m., falkow, s., rosemberg, e., schleifer k-h., stackebramdt, e. (eds.) prokaryotes, vol 2, springer, ny, pp 457-495. braker, g. and j. tiedje. 2003. nitric oxide reductase (norb) genes from pure cultures and environmental samples. appl. environ. microbiol. 69(6), 3476-3483. brook, a., m. duchars, and m. attwood. 1987. nitrogen assimilation in the facultative methylotroph hyphomicrobium x. fems microbiol. lett. 41(1), 41-45. bruns, m., j. stephen, g. kowalchuk, l. prosser, and p. eldor. 1999. comparative diversity of ammonia oxidizer 16s rrna gene sequences in native, tilled, and successional soils. appl. environ. microbiol. 65(7), 2992-3000. busso, c.a., d.d. briske, and v. olalde-portugal. 2001. root traits associated with nutrient exploitation following defoliation in three coexisting perennial grasses in a semi-arid savanna. oikos 93, 332-342. camargo, j. 2006. informe de la dirección científica del ciebreg. informe electrónico. pereira, colombia. 462 agron. colomb. 29(3) 2011 cardona, g., c. peña, and m. ruíz-garcía. 2009. comunidades de hongos actinomicetos en tres tipos de vegetación de la amazonía colombiana: abundancia, morfotipos y el gen 16s adnr. rev. biol. trop. 57(4), 1119-1139. casamayor, e., h. schafer, l. bañeras, c. pedros, and g. muyzer. 1999. identification of spatio-temporal differences between microbial assemblages from two neighboring sulfurose lakes: comparison by microscopy and denaturing gradient gel electrophoresis. appl. environ. microbiol. 66(2), 499-508. cofman, i. and j. levine. 1986. relative rates of nitric oxide and nitrous oxide production by nitrifiers, denitrifiers, and nitrate respirers. appl. environ. microbiol. 51(5), 938-945. compton, j., l. watrud, a. porteous, and s. degrood. 2004. response of soil microbial biomass and community composition to chronic nitrogen additions at harvard forest. for. ecol. mgt. 196, 143-158. chu, h., t. fujii, s. morimoto, x. lin, k. yagi, j. hu, and j. zhang. 2007. community structure of ammonia-oxidizing bacteria under long-term application of mineral fertilizer and organic manure in a sandy loam soil. appl. environ. microbiol. 73, 485-491. dandie, c., d. burton, b. zebarth, j. trevors, and c. goyer. 2007. analysis of denitrification genes and comparison of nosz, cnorb and 16s rdna from culturable denitrifying bacteria in potato cropping systems. syst. appl. microbiol. 30, 128-138. donahue, r.l., r.w. miller, and j.c. shickluna. 1981. introducción a los suelos y al crecimiento de las plantas. prentice hall, englewood cliffs, nj. epa, united states environmental protection agency. 1995. methods for evaluating solid wastes. physical/chemical methods. method 9045c. soil and waste ph. sw-846. chicago, il. ellis, r. and p. pennington. 1989. nitrification in soils of secondary vegetational successions from eucalyptus forest and grassland to cool temperate rainforest in tasmania. plant soil 115(1), 59-73. feng, y., a.c. motta, d.w. reeves, c.h. burmester, e. van santen, and j.a. osborne. 2003. soil microbial communities under conventional-till and no-till continuous cotton systems. soil biol. biochem. 35(12), 1693-1703. girvan, m., j. bullimore, j. pretty, m. osborn, and a. ball. 2003. soil type is the primary determinant of the composition of the total and active bacterial communities in arable soils. appl. environ. microbiol. 69(3), 1800-1809. gómez, m. 2008. efecto de usos de suelo en la ecorregión cafetera sobre la densidad de bacterias nitrificantes y desnitrificantes. m. sc. thesis. pontificia universidad javeriana, bogota. hach. 1994. siw-1 soil and irrigation manual. drel/2000. loveland, co. hayden, h., j. drake., m. imhof, a. oxley, s. norng, and p. mele. 2010. the abundance of nitrogen cycle genes amoa and nif h depends on land-uses and soil types in south-eastern australia. soil. biol. biochem. 42, 1774-1783. hill, a. and m. cardaci. 2004. denitrification and organic carbon availability in riparian wetland soils and subsurface sediments. soil sci. soc. amer. j. 68, 320-325. horz, h.p., a. barbrook, c.b. field, and b.j.m. bohannan. 2004. ammonia-oxidizing bacteria respond to multifactorial global change. proc. natl. acad. sci. usa 101, 15136-15141. hunter, m. 1996. what is biodiversity? pp. 19-31. in: malcolm l. hunter and james p. gibbs (eds.). fundaments of conservation biology. 2nd ed. blackwell sciences, oxford, uk. hurni, h., k. herweg, b. portner, and h. liniger. 2008. soil erosion and conservation in global agriculture. pp. 41-71. in: braimoh, a. and p.l.g. vlek (eds.). land use and soil resources. springer, heidelberg, germany. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 1994. métodos analíticos del laboratorio de suelos. ministerio de hacienda y crédito público, bogota. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2007. definición de usos alternativos y sostenibles para la ocupación de las tierras a nivel nacional (cd). bogota. inselsbacher, e., n. hinko-najera umana, f.c. stange, m. gorfer, e. schüller, k. ripka, s. zechmeister-boltenstern, r. hoodnovotny, j. strauss, and w. wanek. 2010. short-term competition between crop plants and soil microbes for inorganic n fertilizer. soil biol. biochem. 42(2), 360-372. junier, p., m. carú, and k.p. witzel. 2009. effect of common bean (phaseolus vulgaris l.) on the community composition of ammonia-oxidizing bacteria in soil previously cultivated with medicago sativa. eur. j. soil biol. 45(3), 252-258. kemmitt, s., d. wright, w. keith, d. goulding, and l. jones. 2006. ph regulation of carbon and agricultural soil. soil biol. biochem. 38(5), 1-14. kong, a., k. hristova, k. scow, and j. six. 2010. impacts of different n management regimes in nitrifier and denitrifier communities and n cycling in soil microenvironments. soil. biol. biochem. 42(9), 1523-1533. kowalchuk, g.a. and j. stephen. 2001. ammonia-oxidizing bacteria: a model for molecular microbial ecology. ann. rev. microbiol. 55(1), 485-529. mcnaughton, s.j., f.f. banykwa, and m.m. macnaughton. 1997. promotion of the cycling of diet-enhancing nutrients by african grazers. science 278, 1798-1800. malchair, s., h.j. de boeck, c. lemmens, r. ceulemans, r. merckx, i. nijs, and m. carnol. 2010. diversity-function relationship of ammonia-oxidizing bacteria in soils among functional groups of grassland species under climate warming. appl. soil ecol. 44, 15-23. matson, p.a., w. parton, a. power, and m. swift. 1997. agricultural intensification and ecosystem properties. science 277, 504-508. meyer, o. 2005. genus vii. oligotropha meyer, stackebrandt, and auling 1994, 182vp (effective publication: meyer, stackebrandt and auling 1993, 391). pp. 468-471. in: brenner, d.j., n.r. krieg, g.m. garrity, j.t. staley, d.r. boone, p. de vos, m. goodfellow, f.a. rainey, and k.-h. schleifer (eds.). bergey’s manual® of systematic bacteriology. vol. 2 the proteobacteria. class i., order vi. springer, new york, ny. morozkina, e. and r. zv yagilskaya. 2007. nitrate reductases: structure, functions, and effect of stress factors. biochemistry 72(10), 1151-1160. 463vallejo, gómez, cubillos, and roldán: effect of land use on the density of nitrifying and denitrifying bacteria in the colombian coffee region muyzer, g., e. de waal, and a. uitierlinden. 1993. profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of polymerase chain reaction-amplified genes coding for 16s rrna. appl. environ. microbiol. 59(3), 695-700. murgueitio, e. 2003. impacto ambiental de la ganadería de leche en colombia y alternativas de solución. livest. res. rur. dev. 5(10), 1-15. nielsen, m.n. and a. winding. 2002. microorganisms as indicators of soil health. technical report no. 388. national environmental research institute,  denmark.  nugroho, r., w. roling, a. laverman, and h. verhoef. 2007. low nitrification rates in acid scots pine forest soils are due to phrelated factors. microb. ecol. 53(1), 89-97. nyberg, k., a. schnürer, i. sundh, å. jarvis, and s. hallin. 2006. ammonia-oxidizing communities in agricultural soil incubated with organic waste residues. biol. fert. soils. 42, 315-323. pacheco, j., r. pat, and a. cabrera. 2002. análisis del ciclo del nitrógeno en el medio ambiente con relación al agua subterránea y su efecto en los seres vivos. ingeniería revista académica 6(3), 73-81. pachón, a. and y. posada. 2003. cuantificación de poblaciones anaerobias aminoacidoliticas y aminoliticas. undergraduate thesis. pontificia universidad javeriana, bogota. parfitt, r., g. yeates, d. ross, n. schon, a. mackay, and d. wardle. 2010. effect of fertilizer, herbicide and grazing management of pastures on  plant and soil  communities.  appl. environ. microb. 45, 175-186. patra, a.k., l. abbadie, a. clays-josserand, v. degrange, s.j. grayston, p. loiseau, f. louault, s. mahmood, s. nazaret, l. philippot, f. poly, j.i. prosser, a. richaume, and x. le roux. 2005. effects of grazing on microbial functional groups involved in soil n dynamics. ecol. monogr. 75, 65-80. patureau, e., j. zumstein, p. delgenes, and r. moletta. 2000. aerobic denitrifiers isolated from diverse natural and managed ecosystems. microb. ecol. 39, 145-152. paul, e. 2007. soil microbiology, ecology and biochemistry. 3th ed. academic press, burlington, vt. phillips, c., d. harris, s. dollhopf, k. gross, j. prosser, and e. paul. 2000. effects of agronomic treatments on structure and function of ammonia-oxidizing communities. appl. environ. microbiol. 66(12), 5410-5418. rich, j., r. heichen, p. bottomley, k. cromack, and d. myrold. 2003. community composition and functioning of denitrifying bacteria from adjacent meadow and forest soils. appl. environ. microbiol. 69(10), 5974-5982. ritchie, g.s.p. and p.j. dolling. 1985. the role of organic matter in soil acidification. austrasl. j. soil res. 23, 569-576. roldán, f., a. varela, e. garcía, l. sierra, v. vallejo, m. berdugo, m. aguilera, m. santos, a. cubillos, m.m. gómez, m. gómez-sarmiento, n. latorre, and a. vela. 2008. evaluación del efecto de diferentes usos del suelo sobre grupos funcionales microbianos edáficos en la ecoregión cafetera colombiana. pp. 238. in: rodríguez, c., j. niño, a. pineda, l. arias, m, echeverri, c. miranda (eds.). valoración de la biodiversidad en la ecoregión del eje cafetero. ciebreg, pereira, colombia. rösch, c., a. mergel, and h. bothe. 2002. biodiversity of denitrifying and dinitrogen-fixing bacteria in an acid forest soil. appl. environ. microb. 68(8), 3818-3829. rowe, r., r. todd, and j. waide. 1977. microtechnique for most probable number analysis. appl. environ. microb. 33, 675-680. sambrook, j. and d.w. russell. 2000. molecular cloning: a laboratory manual. 3th ed. cold spring harbor laboratory press, new york, ny. sylvia, d.m., j.j. fuhrmann, p.g. hartel, and d.a. zuberer. 2005. principles and applications of soil microbiology. 2nd ed. prentice hall, upper saddle river, nj. siavosh, s., j. rivera, and m. gómez. 2000. impacto de sistemas de ganadería sobre las características físicas, químicas y biológicas de suelos en los andes de colombia. pp. 77-95. in: agroforestería para la producción animal en latinoamérica. fao-cipav, cali, colombia. stienstra, a., g. both, s. gerards, and h. laanbroek. 1993. numbers of nitrite-oxidizing bacteria in the root zone of grassland plants. fems microbiol. ecol. 12, 207-214. teske, a., e. alm, j. regan, s. toze, s. rittman, and a. stahl. 1994. evolutionary relationships among ammonia and nitriteoxidizing bacteria. j. bacteriol. 176(21), 6623-6630. torres, m. and l. lizarazo. 2006. evaluación de grupos funcionales (ciclo del c, n, p) y actividad de la fosfatasa acida en dos suelos agrícolas del departamento de boyacá (colombia). agron. colomb. 24, 317-325. verhagen, f., h. laanbroek, and j. woldendrop. 1995. competition for ammonium between plant roots and nitrifying and heterotrophic bacteria and the effects of protozoan grazing. plant soil 170(2), 241-250. yanine, h. 2010. evaluación de la diversidad de bacterias degradadotas de hidrocarburos aisladas de suelos de las cuencas de los ríos otún y la vieja. m.sc. thesis. universidad nacional de colombia. bogota. agronomia 26-2 -profe194).indd torres, díaz y cabal. efecto de campos magnéticos en la germinación... 177 fisiología de cultivos resumen abstract fecha de recepción: julio 10 de 2007. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 profesora asociada, departamento de biología, facultad de ciencias, universidad del valle, cali. cetorres@univalle.edu.co 2 profesor titular, escuela de ingeniería de recursos naturales y del ambiente, facultad de ciencias, universidad del valle, cali. jaidia@univalle.edu.co 3 asistente de investigación, departamento de biología, facultad de ciencias, universidad del valle, cali. ocarina10@gmail.com efecto de campos magnéticos en la germinación de semillas de arroz (oryza sativa l.) y tomate (solanum lycopersicum l.) magnetic fields effect over seeds germination of rice (oryza sativa l.) and tomato (solanum lycopersicum l.) celina torres1, jaime e. díaz2 y paola andrea cabal3 agronomía colombiana 26(2), 177-185, 2008 las semillas vivas que no germinan fácilmente se conocen como latentes y en algunas ocasiones requieren tratamientos especiales para hacerlo. hay especies para las que se desconoce la manera como logran la germinación e incluso se ignoran con frecuencia los mecanismos que convierten en latentes las semillas de una especie determinada. con el propósito de desarrollar nuevas tecnologías que contribuyan al mejoramiento de la germinación, este trabajo examinó el efecto de campos magnéticos con intensidades de 5 mt y de 10 mt sobre la germinación de semillas de arroz (oryza sativa l.) y tomate (solanum lycopersicum l.). igualmente se estudió el incremento de biomasa en plántulas de las mismas especies. semillas de o. sativa y l. esculentum fueron expuestas a los campos magnéticos durante periodos de tiempo de 1, 10, 20 y 60 min, 24 y 48 h. para los experimentos se utilizaron cajas de petri y macetas de icopor. se realizaron 14 tratamientos con 4 repeticiones cada uno para cada especie. los resultados obtenidos indican efectos positivos en la germinación de las semillas de o. sativa para tiempos de exposición de 1 min y 48 h. en las semillas de s. lycopersicum el tiempo de exposición de 10 min mostró efectos positivos respecto al testigo. las plántulas de s. lycopersicum presentaron un incremento más rápido de biomasa (longitud y peso) en la segunda semana con los tratamientos t3, t5, t6 y t10. palabras clave: biomasa, intensidad magnética, semillas latentes. seeds that are unable to germinate easily are known as dormant ones and, in some cases, special treatments are required to make them germinate. there are some species, for that the way to achieve germination of seeds is not known and the mechanisms that make seeds become dormant are often ignored. in order to develop the new technologies that may contribute to improvement of germination in dormant seeds, this research examined the effect of magnetic fields with strengths of 5 mt and 10 mt over the germinating process of rice (oryza sativa l.) and tomato (solanum lycopersicum l.) seeds. the increase of biomass in seedlings belonging to these species was also studied. the o. sativa and s. lycopersicum seeds were exposed to magnetic fields at periods of time 1, 10, 20, and 60 min and 24 and 48 h. petri dishes and styrofoam flowerpots were used for the experiments. fourteen treatments were made with four replicates per species. the results showed positive effects over the seed germination in o. sativa seeds with exposure times of 1 min and 48 h. in s. lycopersicum seeds, a 10 min-exposure showed positive effects as compared with control seeds. the seedlings from these species presented the faster increase on biomass (length and weight) along the second week with treatments t3, t5, t6, and t10. key words: biomass, magnetic strength, dormant seeds. introducción un evento esencial dentro de la biología de las semillas es la germinación, proceso en el que ocurren cambios fisiológicos en su interior cuando se rompen las barreras que permiten la difusión del agua y los gases respiratorios. en la mayoría de las semillas, la germinación termina con la emergencia de la radícula a través de las cubiertas seminales. para que una semilla germine se requieren ciertas condiciones favorables de humedad, temperatura, luz y oxígeno; cuando una semilla viva no germina en condiciones favoagronomia 26-2 -profe194).indd 177 06/10/2008 19:39:53 178 agron. colomb. 26(2) 2008 rables se considera que está en estado latente (montes de gómez, 1990). aunque no se conocen completamente los procesos que ocurren durante la germinación de la semilla, se pueden resumir en los siguientes: absorción de agua, iniciación de la actividad enzimática con incremento de la velocidad de respiración, asimilación y traslocación de las reservas alimenticias y alargamiento y división celular, dando lugar a la emergencia de la raíz y la plúmula (hartman y kester, 1988). los campos magnéticos superiores al campo magnético de la tierra producen efectos sobre los organismos biológicos (ueno, 1996). de acuerdo con shimazaki y shikuoka (1986), las semillas afectadas por campos magnéticos germinan con mayor intensidad. jristova (1986) y savelev (1988) propusieron que el efecto biológico del tratamiento magnético en las semillas depende de varios factores, entre los que se mencionan el régimen del tratamiento y la humedad de las semillas a tratar. por otra parte, otros autores opinan que el efecto estimulador del campo magnético sobre los objetos biológicos puede atribuirse a un incremento de la actividad enzimática (ghole, 1986; osipova, 1990) y al aumento de la eficiencia de los procesos relacionados con la división celular (pittman, 1965); sin embargo, otras opiniones sugieren que es debido a cambios producidos en la permeabilidad de las membranas y a la sensibilidad de los mecanismos de transporte a través de ellas (newman, 1987; osipova, 1990). con relación a incrementos en la germinación, se han obtenido resultados positivos: en semillas de arroz (martínez et al., 1999) y cebada (martínez et al., 2000), trabajando con intensidades de 150 mt y tiempos de exposición de 1, 10, 20, 60 min, 24 h y exposición crónica; en semillas de tabaco (aladjadjiyan y ylieva, 2003) y en maíz (aladjadjiyan, 2002), trabajando con campos de 150 mt; en bellotas de alcornoque (celestino et al., 2000); en semillas de mostaza, con incrementos en su producción (edmiston, 1972). igualmente, se han examinado otras variables fisiológicas para las etapas de crecimiento en distintos cultivos de interés agronómico y forestal (pittman, 1963 y 1972; pittman y ormrod, 1971; namba et al., 1995), para el crecimiento en plantas de tomate (dayal y shing, 1986) e incrementos en su producción (de souza y garci,1999; de souza et al., 2006) y para el algodón (leelapriya et al., 2003). muraji et al. (1998) hablan sobre el crecimiento radicular en el maíz. los efectos sobre frutos inmaduros de tomate han sido estudiados por boe y salunkhe (1963). los posibles efectos estimulantes de los campos magnéticos sobre el incremento de la germinación de semillas y el aumento de biomasa en plantas de diferentes especies han sido reportados desde hace varias décadas (audus, 1960). sin embargo, los mecanismos que producen esos efectos no se han precisado y phirke et al. (1966) sugieren que, medidas como el incremento en longitud y peso de las plantas, podrían explicarse por cambios bioquímicos y alteraciones en la actividad enzimática. por otra parte, takimoto et al. (2001) reportaron que la utilización de campos magnéticos de baja frecuencia en la germinación de semillas puede suprimir los efectos adversos generados por condiciones de altas temperaturas y humedades, pero dependiendo de la intensidad y frecuencia del campo magnético utilizado (staselis y duchovskis, 2004). los estudios bioquímicos de semillas después de tratamientos magnéticos muestran un incremento en la actividad de α-amilasa, lo que indica un incremento en la producción de la hormona vegetal giberelia y la actividad de la enzima hidrolítica fosfatasa ácida. la respuesta de semillas a campos magnéticos de intensidad variable demuestra la posibilidad de controles electromagnéticos en los procesos de crecimiento (kalinin et al., 2005). sin embargo, el elevado número de factores que intervienen en la interacción campo magnético-ser vivo dificulta el establecimiento de mecanismos de acción, por lo que deben tener mayor comprobación (carbonell et al., 2005). materiales y métodos el proyecto se llevó a cabo en la universidad del valle, sede meléndez-cali, en los laboratorios de fitopatología y la estación experimental de biología, en donde se realizaron ensayos de germinación y de crecimiento. las semillas utilizadas para los ensayos, o. sativa y s. lycopersicum (solanaceae), fueron suministradas por semillas del valle, con registros de germinación superiores a 90%. se utilizaron imanes de material cerámico de baja intensidad (5 mt y 10 mt), de configuración toroide. los imanes de 5 mt con diámetro externo de 6 cm, interno de 3,5 cm y altura de 10 mm y los imanes de 10 mt con diámetro interno de 4 cm, externo de 8 cm y altura de 15 mm. por cada intensidad del campo magnético, se emplearon 6 tiempos de exposición de las semillas (tabla 1). se usó un testigo o control (c) por cada campo de exposición. para cada uno de los tratamientos y el control se realizaron 4 repeticiones. agronomia 26-2 -profe194).indd 178 06/10/2008 19:39:53 torres, díaz y cabal. efecto de campos magnéticos en la germinación... 179 ensayos de germinación se tomó como medida de germinación la emergencia de la radícula. los ensayos de germinación se realizaron a temperatura ambiente (temperatura promedio 25 °c) y se utilizó como sustrato papel de filtro humedecido con 10-15 ml de agua destilada estéril. las semillas se colocaron en cajas de petri de vidrio y 90 mm de diámetro. para cada uno de las especies estudiadas y de acuerdo con las normas ista, en cada caja de petri se colocaron 25 semillas distribuidas de manera circular y se humedecieron inicialmente durante 2 h en agua destilada, con el fin de partir de condiciones iguales de imbibición; posteriormente se expusieron a tratamientos magnéticos, colocando las distintas cajas de petri sobre la cara norte de uno de los imanes, que se encontraban distribuidos al azar sobre una superficie plana. se realizaron 4 repeticiones para cada tratamiento, incluido el control, y en cada uno de los tratamientos se evaluó el porcentaje de germinación. las semillas germinadas se iban retirando para facilitar conteos posteriores. ensayos de crecimiento se utilizaron recipientes de icopor con 500 g de suelo, que fueron humedecidos con 50 ml de agua destilada. en cada recipiente se colocaron 6 semillas y se cubrieron con una capa de 3 cm de suelo. finalmente se añadieron otros 20 ml de agua. transcurridas 24 h, se colocaron al azar los recipientes sobre la cara norte de un imán. después de dos semanas de crecimiento, las plántulas se retiraron de los recipientes, teniendo cuidado de no dañar la parte radicular; se lavaron y se hicieron las mediciones de longitud total, longitud del tallo, peso seco total y peso seco del tallo para cada una de las plantas. análisis estadístico para el análisis estadístico se utilizó el programa spss 13.0, que compara los valores obtenidos para cada uno de los tratamientos con el obtenido al tiempo de exposición 0 (control). se consideraron como significativos los resultados obtenidos para niveles de confianza de 95% y 99%, que corresponden a diferencias muy significativas (p<0,01) y significativas (p<0,05). en los análisis de varianza se utilizó un diseño factorial para dos factores: factor a, tiempos de exposición; factor b, intensidad magnética y la interacción de los dos factores en los tratamientos t1-t12 . a los análisis de varianza que mostraron diferencias significativas (95% de confianza y p<0,05 y 99% de confianza y p<0,01) se les aplicó la prueba de tukey, con el fin analizar cada factor de manera independiente. cuando la interacción de los factores resultó significativa, se realizó la prueba de contrastes ortogonales, para encontrar cuál combinación (tratamientos) de los factores era la más significativa. el modelo factorial cumple con los siguientes supuestos: los residuales siguen una distribución normal, se cumple el principio de independencia y la varianza es constante. resultados y discusión ensayos de germinación para arroz para todos los tratamientos con o. sativa los resultados obtenidos señalan mayores porcentajes de germinación que en el control, presentando diferencias significativas a 86 y 116 h de iniciado el ensayo. los tiempos de exposición magnética en los tratamientos t1, t6, t7 y t12 mostraron las mejores respuestas, independientemente de la intensidad del campo. las semillas de o. sativa comenzaron a germinar 62 h después de iniciado el experimento, finalizando su proceso germinativo a las 122 h. los resultados obtenidos para porcentajes de germinación muestran que las semillas de arroz alcanzaron a las 86 h porcentajes de germinación superiores al control entre 6%-11%. a las 116 h la germinación de los tratamientos continuó siendo mayor que el control, pero la diferencia en los porcentajes de germinación entre las semillas tratadas y el control se redujo a 3% y 7%, respectivamente. el análisis de varianza para la germinación de las semillas de arroz muestra que no existen diferencias significativas entre las dos intensidades (5 mt y 10 mt), pero sí que se tabla 1. dosis magnéticas aplicadas a semillas de oryza sativa y solanum lycopersicum, en función del tiempo de exposición y la intensidad del campo magnético. tratamientos tiempo de exposición intensidad del campo magnético i1 (5 mt) i2 (10 mt) 0 c c 1 min t1 t7 10 min t2 t8 20 min t3 t9 60 min t4 t10 24 h t5 t11 48 h t6 t12 c, muestra de control agronomia 26-2 -profe194).indd 179 06/10/2008 19:39:54 180 agron. colomb. 26(2) 2008 presentan diferencias en los resultados, respecto al tiempo de exposición a la intensidad del campo magnético (tablas 2 y 3). los análisis muestran que no existen diferencias significativas al interactuar los diferentes factores, es decir, al exponer las semillas por determinado tiempo a una intensidad de campo magnético. los resultados obtenidos coinciden con lo reportado por martínez et al. (1999) y carbonell et al. (2000), quienes encontraron incrementos en el porcentaje de germinación en semillas de o. sativa, utilizando campos magnéticos de 150 mt y 250 mt. el tratamiento crónico a una exposición magnética de 150 mt incrementó el porcentaje de germinación en 18%; también se obtuvieron diferencias significativas para semillas expuestas a exposiciones magnéticas de 250 mt por 20 min, con un aumento reportado de 12% (carbonell et al., 2000). al comparar los resultados obtenidos en el presente estudio con los presentados por martínez et al. (1999) y carbonell et al. (2000), se aprecia que al aumentarse la intensidad del campo magnético, se incrementa la diferencia en los porcentajes de germinación, con respecto al control. en las figuras 1a y 1b se observan los porcentajes de germinación de o. sativa para todos los tratamientos usados en el proceso. para las semillas de o. sativa los tratamientos más significativos a las 86 h fueron t1 y t6, con los que se obtuvieron porcentajes de germinación de 71% y 70%, respectivamente; a las 116 h, para estos mismos tratamientos se presentó un tabla 2. anova de la germinación de las semillas de oryza sativa expuestas a un campo magnético. tiempo de exposición, 86 h. suma de cuadrados grados de libertad cuadrados medios f sig. modelo corregido 27,714 13 2,132 2,326 0,020 ns tipo de imán (5-10 mt) 0,643 1 0,643 0,701 0,407 ns tiempo de exposición 24,464 6 4,077 4,448 0,001** tipo de imán tiempo de exposición 2,607 6 0,435 0,474 0,824 ns error 38,500 42 0,917 total 15.912,000 56 modelo corregido 66,214 55 ns, no significativo ** diferencias muy significativas al 99% (p<0,01) tabla 3. anova de la germinación de las semillas de oryza sativa expuestas a un campo magnético. tiempo de exposición, 116 h. suma de cuadrados grados de libertad cuadrados medios f sig. modelo corregido 25,589 13 1,968 1,395 0,202ns tipo de imán (5-10 mt) 0,018 1 0,018 0,013 0,911ns tiempo de exposición 21,714 6 3,619 2,565 0,033* tipo de imán tiempo de exposición 3,857 6 0,643 0,456 0,837ns error 59,250 42 1,411 total 31.815,000 56 modelo corregido 84,839 55 ns, no significativo * diferencias significativas al 95% (p<0,05) agronomia 26-2 -profe194).indd 180 06/10/2008 19:39:54 torres, díaz y cabal. efecto de campos magnéticos en la germinación... 181 porcentaje de germinación de 95% y 98%, respectivamente. en ambos casos hubo diferencias signifi cativas con respecto al control. también se observó a las 86 h un porcentaje de germinación de 73% para el t7 y de 69% para el t12, mientras que el control tuvo un 65%. a las 116 h, estos mismos tratamientos obtuvieron porcentajes respectivos de germinación de 96% y 99%, mientras que para el control fue de 92%. para verifi car los datos obtenidos en el anova y determinar cuáles tratamientos presentaron diferencias signifi cativas, se realizó un test de tukey, que determinó una diferencia signifi cativa para el tiempo de exposición de 1 min (t1 y t7). también se observaron diferencias signifi cativas para el tiempo de exposición de 48 h (t6 y t12), con un nivel de confi anza de 95%. ensayo de germinación para tomate las semillas de s. lycopersicum comenzaron a germinar a las 48 h, terminando su proceso germinativo a las 140 h (tablas 4 y 5). los resultados obtenidos muestran que las semillas de s. lycopersicum presentaron diferencias signifi cativas a 72, 94, 98 y 121 h de llevarse a cabo el ensayo (fi gura 2). el mayor porcentaje de germinación fue para el t2 a las 94 h, con un porcentaje de germinación de 66%; este mismo tratamiento a las 72 h presentó un porcentaje de germinación de 54%. para el t7, el mayor aumento en el porcentaje de germinación frente al control fue a las 94 h, y a las 121 h mostró un porcentaje de germinación de 94%. para el tiempo de exposición de 48 h, el t6 presentó mayores incrementos con 94 y 121 h, y un porcentaje de germinación de 61% y 93%, respectivamente. los tratamientos t2, t6 y t8 mostraron la mejor respuesta. el porcentaje de germinación más alto fue para el t2 a las 94 h, con un porcentaje de incremento de 17% frente al control. el porcentaje se mantuvo casi constante para este tratamiento hasta las 72 h. el análisis estadístico mostró diferencias signifi cativas para los tiempos de exposición de 72, 94, 98 y 121 h. en la prueba figura 1. porcentajes de germinación de semillas de oryza sativa en relación con el tiempos de exposición a dos intensidades magnéticas: a) imán 5 mt, tratamientos t1-t6 y b) imán 10 mt, tratamientos t7-t12. agronomia 26-2 -profe194).indd 181 06/10/2008 19:39:55 182 agron. colomb. 26(2) 2008 de tukey se puede observar que el tiempo de exposición que mostró mayor diferencia fue el de 10 min (t2 y t8). de souza y garci (1999) estudiaron el efecto del tratamiento magnético de semillas de tomate sobre la germinación y el crecimiento de las plántulas en condiciones controladas, con tres niveles de intensidad de campo magnético constante (80, 100 y 170 mt) y tiempos diferentes de exposición (1, 3, 5, 10, 15, 20 y 25 min), observando aumentos en los porcentajes de germinación a los 5 d. en la germinación, los análisis de varianza mostraron que no existen diferencias signifi cativas. ensayos de crecimiento para arroz (o. sativa) aunque en apariencia los resultados mostraron diferencias signifi cativas de biomasa (peso y longitud total de las plántulas) con respecto al control, el análisis estadístico indica que estas diferencias no son signifi cativas. el tiempo de exposición, la intensidad del campo o la interacción de ambos no presentaron diferencias signifi cativas en el crecimiento o el peso total de las plantas. es posible que las intensidades de campo magnético utilizadas no sean sufi cientemente altas para estimular el aumento de la biomasa de las plantas de o. sativa. ensayos de crecimiento para tomate el análisis de varianza de la longitud total en s. lycopersicum mostró que sólo la interacción de los factores intensidad del campo magnético y tiempo de exposición presentó diferencias estadísticamente signifi cativas, con 99% de confi anza. el análisis post-anova indica que los tratamientos t3, t5, t6, y t7 lograron superar las medidas de longitud figura 2. porcentajes de germinación de semillas de solanum lycopersicum en relación con el tiempos de exposición a dos intensidades magnéticas: a) imán 5 mt, tratamientos t1-t6 y b) imán 10 mt, tratamientos t7-t12. agronomia 26-2 -profe194).indd 182 06/10/2008 19:39:56 torres, díaz y cabal. efecto de campos magnéticos en la germinación... 183 total obtenidas en el control. para estos tratamientos los porcentajes de incremento variaron entre 8% y 18%, con respecto al control. la evaluación independiente del tiempo de exposición y la intensidad de los imanes no mostró diferencias significativas. por el contrario, la evaluación conjunta de ambos factores presentó resultados similares a los obtenidos por de souza y garci (1999), quienes al estudiar el crecimiento de plántulas de tomate encontraron estímulos positivos entre 5% y 25%, para 12 de 21 tratamientos estudiados, señalando que la acción conjunta de niveles de intensidad del campo y tiempo de exposición permite mejores desarrollos en el crecimiento de las plántulas. los tratamientos t5 y t10 mostraron un incremento en el peso total de 18%, con respecto al control. el aumento de biomasa en algunos tratamientos de s. lycopersicum coincide con lo reportado en otros trabajos sobre plantas de especies diferentes; martínez et al. (2002) encontraron incrementos en longitud y peso en las plantas de triticum aestivum, a las que les aplicaron dos intensidades de campo magnético (6.217 y 24.868 j m-3) durante 1, 10, 20, 60 min y 24 h, obteniendo diferencias significativas para el tratamiento crónico, que presentó incrementos en longitud y peso con relación al control. para la primera intensidad magnética, en cuanto a la longitud se alcanzó un incremento de 7,3% y en peso, de 17,6%; para la segunda intensidad magnética, la longitud aumentó en 30,9% y el peso, en 29,9%. conclusiones los resultados obtenidos en este experimento muestran que los campos magnéticos estacionarios de pequeña intensidad (5 mt y 10 mt) estimulan la germinación de las semillas de arroz y tomate, al igual que el crecimiento de plántulas de tomate. el tiempo de exposición fue el factor de mayor tabla 4. anova de la germinación de semillas de solanum lycopersicum expuestas a un campo magnético. tiempo de exposición: 72 h. suma de cuadrados grados de libertad cuadrados medios f sig. modelo corregido 19,089 13 1,468 2,836 0,005 tipo de imán (5-10 mt) 0,161 1 0,161 0,310 0,580 ns tiempo de exposición 12,214 6 1,119 3,931 0,003** tipo de imán tiempo de exposición 6,714 6 0,518 2,161 0,066 error 21,750 42 0,387 total 8.177,000 56 modelo corregido 40,839 55 ns, no significativo ** diferencias muy significativas al 99% (p<0,01) tabla 5. anova de la germinación de semillas de solanum lycopersicum expuestas a un campo magnético. tiempo de exposición: 94 h. suma de cuadrados grados de libertad cuadrados medios f sig. modelo corregido 33,089 13 2,545 4,152 0,000 tipo de imán (5-10 mt) 0,875 1 0,875 1,427 0,220 ns tiempo de exposición 31,214 6 5,202 8,485 0,000** tipo de imán tiempo de exposición 1,000 6 0,167 0,272 0,945 error 25,750 42 0,613 total 12.331,000 56 modelo corregido 56,839 55 ns, no significativo ** diferencias muy significativas al 99% (p<0,01) agronomia 26-2 -profe194).indd 183 06/10/2008 19:39:57 184 agron. colomb. 26(2) 2008 incidencia en la germinación de las semillas de o. sativa y solanum lycopersicum. la interacción de los dos factores (tiempo e intensidad) sólo resultó ser significativa en las plantas de s. lycopersicum. la exposición a los campos magnéticos de 5 mt y 10 mt tuvo efecto positivo en la germinación de o. sativa para tiempos de exposición de 1 min y 48 h. la mayor incidencia de los campos magnéticos sobre la germinación de s. lycopersicum se presentó cuando las semillas se expusieron durante 10 min y 48 h. durante las dos semanas del ensayo, en las plantas de s. lycopersicum se presentó un incremento de la biomasa (longitud y peso total de las plantas) entre 8%-18%, comparado con el control, para los tratamientos t3, t5, t6 y t10. los campos magnéticos de baja intensidad mostraron incidencia en el aumento de la germinación de las semillas de tomate y arroz y un incremento mayor de la biomasa en las plantas de tomate. literatura citada aladjadjiyan, a. 2002. study of the influence of magnetic field on some biological characteristics of zea mays. central europ. agr. 3(2), 89-94. aladjadjiyan, a. y t. ylieva. 2003. influence of stationary magnetic field on the early stages of development of tobacco seeds (nicotina tabacum l). central europ. agr. 4(2), 132-136. audus, l.j. 1960. magnetotropism: a new plant-growth response. nature 185, 132-134. boe, a.a. y d.k. salunkhe. 1963. effect of magnetic fields on tomatoes ripening. nature 199, 91-92. carbonell, m.v., e. martínez y j.m. amaya. 2000. stimulation of germination in rice (oryza sativa l.) by a static magnetic field. electromagn. biol. and med. 19(1), 121-128. carbonell, m.v., e. martínez y m. flores. 2005. influencia de campos magnéticos estacionarios de 125 mt en la germinación de semillas de girasol. revista eidenar 1(3), 34-39. celestino, c., m. picazo y m. toribio. 2000. influence of chronic exposure to an electromagnetic field on germination and early growth of quercus suber seeds: preliminary study. electromagn. biol. med. 19(1), 115-120. dayal, s. y r.p. shing. 1986. effect of seed exposure to magnetic field on the height of tomato plants. ind. j. agr. sci. 56(6), 483-486. de souza, a. y d. garci. 1999. efecto del tratamiento magnético de semillas de tomate (lycopersicon esculentum mill.) sobre la germinación y el crecimiento de las plántulas. investigación agronómica de protección vegetal 14(3), 437444. de souza, a., d. garci, l. sueiro, f. gilart, e. porras y l. licea. 2006. pre-sowing magnetic treatments of tomato seeds increase the growth and yield of plants. bioelectromagnetics 27, 247-257. edmiston, j. 1972. the effect of the field of a permanent magnet on the germinations and growth of white mustard (brassica alba l.) seeds. intl. j. biometeor. 16(1), 13-14. ghole, v.s. 1986. effect of magnetic field on ascorbic acid oxidase activity. i. z. naturforsch. 41c, 355-358. hartman, h. y d. kester. 1980. propagación de plantas. principios y práctica. compañía editorial continental, mexico. 760 p. jristova, m. 1986. técnicas de irradiación en la agricultura y la industria alimenticia, pp. 87-113. en: memorias ii escuela para los problemas actuales de las ciencias nucleares, la habana, 1985 (universidad de la habana). centro de información de la energía nuclear, sección ii: aplicaciones de las técnicas nucleares a la economía nacional. kalinin l.g., i.l. boshkova, g.i. panchenko y s.g. kolomiĭchuk. 2005. the influence of a lowand high-frequency electromagnetic fields on seeds. biofisika 50(2), 361-366. leelapriya, t., k.s. dhilip y p.v. sanker narayan. 2003. effect of weak sinusoidal magnetic on germination and yield of cotton (gossypium ssp.). electromagn. biol. med. (2), 117-125. martínez, e., v. carbonell y c. duarte. 1999. efecto del tratamiento magnético en la germinación de arroz (oryza sativa). alimentaria 304, 95-98. martínez, e., m.v. carbonell y j. amaya. 2000. a static magnetic field of 125 mt stimulates the initial growth stages of barley (hordeum vulgare l.). electromagn. biol. med. 19(3), 271-277. martínez, e., m.v. carbonell y m. florez. 2002. magnetic biostimulation of initial growth stages of wheat (triticum aestivum l.). electromagn. biol. med. 21(1), 43-53. montes de gómez, v. 1990. causas bioquímicas del bajo poder germinativo de semillas. pp. 109-110. en: triviño-díaz, t. y l.f. jara (comps.). memorias del seminario-taller sobre investigaciones en semillas forestales tropicales, bogotá, octubre 26-28 de 1988. corporación nacional de investigación y fomento forestal (conif ), serie documentación, bogotá. muraji, m., t. asai y w. tatebe. 1998. primary root growth of zea mays seedlings grown in an alternating magnetic field of different frequencies. bioelectrochemistry and bioenergetics 44(2), 271-273. namba, k., a. sasao y s. shibusawa. 1995. effect of magnetic field on germination and plant growth. acta hort. 399, 143-148. newman, e. 1987. electromagnetic fields and ionic reactions at membrane interfaces. studia biophysica 119(1-3), 13-15. osipova, l.d. 1990. influencia de los campos magnéticos sobre los tejidos de callos de frutales (en ruso). biull. cent. ord. trud. krasn. zn. genet. lab. im. michurina 49, 22-25. phirke, p.s., a.b. kubde y s.p. umbarkar. 1996. the influence of magnetic field on plant growth. seed sci. technol. 24, 375-392. pittman, u.j. 1963. effects of magnetism of seedling growth of cereal plants. biomed. sci. instrument. 1, 117-122. agronomia 26-2 -profe194).indd 184 06/10/2008 19:39:57 torres, díaz y cabal. efecto de campos magnéticos en la germinación... 185 pittman, u.j. 1965. magnetism and plant growth. iii. effect on germination and early growth of corn and beans. can. j. plant sci. 45, 549-555. pittman, u.j. y d.p. ormrod. 1971. biomagnetic responses in germinating malting barley. can. j. plant sci. 51, 65-65. pittman, u.j. 1972 . biomagnetic responses in potatoes. can. j. plant sci. 52, 727-733. savelev, b.a. 1988. formas de determinar el efecto estimulador en semillas de trigo (en ruso). nauki 2, 19-23. shimazaki f. y h. shizuoka. 1986. verfahren zur herstellung von magnitisiertem. patente p36138916. staselis a. y p. duchovskis. 2004. impact of electromagnetic field on morphogenesis an physiological indices of tomato. intl. agrophysics 18(3), 277-283. takimoto, k., h. yaguchi y j. miyakoshi. 2001. extremely low frequency magnetic fields suppress the reduction of germination rate of arabidopsis thaliana seeds kept in satured humidity. biosci. biotechnol. biochem. 65(11), 252-255. ueno, s. 1996. biological effects of magnetic and electromagnetic fields. plenum press, nueva york. pp. 1-27. agronomia 26-2 -profe194).indd 185 06/10/2008 19:39:57 resumen abstract en colombia las sigatokas negra y amarilla, causadas por mycosphaerella fijiensis y m. musicola, respectivamente, están entre las principales enfermedades que atacan al plátano. aunque hay registros de su presencia, se desconoce la época en que aparecen de acuerdo con los estados fenológicos y condiciones ambientales. esta investigación se realizó en la granja montelindo (universidad de caldas), a 1.050 msnm, temperatura media anual 22,8 °c, precipitación anual 2.200 mm y humedad relativa 76%. se sembraron cormos de dominico hartón, áfrica, fhia-20 y fhia-21, en diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones y 10 plantas por repetición. desde siembra hasta cosecha se registraron incidencia, severidad, número de esporas y elementos climáticos. se definieron cinco estados fenológicos: brotación y emergencia, plántula, prefloración, floración, y llenado del racimo y madurez fisiológica. las sigatokas se presentaron desde la etapa de plántula hasta madurez fisiológica; fue más agresiva la sigatoka negra en el área de estudio. la mayor población de conidias en d. hartón y áfrica se presentó en etapas de prefloración y llenado del racimo; en los híbridos fhia-20 y fhia-21 coincidió con la etapa de floración. incrementos graduales de temperatura, precipitación intensa intercalada con periodos secos y aumento en la humedad foliar favorecieron la incidencia y severidad de las sigatokas. in colombia, black and yellow sigatokas, caused by mycosphaerella fijiensis and m. musicola, respectively, are two of the major diseases that affect plantain cultivation. although there is information about their presence, their appearance according to plant development and environmental conditions is unknown. this research was conducted at the experimental station of montelindo (university of caldas), located at 1,050 m a.s.l., annual mean temperature 22.8 ºc, rainfall 2,200 mm and relative humidity 76%. rhizomes of dominico hartón, africa, fhia-20 and fhia-21 were sown following a random block design with four repetitions and 10 plants per repetition. disease incidence and severity, fungi spores counting and climatic elements data was recorded from planting through harvesting stages. five development stages were defined for the crop: emergency, seedling, pre-bloom, bloom, and physiologic maturity. the sigatokas appeared from seedling stage and remained during the entire cultivation cycle, with the black sigatoka being more aggressive in the study area. the highest conidia population in d. hartón and africa was recorded in pre-bloom and filled bunch stages; the hybrids fhia-20 and fhia-21 coincided with the bloom stage. gradual increases of temperature, intense precipitation followed by dry periods and high foliar humidity, favored disease incidence and severity. key words: musa spp., hybrids, cultivars, caldas, diseases.palabras clave: musa spp., híbridos, cultivariedades, caldas, enfermedades. fecha de recepción: 19 de mayo de 2008. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 programa de maestría en fitopatología, facultad de ciencias agropecuarias, universidad de caldas, manizales (colombia). mayary@terra.com 2 profesor titular, departamento de fitotecnia, facultad de ciencias agropecuarias, universidad de caldas, manizales (colombia). jairo.castano_z@ucaldas.edu.co agronomía colombiana 26(3), 435-442, 2008 incidencia y severidad de las sigatokas negra (mycosphaerella fijiensis morelet) y amarilla (mycosphaerella musicola leach et mulder) del plátano según los estados fenológicos incidence and severity of black (mycosphaerella fijiensis morelet) and yellow (mycosphaerella musicola leach et mulder) sigatokas of plantain according to the phenological stages mayary torrado-jaime1 y jairo castaño-zapata2 introducción los bananos y plátanos son el cuarto cultivo alimentario más importante del mundo, después del arroz, el trigo y el maíz (arias et al., 2004). en colombia el cultivo del plátano ha sido un sector tradicional de la economía campesina, de subsistencia para pequeños productores, de alta dispersión geográfica y de gran importancia socioeconómica desde el punto de vista de seguridad alimentaria y de generación de empleo (martínez et al., 2006). con un área total de cultivo de aproximadamente 397.378 ha y un nivel de producción de 3'348.334 t en 2004, el país se mantiene como el segundo productor mundial de plátano y como primer exportador. sin embargo, los problemas sanitarios de las sigatokas amarilla y negra y el moko, más los bajos niveles de inversión en el cultivo, son las principales causas de 436 agron. colomb. 26(3) 2008 pérdida competitiva, pues han afectado severamente la productividad de los cultivos y la calidad de la producción para exportación (martínez et al., 2006). en el país, la sigatoka negra y la sigatoka amarilla se encuentran entre las nueve enfermedades principales que afectan actualmente la producción de plátano (martínez et al., 2006). la sigatoka negra es causada por el hongo fitopatógeno mycosphaerella fijiensis morelet, anamorfo paracercospora fijiensis (morelet) deigthon. la sigatoka amarilla es originada por el hongo mycosphaerella musicola leach ex mulder, anamorfo pseudocercospora musae (zimm.) deighton. el ciclo de vida de estos hongos está influenciado principalmente por las condiciones climáticas, la clase de hospedante, la variabilidad del patógeno, los sistemas de explotación y el manejo de los cultivos. inicia con la germinación de las esporas, que son liberadas y dispersadas de manchas de hojas infectadas, por acción del agua y el viento, y se depositan sobre hojas libres de la enfermedad (merchán, 1997). los peritecios, que se forman debido a la fecundación de las hifas sexuales mediante espermacios compatibles, durante el tiempo cálido, expulsan violentamente sus ascosporas cuando se humedecen. estas ascosporas son diseminadas por el viento y a ellas se debe el avance de la enfermedad a grandes distancias; mientras que las conidias son los medios más importantes de propagación local de la enfermedad (agrios, 2001). los síntomas de la sigatoka negra corresponden a estrías finas marrón claras, visibles en el envés a partir de la parte apical de las hojas. la estría evoluciona a mancha marrón oscura para finalmente tornarse mancha oscura a negra de forma irregular, presentándose coalescencia entre las lesiones a partir de las fases iniciales o estrías de coloración marrón. en la sigatoka amarilla las estrías son casi rectangulares marrón oscuro, visibles en la haz y el envés de las hojas. la estría evoluciona a mancha marrón oscura de forma elíptica, y finalmente a lesión necrótica de forma elíptica a elíptica alargada, con centro deprimido de coloración grisácea, generalmente con un halo amarillento. coalescencia entre lesiones puede ocurrir solo en los estados finales o de lesiones necróticas (gasparotto, 2006). en el mundo en general, y en colombia en particular, se conocen las principales enfermedades que atacan el cultivo del plátano, pero no se dispone de información que indique la presencia de estas de acuerdo con los estados de desarrollo de la planta; tampoco se conoce la tasa de desarrollo de estas enfermedades a través del tiempo. esta investigación tuvo como objetivo determinar la incidencia y severidad de las sigatokas negra y amarilla en los genotipos de plátano dominico hartón, áfrica, fhia-20 y fhia-21 desde siembra a cosecha, estableciendo curvas y tasas de desarrollo y correlacionándolas con su desarrollo fenológico y las condiciones ambientales. el conocimiento de la época en que las sigatokas aparecen, complementado con curvas de incidencia y severidad, y las condiciones ambientales que favorecen su desarrollo, permitirá diseñar estrategias efectivas de manejo en estos genotipos, antes de que estas enfermedades alcancen niveles de daño económico. materiales y métodos establecimiento de la plantación el estudio se realizó en la granja montelindo, propiedad de la universidad de caldas, ubicada en la región santágueda, municipio de palestina (caldas, colombia), a 5º 05’ latitud norte y 75º 40’ longitud occidental, a una altitud de 1.050 msnm, con temperatura media de 22,5 ºc, humedad relativa del 76%, precipitación anual de 2.200 mm y brillo solar anual de 2.010 h. el tipo de suelo es inceptisol de la serie montelindo (tropepts dystropepts). se empleó como semilla cormos de dominico hartón, áfrica, fhia-20 y fhia-21, provenientes de las plantaciones existentes dentro de la misma granja. no se realizó tratamiento a la semilla. la distancia de siembra fue de 3 x 2 m entre surcos y plantas, respectivamente. se realizaron las prácticas agronómicas convencionales de fertilización, manejo de arvenses, descoline (dejando dos colinos por planta), desbellote, resiembras y deshoje fitosanitario, según análisis de suelo y las recomendaciones técnicas establecidas para el cultivo del plátano en la región. la fecha de inicio del experimento fue el 26 de mayo de 2004, día en que se realizó la siembra, y tuvo una duración total de 18 meses. diseño experimental se establecieron parcelas independientes de los cuatro materiales, con 10 plantas cada una, en un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones, sembrando una planta por sitio. variables fisiológicas semanalmente a cada una de las plantas se le tomaron datos de número de hojas e hijos, y el tiempo (días) a emergencia del primer hijo (deh). en floración se hicieron registros de altura de la planta (ap), diámetro del seudotallo (ds) y días a floración (df). fenología del cultivo para enmarcar las sigatokas dentro de la fenología del cultivo se establecieron las etapas de desarrollo para cada uno de los materiales. para esto se simplificaron las etapas 4372008 torrado-jaime y castaño-zapata: incidencia y severidad de las sigatokas negra (mycosphaerella fijiensis morelet) y amarilla ... establecidas por aristizábal y jaramillo (2005) para la cultivariedad dominico hartón. se utilizaron los datos recolectados en el presente estudio de días para emisión de hijuelos y días a floración. los datos se complementaron con los de días a cosecha obtenidos por herrera y aristizábal (2003) y los de aristizábal y jaramillo (2005) para brotación y emergencia y duración de la floración. evaluación de las sigatokas incidencia y severidad: semanalmente se llevaron a cabo lecturas de incidencia y severidad de las sigatokas. para la incidencia se registró el número de plantas con presencia de síntomas en las hojas característicos de las sigatokas. la severidad se observó en la hoja más joven enferma (hmje) de cada una de las plantas. la lectura de severidad se continuó semanalmente sobre la misma hoja hasta que esta alcanzó una severidad del 100%, momento en el cual se procedía a escoger nuevamente la hmje y se seguía la lectura sobre esta hoja. para evaluar la severidad se hizo uso de los diagramas estándares de stover (1971) y la escala de grados de desarrollo de las sigatokas (aranzazu et al., 2002). reacción de los materiales a las sigatokas: al momento de floración se realizó nuevamente lectura de la hmje, de la hoja más joven manchada (hmjm) y del número de hojas funcionales a floración (nhff). la hmje representa la hoja más joven en manifestar estrías claramente visibles desde el suelo (orjeda, citado por gómez y castañozapata, 2001) y la hmjm corresponde a la primera hoja totalmente abierta que presenta 10 o más lesiones discretas necrosadas y maduras o un área grande necrosada con 10 centros de color claro, contando las hojas de arriba abajo (stover y dickson, citados por gómez y castaño-zapata, 2001). adicionalmente, con los datos recolectados se calculó el tiempo de evolución de los síntomas (tes) y la tasa de desarrollo (r) de las sigatokas. el tes es el número de días desde la aparición de los primeros síntomas hasta el estado de mancha con centro necrosado (grado 5-6) (molina y castaño-zapata, 2003). para la tasa de desarrollo se tomaron los valores promedio de severidad semanal y se transformaron a proporción; también se usaron los valores correspondientes a las semanas de evaluación y la diferencia de días transcurridos desde la primera evaluación y la última (castaño-zapata, 2002). para tal fin se empleó la siguiente fórmula: t1 = tiempo final de evaluación, t0 = tiempo inicial de evaluación, x1 = severidad final y x0 = severidad inicial. conteo de esporas asexuales: para determinar la predominancia de ambas sigatokas se realizó cada 2 meses el método de la impronta desarrollada por aguirre et al. (2003) sobre una lesión en estado 4 o 5 de la hmjm. para fines de este estudio se tomaron dos improntas en la misma hoja, una por la haz y la otra por el envés, de una planta por repetición. la identificación y el conteo de conidias por cm2 de los estados asexuales de ambos hongos se realizaron utilizando un microscopio compuesto a través del objetivo 40x. registro de elementos climáticos se tomaron datos de precipitación y humedad relativa de la estación meteorológica de la granja. los registros de temperatura y humedad foliar se obtuvieron de una microestación climatológica de spectrum technologies. los datos de las estaciones se procesaron para obtener los valores promedio semanales de cada uno de los elementos climáticos. análisis estadístico utilizando el programa estadístico sas (statistical analysis system, sas institute) se sometieron los datos obtenidos a análisis de varianza según un diseño en bloques al azar con cuatro repeticiones. la separación de medias se efectuó mediante la prueba de tukey. resultados y discusión características de crecimiento y desarrollo de los materiales de acuerdo con los análisis de varianza, las variables de crecimiento indicaron diferencias altamente significativas entre materiales para el diámetro del seudotallo a floración (dsf) (pr (>f) = 0,0001) y altura de la planta a floración (apf) (pr (>f) = 0,0006), y significativas para días a floración (daf) (pr (>f) = 0,0015). el tiempo (días) para la emisión de hijuelos (deh) no presentó diferencias significativas (pr (>f) = 0,0395). en general, el tiempo de floración de la cultivariedad áfrica fue significativamente menor, entre 4 y 7 semanas (tabla 1), que el de los otros materiales, lo cual lo caracteriza como un material precoz. las diferencias en dsf y apf observadas en los cuatro materiales reflejan las características propias de crecimiento de cada material; fhia-20 presentó los mayores valores (tabla 1). estudios realizados anteriormente en la misma área de estudio (herrera y aristizábal, 2003) registran resultados similares, lo que corrobora los resultados obtenidos en esta investigación y demuestra un comportamiento estable de estos materiales en la región. r t t log x x log x xe e = − − − −       1 1 11 0 1 1 0 0 438 agron. colomb. 26(3) 2008 etapas de desarrollo de los materiales la duración de las etapas de crecimiento de los materiales, en las cuales se enmarcaron las enfermedades identificadas, se presenta en la figura 1. evaluación de las sigatokas incidencia: la presencia de las sigatokas amarilla y negra se detectó en todos los materiales 70 días después de la siembra (dds), cuando las plantas se encontraban en etapa de plántula, presentando entre 4 y 5 hojas verdaderas. la presencia de las sigatokas en esta etapa, además de que el área de estudio ofrece condiciones óptimas para el desarrollo de estas enfermedades, también se puede explicar por la existencia de hojas disponibles para permitir infección, ya que las hojas verdaderas son emitidas aproximadamente 30 dds, y el periodo de incubación (tiempo transcurrido desde la inoculación hasta la aparición de los primeros síntomas) que requieren estos hongos es de 29 días (belalcázar et tabla 1. crecimiento de cuatro materiales de plátano en la región santágueda (caldas). materiales variables de respuesta daf dsf (cm) apf (m) deh (días) fhia-20 316a 23a 3,5a 115a fhia-21 329a 20b 3,1b 87b áfrica 277b 17c 3,2b 101ab dominico hartón 305a 19bc 3,5a 103ab dms (5%) 30 2,4 0,24 25 promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). daf, días a floración; dsf, diámetro seudotallo a floración; apf, altura de la planta a floración; deh, tiempo para la emisión de hijuelos. figura 1. duración de las etapas de crecimiento en cuatro materiales de plátano en la región santágueda (caldas). 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 fhia-21 fhia-20 áfrica brotación y emergencia plántula pre-floración floración llenado del racimo y madurez fisiológica tiempo (dds) dominico hartón 101 277 367 305103 411 316115 423 32987 462 500 al., 2000). los valores de incidencia fueron mayores para áfrica y dominico hartón, de 95 y 93%, respectivamente, mientras que en fhia-20 (84%) y fhia-21 (72%) los valores fueron menores. la incidencia alcanzó su valor máximo 7 días después en dominico hartón y fhia-21, en fhia20 tardó 14 días y en áfrica después de 21 días llegó al 100%. estas incidencias se mantuvieron durante todo el ciclo del cultivo (figura 2). en enfermedades tan agresivas y altamente destructivas como las sigatokas es de esperar que, una vez se presente la enfermedad, la diseminación por todo el lote requiera tan solo algunos días o unas pocas semanas, más aun cuando las condiciones climáticas favorecen la germinación de conidias y ascosporas. en la figura 2 se observa que dos semanas antes de ser detectadas las sigatokas se presentó un periodo de lluvias intensas. posteriormente las lluvias disminuyeron y surgió un periodo seco con incremento gradual en la temperatura de 23,4 ºc a aproximadamente 26 ºc. la duración de la película de 4392008 torrado-jaime y castaño-zapata: incidencia y severidad de las sigatokas negra (mycosphaerella fijiensis morelet) y amarilla ... reacción de los materiales a las sigatokas: los análisis de varianza para evaluar la reacción de los materiales a las sigatokas mostraron diferencias altamente significativas para el número de hojas funcionales a floración (nhff), agua en las hojas igualmente mostró un aumento (de 7 a 10 h·día-1) en el tiempo que se detectaron las enfermedades, condiciones óptimas para la germinación de las conidias y ascosporas (craenen, 1998). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 tiempo (dds) llenado del racimo y madurez fisiológicafloraciónemergencia plántula a. b. in c id en c ia ( % ) temperatura precipitación sigatokas conidias p. fijiensis conidias p. musae humedad relativa humedad foliar c. d. prefloración 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 23 24 24 25 25 26 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 0 2 4 6 8 10 12 14 16 p re ci pi ta ci ón ( m m ) te m pe ra tu ra ( °c ) h um ed ad r el at iv a (% ) h um ed ad fo lia r (h ·d ía -1 ) figura 2. fenología de cuatro materiales de plátano y la incidencia de las sigatokas en la región santágueda (caldas) con relación a las variables ambientales. a) fhia-20, b) fhia-21, c) áfrica, d) dominico hartón. 440 agron. colomb. 26(3) 2008 tasa de desarrollo (r) y tiempo de evolución de los síntomas (tes). para la variable hoja más joven enferma en floración (hmje) las diferencias fueron significativas y para la hoja más joven manchada a floración (hmjm) el análisis no presentó diferencias significativas (tabla 2). en general, los materiales presentaron un buen nhff (11 en promedio), teniendo en cuenta que se espera que las plantas posean un mínimo de ocho hojas funcionales en este estado (stover et al., citados por gómez y castaño-zapata, 2001). los híbridos con 12 hojas y las cultivariedades áfrica y dominico hartón con 9 y 10 hojas, respectivamente, mostraron diferencias estadísticas altamente significativas. estas diferencias posiblemente se relacionan con la resistencia o susceptibilidad de los materiales a las sigatokas (tabla 3). en las variables hmje y hmjm se aprecia claramente la tolerancia a las sigatokas de los híbridos y la susceptibilidad de las cultivariedades. fhia-20 presentó el valor más alto de hmje, con diferencias significativas con las cultivariedades e igualmente junto a fhia-21 obtuvieron los valores más altos de hmjm (tabla 3). los datos obtenidos de r y de tes hacen más evidentes las diferencias entre los materiales en cuanto a su resistencia o susceptibilidad a las sigatokas. la tasa de desarrollo y el tiempo de evolución de los síntomas para dominico hartón y áfrica presentaron diferencias significativas con los híbridos pero no entre sí. para ambos materiales el desarrollo de las sigatokas fue rápido con valores altos de tasa de desarrollo (r = 1,12 y 1,06, respectivamente) y periodos cortos de evolución de los síntomas (tes = 25 y 27 días, respectivamente), reflejando una alta susceptibilidad a las sigatokas. por otro lado, fhia-20, con una tasa de desarrollo y un tiempo de evolución de síntomas con valores intermedios de 0,81 y 31 días, respectivamente, muestra cierta susceptibilidad a las sigatokas, lo cual podría indicar que su resistencia a estas enfermedades está disminuyendo. estas dos variables en el híbrido fhia-21 son significativamente más lentas comparadas con las de los otros materiales, con valores de r = 0,34 y tes = 59 días, lo cual pone de manifiesto su resistencia a dichas enfermedades (tabla 3). conteo de esporas asexuales: los resultados del análisis de varianza para el conteo de paracercospora fijiensis y pseudocercospora musae, estados anamorfos de mycosphaerella fijiensis y m. musicola, respectivamente, indicaron diferencias altamente significativas para los materiales, momento fisiológico de la planta al momento de la evaluación (dds) y faz de la hoja (tabla 4); lo que sugiere que la cantidad de inóculo producido depende en parte del material de siembra y la fenología del cultivo. para la especie y cualquiera de sus interacciones no se presentaron diferencias estadísticas significativas (tabla 4), lo cual indica que ambas sigatokas predominaron en el sitio de estudio. en los híbridos se detectó un número significativamente menor de conidias (20 conidias/cm2), tanto de p. fijiensis como de p. musae, en tabla 2. resultados de los análisis de varianza para la reacción a las sigatokas. fuente de variación grados de libertad variables de respuesta (cuadrado medio) nhff hmje hmjm r tes materiales 4 6,0 5,1 2 0,5 12.102,98 error 12 0,25 1,14 0,25 0,01 170 pr > f <0,0001** 0,0034* 0,0260 <0,0001** <0,0001** r2 0,8 0,52 0,66 0,92 0,41 cv (%) 4,6 13,3 9,5 12,2 52,8 * denota diferencias significativas, p≤5%. ** denota diferencias altamente significativas, p≤1%. tabla 3. reacción a las sigatokas de cuatro materiales de plátano en la región santágueda (caldas). materiales variables de respuesta nhff hmje hmjm r tes fhia-20 12a 6,3a 9a 0,81b 31b fhia-21 12a 5,3ab 9a 0,34c 59c áfrica 9b 4,8b 7b 1,06a 27a dominico hartón 10b 4,8b 8ab 1,12a 25a dms (5%) 2 1,0 2,0 0,21 promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). nhff, número de hojas funcionales a floración; hmje, hoja más joven enferma en floración; hmjm, hoja más joven manchada a floración; tes, tiempo de evolución de síntomas; r, tasa de desarrollo de la sigatokas. 4412008 torrado-jaime y castaño-zapata: incidencia y severidad de las sigatokas negra (mycosphaerella fijiensis morelet) y amarilla ... comparación con las cultivariedades (86 conidias/cm2), lo cual sugiere que la tolerancia o la susceptibilidad de estos materiales a las sigatokas también esté relacionada con la capacidad de producción de conidias por el hongo. aun cuando no se presentaron diferencias estadísticas significativas en las poblaciones de conidias a nivel de especie, p. fijiensis con una población media de 19 conidias/cm2 y p. musae con 13 conidias/cm2 (datos transformados), la cantidad de conidias en las dos cultivariedades refleja que la sigatoka negra es más agresiva en el área experimental. en dominico hartón el número medio de conidias de p. fijiensis fue de 52/cm2 y de p. musae 39/cm2, y en áfrica las poblaciones fueron de 55 conidias/cm2 y 31 conidias/cm2 para p. fijiensis y p. musae, respectivamente. resultados similares han registrado molina y castaño-zapata (2003) en la misma área de estudio y otros autores (cardona-sánchez y castaño-zapata, 2002; aguirre y castaño-zapata, 2005) en una región cercana con condiciones similares. ellos observaron la tendencia de la sigatoka negra a desplazar la sigatoka amarilla, dada su mayor agresividad, basados en las poblaciones de conidias de materiales susceptibles a las sigatokas como son el dominico hartón y el áfrica, entre otros. el número de conidias de p. fijiensis fue significativamente mayor en el envés (838/cm2) que en la haz (200/ cm2). sin embargo, el valor medio de conidias de p. musae fue de 486 conidias/cm2 en el envés y 224 conidias/cm2 en la haz, valor significativamente mayor en el envés que en la haz, lo cual difiere de lo encontrado en la literatura (aps, 2005; gasparotto et al., 2006). en la figura 2, observando el comportamiento de los materiales susceptibles se aprecia claramente que, en general, en los periodos de menor pluviosidad (259 y 425 dds) el número de esporas disminuyó significativamente y en los periodos con incremento en la precipitación (192 y 322 dds) la población de esporas fue mayor. sin embargo, esto no aplica para los materiales resistentes en los que la producción de conidias, si bien coincidió con época de precipitación, pareciera estar influenciada por el estado fenológico de la planta que coincide justamente con la época de floración. esto parece posible si se considera la etapa de floración como un periodo de gasto energético incrementado para la planta, lo cual podría en cierta forma presentarse como un factor predisponente. la temperatura y la humedad relativa con promedios de 24,5 ºc y 83,7% favorecieron la producción de conidias. de acuerdo con craenen (1998), temperaturas entre 20 y 35 ºc favorecen el desarrollo de las sigatokas y más aún cuando se presentan con humedades relativas mayores del 80% (merchán, 1997). estudios similares resaltan también la importancia de las condiciones ambientales, principalmente la precipitación, sobre la producción de conidias de p. fijiensis y p. musae (aguirre y castaño-zapata, 2005; cardona-sánchez y castaño-zapata, 2002). de igual forma, la mayor producción de esporas, aun en materiales susceptibles como dominico hartón, se obtuvo en la época de prefloración sin que esta coincidiera con el mayor nivel de precipitación (cardona-sánchez y castaño-zapata, 2002). conclusiones las características de desarrollo y crecimiento observadas en los dos híbridos (fhia-20 y fhia-21) y en las dos cultivariedades (áfrica y dominico hartón) de plátano reflejaron un comportamiento estable de estos materiales en la región. las sigatokas amarilla y negra se presentaron en todos los materiales en etapa de plántula (70 dds) con valores iniciales de incidencia elevados, mayores del 70%, que alcanzaron tabla 4. componentes del análisis de varianza para el número de conidias de paracercospora fijiensis y pseudocercospora musae. fuente de variación grados de libertad cuadrado medio pr > f modelo 16 7.080,5 <0,0001 error 303 1.596,3 materiales 3 10.851,2 0,0002** dds 4 9.134,6 0,0002** especie 1 2.922,2 0,1771 faz de la hoja 1 21.995,0 0,0002** material*especie 3 799.1 0,6821 dds*especie 4 4.220,3 0,0338 r2 0,68 cv (%) 27,6 ** diferencias altamente significativas, (p≤0,01). datos transformados a raíz cuadrada del número de conidias. 442 agron. colomb. 26(3) 2008 rápidamente el 100%. una vez presentes, ambas sigatokas afectaron las plantas durante todo el ciclo del cultivo. las condiciones climáticas que favorecieron la incidencia de las sigatokas fueron periodos de lluvias intensas intercalados con periodos secos, e incrementos graduales de temperatura (23 a 26 ºc). el incremento en la duración de la película de agua en las hojas (7 a 10 h.día-1) fue muy importante para la germinación de esporas de ambos hongos. de acuerdo con la reacción de cada uno de los materiales a las sigatokas, las cultivariedades áfrica y dominico hartón fueron materiales muy susceptibles; el híbrido fhia-20 fue un material con tolerancia intermedia y fhia-21 se mostró altamente tolerante a las sigatokas negra y amarilla. la población media de conidias de paracercospora fijiensis (54 conidias/cm2) y pseudocercospora musae (35 conidias/ cm2) en las dos cultivariedades indicó que la sigatoka negra es más agresiva en el área de estudio que la sigatoka amarilla. ambos hongos produjeron las conidias principalmente en el envés. solo el 19% de las conidias de p. fijiensis y el 31% de p. musae se encontraron en la haz. la mayor población de conidias en las cultivariedades se presentó en etapa de prefloración y durante el llenado del racimo. en los dos híbridos el mayor número de conidias coincidió con la etapa de floración. los periodos secos disminuyeron la producción de conidias significativamente en todos los materiales. literatura citada agrios, g. 2001. fitopatología. editorial limusa, méxico d.c. 838 p. aguirre, m. c. y j. castaño-zapata. 2005. epidemiológía de mycosphaerella fijiensis morelet y m. musicola leach, en siete genotipos de musáceas. fitopatología colombiana 29(1), 7-11. aguirre, m. c., j. castaño-zapata y l. e. zuluaga. 2003. método rápido de diagnóstico de mycosphaerella musicola leach y m. fijiensis morelet, agentes causales de las sigatokas amarilla y negra. revista academia colombiana de ciencias 27(105), 619-623. aps. the american phytopathological society. 2005. sigatoka negra, síntomas y signos. en: http://www.apsnet.org/education/lessonsplantpath/blacksigatokaespanol/symptom.htm; consulta: octubre de 2006. aranzazu, f., j. valencia, m. arcila, c. castrillón, m. bolaños, p. castellanos, j. pérez y j. rodríguez. 2002. el cultivo de plátano: manual técnico. corpoica, manizales. 114 p. arias, p., c. dankers, p. liu y p. pilkauskas. 2004. la economía mundial del banano 1985-2002. en: estudios fao productos básicos 1, ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/007/y5102s/y5102s00. pdf. 95 p.; consulta: octubre de 2006. aristizábal, l. m. y c. jaramillo. 2005. identificación y descripción de las etapas de crecimiento del plátano (musa aab) dominico hartón. pp. 79-90. en: memorias ii seminario internacional sobre producción, comercialización e industrialización de plátano. manizales. belalcázar, s., v. merchán, m. mayorga, m. londoño, j. pulido, f. garcía, i. de polanía, g. león y j. valencia. 2000. plagas y enfermedades del plátano. boletín de sanidad vegetal. bogotá. 106 p. cardona-sánchez, c. l. y j. castaño-zapata. 2002. frecuencia de paracercospora fijiensis y pseudocercospora musae en plátano dominico hartón. infomusa 11(1), 9-13. castaño-zapata, j. 2002. principios básicos de fitoepidemiología. universidad de caldas, manizales. 398 p. craenen, k. 1998. black sigatoka disease of banana and plantain. a reference manual. iita, ibadan, nigeria. 60 p. gasparotto, l., j. c. r. pereira, r.e. hanada y a.v.v. montarroyos. 2006. sigatoka-negra da bananeira. embrapa amazônia ocidental, manaus. 177 p. gómez, l. a. y j. castaño-zapata. 2001. manejo integrado de las sigatokas negra y amarilla en la cultivariedad de plátano africa. infomusa 10(2), 3-7. herrera, j. w. y m. aristizábal l. 2003. caracterización del crecimiento y producción de híbridos y cultivariedades de plátano en colombia. infomusa 12(2), 22-24. martínez, h. j., y. peña y c. f. espinal. 2006. la cadena de plátano en colombia: una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. documento de trabajo no.102. bogotá (colombia): ministerio de agricultura y desarrollo rural. 95 p. en: http:// www.agrocadenas.gov.co/platano/documentos/caracterizacion_platano.pdf; consulta: octubre de 2007. merchán, v. m. 1997. prevención y manejo de la sigatoka negra. boletín de sanidad vegetal 17. ica, bogotá. 29 p. molina t. o. i. y j. castaño-zapata. 2003. análisis de algunos componentes de resistencia en los híbridos de banano y plátano fhia 01, fhia 17 y fhia 21 a las sigatokas negra (mycosphaerella fijiensis morelet) y amarilla (m. musicola leach). revista academia colombiana de ciencias 27(103), 181-189. stover, r. h. 1971. a proposed international scale for estimating intensity of banana leaf spot. tropical agriculture 48, 185-196. agronomía 21c.indd introduccion al problema del desaprovechamiento del producto, mediante la consideracion de un sistema de equilibrio general clasico de los precios introduction to the problem of product waste, by means of a classic system of general equilibrium of the prices iván alonso montoya r.1 luz alexandra montoya r.2 r e s u m e n en un sistema de mercado, lo que encamina a cada individuo a seguir una actividad es el móvil de la ganancia. un modelo clásico para la determinación de los precios en equilibrio general, recoge información necesaria sobre la forma de realizar procesos y actividades encaminadas a la elaboración de productos, para establecer en interrelaciones complejas, algunas orientaciones sobre los precios. en un modelo insumo producto de los precios en equilibrio general, los bienes producidos entran como insumos, y existe una proporción de lo que se produce que resulta desperdiciada. el presente escrito introduce el tema y sugiere algunas sendas de investigación para el mejor aprovechamiento del capital circulante. palabras claves: precios, equilibrio general, medio ambiente, economía clásica. a b s t r a c t in a market system, which directs to everyone to pursue its activity is the individual profit interest. a classic model for the determination of the prices (general equilibrium), collects necessary information about ways to make processes and activities directed to the product elaboration, in order to establish in complex interrelations, some prices directions. in a prices input output model (general equilibrium), the produced goods enter like input, and there is a proportion of which it takes place that it is wasted. the present document introduces the subject and suggests some research paths for the best performance of the circulating capital. key words: prices, general equilibrium, environment, classical economics. p r e s e n t a c i o n en el sistema de mercado, entendido como un mecanismo orientador para la asignación de tareas a los individuos que conforman una sociedad, con el propósito de viabilizar la supervivencia individual y a la postre colectiva, lo que encamina a cada persona a desempeñar una actividad es el móvil de la ganancia, y no el impulso de la tradición o el látigo de la autoridad, como tuvo ocasión de suceder en la historia de la humanidad. la evolución del sistema de mercado fue promovida por el cambio en la concepción del ánimo de lucro, el crecimiento del interés por la ciencia y la institucionalización de la idea del cambio como elemento esencial de la sociedad humana (heilbroner, 1953). este sistema de mercado ha sido modelado de acuerdo a diferentes categorías, clases o tipos de agentes (consumidor-productor, trabajador-empresario, familias – empresas, por ejemplo), quienes confrontan sus intereses individuales de lucro a ciertos precios y cantidades. un modelo clásico para la determinación de los precios en equilibrio general, recoge información necesaria sobre la forma de realizar procesos y actividades dispuestas para la elaboración de productos, para establecer en interrelaciones complejas, algunas orientaciones sobre los precios. por su parte, hacen énfasis en la elección de la(s) industria(s) o producto(s) hacia donde se dirigirá la inversión (cuevas, 2001). en un modelo tal, suele suponerse que los precios actúan como mecanismos de ingreso para los agentes en una economía. esta afirmación equivale a suponer una teoría de valor trabajo (smith, 1776), en donde los precios se encuentran medidos en una supuesta unidad de valor invariable, el trabajo, el cual constituye el valor agregado de una economía (cuevas, 2001). en el marco de un modelo de insumo producto, de equilibrio clásico competitivo, en el cual se asumen comportamientos de racionalidad maximizadora individual, información adecuada y fluidez en la asignación de recursos, tal como el propuesto por sraffa, (con capital variable y sin depreciación, en el cual todos los bienes son reproducibles por el sistema, con un salario equiva1 p r o f e s o r a s i s t e n t e , f a c u l t a d d e a g r o n o m í a . u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a . 2 p r o f e s o r a a s i s t e n t e , f a c u l t a d d e c i e n c i a s e c o n ó m i c a s . u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a . agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 103-105 f e c h a d e r e c e p c i ó n 4 d e j u n i o d e 2 0 0 3 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e n o v i e m b r e d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 104 vol. 21 · nos. 1-2 lente a la mera remuneración al trabajo y pagado post factum), es posible encontrarse con una situación de tasa de beneficio homogénea, al ponerse en operación los mecanismos iterativos y compensadores del enfoque estabilizador competitivo supuesto (sraffa, 1960). el modelo de sraffa introduce la recurrencia, al introducir la novedad de la producción de mercancías por medio de mercancías, y se encamina a encontrar una mercancía de precio invariante que permitiera, tal como lo consideró david ricardo, aislar los impactos de la tasa de salarios en los precios generados por la variación en el valor del dinero (ricardo, 1821). la mercancía compuesta “patrón” buscada por sraffa, tiene como virtud su pretensión de mantener el capital invariante, con lo cual resulta posible identificar que la tasa de beneficio y los salarios poseen una variación aparejada, en relación inversa, si el capital permanece invariante (sraffa, 1960) la relación funciona mediante mecanismos de precios en actividades intensivas integradas o recurrentes en capital o trabajo (del proceso en estudio y de las actividades insumo del proceso considerado). entre otras cosas, esta conclusión resulta semejante con la propuesta por la escuela neoclásica al orientarse a la elección de un numerario arbitrario (hahn,1982 ) y una tecnología ficticia de “una firma representativa”, con lo cual se termina por suponer que el capital es independiente de la distribución y los precios. uno de los aportes importantes de sraffa consiste en plantearse un modelo insumo producto con recurrencia, con lo cual pueden construirse modelos para la producción de múltiples bienes, a partir de múltiples actividades, así como incluir temas de relevancia como el grado de monopolio, las rentas diferenciales o el capital humano. al respecto se destacan los trabajos realizados por (cuevas, 2001), que permiten obtener conclusiones significativas sobre estos aspectos. d e s a p r o v e c h a m i e n t o d e l p r o d u c t o ( o u t p u t ) en el modelo insumo producto de los precios en equilibrio general, los bienes producidos entran como insumos. dentro del modelo inicial, toda actividad receptora de precios y consumidora de trabajo contribuye a la producción de valor agregado. existe una proporción de lo que se produce qnxn, que resulta desperdiciada y sobre la cual no se profundiza mayormente, la cual se podría convertir en capital circulante, para efectos del análisis. debido a lo anterior, surgen ciertos procesos/servicios (sin discriminar si son públicos o privados) que aprovechan o procuran recuperar la cantidad de producto desechada. estos procesos/servicios podrían ofrecer un grado de convertibilidad de los desechos, la cual es susceptible de generar una tasa de beneficio3. en un mercado competitivo de los precios en equilibrio general, esta tasa de beneficio podría tender a equipararse con la tasa media de beneficio del sistema. algunos procesos debido a la recuperación de desechos en productos (subproductos) serían más o menos rentables que la tasa media, lo cual motiva, en el caso de los menos rentables, al requerimiento de algún tipo de aditivo remunerativo a la tasa de beneficio, si la producción de este subproducto resultare de interés para algún agente o colectivo de agentes. las tasas superavitarias en beneficio recibirían presiones para equipararse con la tasa media de beneficio. de este razonamiento se desprende que, en la medida que los desechos sean convertibles en alguna proporción (de 0 a 1) y ofrezcan una tasa de beneficio equiparable (con o sin compensación aditiva, la cual estaría estrechamente relacionada con la tasa de convertibilidad de los desechos), en equilibrio competitivo, estos subproductos deben ser tan rentables como los productos iniciales para que el sistema pudiera ser ambientalmente más saludable. el aditivo remunerativo, si no existe variación de precios en los productos iniciales, puede provenir del aprovechamiento del desecho como insumo gratuito para los nuevos procesos/servicios de conversión a productos (subproductos), como sucedería fruto de un ahorro en costos. si la tasa de beneficio ofrecida por un proceso/servicio para el aprovechamiento de desperdicio en un producto es demasiado baja, o no existe un incentivo para aportar un aditivo remunerativo (como sucede en el caso de un ahorro en costos), por dificultades tecnológicas o por otras razones, estaríamos considerando la existencia de un desperdicio no recuperable. de igual manera sucede con los desperdicios o emisiones no aprovechados, luego de ser procesados por los procesos/servicios nuevos incluidos en el sistema. la producción de productos “subproductos” podría generar rentas diferenciales para los procesos menos costosos, como sería el caso de los procesos originales en el sistema. estas rentas significarían pagos por servicios ambientales u otros, al convertirse la renta en el precio de los recursos. de acuerdo al grado de convertibilidad introducido, se generarían al lado derecho del sistema (de los resultados), productos que entran como insumos y otros productos que podríamos denominar “improductivos”, los cuales no son aprovechados y se convierten en contaminantes. estos improductivos son recibidos por ecosistemas. en el largo plazo (incluso muy largo plazo), e incluso 3 l a p o s i b i l i d a d d e l a e x i s t e n c i a d e e s t o s p r o c e s o s , c o m p l i c a a u n m á s l a d e f e n s a e n l a e x c l u s i ó n d e l s i s t e m a d e l o s n o b á s i c o s s u p u e s t a p o r s r a f f a . montoya y montoya: introducción al problema... 105 2003 más dependiendo del producto, la naturaleza los degrada y pueden volver a entrar como insumos en el sistema. de no ser así, estos improductivos tendrían el problema de los no básicos al estilo de lo originalmente planteado por sraffa, es decir, no pueden existir productos que no entren como insumos en el sistema. la solución trivial a este problema consiste en que la tasa de convertibilidad sea igual a 1, con lo cual todo el insumo se convierte en producto y el sistema continúa perfectamente determinado. este es el caso propuesto normalmente. otra alternativa consiste en compensar al lado de los insumos el excedente improductivo que surge del lado de los productos y trabajar con ambos “sobrantes” como componentes cuya derivación parcial no compromete la determinación de precios del sistema. la tercera opción consiste en preguntarse sobre el funcionamiento del modelo, de tal forma que se superen las respuestas iniciales aquí esbozadas, lo que equivale a decir que los improductivos inciden de alguna manera en la determinación de los precios. vale la pena señalar que la tasa de convertibilidad puede relacionarse estrechamente con la tasa de beneficio (r) y hacer parte de una teoría del crecimiento con un componente ambiental. finalmente, existirían nuevos procesos/servicios para elaborar productos que hemos denominado “subproductos”, los cuales pueden producir un producto obtenido con procesos originales, y también productos “subproductos” nuevos que surgen con los procesos de los subproductos. los pagos por contaminación, con costos constantes, se pagarían del beneficio. sistema propuesto: b i b l i o g r a f i a capra, f. 1998. la trama de la vida, anagrama, barcelona. cuevas, h. 2001. economía clásica en renovación. universidad nacional, bogotá. hahn, f. 1982. “the neo-ricardians”. en: cambridge journal of economics, no. 6. academic press inc, londres. heilbroner, r. 1999. the worldly philosophers, 1953. simon and schuster, new york, 7th edition. montoya, a.; montoya, i. 2002. el nuevo paradigma de las ciencias y la teoría de gestión. en: innovar, julio-diciembre de 2002 no. 20. bogotá. pauli, g. 1996. upsizing. instituto zeri para latinoamérica, universidad de caldas, manizales. ricardo, d. 1973. principios de economía política y tributación, 1821. fondo de cultura económica. smith, a. 1961. la riqueza de las naciones, 1776. editorial aguilar, madrid. sraffa, p. 1960. production of commodities by means of commodities. cambridge university press. cambridge. ((∑∑aijxj)(γni)(1+(r ni +α ni )))+ e ni + ∑wili + c ni = (∑qnxn) + c ni ∑∑aijxj : capital circulante. cantidades de insumos por sus precios (xj) γni : tasa de convertibilidad, 0≤ γni ≤1 r ni : tasa de beneficio del proceso i para la elaboración del producto n. α ni : aditivo remunerativo a la tasa de beneficio que corresponde al proceso i para el producto n. e ni : renta diferencial proceso i para el producto n. ∑wili : remuneración al trabajo. c ni : sobrante en el sistema. ∑qnxn : producción para n productos. con equilibrio competitivo: r = r ni +α ni , r es la tasa de beneficio media. • para los procesos denominados “originales”: γni =1, α ni =0, r = r ni • para los procesos de subproductos: 0≤ γni ≤1, α ni = 1 γni, r = r ni +α ni. agronomía 22-2 final.indd 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mails: lerodriguezmo@unal.edu.co; tmosquerav@unal.edu.co fecha de recepción: 26 de mayo de 2004. aceptado para publicación: 01 de diciembre de 2004. agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 128-139 influencia de algunos factores en la germinación e inducción floral de bomarea hispida, baker y bomarea patinii some factors’ effect on bomarea hispida, baker and bomarea patinii germination and flower induction mayumi acosta b.1, claudia raquel cortés m.1, luis ernesto rodríguez2 y teresa mosquera2 resumen: el estudio se llevó a cabo en dos fases. en la primera, se estudió la germinación de semillas de bomarea, procedentes del páramo de san jorge y del jardín botánico de bogotá; a partir de los resultados obtenidos se hicieron pruebas de escarificación y cultivo in vitro de embriones cuyos resultados permitieron sugerir que la latencia en las semillas se debía a embriones rudimentarios. en la segunda fase se estudió el efecto de la estratificación con diferentes temperaturas y el efecto del ácido giberélico (ga 3 ), sobre la ruptura de la latencia y la germinación de los dos materiales. las semillas del material procedente de san jorge, identificado posteriormente como b. hispida, presentaron mayor crecimiento de los embriones y mayor porcentaje de germinación con temperaturas de 4º c; mientras que con las semillas del material procedente del jardín botánico, identificado luego como b. patinii se obtuvo una mejor respuesta con temperaturas de 20º c. la respuesta a la aplicación de ga 3 fue diferente con respecto a cada procedencia; en b. patinii la germinación ocurrió aun en el tratamiento testigo (sin ga 3 ); el efecto del regulador se produjo sobre el total de germinación, mientras que en b. hispida el ga 3 tuvo un efecto positivo en la ruptura de la latencia en concentraciones de 500 y 1.000 ppm. para el estudio de floración se evaluó el efecto de ga 3 y de ácido salicílico (as) sobre plantas de b. patinii de cuatro y diez meses de edad. el ga 3 en concentraciones de 250, 500 y 1.000 ppm generaron mayor elongación de los entrenudos con respecto al testigo, y aunque no se indujo floración fue evidente el cambio en la morfología, reducción en el área foliar y alteración en el color de tallos y hojas. el as, en concentraciones molares de 10-5, 10-3, 10-2 no alteró en forma significativa ninguna de las variables de crecimiento de las plantas de bomarea sp. la mayor concentración empleada del regulador causó fitotoxicidad. palabras clave: estratificación, embriones, ácido giberélico, ácido salicílico. abstract: this study was conducted in two stages. bomarea seed germination was studied using seeds from the san jorge páramo and the bogotá botanical garden during the first stage. scarification and in vitro embryo culture assays were conducted from the results obtained, suggesting that dormancy was due to undeveloped embryos. the efficacy of stratifying at different temperatures and effect of adding giberellic acid (ga 3 ) to interrupt seed dormancy was examined during the second stage. the two seed stocks responded differentially to temperature treatment. while páramo seeds (identified later on as being b. hispida) had higher germination percentage and larger embryos at 4° c, seeds from the botanical garden (identified later on as b. patinii) performed better at 20° c. seed source also affected their ga 3 response; this growth regulator on b. patinii only affected overall seed germination, whereas it interrupted seed dormancy at 500 and 1,000 ppm on b. hispida. ga 3 and salicylic acid (sa) effect on flower induction was determined on 4and 10-month old b. patinii plants. 250, 500 and 1,000 ppm concentration ga 3 resulted in longer internodes than on control plants. such treatment did not result in flower induction, but did increase stem length, reduced leaf area and altered stem and leaf coloration. 10-5, 10-3 and 10-2 m of sa did not significantly affect any of these growth variables. sa was phytotoxic at the highest concentration. key words: stratification, embryo, gibberellic acid, salicylic acid. bastidas et al.: influencia de algunos factores... 1292004 introducción el género bomarea es nativo de américa tropical, pertenece a la familia alstroemeriaceae y se constituye en un recurso nativo con un alto potencial para el mejoramiento de especies relacionadas; sin embargo, por ser un material silvestre, la germinación y floración son muy poco conocidas así como los factores que inciden en estas etapas de desarrollo. gordillo et al. (2000), hicieron cruzamientos directos y recíprocos de alstroemeria x bomarea caldasiana encontrando un grado de incompatibilidad que provocó un bloqueo en la celularización del endospermo y, por tanto, aborto embrionario. sin embargo, la presencia de algunos embriones indicó que el cruzamiento de alstroemeria por bomarea puede ser viable y que existe la posibilidad de regenerar plantas de origen sexual mediante técnicas in vitro de rescate de embriones sexuales inmaduros. ensayos preliminares en laboratorio, con semillas colectadas en el jardín botánico de bogotá josé celestino mutis y en el páramo san jorge (soacha) permitieron observar diferencias en cuanto al porcentaje y el tiempo de germinación. mientras las primeras alcanzaron 93% de germinación en 30 días, el material de san jorge no superó el 10% antes de 90 días. así mismo, algunos tratamientos de escarificación con ácido sulfúrico y con ácido clorhídrico, en concentraciones de 1 mg∙l-1 y el cultivo in vitro de los embriones con diferentes concentraciones de sacarosa y ga 3, no modificaron el patrón de germinación de las semillas, lo cual permitió descartar la presencia de inhibidores a nivel de testa y endospermo y plantear un tipo de latencia a nivel embrionario. atwater (1980) plantea que especies ornamentales, pertenecientes a las familias ranunculaceae, papaveraceae y araliaceae, tienen embriones rudimentarios y que el proceso de desarrollo de estos puede ser favorecido por la exposición a temperaturas de 15° c o menos, a temperaturas alternas o a tratamientos con ga 3 , cuyos componentes se encuentran en concentraciones relativamente altas en semillas en desarrollo, pero usualmente disminuyen en semillas maduras dormantes (hartman et al., 1997). algunas semillas, particularmente de plantas silvestres, requieren luz o frío para inducir germinación (taiz y zeiger, 1998). los posibles mecanismos para romper dormancia durante la estratificación son cambios en la fluidez de la membrana con bajas temperaturas (<15° c) y la mayor actividad enzimática de proteasas y lipasas, las cuales se incrementan durante la estratificación fría; incluso, existe una lipasa que presenta una temperatura óptima de 4° c para su actividad. en general hay reducción de lípidos almacenados y un incremento en azúcares y aminoácidos de reserva durante la estratificación fría. este incremento en solutos osmóticamente activos podría, en parte, explicar el incremento en el crecimiento potencial que se ve en los embriones después de la estratificación fría, de acuerdo con lo planteado por hartman et al. (1997). la germinación de las semillas puede requerir ga 3 para la activación del crecimiento vegetativo del embrión, para el debilitamiento de las capas que rodean el embrión y para la movilización de reservas alimenticias del endospermo. durante la germinación las gas promueven la producción y/o secreción de enzimas hidrolíticas, principalmente á-amilasa, envueltas en la solubilización de las reservas del endospermo. el almidón y las proteínas son desdoblados por una variedad de enzimas hidrolíticas y los azúcares, aminoácidos y otros productos son transportados para el crecimiento del embrión (taiz y zeiger, 1998). de igual forma que con la germinación, la floración en las especies pertenecientes al género bomarea es poco conocida; en condiciones naturales se pueden encontrar plantas florecidas con longitud del tallo que varía desde uno hasta diez metros, ubicadas en diferentes altitudes, en diferentes épocas del año. se han identificado algunas sustancias como estímulos florales universales, entre ellas ciertas hormonas como gas que pueden inducir floración en algunas especies (salisbury y ross, 1994). en ornamentales, las gas son usadas comúnmente para promover floración (gypsophila, campanula, limonium, solydago, aster, lisisanthus, hyperium, peony) (ben-tal y erner, 1999). factores autónomos de la planta y factores exógenos como las condiciones ambientales modulan la transición del meristemo vegetativo a reproductivo. en muchas especies, como alstroemeria, las temperaturas bajas promueven la floración, la cual se ve inhibida a temperaturas superiores a 25° c (www.roskam-youngplants.com). agronomía colombiana 130 vol. 22 · no. 2 se ha encontrado que la exposición a períodos prolongados de bajas temperaturas juega un papel importante sobre el desarrollo de la planta, debido a un incremento en los niveles de demetilación del dna. finnegan et al. (1998) sugieren que la demetilación del dna provoca la expresión de genes que están implicados en la promoción de la floración. en este sentido levy y dean (1998) sugieren que la demetilación causaría la activación de un gen que codifica la enzima hidroxilasa ácido kaurenoica, la cual cataliza una de las primeras etapas en la biosíntesis de ga. además de las gas, otro regulador de crecimiento que podría tener efecto sobre la inducción floral es el ácido salicílico (as). en un estudio hecho por cleland y ajami (1974), se logró identificar al as como la sustancia responsable de la floración de lemna gibba g3 luego de analizar extractos de una planta de día corto xanthium satrumarium y extractos de miel de rocío producidos por el áfido dactynotus ambrosiae alimentado de esta planta. diversas investigaciones han encontrado relación entre la floración de muchas especies pertenecientes a la familia lemnaceae y la presencia de as en el medio de cultivo. por ejemplo, la aplicación de as en concentraciones de 10-5m indujo hasta un 60% de floración en plantas de día corto de lemna paucicostata, así como en plantas de día largo de lemna gibba (khurana y maheshwari, 1978). en las dos especies el as causó un cambio en la curva de fotoperíodo crítico para la floración. en condiciones normales, el fotoperíodo crítico de lemna gibba es de 10 horas; con 3,2 µm de as adicionado al medio de cultivo se produjo floración en fotoperíodos de 8 a 11 horas mientras para l. paucicostata el fotoperíodo crítico son 14 horas; y al ser tratado con la misma concentración de as, la floración se produce con fotoperíodos de 13 a 15 horas (cleland y tanaka, 1979). los objetivos de este trabajo fueron determinar el efecto de la aplicación de ga 3 y el efecto de la estratificación, con diferentes temperaturas, sobre la germinación de semillas de bomarea sp. y evaluar el efecto del ga 3 y del as sobre la floración de bomarea sp. materiales y metodología para esta investigación se contó con invernaderos, equipos, materiales y reactivos del laboratorio de biotecnología de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. los invernaderos de la facultad de agronomía se encuentran a 2.556 m.s.n.m, temperatura promedio de 14,7° c, humedad relativa de 80% y brillo solar de 4,5 horas∙día-1 (vargas, 2001). ensayos preliminares pruebas de viabilidad y germinación: se sembraron en turba semillas de bomarea maduras, procedentes del jardín botánico de bogotá “josé celestino mutis” (2.600 m.s.n.m.) y de inmediaciones del centro experimental san jorge, municipio de soacha (3.000-3.500 m.s.n.m.), consideradas inicialmente de la misma especie, 70 semillas de cada procedencia. el análisis de la viabilidad de las semillas fue superior a 90%. la germinación se inició después de la tercera semana de siembra en las semillas provenientes del jardín botánico y alcanzó 93% de germinación en la cuarta semana. el material de san jorge no germinó antes de los 90 días y el porcentaje en esta fecha no fue superior a 10%. teniendo en cuenta los resultados del primer ensayo, se pensó en un posible bloqueo por parte de las cubiertas como la causa para el retraso en la germinación y se planteó la escarificación como alternativa para ablandar las cubiertas y facilitar la emergencia de la radícula. escarificación de semillas: las semillas se sumergieron durante un minuto en soluciones de ácido sulfúrico o ácido clorhídrico en concentraciones de 1 g∙l-1. la germinación no ocurrió antes de tres semanas para el material del jardín botánico, mientras que en el material de san jorge no se evidenció germinación aun después de cuatro semanas. este resultado permitió plantear que posiblemente el endospermo fuera una barrera para el crecimiento del embrión y que esta fuera la causa del retraso en la germinación. cultivo in vitro de los embriones: utilizando un medio ms (murashige y skoog) enriquecido con concentraciones de 0,5 y 1 ppm de ga 3 y concentraciones de sacarosa de 30, 40 y 60 g∙l-1 se procedió al rescate y siembra de los embriones. durante cinco semanas se evaluó el crecimiento de los embriones sobre un total de cinco embriones por tratamiento. las concentraciones de 0,5 ppm de ga 3 y 60 g∙l-1 de sacarosa, aunque promovieron algún crecimiento del embrión en las semillas procedentes del jardín botánico, no bastidas et al.: influencia de algunos factores... 1312004 afectaron la germinación, la cual solo ocurrió después de la tercera semana, de igual forma que en las semillas sembradas en turba. los embriones de las semillas procedentes de san jorge no respondieron a ninguna de las concentraciones y aun en la quinta semana no se observó germinación. a partir de estos resultados se descartó la presencia de inhibidores a nivel de testa y endospermo y se planteó un tipo de latencia embrionario. evaluación del efecto de la estratificación en la germinación de bomarea sp. se evaluaron cinco tratamientos de temperaturas (tabla 1). las semillas fueron sembradas en turba y llevadas a cuarto frío y/o incubadora durante dos semanas, según los tratamientos. luego se llevaron al laboratorio en condiciones de temperatura ambiente (20º c) y luz día. con el fin de determinar el crecimiento de los embriones se llevaron a cabo mediciones del largo y ancho de los embriones, tomando una muestra de cinco semillas por semana para cada tratamiento. así mismo, se evaluó el porcentaje de germinación durante un mes, tomando un total de 50 semillas por tratamiento. tabla 1. tratamientos de estratificación aplicados a semillas de bomarea sp. procedentes de san jorge (s.j.) y del jardín botánico de bogotá (j.b.). después de la segunda semana de tratamiento, todo el material se mantuvo a temperatura ambiente (20° c) hasta la germinación. tratamiento procedencia temperatura (°c) semana 1 temperatura (°c) semana 2 1 san jorge 30 30 2 jardín botánico 30 30 3 san jorge 4 4 4 jardín botánico 4 4 5 san jorge 4 30 6 jardín botánico 4 30 7 san jorge 30 4 8 jardín botánico 30 4 9 san jorge 20 (testigo) 20 10 jardín botánico 30 los tratamientos se distribuyeron en un diseño completamente al azar con arreglo factorial 2x5, con cinco repeticiones. evaluación del efecto de diferentes niveles de ga 3 en la germinación de bomarea sp. se evaluó el efecto de tres concentraciones de ga 3 : 0, 500 y 1.000 ppm, durante 24 y 48 horas de imbibición los tratamientos se distribuyeron en un diseño completamente al azar, con arreglo factorial 3 x 2 x 2, con cinco repeticiones. a partir de la siembra se tomaron datos semanales de crecimiento de los embriones y porcentaje de germinación durante un mes. el crecimiento de embriones se evaluó sobre una muestra de cinco semillas por semana y el porcentaje de germinación sobre el total de 50 semillas. ensayos de inducción floral se hicieron dos experimentos independientes, sobre plantas de bomarea sp. procedentes del jardín botánico, de cuatro y diez meses de edad. evaluación del efecto del ga 3 en la inducción floral de bomarea sp. las soluciones de ga 3 , en concentraciones de 0, 250, 500 y 1.000 ppm se aplicaron sobre los brotes de cada planta mediante aspersión foliar, usando aproximadamente 10 ml∙planta-1. las materas se distribuyeron en un diseño completamente al azar, con arreglo factorial 4x2 y cinco repeticiones por tratamiento. se tomaron datos semanalmente durante dos meses: de altura de planta, número de hojas, longitud de entrenudos y número de brotes por planta. como unidad experimental se tomaron dos brotes por planta. evaluación del efecto del as en la inducción floral de bomarea sp. se utilizaron dosis de as, en concentraciones molares de 10-5, 10-3, 10-2 y un testigo absoluto. la aplicación se hizo en forma de aspersión foliar sobre todos los brotes de cada planta. el ensayo se desarrolló sobre un diseño completamente al azar, con arreglo factorial 4x2, con cinco repeticiones por tratamiento. se evaluaron las mismas variables del ensayo anterior. los datos obtenidos fueron sometidos a un análisis de varianza y pruebas de comparación múltiple de medias por medio del programa sas. agronomía colombiana 132 vol. 22 · no. 2 resultados y discusión en los cortes histológicos hecho sobre 20 semillas en similar estado de madurez (cosechadas de cápsulas totalmente abiertas) antes de la aplicación de los tratamientos, se observaron diferencias en el tamaño del embrión, según la procedencia del material. las semillas del jardín botánico presentaron embriones más largos que los de las semillas de san jorge, con células más organizadas, posiblemente con un mayor grado de diferenciación (figura 1). figura 1. cortes longitudinales de embriones aislados de semillas de bomarea sp. izquierda, semillas procedentes del jardín botánico; derecha, semillas procedentes de san jorge. em: embrión; en: endospermo; t: testa. semillas sometidas al régimen de 4º c durante dos semanas. este mayor crecimiento corresponde también con el mayor porcentaje de germinación (tabla 2). se observa que en aquellas semillas que permanecieron por un tiempo más prolongado a baja temperatura, el porcentaje de germinación fue mayor. al respecto moreira y nakagawa (1988) plantean que, hasta cierto límite, el efecto sobre la germinación será tanto más acentuado cuanto mayor sea el periodo en que la semilla quede expuesta a las condiciones de estratificación. en alstroemeria se reporta que tempera turas menores de 5° c, durante tres semanas, inducen la germinación luego de cuatro semanas (www. coproa.com/florcortada). la mayor germinación en respuesta a la temperatura más baja sugiere la presencia de factores fisiológicos en el embrión, que los hace sensibles a la estratificación con frío. la aplicación de un régimen cálido, si bien incrementó la longitud de los embriones, no tuvo efecto sobre la germinación; esto permite afirmar que la temperatura fría es un factor determinante en la ruptura de la latencia en b. hispida. en semillas de heracleum sphondylium con embriones inmaduros, temperaturas de 2 a 15º c promueven el crecimiento y desarrollo de los embriones, pero la germinación de la semilla solo ocurre a los 2º c (bradbeer, 1994). es evidente que las bajas temperaturas cumplen un papel importante en la ruptura de la dormancia, posiblemente porque promueven la síntesis de ga o facilitan la conversión de estas a formas activas que son requeridas para la activación enzimática y posterior movilización de nutrientes para el crecimiento y desarrollo del embrión; superación de la latencia que lleva a la germinación. el aumento de ga endógena y la disminución de aba durante la estratificación con bajas temperaturas ha sido reportada para especies de manzana y melocotón (hartman et al., 1997). los resultados de este estudio indican que las semillas de b. hispida, tal como se ha observado en algunas variedades de alstroemeria, presentan embriones morfológicamente inmaduros que requieren, según la especie, determinadas condiciones para su desarrollo antes de la germinación (king y bridgen, 1990). en el caso de b. patinii se encontró una relación directa entre la temperatura, el crecimiento de los embriones y el porcentaje de germinación. a temperaefecto de la estratificación en la germinación de bomarea sp. las diferencias morfológicas de los embriones y la diferencia en la respuesta a los tratamientos aplicados hicieron suponer que se trataba de especies diferentes, por lo cual se hizo la identificación taxonómica de estas plantas y se concluyó que la especie procedente del jardín botánico es bomarea patinii baker subsp. patinii (alzate, 2003) y la especie procedente de san jorge es bomarea hispida baker (alzate, 2003; ésta puede cambiar porque aún no se ha logrado definir el verdadero nombre de la especie). el crecimiento de los embriones de b. hispida fue estimulado con todos los regímenes de temperatura; hacia la cuarta semana de evaluación se encontraron diferencias significativas entre tratamientos. presentaron mayor crecimiento los embriones de las bastidas et al.: influencia de algunos factores... 1332004 tabla 2. crecimiento de los embriones y porcentaje de germinación de semillas de bomarea estratificadas con diferentes temperaturas. tamaño de embriones en la semana 0: 1,05 mm x 0,50 mm. especie tratamiento (por dos semanas) largo embrión (mm) ancho embrión (mm) porcentaje de germinación semanas después de siembra 4 4 1 2 3 4 b. hispida 20° c 1,17 b 0,57 a 0,00 0,00 0,00 0,00 b 4° c 1,80 a 0,53 a 0,00 0,00 0,00 20,00 a 4° 30° c 1,50 ab 0,53 a 0,00 0,00 0,00 13,33 b 30° 4° c 1,17 b 0,50 a 0,00 0,00 0,00 12,50 b 30° c 1,60 ab 0,50 a 0,00 0,00 0,00 0,00 b b. patinii 20° c 2,40 a 0,60 c 0,00 0,00 b 73,68 b 100,00 a 4° c 1,67 b 0,90 b 0,00 0,00 b 21,05 c 93,75 a 4° 30° c 1,67 b 0,93 b 0,00 0,00 b 36,84 c 93,76 a 30° 4° c 1,60 b 1,37 a 0,00 0,00 b 47,37 c 93,76 a 30° c 2,17 a 1,00 b 0,00 66,67 a 100,00 a 100,00 a cv 15,43 20,25 273,86 35,80 16,42 f(temperatura) * * * ** n.s. f(especie) ** ** * ** * f(t x e) * * * ** n.s. medias con la misma letra, en la misma columna, no difieren significativamente según la prueba de tukey (p< 0,05). turas de 20 y 30º c los embriones alcanzaron mayor longitud. de igual forma, con estas temperaturas se alcanzaron mayores porcentajes de germinación en un tiempo menor que cuando se aplicó un régimen de alternancia de temperaturas, planteando que las bajas temperaturas afectan negativamente la velocidad de germinación (tabla 2). los resultados obtenidos permiten concluir que estas semillas no presentan latencia. teniendo en cuenta los reportes de hartman et al. (1997), en semillas no latentes el óptimo de temperatura para la germinación estaría entre los 20 y 25º c; para el caso de b. patinii este óptimo estaría alrededor de los 20º c. de acuerdo con lo reportado por moreira y nakagawa (1988), la temperatura a la cual ocurre la germinación tiene efecto sobre el total y la velocidad de la germinación. la temperatura influye en la germinación tanto por ejercer una acción directa sobre la velocidad de absorción de agua, cuanto por afectar también las reacciones bioquímicas que determinan todo el proceso; hasta cierto límite, cuanto mayor es la temperatura mayor será la velocidad de absorción de agua y mayor la velocidad de las reacciones bioquímicas. los resultados obtenidos en este ensayo coinciden con los reportados por black (2002) en las zonas templadas, donde las semillas de bomarea no parecen necesitar un disparador especial diferente a la temperatura y la humedad para conseguir la germinación. algunas especies pueden germinar con calor, pero la mayoría lo hace cuando la temperatura llega a ser fría en el otoño y a principios de invierno. sin embargo, si se observan los semilleros, aun cuando estas prefieren el segundo régimen, la disparidad en la germinación resulta desconcertante. este fenómeno podría explicarse por la alta variabilidad en cuanto al grado de madurez dentro de un mismo lote de semillas, característica común en la mayoría de las especies silvestres. en este sentido es posible que las semillas de b. hispida presenten exigencias más específicas de temperatura para promover la germinación. efecto del ga 3 en la germinación de bomarea sp. el ga 3 no tuvo efecto significativo sobre el crecimiento en ancho y longitud en los embriones en semillas de b. hispida. la diferencia en esta variable la determina el periodo de imbibición; las semillas que permanecieron embebidas por más tiempo presentan embriones de mayor longitud (tabla 3). agronomía colombiana 134 vol. 22 · no. 2 tabla 3. efecto de la aplicación de diferentes concentraciones de ga 3 , sobre el crecimiento de los embriones y la germinación de semillas de bomarea. especie tratamiento largo embrión (mm) ancho embrión (mm) porcentaje de germinación semanas después de tratamiento 4 4 2 3 4 tiempo imbibición (horas) 24 48 24 48 24 48 24 48 24 48 b. hispida testigo 1,03 a 1,40 a 0,53 a 0,50 a 0 0 0 0 0,0 b 0,0 b 500 ppm 1,23 a 1,40 a 0,50 a 0,47 a 0 0 0 0 6,3 b 12,5 a 1.000 ppm 1,13 a 1,33 a 0,53 a 0,50 a 0 0 0 0 0,0 b 12,5 a b. patinii testigo 1,40 b 2,00 a 1,00 a 0,87 a 0 0 66,7 a 66,7 a 87,5 b 81,3 b 500 ppm 1,70 a 1,70 b 0,80 b 0,73 b 0 0 0,0 c 66,7 a 100,0 a 87,5 b 1.000 ppm 1,67 ab 1,93 a 0,67 c 0,87 a 0 0 33,3 b 33,3 b 100,0 a 100,0 a cv 12,83 6,46 167,70 22,11 f (concentración ga 3 ) n.s. n.s. n.s. * f(período de imbibición) n.s. n.s. n.s. n.s. f (especie) * * * f (c x e) n.s n.s. n.s. n.s. medias con la misma letra en la misma columna no difieren significativamente según la prueba de tukey (p< 0.05). la imbibición de las semillas tendría dos efectos importantes sobre el crecimiento de los embriones: en primer lugar, produciendo una mayor expansión celular y, además, facilitando el transporte de reservas al embrión debido a la activación de algunas enzimas por hidratación. con respecto a la activación enzimática, se ha encontrado que algunas de las enzimas que intervienen en la solubilización de reservas del endospermo solo requieren de hidratación para ser activadas; tal es el caso de las proteasas o la β-amilasa y que la activación en algunos casos depende del periodo de imbibición; en este sentido besnier (1979) reporta que en semillas de lechuga la acción de la fitasa comienza a la 25 horas de imbibición, mientras que las actividades de proteinasas y otras enzimas y la subsiguiente hidrólisis de proteínas y lípidos no se detecta hasta las 30 horas a partir del comienzo de la imbibición. es posible que el mayor crecimiento en embriones de semillas de b. hispida durante la imbibición más prolongada esté determinado por una mayor activación enzimática. la germinación de semillas de b. hispida comenzó a partir de la cuarta semana de siembra, como se puede ver en la tabla 3, y se presentaron diferencias significativas entre tratamientos; en semillas embebidas en 500 y 1.000 ppm durante 48 horas se obtuvo el mayor porcentaje de germinación. aunque la mayor longitud de embriones se obtuvo en semillas embebidas durante 48 horas sin ga 3 , las semillas no germinaron; es posible que el crecimiento estuviera dado por una mayor expansión celular y que para que los embriones logren un mayor grado de diferenciación celular requieran no solo la acción de aquellas enzimas que se activan por hidratación sino también de las que se activan por efecto de las ga 3 ; en este sentido besnier (1979), plantea que el inicio de la actividad metabólica presupone la existencia de sustratos, enzimas y hormonas; la respiración puede efectuarse sobre sustratos iniciales liberados por simple hidratación, como son los azúcares y los cetoácidos (piruvato, etc.) liberados de los aminoácidos; pero la utilización de estos sustratos requiere la presencia de las enzimas apropiadas y de las hormonas que modulan su acción, por ejemplo las gas. se obtuvo un efecto positivo en la ruptura de la latencia en las semillas por acción del ga 3 , comparando el tiempo a germinación en los ensayos preliminares para b. hispida se logró acelerar la germinación 60 días. la reactivación del crecimiento del embrión posiblemente se debió a la activación enzimática mediada por el ga 3 . al respecto, besnier (1979) reporta que las gas promueven la síntesis de diversas enzimas entre las que se destacan la α-amilasa y la dextrina límite; la α y β-glubastidas et al.: influencia de algunos factores... 1352004 cosidasas, las endo-betagluconasas y las endoxilasas permitiendo la movilización de hidratos de carbono para el crecimiento y desarrollo del embrión. si bien el ga 3 parece cumplir un papel importante en la ruptura de latencia en semillas de b. hispida, es posible que estas posean otros mecanismos de latencia dado que se obtuvo un porcentaje bajo de germinación, o que se requieran otros factores para romper dicha latencia, tales como temperatura fría, periodos más prolongados de imbibición o balance hormonal. con relación a las semillas de b. patinii, se encontró que el ga 3 y el período de imbibición tuvieron efecto sobre la longitud de los embriones. las semillas embebidas durante 48 horas en 0 y 1.000 ppm de ga 3 presentaron embriones de mayor longitud; es posible que en este caso un mayor periodo de imbibición induzca mayor crecimiento del embrión por expansión celular y por otra parte se logre una mayor activación enzimática por hidratación y por efecto del ga 3 (tabla 3). la germinación se presentó a partir de la tercera semana de siembra, siendo mayor en el tratamiento testigo en los dos periodos de imbibición; es posible que para inducir germinación en este material no se requiera de un mecanismo diferente al de la hidratación. semillas embebidas en 1.000 ppm de ga 3 mostraron una reducción de 50% en la germinación, mientras que a 500 ppm la diferencia estuvo marcada por el periodo de imbibición. si bien en la cuarta semana se obtuvo un alto porcentaje de germinación con todos los tratamientos, se observó que en aquellos donde la velocidad de germinación fue mayor, el total de semillas germinadas se redujo. es evidente que en b. patinii los óptimos de ga 3 disponible son diferentes para velocidad y total de germinación como sucede con otros factores como temperatura e imbibición; por ejemplo en semillas de remolacha la velocidad de germinación fue mayor en un nivel de disponibilidad de agua que ya comenzaba a reducir el porcentaje de germinación. en semillas de b. patinii, tratamientos con ga 3 reducen la velocidad de germinación pero aumentan el total de semillas germinadas. pruebas de floración efecto del ga 3 en la floración de b. patinii. a excepción de la longitud de entrenudos, en ninguna de las variables medidas se obtuvieron diferencias significativas en respuesta a la aplicación de ga 3 . la mayor elongación se dio entre la segunda y la tercera semana después de la aplicación en las plantas de cuatro meses de edad, y entre la tercera y la cuarta semana en plantas de diez meses (tabla 4). se produjo una respuesta diferente en la elongación de los entrenudos con respecto a la edad y a la concentración de ga 3 aplicado; las plantas más jóvenes presentaron entrenudos más largos y respondieron mejor a concentraciones de 1.000 ppm, mientras que en plantas de diez meses de edad se observó mayor elongación de entrenudos cuando fueron tratadas con 250 ppm de ga 3 ; es posible que en bomarea la elongación de los entrenudos sea una señal de floración. tabla 4. respuesta de plantas de bomarea sp. de dos edades, tratadas con diferentes concentraciones de ga 3 . tratamiento longitud de los entrenudos (cm) semanas después de tratamiento 1 2 3 4 edad (meses) 4 10 4 10 4 10 4 10 testigo 1,01 b 0,8 5 b 0,98 b 0,86 a 1,11 b 0,82 b 0,94 b 0,83 b 250 ppm ga 3 1,06 ab 1,23 a 1,35 ab 1,13 a 1,57 ab 1,34 a 1,48 ab 1,62 a 500 ppm 1,07 ab 0,92 b 1,30 ab 0,91 a 1,54 ab 1,09 ab 1,36 ab 1,17 b 1.000 ppm 1,34 a 1,03 ab 1,43 a 1,10 a 1,79 a 1,29 ab 1,75 a 1,28 ab cv 23,13 28,07 32,64 35,48 f (tratamiento) n.s n.s. * * f (edad) n.s * * n.s. f (t x e) n.s n.s. n.s. n.s. medias con la misma letra en la misma columna no difieren significativamente según la prueba de tukey (p< 0,05). agronomía colombiana 136 vol. 22 · no. 2 reportes de thomas y vince-prue (1997), sugieren que en algunas plantas la iniciación floral está acompañada por una rápida extensión del tallo. bajo condiciones normales la floración y elongación del tallo pueden no estar separadas y esta última es usada algunas veces como una medida de la respuesta a floración. en este sentido, cline y agatep (1970) encuentran que un gran número de especies muestran una relación obligada entre floración y elongación del tallo. en scrophularia maralandica, la elongación del tallo precede la aparición del primordio floral, también en otras plantas de día largo la floración ocurre solo con la elongación simultánea del tallo, algunos casos incluyen matricaria phartenoides, centaurea cyanus, coryopsis tinctoria, cebada, maíz y millo. thomas y vince-prue (1997) plantearon que diferentes gas tienen efectos diferentes sobre la floración y elongación del tallo; tal es el caso de algunas plantas de día largo como lolium temulentum en las que la ga 32 promovió la floración pero tuvo un bajo efecto sobre la elongación del tallo, en contraste la ga 1 promovió una fuerte elongación del tallo pero tuvo solo un pequeño efecto sobre la floración. aunque no se indujo floración con ninguna de las concentraciones de ga 3 aplicadas, se evidenciaron diferencias morfológicas en las plantas tratadas, como fueron la elongación de los entrenudos, la reducción en el área foliar y la alteración en el color de tallos y hojas (figura 2). observaciones en campo sobre plantas de bomarea sp. que florecen en condiciones normales permitieron ver una coincidencia en el aspecto de estas y el que presentaron las plantas tratadas con ga 3 (figura 3). es posible que estos cambios sean una señal de la iniciación floral y que para que el meristemo llegue a diferenciarse requiera de condiciones ambientales específicas como fotoperíodo o bajas temperaturas. figura 2. cambios morfológicos en hojas y tallo en plantas de b. patinii tratadas con ga 3 . a. planta testigo (sin ga 3 ). b. planta tratada con ga 3 . a. b. figura 3 apariencia de una planta de b. patinii en floración, sin tratamiento (izquierda) vs una planta tratada con ga 3 (derecha). nótese la similitud en la coloración y tamaño de las hojas; la reducción del área foliar es evidente en los dos casos y la longitud de los entrenudos es también similar. pederson et al. (1996) reportan que en cultivares de alstroemeria regina y walter fleming los períodos de bajas temperaturas son un requisito para la inducción floral, y que estos requerimientos son cuantitativos; periodos de seis a ocho semanas a 5º c, así como 16 semanas a 13º c inducen floración, mientras que temperaturas superiores a los 22º c inhiben la floración. es posible que en bomarea también se requiera de periodos de baja temperatura para florecer y que la ga no induzca por sí sola la floración. chailakhyan (1975) señala que en rudbeckia la ga y el fotoperíodo causan respuestas diferentes en la actividad mitótica, mientras la ga incrementa dicha actividad en la zona medular del ápice el día largo estimula la actividad en la zona central. estos resultados llevan a la conclusión de que el sitio de acción de la ga y el estímulo floral en el brote apical son diferentes, aunque ambos pueden ser requeridos para la inducción floral. en algunas especies tratadas con ga la floración solo sucede bajo condiciones ambientales específicas; tal es el caso de bryophyllum daigremontianum, una planta de día neutro, en la cual la aplicación de ga 3 en plantas juveniles puede promover la floración solo bajo días cortos. bastidas et al.: influencia de algunos factores... 1372004 la inducción floral es un proceso en el cual intervienen numerosos factores intrínsecos y ambientales difíciles de controlar en forma simultánea, máxime cuando se tienen especies de tan alta diversidad como las bomareas, cuya fenología no ha sido estudiada. si bien el ga no causó efecto directo sobre la floración, no se descarta la posibilidad de que sea un componente importante del proceso de transición floral. como se ha demostrado en otras especies, el ga 3 resulta eficiente solo en combinación con tratamientos de vernalización o fotoperíodos largos. efecto del as en la inducción floral de b. patinii. la aplicación de ácido salicílico no alteró en forma significativa ninguna de las variables de crecimiento de las plantas de b. patinii. aunque algunos ensayos han comprobado el efecto de la aplicación de as sobre la inducción floral de diferentes especies, como naranjo (citrus sinensis osbeck)‚ navelina™, el cual responde positivamente a la aplicación de 61,80 g∙l-1 de as (almaguer et al., 1997). las mayores concentraciones del regulador de crecimiento causaron toxicidad de las plantas, por lo cual se hizo necesario eliminarlas del ensayo. este hecho corrobora que el as, según lópez et al. (1998), resulta tóxico para algunas plantas aplicado en concentraciones de 10-2 m. en concentraciones adecuadas, el ácido salicílico es agente señalizador y promotor de resistencia biótica y abiótica en las plantas (benavides, 2001). es posible que la respuesta a la aplicación de ácido salicílico dependa del fotoperíodo como factor acompañante del estímulo floral; si bien, son desconocidos los factores de inducción floral en esta especie, no se puede descartar que el fotoperíodo sea un factor determinante, en cuyo caso se recomienda aplicar tratamientos de as bajo diferentes regímenes de fotoperíodo. aunque varios investigadores han tratado de explicar el mecanismo de acción del as para inducir floración aún no se ha llegado a determinar si ejerce un efecto directo como regulador de crecimiento o si cumple un rol secundario como promotor de la síntesis de moléculas indispensables para la inducción floral. en los sistemas animales, el as es conocido por quelatar iones; para las plantas se ha sugerido un modo de acción similar (khurana y maheshwari, 1978). el as provoca cambios en el fotoperíodo crítico de especies de lemna, tanto de día corto como de día largo; este hecho sugiere una influencia del as en el mecanismo de cronometraje de horas luz. existen reportes de sustancias químicas que causan cambios en la longitud del día en algunas especies; en plantas de día corto de xanthium strumarium el cobalto causa un cambio de aproximadamente dos horas en el fotoperíodo crítico, y en lemna paucicostata algunos aminoácidos como el ácido aspártico y la glicina promueven la floración y cambian incrementando el fotoperiodo crítico; estos resultados son similares al efecto del as en lemna paucicostata. el as representa el primer reporte de una sustancia química que causa cambios en el fotoperíodo crítico tanto de especies de día corto como de día largo. nanda et al. (1996), reportaron un efecto sinergístico de los fenoles y el ga 3 en impatiens balsamin; dicho efecto es evidente no solo en la iniciación de las yemas florales sino también en el aumento en el número de yemas que se producen en plantas tratadas con 100 mg∙l-1 de ga 3 más 1 mg∙l-1 de as. aunque se desconoce el mecanismo mediante el cual interactúan estas sustancias para inducir la floración, resultaría interesante evaluar el efecto conjunto de as y ga 3 en especies de bomarea. es posible que otros fenoles actúen como promotores de la floración. en este caso sería conveniente evaluar el efecto de diferentes compuestos fenólicos, como ácido acetil salicílico, naftol, ácido benzoico, entre otros, como inductores de floración. los resultados obtenidos hasta el momento se constituyen en un primer paso para el conocimiento de la fisiología de bomarea, que facilitará en un futuro su utilización para programas de mejoramiento de especies relacionadas. se recomienda evaluar temperaturas cercanas a los 4º c, en combinación con tratamientos de ga para inducir germinación en b. hispida. para la inducción floral de b. patinii se recomienda evaluar el efecto de la aplicación de ga 3 y otras formas activas de ga bajo condiciones ambientales diferentes. agradecimientos al profesor enrique torres torres, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. agronomía colombiana 138 vol. 22 · no. 2 bibliografía almaguer, v. g.; a. j. rodríguez; r. a. becerril y s. a. larqué. 1997. promoción de la floración fuera de estación mediante estrés físico o químico aplicados a naranjo en invernadero. agrociencia 31(1), 51-58. alzate, f. 2003. comunicación personal. atwater, b. r.1980. germination, dormancy and morphology of the seeds of herbaceous ornamental plants. seed science and technology 8, 523-73. benavides, m. a. 2001. el ácido salicílico es agente señalizador y promotor de resistencia biótica y abiótica en las plantas. departamento de horticultura, universidad autónoma agraria antonio narro. méxico. ben-tal, y. y y. erner. 1999. flowering control by artificial gibberellins. acta horticulturae 482, 21-24. besnier, r. f. 1979. semillas, biología y tecnología. ediciones mundi-prensa, madrid. black, i. 2002. growing bomareas, some introductory notes. alton, hampshire, inglaterra. http://easyweb.easynet.co.uk/ ~ianblack/. http://www.bulbsociety.org.html bradbeer, j. w. 1994. seed dormancy and germination. blackie academic and professional, londres. 146 p. cleland, c. f. y a. ajami. 1974. identification of the flower inducing factor isolated from aphid honeydew as being salicylic acid. plant physiology 54, 904-906. cleland, c. f. y o. tanaka. 1979. effect of daylength on the ability of salicylic acid to induce flowering in the long day plant lemna gibba g3 and the short day plant lemna paucicostata 6746. plant physiology 64, 421-424. cline, m. g. y a. o. agatep. 1970. control of stem elongation and flowering in scrophularia marilandica. physiologia plantarum 23, 993-1003. chailakyan, m. 1975. substances of plant flowering. biol. plant 17, 1-11. finnegan, e.; r. genger; w. peacock y e. dennies. 1998. dna methylation in plants. annual review of plant physiology and plant molecular biology 49, 223-47. gordillo, a.; l. e. rodríguez y t. mosquera. 2000. hibridación y cultivo de óvulos de alstroemeria sp. x bomarea caldasiana, como herramienta para el mejoramiento genético. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. hartman, h. t.; d. e. kester; f. t. jr. davies y r. l. geneve. 1997. plant propagation. principles and practices. sixth edition. ed. prentice hall, new jersey. khurana, j. p. y s. c. maheshwari. 1978. induction of flowering in lemna paucicostata by salicylic acid. plant science letters 12, 127-131. king, j. j. y m. p. bridgen. 1990. environmental and genotypic regulation of alstroemeria seed germination. hortscience 25(12), 1607-1609. levy, y. y c. dean. 1998. the transition to flowering. the plant cell 10, 1973-1989. lópez, r.; v. camacho y m. a. gutiérrez. 1998. aplicación de ácido salicílico para incrementar el rendimiento agronómico en tres variedades de trigo. terra (méxico) 16(1), 43-48. moreira, c. n. y j. nakagawa. 1988. semillas. ciencia, tecnología y producción. ed. agropecuaria hemisferio del sur, montevideo. nanda, k. k.; s. kumar y v. sood. 1996. effect of gibberelic acid and some phenols on flowering of impatiens balsamina, a quantitative short day plant. physiologia plantarum 38, 53-56. pedersen, c.; c. w. hansen; k. brandt y k. kristiansen. 1996. alstroemeria plantlets can be induced to flowering by cold treatment during in vitro culture. scientia horticulturae. pp. 217-228. salisbury, f. y c. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamericano, méxico. 759 p. bastidas et al.: influencia de algunos factores... 1392004 taiz, l. y e. zeiger. 1998. plant physiology. sinauer associates, inc. sunderland, massachusetts. 792 p. thomas, b. y d. vince-prue. 1997. photoperiodism in plants. academia press. california. 428 p. vargas, a. c. 2001. estudio de las necesidades de riego del cultivo de cebollín (allium schoenoprasum) bajo invernadero en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. http://www.coproa.com/florcortada. alstroemeria. http://www.roskam-youngplants.com. roskam young plants pty ltd. alstroemeria cultivation guide. clarinda, victoria, australia. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e received for publication: april 25, 2022. accepted for publication: september 2, 2022 doi: 10.15446/agron.colomb.v40n3.102306 1 grupo de ingeniería genética de plantas, departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 facultad de ciencias, universidad antonio nariño, bogotá (colombia). † died shortly after concluding this study. * corresponding author: didporteladu@unal.edu.co  agronomía colombiana 40(3), 340-352, 2022 abstract resumen genetically modified (gm) plants producing polyhydroxyalkanoates (pha) are protected by patents. this study analyzes the status of patents covering pha-producing gm plants, focusing on the production of gm tobacco expressing the phac gene of aeromonas caviae for pha synthesis. thirty patent applications for phas producing gm plants were identified. patent applications covering the design of gm tobacco expressing the a. caviae phac gene for biosynthesis of phas in peroxisomes were found from our searches; five safeguard the rights on the a. caviae phac gene, and three protect the transit peptide. in addition, 96 records related to nicotiana tabacum breeder’s rights were identified, with 22 varieties still protected. las plantas modificadas genéticamente (gm) productoras de polihidroxialcanoatos (pha) son protegidas por patentes. este estudio analiza el estado de las patentes que protegen las plantas gm productoras de pha, centrándose en la producción de tabaco gm que expresa el gen phac de aeromonas caviae para la síntesis de pha. se identificaron 30 solicitudes de patentes para plantas gm productoras de phas. de las solicitudes de patentes vigentes que cubren el diseño de tabaco gm que expresa el gen phac de a. caviae para la biosíntesis de phas en peroxisomas, cinco patentes cubren el gen phac de a. caviae y tres patentes cubren el péptido de tránsito. además, se identificaron 96 registros relacionados con los títulos de obtentor de nicotiana tabacum dentro de los cuales 22 variedades aún se encuentran protegidas. key words: patent, r-3 hydroxycarboxylic acid monomers, aeromonas caviae pha synthase, nicotiana tabacum, plant breeder’s rights. palabras clave: patente, monómeros del ácido hidroxicarboxílico r-3, pha sintasa de aeromonas caviae, nicotiana tabacum, títulos de obtentor. intellectual property on the design of genetically modified tobacco containing a phac gene for peroxisomal biosynthesis of polyhydroxyalkanoates propiedad intelectual sobre el diseño de tabaco genéticamente modificado que contiene un gen phac para la biosíntesis peroxisomal de polihidroxialcanoatos diana daniela portela1*, fabián villamil-bolaños1, felipe sarmiento1, alejandro chaparro-giraldo1 †, and silvio alejandro lópez-pazos2 introduction polyhydroxyalkanoates (phas) have been used to replace synthetic petroleum-derived plastics that are environmentally recalcitrant and polluting (muneer et al., 2020). advances in biotechnology related to synthetic biology and systems biology can provide efficient strategies to produce phas in other organisms, such as genetically modified (gm) plants, by introducing the genes encoding for enzymes involved in the biosynthesis of phas in cytosol, plastids, mitochondria, or peroxisomes (lössl et al., 2003; anderson et al., 2011; bohmert-tatarev et al., 2011). polyhydroxybutyrate (phb) is the most common type of pha (stouten et al., 2019), which is synthesized from acetyl-coa by the bacterium cupriavidus necator involving three enzymes: (i) β-ketothiolase (phaa gene) catalyzes the condensation of two molecules of acetyl-coa to acetoacetyl-coa; (ii) acetoacetyl-coa reductase (phab gene) catalyzes the reduction of acetocatyl-coa to (r)3-hydroxybutyryl-coa; (iii) pha synthase (phac gene) catalyzes the polymerization of (r)-3-hydroxybutyryl-coa monomers (gupta et al., 2021). acetyl coa is produced in numerous metabolic pathways in plants. in general, the metabolic pathway of glycolysis occurs in the cytosol; once pyruvate has been produced it is oxidized by pyruvate dehydrogenase into acetyl-coa to enter the citric acid cycle. the acetyl-coa can be used by the β-ketothiolase present in the cytosol to carry out the first metabolic reaction that produces phb. insertion of phab and phac genes into the plant genome is required to complete the synthesis of phb in the cytosol (jeon et al., https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n3.102306 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 341portela, villamil-bolaños, sarmiento, chaparro-giraldo†, and lópez-pazos: intellectual property on the design of genetically modified tobacco containing a phac gene for peroxisomal biosynthesis of polyhydroxyalkanoates 2014). the production of acetyl-coa in plastids is obtained through de novo biosynthesis of fatty acids, and the synthesis of phb in this organelle can be carried out through the insertion of the three pha related bacterial genes (bohmert-tatarev et al., 2011). plant peroxisomes produce 3-hydroxyacyl-coa intermediates through β-oxidation of fatty acids that can be used as precursors in the synthesis of phas; therefore, the biosynthesis of peroxisomal phb can be obtained by inserting a phac gene into the nuclear genome and targeting the enzyme to peroxisomes with a transit peptide (arai et al., 2002; tilbrook et al., 2014). pha synthase from c. necator produces phb from acetyl-coa in the cytosol and plastids, while pha synthases from aeromonas caviae (phaca.c gene) and pseudomonas aeruginosa (phac1 gene) produce phb (cytosol, plastids and peroxisomes) and different phas using 3-hydroxyacylcoa intermediates (jeon et al., 2014; jia et al., 2016). the development of commercial pha-producing gm plant lines must take into consideration elements such as transformation vectors, genes, regulatory regions, proteins, strains, plant genotypes, and plant transformation protocols. these elements may be protected by intellectual property rights (ipr): patents, plant variety certificates, confidentiality agreements, and material transfer agreements (carroll, 2016). however, legal aspects related to patents can circumvent ipr and prompt the development of pha-producing gm plants. patents expire due to nonpayment of maintenance or the completion of the protection period, leaving the invention in the public domain where the authorization of its original owners is no longer required for its use. likewise, patents have national jurisdiction, meaning they are only valid in the countries where they were requested and granted (wolf, 2008; heikkilä & lorenz, 2018). the development of a gm plant line for commercial purposes requires a related ipr analysis to verify if the elements involved are protected and, if so, the term and the countries in which its development, application, and commercialization do not infringe the rights of third parties. the number of patents protecting this technology can increase the costs associated with development due to the payment of royalties or licenses (alandete-saez et al., 2015). nicotiana tabacum is one of the most used plants for genetic transformation. its plasticity, susceptibility to transformation mediated by agrobacterium tumefaciens, and ability to generate biomass places gm tobacco as a potential green factory for the production of proteins for medical or industrial use (buyel & fisher, 2012; ibrahim et al., 2019; mcnulty et al., 2021; fearon et al., 2022). this study analyzes the iprs status through patents on pha-producing gm plants worldwide, focusing on the design of a gm tobacco line that expresses the phaca.c gene from a. caviae for the synthesis of phas in peroxisomes in order to identify patent-free elements for the development of a gm tobacco event producing agrobiogeneric phb. materials and methods a search in public access patent databases was performed in order to identify: (i) patents that protect the development of gm pha-producing plants in the world, and (ii) patents that protect elements used in the design of a gm tobacco line that expresses the phaca.c gene. the lens (https://www.lens.org), espacenet (https://worldwide.espacenet.com/), and google patent (https://patents.google. com/) databases were used. in addition, patents requested through the patent cooperation treaty (pct), directed by the world intellectual property organization (wipo), were also considered. pct allows the applicants to simultaneously request protection of their invention in signatory countries with a single application. applicants have 30 months to request a patent in the desired regional office (barreto et al., 2020). the search terms used to identify the appropriate classification symbols of the international patent code (ipc) were: “genetic term”, “genetic engineering”, “mutants or genetically engineered organisms”, “mutations or genetic engineering” and “new plants per se”. patent priority dates, current maintenance status, application through the pct, and jurisdictions were established. an analysis of the trend of patent requests over time was performed. the patent status of the elements used in the development of the gm line that expresses the phaca.c gene was done with the ipc terms mentioned above and the following keywords: “phaa gene”, “phab gene”, “ phaca.c gene”, “phac synthase from aeromonas caviae”, “camv35s promoter”, “camv35 promoter enhancer”, “t-nos terminator”, “target in malate synthase signal”, “transgenic producer of polyhydroxyalkanoates”, “production of polyhydroxyalkanoates in tobacco”, “polyhydroxyalkanoates”, and “pha copolymer”. the collected patent application data consisted of patent application families (patent documents requested in several countries that protect the same invention). it included their legal status, priority date, geographic coverage, and claims. the search was conducted from april 2019 until december 2021. all data were processed with r software. https://worldwide.espacenet.com/ https://worldwide.espacenet.com/ https://patents.google.com/ https://patents.google.com/ pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 342 agron. colomb. 40(3) 2022 results and discussion patent families and patent applications related to the development of pha-producing gm plants were explored in worldwide databases (from 1991 until 2010). twenty-three patent families were assigned through pct, and six patents requested at a national patent office were identified. the united states of america (us) has the highest number of applications, followed by australia and some countries of the european union (eu) (fig. 1). eighteen patent families expired from 2012 to 2020. patents in these families were granted in the us, australia, the eu, brazil, mexico, japan, india, and china. eight patent families expired between 2004 and 2018 because annual maintenance payment was not recorded. four patent families remain valid and will expire between 2022 and 2030; these patents were granted through the pct in the us, brazil, and australia. gm seeds covered by patents limit the use of this technology because profitability is generated for crops cultivated in large areas. pha synthesis in the cytosol, plastids, and peroxisomes of gm plants has been generated from intermediary substrates of metabolic pathways such as glycolysis, fatty acid synthesis, and fatty acid degradation. the identified patents protect the development of gm plants that produce phas in the cytosol, plastids, and peroxisomes. strategies to improve pha synthesis in these subcellular compartments are wo1992019747, wo1993002187, wo1994012014, wo2004006657, us8487159, and wo2011034945. these protect gm plants such as arabidopsis thaliana, cotton, switchgrass, sugarcane, and oil crops, which produce between 1.6% and 7% of phb per unit of dry cell weight in the cytosol by insertion of phaa, phab, and phac genes from c. necator, pseudomonas oleovorans, and zoogloea ramigera, respectively. patent application wo2012037324 covers the development of gm turf and poplar in which the carbon f lux in the calvin-benson cycle was increased by the insertion of genes coding for sedoheptulose 1,7-bisphosphatase, fructose 1,6-bisphosphatase, transketolase, or aldolase to improve phb production (tab. 1). south africa 1 india 1 japan 9 australia 19 new zealand 1 china 1 canada 11 united states 27 mexico 3 brazil 5 patents 2719151195321 figure 1. numbers of patents related to pha-producing gm plants. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 343portela, villamil-bolaños, sarmiento, chaparro-giraldo†, and lópez-pazos: intellectual property on the design of genetically modified tobacco containing a phac gene for peroxisomal biosynthesis of polyhydroxyalkanoates table 1. patents related to the development of pha-producing gm plants. patent title priority application application by pct owner country application date production of polyhydroxyalkanoates in plants gb9108756 wo1992019747 metabolix inc. us, germany, australia, spain, canada, uk, denmark, austria 23/04/1991 transgenic plants producing polyhydroxyalkanoates us73224391 wo1993002187 michigan state university us, canada, mexico, brazil, italy, the netherlands, norway, japan, india, australia, germany, new zealand, france, belgium, poland, portugal, hungary, finland, slovakia, czech republic, austria, spain 18/07/1991 transgenic cotton plants producing heterologous bioplastic compounds us98052192 wo1994012014 agracetus australia, us, canada 20/11/1992 production of polyhydroxyalkanoate in plants gb9302286 wo1994011519 zeneca ltd, philip anthony fentem uk, australia 04/11/1992 processes for producing polyhydroxybutyrate and related polyhydroxyalkanoates in the plastids of higher plants us10819393 us25435794 wo199505472 michigan state university us, austria, germany, spain, china, japan 16/08/1993 methods for isolating polyhydroxyalkanoates from plants us54884095 wo1997015681 metabolix inc. australia, us, germany, spain, austria, japan 25/10/1995 dna sequence employed in the production of polyhydroxyalkanoates au70057696 wo1998006854 metabolix inc. us, germany, japan, australia, eu 12/08/1996 polyhydroxyalkanoates of narrow molecular weight distribution prepared in transgenic plants us61487796 us62803996 us67338896 us91220597 us44040099 none metabolix inc., monsanto us 12/03/1996 use of dna encoding plastid pyruvate dehydrogenase and branched chain oxoacid dehydrogenase components to enhance polyhydroxyalkanoate biosynthesis in plants us5129197 us5525597 us7654498 wo1999000505 university of missouri us, australia 29/06/1997 biological systems for synthesis of polyhydroxyalkanoate polymers containing 4-hydroxyacids us5937397 wo1999014313 metabolix us, austria, germany, canada, australia, japan 19/09/1997 biosynthesis of medium chain length polyhydroxyalkanoates us9800083 wo1999035278 monsanto, poirier yves, mittendorf volker australia, eu, us 04/01/1998 polyhydroxyalkanoate synthesis in plants us5260798 none university of minnesota us 30/03/1998 modified pseudomonas oleovorans phac1 nucleic acids encoding bispecific polyhydroxyalkanoate polymerase us5260798 none university of minnesota us 30/03/1998 polyhydroxyalkanoate biopolymer compositions us8639698 us31656599 us48834800 wo1990061624 metabolix inc., cheiljedang corporation research center llc canada, australia, us, mexico, germany, austria 21/05/1998 modification of metabolism of fatty acids in plants us7710798 wo1999045122 metabolix inc. canada, mexico, australia, japan, us 05/03/1998 methods of optimizing substrate pools and biosynthesis of poly (3-hydroxybutyrate-co-3hydroxyvalerate in bacteria and plants us59422660 none monsanto us 13/10/1999 continued on the next page pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 344 agron. colomb. 40(3) 2022 patent title priority application application by pct owner country application date transgenic systems for synthesis of poly(3-hydroxybutyrate-co-3hydroxyhexanoate us 23587599 wo2000043523 metabolix inc. us, germany, austria, canada, australia, japan 21/01/1999 multigene expression vector for the biosynthesis of products via multienzyme biological pathways us12301599 wo2000052183 monsanto us, eu, australia 04/03/1999 production of polyhydroxyalkanoates in plants us15680799 us0026963 us8928102 us48771806 none dupont us 28/09/1999 method for producing polyhydroxyalkanoates in recombinant organisms us12441799 wo200055328 laval university, ca ministry for agriculture & food us, canada, austria, germany, portugal, denmark, spain 14/03/1999 production of polyhydroxyalkanoates in plants us15680799 wo2001023596 pioneer hi-bred, dupont australia, us 28/09/1999 methods for transformation of plants, transformed plants and processes for preparation of polyesters jp22583999 none riken us, germany 08//08/2000 production of medium chain length polyhydroxyalkanoates from fatty acid biosynthetic pathways us24953500 wo2002040690 metabolix inc. us, germany, spain, canada, japan, australia, austria 16/11/2000 transgenic plants used as a bioreactor system us39486902 wo2004006657 sugar research australia limited, bureau of sugar experiment stations, the university of queensland us, australia, brazil, south africa 10/07/2002 production of polyhydroxybutyrate in switchgrass us4843608 us43142809 none metabolix inc. us 27/04/2008 polyhydroxyalkanoate synthesis in the plant peroxisomes au2008906035 wo2010057271 sugar industry innovation pty ltd, the university of queensland, brumbley stevens australia 20/11/2008 stable, fertile, high polyhydroxyalkanoate producing plants and methods of producing them us15780909 wo2010102217 metabolix inc. us, eu, canada, australia, brazil, germany, spain, austria 04/03/2009 generation of high polyhydroxybutyrate producing oil seed crops us24252209 wo2011034945 metabolix inc., donald danforth plant science center, patterson nii, tang jihong, cahoon edgar, jaworski jan g, peoples oliver p, snell kristi d us, eu, australia, canada, brazil 14/09/2009 increasing carbon flow for polyhydroxybutyrate production in biomass crops us38314210 wo2012037324 metabolix inc. us, brazil 14/09/2010 continued on the next page pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 345portela, villamil-bolaños, sarmiento, chaparro-giraldo†, and lópez-pazos: intellectual property on the design of genetically modified tobacco containing a phac gene for peroxisomal biosynthesis of polyhydroxyalkanoates patent title priority application application by pct owner country application date patents that protect plant vector, phac gene and transit peptide pcambia2301 plant vector us90892807 none cambia us 29/03/2007 phac gene from a. caviae us9685398 wo2000011188 metabolix inc. canada, australia, eu, korea, mexico, germany, us 17/08/1998 us23587599 wo2000043523 metabolix inc. australia, canada, japan, germany, eu, spain, us 21/01/1999 us49275606 none kaneka corp. us 25/07/2006 us26016409 wo2011060048 massachusetts institute of technology canada, australia, korea, spain, china, japan, us 10/11/2009 jp2014067674 wo2015146195 kaneka corp. germany, eu, japan, us 27/03/2014 transit peptide arl us9800083 wo1999035278 monsanto, poirier yves, mittendorf volker australia, eu 04/01/1998 us23587599 wo2000043523 metabolix inc. canada, australia, us, eu, spain, japan 21/01/2003 au2008906035 wo2010057271 sugar industry innovation pty ltd, the university of queensland, brumbley stevens australia 20/11/2008 patent applications wo1990061624 and us6228623 cover a method to produce polyhydroxypropionate, phb, poly(3-hydroxypropionate-co-5-hydroxyvalerate) copolymers poly(3-hydroxypropionate-co-3-hydroxyvalerate), poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxyvalerate), poly(4hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) and poly(3hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate-co-3-hexanoate) in the cytosol of gm plants and in bacteria (tab. 1). patent application wo1999000505 protects a genomic fragment and a method to enhance levels of substrates needed to generate the copolymers 3-hydroxybutyrate (3hb) and 3-hydroxyvalerate (3hv) through the insertion of phaa, phab, phac genes and encoding enzymes involved in the biosynthesis of the aspartate family amino acids and threonine deaminase. patent applications wo199505472, wo2010102217, and us6620601, protect a methodology to produce up to 10% phb per unit of dry cell weight in a. thaliana and n. tabacum plastids by insertion of phaa, phab, and phac genes fused to a transit peptide to direct polymer biosynthesis in plastids. granted patent wo200202040690 describes a gm plant expressing transgenes encoding the enzymes 3-hydroxyacyl acp thioesterase and pha synthase to produce pha from fatty acids in plant plastids. granted patent wo1992019747 describes a gm brassica plant that produces phas when the genome contains genes encoding enzymes for the pha biosynthetic pathway in the cytosol or plastids (tab. 1). patent applications wo2001023596, wo1999035278, wo2000043523, and wo2010057271 cover a method to produce 1-2% dry weight of pha polymers and copolymers in a. thaliana and sugarcane peroxisomes through the insertion of genes encoding 3-ketoacyl-coa reductase or 2-enoyl-coa hydratase and acetyl transferase attached to a transit peptide to direct peroxisome biosynthesis. these enzymes are derived from a. caviae, c. necator, p. putida, and klebsiella aerogenes (tab. 1). patent wo1994011519 protects a phb production system in oil seed crops transformed with a gene that mediates pha biosynthesis fused to a switch gene induced by a chemical substrate that allows the synthesis of phb in the cytosol or glyoxysomes of the seeds. patent applications wo1998006854 and wo1999045122 request the protection of a methodology to modify the biosynthesis of fatty acids and produce polymers in plants by insertion of genes encoding the enoyl-coa hydratase and epimerase from p. putida faoab involved in pha biosynthesis, directing the enzymes towards the peroxisomes or plastids. a patent family analysis on the production of phas in gm plants was performed to identify if these documents indicate the countries where the applicants seek technology protection. demand for patents on pha production in gm plants is highest in countries of north america followed by countries from oceania (fig. 2). pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 346 agron. colomb. 40(3) 2022 trends indicate an average of 1.52 patent applications per year; the highest demand for patent applications was in 1999 in north america, oceania, europe, and asia, while in latin america the highest number of patents was registered in 1998 and 2009 (fig. 2). this information shows a transition of patent demand since 1992, the year in which the first patent applications were registered. the number of patents related to this technology grew from 1995 to 1999; no applications were found between 2003 and 2007. the period from 2000 to 2010 shows a decrease in the rate of new advances. these data reveal that this technology could be classified as emerging in latin america and as declining in north america, oceania, and europe. the reduction in patent requests since 2000 may be because the technology still has not obtained enough yields in the production of biopolymers, and efforts have focused on microbial fermentation as demonstrated by kosseva and rusbandi (2018) improving the availability of substrates with a high carbon source and optimal growth conditions. dobrogojski et al. (2018) suggest that it is necessary to increase the efficiency in the accumulation of phas in plants by optimizing the tissue conditions where phas are stored. the technological areas related to pha-producing gm plants patents are clustered in the groups: “human needs” and “chemicals and metallurgy” assigned by the ipc with a and c codes, respectively. the subclasses are plant reproduction by tissue culture techniques (a01h), biotechnology and genetic engineering (c12n), fermentation or enzymes using processes to synthesize a desired chemical compound (c12p), cracking hydrocarbon oils, production of liquid hydrocarbon mixtures (c10g), fuels not otherwise provided for (c10l), macromolecular compounds obtained from reactions not involving unsaturated carbon to carbon bonds (c08g) peptides (c07k) and sugar/nucleic acid/ nucleosides (c07h). applications across the ipc database is concentrated in the areas of biotechnology and genetic engineering (88.23%) followed by fermentation (35.29%), new plants (33.33%), and, in lesser percentage, peptides (9.8%), etc. (fig. 3). patent search in the ipc database not only facilitated the recovery of documents in the previously mentioned areas, but documents in other less common areas such as the composition of the epoxy resin or cracking hydrocarbon oils were also retrieved. given that the ipc identifies each of the components that make up the technology, this system is useful for patent examiners and inventors to find documents that help identify the state of the technique. forward citation analyses are relevant to determine the progress of scientific knowledge related to the patented activity and to identify the relationship between science and technology for industrial development (verbeek et al., 2003). an analysis of citations on the identification of pha-producing gm plants patents across 1992-2013 found that old patents are cited more than recent ones, from 1992 to 1993. wo1994012014 was cited 45 times; between 1994 to 1995, wo1992019747 was mentioned 67 times; between 1996 and 1997, us6228623 was cited 88 times; between 2009 and 2010, wo2010102217 was mentioned 29 times; from 2012 to 2013, patent wo2012037324 was cited three times, and patent wo2011034945 was cited twice. the number of forward citations is an indicator of technological, social, and economic value of patents (harhoff et al., 2002). in this case, patents such as wo1992019747 and us6103956 represent a benchmark of innovation. patent wo1992019747 was requested by the company metabolix inc. in the us, n um be r of p at en ts 3 6 9 3 6 9 3 6 9 3 6 9 3 6 9 3 6 9 2010200520001995 year africa asia europe latin america north america oceania figure 2. trends on patents of pha producing gm plants. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 347portela, villamil-bolaños, sarmiento, chaparro-giraldo†, and lópez-pazos: intellectual property on the design of genetically modified tobacco containing a phac gene for peroxisomal biosynthesis of polyhydroxyalkanoates australia, united kingdom, and eu and had its highest peak of citations between 1998 and 2001. patent us6228623 was requested by metabolix inc. and bayer/monsanto; its highest peak of citations was between 2010 and 2013. on the other hand, the low number of citations of recent patents, such as wo2012037324 and wo2011034945, is, probably, because, as of 2013, the technology has not shown a major advance in new applications (tab. 1). a freedom to operate (fto) analysis was carried out for the development of gm tobacco events expressing phac gene from a. caviae with the lowest possible patent load. patent claims identification was done for the relevant elements involved in the making of a gm tobacco with the desired trait. it identified elements that composed this biotechnological product (vectors, transformation methods or genes) and analyzed the claims of the patents. similarly, countries where requests and grants of a patent were made were determined as well as the patent status (nagori & mathur, 2009; hincapié rojas & chaparro-giraldo, 2014). these reports show limitations in the claims of the patents which may favor the development of new free patent products or facilitate the negotiation of licenses with the owners. relevant patents were divided into five sections: a. tumefaciens strain and transformation method, promoters and transcription terminator, cloning vector, phaca.c gene, and transit peptide. a tissue culture protocol and a genetic transformation method must be established initially to obtain a gm tobacco line. transformation mediated by a. tumefaciens strain lba4404 is accomplished using leaf fragments as explants that generate new seedlings by direct organogenesis. four patent families protect a. tumefaciens strain lba440 as a method to transform dicotyledonous and monocotyledonous plants in a stable or transitory manner. patent wo2004082368 protects this strain as an optimized method of genetic transformation based on a. tumefaciens-mediated transformation of brassica juncea and was granted in australia, the us and the eu; this patent will expire in 2023. patent wo2013149726 protects a transient leaf transformation process using strain lba4404; it was registered in brazil and the us and was granted in argentina, australia, canada, china, mexico, japan, and the eu. this patent will expire in 2032. patent wo2010078445 covers a method of plant cell transformation and regeneration mediated by auxotrophic strains of a. tumefaciens (lba4404, eha101, c58, eha105, agl1, or gv3101) carrying a mutation in the thya gene, a condition that prevents their growth in culture media lacking thymidine. this patent was requested in australia and canada and was granted in the us and china. although it is valid until 2028, according to the information retrieved in the lens database, no maintenance payment has been recorded since 2016. therefore, it expired in february 2017. patent wo2012016222 covers a. tumefaciens strains with genes that enhance transformation and are located in plasmids capable of replicating independently of the agrobacterium chromosome. this patent was requested in colombia, south africa and brazil and was granted in australia, china, the eu, mexico, the us, and russia; it is valid until 2030. patent w02010078445 is related to the transformation method, covering a process to produce a gm plant through systemic infection with an auxotrophic strain of a. tumefaciens lba4404. this patent expired in 2017. patent wo2004038023 covers an improved method of plant transformation with a. tumefaciens through a time interval between the preparation, inoculation, and coculture stage. this patent was requested in mexico, the eu, canada and was granted in australia, the us and russia; it 403020100 number of patents te ch no lo gy a re a 1 2 5 16 18 45 number biotechnology/genetic engineering c12n new plants a01h peptides c07k compositions of epoxy resin c08l fuels not otherwised provided for natural gas c10l derivatives of natural macromolecular compounds c08h cracking hydrocarbon oils c10g sugar/nucleic acid/nucleosides c07h fermentation/enzyme use to synthesize chemical compounds c12p macromolecular compounds involving carbon to carbon bonds c08g figure 3. technological areas of pha-producing gm plant patents. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 348 agron. colomb. 40(3) 2022 is valid until 2022. patent application wo2012098119 was granted to the philip morris company in brazil, china, japan, the eu, the us, and russia. this patent protects a transformation method to transiently express recombinant proteins through pressure infiltration of empty leaves of n. tabacum with a. tumefaciens. this patent will expire in 2031. for the transcription of the phac gene inserted into the plant genome, a 35s promoter from the caulif lower mosaic virus (35s camv) and the nopaline synthase terminator from a. tumefaciens (t-nos) is used. according to the information retrieved from the databases, one patent family protecting the camv 35s promoter was identified. granted patent us5352605a protects the 35s camv promoter and the 19s camv promoter as part of expression constructs and plant transformation vectors in dicotyledonous plants using chimeric constructs. these patents expired in 2003; therefore, this promoter is already in the public domain. likewise, there is a version with a duplicated 35s camv promoter that has an enhanced overexpression of the gene. patent application us5164316 protects a transcription start sequence formed by tandem sequences of the 35s camv promoter and covers its use in plant genetic transformation. this patent expired in 2007. the terminator sequence of the t-nos expression construct is associated with patent us5034322, which protects chimeric genes containing the nopaline synthase promoter (a. tumefaciens) and a 3’-untranslated region of the nopaline synthase gene as well as the terminator sequence. this patent expired in 2003. a group of vectors suitable for plant transformation is pcambia plasmids. the center for the application of molecular biology to international agriculture (cambia) is a nonprofit research center in the field of botanical biotechnology that focuses on reforming the open science innovation system and intellectual property. pcambia vectors are binary because they have an origin of replication in escherichia coli and a. tumefaciens and contain the t-dna region that houses the gene of interest to be transferred to the plant. cambia has generated an open-source license in which the use of these vectors does not generate a royalty payment for institutions with research, academic, or nonprofit purposes, as well as for developing countries (cambia, 2022). the expression constructs containing the coding region of the region of the phaca.c gene from a. caviae assembled with the 35s camv promoter and the t-nos terminator are assembled into a vector of the family pcambia; therefore, patents associated with pcambia vectors were searched. patent us20090075358 was granted in the us. under this patent, two families of vectors are protected; the first covers vectors containing at least one functional origin of replication for non-rhizobial species and a t-dna border sequence linked to the sequence of interest; the second family covers the vectors that contain a functional origin of replication in at least one nonrhizobial species and harbor vira, virg, virj operons, and a mutant virg. this vector is incorporated into a bacterial host chromosome. this patent protects their use in the transformation of plants by a. tumefaciens. the patent expires in 2027 (tab.1). the phaca.c is associated with five patent families and one patent application; patent application wo200011188 covers recombinant strains of microorganisms with the genes involved in pha biosynthesis, where the gene encoding for pha synthase was derived from a. caviae. this patent expired in 2018 (tab.1). patent wo2000043523 protects a method to produce pha-producing gm organisms through the insertion of a pha synthase gene from a. caviae, comamonas testosteroni, and thiocapsa pfennigii, among others. this patent was granted in australia, canada, the eu, and japan. the payment of the maintenance fee was not made in 2016, according to the search done in the lens database, and it lost its validity on january 17, 2017 (tab.1). patent wo2011060048, accepted through the pct, protects a recombinant c. necator, which harbors the phaca.c gene from a. caviae to produce poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyhexanoate) copolymer; this patent is valid until 2033 in china, japan, south korea, australia, the us, and the eu (tab.1). patent wo2015146195, granted in the eu, the us, australia, and japan, covers a method for the improvement of pha copolymer synthesis using a microorganism with a gene encoding for a pha synthase of aeromonas sp. and a gene encoding for a different pha synthase to produce two or more phas with different melting points; this patent will expire in 2035 (tab.1). patent us7384766, granted in the us, protects a transgenic microbial strain which contains a gene encoding pha synthase from a. caviae to produce a pha copolymer constituted by monomer units from 3-hydroxybutyric acid, 3-hydroxyhexanoic acid, 3-hydroxyheptanoic acid; this patent is valid until 2028 (tab.1). studies conducted to produce biopolymers in tobacco, directing their biosynthesis towards chloroplasts at the nuclear level, have produced plants with chlorosis and delayed development (lössl et al., 2003; matsumoto et al., 2011). in other species, such as arabidopsis and sugarcane, where the synthesis of biopolymers is targeted towards peroxisomes, no deleterious effects were observed in the plants (matsumoto et al., 2006; anderson et al., 2011; tilbrook et al., 2011). an ala-arg-leu (arl) transit peptide is pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 349portela, villamil-bolaños, sarmiento, chaparro-giraldo†, and lópez-pazos: intellectual property on the design of genetically modified tobacco containing a phac gene for peroxisomal biosynthesis of polyhydroxyalkanoates attached at the c-terminal end of the expression construct containing the coding sequence of the phaca.c gene from a. caviae to direct the enzyme pha synthase towards peroxisomes (tilbrook et al., 2014) (tab.1). the transit peptide arl is associated with three patent families assigned in australia, canada, japan, the eu, and the us (wo1999035278, wo2000043523, and wo2010057271). these patents cover the expression of a pha synthase and its targeting to plant peroxisomes by tripeptides ala-argmet, ser-arg-met, ser-lys-leu, ala-arg-leu, ser-arg-leu, pro-ser-ile or pro-arg-met, and the production of phb in sugarcane peroxisomes by targeting phaa, phab, and phac gene products using a arg-ala-val-ala-arg-leu (ravarl) signal sequence or any similar functional fragment. patent wo1999035278 lost its validity in 2018, while patents wo2000043523 and wo2010057271 are valid until 2023 and 2028, respectively (tab.1). plant breeder’s rights (pbr) is a sui generis ipr resource used to protect varieties developed by genetic improvement, and the person who obtains these new varieties is called a breeder (upov, 2022). the granting of pbr entitles the holder to ownership of that variety and any person wishing to commercialize it must be authorized by the holder (breeder). this authorization is generally granted in the form of a license agreement. a variety can be protected by pbr if it meets all the following criteria: novelty, distinction, uniformity, and stability; it must also be given an appropriate denomination. the pbr is valid for 25 years from the grant date in the case of fruit trees, forest trees and vines and for 20 years in other species. its validity is jurisdictional and is in force in the country where it was granted; however, if it is requested through intergovernmental organizations, the right is valid in all member states of the organization (ica, 2017). the intergovernmental organization, the international union for the protection of new varieties of plants (upov), promotes an effective system of plant variety protection; its database (pluto) contains plant breeder’s titles requested in upov member countries for different plant species. upov members are eligible for the breeder’s exemption, which allows all breeders to use protected varieties for further breeding activities (upov, 2013). pbr registrations for n. tabacum were identified in the pluto database in the us, canada, mexico, argentina, colombia, the eu, russia, south korea, and china. the us and bulgaria were the countries with the most pbr registrations for this species from 1950 to 2022. ninety-six varieties were identified; protection is still in force for 22 of them. some of the varieties that are in force are: kf109 (south korea), kb111lc (south korea), wan6513 (china), guang yang (china), vector 21-41 (canada), speight 22 (us), aob176 (us), mb47 (argentina), and mb411 (argentina). once the patents expire, it is possible to develop generic seeds with the technology without prior authorization from the owner (jefferson et al., 2015). the use of the technology without the need to pay for a license or royalties reduces costs of production and development and, increases access to technology for small-scale farmers or developing countries. where an agbiogeneric crop is generated, the developer of that gm crop must face the challenges of opening up a commercial authorization, especially those related to discordant harmonization between procedures because the regulations issued by the countries vary widely, not only in quantity but also in the level of aspect, (jefferson et al., 2015). gm crop regulation varies depending on whether the events belong to first, second or third generation. first gm generation events have traits such as herbicide tolerance and insect resistance, second gm generation crops have traits related to food and feed quality while third generation gm events comprise recombinant proteins or industrial products (e.g., pharmaceutics or biodegradable polymers) (spök et al., 2008). the cartagena protocol on biosafety (law 740 of 2002 in colombia) contains specific regulations on gm organisms. in essence, it is a normative body that dictates policies and suggested actions for the different dimensions of intended use, whether these are to be exported or imported or cultivated for food or feed (turnbull et al., 2021). first and second generation gm crops projected for feed usually require substantial equivalence studies, a comparison of a gm product and its conventional counterpart, including an agronomic performance assessment and tests to determine any adverse effect on environment or human health (allergenicity and toxicity) (mchughen, 2016; national academies of sciences engineering and medicine, 2016). for third generation gm events, in addition to agronomic, environmental, and human health biosafety requirements, an environmental commercial release plan must be provided to ensure that there will be no contamination of seeds used for human or animal consumption (spök et al., 2008). in some countries, regulations are centered around gm crops for food and animal feed, while in other countries, the focus is more on importation of gm products for human consumption. in the us, the gm crops are regulated by different agencies (usda aphis, 2022). in contrast, canadian regulations for gm crops are based on novel traits, so they pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 350 agron. colomb. 40(3) 2022 may also be described as having a new trait rather than as a gm crop in itself, with methods not taken into account (cfia, 2020). the council of the european union passes regulations, usually focusing on the gm products imported to their own countries rather than cultivation (eriksson et al., 2020). in the case of latin america, there are efforts to achieve a harmonized regulatory framework by crops and products, with a case-by case examination for those countries where use and cultivation is allowed, including brazil, argentina, colombia, costa rica, honduras, paraguay, and uruguay (benítez et al., 2020). a global data package containing the tests and evaluations performed by the holder of the expired patent is a relevant step in a series of conditions designed for the commercial approval of an agbiogeneric by the authorities in the countries where gm events can be marketed for cultivation (rüdelsheim et al., 2018). when a gm event is deregulated in the us, it can be freely marketed without the need for new approval requests unless new traits are introduced or there are changes to the gm event (usdaaphis). in the european union, china and south korea among others, authorizations for an approval extension must be requested by providing updated information and periodical reports (rüdelsheim et al., 2018). if a gm event is no longer protected and the original inventor or patent holder no longer has an updated approval for a specific country, an agbiogeneric cannot be commercialized in that country, given that the original developer holds the rights to the regulatory data and the regulatory offices considers them confidential. an alternative would be for the agbiogeneric developer to reach an agreement involving a license (rüdelsheim et al., 2018). the other option is to initiate a regulatory process with own data by tests specific to regions where the commercial approval is planned. it is also important to note that if an agbiogeneric represents a new gm event, the developer must provide information about insertion location and effects on agronomic traits. a common cost-cutting measure is to negotiate management agreements to access and use general information valid for several events (transgene source, nucleotide sequence, protein, genetic trait, allergenicity, toxicity) (rüdelsheim et al., 2018). conclusions the patent analysis related to pha-producing gm plants shows that, for some countries (e.g., the us or australia), development has not continued with the same intensity. this technology in latin america is just launching. of the six patent applications for pha-producing gm plants, only four are in force: wo2004006657 expire in 2022, wo2010102217and wo2010057271 expire in 2029, and wo2012037324 expire in 2032. upon expiration, the protected invention becomes public; a generic manufacturer can develop the pha-producing gm tobacco agbiogeneric, such as drought-tolerant gm corn or glyphosate-tolerant gm soybean (zanga et al., 2015; rojas arias et al., 2017). up to the date of this study, there is no patent that includes pha-producing gm tobacco using the a. caviae phac gene for in the peroxisome synthesis. acknowledgments this study was funded by the colombian ministry of science, technology, and innovation (code 123380763011, contract 802-2018) and banco de la república de colombia (project 4552). ddpd is grateful to the colombian huila department and the colombian ministry of science, technology, and innovation for her ph.d. fellowship (contract 677-2015). conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions ddpd: conceptualization, data curation, analysis, research, writing oforiginal draft and editing. fvb: formal analysis, research. fss: research, resources, formal analysis. acg: conceptualization, resources. salp: conceptualization, data curation, analysis, research, writing of original draft, and editing. all authors reviewed the final version of the manuscript. literature cited alandete-saez, m., chi ham, c., graff, g., boettiger, s., & bennet, a. b. (2016). intellectual property in agricultural biotechnology: strategies for open access. in n. stewart (ed.), plant biotechnology and genetics: principles, techniques, and applications (pp. 347–363). john wiley & sons. anderson, d. j., gnanasambandam, a., mills, e., o’shea, m. g., nielsen, l. k., & brumbley, s. m. (2011). synthesis of shortchain-length/medium-chain length polyhydroxy alkanoate(pha) copolymers of peroxisomes in transgenic sugarcane. tropical plant biology, 4, 170–184. https://doi.org/10.1007/ s12042-011-9080-7 arai, y., nakashita, h., suzuki, y., kobayashi, y., shimizu, t., yasuda, m., & yamaguchi, i. (2002). synthesis of a novel class of polyhydroxyalkanoates in arabidopsis peroxisomes, and their use in monitoring short-chain-length intermediates of β-oxidation. plant & cell physiology, 43(5), 555–562. https:// doi.org/10.1093/pcp/pcf068 barreto gonzález, a., lamus becerra, m., acuña porras, a., asprilla, a., ramírez orozco, m., & smith, g. (2020). manual sobre el https://doi.org/10.1007/s12042-011-9080-7 https://doi.org/10.1007/s12042-011-9080-7 https://doi.org/10.1093/pcp/pcf068 https://doi.org/10.1093/pcp/pcf068 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 351portela, villamil-bolaños, sarmiento, chaparro-giraldo†, and lópez-pazos: intellectual property on the design of genetically modified tobacco containing a phac gene for peroxisomal biosynthesis of polyhydroxyalkanoates tratado de cooperación de patentes (pct). (sic, ed.). https:// www.sic.gov.co/sites/default/files/files/publicaciones/cartilla%20manual%20pct%20final.pdf benítez candia, n., fernández ríos, d. r., & vicién, c. (2020). paraguay’s path toward the simplification of procedures in the approval of ge crops. frontiers in bioengineering and biotechnology, 8, article 1023. https://doi.org/10.3389/ f bioe.2020.01023 bohmert-tatarev, k., mcavoy, s., daughtry, s., peoples, o. p., & snell, k. d. (2011). high levels of bioplastic are produced in fertile transplastomic tobacco plants engineered with a synthetic operon for the production of polyhydroxybutyrate. plant physiology, 155(4), 1690–1708. https://doi.org/10.1104/ pp.110.169581 buyel, j. f., & fischer, r. (2012). predictive models for transient protein expression in tobacco (nicotiana tabacum l.) can optimize process time, yield, and downstream costs. biotechnology and bioengineering, 109(10), 2575–2588. https://doi. org/10.1002/bit.24523 cambia. (2022, february 12). legacy pcambia vectors. https:// cambia.org/welcome-to-cambialabs/cambialabs-projects/ cambialabs-projects-legacy-pcambia-vectors-pcambia-legacyvectors-1 carroll, m. j. (2016). the importance of regulatory data protection or exclusive use and other forms of intellectual property rights in the crop protection industry. pest management science, 72(9), 1631–1637. https://doi.org/10.1002/ps.4316 cfia. (2022, september 01). plant with novel traits. https://www. inspection.gc.ca/plant-varieties/plants-with-novel-traits/ eng/1300137887237/1300137939635 dobrogojski, j., spychalski, m., luciński, r., & borek, s. (2018). transgenic plants as a source of polyhydroxyalkanoates. acta physiologiae plantarum, 40, article 162. https://doi. org/10.1007/s11738-018-2742-4 eriksson, d., custers, r., björnberg, k. e., hansson, s. o., purnhagen, k., qaim, m., romeis, j., schiemann, j., schleissing, s., tosun, j., & visser, r. g. (2020). options to reform the european union legislation on gmos: scope and definitions. trends in biotechnology, 38, 231–234. https://doi.org/10.1016/j. tibtech.2019.12.002 fearon, s. h., dennis, s. j., hitzeroth, i. i., rybicki, e. p., & meyers, a. e. (2022). plant expression systems as an economical alternative for the production of ielisa coating antigen ahsv vp7. new biotechnology, 68, 48–56. https://doi. org/10.1016/j.nbt.2022.01.009 gupta, j., rathour, r., maheshwari, n., & thakur, i. s. (2021). integrated analysis of whole genome sequencing and life cycle assessment for polyhydroxyalkanoates production by cupriavidus sp istl7. bioresource technology, 337, article 125418. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125418 harhoff, d., scherer, f. m., & voepel, k. (2002). citations, family size, opposition and the value of patent rights. research policy, 32(8), 1343–1363. https://doi.org/10.1016/s0048-7333(02)00124-5 heikkilä, j., & lorenz, a. (2018). need for speed? exploring the relative importance of patents and utility models among german firms. economics of innovation and new technology, 27(1), 80–105. https://doi.org/10.1080/10438599.2017.1310794 hincapié rojas, v. p., & chaparro-giraldo, a. (2014). estudio de libertad de operación para una línea genéticamente modificada de papa (solanum tuberosum l.). revista colombiana de biotecnología, 16(1), 119–128. https://doi.org/10.15446/rev. colomb.biote.v16n1.44260 ibrahim, a., odon, v., & kormelink, r. (2019). plant viruses in plant molecular pharming: toward the use of enveloped viruses. frontiers in plant science, 10, article 803. https://doi. org/10.3389/fpls.2019.00803 ica. (2017). legislación sobre protección a los derechos de obtentores de variedades vegetales (4th ed.). produmedios. https:// www.ica.gov.co/getattachment/icacomunica/infografias/ cartilla_legislacion_obtentores.pdf.aspx?lang=es-co jefferson, d. j., graff, g. d., chi-ham, c. l., & bennet, a. b. (2015). the emergence of agbiogenerics. nature biotechnology, 33(8), 819–823. https://doi.org/10.1038/nbt.3306 jeon, j.-m., brigham, c. j., kim, y.-h., kim, h.-j., yi, d.-h., kim, h., rha, c., sinskey, a. j., yang, y.-h. (2014). biosynthesis of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (p(hb-cohhx)) from butyrate using engineered ralstonia eutropha. applied microbiology and biotechnology, 98, 5461–5469. https:// doi.org/10.1007/s00253-014-5617-7 jia, k., cao, r., hua, d. h., & li, p. (2016). study of class i and class iii polyhydroxyalkanoate (pha) synthases with substrates containing a modified side chain. biomacromolecules, 17(4), 1477–1485. https://doi.org/10.1021/acs.biomac.6b00082 kosseva, m. r., & rusbandi, e. (2018). trends in the biomanufacture of polyhydroxyalkanoates with focus on downstream processing. international journal of biological macromolecules, 107(part a), 762–778. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.09.054 lössl, a., eibl, c., harloff, h.-j., jung, c., & koop, u.-h. (2003). polyester synthesis in transplastomic tobacco (nicotiana tabacum l.): significant contents of polyhydroxybutyrate are associated with growth reduction. plant cell reports, 21, 891–899. https:// doi.org/10.1007/s00299-003-0610-0 matsumoto, k., arai, y., nagao, r., murata, t., takase, k., nakashita, h., taguchi, s., shimada, h., & doi, y. (2006). synthesis of short-chain-length/medium-chain-length polyhydroxyalkanoate (pha) copolymers in peroxisome of the transgenic arabidopsis thaliana harboring the pha synthase gene from pseudomonas sp. 61-3. journal of polymers and the environment, 14, 369–374. https://doi.org/10.1007/s10924-006-0035-2 matsumoto, k., morimoto, k., gohda, a., shimada, h., & taguchi, s. (2011). improved polyhydroxybutyrate (phb) production in transgenic tobacco by enhancing translation efficiency of bacterial phb biosynthetic genes. journal of bioscience and bioengineering, 111(4), 485–488. https://doi.org/10.1016/j. jbiosc.2010.11.020 mchughen, a. (2016). a critical assessment of regulatory triggers for products of biotechnology: product vs. process. gm crops & food, 7, 125–158. https://doi.org/10.1080/21645698.2016. 1228516 mcnulty, m. j., xiong, y., yates, k., karuppanan, k., hilzinger, j. m., berliner, a. j., delzio, j., arkin, a. p., lane, n. e., somen, n., & mcdonald, k. a. (2021). molecular pharming to support human life on the moon, mars, and beyond. critical reviews in biotechnology, 41(6), 849–864. https://doi.org/10.1080/073 88551.2021.1888070 https://www.sic.gov.co/sites/default/files/files/publicaciones/cartilla%20manual%20pct%20final.pdf https://www.sic.gov.co/sites/default/files/files/publicaciones/cartilla%20manual%20pct%20final.pdf https://www.sic.gov.co/sites/default/files/files/publicaciones/cartilla%20manual%20pct%20final.pdf https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.01023 https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.01023 https://doi.org/10.1104/pp.110.169581 https://doi.org/10.1104/pp.110.169581 https://doi.org/10.1002/bit.24523 https://doi.org/10.1002/bit.24523 https://cambia.org/welcome-to-cambialabs/cambialabs-projects/cambialabs-projects-legacy-pcambia-vectors-pcambia-legacy-vectors-1 https://cambia.org/welcome-to-cambialabs/cambialabs-projects/cambialabs-projects-legacy-pcambia-vectors-pcambia-legacy-vectors-1 https://cambia.org/welcome-to-cambialabs/cambialabs-projects/cambialabs-projects-legacy-pcambia-vectors-pcambia-legacy-vectors-1 https://cambia.org/welcome-to-cambialabs/cambialabs-projects/cambialabs-projects-legacy-pcambia-vectors-pcambia-legacy-vectors-1 https://doi.org/10.1002/ps.4316 https://www.inspection.gc.ca/plant-varieties/plants-with-novel-traits/eng/1300137887237/1300137939635 https://www.inspection.gc.ca/plant-varieties/plants-with-novel-traits/eng/1300137887237/1300137939635 https://www.inspection.gc.ca/plant-varieties/plants-with-novel-traits/eng/1300137887237/1300137939635 https://doi.org/10.1007/s11738-018-2742-4 https://doi.org/10.1007/s11738-018-2742-4 https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2019.12.002 https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2019.12.002 https://doi.org/10.1016/j.nbt.2022.01.009 https://doi.org/10.1016/j.nbt.2022.01.009 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125418 https://doi.org/10.1016/s0048-7333(02)00124-5 https://doi.org/10.1080/10438599.2017.1310794 https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v16n1.44260 https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v16n1.44260 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00803 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00803 https://www.ica.gov.co/getattachment/icacomunica/infografias/cartilla_legislacion_obtentores.pdf.aspx?lang=es-co https://www.ica.gov.co/getattachment/icacomunica/infografias/cartilla_legislacion_obtentores.pdf.aspx?lang=es-co https://www.ica.gov.co/getattachment/icacomunica/infografias/cartilla_legislacion_obtentores.pdf.aspx?lang=es-co https://doi.org/10.1038/nbt.3306 https://doi.org/10.1007/s00253-014-5617-7 https://doi.org/10.1007/s00253-014-5617-7 https://doi.org/10.1021/acs.biomac.6b00082 https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.09.054 https://doi.org/10.1007/s00299-003-0610-0 https://doi.org/10.1007/s00299-003-0610-0 https://doi.org/10.1007/s10924-006-0035-2 https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2010.11.020 https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2010.11.020 https://doi.org/10.1080/21645698.2016.1228516 https://doi.org/10.1080/21645698.2016.1228516 https://doi.org/10.1080/07388551.2021.1888070 https://doi.org/10.1080/07388551.2021.1888070 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 352 agron. colomb. 40(3) 2022 muneer, f., rasul, i., azeem, f., siddique, m. h., zubair, m., & nadeem, h. (2020). microbial polyhydroxyalkanoates (phas): efficient replacement of synthetic polymers. journal of polymers and the environment, 28, 2301–2323. https://doi. org/10.1007/s10924-020-01772-1 nagori, b. p., & mathur, v. (2009). basics of writing patent noninfringement and freedom-to-operate opinions. journal of intellectual property rights, 14(1), 7–13. national academies of sciences engineering and medicine. (2016). genetically engineered crops: experiences and prospects. national academies press. https://doi.org/10.17226/23395 rojas arias, c., palacio, j. l., chaparro-giraldo, a., & lópez-pazos, s. a. (2017). patents and genetically modified soybean for glyphosate resistance. world patent information, 48, 47–51. https://doi.org/10.1016/j.wpi.2017.01.002 rüdelsheim, p., dumont, p., freyssinet, g., pertry, i., & heijde, m. (2018). off-patent transgenic events: challenges and opportunities for new actors and markets in agriculture. frontiers in bioengineering and biotechnology, 6, article 71. https://doi. org/10.3389/f bioe.2018.00071 spök, a., twyman, r. m., fischer, r., ma, j. k., & sparrow, p. a. (2008). evolution of a regulatory framework for pharmaceuticals derived from genetically modified plants. trends in biotechnolog y, 26(9), 506–17. https://doi.org/10.1016/j. tibtech.2008.05.007 stouten, g. r., hogendoorn, c., douwenga, s., kilias, e. s., muyzer, g., & kleerebezem, r. (2019). temperature as competitive strategy determining factor in pulse-fed aerobic bioreactors. the isme journal, 13(12), 3112–3125. https://doi.org/10.1038/ s41396-019-0495-8 tilbrook, k., gebbie, l., schenk, p. m., poirier, y., & brumbley, s. m. (2011). peroxisomal polyhydroxyalkanoate biosynthesis is a promising strategy for bioplastic production in high biomass crops. plant biotechnology journal, 9(9), 958–969. https://doi. org/10.1111/j.1467-7652.2011.00600.x tilbrook, k., poirier, y., gebbie, l., schenk, p. m., mcqualter, r. b., & brumbley, s. m. (2014). reduced peroxisomal citrate synthase activity increases substrate availability for polyhydroxyalkanoate biosynthesis in plant peroxisomes. plant biotechnology journal, 12(8), 1044–1052. https://doi.org/10.1111/ pbi.12211 turnbull, c., lillemo, m., & hvoslef-eide, t. a. (2021). global regulation of genetically modified crops amid the gene edited crop boom–a review. frontiers in plant science, 12, article 630396. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.630396 unión internacional para la protección de las obtenciones vegetales upov. (2022, march 1). notas explicativas sobre la definición de obtentor con arreglo al acta de 1991 del convenio de la upov. https://www.upov.int/edocs/expndocs/es/ upov_exn_brd.pdf usda aphis. (2022, march 1). petitions for determination of nonregulated status. https://www.aphis.usda.gov/aphis/ourfocus/ biotechnolog y/permits-notif ications-petitions/petitions/ petition-status verbeek, a., debackere, k., & luwel, m. (2003). science cited in patents: a geographic “f low” analysis of bibliographic citation patterns in patents. scientometrics, 58(2), 241–263. https://doi. org/10.1023/a:1026232526034 wolf, t. e. (2008). freedom-to-operate patent searching: my six basis rules. searcher-the magazine for database professionals, 16(5), 34–39. zanga, d., capell, t., zhu, c., christou, p., & thangaraj, h. (2015). freedom-to-operate analysis of a transgenic multivitamin corn variety. plant biotechnology journal, 14(5), 1225–1240. https:// doi.org/10.1111/pbi.12488 https://doi.org/10.1007/s10924-020-01772-1 https://doi.org/10.1007/s10924-020-01772-1 https://doi.org/10.17226/23395 https://doi.org/10.1016/j.wpi.2017.01.002 https://doi.org/10.3389/fbioe.2018.00071 https://doi.org/10.3389/fbioe.2018.00071 https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2008.05.007 https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2008.05.007 https://doi.org/10.1038/s41396-019-0495-8 https://doi.org/10.1038/s41396-019-0495-8 https://doi.org/10.1111/j.1467-7652.2011.00600.x https://doi.org/10.1111/j.1467-7652.2011.00600.x https://doi.org/10.1111/pbi.12211 https://doi.org/10.1111/pbi.12211 https://doi.org/10.3389/fpls.2021.630396 https://www.upov.int/edocs/expndocs/es/upov_exn_brd.pdf https://www.upov.int/edocs/expndocs/es/upov_exn_brd.pdf https://www.aphis.usda.gov/aphis/ourfocus/biotechnology/permits-notifications-petitions/petitions/petition-status https://www.aphis.usda.gov/aphis/ourfocus/biotechnology/permits-notifications-petitions/petitions/petition-status https://www.aphis.usda.gov/aphis/ourfocus/biotechnology/permits-notifications-petitions/petitions/petition-status https://doi.org/10.1023/a:1026232526034 https://doi.org/10.1023/a:1026232526034 https://doi.org/10.1111/pbi.12488 https://doi.org/10.1111/pbi.12488 agronomia 26-2 -profe194).indd 332 agron. colomb. 26(2) 2008 resumen abstract fecha de recepción: diciembre 13 de 2007. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 profesor titular, programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. sviteri@tunja.uptc.edu.co 2 profesor auxiliar, programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. wilsonmarti@yahoo.es 3 investigadora, grupo manejo biológico de cultivos (gmbc), programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. labmicrosuelosuptc@gmail.com selección de abonos verdes para los suelos de turmequé (boyacá) selection of green manures for the soils of turmequé (boyacá) silvio e. viteri1, john w. martínez2 y ángela c. bermúdez3 agronomía colombiana 26(2), 332-339, 2008 el objetivo de este estudio fue identificar asociaciones de abonos verdes con el mejor potencial como fuente de materia orgánica para los suelos del municipio de turmequé (boyacá). los experimentos se desarrollaron en tres fincas, ubicadas a 2.300, 2.650 y 2.860 msnm. de cada finca se tomó una muestra representativa de suelo, que se envió al laboratorio para análisis de fertilidad. los tratamientos incluyeron 10 asociaciones triples y 3 cuádruples. las asociaciones se conformaron con la leguminosa vicia atropurpúrea (vicia sativa l.) en combinación con avena caldas (avena sativa l.), girasol (híbrido hi doris) (helianthus annus l.), higuerilla (ricinus communis l.), nabo forrajero (raphanus sativus l.) o quinua (chenopodium quinua). el porcentaje de semilla leguminosa respecto a las otras especies en las asociaciones triples fue 40:30:30 y en las cuádruples 40:20:20:20. el porcentaje de semilla de cada especie se calculó con base en la cantidad recomendada para siembra en monocultivo. se utilizó el diseño de bloques completos al azar, con 13 tratamientos y 3 repeticiones. las variables determinadas fueron producción de materia verde por especie, por asociación y por las plantas arvenses y materia seca por asociación. además, se observó la tolerancia de las especies al ataque de plagas y enfermedades. los resultados indicaron que entre las especies estudiadas las más promisorias son el nabo forrajero, la avena y la vicia, conformando la asociación vicia × avena × nabo forrajero. palabras clave: cultivos de cobertura, nabo forrajero, avena forrajera, vicia atropurpúrea. the main objective of this study was to identify associations of green manures, which prove to have the greatest potential as a source of organic matter for the soils of turmequé (boyacá). the experiments were carried out on three farms located at 2,300, 2,650 and 2,860 masl. a representative soil sample was collected from each farm and sent to the laboratory for fertility analysis. the treatments were represented by 10 triple and 4 quadruple green manure associations. the associations included the legume vicia atropurpurea (vicia sativa l.) in combination with oats (avena sativa l.), sunflower (hi doris) (helianthus annus l.), castor-oil plant (ricinus communis l.), forage turnips (raphanus sativus l.) or quinoa (chenopodium quinua). the percentage of legume seed and that of other species in the triple associations were 40:30:30 and, in the quadruple associations, 40:20:20:20. the percentage of seed of each species was calculated with base on the amount of seed recommended for planting as a monoculture. the experimental design was a randomized complete block, with 13 treatments and 3 replicates. the variables measured were green matter production by specie, association, and weeds and dry matter production by the green manure associations. in addition, the tolerance of species to insect and disease attack was observed. the results indicated that among the evaluated species the most promising were the forage turnips, oats, and vicia, these three species are included in the vicia × oats × forage turnips association. key words: cover crops, forage turnips, forage oats, vicia atropurpurea. introducción el municipio de turmequé es reconocido tradicionalmente por la producción de papa (300 ha) y, desde hace dos décadas, por la producción de curuba (400 ha) (vargas, 2004). a menor escala se cultiva maíz y fríjol (30 ha), arveja (8 ha), haba (6 ha), cebolla (6 ha) y cultivos de subsistencia, como arracacha, trigo, cebada y hortalizas. en el renglón de frutales produce feijoas, ciruelas, duraznos, manzanas y peras. la producción pecuaria también es importante y entre las especies figuran aproximadamente 6.113 cabezas de bovinos, que producen alrededor de 10.200 l de leche por día (orjuela, 2000). el municipio está ubicado en la zona andina, donde se concentra la población colombiana (viteri, 2002), y la mayoría de sus suelos presentan severos grados de erosión (proyecto checua, 2000). ésta se debe a la alta presión por el uso de agronomia 26-2 -profe194).indd 332 06/10/2008 19:41:32 viteri, martínez y bermúdez. selección de abonos verdes para los suelos de turmequé (boyacá) 333 la tierra bajo el enfoque del modelo de la revolución verde, adoptado por los agricultores desde los principios de la segunda mitad del siglo xx. la pérdida de los suelos por la erosión pone en alto riesgo el potencial agropecuario del municipio, con repercusiones económicas y sociales de consideración, ya que directa o indirectamente afecta la productividad, la disponibilidad de alimentos y las posibilidades de progreso de la población (viteri, 2002). se sabe que los procesos dominantes de degradación que han afectado cerca de la mitad de los suelos del mundo son causados por la erosión en un 83% y que el deterioro de la capacidad productiva se debe en especial a la disminución de la materia orgánica y a los efectos de la erosión (fao, 2001; proyecto procas, 2002). al considerar que la influencia antrópica es uno de los principales factores causantes de la erosión, la solución a los problemas relacionados con este proceso debe orientarse en dos sentidos: 1) crear conciencia entre los agricultores y demás sectores sociales responsables del desarrollo agropecuario acerca de lo que significa la pérdida del recurso suelo y 2) identificar alternativas efectivas para controlar debidamente el proceso de erosión, que además sean viables de adoptar por parte del agricultor. entre las alternativas que se han formulado para proteger los suelos de la erosión y aumentar su contenido de materia orgánica (gómez et al., 2002), el uso de abonos verdes continúa siendo considerada como una de las más viables (troeh et al., 1980; piamonte, 1993; thurston et al., 1994, viteri, 2002). hoy en día, el concepto de abonos verdes se extiende a las especies vegetales que en rotación con los cultivos comerciales permiten mejorar las condiciones nutricionales y estructurales de los suelos y al usarse como coberturas los protegen de la acción erosiva de la lluvia y el viento (proyecto checua, 2000). sin embargo, aunque el uso de abonos verdes data de miles de años, la tendencia hacia el uso exagerado de agroquímicos, especialmente en la segunda mitad del siglo pasado, condujo a ignorar el papel de la materia orgánica en la producción agrícola y, en consecuencia, la exploración de alternativas para mantener niveles adecuados de este bioinsumo no ha sido una prioridad entre los investigadores. por esta razón, aún son muy escasas las investigaciones orientadas en los últimos años hacia los abonos verdes, para identificar y formular recomendaciones específicas de acuerdo a las condiciones agroecológicas de las localidades (viteri, 2002, viteri y velandia, 2006; hernández y viteri, 2006). el principal objetivo de este trabajo fue identificar, en conjunto con los agricultores, las asociaciones de abonos verdes que se adaptan mejor a las condiciones agroecológicas de turmequé y que puedan ser recomendadas como alternativa para proteger los suelos de la erosión y como fuente de materia orgánica para la recuperación y sostenibilidad de su capacidad productiva. este trabajo formó parte del proyecto “selección e introducción de abonos verdes para la sostenibilidad de los sistemas de producción en los municipios de samacá, turmequé, tunja y paipa (boyacá)”, cofinanciado por el ministerio de agricultura a través del proyecto pronatta, desarrollado como parte de las actividades del grupo de investigación manejo biológico de cultivos, del programa de ingeniería agronómica de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). materiales y métodos las actividades se iniciaron con la realización de reuniones con agricultores y demás sectores sociales del municipio de turmequé, con el fin de hacerles conocer los fundamentos y alcances del proyecto y conseguir su participación activa en el desarrollo de los experimentos. como resultado de las reuniones se consiguieron tres fincas: el cadillal (2.860 msnm) en la vereda teguaneque, la floresta (2.650 msnm) en la vereda pozo negro y la esmeralda (2.300 msnm) en la vereda rinchoque. en cada finca se seleccionó un lote de 48 m x 118 m, de cada lote se tomó una muestra representativa de suelo y se envió al laboratorio de suelos y aguas de la uptc para análisis de fertilidad (tabla 1). después de preparado el terreno, se trazaron 4 bloques de 13 parcelas de 8 m x 10 m cada una. la distancia entre parcelas fue de 1 m y entre bloques, de 1,5 m. los tratamientos estuvieron representados por 13 asociaciones de abonos verdes, 10 triples y 3 cuádruples, conformadas con las especies: avena caldas (avena sativa l.), girasol (híbrido hi doris) (helianthus annus l.), higuerilla (ricinus communis l.), nabo forrajero (raphanus sativus l.), quinua (chenopodium quinua) y la leguminosa vicia atropurpúrea (vicia sativa l.). de acuerdo con el potencial que encierra la fijación biológica del nitrógeno por parte de las leguminosas, en cada asociación se incluyó a la vicia atropurpúrea. el porcentaje de semilla de la leguminosa y de las otras especies en las asociaciones triples fue 40:30:30 y en las cuádruples, 40:20:20:20, con el mayor valor para la leguminosa. el cálculo de la cantidad de semilla de cada especie se hizo tomando como base la cantidad que se recomienda para siembra en monocultivo, así: avena caldas, 80 kg ha-1; girasol, 50 kg ha-1; higuerilla, 50 kg ha-1; nabo agronomia 26-2 -profe194).indd 333 06/10/2008 19:41:32 334 agron. colomb. 26(2) 2008 forrajero, 20 kg ha-1; quinua, 3 kg ha-1 y vicia atropurpúrea, 70 kg ha-1. el diseño experimental fue el de bloques completos al azar, con 13 tratamientos y 3 repeticiones (gómez y gómez, 1984). de acuerdo con el diseño, se asignaron los tratamientos a las parcelas y se procedió a la siembra, especie por especie, al voleo. la fertilización se aplicó también al voleo (fertilizante rafos, 150 kg ha-1). la tapada de la semilla y la aplicación del fertilizante en cada parcela se hicieron con rastrillo de mano. las variables determinadas fueron: 1) producción de materia verde por especie, 2) producción de materia verde por asociación, 3) producción de materia verde por las plantas arvenses y 4) producción de materia seca por asociación. las determinaciones se realizaron a los 60, 75, 90, 105 y 120 días después de la siembra (dds). para la materia verde se ubicó un área de 1 m2 en un sitio de la parcela representativo del crecimiento; se cortaron todas las plantas presentes a la altura del cuello de la raíz, se separaron por especie y se pesaron. para la materia seca, 500 g de materia verde de plantas de cada especie seleccionadas al azar se sometieron a secado, a 80 °c durante 24 h. además, mediante un recorrido por las parcelas a los 120 dds, se observó el comportamiento de las especies frente a enfermedades e insectos plaga. resultados y discusión producción de materia verde por especie el crecimiento y desarrollo de las especies y, en consecuencia, la cantidad de materia verde producida por especie y por asociación variaron de acuerdo a las condiciones ecológicas específicas de cada localidad. entre las fincas, la mayor producción de materia verde se registró en el cadillal, vereda teguaneque. en cuanto a especies, en las tres localidades se destacaron el nabo forrajero, la avena y la vicia, con diferencias apreciables entre ellas. en promedio, las producciones de estas tres especies en el cadillal fueron 57,0; 4,0 y 2,4 t ha-1; en la esmeralda, 16,5; 9,1 y 8,2 t ha-1 y en la floresta, 10,2; 5,2 y 10,6 t ha-1, respectivamente. en el cadillal el nabo forrajero representó 95% de la producción total por asociación, coincidiendo con los valores reportabla 1. características del suelo de las fincas utilizadas en el estudio. municipio de turmequé (boyacá). característica finca el cadillal finca la esmeralda finca la floresta valor nivel crítico valor nivel crítico valor nivel crítico textura franco franco arenoso franco arcilloso ph 4,8 muy fuertemente ácido 5,2 fuertemente ácido 5,1 fuertemente ácido materia orgánica (%) 10,2 alto 1,12 muy bajo 3,73 bajo p (ppm) 34,3 medio 22,6 medio 99,6 alto al (meq g-1) 1,2 medio 0,2 bajo 0,4 bajo ca (meq g-1) 5,22 adecuado 2,22 bajo 5,67 adecuado mg (meq g-1) 1,35 medio 0,65 bajo 2,26 alto k (meq g-1) 0,36 adecuado 0,21 medio 0,35 adecuado na (meq g-1) 0,22 normal 0,16 normal 0,24 normal cic (meq g-1) 8,35 bajo 3,44 muy bajo 9,32 bajo fe (ppm) 98 adecuado 66 medio 239 alto mn (ppm) 2,55 bajo 3,77 bajo 1,66 bajo cu (ppm) 0,44 bajo 0,49 bajo 0,32 bajo zn (ppm) 1,66 tendencia a bajo 2,19 tendencia a bajo 1,77 tendencia a bajo c.e. (ds m-1) 0,37 normal 0,14 normal 0,34 normal ce, conductividad eléctrica fuente: laboratorio de análisis de suelos y aguas, uptc, tunja. 2003 agronomia 26-2 -profe194).indd 334 06/10/2008 19:41:33 viteri, martínez y bermúdez. selección de abonos verdes para los suelos de turmequé (boyacá) 335 tados para otras localidades de boyacá (viteri y méndez, 2003; viteri y velandia, 2006). en las otras dos fi ncas, la esmeralda y la floresta, donde tanto la disponibilidad de agua en el suelo como la humedad relativa constituyen un factor limitante para el crecimiento y desarrollo de las plantas, las diferencias entre la producción de nabo forrajero y las otras dos especies no fueron muy amplias. en la esmeralda el nabo forrajero representó 51% y en la floresta, 46% de la producción total por asociación. se destaca que en la fi nca la floresta el nabo forrajero fue virtualmente igualado por la vicia, aspecto que sin duda se relaciona con el sistema radical de cada especie: la vicia produce raíces mucho más profundas que el nabo forrajero y, por lo tanto, una vez establecida no se afecta tanto por la sequía. en contraste con los aportes de materia verde de parte del nabo forrajero, la avena y la vicia en las tres localidades, los aportes del girasol, la higuerilla y la quinua fueron realmente insignifi cantes. en el cadillal la producción promedio de estas especies fue 2,7; 0,1 y 0,9 t ha-1, respectivamente. en general, el girasol fue atacado severamente por hongos y la higuerilla y la quinua mostraron un crecimiento y un desarrollo muy lentos. esto corrobora que el potencial de crecimiento y desarrollo de cada especie depende en un alto grado, además de sus características propias, de su capacidad de adaptación a las condiciones agroecológicas de la localidad donde crece, lo que justifi ca la investigación con el fi n de seleccionar aquéllas que ofrezcan el mejor potencial para una determinada región. producción de materia verde por abonos verdes y plantas arvenses en asociación la producción de materia verde por las especies de abonos verdes y las plantas arvenses en asociación en el momento de su mayor acumulación se ilustra en las fi guras 1-3. la producción de materia verde por los abonos verdes mostró diferencias altamente signifi cativas (1%), entre las asociaciones en el cadillal a los 60, 75, 90 y 120 dds y en la esmeralda a los 60 dds. en el momento de la mayor acumulación de materia verde, las diferencias entre asociaciones no fueron signifi cativas en ninguna de las localidades. al promediar las cantidades de materia verde producida por las asociaciones de abonos verdes con y sin nabo forrajero y las plantas arvenses al momento de la mayor acumulación, la producción más alta se obtuvo en el cadillal, seguida por la esmeralda y la floresta (fi gura 4). como ya se mencionó, estos resultados se asocian directamente con las condiciones agroecológicas propias de cada una de las localidades, en particular con la calidad del suelo (tabla 1) y la disponibilidad de humedad. además, la mayor producción de materia verde en cada localidad correspondió a las asociaciones con nabo forrajero; estas asociaciones, en comparación con las que no incluyeron nabo forrajero, representaron en el cadillal 83% de la producción total de abonos verdes, en la esmeralda 60% y en la floresta 62%. respecto a las plantas arvenses, como era de esperar, su mayor producción tuvo lugar en las asociaciones sin nabo forrajero (fi guras 1-3): en el cadillal, a diferencia de lo evidenciado en la esmeralda y la floresta, la producción de plantas arvenses superó considerablemente a las asociaciones de abonos verdes sin nabo forrajero. estos datos ponen de relieve el efecto regulador del nabo forrajero sobre la proliferación de arvenses, que constituyen un factor muy limitante para la producción agrícola, en especial, en localidades con suelos con niveles altos de materia orgánica, sin limitaciones de fertilidad (tabla 1) y con sufi ciente disponibilidad de agua, como sucede en la vereda teguaneque, donde se encuentra ubicada la fi nca el cadillal. figura 1. materia verde producida por los abonos verdes y las plantas arvenses en asociación, a los 105 días de la siembra. finca el cadillal, vereda teguaneque, turmequé (boyacá). v, vicia atropurpúrea; a, avena caldas; n, nabo forrajero; g, girasol; h, higuerilla; q, quinua. figura 2. materia verde producida por los abonos verdes y las plantas arvenses en asociación, 105 días después de la siembra. finca la esmeralda, vereda rinchoque, turmequé (boyacá). v, vicia atropurpúrea; a, avena caldas; n, nabo forrajero; g, girasol; h, higuerilla; q, quinua. agronomia 26-2 -profe194).indd 335 06/10/2008 19:41:34 336 agron. colomb. 26(2) 2008 la agresividad de las plantas arvenses se asocia de forma directa con el desarrollo de un sistema radical profundo, que les permite competir muy efi cientemente con los cultivos por todos los factores de crecimiento. la contribución del nabo forrajero a la disminución signifi cativa de plantas arvenses fue un hecho muy destacado por los agricultores de las tres localidades, ya que el control de estas plantas les implica tiempo y dinero. algunos investigadores sugieren que las plantas arvenses sean tenidas en cuenta como abonos verdes o coberturas; sin embargo, en términos de su capacidad de producción de fi tomasa como fuente de materia orgánica, los resultados de ésta y otras investigaciones indican que su potencial es muy bajo, con respecto a las asociaciones de abonos verdes con nabo forrajero (calegari y peñalva, 1994: viteri, 2002; angarita, 2004; cárdenas, 2004; vargas, 2004). no obstante, todas las especies de plantas arvenses que logren desarrollarse en presencia del nabo forrajero son importantes, ya que contribuyen a la diversidad del ‘cóctel de abonos verdes’ propuesto por piamonte (1993); muy apropiado desde el punto de vista agronómico, ya que incrementa el reciclaje de nutrientes y la protección del suelo contra el proceso erosivo. producción de materia seca por abonos verdes en asociación en cuanto a producción de materia seca, el análisis de varianza indicó que las diferencias entre asociaciones en la fi nca el cadillal fueron altamente signifi cativas (1%) a los 60, 75, 90 y 120 dds; en la esmeralda, signifi cativas (5%) a los 60 dds y en la floresta, no signifi cativas. en general, las asociaciones que produjeron la mayor cantidad de materia verde resultaron ser también las mejores en producción de materia seca, coincidiendo además en el tiempo de la mayor acumulación, a los 105 dds, en las tres localidades. la fi gura 5 muestra las tres mejores asociaciones en la fi nca el cadillal y la tendencia en cuanto a la producción de materia seca durante el desarrollo de su período vegetativo, similar en las tres localidades. en la esmeralda la mayor producción de materia seca se obtuvo con la asociación vicia × avena × higuerilla (vah) (8,6 t ha-1) y en la floresta con la asociación vicia × avena × nabo forrajero × girasol (vang) (6,0 t ha-1). al igual que para el caso de la materia verde, la mayor producción de materia seca correspondió a las especies nabo forrajero, avena y vicia; por lo tanto, es conveniente aclarar que en las asociaciones en las que aparece el girasol, la higuerilla o la quinua el potencial se debe a las otras especies. en términos del aporte por especie, en el cadillal sobresalió el nabo forrajero; en la esmeralda, el nabo forrajero y la avena y en la floresta, el nabo forrajero y la vicia. en este estudio, los datos obtenidos con las mejores asociaciones son muy bajos con respecto a los reportados para el valle de samacá (viteri, 2002; viteri y velandia, 2006), pero comparables con los registrados para paipa, pirgua, tunja y ventaquemada, en boyacá (orjuela, 2000; tamayo, 2001; viteri y méndez, 2003). mientras el valle de figura 3. materia verde producida por los abonos verdes y las plantas arvenses en asociación, 105 días después de la siembra. finca la floresta, vereda pozo negro, turmequé (boyacá). v, vicia atropurpúrea; a, avena caldas; n, nabo forrajero; g, girasol; h, higuerilla; q, quinua. figura 4. promedio de la cantidad de materia verde producida por los abonos verdes y las plantas arvenses en las asociaciones con y sin nabo forrajero, al tiempo de la mayor acumulación, 105 días después de la siembra. municipio de turmequé (boyacá). figura 5. producción de materia seca por las tres mejores asociaciones, durante el desarrollo de su periodo vegetativo. finca el cadillal, vereda teguaneque, turmequé (boyacá). v, vicia atropurpúrea; a, avena caldas; n, nabo forrajero; g, girasol; q, quinua. agronomia 26-2 -profe194).indd 336 06/10/2008 19:41:35 viteri, martínez y bermúdez. selección de abonos verdes para los suelos de turmequé (boyacá) 337 samacá cuenta con suelos fértiles (viteri y velandia, 2006) y un distrito de riego, en las otras localidades los suelos en general están afectados seriamente por la erosión y la disponibilidad de agua para el crecimiento y desarrollo de los cultivos depende enteramente de las lluvias. en particular, en turmequé los suelos de las partes altas son más ricos en materia orgánica que los de las partes medias y bajas (tabla 1) y además son más húmedos, condiciones que favorecen especialmente el crecimiento y desarrollo del nabo forrajero. así, en el cadillal, fi nca ubicada a 2.860 msnm, se obtuvo la mayor producción de materia seca en las asociaciones con nabo forrajero (fi gura 6). de acuerdo con la metodología utilizada en la determinación de las variables, los datos de materia verde y seca corresponden únicamente a la parte aérea de las plantas y no incluyen a las raíces, que también representan una fuente muy importante de materia orgánica (orjuela, 2000). el hecho de que la mayor acumulación de materia verde y seca haya ocurrido al mismo tiempo (105 dds) es importante, pues indica el momento de la expresión del máximo potencial de las asociaciones como fuente de materia orgánica y, por lo tanto, cuándo se deben utilizar para obtener el mayor benefi cio en cuanto a su efecto sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo (burbano, 1989; tisdale et al., 1993; gómez, 2000; sylvia et al., 2005). en general, los resultados de esta investigación refl ejan que, al igual que en otras localidades (viteri y méndez, 2003; viteri y velandia, 2006), las asociaciones de abonos verdes que incluyen nabo forrajero sí representan una fuente alternativa de materia orgánica para los suelos de turmequé. su potencial se expresa claramente desde el primer cultivo y, de acuerdo con el manejo por parte del agricultor, puede incrementarse con el tiempo. desde el punto de vista agronómico, es importante resaltar que se trata de la identifi cación de una fuente de materia orgánica que, al estar representada por abonos verdes, constituye una herramienta tecnológica muy útil para el nuevo enfoque de la agricultura, de acuerdo con el modelo agroecológico propuesto por altieri y nicholls (2000). la identifi cación de esta herramienta tecnológica es pertinente ya que, si los abonos verdes se seleccionan adecuadamente según las condiciones agroecológicas propias de cada región, su potencial no sólo se expresará en términos de la protección del suelo contra la erosión y la generación de materia orgánica, sino que se extenderá a otros aspectos de vital importancia, como son el mejoramiento de la estructura, la fertilidad y la actividad biológica del suelo, la preservación de la calidad del ambiente y el control de plantas arvenses, de insectos plaga y de enfermedades (luna, 1998). con base en la revisión de la literatura, es posible afi rmar que éste es un trabajo pionero en cuanto a la identifi cación de abonos verdes que, desde el punto de vista agronómico, ofrecen el mayor potencial para el uso y manejo apropiado de los suelos de turmequé (boyacá). comportamiento de las especies frente a enfermedades e insectos plaga a los 105 dds de las asociaciones, se observó en el nabo forrajero cierta incidencia de alternaria sp. y en la avena de roya (puccinia sp.). la vicia no presentó ningún síntoma de enfermedad. el crecimiento del girasol fue afectado seriamente por ataque de botrytis sp. y sclerotinia sclerotiorum. se destaca la tolerancia de la avena, el nabo forrajero y la vicia frente a los problemas fi tosanitarios; este comportamiento contribuye a potencializar en la región su uso como abono verde o cobertura, ya que ninguna de ellas originaría problemas de orden fi tosanitario para los cultivos agronómicos. conclusiones las especies de abono verde que mejor se adaptan a las condiciones agroecológicas de turmequé son el nabo forrajero, la avena y la vicia. el potencial de cada especie como fuente de materia orgánica depende de la localidad: el nabo forrajero fue considerablemente superior en el cadillal, pero igualado por la avena en la esmeralda y por la vicia en la floresta. el girasol, la higuerilla y la quinua, en cuanto a crecimiento y desarrollo, mostraron mucha desventaja frente a la avena, el nabo forrajero y la vicia; por lo tanto, su potencial como fuente de materia orgánica es virtualmente nulo. el girasol resultó muy susceptible al ataque de hongos. entre las localidades, el mayor aporte de fi tomasa fresca y seca se obtuvo en la fi nca el cadillal, seguida por la esmeralda y la floresta, respectivamente. las asociaciones figura 6. promedio de materia seca producida por las asociaciones con y sin nabo forrajero. municipio de turmequé (boyacá). agronomia 26-2 -profe194).indd 337 06/10/2008 19:41:36 338 agron. colomb. 26(2) 2008 que incluyeron al nabo forrajero, además de ser las más altas en producción de fitomasa, se perfilaron como las más efectivas para el control de plantas arvenses. en las tres localidades, el tiempo de la mayor acumulación tanto de fitomasa fresca como seca fue a los 105 dds, lo que indica que éste es el momento para utilizar las asociaciones y obtener el mayor beneficio como fuente de materia orgánica. hasta los 120 dds, las tres especies más promisorias no mostraron ningún síntoma de ataque de plagas o enfermedades de importancia. esta característica asegura que su introducción en los sistemas de producción como fuente de materia orgánica no generaría problemas fitosanitarios. al tener en cuenta la tremenda desventaja mostrada por el girasol, la higuerilla y la quinua, se concluye que, desde el punto de vista agronómico, en las tres localidades el mayor potencial lo ofrece la asociación van (vicia × avena × nabo forrajero). entre las especies, el nabo forrajero fue preferido por los agricultores, en especial, por su efectiva contribución al control de plantas arvenses. agradecimientos a la universidad pedagógica y tecnológica de colombia y a pronatta, por haber suministrado los recursos financieros y a epifania fraile, edilberto torres y henry moreno, por haber facilitado los lotes para la realización de los experimentos. literatura citada altieri, m. y c. nicholls. 2000. agroecología: teoría y prácticas para una agricultura sustentable. 1ª ed. pnuma, méxico, df. 43 p. angarita, r.a. 2004. selección e introducción de abonos verdes para la sostenibilidad de los sistemas de producción en el valle de samacá, boyacá. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 173 p. burbano, o.h. 1989. el suelo: una visión sobre sus componentes bioorgánicos. serie investigaciones nº 1. universidad de nariño. talleres de graficolor. pasto, nariño. 447 p. calegari, a. y m. peñalva. 1994. abonos verdes: importancia agroecológica y especies con potencial de uso en uruguay. canelones, convenio junta nacional agraria gtz, montevideo. 152 p. cárdenas, a. 2004. selección e introducción de abonos verdes para la sostenibilidad de los sistemas de producción en pirgua y paipa, boyacá. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 134 p. fao. 2001. conservation agriculture. case studies in latin america and africa. en: http://www.fao.org/docrep/003/y1730e/ y1730e00.html; consulta: abril de 2008. gómez, j. 2000. la materia orgánica en los agroecosistemas. universidad nacional de colombia, sede palmira. talleres gráficos de impresora feriva sa, cali. 70 p. gómez, j., a. pineda y m. prager. 2002. acolchados orgánicos (mulch). universidad nacional de colombia, sede palmira. talleres gráficos de impresora feriva sa, cali. 54 p. gómez, k.a. y a.a. gómez. 1984. statistical procedures for agricultural research. 2nd ed. john wiley & sons, inc., nueva york. 680 p. hernández, d.m. y s.e. viteri. 2006. selección de abonos verdes para el manejo y rehabilitación de los suelos sulfatados ácidos de boyacá (colombia). agron. colomb. 24(1), 131-137. luna, j. 1998. multiple impacts of cover crops in farming systems. en: http://ifs.orst.edu/pubs/multiple_impacts_cover_crops. html; consulta: abril de 2008. orjuela, r. 2000. evaluación de seis especies vegetales por su potencial como cultivos de cobertura y/o abonos verdes para regiones de clima frío. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 121 p. orjuela, s.c. 2000. extensión rural y características socioculturales de campesinos y campesinas en el municipio de turmequé, boyacá. tesis de maestría. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 189 p. piamonte, r. 1993. nuevos métodos de asociación para abono verde. asociación colombiana de agricultura biológica y ecodesarrollo (acabye), bogotá. 7 p. proyecto checua. 2000. cultivar sin arar: labranza mínima y siembra directa en los andes. car-kfw-gtz, colombia. 146 p. proyecto procas (proyecto checua). 2002. campo para el futuro: cultivar sin arar, sistemas sostenibles de producción. carkfw-gtz, bogotá. 166 p. sylvia, d.m., j.j. fuhrmann, p.t. hartel y d. zuberer. 2005. principles and applications of soil microbiology. 2nd ed. pearson prentice hall, new jersey. 640 p. tamayo, p. 2001. evaluación de 12 especies vegetales con potencial de cobertura y/o abono verde para las zonas de clima frío en ventaquemada, boyacá. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 105 p. tisdale, s.l., l.n. werner, j.d. beaton y j.l. halvin. 1993. soil fertility and fertilizer. 5th ed. macmillan publishing co., nueva york. 634 p. thurston, h.d., m. smith, g. abawi y s. kearl. 1994. los sistemas de siembra con cobertura. ciifad. cornell university, nueva york. 330 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 338 06/10/2008 19:41:36 viteri, martínez y bermúdez. selección de abonos verdes para los suelos de turmequé (boyacá) 339 troeh, f.r., j.a. hobbs y r.l. donahue. 1980. soil and water conservation, for productivity and environmental protection. prentice hall, new jersey. 718 p. vargas, m. 2004. selección e introducción de abonos verdes para la sostenibilidad de los sistemas de producción en turmequé, boyacá. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 122 p. viteri, s.e. 2002. selección de cultivos de cobertura con potencial para el desarrollo agrícola sostenible en el municipio de samacá, boyacá. tesis de maestría. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 150 p. viteri, s.e. y m.j. méndez. 2003. abonos verdes: selección e introducción de abonos verdes para la sostenibilidad de los sistemas de producción en los municipios de samacá, turmequé, tunja y paipa, boyacá. cartilla técnica divulgativa. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 36 p. viteri, s.e. y j. velandia. 2006. evaluación de asociaciones vegetales por su potencial como fuente de materia orgánica para los suelos de samacá (boyacá). agron. colomb. 24(1), 138-146. agronomia 26-2 -profe194).indd 339 06/10/2008 19:41:36 resumen abstract el objetivo de este trabajo fue estudiar la variabilidad espacial de los atributos del suelo, enfocado a optimizar futuros muestreos en suelos similares. el estudio se realizó en una superficie de 58 ha, ubicada en tauramena, departamento de casanare, orinoquia colombiana. el suelo del estudio corresponde a un oxic dystrudept de textura franco arenosa a franco arcillosa, localizado sobre un abanico de terraza del piedemonte de la cordillera oriental. a través del análisis del semivariograma y de análisis de varianza anidado se encontró la distancia de muestreo óptima para cada variable analizada. se halló que no hay diferencia entre las distancias óptimas encontradas bajo un método u otro cuando la varianza del atributo en cuestión tiene dependencia espacial. with the aim of optimizing future samplings in similar soils, the present work studied spatial variability of soil attributes in a 58 ha plot in the municipality of tauramena, department of casanare, in the colombian orinoquia. located at an alluvial fan terrace of the eastern mountain range, the studied soil is an oxic dystrudept with loamy sand to clay loam texture. the optimal sampling distance for each studied variable was calculated by means of a semivariogram analysis and a nested analysis of variance. no difference between the calculated optimal distances was found with either method when the variance of the specified attribute was spatial dependent. key words: eastern plains, variogram, oxisol.palabras clave: llanos orientales, variograma, oxisol. fecha de recepción: 4 de marzo de 2008. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 frutos del casanare, yopal (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 facultad de ciencias agropecuarias, universidad de la salle, bogotá (colombia). 4 autor de correspondencia. yrubianos@unal.edu.co agronomía colombiana 27(1), 111-120, 2009 introducción debido a la complejidad de los factores y procesos que intervienen en la formación del suelo, la variabilidad es una condición inherente a su naturaleza (jaramillo, 2003). es así como cambios de posición en la forma del terreno de una misma unidad de paisaje se reflejan en cambios de espesor de los horizontes superficiales. la heterogeneidad es entonces una de las principales características de los suelos, la cual puede ser de alta o baja magnitud, y afecta, en cualquiera de los casos, el manejo y las predicciones que se hagan con ella (jaramillo, 2002). para gho (2004) y jaramillo (2002), la variabilidad del suelo depende de la propiedad que se analice, las propiedades químicas varían más que las físicas; se encuentra menor variabilidad en las propiedades en su condición natural, que en condiciones de cultivo. aquellas propiedades que más se afectan por el manejo del suelo son las que presentan mayor variabilidad; otros contenidos, como el contenido de nitrógeno y fósforo, son más inestables y difíciles de predecir (schepers et al., 2004). los resultados del estudio realizado por gho (2004) indican que la variabilidad espacial se puede expresar a través del coeficiente de variación, y que hay propiedades, tales como el ph y la materia orgánica, que son más estables en el espacio, lo que permite hacer una predicción más certera de su comportamiento a través del terreno y, por ende, de la influencia sobre el rendimiento de los cultivos. aunque la variabilidad espacial ha sido estudiada tradicionalmente a través de los levantamientos de suelos, en los cuales se busca dividir áreas extensas en otras más pequeñas y más homogéneas, actualmente se utilizan técnicas cuantitativas que muestran mayor exactitud, basadas en la geoestadística, las cuales permiten estudiar esta característica en los suelos y mapear el comportamiento de sus propiedades (webster, 1985). la geoestadística parte del principio de la variable regionalizada para estudiar procesos o fenómenos en el espacio (viera, 2002). esta rama suelos, fertilización y manejo de aguas variabilidad espacial de los atributos de la capa arable de un inceptisol del piedemonte de la cordillera oriental (casanare, colombia) spatial variability of top soil attributes in an eastern range piedmont inceptisol in casanare, colombia ricardo peña1, yolanda rubiano2, 4, andrés peña3 y bernardo chaves2 112 agron. colomb. 27(1) 2009 de la estadística estudia la estructura espacial a través del variograma, del correlograma o del semivariograma experimental, para predecir o interpolar. no obstante, en ciencias del suelo, el semivariograma se ha utilizado para definir, de manera más precisa, distancias de muestreo (van es et al., 1989; fagroud y van meirvenne, 2002). pese a esto, muchos autores consideran que cuando el objetivo es definir distancias optimas para muestrear, la mejor herramienta la ofrece el análisis de varianza bajo el modelo jerárquico, en el cual se evalúan los componentes de las varianzas utilizando muestreos de tipo anidado o en pirámide (ovalles y rey, 1995; rubiano, 2005). en estos modelos, cada distancia de muestreo se toma como un factor de variación, de tal modo que al final se puede inferir la distancia que más contribuye a la varianza de la variable dependiente, encontrando así la distancia más apropiada para el muestreo. tal como se mencionó, la variabilidad espacial de las propiedades del suelo, y específicamente su magnitud, depende de los factores, de los procesos formadores y del tiempo de intervención (cultivo); en consecuencia, se pueden encontrar variaciones altas de algunas propiedades en distancias cortas, mientras que otras pueden variar en distancias largas. esto tiene un gran impacto porque pone de manifiesto que algunas variables deben ser muestreadas a muy corta distancia, mientras que otras pueden ser muestreadas a distancias mayores. el efecto económico de esta afirmación sobre los muestreos de suelos es de relevancia para atributos cuyos análisis tienen un alto costo. pues bien, este trabajo pretende, a través de un muestreo anidado y del estudio de los semivariogramas experimentales y del análisis de varianza bajo el modelo jerárquico, concluir con respecto a la mejor distancia de muestreo de cada atributo del suelo, de tal modo que se maximicen la eficiencia y la rentabilidad de los muestreos al caracterizar apropiadamente una zona con el mínimo número de muestras posibles. materiales y métodos características del área de estudio la presente investigación se llevó a cabo en una finca de 58 ha, ubicada en la vereda jagüito del municipio de tauramena, localizado sobre los 5° 01' n, 72° 45' w, ubicado al suroccidente del departamento de casanare, en la región de la orinoquia, en el oriente colombiano. el área de estudio corresponde, según holdridge, a un bosque húmedo tropical (bh-t), con un promedio anual de lluvias de 3.000 mm (igac, 2002); está ubicada sobre una zona de relieve ligeramente plano con pendiente dominante (1-3%). el paisaje corresponde al pie de monte, el tipo de relieve a un abanico terraza y la forma del terreno al plano del abanico terraza. los suelos de esta zona fueron caracterizados, según usda (2006), como oxic dystrudept, francosa fina, caolinítica, subactiva e isohipertérmica; fase moderadamente profunda con 30% dentro de la unidad y fase profunda con el otro 70% aproximadamente; están caracterizados por tener textura franco arenosa a franco arcillosa, de profundidad efectiva muy superficial a muy profunda, limitados en algunos sectores por pedregosidad. son bien drenados, con baja saturación de bases y poca capacidad de intercambio catiónico. en la fracción arena y arcilla se encontró un dominio absoluto del cuarzo y la caolinita, que indican una fertilidad potencial y actual muy baja (peña, 2006). forma de muestreo y análisis sobre una misma unidad cartográfica se utilizó un muestreo de tipo anidado con cuatro niveles, correspondientes a las distancias entre muestras, es decir, 270, 80, 20 y 4 m, para el estudio espacial de algunas variables físicas y químicas del suelo. las distancias son arbitrarias y se seleccionaron con base en los criterios descritos por jaramillo (2002) y los resultados de estudios anteriores adelantados por ovalles y rey (1995), madero (2002), lozano (2004) y rubiano (2005), con algunos ajustes, según la forma particular del lote. el diseño corresponde a un factorial 8x2x2x2 = 64 sitios, es decir, el primer nivel (270 m) tiene ocho repeticiones, mientras que los demás niveles sólo tuvieron dos (fig. 2). para la localización de los puntos de muestreo se utilizó fotografía aérea. esta imagen fue calibrada con las coordenadas a través del software map maker (dudley y map maker ltd., 1996) y sobre ella se colocó el plano de la finca. los puntos del primer nivel se localizaron dividiendo el área de estudio en 25 cuadrados de 270 x 270 m, cada uno a su vez subdividido en 25 subcuadros de 54 x 54 m. ocho de estos subcuadros fueron seleccionados al azar, teniendo en cuenta una distancia aproximada de 270 m entre ellos (fig. 2b). los puntos subsiguientes fueron ubicados con base en la distancia de muestreo específica, seleccionando transectos al azar (peña, 2006). partiendo de los procedimientos establecidos por el igac (1979), en cada uno de los puntos seleccionados se hicieron las determinaciones que se presentan en la tab. 1. métodos estadísticos utilizando el programa jmp v 5.1 (sas institute inc., 2001) se determinaron los estadísticos descriptivos, es decir, la 1132009 peña, rubiano, peña y chaves: variabilidad espacial de los atributos de la capa arable de un inceptisol del piedemonte... media, la desviación estándar, la varianza, el coeficiente de variación, la mediana, la asimetría, la curtosis y los valores mínimo y máximo. el cálculo de la semivarianza, el semivariograma experimental y el ajuste del modelo al mismo se hizo utilizando gs+ v 7.0 (gamma design software, 2004). se consideró la mitad de la máxima distancia entre dos puntos de muestreo como rango para calcular la semivarianza y se utilizaron 10 intervalos de esta distancia para construir el semivariograma. el modelo teórico de mejor ajuste a cada uno de los semivariogramas se estableció teniendo en cuenta el coeficiente de determinación (r2), la relación entre la pepita y la meseta (pepita/meseta) y el coeficiente de determinación de la validación cruzada (r2 vc). la validación cruzada es posible en gs+ ya que se pueden generar interpolaciones con “krigging puntual” utilizando cada uno de los modelos disponibles en el software para compararlos y definir cuál es el que mejor se ajusta a los datos originales. para analizar el grado de dependencia espacial se utilizó la clasificación de la relación entre la pepita y la meseta (prop) propuesta por cambardella et al. (1994), quienes establecieron tres categorías para calificarla: fuerte dependencia espacial cuando este parámetro tiene valores inferiores a 25%, moderada cuando está entre 25 y 75%, y débil cuando es superior a 75%. utilizando el método de agrupación de ward y la distancia euclidiana, en el programa statgraphics plus v. 4.0 (manugistics, 1995) se generaron cuatro “semivariogramas tipo” que permiten analizar la totalidad de los atributos físicos y químicos estudiados. la diferencia fue determinada con el criterio de “regla fija”, establecida con un nivel de similitud de 16, con el cual se obtienen grupos lógicos, es decir que desempeña un papel importante el conocimiento del sistema que se estudia (herrera, 2000). para realizar los análisis de varianza de tipo anidado se utilizó el programa sas v 8.1. (sas institute inc., 2001). el objeto del análisis de varianza fue estimar los porcentajes de la varianza aportados por cada distancia de muestreo a la varianza total, de tal forma que, junto con el análisis de los semivariogramas, la distancia en la cual se acumule la mayor cantidad de la varianza da una idea acerca de la distancia óptima de muestreo. resultados y discusión estadística descriptiva en la tab. 2 se presentan las estadísticas de las variables analizadas; se encontró que se trata de un suelo muy ácido; en el terreno los valores de ph oscilan entre 4,27 y 5,19 (extremada y fuertemente ácido). esta acidez se explica por la génesis de estos, determinada por la mineralogía de la fracción arena dominada por el cuarzo y de la fracción arcilla, dominantemente caolinítica. la condición de acidez extrema conlleva a unos valores bajos de ca, mg y k. si bien la interacción ca/mg puede ser favorable para algunos cultivos (3,11), las relaciones mg/k, ca/k y (ca+mg)/k son muy bajas, lo que indica un desbalance por el alto contenido relativo de k dentro del suelo. este bajo contenido de bases se convierte en el principal limitante para la producción agrícola, por lo que es necesario planear cuidadosamente las prácticas de fertilización y aplicación de enmiendas. figura 2. diseño del sistema de muestreo anidado (a) y localización de los puntos asignados para el análisis físicoquímico de un inceptisol del piedemonte de la cordillera oriental, en la orinoquía colombiana (b). distancia entre nidos = 270 m n1 = 270 m n3 = 20 m n2 = 80 m n4 = 4 m a b 114 agron. colomb. 27(1) 2009 tabla 1. variables analizadas para un inceptisol en la orinoquía colombiana. variable profundidad (cm) abrev. método unidad de medida contenido de arena 0 – 20 a bouyoucos % contenido de arcilla 0 – 20 ar bouyoucos % contenido de limo 0 – 20 l bouyoucos % densidad aparente 0 – 20 da cilindro biselado g cm-3 resistencia a la penetración 2,5 pt a 2.5 penetrógrafo con cono 30° y 2 cm2 kg cm-2 resistencia a la penetración 5,0 pt a 5 penetrógrafo con cono 30° y 2 cm2 kg cm-2 resistencia a la penetración 10 pt a 10 penetrógrafo con cono 30° y 2 cm2 kg cm-2 resistencia a la penetración 20 pt a 20 penetrógrafo con cono 30° y 2 cm2 kg cm-2 aluminio intercambiable 0 – 20 al kcl cmol(+) kg-1 carbono orgánico 0 – 20 co walkley-black cmol(+) kg-1 fosforo disponible 0 – 20 p bray ii ppm cap. de intercambio catiónico 0 – 20 cic acetato de amonio 1n y neutro cmol(+) kg-1 calcio 0 – 20 ca acetato de amonio 1n y neutro cmol(+) kg-1 magnesio 0 – 20 mg acetato de amonio 1n y neutro cmol(+) kg-1 potasio 0 – 20 k acetato de amonio 1n y neutro cmol(+) kg-1 sodio 0 – 20 na acetato de amonio 1n y neutro cmol(+) kg-1 ph 1:1 0 – 20 ph potenciómetro bases totales 0 – 20 bt cálculos indirectos cmol(+) kg-1 cic efectiva 0 – 20 cice cálculos indirectos cmol(+) kg-1 saturación de bases 0 – 20 sb cálculos indirectos % saturación de al 0 – 20 sat. al cálculos indirectos % saturación de ca 0 – 20 sat. ca cálculos indirectos % saturación de mg 0 – 20 sat. mg cálculos indirectos % saturación de k 0 – 20 sat. k cálculos indirectos % saturación de na 0 – 20 sat. na cálculos indirectos % rel. ca/mg 0 – 20 ca/mg cálculos indirectos rel. mg/k 0 – 20 mg/k cálculos indirectos rel. ca/k 0 – 20 ca/k cálculos indirectos rel. ca+mg/k 0 – 20 (ca+mg)/k cálculos indirectos las bases totales (bt) y la saturación de las mismas (sb) es baja, lo que coincide con los valores reportados por igac (1993); oram (1995) y igac (2000) para suelos del mismo subgrupo taxonómico (oxic dystrudepts), ubicados en los distintos paisajes aluviales de la orinoquia colombiana. el complejo de cambio es dominado por la dinámica del aluminio con saturaciones por encima de 60%, valor reportado como tóxico para cultivos de maíz y soya. el p y el co presentan valores muy variables a lo largo del área de estudio; el carbono orgánico (co), por ejemplo, varía entre 0,49 y 3,73%; no obstante, el valor medio es similar al reportado para suelos de la altillanura (rubiano, 2005), para suelos aluviales e incluso para suelos del piedemonte del departamento del meta (igac, 2000). por su parte, el p presenta una alta variación debido al historial productivo del lote, en el cual algunos sectores fueron fertilizados (229,24 mg kg-1) y otros no (17,97 mg kg-1). los valores bajos de la capacidad de intercambio catiónica efectiva (cice) tienen un comportamiento determinado por el dominio absoluto de la caolinita en la fracción arcilla y por las texturas predominantemente gruesas. la familia textural que da el nombre a la consociación es francosa fina; sin embargo el rango de variación del horizonte superficial es amplio, se encuentran áreas de textura franco arenosa, franca, franco arcillo arenosa e incluso franco arcillosa. el dominio textural lo ejerce la fracción arena con un porcentaje promedio de 60,84%, un mínimo de 44,43% y un máximo de 77,97%; las otras dos fracciones tienen un promedio de 21,36% (l) y 17,80% (ar). se trata entonces de un suelo calificado localmente como liviano, en el cual, como ya se explicó, la participación porcentual de la arena condiciona el comportamiento químico. la densidad aparente oscila entre 1,16 y 1,66 g cm-3 con un promedio de 1,51 g cm-3. este valor es considerado como limitante para el normal desarrollo radical, de acuerdo 1152009 peña, rubiano, peña y chaves: variabilidad espacial de los atributos de la capa arable de un inceptisol del piedemonte... con lo explicado por hoyos et al. (2004) para suelos de textura liviana en los llanos orientales de colombia. los valores bajos de densidad aparente están relacionados con contenidos de gravilla en los sitios muestreados y los altos, calificados por lal (1994) como muy fuertemente limitantes, son similares a los reportados por hoyos et al. (2004) y rubiano (2005). los promedios de resistencia a la penetración (pt) para todas las profundidades estudiadas oscilan entre 25 y 30 kg cm-2, con valores mínimos de 12,33 kg cm-2 a 2,5 cm de profundidad y el máximo de 50 kg cm-2 a 20 cm de profundidad. es evidente que los valores de pt a diferentes profundidades son mayores a 10 kg cm-2, lo cual indica por lo menos una restricción ligera a moderada que se hace mayor en profundidad. los valores obtenidos para este atributo son comparables a los reconocidos por rubiano (2005), silva (2003) y mercante (2003). tanto ph, como da, a y sat. al presentaron bajos coeficientes de variación, en tanto que las mayores variaciones se encontraron para las variables pt a 20 cm y p; en las demás variables analizadas, los coeficientes oscilaron entre 15 y 65%. el coeficiente de variación del ph (4,79) coincide con valores reportados por otros autores para suelos de otras clases taxonómicas (cox et al., 2003; gho, 2004 y muñoz, 2005), en tanto que los valores obtenidos para el p (193,73 mg kg-1) coinciden con los datos de ovalles (1999) y obando et al. (2006). la baja variación de la densidad aparente (6,29) contrasta con los datos de jury et al. (1999), citado tabla 2. estadística descriptiva de los parámetros fisicoquímicos de un inceptisol de la orinoquía colombiana. atributo media desviación estándar error estándar varianza coeficiente de variación mediana moda curtosis rango mín. máx. ph 4,68 0,22 0,03 0,05 4,79 4,76 4,81 -0,90 0,92 4,27 5,19 al 2,17 0,80 0,10 0,65 37,04 2,11 2,53 1,12 3,92 0,91 4,83 sat. al 83,89 4,60 0,57 21,15 5,48 84,53 nd 7,78 28,72 62,28 91,01 co 1,30 0,59 0,07 0,35 45,40 1,19 0,68 6,11 3,24 0,49 3,73 cic 10,08 5,17 0,65 26,76 51,31 9,28 8,60 3,43 27,40 2,49 29,89 ca 0,19 0,10 0,01 0,01 54,73 0,17 0,08 4,87 0,57 0,07 0,64 mg 0,07 0,04 0,01 0,00 67,26 0,05 0,04 6,23 0,24 0,02 0,26 k 0,11 0,03 0,00 0,00 31,61 0,11 0,08 -0,02 0,15 0,04 0,19 na 0,05 0,02 0,00 0,00 50,16 0,04 0,03 0,82 0,11 0,01 0,12 bt 0,41 0,17 0,02 0,03 42,29 0,40 0,44 2,66 0,93 0,16 1,09 sb 16,11 4,60 0,57 21,15 28,55 15,47 nd 7,78 28,72 8,99 37,72 cice 2,58 0,91 0,11 0,83 35,38 2,54 2,78 0,87 4,34 1,07 5,41 sat. ca 7,37 3,21 0,40 10,28 43,49 6,84 7,34 7,38 18,91 3,24 22,15 sat. mg 2,48 1,30 0,16 1,69 52,44 2,13 2,02 13,45 7,66 1,34 9,00 sat. k 4,33 1,05 0,13 1,10 24,21 4,04 4,04 0,87 4,88 2,65 7,53 sat. na 1,93 0,80 0,10 0,65 41,71 1,79 1,52 -0,32 3,36 0,32 3,68 ca/mg 3,11 0,88 0,11 0,77 28,21 3,16 4,00 0,69 4,38 1,63 6,00 mg/k 0,59 0,31 0,04 0,10 53,05 0,50 0,50 11,76 1,75 0,25 2,00 ca/k 1,76 0,77 0,10 0,60 44,02 1,72 1,00 5,40 4,23 0,69 4,92 (ca+mg)/k 2,35 1,04 0,13 1,09 44,49 2,25 2,50 8,30 5,92 1,00 6,92 p 17,97 34,80 4,35 1211,34 193,73 5,72 1,80 22,54 229,24 0,00 229,24 a 60,84 8,08 1,01 65,34 13,29 60,52 75,97 0,04 33,54 44,43 77,97 l 21,36 3,65 0,46 13,32 17,08 22,14 14,02 -0,32 14,24 14,02 28,26 ar 17,80 5,02 0,63 25,23 28,21 18,14 18,13 0,62 22,62 8,01 30,63 da 1,51 0,09 0,01 0,01 6,29 1,52 nd 2,06 0,51 1,16 1,66 pt a 2.5 cm 24,46 5,34 0,67 28,53 21,84 24,00 22,33 -0,24 24,33 12,33 36,67 pt a 5 cm 27,78 4,87 0,61 23,73 17,53 27,50 28,33 -0,31 24,33 16,00 40,33 pt a 10 cm 29,34 5,25 0,66 27,51 17,88 28,50 27,67 -0,42 23,00 17,33 40,33 pt a 20 cm 27,04 6,05 0,76 36,65 202,38 26,17 24,67 5,00 34,33 15,67 50,00 esp. 1er hte 41,17 20,99 2,62 440,62 50,98 37,00 30,00 2,46 88,00 12,00 100,00 prof. efectiva 104,66 43,45 5,43 1887,82 41,52 102,50 150,00 -1,15 135,00 15,00 150,00 116 agron. colomb. 27(1) 2009 por jaramillo (2002), mientras que el valor para a (13,29) es similar al hallado por guimaraes (2000) y obando et al. (2006). análisis espacial análisis de semivariogramas la tab. 3 muestra los atributos del semivariograma experimental para cada una de las variables analizadas en este trabajo. se observa que el modelo esférico fue el de mejor ajuste a los modelos experimentales de los atributos químicos, similar a lo reportado por oliveira et al. (1999) y verges (2004), mientras que los atributos físicos no tienen un modelo de mejor ajuste típico. para efectos de análisis, los semivariogramas fueron clasificados en cuatro grupos bien diferenciados utilizando un análisis de conglomerados, tal como se muestra en la fig. 3. figura 3. diagrama de agrupación de los atributos del suelo según el análisis de conglomerados. método de ward, distancia euclidiana. d is ta nc ia 0 4 8 12 16 1 2 3 4 a lar pha l sa t.a l c o c ic c a m gk n a bt sb c ic e sa t.c a sa t.m g sa t.k sa t.n a c a/ m g m g/ k c a/ k (c a+ m g) /k pd a pt a 2 .5 pt a 5 pt a 1 0 pt a 2 0 tiene características diferentes a los demás atributos, relacionadas con su alto coeficiente de variación, tal como se mencionó. con base en lo anterior, se infieren distancias óptimas de muestreo a partir de los valores del rango, para las variables pertenecientes a los grupos 1 y 2, que tienen fuerte dependencia espacial. es lógico pensar que si el rango es el máximo trayecto en el que hay dependencia espacial, dicha variable debería ser muestreada por lo menos una vez en esta distancia para poder tener una idea clara de su distribución en el espacio. en promedio, las variables del grupo 1 deben ser muestreadas a 547,33 m, mientras que las del grupo 2, a 43,33 m. no obstante, para futuros estudios, si es necesario muestrear una sola de las variables, puede utilizarse el valor de rango consignado en la tab. 3. la idea del agrupamiento es generar una distancia óptima de muestreo para un grupo de variables, con miras a un estudio detallado, ya que resultaría engorroso para un estudio de gran magnitud diseñar muestreos (grillas) dependiendo de cada variable. análisis de varianza anidado en la tab. 5 se observa que las variables a, l, ar, ph, al, cic, bt y cice acumulan la mayor cantidad de varianza en el nivel 1 (n1 = 270 m); sin embargo, debido a que no estabilizan su varianza antes de 270 m, es muy posible que la variabilidad espacial esté controlada por procesos que actúan en distancias mayores y, por ende, en futuros trabajos se debe muestrear a distancias mayores, lo cual corrobora lo encontrado por ovalles y rey (1995), guimaraes (2000), shukla et al. (2004) y rubiano (2005). p, co, ca, mg, k, pt a 5 y pt a 10 también encuentran su máxima varianza dentro del rango máximo de espaciamiento entre muestras, lo cual es consistente con lo reportado por luengas (2005), el p concentra también gran parte de su varianza en el nivel 2 (n2 = 80 m), explicando la dependencia espacial entre nidos y entre transectos del mismo nido. el comportamiento de las características físicas y químicas indirectas, generadas con base en variables medidas en el laboratorio, no siempre es concordante con los datos originales. así, la saturación de k encuentra su máxima variación en los niveles 4 y 3 (n4 = 4 m y n3 = 20 m) y es totalmente nula en el nivel 1, contrario al comportamiento del k, cuyo mayor porcentaje de varianza se concentra en el nivel 1 (50,82%). lo expuesto induce un proceso de toma de decisión que involucra el análisis y la interpretación de los resultados con base en uno de los parámetros, el de disponibilidad medido en laboratorio (cmol(+) kg-1), o el de saturación calculado con base en la cice. presentan las características promedio de cada grupo (centroide) se presentan en la tab. 4, y se observa que las variables que pertenecen a los grupos 1 y 2 tienen, según cambardella et al. (1994), una fuerte dependencia espacial, mientras que las variables que pertenecen a los grupos 3 y 4 tienen una dependencia espacial moderada. hay mayor ajuste del modelo teórico al semivariograma en las variables pertenecientes al grupo1, lo cual se refleja en una buena interpolación (alto r2 vc). aunque los atributos pertenecientes al grupo 2 tienen, en promedio, una mayor dependencia espacial, el ajuste del modelo teórico es bajo (bajo r2), y por tanto las interpolaciones hechas con estos modelos tienen menor r2 vc, en comparación con las del grupo 1. las variables pertenecientes a los grupos 3 y 4 tienen, en promedio, mejor ajuste del modelo teórico al semivariograma experimental, en comparación con los atributos del grupo 2. de otro lado, vale la pena anotar que el grupo 4 está conformado por una sola variable (p), ya que esta 1172009 peña, rubiano, peña y chaves: variabilidad espacial de los atributos de la capa arable de un inceptisol del piedemonte... tabla 3. modelos teóricos ajustados a los semivariogramas experimentales de variables fisicoquímicas de un inceptisol de la orinoquía colombiana. variable modelo pepita meseta rango r2 1 prop 2 r2 vc 3 a esférico 3,00 86,9 402,0 0,585 0,965 0,930 l esférico 0,31 13,8 287,0 0,510 0,978 0,815 ar esférico 2,20 37,53 456,0 0,615 0,941 0,878 ph esférico 0,009 0,077 1455,0 0,859 0,879 0,764 al esférico 0,063 0,919 470,0 0,569 0,931 0,849 sat, al esférico 0,010 19,05 47,0 0,053 0,999 0,450 co esférico 0,18 0,418 241,0 0,147 0,569 0,321 cic esférico 0,90 40,22 487,0 0,572 0,978 0,886 ca esférico 0,003 0,008 214,0 0,441 0,676 0,538 mg esférico 0,00 0,002 208,0 0,357 0,738 0,506 k esférico 0,00 0,002 537,0 0,694 0,864 0,600 na esférico 0,00 0,001 560,0 0,502 0,626 0,149 bt esférico 0,005 0,028 353,0 0,550 0,814 0,666 sb esférico 0,01 19,05 47,0 0,053 0,999 0,451 cice esférico 0,001 1,181 479,0 0,576 0,999 0,935 sat. ca esférico 0,01 8,790 47,0 0,070 0,999 0,420 sat. mg esférico 0,001 1,478 41,0 0,017 0,999 0,453 sat. k esférico 0,086 1,10 44,0 0,103 0,922 0,291 sat. na esférico 0,001 0,569 32,0 0,043 0,998 0,067 ca/mg exponencial 0,347 0,807 219,0 0,278 0,570 0,277 mg/k esférico 0,00 0,088 46,0 0,032 0,999 0,538 ca/k esférico 0,001 0,491 43,0 0,050 0,998 0,530 (ca+mg)/k esférico 0,001 0,904 43,0 0,035 0,999 0,555 p exponencial 699,0 1.878,0 945,0 0,375 0,628 0,206 da esférico 0,004 0,011 310,0 0,306 0,664 0,412 pt a 2,5 exponencial 12,38 34,02 582,0 0,354 0,636 0,372 pt a 5 exponencial 7,65 32,95 723,0 0,336 0,768 0,540 pt a 10 exponencial 10,18 38,41 849,0 0,370 0,735 0,489 pt a 20 esférico 22,01 45,61 200,0 0,142 0,517 0,127 1 r2, coeficiente de determinación del modelo. 2 prop, relación entre la pepita y la meseta. 3 r2 vc, coeficiente de determinación de la validación cruzada. tabla 4. valores promedio (centroides) de los grupos generados. grupo pepita meseta rango r2 1 prop 2 r2 vc 3 1 0,72 20,07 547,33 0,61 7,23 0,81 2 0,01 5,72 43,33 0,05 0,98 0,42 3 5,28 15,22 410,60 0,32 35,01 0,37 4 699,00 1878,00 945,00 0,38 37,20 0,21 1 r2, coeficiente de determinación del modelo. 2 prop, relación entre la pepita y la meseta. 3 r2 vc, coeficiente de determinación de la validación cruzada. máxima variación a la mínima distancia de muestreo (n4) na, sat. k, sat. na, ca/mg, pt a 2,5, pt a 20. el nivel n2 es el que concentra el menor porcentaje de la varianza para la mayoría de las características, excepto para sat. k, lo que sugiere, para posteriores estudios, un cambio en la distancia entre transectos, que podría pensar en reducirse o en ampliarse de acuerdo con los objetivos específicos de estas y con las variables por estudiar. comparación entre el análisis de varianza anidado y el análisis de semivariogramas se encontró que las variables que cumplen con el supuesto de “variable regionalizada” (semivariogramas del tipo 1) 118 agron. colomb. 27(1) 2009 m de rango y que acumula la máxima varianza a distancias superiores a 20 m e inferiores a 80 m. conclusiones tanto los análisis del semivariograma experimental, como el análisis de varianza anidado proveen una herramienta para determinar distancias óptimas para futuros muestreos. el análisis de varianza de tipo anidado no presupone una relación espacial entre distancia y varianza, y por tanto puede aplicarse con mayor libertad para este fin. al utilizar el rango del semivariograma experimental como base para decidir la distancia óptima de muestreo, se debe tener en cuenta que sólo es valido cuando la relación pepita/meseta muestre dependencia espacial de la variable analizada. cuando la variable analizada tiene fuerte dependencia espacial, como es el caso de las variables cuyos semivariogramas pertenecen al grupo 1 y 2, los resultados obtenidos utilizando una u otra metodología son similares; tal es el caso de a, cic, cice, ar, al, l, k, bt y ph, que según el rango del semivariograma, la distancia óptima de muestreo es, en promedio, 547,33 m, y según el análisis de varianza, es superior a 270 m. otro caso lo confirman las variables cuyo semivariograma experimental pertenece al grupo 2; según el rango obtenido, sat. al, sb, sat. ca, sat. mg, mg/k, (ca+mg)/k, ca/k, sat. k y sat. na, deberían muestrearse a una distancia máxima de 43,33 m, mientras que el análisis de varianza sugiere, para estos mismos atributos, distancias de muestreo superiores a 20 m e inferiores a 80 m. en los casos en que las variables cuyo semivariograma experimental pertenece a los grupos 3 y 4, es decir que no tienen relación entre distancia y varianza, las distancias de muestreo óptimas no tienen relación entre un método y otro. por otra parte, vale la pena anotar que el grupo 4 de semivariogramas está conformado por una sola variable, es decir, el p, que tiene una alta variabilidad y por ello conforma una variable especial. la distancia de muestreo 2 o nivel 2 (n2) no acumula la máxima varianza en ninguna de las variables. este resultado es claro utilizando las dos metodologías. literatura citada cambardella, c., t. moorma, j. novak, t. parkin, d. karlen, r. turco y a. konopka. 1994. field-scale variability of soil properties in central iowa soils. soil sci. soc. amer. j. 58, 1501-1511. cox, m., p. gerard, m. wardlaw y m. abshire. 2003. variability of selected soil properties and their relationships with soybean yield. soil sci. soc. amer. j. 67, 1296-1302. dudley, e. 1996. map maker popular. el procesador de mapas para windows. ciat, cali, colombia. tabla 5. componentes de varianza en porcentaje respecto al total de los atributos medidos en el suelo. atributo varianza aportada por nivel (%) n4 n3 n2 n1 ph 12,68 8,05 11,05 68,22 al 3,46 13,70 16,39 66,44 sat. al 29,96 51,88 6,38 11,78 co 25,32 28,35 3,48 42,95 cic 4,01 16,59 5,50 73,91 ca 20,55 27,50 0,00 51,95 mg 20,96 35,02 0,00 44,02 k 22,80 17,42 8,96 50,82 na 71,07 0,00 0,00 28,93 bt 9,49 13,13 0,00 77,39 sb 20,15 54,19 0,00 25,67 cice 3,56 24,15 7,94 64,35 sat. ca 32,87 41,67 6,54 18,93 sat. mg 27,14 55,87 0,00 16,99 sat. k 40,06 38,53 21,41 0,00 sat. na 69,36 7,39 0,00 23,25 ca/mg 40,95 26,44 0,00 32,62 mg/k 23,79 54,92 0,00 21,30 ca/k 29,60 32,80 8,34 29,26 (ca+mg)/k 23,79 55,22 0,00 21,00 p 17,76 12,07 29,38 40,79 a 2,63 24,31 1,86 71,20 l 9,31 16,83 0,00 73,86 ar 4,64 28,75 5,35 61,25 da 22,52 50,04 0,00 27,45 pt a 2.5 cm 44,43 9,59 8,29 37,69 pt a 5 cm 31,06 5,81 11,87 51,27 pt a 10 cm 32,77 9,04 8,67 49,51 pt a 20 cm 46,63 44,51 0,00 8,86 esp. 1er hte 16,61 42,55 40,84 0,00 prof. efectiva 7,45 30,13 0,67 61,76 tienen rangos o alcances con valores similares a las distancias en que se acumula la mayor cantidad de la variación. por ejemplo, a, cic, cice, ar, al, l, k, bt y ph, con alta dependencia espacial de la varianza y que tienen, en promedio, un rango de 547 m, acumulan todas, sin excepción, la mayor varianza a distancias superiores a los 270 m, mostrando una relación entre los resultados obtenidos con los dos métodos. por el contrario, variables con escasa dependencia espacial, como por ejemplo las pertenecientes al grupo 3 de semivariogramas, tienen valores de rango ostensiblemente diferentes a los valores a los que se acumula la máxima varianza. un ejemplo de ello lo constituye la da, con 310 1192009 peña, rubiano, peña y chaves: variabilidad espacial de los atributos de la capa arable de un inceptisol del piedemonte... fagroud, m. y m. van meirvenme. 2002. accounting for soil autocorrelation in the design of experimental trials. soil sci. soc. amer. j. 66, 1134-1142. gamma design software. 2004. gs+. geostatistics for the environmental sciences. gamma design software. plainwell, mi. gho, b.c. 2004. variabilidad especial de las propiedades químicas del suelo y su relación con los rendimientos de maíz (zea mays l.). departamento de ciencias vegetales, facultad de agronomía e ingeniería forestal, pontificia universidad católica de chile, santiago. guimarães, e.c. 2000. variabilidade espacial de atributos de um latossolo vermelho escuro textura argilosa da região do cerrado, submetido ao plantio direto e ao plantio convencional. tesis de doctorado. universidad estatal de campinas, campinas, brasil. herrera, a. 2000. la clasificación numérica y su aplicación en ecología. instituto tecnológico de santo domingo, santo domingo. hoyos, p., e. amézquita y d.l. molina. 2004. mejoramiento de las características del suelo a través del concepto de crear una capa arable en dos suelos de la altillanura plana del departamento del meta, colombia. suelos ecuat. 34(2), 93-97. igac. 2002. manual de códigos. atributos de los levantamientos de recursos de tierras. subdirección de agrología, instituto geográfico agustín codazzi, bogotá. igac. 2000. estudio general de suelos del departamento del meta. igac, bogotá. igac. 1993. estudio general de suelos del departamento del casanare. igac, bogotá. igac. 1979. métodos analíticos del laboratorio de suelos. subdirección de agrología, igac, bogotá. jaramillo, d.j. 2002. introducción a la ciencia del suelo. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín. jaramillo, d.j. 2003. la variabilidad de las propiedades del suelo y su efecto sobre el manejo de la fertilidad. en: curso teórico práctico sobre interpretación de análisis de suelos. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. lal, r. 1994. métodos y normas para evaluar el uso sostenible de los recursos suelo y agua en el trópico. smss monografía técnica no. 21. departamento de agronomía, ohio state university, columbus, oh. lozano, j.f. 2004. validación de índices para conductividad hidráulica y compactación en algunos suelos del valle del cauca. tesis de maestría. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. luengas, c.a. 2005. estudio de la variabilidad espacial en un suelo con diferentes ciclos de intervención agrícola en la altillanura colombiana. tesis de maestría. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. madero, e.e. 2002. the cartography of soil compaction. en: memorias xi congreso colombiano de la ciencia del suelo. sociedad colombiana de la ciencia del suelo. 18 de septiembre de 2002. cali, colombia. manugistics. 1995. statgraphics plus for windows. manugistics, rockville, in. mercante, e., m.a. uribe-opazo y e.g. souza. 2003. variabilidade espacial e temporal da resistência mecânica do solo a penetraçâo em areas com e sem manejo químico localizado. rev. bras. ciênc. solo 27, 1149-1159. muñoz, j.d. 2005. modelación del comportamiento espacial de variables edáficas y agronómicas en un cultivo de papa en zipaquirá, cundinamarca. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. obando, f.h., a.m. villegas, j.h. betancur y l. echeverri. 2006. variabilidad espacial de propiedades químicas y físicas en un typic udivitrands, arenoso de la región andina central colombiana. rev. fac. nal. agr. medellín 59(1), 32173235. oliveira, j.j., l.h.g. chaves, j.e. queiroz y j.g. de luna. 1999. variabilidade espacial de propiedades químicas em um solo salino-sódico. rev. bras. ciênc. solo 23, 283-289. oram. 1995. informe del proyecto: estudio comparativo de la fisiografía, suelos y vegetación de la orinoquia y amazonia colombianas. igac, colciencias, bogotá. ovalles, f.a. 1998. herramienta para la evaluación de tierras en zonas tropicales. uso de la geoestadística. universidad de lleida, españa. ovalles, f.a. y b.j. rey. 1995. variabilidad interna de unidades de fertilidad en suelos de la depresión del lago valencia. agron. tropical 44(1), 41-65. peña, r.a. 2006. caracterización de la variabilidad espacial de los atributos del suelo como base para el manejo por sitio específico en el cultivo de piña “gold”. estudio de caso tauramena llanos orientales. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. rubiano, y. 2005. sistema georreferenciado de indicadores de calidad del suelo. herramienta sig para apoyo a la planificación, uso y manejo del suelo. tesis de doctorado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. schepers, a., j. shanahan, m. liebig, j.s. schepers, s. johnson y a. luchiari. 2004. appropriateness of management zones for characterizing spatial variability of soil properties and irrigated corn yields across years. agron. j. 96, 195-203. shukla, m.k., b.k. slater, r. lal y p. cepuder. 2004. spatial variability of soil properties and potential management classification of a chemozemic field in lower austria. soil sci. 169(12), 852-860. sas institute inc. 2001. sas useŕ s guide. version 8.1 ed. sas institute, cary, nc. sas institute inc. 2001. jmp user ś guide. version 5.1 ed. sas institute, cary, nc. silva, v.r., j.m. reichert, l. storck y s. feijó. 2003. variavilidade espacial das características químicas do solo e productividade de milho em um argissolo vermelho-amarelo distrófico arenico. rev. bras. ciênc. solo 27, 1013-1020. usda. 2006. soil survey division staff. keys to soil taxonomy. 10th ed. soil conservation service, blacksburg, wa. van es, h., c. van es y d. cassel. 1989. aplication of regionalizad variable theory to large–plot field experiments. soil sci. soc. amer. j. 53, 1179-1183. verges, g. 2004. uso de modelos espaciales para el análisis estadístico de experimentos agronómicos de gran tamaño. tesis de 120 agron. colomb. 27(1) 2009 maestría en ciencias vegetales. pontificia universidad católica de chile, santiago. viera, m. 2002. introducción a la geoestadística. instituto mexicano del petróleo, méxico d.f. webster, r. 1985. quantitative spatial analysis of soil in the field. pp. 1-70. en: stewart, b. (ed.). advances in soil science. vol 3. springer-verlag, new york, ny. agronomía 23-1.indd evaluación de cinco genotipos promisorios de papa solanum tuberosum sp. andigena según desempeño agronómico y calidad industrial evaluation of five promissory genotypes of potato solanum tuberosum sp. andigena for agronomic characters and industrial quality nancy m. martínez1 y gustavo a. ligarreto2 resumen: con base en variables cualitativas y cuantitativas se llevó a cabo la evaluación de cinco genotipos promisorios de papa solanum tuberosum sp. andigena pertenecientes a la corporación colombiana de investigación agropecuaria –corpoica– y de la variedad diacol capiro, en siete localidades del país. los resultados se analizaron por métodos univariados y multivariados para conocer las características que discriminaban a los materiales. en el análisis multivariado de componentes principales, los primeros cuatro componentes representan el 95,22% de la variación total. las variables de mayor influencia fueron época de maduración, época de emergencia, peso total de los tubérculos por parcela, peso de los tubérculos de tamaño primera, peso de los tubérculos de tamaño cero, peso de los tubérculos de tamaño cuarta, gravedad específica y materia seca. se detectó que existe interacción significativa entre genotipo y ambiente para las variables de rendimiento en frito y calidad industrial, las cuales, según el análisis de estabilidad fenotípica de kang (1991), permitieron seleccionar los clones 2, 7 y 14 como los más rendidores y estables según las características peso total de los tubérculos por parcela, materia seca y rendimiento en frito. considerando el índice de rendimiento y la estabilidad fenotípica combinadas, el clon 7 se recomienda como el material más promisorio. palabras clave adicionales: rendimiento, parámetros industriales, estabilidad fenotípica. summary: five promising solanum tuberosum sp. andigena potato genotypes were evaluated based on their qualitative and quantitative variables (as were the diacol capiro variety) at seven different locations forming part of the colombian agricultural research corporation (corpoica), regional agricultural research programme. univariate and multivariate methods were used for analysing the results to identifying which traits differentiated materials. the first four components represented 95.22% of total variation in main component analysis; the variables having most influence were: maturation time, time of year for sprouting, total tuber weight per lot, firstsize tuber weight, zero-size tuber weight, fourth-size tuber weight, specific gravity and dry material. significant genotype cf environment interaction was detected in yield and industrial quality variables which, according kang’s phenotypical stability analysis (1991), would mean that clones 2, 7 and 14 should be selected as producing the best yield and being the most stable in terms of total tuber weight per lot, dry matter and fried yield. clone 7 would thus be recommended as being the most promising new improved variety in terms of yield and stability index. additional key words: yield, industrial para meters, phenotypic stability. 1 investigadora, programa de recursos genéticos y biotecnología vegetal, corporación colombiana de investigación agropecuaria –corpoica–, c.i. tibaitatá. e-mail: marcy_ms@yahoo.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: galigarretom@unal.edu.co fecha de recepción: 16 de diciembre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 17-27 agronomía colombiana 18 vol. 23 · no. 1 introducción el consumo de papa procesada se ha incrementado en las últimas décadas, en especial en las grandes ciudades, probablemente a causa de un cambio en los patrones alimenticios y la tendencia a utilizar alimentos preparados o de fácil preparación. este hecho origina nuevos mercados para los alimentos procesados importados, así como mercados potenciales que utilizan materia prima producida localmente en áreas en las que antes sólo se producía para consumo fresco. las papas fritas, en hojuelas o en tiras, son los productos procesados más importantes y es probable que esta tendencia siga incrementándose en el futuro (bonierbale et al., 2000). en colombia se procesan anualmente entre 170 y 260 mil toneladas de papa, la mayor parte de las cuales se destinan a producir papas fritas en hojuelas y a la francesa, lo que representa entre 8 y 10% de la producción nacional de papa (moreno, 2001). en el país hay cerca de 70 industrias dedicadas a la actividad de procesamiento de la papa, con diferente capacidad, niveles de desarrollo tecnológico y variada presencia en el mercado. estas industrias se dedican, en especial, a la fabricación de papa frita en hojuelas, francesa y prefrita congelada (moreno, 2001a). por otra parte, es importante que los productores cuenten con variedades adecuadas, tanto para el procesamiento como para el consumo fresco, o de doble propósito, ya que esto les permitiría solucionar problemas como la regularidad en el abastecimiento del producto o aplicar el manejo apropiado para cada variedad, según su uso industrial o en fresco (bonierbale et al., 2000). actualmente, la variedad de papa más utilizada en colombia para el procesamiento es la diacol capiro por sus apropiadas características industriales como la concentración de azúcares reductores, el rendimiento y la gravedad específica; no obstante, una de las desventajas de esta variedad es que presenta poca tolerancia a la gota (phytophthora infestans). por esta razón es necesario disponer de nuevos genotipos que, además de cumplir los requerimientos exigidos por la industria, presenten características favorables en su comportamiento agronómico (moreno, 2001). algunas características deseables de las variedades de papa para procesamiento, según bonierbale et al. (2000), estrada (2000), gómez y ramírez (1999), y avella y parra (1997), son: para las papas en hojuelas deben proceder de tubérculos con forma redonda-ovalada, ojos superficiales para facilitar el pelado mecánico con mínima perdida de materia prima, con un tamaño aproximado entre 4 y 7 cm de diámetro, es decir, papa tamaño cero y primera; la pulpa debe ser blanca, crema o amarillo claro; deben estar libres de mancha parda causada por daño mecánico, sin rajaduras ni pigmentación con antocianinas, corazón hueco y presentar resistencia a la manipulación y almacenamiento. según inca (1989), la gravedad específica debe ser mayor de 1,085, siendo éste uno de los factores más importantes, tanto para consumo fresco como para la mayoría de productos procesados, puesto que determina de forma directa el rendimiento, la menor absorción de aceite y el tiempo de fritura, y por consiguiente, la disminución de costos. la concentración de azúcares reductores debe ser inferior a 0,2 mg· g-1 peso fresco y debe tener un buen sabor después del procesamiento. teniendo en cuenta la acción de los mecanismos genéticos que controlan la calidad en poscosecha, la inestabilidad de las características de calidad frente a las condiciones ambientales de producción y almacenamiento, y la probabilidad de que los genotipos superiores para calidad de procesamiento sean adaptados a condiciones especificas, ambientales y de manejo, el programa regional de investigación agrícola del c.i. tibaitatá de corpoica, desarrolló cinco clones promisorios para uso industrial, los cuales fueron utilizados en este estudio con el objetivo de seleccionar clones de papa según parámetros agronómicos y de calidad industrial para las principales zonas productoras del país. materiales y métodos el presente trabajo se realizó en siete localidades de colombia ubicadas en las zonas agroecológicas fa, fg, y fn, importantes en la producción de papa en el país (tabla 1), (igac, 1985). las pruebas de laboratorio se realizaron en el c.i. tibaitatá de corpoica (mosquera, cundinamarca). se utilizaron tubérculos semilla de cinco genotipos promisorios, pertenecientes a corpoica, denominados: clon 1, clon 2, clon 7, clon 9, clon 14 y como testigo la variedad diacol capiro. el clon 1 proviene del cruce de ica puracé x bogotá; el clon 2 proviene del cruce de perricholi x rosita y el clon 14 es una introducción del centro internacional de la papa -cip-; la genealogía de los clones 7 y 9 se desconoce. martínez y ligarreto: evaluación de cinco genotipos promisorios de papa... 192005 los clones se sembraron en parcelas de cuatro surcos, con una distancia de 1 m entre ellos para las localidades mosquera, sibaté, duitama, la unión, gualmatán y 1,2 m en las localidades ventaquemada y túquerres. cada surco tenía una longitud de cinco metros y se distribuyeron 15 tubérculos por surco, a una distancia de 30 cm uno de otro. se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con tres replicaciones. la evaluación se realizó respecto de 11 variables cualitativas: 1) color primario de la flor; 2) color secundario de la flor; 3) reacción a gota (phytophthora infestans); 4) tipo de planta; 5) color de la piel del tubérculo; 6) color de la pulpa del tubérculo; 7) profundidad de ojos; 8) color de la hojuela frita; 9) absorción de aceite por la hojuela; 10) textura de la hojuela y 11) sabor de la hojuela, según los descriptores propuestos por el cip (huamán, 1994). por otra parte, también se evaluaron 18 variables cuantitativas relacionadas con precocidad, peso del tubérculo, gravedad específica, materia seca, azúcares reductores por los métodos de nelson y glucocinta, peso de las hojuelas y rendimiento en frito. la clasificación de los tubérculos por tamaño se realizó teniendo en cuenta la resolución no. 0400 de 1997 del instituto colombiano agropecuario -ica-, según la cual los tubérculos con peso mayor de 150 g son de tamaño cero, entre 120 y 150 g son de tamaño primera, entre 70 y 119 g son de tamaño segunda, de 40 a 69 g son de tamaño tercera y los menores de 40 g se consideran de tamaño cuarta. se determinó la cantidad de mg de azúcares reductores por gramo de peso fresco del tubérculo mediante la técnica analítica de nelson (gutiérrez et al., 1994) y por el método de la glucocinta. para la fritura, el tubérculo se cortó en hojuelas de 1 mm de grosor, se tomaron tres tubérculos de cada material y repetición, se frieron en aceite vegetal a 180°c durante tres minutos. el rendimiento en frito se calculó mediante la relación del porcentaje entre el peso de hojuelas en fresco y el peso de las hojuelas fritas, mientras que el rendimiento en fresco vs. rendimiento en frito se determinó para conocer cuantos gramos de tubérculo fresco se necesitaban para obtener 1.000 g de hojuelas fritas. los datos se analizaron mediante técnicas de estadística simple como promedios, varianzas y desviación estándar. también se realizaron análisis de varianza combinados para localidades, estadística multivariada de componentes principales y análisis de cluster utilizando la distancia gower (sneath y sokal, 1973; pla, 1986; rojas, 2003). el análisis estadístico de estabilidad fenotípica de los cinco genotipos evaluados en siete ambientes se realizó mediante la metodología propuesta por kang (1991), la cual utiliza un recurso estadístico que reúne la selección por rendimiento y la estabilidad fenotípica. en el estudio se procesaron los datos mediante una macro en el programa sas que permite obtener el índice de rendimiento-estabilidad y la varianza de shukla por reml (restricted maximun likelihood); la macro utilizada fue la propuesta por cotes et al. (2002). resultados y discusión los promedios, varianzas, desviaciones estándar y coeficientes de variación de los 18 caracteres cuantitativos de los clones evaluados en siete localidades se presentan en la tabla 2. el mayor coeficiente de variación fue para la variable (v19) peso de los tubérculos de tercera por parcela (113,94), mientras que el menor lo presentó la variable (v22) gravedad específica (0,92); lo primero se debe a la alta variabilidad causada por el efecto del ambiente sobre la variable peso de los tubérculos de tertabla 1. localización y ambientes en los cuales se evaluaron los genotipos en estudio. departamento municipio vereda altitud (m.s.n.m.) precipitación promedio anual (mm) temperatura promedio (°c) 1. cundinamarca mosquera c.i tibaitatá 2.542 720 13 2. cundinamarca sibaté san rafael 2.720 1.200 13 3. boyacá ventaquemada jurpa 2.870 1.157 13 4. boyacá duitama uso chicamocha 2.500 860 14 5. antioquia la unión la aurora 2.600 2.000 15 6. nariño gualmatán la cofradía 2.650 1.100 14 7. nariño túquerres guayaquila 3.100 1.100 12 agronomía colombiana 20 vol. 23 · no. 1 cera, mientras que lo segundo se deriva de la similitud de los datos para la variable gravedad específica en los clones evaluados y la variedad diacol capiro en las diferentes localidades evaluadas. tabla 2. estadísticas simples de variables cuantitativas de cinco genotipos promisorios y la variedad diacol capiro. varia bles n° obs. valores pro medios varian zas desviación estándar coeficientes de variación % mínimos máximos v12 126 15,00 27,00 21,03 7,34 2,71 12,88 v13 126 32,00 85,00 62,74 141,84 11,91 18,98 v14 126 86,00 160,00 128,88 478,73 21,88 16,97 v15 126 130,00 200,00 163,14 386,51 19,66 12,05 v16 34 0,70 74,00 23,69 487,96 22,09 93,24 v17 104 0,78 135,00 40,38 1.132,99 33,66 83,35 v18 105 0,74 41,80 13,81 76,03 8,72 103,25 v19 87 0,45 44,00 8,89 102,61 10,13 113,94 v20 53 0,56 20,00 7,15 30,03 5,48 76,64 v21 126 2,20 168,00 59,99 1.393,52 37,33 62,22 v22 126 1,05 1,12 1,08 0,0001 0,01 0,92 v23 126 18,50 29,90 22,39 6,10 2,47 11,03 v24 80 0,01 1,11 0,24 0,04 0,21 87,50 v25 126 0,04 0,37 0,16 0,004 0,07 43,75 v26 126 20,03 173,92 78,55 949,87 30,82 39,23 v27 126 53,71 491,86 228,95 7.800,42 88,32 38,57 v28 126 26,95 40,03 34,35 4,41 2,10 6,11 v29 126 2.497,92 3.710,16 2.922,14 3.5261,3 187,78 6,42 debido a que existe una importante estructura de correlación significativa entre la variable peso total de los tubérculos por parcela con las variables época de emergencia, época de madurez, época de cosecha, peso de los tubérculos de tamaño cero, primera, tercera y cuarta; así también entre gravedad específica con materia seca, entre otras, es conveniente la aplicación de métodos estadísticos multivariados como el de componentes principales para conocer cuales variables discriminan los clones en estudio. en el análisis de componentes principales para las variables cuantitativas, se aprecia que los primeros cuatro componentes representan el 95,22% de la variación total (tabla 3). el primer componente aportó el 51,08%, el segundo 22,98%, el tercero 12,02%, mientras que el cuarto componente contribuyó con 9,12% de esta variación. el alto porcentaje de la variación total explicada por los cuatro primeros componentes sugiere que estos contienen variables que discriminan a los materiales en estudio. al analizar los vectores característicos (tabla 4), se encontró que para el primer componente las variables de mayor influencia en la discriminación de los materiales en estudio fueron el peso total de los tubérculos (coeficiente = 0,338), el peso de los tubérculos de primera (0,326) y el peso de los tubérculos tamaño cero (0,318). las características que más aportan en la diferenciación en el segundo componente fueron la gravedad específica (–0,449), los días a la emergencia (0,435) y la materia seca (–0,431). en el tercer componente la separación de los materiales se debió al aporte de la variable peso de los tubérculos de cuarta por parcela (–0,563); en el cuarto componente la época de maduración (–0,432) fue el descriptor que mejor discriminó los genotipos. tabla 3. componentes principales seleccionados por su valor característico (λ ≥ 1) a partir de 12 variables cuantitativas evaluadas en siete ambientes. componentes principales valores característicos diferencias de valores característicos proporciones de la varianza total absoluta (%) acumulada 1. rendimiento en campo 8,68 4,47 51,08 51,08 2. calidad industrial 3,90 1,86 22,98 74,07 3. rendimiento en campo 2,04 0,49 12,02 86,09 4. precocidad 1,55 0,73 9,12 95,22 tabla 4. variación representada por los coeficientes de variables cuantitativas en cada vector característico asociado a los cuatro componentes principales de cinco genotipos promisorios y diacol capiro. variables vectores característicos 1° 2° 3° 4° v12 época de emergencia -0,022 0,435 0,345 0,006 v13 época de floración -0,302 -0,159 0,076 0,153 v14 época de madurez 0,213 0,095 0,217 -0,432 v16 peso tubérculos 0 0,318 0,108 0,114 0,131 v17 peso tubérculos 1 0,326 -0,043 0,038 0,133 v18 peso tubérculos 2 0,230 0,181 -0,276 -0,358 v19 peso tubérculos 3 0,290 0,189 -0,186 -0,181 v20 peso tubérculos 4 -0,074 0,106 -0,563 0,395 v21 peso total tubérculos 0,338 0,013 -0,023 0,046 v22 gravedad específica 0,085 -0,449 0,237 -0,110 v23 materia seca v24 azúcares red. nelson 0,149 0,257 -0,431 0,212 0,140 -0,040 -0,137 0,304 v25 azúcares red. glucocinta 0,215 0,272 0,076 -0,088 v26 peso hojuela fresca 0,237 -0,113 0,196 0,368 v27 peso hojuela frita 0,258 -0,077 0,259 0,398 v28 rendimiento en frito 0,235 -0,287 -0,305 -0,058 v29 rendimiento fresco vs. frito -0,240 0,268 0,318 0,066 el análisis de componentes principales permitió identificar que las variables relacionadas con el rendimiento en campo, la calidad industrial y la precocidad están martínez y ligarreto: evaluación de cinco genotipos promisorios de papa... 212005 asociadas a los cuatro componentes de mayor importancia. los resultados anteriores son semejantes a los reportados por avella y parra (1997), quienes encontraron que las variables época de floración, época de tuberización, porcentaje de materia seca, gravedad específica y concentración de azúcares reductores, fueron importantes para caracterizar la colección colombiana de solanum tuberosum sp. andigena desde el punto de vista de calidad industrial. la concentración de azúcares reductores es una de las características más importantes reportada por la literatura para la diferenciación de materiales de uso industrial; sin embargo, en este estudio esta variable no discriminó a los clones evaluados, posiblemente porque en el proceso de selección se optimización las características de calidad de los materiales para uso industrial; al respecto se ha conoce que la tasa de acumulación de los azúcares reductores está genéticamente determinada y exhibe alta heredabilidad. los métodos de la glucocinta y nelson presentaron una baja correlación, lo que se puede explicar porque la prueba de la glucocinta se realizó cuando se recibió el material procedente de cada localidad, mientras que para la prueba de nelson los materiales, secos y molidos, permanecieron almacenados dos meses en un cuarto de baja humedad y temperatura constante, y se desconoce el efecto de dicho almacenamiento en los materiales, aunque gómez et al. (2000) afirman que una vez el material seco y molido no se presenta conversión de azúcares. además otro factor que pudo haber influido este resultado es el tamaño de los tubérculos utilizados. gómez et al. (2000), encontraron que a menor tamaño del tubérculo, mayor es la concentración de azúcares reductores; a su vez, afirman que el contenido de sacarosa y azúcares reductores en los tejidos de los tubérculos puede variar considerablemente en diferentes partes de éste, posiblemente como resultado de las condiciones de crecimiento y el tiempo de cosecha. dentro de un tubérculo hay usualmente una disminución del gradiente de azúcares reductores o una distribución uniforme de sacarosa del ápice a la base del tubérculo. en este estudio se encontró que a mayor altura de las localidades mayor es la concentración de azúcares reductores, resultado que coincide con los reportados por perilla y cifuentes (2001) y rodríguez (2001). evaluación agronómica en la tabla 5, los análisis de varianza muestran que las variables época de maduración, peso de los tubérculos de primera y peso total de los tubérculos presentaron diferencias altamente significativas para localidad, genotipo y localidad por genotipo. el peso de tubérculos tamaño cero presentó diferencias altamente significativas para localidad y genotipo. el peso de los tubérculos de cuarta mostró diferencias significativas para localidad por genotipo. respecto de la época de emergencia se encontraron diferencias altamente significativas para localidad y genotipo por localidad y significativas para genotipo. estas diferencias se deben a la alta variación entre los materiales en estudio, como se describe a continuación, y al efecto del ambiente sobre los caracteres poligénicos que rigen estas características. tabla 5. componentes de varianza estimados para las variables seleccionadas en los componentes principales¹. variable cuadrados medios localidad error (a) genotipo genotipo x localidad error (b) v12 epoca emergencia 129,608** 0,039 2,774* 2,189** 0,868 v14 epoca madurez 9004,888** 103,293 103,441** 92,685** 15,988 v16 peso tub. 0 58,391** 4,750 3,026** 0,603 0,526 v17 peso tub. 1 13.381,886** 60,526 3311,605** 722,109** 70,434 v20 peso tub. 4 23,419** 0,661 0,696** 0,393* 0,144 v21peso total tubérculos 16.022,568** 381,776 8.592,863** 734,605** 110,285 ¹ grados de libertad variables por desbalance del diseño: * significativa al 5% (p<0,05). **significativa al 1% (p<0,01). en el análisis por localidades para las variables de carácter agronómico que discriminan los cultivares, y según el análisis de componentes principales, se encontró que la característica época de madurez fluctuó de 86 días en la localidad la unión a 155 días en la localidad de túquerres. si estos resultados se analizan desde el punto de vista de la altitud de los sitios de evaluación, las localidades con menores altitudes van de 2.500 a 2.650 m.s.n.m. (c.i. tibaitatá, duitama, la unión y gualmatán) y las localidades con mayor altura, de 2.720 a 3.100 m.s.n.m. (sibaté, ventaquemada y túquerres). en los sitios de menor altitud la época de madurez osciló entre 86 y 150 días y en las localidades altas, fue de 126 a 160 días. ello sugiere que a menor altitud los materiales son más precoces que a mayor altitud, lo que agronomía colombiana 22 vol. 23 · no. 1 se puede explicar por el hecho de que a menor altura se aceleran los ciclos de crecimiento de la planta. se afirma que cuando la intensidad de luz es baja, como sucede en los páramos y zonas altas, el crecimiento del follaje se estimula y el crecimiento del tubérculo se retarda, lo que prolonga el ciclo de crecimiento y desarrollo de la planta. los valores observados para la característica época de emergencia variaron de 17 días en la localidad de túquerres a 24 días en la localidad de duitama; si los resultados se analizan desde el punto de vista de la altitud de las localidades, en las localidades bajas los materiales mostraron que su época de emergencia varió de 19 a 24 días, mientras que para las zonas altas fueron de 17 a 23 días. la época de madurez es importante debido a que es una de las características que contribuye a determinar la precocidad de los clones, junto con la época de floración, días a la presencia de estolones, días al inicio de tuberización y días a la maduración del tubérculo. aquellos materiales precoces pueden satisfacer la demanda de la industria sin necesidad de recurrir a la importación de materia prima; la producción temprana de brotes se podría manejar con agentes químicos pero esto originaría aumentos en los costos de producción (bonierbale et al., 2000; gómez et al., 2000; gómez y ramírez, 1999). malagamba (1997) afirma que en una variedad precoz la duración de la dormancia no es necesariamente corta. se encontró que el mayor peso de tubérculos de tamaño cero fue producido por el clon 14, seguido por los clones 7, 1, 2 y la variedad diacol capiro. el mayor peso de tubérculos de primera lo obtuvo el clon 7 seguido por los clones 14, 2, 1, 9 y la variedad diacol capiro, mientras que, el mayor peso de tubérculos de cuarta fue producido por el clon 2 (10,05 kg/parcela), seguido por la variedad diacol capiro y los clones 1, 14, 9 y 7. estos resultados indican que el clon 14, por ser el que produce mayor peso de tubérculos tamaño cero, resultaría apto para la industria de papa a la francesa que requiere tubérculos de tamaño grande; por su parte, los clones 7, 2 y 1 serían los más aptos para la industria de chips debido al rendimiento obtenido en tubérculos de primera, ya que las rodajas fritas producidas por este tamaño de tubérculo se mantienen enteras dentro del envase en el que se venden al consumidor (gómez y ramírez, 1999). el rendimiento de los tubérculos de cuarta fue muy bajo, lo cual es bueno para la industria de chips, puesto que este tamaño no es apto para ese uso y no se incurriría en pérdidas al obtener un alto rendimiento de tubérculos pequeños. (moreno, 2001; gómez y ramírez, 1999). el peso total de los tubérculos por parcela es un indicativo del rendimiento de los materiales en el campo; el valor obtenido en este estudio para la variedadad diacol capiro (11,74 t· ha-1) es muy bajo si se compara con su rendimiento comercial (25 a 30 t· ha-1), lo cual se debe a la alta susceptibilidad que presenta la variedad a p. infestans; según cotes (2000) cuando se realiza control químico de esta enfermedad, la variedad reduce sus rendimientos de manera considerable por reducción del área foliar, lo que afecta de manera directa el llenado de los tubérculos y su rendimiento, ya que un buen desarrollo foliar, fotosintéticamente activo, es necesario para la iniciación de la tuberización y el llenado de los tubérculos. a su vez, si se comparan los rendimientos obtenidos por los clones promisorios, que van de 26,7 t· ha-1 para el clon 9 a 39,11 t· ha-1 para el clon 2, y con los rendimientos comerciales de ica zipa (20 a 30 t· ha-1) e ica única (30 a 45 t· ha-1), variedades utilizadas para el procesamiento (universidad nacional de colombia, icafedepapa, 1995), se puede decir que los rendimientos de los clones promisorios son buenos y están dentro del rango establecido por las variedades más utilizadas en la industria nacional. si los resultados obtenidos para peso total de los tubérculos por parcela se analizan desde el punto de vista de la altitud de las localidades, en las zonas bajas (2.500 a 2.650 m.s.n.m.) los materiales mostraron que su peso va de 2 a 155 kg/parcela, mientras que para las zonas altas (2.720 a 3.100 m.s.n.m.) fue de 16 a 90 kg/parcela, valores que indican un mayor rendimiento por parcela en las zonas bajas. esto se explica, según porque cuando la intensidad de luz es alta, como sucede en las localidades bajas, la iniciación de la tuberización y su desarrollo es temprana, la longitud máxima del tallo se alcanza rápidamente y el rendimiento es alto. además, es necesario aclarar que en las zonas bajas se presentó una mayor distancia de siembra respecto a la de las zonas altas, pues en estas últimas la distancia entre surcos fue de 1,20 m, que corresponde a la utilizada por los productores de dichas zonas. evaluación industrial en la tabla 6 se observa que las variables gravedad específica y materia seca presentan diferencias altamente martínez y ligarreto: evaluación de cinco genotipos promisorios de papa... 232005 significativas para localidad y para genotipo, y significativas para localidad por genotipo, siendo atribuibles estas diferencias al efecto del ambiente sobre el comportamiento de los clones. tabla 6. componentes de varianza estimados de cinco genotipos promisorios y diacol capiro y siete ambientes para procesamiento industrial1. variable cuadrados medios localidad error (a) genotipo genotipo x localidad error (b) v22 g. especifica 0,0003** 0,0003 0,0007** 0,0001** 0,00007 v23 materia seca 26,778** 12,379 20,296** 4,533 * 2,813 1 grados de libertad variables por desbalance del diseño * significativa al 5% (p<0,05). **significativa al 1% (p<0,01). en el análisis por localidades se encontró que el cultivar que presentó mayores valores para las variables gravedad específica y porcentaje de materia seca fue el clon 7 (1,11 y 27,85%) en la localidad gualmatán, mientras que el de menores valores fue el clon 1 (1,071 y 19,43%) en la localidad duitama. ahora, si se discriminan las altitudes de las localidades de evaluación en altas y en bajas, el índice de gravedad específica en las zonas bajas fue de 1,071 a 1,116 y en las zonas altas de 1,071 a 1,097, mientras que el comportamiento del porcentaje de materia seca en las zonas bajas fue de 19,9 a 27,8% y en las zonas altas de 19,5 a 24,4%. según killick y simmonds (1974) y jefferies y mackerron (1986), la materia seca se considera como una característica de alta heredabilidad y baja interacción genotipo por ambiente, una combinación que favorece el mejoramiento, al ser constantes las diferencias genéticas de un ambiente a otro. en las variables materia seca y gravedad específica, se puede observar que en ambientes de menor altura es mayor el porcentaje y la relación g· g-1, respectivamente (figuras 1 y 2). los resultados obtenidos para las variables materia seca y gravedad específica, concuerdan con los reportados por houghland (1967); storey y davies (1992); cacace et al. (1994) y dale y makay (1996), quienes encontraron una alta correlación entre estas características. según freyre y douches (1994), esta correlación se debe a que el contenido de materia seca suele ser estimado por la gravedad específica, pues el contenido de materia seca puede determinarse directamente por el secado de las muestras, pero este método requiere mucho tiempo y es destructivo, mientras que la determinación por medio de la gravedad específica es más rápida y menos costosa. los valores de gravedad específica y contenido de materia seca para los clones promisorios y la variedad figura 1. interacción genotipo por localidad de cinco clones promisorios de papa y la variedad diacol capiro para la variable contenido de materia seca. fuente: universidad nacional de colombia, ica, fedepapa. 1995. figura 2. interacción genotipo por localidad de cinco clones promisorios de papa y la variedad diacol capiro para la variable gravedad específica. agronomía colombiana 24 vol. 23 · no. 1 diacol capiro señalan su aptitud para el procesamiento, pues sus valores de gravedad específica son superiores a 1.085 y su contenido de materia seca está dentro del rango de 17 a 25%, valores exigidos por la industria (inca, 1989; gómez y ramírez, 1999). para hacer un análisis por genotipo, se hizo una prueba de comparación de promedios (tabla 7), de las variables de mayor interés para los procesadores. tabla 7. prueba de comparación de promedios para las variables de interés industrial. genotipo promedios v21 peso tot. tuber (kg/parcela) v22 g. específica (g· g-1) v23 mat. seca (%) v28 rend. frito (%) clon 1 59,9 c* 1,07 c 21,6 b 34,0 a clon 2 78,2 a 1,08 b 22,2 b 35,4 a clon 7 76,1 a 1,09 a 24,3 a 35,5 a clon 9 53,4 d 1,08 b 21,8 b 33,5 b clon 14 68,7 b 1,08 b 22,1 b 33,7 b capiro 23,4 e 1,08 b 22,1 b 33,7 b *promedios con letra común no presentan diferencias significativas, según prueba de duncan (p<0,05). según álvarez y repo (1999), a mayor porcentaje de materia seca, el proceso de fritura debe evaporar menor cantidad de agua y por esta razón el rendimiento en frito es mayor; esta afirmación fue corroborada en este estudio al observar el comportamiento de los clones y la variedad diacol capiro en las diferentes localidades. si la aceptación de un clon para uso industrial dependiera sólo de las variables evaluadas en la tabla 7, los clones 7 y 2 serían los más aptos para el procesamiento de chips. figura 3. dendograma de cinco genotipos promisorios y la variedad diacol capiro a partir de 29 variables cualitativas y cuantitativas. análisis de cluster la figura 3 registra la variabilidad genética de los cinco clones evaluados y la variedad diacol capiro, medida en 11 variables de descripción cualitativas y 18 cuantitativas; la variabilidad está representada por tres grupos: el grupo i está conformado por los clones 1, 2, 7 y 14, el grupo ii está conformado por el clon 9 y el grupo iii por la variedad diacol capiro. la tabla 8 resume las características cualitativas y cuantitativas, cuyas modas y promedios permitieron conocer la variabilidad según parámetros agronómicos y calidad industrial de los materiales en estudio; en el dendograma de la figura 3 se observa la cercanía y disimilitud entre los materiales. tabla 8. descripción varietal por variables cuantitativas y cualitativas de cinco clones promisorios y diacol capiro evaluados en siete ambientes. variable 1 2 7 9 14 capiro v1 color prim. flor 7 6 6 8 6 7 v2 color sec. flor 1 1 1 0 1 0 v3 toleran, gota 2 2 2 1 1 3 v6 color pulpa 2 4 2 2 2 2 v8 color hoj. frita 3 1 2 1 2 1 v11sabor hojuela 1 1 1 3 1 1 v16 peso tub. 0 24,35 24,20 25,82 17,66 27,77 4,00 v17 peso tub. 1 43,58 47,79 55,18 29,66 47,86 15,83 v21peso total tub. 59,95 78,23 76,12 53,40 68,78 23,49 v26peso hoj. fresca 211,16 238,99 257,30 198,73 284,105 183,45 v27peso hoj. frita 71,34 84,73 91,10 66,14 96,77 61,24 clones martínez y ligarreto: evaluación de cinco genotipos promisorios de papa... 252005 las principales características que diferencian los tres grupos obtenidos de la variabilidad genética de los clones evaluados y la variedad diacol capiro se exponen a continuación. para los clones pertenecientes al grupo i: el color primario de la flor es lila, el color secundario en la flor es blanco, la incidencia de gota es de 0 al 2,5%, el color de la pulpa es crema, el color de la hojuela frita es crema intenso y su sabor es muy bueno, la época promedio de madurez es de 127 a 132 días, el peso de los tubérculos tamaño cero es de 24 a 28 kg/parcela de 20 m², el peso de los tubérculos de primera es de 60 a 78 kg/parcela de 20 m², el peso de los tubérculos totales por parcela oscila de 59 a 78 kg, el peso de las hojuelas fritas va de 71 a 97 g y el peso de las hojuelas frescas varió de 211 a 284 g. para el grupo ii: el color primario de la flor es violeta no hay color secundario en la flor, la incidencia de gota fue de 0%, el color de la pulpa es crema, el color de la hojuela frita es blanco o crema y su sabor es insípido, la época de madurez es de 132 días, el peso de los tubérculos tamaño cero es 17,66 kg/parcela de 20 m², el peso de los tubérculos de primera es 29,66 kg/parcela de 20 m², el peso promedio de los tubérculos totales por parcela es 53,40 kg, el peso de las hojuelas fritas es 66 g y el peso de las hojuelas frescas es 198 g. para el grupo iii: el color primario de la flor es morado, no hay color secundario en la flor, la incidencia de gota fue del 10%, el color de la pulpa es crema, el color de la hojuela frita es blanco o crema y su sabor es muy bueno, la época de madurez es de 126 días, el peso de los tubérculos tamaño cero es 4,0 kg/parcela de 20 m², el peso de los tubérculos de primera es 15,83 kg/parcela de 20 m², el peso de los tubérculos totales por parcela es 23,49 kg, el peso de las hojuelas fritas es 61 g y el peso de las hojuelas frescas es 183 g. análisis del rendimiento y estabilidad en las tablas anexas 1, 2 y 3, aparece el puntaje del rendimiento (rango), el ranqueo por la prueba dms al 10% (ajuste por dms), la suma del puntaje y el ajuste por dms (puntaje ajustado), la varianza de shukla, el error estándar de la varianza de shukla y el índice de rendimiento-estabilidad (re). para la variable peso total de tubérculos por parcela, de los seis clones analizados se encontró uno clasificado como inestable (puntaje shukla –4, p<0,05), mientras que para las variables materia seca y rendimiento en frito no se encuentran clones en dicha categoría. para la característica peso total de tubérculos por parcela, el mejor clon por el índice de rendimiento-estabilidad fue el clon 2, el cual, a su vez, presenta el mayor rendimiento. para las variables materia seca y rendimiento en frito el clon 7 según el índice de rendimiento-estabilidad, presenta los mayores valores para éstas características y es estable (puntaje shukla de 0). para materia seca y rendimiento en frito el segundo mejor clon es el clon 2 que es estable (puntaje shukla de 0) y muestra los segundos mejores valores para éstas variables. el resumen del análisis de estabilidad de la tabla 9 muestra que los clones 2, 7 y 14 presentan estabilidad para la variable peso total de tubérculos por parcela, mientras que los clones 2 y 7 muestran estabilidad para materia seca y rendimiento en frito. el índice de rendimiento-estabilidad (re) combinado permite estimar directamente la importancia de las variables, ya que direcciona el proceso de selección de los clones, puesto que se espera encontrar un genotipo que tenga una distribución determinada de las características acorde con las necesidades del mercado (cotes, 2000). así, se le asigna un coeficiente por el cual se multiplica cada índice re, dependiendo de la importancia que se le pretenda dar a cada una de las variables (cotes, 2000). en este caso es igual para las tres características, lo cual representa el 33,3% para cada una de ellas. según éste criterio, los clones más estables son el 2, el 7 y el 14 (tabla 9). tabla 9. resumen del análisis de rendimiento-estabilidad mediante el método de kang (1991) con base en las características materia seca, gravedad específica, peso total de la parcela, rendimiento en frito y rendimiento total para cinco clones promisorios y diacol capiro en siete ambientes. genotipo re peso total parcela materia seca rendimiento en frito total * clon 1 no no no no clon 2 si si si si clon 7 si si si si clon 9 no no no no clon 14 si no no si capiro no no no no re: índice de rendimiento-estabilidad *re total=33,3% peso total parcela+ 33,3% materia seca+ 33,3%+ rendimiento en frito. según la información anterior el clon 7 es el más promisorio para entregarse como una nueva variedad mejorada debido a que presenta estabilidad para las variables, peso total de los tubérculos por parcela, materia seca y rendiagronomía colombiana 26 vol. 23 · no. 1 miento en frito, en todas las localidades evaluadas. cuando la selección es dirigida, es decir cuando a cada variable se le asigna un porcentaje, los clones 2, 7 y 14 resultan ser los más promisorios para entregarse como nuevas variedades mejoradas al presentar un índice de rendimiento-estabilidad alto en todas las localidades evaluadas. teniendo en cuenta los resultados obtenidos en este estudio, el clon que presentó los valores más apropiados para la industria según las variables cuantitativas más importantes del análisis de componentes principales, fue el clon 7 seguido por el clon 2. es importante resaltar que en este estudio se tuvo en cuenta la variable rendimiento en frito, que no fue importante en los componentes principales pero que permite saber el verdadero rendimiento que interesa a los procesadores de papa. en cuanto a los métodos estadísticos utilizados en este estudio, el análisis de componentes principales permitió identificar las variables época de emergencia, época de madurez, peso de los tubérculos tamaño cero, primera y cuarta, peso total de tubérculos por parcela, gravedad específica y materia seca, como las características más importantes en la diferenciación de los cinco clones promisorios y la variedad diacol capiro. el método de agrupamiento para las variables cualitativas y cuantitativas permitió conocer la variabilidad por parámetros agronómicos y de calidad industrial de los materiales en estudio; en el dendograma (figura 3) se observa la cercanía o disimilitud entre los materiales, y muestra que los clones 7, 2, 1 y 14 son los más aptos para ser utilizados en el procesamiento de papa por las características que presentaron; a su vez, el análisis de rendimiento-estabilidad de las características peso total de los tubérculos por parcela, materia seca y rendimiento en frito permitió identificar los clones 7, 2 y 14 para ser lanzados como nuevas variedades mejoradas. de acuerdo a los análisis de los caracteres agronómicos y de calidad industrial para los cinco clones promisorios de papa, el clon 7 fue el más sobresaliente por lo cual se recomienda tenerlo en cuenta como una alternativa de diversificación genética de los materiales utilizados en la industria. agradecimientos los autores dan sus agradecimientos a: josé dilmer moreno, investigador del programa nacional de recursos genéticos y biotecnología agrícola de corpoica, centro de investigación tibaitatá, mosquera (cundinamarca) por su gran aporte en la coordinación y apoyo logístico en los ensayos regionales de evaluar los clones de papa; así mismo, a josé miguel cotes, docente de la universidad nacional de colombia, sede medellín, por su contribución en el procesamiento de los datos. tabla anexa 1. análisis de rendimiento y estabilidad en la variable peso total de la parcela mediante el método de kang (1991). genotipo pro medio rango ajuste por dms rango ajustado varianza shukla error estandar rango por shukla re capiro 23,49 1 -3 -2 1018,85 617,22 -4 -6 clon 9 53,40 2 -1 1 369,46 243,56 -2 -1 clon 1 59,95 3 -1 2 14,86 39,71 0 2 clon 14 68,78 4 1 5 111,66 94,20 0 5 clon 7 76,12 5 1 6 0 0 0 6 clon 2 78,23 6 2 8 0 0 0 8 promedio 59,99 2,33 dms: diferencia mínima significativa. tabla anexa 2. análisis de rendimiento y estabilidad en la variable materia seca mediante el método de kang (1991). genotipo promedio rango ajuste por dms rango ajustado varianza shukla error estandar rango por shukla re clon 1 21,61 1 -1 0 2,6122 2,1800 0 0 clon 9 21,83 2 -1 1 1,5057 1,5254 0 1 capiro 22,15 3 -1 2 0 0 0 2 clon 14 22,17 4 -1 3 0 0 0 3 clon 2 22,23 5 -1 4 0,5001 0,9337 0 4 clon 7 24,33 6 2 8 1,0790 1,2965 0 8 promedio 22,38 3,0 tabla anexa 3. análisis de rendimiento y estabilidad en la variable rendimiento en frito mediante el método de kang (1991). genotipo pro medio rango ajuste por dms rango ajustado varianza shukla error estandar rango por shukla re clon 9 33,58 1 -1 0 0 0 0 0 capiro 33,72 2 -1 1 2,0081 1,8274 0 1 clon 14 33,77 3 -1 2 0,1620 0,7801 0 2 clon 1 34,05 4 -1 3 0 0 0 3 clon 2 35,40 5 1 6 0 0 0 6 clon 7 35,58 6 2 8 0 0 0 8 promedio 34,35 3,33 martínez y ligarreto: evaluación de cinco genotipos promisorios de papa... 272005 literatura citada álvarez, m. y r. repo. 1999. desarrollo de productos de papas nativas. centro internacional de la papa (cip), lima. 108 p. avella, a. y h. parra. 1997. evaluación de la colección central colombiana de papa (solanum tuberosum sp. andigena) por los parámetros de precocidad y calidad industrial en el centro de investigación tibaitatá, municipio de mosquera. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 72 p. bonierbale, m.; w. amorós; x. espinoza; x. li y t. walker. 2000. estrategias y desafíos para el mejoramiento de papa para procesamiento. en: simposio internacional avances en la agroindustria de la papa. c. i. tibaitatá, noviembre 28 a diciembre 1 de 2000. 12 p. cacace, j; m. huarte y m. monti. 1994. evaluation of potato cooking quality in argentina. american potato journal 71, 145-153. cotes, j. 2000. análisis e interpretación de la interacción genotipo por ambiente en 24 clones de papa solanum tuberosum sp. andigena. tesis de magister en ciencias agrarias. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 86 p. cotes, j.m.; c.e. ñúztez; r. martínez y n. estrada. 2002. analyzing genotype by envirenment interaction in potato using yield-stability index. american journal of potato research 79, 211-218. dale, m. y g. mackay. 1996. herencia de la calidad de mesa y procesamiento. scottish crop research institute. invergowrite, uk. 20 p. estrada, n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. proimpa, cid, cip. bolivia. 372 p. freyre, r y d. douches. 1994. development of a model for markerassisted selection of specific gravity in diploid potato across enviroments. crop science 34, 1361-1368. gómez, c.; c. buitrago; a. cante y b. huertas. 2000. ecofisiología de papa solanum tuberosum utilizada para consumo fresco y para la industria. revista comalfi 26(1-3), 42-55. gómez, l y j. ramírez. 1999. manejo post-cosecha y comercialización de papa (solanum tuberosum). serie de paquetes de capacitación sobre manejo post-cosecha de frutas, raíces y tubérculos no. 25. sena. editorial fudesco, armenia. 122 p. gower, j. 1971. a general coefficient of similarity and some of its properties. biometrics 27, 857-874. gutiérrez, r; m. san miguel; t. navas y s. larque. 1994. métodos avanzados en fisiología vegetal experimental. colegio de postgrados en ciencias agrícolas. instituto de recursos naturales, programa de botánica. texcoco, méxico. pp. 29-42. hernández, e. 1989. herencia de los factores de calidad para el procesamiento de papas autotetraploides. tesis de posgrado. universidad agraria de la molina, lima. houghland, g. 1967. new convertion table for specific gravity, dry matter, and starch in potatoes. american potato journal 43, 138. huaman, z. 1994. descriptores de la papa para la caracterización básica de colecciones nacionales. cip, lima. 15 p. igac instituto geográfico agustín codazzi. 1985. zonificación agroecológica de colombia. bogotá, colombia. memoria explicativa. 57 p. inca instituto nacional de ciencias agrarias. 1989. boletín informativo no. 5. la habana. pp. 18-20. jefferies, r. y d. mackerron. 1986 tuber dry matter concentration of potato cultivars in relations to soil moisture. aspects of applied biology 13, 425-427. kang, m.s. 1991. simultaneous selection for yield and stability in crop perfomance trials: consequences for growers. agronomy journal 85, 754-757. killick, r. y n. simmonds. 1974. specific gravity of potato tubers as a character showing small genotype-enviroment interactions. heredity 32 (1), 109-112. malagamba, p. 1997. fisiología y manejo de tubérculos semillas de papa. en: curso sobre producción de semillas de papa y manejo empresarial. 17 de febrero 7 de marzo de 1997. lima, huancayo. moreno, j. 2001. manejo y toma de datos de las pruebas de evaluación agronómica de clones promisorios de papa para procesamiento. corpoica, regional 1, c.i. tibaitatá. 13 p. moreno, j. 2001. milenia 1: variedad de papa apta para procesamiento en hojuelas. innovación y cambio tecnológico (2)1, 20-25. perilla, a. y o. cifuentes. 2001. evaluación y selección preliminar por rendimiento de tubérculo y potencial industrial de 36 clones de papa ( solanum tuberosum l.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. pla, l. 1986. análisis multivariado: método de componentes principales. secretaría oea, washington, d.c. 94 p. rodríguez, l.e. 2001. comunicación personal. profesor facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. rojas, w. 2003. análisis multivariado en estudios de variabilidad genética. en: análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos filogenéticos. franco e hidalgo (eds.). ipgri, boletín técnico no. 8. roma. 90 p. sneath, p. y r. sokal. 1973. numerical taxonomy. freeman, san francisco. 573 p. storey, r. y h. davies. 1992. tuber quality. en: the potato crop. department of agriculture. university of reading. chapmann & hall, londres. 881 p. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen a pesar de su agradable aroma, y de poseer una pulpa jugosa, de atractivo sabor dulce acidulado, el fruto de champa es altamente perecedero. por esta razón, la comercialización se ha limitado al procesamiento del fruto y/o a su venta en zonas de producción, ya que de otra parte, aún no se ha determinado el comportamiento del producto para poder programar su recolección, y plantear alternativas de comercialización. en este contexto, el objetivo del presente trabajo fue conocer la variación de las características fisicoquímicas de los frutos de champa cosechados en cinco estados de madurez, a partir de los cuales se determinaron la masa, el color, la firmeza, el ph, los sólidos solubles totales (sst), la acidez total titulable (att), los contenidos de sacarosa, glucosa y fructosa, y la relación de madurez. para esto se tomaron 5 frutos por cada estado y por cada medición. se encontró que la pulpa más la corteza constituyen el 60% de la masa fresca del fruto; el 40% restante corresponde a las semillas. la corteza del fruto varía de color verde a amarillo intenso, indicando la madurez de consumo. la firmeza disminuyó de 85 a 9,5 n para frutos maduros. los sst se incrementan a medida que el fruto madura. la att disminuye durante el proceso de maduración. la sacarosa es el azúcar con mayor concentración en la champa, seguido por la fructosa y la glucosa. in spite of its pleasant aroma and the tasty flavor of its juicy, sweet and mildly acid pulp, the champa fruit is highly perishable. for this reason, it is only locally commercialized, unless it has been processed; all the more because its behavior has not been studied yet, therefore making it difficult to program its harvesting and to seek for commercial alternatives. the objective of the present research was to assess the physico-chemical variation of the fruit along five stages of its maturation process. for such purpose, at each maturation stage, five fruits were selected to measure each of the following parameters: mass, color, firmness, ph, total soluble solids (tss), total titratable acidity (tta), maturity ratio and sucrose, glucose and fructose contents. the pulp was determined to be 60% of the fruit’s fresh mass, while the seeds account for the resting 40%. along the whole maturation process, the skin of the fruit goes from green to yellow, when it is finally ready for consumption; fruit firmness varied from 85 to 9.5 n for mature fruits; tss increased, and tta decreased. sucrose is the most abundant sugar, followed by fructose and glucose. key words: sugars, sucrose, tropical fruits, preharvest. palabras clave: azúcares, sacarosa, frutas tropicales, precosecha. fecha de recepción: 14 de abril de 2008. aprobado para publicación: 2 de julio de 2009 1 grupo de investigaciones agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja (colombia). 2 facultad de ingeniería de alimentos, fundación universitaria agraria de colombia (uniagraria), bogotá (colombia). 3 autor de correspondencia. jgalvarezh@gmail.com agronomía colombiana 27(2), 253-259, 2009 introducción la champa (campomanesia lineatifolia r. & p.) es un árbol frutal perteneciente a la familia myrtaceae (garzón y barreto, 2002). es una especie nativa de la amazonia, de la cual en colombia se han encontrado diferentes materiales en el chocó, amazonas, caquetá, casanare, guaviare y en regiones interandinas cálidas de boyacá y cundinamarca. se conoce en diferentes países y regiones con el nombre de palillo, guayabo anselmo, guayaba de leche, guayaba de mono, guabiroba o gabiroba (guarani) y michinche (lópez y rodríguez, 1995; villachica, 1996). el fruto de champa es de sabor y aroma agradables, con abundante pulpa jugosa, dulce acidulada, lo que le da buena posibilidad de competir con otras especies ya conocidas. los frutos se consumen en fresco, y con la pulpa se preparan dulces, mermeladas y jaleas (villachica, 1996). fisiología y tecnología de poscosecha determinación de cambios físicos y químicos durante la maduración de frutos de champa (campomanesia lineatifolia r. & p.) determination of physical and chemical changes during champa fruit maturation (campomanesia lineatifolia r. & p.) javier giovanni álvarez-herrera1,3, jesús antonio galvis2 y helber enrique balaguera-lópez1 254 agron. colomb. 27(2) 2009 la semilla es de sabor amargo, y de esta se han extraído compuestos β-tricetona, denominados champanonas a, b y c, los cuales presentan actividad antimicrobiana (bonilla et al., 2005). osorio et al. (2006), al extraer compuestos volátiles de la pulpa, corteza, semilla y hoja de champa encontraron que las β-tricetonas contribuyeron en todos los estados de crecimiento del fruto a expresar los aromas y sabores característicos de la champa. la cosecha es anual, la mayor producción se presenta en el mes de septiembre. el período de cosecha es de 80 a 90 días en el año (lópez y rodríguez, 1995), por lo que la duración del producto en el mercado es baja, lo cual ha hecho que su popularización se vea reducida a las zonas de producción (villachica, 1996). la producción por árbol de champa puede oscilar desde los 5 kg para árboles jóvenes hasta los 500 kg para árboles adultos; la cosecha se hace cada tercer día y se pueden recolectar hasta 75 kg por árbol en cada jornada de recolección. no obstante, se presentan pérdidas en la poscosecha cercanas al 97% de la producción, debido a que los frutos tienen una vida poscosecha muy corta que se evidencia en un ablandamiento drástico del fruto y una rápida fermentación que limita su comercialización en fresco y su transformación a pulpa (lópez y rodríguez, 1995). otro agravante es que los frutos son recogidos del suelo a medida que se desprenden del árbol (villachica, 1996); esta situación hace que se acelere su deterioro, pues no se ha determinado ningún índice de madurez para programar las cosechas, por lo cual, en la mayoría de los casos el fruto se pierde, o su comercialización se limita a centros regionales cercanos al lugar de producción. por tanto, el trabajo tuvo como objetivo determinar la variación de las principales características físicas y químicas de los frutos de champa en cinco estados de madurez, con el propósito de determinar un punto óptimo de cosecha que garantice la recolección del fruto directamente del árbol, y que de esta manera se eviten altas pérdidas en poscosecha. materiales y métodos los frutos utilizados se cosecharon en cinco estados de madurez, en las fincas “el mango” y “la playa” de la vereda ayata del municipio de miraflores (boyacá), ubicado a 1.432 msnm, 5º 11’ n y a 73º 08’ w, con una precipitación promedio de 2.500 mm, temperatura promedio de 20°c y humedad relativa del 80%. las mediciones de las características físicas y químicas de los frutos de champa fueron realizadas en el laboratorio del instituto de ciencia y tecnología icta, de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. se determinaron las características físicas de los frutos en cinco estados de madurez, los cuales se clasificaron con base en el color, como se muestra en la tab. 1, tomando cinco frutos por estado y por medición. la masa fresca se midió con una balanza acculab vic 612 (bradford, ma) de 0,01 g de precisión; la masa seca se obtuvo después de someter los frutos en una mufla a 90ºc durante 36 h; el color, mediante la tabla de colores de munsell, y la firmeza (n, newtons), mediante un penetrómetro bertuzzi fruit tester ft327 (facchinni, italy). las determinaciones químicas realizadas fueron sólidos solubles totales (sst) como porcentaje de grados brix con un refractómetro carl zeiss (jena, alemania). el ph se determinó con un potenciómetro orión, modelo 420 (boston, ma); la acidez total titulable (att), mediante la titulación con naoh 0,1 n hasta ph 8,2 y se expresó como ácido málico. la relación de madurez (rm) se estableció como el cociente entre los sst y la att. la determinación de sacarosa, glucosa y fructosa se precisó por cromatografía líquida de alta resolución (hplc), con un detector de índice de refracción y una columna sugar pack. para las diferentes variables medidas se realizó un análisis descriptivo y un análisis de regresión no lineal con el fin de establecer los modelos de mayor ajuste al proceso de crecimiento del fruto mediante el software sas® v. 8.1e (cary, nc). resultados y discusión al momento de la madurez de consumo (estado 5), se determinó la masa fresca y seca de los frutos de champa (fig. 1), así como la masa por separado de las semillas y de la pulpa más la corteza, dado que acorde con lo mencionado por villachica (1996), es muy dispendioso separar la corteza de la pulpa. la pulpa más la corteza en fresco ocupan el 60% de la masa del fruto, el 40% restante está conformado por la masa de cuatro a seis semillas. al secar los frutos, la relación en masa seca sigue constante, lo que indica que la pulpa y la semilla acumulan la misma cantidad de agua en porcentaje, situación que genera semillas recalcitrantes pues presentan gran contenido de humedad, de acuerdo con lo demostrado por carvalho et al. (1997). en la fig. 2 se aprecia la evolución de la masa de los frutos de champa a través de los diferentes estados de madurez. 2552009 álvarez-herrera, galvis y balaguera-lópez: determinación de cambios físicos y químicos durante la maduración de frutos de champa... la curva muestra un comportamiento sigmoideo en el cual el fruto presenta una ganancia de masa entre el estado 2 y 3 mayor que en los otros estados, proceso dominado en esta fase por el llenado de fruto y, posiblemente, por la disminución en la respiración (kays, 2004). el modelo logístico sigmoideo es el de mayor ajuste comparado con el modelo de gompertz pues presenta el menor cuadrado medio del error residual. en la tab. 1 se describe el color del fruto según la tabla de munsell para cada estado de madurez indicado. el fruto de champa en sus estados iniciales presenta un color verde intenso que lentamente cambia a un verde más claro, para luego pasar a un verde amarillento, luego a un amarillo claro y finalmente a un amarillo intenso; este último color de la corteza es el indicativo de madurez de consumo del fruto. estos cambios en la coloración del fruto se deben a la degradación de la clorofila por la actividad de enzimas del tipo clorofilasa y clorofila oxidasa (valpuesta et al., 1996), que hacen desenmascarar los colores amarillos (carotenoides) a medida que el fruto madura (kays, 1997). esta coloración amarilla en algunos casos se presenta con el fin de evitar la fotoinhibición (matile et al., 1999). la degradación de la clorofila comienza con la disociación del residuo de fitol y del anillo de porfirina de la molécula de clorofila, reacción que es catalizada por la enzima clorofilasa (kariola et al., 2005). la pulpa también cambió de color durante la maduración del fruto, y pasó de un color blanco en los estados iniciales a un color crema, lo que indica la posible existencia de xantofilas (kays, 1997). los valores de firmeza se presentan en la fig. 3. estos muestran una disminución progresiva de la firmeza de los frutos de champa conforme la fruta madura, y oscilan entre 85,0 n para frutos en el primer estado de madurez y 9,5 n cuando la fruta se encuentra en madurez de consumo, lo que implica una reducción drástica de la firmeza. al comparar la firmeza de la champa en estado de madurez (9,5 n) con la de frutos promisorios como la uchuva tabla 1. determinación de los estados de madurez de la champa según el color de la corteza. estado denominación de color porcentaje de color descripción munsell 1 verde oscuro 100 verde oscuro 10gy 3/8 2 verde oscuro – verde claro 50 verde oscuro 50 verde claro 7,5gy 3/10 3 verde claro 80 verde claro 20 verde oscuro 10gy 4/14 4 verdeamarillo 60 verde 40 amarillo claro 10 y 4/6 y 10gy 4/14 5 amarillo intenso 100% amarillo intenso 10y 6/8 figura 1. masa fresca y seca de las partes del fruto de champa. las barras sobre las columnas indican la desviación estándar. figura 2. masa de frutos de champa en diferentes estados de madurez. 0 10 20 30 1 2 3 4 5 m as a fr es ca ( g) masa= 28,15 (1+e(-1,16*(madurez-2,42))) estados de madurez 0 5 10 15 20 25 30 total fresca total seca pulpa+ corteza (fresca) pulpa+ corteza (seca) semilla (fresca) semilla (seca) m as a (g ) r2 = 0,9846 0 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 estado de madurez fi rm ez a (n ) firmeza = -47,688ln(x) + 82,681 figura 3. firmeza de frutos de champa en diferentes estados de madurez. las barras sobre las columnas indican la desviación estándar.sobre las columnas 256 agron. colomb. 27(2) 2009 en su último estado de madurez (3,4 n) (trinchero et al., 1999), resulta ser un poco mayor, pero al obsevar la firmeza en los estados iniciales 85 y 18 n para champa y uchuva respectivamente, se deduce que la pérdida de firmeza es mucho mayor en el fruto de champa, lo que indica que probablemente el proceso de maduración es acelerado y que la absorción de calcio y la traslocación del mismo hacia los frutos, probablemente, en este estado es insuficiente (marschner, 2002). durante la maduración de los frutos ocurre pérdida de firmeza de forma logarítmica, debido principalmente a cambios en la estructura de la pared celular; estos implican la actividad de enzimas capaces de degradar los componentes de la misma. las principales enzimas involucradas en el proceso de maduración son la poligalacturonasa, celulasa y pectinmetilesterasa (zarra y revilla, 1996), y en algunos casos glicosidasas (gross et al., 1995; trinchero et al., 1999; minic y jouanin, 2006). esta degradación de la pared celular que ocurre durante la maduración se da principalmente en los poligalacturónidos debido a la acción de las poligalacturonasas. del mismo modo se ha observado que la pectinmetilesterasa cataliza la deesterificación del grupo carboxilo del ácido poligalacturónico e incrementa la susceptibilidad de las pectinas a la poligalacturonasa (zarra y revilla, 1996; kays, 1997). también puede ocurrir la presencia de celulasas, como la endo β(1-4) d-glucanasa, la cual actúa sobre polisacáridos hemicelulósicos del tipo xiloglucano y β(1-4) (1-3)glucano (zarra y revilla, 1996). la importancia de la firmeza radica en que es uno de los parámetros más importantes para determinar tanto la calidad como el posible manejo y empaque del producto (kays, 1997); debido a que los frutos de champa pierden esta propiedad rápidamente, su manejo se convierte en un aspecto crítico en la poscosecha de este fruto. la variación de la cantidad de sst se presenta en la fig. 4. se aprecia un aumento constante de la cantidad de azúcares a medida que el fruto madura, al pasar de 9,5 a 11,2%, aunque en el estado 4 se presenta una cantidad de 11,9%, lo que indica, probablemente, que este es el punto óptimo de cosecha, y que después de este estado el fruto comienza a incrementar su respiración y a utilizar sustratos como la glucosa en el proceso metabólico. la cantidad de sst se incrementa hasta el estado de madurez 4, debido a la hidrólisis del almidón almacenado en vacuolas y espacios intercelulares durante el crecimiento del fruto. este proceso ocurre debido al marcado incremento en la actividad de las enzimas α-amilasa, β-amilasa y almidón fosforilasa (kays, 1997). al parecer sólo la α-amilasa puede degradar gránulos de almidón intactos, por lo que la actividad de la β-amilasa y almidón fosforilasa se limitan a actuar sobre los primeros productos liberados del almidón por la α-amilasa (salisbury y ross, 1994). el almidón en las células es almacenado en pequeños gránulos y a temperatura ambiente (20ºc); es de difícil degradación tanto por el agua como por las enzimas hidrolíticas, debido a la formación de puentes de hidrógeno dentro de las mismas moléculas de almidón. una vez se incrementa la temperatura, los puentes de hidrógeno se rompen y el agua es absorbida por las moléculas de almidón, lo que produce la ruptura y gelatiniza los gránulos (zobel, 1984). en la fig. 4 se observa la variación del ph en los frutos de champa; a medida que maduran, este disminuye del estado 1 al estado 2, y posteriormente se incrementa desde el estado 2 hasta el estado 5. la disminución del ph en los primeros estados puede estar relacionada con el aumento que se da en la concentración de ácidos orgánicos (fig. 5). el incremento en el ph a partir del estado 2 se da porque durante el llenado de frutos gran parte de la actividad de acumulación se da por simporte, en donde los iones h+ desempeñan un papel importante; estos hacen parte de la formación de sustratos como la sacarosa y la glucosa, y hacen que su concentración a nivel vacuolar disminuya durante las últimas fases de la maduración, por lo que el ph se ve ligeramente aumentado (marschner, 2002). la att disminuye a medida que el fruto de champa madura (fig. 5), como ocurre en la mayoría de los frutos (hobson, 1996; kays, 1997). esta disminución se da debido figura 4. sólidos solubles totales y ph de frutos de champa en diferentes estados de madurez. las barras sobre las columnas indican la desviación estándar. h = 0,0828x2 0,3892x + 3,0892 r2 = 0,9459r2 = 0,8586 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3 4 5 estado de madurez s s t (° br ix ) 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 ph sst ph sst = -0,1619x2 + 1,4714x + 8,18 sobre las columnas 2572009 álvarez-herrera, galvis y balaguera-lópez: determinación de cambios físicos y químicos durante la maduración de frutos de champa... a la actividad de las deshidrogenasas y a que los ácidos orgánicos son utilizados como sustratos de la respiración para la síntesis de nuevos componentes durante la maduración. este descenso coincide con el inicio de la maduración y la acumulación de azúcares (kays, 1997). la mayoría de los frutos contienen grandes concentraciones de ácidos derivados del ciclo de los ácidos tricarboxílicos y otros ciclos metabólicos, los cuales se acumulan en la vacuola, en algunos frutos en forma de ácido málico, el cual se oxida a co2, o se convierte en ácido cítrico o glutámico, lo que explica el descenso del ácido málico durante la maduración (hobson, 1996). la relación de madurez expresada como sst/att mide la calidad organoléptica de los frutos. esta relación presenta una tendencia a aumentar conforme el fruto madura (fig. 5), con un mayor incremento entre los estados 3 y 4. la rm en los frutos de champa está relacionada principalmente con un aumento de los sst y una disminución de la att. en los frutos climatéricos el aumento de la rm posiblemente ocurre cuando alcanzan la tasa respiratoria máxima y desdoblan rápidamente sus reservas (ácidos orgánicos) como respuesta al incremento de su metabolismo y, en consecuencia, la rm se incrementa (kays, 2004). sin embargo, hay que tener en cuenta que cuando el fruto tiene un contenido alto de azúcares, el nivel de los ácidos debe ser suficientemente elevado para satisfacer el gusto del consumidor (osterloh et al., 1996). los valores de rm oscilan entre 2 y 4, aproximadamente; estos se pueden considerar bajos al comparar las rm de frutos feijoa (acca sellowiana berg) reportadas por rodríguez et al. (2006), las cuales se encuentran entre 4,0 y 11,6. esta situación se puede presentar probablemente porque la champa presenta una mayor acidez titulable (3-5%) en todos los estados de madurez, mientras que la att de la feijoa varía desde 2,5 hasta 1,0. en la fig. 6 se observa la variación del contenido de sacarosa, glucosa y fructosa durante el proceso de maduración del fruto de champa. en esta se aprecia una acumulación de sacarosa durante todo el proceso, mientras que la glucosa y la fructosa sólo aumentan hasta la fase de maduración 4, por lo que se supone que en esta fase comienzan a ser sustrato en el proceso respiratorio del fruto (hobson, 1996). la sacarosa presentó una mayor concentración en comparación con los demás azúcares, al igual que en la mayoría de los frutos (wills et al., 1998). el incremento de sacarosa corresponde a la traslocación de fotoasimilados que se da desde las hojas y hacia el fruto durante el crecimiento del mismo y que está directamente relacionado con el aumento en la actividad de la sacarosa fosfato sintetasa y la disminución de la invertasa (lowell et al., 1989; kubo et al., 2001). según forney y breen (1986), en fresas el proceso de entrada de sacarosa al fruto se da vía apoplasto y la mayoría del sustrato se hidroliza antes de su asimilación, proceso que se da debido a que al final del crecimiento del fruto todavía existe traslocación de sacarosa desde las hojas más cercanas (fischer y lüdders, 1997). en guayaba y feijoa el azúcar predominante es la fructosa (rodríguez et al., 2006), mientras que para champa el azúcar con mayor concentración es la sacarosa, al igual que en eugenia stipitata (galvis y hernández, 1993). la glucosa y la fructosa se incrementan en las primeras fases de maduración del fruto, debido a que la mayoría de estos acumulan almidón en sus estados iniciales (dinar y stevens, 1981), y se originan azúcares más sencillos durante la maduración por efecto de la marcada actividad 0 50 100 150 200 250 1 2 3 4 5 sacarosa glucosa fructosa estado de madurez a zú ca re s (m g l1 ) figura 6. variación del contenido de azúcares en frutos de champa en diferentes estados de madurez. 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 0 1 2 3 4 5 6 estado de madurez at t (% ) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 r m acidez total titulable rm r2 = 0,8942 att = -0,2147x2 + 0,6905x + 4,7774 r2 = 0,8499 rm = 0,653x + 0,4766 figura 5. acidez total titulable (att) y relación de madurez (rm) de frutos de champa en diferentes estados de madurez. las barras sobre las columnas indican la desviación estándar. ) sobre las columnas 258 agron. colomb. 27(2) 2009 de las enzimas α-amilasa, β-amilasa y almidón fosforilasa (kays, 1997). luego de que el fruto se encuentra en su última fase de madurez (estado 4 en adelante), la concentración de glucosa y fructosa disminuye (fig. 6) debido a dos posibles causas: la primera, a que pasan a ser sustrato respiratorio, y la segunda, a que el proceso de síntesis de estos azúcares disminuye, pero la cantidad de agua que entra al fruto no, por lo que la concentración de estos monosacáridos decrece. la disminución de la fructosa puede ir directamente relacionada con el aumento de la sacarosa, ya que la fructosa fosforilada y retirada como hexosa libre facilita la formación del gradiente de sacarosa entre el floema y las células en los vertederos (renz et al., 1993), en este caso el fruto; también puede ocurrir un proceso de reconversión en el que las hexosas libres mediante la acción de la sacarosa fosfato sintasa sean sintetizadas a sacarosa, la cual es transportada por medio de un mecanismo antiporte h+/sacarosa a través del tonoplasto (fieuw y willenbrink, 1990). cabe resaltar que dentro de los cromatogramas de azúcares analizados, además de los picos registrados para sacarosa, glucosa y fructosa, se presenta otro pico de refracción de mayor intensidad, lo que indicaría la posible presencia de otro azúcar específico para la champa en mayor concentración y por identificar. conclusiones con base en los resultados obtenidos se puede concluir que los frutos de champa pueden ser cosechados en el estado de madurez 4, que corresponde a 60% verde – 40% amarillo claro. en este estado los frutos presentan una firmeza de 15,55 n, un ph de 2,9, un contenido de sst de 11,93obrix, 3,57% de att y una rm de 3,33. el azúcar con mayor concentración en los frutos de champa es la sacarosa. literatura citada bonilla, a., c. duque, c. garzón, y. takaishi, k. yamaguchi, n. hara e y. fujimoto. 2005. champanones, yellow pigments from the seeds of champa (campomanesia lineatifolia). phytochem. 66, 1736-1740. carvalho, j.e.u., n.v.m. leão y c.h. muller. 1997. sensibilidade de sementes de gabiroba (campomanesia lineatifolia ruiz et pav. myrtaceae) ao dessecamento e à baixa temperatura. en: x congresso brasileiro de sementes, associaão brasileira de tecnologia de sementes. foz de iguazú, brasil. abrates 7(1/2), 252. dinar, m. y m. stevens. 1981. the relation between starch accumulation and soluble solids content of tomato fruits. j. amer. soc. hort. sci. 106, 415-418. fieuw, s. y j. willenbrink. 1990. sugar transport and surgar-metabolizing enzymes in sugar beet storage roots (beta vulgaris ssp. altissima). j. plant physiol. 137(2), 216-223. fischer, g. y p. lüdders. 1997. developmental changes of carbohydrates in cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits in relation to the calyx and the leaves. agron. colomb. 14(2), 95-107. forney, c. y p. breen. 1986. sugar content and uptake in the strawberry fruit. j. amer. soc. hort. sci. 111, 241-247. galvis, j. y m. hernández. 1993. análisis del crecimiento del fruto y determinación del momento de cosecha del arazá (eugenia stipitata). colombia amazónica 6(2), 107-121. garzón, c. y f. barreto. 2002. campomanesia lineatifolia ruíz & pav. en colombia. p. 315. en: libro de resúmenes del octavo congreso latinoamericano y segundo congreso colombiano de botánica. etnobotánica y botánica económica. asociación latinoamericana de botánica. 13-18 de octubre. cartagena, colombia. gross, k., d. scarrett y h. chen. 1995. rhamnogalacturonase, α-galactosidase and β-galactosidase: potential role in fruit softening. acta hort. 398, 121-130. hobson, g.e. 1996. maduración del fruto. pp. 463-478. en: azcónbieto, j. y m. talón (eds.). fisiología y bioquímica vegetal. interamericana mcgraw-hill, bogotá. kariola, t., g. brader, j. li y t. palva. 2005. chlorophyllase 1, a damage control enzyme, affects the balance between defense pathways in plants. plant cell 17, 282-294. kays, s. 1997. postharvest physiology of perishable plant products. exon press. athens, ga. kays, s. y r.e. paull. 2004. postharvest biology. exon press, athens, ga. kubo, t., i. hohjo y s. hiratsuka. 2001. sucrose accumulation and its related enzyme activities in the juce sacs of satua mandarin fruit from trees with different crop loads. scientia hort. 91, 215-225. lópez, m. y j. rodríguez. 1995. diagnóstico del mercadeo de la champa en el municipio de miraflores, boyacá. trabajo de grado. instituto de educación abierta y a distancia, uptc, tunja. lowell, c., p. tomlinson y k. koch. 1989. sucrose-metabolizing enzymes in transport tissues and adjacent sink structures in developing citrus fruit. plant physiol. 90, 1394-1402. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2a ed. academic press, london. matile, p., s. hörtensteiner y h. thomas. 1999. chlorophyll degradation. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 50, 67-95. minic, z. y l. jouanin. 2006. plant glycoside hydrolases involved in cell wall polysaccharide degradation. plant physiol. biochem. 44, 435-449. osorio, c., m. alarcón, c. moreno, a. bonilla, j. barrios, c. garzón y c. duque. 2006. characterization of odor-active volatiles in champa (campomanesia lineatifolia r. & p.). j. agric. food chem. 54(2), 509-516. osterloh, a., g. ebert, w.h. held, h. schulz y e. urban. 1996. lagerung von obst und südfrüchten. verlag ulmer, stuttgart, alemania. 2592009 álvarez-herrera, galvis y balaguera-lópez: determinación de cambios físicos y químicos durante la maduración de frutos de champa... renz, a., l. merlo y m. stitt. 1993. partial purification from potato tubers of three fructokinases and three hexokinases which show differing organ and developmental specificity. planta 190, 156-165. rodríguez, m., h. arjona y j. galvis. 2006. maduración del fruto de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4 a temperatura ambiente a condiciones de bogotá. agron. colomb. 24(1), 68-76. salisbury, f. y c. ross. 1994. fisiología vegetal. 4a ed. grupo editorial iberoamérica, méxico. trinchero, g., g. sozzi, a. cerri, f. vilella y a. franschina. 1999. ripening-related changes in ethylene production respiration rate and cell-wall enzyme activity in golden berry (physalis peruviana l.) a solanaceous species. postharv. biol. technol. 16, 139-145. valpuesta, v., m.a. quesada y m.s. reid. 1996. senescencia y abscisión. pp. 479-492. en: azcón-bieto, j. y m. talón (eds.). fisiología y bioquímica vegetal. interamericana mcgraw-hill, bogotá. villachica, h. 1996. frutales y hortalizas promisorios del amazonas. pp. 181-185. tratado de cooperación amazónica. secretaría pro tempore, lima. wills, r., b. mcglasson, d. graham y d. joyce. 1998. postharvest an introduction to the physiology and handling of fruit, vegetables and ornamentals. cab international, wallingford, uk. zarra, i. y g. revilla. 1996. pared celular. estructura y función. pp. 1-24. en: azcón-bieto, j. y m. talón. fisiología y bioquímica vegetal. interamericana mcgraw-hill, bogotá. zobel, h. 1984. gelatinization of starch and mechanical properties of starch pastes. pp. 285-311. en: whistler, r., j. bemiller y e. paschall (eds.). starch: chemistry and technology. academic press, london. agronomía 22-1 final corregido.indd 1 profesora, facultad de ciencias agrarias, programa de ingeniería agronómica, universidad de cundinamarca –udec–, fusagasuga. 2 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: cenuztezl@unal.edu.co fecha de recepción: 19 de abril de 2004. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2004. agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 23-31 densidad de población y su efecto sobre el rendimiento de papa (solanum tuberosum l. cv. parda pastusa) population density and its effect on potato yield (solanum tuberosum l. cv. parda pastusa) loyla rodríguez1, germán corchuelo2 y carlos e. ñústez3 resumen: en dos localidades del departamento de cundinamarca, el centro agropecuario marengo (mosquera, 2.550 m.s.n.m) y el centro ica san jorge (soacha, 3.100 m.s.n.m), se evaluó el efecto de la densidad de población (50.000, 125.000, 200.000, 275.000 y 350.000 plantas∙ha-1) sobre el rendimiento de tubérculos en solanum tuberosum l. variedad parda pastusa aplicando el postulado de duncan (1958). la competencia entre plantas determinó la respuesta del rendimiento de tubérculos por planta y por hectárea. en todas las categorías del tubérculo evaluadas se encontraron relaciones lineales negativas para el rendimiento por planta en función de la densidad, lo cual sustenta la plasticidad fenotípica del rendimiento frente al espaciamiento vegetal. los resultados permitieron confirmar el postulado de duncan, que propone que el rendimiento promedio por planta se reduce como consecuencia de la competencia por recursos del suelo y de la atmósfera. los resultados aportan elementos de trabajo y discusión para que a partir de dos densidades de plantas evaluadas se estimen los rendimientos por planta y por hectárea en cultivos de papa. palabras clave: competencia, densidad de tallos, fisiología de la papa. abstract: the effect of population density (50,000, 125,000, 200,000, 275,000 and 350,000 plants∙ha-1) was evaluated on solanum tuberosum. l., variety ‘parda pastusa’, tuber yield at the marengo experimental station (mosquera, 2,550 m.a.s.l.) and ica san jorge centre (soacha, 3,100 m.a.s.l.) in the cundinamarca department of colombia by applying the duncan’s postulate. the competition among plants determined the answer of the tuber yield per plant and per hectare. in all the categories of the evaluated tuber they were relationships lineal negatives for the yield per plant in function of the density, it sustains the phenotypic plasticity of the yield in front of the vegetable spacing. the results allowed to confirm the postulate of duncan (1958) that proposes that the yield average per plant decreases as consequence of the competition for resources of the ground and of the atmosphere. the results contribute work elements and discussion so that starting from two densities of evaluated plants, be considered the yields per plant and per hectare in potato crops. key words: competition, stems density, potato physiology. introducción mundialmente se reconoce la importancia del cultivo de papa como alimento básico por sus cualidades nutricionales, su alto contenido de carbohidratos y buena calidad de la proteína (estrada, 2000). en el campo de la agricultura sostenible es necesaria la continua utilización de tecnologías agronómicas que permitan obtener mejores logros productivos traducidos en mejores rendimientos. el establecimiento de una adecuada relación entre el rendimiento de tubérculos por unidad de área y la densidad de plantas, requiere la identificación de una unidad de densidad. en algunos casos se recomienda el uso del número de ojos (puntos de crecimiento de yemas en el tubérculo) como escala de densidad; no obstante, esta práctica presenta problemas porque el desarrollo de las yemas está controlado por el régimen de brotación particular de cada variedad. la utilización del número de agronomía colombiana 24 vol. 22 · no. 1 brotes como unidad de densidad es aconsejable siempre que se tengan en cuenta solamente los tallos principales en el momento de emergencia de las plantas. por su parte, el uso del número de tubérculos semilla como escala de densidad presupone que los tubérculos que se van a sembrar son del mismo tamaño. en la práctica, la densidad en el cultivo de papa se establece sembrando tubérculos semilla que dan origen a las plantas. a pocas semanas de la emergencia del cultivo de papa, cada uno de los meristemos originados de los puntos de crecimiento del tubérculo-madre se convierten en meristemos caulinares de plantas independientes; éstos presentan tallos secundarios por ramificación y cada tallo posee la capacidad para formar raíces, tallos, hojas, estolones y tubérculos de una planta individual (allen, 1978; hay y walker, 1989). en consecuencia, la densidad de un cultivo de papa consta de dos componentes: el primero es el número de sitios de siembra (tradicionalmente denominado ‘densidad de plantas’); el segundo componente es el número de tallos por sitio. de esta manera, la verdadera densidad del cultivo denominada ‘densidad de tallos’ es el resultado de la densidad de sitios por su número de tallos (weirsema, 1987). las plantas responden a las condiciones ambientales y esto les ha permitido desarrollar mecanismos para tolerar y/o superar las condiciones adversas (falta de agua, altas y bajas temperaturas, escasez de nutrientes, depredación, etcétera). entre los mecanismos adquiridos se encuentra la plasticidad, que es una medida de la proporción en que las expresiones de las características fenotípicas cambian debido al efecto de la variación ambiental (bradshaw, 1965). es reconocido que la plasticidad vegetal es la característica por la cual una planta puede crecer y reproducirse en cualquier ambiente variando su forma o manteniendo una forma constante. la estabilidad indica una condición en la cual no ocurren muchos cambios y la regulación interna es la tendencia de un sistema a mantener sus características morfológicas y fisiológicas constantes. la plasticidad es un mecanismo que favorece a las especies ante condiciones heterogéneas, lo que hace que éstas respondan positivamente a la selección natural, definida como la preservación de las variaciones ventajosas y la eliminación de las no ventajosas. ya en el origen de las especies, ch. darwin (1975) señalaba que las variedades y subvariedades de papa muestran diferencias mínimas en estructura y desarrollo entre ellas, lo cual hace que toda su organización presente cambios en su forma. las variables ambientales pueden estar representadas por factores bióticos (enfermedades, depredación, etcétera) y abióticos (agua, luz, temperatura, humedad, sustrato, etcétera), que influyen en mayor o menor grado en el patrón de desarrollo, la forma y el funcionamiento de los organismos vegetales. el objetivo del trabajo fue evaluar la respuesta del rendimiento de tubérculo de papa en la variedad parda pastusa, frente a cinco densidades de plantas por hectárea, a fin de validar la aplicación del postulado de duncan. materiales y métodos el estudio se llevó a cabo en el departamento de cundinamarca, bajo las condiciones ambientales del centro agropecuario marengo (cam) (mosquera, 2.550 m.s.n.m.) y en el centro ica san jorge (soacha, 3100 m.s.n.m). los experimentos se sembraron bajo el diseño de bloques completos al azar, con cinco tratamientos de densidad (tabla 1), en unidades experimentales de 20 m2 (4 surcos de 5 m de largo) y 4 repeticiones. como semilla se utilizaron mini-tubérculos (categoría elite) de la variedad parda pastusa (solanum tuberosum spp. adg) con tamaño promedio de 2 cm. durante la cosecha, en cada unidad experimental se tomaron registros de peso de los tubérculos bajo tres categorías: la primera (diámetro > 7 cm), la segunda (diámetro entre 4 y 7 cm), la tercera (diámetro < 4 cm) y el rendimiento total (suma de las anteriores). la información se estudió mediante análisis de regresión para el rendimiento de tubérculos en función de la densidad, considerando sus componentes lineal, cuatabla 1. tratamientos de densidad aplicados en las localidades cam y san jorge durante la estación de crecimiento. tratamiento densidad de tallos∙ha-1 distancia entre surcos (m) distancia entre plantas (m) n° de plantas por 20 m2 t0 50.000 1 0,20 100 t1 125.000 1 0,08 250 t2 200.000 1 0,05 400 t3 275.000 1 0,036 550 t4 350.000 1 0,028 700 rodríguez et al.: densidad de población y su efecto... 252004 drático y cúbico. adicionalmente, se realizaron análisis de regresión lineal entre el logaritmo natural del rendimiento por planta en función de la densidad de tallos con el fin de validar el postulado de duncan. resultados rendimiento de categoría primera (rc1) en la localidad marengo no se encontraron diferencias entre densidades para el rendimiento de categoría primera (tabla 2). el análisis de regresión evidenció una respuesta cuadrática en la variable (tabla 3), observándose que el rendimiento por parcela para esta categoría, aumenta en el rango de 50.000 y 200.000 tallos∙ha-1, decreciendo en las densidades superiores (figura 1). en la localidad de san jorge tampoco se tabla 2. cuadrados medios del análisis de varianza para los rendimientos de tubérculos por categorías en dos localidades. localidad f. de v. g l rc1 rc2 rc3 rtotal cam bloques 3 7.71ns 21.11ns 13.11* 14.32ns tratamientos 4 0.02ns 34.22ns 112.22** 150.15ns error 12 12.65 26.61 4.03 86.24 r2 0.48 0.39 0.77 0.43 c.v. (%) 20.76 25.25 21.72 19.01 promedio 17.12 20.42 9.25 48.85 san jorge bloques 3 23.32ns 33.26ns 62.78ns 137.80ns tratamientos 4 24.33ns 216.22** 0.87ns 1235.43* error 12 50.83 20.17 31.79 242.82 r2 0.16 0.63 0.33 0.43 c.v. (%) 43.86 23.82 53.64 29.73 promedio 16.25 18.85 10.51 52.41 * significancia (p<0.05). ** altamente significativo (p<0.01). ns: no significativo. tabla 3. cuadrados medios del análisis de regresión de las variables de rendimiento de tubérculo por categorías y localidad teniendo en cuenta los resultados de parcela. marengo – modelo por parcela san jorge – modelo por parcela f de v rc1 rc2 rc3 rt rc1 rc2 rc3 rt d 0.02 34.22 112.22** 150.15 24.3 216.22** 0.87 1235.4* d*d 87.5* 73.14 10.28 362.61* 22.6 86.0* 0.15 445.2 d*d*d 25.6 42.02 3.02 225.62 0.04 3.02 2.35 131.0 rc1: rendimiento de categoría primera, rc2: rendimiento de categoría segunda, rc3: rendimiento de categoría tercera, rt: rendimiento total. * significancia (p<0.05). ** altamente significativo (p<0.01). figura 1. curva de regresión del rendimiento por parcela de categoría primera (kg) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=10,8027 +0,042d – 0,00005d2; cv=11,30% y r2=0.74. encontraron diferencias entre densidades para el rendimiento de categoría primera (tabla 2). el análisis de regresión aunque no evidenció respuesta significativa para ninguno de los componentes: lineal, cuadrático o cúbico (tabla 3), si mostró una tendencia cuadrática similar a la de la localidad marengo. en este caso, los valores de rendimiento fueron crecientes en el rango 50.000 y 200.000 plantas∙ha-1, respuesta estable en la densidad 275.000 y decreciente en la densidad 350.000 plantas∙ha-1 (figura 2). en las regresiones realizadas para evaluar el postulado de duncan (densidad vs. log del rendimiento), la variable rc1 presentó una respuesta lineal significativa (tabla 4), la cual fue inversa, es decir, que a mayor densidad menor es el rendimiento por planta, de tal forma que en la categoría primera el rendimiento por planta disminuyó en 0,0031 g y 0,00286 g por cada planta adicional por parcela (20 m2) en las localidades de marengo y san jorge, respectivamente (figuras 3 y 4). agronomía colombiana 26 vol. 22 · no. 1 calidad marengo y, por el contrario, si se observaron en la localidad san jorge (tabla 2). en la localidad marengo el análisis de regresión no evidenció una respuesta significativa para ninguno de los componentes (lineal, cuadrático o cúbico), aunque la tendencia observada fue cuadrática (figura 5). por el contrario, en la localidad de san jorge el análisis de regresión evidenció una respuesta lineal y cuadrática significativa en la variable (tabla 3), observándose que el rendimiento por parcela para esta categoría, aumentó en el rango de 50.000 y 275.000 tallos∙ha-1, decreciendo en la densidad de 350.000 tallos∙ha-1, situación que explica las respuestas observadas (figura 6). en las regresiones realizadas para el postulado de duncan (densidad vs. log del rendimiento), la variable rc2 presentó una respuesta lineal altamente significativa (tabla 4) que –al igual que en el caso anterior–, fue inversa, es decir, que a mayor densidad menor es fue rendimiento por planta, de tal forma que en la categoría segunda el rendimiento por planta disminuyó en tabla 4. cuadrados medios del análisis de regresión de las variables de rendimiento por categorías y localidad considerando el postulado de duncan (densidades vs. log rendimiento). marengo – modelo por planta duncan san jorge – modelo por planta duncan f de v rc1 rc2 rc3 rt rc1 rc2 rc3 rt d 8.62* 6.93** 2.61* 7.17** 7.34** 4.42** 7.01** 5.27** d*d 0.06 0.11 0.04 0.14 0.12 0.02 0.3 0.05 d*d*d 0.00 0.01 0.00 0.00 0.13 0.00 0.11 0.00 rc1: rendimiento de categoría primera, rc2: rendimiento de categoría segunda, rc3: rendimiento de categoría tercera, rt: rendimiento total. * significancia (p<0.05). ** altamente significativo (p<0.01). figura 2. curva de regresión del rendimiento por parcela de categoría primera (kg) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=10,9257+0,0278d – 0,00002d2; cv=5,79% y r2=0.86. figura 3. curva de regresión del logaritmo natural del rendimiento por planta de categoría primera (gr) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=7,47039 – 0,00310d; cv=1,25 %, r2=0.99. figura 4. curva de regresión del logaritmo natural del rendimiento por planta de categoría primera (g) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=7,27164 – 0,00286d; cv=2.46%, r2=0.96. rendimiento de categoría segunda (rc2) no se encontraron diferencias entre densidades para el rendimiento por parcela de categoría segunda en la lorodríguez et al.: densidad de población y su efecto... 272004 rendimiento de categoría tercera (rc3) en el rendimiento por parcela de esta categoría se encontraron diferencias entre las densidades en marengo y ninguna diferencia en san jorge (tabla 2). en la localidad marengo el análisis de regresión evidenció una respuesta lineal significativa en la variable (tabla 3), observándose que el rendimiento por parcela para esta categoría aumentó en todo el rango de evaluación 50.000 y 350.000 tallos∙ha-1 (figura 9), lo cual significa que en esta localidad el aumento de la densidad fue determinante para el aumento de la producción de tubérculos pequeños, resultado que es coherente en razón de que a mayor competencia se afecta de manera importante la actividad fotosintética y, por lo tanto, la acumulación y partición de asimilados hacia los tubérculos en forma0,00279 g y 0,00222 g por cada planta adicional por parcela (20 m2) en las localidades de marengo y san jorge respectivamente (figuras 7 y 8). figura 5. curva de regresión del rendimiento por parcela de categoría segunda (kg) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=12,1170 + 0,046d 0,00005d2; cv=11.22%, r2=0.71. figura 6. curva de regresión del rendimiento por parcela de categoría segunda (kg) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=6.3158+0.059d-0.00005d2; cv=6.29 y r2=0.96. figura 7. curva de regresión del logaritmo del rendimiento de calidad segunda por planta (g) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=7.51383-0.00279d; cv=1.63 y r2=0.98. figura 8. curva de regresión del logaritmo del rendimiento de calidad segunda por planta (g) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=7.18892-0.00222d; cv=0.91 y r2=0.99 figura 9. curva de regresión del rendimiento por parcela de categoría tercera (kg) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=2.5928+0.0264d-0.00001d2; cv=9.54 y r2=0.95. agronomía colombiana 28 vol. 22 · no. 1 rendimiento total de tubérculo (rt) el análisis de varianza para el rendimiento total de tubérculo por parcela presentó diferencias entre las densidades evaluadas en la localidad san jorge y ninguna en la localidad marengo (tabla 2). este resultado nos indica que el ambiente de evaluación tuvo alta influencia sobre la respuesta de la variable y, seguramente, ello se explica por las diferencias en la humedad del suelo en el ciclo de crecimiento de los experimentos, siendo inferior en la localidad de san jorge. en la localidad marengo el análisis de regresión evidenció una respuesta significativa para el componente cuadrático (tabla 3), aumentando la respuesta de la variable en el rango comprendido entre 50.000 y 200.000 tallos∙ha-1 y decreciendo en las densidades superiores (figura 13). en la localidad de san jorge se evidenció una respuesta lineal significativa (tabla 3) y, en este caso, la respuesta de la variable fue lineal en el rango comprendido entre 50.000 y 275.000 tallos∙ha-1, siendo la respuesta estable en la densidad 350.000 (figura 14). este resultado se puede explicar en razón de que al existir menor humedad en el suelo durante el ciclo de crecimiento del cultivo en esta localidad, las plantas crecieron menos y la competencia tuvo menor efecto a mayor densidad sobre la variable de rendimiento total. en las regresiones realizadas para el postulado de duncan (densidad vs log del rendimiento), la variable rt presentó una respuesta lineal altamente significativa (tabla 4), la cual –al igual que en todas las variables anteriores–, fue inversa, es decir, que a mayor densición y llenado (ballaré et al, 1995). por el contrario, en la localidad de san jorge la respuesta de esta variable presentó mucha dispersión (figura 10), resultado que lo corrobora el alto coeficiente de variación observado (tabla 2), por lo cual no se puede adelantar ninguna conclusión al respecto. figura 10. curva de regresión del rendimiento por parcela de categoría tercera (kg) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=10.638+0.00085d-0.000002d2; cv=6.04 y r2=0.23. figura 11. curva de regresión del logaritmo del rendimiento de calidad segunda por planta (g) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=6.24936-0.00171d; cv=1.30 y r2=0.97. en las regresiones realizadas para el postulado de duncan (densidad vs. log del rendimiento), la variable rc3 presentó una respuesta lineal significativa (tabla 4), que como en las variables anteriores fue inversa, es decir, que a mayor densidad menor fue el rendimiento por planta, de tal forma que en la categoría tercera el rendimiento por planta se redujo en 0,00171 g y 0,0028 g por cada planta adicional por parcela (20 m2) en las localidades de marengo y san jorge respectivamente (figuras 11 y 12). figura 12. curva de regresión del logaritmo del rendimiento de calidad segunda por planta (g) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=6.76264-0.00280d; cv=3.30 y r2=0.94. rodríguez et al.: densidad de población y su efecto... 292004 medida que se incrementa la competencia a altas densidades (dwell, 1990). burke (2003), afirma que el rendimiento de tubérculos en cultivos de papa está determinado por la cantidad de radiación fotosintéticamente activa interceptada por el follaje, por la eficiencia con la cual la radiación interceptada es convertida en materia seca y por la proporción de acumulación de materia seca translocada a los tubérculos. el comportamiento observado en las dos localidades de evaluación permitió reconocer la plasticidad fenotípica para el rendimiento de tubérculo en condiciones de competencia por recursos, lo que fue evidente especialmente en marengo, puesto que en esta localidad dad menor fue el rendimiento por planta; así, el rendimiento total por planta bajó en 0,00283 g y 0,00242 g por cada planta adicional por parcela (20 m2) en las localidades de marengo y san jorge, respectivamente (figuras 15 y 16). discusión en el cultivo de papa la materia seca producida por las hojas se utiliza para el crecimiento de tallos, hojas, raíces y tubérculos. antes de que inicie la formación de tubérculos, la materia seca disponible se usa para el crecimiento del follaje y las raíces; después de iniciada la tuberización, los tubérculos compiten por la materia seca disponible. la acumulación de materia seca en los tubérculos se ve influida por los cambios ambientales, a figura 13. curva de regresión del rendimiento por parcela de categoría tercera (kg) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=30.677+0.1033d0.0001d2; cv=10.95 y r2=0.69. figura 14. curva de regresión del rendimiento por parcela de categoría tercera (kg) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=23.178+0.137d-0.00012d2; cv=7.73 y r2=0.92 figura 15. curva de regresión del logaritmo del rendimiento de calidad segunda por planta (g) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=8.414330.00283d; cv=1.59 y r2=0.97. figura 16. curva de regresión del logaritmo del rendimiento de calidad segunda por planta (g) en función de la densidad de tallos en cv. parda pastusa. y=8.298840.00242d; cv=0.91 y r2=0.98. agronomía colombiana 30 vol. 22 · no. 1 las condiciones de humedad en el suelo durante el ciclo de cultivo fueron óptimas. la proximidad de plantas vecinas afecta de manera importante la actividad fotosintética y, por lo tanto, la acumulación y partición de asimilados hacia los tubérculos durante la formación y el llenado (ballaré et al., 1995). la plasticidad fenotípica se explica porque la acumulación y producción de biomasa en las plantas se fundamentan en la fotosíntesis, que a su vez, está influida por factores tales como la luminosidad, la eficiencia del uso de la radiación, la temperatura, la disponibilidad de agua y la disponibilidad de nutrientes (reyes y martínez, 2001). las plantas perciben la calidad (amplitud y composición espectral) e intensidad (número de fotones por unidad de tiempo y área) de la luz que está a su disposición. dependiendo de la calidad e intensidad de la luz, se reduce o acelera la velocidad de crecimiento de las plantas e incluso su forma para captar la mayor cantidad posible de fotones. por ejemplo, las plantas son capaces de detectar si existen otros individuos a su alrededor compitiendo por la fuente de luz y responden a ello acelerando su crecimiento para emerger de entre sus vecinas. además, las plantas tienen la capacidad de percibir la dirección de la cual proviene la luz, lo que les permite dirigir su crecimiento hacia la fuente luminosa para recibir una mayor cantidad de luz (amthor, 1989 y burke, 2003). en condiciones de competencia entre plantas se afecta la captación de radiación foto-sintéticamente activa (koller, 1990) y, en el caso de la papa, la luz interceptada por el follaje de las plantas se incrementa como consecuencia de valores de índice de área foliar cercanos a uno (hay y walker, 1989). la competencia por recursos minerales y agua también puede reducir las tasas fotosintéticas y consecuentemente reducir el rendimiento de tubérculos por planta (holliday, 1960 y allen, 1978); ello fue evidente en los modelos obtenidos para las categorías de rendimiento evaluadas (densidad vs. log rendimiento), en donde, sin excepción a mayor densidad menor producción de tubérculo por planta. en la subespecie tuberosum, y en particular en las variedades maris paper y desiré, se reporta que al incrementar la densidad de tallos se observó disminución de la materia seca en tubérculos por planta, pero aumentó la materia seca por unidad de área. al ser las plantas incapaces de moverse de un lugar a otro en busca de las condiciones adecuadas para su crecimiento, cuando se ven expuestas a condiciones de estrés por recursos del suelo y de la atmósfera, ellas aprovechan los recursos disponibles (taiz y zeiger, 1991). las condiciones del estudio permitieron confirmar el postulado de duncan que afirma que cuando un cultivo crece con altas densidades de población, el rendimiento promedio decrece como resultado de la competencia entre plantas vecinas por los recursos del suelo (agua y nutrientes minerales) y de la atmósfera (radiación fotosintéticamente activa, dióxido de carbono y oxígeno). duncan (1958), postuló que el rendimiento promedio de las plantas sujetas a densidades en incremento puede comportarse como el rendimiento de plantas que crecen a poblaciones constantes y niveles decrecientes de nutrientes. la aplicación del postulado de duncan permitió desarrollar modelos con excelentes ajustes que estiman los rendimientos de la variedad parda pastusa en sus diferentes categorías y para las diferentes densidades comprendidas en el rango de evaluación. adicionalmente, teniendo en cuenta que los modelos encontrados son lineales, se propone que para estudiar las densidades en nuevos cultivares de papa, se evalúen dos densidades extremas, por ejemplo 50.000 y 350.000 plantas∙ha-1; con los resultados encontrados se deben obtener los modelos de regresión [densidades (x) vs. log del rendimiento (y)] y con ellos, analizar las respuestas de las variables para densidades intermedias facilitando la toma de decisiones en las recomendaciones de manejo agronómico. agradecimientos los autores expresan los agradecimientos a la línea de investigación de papa de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia (un), a las direcciones de los centros ica san jorge y del centro agropecuario marengo de la un y al profesor juan ospina aguirre por su asesoría en el análisis estadístico del trabajo. bibliografía allen, e.j. 1978. the potato. the scientific basis for improvement. harris and hall, londres. pp. 71-189. amthor, j.s. 1989. respiration and crop productivity. springer verlag, nueva york. 215 p. ballaré, c.; a. scopel y r. sánchez. 1995. plant photomorphogenesis in canopies, crop growth and yield. hortscience 30(6), 1172-1181. rodríguez et al.: densidad de población y su efecto... 312004 bradshaw, a.d. 1965. evolutionary significance of phenotypic plasticity in plants. adv. genet 13, 115-155. burke, j. 2003. growing the potato crop. teagasc, irish agriculture and food development authority. darwin, c. 1975. the origin of species. norton company, nueva york. duncan, w.d. 1958. the relationship bet ween corn population and yield. agronomy journal 50(2), 82 –84. dwell, r.b. 1990. source/sink relationship during tuber growth. american potato journal 67, 828-833. estrada, r.n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. proinpa/cid/cip. la paz, bolivia. hay, r. y a. walker. 1989. an introduction to the physiology of crop yield. chapingo, méxico. holliday, r. 1960. plant population and crop yield. part ii. fields crop abstract 13, 159167. koller, d. 1990. light driven leaf movements. plant cell environment 13, 615-632. reyes, m.j. y m.d. martínez. 2001. la plasticidad de las plantas. elementos 8(41). taiz, l. y e. zeiger. 1991. plant physiology. benjamín & cummings publishing company, nueva york. weirsema, s.g. 1987. efecto de la densidad de tallos en la producción de papa. boletín de información técnica n° 1. lima. abundance of beauveria spp. and metarhizium spp. in maize and banana agroecosystems in central cuba received for publication: february 4, 2022. accepted for publication: april 22, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.100886 1 instituto de investigaciones agropecuarias y forestales, universidad michoacana de san nicolás de hidalgo, tarímbaro, michoacán (méxico). 2 departamento de agronomía, facultad de ciencias agropecuarias, universidad central “marta abreu” de las villas, santa clara (cuba). 3 instituto de investigaciones fundamentales en agricultura tropical “alejandro de humboldt”, osde grupo agrícola, santiago de las vegas, la habana (cuba). 4 departamento de biología, facultad de ciencias agropecuarias, universidad central “marta abreu” de las villas, santa clara (cuba). 5 centro de investigaciones agropecuarias, facultad de ciencias agropecuarias, universidad central “marta abreu” de las villas, santa clara (cuba). * corresponding author: yordanys.ramos@umich.mx agronomía colombiana 40(1), 141-146, 2022 abstract resumen entomopathogenic fungi are an ecological alternative for the control of agricultural pests. these fungi live in organic matter in the soil and can cause natural epizootics in many arthropods associated with the rhizosphere. the aim of this study was to evaluate the abundance of beauveria and metarhizium spp. in maize and banana agroecosystems in central cuba. selective medium and insect baiting methods were used to isolate the entomopathogenic fungi from the soil. metarhizium spp. were significantly more abundant than beauveria spp. in both types of fields of agroecosystems. the abundance of metarhizium spp. was higher in sagua la grande than in santa clara and camajuaní municipalities. the insect bait method resulted as the most successful way to isolate entomopathogenic fungi from soil. these results show the composition of the entomopathogenic fungi in different agroecosystems, and they are an advance in the understanding of their ecology. los hongos entomopatógenos son una alternativa ecológica para el control de plagas agrícolas. estos hongos viven en la materia orgánica contenida en el suelo y pueden causar epizootias naturales a muchos artrópodos asociados a la rizosfera. el objetivo de este estudio fue evaluar la abundancia de beauveria y metarhizium spp. dentro de los agroecosistemas de maíz y banano en el centro de cuba. se utilizaron los métodos de medio selectivo e insecto cebo para aislar los hongos entomopatógenos del suelo. metarhizium spp. fue significativamente más abundante que beauveria spp. en ambos agroecosistemas. la abundancia de metarhizium spp. fue mayor en sagua la grande que en los municipios de santa clara y camajuaní. además, el método de insecto cebo constituye el más apropiado para aislar hongos entomopatógenos. estos resultados muestran la composición de los hongos entomopatógenos en diferentes agroecosistemas y constituyen un avance en la comprensión de su ecología. key words: entomopathogenic fungi, fungal diversity, insect bait method, selective medium. palabras clave: hongos entomopatógenos, diversidad fúngica, método del insecto cebo, medio selectivo. abundance of beauveria spp. and metarhizium spp. in maize and banana agroecosystems in central cuba abundancia de beauveria spp. y metarhizium spp. en agroecosistemas de maíz y banano en el centro de cuba yordanys ramos1, 2*, alberto daniel taibo2, andy luis alvarez vega2, chabeli abreu lemes2, rafael felipe castañeda-ruiz3, and orelvis portal4, 5 introduction entomopathogenic fungi constitute an important biotic component in the natural regulation of arthropod populations (meyling & eilenberg, 2007). beauveria spp. have been found in several ecosystems worldwide including forest, seminatural habitats, and agricultural fields (clifton et al., 2015). in contrast, metarhizium spp. are more abundant in temperate regions, but not in colder regions (steinwender et al., 2015). these entomopathogenic fungi show potential as microbial control agents against different agricultural pests, and they can be artificially reproduced. among the attributes of these fungi, we can mention a high mortality of the targeted pest population, high genetic diversity across a wide number of strains, infection of multiple life stages, penetration through the integument, and capacity for both horizontal and vertical transmission (destefano et al., 2004; jaronski, 2014). the environmental and ecological variations within ecosystems have become a major factor influencing the biocontrol effects of beauveria and metarhizium species. a more detailed understanding of environmental and ecological scientific note https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.100886 mailto:yordanys.ramos@umich.mx 142 agron. colomb. 40(1) 2022 interactions, especially the distributions of these fungi in different ecological areas, is needed to improve consistency in the control capacity of these fungi. in this sense, particular stages in the life cycle of beauveria spp. and metarhizium spp., including their persistence and dispersal in the environment, are unresolved in cuba. the aim of this study was to evaluate the abundance of beauveria spp. and metarhizium spp. in maize (zea mays l.) and banana (musa paradisiaca l.) fields or agroecosystems. these are the most important crops in cuba. materials and methods field sampling field samplings were conducted from april to july 2018 in three maize (zea mays (l.), cv. ‘jibara’) and three banana (musa paradisiaca (l.), cv. ‘grande naine’) fields located in three municipalities in villa clara province, cuba. the selected municipalities were camajuaní (22°28’4” n, 79°43’26” w), santa clara (22°24’49” n, 79°57’58” w) and sagua la grande (22°48’24” n, 80°4’32” w), where five collection points spaced 20 m apart were selected in each of the maize and banana fields. two soil samples of 500 g each were collected with a garden spade around selected points to a depth of about 15 cm after removal of surface litter. the garden spade was disinfected with 70% ethanol between every collection to avoid contamination (klingen et al., 2002). the soil samples from each point were placed into polyethylene bags and transferred to the microbiology laboratory at the universidad central “marta abreu” de las villas. collected soil samples were thoroughly homogenized by hand and stored at 4°c until processing. isolation methods the selective medium and the insect bait methods were used to isolate entomopathogenic fungi from soil samples. the first method was used through serial dilutions of soil in a culture medium, and the insect bait method employed the use of galleria mellonella l. (lepidoptera: pyralidae) larvae. galleria mellonella larvae were used for this purpose due to their high susceptibility to many fungal pathogens and because they are commercially reproduced in the entomophagous and entomopathogenic reproduction center in cuba. a growth selective medium for beauveria spp. and metarhizium spp. was formulated using saboraud dextrose agar (sda) (biocen, cuba) according to meyling and eilenberg (2007). the sda culture medium was mixed with 1 mg l-1 (w/v) of thiabendazole, 0.05% streptomycin sulfate, and 250 mg l-1 (w/v) of chloramphenicol to avoid bacterial and some saprophytic fungi. one g of each soil sample was placed in 20 ml of sterile distilled water with 0.01% tween 80® in a 40 ml f lat bottom glass tube. the tubes were mixed by vortexing for 1 min, and 100 µl of the soil solution was serially diluted to 10-3 conidia/ml and then inoculated into petri dishes (9 cm diameter) with the selective medium described above. the petri dishes with the soil dilution were incubated at 25 ± 1ºc, and 75% relative humidity (rh) in the dark, for the emergence of fungal colonies. there were four replicates for each sample. the insect bait method was conducted with the use of g. mellonella larvae. soil samples (500 g) were placed in glass containers (500 ml) and five healthy 5-week-old g. mellonella larvae, obtained from the entomophagous and entomopathogenic reproduction center in santa clara, cuba, were added. to prevent cocoon production and further webbing, g. mellonella larvae were conditioned before they were added by immersion of the larvae in water at 56ºc for 15 sec, followed by the pouring of cold water at 4ºc for 30 sec. finally, the immobile larvae were placed on paper towels until they regained their movement (woodring & kaya, 1988). containers were covered with lids perforated with 15 holes for aeration and placed at 25ºc, 90% rh in the dark. no food was provided for the larvae. containers were inverted every day to ensure that the larvae remained exposed to the soil. they were checked every two days for mortality until all larvae were dead. all cadavers were rinsed with distilled water and transferred to a moist chamber in petri dishes (9 cm diameter) with moistened filter paper to stimulate fungal growth. a total of 150 larvae were used and the evaluations lasted 24 d. when larvae showed external fungal growth, the fungi were isolated on sda chloramphenicol (250 mg l-1 (w/v)) and incubated at 25 ± 1ºc and 90% rh in the dark. colony colors were treated according to kornerup and wanscher (1984). entomopathogenic fungi identification entomopathogenic fungal isolates obtained from the soil were mounted on standard microscope slides (7.5 x 2.5 cm) and then mixed with a drop of lactophenol. glass coverlips (2.5 x 5.0 cm and 0.16 cm thick) were then attached to the slide and sealed with resin. fungal isolates were morphologically identified under a compound microscope (motic, usa, 400x magnification) according to morphological characteristics described by humber (2012) for each fungal species. the fungal isolates were kept in refrigeration at 4ºc in tubes with sda in the culture collections at the departamento de agronomía, universidad central “marta abreu” de las villas and the instituto de investigaciones fundamentales en agricultura tropical ”alejandro de 143ramos, taibo, alvarez vega, abreu lemes, castañeda-ruiz, and portal: abundance of beauveria spp. and metarhizium spp. in maize and banana agroecosystems in central cuba humboldt” (wdcm 853). abundance was determined through the number of samples in which beauveria and metarhizium were found. statistical analysis analysis of variance (anova) was applied to evaluate differences in frequencies of entomopathogenic fungi in maize and banana fields as well as to compare the effectiveness of the isolation methods. means of entomopathogenic fungi were separated using fisher's least significant difference (lsd) test. anova were run using statgraphics plus 5.1 (manugistics inc.) with significance level of 0.05. results and discussion a total of 151 fungal isolates were obtained from the different maize and banana fields with both selective medium and insect bait methods. the identified entomopathogenic fungi are described below: beauveria spp. colonies on sda attaining 50 mm in 7 d at 25ºc, cottony at center, radially sulcate to filamentous toward the filiform margin, white (fig. 1). reverse colonies were reddish at the center and yellow around the periphery. mycelium superficial and immersed. hyphae septate, branched, hyaline, smooth, 1-2 µm wide. conidiogenous cells polyblastic, lageniform, integrated or discrete, indeterminate ampulliform to subcylindrical at the base, geniculate, sympodial extended forming a rachis, with several distinct or inconspicuous denticles at the conidiogenous loci, arise from aerial hyphae. conidia solitary, acropleurogenous, globose, unicellular, smooth-walled, hyaline, dry with 3.1 µm of diameter. figure 1. beauveria sp. obtained from maize and banana fields. a) colony of beauveria sp. on sda culture medium 7 d after inoculation at 25ºc. b) spore balls representing dense clusters of large numbers of conidiogenous cells and conidia. c) conidium formed successively on each denticle. a b c spore balls 144 agron. colomb. 40(1) 2022 olivaceous 6-8 × 1.5-2 µm, accumulating in a columnar, dark olivaceous masses. a total of 36 and 52 metarhizium spp. isolates were obtained from maize and banana fields, respectively. this fungal species was significantly (f=15.30; df=1; p=0.0001) more abundant than beauveria spp., which were represented by 25 and 38 isolates in both the maize and banana fields. beauveria spp. and metarhizium spp. were the most frequently found entomopathogenic fungi in mexican agroecosystems, and beauveria bassiana, beauveria pseudobassiana and metarhizium robertsii were widely distributed (pérezgonzález et al., 2014). our results were in accordance with the results obtained by korosi et al. (2019) who obtained more metarhizium spp. (33%) than beauveria spp. (26) in australian vineyard soils. the abundance and diversity of entomopathogenic fungi have not been reported in maize and banana fields in cuba before and, thus, constitutes a new record for the country. beauveria spp. isolates obtained from santa clara (10), camajuaní (10) and sagua la grande (13) municipalities did not show significant differences (p>0.05) in abundance. however, metarhizium spp. isolates in sagua la grande (19) were higher in number of infected larvae (f=10.18; df=2; p=0.0001) than in santa clara (13) and camajuaní (12) (tab. 1). table 1. abundance (number of infected larvae) of beauveria spp. and metarhizium spp. obtained from maize and banana fields in three municipalities in villa clara, cuba. location entomopathogenic fungi beauveria spp. (mean ± se) metarhizium spp. (mean ± se) santa clara 10 ± 0.77 ab 13 ± 1.88 b camajuaní 10 ± 0.94 ab 12 ± 1.61 b sagua la grande 13 ± 1.86 a 19 ±1.74 a different letters in the same column indicate significant differences in the abundance of beauveria spp. and metarhizium spp. isolates according to the fisher’s test (p<0.05). these results can be supported by the fact that metarhizium is reported to be more abundant than other entomopathogenic fungi in cultivated fields (tkaczuk et al., 2014). in contrast, pérez-gonzález et al. (2014) obtained 112 beauveria spp. and 9 metarhizium spp. isolates from the soil of 11 locations of guanajuato state, mexico. these results demonstrated that the abundance and distribution of entomopathogenic fungi is still unclear, and more studies are needed to clarify this aspect. however, the abundance of metarhizium spp. over beauveria spp. in banana and maize fields in cuba could be explained figure 2. metarhizium spp. obtained from maize and banana fields. a) colony of metarhizium spp. on sda culture medium 7 d after inoculation at 25ºc. b) branched conidiophore. c) conidial chains. a b c metarhizium spp. colonies on sda attaining 80 mm in 7 d at 25ºc, cottony to f loccose at center, curled toward the slightly filiform margin that is colored white, with several sporodochial conidiomata, green or olivaceous (fig. 2). reverse was brownish. mycelium was superf icial and immersed. hyphae were septate, branched, hyaline, smooth, 1-2 µm wide. conidiomata were sporodochial, columnar, scattered or conf luent, green, olivaceous to olivaceous brown. conidiophores were macronematous, septate, penicillate or irregularly branched, hyaline, smooth, forming a compact cluster or clumps in the sporodochial conidiomata. conidiogenous cells were monophialidic, cylindrical, discrete, determinate, smooth, hyaline. conidia were basocatenulate, cylindrical, truncated at the ends, unicellular, pale 145ramos, taibo, alvarez vega, abreu lemes, castañeda-ruiz, and portal: abundance of beauveria spp. and metarhizium spp. in maize and banana agroecosystems in central cuba through the hypothesis that the association of metarhizium spp. with insect host species has a tropical origin. in addition, metarhizium comprises an assemblage of cryptic species, many of which traverse large geographical barriers (bidochka & small, 2005). biotic (interaction with other species) and abiotic factors (mainly temperature) are considered primary determinants of abundance and population genetic structure of metarhizium (mcguire & northfield, 2020). according to these data we infer that the tropical conditions of cuba allowed a greater abundance of metarhizium spp. in banana and maize fields compared with beauveria spp. the mean of beauveria spp. (22) and metarhizium spp. (30) isolates recovered with the insect baiting method were higher (f=25.12; df=1; p=0.0018) than those obtained with the selective medium (10 beauveria spp. and 15 metarhizium spp. isolates) (tab. 2). table 2. abundance of beauveria spp. and metarhizium spp. obtained by selective medium and insect bait methods. isolation method entomopathogenic fungi beauveria spp. (mean ± se) metarhizium spp. (mean ± se) selective medium 10 ± 0.70 b 15 ± 0.60 b insect bait 22 ± 0.99 a 30 ± 1.35 a the selective medium indicates the number of colonies per petri dish, while insect bait shows the number of infected larvae. different letters in the same column indicate significant differences in the abundance of beauveria and metarhizium isolates obtained with selective medium and insect bait methods according to the fisher’s test (p<0.05). different results have been obtained about methods of isolating entomopathogenic fungi in the same soil sample (hernández-domínguez et al., 2016). our results demonstrated that the insect bait method is better for obtaining entomopathogenic fungi. the selective medium is targeted at particular fungal species, while insect baiting could detect a larger number of species (keller et al., 2003). however, tkaczuk et al. (2014) did not find difference in metarhizium spp. from organic fields using the insect baiting and selective medium methods. the possible explanation for this result is focused on the insect bait method. the absence of water within the plastic boxes could limit the growth of the entomopathogenic fungi. in a similar study conducted by ramos et al. (2017) the authors used sterile water to moisten the soil before introducing it to the plastic boxes. water contents in the soil helps to maintain a high relative humidity which in turn helps the growth of the entomopathogenic fungi (lazzarini et al., 2006; jaronski, 2009). conclusion according to our results, the entomopathogenic fungi metarhizium spp. were signif icantly more abundant than beauveria spp. in both maize and banana plots. the abundance of metarhizium spp. in sagua la grande was higher than in santa clara and camajuaní. the insect bait method resulted in the most appropriate method to isolate entomopathogenic fungi from soil. these results contribute to a better understanding of hypocrealean fungi ecology and their composition in both maize and banana fields in central cuba. acknowledgments we thank the universidad central “marta abreu” de las villas for funding this study. further, entomophagous and entomopathogenic reproduction center in santa clara, cuba, is acknowledged as the supplier of the galleria mellonella larvae. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions yr and op designed the experiment. yr, adt, ca and aa conducted the experiment. yr performed the statistical analysis. adt, ca, ala and rcr wrote the initial draft. yr, rcr and op wrote the final version of the manuscript. all authors have reviewed the manuscript. literature cited bidochka, m. j., & small, c. l. (2005). phylogeography of metarhizium, an insect pathogenic fungus. in f. e. vega, & m. blackwell (eds.), insect-fungal associations: ecology and evolution (pp. 75–118). oxford university press. clifton, e. h., jaronski, s. t., hodgson, e. w., & gassmann, a. j. (2015). abundance of soil-borne entomopathogenic fungi in organic and conventional fields in the midwestern usa with an emphasis on the effect of herbicides and fungicides on fungal persistence. plos one, 10(7), article e0133613. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0133613 hernández-domínguez, c., cerroblanco-baxcay, m. l., alvaradoaragón, l. u., hernández-lópez, g., & guzmán-franco, a. w. (2016). comparison of the relative efficacy of an insect baiting method and selective media for diversity studies of metarhizium species in the soil. biocontrol science and technology, 26(5), 707–717. https://doi.org/10.1080/09583157.2016.1152458 humber, r. a. (2012) identification of entomopathogenic fungi. in l. lacey (ed.), manual of techniques in invertebrate pathology (pp. 151–187). academic press. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133613 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133613 https://doi.org/10.1080/09583157.2016.1152458 146 agron. colomb. 40(1) 2022 jaronski, s. t. (2009). ecological factors in the inundative use of fungal entomopathogens. biocontrol, 55, 159–185. https://doi. org/10.1007/s10526-009-9248-3 jaronski, s. t. (2014). mass production of entomopathogenic fungi: state of the art. in j. morales-ramos (ed.), mass production of beneficial organisms (pp. 357–413). academy press. https:// doi.org/10.1016/b978-0-12-391453-8.00011-x keller, s., kessler, p., & schweizer, c. (2003). distribution of the insect pathogenic soil fungi in switzerland with special reference to beauveria brongniartii and metarhizium anisopliae. biocontrol, 48, 307–319. https://doi.org/10.1023/a:1023646207455 klingen, i., eilenberg, j., & meadow, r. (2002). effects of farming system, field margins and bait insect on the occurrence of insect pathogenic fungi in soils. agriculture, ecosystem & environment, 91(1–3), 191–198. https://doi.org/10.1016/ s0167-8809(01)00227-4 kornerup, a., & wanscher, j. h. (1984). methuen handbook of colour (2nd ed.). hastings house daytrips publishers. korosi, g. a., wilson, b. a. l., powell, k. s., ash, g. j., reineke, a., & savocchia, s. (2019). occurrence and diversity of entomopathogenic fungi (beauveria spp. and metarhizium spp.) in australian vineyard soils. journal of invertebrate pathology, 164, 69–77. https://doi.org/10.1016/j.jip.2019.05.002 lazzarini, g. m. j., rocha, l. f. n., & luz, c. (2006). impact of moisture on in vitro germination of metarhizium anisopliae and beauveria bassiana and their activity on triatoma infestans. mycological research, 110(4), 485–492. https://doi. org/10.1016/j.mycres.2005.12.001 mcguire, a. v., & northfield, t. d. (2020). tropical occurrence and agricultural importance of beauveria bassiana and metarhizium anisopliae. frontiers in sustainable food systems, 4, article 6. https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.00006 meyling, n. v., & eilenberg, j. (2007). ecology of the entomopathogenic fungi beauveria bassiana and metarhizium anisopliae in temperate agroecosystems: potential for conservation biological control. biological control, 43(2), 145–155. https://doi. org/10.1016/j.biocontrol.2007.07.007 pérez-gonzález, v. h., guzmán-franco, a. w., altatorre-rosas, r., hernández-lópez, j., hernández-lópez, a., carrillo-benítez, m. g., & baverstock, j. (2014). specific diversity on the entomopathogenic fungi beauveria and metarhizium in mexican agricultural soils. journal of invertebrate pathology, 119, 54–61. https://doi.org/10.1016/j.jip.2014.04.004 ramos, y., portal, o., lysøe, e., meyling, n. v., & klingen, i. (2017). diversity and abundance of beauveria bassiana in soils, stink bugs and plants tissues of common bean from organic and conventional fields. journal of invertebrate pathology, 150, 114–120. https://doi.org/10.1016/j.jip.2017.10.003 steinwender, b. m., enkerli, j., widmer, f., eilenberg, j., kristensen, h. l., bidochka, m. j., & meyling, n. v. (2015). root isolations of metarhizium spp. from crops ref lect diversity in the soil and indicate no plant specificity. journal of invertebrate pathology, 132, 142–148. https://doi.org/10.1016/j.jip.2015.09.007 tkaczuk, c., król, a., majchrowska-safaryan, a., & nicewicz, ł. (2014). the occurrence of entomopathogenic fungi in soils from fields cultivated in a conventional and organic system. journal of ecological engineering, 15(4), 137–144. https://doi. org/10.12911/22998993.1125468 woodring, j. l., & kaya, h. k. (1988). steinermematid and heterorhabditid nematodes: a handbook of biology and techniques. arkansas agricultural experimental station. https://doi.org/10.1007/s10526-009-9248-3 https://doi.org/10.1007/s10526-009-9248-3 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-391453-8.00011-x https://doi.org/10.1016/b978-0-12-391453-8.00011-x https://doi.org/10.1023/a:1023646207455 https://doi.org/10.1016/s0167-8809(01)00227-4 https://doi.org/10.1016/s0167-8809(01)00227-4 https://doi.org/10.1016/j.jip.2019.05.002 https://doi.org/10.1016/j.mycres.2005.12.001 https://doi.org/10.1016/j.mycres.2005.12.001 https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.00006 http://dx.doi.org/10.1016/j.biocontrol.2007.07.007 https://doi.org/10.1016/j.jip.2014.04.004 https://doi.org/10.1016/j.jip.2017.10.003 https://doi.org/10.1016/j.jip.2015.09.007 https://doi.org/10.12911/22998993.1125468 https://doi.org/10.12911/22998993.1125468 crop protection received for publication: 29 june, 2009. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. medellín (colombia). cvolcy@unal.edu.co agronomía colombiana 29(3), 433-440, 2011 past and present of the nematode radopholus similis (cobb) thorne with emphasis on musa: a review pasado y presente del nematodo radopholus similis (cobb) thorne con énfasis en musáceas: una revisión charles volcy1 abstract resumen this review presents a historical background on different aspects of the nematode radopholus similis (cobb) thorne, an important pathogen of musa, black pepper and anthurium. it examines the history of its discovery and its name, new approaches to its taxonomy and its genome, and the process of dissemination and pathogenic variability. finally, it documents the evolution of the control measures in banana, from chemical control to bio-protection and managing the habitat of the pathogen. en la presente reseña, se hace un recorrido histórico sobre diferentes aspectos del nematodo radopholus similis (cobb) thorne, importante patógeno de musáceas, de la pimienta negra y del anturio. se analiza la historia de su descubrimiento y de su nombre, los nuevos planteamientos sobre su taxonomía y su genoma, su proceso de diseminación y su variabilidad patogénica. finalmente, se documenta la evolución de las medidas de control en banano, desde el control químico hasta la bioprotección y el manejo del hábitat del patógeno. key words: history, taxonomy, pathogenicity, management. palabras clave: historia, taxonomía, patogenicidad, manejo. introduction radopholus similis (cobb), with the name “nematodo barrenador” in spanish and burrowing nematode or “fiji banana-root nematode” in english, is one of the ten most important phyto-helminths in the tropics (haegeman et al., 2010). known in the past by many names (luc, 1987), it parasitizes more than 250 species of plants (haegeman et al., 2010), and because of geographic expansion, especially in the second half of the twentieth century, has become a major pathogen in banana (musa sp.), causing the so-called “blackhead banana disease”, “banana toppling disease” or “pourriture vermiculaire du bananier.” similarly, it devastated the cultivation of black pepper on an indonesian island in the early 1930s (macgowan, 1982; ramana and eapen, 2000; thorne, 1961) and currently has a high position in the ranking of important pathogens of ornamental plants such as anthurium, calathea and dracaena (uchida et al., 2003). therefore, this review relates the story of the discovery and origin of this pathogen, the ups and downs of its official name, as well as some of its newly discovered biological attributes, and the evolution of management strategies in musa. origin and spread of r. similis the discovery, the first morphometric description, and the first names of this nematode were the fruits of research by the american nathan cobb august in australia after the pathological examination of banana roots collected in fiji in 1891, of the roots of sugar cane of hawaii, and bananas from jamaica in 1915, which allowed him to articulate three species that in the end were the same: tylenchus similis, t. granulosus and t. biformis (cobb, 1915; luc, 1987). between 1934 and 1936, filipjev placed this pathogen in four genera (tylenchorhynchus, bitylenchus, rotylenchus and tetylenchus) (esser et al., 1984; luc, 1987) until thorne (1961) proposed the genus radopholus in 1949 (“lover of roots”) in order to “accommodate five didelphic species that resemble pratylenchus,” keeping r. similis as the type species. this new term gave rise to two other genera: radopholoides and neoradopholus (now invalid). the continued exploration of soil nematodes has helped not only to expand the universe of species of this taxon, but also to speculate about their origin. luc (1987) developed a list of 25 species of this genus, of which over 60% was discovered in australialending support to the 434 agron. colomb. 29(3) 2011 widespread hypothesis of an australian origin (stirling and pattison, 2008), which in turn is being replaced by the current thesis of a southeast asian connection. in this sense, quénéhervé (2009) suggested that r. similis was probably introduced into that oceania territory from plants of musa in the 1860’s, being rather melanesian in origin, ie from the fiji islands and new caledonia to papua new guinea. marin et al. (1998) were in favor of the indo-malayan region as a center of origin of the most important hosts of r. similis, and in the opinion of tan et al. (2010), australian populations of the burrowing nematode were “almost certainly” introduced because they share a common global haplotype, which came from southeast asia. the inventory of the genus has continued to grow: ten new species of radopholus discovered in the last fifteen years have been found in vietnam (3), new zealand (4), australia (2) and indonesia (1), although r. similis has not been reported in the first two countries. however, the current pandemic must have been the result of anthropogenic introduction and transoceanic movement of infected musa corms, to the extent that the burrowing nematode is found in several south american countries, the u.s., central america, the caribbean, southeast asia, europe and parts of africa where it was not present before 1960 (quénéhervé, 2009). its entry into the new world may have been begun in 1516 (on la española island) or better yet by martinique in the 1830s, but its main dissemination took place after 1960 with the planting of banana cultivars of the cavendish subgroup (musa aaa), resistant to panama disease (fusarium oxysporum f.sp. cubense) but susceptible to the burrowing nematode (marin et al., 1998). as for colombia, subsistence musa crops have been registered at least since 1880, seven years later, banana plantations started in the department of magdalena, and in 1968, the burrowing nematode-tolerant gros michel variety led to the planting of cavendish in urabá (augura, 1978), which would presumably coincided with the introduction of this parasite. now, the nematode is found mainly in these two banana-producing areas in colombia, and in some nonbanana regions, such as caldas, quindio, cauca, valle del cauca and the llanos orientales, in association with the plantain. a member of pratylenchidae? based on morphology studies, filipjev et al. (1941) placed the genus radopholus in the family hoplolaimidae, unlike the popular scheme of thorne (1961) which placed it in the family pratylenchidae. allen and sher (1967) invalidated this group and moved radopholus to the tylenchidae family, and created the subfamily radopholinae, a taxon not validated by luc (1987) but by siddiqi (2000) and golden (1971) that reannexed it to pratylenchidae already restored. the closeness of this taxon with the spiral nematode, created in 1941, was hosted by siddiqi (2000) when he relocated it to the superfamily hoplolaimoidea with the family pratylenchidae, and now this hoplolaimoid nexus is supported by molecular analysis (subbotin et al., 2006; haegeman et al., 2010). intraspecific variability intraspecific variability of r. similis has been studied based on morphometric, physio-biological and molecular markers. leaving aside the unsubstantiated hypothesis of the alleged relationship between the shape of the tail of the female and the aggressiveness of the pathogen, the morphometric analysis of r. similis specimens from three continents, seven countries and five hosts was able to confirm the suspected morphological variation, females being shorter in banana from costa rica than from black pepper of indonesia and males being longer in european crops of philodendron (elbadri et al., 1999). the researchers inferred that the costa rican and cuban populations are more similar to each other than the panamanian population which deviates by having a longer body and tail and with the excretory pore far from the head. furthermore, if these results are collated with those of múnera et al. (2010), it follows that the females in plantain from los llanos, orientales and banana in urabá, antioquia, very similar in morphometry, are on average shorter than the three aforementioned american populations, drawing attention to the case of panama females measuring 681.8 μ on average (elbadri et al., 2002) and females of colombia with a length of 594-599 μ (múnera et al., 2010). in physiological terms, of parasitism and geographic spread, since 1956, it raised the existence of citrus race in florida, which is responsible for the disease “spreading decline of citrus”, and the banana race, cosmopolite and polyphagous (esser et al., 1984; gowen and quénéhervé, 1990). these two types were renamed r. citrophilus and r. similis, by the cytogenetic differences, and it is now known that there is gene flow between these variants, which share a single karyotype (n = 4), and not two as previously reported (gowen and quénéhervé, 1990). therefore, the original concept of a single valid species returnedr. similis, with two pathotypes, races or subspecies, r. similis similis and r. citrophilus similis (elbadri et al., 2002; luc, 1987; siddiqi, 2000). 435volcy: past and present of the nematode radopholus similis (cobb) thorne with emphasis on musa: a review this species, with about 3200 genes and a mitochondrial genome with unique features (jacob et al., 2008), is not homogeneous at the molecular level, which seems to suggest that it could be a complex species (múnera et al., 2010). both fallas et al. (1996) and elbadri et al. (2002) detected molecular variation between isolates of the pathogen that could be divided into two groups. according to fallas et al. (1996), isolates from costa rica, nigeria and cameroon belong to a different genomic than the isolated group of guinea, guadeloupe, ivory coast; while the majority group conceived by elbadri et al. (2002) included isolates from costa rica, cuba, australia and guinea but not those of indonesia, sudan and belgium that formed another group. overall, a fixed and invariable relationship between genomic similarity and pathogenic homogeneity or virulence within the same group has not established. on the other hand, cuban populations of r. similis reached a high population density in roots of the banana ‘grand naine’ at 60 d after inoculation, while brazilian and costa rica populations reached equivalent levels at 90 and 120 d, respectively, indicating that the caribbean population starts to damage banana more quickly (costa et al., 2008). in the philippines (herradura, 2009), as in australia (cobon, 2003) and brazil (costa et al., 2008), two isolates of the burrowing nematode were detected with different levels of aggressiveness, and the populations of honduras and belize had a lower reproductive rate than that of costa rica (marin et al., 1999). biology and disease cycle this migratory and generally amphimictic endoparasite fulfills its life cycle in 20 to 25 d at 24 to 32°c (gowen and quénéhervé, 1990; haegeman et al., 2010) and has abundant genes for reproduction, development, parasitism and survival (haegeman et al., 2010). except for the first juvenile stage (l1) and the male, the other states are infective, especially in the female (gowen and quénéhervé, 1990; quénéhervé, 2009). rapid penetration in the rhizodeposition area of banana is supported by the four endoglucanases discharged for the degradation of cellulose and endoxylanase responsible for the degradation of xylan hemicellulose (haegeman et al., 2010). the endoglucanases transcripts were found in the esophageal glands (haegeman et al., 2010), which supports the conjecture of cobb (1915) who referred to the discharged “pathogenic” products as the “three salivary glands.” three endoglucanases genes are not expressed in the male, while in the female there is complete gene expression, but both sexes discharged endoxylanase (haegeman et al., 2010). in any case, the infective states penetrate the deep layers of the root with little effect on the central cylinder, empty the contents of the cortex parenchyma cells that develop into cavities and tunnels, and at the same time, the necrotic tissues acquire a reddish and finally blackish tone (gowen and quénéhervé, 1990). in the absence of bananas, this parasite survives in weeds such as caladium bicolor, commelina diffusa, echinochloa colona and phenax sonnerati, which are efficient reservoirs equal to musa (quénéhervé et al., 2006) and in the absence of hosts, survives in the soil for more than six months without becoming anhydrobiotic as in pratylenchus (chabrier et al., 2010a; chabrier et al., 2010b), with males surviving longer than females and juveniles (chabrier et al., 2010b). under these conditions, the male ensures fertilization without competing with the female for food (chabrier et al., 2010b), which survives by reproducing through hermaphroditism and/or perhaps using metabolites supplied by the bacterial endosymbiont wolbachia, common in filarial nematodes that usually infect arthropods but not phyto-helminths (haegeman et al., 2010). damage indicators quénéhervé (2009) stated three successive levels of damage, all associated with lengthening of the vegetative phase: a) mild and insignificant damage, b) other obvious effects in terms of bunch production of poor quality and reduction of harvest, and c) irreversible damage with reduction of harvest, destruction of plants and shortening the longevity of the crop. to address this issue, we must take into account the injury rate, which bears some relation to the proportion of dead roots and reflects the functionality of the root system and the risks to toppling of the plants (peng and moens, 2003). the primary roots taken close to the pseudostem (bridge and gowen, 1993) at a depth below 30 cm (pattison et al., 2011) should be considered for evaluation based on a system of five classes (bridge and gowen, 1993; moens et al., 2001): 0 = no necrotic roots and undamaged, 1 = less than 25% of roots with necrosis, slight damage, 2 = 26 to 50% of roots with necrosis, moderate damage, 3 = 51 to 75% of roots with necrosis, severe damage 4 = more than 75% of roots with necrosis, very severe damage. in australia, the rate of disease is determined by another formula, which is derived from the economic threshold ranging from 20.5-30.5% in the subtropics and 9.2 -15.6% in the tropics (stirling and pattison, 2008). additional indicators are the root weight of the cluster and the number of hands (araya and de waele, 2004), and not so much the diameter of the pseudostem, the number of functional leaves at flowering time 436 agron. colomb. 29(3) 2011 and the number of fingers (fogain, 2000). the economic threshold is not determinative, which varies between 1,000 and 20,000 nematodes/100 g of roots, depending on environmental conditions (quénéhervé, 2009). ecological aspects in r. similis, a strictly bound organism, the population dynamics is closely related to the phenology of bananas, although temperature and rainfall regime are also regulatory factors. the pathogen does not like root hairs or tertiary roots short-lived (araya and de waele, 2005) and instead prefers young tissues, and primary, durable roots, located about 30 cm in the pseudostem, within the first 30 cm of depth which accounts for 90% of root biomass. its density declines in growth phases and from the end of flowering to harvest in bananas, and is maximized at the time of pre-flowering or after flower emergence which in turn coincides with the period of the majority of emergence or renovation of the radical system (quénéhervé, 2009). chávez-velásquez and araya-vargas (2009) hinted at a possible positive correlation between the level of potassium or manganese and the population of r. similis, while zinc, according to pattison (2010), appears to decrease the population. however, its population is always higher in roots than in the soil, conforming to the necrosis progress. as for abiotic factors, in general, there have been significant negative correlation coefficients between the density of r. similis and precipitation (quénéhervé, 1991), and a marked influence by altitude. it predominates in banana zones located below 400 m and with a temperature of 27°c (price, 2000) and is not adapted to locations at 1400 m s.a.l. (fogain, 2001) and/or with temperatures below 19°c (price, 2000). while in costa rica, soil acidity is the main factor limiting the population of r. similis, and causes low diversity in the structure of the nematofauna, ie low predatory nematode populations, whereas in australia, low carbon and excess nitrogen are part of the regulatory factors (pattison, 2010). this author discussed the need to ascertain the possible suppressing effect of the burrowing nematode on predatory and omnivorous nematodes in slightly acidic soils. chemical control this strategy, almost solely directed toward eliminating vital inoculum (pi) was dominant for about three decades starting in the 1960s, first with fumigants like dd (dichloropropane dichloropropene), edb (ethylene dibromide) and dbcp (dibromochloropropane), and then with non-fumigant organophosphates nematicides (fenamiphos, ethoprop, terbufos, isazofos) or carbamates (carbofuran, aldicarb, oxamyl). in australia, the application of fensulfothion, fenamiphos, oxamyl and ethoprophos increased yield by 44, 29, 29 and 21% respectively (stirling and pattison, 2008), there were even reports of increased production in the order of 119% in the first cycle with this class of pesticides (quénéhervé, 2009). this stimulated intensive use under a scheme of routine quarterly applications of 2-3 g/plant i.a., regardless of many key factors. stirling and pattison (2008) suggested that nematicides should be applied in banana in australia only when the economic threshold, expressed as a disease index, was less than 10%, and showed that soils frequently possess an inherent ability to degrade nematicides and that rotation should be a rule to delay the rate of biodegradation, considering that the benefits were not permanent, but temporary. other factors to consider are the phenology of the plant, ie the root emission period, the dosage of nematicides correlated with parasite density levels in the roots and the percentage of rootless plants (quénéhervé, 2009), the climate and soil type, so that this intervention is rational, timely, selective, environmentally “friendly” and with an acceptable economic return. a “variant” could be chemical control with biopesticides synthesized from bacteria and fungi, this tactic is akin to biocontrol. for example, biological nematicides deny® and bionem®, respectively derived from bacillus cepacia and b. firmus, had a paralyzing effect on r. similis, paecilomyces lilacinus is a proven ovicidal, and myrothecium verrucaria, marketed as ditera®, as well as a ovicidal, stimulates the production of root biomass and the suppressive reaction of the plant (twomey et al., 2002), although some of its direct and indirect effects were called into question by spence and lewis (2010). on the other hand, a avermectin-product of streptomyces avermitilis-injected into the pseudostem of banana, brings new promising chemical molecules and poses a new tactic to protect seedlings in doses from 100500 mg/plant, and was more effective than soil application of organophosphate nematicides with reference purposes and had protectant, curative and residual effects, at least for 56 d (jansson and rabatin, 1997). under field conditions, daneel et al. (1999) recorded a population decline of r. similis in the roots with the injection of 2 ml of avermectin in the pseudostem or applications of ditera 50 kg, doses that also increased the bunch weight. management in principle, management could cover two key objectives: the regulation of pi, and the conservation of soil biodi437volcy: past and present of the nematode radopholus similis (cobb) thorne with emphasis on musa: a review versity. the protagonistic tactics in banana are planting material sanitation, composting, organic mulches, bioprotection and genetic resistance. the elimination of injury and thermotherapy of corms are recommended tactics, especially when planted on land that had not been planted with musa before. kashaija et al. (1999) reported that in uganda just peeled corms could increase banana production 30 to 50% in each of the first three harvest cycles, even increasing the number of production cycles, compared to fields planted with infected seed and bark. as a complement, peeled corms can be immersed in hot water (53-55°c/10 to 20 min), avoiding possible adverse effects (elsen et al., 2004; gowen and quénéhervé, 1990). although this practice is not attractive for large producers, it managed to delay recolonization for many months and yielded collateral benefits in terms of flowering, offspring production, bunch and functional roots and in the vigor of the plant and the weight of the fruit (elsen et al., 2004). coyne et al. (2010) showed that immersion of plant material in boiling water for thirty seconds represents an effective alternative, given the reduction in the rate of necrosis and nematode density in treated corms. on the other hand, cultural practices for managing phytonematodes populations are being resurrected, something feasible even for large plantations of bananas (sikora and schuster, 1999). for example, after evaluating nine types of organic manure, pattison et al. (2011) determined that residues of those vegetables that are high in n and c such as the banana and some grasses are highly recommended to decrease the r. similis population, similarly mcintyre et al. (1999) observed that the mulch with waste banana or corn mitigated the impact of this parasite. although each type of organic manure has its own impact on the density of nematodes, this practice has physical, biological and chemical benefits (tabarant et al., 2011). they decrease soil temperature and often the rate of reproduction of the nematode (araya and de waele, 2005), increase soil porosity, absorption capacity and replacement of water, root biomass, increase the concentration of c, k and mg in the planted crop, especially in poor soils (mcintyre et al., 1999) and the biological mineralization of nitrogen (tabarant et al., 2011). they stimulate antagonists (pattison et al., 2011) and by improving the health status of the roots, the production of offspring and increase the longevity of the cultivation (coyne et al., 2005). plant biosecurity with endophytic microorganisms, ie those that are mutualists, saprophytes, commensals or weak pathogens that live in plant tissues (sikora and schuster, 1999), is an aspect of managing with a great future, with promising endomycorrhization, use of rhizobacteria and non-pathogenic isolates of fusarium oxysporum. vos et al. (2012) found that colonization of banana plants by the vesicular-arbuscular fungi glomus mossae or g. intraradices conferred an induced pre-infection resistance to r. similis, given decreased penetration of juveniles, thanks to a soluble root exudate which repel nematode during chemotaxis. in a previous study, elsen et al. (2003) had postulated that this increased tolerance of mycorrhizal plants to phytonematodes attack was due to a higher density of roots, lignification and suberization of cell walls, and increased content of p, ca, mg and minor elements, and similarly, the colonization of banana roots by endophytic non-pathogenic isolates of f. oxysporum apparently induced the expression of both pre-infection resistance genes (paparu et al., 2007) and post-infection and systemic resistance (athman et al., 2007). thus, the expression of these resistance genes has repercussions both on the capacity of penetration of infectious states in the plant and production in females. regarding rhizobacteria, lodewyckx et al. (2002) counted more than eighty genera with nematicidal effects, and in india, 80% of endophytic bacteria isolated from the rhizosphere of black pepper is gram positive, dominated by the genera bacillus, arthrobacter, micrococcus and curtobacterium (aravind et al., 2009). in cuba, the application of a special isolate of b. thuringiensis in banana plantations slowed the nematode population by 87% after treatment, and finally, in tests under controlled conditions, corynebacterium paurometabolum proved to be an effective antagonist (quénéhervé, 2009). as is known, b. thuringiensis produces parasporal crystals and especially the family of cry 5 that affects at least six phylogenetic groups of nematodes, mainly causing intestinal damage, as in insects (wei et al., 2003). but in general, bacterial biocontrol depends mainly on the production of compounds (antibiotics, cyanide, lytic enzymes) and a stimulation of systemic resistance through the activation of defense genes that encode the production of jasmonate, peroxidases and phytoalexins (lodewyckx et al., 2002). on the other hand, production of commercial banana cultivars resistant to r. similis has not been very successful despite the fact that there are two traditional sources of resistance such as the aa diploid subgroup pisang jari buaya (pjb) and yangambi km5 (yk5) (musa aaa ibota subgroup) (peng and moens, 2003) and other diploid and triploid sources from papua new guinea, malaysia and the philippines (quénéhervé et al., 2009). in many cases, the resistance depends on phytoanticipinas and phytoalexins. 438 agron. colomb. 29(3) 2011 for example, lignin and ferulic acid esters are preformed in the cell wall of the bark of yk5 and pjb (wuyts et al., 2007), which strengthens the cover and reduces its digestibility and pathogen penetration; these plants can synthesize also other chemical barriers such as dopamine and proanthocyanidins for the oxidation of phenols (wuyts et al., 2007). atkinson (2003) highlighted the promising results obtained with the transformation of banana with two cystatins in hopes of achieving transgenic resistance to burrowing nematode and also emphasized the future use of some lectins capable of misleading nematodes and joining glycoconjugates associated with chemoreceptors. the future with the contribution of molecular biology, hopefully the genetic and molecular basis of parasitism of the burrowing nematode will be deciphered in the near future and transgenic resistant banana plants will be developed through the incorporation of transproteins toxic to nematodes from microorganisms or plants with natural resistance to these worms, without undermining the evaluation of the agronomic qualities or biosafety of these putative transgenic plants. it will also be crucial to implement multifaceted management strategies or different modes of action, as suggested by several of the current proposals (hauser, 2000; sikora and schuster, 1999; mendoza and sikora, 2009; chaves et al., 2009; aravind et al., 2009). literature cited allen, m.w. and s.a. sher. 1967. taxonomic problems concerning the phytoparasitic nematodes. annu. rev. phytopathol. 5, 247-264. aravind, r., a. dinu, s.j. eapen, a. kumar, and k.v. ramana. 2009. isolation and evaluation of endophytic bacteria against plant parasitic nematodes infesting black pepper (piper nigrum l.). indian j. nematol. 39 (2), 211-217. araya, m. and d. de waele. 2004. spatial distribution of nematodes in three banana (musa aaa) roots parts considering two root thickness in three farm management. acta oecol. 6(2), 137-148. araya, m. and d. de waele. 2005. effect of weed management on nematode numbers and their damage in different root thickness and its relation to yield of banana (musa aaa cv. grande naine). crop prot. 24(7), 667-676. athman, s.y., t. dubois, d. coyne, c.s. gold, n. labuschagne, and a. viljoen. 2007. effect of endophytic fusarium oxysporum on root penetration and reproduction of radopholus similis in tissue culture-derived banana (musa spp.) plants. nematology 9(5), 599-607. atkinson, h.j. 2003. strategies for resistance to nematodes in musa spp. pp. 74-107. in: atkinson, h., j. dale, r. harding, a. kiggundu, k. kunert, j.m. muchwezi, l. sagi, and a. viljoen (eds.). genetic transformation strategies to address the major constraints to banana and plantain production in africa. international network for the improvement of banana and plantain (inibap), montpellier, france. augura, asociación de bananeros de colombia. 1978. la actividad bananera en colombia. augura 4, 32-34. bridge, j. and s. gowen. 1993. visual assessment of plant parasitic nematode and weevil damage on bananas and plantain. pp. 147-154. in: gold, c.s. and b. gemmill (eds.). biological and integrated control of highland banana and plantains pests and diseases. proceedings of a research coordination meeting. international institute of tropical agriculture, cotonou, benin. chabrier, c., p. tixier, p.-f. duyck, c. carles, and p. quénéhervé. 2010a. factors influencing the survivorship of the burrowing nematode, radopholus similis (cobb) thorne in two types of soil from banana plantations. appl. soil ecol. 44(2), 116-123. chabrier, c., p. tixier, p.-f. duyck, y.-m. cabidoche, and p. quénéhervé. 2010b. survival of the burrowing nematode radopholus similis (cobb) thorne without food: why do males survive so long? appl. soil ecol. 45(2), 85-91. chaves, n.p., l.e. pocasangre, f. elango, f.e. rosales, and r. sikora. 2009. combining endophytic fungi and bacteria for the biocontrol of radopholus similis (cobb) thorne and for effects on plant growth. sci. hortic. 122(3), 472-478. chávez-velásquez, c. and m. araya-vargas. 2009. correlación entre las características del suelo y los nematodos de las raíces del banano (musa aaa) en ecuador. agron. mesoam. 20(2), 361-369. cobb, n.a. 1915. tylenchulus similis, the cause of a root disease of sugar cane and banana. j. agric. res. 4, 561-568. cobon, j. 2003. variability in host range and pathogenicity of australian radopholus spp. on musa cultivars. australasian nematology newsletter 14(1), 11-20. costa, d.c., f.g. faleiro, j.e. cares, and a.c. gomes. 2008. pathogenicity and genetic variability of radopholus similis populations in bananas (musa acuminata aaa and aa) based on rapd analysis. nematologia brasileira 32(4), 303-316. coyne, d.l., o. rotimi, p. speijer, b. de schutter, t. dubois, a. auwerkerken, a. tenkouano, and d. de waele. 2005. effects of nematode infection and mulching on the yield of plantain (musa spp., aab-group) ratoon crops and plantation longevity in southeastern nigeria. nematology 7(4), 531-541. coyne, d., a. wasukira, j. dusabe, i. rotifa, and t. dubois. 2010. boiling water treatment: a simple, rapid and effective technique for nematode and banana weevil management in banana and plantain (musa spp.) planting material. crop prot.  29(12), 1478-1482. daneel, m., k. de jager, and z. de beer. 1999. ipm for nematodes on bananas in south africa. pp. 247-257. in: frison, e.a., c.s. gold, e.b. karamura, and r.a. sikora (eds.). mobilizing ipm for sustainable banana production in africa: proceedings of a workshop on banana ipm held in nelspruit, south africa. international network for the improvement of banana and plantain (inibap), nelspruit, south africa. elbadri, g.a.a., e. geraert, and m. moens. 1999. morphological differences among radopholus similis (cobb, 1893) thorne, 1949 populations. russ. j. nematol. 7(2), 139-153. 439volcy: past and present of the nematode radopholus similis (cobb) thorne with emphasis on musa: a review elbadri, g.a.a., p. de ley, l. waeyenberge, a. vierstraete, m. moens, and j. vanfleteren. 2002. intraspecific variation in radopholus similis isolates assessed with restriction fragment length polymorphism and dna sequencing of the internal transcribed spacer region of the ribosomal rna cistron. int. j. parasitol. 32(2), 199-205. elsen, a., h. baimey, r. swennen, and d. de waele. 2003. relative mycorrhizal dependency and mycorrhiza-nematode interaction in banana cultivars (musa spp.) differing in nematode susceptibility. plant soil 256(2), 303 313. elsen, a., b. goossens, b. belpaire, a. neyens, p. speijer, and d. de waele. 2004. recolonization by nematodes of water treated cooking banana planting material in uganda. nematology 6(2), 215-221. esser, r.p., a.l. taylor, and q.l. holdeman. 1984. characterization of burrowing nematode radopholus similis (cobb, 1893) thorne, 1949 for regulatory purposes. in: nematology circular no. 113, division of plant industry, florida department of agriculture and consumer service, http://www.freshfromflorida.com/pi/enpp/nema/nemacirc/nem113.pdf; consulted: november, 2011. fallas, g.a., m.l. hahn, m. fargette, p.r. burrows, and j.l. sarah. 1996. molecular and biochemical diversity among isolates of radopholus spp. from different areas of the world. j. nematol. 28(4), 422-430. filipjev, i.n. and j.h. schuurmans stekhoven. 1941. a manual of agriculture helminthology. e. brill, leiden, the netherlands. fogain, r. 2000. effect of radopholus similis on plant growth and yield of plantains (musa, aab). nematology 2(2), 129-133. fogain, r. 2001. nematodes and weevil of bananas and plantains in cameroon: occurrence, importance and host susceptibility. intl. j. pest mgt. 47(3), 201-205. golden, a.m. 1971. classification of the genera and higher categories of the order tylenchida (nematoda). pp. 191-232. in: zuckerman, b.m., w.f. mai, and r.a. rohde (eds.). plant parasitic nematodes. vol. 1. academic press, london. gowen, s. and p. quénéhervé.1990. nematodes parasites of bananas, plantains and abaca. pp. 431-460. in: luc, m., r.a. sikora, and j. bridge (eds.). plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture. cab international, wallingford, uk. haegeman, a., a. elsen, d. de waele, and g. gheysen. 2010. emerging molecular knowledge on radopholus similis, an important nematode pest of banana. mol. plant pathol. 11(3), 315-323. hauser, s. 2000. effects of fertilizer and hot-water treatment upon establishment survival and yield of plantain (musa spp., aab, french). field crop res. 66(3), 213-223. herradura, l.e. 2009. host response of eumusa varieties to a radopholus similis population from the philippines. ph. d. thesis. faculteit bio-ingenieurswetenschappen, katholieke universiteit leuven, leuven, belgium. jacob, j., m. mitreva, b. vanholme, and g. gheysen. 2008. exploring the transcriptome of the burrowing nematode radopholus similis. mol. genet. genomics 280(1), 1-17. jansson, r.k. and s. rabatin. 1997. curative and residual efficacy of injection applications of avermectins for control of plant-parasitic nematodes on banana. j. nematol. 29(suppl. 4), 695-702. kashaija, i.n., r. fogain, and p.r. speijer. 1999. habitat management for control of banana nematodes. pp. 109-118. in: frison, e.a., c.s. gold, e.b. karamura, and r.a. sikora (eds.). mobilizing ipm for sustainable banana production in africa: proceedings of a workshop on banana ipm held in nelspruit, south africa. international network for the improvement of banana and plantain (inibap), nelspruit, south africa. lodew yck x, c., j. vangronsveld, f. porteus, e.r.b. moore, s. taghavi, m. mezgeay, and d. van der lelie. 2002. endophytic bacteria and their potential applications. crit. rev. plant sci. 21(6), 583-606. luc, m. 1987. a reappraisal of tylenchina (nemata). 7. the family pratylenchidae thorne, 1949. rev. nématol. 10(2), 203-218. macgowan, j.b. 1982. the burrowing nematode infecting black pepper. in: nematology circular no. 93, division of plant industry, florida department of agriculture and consumer service, http://www.freshfromf lorida.com/pi/enpp/nema/ nemacirc/nem093.pdf; consulted: november, 2011. marin, d.h., k.r. barker, d.t. kaplan, t.b. sutton, and c.h. opperman. 1999. aggressiveness and damage potential of central american and caribbean populations of radopholus spp in banana. j. nematol. 31(4), 377-385. marin, d.h., t.b. sutton, and k.r. barker. 1998. dissemination of bananas in latin america and the caribbean and its relationship to the occurrence of radopholus similis. plant dis. 82(9), 964-974. mcintyre, b.d., p. speijer, s.j. riha, and f. kizito. 1999. effects of mulching, and soil water in banana inoculated with nematodes. agron. j. 92(6), 1081-1085. mendoza, a.r. and r.a. sikora. 2009. biological control of radopholus similis in banana by combined application of the mutualistic endophyte fusarium oxysporum strain 162, the egg pathogen paecilomyces lilacinus strain 251 and the antagonistic bacteria bacillus firmus. biocontrol 54(2), 263-272. moens, t., m. araya, and d. de waele. 2001. correlations between nematode numbers and damage to banana (musa aaa) roots under commercial conditions. nematropica 31(1), 55-66. múnera u., g.e., w.b. vierstraete, e. de la peña, m. moens, and w. decraemer. 2010. burrowing nematodes from colombia and their relationship with radopholus similis populations, r. arabocoffeae and r. duriophilus. nematology 12(4), 619-629. paparu, p., t. dubois, d. coyne, and a. viljoen. 2007. defenserelated gene expression in susceptible and tolerant bananas (musa spp.) following inoculation with non-pathogenic fusarium oxysporum endophytes and challenge with radopholus similis. physiol. mol. plant pathol. 71(4-6), 149-157. pattison, a.b. 2010. the importance of the antagonistic potential in the management of populations of plant-parasitic nematodes in banana (musa aaa) as influenced by agronomic factors. ph. d. thesis. faculty of agriculture, university of bonn, bonn, germany. pattison, a.b., k. badcock, and r.a. sikora. 2011. influence of soil organic amendments on suppression of the burrowing nematode, radopholus similis, on the growth of banana. australasian plant pathology 40 (4), 385-396. peng, y. and m. moens. 2003. host resistance and tolerance to migratory plant – parasitic nematodes. nematology 5(2), 145-177. 440 agron. colomb. 29(3) 2011 price, n.s. 2000. the biogeography of the banana nematodes radopholus similis and pratylenchus goodeyi. pp. 431-440. in: karamura, e., d. vuylsteke, and k. craenen (eds.). proceedings first international conference on banana and plantain for africa, kampala, uganda. quénéhervé, p., p. cadet, and t. mateille. 1991. new approaches to chemical control of nematodes on bananas: field experiments in the ivory coast. rev. nématol. 14(4), 543-549. quénéhervé, p., c. chabrier, a. auwerkerken, p. topart, b. martiny, and s. marie-luce. 2006. status of weeds as reservoirs of plant parasitic nematodes in banana fields in martinique. crop prot. 25(8), 860-867. quénéhervé, p. 2009. integrated management of banana nematodes. pp. 3-61. in: ciancio, a. and k.g. mukerji (eds.). integrated management of fruit crops and forest nematodes. springer, dordrecht, the netherlands. quénéhervé, p., c. valette, p. topart, h. du montcel, tezenas, and f. salmon. 2009a. nematode resistance in bananas: screening results on some and cultivated accessions of musa spp. euphytica 165(1), 123-136. ramana, k.v. and s.j. eapen. 2000. nematode induce disease of black pepper. pp. 269-295. in: kavindran, p.n. (ed.). black pepper, piper nigrum. harwood academic, amsterdam, the netherlands siddiqi, m.r. 2000. tylenchida: parasites of plant and insects. 2nd ed. cabi publishing, wallinford, uk. sikora, r.a. and r.p. schuster. 1999. novel approaches to nematode ipm. pp. 127-136. in: frison, e.a., c.s. gold, e.b. karamura, and r.a. sikora (eds.). mobilizing ipm for sustainable banana production in africa: proceedings of a workshop on banana ipm held in nelspruit, south africa. international network for the improvement of banana and plantain (inibap), nelspruit, south africa. spence, k.o. and e.e. lewis. 2010. biopesticides with complex modes of action: direct and indirect effects of ditera on meloidogyne incognita. nematology 12(6), 835-846. stirling, g.r. and a.b. pattison. 2008. beyond chemical dependency for managing plant-parasitic nematodes: examples from the banana, pineapple and vegetable industries of tropical and subtropical australia. australasian plant pathology 37 (3), 254-267. subbotin, s.a., d. sturhan, v.n. chizov, n. vovlas, and j.g. baldwin. 2006. phylogenetic analysis of tylenchida thorne, 1949 as inferred from d2 and d3 expansion fragments of the 28s rrna gene sequences. nematology 8(3), 455-474. tabarant, p., c. villenave, j.-m. risède, j.-r. estrade, and m. dorel. 2011. effects of organic amendments on plant-parasitic nematode populations, root damage, and banana plant growth. biol. fert. soils 47(3), 341-347. tan, m., j. cobon, e. aitken, and l. g. cook. 2010. support for the “out-of-southeast asia” hypothesis for the origin of australian populations of radopholus similis (cobb, 1893) nematoda: pratylenchidae. syst. parasitol. 77(3), 175-183. thorne, g. 1961. principles of nematology. mcgraw-hill book company, new york, ny. twomey, u., r.n. rolfe, p. warrior, and r.n. perry. 2002. effects of the biological nematicide, ditera, on movement and sensory responses of second stage juveniles of globodera rostochiensis, and stylet activity of g. rostochiensis and fourth stage juveniles of ditylenchus dipsaci. nematology 4(8), 909-915. uchida, j.y., b.s. sipes, and c.y. kadooka. 2003. burrowing nematode on anthurium: recognizing symptoms, understanding the pathogen, and preventing disease. plant disease pd 24. cooperative extension service, college of tropical agriculture and human service (ctahr), honolulu, hawaii. vos, c., d. van den broucke, f.m. lombi, d. de waele, and a. elsen. 2012. mycorrhiza-induced resistance in banana acts on nematode host location and penetration. soil biol. biochem. 47(1), 60-66. wei, j.-z., k. hale, l. carta, e. platzer, c. wong, s.-c. fang, and r.v. aroian. 2003. bacillus thuringiensis crystal proteins that target nematodes. proc. natl. acad. sci. usa 100(5), 2760-2765. wuyts, n., g. lognay, m. verscheure, m. marlier, d. de waele, and r. swennen. 2007. potential physical and chemical barriers to infection by the burrowing nematode radopholus similis in roots of susceptible and resistant banana (musa spp.). plant pathol. 5(5), 878-890. resumen abstract la familia solanaceae es considerada el tercer taxa botánico más importante a nivel agronómico, hecho que ha generado que mundialmente se invierta un gran esfuerzo en estudiar la biología, ecología y diversidad de hábitats de muchas de sus especies. en colombia, las especies más cultivadas son comúnmente atacadas por patógenos que limitan la producción y la calidad final del producto. el presente documento expone la recopilación de los estudios publicados realizados en colombia, referentes a las enfermedades causadas por tres de los patógenos más importantes que afectan la familia solanaceae: phytophthora, alternaria y ralstonia. the solanaceae family is considered the third most economically important plant taxa and the most valuable in terms of vegetable crops. in colombia, the most cultivated species of this family are constantly attacked by pathogens, which limit the production and reduce the quality of the products. in this review, we present a summary of published colombian research regarding the tree most important pathogens of solanaceae family: phytophthora, alternaria and ralstonia. key words: chemical control, biological control, potato, tomato, cape gooseberry, lulo, tree tomato, pepper, paprika, tobacco. palabras clave: control químico, control biológico, papa, tomate, uchuva, lulo, tomate de árbol, ají, pimentón, tabaco. 1 programa de maestría en biotechnología vegetal, universidad de wageningen, holanda. natalia.carrenoquintero@wur.nl 2 laboratorio de micología y fitopatología, universidad de los andes, bogotá. amvargasbe@unal.edu.co 3 codirectora laboratorio de micología y fitopatología, universidad de los andes, bogotá. abernal@uniandes.edu.co 4 directora laboratorio de micología y fitopatología, universidad de los andes, bogotá. srestrep@uniandes.edu.co agronomía colombiana 25(2), 320-329, 2007 problemas fitopatológicos en especies de la familia solanaceae causados por los géneros phytophthora, alternaria y ralstonia en colombia. una revisión biotic contraints of the solanaceae caused by phytophthora, alternaria y ralstonia in colombia. a review natalia carreño1, ángela vargas2, adriana jimena bernal3 y silvia restrepo4 introducción la familia solanaceae es reconocida mundialmente por su importancia en términos de vegetales cultivables y el amplio rango de utilidad agronómica de sus especies, que incluyen al importante género solanum (the international solanaceae genome project, 2004). como país tropical, colombia puede garantizar la producción permanente de muchas especies de esta familia, que se presentan como una alternativa promisoria de cultivos con mejores posibilidades de competencia en escenarios de mercados globalizados. sin embargo, la alta susceptibilidad a patógenos en las solanáceas afecta de forma significativa los cultivos y puede causar grandes pérdidas en la producción de vegetales y frutos. las enfermedades causadas por lo géneros phytophthora, alternaria y ralstonia constituyen algunos de los patógenos más conocidos por su alta incidencia y las importantes pérdidas que ocasionan en los cultivos de solanáceas (phytophthora functional genomics database, s.f.; carrillo, s.f.; hayward, 1991, citado por chavarro et al., 2005). el objetivo de esta revisión es reunir la información referente a las enfermedades causadas por estos tres géneros de patógenos en colombia, recopilando los resultados y conclusiones principales de cada investigación, con el fin de identificar las áreas de mayor conocimiento, así como aquellas en las que aún no se han efectuado avances importantes. el caso colombiano en colombia, los cultivos de papa (solanum tuberosum), papa criolla (solanum phureja), tomate (solanum lycopersicon), uchuva (physalis peruviana), lulo (solanum quitoense), tomate de árbol (solanum betaceum), ají (capsicum sp.), pimentón (capsicum annum) y tabaco (nicotiana tabacum) son los principales cultivos de solanáceas de importancia económica. papa (solanum tuberosum y solanum phureja) la papa constituye una de las principales actividades agrícolas de las zonas andinas. el cultivo comercial de esta planta se realiza entre los 2.000 y 3.000 msnm, pero las zonas de óptima producción en función de calidad y cantidad de producto se ubican entre los 2.500 y 3.000 msnm. fecha de recepción: diciembre 19 de 2006. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 321 phytophthora infestans en colombia ha sido de especial importancia la enfermedad conocida con los nombres de gota, gotera, lancha o tizón tardío, causada por phytophthora infestans, perteneciente al phylum oomycota, orden peronosporales, familia pythiacea que produce propágalos infectivos mótiles. los primeros registros de la enfermedad en colombia aparecen alrededor de 1571 (de bary, 1876, citado por pedraza, 1973) y desde entonces se ha presentado como la enfermedad más frecuente y destructiva en todas las zonas paperas del país, ocupando aproximadamente entre 8 y 12 % de los costos de producción total del cultivo (del valle, 1997 y orozco et al., 2001). control químico desde 1882, el caldo bordelés (compuesto a base de sulfato de cobre y óxido de calcio) se constituyó como el principal producto para el control de la gota (ramos et al., 1985), hasta 1930 cuando declinó considerablemente su uso por la aparición de productos químicos a partir de cobres insolubles como los cloruros básicos, oxicloruros, carbonatos y sulfatos (cifuentes et al., 1987). posteriormente se desarrollaron fungicidas orgánicos, como los ditiocarbamatos, que más adelante fueron modificados con adición de zinc (villegas, 1996) y a finales de los años 70 apareció en el mercado un nuevo producto de acción fungicida comercializado con el nombre de metalaxyl, que parecía ser la solución definitiva para el control del tizón tardío (villegas, 1996). en colombia, las pruebas de eficiencia de los principales productos químicos utilizados para el control de la gota se reportan desde 1953, por la entonces división agropecuaria del ministerio de agricultura de colombia y, posteriormente, por el instituto colombiano agropecuario y en trabajos de grado de las principales facultades de agronomía del país. en estos estudios se presentan las evaluaciones de ensayos establecidos para determinar y monitorear la eficiencia y periodicidad adecuada de aplicación de los principales fungicidas ofrecidos por las casas comerciales (de rojas peña et al., 1953; división agropecuaria del ministerio de agricultura de colombia, 1958, citado por ramos et al., 1985; ica, 1958, citado por cifuentes et al., 1987; van den enden, 1965; ica, 1968, 1969,1970 y 1971; villegas, 1996). inicialmente, las evaluaciones de fungicidas estuvieron centradas en la estimación de la eficiencia de productos a base de cobres insolubles y ditiocarbamatos. sin embargo, la aparición del metalxyl (n-[2,6-dimetilfenil]-n-[metoxiacetil]-alanina metil ester) provocó un uso indiscriminado del producto que posteriormente produjo la generación de resistencia del patógeno hacia el producto, y por tanto, la pérdida de eficiencia de este (navarro et al., 1981). desde entonces los ensayos de evaluación se enfocaron en monitoreos constantes de la eficiencia de este producto y de otros fungicidas de uso frecuente como el bravo 500 (chlorothalonil) y el manzate 200 (mancozeb) (villegas, 1996). actualmente, en colombia, los productos químicos de mayor uso se aplican en rotaciones de fungicidas protectantes que tienen como ingrediente activo mancozeb (etilen-bisditiocarbamato de manganeso + zn) y sistémicos a base metalaxyl (jaramillo, 2003). control genético la historia del control genético de la enfermedad se ha desarrollado en dos etapas importantes. la primera se dio comienzos del siglo xx cuando se descubrieron ciertas variedades de la especie silvestre solamun demissum portadora de genes que conferían resistencia a la enfermedad, llamados genes mayores. en colombia, el entonces programa de mejoramiento en papa, encontró que las variedades jabonilla, curipamba, tocana colorada y quincha poseían este tipo de genes y se trabajaron como alternativas promisorias para la introducción de sus genes a las especies cultivadas (estrada, 1952). asimismo, el programa de mejoramiento incluyó también dentro de sus objetivos la recolección de material nativo y extranjero y los cruzamientos con variedades, híbridos y líneas extranjeras mejoradas para reforzar la búsqueda de materiales con este tipo de resistencia (estrada, 1952). no obstante, cuando se evidenció la capacidad de p. infestans para desarrollar nuevos biotipos y que la resistencia monogénica podía ser vencida fácilmente por nuevas razas del patógeno, se buscó fortalecer el control de la enfermedad mediante el uso de fungicidas cada vez más sofisticados y la exploración de otro tipo de resistencia conocida como resistencia horizontal (hardy et al., 2000). a partir de entonces, las evaluaciones de la colección central colombiana de papa en busca de material promisorio con este tipo de resistencia, se convirtieron en uno de los objetivos principales de los programas de mejoramiento. estas evaluaciones han sido realizadas bajo el marco de desarrollo de proyectos del ica, corpoica, fedepapa, la facultad de agronomía de la universidad nacional y el desarrollo del programa andino cooperativo de investigación en papa, pracipa) para la obtención de variedades resistentes a phytophthora infestans y otros caracteres deseables” (ica, 1966, 1967, 1968 y 1970; bolívar et al., 1985; gutiérrez y medina, 2000; zapata et al., 1997; cufiño et al., 1990; méndez et 2007 carreño, vargas, bernal y restrepo: problemas fitopatológicos en especies de la familia solanaceae... 322 agron. colomb. 25(2) 2007 al., 1997; orozco et al., 2001; ligarreto et al., 1997; ñústez, 1990 y pracipa, 1994). en las evaluaciones realizadas se han encontrado materiales promisorios provenientes de la colección de s. phureja (guzmán et al., 1960, estrada, 2000) y variedades como la algodona, la jabonilla y la flora de la especie s. andigena (estrada, 2000). además, las investigaciones realizadas permitieron el lanzamiento del híbrido o cultivar comercial diacol monserrate, producto del cruce entre las variedades branca cascuda de s. tuberosum y pana blanca de la subespecie andigena, caracterizado por presentar buenos rendimientos aun en presencia de la enfermedad (estrada, 2000). otras variedades con algún grado de resistencia, son la ica morita, ica unica, ica zipa y el clon 88357 (rodríguez, 2000). por otro lado existen estudios que utilizan material in vitro como alternativa de evaluación, ya que requieren de áreas pequeñas, poco material vegetal y relativamente poco tiempo para presentar resultados preliminares de clones probables para ensayos en campo (aldana, 1989). en colombia, son pocos los estudios que se reportan a este respecto y solo se han evaluado los parámetros de estandarización de metodologías para la selección in vitro (aldana, 1989; urrea et al., 2000; urrea et al., 2001). control biológico la búsqueda de mecanismos de manejo biológico de la enfermedad se ha expuesto como una alternativa favorable al uso indiscriminado de fungicidas. sin embargo, aún no ha sido posible establecer una metodología clara de aplicación de los resultados obtenidos y, por tanto, las investigaciones se han mantenido a nivel experimental en laboratorio. los reportes, han demostrado que los tratamientos de control biológico son favorables en la inhibición del desarrollo del patógeno con extractos vegetales y cultivos líquidos de microorganismos (paredes, 1997). en papa criolla se han utilizado extractos vegetales de ajo y ajenjol (artemisa absinthium) que parecen tener un efecto de reducción en la severidad de la enfermedad (castaño et al., s.f.). por otro lado, se ha estudiado la inducción de resistencia sistémica utilizando elicitores fúngicos y aislamientos de pseudomonas spp fluorescentes, encontrando ciertos grados de resistencia sistémica a la enfermedad (hernández, 2000; sánchez, 2001 y aguirre, 2003). ralstonia solanacearum mundialmente, la proteobacteria r. solanacearum es reportada como el segundo patógeno en importancia después de p. infestans (priou, 2001). en colombia, la marchitez bacteriana ha sido reportada en cultivos de papa, plátano, banano y tabaco (flórez et al., 1967) y en regiones como antioquia es uno de los factores principales que afectan la producción de papa (lópez et al., 1981; navarro, 1975 y granada et al., 1978). sin embargo, los estudios sobre el manejo y control de la enfermedad son bastante reducidos y están limitados a la sugerencia de rotaciones largas del cultivo (navarro, 1975) y algunas evaluaciones de productos químicos que controlan el desarrollo de la enfermedad en campo (velásquez et al., 1974). por otro lado, el ica ha realizado evaluaciones de algunos clones de la colección central colombiana de papa y de clones extranjeros por su resistencia al patógeno, donde se han encontrando algunos materiales promisorios, principalmente, clones de la colección de solanum phureja (estrada et al., s.f.; ica, 1966). tomate la producción de tomate está distribuida en gran parte del territorio nacional a cargo de pequeños y medianos agricultores. el cultivo de esta hortaliza se presenta como una activad de alto riesgo económico debido a los altos costos de producción por el uso intensivo de mano de obra e insumos, los altos índices de pérdidas en la poscosecha, por ser un producto altamente perecedero, los problemas fitosanitarios, la escasa tecnificación en la producción, los bajos rendimientos y la carencia de cultivares nacionales (vallejo cabrera, 1999). phytophthora infestans en colombia, los estudios en busca de metodologías para el control de este patógeno en tomate se han centrado, predominantemente, en la evaluación de productos químicos comerciales para pruebas en campo y muy poco en la investigación para encontrar variedades resistentes a la enfermedad. los ensayos realizados por el ica para determinar eficiencia y periodo de aplicación de productos comerciales se han manejado en conjunto con los ensayos para el control de la gota en papa con pruebas para los productos brestan, manzate d, difolatan, dithane m-22 y stannoram (ica, 1969 y cañola et al., 1971). por otro lado, el programa de investigación para el mejoramiento genético y producción de semillas de hortalizas de la universidad nacional, sede palmira, ha realizado evaluaciones de especies silvestres del género lycopersicon en busca de genes de resistencia a la gota para la introducción a variedades de importancia comercial (vallejo, 1999). no obstante, la investigación de esta enfermedad 3232007 carreño, vargas, bernal y restrepo: problemas fitopatológicos en especies de la familia solanaceae... se ha concentrado mucho más para el control en papa que en tomate. evaluación de materiales aunque la búsqueda de materiales resistentes a la gota en tomate no ha sido una actividad tan consolidada como en papa, en algunos estudios se nombran variedades pertenecientes al germoplasma nacional de colombia caracterizadas por presentar resistencia a la enfermedad. (huertas et al., 1985; velásquez, 2003), y el ica durante los años 1989 a 1993 inició trabajos de mejoramiento para resistencia a la gota en tomate con la especie l. hirsutum y el material botánico cerasiforme, donde se encontró alta resistencia de campo a p. infestans en diversas entradas de l. hirsutum (vallejo, 1999). inducción de resistencia y aspectos bioquímicos en el año 2000, la facultad de ciencias de la universidad nacional de colombia inició un proyecto encaminado a aislar y caracterizar proteínas y azúcares de los espacios intercelulares de variedades de tomate resistente (lycopersicum esculentum cerasiforme) y susceptible (lycopersicum esculentum mill) a la gota. en el desarrollo de este proyecto fue posible conocer la actividad enzimática asociada al proceso de infección, determinando el aumento en la actividad quitinasa y β-1,3-glucanasa, tanto en las especies susceptibles como resistentes después de la infección por p. infestans (moreno, 2000; velásquez, 2003). sin embargo, hasta ahora no se reporta ningún estudio posterior que introduzca estas variables de conocimiento en la búsqueda de variedades resistentes. en cuanto a los estudios de inducción de resistencia sistémica, bastante difundidos en el mundo, en colombia, la evaluación de los efectos de inductores químicos como el ácido salicílico (as) y bion 500 ec (novartis) no han dado resultados positivos en control del desarrollo de la enfermedad (durán et al., 2002) y el volumen de estudios publicados a este respecto es prácticamente nulo. alternaria solani a pesar de ser, en el mundo, un patógeno importante en el cultivo de tomate, a. solani no se ha presentado como una enfermedad limitante en el país. su control se realiza principalmente mediante rotaciones con cultivos como el maíz y las prácticas de labores agronómicas adecuadas. en cuanto a fungicidas se aconseja la utilización de productos químicos a base de clorotalonil, oxicloruro de cobre y mancozeb (barreto et al., 2002; ica, 1969), y en lo referente a los estudios de control genético de la enfermedad es muy poco lo que se conoce; únicamente en 1967, bulla reportó una aparente mayor susceptibilidad de la variedad castilla al ataque del patógeno y una menor reacción patogénica de las variedades margoble, chonto y manalucie, y por otro lado se reportan algunos estudios in vitro para encontrar clones de tomate chonto santa cruz resistentes a a. solana (girata et al., 1992). ralstonia solanacearum en colombia, se han reportado tres razas de r. solanacearum que están diferenciadas de acuerdo al rango de hospederos, y a pesar de que el tomate es un hospedero potencial de la bacteria, aún no se han reportado grandes pérdidas en producción por causa de esta patología. algunos estudios reportan líneas, variedades e híbridos con algún grado de resistencia a la enfermedad (flórez et al., 1967), pero en general, lo que más se recomienda es la práctica de un buen drenaje en la plantación y la eliminación inmediata de plantas que presenten síntomas durante el ciclo de cultivo, así como los tratamientos químicos con oxicloruro de cobre o hidróxido cuprico (barreto et al., 2002). uchuva la uchuva constituye una de las especies frutícolas más promisorias comercialmente debido a su amplio espectro de exportación y gran aceptación en el mercado internacional (angulo, 2000). la uchuva es clasificada dentro de las plantas “maleza” y, debido a que en colombia su establecimiento como cultivo es relativamente reciente, los estudios de las enfermedades del cultivo se han limitado al reporte de las patologías más comunes en las zonas de cultivo y a la publicación y promoción de cartillas informativas que permitan la identificación de las sintomatologías más importantes a las que se enfrentan los agricultores en la etapa de producción. según el reporte de zapata et al. (2002), para uchuva se han identificado patologías asociadas a alternaria sp. (mancha negra de las hojas) y ralstonia solanacearum (marchitez bacteriana). blanco (2000) reporta, en la sabana de bogotá, la incidencia de una enfermedad conocida como “secamiento descendente del ápice de la raíz”, ocasionada por la acción conjunta de cladosporium sp. y posiblemente a. alternata, que atacan frutos próximos a su madurez, cambiando la turgencia y calidad del fruto. finalmente, se encontró alta incidencia del patógeno p. infestans en cultivos de uchuva vecinos a cultivo de papa (vargas et al., 2007). lulo es una planta originaria de suramérica con un desarrollo importante en países como ecuador, colombia y perú (boletín semanal de la red del sector productivo del de324 agron. colomb. 25(2) 2007 partamento de casanare, 2005). comúnmente se conocen dos especies de esta fruta: s. quitoense, lulo con espinas caracterizado por un tamaño pequeño y menor peso, y s. septentrionale, el cual presenta espinas en ramas, tallo, peciolo y nervadura y tiene un tamaño un poco mayor. en colombia, se destaca la comercialización del lulo la selva, el cual fue el resultado del mejoramiento genético realizado por corpoica regional 4. los problemas fitosanitarios más limitantes en la producción son la antracnosis del fruto, ocasionada por colletotrichum gloeosporioides, los nemátodos del nudo radical meloidogyne javanica y m. incógnita y la pudrición blanca, ocasionada por sclerotinia sclerotiorum. también se han reportado enfermedades asociadas a phytophthora infestans y ralstonia solanacearum (zuluaga, s.f.). el control de las principales enfermedades de este cultivo se realiza mediante la aplicación de productos químicos y prácticas agronómicas adecuadas. no obstante, en regiones como antioquia, donde las condiciones de cultivo son propicias para el desarrollo de ciertos patógenos, se ha hecho necesario el trabajo de selección de variedades resistentes. actualmente en el centro de investigación la selva se realizan pruebas de tamizado para encontrar materiales de lulo resistentes al ataque de phytophthora infestans (zapata, josé luis, comunicación personal, 2006). tomate de árbol el cultivo de tomate de árbol representa el 5,3% de la producción frutícola nacional, y se constituye una de las actividades frutícolas más importantes, convirtiendo a colombia en primer exportador de esta fruta en el mundo (bernal et al., 2003). dentro de las enfermedades asociadas a su cultivo, la antracnosis del fruto, causada por colletotrichum gloeosporioides (penz.) penz & sacc y colletotrichum acutatum simmonds, es la enfermedad más importante debido a su amplia distribución y a la magnitud de las pérdidas que ocasiona (bernal et al., 2003). otras enfermedades asociadas son la mancha zonada (alternaria nees) y dormidera o marchitez del tomate de árbol, causada por ralstonia solanacearum (smith). ají y pimentón el género capsicum es originario de las regiones tropicales y subtropicales de suramérica. en colombia, el pimentón es una hortaliza que ha venido aumentando su popularidad por sus propiedades nutricionales, la buena rentabilidad y las amplias posibilidades de exportación (barreto et al., 2002). sin embargo se conoce muy poco sobre las enfermedades asociadas a su cultivo. algunos de los patógenos reportados asociados son: phytophthora capsici (quemazón), ralstonia solanacearum, alternaria tenuis, a. solani y a. capsici (podredumbre por alternaria) (zubieta et al., 1974), a. alternata (barreto et al., 2002), entre otros. tabaco debido a la altísima importancia en la calidad final de la hoja de tabaco, el control de las enfermedades de este cultivo siempre ha constituido un renglón fundamental en las investigaciones de los países productores de tabaco. algunas de las patologías más comunes reportadas a nivel mundial son: phytophthora parasitica var. nicotianae (pata prieta o black sank), alternaria alternata (mancha parda) y ralstonia solanaceaum (marchitez bacteriana) (georgia ipm, tobacco diseases, s.f.). en colombia, durante los años 1968 a 1970, el ica y la compañía colombiana de tabaco, en un proyecto conjunto, determinaron la presencia de la raza 0 de p. parasitica (ica, 1969) y lograron lanzamiento de la variedad de tabaco negro ica servita, con buenas características de calidad, producción y resistencia a la “pata prieta” (moreno et al., 1992). por otro lado, desde 1957, los productores de tabaco reportaron la existencia de la enfermedad conocida como “dormidera del tabaco” que ocasionaba pérdidas hasta del 30% en la cosecha. el ica y coltabaco identificaron que el agente asociado era la raza i de la bacteria r. solanacearum y se establecieron ensayos de evaluación en los que se encontraron cuatro variedades de tabaco que presentaron porcentajes de resistencia moderada cuando eran inoculados con la raza i de la bacteria (ica, 1969). estudios de diversidad genética usando marcadores fenotípicos, moleculares y enzimáticos en colombia phytophthora infestans este patógeno que se encuentra distribuido en todas las zonas productoras de papa del mundo. su carácter heterotálico determina que su reproducción sexual requiera dos tipos de apareamiento, a1 y a2. este patógeno, anteriormente incluido dentro de los hongos verdaderos, en la actualidad se encuentra más relacionado con algas no fotosintéticas, debido a la composición de su pared celular y producción de propágulos mótiles flagelados (agrios, 2006). las primeras migraciones del patógeno a partir de su centro de origen supuesto méxico, mostraron una reducida variabilidad genética que llevó a pensar que en esta migración solo estaba involucrado el tipo de apareamiento a1. sin 3252007 carreño, vargas, bernal y restrepo: problemas fitopatológicos en especies de la familia solanaceae... embargo, en una segunda migración se detectó la presencia de a2 con la posibilidad de convertir al patógeno en un organismo más complejo genéticamente y más resistente a las prácticas de control utilizadas (garcía, 1997). en colombia, los estudios sobre la composición de las poblaciones del patógeno, estuvieron enfocados en un principio a la identificación de las razas fisiológicas. sin embargo la urgencia de investigar más a fondo la estructura genética de las poblaciones colombianas de p. infestans promovió la realización de proyectos que evaluaran la variabilidad genética y patogénica del oomicete. razas fisiológicas desde 1949, se han llevado a cabo estudios sobre la reacción de las especies y variedades de la colección central colombiana de papa a diferentes aislamientos del patógeno p. infestans. los primeros experimentos fueron realizados por de rojas peña et al. (1953), quienes reportaron una amplia distribución de la raza a, la cual afecta solo a uno de los diferenciales empleados para la evaluación (s. tuberosum), y una muy poco frecuente y fragmentada distribución de la raza d que afecta dos de los diferenciales empleados para la evaluación (s. tuberosum y 2ly-13) y que parece estar relacionada con la raza a. estos resultados fueron confirmados por guzmán (1962, citado por mazo et al., 1995), quien encontró además el primer registro de la raza 3,4. actualmente se conocen 12 genes de resistencia (r) que permiten llevar a cabo la caracterización de las razas. teóricamente, tales genes pueden estar presentes en 4096 (1212) posibles combinaciones, incrementando la posibilidad de encontrar diferentes razas de p. infestans, igual al número de combinaciones anteriormente descritas (henfling, 1987, citado por mazo et al., 1995), de las cuales en colombia, han sido reportadas hasta 19 razas provenientes de poblaciones con una altísima complejidad patogénica (mazo et al., 1995; marín et al., 1998; gilchrist, 2001). tipo de apareamiento en colombia se han realizado monitoreos temporales de aislamientos colectados de papa y de otros hospederos para determinar el tipo de apareamiento presente. hasta el año 2004, los estudios realizados solamente han detectado la presencia del tipo de apareamiento a1, indicando que el oomicete se reproduce asexualmente, evitando el incremento de mayores proporciones en su variabilidad. sin embargo, la presencia del tipo de apareamiento a2 en otros países y en consecuencia, la reproducción sexual de este, permitió el desarrollo de razas nuevas, diferentes y más diversas que en colombia (mazo et al., 1995; gonzález, 1997; marín et al., 1998; gilchrist, 2001; león, 2004). aloenzimas para la caracterización de poblaciones de phytophthora infestans, se han identificado la glucosa-6-fosfato isomerasa (gpi) e.c. 5.3.1.9, la peptidasa (pep) e.c. 3.4.3.1, la enzima málica (me) e.c. 1.1.1.40, la manosa fosfato isomerasa (mpi) e.c. 5.3.1.8 y la xantina deshidrogenasa (xdh) e.c. 1.2.1.37, como enzimas con alto nivel de polimorfismo y factibilidad de resolución en geles de agarosa (fry et al., 1992 y koh et al., 1994, citados por gualtero, 1997) para la evaluación de poblaciones del patógeno. en colombia se han realizado caracterizaciones a partir del estudio de patrones aloenzimáticos, que han revelado poblaciones de origen clonal presentando genotipos 100/100 para análisis de la enzima glucosa-6-fosfato isomerasa (gpi), y genotipo 92/101 en el locus de peptidasa-1. el análisis de las enzimas alfa y beta estereasas han presentado en el gel bandas iguales para todos los aislamientos evaluados (castañeda et al., 1996; gualtero, 1997; morales et al., s.f.), indicando que con respecto a los patrones isoenzimáticos se presentan poblaciones no muy diversas y con las mismas características propias de las poblaciones evaluadas. sensibilidad al metalaxyl en 1981, navarro et al., reportaron la disminución de la efectividad del producto químico metalaxyl en las regiones productoras de papa de antioquia, lo cual incrementó la incidencia de la enfermedad en la zona. los estudios realizados hasta ahora revelan un aumento de poblaciones tolerantes al metalaxyl, tanto en el departamento de antioquia (rave et al., 1998; cortes, 1999) como en el altiplano cundiboyacense (gonzález, 1997; espitia, 2005). estudios moleculares las variables mitocondriales hasta ahora reportadas en el mundo para p. infestans son llamadas: ia, iia, ib y iib. en las poblaciones colombianas del patógeno sólo se ha reportado la ocurrencia del los haplotipos ii-a y i-b (jaramillo, 2003; gilchrist, 2001; león, 2004). perspectivas moleculares p. infestans es uno de los patógenos más estudiados y una de las metas ha sido la secuenciación completa de su genoma que consta de 237 mb. desde una perspectiva molecular, el conocimiento de esta secuencia reviste una gran importancia en el entendimiento de los procesos involucrados en la patogenicidad y puede convertirse en una valiosa fuente de información para identificar los genes que participen en la infección, determinar blancos químicos de ataque y entender más claramente la estructura poblacional y la evolución de este importante patógeno (ohio state university, s.f.). 326 agron. colomb. 25(2) 2007 por otro lado, para r. solanacearum en un proyecto conjunto entre el centre nacional de la recherche scientifique (cnrs), y el institut scientifique de recherche agronomique (inra), se logró secuenciar el genoma completo de la cepa gmi1000 de esta bacteria gram negativa. la información obtenida ha servido como modelo determinante en el conocimiento de los procesos moleculares de la patogenicidad de las bacterias, identificando varios genes involucrados en la infección, así como regiones y proteínas determinantes en la virulencia del patógeno (complete genome sequence of the plant pathogen bacterium…, 2002). conclusiones la investigación de las enfermedades en solanáceas causadas por lo géneros phythophthora, alternaria y ralstonia se ha centrado en el control de p. infestans en papa, que se constituye como el patógeno de mayor importancia en el cultivo de este tubérculo en nuestro país. los géneros alternaria y ralstonia, a pesar de ser patógenos potenciales de esta familia de plantas, no se han presentado como problemas de importancia en cuanto a producción y rendimiento. es importante subrayar que los reportes de los estudios se han efectuado en su mayoría a partir de trabajos docentes, tesis de grado, informes, publicaciones, cartillas y boletines. también se identifica un gran vacío en el estudio molecular de las enfermedades y en la investigación de enfermedades en frutas tropicales como la uchuva, el lulo y el tomate de árbol, que constituyen alternativas importantes para mejorar la exportación de productos agrícolas nacionales. literatura citada aguirre, v. 2003. evaluación de la cepa p11f12 de la rizobacteria pseudomonas sp. como inductora de resistencia sistémica para el control de phytophthora infestans en papa solanum tuberosum var. parda pastusa. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. agrios, g. 2006. plant pathology. 15th edition. elsevier academic press, california. aldana, j.f. 1989. respuesta de cultivos celulares de papa (solanum tuberosum l.) var. diacol-monserrate a diferentes agentes de presión de selección del hongo phytophthora infestans mont de bary. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. angulo, r.c. 2000. siembra, soporte, poda y fertilización. pp. 4149. en: flórez v.j., g. fischer y a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. barreto j.d, m.c. aguirre, a.m. caicedo, d. miranda, l.a echeverri y y.y. campos. 2002. manual: el cultivo del tomate tipo milano, pimentón, maíz dulce y fríjol en el sistema de siembra de camas plastificadas bajo las condiciones agroecológicas de la meseta de ibagué. editorial el poira, ibagué. bernal, j.a y c.a. díaz. 2003. tecnología para el cultivo del tomate de árbol. manual técnico 3. ecorregión andina centro de investigación la selva. rionegro, antioquia. blanco, j.o. 2000. manejo de enfermedades. pp. 57-65. en: flórez v.j., g. fischer y a.d. sora. (eds.). producción, poscosecha y exportación de uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. boletín semanal de la red de información del sector productivo del departamento del casanare. 2005. en: http://www.casanare. gov.co/esp/descarga/boletin13_2005.pdf; consulta: 14 de junio de 2006. bolívar, r. de j. y g.a. lópez. 1985. resistencia de clones diploides de papa a phytophthora infestans (mont) de bary y producción de polen 2n. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. bulla, a. 1967. resistencia de cuatro variedades de tomate (lycopersicum esculentum m.) a alternaria solani (ell. & mart.) l.r. jones & grout. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad del tolima, ibagué. cañola, g. y m. saldarriaga. 1971. comparación de dos funguicidas a diferentes dosis de aplicación para el control de la “gota” del tomate (phytophthora infestans) en el valle de medellín. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. castañeda, d. y j.g. morales. 1996. caracterización de aislamientos monospóricos de phytophthora infestans (mont.) de bary por análisis de zimodemas. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. carrillo, l. s.f. los hongos de los alimentos y forrajes. 7. altenaria. en: http://www.unsa.edu.ar/matbib/hongos/07htextoalternaria; consulta: 13 de diciembre de 2006. castaño, j, y r. castro (s.f.). efecto de once extractos vegetales sobre el tizón tardío de la papa (phytophthora infestans (mont) de bary) en papa (solanum phureja juz. et buk.). en: http://www.cevipapa.org. co/verproyectos.php?id=162; consulta 5 de junio de 2006. chavarro, e. y j.e. ángel. 2005. reacción en cadena de la polimerasa 16s dnar y amplificación aleatoria de polimorfismos de adn para la detección y diferenciación molecular de ralstonia solanacearum en plantas de musa sp. memorias ii seminario internacional sobre producción, comercialización e industrialización de plátano. manizales. cifuentes, j.m. y n.u. rojas. 1987. evaluación del control químico de la gota phytophthora infestans (mont) de bary en el cultivo de papa solanum tuberosum en dos zonas del departamento de boyacá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. complete genome sequence of the plant pathogen bacterium ralstonia solanacearum sheds light on the mechanisms governing pathogenicity. 2002. en: http://www.cnrs.fr/cw/en/pres/compress/ralstonia.htm; consulta 19 de junio de 2006. cortés, w.e y y.n. madrid. 1999. comparación de dos metodologías para estimar la sensibilidad a funguicidas en poblaciones 3272007 carreño, vargas, bernal y restrepo: problemas fitopatológicos en especies de la familia solanaceae... del hongo phytophthora infestans (mont.) de bary. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. cufiñ, j. y j.e. pedraza. 1990. prueba y selección de clones de papa (solanum tuberosum l.) por su resistencia a phytophthora infestans (mont) de bary y sus características para papa frita. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. del valle estrada, a.1997. la gota. revista papa 17, 3. de rojas, e. y n. estrada. 1953. efecto de la n-triclorometil-tiotetrahidroftalamida, en el control del phytophthora infestans de la papa. agricultura tropical 10(3), 43-44. durán, j.c y g. sánchez. 2002. evaluación de la inducción química de resistencia sistémica contra la gota (phytophthora infestans (mont.) de bary) en tomate (lycopersicum esculentum. mill). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. espitia, r.x. 2005. sensibilidad in vitro de 32 aislamientos de phytophthora infestans mont de bary de papa en cundinamarca, nariño y boyacá al funguicida metalaxyl. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. estrada, n. 1952. mejoramiento genético de la papa en colombia, para resistencia a la “gota” causada por el phytophthora infestans (mont) de bary. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. estrada, n., l.a varón y e. pérez (s.f.). selección de clones de papa con resistencia a la dormidera, causada por pseudomonas solanacearum. vii reunión latinoamericana de la papa. 16 reunión del programa nacional de tuberosas. ica, bogotá. estrada, n. 2000. mejoramiento genético de la papa para resistencia al tizón. papas colombianas 2000 con el mejor entorno ambiental 3(1-2), 38-39. flórez, m.a. e i. cuervo, 1967. resistencia en tomate a tres razas de pseudomonas solanacearum e.f. sm. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. garcía, c. 1997. a propósito de la introducción de aislamientos de phytophthora infestans para la investigación en colombia. agron. colomb. 14(2), 154-157. georgia ipm, tobacco diseases (s.f.). en: http://www.gaipm.org/ id/tobaccod.html; consulta: 3 de mayo de 2006. gilchrist, e. 2001. evaluación de la diversidad genética y patogénica de las poblaciones del hongo phytophthora infestans (mont.) de bary en antioquia. tesis de posgrado. universidad nacional de colombia, medellín. girata, i.e. y a.m. martínez. 1992. estudios orientados a la selección in vitro de somaclones de tomate (lycopersicon esculentum mill.) var. chonto santa cruz tolerantes a alternaria solani. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gonzález, g.p. 1997. caracterización de las poblaciones de phytophthora infestans en el altiplano cundiboyacense con base en el tipo de apareamiento y sensibilidad al funguicida metalaxyl. tesis de posgrado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. granada, g.a y r. navarro. 1978. marchitez bacterial por pseudomonas solanacearum en tomate (lycopersicon esculentum). ascolfi informa 4(2), 4-5. gualtero, e.j. 1997. caracterización aloenzimática de poblaciones de phytophthora infestans en papa en el altiplano cundiboyacense de los andes de colombia. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. guzmán, j., h.d. thurston y l.e. heidrick 1960 resultados sobre la naturaleza de la resistencia parcial de tres clones de papa a phytophthora infestans (mont) de bary. agricultura tropical 16(2), 89-99. hardy, b., b. trognitz y g. forbes. 1996. mejoramiento para el tizón tardío. progresos hasta hoy. revista papas colombianas con el mejor entorno ambiental, pp. 190-194. hernández, e.r. 2000. análisis comparativo de la inducción de resistencia sistémica adquirida (rsa) con un elicitor fúngico en plantas de papa solanum tuberosum l. bajo dos tipos de manejo agrícola (orgánico y convencional). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. huertas, g. y m.j. lara, 1985. evaluación de 11 materiales de tomate lycopersicum esculentum por su resistencia frente a la gota phytophthora infestans en la región de santagueda caldas. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad de caldas, manizales ica programa nacional de fitopatología. 1966, 1967, 1968, 1969 y 1970. informe anual de labores. bogotá. jaramillo, s. 2003. monografía sobre phytophthora infestans (mont) de bary. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. león, h.j. 2004. evaluación de aislamientos de phytophthora infestans (mont.) de bary colectados en antioquia mediante tipo de apareamiento y haplotipos mitocondriales. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. ligarreto, g.a, d.s. bonilla y g.a. martín. 1997. evaluación de la colección central colombiana de solanum tuberosum spp andigena por su resistencia a phytophthora infestans y calidad industrial en la localidad de san jorge. informe anual de convenio especial de cooperación técnica y científica entre el ministerio de agricultura y desarrollo rural y corpoica. centro de investigación tibaitatá. ligarreto, g.a, n. espinosa y m.a. méndez. 2004. recursos genéticos y cultivo de ají y pimentón capsicum sp. trabajo docente. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lópez, n.r. y r. saldarriaga. 1981. efecto del encalamiento en la marchitez (pseudomonas solanacearum) de la papa (solanum tuberosum) en un suelo de la estación experimental la selva (rionegro). trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. maldonado, s.y., m.c. delgado y c. garcía. s.f. estudio de la estructura genética de las poblaciones de phytophthora infestans en las regiones productoras de papa colombia. en: http://www. redepapa.org/infestans3.pdf; consulta: 13 de junio de 2006. 328 agron. colomb. 25(2) 2007 marín, m. y j.j. mira. 1998. caracterización de razas fisiológicas y tipo de apareamiento en aislamientos de phytophthora infestans (mont.) de bary, en diferentes pisos térmicos y hospederos en el departamento de antioquia. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. mazo, j.j. y l.f. patiño. 1995. determinación de razas fisiológicas y tipo de apareamiento en aislamientos de phytophthora infestans (mont.) de bary. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. méndez, r.a. y l.a. rojas, 1997. evaluación de la colección colombiana de solanum tuberosum andigena por resistencia a phytophthora infestans y calidad industrial en la localidad de san jorge. trabajo de grado. universidad nacional de colombia, bogotá. morales, j.g., l.f.patiño, s. jaramillo, m.e. márquez, j.b. lópez, d. castañeda y j.l. zapata, (s.f.). patrones aloenzimáticos de varios aislamientos de phytophthora infestans de antioquia. facultad de ciencias y ciencias agropecuarias. universidad nacional de colombia, medellín. moreno, p.a. y r.a.coronado. 1992. variedad mejorada de tabaco negro resistente a pata prieta ica servita. plegable de divulgación n.º 251. subgerencia de investigación división producción de cultivos. sección nacional de cultivos industriales especiales. grupo multidisciplinario tabaco. regional 7. centro de investigación el arsenal. enciso, santander. moreno, y.a. 2000. análisis diferencial de las -(1,3)-glucanasas de tomate (lycopersicum esculentum cerasiforme) y de su patógeno phytophthora infestans. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. navarro, r. 1975. supervivencia de pseudomonas solanacearum e.f smith en suelos cultivados con papa. noticias fitopatológicas 4(2), 160-166. navarro, r., o.d. puerta y o. pérez. 1981. resistencia de phytophthora infestans al funguicida sistémico metalaxil. ascolfi informa 7(1), 2. ñústez, c.e. 1990. selección de híbridos de especies de papa por resistencia a phytophthora infestans (mont) de bary, fertilidad masculina y potencial productivo. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. ñústez, c.e. 1996. la investigación en papa en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia. herencia y futuro. papas colombianas con el mejor entorno ambiental, pp. 27-30 ohio state university (s.f.). towards the complete genome sequence of the oomycete phytophthora infestans. en: http://www.oardc. ohio-state.edu/phytophthora/genome.htm; consulta: 16 de junio de 2006. orozco, j.i. y m.i. lópez. 2001. evaluación de características agronómicas, de calidad industrial y resistencia a phytophthora infestans (mont) de bary en 19 clones de papa solanum tuberosum l. en santa rosa de osos (antioquia). trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. paredes m. 1997. efecto de funguicidas biológicos en el control de phytophthora infestans en cultivos de papa. trabajo de grado. facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. pedraza g. 1973. estado de la investigación sobre enfermedades fungosas y bacteriales en el cultivo de la papa en colombia. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. peever, t.l., g. su, l. carpenter-bogs y l.w. timmer. 2004. molecular systematics of citrus-associates alternaria species. mycologia 96(1), 119-134. phytophthora functional genomics database. s.f. en: http://www. pfgd.org/; consulta 13 de diciembre de 2005. piña, n. y a.j. sanabria. 1998. evaluación de alternativas de manejo biológico para el control de gota (phytophthora infestans) sobre papa (solanum sp.) en toca (boyacá). trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. programa andino cooperativo de investigación en papa (pracipa). 1994. tercera fase. fitomejoramiento. informe final. obtención de variedades resistentes a phytophthora infestans y otros caracteres deseables. tibaitatá. priou, s. 2001. entrevista. boletín de papa 3(13). en: http://www. redepapa.org/boletincuarentatres.html; consulta: 30 de abril de 2006. ramos, l.g. y l.f. ruiz. 1985. evaluación de funguicidas para el control de la gota phytophthora infestans (mont) de bary de papa (solanum tuberosum). trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. rave, m.i. y p.e. roldán. 1998. evaluación de la resistencia in vitro e in vivo de phytophthora infestans (mont.) de bary al funguicida metalaxyl, en aislamientos del departamento de antioquia. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. rodríguez, e. 2000. efecto de la combinación de un funguicida protectante y la resistencia poligénica a phytophthora infestans en el manejo de la gota en papa. tesis de posgrado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. sánchez, c.i. 2001. pseudomonas spp. fluorescentes y su relación con los mecanismos de defensa de plantas de papa (solanum tuberosum l.) contra phytophthora infestans bajo dos tipos de manejo agrícola (convencional y orgánico). tesis de posgrado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. sistema de información y de precios del sector agropecuario (sipsa), ministerio de agricultura y desarrollo rural. boletín mensual, diciembre 12 de 2004. the international solanaceae genome project (sol). 2004. systems approach to diversity and adaptation. en: http://www.sgn. cornell.edu/solanaceae-project/; consulta: 21 de febrero de 2006. urrea a.i., r. gómez, p.a. orellana., l. herrera., n. veitía y y. alvarado. 2000. estudio de parámetros para la selección in vitro empleando medios derivados de phytophthora infestans (mont) de bary para inducir respuesta de resistencia en papa (solanum tuberosum l.) actualidades biológicas 22(72), 5-15. 3292007 carreño, vargas, bernal y restrepo: problemas fitopatológicos en especies de la familia solanaceae... velásquez, e.r. 2003. caracterización parcial de quitinasas en espacios intercelulares de plantas de tomate resistentes (lycopersicum esculentum cerasiforme) y susceptibles (lycopersicum esculentum mill) a phytophthora infestans. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. villegas, c. 1996. manejo químico. papas colombianas con el mejor entorno ambiental. pp. 260-261. zapata, j.l., trillos y i.d. rave. 1997. evaluación de la resistencia y compatibilidad al patógeno phytophthora infestans de genotipos de la colección central colombiana de papa. revista actualidades corpoica 15(112), 57-63. zapata, j.l., a. saldarriaga, m. londoño y c. díaz. 2002. manejo del cultivo de la uchuva en colombia. boletín técnico 14. centro de investigación la selva, corpoica. rionegro, antioquia. zuluaga, m.l. (s.f.). plagas y enfermedades del lulo (solanum quitoense lam.). corpoica, bogotá. zubieta, d.f. y p.a. alarcón. 1974. evaluación de las enfermedades del pimentón (capsicum annum l.) en el valle del cauca, colombia. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. urrea a.i., veitía n. e i. bermúdez. 2001. selección in vitro de callos de papa (solanum tuberosum) var. diacol capiro empleando el filtrado crudo de phytophthora infestans (mont) de bary. actualidades biológicas 23(74), 5-13. vallejo, f.a. 1999. mejoramiento genético y producción de tomate en colombia. trabajo docente. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. van den enden, r. 1965. combate de la gota (phytophthora infestans (mont) de bary) en la papa (solanum tuberosum) con diferentes funguicidas. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad de caldas, manizales. van der waals, j.e., l. korsten y b. slippers. 2004. genetic diversity among alternaria solani isolates from potatoes in south africa. plant dis. 88(9), 959-964. vargas, a., a. correa, d. lozano, a. gonzález, a. bernal, s. restrepo y p. jiménez. 2007. first report of late blight caused by phytophthora infestans on cape gooseberry (physalis peruviana) in colombia. plant dis. 91(4). velásquez, j.j. y c. sierra. 1974. efecto de cuatro herbicidas sobre la población de pseudomonas solanacearum e.f. smith, agente causal del marchitamiento de la papa. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen este estudio desarrolló un protocolo para micropropagación de espeletiopsis muiska –especie de importancia ecológica, medicinal e industrial, actualmente en riesgo de extinción– en medio de cultivo murashige y skoog (1962). se cultivaron embriones sexuales en medio completo y con la mitad de la concentración habitual de las macrosales; con y sin reguladores de crecimiento. para proliferación de brotes se sembraron segmentos caulinares apicales en el medio de cultivo mencionado, con auxinas y citoquininas adicionadas individualmente o combinadas. además se evalúo el efecto de diferentes concentraciones de caseína hidrolizada y sacarosa. para enraizamiento se sembraron brotes en medio del cultivo con ácido 3-indol-butírico. la aclimatización de las plántulas –proceso que se inició en cuarto de incubación y finalizó en invernadero– se llevó a cabo en diferentes sustratos. el mayor porcentaje de embriones germinados (91%) se contabilizó en medio sin reguladores de crecimiento. en el medio de proliferación con ácido 3-indol-butírico 2,46 μm más 6-bencilaminopurina 0,044 μm se contabilizó la mayor cantidad de brotes de apariencia normal (5,96 brotes/explante). durante la fase de enraizamiento el porcentaje de brotes enraizados en medio con ácido 3-indol-butírico 0,49 μm, fue del 54,1%. después de 30 días de aclimatización, se constató la viabilidad del 60% de las plántulas transferidas a suelo de capote. the study developed a protocol for the micropropagation of espeletiopsis muiska, an endangered species of ecological, medicinal and industrial importance. sexual embryos were cultured in vitro in murashige and skoog (1962) complete and incomplete (reducing macrosalts by half) mediums, with and without growth regulators. initial proliferation was carried out by culturing apical stem segments in medium with individual and combined addition of auxins and cytokinins; also evaluating the effect of different concentrations of hydrolyzed casein and sucrose. rooting was promoted by growing the shoots in culture medium with 3-indole-butyric acid. plantlet acclimatization, which started in incubation room and finished in greenhouse, made use of different substrates. the highest percentage of germinated embryos (91%) was obtained in growth regulator free medium. the largest number of normal appearance shoots per explant (5.96) was observed in proliferation medium containing 2.46 μm 3-indole-butyric acid plus 0.044 μm 6-benzylaminopurine. during the root taking phase, the medium containing 0.49 μm 3-indole-butyric acid promoted a rooting percentage of 54.1%. after 30 days of acclimatization, 60% of the plantlets transferred to soil enriched with organic matter resulted viable. key words: cytokinins, auxins, sucrose, hydrolyzed casein, propagation. palabras clave: citoquininas, auxinas, sacarosa, caseína hidrolizada, propagación. fecha de recepción: 5 de febrero de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 laboratorio bioplasma, escuela de ciencias biológicas, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 2 autor de correspondencia. jocpach@gmail.com agronomía colombiana 27(3), 349-358, 2009 de procesos de condensación (van der hammen, 2002); sin embargo, dado que las áreas de páramo están siendo intervenidas y utilizadas para el establecimiento de cultivos, la mayoría de los frailejones se encuentran en alto riesgo de extinción (muñoz, 2002; calderón, 2004). hace diez años la población de individuos de e. muiska era de 350 en la reserva natural de la municipalidad de ranchería que colinda con paipa y sotaquirá. actualmente existen menos de 40, lo cual representa una disminución micropropagación de espeletiopsis muiska (cuatrecasas), frailejón del parque natural la ranchería – boyacá, colombia micropropagation of espeletiopsis muiska (cuatrecasas), ‘frailejon’ from rancheria natural park-boyaca, colombia leidy rache c.1 y josé pacheco m.1, 2 introducción espeletiopsis muiska, frailejón nativo de los páramos colombianos, se localiza en subpáramos, 2.800 a 3.200 msnm y páramos, 3.200 a 3.800 msnm, con temperaturas de 6 a 12°c y precipitaciones de 500 a 1.000 mm año-1 (cuatrecasas, 1976). los frailejones son importantes industrial y medicinalmente (correa y bernal, 1990) y esenciales en ecosistemas de páramo debido a la gran biodiversidad que albergan, artrópodos entre otros (van der hammen, 2002), y por contribuir a la regulación y al mantenimiento de fuentes hídricas mediante la captación de agua proveniente 350 agron. colomb. 27(3) 2009 de 90% debida a las actividades de pastoreo y cultivos agrícolas establecidos (posada, 2009). a pesar del riesgo de extinción, no se conocen estudios sobre la propagación de esta especie; algunos reportes abordan temas como: “un ácido labdanoico componente mayoritario en espeletiopsis muiska” (ramírez et al., 2000); “estudio químico de la espeletiopsis muiska (cuatr.) y evaluación de la actividad antimicrobiana” (ramírez et al., 2000) y “estudio preliminar del cariotipo y del ciclo celular en espeletiopsis muiska (cuatrec)” (rondón y pacheco, 2006). el objetivo de esta investigación fue establecer un protocolo de micropropagación como una alternativa para producción masiva de plántulas de e. muiska utilizables para repoblamiento de áreas de páramo intervenidas. materiales y métodos condiciones generales de cultivo el medio base utilizado fue ms (murashige y skoog, 1962) suplementado con (en mg l-1): ácido nicotínico 0,5; piridoxina 0,5; glicina 2,0; tiamina 0,1; sacarosa 30.000 y agar 6.500, ph de 5,8 ajustado con koh y/o hcl (0,5–1,0 n). los medios se autoclavaron durante 20 min, a 1.500 kpa y 121°c. los cultivos se mantuvieron en cuarto de incubación a 24±1°c, con iluminación continua (70-80 μmol m² s-1) suministrada por lámparas fluorescentes de 75 w. recolección y caracterización del material vegetal de partida en el parque natural la ranchería (paipa, boyacá, colombia), ubicado a 3.200 msnm, temperatura promedio de 11°c y humedad relativa de 67%, se localizaron cinco plantas adultas de espeletiopsis muiska; de cada planta se tomaron ocho a diez aquenios maduros (fig. 1a) y se transportaron en bolsas plásticas; posteriormente se realizó el conteo y la descripción de semillas. establecimiento in vitro de cultivos para la asepsia de semillas, en cámara de flujo laminar, las semillas se enjuagaron con agua destilada estéril más tween 20 (0,1% v/v) durante 5 min y luego se sumergieron consecutivamente en etanol (70%) durante 5 min y en naocl (5,25% p/v) al 2% (v/v) durante 10 min. finalmente, se enjuagaron cuatro veces consecutivas (2 min cada una) con agua destilada estéril. con ayuda de pinzas y bisturí, las semillas se escarificaron (fig. 1b) y los embriones obtenidos se cultivaron durante 30 d en los medios indicados en la tab. 1. una vez determinado el medio de cultivo y el regulador de crecimiento más adecuado para germinación de embriones, se cultivaron en ms con diferentes concentraciones de aib (0; 2,46; 4,9; 9,8; 14,7 y 24,6 μm). en cada tratamiento se cultivaron, en frascos de vidrio de 10 ml con alícuotas de 5 ml de medio, 30 embriones durante 30 d. tabla 1. medios de cultivo y reguladores de crecimiento ensayados para germinación de embriones de e. muiska. medio de cultivo reguladores de crecimiento concentración (μm) ms/2 ana 4,9 9,8 aib 4,9 9,8 sin reguladores ms ana 4,9 9,8 aib 4,9 9,8 sin reguladores ms/2, macroelementos a la mitad de su concentración original. proliferación de brotes axilares se utilizaron segmentos apicales de 1,0-1,5 cm de longitud (fig. 1d) tomados de las plántulas obtenidas en la etapa anterior (fig. 1c) y se cultivaron en recipientes de vidrio de 100 ml con alícuotas de 20 ml de medio. la proliferación de brotes comprendió dos fases: inducción y expresión (30 d cada una); la fase de expresión se realizó en medio sin reguladores. se realizaron tres ensayos de proliferación cultivando 30 segmentos apicales por tratamiento y repitiendo cada ensayo dos veces. los datos de cada ensayo se tomaron al finalizar la fase de expresión, cuantificándose número y longitud de brotes axilares desarrollados/ explante y, longitud y número de hojas del tallo principal (explante primario desarrollado). la longitud de brotes y tallo principal se midió sobre papel milimetrado estéril. ensayo 1 efecto de auxinas y citoquininas. para la fase de inducción, los segmentos caulinares se cultivaron en presencia de los reguladores indicados en la tab. 2. 3512009 rache c. y pacheco m.: micropropagación de espeletiopsis muiska (cuatrecasas), frailejón del parque natural la ranchería figura 1. micropropagación de espeletiopsis muiska. a, aquenio maduro con capítulos florales; b, semillas escarificadas; c, plántula en desarrollo; d, segmentos caulinares apicales; e, brotes axilares; f, plántula; g, plántula aclimatizada. brotes axilares desarrollados en medio suplementado con: h, aia; i, aib; j, ana; k, ba; l, kin; m, tdz; n, aib + tdz; o, aib + ba; p y q, brotes anormales desarrollados en medio suplementado con aib + 20 ó 40 g de sacarosa o con caseína hidrolizada. a b c d e f g h i j k l m n o p q 352 agron. colomb. 27(3) 2009 tabla 2. reguladores de crecimiento ensayados para inducción de brotes axilares de e. muiska. reguladores concentración (μm) aia 4,9 9,8 14,7 aib 4,9 9,8 14,7 ana 4,9 9,8 14,7 sin reguladores ba 0,44 4,44 8,87 kin 0,44 4,44 8,87 tdz 4,5.10-4 4,5.10-3 4,5.10-2 sin reguladores ensayo 2 efecto del aib combinado con ba o tdz. con base en los resultados obtenidos en el ensayo anterior, durante la fase de inducción los segmentos caulinares se cultivaron en presencia de las combinaciones de reguladores indicadas en la tab. 3. tabla 3. combinaciones de aib con ba o tdz ensayadas para inducción de brotes axilares de e. muiska. combinaciones concentración (μm) aib+ ba 0,49 + 0,044 aib + ba 2,46 + 0,044 aib+ tdz 0,49 + 4,5.10-2 aib+ tdz 2,46 + 4,5.10-2 ensayo 3 efecto de diferentes concentraciones de caseína hidrolizada y de sacarosa. los segmentos caulinares se cultivaron en medio suplementado con aib, caseína hidrolizada o sacarosa en las concentraciones indicadas en la tab. 4. enraizamiento de brotes brotes de longitud >2,0 cm, obtenidos en la etapa de proliferación (fig. 1e), fueron individualizados y cultivados en medio con aib (0; 4,9; 0,49 y 0,049 μm). se cultivaron 30 brotes por tratamiento y cada tratamiento se realizó por duplicado. después de 30 d de cultivo se cuantificó el número de brotes enraizados y el número de raíces/brote. tabla 4. concentraciones de caseína hidrolizada y sacarosa ensayadas para inducción y desarrollo de brotes axilares en e. muiska. inducción expresión aib 9,8 μm+sacarosa 30.000 mg l-1 sacarosa 30.000 mg l-1 aib 9,8 μm+sacarosa 20.000 mg l-1 sacarosa 20.000 mg l-1 aib 9,8 μm+sacarosa 40.000 mg l-1 sacarosa 40.000 mg l-1 aib 9,8 μm sin caseína hidrolizada sin caseína hidrolizada aib 9,8 μm+caseina hidrolizada 500 mg l-1 sin caseína hidrolizada caseína hidrolizada 500 mg l-1 aib 9,8 μm+caseina hidrolizada 1.000 mg l-1 sin caseína hidrolizada caseína hidrolizada 1.000 mg l-1 aclimatización de plántulas una vez extraídas las plántulas de los frascos, las raíces se enjuagaron con agua corriente para eliminarles el agar. posteriormente, las plántulas se transfirieron a vasos plásticos de 100 ml con los sustratos arena: tierra: cascarilla de arroz: tierra de capote (mantillo de bosque) en una proporsión 1:1:1:2; arena: tierra: cascarilla de arroz: tierra de capote (1:2:1:3) y tierra de capote. los vasos se colocaron en recipientes de vidrio de 50 x 30 x 10 cm cerrados con plástico extensible y se mantuvieron en cuarto de incubación (23°c y 97% de humedad relativa) durante 30 d, con riego por aspersión cada 8 d. posteriormente, se trasladaron a invernadero y, de forma progresiva, durante 15 d, se eliminó el plástico extensible. la aclimatización concluyó a 75-85% de humedad relativa, temperatura media diurna 18°c y nocturna 12°c. en invernadero las plántulas se regaron por nebulización durante 6 s cada 24 h. en cada uno de los sustratos utilizados se sembraron 20 plántulas, el ensayo se realizó dos veces y se cuantificó el porcentaje de plántulas viables. análisis estadístico los datos de número y longitud de brotes axilares desarrollados y longitud y número de hojas del tallo principal fueron analizados mediante anava, con un nivel de confiabilidad de 95%. para los factores que resultaron estadísticamente significativos se realizó la prueba lsd. 3532009 rache c. y pacheco m.: micropropagación de espeletiopsis muiska (cuatrecasas), frailejón del parque natural la ranchería los datos fueron procesados con el paquete estadístico statgraphic versión 2.0. resultados y discusión caracterización del material vegetal de partida las semillas presentaron forma espatulada, testa delgada y 4 a 5 mm de longitud. el embrión está recubierto por dos envolturas y su eje embrionario está entre los dos cotiledones. como resultado de la observación de 500 semillas se encontró que 56% tenía embrión, 35% no tenía embrión y 9% estaba infestado con larvas de himenópteros. establecimiento in vitro de cultivos la asepsia de semillas con naocl durante 10 min fue efectiva para eliminar los contaminantes superficiales y permitió la germinación de los embriones. después de 30 d los embriones cultivados en ms y ms/2 suplementados con ana, así como los embriones cultivados en ms/2 sin reguladores de crecimiento no germinaron, mientras que 85% de los embriones cultivados en ms sin reguladores de crecimiento y 74% de los cultivados con aib germinaron y desarrollaron el eje embrionario. con respecto a germinación in vitro de embriones, george (1996) indica que muchos compuestos de los medios de cultivo, así como los suplementos hormonales, pueden afectar de varias maneras los procesos morfogenéticos de crecimiento y desarrollo. además, cuando los explantes son cultivados en medios con bajas concentraciones de sales minerales, se pueden producir alteraciones metabólicas que, a su vez, pueden retrasar e incluso interrumpir los procesos de crecimiento y desarrollo. teniendo en cuenta el desarrollo de los embriones cultivados en ms, se evidenció que el medio proporcionó los requerimientos necesarios para el desarrollo progresivo normal de los embriones hasta la formación de plántulas; cabe señalar que la alta concentración de sacarosa que contiene el ms actúa no solo como fuente de energía sino que mantiene la osmolaridad del medio, factor de gran importancia en el cultivo de embriones (montoya, 1991). después de 30 d de cultivo en ms suplementado con aib (2,46-24,6 μm) se cuantificó 72-83% de embriones germinados; sin embargo, el mayor porcentaje de germinación, 91%, se cuantificó en ms sin reguladores de crecimiento. proliferación de brotes axilares ensayo 1 en presencia de auxinas y citoquininas. comparando la producción de brotes/por explante en medio sin reguladores de crecimiento (testigo) con la producción en medios suplementados con auxinas (fig. 1 h, i, j), la mayor cantidad (5,7) se cuantificó (tab. 5) en presencia de 14,7 μm aib, mientras que en presencia de ana se cuantificó la producción más baja. los datos sobre longitud de brotes axilares desarrollados presentaron diferencias significativas, observándose que en presencia de 14,7 μm de aib los brotes fueron de mayor longitud promedio (2,13 cm), mientras que en presencia de ana (9,8 y 14,7 μm) los brotes fueron de menor longitud con respecto a los producidos y desarrollados en presencia de aib, aia y en ms sin reguladores. meyer y staden (1991) también estudiaron el efecto del aib en aloe barbadensis y obtuvieron resultados similares a los de este ensayo, mayor cantidad de yemas axilares en desarrollo en medio con aib, seguido del medio suplementado con aia y, en menor cantidad, en medio con ana. durante la fase de proliferación todos los explantes cultivados desarrollaron un tallo principal, observándose que la mayor longitud promedio (2,88 cm) la presentaron los explantes cultivados en presencia de 14,7 μm de aib. con respecto al efecto de las auxinas sobre el número de hojas desarrolladas, la mayor cantidad de hojas/explante se cuantificó en los brotes cultivados en ms sin auxinas. además, la longitud de brotes, número de hojas y longitud del tallo principal fueron semejantes en presencia de las diferentes concentraciones de aia, mientras que el aumento de la concentración del aib mostró un efecto positivo y progresivo sobre dichos parámetros. estos resultados pueden ser explicados en razón de que las auxinas no solo tienen capacidad para inducir agrandamiento y alargamiento celular, sino que, además, se ha encontrado que promueven división celular en tejidos cultivados in vitro (krikorian, 1991). en este ensayo de proliferación se observó que de las auxinas ensayadas, ana fue la menos efectiva, cuantificándose una disminución progresiva y significativa tanto en el número y la longitud de brotes axilares como en el número de hojas y la longitud del tallo principal a medida que aumentó la concentración (tab. 5). andrade et al. (1999) en lavandula vera, observaron una reducción significativa en el número de brotes desarrollados por explante al suplementar con ana el medio de proliferación. los datos de proliferación de brotes en presencia de citoquininas (tab. 6, fig. 1 k, l, m) indicaron que la mayor producción de brotes en desarrollo/explante, se produjo con 0,44 μm de ba; en contraste, el más bajo se cuantificó en el medio sin reguladores (tab. 6). con respecto a longitud de brotes axilares desarrollados, los resultados de los diferentes tratamientos presentaron 354 agron. colomb. 27(3) 2009 diferencias estadísticamente significativas, cuantificándose la más alta, en los explantes cultivados con 0,44 μm de ba. la mayor cantidad de hojas por tallo, se encontró en presencia de 8,87 μm de ba, mientras que la menor cantidad se cuantificó en presencia de 4,5.10-4 μm de tdz. el tallo principal presentó mayor longitud, 1,83 cm, en presencia de 0,44 μm de ba y 4,5.10-2 μm de tdz (tab. 6). los datos registrados en este ensayo indican que en los medios de cultivo con 0,44 μm de ba se obtuvieron los mayores promedios de brotes axilares, longitud de brotes y número de hojas; hossain et al., 2008, obtuvieron 30 a 50 tallos por explante de stevia en medio con ba. en los medios con tdz la apariencia de los brotes fue anormal, presentando tallos y hojas notoriamente alargadas. también se evidenció que el ba fue la citoquinina más efectiva para inducir desarrollo de brotes axilares. observando, en orden secuencial, la efectividad de las citoquininas sobre la formación de brotes, los resultados concuerdan en parte con el orden de eficacia citado por sujatha y ranjitha (2007) en artemisia vulgaris: ba>kn>zeatina>adenina. además, se observó un efecto negativo del tdz sobre el desarrollo de brotes de e. muiska. comparando los resultados obtenidos en los diferentes tratamientos de este ensayo, se observó que en los cultivos de proliferación de brotes en ms con auxinas o citoquininas (tab. 5 y 6), mientras el aib favoreció más la tabla 5. efecto del aia, aib y ana sobre la inducción y el desarrollo de brotes axilares de e. muiska. reguladores (μm) brotes tallo principal no. longitud (cm) no. hojas longitud (cm) aia 4,9 5,17±2,98 c 1,28±0,61 b 11,50±3,70 bcd 2,31±0,64 bc aia 9,8 5,00±2,61 c 1,39±0,63 b 12,13±3,54 cd 2,42±0,46 bc aia 14,7 3,97±1,79 b 1,26±0,61 b 12,20±4,07 cde 2,12±0,72 b aib 4,9 3,93±2,23 b 1,84±0,99 c 12,40±2,88 de 2,32±0,74 bc aib 9,8 5,59±2,06 c 1,75±1,04 c 12,59±3,48 de 2,46±0,81 c aib 14,7 5,70±2,55 c 2,13±1,13 d 12,97±2,89 de 2,88±0,87 d ana 4,9 3,00±1,19 b 1,46±0,74 b 10,48±2,69 bc 2,30±0,82 bc ana 9,8 0,56±0,86 a 0,52±0,32 a 10,40±3,35 b 1,03±0,49 a ana 14,7 1,13±0,97 a 0,50±0,24 a 8,54±3,17 a 1,17±0,42 a sin reguladores 3,57±1,69 b 1,36±0,58 b 13,87±3,34 e 2,14±0,48 bc promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba lsd (p tabla 6. efecto del ba, kin y tdz sobre la inducción y el desarrollo de brotes axilares de e. muiska. reguladores (μm) brotes tallo principal no. longitud (cm) no. hojas longitud (cm) ba 0,44 7,90±3,14 e 1,45±0,48 d 16,4±5,73 c 1,83±0,58 c ba 4,44 5,50±1,87 bcd 1,42±0,42 d 19,17±7,88 d 1,62±0,42 abc ba 8,87 6,20±2,33 cd 1,15±0,38 bc 22,68±6,41 e 1,60±0,46 abc kin 0,44 4,96±1,87 b 1,16±0,41 bc 12,30±3,92 b 1,77±0,41 bc kin 4,44 7,52±2,51 e 1,14±0,44 bc 12,52±3,60 b 1,53±0,49 ab kin 8,87 5,20±1,98 bcd 0,94±0,34 a 11,55±2,87 ab 1,50±0,42 a tdz 4,5.10-4 5,10±1,97 bc 0,91±0,32 a 9,80±2,95 a 1,63±0,41 abc tdz 4,5.10-3 5,43±2,03 bcd 1,09±0,50 b 9,93±2,07 a 1,75±0,45 bc tdz 4,5.10-2 6,27±2,27 d 1,12±0,37 b 11,33±2,74 ab 1,83±0,44 c sin reguladores 3,70±1,35 a 1,24±0,51 c 10,40±2,37 ab 1,49±0,46 a promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba lsd (p 3552009 rache c. y pacheco m.: micropropagación de espeletiopsis muiska (cuatrecasas), frailejón del parque natural la ranchería elongación, el ba estimuló más la proliferación de brotes. además, en presencia de ba se cuantificó la mayor cantidad de hojas/tallo principal, 22,68, mientras que en el ensayo con auxinas, el mayor número se cuantificó en el testigo (medio sin reguladores de crecimiento) 13,87. con base en estas comparaciones se infirió que una apropiada combinación de auxina con citoquinina favorecería una adecuada elongación y un aumento del número de brotes desarrollados. respecto a esta inferencia, sotolongo et al. (2003) sugieren la utilización de auxinas con el fin de superar y reducir los efectos residuales de las citoquininas favoreciendo la elongación de los brotes. ensayo 2 efecto del aib combinado con ba o tdz (fig. 1 n, o). los datos registrados para número de hojas, longitud del tallo principal y longitud de brotes desarrollados (tab. 7) no mostraron diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos realizados. mientras que para número de brotes/explante se observaron diferencias significativas, cuantificándose el mayor número de brotes/explante (6,93) en presencia de 2,46 μm de aib y 4,5.10-2 μm de tdz, pero estos brotes presentaron hojas anormalmente alargadas. aunque en presencia de 2,46 μm de aib y 0,044 μm de ba se cuantificó 5,96 brotes/explante, los brotes presentaron apariencia normal y adecuada para ser transferidos a medio de enraizamiento y posterior aclimatización. estos resultados corroboran el efecto positivo de la combinación auxina-citoquinina sobre la multiplicación celular indicado por suárez et al. (2006) y la importancia de establecer balances adecuados auxina/citoquinina para elevar las tasas de proliferación (brucato et al., 2006). ensayo 3 efecto de la sacarosa y la caseína hidrolizada. en los tratamientos con sacarosa y caseína hidrolizada, la longitud y el número de hojas del tallo principal no presentaron diferencias estadísticas significativas. sin embargo, la longitud de brotes desarrollados en los tratamientos con sacarosa o caseína hidrolizada mostraron diferencias estadísticamente significativas, cuantificándose los valores medios más elevados, 1,83 y 2,13 cm de longitud de brotes en los segmentos caulinares cultivados en ms suplementado con 30.000 mg l-1 de sacarosa o en ms sin caseína hidrolizada. en general, el promedio de brotes por explante en los diferentes tratamientos de este ensayo fue alto, 5,26 a 7,22 (tab. 8); sin embargo, al aumentar o disminuir la concentración de sacarosa o al utilizar caseína hidrolizada en los medios de proliferación, los brotes desarrollados presentaron apariencia anormal, con tallos delgados muy ramificados y con hojas deformes muy alargadas (fig. 1p, q). cabe recordar que los carbohidratos sirven como fuente de carbono o energía para el metabolismo de las plantas cultivadas in vitro y actúan como agentes que modifican las condiciones osmóticas (gemas y bessa, 2006). además, aunque la caseína hidrolizada ha sido utilizada para aumentar el crecimiento y la proliferación, en este ensayo se observó un efecto negativo sobre la proliferación de brotes. además de los resultados descritos anteriormente, en los cultivos realizados en los diferentes ensayos de proliferación también se observó: — un mayor porcentaje de explantes necróticos se cuantificó a medida que aumentó la concentración de aib y ana, 2,4 a 16,9 y 4,8 a 24,05, respectivamente (datos no mostrados). los menores porcentajes de explantes necróticos 7,0 y 8,3; 2,4, 2,5 y 4,1, se cuantificaron cuando los explantes se estimularon con 0,44 y 4,44 μm de kin, con sacarosa a diferentes concentraciones y cuando los explantes fueron estimulados en presencia de caseína hidrolizada. en los demás tratamientos no se presentó necrosis de tejidos. — al estimular segmentos caulinares apicales con aia se cuantificaron bajos porcentajes de explantes con callo basal, 4,9 a 9,8% y de brotes hiperhidratados 3,35 a 10,00%. al estimular con aib, el porcentaje de explantes con callo basal aumentó, 30,9 a 71,5%, y se cuantificaron, en general, porcentajes similares de explantes hiperhidratados, 13,8; a 16,9, mientras que tabla 7. efecto del aib combinado con ba o tdz sobre la proliferación de brotes axilares de e. muiska. reguladores (μm) brotes tallo principal no. longitud (cm) no. hojas longitud (cm) aib 0,49 + ba 0,044 5,4±1,52 a 1,6±0,55 10,83±2,49 20,07±0,62 aib 2,46 + ba 0,044 5,96±1,79 a 1,65±0,55 11,8±3,64 2,17±0,67 aib 0,49 + tdz 4,5.10-2 5,13±1,81 a 1,59±0,49 12,36±3,31 2,06±0,58 aib 2,46 + tdz 4,5.10-2 6,93±2,30 b 1,56±0,48 11,73±3,18 2,14±0,57 ns ns ns ns, no significativo. promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba lsd (p 356 agron. colomb. 27(3) 2009 al estimular con ana, 92,8 a 100% de los explantes formaron callo compacto y de color marrón (fig. 2). todos los explantes que formaron callo posteriormente murieron. al igual que en este ensayo, el ana estimuló el crecimiento de callo en stevia rebaudiana (bondarev et al., 1997). — en general, más de 50% de los explantes formó callo basal en presencia de las combinaciones aib-ba o aib-tdz, sacarosa a diferentes concentraciones y caseína hidrolizada, excepto el tratamiento 23 (aib 0,49 μm más tdz 0,0045 μm) en el cual 40,8% de los explantes desarrollaron callo. el número de explantes hiperhidratados fue mayor cuando se cultivaron en ms con aib-ba que cuando se cultivaron con aib-tdz. al aumentar o disminuir la concentración de sacarosa y al incrementar la de caseína hidrolizada aumentaron los porcentajes de explantes hiperhidratados (fig. 2). enraizamiento después de 30 d de cultivo en medio de enraizamiento, se observó que a medida que se incrementó la concentración de aib, también aumentó el porcentaje de brotes enraizados y la media de raíces por explante, mientras que en estudios realizados por suárez et al. (2006) en stevia rebaudiana, a medida que se aumentó la concentración de aib en el medio de cultivo la formación de raíces disminuyó; sin embargo, en otros estudios con stevia (debnath, 2008 y hossain et al., 2008), el mayor número, 2 a 8, de raíces/ explante se registró en presencia de 1,0; 1,5 y 2,0 mg l-1 de aib. en este ensayo, aunque en presencia de 4,9 μm de aib se cuantificó el mayor porcentaje, 70%, de brotes enraizados y el mayor promedio, 6,5, de raíces por explante (tab. 9), el aib también indujo formación y desarrollo de brotes en la base del explante, dificultando la aclimatización de estas plántulas. de otro lado, aunque en el medio con 0,49 μm de aib se cuantificó 54,17% brotes enraizados y 4,7 raíces/ explante (tab. 9, fig. 1f), la inducción y el desarrollo de brotes axilares en la base del explante disminuyó, pero el porcentaje de plántulas viables en la fase de aclimatización aumentó. tabla 9. efecto del aib sobre el desarrollo radical de brotes de e. muiska. concentración (μm) explantes enraizados (%) raíces por explante sin reguladores 21,43 3,2 aib 4,90 70,00 6,5 aib 0,49 54,17 4,7 aib 0,049 42,31 2,5 aclimatización después de 90 d de aclimatización, el mayor porcentaje, 60%, de plántulas viables se cuantificó en el sustrato tierra de capote (fig. 1g), observándose que la textura y estructura de este sustrato favorecen el desarrollo caulinar y radical de las plántulas. teniendo en cuenta que la tierra de capote presenta alta porosidad, elevada retención de agua, buena aireación, ph bajo y textura fina (valencia y ramírez, 1993), se convierte en un sustrato apropiado para la aclimatización de e. muiska. el control inicial de temperatura, humedad e iluminación fue imprescindible durante la primera etapa de aclimatización, observándose que las plántulas transferidas directamente del cuarto de cultivo a condiciones de invernadero no fueron viables (resultados no mostrados). tabla 8. efecto de la sacarosa y la caseína hidrolizada sobre la proliferación de brotes axilares de e. muiska. inducción (mg l-1) expresión brotes tallo principal no. longitud (cm) no. hojas longitud (cm) aib 9,8 μm+sa 30.000 sa 30.000 5,4±2,06 a 1,83±0,78 b 11±2,46 2,21±0,85 aib 9,8 μm+sa 20.000 sa 20.000 6,76±2,54 b 1,51±0,49 a 11,73±3,51 2,02±0,53 aib 9,8 μm+sa 40.000 sa 40.000 5,43±2,16 a 1,63±0,69 a 10,93±3,05 2,11±0,59 aib 9,8 μm+sch sch 6,2±2,06 ab 2,13±0,92 c 11,96±2,68 2,36±0,85 aib 9,8 μm+ch 500 sch 5,47±1,77 a 2,01±0,75 bc 10,15±3,35 2,04±0,81 ch 500 5,38±2,06 a 1,86±0,77 b 10,05±3,61 1,98±0,73 aib 9,8 μm+ch 1.000 sch 5,26±1,94 a 1,32±0,57 a 10,94±3,64 1,84±0,77 ch1.000 7,22±2,67 b 1,51±0,79 a 9,77±2,92 2,03±0,84 ns ns sa, sacarosa; sch, sin caseína hidrolizada; ch, caseína hidrolizada. promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba lsd (p ns, no significativo. 3572009 rache c. y pacheco m.: micropropagación de espeletiopsis muiska (cuatrecasas), frailejón del parque natural la ranchería conclusiones a través de los ensayos realizados se estableció un protocolo de micropropagación de espeletiopsis muiska que permite la producción masiva de plántulas utilizables para repoblamiento de áreas de páramo intervenidas. el protocolo de micropropagación de e. muiska más adecuado comprende: germinación de embriones en ms sin reguladores de crecimiento; proliferación de brotes axilares en medio con 2,46 μm de aib más 0,044 μm de ba; enraizamiento de brotes en medio con 0,49 μm de aib y aclimatización de plántulas en condiciones controladas utilizando como sustrato suelo de capote. agradecimientos los autores agradecen al instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología “francisco josé de caldas” (colciencias) y a la dirección de investigaciones de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja, el apoyo económico para el desarrollo del trabajo, así como a los integrantes del grupo de investigación bioplasma, uptc, por su valiosa colaboración. literatura citada andrade, l.b., s. echeverrygaray, f. fracaro, g.f. pauletti y l. rota. 1999. the effect of growth regulators on shoot propagation and rooting of common lavender (lavandula vera dc). plant cell tiss. org. cult. 56(2), 79-83. barcelló, j., g. nicolás, b. sabater y r. sánchez. 1993. fisiología vegetal. 6a ed. ediciones pirámide, madrid. brucato, g., m. graziella, i.e. trujillo d. y m. oropeza c. 2006. micropropagación de lepidium virginicum l. a partir de microesquejes. agron. trop. 56(4), 651-656. calderón s., e. 2004. lista preliminar de plantas fanerógamas: familia asteraceae (=compositae). en: instituto humboldt, http://www.humboldt.org.co/conservacion/asteraceae.html; consulta: octubre de 2009. correa, j. y h. bernal. 1990. especies vegetales promisorias de los países del convenio andrés bello. tomos xii. secretaría ejecutiva del convenio andrés bello (secab); ministerio de educación y ciencia de españa; corporación andina de fomento (caf), bogotá. cuatrecasas, j. 1976. a new subtribe in the heliantheae (compositae): espeletiinae. phytologia 35(1), 43-61. debnath, m. 2008. clonal propagation and antimicrobial activity of an endemic medicinal plant stevia rebaudiana. j. med. plant res. 2, 45-51. figura 2. explantes de e. muiska que formaron callo basal e hiperhidratados en cultivos en ms suplementado con auxinas y/o citoquininas, sacarosa o caseína hidrolizada (ch). sa ca ros a 3 0.0 00 sa ca ros a 2 0.0 00 sa ca ros a 4 0.0 00 0 20 40 60 80 100 120 callo hiperhidratación reguladores de crecimiento (μm) y suplementos (mg l-1) po rc en ta je 358 agron. colomb. 27(3) 2009 gemas, v. y a. bessa. 2006. influence of various carbohydrates in shoot development in nodal culture of guinean anacardium occidentale genotypes. plant cell tiss. org. cult. 85(1), 103-108. george, e.f. 1996. plant propagation by tissue culture. parte 2 practice. exegetics, edington, uk. hossain, m.a., a.h.m. shamim-kabir, t.a. jahan y m.n. hasan. 2008. micropropagation of stevia. int. j. sustain. crop prod. 3(4), 1-9. krikorian, a.d. 1991. capítulo 3: medios de cultivo: generalidades, composición y preparación. pp. 41-77. en: roca, w.m. y l.a. mroginski (eds.). cultivo de tejidos en la agricultura. fundamentos y aplicaciones. editorial centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali, colombia. meyer, h.j. y l. van staden. 1991. rapid in vitro propagation of aloe barbadensis mill. plant cell tiss. org. cult. 26, 167-171. montoya h., l.m. 1991. cultivo de tejidos vegetales. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín, colombia. muñoz b., f. 2002. propagación de flora endémica de páramo o en peligro de extinción en el parque nacional natural el cocuy. pp. 842-847. memorias congreso mundial de páramos. tomo i. paipa, colombia. murashige, t. y f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bio-assays with tobacco tissue cultures. physiol. plant 15, 473-497. posada, j. 2009. protección urgente para los páramos en boyacá. en: generación invisible, http://www.generacioninvisible.com/ index.php?option=com_content&task=view&id=135&item id=2; consulta: octubre de 2009. ramírez, m.b., a.n. téllez y r.d. torrenegra. 2000. estudio químico de la espeletiopsis muiska cuat (cuatr) y evaluación de su actividad antimicrobiana. rev. latinoam. quim. 28(3), 119-124. rondón b., h.i. y j.c. pacheco m. 2006. estudio preliminar del cariotipo y del ciclo celular en espeletiopsis muiska (cuatrec). trabajo de grado. facultad de ciencias básicas, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. sotolongo s., r., m. garcía l., l. junco c., g. geada l. y e. garcía. 2003. micropropagación de psidium salutare (myrtaceae). rev. jard. bot. nac. 24(1-2), 245-250. suárez, i., m. espitia e i. pertuz. 2006. efecto de auxinas y citocininas en la multiplicación y enraizamiento in vitro de stevia rebaudiana bertoni. fitotecnia colombiana 6(2), 1-8. sujatha, g. y b.d. ranjitha k. 2007. effect of phytohormones on micropropagation of artemisia vulgaris l. acta physiol. plant. 29(3), 189-195. valencia, m.l.c. de y f. ramírez. 1993. notas sobre la morfología, anatomía y germinación del agraz (vaccinium meridionale sw). agron. colomb. 10(2), 151-159. van der hammen, t. 2002. diagnóstico, cambio global y conservación. pp. 60-71. memorias congreso mundial de páramos. tomo i. paipa, colombia. received for publication: 11 november, 2010. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 department of chemistry, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 external consultant, bogota (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 4 corresponding author. aaromerof@unal.edu.co; aarfrias@gmail.com agronomía colombiana 29(3), 473-480, 2011 silicon and plant diseases. a review el silicio y las enfermedades de las plantas. una revisión alicia romero1, 4, fernando munévar2, and gerardo cayón3 abstract resumen disease is one of the main limitations on the amount and quality of crop production, by reducing the availability, absorption, distribution and use of nutrients by the plant. silicon (si) is one of the most abundant elements in the lithosphere and most soils have considerable amounts. although not considered an essential nutrient for most plants, a lot of evidence shows the beneficial effects of nutrition with si on growth, development and health of crops. many studies have suggested that si activates the defense mechanisms of plants, but the exact nature of the interaction between this element and the biochemical pathways that direct resistance still remains unclear. this article presents a review of the relationship between mineral nutrition and disease development and discusses the beneficial effects of silicon in crops, its mobility in soil, the process of assimilation through the roots and its influence on tolerance to fungal diseases. las enfermedades constituyen una de las principales limitaciones de la cantidad y calidad de la producción de los cultivos porque reducen la disponibilidad de los nutrientes, su absorción, distribución y utilización por la planta. el silicio (si) es uno de los elementos más abundantes en la litosfera y la mayoría de los suelos presentan cantidades considerables de este elemento. aunque el si no se considera un nutriente esencial para la mayoría de las plantas, muchas evidencias demuestran los efectos benéficos de la nutrición con si sobre el crecimiento, desarrollo y estado sanitario de los cultivos. muchos estudios han sugerido que el si activa los mecanismos de defensa de la planta, pero la naturaleza exacta de la interacción entre este elemento y las vías bioquímicas que dirigen la resistencia permanece aún sin esclarecer. en este artículo se presenta una revisión sobre las relaciones entre la nutrición mineral y el desarrollo de las enfermedades y se discuten los efectos benéficos del silicio en los cultivos, su movilidad en el suelo, el proceso de asimilación a través de las raíces y su influencia en la tolerancia a enfermedades causadas por hongos. key words: mineral nutrition, plant diseases, beneficial elements. palabras clave: nutrición mineral, enfermedades de plantas, elementos benéficos. introduction mineral nutrition influences the growth and production of crops and causes changes in the pattern of growth, morphology and anatomy, and particularly the chemical composition of the plants. it has been established that mineral nutrients may increase or decrease the tolerance of plants to pathogens and pests, and are considered important factors in controlling diseases (huber and graham, 1999; marschner, 2002) and form part of the chemical environment of the soil-plant system, and their management is of potential usefulness in plant control (munévar, 2004). in fact, the severity of the majority of plant diseases can be reduced by improved mineral nutrition management. this can be achieved by modifying the availability of particular nutrients or improving the efficiency of absorption and utilization by the plant (huber, 1997; hodson et al., 2005). the supply of nutrients through fertilization or modification of the soil environment influences the availability of nutrients, and constitutes a form of plant disease control and is an integral component of agricultural production (huber and graham, 1999). many farming practices such as crop rotation, application of organic amendments, adjusting the ph of soil, weed control and maintenance of irrigation often influence disease through interactions with mineral nutrients. these practices directly supply nutrients or increase availability to plants through the alteration of soil biological activity (huber, 1997; solomon et al., 2003; turner, 2003; hodson et al., 2005; huber and haneklaus, 2007). however, the mechanisms by which nutrition induces changes in the development of diseases are complex and diverse and include effects of mineral 474 agron. colomb. 29(3) 2011 nutrients directly on pathogens and development of the plant and its mechanisms of resistance (munévar, 2004; walters and bingham, 2007). interactions between nutrition and plant diseases are very complex with dynamics and results that depend on many factors including plant species, growth stage and biotic and abiotic factors. the level of severity of most diseases can be reduced through proper management of nutrients. this article analyzes and discusses the latest information on the relationship of silicon with some plant diseases. silicon (si) according to the classical definition of essentiality (arnon and stout, 1939), si has not been identified as an essential nutrient for plants, but some authors (epstein, 1994; ma and takahashi, 2002; ma and yamaji, 2008; datnofft et al., 2007; pilon-smits et al., 2009) have extensively documented the beneficial or favorable effects of si nutrition on growth, development and health status of plants. si has been identified as a bioactive and beneficial element in some species (richmond and sussman, 2003) to the point that its potential benefits on growth and behavior of some species have been extensively reviewed (epstein, 1994). these favorable effects include increased growth and production, improvements in some morphological characteristics (height, root penetration into the soil, exposure of leaves to light, resistance to lodging), reduced transpiration and resistance to stress, resistance to salinity and toxic metal toxicity, effects on enzyme activity and increased resistance to pathogens. although some of these properties are probably derived from the setting of amorphous silica deposits (sio2·nh2o), others may be considered as a consequence of the bioactivity of monosilicic acid (fauteux et al., 2005). the positive effects produced by si in plants have been attributed to: 1) reduction of water loss by cuticular transpiration caused by the formation of deposits of si beneath the cuticle, 2) decreased apoplastic flow and reduced absorption of toxic minerals due to the formation of deposits of si on the root, and 3) increased stiffness and strength of plant cell wall (ma and yamaji, 2006; ma and yamaji, 2008). below are some general aspects of si in soil and plants, their effect on disease control in some crops and mechanisms of action through which the resistance of plants is possibly mediated by this element. si in the soil si is the second most abundant element in soil and is approximately 28% of the earth’s crust. si available in the soil for plants is in the form of monosilicic acid, si(oh)4 (sommer et al., 2006; currie and perry, 2007). monosilicic acid is found in soils in concentrations between 0.1 and 0.6 mm (mckeague and cline, 1963; savant et al., 1997a; savant et al., 1997b) as monosilicic acid [si(oh)4] or its ionized form, si(oh)3o-, which predominates at ph values greater than 9.0. si is also found in silicate minerals and may be adsorbed or precipitated with oxides of al, fe and mn. monosilicic acid concentration in the soil solution, available to the roots, is affected by its dissolution from soil minerals (crystalline and amorphous), adsorption on or desorption from the oxides and hydroxides of al, mn, fe and its dissociation from the polymer of si(oh)4 (mckeague and cline, 1963). some plants, like microorganisms, have mechanisms to remove the insoluble forms of si from the ground, like producing acidity on the surface of their roots or chelating agents to release rhizosphere, processes that increase the concentration of monosilicic acid in the soil solution (winslow, 1995). mckeague and cline (1963) reported that the concentration of si in the soil solution is controlled by a ph dependent reaction by which the sesquioxides, especially aluminum oxide, adsorbed monosilicic acid. aluminum sesquioxide is recognized as adsorbing monosilicic acid in the soil at levels which can increase with increasing ph (jones and handreck, 1967). the concentration of sesquioxides of fe and al in soil is positively correlated with the adsorption of si. there is also evidence that the si can be released from the complex fe-si present in the soil (jones and handreck, 1967). reifenberg and buckwold (1954) showed that phosphorus (p) on the ground, as orthophosphates, affects the release of si in the soil solution, thus increasing the amount of kaolinite and phosphate added to seven different types of soil obtained large amounts of si in the soil extracts. the authors suggested that si and p compete for binding sites on clay and, as p is absorbed, si is released into the solution. despite the abundance of soluble si in most of the world’s mineral soils, its deficiency may occur as a consequence of depletion of this element due to continuous cultivation of crops which require high amounts of si, as in the case of rice. this crop can absorb between 230 and 470 kg ha-1 of si and, given the intensity with which it is grown, si is removed from the soil more rapidly than can be naturally replaced (savant et al., 1997a; savant et al., 1997b). si deficiency occurs most often in oxisols and ultisols, which are cultivated with rice in asia, africa and latin america. in regions with high rainfall, where these two soil types occur, different processes can occur such as filtration and 475romero, munévar, and cayón: silicon and plant diseases. a review desilification (savant et al., 1997a; savant et al., 1997b; datnofft et al., 2007). histosols also have lower amounts of si available to plants due to its high content of organic matter (80%) and low mineral content, while entisols has a high content of quartz (sio2) in the sand, but the si is just slightly soluble and unavailable to plants (datnofft et al., 2007). si in plants like many macronutrients, the concentration of si in plants varies between 0.1 and 10% by weight on a dry basis. plants that have lower si contents are structurally weaker and more prone to abnormal growth, development and reproduction (epstein, 1994; epstein, 1999). the presence of si in the plant is the result of its absorption from the soil in a soluble form such as monosilicic acid, also called orthosilicic acid si(oh)4, and its controlled polymerization in a final location, but the ability of the plants to accumulate si varies widely between species. a high accumulation of si in monocots has been determined, as well as that the different parts of the same plant can have large differences in the accumulation of si (currie and perry, 2007). si absorbed by diffusion and absorption of the roots is induced by perspiration by the mass flow process. the species of the family poaceae (grasses) accumulate si at levels commensurate with their rate of transpiration (jones and handreck, 1967). when si is absorbed by the plant in the form of phytoliths or silica bodies (sio2·nh2o) which occupy spaces between the root (apoplast of the cortex) and the cell walls of some of the cells of the plant, for example those of leaves (yoshida et al., 1962a; prychid et al., 2004; currie and perry, 2007; datnofft et al., 2007), it accumulates in a higher amount in mature leaves than in young ones (ma et al., 1989; ma and takahashi, 2002). some studies indicate that in rice, most of the accumulated si deposits in the leaves (chen, 1990; epstein, 1999) and once it is deposited, it is immobilized and is not redistributed to the growing tissues due to low mobility in the phloem (datnofft et al., 2007). the silica particles grow to a size of about 1 to 3 nm and are negatively charged such that they can interact with the local environment of the cell walls of plants. it has been suggested that the nucleation and growth of these structures are under the control of specific proteins (harrison, 1996; perry and tucker, 2000) and that a fraction of si form bonds with proteins, phenolic compounds (lignin, condensed polyphenols) , lipids and polysaccharides (cellulose) (kolesnikov and gins, 2001). although it has been established that si interacts with cell wall components (pilon-smiths et al., 2009), the nature of this association is not yet completely understood (perry and lu, 1992; currie and perry, 2007). it has been found that several factors affect the condensation processes of silica, among which are included silicic acid concentration, temperature, ph and the presence of other ions, small molecules and polymers (fauteux et al., 2005; currie and perry, 2007). plants are considered accumulators of si at concentrations greater than 1% of dry weight (epstein, 1999). dicots, such as tomatoes and soybeans, with a percentage less than 0.1% in their biomass accumulate less si compared to the grass monocots such as corn, oats, rye and wheat, which contain about 1% of si in their biomass, while some aquatic species have contents exceeding 5% (jones and handreck, 1967; epstein, 1999; datnofft et al., 2007). plant species belonging to the families poaceae and cyperaceae absorb si at concentration levels equal to or greater than some of the essential nutrients like n and k (savant et al., 1997b). the si/ca ratio is another criterion used to determine whether a plant species is classified as a si accumulator (takahashi et al., 1990; datnofft et al., 2007). si in controlling fungal diseases probably the first researcher to suggest that si was involved in rice’s resistance to attack by the fungus magnaporthe grisea was onodera (1917), who showed the results of a comparative study of the chemical composition of rice plants from 13 different regions in western japan, where infected plants always had lower concentrations of si than healthy ones despite having grown under the same conditions. these results do not necessarily indicate that the incidence of disease was reduced by the concentration of si or plants with lower concentrations were more susceptible but showed that there could be a relationship between concentrations of si and the susceptibility of the rice plant to disease. this study began a series of investigations into the possible relationship between si and diseases of rice in japan. then, kawashima (1927) showed that, under controlled conditions, the application of si to rice plants increased resistance to attack by the fungus m. grisea and that this increase in resistance was higher as the concentration of si applied in the soil increased. the effects of si on the reduction in the incidence and severity of plant diseases have been widely reported (fauteux et al., 2005). the favorable effect of si in the control of fungal diseases of monocots, mainly rice and other grasses, has been documented since the 60s (jones and handreck, 1967). the way in which si is able to exert its 476 agron. colomb. 29(3) 2011 protective effect has not yet been fully understood and so far, functions including physical and biochemical protection systems have been proposed (currie and perry, 2007). tab. 1 shows some references which reported a decreased incidence of certain diseases caused by fungus, due to the application of silicon. table 1. reduction in incidence of fungal diseases due to the application of silicon to plants. host pathogen reference paprika phytophthora capsici french-monar et al. (2010) rose diplocarpon rosae gillman et al. (2003) cucumber colletotrichum orbiculare sun et al. (2002) wheat septoria nodorum rodgers-gray and shaw (2000; 2004) erysiphe graminis leusch and buchenauer (1989) corn pythium aphanidermatum fusarium moniliforme sun et al. (1994) rice magnaporthe grisea datnofft et al. (1991); seebold et al. (2000) barley alternaria spp. kunoh and ishiazaki (1975) mechanical protection of plants caused by si a notable example of the protection of plants against pathogens due to si acting as a physical barrier is the pathosystem rice-magnaporthe grisea, wherein the increase in resistance has been associated with the density of silicified cells present in the epidermis of the leaves, which act as a physical barrier to prevent penetration of the fungus (datnofft et al., 2007). the hypothesis of the physical barrier was proposed and supported by yoshida et al. (1962b) who reported the existence of a silica layer about 2.5 mm thick below the cuticle of the leaves of rice and said the second layer formed by si on the cuticle could prevent penetration of m . grisea and thus reduce damage on the leaves of the plant. furthermore, volk et al. (1958) claim that si can form complexes with organic compounds in the cell walls of epidermal cells, which can increase resistance to degradation by enzymes released by m. grisea. it was also suggested that si may be associated with lignin-carbohydrate complexes present in the cell wall of epidermal cells of rice (inanaga et al., 1995). kim et al. (2002) investigated some of the cytological features that may be associated with resistance to pathogen attack provided by si and observed that the thickness of the epidermal cell wall was not significantly affected by the presence of si, but the relationship between the thickness of the silica layer and the thickness of the epidermal cell wall was much higher in a cultivar which was identified as resistant than in one identified as susceptible. although these authors concluded that fortification of epidermal cell walls could be the main cause of the reduction of injuries sustained in the leaves by pathogen attack, they did not assume that this was sufficient evidence to explain the impediment of fungal penetration in the leaves. kawamura and ono (1948) reported that rice resistant to attack by pyricularia oryzae had a lower number of lesions on the leaves and more silicified epidermal cells than susceptible crops, although hashioka (1942) stated that the density of silicified cells in the epidermis of the leaves of rice was not proportional to the level of resistance to attack. from these results it was suggested that resistance to m. grisea in plants treated with si is much more complex than a physical resistance to penetration due to the silicification of the cells or the double layer of si formed in the cuticle (datnofft et al., 2007). recently, heine et al. (2007) found that the accumulation of si in the cell walls of the roots of squash and tomatoes did not represent a physical barrier to the spread of pythium aphanidermatum but does contribute to increased resistance to the pathogen. resistance induced by si rodrigues et al. (2003), studying the interaction of rice and magnaporthe grisea at the cellular level when si was applied, provided the first cytological evidence that si mediated resistance to m. grisea is correlated with a specific cellular response in leaves which interferes with the propagation of the fungus. they found that fungal colonization was significantly reduced in samples of plants fertilized with si, while those that were not had fungus that grew and colonized all tissues. the cytochemical marking of chitin revealed no material differences in the pattern of chitin localization over fungal cell walls in plant samples with si and without it. in a subsequent study, rodrigues et al. (2004) found that leaf extracts of plants inoculated with m. grisea and fertilized with si had higher amounts of phytoalexins than plants without si. these results indicated that a limited production of chitinases can be one of the defense mechanisms of rice plants against the attack of the fungus and that compounds such as phenols and phytoalexins play a crucial role in the rice defense response against infection caused m. grisea, suggesting that si plays an active role in rice resistance to the attack of the fungus, which is more complex than the formation of a physical barrier in the epidermis of the leaves. in addition to this, other researchers also observed an increase in the generation of superoxide radicals (o2-) in rice leaves treated with si, the mechanism that prevents the growth of fungi (datnofft et al., 2007). recent work with monocots and dicots confirmed an active role of si in the natural stimulation of defense reactions of the plant (walters and bingham, 2007). an example was 477romero, munévar, and cayón: silicon and plant diseases. a review reported by menzies et al. (1991a) who observed a negative correlation between concentrations of si in the leaf tissues of cucumber plants and leaf area covered with colonies of sphaerotheca fuliginea, for which the authors suggested that the increased resistance of the leaves of cucumber to pathogen attack was associated with enhanced epidermal cell walls produced by si but also noted that the accumulation of si around the colonies on the cucumber leaves affected fungal growth and diameter of the colonies. in another study, menzies et al. (1991b) found a rapid accumulation of phenolic compounds in a large number of cells of plants of cucumber amended with si and inoculated with s. fuliginea. biochemical analysis of the extracts of the leaves of cucumber plants inoculated with the pathogen indicated the presence of flavonoids and phenolic acids which were specifically and strongly induced in a pattern typical of phytoalexins (fawe et al., 1998). these findings support the theory that the resistance provided by si to pathogen attack cannot be attributed solely to the presence of si in the cell walls of the epidermal cells of the cucumber plant. in cells of the root of cucumber plants, si presented a rapid and extensive increase in electron density caused by the presence of phenolic compounds and antifungal activity against the pathogen pythium ultimun which attacks the root (chérif et al., 1992) as well as an increase in the activity of chitinase, peroxidases and polyphenoloxidase in the tissues of cucumber plants. in addition, extracts of plant tissues treated with si and in the presence of p. ultimun showed a marked increase in the concentration of antifungal phenolics (chérif et al., 1994). other studies conducted on cucumber leaves investigating the process of infection of the plant showed that resistance to infection can be acquired by the expression of a protein rich in proline together with the presence of silica at the site of pathogen penetration (kauss et al., 2003). the c-terminus of this protein contains lysine and arginine residues of high density, to which the catalysis is attributed in the formation of silica deposits localized at the site of vulnerability (currie and perry, 2007). it has been suggested that si could act as a potentiator of defense responses or as an activator of protein-mediated cell signaling (fauteux et al., 2005). dann and muir (2002) reported an increased activity of chitinase and b-1,3-glucanase in pea seeds inoculated with potassium silicate in plants that had been previously inoculated with mycosphaerella pinodes. the number of lesions observed in tissues of plants with si was lower than that of plants without si. other research in wheat (bélanger et al., 2003) and rice (rodrigues et al., 2004) on the defense mechanisms in which si is involved in the presence of fungal pathogens, have also indicated that this element is capable of inducing biologically active defense agents, among which may be the increase in the production of glycosylated phenols and antimicrobial products such as diterpenoid phytoalexins (currie and perry, 2007). as a step in this research, ghanmi et al. (2004) formed a study of arabidopsis thaliana in order to clarify the role of si in plant-pathogen interactions. the results obtained were the first evidence that a. thaliana has the ability to absorb soluble si which protects it from infection by the fungus erysiphe cichoracearum. the results of this study corroborated recent observations in other species and helped support the theory that once absorbed by the plant, si operates as a mediator of defense reactions and can control the activity of cell signaling systems. hutcheson (1998) identified three classes of active defense mechanisms according to response: a) the primary response occurs in cells infected by the pathogen; b) the secondary response is induced by elicitors and limited to cells adjacent to the initial site of infection; c) the acquired systemic response is transmitted hormonally to all plant tissues. the signals that direct the expression of defense responses of the plant are transmitted to the nucleus via activation of specific kinases and phosphatases cascades. biotic stress responses are dependent on the mitogen-activated protein kinases (map) that stimulate mitosis (mitogenic) (takahashi, 1995; nürnberger and scheel, 2001; tena et al., 2001; morris, 2001; zhang and klessig, 2001; fauteux et al., 2005). as protein kinases transmit information to the nucleus by phosphorylation of hydroxyl groups on amino acid residues, it has been suggested that si may bind to the hydroxyl groups affecting the activity or the conformation of proteins. the mode of action of si in signal transduction could also result from interactions with phosphorus or cations of micronutrients such as iron or manganese, in fact, metals play a structural role for many enzymes. enzyme dysfunction may be due to excess essential metal species or the presence of toxic metal cations (louie and meade,1999), but it has not yet been established whether si increases plant defenses by directly controlling the activity of proteins or indirectly through the sequestration of metal cations. after the pathogen attack, the infected tissue, through its defense reactions, synthesizes hormones and antimicrobial compounds such as salicylic acid and ethylene. it has been proposed that in a cell, si controls the signaling events that guide the synthesis of these antimicrobial compounds, and could also control the generation of systemic signals. in this way, silicic acid, without being a second messenger, might play a role in resistance, both local and systemic (fauteux et al., 2005). si is a bioactive element in different 478 agron. colomb. 29(3) 2011 biological systems, but its mode of action in plants is still not completely understood. this element has been shown to increase the expression of the natural defense mechanisms of plants and the accumulation of phytoalexins in monocots and dicots. the results reported for si indicate that it may be acting locally through the induction of defense reactions and may also be contributing to systemic resistance through an increase in the production of stress hormones. however, the exact mechanism by which si operates signaling in plants is still unclear. the evidence has shown that si could act as an enhancer of the defense responses of plants or as an activator of protein-mediated cell signaling, implying that si may interact with many key components of stress signaling systems in plants and direct induced resistance against fungal pathogens. literature cited arnon, d. and p. stout. 1939. the essenciality of certain elements in minute quantity for plants with special reference to copper. plant physiol. 14, 371-375. bélanger, r., n. benhamou, and j. menzies. 2003. cytological evidence of an active role of silicon in wheat resistance to powdery mildew (blumeria graminis f. sp. tritici). phytopathol. 93, 402-412. chen, y. 1990. characteristics of silicon uptaking and accumulation in rice. j. guizhou agric. sci. 6. 37-40. chérif, m., n. benhamou, j. menzies, and r. bélanger. 1992. silicon induced resistance in cucumber plants against pythium ultimun. physiol. mol. plant pathol. 41, 411-425. chérif, m., a. asselin, and r. bélanger. 1994. defense responses induced by soluble silicon in cucumber roots infected by pythium spp. phytopathol. 84, 236-242. currie, h. and c. perry. 2007. silica in plants: biological, biochemical and chemical studies. ann. bot. 100, 1383-1389. dann, e. and s. muir. 2002. peas grown in media with elevated plant-available silicon levels have higher activities of chitinases and b-1,3-glucanase, are less susceptible to a fungal leaf spot pathogen and accumulate more foliar silicon. aust. plant pathol. 31, 9-13. datnofft, l., n. raid, g. snyder, and d. jones. 1991. effect of calcium silicate on blast and brown spot intensities and yields of rice. plant dis. 75, 729-732. datnofft, l., w. elmer, and d. huber. 2007. mineral nutrition and plant disease. the american phytopathological society, st. paul, mn. epstein, e. 1994. the anomaly of silicon in plant biology. proc. natl. acad. sci. 91, 11-17. epstein, e. 1999. silicon. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 50, 641-64. fauteux, f., w. rémus-borel, j. menzies, and r. bélanger. 2005. silicon and plant disease resistance against pathogenic fungi. fems microbiol. lett. 249, 1-6. fawe, a., m. abou-zaid, j. menzies, and r. bélanger. 1998. siliconmediated accumulation of flavonoid phytoalexins in cucumber. phytopathol. 88, 396-401. french-monar, r., f. avila, g, korndorfer, and l. datnoff. 2010. silicon suppresses phytophthora blight development on bell pepper. j. phytopathol. 158, 554-560. ghanmi, g., n. mcnallya, g. menzies, and r. bélanger. 2004. powdery mildew of arabidopsis thaliana: a pathosystem for exploring the role of silicon in plant–microbe interactions. physiol. mol. plant pathol. 64, 189-199. gillman, j., d. zlesak, and j. smith, 2003. applications of potassium silicate decrease black spot infection of rosa hybrida ‘meilpelta’. hortscience 38, 1144-1147. harrison, c. 1996. evidence for intramineral macromolecules containing protein from plant silicas. phytochem. 41, 37-42. hashioka, y. 1942. studies on rice blast disease in the tropics. (i) anatomical comparison of leaf epidermis of formosan rice with that of taiwan rice from plant pathological viewpoints. agric. hort. 17, 846-852. heine, g., g. tikum, and w. horst. 2007. the effect of silicon on the infection by and spread of pythium aphanidermatum in single roots of tomato and bitter gourd. j. exp. bot. 58(3), 569-577. hodson, m., p. white, a. mead, and m. broadley. 2005. phylogenetic variation in the silicon composition of plants. ann. bot. 96, 1027-1046. huber, d. 1997. manejo de la nutrición para el combate de patógenos de plantas. agron. costarr. 21, 99-102. huber, d. and r. graham. 1999. the role of nutrition in crops resistance and tolerance to disease. pp. 169-204. in: rengel, z. (ed.). mineral nutrition of crops: fundamental mechanism and implications. the haworth press, binghamton, ny. huber, d. and s. haneklaus. 2007. managing nutrition to control plant disease. landbauforschung volkenrode 57, 313-322. hutcheson, s. 1998. current concepts of active defense in plants. annu. rev. phytopathol. 36, 59-90. inanaga, s., a. okasaka, and s. tanaka. 1995. does silicon exist in association with organic compounds in rice plant? jpn. j. soil sci. plant nutr. 11, 111-117. jones, l. and k. handreck. 1967. silica in soils, plants, and animals. adv. agron. 19, 107-149. kauss, k., r. franke, s. gilbert, a. dietrich, and n. kroger. 2003. silica deposition by a strongly cationic proline-rich protein from systemically resistant cucumber plants. plant j. 33, 87-95. kawamura, e. and k. ono. 1948. study on the relation between the pre–infection behavior of rice blast fungus, piricularia oryzae, and water droplets on rice plant leaves. bull. natl. agr. exp. sta. 4, 1-12. kawashima, r. 1927. influence of silica on rice blast disease. jpn. j. soil sci. plant nutr. 1, 86-91. kim, s., w. kim, e. park, and d. choi. 2002. silicon-induced cell wall fortification of rice leaves: a possible cellular mechanism of enhanced host resistance to blast. phytopathol. 92, 1095-1103. kolesnikov, m. and v. gins. 2001. forms of silicon in medicinal plants. appl. biochem. microbiol. 37, 524-527. 479romero, munévar, and cayón: silicon and plant diseases. a review kunoh, h. and h. ishizaki. 1975. silicon levels near penetration sites of fungi on wheat, barley, cucumber and morning glory leaves. physiol. plant pathol. 5, 283-287. leusch, h. and h. buchenauer. 1989. effect of soil treatments with silica-rich lime fertilizers and sodium trisilicate on the incidence of wheat by erysiphe graminis and septoria nodorum depending on the form of n-fertilizer. j. plant dis. prot. 96, 154-172. louie, a. and t. meade. 1999. metal complexes as enzyme inhibitors. chem. rev. 99, 2711-2734. ma, j., k. nishimura, and e. takahashi. 1989. effect of silicon on the growth of rice plant at different growth stages. jpn. j. soil. sci. plant nutr. 35, 347-356. ma, j. and e. takahashi. 2002. soil, fertilizer, and plant silicon research in japan. elsevier science, amsterdam, the netherland. ma, j. and n. yamaji. 2006. silicon uptake and accumulation in higher plants. trends plant sci. 11(8), 392-397. ma, j. and n. yamaji. 2008. functions and transport of silicon in plants. cell. mol. life sci. 65, 3049-3057. marschner, h. 2002. relationships between mineral nutrition and plant diseases and pests. pp. 436-460. in: marschner, h. (ed.). mineral nutrition of higher plants, elsevier science, new york, ny. mckeague, j. and m. cline. 1963. silica in soils. adv. agron. 15, 339-396. menzies, j., d. ehret, a. glass, and a. samuels. 1991a. the influence of silicon on cytological interactions between sphaerotheca fuliginea and cucumis sativus. physiol. mol. plant. pathol. 39, 403-414. menzies, j., d. ehret, a. glass, t. helmer, t. koch, and f. seywerd. 1991b. effects of soluble silicon on the parasitic fitness of sphaerotheca fuliginea on cucumis sativus. phytopathol. 81, 84-88. morris, p. 2001. map kinase signal transduction pathways in plants. new phytologist 151, 67-89. munévar, f. 2004. relación entre la nutrición y las enfermedades de las plantas. palmas 25, (supp.) 171-178. nürnberger, t. and d. scheel. 2001. signal transmission in the plant immune response. trends plant sci. 6, 372-379. onodera, i. 1917. chemical studies on rice blast. j. sci. agric. soc. 180, 606-617. perry, c. and y. lu. 1992. preparation of silicas from silicon complexes: role of cellulose in polymerisation and aggregation control. faraday trans. 88, 2915-2921. perry, c. and k. tucker. 2000. biosilicification: the role of the organic matrix in the structure control. j. biol. inorg. chem. 5, 537-550. pilon-smits, e., c. quinn, w. tapken, m. malagoli, and m. shiavon. 2009. physiological functions of beneficial elements. curr. opin. plant biol. 12, 267-274. prychid, c., p. rudall, and m. gregory. 2004. systematics and biology of silica bodies in monocotyledons. bot. rev. 69, 377-440. reifenberg, a. and s. buckwold. 1954. the release of silica from soils by the orthophosphate anion. j. soil. sci. 5. 106-115. richmond, k. and m. sussman. 2003. got silicon? the non-essential beneficial plant nutrient. curr. opin. plant biol. 6, 268-272. rodrigues, f., n. benhamou, l. datnoff, j. jones, and r. bélanger. 2003. ultrastructural and cytochemical aspects of siliconmediated rice blast resistance. phytopathol. 93, 535-546. rodrigues, f., d. mcnally, l. datnoff, j. jones, c. labbé, n. benhamou, j. menzies, and r. bélanger. 2004. silicon enhances the accumulation of diterpenoid phytoalexinsin rice: a potential mechanism for blast resistance. phytopathol. 94, 177-183. rodgers-gray, b. and m. shaw. 2000. substantial reductions in winter wheat diseases caused by addition of rice straw but not manure to soil. plant pathol. 49, 590-599. rodgers-gray, b. and m. shaw. 2004. effects of straw and silicon soil amendments on some foliar and stem-base diseases in pot-grown winter wheat. plant pathol. 53, 733-740. savant, n., g. snyder, and l. datnoff. 1997a. depletion pf plantavailable silicon in soils: a possible cause of declining rice yields. commun. soil sci. plant anal. 28, 1245-1252. savant, n., g. snyder, and l. datnoff. 1997b. silicon management and sustainable rice production. adv. agron. 58, 151-199. seebold, k., l. datnoff, f. correa-victoria, t, kucharek, and g. snyder. 2000. effect of silicon rate and host resistance on blast, scald, and yield of upland rice. plant dis. 84, 871-876. solomon, p., k. tan, and r. oliver. 2003. the nutrient supply of pathogenic fungi; a fertile field for study. mol. plant pathol. 4, 203-210. sommer, m., kaczorek, y. kuzyakov, and j. breuer. 2006. silicon pools and fluxes in soils and landscapes – a review. j. plant nutr. soil sci. 2, 99-122. sun, x., y. sun, c. zhang, z. song, j. chen, j. bai, y. cui, and c. zhang. 1994. the mechanism of corn stalk rot control by application of potassic and siliceous fertilizers. acta phytophyl. sin. 21, 102-108. sun, w., y. liang, and y. yang. 2002. influences if silicon and inoculation with colletotrichum lagenarium on peroxidase activity in leaves of cucumber and their relation to resistance to anthracnose. sci. agric. sin. 35, 1560-1564. takahashi, e., j. ma, and y. miyake. 1990. the possibility of as an essential element for higher plants. comments agric. food chem. 2, 99-122. takahashi, e. 1995. uptake mode and physiological functions of silica. sci. rice plant 2, 58-71. tena, t., t. asai, w. chiu, and j. sheen. 2001. plant mitogenactivated protein kinase signaling cascades. curr. opin. plant biol. 4, 392-400. turner, p. 2003. the role of nutrition in desease control. pp. 181-190. in: fairhurst, th. and r. härdter (eds.). the oil palm. management for large and sustainable yields. potash and phosphate institute of canada (eseap), watten estate, singapore. volk, r., r. kahn, and r. weintraub. 1958. silicon content of the rice plant as a factor influencing its resistance to infection by the rice blast fungus, picularia oryzae. phytopathol. 48, 179-184. walters, d. and i. bingham. 2007. influence of nutrition on disease development caused byfungal pathogens: implications for plant disease control. ann. appl. biol. 151, 307-324. 480 agron. colomb. 29(3) 2011 winslow, m. 1995. silicon: a new macronutrient deficiency en upland rice. ciat work. doc. no. 149. international center for tropical agriculture (ciat), cali, colombia. yoshida, s., y. ohnishi, and k. kitagishi. 1962a. histochemistry of silicon in rice plant ii. soil sci. plant nutr. 8(2), 36-41. yoshida, s., y. ohnishi, and k. kitagishi. 1962b. chemical forms, mobility, and deposition in the rice plant. soil sci. plant nutr. 8(3), 107-113. zhang, s. and d. klessig. 2001. mapk cascades in plant defense signaling. trends plant sci. 6, 520-527. fecha de recepción: 1 de julio de 2010. aceptado para publicación: 13 de noviembre de 2010 1 grupo de investigación en gestión y desarrollo rural, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). jeangelp@gmail.com agronomía colombiana 28(3), 491-499, 2010 manejo de stakeholders como estrategia para la administración de proyectos de desarrollo en territorios rurales stakeholders management as a strategy for the administration of development projects in rural territories jorge enrique ángel p.2 resumen abstract este trabajo consiste en la aplicación teórica de una metodología para el manejo e implementación de proyectos de desarrollo socio-económicos en territorios rurales enmarcados en políticas públicas a través del uso de la teoría de los stakeholders en un territorio rural de cundinamarca – colombia, más precisamente en procesos de intervención institucional. se busca aportar a las instituciones públicas y/o privadas interesadas en el desarrollo de un territorio rural, una herramienta de análisis en la que se resalta la necesidad de identificar, seleccionar y manejar los stakeholders como agentes determinantes en el éxito de los proyectos. this paper is the theoretical application of a methodology for project management and implementation of socio-economic development in rural areas framed in public policy through the use of the theory of stakeholders in a rural area of cundinamarca, colombia, more precisely processes of institutional intervention. it seeks to contribute to public institutions and / or private stakeholders in the development of a rural area, an analysis tool that highlights the need to identify, select and manage agents stakeholder determine success of projects. palabras clave: manejo de stakeholders, desarrollo territorial rural, intervención institucional, políticas públicas. key words: stakeholder management, rural regional development, institutional intervention, public policies. introducción el desarrollo rural territorial (drt) es un proceso de transformación productiva e institucional de un espacio rural determinado, cuyo fin es reducir la pobreza. contempla la transformación productiva y tiene el objetivo de articular de manera competitiva y sustentable la economía del territorio a mercados dinámicos. un aspecto importante en el drt es el desarrollo institucional, el cual se propone estimular y facilitar la interacción y la concertación de los actores locales entre sí, y de estos con los agentes externos relevantes, y así incrementar la participación de la población en el proceso y sus beneficios. (schejtman y berdegué, 2004). la implementación de proyectos de desarrollo social y económico se ve afectada por los diferentes actores sociales, políticos y económicos que se encuentran presentes o intervienen en el territorio. por lo tanto, es necesario para un coordinador, director o gerente de proyecto considerar estas variables y tener la capacidad de identificarlas, caracterizarlas y controlarlas de acuerdo a sus intereses y capacidades de intervención para el buen desarrollo del proyecto. freeman (1984) plantea que los stakeholders son “cualquier individuo o grupo que puede afectar el logro o ser afectado por el logro de los objetivos de una organización”. por ello los stakeholders no deben ser desconocidos en el proceso de ejecución de proyectos de desarrollo en territorios rurales. en las organizaciones económicas los gerentes de proyectos han considerado los stakeholders de dos formas distintas. la primera se basa específicamente en la consecución de beneficios para los accionistas o inversionistas del proyecto; la segunda se basa en la responsabilidad social del proyecto que vela por la satisfacción de todos los individuos o grupos de personas con los que se relaciona (ronald, 2005), definición que se aproxima más al objetivo del presente artículo. se propone entonces, demostrar que la teoría de los stakeholders es útil en el proceso de implementación de proyectos de desarrollo en territorios rurales, pues permite reconocer a los agentes determinantes de los proyectos, más precisamente en los procesos de la intervención estatal. también se resalta la importancia de identificar, clasificar y seleccionar los stakeholders, de acuerdo a su capacidad de incidir en la formulación de estrategias para el manejo de los mismos. 492 agron. colomb. 28(3) 2010 se busca aportar a las instituciones públicas y/o privadas interesadas en el desarrollo de un territorio rural, una herramienta de análisis en la que se resalta la necesidad de identificar, seleccionar y manejar los stakeholders como agentes determinantes en el éxito de los proyectos. el estudio se realiza en el territorio de la provincia oriente de cundinamarca –colombia, el cual geográficamente se encuentra ubicado hacia el oriente de la ciudad de bogotá. stakeholders: definición, descripción, clasificación, supuestos e intereses los stakeholders son: “cualquier individuo o grupo que puede afectar o ser afectado por el logro de los objetivos de una organización” (freeman, 1984). siguiendo a freeman (1984) y carroll (1993), el enfoque de los stakeholders se refiere a la culminación de tres fases en la evolución de la visión de la organización. la primera fase se consideraba la “visión productiva”, seguida de la “visión directiva” en la cual se incluía la primera visión, teniendo en cuenta a los propietarios y los empleados, además de los proveedores y clientes de la organización. finalmente se llegó al enfoque de los stakeholders que mantiene una visión de la organización situada entre un conjunto de actores interesados en sus acciones. en 1984 freeman fue el primero en proponer los stakeholders como una estrategia de la administración, declarando que las organizaciones tenían que considerar no sólo las necesidades de los inversionistas, sino también las de los demás interesados. el concepto de stakeholders incluye además de los accionistas a los clientes, empleados, proveedores, competidores y a la comunidad en general (ronald, 2005). en este trabajo se plantea que en el proceso de ejecución de un proyecto de desarrollo socio-económico en los territorios rurales no sólo se deben considerar los intereses de las entidades financiadoras y ejecutoras, sino también los de los demás grupos presentes en el territorio rural: organizaciones sociales, sindicatos, entidades internacionales, ong e instituciones públicas. los stakeholders se pueden clasificar en primarios y secundarios. para efectos de este trabajo se llamarán primarios a las entidades financiadoras públicas y/o privadas y a la población objetivo del proyecto; y se denominarán secundarios a las demás instituciones y población presentes en el territorio de interés del proyecto, es decir, aquellos stakeholders que afectan de manera voluntaria o involuntaria el desarrollo del proyecto. en la teoría los stakeholders se evidencian tres atributos que pueden ser utilizados para la identificación, clasificación y manejo de los stakeholders y que definen su capacidad de intervención en el progreso de una visión de desarrollo. estos son poder, legitimidad y urgencia (olander y landin, 2005). el poder se refiere a la existencia o posibilidad de un actor social de obtener recursos coercitivos (fuerza física, armas), recursos utilitarios (tecnología, dinero, conocimiento, logística, materias primas), recursos normativos (leyes, normas, decretos) y recursos simbólicos (prestigio, estima, carisma) para imponer su voluntad sobre otro(s) en una relación. la legitimidad hace referencia a la percepción generalizada de que las acciones de un actor social (persona, organización, marca, símbolo, etc.) son deseables o apropiadas dentro de ciertos sistemas socialmente construidos de normas, valores, creencias y definiciones, y la urgencia consiste en la atención inmediata en función de diferentes grados de sensibilidad temporal y criticidad equivalente, teniendo en cuenta la posibilidad de daño a la propiedad, sentimiento, expectativa y exposición. estos atributos son los que permiten la identificación y clasificación de los stakeholders. estos se clasifican de acuerdo a la tenencia de uno, dos o tres atributos, y la forma en que son combinados para intervenir. según esta clasificación se podrá formular estrategias de manejo. en la medida que posean más atributos aumenta la probabilidad de afectar el cumplimiento de los objetivos del proyecto. clasificación de los stakeholders las clases de stakeholders definidas por freeman se definen en términos de la combinación de los tres atributos: poder, legitimidad y urgencia. en total son siete clases de stakeholders. stakeholders latentes: esta clasificación se refiere a aquellos actores de un territorio que presentan sólo uno de los tres atributos posibles, y aunque tienen poca interacción con la entidad ejecutora del proyecto, se deben tener en cuenta ya que estos pueden adquirir otros atributos y fortalecerse cada vez más. dentro de estos están los stakeholders dormantes que poseen solamente el atributo de poder y presentan la capacidad de imponerse sobre la entidad ejecutora, pero no tienen legitimidad ni reclamaciones urgentes. otro grupo se refiere a los que tienen solamente la legitimidad y se denominan stakeholders discretos. un tercer grupo de stakeholders latentes son los stakeholders demandantes que poseen reclamos urgentes, pero no poseen poder ni legitimidad para manifestar sus intereses. stakeholders expectantes: son aquellos que poseen dos de los tres atributos. estos se clasifican en stakeholders dominantes, que poseen poder y legitimidad pero no poseen urgencia; los stakeholders dependientes, que poseen urgencia y legitimidad pero no poseen poder; y los stake4932010 ángel p.: manejo de stakeholders como estrategia para la administración de proyectos de desarrollo en territorios rurales holders peligrosos, que poseen poder y urgencia pero no poseen legitimidad. stakeholders definitivos: son los que poseen los tres atributos; poder, legitimidad y urgencia. como el modelo es dinámico y no estático, los stakeholders pueden cambiar de una clase a otra dependiendo de las circunstancias. es decir, puede cambiar de una clase de stakeholders latentes a la clase stakeholders expectantes y de esta clase a stakeholders definitivos. debido a que el modelo es dinámico y no estático los stakeholders pueden cambiar de una clase a otra dependiendo de las circunstancias. pueden cambiar de una clase de intervinientes latentes a la clase intervinientes expectantes y de esta clase a intervinientes definitivos. los supuestos de los stakeholders de un proyecto de desarrollo en un territorio rural son: • los proyectos de desarrollo en un territorio rural necesariamente mantienen relaciones con numerosos stakeholders que afectan la ejecución del proyecto o se ven afectados por las decisiones del mismo. • un proyecto de desarrollo en un territorio rural sólo puede existir a partir de la interacción, transacción e intercambio con estos grupos de interés. • los intereses de los stakeholders tienen valor intrínseco, y ningún interés es más importante que otro. • el conflicto entre stakeholders en un proyecto es el último supuesto básico. en el desarrollo del proyecto se pueden encontrar diversos stakeholders con diferentes tipos de intereses. por ejemplo puede encontrarse a las organizaciones sociales y a la comunidad local con el interés de obtener un beneficio social o económico; al personal del proyecto con el interés del cumplimiento de las metas del mismo; al personal adjunto al proyecto que vela por la ejecución de los recursos de acuerdo a lo proyectado: el pago de parafiscales, los sindicatos, que velan por los derechos de los trabajadores, propiedad y uso de los recursos, los proveedores, cuyo interés está en la posibilidad de conseguir nuevos contratos y las cuentas de crédito; y a las demás instituciones que intervienen en el territorio y que actúan con los mismos u otros intereses sobre la población local. importancia de los stakeholders en el desarrollo rural territorial el principal objetivo del concepto de stakeholders como teoría es afirmar y mostrar que la gestión de un proyecto es responsabilidad no sólo de los financiadores y ejecutores, sino también de los demás individuos o grupos que tienen algún interés en las acciones y decisiones de dicho proyecto (freeman, 1994). este concepto tiene como principal función promover una visión amplia de la administración de proyectos en un territorio rural teniendo en cuenta el contexto en el que se desempeña. el análisis de los stakeholders permite asignar a los individuos o grupos, roles y responsabilidades que van más allá de la obtención de beneficios económicos. se busca que los gestores de proyectos presten atención y respondan a las demandas de otros stakeholders diferentes a los financiadores del proyecto (ronald, 2005). el principal objetivo del concepto de intervinientes como teoría es afirmar y mostrar que la dirección de un proyecto enmarcado en una política pública es responsabilidad no sólo de los gestores institucionales, sino también de otros individuos y/o grupos que tienen algún interés en las acciones y decisiones de dicha política (gohary et al., 2006). el análisis cobra gran importancia al momento de fortalecer las relaciones en una cultura organizacional que ponga en práctica la ética y valores para el tratamiento de los stakeholders y ayude a minimizar los comportamientos no éticos de esos intervinientes (gohary et al., 2006). este estudio se propuso en un territorio rural del departamento de cundinamarca diverso en necesidades, actividades económicas y recursos ambientales y sociales, permitiendo orientar el estudio a identificar la importancia de cada uno de los stakeholders desde el punto de vista de sus capacidades, jurisdicción y objetivos locales y territoriales. en este sentido se realiza un análisis sobre cómo identificar los intereses de cada uno de los actores interesados en el territorio y de lograr el planteamiento de políticas públicas integrales que permitan el desarrollo de los territorios contemplando cada uno de los intereses de los stakeholders, que sean implementadas efectivamente a través de proyectos y alianzas institucionales. esta metodología será útil para los ejecutores de proyectos en el sentido de que se busca mantener una visión no de la organización como lo plantea la teoría sino del territorio situado en un conjunto de stakeholders. manejo de los stakeholders debido a la influencia de los stakeholders en las decisiones del proyecto y/o política y, por tanto, el interés y poder sobre los resultados, deben considerarse las expectativas de cada grupo para favorecer el cumplimiento de sus objetivos propios. para ello y antes de examinar la respuesta necesaria a cada uno de los stakeholders, se debe comprender que una reducción en la desigualdad de expectativas y comporta494 agron. colomb. 28(3) 2010 mientos entre los stakeholders y los ejecutores del proyecto puede suceder debido a cualquiera de las siguientes razones: • los comportamientos del ejecutor del proyecto cambian y se acercan a las expectativas de los stakeholders. • las expectativas de los stakeholders cambian aceptando las del ejecutor. • las expectativas tanto de los stakeholders como las del ejecutor cambian las conductas de los dos (gohary et al., 2006). generalmente un cambio se debe a causa de la intervención de ambas partes, por ejemplo, un cambio en las expectativas de uno de los stakeholders puede deberse a un cambio en las actuaciones del proyecto. hillman y keim (2001) afirman que desarrollar relaciones efectivas y saber responder a los stakeholders que denominan primarios –población objetivo, empleados o contratistas, proveedores, comunidad y entorno– constituyen una fuente de recursos intangibles que diferencia la organización en términos de largo plazo. de esta forma se desarrollan relaciones de intercambio para obtener un beneficio mutuo. otro concepto para lograr el manejo de los stakeholders es entender el poder que pueden ejercer los actores en el territorio y la ejecución de los proyectos principalmente influidos por sus atributos sociales. según nohria (1992) el estudio de los distintos factores que determinan el poder de los actores sobre la organización puede enriquecerse considerando su posición en la red social en la que están inmersos: “la posición puede ser una fuente de poder independiente de otros factores”. otra estrategia utilizada por los stakeholders son los esfuerzos para manipular o modificar la estructura del entorno creando un público y unas creencias nuevas (modificación). este factor importante que describe oliver (1991) en el manejo y análisis de los stakeholders es la capacidad y estrategias que utilizan para ganar legitimidad que se encuentran desde la pasividad, la conformidad hasta la proactividad de la manipulación. la conformidad conlleva el menor número de cambios externos, mientras que la manipulación conlleva mayores cambios. materiales y métodos lugar del estudio el estudio se realiza en el territorio de la provincia oriente de cundinamarca –colombia, el cual geográficamente se encuentra ubicado hacia el oriente de la ciudad de bogotá y se divide en dos zonas, una compuesta por los municipios de fómeque, choachí, ubaque; y la otra, compuesta por los municipios de chipaque, une, gutiérrez, cáqueza, fosca. los dos subterritorios cuentan cada uno con un corredor logístico que los integra: la vía bogotá – choachí y la vía bogotá – villavicencio. los municipios son muy cercanos a la ciudad de bogotá, el más lejano está a tan solo tres horas de la ciudad. la principal actividad económica es la producción agropecuaria, pero además se desarrollan actividades como el turismo y agroturismo. este territorio es una zona muy intervenida por las instituciones públicas y privadas debido a las características del mismo en términos de ubicación, cerca de bogotá, por la disponibilidad de recursos naturales, además de la calidad del recurso humano disponible. método identificar a los interesados en el desarrollo territorial de la provincia oriente de cundinamarca es una tarea compleja debido a los múltiples grupos de interés “stakeholders” presentes en el territorio. como se ha definido anteriormente estos actores interesados en los proyectos de desarrollo ejecutados en el territorio son de gran importancia debido a que pueden potencializar o limitar los resultados del mismo. grimble y wellard (1997) sugieren que los interesados se identifiquen inicialmente a través de la reputación, grupos de discusión o análisis demográfico. esto es hacer el análisis desde el nivel nacional, regional, departamental, municipal o local. en este sentido, para este estudio se realizó una investigación intensiva mediante discusiones en grupos focales y entrevistas individuales. se trabajó con un total de 18 grupos focales constituidos por actores locales que viven en el territorio y que tienen una actividad económica, principalmente del sector agropecuario. de otro lado, se trabajó con 15 actores institucionales que intervienen o evidencian interés en el territorio, de los cuales cinco son del orden nacional, cuatro del orden territorial o gubernamental, cinco de carácter privado y dos del orden local. con estos grupos y actores institucionales se realizó una discusión sobre los intereses y motivaciones sobre el desarrollo del territorio para identificar de esta forma los factores que limitan la ejecución de un proyecto de desarrollo rural con enfoque territorial. tanto los grupos focales como las entrevistas individuales se llevaron a cabo utilizando un conjunto predeterminado de temas: a) ¿cuáles son lo intereses y motivaciones?; b) ¿cómo fueron identificados los stakeholders?; c) ¿todos los stakeholders se incluyeron?; d) el nivel de controversia sobre el enfoque territorial del desarrollo rural; e) 4952010 ángel p.: manejo de stakeholders como estrategia para la administración de proyectos de desarrollo en territorios rurales la relación entre los stakeholders; y f ) identificación de estrategias de trabajo. análisis de stakeholders mitchell et al. (1997) desarrollaron una metodología de análisis de stakeholders encaminada precisamente a disminuir ese universo de involucrados esenciales para tener en cuenta en el análisis. la teoría de los stakeholders propuesta por estos autores consiste en establecer una metodología para la definición de quién es y quién no es stakeholder y qué tipo de stakeholder interviene en el desarrollo del proyecto, ya que esto es esencial para la correcta formulación de la misión organizacional y para la construcción de un modelo de gestión que asegure la evolución en un esquema sustentable (falcao y fontes, 1999). uno de los puntos importantes que ofrece esta metodología es la generación de parámetros de análisis que permiten introducir una discusión entorno del carácter sustentable del proyecto de desarrollo rural con enfoque territorial, ya que realiza un balance de los intereses de los actores, y se definen unas categorías de stakeholders. esto “también puede permitir una evaluación (interna o externa) del desempeño organizacional (corporate social performance) del ejecutor o gestor del proyecto, tomado en sentido amplio y relacionado con los actores directamente implicados en el proceso de generación de resultados organizacionales (deseables o no)” (frooman, 1999). en este sentido se tomaron los 16 actores que se encuentran en el territorio y que manifestaron de alguna manera interés en el desarrollo del territorio que corresponde a la provincia oriente de cundinamarca. con estos actores se evaluó la capacidad de intervenir en el proceso a través del uso de alguno de los tres atributos ya explicados (poder, legitimidad y urgencia) y a partir de la presencia o no de uno, dos o los tres atributos. de otro lado, a partir de las motivaciones e intereses identificados con los actores del territorio se intentará hacer un cruce con el tipo de actor y clasificarlos en términos de la teoría de los stakeholders del territorio. resultados y discusión actores identificados los actores identificados que intervienen en el territorio de la provincia oriente de cundinamarca, y con los que se trabajó, presentaron las siguientes características: instituciones del orden nacional • actor 1: institución de carácter educativo que además gestiona proyectos de capacitación y formación en diferentes temas técnicos, frecuentemente desarrolla proyectos de desarrollo tecnológico. • actor 2: institución de carácter educativo e investigativo, gestiona proyectos de fortalecimiento social, económico, ambiental y técnico, frecuentemente desarrolla proyectos de desarrollo tecnológico y social. • actor 3: institución gremial que representa a productores, gestiona y da lineamientos para el desarrollo social y económico del sector • actor 4: institución encargada de la formulación, coordinación y adopción de las políticas, planes, programas y proyectos del sector agropecuario, pesquero y de desarrollo rural. • actor 5: institución estatal de investigación, certificación y acompañamiento al sector agropecuario nacional. instituciones del orden local • actor 6: organizaciones locales de productores agropecuarios. • actor 7: instituciones de administración local encargadas de formular, coordinar y adoptar políticas, planes, programas y proyectos en los diferentes sectores. instituciones del orden territorial y gubernamental • actor 8: institución del orden territorial, enfocada a orientar y liderar la formulación de políticas de desarrollo económico de las actividades comerciales, empresariales y de turismo, que conlleven a la creación o revitalización de empresas, a la generación de empleo y de nuevos ingresos. • actor 9: institución enfocada al desarrollo sostenible, competitivo y equitativo del sector agropecuario, agroindustrial, artesanal, y al mejoramiento de la calidad de vida de la población rural del territorio de su influencia. • actor 10: institución encargada de ejercer autoridad ambiental y administrar los recursos naturales, la biodiversidad y el ambiente para orientar el desarrollo territorial sostenible de su jurisdicción. • actor 11: otra institución encargada de ejercer autoridad ambiental y administrar los recursos naturales, la biodiversidad y el ambiente para orientar el desarrollo territorial sostenible de su jurisdicción. instituciones de carácter privado • actor 12: empresa encargada de la construcción, operación y mantenimiento vial para contribuir al 496 agron. colomb. 28(3) 2010 tabla 1. clasificación de los stakeholders que intervienen en el territorio oriente de cundinamarca. instituciones legitimidad urgencia poder tipo de stakeholders orden nacional actor 1 x x latentes– discretos actor 2 x latentes–discretos actor 3 x x x definitivos actor 4 x x x definitivos actor 5 x latentes–discretos orden local actor 6 x latentes–demandantes actor 7 x x expectante– peligrosos instituciones del orden territorial y gubernamental actor 8 x x expectante– dominantes actor 9 x x expectante– dominantes actor 10 x x expectante– dominantes actor 11 x x expectante– dominantes instituciones de carácter privado actor 12 x x expectante– peligroso actor 13 x x expectante– peligroso actor 14 x latente–dormante actor 15 x x expectante– peligroso actor 16 x x expectante– peligroso desarrollo económico y a la preservación del medio ambiente. • actor 13: empresa sin ánimo de lucro, encargada del abastecimiento mayorista y minorista, líder en el intercambio de alimentos. ofrece servicios de infraestructura, administración y operación logística. • actor 14: entidad gremial, sin ánimo de lucro, encargada de fomentar el desarrollo del comercio y de orientar, representar y proteger sus intereses dentro de un criterio de bienestar y progreso. • actor 15: empresa que en el marco de la responsabilidad social corporativa se interesa por implementar o participar en programas que aporten al mejoramiento social y económico de la población del territorio de su influencia. • actor 16: entidad privada sin ánimo de lucro que promueve el crecimiento económico, el desarrollo de la competitividad y el mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes y empresarios del territorio de su influencia. clasificación de los stakeholders la clasificación de los stakeholders (tab. 1) se hizo de acuerdo a los intereses planteados por cada una de las instituciones y organizaciones y a la caracterización de las mismas de acuerdo a los criterios establecidos en la metodología de stakeholders. los criterios son: el poder expresado en fuerza, recursos utilitarios, recursos normativos, recursos simbólicos (prestigio, estima, carisma). la legitimidad expresada en normas, valores, creencias y definiciones y, la urgencia expresada en la sensibilidad temporal y criticidad. en la fig. 1 se pueden observar las instituciones y organizaciones de carácter público o privado del orden nacional, territorial y local que intervienen en diferentes grados en el proceso de los proyectos que ejecutan las políticas públicas de desarrollo. en este sentido se han clasificado de la siguiente manera: 4972010 ángel p.: manejo de stakeholders como estrategia para la administración de proyectos de desarrollo en territorios rurales figura 1. clasificación de los stakeholders que intervienen en el territorio de la provincia oriente de cundinamarca. stakeholders latentes-discretos: las organizaciones que se ubican en esta clasificación son los actores 1 y 2, instituciones de carácter público del orden nacional, y el actor 5 que es una institución de carácter mixta (público-privada) también del orden nacional. estas instituciones se ubican en esta casilla ya que son instituciones que presentan legitimidad en su accionar expresados en la capacidad de establecer normas, valores y definiciones sobre diferentes temas para el desarrollo. con respecto al atributo de poder, las instituciones no lo evidencian ya que no tienen la capacidad de influir en el territorio a través del uso de recursos utilitarios y normativos, además no tienen urgencia de participar en la formulación, implementación y ejecución de proyectos enmarcados en políticas públicas sobre desarrollo en el territorio rural de la provincia oriente de cundinamarca. stakeholders dominantes: en esta categoría se ubican los actores 8, 9, 10 y 11, que integran el grupo de instituciones territoriales. su incidencia se da en la mayoría, sino en todos los municipios pertenecientes al territorio rural de la provincia oriente de cundinamarca. estas entidades se ubican en esta clasificación dado que poseen dos de los tres atributos: poder y legitimidad. los actores 8 y 9 como entidades encargadas de orientar y liderar la formulación de políticas de desarrollo económico y sostenible tienen el poder expresado en recursos normativos y utilitarios, además poseen la legitimidad expresada en normas y definiciones. de otro lado, los actores 10 y 11 al ser instituciones encargadas de ejercer la autoridad ambiental, evidencian de manera automática el atributo de poder, pero además tienen la legitimidad para hacerlo. stakeholders latentes-demandantes: en esta categoría se encuentra ubicado el actor 6 representado por las organizaciones de productores, las cuales poseen altas demandas con urgencia, pero no poseen la legitimidad y el poder para hacerlas sentir. es de aclarar que este es uno de los stakeholder de mayor cuidado ya que tiene la facilidad de volverse stakeholders expectantes – peligrosos o definitivos, pues existe la posibilidad de que adquieran el atributo de poder mediante el empoderamiento de su territorio y el atributo de legitimidad mediante la reclamación de sus demandas a través de un alto poder adquirido. stakeholders expectantes-peligrosos: los stakeholders de tipo expectantes-peligrosos son aquellos que poseen los atributos de urgencia y poder. urgencia en el sentido de hacer sentir sus demandas o intereses como instituciones de carácter privado, y el poder que han adquirido por su participación en el mercado, por su participación económica en la ejecución de proyectos de carácter socioeconómico. dentro de esta clasificación de stakeholders están los actores 7, 12, 13, 15 y 16. stakeholders dormantes: en esta clasificación se encuentra el actor 14, el gremio de comerciantes. esta institución tiene 498 agron. colomb. 28(3) 2010 poca influencia en el territorio, pero sí mucha en territorios urbanos de los cuales depende la economía del primero. por esto se ha clasificado como una institución con poder, pero con poca legitimidad y urgencia ante la ejecución de proyectos de políticas públicas sobre desarrollo aplicadas al territorio rural. análisis para el manejo de los stakeholders el análisis para el manejo de los stakeholders se enfocó en determinar el nivel de intervención de los actores, la capacidad de decisión política sobre el desarrollo del territorio, el conocimiento sobre los intereses de los actores locales, la legitimidad para establecer los lineamientos de desarrollo y la capacidad de uso de recursos para implementar los lineamientos establecidos. en este sentido se podría plantear la siguiente estrategia: 1. trabajar principalmente con las instituciones que fueron clasificadas como stakeholders dominantes y definitivos, ya que son los que más podrían influir de forma positiva o negativa en la formulación e implementación de un proyecto de desarrollo rural con enfoque territorial. 2. no se deben descuidar a los actores clasificados como stakeholders peligrosos, pues cuentan con el atributo de poder expresado en el uso de recursos utilitarios y simbólicos, pero no poseen la legitimidad para ejercer sus intereses, por ello es necesario direccionar sus intereses y hacer uso de los recursos que poseen. 3. es necesario contar con los actores clasificados como stakeholders discretos ya que poseen la legitimidad suficiente para direccionar el proceso y, por lo tanto, obtener una mayor credibilidad. 4. el actor que fue clasificado como stakeholder dormante es necesario considerarlo, ya que posee el poder necesario para hacer que el proceso resulte más atractivo en términos de beneficio social y económico. 5. por último, al actor ubicado en la casilla de stakehold-ers demandante es necesario tenerlo en cuenta ya que tiene el conocimiento sobre las necesidades y potencialidades del territorio y ayudaría a que el proceso de implementación del proyecto fuera más efectivo. después de haber establecido una estrategia de trabajo con los stakeholders del territorio se debe proceder a identificar los intereses de los actores con el objetivo de construir un discurso coherente con la estrategia de desarrollo territorial rural. conclusiones y recomendaciones cuando el stakeholder está en la capacidad de incidir en el accionar del proyecto de desarrollo y decide hacerlo, nos encontramos con que se convierte en un actor de política. debido a que no todos los actores tienen el mismo costo de oportunidad de interactuar dentro del espacio de la política pública, ni la misma capacidad de negociación, resulta relevante identificar aquellos actores indispensables en el proceso de realización de política e involucrarlos en su diseño y ejecución para aumentar su posibilidad de éxito. estar interesado no necesariamente implica que se vaya a actuar o influenciar el accionar del proyecto de desarrollo rural con enfoque territorial, eso depende de una serie de condiciones específicas del entorno, del momento en que se piensa ejercer la política pública y de qué tanto impacta sus intereses, pero además de la capacidad de acción del involucrado. cuando se trata de utilizar un territorio como referente es necesario considerar la influencia de la historia y las condicionantes sociales y económicas, ya que estas determinan el comportamiento de los actores a lo largo del tiempo y las posibilidades de acuerdo y generación de consenso alrededor de la definición de una estrategia colectiva de futuro. generalmente debe haber una recolección y análisis de información general secundaria sobre el desarrollo, evolución, necesidades y prioridades del territorio con el objeto de generar una línea base que permita analizar la evolución de la intervención en el mismo. en los territorios siempre se van a encontrar comunidades que han tenido alguna experiencia positiva o negativa sobre organización, debido a esto se requiere identificar las experiencias anteriores de éxito y fracaso tanto por parte de la comunidad como por parte de las instituciones presentes o que hayan hecho presencia en el territorio con el objeto de determinar factores que podrían afectar negativa o positivamente la ejecución del proyecto. se recomendaría trabajar con grupos en proceso de consolidación dado que tienen mayores expectativas, tienen mayor disposición al cambio y no han tenido experiencias negativas que generen desconfianza. una entidad externas al territorio con el ánimo de ejecutar un proyecto requiere imprescindiblemente identificar las entidades presentes en el territorio, especialmente las locales, con el objeto de apoyarse en ellas para facilitar el acceso a la comunidad e identificar las necesidades y prioridades de 4992010 ángel p.: manejo de stakeholders como estrategia para la administración de proyectos de desarrollo en territorios rurales la misma, ya que son los actores que más demandas tienen, pero carecen de poder y legitimidad para hacerlas sentir. en el caso de que se haya formulado con algunas entidades del territorio y algunos representantes de la comunidad un proyecto y sea ejecutado por una entidad externa al territorio, es necesario realizar acercamientos iniciales a la comunidad con el objeto de informarla y ajustar el proyecto a sus intereses y necesidades. al contrario, cuando los proyectos son formulados por la misma comunidad y las entidades son acompañantes del proceso, es necesario priorizar las necesidades debido a que las demandas son muchas y los recursos son pocos. literatura citada carroll, a.b. 1993. business and society: ethics and stakeholder management. 2a ed. south-western, cincinnati, oh. falcao, m. y f. fontes. 1999. ¿en quién se pone el foco? identificando stakeholders para la formulación de la misión organizacional. revista del clad reforma y democracia 15, 111-140. freeman, r.e. 1984. strategic management: a stakeholder approach. pitman, boston, ma. freeman, r.e. 1994. the politics of stakeholder theory. bus. ethics quart. 4(4), 409-421. frooman, j. 1999. stakeholder influence strategies. the academy of management review 24(2), 191-205. gohary, n., h. osman y t. el-diraby. 2006. stakeholder management for public private partnerships.   int.  j.  proj.  manage. 24(7), 595-604. grimble, r. y k. wellard. 1997. stakeholder methodologies in natural resource management: a review of principles, contexts, experiences and opportunities. agric. syst. 55(2), 173-193. hillman, a.j. y g.d. keim. 2001. shareholder value, stakeholder management, and social issues: what’s the bottom line? strat. mgmt. j. 22(2), 125-139. mitchell, r., b. agle y d. wood. 1997. toward a theory of stakeholder identification and salience: defining the principle of who and what really counts. acad. manage. rev. 22(4), 853-886. nohria, n. 1992. is a network perspective a useful way of studying organizations? pp. 1-22 in: nohria, n. y r.g. eccles (eds.). networks and organizations: structure, form, and action. harvard business school press, boston, ma. olander, s. y a. landin. 2005. evaluation of stakeholder influence in the implementation of construction projects. int. j. proj. manage. 23(4), 321-328. oliver, c. 1991. strategic responses to institutional processes. acad. manage. rev. 16(1), 145-179. ronald, w.c. 2005. the lessons from stakeholder theory for u.s. business leaders. bus. horiz. 48(3), 255-264. schejtman, a. y j. berdegué. 2004. desarrollo territorial rural. debates y temas rurales 1. rimisp; centro latinoamericano para el desarrollo rural, santiago. resumen abstract se evaluó el efecto de la aplicación foliar de níquel en plantas de cucurbita ficifolia (lacayote), en concentraciones de 1,0; 2,5 y 5,0 mg l-1 y un testigo sin aplicación; se valoró la incidencia en las semillas para la producción de ureasa cristalina, con el fin de realizar estudios enfocados a una mejor producción de ureasa y aprovechando la relación del níquel con esta enzima. se observó el crecimiento y desarrollo morfológico de las plantas desde la primera aplicación hasta fructificación. se determinó la cantidad de níquel y ureasa en las semillas, liofilizando la ureasa obtenida, el efecto de las concentraciones de enzima y sustrato, temperatura y ph sobre la actividad enzimática de la ureasa. se analizó y se comparó la enzima obtenida con la ureasa de uso clínico en muestra de orina. en todas las plantas, el ni causó fitotoxicidad; el crecimiento de frutos y semillas fue indirectamente proporcional a las concentraciones aplicadas. la adición de 1,0 y 2,5 mg l-1 de ni fue soportada por las plantas, pero se presentó clorosis intervenal. las concentraciones de 5,0 mg l-1 de ni causaron senescencia total de flores en 100% de las plantas, impidiendo la fructificación. la cantidad de ureasa obtenida fue directamente proporcional a las concentraciones de níquel aplicadas. en todos los estudios catalíticos evaluados, la actividad de la ureasa en su orden fue: 1,0 mg l-1 de ni > testigo > 2,5 mg l-1 de ni. la ureasa obtenida de cada uno de los tratamientos tuvo rendimiento menor que la ureasa comercial. the effect of nickel foliar application to plants of cucurbita ficifolia (tropical squash) was evaluated at 1.0, 2.5 and 5.0 mg l-1 concentrations, and on a control experiment, in terms of later extraction of crystalline urease from the seeds. this work is intended to contribute to studies that aim at increasing the production of this enzyme, which is closely related to nickel. thus, after determining seed nickel and urease contents, the extracted enzyme was lyophilized. the effects of enzyme and substrate concentrations, temperature and ph on extracted urease catalytic activity were analyzed and compared to conventional clinical urease, by testing their performance on urine samples. nickel applications were found to cause phytotoxicity on all plants. plant growth and vegetative development were registered from the initial application through fructification. fruit and seed growth were indirectly proportional to the concentrations used. the 5.0 mg l-1 ni concentration caused flower senescence in 100% of the plants, therefore preventing fructification. the 1.0 and 2.5 mg l-1 concentrations were tolerated by the plants, but intervein chlorosis was observed. contrarily, extracted urease amounts were directly proportional to applied ni concentrations. in all cases, urease catalytic response to ni concentration was maximum at 1.0 mg l-1, medium for the control treatment, and minimum at 2.5 mg l-1. the extracted urease had a weaker performance when compared to the commercial one. key words: catalytic activity, enzymes, seeds, phytotoxicity, lyophilization. palabras clave: actividad catalítica, enzimas, semillas, fitotoxicidad, liofilización. fecha de recepción: 16 de julio de 2008. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 grupo de investigación ecofisiología vegetal, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 2 grupo de investigación catálisis, facultad de ciencias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 3 autor de correspondencia. ppcalma@gmail.com agronomía colombiana 27(1), 33-40, 2009 aplicación foliar de níquel en cucurbita ficifolia bouché para producción de ureasa (ec 3.5.1.5) cristalina foliar nickel application to cucurbita ficifolia bouché for crystalline urease (ec 3.5.1.5) production pedro josé almanza m.1, 3, hugo alfonso rojas s.2, gloria del carmen borda g.2, alba ruth galindo a.2 y diana rocío galindo a.2 introducción la relación de algunos metales pesados con las enzimas de las plantas es un tema de importancia en la investigación de las últimas décadas. por esta razón, se ha incrementado el interés por conocer los efectos de metales pesados sobre el metabolismo y desarrollo de las plantas, con el fin de hacerlos más provechosos para la generación de productos derivados de estas. el níquel ha sido reconocido desde el año 2004 por la asociación americana oficial de control de nutrientes vegetales, como elemento esencial en plantas (wood et al., 2004), dada su relación con la enzima ureasa como catalizador o inhibidor y constituyente de esta (dixon et al., 1975). el níquel es requerido por las plantas superiores en cantidades “traza” y es fitotóxico en altas concentraciones. contreras et al. (2006) reportan que la planta chorella vulgaris requiere níquel para su crecimiento, y se indica la 34 agron. colomb. 27(1) 2009 necesidad de este elemento para el crecimiento de la cebada. a pesar de los estudios realizados, es muy poco lo que se conoce acerca del metabolismo o la función metabólica del níquel, comparado con otros microelementos. las fuentes para la obtención de esta enzima se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza, destacando microorganismos, residuos industriales y orgánicos, y semillas de plantas de las familias anonáceas, leguminosas y cucurbitáceas (vicente et al., 1975). en la actualidad, las principales fuentes de ureasa son los microorganismos y la semilla o fríjol jeack bean, debido a que su rendimiento es considerable, con relación a las otras fuentes. la importancia de esta enzima está ligada a la hidrólisis de la urea para contribuir al metabolismo del nitrógeno, a sus aplicaciones en la industria alimentaria, en el campo agronómico y en la medicina. vicente et al. (1975) comprobaron que la ureasa se encuentra ligada a la fracción celulósica de la pared de células de cotiledones de diferentes variedades de cucurbitáceas, entre ellas cucúrbita ficifolia. esta planta está estrechamente emparentada con las distintas variedades de cucúrbita spp., aunque es atípica en sus caracteres cromosómicos y bioquímicos con respecto a ellas. actualmente cucúrbita ficifolia es cultivada en diferentes países, principalmente para su uso en gastronomía, empleándose las flores y los brotes como verdura, y el fruto maduro y su semilla para la elaboración de dulces (barrera et al., 2007). el objetivo de este trabajo consistió en evaluar el efecto de diferentes dosis en aplicaciones foliares de níquel en plantas de calabaza y determinar la incidencia en las semillas en la producción de ureasa cristalina. materiales y métodos las semillas de calabaza se obtuvieron de un cultivo en el municipio de simijaca, cundinamarca. el fertilizante “lignosulfonato de níquel" fue donado por la empresa nipan llc en valdosta, ge, usa. para los procesos de laboratorio se utilizaron: acetona al 99,57%, urea al 99,3% de pureza y éter de petróleo de la casa comercial j. t. baker, méxico; fosfato de ácido de potasio al 97%, fosfato diácido de potasio al 95%, nitroprusiato de sodio al 95% de pureza y ureasa liofilizada de merck (darmstadt, alemania); ácido clorhídrico al 37% de la casa comercial riedel-de hën (hannover, alemania); carbón activado, fenol al 99,5% de panreac, barcelona (españa) e hipoclorito de sodio al 30% de pureza. para el establecimiento del cultivo se seleccionaron semillas del tercio medio de frutos maduros de calabaza y se sometieron a secado en sombra durante diez días en condiciones ambientales normales. la germinación se indujo cultivándolas en sustrato humus y aserrín en proporción 5:1, sembrando dos semillas por bolsa. aplicaciones foliares de níquel y cosecha la dilución del fertilizante se hizo en agua ultra pura, para asegurar así su efectividad y descartar posibles impurezas. se hicieron tres aplicaciones foliares de “níquel plus”, en concentraciones de 1,0; 2,5 y 5,0 mg l-1 para los tratamientos 1, 2 y 3, respectivamente, y un testigo sin aplicación; la primera aplicación se hizo 157 días después del trasplante, cuando las plantas tenían entre 10 y 20 flores masculinas por una flor femenina. las aspersiones foliares para todos los tratamientos se hicieron cada 15 d, cosechándose aleatoriamente tres frutos maduros por tratamiento. determinación de la concentración de níquel en las semillas se tomaron 50 g de semillas de cada tratamiento, incluido el testigo, y se analizó la concentración de ni mediante espectrofotometría de absorción atómica, con un equipo perkinelmer 3110 (boston, ma, usa) con lámpara múltiple de cátodo hueco para análisis de co, cr, cu, fe, mn y ni (calibrando con patrones merck, bajo la norma awwa 3500 ni ab 92). purificación de la enzima ureasa para la extracción de ureasa, se secaron 200 g de semillas de c. ficifolia por cada tratamiento a temperatura ambiente bajo sombra durante 15 d; triturando 100 g de cada muestra se delipidaron, sometiéndolas a reflujo (extracción soxhlet) a temperatura de 40°c durante 12 h utilizando como solvente éter de petróleo. la ureasa se extrajo siguiendo el método propuesto por m. alemany en 1982 (borda et al., 1998; bolívar y méndez, 2000). el filtrado resultante fue llamado “extracto crudo”. aislamiento enzimático o purificación de la enzima al extracto crudo se le adicionó acetona a 0°c en relación 2:1 para precipitar algunas proteínas y demás enzimas presentes; el aislamiento de ureasa se realizó con ultrafiltración utilizando un filtro con tamaño de poro de 0,45 µm. se comprobó la pureza y concentración de la enzima extraída en cada una de las muestras mediante cromatografía líquida de alta resolución (hplc); se usó una columna synchropak propil de fase reversa id 100 * 4,6 (volumen fijo inyectado de 20 µl, lectura de absorbancia 208 nm, velocidad de flujo 0,75 ml min-1, tiempo empleado de 15 min, y fase móvil buffer fosfato ph 7); como referencia para la cuantificación se utilizó la ureasa liofilizada de merck. las muestras de 352009 almanza m., rojas s., borda g., galindo a. y galindo a.: aplicación foliar de níquel en cucurbita ficifolia bouché para producción... ureasa obtenidas se liofilizaron empleando una temperatura de congelación de -50°c y una presión de 7,6 mbar por 6 h, en un equipo de liofilización synchropak propyl freeze dry system/ freezone 4.5. para obtener resultados confiables en la evaluación de los parámetros cinéticos iniciales evaluados fue necesario realizar una determinación de amoniaco no ureico en la urea y en los extractos de ureasa provenientes de las semillas, mediante la prueba de bertheloth modificado (borda et al., 1998; bolívar y méndez, 2000). estudios cinéticos iniciales se observó el efecto de la concentración de enzima, concentración de sustrato, ph y temperatura sobre la actividad de la enzima liofilizada, utilizando el método colorimétrico berthelot-modificado (borda et al., 1998; bolívar y méndez, 2000). el paralelo de actividad se realizó en muestra de orina en el hospital regional san rafael de tunja. la muestra de orina fue diluida con agua destilada en proporción 1:50. la cuantificación de urea en muestra de orina se realizó en una alícuota de 10 µl de esta muestra diluida; se tomó como cantidad de enzima liofilizado 2 µg por cada tratamiento; se utilizó buffer fosfato ph 6,9 y temperatura de 37°c, el equipo utilizado fue un espectrofotómetro uv-visible perkinelmer lamda 2; la enzima usada por el hospital fue ureasa > 500 u ml-1 de la casa comercial biosystems (barcelona, españa). análisis estadístico. el cultivo fue establecido según un diseño experimental de bloques al azar, con tres réplicas, sembrando a una distancia de 2,0 m entre plantas y 2,5 m entre surcos; con una densidad de siembra de 10 plantas por unidad experimental. con el fin de controlar el efecto entre tratamientos adyacentes, se dejaron distancias de 1,0 m entre unidades experimentales y de 2,5 m entre bloques. para el análisis de datos se utilizó el análisis de correlación múltiple, en donde se estudió la relación entre las variables. sin embargo, este análisis se tuvo en cuenta como una orientación del posible comportamiento de la enzima, dado que la estadística no podría indicar datos concretos con respecto al comportamiento de las enzimas, considerando que estas no son estructuras estáticas y su actividad depende de diferentes factores. resultados y discusión efecto del níquel en el desarrollo y crecimiento de plantas las plantas con aplicación de níquel estuvieron afectadas fisiológicamente; experimentaron toxicidad gradual a través del tiempo y presentaron clorosis intervenal de hojas, siendo más notorio en las hojas viejas. en estudios realizados con respecto a la fitotoxicidad del níquel en trigo, el síntoma característico presentado en las hojas es una clorosis longitudinal (mishra y kar, 1994; setia et al., 1988 y díaz et al., 2001). la severidad de los síntomas aumentó después de las dos siguientes aplicaciones (fig. 1); esta fue directamente proporcional a la concentración de ni aplicado. se corrobora que el níquel es un elemento fitotóxico cuando está presente en altas concentraciones en las plantas, como lo mencionan sheoran y singh. posterior a las fertilizaciones con níquel, el crecimiento de las plantas disminuyó y fue lento para plantas cuyas figura 1. síntomas de fitotoxicidad por níquel en cucurbita ficifolia, 15 d después de la tercera aplicación. izq. 1,0 mg l-1 de ni. der. 2,5 mg l-1 de ni. 36 agron. colomb. 27(1) 2009 aplicaciones fueron de 1,0 y 2,5 mg l-1 de ni con respecto al testigo. la respuesta a estos efectos observados se debió posiblemente a que el ni+2 fue transportado rápidamente a los sitios metabolicamente activos ocasionando múltiples efectos tóxicos en el crecimiento como lo establecieron mishra y kar (1974); krämer et al. (1997) y díaz et al. (2001); e interfirió en la absorción y translocación de otros nutrimentos a los diferentes órganos de las plantas provocando deficiencias, como lo comprobaron rubio et al. (1994). díaz et al. (2001) mencionan que el ion ni2+ puede competir por los sitios de transporte de los cationes divalentes (mg2+, ca2+, mn2+ y fe2+). de ahí que varios autores han sugerido que el síntoma de la clorosis intervenal en las hojas causado por el ni se debe a una deficiencia de fe, pero también a interferencias del ni con la síntesis de clorofila. en las plantas fertilizadas con 5,0 mg l-1 de ni el crecimiento fue más lento a partir de la segunda aplicación comparado con los tratamientos de 1,0 y 2,5 mg l-1. las flores tanto femeninas como masculinas presentaron senescencia desde la base de los zarcillos hacia el ápice, por tanto no hubo producción de frutos. se deduce que estos efectos fueron causa de acumulaciones de ni2+ en los órganos reproductores que impidieron la realización normal de las reacciones metabólicas de la planta, consecuencia de deficiencias por otros elementos. los efectos de las aplicaciones incidieron también en el tamaño de frutos y semillas, siendo estos indirectamente proporcionales a las cantidades aplicadas, así, los frutos de mayor tamaño fueron los del testigo y los de menor los del tratamiento de 2,5 mg l-1 de ni aplicado. sin embargo, todos tuvieron madurez igual en tiempo y desarrollo. las semillas tuvieron un desarrollo normal, pero el crecimiento también se vio afectado. concentración del níquel en las semillas las concentraciones de níquel en semillas fueron directamente proporcionales a las aplicaciones realizadas. se podría asumir que el ni aplicado fue transportado a las semillas, coincidiendo con los resultados obtenidos por sauerbeck (1991), quien sugirió una movilización de este elemento de las partes vegetativas a las reproductivas, para posteriormente acumularse en las semillas (mishra y kar, 1974). el incremento de níquel entre tratamientos de aplicaciones de 1,0 y 2,5 mg l-1 con respecto al testigo fue de 17% y 22%, respectivamente, y entre estos, de 3,6%. por tanto, a mayor concentración de ni aplicado, mayor será el contenido de níquel en las semillas de c. ficifolia, siempre y cuando las aplicaciones de este elemento sean inferiores a 5,0 mg l-1. estos resultados comprueban que la amplitud de la variación del contenido de este elemento en las plantas es acorde con la disponibilidad de níquel en el medio de desarrollo (hernández, 2002). determinación y pureza de ureasa en extractos enzimáticos se confirmó presencia de ureasa en las muestras de acuerdo con los resultados obtenidos mediante hplc, lo cual reafirman los resultados de vicente et al. (1975) en cucurbitáceas. los cromatogramas del testigo y tratamiento de 1,0 mg l-1 de ni mostraron elevada pureza; el cromatograma del tratamiento de 2,5 mg l-1 de ni (fig. 2), señaló impurezas que podrían ser péptidos o proteínas diferentes a la ureasa. figura 2. cromatograma de la ureasa obtenida de semillas de cucurbita ficifolia, en la aplicación de 2,5 mg l-1 de ni. se observan impurezas entre los 7 a 9 min y entre los 13 a 15 min. cuantificación de ureasa en las semillas el incremento de ureasa entre tratamientos de 1,0 y 2,5 mg l-1 de ni aplicado con respecto al testigo fue de 17,25% y 20,70%, respectivamente, y entre estos, de 2,96%. los resultados comprueban que las aplicaciones de níquel aumentaron el contenido de ureasa en las semillas de c. ficifolia. se podría indicar que la adición de ni incrementa la ureasa en la hoja, activando y previniendo la acumulación de urea (hernández, 2002). liofilización de la enzima ureasa el color de la ureasa en todos los tratamientos fue marrón claro, coloración diferente a las ureasas comerciales que es blanco-cristalina. esto se atribuyó posiblemente a la presencia de lípidos residuales como ácidos poliinsaturados linoléico o linolénico, que representan en las semillas de calabaza 50% de la grasa total contenida (nuez et al., 2000); estos son fácilmente oxidables, siendo muy sensibles a la luz, al oxígeno y a la temperatura. 372009 almanza m., rojas s., borda g., galindo a. y galindo a.: aplicación foliar de níquel en cucurbita ficifolia bouché para producción... determinación de amoniaco no ureico no se presentó amoniaco libre como contaminante en la urea que se utilizó, ni en los extractos enzimáticos de los diferentes tratamientos; por tanto el amoniaco liberado en la determinación de los parámetros cinéticos realizados fue exclusivamente resultado de la acción de la enzima sobre la urea. determinación de estudios cinéticos en la enzima liofilizada el efecto de la concentración de enzima sobre la actividad enzimática en los extractos del testigo y tratamiento de 1,0 mg l-1 de ni fueron similares; sin embargo en este último se registró mayor actividad, pues las cantidades de µm l-1 de nh3 liberado fueron más altas. en el tratamiento de 2,5 mg l-1 de ni la actividad estuvo por debajo de las dos anteriores. en la fig. 3 se observa el comportamiento normal de la actividad enzimática de la ureasa con respecto al efecto de la concentración de enzima para el testigo y el tratamiento de 1,0 mg l-1 de ni; dado el aumento de la cantidad de amoniaco liberado, corroborando así que a medida que se aumenta la concentración de ureasa, será mayor la producción de amoniaco, pues para el sustrato habrá más disponibilidad de los sitios activos de la enzima. con base en lo anterior se podría suponer que el níquel dirigido a las semillas fue utilizado para aumentar el contenido de ureasa, y por consiguiente el número de sitios activos de la enzima, considerando que el sitio activo está compuesto por un dímero de ni (ii) de alto espin, con geometría de coordinación octaédrica distorsionada. herrera et al. (2002) postularon que la enzima puede tener entre tres o cuatro centros activos por subunidad; por tanto se podría pensar que la ureasa no tiene un número fijo de sitios activos, así que una parte del ni aplicado se encontraría formando más centros activos dentro de la molécula de ureasa para los tratamientos de 1,0 y 2,5 mg l-1 de ni aplicado. por otra parte, el comportamiento inferior de actividad del tratamiento de 2,5 mg l-1 de ni posiblemente estuvo influido por el ni2+, porque con la fertilización se superaron los niveles permisibles del elemento en la planta, ocasionando seguramente una acumulación del metal en las semillas en estado divalente (ni2+), lo que implicó una inhibición de la reacción. hernández (2007) menciona que ciertos metales (pb, hg, as y ag) inhiben enzimas de forma no competitiva que tienen en su centro activo grupos -sh libres. efecto de la concentración de sustrato sobre la actividad enzimática las actividades de la ureasa del testigo y el tratamiento de 1,0 mg l-1 de ni tuvieron un comportamiento similar con respecto a la concentración de sustrato requerida para su saturación. en el tratamiento de 2,5 mg l-1 de ni la ureasa requirió más sustrato para llegar a esta condición. además, se observó entre estas una variación representativa de la cantidad de amoniaco liberado. la fig. 4 muestra que las curvas resultantes de la variación en la concentración de sustrato en relación con la producción de amoniaco liberado son hiperbólicas para todos los tratamientos. michaelis y menten (1913) postularon que si se mantiene la concentración de la enzima constante variando la concentración de sustrato, se obtiene una curva hiperbólica para enzimas no alostéricas. para las muestras, la hidrólisis de la urea alcanzó un máximo con incremento en la concentración de sustrato, pero una vez superado este máximo y aumentando la concentración de urea, la actividad de la enzima disminuyó gradualmente. esto permitió formular dos hipótesis: la primera, que la disminución en la actividad después figura 3. efecto de la concentración de enzima sobre la actividad enzimática de la ureasa. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 mg l-1 1,0 mg l-1 2,5 mg l-1 enzima (mg l-1) n h 3 (µ m ol l -1 ) 0 0,5 1,0 1,5 2,0 0 0,025 0,050 0,075 0,100 0 mg l-1 1,0 mg l-1 2,5 mg l-1 urea (µmol l-1) n h 3 lib er ad o (µ m ol l -1 ) figura 4. efecto de la concentración de sustrato sobre la actividad enzimática de la ureasa. 38 agron. colomb. 27(1) 2009 de saturada la enzima podría deberse a que la ureasa fue inhibida por el amonio producido. la segunda, que la ureasa fuera una enzima alostérica, pues aunque estudios realizados demuestran que no tiene este tipo de propiedades, algunos autores no descartan que pueda comportarse como tal, dadas sus características estructurales de trímero, tetrámero o hexámero con subunidades de alto peso molecular (gerendás et al., 1999). entonces, si la ureasa fuera alostérica, el amonio producido sería un efector negativo que inhibe la enzima. aunque las curvas dadas por el testigo y el tratamiento de 1,0 mg l-1 de ni tengan la misma tendencia, en el tratamiento de 2,5 mg l-1 se observa que hubo mayor liberación de amoniaco en las mismas concentraciones de sustrato. si se tiene en cuenta que en la ureasa del tratamiento de 1,0 mg l-1 hubo formación de sitios activos adicionales causados por las aplicaciones de ni en las plantas, la liberación de amoniaco sería superior que la del testigo, porque el sustrato adicionado tendría mayor disponibilidad de sitios activos para reaccionar. no obstante, en la fig. 4 se observa que la concentración de sustrato para saturar los sitios activos de la enzima es de 0,035 µm l-1 de urea para el testigo y para el tratamiento, de 2,5 mg l-1. entonces, si se supone que la ureasa del testigo tiene menos centros activos, la concentración de sustrato para su punto de saturación no sería 0,035 µm l-1 de urea, sino una concentración menor. por el contrario, para el tratamiento de 1,0 mg l-1, la concentración de sustrato requerida para saturar sus sitios activos sería posiblemente mayor a 0,035 µm l-1 de urea. por otra parte, al detallar los resultados de la concentración de sustrato requerida por la enzima del tratamiento de 2,5 mg l-1 de ni para su saturación (tab. 1), el amoniaco liberado superó los valores de los otros tratamientos. al respecto se podría deducir que así como el número de sitios activos aumentó en la enzima del tratamiento de 1,0 mg l-1 con la aplicación de ni, lo mismo sucedió con el tratamiento de 2,5 mg l-1; no obstante la enzima probablemente pudo haber estado inhibida por el ni2+; sin embargo si hubiera sido así, la liberación de amoniaco para esta enzima sería menor con respecto a las otras debido a que pocos sitios activos se encontrarían disponibles por la acción inhibidora del níquel. efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática la mayor actividad catalítica se observó a 20°c en todas las muestras. el comportamiento de los tratamientos fue igual frente al cambio de temperatura; sin embargo, la curva del tratamiento de 2,5 mg l-1 tuvo una actividad menor con respecto a las demás pero no se responsabiliza a la temperatura de ello, sino a la posible inhibición causada por el ni+2. resulta importante señalar que no existe unanimidad en el grado de temperatura óptima para la actividad de la ureasa. se ha encontrado que para el fríjol, la temperatura óptima es de 60°c, para la ureasa de semillas de sandía y aspergillus níger es de 40°c (mohamed et al., 1999) y para la ureasa de lactobacillus fermentum es de 37°c (castellucci, 2005). teniendo en cuenta el análisis estadístico, se descarta la incidencia de las aplicaciones foliares de níquel con respecto a la temperatura sobre la actividad de la ureasa, siendo esto confirmado por la similitud de la curva del testigo con respecto a los demás. efecto del ph sobre la actividad catalítica el comportamiento de la ureasa de los tratamientos y el testigo con respecto al ph fue similar, coincidiendo en que la mayor actividad de la enzima se reflejó a ph 7. al igual que la temperatura, el ph no es específico para todas las ureasas. de acuerdo con el análisis estadístico, se descarta la incidencia de las aplicaciones foliares de níquel con respecto al ph sobre la actividad de la ureasa, dada la similitud de la curva del testigo con respecto a los otros tratamientos. hernández (2007) menciona que como las enzimas son proteínas, cualquier cambio brusco de ph puede alterar el carácter iónico de los grupos amino y carboxilo en la superficie proteica, afectando así las propiedades catalíticas de una enzima. al igual que los resultados de los demás estudios enzimáticos realizados, el tratamiento de 2,5 mg l-1 presentó menor actividad causada seguramente por la inhibición del ni2+. tabla 1. efecto de la concentración de sustrato sobre la actividad enzimática de la ureasa. urea (µmol l-1) níquel (mg l-1) 0 1,0 2,5 amoniáco liberado (µmol l-1) 0,001 0,017 0,015 0,011 0,050 0,157 0,204 0,074 0,010 0,321 0,440 0,195 0,015 0,492 0,641 0,330 0,020 0,675 0,934 0,440 0,035 1,033 1,546 0,668 0,050 1,019 1,558 1,102 0,065 1,017 1,555 1,570 0,080 1,014 1,552 1,568 392009 almanza m., rojas s., borda g., galindo a. y galindo a.: aplicación foliar de níquel en cucurbita ficifolia bouché para producción... las plantas que crecieron con 2,5 mg l-1 de ni presentaron síntomas de fitotoxicidad, y la actividad enzimática fue menor frente a las demás, posiblemente debido a la inhibición de la enzima causada por el ni en estado divalente. en todos los estudios cinéticos evaluados la actividad de la ureasa con respecto a los tratamientos, en su orden, fue: 1,0 mg l-1 de ni > testigo > 2,5 mg l-1 de ni. literatura citada barrera, n., r. trujillo y a. rebolledo. 2007. la victoria, bolo, mexicano o calabaza. cucurbita ficifolia. otro recurso genético que debemos rescatar. corpoica, palmira, colombia. bolívar, c. y g. méndez. 2000. extracción, identificación y caracterización de ureasa en semillas de la familia de las anonáceas. trabajo de grado. facultad de ciencias, uptc, tunja, colombia. borda, g., m. hurtado y h. rojas. 1998. identificación, extracción y caracterización de ureasa en semillas. trabajo de grado. facultad de ciencias, uptc, tunja, colombia. castellucci, f. 2005. resolución oeno 5/2005 en: http://news. reseau-concept.net/images/oiv_es/client/resolution_oeno_ es_2005_05.pdf; consulta: noviembre de 2007. contreras, r., b. fontal, m. reyes, t. suárez, f. bellandini, i. romero y p. cancines. 2006. algo más sobre alimentos: una visión desde la química. en: universidad de los andes, http:// webdelprofesor.ula.ve/ciencias/ricardo/pdf; consulta: junio de 2007. díaz, i., m. larqué, g. gonzález, a. alarcón, f. gonzález y r. gonzález. 2001. acumulaciones tóxicas de níquel en el crecimiento y la nutrición de trigo. terra 19, 199-299. dixon, n., c. gazzola, r. blakely y r. zemer. 1975. jack bean urease (ec 3.5.1.5). a metalloenzyme, a simple biological role for nickel. j. amer. chem. soc. 97, 413-4133. el-shintinawy, f. y a. el-ansary. 2000. differential effect of cd2+ and ni2+ on amino acid metabolism in soybean seedlings. biol. plant. 43(1), 79-84. gerendás, j., j. polacco, s. freyermuth y b. sattelmacher. 1999. significance of nickel for plant growth and metabolism. j. plant nutr. soil sci. 162(3), 241-256. hernández, r. 2002. nutrición mineral de las plantas. en: libro botánica online, versión 2.0., http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/ nutricionmineral/#níquel; consulta: febrero de 2009. hernández, r. 2007. enzimas. en: libro botánica online, versión 2.0., http://www.forest.ula.ve/~rubenhg; consulta: febrero de 2009. herrera, c., n. bolaños y g. lutz. 2002. química de alimentos. alambra, méxico d.f. krämer, u., w. smith, i. wenzel y d. salt, 1997. the role of metal transport and tolerance in nickel. hyperaccumulation by thlaspi goesingense hálácsy. plant physiol. 115, 1641-1650. michaelis y menten. 1913. ecuación de michaelis-menten. en: wikipedia, http://es.wikipedia.org/wiki/cin%c3%a9tica_ de_michaelis-menten; consulta: febrero de 2009. figura 5. contenido de urea en orina utilizando ureasa de los tratamientos 1, 2 y 3 con respecto a las aplicaciones foliares de níquel. 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 u re a (m g dl -1 ) níquel (mg l-1) contenido de urea en muestra de orina de acuerdo con los resultados, se identificó un mejor comportamiento de la enzima comercial para la cuantificación de urea en muestra de orina. la cuantificación de urea utilizando la ureasa del tratamiento de 1,0 mg l-1 estuvo por debajo del valor de la ureasa comercial en 1,25 mg dl-1 de urea; se destaca que la enzima de este tratamiento fue más significativa con respecto a los demás tratamientos. no obstante, la actividad del tratamiento de 1,0 mg l-1 fue superada por la ureasa comercial, porque las condiciones de estudio a las cuales fueron sometidas (ph 6,9 y temperatura de incubación 37°c) son establecidas como óptimas para la reacción de la ureasa comercial pero no para la enzima obtenida en la investigación. la fig. 5 muestra que sin aplicaciones foliares de ni en plantas de c. ficifolia, la urea cuantificada es de 27 mg dl-1, y en la medida en que se aplica níquel a las plantas (concentraciones entre 0,1 a 1,0 mg l-1), la cantidad de urea determinada aumenta. pero concentraciones superiores o iguales a 2,5 mg l-1 de ni causan disminución en la medición de urea en muestra de orina. conclusiones aplicaciones foliares de níquel en c. ficifolia iguales o superiores a 2,5 mg l-1, posiblemente aumentan el contenido de ni en estado divalente en las semillas, convirtiéndose en un inhibidor irreversible de la enzima ureasa, cuando se une a grupos sulfhidrilos de cisteínas presentes en la cadena polipeptídica de esta enzima. la adición de 1,0 mg l-1 de ni presentó clorosis, pero, fue soportada por las plantas; tuvo efectos positivos con respecto al aumento del contenido de ureasa en semillas, proporcionándole características que le permitieron estar por encima de la actividad de las enzimas del testigo y 2,5 mg l-1, pero por debajo de la ureasa de uso clínico. 40 agron. colomb. 27(1) 2009 mishra, d. y m. kar. 1994. nickel in plant grown and metabolism. bot. rev. 40, 395-452. mohamed, t., m. mohamed, s. mohamed y a. fahmy. 1999. purification of urease from water melon seeds for clinical diagnostic kits of molecular biology national research centre. bioresource technol. 68, 215-223. nuez, f., j. ruiz, j. valcárcel y p. fernández de córdova. 2000. colección de semillas de calabaza del centro de conservación y mejora de la agrodiversidad. monografías inia. ministerio de ciencia y tecnología, madrid. rubio, m., e. martínez, c. lópez y a. sanz. 1994. cadmium and nickel accumulation in rice plants. effects on mineral nutrition and possible interactions of abscisic and gibberellic acids. plant growth regulat. 14, 151-157. sauerbeck, d. 1991. plant, element and soil properties governing uptake and availability of heavy metals derived from sewage sludge. water air soil pollut. 1, 57-58. setia, r., j. kaila y c. malik. 1988. effects of nicl2 toxicity on stem growth and ear development in triticum aestivum l. phytomorphology 38, 21-27. srivastava, p. y a. kayastha. 2000. significance of sulfhydryl groups in the activity of urease from pigeonpea (cajanus cajan l.) seeds. plant sci. 159(5), 149-158. vicente, c., n. villalobos y a. hernández. 1975. ureasa de cucurbitáceas y su localización citológica. inst. bot. cavanilles 32 (1), 269-277. wood, b., ch. reilly y a. nyczepir. 2004. nickel deficiency is occurring in orchard trees. hortscience 39(4), 858. introduction when you start in colombia third decade of economic liberalization, are compared in several regions differing expectations about what will be the decade 2010-2019 with respect to regional development, as colombia expresses one of the best emerging economies3 in latin america profiled in parallel with the latent global financial crisis. thus, the crucial decade 2010-2019 reflects a seemingly opportune time to highlight the competitiveness of colombian regions, which will be understood from the intradepartmental and interdepartmental level4. this becomes very important due to expectations that the bank deposited on the recovery of emerging economies such as final mark for the recovery of the crisis (dailami and timmer, 2009). the notion of regional competitiveness today intended to replace the paradigm of development in the regions of colombia, cuts across the traditional export products, which means accelerating regional industrialization, even in contrast to a national structure in mostly rural areas and non-industrialized. such export is represented by worldclass sectors (scm)5, which the colombian productive transformation program are those that are in high demand in the global economy where colombia has the opportunity to have a growth of 10 times per sector in the short term (gartner, 2009). the ministry of commerce, industry and tourism defined 8 sectors divided into two areas: “more and more of the good” (auto, printing industry, electricity, goods and services, textile, clothing, fashion and design) and “new and emerging” (remote outsourcing services, software and it services, cosmetics and toiletries, health tourism) (mcit, 2009). in colombia, about 90% of the production is concentrated in bogotá, which suggests that only regions such as valle del cauca, now renamed the “valley of the pacific”, seem to be able to benefit from this juncture of the scm, on which received for publication: 1 august, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 executive director creactividad foundation; principal philosopher nudo-tanque de pensamiento “el vuelo del colibrí” (alternative development advisors for nariño planning secretary between 2001-2003, 2004-2007); competitiveness regional committee of nariño: competitiveness regional plan, 2009). 2 corresponding author: ilichruizreynel@yahoo.com 3 it refers to the rapid pace of economic growth of a nation that allows you to jump in productivity to become an upper middle income country, setting a new position in global competitiveness. 4 geographical areas defined in departmental blocks. colombian pacific region consists of four departments: nariño, valle, chocó and cauca has only one industrial capacity (valle) to take advantage of competitive trend in colombia, the other departments are largely rural with high rates of social inequality. 5 this projection was consolidated in 2009 becoming the central strategy to promote national competitiveness with global visibility. only a few semiindustrialized regions of the national territory would enjoy its infancy. agronomía colombiana 29(1), 147-152, 2011 paradigm-region and vocation-region in nariño department, colombia paradigma-región y vocación-región en nariño, colombia ilich ruizreynel1,2 abstract resumen the present article proposes that for the decade between 2010-2019, the curl paradigm region-vocation would be an alternative concrete and located to the territorial imperative of the own thing forms from the own thing in response to the current career competitiveness. for it raises the following thematic sequence: a) nariño development visions; b) territorial marketing; c) paradigma-región and nariño’s vocation-region (central reflection from theoretical exposition). the aim is to contribute conceptual bases to nariño’s current dilemma of achieving a condition of coexistence between the rural worlds of the industrialization and the conservation. en el presente artículo avisora y propone que entre 2010-2019, el bucle paradigma región-vocación representaría una alternativa concreta y localizada al imperativo territorial de configurar lo propio desde lo propio en respuesta a la carrera de competitividad actual. para ello se plantea la siguiente secuencia temática: a) visiones de desarrollo para nariño; b) mercadeo territorial en nariño; c) paradigma-región y vocación-región de nariño (reflexión central desde un planteamiento teórico). se pretende aportar bases conceptuales frente al dilema actual que afronta el departamento de nariño: lograr la coexistencia entre los mundos rurales de la industrialización y la conservación. key words: emergent economy, panamazonic region, world class sectors. palabras clave: economía emergente, región panamazónica, sectores de clase mundial. 148 agron. colomb. 29(1) 2011 it is intended to focus, set the tone and leading colombian competitive on the international stage next. it is from this maximum competitiveness colombian regions like nariño are embedded at a crossroads: on the one hand, it should participate in the scm since everything is done in nariño in industrialization to become a key pacific in the negotiations, on the other hand, is disadvantageous to participate in the scm as in nariño do not have actual competitive conditions to enjoy tangible results swiftly to engage the productive toward that end. this requires defining a regional position against such possibilities tempting but risky. this decision is known as regional bet6, where a whole region turns its intentions and efforts toward a common purpose which fully corresponds to the territorial reality and the vision of developing harmonized with that reality congruence which is recognized under the term adjusted development7. in that order, nariño emphasizes that includes a rural area with bio-geographical characteristics and ethno-exceptional population colombia, which will define the shape and levels of competitiveness which will compete. in this regard, there are several positions and especially two versions ranging from viewing the non-rural industrialization in nariño as an advantage or a disadvantage. for creactivity foundation (fc) version follows the lead opinion that a non-industrialized territory to explore and enjoy alternative sources of progress and competitiveness based on the conservatism of non-harmful ways of life and harmonics, while the version disadvantage due to the criterion on which a non-industrialized country is seen as a wasted land that has not been exploited profitably and consistently, looking like a potential territory from its use full power intact. is obtained for the competitive future of nariño is going through a dilemma: to bet on a region with great potential for industrialization or bet on the complexity regional territories for the conservation and creative promotion. 6 that process begins with the regional competitive dnp, governments and chambers of commerce, through the department productive agenda aimed at production chains (2006-2007). in 2008-2009, involving the ministry of industry, trade and tourism and take the form of regional competitiveness, achieving greater efficiency in regional competitiveness under the concept of productivity and encompassing than the subjectivity of the issue tactical development. 7 concept proposed by the present author (2003). so this reflection seeks to expose the current dilemma of nariño: to achieve a state of coexistence between the worlds of industrialization and rural conservation. it is necessary to think so from the knot-think tank “the flight of the hummingbird” creactivity foundation (ntp: vc-fc) region is called paradigm-designed as a source of inspiration to the calling-region. in order to dig this reflection is required to address the following topics: a) nariño development visions, which shows the evolutionary development discursively; b) territorial marketing, which illustrates the essence of rural and indigenous potential competitive implications exogenous; c) paradigm-region and nariño’s vocation-region, where the theoretical approaches emerging, laying the foundation for addressing sensitive industry then calls in nariño, in response to the dilemma of harmonizing industrial and conservation nariño development visions the fc has been exercising the past decade a number of academic and scientific processes and socio-political-institutional thoughts on changing allies concerning alternative to the idea as a destination for nariño consistent. these processes had to experience adhesions and resistance from the leading exponents of old structures nariño thinking on regional development obeyed and, especially, suffered from the syndrome of the conflict paradigm of orthodox doctrines of “left” and “right”, meaning them as “pro-marxist-socialist principles” and “pro-neoliberal principles,” respectively. interestingly, this conflict did not cause strong positive impact on the styles of governance and governance within each transition of power, especially when only half a decade ago in nariño experienced a socio-ecological crisis outside their traditional idiosyncrasies, where the positions of thought old and emerging nariño were challenged to consider new solution schemes do address it with rampant social mobility of immigrant populations from violent backgrounds term impact the lifestyle of “living well” established by long ancestral generations in nariño8. aware of this, from the ntp: vc-fc had an educational campaign showing traditional and new situations in nariño 8 nariño department began to suffer the consequences of violence from the immigration of people displaced by the effects of plan colombia. unlawful practices of the immigrants were replicated in several areas of nariño, degrading the social fabric in rural areas first, then in urban areas. the contrast of wealth-poverty over the same context, were among others, the series of crises faced and faces as nariño progressively loses the title of “haven of peace.” 149ruizreynel: paradigm-region and vocation-region in nariño department, colombia from the optimistic and strategic revolved around the regional potential of nariño had complex patterns reflected in two scenarios9: virtuous and vicious. this thought process referred to alternative development concept for the magical world of nariño, has nurtured strategic scenarios involving, sometimes temporary and sometimes sustained, the main agents of development in the region. in this peculiar transition of knowledge, nariño, between 2000 and 2009, was a struggle over what i was looking sparse and common development horizon: on the one side were those who wanted a nariño not so isolated from the rest of the country10, either by their desire to integrate social processes exerted from more open to cultural exchange and political inertia or a strategic policy makers and technocrats sought to attract more resources from the colombian state to align their regional economic development policies conpes issued from the west. on the other hand, were those who were reluctant to join the country based on the idea of seeing nariño as an independent republic to be heir to this mega-strategic region, a multiversity territory with huge potential to revive its status as pre-columbian and republican rule. this introverted rejection from much of the town to retain a bicentennial nariño ridicule, public humiliation, national exclusion, neglect and unpunished massacres that colombia nariño11 historically owed, the final calculations that assume a high price nariño is still paying for having supported the spanish crown12 during the campaign bolivarian independence13. 9 complexity of nariño is all that potential untouched by immigration. vicious complexity is flawed immigration situations with which they began to live and worse, to accept as a means of subsistence. it is unclear the meaning of this phrase. who began to live together and accept? does the department of nariño? 10 there are still ways behind to perceive nariño as “other colombia” agreed with ecuador and geopolitical friend historic social resistance positions in their desire to domestic demand. 11 as black christmas night in which, from an unprecedented military strategy, were massacred entire pasto families thereby violating fundamental rights treaty. 12 the painter and soldier john augustine accepted the royal title agualongo highest military awarded by the spanish crown, brigadier general of the spanish troops, title creole always aspired to bolivar. agualongo, to defend the spanish cause on account of the conditions of freedom of thought pastuso people, made opposition to the infatuation front of bolivar against pasto people beating him at every opportunity. 13 liberating promises offered by the bolivarian independence campaign pastuso the people were inferior to that achieved by this people in direct agreement with the crown, without revolution. meant to defend spanish interests to defend the interests of pasto and lifestyle in balance with the spanish nobles in trade, quality of life and education, among others, for alternative ways to indiscriminate violence or organized rebellion. some people argue that grass was the first free trade agreement in south in summary, there are two views: a regional development that follows the central path or trace regional development and follows its own path. however, in 2009, from fc begins to approximate a first synthesis of these visions to be developed below. nariño marketing planning in nariño the term territorial marketing (mt)14 began to be used intensively in spanish speaking countries in the early 2000 in parallel with the global positioning of the tourism industry. today it is observed that non-industrialized15 regions with a vocation of indefinite development, they need to venture into the mt. the latter occurs when the characteristics of non-industrialized territory constitute the type of development appropriate for it, and not vice versa, when the industrialized areas because of its robust structure, able to compete easily adapted for conditioning the overall pace the market. the mt is to show the best possible competitive advantage of the territory, even when the same non-industrialized country with all its untapped development potential is itself a competitive advantage offered. this first form of mt focuses on the great advantage of the territory itself, itself based on their specific comparative advantages that have come to be sub-managed. a second form of mt is focused on enhancing the competitiveness already configured and constructed, expressed in semi-industrialized areas and industrialized countries. in any case, the mt is to “sell the territory” as the export advantage, where the product itself is competitive differentiation potential of the territory itself, through which it manages to attract the attention of various agents who, convinced the potential risk, investment promotion foster16 competitiveness. america, as well as the futuristic first province ahead of the times and was already thinking about foreign relations of cooperation for regional development. pasto, from the beginning has been constituted as a peculiar source of political diplomacy arise where alternative ideologies most relevant to political events in colombia. 14 one of the best exponents of hispanics in the matter is romeo cotorruelo (see cotorruelo, 2003). 15 non-industrialized regions should not be considered as sites with no industry but have a very light industrial presence. this is dependent territories whose production profile of the rural. 16 according to ntp: vc-fc, cooperation “promotion” of cooperation differs “repair”. cooperation in promoting progressive initiatives being promoted in the territory involved. in cooperation repair-resolved offrebuild communities affected by war and / or state abandonment. 150 agron. colomb. 29(1) 2011 as above, it should be brought forward nariño their own process of mt, since it has not been an industrialized region and therefore has no right characteristics to align with global competitiveness parameters required in regions with moderately consolidated industrial apparatus. in nariño and colombia are often noted the socio-geographical territory as a defect nariño, however, was the fc who argued that in this complex are defective keys nariño alternative development that underlie its success to assume it as power in the region as it promotes the deployment of its subregions of knowledge vital to the planet. nariño in their biology and culture through authentic knowledge, expresses its future marketing territorial level (ruiz and mora, 2004, 2005, 2006, 2007, 2010). finally, it is necessary to further distinguish that an effective process of mt in nariño, the area required to define themselves first before expanding its competitiveness on strategic product lines and bet on the market believes. thus, an mt system being fitted in the first instance makes a self-promotion territory glocally17 from inbound tourism from the products of appellation of origin of export privileges and from landmarks sociopolitical and cultural kind that attract the eye of considerable capital for local investment. this is what territorial self from the ntp: vc-fc paradigm has wanted to call-region leading to the famous vocation-region. nariño paradigm-region paradigm-region (pr) is to set the self-conception of region, so the territory can be known, recognized, promoted, as there is sufficient knowledge of possession of the region itself: state of knowledge. thus, a country is worthy of his own pr when he does raise their levels of self-consciousness, that is, their ability based on his wisdom native composition, where the territory timely understand their world position in the world, well what sabogal (2010) mentioned quoting tolstoy, who said: “know your village and you will be universal”. “only what you love and know only what we love, protect and promotes”18. the same happens when a territory has its own pr when deciding set and builds the identity of his people from their land. 17 ntp: vc-fc glocalization understood as a term used in local economic development issues, which is to mitigate the local impacts from global fosteredas a method of protection against global threats or as a method of “adaptation-introjection” exogenous conditions of globalizing. 18 tomada y adaptada de la frase “conocer para amar, amar para defender” – asociación para el desarrollo campesino adc. the identity principle embraces the concept of identification: the identity corresponds to the symbolic weight of a territorial system that describes personality that land, that is, a definition of regional self in all its complexity included. the identification corresponds to the display surface reflects a territory from its position to the other regions of the country and the world. the identity or personality of the territory has to do with the regional spirit, while the identification of the territory has to do with the image it projects from the regional brand and different competitive measurements involved. identification can be generated by actors and external environments to the territory, the construction of identity is only in the hands of the various development actors own territory. the key figure to pr would give: discovery of the endogenous potential19 of the territory, ownership of territory20, global megatrends distinction that can refer to the territory21 and acceptance of the imaginary over the territory22. these keys are derived from the energy value creactive23 which integrate harmoniously from the active-creative spark should correspond to a strategy of maximizing intuition. therefore, a pr corresponds to a faithful expression of harmony proper to the territory that seeks to preserve and promote its authenticity as a territory and people, leading to regional spirit that needs to be reflected in a transcendent insignia, where the area can contain and convey so simple all its complexity, ie, his whole being and life, as the territory itself is conceived as a living being with its own personality. in nariño has already thought of some models of alternative development sui generis sponsored from the configuration of self-region paradigm nariño, as in the case of the postulated “flight of the hummingbird,” which manages to argue a possible nariño region seen as a potential reaching development in the midst of its own complexity. the phi19 view giancarlo canzanelli. 20 territorial virtue of belonging: to know, love, defend-believe in the region to promote it in time and space. regionalism in the spirit of those who fall in love with life and unique worlds within its territory. 21 land of opportunity under: knowledge monitoring strategic environments of opportunity to be exploited from a paradigm of megatrends observatory (ruiz and mora, 2004). 22 virtue territorial diversity: harnessing the facets and / or worlds of the territory. unlike the more specialized, more wealth. 23 creactive energy value refers to the spiritual dimension of development in the postulate of relational dimensional unpublished manuscript form thesis: “an alternative development thinking from qualitative capital approach” (ruiz and mora, 2004). 151ruizreynel: paradigm-region and vocation-region in nariño department, colombia losophy of the hummingbird, in addition to being nariño regional totem24 becomes the aforementioned insignia transcendent. regional totem this describes the life and self-leadership style of nariño and therefore its own development mode. finally, a pr in all its authenticity (spirit, knowledge, imagination, identity, personality, insignia totem) needs to channel the energy system of its complexity through a medium and a strategic game described in the scenario of vocation-region. nariño vocation-region vocation-region (vr) is looking for a territory to achieve the maximum result-consistency, ie to achieve success together with transcendence: a region territorial winner retain their authenticity. the territories have not set their own vr often frustrated, because while the vr was made to guarantee the results forcefully, not conducive to possess little chance of success with results that are no longer competitive spread betting without a trace of concern to the region, ie without property or leadership projects for regional identity. the latter occurs when the vr does not come from a thorough process and concerted pr. however, the territory that has acquired its own vr from pr is fully convinced of his true potential, raising a decisive character in leadership development from the territorial to be tapped and no. therefore, the vr should have the collective will to ensure territorial local development actions in the system in the exogenous and endogenous, collective intelligence in the case of multiple wills in the territory, which emanate from the need to respond creatively to the complex territorial , and generate strategic investment attraction parallel to the progress or economic growth, competitiveness. a territory that creates incentives25 for safety flange itself to actual and potential investors, own and guests, due to consistency in their results, is a territory that seeks to project itself as a region that is always in fashion because of its constant processes of authenticity and social innovation, that reflect more clearly the synergy of all types of wills land above. 24 término propuesto por el presente autor en 2006 desde el ntp:vc-fc, para referirse a la relación de un territorio con un animal insignia que evoque significaciones distintas a las del escudo. desde la fc se divulga: “¿por qué ser águila, si somos colibrí?”. se aplica para nariño como una de las regiones tropicales endémicas latinoamericanas. 25 attractive set of tangible-intangible asset type that generates public value local actions on territorial potentials natural-artificial-mixed (eg social profitability levels of local citizenship). the vr allows a country to shine, to determine the horizon it seeks to transcend from the historically recognized strengths and favorable short-term in those scenarios in which you can explore in the near future, ie. in those scenarios and products they could have chance of success visible, accurate and sustainable. vr can have all the power to prosecute territorial towards a strategic focus where all social forces, multiple land resources, institutional projects, development planning and finally all the inputs that are activated by local economic development agencies to end up translating in a matter of approach or effective concentration of the purposes of the region. the vr refers specifically to the collective construction of a common strategic horizon mode supported by a regional development and generational responsibility cognitive significance26. the vr is explained when the essence of a stochastic region takes a course “lead alertness27“, and its global competitive decision becomes processed in the range of options and scenarios as an end product for a plan of territorial life style own brand distinguished leadership in regional and territorial personality28. hence it is important to define the global and local target to which a country wants to get from its own public value, the particular path to follow, how to exercise governance over the development model you want to live, etc.. vr is then to decide how to live and, consequently, the mode of living to compete internally and externally. vr is understood that the development is the figure that takes a region to a particular competitive deployment, so the pr is the substance and the vr is the container where this substance is deposited. the vr is supported by a high sense of: a) regional belonging (regional possibility)29 and, 26 term proposed by the present author in 2005 from the ntp: vc-fc, which transcends the concept and corporate social responsibility policy, referring to the global commitment to conservation-territory solver (biotic and abiotic). 27 “derive on alert” is a thought ancestral worldview of pastures used by max neef in his “principles of economics barefoot” with which she was awarded the alternative nobel prize of economy, based on mode life of the people of the grassland, located in the province of carchi (northern ecuador) and obando exprovincia nariño department (southwestern colombia), where today’s first free zone develops agroindustrial department. 28 term proposed by the present author in 2005 from the ntp: vc-fc, is to overcome the conventional idea of personality complemented by two new forms of person other than the human and legal person: * * divine person and territorial person and / or regional , classified in levels. 1 individual: individual; 2 organizational, legal person, 3 territorial regional person, 4-universal spiritual divine person. 29 term of this author’s own thinking-ability principle. previously thought of a national-socialism, they would now think of a possibility that regional-possible worlds is also possible in a region of their worlds. in kasiyadú (fals, 2001) stresses the “territorial awakening.” reyes (2001) provides ethnocentric attitudes from modernity and globalization. 152 agron. colomb. 29(1) 2011 b) contextual relevance (competitive strategy). here is more apparent than the regional spirit that dares to launch the appropriate bets based on a competitive strategic thematic territory, which are built around the various regional development scenarios. conclusion the vr is responsible for giving boost to the pr to realize the imaginary region in a process-product30 of real competitiveness. thus, the development of a vocation is well-defined territory if it can explain itself through its process-product of factor theme translated region, ie. a topic that will be peculiar to the region under which is endogenous its full potential, making smart and strategic leadership in regional competitiveness that is applicable in environments endogenous and exogenous environments, especially, as is the case of the vr 2009 “in nariño sensitive industries” from of pr “nariño, sensible territory.” literature cited canzanelli, g. 2004. valorización del potencial endógeno, competitividad territorial y lucha contra la pobreza. paper no. 1. circle. naples (italy). comisión regional de competitividad de nariño. 2007. visión regional de la competitividad de nariño (parte introductoria del plan regional de competitividad de nariño). pasto: cámara de comercio de pasto. comisión regional de competitividad de nariño. 2009. plan regional de competitividad de nariño (coordinado por ilich ruiz reynel). pasto: cámara de comercio de pasto. bogotá: sistema nacional de competitividad snc; ministerio de industria, comercio y turismo; departamento nacional de planeación dnp. cotorruelo, r. 2003. aspectos estratégicos del desarrollo local; http://www.ecpunr.ar/cocs/cotorruelo.pdf; consulted: october, 2009. dailami, m. and h. timmer. 2009. desarrollo financiero global 2009: trazando una recuperación global. pekin: banco mundial. gartner, j. 2009. conociendo los sectores de clase mundial en colombia. http://www.jggartner.com/2009/03/conociendo-lossectores-de-clase.html; consulted: october, 2009. 30 in the process-product nariño began in march 2009 with the formulation of the nariño regional competitiveness and the new plan of leda nariño. mcti (ministerio de comercio, industria y turismo). 2009. desarrollando sectores de clase mundial en colombia. informe final sector autopartes. mcit, bogota. mcti (ministerio de comercio, industria y turismo). 2009. desarrollando sectores de clase mundial en colombia. informe final sector industria gráfica. mcit, bogota. mcti (ministerio de comercio, industria y turismo). 2009. desarrollando sectores de clase mundial en colombia. informe final sector energía eléctrica, bienes y servicios conectos. mcit, bogota. mcti (ministerio de comercio, industria y turismo). 2009. desarrollando sectores de clase mundial en colombia. informe final sector textiles, confecciones, diseño y moda. mcit, bogota. mcti (ministerio de comercio, industria y turismo). 2009. desarrollando sectores de clase mundial en colombia. informe final sector servicios tercerizados a distancia (bpo&o). mcit, bogota. mcti (ministerio de comercio, industria y turismo). 2009. desarrollando sectores de clase mundial en colombia. informe final sector software y servicios de ti. mcit, bogota. mcti (ministerio de comercio, industria y turismo). 2009. desarrollando sectores de clase mundial en colombia. informe final sector cosméticos y artículos de aseo. mcit, bogota. mcti (ministerio de comercio, industria y turismo). 2009. desarrollando sectores de clase mundial en colombia. informe final sector turismo de salud. mcit, bogota. reyes, g. 2001. teoría de la globalización: bases fundamentales. revista tendencias 2(1). ruiz, i. and m. mora. 2004. reflexión sobre un nuevo modelo de desarrollo alternativo a partir del capital cualitativo. universidad de nariño, pasto. ruiz, i. and m. mora. 2005. solidaridad competitiva. el enfoque transdisciplinario. universidad de los andes, bogota. ruiz, i. and m. mora. 2006. laboratorio de pensamiento para el desarrollo tridimensional relacional de la complejidad del municipio cumbitara-nariño. fundación creactividad en convocatoria ii laboratorio de paz, alto patía macizocolombiano. pasto. ruiz, i. and m. mora. 2007. laboratorio de pensamiento para el desarrollo regional del trópico lp-drt. fundación creactividad en propuesta a universidad de nariño. pasto. ruiz, i. and m. mora. 2010. industrias sensibles de nariño. in: ponencia primer coloquio de desarrollo rural con enfoque territorial (dret). universidad nacional de colombia. bogotá. sabogal, j., 2010. diálogos por la reforma universitaria. no. 10. editorial universitaria universidad de nariño, pasto. recceived for publication: 20 may, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010 1 department of economics, sociology, and agrarian policy, universidad de cordoba. cordoba (spain). rosagallardo@uco.es agronomía colombiana 28(3), 475-481, 2010 rural development in the european union: the concept and the policy el desarrollo rural en la unión europea: el concepto y la política rosa gallardo-cobos1 abstract resumen rural areas are key elements that underpin the social and economic european territory and shape its landscape. the rural setting is a dynamic concept, able to distinguish three stages on how the european union (eu) understands “rural”: rural as image, rural as local, and rural as a social construction. the evolution of the concept is reflected in the need to adapt the approach used to address rural issues, and consequently the political design for rural development. thus, under the term rural development, the eu has included and mixed very different issues, supporting measures and equally heterogeneous financial instruments. for the purpose of supporting the european rural world the two main eu policies have come together: the agricultural and the regional policies. so, rural development in the eu has been navigating between the sectorial policy and the territorial policy. at a time of redefinition of european priorities and policies for 2013, territorial cohesion, rural/urban articulation, social partnership, institutional cooperation, environmental sustainability, and governance (flexible and multilevel) are the fundamental elements upon which a policy should rest that is addressed to ensure the existence of a living countryside, inhabitable and friendly environment. el medio rural es un elemento fundamental que vertebra social y económicamente el territorio europeo y configura su paisaje. los intensos cambios que pueden observarse en la consideración de lo rural en la unión europea (ue) permiten afirmar que la ruralidad es un concepto en evolución, pudiéndose diferenciar tres etapas: lo rural como imagen, como localidad y como construcción social. la evolución del concepto tiene su reflejo en la necesaria adaptación del enfoque utilizado para abordar la problemática rural, y como consecuencia en el diseño político de apoyo a estos territorios. bajo el término de desarrollo rural la ue ha ido incluyendo asuntos muy dispares, apoyándolos con medidas e instrumentos financieros igualmente heterogéneos. para el objetivo de apoyar al mundo rural han confluido las dos grandes políticas: la agraria y la regional, por lo que la política de desarrollo rural ha venido navegando entre lo sectorial y lo territorial. en un momento de redefinición de las prioridades políticas europeas a partir del 2013, cohesión territorial, articulación rural/urbana, concertación social, cooperación institucional, sostenibilidad ambiental y gobernanza, son elementos fundamentales para una política que se plantee garantizar la continuidad de un medio rural vivo, habitable y respetuoso con el medio ambiente. key words: rural, rural territories, territorial development, rural development policies. palabras clave: rural, territorios rurales, desarrollo territorial, política de desarrollo rural. introduction to learn the essence of rural development we need a theory to explain what is happening in the rural development practice: new networks, new activities, new territorial identities, new organizations or new leadership in european rural areas. in the first place, it is important to recognize: (i) that european rural development is a complex process that is rooted in the agricultural and development model followed by european union (eu) countries and surges to a greater extent as a response to the depletion and to the results of the modernization paradigm; (ii) that the rural world has not always been considered by eu community nations in the same manner, regarding its problems, as well as that related to its role in the overall economy. consequently, it can be stated that the european rural policy has – from the start – been characterized because of its diffuse conceptualization (delgado, 2004). it has gone from actions directly related to the common agricultural policy (cap), to territorial actions seeking to respond to the current situation in rural areas and which recognize the importance of these territories for europe. the european rural areas are characterized by the diversity of territories they harbor and by the diversity of functions they fulfill. this diversity includes physical and geo-morphological characteristics, biodiversity, landscapes, etc., as well as social characteristics, land uses, culture, traditions, symbolism, etc., and considers it a priority to keep the standardizing of the development model or the practices 476 agron. colomb. 28(3) 2010 and uses from deriving into a reductionist homogenization of these spaces. also, agriculture, the food industry, and rural development are important allies in the construction of cohesive territories, to improve its surveillance, efficiency, competitiveness, employment generation, social, environmental, cultural, and economic sustainability, as well as for the governance of such. because of all this, an important part of the eu common policies has been and is aimed at the rural world. in recent years, there has been in the european union a profound reassessment of the rural setting, which has been reflected on the policy decisions regarding these territories. ever since the eu began explicitly suggesting rural development, conceptual and political changes have been intense in this field. this document gathers some keys and determinant elements of such changes. the rural setting in the european union rural development is a complex notion as are the rural world and the social and economic phenomena contained therein. thus, diversity is an important characteristic of the rural setting in the european union, highlighting the multiplicity and diversity of all types of elements that conforms it, which explains the difficulty in adequately defining and characterizing it. there are different perceptions of what the rural setting is and what it is not, as well as of the different elements characterizing rural areas (natural, economic, cultural elements, etc.). and this is why there is no global definition of rural development (clark et al., 1997), which is generally accepted by everyone, for which the notion of rural development has been making strides amid controversy. the terms “rural” and “rural development” are not only open to diverse interpretations, but rather, as concepts, have evolved intensely in recent decades (ceña, 1994). in fact, there are completely opposing positions on the matter. while for some it is a process that will end up with the final expropriation of farmers, others see it as a force that will revitalize agriculture (multi-functionality) (van broekhuizen et al., 1997). to some observers, rural development is merely an addition to the existing pattern of agriculture and rural life, while others anticipate that both are moving toward an important reconstruction. there are those who consider that rural development is a form of local development resulting from the integration of space within economic reasoning. in this sense, local development is considered a notion rich in teachings for the elaboration of a definition of rural development (le roi, 1998). their analysis should, therefore, follow a global approach that bears in mind all the activities and their relationships at the core of their territory, that is, the specialized economic and social phenomena. other authors consider that rural development means a new model of development for the agrarian sector (van der ploeg et al., 2000). however, despite the lack of a “global” definition, there is consensus in considering the rural setting as one of the fundamental elements that socially and economically vertebrate the european territory and set its landscape. an important percentage of the population is concentrated in rural areas2, being the physical support of an extensive and varied natural and cultural heritage currently representing one of great values of eu, in addition to constructing the basis of many economic activities that generate significant levels of employment and revenue (moyano, 2009). traditionally, rural areas have been perceived as settings characterized more by their differences regarding the urban environment than their own values or attributes, having been frequently described as a place where the lack of infrastructure and equipment are manifested and where there are no opportunities for social and economic promotion for the population. nevertheless, differences between the rural and urban settings within eu have been evidently declining in recent decades, tending to match their living standards and intensifying the social and economic interactions among their respective populations; although it is true that there are still rural areas experiencing serious situations of isolation and handicap. all these changes allow us to state that the rural sense is a concept in evolution, differentiating three stages in the way the rural setting has been understood in eu, which are hereinafter briefly characterized: the first stage covers the 1950s to the late 1980s. during these years, the rural sense was understood as an image clearly identified with the agrarian setting. thus, agriculture was the concept encompassing and defining nature and the values penetrating the whole rural space. rural development was completely identified with agrarian development. the second stage extends from 1988 to the late 1990s. in this stage, the rural sense is addressed as “location”. during the 1980s, important changes were produced related to processes of diversification of rural economy and society 2 rural areas in the eu occupy 91% of its surface and are home to 56% of european population. 4772010 gallardo-cobos: rural development in the european union: the concept and the policy beyond agriculture. there is a reversal of the deficits of the population and the location of new economic activities. thus, the rural setting is now independent of agriculture and also includes “the set of regions or zones with diverse activities (agriculture, handicrafts, smalland mid-sized enterprises [sme], trade, services, etc.) where there are settlements of towns, villages, small cities and regional centers, as well as natural and cultivated areas, the custodian of natural resources and habitats, leisure and key for the equilibrium of ecosystems” (european commission, 1988). therefore, the rural setting was characterized in this stage by the heterogeneity of activities and spaces, by the diversity of local endogenous resources available in the rural environment and somehow became novel as was the “external consumption of rural products”. agriculture and the rural setting have started to be differentiated from each other during the process of economic development and modernization and no longer coincide and; hence, require policies that respond not only to farmers but also to other functions carried out in such areas with development (saraceno, 2007). finally, the third stage extends from the 1990s to the present day, understanding the rural setting as a “social construction”. at this stage, the rural setting is something that can be seen as symbolic and transformable. within this context, the rural area goes from being the support for social and functional relations to becoming an agent of social transformation. this territory is contemplated as a specific resource and as a main player of economic development and not merely as a space or framework of economic or social activities. pecqueur (2000) states: “territory, while a mode of adapting to globalization, is considered a constructed space, which permits revealing and enhancing specific resources, as opposed to globalization as a convergence of non-reversible models”. at this stage, we can say that the rural territory is the result of a process in which the players reach institutional arrangements that permit assigning value to specific resources (or even create them). consequential to this definition, the territorial approach to rural development is the process of mobilization of players that leads to elaborating a strategy of adaptation to external constraints, based on a collective identification with a culture and a territory (gallardo et al., 2008). the rural development policy of the european union the evolution of the concept already described briefly is reflected on the necessary adaptation of the approach used to address rural issues, and – consequently – in the political design for support to these territories. under the term of rural development, the european union has been including and mixing disparate issues, supporting them with equally heterogeneous financial measures and instruments. for the purpose of supporting the european rural world, the two major eu policies have converged: agrarian and regional, meaning that the rural development policy in the eu has been navigating between both waters, that of sectorial policy and territorial policy. thus, the common agricultural policy (cap) has tried to link the policy of agricultural structures with development aspects up to the 1988 reform of structural funds, while the regional policy, in addition to integrating the eaggf3– guidance, has been articulating a community initiative on rural development (leader4) with its same structural funds. within this agrarian/regional context, the eu rural development policy has evolved from being centered on the structural problems of the agrarian sector to considering the multiple roles agriculture plays in society, which is akin to saying that it has been transformed from an exclusively sectorial perspective to a territorial approach. at the core of this evolution there is an exogenous governance model (european guidelines), coexisting with a dynamic of endogenous development (the territory as a common and unifying element) (castillo and ramos, 2010). this double contradictory dynamic joins others of conceptual or strategic type that do not aid in clarifying the role of the current rural policy (compés and garcía, 2009). rural development did not explicitly emerge in the european union until the late 80s, with a double objective: 1) one external, consisting of improving the cap perception by third countries and 2) another internal, upon proposing measures to mitigate internal socioeconomic effects of a cap reform necessary within the framework of evolution toward the economic and monetary union in need of a great regional policy. until then, the rural debate was non-existent. the european rural model at the moment could be assimilated to the concern for existing rural imbalance, given that specific problems of rural areas had not yet been manifested linked to problems different from those purely agrarian (delgado, 3 european agricultural guidance and guarantee fund. 4 « liaison entre activités de développement de l’économie rurale ». links among activities of rural economy development. 478 agron. colomb. 28(3) 2010 2004). because of the identification of the rural context with the agrarian setting in this first stage, the proceedings connected with the modernization of agricultural structures are what could be denominated as rural policy. the situation changed in 1988 with the publication of the document: “the future of the rural world” (european commission, 1988). this document can be considered the end of the agricultural policy, and gives rise to a long process of reflections, debates, and contributions on the objectives, the mechanisms and the effects of public intervention in favor of the rural environment, with a new approach able to overcome the unwanted effects of the sectorial policy. this document confirms the profound changes that had been produced in the rural world and the risk of breaking the balance among the distinct functions it carried out, making it necessary to design specific rural activities. the importance of european rural areas is recognized, along with the need to address its problems in comprehensive manner. in this new context, the leader community initiative (european commission, 1991) was approved in 1991, which promoted the design and application of rural policies focused on the territory, and markedly endogenous. this community initiative is considered by many authors as the seed for a true territorial development policy in the european rural environment. the leader objective was to drive the endogenous development of rural areas through the creation of a network of local action groups5 (lag) that had to trigger innovative initiatives of local rural development with demonstrative value throughout the rural areas, and based on integration among the distinct sectorial measures and on active participation from economic and social agents. these groups also had to promote transnational cooperation and exchange of information and experience of interest through the european rural development network. the leader contribution to the definition of a european rural model revolves around what has been denominated as the leader specificities: territorial approach, creation of a horizontal partnership, participation from the population, innovation, integrated approach, decentralized management and network cooperation (sumpsi, 2000). in 1994, a new edition of the leader community initiative (leader ii) was approved, broadening and consoli5 lags are a set of public and private partners who define a common strategy and a series of innovative actions for the development of a rural area with local dimensions (less than 100-thousand inhabitants) (european commission, 1991). dating experiences from the previous edition. this edition was fundamentally characterized by the search for innovation in all its aspects, for the purpose of struggling against the decline observed in numerous european rural areas. finally, a third edition of this community initiative was approved, denominated leader+, for the 2000-2006 period, aimed at diversifying the economic activities of rural areas by practicing integrated and participatory innovative regional development strategies. leader + is articulated around the three following chapters: • chapter 1: support to integrated pilot territorial strategies of rural development, based on the ascending approach and horizontal cooperation; • chapter 2: support to inter-territorial and transnational cooperation; • chapter 3: creation of a network of all the rural areas of the community, beneficiaries or not of the leader+ initiative, and of all those leading rural development. the leader initiative, in its distinct leader i, leader ii, and leader + generations, has been a very important instrument, it may be said emblematic for the eu rural world, which has served for other more financially important policies to assume the so-called leader approach. in spite its difficulties and aspects that could be improved, we can state that the leader initiative has been a flexible, efficient and cost-effective instrument to promote the sustainable creation of social capital, productive investments, employment, revenue, and demonstrative effects in backward areas. in addition to the leader community initiative, rural development became part, since 1988, of one of the priority policies of the european union like the regional policy. the objective of this policy was to enhance economic and social cohesion in the eu, reducing development disparities among regions. this policy was financed through the structural funds6, whose 1988 reform changes rural development into a priority action objective of these financial instruments. simultaneously, the common agrarian policy (cap) continues evolving and incorporating complementary aspects 6 european agricultural fund for rural development (eafrd), european social fund (esf) and european agricultural guidance and guarantee fund (eaggf). 4792010 gallardo-cobos: rural development in the european union: the concept and the policy to those traditionally linked with regulation of prices and markets. thus, this process remarks the incorporation, in 1992, of the “agri-environmental measures” and above all, we must note the approval in 1999 of a substantial reform for the consideration of rural development in the european union. this reform was called the 2000 agenda, which converted rural development into the second pillar of cap. its fundamental principles were: 1) the multifunctionality of agriculture, 2) the multi-sectorial and integrated approach of rural economy, 3) the flexibility of rural development aid based on the principle of subsidies to favor the decentralization of decisions, consultations with the regions and agreeing on them as a working method, and 4) simplification. this agrarian policy with greater rural leadership sought to establish a coherent and sustainable framework for the future of rural areas, trying to complement the reforms introduced in markets, promoting a competitive and multifunctional agrarian sector, integrated onto the rural development strategy. as of that moment, interventions in rural development policy could be grouped into three main orientations: • measures associated to restructuring and improving competitiveness of agriculture and forest areas • measures with environmental and land management objectives • measures of diversification of rural economy and support to rural communities in 2003, the cap was reformed; reinforcing measures and the budget destined for rural development through the “modulation” of agrarian subsidies. it may be said that with the successive reforms of the common agricultural policy, rural development began being strategically positioned within the core of the cap (gallardo and ramos, 2009). after the cap reform in 2003, the agricultural council adopted, in september 2005, a fundamental reform in the policy of rural development for the period covering 2007–20137. a new regulatory framework was introduced, which insisted on the objectives of the lisbon strategy for growth and employment, and on the gothenburg strategy for development and sustainability. thus, in the current 7 council regulation (ec) no 1698/2005 of 20 september 2005 on support for rural development by the european agricultural fund for rural development (eafrd) (council of the european union, 2005). stage, the eu policy of rural development revolves around the european agricultural fund for rural development (eafrd) and complemented in spain with the start of some pilot experiences in the application of the legislation for sustainable development of the rural environment8. the objectives of the new the new policy for rural development financed by efarde are: 1) to increase the competitiveness of agriculture and forestry through aid to restructuring, development, and innovation (line 1), 2) to improve the environment and the rural setting through aids for land management (line 2), 3) to improve the quality of life in rural areas and promote the diversification of economic activity (line 3). in general, the new guideline emphasizes on being an instrument of rural development and not merely of agrarian restructuring. these objectives correspond to three action lines to which a fourth line is added, denominated “leader” based on the experience with the leader community initiative that introduces the possibility of applying the “leader approach” in part of the actions carried out within the the scope of this policy. the great european rural diversity translates to different responses from the member states to the menu of 401 rural development measures offered by efarde. this has been reflected on how budget percentages have been distributed among the lines of their national rural development programs (rdps). the strategic decisions the different member states have expressed in their rdps objectively express the needs that have been prioritized in each nation, as well as the political will and financial availability to co-finance them (ramos and gallardo, 2009). finally, the cap health check (2009) recognized a set of new challenges (climate change, bio-fuels, water management, biodiversity, and innovation) in rural development programming. the member states are obligated to incorporate in the rural development programs operations related to these new challenges. the main lessons learnt from this long period center on the need to make the policy of rural development clear and 8 legislation 45/2007 of 13 december for sustainable rural development (marm, 2007). 480 agron. colomb. 28(3) 2010 visible and for it to be as simple as possible, to where respect for diversity and the principle of subsidies permit. as a consequence of these lessons financing of this policy has been simplified through a single financial instrument (the efarde). and because of the same reason, the lines and community strategic guidelines have been designed to promote collaboration and synergies between the two pillars. to conclude: reflections for the future it may be concluded that the rural development experience in the european union currently responds, more than in the past, to the two functions – sectorial and territorial, which the rural areas need, understanding that they do not coincide and that they should be complementary. hence, the multiplicity of functions and possible guidelines for rural zones should not be seen as alternatives and in competition amongst each other, given that there are positive relationships that are mutually enhanced. evolution of policies of rural development has been the consequence of some intense changes in the rural environment and in the consequential conceptualization of the development of these territories. as has been pointed out throughout this document, traditionally, rural setting has been perceived as a space more characterized by its differences regarding the urban setting, than by its own values and attributes. nevertheless, the differences between the rural and urban environments at the core of the eu have been evidently diminished in recent decades, tending to equate their living standards and to intensify the social and economic interactions between their respective populations9. besides, said integration is not currently conducted within the terms of subordination and dependency of yesteryear, given that it is taking place within the framework of an interesting process of reassessment of rural territories as areas of welfare and quality of life for the population. it is within this interesting and renovated process of rural/urban synthesis economic and social dynamics are produced, which are today characteristics of european territories. sharing this position, the public policies should open their field of action, contemplating all the sectors and stakeholders in the territory from a global and comprehensive perspective and within a flexible governance context in its 9 the reflections hereinafter exposed regarding the future of ue rural and territorial policy belong to the document “from rural development to territorial development; reflections from the spanish experience” of the iesa forum on the cohesion of rural territories to which the author belongs. multiple levels. the new policies should drive cooperation strategies between the rural and urban environments favoring the necessary synergies between both populations, and all this with the purpose of availing of endogenous and exogenous resources, to place them on the path that will lead them to the sustainable development of said territories. this is the most complete and comprehensive way to address the development of rural areas, because it overcomes the identification between rural development and the “second pillar” of the cap, and also overcomes the rural/urban division that has marked these policies; now decisively waging on economic and social cohesion to reduce current imbalance among different european rural or urban territories. these ideas are in synch with those formulated in the green book of territorial cohesion (european commission, 2008), a document that, as it also occurred with the report on the future of the rural world in the 1980s and 1990s, suggests interesting reflections on the road that should be taken by the future territorial development policy in the eu. among the dynamics today setting off the rural territories, it is worth highlighting: the strong  rural/urban interactions; the broad development of roadway communications in the rural environment; the great expansion of the new information technologies (it) and knowledge; the new insight into the meaning of the rural setting by the whole population; the change in nature of migratory flows; the new social demands regarding natural spaces; consumer demands in terms of health and food safety; disambiguation of environmental and landscape aspects required from all the sectorial actions, and, of course, the growing number of economic activities that could currently be installed in the rural environment and those the use of clean energy and the consideration of its implications on the surroundings with play a leading role when having to condition their installation to an adequate and necessary territorial planning. this constitutes for all policy design as of 2013 a significant change of scenario when addressing the development of european rural territories. going from rural development to territorial development does not imply homogenization of public policies, but the contrary: including diversity in the logic that should inspire policies of territorial development. in fact, as indicated in the already mentioned green book of territorial cohesion, the great value of the european territories lies in its diversity, upon which the future of the european policy of territorial development should be constructed. this policy should rest, in addition, on the 4812010 gallardo-cobos: rural development in the european union: the concept and the policy adequate cooperation between players and institutions as fundamental elements of a flexible governance system. hence, territorial cohesion, rural/urban articulation, social partnership, institutional cooperation, environmental sustainability and governance are fundamental elements for a policy suggested to guarantee the continuity of a rural environment alive, inhabitable, and respectful with the environment. literature cited castillo, j.s. and e. ramos. 2010. el nuevo desarrollo rural y el futuro de la política rural en la unión europea. pp. 177-212. in: gómez-limón, j.a. and j.m. garcía (eds.). el chequeo médico de la pac. editorial eumedia; marm, madrid. ceña, f. 1994. planteamientos económicos del desarrollo rural: perspectiva histórica. revista de estudios agrosociales 169, 11-52. clark, j.r.a., a. jones, c.a. potter, and m. lobley. 1997. conceptualising the evolution of the europen union’s agrienvironment policy: a discourse approach. environment and planning a 29, 1869-1885. comisión europea. 1988. el futuro del mundo rural. (com (88) 501 final). brussels. comisión europea. 1991. comunicación no. 73, “leader”, brussels. comisión europea. 2008. libro verde de la cohesión territorial (com (2008) 2550). brussels. compés, r. and j.m. garcía. 2009. la reforma de la pac y la agricultura española: alternativas y oportunidades para españa. editorial fundación alternativas, madrid. council of the european union. 2005. council regulation (ec) no 1698/2005 of 20 september 2005 on support for rural development by the european agricultural fund for rural development (eafrd), brussels. delgado, m.m. 2004. la política rural europea en la encrucijada. serie estudios 155. editorial ministerio de agricultura, pesca y alimentación, madrid. gallardo, r., d. ortiz, f. ramos, and f. ceña. 2008. the emergence of territories in rural development processes. pp. 401-423. in: brasili, c., r. fanfani, and j.l. rastoin (eds.). knowledge, sustainability and bioresources in the further development of the agri-food system. bolonia university press, bologna, italy. gallardo, r. and f. ramos. 2009. un chequeo de la pac y un futuro incierto. pp. 327-348. in: analistas económicos de andalucía (eds.). informe anual del sector agrario en andalucía 2008. editorial unicaja, malaga, spain. le roy, a. 1998. de la pluriactivité à la multifonctionnalité de l’agriculture, in agricultures, territoires politiques. groupe de prospective agricultures et territoires en france et en europe à l’horizon 2015, paris. marm, ministerio del medio ambiente, medio rural y marino. 2007. ley 45/2007, de 13 de diciembre, para el desarrollo sostenible del medio rural. madrid. moyano, e. 2009. del desarrollo rural al desarrollo territorial. ref lexiones a partir de la experiencia española. foro iesa sobre la cohesión de los territorios rurales, 2009. cordoba, spain. pecqueur, b. 2000. le développement local. 2nd ed. syros, paris. ramos, e. and r. gallardo. 2009. el futuro de la pac tras 2013: la reforma de la política de desarrollo rural. dirección general de políticas. agricultura y desarrollo rural. parlamento europeo, bruselas. saraceno, e. 2007. políticas rurales de la unión europea y proyectos territoriales de identidad cultural. revista opera (7), 167-189. sumpsi, j.m. 2000. nueva orientación de la política agraria y rural en la unión europea. taller sobre desarrollo rural. ministerio de agricultura y pesca, madrid. van broekhuizen, r., l. klep, h. oostindië, and j.d. van der ploeg. 1997. atlas van het vernieuwend platteland. misset, doetinchem, the netherland. van der ploeg, j.d., h. renting, g.l. brunori, k. knickel, j. mannion, t. marsden, k. de roest, e. sevilla-guzmán, and f. ventura. 2000. rural development: from practices and policies towards theory. sociologia ruralis 40(4), 391-408. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 26 la citogenética molecular y su aplicación en el estudio de los genomas vegetales molecular cytogenetics in plant genome analysis juan carlos herrera 1 1 investigador científico ii, disciplina de mejoramiento genético y biotecnología, centro nacional de investigaciones del café (cenicafe), chinchiná, caldas. e-mail: juanc.herrera@cafedecolombia.com resumen: la citogenética es la disciplina que estudia las implicaciones genéticas de la estructura y el comportamiento de los cromosomas. durante las últimas dos décadas los estudios citogenéticos avanzaron gracias a la información generada por métodos clásicos, los cuales permitieron establecer los primeros modelos citogenéticos en especies como tomate, trigo y arroz. al final del siglo pasado los estudios citogenéticos mostraron un avance significativo gracias a la implementación de nuevas técnicas destinadas al análisis de cromosomas, tanto mitóticos como meióticos, entre las cuales se destacan el bandeo de cromosomas y la hibridación in situ sobre cromosomas. actualmente, la mayoría de las técnicas de citogénetica molecular se basan en la tecnología de la hibridación in situ fluorescente o fish (fluorescent in situ hybridization). esta tecnología abrió la posibilidad de estudiar regiones específicas de la cromatina directamente sobre los cromosomas, gracias a la información derivada de la secuencia misma del adn, y no solamente por simples características morfológicas. como consecuencia, la citogenética molecular ha adquirido una importancia cada vez mayor en los diferentes proyectos de mapeo genético que se adelantan actualmente. en la presente revisión se hace una descripción breve de la progresión que han tenido las técnicas de citogenética, desde la llamada ‘citogenética clásica’ hasta las técnicas actuales de alta resolución. esta descripción histórica es seguida de varios ejemplos concretos que ilustran la utilización de la fish, no sólo en el mejoramiento genético de los cultivos, sino también en el estudio estructural y funcional de los genomas vegetales. palabras clave: hibridación in situ, fish, cromosomas, mejoramiento genético, mapa citogenético. abstract: cytogenetics would be defined as a discipline concerned with the genetic implications of chromosome structure and behavior. during past twenty years cytogenetics studies were carried out due to the information derived from classical methods based on chromosome deletions and translocations. as a result of such studies, the first cytogenetic models in such species as tomato, wheat, and rice were created. significant advances in most plant cytogenetic systems have occurred in the last quarter of the 20 century with the introduction of chromosome banding, in situ hybridization, and other techniques for the analysis of somatic and meiotic chromosomes. most of current cytogenetic protocols are based on the fluorescent in situ hybridization (fish) technology. this dna:dna in situ method had opened a possibility to address chromatin regions of individual chromosomes on the basis of dna sequence information in addition of mere morphological features. with genome mapping projects underway sequencing chromosomes and genomes, cytogenetic research had become more relevant. in this review, a historical perspective of chromosome research during the last 80 years is presented. it shows the progression of the ‘classical cytogenetics’ up to current ‘molecular cytogenetics’ founded on high resolution techniques such as fish. the diversity of applications is illustrated through some practical examples of valuable current utilization of fish-based methodologies in plant breeding programs, as well as in structural and functional genomics. key words: in situ hibridization, fish, plant breeding, plant chromosomes, cytogenetic map. fecha de recepción: 21 de noviembre de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 agronomía colombiana 25(1), 26-35, 2007 herrera: la citogenética molecular y su aplicación... 27 2007 introducción el término citogenética define en un sentido amplio aquella disciplina que trata sobre la estructura y el comportamiento de los cromosomas, así como de las implicaciones genéticas derivadas de su estudio (gill y friebe, 1998). los trabajos citogenéticos realizados en los últimos veinte años se han concentrado principalmente en el estudio de la estructura y evolución del genoma de diferentes especies vegetales, tanto silvestres como cultivadas. en estas últimas, la citogenética ha facilitado grandemente el entendimiento de la organización y estructura de los genomas, de ahí la importancia que ha empezado a tener en los proyectos de mapeo genético que se adelantan actualmente en distintas especies. los llamados mapas citogenéticos o cromosómicos constituyen una etapa intermedia entre los mapas físicos (basados en el ordenamiento secuencial de grandes fragmentos cromosómicos) y los mapas genéticos (derivados de los análisis genéticos o de ligamiento). la disponibilidad de un mapa citogénetico permite posicionar los genes, y los marcadores ligados a éstos, con respecto a los marcadores de tipo estructural propios de regiones cromosómicas específicas (por ejemplo, centrómeros, telómeros, constricciones secundarias). en consecuencia, una información citogenética detallada resulta indispensable para combinar de manera coherente, la información genética disponible con la estructura física de los cromosomas. orígenes de la citogenética clásica la citogenética clásica propiamente dicha nació en los albores del siglo xx con los estudios sobre la estructura y comportamiento de los cromosomas del maíz, los cuales dominaron una buena parte de las ciencias biológicas de la época (longley, 1927; randolph, 1941; roman, 1947). gracias a estos primeros resultados, hacia 1930 ya se contaba con mapas detallados de los cromosomas paquiténicos del maíz, donde cada cromosoma podía ser diferenciado con base en su tamaño, la posición del centrómero, el largo de sus cromátides y los patrones de coloración de la cromatina. como resultado de ello, diferentes mapas citogéneticos estuvieron rápidamente a disposición de los genetistas, cada vez más interesados en el estudio detallado del genoma. dentro de los muchos estudios citogéneticos realizados cabe destacar las contribuciones pioneras de la dra. barbara mcclintock al conocimiento de la dinámica de los ‘elementos móviles’ en los cromosomas del maíz (jones, 2005). años más tarde, rick y colaboradores desarrollarían el primer sistema citogénetico para el tomate, basados en la información generada por los estudios sobre los cromosomas paquiténicos. fue justamente este complejo sistema el que sirvió de base al grupo de tanksley para la clonación del primer gen de resistencia sobre una especie vegetal (martin et al., 1993). luego del descubrimiento en 1953 del código genético por watson y crick, la mayor parte de los trabajos científicos en el área de la citogenética se orientaban a la descripción minuciosa de la forma y el número de cromosomas, así como a la caracterización detallada de las mutaciones. el rápido desarrollo de nuevas metodologías de tinción y manipulación de los cromosomas llevó sentar las bases para el gran desarrollo que habría de tener la citogenética en los años venideros. fue por aquella época que se logró determinar el número exacto de cromosomas del genoma humano (tijo y levan, 1956) e identificar las estructuras proteicas responsables del apareamiento cromosómico durante el proceso de división celular (moses, 1968). la nueva era de la citogenética molecular quince años debieron pasar antes que las llamadas ‘tecnologías del adn’ hicieran irrupción en el área de la citogenética, dando comienzo a una revolución sin precedentes en el conocimiento de la ultraestructura y el funcionamiento de los cromosomas. como producto de ello nació la citogenética molecular, una disciplina que podría definirse como la fusión entre la citogenética clásica y la biología molecular. en forma general, agrupa un conjunto de técnicas que aplican diferentes métodos de la biología molecular directamente sobre preparaciones citológicas tales como tejidos, células, cromosomas y fibras de adn. el punto de partida de la citogenética molecular remonta a los primeros experimentos de hibridación con sondas de adn y de arn marcadas radioactivamente (jhon et al., 1969; pardue y gall, 1969). a pesar de la importancia de estos resultados, por aquella época la técnica per se no tendría el auge esperado por dos razones fundamentales: a) la existencia de limitaciones técnicas relacionadas con la detección autoradiográfica de las sondas radioactivas, y b) la ausencia de protocolos eficientes para la clonación de secuencias de interés. no obstante, una observación derivada de estos trabaagron. colomb. 25(1), 2007 28 jos daría comienzo a una importante innovación en el campo de la citogenética. en efecto, durante sus experimentos, pardue y gall (1969) notaron una alteración en las propiedades de coloración de los cromosomas cuando éstos eran sometidos a condiciones de denaturación específica (por ejemplo, lisis alcalina y alta temperatura). este hecho sugería que era posible obtener bandas específicas que a priori permitirían diferenciar individualmente los cromosomas. un año después los trabajos de caspersson et al. (1970) mostraron que algunos agentes fluorescentes como la quinacrina, permiten obtener patrones de bandas específicos cuando se fijaban sobre regiones cromosómicas ricas en guanina. este tipo de bandeo diferencial, conocido como ‘bandas q’, sirvió de base para la identificación completa de los cromosomas en humanos y más tarde en otras especies (comings, 1978; schweizer, 1980; vosa, 1985). la verdadera revolución en el campo de la citogenética se dio en los últimos 15 años, particularmente en el área humana y animal. las innovaciones técnicas en la microscopía confocal y epifluorescente, así como el desarrollo de componentes ópticos de excelentes características (lentes, filtros, captores), mejoraron de manera decisiva el desempeño de los clásicos microscopios de luz transmitida. a estos cambios se sumó la implementación progresiva de una amplia gama de métodos de hibridación con sondas fluorescentes, basadas en la utilización de una gran variedad de fluorocromos que abarcaban prácticamente toda la gama del espectro luminoso, desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. en fin, el desarrollo de métodos rápidos y precisos para la marcación y detección de sondas, así como la utilización de software especializado para el tratamiento de imágenes, darían un gran empuje a las técnicas modernas basadas en la llamada hibridación in situ fluorescente o fish (por fluorescent in situ hybridization) utilizadas en la investigación médica y biológica actual. la hibridación in situ de alta resolución a diferencia de las técnicas citogenéticas convencionales, las técnicas fish se basan en reacciones moleculares específicas entre el adn cromosómico y otra secuencia cualquiera denominada ‘sonda’. el principio de la técnica fish sobre cromosomas consiste en la hibridación de sondas de adn previamente marcadas con un fluorocromo específico directamente sobre el adn cromosómico, aprovechando la homología existente entre éstas. las sondas utilizadas pueden ser de dos tipos: secuencias repetitivas o secuencias únicas o de ‘copia simple’. para la detección de tales sondas los preparados cromosómicos se exponen a la luz ultravioleta, lo cual provoca la excitación de los electrones de la molécula fluorescente. esta excitación se caracteriza por una emisión de rayos cuya longitud de onda varía según el tipo de fluorocromo empleado. las principales ventajas de esta técnica radica en su seguridad, su rapidez y, sobre todo, en su potencial para la identificación simultánea de diferentes sondas (jiang y gill, 1994; heslopharrison y schwarzacher, 1996; lichter, 1997). los primeros estudios de fish en diferentes especies vegetales se orientaron principalmente al mapeo de secuencias repetitivas y de familias de multigenes (jiang et al., 1996). sin embargo, el rápido progreso de la técnica ha permitido optimizar cada una de las diferentes etapas, trayendo como consecuencia una mejora sustancial tanto en la sensibilidad como en el poder de resolución espacial, hasta el punto de permitir la detección de secuencia únicas (herrick y bensimon, 1999). el término ‘sensibilidad’ designa el tamaño mínimo de una secuencia de adn que puede ser detectada de manera no ambigua bajo el microscopio. por su parte, ‘la resolución espacial’ puede definirse como la distancia física mínima a la que dos secuencias adyacentes (en el adn cromosómico) pueden ser identificadas bajo un microscopio de fluorescencia (de jong et al., 1999). los trabajos recientes que han usado la microscopía electrónica de barrido han permitido tener una visión más realista de la estructura de los cromosomas mitóticos de las plantas. de acuerdo con el modelo propuesto por wanner et al. (2005), los cromosomas se estructuran en diferentes niveles de condensación, que van desde la fibra desnuda de adn de apenas dos nanómetros (nm) hasta los llamados cromómeros, que corresponden a estructuras en bucle de 200 a 300 nanómetros (figura 1). es el ‘super-enrollamiento’ de estos cromómeros lo que va a formar los brazos (o cromátidas) de los cromosomas. en la práctica, bajo condiciones óptimas de hibridación y de detección, la sensibilidad de la técnica fish depende en buena parte de la accesibilidad de la sonda a la región homóloga sobre el adn, la cual está determinada a su vez, por el grado de condensación del adn cromosómico. en otras palabras, entre menos condensados se encuentren los cromosomas, la molécula de adn estará menos enrollada y, en consecuencia, la accesibilidad de las sondas al adn cromosómico será mejor (van de rijke et al., 2000). el grado de condensación de la cromatina varía herrera: la citogenética molecular y su aplicación... 29 2007 de forma importante, no solamente entre las diferentes fases de la división celular (figura 2), sino también entre los diferentes tipos de configuración adoptada por el adn cromosómico (tabla 1). el primer material utilizado para realizar análisis fish fueron los cromosomas mitóticos en metafase. este tipo de cromosomas se caracterizan por mantener su morfología básica, lo cual permite inferir de manera general la ubicación de las sondas en el genoma. sin embargo, la elevada condensación de la cromatina que caracteriza la metafase reduce grandemente tanto la resolución como la sensibilidad obtenidas al utilizar este tipo de cromosomas. ante tal limitante, la fijación de cromosomas mitóticos en estadios más tempranos (como la interfase) es una alternativa interesante dado el menor grado de condensación que presentan. si bien la resolución mejora sensiblemente, la pérdida de la estructura cromosómica, a causa de la descondensación de la cromatina, impide la localización precisa de la sonda respecto al cromosoma (de jong et al., 1999). la utilización de cromosomas meióticos, y más exactamente en fase de paquiteno, ofrece dos ventajas importantes con respecto a los cromosomas mitóticos: a) son naturalmente menos condensados y, por tanto, de mayor longitud (hasta 40 veces más largos que los cromosomas mitóticos), lo cual mejora sensiblemente la resolución obtenida; y además b) muestran una diferenciación clara entre las regiones de eucromatina y heterocromatina que facilita la identificación de regiones específicas dentro de cromosomas individuales (lavania, 2001; cheng et al., 2002). a pesar de esto, la obtención de cromosomas paquiténicos sigue siendo difícil y tediosa, particularmente en lo que respecta a la obtención de los tejidos florales (por ejemplo, las anteras) y a la interpretación correcta de las diferentes fases del ciclo meiótico entre especies. aunque el poder de resolución obtenido con los cromosomas paquiténicos es elevado (entre 10 5 y 10 6 bases, según el tipo de cromatina), el mayor progreso en la detección de secuencias mediante la fish se obtiene cuando se usan fibras desnudas de adn, método conocido como ‘fiber-fish’ (de jong et al., 1999). este método supone el aislamiento de los núcleos y la posterior liberación de las fibras de adn, previa degradación de la matriz nuclear. recientemente, valàrik et al. (2004) propusieron un método alternativo que se fundamenta en la preparación de cromosomas ‘super-extendidos’. sin embargo, aunque ésta técnica ofrece elevados niveles de resolución, la necesidad de tener que aislar cromosomas individuales constituye una limitación mayor para una aplicación generalizada. figura 1. esquema de los diferentes niveles de condensación de la cromatina según el modelo de matriz dinámica (modificado de wanner et al., 2005). figura 2. microfotografías de cromosomas de café (coffea arabica): a, b y c) diferentes fases de condensación de la cromatina durante el ciclo mitótico; d) preparación de fibras de cromatina extendidas a partir de núcleos aislados de células somáticas de café. línea blanca = 5 µm. agron. colomb. 25(1), 2007 30 algunas aplicaciones de la fish en el estudio de los genomas vegetales la adaptación de protocolos de fish en un número cada vez más creciente de especies vegetales ha abierto nuevas posibilidades para el estudio de los genomas vegetales permitiendo, entre otras cosas, los desarrollos siguientes: a) identificar cromosomas específicos, b) estudiar el origen y la estructura de los genomas híbridos, c) comparar regiones genómicas homologas, d) estudiar el comportamiento cromosómico, y e) localizar secuencias específicas de adn (como por ejemplo, transposones y otros fragmentos cromosómicos). a continuación se presentan ejemplos de algunas de estas aplicaciones. identificación de cromosomas. la fish, combinada con otras técnicas como el bandeo de cromosomas, permite en algunos casos generar nuevos patrones de polimorfismo útiles en la identificación y caracterización de cromosomas (cariotipaje). un ejemplo de esto es el trabajo de schrader et al. (1997) en el girasol (helianthus annuus); estos autores combinaron la técnica de bandeo con giemsa con la detección de genes específicos mediante la fish con el fin de diferenciar cada uno de los cromosomas de ésta especie. en forma similar, koo et al. (2004) utilizaron la hibridación in situ para caracterizar los cromosomas de una especie cultivada de colza (brassica rapa). combinando los patrones heterocromáticos producidos por la coloración fluorescente con dapi (4’-6-diamino-2-fenilindol) y la presencia de secuencias repetitivas específicas, lograron construir un mapa citogenético completo. de otro lado, andras et al. (2000) fueron capaces de obtener patrones diferenciales en cromosomas de diferentes especies vegetales, mediante la combinación de dos fluorocromos: el ioduro de propidio y el dapi. en la figura 3 (a, b y c) se ilustran algunos ejemplos de la utilización de la fish para la localización de secuencias repetitivas con el fin de diferenciar cromosomas de arroz, pino y maíz. análisis del origen y estructura de genomas. la hibridación genómica in situ (gish, por genomic in situ hybridization) es una modificación de la fish que permite colorear diferencialmente los cromosomas de distintos ancestros (en el caso de una especie) o de genomas parentales (en el caso de un híbrido). esta técnica utiliza el adn genómico total de uno de los ancestros (o especies parentales) como sonda, la cual se híbrida sobre los cromosomas metafásicos del individuo estudiado (ya sea una especie o un híbrido). gracias a esta técnica ha sido posible clarificar el origen del genoma de algunas especies de interés, la mayoría de tipo alopoliploide como el tabaco (kenton et al., 1993 ), el trigo (mukai et al., 1993 ; jiang y gill, 1994), la avena (jellen et al., 1994), el banano (d’hont et al., 2000), el café (lashermes et al., 1999), el maíz (gonzales et al., 2004), o la planta modelo, arabidopsis (ali et al., 2004). la figura 3 (d y e) muestran la utilización de la técnica gish para diferenciar el origen de los cromosomas en un híbrido hexaploide de trigo y en un híbrido intergenérico entre lolium festuca. tabla 1. resolución y sensibilidad estimadas para la técnica fish según las diferentes configuraciones del adn cromosómico (modificado de valàrik et al., 2004). configuración del adn cromosómico resolución espacial sensibilidad características cromosomas mitóticos en metafase 5-10 mb 10 kb baja sensibilidad y resolución espaciales. la cromatina se encuentra altamente condensada. los cromosomas conservan sus características morfológicas. cromosomas en interfase y/o profase temprana 100 kb 10 kb buena sensibilidad y resolución espaciales debido a una baja condensación de la cromatina nuclear. cromosomas aprisionados en el núcleo sin una separación clara. identificación morfológica casi imposible. cromosomas meióticos en paquiteno 60 a 120 kb (en eucromatina) 0,14 a 1,2 mb (en heterocromatina) 10 kb alta sensibilidad y resolución espacial. cromosomas fuertemente decondensados. características morfológicas reconocibles. preparación laboriosa. cromosomas mitóticos super-extendidos 69 kb 1-2 kb alta sensibilidad y resolución espaciales. cromosomas metafásicos estirados linealmente. pérdida completa de la morfología cromosómica. fibras de adn 1-5 kb 1 kb optima sensibilidad y resolución espaciales. las fibras desnudas de adn posibilitan la estimación de las distancias físicas mediante co-localización de marcadores adyacentes. 1 kb = 10 3 ; 1 mb = 10 6 . herrera: la citogenética molecular y su aplicación... 31 2007 figura 3. algunos ejemplos de las aplicaciones de la técnica fish en el estudio de los genomas vegetales: a) localización de sondas de adn repetitivo (psc119.2; psc200 y psc250) sobre cromosomas metafásicos de arroz; b) localización de secuencias de adn ribosomal sobre cromosomas metáfasicos de pino, pinus elliottii; c) ubicación de secuencias teloméricas y centroméricas sobre cromosomas paquiténicos de maíz; d y e) discriminación del origen parental de los cromosomas en dos híbridos interespecíficos diferentes mediante gish; f) fibras extendidas de adn del arroz (tomado de: schwarzacher y heslop-harrison, 2000; puertas y naranjo, 2005). agron. colomb. 25(1), 2007 32 la gish también ha sido utilizada con éxito para el análisis de la introgresión en híbridos interespecíficos e intergenéricos, aprovechando la diferencia estructural entre genomas y, particularmente, la presencia de secuencias genoma-específicas (para revisión ver anamthawat-jonsson, 2001). la organización nuclear y el comportamiento de los cromosomas han sido también objeto de intensos estudios, no sólo sobre híbridos f1 (anamthawat-jonsson et al., 1993; poggio et al., 1999) sino también, sobre genotipos avanzados (schwarzacher et al., 1992; hou y peffley, 2000; ji et al., 2004). la gish se ha revelado igualmente eficiente para localizar regiones cromosómicas portadoras de genes de resistencia (tang et al., 1997). estudios comparativos entre genomas. la fish ha sido empleada para el análisis comparativo entre genomas gracias a la técnica conocida como hibridización genómica comparativa o cgh (por comparative genome hybridization). esta técnica, propuesta por zoller y colaboradores (2001), se basa en la utilización del adn genómico de una especie patrón (por ejemplo, arabidopsis) que se usa como sonda para hibridizarlo sobre los cromosomas de otra especie. esta hibridación cruzada genera una serie de bandas sobre los cromosomas de la especie estudiada, las cuales corresponden a regiones genómicas conservadas (por lo general, secuencias repetitivas) entre las dos especies. la ventaja principal de la cgh es que permite analizar el cariotipo de una especie dada con un enfoque molecular, sin necesidad de utilizar secuencias específicas que son difíciles de obtener. la utilización de arabidopsis como especie patrón tiene la ventaja del acceso a la información genética completa, gracias a que todo su genoma ya ha sido enteramente secuenciado. una modificación de la cgh es el mapeo comparativo in situ o iscm (por in situ comparative mapping) el cual permite la co-localización de secuencias particularmente conservadas entre dos genomas. este tipo de análisis ha sido utilizado para el estudio de la colinearidad entre genomas de diferentes especies, y en particular, de la estructura de los cromosomas homeólogos (cabrera et al., 2002). mapeamiento físico de secuencias de adn. dado que los extendidos de fibras de adn dejan al descubierto la posición linear de las secuencias a lo largo de un fragmento cromosómico, la hibridación in situ sobre fibras de adn o fiber-fish permite localizar y ordenar secuencias específicas de interés (figura 3, f). de esta forma es posible obtener una imagen detallada e integral de la secuencia y de su colinearidad con los marcadores asociados a dicha región. además, permite calcular la distancia física que las separa. el desarrollo de la técnica de fiber-fish ha sido una herramienta decisiva para el mapeo de regiones asociadas con diferentes enfermedades en el genoma humano (herrick y bensimon, 1999). si bien la adaptación de esta técnica para el estudio del genoma de las plantas se encuentra actualmente restringido a unas pocas especies, los resultados obtenidos son prometedores. la localización de genes presentes en regiones teloméricas o centroméricas es de particular interés para los estudios de mapeo genético en plantas. sin embargo, el estudio genético de estas secuencias es generalmente una tarea difícil por la presencia de regiones ricas en heterocromatina, las cuales perturban la recombinación meiótica. ante las limitaciones del análisis genético, la técnica fish ofrece una alternativa rápida y precisa para el estudio de este tipo de secuencias. la utilidad de la fish sobre fibras de adn para la localización de sondas de pequeña longitud (hasta 40 kilobases, kb) fue demostrada por primera vez en el arroz (jiang et al., 1995). el trabajo realizado por zhong et al. (1999) es un ejemplo práctico de la utilización de la fish en fibras de adn para el estudio de genes de interés. con base en la información genética disponible, los autores lograron ubicar físicamente los genes mi y apsi presentes en la región centromérica del cromosoma 6 del tomate, particularmente rica en secuencias repetitivas. gracias a la hibridación con sondas portadoras de secuencias ligadas a tales genes se logró establecer de manera precisa la distancia física entre estos dos genes. otros estudios permitieron confirmar la importancia de esta técnica como una herramienta complementaria para la generación, y posterior verificación, de mapas físicos en especies como arroz y arabidopsis (zhang y wing, 1997; jackson et al.,1998). la fiber-fish ha sido utilizada igualmente para el mapeo de fragmentos de adn-t transferidos por transgénesis en plantas de papa (wolters et al.,1998) y en la localización física de diferentes fragmentos cromosómicos estrechamente asociados con genes de resistencia (xu et al., 2001). limitaciones de la técnica fish como toda nueva tecnología, las técnicas basadas en la hibridación in situ traen consigo algunas limitacioherrera: la citogenética molecular y su aplicación... 33 2007 nes, las cuales deben tenerse en cuenta al momento de considerar su utilización. algunos de los problemas más recurrentes en los experimentos de fish en plantas tienen que ver con la sensibilidad de detección (determinada principalmente por el tamaño de las secuencias usadas como sonda), y con la especificidad de las sondas (dependiente de la homología genética entre genomas). estos problemas parecen explicarse por las diferencias existentes respecto del tipo de secuencias (únicas o repetitivas) y de su distribución (localizada o generalizada) a lo largo de los genomas, tanto animales como vegetales. contrariamente a lo que se observa en los cromosomas animales, los cromosomas de las plantas poseen un adn con una proporción muy importante de secuencias repetitivas que se caracterizan por un equilibrio entre los nucleótidos adenina (a) y timina (t) respecto de la guanina (g) y la citocina (c), es decir, en la relación at:gc. tal equilibrio posiblemente explica la extensa homogenización que han sufrido los cromosomas en los genomas vegetales como resultado de una frecuencia elevada de eventos de transposición y/o conversión (schwarzacher et al., 1997). en el caso de algunas especies alopoliploides (derivadas de un cruzamiento entre dos especies ancestrales) así como de ciertos híbridos interespecíficos, el uso de la fish para discriminar genomas parentales no siempre resulta eficaz; ello por cuanto, si las secuencias repetitivas presentes en el adn de cada uno de los padres son muy parecidas, o si tales secuencias parentales han sufrido una extensa homogeneización en el genoma del híbrido, la discriminación del origen de los cromosomas se hace muy difícil, y en algunos casos, imposible (schubert et al., 2001). finalmente, otro aspecto a tener en cuenta cuando se utiliza la fish es la eventual variación en la respuesta con el tipo de tejido analizado (murata et al., 1997). por tanto, antes de proceder a una utilización extensiva de la fish en un programa de mapeo físico, podría ser recomendable analizar la respuesta de diferentes tejidos a la hibridación con una prueba específica. conclusiones y perspectivas gracias al avance vertiginoso de la citogenética molecular de alta resolución, hoy se dispone de un gran arsenal de herramientas destinadas al estudio estructural y funcional de los genomas. el constante adelanto en la tecnología de los equipos de microscopía, así como el desarrollo de métodos de marcación y detección cada vez más sensibles, hacen presagiar un futuro promisorio para las técnicas de hibridación in situ sobre adn en los campos de la genómica y la post-genómica. dentro de las nuevas técnicas que se están aplicando para la detección de secuencias en plantas, aquella conocida como prins (por primed in situ labeling) ofrece una elevada sensibilidad de detección respecto de la fish convencional (kubaláková et al., 2001). esta técnica se basa en la hibridación de sondas no marcadas sobre el adn cromosómico, seguida de una amplificación enzimática vía pcr, en presencia de nucleótidos marcados con fluorescencia. de otro lado, la disponibilidad actual de una amplia gama de fluorocromos, permite la coloración simultánea de diferentes cromosomas en un solo experimento de hibridación. si bien esta técnica, llamada mcgish (por multicolor gish), ha sido ampliamente utilizada en el análisis del genoma humano y otras especies de mamíferos (langer et al., 2004), su aplicación en plantas es aún limitada (lysak et al., 2003). a estas nuevas metodologías se suma la posibilidad técnica de poder aislar cromosomas enteros o partes de un cromosoma con el fin de obtener librerías específicas de utilidad para el aislamiento de secuencias y genes de interés presentes sobre un cromosoma particular. la caracterización futura de los genomas animales y vegetales mediante las técnicas de citogenética molecular va, sin duda, más allá de la simple genómica descriptiva. un ejemplo de ello son algunos trabajos recientes que combinan el uso de técnicas de inmunocitogenética y de citogenética molecular para el estudio de la arquitectura nuclear y de los procesos bioquímicos implicados en la transcripción y la replicación del adn (tessadori et al., 2004). la utilización progresiva de todas estas tecnologías en los proyectos de genómica que se desarrollan actualmente en diferentes cultivos, servirá sin duda para mejorar nuestra comprensión sobre la organización y la expresión de los genes, uno de los objetivos fundamentales de cualquier programa de mejoramiento genético. agradecimientos el autor desea expresar sus agradecimientos a m. rodier y f. anthony por la lectura y sugerencias aportadas durante la escritura de este documento. agron. colomb. 25(1), 2007 34 literatura citada ali, h.b.m., m.a. lysak e i. schubert. 2004. genomic in situ hybridization in plants with small genomes is feasible and elucidates the chromosomal parentage in interspecific arabidopsis hybrids. genome 47, 954-960. anamthawat-jonsson, k. 2001. molecular cytogenetics of introgressive hybridization in plants. meth. cell. sci. 23, 139-148. anamthawat-jonsson, k., t. schwarzacher y j.s. heslo-harrison. 1993. behavior of parental genomes in the hybrid hordeum vulgare and h. bulbosum. j. hered. 84, 78-82. andras, s.c., t.p.v. hartman, j. alexander, r. mcbride, j.a. marshall, j.b. power, e.c. cocking y m-r. davey. 2000. combined pi-dapi staining (cpd) reveals nor asymmetry and facilitates karyotyping of plant chromosomes. chrom. res. 8, 387-391. cabrera, a., a. martin y f. barro. 2002. in-situ comparative mapping (iscm) of glu-1 loci in triticum and hordeum. chrom. res. 10, 49-54. caspersson, t., l. zech, c. johansson y e.j. modest. 1970. identification of human chromosomes by dna-binding fluorescent agents. chromosoma 30, 215-227. cheng, z., c.r. buell, r.a. wing, r.a y j. jiang. 2002. resolution of fluorescence in-situ hybridization mapping on rice mitotic prometaphase chromosomes, meiotic pachytene chromosomes and extended dna fibers. chrom. res. 10, 379-387. comings, d.e. 1978. mechanisms of chromosome banding and implications for chromosome structure. annu. rev. genet. 12, 25-46. de jong, j.h., p.f. fransz y p. zabel. 1999. high resolution fish in plants techniques and applications. trends plant. sci. 4, 258-263. d’hont, a., a. paget-goy, j. escoute y f. carreel. 2000. the interspecific genome structure of cultivated banana, musa spp. revealed by genomic dna in situ hybridization. theor. appl. genet. 100, 177-183. gill, b.s. y b. friebe. 1998. plant cytogenetics at the dawn of the 21st century. curr. opin. plant biol. 1, 109-115. gonzales, g., v. confalonieri, c. comas, c.a. naranjo y l. poggio. 2004. gish genomic in situ hybridization reveals cryptic genetic differences between maize and its putative wild progenitor zea mays subsp. parviglumis. genome 47, 947-953. herrick, j. y a. bensimon. 1999. imaging of single dna molecule, applications to high-resolution genomic studies. chrom. res. 7, 409-423. heslop-harrison, j.s. y t. schwarzacher. 1996. genomic southern and in situ hybridization for plant genome analysis. capítulo 10. pp.163-179. en: methods of genome analysis in plants. jauhar, p.p. (ed). crc press, usa. hou, a. y e.b. peffley. 2000. recombinant chromosomes of advanced backcross plants between allium cepa l. and a. fistulosum l. revealed by in situ hybridization. theor. appl. genet. 100, 1190-1196. jackson, s.a., m.l.wang, h.m. goodman y j. jiang. 1998. application of fiber-fish in physical mapping of arabidopsis thaliana. genome 41, 566-572. jellen, e.n., b.s. gill y t.s. cox. 1994. genomic in situ hybridization differentiates between a/dand cgenome chromatin and detects intergenomic translocations in polyploid oat species (genus avena). genome 37, 613-618. jhon, h.l., m.l. birnstiel y k.w. jones. 1969. rna-dna hybrids at the cytological level. nature 223,912-913. ji, y., r. pertuzé y r.t. chetelat. 2004. genome differentiation by gish in interspecific and intergeneric hybrids of tomato and related nightshades. chrom. res. 12, 107-116. jiang, j. y b.s. gill. 1994. nonisotopic in situ hybridization and plant genome mapping, the first 10 years. genome 37, 717-725. jiang, j., b. gill, g.l. wang, p.c. ronald y d.c. ward. 1995. metaphase and interphase fluorescence in situ hybridization mapping of the rice genome with bacterial artificial chromosomes. proc. natl. acad. sci. usa 92, 4487-4491. jiang, j., sd.h. hulbert, b.s. gill y d.c. ward. 1996. interphase fluorescence in situ hybridization mapping, a physical mapping strategy for plant species with large and complex genomes. mol. gen. genet. 252, 497-502. jones, r.n. 2005. mcclintock’s controlling elements, the full story. cytogenet. genome res. 109, 90-103. kenton, a., a.s. parokonny, y.y. gleba y m.d. bennett. 1993. characterization of the nicotiana tabacum l. genome by molecular cytogenetics. mol. gen. genet. 240, 159-169. koo, d.h., p. plaha, y.p. lim, y. hur, y j.w. bang. 2004. a highresolution karyotype of brassica rapa ssp. pekinensis revealed by pachytene analysis and multicolor fluorescence in situ hybridization. theor. appl. genet. 109, 1346-1352. kubalàkovà, m., j. vràna, j. cihalikovà, m.a. lysàk y j. dolezel. 2001. localization of dna sequences on plant chromosomes using prins and c-prins. meth. cell. sci. 23, 71-82. langer, s., j. kraus, i. jentsch y m.r. speicher. 2004. multicolor chromosome painting in diagnostic and research applications. chrom. res. 12, 15-23. lashermes, p., m.c. combes, j. robert, p. trouslot, a. d’hont, f. anthony y a. charrier. 1999. molecular characterization and origin of the coffea arabica l. genome. mol. gen. gent. 261, 259-266. lavania, u.c. 2001. high resolution fish to delineate contiguous and small dna sequences. meth. cell sci. 23, 149-154. lichter, p. 1997. multicolor fishing, what’s the catch? trends genet. 13, 475-478. longley, a.e. 1927. supernumerary chromosomes in zea mays. j. agric. res. 35, 769-784. lysak, m., a. pecinka e i. schubert. 2003. recent progress in chromosome painting of arabidopsis and related species. chrom. res. 11, 195-204. martin, g.b., s.h. brommonschenkel, j. chunwongse, a. frary, m.w. ganal, r. spivey, t. wu, e.d. earle y s.d. tanksley. 1993. map-based cloning of a protein kinase gene conferring disease resistance in tomato. science 262, 1432-1436. moses, m.j. 1968. synaptinemal complex. annu. rev. genet. 2,363-412. mukai, y., y. nakahara y m. yamamoto. 1993. simultaneous discrimination of the three genomes in hexaploid wheat by multicolor fluorescence in situ hybridization using total genomic and highly repeated dna probes. genome 36,489-494. murata, m., j.s. heslop-harrison y f. motoyoshi. 1997. physical mapping of the 5s ribosomal rna genes in arabidopsis thaliana by multicolor fluorescence in situ hybridization with cosmid clones. plant j. 12, 31-37. pardue, m.l. y j.p. gall. 1969. molecular hybridization of radioactive dna to the dna of cytological preparations. proc. natl. acad. sci. usa., 64, 600-604. poggio, l., v. confalonieri, c. comas, g. gonzales y c.a. naranjo. 1999. genomic affinities of zea luxurians, z. diploperennis, and z. herrera: la citogenética molecular y su aplicación... 35 2007 perennis, meiotic behavior of their f1 hybrids and genomic in situ hybridization (gish). genome 42, 993-1000. puertas, m.j. y t. naranjo, t. (eds.) 2005. plant cytogenetics. karger, medical and scientific publishers, switzerland. 408 p. randolph, l.f. 1941. genetic characteristics of the b chromosomes in maize. genetics 26, 608-631. roman, h. 1947. mitotic non-disjunction in the case of interchanges involving the b-type chromosome in maize. genetics 32, 391-409. schrader, o., r. ahne, j. fuchs e i. schubert. 1997. karyotype analysis of helianthus annuus using giemsa banding and fluorescence in situ hybridization. chrom. res. 5, 451-456. schubert, i., p.f. fransz, j. fuchs y j.h. de jong. 2001. chromosome painting in plants. meth. cell. sci. 23, 57-69. schwarzacher, t. y p. heslop-harrison (eds.) 2000. practical in situ hybridization. bios, scientific publishers, uk. 203 p. schwarzacher, t., k. anamthawat-jónsson, g.e. harrison, a.k.m.r. islam, j.z. jia, i.p. king, a.r. leitch, t.e. miller, s.m. reader, w.j. rogers, m. shi y j.s. heslop-harrison. 1992. genomic in situ hybridization to identify alien chromosomes and chromosome segments in wheat. theor. appl. genet. 84, 778-786. schwarzacher, t., m.l. wang, a.r. leitch, n. miller, g. moore y j.s. heslop-harrison. 1997. flow cytometric analysis of the chromosomes and stability of a wheat cell culture line. theor. appl. genet. 94, 91-97. schweizer, d. 1980. fluorescent chromosome banding in plants: applications, mechanisms and implications for chromosome structure. pp.61-72. en: davies, d.r. y d.a. hopwood (eds.). proceedings of the 4 th john innes symposium: the plant genome. the john innes charity, john innes institute, london, uk. tang, s., j. zhuang, y. wen, s.a. ai, h. li y j. xu. 1997. identification of introgressed segments conferring disease resistance in a tetrageneric hybrid of titricum, secale, thinopyrum, and avena. genome 40, 99-103. tessadori, f., r. van driel y p. fransz. 2004. cytogenetcis as tool to study gene regulation. trends plant sci. 9, 147-153. tijo, j.h y a. levan. 1956. the chromosome number of man. hereditas 42, 1-6. valàrik, m., j. bartos, p. kovàrovà, mk. kubalàkovà, j.h. de jong y j. dolezel. 2004. high-resolution fish on super-stretched flowsorted plant chromosomes. plant j. 37, 940-950. van de rijke, f.m., r.j. florijn, h.j. tanke y k. raap. 2000. dna fiber-fish staining mechanism. j. histochem. cytochem. 48, 743-745. vosa, c.g. 1985. chromosome banding in plants. capítulo 3. pp. 202-217. en: sharma a.k. and a. sharma (eds.). advances in chromosome and cell genetics. oxford & ibh publishing co., london, uk. wanner, g., e. schroeder-reiter y h. formanek. 2005. 3d analysis of chromosome architecture, advantages and limitations with sm. cytogenet. genome res. 109, 70-78. wolters, a-m., l.m. trindade, e. jacobsen y r.g.f. visser. 1998. fluorescence in situ hybridization on extended dna fibres as a tool to analyze complex t-dna loci in potato. plant j. 13, 837-847. xu, m., j. song, z. cheng, j. jiang y s.s. korban. 2001. a bacterial artificial chromosome (bac) library of malus floribunda 821 and counting construction for positional cloning of the apple scab resistance gene vf. genome 44, 1104-1113. zhang, h., y r.a. wing. 1997. physical mapping of the rice genome with bacs. plant mol. biol. 35, 115-127. zhong, x.b., j. bodeau, p.f. fransz, v.m. williamson, a. van kammen, j.h. de jong y p. zabel. 1999. fish to meiotic pachytene chromosomes of tomato locates the root-knot nematode resistance gene mi-1 and the acid phosphatase gene aps-1 near the junction of euchromatin and pericentromeric heterochromatin of chromosome arms 6s and 6l, respectively. theor. appl. genet. 98, 365-370. zoller, j.f., y. yang, r.g. herrmann y u. hohmann. 2001. comparative genomic in situ hybridization (cgish) analysis on plant chromosomes revealed by labeled arabidopsis dna. chrom. res. 9, 357-375. 07 economia def.pdf economía y desarrollo rural resumen abstract el estudio se hizo en las provincias de centro, márquez, sugamuxi, y tundama, del departamento de boyacá, con el objeto de realizar un análisis de grupo de las agroempresas productoras de frutales caducifolios de la región. el levantamiento de la información se hizo con base en el diseño de una ficha técnica, la cual se aplicó a las 28 unidades productivas de estas especies en los municipios más representativos de tales provincias. el trabajo de campo se desarrolló con visitas a las agroempresas del estudio y entrevistas directas a los productores, operarios y expertos, quienes suministraron la información requerida y actualizada sobre los aspectos técnicos, económicos, administrativos y financieros de dichas unidades productivas. posteriormente se organizó, tabuló y analizó la información, con el fin de establecer la rentabilidad de cada una de las 28 agroempresas estudiadas durante el período 2003–2004. con el uso del paquete estadístico, se agruparon las explotaciones objeto de estudio en los grupos de cabeza, media y cola, de acuerdo con la metodología propuesta por chombart de lawe. a partir de este agrupamiento se identificaron las características de cada uno de los grupos de empresas productoras, destacándose sus principales variables empresariales y los indicadores financieros. igualmente, se hicieron las comparaciones de los indicadores obtenidos en cada grupo de explotaciones y se propusieron alternativas para que las unidades con menor rentabilidad, o del grupo de cola, adopten las tecnologías y el sistema de producción de las agroempresas más rentables de la región, o del grupo de cabeza. the study was realized in the provinces of center, marquez, sugamuxi and tundama of the department of boyacá with the purpose to analyze the group of agricultural enterprises that produce deciduous fruits in the region. taking into account the design of the technical report, the productive units were selected among the most representative provinces and the practical work was developed by means of visits to the farms, where the study was carried out, and direct interviews to the producers, workers and experts, who gave the proper and updated information about the economical, technical administrative, and financial aspects of the productive units. after that the data were organized, analyzed, and tabulated in order to establish the rentability of each one of the 30 studied agricultural enterprises during 2003 and 2004. the exploitations were grouped by means of the statistical tools in the groups of head, medium and tail according to the methodology proposed by chombert de lawe. in this way, the characteristics of each group were identified with the emphasis on their main enterprise variables and financial indicators. similarly, the comparisons of the indicators were made in each exploitation group and different alternatives were proposed so that the least productive units or the tail groups adopt the technologies and systems of production from more productive ones in the region or from the head group. key words: agricultural enterprises, explicit cost, implicit cost, technical report, rentability. palabras clave: agroempresa, costos explícitos, costos implícitos, ficha técnica, rentabilidad. fecha de recepción: junio 13 de 2006. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 profesora asistente, programa administración de empresas agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, duitama. gloriacened@latinmail.com 2 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. luisfelirodriguez@yahoo.com 3 profesora asociada, facultad seccional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, duitama. liliateresabermudez @yahoo.com introducción en el departamento de boyacá los frutales caducifolios se encuentran ubicados en zonas de características especiales, destacándose las provincias de márquez, centro, ricaurte, sugamuxi y tundama; en ellas sobresalen los municipios de nuevo colón, sotaquirá, tuta y duitama. al revisar los documentos existentes más nombrados sobre el tema de caducifolios en boyacá, se percibe que la mayoría de ellos corresponde a investigaciones y estudios sobre factores técnicos, notándose una carencia de trabajos en el área empresarial, situación que constituyó la razón fundamental para el desarrollo de esta investigación. agronomía colombiana 26(1), 146-154, 2008 análisis de grupo de las empresas productoras de frutales caducifolios del departamento de boyacá group analysis of the productive enterprises of deciduous fruits in the depar tment of boyaca gloria acened puentes1, luis felipe rodríguez2 y lilia teresa bermúdez3 147 el presente trabajo de investigación planteó como objetivo general realizar un estudio de caracterización técnico económico de las unidades productoras de frutales caducifolios en las provincias de márquez, centro, sugamuxi y tundama, en el departamento de boyacá. la metodología empleada fue la del “análisis de grupo”, que hace parte de los llamados métodos analíticos de gestión. su propósito es conformar y comparar grupos de agroempresas en el contexto de criterios económicos, técnicos y financieros, destacándose entre estos los costos de producción, la rentabilidad y las operaciones de manejo agronómicas. este estudio precisó los siguientes objetivos específicos: identificar los principales problemas de carácter técnico, económico y comercial del sistema de producción de caducifolios en boyacá; calcular la rentabilidad de cada una de las agroempresas productoras seleccionadas, en el marco de los municipios considerados líderes en este sistema de producción; configurar los tres grupos típicos definidos en el marco de la metodología del análisis de grupo (cabeza, media y cola), tomando como indicador base la rentabilidad de la unidad productora; y formular recomendaciones técnicas, financieras, administrativas y de comercialización que contribuyan con el mejoramiento de las explotaciones frutícolas del departamento de boyacá. se utilizó este método de gestión con la finalidad de saber por qué algunas de las agroempresas de producción de frutales caducifolios se desenvuelven mejor económicamente e investigar todas las posibles causas que pueden determinar las diferencias entre las unidades de los grupos. es importante destacar que la medición del desempeño económico o de la gestión de las explotaciones de la categoría cabeza es un referente para hacer las recomendaciones adecuadas a los productores de los otros grupos. el método del análisis de grupo fue establecido en francia por el profesor j. c. chombart de lawe en 1965. para su aplicación se requiere de las siguientes fases: la primera consiste en el análisis de la explotación, mediante la búsqueda de puntos débiles en su sistema de producción actual; en la segunda fase se hace la síntesis de los puntos débiles, estableciendo prioridades en los aspectos y medidas que se van a tomar para incrementar el beneficio, y la tercera fase, o de consejo, toma el diagnóstico como base para aportar diferentes recomendaciones (chombart, 1965). el método de análisis de grupo, requiere la constitución de una zona homogénea (explotaciones que siguen el mismo sistema de producción), y tiene como propósito analizar un grupo de explotaciones bajo ciertos criterios, que varían de acuerdo con las características presentadas por la zona a estudiar. luego, dependiendo del beneficio obtenido por estas agroempresas, se dividen en tres categorías: “cabeza”, “media” y “cola”. la categoría de cabeza sirve de base para la determinación de objetivos y es donde se incluyen las agroempresas que obtienen los mejores resultados económicos; las explotaciones clasificadas dentro de la categoría cola son aquellas en las que se encuentran los errores y las deficiencias más graves y tienen los más bajos resultados económicos (chombart, 1965). finalmente, se utilizan las llamadas normas clave o elementos clave y los diversos criterios utilizados en la medición del desempeño económico o de la gestión de la explotación o explotaciones de la categoría cabeza para hacer las recomendaciones adecuadas al colectivo de productores. los principios del método se pueden resumir en tres puntos, así: homogeneidad del grupo. solo se pueden comparar aspectos que sean similares, es decir, las unidades deben estar situadas en la misma región natural, con características similares en cuanto a clima, topografía, condiciones ambientales, clase y fertilidad de suelos. deben, además, emplear recursos parecidos en cuanto a superficie cultivada, unidades de gran ganado, tipo de mecanización y trabajo disponible. deben tener sistemas de producción aproximadamente iguales (chombart, 1965). diligenciamiento de las fichas de información para cada una de las explotaciones, teniendo en cuenta que sean comparables. la ficha de explotación resume la información básica sobre cada agroempresa en aspectos como elementos técnicos (rendimientos, superficie, cantidad de insumo, etc.) y elementos económicos (costos de todas las técnicas empleadas, valor de los productos obtenidos, entre otros). los promedios de estos valores se utilizan como la guía o norma, contra la cual se han de comparar las explotaciones de todos los grupos (carranza, 1978). examen de resultados. se trata de agrupar las explotaciones en tres categorías: cabeza, media y cola y de calcular sus medias de variables técnicas, económicas, financieras y operativas. utilizar una técnica sencilla de comparación, que consista básicamente en contrastar las medidas de todas las agroempresas del grupo con la media de las explotaciones mayores; o, sencillamente, se compara la media del grupo cabeza con la de los otros grupos (guerra, 1997). interpretación de los resultados. en esta fase se permite descubrir los puntos débiles del sistema de producción y 2008 puentes, rodríguez y bermúdez: análisis de grupo de las empresas productoras... 148 agron. colomb. 26(1) 2008 definir unos objetivos para el grupo, apoyándose en las normas clave. metodología y procedimientos de investigación el diseño metodológico empleado en esta investigación fué el no experimental, de carácter explicativo; apoyado en una metodología participativa con la utilización del diálogo de saberes. la zona de estudio donde se hizo este trabajo estuvo constituida por las provincias de márquez, centro, sugamuxi y tundama, en el departamento de boyacá. población la población objetivo consistió en 50 agroempresas de características específicas. a partir de esta población se definió la muestra a estudiar, teniendo en consideración los fundamentos del método de análisis de grupo. la muestra objeto de esta investigación fueron inicialmente 30 unidades, de las cuales se eliminaron posteriormente 2 debido a que los resultados sesgaban la investigación; por esta razón se decidió analizar solo 28 agroempresas, las cuales se tomaron como unidades objeto en este trabajo de investigación. dado que es una condición fundamental que en la conformación del grupo de unidades en estudio se tuviera en cuenta la homogeneidad de las agroempresas, se precisó el hecho de que las unidades de explotación objeto de la aplicación de este método fueran agroempresas en la que se manejara el mismo sistema de producción, procurando que estas unidades productivas tuvieran una extensión superior a 1 ha y que cultivaran mínimo 2 especies de caducifolios. fuentes de información fuentes primarias representadas por profesionales, técnicos y propietarios de las empresas productoras de caducifolios, así como expertos en el tema. fuentes secundarias constituidas por trabajos de grado de estudiantes de la carrera de administración de empresas agropecuarias de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, seccional duitama; documentos e informes de investigación, tablas estadísticas y publicaciones de instituciones como el sena, secretaría de agricultura, bases de datos de la corporación colombia internacional (cci) e internet. instrumentos el instrumento básico para la recolección de la información primaria fue la ficha técnica, apoyada en la utilización del diario de campo; de esta manera fue posible levantar la información primaria mediante la observación directa y la realización de encuestas a empleados y propietarios sobre las particularidades socioeconómicas, financieras y técnicas del sistema de producción de caducifolios en las zonas consideradas como el epicentro geográfico de esta investigación. en el desarrollo de la aplicación de este importante método de gestión se usaron varias técnicas estadísticas, entre ellas: distribución de frecuencias; estimación por intervalos de confianza, análisis de varianza y la prueba de comparación múltiple dms (diferencia mínima significativa). una síntesis del procedimiento de investigación adelantado en este estudio se visualiza en el diagrama de bloques de la figura 1. resultados y discusión economía e ingeniería de sistemas de producción de frutales caducifolios en boyacá el proceso productivo de los frutales caducifoleos se fracciona en 2 fases bien definidas con sus respectivas operaciones de campo. fase de establecimiento del sistema de cultivos dentro de este grupo se destacan la investigación de mercados, el estudio agronómico y planificación del cultivo. vale la pena resaltar que en la etapa de la instalación del cultivo se realizan operaciones como la selección del sitio y del material vegetativo; el análisis de suelos, trazado, ahoyado y siembra. la producción de duraznero, manzano y ciruelo inicia a los 3 años, en tanto que el peral a los 5 años, por lo que se deben conocer las etapas fenológicas y su duración, así como las características propias para cada especie y variedad. fase de mantenimiento y producción aquí se relacionan las operaciones que se hacen en el lapso de cosecha a cosecha, donde ocurren todos los estados fenológicos propios de los frutales caducifolios, tal como se ilustra en la tabla 1, que expone como ejemplo un plan de manejo para la variedad de duraznero rubidoux en el marco de la actividad productiva de caducifolios en el departamento de boyacá se destacan los siguientes problemas: 149 en la precosecha de los frutales caducifolios, la causa radica en la falta de planeación del cultivo y en la deficiente visión empresarial, a lo que se suma la ausencia de políticas de estado que fomenten estas agroempresas. en la fase de la cosecha se presenta un alto porcentaje de pérdidas del producto debido a la falta de conocimiento en la identificación de índices de madurez, así como a la carencia de investigación en el comportamiento de cada una de las variedades establecidas, en el estudio de los microclimas y de los factores de producción utilizados en estas agroempresas (castro,1997). en la fase de poscosecha se pudo observar que aunque se han hecho esfuerzos por cambiar el empaque de las frutas, aún se carece de conocimientos para empacar y transportar productos perecederos en forma adecuada que evite las pérdidas poscosecha. los problemas de comercialización en estas especies frutícolas radican en la falta de asociatividad, diferenciación de los productos y oferta constante, ya que las importaciones de estas frutas se incrementan año tras año. según esta investigación, el manejo de cosechas bajo el modelo de cosechas forzadas4 es un punto favorable para producir frutas durante todo el año, aprovechando así las ventajas comparativas de la zona y las ventajas competitivas de los empresarios (lizarazo, 2004). perfil económico y financiero de la agroempresa de frutales caducifolios en el contexto de la concepción de la agroempresa como sistema, la unidad de producción de caducifolios en el departamento de boyacá se caracteriza por presentar como mínimo combinaciones de dos especies: duraznero y ciruelo; peral y manzano; duraznero y manzano; ciruelo y peral. esta situación se hace notoria en la presente investigación con plantaciones de diferentes variedades en el mismo huerto, dependiendo de factores como la región, el tradicionalismo, la vocación agrícola, los precios de la fruta y la demanda del mercado nacional. las áreas manejadas en promedio son de 2,8 ha y la forma predominante de la tenencia de la tierra es la de propiedad en el 100%, hecho fundamentado en el carácter perenne de este sistema de producción. en el desarrollo de esta investigación se utilizó el modelo de estructura de costos, bajo el enfoque económico de las categorías de costos reales (explícitos) y estimados (implícitos) que propone chombart (1965) en la metodología para el análisis de grupo. dentro de este contexto, se parte de la inversión actual de las unidades de producción, asignándoles valor –en pesos constantes del 2004– al terreno; las plantas, de acuerdo a la especie, el manejo, la edad y la tecnología; la infraestructura de riego, la maquinaria y el equipo. en cuanto a los costos reales o explícitos, fueron 4 se refiere al manejo de las variables agua, poda, nutrición, compensador de frío, las cuales ayudan a desplazar la cosecha de los caducifolios a meses diferentes. figura 1. flujograma de bloques del procedimiento metodológico del análisis de grupo para agroempresas productoras de caducifolios en boyacá. 2008 puentes, rodríguez y bermúdez: análisis de grupo de las empresas productoras... 150 agron. colomb. 26(1) 2008 calculados teniendo en cuenta la mano de obra contratada; los insumos comprados y los servicios pagados, como la asistencia técnica y el transporte. con el fin de calcular los costos estimados o implícitos se tuvieron en cuenta los siguientes parámetros: el costo de oportunidad del uso del terreno, la mano de obra familiar, las depreciaciones de equipos y maquinarias, y el costo financiero del dinero, calculados para el periodo 2003-2004 (rojas, 2004). un elemento sustancial en el análisis económico y financiero de las unidades productoras es el relacionado con el índice de rentabilidad, obtenido en cada una de las unidades estudiadas, el cual señala a este tipo de actividad como rentable. este índice se constituyó en el elemento clave para la conformación de los grupos de las agroempresas, por ser el indicador más conocido en el contexto empresarial agropecuario y por facilitar su comparación con el valor del dtf (costo de oportunidad del dinero en el mercado financiero colombiano). para hallar la rentabilidad de cada unidad empresarial para el periodo 2003-2004 se parte de determinar el ingreso neto, dividirlo por la inversión total y multiplicarlo por 100 (murcia, 2002). análisis de grupo de las empresas productoras de caducifolios en el departamento de boyacá para efectuar el agrupamiento y caracterizar las agroempresas de acuerdo al modelos típico de cabeza, media y cola se utilizó como factor clave la rentabilidad de la agroempresa, cuyo cálculo dio como resultado valores oscilantes entre el -3% , para las explotaciones menos rentables, hasta el 55%, correspondiente a las explotaciones más rentables, según se muestra en la distribución de frecuencias de la tabla 2. calculadas las rentabilidades de las 28 agroempresas (casos estudiados) se procedió a elaborar su distribución de frecuencias con el propósito de conformar los grupos de etapa tiempo ( días) entradas operaciones salidas 1. cosecha 30 implementos, mano de obra, capital producto 2. defoliación 90 equipos: aspersora, canecas, insumos (oxicloruro de cobre + sulfato de zinc). mano de obra: 1 obrero/día-400 árboles. alistamiento de mano de obra y equipos. asperjar. árbol 100% sin hojas, flores y frutos. 3. reposo 30 insumos. serruchos, podaderas, brochas, escalera, bolsas. mano de obra. capital. alistar equipos, insumos y mano de obra. podar. mezclar productos. cicatrizar. recolectar y quemar material podado. asistencia técnica. árboles podados de acuerdo con los requerimientos tecnológicos. 4. hinchamiento de yemas 30 fumigadora, insumos, balanza, canecas, agua, baldes. mano de obra. capital. observar variables climatológicas. aplicar para control fitosanitario. aplicar compensador de frió. alistar polinizador. asistencia técnica. árboles asperjados libres de pudrición de flores. 5. floración 35 insumos. fumigadora. mano de obra. observar clima. fumigar. asistencia técnica. cuajamiento de fruto. 6. desarrollo del fruto 150 insumos. calibrador. mano de obra. fumigar. observar clima. calibrar fruto, ralear frutos. aclareo de ramas. podar en verde. agobiar chupones. frutos con tamaño y sanidad adecuada a la variedad. 7. cosecha 30 canastillas, baldes, cosechadoras, escaleras, podadoras, penetrómetro. balanzas. mano de obra. determinar índices de madurez. disponer equipos, mano de obra. recolectar fruto en finca. descargar el producto. asistencia técnica. frutos apilados en la finca. 8. poscosecha 30 empaques, embalaje, balanzas. mano de obra. instalar sala poscosecha. seleccionar, clasificar, empacar, almacenar. frutos seleccionados clasificados y empacados. 9. comercialización 30 servicio telefónico. transporte. papelería. contactar compradores. enviar, entregar producto. negociar. recibir dinero. recibir el valor por la venta de la fruta. tabla 1. plan de manejo para la fase de cosecha y mantenimiento; especie duraznero, variedad rubidoux. cosecha octubre 2003 octubre 2004. 151 cabeza, media y cola. la configuración de los grupos en mención se estructuró una vez aplicada la técnica estadística de estimación por intervalos de confianza, como se ilustra en la figura 2. en la figura 2 se representa la distribución de frecuencias de las rentabilidades/ha de 28 agroempresas y la conformación de los grupos típicos del análisis de grupos, mediante la utilización de un intervalo de confianza del 95%. dichosgrupos se configuraron así: grupo de cola. comprende los valores de la rentabilidad desde -3% hasta los valores positivos de 27%. en este tramo se localizan 8 explotaciones. grupo de cabeza. está conformado por las agroempresas que muestran los valores más altos de rentabilidad. el intervalo para este grupo se extiende desde 40,48% hasta 55%, dentro del cual se localizan 12 agroempresas. grupo de media. incluye las agroempresas con rentabilidades empresariales entre el 27,43% (límite inferior) y 40,48% (límite superior), correspondiente a 8 unidades. definidos los grupos se procedió a someter su rentabilidades empresariales al análisis de varianza con el propósito de confirmar las diferencias estadísticas entre las rentabilidades promedias de los respectivos grupos. efectuando el cálculo del anova, se determinó una diferencia estadística altamente significativa, ya que el valor del f calculado (54,33) es mayor que el f de la tabla, tanto al 5% (3,38) como al 1% (5,57), con una confiabilidad del 95% y con un de 5%. como complemento a este análisis, se efectuó la prueba de comparación múltiple de medias (dms), mostrando y explicando el grado de significancia estadística para los promedios de rentabilidades de los tres grupos de agroempresas. el orden de los promedios de rentabilidades es el siguiente: la más alta, con un 47%, pertenece al grupo de cabeza, seguida por la media del grupo de la media con un 33%, y el menor promedio de rentabilidad la presentó el grupo de cola, con un 16%. la anterior prueba estadística se realizó con una confiabilidad del 95%. una vez se establecieron los grupos de agroempresas definidos en el marco del método de gestión análisis de grupo, así como comprobadas las diferencias entre grupos, se procedió a realizar un análisis cualitativo de los aspectos positivos y negativos que presentan los grupos tipificados de cabeza, media y cola, como se observa en la tabla 3. dentro del análisis de esta técnica de gestión sobresale la determinación de indicadores técnico-financieros de los grupos, destacándose entre ellos la rentabilidad por ha, cuyo comportamiento se ilustra en la figura 3. figura 2. conformación de grupos de cabeza, media y cola de las agroempresas productoras de frutales caducifolios en el departamento de boyacá. variable discriminante: rentabilidad/ha. rentabilidad % marca clase número de agroempresas proporción de agroempresas acumulado agroempresas proporción agroempresas acumulado li-ls xi fi hi fi hi -3,0 6,7 16,9 27,2 37,4 47,6 6,7 16,9 27,2 37,4 47,6 57,8 1,6 11,8 22,05 32,2 42,5 52,5 2 2 4 7 8 5 0,07 0,07 0,14 0,25 0,29 0,18 2 4 8 15 23 28 0,07 0,14 0,28 0,53 0,82 1,00 tabla 2. distribución de frecuencias de rentabilidad en agroempresas productoras de frutales caducifolios en el departamento de boyacá. 2008 puentes, rodríguez y bermúdez: análisis de grupo de las empresas productoras... 152 agron. colomb. 26(1) 2008 grupo cabeza: grupo media grupo cola p un to s po si tiv os promedio: extensión 3,74 ha promedio: extensión 2,59 ha promedio: extensión 2,21 ha nivel tecnológico: medio nivel tecnológico: bajo nivel tecnológico: nulo • cosechas forzadas. • empresarios con visión empresarial y experiencia. • infraestructura de riego, investigación constante. • venta de la fruta en el segundo semestre del año. • especializadas en dos especies (ciruelo y duraznero). • innovación en el manejo de podas, paquete nutricional, fitosanitario. • requieren de la asistencia técnica. • programan la producción. • conquistan mercados regionales y nacionales. • realizan manejo de podas. • adoptan nuevas tecnologías. • manejan paquetes tecnológicos de nutrición. • especializados por especies. • realizan control de las labores culturales. • tendencia a agricultura comercial. • los productores conocen el manejo técnico del cultivo. • el propietario dedica todo el tiempo al manejo del sistema. • ocurren en costos bajos y hay alta incidencia de la mano de obra familiar. • reducen costos explícitos con la intervención de mano de obra familiar. • posee el menor costo en insumos. p un to s ne ga tiv os • carencia de sentido de asociación. • adquisición de insumos a altos costos. • las variedades son numerosas. • no utilizan registros. • tienen alta inversión de capital. • carecen de investigación en todos los aspectos. • la finca es manejada por administradores encargados. • manejo de varias especies y variedades en una misma área. • deficiente manejo fitosanitario. • falta planificación de cosechas. • bajos rendimientos por planta. • comercialización con intermediarios. • no hay sistema de riego. mínima extensión dedicada a la explotación de caducifolios, tecnología tradicional, carencia del sistema de riego, cultivos intercalados, la producción de la especie más representativa que es el peral coincide con épocas de alta oferta, precios bajos, deficiente manejo fitosanitario, alto porcentaje de pérdidas poscosecha, algunos son cultivos experimentales. tabla 3.caracterización de los grupos de agroempresas productoras de frutales caducifolios resultantes del análisis de grupo. figura 4. análisis comparativo de los costos totales por ha en los grupos de cabeza, media y cola de agroempresas productoras de frutales caducifolios en el departamento de boyacá. figura 3. análisis comparativo de la rentabilidad por ha de los grupos de cabeza, media y cola de las agroempresas de frutales caducifolios en el departamento de boyacá. en la figura3 se observan las diferencias significativas en el factor rentabilidad: si un fruticultor pertenece al grupo cabeza, por cada 100 pesos invertidos recibe 47 pesos en un año; si pertenece al grupo de la media, la ganancia estará en 33 pesos, y si es del grupo de cola recibe 16 pesos. de lo anterior se puede destacar el hecho de que las agroempresas de frutales caducifolios en el departamento de boyacá son rentables. se debe aclarar que esta rentabilidad se obtiene cubriendo todos los costos, tanto explícitos como implícitos, incluyendo el valor de la renta presuntiva según la dian para los agronegocios. un indicador económico relevante es el de costos totales/ha: es evidente que para llegar a obtener altos ingresos se requiere incurrir en altos costos, hecho que se muestra objetivamente en la figura 4. 153 indicadores cabeza (12 empresas) media (8 empresas) cola (8 empresas) promedio técnicos área (ha) 3,74 2,59 2,21 2,84 rendimientos (kg/planta): ciruelo duraznero peral manzano 36,0 50,0 35,0 40,0 40,0 20,0 27,0 33,0 40,0 20,0 33,6 41,0 40,0 20,0 no. plantas/ha (incluyendo manzano) 746,0 635,0 645,0 675,0 financieros inversión ($ millones/ha) ingreso total ($ millones/año) costo total ($ millones/año) costos explícitos (%) mano de obra contratada (%) insumos (%) costos implícitos (%) mano de obra familiar (%) ingreso neto ($ millones) rentabilidad (%) 134,0 39,0 26,0 50,0 18,9 21,6 50,0 12,0 13,0 47,0 108,0 24,0 18,0 42,0 16,3 20,3 58,0 9,5 6,0 33,0 152,0 24,5 21,0 40,0 12,8 20,7 60,0 7,5,0 3,5 16,0 131,33 29,16 21,66 44,00 16,00 20,86 56,00 9,70 7,50 32,00 tabla 4. indicadores técnico-financieros del análisis de grupo de las agroempresas productoras de frutales caducifolios en el departamento de boyacá. según el comportamiento de los costos totales por ha, en el grupo de cabeza se precisa el hecho de que las mejores explotaciones de caducifolios deben incurrir en promedio en 26 millones de pesos para producir una hectárea de estas especies, a diferencia de las agroempresas del grupo de la media, que gastan 18 millones de pesos, presentando así una diferencia de 8 millones. el grupo de cola presenta unos costos similares al grupo de la media. con relación a la mano de obra, es importante resaltar que estas agroempresas se caracterizan por disponer regularmente de mano de obra familiar y en algunos casos también contratada. en cuanto a la distribución de costos explícitos o reales, el rubro de mano de obra contratada representa uno de los mayores porcentajes en la composición de la estructura de costos/ha, especialmente en las agroempresas del grupo de cabeza debido a la contratación de un administrador. del mismo modo sucede respecto a los costos de operarios en los diferentes estados fenológicos del cultivo; en el caso específico del grupo de la media, disminuye este porcentaje de mano de obra contratada en un 2% con relación al primer grupo, en tanto que para el grupo de cola el porcentaje que representa este rubro es de 12,8%. otros resultados importantes de resaltar relacionados con los aspectos técnicos y financieros de las agroempresas de caducifolios se plasman en la tabla 4. en la tabla 4 se resaltan los indicadores técnico-financieros de mayor relevancia para contrastar los grupos de agroempresas resultantes del análisis de grupo. allí se muestra que el grupo de cabeza obtiene los mejores resultados en cuanto a indicadores técnicos tales como área plantada, número de plantas, productividad por planta, al igual que los indicadores financieros. en lo que respecta al grupo de la media, en todos los ítems mantiene un valor intermedio debido al uso eficiente de los factores de producción, llegándose a obtener una rentabilidad promedio del 33%. figura 5. análisis comparativo de los requerimientos de mano de obra contratada en las agroempresas de caducifolios en boyacá según análisis de grupo. 2008 puentes, rodríguez y bermúdez: análisis de grupo de las empresas productoras... 154 agron. colomb. 26(1) 2008 por su parte, el grupo de cola obtuvo los menores valores en cada uno de los ítems, contrastado con los valores altos en inversión y costos, y bajos en ingresos, lo que dio como resultado los menores índices de rentabilidad, con 16% en promedio. conclusiones el sistema de producción de frutales caducifolios en el departamento de boyacá se enmarca básicamente dentro del subsector de la economía campesina, con predominio de pequeñas agroempresas con extensiones de 2,8 ha en promedio. en las agroempresas productoras de futales caducifolios de boyacá es típico la realización de planes alternativos de producción de mínimo dos rubros de las especies peral, manzano, ciruelo y duraznero, y de hasta tres variedades de estas, como resultado de las ventajas comparativas con las que cuenta la región. la producción de frutales caducifolios en el departamento de boyacá, en el marco del análisis de grupo, es una actividad rentable, con indicadores promedios del 47%, 33% y el 16%, respectivamente, para los grupos de cabeza, media y cola. resultados considerados atractivos frente a otras alternativas de inversión en la región, así como frente al valor de la rentabilidad de referencia, es decir, el dtf a 90 días, establecido por el mercado financiero colombiano como costo de oportunidad del dinero. una de las prácticas que se constituye como factor fundamental para que la explotación de caducifolios sea rentable es la programación de las cosechas, práctica que consiste en obligar a los frutales a producir en épocas diferentes a las comunes mediante el manejo de variables de producción. las especies que alcanzan una mayor rentabilidad serían en su orden: el duraznero y el ciruelo, en razón de la demanda regional y nacional que tienen estos frutos, así como por sus bondades organolépticas, las que son superiores a las de la fruta importada. las de menor rentabilidad fueron el peral y el manzano, las cuales se cultivan en mayor proporción en la provincia de márquez, zona caracterizada por tener clima monomodal y con bajo nivel tecnológico. literatura citada artunduaga, s.r. 1977. evaluación física y económica de las pérdidas agropecuarias por efecto de las heladas, en los altiplanos de boyacá y cundinamarca. instituto colombiano agropecuario (ica), bogotá. campos, t. 1991. proyecto: propagación y mejoramiento de frutales de hoja caduca. documentos 1, 2, 3, 4. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. carranaza, j. 1978. análisis de grupo de explotaciones de caña panelera en el distrito dri de villeta. tesis de maestría en economía agrícola. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia e instituto colombiano agropecuario (ica), bogotá. castro, a. 1997. paquete de capacitación en el manejo poscosecha de durazno. convenio sena – reino unido, sogamoso. chombart, e.l. 1965. moderna gestión de las explotaciones agropecuarias. editorial mundi-prensa, madrid. fischer, g. y f. torres (eds.). 1992. international symposium on fruit growing in tropical higlands. acta hort. 310, 248 p. flórez, a. 2000. manejo poscosecha de frutas y hortalizas en venezuela. segunda edición. uniellez, san carlos. lizarazo, o. 2004. estudio económico y financiero de las unidades productivas de caducifolios en la provincia márquez, centro, sugamuxi y tundama del departamento de boyacá. trabajo de grado. escuela de administración de empresas agropecuarias, uptc duitama. mendenhall, w. 2000. estadística para administradores. grupo editorial iberoamericana, méxico. murcia, h. 2002. creatividad empresarial para el sector agropecuario. unisalle, bogotá. nri, sena, dfid. 1998. manejo poscosecha y comercialización de durazno, boyacá. puentes, g. 2006. diagnóstico sobre la producción de caducifolios en el departamento de boyacá. diagnóstico sobre la producción de caducifolios en el departamento de boyacá. equidad y desarrollo 5(1), 39-46. ramírez, r. 1987. el cultivo del durazno en venezuela. editorial américa, caracas. rodríguez, l.f. 2002. gestión moderna de agroempresas, teoría y casos. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. rojas, p. 2004. estudio económico y financiero de las unidades productivas de caducifolios en la provincia centro del departamento de boyacá. trabajo de grado. escuela de administración de empresas agropecuarias, uptc duitama. sánches, a. y j. león. 1996. el cultivo del duraznero en el ecuador. instituto de investigaciones agropecuarias iniap, quito. sirtorio, g. y e. boffelli. 1999. guía fotográfica de la poda. editorial vecchi, barcelona. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agrono. colomb. 25(1), 2007 160 movilidad de los plaguicidas carbofuran e imidacloprid en un suelo typic humitropept mobility of pesticides carbofurane and imidacloprid in typic humitropept soil héctor mario gutiérrez 1 , luz edith barba 2 y hernán materón 3 1 profesor, universidad del valle, cali. e-mail: hegutier@univalle.edu.co 2 profesora, universidad del valle, cali. e-mail: luebarba@univalle.edu.co 3 profesor, universidad del valle, cali. e-mail: materon@univalle.edu.co fecha de recepción: 17 de mayo de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 resumen: la movilidad de los plaguicidas carbofuran e imidacloprid se estudió en un suelo tipo typic humitropept de la serie meléndez, cali, valle del cauca, usando columnas empaquetadas con un diámetro interno de 5,4 cm y 30 cm de altura, que se encontraban en capacidad de campo y que fueron expuestas a una precipitación simulada de 300 mm/48 horas; se obtuvo un coeficiente de retardo para el imidacloprid de 4,29 y para el carbofuran de 6,05. los resultados de los anteriores ensayos fueron contrastados con los resultados de movilidad de los plaguicidas en lisímetros de campo que fueron operados bajo una simulación de lluvia de 300 mm/ mes; se obtuvo que la mayor parte del imidacloprid eluyó entre los días 36,5 y 43,5, con un porcentaje de recuperación de 39,75%; el carbofuran eluyó entre los días 30 y 36,5, con un porcentaje promedio de recuperación de 46,4%. estos resultados se obtuvieron en sistemas los cuales están sujetos a los efectos de advección, dispersión y adsorción; por tanto, se puede concluir que el imidacloprid es menos móvil que el carbofuran en el tipo de suelo evaluado. palabras clave: columnas de suelo, coeficiente de retardo, lisímetro, plaguicidas, lixiviación, fluorescencia, imidacloprid, carbofuran. abstract: laboratory studies were conducted in order to determine mobility of the pesticides carbofuran and imidacloprid in a soil type typical humitropept of melendez, cali, valle del cauca series. the packed columns with 5.4 cm internal diameter and 30 cm of height, soil water contents of field capacity, and feigned precipitation 300 mm in a period of 48 hours were used in order to obtain a factor of retard 4.29 for imidacloprid and 6.05 for carbofuran. the results of the previous assays were compared with the results of pesticide mobility in field lysimeters that were operated under a simulation of rain 300 mm/month. it was found that the most of imidacloprid was leached during the days 36.5 and 43.5, with a percentage of recovery 39.75%, whereas carbofuran was leached during the days 3036.5 with an average percentage of recovery 46.4%. these results were obtained in systems that included the effects of advection, dispersion, and adsorption. therefore, they allow concluding that imidacloprid was the less mobile pesticide than carbofuran in the evaluated soil. key words: soil column, retardation coefficient, lysimeter, pesticides, leaching, fluorescence, imidacloprid, carbofuran. introducción los xenobióticos (herbicidas, insecticidas, fungicidas, policlorobifenilos, etc.) pueden acumularse en el ambiente y, adicionalmente, pueden ser transportados a través del suelo llegando a contaminar aguas subterráneas, lo que genera un alto riesgo al ambiente y a la salud del ser humano, todo esto debido a la exposición a trazas de estas sustancias a través de los alimentos y el agua potable (margni et al, 2002; nemeth-konda et al, 2002). agronomía colombiana 25(1), 160-167, 2007 gutiérrez et al.: movilidad de los plaguicidas carbofuran e imidacloprid... 161 2007 el potencial de lixiviación de los plaguicidas en los suelos está estrechamente relacionado con el grado de afinidad con la materia orgánica presente en el suelo, los tipos de arcillas presentes y las características hidráulicas del mismo (ndongo et al., 2000; capri, 2000; granada et al., 1998). el comportamiento de movilidad puede ser seguido mediante el uso de columnas de suelo perturbadas (peck et al., 1995; ndongo et al., 1998; cogger et al., 1998; flores et al., 2002) y bloques de suelo sin perturbar (cogger et al., 1998; alphen et al., 2000; roy et al., 2001; perfect et al., 2002) permitiendo evaluar el potencial de lixiviación de un plaguicida en un suelo. ndongo et al. (2000) estudiaron el transporte del linuron, imidacloprid a través de columnas de suelo sin perturbar en invernadero; se simularon dos precipitaciones (288 mm y 496 mm) distribuidas sobre un período y fueron estudiados dos modos de aplicación, individual o combinado (ndongo et al., 2000). castillo et al. (2003), usando la metodología de columnas de suelo perturbada, determinaron la movilidad del carbofuran en dos tipos de suelo con contenidos de materia orgánica de 3% y 5%, respectivamente y se determinó que en el tratamiento con menor nivel de materia orgánica el carbofuran fue arrastrado en el agua percolada rápidamente, mientras que el tratamiento con mayor contenido de materia el arrastre fue más lento (castillo et al., 2003). la movilidad de los plaguicidas en los suelos puede generar problemas de contaminación de aguas superficiales y subterráneas. esto puede ser determinado por medio de ensayos de laboratorio, hallando la relación adsorción:desorción en el suelo y la velocidad de lixiviación (cox et al., 1997). el coeficiente de retardo (la relación entre la velocidad del agua en los poros del suelo y la velocidad con que se transporta el plaguicida) puede ser calculado mediante mediciones en columnas de suelo; este factor permite calcular la velocidad de viaje de los contaminantes en un determinado tipo de suelo (eweis et al., 1999; flores et al., 2002; perfect et al., 2002). los factores que afectan al flujo de plaguicidas en la zona no saturada son el contenido en arcillas, materia orgánica, textura, estructura y porosidad, grado de humedad, así como la temperatura y ph (eweis et al., 1999), factores que están incluidos en el coeficiente de retardo. se han realizado una serie de ensayos tendientes a evaluar los efectos de la materia orgánica disuelta sobre la movilidad del imidacloprid en un suelo calcáreo; los resultados evidenciaron el incremento de la velocidad de lixiviación del imidacloprid al aumentar el contenido de materia orgánica en solución (flores et al., 2002). adicionalmente se han desarrollado modelos matemáticos que permiten la predicción de la lixiviación de los agroquímicos, considerando el transporte del contaminante con los flujos advectivos y dispersivos (suzuki et al., 1998; perfect et al., 2002). adicionalmente se han propuesto índices que permiten predecir el riesgo de contaminación de un acuífero subterráneo (alister et al., 2005). el objetivo de este estudio fue evaluar en un suelo typic humitropept del conjunto melendez, en el valle del cauca, la movilidad del imidacloprid (1-(6-cloro-3pyridil-methyl-2(nitroimino)-3,4 hidroimidazolideno) y el carbofuran (2,3dihidro2,2dimetilbenzofuran-7 -il metilcarbamato) los cuales son plaguicidas usados en el valle del cauca para controlar la mosca blanca en cultivos de yuca. materiales y métodos los solventes ussados fueron metanol grado pesticida mallincrodt® y acetonitrilo grado pesticida mallincrodt®. respecto de los equipos utilizados, se contó con un espetrofotómetro u.v.-visible shimadzu uv-160a® y un fluorómetro shimadzu rf-1501®. las muestras de suelos se recolectaron en meléndez (cali) y su clasificación taxonómica, que fue realizada por instituto geográfico agustín codazzi en el año de 1970 (igac, 1970), indica que corresponde a un suelo typic humitropept de textura franco-arcillosa. caracterización del suelo se analizó el contenido de materia orgánica (mo), la capacidad de intercambio cationico (cic), la granulometría, ph, conductividad hidráulica y humedad, de muestras de un suelo tomado en meléndez (cali, valle). columnas empacadas de suelo ensayo de movilidad. en los ensayos de movilidad en columnas de suelo empacadas con suelo disturbado se siguieron las condiciones y procedimientos de la guía oecd 106 (oecd, 1999), usando una columna de suelo de 30 cm de alto y 5,2 cm de ancho ,y simulando agrono. colomb. 25(1), 2007 162 una lluvia de 300 mm en 48 horas (687 ml/48 horas), se adicionaron 3,4 mg de cada plaguicida. toma de muestras. se determinó la concentración de los plaguicidas en secciones de 6 cm de altura en la columna de lixiviación de 30 cm de altura. procedimientos analíticos usados. se efectuaron limpieza (clean-up) y una cuantificación, así: limpieza (clean – up). 2,5 g del suelo y se adicionaron 10 ml de acetato de etilo; a continuación se llevó a ultrasonido por media hora, luego se filtró el extracto y el solvente fue evaporado; posteriormente, el extracto de la muestra se disolvió en agua. la activación de los cartuchos de c-18 se realizó con 5 ml de acetonitrilo (acn) y 5 ml de agua, pasando gota a gota. posteriormente se dejaron secar los cartuchos por 20 min y se inició el paso de las muestras, con flujo de 5 a 10 ml por min, se eluyó con 5 ml de metanol (meoh) y se evaporó el solvente; el eluato se aforó con agua destilada a 10 ml y se filtró en papel de fibra de vidrio whatman gf/a; esta solución se analizó por la técnica de fluorescencia para determinar la concentración del plaguicida. 2,5 g de suelo y se adicionó 25 ml de acetonitrilo para llevar a ultrasonido por media hora; el solvente fue evaporado hasta 15 ml y el extracto se aforó con agua a 100 ml. el extracto se extrajo por extracción mediante fase sólida de igual manera que el imidacloprid. la activación de los cartuchos de c-18 y la extracción se realizaron igual al procedimiento anterior: posteriormente se eluyó con 5 ml de acetonitrilo. el eluato se aforó con agua destilada a 10 ml y, posteriormente, se actuó igual que en el procedimiento anterior. cuantificación. las mediciones de la concentración de imidacloprid (vilchez et al., 1998) y carbofuran se realizaron por el método de fluorescencia, así: de tal forma que las concentraciones en los balones aforados estuvieran entre 0,05 y 1,0 mg· l-1, se adicionaron 15 ml de la buffer 0,04m britton robinson de ph 11,8 unidades a cada uno de ellos, se agitaron y se aforaron a 25 ml con agua desionizada. posteriormente se colocaron 3 ml de la solución en una celda de cuarzo y se irradió por tres minutos a una longitud de onda de 335 nm; finalmente, se leyeron las máximas intensidades de fluorescencia a una longitud de onda de 376 nm. problema de tal forma que la concentración de carbofuran en el balón aforado estuviera entre 0,2 y 1,0 mg· l-1, se colocaron 3 ml de la solución en una celda de cuarzo que se irradió con una longitud onda de excitación de 276 nm; a continuación se leyeron las máximas intensidades de fluorescencia a una longitud de onda de emisión de 303 nm. posteriormente se realizó el cálculo de la concentración usando la curva de calibración. lisímetro de campo ensayo de movilidad en campo. los recipientes usados fueron de un diámetro de 0,4 m y altura de 0,25 m, con una forma circular y con un lecho poroso para recolectar el lixiviado en un recipiente. a cada uno de estos cilindros se les colocó un bloque de suelo de las mismas medidas del recipiente y los vacíos laterales se llenaron con suelo que se compactó; se llevó el suelo a la capacidad de campo y se adicionó el plaguicida en cada lisímetro en una dosis de 15 kg· ha-1; luego éstos se cubrieron con plástico para evitar efectos de evapotranspiración o disolución por lluvia. posteriormente a la aplicación del plaguicida se realizó una aspersión diaria de 1,38 l de agua en dos aplicaciones a cada lisímetro durante el periodo de ensayo; el total de estas adiciones de agua permitió simular una precipitación mensual de 300 mm. se registró el volumen de las muestras lixiviadas y se tomaron muestras dos veces por semana, las cuales se preservaron en frascos ámbar a 4°c para su posterior análisis. procedimientos analíticos usados. se efectuaron una limpieza (clean-up) y una cuantrificación, tanto para el imidacloprid, como para el carbofuran, así: 400 ml de muestra y se realizó la extracción en fase sólida. se activaron los cartuchos de c-18 con 5 ml de agua, 5 ml de acn, pasando gota a gota; luego se dejó secar los cartuchos por 20 min y se inició el paso de las muestras, con flujo de 5 a 10 ml por minuto. posteriormente se dejaron secar los cartuchos y se eluyeron con 5 ml de metanol para el imidacloprid y 5 ml de gutiérrez et al.: movilidad de los plaguicidas carbofuran e imidacloprid... 163 2007 acetonitrilo para el carbofuran, despues de lo cual se evaporó el solvente. el eluato se aforó con agua destilada a 10 ml, solución que se filtró y posteriormente se analizó por la técnica de fluorescencia, como se describió en el anterior procedimiento. tiempo de monitoreo. el monitoreo de los ensayos de lixiviación en los lisímetros de campo se realizó durante 45 días para el confidor® y furadan®, presentaciones comerciales de imidacloprid y carbofuran, respectivamente. se colectaron muestras del lixiviado en el instante cero y los días 0, 4, 7, 11, 14, 18, 21, 25, 28, 32, 35, 38, 42 y 45. se registró el volumen de las muestras y se preservaron en frascos ámbar a 4°c. resultados y discusión se realizó un perfil del suelo de 0-15 cm, 15-30 cm y 3045 cm en un área de trabajo de 80 m2; los resultados de la caracterización del suelo se presentan en la tabla 1. la evaluación de los resultados mostró que las características fisicoquímicas del suelo corresponden a un sustrato con buenas características para el tipo agrícola typic humitropept; sin embargo, el suelo posiblemente presentaba un estado de compactación. movilidad en columnas empacadas de suelo cada plaguicida se aplicó a tres columnas usando una dosis del ingrediente activo (i.a.) de 15 kg· ha-1 (equivale a la adición de 3,24 mg de plaguicida por columna) y una columna se utilizó como blanco. posteriormente se inició la simulación de lluvia por 48 horas. los resultados de la cuantificación del plaguicida en el lixiviado se presentan en la tabla 2: muestran una mayor recuperación de carbofuran en los lixiviados que de imidacloprid, lo que indica que el carbofuran tiene una tasa de retención menor que el imidacloprid en este tipo de suelos. cada columna con suelo perturbado de se dividió en cinco secciones, las cuales fueron pesadas y luego se realizó la extracción y cuantificación del plaguicida en cada una. la tabla 3 resume el valor de la concentración del carbofuran en cada una de las secciones (la columna 3 tabla 2. cuantificación de plaguicida en el lixiviado. concentración carbofuran mg· l -1 columna 1 columna 2 (blanco) columna 3 columna 4 promedio desviación estándar 0,91 0,00 0,63 0,59 0,71 0,06 concentración imidacloprid mg· l -1 columna 1 columna 2 columna 3 (blanco) columna 4 promedio desviación estándar 0,15 0,20 0,00 0,19 0,18 0,01 tabla 3. dosificación del carbofuran (mg) por secciones. columna 1 columna 2 (blanco) columna 3 columna 4 promedio sección dosis carbofuran mg/sección dosis carbofuran mg/sección dosis carbofuran mg/sección dosis carbofuran mg/sección dosis carbofuran mg/sección 1 0,00 0,32 0,00 0,00 0,00 2 0,00 0,00 1,04 0,00 0,35 3 1,16 0,00 0,59 0,67 0.81 4 0,89 0,00 1,40 1,04 1,11 5 0,33 0,00 0,87 2,65 1.28 total mg 2,39 0,32 3,90 4,36 3,55 % retenido columna 70,33 9,35 114,76 128,09 104,1 % total recuperado 87,40 0,00 126,95 139,17 117,9 tabla 1. caracterización del suelo typic humitropept. parámetro profundidad (cm) 0 15 cm 15 30 cm 30 – 45 cm ph (unidades) 6,9 7,04 6,92 humedad (%) 4,8 5,28 5,19 materia orgánica (%) 3,02 2,99 2,28 c.i.c. (me·100 g -1 ) método del acetato de amonio 39,82 30,31 36,18 densidad aparente (g·cm -3 ) 1,69 1,75 1,73 porosidad (%) 35,2 32,6 34,8 humedad a capacidad de campo (%) 42 44 43 conductividad hidráulica (mm/día) 496 499 512 % granulometría arena limo arcilla textura 32,38 29,51 29,53 29,45 33,99 29,78 38,16 36,5 40,69 franco – arcilloso franco – arcilloso franco – arcilloso agrono. colomb. 25(1), 2007 164 fue el blanco) y en la tabla 4 se evidencia la concentración del imidacloprid en cada sección (la columna 3 fue, así mismo el blanco). en el traslado de un contaminante a través del suelo se experimentan fenómenos de advección, dispersión hidrodinámica y adsorción/desorsión, de equilibrio instantáneo en un medio poroso uniforme. estos fenómenos resultan complejos en su descripción individual y al combinarse generan múltiples interpretaciones. por lo anterior se utiliza de una manera más sencilla el coeficiente de retardo que involucra todos estos fenómenos. el factor de retardo se describe así: r = 1 + ( / ) kd ecuación 1 donde: r: coeficiente de retardo; : densidad; : porosidad; kd: coeficiente de distribución (eweis et al., 1999). observando las tablas 3 y 4 se identificó la profundidad a la cual se encuentra la mayor cantidad de cada uno de los plaguicidas en cada columna a las 48 horas de desarrollo del ensayo. esto permite calcular la velocidad de migración del pesticida, junto con el valor de la conductividad hidráulica (velocidad en poros) se calcula el coeficiente de retardo del transporte (r) en el suelo para cada uno de los plaguicidas de la siguiente manera: r = velocidad en poros velocidad del contaminante ecuación 2 (eweis et al., 1999). la ecuación 1 es una expresión que permite calcular los coeficientes de distribución de cada uno de los plaguicidas. al sustituir con los valores promedio de coeficiente de retardo, la porosidad y la densidad, el coeficiente de distribución hallado para el carbofuran fue de 8,6 x 10-4 m3· kg-1 y para el imidacloprid de 5,6 x 10 -3 m3· kg-1. este resultado permite concluir que el carbofuran tiene menor afinidad por la materia orgánica y las arcillas presentes en el suelo estudiado. el promedio del coeficiente de retardo fue de 4,29 para el carbofuran, con una desviación estándar de 0,33 y un c.v. de 7,77%. el resultado promedio del coeficiente de retardo para el imidacloprid fue de 6,05, con una desviación estándar de 0,87 y un c.v. de 14,4% (tabla 5). tabla. 4. dosificación del imidacloprid (mg) por secciones. sección columna 1 columna 2 columna 3 (blanco) columna 4 promedio dosis imidacloprid mg/sección dosis imidacloprid mg/sección dosis imidacloprid mg/sección dosis imidacloprid mg/sección dosis imidacloprid mg/sección 1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3 1,63 2,13 0,00 0,19 1,32 4 0,99 0,98 0,00 1,4 1,12 5 0,00 0,00 0,00 1,14 0,38 total mg 2,620 3,11 0,00 2,77 2,62 % retenido columna 77,03 91,38 0,00 81,40 83,27 % total recuperado 79,93 95,20 0,00 85,01 86,71 tabla 5. coeficiente de retardo (r) de los plaguicidas estudiados. columna 1 columna 2 columna 3 columna 4 profundidad carbofuran (cm) 21 21 27 profundidad imidacloprid (cm) 15 15 21 velocidad carbofuran (mm/día) 120 120 160 velocidad imidacloprid (mm/día) 86,8 86,8 121 r carbofuran 4,45 4,52 3,91 r imidacloprid 6,96 5,99 5,21 gutiérrez et al.: movilidad de los plaguicidas carbofuran e imidacloprid... 165 2007 los resultados del coeficiente de retardo muestran que el carbofuran presenta una mayor velocidad de transporte, lo que significa que se tiene un mayor potencial de contaminar las fuentes subterráneas (tabla 5). los resultados muestran la mayor adsorción del imidacloprid debido a que los suelos estudiados presentan una carga superficial negativa debido al alto contenido de arcillas (38,16 a 40,69% de arcillas) y el imidacloprid presenta más grupos de carga positiva que el carbofuran. lo importante del coeficiente de retardo calculado usando las columnas de lixiviación es que incluye en una forma precisa los efectos de la advección (velocidad media de transporte en el campo), la dispersión (trayectorias tortuosas y difusión molecular), los efectos de la adsorción en el tipo de suelos analizados, teniendo en cuenta la humedad y porosidad de este tipo de suelos; por tanto, se pueden tener condiciones de comportamiento hidráulico muy similares a las de los bloques de suelo sin perturbar en campo (eweis et al., 1999). flores et al. (2002) reportaron la realización de experimentos en columnas de suelos disturbados para la determinación de la movilidad del insecticida imidacloprid en suelos calcareos, en los cuales la elusión se realizó con una solución 0,01 m con cantidades variables de materia orgánica disuelta; los resultados mostraron que la movilidad se incrementa al aumentar la concentración del ácido tanico y las ligninas. esto muestra que en los suelos estudiados se reduce la adsorción y se favorece la lixiviación incrementando el potencial de contaminación con la materia orgánica. en estos ensayos se obtuvieron coeficientes de retardo que oscilan entre 1,65 y 2,10, valores que indican una alta lixiviación. castillo et al. (2003) reportaron que el carbofuran presenta una mayor retención en suelos con altos contenidos de materia orgánica; adicionalmente se determinó que en los suelos ensayados la totalidad del carbofuran había sido lixiviado en un tiempo menor a 15 días, en columnas de suelo perturbado de 20 cm. los anteriores antecedentes muestran que la velocidad del movimiento de los plaguicidas estudiados en los poros del suelo, están afectados por el contenido de la materia orgánica; no obstante, aún en dichas condiciones se tiene que presentan alto potencial de lixiviación, lo que confirma el alto riesgo de contaminación de los cuerpos de agua subterráneos con los plaguicidas estudiados. estudio de los lisímetros en campo durante el periodo de estudio se colectaron muestras del lixiviado dos veces por semana para su posterior cuantificación. los datos de las concentraciones obtenidos se multiplicaron por el volumen de la muestra de lixiviado recolectada y así se calculó el valor de la masa del plaguicida en miligramos lixiviada en el día de toma de muestra. para poder conocer la cantidad total del plaguicida lixiviado, se calculó el valor de la masa de plaguicida que se tendría dentro del rango de los días de dos mediciones, esto se expresa de la siguiente forma matemática: masa recuperada (mg) en un período de tiempo = v (t)* c (t) * t ecuación 3 donde: v (t) = volumen de lixiviado en un instante t. c (t) = concentración de plaguicida en el lixiviado en un instante t. t = rango de días en el que esta incluido el día del instante t (gutiérrez, 2004). las figuras 1 y 2 presentan la masa de imidacloprid y de carbofuran versus el tiempo, para identificar el tiempo en cual lixivió la mayor cantidad de los plaguicidas. para el imidacloprid se observó que en los lisímetros li-1 y li-2, se obtuvo la mayor concentración de imidacloprid en el rango de los días 40 y 43,5 mientras para el lisímetro li-3 entre los días 36,5 y 40. al comparar el tiempo calculado con el coeficiente de retardo de 45,4 días, se tiene que el plaguicida eluyó entre cinco y nueve días antes de lo esperado. en la figura 1 se observaron dos puntos máximos de aparición del plaguicida, el primero corresponde al lavado inicial que arrastró al plaguicida a través de caminos preferenciales y el segundo se debió a la aparición del plaguicida que se eluyó a través del bloque de suelo en un periodo de 36,5 a 43,5 días. en la figura 2 se observa que en los lisímetros lc-1 y lc-3 se obtuvo la mayor concentración de carbofurán en el rango de los días 30 a 33,5 mientras para el lisímetro lc-2, entre los días 33,5 y 36,5. comparando el tiempo calculado con el coeficiente de retardo de 32,2 días, se tiene que el plaguicida eluyó en el periodo esperado. entonces se determinó que el carbofuran es eluído casi 15 días antes que el imidacloprid y que su masa recuperada es mayor. por tanto, el carbofuran es lixiviado más fácilmente que el imidacloprid y, por tanto, representa un mayor riesgo ambiental para la contaminación de las aguas subterráneas. agrono. colomb. 25(1), 2007 166 ndongo et al. (2000) reportaron el estudio de la movilidad de imidacloprid y linuron en suelos de alto contenido de materia orgánica, usando lisímetros con suelo sin perturbar de una altura de 65 cm; estos ensayos mostraron que el linuron no lixivió por debajo de los 65 cm y el imidacloprid si mostró trazas en el agua percolada, paralelo al ensayo se determino hizo un estudio de trazadores el cual determinó la existencia de caminos preferenciales. al comparar los resultados obtenidos en nuestro ensayo con la referencia, se puede presumir que la presencia de una elevada concentración de los plafigura 1. masa de imidacloprid recuperado (mg/volumen de muestra recolectado) durante las mediciones. figura 2. masa de carbofurán recuperada (mg/volumen de muestra recolectado) durante las mediciones. guicidas en el lixiviado en los primeros días del ensayo se relaciona con la presencia de caminos preferenciales en los bloques de suelo (ndongo et al., 2000). extoxnet (2007) reporta que los valores del índice de gustafson (que depende del tiempo de vida medio y del coeficiente de adsorción) para imidacloprid y carbofuran son de 3,42 y 3,89; de manera correspondiente, estos valores clasifican a los mencionados plaguicidas como sustancias que presentan una alta capacidad de lixiviación, lo cual fue confirmado a través de los ensayos realizados; gutiérrez et al.: movilidad de los plaguicidas carbofuran e imidacloprid... 167 2007 también se observa que el carbofuran presenta un valor más alto del índice lo cual esta acorde a la mayor velocidad de lixiviación que presento en los ensayos. conclusiones el estudio de lixiviación en columnas de suelo mostró que el carbofuran posee un coeficiente de retardo de 4,29 y el imidacloprid de 6,05. por tanto, el carbofuran se transporta más rápidamente en el suelo de la serie melendez typic humitropept, de cali (valle). los ensayos de campo confirmaron el comportamiento los dos plaguicidas, determinado también en los ensayos de movilidad en columna a escala de laboratorio: el carbofuran eluyó entre los 33,5 y 36,5 días, con un porcentaje de recuperación de 46,3% y el imidacloprid eluyó entre los días 36,5 hasta 43,5, con un porcentaje de recuperación de 39,7%. los resultados del coeficiente de retardo obtenidos en los ensayos usando las columnas de lixiviación permiten calcular en un periodo de tiempo cercano el tiempo de recorrido de los plaguicidas en los lisímetros de campo y, por tanto se puede afirmar que los resultados describen de una forma precisa los efectos de la advección, la dispersión y la adsorción, lo cual permite estudiar en forma confiable el comportamiento del tránsito de plaguicidas en el tipo de suelos evaluados. agradecimientos los autores agradecen a la vicerrectoría de investigaciones de la universidad del valle por su valioso apoyo al desarrollo de este proyecto y al laboratorio ambiental de la cvc por colaboración en el desarrollo del mismo. literatura citada alister, c. y m. kogan. 2005. eri: enviromental risk index. a simple proposal to select agrochemicals for agricultural use. crop protection 25(3), 202-211. alphen, v. y j. stoorvogel. 2002. effects of soil variability and weather conditions on pesticide leaching— a farm-level, evaluation. j. environ. qual. 31, 797–805. capri, e. 2001. imidacloprid and pyrimethanil soil sorption. agronomie 21, 57-64. castillo, a., m. delfino, m. subovsky, s. rodríguez, n. fernández y j. rojas. 2003. movilidad de carbofuran (2,3-dihidro-2,2-dimetilbenzofuran-7-metilcarbamato) en columnas de suelo. en: comunicaciones científicas y tecnológicas. http: //www1. unne.edu.ar/cyt/2003/comunicaciones/05-agrarias/a-016. pdf. 3p; consulta: marzo 2006. cogger, c.g. 1998. transport and persistence of pesticides in alluvial soils: ii. carbofuran. j. environ. qual. 27, 551-556. eweis, j., s. ergas, d. chang y e. schöeder. 1999. principios de biorrecuperación. mc graw-hill interamericana, madrid, 327 p. extoxnet (extension toxicology network). 2007. profiles oregon state unversity, usa. en: http://ace.ort.edu/cgi-bin/ mfs/01/pips/imidacloprid (carbofurane). htm.1p. consulta: marzo 2007. flores, f.; e. gonzález; m. fernández; m. pérez; m. villafranca; m. socías y m. ureña. 2002. effects of dissolved organic carbonon sorption and mobility of imidacloprid in soil. j. environ. qual. 31, 880-888. granada, l.a., m. páez y j. lerma.1998. relación de la movilidad del fluometuron con la adsorción en cuatro suelos del valle del cauca. información tecnológica 9(4), 65-69. gutiérrez, z. 2004. selección de insecticidas usados en el cultivo de yuca, tesis, universidad del valle, cali. 150 p. igac (instituto geográfico agustín codazzi). 1970. estudio semidetallado de suelos del valle geográfico del río cauca. colombia, 582 p. margni m., d. rossier, p. crettaz y o. jolliet. 2002. life a cycle impact assessment of pesticides on human health and ecosystems. agriculture, ecosystems and environment 93, 379-392. ndongo, b., g. leroux y j. fortín. 2000. transport du linuron, d´el imidaclopride et du bromure au travers de colonnes de sol et de lysimètres drainast. biotechnology agronomic society 4(1), 33-40. nemeth-konda, l., g. füley, g. morovjan y p. csokan. 2002. sorption behaviour of acetochlor, atrazine, carbendazim, diazinon, imidacloprid and isoproturon on hungarian agricultural soil. chemosphere 48(5), 545-552. oecd. 1999. leaching in soil columns. guideline 106, 13 p. peck, m., j. coterrill, f. blanco, r. wilkins y f. silva. 1995. field experiments to compare the movement of diuron from wettable powder and controlled release formulations in a brazilian soil. en: allan walker (ed.). pesticide movement to water monograph no 62. bcpc publications. perfect, e., m. sukop y g. hasler. 2002. prediction of dispersivity for undisturbed soil columns from water retention parameters. soil sci. soc. am. j. 66, 696-701. roy, j., j. hall, g. parkin, c. wagner y b. clegg. 2001. seasonal leaching and biodegradation of dicamba in turfgrass. j. environ. qual. 30, 1360-1370. suzuki, t., h. kondo, k. yagushi, t. maki y t. suga. 1998. estimation of leachibility and persistence of pesticides at golf courses from poiny – source monitoring and model to predict pesticide leaching to ground water. environ. sci.technol. 32, 920-929. vilchez, j., r. el-khattabi, r. blanc y a. navalon. 1998. photochemical-fluorimetric method for the determination of the insecticide imidacloprid in waters samples. analytica chimica acta 371, 247-253. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen el desconocimiento de los signos y síntomas visibles de las deficiencias nutricionales no permite establecer oportunos correctivos para manejar plantas con suficiente vigor, producción y calidad de los frutos. plantas de uchuva ecotipo colombia, propagadas por semilla, se sembraron en sustrato de arena cuarcítica en materas de plástico (25 l), y se mantuvieron durante 135 días en condiciones de invernadero de plástico en bogotá. las deficiencias nutricionales se indujeron a través de soluciones nutritivas, usando el método del elemento faltante y empleando un diseño completamente al azar con ocho tratamientos y cinco repeticiones, a saber: t0. testigo con fertilización completa; t1. fertilización completa –n; t2. –p; t3. –k; t4. –ca; t5. –mg; t6. –b, y t7. agua potable únicamente. solamente en el caso del nitrógeno se aplicó 15% del n de la fertilización completa. quincenalmente se efectuó una descripción visual y se llevó un registro fotográfico de los síntomas manifestados. las plantas con deficiencias de n, k y b presentaron los síntomas más severos, generando efectos negativos sobre la arquitectura y el deficiente porte de las plantas, además de causar una seria afección sobre el tejido vegetal. las plantas deficientes en b tomaron una forma de roseta, típico síntoma hipoplástico. las uchuvas que sufrieron deficiencias de p, ca, mg presentaron distorsiones en el color del follaje, observándose para la deficiencia de p, una coloración púrpura tanto en hojas de la zona reproductiva de la planta como en las del tallo principal. las deficiencias de mg y ca, respectivamente, indujeron clorosis foliar intervenal y coloraciones anaranjadas. the lack of knowledge about the visible signs and symptoms of nutritional deficiencies does not allow timely introducing plant management corrections as to obtain vigorous, productive and qualified crops. in the present experiment, which was carried out in the city of bogota, seed propagated cape gooseberry plants of the colombia ecotype were kept under plastic greenhouse conditions in 25 l plastic containers filled with quartz sand, for 135 days. mineral deficiencies were induced through nutrient solutions treated with the missing element technique, and arrayed in a completely randomized design with five replications and eight treatments, which were: t0. complete fertilization control treatment; t1. complete fertilization without nitrogen (-n); t2. complete fertilization -p; t3. -k; t4. -ca; t5. -mg; t6. -b, and t7. tap water. only in the case of nitrogen, 15% of full n fertilization was applied. apparent symptoms were visually described and photographed every 2 weeks. plants with n, k or b deficiencies expressed the most severe symptoms, including negative effects on plant size and architecture, and serious tissular affections. those plants suffering from p, ca or mg deficiency showed distortions in leaf color. in the particular case of p, a purple color in the leaves of the generative shoots and the vegetative stem was observed. foliar intervein chlorosis and orange colorations were respectively induced by mg and ca deficiencies. key words: nutrient solution, photographic record, chlorosis, necrosis, hypoplastic symptom. palabras clave: solución nutritiva, registro fotográfico, clorosis, necrosis, síntoma hipoplástico. fecha de recepción: 20 de enero de 2009. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 departamento de asistencia técnica, monómeros colombo-venezolanos s.a., bogotá (colombia). 3 autor de correspondencia. femartinezma@unal.edu.co agronomía colombiana 27(2), 169-178, 2009 riencia de cada agricultor, lo que a su vez implica un alto consumo de insumos y ausencia de tecnología (sanabria, 2005). pese al insuficiente nivel tecnológico, la uchuva es el segundo fruto exportado de colombia. enfermedades, plagas y deficiencias nutricionales son los principales problemas encontrados en los sistemas de producción de los fisiología de cultivos síntomas de deficiencia de macronutrientes y boro en plantas de uchuva (physalis peruviana l.) deficiency symptoms of macronutrients and boron in cape gooseberry plants (physalis peruviana l.) fabio ernesto martínez1, 3, jenny sarmiento1, gerhard fischer1 y francisco jiménez2 introducción siendo la uchuva (physalis peruviana l.) una planta solanácea originaria de perú, de hábito silvestre o semisilvestre (fischer, 2000), en colombia es cultivada por pequeños productores con bajo nivel de asistencia técnica, lo cual ha generado que diversas prácticas basadas en la expe170 agron. colomb. 27(2) 2009 frutales tropicales de clima frío y frío moderado (cano et al., 2000). la observación de los síntomas visibles de las alteraciones nutricionales es un método de diagnóstico cualitativo (garate y bonilla, 2008). la caracterización del desarrollo foliar y de la planta en general, sumado a los síntomas de deficiencias de nutrientes pueden ser una ayuda en el diagnóstico de desórdenes y desbalances nutritivos (yeh et al., 2000). los efectos nutricionales dependen de la influencia que ejerce cada nutriente en particular sobre los procesos fisiológicos y bioquímicos de la planta (mengel et al., 2001). sin embargo, evaluar el efecto de los diferentes nutrientes resulta complejo debido a que el metabolismo celular es, de un lado, regulado por la totalidad de los nutrientes absorbidos y, de otro, por la intensidad de la asimilación fotosintética (friedrich y fischer, 2000). si la concentración de un elemento nutriente esencial en el tejido vegetal está por debajo del nivel necesario para un óptimo crecimiento, indica que la planta es deficiente en ese elemento, y se produce así una alteración en la ruta metabólica en la que participa dicho elemento, afectando además otros procesos inmediatamente involucrados (epstein y bloom, 2005). algunos elementos son móviles en el floema (n, k, p, mg); otros son poco móviles (ca, b) y son obtenidos del xilema, y otros son de movilidad intermedia (fe, mn, cu, zn, mo) (calderón, 1995; gil, 2006). de hecho y como regla general, cuando empieza a manifestarse la deficiencia en los elementos móviles, el elemento que está almacenado en las hojas maduras tiende a desplazarse a las más jóvenes para cubrir sus necesidades, por lo que los síntomas de estos se presentan en las hojas maduras de la parte basal de la planta o ramas (navarro y navarro, 2000). situación diferente ocurre en los elementos poco móviles que tienden a manifestarse primero en las hojas jóvenes, mientras los de movilidad intermedia se muestran, en muchos casos, primero en la parte intermedia de la planta (calderón, 1995). la aparición de síntomas muchas veces es la primera indicación de que una def iciencia está limitando el crecimiento y a partir de este momento se requiere una cuidadosa observación y descripción de ellos, ya que se relaciona con la función y distribución de los nutrientes y podrían ser confirmados mediante el análisis de los tejidos (calderón, 1995). los primeros estudios en síntomas de deficiencia en la uchuva fueron realizados por garg y singh (1975), refiriéndose únicamente a n, p y k. los nutrientes considerados en la presente investigación fueron seleccionados de acuerdo con el siguiente criterio: los macronutrientes (n, p, k, ca y mg) fueron incluidos teniendo en cuenta que el tejido de las plantas los contiene en elevadas concentraciones (epstein y bloom, 2005), llegando sus deficiencias a determinar reducciones marcadas en el crecimiento, desarrollo y rendimiento. adicionalmente se incluyó el b, ya que se encuentra estrecho relacionado con cambios estructurales en las paredes celulares, las cuales llegan a tener hasta un 90% del contenido celular de este elemento (loomis y durst, 1992). de hecho, la deficiencia de b puede llegar a determinar condiciones tisulares muy anormales (rice, 2007). las deficiencias de nutrientes en el cultivo de la uchuva reducen el rendimiento y la calidad del fruto (martínez et al., 2008), y por ende, la rentabilidad del productor, por lo cual el objetivo de este estudio se centró en identificar los síntomas de deficiencia de varios nutrientes en esta especie con el fin de facilitar su reconocimiento en campo y para que el fruticultor pueda tomar medidas de corrección a tiempo. materiales y métodos la investigación se realizó en la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá, en condiciones de invernadero de plástico. se trasplantaron plantas de uchuva ecotipo colombia, de 1 mes de edad, en materas de plástico, con una capacidad de 25 kg; estas a su vez se llenaron con arena cuarcítica con un tamaño de grano de 0,5 mm y una conductividad eléctrica de 0,01 ds m-1. se implementó un diseño completamente al azar con ocho tratamientos y cinco repeticiones, distribuidos así: t0: fertilización completa (testigo); t1: fertilización completa menos nitrógeno (-n); t2: fertilización completa menos fósforo (-p); t3: fertilización completa menos potasio (-k); t4: (-ca), t5: (-mg), t6: (-b) y t7: aplicación de agua potable únicamente, sin ningún elemento adicional. en el caso sin nitrógeno se adicionó el 15% del n (fuente: nitrato de amonio), aplicado en el tratamiento completo (testigo) para garantizar un crecimiento mínimo de la planta (martínez, 1997). las plantas se ubicaron en cinco camas espaciadas a 1,5 m y dejando 1,5 m entre plantas. para evaluar el efecto de los tratamientos, se utilizó la solución de hoagland y arnon (1950) modificada (tab. 1), la cual fue mezclada para generar soluciones madre en tanques de 40 l; esta fue aplicada dos veces por día mediante regadera. al agua de riego se le realizó un análisis fisicoquímico (tab. 2) con el fin de verificar que fuera apta para el estudio. 1712009 martínez, sarmiento, fischer y jiménez: síntomas de deficiencia de macronutrientes y boro en plantas de uchuva... las fuentes utilizadas fueron: nitrato de amonio líquido, fosfato monopotásico, dap, nitrato de potasio, sulfato de potasio, nitrato de calcio líquido, mainstain calcio, sulfato de magnesio, edta-fe 11%, cosmoquel b y molibdato de amonio. el sistema de tutorado de las plantas utilizado fue en ´v´ y no se realizó ningún tipo de poda. las evaluaciones se tomaron con una frecuencia de 15 d (durante 7 meses) a partir de la fecha de la siembra realizando una descripción de los síntomas manifestados por las plantas y un registro fotográfico del desarrollo de los mismos para cada una de las deficiencias. con el fin de constatar las deficiencias de nutrientes se efectuó un análisis foliar en cada planta a los 135 días después de la siembra (dds). resultados y discusión las plantas regadas solamente con agua presentaron una reducción drástica de crecimiento, especialmente por la deficiente nutrición en n (tab. 3) y una clorosis severa generalizada; además no indujeron flores y por consiguiente frutos, comparados con el testigo (fig. 1a). nitrógeno el n es un constituyente de un gran número de compuestos orgánicos, incluidas hormonas de crecimiento (wild y jones, 1992) esenciales en el metabolismo de la planta, forma parte de la estructura de todas las proteínas, de los ácidos nucleicos (adn, arn), y además se encuentra como constituyente de las clorofilas y enzimas del grupo de los citocromos, intabla 1. niveles de nutrientes (mg l-1) para cada tratamiento en solución nutritiva hoagland y arnon (1950), modificada por d.f. ortega (comunicación personal, 2007), aplicada diariamente. tratamiento nutriente -n -p -k -ca -mg -b t0 h2o ce (ds m-1) 0,11 0,13 0,12 0,12 0,11 0,14 0,14 0,07 n 18 120 120 120 120 120 120 0 p 25 0 25 25 25 25 25 0 k 150 150 0 150 150 150 150 0 ca 80 80 80 0 80 80 80 0 mg 40 40 40 40 40 40 40 0 b 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0 tabla 2. análisis de agua del riego utilizada en el estudio. parámetro resultado método analítico ph 7,01 potenciómetro conductividad eléctrica (ce) (ds m-1) 0,07 conductímetro elementos (mg l-1) potasio (k+) 0,38 absorción atómica calcio (ca++) 7,40 absorción atómica magnesio (mg++) 0,71 absorción atómica sodio (na+) 0,90 emisión llama suma cationes (meq l-1) 0,48 bicarbonatos (hco3) 17,00 volumétrico cloruros (cl-) 4,30 volumétrico fósforo (h2po4 -) 0,00 colorimétrico azufre (so4 -) 1,40 turbimétrico suma aniones (meq l-1) 0,48 boro (b) 0,09 colorimétrico hierro (fe, a ph real) 0,21 absorción atómica hierro (fe, a ph 2,0) 0,22 absorción atómica alcalinidad (mg l-1 caco3) 14,00 dureza ((mg l-1 caco3) 20,00 relación de absorción de sodio (ras) 0,08 172 agron. colomb. 27(2) 2009 dispensables para la fotosíntesis y la respiración, y en varias coenzimas, como los nicotinamida-adenin-dinacleótidos (nad, nadp) (navarro y navarro, 2000). las plantas con deficiencia de nitrógeno (tab. 3) presentaron un menor porte (fig. 1b), solamente 99,6 cm de altura comparado con el testigo (216,2 cm), lo cual no es sorprendente ya que el n es el cuarto elemento más abundante en la planta, después del c, o y h (navarro y navarro, 2000); además mostraron un hábito etiolado (epstein y bloom, 2005). tuvieron tallos y ramas delgados con entrenudos cortos, hojas de reducido tamaño y grosor (garg y singh, 1975) y desprendieron prematuramente hojas antiguas, como también observaron en otras solanáceas, deficientes de este elemento, cabezas et al. (2002) en lulo, bergmann (1993) en tomate, y avilán (1975) en guanábana. se presentó una coloración verde pálido generalizada (fig. 1c), a causa de la pérdida de clorofila (calderón, 1995), que fue más acentuada en hojas bajeras (gómez, 2006); también se desarrolló una coloración púrpura intervenal muy marcada tanto en lámina como en pecíolo. este síntoma se presenta en caso de una grave deficiencia nitrogenada (navarro y navarro, 2000), lo cual explica bergmann (1993) como una mayor síntesis de carbohidratos en plantas carentes de n, que conduce a formar más antocianinas. se evidenció un retardo en la ramificación, floración y fructificación (8-10 d después del testigo), también reportado por garg y singh (1975) en esta especie y por gómez (2006) en otras plantas. en ramas se manifestó una coloración púrpura y la floración fue reducida. al igual que en las hojas, los cálices (que cubren el fruto durante todo su desarrollo) exhibieron un color verde claro generalizado acompañado de pigmentación púrpura más acentuada hacia la zona de inserción del pedúnculo y venación rojiza. el color de los frutos fue de un naranja más claro. fósforo el p, no obstante ser un elemento usado en bajas cantidades en la planta (mengel et al., 2001), desempeña un rol muy importante en un gran número de reacciones enzimáticas que dependen de la fosforilación, incluida la incorporación del fosfato en los nucleótidos (adp, atp), por lo que el fósforo representa una función fundamental en la conservación y transferencia de energía. los fosfatos son, también, constituyentes de los ácidos nucleicos y de los fosfolípidos, además son esenciales para la división celular y para el desarrollo de los tejidos meristemáticos (wild y jones, 1992); asimismo intervienen en la utilización del azúcar y del almidón (mengel et al., 2001). con la deficiencia de fósforo (tab. 3) se observó en las plantas de uchuva una coloración verde levemente más oscura que en el testigo, coincidiendo con garg y singh (1975) (fig. 2a), pero no hasta verde-azul como describen epstein y bloom (2005) esta deficiencia. no se presentaron cambios severos en el porte de la planta, ya que no hubo diferencia significativa entre el tratamiento testigo y el sin p para la variable altura de la planta (martínez y sarmiento, 2008). las hojas de la parte bajera de la planta mostraron una coloración púrpura a parda en la venación principal (epstein y bloom, 2005) iniciando en el ápice, distribuida a manera de moteado y que posteriormente abarcó la totalidad de la hoja (fig. 2b). las hojas exhibieron una consistencia acartonada y textura rugosa (friedrich y fischer, 2000). este síntoma fue más acentuado en los nudos basales, antes de la bifurcación. igualmente, las hojas generativas ubicadas después del primer nudo en la segunda bifurcación manifestaron la misma coloración púrpura intensa, más acentuada en la base y márgenes foliares, pero que en estados finales alcanzó toda la lámina (fig. 2c). los síntomas fueron tabla 3. concentración de n, p, k, ca, mg y b en hojas de uchuva en los tratamientos de deficiencia (-n) y ausencia de nutrientes (-p, -k, -ca, -mg, -b) en la solución nutritiva y solo agua, a final del estudio, comparado con el testigo (t0). tratamiento n p k mg ca b % mg kg-1 t0 2,49 0,22 1,83 1,25 2,54 127,00 -n 1,57 -p 0,09 -k 0,48 -mg 0,05 -ca 0,80 -b 31,22 h2o 1,62 0,59 1,75 0,98 2,46 53,62 1732009 martínez, sarmiento, fischer y jiménez: síntomas de deficiencia de macronutrientes y boro en plantas de uchuva... 1a. testigo, con solución nutritiva completa. 1b. –n, crecimiento reducido de la planta. 1c. –n, coloración verde pálido, más acentuada en hojas bajeras. 2a. –p, coloración verde intensa de la planta, levemente más oscura que el testigo. 2b. –p, coloración púrpura a parda en la venación principal de las hojas en la parte bajera de la planta. 2c. –p, coloración púrpura intensa en hojas del tercio superior. 3a. –k, reducido porte de la planta, que indica síntomas foliares muy severos. 3b. –k, manchas necróticas distribuidas de forma intervenal rodeadas de un halo clorótico. 3c. –k, manchas necróticas de forma irregular, acentuándose más en el tercio medio del cáliz. figuras 1-3. síntomas de deficiencia en plantas, hojas, cáliz y frutos de uchuva con deficiencia de n (1b-c) y ausencia de nutrientes p (2a-c) y k (3a-c) mg (4a-c) ca (5a-c) y b (6a-c) en la solución nutritiva, comparado con el testigo (fig. 1a). mg (4a-c) ca (5a-c) y b (6a-c) 174 agron. colomb. 27(2) 2009 4a. –mg, síntomas principalmente en hojas de ramas generativas del tercio medio de la planta. 4b. –mg, clorosis intervenal desde el ápice hacia los bordes de la lámina en forma de “v”. 4c. –mg, en estados avanzados, pigmentos púrpura o pardos entre las venas y en las márgenes foliares y del cáliz. 5a. –ca, síntomas tanto en hojas bajeras como en las del tercio medio, después de la segunda bifurcación. 5b. –ca, aceleración de la senescencia con una fuerte clorosis que inició desde la base de las hojas. 5c. –ca, algunos frutos mostraron manchas redondas o alargadas de color crema a blanco. 6a. –b, disminución fuer te en el tamaño y porte de la planta, tornándose muy quebradiza. 6b. –b, clorosis foliar generalizada, más acentuada en el tercio medio, con pigmentos de color púrpura. 6c. –b, excesiva caída de flores y aborto de frutos. los que se desarrollaron fueron pequeños y deformados. figuras 4-6. síntomas de deficiencia en plantas, hojas, cáliz y frutos de uchuva con ausencia de nutrientes mg (4a-c) ca (5a-c) y b (6a-c) en la solución nutritiva, comparado con el testigo (fig. 1a). 1752009 martínez, sarmiento, fischer y jiménez: síntomas de deficiencia de macronutrientes y boro en plantas de uchuva... más apreciables en el primer y segundo tercio de la planta (gómez, 2006). en estados finales las hojas se tornaron completamente púrpuras a pardo-amarillo, y subsiguientemente se dio la abscisión foliar prematura, similar a lo observado por garg y singh (1975) en donde las hojas en sus últimos estados se tornaron de un color verde-grisáceo, con eventual secamiento y caída prematura. potasio la planta exige el k para generar la turgencia y el mantenimiento del potencial osmótico celular, regulando en las células guarda la apertura de los estomas (bennet, 1993). además, según el mismo autor, el k funciona como un estabilizador del ph celular, contrarresta las cargas negativas de los ácidos orgánicos y aniones inorgánicos, y es activador para más de 60 enzimas en el tejido meristemático. también actúa en la producción del atp, en la síntesis de almidón y proteínas, y en el proceso de fotosíntesis y el metabolismo de los carbohidratos (samra y arora, 1997). las deficiencias de k se presentan con mayor frecuencia en suelos arenosos (wild y jones, 1992), lo que incrementó la manifestación de síntomas de deficiencia en este estudio. junto con la carencia en boro y nitrógeno, esta deficiencia (tab. 3) fue la que más afectó el porte de la planta y mostró los síntomas foliares más severos (fig. 3a) causando una disminución del tamaño de la planta en general, como también lo reportaron gargh y singh (1975) en esta especie y marschner (2002) en general. en el tallo se observaron entrenudos cortos, similar a lo manifestado en fríjol (bergmann, 1993), ramas poco elongadas (gómez, 2006) y más delgadas que las del testigo, lo que concuerda con lo reportado por pissarek y finck (1972) en maíz debido a un menor grosor del sistema vascular. algo semejante se presenta en los cítricos, en los cuales una deficiencia muy fuerte del potasio resulta en una pérdida de rigidez y posterior doblamiento de ramas (montoya et al., 2005). en el tejido foliar el daño inició con unas manchas o puntos muy pequeños de forma irregular, con un tono más claro y de apariencia húmeda, distribuidos de forma intervenal (garg y singh, 1975) en toda la lámina, lo que está relacionado con el colapso de los cloroplastos (mengel et al., 2001). posteriormente incrementaron su tamaño, tornándose en pudriciones secas o manchas necróticas, y se rodearon de un halo clorótico que luego tomó un color amarillo a anaranjado intenso (fig. 3b), similar a lo reportado por chang y liang (1978) en algodón. estas pudriciones secas incrementaron su área afectando por completo el tejido de la hoja, que finalmente se volvió totalmente amarilla, secándose progresivamente del ápice a la base (wild y jones, 1989) en el caso de hojas generativas, o de la base al ápice en hojas bajeras. tal como en otra solanácea, como el lulo (cabezas et al., 2002), la deficiencia de potasio se presentó especialmente en las hojas adultas y de estas en sus bordes, donde empezó a manifestarse una necrosis perimetral, la cual aumentó progresivamente y luego alcanzó toda la lámina foliar. la planta perdió la totalidad de sus hojas en el primer y segundo tercio del dosel, lo que describieron garg y singh (1975) como una abscisión prematura de hojas en uchuva debido a esta deficiencia nutricional. los síntomas se presentaron inicialmente en hojas vegetativas o bajeras (mengel et al., 2001), las cuales además presentaron una superficie corrugada (garg y singh, 1975; mengel et al., 2001) y epinastias; posteriormente las hojas jóvenes mostraron los mismos síntomas. las ramas de segundo orden tomaron una tonalidad parda y se secaron progresivamente iniciando desde la zona apical o zonas de nuevo crecimiento hacia la base; finalmente, al igual que las hojas, estas se secaron totalmente y murieron, síntomas que describen epstein y bloom (2005) como “dieback” (muerte descendente) en condiciones de deficiencia de k severa. se presentó el mismo daño de tejido en el cáliz de los frutos. inició con puntos y manchas de poco tamaño y de forma irregular, acentuándose más en el tercio medio del cáliz (fig. 3c), y se expandió hacia su ápice hasta cubrir gran parte del capacho. finalmente se observaron cáliz y pedúnculos completamente secos y de consistencia crocante. los frutos maduraron más lentamente, en contraste con los cítricos cuyos frutos bajo este desorden maduran prematuramente (bergmann, 1993), a pesar de que se apreció madurez de cosecha en el cáliz. magnesio el mg es un componente específico de la clorofila (porfirina magnésica) en la que un átomo de magnesio está ligado a cuatro anillos pirrólicos (wild y jones, 1992). cumple un rol específico como activador de enzimas envueltas en la respiración, fotosíntesis y síntesis de adn y arn (taiz y zeiger, 2006). actúa como cofactor de la mayor parte de las enzimas que intervienen en la fosforilación, y su importancia es grande en la transferencia de la energía (wild y jones, 1992). los síntomas de este elemento se mostraron principalmente en hojas de ramas generativas del tercio medio de la planta (fig. 4a), después de la segunda bifurcación, contrario a lo manifestado en los estudios de mengel et 176 agron. colomb. 27(2) 2009 al. (2001) y epstein y bloom (2005) en donde se observaron primero en hojas maduras. además, en las hojas se presentó un moteado o clorosis intervenal (mengel et al., 2001) de color verde muy claro, que inició en el ápice o por la zona media de la hoja y avanzó por los bordes hacia toda la lámina en forma de “v” (fig. 4b), síntoma similar a lo descrito por navarro y navarro (2000) en cítricos. en estados avanzados, se desarrollaron pigmentos púrpura (gómez, 2006) o pardos (epstein y bloom, 2005) en las márgenes y entre las venas y las hojas y el cáliz (fig. 4c), y se tornaron completamente cloróticas. no se apreció un efecto importante sobre el porte de la planta, siendo la deficiencia magnésica de menor impacto sobre el hábito de crecimiento de la planta (marschner, 2002). síntomas similares fueron reportados por cabezas et al. (2002) en lulo, donde además las hojas jóvenes conservaron su color original pero se notaron flexuosas y brillantes. calcio según navarro y navarro (2000), una de la principales funciones del ca en la planta es formar parte de la estructura de la protopectina, como agente cementante para mantener las células unidas, estando localizado en la lámina media y en la pared primaria celular. entre las otras funciones del calcio, las describen estos autores como la regulación de la absorción de nitrógeno, su actuación en la traslocación de los carbohidratos y proteínas, la neutralización de los ácidos orgánicos y la activación de algunas enzimas como amilasa y fosfolipasa. además actúa como segundo mensajero entre factores ambientales y diferentes respuestas de las plantas en crecimiento y desarrollo (marschner, 2002). los síntomas de la deficiencia cálcica (tab. 3) se observaron tanto en hojas bajeras como en hojas del tercio medio principalmente, es decir ubicadas después de la segunda bifurcación (fig. 5a) que se diferenciaron de las observaciones de otros autores (montoya et al., 2005; gómez, 2006), los cuales indican que estos síntomas se presentan, más bien, en hojas jóvenes y superiores de la planta. las hojas afectadas aceleraron su senescencia manifestando una fuerte clorosis o color anaranjado intenso, que inició desde la base de las hojas y se extendió a la totalidad de estas (fig. 5b). la clorosis o color naranja intenso comenzó por lo general en un lóbulo de la base de la lámina foliar. además se observaron puntos minúsculos necróticos en el margen foliar, lo cual fue descrito también por bergmann (1993). en algunos casos los frutos mostraron manchas redondas o alargadas de color crema a blanco y de tamaños variables (fig. 5c), pero no se observó el rajado de este órgano, descrito por cooman et al. (2005) y fischer (2005) debido a esta deficiencia. angulo et al. (2005) reportan que la carencia de ca se manifiesta en algunos frutos, especialmente de la parte superior de la planta, con cálices deformes que no cubren la totalidad del fruto y manchas necróticas en el ápice de este, similares a los que muestra el tomate por deficiencia de calcio. boro el boro desempeña un rol primario en la biosíntesis y estructura de la pared celular y en la integridad de la membrana plasmática (marschner, 2002); asimismo está involucrado en el transporte de azúcares, la lignificación de la pared celular (loomis y durst, 1992), la elongación celular, la síntesis de ácidos nucleicos y las respuestas hormonales (taiz y zeiger, 2006). la deficiencia de boro (tab. 3) afectó severamente la arquitectura de la planta. la planta en general tomó una forma de roseta (friedrich y fischer, 2000) que es un típico síntoma hipoplástico (montoya et al., 2005), debido a la malformación de todas sus estructuras y a la desorganización de sus meristemos, lo que conduce, generalmente, a la muerte prematura de los ápices caulinares (wild y jones, 1992) acentuándose durante el transcurso de carencia de este elemento en el ensayo, como lo observaron hernández y pacheco (1986) en cardamomo. la baja concentración de b genera disminución rápida en el nivel de rna y, en consecuencia, cesa la división celular en los meristemos (wild y jones, 1992). además de una fuerte disminución en el tamaño y porte por un retraso en el crecimiento (navarro y navarro, 2000), la planta de uchuva perdió elasticidad en sus tejidos, tornándose muy quebradiza (fig. 6a). las hojas del tallo principal y de las ramas generativas en el tercio medio de la planta mostraron una textura corrugada y una consistencia acartonada o crocante muy fuerte, retorciéndose (navarro y navarro, 2000) y tomando forma de cilindro o cono, porque no se presentó una expansión completa de la lámina foliar (yeh et al., 2000). schopfer y brennicke (2006) explican la consistencia crocante y quebradiza de los tejidos en las plantas carentes de b debido a la irregular formación de la pared celular por una ineficiente reticulación de la pectina. adicionalmente se presentó una clorosis foliar generalizada (navarro y navarro, 2000), que fue más acentuada en el tercio medio, y se desarrollaron pigmentos púrpura a manera de mosaicos en las venas, expandiéndose desde el ápice a toda la lámina (fig. 6b). en estados finales se presentaron pudriciones secas de forma irregular extendidas entre las venas (navarro y navarro, 2000). 1772009 martínez, sarmiento, fischer y jiménez: síntomas de deficiencia de macronutrientes y boro en plantas de uchuva... similar a lo reportado por cabezas et al. (2002) en lulo (solanum quitoense), se observó daño en los meristemos y zonas de crecimiento atrofiadas en uchuva; en consecuencia, las hojas del tercio superior se malformaron tomando la apariencia de una gota o lanza, por la deformación de su base. como una posible explicación para este síntoma, christensen et al. (1978) afirmaron que las células pueden continuar dividiéndose pero la estructura de los nuevos tejidos no se forma completamente. igualmente se observaron hiponastias (gómez, 2006), y superficies corrugadas, abultadas y brillantes. se apreciaron clorosis irregulares en la lámina foliar (navarro y navarro, 2000), ya fuese en forma de puntos o manchas diminutas repartidas a lo largo de la hoja, o clorosis parciales acompañadas de coloraciones púrpura muy acentuadas. las ramas generativas desarrollaron entrenudos muy cortos y fueron excesivamente quebradizas, similar a lo descrito por christensen et al. (1978) en la vid. en las zonas apicales se presentó una excesiva brotación de tallos cortos y deformados, semejante a lo observado por sindoni et al. (1994) en ajonjolí, en el cual la deficiencia severa de b activó las yemas axilares acortando los entrenudos apicales y dando a las hojas un aspecto de roseta. hubo excesiva caída de flores y aborto de frutos (gómez, 2006). los que se desarrollaron, presentaron un tamaño muy reducido, deformaciones (fig. 6c) (friedrich y fischer, 2000), un fuerte daño en tejido debido a pudriciones en la zona de inserción del pedúnculo y cálices deformados. también se observó un reducido número de retoños basales comparado con el testigo. conclusiones los síntomas de deficiencia más severos se manifestaron por disminución marcada del n y ausencia completa de los elementos k y b en la solución nutritiva, en donde, además de efectos sobre la lámina foliar, se presentó un cambio drástico en la arquitectura y en la textura de los tejidos. las deficiencias de p, mg y ca indujeron un cambio en el color y la calidad de las hojas sin afectar en mayor grado el crecimiento de la planta. la descripción de síntomas en la planta de uchuva y el material fotográfico presentado en este estudio facilitan el reconocimiento de estas deficiencias nutricionales y la toma de medidas correctivas en el cultivo por el fruticultor. literatura citada angulo, r., c. bojacá, a. cooman, d. gómez y c. torres. 2005. resultados investigaciones ciaa. pp. 49-77. en: angulo, r. (ed.). uchuva el cultivo. universidad de bogotá jorge tadeo lozano, bogotá. bennett, w.f. (ed.). 1993. nutrient deficiencies and toxicities in crop plants. aps press, st. paul, mn. avilán, l. 1975. efecto de omisión de los macronutrientes en el desarrollo y composición química de la guanábana (annona muricata l.) cultivada en soluciones nutritivas. agron. trop. 25(1), 73-79. bergmann, w. 1993. ernährungsstörungen bei kulturpflanzen. 3a ed. gustav fischer verlag jena, stuttgart, alemania. cabezas, m., t. botía y l. medina. 2002. determinación de síntomas por deficiencia inducida de nutrimientos en lulo (solanum quitoense lamb). pp. 176-181. memorias iv seminario nacional de frutales de clima frío moderado. medellín, colombia. calderón, f. 1995. concepción moderna de la nutrición vegetal. pp. 305-323. en: silva, f. (ed.). fundamentos para la interpretación de análisis de suelos, plantas y aguas para riego. 2a ed. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. cano, d.m., o.a. muriel, v.a. tamayo, e.j. bernal y z.m. hincapié. 2000. efecto del nitrógeno y el potasio en la calidad del fruto de lulo ‘la selva’ (solanum quítense*solanum hirtum). pp. 263-269. en: memorias tercer seminario de frutales de clima frío moderado. manizales, colombia. chang, i.c. y t.y. liang. 1978. effect of potassium fertilization on rice and cotton in southeast china. soil and fertilizer research institute of agriculture academy of china annual report. beijing, china. pp. 1-5. christensen, l.p., a.n. kasimatis y f.l. jensen. 1978. grapevine nutrition and fertilization in the san joaquin valley. div. agric. sci. university of california, publication 4087. davis, ca. cooman, a., c. torres y g. fischer. 2005. determinación de las causas del rajado del fruto de uchuva (physalis peruviana l.) bajo cubierta. ii. efecto de la oferta de calcio, boro y cobre. agron. colomb. 23, 74-82. epstein, e. y a.j. bloom. 2005. mineral nutrition of plants: principles and perspectives. sinauer associates publishers, sunderland, ma. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo. pp. 9-26. en: flórez, v.j., g. fischer y a.d. sora (eds). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. fischer, g. 2005. el problema del rajado del fruto de uchuva y su posible control. pp. 55-82. en: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita y j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. friedrich, g. y m. fischer. 2000. physiologische grundlagen des obstbaus. ulmer verlag, stuttgart, alemania. garate, a. e i. bonilla. 2008. nutrición mineral y producción vegetal. pp. 143-164. en: azcón-bieto, j. y m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. 2a ed. mcgraw-hill interamericana, madrid. 178 agron. colomb. 27(2) 2009 garg, r.c. y s.k. singh. 1975. primary nutrient deficiencies in cape gooseberry (physalis peruviana l.). progressive hort. 7(2), 53-58. gil, g.f. 2006. fruticultura: la producción de fruta. fruta de climas templado y subtropical y uva de vino. 2a ed. ediciones universidad católica de chile, santiago. pp. 401-461. gómez, m.i. 2006. manual técnico de fertilización de cultivos. microfertisa, produmedios, bogotá. hernández, r. y r. pacheco. 1986. caracterización de síntomas visuales de deficiencias nutricionales en cardamomo (elettaria cardamomum). agron. cost. 10(1-2), 13-27. hoagland, d.c. y d.l. arnon. 1950. the water culture methods for growing plants without soil. circ. calif. agric. exp. stn. no. 347. loomis, w.d. y r.w. durst. 1992. chemistry and biology of boron. biofactors 3, 229-239. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. academic press, london. martínez, f.e. y j. sarmiento. 2008. estudio de los síntomas de deficiencia de n, p, k, ca, mg y b en plantas de uchuva (physalis peruviana l.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. martínez, f.e., j. sarmiento, g. fischer y f. jiménez. 2008. efecto de la deficiencia de n, p, k, ca, mg y b en componentes de producción y calidad de la uchuva (physalis peruviana l.). agron. colomb. 26(3), 389-398. martínez, m. 1997. mineral nutrient deficiency in plantain. hohenheim tropical agricultural series. university of hohenheim, stuttgart, alemania. mengel, k., e.a. kirkby, h. kosegarten y t. appel. 2001. principles of plant nutrition. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. montoya, r., r. cabrales y j.r. calderón. 2005. fertilización y deficiencias. universidad de córdoba. editorial siglo xxi, montería, colombia. navarro, s. y g. navarro. 2000. química agrícola. ediciones mundiprensa, madrid. pissarek, h.p. y a. finck. 1972. untersuchungen zur anatomischmikroskopischen diagnose des latenten kaliummangels. landw. forsch. 27(1), 241-248. rice, r.w. 2007. the physiological role of minerals in the plant. pp. 9-29. en: datnoff, l.e., w.h. elmer y d.m. huber. (eds.). mineral nutrition and plant disease. aps press, st. paul, mi. samra, j.s. e y.k. arora. 1997. mineral nutrition. pp. 175-201. en: litz, r.e. (ed.). the mango: botany, production and uses. cab international, wallingford, uk. sanabria, s. 2005. situación actual de la uchuva en colombia. pp. 1-8. en: fischer, g., d. miranda, w. piedrahíta y j. romero (eds.). 2005. avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. schopfer, p. y a. brennicke, 2006. pflanzenphysiologie. 6a ed. elsevier gmbh, munich, alemania. pp. 299-309. sindoni, m., j. zamora y r. ramírez. 1994. síntomas de deficiencia de boro y producción de materia seca en ajonjolí. agron. trop. 44(1), 135-150. taiz, l. y e. zeiger. 2006. plant physiology. 2a ed. sinauer associates, sunderland, ma. wild, a. y l.h.p. jones. 1992. nutrición mineral de las plantas cultivadas. pp. 73-119. en: wild, a. (ed.). condiciones del suelo y desarrollo de las plantas según russel. ediciones mundiprensa, madrid. yeh, d.m., l. lin y c.j. wright. 2000. effects of mineral nutrient deficiencies on leaf development, visual symptoms and shootroot ratio of spathiphyllum. scientia hort. 86, 223-233. resumen abstract el objetivo de esta investigación fue evaluar el potencial de los caldos rizósfera y súper cuatro como biofertilizantes para la sostenibilidad del cultivo de cebolla de bulbo. los caldos se analizaron química y microbiológicamente y se aplicaron a materas, en concentración del 10% a los 20, 40 y 60 días del trasplante. el diseño experimental fue completamente al azar con cinco tratamientos y 30 repeticiones. las variables evaluadas fueron número y longitud de hojas y diámetro y peso del bulbo. el análisis químico mostró que cada caldo contiene una gran variedad de nutrimentos que son esenciales para la nutrición equilibrada de la planta. por su parte, el análisis microbiológico indicó que cada caldo representa una fuente muy importante de microorganismos benéficos, especialmente el caldo rizósfera por su mayor población de hongos y de bacterias totales, fijadoras de n2 y solubilizadoras de fósforo. en cuanto a los efectos sobre el crecimiento del cultivo, cada caldo por separado igualó al testigo químico y superó a la mezcla de los dos y al testigo absoluto. sin embargo, los valores de conductividad eléctrica indican que se debe tener especial cuidado con el número de aplicaciones. razón por la cual se recomienda que los dos biofertilizantes se apliquen semanalmente, como suplemento de la fertilización, en secuencia rotativa y en integración con prácticas agronómicas que permitan mantener niveles adecuados de materia orgánica, para asegurar la multiplicación y actividad no solamente de los microorganismos introducidos por medio de los biofertilizantes sino también de las poblaciones nativas del suelo. the objective of this study was to evaluate the potential of the rhizosphere and super four broths as biofertilizers for the sustainability of the onion bulb culture. the broths were analyzed chemically and microbiologically, and applied to onion bulb pots at 10% concentration at 20, 40, and 60 days after transplanting. a complete randomized design was used with five treatments and 30 replicates. the variables evaluated were leaf number and length, and bulb diameter and weight. the chemical analysis showed that each broth contained a great variety of nutrient elements that are essential for the nutritional balance of the plant. likewise, the microbiological analysis indicated that each broth represents a very important source of beneficial microorganisms, especially the rhizosphere broth due to its greater population of fungi and of total bacteria, nitrogen fixers, and phosphorus solubilizers. in relation to plant growth, each broth showed results similar to the chemical control, and superior to the mixture of them and the absolute control. however, the electrical conductivity values indicate that special care should be taken with the number of applications. for this reason its recommended that both biofertilizers be applied weekly, as a supplement to the fertilization, in a rotary sequence and in integration with agronomic practices that maintain adequate levels of organic matter to secure the multiplication and activity not only of the microorganisms introduced through the biofertilizers but also the indigenous soil populations. key words: biological agriculture, sustainable agriculture, biofertilization, agricultural bio-inputs. palabras clave: agricultura biológica, agricultura sostenible, biofertilización, bioinsumos agrícolas. fecha de recepción: 13 de diciembre de 2007. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008. 1 profesor titular, programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. sviteri@uptc.edu.co 2 ingenieras agrónomas, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. agronomía colombiana 26(3), 517-524, 2008 potencial de los caldos rizósfera y súper cuatro como biofertilizantes para la sostenibilidad del cultivo de cebolla de bulbo (allium cepa) potential of the rhizosphere and super four broths as biofertilizers for the sustainability of the onion bulb (allium cepa) culture silvio e. viteri1, marcela granados2 y ana rosa gonzález2 introducción los grados de contaminación ambiental y de agotamiento de los recursos básicos para la producción de alimentos y fibras que hoy en día se observan en varias regiones del mundo son parte de los resultados de la adopción del modelo de la revolución verde desde los comienzos de la segunda mitad del siglo xx. en este escenario la seguridad alimentaria, la salud y en general el bienestar y posibilidades de progreso y desarrollo de las comunidades que dependen del agro se encuentran en alto riesgo (medina y león, 2004). la situación se torna aún más crítica si se 518 agron. colomb. 26(3) 2008 tiene en cuenta que en la actualidad existe una mayor demanda de productos de mayor calidad y libres de residuos tóxicos, tanto en los mercados nacionales como en los internacionales. debido a lo anterior, actualmente los agricultores tienden a cambiar los fertilizantes y pesticidas convencionales por insumos agrícolas que les permitan producir los alimentos de acuerdo con las exigencias actuales de los mercados. el reemplazo de los agroquímicos resulta conveniente desde todo punto de vista (silva-acuña y arias, 2007); el problema estriba en que en los países en vía de desarrollo los fundamentos científicos que soporten la validez y potencial de los nuevos insumos que están siendo utilizados como alternativa, entre los cuales figuran los caldos rizósfera y súper cuatro, aún no han sido documentados. en consecuencia los criterios para su elaboración y para su aplicación a los cultivos aún se basan en consideraciones meramente artesanales (viteri, 2002). frente a esta situación, los esfuerzos de los investigadores se deben dirigir a documentar los principios y fundamentos de esta nueva tendencia en la producción agrícola con el fin de determinar si las alternativas utilizadas tienen efectivamente potencial para reorientar el enfoque de la producción agrícola hacia un modelo que, como proponen altieri y anderson (1986) y altieri y nicholls (2000), en sinergia real con la ecología y la economía, dé énfasis a la biodiversidad, al reciclaje de nutrientes, a la regeneración y conservación de los recursos y a las interacciones positivas entre cultivos, animales, suelos y el resto de componentes biológicos en los agroecosistemas. el objetivo general de esta investigación fue contribuir a la fundamentación de este nuevo enfoque en la agricultura, al determinar la composición química y microbiológica de los caldos rizósfera y súper cuatro y los efectos de su aplicación sobre el crecimiento y desarrollo de la cebolla de bulbo. los resultados permitirán precisar si estos dos bioinsumos verdaderamente tienen potencial como alternativas de biofertilización, específicamente para la producción de cebolla de bulbo con un enfoque sostenible. el trabajo se desarrolló como parte inicial del componente edáfico del proyecto “investigación participativa en el manejo ecológico del cultivo de cebolla de bulbo (allium cepa l.) en boyacá”, el cual fue cofinanciado por colciencias, ocensa y los municipios de cucaita y tibasosa y ejecutado por investigadores del grupo manejo biológico de cultivos (gmbc), del programa de ingeniería agronómica de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), durante los años 2003 a 2005. materiales y métodos el estudio se realizó en el invernadero del programa de ingeniería agronómica de la uptc, en tunja, a una altura de 2.680 msnm. los materiales utilizados fueron los caldos rizósfera y súper cuatro, suelo, semilla de cebolla de bulbo (híbrido yellow granex) y fertilizante 15-15-15. el semillero de cebolla se estableció en un área del lote de la uptc, asignado al grupo de investigación manejo biológico de cultivos, donde no se había sembrado cebolla anteriormente. el terreno se preparó, niveló y surcó a una profundidad de 2 a 3 cm. la semilla se distribuyó a chorrillo y se tapó con una mezcla de suelo y cascarilla de arroz. el riego se suministró cada 3 días. simultáneamente al establecimiento del semillero se empezó la elaboración de los caldos. la preparación de los caldos rizósfera y súper cuatro se basó en el protocolo de ramírez y agudelo (2001), respectivamente siguiendo la secuencia descrita por méndez y viteri (2007). a los 2 meses, del mismo lote donde se estableció el semillero se coleccionó una cantidad de suelo suficiente para llenar 150 materas, cada una con capacidad de 2 kg. una vez llenadas las materas se trasplantó la cebolla, 2 plántulas por matera. a los 15 días del trasplante se realizó el raleo dejando la mejor planta por matera y se organizaron 5 grupos de 30 materas, a cada uno se le asignó al azar uno de los tratamientos siguientes: 1. caldo rizósfera (10%), 2. caldo súper cuatro (10%), 3. caldo rizósfera (10%) + caldo súper cuatro (10%), 4. testigo químico (fertilizante 15:15:15) y 5. testigo absoluto. el diseño experimental utilizado fue completamente al azar, con 30 repeticiones. los tratamientos se aplicaron a la base del tallo a los 20, 40 y 60 días del trasplante. en cada aplicación las materas correspondientes a los tratamientos 1 y 2 recibieron 50 ml del caldo respectivo disueltos en 450 ml de agua, las del tratamiento 3 una mezcla de 50 ml de caldo rizósfera y 50 ml del caldo súper cuatro disueltos en 400 ml de agua, las del testigo químico 3 g de fertilizante triple 15 disueltos en 500 ml de agua (equivalente a una aplicación de 1.000 kg·ha-1) y las del testigo absoluto 500 ml de agua. el riego se suministró cada 3 días. antes de la utilización, de cada uno de los caldos se tomaron dos muestras representativas de 500 ml, una se envió al laboratorio agrosoil para el análisis químico y la otra al laboratorio de la fundación de asesorías para el sector rural (fundases) para el análisis microbiológico. igualmente del suelo utilizado para el llenado de las materas se tomó una muestra representativa y se envió también al agrosoil lab para análisis de fertilidad. los resultados de dicho análisis se presentan en la tabla 1. 5192008 viteri, granados y gonzález: potencial de los caldos rizósfera y súper cuatro como biofertilizantes... las variables determinadas en el cultivo fueron número y longitud de hojas a los 90 días del trasplante y peso y diámetro del bulbo a la cosecha (120 días después del trasplante). los datos de cada variable se sometieron al análisis de varianza y a la prueba duncan (gómez y gómez, 1984). tabla 1. características del suelo utilizado en el estudio. determinación valor nivel crítico textura franca ph 7,1 neutro ntotal (%) 0,1 bajo p2 o5 (ppm) 449 muy alto s (ppm) 7,5 bajo k (meq·100 g-1) 3 alto ca (meq·100 g-1) 9,3 alto mg (meq·100 g-1) 9,5 alto na (meq·100 g-1) 0,2 medio bajo fe (ppm) 18 bajo b (ppm) 0,4 medio fuente: agrosoil lab. resultados y discusión composición química de los caldos utilizados como biofertilizantes los resultados del análisis químico de los caldos se presentan en la tabla 2; indican que tanto el caldo rizósfera como el caldo súper cuatro contienen una gran variedad de nutrimentos, constituida por elementos mayores, secundarios y menores, que son esenciales para el equilibrio en la nutrición de la planta (tisdale et al., 1993). teniendo en cuenta que no se ha establecido un sistema para categorizar el contenido nutricional de productos que se utilizan como biofertilizantes, al resultado de cada una de las determinaciones se le asignó un nivel crítico, tomando como base los rangos establecidos por el instituto geográfico agustín codazzi (igac) para la interpretación de los resultados del análisis de suelos (castro, 1998). según dichos niveles críticos, el contenido de p y s en los dos biofertilizantes es alto, al igual que el de cu y zn en el caldo rizósfera y el de b, cu, fe, mg y zn en el caldo súper cuatro. la excepción la constituyen el ca, fe y mn en el caldo rizósfera y el mn en el caldo súper cuatro, cuyos contenidos figuran por debajo del nivel crítico que se tomó como referencia. esta variedad de elementos nutricionales, cuyos contenidos generalmente superan los niveles críticos (tabla 2), permite inferir que cualquiera de los dos biofertilizantes podría utilizarse apropiadamente como suplemento de la fertilización convencional que el agricultor generalmente aplica a sus cultivos, consistente en altas dosis de n, p y k, a través de fertilizantes compuestos. esta inferencia es apropiada puesto que, pese a la gran variedad de elementos nutritivos que cada uno de ellos presenta, es necesario tener en cuenta que los requerimientos nutricionales de los cultivos, especialmente de n, p y k, generalmente son altos (tisdale et al., 1993); por lo tanto, tratar de suplir dichos requerimientos por medio de cualquiera de estos dos biofertilizantes implicaría incrementar considerablemente el número de aplicaciones, lo cual no sería adecuado por al menos dos razones principales: 1. el incremento en el costo de mano de obra y 2. la alta conductividad eléctrica, especialmente del caldo súper cuatro. los valores de conductividad eléctrica registrados en la tabla 2 son demasiado altos, si se tiene en cuenta que, en términos de riego, las aguas que tienen una conductividad eléctrica menor de 0,75 ds· m-1 se consideran satisfactorias para todos los cultivos y las que tienen valores mayores de 2,25 ds·m-1 conducen rara vez a buenos rendimientos (richards, 1954; tisdale et al., 1993). el otro punto que respecto a la conductividad eléctrica de los caldos debe tenerse en cuenta es la conductividad eléctrica del suelo ya que, según la escala de richards (1954), en el rango de 0 a 2 ds·m-1 los efectos de salinidad son despreciables, en el rango de 2 a 4 ds·m-1 los rendimientos de cultivos muy sensibles pueden ser restringidos, en el rango de 4 a 8 ds·m-1 los rendimientos de muchos cultivos son restringidos, en el rango de 8 a 16 ds·m-1 solo cultivos tolerantes rinden satisfactoriamente y con valores mayores de 16 ds·m-1 poquísimos cultivos tolerantes rinden satisfactoriamente. según tisdale et al. (1993), los rendimientos se restringen principalmente por toxicidad causada por na y cl. por lo tanto, la frecuencia de aplicación de cualquiera de estos dos biofertilizantes debe formularse muy cuidadosamente teniendo en cuenta la composición química del suelo; de lo contrario, el uso indiscriminado de cualquiera de los dos biofertilizantes podría generar o agravar problemas de salinidad en el suelo. además de las limitaciones anteriores, es preciso tener en cuenta que ninguno de los dos biofertilizantes incluye una fuente de materia orgánica, la cual es esencial para la sostenibilidad de la capacidad productiva de los suelos (viteri, 2002), a través de sus efectos no solo sobre las propiedades físicas y químicas sino especialmente sobre la activación del potencial biológico del suelo (alexander, 1977; burbano, 1989; sylvia et al., 1998, 2005). en cuanto al ph, aunque el caldo rizósfera presenta un valor bastante bajo (ph 4,6), se infiere que las cantidades (en dilución del 10%) que semanalmente se aplicarían al cultivo no alcanzarían a producir ningún impacto sobre el ph del suelo, el cual generalmente tiene resistencia a los cambios de acidez (tisdale et al., 1993), especialmente si su contenido de materia orgánica es el adecuado (burbano, 1989). 520 agron. colomb. 26(3) 2008 tabla 2. composición química de los caldos utilizados como biofertilizantes. determinación caldo rizósfera caldo súper cuatro contenido nivel crítico* contenido nivel crítico* ph 4,6 muy fuertemente 5,8 moderadamente ácido c. orgánico (%) 2,7 alto 0,5 bajo n (%) 1,2 alto 1,4 alto relación c:n 2,3 baja 1,4 baja p (p2o5) (ppm) 300 alto 1.400 alto s (ppm) 1.900 alto 2.000 alto k (meq·100 g-1) 5,7 alto 11 alto ca (meq·100 g-1) 1,7 medio 6,7 alto mg (meq·100 g-1) 2,5 bajo 19,5 alto na (meq·100 g-1) 0,4 medio 4,4 alto fe (ppm) 3 bajo 200 alto cu (ppm) 10 alto 100 alto mn (ppm) 2 bajo 10 bajo zn (ppm) 10 alto 2.000 alto b (ppm) 600 alto ce (ds·m-1) 8,2 fuertemente salino 23,5 extremadamente salino fuente: agrosoil lab. * valor asignado según los niveles críticos establecidos por el igag para la interpretación de los resultados del análisis de suelos. análisis microbiológico de los caldos utilizados como biofertilizantes los resultados del análisis microbiológico de los caldos se presentan en la tabla 3. de acuerdo con las normas de control de calidad que establecen que para que los microorganismos introducidos por medio de biofertilizantes tengan posibilidad de colonizar el suelo la densidad de población debe ser mínimo de 108 ufc·g-1, como lo es en el caso de los inoculantes para leguminosas (vincent, 1970; somasegaran y hoben, 1985), el biofertilizante que en cuanto a bacterias totales cumple con dicha normatividad es el caldo rizósfera (tabla 3). entre dicha población bacteriana figuran los grupos funcionales fijadores de nitrógeno atmosférico (n2) y solubilizadores de fósforo, cuyo aporte es fundamental para la nutrición de las plantas (alexander, 1977; tisdale et al., 1993; brock et al., 1994; sylvia et al., 1998, 2005). además, en este biofertilizante se registró una muy aceptable población del hongo geotrichum y de levaduras. el geotrichum es un hongo imperfecto del suelo (atlas y bartha, 1981), importante en la descomposición de sustancias pécticas en los residuos vegetales (alexander, 1977) que se utilizan como fuente de materia orgánica. en cuanto a las levaduras, la densidad de población fue también considerable, sin embargo el papel que ellas desempeñan en el suelo es aún desconocido (alexander, 1977), como lo es también el del lactobacillus sp. en comparación al caldo rizósfera, la densidad de población microbiana en el caldo súper cuatro fue considerablemente más baja, a excepción del grupo específico fijadores de n2. según el reporte del laboratorio de microbiología de la empresa fundases, el microorganismo predominante en el caldo súper cuatro fue una levadura de color rosado y consistencia cremosa, la cual solubilizó p (halo de solubilización de aproximadamente 0,5 mm en 4 días). esta observación merece consideración desde dos puntos de vista, primero porque contribuye al entendimiento de la función de las levaduras en el suelo que hasta hoy se reporta como desconocida (alexander, 1977) y segundo por su potencial como una nueva alternativa para la solución de los problemas relacionados con la baja disponibilidad de p en los suelos tropicales, donde, debido a la acidez, la fijación de este elemento, principalmente por el aluminio, constituye uno de los factores más limitantes para el buen crecimiento y desarrollo de las plantas (sánchez, 1981). según castro (1998), la acidez que se registra en más del 70% de los suelos de colombia es responsable de la baja disponibilidad del p para los cultivos. la presencia de actinomicetos en el caldo súper cuatro resulta también muy interesante ya que es bien conocido que este grupo de microorganismos desempeña importantes funciones en el suelo, entre las cuales se destacan su contribución a la descomposición de los constituyentes más resistentes de la materia orgánica 5212008 viteri, granados y gonzález: potencial de los caldos rizósfera y súper cuatro como biofertilizantes... químico en cuanto al número de hojas. el caldo súper cuatro, aunque significativamente inferior al caldo rizósfera, no se diferenció del testigo químico y resultó también superior a la mezcla de los biofertilizantes y al testigo absoluto. en contraste, la mezcla de los dos biofertilizantes resultó significativamente inferior a cada uno de ellos aplicado por separado y al testigo químico, lo cual indica que dicha mezcla no fue adecuada. el testigo absoluto resultó inferior a todos los tratamientos pese a que, según los resultados del análisis, el suelo utilizado en el presente estudio tenía muy buenas condiciones de fertilidad (tabla 1). en cuanto al diámetro y peso del bulbo, el caldo rizósfera no se diferenció del súper cuatro ni del testigo químico y estos tres tratamientos resultaron significativamente superiores a la mezcla de los biofertilizantes y al testigo absoluto. cabe resaltar que en cuanto a estas dos variables, que reflejan los efectos de los tratamientos directamente sobre la producción, tanto el caldo rizósfera como el súper cuatro igualaron al testigo químico, el cual, además del aporte del alto nivel de fertilidad del suelo (tabla 2), recibió una aplicación de fertilizante 15:15:15, equivalente a 1 t·ha-1. esta observación destaca el gran potencial que cada uno de los caldos ofrece como biofertilizante para el cultivo de cebolla de bulbo. la mezcla de los dos caldos, al igual que en las dos variables relacionadas con el crecimiento de la planta, resultó inferior a cada uno de ellos aplicado separadamente e igual al testigo absoluto, lo que refleja una vez más que la mezcla no es una opción recomendable, debido posiblemente a la generación de condiciones no adecuadas de supervivencia de las poblaciones microbianas o interacciones negativas como resultado de incompatibilidad entre algunas de las poblaciones. estos resultados indican que en condiciones de suelo fértil, como el utilizado en este estudio (tabla 2), cualquiera de los dos biofertilizantes aplicado por separado conduce a la producción de bulbos con tamaño y peso similares a los que se pueden obtener mediante la aplicación de altas dosis de fertilizante npk, como tradicionalmente lo hace el agricultor. el problema estriba en que en general en el trópico la gran mayoría de suelos no son fértiles, por el contrario se caracterizan por ser ácidos, pobres en materia orgánica, con deficiencias nutricionales muy limitantes, principalmente de nitrógeno y fósforo (sánchez, 1981). con estas limitaciones, la sola aplicación de caldo rizósfera o caldo súper cuatro no sería suficiente para nutrir adecuadamente la planta y obtener rendimientos que desde el punto de vista de rentabilidad sean aceptables. si bien es cierto que, con las debidas medidas de precaución para su aplicación, tanto su potencial nutricional (tabla (lignina, celulosa y hemicelulosa) (sylvia et al., 1998, 2005) y la producción de antibióticos que juegan papel importante en el control biológico de patógenos que ocasionan pérdidas económicas en los cultivos (cook y baker, 1989; alexander, 1977). la relativa baja población microbiana encontrada en el caldo súper cuatro permite concebir el potencial de este biofertilizante relacionado más con el aporte de elementos esenciales (tabla 2) para el equilibrio en la nutrición de la planta, que con su contribución de microorganismos benéficos al suelo. estas observaciones, desde el punto de vista de su composición química y microbiológica, permiten inferir que en términos agronómicos cada uno de estos dos biofertilizantes por separado constituye un magnífico complemento del otro: el caldo rizósfera aporta básicamente la diversidad microbiana con la densidad de población adecuada para la activación del potencial microbiológico del suelo y el caldo súper cuatro la variedad de nutrimentos para el equilibrio en la nutrición de los cultivos, especialmente en suelos donde el contenido de micronutrimentos es bajo, como en los suelos de cucaita, boyacá, donde la cebolla de bulbo representa la principal fuente de ingreso en su economía (méndez y viteri, 2007). tabla 3. composición microbiológica de los caldos utilizados como biofertilizantes. microorganismo caldo rizósfera (ufc/ml) caldo súper cuatro (ufc/ml) bacterias totales 2,6 x 108 2 x 103 fijadoras de nitrógeno (n2) 2 x 10 4 2 x 103 solubilizadoras de fósforo (p) 4,8 x 106 2 x 103 actinomicetos ausentes menos de 104 lactobacilos 3 x 102 ausentes hongos geotrichum sp. 4,8 x 105 levaduras 6,8 x 105 5,1 x 103 fuente: laboratorio fundases. efectos de los caldos sobre el crecimiento y desarrollo del cultivo los resultados de la aplicación de los biofertilizantes sobre cuatro de las variables agronómicas relacionadas con el crecimiento y desarrollo del cultivo de cebolla de bulbo se presentan en la tabla 4. el análisis de varianza mostró que en cada una de las variables determinadas las diferencias entre tratamientos fueron altamente significativas (1%). en las dos variables relacionadas con el crecimiento el caldo rizósfera superó a los demás tratamientos, excepto al testigo 522 agron. colomb. 26(3) 2008 2) como microbiológico (tabla 3) resultan muy atractivos, es preciso tener en cuenta una vez más que, además del riesgo indicado por los altos valores de conductividad eléctrica, ninguno de los dos biofertilizantes incluye una fuente de materia orgánica. por lo tanto, tomando en consideración el énfasis que enfoca el nuevo modelo agroecológico (altieri y anderson, 1986; altieri y nicholls, 2000), los resultados obtenidos en este estudio permiten sugerir que el uso de estos dos caldos como biofertilizantes sea semanalmente en secuencia rotativa y además en integración con prácticas agronómicas que contribuyan efectivamente al mantenimiento de niveles adecuados de materia orgánica en el suelo, de manera que tanto los microorganismos nativos como los introducidos a través de cada uno de los biofertilizantes, al disponer de suficiente alimento, puedan multiplicarse en el suelo y desarrollar efectivamente sus funciones específicas. en los últimos tiempos los abonos verdes, particularmente en regiones de clima frío, se perfilan como la práctica agronómica de mayor potencial agroecológico y la más viable para el agricultor y, como resultado de investigaciones recientes, ya existen recomendaciones específicas para su uso (viteri, 2002; viteri y méndez, 2003; viteri y velandia, 2006; hernández y viteri, 2006). la integración de prácticas alternativas para la sostenibilidad de la producción de cultivos resulta muy adecuada si se tiene en cuenta que, si el agricultor continúa con la sola aplicación de fertilizante npk, además del desbalance en la nutrición de los cultivos, el incremento de los problemas fitosanitarios y ambientales (silva-acuña y arias, 2007) y la mala calidad de los productos, la degradación de la capacidad productiva del recurso suelo es inminente (viteri, 2002) y en consecuencia la constante disminución de los rendimientos. el bajo costo que implica la elaboración de estos dos biofertilizantes soporta también su potencial como una alternativa muy posible para el agricultor. con una inversión muy módica, de cada uno de los biofertilizantes se obtiene inicialmente un producto concentrado el cual hay que diluir al 10% para aplicarlo. de esta manera, una caneca de 200 l alcanza para un mes de aplicaciones semanales en una extensión de aproximadamente cuatro fanegadas. según restrepo (2001), las aplicaciones se pueden efectuar por medio de fumigadora o del sistema de riego, dirigidas directamente al suelo, al pie de las plantas. conclusiones el análisis y la interpretación de los resultados de este estudio conducen a las conclusiones siguientes: desde el punto de vista químico tanto el caldo rizósfera como el súper cuatro contienen una fuente muy variada de elementos nutritivos esenciales para el balance en la nutrición de la planta y por lo tanto puede utilizarse cada uno como suplemento en la fertilización de los cultivos. desde el punto de vista microbiológico, los dos biofertilizantes contienen microorganismos benéf icos que mediante procesos específicos contribuyen positivamente al crecimiento y desarrollo de las plantas, pero se destaca especialmente el caldo rizósfera el cual, además de fijadores de nitrógeno, aporta una mayor densidad de población de bacterias totales, solubilizadores de fósforo, lactobacilos y hongos. con el fin de aprovechar adecuadamente el potencial químico y microbiológico de estos dos biofertilizantes, se recomienda que su aplicación se realice en secuencia semanal rotativa; el caldo rizósfera dirigido principalmente a activar el componente biológico del suelo y el caldo súper cuatro a asegurar el balance en la nutrición de las plantas. tabla 4. respuesta del cultivo de cebolla de bulbo a la aplicación de los biofertilizantes, en condiciones de invernadero. uptc, tunja. tratamiento variables número de hojas1 longitud de hojas (cm)1 diámetro del bulbo (cm)2 peso del bulbo (g)1 caldo rizósfera 11,0 a 75,8 a 5,3 a 67,1 a caldo súper cuatro 10,5 b 70,0 b 5,3 a 65,3 a caldo rizósfera + caldo súper cuatro 10,0 c 65,8 c 5,1 ab 57,2 b testigo químico 10,7 ab 69,8 b 5,4 a 65,5 a testigo absoluto 9,5 d 45,1 d 4,8 b 49,7 b significancia 1% 1% 1% 1% 1 promedio de 10 repeticiones. 2 promedio de 30 repeticiones. promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas según la prueba de duncan (p<0,05). 5232008 viteri, granados y gonzález: potencial de los caldos rizósfera y súper cuatro como biofertilizantes... el uso de estos dos biofertilizantes debe integrarse con otras prácticas agronómicas, como la de abonos verdes, de manera que se pueda mantener niveles adecuados de materia orgánica en los suelos, para asegurar la multiplicación y activación de los microorganismos introducidos y promover el potencial agronómico de las poblaciones nativas del suelo. el bajo costo de elaboración de cada uno de los caldos contribuye a soportar su potencial como alternativa que puede adoptar fácilmente el agricultor para la producción sostenible de sus cultivos. agradecimientos a la ingeniera agronoma sonia aguirre por su dirección en la planeación inicial de los experimentos, a la uptc por la financiación del proyecto y a colciencias, ocensa y los municipios de cucaita y tibasosa (boyacá) por la cofinanciación. literatura citada agudelo, a. 2001. agricultura orgánica: un proyecto de vida, con la vida y para la vida. pronatta, acción campesina colombiana y emcoba. editorial jotamar ltda., puente nacional, santander. 44 p. alexander, m. 1977. introduction to soil microbiology. 2nd ed. john wiley & sons, nueva york. 467 p. altieri, m.a. y m.k. anderson. 1986. an ecological basis for the development of alternative agricultural systems for small farmers in the third world. amer. j. alter. agric. 1, 30-38. altieri, m. y c. nicholls. 2000. agroecología: teoría y prácticas para una agricultura sustentable. pnuma, méxico. 43 p. atlas, r.m. y r. bartha. 1981. microbial ecology: fundamentals and applications. addison-wesley publishing co., londres. 560 p. burbano orjuela, h. 1989. el suelo: una visión sobre sus componentes biorgánicos. serie investigaciones no. 1. universidad de nariño, pasto. 447 p. brock, t., m. madigan, j. martinko y j. parker. 1994. biology of microorganisms. 7th ed. prentice hall, new jersey. 909 p. castro, h. 1998. fundamentos para el conocimiento y manejo de suelos agrícolas. manual técnico. produmedios, tunja. 360 p. cook, r. y k.f. baker. 1989. the nature and practice of biological control of plant pathogens. american phy topathological society. 539 p. gómez, k.a. y a.a. gómez. 1984. statistical procedures for agricultural research. 2nd ed. john wiley & sons, nueva york. 680 p. hernández, d.m. y s.e. viteri. 2006. selección de abonos verdes para el manejo y rehabilitación de los suelos sulfatados ácidos de boyacá. agron. colomb. 24(1), 131-137. medina, n. y o. león. 2004. biotechnology and sustainable agriculture: biofertilizers and biopesticides. en: pugwash workshop, http://w w w.pugwash.org/reports/ees/cuba2004/02. 33 p.; consulta: julio de 2008. méndez, m.j. y s.e. viteri. 2007. alternativas de biofertilización para la producción sostenible de cebolla de bulbo (allium cepa) en cucaita, boyacá. agron. colomb. 25(1), 168-175. ramírez, c. 2001. reforzando nuestros conocimientos. módulo 6. pp. 38-44. en: agudelo, a. (ed.). agricultura orgánica: un proyecto de vida, con la vida y para la vida. pronatta, acción campesina colombiana y emcoba. editorial jotamar, puente nacional, santander. 44 p. restrepo, j. 2001. elaboración de abonos orgánicos fermentados y biofertilizantes foliares: experiencias con agricultores en mesoamérica y brasil. san josé, costa rica. pp. 1-49. richards, l.a. 1954. diagnóstico y rehabilitación de suelos salinos y sódicos. departamento de agricultura de los estados unidos. manual de agricultura no. 60. imprenta venecia, méxico d.f. 172 p. sánchez, p.a. 1981. suelos del trópico: características y manejo. iica, san josé, costa rica. 634 p. silva-acuña, r. y b. arias rivas. 2007. los calificativos de la agricultura y su relación con el control de enfermedades de plantas. en: ceniap hoy, 3, http://www.ceniap.gov.ve/pbd/revistastecnicas/ceniaphoy/index.htm. 9 p.; consulta: julio de 2008. somasegaran, p. y h.j. hoben. 1985. methods in legume-rhizobium technology. university of hawaii, nif tal project and mircen, hawaii. 367 p. sylvia, d.m., j.j. fuhrmann, p.t. hartel y d. zuberer. 1998. principles and applications of soil microbiology. prentice hall, londres. 550 p. sylvia, d.m., j.j. fuhrmann, p.t. hartel y d. zuberer. 2005. principles and applications of soil microbiology. 2nd ed. prentice hall, londres. 550 p. tisdale, s., w. nelson, j. beaton y j. havlin. 1993. soil fertility and fertilizers. 5th ed. macmillan publishing, nueva york. 663 p. vincent, j.m. 1970. a manual for the practical study of the rootnodule bacteria. ibp handbook no. 15. international biological programme, londres. 164 p. viteri, s.e. 2002. selección de cultivos de cobertura con potencial para el desarrollo agrícola sostenible en el municipio de samacá, boyacá. tesis de maestría en desarrollo rural. facultad de ciencias agropecuarias, uptc, tunja. 150 p. viteri, s.e. y m.j. méndez. 2003. abonos verdes: selección e introducción de abonos verdes para la sostenibilidad de los sistemas de producción en los municipios de samacá, turmequé, tunja y paipa, boyacá. cartilla técnica divulgativa. uptc, tunja. 35 p. viteri, s.e. y j. velandia. 2006. evaluación de asociaciones vegetales por su potencial como fuente de materia orgánica para los suelos de samacá (boyacá). agron. colomb. 24(1), 138-146. 524 agron. colomb. 26(3) 2008 resumen abstract este estudio se realizó en el centro de investigaciones y asesorías agroindustriales de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano, chía (cundinamarca), bajo condiciones de invernadero, durante diez meses de cultivo. se evaluó el efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne hapla (0, 50, 100, 200, 500 y 1.000 larvas j2/100 cc de suelo), sobre parámetros productivos de la uchuva: altura de las plantas, diámetro de tallo, peso fresco, peso seco y biomasa de follaje, peso fresco de raíces, índice de nodulación radicular y peso fresco de frutos. se hizo análisis de varianza, pruebas de contrastes y prueba de tukey (α= 0,05), en un diseño completamente aleatorio, con seis tratamientos y cinco repeticiones, mediante el programa sas v.8.0. el tratamiento de 500 larvas j2/100 cc suelo fue el que más afectó la altura de las plantas, el diámetro del tallo, la biomasa de follaje, el peso fresco de raíces y presentó el índice de nodulación radical más alto. no se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos inoculados con m. hapla, para peso fresco, peso seco de follaje y peso fresco de frutos, ni para el número de larvas j2 en suelo y masas de huevos. mediante la ecuación: y = m + (1–m)zp-t propuesta por seinhorst (1965), se estableció un límite de tolerancia de 50 larvas j2 de m. hapla/100 cc suelo, para peso fresco de raíces y un límite de tolerancia de 450 larvas j2 de m. hapla/100 cc suelo, para biomasa de follaje. a trial was conducted at the center of investigations and agroindustrial accessory of the university jorge tadeo lozano, chía (cundinamarca) under greenhouse condition during ten months of cultivation. the effect of different population densities of m. hapla (0, 50, 100, 200, 500 and 1,000 larvae j2/100 cc soil) on productive parameters of the cape gooseberry, such as plant height, stem diameter, fresh and dry weights of leaves, fresh weight of roots, root nodulation index and weight of fruits in four harvests were evaluated. a variance analysis, contrasts test and tukey test, within a randomized design with six treatments, and five repetitions was done within sas v.8.0 program. it was determined that a treatment 500 larvae j2/100 cc soil had the highest effect on the plant height, stem diameter, leaf biomass and fresh weight of roots, besides it showed the highest root nodulation index. there were no significant differences found among the treatments for fresh weight and dry weight of leaves and fruits weight. for j2 larvae’s number in soil and eggs mass, the differences among the treatments inoculated with m. hapla were not found. a tolerance limit of 50 larvas j2/l00 cc soil was derived from fitting the data of root fresh weight and a tolerance limit of 450 larvas j2/l00 cc soil from data of biomass using the equation y=m+(1–m)zp-t proposed by seinhorst (1965). key words: inoculation, life cycle, tolerance limit, root knot nematode. palabras clave: inoculación, ciclo de vida, límite de tolerancia, nematodo de nudo. fecha de recepción: noviembre 8 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 programa de maestría en ciencias agrarias con énfasis en fitopatología, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. nancy. eunice@utadeo.edu.co 2 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. garbelaezt@unal.edu.co 2 docente asociado, universidad católica de oriente, río negro, antioquia. rnavarro@uco.edu.co introducción la uchuva (physalis peruviana l.) es una planta herbácea que ha sido considerada por mucho tiempo como maleza; sin embargo, en la actualidad es una especie frutícola exótica, apetecida en el mercado internacional, por sus propiedades nutricionales y medicinales. esta planta pertenece al orden tubiflorales, familia solanaceae y es originaria de la zona andina. el nombre científico del género viene de la raíz griega physa, que significa “vejiga” o “ampolla”, y la especie es en honor al perú, su país de origen. en colombia, la palabra uchuva se deriva del vocablo indígena ucuva, que significa “fruto”. en inglés se le conoce como cape gooseberry, golden berry, andean cherry o ground cherry, y en ecuador se le conoce como uvilla. la uchuva además se cultiva en menor escala en otros países como australia, nueva zelanda, kenia, sudáfrica e inglaterra (angulo, 2003; fischer, 2000). efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne hapla sobre uchuva (physalis peruviana l.) en invernadero effect of different population densities of meloidogyne hapla on the cape gooseberry (physalis peruviana l.) in greenhouse nancy eunice niño1, germán arbeláez2 y rafael navarro3 agronomía colombiana 26(1), 58-67, 2008 59 en colombia, a finales de la década del ochenta, se introdujeron al departamento de boyacá dos ecotipos africanos, procedentes de kenia y sudáfrica, los cuales se diferencian del ecotipo colombia por su tamaño, color y forma del cáliz (fischer, 2000; chaparro et al., 2005). los estudios dedicados a la propagación de esta planta aún no son bien conocidos, por ello, no se ha logrado la unificación de conceptos y criterios técnicos para el mejoramiento genético del fruto que logre la aceptación nacional y la calidad para exportación (almanza, 2000). a partir de los años noventa, colombia se convirtió en uno de los mayores productores de uchuva, con un incremento del área cultivada en los departamentos de cundinamarca, boyacá y antioquia, principalmente. además, este cultivo se ha convertido en una excelente alternativa agrícola y en una importante fuente de ingresos para los agricultores. sin embargo, con el auge del cultivo y su explotación intensiva, se han incrementado los problemas fitosanitarios que disminuyen el rendimiento y la calidad del producto (angulo, 2005). según datos de proexport (2007), en los últimos cuatro años las exportaciones de uchuva se han incrementado, hasta alcanzar en 2005 un total de ingresos por us$ 23.841.328, correspondientes a 6.421.664 t de fruta, con lo que se superó el total anual exportado en el año 2004. de acuerdo con las cifras de exportaciones totales anuales, colombia es considerado uno de los países exportadores de uchuva más importantes en el mundo, por su exquisita calidad, por encima de sudáfrica, kenia, zimbabwe y varios países americanos (angulo, 2005). la uchuva requiere de un manejo tecnificado para cumplir con las exigencias de los mercados internacionales; sin embargo, por ser relativamente reciente, aspectos como su fisiología, sus requerimientos nutricionales e hídricos y sus problemas fitosanitarios no han sido estudiados debidamente con fundamento científico. debido a esto, el ciaa de la universidad jorge tadeo lozano (ujtl) ha venido desarrollando proyectos de investigación que llenen estos vacíos (angulo, 2005). de acuerdo con los primeros resultados de este estudio en cultivos de uchuva de la sabana de bogotá y en miraflores (boyacá), entre los años 2001 y 2003, se encontró que los géneros meloidogyne, pratylenchus y rotylenchus estaban asociados a este cultivo, siendo meloidogyne el nematodo más importante. así mismo, se encontró meloidogyne formando asociaciones con otros patógenos de suelo y ocasionando síntomas más severos en los cultivos. por ejemplo, plantas de uchuva afectadas por este parásito, que presentaban infección por hongos fitopatógenos como fusarium oxysporum o por bacterias vasculares como ralstonia solanacearum, debido a que la presencia de este parásito puede incrementar la susceptibilidad de las plantas a patógenos de suelo (angulo, 2003 y 2005). según castillo (2002), en el municipio de silvania, cundinamarca (zona de mayor producción de uchuva en el país), se dedujo que el nematodo del nudo radical afecta la producción en uchuva y, en particular, la especie m. hapla, sin ser el patógeno primordial, disminuye notablemente el número de frutos por planta y el tamaño de estos, aparte de incidir severamente en otras enfermedades. así mismo, góngora y rojas (2006) reportan que en la mayoría de las zonas productoras de uchuva en cundinamarca algunas enfermedades causadas por hongos, bacterias y nematodos del género meloidogyne disminuyen la productividad del cultivo. teniendo en cuenta lo anterior y que además en colombia existen pocos trabajos en lo referente al diagnóstico, monitoreo y control de ese parásito en este cultivo, la presente investigación tuvo como objetivo determinar el efecto de diferentes densidades poblacionales iniciales de m. hapla sobre parámetros productivos de la uchuva (altura de las plantas, diámetro de tallo, peso fresco, peso seco y biomasa de follaje; peso fresco de raíces, índice de nodulación radicular y peso fresco de frutos), así como establecer el límite de tolerancia de uchuva para este parásito, bajo condiciones controladas de invernadero en la sabana de bogotá. materiales y métodos el trabajo se realizó en el cuarto número 3 del invernadero del área de control biológico del ciaa, el cual cuenta con un área aproximada de 10 m2 de piso en cemento y una temperatura promedio de 26 ºc. se utilizaron plantas de uchuva (p. peruviana, ecotipo colombia), obtenidas a partir de semillas sexuales de plantas de producción, provenientes del ciaa, que se germinaron bajo condiciones controladas y se mantuvieron en semillero durante siete semanas, donde se seleccionaron plantas de tamaño uniforme de una altura promedio de 15 cm. para la inoculación se utilizaron estados j2 m. hapla, obtenidos a partir de raíces de plantas de uchuva infectadas previamente por esta especie y de las cuales se tomaron agallas, donde se seleccionaron masas de huevos en estado avanzado de desarrollo, para hacer su extracción por el método de incubación modificado de shurtleff y averre (2005). se empleó suelo proveniente del ciaa, el cual se esterilizó en autoclave a 15 libras de presión por 20 minutos; poste2008 niño, arbeláez y navarro: efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne hapla... agronom comment on text sustituir por: min; 60 agron. colomb. 26(1) 2008 riormente, se mezcló con cascarilla de arroz en proporción de 3:1, con el fin de mejorar su estructura física. se utilizaron bolsas plásticas calibre 4, de 55 cm de diámetro x 80 cm de alto y, en cada bolsa, se colocaron 25 kg de sustrato y se sembró una plántula de uchuva. los tratamientos a evaluar con los niveles de población inicial (j2) fueron los siguientes: t0: 0 larvas (testigo) t1: 50 larvas (j2) x 100 cc de suelo t2: 100 larvas (j2 ) x 100 cc de suelo t3: 200 larvas (j2) x 100 cc de suelo t4: 500 larvas (j2) x 100 cc de suelo t5: 1.000 larvas (j2) x 100 cc de suelo para calcular el número de larvas j2 a inocular por bolsa, se utilizó la siguiente fórmula: c1v1 = c2v2; donde: v1= c2v2 c1 donde: c1= concentración inicial de larvas j2; v1= suspensión de larvas j2 eclosionadas en laboratorio; c2= concentración planteada en los tratamientos; v2= volumen de suelo a inocular. la inoculación de larvas j2 se hizo ocho días después del transplante y para aplicar el inóculo, se utilizó una pala, se sacó cada planta, luego se mezcló el suelo con el inóculo y finalmente, se volvió a sembrar la planta. una vez inoculadas, las plantas se mantuvieron bajo condiciones de invernadero, a una temperatura máxima de 27 ºc y mínima de 11,6 ºc. se colocaron sobre una base de listones de madera levantados con ladrillos, con el fin de que no hubiera contacto con el suelo, ni contaminación entre plantas. en el invernadero se colocó un termómetro de máximas y mínimas, para registrar la temperatura diaria durante el experimento. el experimento tuvo una duración de 10 meses, durante los cuales se hicieron todas las labores de mantenimiento de las plantas, fertilización, podas y control de plagas de follaje, según fischer (2000) y angulo (2003 y 2005). además se hicieron monitoreos semanales, para detectar la presencia de plagas y enfermedades de follaje y además hacer un manejo adecuado de la sanidad de las plantas durante el experimento. evaluación de parte aérea • evaluación de altura de las plantas. se tomaron medidas de altura, cada 15 días, a todas las plantas, desde la base del tallo hasta el extremo superior de la última rama. • evaluación de diámetro de las plantas. al final del experimento y con la ayuda de un calibrador se tomó la medida del diámetro de la base del tallo en cada una de las plantas. • evaluación de peso fresco y peso seco de follaje. se pesó cada planta al final del experimento, en una balanza analítica marca sartorius bl500, para obtener el peso fresco; luego, estas se colocaron en bandejas metálicas y se llevaron a un horno secador a una temperatura de 70 ºc, por 72 h, para obtener finalmente su peso seco. • evaluación de frutos. se evaluaron cuatro cosechas (al 4º, 6º, 8º y 10º mes), de las que se tomaron medidas de peso fresco y número de frutos en cada una de las plantas, para comparar la producción obtenida en cada tratamiento. evaluación de suelo y raíces • extracción de nematodos del suelo. al final del experimento, se tomó un kilogramo de suelo por planta, para su posterior procesamiento en laboratorio, donde se procedió a hacer la extracción de nematodos empleando el método de bearmann modificado (volcy, 1998). para cada muestra se realizaron tres réplicas. • evaluación de peso fresco de raíz. al final del experimento, las raíces fueron lavadas, para eliminar los residuos de suelo, y luego secadas con toallas de papel absorbente, con el fin de eliminar el exceso de agua. finalmente, cada una de las raíces fue pesada en una balanza digital sartorios bl500, con una precisión de décimas de gramo. • evaluación de índice de nudosidad. para determinar el grado de infección se utilizó la escala de bridge y page (1980), citado por volcy (1998), la cual considera valores de 0 a 10: 0= raíces sanas, 1-4= agallas sobre raíces secundarias solamente, 5-10= agallas sobre raíces laterales (5, 50% de raíces con agallas y 10, máxima infección). esta escala es recomendada por su fácil manejo en campo. • evaluación del número de nudos y masas de huevos. para cada una de las plantas en todos los tratamientos se tomaron submuestras de un gramo de raíz, con tres repeticiones, en las que se contó el número promedio de nudos y de masas de huevos. • diseño experimental. se estableció un diseño completamente aleatorio, con seis tratamientos y cinco repeticiones. para evaluar el efecto de poblaciones iniciales 61 de m. hapla sobre cada uno de los parámetros, se hizo análisis de varianza, pruebas de comparación de tukey (α=0,05) y prueba de contrastes, mediante el programa sas v. 8.0. para relacionar el peso de fresco de raíces, biomasa, altura de las plantas y peso fresco de frutos tomados durante el experimento, con las densidades poblacionales iniciales m. hapla, se utilizó el programa seinfit, version maquintosh (viaene et al., 1997), el cual, mediante la ecuación de seinhorst (1965), calcula el límite de tolerancia para cada parámetro. esta ecuación es una de las mejores formas de relacionar el efecto de diferentes densidades iniciales de nematodos, con el crecimiento de las plantas. resultados evaluación de la parte aérea. efecto sobre la altura de las plantas en el análisis de varianza para la variable altura de plantas, de acuerdo con la diferencia honesta significativa (dhs) de tukey (α= 0,05), a los 15 y 30 días después de la inoculación, la población de 100 larvas j2 de m. hapla presentó diferencias significativas con respecto al testigo, mientras que las demás poblaciones presentaron un comportamiento similar a los testigos no inoculados. durante los 45 y 245 días después de inoculación, no se presentaron diferencias entre los tratamientos, para esta variable. a partir de los 270 días después de la inoculación, el testigo mostró diferencias significativas frente a los tratamientos de 500 y 1.000 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo, al presentar los promedios de altura más bajos, mientras que los tratamientos de 50, 100 y 200 larvas j2 fueron similares entre sí y superados en el valor promedio por los testigos no inoculados. de acuerdo con el análisis de regresión cuadrática simple, para la variable altura de plantas, los tratamientos de 100, 200, 500 y 1.000 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo presentaron un comportamiento similar, con valores de altura más bajos que los testigos, mientras que el tratamiento de 50 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo presentó valores de altura mayores (figura 1). en el análisis de contrastes para el parámetro altura de plantas, el testigo (α= 0,05) y (p>f=<0,0001, f=20,17) presentó diferencias significativas con respecto a los demás tratamientos; así mismo, el tratamiento de 50 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo (α= 0,05) y (p>f 0,0299, f=4,73) presentó diferencias significativas con respecto a los tratamientos de 100, 200, 500 y 1.000 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo. entre los tratamientos de 100, 200, 500 y 1.000 larvas de m. hapla/100 cc de suelo no se presentaron diferencias significativas, ya que en la prueba de contrastes entre estos tratamientos se obtuvieron valores de probabilidad (p) mayores a 0,9 con α= 0,05. figura 1. efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne hapla (número de larvas (j2) x 100 cc de suelo) sobre la variable altura de plantas, al final del experimento. 2008 niño, arbeláez y navarro: efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne hapla... 62 agron. colomb. 26(1) 2008 efecto sobre el diámetro de tallo en cuanto al diámetro del tallo principal de las plantas, de acuerdo con la prueba de tukey (α= 0,05), no se presentaron diferencias significativas entre el testigo y los tratamientos de 50, 100, 200 y 1.000 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo. el tratamiento de 500 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo presentó diferencias significativas con respecto al testigo, con un valor de diámetro de tallo de 1,624 cm, mientras que el valor del testigo fue de 2,068 cm (tabla 1). efecto sobre el peso fresco de follaje para el parámetro peso fresco del follaje, de acuerdo con el análisis de varianza (α= 0,05; p>f= 0,056 y f= 2,54), no se presentaron diferencias significativas entre tratamientos. efecto sobre el peso seco de follaje según el análisis de varianza, para el peso seco de follaje, con un (α= 0,05) y (p>f 0,1314; f= 1,90), no se presentaron diferencias significativas entre tratamientos. evaluación de biomasa de follaje en cuanto a biomasa de follaje, de acuerdo con la prueba de tukey (α= 0,05), se presentaron diferencias significativas entre el tratamiento de 500 larvas j2 de m. hapla/100 cc suelo y los demás tratamientos, ya que este presentó el valor de biomasa más bajo (499,8 g). así mismo, los tratamientos de 50, 100, 200 y 1.000 larvas j2 de m. hapla/100 cc no presentaron diferencias entre sí y fueron diferentes al testigo y al tratamiento de 500 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo (tabla 1). evaluación de peso fresco de frutos en las cuatro cosechas de acuerdo con la prueba de tukey (α= 0,05), en las cuatro cosechas no se presentaron diferencias significativas en el peso fresco de frutos entre tratamientos (tabla 2). evaluación de número de frutos en tercera cosecha para el número de frutos en la tercera cosecha, según el análisis de varianza con (α= 0,05, p>f 0,4728; f= 0,94), no se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos evaluados (tabla 3). evaluación de número de frutos en cuarta cosecha para el número de frutos en la cuarta cosecha, según la prueba de tukey (α= 0,05, p>f 0,7083; f= 0,59), tampoco se presentaron diferencias significativas entre los tratamientos (tabla 3). p. inicial larvas j2 por 100 cc suelo efecto de m. hapla sobre el peso fresco de frutos (g) 1ª cosecha 2ª cosecha 3ª cosecha 4ª cosecha 0 3,92 a 3,38 a 3,72 a 3,69 a 50 3,82 a 3,28 a 3,34 a 3,58 a 100 3,81 a 3,21 a 3,48 a 3,63 a 200 3,78 a 3,27 a 3,64 a 3,50 a 500 3,72 a 3,18 a 3,51 a 3,08 a 1.000 3,74 a 3,15 a 3,51 a 3,69 a tabla 2. efecto de meloidogyne hapla sobre el peso fresco de frutos en las cuatro cosechas. promedios con la misma letra no difieren significativamente, de acuerdo con dhs de tukey (α= 0,05). p. inicial larvas j2 por 100 cc suelo efecto de m. hapla sobre la parte aérea de las plantas diámetro tallo (cm) p. fresco follaje (g) p. seco follaje (g) biomasa 0 2,068 a 866,22 a 247,36 a 629,60 a 50 1,742 ab 742,40 a 215,30 a 531,24 ab 100 1,844 ab 726,28 a 170,83 a 559,40 ab 200 1,854 ab 804,36 a 216,06 a 591,56 ab 500 1,624 b 728,34 a 230,48 a 499,86 b 1.000 1,768 ab 798,08 a 240,32 a 534,16 ab tabla 1. efecto de meloidogyne hapla sobre parámetros aéreos de las plantas, 10 meses después de inoculación. promedios con la misma letra no difieren significativamente, de acuerdo con dhs de tukey (α= 0,05). 63 evaluación de poblaciones de larvas j2 de m. hapla en suelo en cuanto a la población de larvas j2 de m. hapla en suelo, de acuerdo con la prueba de tukey (α= 0,05), no se presentaron diferencias significativas entre el grupo de tratamientos de 100, 200, 500 y 1.000 larvas j2 y, a su vez, estos fueron diferentes del testigo y del tratamiento de 50 larvas j2 100 cc/suelo, el cual presentó el valor promedio más bajo (62 larvas j2) (tabla 4). evaluación del índice de nodusidad radical (inr) según la prueba de tukey (α= 0,05), el testigo presentó diferencias significativas respecto a los demás tratamientos. los tratamientos de 100, 200 y 1.000 larvas j2 de m. hapla/100 cc no presentaron diferencias entre sí en el valor del índice de nudosidad radicular, pero estas sí fueron significativas entre los tratamientos de 50 y 500 larvas j2 de m. hapla. el índice de nudosidad radicular más alto lo presentó el tratamiento de 500 larvas j2, con un valor de 7 en la escala de bridge y page (1980), citado por volcy (1998) (figura 2). evaluación de número de nudos en raíces en el análisis de varianza, con (α= 0,05, p>f <0,0001; f= 65,73), en cuanto al número total de nudos/g de raíz, el testigo presentó diferencias significativas con los tratamientos de 50, 100, 200, 500 y 1.000 larvas j2 de m. hapla, los cuales presentaron valores similares entre sí para este parámetro (tabla 4). evaluación de número de masas de huevos de m. hapla en raíces en cuanto al número de masas de huevos de m. hapla por gramo de raíces, el testigo presentó diferencias significativas con los tratamientos de 50, 100, 200, 500 y 1.000 larvas j2 de m. hapla, los cuales presentaron valores similares entre sí para este parámetro, de acuerdo al análisis de varianza (α= 0,05, p>f= <0,0001; f= 24,28) (tabla 4). evaluación de peso fresco de raíz en cuanto al peso fresco de raíces, de acuerdo con la prueba de tukey (α= 0,05), los tratamientos testigo y el inoculado con 50 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo no presentaron diferencias significativas entre sí y fueron diferentes de los demás. los tratamientos de 100, 200 y 1.000 larvas j2 presentaron valores similares para este parámetro. finalmente, el tratamiento inoculado con 500 larvas j2 presentó el valor promedio más bajo de todos los tratamientos (204,94 g) (figura 3). relación entre las poblaciones iniciales de m. hapla y altura de las plantas empleando el programa seinfit (viaene et al., 1997), se hizo el mismo análisis anterior, con los datos de altura tomados cada mes y con los datos de peso fresco de frutos en las cuatro cosechas, pero en todos los casos se obtuvo figura 2. índice de nudosidad radicular de meloidogyne hapla en uchuva en cada tratamiento. promedios con la misma letra no difieren significativamente de acuerdo con dhs de tukey (α= 0,05). p. inicial de larvas j2 por 100 cc suelo efecto de m. hapla sobre el número de frutos 3ª cosecha 4ª cosecha 0 41,2 a 42,4 a 50 39,6 a 41,6 a 100 32,2 a 31,4 a 200 31,8 a 35,6 a 500 29,4 a 31,2 a 1.000 31,0 a 33,0 a tabla 3. efecto de meloidogyne hapla sobre el número de frutos en tercera y cuarta cosecha. promedios con la misma letra no difieren significativamente, de acuerdo con dhs de tukey (α= 0,05). p. inicial larvas j2 por 100 cc suelo poblaciones de m. hapla en suelo y raíces larvas j2/100 cc suelo masas huevos/g nudos/g raíz 0 0,00 a 0,00 b 0,00 b 50 62,00 ab 83,8 a 46,07 a 100 95,93 b 95,67 a 48,67 a 200 90,73 b 89,20 a 47,47 a 500 107,87 b 98,73 a 50,60 a 1.000 132,33 b 89,20 a 42,40 a tabla 4. poblaciones de meloidogyne hapla en suelo y raíces, al final del experimento. promedios con la misma letra no difieren significativamente de acuerdo con dhs de tukey (α= 0,05). 2008 niño, arbeláez y navarro: efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne hapla... 64 agron. colomb. 26(1) 2008 un límite de tolerancia igual a cero (0), es decir, que las diferentes densidades de m. hapla inoculadas en plantas de uchuva, durante los diez meses de evaluación, no presentaron efectos notables sobre estos parámetros. relación entre las poblaciones iniciales de m. hapla y el peso fresco de raíces con base en los datos de peso fresco de raíces tomados al final del experimento y empleando el programa seinfit (viaene et al., 1997), se logró determinar la ecuación de seinhorst, donde se relacionan las densidades poblacionales iniciales de m. hapla con el desarrollo de las plantas. partiendo de la ecuación de seinhorst, donde y= m + (1 – m)zp-t, y con los datos de peso fresco de raíces se obtuvo la siguiente ecuación: y = 206.299 + 69.666 + 0,985844^(x-50) para x > 50 donde: x < 50 = ym = 275.967 z = 0,985844 m = 0,7475 t = 50 r2= 0,86 de acuerdo con esta ecuación, se obtuvo un rendimiento en peso de raíz de 0,7475 y un límite de tolerancia de 50 larvas j2 de m. hapla, con un coeficiente de correlación del 86%, es decir que la presencia de poblaciones menores o iguales a este valor no tienen un efecto notable en el peso fresco de raíces y, por ende, en el desarrollo de las plantas (figura 4). relación entre las poblaciones iniciales de m. hapla y biomasa de follaje para biomasa de follaje, según el análisis estadístico, se presentaron diferencias significativas (α= 0,05, p>f= 0,0466; f= 2,67) entre la población inicial de 500 larvas j2 de m. hapla/100 cc y los testigos. a partir de la ecuación de seinhorst, se obtuvo la siguiente: y= 0 + 3,323 x 0,999 (x-450) para x >450 donde: ym = 3,32308 (rendimiento) z = 0,999 m = 0 t = 450 r2 = 0,63 figura 4. relación entre la densidad inicial de larvas j2 de meloidogyne hapla y el peso fresco de raíces de uchuva (t = densidad de tolerancia = 50). figura 3. efecto de meloidogyne hapla sobre el peso fresco de raíces, 10 meses después de inoculación. medias con la misma letra no difieren significativamente de acuerdo con dhs de tukey (α= 0,05). 65 de acuerdo con esta ecuación, se obtuvo un rendimiento en peso de raíz de 3,323 y un límite de tolerancia de 450 larvas j2 de m. hapla/100 cc suelo, con un coeficiente de correlación del 0,63%, es decir que, a partir de esta población, se comienza a ver efecto en la biomasa de follaje (figura 5). los testigos, estadísticamente no se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos evaluados. así mismo, en una investigación similar llevada a cabo por chan y lópez (1992), donde se inocularon diferentes densidades poblacionales de m. incognita en tomate, no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos para el peso fresco del follaje, lo cual puede indicar que este parámetro no es determinante en la evaluación del efecto de nematodos en plantas de uchuva. para biomasa de follaje la población inicial de 500 larvas j2/100 cc suelo presentó diferencias significativas con el testigo, lo cual además se pudo calcular mediante la ecuación de seinhorst, donde se obtuvo un límite de tolerancia aproximado de 450 larvas j2/100 cc suelo, con un coeficiente de correlación del 62%, por tanto, se puede concluir que, a partir de esta población, el parámetro de biomasa comienza a verse afectado. al final del experimento, para la población final de larvas j2 de m. hapla en suelo, estadísticamente no se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos 100, 200, 500 y 1.000, debido en parte a que los huevos de meloidogyne no eclosionan simultáneamente y porque, al tener hábito endoparásito, pasa la mayor parte de su ciclo dentro de raíces, esto según lo reportado por taylor y sasser (1983), eisenback (1985); eisenback y triantaphyllou (1990). en cuanto al peso de frutos, en las cuatro cosechas evaluadas, no se presentaron diferencias significativas entre tratamientos, así mismo, para el número de frutos en la tercera y cuarta cosecha, aunque se observó una tendencia a disminuir su número, a medida que aumentaban las poblaciones iniciales de m. hapla, estadísticamente no presentaron diferencias significativas. en forma similar, estudios realizados en cultivos de kiwi (actinidia deliciosa) por magunacelaya y monsalves (1994) no encontraron relación entre las producciones de frutos de las plantas estudiadas, con diferentes niveles poblacionales de m. hapla, ya que con un adecuado manejo agronómico de las plantaciones, sin la aplicación de nematicidas, para su control, se obtenía buenos rendimientos en cosecha. es importante anotar, que debido a la gran variación en tamaño y en forma de los frutos de uchuva dentro de una misma planta, de acuerdo con fischer (2000), dado que aún presenta características silvestres, por tanto, no se logró evaluar con precisión el efecto del nematodo sobre este parámetro. el peso fresco de raíces presentó una tendencia a disminuir a medida que se aumentaba la población inicial de larvas figura 5. relación entre la densidad inicial de larvas j2 de m. hapla y la biomasa de follaje de uchuva (t = densidad de tolerancia = 450). 2008 niño, arbeláez y navarro: efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne hapla... discusión en la evaluación del efecto de altura de plantas, en los primeros meses no se observaron diferencias significativas entre los tratamientos. gaviria (1999) atribuye este efecto a que fisiológicamente las plantas absorben mayor cantidad de agua y aumentan su elongación, como respuesta inicial al ataque de nematodos. después de siete meses de inoculación, se observó un efecto negativo sobre la altura de las plantas en los tratamientos de 100, 200, 500 y 1.000 larvas j2 de m. hapla/100 cc de suelo. al final del experimento, el tratamiento 500 (500 larvas j2/100 cc de suelo) fue el que más afectó la altura de las plantas; lo anterior se puede explicar, dado que la infección de meloidogyne en raíces tiene efectos importantes en la fisiología de la planta y afecta principalmente la tasa fotosintética, así como la toma de nutrientes y, por tanto, su normal crecimiento y desarrollo (volcy, 1998). esto además coincide con los reportes de silva (1994), donde, después de 90 días de inoculación con 5.000 huevos de m. hapla, en 20 variedades de pompón, se encontró un efecto estadísticamente significativo sobre altura de las plantas, en variedades susceptibles y medianamente susceptibles. en cuanto a peso fresco y peso seco del follaje, a pesar de que estos tendieron a disminuir a medida que se aumentaban las poblaciones iniciales de m. hapla, con respecto a 66 agron. colomb. 26(1) 2008 j2 de m. hapla, sin embargo, el tratamiento 500 (500 larvas j2/100 cc de suelo) fue el que más afectó el peso fresco de raíces. esto coincide con los resultados obtenidos por chan y lópez (1992), donde plantas de tomate inoculadas con m. incognita afectaron en forma significativa el peso de raíces en poblaciones iniciales de 100, 200, 400, 1.200 y 1.900 huevos/100 cc de suelo, además el tratamiento inoculado con 400 huevos/100 cc de suelo fue el que presentó el menor peso de raíz. lo observado en esta investigación además es soportado con los resultados de silva (1994), donde el peso de raíces de pompón también resultó ser el mejor indicativo del efecto de m. hapla en la susceptibilidad de las plantas, ya que cuando aumentaban las poblaciones se disminuía el peso de raíces, con una correlación altamente negativa, en variedades susceptibles. según la ecuación de seinhorst, para el peso fresco de raíces de uchuva, se determinó un límite de tolerancia de 50 larvas j2 de meloidogyne hapla y un rendimiento en el peso de raíz de 0,7475; en un estudio similar realizado por chan y lópez (1992), obtuvo un rendimiento de 0,75 y un límite de tolerancia de 200 larvas j2 de m. incognita en cultivo de tomate, donde además estos autores citan reportes de olthof y potter (1977) y chiodo y khan (1988), quienes mencionan la necesidad de aplicar algún método de control con poblaciones iniciales de 100 y 200 j2/100 cc de suelo de m. incognita y m. hapla, respectivamente, ya que a partir de estas poblaciones la producción disminuía notoriamente. el tratamiento de mayor densidad poblacional, inoculado con 1.000 larvas j2/100 cc de suelo, no tuvo el mayor efecto negativo de las plantas, ya que presentó un comportamiento similar a los tratamientos de 100, 200 y 500 larvas j2 de m. hapla/100 cc suelo, como se esperaba, lo cual se puede atribuir a que en poblaciones muy altas, por competencia en la invasión y por sitios de alimentación, puede ocurrir mortalidad de individuos y, de esta forma, haya reducción en su multiplicación; esto de acuerdo a estudios de nematodos sedentarios realizados por jones y perry, citado por trudgill y phillips (1997). con base en los resultados y teniendo en cuenta lo anterior, se podría plantear una estrategia de manejo de m. hapla en cultivos de uchuva; aunque lo ideal es un manejo preventivo, donde no se tuvieran estados infectivos antes de la siembra; si se parte de poblaciones iniciales menores de 50 larvas j2/100 cc de suelo, según lo sugerido por oostenbrink (1971) y gaviria (1999), por debajo del límite de tolerancia, se puede hacer algún tipo de control biológico –con hongos nematófagos o extractos vegetales– con el cual se puedan controlar poblaciones bajas; si se parte de poblaciones mayores a esta densidad de m. hapla en suelo, se deben tomar medidas de control químico, ya que en estas poblaciones se comienza a ver mayor efecto en la parte aérea, como se pudo demostrar en los resultados obtenidos, donde se vieron afectados principalmente los parámetros peso fresco de raíces, altura de las plantas, diámetro de tallo y biomasa. en los resultados de este trabajo se pudo determinar que un adecuado manejo de la fertilización logra contrarrestar en parte el daño de este parásito cuando está presente, ya que no hubo un efecto significativo en algunos parámetros de follaje; lo cual coincide con lo reportado por magunacelaya y monsalves (1994), para cultivos de kiwi establecidos en los que, a pesar de tener m. hapla en diferentes densidades poblacionales, se lograron buenos rendimientos, con un adecuado manejo de la fertilización; sin embargo, es importante tener en cuenta que los daños mecánicos causados por m. hapla en raíces, de acuerdo con taylor y sasser (1983) y agrios (2005), predisponen las plantas a infección por otros patógenos de suelo como pythium, f. oxysporum, ralstonia solancearum, etc., los cuales son los que finalmente pueden causar la pérdida de las plantas. literatura citada agrios, g.n. 2005. plant pathology. 5th edition. elvesier academic press, londres, uk. 992 p. almanza, p.j. 2000. propagación. pp. 27-40. en: flórez, v.j., g. fischer y a.d. sora (eds.). 2000. producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 175 p. angulo, r. 2003. frutales exóticos de clima frío. edición bayer cropscience s.a., bogotá. pp. 27-48. angulo, r. (ed.). 2005. uchuva el cultivo. centro de investigaciones y asesoría agroindustriales, universidad de bogotá jorge tadeo lozano – colciencias, bogotá. 78 p. barker, k.r., p.b. shoemaker y l.a. nelson.1976. relationships of initial population densities of meloidogyne incognita and meloidogyne hapla to yield of tomato. j. nematology 3, 232239. blanco, j.o. 2000. manejo de enfermedades. pp. 57-65. en: florez, v.j., g. fischer y a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. castillo, j.d. 2002. identificación de meloidogyne spp. en plantas de uchuva (physalis peruviana l.) en el municipio de silvania. trabajo no publicado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. chan, s. y r. lópez. 1992. efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne incognita sobre el crecimiento del tomate. agron. costarricense 16(2), 165-169. chaparro, m.c., a.s. peñuela, j.m. rojas y g.m. vidal. 2005. evaluación experimental y comercial del tratamiento cuaren67 tenario con frío en la calidad de la uchuva (physalis peruviana l.). federación nacional de cafeteros, cenicafé, chinchiná, caldas. pp. 7-14. convenio mag-iica. 2001. la uvilla (physalys peruviana l., physalys edulis). subprograma de cooperación técnica, ecuador. en: http://www.sica.gov.ec/agronegocios/biblioteca/ convenio%20mag %20iica/productos /uvilla_mag.pdf; consulta: julio de 2007. eisenback, j.d. 1985. diagnostic characters useful in the identification of the four most common species of root-knot nematodes (meloidogyne spp.). pp. 95-112. en: sasser, j.n. y c.c. carter (eds.). an advanced treatise on meloidogyne. vol. 1: biology and control. north carolina state university, raleigh. eisenback, j.d. y h. triantaphyllou.1990. root knot nematodes: meloidogyne species and races. en: rickle, w. (ed.). manual of agricultural nematology. marcel dekker ink., florida. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo. pp. 9-26. en: flórez, v.j., g. fischer y a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. gaviria, b.m.1999. estrategias para el manejo de nematodos f itoparásitos en el cultivo de crisantemo (dendranthema grandiflora) en el oriente antioqueño. tesis de doctorado. universidad católica de oriente, ríonegro, antioquia. góngora, a. y p. rojas. 2006. incidencia de las enfermedades en uchuva (physalis periviana l), en dos zonas de cundinamarca. trabajo de grado. facultad de ciencias biológicas, pontificia universidad javeriana, bogotá. magunacelaya, j.c. y p. monsalves. 1994. meloidogyne hapla en kiwi en chile: juveniles infectivos en suelo, agallamiento en raíces y producción de frutos. facultad de ciencias agrarias y forestales, universidad de chile, santiago. navarro, r. y b. gaviria. 2005. comunicación personal. ríonegro, antioquia. niño, n. 1998. nematodos fitoparásitos y otras plagas de suelo en floricultura. seminario perspectivas sobre nematodos fitopatógenos y entomopatógenos en colombia. socolen, universidad nacional colombia, bogotá. oostenbrink, m. 1971. quantitative aspects of plant-nematode relationships. indian j. nematology 1, 68-74. seinhorst, j.w. 1995. the reduction of the growth and weight of plants by a second and later generations of nematodes. nematologica 41, 592-602. shurtleff, m.c. y c.w. averre. 2005. diagnosis plant diseases caused by nematodos. aps press, the american phytopathological society. st. paul, minnesota. 187 p. silva, j. 1994. efecto de meloidogyne hapla en 20 variedades de pompón. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 94 p. sirca, s., g. ureck y g. karssen. 2004. the incidence of the rootknot nematode meloidogyne incognita and meloidogyne hapla in slovenia. acta agriculturae slovenica 838(1), 15-22. stanelis, a. 2004. gall nematode meloidogyne hapla chitwood, race a in lithuania. ecologica 4, 40–42. taylor, l. y j.n. sasser. 1983. biología, identificación y control de los nematodos de nódulo de la raíz. proyecto internacional de meloidogyne, universidad del estado de carolina del norte y aid, carolina del norte. 111 p. triantaphyllou, a.c. 1993. meloidogyne hapla. j. nematology 25, 15-26. trudgill, d.l. y m.s. phillips. 1997. nematode population dynamics, threshold levels and estimation of crop losses. en: http://fao.org/ docrep/v9978e/v9978e07.htm; consulta: noviembre de 2005. viaene, n.m. y g.s. abawi. 1996. damage threshold of meloidogyne hapla to lettuce in organic soil. j. nematology 28(4), 537545. viaene, n.m., p. simoens y g.s. abawi. 1997. seinfit, a computer program for the estimation of the seinhorst equation. j. nematology 29(4), 474-477. vergel, d.m. 1999. metodología para la evaluación de la resistencia a nematodos del nudo radical (meloidogyne spp.) en coffea spp. y evaluación de germoplasma en café. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. volcy, ch. 1998. diversidad y parasitismo en plantas: tomo 2. primera edición. universidad nacional de colombia, medellín. 182 p. wallace, h.r. 1983. interactions between nematodes and other factor on plants. j. nematology 15, 221-227. zadocks, k.c. 1985. on the conceptual basis of crop loss assessment threshold theory. annu. rev. phytopathol. 23, 445-473. zapata, j. l., a. saldarriaga, m. londoño y c. díaz. 2002. manejo del cultivo de la uchuva en colombia, boletín técnico 14, centro de investigación la selva, corpoica ríonegro, antioquia. zuckerman, b., w. mai y l. krusberg. 1990. plant nematology laboratory manual. agricultural experimental station. university of massachusetts. 2008 niño, arbeláez y navarro: efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne hapla... resumenabstract horticultural crops include a wide range of commodities, such as fruits and vegetables, that are highly valuable for humanity. they are extensively grown worldwide, and their production can be described as an open and highly complex system affected by many factors, among which we can count weather, soil and cropping system, as well as the interaction between these factors. the aim of environmental physiology is to characterize the interaction between envi ronmental stress and crop response, in order to maximize both yield quantity and quality. this review presents the most recent findings about the effects of the main abiotic environmental factors (light, temperature, and water) on whole plant physiology of horticultural crops. environmental stresses can cause morpho-anatomical, physiological and biochemical changes in crops, resulting in a strong profit reduction. a clear understanding of environmental factors and their interaction with physiological processes is extremely important for improving horticultural practices (irrigation, light management, mineral nutrition, greenhouse design, etc.), optimizing photosynthetic carbon assimilation and increasing fruit productivity and crop quality. in addition, the information obtained by ecophysio logical studies can be incorporated into breeding programs or agricultural zoning strategies. los productos hortícolas como frutas y vegetales son ampliamente cultivados, dado que incluyen un extenso abanico de alimentos de gran valor para la humanidad. los sistemas hortícolas son abiertos y altamente complejos, y se ven afectados por factores como el clima, el suelo y el sistema de producción, así como por la interacción entre estos factores. por lo anterior, la importancia de la fisiología ambiental o ecofisiología radica en que permite caracterizar la inte racción entre los factores de estrés ambiental y la respuesta de los cultivos, con el propósito de obtener una producción exitosa. el objetivo de esta revisión consiste en reunir los resultados de las inves tigaciones más recientes acerca del efecto de los factores am bientales abióticos (luz, agua y temperatura) sobre la respuesta fisiológica de los cultivos hortícolas. los factores de estrés ambiental pueden causar distintos cambios morfológicos, fisiológicos y bioquímicos en los cultivos, determinando una considerable reducción en su rendimiento. la comprensión de la interacción entre estos factores ambientales y procesos fisiológicos es im portante en el mejoramiento de las prácticas hortícolas (riego, manejo de la luz, nutrición mineral, diseño de infraestructuras, etc.), con el objetivo de optimizar la fotosíntesis e incrementar la productividad de los cultivos. adicionalmente, la información que se obtiene mediante la ecofisiología es una herramienta útil en los programas de mejoramiento genético, o en estrategias de ordenación del territorio agrícola. palabras clave: hortalizas, árboles frutales, estrés térmico, sequía. key words: vegetable crops, fruit trees, water stress, temperature. received for publication: 17 december, 2009. accepted for publication: 5 march, 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 citrus research and education center, university of florida, lake alfred, fl (united states). 3 department of horticulture, texas a&m university, college station, tx (united states). 4 corresponding author. hrestrepod@unal.edu.co agronomía colombiana 28(1), 71-79, 2010 factors (schaffer and andersen, 1994), in order to obtain a successful production it is essential to understand clearly how said factors affect plant physiology (wien, 1997). in this context, ecophysiology is the science that studies the interactions between plants and their physical, chemical and biotic environment (larcher, 2003; lambers et al., 2008). environmental physiology is also important to study both the effect of different environmental stresses (shading, heavy metals, drought and salinity, among others) on ecophysiology of horticultural crops: an overview ecofisiología de cultivos hortícolas. una visión general hermann restrepo-díaz1, 4, juan carlos melgar2, and leonardo lombardini3 introduction widely cultivated for the high value of their products, horticultural crops include fruits and vegetables which provide essential food, minerals and vitamins that are critical to human nutrition (kwack, 2007). the production of horticultural crops can be characterized as an open and highly complex system affected by climate, soil, cropping system and interactions between these factors (lentz, 1998). given that plant growth and development are directly and indirectly influenced by environmental 72 agron. colomb. 28(1) 2010 growth and development (salisbury and ross, 1994) and the way plants compensate the detrimental effects of stress through different mechanisms (stress response, acclimation and adaptation) (taiz and zeiger, 2006). environmental physiology studies have been extensively used to improve the management of certain species or to explain differences among cultivars (higgins et al., 1992; hampson et al., 1996; campostrini and glenn, 2007; sagaram et al., 2007; lombardini et al., 2009). nevertheless, in regions where agriculture is not very modern, or where new horticultural crops are introduced, the information supplied by environmental physiology studies is highly valuable for deciding on the distribution and performance of crops (higgins et al., 1992). knowledge on the responses of horticultural crops to environmental factors such as temperature, water availability, light or carbon dioxide (co2) concentration is useful to determine the effect of suboptimal environmental conditions and to manage crops for maximum productivity (schaffer and andersen, 1994). in addition, a better understanding of the interaction between environmental factors and physiological processes contributes to horticultural breeding programs, production sustainability improvement and efficient agricultural zoning (campostrini and glenn, 2007). thus, the aim of this review is to gather the most recent information on the effects of environmental factors (light, temperature and water) on whole plant physiology of horticultural crops as expressed by growth, yield, fruit quality and photosynthetic features. light sunlight is not only the energy source for photosynthesis, but also the most important factor affecting productivity in horticultural crops (papadopoulos and pararajasingham, 1997; gregoriu et al., 2007). carbon exchange rate (cer) is strongly dependent on irradiance, absorption, and utilization of photon energy (jackson, 1980; gregoriu et al., 2007). low irradiance, in as much as it determines insufficient light penetration into the canopy, influences cer directly by reducing photon energy utilization, thus decreasing productivity (hampson et al., 1996; gregoriu et al., 2007). canopy management as a routine activity in horticultural crops is aimed at increasing light interception and productivity, stabilizing yield, and improving fruit quality (hampson et al., 1996). given that they need sunlight for flowering and fruit bud formation, fruit-tree crops keep a balance between light interception and light distribution (huett, 2004). since the relationship between photosynthetic photon flux density (ppfd) and net photosynthesis provides basic information for modeling leaf, plant, or canopy growth (hanson et al., 1987), several studies have focused on light interception and distribution into the canopy (higgins et al., 1992; wood, 1996; huett, 2004; lombardini, 2006a). light interception modeling has also been important in the development of pruning and training techniques for optimizing yield, and of tree removal strategies aimed at improving orchard productivity (garriz et al., 1998; huett, 2004; li and lakso, 2004; lombardini et al., 2006a). a summary of the photosynthetic performance of several fruit-tree crops is listed in tab. 1. shading (levels of 60% to 90%) affects leaf morphology and anatomy, gas exchange and water relations (water use efficiency, stomatal conductance, and thus photosynthesis) in horticultural crops (bjorkman, 1981; atanasova et al., 2003; heuvel et al., 2004; gregoriu et al., 2007). in addition, shade diminishes reproductive potential directly by decreasing flowering, fruit set and fruit size; and indirectly by reducing the vegetative growth that the plant needs to support reproduction (hampson et al., 1996). a summary of the effects of shading on several horticultural crops is reported in tab. 2. previous studies have shown the importance of plant response to shading, since this information is useful to determine ideal plant density, cropping systems or growth conditions in greenhouses (papadopoulos and pararajasingham, 1997; francescangeli et al., 2006; francescangeli et al., 2007; callejón-ferre et al., 2009). francescangeli et al. (2007) observed that shading increased growth cycle duration and diminished net assimilation rate in broccoli. however, as individual plant relative growth rate (rgr) was almost constant, they concluded that broccoli can be considered as a shade-tolerant plant, thus apt for intercropping systems. tsubo and walker (2004) and nasrullahzadeh et al. (2007) studied the effect of inter cropped beans and observed that dry mass was 40% lower in shaded plants (shading was up to 90%). nevertheless, shading did not have significant effects on yield parame ters (number of pods and number of grains per plant, and number of grains per pod). these authors concluded that growing beans in agroforestry or intercropping systems would be advantageous for farmers. regarding planting distance, close spacing has been observed to have a negative effect on fruit set in tomato, apparently due to an inadequate supply of photosynthates (papadopoulos and parara jasingham, 1997). in a 4-year study conducted in tomato by zahara and timm (1973), the variables stem diameter, fruit set, number of flowers 732010 restrepo-díaz, melgar and lombardini: ecophysiology of horticultural crops: an overview table 1. photosynthetic characteristics of several fruit-tree crops in full sun. crop light compensation point (µmol m-2 s-1) light saturation point (µmol m-2 s-1) a max (µmol m-2 s-1) reference almond (prunus dulcis) 60 1.130-1.330 15-20 higgins et al. (1992); de herralde et al. (2003) apple (malus domestica) 57 1.800-1.900 16 flore and lakso (1989); higgins et al. (1992) fig (ficus carica) 49 1.100 15-17 higgins et al. (1992) grape (vitis vinifera) 67 1.800-1.900 25 higgins et al. (1992) hazelnut (corylus avellana) 52 1.100-1.200 12 hampson et al. (1996) olive (olea europaea) 53 1.000-1.100 13-15 higgins et al. (1992) orange (citrus sinensis) 17 750-1.000 15-22 caruso-machado et al. (2005) papaya (carica papaya) 29 1.900 25-30 marler and mickelbart (1998); campostrini and glenn (2007) peach (prunus persica) 40 1.300 16-17 higgins et al. (1992) pecan (carya illinoinensis) 25 700-800 10-12 lombardini et al. (2009) table 2. summary of the effects of shading on several horticultural and nut crops. crop response reference melon (cucumis melo) reduced photosynthetic rate, fresh weight, and flesh firmness. low accumulation of sucrose. accelerated the formation of the “water-soaked” symptom in the flesh. nishizawa et al. (2000) pepper (capsicum annuum) enhanced flower abortion and thus reduced fruit yield. aloni et al. (1996) cauliflower (brassica oleracea) growth and development after curd initiation decreased with increasing shade levels. rahman et al. (2007) carrot (daucus carota) reduced photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration and water use efficiency thiagarajan et al. (2007) lettuce (lactuca sativa) decreased leaf thickness and leaf dry matter percentage. de pinheiro and marcelis (2000) pear (pyrus communis) decreased area per spur leaf, specific leaf mass and fruit diameter. garriz et al. (1998) olive (olea europaea) reduced percentage of inflorescence buds, number of fruits per tree, and fruit mass. gregoriu et al. (2007) grapevines (vitis vinifera) affected dry-matter partitioning and photosynthesis. heuvel et al. (2004) hazelnut (corylus avellana) reduced yield primarily by decreasing number of nuts and secondarily by decreasing nut size. hampson et al. (1996) pecan (carya illinoinensis) diminished photosynthesis, stomatal and trichome density. lombardini et al. (2009) pineapple guava (acca sellowiana) shading can reduce total soluble solids and fresh weight in fruits. martínez-vega et al. (2008) and number of leaves per plant decreased as plant density was increased up to 96.3 plants/m2. similar results were found by papadopoulos and ormrod (1990), who observed that tomato fruit set declined with decreased plant spacing (i.e. 58%, 52% and 13% fruit set at 60 cm, 45 cm and 23 cm spacing, respectively). in horticultural production systems, plants can experience water loss due to high solar radiation levels, often causing irreversible burns (castilla, 2005). shading is a useful strategy for reducing leaf temperature, fruit damage or water loss at irradiance peaks; and for growing shade-tolerant species in areas with excessive radiation (kittas et al., 1999). 74 agron. colomb. 28(1) 2010 in a 2-year study, callejón-ferre et al. (2009) evaluated the effects of using aluminized screens with different degrees of shading (40, 50, and 60%) as well as traditional whitewashing conditions on the production and quality of tomato cv. atletico grown under greenhouse conditions. the results showed that 60% shading improved fruit firmness but decreased the amount of soluble solids. temperature temperature is an important factor influencing seed germination, vegetative growth, flowering, fruit set and fruit ripening in horticultural crops (sage and kubien, 2007; ledesma et al., 2008; kositsup et al., 2009). both high and low temperatures, be they temporary or constant, can induce morpho-anatomical, physiological and biochemical changes in plants, leading to profit reduction (higuchi et al., 1998; wang et al., 2003; wahid et al., 2007). heat stress can be a concern in many regions of the tropics and subtropics, since high temperature can cause significant damage such as sunburns on leaves, branches and stems, anticipated leaf senescence and abscission, shoot and root growth inhibition and fruit discoloration and damage (yamada et al., 1996a; higuchi et al., 1998; almeida and valle, 2007; wahid et al., 2007). reproductive processes are also highly affected by heat stress in most plants (wahid et al., 2007). through observations in strawberry, ledesma et al. (2008) found that high temperature stress negatively affected the number of inflorescences, flowers and fruits, and that plant response to high temperature stress was cultivar dependent. in tomato, pollen germination and pollen tube growth, ovule viability, stigma and style positions and number of pollen grains retained by the stigma were also seriously affected by high temperature (foolad, 2005). in cherimoya, warm temperatures determined the production of low-viability pollen; and therefore of asymmetrical and small fruits containing few seeds (higuchi et al., 1998). however, it has been observed that pollen viability is reduced in papaya when the temperature drops below 20°c. this condition can also cause problems of sex change and low-sugar content in fruits (galán-saúco and rodríguezpastor, 2007). in cacao, temperatures above 23°c seem to accelerate vegetative flushing initiation (almeida and valle, 2007). regarding anatomical changes, symptoms observed under heat stress conditions are generally similar to those checked under water stress. plants present reduced cell size, closure of stomata, curtailed water loss, increased stomatal and trichome densities and greater xylem vessels in both root and shoot (añón et al., 2004; wahid et al., 2007). in rose, significant increases in stomatal index and in stomatal and epidermal cell density were observed in plants grown under high temperature (pandey et al., 2007). studies conducted by wentworth et al. (2006) in common beans showed high temperature dependent increases in leaf thickness, palisade development and stomatal density in the adaxial surface of the leaves. in a work conducted by zhang et al. (2005) in grapes, they found that warm temperatures considerably affected the mesophyll cells, increased plasma membrane permeability, enhanced the loss of grana stacking and determined the swelling of stroma lamellae. furthermore, an increase in the concentration of abscisic acid (aba) was observed in grape leaves due to high temperature, suggesting that aba may be a high-temperature acclimation and heat-tolerance induction factor in this crop (abass and rajashekar, 1993). as previously mentioned, heat stress evidently affects the anatomical structures from tissue to sub-cellular levels. thus, the accumulation of all these changes under high temperature stress may result in poor plant growth and productivity. figure 1. typical pattern of temperature acclimation observed in most c3 plants, with a summary of the leading potential drivers of the acclimation response. reproduced from sage and kubien (2007). high temperature induces the acclimation of photosynthesis by changing the photosynthetic capacity, the temperature response of photosynthesis or both (fig. 1) (sage and kubien, 2007; wang et al., 2007; kositsup et al., 2009). changes in several photosynthetic characteristics under high temperatures are excellent indicators of plant tolerance to heat stress (wahid et al., 2007), which is indeed capable of 1. cool acclimation: a. enhanced starch and sucrose synthesis (o2 sensitivity returns). b. enhanced electron transport capacity (unaffected o2 sensitivity) c. enhanced rubisco content (unaffected o2 sensitivity) 3. heat acclimation: a. respiratory decline b. increased electron transport capacity c. synthesis of a heat stable rubisco activase temperature 2. increased protein content n et c o 2 as si m ila tio n ra te ( µ m ol m -2 s -1 ) current atmospheric co 2 level 752010 restrepo-díaz, melgar and lombardini: ecophysiology of horticultural crops: an overview damaging the thylakoid membranes (petkova et al., 2007). as a consequence, a series of physiological parameters such as chlorophyll fluorescence, variable to maximum fluorescence ratio (fv/fm) and base fluorescence (f0) can be used to estimate heat tolerance in different species or cultivars (yamada et al., 1996a). studies realized by petkova et al. (2007) indicated that chlorophyll fluorescence induction parameters (f0, fm, fv and their ratios) are good indicators of heat tolerance in common beans, and can therefore be used to trace characters of interest in breeding programs. similar results have been reported by nyarko et al. (2008) in cabbage. changes in fv/fm ratio under heat stress conditions could also be a good indicator in screening heat-resistant grape cultivars (kadir et al., 2007). high temperatures influence photosynthetic capacity and stomatal conductance by decreasing the activation state of rubisco. furthermore, heat stress diminishes the amount of photosynthetic pigments (wahid et al., 2007). in tomato, the latter condi tion (temperature above 45°c for 2 h) injured the plasma membrane, altered the pigment composition of the photosynthetic apparatus, and caused an important reduction of the net photosynthetic rate due to affections in the calvin cycle and the functioning of photosystem ii (camejo et al., 2005). in citrus species, net co2 assimilation rate is reduced by partial decrease in both stomatal conductance and instantaneous carboxylation efficiency at temperatures above or below the optimum range (28-32°c) (machado et al., 2005). hence, knowledge about temperature levels is useful in physiological research as well as horticultural crop production. in general, optimum temperature levels have been obtained for many horticultural crops through laboratory and/or field experiments. understanding the way this factor affects plant physiology is greatly desirable to avoid damages due to unfavorable temperatures during plant ontogeny (wahid et al., 2007). a summary of optimum temperature levels for the photosynthesis of several horticultural crop species is shown in tab. 3. water since water is fundamental for maintaining normal physiological activity and membrane transport processes (jones and tardieu, 1998), supplying it adequately is crucial for obtaining maximum productivity of horticultural crops. in addition, water plays an important role in horticultural crops, since fruits and vegetables are usually sold on a fresh weight basis and yield is predominantly determined by water content (marcelis et al., 1998). drought stress occurs when there is not enough soil water content for successful growth or water supply replenishment (larcher, 2003; lombardini, 2006b). a decline in leaf relative water content (rwc) initially causes stomatal closure, which in turn leads to a decrease in the supply of co2 to the mesophyll cells and thus reduces leaf photosynthetic rate. likewise, drought stress also affects processes such as cell division and expansion, aba synthesis and sugar accumulation, consequently reducing crop yield (marsal and girona, 1997; chartzoulakis et al., 1999; raviv and blom, 2001; arquero et al., 2006; lombardini, 2006b). in general, it can be said that horticultural crops require a high water supply through appropriate irrigation schedules. nevertheless, deficit irrigation can enhance fruit quality by raising dry matter percentage and sugar content (jones and tardieu, 1998; spreer et al., 2007). furthermore, controlled water deficit has been used as a technique to stimulate blossoming in crops such as guava or litchi, or to substitute for adequate chilling when temperate crops such as apple are grown in the tropics (chaikiattiyos et al., 1994). hence, regulated deficit irrigation (rdi) and partial rootzone drying (prd) techniques have been applied to withhold water during certain periods, thus producing moderate drought stress, which in turn has improved yield, fruit quality and water use efficiency. the results of rdi experiments have been contradictory, but sometimes promising (lombardini et al., 2004; spreer et al., 2007). in experiments conducted in spain, rdi has increased grape productivity (faci et al., 2009) and citrus fruit quality (ballester et al., 2009), although the yield effect has been controverted for some species (robles et al., 2009). rdi can also be used to delay flowering and harvesting time (melgar et al., table 3. optimum temperature levels for the photosynthesis of some horticultural crop species. crop optimum temperature for photosynthesis (°c) reference apricot (prunus armeniaca) 25 wang et al., (2007) apple (malus domestica) 20 higgins et al. (1992) asparagus (asparagus officinalis) 20 inagaki et al. (1989) cherimoya (annona cherimola) 20 higuchi et al. (1999) common beans (phaseolus vulgaris) 27 bunce (2000) fig (ficus carica) 28 can and aksoy (2007) grape (vitis vinifera) 27 higgins et al. (1992) mango (mangifera indica) 30 yamada et al. (1996b) tomato (solanum lycopersicum) 30 wahid et al. (2007) sunflower (helianthus annuus) 25 bunce (2000) 76 agron. colomb. 28(1) 2010 2008) or to increase flowering and productivity at certain periods of the year when prices are high. such is the case of the “forzatura”, a traditional practice applied in lemon crops in sicily, where the summer bloom is accentuated by withholding irrigation until the trees wilt (barbera et al., 1985). it is necessary, however, to determine the optimum stress level so that the dry period does not have depressing effects on tree vitality, and to understand the interactions among tree water status, crop load and fruit growth, in order to optimize yield under water deficit conditions. for example, high yields can be obtained in peach with deficit irrigation if an appropriate management of fruit thinning is done at stage iii of fruit growth. this is so because said management enhances fruit size not only due to a reduction in fruit competition, but to an improvement in tree water status as well (marsal et al., 2006; lópez et al., 2006, 2007). on the other hand, it is important to discuss about flooding, since plant development is affected by either too little or too much water in the root zone. flooding is produced by storms, over irrigation, poor draina ge, high water tables and dam and river overflowing (rao and li, 2003). as it has been previously mentioned, plants induce a series of physical, chemical and biological processes in response to stress conditions. under flooding conditions, plants show similar symptoms to those they develop under heat or water stress. plant responses to waterlogging include increased internal ethylene concentration, low stomatal conductance, decrease in leaf, root and shoot development, changes in osmotic potential and nutrient uptake, and reduced chlorophyll content and photosynthesis (tamura et al., 1996; ashraf and rehman, 1999; rao and li, 2003; issarakraisila et al., 2007). flooding also increases the severity of certain diseases, mainly root-rotting fungi (rao and li, 2003), as reported by de siva et al. (1999) regarding phytophthora root rot in blueberry. the decrease of oxygen level in soils affects the bioavailability of nutrients as well as the ability of root systems to uptake and transport water and mineral nutrients (lizaso et al., 2001). waterlogging caused inhibition of n uptake from the soil and reduced leaf concentrations of n, p, k, ca and mg in avocado (schaffer and andersen, 1994) and pea (rao and li, 2003). the effects of flooding duration on some horticultural crops are summarized in tab. 4. conclusion it can be said that knowledge about the interactions between environmental factors and plant physiology facilitates the identification of environmental changes such as lack of light, high temperatures or water deficit. for example, the shading of horticultural crops can reduce photosynthesis rate, transpiration and stomatal density and conductance; and enhance flower abortion. likewise, high temperatures can affect pollen viability and germination, number of flowers and number of fruits per plant. finally, ecophysiological information is a tool that can be used in breeding programs to obtain improved cultivars, as well as in strategies of agricultural zoning, thus enhancing productivity. literature cited abass, m. and c.b. rajashekar. 1993. abscisic-acid accumulation in leaves and cultured cells during heat acclimation in grapes. hortscience 28, 50-52. almeida, a.a.f. and r.r. valle. 2007. ecophysiology of cacao tree. braz. j. plant physiol. 19(4), 425-448. aloni, b., l. karni, z. zaidman, and a.a. schaffer. 1996. changes of carbohydrates in pepper (capsicum annuum l.) flowers in relation to their abscission under different shading regimes. ann. bot. 78, 163-168. arquero, o., d. barranco, and m. benlloch. 2006. potassium starvation increases stomatal conductance in olive trees. hortscience 41(2), 433-436. ashraf, m. and h. rehman. 1999. mineral nutrient status of corn in relation to nitrate and long-term waterlogging. j. plant nutr. 22(8), 1253-1268. table 4. effects of flooding on physiological behavior in some horticultural crops. crop crop response reference avocado (persea americana) avocado is generally considered a very flood sensitive species. high soil moisture levels favor the development of phytophthora root rot. short periods of waterlogging reduce shoot and root growth. schaffer and andersen (1994) mango (mangifera indica) flooding determined reductions in net co2 assimilation, stomatal conductance and root growth, which in turn resulted in increased shoot:root ratios and substomatal co2 concentration. larson et al. (1993) papaya (carica papaya) papaya plants are sensitive to flooding. waterlogged soils have been reported to cause the death of these plants after 3 or 4 d, as well as the falling down of old leaves and chlorosis in the remaining ones. schaffer and andersen (1994) tomato (solanum lycopersicum) increased ethylene rate and reduced flow of nitrate, hydrogen ions, most protein amino acids, glutamine and abscisic acid to shoots. 40% yield reduction. rao and li (2003) legumes reduced yield, leaf conductance and transpiration. increased endogenous abcisic acid concentration. rao and li (2003) 772010 restrepo-díaz, melgar and lombardini: ecophysiology of horticultural crops: an overview atanasova, l., d. stefanov, i. yordanov, k. kornova, and l. kavardzikov. 2003. comparative characteristics of growth and photosynthesis of sun and shade leaves from normal and pendulum walnut (juglans regia l.) trees. photosynthetica 41, 289-292. ballester, c., j. castel, and j.r. castel. 2009. riego deficitario controlando en ‘clementina de nules’ y ‘navel lane late’: producción y calidad de la fruta. acta hort. 54, 198-202. bañón, s., j.a. fernández, j.a. franco, a. torrecillas, j.j. alarcón, and m.j. sánchez-blanco. 2004. effects of water stress and night temperature preconditioning on water relations and morphological and anatomical changes of lotus creticus plants. scientia hort. 101, 333-342. barbera, g., g. fatta del bosco, and b. lo cascio. 1985. effects of water stress on lemon summer bloom: the “forzatura” technique in the sicilian citrus industry. acta hort. 171, 391-397. bjorkman, o. 1981. responses to different quantum flux densities. pp. 57-107. in: lange, o.l., p.s. nobel, c.b. osmond, and h. ziegler (eds.). encyclopedia of plant physiology (new series). springer-verlag, berlin. bunce, j.a. 2000. acclimation of photosynthesis to temperature in eight cool and warm climate herbaceous c3 species: temperature dependence of parameters of a biochemical photosynthesis model. photosynthesis res. 63(1), 59-67. callejón-ferre, a.j., f. manzano-agugliaro, m. díaz-pérez, a. carreño-ortega, and j. pérez-alonso. 2009. effect of shading with aluminised screens on fruit production and quality in tomato (solanum lycopersicum l.) under greenhouse conditions. spanish j. agr. res. 7, 41-49. camejo, d., p. rodríguez, a. morales, j.m. dell’amico, a. torrecillas, and j.j. alarcón. 2005. high temperature effects on photosynthetic activity of two tomato cultivars with different heat susceptibility. j. plant physiol. 162(3), 281-289. campostrini, e. and d. glenn. 2007. ecophysiology of papaya: a review. braz. j. plant physiol. 19(4), 413-424. can, h.z. and u. aksoy. 2007. seasonal and diurnal photosynthetic behaviour of fig (ficus carica l.) under semi-arid climatic conditions. acta agr. scand. section b soil plant sci. 57, 297-306. caruso-machado, e., p.t. schmidt, c. lázaro-medina, and r. vasconcelos-ribeiro. 2005. respostas da fotossíntese de três espécies de citros a fatores ambientais. pesq. agropec. bras. 40(12), 1161-1170. castilla, n. 2005. invernaderos de plástico. tecnología y manejo. ediciones mundi-prensa, madrid. chaikiattiyos, s., c.m. menzel, and t.s. rasmussen. 1994. floral induction in tropical fruit trees: effects of temperature and water supply. j. hort. sci. 69, 397-415. chartzoulakis, k., a. patakas, and a.m. bosabalidis. 1999. changes in water relations, photosynthesis and leaf anatomy induced by intermittent drought in two olive cultivars. environ. exp. bot. 42(2), 113-120. de herralde, f., c. biel, and r. savé. 2003. leaf photosynthesis in eight tree almond cultivars. biol. plant 46(4), 557-561. de pinheiro, a.r., and l.f.m. marcelis. 2000. regulation of growth at steady-state nitrogen nutrition in lettuce (lactuca sativa l.): interactive effects of nitrogen and irradiance. ann. bot. 86, 1073-1080. de siva, a., k. patterson, c. rothrock, and r. mcnew. 1999. pythophthora root rot of blueberry increases with frequency of flooding. hortscience 34, 693-695. faci, j., o. blanco, and j. negueroles. 2009. efecto del riego deficitario controlado aplicado desde el envero a recolección en la producción y calidad de uva de mesa ‘autumn royal’. acta hort. 54, 192-197. flore, j.a. and a.n. lakso. 1989. environmental and physiological regulation of photosynthesis in fruit crops. hortic. rev. 11, 111-157. foolad, m.r. 2005. breeding for abiotic stress tolerances in tomato. pp. 613-684. in: ashraf, m. and p.j.c. harris (eds.). abiotic stresses: plant resistance through breeding and molecular approaches. the haworth press inc., new york, ny. francescangeli, n., m.a. sangiacomo, and h. martí. 2006. effects of plant density in broccoli on yield and radiation use efficiency. scientia hort. 119, 135-143. francescangeli, n., m.a. sangiacomo, and h. martí. 2007. vegetative and reproductive plasticity of broccoli at three levels of incident photosynthetically active radiation. spanish j. agric. res. 5(3), 389-401. galán-saúco, v.g. and m.c.r. rodríguez-pastor. 2007. greenhouse cultivation of papaya. acta hort. 740, 191-195. garriz, p.i., g.m. colavita, and h.l. álvarez. 1998. fruit and spur leaf growth and quality as influenced by low irradiance levels in pear. scientia hort. 77, 195-205. gregoriu, k., k. pontikis, and s. vemmos. 2007. effects of reduced irradiance on leaf morphology, photosynthetic capacity and fruit yield in olive (olea europaea l.). photosynthetica 45(2), 172-181. hampson, c.r., a.n. azarenko, and j.r. potter. 1996. photosynthetic rate, flowering and yield component alteration in hazelnut in response to different light environments. j. amer. soc. hort. sci. 121, 1103-1111. hanson, p.j., r.e. mcroberts, j.g. isebrands, and r.k. dixon. 1987. an optimal sampling strategy for determining co2 exchange rate as a function of photosynthetic flux density. photosynthetica 21, 98-101. heuvel, j.e.v., j.t.a. proctor, k.h. fisher, and j.a. sullivan. 2004. shading affects morphology, dry-matter partitioning and photosynthetic response of greenhouse-grown 'chardonnay' grapevines. hortscience 39, 65-70. higuchi, h., n. utsunomiya, and t. sakuratani. 1998. high temperature effects on cherimoya fruit set, growth and development under greenhouse conditions. scientia hort. 77, 23-31. higuchi, h., t. sakuratani, and n. utsunomiya. 1999. photosynthesis, leaf morphology, and shoot growth as affected by temperatures in cherimoya (annona cherimola mill.) trees. scientia hort. 80, 91-104. higgins, s.s., f.e. larsen, r.b. bendel, g.k. radamaker, j.h. bassman, w.r. bidlake, and a.a. wir. 1992. comparative gas exchange characteristics of potted, glasshouse-grown almond, apple, fig, grape, olive, peach and asian pear. scientia hort. 52, 313-329. huett, d.o. 2004. macadamia physiology review: a canopy light response study and literature review. aust. j. agric. res. 55, 609-624. 78 agron. colomb. 28(1) 2010 inagaki, n., k. tsuda, and s. maekawa. 1989. effects of light intensity, co2 concentration, and temperature on photosynthesis of asparagus officinalis l. j. japan. soc. hort. sci. 58(2), 369-376. issarakraisila, m., q. ma, and d.w. turner. 2007. photosynthetic and growth responses of juvenile chinese kale (brassica oleracea var. alboglabra) and caisin (brassica rapa subsp. parachinensis) to waterlogging and water deficit. scientia hort. 111, 107-113. jackson, j.e. 1980. light interception and utilization by orchard systems. hort. rev. 2, 208-267. jones, h.g. and f. tardieu. 1998. modelling water relations of horticultural crops: a review. scientia hort. 74, 21-46. kadir, s., m. von weihe, and k. al-khatib. 2007. photochemical efficiency and recovery of photosystem ii in grapes after exposure to sudden and gradual heat stress. j. amer. soc. hort. sci. 132(6), 764-769. kittas, c., a. baille, and p. giaglaras. 1999. influence of covering material and shading on the spectral distribution of light in greenhouses. j. agr. eng. res. 73, 341-351. kositsup, b., p. montpied, p. kasemsap, p. thaler, t. ameglio, and e. dreyer. 2009. photosynthetic capacity and temperature responses of photosynthesis of rubber trees (hevea brasiliensis müll. arg.) acclimate to changes in ambient temperatures. tree physiol. 23, 357-365. kwack, b.h. 2007. the value of human life with horticultural practices and products. acta hort. 762, 17-21. lambers, h., f.s. chapin and t.l. pons. 2008. plant physiological ecology. 2nd ed. springer, berlin. larcher, w. 2003. physiological plant ecology. 4th ed. springer, berlin. larson, k.d., b. schaffer, and f.s. davies. 1993. physiological, morphological and growth responses of mango trees to flooding. acta hort. 342, 152-159. ledesma, n.a., m. nakata, and n. sugiyama. 2008. effect of high temperature stress on the reproductive growth of strawberry cvs. ‘nyoho’ and ‘toyonoka’. scientia hort. 116, 186-193. lentz, w. 1998. model applications in horticulture: a review. scientia hort. 74, 151-174. li, k.t. and a.n. lakso. 2004. phosynthetic characteristics of apple spur leaves after summer pruning to improve exposure to light. hortscience 39, 969-972. lizaso, j.i., l.m. meléndez, and r. ramírez. 2001. early flooding of two cultivars of tropical maize. ii. nutritional responses. j. plant nutr. 24(7), 997-1011. lombardini, l. 2006a. one-time pruning of pecan trees induced limited and short-term benefits in canopy light penetration, yield, and nut quality. hortscience 41, 1469-1473. lombardini, l. 2006b. chapter 4: ecophysiology of plants in dry environments. pp. 47-66. in: p. d’odorico and a. porporato (eds.). dryland ecohydrology. springer, berlin. lombardini, l., h.w. caspari, d.c. elfving, t.d. auvil, and j.r. mcferson. 2004. gas exchange and water relations in ‘fuji’ apple trees grown under deficit irrigation. acta hort. 636, 43-50. lombardini, l., h. restrepo-díaz, and a. volder. 2009. photosynthetic light response and epidermal characteristics of sun and shade pecan leaves. j. amer. soc. hort. sci. 134(3), 372-378. lópez, g., m. mata, a. arbones, j.r. solans, j. girona, and j. marsal. 2006. mitigation of effects of extreme drought during stage iii of peach fruit development by summer pruning and fruit thinning. tree physiol. 26, 469-477. lópez, g., j. girona, and j. marsal. 2007. response of winter root starch concentration to severe water stress and fruit load and its subsequent effects on early peach fruit development. tree physiol. 26, 469-477. machado, e.c., p.t. schmidt, c.l. medina, and r.v. ribeiro. 2005. photosynthetic responses of three citrus species to environmental factors. pesq. agropec. bras. 40(12), 1161-1170. marcelis, l.f.m., e. heuvenlink, and j. goudriaan. 1998. modeling biomass production and yield of horticultural crops: a review. scientia hort. 74, 83-111. marler, t.e. and m.v. mickelbart. 1998. drought, leaf gas exchange and chlorophyll fluorescence of field-grown papaya. j. amer. soc. hort. sci. 123(4), 714-718. marsal, j. and j. girona. 1997. effects of water stress cycles on turgor maintenance processes in pear leaves (pyrus communis). tree physiol. 17, 327-333. marsal, j., g. lópez, m. mata, and j. girona. 2006. branch removal and defruiting for the amelioration of water stress effects on fruit growth during stage iii of peach fruit development. scientia hort. 108, 55-60. martínez-vega, r.r., g. fischer, a. herrera, b. chaves, and o.c. quintero. 2008. características físico-químicas de frutos de feijoa influenciadas por la posición en el canopi. rev. colomb. cienc. hortic. 2(1), 21-32. melgar, j.c., j. dunlop, and j.p. syvertsen. 2008. winter time drought stress delays ‘valencia’ flowering and avoids young fruit loss during late season mechanical harvesting. p. 1208. in: proc. ashs annual conference. orlando, fl. nasrullahzadeh, s., k. ghassemi-golezani, a. javanshir, m. valizade, and m.r. shakiba. 2007. effects of shade stress on ground cover and grain yield of faba bean (vicia faba l.). j. food agric. environ. 5(1), 337-340. nishizawa, t., a. ito, y. motomura, m. ito, and m. togashi. 2000. changes in fruit quality as influenced by shading of netted melon plants (cucumis melo l. ‘andesu’ and ‘luster’). j. japan. soc. hort. sci. 69(5), 563-569. nyarko, g, p.g. alderson, j. craigon, e. murchie, and d.l. sparkes. 2008. comparison of cell membrane thermostability and chlorophyll fluorescence parameters for the determination of heat tolerance in ten cabbage lines. j. hort. sci. biotech. 83(5), 678-682. pandey, r., p.m. chacko, m.l. choudhary, k.v. prasad, and m. pal. 2007. higher than optimum temperature under co2 enrichment influences stomata anatomical characters in rose (rosa hybrida). scientia hort. 113, 74-81. papadopoulos, a.p. and d.p. ormrod. 1990. plant spacing effects on yield of the greenhouse tomato. can. j. plant sci. 70, 565-573. papadopoulos, a.p. and s. pararajasingham. 1997. the influence of plant spacing on light interception and use in greenhouse tomato (lycopersicon esculentum mill.): a review. scientia hort. 69, 1-29. petkova, v., i.d. denev, d. cholakov, and i. porjazov. 2007. field screening for heat tolerant common bean cultivars (phaseolus 792010 restrepo-díaz, melgar and lombardini: ecophysiology of horticultural crops: an overview vulgaris l.) by measuring of chlorophyll fluorescence induction parameters. scientia hort. 111, 101-106. rahman, h.u., p. hadley, s. pearson, and m.d. dennett. 2007. effect of incident radiation integral on cauliflower growth and development after curd initiation. plant growth regul. 51, 41-52. rao, r. and y.c. li. 2003. management of f looding effects on growth of vegetable and selected field crops. horttecnology 13(4), 610-616. raviv, m. and t.j. blom. 2001. the effect of water availability and quality on photosynthesis and productivity of soil-less grown cut roses. scientia hort. 88(4), 257-276. robles, j.m., j.g. pérez-pérez, i. garcía-oller, e. arques, j.m. berna, and p. botía. 2009. respuesta del limonero ‘fino 49’ al riego deficitario. efectos sobre el crecimiento, la producción y la calidad del fruto. acta hort. 54, 236-240. sagaram, m., l. lombardini, and l.j. grauke. 2007. variation in leaf anatomy of pecan cultivars from three ecogeographic locations. j. amer. soc. hort. sci. 132, 592-596. salisbury, f.b. and c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamericana, méxico, df. sage, r. and d. kubien. 2007. the temperature response of c3 and c4 photosynthesis. plant cell environ. 30, 1086-1106. schaffer, b. and p.c. andersen. 1994. handbook of environmental physiology of fruit crops. vol. ii: sub-tropical and tropical crops. crc press. boca raton, fl. spreer, w., m. nagle, s. neidhart, r. carle, s. ongprasertand, and j. muller. 2007. effect of regulated deficit irrigation and partial root zone drying on the quality of mango fruits (mangifera indica l., cv. ‘chok anan’). agr. water manage. 88, 173-180. taiz, l. and e. zeiger. 2006. plant physiology. 4th ed. sinauer associates, sunderland, ma. tamura, f., k. tanabe, m. katayama, and a. itai. 1996. effects of flooding on ethanol and ethylene production by pear rootstocks. j. japan soc. hort. sci. 65(2), 261-266. thiagarajan, a., r. lada, and p. joy. 2007. compensatory effects of elevated co2 concentration on the inhibitory effects of high temperature and irradiance on photosynthetic gas exchange in carrots. photosynthetica 45(3), 355-362. tsubo, m. and s. walker. 2004. shade effects on phaseolus vulgaris l. intercropped with zea mays l. under well-watered conditions. j. agron. crop sci. 190, 168-176. wahid, a., s. gelani, m. ashraf, and m.r. foolad. 2007. heat tolerance in plants: an overview. environ. exp. bot. 61, 199-223. wang, w., b. vinocur, and a. altman. 2003. plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance. planta 218, 1-14. wang, f.l., h. wang and g. wang. 2007. photosynthetic responses of apricot (prunus armeniaca l.) to photosynthetic photon flux density, leaf temperature, and co2 concentration. photosynthetica 45(1), 59-64. wentworth, m., e.h. murchie, j.e. gray, d. villegas, c. pastenes, m. pinto, and p. horton. 2006. differential adaptation of two varieties of common bean to abiotic stress. ii. acclimation of photosynthesis. j. exp. bot. 57(3), 699-709. wien, h.c. 1997. the physiology of vegetable crops. cab international, wallingford, uk. wood, b.w. 1996. canopy morphology of pecan cultivars. hortscience 31, 139-142. yamada, m., t. hidaka, and h. fukamachi. 1996a. heat tolerance in leaves of tropical fruit crops as measured by chlorophyll fluorescence. scientia hort. 67, 39-48. yamada, m., h. fukumachi, and h. tetsushi. 1996b. photosynthesis in longan and mango as influenced by high temperatures under high irradiance. j. japan. soc. hort. sci. 64(4), 749-756. zahara, m., and h. timm. 1973. influence of plant density of growth, nutrient composition, yield and quality of mechanically harvested tomatoes. j. amer. soc. hort. sci. 98, 513-516. zhang, j.h., w.d. huang, y.p. liu, and q.h. pan. 2005. effects of temperature acclimation pretreatment on the ultrastructure of mesophyll cells in young grape plants (vitis vinifera l. cv. jingxiu) under cross-temperature stresses. j. integr. plant biol. 47, 959-970. soils, fertilization and management of water received for publication: 13 december, 2010. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 agricultural and environmental microbiology research group, department of natural science, universidad popular del cesar. valledupar (colombia). 2 agricultural and environmental microbiology research group, department of microbiology, universidad popular del cesar. valledupar (colombia). 3 corresponding author. lilianagomez@unicesar.edu.co agronomía colombiana 30(1), 111-115, 2012 halotolerant/alkalophilic bacteria associated with the cyanobacterium arthrospira platensis (nordstedt) gomont that promote early growth in sorghum bicolor (l.) moench bacterias halotolerantes/alcalofilas asociadas a la cianobacteria arthrospira platensis (nordstedt) gomont que promueven el crecimiento temprano en sorghum bicolor (l.) moench liliana gómez g.1, 3, nelson valero v.2, and rosa de brigard c.2 abstract resumen arthrospira platensis associated bacteria (apab) identified through molecuar biology like bacillus okhensis, indibacter alkaliphilus and halomonas sp., are also producing 3-indol acetic acid (iaa), these bacteria was used in early plant growth promotion tests over sorghum bicolor, these bioassay was considered indirect evidence to suggest that apab also may have stimulatory effects over a. platensis growth naturally. i. alkaliphilus and b. okhensis enhanced early germination of s. bicolor seads, with better results than that achieved by azospirillum brasilense, bacterium used like reference as a common plant growth promoting rizobacteria. the three apab enhanced significative differences (p≤0.05) over morphoagronomic parameters, i. alkaliphilus and b. okhensis exhibith better resoults in elongation stimulation and root and foliage dry weight. above evidence suggest this bacteria like plant growth promoting and it recomended testing with a. platensis axenic cultures and its associated bactteri for understanding true interaction between them. bacterias asociadas a arthrospira platensis (baap) identificadas a través de biología molecular como bacillus okhensis, indibacter alkaliphilus y halomonas sp., productoras de acido 3-indol acético (aia) se utilizaron en ensayos de promoción del crecimiento temprano de sorghum bicolor como prueba indirecta para sugerir a las baap como estimuladoras sobre el crecimiento de a. platensis. las bacterias i. alkaliphilus y b. okhensis favorecieron la germinación temprana de las semillas de s. bicolor, con resultados mayores que el alcanzando por azospirillum brasilense bacteria utilizada como referencia y reconocida como promotora de crecimiento vegetal. las tres baap registran diferencias significativas (p≤0,05) sobre parámetros morfoagronómicos, sobresalen i. alkaliphilus y b. okhensis en la estimulación del alargamiento y peso seco de raíces y follaje. por lo anterior se sugiere que estas bacterias son promotoras de crecimiento vegetal y se recomienda realizar ensayos con cultivos axénicos entre a. platensis y sus bacterias asociadas para determinar el tipo de interacción existentes entre ellas. key words: pgpb, phytohormones, agricultural microbiology, indole-3-acetic acid. palabras clave: bpcv, fitohormonas, rizobacteria, microbiología agrícola, ácido 3-indol acético. introduction the growth-promoting microorganism has been a growing scientific interest in recent years, due to their applications as the basis for the development of inoculants for crop plants; their search has been extended to differrent environments and growing conditions. the growth-promoting microorganism more studied are found in association or symbiosis in the rhizosphere of higher plants, however this kind of beneficial association is not solely with plants, some studies have shown the existence of close associations bacteria-microalgae, suggesting the desirability of these interactions for the establishment of microalgae and cyanobacteria in the ecosystem; it has been suggested that the beneficial interaction and reciprocal character is determined by the production of organic carbon by algal cells, whose use has effect on bacterial growth, meanwhile the microalgae stand to gain the intake of vitamins and growth factors released by the bacteria, 112 agron. colomb. 30(1) 2012 depending on environmental conditions (riquelme and avendaño-herrera, 2003). through studies of some associations bacteria-cyanobacteria have demonstrated the production of indole-3-acetic acid (iaa) and phosphate solubilization by bacteria associated to cyanobacteria in lichens (liba et al., 2006). otherwise it has been shown the growth stimulation of microalgae through the induced association to growthpromot i ng bac teria, usi ng t he model azospir illum brasilense cd-chlorella vulgaris (de-bashan et al., 2002), through a mechanism of action related with the iaa production by a. brasilense, similarly to what happens in the interaction of these bacteria with higher plants; although many organic substances produced by plants at very low concentrations are capable of regulate the plant growth because they affect their physiology and morphology, largely of growth promoting activity lies in the synthesis of phytohormones such as auxins, cytokins and gibberellins by associated microorganisms (jagnow and david, 1991; dobbelaere et al., 2003). the cyanobacteria arthrospira platensis has different uses at biotechnology level and recently has been proposed for use as growth promoting of probiotic bacteria such as lactobacillus, beneficial interaction given by the production of exopolysaccharides that favor biomass increased of these bacteria proposing as a prebiotic (parada et al., 1998. otherwise has shown the presence of bacteria closely associated to a. platensis (gang-guk et al., 2007) so that there are complications in the axenic cultures obtaining of this cyanobacteria, this fact allows to suggest the relation is beneficial for the two microorganisms; however has not been evaluated the growth promoting ability of these bacteria on a. platensis, precisely by the difficulty of obtaining and maintaining axenic cultures of the cyanobacteria for later use in growth promoting assays. in the laboratory of agricultural and environmental microbiology at the universidad popular del cesar was achieved three bacterial strains associated with unialgal culture of a. platensis, which are iaa producer, these strains were identified by molecular biology through the region 1,465 pb of the 16 s ribosomal gene, such as bacillus okhensis kh10-101, indibacter alkaliphilus lw1 and halomonas sp. ap-5. to verify the bacteria associated to a. platensis are growth promoting of cyanobacteria, ideally would be realize testing between pure cultures of the associated bacteria and the axenic culture of a. platensis, however due to the difficulty in obtaining axenic cultures of these cyanobacteria, and taking into account the ability of these bacteria to produce iaa, in this work was indirectly evaluated the phytostimulator ability of these three bacteria through grow th promotion assays on plants, as a preliminary test on the assumption that these bacteria possibly present growth promoting bacteria to favor the a. platensis development. materials and methods microorganism the bacteria evaluated as growth promoters in sorghum plants (sorghum bicolor) were isolated from unialgal culture of a. platensis, identified through molecular biology as bacillus okhensis kh10-101, indibacter alkaliphilus lw1t and halomonas sp. ap-5 (are part of the laboratory of agricultural and environmental microbiology at the universidad popular del cesar culture collection). bacteria were grown in 225 ml flasks with 150 ml of nutrient broth supplemented with yeast extract (0.005%) and saccharose (0.5%) for 6 d at 37°c. subsequently an inocolum was adjusted from 0.01 mg ml-1 of each bacterial biomass, based on the determination of dry weight of the quivalente bacterial biomass present in a given amount of culture broth. bioassay s. bicolor growth stimulation in 15 x 25 cm trays was placed 1 kg of solarized soil previously, to reduce the microbial load native that can interfere with the effect of bacteria to evaluate, 60 seeds of s. bicolor were sown and it was applied 10 ml of inoculum of each bacteria. it was used s. bicolor variety abs7500, the seeds were previously sterilized during 15 min in a commercial sodium hypochlorite solution at 10%, subsequently was wash three times with distilled water sterile and left in imbibition during 15 min (kortemaa et al., 1994). treatments consisted in the inoculation with each of the three bacterias bacillus okhensis, indibacter alkaliphilus, halomonas sp. and azospirillum brasilense cd taken as the reference treatment, as a model bacteria widely used in plant growth promoting assays, the control treatment consisted in a tray with 60 seeds without any inoculum. for the experiment followed a completely randomized design. later observations were daily made during 15 d, recording the number of sprouts, considering sprouts those whose radicle reached 2 mm in length. from the recorded data was determined the percentage of germination (pg) expressed as the total percentage of sprouts after 7 d. the germination index (gi) was calculated according to the formula proposed by brown and mayer (1988): 113gómez g., valero v., de brigard c.: halotolerant/alkalophilic bacteria associated with the cyanobacterium arthrospira platensis (nordstedt) gomont... gi = p1/t1+p2/t2+…+pn/tn (1) where p, number of sprouts. t, time that germinated. n, day of last control. th e average time of germination (atg) was calculated according to garcía et al. (1982): atg = [(x1 d1)+(x2 d2)+…(x15 dn)]/xn (2) where x1, x2, x15 are sprouts in the day 1, 2,…15; d1,d 2,… dn are the days of incubation, and xn are the total number of sprouts in the last day when it was made the fi nal count of sprouts. aft er 21 d were unearthed all the plants, the roots were carefully washed and made the following determinations of the morphoagronomics parameters: stem length, roots length, stem dry weight and roots dry weight. th e results for each variable were subjected to an analysis of variance to a track. it was made comparison of average tests through the dms test, using the ibm®-spss program version 15. results and discussion pgpb effect on the germination of s. bicolor the obtained data for the accumulative percentage of daily germination show that the treatments with the three pgpb stimulated seed germination in the early days, like a. brasilense, compared with untreated seeds (fig. 1), from the fi ft h day tends to homogenize the answer between the treatments and halomonas sp. presents the tendecy to decrease the number of germinated seeds; the treatment with i. alkaliphilus increased the germination reached the 86.7%, exceeding the control (81.7%) and b. okhensis (80%), the treatment with a. brasilense reached 75% germination and halomonas sp. reached the 63.3% (tab. 1). th e trend indicates that pgpb cause a decrease in the time of the initiation of germination, eff ect that is confi rmed with the values of germination speed index (gsi), but not necessarily increase the fi nal number of germinated seeds (tab. 1). consistent with the previous results, the treatments with the three pgpb and a. brasilense had an average time of germination (tog) lower compared the control treatment, this indicate that the 50% of the seeds on average require less time to germinate when treated with the tested bacterias. th ese results suggested the bacteria expressed mechanisms that activate the seeds physiology inducing early germination, but don’t increased the number of total seeds that can germinate, these results is common for the plant promoting growth bacteria (bashan et al., 2004). table 1. germination of s. bicolor seeds inoculated with bacterias associated a. platensis. treatment pg ivg tmg i. alkaliphilus 86.7 6.9 3.6 b. okhensis 80.0 6.5 3.5 halomonas sp. 63.3 5.0 3.6 a 75.0 5.1 4.0 control 81.7 3.4 5.1 pg, percentage of germination; ivg, germination rate index, tmg, mean germination time. figure 1. cumulative germination of s. bicolor seeds after bacterial inoculation. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 c um ul at iv e ge rm in at io n (% ) time (d) i. alkaliphilus b. okhensis halomonas sp. a. brasilense control 114 agron. colomb. 30(1) 2012 pgpb effect on the early development of plants s. bicolor the tab. 2 presents values of the variables evaluated after fifteen days of inoculation of the seeds with each of the bacteria. the results show the three evaluated bacteria, as a. brasilense present the trend to increase the roots length respect to the control treatment, although the data didn’t show statistically significant differences; however the root dry weight if revealed statiscally significant differences for all the tested bacteria compared to control, b. okhensis and a. brasilense (plant growth promoting bacteria used as reference) present the best results. a well-documented effect of the plant growth promoting bacteria is the stimulation of cell elongation of the root, through the action of 3-indole acetic acid (iaa), phytohormone which induces cell wall softening due to ph changes caused by induced increases in the activity of h+ atpase of the plasma membrane (dobbelaere et al., 1999; bashan et al., 2004; valencia et al., 2005); on the other hand, the iaa secreted also induce mitotic points proliferation of the roots, that generate high number of secondary roots and root hairs (canellas-pasqualoto et al., 2002). table 2. effect on growth of seedlings of s. bicolor inoculated with bacterias associated a. platensis. treatment rl (cm) sl (cm) rdw (g) sdw (g) i. alkaliphilus 14.697 a 12.934 a 0.013 a 0.013 a b. okhensis 15.171 a 12.066 ab 0.015 b 0.015 a halomonas sp. 14.421 a 12.879 a 0.006 c 0.014 a a. brasilense 15.179 a 11.532 b 0.014 ab 0.015 a control 13.234 a 9.897 c 0.006 c 0.009 b rl, roots length; sl, stem length; rdw, roots dry weight; sdw, stem dry weight. means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to dms test (p≤0.05). with respect to the length and foliage dry weight, the three pgpb and the reference strain caused increased with statistically significant differences (p≤0.05), for these parameters respect to the control treatment. this result provides evidence of a better result of the root of the seedlings, a result of early germination, or an additional effect caused by additional contributions of combined nitrogen, when plant growth promoting bacteria are nitrogen fixing, it’s logical think the iaa producing bacteria such as b. okhensis and i. alkaliphilus they also have the ability to fix nitrogen (unpublished data) cause growth stimulation and seeds development, in response to a strategy which integrates the above mechanism. finally, further support the hypothesis, the results indicate that these bacteria could be used in biotechnological studies more detailed, in order to prove their efficiency as beneficial inoculants for agriculture, mainly alkaline soils with high salinity, because bacteria is adapted to such environments, where cyanobacteria proliferate naturally a. plantensis, to which they are associated. conclusions according to the results on the reduction in the time of seed germination of s. bicolor, the positive effect on the biomass of roots and foliage and the tendency to stimulate root length, can be seen that there is sufficient evidence to consider preliminary the three pgpb as plant growth promoters, with similar results and in some cases higher than those presented by the reference bacterium a. brasilense. given the above and considering the production of iaa, suggesting a kind of positive interaction between pgpb and the cyanobacterium a. platensis, however still need the inoculation trials in axenic cultures to test the effect of these bacteria associated to unialgal culture of cyanobacteria. acknowledgements the authors express their gratitude to the research division at the universidad popular del cesar, who funded this research through the convention 008 of 2008, the laboratories of environmental engineering, bachelor of natural science and microbiology at the popular university of cesar by loan of materials and equipment, agricultural and environmental microbiology group (magya), and members of the luz verde hotbed for their intellectual contributions. literature cited bashan, y., g. holguin, and l. de-bashan. 2004. azospirillumplant relationships: physiological, molecular, agricultural, and environmental advances (1997–2003). can. j. microbiol. 50, 521-577. brown, r. and d. mayer. 1988. representing cumulative germination. 1. a critical analyses of single – values germination indices. ann. bot. 61, 117-125. canellas-pasqualoto, l., f. lopes olivares, a. okorokova-façanha, and a. rocha façanha. 2002. humic acids isolated from earthworm compost enhance root elongation, lateral root emergence, and plasma membrane h-atpase activity in maize roots. plant physiol. 130, 1951-1957. de-bashan, l.e., y. bashan, m. moreno, v.k. lebsky, and j.j. bustillos. 2002. increased pigment and lipid content, lipid variety, and cell and population size of the microalgae chlorella spp. when co-immobilized in alginate beads with the microalgae growth promoting bacterium azospirillum brasilense. can. j. microbiol. 48, 514-521. dobbelaere s., a. croonenborghs, a. thys, a. vande broek, and j. vanderleyden. 1999. phytostimulatory effect of azospirillum brasilense wild type and mutant strains altered in iaa production on wheat. plant soil 212, 155-164. 115gómez g., valero v., de brigard c.: halotolerant/alkalophilic bacteria associated with the cyanobacterium arthrospira platensis (nordstedt) gomont... dobbelaere, s., j. vanderleyden, and y. okon. 2003. plant growth promoting effects of diazotrophs in the rhizosphere. crit. rev plant sci. 22, 107-143. gang-guk, c., b. myong-sook, a. chi-yong, and o. hee-mock. 2007. induction of axenic culture of arthrospira (spirulina) platensis based on antibiotic sensitivity of contaminating bacteria. biotecnol. lett. 30, 87-92. garcía, j., j. monteith, and g. squire. 1982. time, temperatura, and germination of pearl millet (pennisetum typhoides s. & h.). j. exp. bot. 33, 288-296. jagnow, g. and w. david. 1991. biotecnología: introducción con experimento modelo. ed. acribia, zaragoza, spain. kortemaa, h., h. rito, k. heahtela, and a. smolandder, 1994. root colonization ability of antagonistic streptomyces griseoviriling. plant soil 163, 77-83. liba, c., f. ferrana, g. mantio, f. garboggini, r. albuquerque, c. pavan, p. ramos, m. fhilho, and h. barbosa. 2006. nitrogen-fixing chemo-organotrophic bacteria isolated from cianobacteria-deprived lichens and their amino acids and phytohormones. j. appl. micobiol. 101, 1076-1086. parada, j.l., g. zulpa de caire, m. zaccaro de mule, and m.m. storni de cano. 1998. lactic acid bacteria growth promoters from spirulina platensis. intl. j. food microbiol. 45, 225-228. r iquelme, c.e. and r. avendaño-herrera. 2003. interacción bacteria-microalga en el ambiente marino y uso potencial en acuicultura. rev. chil. hist. nat. 76, 725-736. valencia, h., j. sánchez, and n. valero. 2005. producción de ácido indolácetico por microorganismos solubilizadores de fosfato presentes en la rizósfera de espeletia grandiflora y calamagrostis effusa del páramo el granizo. pp. 177-193. in: bonilla, m. (ed.). estrategias adaptativas de plantas de páramo y del bosque altoandino en la cordillera oriental de colombia. unibiblos, bogota. soils, fertilization and management of water received for publication: 17 august, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). vjflorezr@unal.edu.co agronomía colombiana 30(2), 266-273, 2012 changes in ec, ph and in the concentrations of nitrate, ammonium, sodium and chlorine in the drainage solution of a crop of roses on substrates with drainage recycling cambios en ce, ph y en los contenidos de nitrato, amonio, sodio y cloro en la solución drenada en rosa cultivada en sustratos con recirculación de drenajes mariela rodríguez1 and víctor flórez1 abstract resumen the rose cultivation system has been changing from soil to substrate on the plateau of bogota. the objective of this study was the monitoring of the ec, ph, and the levels of nitrate, ammonium, sodium and chlorine in a drainage solution in a crop of roses with substrates based on burnt rice husk and coconut fiber. the charlotte rose variety grafted onto ‘natal briar’ was planted in a greenhouse located in one of the sena facilities in mosquera (colombia); with a density of 6.5 plants/ m2. for this experiment, a split plot design was used arranged in randomized blocks with a three-level recirculating system (0, 50 and 100%) on the substrates 100% burnt rice husk; 65% burnt rice husk plus 35% coconut fiber; and 35% burnt rice husk plus 65% coconut fiber, repeated three times. the ec decreased from 2.7 to 1.3 ms cm-1 within weeks 2 and 5 which demonstrated an increase of mineral consumption by the plants. the ph levels dropped from 7.46 to 6.27 within weeks 3 to 8 and then increased to 7.39 within weeks 8 to 12. nitrate concentrations showed a decreasing trend in recirculation treatments within weeks 2 to 12. a lower ammonium concentration was observed at week 4 in treatments with and without recirculation during the vegetative stage. the levels of sodium and chloride increased in treatments with recirculation, without signs of toxicity. el sistema de cultivo de rosa en la sabana de bogotá ha venido cambiando de suelo a sustrato. el objetivo del presente estudio fue monitorear la ce, el ph y las concentraciones de nitrato, amonio, sodio y cloro de la solución drenada en un cultivo de rosa sembrado en sustratos a base de cascarilla de arroz quemada y fibra de coco. en el sena de mosquera (colombia) se sembraron en invernadero rosas de la variedad charlotte injertadas sobre ‘natal briar’, a densidad de 6,5 plantas/m2. se empleó un diseño de parcela dividida en bloques al azar con 0, 50 y 100% de recirculación en los sustratos cascarilla de arroz quemada, cascarilla de arroz quemada 65% más fibra de coco 35% y cascarilla de arroz quemada 35% más fibra de coco 65%, con tres repeticiones. la ce del drenaje decreció de 2,7 a 1,3 ms cm-1 entre las semanas 2 y 5, lo cual indicaría mayor consumo de sales minerales por la planta. el ph disminuyó entre las semanas 3 y 8, de 7,46 a 6,27; con posterior incremento a 7,39 entre las semanas 8 y 12. el nitrato presentó una tendencia decreciente en los tratamientos con recirculación entre las semanas 2 y 12. la menor concentración de amonio se presentó en la semana 4 con y sin recirculación en el estadio vegetativo. las concentraciones de sodio y cloro aumentaron en los tratamientos con recirculación, no se observaron síntomas de toxicidad. key words: soilless crops, organic substrates, recirculating drainage, cut flowers. palabras clave: cultivo sin suelo, sustratos orgánicos, recirculación de drenajes, flor de corte. introduction from the entire crop of hybrid roses on the plateau of bogota, it is expected that no more than 10% is currently using substrates or recycling drainage systems. however, there is an increasing interest which leads to an increasing demand of substrates and techniques to improve productivity and quality of the flower stems. this trend of soilless cultivation is also present in other south-american countries such as brazil (furlani et al., 2005). cabrera (2006 and 2007) reports that commercial cultivation of roses is handled with excess inputs of water and fertilizers, creating losses between 50 and 60% due to nitrogen leaching. these surpluses have an environmental impact on surface and ground water bodies. the same author reports that nitrogen ions have a salinizing effect because the no3concentrations found in leachates collected from roses (with different doses of nitrogen) contribute between 21 to 76% of the total electrical conductivity (ec). 267rodríguez and flórez: changes in ec, ph and the levels of nitrate, ammonium, sodium and chlorine in the drainage solution of a crop of roses... roses are capable of uptake nitrogen as nitrate and ammonium. when a plant absorbs nitrate, assimilation occurs in the leaves, where it is reduced to ammonium before becoming amino acids and proteins (lorenzo et al., 2000). moreover, when a plant uptake ammonium, the plant directly converts it into amino acids and proteins and so it saves energy in comparison with the uptake of nitrate. another important aspect is nitrogen uptake during the phenophase, in this respect, cabrera (2006) reports that roses uptake more nitrogen when the flower stem is close to harvest, which implies that there are phonological stages in which there is a greater concentration of nitrate in the leachates. nevertheless, these soilless techniques are debated as a global concern: pollution of water and soil generated from leachates dropping from open soilless systems because ions such as phosphates and nitrates generate eutrophication in surface water bodies when they are constantly added to the environment as leachates (bechmann and øgaard, 2010). additionally, ground water bodies are contaminated by the presence of nitrates which are harmful to human health, as seen with methemoglobinemia, or blue baby syndrome, which is developed due to the consumption of nitrate concentrations greater than 45 mg l-1 (boink and speijers, 2001). to reduce the pollution generated by leaching from open systems, the alternative of recirculating the nutrient solution is used in order to conserve water and minimize the loss of nutrients (tüzel et al., 2001). although the conversion of open drainage systems to recirculating drainage mitigates impacts to the environment, there are also problems present because changes in the concentration of nutrients and increasing levels of the ec in the nutrient solution through salt accumulation (ehret et al., 2005). on the other hand, the use of waste water accelerates the salinization of the nutrient solution and of the substrate because of the accumulation of, especially, sodium and chlorine (incrocci et al., 2006; savvas et al., 2005). the management of the nutrient solution quality in closed systems involves tracking some relevant variables such as: 1) ec, 2) ph and 3) some ions that have positive correlations with the ec such as na+, cland no3-, among others. in addition, monitoring variables must be in real time to estimate the quality of the drained solution, and the water and fertilizer volumes required for its supplementation (savvas, 2002). knowing the ec variations of the nutrient solution is important since this by itself does not ensure that there is a good nutrition process, because recirculation causes nutrient imbalances. in closed crops systems, the concentration of ions is constantly adjusted by monitoring the ec, the criteria for adjustment is related to the cultivated species and desired ec (ling et al., 2001; pardossi et al., 2002; ehret et al., 2005). additionally, there are climatic conditions that affect this variable, for example, high radiation and low relative humidity cause a high ec, and likewise, high relative humidity and cloudy days also increase the ec (savvas, 2003). another important aspect for managing the nutritive solution is ph. values above 7 induce deficiencies of p, fe, mn and cu and sometimes zn. ph values below 4 cause root damage because of the effects from h+, several mn and al hydroxides that are soluble at a ph level less than 5; below 5.5 ph levels, the growth of the plant may be affected because it may not absorb ca, k and mg; below a 4.5 ph level, one sees increases in the proportion of phosphate content in the nutrient solution in undissociated forms that are not uptaked by the plant. the desired ph range for most crops is between 5.0 and 6.2 (savvas, 2003). among soilless crops, there are often salinity problems that have a detrimental effect on production due to the high osmotic pressure in the root micro environment which reduces growth and plant production. the need for washing the substrates is often determined by the accumulation of sodium and chlorine in the root environment, especially when poor quality irrigation water is used (massa et al., 2008). however, sodium is considered as a beneficial element for three reasons: it is essential for certain plants species like c4 and cam, it can replace potassium functions in plants and it has a positive effect on the plant’s growth (marschner, 1998). in roses cv. lambada, lorenzo et al. (2000) reported that with 10 meq l-1 sodium sulfate in the nutritive solution, the floral stem length increased, thus the nitrogen and potassium contents in the leaf tissue, conversely, the variables values dropped when the salt concentration increased to 30 meq l-1. additionally, chlorine is an essential element involved in water photolysis in the process of the photosynthesis, in addition, it also plays an important role in stomatal regulation, serving as a companion anion to potassium in and out of the guard cells. another less known function has to do with cell division. in many plants, the absence of chlorine is reflected in a reduction in leaf area and therefore dry mass is reduced (marschner, 1998). on the other hand, in roses, sodium and 268 agron. colomb. 30(2) 2012 chloride excesses cause necrosis and defoliation on older leaves and stem cracking, as well as decreasing dry mass content mainly due to sodium (solis and cabrera, 2007; oki and lieth, 2004). the objective of this study was monitoring the ec, ph, and the concentrations of nitrate, ammonium, sodium and chlorine in the solution drained into a crop of roses with a recycling drainage system. materials and methods the study was conducted at the multisectorial center sena facilities in mosquera-cundinamarca, colombia, located at 5° n and 75° e and 2,516 m a.s.l., with a 12.6ºc average annual temperature and 670 mm in average annual rainfall. the charlotte rose variety grafted on natal briar was planted in pots filled with substrate at a density of 7 plants/ m2 under greenhouse conditions on raised beds with 12 m2 (15 x 0.80 m), made out of wood and 1/8” diameter cable chains. the crop was grown in a traditional wood greenhouse with side vents (manual curtains) and a passive zenith, covered with plastic film: agroclear nxf. the fertigation treatments without recirculation were conducted with computerized equipment: priva®brand, while recirculating treatments were handled by automatic recycling systems with specialized hardware and software, as described by cuervo et al. (2011). a split plot design arranged in randomized blocks with three levels of recirculation was used. the main plot had three substrates and was replicated three times, for a total of nine treatments. recirculating levels were 0, 50 and 100% and the substrates used were: 100% burnt rice husk (100brh), mixture of burnt rice husk 65 with 35% coconut fiber (65brh) and a mixture of burnt rice husk 35 with 65% coconut fiber (35brh). the evaluated treatments are summarized in tab. 1. the fertilizer formula in mg l-1 was 170 of total n with 15% ammonium; 35 p; 150 k; 110 ca; 60 mg; 82 s; 1 mn; 0.5 zn; 0,5 cu; 3 fe; 0.5 to 0.1 b and mo. this fertilizer solution was developed taking into account the nutrients provided by the irrigation water. the ec of the solution was between 1.5 and 1.8 and the ph up to 5.8. variable measurement the ec and ph in the drainage of nine treatments with different mixtures of rice husk and coconut fiber were recorded daily for 13 weeks. the first week of the evaluation corresponded to the week before pruning, the next 9 weeks corresponded to stem growth and flower budding, plus a three-week harvest period. the ec and ph were measured with a potentiometer brand orion 150ae with two significant figures. ammonium and nitrate monitoring was done three times a week at 2, 4, 7, 8, 9, 11 and 12 weeks after pruning (wap) in treatments without recirculation and at 2, 4, 9, 11 and 12 wap in treatments with recirculation. for the quantification of the ions, a reflectometry method was used with merck® high range strips (5 to 225 mg l-1). weekly averages of the information obtained are given. sodium and chloride ions were recorded in seven phenological stages in the treatments without recirculation: pruning, a day after pruning (dap), primordium (38 dap), rice (45 dap), pea (51 dap), chickpea (58 dap), streaking color (65 ddp) and harvesting (73 ddp). in the treatments with recirculation, the ions sodium and chloride were recorded starting at 51 d after pruning. sodium determination was performed by means of atomic absorption spectrophotometry with a aanalyst 300 spectrophotometer with four significant figures; chloride determination was performed with the argentometric detection method with three significant figures (apha, 1965). in both cases, the samples were taken from the drainage that was collected weekly in each experimental unit. table 1. split plot design arranged in randomized blocks with recirculating levels taken as the main plot and the substrates taken as the subplot, used in the assay of the charlotte rose variety with automatic recirculating drainage. treatment subtrate types recirculation (%) 100brh burnt rice husk 0 100brh 50 100brh 100 65brh 65% burnt rice husk plus 35 % coconut fiber 0 65brh 50 65brh 100 35brh 35% burnt rice husk plus 65 % coconut fiber 0 35brh 50 35brh 100 statistical analysis in order to carry out the ec and ph analysis, the recorded information was consolidated weekly and the sas / stat statistical package software was used, version [8] for unix copyright©. since the field data did not meet the normality test, the friedman nonparametric statistical analysis was applied. in those cases in which significant difference between treatments appeared, the tukey test (p≤0.05) was applied, considering medians as the central tendency measure. 269rodríguez and flórez: changes in ec, ph and the levels of nitrate, ammonium, sodium and chlorine in the drainage solution of a crop of roses... results and discussion ec fig. 1 shows the ec changes recorded during the development of flower stalks stage. in general, it was observed that between week 2 and week 5, the values of this variable decreased when the demand for minerals required for plant growth increased, particularly in the floral stems manipulated with pruning; at weeks 5 and 6 the lowest ec values appeared, indicating that the plant uptake more nutrients at this stage, which is characterized by a high cell proliferation rate in the stem and in the bud. hence, the ec tended to increase from week 6 until harvest, indicating that in this period the plant uptake less nutrients and the ions that would be accumulated in the nutrient solution, as is shown in the ec values of treatments with recirculation (fig. 1a). because of recirculation, ions accumulate which may affect flower stem growth, such as sodium, chloride, bicarbonates and even magnesium. those ions fall upon ec and at high concentrations in the nutrient solution are undesirable for the plant (solis and cabrera, 2007). the ec median values in those treatments with recirculation were within 1.35 and 2.7 ms cm-1, while in those treatments without recirculation the median values were within 1.5 and 2.5 ms cm-1. in this regard, sonneveld (2000) reported that ec values greater than 2 ms cm-1 influence production. however, solis and cabrera (2007) reported that grafted varieties at rootstock of r. manetti showed moderate salt tolerance, which is consistent with the results of this research. in the crop of rose, it is recommended that the ec oscillate between 0.8 and 1.5 ms cm-1, this range ensures that no nutritional deficiencies in cultivated plants occur (bustillo, 2011). for the analysis of variance at weeks 5 and 6, no significant difference between treatments for the ec were noticed, which confirms that this is an important phase in the uptake of nutrients. however, at week 12, for the harvest period, significant differences between treatments were noticed. the treatment with the highest ec was 100brhr100%, which, among other reasons, possibly derived it from the smaller particle size of this substrate compared with other substrates in the study, including mixtures, which implies greater retention due to a larger water contact surface and therefore more concentrated drainage (quintero et al., 2006). moreover, treatments 35brh, 65brh and 100brh with zero percent of recirculation had the lowest ec values at the end of the production cycle, the rest of the treatments showed intermediate values among those mentioned above. finally, although there was an increase of the ec in the recirculating solution, the rose plants showed no symptoms of chlorosis or toxicity. ph in genera l ter ms, t he ph t rend wa s si m i la r i n a l l treatments up until the end of the productive cycle under this study (fig. 1), when three distinct periods were established. the first was seen from week 1 to week 3, when the ph showed a positive slope. the second period started at week 3 until week 8 with a negative slope, possibly due to the electrochemical potential changes generated by a faster absorption of cations rather than anions, compensated by the release of hydrogen ions through the roots (savvas, 2003). between week 8 and 12, the slope was again positive; except for the 100brh-r100% treatment between week 9 and 10. however, the growing trend was maintained in this treatment. the analysis of the variance for the evaluation period showed signif icant differences among treatments in each week . however, treat ments 65bhr-r 50% a nd 65bhr-r100% tended to have higher ph values during the development of the f loral stems period. on the other hand, treatment 100brh-r50% kept low values for this variable. nitrate at week 7, in treatments without recirculation, the nitrate concentration in the leachates presented inferior values than with daily fertilizer formula applied to the crop. however, by week 9, some outliers were noticed in treatments 65brh-r0% and 35brh-r0% (fig. 2a), when also high volumes of water were demanded, fact that minimized the drainings. in week 9, treatment 100brh-r0% presented a lower nitrate concentration compared with treatment 35brh-r0% and 65brh-r0%, this is due to the fact that burnt rice husk, over time, becomes fragmented into smaller pieces, allowing greater retention of water in the substrate; therefore, when applies fertilizer irrigation greater water drainage was observed and nitrate concentration decreases compared with the other treatments. during the evaluated period in treatments with drenage recycling (fig. 2b), there was a decreasing trend of the nitrate concentration in the drainage, with the highest concentrations at weeks 2, 4 and 9, and in the treatment with the biggest amount of coconut fiber and the highest recirculation rate (35brh-r100%). in addition, this treatment was always among the highest values until the end of cycle. furthermore, the leachates from treatment 100brh-r50% maintained one of the lowest nitrate concentrations during weeks 2, 9, 11 and 12, indicating that brh could hold this anion. for nitrate demand, at the 270 agron. colomb. 30(2) 2012 crop phenological stage, the treatments with recirculation showed lower values than at the beginning of the fl oral stem stage. in general, the nitrate contents in the drainage tended to decrease during the development of the fl ower stalks, which agrees with cabrera (2006). ammonium th e ammonium concentration in the leachates from the treatments with recirculating drainage as well as in those without recirculation did not exceed 2.5 mg l-1 (fig. 3a and 3b), possibly due to the plants’ nutritional needs, in addition to the nitrifi cation and ammonium fi xation in the organic mass (navarro and navarro, 2003). moreover, at week 4, this cation was not detected in leachates or in drainage, indicating that, during this development of fl ower stems stage, the plant uptakes effi ciently. sodium tab. 2a shows, that by day 38 aft er pruning, the lowest sodium concentration in the leachates was related to pruning and rice (45 dap), suggesting the plant uptakes it during this phenophase. additionally, analysis of variance showed that the sodium concentration in drainage was signifi cantly higher in the stages of rice (45 dap) and pruning compared with the primordium stage (38 dap) (tab. 2). subsequently, the sodium accumulated in the drainage of both treatments with and without recirculation. cabrera (2008) states that for growing ornamental plants in containers, irrigation water with sodium concentrations below 3 meq l-1 cause a minimum degree of problems, concentrations between 3 and 9 meq l-1 cuase increasing problems and concentrations greater than 9 meq l-1 cause figure 1. weekly behavior of the ec median(a) and ph (b) during a cycle of development of floral stems from pruning to harvest, working with the charlotte rose variety grown in substrates with drainage recirculation. for abbreviations of variables see tab. 1. 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ph crop weeks 100brh-r0% 100brh-r50% 100brh-r100% 35brh-r0% 35brh-r50% 35brh-r100% 65brh-r0% 65brh-r50% 65brh-r100% 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ec ( m s c m -1 ) 100brh-r0% 100brh-r50% 100brh-r100% 35brh-r0% 35brh-r50% 35brh-r100% 65brh-r0% 65brh-r50% 65brh-r100% * * * * * * * * a b 271rodríguez and flórez: changes in ec, ph and the levels of nitrate, ammonium, sodium and chlorine in the drainage solution of a crop of roses... figure 2. weekly behavior of nitrate ion concentration in the drainage coming from treatments 100brh, 35brh and 65brh without recirculating drainage (a) and with recirculation of 50 and 100% (b), in the charlotte rose variety grown on substrates. for abbreviations of variables see tab. 1. 0 100 200 300 400 500 600 2 4 7 8 9 11 12 100brh-r 0% 35brh-r 0% 65brh-r 0% n o 3 ( m g l1 ) 0 50 100 150 200 250 300 350 2 4 9 11 12 n o 3 ( m g l1 ) weeks after pruning 100brh-r 50% 100brh-r 100% 35brh-r 50% 35brh-r 100% 65brh-r 50% 65brh-r 100% a b severe problems. according to this criteria, the results of tab. 3 indicate that the sodium concentration in the fertilizer solution becomes worse with recirculation. however, no signs of toxicity were observed among the roses planted. furthermore, lorenzo et al. (2000) reported that sodium concentrations of 10 meq l-1 stimulate stem growth in the lambada rose variety, while sodium concentrations of 30 meq l-1 negatively affect flower stem growth. chloride tab. 2b shows this anion with the lowest concentration values on days 1 and 38 for pruning and the primordium phenological stages (38 dap), where it is noticeable that, at these stages, the anion is either retained by the substrate or uptake by the plant. it is important to acknowledge that chlorine, as well as sodium, is not in the fertilizer formula, these ions are incorporated into the crop through irrigation. tab. 2b shows that chloride tends to accumulate in the leach solution and also that the treatments which had the highest concentration values were: 100brh-r50% and 100brh-r100%, confirming that this anion is accumulated by recirculation. regarding the handling of chloride, this is an undesirable anion in water for agricultural irrigation. irrigation water with concentrations under 0-2 meq l-1 have minor problems, concentrations between 2 and 10 meq l-1 have increasing problems and concentrations higher than 10 meq l-1 cause severe problems (cabrera, 2008). tab. 2b shows that the chloride concentration in the recirculating solution presented values that indicate that the anion concentration is troublesome for agricultural usage. however, no toxicity due to chlorine was observed. in this regard, for rose plants grafted on r.manetti, cabrera (2006) reassessed the sensitivity of the rose to salinity and found that although the rose is considered sensitive to salinity when planted in soil, it behaves tolerant when exposed to increasing concentrations of chloride 272 agron. colomb. 30(2) 2012 figure 3. weekly behavior of ammonium ion concentration in the drainage of the treatments 100brh, 35brh, 65brh with 0% of recirculation (a) and treatment 35bhr 50% and 100% with recirculation (b) for the charlotte rose variety grown in substrates. for abbreviations of variables see tab. 1. 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2 4 7 8 9 11 12 n h 4+ ( m g l1 ) 100brh-r 0% 35brh-r 0% 65brh-r 0% 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 2 4 9 11 12 weeks after pruning 35brh-r 50% 35brh-r100% weeks after pruning n h 4+ ( m g l1 ) a b tabla 2. sodium (a) and chloride (b) concentrations in the leacheates and drainage of the charlote rose variety crop in substrate (meq l-1). a – sodium concentration treatments whithout recirculation (%) treatments whith recirculation (%) 100brh 35brh 65brh 100 brh 35brh 65brh dap 0 0 0 50 100 50 100 50 100 1 9.14 a 9.00 b 8.97 a 38 7.16 c 7.49 c 6.68 b 45 8.87 b 9.83 a 8.86 a 51 11.23 11.86 10.97 9.94 8.67 10.87 12.67 14.90 12.63 58 11.52 13.41 11.88 13.99 17.49 11.24 9.81 15.67 13.57 65 13.10 13.01 13.86 15.86 19.19 11.32 11.23 15.94 15.07 73 11.87 12.42 12.55 15.97 12.42 15.01 13.81 15.90 15.09 b – chloride concentration 1 7.45 c 7.63 c 7.63 b 38 8.26 b 8.29 b 7.72 b 45 10.61 a 11.21 a 10.05 a 51 10.59 12.23 10.65 11.48 9.15 11.70 12.95 15.56 11.87 58 10.71 11.62 10.58 13.11 17.00 11.09 8.99 13.18 12.09 65 13.38 12.36 13.63 15.02 17.76 10.39 10.99 14.78 13.91 73 11.68 12.12 12.53 16.05 12.12 14.29 13.32 14.86 14.73 for abbreviations of variables see tab. 1. and sodium in cropping systems with fertigation and hydroponics, especially with the variety bridal pink grafted on r. manetti, which is toleratant to increasing nacl concentrations up to 30 mm which is equivalent to 30 meq l-1 sodium and chlorine (690 and 1065 mg l-1of na and cl). conclusions the phenological stages of primordium and rice had a higher nutrient demand, including for chlorine and sodium. treatments with recirculation have a higher ec than those without recirculation due to the accumulation of nutrients. treatments without recirculation showed lower ph values at the end of the cycle, while treatments 65brh-r50% and 65brh-r100% had the highest values for this variable, indicating that different proportions of materials used in the substrates have influence over the buffer capacity of the substrate when subjected to recirculation. nitrate concentrations in leachates from treatments with and without recirculation are above the values reported as dangerous to human health (45 mg l-1). 273rodríguez and flórez: changes in ec, ph and the levels of nitrate, ammonium, sodium and chlorine in the drainage solution of a crop of roses... in the days before the phonological stage known as primordium, the roses absorbed a higher proportion of ammonium compared to the other stages. the demand for nitrate increased in the days prior to harvesting of the flowering stem. the sodium and chloride concentrations in the leachates increased towards the end of the development of the flower stem cycle, so it is assumed that the charlotte rose variety would be more tolerant to salinity. acknowledgements special thanks to ministry of agriculture and rural development, the sena-agricultural biotechnology center, ceniflores-asocolflores and the faculty of agronomy at the universidad nacional de colombia, bogota; and to the sponsoring institutions for the cleaner production of carnation and roses with soilless growing systems on the plateau of bogotá where this research was developed. thanks to productos químicos andinos s.a. for donating the plastic cover and container of growth beds, and to brenntag colombia s.a. for providing the nutrient solutions. literature cited apha, american public health association. 1965. physical and chemical examination of natural and treated waters in the absence of gross pollution. pp. 31-322. in: standard methods for the examination of water and wastewater: including bottom, sediments and sludges. new york. bechmann, m. and a.f. øgaard. 2010. critical source areas of nutrient losses from agriculture in norway. acta hort. 852, 63-72. boink, a. and g. speijers. 2001. health effects of nitrates and nitrites, a review. reporthort. 563, 29-36. bustillo, r. 2011. el secreto de las rosas. in: http://manejodelasrosas. blogspot.com/2011_06_26_archive.html; consulted: july, 2012. cabrera, r. 2006. consideraciones sobre nutrición mineral y fertilización en rosas. pp. 145-161. in: florez r., v.j., a. de la c. fernández, d. miranda l., b. chaves c., and j.m. guzmán p. (eds.). avances sobre fertirriego en la floricultura colombiana, unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. cabrera, ri. 2007. greenhouse rose productivity and nutrient status in response to fertilization with a controlled-release fertilizer. acta hort. 751, 77-82. cabrera, r. 2008. calidad química del agua: consideraciones para el fertirriego en ornamentales. in: seminario curso intensivo sobre fertirriego (cd), universidad nacional de colombia; sena; ceniflores, mosquera, colombia. cuervo b., w.j., v.j. flórez r., and c.a. gonzález m. 2011. generalidades de la automatización y control para el reciclaje de drenajes en cultivos bajo cubierta. pp. 247-275. in: flórez r., v.j. (ed.) sustratos, manejo del clima, automatización y control en sistemas de cultivo sin suelo. editorial universidad nacional de colombia, bogota. ehret, d.l., j.g. menzies, and t. helmer. 2005. production and quality of greenhouse roses in recirculating nutrient systems. sci. hortic. 106, 103-113. furlani a.m.c., m.f. de abreu, c.a. de abreu, p.r. furlani, and o.c. bataglia. 2005. determination of available macronutrients, na, cl, ph and ec in coir substrate incubated with mineral fertilizers. reporthort. 697, 109-115. incrocci, l., f. malorgio, a. della bartola, and a. pardossi. 2006. the influence of drip irrigation or subirrigation on tomato grown in closed-loop substrate culture with saline water. sci. hortic.107, 365-372. ling, l.y., c. stanghellini, and h. challa. 2001. effect of electrical conductivity and transpiration on production of greenhouse tomato. sci. hortic. 88, 11-29. lorenzo, h., m.c. cid, j.m. siberio, and m.c. ruano. 2000. effects of sodium of mineral nutrition in rose plants. ann. appl. biol. 137, 65-72. marschner, h. 1998. mineral nutrition of higher plants. academic press, san diego, ca. massa, d., n.s. mattson, and h. lieth. 2008. an empirical model to simulate sodium absorption in roses growing in a hydroponic system. sci. hortic. 118, 228-235 navarro, b.s. and g. navarro g. 2003. química agrícola. 2nd ed. mundi prensa, barcelona, spain. oki, l. and h. lieth. 2004. effect of changes in substrate salinity on the elongation of rosa hybrida l. ‘kardinal’ stems. sci. hortic. 101, 103-119. pardossi, a., f malorgio, l. incrocci, c.a. campiotti, and f. tognoni. 2002. a comparison between two methods to control nutrient delivery to greenhouse melons grown in recirculating nutrient solution culture. sci. hortic. 92, 89-95. quintero, m.f., c.a. gonzález, and v.j. flórez r. 2006. physical and hydraulic properties of four substrates used in the cut-flower industry in colombia. acta hort. 718, 499-506. savvas, d. 2002. automated replenishment of recycled greenhouse effluents with individual nutrients in hydroponics by means of two alternative models. biosyst. eng. 83(2), 225-236. savvas, d. 2003. nutritional management of vegetables and ornamental plants in hydroponics. pp. 37-87. in: dris, r. and r. niskanen (eds.). crop management and postharvest handling of horticultural products fruits and vegetables. vol. i quality management. science publishers, enfield, nh. savvas, d., v. pappa, a. kotsiras, and g. gizas. 2005. nacl accumulation in a cucumber crop grown in a completely closed hydroponic system as influenced by nacl concentration in irrigation water. europ. j. hort. sci. 70(5), 217-223. solis, a. and r. cabrera. 2007. evaluating counter-ion effects on greenhouse roses subjected to moderately-high salinity. acta hort. 751, 375-380. sonneveld, c. 2000. effects of salinity on substrate grown vegetables and ornamentals in green house horticulture. ph.d. thesis. agricultural university, wageningen, the netherlands. tüzel, i.h., y. tüzel, a. gül, m.k. meriç, o. yavuz, and r.z. eltez. 2001. comparison of open and closed systems of yield, water and nutrient consumption and their environmental impact. acta hort. 554, 221-228. resumen abstract observaciones al microscopio electrónico de extractos de hojas de achira (canna edulis) afectada por una clorosis, precedente del departamento del huila (colombia) revelaron la presencia de partículas flexuosas de aspecto viral de aproximadamente 600 nm x 10 nm. este es el primer reporte de partículas flexuosas de aspecto viral infectando a achira en colombia. canna edulis plants showing foliar chlorotic symptoms were obtained from the locality of huila (colombia). filamentous, flexuous virus-like particles of ca. 600 nm x 10 nm were observed by electron microscopy. this is the first report of potex-like filamentous particles infecting canna edulis in colombia. key words: plant pathology, filamentous particles.palabras clave: fitopatología, partículas filamentosas. 1 investigadora, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, vía mosquera (cundinamarca). hreichel@corpoica.org.co introducción la achira (canna edulis ker.) pertenece a la familia cannaceae (aparentemente, originaria de suramérica) y se cultiva en américa latina y el caribe, australia y asia (corpoica, 2001; rodríguez et al., 2003) ante todo para extraer de sus rizomas un almidón (fácilmente digestible) que se usa en la elaboración de alimentos como panes, ponqués, pastas, etc. el cultivo de la achira y la extracción de su almidón son actividades importantes para la economía de varios departamentos colombianos (torres, 2000 ; corpoica, 2001; borray et al., 2003; torres, 2004). en el oriente de cundinamarca, la achira se cultiva en áreas de minifundio (corpoica, 2001; torres, 2004), el 80% de la producción de su cultivo se destina a la comercialización del almidón y el restante 20% se destina al autoconsumo en las fincas de esa localidad (torres, 1999; díaz et al., 2000). en el sur del huila y en los departamentos de nariño, cauca, tolima y caquetá, hay importantes cultivos de achira (díaz et al., 2000; borray et al., 2003). se estima en 1.308 t anuales la producción de almidón de achira en los departamentos de cundinamarca y huila; de los cuales el 95% es producido en cundinamarca (corpoica, 2001; barray et al., 2003). en colombia, de los rizomas de la achira se extrae un almidón que es usado para la elaboración de panes, bizcochos de achira, el pan de sagú, los bizcochuelos y otros panificados, natillas, dulces, coladas y pastas. las plantas de achira, también, son ornamentales y forrajeras (corpoica, 2001). la achira se cultiva entre los 1.600-2.200 msnm y a una temperatura promedio de 18 ̊ c, principalmente en áreas de ladera. este cultivo no presenta limitantes por plagas ni enfermedades (torres, 1999; barray et al., 2003; torres, 2004). la achira se propaga mediante semillas y como material de propagación se utilizan los rizomas laterales más jóvenes. canna spp. es una planta que puede ser infectada por agentes virales, como el canna yellow mottle virus (género badnavirus) (fauquet et al., 2005; brunt et al., 1990) y el cucumber mosaic virus (cmv, género cucumovirus). en colombia, canna edulis es infectada por el cmv (castaño et al., 1994; castaño et al., 1995; reichel et al., 1995), y por un virus baciliforme (reichel et al.,1997) aún sin caracterizar. también se han observado infecciones mixtas de partículas filamentosas similares en su morfología a partículas flexuosas de aspecto viral aisladas de achira (canna edulis ker.) afectada por clorosis en colombia flexuous virus-like particles isolated from a canna edulis ker. plant affected by chlorosis in colombia helena reichel1 agronomía colombiana 25(2), 330-332, 2007 fecha de recepción: octubre 17 de 2007. aceptado para publicación: diciembre 13 de 2007 331 especies del género potexvirus y partículas baciliformes similares a especies del género badnavirus en plantas de achira afectada por síntomas virales, procedentes del departamento de nariño (reichel, sin publicar). se observaron plantas de achira con síntomas de clorosis foliar severa, procedentes del huila. teniendo en cuenta la importancia de la achira en colombia, se determinó su posible relación con un agente viral. el presente estudio se realizó en la corporación colombiana de investigación colombiana (corpoica) en tibaitatá. materiales y métodos aislamiento se observaron síntomas de clorosis en las hojas de una planta de achira (figura 1), procedentes del departamento del huila. se utilizó un método de purificación de partículas virales (lockhart, 1997), con algunas modificaciones. se homogenizó tejido foliar con síntomas de clorosis (62 g) a 4 ˚c en una licuadora con 2,5 volúmenes de solución tampón kpo4 200 mm, ph 6,7 (el cual contenía 0,5% 2-mercaptoethanol y 0,25% na2s03). la mezcla se filtró a través de gasa; se adicionó triton x-100 para obtener una concentración final de 2,5% de triton x-100), se agitó por 90 min a temperatura ambiente, y luego se centrifugó a 10.000 rpm durante 15 min. el sobrenadante se agitó por 2 h a temperatura ambiente con 5% peg (polyethylen glycol) y luego se centrifugó a 12.000 rpm por 20 min. el precipitado se recubrió con aproximadamente 1/10 del volumen original con tampón kpo4 10 mm, ph 7,2 que contenía 0,85% nacl (bf), y luego se resuspendió y clarificó a 10.000 rpm por 10 min. la suspensión se colocó sobre 0,8 ml de un colchón de sucrosa 30% en tampón bf y se centrifugó a 40.000 rpm por 1 hora (en un rotor beckman tla 100.3). el precipitado se recubrió con aproximadamente 515 μl de tampón bf y luego de dejarlo por aproximadamente 24 h, a 4 ˚c, el precipitado se resuspendió y clarificó por centrifugación a 3.500 rpm por 10 min. tres días después, la suspensión clarificada se colocó en un gradiente de sucrosa de 10 a 40% (p/v) en tampón bf y se centrifugó a 20.000 rpm en un rotor beckman tls-55 por 90 min. el virus se recuperó del gradiente y se diluyó en un volumen final de aproximadamente 3,5 ml tampón bf. figura 1a: hoja de achira (canna edulis) con síntomas de clorosis, procedente de huila (colombia). 2007 reichel: partículas flexuosas de aspecto viral aisladas de achira... figura 1b: partículas filamentosas de ca. 600 x 10 nm observadas al microscopio electrónico (obtenidas de la purificación parcial de hojas de achira del huila). 332 agron. colomb. 25(2) 2007 microscopía electrónica se utilizó una muestra de la suspensión viral, para la tinción negativa con ácido fosfotúngstico (pta) al 2%, para su observación posterior en un microscopio electrónico de transmisión (hitachi hu-12a). resultados y discusión la hoja sintomática de achira (figura 1a) contenía partículas filamentosas con un diámetro de aproximadamente 10 nm y una longitud de 600 (figura 1b), las cuales fueron observadas al microscopio electrónico. la morfología de estas partículas aisladas de achira son similares a las descritas para especies del genero potexvirus (familia flexiviridae) (francki et al., 1985; adams et al., 2004; fauquet et al., 2005). es importante realizar la caracterización de estas partículas filamentosas, teniendo en cuenta la importancia económica de este cultivo. estudios que ayuden a determinar su clasificación taxonómica, distribución geográfica, modo de transmisión, rango de hospederos, patogenicidad, epidemiología, etc., son necesarios con el fin de tomar medidas de control adecuadas. este es el primer reporte sobre el aislamiento de partículas flexuosas de aspecto viral similares a las descritas para especies del género potexvirus, obtenidas de una planta de achira en colombia. finalmente, se recomienda hacer también hacer la caracterización del virus baciliforme que infecta plantas de achira en colombia (reichel et al., 1997), el cual probablemente se trate del canna yellow mottle virus y no del banana streak virus (reichel, sin publicar); y de las infecciones mixtas de virus baciliformes y virus filamentosos (reichel, sin publicar). teniendo en cuenta que muchos agentes virales se pueden diseminar mediante propagación vegetativa, o por contaminación mecánica, como medida de control se recomienda el uso de material de siembra certificado, libre de agentes virales. agradecimientos esta investigación fue financiada por la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), y por margarita perea (departamento de biología, laboratorio de cultivo in vitro, universidad nacional de colombia, bogotá). la autora agradece a rosalía pérez (pontificia universidad javeriana de bogotá) y a ricardo zerda (fundación santa fe de bogotá) por su colaboración en microscopía electrónica. literatura citada adams, m.j., j. f. antoniw, m. bar-joseph, a.a. brunt, t. candresse, g.d. foster, g. p. martelli, r.g. milne y c.m. fauquet. 2004. the new plant virus family flexiviridae and assessment of molecular criteria for species demarcation. arch. virol. 149, 1045-1060. brunt, a., k. crabtree y a. gibas, 1990. viruses of tropical plants. cab international, wallingford. 154 p. castaño, m., j. arroyave, g. gálvez y f. morales. 1995. cucumovirus afectando plantaciones de banano y plátano en caicedonia (valle del cauca). ascolfi informa 21(1), 14-15. castaño, m., g.e. gálvez, j.a arroyave, a.c. velasco y f. j. morales. 1994. aislamiento de una cepa colombiana del virus del mosaico del banano. fitopatología colombiana 18, 130-134. corpoica. 2001. análisis socioeconómico y técnico de la minicadena agroindustrial de la achira. reporte técnico. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) y la organización de las naciones unidas para el desarrollo industrial (onudi), ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia, bogotá. 97 p. díaz, c.g., r.l. wilches, y u.b. ramírez. 2000. la achira, tecnología para su producción y beneficio. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) y programa nacional de transferencia tecnológica agropecuaria (pronatta). ibagué. 48 p. fauquet, c.m., m.a. mayo, j. maniloff, u. desselberg y l.a. ball. 2005. virus taxonomy. eighth report of the internacional commmittee on taxonomy of viruses. elsevier, academic press. 1259 p. reichel, h., j. kummert, p. lepoivre, s. belalcázar y j. narváez. 1995. ingeniería genética para la resistencia al virus del mosaico del pepino (cmv) en especies comerciales de musa spp. en colombia. revista agrocambio 2, 9-16. reichel, h., s. belalcázar, g. munera, e. arévalo y j. narváez. 1997. first report of banana streak virus infecting sugarcane and arrowroot in colombia. plant dis. 81, 552. rodríguez, g.a., h.r. garcía, j.h. camacho y f.l. arias g. 2003. el almidón de achira o sagú (canna edulis ker.). manual técnico para su elaboración. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), programa nacional de transferencia de tecnología agropecuaria, bogotá. 33 p. torres, l.j. 2000. cosecha y extracción de sagú o achira en colombia. plegable promocional, corpoica, regional uno. torres, l.j. 1999. achira cultivo promisorio en colombia. corpoica, regional uno. sena, creced oriente de cundinamarca. produmedios, bogotá. 23 p. torres, l.j. 2004. tecnología para el cultivo de sagú o achira (canna edulis ker.). corpoica y departamento de cundinamarca. secretaría de agricultura y desarrollo rural, bogotá. 39 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 256 agron. colomb. 26(2) 2008 protección de cultivos resumen abstract fecha de recepción: febrero 29 de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 líder, área fitosanidad, cenibanano-augura, urabá (colombia). prodriguez@augura.com.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. dgcayons@unal.edu.co efecto de mycosphaerella fijiensis sobre la fisiología de la hoja de banano physiological effect of mycosphaerella fijiensis in banana leaves paola andrea rodríguez-gaviria1 y gerardo cayón2 agronomía colombiana 26(2), 256-265, 2008 las tasas de fotosíntesis y transpiración, la concentración de azúcares reductores y no reductores, de almidón y el contenido de clorofila fueron cuantificados en hojas de banano con y sin síntomas de sigatoka negra, enfermedad causada por el hongo mycosphaerella fijiensis morelet. las hojas enfermas presentaron alteraciones en todas las variables fisiológicas evaluadas, determinándose una pérdida notable de biomasa y de pigmentos fotosintéticos desde los estadios iniciales de infección, afectando directamente procesos fisiológicos básicos como fotosíntesis y transpiración. estos dos procesos, así como la resistencia y la actividad estomática, se alteraron en relación directa con el aumento de la severidad de la enfermedad. se observó un daño severo de las cavidades estomáticas, causado por la penetración del hongo y por la extrusión del inóculo para nuevas infecciones. también, disminuciones en las concentraciones de almidón y azúcares desde los inicios de la infección, relacionadas presumiblemente con el consumo de estos compuestos por el hongo, ya que son necesarios para su nutrición. todas las variables evaluadas se relacionan con procesos fisiológicos básicos, lo que indica que existen daños irreparables en los tejidos de la hoja que impiden el funcionamiento adecuado de la planta y que inciden directamente sobre su desarrollo y producción. a partir de los primeros estadios de la enfermedad se observan daños irreparables en los tejidos celulares; sin embargo, los mayores efectos se observan en el estadio 4, lo que indica la necesidad de un control temprano de la enfermedad. palabras clave: enfermedades de plantas, sigatoka negra, fotosíntesis, transpiración, interacción planta-patógeno. rates of photosynthesis and transpiration, and chlorophyll, sucrose, starch and reducing sugar contents were quantified in banana leaves with and without black sigatoka, a disease caused by the fungus mycosphaerella fijiensis moleret. the disease affected all physiological variables. biomass and photosynthetic pigments were affected from the earliest infection stages and this effect was related to photosynthesis and transpiration process. these two processes, as well as resistance and stomata activity, were more affected as disease severity increased. fungal penetration and release of conidia caused severe damage in the stomata structures. decreases in starch and sugar concentrations occurred from the onset of infections and were presumably related to the consumption of these compounds by the fungus during penetration. all the measured variables are related to basic physiological processes indicating severe damages in banana leaf tissues that affect plant function, growth and production. irreversible cell damages are caused at the earliest disease stages, however, the most severe effects are observed at the fourth stage. these results suggest the necessity of an early disease control for a good crop management. key words: plant diseases, black sigatoka, photosynthesis, transpiration, plant-pathogen interaction. introducción la sigatoka negra se ha constituido en la principal limitación fitosanitaria para la industria bananera y es considerada como la enfermedad foliar más importante en los países tropicales productores alrededor del mundo (balint-kurti et al., 2001; merchán, 1996; marín et al., 2003; belálcazar et al., 1991). mycosphaerella fijiensis morelet, patógeno causante de esta enfermedad, ataca las hojas produciendo un rápido deterioro del área foliar, afectando el crecimiento de la planta y su productividad al disminuir la capacidad fotosintética e induciendo la maduración prematura de los racimos (marín et al., 2003). el proceso de infección de las especies de mycosphaerella de importancia económica, como m. fijiensis, m. eumuagronomia 26-2 -profe194).indd 256 06/10/2008 19:40:40 rodríguez-gaviria y cayón. efecto de mycosphaerella fijiensis sobre la fisiología de la hoja de banano 257 cayón et al. (1995) realizaron un análisis de la relación entre estas variables morfológicas y fisiológicas y la productividad en el cultivo del plátano y encontraron que la fotosíntesis se correlacionó positivamente con la transpiración y el contenido de clorofila en cualquier estado de desarrollo de la hoja, demostrando que el proceso fotosintético está ligado funcionalmente con el de transpiración y depende de la concentración de clorofila en la lámina foliar. en trabajos posteriores, cayón (2001) determinó, en materiales de plátano con diferentes grados de resistencia a sigatoka negra, la relación entre la actividad del proceso de intercambio gaseoso con la mayor concentración de clorofila que presentan las hojas y la mejor captación de radiación fotosintéticamente activa (rfa) que realiza el dosel de la planta, encontrando que las mayores tasas de fotosíntesis y conductancia estomática correspondieron a materiales con mayores niveles de resistencia a enfermedad, correlacionadas positivamente con la concentración de clorofila, el peso foliar específico y la conductancia estomática. son evidentes los efectos fisiológicos que causan los patógenos en las plantas, pero muchos de los eventos que ocurren están poco documentados o entendidos. la información referente al tema para el patosistema m. fijiensis-banano es escasa, razón por la que este trabajo se propuso como objetivo dilucidar el efecto que causa esta enfermedad en plantas de banano sobre procesos fisiológicos como el intercambio de co2, la transpiración, el contenido de clorofila, la tasa fotosintética y el metabolismo de los carbohidratos. materiales y métodos peso fresco y seco, peso foliar específico se tomaron muestras de hojas de musa aaa cv. gran enano afectadas por el patógeno, correspondientes a cada uno de los grados de severidad de la enfermedad según la escala de stover modificada por gauhl (1989) (tabla 1); además, se tuvieron en cuenta los estadios de cada lesión según la escala de fouré (1985) (tabla 2). se seleccionó como área foliar para el trabajo a porciones de hoja de 450 cm2 tomadas en plantas al azar, en una finca comercial ubicada en el municipio de carepa (antioquia), con condiciones climáticas promedias de 26,5 °c, 2.650 mm de precipitación anual y 87% de humedad relativa. se tomaron 25 repeticiones, asegurando que cada porción correspondiera al daño de cada grado de severidad. a cada muestra se le realizó la medición del peso fresco (pf) y, después de secada a una temperatura de 60 °c durante 24 h, se midió el peso seco (ps), con el que se estimó el peso foliar específico (pfe), un indicador del grosor de la superficie foliar. el pfe se calculó mediante la relación del ps y el área foliar del sector tomado como muestra (450 cm2). con la medición de estas variables sae y m. musicola en plantas de banano y de m. tritici en trigo, es muy similar, por lo que pueden relacionarse para tratar de interpretar y determinar la importancia de la interacción planta-patógeno y sus efectos patogénicos en los hospedantes (balint-kurti et al., 2001; balint-kurti y churchill, 2004). los estudios citológicos realizados por lepoivre et al. (2002) demuestran que m. fijiensis es un parásito biotrófico en los primeros estadios, que coloniza inicialmente los espacios intercelulares sin la formación de haustorios. mediante la transformación de cepas con el gen de proteína verde fluorescente, balint-kurti et al. (2001) confirmaron el comportamiento biotrófico en los primeros estados de desarrollo para las especies de mycosphaerella relacionadas con banano; rohel et al. (2001) indicaron este mismo estado para m. graminicola en trigo. posterior a la penetración, las hifas crecen entre las células dentro del tejido, que se torna necrótico, momento en que el hongo crece saprofíticamente en el tejido muerto; por esto es clasificado con un hongo hemibiótrofo, por su compleja interacción con el hospedante (lepoivre et al., 2002; kema et al., 1996). estos patógenos presentan tubos germinativos que regularmente germinan a lo largo de las células guarda de los estomas, entrando al tejido vegetal exclusivamente por la vía estomática y colonizando los espacios intercelulares (apoplasto) entre las células del mesófilo antes de generar las primeras alteraciones citológicas del tejido. existe un período, antes de la penetración, en el que el hongo permanece en forma latente sobre la cutícula, lo que sugiere una fase de comensalismo con el hospedante antes de que comience la infección que se explicaría mediante el paso de nutrientes en pequeñas cantidades a la superficie (lepoivre et al., 2002; kema, 1996). washington et al. (1998) reportan que el sitio de infección primaria de m. fijiensis es el envés de la hoja; esto concuerda con las observaciones de otros autores, que reportan que la densidad de estomas en hojas de musáceas es mayor en el envés de la hoja y en el ápice, sitios donde el tubo de germinación del hongo tiene una mayor probabilidad de penetrar (sandoval y muller, 1999; cayón et al., 1991). los estomas intervienen en los procesos fisiológicos básicos de intercambio de gases, porque su dinámica de apertura y cierre permite regular el flujo de co2 y vapor de agua; en consecuencia, la fotosíntesis y la transpiración dependen directamente de su actividad, su resistencia y su grado de apertura. internamente existe un equilibrio acuoso reflejado por la turgencia de las células guardas y la apertura de los estomas, con efectos directos en la fotosíntesis, el metabolismo de los carbohidratos y nitrógeno y demás procesos metabólicos (sánchez-díaz y aquirreola, 2000). agronomia 26-2 -profe194).indd 257 06/10/2008 19:40:40 258 agron. colomb. 26(2) 2008 se buscó determinar el impacto de la infección del hongo en sus diferentes grados de ataque sobre la acumulación de biomasa en la hoja afectada. contenido de clorofila para la determinación de la concentración de clorofila se utilizó el método de extracción con etanol (wintermans y de mots, 1965), en discos foliares de 1,3 cm2 tomados del sector foliar correspondiente a cada estadio de la enfermedad, según la escala de fouré. la extracción de los pigmentos se realizó macerando en frío cada disco foliar en un mortero con 4 ml de una solución fría de mgco3 (0,5 g l-1) en etanol al 98%. el extracto se transfirió a un tubo y se lavó el mortero con 4 ml de la misma solución de etanol para completar un volumen final de 8 ml. la separación del extracto se hizo por centrifugación a 3.000 g durante 5 min. al extracto etanólico obtenido se le leyó la absorbancia (a) a 645 y 663 nm en un espectrofotómetro genesys 2. a partir de estos datos, se calcularon las concentraciones de clorofila a (cla), clorofila b (clb) y clorofila total (clt), con base en las siguientes ecuaciones: cla = [(12,7 (a663) 2,69 (a645)) ps) clb = [(22,8 (a645) 4,48 (a663)) ps) clt = [(20,2 (a645) 8,02 (a663)) ps), donde ps corresponde al peso seco del disco foliar. fotosíntesis y transpiración para la determinación de las tasas de fotosíntesis y transpiración, se tomaron 10 lecturas en sectores de las hojas con cada grado de severidad de la enfermedad, según la escala de stover modificada por gauhl, entre 7:00 am y 2:00 pm bajo condiciones de exposición solar plena, con el sistema portátil de fotosíntesis li-6200 (li-cor, nebraska). almidón y azúcares la concentración de almidón se midió por el método de hidrólisis enzimática y la de azúcares, por el método de antrona, en los laboratorios del centro internacional de agricultura tropical (ciat), en palmira (colombia). se tomaron porciones de las hojas afectadas para cada estadio de la enfermedad, se secaron en horno a 60 °c y se enviaron al laboratorio para su evaluación. densidad de estomas para determinar la actividad de los estomas en cada estadio de infección, se tomaron porciones de 2 cm2 de tejido afectado y se dejaron por 24 h en una solución de hipoclorito de sodio al 3,5%. se montaron en placas de vidrio para determinar al microscopio el número de estomas y su grado de daño. se cuantificó la cantidad de estomas por milímetro cuadrado de lámina foliar, para determinar el porcentaje de estomas afectados por efectos del patógeno. a todas las variables medidas se les realizó un análisis de varianza, usando el procedimiento glm; además del análisis de regresión con el programa sas. para la comparación de medias se utilizó la prueba de tukey (p<0,01). tabla 2. escala de fouré (1985) para estadios de la sigatoka negra en musa sp. estadio descripción 1 pequeñas decoloraciones menores de 1 mm de longitud, de color blanco-amarillento, visibles sólo en el envés de la hoja. no son visibles a contraluz 2 estrías de 2-3 mm de longitud de color café rojizo, visibles en haz y envés 3 la estría aumenta su grosor y longitud, se mantiene de color café rojizo 4 manchas ovales de color café en el envés y negro en el haz 5 manchas negras rodeadas de un halo amarillento y centro semihundido 6 manchas con centro hundido de color blanco grisáceo tabla 1. escala de stover modificada por gauhl (1989) para grados de severidad de sigatoka negra en musa sp. grado de severidad descripción de la severidad 0 sin síntomas 1 <1% de área foliar afectada y/o hasta 10 estrías 2 1-5% de área foliar afectada 3 6-15% de área foliar afectada 4 16-33% de área foliar afectada 5 34-50% de área foliar afectada 6 >50% de área foliar afectada agronomia 26-2 -profe194).indd 258 06/10/2008 19:40:41 rodríguez-gaviria y cayón. efecto de mycosphaerella fijiensis sobre la fisiología de la hoja de banano 259 resultados y discusión peso fresco hoja (pf) la variable pf permite describir la pérdida de biomasa causada por la enfermedad, al comparar tejidos con grados crecientes de severidad (fi gura 1). el mayor valor de pf lo presentaron las hojas sanas, que expresan todo su potencial fi siológico y productivo. los pf de los grados 1, 2 y 3 no fueron signifi cativamente diferentes entre sí, pero sí con los de las hojas sanas, observándose que las lesiones de la enfermedad, aun en estadios correspondientes a pizcas y a lesiones pequeñas, inducen la reducción del peso fresco de la hoja, posiblemente como consecuencia de la pérdida de humedad por muerte celular. a partir del grado 3 se observó una diferencia notoria en la disminución del pf causado por la enfermedad, siendo a partir de este grado donde comienzan a observarse diferencias estadísticas signifi cativas del efecto de las lesiones. los grados 4, 5 y 6 difi eren estadísticamente entre sí y con los menores grados de la enfermedad, observándose que a partir de estos estadios el hongo genera graves desordenes fi siológicos en la planta. peso seco hoja (ps) el peso seco de la hoja aumentó con el grado de severidad de la enfermedad (fi gura 1). esta biomasa del tejido foliar en el grado de mayor severidad es atribuible al peso del hongo con sus estructuras reproductivas que se encuentra en los tejidos de la hoja afectada por la enfermedad. entre los grados 1 y 5 de severidad no se observaron diferencias respecto a esta variable, pero se encontró diferencia estadística signifi cativa al comparar el grado 0 con los grados 2, 4, 5 y 6. el grado 6 presentó el mayor peso seco, diferenciándose signifi cativamente de todos los demás grados de severidad de la enfermedad. peso foliar específico (pfe) una forma de estimar la fotosíntesis de la planta es mediante la determinación del peso foliar específi co de la hoja. esta variable, indicadora de la producción de materia seca por unidad de superfi cie foliar, tuvo el mismo comportamiento del peso seco de la hoja, presentando un aumento en su valor conforme aumentó el grado de severidad de la enfermedad (fi gura 1). se presentaron diferencias estadísticas signifi cativas entre los tratamientos, con diferencias marcadas respecto a la hoja sana a partir del estadio 4. en parte, el comportamiento de esta variable se atribuye al aporte de la biomasa del hongo dentro del tejido vegetal, antes que a alguna acumulación de materia seca estimulada por la enfermedad. como el pfe puede relacionarse con el grosor de la hoja, debido al número de capas de células en empalizada y tamaño de ésta (marini y sowers, 1990), es posible que, a medida que la sigatoka avanza, el grosor del mesófi lo también aumente a causa de las estructuras presentes del patógeno. las diferencias observadas en el pfe también podrían deberse a diferencias estructurales anatómicas y morfológicas inducidas en el tejido por la acción del hongo al colonizar los tejidos de empalizada del mesófi lo foliar, lo que trae como consecuencia el incremento de la biomasa de la hoja, como se observa en el estadio 6 de la enfermedad. contenido de clorofila la fi gura 2 presenta el contenido de clorofi la total de la hoja, expresado en miligramos por centímetro cuadrado figura 1. efecto de la severidad del ataque de la sigatoka negra sobre las hojas de musa aaa, cv. gran enano, en: a) peso fresco, b) peso seco y c) peso foliar específico. letras distintas indican diferencia estadística significativa (p<0,01). agronomia 26-2 -profe194).indd 259 06/10/2008 19:40:41 260 agron. colomb. 26(2) 2008 de hoja y miligramos por gramo de peso seco de la hoja; se observa que ambos disminuyeron considerablemente con el aumento del grado de severidad de la enfermedad. las hojas sanas presentaron diferencias estadísticas signifi cativas con las hojas enfermas en cualquier grado de severidad de la enfermedad (fi gura 1); el contenido de la clorofi la total se redujo en 50% cuando la severidad alcanzó el grado 2 (menos de 5% del área foliar afectada) y tuvo valores inferiores a cero cuando la severidad superó 50% del área foliar afectada, lo que evidencia el efecto directo del patógeno en el contenido de clorofi la de la hoja desde los primeros síntomas de la enfermedad. la reducción en la concentración de clorofi la observada desde las primeras horas de inoculación y coincidente con los primeros estadios de las lesiones, se puede explicar por el detrimento en la forma y ubicación de los cloroplastos dentro de la célula, los cuales se condensan y, junto con el núcleo, se relocalizan hacia la pared celular antes de colapsar (kema et al., 1996; hoyos et al., 2006). hoyos et al. (2006) reportan además otro cambio en la ultraestructura celular de la planta, relacionado con la degradación de las células del mesófi lo y de los espacios aéreos intercelulares, cuyos daños en el tejido se vinculan directamente con los procesos de transpiración y fotosíntesis. aunque la pérdida de clorofi la es un síntoma típico observado durante la senescencia foliar, su desaparición es más lenta que la de otros componentes fotosintéticos (friedrich y huff aker, 1980; holloway et al., 1983; kurahotta et al., 1987; makino et al., 1983). fotosíntesis la tasa de fotosíntesis de la hoja disminuyó al aumentar el grado de severidad de la enfermedad (fi gura 3), y se encontraron diferencias signifi cativas entre las hojas sanas y las hojas enfermas con cualquier grado de severidad, siguiendo el mismo comportamiento descrito para el contenido de clorofi la en las hojas. hubo diferencias signifi cativas en la tasa de fotosíntesis entre las hojas sanas y las hojas enfermas con cualquier grado de severidad; los grados 2 y 3 no mostraron diferencias entre sí, y el grado 4 tuvo una disminución de la tasa fotosintética cercana a 30%. a partir del grado 5 se determinaron valores cercanos a cero y valores negativos, indicando que no existe actividad fotosintética alguna por el grado de daño del tejido fotosintético. estos resultados coinciden con los reportados por hidalgo et al. (2006) en plántulas de banano inoculadas bajo condiciones de invernadero y confi rman la necesidad de realizar un control temprano de la enfermedad para evitar que las plantas sufran los procesos de senescencia causados por el hongo. en clones de plátano, cayón et al. (1991) reportaron que la tasa máxima de fotosíntesis está correlacionada con el contenido de clorofi la en las hojas, que limita el proceso fotoquímico. la tasa de fotosíntesis debe ser proporcional a la concentración de clorofi la en las hojas y disminuye cuando la concentración se encuentra por debajo de los niveles óptimos para el proceso (cayón et al., 2001). la sigatoka negra induce y acelera la senescencia de las hojas afectadas por reducir drásticamente la tasa fotosintética, lo que supone que se afecta la actividad de las enzimas fotosintéticas. estudios realizados para aclarar el mecanismo de reducción de la fotosíntesis durante la senescencia de las hojas indican que este fenómeno se debe a cambios en la concentración y cinética de la enzima rubisco (evans, 1986; makino et al., 1985). la actividad de la cadena de transporte de electrones, correlacionada positivamente con la fotosíntesis, también disminuye durante la senescencia foliar, demostrando que la reducción de la fotosíntesis es causada, principalmente, por la degradación funcional del los sistemas fotosintéticos (camp et al., 1982; holloway et al., 1983; kura-hotta et al., 1987). transpiración, resistencia estomática la tasa de transpiración disminuyó con el incremento de la severidad de la enfermedad, siendo más drástica la reducción en los estadios 4, 5 y 6. las hojas sanas no presentaron diferencias estadísticas signifi cativas con las hojas enferfigura 2. contenido de clorofila total en hojas de musa aaa, cv. gran enano, con diferentes grados de severidad de sigatoka negra. letras distintas indican diferencia estadística significativa (p<0,01). figura 3. tasa de fotosíntesis en hojas de musa aaa, cv. gran enano, con diferentes grados de severidad de sigatoka negra. letras distintas indican diferencia estadística significativa (p<0,01). agronomia 26-2 -profe194).indd 260 06/10/2008 19:40:43 rodríguez-gaviria y cayón. efecto de mycosphaerella fijiensis sobre la fisiología de la hoja de banano 261 mas en los tres grados más bajos de severidad. las tasas máximas y mínimas de transpiración las presentaron los grados 2 y 6, respectivamente, con diferencias estadísticas signifi cativas (fi gura 4). esto concuerda con los resultados encontrados por hidalgo et al. (2006) en plántulas de banano bajo condiciones de invernadero, que indican que la tasa de transpiración disminuye conforme aumenta el porcentaje de área foliar afectada por la sigatoka negra. la resistencia estomática aumentó con la severidad de la enfermedad, sin presentarse diferencias signifi cativas entre los primeros tres grados evaluados. a partir del grado 4 hubo un aumento de cuatro veces el valor de la resistencia estomática, con diferencia signifi cativa frente a los anteriores grados de la enfermedad; en el grado 5 se determinó el mayor valor, pasando en el estadio 6 a un valor muy similar al de los primeros estadios. este cambio en la resistencia estomática se debe al bloqueo de las cavidades estomáticas por el hongo, primero al penetrar en el tejido al inicio del proceso de infección y, posteriormente, al llenarlas con sus estructuras de reproducción. este bloqueo de las cavidades estomáticas afecta también la regulación de la pérdida de agua y la toma de co2 y, por lo tanto, el adecuado proceso de fotosíntesis (taiz y zeiger, 2002). estos resultados permiten proponer una relación directa entre la actividad y resistencia estomática y los procesos de transpiración y fotosíntesis, los cuales se comprometen en el desarrollo de la enfermedad en las hojas. belalcázar et al. (1991) reportan que la penetración mecánica por el estoma por parte del hongo compromete el proceso de la fotosíntesis al reducir la conductividad estomática. la transpiración está controlada por la apertura de los estomas y es el factor dominante en las relaciones hídricas de la planta. los cambios en la resistencia y apertura estomática son importantes para la regulación del agua en la planta, controlando la tasa de toma de co2 para su fi jación durante el proceso de fotosíntesis (taiz y zeiger, 2002; th omas y turner, 1998; brun, 1961). la disminución del contenido hídrico reduce el coefi ciente de fotosíntesis y la tasa de respiración, presentándose una reacción en cadena de pérdida de turgencia, cese del ensanchamiento celular, reducción de la fotosíntesis e interferencia con el metabolismo, causando la desorganización del protoplasma y la muerte celular (kramer, 1989). con los resultados obtenidos, se demuestra que todos estos aspectos fi siológicos son afectados por la infección de la sigatoka negra en las plantas de banano. apertura de los estomas la actividad de los estomas (fi guras 5 y 6) se afectó con el aumento en el daño en las hojas por causa de la enfermedad. en los primeros estadios, aunque no hay diferencias signifi cativas, se observó una disminución en la densidad de estomas abiertos por milímetro cuadrado, siendo a partir del grado 4 donde se observó una reducción de hasta 75% de la apertura estomática; en el grado 5 sólo 13% de los estomas permanecieron abiertos, mientras que en el mayor grado de severidad (6) no se observaron cavidades estomáticas en la hoja. entre estos dos últimos grados de severidad no se presentaron diferencias signifi cativas en los estomas abiertos que presenta el tejido de la hoja de banano. estos resultados se relacionan con las observaciones de hoyos et al. (2006), quienes indican que los peritecios observados en el tejido necrosado por la enfermedad corresponden a aquéllos que emergen por los estomas y por donde se liberan las ascosporas. los estudios histológicos indican daños en el tejido foliar y en los estomas desde el primer estadio de la enfermedad, en el que se reporta la degradación de las células subsidiarias del estoma; estos daños continúan y se acentúan en los siguientes estadios de desarrollo del patógeno, en los que se observa un deterioro total de la cavidad estomática (hoyos figura 4. transpiración y resistencia estomática en hojas de musa aaa, cv. gran enano, según la severidad de sigatoka negra. letras distintas indican diferencia estadística significativa (p<0,01). figura 5. estomas abiertos en hojas de musa aaa, cv. gran enano, con diferentes grados de severidad de sigatoka negra. letras distintas indican diferencia estadística significativa (p<0,01). agronomia 26-2 -profe194).indd 261 06/10/2008 19:40:44 262 agron. colomb. 26(2) 2008 et al., 2006; kema et al., 1996). estos eventos de patogénesis los observaron hoyos et al. (2006) bajo condiciones de urabá (colombia) y explican el comportamiento de las variables fi siológicas medidas (fi gura 7). almidón y azúcares los porcentajes de azúcares y almidón encontrados en los diferentes grados de severidad de la enfermedad se presentan en la tabla 3, en la que se observa que el patógeno alteró el metabolismo de los carbohidratos, ya que se encontró una menor cantidad de azúcares y almidón en los grados 5 y 6 de severidad de la enfermedad. el porcentaje de almidón es igual para la hoja sana y en los tres primeros estadios de la enfermedad y presenta una reducción a partir del grado 4 de severidad, con un valor igual al de los estadios 5 y 6. el mayor valor en contenido de azúcares totales, reductores y no reductores, lo presentan las hojas sanas, y a partir de la presencia del patógeno en la hoja se observan cambios en estas fuentes de carbohidratos, siendo notable la reducción de los azúcares como consecuencia de la acción del hongo en los tejidos foliares. la menor concentración de azúcares no reductores en la hoja se relaciona con la menor cantidad de fotoasimilados en el fl oema, principalmente de sacarosa, cuya síntesis en la hoja y translocación posterior están afectadas por acción del hongo. todos los azúcares que se transportan en el fl oema son azúcares no reductores, principalmente sacarosa, mientras que los azúcares reductores, incluyendo glucosa y fructosa, no se translocan por el fl oema y se encuentran en cantidades traza, ocasionalmente en exudados del fl oema, como productos de la hidrólisis de la sacarosa (salisbury y ross, 1985). rohel et al. (2001) realizaron estudios con el hongo m. graminicola transformado con el gen de proteína fl uorescente verde para explorar el metabolismo de los carbohidratos en el proceso de infección en plantas de trigo. estos autores reportan el consumo por parte del hongo de fuentes de carbono (glucosa, sacarosa, galactosa y maltosa), incluso antes de la penetración y durante los diferentes estados del proceso de infección hasta la formación de nuevas estructuras. el consumo de fuentes de carbono antes de la penetración se relaciona con carbohidratos solubles usualmente presentes en la superfi cie de la hoja en pequeñas cantidades (nanogramos por centímetro cuadrado) y se incrementa como resultado de la condensación de citoplasma y el aumento en la síntesis de proteínas por presencia de hifas en proceso de penetración. kema et al. (1996) indican que los cloroplastos contienen gránulos de almidón identifi cables, que parecen ser liberados justo antes del colapso y muy posiblemente estén funcionando como fuente de alimentación para el patógeno durante la infección de la sigatoka en hojas de banano. estos resultados sugieren que los cambios en los contenidos de carbohidratos en las hojas afectadas por la enfermedad pueden ser explicados, en parte, por la disminución en la fotosíntesis, variable que se correlacionó signifi cativamente con el desarrollo de la enfermedad, y por la alteración del metabolismo de los carbohidratos inducida por el hongo. el impacto directo del patógeno sobre la fi siología de la planta es evidente; la alteración de los tejidos y el funcionamiento de los organelos de las hojas generan la desregulación de las variables fi siológicas figura 6. daños en los estomas de hojas de musa aaa, cv. gran enano, afectadas por sigatoka negra. a) daño de la cavidad estomática, pérdida de forma; queda completamente abierta. b) taponamiento de la cavidad estomática con estructuras del hongo, a partir del grado 4 de severidad. fotografías tomadas de hoyos et al., 2006. a. b. agronomia 26-2 -profe194).indd 262 06/10/2008 19:40:45 rodríguez-gaviria y cayón. efecto de mycosphaerella fijiensis sobre la fisiología de la hoja de banano 263 a. b. c. d. c. d. figura 7. microscopía electrónica de barrido donde se compara: a) estoma sano y b-c) estomas afectados por m. fijiensis en hojas musa aaa, cv. gran enano. se observan estructuras del hongo emergiendo de los estomas. fotografías tomadas de hoyos et al., 2006. tabla 3. relación del contenido de almidón, azúcares totales y reductores con el grado de severidad de sigatoka negra en hojas de musa aaa, cv. gran enano. grado almidón (%) azúcares totales (%) azúcares reductores (%) azúcares no reductores (%) 0 4 2,67 1,30 1,37 1 4 1,65 1,07 0,58 2 4 1,58 1,26 0,32 3 4 2,08 1,89 0,19 4 3 2,40 1,83 0,57 5 3 1,07 1,01 0,06 6 3 1,15 0,89 0,26 agronomia 26-2 -profe194).indd 263 06/10/2008 19:40:46 264 agron. colomb. 26(2) 2008 básicas, cuyos daños son irreversibles y aumentan conforme lo hace la infección. literatura citada balint-kurti, p., g. may y a. churchill. 2001. development of a transformation system for mycosphaerella pathogens of banana: a tool for the study of host/pathogen interactions. fems microbiol. letters 195, 9-15. balint-kurti, p. y a. churchill. 2004. towards a molecular understanding of mycosphaerella/banana interactions. pp.147-160. en: s. mohan jain y r. swennen (eds.). banana improvement. agricultural research service, usda, usa. 392 p. belalcázar, s., v.m. merchán y m. mayorga. 1991. plagas y enfermedades del plátano. pp. 7-61. en: ica. boletín de sanidad vegetal, 4. produmedios, bogotá. brun, w. 1961. photosynthesis and transpiration of banana leaves as affected by severing the vascular system. plant physiol. 36, 577-580. camp p.j., s.c. huber, j.j burke y d.e. moreland. 1982. biochemical changes that occur during senescence of wheat leaves. i. basis for the reduction of photosynthesis. plant physiol. 70, 1641-1646. cayón, d.g., j.e lozada y s. belalcázar. 1995. contribución fisiológica de las hojas funcionales del plátano (musa aab simmonds) durante el llenado del racimo. pp. 725-739. en: morales, v. (ed.). memorias xi reunión de acorbat, febrero de 1994, san josé (costa rica). acorbat, san josé (costa rica). cayón, d.g, s. belalcázar, m.i. arcila y j.a. valencia. 1996. the physiological activity of musa clones and hybrids and their reaction to black sigatoka disease. infomusa 5(2), 9-11. cayón, g. 2001. evolución de la fotosíntesis, transpiración, y clorofila durante el desarrollo de la hoja de plátano (musa aab simmonds). infomusa 10(1), 12-15. cayón, g., j. lozada y s. belalcázar. 1991. estudios comparativos sobre la actividad fotosintética de clones de plátano (musa aab y abb, simmonds) en colombia. pp. 549-558. en: memorias reunión acorbat 91, villahermosa (méxico). corbana, san josé (costa rica). evans, j.r. 1986. the relationship between co2-limited photosynthetic rate and ribulose-1,5 bisphosphate-carboxylase content in two nuclearcytoplasm substitution lines of wheat and coordination of ribulose-bisphosphate-carboxylation and electron-transport capacities. planta 167, 351-358. fouré, e. 1985. black leaf streak disease of bananas and plantains (mycosphaerella fijiensis morelet), study of the symptoms and stages of the disease in gabon. irfa, paris. friedrich, j.w. y r.c. huffaker. 1980. photosynthesis, leaf resistances and ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase degradation in senescing barley leaves. plant physiol. 65, 1103-1107. gauhl, f. 1989. epidemiología y ecología de la sigatoka negra (mycosphaerella fijiensis morelet) en plátano (musa sp.) en costa rica. unión de países exportadores de banano (upeb), ciudad de panamá (panamá). 114 p. hidalgo, m., a. tapia, w. rodríguez y e. serrano. 2006. efecto de la sigatoka negra (mycosphaerella fijiensis) sobre la fotosíntesis y transpiración foliar del banano musa aaa cv. valery. agronomía costarricense 30(1), 35-41. holloway, p.j., d.j. maclean y k.j. scott, k.j. 1983. rate-limiting steps of electron transport in chloroplasts during ontogeny and senescence of barley. plant physiol. 72, 795-801. hoyos, l., e. salazar, j. arroyave, c. olaya y j. mira. 2006. histología de la interacción mycosphaerella fijiensis-musa aaa. en: memorias xvii reunión internacional de acorbat, acorbatacafruta, joinville (brasil). kema, g., d. yu, f. rijkenberg, m. shaw y r. baayen. 1996. histology of the pathogenesis of mycosphaerella graminicola in wheat. phytopathol. 86, 777-786. kramer, p.j. 1989. relaciones hídricas de suelos y plantas. una síntesis moderna. editorial harla, méxico. kura-hotta, m., k. satoh y s. katoh. 1987. relationship between photosynthesis and chlorophyll content during leaf senescence of rice seedlings. plant cell physiol. 28, 1321-1329. lepoivre, p., j. busogoro, j. etame et al.. 2002. banana-mycosphaerella fijiensis interactions. pp.151-159. en: proceedings of the 2nd international workshop on m. fijiensis leaf spot diseases. san josé (costa rica). makino, a., t mae y k. ohira. 1983. photosynthesis and ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase in rice leaves. changes in photosynthesis and enzymes involved in carbon assimilation from leaf development through senescence. plant physiol. 73, 1002-1007. makino, a., t. mae y k. ohira. 1985. photosynthesis and ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase in rice leaves from emergence through senescence. quantitative analysis by carboxylation/oxygenation and regeneration of ribulose 1,5bisphosphate. planta 166, 414-420. marín, d.h., r.a. romero, m. guzmán y t.b. sutton. 2003. black sigatoka: an increasing threat to banana cultivation. plant dis. 87, 208-222. marini, r.p. y d.l. sowers. 1990. net photosynthesis, specific leaf weight and flowering of peach as influenced by shade. hortscience 25, 331-334. merchán, v.m. 1996. prevención y manejo de la sigatoka negra. instituto colombiano agropecuario (ica), manizales. 30 p. rohel, e., a. payne, b. fraaije y d. hollomon. 2001. exploring infection of wheat and carbohydrate metabolism in mycosphaerella graminicola transformants with differentially regulated green fluorescent protein expression. mol. plant microbe interact. 14(2), 156-163. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1985. plant physiology. walsworth, belmont. pp. 177-207. sánchez-díaz, m. y j. aquirreola. 2000. movimientos estomáticos y transpiración. pp. 31-43. en: azcon-bieto, j. y m. talon. agronomia 26-2 -profe194).indd 264 06/10/2008 19:40:46 rodríguez-gaviria y cayón. efecto de mycosphaerella fijiensis sobre la fisiología de la hoja de banano 265 fundamentos de fisiología vegetal. 1ª ed. ed. mcgraw-hill/ interamericana de españa, madrid. 522 p. sandoval, j. y l. müller. 1999. anatomía y morfología de la planta de banano (musa aaa). corbana 24(51), 43-60. taiz, l. y e. zeiger. 2002. plant physiology. 3rd ed. sinauer associates, sunderland, ma. 690 p. thomas, d. y d. turner. 1998. leaf age and environmental effects on gas exchange in leaves of banana (cv. williams) growing in a hot, arid environment. j. hort. sci. biotechnol. 73(6), 774-780. washington, j.r., j. cruz, f. lopez y m. fajardo. 1998. infection studies of m. fijiensis on banana and the control of black sigatoka with chlorothalonil. plant dis. 82, 1185-1190. wintermans, j.f. y a. de mots. 1965. spectrophotometric characteristics of chlorophyll a and b and their pheophytins in ethanol. biochem. biophys. acta 109, 448-453. agronomia 26-2 -profe194).indd 265 06/10/2008 19:40:47 resumen abstract la competencia es uno de los tipos de interferencia que ocurren con más frecuencia en sistemas agrícolas; sin embargo, existen pocos documentos relacionados con el cultivo de arveja en colombia. con el objetivo de evaluar la competencia de arvenses y el efecto que tiene sobre el cultivo de arveja, variedad santa isabel, bajo el sistema de tutorado y una densidad de 133.333 plantas/ha, se utilizó un diseño de bloques completos al azar con 6 periodos libres de arvenses. se determinaron porcentajes de cobertura de arvenses por categorías botánicas y variables del rendimiento del cultivo de arveja en los periodos sin arvenses. el porcentaje de cobertura de las especies arvenses fue mayor para las plantas de la clase magnoliopsidae, que presentó el mayor número de especies identificadas, con un total de 20, frente a 4 especies de la familia poaceae y 1 de la cyperaceae. no hubo diferencias significativas en los rendimientos para el cultivo sin arvenses durante 30, 45 y 60 días. las diferencias en número de granos y peso de las vainas no fueron significativas entre tratamientos, pero los pesos de los granos frescos y secos sí fueron significativos. competition is one of the types of interference that frequently occurs in agricultural systems; however, there are few documents related to the pea crop in colombia. in order to assess the effect of weed competition in pea crop the pea seeds, santa isabel variety, were used under a tutoring system and with a density of 133.333 plants/ha in a randomized blocks design with six weed free periods. we determined percentage of weed coverage through botanical categories and variable crop yield of peas under weed free periods. the percentage of weed species coverage was higher for plants in class magnoliopsidae, which had the highest number of species identified, with a total of 20, compared with 4 species of the family poaceae and 1 of cyperaceae. there was no significant difference in crop yields without weeds for 30, 45 and 60 days. the differences in the number of grains and weight of pods were not significant between treatments, but the weights of fresh and dried grains were significant. key words: weeds, interference, santa isabel, yield components, espalier. palabras clave: malezas, interferencia, santa isabel, componentes de rendimiento, tutorado. fecha de recepción: 20 de octubre de 2007. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 profesora auxiliar, departamento de fitotecnia, facultad de ciencias agropecuarias, universidad de caldas, manizales (colombia). carolina.zamorano@ucaldas.edu.co 2 ingenieros agrónomos, universidad de cundinamarca, fusagasugá (colombia). holmanlopez@gmail.com; leonelalzate@yahoo.com agronomía colombiana 26(3), 443-450, 2008 evaluación de la competencia de arvenses en el cultivo de arveja (pisum sativum) en fusagasugá, cundinamarca (colombia) evaluation of weed competition on green pea crop (pisum sativum) in fusagasugá, cundinamarca (colombia) carolina zamorano1, holman lópez2 y gustavo alzate2 introducción el cultivo de arveja en colombia ha sido por varios años el regulador de la economía de pequeños y medianos productores de zonas andinas, y su producción se concentra en cundinamarca, boyacá, nariño y tolima (buitrago et al., 2006). actualmente la variedad más sembrada es la santa isabel, variedad indeterminada, adaptada a altitudes entre 2.200 y 3.000 metros, se cosecha entre 115 y 145 días en verde y hasta 160 días en seco, sus rendimientos fluctúan entre 900 y 1.200 kg∙ha-1 (sánchez y mosquera, 2006; buitrago et al., 2006). la competencia es un tipo de relación entre plantas en el que hay reducción de un factor esencial para el crecimiento y los rendimientos de los cultivos resultan afectados (radosevich et al., 1997). en el estudio de la competencia de las arvenses con los cultivos se relaciona el efecto de la presencia de las arvenses sobre el rendimiento, y varios estudios han determinado a partir de ellos los periodos óptimos de control (cousens, 1991). en general, se recomienda que los cultivos semestrales permanezcan libres de competencia durante el primer tercio de su ciclo de vida (ciat, 1989). la competencia entre plantas varía según las especies involucradas y las condiciones ambientales y debido a esto las plantas pueden responder al fenómeno de competencia con el incremento de la mortalidad y en el tamaño o capacidad reproductora individual (zimdahl, 444 agron. colomb. 26(3) 2008 1979); en contraste, sattin y berti (2004) mencionan que el impacto de la competencia sobre el rendimiento depende más de las características del cultivo, como altura y cobertura, que de la mezcla de arvenses acompañantes. froud-williams et al. (1983) afirman que las poblaciones de arvenses pueden cambiar dependiendo del sistema de cultivo empleado, así como también del sistema de labranza, mínimo, convencional o cero, encontrándose más fácil asociación de especies arvenses de la familia poaceae en suelos sin actividad agrícola que especies de la clase magnoliopsidae. en el cultivo de arveja se utilizan el sistema de siembra en surco y con tutorado; este último es el que se asocia con mayores rendimientos puesto que permite un mejor manejo de arvenses y enfermedades, no tiene limitaciones con los periodos de lluvia e incrementa los rendimientos (buitrago et al., 2006; sañudo et al., 1999). igualmente el tipo de material, determinado e indeterminado, decide variaciones en los sistemas de producción dado que los materiales indeterminados se consideran más rústicos, con porte alto y periodo vegetativo más largo mientras que los determinados, arbustivos, son materiales exigentes en la preparación del suelo y en las condiciones de precipitación (gonzález y ligarreto, 2006). buitrago et al. (2006) refieren que en los primeros estados de desarrollo es conveniente que el cultivo de arveja esté libre de arvenses y recomiendan hacer la primera deshierba entre 10 y 15 días después de la emergencia. con el propósito de evaluar el impacto de la competencia de las arvenses en el cultivo de arveja (pisum sativum var. santa isabel), se planteó: i) identificar y caracterizar la comunidad arvense asociada al cultivo de la arveja en fusagasugá, cundinamarca; ii) relacionar la cobertura de las arvenses con la altura y el rendimiento de las plantas de arveja, y iii) establecer la relación entre los periodos de enmalezamiento y los componentes de producción del cultivo de arveja. materiales y métodos el proyecto se desarrolló en el segundo semestre de 2004, en el centro de estudios para la conservación integral de la ladera (cecil), localizado en la vereda usatama del municipio de fusagasugá, cundinamarca, con una altitud de 1.728 m, temperatura promedio de 19,8 °c y precipitación media anual de 1.224 mm. se utilizaron semillas de la variedad santa isabel, con distancias de siembra de 1 m entre surcos y 0,30 m entre plantas, 4 semillas por sitio, para una densidad de 133.333 semillas/ha. se aplicó una dosis de 150 kg∙ha-1 de un fertilizante 10-30-10 al momento de la siembra. para el manejo preventivo del mildeo polvoso se aplicaron productos a base de azufre. el sistema de tutorado se estableció 30 días después de la siembra. para la identificación y caracterización de la flora arvense asociada al cultivo se colectaron arvenses por medio de un cuadro de 0,25 m2 (0,50 x 0,50 m) que se lanzó al azar hasta alcanzar el área mínima representativa. posteriormente se procedió a la identificación por medio de comparaciones fenotípicas en herbario, manuales de identificación y claves dicotómicas. para relacionar la cobertura de las arvenses con el rendimiento del cultivo de arveja, así como para evaluar el impacto de las frecuencias de deshierbe sobre los componentes del rendimiento del cultivo, se estableció un ensayo mediante un diseño de bloques completos al azar (4) con seis frecuencias de deshierbe (tratamiento). a cada tratamiento le correspondió una parcela con 60 plantas y un área total de 19,2 m2 (6,0 m x 3,2 m). las deshierbas se realizaron mecánicamente por medio de azadón y dependiendo del tratamiento las parcelas se mantuvieron libres de arvenses durante 0, 8, 15, 30, 45 y 60 días; a los 60 días se finalizaron las deshierbas porque las plantas se encontraban ya en proceso de maduración de la vaina. las plantas útiles para las evaluaciones de rendimiento y componentes del rendimiento se ubicaron en el surco central y los dos surcos a cada lado se tomaron como bordes. se evaluaron 8 plantas (40% de la población) del surco central marcadas al azar desde el inicio del ensayo. la cobertura de las arvenses se registró 8 días después de cada deshierba por medio de cuadros de 0,50 x 0,50 cm que se situaron en los surcos de cada parcela, para un total de 4 cuadros por parcela (1 m2 = 5,2% del área); mediante una evaluación cualitativa se determinó el área total ocupada por las arvenses y se discriminó en tres grupos: magnoliopsidae, poaceae y cyperaceae. esta variable se determinó con la siguiente frecuencia: primera = 8 días después de siembra (dds); segunda = 23 dds; tercera = 38 dds; cuarta = 53 dds; quinta = 68 dds. la altura de planta se determinó en los surcos internos de cada parcela sobre las plantas marcadas al azar desde el inicio del ensayo. el rendimiento por planta se determinó a los 68 días después de siembra utilizando el peso total de los granos secos por planta, y se relacionó con el área correspondiente a una hectárea. 4452008 zamorano, lópez y alzate: evaluación de la competencia de arvenses en el cultivo de arveja... los componentes del rendimiento determinados fueron: número de vainas por planta: se registraron los datos obtenidos de las ocho plantas seleccionadas al azar por parcela previamente marcadas y se asumieron como vainas verdaderas las que presentaran dos o más granos formados; número de granos por vaina: los datos obtenidos de las ocho plantas seleccionadas al azar se asumieron bajo el mismo parámetro de desarrollo ya descrito; peso total de las vainas por planta: se registraron los datos del número total de vainas de la planta, posteriormente se procedió a pesar en balanza electrónica; peso de granos en verde (pgv): se registraron los datos del número total de granos por planta, y se pesaron en balanza electrónica; peso de los granos en seco (pgs): se secaron con aire dentro del laboratorio durante 6 días y luego se pesaron en balanza electrónica. todos los datos se analizaron con el programa estadístico sas®, mediante análisis de varianza y la prueba de separación de medias de duncan con un α = 0,05. resultados y discusión arvenses asociadas al cultivo de arveja la comunidad de arvenses se conformó por 25 especies pertenecientes a 18 familias (tabla 1). las arvenses agrupadas como magnoliopsidae representaron un 80% de la composición total, con 16 familias y 20 especies, siendo la familia asteraceae la de mayor participación con el 20%. la familia poaceae contribuyó con el 16% (4 especies) y la cyperaceae, a diferencia de los grupos anteriores, únicamente reportó una especie, que representa el 4% del total de la comunidad vegetal. estupiñán y fandiño (1986), dentro de las especies más comunes en el cultivo de arveja, no reportaron arvenses de la familia asteraceae, pero sí encontraron mayor cantidad de especies de la clase magnoliopsidae (13), frente a 6 especies de la familia poaceae; la relación de estos dos grupos de arvenses coincide con lo reportado por froudtabla 1. arvenses asociadas al cultivo de arveja en fusagasugá, cundinamarca. clase familia nombre científico ciclo de vida magnoliópside asteraceae emilia sonchifolia anual ageratum conyzoides anual galinsoga parviflora anual siegesbeckia jorullensis anual convolvulaceae ipomoea tiliacea anual commelinaceae commelina difusa anual portulacaceae portulaca oleracea anual amaranthaceae amaranthus dubius anual oxalidaceae oxalis corniculata anual polygonaceae polygonum hydropiperoides anual mimosaceae mimosa pudica perenne fabaceae trifolium repens perenne plantaginaceae plantago major perenne caryophyllaceae drymaria cordata anual umbelliferae spananthes paniculata anual lamiaceae stachis micheliana anual lythraceae cuphea micrantha anual brassicaceae brassica alba anual capsella bursa-pastoris anual euphorbiaceae euphorbia hirta anual liliópside poaceae panicum zizanoides anual eleusine indica anual setaria geniculata perenne axonopus sp. anual cyperaceae cyperus ferax perenne 446 agron. colomb. 26(3) 2008 williams et al. (1983) quienes mencionan que la familia poaceae es mucho más numerosa en campos no cultivados o con poco laboreo. la comunidad de arvenses, en general, se conformó por especies de ciclo anual con características de rápida diseminación por su alta producción de semillas. algunas se reproducen vegetativamente, mecanismo de propagación de gran importancia al momento de poblar y competir en un terreno; se observó que el control de arvenses de reproducción vegetativa fue menos eficiente con respecto a las plantas de reproducción sexual, teniendo en cuenta que el control utilizado en este ensayo fue de desyerbas mecánicas. cobertura de las arvenses y rendimiento del cultivo la cobertura de las arvenses disminuyó con relación al incremento en el número de deshierbas que se realizaron, tendencia que se espera puesto que a mayor número de deshierbas debe lograrse menor cobertura de las arvenses y menor competencia con las plantas de arveja (tabla 2). la misma tendencia se observó para la cobertura de la familia poaceae en las parcelas con menos días libres de arvenses (0, 8 y 15), y conserva una menor participación en la composición de la flora arvense asociada que concuerda con lo afirmado por froud-williams et al. (1983) que relacionaron especies anuales de la familia poaceae con campos menos intervenidos; en el caso de magnoliopsidae refieren que tabla 2. dinámica de la cobertura de las arvenses en el cultivo de arveja en fusagasugá, cundinamarca, durante el segundo semestre de 2004. días después de siembra periodo libre de arvenses (días) cobertura de arvenses (%) general poaceae cyperaceae magnoliopsidae 8 0 10 36 6 59 23 0 40 26 6 68 38 0 54 44 5 51 53 0 73 17 1 82 68 0 84 27 6 67 8 8 0 0 0 0 23 8 25 25 8 67 38 8 34 41 1 58 53 8 51 31 6 63 68 8 64 29 5 66 8 15 0 0 0 0 23 15 0 0 0 0 38 15 21 30 0 70 53 15 39 32 5 63 68 15 56 28 6 66 8 30 0 0 0 0 23 30 0 0 0 0 38 30 0 0 0 0 53 30 10 51 1 48 68 30 28 40 6 54 8 45 0 0 0 0 23 45 0 0 0 0 38 45 0 0 0 0 53 45 0 0 0 0 68 45 14 43 9 48 8 60 0 0 0 0 23 60 0 0 0 0 38 60 0 0 0 0 53 60 0 0 0 0 68 60 10 44 10 46 4472008 zamorano, lópez y alzate: evaluación de la competencia de arvenses en el cultivo de arveja... sánchez y mosquera (2006) mencionan rendimientos de hasta 1.200 kg.ha-1, con periodos de cosecha en verde entre 115 y 145 días; en este estudio los rendimientos fluctuaron entre 560 y 900 kg.ha-1 pero el periodo de cosecha en verde fue de 68 días, tiempo mucho más corto comparado con los reportes; esto se debió a que si bien la variedad santa isabel es la más cultivada en las regiones productoras de colombia, su rango de adaptación está por encima de los 2.000 msnm; sin embargo con un tiempo a cosecha en verde que corresponde a casi la mitad del reportado para mayores altitudes, la tasa de retorno de la inversión favorecería la economía del pequeño y mediano agricultor que se dedica al cultivo de arveja. el tratamiento con 60 días libres de arvenses alcanzó el valor más alto de rendimiento (898,54 kg.ha-1) aunque no hubo diferencias significativas con respecto a los tratamientos con 60 y 45 días libres de arvenses, ya que todos coincidieron en que el cultivo estuvo limpio en el primer tercio del ciclo de la planta, considerado el más importante para la formación del rendimiento; según zimdahl (1980) son pocas las arvenses que no afectan el rendimiento de los cultivos pero también existe población de arvenses que pueden ser toleradas por los cultivos sin disminuir significativamente los rendimientos. buitrago et al. (2006) mencionan que la primera deshierba en el cultivo de arveja debe hacerse 20 días después de la emergencia, que correspondería a permitir arvenses durante los primeros 20 días; sin embargo, según los resultados de este estudio los rendimientos sí se afectan si se permiten las arvenses durante los primeros días, ya que con periodos libres de arvenses de 8 y 15 días el cultivo tuvo rendimientos menores y las diferencias se observan a partir de tener el cultivo libre durante los primeros 30 días; los mismos autores señalan que en algunas regiones la reducción de la mano de obra en el manejo de arvenses y establecimiento de sistemas de tutorado lleva a que los agricultores pierdan rendimiento pero se reducen significativamente los costos del cultivo. en el cultivo de fríjol (phaseolus vulgaris l.) la época crítica de competencia se encuentra en los primeros 30 días después de la emergencia, y las pérdidas debidas a la competencia en el cultivo pueden ser hasta de 51,1% (kohashi-shibata, 1990), periodo que coincide con el reportado por el ciat (1989) con respecto a los días después de emergencia en que cultivos como el fríjol deben permanecer libres de arvenses. como se mencionó anteriormente, mantener el cultivo libre de arvenses durante el primer mes fue lo que permitió los mayores rendimientos los resultados no han sido consistentes para este grupo, sin embargo la cobertura de esta clase de arvenses se conservó alta (>50%) con los periodos mencionados. por otro lado, con más días libres de arvenses (30, 45 y 60), que corresponderían a mayor movimiento del suelo, la cobertura se incrementa y la contribución de magnoliopsidae y poaceae alcanza valores cercanos de cobertura, 49% y 43%, respectivamente, y aunque no se evaluó la cobertura por especie de arvenses, podría decirse que correspondería a especies perennes de la familia poaceae como setaria geniculata que sí se favorecen por labores mecánicas como el deshierbe con azadón. al respecto, derksen et al. (1993), relacionando prácticas agronómicas con cambios en comunidades de arvenses, también mencionan que los cambios en las comunidades de arvenses son variables, están relacionados con el ambiente y con el tiempo de empleo de ciertas prácticas de manejo. la cobertura de las arvenses presentó una relación inversa con respecto al rendimiento de las plantas de arveja en los diferentes periodos libres de arvenses; la correlación entre las dos variables fue negativa con un coeficiente de 0,63, resultado esperado dada la competencia que ejercen las arvenses sobre los cultivos. cuando se alcanzó el mayor valor de cobertura de arvenses (83,75%) el rendimiento fue el más bajo, 562,53 kg.ha-1; contrario a lo ocurrido en el tratamiento de 60 días libres de arvenses en el que con una cobertura del 27,51% se obtuvo el rendimiento más alto: 898,54 kg.ha-1 (figura 1). 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 8 15 30 45 60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 r en di m ie nt o (k g· ha -1 ) co be rt ur a % días libres de arvenses x figura 1. relación del rendimiento y la cobertura general de arvenses en un cultivo de arveja con diferentes periodos libres de arvenses. los rendimientos más bajos para la variedad santa isabel en grano seco están entre 900 y 1.100 kg.ha-1, con cosecha en grano verde de 120 días (buitrago et al., 2006), mientras 448 agron. colomb. 26(3) 2008 en arveja, sin embargo este resultado difiere del obtenido por estupiñán y fandiño (1986) quienes determinaron que la época de competencia más importante para el cultivo correspondía a los 50 días después de la emergencia; la diferencia puede estar relacionada con el hecho de que ellos evaluaron el comportamiento de la arveja sin sistema de tutorado, que se relaciona con mayores rendimientos, y tenían como principal limitante la salinidad del suelo. efectos de la competencia sobre la altura de las plantas hubo similitud de resultados en cuanto a alturas de las plantas en los 15, 23 y 38 días después de siembra (tabla 3), y los valores que alcanzaron las plantas con el periodo más largo libre de arvenses fue de 114 cm, menor que el que reportan para la variedad santa isabel, que es de 170 cm en promedio (buitrago et al., 2006), que estaría también relacionado con el menor ciclo de cultivo en las condiciones evaluadas. en la última evaluación las plantas con 30 días libres de arvenses presentaron el mayor valor de altura con respecto a los demás tratamientos, lo que corrobora el impacto que tienen las arvenses sobre la elongación del tallo de las plantas cultivadas como respuesta a la presencia de vegetación acompañante aunque el sistema de producción del cultivo de arveja en la zona requiere tutorado; sin embargo, la calidad de la luz, que puede ser afectada por la presencia de arvenses, produce en las plantas modificaciones en su arquitectura como puede ser elongación del tallo, dominancia apical, entre otras, y la habilidad de las plantas para detectar la presencia de plantas vecinas puede desencadenar ese tipo de respuestas (rajcan y swanton, 2001). arjona et al. (1977) reportaron que en los primeros 45 días las plantas de arveja se encuentran en fase vegetativa y durante esa época los efectos de la competencia sobre la altura de las plantas no es significativa; pero es al finalizar la etapa vegetativa, después de los 45 días después de siembra, cuando se puede cuantificar su impacto. efecto de la competencia con arvenses sobre los componentes de rendimiento del cultivo de arveja el número promedio de vainas en las plantas de arveja no presentó diferencias significativas entre los tratamientos evaluados (tabla 4). estos resultados son similares a los citados por estupiñán y fandiño (1986) que con la variedad perfection obtuvieron entre 4 y 6 vainas por planta; en el mismo sentido, gonzález y ligarreto (2006) mencionan que el número de vainas es una variable susceptible a la densidad de población del cultivo y a condiciones ambientales, y no encontraron diferencias significativas en diferentes líneas de arveja arbustiva. con 30 días libres de arvenses se presentó el mayor número de granos por planta comparado con los demás tratamientos solo con diferencias significativas respecto al cultivo siempre enmalezado (tabla 4). esto indica que los primeros 30 días después de siembra son críticos para la formación y el número de granos que se obtienen, ya que las desyerbas proporcionarán mejor retención de nutrientes en las primeras fases de desarrollo. además, se debe tener en cuenta que las desyerbas pueden generar fluctuaciones en la retención de nutrientes no solo por la competencia con otras plantas, sino también con las condiciones ambientales o la interacción con plagas y enfermedades. sarawat et al. (1994), en una evaluación de materiales de arveja, mencionan que el número de semillas por vaina es una variable determinada por el material genético; sin embargo, los resultados de este trabajo sugieren que hubo un efecto significativo sobre esta variable con relación a la duración de la competencia. la diferencia obtenida en el peso de los granos en verde y en seco muestra que las plantas tuvieron mayor eficiencia en la traslocación a los frutos en los tratamientos con 30, 45 y 60 días libres de arvenses, lo que explicaría el aumento en el peso de los frutos. tabla 3. efecto de la competencia de arvenses sobre la altura (cm) promedio en plantas de arveja en fusagasugá, cundinamarca. días libres de arvenses días después de siembra 8 23 38 53 68 0 9,78 a 18,89 a 37,84 a 71,72 b 100,62 b 8 10,48 a 19,61 a 39,25 a 77,57 ab 107,68 ab 15 10,01 a 19,11 a 38,56 a 73,00 b 95,26 b 30 10,23 a 19,47 a 38,40 a 83,00 a 114,70 a 45 10,05 a 19,27 a 41,53 a 71,96 b 94,20 b 60 10,15 a 19,42 a 40,34 a 74,13 b 107,01 ab promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de duncan (p<0,05). 4492008 zamorano, lópez y alzate: evaluación de la competencia de arvenses en el cultivo de arveja... finalmente, las arvenses que predominaron en el cultivo pertenecen a la clase magnoliopsidae, a la que también pertenece la arveja, pisum sativum, dado que comparten características morfológicas y de requerimientos nutricionales que les confieren una ventaja competitiva frente al cultivo. la interacción más importante entre las plantas cultivadas y las arvenses se verificó a los 30 días después de siembra, y sería ese periodo el más susceptible a la presencia de vegetación arvense; eso se sustentó por el rendimiento alcanzado por las plantas de arveja con el tratamiento libre de arvenses durante ese periodo. por otra parte, el efecto de la competencia de arvenses en el cultivo de arveja no se vio reflejado en el número de vainas, uno de los componentes de rendimiento evaluados, pero sí en el peso de los granos en verde y secos que fueron sensibles a la competencia. agradecimientos al instituto colombiano de desarrollo rural (incoder) por las facilidades brindadas para trabajar en el centro de estudios para la conservación integral de la ladera (cecil). literatura citada arjona d., h.e., r. sabogal y g. suárez. 1977. el cultivo de la arveja: pisum sativum. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 47 p. buitrago, j.y., c.j. duarte y a. sarmiento. 2006. el cultivo de la arveja en colombia. produmedios y fondo nacional de leguminosas, bogotá. 83 p. centro internacional de agricultura tropical (ciat). 1989. principios básicos para el manejo de malezas en los cultivos. guía de estudio, serie 04sw-01.01. ciat, cali. 36 p. cousens, r. 1991. aspects of the design and interpretation of competition (interference) experiments. weed technol. 5, 664-673. derksen, d.a., g.p. lafond, a.g. thomas, h.a. loeppky y c.j. swanton. 1993. impact of agronomic practices on weed communities: tillage systems. weed sci. 41, 409-417. estupiñán, j.a. y a. fandiño. 1986. determinación de la época crítica de competencia de malezas en el cultivo de arveja, pisum sativum l. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. froud-williams, r., d. drennan y r. chancellor. 1983. influence of cultivation regime on weed flora of arable cropping systems. j. appl. ecol. 20, 187-197. gonzález, f. y g.a. ligarreto. 2006. rendimiento de ocho genotipos promisorios de arveja arbustiva (pisum sativum) bajo sistema de agricultura protegida. fitotec. colomb. 6(2), 52-61. kohashi-shibata, j. 1990. aspectos de la morfología y fisiología del fríjol (phaseolus vulgaris l.) y su relación con el rendimiento. centro de botánica, colegio de posgraduados, chapingo, méxico. 44 p. radosevich, s.r., j.s. holt y c. ghersa. 1997. weed ecology: implications for management. segunda edición. john wiley & sons, nueva york. 430 p. rajcan, i. y c.j. swanton. 2001. understanding maize-weed competition: resource competition, light quality and the whole plant. field crop res. 71, 139-150. sánchez, e.a. y t. mosquera. 2006. establecimiento de una metodología para la inducción de regenerantes de arveja (pisum sativum) variedad santa isabel. agron. colomb. 24(1), 17-27. sañudo, s.b., o.e. checa y g. arteaga. 1999. manejo agronómico de leguminosas en zonas cerealistas. la arveja. fenalce, universidad de nariño, profiza, corpoica y corcopcebada. produmedios, bogotá. 98 p. sarawat, p., f.l. stoddard, d.r. marshall y s.m. ali. 1994. heterosis for yield and related characters in pea. euphytica 80(1-2), 39-48. sattin, m. y a. berti. 2004. parámetros para la competencia malezascultivos. pp. 23-41. en: labrada, r. (ed.). manejo de malezas para países en desarrollo. serie estudios fao: producción y protección vegetal, 120. fao, roma. 318 p. zimdahl, l. 1979. weed crop competition: a review. ipcc, oregon state university, corvallis. 220 p. tabla 4. producción promedio de las plantas de arveja en competencia con arvenses. dla vainas (número/planta) granos (número/vaina) ptotal (g/planta) pgv (g/planta) pgs (g/planta) rendimiento (kg.ha-1) 0 16,65 b 4,73 a 13,57 b 9,34 b 4,22 b 562,53 b 8 18,50 ab 4,82 a 15,06 b 10,19 b 4,61 b 614,51 b 15 18,78 ab 5,26 a 15,28 b 10,55 b 4,91 b 654,50 b 30 22,83 a 6,09 a 20,14 a 12,92 a 5,39 ab 718,49 ab 45 20,43 ab 5,62 a 16,04 ab 11,25 ab 4,63 a 617,18 ab 60 19,95 ab 5,55 a 16,90 ab 11,37 ab 6,74 a 898,44 a dla, días libres de arvenses, ptotal, peso total de las vainas; pgv, peso de los granos en verde; pgs, peso de los granos en seco; promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de duncan (p<0,05). 450 agron. colomb. 26(3) 2008 agronomía 21c.indd autor i n v i t a d o agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 7-16 competencias profesionales del ingeniero agronomo jorge eduardo parra r.1 1 i n g . a g r ó n o m o . p r o f e s o r a s o c i a d o – vi c e d e c a n o a c a d é m i c o . f a c . a g r o n o m í a u n b o g o t á . la agronomía es una profesión que se caracteriza por el alto nivel de complejidad de los problemas que le atañen, complejidad que resulta de la naturaleza propia del objeto del cual se ocupa: la agricultura. la agricultura es una actividad humana definida muy directamente por aspectos sociales, económicos, tecnológicos, culturales, políticos y ambientales que la determinan o la regulan. dentro de esa multidimensionalidad debe además identificar, diagnosticar y resolver problemas en los que participan variables que introducen un alto grado de incertidumbre y en circunstancias donde hace presencia frecuente la oposición y el conflicto de intereses. el desarrollo de la agricultura ligado necesariamente al desarrollo de naciones como la nuestra, es tema de primera importancia en tanto tienen que ver con la superación de los conflictos sociales y políticos que nos han conducido a la crisis que vive el país, pero también con la necesidad de ocupar una posición digna en el cambiante orden mundial. son dos temas que van muy juntos. la evolución y el desarrollo de las naciones traen cada día nuevos desafíos a este sector de la economía política, que implica a su vez mayores exigencias para los profesionales del agro. estas consideraciones iniciales nos llevan a reflexionar sobre la necesidad de buscar caminos para el mejoramiento de la formación de un profesional que responda cada vez más a las expectativas y demandas de una nación con vocación rural. también es necesario considerar como lo proponen fuentes y clavijo (2003) que es a través de una profunda comprensión dialéctica de los procesos implicados en la formación de los profesionales, como podemos transformar, en el sentido de su perfeccionamiento, la educación superior. este documento, dirigido a profesionales, a docentes y a estudiantes, pretende dar una mirada a las implicaciones que tiene para la agronomía la formación por competencias, un concepto de la pedagogía moderna que ha venido implementándose en la educación básica y que quiere introducirse en el sistema de educación superior colombiano empleando como herramienta el examen de estado ecaes (examen de calidad de la educación superior); examen con el cual se pretende que educadores y educandos rindan cuentas a la sociedad sobre los resultados de su labor, sin desconocer que es un proceso permanente que tiene bases muy importantes en el paso por las aulas. pretendo justificar como competencias básicas y profesionales del ingeniero agrónomo las competencias cognitiva, indagativa, contextextualizadora, gestionaria y estratégica, con base en un análisis del perfil profesional; también promover la reflexion y la acción en torno a la forma como se podría adelantar un trabajo pedagógico orientado al desarrollo de las mismas, centrado principalmente en la cultura de proyectos donde la investigación y la extensión se proponen como áreas preferenciales. finalmente, mirar las posibilidades y problemas de la evaluación académica de las competencias. e l c o n c e p t o d e c o m p e t e n c i a en forma simultánea con las ideas de reconceptualización de lo rural, ha emergido un nuevo pensamiento que define la educación como un proceso transformador y forjador de hombres libres, comprometidos con su entorno y más autónomos. este pensamiento propone la abolición de lo que paulo freyre acunó como “educación bancaria”, donde el estudiante no es más que un sujeto pasivo en el cual el maestro deposita sus conocimientos. desde entonces se han buscado alternativas, una de las cuales habla del desarrollo de competencias, donde se busca que el estudiante cuente con el conocimiento para ponerlo en uso de manera creativa bajo distintas circunstancias. el concepto de competencia cobra importancia especial, como alternativa para formar ciudadanos partícipes, fundamentales en la construcción del desarrollo. la competencia es definida por algunos como un saber hacer en contexto. se trata de un saber hacer intelectual y/o físico; matematizar, filosofar, analizar o sintetizar, son ejemplos de capacidades intelectuales, que le permiten al individuo interpretar, argumentar, proponer, ejecutar, etc. así pues, la competencia se define también como la capacidad de utilizar el conocimiento para la identificación, comprensión y solución de problemas reales en su contexto. agronomía colombiana 8 vol. 21 · nos. 1-2 la competencia implica una capacidad y una actitud que impulsa al individuo a actuar de una determinada manera, bajo unas circunstancias dadas y enmarcada dentro de unos principios, valores y nivel de compromiso. es así como la competencia es definida también como un conjunto sistémico que integra en el individuo componentes cognitivos, motrices, actitudinales, motivacionales, volitivos y axiológicos, en un contexto que es definido a su vez como un factor regulador que permite orientar la acción. contexto que por supuesto también es necesario saber conocer, comprender e interpretar. el concepto de competencia se desarrolló inicialmente en el área lingüística. así se identifica la competencia lingüística como la capacidad para usar el lenguaje con base en el conocimiento que se adquiere de el; pero también se habló de una competencia sociolingüística, referida al conocimiento y uso del lenguaje en distintos contextos; significa un conocimiento y una capacidad para interpretar dichos contextos, particularmente en lo referido a la situación, los participantes, los canales, las normas y los símbolos que condicionan y dan sentido al lenguaje. ahora bien las competencias lingüística y sociolingüística son parte de la competencia comunicativa, que también exige conocer, usar e interpretar el lenguaje gestual, saber oír y saber callar entre otras capacidades. la competencia comunicativa es considerada una de las competencias básicas del individuo. para bogoya (2000), la competencia es vista como una potencialidad o una capacidad para poner en escena una situación problemática y resolverla, para explicar su solución y para controlar y posicionarse en esta. según torrado (2000), la noción de competencia trae consigo una nueva aproximación al desarrollo humano con importantes implicaciones en el campo educativo. por eso se investigan asuntos tales como las estrategias que utiliza un sujeto cuando trata o logra solucionar un problema, las operaciones que realiza cuando lee un texto o el conocimiento que utiliza para desempeñarse en una situación particular. ser competente, más que poseer un conocimiento, es saber utilizarlo de manera adecuada y flexible en nuevas situaciones. “nadie subiría a un automóvil conducido por alguien que solo ha estudiado una guía para manejar o conoce el funcionamiento del vehículo. el aprendizaje más bien se identifica con competencias, que suponen un saber pensar y hacer en contexto; esto es, que una persona ha aprendido algo cuando puede emprender confiadamente acciones nuevas que satisfagan sus intereses y los de otros. lo que se evidencia en un sujeto competente es su capacidad efectiva para aprender, para apropiarse de una o unas lógicas disciplinares, de un modo de ser, de hacer ciencia o construcción del saber” bravo salinas (2002). es posible diferenciar en las personas competencias cognitivas, meta cognitivas, interactivas, prácticas, éticas, estéticas, emocionales y expresivas. ser competente entonces a nivel de desempeño es por ejemplo ser artista y no solo saber de arte; matematizar y no solo saber de matemáticas. ser, hacer y saber en conjunción. para cárdenas (2000) la competencia para el ejercicio de la actividad docente lleva un alto grado de conocimiento y versatilidad en el campo en el cual se ejerce la docencia, pero también de su respectiva didáctica y pedagogía para llevar a cabo con éxito las labores de construcción del conocimiento. c o m p e t e n c i a s b a s i c a s y p r o f e s i o n a l e s el desarrollo de competencias, es un proceso en el que el ser humano desarrolla capacidades especiales para conocer e interpretar la realidad, para comunicarse con los demás, para tomar decisiones, para buscar información, para trabajar en equipo; en fin, saber, saber ser, saber hacer y saber actuar en contexto. son capacidades que deben ser incentivadas en los individuos desde una edad temprana; es por ello que la educación básica juega un papel fundamental. la educación para el desarrollo de competencias se propone como longitudinal en las etapas de formación de un individuo. en los primeros años, el desarrollo de competencias básicas posibilita que la persona saque mejor provecho de la educación media y superior, a la vez que abre la visión del individuo a la realidad, como maestra y depositaria de conocimientos y experiencias. distintos autores han definido como competencias básicas, la interpretativa (conocer-relacionar), comunicativa (interactuar con los demás), argumentativa (justificar, dar razones), propositiva (nuevas soluciones, nuevas lecturas) y valorativa (saber ser, saber vivir). se propone también una competencia indagativa definida como un saber identificar, acceder y manejar fuentes de información y mantener una actitud crítica y reflexiva frente a hechos y fenómenos. sin duda alguna la capacidad para aprender y construir conceptos llamada competencia cognitiva, resultante de las anteriores, es una de las más importantes competencias básicas. la educación superior en tanto desarrolla las competencias básicas a un nivel más avanzado, debe definir estrategias y medios para que los individuos alcancen competencias en la aplicación de los conocimientos en sus contextos específicos de vida profesional, laboral y ciudadano. son propias del ámbito profesional, competencias específicas o capacidades especializadas para realizar funciones propias de la respectiva profesión o disciplina, como diagnosticar, diseñar, calcular, inventar, decidir, etcétera, y competencias laborales como el manejo de ciertas tecnologías, relación con los demás, trabajo en equipo, responsabilidad, capacidad de riesgo, entre otras. toda competencia supone la integración de saberes, destrezas y rasgos de personalidad del sujeto. “…el verdadero saber es el que se expresa en la acción, el que parra: competencias profesionales... 9 2003 transforma la vida y el mundo, lo cual conduce a una exigencia o meta para la educación actual; las competencias sociales como la capacidad de asociarse, de negociar, de emprender, de concertar proyectos colectivos, son capacidades centrales para las actividades productivas, pero también para la política, la vida actual y el desarrollo personal y familiar.” garcía huildobro (1997). algunos autores hablan de competencias para la vida o competencias globales. d. ausbel citado por bravo salinas (2002), habla de los factores de dominio humano como son el factor yoico, factor cognitivo y factor asociativo. el factor yoico se refiere a las capacidades de autoestima, motivación, interés y afecto para emprender acciones con disposición y voluntad; el factor cognitivo como las capacidades para entrar en los dominios del conocer y el factor asociativo como las capacidades para interactuar socialmente. miguel de zubiría, según bravo salinas (2002), también habla de la afectividad, la cognición y la expresión refiriéndose a las capacidades de amar, conocer y comunicarse como macrocompetencias humanas. en todo caso las competencias involucran lo conceptual, lo metodológico, lo axiológico y lo actitudinal, no como compartimentos separados, porque se estaría fragmentando la unidad conceptual y metodológica de la competencia y la unidad cognoscitiva del estudiante distintos grados y categorías de las competencias son usados por las personas en la medida que se crean códigos de comportamiento y comunicación entre grupos humanos. el desarrollo de competencias laborales y para el desarrollo profesional y empresarial confieren una mayor capacidad de acción a las personas, en la medida en que se utilizan distintos grados de conocimiento “en contexto”; pero es importante insistir que las competencias básicas son fundamentales en la formación del recurso humano profesional. las universidades y los centros de educación superior juegan un papel definitivo. un profesional líder se logra con el impulso al desarrollo de competencias básicas y profesionales, en un esquema de formación que reconozca la realidad como un contexto complejo y dinámico, condicionante permanente de su labor. el trabajo por competencias es una propuesta válida y vigente en la educación superior, siendo esta el escenario en que el individuo genera conocimientos apropiados y pertinentes, bajo esquemas de investigación y de extensión universitaria. p e r f i l y c o m p e t e n c i a s d e l i n g e n i e r o a g r o n o m o katharina muller plantea como el perfil profesional determina los conocimientos y habilidades que dan respuesta a las necesidades actuales de desarrollo económico y social en relación con responsabilidades y funciones; las características personales y sociales del futuro profesional en términos de actitudes, valores y comportamientos, y las características deseables para adecuarse a los cambios técnico-científicos, sociales, políticos y culturales futuros. se transcriben a continuación los perfiles profesional y laboral definidos por distintos programas académicos de la ingeniería agronómica en colombia, los cuales dan una idea de las diferentes expectativas de la sociedad en torno a la profesión y muestran la ligazón con el tema de las competencias. como se puede evidenciar, más que el qué debe saber el agrónomo, los perfiles definen el qué debe ser; junto con conocimiento se espera capacidad para actuar en lo que para cada institución seguramente son las principales necesidades del sector: “conocer los agroecosistemas para promover el desarrollo sostenido. recomendar el uso eficiente y armónico de insumos. reconocer y diagnosticar atributos y limitantes de los modelos de producción agrícola. planificar y dirigir el desarrollo de la empresa productiva. proponer y manejar estrategias de mejoramiento del mercadeo. ser agente de cambio tecnológico” (uptc). “interpretar y aplicar los fundamentos del proceso de producción agrícola. contribuir al desarrollo de las ciencias agronómicas. contribuir al progreso tecnológico del país, mediante selección, adaptación, transferencia, optimización y creación de nuevas tecnologías. proponer soluciones de trascendencia para el país mediante el trabajo en grupos multidisciplinarios. dirigir y administrar actividades relacionadas con la producción agrícola” (u. nal. bogotá). “el profesional de la agronomía formula, diseña y desarrolla proyectos agrícolas sostenibles. gesta y administra empresas agrícolas. identifica, estudia, analiza, interpreta, problemas relacionados con la producción agrícola y diseña estrategias de solución. interactúa interdisciplinariamente con la comunidad, proyectando y desarrollando investigación y extensión. diagnostica, formula, crea y desarrolla manejo integrado de cultivos tropicales” (u de cundimanarca). “el ingeniero agrónomo debe tener conocimiento, habilidad y destreza para enfrentar los retos actuales que tiene la agricultura tradicional e industrial. conocer e interpretar los problemas de los agricultores y con ellos plantear soluciones que respondan a las necesidades de la comunidad. desempeñarse en actividades de investigación, administración de empresas agropecuarias, fomento y extensión” (u de nariño). “son características del ingeniero agrónomo tener formación y capacitación que le permita percibir, analizar e investigar el conjunto de factores bióticos, físicos, económicos, sociales y culturales que operan en la producción agropecuaria. intervención en todas las expresiones de la agricultura colombiana, tradicional y empresarial. en gestión, planificación, organización, dirección, asesoramiento y ejecución de proyectos de desarrollo agrícola agronomía colombiana 10 vol. 21 · nos. 1-2 en el orden empresarial, institucional, local, regional y nacional. conocimientos para participar en la formulación, evaluación y ejecución de planes, políticas, para el desarrollo rural en forma integral. interacción intensa con otros profesionales y otros actores del proceso global de desarrollo de la sociedad. tener base científica amplia y sólida en ciencias básicas, con experiencia en su área profesional y profundización intensa en un área del conocimiento agronómico” (u. nal. medellín). “entender la producción agrícola a través de la complejidad de las relaciones población vegetal, suelo, clima. contribuir desde una perspectiva científica a la solución de los problemas de la producción agrícola. interpretar con base en formación integral el compromiso con su entorno económico, social, cultural, científico y técnico. desarrollar una ética de la responsabilidad en lo que respecta a los efectos de sus acciones en la alimentación y salud humanas, en la economía y en la cultura” (u. nal. palmira). “desempeñarse como asesor, planificador, o gestor en el campo de la asistencia técnica y en la transferencia de tecnología y en el campo científico como investigador y docente. profesional con los conocimientos propios de la genética y fisiología vegetal, en el manejo y el control de plagas y en la física y manejo de suelos. con los conocimientos propios de los cultivos de los diferentes climas” (udca). “profesional con los conocimientos de las relaciones suelo, planta, agua. con el conocimiento de las interacciones de las plantas con los factores bióticos y abióticos. con los elementos para evaluar las potencialidades del país y técnicas para la experimentación agrícola. analista de los aspectos relacionados con la planeación y establecimiento de las explotaciones agrícolas. director y/o supervisor de los factores físico químicos, biológicos, económicos y financieros relacionados con la producción agrícola. director de actividades de transferencia de tecnología y comunicación agropecuaria, para la evaluación programas y proyectos de desarrollo rural” (u del tolima). “profesional con capacidad para crear y o gerenciar actividades y empresas agrícolas con criterios de competitividad, equidad, sostenibilidad, y gran calidad científica y tecnológica, mediante la identificación, diagnóstico y solución de los problemas agrícolas de la región. investigación, asesoría y transferencia de los procesos que intervienen en la mecanización agrícola, manejo sostenible del suelo, del riego, y del drenaje agrícolas, sanidad vegetal, fitotecnia, y en la gerencia y el desarrollo rural” (u. de córdoba). “profesional que maneja y lidera procesos de producción agrícola de forma individual o interdisciplinaria, bajo principios éticos, procurando el manejo integral, sostenible, competitivo y eficiente, transmitiendo conocimientos como agente de cambio. capacidad empresarial, directiva y aptitudes gerenciales. procura el manejo integrado en las relaciones suelo agua planta y hombre para la preservación del medio ambiente. con capacidad para identificar, analizar e interpretar las relaciones sociales que se dan en los procesos de producción agrícola. con capacidad para conducir procesos de investigación que generen nuevos conocimientos para la producción y conservación agrícolas” (u. del magdalena). “profesionales capaces de interactuar con las comunidades y los ecosistemas con respeto y basados en principios de sostenibilidad. profesional bien fundamentado en aspectos científicos, técnicos y humanísticos. profesionales con bases humanísticas que les permitan un adecuado desempeño en disciplinas investigativas y de proyección social. profesionales conocedores de su entorno, competitivos y con visión empresarial” (u. de los llanos). “profesional en condición de utilizar los recursos naturales, científicos y tecnológicos, para manejar y optimizar la producción de cosechas, la planificación, el mercadeo y la política agraria. actuar sobre los diversos sistemas de producción agrícolas en aras del mejoramiento de los productores, tanto en la producción avanzada como en los sistemas de pequeños productores. actuar como especialista en los campos de la producción por medio de la investigación, la asistencia técnica, la extensión, el mercadeo, la planificación y la administración. promover el uso de recursos vegetales, nativos y exóticos. actuar con sanos criterios éticos para el servicio social, y la relación con otros profesionales” (u de caldas). podemos agregar, para resaltar, el carácter de inventor con el que define colciencias el perfil del ingeniero: “profesional con conocimientos científicos y tecnológicos ligados a una capacidad práctica para desarrollar soluciones creativas y viables. actitud innovadora, creativa y de liderazgo para anticipar y promover el cambio tecnológico. habilidades gerenciales y empresariales, especialmente en la dirección estratégica de las organizaciones, gestión tecnológica, creación de empresa, formación de capital humano, trabajo en grupos y redes de innovación y gerencia de proyectos de innovación. ética, política y responsabilidad social: conciencia y compromiso con el desarrollo humano, de la comunidad, la región y la sociedad en general.” intentando integrar y consolidar lo planteado, de todo lo anterior podríamos concluir que las competencias básicas, profesionales y laborales del ingeniero agrónomo tienen que ver especialmente con su capacidad para aprender permanentemente (competencias cognitiva e indagativa); con su capacidad para interpretar, analizar y evaluar el contexto científico, tecnológico, social, cultural, ambiental, económico y político en que se desenvuelve dentro de escenarios presentes y futuros (competencia contextualizadora), y con la capacidad para identificar, proponer e implementar soluciones disciplinarias o multidisciplinarias a la problemática de la agricultura (competencias inventora y gestora). la profusión de información, la dinámica generación de conocimiento científico y tecnológico y el cambiante mundo son los principales argumentos que respaldan el postulado según el cual además de valores, el mejor parra: competencias profesionales... 11 2003 aporte del sistema educativo a un individuo es contribuir a perfeccionar su capacidad de aprendizaje. promover y capacitar a un sujeto interesado en aprender a aprender de la información científica, del discurso conceptual, del criterio, la opinión y la experiencia de otros y a aprender de su propia experiencia y del contacto con su entorno; es decir aprender a generar conocimiento nuevo, a construir conceptos, a plantear nuevas interpretaciones, a desarrollar criterios más confiables. es el resultado de las competencias cognoscitiva, indagativa y contextualizadora y es especialmente importante para un profesional del que se espera aporte y gestione soluciones innovadoras para un sector cuyo futuro depende de ello. tal necesidad plantea para la profesión un reto de grandes exigencias. demanda entre otros aspectos una muy sólida formación básica, donde distintas áreas de la ciencia cumplen un papel fundamental. la química por ejemplo, como ciencia de la microfísica y la microbiología (biología molecular), no solamente aporta conocimiento en estos temas, sino que debe formar al profesional en la interpretación de fenómenos complejos, procesos dinámicos, multifactoriales y multidimensionales, propios tanto de las ciencias biológicas y físicas, como de las económicas y sociológicas. el aporte de la matemática, amplio en la formación de una mente analítica y simbólica, es invaluable en la formación de las más importantes competencias básicas como son las competencias interpretativas, argumentativas, comunicativas y propositivas. como se puede deducir de los perfiles mencionados, en la formación básica del ingeniero agrónomo merecen un lugar privilegiado la formación humanística, especialmente en áreas de la sociología y la antropología, pues es la condición humana la variable que mas determina el desarrollo del sector, y la formación en lectoescritura como condición básica para la comunicación. “los procesos lectores y escriturales constituyen lógicas y competencias mas allá de la simple codificación y decodificación y supone estructuras complejas de pensamiento y construcción intelectual” (bravo salinas. 2002). la competencia contextualizadora se caracteriza porque su conquista capacita al individuo para actuar y utilizar el conocimiento bajo condiciones específicas; esto es, por definición, para desarrollar competencias. se trata de la interpretación, análisis y evaluación de un contexto social, cultural, histórico, económico, político, ambiental, académico y disciplinar, pero que tiene también unas dimensiones espaciales y temporales. considerando por supuesto los análisis históricos de causalidad y la situación presente, se vuelve muy importante “…asumir una función prospectiva y anticipatoria, dirigiendo el análisis crítico a los escenarios de futuro” icfes (2002). en pocas palabras se trata de saberse ubicar. la contextualización es requisito indispensable para actuar en consecuencia con las condiciones históricas de una situación; da al individuo sentido de oportunidad, de pertinencia y de viabilidad a su propuesta y a su actuación. la competencia gestionaria es un conjunto de habilidades que adquiere un individuo y que le permiten actuar con eficacia en un contexto determinado. se puede entender como un saber lograr u obtener resultados. define a un individuo capaz de identificar, formular y ejecutar exitosamente todo tipo de proyectos; de crear empresa, de idear proyectos investigativos, productivos, tecnológicos, económicos, sociales y políticos que puedan ser presentadas como alternativas en los territorios rurales. en otras palabras, formar para el desarrollo de competencias gestionarias es formar un individuo capaz de desencadenar procesos de transformación con la comunidad académica, productiva y profesional a la que pertenece. la ingeniería agronómica a diferencia de otras especialidades de la ingeniería debe abordar además, problemas donde hacen presencia en forma muy frecuente la incertidumbre y el conflicto de intereses (oposición inteligente). el medio ambiente, el mercado, la competencia, los conflictos de interés entre los actores que intervienen en los procesos de la producción, la comercialización, la organización, la gestión, el trabajo institucional, etc., son apenas algunos ejemplos de situaciones donde la incertidumbre y la oposición se convierten en factores prioritarios a considerar a la hora de tomar decisiones. la crisis en que se encuentra la producción rural del país, causada entre otras cosas por las nuevas tendencias de la economía globalizadora, obligan al sector a buscar nuevos caminos, nuevos métodos, nuevas metas que le permitan insertarse exitosamente en la corriente renovadora de comienzos de siglo. abrir camino, innovar, son también situaciones en que se enfrenta incertidumbre, oposición, conflicto y riesgo. el desarrollo rural, considerando integralmente sus dimensiones humana, económica, ambiental y tecnológica en contextos distintos y particulares, es una tarea que tiene como objeto de trabajo un sistema complejo en permanente conflicto de intereses, de visiones y de concepciones. la búsqueda de soluciones ojalá con resultados ganar-ganar es algo que también se espera del ingeniero agrónomo, catalizador de procesos sociales. cuando los problemas a resolver están bien definidos, se conocen sus causas y es predecible el efecto que se logra con la intervención, se acude a métodos como la programación lineal o la simulación; pero cuando no es esa la situación, cuando es necesario considerar el contexto y las distintas lecturas y valoraciones que sobre esa realidad particular hacen los propios actores, cuando es necesario ubicar las soluciones en escenarios deseables, posibles o imaginables, es imprescindible buscar modelos complementarios que consideren los factores de incertidumbre, oposición y conflicto a los que se hace referencia. el pensamiento estratégico es una forma de pensar y de actuar prospectivo y retrospectivo, sistémico y contextual, capaz de ayudar a interpretar y valorar situaciones, y a proponer e implementar soluciones dentro de una realidad interdependiente, donde la naturaleza biológica y la naturaleza humana por sus características propias, le incorporan a dicha realidad mayor complejidad, oposición e incertidumbre (parra 2002). agronomía colombiana 12 vol. 21 · nos. 1-2 d e s a r r o l l o d e c o m p e t e n c i a s la educación por competencias es un proceso social fundamentalmente antropocéntrico donde el individuo que se forma es sujeto y protagonista del proceso. el dinamizador por excelencia de un proceso así concebido es la motivación, y ésta es definida como “…una compleja integración de procesos psíquicos que regula la dirección (objeto) y la intensidad del comportamiento. la motivación constituye unidad de lo cognoscitivo (percepción, pensamiento, memoria, etc.) y lo afectivo (emociones y sentimientos): el objeto reflejado cognoscitivamente en los fenómenos psíquicos afecta las necesidades del individuo, por lo que provoca en él una determinada actitud emocional, es decir, vivencias predominantemente pasivas o una disposición a actuar en dependencia de cómo son afectadas las necesidades. en la regulación de la actividad humana ocurre que el proceso cognoscitivo se convierte en afectivo y viceversa; en esta identidad surgen los procesos volitivos (tendencias), cuya misión principal es aportar la dirección al comportamiento: fuerza dinámica vinculada a un objetivo” (gonzález, 1995). un papel del educador dentro de este enfoque será entonces ser identificador y/o promotor de la motivación del estudiante. si la motivación a su vez (orientación e intensidad) es guiada por la necesidad, el trabajo consistirá en promover que se opere una elaboración cognoscitiva de las necesidades en deseos, fines y planes. abraham maslow, psicólogo, plantea que las necesidades humanas básicas tienen un orden jerárquico ascendente así: fisiológicas: hambre, sed, sueño; seguridad: protección contra el peligro, abrigo; crecimiento: pertenencia, amor, socialización; autoestima: auto respeto, posición, reconocimiento; autorrealización: crecimiento, desarrollo personal. una necesidad satisfecha deja de ser motivación, así que la motivación responde a una gradación. no todos están de acuerdo en que el orden sea estrictamente el formulado por maslow, aunque la tendencia sí sea que al inicio se ubican las necesidades biológicas e instintivas y en el grado más alto las más distintivamente humanas, donde es de esperar se ubique especialmente un estudiante universitario. la formación por competencias es un tema especialmente relacionado con la metodología pedagógica que se utilice. “el proceso de formación de los profesionales, como todos los procesos que involucran al hombre, es complejo, multidimensional y como realidad objetiva no puede interpretarse desde una sola dimensión; por el contrario se tiene que interpretar dialéctica y multidimencionalmente nutriéndose de la diversidad. la formación de competencias relaciona los conceptos de competencia e interdisciplinariedad, asumiendo la segunda como el enfoque adecuado para la construcción y formación de competencias” (caicedo, 2001). el autor justifica su afirmación con su propia definición de competencia: capacidad de acción e interacción sobre el medio natural, físico y social. capacidad de acción e interacción efectiva, eficaz y eficiente en el enfrentamiento a la solución de problemas, en la realización de las propias metas, en la creación de productos pertinentes a necesidades sociales, en la generación de consensos. la vida en sociedad permite el desarrollo de las competencias, pero es la “escuela” el sitio para hacerlo en forma sistemática y reflexiva: “se propone una competencia graduada en tres niveles: el primero hace referencia al reconocimiento e identificación de los distintos elementos y objetos propios de cada sistema de significación; da razón de la apropiación de un conjunto de herramientas que le permiten a alguien empezar a defenderse y que es necesario asimilar para iniciar un proceso escolar formal. el segundo nivel tiene que ver con el uso comprensivo de los elementos de ese sistema de significación. en este nivel, de mayor exigencia y elaboración conceptual que el primero, además de tener asimilado el código, es pertinente utilizarlo con sentido, es decir poner en práctica, aquello que se ha adquirido, en contextos situados, sean cotidianos o hipotéticos y preferiblemente que sean nuevos. el tercer nivel tiene que ver con el control y posicionamiento. se trata de un nivel superior en el que la persona toma distancia y puede lanzar un juicio. en este nivel hay que comprender el estatuto de comportamiento interno, porque si no se comprende, no puede darse razón de él” (bogoya, 2000). van der veen (2000) desarrolla una teoría sobre el aprendizaje, la cual plantea que para entender el proceso de aprendizaje en un contexto complejo y dinámico, se deben distinguir tres tipos de aprendizaje: el aprendizaje reproductivo, el aprendizaje comunicativo y el aprendizaje transformativo el aprendizaje reproductivo puede ser visto como la forma más tradicional de aprendizaje. tres teorías en particular explican el aprendizaje reproductivo: el aprendizaje social, el conductismo y el cognoscitivismo. la más importante formulación de la teoría del aprendizaje social es que aprendemos imitando a otros. el individuo interactúa, evalúa, observa y trata de mejorar la manera de hacer las cosas. esta que es una combinación de imitación y negociación, es la forma dominante de todo el aprendizaje humano. esta forma de aprendizaje es lo que sucedería entre un productor y su hijo, quien está aprendiendo en el trabajo, mediante la simple observación e imitación. el conductismo, define el aprendizaje como un cambio hacia un comportamiento abierto y visible. la teoría también asume que el aprendizaje comienza con las necesidades particulares, tal como la necesidad de comida o la necesidad de respeto. la necesidad es vista como un estímulo para el aprendizaje. el individuo que aprende responde a esa necesidad, experimentando con el comportamiento que puede suplir la necesidad. cualquier respuesta que más o menos colme la necesidad, refuerza una respuesta particular. el reforzamiento probablemente parra: competencias profesionales... 13 2003 lleve a la repetición y a adquirir un comportamiento exitoso, de tal forma que el aprendizaje suceda. esta forma de aprendizaje por ensayo y error es común en escenarios agrícolas y rurales. el cognoscitivismo, al ser opuesto al conductismo, mira el aprendizaje no como un cambio en el comportamiento sino como el mejoramiento de los procesos mentales particulares, tales como la observación, la memoria y la vinculación de hechos. mientras que el conductivismo evita pensar en la mente, tratándola como una caja negra, el cognoscitivismo está precisamente interesado en lo que sucede dentro de la caja negra. el aprendizaje reproductivo es, en general, útil cuando se conocen las respuestas y cuando se pueden transmitir habilidades e información claras respecto de los problemas que se han anticipado. cuando las situaciones se convierten en algo muy complejo y dinámico, van der veen, plantea que el aprendizaje debe cambiar de un estilo reproductivo a uno comunicativo. el aprendizaje comunicativo se vuelve importante en situaciones donde no es claro que exista conocimiento disponible acerca del mundo o la mejor solución para un problema. esto no significa que el aprendizaje reproductivo no sea importante, sino que un nuevo elemento es adicionado. el aprendizaje comunicativo, significa construir con otros un entendimiento subjetivo e interrelacionado sobre la materia. el aprendizaje comunicativo es también llamado constructivismo social, y juega un papel importante en el desarrollo del pensamiento estratégico y en general en el desarrollo de competencias. la idea de aprendizaje comunicativo, asume que los grupos pueden aprender a través de la reflexión y la comunicación. los grupos, son usualmente capaces de decisiones más inteligentes que las adoptadas por los individuos, y frecuentemente pueden también motivar a los individuos a aprender. en particular, el grupo puede reconocer y rechazar situaciones incorrectas y tener una memoria más precisa de los hechos y eventos que los individuos. pero esto no ocurre siempre y depende mucho del facilitador. existe una tendencia en los grupos para oprimir el pensamiento crítico. este fenómeno, ha sido descrito en la literatura como “pensamiento grupal” y ocurre cuando por ejemplo en un grupo convencido de las bondades de la agricultura orgánica, alguien que tiene dudas por no observar los resultados esperados no las expresa por que todos han caído como grupo en la idea que ese tipo de agricultura es buena per se. el productor que desafía la situación es reprendido por los demás por atreverse a dudar. tal inhibición del pensamiento crítico, puede ser causada por una variedad de factores incluyendo un liderazgo directivo que no permite discusiones grupales abiertas y críticas. así los beneficios del aprendizaje cognoscitivo en grupos, se materializan solamente bajo el liderazgo facilitador que estima el pensamiento abierto y crítico. una segunda limitación de la competencia cognoscitiva de los grupos, tiene que ver con las características opuestas de aprendizaje. aún cuando un facilitador capaz logra estimular el pensamiento divergente, el grupo depende de sus miembros más inteligentes para el proceso de acuerdo subsiguiente. el aprendizaje cognoscitivo requiere la competencia para revisar y supervisar todos los hechos y argumentos divergentes en una nueva síntesis convergente. a pesar de estas limitaciones, últimamente se ha profundizado en el aprendizaje comunicativo, como un área crítica de la innovación metodológica, dado que ofrece oportunidades para explorar problemas, como el de la sostenibilidad, en los cuales las preguntas no son necesariamente conocidas y cuyo surgimiento puede depender de la propuesta individual y del consenso colectivo. no obstante, los individuos necesitan asumir grandes responsabilidades, sin el tiempo o la oportunidad de participar en procesos extensivos de aprendizaje comunicativo. la teoría básica del aprendizaje transformativo es que el aprendizaje no se detiene con la adolescencia, y que la edad adulta es el tiempo para revalorar nuestra concepción de los años formativos, que frecuentemente resulta en visiones distorsionadas de la realidad. esto puede ser más bien un proceso lento, en la medida que gradualmente cambiamos nuestros puntos de vista del mundo que nos rodea y de nosotros mismos, dando una nueva dirección a nuestras vidas. tales transformaciones de nuestras perspectivas, también ocurren frecuentemente en forma sorpresiva, en respuesta a un dilema desorientador impuesto internamente, tal como una crisis familiar o el cambio en el trabajo. es así como los dilemas que todos vivimos se convierten en agente catalizador que precipita una reflexión crítica y en perspectiva. esta forma de aprendizaje asume un carácter personal, como para el caso del productor mencionado arriba que está mejorando su habilidad para manejar hechos y argumentos divergentes y reorganizando éstos en nuevos conceptos convergentes. para van der veen el aprendizaje se refiere en definitiva, a inculcar hábitos de reflexión y pensamiento crítico en los estudiantes con el fin de que continúen con el aprendizaje transformativo por su cuenta, después de la experiencia grupal. ser capaz de guiar este profundo proceso de reflexión, demanda mucho del facilitador. parecería entonces que un buen enfoque es un eclecticismo integrador que considere todo aprendizaje como enriquecedor para el individuo. en la universidad el desarrollo de competencias tiene una gran posibilidad alrededor del trabajo docente adecuadamente orientado en el aula de clase con las prácticas pedagógicas mas pertinentes y que promuevan los distintos tipos de aprendizaje; pero es particularmente potencial en el trabajo investigativo y de extensión universitaria. las bondades del método científico no están solamente en la apropiación de los productos que la ciencia pone al agronomía colombiana 14 vol. 21 · nos. 1-2 servicio de los estudiantes, sino en las posibilidades del método mismo como modelo pedagógico para el desarrollo del conocimiento y la formación de competencias, tanto cognitivas, indagativas, contextualizadoras y gestionarias. no olvidemos que un individuo es competente cuando actúa valiéndose de un saber, no cuando se ha apropiado de uno determinado. pensar y actuar científicamente es una competencia profesional indispensable. sin embargo, muchas veces la investigación que se realiza en las universidades solo promueve una capacitación en métodos instrumentales de experimentación, limitando las posibilidades que el desarrollo del ciclo completo del proyecto investigativo tiene en el desarrollo del pensamiento y de la actuación situada. la investigación debe propiciar el entendimiento y manejo de la lógica científica, alentar la creatividad, el desarrollo intelectual, la búsqueda de información y la adecuada selección de fuentes; pero también debe fomentar la capacidad para identificar problemas, ubicarlos en su contexto y proponer alternativas de solución, viables desde las distintas dimensiones que los determinan. significa conceder valor al enfoque multidisciplinario con que se deben abordar los problemas y al valor agregado que le da la interdisciplinariedad o transferencia de métodos y fundamentos epistemológicos propios de cada disciplina al estudio de un problema por especializado que sea. un aspecto definitivo en el ciclo de un proyecto investigativo es la pertinencia del mismo; se considera la pertinencia como la importancia, oportunidad y ligazón que tiene el proyecto con otros o con otras acciones orientadas hacia el mismo fin. implica un amplio conocimiento del entorno profesional, disciplinario y o socio productivo y esto lo aporta la extensión universitaria entendida como la interacción del ente educativo con su entorno académico, profesional y social. así pues la investigación y la extensión universitarias, se constituyen en una estrategia de doble entrada, fundamental para la formación del profesional para la construcción de conocimiento, actitud, valores y actuación que en conjunto conforman la competencia profesional. e l t r a b a j o p o r p r o y e c t o s no solo los proyectos investigativos juegan un papel central en la formación de competencias básicas y profesionales; el trabajo por proyectos en general es una excelente manera de buscar por la vía académica y/o extraacadémica el desarrollo de competencias en los estudiantes, pero también de mejorar la eficiencia de los maestros en su labor de promotores en la construcción de conocimiento. competencias básicas como las comunicativas, argumentativas, propositivas, interpretativas, el mejoramiento de la capacidad de gestión, de la visión sistémica, de la contextualización, son el producto del conocimiento teórico-práctico que implica identificar, diseñar, ejecutar y evaluar un proyecto, cualquiera sea su nivel de complejidad; permite desarrollar mayor comprensión, criterios y habilidades sobre todos esos aspectos. es por ello que se constituye en una herramienta pedagógica de invaluable utilidad en la educación por competencias. un proyecto es un proceso que describe la idea dinámica de una acción organizada para lograr determinados fines u objetivos; que se puede planear, administrar y evaluar por si mismo, constituyendo un ámbito de gestión peculiar que no puede ser confundido con el de la entidad madre o del sistema de donde surge. pero no parece conveniente admitir que un proyecto se pueda planear y administrar aisladamente de cualquier referente institucional o de situaciones, planes y programas que operan en el contexto en que ese proyecto surge y se desarrolla. el proyecto se puede definir también como la descripción y desarrollo de un proceso que permite resolver un problema y orientar un cambio mediante la instrumentación de estrategias apropiadas dentro de un horizonte de tiempo y espacio dados. un proyecto constituye un campo de acción, de responsabilidad y de gestión propios. generalmente el término proyecto se relaciona con la idea o el deseo de hacer algo. el proyecto puede constituirse en una actitud, y en este caso se relaciona con una idea o una intención. también puede ser una actividad, en tal caso se relaciona con un diseño, un esquema o un bosquejo. de cualquier manera es un proceso de ordenamiento mental que disciplina metódicamente el qué hacer del individuo. existen muchas interpretaciones del término proyecto, las cuales dependen del punto de vista que se adopte. en diversas definiciones de proyecto se expresa la idea de ordenamiento de antecedentes y datos, con el objeto de estimar la viabilidad de realizar determinada acción. el proyecto tiene como fin satisfacer una necesidad corriendo el menor riesgo posible de fracaso y permitiendo el mejor uso de los recursos disponibles. existen diversas definiciones de proyectos expresadas por diferentes autores: “un proyecto es un modelo de emprendimiento a ser realizado con las precisiones de recursos, de tiempo de ejecución y de resultados esperados (ibarrolla, 1972). un proyecto es la búsqueda de una solución inteligente al planteamiento de un problema, tendiente a resolver una necesidad humana (sapag y sapag, 1987). un proyecto es un conjunto de medios ejecutados de forma coordinada, con el propósito de alcanzar un objetivo fijado de antemano (chervel y le gall, 1991). un proyecto es la compilación de antecedentes y elementos de diagnóstico que permiten planear, concluir y recomendar las acciones que se deben llevar a cabo para materializar una idea. un proyecto es una propuesta ordenada de acciones que pretenden la solución o reducción de la magnitud de un problema que afecta a un individuo o grupo de individuos y en la cual se plantea la magnitud, características, tipos y periodos de los recursos requeridos para completar la solución propuesta dentro de las limitaciones técnicas, sociales, económicas y políticas en las cuales el proyecto se desenvolverá” (parra, 2002). parra: competencias profesionales... 15 2003 la elaboración de un proyecto consiste esencialmente en organizar un conjunto de acciones y actividades a realizar, que implican el uso y aplicación de recursos humanos, ambientales, financieros y técnicos en una determinada área o sector, con el fin de lograr ciertas metas u objetivos. en los proceso de identificación y de formulación, quien lo hace organiza las ideas de una manera lógica; argumenta la justificación, precisa los objetivos que puede alcanzar con su acción y concreta las actividades específicas que necesita realizar. identificar y formular un proyecto es ante todo un proceso creativo. la expresión de cualquier idea de intervención sobre la realidad, tanto a nivel privado como público, a través de proyectos, es hoy día casi un código universal de comunicación. ante esta situación, el conocimiento y la habilidad para identificar, formular y gestionar proyectos, cobra cada vez más importancia. la presentación de proyectos permite dar una idea completa y a la vez sintética de lo que se quiere lograr y de cómo se puede llevar a cabo. el trabajo por proyectos es la mejor forma de desatar en el individuo y en los grupos, procesos de acción-aprendizaje, conducentes al desarrollo de capacidades autogestionarias. este tipo de trabajo permite enseñar y aprender, sobre la puesta en marcha de acciones concretas, a comprender e interpretar aspiraciones, problemas, necesidades y oportunidades, así como la forma de actuar ante los mismos. una clara comprensión de los hechos se constituye en la base para plantear soluciones, acordes a las particularidades del proponente, a su vez actor de su propia realidad, al ser él mismo quien siente y percibe en su cotidianidad, la existencia de situaciones en espera de cambio, quien además piensa y concreta alternativas de acción; el grado de apropiación obtenido tanto del problema como de sus soluciones, permite que sean el individuo y el grupo quienes se responsabilizan y comprometen con los resultados esperados. en las condiciones actuales podemos afirmar que el proyecto es la unidad operativa del desarrollo. los planes de desarrollo y los programas individuales, sectoriales y empresariales bien concebidos, descansan sobre un catálogo amplio de posibles proyectos. difícilmente se pueden materializar planes de desarrollo si no se han identificado, formulado y evaluado sus correspondientes proyectos. un proyecto especifica claramente: qué se quiere lograr, por qué y para qué se quiere lograr, dónde se va a lograr, quién lo va a lograr, cómo y por qué medios (acciones, insumos, recursos y condiciones), con qué se cuenta y qué es necesario conseguir, qué productos se van a lograr, cuándo se logrará, riesgos y posibilidades que el entorno ofrece, costo total o presupuesto requerido, fuentes de financiación, criterios e indicadores para verificar o valorar el nivel de éxito. los criterios para evaluar proyectos deben ampliarse. es necesario considerar distintas factibilidades: factibilidad técnica: analiza la relación entre medios y fines. factibilidad económica: responsabilidad de recursos humanos, materiales y financieros. factibilidad social: recurso humano, condiciones culturales y sociales. factibilidad ambiental: nivel de impacto. factibilidad financiera: costo beneficio, utilidad, eficiencia, riesgo… en todos los niveles del desarrollo educativo del estudiante, el trabajo por proyectos es útil; lo va capacitando para abordar cada vez situaciones mas complejas, esto es con mayor participación de variables y dentro de un contexto que contenga un mayor grado de incertidumbre o de oposición inteligente. de la misma manera el desarrollar proyectos individuales y colectivos, de distinta naturaleza y de distintas disciplinas, le da la oportunidad de experimentar diversas situaciones y por lo tanto, una mayor probabilidad de ejercitarse en las diferentes competencias; pero además a desarrollar una mente versátil que le permite conocerse más a si mismo y desempeñarse mejor en su entorno. el plan curricular, la investigación, la extensión universitaria y cada curso en particular pueden ser planteados como proyectos pedagógicos; pero también las demás actividades que se adelantan tanto dentro del claustro como fuera de él. competencias deportivas, concursos artísticos, organización y participación en eventos, son ejemplos de actividades que propuestas como proyectos con el rigor conceptual adecuado (y con todo su ciclo), pueden dejar un saldo pedagógico muy alto de acuerdo al alcance que se les asigne en forma planificada y concertada. l a e v a l u a c i o n d e c o m p e t e n c i a s dice gardner que la evaluación de competencias no se siente cómoda con el uso de instrumentos formales administrados en un entorno neutro y descontextualizado, como lo son los instrumentos estandarizados, porque precisamente esta evaluación se concentra en problemas puntuales, en aras de proponer soluciones. hacer realidad los principios de la evaluación, presupone entonces y necesariamente, establecer un contacto directo con la población involucrada en ella. este contacto tendrá como propósito analizar conjuntamente los desempeños de los estudiantes. pero no hay competencia sin desempeño o desempeño sin competencia; no existe la competencia como virtualidad sino como acción. las competencias son identificables solo en condiciones espontáneas de interacción de los sujetos. en relación a esto (según gardner), es demasiado simple afirmar que un individuo determinado posee o no posee el conocimiento requerido; dicho conocimiento puede mostrarse en presencia de los “detonadores” humanos y físicos adecuados, pero en otros casos, puede permanecer invisible a cualquier prueba. “se requiere entonces visualizar otras formas o estrategias para realizar la evaluación de competencias; estas otras formas pueden emerger en procesos de interlocución continuados. entre esas otras formas de la evaluación de competencias estaría el seguimiento a las formas de la argumentación oral en el contexto del aula y en contextos extra aula, así como también la argumentación escrita agronomía colombiana 16 vol. 21 · nos. 1-2 según sean las demandas pragmáticas de los grupos. esto presupone un acceso genuino a los laboratorios (grabando lo que ocurre en ellos), a los museos de la ciencia (registrando las conjeturas posibles), a la manipulación de los instrumentos, al uso recurrente de los medios de comunicación; en suma, a una necesidad de hablar sobre la ciencia y sobre las artes y a su uso social, lo que supondría también una transformación de las estructuras curriculares, reconociendo su heterogeneidad y su movilidad, según sean los proyectos de desarrollo (académico y social) de las instituciones educativas. el estudiante adquiere la competencia de cuando si y cuando no usar el conocimiento; sobre qué problemas o situaciones hacerlo, sobre con quien y en qué forma evaluar la participación de otros en la solución del problema, y esto también debe ser objeto de evaluación” (valencia, 2000). es muy poco aconsejable evaluar el desempeño de un estudiante acudiendo a pruebas escritas especialmente con preguntas cerradas y de selección de respuestas. sin embargo, cuando se trata de evaluar grupos grandes y con un criterio similar, no son muchas las alternativas; es lo que ocurre con los exámenes de estado. se requiere para esos casos acudir a pruebas que evalúen indirectamente las competencias. ejemplo de ello es la propuesta de evaluar las habilidades cognitivas, las cuales muestran una capacidad potencial para el desarrollo de competencias. benjamín bloom (1956) clasifica las habilidades cognitivas en capacidad de recordación, de comprensión, de aplicación, de análisis, de síntesis y de evaluación; según dicho autor son habilidades que exigen capacidades mentales cada vez más complejas. su evaluación permite conocer hasta cierto punto algunas competencias básicas. sin embargo, para competencias como la argumentativa, gestionaria, indagativa, comunicativa y estrategica, o para las cognitivas de síntesis y evaluación, es la evaluación presencial del maestro lo que podrá dar razón del desempeño; un modelo alternativo escrito es el uso de pregunta abierta tipo ensayo. la evaluación forma parte del proceso pedagógico, así que la evaluación debe dar información especialmente al estudiante de cual es su nivel de desarrollo y de donde se encuentran sus fortalezas y debilidades. el trabajo mediado por la motivación incluirá entonces la motivación por la auto evaluación como una parte central de la formación del estudiante. la evaluación no solo debe dar razón de qué tanta competencia se ha logrado, sino también sobre cuales son las mejores rutas y estrategias pedagógicas y didácticas para lograrlo; esto es, debe evaluar los resultados pero también el proceso y su contexto, con criterio sistémico. la planeación del proceso ha definido previamente tanto los logros a obtener como los indicadores con los cuales se evaluará; los indicadores son referentes empíricos observables y medibles cuantitativa y cualitativamente como actuaciones, actitudes, desempeños, respuestas a dilemas, soluciones de problemas, etc., definidos por la institución en conjunto pero implementados y evaluados en las disciplinas y en actividades multidisciplinarias. la evaluación de competencias exige del maestro competencia evaluativa en contexto pedagógico; competencia que exige conocimiento, reflexión y praxis y que solo se puede evaluar en el desempeño. b i b l i o g r a f i a c i t a d a y c o n s u l t a d a amtmann, c. a. 2000. la formación profesional para el desarrollo rural en américa latina. en: memorias del seminario internacional “la nueva ruralidad en américa latina”. bogotá. bloom, b. 1956. taxonomía de objetivos educativos. vol. 1: dominio cognoscitivo. new york: david mckay. bogoya, d.; vinent, m.; restrepo, g.; torrado, m.c.; jurado, f.; perez, m.; acevedo, m.; garcia, g.; sarmiento, f.; cardenas, f.; granes, j. y diaz, l.g. 2000. competencias y proyecto pedagógico. universidad nacional. bogotá. bravo salinas, n. 2002. acerca de las competencias desde un enfoque sistémico. chaparro, f. 1998. conocimiento, innovación y construcción de sociedad: una agenda para la colombia del siglo xxi. colciencias. bogotá. caicedo, n. 2001. la interdisciplinariedad como enfoque para la construcción de competencias a nivel universitario. universidad de san buenaventura. cali. innoed. siglo xxi. fuentes, h. y galo, a. 2003. una alternativa curricular con base en competencias y créditos. universidad de cundinamarca. fusagasuga. garcia, j. e. 1997. las reformas latinoamericanas de la educación para el siglo xxi. foro de las reformas educativas. cab gonzalez, d. 1995. teoría de la motivación y práctica profesional. editorial pueblo y educación. madrid. icfes. 2002. estándares mínimos de calidad. www.icfes.gov.co lacki, p. 1997. la formación de profesionales para profesionalizar a los agricultores. oficina regional de la fao para américa latina y el caribe. santiago de chile. lanza, h. 1996. los ámbitos de aplicación de las competencias: ¿competencias para la vida? ministerio de cultura y educación, argentina. ponencia para el seminario internacional sobre medición y estándares en educación. unesco/orealc., brasil. parra, j. e. 2003. pensamiento estratégico en la agronomía. en edición. universidad nacional. agronomía. bogotá. parra, j. e. 2002. curso virtual de formulación y gestión de proyectos de agricultura ecológica. universidad virtual. universidad nacional. bogota perez, e. 2000. el desarrollo rural y la formación de profesionales en américa latina. en: memorias del seminario internacional “la nueva ruralidad en américa latina”. bogotá. agronomia 26-2 -profe194).indd 340 agron. colomb. 26(2) 2008 resumen abstract fecha de recepción: febrero 19 de 2007. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 docente, institución educativa técnica san juan bautista, los andes (nariño, colombia). sinagro@latinmail.com 2 bacterióloga, centro hospital san miguel, berruecos (nariño, colombia). alu2403@ hotmail.com efecto de la fertilización orgánica en el cultivo de papa criolla solanum phureja effect of the organic fertilization in the cultivation of potato native solanum phureja variety luis alfonso muñoz1 y any mercedes lucero2 agronomía colombiana 26(2), 340-346, 2008 el presente trabajo consistió en evaluar el rendimiento de s. phureja con la aplicación de fertilizante químico 13-26-6 en dosis de 0, 600, 900 y 1.200 kg ha-1 y abono orgánico en dosis de 0, 800, 1.000 y 1.200 kg ha-1, para lo cual se estableció un ensayo en la vereda villa nueva, municipio de providencia (nariño, colombia). los resultados mostraron que la fertilización conjunta de abono químico 13-26-6 y abono orgánico en dosis de 300-800 kg ha-1 dieron los mayores rendimientos de s. phureja de primera y total, con 6.366,7 y 13.888,9 kg ha-1, respectivamente. además, se encontró que para el cultivo de papa criolla las cantidades adecuadas de abono orgánico están entre 800 y 1.200 kg ha-1 y la mejor dosis de fertilizante químico fue la de 300 kg ha-1. en la localidad evaluada los resultados mostraron que el cultivo de s. phureja reaccionó favorablemente en cuanto a rendimiento con dosis altas de abono orgánico; pero la dosis 900 kg ha-1 de fertilizante químico 13-26-6 no incrementó la producción, tal vez porque las mayores cantidades de nitrógeno inciden en un desarrollo excesivo de follaje y no de tubérculos. el análisis económico demostró que el tratamiento 300/800 kg ha-1 de fertilizante químico y abono orgánico fue el que tuvo la mayor relación beneficio-costo. palabras clave: fertilizante químico, abono orgánico, análisis económico. the present work consisted of evaluating the yield of solanum phureja with the application of chemical fertilizer 13-26-6 in dose of 0, 600, 900, and 1,200 kg ha-1 and organic fertilizer in dose of 0, 800, 1,000, and 1,200 kg ha-1, for that was established a trial in the locality of villa nueva, municipality of providencia (nariño, colombia). the results showed that the joint fertilization of chemical fertilizer 13-26-6 and organic fertilizer in dose of 300/800 kg ha-1 gave the greater yields of first and total of s. phureja with 6,366.7 kg ha-1 and 13.888,9 kg ha-1 respectively. furthermore, it was found that, for the native potato cultivation, the adequate quantities of organic fertilizer are between 800 and 1,200 kg ha-1 and the better chemical fertilizer dose was that of 300 kg ha-1. in the locality evaluated, the results showed that the cultivation of s. phureja reacted favorably concerning yield with high dose of organic fertilizer, but the dose 900 kg ha-1 of chemical fertilizer 1326-6 did not increase the production, possibly due to the fact that the greater quantities of nitrogen impact in an excessive development of foliage and not of tubers. the economic analysis demonstrated that the treatment 300/800 kg ha-1 of chemical fertilizer and organic fertilizer was the one which had the greatest cost-benefit relationship. key words: chemical fertilizer, organic fertilizer, economic analysis. introducción en la zona de clima frío del departamento de nariño, el cultivo de papa es uno de los principales renglones de la economía y su producción alcanza 368.273 t en 23.301 ha, con un rendimiento promedio de 15.802 kg ha-1 (cevipapa, 2004). a nivel nacional, la producción alcanza 2.840.926,3 t en una superficie de 164.293,9 ha, para un rendimiento promedio de 17.291,7 kg ha-1. en el cultivo de papa se realiza una preparación excesiva del suelo, un uso indiscriminado de agroquímicos y una fertilización sin considerar el balance de nutrientes, lo que ha generado degradación del suelo (burbano, 2001). la papa criolla, como se le conoce en colombia, tiene un reconocido valor alimenticio; una hectárea de solanum phureja duplica el rendimiento de proteínas de una hectárea de trigo. además contiene proteína de alta calidad (2%) y cuenta con todos los aminoácidos esenciales y vitamina c (román y hurtado, 2002). en el departamento de nariño el cultivo de papa criolla representa 10% del total de la papa producida en el país; en agronomia 26-2 -profe194).indd 340 06/10/2008 19:41:37 muñoz y lucero. efecto de la fertilización orgánica en el cultivo de papa criolla... 341 la actualidad se cultivan en colombia alrededor de 17.000 ha. aunque hay una leve disminución en el área sembrada, la productividad se ha incrementado por la aplicación de nuevas tecnologías, como la aplicación de riego y enmiendas químicas y el control de plagas y enfermedades (ministerio de agricultura e iica, 2003). según rodríguez y rodríguez (2005) en estudios realizados en el municipio de pasto (nariño), los gastos en fertilizantes en el cultivo de papa criolla representan 29,26% de los costos totales, y dosis de fertilizante químico superiores a 900 kg ha-1 ocasionan un crecimiento vegetativo exuberante y reducción en la producción de tubérculos. garcía y pantoja (2004) determinaron que la práctica de fertilización de papa criolla en nariño es deficiente: no es común el uso de análisis de suelo y se emplean como fórmula común y repetitiva los fertilizantes que poseen nitógeno, fósforo y potasio en proporción 1:3:1, a razón de 50 kg de abono por bulto de semilla sembrada. se ve entonces la necesidad de evaluar alternativas de fertilización para el cultivo que resulten ser más económicas a los agricultores y ambientalmente más sostenibles. el presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el rendimiento de s. phureja con la aplicación de fertilizante químico 13-26-6 en dosis de 0; 600; 900 y 1.200 kg ha-1 y de abono orgánico en dosis de 0; 800; 1.000 y 1.200 kg ha-1; además, para cada alternativa de fertilización empleada se realizó el análisis de costos respectivo. materiales y métodos localización la investigación se adelantó en el municipio de providencia, ubicado a 1º 6’ latitud norte y 7º 7’ 37” longitud oeste, al sur occidente del departamento de nariño, a una distancia de 130 km de pasto (programa agropecuario municipal de providencia, 2006). el trabajo se estableció en la vereda villa nueva (providencia), a una altura de 2.520 msnm, zona caracterizada como bosque húmedo premontano (bh-p), con suelos jóvenes derivados de cenizas volcánicas. el horizonte a tiene hasta 45 cm de profundidad y es de textura franca a franco-arcillosa (programa agropecuario municipal de providencia, 2006). la humedad relativa es de 80%-85%, la precipitación pluvial promedio de 1.200 mm anuales y la temperatura de 7-13 ºc (ideam, 2006). descripción del ensayo en el ensayo se sembraron tubérculos de papa criolla (s. phureja) pertenecientes a la variedad yema de huevo, con un peso de 38-42 g y un diámetro de 4,3-4,7 cm. en el lote seleccionado se trazaron tres bloques de 120 m x 6 m cada uno, para un área total de 720 m2 por bloque, con separación de 2 m entre ellos; en cada bloque se trazaron cuatro parcelas grandes de 28,5 m x 6 m con separación entre parcelas de 2 m. en cada parcela grande, se establecieron cuatro parcelas pequeñas de 6 m x 6 m; la separación entre estas parcelas fue de 1,5 m. en las parcelas pequeñas se trazaron seis surcos a una distancia de 1 m entre ellos y en ellos se sembraron 20 tubérculos cada 30 cm, para un total de 120 sitios por parcela pequeña. el área total empleada para el ensayo y la unidad experimental fue de 2.640 m2 y 6 m2, respectivamente. el diseño estadístico para las variables evaluadas correspondió a un diseño de bloques al azar con arreglo factorial y tres replicas por tratamiento. el factor a tuvo cuatro niveles, que fueron las dosis de fertilizante químico 13-26-6 de 0; 300, 600 y 900 kg ha-1, y el factor b correspondió a las dosis de abono orgánico de 0; 800; 1.000 y 1.200 kg ha-1; la preparación del abono orgánico se realizó con 2 meses de anterioridad al montaje del ensayo, siguiendo el protocolo descrito por morillo (2002). fertilización y cosecha la fertilización tanto química como orgánica se fraccionó en dos aplicaciones: a los 15 días después de la siembra se aplicó el 75% y luego de 30 días, el 25% restante (ortega y muñoz, 1997). la cosecha se realizó a los 4 meses, cuando la piel del tubérculo no se desprendía fácilmente al hacerle presión y los tallos se habían secado. variables evaluadas rendimiento de primera: al momento de la cosecha se seleccionaron los tubérculos que presentaron un diámetro de 7 cm ó mayor, se pesaron y se calculó el rendimiento en kilogramos por hectárea. rendimiento de segunda: en la cosecha se seleccionaron los tubérculos que presentaron un diámetro de 5-7 cm, se pesaron y el rendimiento se calculó en kilogramos por hectárea. rendimiento de tercera: se seleccionaron los tubérculos que alcanzaron un diámetro de 3-5 cm, se pesaron y el rendimiento se calculó en kilogramos por hectárea. rendimiento total: consistió en el pesaje de todos los tubérculos y luego el rendimiento se calculó en kilogramos por hectárea. diseño estadístico y análisis económico con los datos obtenidos se realizó el análisis de varianza para cada una de las variables evaluadas y, cuando se agronomia 26-2 -profe194).indd 341 06/10/2008 19:41:37 342 agron. colomb. 26(2) 2008 encontraron diferencias estadísticas significativas, se procedió a realizar la prueba de comparación de medias de tukey al 95% (gonzález, 2003). el análisis económico se realizó teniendo en cuenta los costos de cada tratamiento y se determinó la relación beneficio-costo de cada uno de ellos, empleando la metodología propuesta por perrin (1976). resultados y discusión rendimiento de primera los resultados de la investigación se examinaron mediante el análisis de varianza para el rendimiento de primera, segunda, tercera y total. de las tablas de los cuatro análisis de varianza se compilaron los resultados parciales de ellas (tabla 1). para el rendimiento de primera, el análisis de varianza presentó diferencias altamente significativas de los tratamientos para las dosis de abono químico, abono orgánico y la interacción abono químico y abono orgánico (tabla 1). el análisis de los tratamientos3 mostró que el rendimiento de papa de primera varió de 3.311,1 kg ha-1 para el tratamiento 900/0 a 6.366,7 kg ha-1 para la mezcla 300/800 (tabla 2). las producciones de papa de primera obtenidas concuerdan con lo reportado por rodríguez y rodríguez (2005), quienes obtuvieron rendimientos de papa de primera a razón de 5.300 kg ha-1. además, se corrobora lo que anotan ortega y muñoz (1997) respecto a que las dosis altas de abono químico no repercuten en mayores rendimientos, tal vez porque el nitrógeno favorece un desarrollo excesivo de follaje y no de tubérculos. 3 como era de esperarse, el comportamiento anterior permite inferir que las propiedades del suelo donde se desarrolló el trabajo afectaron la respuesta del rendimiento a los tratamientos. el alto contenido de materia orgánica y nitrógeno total (tabla 3) puede influir para que el tratamiento sin aplicación de abono químico y abono orgánico presente un buen rendimiento. en el tabla 3 se aprecia que las cantidades de k en el suelo son altas, y por lo tanto, hay mayor respuesta en los tratamientos con las dosis bajas del fertilizante químico (tabla 2). el cultivo de papa criolla es un cultivo altamente demandante de k, cuya fase crítica de absorción es muy breve; por lo tanto debe haber una buena disponibilidad de este elemento para que la planta lo asimile con facilidad (barrera, 2004). a l respecto se menciona que el principa l elemento responsable de la movilización del almidón desde las hojas hacia el tubérculo es el k, de tal forma que una buena disponibilidad de este nutriente es decisivo para la obtención de un alto rendimiento y calidad (corzo y moreno, 2003). para el rendimiento de s. phureja de primera en la localidad evaluada, según los resultados las cantidades adecuadas de abono orgánico están entre 800 y 1.200 kg ha-1 y la dosis de fertilizante químico 13-26-6 con el mayor rendimiento medio fue la de 300 kg ha-1. rendimiento de segunda al realizar el análisis de varianza para esta variable, se encontraron diferencias estadísticas altamente significatabla 1. cuadrados medios para las variables rendimiento de primera, segunda, tercera y total. cultivo de papa criolla, municipio de providencia (nariño). análisis de varianza grados de libertad cuadrados medios rendimiento primera segunda tercera total bloque 2 161138,60 146533,56 142362,55 879033,56 factor a 3 5112723,69** 850011,57** 979870,75** 16665621,14** factor b 3 2313786,65** 1425235,34** 714029,70** 7005821,76** interacción a b 9 809819,32** 274740,22 ns 146188,91 ns 1928510,80* error 30 142720,39 163024,31 100072,43 764516,60 total 47 cv (%) 9,35 11,70 9,85 8,17 cv, coeficiente de variación; ns, diferencias estadísticas no significativas * diferencias estadísticas significativas al 95% ** diferencias estadísticas altamente significativas al 99% para facilitar la discusión de los tratamientos de la mezcla abono químico/abono orgánico, se utilizará este orden al referirse a las dosis conjuntas. agronomia 26-2 -profe194).indd 342 06/10/2008 19:41:38 muñoz y lucero. efecto de la fertilización orgánica en el cultivo de papa criolla... 343 tabla 2. prueba de comparación de medias de tukey al 95% para la interacción fertilizante químico 13-26-6 y abono orgánico sobre la variable rendimiento de primera. cultivo de papa criolla, municipio de providencia (nariño). abono orgánico (kg ha-1) fertilizante químico (kg ha-1) 0 300 600 900 promedios ± es 0 3.727,8 ± 320,34a 3.977,8 ± 27,77c 3.588,9 ± 277,77b 3.311,1 ± 277,77a 800 3.672,2 ± 348,05a 6.366,7 ± 83,33c 4.366,7 ± 237,62a 3.950,0 ± 209,71a 1000 3.312,1 ± 277,27a 4.200,0 ± 83,32c 3.394,4 ± 237,33b 3.977,8 ± 238,88a 1200 3.547,2 ± 350,53a 5.463,9 ± 42,48b 4.061,1 ± 155,55ab 3.711,1 ± 111,11a comparador de tukey (95%) 1050,30 348,68 756,13 819,21 es, error estándar * valores con la misma letra no presentan diferencias estadísticas significativas tabla 3. propiedades físico-químicas del suelo del lote empleado para el ensayo. parámetro valor ph 5,0 materia orgánica (%) 21,4 densidad aparente (g ml-1) 0,7 fósforo (ppm) 11,7 capacidad de intercambio catiónico (meq 100 g-1) 46,6 calcio de cambio (meq 100 g-1) 5,3 magnesio de cambio (meq 100 g-1) 1,1 potasio de cambio (meq 100 g-1) 0,69 acidez de cambio (meq 100 g-1) 0,80 hierro (ppm) 44 manganeso (ppm) 5,40 cobre (ppm) 0,60 zinc (ppm) 0,84 boro (ppm) 0,14 grado tex tural ar-a nitrógeno tot al (%) 0,69 carbono orgánico (%) 12,43 fuente: laboratorio de suelos, universidad de nariño, pasto. tivas para la aplicación de fertilizante químico y abono orgánico. la interacción aplicación de abono químico y abono orgánico no presentó diferencias estadísticas significativas (tabla 1). con base en lo anterior y la prueba de comparación de medias de tukey (95%), se encontró que el mayor rendimiento medio de papa de segunda fue de 3.805,6 kg ha-1 obtenido con el tratamiento con 300 kg ha-1 de 13-26-6, sin diferencias estadísticas significativas con el tratamiento con 600 kg ha-1 de 13-26-6, con el que se obtuvieron 3.492,4 kg ha-1 (tabla 4). los tratamientos con 800 y 1.200 kg ha-1 de abono orgánico presentaron los mayores rendimientos medios para papa de segunda, con 3.856,30 y 3.613,9 kg ha-1, respectivamente, sin diferencias estadísticas significativas entre sí (tabla 5). las dosis con alto contenido de materia orgánica repercuten en los rendimientos de s. phureja de segunda, ya que aportan elementos menores como b, ca, mo, mn, fe, cu, y zn, que favorecen la asimilación de los elementos mayores. al respecto, muñoz (2005) reporta que la asimilación de n y de fertilizantes químicos a base de n, p, k se hace más eficiente con la presencia de abonos orgánicos, por el contenido de elementos menores y microorganismos, como bacterias y hongos, que inciden en la asimilación de los nutrientes. rendimiento de tercera al realizar el análisis de varianza para esta variable (tabla 1), se encontraron diferencias estadísticas altamente significativas para la aplicación de abono químico y abono orgánico. la interacción aplicación de abono químico y abono orgánico no presentó diferencias estadísticas significativas. de acuerdo al análisis de varianza y la prueba de comparación de medias de tukey (95%), se encontró que el tratamiento con 300 kg ha-1 de 13-26-6 tuvo el mayor rendimiento medio de papa de tercera, con 3.570,1 kg ha-1, sin diferencias estadísticas significativas con el tratamiento con 600 kg ha-1 de 13-26-6, con el que se obtuvo un rendimiento medio de 3.304,9 kg ha-1 (tabla 6). agronomia 26-2 -profe194).indd 343 06/10/2008 19:41:38 344 agron. colomb. 26(2) 2008 tabla 5. prueba de comparación de medias de tukey al 95% para el efecto de la aplicación de abono orgánico sobre la variable rendimiento de segunda. cultivo de papa criolla, municipio de providencia (nariño). tratamientos con abono orgánico (kg ha-1) rendimiento de segunda ± es 0 3.175,7 ± 142,33b 800 3.856,3 ± 167,13a 1000 3.151,4 ± 115,05b 1200 3.613,9 ± 126,04ab comparador de tukey (95%) 448,21 es, error estándar * valores con la misma letra no presentan diferencias estadísticas significativas tabla 7. prueba de comparación de medias de tukey al 95% para el efecto de la aplicación de abono orgánico sobre la variable rendimiento de tercera. cultivo de papa criolla, municipio de providencia (nariño). tratamientos con abono orgánico (kg ha-1) rendimiento de tercera ± es 0 3.175 ± 119,52b 800 2.934 ± 106,96b 1000 3.197,9 ± 105,31ab 1200 3.527,8 ± 165,15a comparador de tukey (95%) 351,16 es, error estándar * valores con la misma letra no presentan diferencias estadísticas significativas tabla 6. prueba de comparación de medias de tukey al 95 % para el efecto de la aplicación de fertilizante químico sobre la variable rendimiento de tercera. tratamientos con 13-26-6 (kg ha-1) rendimiento de tercera ± es 0 2.966,7 ± 98,17b 300 3.570,1 ± 140,08a 600 3.304,9 ± 134,21ab 900 2.993,1 ± 61,82b comparador de tukey (95%) 351,16 es, error estándar * valores con la misma letra no presentan diferencias estadísticas significativas tabla 4. prueba de comparación de medias de tukey al 95% para el efecto de la aplicación de fertilizante químico 13-26-6 sobre la variable rendimiento de segunda. cultivo de papa criolla, municipio de providencia (nariño). tratamientos con abono químico (kg ha-1) rendimiento de segunda ± es 0 3.294,4 ± 119,66b* 300 3.805,6 ± 191,79a 600 3.492,4 ± 161,24ab 900 3.204,9 ± 115,28b comparador de tukey (95%) 448,21 es, error estándar * valores con la misma letra no presentan diferencias estadísticas significativas según lo anterior y la prueba de comparación de medias de tukey (95%), se encontró que con el tratamiento abono químico y abono orgánico en dosis de 300/800 kg ha-1, se logró el mayor rendimiento medio (13.888,9 kg ha-1), sin diferencias estadísticas significativas con respecto al tratamiento con 300/1.200 kg ha-1, con el cual se alcanzó un rendimiento medio de 13.827,8 kg ha-1 (tabla 8). la producción fue relativamente alta para todos los tratamientos empleados en este estudio (tabla 8). se encontraron rendimientos similares a los promedios de producción nacional y regional, entre 12 y 15 t ha-1 (ministerio de agricultura y desarrollo rural y dane, 2003). los mayores rendimientos totales de s. phureja se presentaron para los tratamientos en los que se aplicaron las dosis mayores de materia orgánica, lo que permite afirmar que el cultivo de papa criolla responde favorablemente a dosis altas de materia orgánica, coincidiendo con los resultados de pérez y alvarado (2006), quienes, al evaluar la fertilización de papa s. phureja en los estados de mérida y táchira (venezuela), encontraron con los tratamientos con altas dosis de abonamiento orgánico los mayores rendimientos cuando la fertilización estaba acompañada de un abono químico. es conocido el efecto benéfico de la materia orgánica en el mejoramiento de las propiedades fisicoquímicas del suelo, ya que el cultivo de la papa reacciona favorablemente a abonos orgánicos y a los abonos verdes, porque se mejora la estructura del suelo y gradualmente hay liberación de varios nutrimentos (barrera, 2004); de esta manera el abono orgánico se constituye en un suplemento ideal para los fertilizantes químicos. garcía y pantoja (2004) reportan que la aplicación de materia orgánica en el cultivo de papa criolla en dosis de 5 t ha-1 y de abono químico a base de n, p, k incrementa cuando se aplicó el tratamiento con 1.200 kg ha-1 de abono orgánico, se alcanzó el mayor rendimiento de tercera, de 3.527,8 kg ha-1, sin diferencias estadísticas significativas con el tratamiento con 1.000 kg ha-1 de abono orgánico, con el que se obtuvo un rendimiento medio de 3.197,9 kg ha-1 (tabla 7). rendimiento total el análisis de varianza para esta variable presentó diferencias estadísticas altamente significativas para la dosis de abono químico, abono orgánico y la interacción abono químico y abono orgánico (tabla 1). agronomia 26-2 -profe194).indd 344 06/10/2008 19:41:39 muñoz y lucero. efecto de la fertilización orgánica en el cultivo de papa criolla... 345 tabla 8. prueba de comparación de medias de tukey al 95% para la interacción fertilizante químico 13-26-6 y abono orgánico sobre la variable rendimiento total. cultivo de papa criolla, municipio de providencia (nariño). abono orgánico (kg ha-1) fertilizante químico 13-26-6 (kg ha-1) 0 300 600 900 valores promedios ± es 0 10.077,8 ± 691,10a 10.638,9 ± 187,30b 10.119,4 ±233,65a 9.172,2 ± 329,61a 800 9.991,7 ± 657,11a 13.888,9 ± 213,07a 11.341,7 ± 451,02a 10.294,4 ± 460,50a 1000 9.133,3 ± 381,88a 11.155,6 ± 368,69b 9.672,2 ± 214,71a 10.319,4 ± 210,83a 1200 10.100,0 ± 408,39a 13.827,8 ± 151,71a 11.466,7 ± 222,10a 9.955,6 ± 478,64a comparador de tukey (95%) 2.393,6 1.657,4 2.320,3 1.705 es, error estándar * valores con la misma letra no presentan diferencias estadísticas significativas tabla 9. análisis de costo-beneficio para los tratamientos de fertilización con abono químico 13-26-6 y abono orgánico, en un cultivo de papa criolla, municipio de providencia (nariño). precio por bulto, $30.000. tratamientos* (kg ha-1) rendimiento (kg ha-1) número de bultos ingreso bruto ($) costos totales ($) ingreso neto ($) relación b/c 300/800 13.888,9 277,78 8’333.340 5’667.057,65 2’666.282,35 1,47 300/1200 13.827,8 276,56 8’296.680 5’802.023,45 2’494.656,55 1,43 300/0 12.377,8 247,56 7’426.680 5’230.814,89 2’195.865,11 1,42 0/800 11.379,2 227,58 6’827.520 5’045.551,49 1’781.968,51 1,35 0/1200 11.337,5 226,75 6’802.500 5’174.048,94 1’628.451,06 1,31 0/0 10.077,8 201,56 6’046.680 4’662.550,09 1’384.129,91 1,30 300/1000 11.155,6 223,11 6’693.360 5’538.380,94 1’154.979,06 1,21 0/1000 10.070,1 201,40 6’042.060 5’023.279,51 1’018.780,49 1,20 0/800 99.91,7 199,83 5’995.020 5’033.358,59 961.661,41 1,19 0/1200 10.100,0 202,00 6’060.000 5’142.184,44 917.815,56 1,18 600/0 10.650,0 213,00 6’390.000 5’469.859,75 920.140,25 1,17 600/800 11.341,7 226,83 6’805.020 5’908.570,19 896.449,81 1,15 600/1200 11.466,7 229,33 6’880.020 6’010.669,28 869.350,72 1,14 0/1000 9.133,3 182,67 5’479.980 5’025.446,88 454.533,12 1,09 900/0 9.935,4 198,71 5’961.240 5’796.117,31 165.122,69 1,03 600/1000 9.672,2 193,44 5’803.320 5’847.098,18 -43.778,18 0,99 900/800 10.294,4 205,89 6’176.640 6’246.694,73 -70.054,73 0,99 900/1000 10.319,4 206,39 6’191.640 6’290.440,17 -98.800,17 0,98 900/1200 9.955,6 199,11 5’973.360 6’357.757,79 -384.397,79 0,94 b/c, beneficio/costo * abono químico 13-26-6/abono orgánico agronomia 26-2 -profe194).indd 345 06/10/2008 19:41:40 346 agron. colomb. 26(2) 2008 la producción de 11 a 17 t ha-1, resultados semejantes a los encontrados en esta investigación. análisis económico el análisis de costo-beneficio (tabla 9) muestra la mayor relación c/b (1,47) para el tratamiento con 300 kg ha-1 de 13-26-6 y con 800 kg ha-1 de abono orgánico, lo que indica que por cada peso invertido se recuperaron $1,47 pesos. de otra parte, el tratamiento que generó la mayor pérdida fue el de 900 kg ha-1 de 13-26-6 y 1.200 kg ha-1 de abono orgánico, con una relación beneficio-costo de 0,94, generando una pérdida de $0,06 por peso invertido. conclusiones en la localidad evaluada los mayores rendimientos de s. phureja de primera y total se presentaron con el tratamiento con abono químico y abono orgánico en dosis de 300/800 kg ha-1, obteniéndose 6.366,7 y 13.888,9 kg ha-1, respectivamente. se encontró para el cultivo de papa criolla que las cantidades adecuadas de abono orgánico están entre 800 y 1.200 kg ha-1 y la mejor dosis de fertilizante químico 13-26-6 es de 300 kg ha-1. el cultivo de papa criolla en la localidad evaluada reaccionó favorablemente en cuanto a rendimiento con dosis altas de abono orgánico, mientras que la dosis de 900 kg ha-1 de fertilizante químico 13-26-6 no incrementó la producción. el análisis económico demostró que el tratamiento con 300/800 kg ha-1 de fertilizante químico y abono orgánico fue el que presentó la mayor utilidad económica. literatura citada barrera, l. 2004. la fertilidad de los suelos de clima frío y la fertilidad de los cultivos. en: fertilidad de suelos, diagnóstico y control. sccs, bogotá. 85 p. burbano, h. 2004. foro taller futuro del sector papero de nariño. memorias. pasto (colombia). 43 p. cevipapa. 2004. centro virtual de la cadena agro-alimentaria de la papa. http://www.cevipapa.com. corzo, p. y j. moreno. 2003. manual de papa para productores. corporación colombiana de investigación agropecuaria, c.i. tibaitatá, mosquera (colombia). 101 p. garcía, b. y c. pantoja. 2004. fertilización del cultivo de la papa en el departamento de nariño. pp. 23-42. en: fertilización de cultivos de clima frío. bogotá. gonzález, b. 2003. métodos estadísticos y principios de diseño experimental. 2ª ed. universidad central, quito. 370 p. ideam [instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales]. 2006. información meteorológica. pasto. 45 p. ministerio de agricultura y desarrollo rural y departamento administrativo nacional de estadística [dane]. 2003. resultados consolidados de áreas sembradas año 2002. preliminar. primer censo nacional del cultivo de la papa, departamento de boyacá. ministerio de agricultura y desarrollo rural e instituto interamericano de cooperación para la agricultura [iica]. 2003. observatorio agrocadenas colombia. compendio estadístico agrario. en: http://www. agrocadenas.gov.co. morillo, h. 2002. evaluación del abonamiento orgánico en el cultivo de la quinua (chenopodium quinua w.) en el municipio de pasto, nariño. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto. 82 p. muñoz, j. 2005. evaluación de diferentes tipos de fertilizantes orgánicos en la zona papera antioqueña. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. 98 p. ortega, l. y h. muñoz. 1997. producción de papa criolla “yema de huevo” (solanum phureja [juz. et buk]) en dos zonas del altiplano de pasto. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto. 62 p. pérez, r. y j. alvarado. 2006. resultados de 10 experimentos de fertilización en papa (solanum tuberosum l.) en los estados mérida y táchira. 3er congreso venezolano de la ciencia del suelo. cedeco, mérida. 10 p. perrin, r. 1976. formulaciones de recomendaciones a partir de datos agronómicos: un manual metodológico de evolución económica. folleto de información nº 27. cimmyt, méxico. 54 p. programa agropecuario municipal de providencia. 2006. estudio metereológico y ambiental del sur occidente de nariño. 38 p. rodríguez, j. y c. rodríguez. 2005. evaluación de algunas propiedades físicas y rendimiento de papa criolla en dos lotes de recuperación mediante la utilización de zanjas de fertilización en mapachico. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto. 92 p. román, m. y g. hurtado. 2002. cultivo de la papa. centro nacional de tecnología agropecuaria y forestal (centa), el salvador. 36 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 346 06/10/2008 19:41:40 agronomía 22-2 final.indd determinación de las causas del rajado del fruto de uchuva (physalis peruviana l.) bajo cubierta: i. efecto de la variación en el balance hídrico determining the cause of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruit cracking in greenhouse conditions. i. effect of varying water balance claudia torres a.1, alexander cooman2 y gerhard fischer3 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: claudiazuero79@yahoo.com 2 investigador, centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano, chía. e-mail: alexandercooman@utadeo.edu.com 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gfischer@unal.edu.co fecha de recepción: 31 de agosto de 2004. aceptado para publicación: 01 de diciembre de 2004. resumen: con el fin de determinar la influencia del balance hídrico sobre el rajado de los frutos de uchuva, se hicieron los siguientes tratamientos bajo invernadero: (a) testigo, riego diario según la indicación del lisímetro; (b) poda severa, riego diario según la indicación del lisímetro; (c) r+(-), con dosis elevadas de riego entre las semanas 5 y 19 de cosecha, seguido por dosis bajas de riego entre las semanas 20 y 29; (d) r-(+), sometidas a un déficit de riego entre las semanas 5 y 19 de cosecha, seguido por dosis elevadas de riego entre las semanas 20 y 29. el r+(-) evidenció que el aumento de riego entre las semanas 5 y 19 de cosecha favoreció el incremento de la producción y el peso individual de los frutos, mientras el r-(+) tuvo frutos pequeños y menor productividad. los frutos del tratamiento poda fueron de mayor peso que el testigo, pero no se evidenció efecto sobre el rajado. de la semana 5 a la 19, el testigo y r+(-) no tuvieron cambios drásticos en el porcentaje de frutos rajados, posiblemente por no sufrir fluctuaciones en el riego. mientras el r-(+) aumentó el porcentaje de rajado con respecto al testigo, 56 días después de haberse iniciado con el déficit de agua, indicando que quizá los frutos fueron susceptibles al déficit fluctuante de riego en la etapa de división celular. de las semanas 20 a la 29, el r+(-) no varió con respecto al testigo, el r-(+) fue diferente al testigo al aumentar de 3% a 70% de frutos rajados, incremento que se atribuyó a los pequeños frutos formados bajo condiciones deficitarias de riego, haciendo que al incrementar el riego los frutos en la etapa de llenado fueran más susceptibles al rajado. palabras clave: riego, epidermis, poda, producción. abstract: the following treatments were applied in greenhouse conditions to determine the influence of water balance on the cracking of cape gooseberry fruit: (a) control, irrigating every day as indicated by lysimeter; (b) severe pruning, irrigating every day as indicated by lysimeter; (c) r+(-), heavy irrigation from harvesting week 5 to 19, followed by sparse irrigation between weeks 20 and 29; (d) r-(+), irrigation withheld between harvesting weeks 5 and 19, followed by heavy irrigation from weeks 20 to 29. the r+(-) treatment showed that increased irrigation between weeks 5 and 19 during the harvest period favoured increased production and individual weight of fruit whilst r-(+) treatment led to small fruit and lower productivity. fruit from pruned plants weighed more than these from the control; however, pruning had no effect on cracking. the control and r+(-) treatment presented no drastic changes in the percentage of split fruit observed during harvesting weeks 5 to 19, possibly due to not having suffered from fluctuations in irrigation. there was an increase in the percentage of cracked fruits in r-(+) plants 56 days after initiating water restriction, which could have indicated that these fruits were susceptible to fluctuating irrigation (or severely reduced irrigation) during cell division phase. r+(-) treatment was seen to be no different to that of control during weeks 20 to 29 whilst r-(+) plants differed to control plants as they presented increased fruit cracking (from 3% to 70%). this increase was assumed to be due to small fruit forming in water deficit conditions, causing fruit to become more susceptible to cracking when irrigation became intensified during the fruit filling phase. key words: irrigation, epidermis, pruning, production. agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 140-146 torres et al.: determinación de las causas del rajado... 1412004 introducción el cultivo de uchuva requiere un manejo adecuado para cumplir con las exigencias de los mercados nacionales e internacionales, en cuanto a presentación de la fruta. por esta razón, el rajado del fruto repercute con mayor regularidad en la calidad y comercialización, especialmente cuando se piensa en mercado para consumo en fresco, donde no se admiten frutos rajados, haciendo que durante el proceso de poscosecha sea necesario invertir tiempo en la selección de frutos de calidad. el rajado es un término general que ha sido aplicado a ciertos desórdenes fisiológicos de las frutas, expresado como fractura en la cutícula o epidermis del fruto; se ha atribuido principalmente al balance hídrico de la planta, que condiciona el crecimiento y fisiología de las hojas, tallos y raíces, afectando la velocidad del crecimiento y la producción de frutos, por el aporte de asimilados, utilizados tanto para el crecimiento, como para el almacenamiento y al ser la expansión del fruto el resultado de la acumulación de agua en la pulpa (grange, 1993). la variación en el contenido de humedad del suelo ha sido reportada como el principal factor que influye en el rajado de frutos de cereza, ciruela, manzana, naranja y tomate (kamimura et al., 1972; proctor y lougheed, 1980; opara et al., 1997; ruiz 1989; voisey et al., 1970). estas frutas tienen en común una iniciación del rajado después de un período seco o de carencia en el suministro de agua, seguido súbitamente por uno muy húmedo a causa de una fuerte irrigación, que reduce la fuerza extensible de la epidermis del fruto. en uvas y en otras frutas, el rajado se atribuye a condiciones de alta disponibilidad de agua y baja demanda de evaporación, que incrementan el suministro de agua a los tejidos de la fruta, produciendo una alta presión hidrostática (presión de turgencia) induciendo un exceso de fuerza extensible de las paredes celulares (coinsidine and kriedeman, 1972; coinsidine et al., 1974; aloni et al., 1999). en tomate, planta pariente de la uchuva, se ha concluido que la epidermis de la fruta es particularmente susceptible al rajado durante los cambios fisiológicos en la maduración, y a las condiciones de humedad del suelo, que pueden ocasionar una reducción de la fuerza y la elasticidad de la epidermis (peet, 1992). el agrietado es menos severo cuando hay una irrigación continua; por esto la estimación de la lámina de riego es conveniente para prevenir el agrietado (peet y willits, 1995). fischer (2000) manifiesta que un suministro irregular de agua puede ocasionar el rajado en los frutos de uchuva. fischer y martínez (1999) mencionan que el rajado en los frutos de uchuva se ha observado en los que son capaces de absorber el agua hasta los últimos estadios de madurez, o cuando en los estadios iniciales de la producción de la planta se ha efectuado un aclareo de ramas que hacen que los frutos se cuarteen con facilidad. esto pude ser una consecuencia de la reducción en el área foliar, lo cual reduce la transpiración de la planta. la uchuva se cultiva en colombia en el interior del país donde se presenta una precipitación bimodal, que hace que en algunos meses sea necesario el riego para corregir déficit hídrico temporal (campos, 2000). la evapotranspiración, el agua de riego y la percolación son parte de los componentes para la estimación de la necesidad de riego, factor importante en la producción agrícola, que influye en el rajado del fruto. en la actualidad no se conoce la influencia del balance hídrico de la planta sobre el rajado del fruto de la uchuva y al mismo tiempo la respuesta productiva. el objetivo de esta investigación fue contribuir a los conocimientos sobre las causas del rajado del fruto de uchuva, cuantificando el efecto del balance hídrico. se espera que con los resultados de esta investigación se puedan formular recomendaciones que minimicen el rajado del fruto, con el fin de incrementar los ingresos para el productor. materiales y métodos se hizo un experimento para evaluar el efecto del balance hídrico en la producción y calidad de la uchuva, en el centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano, en el municipio de chía, cundinamarca, ubicado al norte de bogotá, a una altitud de 2.560 m.s.n.m. con el fin de mantener mayor control sobre las variables que inciden en el comportamiento de las plantas y facilitar el manejo, se hizo el ensayo en materas bajo un invernadero de tipo venlo, cubierto completamente con vidrio tanto en las estructuras laterales como en el techo. este invernadero disponía de un sistema automático de control de la ventilación por medio de ventanas móviles en el techo, manteniendo agronomía colombiana 142 vol. 22 · no. 2 durante el transcurso del ensayo temperaturas promedias de 22º c en el día y 14º c durante la noche. el 28 de enero de 2003, se transplantaron las plantas de uchuva ecotipo colombia, de dos meses de edad, sin fertilizar, a bolsas plásticas de 60 litros de capacidad, llenadas con una mezcla de cascarilla de arroz entera sin quemar y turba rubia, en una proporción 70:30 en volumen. las plantas se ubicaron en tres surcos espaciados de dos metros, dejando dos metros entre plantas. un pliego de plástico fue puesto debajo de las bolsas, para evitar que la raíz penetrara el fondo de la bolsa e hiciera contacto con el suelo. el riego fue aplicado según la necesidad de la planta y fue determinado por lisímetros instalados a cada planta usada en el ensayo. la fertilización se hizo a través de fertirriego diario, con una solución estándar concentrada, diluida según el volumen de agua aplicado a las plantas desde el momento del transplante. en la poda de formación se dejaron tres ramas principales que dieron origen a las ramas productivas. el sistema de tutorado empleado fue en “v”. el manejo general del cultivo fue análogo al planteado por angulo (2003), de modo que ningún factor fuera de los tratamientos impuestos limitara el desarrollo de las plantas. durante los cinco meses después del transplante todas las plantas se manejaron de la misma forma, regándolas según las indicaciones de los lisímetros. los tratamientos se comenzaron cuando las plantas tenían cuatro semanas de cosecha y contaban con frutos en diferentes estados de desarrollo: 1) plantas testigo, regadas diariamente según la indicación del lisímetro. 2) plantas poda, regadas diariamente según la indicación del lisímetro, a las cuales se les hizo una poda, dejando el tallo principal, ramas primarias y secundarias, quitando una gran cantidad de hojas con el fin de reducir la transpiración. 3) plantas r+(-) con dosis elevadas de riego entre las semanas 5 a la 19 de cosecha, seguido por dosis bajas de riego de las semanas 20 a la 29. 4) plantas r-(+) con déficit de riego entre la semana 5 a la 19 de cosecha, seguido por dosis elevadas de riego de las semanas 20 a la 29. las dosis elevadas de riego consistieron en dos riegos diarios, con el fin de mantener el sustrato siempre cercano a capacidad de campo. las dosis bajas de riego fueron aplicadas dos o tres veces por semana para mantener las plantas en estrés hídrico. el intercambio de los tratamientos de riego elevado y bajo fue hecho cuando todos los frutos se habían desarrollado bajo las condiciones de la primera fase. con esto se lograron evaluar los cambios producidos por la oferta de agua. se utilizó un diseño en bloques al azar con tres réplicas, donde cada bloque correspondió a una línea de plantas y la unidad experimental a una planta. las variables evaluadas fueron el rendimiento de la cosecha y calidad de los frutos (color de cáliz verde amarillo y fruto amarillo). el rendimiento se determinó mediante el registro de las cosechas, y la calidad se evaluó tomando una muestra de diez frutos por planta, por semana, registrándoseles el peso con cáliz y cuantificando el rajado en la escala de 0 a 1, donde 0 correspondió a fruto sin rajado, 1 a rajado severo. las variables de los tratamientos testigo, r+(-) y r-(+) se comenzaron a medir 157 días después del transplante y para el tratamiento poda a los 225 días. todos los tratamientos se evaluaron hasta los 323 días después del transplante. se hizo el análisis estadístico del diseño experimental planteado, y un análisis de varianza y prueba de comparaciones múltiples (duncan) para el rendimiento. el análisis estadístico de las variables de calidad de los frutos fue “general lineal models”, el cual combinó análisis de varianza con análisis de regresión para tratar datos incompletos. se analizaron los datos de rajado con una transformación de la variable discreta (números 0 y 1) a una variable continua, calculando para cada fecha y planta la proporción de frutos en cada categoría (0 y 1). resultados y discusión rendimiento el rendimiento total promedio por planta se evidenció en el análisis de varianza efecto a causa de los tratamientos (riego: f< 0.0006; poda: f< 0.010, en tabla 1). para determinarlo se graficaron los totales de las cosechas colectadas durante el ensayo (figura 1). el tratamiento r+(-) mostró que el aumento de riego de la semana 5 a la 19 de cosecha favoreció la producción con respecto al testigo, que fue 20% menor, pero según la prueba de duncan no tuvieron diferencias sigtorres et al.: determinación de las causas del rajado... 1432004 nificativas. el incremento en el rendimiento del r+(-) se debió a que entre la semana 8 a la 14 de cosecha se alcanzó el pico y en este momento las plantas se encontraban con dosis elevadas de riego, lo que pudo beneficiar la entrada de nutrientes, acrecentando el follaje y asimilados. también se explica por un aumento en el peso individual de los frutos, por ser la expansión el resultado de la acumulación de agua en la pulpa (grange, 1993). en tomate, asimismo, al acrecentar el riego aplicado a las plantas sube el peso individual de los frutos, debido a una mayor absorción de agua (peet y willits, 1995). el tratamiento r-(+) tuvo 32% menos de kg cosechados que el testigo, siendo significativamente diferentes según duncan. la disminución en el rendimiento del r-(+) se atribuye al déficit de riego de la semana 5 a la 19, periodo durante el cual las plantas en condiciones normales producen frutos de mayor tamaño. resultado que coincide con el estudio de behboudian et al. (1998) en manzano ‘braeburn’, que recibieron una irrigación deficitaria desde los cuarenta días después de la floración obteniendo una reducción en la cosecha. estos resultados muestran la importancia de un abastecimiento constante de agua, para no limitar la producción. el tratamiento poda, como se aprecia en la figura 1, fue el de menor rendimiento, significativamente diferente al testigo. esta diferencia fue ocasionada por la poda severa que se hizo al iniciar los tratamientos, dejando la planta sin producción durante trece semanas. peso del fruto en el análisis de varianza el peso del fruto fue significativo en el tiempo (día, f<0.0001, tabla 2), indicando que el peso de los frutos disminuyó en el lapso de cosecha. esto se explica por el crecimiento de la planta, que a través del tiempo aumenta en longitud y número de ramas productivas, que son de menor grosor, produciéndose una menor translocación de asimilados a los frutos (demanda), haciendo que el peso diminuya en el tiempo. resultado que coincide con el estudio de mazorra y quintana (2002), quienes en uchuva encontraron en los frutos de ramas principales un mayor peso fresco y seco que en los de ramas secundarias. el valor f altamente significativo de los tratamientos de riego y poda (f<0.0001; tabla 2) indicó que existió efecto sobre el peso del fruto. en la figura 2 se observa que los tratamientos r+(-) y el testigo tuvieron pesos promedios similares y que el r-(+) fue el más bajo. la figura 1. rendimiento promedio de plantas de uchuva de acuerdo con la poda y el suministro de agua (p≤0,05, n=6), con prueba de duncan. figura 2. promedio del peso fresco del fruto con cáliz, en plantas de uchuva de acuerdo con la poda y el suministro de agua. tabla 1. análisis de varianza de la cosecha total por planta por tratamiento. fuente gl suma de cuadrados cuadrados medios f evaluada pr> f riego 2 80236016.45 40118008.22 31.82 0.0006 poda 1 45128053.10 45128053.10 35.79 0.0010 cama 2 11822399.51 5911199.75 4.69 0.0594 r2 modelo = 0.947734, raíz de cuadrado medio del error = 1122.909. tabla 2. análisis de varianza de peso de los frutos con cáliz. fuente gl suma de cuadrados cuadrado medio f evaluada pr>f riego 2 135.942762 67.971381 102.47 <0.0001 poda 1 33.988041 33.988041 51.24 <0.0001 cama (r*p) 4 183.383135 45.845784 69.11 <0.0001 dia (r*p) 4 2666.511383 666.627846 1004.94 <0.0001 r2 modelo = 0.015, raíz de cuadrado medio del error = 0.814463. agronomía colombiana 144 vol. 22 · no. 2 diferencia entre los tratamientos r+(-) y r-(+) se explica por los mayores pesos acumulados del r+(-), entre las semanas 5 a la 19 de riego elevado, cuando llegó al pico de producción; mientras las plantas del r-(+) tenían déficit de riego y no llegaron al pico. el tratamiento poda estuvo por encima del peso promedio del testigo (figura 2), y se atribuye a que las plantas produjeron durante 4 semanas y luego se hizo la poda, generando en principio, para los dos casos, pocos frutos que tuvieron mayor capacidad de llenado. además, después de la poda se cosechó durante 11 semanas, un tiempo corto, que evitó que la planta generara un mayor número de ramas productivas de menor vigor y capacidad de translocación. rajado del fruto el porcentaje de frutos rajados por semana, desde el inicio de la cosecha hasta el final del experimento, se observa en la figura 3. entre las semanas 1 y 5, cuando aún no se habían iniciado los tratamientos, se obtuvo en general un alto porcentaje de frutos rajados. un resultado similar en uchuva fue reportado por gordillo (2004), donde el mayor porcentaje de rajado se presentó en el primer mes de producción, con un promedio de 15%. en el análisis de varianza la f altamente significativa evidencia que existió efecto de rajado a causa de los tratamientos, y en la variable “semana” mostró que los resultados no cambiaron significativamente en el tiempo (tabla 3). en la figura 3 se observa que los tratamientos testigo y r+(-) no tuvieron cambios drásticos en el porcentaje de frutos rajados entre la semana 5 y 19. este resultado muestra que un suministro adicional de agua en el tratamiento r+(-) no hizo que el porcentaje de frutos rajados aumentara o disminuyera significativamente con respecto al testigo, debido probablemente a que no sufrió fluctuaciones en el suministro de riego, que ocasionaran que las plantas sufrieran un estrés por déficit. en tanto que el tratamiento r-(+) presentó amplias fluctuaciones con respecto al testigo en el porcentaje de frutos rajados, como se observa en la figura 3, entre la semana 5 y la 12 el comportamiento de r-(+) es similar al testigo. sin embargo, de la semana 13 a la 15 el porcentaje de frutos rajados se incrementó drásticamente y a partir de la semana 16 los frutos rajados disminuyen rápidamente. este resultado muestra que las fluctuaciones en el riego hicieron que los frutos se rajaran más, con respecto a las plantas que tuvieron un suministro de riego adecuado (testigo). para la discusión de este resultado se considera que el crecimiento del fruto de uchuva presenta un crecimiento de tipo sigmoidal simple, en el cual se pueden diferenciar tres etapas: una de crecimiento lento de división celular, que va desde 0 hasta 20 días después de cuajado el fruto; una segunda, de llenado del fruto, que comprende de los 21 a los 60 días; y una tercera de sobremaduración y senescencia que va desde los 61 hasta los 80 días (mazorra y quintana, 2002). los frutos son cosechados en promedio a los 55 días después del cuajado, en estado de madurez fisiológica y en etapa de llenado, bajo las condiciones de subia (cundinamarca). nótese que el porcentaje de frutos rajados del tratamiento r-(+) comenzó a incrementarse a partir de los 56 días después de iniciar con los déficit fluctuantes de riego (semana 13), indicando que los frutos que se rajaron entre las semanas 13 y 15 tabla 3. análisis de varianza de los frutos rajados. fuente gl suma de cuadrados cuadrados medios f evaluada pr>f tratamientos 3 2.90464930 0.96821643 38.31 <0.0001 cama 2 0.06323125 0.03161562 1.25 0.2877 semana (trat) 4 0.19302378 0.04825594 1.91 0.1088 r2= 0.2949527, raíz de cuadrado medio del error = 0.158966. figura 3. porcentaje de frutos rajados para los tratamientos desde la primera semana de cosecha hasta el final del experimento. las flechas indican el inicio de los tratamientos r+(-) y r-(+). la primera fase va de la semana 5 a 19 y la segunda fase de la 20 al 29. torres et al.: determinación de las causas del rajado... 1452004 secha con un porcentaje de 4% de frutos rajados. esto posiblemente se puede atribuir al balance entre área foliar y frutos, que se generó después de la poda, lo que evitó una alta presión de asimilados hacia los frutos, haciendo que no se presentara un alto porcentaje de rajado como durante el primer mes de cosecha. confirmando lo supuesto por fischer (2004) en uchuva, quien menciona que el balance entre el área foliar y el crecimiento de los frutos incide sobre el tamaño y el peso de los mismos, y recomienda retirar las primeras flores formadas para minimizar el porcentaje inicial de rajado en la cosecha. bibliografía angulo, r. 2003. frutales exóticos de clima frío. bayer cropscience, bogotá. pp. 27-48. aloni, b.; l. karni; s. moreshet; c. yao y c. stanghellini. 1999. cuticular cracking in bell pepper fruits ii: effects of fruit water relations and fruit expansion. journal of horticultural science biotechnology 74, 1-5. bakker, j. c. 1988. russeting (cuticle cracking) in glasshouse tomatoes in relation of fruit growth. journal of horticultural science 63(3), 459-463. behboudian, m. h.; j. dixon y k. pothamshetty. 1998. plant and fruit responses of lysimeter-grown ‘braeburn’ apple to deficit irrigation. journal of horticultural science and biotechnology 73(6), 781-785. campos, a. 2000. manejo de riego. en: flórez, v. j., g. fischer y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos. universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 9-26. coinsidine, j. a. y p. e. kriedman. 1972. fruit splitting in grapes: determination of the critical turgor pressure. australian journal of agricultural research 23, 17-24. coinsidine, j. a., j. f. williams y k. c. brown. 1974. a model of studies on stress in dermal tissues of mature fruit of vitis vinifera: criteria for producing fruit resistant to cracking. pp. 611-617. en: r. l. bieleski et al. (eds.). mechanisms of regulation of plant growth, bull. 12. the royal society of new zealand, wellington. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo de la uchuva. en: flórez, v. j., g. fischer y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. pp 9-26. fischer, g. 2004. comunicación personal. bogotá. fueron los que desarrollaron la primera etapa de división celular bajo esta condición, y al llegar a la fase de llenado fueron más vulnerables a rajarse. mientras los frutos cosechados antes de la semana 13 se hallaban en la etapa de llenado al iniciar con déficit de riegos temporales, y no fueron propensos a rajarse. evidenciando que los frutos son más susceptibles a presentar rajado cuando existen fluctuaciones en el riego en la fase de división celular, que cuando han pasado a la fase de llenado. un resultado similar se observó en tomate por bakker (1988), que registró mayor frecuencia de frutos rajados cundo de la sexta a la séptima semana después del cuajado las plantas no fueron regadas adecuadamente. de la semana 16 a la 19 en el r-(+), los frutos rajados disminuyeron; esto se podría explicar por el déficit de riego, que hizo que la cantidad de área foliar se redujera y disminuyera el tamaño de los frutos, como se observó durante el ensayo. a partir de la semana 20 se inició la segunda fase del experimento, donde el tratamiento r+(-) no varió con respecto al testigo, resultado que probablemente se dio porque las plantas venían de un riego abundante, que originó mayor área foliar. al someterlas a déficit de riego, la diferencia entre la evapotranspiración y el riego suministrado, probablemente hizo que no se alcanzara a suministrar agua suficiente a los frutos formados en etapa i y ii, con una posible mayor elasticidad de la epidermis para resistir la fuerza del llenado, lo que posibilitó que no se rajaran. el tratamiento r-(+) fue significativamente diferente al testigo, mostrando un aumento de 3% a 70% de frutos rajados entre las semanas 20 y 25; este incremento se podría explicar porque bajo las condiciones de estrés por déficit de agua durante la primera fase del experimento, los frutos desarrollados fueron pequeños y con una posible reducida elasticidad de la epidermis, y al aumentar el riego en la segunda fase probablemente hizo que los frutos en la etapa de llenado se rajaran más, debido a que se incrementa la presión reduciéndose la fuerza y la elasticidad de la epidermis del fruto, como lo reportó kamimura et al. (1972) para tomate, cuando se incrementa el riego. en la semana 26 los frutos rajados comienzan a disminuir lentamente hasta el final del experimento, evidenciando que los frutos desarrollados bajo condiciones de riego constante presentan menos probabilidad de rajado. en el tratamiento poda la cosecha se comenzó en la semana 19 (figura 3), tiempo durante el cual la planta regeneró las ramas productivas y originó la primera coagronomía colombiana 146 vol. 22 · no. 2 fischer, g. y o. martínez. 1999. calidad y madurez de la uchuva (physalis peruviana l.) en relación con la coloración del fruto. agronomía colombiana 16(1-3), 35-39. gordillo o. 2004. efecto de tres niveles de riego y cinco tratamientos de fertilización sobre la incidencia del rajado en frutos de uchuva (physalis peruviana l.).trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. grange, r. 1993. crecimiento del fruto. en: azcón-bieto, j. y m. talón (eds.). fisiología y bioquímica vegetal. interamericana mcgraw-hill, bogotá. pp. 449-462. kamimura, s.; h. yoshikawa y k. ito. 1972. studies on fruit cracking in tomatoes. bulletin of the horticultural research station of the ministry of agriculture and forestry no. 7, serie c. morioka. mazorra, m. y a. quintana. 2002. desarrollo del fruto y madurez fisiológica de la uchuva (physalis peruviana l.) cultivada en la localidad de subia (cundinamarca). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. opara, l.; c. studman y n. banks. 1997. fruit skin splitting and cracking. horticultural reviews 19, 217-261. peet, m. 1992. fruit cracking in tomato. horttechnology 2, 216-223. peet, m. y d. willits. 1995. role of excess water in tomato fruit cracking. hortscience 30(1), 65-68. proctor, j. t. a. y e. c. logheed. 1980. cracking of golden russet apples. canadian plant disease survey 60(4), 55-58. ruiz, l. l. y e. primo-millo. 1989. el rajado, agrietado o “splitting” de los frutos cítricos. levante agrícola 291, 98-102. voisey, p. w.; l. h. lyall y m. kloek. 1970. tomato skin strength: its measurement and relation to cracking. journal of the american society for horticultural science 95, 485-488. editorial la difusión de los esfuerzos de la comunidad científica y del gremio de productores agrícolas en pro de la modernización de nuestra agricultura depende en buena parte de una adecuada labor de difusión de los avances investigativos y de implementación tecnológica. a esta labor ha venido contribuyendo agronomía colombiana de un modo cada vez más activo. por ello tenemos el gusto de informar a nuestros lectores que este año nuestra revista ha sido incluida en el sistema de información científica “redalyc” (red de revistas científicas de américa latina y el caribe, españa y portugal). este portal permite la consulta directa de todos los artículos publicados en la revista. en este contexto, resulta grato para agronomía colombiana presentar los avances recientes de los distintos campos de la ciencia agronómica tropical en el contexto de colombia y latinoamérica. así pues, esperamos que su divulgación sea para investigadores, agricultores y en general, para los profesionales afines al agro, de gran provecho y utilidad. es así que en el campo del “fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular” tenemos el gusto de presentar tres interesantes logros. en relación con el cultivo de la papa, uno de los pilares de la alimentación en nuestro país y en el mundo, el presente número incluye un importante trabajo que reporta el descubrimiento de un gen que se cree confiere resistencia a la gota (phytophtora infestans) en el grupo phureja de este cultivo. igualmente, resulta grato reportar la identificación de una serie de materiales de fríjol reventón –producto que tiene una variedad de aplicaciones industriales potenciales, incluida la preparación de crispetas– con características agronómicas y de procesamiento que resultan bastante promisorias. finalmente, tenemos una importante revisión sobre el estado de nuestro conocimiento acerca de la adaptación de cultivos –específicamente la soya– a las condiciones de la altillanura colombiana, la cual constituye para nosotros un gran polo de expansión agrícola, en la medida en que se consiga soslayar el obstáculo impuesto por la toxicidad del aluminio de sus suelos. en nuestra sección de “fisiología de cultivos” tenemos, por una parte, un análisis del metabolismo de carbohidratos de la palma de aceite cuando es afectada por la enfermedad conocida como “marchitez letal” (de etiología desconocida), la cual ha comenzado a presentarse en la región palmera del río upía en los llanos orientales de colombia. los cambios metabólicos encontrados parecen asociar la enfermedad a la presencia de fitoplasmas. a su vez, y en cuanto a otro cultivo que ha cobrado gran impulso en el país, tenemos una revisión acerca de un campo poco investigado: la relación entre la nutrición mineral y la ruta de síntesis de los edulcorantes presentes en estevia. a estos se suma un experimento sobre la fenología de la uchuva en condiciones de salinidad, que indica que esta es al parecer una especie moderadamente tolerante a la sal, lo cual resulta importante dado el proceso actual de salinización de tierras a nivel mundial. tenemos también una revisión sobre la dormancia de la papa –la cual resulta particularmente interesante dado que en colombia la papa criolla tiene un gran potencial de exportación, que se ve limitado por la rápida brotación de los tubérculos– que aborda los mecanismos fisiológicos que regulan este proceso. como una contribución a nuestra viticultura, presentamos una caracterización fisicoquímica del fruto de la vid para vino ‘pinot noir’, actualmente cultivada en el departamento de boyacá. dicho análisis ha facilitado una evaluación a fondo del momento óptimo de cosecha para esta variedad en esta región. cerramos esta sección con un estudio que, dada la prevalencia del cultivo de clavel en sistemas sin suelo, a partir de un estudio fenológico analiza la distribución de recursos a los distintos órganos de la planta cultivada en distintos sustratos y en suelo. encontraron que en este último la planta destina menos fotoasimilados al botón floral. en cuanto a la “protección de cultivos”, este número de nuestra revista trae avances novedosos y muy importantes, que, si son adecuadamente aprovechados por investigadores y agricultores, auguran provechosos beneficios agrícolas. en primer lugar, tenemos cuatro aportes al cultivo de la papa, dos en el campo de la virología, provenientes del instituto de biotecnología, y dos relacionados con el manejo de plagas y enfermedades por medio de aceites esenciales, realizados por el grupo de investigación en papa de la facultad de agronomía; ambas instituciones agronomía colombiana 28(2), 131-132, 2010 revagronomiacol 28(2).indb 131 27/11/2010 12:23:01 p.m. 132 agron. colomb. 28(2) 2010 pertenecientes a la uni versidad nacional de colombia, sede bogotá. el mencionado grupo ha experimentado con una serie de plantas de la familia lamiaceae como fuente de aceites esenciales, los cuales, en el primero de estos estudios han sido objeto de ensayos in vitro contra phytophthora infestans; y en el segundo contra tecia solanivora en condiciones de laboratorio. dado que estas son quizás las dos mayores amenazas para este cultivo en nuestro país, en ambos casos es muy grato tener el privilegio de informar que los resultados son promisorios. en cuanto a los trabajos sobre virología, es al tiempo estimulante y preocupante presentar los resultados de dos prospecciones sobre la presencia de una serie de virus específicos de la papa en la colección central colombiana de este tubérculo. afortunadamente, junto con los materiales infectados se encuentran en ella otros que hasta el momento no han mostrado la presencia de ningún patógeno de los estudiados. todavía dentro de esta sección, hemos incluido una prospección acerca de la distribución de la mosca anastrepha spp. –una importante plaga frutícola de nuestro país– en el departamento de tolima, como resultado del trabajo de varios lustros de recolección de información académica. igualmente valiosa resulta la evaluación in vitro de una serie de isotiocianatos contra rhizoctonia solani, acompañada de una importante consideración acerca de los métodos estadísticos utilizados para calcular las concentraciones necesarias para la eficacia de estos compuestos. finalmente, en el campo del manejo integrado de plagas, cerramos la descripción de esta sección con un experimento que observa la susceptibilidad a plaguicidas del insecto neoseiulus californicus, el cual tiene uso potencial en el control biológico de tetranychus urticae, una notable plaga del cultivo de rosa bajo invernadero. en “suelos, fertilización y manejo de aguas” tenemos cuatro nuevos aportes. el primero de ellos busca contribuir a la toma de decisiones agrícolas a nivel regional, a través de un método de prospección de la presencia de cultivos de arroz basado en imágenes satelitales, el cual alcanza una exactitud superior al 70%. el segundo trabajo constituye un aporte al conocimiento y la técnica de análisis mineralógico de nuestros suelos, ya que caracteriza los contenidos arcillosos de estos en el valle del río cauca –uno de los más fértiles del país– y evalúa el modelo de determinación utilizado. dentro de esta misma sección, el trabajo que publica los nomogramas de uso de la inyectora “unidrench®” permite al agricultor la adaptación de las variantes mecánicas de este equipo a sus necesidades específicas de aplicación de agroquímicos. para terminar, este aparte nos presenta un importante estudio que demuestra y documenta la provechosa influencia de la separación de basuras en la fuente, una práctica cultural poco difundida en la sociedad colombiana, sobre el compostaje de residuos sólidos municipales. nuestra sección “economía y desarrollo rural” contiene dos investigaciones. la primera reporta las causas por las cuales los caficultores de cundinamarca –específicamente del municipio de el colegio– no han renovado sus cafetales, a pesar de su vejez. el segundo aporte nos informa que la construcción y puesta en funcionamiento del distrito de riego del valle del alto chicamocha y firavitoba (en el departamento de boyacá), ha dado los resultados esperados en términos del aumento de la productividad y la producción, y la consecuente mejora del ingreso y el empleo en la región. cerramos así la presentación del presente número de agronomía colombiana, el cual esperamos sea no sólo de su agrado, sino de gran provecho para nuestra pujante agricultura. gerhard fischer editor revagronomiacol 28(2).indb 132 27/11/2010 12:23:01 p.m. editorial agronomía colombiana 28(1), 133-134, 2010 the dissemination of the efforts of the scientific community and the farmers guild towards the mo-dernization of our agriculture depends largely on the adequate publication and distribution of their research and technology implementation advances. agronomía colombiana has been contributing to this work in an ever more active mode. we are therefore pleased to inform our readers that this year our journal has been included in the scientific information system “redalyc” (network of scientific journals of latin america and the caribbean, spain and portugal). this portal allows direct consultation of all articles published in the journal, to which it confers great visibility great visibility worldwide. as this implies the need to achieve further progress in the adaptation of our publications to the needs of today’s world, for the coming year we are planning the publication of the largest possible number of articles in en glish. this makes the texts more readable by researchers from other countries, with whom it is therefore possible to exchange information. although we will continue to receive texts in spanish and portuguese, english is going the primary language of the magazine. thus, in the field of “plant breeding, molecular biology and genetic resources” we are pleased to introduce three interesting achievements. regarding potato, one of the food pillars of our country and the world, this issue includes an important study that reports the discovery of a gene that confers resistance to “late blight” (phytophthora infestans) in the group phureja of this crop. likewise, it is pleasant to report the identification of a series of “popping bean” materials –a product that has a variety of potential industrial applications, including the preparation of popped snacks– with promissory agronomic and processing characteristics. finally, we have an interesting review on the state of our knowledge about the adaptation of crops –specifically soy– to the conditions of the colombian altillanura (the northern half of the eastern plains). this geographical region constitutes a major focus of agricultural expansion, only limited by the aluminum toxicity of its soils. in our “crop physiology” section, for one thing we have an analysis of the metabolism of carbohydrates of the oil palm when affected by the disease known as “lethal wilt” (of unknown etiology), which has begun to appear in the palm region of the upía river in the eastern plains of colombia. the metabolic changes found seem to associate the disease with the presence of phytoplasmas. for another thing, regarding a crop that has gained great momentum in the country, we have a major review of an under-researched topic: the relationship between mineral nutrition and the synthesis path of the sweeteners contained in stevia. additionally, we present an experiment on the phenology of cape gooseberry in saline conditions suggesting that this species is moderately tolerant to saline conditions. this is a remarkable finding, given the current process of land salinization worldwide. still in this section, we have a review of potato dormancy –a particularly interesting feature, considering that colombian creole potato has great export potential, albeit limited by the rapid sprouting of its tubers– which addresses the physiological mechanisms that regulate this process. as a contribution to our viticulture, we introduce a physicochemical characterization of the grapevine fruit variety ‘pinot noir’, currently cultivated in the department of boyaca. said analysis has facilitated a thorough assessment of an optimum harvest moment for this cultivar and region. we close this chapter with a phenology study that, given the prevalence of carnation cultivation in soilless systems, analyzes the distribution of resources to the different organs of plants grown on different substrates, including soil. the results reveal that the latter induces the plant to assign less photoassimilates to the flower bud. as for “crop protection”, this issue of our journal brings new and important developments, which, if properly used by researchers and farmers, augur profitable agricultural benefits. we have four potato studies, two in the field of virology, contributed by the institute of biotechnology, and two related to the management of pests and diseases using natural products, coming from the potato research group of the faculty of agronomy; both institutions belonging to the national university of colombia, bogota campus. the mentioned group experimented experimented with a series of plants of the family lamiaceae as a source of essential oils, which in the first of these studies were tested in revagronomiacol 28(2).indb 133 27/11/2010 12:23:01 p.m. 134 agron. colomb. 28(2) 2010 vitro against phytophthora infestans, and in the second one against tecia solanivora under laboratory conditions. since these are perhaps the two greatest threats to this culture in colombia, it is a privilege to report that the results are promissory. as for the works on virology, it is both stimulating and worrisome to present the results of two surveys on the presence of a series of potato viruses in the colombian central collection of this tuber. fortunately, along with the infected materials, the researchers found others which, up to date, have not shown the presence of any pathogen of the studying. still within this section, we have included a survey on the distribution of anastrepha spp. flies –a major colombian fruit pest– in the department of tolima, as a result of decades of academic data collection. equally valuable is the in vitro assessment of a series of isothiocyanates against rhizoctonia solani, including an important analysis of the statistical methods used to calculate the concentrations required for the effectiveness of these compounds. finally, in the field of integrated pest management, we close this section with an experiment that observed the susceptibility to pesticides of the insect neoseiulus californicus, which has potential use in the biological control of tetranychus urticae, a significant pest of greenhouse rose crops. “soils, fertilization and water management” contains four new contributions. the first one seeks to support to agricultural decision-making at the regional level with a satellite image based screening method for the detection of rice crops, which reaches more than 70% accuracy. the second paper is a contribution to soil mineralogical knowledge and analysis techniques, which determined the clay content of the cauca river valley soils –one of the most fertile ones in the country– and evaluates the assessment model used. as part of this section, the study that introduces the technical nomograms of “unidrench®” injector allows farmers to adapt the components of this equipment to their specific agrochemical application needs. finally, this chapter brings an important study that demonstrates and documents the beneficial influence of source separation of wastes, a weak cultural practice in colombia, on municipal solid waste composting. our “economy and rural development” chapter contains two investigations. the first one surveys the reasons why the farmers of cundinamarca –specifically in the municipality of el colegio– have not renewed their coffee plantations despite their obsolescence. the second contribution reports that the construction and operation of the irrigation and drainage project of the upper chicamocha valley and firavitoba (in the department of boyaca) has yielded the expected results in terms of increased productivity and production, and consequent improved income and employment in the region. in this way we close the presentation of this issue of agronomía colombiana, which we expect to not only satisfy our readers, but also greatly contribute to our thriving agriculture. gerhard fischer editor revagronomiacol 28(2).indb 134 27/11/2010 12:23:02 p.m. editorial agronomía colombiana 28(1), 135-136, 2010 os esforços de divulgação da comunidade científica e o grêmio de agricultores para a modernização da nossa agricultura dependem muito do trabalho de publicação e distribuição dos seus avanços de pesquisa e aplicação tecnológica. agronomía colombiana tem vindo contribuindo a este trabalho de uma forma cada vez mais ativa. portanto, temos o prazer de informar aos nossos leitores que este ano a nossa revista foi incluída no sistema de informação científica “redalyc” (rede de revistas científicas da américa latina e o caribe, espanha e portugal). este portal permite a consulta direta de todos os artigos publicados na revista. este importante passo adiante nos coloca numa posição de maior visibilidade a nível mundial, pelo qual estamos comprometidos a avançar na adaptação das nossas publicações às necessidades do mundo de hoje. isso significa que para o próximo ano estamos planejando a publicação do maior número possível de artigos em inglês, já que isso torna os textos mais propensos ao diálogo com pesquisadores de outros países. assim, embora continue a receber textos em espanhol e português, o inglês passará a ser a língua principal da revista. assim, na área de “fitomelhoramento, recursos genéticos e biologia molecular” temos o prazer de apresentar quatro interessantes trabalhos. em relação à batata, um dos pilares da alimentação do nosso país e do mundo, esta edição inclui um importante estudo que relata a descoberta de um gene que confere resistência à requeima (phytophthora infestans) no grupo phureja desta cultura. da mesma forma, reportamos a identificação de uma série de materiais de feijão tipo estalante –produto que tem uma variedade de aplicações industriais potenciais, incluída a preparação de pipoca– com caraterísticas agronômicas e de processamento que são bastante promissoras. finalmente, temos uma revisão sobre a adaptação de culturas –específicamente da soja– às condições da altillanura colombiana, a qual constitui um dos maiores focos de expansão agrícola do país, na medida em que se possa superar a barreira imposta pela toxicidade alumínica dos seus solos. na nossa seção sobre “fisiologia de cultivos” temos, por uma parte, uma análise do metabolismo de carboidratos do dendezeiro (elaeis guineensis jacq.) quando é afetado pela doença conhecida como “murchamento letal” (de etiologia desconhecida), que tem começado a aparecer na região produtora desta palma no rio upía, nas planícies orientais da colômbia. as alterações metabólicas encontradas parecem associar a doença com a presença de fitoplasmas. por sua vez, e como uma cultura alternativa que vem ganhando grande impulso no país, temos uma revisão sobre um tópico pouco pesquisado: a relação entre a nutrição mineral e a rota de síntese dos edulcorantes presentes na estevia. além disso, foi apresentado um experimento sobre a fenologia do fisalis (physalis peruviana) em con dições de salinidade, pelo que se sugere que esta é uma espécie levemente tolerante à salinidade. esta é uma descoberta notável, dado o atual processo de salinização de solos em todo o mundo. ainda nesta seção, temos uma revisão sobre os mecanismos fisiológicos que regulam a dormência da batata, uma característica especialmente interessante, considerando que na colôlmbia a “batata crioula” tem um grande potencial de exportação, embora limitado pela rápida brotação de seus tubérculos. como contribuição para a nossa viticultura, apresentamos a caracterização físico-química do fruto da variedade de videira ‘pinot noir’, cultivada atualmente no departamento de boyacá. este estudo tem facilitado uma avaliação minuciosa do momento ótimo para a colheita deste cultivar nesta região. fechamos este capítulo com um estudo fenológico que, dada a predominância do cultivo do cravo em sistemas sem solo, analisa a distribuição de recursos para os diferentes órgãos de plantas cultivadas em diferentes substratos, incluindo o solo; os resultados revelam que este último induz a planta a destinar menos fotoassimilados ao botão floral. quanto à “proteção de cultivos”, esta edição da nossa revista traz uma série de importantes avanços que, se forem adequadamente utilizados por pesquisadores e agricultores, auguram proveitosos benefícios agrícolas. em relação com a batata, temos quatro estudos, dois no campo da virologia, vindos do instituto de biotecnologia, e dois relacionados revagronomiacol 28(2).indb 135 27/11/2010 12:23:02 p.m. 136 agron. colomb. 28(2) 2010 com o controle de pragas e doenças com produtos naturais, provenientes do grupo de pesquisa em batata da faculdade de agronomia; ambas instituições pertencentes à universidade nacional da colômbia, na sua sede de bogotá. o mencionado grupo experimentou com uma série de espécies da família lamiaceae como fonte de óleos essenciais que, no primeiro destes estudos foram testados in vitro contra phytophthora infestans, e no segundo contra tecia solanivora sob condições de laboratório. toda vez que estas são provavelmente as duas maiores ameaças desta cultura na colômbia, é para nós um privilégio informar que os resultados são promissórios. quanto aos trabalhos em virologia, é ao mesmo tempo estimulante e preocupante apresentar os resultados de duas pesquisas sobre a presença de uma série de vírus da batata na coleção central colombiana deste tubérculo. afortunadamente, junto com os materiais infectados têmse encontrado outros que, até à data, não têm demonstrado a presença de agente patogénico de aos estudados. ainda dentro desta seção, temos incluído um estudo sobre a distribuição da mosca anastrepha spp. –uma relevante praga frutícola da colômbia– no departamento do tolima, como resultado de décadas de coleta de dados acadêmicos. igualmente importante é a avaliação in vitro de uma série de isotiocianatos contra rhizoctonia solani, incluindo uma análise dos métodos estatísticos utilizados para calcular a concentração necessária para a eficácia destes compostos. no domínio do manejo integrado de pragas, fechamos esta seção com uma experiência que observou a suscetibilidade a agrotóxicos do inseto neoseiulus californicus, o qual tem uso potencial no controle biológico de tetranychus urticae, uma praga importante da cultura da rosa em estufa. “terras, fertilização e manejo de águas” contém quatro novas contribuições. a primeira visa a contribuir para a tomada de decisões agrícolas a nível regional com um método de detecção de culturas de arroz por meio de imágens de satélite, que atinge mais de 70% de precisão. o segundo documento é uma contribuição ao conhecimento mineralógico dos nossos solos e suas técnicas de análise, que determinou o teor de argila das terras do vale do rio cauca –umas das mais férteis do país– ao tempo que avalia o modelo de determinação utilizado. dentro desta seção, o estudo que publica os nomogramas técnicos da injetora “unidrench®” permite aos agricultores adaptar os componentes do equipamento às suas necessidades específicas de aplicação de agroquímicos. finalmente, vem um importante estudo que demonstra e documenta a influência benéfica da separação de resíduos sólidos municipais na fonte, uma prática cultural pouco difundida na colômbia, sobre a compostagem dos materiais vegetais contidos neles. em “economia e desenvolvimento rural” temos incluído duas investigações. a primeira delas examina as razões pelas quais os agricultores do departamento de cundinamarca –especificamente no município de el colegio– não têm renovado suas plantações de café, apesar de sua obsolescência. a segunda contribuição relata que a construção e operação do projeto de irrigação e drenagem do vale do alto chicamocha e o município de firavitoba (no departamento de boyacá) tem produzido os resultados esperados, em termos do aumento da produtividade e a produção, com a consequente melhora da renda e o emprego na região. desta forma, fechamos a apresentação desta edição de agronomia colombiana, que esperamos não só satisfaça os nossos leitores, mas também contribua consideravelmente para a nossa próspera agricultura. gerhard fischer editor revagronomiacol 28(2).indb 136 27/11/2010 12:23:02 p.m. resumen abstract en las plantas superiores la biosíntesis del almidón es sensible al efecto de condiciones ambientales adversas, las cuales actúan sobre el suministro de carbohidratos desde los órganos fuente, la actividad de los vertederos y de las enzimas biosintéticas asociadas. mediciones de la planta entera in vivo han demostrado que la tasa de flujo de carbono depende además de las propiedades del vertedero y de las características del sistema de transporte. en este documento también se revisan los aspectos del ajuste de esta interacción por el complejo de respuestas celulares inducidas por los estreses abióticos. además de la problemática de la ruta de señalización del estrés, se elucida su influencia sobre la expresión genética del metabolismo del almidón. por otro lado, se considera la manera como la planta percibe y responde a las señales ambientales a través de modificaciones en la partición del carbono, mediante el incremento de los niveles de los azúcares solubles y otras estrategias fisiológicas de aclimatación al estrés abiótico. in higher plants, starch biosynthesis is highly sensitive to stress acting on the supply of carbohydrates from source organs, sink activity, and the activities of associated enzymes. whole plant measurements in vivo have demonstrated that carbon flow rates are additionally dependent on the properties of sink, as well as those of whole transport system. in this article, some issues of the adjustment of this interaction through the complex of cellular responses to abiotic stress are reviewed. the aspects of pathway of stress signaling and its influence on the genetic program of starch expression are also elucidated. additionally, the pathway, by which a plant senses and responds to environmental cues and endogenous signals through changes in carbon partitioning and increases in soluble sugar cell concentration, and other adaptive physiological strategies are considered. efecto del estrés abiótico sobre la síntesis y degradación de almidón. una revisión effect of abiotic stress on starch synthesis and degradation. a review adriana tofiño1, hernán mauricio romero2 y hernán ceballos3 key words: gene expression, stress signaling, phloem transport, starch biosynthesis. palabras clave: expresión genética, señalización del estrés, transporte floemático, biosíntesis de almidón agronomía colombiana 25(2), 245-254, 2007 introducción en las células vegetales las rutas de transducción de señales afectan la trascripción de genes. las modificaciones en la transcripción pueden llevarse a cabo mediante activación e inhibición de las secuencias de reconocimiento en los promotores por la actividad de factores de trascripción, modificaciones en la cromatina, “empalme” del arnm y cambios en la estabilidad del arnm. el proceso de traducción también está influenciado por la dinámica de transducción de señales a través de modificaciones postranscripcionales, tráfico intracelular, degradación de enzimas, alteraciones de la actividad enzimática o la señalización hormonal. la interacción sinérgica entre las rutas de síntesis de aba y el estrés osmótico, mediante los factores de transcripción dreb y abreb, ejemplifican este tipo de regulación. por otro lado, análisis de mutantes individuales de 14 genes aldh de arabidopsis revelan interacción compleja entre rutas de señalización de respuesta a diversas limitaciones ambientales como sequía, salinidad y frío (chinnusamy et al., 2005; buchanan, 1997). la ruta de biosíntesis del almidón involucra gran número de isoenzimas que interactúan en complejos multiproteínicos y que en casos como el de las enzimas relacionadas con la degradación del almidón, también participan en la “poda” de glucanos altamente ramificados derivados de la síntesis de amilopectina, en el proceso de formación del gránulo (muñoz et al., 2006; lloyd et al., 2005). además del usual proceso refinado de regulación espacio temporal de las enzimas biosintéticas del almidón, el estrés abiótico también afecta la cinética del metabolismo de manera 1 investigadora corpoica, estación experimental motilonia, codazzi, cesar. atofino@corpoica.org.co, 2 profesor, departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. hmromeroa@unal.edu.co 3 profesor, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. h.ceballos@cgiar.org fisiología de cultivos fecha de recepción: marzo 5 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 246 agron. colomb. 25(2) 2007 que el balance de los factores ambientales influencia la relación fuente-vertedero y, por tanto, la acumulación final de almidón en los órganos de almacenamiento (muñoz et al., 2006). tradicionalmente, durante el proceso de domesticación de la mayoría de los cultivos no se consideró como criterio de selección la capacidad de los genotipos para soportar las exigencias causadas por las condiciones abióticas adversas, por lo cual, la capacidad de ajuste o tolerancia de las plantas domesticadas a estas condiciones es limitada (grover et al., 2001). debido a lo anterior, se han utilizado herramientas genómicas en los programas de mejoramiento en busca de disminuir el efecto de las constricciones ambientales. en arroz, maíz, trigo y cebada se han identificado loci asociados con rasgos cuantitativos (qtl) de características relacionadas con resistencia a estreses abióticos como senescencia prematura, ajuste osmótico, morfología radical, caracteres estomáticos, enrollamiento de las hojas y acumulación de aba. así es evidente que las respuestas al estrés tienen un tipo de herencia poligénica que limita las posibilidades de la inserción de genes individuales sobre el metabolismo general de la planta (humphreys y humphreys, 2005; rehman et al., 2005). la presente revisión se enfoca en las bases moleculares de la modificación de la biosíntesis del almidón como respuesta al estrés en las plantas superiores. adicionalmente, se consideran los efectos generales de diversos factores ambientales adversos sobre la red de transducción de señales que modifica la relación fuente-vertedero. por último se ofrece un panorama de las principales estrategias fisiológicas de tolerancia al estrés abiótico en plantas superiores. principales factores que afectan la relación fuente-vertedero diversos factores ambientales causan grandes diferencias en la producción de biomasa por unidad de área entre especies vegetales y genotipos. el-sharkawy et al. (1989) encontraron en yuca (manihot esculenta crantz) asociación altamente significativa entre tasa fotosintética y productividad. sin embargo, en la mayoría de los cultivos, los altos rendimientos no suelen estar asociados con alta capacidad fotosintética, debido principalmente a la influencia genética y ambiental multifactorial que determina el rendimiento final. en este sentido los fotoasimilados producidos en la fuente se transportan hacia los posibles vertederos en forma de sacarosa y otros compuestos de la serie rafinosa dependiendo de la especie y el tipo de carga y descarga en el floema vía simplasto/apoplasto. por tanto, el metabolismo del almidón en el vertedero (semillas, raíces, tubérculos, hojas en desarrollo) está imbricado con la relación entre la síntesis de almidón/sacarosa en la fuente, eficiencia en la exportación de sacarosa, prioridad y potencia del vertedero a través de una compleja y dinámica red autorregulada (chen y kim, 2006). azúcares en la actualidad, los mecanismos que determinan la partición de la biomasa no se han develado totalmente. sin embargo, recientemente se ha propuesto que la concentración de sacarosa desempeña un papel central en la distribución del co2 asimilado, en buena medida a través de la regulación de la expresión de genes asociados con la síntesis de almidón o fructano. por ejemplo, se ha evidenciado que la sacarosa es la principal señal asociada con la inducción de la trascripción de la enzima de ramificación del almidón (sbe). adicionalmente, se han identificado otros azúcares efectores de la sbe como glucosa, glucosa-1-p y furanosa. por otro lado, la sacarosa también inhibe la síntesis de amilasa. mientras que el conjunto de azúcares citosólicos se considera mensajero químico intermediario entre el azúcar suministrado por el floema y el azúcar consumido por las “células receptoras” en el vertedero (muñoz et al., 2006; rung et al., 2004). las diferentes funciones de los azúcares en la ruta de transducción de señales de los limitantes abióticos han sido aprovechadas para inducir cambios en la tolerancia de las plantas mediante la transformación con genes foráneos y expresión alterada de la ruta de la sacarosa, debido principalmente a modificaciones en el balance de la partición del carbono y la fotosíntesis. adicionalmente, el trabajo con mutantes “knockout” y la utilización de genómica comparativa paulatinamente develarán los interrogantes remanentes sobre la percepción celular de los azúcares y su papel en la dinámica de la partición de la biomasa (chinnusamy et al., 2005). luz y ritmo circadiano la luz es un factor determinante en la activación y regulación del metabolismo del almidón. por tanto, modificaciones drásticas en el ritmo circadiano, intensidad y calidad de la luz, afectan la tasa de acumulación y degradación del almidón, removilización desde los vertederos de los productos hidrolíticos del almidón y la concentración de carbohidratos solubles. los ritmos circadianos mediados por luz funcionan por medio de señales relacionadas con 247 los sistemas de fitocromo que se transportan al núcleo, luego de la recepción de la luz, y modifican la expresión de genes con secuencias sensibles a diversos componentes de la ruta de transducción del fitocromo en sus promotores. la oscilación diurna de la enzima clave en el control de la producción final de almidón (agpasa), isoformas cloroplásticas de enzimas asociadas con la biosíntesis del almidón como la fructosa1,6 bifosfatasa y sacarosa fosfato sintasa (sps) y el metabolismo de la maltosa, están bajo la influencia del reloj circadiano (lu et al., 2005; geigenberger et al., 2004). a medida que se avanza en el entendimiento de la biosíntesis del almidón in vivo, se relaciona el estímulo luminoso con la regulación de nuevas enzimas y modificaciones en la cinética enzimática por la inducción de cambios conformacionales de diferentes complejos multiproteínicos. transporte de fotoasimilados la sacarosa es el azúcar predominante en la corriente del floema. un pequeño número de familias traslocan adicionalmente oligosacáridos de la serie rafinosa o azúcares alcohólicos como manitol o sorbitol. evidencias experimentales indican que las fitohormonas están directamente relacionadas con la transferencia de solutos a cortas distancias. por ejemplo, se ha sugerido asociación entre concentración de aba y tasa de crecimiento de los frutos en desarrollo. el aba también estimula la traslocación de azúcares en plantas intactas de fríjol, traslocación de sacarosa dentro del tejido radical de remolacha azucarera y descarga de sacarosa para la absorción del embrión, a partir del apoplasto de las cubiertas de semillas de soya (rolland et al., 2006; holtta et al., 2006; jung dae et al., 2006). el modelo que mejor explica la traslocación en el floema fue propuesto originalmente por e. munch en 1930. el mecanismo de flujo por presión o flujo en masa se basa en la transferencia masiva de los solutos desde la fuente hasta el vertedero, a lo largo de un gradiente de presión hidrostática ligada con el flujo del agua en la corriente transpiratoria y recirculación continua del agua en la planta. en un modelo de transporte propuesto recientemente por holtta et al. (2006), se complementa el concepto de flujo en masa y se pretende explicar el transporte de fotoasimilados entre vertederos competitivos de acuerdo con la dinámica del comportamiento del sistema floemático intacto. el modelo se basa en la extrapolación del modelo sencillo de una fuente y dos vertederos con rutas separadas, valores de resistencia individual y descripción de la función michaeliana específica saturable, a múltiples vertederos competitivos (holtta et al., 2006). el proceso de carga en el floema no es exclusivamente pasivo a través de los plasmodemos pues involucra gran cantidad de proteínas transportadoras de iones, agua y azúcares en la membrana. en la carga del floema participan pasos apoplásticos, simplásticos o su combinación. por ejemplo, en las células vegetales y en las del floema en particular, existe un mecanismo de absorción de sacarosa que depende del atp ligado a la toma de protones (cotransportadores azúcar-protón) que pueden hacer parte de familias de genes con expresión similar en la fuente/ vertedero o especificidad tisular y temporal de expresión. se han identificado y clonado genes que codifican formas heterólogas del transportador sacarosa-h+ (sut1, suc2), en muchas especies. estos genes pueden expresarse en la membrana plasmática de las células acompañantes (suc2) o en la de los vasos cribosos (sut1). recientemente, en caña de azúcar se aisló el transportador shsut1, con alta homología con la familia de transportadores de sacarosa sut/suc. el gen de este transportador, se expresa en hojas maduras que exportan sacarosa y en los entrenudos de los tallos que la acumulan. shsut1 podría actuar en la partición de sacarosa entre el tejido vascular y los puntos de almacenamiento en las células parenquimatosas de los entrenudos de los tallos de caña de azúcar. también existen indicios de transportadores específicos del vertedero como rcscr1 en ricinus communis, que se ajusta dinámicamente al tamaño del vertedero pero no actúa en la descarga del floema (eisenbarth y weig, 2005; rae et al., 2005). adicionalmente se ha identificado mediante herramientas de biología molecular la familia sut en arroz, compuesta por los transportadores ossut1, ossut2, ossut3, ossut4 y ossut5 que presentan expresión diferencial pero traslapada en el transporte de sacarosa a través de membranas en diferentes estados del desarrollo de la planta y tejidos fuente-vertedero (jung dae et al., 2006). de manera similar a la carga en el floema, la descarga de los azúcares en el vertedero puede realizarse tanto por la ruta del simplasto como la del apoplasto. la continuidad del flujo pasivo hacia el vertedero se mantiene gracias al gradiente de concentración de sacarosa mediante la hidrólisis de la sacarosa transportada a glucosa y fructosa en las células cercanas a los haces vasculares en el vertedero. una vez en el apoplasto, la sacarosa se hidroliza mediante la invertasa ácida, la cual está estrechamente ligada a la pared celular (lloyd et al., 2005; chen y kim, 2006). factores ambientales como temperatura y fitohormonas influyen el transporte hacia el vertedero pues actúan sobre el crecimiento y la diferenciación histológica del sumidero. 2007 tofiño, romero y ceballos: efecto del estrés abiótico... 248 agron. colomb. 25(2) 2007 la estructura de los componentes del sistema fuente-vertedero también determina el transporte de asimilados, así, en el mutante miri66a el nivel de transcripción de athb15 (factor de transcripción de expresión exclusiva en tejidos vasculares) disminuye y ocasiona diferenciación celular vascular acelerada a partir de células cambiales/procambiales (aloni et al., 2006). las características del sistema fuente-vertedero son dinámicas y varían de acuerdo con la etapa fenológica del cultivo, genotipo y condiciones agroclimáticas. uno de los objetivos del mejoramiento genético convencional ha sido favorecer el balance del carbono hacia el vertedero. sin embargo, en cultivos básicos como arroz, se ha llegado al parecer a un tope genético que requiere la implementación de estrategias distintas para incrementar el rendimiento y la eficiencia metabólica del carbono en la fuente y el vertedero. debido a lo anterior es indispensable el avance en el entendimiento de la fisiología de la interacción fuentevertedero in vivo mediante análisis de flujo metabólico y otros referidos arriba, para establecer los puntos putativos para el mejoramiento dirigido al incremento de la eficiencia de las rutas metabólicas. asignación de fotoasimilados en la fuente y el vertedero determinadas porciones de carbono se asignan para proveer las necesidades del metabolismo inmediato de la hoja y para satisfacer la demanda metabólica durante el ciclo de 24 horas. las reservas foliares son en consecuencia accesibles para ser reasignadas y exportadas en las noches o durante los periodos de estrés cuando la fotosíntesis es muy baja. cerca de la mitad del carbono recién asimilado se exporta inmediatamente de la hoja por la vía del floema; la otra mitad es almacenada transitoriamente como almidón en el cloroplasto (warren, 2006). en la acumulación de almidón foliar influye el suministro nutricional. la deficiencia de nitrógeno o fósforo en tabaco induce cambios en la actividad de enzimas que afectan la acumulación de carbohidratos como el caso del incremento de la oxidasa alternativa (aox). en condiciones de estrés, la producción de aox disminuye el contenido de carbohidratos (sieger et al., 2005; knox y clarke, 2005). en la tasa de exportación de sacarosa influye el balance entre síntesis de sacarosa y almidón durante el día y la eficiencia degradativa nocturna del almidón. existe un efecto de competencia entre ambas rutas de síntesis que se regula mediante la actividad de un transportador de triosas en la membrana cloroplástica y un complejo mecanismo de regulación alostérica que responde a la concentración de metabolitos intermediarios (lloyd et al., 2005; tofiño et al., 2006). dado que la regulación metabólica de la biosíntesis de almidón y sacarosa tiene que ver con dos enzimas: la fructosa1,6 bifosfatasa y la sacarosa fosfato sintasa (sps), es razonable esperar que los factores que influyen sobre la asignación del carbono, afecten las actividades de estas enzimas (weise et al., 2006). la síntesis de sacarosa a partir de glucosa y fructosa fosforiladas se realiza principalmente gracias a la acción enzimática concertada de sps, sacarosa fosfato fosfatasa y sacarosa sintetasa. sin embargo, la sobreexpresión de otras enzimas de la ruta de la sacarosa, fosfoglucomutasa (pgm) y pirofosfatasa, tiene efectos pleiotrópicos sobre la fotosíntesis, crecimiento y metabolismo heterotrófico de arabidopsis, papa y otros cultivos (rung et al., 2004; lee et al., 2005). el reparto del carbono puede alterarse por la acción individual o conjunta del suministro inadecuado de nutrientes, cambios en la actividad de enzimas claves en el control metabólico y por cambios en la fenología de la fuente (wissuwa et al., 2005). por ejemplo en el híbrido siempre verde, la velocidad de transporte de asimilados hacia el vertedero y la declinación de la tasa fotosintética fueron más lentas y el periodo de llenado de grano más largo con respecto a cultivares normales de trigo (gong et al., 2005). estos aspectos han sido aprovechados por la ingeniería genética en diferentes cultivos como yuca, para mantener la eficiencia de la fuente al aminorar la abscisión de hojas en la planta después de periodos prolongados de sequía, mediante la introducción de un sistema autorregulatorio de inhibición de la senescencia de las hojas asociado con la expresión del gen de isopentenil transferasa, participante en la ruta de síntesis de citoquininas (zhang y gruissem, 2005). también se ha trabajado en la modificación enzimática de adp glucosa pirofosforilasa (agpasa) para incrementar el rendimiento de almidón y la selección de genotipos con mayor capacidad de absorción de nutrientes bajo estrés hídrico para evitar la caída drástica del rendimiento bajo estrés (akihiro et al., 2005; mejía de tafur, 2002). estreses abióticos: genética y mecanismos de respuesta las plantas como organismos sésiles necesitan monitoreo constante de los cambios ambientales para modificar y ajustar el desarrollo y metabolismo en concordancia con tales cambios. la respuesta a estos estímulos ambientales requiere un mecanismo integrado donde las señales 249 internas y externas se detectan y ocasionan una reacción apropiada en la planta (stepanova y alonso, 2005). los principales mecanismos fisiológicos de respuesta general al estrés están relacionados con respuestas plásticas como modificaciones en la época de senescencia, cambios en el funcionamiento de las células guarda o en el cierre estomático, mantenimiento de la estabilidad de las membranas celulares y de los organelos y cambios en la elasticidad de la pared celular (chinnusamy et al., 2005; stepanova y alonso, 2005). se ha observado que la expresión de algunos genes está asociada con la respuesta común a varios tipos de estrés. en arroz, por ejemplo, se clonó un gen homólogo a la glicogenina glucosyltransferasa (osggt) que puede relacionarse con el estrés a la inmersión y con la respuesta plástica general a varios estreses ambientales (chinnusamy et al., 2005). además de proteínas asociadas con la respuesta a un amplio espectro de factores abióticos, se han identificado proteínas específicas a cada tipo de estrés, como las proteínas anaeróbicas (anp) que incluyen enzimas de la glicólisis y la fermentación; proteínas del estrés hídrico (wsp), asociadas con las proteínas de los canales de agua y las que forman osmoprotectantes; las proteínas de embriogénesis tardía (lea), asociadas con la rotación y la translocación de las proteínas como respuesta al estrés osmótico (busch et al.,2005; mariano et al., 2005; grover et al., 2001; seguí et al., 2005; buchanan, 1997). la percepción del estrés involucra componentes específicos de los cuales no se sabe mucho, en el proceso de señalización siguiente a la percepción, se amplifica y transduce el estímulo mediante la maquinaria de transducción que está compuesta por proteínas quinasas, fosfatasas y proteínas de ligamiento al ca+2. también se ha registrado la interacción entre diferentes fitorreguladores intermediarios y otras moléculas de la ruta de señalización, relacionados con la senescencia como etileno, glucosa y aba, y entre auxinas y aba en la cascada de proteínas de genes mitóticos activados por quinasas (mapk). de manera similar, la detención del crecimiento bajo estrés y la reanudación bajo condiciones óptimas se ha asociado con el efecto de la fluctuación del balance hormonal entre aba, giberelinas y auxinas sobre la estabilidad de las proteínas della (figura 1) (bennet et al., 2005). una vez amplificada en el citoplasma, la señal del estrés se transduce al núcleo, donde se activan genes que codifican factores de transcripción (stf) dreb, myc, myb, cbf y hsf, que contienen secuencias complementarias a elementos en los promotores de los genes sensibles al estrés (srg). la síntesis de factores de transcripción puede involucrar ribosomas citoplásmicos que median la interferencia núcleo-citoplasma; después de la síntesis los factores transactivos reingresan al núcleo donde producen la activación transcripcional de los promotores de genes que contienen elementos abre, ltre, dre, hse y are, sensibles al estrés (sre), a los que se ligan factores de transcripción. los genes de respuesta al estrés (srg) se traducen en ribosomas citoplásmicos en proteínas del estrés, cdr, wsp, ssp, hsp, anp, entre otras, responsables de la respuesta bioquímica celular y la consecuente respuesta fisiológica en la planta entera (figura 1) (lamotte et al., 2005; chernyad, 2005; akihiro et al., 2005; buchanan, 1997). respuestas hormonales del metabolismo del almidón al estrés abiótico además del papel sobresaliente de las fitohormonas en la regulación de la cascada bioquímica que modifica la expresión genética, ciertos iones como el ca+2 y algunos metabolitos intermediarios median algunos de los procesos integrados y las reacciones de respuesta de la planta al estrés (rolland et al., 2006). se ha demostrado en arabidopsis y yuca que aba actúa sinergísticamente con los azúcares en la intensificación de la expresión de los genes de la ruta biosintética del almidón apl3 y sbe2.2 (akihiro et al., 2005). el aba regula también la expresión de otros genes, por ejemplo, aldehído dehidrogenasa (aldh), osaps2 y osapl4. el análisis de mutantes de los genes aldh sugiere que las respuestas al estrés se controlan diferencialmente, además de aba, por las rutas que afectan el metabolismo del azúcar y la composición de los ácidos grasos de las membranas (kirch et al., 2005). por otro lado, en arroz la expresión de osaps2 y osapl4 promovieron la acumulación de almidón de acuerdo con el incremento de aba y sacarosa (akihiro et al., 2005). otras fitohormonas que modifican el metabolismo del almidón bajo estrés son las giberelinas y las citoquininas. las giberelinas actúan en el desarrollo de las semillas de arabidopsis mediante la inducción de los genes de a-amilasa. algunos investigadores sugieren que las citoquininas también desempeñan papel crucial en la partición de la biomasa pues se ha encontrado relación entre la concentración de varias citoquininas en parte aérea/raíz y acumulación preferencial de azúcar. este fenómeno afecta la “potencia relativa del vertedero” pues se exporta hacia la raíz cantidades relativamente mayores de carbohidratos (aloni et al., 2006), además del avance en el entendimiento de los 2007 tofiño, romero y ceballos: efecto del estrés abiótico... 250 agron. colomb. 25(2) 2007 componentes individuales de las bases moleculares de las fitohormonas como las mencionadas en este segmento. en la actualidad es de gran relevancia, el conocimiento de la genética de la integración del balance hormonal y la tasa de proliferación/diferenciación celular, componente fundamental del cambio metabólico en la fuente y el vertedero. efecto del estrés en el metabolismo del almidón en la fuente la eficiencia del proceso fotosintético depende de factores ambientales como humedad, temperatura e intensidad lumínica. la planta ajusta su eficiencia fotosintética a la máxima intensidad de luz, temperatura, estado de desarrollo, factores genéticos y a la apertura y cierre estomáticos dependientes de la dinámica del continuo sueloplanta-atmósfera. en este sentido, la tasa fotosintética de yuca disminuye notablemente durante periodos de estrés hídrico y la magnitud del efecto depende del genotipo, estado nutricional, intensidad lumínica, y concentración subestomática del co2 (el-sharkawy et al., 1989; mejía de tafur, 2002). la fotosíntesis es particularmente sensible al estrés por temperatura. el calor moderado puede ocasionar daños en el fotosistema ii, degradación de los tilacoides, desactivación de rubisco y reducción en la tasa fotosintética pues se estimula la producción de formas reactivas de oxígeno, en gran parte por el incremento de la actividad oxigenasa de rubisco. la tolerancia al estrés por temperatura elevada está relacionada, entre otros aspectos, con la capacidad de las plantas de modificar la composición de los lípidos de los tilacoides o por el suministro de isopreno. también es de relevancia el papel de proteínas de choque térmico (hsp), mecanismos de disipación de calor, capacidad transpiratoria, etc. (sharkey, 2005). además de daños al proceso fotosintético por la sobreproducción de radicales libres de oxígeno (ros) (rey et al., 2005), el estrés ocasiona alteraciones en la biosíntesis de carbohidratos no estructurales. en tejidos foliares de mango y manzana se forman sorbitol y sacarosa a expensas del almidón; mientras que en respuesta al estrés hídrico la actividad de agpasa decrece y aumenta la de amilasa. por otro lado, modificaciones en la actividad de las enzimas relacionadas con la síntesis de sacarosa, afectan el contenido y calidad de almidón formado en el vertedero (rolland et al., 2006; cheng et al., 2005). el incremento en la acumulación de azúcares solubles también promueve la tolerancia al estrés por frío en plantas superiores. de tal modo que la degradación del almidón desempeña un papel fundamental en la acumulación de azúcares inducidos por baja temperatura y está asociada con la función de a-glucano/h2o diquinasa, que regula putativamente la degradación del almidón en los plastidios. otra molécula involucrada en la tolerancia al frío y otros estreses es la trehalosa que actúa como protector de la estabilidad de las estructuras biológicas. las plantas transgénicas de tabaco y papa con sobreexpresión de trehalosa desarrollan tolerancia a la sequía y a la salinidad (zhang et al., 2005; chinussamy et al., 2005). de acuerdo con lo anterior, el mejoramiento genético para la estabilidad de la eficiencia genética de la fuente bajo estrés abiótico se fundamenta en la selección de genotipos con mecanismos eficientes de disipación del calor, eficiencia en la fermentación etanólica, velocidad de síntesis de solutos compatibles y moléculas detoxificantes del h2o2 y radicales libres, pues en esencia el efecto general del estrés abiótico en el metabolismo del almidón en la fuente se basa en la disminución de la eficiencia enzimática y la disrupción de los complejos proteínicos asociados con la fotosíntesis y la ruta biosintética del almidón. la selección asistida por marcadores podría indicar en cada especie los genes candidato putativos de mayor relevancia en la tolerancia al estrés abiótico. efecto del estrés abiótico en el metabolismo del almidón en el vertedero el metabolismo del almidón en el vertedero se ajusta a las fluctuaciones del suplemento de fotosintatos a partir de la fuente y a la dinámica de la interacción de los factores ambientales, pues los cambios en la concentración de azúcares y removilización de reservas constituyen simultáneamente mecanismo de aclimatación y componente de la ruta de señalización ante diferentes tipos de estrés. la fisiología de los carbohidratos en las flores por ejemplo, se afecta fuertemente por el estrés abiótico, que ocasiona infertilidad parcial o total (lebon et al., 2005). el llenado de los granos del arroz también depende del suplemento de carbohidratos en la fuente conjuntamente con la actividad del vertedero, lo cual incluye la actividad de transportadores de sacarosa, enzimas relacionadas con la síntesis del almidón y diversos factores de regulación transcripcional. un fenómeno asociado con la cinética órgano-específica de las enzimas ligadas al metabolismo de la sacarosa es el desarrollo no uniforme de los cariópsides, de acuerdo con la ubicación en las panículas del arroz, que se explica por diferencias entre cariópsides inferiores 251 y superiores en la relación hexosa/sacarosa, actividad de invertasa ácida y expresión de los genes del metabolismo de la sacarosa (ishimaru et al., 2005). de modo similar, en fríjol mungo se registraron variaciones cualitativas y cuantitativas del almidón durante el desarrollo de las vainas; también se observó acción sinérgica de susy, ugpasa y agpasa en el control de la partición de sacarosa en adp glucosa y, por consiguiente, en la regulación de la potencia del vertedero (muñoz et al., 2006). la temperatura elevada constituye otro factor que ocasiona alteraciones en la acumulación de almidón y amilosa, estructura fina de la amilopectina y actividad de algunas enzimas relacionadas con la síntesis del almidón. los cambios en la relación amilosa/amilopectina debidos al calor en gran parte se explican por la variación en la actividad de gbss (cheng et al., 2005). de manera similar, la temperatura afecta el llenado del grano de trigo y ocasiona la removilización de reservas de carbohidratos no estructura2007 tofiño, romero y ceballos: efecto del estrés abiótico... figura 1. modelo del proceso de percepción y respuesta de la célula vegetal al estrés abiótico. la gráfica representa un modelo mecanicista sugerido de las posibles rutas de percepción y transducción de señales del estrés hídrico a nivel celular, que no se presenta estrictamente en el metabolismo in vivo. sin embargo, se ajusta a los fundamentos teóricos y ayuda a la comprensión del lector. los recuadros en mayúscula definen tanto el proceso metabólico general como la numeración con la que se identifican ejemplos alternativos de cada proceso, en los recuadros en minúscula. la secuencia numérica indica la secuencia sugerida de eventos en la ruta de percepción y respuesta. (modificado de bennet et al., 2005; grover et al., 2001; lamotte et al., 2005; lu et al., 2005; rolland et al., 2006). abreviaciones: mapk: proteínas de genes mitóticos activados por quinasas; hxk: hexoquinasas; lre: elementos de respuesta a la luz; dre: elementos de respuesta a la sequía; abre: elementos de respuesta a aba; stf: factores de transcripción del estrés; srg: genes de respuesta al estrés; sod: superóxidodismutasa; chs: chalcona sintetasa; aldh: aldehido dehidrogenasa; wsp: proteínas del estrés hídrico; hsp: proteínas del choque térmico; anp: proteínas anaeróbicas; pal: fosfato amonioliasa; ssp: proteínas del estrés por sales. 252 agron. colomb. 25(2) 2007 les y de nitrógeno desde el tallo, lo cual sugiere asociación entre senescencia foliar y la eficiencia de la removilización (tahir y nakata, 2005). la biosíntesis del almidón también es sensible al efecto nutricional pues los diferentes elementos actúan como efectores, sustratos, inactivadores o componentes estructurales de las enzimas asociadas con la ruta. en las plantas de garbanzo sometidas al frío, por ejemplo, la concentración de almidón, azúcares reductores y no reductores varió en las semillas de acuerdo con las concentraciones de molibdeno (nautiyal et al., 2005; nayyar et al., 2005). de manera similar, las concentraciones inadecuadas de boro afectan la calidad de las semillas e incrementan la actividad de enzimas de la senescencia (chatterjee et a.l, 2005). mientras que diferentes proporciones de hierro, cobalto y fósforo afectan la calidad del fruto en tomate, al disminuir la concentración de clorofila a y b, licopeno, azúcares reductores y almidón (chatterjee y chatterjee, 2005). en cebada diferentes niveles de fósforo bajo ambientes saturados con co2 afectaron la calidad del grano pues incrementaron adenilatos, glutamina y carbohidratos no estructurales a expensas del almidón. también, se registran cambios en la morfología y la expresión genética en las raíces de lupino blanco sometidas a estrés por déficit/exceso de fósforo pues la fotosíntesis y los azúcares están asociados con la transducción de señales que modifican la expresión genética bajo deficiencia de fósforo (junqi liu et al., 2005). las lesiones resultantes del estrés hídrico se relacionan con efectos dañinos de la desecación sobre el protoplasma. la proporción de almidón total en el grano de cebada y trigo tendió a aumentar en condiciones de estrés hídrico, lo cual puede indicar plasticidad para contrarrestar la desecación del protoplasma (pessarakli et al., 2005). otro mecanismo para contrarrestar la desecación del protoplasma de las células del vertedero se identificó en variedades comerciales de yuca bajo estrés por deficiencia hídrica prolongada. la producción de materia seca del cultivo dependió más de la fertilización que del estrés hídrico y el contenido total de nutrientes fue mayor en las plantas bajo estrés hídrico (mejía de tafur, 2002). adicionalmente se evidenció que la acumulación de azúcares solubles y otro tipo de moléculas en las raíces, como norefinetrina en papa y prolina en garbanzo constituye una respuesta fisiológica de aclimatación de las plantas al estrés osmótico (kukreja et al., 2005). la concentración interna del oxígeno en el vertedero afecta la partición de asimilados en las plantas y la potencia de vertedero expresada en la raíz (herschbach et al., 2005). por ejemplo, en el grano de maíz se altera la síntesis de almidón y la distribución del atp debido a la fluctuación de la concentración de oxígeno. en condiciones anóxicas la fermentación etanólica es la vía de suministro energético pues debido a las altas tasas de glicólisis y fermentación el agotamiento rápido de los azúcares almacenados incrementa las probabilidades de supervivencia (mancuso y marras, 2006). por ejemplo en medicago truncatula la actividad de alaat incrementó la concentración de alanina que limita la acumulación del compuesto tóxico acetaldehído, producto de la fermentación (ricoult et al., 2005). por otro lado, la modificación de la actividad de algunas enzimas relacionadas con la ruta de la síntesis de sacarosa como sacarosa fosfato sintasa (sps) y sacarosa sintetasa (susy), se correlacionaron con la tolerancia a las condiciones anóxicas en potomagetón, pues se observó que el nivel de cdna del gen susy fue proporcional al alargamiento anaerobio del tallo (harada et al., 2005). el efecto del estrés abiótico al igual que los mecanismos de tolerancia al estrés abiótico son similares en la fuente y el vertedero. sin embargo, aunque el efecto del estrés actúa simultáneamente limitando tanto la fotosíntesis como la absorción de nutrientes, el principal problema para el rendimiento de los cultivos es la removilización y deterioro en la calidad de las reservas durante el periodo de estrés y durante la restauración de la normalidad metabólica posterior a la desaparición de la condición limitante. algunos cultivos presentan tolerancia natural frente a ciertas constricciones ambientales como la tolerancia a sequía de la yuca. sin embargo el cultivo es extremadamente susceptible a la inundación. cuando no existe variabilidad genética en las características de tolerancia al estrés dentro del germoplasma de la especie, el mejoramiento genético debe combinarse con estrategias productoras de variabilidad como la ingeniería genética y la mutagénesis inducida. las estrategias genómicas deben apuntar hacia la estabilidad de las enzimas del almidón en la fuente y el vertedero, promoción de la estabilidad de la fotosíntesis neta y la absorción de nutrientes y la modificación de la cinética michaeliana de las enzimas degradadoras del almidón bajo estrés, para promover la removilización de almidón de órganos distintos al del interés comercial. por ejemplo, la movilización rápida de reservas del tallo y hojas maduras de la planta de yuca en vez del almidón de las raíces. estos avances solo serán posibles a través del descubrimiento de promotores organoespecíficos y el desarrollo de minicromosomas para la inserción de genes múltiples (chynnusamy et al., 2005). 253 literatura citada akihiro, t., k. mizuno y t. fujimura. 2005. gene expression of adp-glucose pyrophosphorylase and starch contents in rice cultured cells are cooperatively regulated by sucrose and aba. plant cell physiol. 46(6), 937-946. aloni, r., e. aloni, m. langhans y c. ullrich. 2006. role of cytokinin and auxin in shaping root architecture: regulating vascular differentiation, lateral root initiation, root apical dominance and root gravitropism. aob 97(5), 883-893. bennet, m., c. bellini y d. van der straten. 2005. integrative biology: dissecting cross-talk between plant signaling pathways. physiol. plant. 123, 109. buchanan-wollaston,v. 1997. the molecular biology of leaf senescence. j. expl. bot. 48(307), 181-199. busch, w., m. wunderlich y f. schoffl. 2005. identification of novel heat shock factor-dependent genes and biochemical pathways in arabidopsis thaliana. plant. j. 41, 1-14. chatterjee, c., sinha pratima y b. dube. 2005. biochemical changes, yield, and quality of gram under boron stress. comm. soil sci. plant anal. 36, 13-14. chatterjee, j. y c. chatterjee. 2005. deterioration of fruit quality of tomato by excess cobalt and its amelioration. comm. soil sci. plant anal. 36 (13-14), 1931-1945. chen, x. y j. kim. 2006. transport of macromolecules through plasmodesmata and the phloem. physiol. plant. 126(4), 560-567. cheng, f., l. zhong, n. zhao, y. liu y g. zhang. 2005. temperature induced changes in the starch components and biosynthetic enzymes of two rice varieties. plant growth regulat. 46(1), 87-95. chernyad, i. 2005. effect of water stress on the photosynthetic apparatus of plants and the protective role of cytokinins: a review. prikladnaya biokh. mikrobiol. 41(2), 133-147. chinnusamy, v., liming xiong y jiankang zhu. 2005. chapter two: use of genetic engineering and molecular biology approaches for crop inprovement for strees environments. pp. 4795. en: ashraf, m. y p. harris (eds.). abiotic stresses plant resistance through breeding and molecular approaches. food products press, binghamton. eisenbarth, d. y a. weig. 2005. sucrose carrier rcscr1 is involved in sucrose retrieval, but not in sucrose unloading in growing hypocotyls of ricinus communis l. plant biol. 7, 98-103. el-sharkawy, m., j. cock, e. marcio y m. porto. 1989. características fotossintéticas da mandioca(manihot esculenta crantz). rev. bras. fisiol. veg. 1(2), 143-154. geigenberger, p., a. kolbe y a. tiessen. 2004. redox regulation of carbon storage and partitioning in response to light and sugars. j. expl. bot. 55(406), 2131-2145. gong, y., j. zhang, j. gao, j. lu y j. wang. 2005. slow export of photoassimilate from stay-green leaves during late grainfilling stage in hybrid winter wheat (triticum aestivum l.). j. agron. crop. sci. 4(191), 292. grover, a., a. kapoor, o. satya, s. agarwal, ch. sahi, s. katiyar, m. agarwal y h. dubey. 2001. understanding molecular alphabets of the plant abiotic stress responses. curr sci. 80(2), 206216. harada t., s. satoh, t. yoshioka y k. ishizawa. 2005. expression of sucrose synthase genes involved in enhanced elongation of pondweed (potamogeton distinctus) turions under anoxia. ann. bot. 96(4), 683-692. herschbach, c., s. mult, j. kreuzwieser y s. kopriva. 2005. influence of anoxia on whole plant sulphur nutrition of flooding-tolerant poplar (populus tremula × p. alba). plant cell environ. 28(2), 167-175. hölttä, t., t. vesala, s. sevanto, m. perämäki y e. nikinmaa. 2006. modeling xylem and phloem water flows in trees according to cohesion theory and münch hypothesis. treesstruct. func. 20(1), 67-78. humphreys, m. y m.w. humpreys. 2005. breeding for stress resistance: general principles. pp. 19-14. en: arshraf m. y p. harris. (eds.). abiotic stresses plant resistance through breeding and molecular approaches. food products press, binghamton. ishimaru, t., t. hirose, t. matsuda, a. goto, t. kazunari, h. sasaki, o. tera, r. ishii, r. ohsugi y t. yamagishi. 2005. expression patterns of genes encoding carbohydrate-metabolizing enzymes and their relationship to grain filling in rice (oryza sativa l.): comparison of caryopses located at different positions in a panicle. plant cell physiol. 46(4), 620–628. jung dae lim, cho jung-il, park youn-il, hahn tae-ryong, choi sang-bong, jeon jong-seong. 2006. sucrose transport from source to sink seeds in rice. physiol. plant. 126(4), 572-581. junqi liu, d. samac, b. bucciarelli, d. allan y c. vance. 2005. signaling of phosphorus deficiency-induced gene expression in white lupin requires sugar and phloem transport. plant j. 41, 257-268. kirch, h., s. schlingensiepen, s. kotchoni, r. sunkar y bartels. 2005. detailed expression analysis of selected genes of the aldehyde dehydrogenase (aldh) gene superfamily in arabidopsis thaliana. plant. mol. biol. 3(57), 315-332. knox, k. p. clarke; 2005. nutrient availability induces contrasting allocation and starch formation in resprouting and obligate seeding shrubs. funct. ecol. 4(19), 690-670. kukreja, s., a. nandwal, n. kumar, s. sharma, s. sharma, v. unvi y p. sharma. 2005. plant water status, h2o2 scavenging enzymes, ethylene evolution and membrane integrity of cicer arietinum roots as affected by salinity. biol. plant. 49(2), 305-308. lamotte, o., c. courtois, l. barnavon, a. pugin y d. wendehenne. 2005. nitric oxide in plants: the biosynthesis and cell signalling properties of a fascinating molecule. planta 221, 1-4. lebon, g., e. duchene, brun,o. y c. clement. 2005. phenology of flowering and starch accumulation in grape (vitis vinifera l.) cuttings and vines. ann. bot. 95, 943-948. lee j., d.s. lee, s. bhoo, j.s. jeon, y.h. lee y t.r. hahn. 2005. transgenic arabidopsis plants expressing escherichia coli pyrophosphatase display both altered carbon partitioning in their source leaves and reduced photosynthetic activity. plant cell rep. 24(6), 374-382. lloyd, j., j. kossmann y g. ritte. 2005. leaf starch degradation comes out of the shadows. trends plant sci. 3(10), 130-137. lu, y., j.p. gehan y t. sharkey. 2005. daylength and circadian effects on starch degradation and maltose metabolism. plant physiol. 138(4), 2280-2291. 2007 tofiño, romero y ceballos: efecto del estrés abiótico... 254 agron. colomb. 25(2) 2007 mancuso, s. a. marras. 2006. adaptative response of vitis root to anoxia. plant cell physiol. 47(3), 401-409. mariano, e., r. jorge; g. keltjens y m. menossi. 2005. metabolism and root exudation of organic acid anions under aluminium stress. braz. j. plant. physiol. 17(1), 157-172. mejía de tafur, m. 2002. fisiología de la yuca manihot esculenta crantz. pp. 34-45. en: ospina, b. y h. ceballos. (eds.). la yuca en el tercer milenio: sistemas modernos de producción, procesamiento, utilización y comercialización. ciat, calí. muñoz, f., m. morán zorzano, n. alonso-casajús, e. barojafernández, e. etxeberria y j. pozueta-romero. 2006. new enzymes, new pathways an alternative view on starch biosynthesis in both photosynthetic and heterotrophic tissues of plants. biocatalysis and biotransformation 24(1-2), 63-76. nayyar, h., t. bains, s. kumar y g. kaur. 2005. chilling effects during seed filling on accumulation of seed reserves and yield of chickpea. j. sci food agric. 85, 1925-1930. nautiyal, n., s. singh y c.h. chatterjee, 2005. seed reserves of chickpea in relation to molybdenum supply. j. sci food agric. 85, 860-864. pessarakli, m., p. morgan y j. gilbert. 2005. dry-matter yield, protein synthesis, starch, and fiber content of barley and wheat plants under two irrigation regimes. j. plant nutr. 7(28), 1227-1241. rae, a., j. perroux c.h. grof. 2005. sucrose partitioning between vascular bundles and storage parenchyma in the sugarcane stem: a potential role for the shsut1 sucrose transporter. planta 220(6), 817-825. rehman, s., p. harris y m. ashraf. 2005. stress environments and their impact on crop production. pp. 3-18. en: ashraf, m. y p. harris. (eds.). abiotic stresses plant resistance through breeding and molecular approaches. food products press, binghamton. rey, p., s. cuiné, f. eymery, j. garin; m. court, j. jacquot, n. rouhier y m. broin. 2005. analysis of the proteins targeted by cdsp32, a plastidic thioredoxin participating in oxidative stress responses. plant j. 1(41), 31-42. ricoult, c., j. cliquet y a. limami. 2005. stimulation of alanine amino transferase (alaat) gene expression and alanine accumulation in embryo axis of the model legume medicago truncatula contribute to anoxia stress tolerance. physiol. plant. 1(123), 30. rolland, f., e. baena-gonzález y j. sheen. 2006. sugar sensing and signaling in plants: conserved and novel mechanisms. annu. rev. plant biol. 57, 675-709. rung, j., h. draborg, k. jorgensen, y t. nielsen. 2004. carbon partitioning in leaves and tubers of transgenic potato plants with reduced activity of fructose-6-phosphate,2-kinase/fructose2,6-bisphosphatase. physiol plant. 121(2), 204-212. seguí, j., p. testillano, s. jouannic, y. henry y m. risueño. 2005. mitogen-activated protein kinases are developmentally regulated during stress-induced microspore embryogenesis in brassica napus l. histochem. cell biol. 4-5(123), 541-551. sharkey, t. 2005. effects of moderate heat stress on photosynthesis: importance of thylakoid reactions, rubisco deactivation, reactive oxygen species, and thermotolerance provided by isoprene. plant cell environ. 3(28), 269. sieger, s., b. kristensen, c. robson, s. amirsadeghi, e. eng, a. abdel-mesih, møller, i. y g. vanlerberghe. 2005. the role of alternative oxidase in modulating carbon use efficiency and growth during macronutrient stress in tobacco cells. j. exp. bot. 56(416), 1499-1515. stepanova, a. y j. alonso. 2005. ethylene signalling and response pathway: a unique signaling cascade with a multiple of inputs and outputs. physiol. plant. 123, 195-206. tahir, i. y n. nakata. 2005. remobilization of nitrogen and carbohydrate from stems of bread wheat in response to heat stress during grain filling. j. agron. crop. sci. 2(191), 106. tofiño, a., m. fregene, h. ceballos y d. cabal. 2006. regulación del almidón en plantas terrestres: perspectivas de modificación. acta agron. 55(1), 1-13. warren, ch. 2006. why does photosynthesis decrease with needle age in pinus pinaster? trees structure and function 20(2),157-164 weise, s., s. schrader, k. kleinbeck y t. sharkey. 2006. carbon balance and circadian regulation of hydrolytic and phosphorolytic breakdown of transitory starch. plant physiol. 141, 879-886. wissuwa, m., g. gamat y a. ismail. 2005. is root growth under phosphorus deficiency affected by source or sink limitations? j. expl. bot. 56(417),1943-1950. zhang, s., b. yang, c. feng y h. tang. 2005. genetic transformation of tobacco with the trehalose synthase gene from grifola frondosa fr. enhances the resistance to drought and salt in tobacco. j. integ. plant biol. 5(47), 579. zhang, p. y w. gruissem. 2005. leaf senescence-inducible expression of isopentenyl transferase in cassava rendering it resistant to drought stress. the global food and product chain: dynamics, innovations, conflicts, strategies, deutscher tropentag 2005. october 11-13. university of hohenheim, stuttgart. zhang, p. y w. gruissem. 2005. leaf senescence-inducible expression of isopentenyl transferase in cassava rendering it resistant to drought stress. 2nd international conference on integrated approaches to sustain and improve plant production under drought stress. september 24-28. rome. agronomía 22-1 final corregido.indd 1 investigador, corpoica, c.i. nataima. e-mail: fanor@gmx.net 2 investigador, corpoica, c.i. nataima. 3 profesor titular, fachgebiet obstbau des institutes für gartenbauwissenschaft, humboldt-universität zu berlin, berlín. fecha de recepción: 28 de enero de 2004. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2004. agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 32-39 determinación del punto óptimo de cosecha en el lulo (solanum quitoense lam. var. quitoense y septentrionale) determining the proper time for picking lulo fruit (solanum quitoense lam. var. quitoense and septentrionale) fanor casierra-posada1, edgardo josé garcía2 y peter lüdders3 resumen: este trabajo se orientó a evaluar las características fisicoquímicas de los frutos de dos variedades botánicas de lulo (solanum quitoense lam. var. quitoense y septentrionale) cultivadas en garzón, huila. la evaluación de los frutos se realizó mediante el promedio del peso fresco y seco, la pérdida de peso, la firmeza de la fruta, la acidez titulable, los sólidos solubles totales (sst), la relación sst / acidez titulable y los días de cosecha a maduración. los frutos se cosecharon en cuatro estados de maduración y se expusieron a temperatura ambiente (30 ± 2° c y 50 ± 5% hr) y a temperatura de refrigeración (13 ± 1° c y 85 ± 2% hr). los frutos testigo se cosecharon con madurez de consumo. los parámetros de calidad evaluados se midieron cuando los frutos llegaron a la madurez de consumo, y estos parámetros se compararon con los medidos en los frutos testigo. la época de cosecha a maduración y el ph fueron afectados por el estado de maduración. los frutos cosechados en un estado temprano de maduración demoraron más tiempo en madurar. los factores ‘estado de maduración’ y ‘condiciones de almacenamiento’ influyeron sobre la firmeza de los frutos y sobre la relación sst/acidez titulable. los sst fueron afectados por el estado de madurez y las condiciones de almacenamiento. la acidez titulable de los frutos dependió de la variedad botánica. la pérdida de peso durante el almacenamiento fue determinada por los tres factores evaluados. los frutos cosechados entre 50 y 75% de maduración mostraron los mejores valores en cuanto a los parámetros de calidad, en relación con frutos cosechados en estados de maduración más tempranos. palabras clave: maduración, poscosecha, sólidos solubles totales, acidez titulable, firmeza, ph. abstract: this research was aimed at evaluating the physical and chemical characteristics of fruit from two botanical varieties of lulo (solanum quitoense lam. var. quitoense and septentrionale) growing in garzón, huila. fruit evaluation was based on mean fresh and dry fruit weight, weight loss, fruit firmness, acidity, ph, total soluble solids (tss), tss / acidity ratio and days taken from harvesting to ripening. fruit were harvested at four stages of maturity and exposed to room temperature (30 ± 2°c and 50 ± 5% humidity) and low temperature (13 ± 1°c and 85 ± 2% humidity). control fruit were harvested at maturity (ripe for consumption). quality parameters were evaluated when fruit were ripe; these parameters were then compared to control fruit parameters. time taken from harvesting to ripening and ph were affected by maturity stage. fruit in early stages of maturity ripened slowly. maturity stage and storage conditions affected fruit firmness and tss/acidity ratio. sst was affected by maturity stage and storage conditions. variety affected fruit acidity. weight loss was affected by the three evaluated factors. fruit harvested at between 50% and 75% maturity showed the best quality characteristics regarding fruit harvested at an earlier stage of maturity. key words: ripening, postharvest, total soluble solids, titrable acidity, firmness, ph. casierra-posada et al.: determinación del punto óptimo... 332004 introducción en colombia, el cultivo del lulo en el año 2000 ocupaba un área de 4.804 ha con una producción promedio de 37.477 t∙a-1 y un rendimiento promedio de 7.801 t∙ha-1 (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2001). del área sembrada, el 74% se estableció bajo la tipología de economía campesina tradicional y el 26% restante se cultivó bajo economía empresarial (franco et al., 2002). las dos variedades botánicas de lulo más importantes en el país son la septentrionale y la quitoense: la primera se caracteriza por la presencia de espinas en el tallo y en las hojas, mientras la segunda variedad no presenta espinas; además, el fruto es generalmente menos ácido que en la variedad septentrionale (estrada, 1992). el índice de maduración con el que se recolecta la fruta tiene gran influencia sobre el comportamiento durante la poscosecha y la comercialización del lulo. por tanto, el estado de maduración en el que se cosechan los frutos es un factor dependiente de la distancia entre el punto de recolección y el centro de acopio; así, a mayor distancia, los frutos se deben cosechar en un estado de maduración más temprano y viceversa. en las plantaciones pequeñas de economía campesina, el índice de madurez de los frutos de lulo se determina visualmente por el color de la epidermis, que cambia de verde oscuro a verde claro; posteriormente los frutos adquieren tonalidades amarillas en los costados hasta llegar al color amarillo característico de los frutos maduros de la variedad (caicedo, 1999). la madurez hortícola se define como “la fase en la cual un producto ha alcanzado un estado suficiente de desarrollo como para que después de la cosecha y del manejo poscosecha (incluyendo la madurez comercial, si se requiere), su calidad sea, por lo menos, la mínima aceptable” (kader, 1992a). teniendo en cuenta que el lulo es un fruto climatérico, se han realizado ensayos para establecer los cambios producidos durante el proceso de la maduración y poscosecha en frutos de lulo expuestos a temperaturas entre 6 y 18º c con una humedad relativa (hr) entre 75 y 80%, encontrándose que los frutos almacenados a 6º c y 75% de humedad relativa no desarrollan completamente las características de maduración. por su parte, los frutos almacenados a 6 ºc alcanzan la máxima intensidad respiratoria el día 24, el día 22 a 10º c y el día 19 a 18º c (galvis y herrera, 1999). así mismo, se han realizado algunos ensayos para mantener la calidad de los frutos de lulo durante la poscosecha. para el efecto se utilizaron aspersiones con ésteres de sacarosa y diferentes tipos de películas para conservación de alimentos. el mejor resultado se obtuvo cubriendo los frutos con una película biodegradable de polisacáridos, con la cual se redujo la pérdida de peso fresco, la transpiración y el ablandamiento de los frutos (huyskens-keil et al., 2001). la aplicación de kmno 4 (1 g∙kg-1 de fruta) permite prolongar en diez días la vida del lulo almacenado en cajas de cartón a 18º c y 75% de humedad relativa. además, la inmersión de los frutos en solución de cacl 2 al 10% ayuda a reducir la pérdida de firmeza, a retardar su maduración y, por tanto, a prolongar la vida útil de los frutos expuestos a la temperatura y humedad relativa mencionados (ramírez et al., 1992; citados por galvis y herrera, 1999). los esfuerzos de los agricultores orientados hacia la producción del lulo se ven disminuidos por las pérdidas causadas por múltiples factores que afectan los frutos durante la precosecha, la cosecha y la poscosecha, razón por la cual se realizó este trabajo a fin de encontrar el punto óptimo de cosecha del fruto, de tal manera que se afecten en mínimo grado los parámetros que determinan la calidad del fruto cuando éste alcanza la madurez de consumo. ello permitiría cosechar los frutos en un grado de madurez tal que soporten la manipulación y el maltrato causado a lo largo de las actividades realizadas durante la cosecha y la poscosecha sin alterar la calidad de la fruta. materiales y métodos para la realización del presente ensayo se utilizaron las variedades botánicas septentrionale y quitoense que corresponden a las plantas de lulo con y sin espinas, respectivamente. los frutos se tomaron de un cultivo comercial ubicado en la vereda el vergel del municipio de garzón (huila), ubicado a 2.650 m.s.n.m., con una temperatura media anual de 21° c. el ensayo se realizó en las instalaciones del centro de investigación nataima de corpoica, vía espinal ibagué. los factores evaluados fueron: variedad botánica (quitoense y septentrionale), condiciones de almacenamiento (30 ± 2° c con 50 ± 5% hr y 13 ± 1° c con 85 ± 2% hr) y grado de madurez (uno a cuatro). como testigo se tomó el grado de maduración cinco (tabla 1). agronomía colombiana 34 vol. 22 · no. 1 firmeza (kg), sólidos solubles totales (ºbrix), ph del jugo, acidez titulable (expresada como porcentaje de ácido cítrico), índice de madurez (sólidos solubles totales / acidez titulable) y pérdida de peso (g). como información complementaria se registró el peso fresco del fruto, así como su diámetro longitudinal y ecuatorial al momento de la cosecha. estas variables se midieron cuando cada uno de los frutos cosechados en los diferentes estados de maduración alcanzó el estado cinco de madurez. el ensayo se realizó bajo un diseño de bloques completos al azar con diez replicaciones. la unidad experimental estaba conformada por un fruto. la información obtenida se analizó mediante un análisis de varianza y se hizo la prueba tukey para la comparación de promedios (alfa = 0,05). los análisis estadísticos se hicieron mediante la aplicación spss (8.0)®. en las barras de las figuras se presenta la respectiva desviación estándar y los resultados de la prueba tukey, en donde los tratamientos que tienen letras iguales no presentan diferencias estadísticas significativas al 95% de probabilidad. resultados y discusión en todas las figuras reportadas, el valor numérico de los tratamientos corresponde al grado de madurez al momento de la cosecha, de acuerdo con la tabla 1. la letra que acompaña a cada valor numérico corresponde a las condiciones de almacenamiento (a: 30º c con 50% hr; r: 13º c con 85 % hr, que corresponden a a: ambiente y r: refrigerado. la letra c corresponde al grado de madurez de consumo medido en condiciones de campo en el momento de la cosecha). en términos generales se encontró que los frutos cosechados en los grados de maduración tres y cuatro presentaron las mejores condiciones en cuanto a la evaluación de los parámetros que determinan la calidad, comparados frente a la evaluación hecha en los frutos cosechados directamente con maduración de consumo. duración de cosecha a maduración de consumo con respecto a esta variable (duración en días hasta alcanzar el estado cinco) se encontró diferencia significativa en cuanto al punto de madurez. este resultado resulta lógico, dado que los frutos cosechados en estacomo parámetro de referencia para el factor ‘grados de maduración’ se tomó la tabla de color para lulo de castilla reportada por franco et al. (2002), quienes presentan cinco grados de madurez diferentes (tabla 1). cabe anotar que los frutos tomados en el primer grado de madurez correspondían a frutos ‘hechos’, es decir, que ya habían terminado su proceso de crecimiento pero aún no tenían la apariencia de haber empezado a madurar. una vez cosechados, los frutos se agruparon por variedad botánica y grado de madurez, y posteriormente se expusieron a dos temperaturas y a dos valores de humedad relativa: temperatura ambiente (30 ± 2° c) y temperatura de refrigeración (13 ± 1° c), con humedad relativa de 50 ± 5% y 85 ± 2%, respectivamente. en el caso de los frutos refrigerados se utilizó una nevera industrial en la cual se ajustó la temperatura requerida para el ensayo. se hizo un seguimiento de la apariencia de los frutos cosechados en los grados de madurez uno a cuatro y cuando éstos alcanzaron el estado cinco de maduración se realizaron las pruebas de calidad de esos frutos. en aquellos cosechados en el grado cinco de madurez se determinaron las pruebas de calidad de manera inmediata. de este modo fue posible hacer una comparación de los parámetros que determinan la calidad de los frutos cosechados en los estados uno a cuatro, cuando alcanzaban el estado cinco de maduración, con los frutos cosechados directamente en el estado cinco de madurez. ello hizo posible determinar si el grado de maduración en el momento de la cosecha afecta la calidad del mismo cuando llega a la maduración (estado cinco) durante la poscosecha. los parámetros de calidad medidos en los frutos fueron: duración en días hasta alcanzar el estado cinco, tabla 1. grados de maduración de frutos evaluados en solanum quitoense lam. var. quitoense y septentrionale. grado de madurez color (%) verde amarillo 1 100 0 2 75 25 3 50 50 4 25 75 5 0 100 casierra-posada et al.: determinación del punto óptimo... 352004 dos más inmaduros demoran más tiempo en alcanzar la madurez de consumo (grado de madurez cinco) que aquellos que se habían cosechado en estados más cercanos a la madurez de consumo (figura 1). por otro lado, la temperatura tuvo un efecto retardante en el tiempo que demoraron los frutos en llegar al grado de madurez de consumo, lo cual se observó básicamente en los frutos cosechados en los estados uno y dos en ambas variedades. este efecto corrobora figura 1. tiempo en días necesario para que los frutos de lulo (solanum quitoense lam. var. septentrionale y quitoense) cosechados en los grados de madurez uno a cuatro, alcancen el grado de madurez de consumo (grado cinco de madurez). las letras a, r y c que acompañan el grado de madurez corresponden respectivamente a las condiciones de almacenamiento siguientes: a, 30° c y 50% hr; r, 13° c y 85% hr; c, testigo con madurez de consumo medido en el campo en el momento de la cosecha. figura 2. firmeza en frutos de lulo (solanum quitoense lam. var. septentrionale y quitoense) cosechados en los grados de madurez uno a cuatro, medida por penetrometría cuando los frutos alcanzaron el grado de madurez de consumo (grado cinco de madurez). las letras a, r y c que acompañan el grado de madurez corresponden respectivamente a las condiciones de almacenamiento: a, 30° c y 50% hr; r, 13° c y 85% hr; c, testigo con madurez de consumo medido en el campo en el momento de la cosecha. la afirmación de kader (1992b), quien manifiesta que la reducción en la temperatura disminuye el efecto del etileno sobre la maduración de los frutos. por otro lado, la reducción en la temperatura de almacenamiento de las frutas reduce la respiración mediante su influencia sobre la actividad enzimática en las mitocondrias, lo que retarda el proceso de maduración de los frutos (osterloh, 1996). los frutos cosechados en los grados de maduración tres y cuatro mostraron poco efecto de las condiciones de almacenamiento sobre el tiempo que demoraron los frutos en alcanzar la maduración de consumo, dado que estuvieron menos tiempo expuestos a las condiciones de almacenamiento; además, en estos frutos los procesos necesarios para llegar a la maduración de consumo ya estaban más adelantados que en los grados de madurez más tempranos. firmeza de los frutos la firmeza de los frutos fue afectada por los factores ‘grado de madurez’ y ‘condiciones de almacenamiento’. en ambos factores se encontraron diferencias altamente significativas (figura 2). se observó que en la variedad septentrionale, los frutos cosechados en los estados uno y dos y refrigerados fueron menos firmes que los frutos que maduraron a temperatura ambiente. esta tendencia se presentó únicamente en el grado de madurez uno de la variedad quitoense. en los grados de maduración restantes de ambas variedades, la tendencia fue que los frutos refrigerados fueron más firmes que aquellos cosechados en el mismo grado de madurez mantenidos a temperatura ambiente. lo cual es la manifestación de que los cambios bioquímicos que reducen la firmeza de los frutos son procesos en los cuales intervienen las enzimas, como la poligalacturonasa y la celulasa, cuya acción depende de la agronomía colombiana 36 vol. 22 · no. 1 temperatura (brady, 1987); además, la hidrólisis de las paredes celulares en frutos, dirigida por las enzimas, es el punto de partida para la maduración de los frutos climatéricos (tigchelaar et al., 1978), la cual induce el ablandamiento de los frutos. la figura 2 muestra que en ambas variedades, algunos frutos cosechados en los estados de maduración de uno a cuatro fueron más firmes que el control (5c), en el cual se midió la firmeza al momento de la cosecha. al respecto, se reporta que el incremento en la solubilidad de la pectina en sí no es una evidencia suficiente para correlacionar la pérdida en la firmeza de los frutos con la actividad de algunas enzimas, como la endopoligalacturonasa, pues se sabe que la degradación de la pectina también es el resultado de los cambios en la concentración de ácidos orgánicos, o en el ph de las paredes celulares de los frutos (brady, 1987). por tanto, las diferencias encontradas en este trabajo en cuanto a la firmeza de los frutos, de acuerdo con las condiciones de almacenamiento y la variedad botánica, se debieron al efecto de la temperatura y la humedad relativa, así como a los cambios bioquímicos internos que conllevan a la maduración de los frutos dependiendo del grado de maduración en que fueron cosechados; estos factores, actuando de manera simultánea, afectaron positiva o negativamente la firmeza de los frutos. a pesar que los análisis estadísticos no arrojaron diferencias significativas de la firmeza con respecto a las variedades estudiadas, la figura 2 muestra una mayor sensibilidad de la variedad septentrionale a las condiciones de almacenamiento, lo cual se manifiesta en una diferencia mayor de la firmeza de los frutos de esta variedad mantenidos a ambas temperaturas, comparados con los valores encontrados para la firmeza de los frutos en la variedad quitoense. sólidos solubles totales esta variable fue afectada por los factores ‘variedad botánica’ y ‘grado de madurez’, en los cuales se encontraron diferencias estadísticas significativas y altamente significativas, respectivamente (figura 3). en el caso de la variedad quitoense no hubo diferencias en el contenido de sólidos solubles totales de los frutos que se encontraban en el estado de madurez de consumo (grado de maduración cinco) y los que habían sido cosechados en los estados de maduración uno a cuatro. incluso no hubo ningún efecto de las condiciones de almacenamiento sobre esta variable en esta variedad. por el contrario, la variedad septentrionale muestró diferencias en cuanto al contenido de sólidos solubles, a pesar de lo cual, no hubo diferencias del contenido de sólidos solubles en los frutos cosechados en el último grado de maduración y el grado de madurez tomado como control (estado cinco). con respecto a esta variable se ha encontrado que, en el lulo, los sólidos solubles totales se incrementan durante el periodo de maduración, variando de 7,8 a 9,3 entre el primer y el séptimo día después de la cosecha (galvis y herrera, 1999); además, según los mismos autores, los valores para esta variable se incrementan también en proporción directa con el grado de maduración en el cual fueron cosechados los frutos; esta información corrobora los resultados obtenidos en el presente ensayo. así, los frutos de las dos variedades evaluadas, cosechados en estados de maduración más tardíos, tendrán una mayor concentración de sólidos solubles totales que aquellos colectados en estados de maduración tempranos. figura 3. sólidos solubles totales en frutos de lulo (solanum quitoense lam. var. septentrionale y quitoense) cosechados en los grados de madurez uno a cuatro, medida con el refractómetro cuando los frutos alcanzaron el grado de madurez de consumo (grado cinco de madurez). las letras a, r y c que acompañan el grado de madurez corresponden respectivamente a las condiciones de almacenamiento: a, 30° c y 50% hr; r, 13° c y 85% hr; c, testigo con madurez de consumo medido en el campo en el momento de la cosecha. casierra-posada et al.: determinación del punto óptimo... 372004 ph del jugo la figura 4 muestra que los valores de ph en el jugo de los frutos tienen bastante similitud entre los tratamientos, a pesar de lo cual, hubo diferencia altamente significativa sólo para el factor ‘grado de maduración’. se observa que en cada una de las variedades evaluadas, el valor de ph del jugo de los frutos cosechados en estados uno a cuatro, medido cuando los frutos tenían la madurez de consumo, no presenta diferencia con el valor de ph encontrado en el jugo de frutos cosechados directamente en el grado cinco de madurez (madurez de consumo), lo cual coincide con los resultados reportados por galvis y herrera (1999), quienes observaron que durante el periodo de maduración del lulo, el valor del ph es muy similar y oscila entre 2,9 y 3,2, entre el primero y el séptimo día después de cosecha. esto indica que el valor del ph en jugo no debe ser tomado como un parámetro para determinar la madurez de los frutos del lulo, tal como lo reporta thompson (1998). acidez titulable el porcentaje de ácidos orgánicos expresados como ácido cítrico (figura 5) presentó diferencia significativa para el factor variedad botánica y para la interacción de los factores grado de maduración * variedad botánica * condiciones de almacenamiento; además, hubo diferencia altamente significativa para los factores ‘variedad botánica’ y ‘condiciones de almacenamiento’. no se observó una tendencia clara en cuanto al porcentaje de ácido cítrico (figura 5), a pesar de lo cual se notó que, en la variedad septentrionale, la mayoría de los tratamientos evaluados no mostraron diferencia significativa con el control cosechado en el grado cinco de maduración. por el contrario, en los frutos de la variedad quitoense, el porcentaje de ácido cítrico está por encima de la mayoría de los tratamientos evaluados. con respecto a las diferencias que presentan los materiales de lulo en cuanto a la concentración de ácidos en los frutos, pinzón (2000) encontró diferencias en la concentración de ácidos en clones de lulo la selva comparados con el lulo de castilla; también reporta que el ácido cítrico es el más abundante en los materiales de lulo evaluados, con figura 5. acidez titulable expresada como ácido cítrico en frutos de lulo (solanum quitoense lam. var. septentrionale y quitoense) cosechados en los grados de madurez uno a cuatro, medida cuando los frutos alcanzaron el grado de madurez de consumo (grado cinco de madurez). las letras a, r y c que acompañan el grado de madurez corresponden respectivamente a las condiciones de almacenamiento: a, 30° c y 50% hr; r, 13° c y 85% hr; c, testigo con madurez de consumo medido en el campo en el momento de la cosecha. figura 4. ph del jugo de frutos de lulo (solanum quitoense lam. var. septentrionale y quitoense) cosechados en los grados de madurez uno a cuatro, medido con el potenciómetro cuando los frutos alcanzaron el grado de madurez de consumo (grado cinco de madurez). las letras a, r y c que acompañan el grado de madurez corresponden respectivamente a las condiciones de almacenamiento: a, 30° c y 50% hr; r, 13° c y 85% hr; c, testigo con madurez de consumo medido en el campo en el momento de la cosecha. agronomía colombiana 38 vol. 22 · no. 1 ración superiores al que se registró en el control (estado cinco). un fenómeno similar se encontró en los frutos de la variedad quitoense, en los cuales la mayoría de los tratamientos evaluados presentaron índices de maduración superiores al control. pérdida de peso en almacenamiento con respecto a esta variable se presentaron diferencias altamente significativas para los factores variedad, condiciones de almacenamiento y grado de madurez (figura 7). concentraciones alrededor de 13% en jugo de frutos con 75% de maduración. además, en el mismo grado de maduración, los ácidos cítrico, málico y oxálico alcanzan su mayor concentración en los frutos. la misma autora encontró que durante la poscosecha, en los clones de lulo la selva y de castilla evaluados, la concentración total de ácidos orgánicos se incrementa del cuarto al sexto día de almacenamiento a 7º c y luego decrece drásticamente a partir del sexto día. en el presente ensayo, los frutos de lulo colectados en el grado uno demoraron un máximo de 16 días en alcanzar la madurez de consumo (estado cinco de madurez); sin embargo, mostraron valores de ácidos totales superiores (en el caso de la variedad quitoense) a los reportados por pinzón (2000), cuando los frutos de lulo presentaban el pico máximo de concentración de ácidos totales (seis días después de almacenamiento). resultados similares a los encontrados en el presente ensayo fueron reportados por galvis y herrera (1999), quienes encontraron valores de acidez titulable (expresada como ácido cítrico) entre 7,8 y 9,3, en el período comprendido entre el primero y el séptimo día después de la cosecha. índice de maduración en esta variable se encontraron diferencias altamente significativas para los factores grado de madurez y condiciones de almacenamiento (figura 6). la variedad septentrionale mostró una tendencia ascendente típica, en la cual los frutos cosechados en estados más tempranos de maduración, independientemente de las condiciones de almacenamiento, tenían valores del índice de madurez inferiores medidos al alcanzar la maduración de consumo, frente a aquellos que fueron cosechados en grados de maduración más cercanos al grado cinco. por otro lado, cabe destacar que los frutos cosechados en los grados de maduración tres y cuatro mostraron índices de madufigura 6. índice de maduración en frutos de lulo (solanum quitoense lam. var. septentrionale y quitoense) cosechados en los grados de madurez uno a cuatro, medido cuando los frutos alcanzaron el grado de madurez de consumo (grado cinco de madurez). las letras a, r y c que acompañan el grado de madurez corresponden respectivamente a las condiciones de almacenamiento: a, 30° c y 50% hr; r, 13° c y 85% hr; c, testigo con madurez de consumo medido en el campo en el momento de la cosecha. figura 7. pérdida total de peso en frutos de lulo (solanum quitoense lam. var. septentrionale y quitoense) cosechados en los grados de madurez uno a cuatro, medido cuando los frutos alcanzaron el grado de madurez de consumo (grado cinco de madurez). las letras a, r y c que acompañan el grado de madurez corresponden respectivamente a las condiciones de almacenamiento: a, 30° c y 50% hr; r, 13° c y 85% hr; c, testigo con madurez de consumo medido en el campo en el momento de la cosecha. casierra-posada et al.: determinación del punto óptimo... 392004 los frutos que se habían cosechado en estados de maduración más tempranos perdieron más peso que los frutos cosechados en estados más cercanos a la madurez de consumo, dado que aquellos frutos estuvieron expuestos por un tiempo más prolongado a las condiciones de almacenamientos que los frutos últimamente mencionados. cabe resaltar la mayor sensibilidad de la variedad quitoense a la pérdida de peso con respecto a la variedad septentrionale. galvis y herrera (1999) reportan que, básicamente, los factores que determinan la pérdida de peso en los frutos de lulo son: la relación área superficial / volumen, la naturaleza de la pared del fruto y el estado del fruto. en el presente ensayo, la pérdida de agua por transpiración no se debió a la relación área superficial / volumen, ni al estado del fruto, dado que para el ensayo se tomaron frutos de tamaño uniforme y sin daños mecánicos. con base en el planteamiento de galvis y herrera (1999), deben existir diferencias en la naturaleza y composición de la pared del fruto en ambas variedades, que induce una mayor pérdida de agua por transpiración en los frutos de la variedad quitoense frente a los de septentrionale. es ampliamente conocido que la pérdida de peso en los frutos en almacenamiento está íntimamente ligada a la humedad relativa; sin embargo, en la figura 7 se aprecia que la pérdida de peso fue mayor en la variedad quitoense que en la septentrionale, independientemente de la influencia de la humedad relativa. agradecimientos la realización de este trabajo fue posible gracias al apoyo financiero de corpoica (corporación colombiana de investigación agropecuaria) y asohofrucol (asociación hortofrutícola de colombia) en el marco del proyecto no. pr06100111 “tecnología para la producción sostenible y competitiva del lulo (solanum quitoense lam.) en zonas productoras del departamento del huila”. bibliografía brady, c.j. 1987. fruit ripening. annual review of plant physiology 38, 155-179. caicedo, d. 1999. cosecha y poscosecha. en: gómez, c. et al. (eds). manejo integrado del cultivo del lulo. convenio corpoica plante sena. tecnimpresos, ibagué. pp. 85-96. estrada, e.i. 1992. potencial genético del lulo solanum quitoense lam. y factores que limitan su expresión. acta horticulturae 310, 171-182. franco, g.; j. bernal; m.j. giraldo; p.j. tamayo; o. castaño; a. tamayo; j.l. gallego; m.j. botero; j.e. rodriguez; n.j. guevara; j.e. morales; m. londoño; g. ríos; j.l. rodríguez; j.h. cardona; j. zuleta; j. castaño y m.c. ramírez. 2002. el cultivo del lulo. manual técnico. corpoica, regionales cuatro y nueve fondo nacional hortifrutícola asohofrucol. manizales. 103 p. galvis, j.a. y a. herrera. 1999. el lulo solanum quitoense lam. manejo de poscosecha. convenio sena universidad nacional de colombia. bogotá. 59 p. huyskens-keil, s.; h. prono-widayat y p. peters. 2001. effect of surface coating and film packing on the keeping quality of solanaceous crops (solanum muricatum ait., solanum quitoense lam.). acta horticulturae 553, 621-625. kader, a. 1992a. índices de madurez, factores de calidad, normalización e inspección de productos hortícolas. en: yahia, e.m. e i. higuera (eds.). fisiología y tecnología de productos hortícolas. editorial limusa, méxico d.f. pp. 49-58. kader, a. 1992b. postharvest biology and technology: an overview. en: kader, a. (ed.). postharvest technology of horticultural crops. university of california, division of agricultural and natural resources. publication 3311. pp. 15-20. ministerio de agricultura y desarrollo rural colombia. 2001. anuario estadístico. oficina de información y estadística, bogotá. cd-rom. osterloh, a. 1996 lagerfaktoren. en: osterloh, a.; g. ebert; w.h. held; h. schulz y e. urban (eds.). lagerung von obst und südfrüchten. editorial ulmer, stuttgart. pp. 91-112. pinzón, m.i. 2000. propiedades físicas de cosecha y poscosecha de frutos de lulo “la selva”. en: memorias del 3er seminario de frutales de clima frío moderado. centro de desarrollo tecnológico de frutales (cdtf), manizales. pp. 386-397. tigchelaar, e.c.; w.b. mcglasson y r.w. buescher. 1978. genetic regulation of tomato fruit ripening. hortscience 13, 508-513. thompson, a.k. 1998. tecnología post-cosecha de frutas y hortalizas. convenio sena-reino unido, armenia. 262 p. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen dada su influencia en la explotación agrícola, la conductividad hidráulica es considerada una de las propiedades hídricas más relevantes en la agricultura. se encuentra directamente relacionada con las propiedades estructurales y texturales del suelo, las cuales resultan de los procesos de formación y manejo. por esta razón, la evaluación geoestadística de dichas propiedades es fundamental en el estudio de la conductividad hidráulica. en el presente trabajo, a través del muestreo de 110 puntos en un área de 29 ha en la granja tunguavita de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, se analizaron la densidad real, la densidad aparente en seco y húmedo, el porcentaje de poros, la aireación, los contenidos de humedad gravimétrico, volumétrico y de saturación, y la relación de vacíos del suelo. los datos se analizaron mediante una metodología geoestadística para determinar la distribución espacial de las diferentes propiedades medidas y su relación con la conductividad hidráulica. de los resultados se obtuvieron 13 semivariogramas y 10 mapas de distribución espacial de las variables analizadas. la conductividad hidráulica presentó un rango de variación que va de valores bajos a muy bajos, influenciada por condiciones de alta densidad aparente y bajo porcentaje de poros. las propiedades físicas evaluadas presentaron dependencia espacial fuerte a moderada, y los datos de los semivariogramas oscilaron entre 22,5 y 242 m. due to its influence on agricultural exploitations, hydraulic conductivity is considered one of the most relevant hydric properties of soil. it is directly related to the structural and textural features of cultivated lands, which in turn result from their soil formation and management processes. for this reason, the geostatistical evaluation of these properties is very important in the study of hydraulic conductivity. in the present work, real density, dry and moist apparent densities, pore percentage, aeration, gravimetric, volumetric and saturation moisture contents, and void ratio were assessed by sampling 110 soil plots in a field of 29 ha at tunguavita farm (paipa, boyaca), which belongs to universidad pedagógica y tecnologica de colombia. the data were then analyzed with a geostatistical methodology, in order to determine the spatial distribution of the studied properties, and the relation they hold with hydraulic conductivity. thirteen semivariograms and 10 spatial distribution maps of the studied variables were obtained. hydraulic conductivity was observed to range from low to very low values, influenced by high apparent densities and low pore percentages. the evaluated physical properties showed strong to moderate spatial dependency, and the semivariogram data ranged from 22.5 to 242 m. key words: geoestatistical, semivariogram, kriging, distribution, soil. palabras clave: geoestadística, semivariograma, krigeado, distribución, suelo. fecha de recepción: 31 de marzo de 2008. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 grupo de investigaciones agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 2 autor de correspondencia. jgalvarezh@gmail.com agronomía colombiana 27(2), 261-271, 2009 introducción la conductividad hidráulica (ks) es una de las propiedades hidráulicas que tiene más importancia en la capacidad máxima de saturación de un suelo y en el movimiento del agua dentro del mismo; por otra parte, es de gran revelancia para el diseño y establecimiento de los canales de drenaje (smedema y rycroft, 1988). la determinación de la ks debe observarse desde un punto de vista más integral que proporcione mayor confiablidad, como lo es la geoestadística. el análisis geoestadístico permite detectar la existencia de la distribución espacial de las medidas estudiadas que constituyen una importante herramienta para el análisis detallado de la variabilidad espacial de las propiedades del suelo. conociendo las coordenadas geográficas de un punto muestreado, se pueden analizar los datos posibilitando representar el área con mayor detalle (vendrusculo, 2001). las propiedades físicas e hídricas de los suelos han sido estudiadas geoestadísticamente por diferentes autores (rogers et al., 1991; vieira et al., 1992; romano, 1993; mosuelos, fertilización y manejo de aguas distribución espacial de la conductividad hidráulica en un lote de la granja tunguavita (paipa, colombia) spatial distribution of hydraulic conductivity in a plot at tunguavita farm (paipa, colombia) mauricio guatibonza1, javier giovanni álvarez-herrera1, 2 y julián enrique sanabria1 262 agron. colomb. 27(2) 2009 hanty et al., 1994; moustafa y yomota, 1998; sepaskhah y rezaee, 1998; fietz et al., 1999; sousa et al., 1999; souza et al., 2001; joaquim-junior et al., 2002), quienes afirman que estas propiedades varían de un lugar a otro, dependiendo del manejo dado al suelo y sus propias características. algunos de estos estudios han sido incorporados para el diseño de canales de drenaje. melo-filho y libardi (2005) encontraron que la ks presenta una alta variabilidad con coeficientes de variación de más de 190% para un suelo saturado (typic hapludox). reportaron que la alta variabilidad espacial exhibida por la conductividad hidráulica saturada está asociada con la heterogeneidad de las propiedades físicas del suelo. en otros trabajos se utilizaron métodos diferentes para la medida de la conductividad hidráulica saturada, como el de buttle y house (1997), quienes usaron infiltrómetros de anillo simple, y obtuvieron alcances de 23 m en un área forestal de 3,22 ha. por otra parte, moreno et al. (2001) obtuvieron coeficientes de variación superiores al 70% para la conductividad hidráulica en dos tipos de suelos (arcilloso y franco), lo cual indica que esta alta variabilidad está fuertemente relacionada con los cambios en la textura del suelo, ajustando los semivariogramas experimentales a modelos esféricos o lineales. por lo anterior, este trabajo tuvo como objetivo evaluar la distribución espacial de algunas propiedades físicas y su relación con la conductividad hidráulica en la granja tunguavita de paipa (boyacá). materiales y métodos el estudio se realizó en la granja tunguavita de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) ubicada en el municipio de paipa a una altitud de 2.470 msnm, con 5º 45’ n y 73º 06’ w, temperatura media anual de 14,1ºc, precipitación media de 966 mm y con humedad relativa media de 74,9% (ideam estación no. 2403517). la granja tiene una extensión total de 134 ha. la zona estudiada presenta un régimen de humedad údico, común para los suelos de climas húmedos, con precipitación bien distribuida. se realizó un estudio de altimetría con la ayuda del sistema de posicionamiento global (gps), con el fin de establecer un plano de la zona, y así identificar las áreas con posibles problemas de drenaje e inundaciones frecuentes, al igual que diferentes coberturas vegetales. para determinar la variabilidad espacial de las propiedades en estudio, se realizó el muestreo en 110 puntos, con la siguiente distribución: tres submallas, una con 25 puntos que se encuentra en la explotación maderable (eucalyptus globulus), las otras dos mallas (pastos), con 24 puntos cada una cerca a dos reservorios con una separación entre puntos de 10 m, para sumar 73 puntos y los 37 puntos restantes distribuidos de una forma aleatoria (fig. 1). figura 1. distribución de los puntos de muestreo en el área de estudio de la granja tunguavita de paipa (colombia). se determinó ks por medio del permeámetro de cabeza constante. en cada punto se tomaron muestras a una profundidad de 30 cm, y se determinó el porcentaje de arena, limo y arcilla por el método de bouyoucos. se obtuvo la densidad aparente, el contenido de humedad gravimétrica, volumétrica y saturación, así como la porosidad, la aireación y la relación de vacíos por el método del cilindro biselado utilizando el muestreador bulman modelo 0200 (beavercreek, oh); se determinó la densidad real por el método del picnómetro. el estudio estadístico descriptivo y las pruebas de normalidad de las variables se efectuaron utilizando el software sas® v.8e (sas institute inc., cary, nc). para el análisis de la normalidad se utilizó el test de bondad de komogorovsmirnov. los semivariogramas y el krigeado, se obtuvieron m alla 1 m alla 2 malla 3 2632009 guatibonza, álvarez-herrera y sanabria: distribución espacial de la conductividad hidráulica en un lote... para determinar la variabilidad espacial de los diferentes parámetros, mediante el software surfer 8.0 (goldengate®, san francisco, ca). con los datos obtenidos a partir de los muestreos, se determinaron los semivariogramas con la siguiente ecuación: hxizxiz hn h hn i 12 1 (1) siendo z(xi) los valores muestrales en los puntos xi, en los que se tienen datos tanto en xi como en xi + h; n(h) es el número de pares de datos separados por una distancia h. la representación de los valores seleccionados en cada región, frente a γ (h), se considera una distancia media, que da lugar al semivariograma experimental. una vez calculados los semivariogramas experimentales, se observó su comportamiento y la tendencia que muestran, por medio de estos se caracterizó la dependencia espacial de las variables analizadas y luego se ajustaron a los modelos teóricos. se efectuó la interpolación por kriging, en donde todos los estimadores son solo variantes del estimador básico z*(x), definido así: ximxizwixmxz n i 1 * (2) donde wi son los pesos asignados a los datos z(xi) siendo estos realizaciones de la variable aleatoria z(xi). los valores esperados de las variables aleatorias z(x) y z(xi) son m(x) y m(xi), respectivamente. tabla 1. análisis descriptivo de las variables. variable unidades media mediana desviación estándar mínimo cv curtosis conductividad hidráulica m d-1 0,035 0,031 0,030 0,001 85,49 6,62 densidad real g cm-3 2,33 2,35 0,194 1,870 8,32 0,25 densidad aparente en seco g cm-3 1,27 1,27 0,21 0,840 16,62 0,12 densidad aparente en húmedo g cm-3 1,60 1,60 0,17 1,140 11,15 0,05 arena % 34,02 34,88 13,33 8,880 39,19 0,53 arcilla % 34,34 34,74 11,08 9,120 32,27 0,10 limo % 31,62 30,00 7,92 12,000 25,05 0,16 contenido gravimétrico % 26,95 27,41 10,07 6,810 37,38 0,35 contenido volumétrico % 32,64 34,03 8,31 12,410 25,46 0,28 contenido saturación % 71,86 71,59 15,46 30,680 21,51 0,14 porosidad % 45,51 46,95 7,23 26,540 15,89 0,25 aireación % 12,86 11,64 7,37 0,520 57,30 0,25 relación de vacíos 0,86 0,88 0,24 0,360 28,75 1,33 resultados y discusión análisis estadístico descriptivo los resultados del análisis estadístico de las variables se presentan en la tab. 1. las pruebas de normalidad para la conductividad hidráulica saturada (ks) no muestran distribución simétrica, rechazando la hipótesis de normalidad. este comportamiento también lo reportaron moreno et al. (2001) y paz et al. (2003), quienes afirman que la conductividad hidráulica saturada presenta una distribución log-normal. los datos de ks presentan una alta variabilidad con un coeficiente de variación (cv) de 85,49%. esta variable se encuentra fuertemente relacionada con los diferentes cambios de la composición textural del suelo (moreno et al., 2001); así mismo, la alta variabilidad se puede presentar por los diferentes usos a los que está sometido este lote (praderas, cultivos y bosque). el contenido de arena presenta un cv de 39,19% mayor al reportado por rodríguez (2004) de 19,62%. por otra parte, el contenido de arcilla presentó un valor de 32,27%. este valor se considera dentro de un rango moderado por estar entre el 12 y el 60%, según warrick y nielsen (1980). el contenido de limo presenta un cv de 25,05% similar al obtenido por lozano et al. (2004) del 22,56% para un vertisol de textura arcillosa y el 27,06% para un entisol de textura arenosa. de igual forma en arena, limo y arcilla presentan una distribución simétrica normal similar a lo reportado por lozano et al. (2004). estos cv bajos se presentan en arena, limo y arcilla debido a que la textura es una 264 agron. colomb. 27(2) 2009 propiedad física muy estable y que varía poco en el tiempo y en el espacio. la textura del suelo se considera una propiedad básica porque los tamaños de las partículas minerales y la proporción relativa de los grupos por tamaño varían considerablemente entre los suelos, pero no se alteran tan fácilmente (montenegro y malagón, 1990). las propiedades físicas que presentaron menores cv fueron la densidad real con 8,32%, la densidad aparente en seco y en húmedo con un 16,82 y 11,15%, respectivamente. la porosidad fue de un 15,89%, resultados similares a los obtenidos por rodríguez (2004); esto se debe a que estas propiedades se encuentran muy relacionadas a la génesis del suelo y a su formación. la densidad real y la densidad aparente presentan asimetría y curtosis compatibles con la distribución normal. el contenido gravimétrico con un valor medio de 26,95% concuerda con los datos expuestos por sellés et al. (2003) en un suelo de textura franco arcillosa clasificado como fluventic haploxeroll. el contenido volumétrico presenta un valor medio de 32,64%, valor menor al encontrado por tobón et al. (2004), quienes encontraron un valor medio de 65,3% para un suelo de texturas arcillosas y arcillo limosas. este valor menor probablemente se debe a que la toma de muestras se realizó en un periodo de bajas precipitaciones (noviembre, 125,8 mm, y diciembre, 38,0 mm). el contenido de saturación presenta un cv del 21,51% similar al encontrado por mallants et al. (1996) con un valor de 22%, quienes estudiaron la variabilidad de las propiedades hidráulicas para varios tipos de suelo. los contenidos gravimétricos, volumétricos y de saturación muestran distribuciones simétricas a la normal, similares a lo expuesto por castrignano y buttafuoco (2004). la relación de vacíos con un valor medio de 0,86 se encuentra entre los parámetros establecidos por lambe y whitman (1979); esta coincide con otros estudios (bustamente y alva, 2002), los cuales reportan un valor medio de 0,92. américo (2002) encontró que la relación de vacíos ideal para suelos agrícolas debe ser de 1. la aireación del suelo con un valor medio de 12,86%, es acorde con los valores obtenidos por bravo et al. (2004) de 14,18 y 23,60% en un entisol de textura arenosa (profundidad de 30 cm). la relación de vacíos y la aireación presentan distribuciones de frecuencia normal. análisis geoestadístico se realizó el ajuste de los modelos de semivarianza para cada variable, indicando que estas presentan estructuras de dependencia espacial. en la tab. 2 se presentan los parámetros de los semivariogramas estimados para cada una de las variables. los rangos obtenidos varían entre 22,5 y 242 m. los semivariogramas experimentales encontrados presentan estructuras de dependencia espacial ya que en las variables evaluadas a excepción del limo, arena y contenido de saturación, todas tienen la semivarianza constante en función de la distancia. tabla 2. análisis geoestadístico. variable unidades modelo efecto pepita (co) meseta (c+co) rango (a) m co/c+co x 100 conductividad hidráulica m d-1 esférico 0,00029 0,00067 179,0 43,0 densidad real g cm-3 gaussiano 0,016 0,0328 125,3 48,0 densidad aparente en seco g cm-3 gaussiano 0,018 0,0423 121,3 42,5 densidad aparente en húmedo g cm-3 esférico 0,0071 0,0303 121,5 22,6 arena % epp arcilla % exponencial 64,300 129,000 242,0 49,8 limo % epp contenido gravimétrico % esférico 1,1600 85,500 48,6 1,3 contenido volumétrico % esférico 24,600 51,200 65,3 48,0 contenido saturación % epp porosidad % esférico 11,900 46,000 93,1 25,0 aireación % exponencial 17,940 43,000 22,5 41,7 relación de vacíos gaussiano 0,013 0,047 37,8 27,6 epp, efecto pepita puro; co/c+cox100, % efecto pepita. 2652009 guatibonza, álvarez-herrera y sanabria: distribución espacial de la conductividad hidráulica en un lote... a b c d e f figura 2. semivariogramas experimentales y ajuste de modelos para cada variable. a, conductividad hidráulica; b, densidad real; c, densidad aparente en seco; d, densidad aparente en húmedo; e, arena; f, arcilla. por otra parte, de los resultados obtenidos se puede afirmar que tanto la conductividad hidráulica, la densidad real, la densidad aparente en seco y húmedo, la arcilla, los contenidos de humedad gravimétrico y volumétrico así como el porcentaje de poros, la relación de vacíos y la aireación tienen una fuerte dependencia espacial. también presentan estacionariedad fuerte a moderada puesto que sus modelos son acotados (samper y carrera, 1990; biau, 1999). 0,0014 0,0012 0,0010 0,0008 0,0006 0,0004 0,0002 0 0 50 100 150 200 250 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0 0 50 100 150 200 250 0,050 0,045 0,040 0,035 0,030 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 0 0 50 100 150 200 250 0,030 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 0 0 50 100 150 200 250 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 50 100 150 200 250 140 120 100 80 60 40 20 00 50 100 150 200 250 266 agron. colomb. 27(2) 2009 g h i j k l figura 2. semivariogramas experimentales y ajuste de modelos para cada variable. g, limo; h, contenido gravimétrico; i, contenido a saturación; j, contenido volumétrico; k, aireación; l, porosidad. 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 250 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 250 70 60 50 40 30 20 10 0 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 250 2672009 guatibonza, álvarez-herrera y sanabria: distribución espacial de la conductividad hidráulica en un lote... todas las variables presentaron un claro efecto pepita, lo que sugiere la presencia de una microvariabilidad no explicada por el muestreo utilizado (arrouays et al., 2000), que se da porque la concentración de mallas y los sitios de muestreo presentan características diferentes. el contenido de saturación, limo y arena presentan un efecto pepita puro o independencia espacial, lo que significa que estas variables en el área de estudio no tienen ninguna correlación entre los puntos tomados. es decir que el valor obtenido en un punto de la malla no presenta ninguna dependencia espacial, no hay autocorrelación con otro punto cercano y se comporta de una manera aleatoria, debido a que probablemente el limo y la arena son partículas más grandes y más difíciles de traslocar de un punto a otro, mientras que la arcilla, por poseer un tamaño menor, se trasloca con más facilidad tanto en el perfil como espacialmente. el contenido de saturación no presentó dependencia espacial porque depende de la microporosidad de cada punto, similar a lo encontrado por ovalles y rey (1995), quienes encontraron que la semivarianza se mantuvo estable con los incrementos de la distancia reflejando la ausencia de dependencia espacial en un suelo clasificado como typic y fluventic ustropepts. los rangos más elevados los presentaron la arcilla y la conductividad hidráulica, lo que demuestra que la autocorrelación espacial es fuerte, ajustándose a un modelo de semivariograma esférico y exponencial, que puede atribuirse a los cambios de la composición textural del suelo en el área de estudio. libardi y melo-filho (2006) encontraron un modelo igual para dos tipos de suelo (arcilloso y franco) con un efecto pepita importante. en otros trabajos con diferentes métodos para la medida de la conductividad hidráulica saturada, como el de buttle y house (1997) usando infiltrómetros de anillo simple, se obtuvieron alcances de 23 m en un área forestal de 3,22 ha. la densidad real, la densidad aparente en seco y húmedo, así como el porcentaje de poros mostraron una moderada autocorrelación espacial, debido a que estas propiedades están íntimamente relacionadas con los factores formadores de suelo, clase de material parental, clima, topografía, entre otros. grego y vieira (2005) encontraron dependencia espacial de moderada a fuerte a una profundidad de 0 a 25 cm. los contenidos volumétrico y gravimétrico, con rangos entre 65,3 y 48,6 m, respectivamente, presentan dependencia espacial debido a los contenidos de arcilla y su capacidad de almacenamiento de agua y mayor microporosidad existente. la relación de vacíos y aireación presentaron una dependencia espacial débil, debido a sus rangos que oscilan entre 22,5 y 37,5 m. es importante resaltar que las relaciones pepita meseta para algunas variables en ningún caso sobrepasan el 50% (tab. 2), por lo que la interpolación presenta una mayor confiabilidad. según díaz-francés (1993), esto es recomendable para que el modelo de correlación describa la realidad con mayor confiabilidad. distribución espacial de las características hidráulicas y físicas en la fig. 3 se presentan los mapas de distribución espacial para cada variable obtenidos mediante kriging ordinario. la arcilla (fig. 3b) varió entre un 13 y 61%, presenta los valores más altos en el noreste y sur del mapa, y los valores menores en el oeste y noroeste del mapa. esta distribución espacial está influida por la geomorfología de la zona de estudio, la cual tiene una pendiente del 1 al 3%. los valores más altos para la conductividad hidráulica (fig. 3c) se presentaron hacia la parte noreste, este y sureste del lote, con valores de 0,11 a 0,17 m d-1; los valores más bajos se encuentran hacia el noroeste, oeste y suroeste, con 0,01 a 0,03 m d-1. la conductividad hidráulica se encuentra clasificada en un rango bajo a muy bajo (ssds, 1993), la cual está influida por valores altos de las densidades aparentes y por el manejo dado a esta zona con la explotación intensiva de pasturas para ganado bovino que generan compactación del suelo. m figura 2. semivariogramas experimentales y ajuste de modelos para cada variable. m, relación de vacíos. 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0 50 100 150 200 250 268 agron. colomb. 27(2) 2009 figura 3. mapas de distribución espacial para: a, relación de vacíos; b, arcilla (%); c, conductividad hidráulica (m d-1); d, aireación; e, densidad real (g cm-3); f, contenido de humedad gravimétrico (%). la densidad real (fig. 3e) presentó valores altos en la mayor parte del mapa, con excepción de una parte en el centro con valores de 1,9 a 2,2 g cm-3. las densidades aparentes en húmedo (fig. 3g) y seco (fig. 3i) presentaron los valores más altos, de 2,08 y 1,8 g cm-3, respectivamente, hacia el noroeste, oeste y suroeste del mapa, y los valores menores en la parte noreste del mapa. en general la distribución en los mapas es homogénea; las densidades se encuentran con valores altos, debido probablemente a la poca acumulación de materia orgánica, al excesivo pastoreo y a prácticas de mecanización no adecuadas que disminuyen la aireación del suelo. el porcentaje de poros (fig. 3j) fluctúa entre el 28% y el 64%. se observa una distribución heterogénea, cuyos valores máximos se encuentran hacia la zona noreste del mapa, seguido de valores medios de 56 y 48% en la zona central del mapa, y los valores mínimos en las zonas sureste y suroeste, que coinciden con los mapas de las densidades a b c d e f 1127350 1127300 1127250 1127200 1127150 1127100 1127050 1127000 1126950 1127350 1127300 1127250 1127200 1127150 1127100 1127050 1127000 1126950 1127300 1127200 1127100 1127000 1127350 1127300 1127250 1127200 1127150 1127100 1127050 1127000 1126950 1127350 1127300 1127250 1127200 1127150 1127100 1127050 1127000 1126950 1127300 1127200 1127100 1127000 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 1,8 1,4 1,0 0,8 0,164 0,064 0,024 0,013 0,002 58 46 31 13 29,5 25,5 17,5 13,5 1,2 2,68 2,50 2,38 2,02 1,90 50 38 30 22 10 2692009 guatibonza, álvarez-herrera y sanabria: distribución espacial de la conductividad hidráulica en un lote... aparentes más altas. lo anterior pone de manifiesto una relación espacial entre el porcentaje de poros y el contenido de humedad, que a su vez afecta la conductividad hidráulica, ya que el porcentaje de poros controla el comportamiento del agua y otros procesos importantes para el desarrollo de la vida en el suelo. la relación de vacíos (fig. 3a) presenta valores menores de 1,0 en gran parte de la zona de estudio, a excepción de los valores más elevados de 1,2 a 1,8 en la zona sureste del mapa; esto se da porque son los suelos más cercanos a los lagos construidos, situación que disminuye el volumen de suelo por muestra recolectada. el contenido de humedad gravimétrico (fig. 3f) presenta valores altos en la zona central y hacia el noreste que varían del 30 al 50% y los valores menores de 10 al 26% del sur al suroeste del mapa. el contenido volumétrico (fig. 3h) presenta valores altos en gran parte del mapa oscilando entre 32 y 48%. esto muestra el volumen de suelo que está ocupado por agua. los menores valores se presentaron en algunas zonas aisladas al suroeste, donde se encuentra una explotación maderable (eucalyptus globulus), con valores de 16 al 28%, lo que indica que los contenidos de humedad permanecen el mayor tiempo con valores bajos, probablemente por la presencia de árboles que demandan gran cantidad de agua. según la onu (1999), el eucalipto posee un sistema de toma de agua muy eficiente, y por tanto el consumo de agua es mayor. la aireación (fig. 3d) presentó una distribución heterogénea, similar al porcentaje de poros luego de hacer la comparación visual, lo cual permite detectar una relación directa entre estas dos variables. en el análisis de los mapas se encontraron relaciones espaciales que influyen en el comportamiento de la ks en el suelo, las densidades aparentes, el porcentaje de poros, la arcilla, los cuales son los factores más influyentes en la ks. la acción de los factores formadores y sus interacciones muestran la gran heterogeneidad del sistema suelo. conclusiones el contenido de humedad gravimétrica es menor en la explotación maderable que en el lote de pastoreo. g h i j figura 3. mapas de distribución espacial para: g, densidad aparente en húmedo (g cm-3); h, contenido de humedad volumétrico (%); i, densidad aparente en seco (g cm-3); j. poros (%). 1127350 1127300 1127250 1127200 1127150 1127100 1127050 1127000 1126950 1127350 1127300 1127250 1127200 1127150 1127100 1127050 1127000 1126950 1127350 1127300 1127250 1127200 1127150 1127100 1127050 1127000 1126950 1127350 1127300 1127250 1127200 1127150 1127100 1127050 1127000 1126950 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 1105500 1105600 1105700 1105800 1105900 1106000 1106100 2,08 1,80 1,64 1,44 1,24 1,00 48 40 32 28 16 1,80 1,64 1,44 1,24 0,96 0,75 64 60 48 40 32 270 agron. colomb. 27(2) 2009 la mayor parte de la zona estudiada presenta valores bajos a muy bajos de conductividad hidráulica. el limo, la arena y el contenido de saturación no presentaron dependencia espacial. las demás variables presentaron dependencia espacial de fuerte a moderada con rangos entre 22,5 y 242,0 m. la conductividad hidráulica se ve afectada principalmente por el porcentaje de poros, la densidad aparente en seco y húmedo. la presencia de bosque introducido ha afectado negativamente los contenidos de humedad en el suelo. literatura citada américo, h. 2002. valoración física conformante del ambiente radical (en línea). revista científica udo agrícola 2(1), 84-94. arrouays, d., s. martín, a. lepretre y h. bourennane. 2000. short-range spatial variability of metal content in soil on a one hectare agricultural plot. comm. soil sci. plant anal. 31, 387-400. biau, g. 1999. estimation of precipitation by kriging in the eof space of the sea level pressure field. j. climate 12, 1070-1085. bravo, c., z. lozano, r. hernández, l. piñango y b. moreno. 2004. efecto de diferentes especies de coberturas sobre las propiedades físicas de un suelo de sabana con siembra directa de maíz. bioagro 16(3), 163-172. bustamente, a. y j. alva. 2002. características geotécnicas del suelo de iquitos en perú. centro peruano japonés de investigaciones sísmicas y mitigación de desastres. en: cismid, http://www. cismid.uni.edu.pe/descargas/redacis/redacis04_a.pdf; consulta: junio de 2009. buttle, j. y d. house. 1997. spatial variability of saturated hydraulic conductivity in shallow macroporous soils in a forested basin. j. hydrol. 203, 127-142. castrignano, a. y g. buttafuoco. 2004. geostatistical stochastic simulation of soil water content in a forested area of south italy. bio. eng. 87(2), 257-266. díaz-francés, e . 1993. introducción a conceptos básicos de geoestadística. en: memorias seminario estadística y medio ambiente. centro de investigación en matemáticas, cimat, guanajuato, méxico. fietz, c., m. folegatti, s. vieira y j. frizzone. 1999. efeito da variabilidade do armazenamento de agua no solo na qualidade da irrigação por aspersão. rev. bras. eng. agríc. amb. 3(2), 150-153. grego, c. y s. vieira. 2005. variabilidade espacial de propriedades físicas do solo e uma parcela experimental. rev. bras. cienc. solo 29, 169-177. joaquim-junior, g., r. cichota, f. condini y q. van lier. 2002. padrões de variabilidade espacial para densidade e umidade em um latossolo vermelho-amarelo álico. (cd) en: reunião brasileira de manejo e conservação do solo e da água, 14, cuiabá, brasil. lambe, t. y r. whitman. 1979. soil mechanics. john wiley and sons, new york, ny. libardi, p. y j. melo-filho. 2006. análise exploratória e variabilidade dos parâmetros da equação da condutividade hidráulica e um experimento de perfil instantâneo. rev. bras. cienc. solo 30, 197-206. lozano, p., c. bravo, f. ovalles, r. hernández, b. moreno, l. piñango y j. villanueva. 2004. selección de un diseño de muestreo en parcelas experimentales a partir del estudio de la variabilidad espacial de los suelos. bioagro 16(1), 61-72. mallants, d., p. binayak, j. diederik y j. feyen. 1996. spatial variability of hydraulic properties in a multi-layered soil profile. soil sci. 161, 167-181. melo-filho, j. y p. libardi. 2005. estabilidade temporal de medidas do teor e do potencial mátrico da água no solo em uma transeção. rev. bras. cienc. solo 29, 497-506. mohanty, b., r. kanvar y c. everts. 1994. comparison of saturated hydraulic conductivity measurement methods for a glacial-till soil. soil sci. soc. am. j. 58, 672-677. montenegro, h. y d. malagón. 1990. propiedades físicas de los suelos. igac, bogotá. moreno, f., f. cabrera, j. fernández e i. girón. 2001. propiedades hidráulicas y concentración de metales pesados en los suelos y en las aguas de drenaje de dos zonas afectadas por el vertido. bol. geol. minero 112, 178-184. moustafa, m. y a. yomota. 1998. use of a covariance variogram to investigate influence of subsurface drainage on spatial variability of soil-water properties. agr. water mgt. 37(1), 1-19. organización de las naciones unidas. 1999. the ecological effects of eucalyptus. fao forestry paper no. 59. roma. ovalles, f. y b. rey. 1995. variabilidad interna de unidades de fertilidad en suelos de la depresión del lago de valencia. agron. trop. 44(1), 41-65. paz g.a., a.i. thonon, f.c. bertolani, m.m. taboanada c., v. vidal v. y j. dafonte d. 2003. variabilidad espacial de la infiltración en una ladera determinada con permeámetro de guelph e infiltrómetro de tensión. en: lópez r., j.j. y m. quemada s.-b. (eds.). temas de investigación en zona no saturada. vol. 5. pamplona, españa. rodríguez, a. 2004. variabilidad espacial de los modelos de infiltración de philip y kostiakov. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. rogers, j., h. selim, c. carter y j. fouss. 1991. variability of auger hole hydraulic conductivity values for a commerce silt loam. trans. asae 34(3), 876-882. romano, n. 1993. use of an inverse method and geostatistics to estimate soil hydraulic conductivity for spatial variability analysis. geoderma 60, 169-186. samper, f. y j. carrera. 1990. geoestadística. aplicaciones a la hidrogeología subterránea. centro internacional de métodos numéricos en ingeniería, universidad politécnica de catalunya, barcelona, españa. sellés, g., r. ferreira, g. contreras, r. ahumada, j. valenzuela y r. bravo. 2003. manejo de riego por goteo en uva de mesa cv. thompson cultivada en suelos de textura fina. agric. téc. 63(2), 180-192. sepaskhah, a. y a. rezaee. 1998. hydraulic conductivity measurement for subsurface drainage system. iran agr. res. 17, 139-150. 2712009 guatibonza, álvarez-herrera y sanabria: distribución espacial de la conductividad hidráulica en un lote... smedema, l.k. y d.w. rycroft. 1988. land drainage: planning and design of agricultural drainage systems. batsford academic, london. sousa, j., j. queiroz y h. gheyi. 1999. variabilidade espacial de características físico-hídricas e de agua disponível em um solo aluvial no semi-árido paraibano. rev. bras. eng. agríc. amb. 3(2), 140-144. souza, m., m. silva, g. guimarães, d. ampos, m. carvalho y g. pereira. 2001. variabilidade espacial de atributos físicos em um latossolo vermelho distrófico sob semeadura direta em selvíria (ms). rev. bras. cienc. solo 25, 699-707. soil survey division staff (ssds). 1993. soil survey manual. handbook no. 18. united states department of agriculture (usda), washington, d.c. tobón, c., j. sevink y j. verstraten. 2004. solute fluxes in throughfall and stemflow in four forest ecosystems in northwest amazonia. biogeochem. 70, 1-25. vendrusculo, l. 2001. desenvolvimento de um sistema computacional para análise geoestatística. tesis de maestría. universidad de campinas, brasil. vieira, s., i. de maria, f. lombarda, s. dechen y o. castro. 1992. caracterização da variabilidade espacial de propriedades físicas. pp. 41-51. en: lombardi, n.f. y o.a. de camargo (coords.). microbacia do córrego são joaquim (pirassununga, sp). documentos iac 29. instituto agronômico, campinas, brasil. warrick, a. y d. nielsen. 1980. spatial variation of soil physical properties in the field. pp. 318-355. en: hillel, d. (ed.). applications of soil physics. academic press, new york, ny. fecha de recepción: 8 de agosto de 2010. aceptado para publicación: 13 de noviembre de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 2 facultad de ciencias agropecuarias, universidad de cundinamarca. fusagasugá (colombia). 3 autor de correspondencia. limhoyosca@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 577-579, 2010 nematodos asociados con cultivos de arroz en huila y tolima nematode associated with rice crops in huila and tolima lilliana m. hoyos-carvajal1, 3 y javier g. moya2 resumen abstract en el presente estudio son reportados géneros de nematodos asociados a cultivos de arroz en zonas productoras en huila y tolima bajo sistemas de inundación, los cuales incluyen aphelenchoides, criconema, helicotylenchus, hemicycliophora, meloidogyne, paratylenchus, pratylenchus, psilenchus, tylenchorhynchus y tylenchus correspondientes a muestras de suelo y raíces. in present study are reported genus of nematodes associated at crops of rice in productive zones in huila and tolima that includes aphelenchoides, criconema, helicotylenchus, hemicycliophora, meloidogyne, paratylenchus, pratylenchus, psilenchus, tylenchorhynchus and tylenchus. palabras claves: oryza sativa, fitonematodos, huila, tolima. key words: oryza sativa, phytonematodes, huila, tolima. introducción en colombia, el cultivo de arroz (oryza sativa l.) bajo inundación constituye el mayor porcentaje del área sembrada (62%), con un promedio de 259.323 ha entre el 2006 al 2009. los nematodos fitoparásitos pueden causar en el arroz daños de importancia económica aún en condiciones de inundación. según prot (1992), más de 150 especies de nematodos se han asociado a cultivos de arroz, sin embargo, pocas especies establecen realmente una relación parasítica con esta planta (tab. 1). se estima que las pérdidas que pueden causar son del orden del 10 al 25%, pero estas, en realidad, pueden ser mayores, ya que los síntomas que producen en la parte aérea de la planta son atribuidos a problemas nutricionales (prot, 1992). en colombia se ha reportado en el cultivo del arroz en el departamento del tolima nematodos fitoparásitos (tab. 1), causando pérdidas cercanas al 10%, (volcy, 1997), no obstante, los reportes sobre el impacto de estos patógenos son escasos o inexistentes en los manuales técnicos de asistencia. metodología se llevó a cabo un muestreo en suelo y raíces de cultivos comerciales de arroz bajo inundación con plantas no mayores de 50 días de sembradas, en los departamentos de huila (municipios: tello, campoalegre, palermo) y tolima (municipios: ambalema, venadillo, alvarado, piedras, espinal, guamo, saldaña e ibagué) cubriendo un área total de 274 ha. para extraer los nematodos se empleó la técnica de tamizado y centrifugación flotación, luego se fijaron en formaldehido al 35%, ácido acético glacial y agua (afa) y finalmente en solución seinhort a y b (castaño-zapata et al., 1997). la identificación de los géneros de nematodos fitoparásitos se realizó por medio de claves taxonómicas (thorne, 1961; castaño-zapata et al., 1997; volcy, 1997; bridge y williams, 2002). resultados y discusión en el presente estudio se encontraron diversas especies de nematodos asociados al arroz (tab. 2). de los cuales, todos salvo hemicycliophora han sido reportados previamente por diversos autores (tab. 1). de manera semejante a lo reportado por gómez et al. (1981) en un trabajo realizado en las terrazas arroceras de ibagué, los géneros meloidogyne y pratylenchus se encuentran en altas frecuencias y poblaciones comparativamente con otros géneros, no así el género helicotylenchus, el cual se halla en bajas frecuencias. sin embargo, el género aphelenchoides aparece de forma recurrente en las muestras analizadas. esta es una aproximación a la nematofauna asociada a estos cultivos, pues es necesario realizar muestreos sistemáticos en diferentes etapas fenológicas y diferentes ciclos de cultinota científica 578 agron. colomb. 28(3) 2010 vo; sin embargo, es de anotar que los géneros reportados, meloidogyne, pratylenchus y aphelenchoides tienen como característica común un amplio rango de hospederos, por tanto, es necesario tomar en cuenta que el aumento de sus poblaciones puede darse aún en rotaciones. las poblaciones de meloidogyne llaman la atención por su alto número en raíces, incluso pueden notarse asintomáticas, es decir, sin los típicos nódulos que causa este tipo de nematodos en sus hospederos, y la proporción en tejidos puede ser de 8 a 38 veces más alta que la hallada en suelo. caso similar sucede con pratylenchus y aphelenchoides, los cuales se hallan en poblaciones numerosas en tejidos del hospedero. lo anterior sugiere que es necesario realizar pruebas de poblaciones de nematodos no sólo en suelo, sino también en tejidos radiculares, pues como generalidad en este estudio, estos se hallaron en raíces y en menor proporción en suelo. de igual forma es necesario revisar las prácticas de manejo y control, pues son dirigidas a suelo; concretamente en el caso de pratylenchus, volcy (1998) afirma que en arroz en secano este debe ser controlado con poblaciones de 18 nematodos/100 cm3 de suelo y su nivel de tolerancia en este cultivo es de aproximadamente 672 nematodos/g de raíces, y como puede verse en la tab. 2 en todos los casos se está cerca de estos niveles. los nematodos fitopatógenos son por naturaleza agentes predisponentes a problemas edáficos y a debilitar la parte aérea de la planta, la cual se hace más proclive a problemas como pyricularia o pudrición de la panoja, entre otras. tabla 1. nematodos asociados a cultivos de arroz en colombia. especie de nematodo referencia aphelenchoides besseyi christie buriticá, 1999 aphelenchus sp. chimá et al., 2000 criconemella sp. volcy, 1998 criconemoides sp. chimá et al., 2000 ditylenchus angustus (buttler) filipjev volcy, 1998 ditylenchus sp. chimá et al., 2000 helicotylenchus erythinae sher tovar et al., 1981 helicotylenchus pseudorobustus steiner chimá et al., 2000 helicotylenchus sp. buriticá, 1999 hirchmanniella sp. chimá et al., 2000 hoplolaimus sp. chimá et al., 2000 macroposthonia (sin: criconemella) volcy, 1998; buriticá, 1999 meloidogyne graminícola golden & birchfield jaraba-navas et al., 2001 meloidogyne sp. buriticá, 1999 paratylenchus sp. chimá et al., 2000 pratylenchus sp. chimá et al., 2000; buriticá, 1999 pratylenchus zeae graham tovar et al., 1981 psilenchus sp. chimá et al., 2000 rotylenchus sp. chimá et al., 2000 trophorus sp. chimá et al., 2000 tylenchorhynchus sp. tovar et al., 1981; chimá et al., 2000; buriticá, 1999 tylenchus sp. chimá et al., 2000 xiphinema sp. chimá et al., 2000 tabla 2. poblaciones y frecuencias de géneros de nematodos encontrados en raíz y suelo de cultivos de arroz en inundación en los departamentos de huila y tolima en colombia. género huila tolima suelo1 frecuencia raíz2 frecuencia suelo frecuencia raíz frecuencia aphelenchoides 28,25 100,0 10,0 33,3 6,1 62,5 65,0 37,5 criconema 54,30 50,0 0 0 nd 0 nd 0 helicotylenchus 14,70 50,0 4,3 33,3 1,8 25,0 10,0 12,5 hemicycliophora 1,30 16,7 0 0 nd 0 nd 0 meloidogyne 94,60 83,3 352,8 50,0 279,1 100,0 10.605,0 100,0 paratylenchus 1,50 33,3 0 0 nd 0 nd 0 pratylenchus 28,30 100,0 444,5 66,7 1,3 0 405,0 25,0 psilenchus 2,60 33,3 0 0 nd 0 nd 0 tylenchorhynchus 33,30 100,0 5,3 16,7 9,5 75,0 0 0 tylenchus 16,20 100,0 0 0 11,5 62,5 0 0 totales 274,80 816,8 309,3 11.085,0 relación raíz/suelo 3,5 35,8 1 promedio de nematodos cuantificados en 100 g de suelo en 24 muestras. 2 promedio de nematodos cuantificados en 100 g de raíces en 24 muestras. nd: no detectado en las muestras. 5792010 carvajal y moya: nematodos asociados con cultivos de arroz en huila y tolima literatura citada bridge, j. y t.d. williams. 2002. plant parasitic nematodes. pp. 140162. en: waller, j.m., j.m lenné y s.j. waller (eds.). plant pathologist’s pocketbook. 3a ed. cab international. wallingford, uk. buriticá, p. 1999. directorio de patógenos y enfermedades de las plantas de importancia económica en colombia. universidad nacional de colombia; instituto colombiano agropecuario ica. bogotá. castaño-zapata j., l. del río-mendoza y a. acosta. 1997. nematodos fitoparásitos. pp. 113-210. en: castaño-zapata, j. y l. del río-mendoza (eds.). manual para el diagnóstico de hongos, bacterias, virus y nematodos fitopatógenos. centro editorial universidad de caldas; universidad zamorano, tegucigalpa. chimá c., j., v. peniche, t. lozano y c.r. pérez. 2000. reconocimiento de nemátodos fitoparásitos asociados al cultivo de arroz secano mecanizado en el caribe húmedo. revista arroz 49, 26-31. gómez, j., f. puerta y r. gómez. 1981. nematodos fitoparásitos asociados a las siembras de arroz en la terraza de ibagué, tolima-colombia. revista arroz 30, 17-24. jaraba-navas, j., z. lozano y c.r. pérez. 2001. identificación del nematodo del nudo radical del arroz en los departamentos de cesar y guajira. fitopatol. colomb. 25, 29-32. prot, j. 1992. diseases caused by nematodes. pp. 46-49. en: webster, r. y r. gunnell (eds.). compendium of rice diseases. american phytopathological society, st. paul, mn. thorne, g. 1961. principles of nematology. united states department of agriculture, mcgraw-hill book coy, inc. nueva york, ny. volcy, c. 1997. nematodos. tomo 1. el abc de la nematología. universidad nacional de colombia, medellín, colombia. volcy, c. 1998. nematodos. tomo 2. diversidad y parasitismo en plantas. universidad nacional de colombia, medellín, colombia. agronomia 26-2 -profe194).indd 186 agron. colomb. 26(2) 2008 resumen the objective of this study was characterizing the chemical composition of plant tissue in mint and its relation to the mineral concentration in soil. the fresh weight, dry weight, height and number of knots, and the elemental concentration in aerial part of plants from 35 commercial crops at the time of harvesting were evaluated, as well as the soil chemical properties. the concentration of macronutrients in the plant tissue of mint showed the next order (% dm): k (1.07-7.23) > n (1.57-4.74) > ca (0.66-1.36) > p (0.24-0.64) > mg (0.14-0.60), and that one for the microelements (mg kg-1): fe (89-596), mn (19-303), zn (47-134), b (16-108), cu (8-13). no significant relations between the nutrients in soil and plant that permit to explain, in some degree, the growth variables were found. we would find significant correlations between mg and p in soil and their concentrations in plants (r=0,65** y 0,60* respectively) and between mn in soil and its concentration in plant (r=-0,60*). the best correlation was found between the k/ mg ratio in soil and mg in plant tissue (r=-0,73**) making these clear the antagonism between both nutrients and importance of cation balance in soil. the concentration of nutrients in mint was similar to the one reported in the other crops. in general, we can say that soils cultivated with mint don’t show limitations in regards to nutrient availability, probably, due to the intensive management of fertilization. key words: plant nutrition, plant analysis, soil analysis. abstract fecha de recepción: 18 de febrero de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. rapedrazar@unal.edu.co 2 profesora asociada, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. mchenaoto@unal.edu.co composición del tejido vegetal y su relación con variables de crecimiento y niveles de nutrientes en el suelo en cultivos comerciales de menta (mentha spicata l.) mineral composition of plant tissue in relation to growth variables and soil nutrients levels in commercial crops of mint (mentha spicata l.) rafael pedraza1 y martha c. henao2 agronomía colombiana 26(2), 186-196, 2008 el objetivo de este estudio fue determinar la composición química del tejido vegetal en menta y su relación con la concentración de nutrientes en el suelo. se evaluaron parámetros de crecimiento y la concentración de elementos de la parte aérea de la planta al momento de la cosecha, en 35 cultivos comerciales ubicados en el departamento de cundinamarca (colombia). paralelamente se determinaron las propiedades químicas del suelo en que crecían las plantas. la concentración de macroelementos en el tejido vegetal mostró el siguiente orden (% de materia seca): k (1,07-7,23) > n (1,57-4,74) > ca (0,66-1,36) > p (0,24-0,64) > mg (0,14-0,60); para los microelementos (mg· kg-1) fue: fe (89-596) > mn (19-303) > zn (47-134) > b (16-108) > cu (8-13). no se encontraron relaciones significativas entre los nutrientes en el suelo y la planta que permitieran explicar las variables de crecimiento. se presentaron correlaciones significativas entre mg y p en el suelo y sus concentraciones en la planta (r=0,65** y 0,60*, respectivamente) y del mg en el suelo y el mn en la planta (r=-0,60*). la mejor correlación se presentó entre la relación k/mg en el suelo y el mg en el tejido vegetal (r=-0,73**), poniendo de manifiesto el antagonismo entre ambos nutrientes y la importancia del balance catiónico k-mg en el suelo. en general se puede afirmar que los suelos cultivados con menta no presentaron limitaciones en la disponibilidad de nutrientes, muy probablemente por el manejo intensivo de la fertilización. palabras clave: nutrición vegetal, análisis de tejido vegetal, análisis de suelo. introducción la producción de hierbas aromáticas para exportación en fresco ha mostrado en colombia un notable crecimiento durante los últimos años, tanto en área cultivada como en número de toneladas producidas. el departamento de cundinamarca es el mayor productor de hierbas aromáticas en el país, según información disponible para el período 1997-2005 (portilla, 2007). dentro de las especies de hierbas aromáticas que se cultivan para exportación, la menta (mentha spicata l.) ocupa un agronomia 26-2 -profe194).indd 186 06/10/2008 19:39:58 pedraza y henao. composición del tejido vegetal y su relación con variables... 187 puesto importante (echeverri y forero, 2007); incluso en cundinamarca, corresponde a una de las hierbas aromáticas de mayor venta en el mercado interno. la producción de menta con calidad de exportación requiere la adopción de buenas prácticas agrícolas, que involucran el manejo sostenible de los recursos para la producción del cultivo, incluidos los aspectos de agua, suelo y fertilización. la menta es una planta perenne de la familia lamiaceae, originaria del sur de europa y norte de áfrica. entre las especies de menta se destacan m. spicata l. (yerbabuena o spearmint) y m. piperita l. (peppermint), por su uso en culinaria y en las industrias farmacéutica y cosmética. el cultivo es herbáceo con una alta densidad poblacional y al inicio un metro cuadrado puede contener aproximadamente 25 plantas. la propagación se hace a través de esquejes en siembra directa al suelo. el cultivo empieza a producir 6 semanas después de la siembra y, a partir de ese momento, se pueden hacer cortes cada 6-7 semanas bajo invernadero ó cada 9 semanas a libre exposición. al cabo de 3 meses la formación de estolones es tan prolífica que no se pueden diferenciar las plantas madre (bareño y clavijo, 2006). la producción total es de 2.000 g·m-2, aunque, una vez seleccionado el material tipo exportación, puede disminuir a 1.200 g·m-2 (bareño y clavijo, 2006). un manejo adecuado de nutrientes es esencial para el desarrollo de biomasa del cultivo, ya que si el suministro de nutrientes es bajo, los rendimientos del cultivo se reducen. la menta requiere 250-300 kg·ha-1 de n, 55-110 kg·ha-1 de p2o5 y cerca de 375 kg·ha -1 de k2o para obtener altos rendimientos (brown et al., 2003). ozcan (2003) encontró en el tejido en hojas y flores de m. spicata obtenidas de un mercado local en turquía: 0,22% de p; 2,47% de k; 1,13% de ca; 0,5% de mg; 0,31% de s; 414 mg·kg-1 de fe; 97,6 mg·kg-1 de mn; 18,7 mg·kg-1 de zn; 47,6 mg·kg-1 de b y 8,48 mg·kg-1 de cu. hart et al. (2003) evaluaron la acumulación de biomasa y nutrientes en m. piperita durante tres años en seis lugares diferentes, obteniendo los siguientes rangos de la máxima absorción de cada elemento: 3,85-4,41% de n; 0,40-0,63% de p; 3,65-4,77% de k; 0,36-0,48% de s; 0,88-1,52% de ca; 0,28-0,45% de mg; 20,4-27,8 mg·kg-1 de b; 1,25-19,4 mg kg-1 de cu; 77,5-119,9 mg kg-1 de mn y 28,0-45,6 mg kg-1 de zn, para un rendimiento de 4-6 t·ha-1. wolf (1996) reportó como valores de nutrientes en el tejido vegetal de menta: 4,0-6,0% de n; 0,3-0,7% de p; 2,0-6,0% de k; 1,0-2,0% de ca; 0,2-0,7% de mg; 7-25 mg·kg-1 de cu; 60-200 mg·kg-1 de fe; 30-200 mg·kg-1 de mn; 50-200 mg·kg-1 de zn y 20-70 mg·kg-1 de b. rodríguez et al. (2004) encontraron en m. piperita el máximo contenido de aceite 95 días después de la siembra (dds), que corresponde a los niveles de nutrientes en tejido foliar: 3,72% de n; 0,39% de p; 2,12% de k; 0,38% de mg; 0,3% de s; 323 mg·kg-1 de fe; 145 mg·kg-1 de mn; 22 mg·kg-1 de zn; 35 mg·kg-1 de b y 8 mg·kg-1 de cu. entre los factores limitantes para la producción en colombia de menta con calidad de exportación está la falta de conocimiento sobre el manejo tecnológico del cultivo, lo que no permite mantener unos volúmenes constantes de producción con altos estándares de calidad, bajo las normas de las buenas prácticas agrícolas. entre los principales problemas figuran el poco conocimiento sobre la nutrición del cultivo y el manejo de la fertilización. los análisis de suelos y foliares son herramientas importantes de monitoreo del estado nutricional y para la posterior planificación de la fertilización. la utilidad de los análisis de tejido vegetal, según havlin et al. (1999) y reuter y robinson (1986), radica, entre otros aspectos, en que sirve para: identificar síntomas de deficiencia; determinar que nutrientes están en niveles insuficientes antes de que aparezca la deficiencia; predecir las deficiencias de nutrientes en ciclos posteriores del cultivo; evaluar la cantidad de nutrientes removidos en los residuos de cosecha, con el propósito de restituirlos y mantener la fertilidad del suelo, y estudiar la relación entre el estado nutricional de la planta y el rendimiento del cultivo. el análisis foliar es un indicador de la fertilidad, pues se parte de la premisa de que la concentración del elemento en la planta es proporcional a la disponibilidad del nutriente en el suelo y, por lo tanto, es un índice de fertilidad (sims, 2001). el objetivo de la presente investigación fue determinar la composición química del tejido vegetal de la parte aérea de plantas de menta (m. spicata) tomadas de cultivos comerciales en el departamento de cundinamarca. se exploró la posible presencia de deficiencias, toxicidades o desbalances, de acuerdo con la apariencia del cultivo y la relación con algunas variables de crecimiento de la planta y los nutrientes disponibles en el suelo, interpretados con la ayuda de los niveles generales de referencia para otros cultivos hortícolas reportados en la literatura. este objetivo obedece a la dificultad actual para interpretar los análisis foliares en este cultivo, a causa de la escasa información de referencia. agronomia 26-2 -profe194).indd 187 06/10/2008 19:39:58 188 agron. colomb. 26(2) 2008 materiales y métodos zona de estudio se seleccionaron 35 cultivos comerciales establecidos en lotes homogéneos por tipo de suelo y relieve, localizados en el departamento de cundinamarca, en una zona comprendida entre 4° 25’ 45” y 5° 05’ 38” latitud norte y 73° 39” 3’ y 74° 20’ 42” longitud oeste. la región está caracterizada por una temperatura media anual de 12-18 °c y una precipitación anual de 1.000-2.000 mm. los municipios incluidos en el muestreo y el número de muestras tomadas por municipio se presentan en la tabla 1. la zona comprende dos tipos de paisaje geomorfológico: 1) planicie fluvio-lacustre, constituida por llanuras de inundación y terrazas del río bogotá, con pendientes menores de 5% y suelos formados a partir de depósitos de sedimentos, con influencia de cenizas volcánicas en algunos sectores; los suelos corresponden a entisoles, inceptisoles, andisoles y alfisoles, profundos a superficiales, bien a imperfectamente drenados, texturas finas a moderadamente gruesas y 2) montaña, con relieves ondulados y materiales parentales, en su mayoría sedimentarios con mantos de espesor variable de cenizas volcánicas; los suelos corresponden a inceptisoles, molisoles y andisoles, en general bien drenados, profundos y de texturas variables (instituto geográfico agustín codazzi, 2000). muestreos en cada cultivo se recogió una muestra de tejido vegetal compuesta por 20 plantas obtenidas de una cama escogida al azar y tomadas de manera sistemática en línea recta, cada 50 cm, de la parte central de la cama; la longitud muestreada por cada cama fue de 10 m. se tomaron únicamente tallos en estado vegetativo (sin flores) y listos para cosechar, de acuerdo al criterio de cada productor; es decir, que el estado de desarrollo alcanzado correspondió al punto de corte. la muestra de suelo también fue de carácter compuesto, constituida igualmente por 20 submuestras tomadas cada 50 cm junto a las plantas previamente muestreadas, empleando un barreno tubular de 3 cm de ancho, a una profundidad de 0-20 cm, con el fin de cubrir la zona de raíces de la planta. análisis de laboratorio los análisis de tejido vegetal se realizaron sobre una muestra secada a 60 °c y molida de acuerdo con los métodos empleados en cenicafé (centro nacional de investigaciones de café) para el análisis foliar (carrillo et al., 1994). se determinó el nitrógeno total por el método micro-kjeldahl con valoración volumétrica. a partir de la muestra calcinada a 475 °c, se midieron los contenidos totales de ca, k, mg, cu, fe, mn y zn por espectrofotometría de absorción atómica y de p y b por colorimetría. adicionalmente, se evaluó el porcentaje de humedad y de cenizas. a los suelos secos a 30 °c y pasados por tamiz de 2 mm se les analizó: ph (lectura en potenciómetro, relación suelo/agua de 1:1, con base a peso/volumen); conductividad eléctrica (lectura en conductivímetro en el extracto de saturación a 25 °c); carbono orgánico (método de walkley y black, valoración volumétrica); ca, k, mg y na intercambiables (extracción con acetato de amonio 1 m, ph 7, valoración por absorción atómica); capacidad de intercambio catiónico (desplazamiento del nh4 + intercambiado con nacl 1 m, valoración volumétrica); acidez de cambio (extracción con kcl 1 m, valoración volumétrica); fósforo disponible (método de bray ii, valoración colorimétrica); cu, fe, mn y zn disponibles (extracción con ácido dietilen triamino pentaacético [dtpa], valoración por absorción atómica); boro disponible (extracción con fosfato monobásico de calcio, valoración colorimétrica); porcentajes de arcilla (ar), limo (l) y arena (a) (método de bouyoucos, previa dispersión con hexametafosfato de sodio); textura (triángulo de clasificación textural, usda [united states department of agriculture]); nitratos y amonio (extracción con kcl 2 m, destilación y valoración volumétrica). variables de crecimiento de las 20 plantas seleccionadas en cada cultivo para el análisis de tejido vegetal, se tomaron registros de peso fresco, altura y número de nudos. se determinó el peso seco de la muestra a 60 °c y, para calcular el peso seco promedio de tabla 1. relación de las muestras de tejido vegetal tomadas en 35 cultivos comerciales de menta por municipio, departamento de cundinamarca (colombia). municipio altitud (msnm) número de muestras chía 2.519-2.581 3 chipaque 2.333-2.672 11 chocontá 2.453 1 cota 2.586-2.577 3 bogotá 2.600 2 el rosal 2.629 2 granada 2.359 2 madrid 2.543-2.629 9 tenjo 2.582 1 zipaquirá 2.578 1 agronomia 26-2 -profe194).indd 188 06/10/2008 19:39:58 pedraza y henao. composición del tejido vegetal y su relación con variables... 189 cada planta, éste se dividió por el número total de tallos que conformaron la muestra. análisis de datos se efectuó un análisis estadístico descriptivo para obtener niveles de referencia y observar además la variabilidad de los datos. se efectuó correlación simple y múltiple entre los niveles individuales y relaciones entre nutrientes, tanto en el suelo como en el tejido vegetal, y las variables de crecimiento. luego, para los modelos de regresión se estimó el parámetro vif (siglas en inglés de factor de inflación de la varianza), para determinar si hay dependencia o correlación entre las variables independientes que intervienen en el modelo (multicolinealidad); cuando es mayor de 10 hay multicolinealidad y por lo tanto se estarían inflando las varianzas de los coeficientes estimados (neter et al., 1989). los análisis se efectuaron con el paquete estadístico sas (statistical analysis system) versión 8. resultados y discusión los cultivos de menta en la zona de estudio corresponden por lo general a áreas menores de 1 ha, en donde 76% está establecido a libre exposición y dispuesto en camas de 1-4 m de ancho, aunque en algunos lugares no hay espaciamiento definido. los cultivos bajo invernadero están dispuestos en camas de 1,0-1,2 m de ancho. de los cultivos considerados, sólo 49% cuenta con sistemas de fertirriego y recibe por lo general aplicaciones de ca, mg, k y nh4 + en forma de nitratos, además de ácido fosfórico y elementos menores en formas solubles, tales como quelatos. los demás cultivos se manejan con fertilización edáfica, que se realiza después de cada corte con fuentes fertilizantes, como 15-15-15, 13-26-6, 25-15-0 y urea. el tiempo de corte estuvo entre 45-90 dds, presentándose los tiempos más largos entre cortes en los cultivos de tecnología baja; se evidencia en este último caso que el criterio general para la cosecha es dependiente de la oferta y demanda del producto, cuyas ventas van dirigidas principalmente al mercado bogotano, como ocurre con los cultivos de chipaque (cundinamarca). variables de crecimiento y composición del tejido vegetal el comportamiento de las variables de crecimiento entre cultivos se presenta en la tabla 2; cada dato resulta de promediar 20 observaciones por cama. la variación dentro del cultivo fue tan alta como entre cultivos, ya que se presentaron coeficientes de variación de 9%-23% en la altura, 26%-52% en el peso fresco y 10%-31% en el número de nudos entre las 20 plantas tomadas dentro de una misma cama. en todo el material vegetal muestreado, los diagramas de frecuencia indican que más de 80% de las plantas cosechadas presentó una longitud entre 15 y 45 cm, un peso menor de 15 g y tallos con un número de nudos entre 5 y 10 (figura 1) . de las diferencias observadas entre peso fresco y peso seco, se pudo estimar que el contenido de humedad de la parte área de la planta varió entre 76% y 92%. con relación al aspecto nutricional, en términos generales se puede afirmar que las plantas de menta llevadas al laboratorio para el análisis de elementos totales no presentaban estados visibles de clorosis, necrosis, acortamiento de la distancia entre nudos, ni ningún otro síntoma visual que se pudiera relacionar con una deficiencia. en los cultivos en el campo tampoco se observaron deficiencias generalizadas ni localizadas de algún elemento. en la tabla 3 se presenta la composición promedio del tejido vegetal, indicando una alta variabilidad, en especial para los microelementos cu, fe y mn. en general se halló que el elemento que se encuentra en mayor concentración en el tejido vegetal de la planta de menta es k, seguido, en su orden, por n, ca, p, mg, fe, mn, zn, b y cu. estos resultados no coinciden con los reportados para cultivos de menta establecidos en irán (zeinali et al., 2003), en donde el elemento predominante en el tejido foliar fue mg seguido por fe, con contenidos de k notablemente menores. a causa de la escasa información reportada en la literatura sobre rangos de concentración de elementos en toda la parte aérea de especies de menta, no es posible establecer comparaciones adicionales entre los datos obtenidos bajo condiciones similares. al comparar las concentraciones de elementos en las plantas de menta muestreadas, se evidenció que se encuentran tabla 2. variables de crecimiento de los cultivos de menta, considerando los valores promedio de las 35 camas muestreadas en cundinamarca (colombia). valor peso fresco (g) peso seco (g) altura (cm) número de nudos mínimo 4,75 0,42 17,93 4 máximo 21,49 2,97 52,38 12 media 10,50 1,36 32,75 8 cv (%) 38 46 25 23 cv, coeficiente de variación agronomia 26-2 -profe194).indd 189 06/10/2008 19:39:59 190 agron. colomb. 26(2) 2008 figura 1. distribución de frecuencias de las variables de crecimiento: a) altura de la planta; b) peso fresco de la planta y c) número de nudos; considerando 686 tallos de plantas de menta recolectadas en cundinamarca (colombia). tabla 3. composición mineral de las muestras de tejido vegetal de menta tomadas en 35 cultivos comerciales en cundinamarca (colombia). valor cenizas n p ca k mg cu fe mn zn b % mg·kg-1 mínimo 5,95 1,57 0,24 0,66 1,07 0,14 7,8 89 19 47 16,4 máximo 15,68 4,74 0,64 1,36 7,23 0,60 91,7 596 303 134 107,7 media 11,65 3,38 0,41 0,99 4,35 0,34 25,1 177 111 83 54,4 cv (%) 21 26 22 17 30 34 87,1 64 69 27 34 cv, coeficiente de variación en magnitudes similares a las de otras especies hortícolas (marschner, 1995; mengel y kirkby, 1982). en el caso del n, los niveles por debajo de 2%, que corresponden solamente a 9% de las muestras, resultan defi cientes comparados con las concentraciones reportadas como normales para otros cultivos. incluso valores de n entre 2% y 3% de la masa seca resultan bajos en comparación con el rango de sufi ciencia reportado en la mayoría de hortalizas (reuter y robinson, 1986). sin embargo, en esas muestras no se detectaron hojas amarillas relacionadas con defi ciencia de n. el rango de variación del k resultó mucho más amplio que el del n, y niveles por debajo de 3% de la masa seca de k se encontraron sólo en 9% de las muestras. según havlin et al. (1999), la concentración de este elemento en el tejido vegetal puede variar entre 0,5% y 6% de la masa seca. la relación k/n en el tejido vegetal varió predominantemente entre 1:1 y 2:1. con respecto al ca, 80% de las muestras tienen niveles entre 0,8% y 1,2%, similares a los reportados para otras variedades de menta. havlin et al. (1999) mencionan una variación en el ca en el tejido vegetal entre 0,2% y 1,0%. de los microelementos, el cu fue el de mayor variabilidad; sin embargo, 70% de las muestras presentan valores por debajo de 20 mg·kg-1, del mismo orden que los reportados por havlin et al. (1999). lo mismo ocurre con el fe, para el que 80% de las muestras presentan valores por debajo de 250 mg·kg-1. valores de cu y fe por encima de 20 y 250 mg kg-1, respectivamente, podrían refl ejar la aplicación de agroquímicos por vía foliar y corresponderían, por lo tanto, a datos atípicos para el cultivo de menta. de acuerdo con fageria et al. (2002), ninguno de los cultivos presentaron niveles tóxicos de microelementos, aunque agronomia 26-2 -profe194).indd 190 06/10/2008 19:40:00 pedraza y henao. composición del tejido vegetal y su relación con variables... 191 se encontraron niveles de mn por encima de 300 mg·kg-1, concentraciones tóxicas para las plantas. suelos en la tabla 4 se recoge la estadística descriptiva de las variables químicas de los suelos bajo cultivo. las muestras presentan de manera predominante texturas medias a gruesas, correspondientes a suelos francos a franco-arenosos. los suelos cubren todo el rango de ph de los suelo agrícolas: 11% evidencian una reacción fuertemente ácida (ph <5); 60%, moderadamente ácida (ph 5-6) y el 29% restante, ligeramente ácida a ligeramente alcalina (6,1-7,8). el predominio es de suelos que no presentan aluminio intercambiable. cerca de la mitad de las muestras poseen ph entre 5,5 y 6,5, rango adecuado para la producción agrícola (havlin et al., 1999). los suelos más ácidos se localizan en el municipio de chipaque, manejados con frecuencia a través de la sola aplicación de enmiendas calcáreas. los suelos cubren un rango amplio con respecto a los niveles de materia orgánica (3%-30%), presentándose los más altos en los municipios de madrid y el rosal (cundinamarca). en general todos los suelos presentan niveles medios a altos de materia orgánica, interpretados así de acuerdo a la altitud y, por consiguiente, a la condición de clima frío de los sitios donde se localizan los cultivos (instituto colombiano agropecuario, 1992) ninguno de los suelos presentó condiciones de salinidad, ya que casi la totalidad de los valores de conductividad eléctrica estuvieron por debajo de 2 ds m-1, rango que se considera no problemático para los cultivos (mengel y kirkby, 1982). un estudio sobre la tolerancia a las sales de m. piperita variedad officinalis (tabatabaie y nazari, 2007), en el que se evaluó su crecimiento en soluciones nutritivas con diferentes conductividades eléctricas, mostró una disminución en el peso fresco y el peso seco a partir de 1,4 tabla 4. características químicas de los suelos cultivados en menta en 35 cultivos comerciales en cundinamarca (colombia). variable unidades valor mínimo máximo promedio cv (%) ph 4,40 7,52 5,71 12,7 c orgánico % 1,60 17,42 7,35 61,6 conductividad eléctrica ds m-1 0,15 4,07 0,88 92,8 ca intercambiable cmolc kg -1 4,18 34,91 15,92 47,7 k intercambiable 0,26 2,61 0,91 60,9 mg intercambiable 0,46 10,37 3,39 72,7 na intercambiable 0,11 3,65 0,43 148,8 acidez intercambiable 0,00 1,84 0,24 201,0 cic 17,15 61,90 36,44 38,2 no3 mg kg-1 18,45 65,41 34,93 34,6 nh4 + 21,54 79,92 32,43 37,7 p 12,58 112,00 67,31 52,4 cu 0,20 21,55 4,89 90,4 fe 33 471 237 63,2 mn 1,22 67,37 15,67 103,6 zn 0,28 36,98 11,18 73,7 b 0,13 1,66 0,53 64,7 cic, capacidad de intercambio catiónico; cv, coeficiente de variación agronomia 26-2 -profe194).indd 191 06/10/2008 19:40:00 192 agron. colomb. 26(2) 2008 ds·m-1. en este muestreo, los dos cultivos que se encontraban en suelos con conductividad eléctrica entre 3 y 4 ds·m-1 no evidenciaron un efecto aparente de las sales. los suelos presentan alta fertilidad catiónica, indicada por la saturación de bases, la capacidad de intercambio catiónica efectiva (>5 cmolc kg -1) y los niveles individuales de ca (>10 cmolc kg -1), k (>0,4 cmolc·kg -1) y en menor grado de mg. en casi todos los suelos cultivados, los niveles de ca y p resultaron medios a altos, predominando la condición de suficiencia. el mg es el elemento que resultó deficiente en más casos, principalmente en los suelos de chipaque, con niveles por debajo de 1,5 cmolc·kg -1. la relación ca/k en el suelo varió entre 5 y 63. según los criterios de interpretación de análisis de suelos (instituto colombiano agropecuario, 1992), si la relación es más amplia de 6 indica un desbalance. los desbalances más pronunciados se presentaron en especial en los cultivos de la sabana de bogotá que reciben fertirriego. la relación mg/k varió entre 0,6 y 18,6. el instituto colombiano agropecuario (1992) considera que la relación normal es de 4:1. en más de la mitad de los suelos la relación puede resultar inapropiada, por cuanto los niveles de k tienden a exceder a los de mg. la relación ca/mg se considera muy estrecha cuando alcanza un valor de 1:1 ó demasiado amplia cuando excede 4:1. aunque esta relación varió entre 2,3 y 24,5, la tendencia de los suelos muestreados fue la de presentar una relación amplia, siendo los niveles de ca 5-25 veces más altos que los de mg. el p resultó alto en la mayoría de los suelos, por lo general mayor de 40 mg·kg-1, valor para el que no se recomienda su aplicación para casi ningún cultivo, de acuerdo al instituto colombiano agropecuario (1992). en relación con los microelementos disponibles, se considera que los suelos no tienen tendencia a presentar deficiencias, aun cuando no se encuentren bajo condiciones de acidez, condición que favorece la mayor la solubilidad de éstos en el suelo (instituto colombiano agropecuario, 1992). el cu se presentó bajo, menor de 1 mg·kg-1, solamente en 10% de las muestras. ningún suelo se puede considerar deficiente en fe, incluso 90% presenta altos contenidos del elemento (>50 mg·kg-1). en el caso del mn, menos de 25% de las muestras mostró niveles bajos (inferiores a 5 mg·kg-1) y sólo 3 de ellas presentaron valores muy altos, por encima de 40 mg·kg-1, que incidieron en la alta dispersión de los datos. el zn se mostró deficiente en 11% de las muestras. relación entre variables la relación entre las variables de crecimiento se presenta en la tabla 5. la correlación más baja entre la altura de la planta y el peso fresco puede resultar de la inclusión en el muestreo de plantas con algún grado de ramificación. tabla 5. coeficientes de correlación entre las variables de crecimiento en menta en 35 cultivos comerciales en cundinamarca (colombia). variable coeficientes de correlación (r) peso fresco peso seco altura peso seco 0,72** altura 0,61** 0,38 número de nudos 0,54* 0,85** 0,44 * diferencias significativas (p<0,05); ** diferencias altamente significativas (p<0,01) para evaluar el efecto del grado de crecimiento de la planta, se establecieron correlaciones entre la edad de la planta (días después de corte) con la altura, el peso fresco y el peso seco, para los casos en los que se dispuso de información confiable (n=9). se presentó una leve relación entre edad y peso seco (r=0,59*), pero no con la altura (r=0,1). una mejor correlación se manifestó entre días después de corte y concentración de k (r =-0,78**). no se encontró relación entre los niveles de nutrientes en el tejido vegetal y las variables de rendimiento, como peso fresco y peso seco de la planta. todos los coeficientes de correlación estuvieron por debajo de 0,54 y ninguno resultó significativo. aunque se conoce ampliamente que entre los factores que afectan la concentración de nutrientes se encuentra la edad de los tejidos (reuter y robinson, 1986), y ante la imposibilidad de obtener información completa de los cultivadores –algunas veces por su reserva y otras por falta de registros–, es posible que la ausencia de correlación se deba a que el estado de crecimiento al momento del muestreo no fue el mismo en todos los casos. a pesar de las limitaciones propias del muestreo, el que se esté analizando toda la parte área de la planta implica que dentro de la muestra se están mezclando tejidos de diferente edad. reuter y robinson (1986) consideran que analizar muestras constituidas por diferentes órganos de la planta y, a su vez, por tejidos de diferentes edades fisiológicas, resulta adecuado para elementos móviles, como n, p, k y mg, tanto en condiciones de deficiencia como de suficiencia, pero inadecuado para elementos de movilidad limitada. agronomia 26-2 -profe194).indd 192 06/10/2008 19:40:00 pedraza y henao. composición del tejido vegetal y su relación con variables... 193 según estos autores, aunque este tipo de muestras inciden en la pérdida de sensibilidad del método de diagnóstico, minimizan los errores de tomar muestras en una etapa fenológica inapropiada o en un órgano de la planta que no sea el más correcto para indicar el estado nutricional. la ausencia de correlación entre la concentración de nutrientes en la parte aérea y las variables de crecimiento puede resultar semejante a lo obtenido por van erp y van beusichem (1998), quienes indican que la determinación del contenido de nutrientes en la planta entera no siempre es un buen indicador del estado nutricional, ya que se estaría analizando una proporción sustancial del nutriente que no es metabólicamente activa o que no está incorporada a las estructuras celulares. por otra parte, tampoco se evidenciaron antagonismos o sinergismos entre los elementos en el tejido vegetal, al ser comparados de manera individual. en la planta no se presentó ningún caso de correlación de elementos entre sí. en general, no se presentaron relaciones evidentes entre las variables de crecimiento y las características químicas del suelo. tampoco hubo evidencia de relaciones estrechas entre la concentración de nutrientes extraídos por la planta y los elementos nutritivos disponibles en el suelo, y las pocas que se hallaron resultaron débiles (tabla 6). esto podría ser en parte un indicio de que los métodos analíticos empleados para extraer la porción disponible de los elementos nutritivos en el suelo no fueron los más adecuados en el caso del cultivo de menta. las mejores correlaciones entre los contenidos de nutrientes fueron positivas para mg y ca en el suelo, frente al de mg en el tejido vegetal, y para p disponible, frente al p en el tejido vegetal, en tanto que fueron negativas para mg en el suelo, frente al de mn en el tejido vegetal (figuras 2 y 3). el análisis de regresión lineal simple muestra que el mg y el p en el tejido presentaron una tendencia a aumentar en función de sus niveles en el suelo (figura 2). el antagonismo mg-mn se ha reportado gracias a la competencia de ambos cationes divalentes por los sitios de enlace en los coloides del suelo y en las membranas dentro de la planta (mengel y kirkby, 1982; merhaut, 2007). la relación entre el mg y el mn se presenta a través de una regresión simple (figura 3). su mejor ajuste corresponde a un modelo de tipo potencial, en el que el aumento de mg en el suelo incide en una disminución abrupta del mn hasta un cierto nivel, a partir del cual los niveles tienden a estabilizarse. al igual que es importante considerar la concentración de los elementos en los tejidos de la planta per se para su adecuada nutrición, también es necesario hacerlo con las relaciones ente éstos (malavolta, 1994). al comparar las diferentes relaciones iónicas, tanto en la planta como en el suelo, con las variables de crecimiento (altura, peso seco, peso fresco y número de nudos), no se encontraron correlaciones significativas. al comparar las relaciones entre elementos en el suelo con su concentración en la planta, se encontró significancia en la relación k/mg en el suelo y la concentración de mg en la planta (r=-0,73**) (figura 4), lo que indica que un incremento en la disponibilidad de k frente a mg en el suelo puede inhibir la absorción de éste en la planta. la relación antagónica entre k y mg es ampliamente conocida y está reportada en la literatura para muchos cultivos (merhaut, 2007). tuma et al. (2004) encontraron una disminución en la concentración de mg en las hojas de phaseolus vulgaris en respuesta a aplicaciones crecientes de k, relacionada con los mecanismos de toma de ambos nutrientes en el suelo. en la tabla 7 se muestran las regresiones múltiples para las que se obtuvieron los mayores coeficientes de determinación. según el mejor modelo obtenido, la acumulación de peso seco está relacionada de manera negativa con los niveles de p, k y mg en el tejido vegetal. la ecuación de regresión múltiple obtenida explica 53% de la variación del peso seco. el bajo valor de vif indica que las variables son independientes entre sí. esta relación entre peso seco y p y k en el tejido vegetal estaría de acuerdo con lo planteado por van erp y van beusichem (1998), respecto a que la concentración de nutrientes tales como n, p, k y s en la planta entera o en los tejidos tiende a disminuir cuando se tabla 6. coeficientes de correlación entre la concentración de algunos nutrientes en la parte aérea de plantas cultivadas de menta y los elementos disponibles en el suelo, en cundinamarca (colombia). variable coeficientes de correlación (r) n p mg mn n-no3 0,46 0,42 -0,03 0,36 n-nh4 + 0,37 0,15 -0,14 0,07 cationes intercambiables ca 0,32 0,14 0,60* -0,32 k -0,03 -0,01 -0,08 -0,06 mg 0,09 -0,10 0,65* -0,60* p disponible 0,22 0,60* -0,04 0,25 fe disponible -0,01 0,60* -0,17 0,38 * correlaciones altamente significativas (p<0,01) agronomia 26-2 -profe194).indd 193 06/10/2008 19:40:01 194 agron. colomb. 26(2) 2008 acumula la materia seca, pero no la de mg, que tendería a incrementarse o a permanecer constante. se observa que el n en la planta está infl uenciado directamente por los contenidos de nitratos y el porcentaje de c orgánico en el suelo; esto puede deberse a que el nitrato es a menudo una fuente preferencial de n para el desarrollo de los cultivos, que lo absorben principalmente en forma de no3 -, incluso cuando se aplican fertilizantes amoniacales, a causa de la oxidación microbiana del nh4 +. la tasa de absorción de no3 es muy alta, ya que las plantas requieren grandes cantidades de n; además, la absorción de no3 se da más rápido en suelos con ph bajo (mengel y kirkby, 1982). las cenizas que quedan después de calcinar el tejido vegetal a 425 °c están relacionadas positivamente por el contenido de k y n que la planta absorbe y acumula. el modelo obtenido explica 85% de la variación. conclusiones la alta variabilidad de los datos debida a factores como el manejo agronómico y la oferta ambiental (factores climáticos y edáfi cos), entre otros, no permitieron observar relaciones signifi cativas entre la concentración de los nufigura 2. variación de los niveles de: a) fósforo y b) magnesio en la parte aérea de plantas de menta, con relación a los niveles disponibles de cada uno de estos elementos en el suelo, en cundinamarca (colombia). figura 3. variación de los niveles de magnesio en la parte aérea de plantas de menta, con relación al magnesio intercambiable en el suelo, en cundinamarca (colombia). figura 4. variación de los niveles de magnesio en la parte aérea de plantas de menta, con relación a la concentración de magnesio con respecto a la de potasio intercambiables en el suelo, en cundinamarca (colombia). agronomia 26-2 -profe194).indd 194 06/10/2008 19:40:02 pedraza y henao. composición del tejido vegetal y su relación con variables... 195 trientes en la planta y las variables de crecimiento, como altura, peso seco y peso fresco. los niveles de nutrientes hallados en el material vegetal son similares a los encontrados por diferentes autores en otros cultivos; sin embargo, cabe destacar la mayor absorción de k que tiene la menta, con respecto al n, y la evidencia del antagonismo entre k y mg en el suelo, con respecto a la absorción del mg. agradecimientos los autores agradecen a la vicerrectoría de investigaciones de la universidad nacional de colombia por el apoyo económico para la realización de los muestreos y la ejecución de los análisis de laboratorio, a través de la convocatoria hermes 2006; también, a los propietarios y administradores de los cultivos de menta por permitirles la toma de muestras y compartir con ellos la información sobre el manejo del cultivo. literatura citada alloway, b. 2004. zinc in soil and crop nutrition. zinc in plant nutrition. international zinc association, bruselas. 128 p. bareño, p. 2006. hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco, manejo agronómico, producción y costos. pp. 6572. en: últimas tendencias en hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. curso de extensión. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. brown, b., j.m. hart, m.p. wescott y n.w. christensen. 2003. the critical role of nutrient management in mint production. better crops, 87(4), 9-11. carrillo, i.f., b. mejía y h.f. franco. 1994. manual de laboratorio para análisis foliares. federación nacional de cafeteros de colombia, centro nacional de investigaciones de café. 52 p. echeverri, c. y l.e. forero. 2007. exportación de hierbas aromáticas y culinarias a estados unidos. aspectos fitosanitarios. pp. 73-74. en: perspectivas del agronegocio de hierbas aromáticas culinarias y medicinales. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá.. fageria, n. k., v.c. baligar y r.b. clark. 2002. micronutrients in crop production. adv. agron. 77, 185-268. hart, j., n. christensen, m. mellbye y g. gingrich. 2003. nutrient and biomass accumulation of peppermint. western nutrient management conference. vol. 5. salt lake city, ut. pp. 63-70. havlin, j.l., j.d. beaton, s.l. tisdale y w.l. nelson. 1999. soil fertility and fertilizers: an introduction to nutrient management. 6th ed. prentice-hall, inc., saddle river, nj. instituto colombiano agropecuario [ica]. 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación. manual de asistencia tabla 7. análisis de regresión múltiple para algunas de las variables evaluadas en plantas cultivadas de menta en cundinamarca (colombia). variable dependiente variables parámetro estimado p>t vif peso seco pr>f = 0,0001 r2 = 0,52 intercepto 4,11 <0,0001 0 p foliar -3,48 0,0014 1,06 k foliar -0,15 0,036 1,06 mg foliar -1,99 0,009 1,00 número de nudos pr>f = 0,0001 r2 = 0,49 intercepto 13,52 <0,0001 0 k foliar -0,78 0,0002 1,00 mg foliar -6,88 0,0022 1,00 cenizas pr>f = 0,0001 r2 = 0,85 intercepto 2,73 0,0001 0 k foliar 1,43 <0,0001 1,25 n foliar 0,77 <0,0001 1,25 nitrógeno en el tejido vegetal pr>f = 0,0001 r2 = 0,50 intercepto 0,01 0,9887 0 nitratos 0,04 0,0006 1,10 c orgánico 1,47 0,0004 1,53 p en suelos 0,01 0,0039 1,49 vif, factor de inflación de la varianza agronomia 26-2 -profe194).indd 195 06/10/2008 19:40:02 196 agron. colomb. 26(2) 2008 técnica nº 25. instituto colombiano agropecuario, bogotá. 64 p. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 2000. estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento de cundinamarca. tomo ii. instituto geográfico agustín codazzi, bogotá, 450 p. marschnner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press limited, londres. 889 p. mengel, k. y e. kirkby. 1982. principles of plant nutrition. international potash institute, berna (suiza). 655 p. merhaut, d.j. 2007. magnesium. pp. 145-183. en: barker, a.d.j. pilbean (eds).handbook of plant nutrition. taylor & francis group y crc press, boca raton, fl. neter, j., w. wasserman y m.h. kutner. 1989. applied linear regression models. 2nd ed. richard d. irwin, homewood, il. ozcan, m. 2004. mineral contents of some plants used as condiments in turkey. food chem. 84, 437-440. portilla, a. 2007. entorno de la cadena productiva de las plantas aromáticas, medicinales y condimentarias en colombia. plan hortícola nacional (cci, asohofrucol, ministerio de agricultura). pp.11-26. en: perspectivas del agronegocio de hierbas aromáticas culinarias y medicinales. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. reuter, d.j. y j.b. robinson. 1986. plant analysis: an interpretation manual. inkata press, sydney. 218 p. rodriguez, c., v. faquin, d. trevisan, j.e. pinto, s. bertolucci y t. michlovská. 2004. nutrição mineral, crescimento e teor de óleo essencial da menta em solução nutritiva sob diferentes concentrações de fósforo e épocas de coleta. horticultura brasileira, 22(3), 573-578. sims, j.t. 1999. soil fertility evaluation. en: sumner, m.e. (ed.). handbook in soil science. first ed. crc press, boca raton, fl. 2148 p. snyder, c.d. 1998. plan tissue analysis a value nutrient management tool. news and news. a regional newsletter published by the potash & phosphate institute (ppi) and the potash & phosphate institute of canada (ppic). 4 p. tabatabaie, s.j. y j. nazari. 2007. inf luence of nutrient concentrations and nacl salinity on the growth, photosynthesis, and essential oil content of peppermint and lemon verbena. turkish j. agr. for. 31, 245-253. van erp, p. y m. van beusichem. 1998. soil and plant testing programs as tool for optimizing fertilizer strategies. pp. 53-79. en: rengel, z. (ed.). nutrient use in crop production. food products press, binghamton, ny. wolf, b. 1996. diagnostic techniques for improving crop production. food products press, binghamton, ny. 426 p. zeinali, h., k. razmjo y a. arzani. 2003. diversity among iranian mints in relation to yield and mineral content. comm. soil sci. plant anal. 34(15), 2203-2217. agronomia 26-2 -profe194).indd 196 06/10/2008 19:40:03 resumen abstract se realizó un estudio exploratorio del segmento de consumo intermedio de servicios de turismo rural en la provincia del tequendama, cundinamarca, a partir de la información suministrada por las agencias operadoras de turismo que ofertan estos servicios en la ciudad de bogotá y registradas ante el ministerio de industria, comercio y turismo en el año 2007. se identificaron las tendencias en el consumo de los turistas de la ciudad de bogotá que adquieren productos de turismo rural usando este canal de comercialización. se indagó acerca del potencial que tiene la provincia del tequendama para el desarrollo de productos del turismo rural, identificando factores por intervenir para la consolidación como destino turístico en el interior del país. se concluyó que el turismo rural es una alternativa económica para los agentes del territorio, la cual, en el marco del desarrollo territorial rural, permite reafirmar conceptos de multifuncionalidad y pluriactividad de los territorios, constituyéndose en un medio de promoción del desarrollo local y territorial. based on information supplied by local tourism agencies, a preliminary survey on the medium-consumption segment of rural tourism services was carried out. the consulted agencies were those operating in bogotá that had been registered in the industry, commerce and tourism ministry in 2007. the consumption trends and market segments preferred by bogotan tourists making use of such services through this commercial channel were identified. the rural tourism service development potential of the province of tequendama was explored, and the factors that need to be managed for the region to consolidate as an inland tourist destiny were identified. it is concluded that rural tourism is a feasible economic alternative for the region. this, in the framework of rural territorial development, allows reaffirming concepts such as regional multi-functionality and multiple regional activities, therefore constituting a good means to promote local and territorial development. key words: rural territorial development, market segments, territorial identity, local economic development. palabras clave: desarrollo territorial rural, segmento de mercado, identidad territorial, desarrollo económico local. fecha de recepción: 9 de abril 2008. aceptado para publicación:19 de febrero de 2009 este documento hace parte del proyecto de investigación “el turismo rural como estrategia de mercadeo territorial”, financiado por la dirección de investigación de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, y desarrollado por el grupo de investigación de gestión y desarrollo rural. 1 programa de maestría en ciencias agrarias, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 autor de correspondencia. yvarandac@unal.edu.co agronomía colombiana 27(1), 121-128, 2009 exploración de consumo de servicios de turismo rural de la provincia del tequendama en cundinamarca, colombia, a través de las agencias operadoras de turismo de bogotá consumption trend survey of the rural tourism services offered by the province of tequendama, cundinamarca (colombia), through the tourism agencies of bogotá juliana combariza g.1 y yesid aranda c.2, 3 introducción los procesos de adaptación de las regiones a economías en donde la globalización muestra alta exigencia en materia de productividad, innovación y tecnología, obliga a plantear el desarrollo de las áreas rurales a través de estrategias con enfoque territorial, el cual contempla la identificación de factores endógenos y exógenos propios de los territorios, que permitan utilizar las ventajas comparativas, aprovechando sus potencialidades (soto, 2006). teniendo en cuenta lo anterior, schejtman y berdegué (2004) han planteado el desarrollo territorial rural (dtr), como un proceso simultáneo de transformación productiva, institucional y social en un determinado territorio rural, que contribuye a la reducción de los niveles de pobreza en el medio rural. en tal sentido, para lograr el desarrollo territorial rural es necesario que los territorios adquieran carácter competitivo de tal forma que puedan afrontar la competencia del mercado y garantizar al mismo tiempo la viabilidad medioambiental, económica, social y cultural, economía y desarrollo rural 122 agron. colomb. 27(1) 2009 aplicando lógicas de integración y de articulación interterritorial (farell y thirion, 2001). cambio en el paradigma sobre el territorio el cambio en el paradigma sobre el territorio desarrollado en el marco de la nueva economía rural (ner), plantea que el territorio deja de ser visto como un mero espacio físico “objetivamente existente”, y comienza a ser visto como un espacio en donde se desarrollan procesos sociales y económicos, centrados en la lógica de “actor y producto”, “causa y consecuencia”, en donde se relacionan factores sociopolíticos, económicos e institucionales, logrando una integración versátil que concluye en el desarrollo integral del mismo (bosherini y poma, 2000). para que ocurra la construcción del nuevo imaginario de territorio en el medio rural, es necesario que los agentes locales y las instituciones adquieran capacidades para valorar su entorno y actuar juntos, a fin de crear vínculos entre sectores, de modo tal que se mantenga in situ el máximo valor añadido y a su vez permitiendo establecer relaciones con otros territorios y con el resto del mundo, es decir, que comiencen a pensar, hablar y actuar de manera “glocal”, sin perder la identidad territorial. en la ner los conceptos de pluriactividad y multifuncionalidad consideran que en el medio rural los pobladores pueden laborar y hacer uso del territorio en actividades no vinculadas con la producción agropecuaria (barrera, 2006), lo cual motiva al desarrollo de nuevas alternativas como el turismo rural (tr). algunas cifras del turismo en el mundo según la organización mundial de turismo (omt), el turismo global durante el año 2006 reportó 842 millones de turistas, aumentando en 4,5% su cifra con respecto a 2005, lo que generó us$682.700 millones. el consejo del turismo de la omt estima que las actividades del sector turismo representan 10,4% del producto mundial, 12,2% de las exportaciones del mundo, y 9,5% de la inversión del mundo. la industria de turismo durante 2007 generó cerca de us$7 trillones, y según cálculos de la omt, se espera que durante la próxima década aumente a us$13 trillones (blanke y chiesa, 2008). la actividad turística en colombia generó en el año 2007 us$ 9.464 millones, y participó con 6,3% del pib; entre los años 1996 y 2006 se observó un crecimiento importante en el arribo de turistas internacionales, pasando de 580 mil a cerca de 1 millón, con un comportamiento similar en el ingreso de divisas por viajeros (ministerio de comercio, industria y turismo, 2005; world economic forum, 2008), y se espera un crecimiento de 3,4% en la participación del turismo en el pib para el año 2017. según el reporte de competitividad en viajes y turismo del año 2008, colombia se sitúa en la posición 71 entre 130 países analizados, por debajo de brasil, chile, argentina uruguay y perú en suramérica. a pesar de lo anterior, en cuanto a los indicadores de recursos humanos, culturales y naturales ocupa la posición 38, lo que indica las posibilidades en el desarrollo de servicios turísticos no tradicionales y que hacen uso de este tipo de recursos en el diseño de productos turísticos. el turismo rural (tr) como estrategia para el desarrollo territorial rural el concepto de tr es amplio y se refiere a las diferentes actividades de esparcimiento que se pueden realizar en el medio rural, dependiendo de las posibilidades y potencialidades que ofrezcan los territorios, con los valores culturales y patrimoniales tradicionales, compuesta por una oferta integrada de ocio, y cuya motivación es el contacto respetuoso con el entorno natural y con la población local; incluye modalidades como: turismo ecológico, agroturismo, turismo de aventura, turismo cultural, turismo de negocios, turismo joven, turismo social, turismo de salud y turismo deportivo, entre otros (riveros y blanco, 2003; silva, 2006). el tr posee dos características que lo convierten en una estrategia de desarrollo territorial; la primera tiene relación con el potencial turístico del medio rural; la segunda, tiene que ver con la posibilidad de crear eslabonamientos con otras actividades propias del medio rural que dinamizan la economía del territorio. en tal sentido la identidad del territorio es un aspecto fundamental sobre el que se ha de desarrollar la oferta de productos de tr, promoviendo no solo el uso del espacio físico, sino también mediante la oferta de productos autóctonos artesanales y agroalimentarios, lo que permite acortar la cadena de comercialización entre el habitante rural y el consumidor final, generando ventajas económicas (sena, 2005). el tr debe tratarse más que como alternativa de desarrollo, como complemento, debido a que si se toma como único elemento de desarrollo, se corre el riesgo de generar monofuncionalidad del territorio, trayendo consigo una alta estacionalidad, sometiéndolo a una fuerte presión externa, retrasando e impactando de forma negativa y en vía contraria el desarrollo del espacio rural (fourneau, 1998; andrés, 2000). por esta razón, los programas que involucren el tr 1232009 combariza g. y aranda c.: exploración de consumo de servicios de turismo rural de la provincia del tequendama... deben pensar en este como complemento dinamizador de otras actividades, ya que el turismo no es la solución a los problemas que enfrentan los espacios rurales, ni es aplicable a todos los territorios (sharpley, 2002). experiencia del turismo rural en cundinamarca en el departamento de cundinamarca se destacan algunas iniciativas de tr, principalmente mediante la oferta de productos que involucran la práctica de deportes extremos, el senderismo, el agroturismo y el turismo cultural, siendo las provincias de gualivá, alto magdalena, sumapaz, tequendama y sabana centro las que ofrecen una mayor oferta de estos productos. sin embargo, el posicionamiento del departamento de cundinamarca como destino de tr al interior del país hasta ahora comienza. recientemente, por iniciativa de la gobernación del departamento, se incluyó dentro del programa “provócate de cundinamarca” el apoyo a la consolidación de productos de tr como línea estratégica por incentivar en los próximos años. metodología de investigación la metodología utilizada en este estudio es descriptiva concluyente; consistió en una exploración de mercados orientada a identificar los hábitos y las tendencias de los consumidores que hacen uso de servicios de tr en el departamento de cundinamarca, que utilizan como canal de acceso las agencias de viajes operadoras. se realizó un censo de iluminación con las 196 agencias de viajes operadoras inscritas a 2007 en el registro nacional de turismo del ministerio de comercio, industria y turismo de colombia con operación en bogotá, a las cuales se les preguntó si ofertaban servicios de tr en el departamento de cundinamarca y especialmente en la provincia del tequendama. de las que respondieron afirmativamente, 13 operadores turísticos fueron seleccionados como la muestra para este estudio. los resultados obtenidos en este tienen un error estimado de 15,8%1. 1 el error se calculó a través de la fórmula para el cálculo del tamaño de la muestra para poblaciones finitas n = (z 2 * p* q * n) / (e 2 (n-1)+ z 2 *p*q) en donde n = tamaño de muestra que para el caso corresponde a 13 agencias operadoras de viajes, quienes respondieron afirmativamente al censo de iluminación. n = agencias operadoras de viajes inscritas ante el ministerio de comercio, industria y turismo, que para el caso son 196. p = probabilidad de ocurrencia de la oferta de servicios de tr. dado el censo de iluminación se trabajó como 0,9, toda vez que las agencias incluidas en la muestra efectivamente ofertan este tipo de servicios. la herramienta de investigación usada fue una encuesta semiestructurada, que contenía cuatro preguntas abiertas, cuatro cerradas y dos matrices. pretendía identificar la percepción de los agencias operadoras de tr sobre el mercado de esta actividad en cundinamarca, sondear el estado de desarrollo del tr en el departamento y especialmente en la provincia del tequendama, identificar los segmentos y perfiles de los consumidores finales de servicios de tr de la ciudad de bogotá y el tipo de tr que debería ir dirigido a cada uno de ellos. la elaboración de la herramienta se realizó teniendo en cuenta los criterios propuestos en el documento de asistencia técnica en la planificación del turismo del ministerio de desarrollo económico (2001). por último, con base en las percepciones de los operadores turísticos incluidos en la muestra, se realizó una evaluación de la percepción de los operadores turísticos sobre el grado de adecuación de los factores que intervienen en el desarrollo de actividades de tr versus la gobernabilidad por parte de los agentes locales sobre estos, con el fin de priorizar los factores a intervenir para consolidar la provincia del tequendama como destino de tr en el interior del país. la calificación de los criterios se realizó valorando la percepción de grado de desarrollo y la gobernabilidad de los mismos, para lo cual se usó una escala numérica de 0 a 5, siendo 0 bajo y 5 alto. para determinar qué tipo de variables eran los factores y priorizarlos, se usó el valor promedio de la calificación de los datos de grado de adecuación y gobernabilidad de cada uno de los criterios que conforman las variables (tab. 1). con los factores priorizados se identificaron las variables de intervención prioritarias para la creación de estrategias de mejoramiento de la actividad turística rural en la provincia del tequendama, cundinamarca. discusión y resultados el turismo rural en la provincia del tequendama de acuerdo con la percepción de los operadores turísticos, el tr en el departamento de cundinamarca ha presentado un comportamiento de aumento de la demanda; es así como 69% de los agentes encuestados tiene la impresión, a la luz de los resultados de su operación, de que los productos de tr se encuentran en una fase de crecimiento; 23% opina que hasta este momento empieza a surgir la demanda de estas q = probabilidad de no ocurrencia de la oferta de servicios de tr. dado el censo de iluminación se trabajó como 0,1, asumiendo que las agencias incluidas en la muestra no ofertan este tipo de servicios. z2 = se trabajó con una confianza de 50% a dos colas (z = 1,962). 124 agron. colomb. 27(1) 2009 actividades, y 8% considera que la demanda por este tipo de servicios se encuentra en etapa de madurez. el crecimiento en el consumo de servicios de tr en los últimos años se explica por la variada oferta de actividades que se pueden realizar en los espacios rurales del departamento, entre las que se destacan las caminatas al aire libre, la práctica de deportes extremos, el senderismo, la búsqueda por el desarrollo de actividades propias de la vida rural (agroturismo) y el turismo gastronómico, que les brindan a los turistas de bogotá nuevas alternativas para aprovechar el tiempo libre sin mayor desplazamiento y con una baja inversión. a través de esta investigación se confirma que las épocas en que los consumidores de este tipo de servicios prefieren participar de las actividades de tr son los meses de diciembre a enero, de junio a julio y en semana santa, temporadas que coinciden con la época de vacaciones escolares del calendario a. sin embargo se presenta un leve aumento de la demanda en fines de semana con puente; el principal hecho que explica este patrón de consumo es que la gran mayoría de paquetes de servicios ofertados y comercializados por el canal de las agencias operadoras de viajes se componen de actividades de corta duración, siendo frecuente encontrar planes, rutas y productos centrados en el “turismo de día”, en el cual el usuario se desplaza en horas de la mañana a los destinos y regresa en la noche a su lugar de origen. cuando se indagó acerca del canal por el cual los turistas acceden a los servicios del tr de la provincia del tequendama, 28,6% de agencias operadoras de viajes privadas afirman que los turistas adquieren estos servicios a través de los dueños de emprendimientos de tr directamente; 38,1% asevera que el canal de agencias de viajes es el medio a través del cual los turistas adquieren estos servicios, mientras que 33,3% afirma que la adquisición se realiza a través de las oficinas de recreación de las cajas de compensación familiar, prefiriendo los paquetes turísticos de fines de semana y vacaciones que ofrecen estas entidades. estos canales de comercialización de productos de tr ofrecen ventajas adicionales a la oferta realizada directamente por los propios dueños de emprendimientos en tr. entre dichas ventajas se resaltan la oferta de “paquetes” que incluyen varias actividades, la oferta de transporte, la organización de actividades lúdicas para cada una de las personas que conforman las familias, las facilidades de pago y los descuentos. a pesar de que productos ofertados por las agencias operadoras de viajes no son el principal canal usado por los turistas, es decir no es el que mayor volumen de turistas dirige al territorio, es importante la función que estas realizan debido a que son aliados potenciales en la promoción y consolidación de estas actividades en los territorios. en cuanto al medio de movilización usado por los clientes de tr de la provincia del tequendama, 56,5% de los operadores afirma que el turista usa el transporte de turismo especial; 26,1% considera que los turistas se desplazan al territorio en vehículo particular, aunque en festividades especiales como los reinados o las fiestas eclesiales, el transporte intermunicipal se vuelve muy importante para el transporte de los turistas (17,4%). dicha percepción tiene sentido debido a que las agencias de viaje y las cajas de compensación familiar, ofertan los destinos a través de paquetes turísticos que incluyen este tipo de transporte. tabla 1. criterios calificados para la valoración del grado de adecuación y gobernabilidad de los criterios que componen las variables estratégicas para el desarrollo del tr. variables evaluadas infraestructura oferta de alojamiento servicios públicos estrategias de promoción capacidad logística información atractivos turísticos vías internas vías de ingreso capacidad hotelera agua potable alcantarillado energía eléctrica comunicaciones campañas de divulgación y promoción grado de calificación del recurso humano en turismo guías de turismo operadores turísticos agencias de viaje ferias y eventos cantidad de cifras estadísticas fiabilidad de cifras estadísticas estudios de mercado sitios turísticos paisaje eventos fuente: adaptado de ministerio de desarrollo económico, 2001. 1252009 combariza g. y aranda c.: exploración de consumo de servicios de turismo rural de la provincia del tequendama... destinos con potencial turístico en la provincia del tequendama la provincia del tequendama tradicionalmente se ha destacado por ser uno de los destinos turísticos de los bogotanos; su oferta ambiental, el paisaje, las vías de acceso, el clima y, por supuesto la población rural, entre otros, son recursos con que cuenta el territorio para el desarrollo de servicios de tr, a la luz de los datos suministrados por las agencias operadoras de viajes. en la tab. 2 se presentan las principales actividades de tr que se ofertan en los municipios de la provincia del tequendama. tabla 2. tipos de tr identificados en la provincia del tequendama. municipio producto anapoima turismo convencional san antonio del tequendama turismo cultural, aventura, pedagógico cachipay senderismo, agroturismo la mesa ecoturismo, agroturismo, senderismo tena ecoturismo, senderismo el colegio turismo convencional, turismo arqueológico caracterización del segmento de consumidores de servicios de turismo rural de la provincia del tequendama, cundinamarca según los datos obtenidos en este estudio, se encontró que los turistas de los estratos que más demandan servicios de tr de la provincia son el 2, 3 y 4. el estrato 1 presenta limitaciones de ingreso que le impiden acceder en gran medida a actividades turísticas fuera de la ciudad, y los estratos 5 y 6 prefieren los destinos turísticos de sol y playa por encima de las actividades desarrolladas en espacios rurales. con el fin de orientar el diseño de servicios de tr y las estrategias de mercadeo adecuadas para productos de tr de la provincia del tequendama, se les pidió a los encuestados que ubicaran los segmentos de turistas que de acuerdo con su experiencia acceden al territorio. los resultados obtenidos se muestran en tab. 3. de acuerdo con la información suministrada, y con el fin de orientar el diseño y desarrollo de productos de tr y la posterior creación de paquetes de tr, para el segmento de jóvenes (14-22 años) el turismo de aventura se convierte en la mejor alternativa; para el caso de adultos (23-50 años) los paquetes de tr deberían concentrarse en actividades relacionadas con el etnoturismo y el turismo cultural; de otra parte, para adultos mayores (51 años en adelante), los operadores ven una respuesta muy favorables hacia paquetes que incluyan el agroturismo como eje principal. para el segmento de colegios, los productos deberían contener actividades centradas en etnoturismo, turismo cultural y agroturismo. para los segmentos niños, familias, profesionales y empresarios, los tipos de tr más adecuados para la creación de paquetes turísticos no están tan definidos como en los casos anteriores; sin embargo, para el caso de niños se pueden enfocar esfuerzos en ecoturismo, turismo cultural y agroturismo. los paquetes dirigidos a familias, por la propia naturaleza de este núcleo social, pueden contener una combinación de los diferentes tipos de turismo o concentrarse en una opción. para profesionales y empresarios la respuesta es media para cada uno de los tipos de tr propuestos. evaluación de los factores por intervenir para consolidar la provincia del tequendama como destino turístico la provincia del tequendama tiene grandes retos para consolidarse como destino turístico de calidad, según la percepción de los operadores de turismo acerca del grado de adecuación de los factores que intervienen en el desarrollo del tr. se observa que son variables por intervenir prioritariamente la información, las estrategias de promoción, la oferta de alojamiento y la capacidad tabla 3. tipo de turismo rural apropiado para algunos segmentos de mercado. tipo de turismo rural segmento niños jóvenes adultos adultos mayores familias profesionales empresarios colegios porcentaje de los operadores encuestados ecoturismo 38,5 30,8 46,2 30,8 53,8 30,8 46,2 61,5 turismo de aventura 30,8 92,3* 38,5 7,7 38,5 53,8 46,2 61,5 etnoturismo 7,7 30,8 69,2* 38,5 38,5 46,2 38,5 69,2* turismo cultural 38,5 30,8 84,6* 61,5 38,5 53,8 46,2 84,6* turismo arqueológico 7,7 23,1 53,8 7,7 30,8 53,8 38,5 61,5 agroturismo 46,2 38,5 53,8 76,9* 53,8 38,5 38,5 69,2* * respuesta más favorable. 126 agron. colomb. 27(1) 2009 logística (fig. 1). las anteriores variables presentaron los valores más bajos en la calificación de la percepción del grado de desarrollo de la variable, pero a su vez la mayor calificación en el grado de gobernabilidad de la variable; esto indica que los agentes directos involucrados con el diseño, la promoción y comercialización de servicios de tr en la provincia, con el apoyo de las administraciones locales y de otras entidades de apoyo, poseen el grado de control suficiente para realizar acciones que permitan mejorar estas variables y poner en valor el territorio para adelantar actividades de tr. tabla 4. calificación obtenida en valoración del grado de adecuación y gobernabilidad de las variables estratégicas para el desarrollo del tr. factores percepción grado de adecuación gobernabilidad infraestructura 3,08 2,30 oferta de alojamiento 2,79 4,30 servicios públicos 3,23 3,25 estrategias de promoción 2,36 4,22 capacidad logística 2,86 4,10 información 2,21 4,00 atractivos turísticos 4,17 3,80 total promedio 2,96 3,71 nula, 0 0,99; débil, 1,00 2,99; moderada, 3,00 3,9; fuerte, 4,00 5,00. en lo que respecta a la variable de información, la percepción es que principalmente la cantidad y fiabilidad de cifras estadísticas no permite tomar decisiones por parte de los emprendedores locales y las agencias de viajes, lo que, sumado a la carencia de estudios de mercado, aumenta el riesgo para consolidar ofertas en el territorio. con relación a las estrategias de promoción, la percepción de los encuestados es que son pocas o nulas las campañas de divulgación y promoción de los servicios que están capacidad de ofrecerse en la provincia. en este sentido, durante los últimos meses se observan avances por parte de la gobernación de cundinamarca, que incluyó en la convocatoria “provócate de cundinamarca” una línea especial para el apoyo y fortalecimiento de las iniciativas de productos de tr que se ofrecen en cundinamarca; esto, sumado a los esfuerzos de promoción que se hacen mediante el uso del portal en la red de esta entidad. de otra parte, fenalco ha participado activamente en algunas ferias y eventos cuyo objetivo es precisamente promocionar la provincia del tequendama como destino turístico en el interior del país. la variable de oferta de alojamiento valorada mediante el criterio de capacidad hotelera es toda una posibilidad y un desafío para la provincia. en este sentido, se afirma que en la provincia existen múltiples productos que están en la capacidad de ofrecer alternativas de hospedaje para los turistas; sin embargo, los operadores turísticos argumentan que dadas las condiciones de esta oferta y la baja calidad que poseen, es arriesgado para ellos promocionarlas a sus clientes. g ra do d e pe rc ep ci ón a ct ua l d e la v ar ia bl e 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 gobernabilidad iii iii iv infraestructura servicios públicos atractivos turísticos capacidad logística oferta de alojamiento estratégias de promoción información infraestructura oferta de alojamiento servicios públicos estrategias de promoción capacidad logística información atractivos turísticos figura 1. valoración del grado de percepción vs. gobernabilidad de factores. 1272009 combariza g. y aranda c.: exploración de consumo de servicios de turismo rural de la provincia del tequendama... respecto a la variable capacidad logística, valorada mediante los criterios de recurso humano calificado en turismo, disponibilidad de guías de turismo, presencia de operadores turísticos y agencias de viaje en el territorio, y ferias y eventos, en el territorio se han venido adelantando una serie de esfuerzos por parte de entidades públicas y privadas, en primera instancia por medio de las capacitaciones a la población local, ofrecida por medio del servicio nacional de aprendizaje, sena, sumado a la decisión de algunos de los colegios de la provincia de incluir en su pénsum la formación en turismo; estos esfuerzos permiten avanzar en la formación del capital humano y en el impulso de emprendimientos por parte de la población local. adicionalmente se observa la consolidación de operadores turísticos y agencias de viaje, cuyos emprendedores son los pobladores locales. en cuanto a las variables infraestructura y servicios públicos, fueron calificadas con valores de baja gobernabilidad y moderado grado de desarrollo. la percepción de los operadores de oferta es que la dotación en estos aspectos es adecuada para el desarrollo de las actividades; a pesar de que no se encuentran calificadas como fuertes, estas variables no son limitantes para el desarrollo de las actividades de turismo en la provincia. finalmente, la variable de atractivos turísticos, valorada mediante la calificación de los criterios sitios turísticos, paisaje y eventos, fue calificada con un fuerte grado de desarrollo y fuerte gobernabilidad, lo que indica que la percepción de los operadores sobre estos factores es muy positiva y muestra el interés de hacer uso del territorio que podrían llegar a tener los turistas y la voluntad de los operadores en comercializar productos y servicios de tr de la provincia. pese a que la evaluación de esta variable obtuvo buenas calificaciones, los operadores expresan la necesidad de identificar, valorar, y ante todo, poner en valor los recursos con que cuenta el territorio, el cual es un reto que involucra a los actores y a las instituciones del territorio. conclusiones las actividades desarrolladas en el marco del tr en el departamento de cundinamarca han presentado una dinámica creciente desde el punto de vista de la demanda en los últimos diez años, explicándose en gran medida por las facilidades de desplazamiento, cercanía y variedad de servicios turísticos (fiestas, gastronomía, paisajes, etc.) y recursos con que cuentan los territorios; sin embargo los agentes, que ofrecen productos de tr y en muchos casos explotan los recursos de los territorios son agentes externos a este. a pesar de las ventajas que posee el departamento de cundinamarca, y concretamente la provincia del tequendama para desarrollar actividades de tr, se deben establecer estrategias conducentes al mejoramiento de la capacidad logística de los territorios y al fortalecimiento de los operadores turísticos locales entre los que se encuentran los productores agropecuarios, quienes tienen la posibilidad de participar en la oferta de productos de tr, constituyéndose de esta forma en una alternativa para la generación de ingreso rural no agrícola. es necesario promover la creación de grupos, empresas y agencias de viajes del territorio, con el fin de aprovechar las posibilidades que ofrece el tr a la población local. crear medios que vinculen a estos grupos se convierte en una estrategia para la comunicación, promoción y venta de servicios del territorio. la identificación, la valoración, el diseño y la promoción de atractivos turísticos deben ser el resultado de un proceso de concertación y planeación en el que participen todos los agentes del territorio. dicho proceso ha de tener como base fundamental la identidad territorial reconocida, construida o reconstruida y compartida, a partir de los recursos endógenos del territorio, tanto materiales (paisaje, infraestructura, gastronomía, etc.) como intangibles (cultura, el saber hacer, la tradición, etc.), que le confieren características únicas que pueden ser usadas por los servicios de tr, otorgándoles un sello distintivo y de autenticidad en el mercado. aunque este trabajo avanza en la valoración de los segmentos de consumo y nichos de mercado para los servicios de tr, en la valoración de variables estratégicas para el mejoramiento del servicio, es necesario realizar estudios que permitan llegar a identificar y valorar fuentes alternativas y otros canales de comercialización, sobre aspectos operativos y de mercado, con el fin de ampliar la base de conocimiento y diseñar estrategias territoriales que permitan la consolidación de estas actividades de manera sostenible. ante todo, el tr debe tratarse más que como alternativa de desarrollo, como complemento de las actividades agropecuarias en el territorio, y así evitar el riesgo de monofuncionalidad del mismo. por esta razón los programas que involucren el tr deben pensar en este como complemento dinamizador de otras actividades, ya que el turismo no es 128 agron. colomb. 27(1) 2009 necesariamente la solución a los problemas que enfrentan las áreas rurales. sin embargo, como lo expresa aldana (2001), podrá servir como elemento para fortalecer el sector rural, a través de la diversificación de los ingresos de las comunidades campesinas. literatura citada aldana, o. 2001. evolución del turismo rural en el departamento de cundinamarca. trabajo de grado. facultad de ciencias económicas, universidad nacional de colombia, bogotá. andrés, j. 2000. aportaciones básicas del turismo al desarrollo rural. cuad. tur. 6, 45-59. barrera, e. 2006. la ruralidad en américa latina. pp. 15-30. en: barrera, e. (ed.). turismo rural: nueva ruralidad y empleo rural no agrícola. cinterfor oit, montevideo. blanke, j. y t. chiesa. 2008. the travel & tourism competitiveness index 2008: measuring key elements driving the sectoŕ s development. pp. 3-25. en: world economic forum, 2008. the travel & tourism competitiveness report 2008. balancing economic development and environmental sustainability. marzo 2008. ginebra, suiza, austria y alemania. boscherini, f. y l. poma. 2000. más allá de los distritos industriales: el nuevo concepto de territorio en el marco de la economía global. pp. 23-38. en: boscherini, f. y l. poma (eds.). territorio, conocimiento y competitividad de las empresas: el rol de las instituciones en el espacio global. editorial miño y dávila, buenos aires. farell, g. y s. thirion. 2001. la competitividad de los territorios rurales a escala global: construir una estrategia de desarrollo territorial con base en la experiencia de leader. innovación en el medio rural 6(5), 1-56. fourneau, f. 1998. el turismo en espacio rural en francia. cuad. tur. 1, 41-53. ministerio de desarrollo económico. 2001. asistencia técnica en la planificación del turismo. dirección general de turismo, ministerio de desarrollo económico, bogotá. riveros, h. y m. blanco. 2003. el agroturismo, una alternativa para revalorizar la agroindustria rural como mecanismo de desarrollo local. documento técnico. iica-prodar, lima. schejtman, a. y j. berdegué. 2004. desarrollo territorial rural. debates y temas rurales 1. rimisp. santiago. sena. 2005. turismo en espacios rurales. prosaica, medellín, colombia. sharpley, r. 2002. rural tourism and the challenge of tourism diversification: the case of cyprus. tourism mgt. 23, 233-244. silva, l. 2006. o turismo rural: instrumento para desenvolvimento sustentável. en: eumednet, http://www.eumed.net/ libros/2006c/194/; consulta: 5 de marzo de 2009. soto, d. 2006. la identidad cultural y el desarrollo territorial rural, una aproximación desde colombia. en: rimisp, http://www. rimisp.org/getdoc.php?docid=3744; consulta: 10 de diciembre de 2008. world economic forum. 2008. the travel & tourism competitiveness report 2008. balancing economic development and environmental sustainability. p. 471. en: world economic forum, http://www.weforum.org/ttcr08browse/index.html; consulta: 25 de enero de 2009. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf damatta y rodríguez: producción sostenible de cafetales en sistemas agroforestales... 113 2007 producción sostenible de cafetales en sistemas agroforestales del sustainable production of coffee in agroforestry systems in the neotropics: an agronomic and ecophysiological approach fabio damatta 1 y nelson rodríguez 2 fecha de recepción: 6 de septiembre de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 resumen: originario de regiones tropicales de áfrica, el café evolucionó como especie leñosa del sub-bosque. las primeras plantaciones de café fueron establecidas bajo condiciones de sombrío, en asocio con árboles de mayor altura con el fin de simular el hábitat natural del cafeto. sin embargo, en muchas situaciones, las plantaciones de café a plena exposición presentan una productividad mayor que aquellas bajo sombrío; como consecuencia, el sombrío ha sido abandonado como una práctica cultural regular en muchas regiones productoras. se ha discutido hace más de un siglo sí el sombrío favorece o no a las plantaciones de café en diferentes regiones productoras del mundo. en esta revisión se exploran y analizan aspectos agronómicos y eco-fisiológicos de la producción del cafeto bajo sombrío, en sistemas agro-forestales a plena exposición solar y, de manera particular, con coffea arabica. palabras clave: coffea arabica, sombrío, plena exposición solar, intercambio gaseoso, productividad. abreviaturas: tasa fotosintética neta (a), conductancia estomática (gs), humedad relativa (hr) y déficit de presión de vapor (dpv). abstract: coffee is native to tropical africa, where it is believed to have evolved as understorey trees. for this reason, the early plantations were shaded by planting overstorey trees to simulate their natural habitat. it was found afterwards that, in many situations, coffee could grow well without shade and generally out-yields shaded coffee. these facts have led to the abandonment of shading as a regular cultural practice in several coffee regions throughout the world. anyway, the question of whether the coffee tree would benefit or suffer from an association with shelter trees has been disputed for more than a century. in this review, agronomic and ecophysiological aspects of coffee (coffea arabica) production under shade (agroforestry) or at full solar exposure are examined. key words: coffea arabica, shading, solar full exposure, gas exchange, productivity. abbreviations: net photosynthetic rate (a), stomata conductance (gs), relative humidity (hr), pressure deficit of vapor (dpv). 1 departamento de biología vegetal, universidade federal de viçosa, viçosa, mg, brasil. e-mail: fdamatta@ufv.br 2 laboratorio de ecofisiología y producción vegetal, grupo de investigación en ecofisiología y metabolismo vegetal tropical (giefivet), escuela de biología, universidad industrial de santander, bucaramanga, colombia. e-mail: fisionel@uis.edu.co introducción el café se considera el principal producto agrícola de consumo en el mundo con un mercado que genera anualmente más de 90 billones de dólares. cerca de 8% de la población mundial, unos 500 millones de personas, están involucradas en el mercado del café, desde su siembra hasta su consumo final. actualmente, la producción aproximada de café asciende a 115 millones de sacos (60 kg) de café beneficiado, de los cuales 63% del total corresponden a coffea arabica l. y el 37% restante, a c. canephora pierre. agronomía colombiana 25(1), 113-123, 2007 agrono. colomb. 25(1), 2007 114 nativo de regiones tropicales de áfrica, el café evolucionó como especie leñosa del sub-bosque. las primeras plantaciones de café fueron, por lo tanto, conducidas bajo condiciones de sombrío mediante el asocio con árboles de mayor altura con el fin de simular el hábitat natural del cafeto. sin embargo, en muchas situaciones las plantaciones de café a plena exposición solar pueden presentar una productividad superior que aquellas bajo sombrío (fournier, 1988; beer et al., 1998). como consecuencia, el sombrío ha sido abandonado como una práctica cultural regular en muchas regiones del mundo, como en brasil en la década de los 50. en colombia, actualmente cerca de 67% de los cafetales se establece y conduce bajo sombrío o semi-sombrío (cardona-calle y sadeghian, 2005). hace más de un siglo que se discute si el sombrío favorece o no a las plantaciones de café en las diferentes regiones productoras del mundo (fournier, 1988; muschler, 1997; beer et al., 1998; damatta y rena, 2002). el potencial de producción, la competencia por el agua y los nutrientes, y la incidencia de plagas y enfermedades son aspectos importantes en esa controversia (beer et al., 1998). en sistemas de monocultivo el café requiere por lo general gran cantidad de insumos con el fin de maximizar la producción, lo que además se asocia con la degradación del suelo y la polución ambiental. la producción de café a pleno sol exige mayores gastos para su manejo, y por lo tanto, el productor está sujeto a más riesgos debido a la alta variabilidad de los costos de producción y a la inestabilidad del precio del café en el mercado internacional. por otro lado, en sistemas agroforestales (conjunto de técnicas de manejo de tierras mediante combinaciones de árboles forestales con cultivos, con ganadería o una otra combinación de ambos, en forma simultánea o escalonada en el tiempo y en el espacio) hay mejor conservación de los recursos naturales y menor aplicación de insumos, lo que se traduce en menores costos de producción. además, la explotación de los productos adicionales de los árboles utilizados para el sombrío (frutos, madera o leña para producción de carbón vegetal) resulta en ingresos adicionales para el agricultor, lo cual ha estimulado recientemente el interés sobre el uso de árboles para sombra, particularmente en áreas donde esa práctica fue abandonada (beer et al., 1998). en esta revisión se exploran y analizan aspectos agronómicos y eco-fisiológicos de la producción del cafeto bajo sombrío, es decir, en sistemas agroforestales y, de manera particular, con la especie coffea arabica. ventajas y desventajas de la arborización de cafetales la arborización es un término utilizado para indicar un grado de sombrío, el cual puede llegar hasta el 50% de la cobertura del terreno. según camargo (1990), la arborización es una práctica en permanente controversia. su adopción y aplicación varía considerablemente, de acuerdo con las condiciones ecológicas, la tradición local y el nivel de manejo o tecnología disponible en las plantaciones. principales ventajas i) aspectos climáticos: mejoramiento de las condiciones micro-climáticas, especialmente por la reducción de los eventos extremos de la temperatura del aire y del suelo, reducción de la velocidad del viento, mantenimiento de la humedad relativa (hr) y aumento de la disponibilidad hídrica en el suelo (caramori et al., 2004). como consecuencia, los cafetales arborizados están mejor protegidos contra las heladas y se crea un ambiente más adecuado para el mantenimiento de su intercambio gaseoso. ii) aspectos edáficos: mejoramiento o mantenimiento de la fertilidad debido al aumento en la capacidad de reciclaje de nutrientes y adición de residuos. la estabilidad de la temperatura del suelo converge con menores pérdidas por volatilización del nitrógeno. además, la capacidad de absorción e infiltración del agua se incrementa lo cual favorece la reducción de la erosión. sin embargo, de modo general, la utilización y la respuesta a la aplicación de nutrientes en cafetales sombreados es menor que en aquellos que crecen a pleno sol (carvajal, 1984; caramori et al., 2004; caramori et al., 1986). iii) aspectos endógenos: atenuación del ciclo bienal de la producción disminuyendo el estímulo a la superproducción que, a su vez, reduce el agotamiento de la planta y el secamiento de las yemas apicales y, en última instancia, hace el cultivo más perdurable (beer et al., 1998; damatta, 2004). además, el tamaño de los frutos producidos es mayor, si bien el incremento en la calidad de la bebida es asunto de controversia. así mismo, hay un alargamiento del período de maduración del fruto que permite adoptar mayor flexibilidad en las operaciones de cosecha. no obstante, debido a las varias floraciodamatta y rodríguez: producción sostenible de cafetales en sistemas agroforestales... 115 2007 nes, puede ser necesario mayor número de repases que encarecen el proceso de cosecha (damatta y rena, 2002). iv) aspectos bióticos: reducción de la incidencia de chasparria o cercosporiosis (cercospora coffeicola), del minador de la hoja (leucoptera coffeella) y de malezas, especialmente gramíneas (damatta y rena, 2002). v) aspectos económicos: ganancias adicionales derivadas de la explotación de la especie usada para la arborización (por ejemplo, madera, frutos, látex, palmito, etc.) (beer et al., 1998). principales desventajas las desventajas de la arborización están íntimamente asociadas con el uso de especies inadecuadas que compiten significativamente con el cafeto, con el sombreamiento excesivo y las dificultades en las operaciones de la cosecha. de esta manera, se pueden destacar como principales desventajas: i) en regiones con estaciones de sequía prolongada, con suelos pobres tanto en su estructura como en su contenido de nutrientes, o cuando se usan especies cuyo sistema radicular sea demasiado superficial, puede ocurrir competencia severa entre el cafeto y el árbol de sombrío. en regiones con suelos profundos y poca capacidad de retención hídrica para la caficultura, el uso de árboles con sistemas radiculares profundos que compiten poco con el café (por ejemplo, grevillea robusta) ha mostrado resultados satisfactorios (damatta y rena, 2002). ii) mayor incidencia de la broca del fruto (hipotenemus hampei) y de la roya (hemileia vastatrix) (damatta y rena, 2002). iii) limitaciones para la cosecha mecanizada: para minimizar ese problema se pueden plantar los árboles para sombrío en las líneas de la plantación de café, cada 8 o 16 líneas, lo que favorece la cosecha manual (damatta y rena, 2002). iv) dependiendo de las especies usadas, la poda o desbaste puede ser frecuente, ya que la densidad se puede tornar excesiva. esas operaciones son onerosas pero de fácil ejecución; además, los ramos caídos pueden causar daños mecánicos al cafeto (beer et al., 1998; damatta y rena, 2002). v) el potencial de producción se ve muchas veces limitado bajo condiciones de arborización y la respuesta a la aplicación de fertilizantes nitrogenados es también limitada (carvajal, 1984). especialmente en épocas de precios altos, ello puede tener un impacto considerable en la rentabilidad del cultivo para el agricultor. del cultivo del café en sistemas agroforestales materia orgánica y fauna del suelo el mantenimiento de altos niveles de materia orgánica en el suelo en sistemas agroforestales ayuda a estabilizar las poblaciones de nemátodos (meloidogyne y pratylenchus spp.) por debajo del nivel crítico para el cultivo del café (araya, 1994). al mismo tiempo, la reducción de retos ambientales debida al sombrío promueve el incremento de la tolerancia del cafeto a los nemátodos. no obstante, errores en la elección de la especie que se usa para brindar el sombrío pueden resultar en efectos negativos, como se observa con inga sp., que puede ser hospedera alternativa para nemátodos que afectan los cafetales (zamora y soto, 1976). fijación biológica de nitrógeno algunas prácticas de manejo pueden afectar la fijación biológica de nitrógeno (n) en plantaciones de café asociadas con especies arbóreas y, por supuesto, la disponibilidad de n en el suelo (carvajal, 1984; martínez et al., 2004). cuando las especies utilizadas como sombrío son leguminosas, las cuales fijan n por medio de la simbiosis con bacterias fijadoras de n, generalmente se siembran en una densidad de 100 a 300 árboles/ha. no obstante, en muchas plantaciones estas especies son cultivadas de forma libre; así mismo, en plantaciones de café con manejo intenso los árboles de sombra sufren podas periódicas a lo largo del año. en ese caso, los restos vegetales o residuos derivados de la poda deberían reducirse en pequeños pedazos para ser depositados alrededor de los árboles o ser utilizados como leña (beer et al., 1998). erosión del suelo la erosión superficial y la pérdida del suelo son menores en plantaciones bajo sombrío que en aquellas a plena exposición solar. sin embargo, beneficios similares se pueden obtener mediante la utilización de la cobertura muerta en las áreas a pleno sol (beer et al., 1998). así mismo, los árboagrono. colomb. 25(1), 2007 116 les asociados con la plantación contribuyen con la reducción de la erosión. así mismo, la caída natural de hojas que constituye el litter, y/o los residuos de la poda, resultan en el mantenimiento una capa de cobertura vegetal muerta; en ese escenario, una baja descomposición del litter puede ser ventajosa (cuenca et al., 1983). en las épocas de precipitaciones altas, el dosel denso formado por los árboles utilizados para el sombrío resulta en una mejor protección del suelo en comparación con árboles que forman dosel abierto o menos denso. sin embargo, los árboles pueden eventualmente redistribuir la precipitación como ocurre con las lluvias de baja o moderada intensidad en donde la coalescencia y goteo a partir de las hojas de las especies más altas (árboles) pueden promover la quiebra de las partículas del suelo y favorecer la erosión superficial del suelo. por lo tanto, el uso de árboles con copas pequeñas y de hojas pequeñas pueden evitar los daños causados por el goteo intenso durante las lluvias (beer et al., 1998). ciclaje de nutrientes la mayoría de los aspectos relacionados con el reciclaje de nutrientes pueden ser afectados directamente por las especies arbóreas utilizadas para el sombrío, en la medida en que éstas difieren significativamente en la producción de biomasa de la parte aérea, en la tasa de descomposición de la biomasa y en la producción de biomasa de raíces. se observan también diferencias con respecto a la profundidad del sistema radicular: aún en los suelos del trópico húmedo el mayor volumen de raíces se encuentra, usualmente próximo a la superficie del suelo. la transferencia de nitrógeno fijado biológicamente (nb), o extraído del suelo por leguminosas usadas para el sombrío por cultivos no fijadores de nitrógeno como el café, parece ser el resultado de los residuos de la poda de la parte aérea de los árboles como de la descomposición de las hojas que caen de las mismas. resultados experimentales han demostrado que en plantaciones de café y cacao sombreados con 120 a 560 leguminosas por hectárea, y con 0 a 3 podas por año, los suelos reciben de 3 a 14 t· ha-1· año-1 de materia seca y de 60 a 340 kg· ha-1· año-1 de n (beer et al., 1998). esos estudios sugieren que una proporción significante de nb de árboles usados en el sombrío debe, de hecho, ser transferida a las plantas no-fijadoras de n que se encontraron en el sub-bosque. en costa rica, babber y zak (1994) encontraron mayores tasas de mineralización de n en plantaciones de café sombreadas con erithrina poeppigiala (148 kg· ha-1· año-1 de n) comparada con las plantaciones no sombreadas (111 kg· ha-1· año-1 de n). es importante destacar que ambas plantaciones recibieron una fertilización alta de n mineral (300 kg· ha-1· año-1 de n). los mismos autores concluyeron que el reciclaje de n fue más eficiente en las plantaciones sombreadas porque, si bien las fertilizaciones con n mineralizado fueron iguales, ocurría una menor pérdida de n por lixiviación. gases asociados al efecto invernadero y polución se encontraron tasas de desnitrificación total significativas en las muestras de suelo con fertilización alta (hasta 300 kg· ha-1· año-1 de n) provenientes de plantaciones de café sombreado en comparación con plantaciones a pleno sol (732 y 455 kg· d-1 de n2o-n, respectivamente). eso indica que el uso de árboles de sombra en plantaciones fertilizadas puede contribuir en la producción de gases asociados al efecto invernadero. sin embargo, tales tasas elevadas de desnitrificación probablemente no ocurren por períodos prolongados en el campo (beer et al., 1998). kursten y burschel (1993) calcularon que de 14 a 52 t· ha-1 de c son almacenadas en la biomasa de la parte aérea de las árboles de sombra en asocio con plantaciones de café. comparados con cultivos anuales, esos sistemas agroforestales almacenan c adicional, entre 10 y 50 t· ha-1, en la capa de litter y materia orgánica del suelo. no obstante, la mayor contribución de las especies perennes usadas para el sombrío con relación a los niveles de co2 atmosférico recae en la protección de la plantación forestal establecida ya que ésta puede ofrecer a los agricultores una alternativa sostenible por el cultivo de especies de valor económico, evitando o disminuyendo la práctica de rotación de cultivos anuales que, generalmente, es precedida de quemas y deforestación que puede prevenir la liberación de c en más de 1.000 t· ha-1. a pesar de la contribución en cuanto la reducción de la liberación de gases de efecto invernadero que favorecen el calentamiento global, la fertilización nitrogenada inadecuada puede ocasionar la polución del agua freática con nitritos y nitratos. reynolds (1991) encontró que en el valle central (costa rica), donde cerca del 50% del agua freática se encuentra sobre las plantaciones de café bajo un intenso manejo de fertilizantes y en condiciones de poco o ningún sombrío, la contaminación por nitritos y nitratos ocasionalmente excedía 10 mg· l-1, nivel considerado de riesgo para la salud humana. sin embargo, damatta y rodríguez: producción sostenible de cafetales en sistemas agroforestales... 117 2007 aún son insuficientes los estudios que permitan ratificar que la utilización de árboles de sombra minimiza la contaminación del agua freática en los suelos de los cafetales con uso intenso de fertilizantes y pesticidas. especies arvenses o malezas la selección y el manejo adecuados de especies de sombra permanente pueden reducir de forma considerable la necesidad de mano de obra para el control de especies arvenses o malezas (maestri et al., 2001). el sombrío puede sustituir la composición de las especies invasoras permitiendo la propagación de especies menos agresivas (arvenses de hojas anchas), lo que reporta un cambio económico de considerable importancia, aunque la producción total de biomasa por esas invasoras sea constante (beer et al., 1998). el crecimiento de malezas en plantaciones de café, especialmente gramíneas agresivas que demandan alta intensidad luminosa, fue virtualmente eliminado por encima del 40% con el sombrío homogéneo de la plantación (muschler, 1997). por lo tanto, la disminución de costos debido a la reducción de arvenses equivale al doble de los costos que ocasionan dos podas anuales sobre las especies de sombrío. zona de tampón agroforestal y conservación de la biodiversidad en términos de su arquitectura y ecología, muchas plantaciones de café sombreado (que pueden tener una diversidad de más de 50 especies arbóreas) pueden presentar semejanzas con zonas de montaña o bosques naturales más que la mayoría de otros sistemas agrícolas (beer et al., 1998). en ese contexto, plantaciones de café sombreado en méxico son ejemplo de ambientes comparativamente favorables con los refugios forestales naturales de diversas aves migratorias. esos sistemas agroforestales tienen también un alto potencial de refugio para la biodiversidad, particularmente en áreas degradadas, así como para constituir el ‘tampón’ de las zonas de manejo de biodiversidad. cuando se usan especies nativas como árboles de sombra en ‘zonas de tampón’ puede mantenerse un gran pool genético, lo que sólo es posible en áreas de protección ambiental (beer et al., 1998). productividad de árboles de sombra los árboles de sombra productores de madera ocasionan costos de producción bajos y por eso se consideran opciones económicamente viables para su asocio en sistemas agroforestales (martínez et al., 2004). alternativamente, la utilización de árboles frutales, o de especies que puedan ser utilizadas para la producción de combustible (carbón vegetal), constituyen una opción en comparación con algunos árboles de la familia de las leguminosas habitualmente usados como sombrío en plantaciones de café. en costa rica, somarriba y beer (1987) estimaron que la producción de madera a partir de 100 árboles de cordia alliodora, en asocio con la plantaciones de café, oscilaba entre 4 y 6 m3· ha-1· año-1. el valor agregado derivado de esta producción ‘accesoria’ de madera podría compensar la reducción en la productividad de la plantación de café (causada por el sombrío y/o por la reducción en el número de plantas de café por hectárea) en más del 17%; ese porcentaje aumenta al 33% cuando los precios del café en el mercado se sitúan en valores intermedios (somarriba y beer, 1987). sin embargo, debe destacarse que los datos citados se obtuvieron en áreas de baja altitud y con precipitación relativamente alta a lo largo del año, lo cual disminuye la competencia por agua y nutrientes entre los árboles maderables y la plantación de café. la mayor problemática en cuanto al asocio entre café y árboles productores de madera se refiere al corte de los árboles y la extracción de la madera que puede dañar físicamente la plantación. entretanto, dependiendo de la especie arbórea adoptada, tal problemática puede ser minimizada. por ejemplo, el corte de 29 árboles de c. alliodora en plantaciones de café en la zona tropical húmeda de turrialba, costa rica, resultó en daños severos a la plantación con una extensión de 9%, mientras que el 91% restantes de las plantas apenas fueron levemente afectadas, principalmente por la copa de los árboles (somarriba, 1992). por lo tanto, las dimensiones de la copa y sus características morfológicas constituyen importantes criterios a ser observados para una buena selección de la especie arbórea que será utilizada para el asocio con el cafetal. además, los perjuicios generados por el eventual derribamiento de los árboles en el sistema agroforestal puede ser minimizado, programándose el corte de los árboles durante períodos de quiescencia de la plantación, o en períodos de baja productividad o, aún, cuando los precios del café estuvieran en baja en el mercado. de modo general, aunque el corte de los árboles puede resultar nocivo por el daño físico que sufre la plantación de café, los costos con reparos a la plantación afectada son bajos y promueven sólo pequeñas reducciones en la producción de café, siendo fácilmente agrono. colomb. 25(1), 2007 118 compensados por la ganancia adicional derivada de la venta de la madera obtenida; se justifica así la utilización de especies arbóreas en asocio con plantaciones de café en sistemas agroforestales. también es muy común en sistemas agroforestales con café el uso de especies frutales y productoras de leña para producción de carbón vegetal. por ejemplo, el asocio de café con naranja y plátano (productoras de frutos de valor económico agregado) o con las especies productoras de leña mimosa scabrella, inga densiflora o gliricidia sepium (beer et al., 1998). arborización y economía hídrica existe evidencia en la literatura que indica que la transpiración del café se ve significativamente reducida cuando crece bajo arborización/sombrío. carelli et al. (2000) estimaron, sin irigación, una reducción en la transpiración total de 27% y 47% en cafetales cultivados en arreglos con 50% y 70% de sombrío artificial, respectivamente; por otro lado, la transpiración disminuyó 60% y 84% bajo pleno riego. en estudios realizados en méxico, jiménez y golberg (1982) estimaron una evapotranspiración anual de 1.327 mm para coffea arabica en monocultivo, valor que disminuyó a 1.052 mm cuando el café fue sombreado con varias especies arbóreas, e incluso presentó valores de 703 mm cuando fue sombreado por inga sp. al contrario, bastias et al. (1999) no observaron diferencias en el contenido relativo de agua en las plantas cultivadas bajo diferentes grados de arborización o sombrío en relación con el de las plantas cultivadas a pleno sol, lo cual indica que la arborización no afectó adversamente el status hídrico de las plantas. es muy interesante resaltar que la utilización de árboles con sistema radicular profundo, como el de la grevillea robusta, puede aumentar la disponibilidad hídrica en el suelo después de largos períodos secos en las capas superficiales del suelo (miguel et al., 1995). es importante enfatizar que el uso de especies arbóreas con sistema radicular poco profundo puede ocasionar considerable competencia por agua y nutrientes, lo cual limita el éxito de los cafetales arborizados, especialmente en regiones con períodos secos prolongados. por tanto, en la planeación de un cultivo de café con sombrío, es crucial la correcta o adecuada selección del asocio de especies para la arborización, así como las evaluaciones de la densidad de la plantación, del tipo de suelo, de los regímenes térmico e hídrico, entre otros aspectos. la arborización del café parece ser viable en la medida en que reduzca la velocidad del viento y la temperatura e incremente la hr (barradas y fanjul, 1986; caramori et al., 1995; fanjul et al., 1985); disminuye así mismo, las pérdidas de agua por la transpiración excesiva y mejora la economía hídrica de la plantación. comportamiento estomático y fotosíntesis la arborización o sombrío, como ya se ha discutido, puede favorecer el intercambio gaseoso y el desempeño fisiológico del cafeto. bajo esas condiciones, la reducción de la temperatura del aire y también del follaje, además de la reducción de la velocidad del viento y el aumento de hr, ocasionan una disminución substancial del déficit de presión de vapor (dpv) e igualmente de la tasa de pérdida de agua por transpiración. en ese contexto, el gradiente absoluto de presión de vapor entre los espacios internos de la hoja y el aire adyacente disminuye y la transpiración pasa a depender mucho más de la resistencia del aire y menos de la resistencia estomática. en otras palabras, el ingreso de co2, en la medida en que los estomas permanecen abiertos, no es acompañado directa y efectivamente por la pérdida de vapor de agua, puesto que la resistencia del aire sobrepasa a la de los estomas. esto provoca el incremento en la eficiencia del uso del agua en las plantas, siendo una ventaja para las plantaciones de café ubicadas en zonas con periodos relativamente largos de sequía, con alta demanda evaporativa o ambas, ya que pueden incrementar su productividad y longevidad (damatta, 2003; damatta y rena, 2002). de modo general, los estomas del cafeto responden fuertemente a la demanda evaporativa de la atmósfera, lo cual se traduce en una reducción significativa de la conductancia estomática (gs) en la medida en que el aire se torne más seco (barros et al., 1997; damatta y ramalho, 2006; gutiérrez et al., 1994; nunes, 1988; pinheiro et al., 2005; tausend et al., 2000). en las horas del día en donde se registra alta temperatura del aire y la hr es mayor, como ocurre en las plantaciones arborizadas, puede observarse mayor abertura estomática, especialmente cuando el suministro o la disponibilidad de agua no es limitante (tesha y kumar, 1978). de ese modo, el estoma del cafeto puede responder a las variaciones en la demanda evaporativa de forma independiente del status hídrico foliar. de cualquier modo, la alta sensibilidad de los estomas del cafeto a la hr y a la reducción de la disponibilidad hídrica en el suelo, pueden ocasiodamatta y rodríguez: producción sostenible de cafetales en sistemas agroforestales... 119 2007 nar una restricción significativa en la producción, especialmente en zonas con períodos de sequía prolongados y demanda evaporativa alta. por lo tanto, en plantaciones de café ubicadas en regiones que poseen ese tipo de microclimas, el riego puede ser poco satisfactorio en ausencia de arborización. además, una apropiada densidad de árboles por unidad de área, sembrados con el objeto de mejorar las condiciones microclimáticas, puede favorecer el intercambio gaseoso foliar y atenuar los efectos adversos de la demanda evaporativa de la atmósfera, ofreciendo como resultado un incremento en la eficiencia en el uso del agua de la plantación (damatta y ramalho, 2006). en plantaciones de café cultivadas con niveles de irradianza baja o relativamente baja es común observar respuestas de plantas con adaptaciones a ambientes sombreados, por ejemplo: punto de compensación de luz bajo (rena et al., 1994), aumento del área foliar específica, reducción en el grosor de la cutícula, reducción en el punto de saturación luminosa, aumento en el número de grana y de tilacoides por granum en los cloroplastos (fahl et al., 1994; voltan et al., 1992), reducción de la actividad y cantidad de la enzima ribulose-1,5-bis-fosfato carboxilasa oxigenasa (kanechi et al., 1996; ramalho et al., 1999) y alteración en el ángulo de inserción de las hojas para incrementar la interceptación de la irradianza por el dosel foliar (damatta, 2004). sin embargo, el cafeto puede aclimatarse a irradianza plena o disponibilidad de luz alta, a pesar de los daños foto-oxidativos observados que pueden ocurrir en el follaje de las plantas cuando son transferidas de un ambiente sombreado a uno con plena exposición solar (damatta y ramalho, 2006). en general, la fotosíntesis observada en diversas especies leñosas perennes, incluyendo al café, ha sido obtenida en plantas jóvenes que crecen en materas bajo condiciones de invernadero o laboratorio, registrándose valores muy bajos con relación a los obtenidos en campo para un determinado valor de gs, en donde la tasa de fotosíntesis neta (a) muy escasamente sobrepasa valores de 12 µmol· m-2· s-1 de co2 (damatta y rodríguezlópez, 2005). sin embargo, el proceso de aclimatación fotosintética en plantaciones de café a plena exposición solar o irradianza alta está estrechamente relacionado y es dependiente de la disponibilidad de nitrógeno para las plantas, lo que explica la alta demanda por ese elemento en comparación con plantaciones bajo sombrío o arborizadas (carvajal, 1984). además, parece que no se presentan diferencias entre la capacidad de disipación térmica (o no fotoquímica) del exceso de energía de excitación (hasta 1.500 µmmol· m-2· s-1 de fotones) al comparar las hojas de cafeto a pleno sol o bajo 50% de sombrío (damatta, 2004). por lo tanto, una vez se alcanza el punto de saturación (600 µmmol· m-2· s-1 de fotones en hojas expuestas), la fotosíntesis continua sin reducciones substanciales hasta cerca de 1.020 µmmol m-2· s-1 de fotones (kumar y tieszen, 1980) o 1.400 µmol· m-2· s-1 de fotones (ramalho et al., 2000). lo anterior sugiere que, el café posee mecanismos para disipar, térmicamente o mediante mecanismos no fotoquímicos, el exceso de energía incidente sobre el dosel foliar, lo cual indica que esta especie puede responder de manera flexible a las variaciones de la irradiancia. por lo tanto, es inadecuado clasificar al cafeto como una especie típica de sombra, pero sí se le puede denominar como una especie facultativa de sombra o como una especie con una plasticidad relativamente elevada de su aparato fotosintético a los cambios de la irradianza (damatta y rena, 2002; damatta, 2004). en café, la a es usualmente menor bajo condiciones de sombrío que a pleno sol. en la mayoría de los trabajos en donde se reporta una menor a bajo condiciones de pleno sol que bajo sombrío, una menor gs parece explicar, en parte, esas observaciones. de hecho, según damatta (2004), a pleno sol la fotosíntesis puede verse limitada significativamente por bajos valores de gs. en regiones en donde se presentan temperaturas medias anuales relativamente elevadas, el sombrío de las plantaciones de café es una práctica común, como ocurre en américa central. lo anterior, podría explicarse por cuanto a temperaturas mayores de 24oc la fotosíntesis neta en c. arabica decrece progresivamente, hasta alcanzar valores próximos a cero cuando la temperatura llega a 34º c (maestri y barros, 1977). para algunos investigadores la temperatura elevada es el principal factor ambiental involucrado en la limitación de la producción y acumulación de biomasa seca en café, en la medida en que provocaría fuertes aumentos en la resistencia difusiva total de las hojas (bierhuizen et al., 1969; heath y orchard, 1957; nunes et al., 1968). sin embargo, recientemente ha sido observado que valores en la a hasta de 11-12 µmol· m-2· s-1 de co2 cuando la temperatura foliar registra valores de 32-34oc, presentado valores de gs relativamente elevados, superiores a 25 µmol· m-2· s-1 de fotones (carelli et al., 1999; silva et al., 2004). además, bajo condiciones controladas con suministro de co2 y luz saturantes, la tasa de fotosíntesis potencial máxima se alcanza a temperaturas de 35°c o agrono. colomb. 25(1), 2007 120 ligeramente superiores. por lo tanto, eliminando las restricciones impuestas a la difusión de co2, con valores de gs no limitantes, la a parece mantenerse elevada, independientemente de que la temperatura presente valores superiores a 30oc (damatta, 2004). de otro lado, existen evidencias consistentes que demuestran que el dpv y no la temperatura per se, está más directamente relacionado o es responsable del cierre estomático que diminuye, la fotosíntesis. no obstante, el cierre estomático como respuesta al aumento en el dpv, puede provocar aumentos adicionales en la temperatura foliar, por cuanto el flujo de calor latente es reducido, a través del proceso transpiratorio. en ese contexto, la a puede verse reducida en función de limitaciones estomáticas, aumento substancial de la tasa respiratoria y fotorespiratoria, que incrementan aún más la tasa fotosintética. además, la posibilidad de ocurrencia de daños sobre el aparato fotosintético es más fuerte a causa de temperaturas elevadas (damatta, 2004; damatta y ramalho, 2006). la arborización y la producción existe una gran controversia acerca de los efectos presumiblemente positivos de la arborización sobre la producción del café. en la literatura se encuentran muchos ejemplos en donde resultados experimentales presentan incrementos, reducciones o ninguna variación en el rendimiento y producción de las plantaciones de café, en función de la arborización o sombrío (beer et al., 1998; damatta, 2004). sin embargo, bajo condiciones ambientales óptimas y utilización intensiva de insumos (fertilización, riego etc.), plantaciones a pleno sol frecuentemente presentan mayor rendimiento y productividad cuando son comparadas con plantaciones bajo sombrío (damatta, 2004; muschler, 1997). tres factores pueden ser considerados, al menos teóricamente, para explicar que la producción se reduzca en la medida en que se incrementa la arborización o el sombrío en las plantaciones de café: a) menor asimilación de carbono por la planta entera bajo condiciones de arborización excesiva, b) mayor estímulo de la emisión de yemas vegetativas y reducción de la formación de yemas florales y c) reducción del número de nudos producidos en las ramas (cannell, 1975). considerándose que el número de nudos formados sea el principal componente de la producción de café, se puede presumir que, aumentado el sombrío, la producción se reducirá en función del menor número de nudos formados y la disminución del número de botones florales por nudo (castillo y lópez, 1966; montoya et al., 1961). los factores claves para decidirse sobre el empleo o no de la arborización pueden ser divididos en tres grupos: a) objetivo(s) de la producción, b) características ambientales y c) nivel y calidad de los insumos disponibles para mejorar las condiciones ambientales para el café (muschler, 1997). de esa manera, cuando el objetivo es producir café y, paralelamente, mantener la estabilidad de la producción, la biodiversidad y la conservación de los recursos naturales, o cuando se busca producir café orgánico o certificado, o aún cuando se desea la obtención de productos adicionales (por ejemplo, madera, frutos etc.), la arborización es recomendada. considerando las zonas o regiones marginales, de suelos pobres y con pendientes acentuadas, sujetos a estreses microclimáticos como una baja disponibilidad hídrica y vientos fuertes, el empleo de la arborización puede ser muy ventajoso. en una situación opuesta, con plantaciones creciendo a pleno sol serian más recomendadas. además, si hay disponibilidad de insumos químicos (fertilizantes, herbicidas, entre otros), de irrigación y de variedades seleccionadas, altamente productivas, las plantaciones a pleno sol deben superar a aquellas plantaciones con sombrío (damatta y rena, 2002; muschler, 1997). el análisis concomitante de esos factores deberá, por lo tanto, indicar el camino a tener en cuenta por los agricultores y asistentes técnicos. muschler (1997) desarrolló un modelo hipotético para c. arabica basado en experimentos de larga duración en diferentes ambientes de costa rica, en donde convergen respuestas aparentemente contradictorias a la arborización o sombrío, considerándolas conforme a las características particulares de cada localidad. en ese modelo, la producción de café fue evaluada en función de la altitud. en los suelos sin limitaciones hídricas y nutricionales, las mayores producciones se presentarían en plantaciones a pleno sol en la franja ideal de altitud. fuera de esa franja altitudinal, la producción puede verse reducida significativamente como respuesta a las altas temperaturas en las zonas o regiones de altitudes bajas, o en respuesta a la baja temperatura y posiblemente a los de daños causados por el viento, en altitudes elevadas. en esas condiciones sub-óptimas, la arborización podría atenuar los extremos microclimáticos y, de ese modo, incrementar la producción con relación a la de los cafetales a pleno sol. además, el modelo de muschler presentó que, en suelos con limitaciones nutricionales o con baja capacidad de almacenamiento de agua, la ventaja del potencial productivo de los cafetales a pleno sol en relación a los arborizados o sombreados decrecería, en cualquier altitud, particularmente, en las regiones de altitudes extremas. damatta y rodríguez: producción sostenible de cafetales en sistemas agroforestales... 121 2007 de otra parte, la arborización puede reducir significativamente las variaciones bienales de la producción del café. el café produce pocas flores en su ambiente nativo sombreado y, por lo tanto, no desarrolló a lo largo de su evolución mecanismos para mantener una carga de frutos balanceada con buena disponibilidad de carbohidratos y de minerales (cannell, 1985). de esa manera, el cafeto parece haber tenido una evolución en el sentido de llenar rápidamente todos los frutos formados después de la fase de expansión. por lo tanto, las causas del incremento en la producción en cafetales a plena exposición solar se pueden explicar por el aumento de la iniciación floral, la baja capacidad de remoción natural de parte de los frutos y la fuerza de los vertederos, especialmente, los endospermos de las semillas, en vez de una reducción de la tasa fotosintética per se. así mismo, el incremento de la producción puede llevar a un gasto de las reservas de las plantas de café, comprometiendo fuertemente el crecimiento y la producción de la cosecha del año siguiente; este proceso de baja producción al año siguiente permite la recuperación de las reservas del sistema tallo-raíz y de la tasa de crecimiento, proporcionando nuevamente condiciones adecuadas para otra carga pesada de frutos en el ciclo siguiente de producción. como consecuencia, las plantaciones de café a pleno sol producen irregularmente y, bajo condiciones adecuadas de cultivo, como las mencionadas anteriormente, esa irregularidad sigue a menudo un patrón bienal. en el caso de que la sobrecarga de frutos sea asociada a la sequía de yemas apicales, que inevitablemente es precedida por la muerte de raíces absorbentes, después de ciclos sucesivos de bienalidad, el cafetal sufre un marcado agotamiento, disminuyendo su vida productiva. en ese contexto, el sombrío, al permitir una reducción de la emisión de botones florales, regula las fluctuaciones bienales de la producción, evitando superproducciones y disminuyendo el agotamiento de la planta, permitiéndole rendimientos de grano satisfactorios por mucho más tiempo. en términos económicos, mayor número de cosechas podría perfectamente compensar, dentro de ciertos límites, menores producciones medias por cosecha en aquellas regiones en donde los cafetales a pleno sol produzcan más por cosecha que los cafetales arborizados (damatta y rena, 2002). cuando la irradianza incidente sobre las hojas supera a aquella necesaria para la saturación de la fotosíntesis se produce un exceso de energía de excitación que necesita ser disipado para evitar que ocasione daños foto-oxidativos. plantaciones de café a pleno sol bien fertilizadas deben disipar satisfactoriamente el exceso de energía que reciben y, por lo tanto, evitar daños foto-oxidativos, que en el caso que se presenten, deben afectar muy poco la producción del cafetal. de otro lado, bajo ciertas condiciones, los mecanismos de defensa de la planta pueden no ser suficientes para disipar el exceso de energía y, en ese caso, la ocurrencia de fotodaños puede ser bastante notoria. de ese modo, entre algunas de las características comúnmente observadas en las plantaciones bajo esas condiciones se destacan la inadecuada fertilización, especialmente de nitrógeno y de potasio; una carga pesada de frutos, la cual es común en espaciamientos amplios entre plantas; déficit hídrico, temperaturas bajas, especialmente durante el periodo nocturno, seguida de días con intensidad de radiación alta; o cualquier otro factor que lleve al agotamiento de las plantas. esos factores pueden actuar en sinergismo o no, produciendo una secuencia de eventos potencialmente catastrófica, especialmente en cafetales que reciben la radiación solar de la tarde. como consecuencia, pueden ser fácilmente observados daños foto-oxidativos que culminan con la caída de las hojas expuestas (damatta y rena, 2002). en ese escenario, no solamente las hojas más expuestas, sino también las hojas ubicadas en la zona interna de la copa del árbol, pueden recibir un exceso de irradianza, superior a la requerida para saturar a la fotosíntesis, lo que puede provocar caída excesiva del follaje. en muchos casos, los ramos pueden sufrir una deshidratación severa o presentar una reducción en su crecimiento, lo que puede provocar la disminución de la producción en la cosecha siguiente. por lo tanto, la arborización o sombrío en ese contexto puede minimizar significativamente la ocurrencia de daños foto-oxidativos. esto puede explicar, por lo menos en parte, el porqué la arborización puede ser más eficiente para mantener el vigor de las plantaciones de café en regiones marginales o bajo condiciones sub-óptimas de cultivo (damatta, 2004). los efectos de la arborización sobre la producción del café son difíciles de caracterizar, en la medida en que, casi siempre, los trabajos omiten datos importantes o no los cuantifican, tales como intensidad y calidad de la irradiancia que alcanza la copa de los árboles, las fluctuaciones diarias y estacionales de la temperatura y la hr, la nutrición y las condiciones pormenorizadas de manejo impuestas al cafetal. de ese modo, las comparaciones entre diferentes experimentos, cuando es posible, son ordinariamente tenues. es importante destacar que, aunque en muchos casos en que se comparan las producciones de cafetales sombreados y a pleno sol, una eventual mayor producción de los cafetales sombreados puede ocurrir en las primeras cosechas, hecho que no agrono. colomb. 25(1), 2007 122 siempre se sustenta, en la medida en que se evalúan las cosechas subsecuentes (damatta y rena, 2002). conclusiones y perspectivas aparentemente, cuanto más marginal sea la región productora para la caficultura, mayores serian los beneficios de la arborización para el cafetal. se puede considerar que la ventaja potencial de las plantaciones de café a pleno sol comparada con las plantaciones arborizadas o bajo sombrío, en términos de producción, puede depender de: a) las condiciones edafo-climáticas óptimas o más apropiadas para la caficultura; y b) una o dos décadas de producción; luego, la degradación del ambiente, especialmente vía erosión del suelo y residuos de pesticidas, pueden reducir seriamente la productividad y la calidad del ambiente (beer et al., 1998; damatta y rena, 2002). además, es importante destacar que, en un escenario de acelerado cambio climático global caracterizado por la reducción de la disponibilidad del agua y el incremento de la temperatura , no debemos desconocer que la economía cafetera requiere una mayor exploración y búsqueda de genotipos con mayor rendimiento, que posean tolerancia o resistencia a diversos retos abióticos y una gran plasticidad fenotípica que les permitan tener un alto desempeño, tanto en regiones con las condiciones óptimas, como en ambientes marginales del neotrópico. además, deben ser exploradas estrategias de producción con el uso de especies adecuadas para el sombrío, cuando sea necesario, que permita una producción sostenible y competitiva del café que favorezca la productividad y rentabilidad del sistema productivo en el neotrópico y, particularmente, en colombia. agradecimientos fabio m. damatta agradece a la federación de estudiantes de agronomía de colombia por la invitación para participar en el iii congreso nacional de estudiantes de agronomía y ciencias afines. nelson rodríguez-lópez agradece el apoyo y colaboración a la vicerrectoría de investigación y extensión de la universidad industrial de santander. los autores agradecen a los árbitros de este trabajo por sus aportes y observaciones al manuscrito. literatura citada araya, m. 1994. distribución y niveles poblacionales de meloidogyne spp. y pratylenchus spp. en ocho cantones productores de café en costa rica. agronomía costarricense 18, 183-187. baber, l.i. y d.r. zak. 1994. nitrogen cycling in coffee agroecosystems in costa rica. leaching and denitrification in the presence and absence of shade trees. agric. ecosystems. environ. 48, 107-113. barradas, v.l. y l.fanjul.1986. microclimatic characterization of shaded and open grown coffee (coffea arabica) plantations in mexico. agric. forest meteorol. 38, 101-112. barros, r.s., j.w.s. mota, f.m. damatta y m. maestri. 1997. decline of vegetative growth in coffea arabica l. in relation to leaf temperature, water potential and stomatal conductance. field crops res. 54, 65-72. bastias, m.e., a.h.escobar, h.j delatorre y i.l. tapia, 1999. physiological and hydric aspects of coffee plants (coffea arabica l.) grown in arica azapa valley. idesia 16, 29-37. beer, j., r. muschler, d. kass y e. somarriba. 1998. shade management in coffee and cacao plantations. agroforestry systems 38, 139–164. bierhuizen, j.f., m.a. nunes y c. ploegman. 1969. studies on productivity of coffee. ii. effect of soil moisture on photosynthesis and transpiration. acta bot. neerl. 18, 367-374. camargo, a.p. 1990. a arborização como meio de reduzir as adversidades climáticas e promover a sustentação da cafeicultura. en: anais do xvi congresso brasileiro de pesquisas cafeteiras, espírito santo do pinhal (sp). rio de janeiro, instituto brasileiro do café. pp. 6-7. cannell, m.g.r. 1975. crop physiological aspects of coffee bean yield: a review. j. coffee res. 5, 7-20. cannell, m.g.r. 1985. physiology of coffee crop. en: clifford, m.n., willson, k.c. (eds.). coffee, botany, biochemistry and production of beans and beverage. croom helm, london. pp. 108-134. caramori, p.h., c.a.kathounian, h. morais, a.c.leal, r.g hugo y a. androcioli-filho. 2004. arborização de cafezais e aspectos climatológicos. en: matsumoto, s.n. (eds.). arborização de cafezais no brasil. edições uesb, vitória da conquista. pp. 19-42. caramori, p.h., a. androcioli-filho y a. bagio. 1995. arborização do cafezal com grevillea robusta no norte do estado do paraná. arquivos de biologia e tecnologia 38, 1031-1037. caramori, p.h., j.c. ometto, n.a. nova y j.d. costa. 1986. efeitos do vento sobre mudas de cafeeiro mundo novo e catuaí vermelho. pesquisa agropecuária brasileira 21, 1113-1118. carelli, m.l.c., j.i. fahl, p.c.o.trivelin; r.b. queiroz-voltan.1999. carbon isotope discrimination and gas exchange in coffea species grown under different irradiance regimes. braz. j. plant physiol. 11, 63-68. carelli, m.l.c., j.i. fahl, j.r.m. pezzopane y e.l alfonsi;r. magossi.2000. densidade de fluxo de seiva em plantas de café (coffea arabica l.) em diferentes regimes de água e de irradiância. en: i simpósio de pesquisa de cafés do brasil. poços de caldas, embrapa café. pp. 42-45. carvajal, j.f., 1984. cafeto, cultivo y fertilización. instituto internacional de la potassa, berna. cardona-calle, d.a. y s. sadeghian. 2005. beneficios del sombrío de guamo en suelo cafeteros. avances técnicos cenicafé 335, 1-5. castillo, z.j. y a.r. lópez.1966. nota sobre el efecto de la intensidad de la luz en la floración del café. cenicafé 17, 51-60. cuenca, g., j. aranguren y r. herrera. 1983. root growth and litter decomposition in a coffee plantation under shade trees. plant and soil 71, 477-486. damatta y rodríguez: producción sostenible de cafetales en sistemas agroforestales... 123 2007 damatta, f.m. 2004. ecophysiological constraints on the production of shaded and unshaded coffee: a review. field crops res. 86, 99-114. damatta, f.m. 2003. drought as a multidimensional stress affecting photosynthesis in tropical tree crops. en: hemantaranjan, a. (ed.). adv. plant physiol. 5, 227-265. damatta, f.m. y j.d.c. ramalho. 2006. impacts of drought and temperature stress on coffee physiology and production: a review. braz. j. plant physiol. 1, 55-81. damatta, f.m. y a.b. rena. 2002. ecofisiologia de cafezais sombreados e a pleno sol. en: zambolim, l. (ed.). o estado da arte de tecnologias na produção de café. universidade federal de viçosa, viçosa. pp. 93-135. damatta, f.m. y n.f. rodríguez-lópez. 2005. fotosíntesis, distribución y asignación de asimilados en plantas leñosas perennes. revista comalfi 32 (1), 35-42. fahl, j.i., m.l.c. carelli, j. vega y a.c.magalhães. 1994. nitrogen and irradiance levels affecting net photosynthesis and growth of young coffee plants (coffea arabica l.). j. hort. sci. 69, 161169. fanjul, l., r. arreola-r. y m.p. mendez-c.1985. stomatal responses to environmental variables in shade and sun grown coffee plants in mexico. expt. agr. 21, 249-258. fournier, l.a. 1988. el cultivo del cafeto (coffea arabica l.) al sol o a la sombra: un enfoque agronómico y ecofisiológico. agron. costarricense 12, 131–146. gutiérrez, m.v., f.c. meinzer y d.a. grantz. 1994. regulation of transpiration in coffee hedgerows: covariation of environmental variables and apparent responses of stomata to wind and humidity. plant cell environ. 17, 1305-1313. heath, o.v.s. y b. orchard. 1957. midday closure of stomata. temperature effects on the minimum intercellular space carbon dioxide concentration “ ". nature 180, 180-182. jiménez-a., e. y d. golberg. 1982. estudios ecológicos del agroecosistema cafetalero. iii. efecto de diferentes estructuras vegetales sobre el balance hídrico del cafetal. en: jiménez, e. y a. gómez (eds.). estudios ecológicos en agroecosistema cafetalero. ciudad de méxico, editora continental. pp. 39-54. kanechi, m., n.u. uchida, t. yasuda y t. yamaguchi.1996. nonstomatal inhibition associated with inactivation of rubisco in dehydrated coffee leaves under unshaded and shaded conditions. plant cell physiol. 37, 455-460. kumar, d. y l.l. tieszen. 1980. photosynthesis in coffea arabica. i. effects of light and temperature. expt. agric. 16, 13-19. kursten, e.y p. burschel. 1993. co2 mitigation by agroforestry. water, air and soil pollution 70, 533-544. maestri, m. y r.s.barros. 1977. coffee. en: alvim, p.t.y t.t. kozlowski (eds.). ecophysiology of tropical crops. academic press. new york. pp. 249-278. maestri, m., r.s. barros y a.b. rena. 2001. coffee. en: last, f.t. (ed.). tree crop ecosystems. elsevier, amsterdam. pp. 339-360. martinez, h.p.; r.h.s. santos, y.p. neves y c. jaramillo-botero. 2004. arborização de cafezais nas regiões sudeste e sul. en: matsumoto, s.n. (ed.). arborização de cafezais no brasil. edições uesb, vitória da conquista. pp. 167-195. miguel, a.e., j.b. matiello, a.p.camargo, s.r. almeida y s.r.guimarães. 1995. efeitos da arborização de cafezal com grevillea robusta nas temperaturas do ar e umidade do solo. en: anais do xxi congresso brasileiro de pesquisas cafeeiras, caxambu, mara/procafé. pp. 55–60. montoya, l.a., p.g.sylvain y r. umaña. 1961. effect of light intensity and nitrogen fertilization upon growth differentiation balance in coffea arabica l. coffee 3, 97-104. muschler, r. 1997. shade or sun for ecologically sustainable coffee production: a summary of environmental key factors. en: iii semana científica del centro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie). turrialba. pp. 109-112. nunes, m.a. 1988. environmental effects of stomatal and mesophyll regulation of photosynthesis in coffee leaves. photosynthetica 22, 547-553. nunes, m.a., j.f. bierhuizen y c. ploegman. 1968. studies on productivity of coffee. i. effect of light, temperature and co2 concentration on photosynthesis of coffea arabica. acta bot. neerl. 17, 93-102. pinheiro, h.a., f.m. damatta, a.r.m.chaves, m.e. loureiro y c. ducatti. 2005. drought tolerance is associated with rooting depth and stomatal control of water use in clones of coffea canephora. ann. bot. 96, 101-108. ramalho, j.d.c., p.s. campos, v.l.quartin, m.j. silva y m.a. nunes. 1999. high irradiance impairments on photosynthetic electron transport, ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase and n assimilation as a function of n availability in coffea arabica l. plants. j. plant physiol. 154, 319-326. ramalho, j.c., t.l. pons, h.w. groenveld, h.g. azinheira y m.a. nunes. 2000. photosynthetic acclimation to high light conditions in mature leaves of coffea arabica l.: role of xanthophylls, quenching mechanisms and nitrogen nutrition. aust. j. plant physiol. 27, 43-51. rena, a.b., r.s. barros, m. maestri y m.r. söndahl. 1994. coffee. en: schaffer, b. y p.c. andersen, (eds.). handbook of environmental physiology of tropical fruit crops: sub-tropical and tropical crops. vol. ii. crc press, boca raton. pp. 101-122. silva e.a., f.m. damatta., c. ducatti, a. j. regazzi y r.s. barros. 2004. seasonal changes in vegetative growth and photosynthesis of arabica coffee trees. field crops res. 89, 349-357. reynolds, j.s. 1991. soil nitrogen dynamics in relation to groundwater contamination in the valle central, costa rica. phd thesis, university of michigan, mi. somarriba, e. 1992.timber harvest, damage to crop plants and yield reduction in two costa rica in coffee plantations with cordia alliodora shade trees. agroforestry systems 18, 69-82. somarriba, e. y j. beer. 1987. dimensions, volumes and growth of cordia alliodora in agroforestry systems. for. ecol. mgt. 18, 113126. tausend, p.c., f.c. meinzer y g. goldstein. 2000. control of transpiration in three coffee cultivars: the role of hydraulic and crown architecture. trees 14, 181-190. tesha, a.j. y d. kumar. 1978. some aspects of stomatal behaviour in coffea arabica l. i. effects of soil moisture, soil nitrogen and potassium, and air humidity. kenya coffee 43, 339-343. zamora, g. y b. soto. 1976. árboles usados como sombra para café y cacao. revista cafetalera (guatemala), oct-nov. pp. 27-32. voltan, r.b.q., j.i. fahl y m.l.c. carelli. 1992. variação na anatomia foliar de cafeeiros submetidos a diferentes intensidades luminosas. rev. bras. fisiol. veg. 4, 99-105. agronomía 21-3 final corregido.indd colémbolos asociados con cultivos de pastos en tres zonas de vida de holdridge en antioquia (colombia)* springtails associated with grass crops in three holdridge life zones located in the antioquia department (colombia)* claudia marcela ospina s.1; francisco javier serna c.2; martha rocío peñaranda p.3 y sandra luz serna g.4 abstract: collembola are very small, insect-like, wingless arthropods which are very common in a wide range of different habitats. they are one of the better represented hexapod groups on earth. they are very important due to their influence on the structure of some soils. many species live in the canopy of tropical forests, some dispersing spores within decaying organic material in tree-trunks. very few collembola recognition studies have been carried out in colombia. only 12 species from two localities near buenaventura (valle) have been registered; these species were grouped into 5 families. different studies have registered another 7 species as pests in the musaceae family and in cultivated flowers. guinea (panicum maximum), angleton (dichanthium aristatum), star (cynodon nlemfluensis), brachiaria (brachiaria decumbens), kikuyo (pennisetum clandestinum) and annual ryegrass (lolium multiflorum) grasses were sampled in three of holdridge’s life zones (bh-p, bh-mb y bs-t) from the antioquia department to contribute towards knowledge regarding recognising collembola families associated with cultivated grass soils. different sampling methods were used in three distinct habitats. fall traps were used on the surface, a net was used in double sweeps for collecting grass in vegetation and the berlese-tullgren extraction method was used for ground sampling. four families of collembola were found which had not been previously reported in colombia. the species found belonged to the following 14 families: hypogastruridae, brachystomellidae, entomobryidae, cyphoderidae, isotomidae, sminthuridae, dycirtomidae, onychiuridae, neanuridae, sminthurididae, resumen: los colémbolos son artrópodos muy pequeños, sin alas, similares a los insectos y extremadamente abundantes en gran cantidad de hábitat, siendo uno de los grupos de hexápodos mejor representados en el mundo. son muy importantes por su influencia sobre la estructura de algunos suelos, no pocos viven en el dosel de las selvas tropicales y algunos actúan como dispersores de esporas dentro de los troncos en descomposición. en colombia existen muy pocos estudios de reconocimiento de colémbolos. en la literatura se registran 12 especies en dos localidades cerca de buenaventura, agrupadas en 5 familias; así mismo, han sido reconocidas en diferentes estudios otras 7 especies que actúan como plagas en musáceas y en flores cultivadas. con el fin de contribuir al conocimiento de las familias de collembola asociadas con suelos de pastos cultivados en el departamento de antioquia se hicieron muestreos en tres zonas de vida de holdridge (bh-p, bh-mb y bs-t) en pastos guinea (panicum maximum), ángleton (dichanthium aristatum), estrella (cynodon nlemfluensis), braquiaria (brachiaria decumbens), kikuyo (pennisetum clandestinum) y raigrás anual (lolium multiflorum). se usaron diferentes metodologías en los muestreos de collembola en cada estrato: en superficie se usaron trampas de caída; en vegetación se hicieron pases dobles de jama, y para el muestreo en suelo se utilizó el método de extracción berlese-tullgren. como resultado se encontraron de 14 familias: hypogastruridae, odontellidae, brachystomellidae, neanuridae, onychiuridae, isotomidae, entomobryidae, paronellidae, cyphoderidae, sminthurididae, katiannidae, dicyrtomidae, bourletiellidae, sminthuridae; entre éstas odontellidae, brachystomellidae, cyphoderidae, katiannidae, dicyrtomidae y bourletiefecha de recepción: 09 de octubre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. * grupo sistemática de insectos, agronomía. museo entomológico facultad de agronomía (unab). universidad nacional de colombia, bogotá: www. virtual.unal.edu.co/museos/entom_unab/index.html 1 estudiante de ingeniería agronómica, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: diamar1280@yahoo.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: fjsernac@unal.edu.co 3 bióloga, estudiante de maestría en ciencias agrarias, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: martarociopenaranda@yahoo.es 4 estudiante de ingeniería agronómica, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: sandraserna497@hotmail.com agronomía colombiana, 2003. 21 (3): 129-141 ... ... agronomía colombiana 130 vol. 21 · no. 3 introducción colémbolos los colémbolos son artrópodos diminutos, sin alas y bastante similares a los insectos (insecta: collembola). presentan las siguientes características sobresalientes: miden entre 250 µm y 10 mm de longitud; sus piezas bucales son del tipo entognata, es decir, sus apéndices mandibulares y maxilares se encuentran incluidos dentro de una cavidad formada por el labro, el labio y proyecciones de las genas llamadas “plica oralis”; presentan un mancha ocelar con un máximo de 8 corneolas a cada lado de la cabeza (8+8) o carecen totalmente de órganos de la visión; poseen antenas de 4 artejos musculados, a veces subarticulados; tienen órganos postantenales compuestos de una o varias vesículas sensoriales. el tórax está compuesto por el protórax, el mesotórax y el metatórax; el protórax puede estar reducido; las patas tienen 4 artejos; el abdomen cuenta con 6 somitos en los cuales se encuentran apéndices ventrales especializados: en el somito i está el colóforo, una estructura vesicular cilíndrica para adherirse a superficies e interviene en el balance hídrico; en el somito iii se presenta el retináculo, un apéndice bifurcado, muy corto comparado con el anterior, para asegurar la fúrcula (órgano saltador) cuando esta última, que se localiza en el somito iv, se encuentra en reposo. la fúrcula se presenta en casi todos los collembola y es un apéndice bifurcado y rígido, generalmente más largo que los anteriores, el cual, desde su base hacia el ápice se divide en tres partes: manubrio, dentes y mucrones. la apertura genital de los colémbolos se presenta en el somito v. las anteriores estructuras varían en forma y tamaño al interior de las familias, los géneros y las especies de colémbolos. los ínstares de desarrollo son graduales, y por ello se dice que su desarrollo es ametábolo y epimórfico (greenslade, 1991). para el estudio taxonómico de estos organismos es necesario fijarlos en láminas con líquido de hoyer, para que puedan ser examinados en el microscopio de contraste de fases. por su pequeño tamaño y las complicadas estructuras que se usan para su identificación, este grupo ha sido poco estudiado en el país y en suramérica. este trabajo es el primero que se realiza sobre colémbolos asociados con cultivos en colombia y las láminas hacen parte de la colección de referencia de collembola que se conserva en el museo entomológico unab de la universidad nacional, siendo la única existente en colombia. hasta el momento, el proyecto “colémbolos (colas de resorte) (hexapoda: collembola) de colombia”, del cual hace parte este trabajo, registra 42 géneros en 16 familias. pastos los pastos y forrajes desempeñan un papel importante en la agricultura tropical, ya que existen probablemente 4.000 millones de hectáreas de tierras a las que tienen acceso los animales en pastoreo, encontrando en ellas su principal fuente de sustento. la importancia de los cultivos de pastos en su conjunto, estriba en que sostienen la mitad de los animales domésticos del mundo, producen una tercera parte de la carne y la quinta parte de los productos lácteos (mcilroy, 1984). según estadísticas de fedegan, en el año 2003 había en el mundo 1.368.054.950 cabezas de ganado, de las cuales anualmente se sacrifican 58.741.931; en colombia, los cultivos de pastos sostienen 23.650.000 cabezas de ganado; anualmente se sacrifican 3.354.611 cabezas para el consumo de carne interno y se producen 5.921 millones de litros de leche (fedegan, 2004). como familia, los pastos son extremadamente resistentes y desempeñan un rol importante en casi todas las comunidades vegetales; su forma varía, desde las plantas rastreras y efímeras, hasta las leñosas perennes alta, mientras que habitan desde las zonas semidesérticas, hasta las llanuras inundadas y los terrenos pantanosos. poseen sistemas radiculares fibrosos que tienen un papel importante en la construcción de la estructura del suelo. la ubicación del punto de crecimiento cerca de la base de las plantas permite un rápido crecimiento después de bourletiellidae, katiannidae, odontellidae and paronellidae. species and families varied according to holdridge’s three life zones. key words: collembola, grass, antioquia (colombia), taxonomy. llidae se registran por primera vez en colombia a partir de este trabajo. las proporciones de especies y familias varían de acuerdo con la zona de vida. palabras clave: collembola, pastos, antioquia (colombia), taxonomía. ospina et al.: colémbolos asociados con cultivos... 1312003 la recolección, mientras el hábito de ramificación proporciona una cubierta rápida en las primeras etapas de crecimiento. estas características están muy relacionadas con las condiciones del hábitat en lo que se refiere a la humedad, los nutrientes disponibles, las condiciones del suelo, la luz y la temperatura (jackson, 1984). en colombia, en términos generales, son pocas las especies de artrópodos que se registran asociadas con cultivos de pastos. es importante conocer los principales organismos que se encuentran en el sustrato del cultivo y su influencia en la disponibilidad de nutrientes y la calidad del cultivo. los colémbolos (hexapoda: collembola) representan un papel importante en el suelo pues participan en los procesos de descomposición de la materia orgánica; así mismo, contribuyen a mejorar su estructura y la disponibilidad de nutrientes (palacios-vargas et al., 2000); también pueden dispersar esporas de hongos fitopatógenos. sin embargo, son componentes importantes de las redes tróficas, estimulan la actividad de los microorganismos (hongos y bacterias), de tal manera que aceleran los procesos de humificación y mineralización de la materia orgánica (butcher et al., 1971). los colémbolos, junto con los ácaros, constituyen la mayor parte de la mesofauna del suelo, la misma que puede alterarse por actividades antropogénicas como la transformación de ecosistemas naturales en agroecosistemas (andreno y lagerlof, 1983). el objetivo en el presente estudio fue determinar la composición de la colembofauna presente en diferentes cultivos de pastos en tres zonas de vida (bh-mb, bh-p, bs-t) del departamento de antioquia (colombia), identificando las principales familias de colémbolos asociadas con dichos cultivos. asimismo, se indagó la composición y la abundancia (número de individuos por morfoespecie) de las familias de colémbolos presentes en las zonas de vida mencionadas. este trabajo sobre diversidad de collembola en diferentes cultivos de pastos de antioquia, además de ofrecer información que hasta hoy no existe en colombia sobre los colémbolos, abre un importante camino hacia el conocimiento de la artropofauna asociada con cultivos de importancia económica. materiales y métodos zonas de vida, sitios de muestreo y cultivos asociados. holdridge (1974) propuso un sistema de clasificación basado en tres factores: precipitación, biotemperatura y evapotranspiración potencial; en este sistema, las unidades de mayor categoría son las formaciones vegetales o ‘zonas de vida’ y para cada una de ellas existe una asociación típica con el suelo y los climas zonales (becerra, 1981). bosque húmedo montano bajo (bh-mb). en general, esta formación tiene como límites climáticos una biotemperatura media aproximada entre 12 y 18° c, con un promedio anual de lluvias de 1.000 a 2.000 mm. ocupa una faja altimétrica entre 2.000 y 3.000 m.s.n.m., con variaciones de acuerdo con las condiciones locales (espinal, 1992). en esta zona de vida se encuentra la finca santa elena, primera localidad de muestreo, ubicada entre 1.800 y 2.000 m.s.n.m.; así mismo, se hicieron muestreos en la finca paysandú, en dos praderas de pasto kikuyo (pennisetum clandestinum) y rye-grass anual (lollium multiflorum). bosque húmedo premontano (bh-p). esta formación se halla a una altitud entre 900 y 2.000 m.s.n.m., con precipitaciones promedio entre 1.000 y 2.000 mm anuales. la biotemperatura tiene como límites 18 y 24° c (espinal, 1992). el segundo muestreo se llevó a cabo en esta zona de vida, en la sede de la universidad nacional de colombia en medellín −situada a 1.540 m.s.n.m.−, en dos praderas, una de pasto estrella (cynodon nlemfluensis) y otra de braquiaria o pasto alambre (brachiaria decumbens). bosque seco tropical (bs-t). esta formación vegetal tiene como límites climáticos generales una biotemperatura superior a 24°c, lluvia promedio anual entre 1.000 a 2.000 mm y se presenta en zonas cuya elevación puede estar entre 0 y 1.000 m.s.n.m. (espinal, 1992). el muestreo tuvo lugar en el municipio de santa fé de antioquia, ubicado a 500 metros de altura en la finca cotové, en dos praderas, una de pasto angleton (dichanthium aristatum) y otra de pasto guinea (panicum maximun). metodología para la toma de muestras, en cada sitio elegido se trazaron dos transectos lineales de 90 metros. se hicieron muestreos en tres estratos: suelo, superficie y vegetación cada 30 metros (estaciones 0, 30, 60 y 90 m); en cada transecto se tomaron cuatro muestras de colémbolos en el suelo y superficie; asimismo, a lo largo de los transectos, se tomaron muestras con jama en la vegetación. se llevó a cabo un segundo muestreo total a los dos meses del primero. para las muestras de superficie se utilizaron trampas de caída o pitfall, consistentes en pequeños vasos desechables enterrados a ras de suelo que se llenaron con alcohol hasta una tercera parte de su volumen. estas trampas permanecían instaladas durante 24 horas. agronomía colombiana 132 vol. 21 · no. 3 para el muestreo en suelo, en cada estación se recogió la muestra bajo la superficie con la ayuda de una pala pequeña; en una caja de cartón pequeña se midió un volumen de 27 cm3 de suelo sin compactarlo; las ocho muestras se traspasaron a bolsas plásticas separadas, se transportaron al laboratorio de entomología de la universidad nacional sede medellín y allí se procesaron utilizando armarios de madera elaborados para tal fin, en los cuales se instalaron 24 embudos de berlese-tullgren (palacios-vargas et al., 2000); éstos constan de pequeños viales con alcohol al 70% que soportaban pequeños embudos plásticos dentro de los cuales se colocaban las muestras; durante 48 horas éstas se dejaban sin iluminación para que el suelo se secara lentamente, luego sobre las muestras se colocaba iluminación directa durante 48 horas. el fototropismo negativo de los artrópodos minúsculos que se encontraban en la muestra de suelo, hizo que éstos huyeran de la luz y cayeran a los diferentes frascos viales con alcohol. para el muestreo en vegetación se realizaron tres pases dobles de jama a lo largo de cada transecto; los artrópodos atrapados se introdujeron en una cámara letal de cianuro de potasio para su sacrificio y luego los especímenes de collembola se separaron en el laboratorio, envasándolos en frascos con alcohol al 70%. se obtuvo un total de 192 muestras de diferentes estratos; después de separar todas las muestras en frascos viales con alcohol al 70%, éstas fueron trasladadas a la universidad nacional, sede bogotá, museo entomológico de la facultad de agronomía (unab), para su clasificación taxonómica. se continuó con el proceso de separación de las muestras de superficie y vegetación y los especímenes se conservaban en alcohol al 70%. aclarado, montaje e identificación el proceso de identificación de estos diminutos artrópodos requiere un cuidadoso proceso de aclarado, montaje en láminas y luego observación en microscopio de contraste de fases. el aclarado de los especimenes se hizo con potasa al 10%; luego se trasvasaron a solución de lactofenol y después se pasaron por varias concentraciones de alcohol (70, 80 y 90%). después fueron cuidadosamente secados y finalmente montados en láminas utilizando líquido de hoyer. las láminas con montaje se secaron en la estufa durante 4 días a 40-45° c, luego se sellaron con barniz y se rotularon con los respectivos datos de colección: país, departamento, municipio, localidad, altitud, método de colección, sustrato, fecha de colección y colector. los especímenes se identificaron a nivel de familia, con la ayuda de las claves y descripciones de palacios-vargas (1990, 2000), greenslade (1991), janssens (2003) y christiansen y bellinger (1980a, b, c, 1981). para la identificación taxonómica de las familias halladas se elaboró una clave pictórica (anexo 1: clave para familias de collembola de antioquia). resultados y discusión los 1.217 ejemplares de collembola colectados en antioquia fueron montados en láminas. esta colección ‘voucher’ se encuentra depositada en el museo entomológico de la facultad de agronomía –unab–, de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, haciendo parte de la colección de collembola de colombia y constituye hasta ahora la única colección representativa de collembola de este departamento. las siguientes 14 familias fueron halladas para los cultivos de pastos seleccionados en las tres zonas de vida mencionadas en antioquia: hypogastruridae, odontellidae, brachystomellidae, neanuridae, onychiuridae, isotomidae, entomobryidae, paronellidae, cyphoderidae, sminthurididae, katiannidae, dicyrtomidae, bourletiellidae, sminthuridae. para la identificación taxonómica de las familias se elaboró una clave pictórica (anexo 1, páginas 132 a 135). en la zona de vida bh-mb (santa elena), se encontraron 14 familias en total, siendo la más abundante la familia isotomidae (363 individuos) seguida por entomobryidae y onychiuridae. de manera exclusiva, en esta zona de vida se encontraron las familias onychiuridae y odontellidae. en la zona del bh-p (medellín) se encontraron 11 familias, siendo la más abundante isotomidae, seguida por entomobryidae e hypogastruridae; finalmente, en la zona de vida bs-t (santa fe de antioquia) se encontraron nueve familias, la más abundante isotomidae, seguida por paronellidae y bourletiellidae (tabla 1). dentro del proceso de identificación de los colémbolos se hizo una separación por morfoespecies (msp.); dentro de las familias se presentó una gran diversidad y se identificaron algunas diferencias en la composición de éstas dentro de cada zona de vida, las cuales se muestran en la tabla 2. por su parte, las figuras 1, 2, 3 muestran los resultados según el sitio donde fue tomada la muestra, las familias encontradas por cada zona de vida y el porcentaje dentro de la zona. para las diagnosis de las familias se hizo una división en tres grupos morfológicos: ospina et al.: colémbolos asociados con cultivos... 1332003 tabla 1. familias encontradas para cada zona de vida, número de láminas montadas, morfoespecies (msp.) para cada zona y porcentaje total dentro de la muestra. familia bh-mb (santa elena) bh-p (u. nal. medellín) bs-t (santafé de antioquia) total porcentaje% no. láminas no. msp. no. láminas no. msp. no. láminas no. msp. total de msp. no. láminas hypogastruridae 54 2 42 2 4 1 2 100 8.3 onychiuridae 58 1 1 58 4.8 neanuridae 10 3 9 1 3 1 3 22 1.8 brachystomellidae 25 1 18 1 2 43 3.5 odontellidae 3 1 1 3 0.2 paronellidae 9 1 2 1 21 2 2 32 2.6 entomobryidea 68 5 139 5 7 1 5 203 16.7 cyphoderidae 2 1 1 1 1 1 1 4 0.3 isotomidae 363 6 247 4 32 4 6 642 52.8 sminthuridea 29 4 4 1 4 33 2.7 dicyrtomidae 3 1 3 1 1 6 0.5 katiannidae 7 1 2 1 1 9 0.7 bourletiellidae 3 1 2 1 14 1 1 19 1.6 sminthurididae 33 3 7 1 3 1 1 43 3.5 667 31 474 19 87 13 31 1217 100 familias por zona de vida 14 11 9 bh-mb: bosque húmedo montano bajo; bh-p: bosque húmedo premontano; bs-t: bosque seco tropical. tabla 2. morfoespecies (msp.) para cada zona vida, de acuerdo con el sitio donde fueron colectadas. familia bh-mb bh-p bs-t suelo superficie suelo superficie jama suelo superficie jama hypogastruridae msp. 1 x x x x x hypogastruridae msp. 2 x x hypogastruridae msp. 3 x x onychiuridae x x neanuridae x x x x x brachystomellidae x x x odontellidae x paronellidae x x x x entomobryidae msp. 1 x x x x x entomobryidae msp. 2 x x x x entomobryidae msp. 3 x x x x x entomobryidae msp. 4 x x x x cyphoderidae x x x isotomidae msp. 1 x x x x x x isotomidae msp.2 x x x x x x isotomidae msp.3 x x x x x x isotomidae msp.4 x x x x x isotomidae msp.5 x x x x isotomidae msp. 6 x x x x x sminthuridae x x dicyrtomidae x x katiannidae x x bourletiellidae x x x x sminthurididae x x x bh-mb: bosque húmedo montano bajo; bh-p: bosque húmedo premontano; bs-t: bosque seco tropical. agronomía colombiana 134 vol. 21 · no. 3 grupo 1. los integrantes de este grupo se caracterizan por presentar el protórax tan desarrollado como el mesotórax y el metatórax y los segmentos abdominales son definidos y de longitud similar. entre éstos se encontraron las familias hypogastruridae, onychiuridae, neanuridae, brachystomellidae y odontellidae. la familia hypogastruridae se caracteriza por la presencia de manchas ocelares, fúrcula pequeña, ausencia de pseudocelos; órgano sensorial de la antena 3 sólo con sensilias (palacios-vargas, 1990). representantes de esta familia se encontraron en suelo y superficie (8,2%); también han sido registrados en troncos, cultivos comerciales de champiñones, filtros de drenaje y playas (palacios-vargas et al., 2000). dentro de esta familia se encontraron tres morfoespecies (msp. 1, msp. 2 y msp. 3): la msp. 1 se caracterizó por su opa simple; la msp. 2 por la ausencia de opa, 5 corneolas por lado y 2 ‘tenent hair’ en cada pata, caracteres que coinciden con el género; la msp. 3 tiene un opa con 4 vesículas, mucrón en forma de cuchara o mitón, caracteres propios del género ceratophysella (palacios y gómez, 1983); los representantes de la familia onychiuridae son blancos, presentan pseudocelos en la base de las antenas y en varios segmentos del cuerpo, corneolas ausentes, fúrcula poco desarrollada, órgano sensorial del artejo antenal 3 con sensilias y conos cuticulares (palacios-vargas, 1990, 1992). se hallaron en suelo y en superficie (4,8%); también se encuentran en cultivos de lombrices y hojarasca (palacios-vargas et al., 2000). los colémbolos de la familia neanuridae presentan mandíbulas y maxilas: mandíbulas con 2 o más dientes y maxilas estiletiformes adaptadas para chupar. se encontraron en suelo y superficie (1,8%); además se les ha registrado en troncos, bajo piedras y hojarasca, y alimentándose de hongos (palacios-vargas et al., 2000). los colémbolos de la familia brachystomellidae poseen mandíbulas ausentes, maxilas cuadrangulares y generalmente tienen dientes, con órgano posantenal formado por varias vesículas (palacios-vargas, 1990). se encontraron en suelo y en superficie (3,5%); se les ha hallado en suelos húmedos, asociados con hongos y musgos (palacios-vargas et al., 2000). los miembros de la familia odontellidae sólo presentan una mandíbula y un órgano posantenal formado por una vesícula de forma diversa (palacios-vargas, 1990); las antenas y piezas bucales presentan forma claramente cónica. fueron hallados en superficie (0,2%). grupo 2. los colémbolos de este grupo presentan el protórax reducido y algunos segmentos abdominales alargados. de este grupo se encontraron las familias entomobryidae, paronellidae, cyphoderidae e isotomidae. la familia entomobryidae presenta el segmento abdominal iv alargado, espinas y dientes ausentes en la fúrcula, dientes crenulados, mucrón corto con uno o dos dientes en forma de anzuelo. se encontraron en suelo, superficie y sobre la vegetación (16,7%). puede hallarse en un amplio conjunto de hábitat, pero la mayoría de las especies vive en la hojarasca, sobre la superficie del suelo, sobre y bajo los troncos de los árboles, en el dosel de la selva o en cuevas (palacios-vargas et al., 2000). esta familia fue la segunda en diversidad, encontrándose 4 morfoespecies: la msp. 1 se caracteriza por la presencia de escamas en el cuerpo, mucrón con dos dientes y 8+8 corneolas, caracteres del género lepidocyrtus; la msp. 2 tiene el cuerpo con escamas y el mucrón falcado, caracteres del género seira (palacios y gómez, 1983); la msp. 3 es ciega; en la msp. 4 las escamas del cuerpo están ausentes. la familia paronellidae presenta el segmento abdominal iv alargado, fúrcula con dientes espinosos o dentados y mucrón cuadrangular. fue la familia con mayor representación sobre la vegetación (32 individuos, 2,6%); también se encontró en la superficie (2,6%). son particularmente diversos en las selvas tropicales húmedas; la mayoría vive en árboles, arbustos, epífitas, pastos o sobre la capa superficial de la hojarasca (palacios-vargas et al., 2000). la familia cyphoderidae presenta forma elongada con el segmento abdominal iv alargado, dentes lisos, mucrón con número variable de dientes y con forma diferente de anzuelo (palacios-vargas, 1990). se encontró en superficie (0,3%). los miembros de esta familia son comensales facultativos u obligados de insectos sociales (vásquez y palacios-vargas, 1990). su distribución está limitada por la propia distribución de sus comensales, himenópteros y termitas (palacios-vargas et al., 2000). la familia isotomidae fue la más abundante en todo el muestreo (642 individuos, 52.8%). se caracteriza por la ausencia de escamas en el cuerpo, segmento abdominal iv de similar longitud del iii y es el único del grupo que presenta un órgano posantenal simple. se encontró en el suelo y la superficie. los isotómidos ocupan gran variedad de hábitat y es posible encontrarlos en los medios litorales, las arenas de las playas, distintos tipos de hojarasca de bosques y huertos frutales, en suelos áridos y húmedos. los isotómidos son también comunes en los remansos de agua (vásquez y palacios-vargas,1990). algunas especies son criptobióticas y se considera que ello ha favorecido su amplia distribución. existen espeospina et al.: colémbolos asociados con cultivos... 1352003 cies particularmente abundantes en biotopos con cierto grado de degradación, como la madera en descomposición, el guano e incluso algunos suelos de uso agrícola (palacios-vargas et al., 2000). esta familia fue la que exhibió mayor diversidad con seis morfoespecies: la msp. 1 tiene el cuerpo cubierto de setas, presencia de opa, 8+8 corneolas, mucrón con dos dientes; la msp. 2 no presenta corneolas, fúrcula larga, mucrón con dos dientes; la msp. 3 con opa presente, sin corneolas, dentes crenulados, mucrón falcado; la msp. 4 muestra dentes crenulados y mucrón bidentado; la msp. 5, sin corneolas, mucrodens con dos dientes; la msp. 6 tiene corneolas de 4+4 a 8+8 y mucrón con 2 ó 3 dientes. grupo 3. los integrantes de este grupo tienen el cuerpo de forma globosa y, cuando menos, los primeros cuatro segmentos abdominales fusionados formando lo que se conoce como el ‘gran abdomen’; fúrcula bien desarrollada; antenas tan grandes o más que la cabeza. en este grupo se encontraron las familias dicyrtomidae, sminthuridae, sminthurididae, katiannidae y bourletiellidae. la familia dicyrtomidae se caracteriza por presentar antenas acodadas entre los artejos 2 y 3, el 4 artejo es mucho más corto que el 3, tubo ventral con frecuencia muy largo palacios-vargas, 1990, 1992). se hallaron en superficie (0,5%). la familia minthurididae posee segmentos abdominales v y vi fusionados y son los únicos que presentan dimorfismo sexual, pues los machos tienen antenas prensiles y las hembras sin apéndices anales (palacios-vargas, 1990, 1992); se encontraron en la superficie (3,5%) y también se registran en la capa superficial de la hojarasca, sobre la vegetación baja, en la superficie de los cuerpos de agua y son abundantes en los árboles, principalmente en el dosel de las selvas tropicales húmedas (palaciosvargas et al., 2000). en la familia katiannidae todas las especies son muy pequeñas (menos de 1,5 mm de largo) y poseen un órgano trocanteral en las patas posteriores. sus representantes fueron hallados en suelo y en la superficie (0,7%). respecto de la familia bourletiellidae, sus representantes tienen el mucrón de forma espatulada, tricobotrias del gran abdomen colocadas en línea recta, tibiotarsos i y ii con tres ‘tenent hairs’, el iii con dos (palacios-vargas, 1990); se encontraron en suelo y superficie 1,6%. muchas de estas especies viven sobre la vegetación y aún en el dosel de la selva. algunos han sido reportados como dañinos de los cultivos de alfalfa y tomate de huerta (palacios-vargas et al., 2000). la familia sminthuridae tiene el mucrón crenulado simétrico o asimétrico, tricobotrias del gran abdomen formando un triángulo o reducidas en número; generalmente sin ‘tenent hairs’ (palacios-vargas, 1990); de esta familia se encontraron en la superficie 2,7%. la ocurrencia de colémbolos en las tres zona de vida de holdridge escogidas en el departamentro de antioquia fue la siguiente: en la zona bh-mb se encuentra de manera más abundante la familia isotomidae, en la superficie y en el suelo; los onychiuridae son abundantes en el suelo, mientras que la familia entomobryidae se presenta en la superficie e hypogastruridae se hallan en suelo y superficie; el resto de familias sólo se presentan en el suelo a excepción de neanuridae (figura 1). en la zona bh-p la familia más abundante en la superficie fue isotomidae, con menor porcentaje en el suelo. la familia entomobryidae se encontró en los tres estratos, siendo más abundante sobre la superficie, mientras el resto de las familias (cyphoderidae, neanuridae, brachystofigura 1. familias de colémbolos presentes en santa helena bh-mb; porcentaje para cada sitio de muestreo. agronomía colombiana 136 vol. 21 · no. 3 en la zona bs-t hay mayor abundancia de isotómidos en el suelo, presentándose también en la superficie; en segundo lugar está la familia paronellidae, especialmente representados en el muestreo hecho en la vegetación. entomobryidae se encontró en los tres estratos. las familias cyphoderidae, sminthurididae e hypogastruridae se encontraron sólo en la superficie y las familias katiannidae y neanuridae sólo en el suelo. aunque ésta fue la zona con menor número de familias de colémbolos, es allí donde se encuentran mejor distribuidas en cantidad, ya que en las zonas de bh-mb y bhp se presentó la familia isotomidae en 56% y 51% de las muestras, respectivamente, mientras que en bs-t sólo en el 37% (figura 3). la mayor abundancia de individuos y especies de isotomidae en cada una de las tres zonas de vida, podría indicar el amplio rango de adaptación que despliegan las especies de esta familia. también esto podría señalar que la familia está bien adaptada a los cultivos de pastos objeto de este estudio. los datos registrados para estas familias permiten considerarlas como habitantes de ecosistemas que participan activamente en las redes tróficas coevolucionadas y no se encontraron datos importantes sobre su actividad fitófaga en estos cultivos. según palacios-vargas (2000), collembola son organismos que contribuyen al reciclaje de nutrientes en los pastos. conclusiones • se encontraron 14 familias de colémbolos en la zona bh-mb; la más representativa fue la familia isotomidae, seguida por la familia onychiuridae. figura 2. familias de colémbolos presentes en medellín bh-p; porcentaje para cada sitio de muestra. figura 3. familias de colémbolos presentes en santa fe de antioquia bs-t; porcentaje en cada sitio de muestreo. mellidae e hypogastruridae) estuvieron representadas en la superficie sólo con una población pequeña (figura 2). ospina et al.: colémbolos asociados con cultivos... 1372003 • en la zona bh-p se reportan 11 familias de colémbolos, la más abundante es la isotomidae, seguida de la entomobryidae. • en el bs-t se encontraron 9 familias: isotomidae y paronellidae fueron las más abundantes. • la familia onychiuridae se encontró sólo en la zona bh-mb, la mayoría en el suelo. • la familia hypogastruridae fue más abundante en los bosque húmedos (8%), que en el bs-t (4%). • la familia paronellidae hace presencia de manera importante en la zona de bs-t con un 24%, y en especial sobre la vegetación. • aunque los isotómidos fueron el grupo más abundante en las tres zonas de vida, las morfoespecies varían significativamente en cada una de ellas. • se muestra una fuerte relación entre la familia isotomidae y los cultivos de pastos, presentándose, en su mayoría, en la superficie. • isotomidae fue la familia más abundante en todo el muestreo, siendo también la más abundante en cada una de las tres zonas de vida evaluadas. en los bosques húmedos fue más abundante en la superficie y en el bst fue, así mismo, la más abundante en el suelo. agradecimientos a la división de investigaciones de la universidad nacional de colombia, sede bogotá (dib). al dr. josé g. palacios-vargas de la facultad de agronomía de la unam (méxico d.f.) por la revisión del artículo. a juan carlos pinzón del museo unab de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá, por la adecuación de imágenes a partir de los dibujos originales. a rubén cruz del laboratorio de biotecnología, facultad de agronomía, sede bogotá y a la facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, sede medellín. bibliografía andren, o. y j. lagerlof. 1983. soil fauna (microarthopods, enchytraids, nematodes) in swedish agricultural cropping system. acta agriculturae scandinavica 33, 32-33. butcher, j.; w. snider y r.j. snider. 1971. biology of edaphic collembola and acarina. departament of entomology, michigan state university. pp. 249-288. becerra, j. 1981. notas de ecología forestal. facultad de ingeniería forestal, universidad distrital francisco josé de caldas. bogotá. pp. 65-69. fedegan. 2004. estadísticas contexto carne. inventario bovino mundial: 1996 a 2003. en: http://www.fedegan.org. co/todo_esta.html. christiansen, k.a. y p.f. bellinger. 1980a. part 1. families poduridae and hypogastruridae. en: the collembola of north america, north of the rio grande. grinnell college, iowa, pp. 1-386. christiansen, k.a. y p.f. bellinger. 1980b. part 2. families onychiuridae and isotomidae. en: the collembola of north america, north of the rio grande. grinnell college, iowa, pp. 387-784. christiansen, k.a. y p.f. bellinger. 1980c. part 3. family entomobryidae. en: the collembola of north america, north of the rio grande. grinnell college, iowa, pp. 785-1042. christiansen, k.a. y p.f. bellinger. 1981. part 4. families neelidae and sminthuridae. en: the collembola of north america, north of the rio grande. grinnell college, iowa. pp. 1043-1322. espinal, l. 1992. geográfica ecológica de antioquia: zonas de vida. universidad nacional de colombia, sede medellín. 146 p. greenslade, p. 1991. collembola (springtails). the insects of australia: a textbook for students research workers. 2nd ed. division of entomology, commonwealth scientific and industrial research organization. cornell university press, ithaca, nueva york, volume ii, chap 11. pp. 252-264. jackson, g. 1984. bases ecológicas para el cultivo de pastos. apéndice a: introducción al cultivo de los pastos tropicales. méxico. ed. limusa. pp. 133-136. janssens, f. 2003. checklist of the collembola: families. department of biology, university of antwerp (ruca), antwerp, belgium. en: http://www.collembola.org/taxa/ collembo.htm. mari mutt, j.a. 1987. collembola from two localities near buenaventura, colombia. journal of the kansas entomological society 60(3), 364-379. mcilroy, r.j. 1984. introducción al cultivo de los pastos tropicales. méxico. ed limusa. 160 p. agronomía colombiana 138 vol. 21 · no. 3 palacios-vargas, j.g. 1990. diagnosis y clave para determinar las familias de los collembola de la región neotropical. manuales y guías para el estudio de microartrópodos, vol. i. pp. 1-15. palacios-vargas, j.g. 1992. guide to the sprintails of panamá and costa rica (collembola). en: quintero, d. y a. aiello (eds.). insects of panamá and mesoamérica. selected studies. oxford university press, londres, 652 p. palacios-vargas, j.g. y a. gómez. 1993. collembola de chamela, méxico. folia entomologica mexicana 78, 1-33. palacios-vargas, j.g.; g. castaño y b.e. mejía. 2000. capítulo 12. iii grupos de hexapoda. collembola. pp.249-273. en: llorente, j. e.; e. gonzález y n. papavero (eds.). biodiversidad, taxonomía y biogeografía de artrópodos de méxico: hacia una síntesis de su conocimiento. volumen ii. méxico df. 676 p. vásquez, m. y j.g. palacios. 1990. nuevos registros y aspectos biogeográficos de los colémbolos de la sierra de la laguna, b.c.s., méxico. folia entomológica mexicana 78, 5-22. anexo 1 clave para familias de collembola de antioquia 1 cuerpo alargado, nunca globoso; segmentos del tórax y primeros cuatro abdominales no fusionados; fúrcula en ocasiones reducida o ausente; antenas de tamaño variable (orden arthopleona) ....................................................................................... 2 grupo 1 grupo 2 grupo 3 1’ cuerpo globoso, cuando menos los primeros cuatro segmentos abdominales fusionados; fúrcula bien desarrollada (orden symphypleona); antenas tan grandes o más que la cabeza (eusymphypleona, sminthuroidea) ........................................................ 10 ospina et al.: colémbolos asociados con cultivos... 1392003 grupo 1 2 protórax bien desarrollado, con sedas dorsales (suborden poduromorpha); prognatos; dentes sin anillación, cortos, con frecuencia reducidos o ausentes; segmentos del cuerpo de similar longitud ................................................................................ 3 3 piezas bucales adaptadas para masticar, mandíbulas con superficies molares (superfamilia hypogastruroidea) ............. 4 3’ piezas bucales adaptadas para picar y/o chupar, proyectándose en cono, cuando existen mandíbulas carecen de superficies molares (superfamilia neanuroidea) .............................. 5 4 pseudocelos presentes en la base de las antenas y en varios segmentos del cuerpo; blancos; sin corneolas ni fúrcula bien desarrollada; órgano sensorial del antenito iii con sensilias y conos cuticulares ................................................... onychiuridae 4’ pseudocelos ausentes; generalmente con corneolas y fúrcula; con o sin pigmento; órgano sensorial del antenito iii sólo con sensilias ......................................hypogastruridae 5 mandíbulas y maxilas presentes, mandíbulas con 2 o más dientes; maxilas estiletiformes ............................... neanuridae 5’ una o ambas mandíbulas ausentes..... ....6 6 ambas mandíbulas ausentes, maxilas cuadrangulares y generalmente con dientes; órgano posantenal formado por varias vesículas; antenas cilíndricas ..........brachystomellidae 6’ sólo una mandíbula presente; órgano posantenal formado por una vesícula de forma diversa; antenas cónicas ................................................odontellidae agronomía colombiana 140 vol. 21 · no. 3 grupo 2 2’ protórax reducido, sin sedas dorsales (suborden entomobryomorpha); más o menos prognatos; dentes con o sin anillación, largos; el cuarto segmento abdominal con frecuencia alargado ............................................................................................................... 7 7 escamas del cuerpo presentes o ausentes; segmento abdominal iv más de dos veces la longitud del iii; mucrón glabro o cuando mucho con dos pares de sedas; órgano posantenal ausente ................................................................................... 8 7’ escamas del cuerpo siempre ausente; segmento abdominal iv de similar longitud del iii; órgano posantenal simple .............................................. isotomidae 8 dentes espinosos o dentados; mucrón cuadrangular, mucho menor tamaño que los dentes ........................................ paronellidae 8’ fúrcula sin espinas ni dientes ............................................ 9 9 dentes crenulados; mucrón corto con uno o dos dientes en forma de anzuelo ........................................ entomobryidae 9’ dentes lisos; mucrón con número variable de dientes, en forma diferente de anzuelo ....................................cyphoderidae ospina et al.: colémbolos asociados con cultivos... 1412003 grupo 3 10 antenas acodadas entre los antenitos ii y iii, el antenito iv mucho más corto que el iii; tubo ventral con frecuencia muy largo ............................................................. dycirtomidae 10’ antenas acodadas entre los antenitos iii y iv, el último de mayor tamaño, con frecuencia anillado a subdividido; tubo ventral relativamente corto ........................................................... 11 11 segmentos abdominales v y vi fusionados; machos con antenas prensiles; hembras sin apéndices anales ...................................... sminthurididae 11’ segmentos abdominales v y vi no fusionados; machos con antenas simples; hembras con apéndices anales ..................... 12 12 trocánteres metatorácicos con órgano trocanteral ............................................ katiannidae 12’ trocánteres metatorácicos sin órgano trocanteral .......... 13 13 mucrón espatulado; tricobotrias del cuerpo colocadas en línea recta; tibitarsos i y ii con tres “tenent hairs” el tibiotarso iii con dos .................................................. bourletiellidae 13’ mucrón crenulado simétrico o asimétrico; tricobotrias formando un triángulo o reducidas en número; generalmente sin “tenent hairs” ................................................. sminthuridae application of the blupe predictor in the selection of potential soybean varieties for orinoquia received for publication: march 16, 2022. accepted for publication: may 23, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.101137 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, centro de investigación la libertad, villavicencio, meta (colombia). * corresponding author: ytibocha@agrosavia.co agronomía colombiana 40(2), 165-173, 2022 abstract resumen the colombian orinoquía and the altillanura subregion show comparative and competitive advantages for soybean production (edaphoclimatic conditions, cost-benefit ratio, potential area, and location) essential food with a high protein content (~37%) and used mostly for poultry and pig nutrition. however, this immense region has scarce varietal alternatives of high grain yield and quality that are adapted to its climatic and edaphic conditions. the current research is based on the selection of superior lines or potential varieties with high genetic merit using the restricted maximum likelihood/standardized best linear unbiased predictor (reml/blupe) procedure. sixty advanced lines and four commercial varieties were tested in an 8x8 alpha lattice design. grain yield (gy) oscillated between 1,117 and 4,431 kg ha-1, the population average yield was 2,682 kg ha-1, and blupe predictors ranged between 5.37 and -3.71. with a t-test at a significance of 5% (1.67) and a predictor comparator of (t1-t2)≥1.67 (√2), six outstanding lines were identified with superior blupe values compared to the mean (p<0.05) and gy>3,500 kg ha-1. in descending order (kg ha-1), the gy was: l-041 (4,431), l-019 (4,326), l-104 (3,923), l-149 (3,832), l-202 (3,536), and l-201 (3,519 kg ha-1). the blupe standardized predictor allowed an effective selection (92%) of lines. la orinoquía colombiana y en particular, la subregión de la altillanura presenta ventajas comparativas y competitivas para la producción de soya (condiciones edafoclimáticas, relación costo-beneficio, área potencial y ubicación), alimento esencial por su contenido proteico (~37%), especialmente para aves y cerdos. sin embargo, las alternativas varietales adaptadas y de alto rendimiento de grano son escasas para esta vasta región. por ello, la presente investigación fue orientada hacia la selección de líneas mejoradas o variedades potenciales con alto mérito genético mediante la aplicación del mejor predictor lineal insesgado estandarizado (reml/blupe). se evaluaron 60 líneas avanzadas y cuatro variedades comerciales en un diseño alfa látice 8x8. el rendimiento de grano (rg) osciló entre 1117 y 4431 kg ha-1, el promedio poblacional fue de 2682 kg ha-1 y los predictores blupe oscilaron entre 5.37 y -3.71. con una significancia t del 5% (1.67) y un comparador de predictores (t1-t2)≥1.67 (√2), se identificaron 6 líneas sobresalientes con blupe superiores a la media (p<0.05) y rg>3500 kg ha-1. en orden descendente el rg fue: l-041 (4431), l-019 (4326), l-104 (3923), l-149 (3832), l-202 (3536) y l-201 (3519 kg ha-1). el predictor estandarizado blupe permitió una selección efectiva (92%) de líneas. key words: altillanura, genetic breeding, mixed models, reml. palabras clave: altillanura, mejoramiento genético, modelos mixtos, reml. application of the blupe predictor in the selection of potential soybean varieties for orinoquia aplicación del predictor blupe en la selección de variedades potenciales de soya para la orinoquía rubén alfredo valencia ramírez1 and yuli stephani tibocha ardila1* introduction the orinoco basin is shared by colombia and venezuela and has an area of 981,446 km2. thirty-five percent of this vast region is located in the equatorial zone of colombia between 2°n and 10°n and 60°w and 75°w (vásquez cerón et al., 2019). in the savannah complex of the orinoco basin, the colombian altillanura includes 2.8 million ha that, according to the conpes document no. 3797 (dnp, 2014), has high agricultural potential with typical oxidic soils, where soybean is projected to have comparative and competitive advantages as a first-class raw material as balanced feed, especially for poultry, pigs, and the production of vegetable oil. in the altillanura only 39,793 ha are planted per year, including two sowing cycles, with a limited varietal offering and a production of close to 119,412 t of grain (fenalce, 2021). this supply, representing less than 7% of the national demand, has motivated agribusinesses to approach national soybean production as an inclusive, economically viable, and ecologically sustainable regional agricultural development. currently, the corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia is carrying out a https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.101137 mailto:ytibocha@agrosavia.co 166 agron. colomb. 40(2) 2022 soybean breeding program for oxisols from the orinoquía region. this development aims to generate varieties adapted to the low tropics with high yield potential, vegetative cycles compatible to integrated crop rotation systems, tolerant to adverse biotic and abiotic factors. the importance of expanding the existing varietal genetic base for this vast region and the need to close the grain yield gap with varieties that exceed 3,400 kg ha-1 is highlighted. the process of genetic breeding is arduous and complex. its initial phase implies the introduction, characterization, and evaluation of diverse germplasm, a crossing plan in search of the best genetic combinations, and later a selection of superior individuals that will become advanced lines or potential varieties. these lines, their components, and sanitary behavior are evaluated in a first cycle through preliminary yield trial (pyt). then, the best lines are subjected to multi-environment trials (met) to determine their level of phenotypic stability. the most outstanding ones are subjected to regional (rt) or agronomic evaluation trials (aet), regulated by the colombian agricultural institute (ica, 2020), where the superior line or lines with identity attributes, homogeneity, and stability are registered as new cultivars. grain yield and other agronomic traits in genetic breeding programs have traditionally been valued using the classical generalized linear model (glm). however, these models do not satisfy the statistical assumptions, particularly with unbalanced databases (resende, 2007) nor through the predominant application of fixed factors usually analyzed through mean comparison tests such as dhs tukey, scheffé, and lsd, etc. there are statistical procedures, such as restricted maximum likelihood/best linear unbiased prediction (reml/blup), generically called a mixed model methodology (sturion & resende, 2010; bandera-fernández & pérez-pelea, 2018) that improves the estimation and prediction of genetic parameters and the effectiveness of selection to reduce these biases. mixed models have provided valuable information for selecting lines by genetic merit. according to piepho et al. (2008), blup is better in genetic breeding and variety evaluation precision than the best linear unbiased estimator (blue). the blup predictor has advantages over blue by reducing the response due to environmental effects and efficiently discriminating genotypes with high varietal potential (pacheco et al., 2020). the mean associated with fixed-effects in blue is an average performed over all the effect levels in the population, while blup is a regression towards the general mean based on the variance and covariance components associated with the random-effects model (casanoves & balzarini, 2002). blup has a shrinkage property, so the prediction values tend to be less separated from the mean than the original values, increasing the precision of the analysis (baselga & blasco, 2008). in this sense, blup is a standard method for random effects and requires the estimation of the genetic variance (σ2g) and residual (σ2) components, preferably through reml (mora & arnhold, 2006). the latter compensates for the loss of degrees of freedom that results from the estimation of the fixed effects and produces less biased estimates (patterson & thompson, 1971). overall, for authors such as searle et al. (1992), robinson (1991), piepho and möhring (2006), resende (2016), and volpato et al. (2019), reml/blup has become an effective procedure for estimating parameters and predicting genetic values to optimize selection. resende and duarte (2007) suggest subjecting experiments with more than 10 cultivars or genotypes to a blup analysis as a random source of the mixed model. the genotype ranking could be similar for phenotypic selection and the one performed by blup when data are balanced. although it is essential to link pedigree information in the genetic merit analysis, for piepho et al. (2008), it is easy to exploit the information via blup through a simple mixed model without explicit reference to the pedigree. blup maximizes the correlation between the real and predicted genotypic values, i.e., the main objective of the breeder. in this regard, panter and allen (1995), evaluating highly related individuals, found that the kinship matrix link in the blup analysis is not justified. however, if the data of the historical parents are available in crosses that are not closely related, pedigree data should be included because it can improve the prediction accuracy of progeny performance. accordingly, the current research was carried out to select advanced soybean lines or potential varieties with high genetic merit and grain yield >3,500 kg ha-1 in a preliminary yield trial for oxisols of the colombian orinoquean region, using the reml/blup methodology and its standardized blupe value. materials and methods study area a preliminary yield trial (pyt) of 60 advanced soybean lines of the agrosavia genetic breeding program and four commercial varieties (c. superior 6, c. achagua 8, c. primavera 11, and soyica p-34) was carried out during the second period of 2020 at the research center la libertad, 167valencia ramírez and tibocha ardila: application of the blupe predictor in the selection of potential soybean varieties for orinoquia villavicencio, meta (colombia). the study site is located at 4°22’ n and 72°13’ w, in oxisols with a ph of 4.9, 5.9 mg l-1 of phosphorus, 2.4% of organic matter, and a base saturation of 57.3%. plant material, trials, and variables the soybean lines and varieties were planted in plots with four rows of 5 m long, 0.45 m apart, with a distance between plants of 0.07 m. mineral and biological fertilization with bradyrhizobium japonicum was uniform according to soil analysis and crop requirements. the experimental units were distributed in an alpha lattice design proposed by patterson and williams (1976) of 8x8 with two replicates. grain yield was evaluated as the response variable of interest for the blup analysis, and the following phenotypic variables that characterize the genotypes under study were registered. grain yield (gy) included grain weight in kg ha-1 per experimental unit and grain moisture contents of 14%; days to f lowering (df) was the number of days between emergence and f lowering in the upper nodes of the plant; days to physiological maturity (dm) was the number of days from emergence to reaching 95% of mature pods in each plot, at which point the average height (h) and the number of nodes (nn) per plant were also recorded. additionally, the qualitative description of the lines was made using f lower color (fc), growth habit (gh), and pubescence color (pc). to determine water excess and deficits during the crop cycle, the hydric balance model (allen et al., 2006) and the database of the meteorological station la libertad ascribed to ideam were used. real evapotranspiration was obtained using the tank coefficient (kp) (cruz valderrama, 2015) and the fao cultivation coefficients (kc) (fao, 2000). statistical analysis in the analysis of variance, the statistical model described by singh and bhatia (2017) for incomplete blocks was applied (equation 1): yijk = μ + gi + γj + ρk(j) + εijk (1) where y ijk is the phenotype of i th genotype in jth replication and k block; gi is the genotype effect i=1,2……..k; γj is the replicate effect j= 1,2,……r; ρ k(j) is the block within replicate effect k= 1,2….s; εijk is the random error. for the statistical analysis, the matrix structure of the mixed linear model (piepho et al., 2008) was applied using the sas 9.4 software (sas institute, 2014). the variance components were estimated with the proc mixed/reml procedure of the sas system (bueno filho & vencovsky, 2000). this analysis considers lines and the block effects within the repetition as random effects. the comparison of means was carried out using the blup predictors (best linear unbiased prediction) that represent the predicted value for each genotype with respect to the general mean (biasutti, 2012). the comparison of the blups between lines/varieties was performed with the t statistic (yan & rajcan, 2002). this statistical comparator called blupe (standardized blup) was obtained from the relationship between the predicted empirical blup value and the associated prediction error. the blupe (standardized blup) was obtained from the blup predictor or predicted value for each genotype concerning the general mean (yan & rajcan, 2002). for the comparison analysis of the standardized predicted values, the genotypes are considered different if the blupe values met the following condition, with a t-test significance of 5%: (t1-t2)≥1.67 (√2) (yan et al., 2002). additionally, the probabilistic values generated by sas/mixed for each blupe were used to determine the superiority (p≤0.05) or inferiority (p>0.05) of the lines/varieties concerning the general mean (casanoves & balzarini, 2002). the blupe pair gy were ordered in descending order to identify the genotypes or superior lines. this methodology allowed comparing free genetic values of environmental effects and not the phenotypic means to improve genetic gain in the subsequent selection cycle. the elevated kinship of the parents that gave rise to the group of lines makes using the coefficient of coancestry in the blup analysis unnecessary since it does not represent a change in the results. furthermore, when the purpose is to estimate the total genotypic value, it is reasonable not to use the coefficient of coancestry (piepho et al., 2008). the level of experimental precision in selecting superior lines was measured based on the square root of broad-sense heritability, calculated on a mean plot basis using the following equation (hacker & cuany, 1997): h2 = vg (2)  vg + ve r where vg represents genetic variance, ve is the environmental variance, and r is the repetitions. 168 agron. colomb. 40(2) 2022 results and discussion the descriptive analysis of the variables df, dm, h, nn, and gy (tab. 1) allowed inferring a high variability as a genetic source for varietal improvement. the wide ranges of df and dm (22 and 29 d, respectively) underlined the differential behavior of the genotypes in precociousness, together with the high variation of h, nn, and gy. in general, the lines and varieties with indeterminate gh showed higher h than those with semi-determined gh, and these, in turn, were higher than those with determined gh. plants with indeterminate gh continue to grow for a long time after flowering, while those with determinate gh finish stem growth when or shortly after f lowering begins, often resulting in fewer nodes than the indeterminate gh (fehr & caviness, 1977). these differences in h and gh do not necessarily represent lower yields in those with determined gh since agronomic-importance traits such as gy are quantitative (volpato et al., 2019), where the environmental effect represents a large part of the variation. in the analysis of variance, highly significant differences (p<0.01) between lines and varieties were ratified for the case of gy by blupe predictor values ranging between 5.37 and -3.71. the gy range was between 1,117 and 4,431 kg ha-1. it is noteworthy that, in the edaphoclimatic conditions of the current study, there were no phytosanitary problems that affected the gy response variable. a highly significant positive pearson correlation (p<0.01) was found between gy and dm (r=0.32) that means that the higher the dm, the higher the gy under the agroclimatic conditions of the preliminary yield trial. in contrast, a shortening of the filling period is frequently associated with decreasing grain weight (kantolic et al., 2004). blupe vs. grain yield the blup and blupe predictors and the significance of the random effects for gy are presented in table 2. the blupe (t1-t2)≥1.67 (√2) comparator allowed an effective differentiation of the genotypes; by ordering them in descending order, a range with a maximum of 5.37 and a minimum of -3.71 for lines l-019 and l-078 was reached. genotypes with positive blupe for gy were classified as higher, and those with a negative value were considered lower with respect to the general mean of 2,682 kg ha-1. the higher the blupe, the greater the probability of success in selecting superior lines. the standardized blup (blupe) is more discriminant than the empirical blup when selecting outstanding lines because the prediction error adjusts it (casanoves & balzarini, 2002). therefore, a higher mean does not necessarily represent a higher blupe, as occurs between lines l-041 and l-104. the lines with gy≥3,519 kg ha-1 showed statistical differences (p>| t |) concerning the general mean and positive blupe ≥ 2.52 (fig. 1), and they constituted promising lines or potential varieties. in descending order, the gy (kg ha-1) were: l-041 (4,431), l-019 (4,326), l-104 (3,923), l-201 (3,832), l-149 (3,536), and l-202 (3,519), with higher gy for the colombian orinoco region. the genetic base of these lines includes the varieties that were developed for the colombian orinoco, such as orinoquía 3, c. libertad 4, and c. taluma 5, sources of adaptation to the low tropics, with prominent differences in precocity and high yield potential that were crossed with elite materials from the embrapa variety bank (brazil). the only control variety that exceeded the general average was c. primavera 11, although with a blupe significantly lower than l-019. the other controls did not differ statistically from the mean, where the c achagua 8 variety had a positive blupe (0.55), while in the soyica p-34 and c. superior 6 varieties, the predictor was negative (-0.03 and -1.71). the upper lines, representing a selection pressure of 10% with an estimated genetic gain of 37.2% concerning the average, were subjected to multi-environment trials to assess their behavior in different agroclimatic conditions and establish their phenotypic stability. table 1. descriptive analysis of agronomic and yield characteristics of lines evaluated. statistics df dm h (cm) nn gy (kg ha-1) n 127 124 123 124 116 minimum 31 80 43 11 1,117 maximum 53 109 112 25 4,431 mean 40 93 77 17 2,682 sd 5 8 18 3 690 cv (%) 13 8 14 16 26 df: days to flowering; dm: days to physiological maturity; h: average plant height at maturity; nn: average number of nodes; gy: grain yield; n: data number; sd: standard deviation; cv: coefficient of variation. 169valencia ramírez and tibocha ardila: application of the blupe predictor in the selection of potential soybean varieties for orinoquia the correlation between grain yield (gy) and blup predictors was 0.997, and the blupe value was 0.985, meaning that phenotypic selection and predicted values are equally effective for selection in the target population. however, there is no doubt that blupe is very useful when deciding about the upper lines, mainly when the data are unbalanced, while tukey’s (5%) mean comparison test did not allow the precise discrimination of the lines. several researchers have shown significant and positive correlations table 2. grain yield (gy, kg ha-1), blup and blupe predictors, and significance level of soybean lines and varieties in the preliminary yield trial (pyt), research center la libertad, orinoquía, 2020. line/variety gy blup blupe pr>|t| line/variety gy blup blupe p>|t| l-019 4,326 1,377.76 5.37 <.0001 l-052 2,632 -30.02 -0.12 0.9076 l-104 3,923 1,042.97 4.06 0.0002 l-003 2,620 -40.06 -0.16 0.8769 l-041 4,431 1,253.49 3.81 0.0005 l-051 2,615 -43.94 -0.17 0.8651 c.primavera11 3,556 737.77 2.87 0.0067 l-139 2,588 -66.87 -0.26 0.7960 l-149 3,536 721.54 2.81 0.0079 l-171 2,515 -127.22 -0.5 0.6232 l-202 3,519 706.98 2.75 0.0091 l-123 2,502 -137.68 -0.54 0.5951 l-201 3,832 827.67 2.52 0.0163 l-029 2,459 -173.67 -0.68 0.5031 l-058 3,371 584.31 2.28 0.0288 l-006 2,416 -209.55 -0.82 0.4197 l-085 3,292 518.88 2.02 0.0506 l-154 2,406 -217.57 -0.85 0.4023 l-102 3,288 514.99 2.01 0.0523 l-071 2,277 -278.12 -0.85 0.4031 l-061 3,281 509.10 1.98 0.0549 l-143 2,396 -226.27 -0.88 0.3839 l-145 3,276 505.16 1.97 0.0567 l-174 2,231 -311.09 -0.95 0.3502 l-153 3,267 498.20 1.94 0.0600 l-022 2,193 -337.79 -1.03 0.3109 l-049 3,208 448.79 1.75 0.0888 l-124 2,034 -450.82 -1.37 0.1786 l-103 3,205 446.59 1.74 0.0903 l-193 2,236 -359.24 -1.4 0.1702 l-136 3,178 424.16 1.65 0.1071 l-055 2,228 -365.60 -1.42 0.1629 l-090 3,150 400.47 1.56 0.1274 l-050 2,203 -386.95 -1.51 0.1404 l-140 3,090 350.37 1.36 0.1807 l-007 2,187 -399.55 -1.56 0.1282 l-068 3,076 339.00 1.32 0.1949 l-166 2,173 -411.66 -1.6 0.1174 l-016 2,971 251.41 0.98 0.3339 c.superior 6 2,141 -438.31 -1.71 0.0962 l-115 2,946 230.62 0.9 0.3750 l-183 2,076 -492.40 -1.92 0.0629 l-167 2,924 212.71 0.83 0.4128 l-189 2,028 -531.79 -2.07 0.0454 l-204 3,032 259.02 0.79 0.4359 l-175 2,026 -533.44 -2.08 0.0448 l-048 2,910 201.18 0.78 0.4384 l-047 2,011 -546.06 -2.13 0.0402 c. achagua 8 2,837 140.08 0.55 0.5887 l-106 1,985 -567.57 -2.21 0.0334 l-217 2,875 147.07 0.45 0.6573 l-180 1,377 -918.42 -2.79 0.0082 l-150 2,789 100.82 0.39 0.6969 l-229 1,380 -916.17 -2.79 0.0084 l-215 2,811 101.94 0.31 0.7583 l-107 1,803 -719.40 -2.8 0.0080 l-082 2,741 60.20 0.23 0.8160 l-216 1,762 -753.15 -2.93 0.0057 l-056 2,695 22.11 0.09 0.9319 l-182 1,637 -856.78 -3.34 0.0019 soyica p-34 2,658 -8.48 -0.03 0.9738 l-002 1,117 -1102.91 -3.35 0.0018 l-147 2,638 -24.94 -0.1 0.9232 l-078 1,523 -951.85 -3.71 0.0007 blup: best linear unbiased predictor; standardized blup: blupe=blup/prediction error; p>| t |: t-value probability; gy: grain yield (kg ha-1). between predicted genetic and observed yield values (casanoves & balzarini, 2002; milla-lewis & isleib, 2005), a highly dependent situation on trait heritability. grain yield showed a genetic variance of 381,356 (p<0.01), an error variance of 137,426 (p<0.01), a heritability value of 84.7%, and 92% efficiency in selecting the best lines, consistent with falconer (1981), where the selection of lines for their phenotypic values is effective when the heritability is high 170 agron. colomb. 40(2) 2022 in this sense, souza et al. (2000) finds that when heritability is low or very low, the correlation between genetic values predicted by blup and phenotypic values is also low. if heritability is moderate, the genetic values obtained by blup will allow a better classification of genotypes than the phenotypic values for a more efficient selection. generally, the genotypic variance in its optimal environment in soybean is higher than in stress environments. however, ceccarelli (1989) states that even when the heritability of a specific trait in a stressful environment is always lower than in the optimal environment, this is not clear evidence that selection should be conducted only in optimal environments. therefore, following the criteria stated by allen et al. (1978) concerning heritability and how to conduct selection, promising lines should be subjected to multi-environment trials to identify the more stable and profitable ones for farmers in the colombian orinoco region. hydric balance vs. grain yield during the experimental crop cycle, precipitation was variable in frequency and intensity, reaching a total volume of 618 mm from sowing to harvest, close to the water requirement of the crop in the orinoco of 350 mm and 550 mm (almansa, 2006). the hydric balance (fig. 2) diagram elaborated for soybean in the study site showed a marked variability when excesses and deficits occurred. although the excesses in the colombian orinoco are more noticeable in the first semester of the year and the deficits in the second semester, it is frequent to observe marked variations in the same semester. these variations in water resource availability affect plants according to the moment of occurrence of the stress and the genotype. in general, the lines similar to the early control c. superior 6 with dm between 81 and 84 and with a determined or semidetermined gh were highly affected by a water deficit of 13.87 mm between september 15 and 21, and very marked on september 17 and 18 (3.9 and 4.7 mm, respectively), with temperatures above 31°c, coinciding with the reproductive phase of the beginning of pod formation (r3). almansa (2006) determines that soybean cultivation consumes 4.5 mm of water per day, and an absence of rain for four days makes irrigation necessary. according to giménez (2014), severe water deficiencies can produce very substantial yield losses (40% or more), mainly when they occur in the critical period of pod formation and filling (fehr & caviness, 1977; sawchik et al., 2013). if the water deficit occurs between r3-r5, it significantly affects the number of grains, and if it does so later, it affects the weight of the grains. additionally, high temperatures with water deficit during f lowering and grain filling cause physiological changes such as stomatal closure that in turn causes premature leaf and f lower drop, embryonic abortions, pod drop, and reduced grain yield. water excesses in the filling phase and physiological maturity were also decisive when selecting promising lines. in this sense, the control variety c primavera 11 with a semi-determined gh and an intermediate cycle (102 dm), although it reached a gy of 3,556 kg ha-1, also showed high foliar retention and a non-uniform population that negatively affected harvest and grain quality. carvajal et al. (2017) find that alternate periods of wetting and drying the grains inside the pods result in a marked grain or future seed deterioration. in contrast, the selected lines used in this research had uniform maturity and drying. figure 1. blupe vs. grain yield of various soybean lines/varieties, orinoco region, 2020. g ra in y ie ld ( kg h a1 ) lines/varieties blupegrain yield 0 2000 1500 1000 500 2500 3000 3500 4000 4500 5000 b lu pe -3 1 0 -1 -2 2 3 4 5 6 7 so yi ca p -3 4 c . a ch ag ua 8 l10 2 l08 5 l05 8 l20 1 l20 2 l14 9 c . p rim av er a 11 l04 1 l10 4 l10 9 c . s up er io r 6 selected lines >3519 kg.ha-1 selected lines >3519 kg ha-1 5.37 4.06 3.81 2.87 2.81 2.75 2.52 2.28 2.02 2.01 0.55 0.03 -1.71 171valencia ramírez and tibocha ardila: application of the blupe predictor in the selection of potential soybean varieties for orinoquia it is indisputable that the significant differences in gy between lines and varieties are due to the genetics and physiology of the plants in response to local environmental conditions, particularly associated with water and thermal availability. these occur during plant development and differentially inf luence cultivars according to their early, intermediate, or late cycle, also dependent on the moment of occurrence and intensity of the stress, the genotype, and its photoperiodic sensitivity (sawchik et al., 2013). therefore, a timely sowing date, adequate plant population, and water and nutrient availability in the critical phases (r3-r6) will maximize grain production. it is essential to highlight that in the edaphoclimatic conditions of orinoquía the selection of very precocious genotypes can reduce plant growth and final grain yield. in contrast, in the very late genotypes, the maturity of the pods is ostensibly delayed, favoring the incidence of diseases, pests, weed competition, and poor seed quality due to the variable occurrence of rainfall after maturity. the selected lines have as a comparative advantage an intermediate ripening period (88-105 d after emergence), uniform drying, and good grain quality. some morphoagronomic traits of the promising lines are presented in table 3. the subsequent evaluation of these lines in met should guarantee the genotype-by-environment interaction (gxe) assessment to select the future phenotypically stable variety or varieties with a higher genetic potential to be cultivated in oxisols of the orinoquía region. however, although ex ce ss es /d ef ic its o f w at er ( m m ) cultivation cycle timeline excesses 0 30 20 10 40 50 60 70 80 90 te m pe ra tu re ( °c ) 0 10 5 15 20 25 30 35 40 2825 3122 272421181512963 30 2 26232017141185 29 2 26232017141185 29 161310941 19 deficits t °c max be gi nn in g of p od fo rm at io n pr ec oc io us g en ot yp es july august september october november figure 2. water excesses and deficits, and average temperature during the soybean cultivation cycle. research center la libertad, orinoquía, 2020. table 3. morphoagronomic traits of selected soybean lines from the research center la libertad, orinoquía, 2020. line/variety fc pc gh df dm h (cm) nn l-019 w b sd 53 105 64 16 l-041 p b i 36 88 103 18 l-104 w g d 39 89 60 13 l-149 p b i 38 88 92 18 l-201 p b i 37 97 109 22 l-202 w g i 37 97 100 20 fc: flower color [(white (w) and purple (p)]; pc: pubescence color [(brown (b) and gray (g)]; gh: growth habit: [determinate (d), semi-determinate (sd), and indeterminate (i)]; df: days to flowering; dm: days to physiological maturity; h: average plant height at maturity; nn: average number of nodes. 172 agron. colomb. 40(2) 2022 there was broad variability in the population of soybean lines/varieties under study, the genetic base of the genetic breeding program remains narrow. access to foreign germplasm and the implementation of moderate genotyping and high-performance phenotyping tools are necessary to accelerate the genetic gain of future cultivars for current and potential areas of colombia through genomic selection. conclusions the application of mixed models using the reml/blup procedure allowed the generation of a standardized predictor (blupe) useful for the effective classification and selection of potential lines or varieties due to the high genetic merit obtained. with a heritability of 84.7% for gy and a selection pressure of 10%, six lines with positive blupe values ≥ 2.52 and grain yields higher than 3,519 kg ha-1 were identified: l-019, l-041, l-104, l-149, l-201, and l-202. these lines have an intermediate period to physiological maturation of 88-105 d after emergence, uniform drying, and good grain quality. these lines will be subjected to multi-environment yield trials to determine their phenotypic stability and select the line or lines with the highest genetic potential for ica registration as a variety or varieties for the colombian orinoco. acknowledgments the authors would like to thank the ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia (madr) for financing this research work in the framework of the project “genetic breeding of soybean for orinoquía” (code 1001244) developed by the corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions ravr, leader of the soybean orinoquía project, designed the experiments, performed statistical analysis and interpretation of the results, and contributed to the writing of the manuscript; ysta carried out planting activities, data collection in the field, and contributed to the writing of the manuscript. all authors have read and approved the final version of the manuscript. literature cited allen, f. l., comstock, r. e., & rasmusson, d. c. (1978). optimal environments for yield testing. crop science, 18(5), 747–751. https://doi.org/10.2135/cropsci1978.0011183x001800050013x allen, r. g., pereira, l. s., raes, d., & smith, m. (2006). evapotranspiración del cultivo: guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. in fao, estudio fao riego y drenaje (pp. 298). fao. http://documentacion.ideam. gov.co/openbiblio/bvirtual/021367/evapotranspiraciondelcultivo.pdf almansa, e. f. m. (2006). manejo de recurso hídrico para el cultivo de la soya en la orinoquía colombiana (no. doc. 21393). http:// hdl.handle.net/20.500.12324/1661 bandera-fernández, e., & pérez-pelea, l. (2018). los modelos lineales generalizados mixtos. su aplicación en el mejoramiento de plantas. cultivos tropicales, 39(1),127–133. baselga, m., & blasco, a. (2008). el blup y los métodos bayesianos. aplicación a la mejora genética vegetal. in junta de andalucía (ed.), la adaptación al ambiente y los estreses abióticos en la mejora vegetal (pp. 55–81). lumen gráfica. https://w w w.juntadeandalucia.es/export/drupaljda/la%20 adaptaci%c3%b3n_baja.pdf biasutti, c. a., & balzarini, m. 2012. estimación del comportamiento de híbridos de maíz mediante modelos mixtos. agriscientia, 29(2), 59–68. bueno filho, j. s. s., & vencovsky, r. (2000). alternativas de análise de ensaios em látice no melhoramento vegetal. pesquisa agropecuária brasileira, 35(2), 259–296. https://doi.org/10.1590/ s0100-204x2000000200004 carvajal, c., márquez, m., gutiérrez, b., gonzález-vera, a., arellano, j., & ávila, m. (2017). aspectos de fisiología, deterioro y calidad en semilla de soya. revista alcance, 73, 76–92. casanoves, f., & balzarini, m. g. (2002). predictores lineales insesgados (blup) en ensayos comparativos de rendimiento. journal of basic & applied genetics,14(3), 55–62. ceccarelli, s. (1989). wide adaptation: how wide? euphytica, 40, 197–205. https://doi.org/10.1007/bf00024512 cruz valderrama, j. r. (2015). manejo eficiente del riego en el cultivo de la caña de azúcar en el valle geográfico del río cauca (no. 631.7 c955m). centro de investigación de la caña de azúcar de colombia (cenicaña). dnp (departamento nacional de planeación). (2014). documento conpes no. 3797. política para el desarrollo integral de la orinoquía: altillanura – fase i. bogotá, d.c. departamento nacional de planeación. https://ceo.uniandes.edu.co/images/ documentos/conpes%20altillanura%202014.pdf falconer, d. s. (1981). introducción a la genética cuantitativa. compañía editorial continental, sa. https://www.iberlibro. com/buscar-libro/titulo/introduccion-genetica-cuantitativa/ autor/falconer/ fao. (2000). manual de captación y aprovechimiento del agua de lluvia, experiencias en américa latina (serie: zonas áridas y semiáridas no. 13). organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación fao, oficina regional para américa latina y el caribe. https://www.fao.org/3/ ai128s/ai128s00.pdf fehr, w. r., & caviness, c. e. (1977). stages of soybean development. cooperative extension service, agriculture and home economics experiment station. https://dr.lib.iastate.edu/ handle/20.500.12876/90239 https://doi.org/10.2135/cropsci1978.0011183x001800050013x http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/021367/evapotranspiraciondelcultivo.pdf http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/021367/evapotranspiraciondelcultivo.pdf http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/021367/evapotranspiraciondelcultivo.pdf http://hdl.handle.net/20.500.12324/1661 http://hdl.handle.net/20.500.12324/1661 https://www.juntadeandalucia.es/export/drupaljda/la%20adaptaci%c3%b3n_baja.pdf https://www.juntadeandalucia.es/export/drupaljda/la%20adaptaci%c3%b3n_baja.pdf https://doi.org/10.1590/s0100-204x2000000200004 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2000000200004 https://doi.org/10.1007/bf00024512 https://ceo.uniandes.edu.co/images/documentos/conpes%20altillanura%202014.pdf https://ceo.uniandes.edu.co/images/documentos/conpes%20altillanura%202014.pdf https://www.iberlibro.com/buscar-libro/titulo/introduccion-genetica-cuantitativa/autor/falconer/ https://www.iberlibro.com/buscar-libro/titulo/introduccion-genetica-cuantitativa/autor/falconer/ https://www.iberlibro.com/buscar-libro/titulo/introduccion-genetica-cuantitativa/autor/falconer/ https://www.fao.org/3/ai128s/ai128s00.pdf https://www.fao.org/3/ai128s/ai128s00.pdf https://dr.lib.iastate.edu/handle/20.500.12876/90239 https://dr.lib.iastate.edu/handle/20.500.12876/90239 173valencia ramírez and tibocha ardila: application of the blupe predictor in the selection of potential soybean varieties for orinoquia fenalce. (2021). indicadores cerealistas 2020. federación nacional de cultivadores de cereales, leguminosas y soya. https:// fenalce.co/estadisticas giménez, l. (2014). efecto de las deficiencias hídricas en diferentes etapas de desarrollo sobre el rendimiento de soja. agrociencia uruguay, 18(1), 53–64. hacker, j. b., & cuany, r. l. (1997). genetic variation in seed production and its components in four cultivars of the pasture grass setaria sphacelata. euphytica, 93(3), 271–282. https:// doi.org/10.1023/a:1002932432121 kantolic, a. g., giménez, p. i., & fuente, e. b. (2004). ciclo ontogénico, dinámica del desarrollo y generación del rendimiento y la calidad en soja. in e. h. satorre, r. l. benech arnold, g. a. slafer, e. b. fuente, d. j. miralles, m. e. otegui, & r. savin (eds.), producción de granos: bases funcionales para su manejo (pp. 167–201). editorial facultad de agronomía. milla-lewis, s. r., & isleib, t. g. (2005). best linear unbiased prediction of breeding values for tomato spotted wilt virus (tswv) incidence in virginia-type peanuts. peanut science, 32(1), 57–67. https://doi.org/10.3146/0095-3679(2005)32[57:bl upob]2.0.co;2 mora, f., & arnhold, e. (2006). inferencia bayesiana y metodología de modelos lineales mixtos aplicados al mejoramiento del maíz. ciencia e investigación agraria, 33(3), 185–190. https:// doi.org/10.7764/rcia.v33i3.348 pacheco, j. e., urquijo, j. s., darghan, a. e., & rodríguez, l. e. (2020). blup (best linear unbiased predictors) analysis for the selection of superior yellow diploid potato genotypes (solanum tuberosum group phureja). revista colombiana de ciencias hortícolas, 14(1), 125–134. https://doi.org/10.17584/ rcch.2020v14i1.8138 panter, d. m., & allen, f. l. (1995). using best linear unbiased predictions to enhance breeding for yield in soybean: i. choosing parents. crop science, 35(2), 397–405. https://doi.org/10.2135/ cropsci1995.0011183x003500020020x patterson, h. d., & thompson, r. (1971). recovery of inter-block information when block sizes are unequal. biometrika, 58(3), 545–554. https://doi.org/10.1093/biomet/58.3.545 patterson, h. d., & williams, e. r. (1976). a new class of resolvable incomplete block designs. biometrika, 63(1), 83–92. https:// doi.org/10.1093/biomet/63.1.83 piepho, h. p., & möhring, j. (2006). selection in cultivar trials – is it ignorable? crop science, 46(1), 192–201. https://doi.org/10.2135/ cropsci2005.04-0038 piepho, h. p., möhring, j., melchinger, a. e., & büchse, a. (2008). blup for phenotypic selection in plant breeding and variety testing. euphytica, 161, 209–228. https://doi.org/10.1007/ s10681-007-9449-8 resende, m. d. v. (2007). matemática e estatística na análise de experimentos e no melhoramento genético. embrapa florestas, colombo. resende, m. d. v., & duarte, j. b. (2007). precisão e controle de qualidade em experimentos de avaliação de cultivares. pesquisa agropecuária tropical, goiânia, 37(3), 182–194. re sende , m . d. v. (2 016). s of t wa re s elegen-r e m l / blu p: a u s e f u l t o o l f o r p l a n t b r e e d i n g . c r o p b r e e d i n g and applied biotechnolog y,16(4), 330 –339. ht t ps://doi. org/10.1590/1984-70332016v16n4a49 robinson, g. k. (1991). that blup is a good thing: the estimation of random effects. statistical science, 6(1), 15–32. https://doi. org/10.1214/ss/1177011926 sas institute. (2014). sas 9.4 output delivery system: procedure guide (3th ed.). sas institute. https://go.documentation.sas. com/doc/en/pgmsascdc/9.4_3.4/odsproc/titlepage.htm sawchik, j., gaso, d., & núñez, a. (2013). soja: algunos aspectos a considerar para el logro de altos rendimientos. revista inia, 34, 34–37. searle, s. r., cassella, g., & mccullouch, c. e. (1992). varia n c e c o m p o n e n t s . j o h n w i l e y & s o n s . h t t p s : //d o i . org/10.1002/9780470316856 singh, p., & bhatia, d. (2017). incomplete block designs for plant breeding experiments. agricultural research journal, 54(4), article 607. http://doi.org/10.5958/2395-146x.2017.00119.3 souza, v. a. b., byrne, d. h., & taylor, j. f. (2000). predicted breeding values for nine plant and fruit characteristics of 28 peach genotypes. journal of the american society for horticultural science, 125(4), 460–465. http://doi.org/10.21273/jashs.125.4.460 sturion, j. a., & resende, m. d. v. (2010). avaliação genética e análise de deviance em um teste desbalanceado de procedência e progênie de ilex paraguariensis. pesquisa florestal brasileira, 30(62), 157–160. https://doi.org/10.4336/2010.pf b.30.62.157 vásquez, a. c., bustamante, c. z., buitrago, a., baptiste, b., & echeverri, j. (2019). el gran libro de la orinoquía colombiana. instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt & giz. http://hdl.handle.net/20.500.11761/35408 volpato, l., alves, r. s., teodoro, p. e., resende, m. d. v., nascimento, m., nascimento, a. c. c., ludke, w. h., silva, f. l., & borém, a. (2019). multi-trait multi-environment models in the genetic selection of segregating soybean progeny. plos one, 14(4), article e0215315. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0215315 yan, w., & rajcan, i. (2002). biplot analysis of test sites and trait relations of soybean in ontario. crop science, 42(1), 11–20. https://doi.org/10.2135/cropsci2002.1100 yan, w., hunt, l. a., johnson, p., stewart, g., & lu, x. (2002). on‐farm strip trials vs. replicated performance trials for cultivar evaluation. crop science, 42(2), 385–392. https://doi. org/10.2135/cropsci2002.3850 https://fenalce.co/estadisticas https://fenalce.co/estadisticas https://doi.org/10.1023/a:1002932432121 https://doi.org/10.1023/a:1002932432121 https://doi.org/10.3146/0095-3679(2005)32[57:blupob]2.0.co;2 https://doi.org/10.3146/0095-3679(2005)32[57:blupob]2.0.co;2 https://doi.org/10.7764/rcia.v33i3.348 https://doi.org/10.7764/rcia.v33i3.348 https://doi.org/10.17584/rcch.2020v14i1.8138 https://doi.org/10.17584/rcch.2020v14i1.8138 https://doi.org/10.2135/cropsci1995.0011183x003500020020x https://doi.org/10.2135/cropsci1995.0011183x003500020020x https://doi.org/10.1093/biomet/58.3.545 https://doi.org/10.1093/biomet/63.1.83 https://doi.org/10.1093/biomet/63.1.83 https://doi.org/10.2135/cropsci2005.04-0038 https://doi.org/10.2135/cropsci2005.04-0038 https://doi.org/10.1007/s10681-007-9449-8 https://doi.org/10.1007/s10681-007-9449-8 https://doi.org/10.1590/1984-70332016v16n4a49 https://doi.org/10.1590/1984-70332016v16n4a49 https://doi.org/10.1214/ss/1177011926 https://doi.org/10.1214/ss/1177011926 https://go.documentation.sas.com/doc/en/pgmsascdc/9.4_3.4/odsproc/titlepage.htm https://go.documentation.sas.com/doc/en/pgmsascdc/9.4_3.4/odsproc/titlepage.htm https://doi.org/10.1002/9780470316856 https://doi.org/10.1002/9780470316856 http://doi.org/10.5958/2395-146x.2017.00119.3 http://doi.org/10.21273/jashs.125.4.460 https://doi.org/10.4336/2010.pfb.30.62.157 http://hdl.handle.net/20.500.11761/35408 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0215315 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0215315 https://doi.org/10.2135/cropsci2002.1100 https://doi.org/10.2135/cropsci2002.3850 https://doi.org/10.2135/cropsci2002.3850 29(2)_9 slugscontrolmethods.indd recceived for publication: 29 november, 2009. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 faculty of agricultural sciences, universidad de nariño. pasto (colombia). 2 corresponding author. claudiasalazarg@yahoo.com agronomía colombiana 29(2), 241-247, 2011 slugs control methods (deroceras sp. müller) in lettuce and broccoli crops métodos de control de babosas (deroceras sp. müller) en cultivos de lechuga y brócoli astrid santacruz1, milena toro p.1, and claudia salazar g.2 abstract resumen at the botana experimental farm of universidad de nariño, the effect of different management practices of slugs was evaluated, using a randomized block design with five treatments (beer traps, milk traps, sisal bags, metaldehyde, and a control) and six repetitions. the evaluated variables were: captured individuals, affected plants and damage index that were estimated by analysis of variance and tukey comparison tests. the results show highly significant differences between treatments in different phenological crops stages, the most effective were the metaldehyde and the beer trap with a caught individual number of 89 for lettuce and 126 for broccoli, being the treatments with lower percentages of affected plants. the damage index was evaluated based on percentages and proposed scales to observed crops damage, considering that the treatments described above stood out with mild damage index. this allows involved the beer treatment in an integrated management program for slugs as an alternative for reducing the pest population. en la granja experimental botana de la universidad de nariño, se evaluó el efecto de diferentes prácticas de manejo de babosas. se estableció un diseño de bloques al azar con cinco tratamientos (trampas con cerveza, trampas con leche, costales de fique, metaldehído y un testigo) y seis repeticiones. las variables evaluadas fueron individuos capturados, plantas afectadas e índice de daño estimado mediante un análisis de varianza y pruebas de comparación de tukey. los resultados señalan diferencias altamente significativas entre tratamientos, en las tres evaluaciones, fueron los más efectivos el metaldehído y la trampa con cerveza con un número de individuos capturados de 89 para lechuga y 126 para brócoli estos obtienen los menores porcentajes de plantas afectadas. el índice de daño fue evaluado con base en porcentajes y escalas propuestas al daño observado estimando que los tratamientos anteriormente descritos sobresalieron con índice de daño leve. lo que permite involucrar el tratamiento de cerveza dentro de un programa de manejo integrado para las babosas como alternativa para la reducción de la población de esta plaga. key words: deroceras sp., gastropod, attracting substances, milk traps, beer traps, metaldehyde. palabras clave: deroceras sp., gasterópodos, sustancias atrayentes, trampas de leche, trampas de cerveza, metaldehído. introduction in nariño (colombia), around 512 ha of vegetable are planted, belonging to cabbage crops (brassica oleracea l. var. capitata l), broccoli (brassica oleracea l. var. italica plenck), lettuce (lactuca sativa l.) and cauliflower (brassica oleracea l. var. botrytis l.), being one of the most important production systems because of its growing contribution to develop agricultural gross domestic product. these areas reported severe damage by slugs, which eat the foliage, reducing yields by holes and secretions left in final product and secondary damage such as rot to the consuming roots; argues that slugs are herbivores of worldwide distribution that acquire economic importance when attacking crops such as: potato (solanum tuberosum), bean (phaseolus vulgaris), corn (zea mayz), soy (glycine max), strawberry (fragaria vesca), pastures, onions (allium fistulosum), cabbage, cauliflower, lettuce among others, being known as garden pests, ornamental plants and vegetables. in southern nariño, the most abundant slug species is deroceras sp. aragón (2003), indicated that this species is native of europe, is herbivorous, polyphagous, hermaphrodite and nocturnal with few natural enemies allowing it increase its population density during the first months of rainy season, even in absence of their preferred hosts. according to montero (2001), this mollusk causes economic losses up to 100% to the producers as in case of lettuce, because the yield and planted area are severely affected by their voracious eating habits. according to andrews (1987), the control of slugs cost can be a very high factor of particular importance to poor farmers, who are usually facing the highest population densities crop protection 242 agron. colomb. 29(2) 2011 of slugs. the lack of scientific information that allows to incorporate an effective management to the control forced the farmers to use control measures ineffective. chemical control, globally and locally, is the most used technology (bailey, 2002; hommay, 2002; mastronardi, 2006; salvio et al., 2008). this is based on the use of granulated toxic bait formulated with a food attractant and an active ingredient (a.i.) metaldehyde as a molluscicide for example, or carbaryl. aragón (2004) explains that in some cases these applications cause ecological imbalances by the pesticides accumulation in soil and water sources contamination. other studied method is the use of beer as an attractant; this liquid is used in pitfall traps allowing capturing large numbers of individuals in strawberries and vegetables crops (torres and yánez, 1998). it’s also important to mention the use of non-chemical procedures based on manual destruction during the day and the use of shelters as traps to become in economic practices and higher in yields compared to other evaluated. due to lack of information, the damage caused, the high control cost, among others, this research was raised in order to evaluate four slugs management practices deroceras sp. on lettuce and broccoli in nariño department. methodology location: this study was carried out in botana experimental farm at universidad de nariño, at an altitude of 2,800 meters, with an annual average temperature of 12°c, rainfall of 850 mm and a relative humidity of 73% (ideam, 2007). experimental design: a randomized block design was used with five treatments and six replications for each crop, with a total of 60 experimental units. experimental unit: corresponded to 4 m2 plots planted with: lettuce (lactuca sativa l.) coolguard variety and broccoli (brassica oleracea l. var. italica plenck), with legacy hybrid, a distance of 0,4 x 0,4 m between plants, with a total of 25 plants per plot. experimental area: the total planted area was 630 m2 distributed in two blocks for each vegetable species. the block comprised 30 experimental units. the streets between treatments estimated an area corresponding to 1,5 m and 1 m between repeats. the treatments were beer pitfall traps as an attractant, which consisted in 2 thermocol cups of 10 ounces with 20 cm3 of liquid that were previously sealed and provided with four holes of 1 cm diameter where the pest came in and a lid to prevent mixing with irrigation water or rain, or substantial loss by evaporation. milk pitfall traps, sisal bags were set in two pieces of 25 x 30 cm, were folded, moistened and placed as traps. poisoned bait traps, commercial metaldehyde pellets were used and located in two random sites inside the experimental unit in doses of 5 g/site and a plot without observation, which corresponded to the control. in order to determine the presence and maintain in each plot a pest uniform population, two infestations of slugs were carried with a previous installation of treatments in each block. a sampling was carried out in each plot, was done with help of a quadrant of 1 x 1 m, placed randomly in each experimental unit. this area soil was removed to a depth of 10 cm, carefully examined and the number of individuals found in each quadrant was counted. this process allowed establishing the approximate number of slugs present in each experimental unit. in the same population found in this procedure a sample was taken to identify the gender of the slugs in the investigation. this was carried out in the entomology laboratory at the universidad de nariño, with a stereoscope helps. monitoring and evaluation. the treatments were evaluated during the entire crop growth cycle; three phases of evaluation were stood out: first evaluation: period from 1 to 20 d after vegetable transplanting that included a vegetative state more susceptible to pest attack; evaluations and monitoring were carried every 24 h in the morning. the baits change of different treatments was carried once the data was collected for the variables evaluated. second evaluation: period from 21 to 80 days after transplantation (dat), physiologically comprises the broccoli flowering phase formation and head lettuce formation, monitoring and evaluations are carried twice a week and in the same proportion treatments baits were changed once data was collected from evaluations. third evaluation: was carried during the period of 81 to 90 dat that comprised the harvest stage, observing pest traces in the broccoli inflorescence and consumption of the lettuce leaf area. captured individuals number per experimental unit: captured individuals living and dead were counted and after each count were “eliminated”. santacruz, toro p., and salazar g.: slugs control methods (deroceras sp. müller) in lettuce and broccoli crops 243 percentage of plants affected by pest: in the three evaluation phases counts of plants damaged by slugs was carried during the entire crop vegetative state. damage index: was defined quantitatively and qualitatively, for which we rely on crop phenology, where data of 10 plants randomly marked were registered inside the experimental unit. the first evaluation phase includes the damage degree, considering the foliar sprout of the 6th, 8th and 10th leaf, for the two crops each leaf was assigned with a percentage to facilitate the data register. the visual damage estimated of the leaf tissue was measured using the missing area percentage of the foliar limb consumed by pest. according to the above ratings, scales of qualitative damage description were estimated and proposed for broccoli (tab.1) and lettuce (tab. 2). table 1. damage degree caused by deroceras sp. in broccoli. degree damage degree damage (%) description 1 0-10 mild 2 11-15 moderate 3 16-20 severe 4 >20 very severe table 2. damage degree caused by deroceras sp. in lettuce. degree damage degree damage (%) description 1 0-10 mild 2 11-25 moderate 3 26-49 severe 4 >50 very severe it’s worth mentioning that cut plants in first evaluation were classified with a 100% damage index. statistical analysis: results were analyzed using statistical software sas v6 through an analysis of variance; treatments that showed significant differences were processed with the tukey comparison test. results and discussion according to gender identification, was classified as deroceras sp. vera and linares (2003) small slugs of 20 to 50 mm long were found, its mantle near the head (strange et al., 1999) and on its surface, a pattern protrusions as a concentric wrinkles that are originated from the right side near the pneumostome, respiratory pore located on the right rear of the mantle (crowell, 1977), laterally compressed tail (keeled), its body color is cream with gray marks, the foot is divided in three layers (tripartite foot) with a whitish sole and its mouth is protruding. according to the analysis of variance, the initial pest population, before the treatments application showed no significant differences (p≤0.05), which indicates uniformity across the entire experimental area. number of captured individuals per experimental unit: the analysis of variance for the captured individual variable, revealed highly significant differences at level p≤0.05, during the three evaluation stages in two cultures. in broccoli, the total of caught individuals was 126, 95, 83, 68 and 0 for the beer trap, metaldehyde trap, sisal bags, milk trap and the plot without management method, respectively (tab. 3). the total of captured individuals during the evaluation period in lettuce was 89, 71, 62, 51 and 0 for the beer trap, metaldehyde trap, sisal bags, milk trap and the plot without management method, respectively (tab. 4). it was observed that the greatest number of caught individuals for the two crops corresponds to the beer treatment. according to tab. 4 for the first and second evaluation stage of lettuce, treatments showed statistical differences table 3. average number of captured slugs by different management practices in three evaluation stages in broccoli crop. treatment evaluation 0-20 d 21-80 d 81-90 d metaldehyde 13.50 a 4.16 a 3.00 a beer 11.30 ab 5.33 a 3.33 a sisal bags 8.16 b 4.00 a 3.00 a milk 7 b 3.33 a 1.83ab control 0 c 0 b 0 b cm tx. 159.58** 24.36** 11.30** cv 37.08% 42.90% 48.22% means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). ** represent significant differences (p≤0.001). 244 agron. colomb. 29(2) 2011 compared to control treatment, in the third evaluation with metaldehyde, sisal bags and milk treatments not differ statistically between them for this stage. the beer pitfall trap, acted as a real attractive due the high number of captures, contrary to the statement of van balen et al. (1983); who not attribute to this substance any attractant effect. besides, for some mechanism, beer doesn’t allow to escape to the slugs once they fall into the liquid, in contrast to milk that allows to the slugs to escape out of the pitfall trap. studies carried out by angel et al. (2004), recommend beer as an effective treatment in slugs capture, because, as well as snails they are attracted to this chemical, result of the fermentation process and high content of yeast, reason why it’s one of the most popular baits (andrews and sobrado, 1984). beer trap has the advantage of capture and eliminate slugs by drowning, as corroborated by torres and yánez (1998), who also affirms that beer can still capturing slugs for a month without a constant vigilance from the farmer for its elimination, but it’s a more expensive treatment, while sisal bags eases the collecting work of slugs and has the additional advantage that can be reused. metaldehyde treatment proved to be very effective in broccoli and lettuce first evaluation. the high mortality rate is explained by lange and sciarone (1952), who affirms that deroceras reticulatum is more susceptible to be attracted to this substance compared to other species (milax gagante and limax sp.). ester and geelen (1996) concluded that these toxic baits are characterized to be fast and effective controlling this pest by destroying the mucus-secreting cells, dehydrating the slugs in an irreversible way. however the capture number decreased in the following evaluation stages, the chemical efficiency wasn’t the expected possibly due to adverse weather conditions that affected the concentration of the active ingredient of the bait when enter in contact with rainwater. respect to treatment with sisal bags, possibly occurred that slugs used it as a refuge during the day and at night went out to eat, since the number of live slugs observed under this type of refuge was high. therefore there’s no statistical difference in relation to other treatments in the second and third evaluation in the two crops tested, is considered as an advantage because it gets as a resource in the farm and it can be used with no cost, however requires more labor force to remove live slugs that take refuge under the trap. percentage of plants affected by pest: results showed differences highly significant between treatments (p≤0.05) in the three evaluations of both crops. in the third evaluation stage, sisal bags provided the largest number of affected plants, probably due to prolonged monitoring frequency in the last evaluations, that’s the reason why we agree with andrews (1983) who affirms that slugs find moisture in sisal bags and seek shelter on it, that’ll guarantee its permanence and to cause further damage day after day. using this method as an option to reduce slug’s population is unpredictable because they need to be revised periodically and in early hours of the morning, to avoid that these mollusks take refuge and cause further damage. the general pattern of average affected plants by deroceras sp., was sigmoid type. apparently the slug’s feeding activity is related with environmental conditions such as precipitation, moisture and soil temperature, since in the evaluation period there was constant rain, a favorable condition to the slug growth. the affected plant total percentage was found during the evaluation period in lettuce crop was 87.00 and 81.92% in broccoli, when plants presents any type of control practice (control). results obtained by andrews and mira (1983), affirms that for each active slug/m² per night there’s a 20% decrease in plants number. damage index: analyses of variance for damage degree, revealed highly significant differences (p≤0.05) in the three table 4. average number of captured slugs by different management practices in three evaluation stages in lettuce crop. treatment evaluation 0-20 d 21-80 d 81-90 d metaldehyde 9.00 a 3.83 a 2.66 a beer 8.00 a 3.66 a 1.66 ab sisal bags 8.50 a 2.50 a 1.50 b milk 5.50 a 2.16 a 1.33 b control 0 b 0 b 0 c ms tx. 82.95** 14.21** 5.46** cv 38.67% 49.25% 42.24% means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). ** represent significant differences (p≤0.001). santacruz, toro p., and salazar g.: slugs control methods (deroceras sp. müller) in lettuce and broccoli crops 245 stages of the two crops tested. for the first evaluation stage of broccoli and lettuce treatments with metaldehyde and beer behaved statistically different from other treatments, in the sixth leaf sprout with mild damage in lettuce that then became in a moderate damage during the eighth leaf sprout. sisal bags and milk treatments are statistically equal, with a moderate damage description, as well in the control, however in the eighth leaf sprout the damage is assumed as serious for both crops. in the tenth leaf sprout, treatments show statistical differences with description ranges of damage to those presented in the eighth leaf, according to barrat et al. (1989), the strong attacks of slugs in crops early stages caused damage that limit their growth because sometimes cause defoliation in young plants resulting in growth deficiencies or death. in this sense, allard et al. (2004) affirms that some researchers estimate the damage caused by these foliage consuming pests could result in 60 to 90% losses which, according to clement (2006), for the particular case of deroceras sp., can affect from 10 to 80% general production. in the first evaluation stage of lettuce (control) 29,8% of the foliar limb was affected described as a severe damage index. in beer traps and metaldehyde treatment, a damage reduction was noticed, without significant differences (p≤0.05), with moderate damage index. montero et al. (1999), evaluated different treatments of impregnated baits with chemicals and beer, saying that yields were three of four times higher than control without any application thus preserving more healthy plants at harvest time with an increase 23,3% compared to the control which only had 6,8% of healthy plants with respect to the entire plants planted. sisal bags treatment in lettuce was statistically similar to milk tramps treatment, but these percentages are very close to percentages of index damage classified as severe. respect to the area consumed by slugs, during the eighth and tenth leaf sprout, in these stages of lettuce growth, statistical differences (p≤0.05) between treatments were showed. the control lost the highest percentage of leaf area for the sprout evaluation of the 8th and 10th leaf. for this evaluation, beer and metaldehyde treatments achieved a greater crop protection, obtaining a smaller consumed area, for valuation with 6 leaves and 8 leaves, while in sisal bags and milk treatments are statistically equal in the valuation of the eighth leaf and the sprout of the tenth leaf, are statistically different (tab. 5). these values corroborate the results of montero et al. (2000); who carried out observations in which was determined that slugs consumed more foliar limb, 15 d after sowing. in the same way, raut and punigrahi (1980) quoted by fernandez (1982), selected eight vegetable species to determine the food preference of slugs laevicauli alte. results showed that lettuce was the most accepted vegetable while spinach had lower consumption and food preference. in the second evaluation stage, the damage in the broccoli inflorescence and the head compaction was evaluated, obtaining significant differences between treatments. in broccoli inflorescence, was observed that there was no serious damage however the damage percentage was decreasing because of the individual reduction in field by action of different attractants tested. for the second evaluation stage, corresponding to the compaction phase of lettuce head, the damage percentage on the head surface with beer treatment reported the lowest percentage, while statistically metaldehyde treatments and sisal bags are the same respect to the affected area by slugs with mild damage. it’s worth mentioning that control is not different from the milk trap treatment, being the highest index values at head damage level. in the third evaluation stage, which includes broccoli harvest stage; the damage index was conserved in relation to the evaluation above described, was observed a light increase in damage percentage of milk traps and the unaffected control, finally a description based on the damage percentage per evaluated treatment. the damage index percentage for beer and metaldehyde treatment was kept. in case of broccoli the mild qualification seriously affects table 5. damage degree in the second evaluation stage; broccoli flowering stage and compaction phase of lettuce head, estimating the damage by deroceras sp. treatment broccoli flowering stage compaction phase of lettuce head damage (%) description damage (%) description control 3.46 a mild 19.70 a moderate milk 2.67 b mild 16.50 a moderate sisal bags 2.37 bc mild 8.30 b mild metaldehyde 1.88 cd mild 6.00 bc mild beer 1.66 d mild 3.20 c mild ms treatment 3.07** 298.55** cv 24.91% 34.10% 246 agron. colomb. 29(2) 2011 the final product quality and since this damage despite of being the lower is evident in the vegetable inflorescence affecting its appearance and the consumer purchase final decision. this is evidenced by montero et al. (2000) who indicate that this pest can affect vegetables like broccoli and cauliflower in the inflorescence formation; damage evidenced by a blight presence because the slug transfer on the surface that initially is not observed, but over time is recognized by its brown color (rare), finally affecting quality and price of the product. in lettuce, control showed a continuous damage and the highest foliar area consumption. beer and metaldehyde treatments showed a mild increase in damage index percentage, but its description match with the previous evaluation, milk and sisal bags are statistically the same. the decrease of foliar area consumption is attributed to slugs didn’t keep a regularity in the amount of daily food consumption, being noted that they can increase the consumption in one period but can decrease it in other, since they can keep their workload to minimum in search of food, thus reducing their energy consumption and staying up to 6 d without eating. this irregular behavior in food consumption was confirmed by andrews (1987), andrews and sobrado (1984), with similar results. otherwise, fernández (1982) affirms that slugs also feed on adjacent weed to crops, where they hide and reproduce, which would also explain the reduction of foliar area consumption. conclusion beer pitfall traps and metaldehyde treatments are consolidate as a good choice for integrated management of slugs, since they were the best treatments to capture slugs and reduce affected plants, especially in early phenological stages of crop because it’s considered the most critical attack of this pest to present mild damage index in harvested product. cited literature allard, g., j. ghent, i. mironic, and l. spitoc. 2004. transferencia de tecnología y de información, la lucha contra los insectos defoliantes en la república de moldova, in: documentos fao, http://www.fao.org/docrep/007/y5507s/y5507s07.htm; consulted: january, 2011. andrews, k. 1983. trampa para determinar la densidad poblacional de la babosa vaginulus plebeius, plaga del fríjol común. turrialba 23(2), 209-211. andrews, k. and a.h. mira. 1983. relación entre densidad poblacional de la babosa vaginulus plebeius y el daño en fríjol común, phaseolus vulgaris. centro de documentación ciat 28(2), 245-249. andrews, k. and c. sobrado. 1984. control cultural y mecánico de babosas vaginulus plebeius, antes de la siembra de fríjol. pp. 6-12. in: memorias i seminario centroamericano sobre la babosa del fríjol. tegucigalpa. andrews, k. 1987. la importancia de las babosas veronicellidos en centroamérica. ceiba 28(2), 150-153. ángel, n., r. torres, and c. yánez. 2004. evaluación de técnicas de control de babosas (mollusca: pulmonata) en fresas y hortalizas en zonas altas del estado de táchira. agron. trop. 48(3), 219-303. aragón, j. 2003. guía de reconocimiento y manejo de plagas tempranas relacionadas a la siembra directa. in: inta, www. elsitioagricola.com/gacetillas/marcosjuarez/mj20030212/ publicacionplagas.asp; consulted: june, 2011. aragón, j. 2004. guía de reconocimiento y plagas tempranas relacionadas a la siembra directa. inta 2a ed. www.inta.gov.ar/mjuarez/ info/documentos/entomologia/plsoja06; consulted: june, 2011. bailey, s. 2002. molluscicidal baits for control of terrestrial gastropods. pp. 33-54. in: barker, g.m. (ed.). molluscs as crop pests. cabi publishing, hamilton, new zealand. barrat, b., r. byers, and d. bierlein. 1989. conservation tillage crop establishment in relation to density of the slug (deroceras reticulatum (muller)). pp. 93-99. in: slugs and snails in world agricultura: proceedings of a symposium organised by the british crop protection council. guildford, uk. clemente, n. 2006. biología de deroceras reticulatum (mollusca, pulmonata: agrolimacidae) y su manejo en el cultivo de girasol en siembra directa. m.sc. thesis. universidad nacional de mar del plata (unmdp), balcarce, argentina. crowell, h. 1977. chemical control of terrestrial slugs and snails. oregon state university, corvallis, or. ester, a. and m. geelen. 1996. integrated control of slugs in a sugar beet crop growing in a rye crop. pp. 445-450 in: british crop protection council, canterbury. symposium proceeding nº 66. canterbury, uk. fernández, j. 1982. contribución al conocimiento de las babosas y siete cueros (molusca: gastropoda), que causan daño a la agricultura venezolana. rev. fac. agron. venez. (maracay) 12(3-4), 353-386. hommay, g. 2002. agriolimacidae, arionidae and milacidae as pests in west european sunflower and maize. pp. 245-254. in: barker, g. (ed.). molluscs as crop pests. cabi publishing, london. ideam, instituto de hidrología y meteorología y estudios ambientales. 2007. información meteorológica de pasto. bogota. lange, w. and h. sciarone. 1952. metaldehyde dusts for control of slugs affecting brussel sprouts in central california. entomología 45(5), 896-897. mastronardi, f. 2006. control químico de isópodos y babosas en un cultivo de girasol bajo siembra directa. undergraduate thesis. facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de mar del plata. balcarce, argentina. montero, f., j. lópez, and d. duran. 1999. manejo integrado de la babosa arion subfuscus d, en hortalizas del estado de trujillo. jornadas agronomicas no. 14. universidad nacional experimental del tachira. san cristobal, venezuela. montero, f., g. perruolo, and a. medina. 2000. preferencia alimentaría de la babosa, sobre el follaje fresco de algunas plantas hortícolas. agron. trop. 50(2), 157-165. santacruz, toro p., and salazar g.: slugs control methods (deroceras sp. müller) in lettuce and broccoli crops 247 montero, f. 2001. las babosas el enemigo silencioso de las hortalizas. in: inia, www.sian.inia.gob.ve/repositorio/revistas_tec/ fonaiapdivulga/fd55/hortalizas.htm; consulted: march, 2011. salvio, c., a.j. faberi, a.n. lópez, p.l. manetti, and n.l. clemente. 2008. the efficacy of three metaldehyde pellets marketed in argentina, on the control of deroceras reticulatum (müller) (pulmonata: stylommatophora). span. j. agric. res. 6(1), 70-77. strange, l. j. deisler, and t. fasulo. 1999. the slugs of florida (gastropoda: pulmonata). in: university of florida, http://edis.ifas. ufl.edu/pdffiles/in/in24400.pdf; consulted: february, 2011. torres, a. and c. yánez. 1998. evaluación de técnicas de control de babosas (mollusca: pulmonata) en fresas y hortalizas en zonas altas del estado táchira. agron. trop. 48(3), 291-303. van balen, l., e. cermeli, r. ramírez, o. soto, y. cedeño, and j. sandoval. 1983. control de babosas (pulmonata: arionidae, limacidae) con cebos envenenados. rev. fac. agron. 6(2), 674-681. vera, m. and e. linares. 2003. gastrópodos de la región subxerofítica de la herrera (mosquera, cundinamarca). undergraduate thesis. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. bogotá. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf resumenabstract plantain is a basic food for more than 400 million people of the tropical and subtropical regions of the world. crop modeling has become a useful agricultural tool whose outputs not only facilitate the scientific study of crop physiological processes, but also the adaptation of farmers’ crop management decisions. by using physiological and climatic data from two experiments on variety dominico-harton (musa aab simmonds), a plantain potential production model was developed. based on the results, light extinction coefficient (k) and light use efficiency (lue) were respectively estimated as 0.2817 and 1.63 g mj-1. likewise, aerial dry matter results allowed estimating partition coefficients for both the vegetative and the reproductive stage. leaf, stem and corm dry matter were observed to increase in equal proportions during the vegetative stage. during the reproductive stage, only the stem was observed to increase its dry matter content (although not as much as in the vegetative stage), while leaves and corm were found to decrease it. a sensitivity analysis established lue as the most sensitive parameter. in consequence, research efforts should be aimed at improving this conversion of radiant energy into dry matter. el plátano es un producto básico en la alimentación para más de 400 millones de habitantes de las regiones tropicales y subtropicales del mundo. los modelos del desarrollo de cultivos se han convertido en una herramienta de mucha utilidad para investigadores que estudian procesos fisiológicos básicos, y agricultores que los usan en la toma de decisiones para el manejo del cultivo. con el objetivo de desarrollar un modelo de producción potencial de plátano, se usaron los datos de dos experimentos con la variedad dominico-hartón en colombia, en los cuales se midieron variables fisiológicas de crecimiento y desarrollo, así como variables climáticas. con base en los resultados se estimó el coeficiente de extinción de la luz (k) en 0,2817 y el uso eficiente de la luz (lue) en 1,63 g mj-1. en la etapa vegetativa, las hojas, el tallo y el cormo incrementaron su materia seca por partes iguales, pero en la etapa reproductiva las hojas y el cormo perdieron masa, mientras que el tallo continuó en aumento, aunque no tan aceleradamente como en la primera etapa. del análisis de sensibilidad se deduce que lue es el parámetro más sensible y, por lo tanto, los esfuerzos se deben dirigir a mejorar la conversión de luz incidente en materia seca. palabras clave: crecimiento, materia seca, coeficiente de extinción de la luz, eficiencia en el uso de la luz, radiación fotosintéticamente activa. key words: growth, dry matter, light extinction coefficient, light use efficiency, photosynthetic active radiation. received por publication: 16 april, 2009. accepted for publication: 6 november, 2009. 1 departamento de agronomia, facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota. 2 agricultural & biological engineering department, university of florida, gainesville, fl. 3 corresponding author. bchavesc@unal.edu.co agronomía colombiana 27(3), 359-366, 2009 plantains aab are the largest subgroup of bananas, including numerous cultivars that vary in shape, size, color and taste. plantain is cultivated in a traditional mode, often in combination with other crops (coffee, cocoa and others), thus attaining relatively low yields (10 average t ha-1). a popular feature of this crop is that it can be produced with little management care. plantain is not involved in substantial international trade (less than 0.4% of total world agricultural exports), but is abundant in local markets. production is mainly concentrated in latin america (where colombia is the first producer), the west indies (the dominican republic, haiti), and central and west africa fisiología de cultivos modeling plantain (musa aab simmonds) potential yield modelo de rendimiento potencial del cultivo de plátano (musa aab simmonds) bernardo chaves c.1, 3, gerardo cayón s.1 and james w. jones2 introduction plantain is cultivated worldwide in approximately 2.3 million ha, which produce about 18.3 million metric tons a year. employing about 20 million people, latin america and the caribbean (lac) produce 40% of the world’s total production (7.3 t year-1), which is therefore critical to food security. production is mostly destined to local consumption, and only 1% is exported to usa and europe (inibap, 2001). colombia is the biggest plantain producer in lac. out of the 2.97 million tons that are produced in 400,000 ha, only 120,000 are exported. colombia is also the first plantain consumer in lac, averaging 135 kg per person and year (belalcázar, 1991). 360 agron. colomb. 27(3) 2009 (the democratic republic of congo, nigeria, ghana, côte d’ivoire and cameroon) where there is considerable diversity (gowen 1995). plantain crop systems involve the complex interaction of several processes, out of which a useful model must deal with those that are relevant to its output. in order to model and simulate maximum possible dry matter production or potential yield, the effect of climatic factors such as temperature and radiation on development and growth processes must be considered. climatic data availability allows estimating potential dry matter production for different locations. a potential production model does not take into account water availability, soil nutrient shortage or pest and disease management (gary et al., 1998). thus, its dry matter calculations are always larger than field measurements. for this reason, it is difficult to validate potential production models. however, yield can be optimized by identifying those factors that limit it (dourado-neto et al., 1998; meira and guevara, 2000; ranganathan et al., 2001). the model presented here was based on a simple and general crop growth model developed in wageningen by spitters and shapendonk (1990) and kooman (1995), involving light interception, daily conversion of light into dry matter production, and dry matter allocation to different plant organs. a plantain potential production model not only can help growers determine the best environmental conditions to plant the crop and obtain better yields, but also facilitates taking crop management decisions (lentz, 1998; marcelis et al., 1998). the productive behavior of any plantain variety in a specific location depends on its genotype and on the environment where it grows, two key aspects that determine the diversity of agro climatic conditions that are usually found (thornley and jhonson, 1990; uthaiah et al., 1992; keen and spain, 1992; peart and curry, 1998). despite plantain’s great adaptability to diverse environmental conditions, its productivity is still conditioned by the physiological limits imposed by such adaptation (turner, 1994). plentiful knowledge on plant physiological processes and on the way they are affected by environmental factors is necessary to attain good productivity in economically important species. modeling crop growth as a function of environmental conditions allows building up efficient and sustainable production techniques, as well as deciding favorable genotypes adapted to different production zones. although the modeled crop can be a newly established or a previously existing plantation, the present work is specifically focused on the first possibility, and it is actually the first one in its kind. in this context, the objective of the present work was to develop a dynamic model of plantain potential growth and yield. the model allows both simulating different management strategies and estimating dry matter content of different plant organs. its design also permits further incorporation of water, nutrient and pest limitations. materials and methods a one cycle potential yield model of a new dominico harton plantation is presented. total dry matter was estimated from the observed values of two experiments conducted from august 1991 to march 1993. one of them was planted in the locality of el agrado, municipality of montenegro, quindío, colombia (04°31’ n; 75°49’ w). the other one was carried out in the municipality of palmira, valle, colombia (03°31’ n; 76°19’ w). approximately 2 kg corms coming from needle type sprouts were planted at a density of 1,200 plants/ha, using a 3 x 3 m arrangement with only one plant per site. three plants were monthly sampled during the nine months of the vegetative period; and then every two weeks during the four months of the reproductive period (after flowering). the three sampled plants were dissected into their constituting organs (roots, rhizome, pseudo stem, leaves, flower stem, and bunch) in order to measure fresh and dry matter. climatic variables for both experiments were available from january 1991 to december 1993. several physiological variables were measured: plant height, perimeters, length, width and fresh and dry weight; number of current and emerged leaves, and fresh and dry weight of floral stem, bunch, fruit pulp and rind. non-linear regression analysis was applied to adjust the curve that describes and estimates leaf area index behavior. according to a study carried out by turner (1994) on 30 cultivars, base temperature may vary from 10.3°c to 14.2°c. thus, we set base temperature (tb) at 12.5°c; and optimum and maximum temperatures at 25°c and 40°c, respectively. the model was developed in microsoft excel® software. description of the system and development of the model as a perennial crop, plantain is featured by yield and physiological behavior of mother and daughter plants, each of them representing one production cycle. even though the modeling process can be applied to previously existing plantations or to second or third production cycles, the complexity they imply is out of the scope of this work. 3612009 chaves c., cayón s. and jones: modeling plantain (musa aab simmonds) potential yield in modeling potential yield, it is assumed that the crop is only limited by temperature and radiation, implying that the plants are plenty of water and nutrients, and that no pests or diseases are present. daily average temperature (°c) and radiation (mj m-2 d-1), constitute the input of the model, while total dry matter (g/plant) is the output. intercepted light estimation and light use efficiency (g mj1) are respectively an auxiliary variable and a parameter. transformation of intercepted light into daily growth (g/ plant), is the main process to be modeled. cumulative daily light interception rate, light use efficiency and daily accumulated solar radiation produce variations in daily accumulated total dry matter. model structure a simple schematic representation of the model is shown in fig. 1. figure 1. schematic layout of the developed plantain potential yield model. light interception the driving factor that determines plantain growth is light intercepted by the crop (f int), which depends on the amount of foliage and its distribution, that, in turn, vary along the growth cycle. depending on the specific crop tissue that is being modeled, and as it can be seen in equation 1, light interception can be described as: f int = (1–e–k lai) (1) where k is the extinction coefficient and lai is leaf area index. the latter was calculated as the quotient that results from dividing total leaf area by 10,000 m2 (spitters et al., 1989). total leaf area is the product of leaf length (m) and width (m), times 0.80246 (belalcázar, 1991). when light competition appears, intercepted light starts to decrease, which takes place around harvesting time. for such reason, this phase was considered relatively irrelevant to the model, and therefore excluded from it. growth expressed in dry matter production (g ha-1 d-1), daily growth was calculated as the product of intercepted radiation (mj m-2 d-1), light use efficiency (lue) and intercepted light fraction, which is expressed as g of dry matter per mj of intercepted radiation. lue integrates photosynthesis and respiration, so any factor that affects it will also affect these processes. as it is shown below in equation 2, total daily growth is calculated as: dw = fint*par*lue (2) where dw is total daily growth as expressed in dry matter (g ha-1 d-1) and par is photosynthetic active radiation, which is equivalent to 50% of global radiation (monteith, 1977; gosse et al., 1986; kooman, 1995; jones and luten, 1998). dry matter allocation the model addresses a simple way to simulate daily dry matter allocation, consisting in only taking into account the reproductive organs to be harvested (the plantain bunch in this case) and the vegetative necessary organs that give the plant its strength and allow it to produce assimilates. its approach to dry matter allocation consists in estimating each organ’s fraction from total dry matter. hence, the growth rate of each organ can be written as shown below in equations 3 to 6 (marcelis, 1994; kooman, 1995; marcelis et al., 1998; salazar et al., 2008): bunch fraction: dwfruit = f * dw (3) leaf fraction: dwleaves = l * dw (4) stem fraction: dwstem = s* dw (5) corm fraction: dwcorm = (1 – l – s – f )* dw (6) where l, s and f are the partition coefficients for leaves, stem and fruit, respectively. given that bunch biomass allocation only takes place after flowering, until then f is equal to 0. dry matter simulation total daily dry matter was simulated through euler’s method (van kraalingen, 1995; salazar et al., 2008), as presented below in equation 7: wt = wt-1 + dwt δt (7) where wt is total dry matter (g m-2) at time t; wt-1 is total dry matter at time t-1 (g m-2); dwt is dry matter daily growth rate (g m-2 d-1), and δt is the time increment (1 day). luelue intercepted light bunch lai fingershands daily growth leaves, stems and corms 362 agron. colomb. 27(3) 2009 results and discussion leaf area index (lai) light interception was derived from lai, which was calculated as total leaf area/10,000 m2 for 1,111 plants/ha. thermal time was calculated using a tb value of 12.5°c (turner, 1994) and a weather database for the period between the planting date (01-02-1991) and the last measurement (2502-1992). a non-linear regression equation was fitted in order to estimate lai as a function of time after planting, using a sigmoid logistic curve. as it can be seen in equation 8, the predictive mathematical expression is: ( )( )6.1300306.0exp1 9454.12 −−+ = t plai (8) where 12.9454 m2 is maximum lai (m), 0.0306 is the slope of the curve (b), and 130.6 is the time in days during which lai growth rate is maximum (c). rmse was 1.5145; r2 was 98.10% and standard error values for m, b and c were respectively 0.6767, 0.000879 and 130.6 (fig. 2). figure 2. observed an estimated plantain leaf area indexes (lai). the precision of many photosynthesis models depends mostly on accurately predicting lai, which is generally related to light interception. two approaches have been frequently used to simulate leaf area development: (1) leaf area as a function of plant development, and (2) as a prediction from estimated leaf dry matter (marcelis et al., 1998). lai development is strongly influenced by radiation (marcelis et al., 1998); for this reason, the first approach is frequently imprecise for greenhouse crops, due to fluctuations in radiation (annual crops). nevertheless, some authors combine both methods, as is the case of spitters et al. (1989) in annual species, de visser (1994) in onion, de visser et al. (1995) in carrot, and gijzen et al. (1998) in vegetables under greenhouse conditions. in tomato and rose crops, marcelis et al. (1998) have estimated lai using constant values of specific leaf area (sla) as a function of developmental stage or of source-sink relations. basing lai modeling on estimated leaf dry matter and sla constitutes a more flexible approach, and has been applied in several crop models such as tomato (heuvelink, 1999), lettuce (van henten, 1994), rose (lieth and pasian, 1991), chrysanthemum (lee and heuvelink, 2003) and oil palm (awal et al., 2004). according to lee and heuvelink (2003), prior-to-canopy-closing lai values have been frequently overestimated. estimation of total dry matter parameters light use efficiency (lue) an iterative non-linear optimization procedure was used to minimize the square sum of the differences between observed and predicted dry matter values, through a microsoft excel® solver tool. the minimum square sum was found when lue = 1.63 g mj-1. regarding the american tropic, and specifically colombia, salazar et al. (2008) developed a cape gooseberry (physalis peruviana) potential production model that describes dry mass production and distribution from the moment of planting to the end of the first harvest cycle. their model presents lue values of 0.46 g mj-1 for the vegetative stage, and 2.62 g mj-1 for the reproductive stage. in other studies, lue (g mj-1) has been observed to depend on crop management and sowing density, ranging from 2.1 to 3.2 in the case of potato (kooman, 1995) and from 1.92 to 2.02 in peanuts, (kiniry et al., 2005); similar measurements are 1.81±0.05 for wheat, 1.52 ±0.05 for pea and 1.92±0.12 for mustard (o’connell et al., 2004). kooman (1995) pointed out that lue changes with plant development. intercepted light according to equation 9, daily intercepted light was determined as: f int(t) = (1–e–k*lai) (9) where k = 0.2817 is the extinction coefficient and lai was estimated by the logistic function. fig. 3 shows intercepted light through time after planting. approximately 150 d after planting, the foliage was intercepting close to 0,9 of global radiation. extinction coefficient k depends on plant architecture and leaf position, angle and orientation. several models have 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 50 100 150 200 250 300 350 400 le af a re a in de x days after planting 3632009 chaves c., cayón s. and jones: modeling plantain (musa aab simmonds) potential yield been developed in different crops to estimate this coefficient (marcelis et al., 1994), whose values vary with planting density. in the case of coffee, for example, castillo et al. (1996) reported different k values for different planting densities. for 2,500; 5,000; 7,500 and 10,000 coffee plants/ ha, k values were respectively 0.46, 0.48, 0.60 and 0.61. heuvelink (1995) reported k = 0.72 for tomato densities of 2.3 and 2.6 plants/m2. carranza et al. (2008) found k values of 0.5120 and 0.5052 for two simple dry mass distribution models in broccoli (brassica oleracea var. italica) and cabbage (brassica oleracea), respectively. parameters for dry matter distribution to leaves, stem, corm and bunch plant developmental stage determines the pattern of dry matter distribution to different organs, and leaf area growth determines the light interception pattern (kooman, 1995). as a simple way of simulating total dry matter distribution, the present model considers two stages: vegetative and reproductive. the vegetative stage corresponds to the production of leaves, corm and stem, which are necessary to form the plant and produce assimilates. in calculating biomass partition during the reproductive stage, flowers and bunch need also be considered, in addition to leaves, corm and stems. in doing so, the different organs of the plant were assumed to compete for assimilates, each of them representing a fraction of total dry matter, and varying with the physiological stages. this led to calculating the fractions independently for each organ at each stage. in order to estimate the partition coefficient ( o), each organ’s observed and estimated dry matter square sum was calculated and integrated into a single expression that assigns them all the same weight. thus, the objective function to be minimized (equation 10) was: 2 2 2 2 f l s c f l s c of ss ss ss ss s s s s = + + + (10) where ssf, ssl, sss and ssc are the respective square sums of the differences between observed and estimated bunch, leaf, stem and corm dry matter values; and s2f , s2l , s2s , s2c are the variances of the observed data. as mentioned above, before flowering f equals 0. consequently, the of function was divided in two objective functions to be minimized: one for the vegetative stage, and another one for the reproductive stage (salazar et al., 2008). for the vegetative stage, the of function was minimized using the values of the estimated parameters l=0.3387, s=0.3550 and c=0.3058. except for the root, dry matter of leaves, stem and corm was found to increase in equal proportions during the vegetative stage, indicating that there was no selectivity for assimilates on the part of the plant organs. even though during the reproductive stage almost all assimilates went to the bunch (implying that f = 1), the stem still exhibited some growth. the parameters of the reproductive stage were estimated with the same methodology. for the reproductive stage, l =-0.0121, s = 0.2009, c=-0.2526 and f = 1.0639. the negative values of leaf and corm fractions imply that these organs lost mass because part of their assimilates were transferred to the bunch, and possibly to daughter plants and roots as well. fig. 4 shows the amount of dry matter of each modeled organ. a negative relation can be clearly observed between dry matter accumulation in the bunch and loss of corm mass. while the leaves did not gain mass, the stem continued to increase. at the end of the experiment, bunch dry matter represented 45.28% of total aerial dry matter, to support which stem and root structures need to be sufficiently strong. the corm was observed to start losing dry matter before bunch formation, probably at flowering (fig. 4). it is important to consider and measure the flowering process in order to include this organ in the model’s explanation of the gap between the beginning of dry matter loss by the corm and the formation of the bunch. although flowering usually marks the limit between the vegetative and reproductive stages, in the present work such limit was set at bunch inception. this date changeover resulted from the environmental conditions of the experiment sites, and is likely influenced by differences in stage of growth at the moment of planting. salazar et al. (2008) found respective stem and leaf dry matter partition coefficients of 0.72 and 0.28 during the vegetative stage; 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 days after planting f in t figure 3. light interception during the studied period. 364 agron. colomb. 27(3) 2009 and of 0.09, 0.23 and 0.69 for leaves, stem and fruits during the reproductive stage. likewise, carranza et al. (2008) reported respective partition coefficients of 0.4662, 0.4513 and 0.0825 for leaves, stems and root in the vegetative stage of broccoli; and of 0.1418, 0.3643, 0.2709, and 0.2230 for leaves, stems, root and flowers in the reproductive stage. in cabbage, such coefficients were 0.6530, 0.2841 and 0.0630 for leaves, stems and root, respectively. total dry matter sensitivity analysis in order to determine parameter sensitivity for k, lue and k*lue, the model was run nine times, changing the values of the parameters to make up a 3*3 factorial array. as a result of the analysis of variance, lue comes up as the most sensitive parameter, whose square sum represents 98.1% of the total sum squares; in turn, k represents 1.77%, and k*lue, 0.13%. as well as in the case of total dry matter, lue was observed to be the most important parameter accounting for fruit yield. in fact, within the variation range of lue, yield was found to be directly proportional to it. in practice, all this means that it is important to conduct efforts aimed at improving co2 capture through breeding and crop management, paying special attention to factors such as population density, planting system, planting date, appropriate cultivation zones and cultural management. great part of the assimilates accumulated in the corm until flowering supply bunch formation during the reproductive stage, so a timely cultural management aimed at eliminating organ competition should be carried out. furthermore, stem partition coefficient was observed to increase from the vegetative to the reproductive stage, probably in order to support the bunch. in contrast, leaf dry matter proportion decreased considerably from the first to the second stage. total dry matter response and uncertainty were linear with respect to k and lue. although larger values are desirable for these parameters, a suitable balance must be found between k, lue, total dry matter and their variability. d ry m at te r (g ) 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 1 25 53 84 114 145 175 237 267 298 328 359 390 aerial simulated aerial corm simulated corm simulated leaves simulated stem simulated bunch stem leaves bunch days after planting figure 4. plantain dry matter allocation. 3652009 chaves c., cayón s. and jones: modeling plantain (musa aab simmonds) potential yield the model presented here does not take into account heterogeneous development and growth. however, it predicts biomass trough time, and must be understood as representing the growth of a single plant during its first production cycle. in this sense, tixer et al. (2004) report a probability based simba-pop model, calibrated and validated to predict banana harvest, but not involving plant growth or development anyway. conclusions modeling plantain potential yield allowed determining and estimating some of the parameters that affect it, namely k, lue, and total dry matter partition coefficients. the distributive model clearly shows the dynamics and processes of the crop, particularly focusing on the translocation of assimilates from the vegetative organs (especially the corm) to the bunch. in estimating the parameters, two stages were considered, which led to minimizing two objective functions, one for the vegetative stage, and another one for the reproductive stage. at the beginning of the reproductive stage (bunch inception), assimilate dynamics undergo a remarkable change when leaf dry matter stops increasing. stem dry mater continues to increase, but corm dry matter decreases to transfer assimilates to the bunch, and possibly to the roots and daughter plants. given that it contributes to understanding assimilate distribution dynamics, it is advisable to include flower dry matter in the model. among the evaluated model’s parameters, lue comes up as the one that most sensitively affects yield. further research should be aimed at improving co2 capture and assimilate formation via crop management as well as plant breeding. it is advisable to include more components in the model and to continue evaluating them through sensitivity analysis and validation processes. once the complete potential growth model is ready, it shall be possible to include soil, water and nutrient limitations, as well as mass reduction caused by pests and diseases. finally, with the aim of maximizing the profit, the economic component should also be included. literature cited awal, m.a., i. wan, j. endan, and m. haniff. 2004. determination of specific leaf area and leaf area-leaf mass relationship in an oil palm plantation. asian j. plant sci. 3(3), 264-268. belalcázar, s. 1991. el cultivo del plátano en el trópico. manual de asistencia técnica 50. ica; comité de cafeteros de colombia; ciid; inibap, cali, colombia. carranza, c., o. lanchero, d. miranda, m.r. salazar, and b. chaves. 2008. modelo simple de simulación de distribución de masa seca en brócoli (brassica sp.) variedad coronado y repollo (brassica oleracea) híbrido delus cultivado en la sabana de bogotá. agron. colomb. 26(1), 23-31. castillo, e., a. jaramillo, j. arcila, and j. sanabria. 1996. coeficientes de extinción de la radiación fotosintéticamente activa en coffea arabica l. atmósfera 24, 65-70. dourado-neto, d., d.a. teruel, k. reichardt, d.r. nielsen, j.a. frizzone, and o.o.s. bacchi. 1998. principles of crop modeling and simulation: i. uses of mathematical models in agricultural science. sci. agric. 55, 46-50. de visser, c.l.m. 1994. alcepas, an onion growth model based on sucros87: i. development of the model. j. hort. sci. 69, 501-518. de visser, c.l.m., j.a. schoneveld, and m.h. zwart-roodzant. 1995. ontwikkeling van een gewasgroeimodel voor peen op basis van sucros87. pagv-verslag, lelystad, the netherlands. eckstein k., j.c. robinson, and s.j. davie. 1995. physiological responses of banana (musa aaa, cavendish sub-group) in the subtropics. iii. gas exchange, growth analysis and source-sink interaction over a complete crop cycle. j. hort. sci. 70, 169-180. gary, c., j.w. jones, and m. tchamitchian. 1998. crop modeling in horticulture: state of the art. scientia hort. 74, 3-20. gijzen, h., e. heuvelink, l.f.m. marcelis, e. dayan, s. cohen, m. fuchs, and h. challa. 1998. hortisim: a model for greenhouse crops and greenhouse climate. acta hort. 476, 441-450. gowen, s. 1995. bananas and plantain. chapman and hall, london. heuvelink, e. 1995. dry matter production in a tomato crop: measurements and simulation. ann. bot. 75, 369-379. gosse, g., c. varlet-grancher, r. bonhomme, m. chartier, j. allirand, and g. lemaire. 1986. production maximale de matiére seche et rayonnement solaire intercepté par un couvert vegetal. agronomie 6, 47-56. inibap. 2001. annual report. internacional network for the improvement of banana and plantain, montpellier, france. pp. 53-56. jones, j.w. and j.c. luyten. 1998. simulation of biological processes. pp. 19-62. in: peart, r.m. and r.b. curry (eds.). agricultural systems. modeling and simulation, marcel dekker, new york, ny. keen, r.e. and j.d. spain. 1992. computer simulation in biology: a basic introduction. wiley-liss, new york, ny. kiniry, j.r., c.e. simpson, a.m. schubert, and j.d. reed. 2005. peanut leaf area index, light interception, radiation use efficiency, and harvest index at three sites in texas. field crops res. 91(2-3), 297-306. kooman, p.l. 1995. yielding ability of potato crops as influenced by temperature and daylength. ph.d. thesis. landbouw universiteit, wageningen, the netherlands. lentz, w. 1998. model applications in horticulture: a review. scientia hort. 74, 151-174. lee, j.h. and e. heuvelink. 2003. simulation of leaf area development based on dry matter partitioning and specific leaf area for cut chrysanthemum. ann. bot. 91, 319-327. 366 agron. colomb. 27(3) 2009 lieth, j.h. and c.c. pasian. 1991. a simulation model for the growth and development of flowering rose shoots. scientia hort. 46, 109-128. marcelis, l.m.f. 1994. a simulation model for dry matter partitioning in cucumber. ann. bot. 74, 43-52. marcelis, l.f.m., e. heuvelink, and j. goudriaan. 1998. modeling biomass production and yield of horticultural crops: a review. scientia hort. 74, 83-111. meira, s. and e. guevara. 2000. uso de modelos de simulación de cultivos como herramienta para la toma de decisiones en el cultivo de soja. in: potash & phosphate institute, http://www. ppi-ppic.org; consulted: november 2009. monteith, j.l. 1977. climate and the efficiency of crop production. britain. philos. trans. r. soc. lond. 281, 277-294. o’connell, m.g., g.j. o’leary, d.m. whitfield, and d.j. connor. 2004. interception of photosynthetically active radiation and radiation-use efficiency of wheat, field pea and mustard in a semi-arid environment. field crops res. 85(2-3), 111-124. peart, m.r. and r.b. curry. 1998. agricultural systems modeling and simulation. marcel dekker, new york, ny. ranganathan, r., y.s. chauhan, d.j. flower, m.j. robertson, c. sanetra, and s.n. silim. 2001. predicting growth and development of pigeonpea: leaf area development. field crops res. 69, 163-172. salazar, m.r., j. jones, b. chaves, and a. cooman. 2008. a model for the potential production and dry matter distribution of cape gooseberry (physalis peruviana l.). scientia hort. 115, 142-148. spitters, c.j.t., h. van keulen, and d.w.g. van kraalingen. 1989. a simple and universal crop growth simulator: sucros87. pp. 147-181. in: rabinge, r., s.a. ward, and h.h. van laar (eds.). simulation and systems management in crop protection simulation monographs. pudoc, wageningen, the netherlands. spitters, c.j.t. and a.h.c.m. schapendonk. 1990. evaluation of breeding strategies for drought tolerance in potato by means of crop growth simulation. plant soil 123, 193-203. thornley, j.h.m. and i.r. johnson. 1990. plant crop modeling: a mathematical approach to plant and crop physiology. clarendon press, oxford, uk. tixer, p., e. melézieux, and m. dorel. 2004. simba-pop: a cohort population model for long-term simulation of banana crop harvest. ecol. model. 180, 407-417. turner, d.w. 1994. bananas and plantains. pp. 37-64. in: schaffer, b. and p.c. andersen (eds.). handbook of enviromental physiology of fruit crops. vol ii: sub-tropical and tropical crops. crc press, boca raton, fl. uthaiah, b.c., m. indiresh, r. jayarama, and k. balakrisma. 1992. performance of banana cultivars under indian west coast conditions. agric. res. j. kerala 30(2), 84-88. van henten e.j. 1994. validation of a dynamic lettuce growth model for greenhouse climate control. agr. syst. 45, 55-72. van kraalingen, d.w.g. 1995. the fse system for crop simulation, version 2.1. quantitative approaches in system analysis no. 1. ab dlo/pe, wageningen, the netherlands. recceived for publication: 20 may, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 research group on rural management and development, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). aparradob@ unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 501-506, 2010 from the associative companies to the nuclei of rural entrepreneurs de las empresas asociativas a los núcleos de emprendedores rurales álvaro parrado1 abstract resumen since the second half of the twentieth century, the impulse to the creation of rural associative organizations (raos) has become one of the main tools to implement rural development policies. however, most of these efforts have ended in failure, and have been marked by both the paternalism of the institutions and the lack of active participation from the rural communities. faced with this situation, other methodologies and approaches have started to emerge. these new views have provided rural people with tools to participate in their own development processes and recognize that rural issues go beyond agricultural production. the rural management and development research group in the department of agronomy at colombia’s universidad nacional has been working within this conceptual framework that tends to focus not only on participatory methodologies, but also on gender focus, the new rural setting and the territorial development. the research group has been involved in rural areas of bogotá and cundinamarca, building proposals with the active participation from the nuclei of rural entrepreneurs as an alternative model to the conventional rural associative enterprise. a partir de la segunda mitad del siglo xx, el impulso a la conformación de empresas asociativas rurales (ear), se constituye en una de las principales herramientas para llevar a cabo las políticas de desarrollo rural. la mayor parte de estas iniciativas terminaron en el fracaso, marcadas por el paternalismo de las instituciones y la falta de participación activa de las comunidades rurales. frente a esta situación, se ha desarrollado metodologías y enfoques que contemplan la participación real de los habitantes rurales en sus propios procesos de desarrollo y que reconocen que lo rural va más allá de la producción agropecuaria. dentro de esta corriente de pensamiento, que contempla dentro de su marco conceptual a las metodologías participativas, el enfoque de género, la nueva ruralidad y el desarrollo territorial, ha venido trabajando el grupo de investigación en gestión y desarrollo rural de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, en territorios rurales de bogotá y cundinamarca, construyendo la propuesta de trabajo con núcleos de emprendedores rurales, como modelo alternativo al de la empresa asociativa rural convencional. key words: rural development, peasant economy, associatively, paternalism, self-management. palabras clave: desarrollo rural, economía campesina, asociatividad, paternalismo, autogestión. introduction as a result of the research fieldwork and of permanent academic ref lection by the research group on rural management and development at colombia’s universidad nacional (gigdr for its name in spanish), the methodological approach was constructed to support the “nuclei of rural entrepreneurs”, seeking to respond to the need to strengthen sustainable development processes with the communities and bearing in mind that most institutional initiatives aimed at rural development have limited resources, which are assigned for short-term projects. the gigdr defines the nuclei of rural entrepreneurs (nre) as groups of individuals within a territory who develop innovative processes in some aspect pertinent to their context or productive problems. these groups have an economic project at the idea or execution levels, i.e., they are engaged to a productive or service activity and have a disposition to improve such. they can be made up of different stakeholders from the rural areas and can be a mixed type or a combination of these types of stakeholders and without gender discrimination. these groups have achieved a certain level of organization without having to be formally constituted; their proposal responds to initiatives from its members to be conducted jointly (parrado et al., 2009). we start from the hypothesis that active participation from rural communities in their own development processes enhances the sustainability and pertinence of the actions undertaken (chambers, 1992; geilfus, 1997; fals, 1998; ifad, 2004; perry, 2004; camacho, 2007; parrado et al., 2009). 502 agron. colomb. 28(3) 2010 the nres go against the conventional approaches of promotion of rural association, where the relationship between institutions and rural communities occurs in a vertical and paternalistic manner, leaving little room for the participation and initiative from peasant workers. on the contrary, the nres are active subjects of change and dynamic processes of economic and social development in the territories. work with the nres permits reaching greater efficiency and effectiveness in the use of financial resources, human capital, and time available in the institutions and it is frameworked within participatory methodologies, returning elements of participatory research and planning and the horizontal extension or peasant to peasant. the research group experience has concentrated on nres present in the areas of provinces from the east and tequendama in cundinamarca and in the district of sumapaz in bogotá, where multidisciplinary, inter-institutional work has been carried out with a long-term vision and territorial approach. the rural associative organizations in latin american development programs we can locate the origins of associative organization in latin america, in the forms of collective production of the aboriginal communities represented in the minga and the mano vuelta, which reinvented during the colony under the figure of the mita by the spanish, as an instrument of slavery, mainly in the mining industry and then in agriculture. during the first half of the 20th century, cooperative organization arrived to latin america brought by european immigrants and religious communities, and since the 1930s it has been promoted by some social leaders, without obtaining a significant impact in the local social and economic structures (coque, 2002). during the 1960s, the latin america peasant movements were consolidated influenced by the cuban revolution. these movements had agrarian reform as their main battle cry, i.e., the equitable distribution of land ownership, guaranteeing access to land for the small producers. the government of the united states, during john f. kennedy’s administration, established the strategy denominated “alliance for progress”, which was signed the oas-member latin american countries in 1961. the alliance for progress sought the enactment of nonstructural policies of agrarian reform, which would offset the cuban influence. throughout the continent agrarian reform laws were enacted with a vision of economic liberalism, seeking to modernize agricultural production from the expropriation of lands underutilized by landowners and turning over waste lands to small farmers. institutions were created to assume the responsibility of coordinating the process2 and promoting the formation of cooperatives or community enterprises made up of small farmers benefiting from the distribution of land. these cooperatives were constituted and coordinated by the state, with a highly paternalistic approach and limited participation from peasants in decision making processes, which led them to generalized failure (coque, 2002). in the 1970s, under world bank leadership the model for integrated rural development model (ird) was launched seeking to create a social class made up of “modern” small farmers, who would incorporate to their productive processes the technological packages of the green revolution3 and would manage their agricultural exploitations with a business vision (vargas, 1999). again, the paternalistic approach and the limited farmer participation led to the failure of the model, which tried to redesign itself during the 1980s, including more active participation from peasants, to finally disappear during the 2000s in the middle of the economic liberalization. as of the 1990s, with the implementation of free-market models, state support centered on agricultural business exploitation with possibilities of competing in international markets. small farmers, excluded from the economic model, become receptors of assistance programs to combat poverty. proponents of the model expected for the great agro-industrial businesses and the growing metropolis to absorb rural labor as the peasant economy disappeared, which was seen as a burden for the insertion into international markets (echeverri, 1998). after a decade of economic liberalization, which included the bankruptcy of the sectors that could not endure the dismantling of protective measures, increased imports against the low growth of exports, and the subsistence of 2 the colombian institute of agrarian reform – incora – was created in colombia through act 135 of 1961. 3 the green revolution can be defined as the promotion of the use of genetically modified plant varieties and fertilizers and pesticides of chemical synthesis (agrochemicals). to express their genetic potential, the varieties must be planted in single crop and managed based on the use of agrochemicals, which are generally sold by the same companies producing the seeds. 5032010 parrado: from the associative companies to the nuclei of rural entrepreneurs a mostly peasant rural sector in most of latin american countries, the governments revised their strategy, seeking to improve competitiveness from the approaches of agroindustrial chains and clusters. to consolidate competitive chains with a low production base, we again recurred to associative organizations4. peasant workers organized around formal businesses, which aggregate their product offering and increase their technological level to be able to more efficiently integrate with the links of agro-industry, commercialization, and consumption, ensuring the quality of their production (kantis 2004. monares and bustamante, 2004. riveros, 2009. molina et al., 2008). reality shows us that most of these efforts continue ending in failure, because of the impotence of institutions and the lack of motivation by farmers. faced with the failure of the paternalistic approach of rura l development, a lternative discourses are being constructed, which address the problem with a holistic view, seeking to empower the peasants and promote the self-management of the raos. these models that can be defined as participative models surged during the 60s and 70s from the proposals for popular education, participatory action research and gender approach (chambers, 1992; geilfus, 1997; fals, 1998). they address the challenge of rural development with a holistic view, seeking to empower the peasants and promote self-management in development processes. during the last two decades, new proposals have been developed by academia and cooperation agencies regarding latin american rural development. the proposals of the new rural setting and broadened agriculture acknowledge that the rural economy goes beyond the merely agricultural, and that in the rural areas the activities of the industrial and service sectors are also important 5, in some cases representing more than 50% of the rural product (echeverri, 1998; salgado, 2004; pachón, 2007; aranda et al., 2009). as of the new views mentioned on rural development, from the local development experiences of the leader program in europe and retaking elements from the system theory and from territorial planning, among others, 4 t he associat ive work enter pr ises (aw e) a nd t he ag r ic u lt u ra l transformation societies (ats) are examples of legal associative forms launched within the last two decades in colombia. 5 environmental services and rural tourism have received increasing at tent ion, not on ly f rom ac adem ia but f rom loc a l a nd nat iona l governments. surges the territorial development approach (shejtman and berdegué, 2003). the object of development goes from the production unit or agro-industrial chain to the territory, understanding such as a social construction around a cultural identity. the discussion of competitiveness also passes to a territorial dimension, and there is talk, for example, of territorial brands and regional competitiveness agreements between stakeholders and development agents. rural associative organizations (r aos) are conceived as important local players, fundamental base of development processes. toward understanding rural associative organizations (raos) understanding rural associative organizations is necessary to recognize their particularities and complexities, as human organizations where different interests converge. their study requires a comprehensive and transdisciplinary approach, which bears in mind that every human group is defined from the interaction with its local context and constitutes a unique reality. the relationships arising between the different elements and dimensions that converge in the r aos make the whole different from the sum of its parts. it is not convenient to limit our discussion to reductionist and systematic methods of industrial engineering and to the theory of organizations, which try to place each organ-ization within rigid and universal models. some variables to bear in mind when addressing rural associative organization are: the reasons that explain their creation, the interests that motivate its members to participate, and the territory where they are found6: 1. origin: most of the raos have been created through the initiative of institutions external to the community. in many occasions, the small producers have received incentives to participate in these processes under the expectation of receiving “gifts”, which range from the award of agricultural inputs to financial resources. this condition restricts autonomy and sustainability in the organization’s long term. 2. individual motivation: in some cases participation has self-incentives because individuals seek to satisfy prior civic questions or relationships, but in other instances it is necessary to create external incentives 6 there are many more endogenous and exogenous variables that must be kept in mind to analyze the raos. however, to keep this article concise, we examine three of these we consider fundamental. 504 agron. colomb. 28(3) 2010 that evidence their receiving concrete benefits. when individuals sense that their opinion is not taken into account or that they do not obtain the desired results, they tend to abandon the processes. motivation is a very important factor for rao development and sustainability, especially during the initial stages, when there are generally no significant results in the financial area, although there are in the social and human fields, when individuals feel they are part of a group working to accomplish common goals, generating bonds of trust. within this perspective, money can become a perverse incentive, as it is more clearly so in processes of political participation, given that participation will depend on a payment or income perceived for such. on the contrary, if the motivation to participate obeys a comprehensive set of human, social, political, and economic incentives, there will be greater sustainability of the process (max-neef, 2000; rodríguez, 2007; razeto, 2009). 3. the territory: as social construction linked to an identity and a geographical space, constitutes the framework in which social organizations are born and develop, among which there are the raos. these feed on the strengths and opportunities offered by the territory and by the processes of territorial development being conducted or set to be launched with the participation from the different local players and external entities. it is a decisive factor for the raos, for the territory to have a broad and diverse institutional offer, close to the needs of the local communities and with a good social capital base in permanent improvement. nuclei of rural entrepreneurs, a proposal within the framework of the territorial approach the work with the nuclei of rural entrepreneurs (nres) is a methodological proposal elaborated by the research group on rural management and development at universidad nacional (gigdr for its name in spanish) starting with its research experience and the promotion of rural development in different colombian territories7. in the book: nuclei of rural entrepreneurs, a proposal for rural development with a territorial approach (parrado et al., 2009), the gigdr synthesizes its proposal, analyzing the 7 with the approach of nuclei of rural entrepreneurs, the gigdr has led three thesis projects by students from agricultural engineering and two extension projects in the district of sumapaz and the department of cundinamarca. relationships arising among the nres and the formulation of public policies, participatory research processes, educational models, action of promoters of development, and the elaboration of rural tourism products. the articulating hub of the proposal lies in strengthening the capabilities or skills of the members in each nre to promote self-management, through a dialogue relationship with support institutions and the generation of positive synergies with the territory. the success of the process depends on the relations of trust established between local players and external institutions, which demands longterm work coherent with local realities. the external agent goes on to playing the role of accompanying the process, avoiding leadership, imposition of ideas and locating rural entrepreneurs as objects of study or as passive subjects. institutional support must lead to accomplishing tangible results, even if they are at small scale, like for example, the direct sale of products to final consumers. nre members must have many capabilities or skills to accomplish successful results, both individually and collectively. within the main capabilities to be strengthened, there are those having to do with negotiation, management, contextualization, leadership, creativity, autonomy, coordination, information management, and articulation of networks. this requires more formative processes than isolated training. the themes to be studied must be initially defined by the nre members, thus, avoiding the imposition of courses they may consider of little interest. the work approach with the nres excludes no one, given that it works with formal and informal organizations with different degrees of development and economic activities, which as they are internally strengthened and obtain results in accomplishing their objectives, they also start assuming a leadership role in the territorial setting, attracting other local players into the process. strengthening the nres gives way to a second phase of horizontal extension or of peasant to peasant. between the nre and their territories there are interdependencies that enable their mutual development but that also imply some risks. the nres benefit from the land offer in areas of institutional support, infrastructure, public ser vices, education, environmental quality, and human capital. at the same time, the nres contribute to the construction of citizenship and territorial identity. they are the base for the competitiveness of territories, leading processes of social and economic development. 5052010 parrado: from the associative companies to the nuclei of rural entrepreneurs table 1. differences between the nuclei of rural entrepreneurs and the conventional rural associative organizations. dimension nre conventional rao motivation for their constitution through member initiative and/or institutional support through initiative of institutions external to the organization. uso of incentives to summon potential partners legal typology formal or informal organizations legally constituted organizations relationship with external institutions horizontal vertical interaction with the territory dynamic and comprehensive. nres are territorial development leaders fragmented and utilitarian number of participants relatively stable over time starts with a large number of people, which is progressively reduced until ending up with a small proportion of these integration model territorial, inter-sectorial sectorial educational model comprehensive training promotion of self-management by strengthening skills training in technical and business aspects in fragmented manner autonomy high to medium low creativity development high to medium low management capacity high to medium low long-term sustainability high to medium low source: parrado et al. (2009). strengthening the nres can also be the basis for the formulation of local public policies and for guiding institutional action to meet the specific needs of the territories8. for the purpose of synthesizing the main contributions suggested by the nre approach, against conventional associative enterprises, the following comparative chart is presented tab. 1. conclusions and recommendations rural association in latin america dates back to the precolumbian period, but it wasn’t until the 1960s that it became state policy and received decisive institutional support. nevertheless, the paternalistic and non-participatory approach of the agrarian reform and integrated rural development programs led to the failure of most of the rural associative organizations created during the 1960s and 1970s. with the implementation of the free market model in latin america, state support was drastically reduced for the peasant economy, which was initially focused on welfare mechanisms to combat poverty and in a second stage to 8 an adjustment example of institutional action from the interaction with the nres lies in the execution of the master plan of food safety and supply for bogotá. the proposals made by local leaders belonging to an nre have permitted improving the support model for ‘‘agro-networks” or rural territories and the food distribution logistics. integrate the raos into clusters and competitive agroindustrial chains, without obtaining significant results. recent models of rural development recognize the complexity and inter-sectorial characteristic of the rural territories. within this analysis framework, the rao study requires a holistic and trans-disciplinary approach, which bears in mind the different endogenous and exogenous variables that determine their sustainability. the research group on rural management and development proposes working with the nuclei of rural entrepreneurs, seeking to promote self-management skills by enhancing the capabilities of its members and establishing positive synergies with their territory. this new approach demands a new role from the institutions, which go from accompanying to facilitating the process and to projecting their action within a long-term horizon. literature cited aranda, y., j. combariza, and a. parrado. 2009. rural tourism as a rural territorial development strategy: a survey for the colombian case. agron. colomb. 27(1), 129-136. camacho, p., c. marlin, and c. zambrano. 2007. elementos orientadores para la gestión de empresas asociativas rurales – emars. plataforma rural andina – ruralter, quito. chambers, r. 1992. diagnósticos rurales participativos: pasado, presente y futuro. bosques, árboles y comunidades rurales 15-16, 4-9. 506 agron. colomb. 28(3) 2010 coque, j. 2002. las cooperativas en américa latina: visión histórica general y comentario de algunos países tipo. econ. púb. soc. coop. 43, 45-172. echeverri, r. 1998. colombia en transición. de la crisis a la convivencia: una visión desde lo rural. misión rural; iica; finagro; tercer mundo editores, bogota. fals, o. 1998. participación popular: retos del futuro. icfes; iepri; colciencias, bogota. geilfus, f. 1997. 80 herramientas para el desarrollo participativo. diagnóstico, planificación, monitoreo, evaluación. iica, san salvador. ifad, international fund for agricultural development. 2004. empresas rurales, política. fondo internacional de desarrollo agrícola. roma. kantis, h. 2004. desarrollo emprendedor: américa latina y la experiencia internacional. banco interamericano de desarrollo – bid, washington dc. max-neef, m. 2000. desarrollo a escala humana. una opción para el futuro. cepaur; fundación dag hammarskjöld; proyecto 20 editores, medellín, colombia. molina o., j.p., j.e. parra r., and y. aranda c. 2008. aportes para la construcción de procesos de desarrollo local. grupo de investigación en gestión y desarrollo rural, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. monares, a. and w. bustamante. 2004. situación y perspectivas de las pequeñas empresas rurales en américa latina. fida; promer; iica, santiago. pachón, f. 2007. desarrollo rural: más que desarrollo agrícola. rev. vet. zoot. 54(1), 60-72. parrado, a., y. aranda, j.p. molina, v. villarraga, ó. gutiérrez, f. pachón, c. parra, j. parra, and j. ángel 2009. núcleos de emprendedores rurales: una propuesta para el desarrollo rural con enfoque territorial. universidad nacional de colombia; ecoe ediciones, bogota. perry, s. 2004. innovación participativa: experiencias con pequeños productores agrícolas en seis países de américa latina. pp. 27-29. in: serie desarrollo productivo no. 159. cepal, bogota. razeto, l. 2009. la economía de la solidaridad. eco 4, 5-19 riveros, h. 2009. la agroindustria rural en américa latina: contexto y retos a enfrentar. in: iica, http://www.iica.int/esp/ organizacion/ltgc/agroindustria/documentos%20agroindustria%20rural/la%20agroindustria%20rural%20en%20 am%c3%a9rica%20latina.%20contexto%20y%20retos%20 a%20enfrentar.pdf; consulted: december, 2010. rodríguez, l. 2007. emprendimiento y asociatividad como herramienta de desarrollo social para la educación media. cuad. latinoam. adm. 4(2), 65-89. salgado, c. 2004. estado del arte sobre desarrollo rural. iica, bogota. shejtman, a. and j. berdegué. 2003. desarrollo territorial rural. rimisp, santiago. vargas, r. 1999. el programa de desarrollo integral campesino pdic del fondo dri. fao; rimisp, bogota. fecha de recepción: 3 de julio de 2010. aceptado para publicación: 13 de noviembre de 2010 1 facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). sfperezp@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 507-513, 2010 el valor estratégico del turismo rural como alternativa sostenible de desarrollo territorial rural the strategic value of rural tourism as a sustainable alternative for a territorial rural development samuel pérez1 resumen abstract el turismo rural surge como una alternativa turística que esencialmente se caracteriza por desarrollarse en espacios rurales y basarse en principios de tipo ambiental, social, cultural y económico. estos principios exaltan el turismo como una actividad de carácter territorial, que tiene relación directa con las personas, su organización social y cultural, sus vínculos ínterinstitucionales y con el medio ambiente. una de las principales características de los nuevos territorios rurales es su creciente heterogeneidad, impulsada por la diversificación en la demanda de la sociedad sobre el campo y se expresa en lo que se ha denominado como “multifuncionalidad”, término que amplía la visión productiva tradicional del sector agropecuario y conlleva a la revalorización del territorio desde nuevas perspectivas productivas. el turismo es una práctica social colectiva que se perfila como uno de los principales proveedores de actividades económicas alternativas en espacios rurales, que incluso involucra los sectores marginados del mercado laboral como jóvenes, mujeres y adultos mayores. por consiguiente, el turismo rural constituye una nueva alternativa de diversificación de ingresos para las comunidades campesinas y un eje estratégico para el desarrollo territorial rural; sin embargo, también es preciso tener en cuenta las restricciones que tiene la actividad, por las cuales no todo territorio tiene vocación turística. the rural tourism arises as an alternative which is essentially developed in rural areas, it is based on principles of environment social, cultural, and economy type. this principles exalt the tourism as an activity of territorial character, which is related directly with the people, their social and cultural organization, their inner institutional and environmental links. one of the principal characteristics of the new rural territories is its heterogeneity on increase boosted by the diversifying in society demands for the country, and it is expressed on multifunctionality, this term increases the traditional productive vision of the agrarian sector, and entails the revalue of territories from new productive perspectives. tourism is a collective-social practice which is outlined like one of the main suppliers of economic activities in rural areas, that also involves excluded sectors of the labor market (youngsters, women and the elderly). in consequence, the rural tourism constitutes an alternative for diversifying rural community incomes and a strategic axis for the rural territory development. nevertheless, it is necessary to bear in mind the restrictions that the activity has, as not every territory has tourist vocation. palabras clave: multifuncionalidad rural, ingresos rurales no agrícolas, nueva ruralidad, territorio, desarrollo rural con enfoque territorial. key words: rural multifunctionality, not agriculturalists rural income (irna), new ruralty, territory, rural development with territorial approach (dret). introducción la mayoría de los espacios rurales de américa latina refleja territorios compuestos por comunidades campesinas en situación de pobreza, donde sus recursos territoriales físicos, naturales y sociales, que comprenden el capital rural, se encuentran en peligro de degradación o extinción. la pugna constante del campesinado por su derecho al desarrollo ha hecho reflexionar a las instituciones en proceso de desarrollo a favor del campo, basadas en la evolución del concepto de la rural o “nueva ruralidad” y el análisis integral de los territorios. esta nueva ruralidad reconfigura la visión, los propósitos y las medidas de los procesos de desarrollo en el ámbito rural. el -iicaen su documento de nueva ruralidad (2000), sostiene que las realidades en las américas no se deben soslayar y los acuerdos y voluntad política no se pueden desconocer, por lo que es importante crear formas innovadoras de desarrollo sostenible en el marco de la democracia representativa y participativa; de acuerdo con esto define el desarrollo rural sostenible como “el proceso de transformación de las sociedades rurales y sus unidades 508 agron. colomb. 28(3) 2010 territoriales, centrado en las personas, participativo, con políticas específicas dirigidas a la superación de los desequilibrios sociales, económicos, institucionales, ecológicos y de género, que busca ampliar las oportunidades de desarrollo humano”. esto supone un ajuste entre los objetivos sociales y humanos, los medios disponibles y la posibilidad del cálculo económico, teniendo en cuenta especificidades y valoraciones características en la diversidad de los territorios rurales. a raíz de conceptos como los expuestos, ortíz et al. (2004) señala que la actualidad exige realizar lecturas más integrales y comprensivas de los territorios rurales, por lo que surgen concepciones frescas que conciben lo rural como espacios territoriales que van más allá de lo agropecuario y en donde se privilegia la pluriactividad de los sistemas de producción y la multifuncionalidad de los espacios territoriales. lo que se ha denominado como “enfoque territorial del desarrollo rural” (dret), que schejtman y berdegué (2004) resumen en el concepto de desarrollo territorial rural (dtr) y lo definen como “un proceso de transformación productiva e institucional en un espacio rural determinado, cuyo fin es reducir la pobreza rural”. la transformación productiva tiene el propósito de articular competitiva y sustentablemente la economía del territorio hacia mercados dinámicos. el desarrollo institucional tiene los propósitos de estimular y facilitar la interacción y la concertación de los actores locales entre sí o con los agentes externos relevantes, e incrementar las oportunidades para que la población pobre participe del proceso y sus beneficios. según rojas (2008) la nueva ruralidad amplía el concepto de agricultura y las dimensiones del medio rural, por cuanto acentúa los encadenamientos urbano-rurales, el empleo rural no agrícola, la provisión de servicios ambientales, las certificaciones agroambientales o “sellos verdes”, los pueblos como centros de servicios, el papel activo de las comunidades u organizaciones sociales, y la diversidad ecológica-cultural como patrimonio. lo que se puede resumir en la interrelación de las dimensiones territoriales como eje de desarrollo rural. en efecto, los espacios rurales no sólo son el trasfondo donde ocurren cosas (producciones, actividades de ocio), sino que también se han convertido en cosa consumible: el consumo del espacio rural como espacio en sí (nogar, 2008), por consiguiente los espacios rurales vislumbran una serie de nuevos productos y servicios que se convierten en alternativa productiva y de desarrollo. la aproximación a la ruralidad desde una perspectiva del territorio, de las interrelaciones rural-urbano y de las múltiples opciones que ofrece, tanto en el ámbito agrícola como en el no agrícola, nos proporciona múltiples oportunidades para contribuir al desarrollo iica (2000), por tanto el reto implica cambios en la institucionalidad de la agricultura y de lo rural y un esfuerzo de reflexión y creación de alternativas innovadoras. uno de los principales sistemas productivos alternativos rurales es el turismo rural (tr), que despliega una serie de servicios y productos generadores de ingresos adicionales o ingresos rurales no agrícolas (irna), por lo que se presenta como opción complementaria de la actividad agrícola, que gana competitividad cuando es la familia rural la emprendedora, trayendo de la mano valores territoriales materiales e inmateriales. el iica es una de las instituciones que más importancia le ha dado al tema del tr en el marco del dret en latinoamérica, brindando acompañamiento e investigación en temas e iniciativas relacionadas. en su documento “propuesta de tr para la región andina”, leal (2008) señala que los inicios de turismo rural se ubican en iniciativas, en su mayoría, de emprendedores rurales que identificaron oportunidades de negocio para atender una incipiente demanda, así como proyectos desarrollados en los últimos años con el apoyo de agencias de cooperación al desarrollo, organizaciones no gubernamentales (ong), empresas privadas y emprendedores con nuevas iniciativas. el tr se ha dividido en modalidades específicas incluidas en la normatividad del sector turismo, con la particularidad de desarrollarse en espacios rurales; dentro de estas modalidades se encuentra el ecoturismo, el agroturismo y el turismo comunitario y de aventura como sus principales exponentes. en términos de impacto del tr, desde la perspectiva agropecuaria y de desarrollo rural barrera (1998) indica que se pueden abordar los siguientes aspectos: diversificación, creación de empleo y fomento del arraigo rural, protagonismo de la mujer y los jóvenes, revalorización del patrimonio cultural, arquitectónico, antropológico, paleo-arqueológico y ambiental, incremento de los ingresos del establecimiento por agregado de valor, mejora de la comercialización de la producción y fomento de la asociatividad. el objetivo general del artículo propone considerar al tr como una alternativa estratégica de revitalización territorial rural, partiendo de lineamientos propuestos por el dret, que contemplan la aparición de nuevas redes loca5092010 pérez: el valor estratégico del turismo rural como alternativa sostenible de desarrollo territorial rural les de desarrollo en torno al tr como factor innovador y artífice de una nueva identidad territorial. capital rural: fuente de la multifuncionalidad y diversificación en los territorios rurales en la concepción de la nueva ruralidad y el dtr prevalecen enfoques más integrales que en los procesos de desarrollo, desplazando a lo sectorial como factor primordial. dentro de esta nueva percepción el centro de los modelos de desarrollo se considera al territorio, que conjugando algunas definiciones se puede sintetizar en: el producto de una construcción social a través del tiempo en un espacio físico, en donde la identidad se convierte en la estructura de un capital (comprendido por variables de tipo: natural, físico y social) inherente a cada territorio, y la base de un sentido de propósito de desarrollo concertado y compartido por agentes públicos y privados. el dret procura eludir la equivalencia de “rural similar a lo agropecuario”, focalizando el proceso de desarrollo en el protagonismo de los actores locales y en sus capacidades de superación. para su logro enfatiza los vínculos con mercados dinámicos, con la innovación tecnológica, con la capacidad para reformas institucionales, con la descentralización y los gobiernos locales, y con la concertación social intersectorial público-privada. es asi como, el dret supone la capacidad de incrementar la competitividad sistémica de un territorio priorizando el aumento del conocimiento y del avance y gestión tecnológica. entonces, se puede afirmar que los espacios rurales son diversos y se pueden diferenciar en territorios que, según rodríguez-pose (2001), incluyen la heterogeneidad y complejidad del mundo real, sus características medioambientales específicas, sus actores sociales y su movilización en torno a movimientos y estrategias directas, así como la asistencia y acceso a los recursos estratégicos para el desarrollo productivo y empresarial. el capital rural es el potencial endógeno de desarrollo en un territorio, definido por sus características específicas ya sean de tipo natural, físicas y sociales, y es la base de los procesos productivos en los espacios rurales por ser el principal proveedor de bienes y servicios para las agroindustrias o directamente para los consumidores, por esta razón se puede ver como un activo patrimonial territorial. la especificidad del capital rural de un territorio brinda el carácter multifuncional único de cada territorio, que se refleja en las cuatro dimensiones básicas que ordenan el planteamiento de desarrollo sostenible de la agricultura: la ambiental, la social, la económica y la político-institucional. la multifuncionalidad de un territorio está dada por las características del capital rural y sugiere su potencial productivo convirtiéndose en el sustento de la diversificación de las actividades rurales agrícolas tradicionales, que en bid (2000) definen en su concepción amplia, territorial y multisectorial, comprendiendo gran variedad de actividades: agropecuarias, forestales, pesqueras, agroindustriales y agroalimentarias, así como también en las áreas de educación y salud, mejoramiento infraestructural, transportes, actividades financieras, minería, energía, turismo, entre otras, o como la han definido diversos autores la “pluriactividad rural”. según barrera (2007) la modificación de la función productiva tradicional de muchas empresas agropecuarias ha surgido básicamente por dos causas: diversificación del riesgo y necesidad de generación de ingresos adicionales a los agrícolas o ingresos rurales no agrícolas (irna), y señala algunas actividades en el marco de pluriactividad rural que en europa, donde nace el modelo de la multifuncionalidad, se vienen realizando: • actividades semiagrícolas, especialmente la venta de productos agrícolas en el propio predio y con diversos grados de agregación de valor. • recreación y turismo, basados en los recursos del establecimiento: camping, agroturismo, sistema de alojamiento del tipo “bed a breakfast”, granjas museos, caza, pesca, granjas educativas, etc. • acuerdos de cooperación con organismos para la manutención del paisaje, producción de energía eólica, etc. • otras actividades económicas que produzcan autoempleo del propietario predial o aún empleos fuera del campo, que lo convierte en agricultor part-time. en conclusión, lo que se extrae de los procesos de diversificación productiva es que pueden articular competitiva y sustentablemente la economía de un territorio a mercados dinámicos, incorporando innovaciones en productos, procesos y gestión, que se presentan como una alternativa tangible de desarrollo. turismo rural: una actividad productiva territorial el tr se basa en el desarrollo, aprovechamiento y disfrute de productos turísticos alternativos y se perfila como una de las actividades que más integra las dimensiones de la ruralidad y concentra el carácter multifuncional de un 510 agron. colomb. 28(3) 2010 territorio. aparicio (2004) ilustra la idea del tr, entendido como motor de desarrollo local, y aduce que el tr es fundamental para una comunidad en la que la industria no lo es de ninguna forma, presentandose como un sector que genera puestos de trabajo y riqueza. la funcionalidad turística es, por consiguiente, un criterio más de delimitación territorial. turismo rural el concepto de turismo rural recoge una cantidad considerable de definiciones, se destacan gannon (1994) que define al tr como “toda la gama de actividades y amenidades provistas por campesinos y personas rurales para atraer turistas a su área, para así generar un ingreso extra para sus negocios” y garcía (1996) quien afirma “es aquella actividad que se basa en el desarrollo, aprovechamiento y disfrute de nuevos productos presentes en el mercado e íntimamente relacionados con el medio rural” . dentro de las modalidades que puede asumir el turismo rural se encuentran el agroturismo que se refiere a experiencias con las actividades productivas cotidianas de los campesinos, el ecoturismo en forma de actividades de esparcimiento en el medio rural ambientalmente responsable, el turismo cultural que, basado en manifestaciones culturales relevantes de un territorio rural, crea productos propios, el turismo aventura es un tipo de turismo activo con deportes de aventura que toman como escenario los espacios rurales naturales, el turismo deportivo tiene por objetivo acoger a las personas interesadas en realizar deportes en escenarios naturales o acomodados en el entorno rural, el turismo científico tiene como base la exploración de cualidades naturales o técnicas relevantes, el turismo educativo se basa en experiencias educativas inmersas en espacios rurales, turismo salud actividades que implican el cuidado de la salud y el bienestar del turista, turismo gastronómico motivado por las riquezas gastronómicas de cada destino, y una modalidad relevante en términos de desarrollo rural territorial, el turismo comunitario en el que prevalece la valoración de la identidad cultural y el fomento de las actividades vivenciales dentro de los núcleos comunitarios. el tr toma todos los recursos rurales, los combina y organiza de manera muy diversa en productos turísticos que pueden ofrecer actividades variadas y definen las posibilidades que presentan los territorios rurales en el desarrollo de esta nueva actividad productiva. barrera et al. (2009) señalan que el tr no es un negocio de hotelería, sino uno que ofrece a los visitantes la singularidad de la cultura y los paisajes de las zonas rurales, volcados en un producto turístico cargado de identidad local. identidad territorial insumo base del turismo rural los territorios rurales son espacios que reúnen los fenómenos de la sociedad y parten de un proceso de construcción social en el que la identidad se presenta como su mayor componente. debuyst (2009) argumenta que el territorio es un substrato de identidad que puede combinarse con la comunidad, la etnia, un medio social rural o urbano, la nación y corresponde a una realidad vivida o representada, con un dominio más o menos fuerte. por tanto, se puede afirmar que la identidad está implícita en los contextos locales de cada territorio, construidos a través de los años desde los fundadores mismos de una comunidad, fortalecidos y establecidos como lo auténtico de un pueblo y que a la vez representa el principal factor diferenciador entre las comunidades globales. un elemento importante para tener en cuenta es el efecto de los procesos de globalización en la pérdida de identidad, fenómeno que se viene presentando principalmente en las grandes ciudades que hacen parte del caudal dinámico de información e intercambio cultural constante, dándose de alguna forma una reconfiguración de los espacios, manteniéndose con mayor fortaleza las identidades locales de pequeños territorios que hoy conocemos como lo rural. ante la globalización se hace necesario reivindicar esos valores que identifican una comunidad, de esta manera una identidad conservada y bien caracterizada en un territorio rural se perfila en un factor de desarrollo endógeno, el cual se convierte en la fuente de procesos de diferenciación productiva que benedetto (2006) define como marca distintiva de un territorio, rasgo de competitividad o definición estratégica de un perfil productivo, marketing territorial, lógicas de prestigio de los productos, de las formas artesanales, de las condiciones de producción, etc. partiendo de la concepción que presenta barrera et al. (2009), que el turismo se inserta en un espacio que ya presenta para habitantes y visitantes imágenes basadas en las ideas y creencias pre-turísticas. para los habitantes, en función de sus producciones tradicionales, y para los visitantes, en función de sus consideraciones sobre la ruralidad, sus habitantes y actividades. por tanto, la apertura de los territorios rurales al turismo conlleva un fuerte impacto en la dimensión simbólica de ambos grupos. 5112010 pérez: el valor estratégico del turismo rural como alternativa sostenible de desarrollo territorial rural la identidad de un grupo y de sus miembros se revela en los momentos de relaciones “efectivas” con otro grupo y sus miembros, sea en intercambios o cooperaciones, sea en enfrentamientos, igualitarios o no debuyst (2009). el turismo rural es una fuente de relaciones con una identidad local con grupos externos, representados en este caso por los turistas, por lo que los proyectos de desarrollo en este ámbito, deben partir de la base del respeto por lo que se tiene y se hace en un territorio, destacandose la identidad local. un producto turístico capaz de evocar sensaciones, que contiene una gran carga de experiencias emocionales, apuesta sin duda a un enfoque marcado hacia el patrimonio cultural (tangible e intangible) y contribuye a conformar la identidad propia de los diferentes destinos turísticos, dotándolos de un carácter singular y auténtico que se perfila como una de las principales corrientes de elección de destino por los turistas mundiales. el valor estratégico del turismo rural: la dinámica evolución de la economía sectorial y global impulsa a los productores rurales a la búsqueda de estrategias adaptativas, obligándolos a una transformación socioproductiva y espacial. por consiguiente, el turismo aparece como una estrategia de diversificación de ingresos para comunidades rurales y un eje táctico para el dret freiría (2003). el turismo puede ser el incentivo para el desarrollo local de un gran número de zonas rurales. este sector en auge permite dinamizar las actividades económicas tradicionales y valorizar las particularidades culturales locales, ofreciendo posibilidades de empleo a jóvenes de zonas rurales y frenando con ello el éxodo rural. rodríguez-pose (2001) señala que el turismo es uno de los pocos subsectores de la economía que posee la versatilidad y flexibilidad necesaria para adaptare a las condiciones propias de cada territorio y de cada población. de acuerdo con las anteriores afirmaciones, y respecto al vínculo estratégico entre el desarrollo territorial y el sector turismo, se puede señalar el valor estratégico del tr como factor dinamizador en procesos de desarrollo, complementando con la cita que leal (2008) hace al enfoque que la organización mundial del turismo (omt) da al tr con perspectiva de desarrollo territorial involucrando a los sectores agrícola y el turismo: “se complementan a partir de sus recursos y sus potencialidades para plasmarse en un negocio que resulta novedoso para ambas actividades, en la búsqueda de una mejor calidad de vida para los actores involucrados directa o indirectamente”. el tr es una actividad complementaria de las economías del medio rural, tanto por sus efectos en el desarrollo socioeconómico como en su incidencia positiva en materia de generación de empleo y valoración de los recursos rurales. montiel et al. (2000) señalan al tr como un proceso turístico que tiene como destino el aprovechamiento de las potencialidades y particularidades propias del ambiente rural, con el fin de satisfacer las “necesidades” del que viaja y el afán de desarrollo local, de las comunidades rurales, manteniendo niveles aceptables de impacto sobre sus recursos y la rentabilidad de la empresa que comercializa el producto. esta definición abarca los valores estratégicos y de sostenibilidad del tr en los procesos de desarrollo rural y resalta el enfoque que se le debe dar al desarrollo de nuevos productos o estrategias de desarrollo territorial que involucren al tr como eje principal. el tr pretende valorar la tradición e identidad de las comunidades rurales, implementar actividades que generen condiciones convergentes de participación en el adecuado uso de la naturaleza, y facilitar la comercialización de los productos regionales. como punto de comparación se pueden tomar diversos estudios y experiencias a nivel mundial que indican qué tan valioso puede ser el uso del tr en procesos de dret. por ejemplo, aparicio (2004) señala que en la serranía de cuenca (españa) el turismo se ha convertido en los últimos años en el motor que genera rentas adicionales a las obtenidas en el sector primario, y es, por tanto, un elemento clave del desarrollo rural de esta comunidad. y casos en que el tr ha aportado en el sector agropecuario como señala barrera (2007), que en algunos países cuyos principales productos de exportación fueron afectados por caídas del precio internacional trayendo de la mano crisis sociales importantes al derrumbarse sus mercados, numerosos productores comenzaron a volcarse hacia el turismo utilizando la capacidad instalada ociosa de sus establecimientos, como en el caso del eje cafetero de colombia y los productores de cacao de tabasco en méxico. los principales puntos a tener en cuenta para señalar al tr como alternativa estratégica de dtr pueden ser: • casi todas las localidades rurales poseen algún atractivo para el turista basta con hacer un correcto inventario turístico para identificar los posibles productos de tr. • se realiza sin dejar de lado las labores habituales del campo: es una actividad complementaria que en principio no tiene por qué desplazar las habituales. 512 agron. colomb. 28(3) 2010 • la demanda mundial por productos de tipo rural crece: se observa una tendencia creciente de los turistas que se interesan por la vida rural. • fuente alternativa de empleo rural: crea empleos rurales no agrícolas para la familia campesina, incluyendo fuertemente a la mujer y los jóvenes rurales. • reduce considerablemente el abandono del campo: efecto del punto anterior. los objetivos a los que apunta el tr como estrategia de desarrollo, deben partir de la integración con el resto de las actividades económicas, que dé lugar a una diversificación productiva del área rural y propicie la aparición de iniciativas tendentes a mejorar la presentación del patrimonio inmobiliario, reactivar el comercio, promover el sector artesanal, impulsar las industrias agroalimentarias con recursos locales, etc. la naturaleza del negocio del tr permite su construcción en un versátil instrumento para el dret, en la medida que exige la participación de diversos agentes de una región y sistematiza conocimientos locales que orienta a la generación de valor. por esa razón, el turismo rural viene aplicándose en varias zonas como expresión práctica articuladora de soluciones para problemas económicos y laborales, al amparo de un renovado vínculo urbano – rural dinamizador del mercado. freiría (2003). debilidades del turismo rural hay que considerar en el caso del tr y los escenarios donde se desarrolla, que éste ha surgido originariamente junto a otras actividades primarias, por ello es fundamental no perder la esencia, ni las actividades propias de cada lugar, ya que en ese caso se estaría corriendo el riesgo de ofrecer un producto que, perdiendo dicha originalidad, se convierta en moda y como tal en algo pasajero. aparicio (2004) ilustra las debilidades del tr en la serranía de cuenca con el estancamiento de las actividades económicas tradicionales, ya que el turismo se muestra como una actividad dinámica, y ello explicaría que este sector acaparara en españa el mayor porcentaje de inversión a pesar de que técnicos e investigadores advirtieran que el turismo no era la panacea de los males del mundo rural. el tr como se expone en el artículo puede ser una alternativa para que comunidades rurales salgan de su estancamiento y se incorporen al progreso, pero solamente eso, una alternativa, el tr no ha de ser nunca, de forma exclusiva, el motor del desarrollo rural (ivars, 1997). hay que aclarar que el tr no es la única solución a los problemas que plantea el desarrollo, ni todas las zonas rurales están predispuestas a esta actividad. sería un error considerar este sector como la única alternativa posible a la agricultura o a otra actividad económica local con dificultades. una visión errónea del potencial turístico local puede provocar un sobredimensionamiento de los proyectos, con efectos negativos sobre el medio ambiente (contaminación, degradación de los emplazamientos naturales, etc.), la cultura (pérdida de la identidad local, etc.), la actividad económica del territorio (dependencia, aumento del coste de la vida, endeudamiento de los municipios, etc.); y una mala percepción de las características y especificidades del territorio, hace que sea inadecuada la elaboración de una oferta turística local original y competitiva, añadiendo las dificultades e impactos negativos que el ajuste a la demanda turística y las tendencias del mercado pueden ocasionar en la configuración de un territorio rural. desafíos que presenta el turismo rural en colombia este artículo pretende resaltar la importancia general, positiva y negativa que presenta el tr, e indica la importancia de formular proyectos de investigación donde se identifiquen oportunidades, debilidades y riesgos en los territorios rurales, los cuales apunten al desarrollo de proyectos de tr. los principales desafíos pueden ser: • elaborar políticas agrarias que orienten a que el campesinado sea el beneficiario directo del tr y no actores externos a los territorios. • disminuir los impactos negativos que la actividad puede generar a nivel ambiental, social y cultural de los territorios vinculados. • mejorar la calidad de vida de los habitantes rurales y donde se valoren los activos ambientales, culturales históricos propios de cada territorio. • tener en cuenta el fortalecimiento de la identidad local como principal fuente de diferenciación y valoración de los territorios en el proceso de explotación del negocio del tr. conclusiones el tr es una actividad que se perfila como alternativa en el dret, productiva, que articula la multifuncionalidad rural y se convierte en un vínculo urbano-rural dinami5132010 pérez: el valor estratégico del turismo rural como alternativa sostenible de desarrollo territorial rural zador de la economía. se desarrolla en territorios rurales que presentan potencialidades de desarrollo y dinámicas turísticas muy dispares, las cuales se deben abordar como estrategias de intervención y políticas de actuación específicas para cada una de ellos. en definitiva, se deben conjugar los intereses del propio turismo, del medio ambiente y de la comunidad local, y cualquier actuación relacionada con el tr se ha de regir por los siguientes principios: el uso sostenible de los recursos, la revitalización de las economías locales y la integración de la población local en un proceso de desarrollo planificado y controlado, que implique la no masificación, y un bajo impacto. por todo esto, la gestión del turismo rural debería estar íntimamente relacionada con la gestión del espacio rural y el ordenamiento del territorio. la única manera de confirmar que un territorio posee verdaderamente un potencial de desarrollo turístico, que justifique unas determinadas inversiones, es a través de una evaluación rigurosa que tenga en cuenta la oferta, la demanda, la competencia, las tendencias del mercado y los impactos. la presencia del estado brindando capacitación, promoción y asociativismo, a través de un programa de turismo rural, puede ayudar a que los residentes rurales y las familias de los productores desarrollen el negocio. el tr es una actividad productiva que como todas depende de la calidad de sus productos, pero en este caso la calidad se representa por lo auténtico, donde la identidad es su principal indicador; la identidad no es sinónimo de estático, es un proceso en constante cambio, pero estos cambios son menos dinámicos en los ámbitos rurales, es allí donde permanecen más intactos y revalorizan los territorios. literatura citada aparicio, a. 2004. el turismo rural: una de las alternativas al desarrollo rural en la serranía de cuenca. cuadernos de turismo 13, 73-89. barrera, e. 1998. situación del turismo rural en la república argentina. en: congreso internacional de turismo rural y desarrollo sustentable. universidad federal de santa maría, santa maría, brasil. barrera, e. 2007. el turismo rural: un agronegocio para el desarrollo de los territorios rurales. en: vieytez, c. (ed.). agronegocios alternativos, enfoque, importancia y bases para la generación de actividades agropecuarias no tradicionales. editorial hemisferio sur, buenos aires. barrera, e., o. bringas, h. thome, m. abraham y m. villani. 2009. materiales de curso postgrado en alta dirección en turismo rural. facultad de agronomía, universidad de buenos aires, buenos aires. benedetto, a. 2006. identidad y territorio: aportes para la revalorización de procesos de diferenciación productiva en áreas de co-existencia geográfica. en: rimisp, http://www. rimisp.org/ getdoc.php?docid=3762; consulta: diciembre de 2010. bid. 2000. informe anual sobre actividades de desarrollo rural. washington dc. debuyst, f. 2009. lógicas y sentidos de los enfoques territoriales. polis 8(22), 21-37. freiría, g. 2003. el turismo rural como promotor del empleo y las microeconomías en el desarrollo territorial rural. en: seminario sobre turismo rural y su contribución a la creación de empleo y a la conservación del patrimonio asunción. omt, asunción. gannon, a. 1994. rural tourism as a factor in rural community economic development for economies transition. j. sustain. tourism 1(1-2), 51-60. garcía c., j.l. 1996. el turismo rural como factor diversificador de rentas en la tradicional economía agraria. estudios turísticos 122, 45-59. iica, 2000. nueva ruralidad. en: serie documentos conceptuales. dirección de desarrollo rural sostenible, iica, panamá. ivars, j. 1997. ¿constituye el turismo la mejor apuesta para el desarrollo rural? pp. 675-684. en: valenzuela r., m. (ed.). los turismos de interior: el retorno a la tradición viajera. universidad autónoma de madrid, madrid. leal, m. 2008. propuesta de turismo rural para la región andina. en: iica, http://www.iica.int/esp/organizacion/ltgc/agroturismo/proyectosandina/resumenpropuestaturismoruralandino.pdf; consulta: diciembre de 2010. montiel r., s., r. estévez p. y a. oliveros b. 2000. turismo rural y desarrollo local en cuba. geographicalia 1, 37-51. nogar, g.a. 2008. el turismo rural como estrategia incluyente. teorización e investigación empírica. en: boletín de turismo rural, http: //www.turismoruralbolivia.com/img/gracielanogar.pdf; consulta: diciembre de 2010. ortiz, c., m. pérez. d. castillo y a. muñoz. 2004. zonas de reserva campesina. aprendizaje e innovación para el desarrollo rural. javegraf, bogotá. rodríguez-pose, a. 2001. el papel de la oit en la puesta en práctica de estrategias de desarrollo económico local en un mundo globalizado. en: hegoa, http://www.hegoa.ehu.es/dossierra/ dhl/rodriguezposeelpapeldelaoit.pdf; consulta: diciembre de 2010. rojas l., j. 2008. la agenda territorial del desarrollo rural en américa latina (en línea). observatorio de la economía latinoamericana no. 96, http://www.eumed.net/cursecon/ecolat/la/08/jrl. htm; consulta: diciembre de 2010. schejtman, a. y j.a. berdegué. 2004. desarrollo territorial rural. debates y temas rurales 1. rimisp; centro latinoamericano para el desarrollo. santiago. resumen abstract se estudió el efecto de diferentes rangos del espectro sobre el crecimiento de plántulas de brócoli. se usaron películas plásticas de color amarillo, azul, naranja, transparente, y sin cobertura (control), para obtener los diferentes espectros. las semillas se sembraron en suelo. al momento de la siembra se extendieron las coberturas de color, 60 cm sobre la superficie del suelo. después de 30 días de la germinación se realizó el trasplante y se determinaron el área foliar, la materia seca, la altura y el diámetro del tallo. las plántulas restantes se sembraron en parcelas diseñadas completamente al azar, con cuatro replicas. durante la fase de semillero, las plántulas expuestas a la cobertura roja mostraron mayor producción de materia seca (0,21 g) que con los otros colores, incluso que con el control (0,14 g). las plántulas bajo la cobertura azul tuvieron la menor producción de materia seca (0,03 g). esta tendencia se mantuvo en campo, a pesar de que ahí las plantas crecieron a plena exposición solar. de nuevo, las plantas provenientes de la cobertura roja mostraron el mejor crecimiento, diámetro y peso de la pella. los cambios en la morfología y la producción fueron negativos en el control y bajo las coberturas amarilla, azul, naranja y transparente, respecto al color rojo. este efecto se atribuyó a que la longitud de onda selectiva de las coberturas produce un efecto estimulante sobre las plántulas en semillero, proporcionándoles ventajas fitotécnicas mediante la alteración del espectro. the effect of different light spectrum ranges on broccoli seedling growth was studied by covering the seedbed with yellow, blue, red, orange and transparent plastic films, leaving an uncovered control. at the moment of sowing the seeds in the soil, the colored covers were extended 60 cm above soil surface. thirty days after germination, the seedlings were transplanted to the field. at that moment, some plantlets were taken out to measure leaf area, dry matter content, plant height and stem diameter of some plantlets were measured. the rest of them were planted in completely randomized plots with four replications per treatment. during the early (seedbed) vegetative stage, the plantlets grown under red cover reached higher dry matter production (0.21 g) than the other treatments or the control, which reached 0.14 g, whereas the plantlets under blue cover showed the poorest dry matter content (0.03 g). this trend was maintained during the field stage, despite the fact that plants there grew fully exposed to sunlight. in effect, red film covered plants showed larger head weight and diameter, as well as better growth. yield and morphology showed negative results under yellow, blue, orange and transparent covers when compared to those growing under red cover. this effect is here attributed to the differential stimulating effect of the tested light wavelengths on the plantlets during the seedbed stage, which confers concomitant phytotechnical advantages. key words: wavelength, photomorphogenesis, emerson effect, transmission. palabras clave: longitud de onda, fotomorfogénesis, efecto emerson, transmitancia. fecha de recepción: 12 de octubre de 2008. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 grupo de investigación ecofisiología vegetal, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 2 autor de correspondencia. fanor.casierra@uptc.edu.co agronomía colombiana 27(1), 49-55, 2009 efecto de la exposición del semillero a coberturas de colores sobre el desarrollo y productividad del brócoli (brassica oleracea var. italica) effect of seedbed exposition to colored covering on development and productivity of broccoli (brassica oleracea var. italica) fánor casierra-posada1, 2 y javier f. rojas b.1 introducción en colombia, el área cultivada en brócoli se incrementó 42,3% en 2007, con respecto al año anterior. en el mismo año, se sembraron 714 ha, con un rendimiento de 14,7 t ha-1. el área sembrada se concentró en cundinamarca, cauca y antioquia, los cuales participan, respectivamente, con 44,8; 23,8 y 21,0% del área sembrada a nivel nacional (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2008). se han realizado ensayos para evaluar la respuesta de las plantas a la luz de diferentes colores. es así como se encontró que la regulación de la posición de las hojas de arabidopsis sp. es altamente dependiente de la luz azul y roja (inoue et al., 2008). igualmente, en arabidopsis, el espectro de acción para la degradación del criptocromo cry2, dependiente de la luz, tiene un pico de actividad a 380 nm, al igual que el cofactor de pterina (hoang et al., 2008). estos resultados son una evidencia de la reacción de 50 agron. colomb. 27(1) 2009 las plantas a la luz azul y roja, en los cuales están involucrados los criptocromos y los fotocromos, respectivamente. la radiación roja, y específicamente la relación rojo/rojo lejano (r/fr), afecta la concentración de nitratos en brassica campestres, a tal punto que cuando las plantas se exponen a una relación r/fr del orden de 1,5, se reduce el contenido de nitratos en los tejidos, cuando las plantas adicionalmente están expuestas a un contenido medio de nutrientes en el sustrato (dan et al., 2005). en agricultura se ha sacado ventaja de la utilización de los colores para incrementar el rendimiento y el crecimiento en diferentes especies vegetales. plantas de acalypha hispaniolae que crecieron en materas de color verde con un sombreado de 60% desarrollaron brotes 10% más largos, con 10% más de materia seca en los brotes y 23% más flores que las que crecieron en materas de color blanco, con el mismo nivel de sombra (svenson, 1993). adicionalmente, el color reflejado por la superficie del suelo a las hojas en desarrollo de daucus carota tuvieron una influencia sobre la producción y la composición de la parte comestible de las raíces (antonious y kasperbauer, 2002). se encontró que las mallas polisombra de color azul y rojo tienen un efecto sobre el crecimiento y la floración de diferentes materiales genéticos de phalaenopsis sp.; la malla roja indujo precocidad en la mayoría de las variedades evaluadas, mientras que las plantas que crecieron bajo mallas de color azul desarrollaron mayor área foliar (leite et al., 2008). dado que se deben presentar a los cultivadores alternativas de cultivo que incrementen el rendimiento, el objetivo del presente estudio fue la evaluación del efecto de cubrimientos de diferentes colores sobre el crecimiento y la calidad de plántulas de brócoli (brassica oleracea var. italica) en la fase de semillero, y sus posteriores consecuencias sobre la productividad en cultivo definitivo sin cubrimiento alguno. metodología el ensayo se desarrolló en predios de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia uptc, ubicada a 5° 32’ n, 73° 22’ w y 2.810 m de altitud, con temperatura media de 13°c, precipitación anual de 617 mm y humedad relativa (hr) de 80%, y estuvo compuesto por dos fases. la primera de ellas fue la etapa de plántulas en semillero, y la segunda, consistió en el crecimiento de las plantas en campo, luego del trasplante. en la primera fase, se tomaron semillas de brócoli (brassica oleracea var. italica) variedad calabrés, y se colocaron en semilleros en suelo. aproximadamente, 60 cm por encima de la superficie del suelo de cada semillero, se colocaron cubiertas de polietileno coloreado sostenidas con postes de madera, las cuales se mantuvieron durante toda la fase de semillero. las características de los cubrimientos de color se describen en la tab. 1. la transmitancia de las diferentes coberturas de color se determinó en el rango de la luz visible (400-700 nm), con un espectrofotómetro hach dr/2000 (hach company, usa), y la transparencia se midió con un luxómetro 0500 (testoterm messtechnik, lenzkirch, alemania). tabla 1. valores promedio de las características de las coberturas colocadas sobre el semillero en plantas de brócoli. color transmitancia (%)1 transparencia (%) iluminación (lx) amarillo 11,1 ± 0,2 43,5 19.256,6 azul 2,6 ± 0,5 36,6 16.186,8 rojo 78,2 ± 5,8 52,0 23.013,0 naranja 73,3 ± 4,8 51,7 22.896,8 transparente 83,1 ± 5,9 81,5 36.070,1 control ----100 44.223,0 1 el valor promedio se encuentra acompañado de la desviación estándar. las mediciones se realizaron en el rango de 400-700 nm. treinta d después de la germinación, se sacaron las plántulas, y en 40 de ellas se determinó el efecto de las coberturas de color sobre su calidad, mediante la medición del diámetro basal del tallo, determinado cerca de cuello de la raíz, la altura de la plántula, el área foliar, medida con un analizador licor 3000a (li-cor®, lincoln, ne, usa), y el peso seco total, por secado en estufa a 105°c hasta temperatura constante. luego de las mediciones, se sembraron las plántulas restantes en campo, en parcelas de 6 m2 (3 x 2 m) por tratamiento, con arreglo completamente al azar. en campo, las plantas se desarrollaron sin ningún tipo de cobertura y estuvieron listas para cosechar 85 d después del trasplante, acorde con la ficha técnica del material vegetal (semicol, 2008). al momento de la cosecha se realizaron mediciones en 20 plantas por tratamiento, con la misma metodología que en la fase de semillero. se determinaron el diámetro de la pella, el peso seco y fresco de la pella; la longitud del tallo (sin la flor); el diámetro basal del tallo; el área foliar, y el peso seco total de la planta. el trabajo consistió en un ensayo factorial, cuya fuente de variación fue el color de la cobertura plástica, colocada sobre los semilleros (amarillo, azul, rojo, naranja, transparente y control sin cobertura). cada tratamiento se replicó cuatro veces. la información se evaluó mediante un análisis de varianza (anava) y la prueba de separación de promedios de tukey (p≤0,05). 512009 casierra-posada y rojas b.: efecto de la exposición del semillero a coberturas de colores sobre el desarrollo y productividad del brócoli... el análisis estadístico se realizó mediante la aplicación de spss® (statistical product and service solutions, chicago, illinois, usa nov. 2002), versión 11.5.1. resultados y discusión fase de semillero en las plántulas que crecían en el semillero se encontró diferencia significativa (p≤0,01) para la variable área foliar. las plantas presentaron un área 41,5% mayor de hojas, cuando crecieron bajo la cobertura roja, en comparación con las que crecieron sin cobertura. entre las coberturas transparente y naranja no hubo diferencia significativa con las plantas del control. las plantas bajo las cubiertas amarilla y azul desarrollaron un área foliar significativamente menor que las plantas sin cubrimiento, cuyos valores alcanzaron 48,4 y 74,3%, respectivamente, menos que las plantas del tratamiento control, sin cobertura (tab. 2). cabría la posibilidad de que la reducción del área foliar en plantas expuestas a la cobertura de color azul se debiera al sombreado causado por la cubierta (63,4%); sin embargo, esto no parece ser posible dado que las plantas de brócoli incrementan el área foliar cuando se exponen a la sombra (francescangeli et al., 2007). estos autores encontraron que la exposición de plantas de brócoli a un sombreado de 70% incrementó su área foliar alrededor de 48% con respecto a las plantas a plena exposición. este es un mecanismo de adaptación de las plantas en condiciones de baja iluminación, a través del cual, y mediante el incremento del área foliar, pueden tener una mayor área capturadora de luz (schulze et al., 2005). adicionalmente, la cobertura transparente redujo la entrada de luz en 18,5%, pero este valor no fue suficiente para que se causara diferencia significativa con el control en el área foliar; por tanto se debe pensar que la proporción alta del color azul con respecto al rojo podría ser la responsable de la reducción tan drástica en el área foliar cuando se exponen las plantas a la cobertura azul, y del incremento, cuando las plantas crecen bajo la cobertura de color rojo. se debe considerar que los rangos máximos de absorción de las clorofilas se encuentran en los rangos del azul-violeta (400-500 nm) y del naranja-rojo (600-700 nm) del espectro visible (mc donald, 2003); por tanto, las plantas expuestas a estos colores se verían favorecidas por una mayor absorción de los quanta por parte de las clorofilas. sin embargo, en el caso del área foliar, así como para las demás variables evaluadas en el presente trabajo, la cobertura azul tuvo un efecto reductor del crecimiento, mientras que el color rojo lo favoreció, lo cual se podría explicar a través del llamado efecto emerson, mediante el cual, al proporcionar luz roja de longitud de onda corta (670 nm) al tiempo que longitudes de onda más largas (700 nm), la tasa de fotosíntesis es mayor que la suma de las tasas de fotosíntesis originadas por una sola clase de longitud de onda. en la fotosíntesis cooperan dos fotosistemas, y las longitudes de onda larga son absorbidas sólo por el fotosistema i. el fotosistema ii absorbe longitudes de onda menores a 690 nm, y para una máxima eficiencia debe cooperar con el fotosistema i (taiz y zeiger, 2000; mc donald, 2003). en cuanto al peso seco total de las plántulas, aquellas que crecían bajo la cobertura de color rojo acumularon 44,8% más masa seca que las plantas del tratamiento sin cobertura, con diferencias significativas (p≤0,01). no hubo diferencia entre las plantas bajo la cubierta naranja ni transparente con el tratamiento control. al igual que para el área foliar, las plantas bajo las coberturas amarilla y azul acumularon menos peso seco total que las plantas del control, con valores 49,8 y 76,1%, respectivamente, menores que el alcanzado por el promedio de las plantas del tratamiento control (tab. 2). se puede suponer que las plántulas mantenidas bajo la cobertura de color rojo presentaron una tasa de fotosíntesis neta superior a aquellas que crecieron expuestas a los detabla 2. parámetros de crecimiento determinados en plántulas de brócoli expuestas a coberturas de diferentes colores, al momento del trasplante. color de la cobertura área foliar (cm2) peso seco total (g) altura de planta (cm) diámetro del tallo (mm) amarillo 17,58 b 0,073 a 10,57 a 1,84 b azul 8,75 a 0,034 a 9,76 a 1,42 a rojo 48,29 d 0,210 c 18,33 c 2,72 d naranja 32,00 c 0,143 b 15,31 b 2,13 bc transparente 27,80 c 0,128 b 14,13 b 2,22 c control 34,12 c 0,146 b 13,79 b 2,19 c promedios con letras distintas en cada columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,01). 52 agron. colomb. 27(1) 2009 más tratamientos, lo que pudo ser consecuencia del efecto emerson, como ya se mencionó. adicionalmente se debe considerar que las plantas de brócoli presentan una alta tasa de crecimiento relativo (relative growth rate, rgr) en los primeros días luego de la germinación; posteriormente este tasa se reduce (lópez-berenguer et al., 2006). por consiguiente, es de suponer que las plántulas expuestas al color rojo estaban favorecidas por una mayor rgr en la etapa de semillero, efecto que se mantuvo en campo en la segunda etapa del presente ensayo, como se discutirá más adelante. la cubierta de color rojo indujo una altura 32,9% mayor que las plantas del tratamiento control. en cuanto a la variable altura de planta, se presentó diferencia altamente significativa (p≤0,01). las plántulas desarrollaron 29,2% menos altura cuando crecieron bajo la cobertura azul, en comparación con aquellas sin cubrimiento (tab. 2). al igual que en el presente ensayo, se ha encontrado también que durante el almacenamiento in vitro de plantas de brócoli, la luz roja fue más efectiva que la luz azul o blanca. la luz roja incrementó y mantuvo intactas las hojas, así como los azúcares solubles en el tallo. adicionalmente, la exposición de las plántulas a la luz roja incrementó la materia seca y el contenido de clorofila, mientras que con la exposición de las plántulas a luz azul, las plántulas respondieron con una reducción en el contenido de clorofila y en la longitud de los tallos (wilson et al., 1998a; 1998b). es conocida la influencia que tiene el fitocromo sobre las modificaciones fotomorfogénicas en plantas, como consecuencia de la relación de la radiación rojo/rojo lejano. es así como la forma pr del fotocromo absorbe la luz roja con un pico máximo de absorción a 666 nm (taiz y zeiger, 2000; wang y deng, 2002). una de estas modificaciones inducidas por la acción de esta forma del fitocromo es la elongación de tallos en algunas plantas. cuando plantas de brócoli se expusieron a diferentes niveles de sombreado, se obtuvo como respuesta la elongación de tallos en plantas sombreadas (francescangeli et al., 2007), lo cual fue justificado a través de una promoción de la forma pr del fitocromo, que absorbe la radiación roja, y la consecuente disminución de la forma pfr, provocando una disminución en la degradación de auxinas; se promovió así la elongación de tallos (schmitt et al., 1999). la variable diámetro basal del tallo de las plántulas que crecieron en los semilleros presentó diferencia altamente significativa (p≤0,01) (tab. 2). las coberturas transparente y de color amarillo no indujeron diferencia significativa en las plántulas, con aquellas del tratamiento control. la cobertura de color rojo indujo un mayor diámetro basal del tallo, cuyo valor superó en 24,0% el alcanzado por las plantas del control. las plantas que se desarrollaron bajo las cubiertas de colores amarillo y azul presentaron valores inferiores a los controles, cuyos valores fueron 15,9 y 35,3%, respectivamente, menos que las plantas del control. de hecho, tanto el crecimiento primario (en altura), como el secundario (en grosor) de los tallos se ven favorecidos por una alta tasa de crecimiento relativo, la cual tiene lugar en brócoli, en las primeras semanas luego de la germinación, como explican lópez-berenguer et al. (2006), dado que debe existir una proporcionalidad en los dos tipos de crecimiento, de tal manera que para que haya un suficiente suministro de agua y minerales del suelo, en los órganos aéreos, se debe incrementar de manera proporcional el diámetro del tallo, como consecuencia del aumento en la cantidad de xilema y floema. sería posible pensar que el efecto encontrado en cuanto al crecimiento y la calidad de las plantas fue consecuencia de un incremento de la temperatura; sin embargo, para obviar esta posibilidad se contempló dentro del ensayo la utilización de una cubierta transparente, para mantener una temperatura y humedad relativa equivalente a la que se presentaba bajo las demás coberturas, por el efecto invernadero. adicionalmente, se tuvo la precaución de que la cobertura estuviera únicamente en la parte superior del semillero, para así lograr una suficiente circulación de aire en el microclima en el que crecían las plantas. de esta manera se garantizaba que el efecto obtenido sobre el crecimiento de las plantas se debía al espectro y no a otros factores adicionales como temperatura y humedad relativa. al respecto, leite et al. (2008) concluyeron también que en phalaenopsis sp., las ventajas fototécnicas en cuanto a la precocidad en la floración y el área foliar, obtenidas mediante la utilización de mallas polisombra de color, eran la consecuencia de la alteración del color y no a diferencias en la cantidad total de radiación transmitida ni a diferencias en la transmisibilidad térmica. fase de campo llama la atención de que la misma tendencia encontrada al evaluar las plántulas del semillero expuestas a las coberturas de diferente color se mantuvo cuando las plantas fueron transferidas a campo, a pesar de que ya en el cultivo definitivo las plantas no estaban expuestas a ningún tipo de cobertura. en lo referente a la longitud del tallo, los de las plántulas que habían sido expuestas a la cobertura de color rojo en la tapa de semillero tuvieron tallos 9,1% más largos que las plantas control. las cubiertas de color azul 532009 casierra-posada y rojas b.: efecto de la exposición del semillero a coberturas de colores sobre el desarrollo y productividad del brócoli... y amarillo indujeron una reducción en la longitud del tallo del orden de 31,2 y 14,3%, respectivamente, en relación con las plantas del control sin cobertura. la misma tendencia se presentó para la variable diámetro basal del tallo. las plántulas que crecieron bajo la cobertura roja, en la etapa de semillero, desarrollaron tallos 11,3% más gruesos que los tallos de las plantas del tratamiento control, mientras que las cubiertas azul y amarilla redujeron el diámetro de los tallos en 51,7 y 30,9%, respectivamente, en relación con los tallos de las plantas control (tab. 3). para ambas variables evaluadas se encontró diferencia altamente significativa (p≤0,01). el efecto de la cobertura de color naranja sobre ambas variables no indujo diferencias significativas. el desarrollo del área foliar al momento de la cosecha fue 18,3% mayor en las plantas que se habían expuesto a la cobertura roja durante el semillero, que en las plantas del control. esta variable mostró diferencia estadísticamente significativa (p≤0,01). las coberturas azul y amarilla redujeron el área foliar en valores de 53,3 y 37,6%, respectivamente, en relación con el control (tab. 4). no se encontró diferencia significativa entre el control y en tratamiento con cubierta naranja o transparente. es un hecho que los tratamientos realizados a las plántulas de brócoli durante la fase de semillero, que coincide con la etapa juvenil de las plantas, inciden en el comportamiento de las plantas en la etapa de cultivo en campo (tan, 1999). el diámetro del tallo y el área foliar de las plántulas de semillero son de vital importancia para que las plantas de brócoli respondan a los estímulos externos, durante la fase juvenil, que determinarán posteriormente la calidad de la planta en el cultivo. kagawa (1965) reportó un diámetro mínimo crítico de 3,5 mm en el tallo y 5-6 hojas expandidas, para plantas de brócoli ‘de cicco’, para que pudieran responder a tratamientos como la vernalización. adicionalmente se menciona que la fase juvenil en brócoli culmina cuando las plantas tienen más de cuatro hojas de una longitud mayor a 20 mm (wiebe, 1990). por otro lado, se debe considerar que en brócoli la máxima eficiencia foliar expresada como asimilación neta media (net assimilation rate, nar) presenta los valores más elevados en las primeras fases de crecimiento, hasta 31 d después del trasplante (rincón et al., 1999); por tanto, debido a que las plantas provenientes del semillero con cobertura roja se habían fortalecido con características morfológicas que las hacían más vigorosas, como unos mayores valores del área foliar, peso seco y asimilación neta media, sería de esperarse que esas plántulas tuvieran en campo un mejor desempeño, como evidentemente sucedió, en comparación con las plántulas expuestas a colores diferentes al rojo. tomando en consideración las apreciaciones anteriores y que la fase juvenil en las brásicas se define como el intervalo entre la germinación y la posibilidad de la plántula tabla 3. valores promedio de las características de crecimiento al momento de la cosecha en plantas de brócoli expuestas a coberturas de diferentes colores. color de la cobertura diámetro de la pella (cm) peso seco de la pella (g) longitud del tallo (cm) diámetro del tallo (cm) amarillo 8,27 b 11,43 b 27,86 bc 2,32 b azul 6,05 a 8,16 a 21,98 a 1,62 a rojo 12,96 e 18,21 d 34,88 e 3,74 e naranja 10,03 cd 15,89 cd 29,31 cd 3,23 cd transparente 9,32 bc 16,20 cd 25,41 ab 2,99 c control 10,66 d 15,62 c 31,96 de 3,36 d promedios con letras distintas en cada columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,01). tabla 4. valores promedio de las características de crecimiento de la planta y calidad del producto, al momento de la cosecha, en brócoli expuesto a coberturas de diferentes colores (continuación). color de la cobertura área foliar por planta (cm2) peso seco total por planta (g) peso fresco de la pella (g) amarillo 341,03 b 70,01 b 89,42 b azul 232,56 a 45,57 a 61,42 a rojo 580,17 d 106,62 e 166,97 d naranja 486,89 c 88,97 cd 139,54 c transparente 446,80 c 80,75 c 131,74 c control 498,79 c 91,74 d 141,86 c promedios con letras distintas en cada columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,01). 54 agron. colomb. 27(1) 2009 para responder a los factores ambientales que inducen la floración (friend, 1985), se consideraría que esta fase culminaría alrededor del tiempo en que las plántulas se transfieren a sitio definitivo en el cultivo, puesto que en el presente ensayo las plántulas se trasplantaron 30 d luego de la germinación, y por tanto, fue en la etapa de semillero cuando las plántulas recibieron el estímulo de los colores de las diferentes coberturas, mientras se encontraban aún en la etapa juvenil, así que una vez estimuladas por el color de la cobertura, cabe asumir que el efecto se mantendría durante la etapa del cultivo. de hecho, la cobertura de color rojo indujo en las plántulas las mejores características morfológicas, superando las plántulas desarrolladas bajo otras coberturas, y esta ventaja se mantuvo durante la fase de cultivo en campo, puesto que las plántulas se habían estimulado durante la fase juvenil. el peso seco total fue afectado por las coberturas de color. es así como la cobertura de color rojo, colocada durante la fase de semillero incrementó 16,2% la acumulación total de materia seca en la planta al momento de la cosecha, en relación con el control sin cobertura. la cubierta de color azul redujo la materia seca total en 53,3%, y a su vez, la cubierta amarilla la redujo 23,6%, en comparación con las plantas del control. no se encontró diferencia significativa entre las plantas que se habían expuesto al color naranja y el control. por último, la cobertura transparente produjo 11,8% menos materia seca que las plantas del control (tab. 4). esta variable arrojó diferencia altamente significativa (p≤0,01). el incremento del peso seco total producido por las plantas que se habían expuesto a la cobertura de color rojo fue evidente, a pesar de que la cobertura presentó un sombreado equivalente a 48%; por tanto, al analizar el sombreado, la materia seca se debió reducir, acorde con los resultados reportados por francescangeli et al. (2007), quienes encontraron que a los 84 d después del trasplante, la exposición de plantas de brócoli a 35 y 70% de sombra redujo la producción total de materia seca en 4,1 y 36,1%, respectivamente. sin embargo, en el presente ensayo, la sola exposición de las plántulas a la cobertura de color rojo durante la fase de semillero fue suficiente para que la producción de materia seca se incrementara. en lo que respecta a las variables que determinan la calidad del producto, se encontraron diferencias estadísticamente significativas (p≤0,01) para todas aquellas evaluadas. la exposición de las plántulas a la cobertura de color rojo durante la fase de semillero incrementó 12,9% el diámetro de la pella, 16,6% su peso seco y 17,7% su peso fresco, en comparación con las pellas cosechadas en plantas del tratamiento control, sin cubrimiento durante el semillero. por el contrario, las coberturas azul y amarilla redujeron 43,7 y 23% el diámetro de la pella, 48 y 26,9% su peso seco, y 56,6 y 36,9% su peso fresco, en relación con las pellas del control. los pesos fresco y seco de la pella no se vieron afectados significativamente por las coberturas naranja y transparente, en relación con el control. no se encontró diferencia estadísticamente significativa entre el valor del diámetro de la pella de plantas expuestas a la cobertura naranja y el control, pero sí entre la cobertura transparente y el control, en donde las pellas de plantas que se expusieron a la cubierta transparente durante el semillero desarrollaron pellas de un diámetro 12,7% menor que las cosechadas en plantas del tratamiento control (tab. 4). como conclusión se puede tomar en consideración que la exposición de las plantas a la cobertura roja presentó las mejores características en las plantas, como respuesta morfogénica inducida por la captura de la luz roja por parte de los fitocromos. los resultados presentados en el presente trabajo tenían una aplicación práctica, debido a que la estimulación de las plántulas a través de las cubiertas de color sucede en la etapa de semillero, pero el efecto se mantiene en las plantas transferidas a campo. para las condiciones de los cultivadores de hortalizas esta metodología resultaría de fácil aplicación, dado que las áreas por cubrir en el semillero son pequeñas. sin embargo, se debe tener en cuenta que en brásicas, en varios de los ensayos reportados por otros autores, mencionan una influencia varietal en los resultados, como es el caso de la producción total de biomasa y el tipo de crecimiento (beberly et al., 1986). agradecimientos este estudio fue desarrollado con el apoyo de la dirección de investigaciones (din) de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, en el marco del plan de trabajo del grupo de investigación ecofisiología vegetal, adscrito al programa de ingeniería agronómica de la facultad de ciencias agropecuarias. literatura citada agronet. 2008. área cosechada, producción y rendimiento de brócoli, 1997-2007. en: agronet, http://www.agronet.gov.co; consulta: 27 de noviembre de 2008. antonious, g.f. y m.j. kasperbauer. 2002. color of light reflected to leaves modifies nutrient content of carrot roots. crop sci. 42, 1211-1216. beberly, r.b., m. jarrelw y j. letey. 1986. a nitrogen and water response surface for sprinkler-irrigated broccoli. agron. j. 78, 91-94. 552009 casierra-posada y rojas b.: efecto de la exposición del semillero a coberturas de colores sobre el desarrollo y productividad del brócoli... dan, k., y. yamato y s. imada. 2005. effects of light intensity and red/far-red photon flux ratio on nitrate concentration and nitrate reductase activity in komatsuna. hort. res. japan 4(3), 323-328. francescangeli, n., m.a. sangiacomo y h.r. martí. 2007. vegetative and reproductive plasticity of broccoli at three levels of incident photosynthetically active radiation. span. j. agric. res. 5(3), 389-401. friend, d.j.c. 1985. brassica. pp. 48-77. en: halevy, a.h. (ed.). crc handbook of flowering. vol ii. crc press, boca raton, fl. hoang, n., j.-p. bouly y m. ahmad. 2008. evidence of a light-sensing role for folate in arabidopsis cryptochrome blue-light receptors. mol. plant 1(1), 68-74. inoue, s., t. kinoshita, a. takemiya, m. doi y k. shimazaki. 2008. leaf positioning of arabidopsis in response to blue light. mol. plant 1(1), 15-26. kagawa, a. 1965. studies on the effect of thermo-induction in floral initiation of italian broccoli. res. bull. 21. faculty of agriculture, gifu university, yanagido. leite, c.a., r.m. ito, g.t.s. lee, r. ganelevin y m.â. fagnani. 2008. light spectrum management using colored nets aiming to controlling the growth and the blooming of phalaenopsis sp. acta hort. 770, 177-184. lópez-berenguer, c., c. garcía-viguera y m. carvajal. 2006. are root hydraulic conductivity responses to salinity controlled by aquaporins in broccoli plants? plant soil. 279, 13-23. mc donald, m.s. 2003. photobiology of higher plants. john wiley & sons, west sussex, uk. rincón, l., j. saez, j.a. pérez c., m.d. l. gómez y c. pellicer. 1999. crecimiento y absorción de nutrientes del brócoli. invest. agr. prod. prot. veg. 14(1-2), 225-236. schmitt, j., s.a. dudley y m. pigliucci. 1999. manipulative approaches to testing adaptive plasticity: phytochrome-mediated shade-avoidance responses in plants. amer. nat. 154, 43-54. schulze, e.-d., e. beck y k. müller-hohenstein. 2005. plant ecology. springer verlag, heidelberg, alemania. semicol. 2008. brócoli calabrés. en: semicol, http://www.semicol. com.co; consulta: 25 de septiembre de 2008. svenson, s. 1993. shading and pot color influence growth and flowering of strawberry firetails. proc. fla. state hort. soc. 106, 286-288. taiz, l. y e. zeiger. 2000. physiologie der pflanzen. spektrum verlag, heidelberg, alemania. tan, d.k.y. 1999. effect of temperature and photoperiod on broccoli development, yield and quality in south-east queensland. ph.d. thesis. school of land, crop and food sciences. the university of queensland, brisbane. wang, h. y x.w. deng. 2002. phytochrome signalling mechanism. pp. 1-28. en: somerville c.r. y e.m. meyerowitz (eds.). the arabidopsis book. american society of plant biologists. rockville, md. wiebe, h.j. 1990. vernalisation of vegetable crops a review. acta hort. 267, 323-328. wilson s.b., k. iwabuchi, n.c. rajapakse y r.e. young. 1998a. responses of broccoli seedlings to light quality during lowtemperature storage in vitro: i. morphology and survival. hortscience 33, 1253-1257. wilson s.b., k. iwabuchi, n.c. rajapakse y r.e. young. 1998b. responses of broccoli seedlings to light quality during lowtemperature storage in vitro: ii. sugar content and photosynthetic efficiency. hortscience 33, 1258-1261. total polyphenolics, antioxidants, and cytotoxic activity of infusions from soursop (annona muricata) leaves from two mexican regions received for publication: may 12, 2022. accepted for publication: july 28, 2022 doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.102621 1 departamento de posgrado tecnológico nacional de méxico, instituto tecnológico roque, celaya, guanajuato (méxico). 2 departamento de ingeniería agroindustrial, universidad de guanajuato, celaya, guanajuato (méxico). 3 facultad de ciencias agrícolas, universidad autónoma de chiapas, huehuetán, chiapas (méxico). 4 unidad de tecnología de alimentos, universidad autónoma de nayarit, tepic, nayarit (méxico). * corresponding author: jesus.rodriguez@ugto.mx agronomía colombiana 40(2), 300-310, 2022 abstract resumen infusions of soursop or graviola (annona muricata l.) leaves have been used as alternative medicine for their phytochemical composition, pharmacological and cytotoxic activity that are related with antibacterial, antioxidant, and anticancer activities. infusions of soursop leaves were obtained at 5, 10, and 15 min in samples collected from the chiapas and nayarit regions of mexico. total soluble phenols (tsp), f lavonoids (fc), condensed tannins (ct), total anthocyanins (ac), antioxidant activity, attenuated total ref lectance – fourier transform infrared spectroscopy analysis (ftir-tra), cytotoxic activity in mcf7 and ht-29 cell lines were evaluated. the average contents of tsp, fc, ct and ac were as follows: 0.229±0.006 mg gallic acid equivalents ml-1, 0.177±0.003 mg catechin equivalents ml-1, 0.298±0.012 mg cyanidin 3-glucoside equivalents ml-1, and 0.189±0.003 mg catechin equivalents ml-1, respectively. the ftir-atr analysis determined carbonyl, hydroxyl, ester, and carboxylic acid groups. the antioxidant activity of 2,2-diphenyl1-picrylhydrazyl (dpph) and 2,2’-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (abts) were 0.446±0.014 and 3.53±0.515 mm trolox equivalents ml-1, respectively. the extraction yields of tsp, fc, ct, and ac by infusion were 88.41, 66.12, 34.93, and 56.09%, respectively. the antioxidant activity was 50.77% for abts and 21.44% for dpph. cytotoxic activity was present against the mcf7 (80%) cell line. the infusions had high polyphenol contents, antioxidant and cytotoxic activities. las infusiones de hojas de guanábana (annona muricata l.) se han utilizado como medicina alternativa por su composición fitoquímica, actividad farmacológica y citotóxica, que les confieren actividad antibacteriana, antioxidante y anticancerígena. las infusiones de hojas de guanábana se obtuvieron a 5, 10 y 15 min en muestras colectadas de las regiones de chiapas y nayarit en méxico; se evaluaron fenoles solubles totales (fst), f lavonoides (f), taninos condensados (tc), antocianinas totales (at), actividad antioxidante, ref lectancia total atenuada por análisis de espectroscopia infrarroja transformada de fourier (ftir-atr) y actividad citotóxica en líneas celulares mcf7 y ht-29. el contenido promedio de fst, f, tc y at fue de 0.229±0.006 mg equivalentes de ácido gálico ml-1, 0.177±0.003 mg equivalentes de catequina ml-1, 0.298±0.012 mg equivalentes de cianidina 3-glucósido ml-1 y 0.189±0.003 mg equivalentes de catequina ml-1 respectivamente. el análisis ftir-atr determinó grupos carbonilo, hidroxilo, éster y ácidos carboxílicos. la actividad antioxidante por 2,2-difenil-1-picrilhidracilo (dpph) y 2,2’-azino-bis-3-etilbenzotiazolina-6-ácido sulfónico (abts) fue de 0.446±0.014 y 3.53±0.515 mm equivalentes de trolox ml-1 respectivamente. los rendimientos de extracción de fst, f, tc y at mediante infusión fueron 88.41, 66.12, 34.93 y 56.09 respectivamente. la actividad antioxidante fue 50.77% de abts y 21.44% de dpph. se presentó actividad citotóxica contra la línea celular mcf7 (80%). las infusiones presentaron un alto contenido de polifenoles, actividad antioxidante y citotóxica. key words: antioxidant capacit y, cell viabilit y, tannins, f lavonoids, anthocyanins. palabras clave: capacidad antioxidante, viabilidad celular, taninos, f lavonoides, antocianinas. total polyphenolics, antioxidants, and cytotoxic activity of infusions from soursop (annona muricata) leaves from two mexican regions polifenoles totales, antioxidantes y actividad citotóxica de infusiones de hojas de guanábana (annona muricata) de dos regiones de méxico claudia grijalva-verdugo1, jesús rubén rodríguez-núñez2*, carlos alberto núñez-colin2, césar leobardo aguirre-mancilla1, diana montoya-anaya1, juan manuel villareal-fuentes3, rosendo balois-morales4, and maría guadalupe rodríguez-carrillo2 introduction soursop belongs to the annona genus, which contains more than 160 species. the soursop tree is distributed in tropical regions around the world, most of the year it tends to bloom and is evergreen (terán-erazo et al., 2019). nowadays, soursop is an important economic crop in mexico, venezuela, brazil, and colombia because of the fruits. the main growing regions in mexico are the tropical areas, located in nayarit, chiapas, colima, michoacán, and veracruz states (jiménez-zurita et al., 2016; escobedo-lópez et al., 2018; sader, 2020). in 2019, the mexican government reported https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.102621 301grijalva-verdugo, rodríguez-núñez, núñez-colin, aguirre-mancilla, montoya-anaya, villareal-fuentes, balois-morales, and rodríguez-carrillo: total polyphenolics, antioxidants, and cytotoxic activity of infusions from soursop (annona muricata) leaves from two mexican regions a national production of 30,790 t of soursop, with a commercial value of 248,170 million mexican peso (siap, 2019). many plant species are rich sources of natural bioactive compounds and could have a diverse variety of biological effects; they have long been employed in alternative medicine because of their therapeutic potential and health advantages (etheridge & derbyshire, 2019). due to the pharmacological, phytochemical, and toxicological effects as well as for their pharmacokinetics, most therapies in mexican folk medicine are administrated in the form of infusions. these beverages are the first alternative usually suggested by “yerberos” or traditional healers for health care (alonso-castro et al., 2017). the infusions consist of an aqueous extraction prepared by pouring boiling water on the leaves and then letting them steep for 5-15 min (coz-bolaños et al., 2018). several studies report the phenolic characterization of methanolic (saklar et al., 2015; nam et al., 2017; olugbuyiro et al., 2018) and ethanolic (roduan et al., 2019) infusions of the leaves of soursop; however, due to their easy preparation, infusions are extensively used to treat various diseases and this nutraceutical potential is associated with their phenolic compounds including f lavonoids, tannins, and anthocyanins (coria-téllez et al., 2019; balderramacarmona et al., 2020; nguyen et al., 2020). an analytical method used to study important bioactive compounds, such as phenols, is the fourier transform infrared spectroscopy-attenuated total ref lectance (ftir-atr) (daud et al., 2016; hidalgo et al., 2019; ibrahim et al., 2021) that allows identifying functional groups that absorb in the mid-infrared and produce particular signal vibrations of the molecular bonds. the resulting spectrum is known as the sample fingerprint (grijalva-verdugo et al., 2018). soursop leaf infusions show antibacterial (iyanda-joel et al., 2019), antifungal (folorunso et al., 2019), antiprotozoal (calzada et al., 2020), and antiviral activity (balderramacarmona et al., 2020); and they protect against oxidative stress that could prevent hypertension (ola-davies et al., 2019), diabetes (rahayu et al., 2019), inflammation (cercato et al., 2021), obesity (sasso et al., 2019), and cancer (coriatéllez et al., 2019; hassan et al., 2019). some cytotoxic studies of a. muricata extract have been conducted against hela (coria-téllez et al., 2019), mda, and skbr3 (gavamukulya et al., 2014) cell lines. the anticancer activity of a. muricata is attributed to acetogenin content that are fatty acid metabolic derivatives of long chains (35 to 37 carbon atoms). these compounds contain a terminal α-β-unsaturated or saturated γ-lactone group, together with their central regions with one to three rings of tetrahydrofuran or tetrahydropyran (aguilar-hernández et al., 2020; grba et al., 2022). the concentrations of phenolic compounds in leaves are inf luenced by the time of harvest, the growth environment, the soil type, the solar exposure, and the site of production (guzmán-maldonado et al., 2020). these factors inf luence the content of phenolic compounds in the infusions; however, the main factor is the amount of leaves used and the steeping time of the aqueous preparation (pérez-burillo et al., 2018). many studies approached the relationship of steeping time and migration of polyphenolic compounds into herbal infusions (rusak et al., 2008; ramalho et al., 2013; pérezburillo et al., 2018). in this sense, hardoko et al. (2015) and hardoko et al. (2018) assayed the effect of soursop leaves processed as black and green tea with times of extraction for 15, 30, and 45 min; and they characterized the content of phenols, tannins, and f lavonoids. several studies report the phenols and antioxidants in soursop leaf infusions using 10 min of steeping time and 90°c temperature (innocentukachi & onukwugha, 2019). irawan and mahmudiono (2018) used 70ºc water and a steeping time of 4 min, and cercato et al. (2021) used water at 100°c and 15 min of steeping. but few studies have reported the polyphenolic compounds and antioxidant activity of the aqueous extracts of soursop leaves in mexico (coria-téllez et al., 2019; balderrama-carmona et al., 2020). however, there are limited reports about the relationship between production site, phenolic content, antioxidant capacity, and steeping time for soursop leaf infusions from mexico. the aim of this study was to evaluate the polyphenolic composition, antioxidant activity, cytotoxic activity, and the effect of steeping time of infusions from mexican soursop leaves collected from the regions of chiapas and nayarit. materials and methods plant samples annona muricata leaves were collected from two mexican states, nayarit (tepic, 21°30’0” n, 104°54’0” w) and chiapas (cantón el carmen, 14°46’24” n, 92°13’24” w), in july-august 2020. the selection of the plant material was made considering their healthy phytosanitary characteristics. the leaves were freeze-dried (labconco, lyph lock 4.5, usa), milled (electric mill, nutribullet, los angeles, 302 agron. colomb. 40(2) 2022 usa) and stored (two weeks) in closed plastic bags (ziploc) at room temperature in the absence of light until analyses. infusion preparation tea bags for herbal teas were used for the infusion preparations. each bag of tea, containing 3 g of lyophilized soursop leaves, were infused in 240 ml of boiling water and allowed to steep for 5 min, 10 min, and 15 min; afterwards the infusions were allowed to cool to room temperature and tsp, fc, ct, ac and antioxidant activity were determined (coz-bolaños et al., 2018). methanolic extraction yields the polyphenolic compounds from soursop leaves were extracted using solutions of water/methanol (me), ratio 70:30 and 40:60 (v:v) for total soluble phenols and f lavonoids, and absolute methanol was used for tannins. the mixtures were prepared in a ratio 10:1 (m:v), then stirred for 10 min, centrifuged at 5000 rpm for 10 min, and the supernatant were filtered using a whatman filter paper and the same analyses as for infusions were made (deshpande & cheryan, 1985; singleton et al., 1999; dewanto et al., 2002). total soluble phenols total soluble phenols (tsp) were determined by spectrophotometric methods using folin-ciocalteu’s reagent (hycel), according to singleton et al. (1999) with some modifications as follow: an aliquot (60 µl) of soursop infusion was mixed with 240 µl of distilled water and 60 µl of folin-ciocalteu reagent were added. the samples were then stirred and left to steep for 6 min. finally, 600 µl of 7% (w/v) na2co3 (meyer) solution and 480 µl of distilled water were added and maintained in dark conditions for 90 min at room temperature. absorbance was read at 750 nm using a multiskan go (thermo fisher scientific, 51119200, usa). a gallic acid (fermont) standard curve (acid gallic = 0.2643(abs750) 0.006, r 2=0.9898) was elaborated using known concentrations (0.200 – 0.020 mg ml-1). the results were expressed as milligrams of gallic acid equivalents per milliliter (mg gae ml-1). flavonoid content the f lavonoid content (fc) was determined following the procedure described by dewanto et al. (2002) with some modifications: 150 µl of soursop infusion was mixed with 45 µl of 5% (w/v) nano2 (j. t. baker) solution, 90 µl of recent prepared 10% (w/v) alcl3 (j. t. baker) and 300 µl of 1 m naoh (j. t. baker) were added. the mixture was brought to 1.5 ml with distilled water, mixed and left to repose for 5 min. absorbance was measured against the blank at 510 nm using a multiskan go. catechin (sigma-aldrich®, usa) was used as a standard (catechin=0.5803(abs510) + 0.0538, r2=0.9817), and the solutions were prepared at 0.300-0.062 mg ml-1. the results were expressed as milligrams of catechin equivalents per milliliter (mg ce ml-1). condensed tannins the methodology reported by deshpande and cheryan (1985) was used with some modifications to determine condensed tannins (ct) in the infusions. a total of 200 µl of sample was reacted with 1 ml of a solution prepared in proportion 1:1 (v/v) from 1% vanillin (sigma-aldrich®, usa) (w/v, dissolved in methanol) and 8% hcl (j. t. baker) (v/v, dissolved in methanol) and incubated at a temperature of 30°c for 20 min. absorbance was read at 500 nm against the blank using a multiskan go. to estimate the concentration of tannins, a calibration curve with catechin (sigma-aldrich®, usa) (catechin=5.5325(abs500) 0.1577, r2 =0.9866) was obtained using known concentrations of catechin (0.750-0.031 mg ml-1). condensed tannin contents were expressed as milligrams of catechin equivalents per milliliter (mg ce ml-1). total anthocyanins the anthocyanin contents (ac) were studied according to the abdel-aal and hucl (1999) method with modifications. the infusion was measured and adjusted to ph 1 with 4n hcl. the sample was read in a multiskan go at 535 nm against the blank. total anthocyanin content per sample (mg ml-1) was calculated as cyanidin 3-glucoside: c =  a  ×  vol  × mw ×  1  × 106 ε 1000 sample wt where c is the concentration of total anthocyanin (mg ml-1), a is the absorbance reading, ε is the molar absorptivity (cyanidin 3-glucoside=25,965 cm-1), vol is the total volume of infusion, and mw is molecular weight of cyanidin 3-glucoside=449. antioxidant capacity (abts and dpph) the method of 2,2 -̓azino-bis(3-ethylbenzothiazoline6-sulfonic acid diammonium salt (abts) to evaluate the antioxidant capacity was carried out according to re et al. (1999). the radical abts+ was prepared dissolving 3.8 mg of the reactive abts (sigma-aldrich®, usa) in 1 ml of 2.45 mm potassium persulphate (fermont), and the mixture was kept in the dark at 4°c for 12 h before use. then 0.15 ml of the abts+ solution was diluted in 14 ml of phosphate buffer at ph 7.4 to obtain an absorbance of 0.7+0.020 at 734 nm using a spectrophotometer (hach dr3900, usa). the 303grijalva-verdugo, rodríguez-núñez, núñez-colin, aguirre-mancilla, montoya-anaya, villareal-fuentes, balois-morales, and rodríguez-carrillo: total polyphenolics, antioxidants, and cytotoxic activity of infusions from soursop (annona muricata) leaves from two mexican regions phosphate buffer was prepared by adding 8 g nacl, 0.2 g kcl and 1.44 g kh2po4 in 1 l of distilled water. first, the absorbance at initial time (t0) was measured in 990 µl of the diluted radical abts+ solution, and 10 µl of the soursop infusion was immediately added. the mix was kept in the dark at room temperature for 6 min; after that time the absorbance was measured at 734 nm (t6). the antioxidant capacity was calculated by comparing the absorbance values of the infusion to a trolox (sigma-aldrich®, usa) standard curve (trolox equivalent=0.0253(abs(t0-t6)) + 0.3864, r2=0.9878). the curve was obtained using known concentrations of trolox (3000-500 mm). the result was expressed as the equivalent trolox per milliliter (mmol te ml-1). the dpph antioxidant activity of infusions was determined using brand-williams et al. (1995) with some mod i f icat ions usi ng 2 , 2-d iphenyl-1-picr yl hyd ra z yl (dpph) (sigma-aldrich®, usa) as a free radical. a 200 µm dpph solution in methanol (reasol) was prepared. the solution was prepared on the same day of the analysis and the mixture was kept in the dark. a 180 µl aliquot of the dpph radical solution was mixed with 20 µl of the infusion in wells of a 96-well plate and kept in the dark for 30 min. absorbance was read at 515 nm in a multiskan go. the antioxidant activity was calculated using a trolox calibration curve (trolox equivalent= 0.0117(abs(t0-t30)) – 0.0286, r 2=0.9748). the antioxidant capacity value was expressed as trolox equivalents per milliliter (mmol te ml-1). ftir-atr spectroscopy analysis two g of milled leaves from each region were mixed with 40 ml of absolute methanol; the mix was sonicated for 10 min, and was allowed to rest for 24 h, after which it was filtered. this procedure was repeated twice, and the filtrates were mixed, then evaporated using a rotary evaporator (yamato scientific, re201) until a dark brown syrup was obtained. a small amount of me syrup was analyzed using ftir (perkinelmer, dynascan® brand spectrum 100 model) equipped with an attenuated total ref lectance interferometer (atr) at a temperature of 25±2°c. the spectra were obtained from 16 points with a resolution of 4 cm-1 in a region of 4000-500 cm-1 (ramírez-hernández et al., 2020). preparation of leaf extract for cytotoxic activity assay the procedure of coria-téllez et al. (2019) was used with some modifications; specifically, 630 mg of lyophilized and crushed soursop leaves were mixed with 15 ml of boiling water and the mixture was ground for 10 min, then allowed to steep until reaching room temperature. the mixture was centrifuged at 10,000 rpm for 10 min, and the supernatant was filtered through a 0.45 μm membrane. cytotoxic activity assay the tetrazolium salt (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5diphenyltetrazolium bromide) (mtt) assay was used to measure the cytotoxic activity of the extracts against mcf7, and ht-29 cells line according to the procedure described by coria-téllez et al. (2019). mcf7 cells were cultured in dulbecco’s modified eagle medium (dmem) (sigma aldrich); and the ht-29 cells were cultured in mccoy’s medium (gibco), both containing 10% (v/v) fetal bovine serum, 1% penicillin–streptomycin antibiotic solution, and 5 ml trypsin. the cells were cultured in a co2 incubator with 5% co2 at 37°c. the cells were seeded at a density of 1x104 cells per well, incubated for 24 h in darkness and exposed to various concentrations of aqueous concentrated extract (21, 10.5, and 5.25 mg ml-1). the cells were also treated with 50 μl of dimethylsulfoxide (dmso) (negative control). at the end of the treatment, the supernatant was removed in each well and replaced with 150 μl of mtt (3.33 mg ml-1) followed by incubation at the same conditions for 4 h. the reaction was stopped by adding 100 μl dmso to each well. the absorbance of each solution was read in a microplate spectrophotometer at 595 nm. statistical analysis all experiments were conducted in triplicate and data were presented as the means ± standard deviations. statistical analysis was performed using minitab 17 for windows (minitab statistical software, usa). significant differences between the samples were tested using analysis of variance (anova) followed by tukey’s test comparison (p<0.05). results and discussion total soluble phenols (tsp) tsp of samples ranged from 0.182 to 0.246 mg gae ml-1 (tab. 1). tsp in the extracts from nayarit region correlated with extraction time, the longer infusion time the higher the phenolic content, but not for the chiapas region. in leaves recollected in chiapas, at 10 min of extraction the phenolic content decreased; and it increased at 15 min of extraction, even though the infusion from chiapas reposed for 15 min and had the highest tsp (0.246±0.009). hardoko et al. (2015) analyzed soursop leaf samples at different time extractions and reported the highest concentration of tsp at 45 min of extraction (0.321 mg gae ml-1), while the lowest concentrations were at 15 min of extraction (0.200 mg gae ml -1). in accordance with the results obtained in this study, pérez-burillo et al. (2018) reported for white tea 304 agron. colomb. 40(2) 2022 that increasing the extraction time in the infusions also improved the phenolic extraction (about 10 min). the increase in tsp with respect to extraction time is related to the polarity and hydrophilicity of the bioactive compounds (kelebek, 2016). in addition, the water temperature used in the infusions (100°c) inf luences the extraction efficiency, because the heating process opens the vacuoles of the cells (hardoko et al., 2015) facilitating the migrations and solubility of polyphenols due to diffusion coefficients of the components to be extracted (saklar et al., 2015). flavonoid content (fc) for chiapas, the fc of soursop leaf infusion increased with time, reaching the highest content at 15 min, while nayarit had the highest concentration at 10 min (0.178 mg ce ml-1). after this time the content decreased, but it was not significant. several authors found the same effect for long infusion times. for example, saklar et al. (2015) report for green tea elevated catechin concentrations at the beginning of the infusion using water at 75°c and after this time the concentration increased. however, using water at 95°c the catechin content did not change significantly during steep time. therefore, increasing the steeping time of the infusion beyond 20 min would not result in a greater extraction of f lavonoids (saklar et al., 2015). ramalho et al. (2013) report that the catechin f lavonoid content decreased after 10 and 15 min for indian and british brands of black teas, but the brazilian brand tea continued increasing up to 30 min. the levels of f lavonoids in infusions are liable to change depending on the sample preparation conditions (jin et al., 2019). for example, long infusion times suggest that the f lavonoids as catechins can suffer epimerization (the f lavonoids are converted to their corresponding nonepi isomers) (saklar et al., 2015); and the high temperatures used in the extraction process could induce the f lavonoid oxidation resulting in damage to the f lavonoid compounds (hardoko et al., 2015). anthocyanin content (ac) the ac in chiapas infusions increased with the infusion time (tab. 1), meanwhile, nayarit infusions did not show the same behavior because at 10 min of infusion the ac decreased and increased at 15 min. the ac of infusions for the two regions ranged from 0.148 to 0.330 mg c3ge ml-1, and nayarit showed the highest content of ac at the three-repose time. a wide range of ac values has been reported for different infusion types, ranging from 0.126 to 1.645 mg c3ge ml-1 for hibiscus sabdariffa infusion (salmerón-ruiz et al., 2019), 0.119 mg c3ge ml-1 for hibiscus sabdariffa mixed with bilberry tea that contained berry fruits of aronia, black currant, rose hip, raspberry, bilberry, and blueberry (bratu et al., 2018). in this sense, the variables that have the greatest impact on anthocyanin extraction are the number of leaves, volume of water, water temperature, and repose time used in the infusion preparation. therefore, fewer leaves and a lower proportion of water allow for greater extraction efficiency, but it may take longer (talib et al., 2020). in addition, the use of high temperature water increases the extraction process that improves both anthocyanin solubility and diffusion coefficients (paraíso et al., 2021). however, high temperatures may not be suitable for anthocyanins, since they are susceptible to thermal degradations and could cause them to break down and lose their antioxidant activity and, consequently, their bioactivity (salmerón-ruiz et al., 2019). condensed tannins (ct) the ct content was increased according to the infusion time (tab. 1) that ranged from 0.131 mg to 0.219 mg ce ml-1. previous research reports the concentrations ranging table 1. phenolic contents and antioxidant activity of infusions from soursop leaves harvested in two mexican states. region time (min) tsp (mg gae ml-1) fc (mg ce ml-1) ac (mg c3ge ml-1) ct (mg ce ml-1) abts (mm te ml-1) dpph (mm te ml-1) nayarit 5 0.182±0.020b 0.176±0.011ab 0.318±0.028a 0.151±0.013de 1.21±0.065b 0.405±0.042ab 10 0.205±0.024ab 0.178±0.002a 0.247±0.030ab 0.199±0.006ab 1.33±0.075ab 0.440±0.041ab 15 0.221±0.008ab 0.175±0.019ab 0.330±0.052a 0.219±0.009a 1.24±0.073b 0.492±0.006a mean 0.202±0.006b 0.177±0.003a 0.298±0.012a 0.189±0.003a 1.26±0.031a 0.446±0.014a chiapas 5 0.235±0.012a 0.148±0.006b 0.148±0.022c 0.131±0.011e 1.19±0.007b 0.377±0.051b 10 0.207±0.012ab 0.168±0.005ab 0.175±0.027bc 0.166±0.011cd 1.28±0.060 b 0.381±0.018b 15 0.246±0.009a 0.171±0.007ab 0.219±0.029bc 0.185±0.003bc 1.47±0.082a 0.357±0.043b mean 0.229±0.006a 0.162±0.003b 0.181±0.012b 0.161±0.003b 1.31±0.031a 0.372±0.019b total soluble phenols (tsp); flavonoid content (fc); anthocyanin content (ac); condensed tannins (ct); antioxidant capacity (abts and dpph). mean is the average of the three repose times for each region for each phenolic and antioxidant activity. for each column, different lowercase letters indicate significant differences (p<0.05) between times measured by tukey’s multiple range test. for each column, different capital letters indicate significant differences (p<0.05) measured by tukey’s multiple range test. 305grijalva-verdugo, rodríguez-núñez, núñez-colin, aguirre-mancilla, montoya-anaya, villareal-fuentes, balois-morales, and rodríguez-carrillo: total polyphenolics, antioxidants, and cytotoxic activity of infusions from soursop (annona muricata) leaves from two mexican regions from 0.199 to 0.519 mg ce ml-1 (hardoko et al., 2015; hardoko et al., 2018). the variations in the concentrations reported in the literature can be attributed to the maturity and treatment of leaves and the temperature and time used for drying (jimenez-garcia et al., 2020). the time, water temperature, and type of extraction are also related to extraction conditions. this may explain the prevention of tannin oxidation by increasing the concentration of these compounds in the extract (castiglioni et al., 2015; silvaramírez et al., 2020). antioxidant activity the results of abts assays show that the infusions of chiapas have the higher antioxidant activity (1.47 mmol te ml-1) (tab. 1). the infusion time of 5 min has the lowest antioxidant activity with a significant increase only after 15 min from chiapas. this behavior is similar to that observed for tsp, ac, and ct. the abts results obtained in this study are lower than those obtained by kelebek (2016) for black tea (1.96 mmol te ml-1). almajano et al. (2008) report that the antioxidant activity of peppermint infusion and red tea was equal to 0.315 and 0.825 mmol te ml-1, respectively. this indicates that the antioxidant capacity of the soursop infusion is similar to that of the commercial teas. the dpph assays found that nayarit leaves infused for 15 min produce the highest dpph values (0.492 mmol te ml-1). there were significant statistical differences (p<0.05) in antioxidant activity depending on infusion time for nayarit, but not for chiapas. the behavior of antioxidant activity with respect to time of extraction for chiapas and nayarit was similar to tsp and ct behavior. jin et al. (2019) point out the inf luence of temperature and time of extraction on the antioxidant activity through dpph method, and they report a maximum at 10 min and 95°c, while after 30 min the activity decreased; however, at 65°c after 10 min the value increased significantly. it is important to note that no one method determines all the antioxidant compounds of a sample. for this reason, in this study, two methodologies were used to evaluate the antioxidant activity of the infusions obtained. the difference in the results between the abts and dpph was explained by the different compounds with antioxidant activity in the samples. these compounds have different reaction mechanisms and kinetics, due to their chemical structure and functional groups. however, both methods show a decrease in absorbance due to the reduction of radicals. on the one hand, the cationic form of the abts radical is reduced by the interaction with hydrogen or electron donor species, while the dpph radical is reduced in the presence of hydrogen donor antioxidants (brandwilliams et al., 1995; re et al., 1999; grijalva-verdugo et al., 2018; guzmán-maldonado et al., 2020). the high antioxidant activity of the infusions is due to the presence of phenolic compounds and secondary metabolites, such as alkaloids, vitamins, terpenoids, saponins, and essential oils produced for the high metabolic activity of the leaves; and all these compounds in the infusions of soursop leaves play an important role over their antioxidant activity (kelebek et al., 2016; menezes et al., 2019; roduan et al., 2019; balderrama-carmona et al., 2020; mannino et al., 2020; silva-ramírez et al., 2020). the reports about the antioxidant activity shows variations between the different authors, because the results are reported using different units (mg l-1 or µmol l-1). however, the use of these practices makes it difficult to understand the real contribution in terms of consumption by portion size (urías et al., 2020). in this research, the consumption of a portion (240 ml) of soursop leaf infusion contributes to antioxidant activity of 229 mm te per portion. the same activity is proportioned by drinking the same portion of apple juice. meanwhile, the same portion of red wine gives 1.8 times more antioxidant activity than soursop leaf infusion (park et al., 2018). methanolic extraction yields table 2 shows the polyphenolic contents and antioxidant activity of methanolic extract of soursop leaves. the results of methanolic extracts did not show significant differences between regions in the variables tested. however, the infusions showed significant differences (tab. 1) for tsp, fc, ac, ct and dpph, where a higher content of fc, ac, ct and dpph in the infusions was also observed table 2. phenolic contents and antioxidant activity of methanolic extracts from soursop leaves harvested in two mexican states. region tsp (mg gae ml-1) fc (mg ce ml-1) ac (mg c3ge ml-1) ct (mg ce ml-1) abts (mm te ml-1) dpph (mm te ml-1) nayarit 0.336±0.076a 0.290±0.072a 0.853±0.255a 0.423±0.266a 3.53±0.515a 2.08±0.256a chiapas 0.259±0.041a 0.245±.053a 1.077±0.065a 0.287±0.163a 2.58±0.540a 2.56±0.164a total soluble phenols (tsp); flavonoid content (fc); anthocyanin content (ac); condensed tannins (ct); antioxidant capacity (abts and dpph). the results are the mean ± standard deviations of n=3. for each column, different letters indicate significant differences at p<0.05 as measured by tukey’s multiple range test. 306 agron. colomb. 40(2) 2022 with nayarit leaves, while tsp was higher for infusions with chiapas leaves. the abts assays of the infusions did not show significant differences between chiapas and nayarit. chiapas and nayarit have different climatic and geographical conditions (temperatures, air humidity, and soil composition), inducing differences in the biochemical and physiological responses of the plants (syed-najmuddin et al., 2017; ovando-domínguez et al., 2019). the infusion extraction yields for chiapas at 15 min showed values of 91.7%, 70%, and 64.5% for me, tsp, fc and ct, respectively. the yield for the nayarit region showed results of 34.7% and 23.6% for ac and dpph, respectively. coz-bolaños et al. (2018) report yields of 62.4% and 40% for tsp and fc for moringa infusions. balderrama-carmona et al. (2020) point out yields of 71.97% and 12.57% of antioxidant activity of abts and dpph in soursop leaf infusions, compared to the yield of the extractions with acidified alcohol. also, nam et al. (2007) report yields of 20% in extractions for tsp in soursop leaves using water, in comparison to the methanol extractions. an accurate comparison could be difficult between the results previously reported by different authors. due to a lack of uniformity in the conditions of infusion preparation and the properties of the leaves such as leaf age, leaf size and harvesting season, it is difficult to compare accurately the results obtained in the present work with other studies (saklar et al., 2015). ftir-atr analysis of a. muricata extracts the ftir spectrometry is a physico-chemical analytical technique that reveals the functional groups of the components separated based on their peak ratio. figure 1 provides the functional groups present in a. muricata leaves extract. in the ftir, the broad and strong band between 3700 and 3000 cm-1 is due to overlapping stretches of vibrations of functional -oh groups, showing the presence of phenolic compounds and the methanol residual in the extracts (daud et al., 2016). the peak at 2,924 cm-1 is due to the carboxylic acid group (ibrahim et al., 2021). the peaks observed at 2,853 cm-1 are assigned to asymmetric stretching of the -ch3 groups of the lactone rings, meanwhile the 1,740 cm-1 band is attributed to the -c=o stretch vibrations of the γ-lactone ring of acetogenins (hidalgo et al., 2019). the absorptions at 1,656, 1,513, and 1,450 cm-1 correspond to the c=c stretch vibration characteristics of the flavonoid bonds (grijalva-verdugo et al., 2018). the bands between 1,376-1,320 cm-1 are assigned to the -ch3 groups of the alkanes and alkenes (ibrahim et al., 2021). the peaks observed at 1,286, 1,248, and 1,205 cm-1 are attributed to the functional group -oh out of plane torsion of carboxylic acids, c-o stretching vibration and c-o-c asymmetric stretching, respectively, belonging to the pyran ring structure of tannins (daud et al., 2016; grijalva-verdugo et al., 2018). the signals observed at 1,161, 1,071, and 1,027 cm-1 correspond to the o=c-o ester functional group attributed to coumarins (ibrahim et al., 2021). strong absorptions are observed in the region 828-719 cm-1, assigned to the c-o stretching vibrations of α and β pyranose compounds present in anthocyanins (grijalva-verdugo et al., 2018). the ftir spectra of the infusion from the two regions showed slight differences in the intensity and width of the bands and peaks; the differences may be due to the variation in the number of functional groups that produce particular vibrational signals of molecular bonds corresponding to that specific wavenumber. the resulting spectrum is a fingerprint of the a. muricata leaf extract (farooq & sehgal, 2019). hydroxyl group carboxylic acid carbonyl group methyl group alkene alkane ester o c c c h h or’r h 3 c ch 3 c o= -ch 3 o c ohr o hr h h= a bs or ba nc e 0.2 0.1 0.0 0.3 1000200030004000 wavelength chiapas nayarit figure 1. ftir spectra in the region of 4000-850 cm-1 of a. muricata leaves extracts from chiapas and nayarit. 307grijalva-verdugo, rodríguez-núñez, núñez-colin, aguirre-mancilla, montoya-anaya, villareal-fuentes, balois-morales, and rodríguez-carrillo: total polyphenolics, antioxidants, and cytotoxic activity of infusions from soursop (annona muricata) leaves from two mexican regions cytotoxic activity assays figure 2 shows the results of cytotoxic activity assays of aqueous extract from nayarit and chiapas regions against mcf7 and ht-29 cells. the high cytotoxic activity was found for mcf7 cells with aqueous extract from chiapas. also, the results for ht-29 cells did not show statistical differences. appeared in the leaves from nayarit at 10 min of infusion. for ac and ct, the leaves from nayarit region at 15 min had the highest values. the higher antioxidant activity of abts was obtained for chiapas and dpph was highest for the nayarit region, both at 15 min. the comparative analysis showed significate differences between the regions for tsp, fc, ac, ct and dpph, but not for abts and methanolic extracts. the infusions had the best cytotoxicity activity against mcf7 compared to ht-29 cells. the ftir-atr analysis showed important functional groups as carbonyl, hydroxyl, ester, and carboxylic acid, related to the active compounds in the extracts. the use of soursop leaves as infusions can be recommended as a source of antioxidants due to their composition in polyphenolics; furthermore, its secondary metabolites offer cytotoxic activity against breast cancer cell lines. however, the presence and biological activity of its molecules from soursop leaves must be analyzed more deeply. acknowledgments this research was supported by sagarpa-conacyt fund (mexico) through the project 266891. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions cgv, dma and mgrc worked in the formal analysis, research, and methodology. jrrn and clam worked in the conceptualization, project administration, funding acquisition, writing, and preparing of the original draft. jmvf and rbm contributed with the sampling in the chiapas and nayarit regions. canc was responsible for data curation and formal analysis. all authors have read and approved the final version of the manuscript. literature cited abdel‐aal, e. s. m., & hucl, p. (1999). a rapid method for quantifying total anthocyanins in blue aleurone and purple pericarp wheats. cereal chemistry, 76(3), 350–354. https://doi. org/10.1094/cchem.1999.76.3.350 aguilar-hernández, g., vivar-vera, m. a., garcía-magaña, m. l., gonzález-silva, n., pérez-larios, a., & montalvo-gonzález, e. (2020). ultrasound-assisted extraction of total acetogenins f rom t he soursop f r uit by response sur face met hodology. molecules, 25(5), article 1139. https://doi.org/10.3390/ molecules25051139 almajano, m. p., carbó, r., lópez jiménez, j. a., & gordon, m. h. (2008). antioxidant and antimicrobial activities of tea infusions. food chemistry, 108(1), 55–63. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2007.10.040 c el l i nh ib iti on p er ce nt ag e 40 20 0 60 80 100 50403020100 concentration (mg ml-1) mcf7 nayarit mcf7 chiapas ht-29 nayarit ht-29 chiapas figure 2. cytotoxic effect of the aqueous extracts from nayarit and chiapas against mcf7 and ht-29 cells. vertical bars correspond to the standard deviation. coria-téllez et al. (2019) report that aqueous extracts of a. muricata from nayarit reached a viability of 50% against hela cells with a dose extract of 2.42 mg ml-1. hadisaputri et al. (2021) mention a viability cell of 20% against mcf7 cell line using an aqueous fraction of a. muricata leaves at 250 μg ml-1; the results show that the survival rate of the cells decreased with increased concentration. in the same way, syed najmuddin et al. (2016) evaluated the cytotoxic activity of water extracts of leaves of a. muricata against breast cells lines, mda-mb231, mcf7, mcf-10a and 4t1 and reports a varied anti-breast cancer activity, around 50% for mcf-10a, 40% for mcf7, 30% for the cell lines mda-mb231 and 4t1. the cytotoxic activity has been attributed to acetogenins in the leaves of a. muricata, from which more than 45 have been identified (hadisaputri et al., 2021). these secondary metabolites are responsible for the cytotoxicity activity because they inhibit the complex i of the mitochondrial respiratory chain, reducing the production of atp, bringing on cellular apoptosis (aguilarhernández et al., 2020; grba et al., 2022). conclusions the soursop leaves from the chiapas region showed the highest tsp at 15 min of infusion. the highest tf value https://doi.org/10.1094/cchem.1999.76.3.350 https://doi.org/10.1094/cchem.1999.76.3.350 https://doi.org/10.3390/molecules25051139 https://doi.org/10.3390/molecules25051139 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.10.040 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.10.040 308 agron. colomb. 40(2) 2022 alonso-castro, a. j., domínguez, f., maldonado-miranda, j. j., castillo-pérez, l. j., carranza-álvarez, c., solano, e., isiordiaespinoza, m. a., juárez-vázquez, m. c., zapata-morales, j. r., argueta-fuertes, m. a., ruiz-padilla, a. j., solorio-alvarado, c. r., rangel-velázquez, j. e., ortiz-andrade, r., gonzálezsánchez, i., cruz-jiménez, g., & orozco-castellanos, l. m. (2017). use of medicinal plants by health professionals in mexico. journal of ethnopharmacology, 198, 81–86. https:// doi.org/10.1016/j.jep.2016.12.038 balderrama-carmona, a. p., silva-beltrán, n. p., gálvez-ruiz, j. c., ruíz-cruz, s., chaidez-quiroz, c., & morán-palacio, e. f. (2020). antiviral, antioxidant, and antihemolytic effect of annona muricata l. leaves extracts. plants, 9(12), article1650. https://doi.org/10.3390/plants9121650 brand-williams, w., cuvelier, m. e., & berset, c. (1995). use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. lwt-food science and technology, 28(1), 25–30. https://doi.org/10.1016/ s0023-6438(95)80008-5 bratu, m. m., birghila, s., popescu, a., negreanu-pirjoland b. s., & negreanu-pirjol, t. (2018). correlation of antioxidant activity of dried berry infusions with the polyphenols and selected microelements contents. bulletin of the chemical society of ethiopia, 32(2), 1–12. https://doi.org/10.4314/bcse.v32i1.1 calzada, f., merlin-lucas, v. i., valdes, m., solares-pascasio, j. i., garcia-hernandez, n., pina-jimenez, e., velázquez, c., barbosa, e., yepez-mulia, l., & ordoñez-razo, r. m. (2020). secondary metabolites and biological properties of annona muricata. revista brasileira de farmacognosia, 30, 305–311. https://doi.org/10.1007/s43450-020-00012-w castiglioni, s., damiani, e., astolfi, p., & carloni, p. (2015). inf luence of steeping conditions (time, temperature, and particle size) on antioxidant properties and sensory attributes of some white and green teas. international journal of food sciences and nutrition, 66(5), 491–497. https://doi.org/10.3109/096374 86.2015.1042842 cercato, l. m., araújo, j. m. d., oliveira, a. s., melo, a. j. o., lima, b. s., santos, e. w. p., neto, a. g. s., albuquerque-júnior, r. l. c., duarte, m. c., araujo, a. a. s., silva, a. m. o., grespan, r., correa, c. b., & camargo, e. a. (2021). reduced cutaneous inf lammation associated with antioxidant action after topical application of the aqueous extract of annona muricata leaves. inf lammopharmacology, 29, 307–315. https://doi.org/10.1007/ s10787-020-00735-1 coria-téllez, a. v., montalvo-gónzalez, e., yahia, e. m., & obledo-vázquez, e. n. (2018). annona muricata: a comprehensive review on its traditional medicinal uses, phytochemicals, pharmacological activities, mechanisms of action and toxicity. arabian journal of chemistry, 11(5), 662–691. https://doi. org/10.1016/j.arabjc.2016.01.004 coria-téllez, a. v., obledo-vázquez, e. n., padilla-camberos, e., gonzález-ávila, m., & martínez-velázquez, m. (2019). bioactivity, nutritional property, and rapid chemical characterization of aqueous extract of annona muricata leaf from mexico. tropical journal of pharmaceutical research, 18(3), 611–617. https://doi.org/10.4314/tjpr.v18i3.24 coz-bola ños, x ., ca mpos-vega, r ., rey nosoca macho, r ., ramos-gómez, m., loarca-piña, g., & guzmán-maldonado, s. h. (2018). moringa infusion (moringa oleifera) rich in phenolic compounds and high antioxidant capacity attenuate nitric oxide pro-inf lammatory mediator in vitro. industrial crops and products, 118, 95–101. https://doi.org/10.1016/j. indcrop.2018.03.028 daud, n. n. n. n. m., ya’akob, h., & rosdi, m. n. m. (2016). acetogenins of annona muricata leaves: characterization and potential anticancer study. integrative cancer science and therapeutics, 3(4), 543–551. https://doi.org/10.15761/ icst.1000202 deshpande, s. s., & cheryan, m. (1985). evaluation of vanillin assay for tannin analysis of dry beans. journal of food science, 50(4), 905–910. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1985.tb12977.x dewanto, v., wu, x., adom, k. k., & liu, r. h. (2002). thermal processing enhances the nutritional value of tomatoes by increasing total antioxidant activity. journal of agricultural and food chemistry, 50(10), 3010–3014. https://doi.org/10.1021/jf0115589 escobedo-lópez, d., campos-rojas, e., rodríguez-núñez, j. r., alia-tejacal, i., & núñez-colín, c. a. (2019). priority areas to collect germplasm of annona (annonaceae) in mexico based on diversity and species richness indices. genetic resources and crop evolution, 66(2), 401–413. https://doi.org/10.1007/ s10722-018-0718-2 etheridge, c. j., & derbyshire, e. (2019). herbal infusions and health: a review of findings from human studies, mechanisms and future research directions. nutrition & food science, 50(5), 969–985. https://doi.org/10.1108/nfs-08-2019-0263 farooq, s., & sehgal, a. (2019). scrutinizing antioxidant interactions between green tea and some medicinal plants commonly used as herbal teas. journal of food biochemistry, 43(9), article e12984. https://doi.org/10.1111/jf bc.12984 folorunso, a., akintelu, s., oyebamiji, a. k., ajayi, s., abiola, b., abdusalam, i., & morakinyo, a. (2019). biosynthesis, characterization and antimicrobial activity of gold nanoparticles from leaf extracts of annona muricata. journal of nanostructure in chemistry, 9, 111–117. https://doi.org/10.1007/ s40097-019-0301-1 gavamukulya, y., abou-elella, f., wamunyokoli, f., & ael-shemy, h. (2014). phytochemical screening, anti-oxidant activity and in vitro anticancer potential of ethanolic and water leaves extracts of annona muricata (graviola). asian pacific journal of tropical medicine, 7(s1), s355–s363. https://doi.org/10.1016/ s1995-7645(14)60258-3 grba, d. n., blaza, j. n., bridges, h. r., agip, a. a., yin, z., murai, m., miyoshi, h., & hirst, j. (2022). cryo-electron microscopy reveals how acetogenins inhibit mitochondrial respiratory complex i. journal of biological chemistry, 298(3), article 101602. https://doi.org/10.1016/j.jbc.2022.101602 grijalva-verdugo, c., hernández-martínez, m., meza-márquez, o. g., gallardo-velázquez, t., & osorio-revilla, g. (2018). ftmir spectroscopy and multivariate analysis for determination of bioactive compounds and antioxidant capacity in cabernet sauvignon wines. cyta journal of food, 16(1), 561–569. https:// doi.org/10.1080/19476337.2018.1428224 guzmán-maldonado, s. h., lópez-manzano, m. j., madera-santana, t. j., núñez-colín, c. a., grijalva-verdugo, c. p., villa-lerma, a. g., & rodríguez-núñez, j. r. (2020). nutritional characterization of moringa oleifera leaves, seeds, husks and f lowers https://doi.org/10.1016/j.jep.2016.12.038 https://doi.org/10.1016/j.jep.2016.12.038 https://doi.org/10.3390/plants9121650 https://doi.org/10.1016/s0023-6438(95)80008-5 https://doi.org/10.1016/s0023-6438(95)80008-5 https://doi.org/10.4314/bcse.v32i1.1 https://doi.org/10.1007/s43450-020-00012-w https://doi.org/10.3109/09637486.2015.1042842 https://doi.org/10.3109/09637486.2015.1042842 https://doi.org/10.1007/s10787-020-00735-1 https://doi.org/10.1007/s10787-020-00735-1 https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2016.01.004 https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2016.01.004 https://doi.org/10.4314/tjpr.v18i3.24 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.03.028 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.03.028 https://doi.org/10.15761/icst.1000202 https://doi.org/10.15761/icst.1000202 https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1985.tb12977.x https://doi.org/10.1021/jf0115589 https://doi.org/10.1007/s10722-018-0718-2 https://doi.org/10.1007/s10722-018-0718-2 https://doi.org/10.1108/nfs-08-2019-0263 https://doi.org/10.1111/jfbc.12984 https://doi.org/10.1007/s40097-019-0301-1 https://doi.org/10.1007/s40097-019-0301-1 https://doi.org/10.1016/s1995-7645(14)60258-3 https://doi.org/10.1016/s1995-7645(14)60258-3 https://doi.org/10.1016/j.jbc.2022.101602 https://doi.org/10.1080/19476337.2018.1428224 https://doi.org/10.1080/19476337.2018.1428224 309grijalva-verdugo, rodríguez-núñez, núñez-colin, aguirre-mancilla, montoya-anaya, villareal-fuentes, balois-morales, and rodríguez-carrillo: total polyphenolics, antioxidants, and cytotoxic activity of infusions from soursop (annona muricata) leaves from two mexican regions from two regions of mexico. agronomía colombiana, 38(2), 287–297. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n2.82644 hadisaputri, y., habibah, u., abdullah, f. f., halimah, e., mutakin, m., megantara, s., abdulah, r., & diantini, a. (2021). antiproliferation activity and apoptotic mechanism of soursop (annona muricata l.) leaves extract and fractions on mcf7 breast cancer cells. breast cancer: target and therapy, 13, 447–457. https://doi.org/10.2147/bctt.s317682 hardoko, h., putri, t. s., & eveline, e. (2015). in vitro anti-gout activity and phenolic content of ”black tea” soursop annona muricata l. leaves brew. journal of chemical and pharmaceutical research, 7(11), 735–743. hardoko, h., tanudjaja, y., mastuti, t., & halim, y. (2018). utilization of soursop leaves as antihyperuricemic in functional beverage ‘herbal green tea’. international food research journal, 25(1), 321–328. hassan, a., mohammed, l., abd elmoneim, m., & abd elbaky, a. (2019). hepatic and renal protective effects of annona muricata leaf and fruit extracts on ehrlich ascites carcinoma in mice. zagazig veterinary journal, 47(3), 234–247. https://doi. org/10.21608/zvjz.2019.12593.1040 hidalgo, r. j, neske, a., iramain, m. a., alvarez, p. e., bongiorno, p. l., & brandán, s. a. (2019). ft-ir, ft-raman and uv-visible spectra of motrilin acetogenin isolated from annona cherimolia. journal of molecular structure, 1196, 508–517. https://doi. org/10.1016/j.molstruc.2019.06.107 ibrahim, a., ibrahim, m. s. c., bakar, k., bakar, j., ikhwanuddin, m., & karim, n. u. (2022). effects of annona muricata extraction on inhibition of polyphenoloxidase and microbiology quality of macrobrachium rosenbergii. journal of food science and technology, 59, 859–868. https://doi.org/10.1007/ s13197-021-05081-w innocent-ukachi, a. c., & onukwugha, u. c. (2019). quality evaluation of tea brewed from blends of soursop (annona muricata) and moringa (moringa oleifera) leaves. european journal of nutrition & food safety, 10(1), 1–15. https://doi.org/10.9734/ ejnfs/2019/v10i130090 irawan, r., & mahmudiono, t. (2018). the antioxidant activity and organoleptic properties of soursoup leaf tea (annona muricata l.) and moringa leaf (moringa oleifera l.) in combination with guava leaf (psidium guajava). indian journal of public health research & development, 9(11), 22–26. iyanda-joel w. o., omonigbehin, e. a., iweala, e. e. j., & chinedu, s. n. (2019). antibacterial studies on fruit-skin and leaf extracts of annona muricata in ota, nigeria. iop conference series: earth and environmental science, 331, article 012029. https:// doi.org/10.1088/1755-1315/331/1/012029 jimenez-garcia, s. n., vazquez-cruz, m. a., ramirez-gomez, x. s., beltran-campos, v., contreras-medina, l. m., garcia-trejo, j. f., & feregrino-pérez, a. a. (2020). changes in the content of phenolic compounds and biological activity in traditional mexican herbal infusions with different drying methods. molecules, 25(7), a r t icle 1601. ht t ps://doi.org /10.3390/ molecules25071601 jiménez-zurita, j. o., balois-morales, r., alia-tejacal, i., juárezlópez, p. p., sumaya-martínez, m. t., & bello-lara, j. e. (2016). caracterización de frutos de guanábana (annona muricata l.) en tepic, nayarit, méxico. revista mexicana de ciencias agrícolas, 7(6), 1261–1270. https://doi.org/10.29312/ remexca.v7i6.175 jin, y., zhao, j., kim, e. m., kim, k. h., kang, s., lee, h., & lee, j. (2019). comprehensive investigation of the effects of brewing conditions in sample preparation of green tea infusions. molecules, 24(9), ar ticle 1735. https://doi.org/10.3390/ molecules24091735 kelebek, h. (2016). lc-dad–esi-ms/ms characterization of phenolic constituents in turkish black tea: effect of infusion time and temperature. food chemistry, 204, 227–238. https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2016.02.132 liu, y., tikunov, y., schouten, r. e., marcelis, l. f. m., visser, r. g. f., & bovy, a. (2018). anthocyanin biosynthesis and degradation mechanisms in solanaceous vegetables: a review. frontiers in chemistry, 6, article 52. https://doi.org/10.3389/ fchem.2018.00052 mannino, g., gentile, c., porcu, a., agliassa, c., caradonna, f., & bertea, c. m. (2020). chemical profile and biological activity of cherimoya (annona cherimola mill.) and atemoya (annona atemoya) leaves. molecules, 25(11), article 2612. https://doi. org/10.3390/molecules25112612 menezes, e. g. t., oliveira, e. r., carvalho, g. r., guimarães, i. c., & queiroz, f. (2019). assessment of chemical, nutritional and bioactive properties of annona crassif lora and annona muricata wastes. food science and technology, 39(s2), 662–672. https://doi.org/10.1590/fst.22918 nam, j.s., park, s. y., jang, h. l., & rhee, y. h. (2017). phenolic compounds in different parts of young annona muricata cultivated in korea and their antioxidant activity. applied biological chemistry, 60, 535–543. https://doi.org/10.1007/ s13765-017-0309-5 nguyen, m. t., nguyen, v. t., minh, l. v., trieu, l. h., cang, m. h., bui, l. b., le, x. t., & danh, v. t. (2020). determination of the phy tochemical screening, total poly phenols, f lavonoids content, and antioxidant activity of soursop leaves (annona muricata linn.). iop conference series: materials science and engineering, 736(6), article 062011. https://doi. org/10.1088/1757-899x/736/6/062011 ola-davies, o. e., oyagbemi, a. a., omobowale, t. o., akande, i., & ashafa, a. (2019). ameliorative effects of annona muricata linn. (annonaceae) against potassium dichromate-induced hypertension in vivo: involvement of kim-1/p38 mapk/ nrf2 signaling. journal of basic and clinical physiology and pharmacology, 30(4), article 20180172. https://doi.org/10.1515/ jbcpp-2018-0172 olugbuyiro, j. a. o., omotosho, o. e., taiwo, o. s., ononiwu, f. o., banwo, a. s., akintokun, o. a., obaseki, o. s., & ogunleye, o. m. (2018). antimicrobial activities and phytochemical properties of annona muricata leaf. covenant journal of physical and life sciences, 5(2), 40–49. ovando-domínguez, m. y., luján-hidalgo, m. c., gonzález-mendoza, d., vargas-díaz, a. a., ruiz-lau, n., gutiérrez-miceli, f. a., & lecona-guzmán, c. a. (2019). total phenols, f lavonoids and antioxidant activity in annona muricata and annona purpurea callus culture. phyton-international journal of experimental botany, 88(2), 139-147. https://doi.org/10.32604/ phyton.2019.06546 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n2.82644 https://doi.org/10.2147/bctt.s317682 https://doi.org/10.21608/zvjz.2019.12593.1040 https://doi.org/10.21608/zvjz.2019.12593.1040 https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2019.06.107 https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2019.06.107 https://doi.org/10.1007/s13197-021-05081-w https://doi.org/10.1007/s13197-021-05081-w https://doi.org/10.9734/ejnfs/2019/v10i130090 https://doi.org/10.9734/ejnfs/2019/v10i130090 https://doi.org/10.1088/1755-1315/331/1/012029 https://doi.org/10.1088/1755-1315/331/1/012029 https://doi.org/10.3390/molecules25071601 https://doi.org/10.3390/molecules25071601 https://doi.org/10.29312/remexca.v7i6.175 https://doi.org/10.29312/remexca.v7i6.175 https://doi.org/10.3390/molecules24091735 https://doi.org/10.3390/molecules24091735 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.02.132 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.02.132 https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00052 https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00052 https://doi.org/10.3390/molecules25112612 https://doi.org/10.3390/molecules25112612 https://doi.org/10.1590/fst.22918 https://doi.org/10.1007/s13765-017-0309-5 https://doi.org/10.1007/s13765-017-0309-5 https://doi.org/10.1088/1757-899x/736/6/062011 https://doi.org/10.1088/1757-899x/736/6/062011 https://doi.org/10.1515/jbcpp-2018-0172 https://doi.org/10.1515/jbcpp-2018-0172 https://doi.org/10.32604/phyton.2019.06546 https://doi.org/10.32604/phyton.2019.06546 310 agron. colomb. 40(2) 2022 paraíso, c. m.., januário, j. g. b., mizuta, a. g., santos, s. s., magon, t. f. s., ogawa, c. y. l., silva, j. v. o., sato, f., visentainer, j. v., mikcha, j. m. g., & madrona, g. s. (2021). comparative studies on chemical stability, antioxidant and antimicrobial activity from hot and cold hibiscus (hibiscus sabdariffa l.) calyces tea infusions. journal of food measurement and characterization, 15, 3531–3538. https://doi.org/10.1007/s11694-021-00936-4 park, s., kang, t., kim, m., & kim, m. (2018). enzymatic browning reaction of apple juices prepared using a blender and a lowspeed masticating household juicer. bioscience, biotechnology, and biochemistry, 82(11), 2000–2006. https://doi.org/10.1080/ 09168451.2018.1497943 pérez-burillo, s., giménez, r., rufián-henares, j. a., & pastoriza, s. (2018).  effect of brewing time and temperature on antioxidant capacity and phenols of white tea: relationship with sensory properties. food chemistry, 248, 111–118. https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2017.12.056 rahayu, i., heng, p. h., & timotius, k. h. (2019). in vitro antioxidant properties and α-glucosidase inhibition of combined leaf infusions from psidium guajava l., syzygium polyanthum l., and annona muricata l. pharmacognosy journal, 11(6), 1269–1277. https://doi.org/10.5530/pj.2019.11.197 ramalho, s. a., nigam, n., oliveira, g. b., oliveira, p. a., silva, t. o. m., santos, a. g. p., & narain, n. (2013). effect of infusion time on phenolic compounds and caffeine content in black tea. food research international, 51(1), 155–161. https://doi. org/10.1016/j.foodres.2012.11.031 ramírez-hernández, a., hernández-mota, c. e., páramo-calderón, d. e., gonzález-garcía, g., báez-garcía, e., rangel-porras, g., vargas-torres, a., & aparicio-saguilán, a. (2020). thermal, morphological and structural characterization of a copolymer of starch and polyethylene. carbohydrate research, 488, article 107907. https://doi.org/10.1016/j.carres.2020.107907 re, r., pellegrini, n., proteggente, a., pannala, a., yang, m., & rice-evans, c. (1999). antioxidant activity applying an improved abts radical cation decolorization assay. free radical biology & medicine, 26(9-10), 1231–1237. https://doi.org/10.1016/ s0891-5849(98)00315-3 roduan, m. r. m., hamid, r. a., cheah, y. k., & mohtarrudin, n. (2019). cy totoxicit y, antitumor-promoting and antioxidant activities of annona muricata in vitro. journal of herbal medicine, 15, article 100219. https://doi.org/10.1016/j. hermed.2018.04.004 rusak, g., komes, d., likić, s., horžić, d., & kovač, m. (2008). phenolic content and antioxidative capacity of green and white tea extracts depending on extraction conditions and the solvent used. food chemistry, 110(4), 852–858. https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2008.02.072 s a d e r . ( 2 0 2 0 , m a r c h 2 4 ) . g u a n á b a n a , d u l c e m i l a g ro t ropic a l . blog s e c re t a r í a de a g r ic u lt u r a y de s arrollo rura l https://w w w.gob.m x /agricu ltura/ar ticu los/ guanabana-dulce-milagro-tropical?idiom=es saigo, t., wang, t., watanabe, m., & tohge, t. (2020). diversity of anthocyanin and proanthocyanin biosynthesis in land plants. current opinion in plant biology, 55, 93–99. https:// doi.org/10.1016/j.pbi.2020.04.001 saklar, s., ertas, e., ozdemir, i. s., & karadeniz, b. (2015). effects of different brewing conditions on catechin content and sensory acceptance in turkish green tea infusions. journal of food science and technology, 52(10), 6639–6646. https://doi. org/10.1007/s13197-015-1746-y salmerón-ruiz, m. l., domínguez-avila, j. a., ayala-zavala, j. f., alvarez-parrilla, e., villegas-ochoa, m. a., sáyago-ayerdi, s. g., valenzuela-meléndez, m., & gonzález-aguilar, g. a. (2019). optimization of total anthocyanin content and antioxidant activity of a hibiscus sabdariffa infusion using response surface methodology. biotecnia, 21(2), 114–122. https://doi. org/10.18633/biotecnia.v21i2.937 sasso, s., sampaio e souza, p. c., santana, l. f., cardoso, c. a. l., alves, f. m., portugal, l. c., faria, b. b., silva, a. f., motta-casto, a. r. c., soares, l. s., bandeira, l. m., guimarães, r. c. a, & freitas, k. c. (2019). use of an extract of annona muricata linn to prevent high-fat diet induced metabolic disorders in c57bl/6 mice. nutrients, 11(7), article 1509. https://doi. org/10.3390/nu11071509 siap. anuario estadístico de la producción agrícola y pesquera. cierre agrícola 2019. semarnat, méxico. https://nube.siap. gob.mx/cierreagricola/ silva-ramírez, k. a., álvarez-bernal, d., oregel-zamudio, e., guízar-gonzález, c., & medina-medrano, j. r. (2020). effect of drying and steeping temperatures on the phenolic content, antioxidant activity, aromatic compounds and sensory properties of cunila polyantha benth. infusions. processes, 8(11), article 1378. https://doi.org/10.3390/pr8111378 singleton, v. l., orthofer, r., & lamuela-raventós, r. m. (1999). analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent. in l. parker (ed.), methods in enzymology (pp. 152–178). academic press. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(99)99017-1 sun, c., deng, l., du, m., zhao, j., chen, q., huang, t., jiang, h., li, c-b., & li, c. (2020). a transcriptional network promotes anthocyanin biosynthesis in tomato f lesh. molecular plant, 13(1), 42–58. https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.10.010 syed najmuddin, s. u. f, alitheen, n. b., hamid, m., & rahman, n. m. a. n. a. (2017). comparative study of antioxidant level and activity from leaf extracts of annona muricata linn obtained from different locations. pertanika journal of tropical agricultural science, 40(1), 119–130. syed najmuddin, s. u. f., romli, m. f., hamid, m., alitheen, n. b., & rahman, n. m. a. n. a. (2016). anti-cancer effect of annona muricata linn leaves crude extract (amce) on breast cancer cell line. bmc complementary and alternative medicine, 16, article 311. https://doi.org/10.1186/s12906-016-1290-y talib, w. h., al-ataby, i. a., mahmod, a. i., jawarneh, s., al kury, l. t., & al-yasari, i. h. (2020). the impact of herbal infusion consumption on oxidative stress and cancer: the good, the bad, the misunderstood. molecules, 25(18), article 4207. https://doi. org/10.3390/molecules25184207 terán-erazo, b., alia-tejacal, i., balois-morales, r., juárez-lópez, p., lópez-guzmán, g. g., pérez-arias, g. a., & núñez-colín, c. a. (2019). caracterización física, química y morfológica de frutos de guanábana (annona muricata l.). agrociencia, 53(7), 1013–1027. urías orona, v., martínez ávila, g. c. g., rojas molina, r., & niño medina, g. (2020). compuestos fenólicos y capacidad antioxidante en bebidas comerciales de consumo frecuente en términos de tamaño de porción. temas de ciencia y tecnología, 24(70), 29–33. https://doi.org/10.1007/s11694-021-00936-4 https://doi.org/10.1080/09168451.2018.1497943 https://doi.org/10.1080/09168451.2018.1497943 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.12.056 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.12.056 https://doi.org/10.5530/pj.2019.11.197 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2012.11.031 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2012.11.031 https://doi.org/10.1016/j.carres.2020.107907 https://doi.org/10.1016/s0891-5849(98)00315-3 https://doi.org/10.1016/s0891-5849(98)00315-3 https://doi.org/10.1016/j.hermed.2018.04.004 https://doi.org/10.1016/j.hermed.2018.04.004 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.02.072 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.02.072 https://www.gob.mx/agricultura/articulos/guanabana-dulce-milagro-tropical?idiom=es https://www.gob.mx/agricultura/articulos/guanabana-dulce-milagro-tropical?idiom=es https://doi.org/10.1016/j.pbi.2020.04.001 https://doi.org/10.1016/j.pbi.2020.04.001 https://doi.org/10.1007/s13197-015-1746-y https://doi.org/10.1007/s13197-015-1746-y https://doi.org/10.18633/biotecnia.v21i2.937 https://doi.org/10.18633/biotecnia.v21i2.937 https://doi.org/10.3390/nu11071509 https://doi.org/10.3390/nu11071509 https://nube.siap.gob.mx/cierreagricola/ https://nube.siap.gob.mx/cierreagricola/ https://doi.org/10.3390/pr8111378 https://doi.org/10.1016/s0076-6879(99)99017-1 https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.10.010 https://doi.org/10.1186/s12906-016-1290-y https://doi.org/10.3390/molecules25184207 https://doi.org/10.3390/molecules25184207 resumen abstract se evaluó el efecto del escaldado y de las velocidades de congelación y descongelación sobre el contenido de ácido ascórbico, la capacidad de retención de líquidos, algunas propiedades relacionadas con textura y la acidez de la pulpa congelada de arazá (eugenia stipitata mc vaught). se realizaron análisis fisicoquímicos antes y después de 15 días de congelación de la pulpa. se encontró que el escaldado durante 7 min en combinación con la congelación rápida y la descongelación lenta, ofrecen la mejor alternativa para conservar la pulpa de arazá, puesto que con este tratamiento se logra no sólo una menor degradación de ácido ascórbico sino también menor deterioro en la capacidad de retención de líquidos de la pulpa y menor daño en características funcionales, como la viscosidad, firmeza, cohesividad y consistencia. the effects of blanching, freezing speed, and de-icing speed on the ascorbic acid contents, liquid retention capacity, some properties related to the texture and acidity of frozen pulp of arazá were evaluated. physicochemical analyses were performed before and after 15 days of the pulp freezing procedure. the best treatment to conserve a good quality of arazá fruit pulp consisted in pulp blanching during 7 min, that was then quick frozen with liquid nitrogen and de-iced at low speed. this kind of treatment provided not only a minor degradation of ascorbic acid, but also low changes in functional characteristics, such as retention of pulp liquid, viscosity, firmness, cohesiveness and consistency. key words: ascorbic acid, drip-loss, texture, conservation.palabras clave: ácido ascórbico, retención de líquidos, textura, conservación. agronomía colombiana 25(2), 333-338, 2007 1 ingeniera química, universidad nacional de colombia, bogotá. emillanb@unal.edu.co 2 profesor asociado, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. lprestrepos@unal.edu.co 3 profesor asistente, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. cenarvaezc@unal.edu.co introducción el arazá (eugenia stipitata mc vaught) es un cultivo promisorio de las selvas de la amazonía colombiana, de brasil y perú, que tiene ventajas adaptativas en los suelos, con producción casi permanente, con dos a seis cosechas al año. presenta características ácidas, sabor y aroma agradables. sin embargo, su tiempo de vida en anaquel es corto, cuando se almacena como fruto fresco (hernández et al., 2007; vargas et al., 2005). su rápido deterioro se ha vinculado al ablandamiento, pardeamiento y a la pérdida de sustancias con buena capacidad antioxidante (vargas et al., 2005). dada la alta perecibilidad del arazá y teniendo en cuenta que éste se usa, principalmente, para la elaboración de productos como néctar, jugo, mermelada y yogur (barrera et al., 1996), el almacenamiento congelado de la pulpa puede constituirse en una alternativa adecuada para aumentar el tiempo de vida de la fracción comestible. la congelación lenta a -20 °c conserva de manera adecuada las características organolépticas durante los primeros 30 días de almacenamiento. el tiempo de vida media de la calidad nutricional, medida como tiempo requerido para que el ácido ascórbico se degrade en un 50%, fue de 80 días, y el deterioro de la textura se produce en los primeros 15 días de congelación (mejía et al., 2006). se conoce que la calidad de los vegetales sometidos a procesos de conservación como el de congelación puede ser mantenida mediante la aplicación de tratamientos térmicos previos, a través del escaldado en agua, vapor o por tratamiento con microondas. así mismo, la velocidad de congelación y la de descongelación, pueden contribuir también en la prolongación del tiempo de vida útil de vegetales congelados (zhang et al., 2004; sava et al., 2005). fisiología y tecnología poscosecha efecto del escaldado, de la velocidad de congelación y de descongelación sobre la calidad de la pulpa congelada de arazá (eugenia stipitata mc vaught) effect of blanching and speed of freezing and de-icing on the quality of frozen pulp of arazá (eugenia stipitata mc vaught) elizabeth millán1, luz patricia restrepo2 y carlos eduardo narváez3 fecha de recepción: marzo 5 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 334 agron. colomb. 25(2) 2007 la aplicación del escaldado de pulpas permite la inactivación de enzimas como catalasa, lipasa, lipoxigenasa, peroxidasa y polifenoloxidasa, con disminución de la pérdida de ácido ascórbico, de aroma, sabor y color, se reduce la fermentación y se ayuda a la estabilización de la textura (savaş et al., 2005). sin embargo, este tratamiento térmico debe ser debidamente controlado con el fin de reducir la generación de sabor a cocido, degradación de ácido ascórbico, daño en la textura y una posible degradación de los cromóforos de la célula (rosenthal, 2001). durante el proceso de congelación, el tamaño y la posición de los cristales de hielo formados son características críticas en el deterioro de la estructura de la célula vegetal (baduí, 2006). es así como, en la congelación los cristales de hielo penetran a través de la membrana celular, generando pérdida de turgencia y deterioro de la estructura de la pared celular causado por el crecimiento de dichos cristales. la velocidad de congelación determina la formación y localización de los cristales; cuando la congelación es lenta hay formación de cristales grandes y el agua se sustrae del interior de la célula para ser añadida a los cristales, puede haber rompimiento de las membranas celulares internas permitiendo el contacto de enzimas y substratos, desarrollándose aromas y colores extraños. por el contrario, si la congelación es rápida, se disminuye el movimiento del agua antes de que sea congelada, y por consiguiente, se generan cristales pequeños, tanto en el interior como en el exterior de la célula, con un menor deterioro del tejido vegetal (rosenthal, 2001; zhang et al., 2004). en el proceso de congelación, la vitamina c, ácido ascórbico, se puede convertir en ácido dehidroascórbico que es activo como la vitamina c, y en el ácido 2,3-dicegulónico, que no es activo (giannakourous y taoukis, 2003). algunos autores proponen que la medida de la vitamina c es un buen estimativo de la calidad nutricional y, por tanto, puede ser un índice adecuado para estimar el deterioro de la calidad (giannakourous y taoukis, 2003; sahari et al., 2004). en cuanto a la velocidad de descongelación, en algunos productos cárnicos se aconseja la descongelación lenta; mientras que en otros, como en la mayoría de las verduras, se recomienda cocinarlas sin previa descongelación. por regla general, cuando hay tendencia a la pérdida de líquidos es mejor la descongelación lenta para dar tiempo a los tejidos de reabsorber éstos (rosenthal, 2001). el presente estudio fue llevado a cabo para evaluar el efecto del escaldado, de la velocidad de congelación y de la velocidad de descongelación sobre la calidad de la pulpa congelada de arazá, en un ensayo corto de almacenamiento. como descriptores de calidad se tomaron el ácido ascórbico, la capacidad de retención de agua, la firmeza, índice de viscosidad, cohesividad, consistencia y la acidez titulable. materiales y métodos materia prima los frutos de arazá fueron muestras comerciales adquiridas en la central de abastos de bogotá. los frutos se seleccionaron de acuerdo con su corteza amarilla y en óptimas condiciones de maduración y sanidad. las frutas fueron lavadas con agua potable y se procedió al pelado y separación manual de semillas. finalmente, la pulpa fue homogenizada con un agitador de aspas durante 20 s. se evaluó el efecto del escaldado, de la velocidad de congelación y de la velocidad de descongelación sobre el contenido de ácido ascórbico, la estabilidad física, la textura y la acidez. efectos evaluados el escaldado se evaluó por inmersión de la pulpa en un baño de agua en ebullición (92 °c) durante 0, 1, 3, 5, 7, 10 y 15 min. durante esos tiempos, la temperatura en el centro de la masa de pulpa llegó a 18, 33, 55, 65, 72, 77 y 80 °c, respectivamente. se ensayaron dos velocidades de congelación: lenta y rápida, la congelación lenta se llevó a cabo en un congelador convencional a –20 ºc, la congelación rápida se realizó por inmersión en nitrógeno líquido. todas las muestras estuvieron almacenadas a –20 ºc durante 15 días. se ensayaron dos tipos de descongelación, lenta y rápida. la primera se llevó a cabo al medio ambiente, durante el tiempo que fuera necesario para obtener la pulpa fluida, y la segunda, en horno microondas. análisis del producto obtenido en el día cero y luego de 15 días de congelación, en las muestras se midió el contenido de ácido ascórbico por el método de la 2-nitroanilina, la capacidad de retención de agua por centrifugación, la firmeza, el índice de viscosidad, la cohesividad y la consistencia por medida con un texturómetro y la acidez por titulación ácido-base. ácido ascórbico se preparó un extracto de la pulpa de arazá por agitación de 2 g de pulpa con 4 ml de ácido oxálico al 0,15% durante 5 min, se centrifugó a 3.000 rpm durante 5 min y en el sobrenadante se efectuó la cuantificación de acuerdo al método de la 2-nitroanilina por lectura espectrofotométrica a 540 nm. se realizó una curva de calibración con ácido ascórbico entre 0,020 y 0,500 mg·l-1, preparado en ácido oxálico al 0,15%. los resultados fueron expresados como mg de ácido ascórbico/100 g de pulpa (bernal, 1992). 335 capacidad de retención de agua fue evaluada por centrifugación de 10 g de pulpa a 3.000 rpm durante 5 min. se midió el volumen de líquido liberado por la pulpa. los resultados se expresaron como % v/p (redmond et al., 2003). firmeza, índice de viscosidad, cohesividad y consistencia se usó el texturómetro plus textura analyser modelo ta-xt2®, equipado con una celda de 50 mm de diámetro, un cilindro metálico y una sonda redonda de 45 mm de diámetro (a/be-45) (mejía et al., 2006). la técnica consiste en depositar 100 ml de pulpa en un contenedor cilíndrico. la sonda penetra la muestra a una velocidad de 1 mm/s durante 30 s, por lo que la distancia de recorrido durante el análisis es de 30 mm. en este punto, la sonda retorna a su posición inicial y se obtiene una gráfica como la mostrada en la figura 1. la fuerza máxima registrada durante la penetración se toma como la firmeza. el área bajo la curva durante la penetración de la sonda es una medida de la consistencia. la región negativa de la gráfica, generada por el retorno de la sonda, es el resultado del peso de muestra que debe vencer la sonda para volver a su posición inicial. el área de la región negativa es un indicativo de la cohesividad. el mínimo valor obtenido en la región negativa es una medida del índice de viscosidad. acidez titulable se tomaron 2 g de pulpa, se homogenizaron con 10 ml de agua destilada, mediante agitación magnética y se tituló con naoh 0,1 m y fenoftaleína como indicador. los resultados fueron reportados como gramos de ácido málico en 100 g de pulpa (aoac 945.15 a). análisis de datos se realizó el análisis de varianza para cada parámetro medido, y en donde se encontraron diferencias significativas se realizó una prueba de rango múltiple, de acuerdo con la prueba de tukey. para hacer el análisis estadístico se utilizó el programa statgraphics plus®, con un nivel de confianza de 95,0 %. resultados y análisis ácido ascórbico la variación en el contenido de ácido ascórbico en función de los tratamientos ensayados se indica en la figura 2. el ácido ascórbico no fue degradado durante los primeros 5 min de escaldado. cuando la pulpa fue escaldada durante 7 min, un 26% de esta vitamina fue destruida. los resultados, presentados en la misma figura, muestran que la velocidad de congelación no influye sobre la estabilidad de la misma, como tampoco lo hace el tipo de descongelación empleado. sin embargo, al comparar los niveles de ácido ascórbico en la pulpa sin congelar contra los niveles después de los 15 días de almacenamiento congelado, se observa un efecto negativo sobre la estabilidad del ácido ascórbico. la misma figura muestra que la degradación por efecto del almacenamiento congelado fue mayor cuando la pulpa no fue escaldada y que la degradación, durante la figura 1. curva típica obtenida al analizar la textura de la pulpa de arazá. figura 2. variación del contenido de ácido ascórbico en la pulpa de arazá por efecto del tiempo de escaldado, la velocidad de congelación y velocidad de descongelación. la barra representa el valor estadístico (lds) para comparar los promedios, de acuerdo a la prueba de tukey. si las diferencias entre dos promedios son mayores al lds, entonces habrá diferencia a un α de 0,05. 2007 millán, restrepo y narváez: efecto del escaldado, de la velocidad de congelación... 336 agron. colomb. 25(2) 2007 congelación, tendió a ser menor a medida que el tiempo de escaldado se incrementó. en razón a que el escaldado a tiempos mayores de 7 min, así como la congelación, degradan el ácido ascórbico respecto a la pulpa sin ningún tratamiento, es importante seleccionar un tratamiento térmico en el que se logre la menor pérdida de esta vitamina; el cual está entre 7 y 10 min. a 5 min, aunque el escaldado no degrada la vitamina c, el proceso de congelado-descongelado sí lo hace, por lo que las enzimas comprometidas en la degradación de este compuesto, ascorbato peroxidasa y ascorbato reductasa (horemans et al., 2000), no debieron ser inactivadas completamente. en este caso, se esperaría que al transcurrir el tiempo de almacenamiento en congelación, la degradación del ácido ascórbico continúe y sea cada vez mayor. de otro lado, aunque a 7 y 10 min de escaldado, se degrada parte de la vitamina c, su contenido permanece invariable durante el proceso de congelado-descongelado, por lo que el tratamiento térmico debió ser efectivo para inactivar las enzimas. en este caso, se esperaría que el ácido ascórbico sea estable a tiempos superiores a 15 días de almacenamiento congelado. pérdida por centrifugación en la figura 3 se observa que 100 g de la pulpa, sin escaldar ni congelar, pierden alrededor de 45 ml de líquido en las condiciones del ensayo. esta baja capacidad de retención de líquidos, en la pulpa fresca, es la que explica la separación de fases en productos como néctar, en los cuales es común el uso de estabilizantes de textura. la capacidad de retención de líquidos no cambia, de manera significativa, cuando la pulpa es escaldada, pero sí se presenta una pérdida importante en este atributo si se compara la pulpa antes y después del almacenamiento congelado. en general, se observa que la congelación rápida genera menor pérdida en la capacidad de retención de líquidos que la congelación lenta y el mejor efecto se logra cuando la pulpa congelada de manera rápida (menor destrucción de la estructura celular) se descongela de manera lenta (mayor tiempo de rehidratación o bajo efecto de deshidratación). firmeza, índice de viscosidad, cohesividad y consistencia la figura 4 muestra que el escaldado no modificó en gran medida las propiedades relacionadas con la textura de la pulpa. en general, el proceso de congelación y descongelación deteriora la textura de la pulpa, si bien el congelado rápido y descongelado lento es el tratamiento que genera un menor detrimento en los atributos de textura física evaluados. en fresa se reporta que cuando ésta es congelada de manera rápida, la pérdida de textura es menor que cuando es congelada de manera lenta (sahari et al., 2004). este mismo estudio indica que los cambios en el color y aroma sensorial y en el contenido de ácido ascórbico son independientes de la velocidad de congelación. adicionalmente, en frutos de areca (areca catechil l.), cultivada y comercializada en china, filipinas, india y vietnam, se indica que la congelación rápida genera una menor degradación tanto de la textura como de los niveles de clorofilas a y b, al compararlo con la congelación lenta (zhang et al., 2004). acidez el efecto del escaldado, de la velocidad de congelación y de descongelación sobre la acidez es presentado en la figura 5. el escaldado generó un incremento en la acidez, como posible resultado de la evaporación del agua y de la mejora en la extracción de sustancias ácidas. aunque la acidez titulable es resultado de compuestos ácidos volátiles (acidez no fija) y no volátiles (acidez fija), el escaldado no disminuyó el contenido total de éstos. el proceso de congelación-descongelación disminuyó la acidez como posible resultado de la actividad enzimática, reacciones de formación de metabolitos secundarios a partir de ácidos y de microorganismos que modifican la concentración de protones en el medio. aunque, se esperaría que a los mayores tiempos de escaldado las enzimas se hubieran figura 3. variación en la capacidad de retención de líquidos de la pulpa de arazá, medida como pérdida por centrifugación, por efecto del tiempo de escaldado, la velocidad de congelación y velocidad de descongelación. la barra representa el valor estadístico (lds) para comparar los promedios, de acuerdo con la prueba de tukey. si las diferencias entre dos promedios son mayores al lds, entonces habrá diferencia a un α de 0,05. 337 inactivado, no se observa un control en la disminución de la acidez al incrementar el tiempo de escaldado. tratamientos evaluados el escaldado de la pulpa de arazá a tiempos iguales o superiores a 7 min es una buena alternativa como tratamiento previo a la congelación, pues aunque destruye parte de la vitamina c, por efecto del calentamiento, evita su futura degradación durante el almacenamiento en congelación. este tipo de tratamiento no permite mejorar la capacidad de retención de líquidos ni las características relacionadas con textura. aunque con todos los tratamientos evaluados no se logró reducir la pérdida en la capacidad de retención de líquidos, cuando la pulpa fue congelada de manera rápida y descongelada de manera lenta se logró un menor detrimento de este atributo. con este mismo tipo de tratamiento se logró una menor degradación de la firmeza, el índice de viscosidad, la cohesividad y la consistencia. en conjunto, el mejor tratamiento con el cual se pronostica una buena calidad química y física es aquel en el cual la pulpa se escalda al menos durante 7 min en un baño de agua en ebullición a 92 °c (temperatura en el centro de la masa 72 °c), se congela de manera rápida y se descongela de manera lenta. aunque a tiempos de escaldado mayores a 7 min se garantizaría una mayor inactivación enzimática, esto no sería recomendable puesto que la calidad sensorial de la pulpa podría verse afectada. diversos reportes indican, igual a lo encontrado en el presente trabajo para pulpa de arazá, que la congelación rápida produce una figura 4. variación en la firmeza, índice de viscosidad, consistencia y cohesividad de la pulpa de arazá, por efecto del tiempo de escaldado, la velocidad de congelación y velocidad de descongelación. la barra representa el valor estadístico (lds) para comparar los promedios, de acuerdo con la prueba de tukey. si las diferencias entre dos promedios son mayores al lds, entonces habrá diferencia a un α de 0,05 2007 millán, restrepo y narváez: efecto del escaldado, de la velocidad de congelación... 338 agron. colomb. 25(2) 2007 mayor estabilidad en la textura; sin embargo, puesto que su consumo se da principalmente para la elaboración de néctar y otros, habría que evaluar si la menor degradación en la capacidad de retención de líquidos, se ve reflejada en la estabilidad de los néctares preparados a partir de esta pulpa. más aún, es importante evaluar la relación costo-beneficio entre la estabilización de la textura de la pulpa mediante la congelación rápida y descongelación lenta contra la estabilización del néctar, con el uso de estabilizantes de textura. conclusiones los resultados mostraron que la pulpa de arazá es una buena fuente de ácido ascórbico, indicador de la calidad química, y que es degradado tanto por efecto del escaldado como por el almacenamiento en congelación. sin embargo, se encontró que a tiempos de escaldado superiores a 7 min la pérdida de este ácido por efecto del escaldado se ve compensada por la mayor estabilidad de esta vitamina durante la congelación. aunque la velocidad de congelación y de descongelación no afectaron la estabilidad de esta vitamina, sí hubo un efecto importante sobre la capacidad de retención de líquidos, la firmeza, índice de viscosidad, cohesividad y consistencia. mediante el empleo de la congelación rápida y la descongelación lenta se logró una menor degradación de las propiedades físicas de la pulpa. los experimentos realizados mostraron que el escaldado durante al menos 7 min, tiempo durante el cual la temperatura en el centro de la masa llegó a 72 ºc, la congelación rápida y la descongelación lenta se convierten en la mejor combinación para controlar la degradación del ácido ascórbico y aliviar el deterioro de la capacidad de retención de líquidos, la firmeza, el índice de viscosidad, la cohesividad y la consistencia. literatura citada aoac. 1990. all methods of analysis of the association of official analytical chemists. vol. 2. 15th edition. arlington, virginia. baduí, s. 2006. química de los alimentos. pearson educación, méxico. pp. 25, 387-395. barrera, j.a., m.s. hernández, j.a. galvis y j. acosta. 1996. prefactibilidad técnico económica para la producción de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) y copoazú (theobroma grandiflorum will ex spreng), en la zona de colonización de san josé del guaviare. agron. colomb. 23, 91-105. bernal, d.r. 1992. análisis de los alimentos. tercera edición. editorial guadalupe, bogotá, pp. 99-117. giannakourous, m.c y p.s. taoukis. 2003. kinetic modelling of vitamin c loss in frozen green vegetables under variable storage conditions. food chem. 83, 33-41. hernández, m.s., o. martínez y j.p. fernández-trujillo. 2007. behavior of arazá (eugenia stipitata) fruit quality traits during growth, development and ripening. scientia hort. 111, 220-227. horemans, n., c. h. foyer, g. potters y h. asard. 2000. ascorbate function and associated transport systems in plants. plant physiol. biochem. 38, 531-540. mejía, h.l.j., s.l.p. restrepo y c.c.e. narváez. 2006. cambios físicos, químicos y sensoriales durante el almacenamiento congelado de pulpa de arazá (eugenia stipitata mc vaugh). agron. colomb. 24, 87-95. redmond, g.a., t.r. gormley y f. butler. 2003. the effect of short and long-term freeze – chilling on the quality of mashed potato. innov. food sci. emerging technol. 4, 85-97. rosenthal, a.j. 2001. textura de los alimentos medida y percepción. editorial acribia, zaragoza. pp. 251-269. sava b.k., a. serpen, v. gökmen y j. akar. 2005. study of lipoxygenase and peroxidase as in dicador enzymes in green beans: change of enzyme activity, ascorbic acid and chlorophylls during frozen storage. j. food eng. 66, 187-192. sahari, m.a., m.f. boostani y z.e. hamidi. 2004. effect of low temperature on the ascorbic acid content and quality characteristics of frozen strawberry. food chem. 86, 357-363. vargas, a.m., c.a.p. rivera y c.c.e. narváez. 2005. capacidad antioxidante durante la maduración de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) rev. col. quím. 34, 7-65. zhang, m., z.h. duan, j.f. zhang y j. peng. 2004. effects of freezing conditions on quality of areca fruits. j. food eng. 61, 393-397. figura 5. variación de la acidez titulable en la pulpa de arazá por efecto del tiempo de escaldado, la velocidad de congelación y velocidad de descongelación. la barra representa el valor estadístico (lds) para comparar los promedios, de acuerdo con la prueba de tukey. si las diferencias entre dos promedios son mayores al lds, entonces habrá diferencia a un α de 0,05. abstractresumen dada la importancia de la berenjena en la horticultura del caribe colombiano, el presente trabajo buscó establecer las bases de un manejo sustentable e integrado de malezas en este cultivo, basado en el período de máxima interferencia de aquellas sobre este. el estudio se realizó en la universidad de córdoba, ubicada en montería (8°39’ n; 75°58’ w). el diseño experimental consistió en bloques completamente aleatorizados, con cuatro repeticiones y siete tratamientos relacionados con periodos crecientes de control de arvenses, seguidos por ausencia de control. los resultados muestran que las arvenses con mayor presencia fueron paja mona (leptochloa filiformis [lam.] beauv.), caminadora (rottboellia cochinchinensis [lour.] w.d. clayton), liendre de puerco (echinochloa colona [l.] link.), coquito (cyperus rotundus l.) y bledo (amaranthus retroflexus l.). las arvenses afectaron la altura de la planta, el diámetro del tallo, y el rendimiento y calidad del fruto. este último parámetro no se ve afectado cuando el cultivar lila se mantiene limpio durante los primeros 40 días. al considerar el tipo de productor de esta hortaliza en el valle del sinú, se sugiere utilizar: i) para áreas pequeñas, métodos físicos, como el arranque manual o corte con machete u otra herramienta, y prácticas culturales; ii) para áreas grandes, la combinación de herbicidas de presiembra con métodos físicos y culturales. considering the importance of eggplant in the colombian caribbean horticulture, and based on the maximum period of weed interference on the crop, the current work intended to lay the foundation of a sustainable and integrated weed management control program through a field experiment conducted in universidad de cordoba, in the municipality of monteria, cordoba department, colombia (8°39’ n; 75°58’ w). the experimental units were arranged in a completely randomized block design with four replications and seven treatments, which consisted in increasing weed control periods followed by no weed control. the results indicate that the most prevalent weeds were ‘paja mona’ (leptochloa filiformis [lam.] beauv.), ‘caminadora’ (rottboellia cochinchinensis [lour.] w.d. clayton), ‘liendre de puerco’ (echinochloa colona [l.] link.), ‘coquito’ (cyperus rotundus l.) and ‘bledo’ (amaranthus retroflexus l.). the presence of weeds adversely affected plant height, stem diameter, yield and fruit quality. the local cultivar criollo lila must remain weed-free for the first 40 days to prevent yield and fruit quality losses. considering the profile of the farmers of the sinu valley, the recommendations are: i) for small planted areas, the use of physical methods such as hand removal or weeding with machete or other tools, plus cultural practices; and ii) for large areas, pre-sowing herbicides combined with physical methods and cultural practices. key words: plant height, crop weed competition, yield, fruit vegetables. palabras clave: altura de la planta, competencia maleza-cultivo, rendimiento, hortalizas de fruto. fecha de recepción: 6 de febrero de 2009. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010 1 facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). 2 asistencia técnica particular, montería (colombia). 3 autor de correspondencia. haramendiz@hotmail.com agronomía colombiana 28(1), 81-88, 2010 el manejo de malezas es clave en la obtención de buenos rendimientos y mayores utilidades en la actividad agrícola. en el valle del sinú, los productores de berenjena han asumido incrementos en los costos de producción para el manejo de las arvenses, al pasar de 10% en 1990 a 14% en 2004, debido al uso indiscriminado de agroquímicos y controles manuales inadecuados (aramendiz et al., 2008). el uso de herbicidas de manera continua además de ser antieconómico genera problemas ambientales y ecológicos, por el protección de cultivos periodo de interferencia de arvenses en el cultivo de berenjena (solanum melongena l.) weed interference period in eggplant (solanum melongena l.) crops hermes aramendiz-tatis1, 3, carlos cardona-ayala1 y rafael de oro2 introducción las arvenses constituyen uno de los factores que más influyen en el crecimiento, desarrollo y producción de los cultivos, compiten por luz, agua y nutrientes, lo cual se refleja en la reducción cuantitativa y cualitativa de la producción, además de incrementar los costos operacionales de la cosecha y beneficio del producto agrícola. así mismo, liberan sustancias alelopáticas perjudiciales, sirven de hospederos de plagas y enfermedades comunes a la especie cultivada e interfieren en la cosecha (freitas et al., 2004). 82 agron. colomb. 28(1) 2010 incremento de la resistencia de las malezas a los herbicidas, la contaminación de las aguas y la polución ambiental (riaz et al., 2006). así mismo, se aumenta la erosión por la escasa o nula presencia de cubierta vegetal durante el periodo de lluvias y otros posibles efectos en la composición y vitalidad de la microflora del suelo, al igual que alteraciones morfológicas de las plantas (lamego et al., 2005). pitelli (1985) ha hecho saber que el grado de interferencia de las arvenses en los cultivos depende de factores ligados al propio cultivo (especie cultivada, genotipo y densidad de población), comunidad de arvenses (composición específica, densidad y distribución), ambiente (clima, suelo y manejo agronómico) y el periodo en que estas compiten. de los anteriores factores, los más fáciles de controlar, en la práctica, corresponden a la época y la extensión del periodo de competencia de las arvenses con el cultivo. pitelli y durigan (1984) señalan que el periodo de máxima interferencia es aquel en que las prácticas culturales deben ser realizadas para que la planta exprese su potencial productivo con un menor costo para el productor. en este sentido, la literatura reporta 42 d para cebolla (soares et al., 2003), de 33 a 76 d en tomate (nascente et al., 2004), 84 d en ají (amador-ramírez, 2002). su conocimiento limita el número de controles manuales u otras prácticas de manejo mínimos que deben ser realizados. por tanto, el objetivo del presente trabajo fue determinar el periodo de máxima interferencia de las arvenses, con el fin de establecer las bases de un manejo sustentable e integrado de las mismas en el sistema de producción de berenjena. materiales y métodos el estudio se realizó en el segundo semestre del año 2005 en el área experimental de la universidad de córdoba, ubicada en el municipio de montería, a 8°39’ n, 75°58’w, a 18 msnm, temperatura promedio de 27,4 °c, precipitación media anual de 1.346 mm anuales y humedad relativa promedio de 84% (palencia et al., 2006). el experimento se estableció en un lote comercial con alta densidad de malezas y representativo de áreas dedicadas a la siembra de berenjena en el valle del sinú. el área de experimentación se preparó mecánicamente con dos pases de rastrillo en cruz, seguido del establecimiento de caballones separados entre sí a 1 m entre crestas. las parcelas fueron constituidas por cuatro surcos de 10 m de longitud con separación de 1 m entre plantas y 1 m entre surcos. el diseño experimental fue bloques completamente al azar con cuatro repeticiones, cuya estructura de tratamientos fue la siguiente: l10: limpio los primeros 10 d y después enmalezado l20: limpio los primeros 20 d y después enmalezado l30: limpio los primeros 30 d y después enmalezado l40: limpio los primeros 40 d y después enmalezado l50: limpio los primeros 50 d y después enmalezado l60: limpio los primeros 60 d y después enmalezado ltc: limpio todo el tiempo, 110 d se utilizó el cultivar criollo lila; el trasplante de las plántulas se realizó cuando alcanzaron una altura de 20-25 cm y cuatro hojas verdaderas. el manejo agronómico se hizo de acuerdo con las recomendaciones de aramendiz et al. (2008), excepto para el manejo de arvenses, que se hizo según la estructura de tratamientos, en forma manual. la identificación y el conteo de malezas por especie se realizó al momento de la siembra (estado inicial) y al final del ciclo del cultivo, para lo cual se muestrearon al azar tres sitios por parcela, con un marco de madera de 0,25 m2. las variables de respuesta medidas fueron: densidad de arvenses en número de individuos por m2, para lo cual se utilizó el método de la cuadrícula (0,25 m2); altura de planta, en cinco plantas tomadas al azar y en competencia en cada unidad experimental, rendimiento de fruto (kg ha-1) de los dos surcos centrales de cada parcela y calidad de frutos cosechados, de acuerdo con los parámetros del icontec (2004). el análisis estadístico de las variables correspondió al anava dentro del diseño correspondiente, contrastes y análisis de regresión para el rendimiento de frutos; así mismo, las diferencias entre medias se detectaron por medio de la prueba de comparación múltiple de tukey; todos los análisis se efectuaron mediante el paquete estadístico sas® versión 9.1 (sas institute inc., cary, nc). resultados y discusión especies de arvenses y su densidad de población las principales especies de arvenses y su densidad media de población están consignadas en la tab. 1. las especies de hoja angosta predominantes en el área del experimento fueron: paja mona (leptochloa filiformis), con poblaciones medias que fluctuaron entre 15,3 y 24,3 plan832010 aramendiz-tatis, cardona-ayala y de oro: periodo de interferencia de arvenses en el cultivo de berenjena... tabla 1. dinámica poblacional de arvenses en el cultivo de berenjena (solanum melongena l.) en los tratamientos que permanecieron limpios cierto tiempo y después enmalezados hasta el final del ciclo. arvenses densidad (plantas/m²), según tratamientos hoja angosta estado inicial l10 l20 l30 l40 l50 l60 ltc pasto jhonson (sorghun halepense [l.] pers.) 0,3 5,7 1,0 3,3 1,3 0,7 0,0 0,0 paja mona (leptochloa filiformis [lam.] beauv.) 31,3 24,3 15,3 22,3 16,0 17,3 16,7 0,0 caminadora (rottboellia cochinchinensis [lour.] w.d. clayton) 32,2 30,3 18,3 8,7 11,3 3,0 1,0 0,0 liendre puerco (echinochloa colona [l.] link.) 9,6 18,0 20,3 18,7 11,0 9,3 4,7 0,0 guarda rocío (digitaria horizontales willd.) 0,0 5,7 9,0 5,7 8,0 4,7 0,0 0,0 coquito (cyperus rotundus l.) 27,9 21,0 22,0 11,3 14,3 12,3 5,0 0,0 cortadera (cyperus feraz [l.] rich.) 0,0 4,3 3,7 0,0 2,3 2,3 1,3 0,0 arrocillo (fimbristylis annua [all.] roem. & schult.) 0,0 1,7 2,0 1,7 0,0 1,0 0,0 0,0 sumatoria parcial 101,4 111,0 91,7 71,7 64,3 50,7 28,7 0,0 hoja ancha bledo (amaranthus retroflexus l.) 45,5 12,0 25,3 17,3 16,0 13,3 15,0 0,0 ojito santa lucía (commelina diffusa burm f.) 16,0 3,7 1,0 4,0 0,0 1,7 1,0 0,0 hierba sapo (euphorbia hirta l.) 20,0 4,3 0,0 0,0 1,7 0,0 3,3 0,0 lagaña perro (boerhaavia erecta l.) 0,4 5,7 0,7 3,7 2,7 7,7 2,3 0,0 atarraya (kallstroemia maxima [l.] hook. & arn.) 0,0 0,7 0,0 2,0 4,3 0,0 3,7 0,0 centrosema (centrosema sp.) 11,2 2,3 4,3 2,7 4,7 2,0 4,3 0,0 meloncillo (cucumis melo l.) 0,0 6,0 1,7 3,7 4,0 0,0 1,3 0,0 tripa pollo (euphorbia hypericifolia l.) 0,0 7,0 7,7 8,7 2,7 0,7 1,0 0,0 batatilla (ipomoea tiliacea [willd.] choisy 1,2 7,3 6,0 5,0 3,3 4,7 4,7 0,0 tamarindillo (phylantus niruri l.) 0,0 2,7 0,0 1,0 0,0 2,3 0,0 0,0 mentolada (laurentia longiflora [l.] endl.) 8,4 3,3 2,3 0,0 1,3 3,0 1,0 0,0 verdolaga (portulaca oleracea l.) 0,5 3,3 7,0 1,3 4,0 3,0 8,0 0,0 palito de agua (jussieu linifolia vahl.) 0,0 2,7 2,3 4,7 0,0 2,7 1,3 0,0 croton (croton lobatus l.) 0,0 0,0 0,0 0,0 1,0 1,0 0,0 0,0 gallito verbena (heliotropium indicum l.) 0,0 1,3 2,7 2,0 1,3 1,0 1,0 0,0 frijolillo (phaseolus lathyroides l.) 0,0 3,7 1,0 3,0 1,0 6,7 1,3 0,0 botón blanco (eclipta alba [l.] hassk.) 0,0 2,3 6,0 4,0 3,0 0,0 0,0 0,0 golondrina (euphorbia albomarginata torr. & gray) 3,0 0,0 2,7 0,0 0,0 3,3 2,0 0,0 topotoropo (physalis angulata l.) 0,0 0,0 0,0 2,7 0,0 0,0 0,0 0,0 cadillo de bolsa (priva lappulacea l. pers.) 0,0 1,0 5,7 0,0 1,7 3,0 0,0 0,0 espanta suegra (ruellia tuberosa l.) 0,0 0,0 1,7 0,0 0,0 1,3 2,0 0,0 bicho (cassia tora l.) 0,0 0,0 0,0 2,6 2,7 0,0 0,0 0,0 balsamina (momordica charantia l.) 0,7 0,7 1,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 sumatoria parcial 106,8 70,0 79,7 68,3 55,3 57,3 53,3 0,0 total 208,2 181,0 171,3 140,0 119,7 108,0 82,0 0,0 l10 = limpio los primeros 10 d y después enmalezado; l20 = limpio los primeros 20 d y después enmalezado; l30 = limpio los primeros 30 d y después enmalezado; l40 = limpio los primeros 40 d y después enmalezado; l50 = limpio los primeros 50 d y después enmalezado; l60 = limpio los primeros 60 d y después enmalezado; ltc = limpio todo el ciclo. tas/m2, caminadora (rottboellia cochinchinensis) 1,0 a 30,3 plantas/m2, con tendencia a disminuir en la medida en que el cultivo permaneció limpio por más tiempo, liendre de puerco (echinochloa colona) 4,7 a 20,3 plantas/m2 y coquito (cyperus rotundus) 5 a 22 plantas/m2 (tab. 1). en general, las poblaciones de arvenses de hoja angosta disminuyeron 84 agron. colomb. 28(1) 2010 progresivamente en la medida en que el cultivo estuvo un mayor tiempo libre de ellas. un mayor número de arvenses de hoja ancha estuvieron presentes, destacándose el bledo (amaranthus retroflexus), con poblaciones más altas en los diferentes tratamientos, las cuales fluctuaron entre 12,0 y 25,3 plantas/m2, sin clara tendencia a la disminución en la medida en que el cultivo permaneció limpio por más tiempo; las demás especies de hoja ancha incidieron con poblaciones relativamente bajas. las arvenses de hoja ancha presentaron poblaciones con menor número de plantas por m2 con respecto a las de hoja angosta, las cuales permanecieron durante todo el ciclo del cultivo. no obstante, algunas malezas de hoja ancha persistieron; tal es el caso del bledo (a. retroflexus). radosevich et al. (1997) expresaron que a medida que aumentan las densidades y el crecimiento de las arvenses, especialmente aquellas que emergen en el inicio del cultivo, se intensifica la competencia inter e intraespecífica, de modo que las arvenses más altas se tornan dominantes y las plantas de menor tamaño son suprimidas o mueren, justificando así una reducción en la población al final del ciclo del cultivo. la declinación de las poblaciones obedece a que la mortalidad supera a la emergencia de las arvenses, posiblemente por el control manual de las mismas, que afecta su ciclo, y la oportunidad de dispersar sus semillas (cruz et al., 2004). la emergencia de altas poblaciones de bledo (a. retroflexus l.) se puede deber a la existencia de abundantes semillas en el suelo, y su capacidad de competencia por luz, agua y nutrientes pudo haber sido afectada por la competencia interespecífica, especialmente las especies de hoja angosta que poseen un sistema radicular mucho más competitivo en los estados iniciales de desarrollo (fofana y rauder, 2000), que les permite competir por los recursos ubicados debajo de la superficie del suelo, donde se destaca por ser una planta agresiva en la toma de fósforo (santos et al., 2004) y no por la parte aérea, ya que su arquitectura impide causar sombra a las especies de hoja ancha (morales-payan et al., 2003). altura de plantas el análisis de varianza no mostró significancia entre tratamientos para la variable altura de planta (tab. 2). sin embargo, los contrastes entre ltc con relación a l10 y l20 registraron diferencias significativas (p≤0,05) a causa de la eliminación de las arvenses y un mejor uso del agua, nutrientes y luz por las plantas sin competencias de malezas (riaz et al., 2006). no obstante, se pudo apreciar que el tratamiento donde el cultivo de berenjena estuvo limpio todo el ciclo (ltc) presentó la mayor altura de planta, con 71,2 cm, y superó en 11,9% al que estuvo limpio solo 10 d (l10). es de resaltar que las especies paja mona (l. filiformis), caminadora (r. cochinchinensis), liendre puerco (e. colona) y coquito (c. rotundus) presentaron mayor número de plantas por m2, a pesar del control de las arvenses durante los primeros 40 d posteriores al establecimiento del cultivo. al respecto, se ha calificado el coquito (cyperus rotundus l.) como una planta muy eficiente en la asimilación de co2 atmosférico y su consecuente conversión en carbohidratos (catunda et al., 2006), además de su capacidad de liberación tabla 2. cuadrados medios del análisis de varianza de las características de los tratamientos que permanecieron limpios cierto tiempo y después enmalezados hasta el final del ciclo, en el cultivo de berenjena (solanum melongena l). fuente de variación gl altura de planta diámetro tallo rendimiento de fruto calidad 1 calidad 2 calidad 3 bloques 3 121,30* 0,042** 145363,3** 41,66 ns 70,23 ns 14,28 ns tratamientos 6 43,89 ns 0,090** 24338739,8** 3122,6** 357,14** 2497,6** ltc vs. l10 1 144,50* 0,27** 58785432,9** 8450,0** 312,5 ns 5512,5** ltc vs. l20 1 161,10* 0,26** 59714362,2** 7812,5** 50,0 ns 6612,5** ltc vs. l30 1 49,00 ns 0,13** 51988802,8** 7200,0** 800,0** 3200,0** ltc vs. l40 1 69,62 ns 0,031* 19654380,9** 3200,0** 1512,5** 312,5* ltc vs. l50 1 98,70 ns 0,028 ns 2137233,3** 450,0 ns 112,5 ns 112,5 ns ltc vs. l60 1 8,40 ns 0,002 ns 112,5 ns 112,5 ns 0,0 ns cv (%) 8,46 6,56 3,09 32,74 23,56 24,89 l10 = limpio los primeros 10 d y después enmalezado; l20 = limpio los primeros 20 d y después enmalezado; l30 = limpio los primeros 30 d y después enmalezado; l40 = limpio los primeros 40 d y después enmalezado; l50 = limpio los primeros 50 d y después enmalezado; l60 = limpio los primeros 60 d y después enmalezado; ltc = limpio todo el ciclo. gl = grados de libertad; cv = coeficiente de variación; ** = altamente significativo 1%; * = significativo 5%; ns = no significativo. 852010 aramendiz-tatis, cardona-ayala y de oro: periodo de interferencia de arvenses en el cultivo de berenjena... de aleloquímicos en el suelo (quayyum et al., 2000), que afectan negativamente el crecimiento y desarrollo de muchos cultivos (drost y doll, 1980; catunda et al., 2006). por otra parte, cuando la altura de las arvenses, en particular las de metabolismo tipo c4, como es el caso del bledo (a. retroflexus) superan en altura a las plantas de cultivo, limitan la captura de luz de estas últimas y, por ende, causan una reducción de la tasa fotosintética (monroy et al., 2005); en el caso particular del trigo, la reducción de la radiación incidente se estima entre 16 y 37% (o,donovan et al., 1985). por otro lado, la interferencia en la interceptación de la radiación afecta la distribución del biomasa y las adaptaciones fisiológicas de las plantas (massinga et al., 2003). diámetro del tallo el diámetro del tallo registró diferencias altamente significativas entre tratamientos (tab. 2), lo cual corrobora que hubo un efecto notorio de las arvenses sobre el diámetro del tallo, dado que se dio una reducción de dicho diámetro con respecto al tratamiento que permaneció sin competencia de malezas durante todo el ciclo. el contraste ltc vs. l10, l20, l30 y l40 resultó altamente significativo (p≤0,01). el mayor diámetro de tallo, 1,46 cm, se alcanzó en el tratamiento ltc, en tanto que una reducción progresiva fue encontrada en la medida en que las arvenses compartían más tiempo con las plantas del cultivo. la reducción mayor, 24,65%, se observó en las plantas de los tratamientos l10 y l20, lo que las torna más susceptibles al volcamiento por acción de vientos huracanados, comunes en la región, o por el peso de los frutos, dada la fragilidad del tallo. ali et al. (1986) reportaron que la presencia de altas infestaciones de sorghum halepense (l.) pers. en caña de azúcar condujo a una reducción del diámetro del tallo y, por consiguiente, al descenso en los rendimientos. se sabe que la presencia de plantas del género cyperus aumenta la actividad de las bacterias desnitrificantes en la región de la raíz, generando una reducción en la disponibilidad de nitrógeno en el suelo (ulbrich et al., 2004); igualmente, debido a la incapacidad de sombrear algunos cultivos, su mayor efecto de competencia se manifiesta sobre los recursos encontrados bajo la superficie del suelo (bianchi et al., 2006). es evidente, a la luz de los resultados, que el efecto de la competencia de las arvenses sobre el diámetro de las plantas de berenjena es significativo entre los 10 y 40 d después del trasplante, y posteriormente se estabiliza como consecuencia del cambio de fase, de vegetativa a reproductiva. rendimiento de frutos el efecto de la competencia de las arvenses sobre el rendimiento acumulado de frutos presentó diferencias significativas entre tratamientos (p≤0,01), con una reducción notoria del rendimiento, 67,01% (tab. 2 y 3). la prueba de separación de medias de tukey señala que el mantenimiento libre de arvenses durante todo el ciclo del cultivo (ltc) permite alcanzar el mayor rendimiento de frutos con 8.154 kg ha-1; sin embargo, estadísticamente no existe diferencia con el tratamiento que permaneció limpio por 60 d (l60) cuyo rendimiento fue de 7.861 kg ha-1. el análisis de regresión sobre el efecto de la competencia de dichas arvenses sobre el rendimiento de frutos (fig. 1) destaca que a medida que aumentan los días de control de las arvenses, se genera un incremento en el rendimiento de frutos de 73,4 kg ha-1 d-1 y, por consiguiente, una disminución evidente tabla 3. efecto de la competencia de arvenses sobre altura de planta, diámetro del tallo, rendimiento y calidad de fruto en plantas de berenjena (solanum melongena l). tratamientos altura planta (cm) diámetro del tallo (cm) rendimiento frutos (kg ha-1) frutos calidad 1 frutos calidad 2 frutos calidad 3 l10 62,70 a 1,10 c 2,733 d 2,5 c 40,0 ab 57,5 ab l20 62,22 a 1,10 c 2,690 d 5,0 bc 32,5 b 62,5 a l30 66,25 a 1,21 bc 3,056 d 7,5 bc 47,5 ab 45,0 b l40 65,30 a 1,34 ab 5,019 c 27,5 b 55,0 a 17,5 c l50 64,17 a 1,34 ab 7,121 b 52,5 a 35,0 ab 12,5 c l60 69,15 a 1,43 a 7,861 a 60,0 a 35,0 ab 5,0 c ltc 71,20 a 1,46 a 8,154 a 67,5 a 27,5 b 5,0 c l10 = limpio los primeros 10 d y después enmalezado; l20 = limpio los primeros 20 d y después enmalezado; l30 = limpio los primeros 30 d y después enmalezado; l40 = limpio los primeros 40 d y después enmalezado; l50 = limpio los primeros 50 d y después enmalezado; l60 = limpio los primeros 60 d y después enmalezado; ltc = limpio todo el ciclo. calidad de fruto 1 (frutos >18,0 cm de longitud); calidad de fruto 2 (frutos entre 12 y 18 cm de longitud); calidad de fruto 3 (frutos <12 cm de longitud). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,01). 86 agron. colomb. 28(1) 2010 de acuerdo con el número de días de permanencia de las arvenses en competencia con las plantas de berenjena. en zanahoria (daucus carota), las arvenses han causado reducción del 94% en los rendimientos a una velocidad de pérdida de 5,739 g m-2 d-1; así mismo se han reportado efectos negativos de las arvenses sobre los componentes del rendimiento en trigo (riaz et al., 2006; coelho et al., 2009) y la interferencia por sustancias tóxicas en la rizosfera por especies como c. rotundus (salgado et al., 2002; gómez et al., 2003), que poseen sustancias alelopáticas que pueden inhibir hasta en 90% el crecimiento de la planta. por el efecto de la competencia, la especie (c. rotundus) reduce hasta en 20% el contenido de potasio y d. horizontales en valores superiores al 20% para fósforo y potasio, elementos que son fundamentales en la formación del fruto de berenjena (catunda et al., 2006). la reducción progresiva del rendimiento de frutos, superior al 60%, demuestra el efecto acumulativo de las arvenses conforme se alarga su periodo de presencia o competencia. por tanto, áreas cultivadas y libres de arvenses por un periodo no inferior a 40 días, son fundamentales para lograr mejores rendimientos, lo cual coincide con lo reportado por marcano et al. (1994) en batata (ipomoea batatas [l.] lam.), quienes afirman que las áreas cultivadas con el cultivar ucv-7 deben mantenerse libre de arvenses durante los primeros 30 d del cultivo. calidad de frutos resultó evidente el efecto de la presencia de arvenses con relación a la calidad de fruto, puesto que las calidades 1, 2 y 3 presentaron diferencias altamente significativas entre tratamientos (p≤0,01) (tab. 3). para la calidad 1 de frutos, los contrastes ltc vs. l10, ltc vs. l20, ltc vs. l30 y ltc vs. l40 resultaron con alta significancia (p≤0,01), en tanto que no hubo significancia estadística en las comparaciones ltc vs. l50 y ltc vs. l60 (tab. 2), lo cual quiere decir que la competencia de las arvenses afecta la calidad 1 de los frutos de berenjena si se descuida el control de arvenses, después de los 10, 20, 30 o 40 primeros días del cultivo. el tratamiento l10 registró una reducción de 96,2% en la calidad 1 de frutos, en tanto que para los tratamientos l50 y l60 fue de 22,22 y 11,11%, respectivamente. estos resultados indican que el efecto de las arvenses es notorio durante los primeros 40 d después del trasplante de la berenjena, en relación con la formación de frutos de primera calidad. estos disminuyen en la medida en que se amplía la presencia de las arvenses, que promueven la producción de frutos de menor calidad, afectando con ello la competitividad y los ingresos de los productores (norsworthy y meehan, 2005). el número de frutos de calidades 2 y 3 aumentan en la medida en que se reduce la formación de frutos de primera calidad, los cuales, además de no ser apetecidos en el mercado nacional, son castigados en su precio hasta en 50% por los intermediarios, minimizando los ingresos de los productores. los resultados anteriores demuestran que la presencia de arvenses causó interferencia en la formación, distribución y aprovechamiento de fotosintatos para la formación de frutos de primera calidad, como lo registran valderez et al. (1991). figura 1. relación funcional entre el rendimiento de frutos de berenjena y el tiempo en que el cultivo permanece sin presencia de arvenses. y = 73,42 + 1982,7 r² = 0,7799 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 20 40 60 80 100 120 r en di m ie nt o (k g ha -1 ) tiempo libre de arvenses (d) 872010 aramendiz-tatis, cardona-ayala y de oro: periodo de interferencia de arvenses en el cultivo de berenjena... conclusiones las especies de mayor interferencia durante el periodo de desarrollo del cultivo de berenjena fueron: caminadora (r. cochinchinensis) liendre de puerco (e. colona), paja mona (l. filiformis), coquito (c. rotundus) y bledo (a. retroflexus). el diámetro de los tallos de berenjena fue significativamente afectado cuando la competencia con las arvenses ocurre hasta los 40 d después del trasplante. el rendimiento de frutos disminuye progresivamente, a medida que se incrementa el tiempo de competencia con las arvenses, hasta los 40 d después del trasplante. las arvenses, cuando no son controladas, pueden reducir el rendimiento de frutos de berenjena hasta en 66% y la formación de frutos de primera calidad en 96%. literatura citada ali, a., j. fluynn, l. kitchen y e. reagan. 1986. effects of john songrass (sorghum halepense l.) density on surgarcane (saccharum officinarum) yield. weed sci. 34(2), 381-383. amador-ramírez, m.d. 2002. critical period of leed control in transplanted chilli pepper. weed res. 42(3), 203-209. aramendiz, h., c. cardona, a. jarma y m. espitia. 2008. el cultivo de la berenjena (solanum melongena l.). universidad de córdoba, produmedios, bogotá. bianchi, m.a., n.g. fleck y l.r. dillenburg. 2006. partição da competição por recursos do solo e radiação solar entre cultivares de soja e genótipos concorrentes. planta daninha 24(4), 629-639. catunda, m.g., s.p. freitas, c.m.m. silva, a.j.r.c. carvalho, l.m.s. soares. 2006. interferência de plantas daninhas no acúmulo de nutrientes e no crescimento de plantas de abacaxi. planta daninha 24(1), 199-204. coelho, m., s. bianco y l.b. carvalho. 2009. interferencia de plantas daninhas na cultura da cenoura (daucus carota). planta daninha 27, num. esp., 913-920. cruz v., m., g. martínez d., r. cinco c. y l. avendaño r. 2004. período crítico de competencia de malezas en trigo (triticum aestivum l.). agric. téc. méx. 30(2), 223-234. drost, d.c. y j.d. doll. 1980. the allelopathic effect of yellow nutsedge (cyperus sculentus) on corn (zea mays ) and soybean (glycine max ). weed sci. 28(2), 229-233. fofana, b. y r. rauber. 2000. weed suppression ability of upland rice low-input conditions in west africa. weed res. 40(3), 271-280. freitas, r.s., m.a.n. sediyama, p.c. pereira, f.a. ferreira, p.r. cecon y t. sediyama. 2004. períodos de interfêrencia de plantas daninhas na cultura da mandioquinha – salsa. planta daninha 22(4), 499-506. gómez, c., r. arango, l. arévalo, c. delgado, m. guzmán, s. león, d. marentes, e. correa y s. vargas. 2003. algunos estudios de alelopatía de rumex crispus l. y polygonum segetum hbk, en colombia. revista corpoica ciencia y tecnología agropecuarias 8(1), 27-32. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 2004. berenjena. ntc 12 20. bogotá. lamego, f.p., n.g. fleck, m.a. bianchi y r.a. vidal. 2005. tolerância à interferência de plantas competidoras e habilidade de supressão por cultivares de soja. i. resposta de variáveis de crescimento. planta daninha 23(3), 405-414. marcano a., j.j., o.d. colmenárez g. y f. paredes g. 1994. periodo crítico por competencia por malezas en el cultivo de batata (ipomoea batatas (l.) lam.) cultivar ucv-7. bioagro 6(3), 86-93. massinga, r.a., r.s. currie y t. trooien. 2003. water use and light interception under palmer amaranth (amaranthus palmeri) and corn competition. weed sci. 51(4), 523-531. matos, v.p., r.f. silva, c. vieira y j.f. silva. 1991. período crítico de competição entre plantas daninhas e a cultura do caupí. pesq. agropec. bras. 26(5), 737-743. monroy r., b., e. pimienta b., s.a. hurtado de la peña y j. garcía g. 2005. efecto competitivo de la malezas sobre el crecimiento y la respuesta fisiológica de agave (agave tequilana weber var. azul) en la región de tequila, jalisco, méxico. scientia cucba 7(2), 113-130. morales-payan, j.p., w.m. stall, d.g. shilling, r. charudattan, j.a. dusky y t.a. bewick. 2003. aboveand belowground interference of purple and yellow nutsedge (cyperus spp.) with tomato. weed sci. 51(2), 181-185. nascente, a.s., w. pereira y m.a. medeiros. 2004. interferência das plantas daninhas na cultura do tomate para processamento. hortic. bras. 23(3), 602-606. norsworthy, j.k. y j.t. meehan. 2005. wild radish-amended soil effects on yellow nutsedge (cyperus esculentus l.) interference with tomato and bell pepper. weed sci. 53(1), 77-83. o’ donovan, j.t., e.a. de st. remy, p.a. o’ sullivan, d.a. dew y a.k. sharma. 1985. influence of the relative time of emergence of wild oat (avena fatua) on yiel loss of barley (hordeum vulgare) and wheat (triticum aestivum). weed sci. 33(3), 498-503. palencia, g., mercado, t., combatt, e. 2006. estudio agrometeorológico del departamento de córdoba. facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba; gráficas del caribe, montería, colombia. pitelli, r.a. 1985. interferência de plantas daninhas em culturas agrícolas. inf. agropec. 11, 16-27. pitelli, r.a. y j.c. durigan. 1984. terminología para períodos de controle de plantas daninhas em culturas anuais e bianuais. p. 37. en: congresso brasileiro de herbicidas e plantas daninhas, 15. belo horizonte, mg., brasil. quayyum, h.a., a.u. mallik, d.m. leach y c. gottardo. 2000. growth inhibitory of effects of nutgrass (cyperus rotundus) on rice (oryza sativa) seedlings. j. chem. ecol. 26 (9), 2221-2231. radosevich, s.r., j. holt y c. ghersa. 1997. weed ecology: implications for management. 2a ed. john wiley & sons, new york, ny. riaz, m., m. azim malik, t.z. mahmood y m. jamil. 2006. effect of various weed control methods on yield and yield components of wheat under different cropping patterns. int. j. agri. biol. 8(5), 636-640. 88 agron. colomb. 28(1) 2010 salgado, t.p., p.i.c.a. alves y c.v.s. rossi. 2002. efeito da densidade de tubérculos de tiririca (cyperus rotundus l.) sobre o crecimento inicial de plantas de algodao (gossypium hirsutum l.) planta daninha 20(3), 405-411. santos, b.m., j.a. dusky, w.m. stall, t.a. bewick, d.g. shilling y j.p. gilreath. 2004. phosphorus absorption in lettuce, smooth pigweed (amaranthus hybridus), and common purslane (portulaca oleracea) mixtures. weed sci. 52(3), 389-394. soares, d.j., r.a. pitelli., l.t. braz, r. gravena y r.e.b. toledo. 2003. períodos de interferência das plantas daninhas na cultura de cebola (allium cepa) transplantada. planta daninha 21(3), 387-396. ulbrich, a.v., c.r.f. leite, j.r.p. souza y d.s. andrade. 2004. action of imazapic + imazapyr on purple nutsedge (cyperus rontundus l.) and denitryfing bactéria in corn. planta daninha 22(4), 577-582. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 168 alternativas de biofertilización para la producción sostenible de cebolla de bulbo (allium cepa) en cucaita, boyacá alternatives of biofertilization for sustainable onion bulb (allium cepa) production in cucaita, boyacá martha jeanneth méndez 1 y silvio edgar viteri 2 fecha de recepción: 25 de agosto de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 1 programa de maestría en desarrollo rural, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: marthajea14@yahoo.es 2 profesor titular, programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: sviteri@tunja.uptc.edu.co resumen: el objetivo de este estudio fue validar el potencial de cuatro alternativas de biofertilización para la producción de cebolla de bulbo en cucaita, boyacá. los tratamientos evaluados fueron: a) bocashi gallinaza, caldo super cuatro y fertilizante (bgcsf); b) bocashi bovinaza, caldo super cuatro y fertilizante (bbcsf); c) bocashi gallinaza, caldo super cuatro, caldo rizósfera y fertilizante (bgcscrf); d) bocashi bovinaza, caldo super cuatro, caldo rizósfera y fertilizante (bbcscrf); e) testigo regional (tr); y f) testigo absoluto (ta). como diseño experimental se aplicaron bloques completos al azar con seis tratamientos y cuatro repeticiones. las variables determinadas fueron: ‘incidencia de enfermedades’, ‘número de bulbos’, ‘peso de bulbos sanos y enfermos’, ‘peso total de bulbos’ y ‘diámetro del bulbo’. los resultados indican que, tanto los bocashis como los caldos super cuatro y rizósfera, aportan una gran cantidad y diversidad de microorganismos benéficos que son importantes para la nutrición balanceada de la planta y su defensa contra los fitopatógenos. la menor incidencia de enfermedades se presentó significativamente en los tratamientos bgcsf y bbcscrf. en cuanto a las variables relacionadas con producción, aunque ninguna de las alternativas de biofertilización se diferenció significativamente del tr, las que incluyen bocashi, caldo rizósfera, caldo super cuatro y una adecuada dosis de fertilizante químico se perfilan como las más promisorias puesto que, además de producir desde el inicio resultados similares a los obtenidos con la técnica convencional del agricultor, poseen un potencial microbiológico y químico que es esencial para la sostenibilidad de la producción y la preservación del ambiente en el futuro. palabras clave: bocashi, caldo rizósfera, producción sostenible. abstract: the objective of this study was to validate the potential of four biofertilizing alternatives for onion bulb production in cucaita, boyaca, colombia. the treatments evaluated were: 1) bocashi-hen manure, super broth 4, and fertilizer, 2) bocashi-cow manure, super broth 4, and fertilizer, 3) bocashi-hen manure, super broth 4, rhizosphere broth, and fertilizer, 4) bocashi-cow manure, super broth 4, rhizosphere broth, and fertilizer, 5) chemical control, and 6) absolute control. the experimental design was a random complete block with six treatments and four replications. the variables determined were: ‘disease incidence’, ‘bulb number’, ‘disease unaffected bulb weight’, ‘disease affected bulb weight’, ‘total bulb weight’, and ‘bulb diameter’. the results indicated that the bocashis as well as the super 4 and rhizosphere broth contributed to the soil with a great amount and diversity of beneficial microorganisms, which were important for the equilibrium in plant nutrition and plant defence against pathogens. the lowest disease incidence was obtained in the treatments bocashi-hen manure, super broth 4, fertilizer and bocashi-cow manure, super broth 4, rhizosphere broth, fertilizer. in relation to the production variables, though none of the biofertilizing alternatives resulted significantly different to the chemical control, those which include bocashi, super broth 4, rhizosphere broth, and an adequate rate of chemical fertilizer are considered the most promissory because in addition to produce results similar to those obtained with the conventional technique of the farmer since the beginning they have a microbiological and chemical potential which is essential for the sustainability of the production and the environmental quality in the future. key words: bocashi, rhizosphere broth, sustainable production. agronomía colombiana 25(1), 168-175, 2007 méndez y viteri: evaluación de alternativas de fertilización... 169 2007 introducción el avance en el agotamiento de los recursos naturales debido al uso de prácticas agrícolas inadecuadas continúa siendo una de las principales preocupaciones especialmente en los países en vía de desarrollo. entre las pérdidas, la de mayor impacto es el agotamiento del suelo, ya que este recurso representa la base de la producción de alimentos y de otras comodidades básicas, tanto en las comunidades rurales, como urbanas. en el municipio de cucaita (boyacá) el desarrollo de las actividades agrícolas se concentra en el área del valle donde la pendiente de los terrenos fluctúa entre 0 y 12%. allí el 26% de los suelos presenta síntomas severos de erosión y el 42% se encuentra amenazado seriamente por este proceso de degradación (eot, 2002). la sobreexplotación del suelo, en conjunto con el uso excesivo de maquinaria y agroquímicos, el riego por aguas que generan procesos de salinización y la falta de incorporación de materia orgánica, han conducido a la degradación de las propiedades físicas, químicas y biológicas que determinan la capacidad productiva de los suelos (viteri, 2002). en este escenario, uno de los principales interrogantes respecto de la producción de cultivos en el municipio es cómo recuperar y mantener la capacidad productiva de los suelos de manera que sea posible obtener los debidos beneficios sin agotar el recurso. desde el punto de vista agronómico la solución está en el contenido de materia orgánica del suelo, para lo cual se necesita identificar fuentes y alternativas de manejo que, además de ser efectivas para mantener adecuadamente dicho contenido, sean viables para las posibilidades del agricultor. por tal razón, el interés de los investigadores en los últimos tiempos se ha enfocado hacia la exploración de varias alternativas y, entre ellas, el bocashi cuyo manejo en sistemas de producción agroecológica en honduras ha bajado los costos de producción hasta en 80% (restrepo, 2001) y en cuba que, frente a lo convencional, ha mejorado apreciablemente la producción de hortalizas (socorro y parets, 2001). el bocashi es un abono orgánico fermentado producto de un proceso de descomposición aeróbica y termofílica de residuos orgánicos, llevado a efecto por microorganismos que producen un material parcialmente estable de descomposición lenta en condiciones favorables (restrepo, 1998). según soto y meléndez (2004), la producción y uso de abonos orgánicos está en aumento, especialmente en costa rica y nicaragua, donde los productores orgánicos y convencionales se han convencido de las ventajas de su utilización, tanto en lo relacionado con las propiedades del suelo, como en los rendimientos en la producción de banano y café. en colombia, además del bocashi, se ha venido trabajando con varios biopreparados entre los cuales figuran el caldo rizósfera y el caldo super cuatro; desafortunadamente, el enfoque ha sido desde el punto de vista meramente empírico y, por lo tanto, los resultados no han sido documentados (viteri, 2002). en nuestro concepto, el bocashi suplementado con caldos nutritivos microbianos permite, no sólo agregar materia orgánica al suelo, sino también dinamizar su componente biológico y balancear la nutrición de los cultivos, ya que según los resultados reportados por viteri et al. (2005), el contenido de nutrientes de estos biofertilizantes es muy variado. el objetivo principal del presente estudio fue validar en condiciones de campo los resultados iniciales del componente edáfico del proyecto “investigación participativa en el manejo ecológico de la cebolla de bulbo en boyacá”, en los cuales el bocashi y los caldos rizósfera y super cuatro, bajo condiciones semicontroladas, mostraron ser los más promisorios para la producción de cebolla de bulbo. dicho proyecto fue desarrollado por investigadores del grupo manejo biológico de cultivos del programa de ingeniería agronómica de la uptc., con la cofinanciación de colciencias, ocensa y los municipios de cucaita y tibasosa en boyacá. materiales y métodos preparación del bocashi el abono orgánico bocashi se preparó de acuerdo al protocolo de restrepo (2000). en 5 l de agua se diluyeron 2 kg de melaza y 125 g de levadura. luego, en un sitio seco se mezclaron 100 kg de suelo de la finca con 140 kg de cascarilla de arroz, 50 kg de gallinaza o bovinaza (según el caso), 50 kg de carbón vegetal, 5 kg de cal y 5 kg de salvado de trigo. al mezclar los materiales se procedió a regarlos con la dilución de melaza y levadura y con agua hasta obtener el grado de humedad suficiente. el grado de humedad se ajustó por medio de la prueba del ‘puño’: se toma un puñado de la mezcla de materiales y se observa: si al apretar el puño escurre agua entre los dedos hay exceso de humedad y, por lo tanto, se debe agregar material seco; si al abrir el puño el material se desmorona indica que está muy seco y, por ende, se debe agregar agron. colomb. 25(1), 2007 170 más agua hasta lograr la humedad ideal; ello ocurre cundo, al apretar el puño, no escurre agua entre los dedos y al abrirla el material no se desmorona. una vez homogenizada la mezcla y en su punto ideal de humedad (aproximadamente 75%), la pila de materiales se cubrió con un plástico de color negro. el volteo de los materiales se realizó cada tres días. a los dos meses el bocashi estuvo listo para su utilización. preparación del caldo rizósfera de acuerdo con el procedimiento de agudelo (2001), la preparación del caldo rizósfera se inició con la selección de plantas sanas de borraja (borrago officinalis l.), de ortiga (urtica urens l.) y de limonaria (cymbopogon citratus stapf). a las raíces de 1 kg de plantas de cada especie se les agregó un poco de agua limpia (200 cm 3 ) y se licuaron. el licuado se filtró y recogió en una botella de 2 l y se le agregó 2 cm 3 de yogurt natural, 2 cm 3 de melaza, 3 g de harina y una gota de oxígeno líquido c-250 (distribuido por la fundación de asesorías para el sector rural fundases, bogotá). después de revolver muy bien, al contenido se le agregó agua hasta un volumen de 1,5 l. la botella se tapó con algodón y se dejó en un lugar fresco durante una semana, agitando el contenido por lo menos una vez por día. al término de la primera semana, el contenido se pasó a una caneca de 55 galones y se agregaron 4 cm 3 de yogurt, 8 g de harina, 1,5 l de agua limpia y 2 gotas de oxígeno líquido. la caneca se tapó con un lienzo y se dejó en un lugar bajo sombra durante otra semana. luego, a partir de la tercera semana, el caldo microbiano fue alimentado semanalmente, hasta obtener un producto de color amarillo lechoso con una especie de lana felpuda (indicadora del crecimiento de los microorganismos) en la superficie de color habano y de aproximadamente 2 cm de espesor. el calendario seguido para la alimentación semanal del caldo rizósfera se presenta en la tabla 1. ocho días después el caldo rizósfera estuvo listo para ser utilizado. preparación del caldo super cuatro de acuerdo con agudelo (2001) el caldo super cuatro se preparó en una caneca plástica de 55 galones. inicialmente se colocaron 60 kg de estiércol fresco de vacuno, se completó con agua hasta 150 l y se agregó 1 kg de melaza y 1 kg de cal dolomítica disuelta en 5 l de agua. el contenido de la caneca se agitó diariamente para oxigenar. cada ocho días se adicionó 1 kg de melaza disuelta en 5 l de agua y uno de los ingredientes siguientes (producto comercial): 300 g de sulfato de cobre (cuso4.5 h2o) disueltos en agua tibia, 1 kg de sulfato de magnesio (mgso4.7h2o), 1 kg de sulfato de zinc (znso4. h2o) y 1 kg de bórax (na2b4o7). finalmente, a la quinta semana se adicionó 1 kg de melaza, 1 l de leche y 1 kg de hígado de res licuado. una semana después el caldo super cuatro estuvo listo para ser usado. establecimiento del semillero el semillero se estableció en el huerto ecológico de la uptc en tunja, utilizando 1 kg de semilla del híbrido de cebolla yellow granex. después de preparar el suelo y abrir los surcos, se distribuyó la semilla y se tapó con cascarilla de arroz. definición de los tratamientos con base en los resultados obtenidos en condiciones semicontroladas, los tratamientos seleccionados para su validación en condiciones de campo fueron los siguientes: 1) bocashi gallinaza + caldo super cuatro + fertilizante triple 15 (bgcsf), 2) bocashi bovinaza + caldo super cuatro + fertilizante triple 15 (bbcsf), 3) bocashi gallinaza + caldo super cuatro + caldo rizósfera + fertilizante triple 15 (bgcscrf), 4) bocashi bovinaza + caldo super cuatro + caldo rizósfera + fertilizante triple 15 (bbcscrf), 5) testigo regional (tr) y 6) testigo absoluto (ta). las parcelas correspondientes al testigo regional fueron manejadas por el agricultor y con la dosis de fertilizante tradicionalmente utilizada, sin reparar en el análisis de suelos ni en los requerimientos nutricionales del cultivo (680 kg· ha -1 , equivalente a 102 kg de n, 102 kg de p2o5 y 102 de k2o por hectárea, respectivamente. con base en lo anterior y además con el ánimo de encontrar alternativas para reducir las cantidades de fertilizante que comúnmente se aplican al cultivo, los tratamientos 1, 2, 3 y 4 recibieron una dosis de 340 kg· ha -1 ; es decir, la mitad de la cantidad de fertilizante utilizada por el agricultor. tabla 1. calendario seguido en la alimentación de los microorganismos del caldo rizósfera. ingrediente semanas 3 4 5 6 7 8 yogurt natural (cm 3 ) 8 16 25 50 100 200 harina de soya (g) 16 30 60 125 250 500 melaza (cm 3 ) 8 15 25 50 100 200 oxígeno líquido c-250 (gotas) 3 6 15 25 50 100 agua limpia (l) 3 6,5 12,5 25 50 100 méndez y viteri: evaluación de alternativas de fertilización... 171 2007 establecimiento y manejo del cultivo el cultivo se estableció en la finca “luvita” del municipio de cucaita, departamento de boyacá, durante el segundo semestre del año 2004. el municipio está ubicado a una latitud norte de 05º 32’ 45” y longitud oeste de 73º 27’ 26”, a una altura de 2.650 msnm, temperatura media de 14,2°c y una precipitación media anual de 760 mm. el suelo de la finca fue un typic dystrustepts (igac-uptc, 2005) con textura franco arcillosa (moderadamente fina), ph 6,1 (ligeramente ácido), materia orgánica de 2,3% (bajo), p 163 ppm (alto), ca 11,3 meq· 100 g suelo -1 (alto), mg 1,8 meq· 100 g -1 de suelo (medio), k 0.9 meq· 100 g -1 de suelo (alto), na 0,3 meq· 100 g -1 de suelo (bajo), cic 14,3 meq· 100 g suelo -1 (medio), s 27,7 ppm (alto), fe 65,6 ppm (medio), mn 5,7 ppm (bajo), cu 1,3 ppm (bajo), zn 6,7 ppm (alto), b 0,7 ppm (medio) y na 1.8 % (normal) (fuente: laboratorio de diagnóstico de suelos y aguas, uptc, tunja). a los dos meses de establecido el semillero se realizó el trasplante de la cebolla a una distancia de 3 cm entre plántulas y 20 cm entre surcos. de acuerdo con los tratamientos, los bocashi gallinaza y bovinaza se aplicaron al voleo al momento del trasplante a razón de 6,0 t· ha -1 . el fertilizante se aplicó también al voleo en dos fracciones iguales, una al transplante y otra al repique. el caldo super cuatro se aplicó en dosis de 1 l por bomba de 20 l a los 20, 40 y 60 días después del trasplante y el caldo rizósfera en dosis de 2 l por bomba a los 27, 47 y 67 días, cubriendo un área de 150 m 2 por bomba. inmediatamente antes de empezar a ser utilizados, dos muestras de 500 ml de cada uno de los dos caldos fueron enviadas al laboratorio de la fundación de asesorías para el sector rural – fundases para el análisis microbiológico; los resultados de dicho análisis se presentan en la tabla 2. el control de arvenses se efectuó con el herbicida goal® (oxifluorfen) siguiendo las recomendaciones de la etiqueta. el riego se aplicó cuando las aguas lluvias no fueron suficientes. el control de plagas y enfermedades en los tratamientos 1, 2, 3 y 4 se efectuó a partir de los 15 días del trasplante con aplicaciones semanales de extractos vegetales de decocción de uchuva (physalis peruviana) al 2% (500 ml por bomba de 20 l), infusión de uchuva al 5% (1 l por bomba), licuado y purín de helecho (pteridium aquilinum) al 5% (1 l de cada extracto por bomba), purín e hidrolato ajo (allium sativum) y ají (capsicum sp.) al 10% (2 l de cada extracto por bomba) y purín e hidrolato de tabaco (nicotiana tabacum) al 10% (2 l de cada extracto por bomba). el control fitosanitatabla 2. contenido microbiológico de los biofertilizantes utilizados para la producción sostenible de cebolla de bulbo en cucaita (boyacá). determinación bocashi gallinaza ufc/g bocashi bovinaza ufc/g caldo rizósfera ufc/ml caldo super cuatro ufc/ml -1 bacterias totales 2,8 x 10 7 1,5 x 10 6 3,5 x 10 8 1,6 x 10 6 fijadoras de n2 1 x 10 6 1,5 x 10 5 2,5 x 10 7 3,6 x 10 5 solubilizadoras de p menos de 10 3 1 x 10 5 8,4 x 10 6 menos de 10 4 lactobacillus 3,9 x 104 1,7 x 105 n.d 9,3 x 104 actinomicetos 1,9 x 10 5 1,5 x 10 6 1 x 10 3 menos de 10 4 hongos penicillium sp. 1 x104 1,2 x 104 n.d n.d aspergillus sp. 2,6 x 105 1,5 x 104 n.d n.d fusarium solani 5 x 102 n.d n.d n.d trichoderma n.d. 1 x 103 n.d negativo fusarium oxysporum negativo 5 x 104 n.d n.d levaduras menos de 10 2 1 x 10 4 4,8 x 10 6 5,1 x 10 5 fuente: laboratorio fundases. n.d: no determinado por el laboratorio. rio realizado por el agricultor en el testigo regional fue netamente con productos químicos. diseño experimental el diseño experimental utilizado fue el de bloques completos al azar con seis tratamientos y cuatro repeticiones (gómez y gómez, 1984). la unidad experimental fue de 45 m 2 . variables determinadas las variables se determinaron durante el desarrollo del cultivo y a la cosecha. durante el desarrollo del periodo vegetativo cada 15 días se determinó el porcentaje de incidencia de enfermedades, correspondiente al número de plantas por metro cuadrado en la parcela útil que presentaron cualquier síntoma en el follaje, relacionado especialmente con el complejo amarillera (peronospora destructor, alternaria porri y stemphyllium sp.). a la cosecha se determinó el número total de bulbos, el peso de bulbos sanos, el peso de bulbos enfermos, el peso total de bulbos y el diámetro ecuatorial del bulbo. el diámetro se determinó con un calibrador en 25 bulbos sanos seleccionados al azar por parcela. análisis estadístico los datos de cada variable fueron sometidos al análisis de varianza y a la prueba lsd, al nivel de significancia indicado por el análisis de varianza. agron. colomb. 25(1), 2007 172 resultados y discusión incidencia de enfermedades y efecto de los biofertiliantes la figura 1 ilustra la tendencia en la incidencia de enfermedades en el cultivo, especialmente las relacionadas con el complejo amarillera, bajo la influencia de las alternativas de biofertilización. la figura muestra que en general los porcentajes de incidencia aumentaron de los 30 hasta los 60 días, luego disminuyeron hasta los 75 días y finalmente aumentaron nuevamente hasta el último muestreo. según el análisis de varianza las diferencias entre tratamientos fueron significativas al 1% a los 30, 45, 90 y 105 días, al 5% a los 75 días y no significativas a los 60 días del trasplante. excepto a los 60 días, los menores porcentajes de incidencia se presentaron en las parcelas fertilizadas con bgcsf (bocashi gallinaza, caldo super cuatro y fertilizante) y bbcscrf (bocashi bovinaza, caldo super cuatro, caldo rizósfera, fertilizante). estos dos tratamientos a los 30, 45 y 90 días se diferenciaron significativamente del resto de tratamientos, a los 75 días únicamente del testigo absoluto y a los 105 días del testigo absoluto y las otras dos alternativas de fertilización. la menor incidencia de enfermedades observada en las parcelas fertilizadas con bgcsf y bbcscrf indica que, particularmente en estos dos tratamientos, la combinación de fertilizante químico con biofertilizantes fue más efectiva. la superioridad de estos dos tratamientos en cuanto a sus efectos en contra de las enfermedades que atacan al cultivo pudo derivarse de lo microbiológico y lo químico. en el sentido microbiológico es posible que la apreciable diversidad de microorganismos que fue introducida por medio de los bocashis, el caldo rizósfera y el caldo super cuatro generó condiciones que favorecieron el crecimiento del cultivo pero no la proliferación de fitopatógenos, especialmente los del complejo amarillera. efectivamente, la tabla 2 muestra que, además de la alta densidad de población de bacterias totales y de los grupos específicos fijadores libres de nitrógeno atmosférico (n2) y solubilizadores de p, por medio de los biofertilizantes se introdujo también una muy apreciable población de actinomicetos, los cuales son reconocidos no solo en términos de su participación en la mineralización de la materia orgánica (sylvia et al., 1998, 2005) sino también por la producción de antibióticos que contribuyen al control biológico de varios fitopatógenos del suelo (alexander, 1977; brock et al., 1994). aparte del componente bacterial, la tabla 2 también muestra que se introdujo una considerable diversidad de hongos, incluido trichoderma sp. y penicillium sp. que figura 1. incidencia de enfermedades durante el desarrollo del cultivo de cebolla de bulbo bajo la influencia de las alternativas de biofertilización. cucaita, boyacá. 2004. méndez y viteri: evaluación de alternativas de fertilización... 173 2007 han sido reportados como agentes de control biológico de fitopatógenos, entre ellos el sclerotium cepivorum (cook y baker, 1989), hongo que se ha constituido en el factor más limitantes de la producción de cebolla de bulbo en varias regiones. en relación al lactobacillus sp., aparte de ser conocido como el género de bacterias responsable de la fermentación ácido láctica (brock et al., 1994) su papel específico en el suelo, al igual que el de las levaduras, es aún desconocido (alexander, 1977). en el sentido químico, se destaca el alto contenido de p y s en cada uno de los biofertilizantes pero especialmente de k, ca, mg, fe, cu, zn y b en el caldo super cuatro (viteri et al., 2005). no cabe la menor duda que esta gran variedad de nutrimentos contribuyó a un equilibrio en la nutrición del cultivo, generando también de esta manera condiciones desde el punto de vista fisiológico no favorables para el crecimiento de microorganismos nocivos para su desarrollo. esta última aseveración se basa en la teoría de la trofobiosis de chaboussou (citado por restrepo, 2000), según la cual las defensas orgánicas de los vegetales están determinadas por una nutrición equilibrada que impide la formación de sustancias nutritivas vitales para la propagación de fitopatógenos (azúcares y aminoácidos libres) entre los cuales se encuentran hongos, bacterias y virus. lo anterior prueba que sí es posible reducir la incidencia de enfermedades en los cultivos a través de alternativas que integren adecuadamente la aplicación de npk con la de biofertilizantes que, además de microorganismos para activar los procesos biológicos del suelo, aportan una gran variedad de nutrimentos que promueven, no solamente el buen crecimiento y desarrollo del cultivo, sino también su defensa del ataque de fitopatógenos. efecto de los biofertilizantes sobre la producción de cebolla los resultados de los efectos de las alternativas de biofertilización sobre las variables relacionadas con la producción de cebolla de bulbo se presentan en la tabla 3. las diferencias entre tratamientos en cuanto al número de bulbos y peso de bulbos enfermos y sanos no fueron significativas; sin embargo, desde el punto de vista de producción llama la atención el hecho que el mayor peso de bulbos sanos se obtuvo en los tratamientos correspondientes a cada uno de los bocashis suplementado con caldo super cuatro, caldo rizósfera y fertilizante (bbcscrf y bgcscrf), con una diferencia frente al testigo regional de alrededor de 10 t· ha -1 . es posible que los procesos biológicos activados por los microorganismos introducidos, especialmente a través del caldo rizósfera (tabla 2), fueron favorables para una nutrición mejor balanceada del cultivo, hecho que se reflejó también en el mayor peso de bulbos sanos. en relación con el peso total y el diámetro de los bulbos las alternativas de biofertilización se diferenciaron del testigo absoluto al 1%, pero no alcanzaron a superar al testigo regional. esta observación frente al testigo regional merece consideración, puesto que si bien al inicio las diferencias frente a la técnica convencional aplicada por el agricultor en el testigo regional no alcanzaron a ser significativas, ellas podrían llegar a serlo en un corto tiempo, puesto que las alternativas evaluadas además de una cantidad razonable de npk incluyen una fuente adicional de varios elementos nutritivos (viteri et al., 2005) y un potencial microbiológico (tabla 2) que no simplemente influyen en la obtención de mayores rendimientos del cultivo sino que, más importante aún, contribuyen activamente a la recuperación de las propiedades físicas, químicas y tabla 3. efectos de las alternativas de biofertilización sobre algunas de las variables relacionadas con la producción de cebolla de bulbo. cucaita (boyacá), 2004. tratamiento no. bulbos por parcela útil (21m 2 ) peso bulbos enfermos (t· ha -1 )* peso bulbos sanos (t· ha -1 )* peso total bulbos (t· ha -1 )* diámetro bulbo (cm)** bocashi gallinaza + caldo super cuatro + fertilizante 537 5,6 24,8 31,3 a 7,0 a bocashi bovinaza + caldo super cuatro + fertilizante 533 5,6 22,6 29,2 a 6,7 a bocashi gallinaza + caldo super cuatro + caldo rizósfera + fertilizante 604 6,4 31,6 37,9 a 7,0 a bocashi bovinaza + caldo super cuatro + caldo rizósfera + fertilizante 494 6,4 33 27,6 b 7,1 a testigo regional 530 13,3 22,3 35,6 a 7,4 a testigo absoluto 531 4,1 14,3 18,5 b 4,9 b significancia ns ns ns 1% 1% en las columnas, valores con la misma letra no difieren significativamente. promedio de 4 repeticiones; ** promedio de 25 bulbos por parcela. agron. colomb. 25(1), 2007 174 biológicas que determinan la capacidad productiva de los suelos (viteri, 2002) y a su sostenibilidad a través del tiempo. frente a la fertilización a base de npk convencionalmente utilizada por los agricultores es preciso recordar que de los 16 elementos que son considerados esenciales para el crecimiento de las plantas 13 son absorbidos desde el suelo (tisdale et al., 1993). por lo tanto, el balance en la nutrición de la planta está relacionado con la disponibilidad de esta variedad de elementos en el suelo y no solamente con la aplicación masiva de sales solubles de n, p y k, especialmente en suelos donde el contenido de elementos menores es bajo como es el caso de los suelos de cucaita. bajo estos conceptos, la combinación de la fertilización convencional npk con la aplicación de bocashi y caldos microbianos, como alternativas de biofertilización para el cultivo de cebolla de bulbo, resulta apropiada puesto que además de la amplia gama de elementos nutritivos que se derivan como producto de la mineralización de los bocashis y de la composición química de los caldos super cuatro y rizósfera (viteri et al., 2005), desde el punto de vista microbiológico se adiciona la contribución específica de los grupos funcionales fijadores de n2 y solubilizadores de p. los resultados del presente estudio permiten inferir que el bocashi gallinaza o bovinaza, suplementado con caldo rizósfera y caldo super cuatro, constituye una alternativa tecnológica con mucho potencial para la producción sostenible de cebolla de bulbo particularmente en cucaita y, en general, para la reorientación del enfoque de la producción agrícola de acuerdo con los principios agroecológicos planteados por altieri y nicholls (2000). cabe resaltar que dicho trabajo de investigación es pionero en cuanto a la documentación del contenido microbiológico de los biofertilizantes bocashi, caldo rizósfera y caldo super cuatro y sus efectos en el cultivo de cebolla bajo condiciones de campo, dado que en la literatura no existen reportes al respecto. ante el desafío planteado a través de la aprobación del tratado de libre comercio, una de las mayores preocupaciones de los productores agrícolas, no solamente de cucaita sino también de otras regiones del país, es como competir en los mercados con suficientes volúmenes y productos de calidad. aunque la respuesta a este interrogante tiene que ver no solamente con el cambio tecnológico sino también con las formas de organización social y todos los demás elementos que comprenden el sistema cultural de las comunidades productoras (meneses, 1995), desde el punto de vista tecnológico resulta muy gratificante que a través de esta investigación se haya verificado que frente a la fertilización convencional con solo productos de síntesis química como 10-30-10 o 15-15-15, existen alternativas que, en lugar de la degradación, permiten la recuperación y sostenibilidad a través del tiempo. la verificación de este nuevo enfoque para la producción de cultivos, y en particular el de la cebolla de bulbo, significa la generación de una nueva herramienta tecnológica que de acuerdo con el concepto de desarrollo sostenible al ser efectiva para la gestión y conservación de los recursos naturales, garantiza además de la seguridad alimentaria de las comunidades rurales su empoderamiento para responder con éxito a todas sus expectativas de progreso y desarrollo. conclusiones el análisis e interpretación de los resultados de esta investigación permiten las conclusiones siguientes: per cuatro aportan al suelo una gran cantidad y diversidad de microorganismos benéficos, los cuales juegan papel importante en el balance de la nutrición de la planta y su defensa contra el ataque de fitopatógenos a través de su probable contribución a la mineralización de la materia orgánica, la fijación de nitrógeno atmosférico, la solubilización de fósforo y la producción de antibióticos. per cuatro y fertilizante, y de bocashi bovinaza con los caldos super cuatro y rizósfera y fertilizante, resultaron ser muy efectivas en términos de fitoprotección, ya que a lo largo del desarrollo del cultivo estos dos tratamientos mostraron consistentemente los menores porcentajes de incidencia de enfermedades. ción del cultivo de cebolla de bulbo ninguna de las alternativas de biofertilización se diferenció significativamente del testigo regional, especialmente los bocashis en combinación con caldo rizósfera, caldo super cuatro y una razonable cantidad de fertilizante químico se perfilan como una buena alternativa puesto que, además de igualar desde el inicio al manejo convencional (fertilización química y agrotóxicos), tienen un potencial microbiológico y químico que es muy promisorio para méndez y viteri: evaluación de alternativas de fertilización... 175 2007 la sostenibilidad de la producción y la preservación de la calidad ambiental en el futuro. agradecimientos al señor alfonso hernández y familia por haber suministrado el lote para la realización del experimento; a colciencias, ocensa y la alcaldía del municipio de cucaita (boyacá) por la cofinanciación del proyecto; finalemtne, a la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (tunja) por la financiación del proyecto. literatura citada agudelo, a. 2001. agricultura orgánica: un proyecto de vida, con la vida y para la vida. pronatta, acción campesina colombiana y emcoba. editorial jotamar ltda. puente nacional, santander. 44 p. alexander, m. 1977. introduction to soil microbiology. 2nd. edition. john wiley & sons, new york. 467 p. altieri, m. y c. nicholls. 2000. agroecología: teoría y prácticas para una agricultura sustentable. 1ª. edición. pnuma, méxico df. 43 p. brock, t., m. madigan, j. martinko y j. parker. 1994. biology of microorganisms. seventh edition. prentice hall, new jersey. 909 p. cook, r. y k.f. baker. 1989. the nature and practice of biological control of plant pathogens. amer. phytopathol. soc. 539 p. esquema de ordenamiento territorial (eot). 2002. municipio de cucaita. 198 p. gómez, k.a. y a.a. gómez, 1984. statistical procedures for agricultural research. 2nd edition. john wiley & sons, inc. new york. 680p. instituto geográfico agustín codazzi – universidad pedagógica y tecnológica de colombia. 2005. estudio general de suelos y zonificación de tierra del departamento de boyacá. tomos i y ii. bogotá. meneses, o. 1995. tecnología, cultura y participación: elementos para la construcción del desarrollo sostenible. cuadernos de desarrollo rural. 34, 25-45. restrepo, j. 1998. la idea y el arte de fabricar los abonos orgánicos fermentados: una experiencia de agricultores en centroamérica y brasil. colección ‘agricultura orgánica para principiantes’. editorial simas, managua, nicaragua. pp. 1-13. restrepo, j., 2000. teoría de la trofobiosis. plantas enfermas por el uso de venenos en la agricultura. colección ‘agricultura orgánica para principiantes’. editorial simas, managua, nicaragua. pp. 1-27. restrepo, j., 2001. elaboración de abonos orgánicos fermentados y biofertilizantes foliares: experiencias con agricultores en mesoamérica y brasil. san josé de costa rica. pp. 1-49. socorro, a. y e. parets. 2001. manejo agro ecológico de suelos y nutrición vegetal, capitulo v. en: www.geocities.com/arsocorro/ agrícola/capítulov_manejo.htm; consulta: julio 2006. soto, g. y g. meléndez, 2004. ¿cómo medir la calidad de los abonos orgánicos? manejo integrado de plagas y agroecología. no. 72. catie, usda, asdi. costa rica. p. 91. sylvia, d.m., j.j. fuhrmann, p.t. hartel y d. zuberer. 1998. principles and applications of soil microbiology. prentice hall, london. 550 p. sylvia, d.m., j.j. fuhrmann, p.t. hartel y d. zuberer. 2005. principles and applications of soil microbiology. 2a edición. pearson prentice hall. new jersey. 640 p. tisdale, s., w. nelson, j. beaton y j. havlin. 1993. soil fertility and fertilizers. 5ª ed. macmillan publishing co., new york. 663 p. viteri r, s.e. 2002. selección de cultivos de cobertura con potencial para el desarrollo agrícola sostenible en el municipio de samacá, boyacá. tesis de maestría en desarrollo rural. facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 150 p. viteri, s, m. méndez y d. restrepo. 2005. investigación participativa hacia un manejo ecológico de la cebolla de bulbo en cucaita y tibasosa – boyacá. apuntes para un manejo ecológico, serie 5. universidad pedagógica y tecnológica de colombia. tunja. 19 p. 29(2)_10+piña.indd recceived for publication: 5 august, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 faculty of pharmaceutical chemistry, universidad de antioquia. medellin (colombia). 2 corresponding author. jedgar_4@yahoo.es agronomía colombiana 29(2), 249-256, 2011 optimization of osmotic dehydration of pineapple (ananas comosus l.) using the response surface methodology optimización de la deshidratación osmótica de piña (ananas comosus l.) aplicando superficies de respuesta josé e. zapata m.1, 2, johan m. arias a.1, and gelmy l. ciro g.1 abstract resumen the response surface methodology was used to optimize the effects of temperature (25 45⁰c) and citric acid concentration (0.5 2.5% w/w) in osmotic dehydration of pineapple in a sucrose solution. a 32 factorial design was used with weight loss (wl, %), moisture loss (ml, %) and solid gain (sg, %) as responses. the models obtained for all the responses were significant (p≤0.05) without a significant lack of fit. the results suggest that wl, ml and sg can reach 42.62%, 36.54% and 292.16% respectively, after 4 to 6 h of the process, with 100% sensory acceptance and reductions in microbial counts of more than two log cycles, using the conditions defined by the optimization (44.99⁰c and 2.48% citric acid). se aplica la metodología de superficies de respuesta para optimizar el efecto de la temperatura (25 45⁰c) y la concentración de ácido cítrico (0,5 2,5% p/p) en la deshidratación osmótica de piña en soluciones de sacarosa. se utiliza un diseño factorial 32 con pérdida de peso (pp, %), pérdida de humedad (pw, %) y ganancia de sólidos (gs, %) como respuestas. los modelos obtenidos para todas las respuestas son significativos (p≤0,05) sin carencia de ajuste significativa. los resultados sugieren que se puede alcanzar 42,62%; 36,54% y 292,16%, para pp, pw y gs, respectivamente, después de 4 6 h de proceso, con aceptación sensorial del 100% y reducciones en los recuentos microbianos de más de dos ciclos logarítmicos, utilizando las condiciones definidas en la optimización (44,99⁰c y 2,48% de ácido cítrico). key words: citric acid, osmotic drying, post harvest, fruit. palabras clave: ácido cítrico, secado osmótico, poscosecha, frutales. introduction the pineapple (ananas comosus l.) is consumed as fresh fruit, sliced or dried (saxena et al., 2009), worldwide. due to its short shelf life (4 6 d) (hajare et al., 2006), multiple strategies have been evaluated to prolong its durability (hajare et al., 2006; peiró-mena et al., 2007; fernandes et al., 2008; chauhan et al., 2009; saxena et al., 2009; torri et al., 2010; ramallo and mascheroni, 2010). for cut products, durability is even lower (soliva-fortuny and martın-belloso, 2003), mainly due to some changes in the physicochemical and physiological characteristics (toivonen and brummell, 2008) resulting from increased enzymatic action due to cell damage caused by cutting (torres et al., 2007). post-harvest losses of fruits in general account for 20 25% of total fruit production in developed countries (el-ghaouth et al., 2004; zhu, 2006; sharma et al., 2009) and even more in developing countries (sharma et al., 2009). osmotic dehydration (do) is a food preservation technique that relies on the reduction of water activity and humidity of the product, which has advantages over other dehydration techniques because it preserves the sensory and nutritional characteristics of foods (ozdemir et al., 2008; fernández et al., 2005), since it does not require high temperatures, in addition it has low investment costs which facilitates its implementation in rural areas, and is an excellent alternative for conservation of cut products. its processes involve simultaneous water loss and solute gain (saxena et al., 2009), in which the mass transfer depends on variables such as pressure, temperature (corzo and gómez, 2004), concentration of solutes (corzo and gómez, 2004), fruit/syrup ratio and degree of agitation, among others (fernandes et al., 2008). osmodehydrated products are part of the so-called intermediate moisture products and should be consumed in a relatively short time or be subjected to conservation steps physiology & post-harvest technology 250 agron. colomb. 29(2) 2011 (fernandes et al., 2008; ramallo and mascheroni, 2010). one area for improvement for these products is their microbial load, since it may affect the shelf life of packaged products, especially cut ones (zapata et al., 2004; castelló et al., 2009). for these reasons, the search for strategies to reduce the microbial load of osmodehydrated products, not including additional processing steps, could reduce postharvest losses, while maintaining costs, thus providing added value to fruits and vegetables, improving the income level of farmers, enabling them to better manage prices even at harvest and allowing the possibility of using lower quality fruit. do kinetics of the pineapple using sucrose syrup as a function of the solution concentration and temperature has been studied (parjoko et al., 1996; silveira et al., 1996; lombard et al. 2008) and the diffusion coefficients have been determined (ruiz-lópez et al., 2010). losses of up to 30% have been reported for citric acid (ca) (peiró-mena et al., 2007) and ascorbic acid (ramallo and mascheroni, 2010) in pineapple and other fruits (moraga et al., 2010) during do, which can affect quality in osmodehydrated products. it is known that suitable combinations of ph and water activity (aw) can be very effective in controlling microorganism in food. for example, it has been found that pretreatment with acid solutions improves the inactivation of escherichia coli in dehydrated apples (derricksontharringtona et al., 2005). citric acid has been widely accepted as effective in reducing the surface ph of different types of cut fruit (soliva-fortuny and martín-belloso, 2003). combinations of low ph and low aw have been reported to promote the development of microorganisms with greater resistance (tiganitas et al., 2009), that is, some of these combinations do not effectively inhibit problem microorganisms (derrickson-tharringtona et al., 2005). these results make it necessary to carefully evaluate the combination of preservation methods before suggesting an application for a process. the response surfaces are very effective tools for optimization, which have been used in different food processes among which do is include (azoubel and murr, 2003; corzo and gómez, 2004; valdez-fragoso et al., 2007; ozdemir et al., 2008; chauhan et al., 2009). the main advantage is that they reduce the number of experiments needed to obtain statistically valid results (ozdemir et al., 2008) and are faster and more informative than traditional assessments which evaluate one variable at a time (ozdemir et al., 2008). the aim of this study was to optimize the osmotic dehydration of pineapple cubes, through the combined effect of temperature (t) and citric acid concentration (ca), using the response surface methodology to maximize weight loss (wl), moisture loss (ml) and solid gain (sg), seeking to increase solid gain (sucrose and citric acid) to neutralize acidity losses that may occur in the process and reduce the microbiological risk. additionally, we evaluated the microbiological quality and sensory acceptance of the osmodehydrated pineapple cubes in the established optimal conditions to ensure the microbiological and sensory quality of the product. materials and methods sample preparation. pineapples of the manzana variety with ⁰brix between 9 and 11 were selected, and obtained commercially in medellin; washed and disinfected with sodium hypochlorite at 50 mg l-1 for 10 min; peeled, cored and cut into 1 cm cubes. osmotic treatments. the treatments were carried out under atmospheric pressure conditions with containers at rest, using sucrose solutions of 45⁰brix and citric acid concentrations between 0.5 to 2.5% (w/w). the pineapple cubes were placed in a fruit/syrup ratio of 5/1 (g/g). the samples were then subjected to a water bath with a temperature control (d-77960 jubalo®) using temperatures between 25 45⁰c for 4 h. these conditions were defined based on literature reports (ruiz-lópez et al., 2010; lombard et al., 2008). analytical determinations. the moisture analysis was carried out in a forced air oven (binder, model termolab 53®), using the aoac oven drying method 934.06 (aoac, 1995). the ⁰brix was measured with a refractometer (milton roy company® lr 45227) and weight determinations with an analytical balance (sartorius cp 2245®). each analysis was done in triplicate. for the calculation of weight loss (wl) and moisture loss (ml), equation 1 was used. 100 )( %/ = i fi w ww mlwl (1) where: wi is weight/moisture initial and w f is weight/ moisture final. the soluble solid gain (sg) was calculated as shown in equation 2. 251zapata m., arias a., and ciro g.: optimization of osmotic dehydration of pineapple (ananas comosus l.) using the response surface methodology 100 )( sg% f x brix brixbrix i i ° °° = (2) where: ⁰brixf represents final brix degrees and ⁰brixi represents initial brix degrees. statistical analysis. eighteen experiments were carried out according to a 32 factorial design with 2 replicates, using the factors temperature (t) (25, 35 and 45⁰c) and citric acid concentration (ca) (0.5, 1.5 and 2.5% w/w) and the response variables wl, ml, and sg. the response surface methodology assumes that there is a polynomial function that relates the responses to the independent variables in the process (factors) (montgomery, 1991). therefore, the experimental data obtained from the factorial design (tab. 1) were fitted to a polynomial of the form found in equation 3 (montgomery, 1991). response = a0 + a1x1 + a2x2 + a12x1x2 + a11x12+ a22x22 (3) where the response is wl, ml or sg, the ai are adjustable constants and x1, x2, are t and ca, respectively. we developed the analysis of variance (anova) with a confidence level of 95%, which includes the statistical significance of each of the terms of the adjustable model (value p), the estimated effects in each term (ai), the coefficient of determination of the model (r2) and the lack of fit in order to establish the accuracy of the model to represent the data. the resulting models were optimized to determine the levels of the variables that give the maximum values of the responses. microbiological analysis. analysis was performed in triplicate on samples of fresh pineapple and osmodehydrated pineapple with and without citric acid. mold yeasts and aerobic mesophilic were counted. for comparison of means, this study applied the least significant difference (lsd) method with a confidence level of 95%, using the software statgraphics plus 5.1®. sensory analysis. sensory evaluation was performed using a panel of 50 untrained judges, made up of students and staff of the food department of the universidad de antioquia. the sensory method was an acceptance test: i like i do not like. the minimum number of responses was established for a 5% probability according to a binomial test. results and discussion to define the conditions of ca and t that maximize the values of the parameters wl, sg and ml, a 32 factorial design was developed, which is presented in tab. 1 with the runs of the experiment in a random form and the values of the response variables obtained in each run. table 1. 32 factorial design for the osmotic dehydration of pineapple. treatment t (°c) ca (%) wl (%) ml (%) sg (%) 1 45 2.5 42.37 34.16 253.66 2 35 0.5 26.12 20.70 161.96 3 25 0.5 28.60 20.24 207.48 4 35 2.5 32.65 25.98 200.61 5 45 0.5 39.51 31.27 250.92 6 35 1.5 30.72 23.48 193.25 7 25 1.5 29.04 21.76 206.80 8 45 1.5 42.57 34.14 247.56 9 25 2.5 33.76 19.84 198.64 10 45 2.5 43.93 34.22 257.93 11 25 1.5 29.68 21.74 203.40 12 35 2.5 31.98 23.75 195.70 13 45 0.5 38.57 29.48 237.20 14 25 2.5 35.33 21.04 203.40 15 25 0.5 26.28 18.53 172.11 16 35 1.5 28.40 23.94 185.28 17 35 0.5 27.79 19.38 180.98 18 45 1.5 44.10 31.32 252.14 t, temperature; ca, citric acid; wl, weight loss; ml, moisture loss; sg, solid gain. results of the anova of the central composite design are shown in tab. 2, indicating the statistical significance of each factor for each response variable (value p). table 2. analysis of variance (valuep) of the central composite design. factor pp (%) pw (%) gs (%) t 0.0000 0.0000 0.0000 ca 0.0000 0.0007 0.0227 txt 0.0000 0.0001 0.0000 txca 0.0909 0.1145 0.9732 caxca 0.7583 0.0636 0.3924 no adjustment 0.1243 0.1284 0.7280 r2 96.18 95.19 91.83 t, temperature; ca, citric acid; wl, weight loss; ml, moisture loss; sg, solid gain. to adjust the final model, factors without significant effects (p>0.05) were eliminated which appear in the anova (tab. 2), and the r2 and the lack of fit of the resulting model were determined. both data are presented in tab. 2 for adjusted models of wl, ml and sg, which appear in equations 4, 5 and 6 respectively. the αi coefficients in these equations correspond to the effects of the factors in terms of their actual values. the r2 values (> 91%) and lack of fit (p≤0.05) in tab. 2 suggest that these polynomials adequately represent the relationship between responses and factors. 252 agron. colomb. 29(2) 2011 pp% = 85,58 – 4,00t + 2,76ca + 0,07t2 (4) pw% = 43,79 – 1,93t + 1,62ca + 0,04t2 (5) gs% = 549,35 – 24,02 t +8,27ca + 0,38t2 (6) in figs. 1, 2 and 3 one sees that all responses have an upward trend with increasing values of the factors (t and ca). effect on the percentage of weight loss the weight reduction (wl) is an indirect measure of water loss in osmodehydrated products, which is important in transportation and storage for high volumes. tab. 2 demonstrates that wl was significantly affected by t (p = 0.0001) in its linear and quadratic terms. the positive and negative indications of t for the linear and quadratic terms respectively, in equation 4, indicate that increases in t can positively or negatively affect the wl, depending on the range of values of t found in the system and that exist regionally for this variable, for which wl reaches extreme values (fig. 1) (azoubel and oliveira da silva, 2008). increasing t accelerates all kinetic processes; thereby increasing the solid gain and water loss (silveira et al., 1996; lombard et al., 2008) due to the effect it has on the coefficients of mass transfer and effective diffusion in the fruit (alakali et al., 2006). for some values of t, solids gain can be preponderant, generating an increase in weight, which in turn causes a decrease in wl, however in other ranges of t, water loss may be more significant, with which an increases in wl could be observed, as shown in fig. 1, for values of t above 32°c, results that correspond to those found by azoubel and oliveira da silva (2008), working with the tommy atkins mango. the ca significantly (p = 0.0000), positively affects wl, meaning the higher the acid concentration, the higher the wl. noting that the increased concentration of solutes increases the flow of water (silveira et al., 1996; lombard et al., 2008), because its increase favors the coefficients of mass transfer and effective diffusion in the fruit (alakali et al., 2006). effect on the percentage of moisture loss it is evident that the ml is one of the most important parameters in dehydration. according to tab. 2, the ml has significant dependence on t in the linear (p = 0.0000) and quadratic (p = 0.0001), such as that of ca (p = 0.0007), which is due to the effect that both variables have on the coefficients of mass transfer and effective diffusion of water (silveira et al., 1996; alakali et al., 2006, lombard et al., 2008). the contradictive indications of t for the linear and quadratic terms in equation 5 are explained in the same way as wl in equation 4, insomuch as by the presence of an extreme point for ml (fig. 2). but in this case, the negative indication of t in the linear term represents regions where the largest entry of solute can promote the formation of surface layers on the fruit, which are barriers to the diffusion of water (zapata et al., 2002; giraldo -bedoya et al., 2004; fernandes et al., 2009). the positive effect of ca on ml (equation 5) rules out the formation of a layer of solute on the fruit surface as caused by the ca in the working range, demonstrating that this phenomenon may be due to sucrose, as has already been reported (zapata et al., 2002; giraldo-bedoya et al., 2004; fernandes et al., 2009). this significant effect of ca is not consistent with the findings of moy et al. (1978), which states that acidifying sucrose solutions did not increase water loss in the mango. figure 1. response surface for weight loss (wl) in the osmotic dehydration of pineapple as a function of temperature t and citric acid (ca). figure 2. response surface for moisture loss (ml) in the osmotic dehydration of pineapple as a function of temperature t and citric acid (ca). effect on the percentage of solid gain the high sg in some cases is undesirable in do, because it is associated with changes in the organoleptic properties and because it adversely affects the flow of water to form a shell on the surface of the product (giraldo-bedoya et al., t (°c) ca (%) w l (% ) 25 29 33 37 41 45 0 0.5 1 1.5 2 2.523 27 31 35 39 43 47 t (°c) ca (%) m l (% ) 25 29 33 37 41 45 0 0.5 1 1.5 2 2.5 16 20 24 28 32 36 253zapata m., arias a., and ciro g.: optimization of osmotic dehydration of pineapple (ananas comosus l.) using the response surface methodology 2004). but, if what is sought is the reduction of weight loss in the product while not signifi cantly aff ecting the cost, a high sg is desirable, as in candied products (giraldobedoya et al., 2004). according to tab. 2, the variable t has a signifi cant eff ect on the linear and quadratic terms (p = 0.0000), in equation 6, sg has a behavior similar to the other two evaluated parameters (wl and ml) with a endpoint associated with the reversal of the linear and quadratic terms of t and a positive eff ect of ca only on the linear term. th e turning point could be around 34°c (fig. 3), a value at which the sg stops off as a function of t and begins an upward course. th is is a notable point in the case that you want to have products with a minimum solid gain and are consistent with the results of azoubel and oliveira da silva (2008) with the tommy atkins mango. a similar explanation can be given for the two previous parameters, based on the eff ect that both variables have on mass transfer and eff ective diff usion in the do of fruits, as has been reported (silveira et al., 1996; alakali et al., 2006; lombard et al., 2008). it is possible that a solute layer accumulated on the surface of the fruit as a result of increases in t in a working range, can also be a barrier to the passage of solutes into the fruit (zapata et al., 2002; giraldo -bedoya et al., 2004; fernandes et al., 2009). th ese results agree with those obtained by melo et al. (2001), who observed decreases in the solid gain in a given temperature range, working with mango in an osmodehydration solution for passion fruit. in general, the variable with the greatest eff ect on the three responses (wl, sg and ml) is temperature, indicating that a new goal for the research could be the development of phenomenological models for the process of osmotic dehydration of pineapple. th ese models could also consider the eff ect of t on the fl uid dynamics of the systems in do, considering variables such as viscosity, surface tension and chemical potential, among others. optimization th e models of equations 4, 5 and 6, were optimized to maximize wl, ml and sg, since all aim to reduce aw, which in turn is associated with the maximum preservation of the product (giraldo-bedoya et al., 2004; derricksonth arringtona et al., 2005; giraldo et al., 2005; ngoran et al., 2009; chauhan et al., 2009) which is the main objective of the present study. tab. 3 shows the local maximum values of the responses and the values of each of the factors that defi ne them. th e results of tab. 3 are highlighted in figs. 1, 2 and 3, which show that for the maximum values of the studied ca and t (2.5% and 45°c, respectively) the maximums for wl, ml and sg are provided. figure 3. response surface for solid gain sg in the osmotic dehydration of pineapple as a function of temperature t and citric acid (ca). table 3. maximum predicted local values in the optimization of osmotic dehydration of pineapple cubes. factor optimal value t 44.99oc ca 2.48% response optimal value wl 44.54 ml 34.01 sg 257.93 kinetics of osmotic dehydration of pineapple to corroborate the validity of the optimization process and evaluate the kinetics of osmotic dehydration of pineapple, a process was developed in duplicate at 45°c and with 2.5% ca, taking data for 7 h (figs. 4, 5 and 6). for wl, signifi cant increases occur in the fi rst 6 h (fig. 4), aft er which it stabilizes. while in ml and sg, stabilization occurs aft er about 4 h (figs. 4 and 6), which is typical behavior in pineapple do (parjoko et al., 1996; lombard et al., 2008). t (°c) ca (%) s g ( % ) 25 29 33 37 41 45 0 0,5 1 1,5 2 2,5 160 180 200 220 240 260 figure 4. weight loss (wl) in the osmotic dehydration of pineapple with 2.5% citric acid and 45°c. the bars on the columns indicate standard deviation. r2 = 0,99348 0 10 20 30 40 50 0 1 2 3 4 5 6 7 w l (% ) time (h) 254 agron. colomb. 29(2) 2011 th e kinetic behavior in figs. 4, 5 and 6 are explained considering that in the early stages of the process there are a higher chemical potential of water and a lower chemical potential of solutes inside the fruit (sucrose, acid) than in the outside solution. th ese diff erences in the chemical potential are the driving force for mass transfer; spurring the movement of solutes into and water out of the fruit (giraldo-bedoya et al., 2004; ozdemir et al., 2008). over time, the entry and exit of substances reduces the diff erences in the chemical potential, bringing the system to equilibrium, so that the entrance and exit of material gradually decreases to a stop. figure 5. moisture loss (ml) in the osmotic dehydration of pineapple with 2.5% citric acid and 45°c. the bars on the columns indicate standard deviation. water loss reduces weight and moisture, while the solids of the product are increased, ie increased wl, ml and sg. with the entry of solutes, weight and solids are increased, but moisture is reduced, ie reduced wl and increased ml and sg. figure 6. solid gain (sg) in the osmotic dehydration of pineapple with 2.5% citric acid and 45°c. the bars on the columns indicate standard deviation. figs. 4, 5 and 6 at 4 h into the process (time of each run in the experimental design) show that wl, ml and sg have values of 43.24, 32.47 and 282.35% respectively, all close to or above those predicted by the optimization process (tab. 3), corroborating the validity of the models obtained and the submitted optimization. th e maximums obtained at 7 h into the process were 43.24, 36.54 and 292.16% for wl, ml and sg respectively; this maximization is suitable for the preservation of fruit, because it is associated with reduced water availability for microorganisms and enzyme reactions that can damage the product (zapata et al., 2002; giraldo et al., 2005; tiganitas et al., 2009). on the other hand, the increase in wl is desirable for its eff ect on storage and transportation costs when handling large volumes. microbiological analysis considering the importance of the microbiological aspect of cut osmodehydrated products (zapata et al., 2002; solivafortuny and martín-belloso, 2003), it is important to assess the impact that can be obtained from the do treatment proposed in the present study on said aspect. for this reason, microbiological analysis was performed on fresh produce, osmodehydration with sucrose and osmodehydration with sucrose and citric acid. tabs. 4 and 5 show that mold-yeasts and aerobic mesophilic microorganisms were signifi cantly reduced in the treatment without citric acid with respect to fresh pineapple (p≤0.05) and the treatment with citric acid (doac) further reduced counts, compared to treatment without citric acid (do) (p≤0.05). th ese diff erences are statistically signifi cant at 95% confi dence and demonstrate the synergistic eff ect on preserving the product, obtained by using citric acid in the do process with sucrose. table 4. comparisons of the microbiological analyses of fresh pineapple cubes for osmodehydration with sucrose (do) and osmodehydration with sucrose and citric acid (doac). treatment count (cfu/g) fresh do doac aerobic mesophilic 3,64∙106 a 8,9∙103 b 8,0∙101 c molds and yeast 1,26∙106 a 7,03∙103 b 5,0∙101 c means with different letters in each row are statistically different according to the test of least significant difference (p≤0.05). sensory analysis to confi rm that the product with the conditions obtained for optimization is acceptable from the sensory standpoint, sensory analysis of osmodehydrated samples with 2.5% ca at 45°c was performed and 100% product acceptance was obtained. conclusions th e most important variables in do are wl, ml and sg, and they are signifi cantly aff ected by temperature and citric acid concentration during the do of pineapple under the conditions in this study. r2 = 0,98544 0 10 20 30 40 0 1 2 3 4 5 6 7 time (h) m l (% ) r2= 0,96106 0 100 200 300 400 0 1 2 3 4 5 6 7 s g ( % ) time (h) 255zapata m., arias a., and ciro g.: optimization of osmotic dehydration of pineapple (ananas comosus l.) using the response surface methodology under these conditions, the maximization of the responses was achieved at a temperature of 45°c and with citric acid concentrations of 2.5% w/w, reaching 43.24, 36.54 and 292.16% for wl, ml and sg respectively. the kinetic changes occur between 4-6 h into the process, after which the system tends toward equilibrium, making it unreasonable to extend the process beyond that time, under the conditions of this study. adding citric acid to the osmodehydration solution, besides eliciting a positive response from the variables, has a clearly positive effect by reducing the microbiological counts of pineapple by adapting an acidic ph that is unfavorable for the growth of molds and yeasts, without negatively affecting the sensory acceptance of the osmodehydrated product. cited literature alakali, j.s., c.c. ariahu, and n.n. nkpa. 2006. kinetics of osmotic dehydration of mango. j. food process pres. 30(5), 597-607. aoac, association dedicated to excellence in analytical methods. 1995. official methods of analysis of aoac international. 16th ed. gaithersburg, md. azoubel, p.m. and f.o. da silva. 2008. optimisation of osmotic dehydration of ‘tommy atkins’ mango fruit. int. j. food sci. tech. 43(7), 1276-1280. azoubel, p.m. and f. murr. 2003. optimization of osmotic dehydration of cashew apple (anacardium occidentale l.) in sugar solutions. food sci. technol. int. 9(6), 427-433. castelló, m.l., m. igual, p.j. fito, and a. chiralt. 2009. influence of osmotic dehydration on texture, respiration and microbial stability of apple slices (var. granny smith). j. food eng. 91(1), 1-9. chauhan, o.p., a. shah, a. singh, p.s. raju, and a.s. bawa. 2009. modeling of pretreatment protocols for frozen pineapple slices. food sci. technol. leb. 42(7), 1283-1288. corzo, o. and e.r. gómez. 2004. optimization of osmotic dehydration of cantaloupe using desired function methodology. j. food eng. 64(2), 213-219. derrickson-tharringtona, e., p.a. kendalla, and j.n. sofos. 2005. inactivation of escherichia coli o157:h7 during storage or drying of apple slices pretreated with acidic solutions. int. j. food microbiol. 99(1), 79-89. el-ghaouth, a., c.l. wilson, and m.e. wisniewski. 2004. biologically based lternatives to synthetic fungicides for the postharvest diseases of fruit and vegetables. pp. 511-535. in: naqvi, s.a.m.h. (ed.). diseases of fruit and vegetables. vol. 2, kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. fernándes, f., f.e. linhares jr., and s. rodrigues. 2008. ultrasound as pre-treatment for drying of pineapple. ultrason. sonochem. 15(6), 1049-1054. fernándes, f., m.i. gallão, and s. rodrigues. 2009. effect of osmosis and ultrasound on pineapple cell tissue structure during dehydration. j. food eng. 90(2), 186-190. fernández, e., s. monserrat, and e. sluka. 2005. tecnologías de conservación por métodos combinados en pimiento, chaucha y berenjena. rev. fac. cienc. agrar., univ. nac. cuyo 37(2), 73-81. giraldo-bedoya, d.p., l.m. arango-velez, and c.j. márquez-cardozo. 2004. osmodeshidratación de mora de castilla (rubus glaucus benth) con tres agentes edulcorantes. rev. fac. nal. agr. medellín 57(1), 2257-2274. giraldo, g.a., a.l. duque, and c.l. garcía. 2005. métodos combinados de secado para el escarchado de mango (mangifera indica) var. kent. vitae 12(2), 5-12. hajare, s., v. dhokane, r. shashidhar, s.d. saroj, a. sharma, and j.r. bandekar. 2006. radiation processing of minimally processed pineapple (ananas comosus merr.): effect on nutritional and sensory quality. j. food sci. 71(6), 501-505. lombard, g.e., j.c. oliveira, p. fito, and a. andrés. 2008. osmotic dehydration of pineapple as a pre-treatment for further drying. j. food eng. 85(2), 277-284. melo, l.a., o.b. lopez, and h. ordoñez. 2001. deshidratacion osmotica del mango tommy atkins en solucion de maracuya. influencia de la presion y la temperatura. noos 14, 177-189. montgomery, d. 1991. diseño y análisis de experimentos. 3th ed. iberoamérica, mexico df. moraga, m.j., g. moraga, and n. martínez-navarrete. 2010. effect of the re-use of the osmotic solution on the stability of osmodehydro-refrigerated grapefruit. ltw food sci. technol. 44(1), 35-41. moy, j.h., n.b.h. lau, and a.m. dollar. 1978. effect of sucrose and acids on osmovac-dehydration of tropical fruits. j. food process. pres 2(2), 131-135. ngoran-essan b.z., e. assidjo, p. kouamé, i. dembele, and b. yao. 2009. modelling of osmotic dehydration of mango (mangifera indica) by recurrent artificial neural network and experimental design. res. j. agric. biol. sci. 5(5), 754-761. ozdemir, m., b. ozen, l. dock, and j. floros. 2008. optimization of osmotic dehydration of diced green peppers by response surface methodology. ltw food sci. technol. 41(10), 2044-2050. parjoko, k.a., m.s. rahman, k.a. buckle, and c.o. perera. 1996. osmotic dehydration kinetics of pineapple wedges using palm sugar. lebensm. wiss. technol. 29(5-6), 452-459. peiró-mena, r., m.m. camacho, and n. martínez-navarrete. 2007. compositional and physicochemical changes associated to successive osmodehydration cycles of pineapple (ananas comosus). j. food eng. 79(3), 842-849. ramallo, l.a. and r.h. mascheroni. 2010. dehydrofreezing of pineapple. j. food eng. 99(3), 269-275. ruiz-lópez, i.i., r.i. castillo-zamudio, m.a. salgado-cervantes, g.c. rodríguez-jimenes, and m.a. garcía-alvarado. 2010. mass transfer modeling during osmotic dehydration of hexahedral pineapple slices in limited volume solutions. food bioprocess technol. 3(3), 427-433. sharma, r.r., d. singh, and r. singh. 2009. biological control of postharvest diseases of fruits and vegetables by microbial antagonists: a review. biol. control 50(3), 205-221. saxena, s., b.b. mishra, r. chander, and a. sharma. 2009. shelf stable intermediate moisture pineapple (ananas comosus) slices using hurdle technology. lwt food sci. technol. 42(10), 1681-1687. 256 agron. colomb. 29(2) 2011 silveira, e.t.f.,  m.s. rahman, and  k.a. buckle. 1996. osmotic dehydration of pineapple: kinetics and product quality. food res. int. 29(3-4), 227-233. soliva-fortuny, r.c. and o. martín-belloso. 2003. new advances in extending the shelflife of fresh-cut fruits: a review. trends food sci. tech. 14(9), 341-353. sudhanshu, s, b.b. mishra, r. chander, and a sharma. 2009. shelf stable intermediate moisture pineapple (ananas comosus) slices using hurdle technology. food sci. technol. leb. 42(10), 1681-1687. tiganitas, a., n. zeaki, a.s. gounadaki, e.h. drosinos, and p.n. skandamis. 2009. study of the effect of lethal and sublethal ph and aw stresses on the inactivation or growth of listeria monocytogenes and salmonella typhimurium. int. j. food microbiol. 134(1-2), 104-112. toivonen, p.m.a. and d.a. brummell. 2008. biochemical bases of appearance and texture changes in fresh-cut fruit and vegetables. postharv. biol. tech. 48(1), 1-14. torres, j.d., p. talens, j.m. carot, a. chiralt, and i. escriche. 2007. volatile profile of mango (mangifera indica l.), as affected by osmotic dehydration. food chem. 101(1), 219-228. torri, l., n. sinelli, and s. limbo. 2010. shelf life evaluation of fresh-cut pineapple by using an electronic nose. postharv. biol. 56(3), 239-245. valdez-fragoso, a., s.i. martínez-monteagudo, f. salais-fierro, j. welti-chanes, and h. mújica-paz. 2007. vacuum pulseassisted pickling whole jalapeño pepper optimization. j. food eng. 79(4), 1261-1268. zapata, j.e., l.m. carvajal, and n. ospina. 2002. efectos de la concentración de solutos y la relación jarabe/fruta sobre la cinética de deshidratación osmótica de papaya en láminas. interciencia 27(5), 236-242. zapata, j.e., l.m. carvajal, and n. ospina. 2004. aplicación de métodos combinados para la conservación de la papaya hawiana (carica papaya) cortada en láminas. aliment. equipos tecnol. 190, 113-119. zhu, s.j. 2006. non-chemical approaches to decay control in postharvest fruit. pp. 297-313. in: noureddine, b. and s. norio (eds.). advances in postharvest technologies for horticultural crops. research signpost, trivandrum, india. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen la polilla guatema lteca tecia solanivora causa notorios perjuicios económicos en papa, disminuyendo la calidad y rendimiento del producto. con el objetivo de contribuir al conocimiento del manejo de la plaga, se establecieron ensayos de campo en los municipios de contadero y pasto (nariño, colombia) para determinar la eficiencia de extractos vegetales sobre el daño causado por la plaga. en cada localidad se utilizó un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones. los tratamientos correspondieron a: alisin® (ajo+ají) 400 cm3/200 l de agua; extracto de eucalipto 3.000 cm3/200 l de agua; extracto de ruda 3.000 cm3/200 l de agua; testigo absoluto y testigo comercial (permetrina 300 cm3/200 l de agua). se evaluaron el rendimiento y el porcentaje de daño. en contadero los tratamientos de eucalipto, permetrina y alisin, con promedios entre 18,05 a 24,90 t ha-1, presentaron diferencias significativas con respecto a ruda y el testigo absoluto, los cuales arrojaron promedios de 16,7 y 8,0 t ha-1, respectivamente. en cuanto al daño, el testigo absoluto presentó diferencias altamente significativas (51,42%) comparado con los tratamientos alisin (27,82%) y permetrina (27,62%). en pasto, se encontraron diferencias altamente significativas de productividad entre los tratamientos: eucalipto, alisin, permetrina, ruda y el testigo comercial, con valores que oscilan entre 22,9 y 10,7 t ha-1. el menor daño se obtuvo con la aplicación de permetrina, la cual mostró diferencias significativas con los demás tratamientos, con valores que fluctuaron entre 25,70 y 52,03%. el análisis económico mostró que el tratamiento con eucalipto presentó el mayor beneficio neto parcial y el costo parcial variable más bajo. el uso de extractos vegetales puede ser una alternativa de manejo dentro de los programas de control de la plaga, puesto que mostró resultados similares a los alcanzados con el control químico. the guatemalan tuber moth (t. solanivora) causes serious harm to potato crops, affecting their quality and reducing their productivity. seeking to contribute to the knowledge about the control of this plague, a series of plant extracts were tested for their efficacy in reducing the harm it causes on the crop. the field tests were conducted in two different research sites in the municipalities of pasto and contadero, (nariño, colombia), by means of a random block design with four repetitions in each locality. the treatments were: alisin® (garlic + hot pepper extracts, 400 cm3/200 l of water); eucalyptus extract (3,000 cm3/200 l of water); rue extract (3,000 cm3/200 l of water); absolute control and commercial control (permetrin 300 cm3/200 l of water). a tukey significance test and an analysis of variance were applied to assess yield, as well as harm caused by the insect. in contadero, those treatments applying eucalyptus, permetrine and alisin showed significant differences (average yield scores ranging between 18.05 and 24.90 t ha-1) when compared to rue and the absolute control (16.7 and 8.0 t ha-1, respectively). regarding harm in this same site, the absolute control treatment showed highly significant differences (51.42%) with respect to alisin (27.82%), and permetrine (27.62%). highly significant differences were also found in pasto among the yield scores obtained with applications of eucalyptus, alisin, permetrine, rue and the commercial control (values ranging from 22.9 to 10.7 t ha-1). the least harm produced by the pest in this same locality was attained with permetrine, which showed significant differences with all other treatments, with values ranging from 25.70 to 52.03%. the economical analysis proved the eucalyptus treatment to have the best partial net return, as well as the lowest variable partial cost. having reached similar results to those obtained with the chemical control, the use of plant extracts can be considered as a management alternative within plague control programs. key words: damage percent, economical analysis, yield, insecticides. palabras clave: porcentaje de daño, análisis económico, rendimiento, insecticidas. fecha de recepción: 23 septiembre de 2008. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 departamento de producción y sanidad vegetal, facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto (colombia). 2 autor de correspondencia. claudiasalazarg@yahoo.com agronomía colombiana 27(2), 219-226, 2009 evaluación de extractos de plantas para el manejo de polilla guatemalteca (tecia solanivora) en cultivos de papa en nariño, colombia evaluation of plant extracts for guatemalan potato tuber moth (tecia solanivora) management in potato crops in nariño, colombia claudia salazar g.1, 2 y carlos betancourth g.1 introducción el cultivo de la papa es de gran importancia socioeconómica para el país, porque su producto forma parte esencial de la dieta de los colombianos. es el producto de mayor consumo per cápita, está en el tercer renglón entre los productos agrícolas del país y ocupa unas 180.000 ha año-1, de las cuales el 70% corresponden a parcelas inferiores de 220 agron. colomb. 27(2) 2009 2 ha. de este cultivo dependen en forma directa cerca de 90.000 familias y ocupa 120 jornales directos por hectárea, sin tener en cuenta todos los que se emplean en los procesos de transporte, industrialización, comercialización y demás que intervienen en la cadena agroaliamentaria de papa (fedepapa, 2004). en el departamento de nariño, la mayor parte de la producción de papa se concentra en la zona andina; explotando alrededor de 25.000 ha año-1 (secretaría de agricultura y desarrollo rural de nariño, 2006). en la zona andina, los cultivos de papa se ven afectados especialmente por plagas como la polilla guatemalteca tecia solanivora povolni, 1973 (lepidoptera: gelechiidae) (integrated taxonomic information system, 2000), siendo esta de gran importancia económica en el cultivo, ya que afecta la calidad del tubérculo hasta en un 100% y se presenta tanto en campo como en almacenamiento (corpoica, 1999). actualmente, la polilla guatemalteca de la papa t. solanivora, es una de las plagas de mayor importancia económica en el cultivo, y en el departamento de nariño ha afectado la calidad del tubérculo, cuando se presentan altas poblaciones del insecto, especialmente en épocas secas. en los últimos años el manejo de la plaga se ha concentrado en el uso de insecticidas de categorías i y ii, que generan un costo económico considerable aunque difícil de cuantificar por la presencia de otras plagas; sumado a esto están los costos ambientales y sociales pocas veces estudiados (hilje, 1994). el desconocimiento por parte del agricultor de los criterios técnicos adecuados para el manejo integrado de plagas ha generado problemas como resistencia genética a diferentes ingredientes activos, debido a la presión de selección continua que se ejerce con las aplicaciones de insecticidas (brattsten, 1990); resurgimiento de plagas que ocurre cuando una plaga expuesta a altas aplicaciones reaparece a niveles mayores, esto se debe a la interferencia del insecticida con los enemigos naturales (catie, 1990); contaminación ambiental y en algunos casos problemas de salud para los operarios y sus familias (garcía, 1999). por otra parte, cada día hay una creciente demanda por parte de los consumidores de productos agrícolas sin residuos agroquímicos o con bajas trazas de ellos. por tal razón, se hace necesario evaluar prácticas biorracionales encaminadas a disminuir las aplicaciones y a obtener cultivos limpios que generen un mayor valor agregado y mejor calidad de vida de los productores y consumidores en general. el uso de feromonas sexuales para la atracción de machos de la especie t. solanivora es usada con éxito en estudios de niveles de dinámica poblacional, orientando la aplicación de productos químicos según la densidad poblacional, seleccionando valores entre 50 a 150 adultos/ trampa y semana, siendo estos umbrales nominales, que tal como lo describe clavijo (1993), se han establecido con base en la experiencia de gente que trabaja en el cultivo, sin que existan trabajos experimentales que los apoyen (niño, 2004). hoy, la introducción de tácticas de control más limpias y amigables con el medio permite satisfacer al consumidor con un producto más sano, y de igual forma, reducir el número de aplicaciones y costos de producción. dentro de dichas estrategias se encuentran las plantas con propiedades insecticidas y repelentes, que contienen compuestos promisorios como las piretrinas y azaradictinas (ahmed y grainge, 1986; addor, 1995; silva et al., 2002). el manejo de plagas con extractos vegetales es una práctica antigua, la cual ha estado enmarcada con resultados positivos, negativos y neutros en muchos casos. el desarrollo de insecticidas sintéticos de alta eficiencia hizo que tales prácticas fueran abandonadas. sin embargo, en las últimas décadas y a causa de todos los inconvenientes ocasionados por los agroquímicos, se han retomado las estrategias de control de plagas con extractos vegetales con resultados promisorios en diferentes especies por todo el mundo (rodríguez, 2000; mancebo et al., 2000). entre la diversidad de plantas que existe en la naturaleza, las plantas briofitas han sido utilizadas con gran éxito como funguicidas, y aproximadamente unas 300 especies se han destacado por su poder nematicida e insecticida (atehortúa, 1994). una de las primeras plantas utilizadas para tal fin fue la sabadilla, que no mataba directamente a los insectos sino que se decía que los repele. otras plantas, pero de más reciente data, son quasia (quaisa amara, simaroubaceae) y el neem o azadirachta indica, meliaceae, las cuales, aparte de mostrar excelentes resultados como controladoras de insectos, también han resultado ser fuente de compuestos para combatir enfermedades que afectan al hombre (silva, 2002). en países como méxico y varios otros de américa central aún es común encontrar prácticas de control de plagas con recomendaciones de plantas que datan del tiempo de los aztecas y mayas. un ejemplo de esto es la práctica de mezclar el maíz y fríjol con ají (capsicum frutescens, solanaceae), ruda (ruta graveolens, rutaceae) o ajo (allium cepa, alliaceae). actualmente ya se encuentran en el mercado una serie de insecticidas de origen vegetal como los formulados a base de neem, semillas de toronja y ajo, entre otros, además de copias sintéticas como los neonicotinoides donde se destaca el imidacloprid (silva, 2002). 2212009 salazar g. y betancourth g.: evaluación de extractos de plantas para el manejo de polilla guatemalteca... en colombia se han realizado estudios relacionados con el efecto antialimentario de extractos de neem sobre spodoptera frugiperda j.e. smith (lepidoptera: noctuidae) bajo condiciones de laboratorio, que muestran un efecto antialimentario del 100% para extractos intracelulares y del 39% para extractos extracelulares, en suspensiones elicitadas a 35ºc y oscuridad (capataz et al., 2007). en nariño, mendoza y mipaz (2005) desarrollaron una investigación que ha permitido determinar la eficiencia de diferentes extractos de plantas como eucalipto, pispura, ajo y ají, entre otros. en plagas de papa, fríjol y repollo, mediante ensayos de laboratorio e invernadero, se han probado diferentes concentraciones y métodos de extracción, pero se requiere evaluar los mejores tratamientos en campo para poder corroborar su efecto y la posibilidad de acoplarse a un esquema de protección y manejo integrado de plagas. en los últimos años, la tendencia a utilizar alternativas no convencionales y más limpias para manejar poblaciones de insectos plagas, especialmente los de cuerpo blando como larvas de lepidópteros, entre otros órdenes de insectos, se ha convertido en la base de los programas de manejo integrado de plagas donde se busca un desarrollo sostenible que conduzca a un equilibrio entre los cultivos por explotar y el medio ambiente (hass, 1999; mancebo et al., 2000; rodríguez, 2000). con base en estos antecedentes se planteó la presente investigación, con el fin de evaluar el efecto insecticida de los extractos de ruda, eucalipto y la mezcla de ajo + ají sobre la polilla guatemalteca de la papa. materiales y métodos el presente estudio se desarrolló entre septiembre de 2007 y abril de 2008 en el departamento de nariño, ubicado al sur de colombia, entre las coordenadas geográficas 2,79° n, 2,58° s, -79,05° w y -76,72° e; en el municipio de contadero ubicado en la zona sur a una altitud de 2.500 msnm con una temperatura promedio de 15°c, y en el municipio de pasto ubicado a 2.600 msnm y 13°c de temperatura. las plantas y órganos utilizados para la elaboración de los extractos fueron eucalipto (eucaliptus globulus l’her. (mirtacea) y ruda ruta graveolens l. (rutacea), los cuales fueron colectados en cada municipio, tomando hojas y ramas de plantas jóvenes. una vez colectadas, las plantas se llevaron al laboratorio, donde se realizó un lavado con agua destilada y se eliminaron partes afectadas por hongos y daños causados por plagas. luego se secaron a temperatura ambiente por espacio de 12 h, y posteriormente las plantas se llevaron a una estufa con temperatura regulada a 50°c por 72 h con el fin de eliminar los excesos de humedad y facilitar el proceso de pulverización (mendoza y mipaz, 2004). para facilitar el proceso de extracción, se procedió a realizar la pulverización del material en un molino manual. las plantas pulverizadas se etiquetaron y se almacenaron en bolsas de papel hasta su procesamiento. para la preparación de los extractos se utilizó el método por decocción que consistió en tomar 60 g por planta a los que se agregaron 200 ml de agua destilada, se cocinó por 20 min a 100ºc y se dejó a temperatura ambiente. entonces, se procedió a exprimir el contenido a través de un tamiz colocando el extracto en un recipiente oscuro (mendoza y mipaz, 2004). en campo, se seleccionaron dos lotes de 756 m2 en los municipios de pasto (la empalizada) y contadero (san francisco) departamento de nariño, con parcelas de 4,8 x 6,0 m (28,8 m2). para cada tratamiento se sembró semilla certificada de la variedad capiro, que se sembró a una distancia de 1,20 m entre surcos y 0,50 m entre plantas. se usó un diseño en bloques completos al azar; los tratamientos correspondieron a la aplicación de tres extractos, el testigo absoluto y el producto comercial, con cuatro repeticiones, y se dejaron calles de 1 m entre cada bloque y entre parcelas. los tratamientos utilizados correspondieron a: producto comercial alisin® (ajo+ají) 400 cm3/200 l de agua; eucalipto 3.000 cm3/200 l de agua; ruda decocción 3.000 cm3/200 l de agua; testigo absoluto y testigo comercial (pirestar® permetrina 300 cm3/200 l de agua). los tratamientos se aplicaron en el follaje; en los primeros estados del cultivo y en la etapa de tuberización la aplicación se dirigió al suelo. la labor se hizo teniendo en cuenta la densidad de la población de la plaga. se colocó en cada lote una trampa con feromona sexual, con el fin de establecer el umbral de la plaga (100 polillas por trampa). las trampas se revisaron semanalmente a partir de los 15 d después de la siembra y se contó el número de polillas que correspondían a la especie t. solanivora. al momento de la cosecha se colectaron los tubérculos de las plantas de los dos surcos centrales de cada parcela y se evaluó la producción expresada en kg ha-1, midiendo en cada caso el número de tubérculos afectados por polilla y el número de tubérculos sanos, para calcular el porcentaje de daño en cada tratamiento, para luego obtener la producción neta descartando los tubérculos dañados por la plaga. los resultados se analizaron mediante el programa estadístico sas® (sas, 1999) a través de análisis de varianza 222 agron. colomb. 27(2) 2009 y pruebas de comparación de promedios de tukey. los datos en porcentaje se transformaron según la fórmula arcosen √x (steel y torrie, 1996; legarda et al., 2001). de igual forma, se efectuó un análisis económico mediante el presupuesto parcial de perrin y un análisis de dominancia para obtener la tasa de retorno marginal de los tratamientos (perrin, 1997). resultados y discusión monitoreo de la población de tecia solanivora en la fig. 1 se observa que al inicio del cultivo las poblaciones de la polilla excedían los umbrales establecidos para el manejo químico del insecto, obteniéndose en promedio 328 polillas; por tanto, se determinó iniciar las aplicaciones correspondientes a los tratamientos con intervalos de 8 d durante el ciclo del cultivo, debido a la presencia continua de la plaga que sobrepasaba el umbral de acción. la población inicial en los cultivos de pasto y contadero sobrepasó el umbral de acción (100 polillas por trampa y semana). de acuerdo con barreto et al. (2002), se ha determinado una mayor captura de machos en las zonas con menor altitud, no obstante las poblaciones de polilla aumentan en forma significativa independientemente del rango de altura. en el caso de contadero se presentó con semanas de continuas lluvias (fig. 1). teniendo en cuenta los datos meteorológicos de las estaciones de botanilla (pasto) e ipiales (a 15 km del municipio de contadero) (fig. 2), se observó que a pesar de que se presentó un incremento en la pluviosidad, no se detectó una disminución considerable de las poblaciones de la polilla, tal como lo afirman rodríguez (2000), barreto et al. (2002) y niño (2004), ya que en los diferentes estudios se ha observado reiteradamente que las bajas densidades de esta polilla están asociadas con altas precipitaciones. en ese sentido, herrera (1997) recomienda hacer aplicaciones de riego, puesto que este insecto no soporta la humedad; el comportamiento encontrado en el municipio de contadero no coincide con esta afirmación, debido a que la plaga posiblemente se ha adaptado a condiciones de alta humedad sin que se vea afectada su reproducción. en estudios realizados en colombia se ha observado que existe un incremento de las poblaciones de este insecto que coincide con los períodos de tuberización del cultivo y con la labor de aporque, manteniéndose poblaciones mayores a 300 adultos en las semanas anteriores a la cosecha (barreto et al., 2002). en cuanto al número de insectos capturados, cabe anotar que las poblaciones de la polilla guatemalteca en las localidades de pasto y contadero estuvieron por encima de 300 polillas/trampa por semana para una área de 675 m2, coincidiendo con trabajos realizados por palacios (2002), quien recomienda un mínimo de 4 y un máximo de 16 trampas/ ha para capturas iguales o superiores a 400 adultos/trampa por semana, distribuidas especialmente hacia los bordes del lote en donde al parecer se concentra la mayor población de figura 1. fluctuación de la población (por trampa) de tecia solanivora en cultivos de papa en nariño, colombia. figura 2. índice de humedad (idh) para ipiales y pasto (ideam agosto de 2007 marzo de 2008). idh a s o n d e f m 200 150 100 50 0 pasto mes idh a s o n d e f m 200 150 100 50 0 ipiales semanas 1 4 7 10 13 16 19 pasto contadero d en si da d de p ob la ci ón 350 300 250 200 150 100 50 0 2232009 salazar g. y betancourth g.: evaluación de extractos de plantas para el manejo de polilla guatemalteca... la plaga, que se encuentra cerca de las viviendas y parcelas de descanso, siendo estas las fuentes de infestación del insecto que conducen a las trampas con feromonas para realizar la captura de la población de polilla. porcentaje de daño según el análisis de varianza (tab. 1), para la localidad de pasto se encontró que existen diferencias significativas entre los tratamientos evaluados. la prueba de comparación indica que el testigo es estadísticamente diferente (p≤0,05) a los demás tratamientos evaluados, con un porcentaje de daño superior al 52% (tab. 1), mientras que los tratamientos de eucalipto, alisin, ruda y permetrina muestran porcentajes de daño que oscilan entre 33,63 y 25,74%, sin diferencia entre ellos. tabla 1. evaluación de porcentaje de daño y rendimiento de cultivos de papa afectados por t. solanivora en los municipios de pasto y contadero. tratamientos porcentaje de daño (%) rendimiento (kg ha-1) pasto contadero pasto contadero testigo 52,03 a 51,42 a 10,709 b 8,093 b eucalipto 33,63 b 34,72 ab 22,968 a 24,929 a alisin 26,78 b 29,66 ab 19,701 ab 18,059 a ruda 26,71 b 27,82 b 17,753 ab 16,782 ab permetrina 25,74 b 27,62 b 18,444 a 19,312 a significancia b/cv 24,13** 28,47* 24,98* 22,94** p>f 0,0098 0,050 0,0891 0,0058 promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). **, *significancia al nivel de p≤0,01 y p≤0,05, respectivamente. los resultados encontrados en el análisis de varianza en la localidad de contadero indican que existen diferencias significativas entre los tratamientos (tab. 1). la prueba de comparación de medias de tukey mostró diferencias entre el testigo, el cual obtuvo un porcentaje de 51,42% en comparación con los tratamientos de ruda y permetrina con porcentajes de 27,82 y 27,68%. según el sistema nacional de información de la papa de agosto de 2002, cuando se compararon diferentes productos para el control de plagas con diferentes grupos químicos, con el único producto que se obtuvo una disminución considerable en cuanto a daño fue la permetrina. a pesar de no haber diferencias estadísticas entre el tratamiento químico y el alisin, los extractos de plantas actúan de forma gradual; debido a esto, no se observó una disminución considerable de la población de la plaga, posiblemente debido a los efectos fisiológicos que puede causar en el insecto cuando el producto se adquiere a través de la alimentación. además, se debe considerar que cuando la planta entra en contacto con el extracto vegetal, este se absorbe, alterando su olor natural, causando en el insecto alteración y confusión cuando la alicina en el caso del ajo al entrar en contacto con la enzima allinaza produce la alicina que se convierte en thiosulfatos que atacan el sistema nervioso de los insectos. según coats (1994), los compuestos naturales en general tienen un efecto protector que principalmente se debe a repelencia, disuasivo de la alimentación u oviposición y regulador de crecimiento. además, metcalf y metcalf (1992), señalan el efecto confusor o disruptor, los cuales consisten en contaminar el medio con estímulos químicos de diferente naturaleza de modo que el insecto no pueda identificar el aleloquímico característico del hospedante vegetal en que se alimenta o reproduce. por tanto, al encontrarse valores más bajos en el experimento en el porcentaje de daño entre el 27 y 34% y poblaciones altas del insecto se debe considerar la posibilidad de incrementar la frecuencia de aplicación de los extractos o establecer otras formas de uso de la planta, como pulverizaciones, extractos acuosos y alcohólicos y durante varios ciclos productivos con el fin de establecer una recomendación de uso. es muy probable que este efecto reducido en el tiempo se deba a las características que presentan las sustancias de origen natural como son la inestabilidad en el medio ambiente, ya que son sustancias altamente biodegradables, cuyos principios activos se metabolizan rápidamente ante la radiación solar, la humedad microclimática y el ataque microbiano, reduciendo su acción en el tiempo y haciendo necesarias aplicaciones frecuentes (morales y garcía, 2000). rendimiento en la localidad de pasto, el análisis de varianza (tab. 1) para la variable rendimiento indica diferencias significativas entre tratamientos. los mejores rendimientos varían entre 17.753 hasta 22.968 kg ha-1, con diferencias significativas respecto al testigo, que obtuvo 10.709 kg ha-1 (tab.1). en forma análoga, para la localidad de contadero el análisis de varianza presentó diferencias significativas entre tratamientos. en este caso los rendimientos variaron entre 16.782 y 24.929 kg ha-1, con diferencias significativas respecto al testigo que obtuvo un valor de 8.093 kg ha-1 (tab. 1). los promedios de rendimiento encontrados para las dos localidades muestran que los extractos de plantas y el producto comercial ejercen una disminución del daño de la plaga, el cual se ve reflejado en el rendimiento que para la localidad de contadero supera tres veces a la del testigo. sin 224 agron. colomb. 27(2) 2009 embargo, se observó que el producto cosechado mostraba una disminución en el tamaño con tubérculos en su mayoría de categoría intermedia y no cero como era de esperarse en la variedad capiro. esta disminución del tamaño afecta directamente el rendimiento, debido a factores como la duración del periodo de crecimiento y el crecimiento del tubérculo por día el cual está influido por la variedad y el estrés a que se somete el tubérculo cuando no encuentra condiciones óptimas para su desarrollo. análisis económico al realizar el análisis del presupuesto parcial para el control de tecia solanivora, en la localidad de pasto, se observó que el tratamiento con eucalipto presentó un mayor beneficio neto parcial de $15.724.000, con menores costos variables, mientras que el testigo absoluto presentó el menor beneficio neto parcial con $7.490.000 (tab. 2). análisis de dominancia en pasto, colombia en el análisis de dominancia de la localidad de pasto, se observa que el único tratamiento viable económicamente es el eucalipto, ya que presenta el mayor beneficio neto parcial y el costo parcial variable más bajo en comparación con los demás tratamientos evaluados (tab. 3). análisis de retorno marginal el análisis de retorno marginal indica que en las aplicaciones con el tratamiento de eucalipto se invirtió $306.000 en el manejo de la plaga y se obtuvo un incremento de beneficio neto parcial de $8.234.000 con respecto al testigo, cuando no se hizo ningún control de la polilla (tab. 4). esto demuestra que el uso de extractos de plantas contribuye en la disminución de los costos de producción, sin afectar económicamente al productor, además, se debe considerar que en la mayoría de los casos el costo ambiental que se genera al aplicar estas sustancias no se tiene en cuenta cuando se establecen los costos de producción de un cultivo. de igual forma, para la localidad de contadero se encontró que el mayor beneficio neto parcial lo obtuvo el tratamiento de eucalipto, con $17.124.000, seguido del tratamiento permetrina, alisin, ruda y el testigo (tab. 5). tabla 2. análisis de presupuesto parcial de papa ($/ha) con diferentes controles de t. solanivora en la localidad de pasto, colombia. concepto ruda eucalipto alisin testigo permetrina producción (t ha-1) 17,7 22,9 19,7 10,7 18,4 valor bruto de la producción 12.390.000 16.030.000 13.790.000 7.490.000 12.880.000 total costos variables 306.000 306.000 547.000 ---------1.007.676 beneficio neto parcial 12.084.000 15.724.000 13.243.000 7.490.000 11.872.324 tabla 4. análisis de retorno marginal para el control de t. solanivora en la localidad de pasto, colombia. tratamientos beneficio neto parcial costos variables incremento con respecto a trm3 %bnp1 cv2 eucalipto 15.724.000 306.000 8.234.000 306*000 2.690 testigo 7.490.000 0 1bnp, beneficio neto parcial; 2cv, costo variable; 3trm, tasa de retorno marginal. tabla 5. análisis de presupuesto parcial de papa $/ha con diferentes controles de t. solanivora en la localidad de contadero. concepto ruda eucalipto alisin testigo permetrina producción (t ha-1) 16,7 24,9 18,0 8,03 19,3 valor bruto de la producción 11.200.000 17.430.000 12.600.000 5.621.000 13.510.000 total costos variables 306.000 306.000 547.000 ---------1.007.676 beneficio neto parcial 10.894.000 17.124.000 12.053.000 5.621.000 12.502.324 tabla 3. análisis de dominancia para el control de t. solanivora en la localidad de pasto. tratamientos beneficio neto parcial costos parciales variables eucalipto 15.724.000 306.000* alisin® 13.243.000 547.000* ruda 12.084.000 306.000* permetrina 11.872.324 1.007.676* testigo 7.490.000 0* *tratamientos dominados 2252009 salazar g. y betancourth g.: evaluación de extractos de plantas para el manejo de polilla guatemalteca... análisis de dominancia de contadero, colombia en el análisis de dominancia, se observa que el tratamiento eucalipto resultó económicamente viable por presentar el mayor beneficio neto parcial y el menor costo en el control de la polilla guatemalteca (tab. 6). tabla 6. análisis de dominancia para el control de t. solanivora en la localidad de contadero. tratamientos beneficio neto parcial costos parciales variables eucalipto 17.124.000 306.000* permetrina 12.502.324 1.007.676* alisin 12.053.000 547.000* ruda 10.984.000 306.000* testigo 5.621.000 0* *tratamientos dominados. análisis de retorno marginal por medio del análisis del retorno marginal se puede observar que cuando se realizaron aplicaciones de eucalipto para el control de la plaga, se invirtieron $306.000; los ingresos se incrementan a $11.593.000, comparando con el tratamiento testigo (tab. 7), demostrando que la aplicación de extractos de eucalipto puede ser una alternativa económicamente viable y ambientalmente segura en el manejo de la polilla guatemalteca de la papa. conclusiones las altas poblaciones del insecto halladas en las dos localidades reflejan un manejo inadecuado, especialmente de residuos de cosecha y condiciones de almacenamiento de los tubérculos cosechados. los altos porcentajes de daño encontrados en los tratamientos afectan directamente la calidad del tubérculo y con ello el rendimiento del cultivo. los extractos de plantas mostraron control de la plaga en comparación con el testigo, siendo eucalipto el más eficiente. sin embargo, es conveniente utilizar metodologías que determinen la eficiencia biológica del eucalipto en la mortalidad de la plaga. tabla 7. análisis de retorno marginal para el control de t. solanivora en la localidad de contadero, colombia. tratamientos beneficio neto parcial costos variables incremento con respecto a trm %bnp cv eucalipto 17.124.000 306.000 11.593.000 306.000 3.788 testigo 5.621.000 0 bnp, beneficio neto parcial; cv, costo variable; trm, tasa de retorno marginal. agradecimientos los autores agradecen a la vicerrectoría de investigaciones de la universidad de nariño, vipri, la financiación de este proyecto y a los agricultores de contadero y pasto por su valiosa colaboración. literatura citada addor, r. 1995. insecticides agrochemical from natural products. marcel dekker, new york, ny. ahmed, s. y m. grainge. 1986. potential of the neem tree (azadirachtha indica a. juss) for pest control and rural development. econ. bot. 40(2), 201-209. araque, c. y j. garcía. 1999. manual integrado de la polilla guatemalteca de la papa. corpoica, bogotá. atehortúa, g., l. 1994. retrospectiva de los plaguicidas de origen vegetal. pp. 186-225. en: ponencias, xxi congreso sociedad colombiana de entomología, socolen. 27-29 de julio. medellín, colombia. barreto, n., e. espitia, r. galindo, e. gordo, j. sánchez y a. lópezávila. 2002. fluctuación de la población de tecia solanivora (povolny) (lepidoptera: gelechiidae) en tres intervalos de altitud en cundinamarca y boyacá, colombia. p. 120. en: memorias ii taller internacional de polilla guatemalteca tecia solanivora, avances en investigación y manejo integrado de la plaga. 4-5 de junio. quito. brasttsten, l.b. 1990. resistance mechanisms to carbamatos and organophosphate insecticide. pp. 24-60. en: green, m.b., h.m. lebaron y w.k. moberg (eds.). managing resistance to agrochemicals: from fundamental research to practical strategies, american chemical society, washington. capataz, j., f. sánchez, r. vergara y r. hoyos. 2007. efecto antialimentario de suspensiones celulares de azadirachta indica sobre spodoptera frugiperda j.e. smith en condiciones de laboratorio. rev. fac. nal. agr. medellín. 60(1), 3703-3715. catie, 1990. guía para el manejo integrado de plagas del cultivo de repollo. programa de mejoramiento de cultivos tropicales. catie, turrialba, costa rica. clavijo, s. 1993. fundamentos de manejo de plagas. universidad central de venezuela, caracas. coats, j. 1994. risks from natural versus synthetic insecticidas. annu. rev. entomol. 39, 485-515. fedepapa. 2004. guía ambiental para el cultivo de la papa. fedepapa; ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, bogotá. 226 agron. colomb. 27(2) 2009 garcía, j. 1999. el mito del manejo seguro de los plaguicidas en los países en desarrollo. manejo integrado de plagas 52, 25-41. hass, r. 1999. recursos botánicos con potencial biocida: conceptos básicos y métodos de análisis. red de acción en alternativas al uso de agroquímicos (raaa), lima. herrera, f. 1997. la polilla guatemalteca de la papa: biología, comportamiento y prácticas de manejo integrado. corpoica, mosquera, colombia. hilje, l. 1994. caracterización del daño de las polillas de la papa, tecia solanivora y thorimea operculella (lepidoptera gelechiidae) en cartajo, costa rica. manejo integrado de plagas 31, 43-46. integrated taxonomic information system. 2000. catalogue of live: dinamic checklist. en: itis, species 2000, http://www. catalogueoflife.org/dynamic-checklist/info_about_col.php; consulta: mayo de 2009. legarda, l., t. lagos y l. vicuña. 2001. diseño de experimentos agropecuarios. universidad de nariño, pasto, colombia. mancebo, f., l. hilje, g. mora y r. salazar. 2000. efecto de extractos vegetales sobre larvas de hypsipyla grandella. manejo integrado de plagas 55, 12-23. mendoza, l. y l. mipaz. 2004. evaluación de plantas para el control de plagas de papa (solanun tuberosum), fríjol (phaseolus vulgaris) y repollo (brassica oleracea) en la zona andina del departamento de nariño. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto, colombia. metcalf, l. y r. metcalf. 1992. plant kairomones in insect ecology and control. chapman y hall, new york, ny. morales, s. y c. garcía. 2000. metodología para la evaluación del potencial insecticida de especies forestales. rev. fac. nac. agr. medellín 53, 787-800. niño, l. 2004. revisión sobre la polilla de la papa tecia solanivora en centro y suramérica. suplemento revista latinoamericana de la papa. pp. 4-22. palacios, m. 2002. uso de la feromona sexual en el manejo de tecia solanivora. pp. 61-67. en: memorias i taller internacional sobre prevención y control de polilla guatemalteca de la papa. servicio nacional de sanidad agraria, centro internacional de la papa, cip. 11-14 de septiembre. lima. perrin, r. 1997. formulación de recomendaciones a partir de datos agronómicos. un manual metodológico de evaluación económica. centro internacional de mejoramiento de maíz y trigo (cimmyt), méxico. rodríguez, h. 2000. plantas contra plagas: potencial práctico de ajo, anona, nim, chile y tabaco. red de acción sobre plaguicidas y alternativas en méxico (rapam). texoco, méxico. sas institute. 1999. introductory guide for personal computers. versión 8. cary, nc. secretaría de agricultura y desarrollo rural de nariño. 2006 anuario estadístico agrícola, acuícola y pesquero. gobernación de nariño, pasto, colombia. silva, a. 2002. insecticidas vegetales. en: radcliffe, e.b. y w.d. hutchison. (eds.). radcliffe: texto mundial de mip. universidad de minnesota, http://ipmworld.umn.edu; consulta: julio de 2009. silva, a., a. lagunas, c. rodríguez y d. rodríguez. 2002. insecticidas vegetales: una vieja y nueva alternativa para el manejo de plagas. manejo integrado de plagas y agroecología 66, 4-12. steel, r. y j. torrie. 1996. bioestadística: principios y procedimientos. 2a ed. mcgraw hill, méxico d.f. 07 economia def.pdf resumen abstract el plan estratégico de mercadeo para el fomento de la producción de plantas medicinales y aromáticas de asoplames, asociación de productores de plantas medicinales y aromáticas (pmya), con sede en el municipio de nuevo colón, es una herramienta que reúne las condiciones necesarias para mejorar la comercialización de los productos de la asociación en los contextos regional, nacional e internacional. la estructuración del plan se inició con la realización de un diagnóstico interno-externo de asoplames, mediante el diseño de una matriz dofa. la información acopiada sirvió de base para definir la misión, la visión y el plan de acción como componentes fundamentales del plan estratégico de mercadeo. the strategic plan of marketing for the product development of medicinal and aromatic plants of asoplames, association of producing of medicinal and aromatic plants (pmya), with headquarters in the municipality of nuevo colon, it is a tool that gathers the necessary conditions to improve the commercialization of the products of the association in the regional, national, and international contexts. the structurization of the plan was initiated with realization of an internal-external diagnostics of asoplames using a design of dofa matrix. the gathered information served as a base to define the mission, vision and action plan as the fundamental components of the strategic plan of marketing. key words: administration, diagnosis, mission, analysis dofa, strategic planning, commercialization, marketing. palabras clave: gestión, diagnóstico, misión, análisis dofa, planeción estratégica, comercialización, mercadeo. fecha de recepción: septiembre 18 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 programa de maestría en desarrollo empresarial agropecuario, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. cnope59@latinmail.com 2 profesora asistente, escuela administración de empresas agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, duitama. mmmeltor@yahoo.com 3 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. luisfelirodriguez@yahoo.com introducción según el estudio de oferta y demanda del sector de productos naturales (latinpharma, 2003), en colombia se reportan cerca de 50.000 especies de flora, de las cuales aproximadamente 6.000 cuentan con algún tipo de característica medicinal. a pesar de que colombia ha sido considerada como uno de los países con mayor diversidad florística gracias, entre otros factores, a su gran variedad de ecosistemas, no se cuenta con un mercado consolidado de plantas medicinales, como sí ocurre en china, nepal, sri lanka, bulgaria, entre otros, en donde el sistema de medicina alternativa cuenta con un estatus reconocido. de igual forma solo 96 especies están reportadas en la lista básica del instituto nacional de vigilancia en medicamentos y alimentos (invima, 2001) y se dice que solo se comercializan a nivel nacional 156 plantas. como producto del sondeo realizado a empresarios del sector, se calcula que en colombia existen cerca de 100 laboratorios naturistas y 2.500 establecimientos que comercializan sus productos. a nivel del país, los departamentos que figuran como productores de plantas medicinales y aromáticas (pma) son: antioquia, cundinamarca, nariño y valle (dian, 2006). según estadísticas de la unidad de planificación agropecuaria (urpa) del departamento de boyacá, se reportan cultivos de pma en los municipios de cubará, moniquirá, villa de leyva, soatá, tinjacá, ráquira, sáchica, sativanorte, duitama y samacá (urpa, 2006). a los anteriores hay que adicionarles los municipios integrados a asoplames. el instituto alexander von humboldt calcula que en el mercado nacional las ventas totales de productos naturales de la biodiversidad en el año 2002 alcanzaron un monto de us$25 millones, distribuidos así: un 68% en canales tradicionales y el 32% restante a través de televentas y ventas multinivel (proexport, 2003). los principales destinos de hierbas aromáticas desde colombia son estados unidos, plan estratégico de mercadeo para el fomento de la producción de plantas medicinales y aromáticas de asoplames (nuevo colón, boyacá) strategic plan of marketing for the development of the production of medicinal and aromatic plants of asoplames (nuevo colón, boyacá) claudia a. nope1, maría mercedes melo2 y luis felipe rodríguez3 agronomía colombiana 26(1), 155-164, 2008 156 agron. colomb. 26(1) 2008 canadá y la unión europea. la posición arancelaria dentro de la cual se clasifican las plantas medicinales y aromáticas cultivadas por asoplames es la 12.11.90.90.00 (mincomercio exterior, 2006), correspondiente a las llamadas “demás plantas, partes de plantas, semillas y frutos utilizados en perfumería, medicina o similares, frescos o secos, incluso cortados”. este grupo es importante en la configuración de la balanza comercial para el periodo 1999-2002 (dian, 2006), destacándose que en el año 2002 representó un superávit de us$ 274.839, al registrarse unas exportaciones por valor de us$ 743.928 e importaciones por us$ 469.089, tal como se ilustra en la figura 1. dentro de los principales países productores y exportadores de plantas medicinales se encuentran china, nepal, sri lanka, bulgaria, alemania, chile y argentina. los países que cultivan plantas medicinales a gran escala son hungría, polonia, india (psyllium), china, españa (regaliz) y argentina (manzanilla, psyllium). el mercado mundial de medicinas herbales (extractos y fitoterapéuticos) es aproximadamente de 14 billones de dólares anuales. los principales mercados consumidores de plantas medicinales son alemania, china, japón, estados unidos, francia, italia, reino unido y españa (leoserv s.a., 2006). el mercado consumidor de hierbas aromáticas más importante, del total mundial que exportan los países productores, es la unión europea (ue) (faostat, 2006). las grandes expectativas generadas alrededor del comercio de pma a nivel nacional y mundial; la inclusión de la cadena productiva de pma por el ministerio de comercio exterior como cadena promisoria; la ausencia de estudios relacionados con el comercio de pma y la necesidad de trabajar en el desarrollo local incentivando la creación de organizaciones como asoplames, desde luego, sin perder de vista las expectativas globales de productividad y competitividad, ameritaron el desarrollo de la presente investigación, cuyo objetivo general fue diseñar un plan estratégico de mercadeo para asoplames que permita detectar oportunidades de comercialización e incrementar la eficiencia del sistema de mercadeo de las pma. como objetivos específicos se plantearon los siguientes: realizar un diagnóstico de la situación actual del sistema de producción y comercialización de pma de asoplames; determinar la importancia económica de las pma a nivel nacional; determinar los factores socioeconómicos y administrativos a partir de los cuales se puede establecer la competitividad de la agroempresa asoplames; realizar un análisis estratégico con la inclusión de las fortalezas, debilidades, amenazas y oportunidades del sistema de mercadeo de las pma implementado por asoplames y proponer estrategias de mejoramiento para el sistema de mercadeo de las pma de asoplames, que permitan incentivar su cultivo. metodología y procedimientos de investigación la investigación se desarrolló en el departamento de boyacá, en los municipios de: nuevo colón, turmequé, ramiriquí, jenesano y ventaquemada. en la tabla 1 se muestran algunas características sociales y físicas de los municipios de la zona de influencia de asoplames. a través de un diseño no experimental de tipo descriptivo y empleando las técnicas de encuestas, se aplicaron forfigura 1. balanza comercial de la posición arancelaria de las pma (12.11.90.90.00) 1999 2002. fuente: dian, 2005. 157 mularios a la población objetivo, conformada por 49 cultivadores. en la fase de comercialización se tomaron como referencia 74 establecimientos comerciales localizados en tunja. según información de la cámara de comercio de tunja, se precisaron 321 establecimientos. sin embargo, para el estudio se tomó una muestra piloto (muestreo de iluminación) de 20 establecimientos, teniendo como referente la pregunta: ¿compra usted plantas medicinales y aromáticas (pma)?, obteniéndose así los resultados que se ilustran en la tabla 2. el propósito de la muestra de iluminación se centró en determinar los valores que acompañan las probabilidades de éxito o fracaso de la investigación. así, se obtiene para p (estimado) un valor de 80% y para q (estimado) un valor de 20%. con base en esta información se procedió a utilizar la fórmula, recomendada para aplicar en poblaciones finitas, y así llegar a determinar el tamaño de la muestra, con un nivel permitido de error del 5%: n= z 2*p*q*n z 2*p*q*n e 2 en donde, n = tamaño de la muestra; n = tamaño de la población; z² = nivel de confianza 95% (1,96); p = probabilidad de éxito; q= probabilidad de fracaso; e = margen de error. entonces, n= 1,96² * 0,80 * 0,20 * 321 1,96² * 0,80 * 0,20 + 321 * 0,0064 n = 197,304576 = 73,922981 74 unidades de investigación (establecimientos) 2,669056 se logró precisar el tamaño de muestra correspondiente a 74 unidades de investigación, luego se procedió a seleccionar al azar los 74 establecimientos y se aplicaron las encuestas, cuyo objetivo fue conocer variables como cantidades, frecuencia de compra, preferencias por pma y precios. para el acopio de la información primaria se diseñaron tres tipos de formularios: uno para entrevistar a expertos, que tuvo como propósito determinar el perfil de asoplames como agroempresa productora de pma; un segundo para productores de asoplames, con el fin de conocer aspectos relativos al cultivo de las pma, y un tercero para comercializadores en tunja. todos los formularios fueron aplicados durante el primer semestre del año 2006. en el diseño de los instrumentos de recolección de la información para la entrevista y la encuesta a productores de asoplames se tuvieron en cuenta aspectos pertinentes a características de la agroempresa, agroindustria y plan estratégico de mercadeo (malasis, 1979; rodríguez et al., 1994; rodríguez, 2002; zapata, 1998; lambin, 1997̧ escorsa, et al., 2001; morera, 1997; goodstein et al., 1998 y fleitman, 1994). para el análisis de la información, se empleó la estadística descriptiva. la información, producto de la entrevista y encuestas, sirvió como insumo para la configuración de la matriz dofa para asoplames y finalmente para el diseño del plan de acción como parte fundamental del plan estratégico de mercadeo, el cual fue estructurado en una matriz de marco lógico (cepal, 2005). perfil de asoplames como asociación empresarial características generales en la tabla 3, se consolidan los aspectos relevantes de asoplames como agroempresa. municipio población* extensión (km2) temperatura promedio (ºc) asociados (nº.) asociados (%) nuevo colón 5.962 56 15,0 18 37 ventaquemada 14.166 150 14,0 17 35 turmequé 7.347 79 14.4 7 14 jenesano 7.287 53 14.8 5 10 ramiriquí 9.700 138 15,0 2 4 total 44.462 476 49 100 fuente: dane, 2005. tabla 1. características sociales y físicas de los municipios del área de influencia de asoplames. respuesta porcentaje resultado sí 80 p = 0,80 no 20 q = 0,20 total 100 tabla 2. resultados de la muestra piloto. muestreo de iluminación. 2008 nope, melo y rodríguez: plan estratégico de mercadeo... 158 agron. colomb. 26(1) 2008 aspectos generales de producción y comercialización de pma de asoplames se pudo establecer que los productores en su mayoría viven dedicados a la agricultura, principalmente de frutales caducifolios (se destaca el hecho de que en el mismo terreno cultivan las plantas aromáticas y medicinales, en razón a que su tamaño lo permite). el 100% de las plantaciones es inferior a 0,5 ha y el área total es de 22 ha aproximadamente. un 65% de los asociados desarrolla el cultivo de pma en terreno propio, el 20% en arriendo y el 15% en compañía; además, el 100% de los cultivos se desarrolla a cielo abierto. las variedades de pma más cultivadas son: laurel, tomillo, orégano, romero, caléndula y menta. la cantidad producida mensualmente es: menos de 50 kg, 71% de los asociados; 100 kg, el 16%, y entre 150 y 400 kg, el 12%. en promedio, cada asociado produce 63 kg, lo que arroja una producción mensual total de 3.087 y 37.044 kg al año. así mismo, el 100% de los agricultores invierte menos de $500.000 por cosecha, precisando que el 78% de los cultivadores utiliza semillas propias y solo un 22% las compra. de otro lado, el 84% de los productores no utiliza métodos de control para plagas y enfermedades, y solo el 16% emplea métodos orgánicos preventivos. el 100% de los productores manifestó actitud positiva para la ampliación y mejora del cultivo, teniendo en cuenta que el 51% de ellos ha recibido capacitación sobre agricultura orgánica. de igual forma, el 59% de los productores cuenta con mano de obra calificada, gracias a que ellos mismos capacitan a sus trabajadores. los principales problemas encontrados y relacionados con la producción se presentan en la tabla 4. en el proceso de poscosecha, los factores más relevantes son: la uniformidad del tamaño, frescura, sanidad vegetal, color y apariencia. en la cosecha, el producto es recolectaaspecto situación encontrada situación deseada económico personas de estratos 1 y 2. bajos ingresos. parcelas pequeñas. ausencia de propiedad. apoyo de nuevos socios estratégicos. entidades cofinanciadoras de proyectos con el fin de buscar apoyo económico. social poco conocimiento de tecnología y contactos para integrar la producción-comercialización. nuevos contactos, ampliar el radio de acción de la asociación. cultural y educativo variado nivel de escolaridad, desde profesionales hasta, en algunos casos, sin estudios. escasa cultura empresarial. propender por la capacitación de todos los asociados (familias). procesos continuos de aprendizaje. geográfico dificultad de coordinación por distancia de ubicación, los asociados son de cinco municipios. aprovechar la ubicación geográfica de las agroempresas productoras en busca de mejores condiciones de producción. demográfico el trabajo en su mayoría depende de las mujeres y los niños. grupo objetivo para apoyar e involucrar en programas pertinentes. político ningún nexo. buscar apoyo e involucrar a entes políticos que puedan brindar ayuda en estos tipos de proyectos. legal desconocimiento de normas y legislación pertinente a las pma. capacitación y conocimiento y aplicación de la legislación sobre producción y comercialización de pma. tecnológico manejo de mercado en fresco. tecnología en producción orgánica. mayor capacitación y obtención de la certificación en producción orgánica. integración cadena productiva escaso trabajo adelantado al respecto, a pesar de tener conocimiento de la existencia de cultivadores en los municipios de cubará, moniquirá, villa de leyva, soatá, tinjacá, ráquira, sáchica, sativanorte, duitama y samacá (urpa, 2006). capacitación, comunicación y coordinación con otros productores, comercializadores, agroindustria e instituciones pertinentes para organizar la cadena productiva de pma. prospectivo para finales del año 2007 se espera contar con una capacidad de cultivo de 24 ha, distribuidas así: tomillo 50%, orégano 20%, menta piperita 10%, mejorana 2%, romero 18%; la caléndula será usada para alelopatía y el laurel como cerca viva. ampliación de zonas de cultivos, uso de semillas mejoradas y trabajo en equipo como asociación y en coordinación con entidades externas. tabla 3. diagnóstico situacional de los aspectos que afectan a asoplames como asociación empresarial. 159 do en costales, canastillas y cajas, destacándose el uso de costales en un 53%. un 18% emplea costales y canastillas dependiendo de las mismas exigencias del cliente, mientras que el 14% opta por utilizar canastillas y cajas; evidenciándose heterogeneidad en el medio de empaque. en relación con el control y seguimiento a los lotes de producción, el 80% de los productores no utiliza ningún tipo de control por considerarlo dispendioso y porque demanda tiempo y dinero. el 20% restante emplea los controles como una estrategia de fortalecimiento de su producción y de mejoramiento en materia de calidad y rendimiento. de igual manera, se encontró que el 32% de los productores no hace ningún tipo de acondicionamiento al producto. solo el 20% realiza el proceso de deshojado y desraizado. un 12% lleva a cabo operaciones de selección, clasificación, deshojado, desraizado; otro 12% hace selección, clasificación y deshojado. finalmente, otro 12% implementa selección y deshojado, en tanto que el restante 12% selección y desraizado. en cuanto al precio de venta, el 41% recibe entre $200 y $700 por kg; el 29% obtiene un precio superior a $1.500 por kg, mientras que 18% recibe en promedio $1.100 pesos por kg de producto vendido. al promediar estos precios, se obtiene un valor de $1.000 por kg de producto. dentro de las principales estrategias para comercializar el producto se presentan las siguientes: el 10% considera que es su calidad de orgánico, el 18% prefiere manejar el precio y para un 10%, la calidad es la que fundamenta la estrategia para dar a conocer y posicionar sus productos en el mercado. el 49%, además de tener en cuenta los ítems expuestos anteriormente, toma como referencia el cumplimiento de los pedidos. los problemas relacionados con la comercialización de las pma de asoplames se listan en la tabla 5. comercialización y consumo de pma en la ciudad de tunja la encuesta aplicada permitió establecer que en tunja las pma de mayor comercialización son: laurel, tomillo, caléndula, hierbabuena, albahaca y manzanilla, para el 20% de los encuestados; en tanto que un 38% demanda en mayor proporción laurel, tomillo, hierbabuena y albahaca, especialmente porque las emplean en la preparación de alimentos y adobos para carnes, y el 42% restante no tiene predilecciones específicas. las presentaciones preferidas se muestran en la tabla 6. además, en cuanto a la frecuencia de compra de pma se determinó que el 38% de los consumidores compra semanalmente, el 27% lo hace quincenalmente, mientras que un 19% adquiere el producto mensualmente. de otra parte, un 16% no presenta regularidad en el periodo de compra. la cantidad adquirida por los consumidores finales se precisa, así: de 1 a 2 kg, el 39% de los consumidores; menos de 1 kg del producto, el 42%, mientras que, el 19% de los compradores adquiere más de 2 kg. se estima que el promedio de compra es de 3 kg mensualmente. los lugares de compra preferidos por los compradores se muestran en la tabla 7. respecto al precio de compra y venta del producto, se pudo establecer que por atado de libra en fresco se paga en promedio $500 al productor; con una sencilla selección y problemas porcentaje bajos precios y difícil comercialización 20 bajos precios, manejo inadecuado poscosecha, comercialización 12 deficiente calidad de plántulas, manejo inadecuado cultivo, difícil comercialización 16 manejo inadecuado cultivo, difícil comercialización 6 difícil comercialización, desconocimiento acerca del cultivo 20 bajo precios, deficiente calidad plántulas, manejo inadecuado cultivo, difícil comercialización 6 deficiente calidad de plántulas y difícil comercialización 12 todos los anteriores 6 tabla 4. principales problemas de producción de pma en asoplames ítem porcentaje canales comercialización ineficientes 39 infraestructura agroempresa 27 medios de comunicación ineficientes 35 tabla 5. principales problemas de la comercialización de las pma de asoplames tipo de presentación porcentaje manojos o atados 30 empacado en fresco en bolsa plástica 23 manojos y deshidratado en polvo 19 manojos y empacado en fresco 16 deshidratado en polvo y empacado en fresco 12 tabla 6. presentaciones de pma preferidas por los compradores en tunja 2008 nope, melo y rodríguez: plan estratégico de mercadeo... 160 agron. colomb. 26(1) 2008 empacado en bolsas de 75 g, el precio oscila entre $850 y $1.500 (promedio $1.175). considerando que de un atado de libra se obtengan 12 bolsas de 75 g, a un valor de $1.175 cada una, se obtiene un valor de $14.100 por libra de producto, márgenes de comercialización que se quedan en el intermediario y comercializador final. para el producto deshidratado en presentaciones de 15 gramos, el precio oscila entre $880 y $1.600 (promedio $1.240). plan estratégico de mercadeo para asoplames diagnóstico estratégico situacional de asoplames: matriz dofa elaborado en base a la información obtenida a través de la entrevista a expertos, la encuesta aplicada a los productores y la información relevante del comercio nacional y mundial de las pma. diseño del plan estratégico de mercadeo su finalidad principal fue la de organizar una guía a través de la cual la asociación pueda tener claridad respecto al horizonte por el que debe encausarse, luego del establecimiento de su misión, visión, estrategia global, estrategias de las siete p del mercadeo (redalcy, 2007). misión asoplames es una organización de productores con sede en el municipio de nuevo colón y su área de influencia, creada con la finalidad de producir y comercializar plantas medicinales y aromáticas dentro de un modelo de cadena productiva, para la distribución a nivel regional, nacional e internacional. visión en el año 2011 asoplames será un centro articulador y dinamizador de las políticas ambientales enmarcadas en la producción de plantas medicinales y aromáticas del municipio de nuevo colón y su área de influencia, al propiciar respuestas a las necesidades sociales, en la perspectiva de consolidar el marco social y económico con valores como la solidaridad, la tolerancia, la autonomía, cooperación y responsabilidad, calidad y respeto por el cliente. estrategia global contribuir al desarrollo local y regional en la producción de pma en el marco de la sostenibilidad, apoyando los procesos de capacitación, formación, investigación, gestión y transferencia tecnológica en busca de la competitividad de asoplames. estrategias de mercado en la presente investigación se hizo un intento por adaptar las siete p del mercadeo a la comercialización de plantas medicinales y aromáticas de asoplames. estrategia de producto no es fácil reconocer con exactitud normas o reglamentaciones homogéneas a nivel internacional que muestren los requerimientos de calidad y presentación para cada mercado tales como longitud, frescura, estándares de tamaño, color, calidad, presentación, empaque, embalaje, entre otros aspectos. para mercados locales y regionales es posible realizar procesos de selección, clasificación y empacado del producto en fresco, logrando un valor agregado, reconocimiento y posicionamiento. estrategia de precios se estima que los precios de las hierbas medicinales y aromáticas se ven afectados más por la oferta que por la demanda, por lo que es preciso diseñar cronogramas de producción, aprovechando las condiciones agroecológicas de cada municipio y propender por la producción a contrato. estrategia de promoción se requiere de la presentación de los productos a nivel local, regional y nacional, haciendo uso de vitrinas (supermercados de cadena, tiendas naturistas, laboratorios, restaurantes, cafeterías, salsamentarias) medios de comunicación, asistencia a ferias empresariales, con una presentación que realce las bondades de los productos, como la producción orgánica, sus múltiples usos y propiedades. estrategia de distribución para el producto en fresco se debe propender, en lo posible, por entregarlo directamente al consumidor o al distribuidor final. para el producto procesado es necesario fortalecer los vínculos con la empresa bioextractos que trabaja con productos deshidratados enteros y molidos. estrategia de procesos hace referencia a la sincronización entre oferta y demanda, para lo cual es preciso conocer en detalle las épocas de cosecha de las especies cultivadas en cada municipio, lugar porcentaje plaza de mercado 36 calle, almacenes de cadena 26 calle 15 otro 23 tabla 7. lugar de compra preferido por los consumidores de pma en tunja 161 además de la frecuencia y cantidades de demanda por parte de los usuarios (laboratorios, cadenas de supermercados, tiendas naturistas, empresas exportadoras, restaurantes, cafeterías, etc.). estrategia de personas es importante dotar a los asociados y a sus familias de información oportuna, clara, precisa y pertinente (conocer el producto, sus bondades, usos, su disponibilidad, precios, condiciones, entre otros). estrategia de perceptibles la buena imagen que se pueda proyectar de la asociación, de los productos que ofrece, de la calidad, la puntualidad y cumplimiento en las entregas, la concordancia entre lo que se ofrece y lo que se entrega, la credibilidad, confianza y seguridad que se pueda dar a los clientes; de forma que el comprador sienta que además del producto está adquiriendo una serie de ventajas y beneficios (salud, bienestar, seguridad, entre otros.) que solo los puede encontrar en los productos de asoplames. proyección de la demanda según la encuesta aplicada a consumidores, establecimientos de tunja, y de los municipios del área de influencia de asoplames, se pudo establecer que la demanda de pma mensual sería de 1.038 kg. presupuesto del plan estratégico de mercadeo teniendo en cuenta los referentes de demanda mensual de 1.038 kg a un precio de $1.000 por kg de producto, al año son 12.456 kg por un valor de $12’456.000, por concepto de inasoplames fortalezas debilidades 1. conformación de la asociación 2. especies comercializadas y reconocidas 3. condiciones agroecológicas favorables 4. posibilidad de ampliar el área de cultivo 5. convenio en ejecución con corpochivor 6. aceites cítricos como referentes mundiales 7. producto natural de gran utilidad 1. productores con poca visión empresarial 2. desconocimiento del mercado pmya 3. baja capacidad de inversión 4. desaprovechamiento de oportunidades de crédito para el sector (ais) 5. bajo nivel productivo 6. desconocimiento de normas legales y requerimientos del producto 7. escasa capacitación sobre agronegocios 8. nula coordinación con entes acordes a nivel regional y nacional 9. falta de investigación básica y aplicada 10. falta de adaptación y transferencia de tecnologías adecuadas al productor 11. bajo nivel de acciones camino a la consolidación de la cadena productiva 12. escasez de técnicos especialistas oportunidades estrategias fo estrategias do 1. aumento del consumo mundial de productos naturales 2. aumento de los precios internacionales 3. capacidad de producción orgánica 4. cercanía a grandes mercados 5. buena relación de cambio con los países desarrollados 6. asociativismo 7. apoyo comercial 8. preservantes naturales para alimentos 1. (1) (6)(7)(8) 2. (1) – (2)(3)(4) 3. (1) (3) (4) 4. ( 1)(3) (4) (5) (8) 5. (1) (3) (5) (6) 6. (1) (2) (5) (6) (7) 7. (1) (3) (7) (8) 1. (6) 2. (7) 3. (1) – (2) – (6) 4. (2) – (6) 5. (6) 6. (3) – (6) 7. (6) – (7) 8. (6) 9. (3) – (4) – (5) – (6) – (7) 10. (6) 11. (1) – (2) – (3) – (6) – (7) 12. (6) amenazas estrategias fa estrategias da 1. escasa información sobre el mercado nacional de pma 2. falta de agremiación 3. competencia desleal y falsificación del producto 4. crecimiento silvestre 5. legislación acorde con el desarrollo y las necesidades del sector 1. – 2. – 3. (1) – (4) 4. (1) 5. 6. 7. – 1. información sobre el mercado nacional de plantas aromáticas y medicinales 2. agremiación de las empresas del sector de la legislación, mayor claridad y pertinencia a los requerimientos del comercio de pma 3. legislación que esté acorde con el desarrollo y las necesidades del sector tabla 8. diagnóstico estratégico situacional de asoplames: matriz dofa 2008 nope, melo y rodríguez: plan estratégico de mercadeo... 162 agron. colomb. 26(1) 2008 gresos del mercado local y regional. en la tabla 9 se presenta la proyección de ingresos en precios corrientes, asumiendo que toda la producción se venda por mayor en fresco. lo anterior está enmarcado dentro de los volúmenes que se tendrán para la venta, de acuerdo con las proyecciones de área de siembra y de rendimientos por hectárea esperados (para el segundo año se consideró un aumento en los rendimientos del 15% y para el tercer año del 18%). plan de acción utilizando la matriz del marco lógico (cepal, 2005; inifab, 2007) se configuró el plan de acción que permitió estructurar el plan de mercadeo para asoplames, en el cual se consignó el propósito general, los resultados esperados ítem/ año año 1 año 2 año 3 área cultivada (ha) 22 35 45 rendimientos (kg/ha) 1.683 1.936 2.284 total producción (kg) 37.044 67.760 102.780 total ingresos ($) 37.044.000 67.760.000 102.780.000 tabla 9. presupuesto proyecto de ingresos de asoplames para tres años y las actividades que conducirán al logro de los objetivos, tal como se puede apreciar en la tabla 10. seguimiento y control de acuerdo con los objetivos y resultados planteados en el plan de acción, su seguimiento y evaluación se hará tabla 10. plan de acción para la puesta en marcha del plan estratégico de mercadeo para asoplames. aspecto meta programada tiempo indicador fuente de verificación presupuesto ($) p ro pó si to ge ne ra l mejorar la competitividad de asoplames, mediante incremento de volúmenes de producción y ventas en el mercado local, regional, nacional e internacional. en el año 2011 asoplames se habrá consolidado como una de las cinco mejores empres as productor as y comercializadoras de plantas medicinales y aromáticas a nivel nacional. 5 anos incremento de las ventas. posicionamiento y reconocimiento de sus productos. registros de ventas. r es ul ta do 1 posicionamiento de las cinco pma de mayor producción según el presente estudio. reconocimiento y aceptación de los productos por parte del comprador. 1 anos pedidos de venta actuales y pedidos a 12 meses. registros de ventas. a ct iv id ad es adelantar estudios de identificación y caracterización del mercado. conocimiento de las condiciones más relevantes del mercado regional y nacional. 6 meses documento de estudios de mercado de pma. documento a disposición de la asociación. 500.000 buscar nuevos clientes para los productos y establecer convenios de mercado. contratos de suministro de materia prim a a labor atorios y empres a s procesadoras. 12 meses número de nuevos contratos firmados. registro de ventas. 400.000 capacitación a los socios en prácticas de manejo poscosecha. lograr que los 49 socios apliquen buenas prácticas de manejo poscosecha. 12 meses socios capacitados (2 talleres teórico prácticos). lista de asistencia. 400.000 diseñar campaña de promoción: emisoras locales, volantes para entregar en establecimientos comerciales y días de mercado. a partir del mes de junio de 2008, asoplames tendrá cuñas radiales emisoras comunitarias. a diciembre habrá repartido 2.000 volantes. 6 meses cuñas radiales producidas y emitidas. volantes entregados. cuñas pagadas y emitidas y volantes entregados. 1.300.000 catálogo de los productos ofrecidos. en julio de 2008 asoplames contará con un catálogo de sus productos. 12 meses documento elaborado. catálogo en circulación. 2.000.000 participación en ferias regionales y nacionales para la exposición de sus productos. a partir del año 2008, participar en dos ferias regionales y en una nacional anualmente. 8 meses número de eventos en los que se participó. contactos establecidos, registro de visitantes al stand. 2.000.000 capacitar a los asociados en técnicas de comercialización y negociación de sus productos. socios capacitados para aplicar técnicas de comercialización y negociación de sus productos. 8 meses proceso de negociación y comercialización de sus productos. lista de asistencia, registros de ventas. 400.000 163 aspecto meta programada tiempo indicador fuente de verificación presupuesto ($) r es ul ta do 2 gestionar la integración de la cadena agroalimentaria de pma. asociados integrados a la cadena agroalimentaria. 24 meses integración de diferentes actores. logros obtenidos. registros de acuerdos, firma y cumplimiento. 500.000 a ct iv id ad es segmentar el mercado. categorizar clientes según requerimientos de producto: cafeterías, restaurantes, cadenas de supermercados, laboratorios y empresas de transformación. 18 meses catalogo de clientes y especificaciones de requerimientos de materia prima. catálogo a disposición de los asociados. 400.000 reafirmar los compromisos con la empresa bioextractos industrializadora. asegurar el suministro de materia prima a esta empresa de la región, que está legalmente constituida y cuenta con código de barras. 4 meses cantidad de materia prima comprometida con la empresa bioextratos. registros de ventas contratos de suministro. organización de una base de datos, de laboratorios, empresas procesadoras, establecimientos comerciales. contar con una base de datos de posibles clientes. 6 meses documento consolidado. base de datos a disposición de la asociación. 400.000 evaluación cualitativa y financiera de los canales de comercialización existentes y posibles, y elección de opciones. poder decidir sobre cuáles son los canales de distribución que benefician a la asociación. 12 meses evidencias de los canales de distribución revisados. utilización de canales de distribución seleccionados. 300.000 r es ul ta do 3 certificar el proceso de producción orgánica de pma dirigido a mercados internacionales. certificación de sello verde de cultivo de plantas medicinales y aromáticas. 40 meses productos que cumplen los requerimientos para obtener el sello verde. número de productos etiquetados con sello verde dispuestos en el mercado. a ct iv id ad es diseñar plan para adaptación y seguimiento de requisitos para certificación. obtener la certificación de las 49 parcelas. 6 meses número de parcelas en proceso de certificación. visitas a las parcelas, registros. 300.000 capacitación de los asociados en: uso de agua y suelo, abonos verdes, coberturas nobles, barreras vivas, extractos purines e hidrolatos y bioabonos. 49 núcleos familiares capacitados en cada uno de los temas relacionados. 15 meses registros de actividades que muestren el cambio de conductas. lista de asistencia, registros de evidencias de logros obtenidos. 1.400.000 r es ul ta do 4 contratar servicios de certificación. certificación de 49 predios. 12 meses parcelas que cumplen los requerimientos de certificación. registro de parcelas certificadas. 26.000.000 tabla 10. plan de acción para la puesta en marcha del plan estratégico de mercadeo para asoplames. mensualmente, en la fecha correspondiente de la reunión establecida por la asamblea general. impactos del plan de mercadeo de asoplames a continuación se destacan los impactos que se espera lograr de la puesta en práctica de un plan estratégico de mercadeo de pma para asoplames, cuyos resultados se percibirán dentro de 5 años, tiempo para el cual fue estructurado este instrumento. impactos a nivel de asoplames hacer que esta asociación sea reconocida a nivel local, regional, nacional e internacional; lograr un aumento de los ingresos y mejorar la calidad de vida para los asociados y sus familias; implementar la diversificación de cultivos en la zona de influencia; alcanzar la comercialización de sus productos a diferentes niveles; lograr la organización, formación y consolidación de tejido social; disminuir el desempleo, y ser pioneros en la producción y comercialización de pma. impactos a nivel regional hacer de asoplames una empresa líder en esta actividad y servir como ejemplo para otras comunidades, logrando reconocimiento, prestigio y preservación del medio ambiente; alcanzar una contribución significativa en la conformación del pib departamental con esta nueva rama de producción, y, fundamentalmente, incentivar la labor empresarial y generar empleo. 2008 nope, melo y rodríguez: plan estratégico de mercadeo... 164 agron. colomb. 26(1) 2008 conclusiones la producción de plantas medicinales y aromáticas del municipio de nuevo colón y su zona de influencia se constituye en un gran potencial económico dentro del nuevo contexto regional y nacional. asoplames presenta importantes fortalezas en la producción de pma, dentro de las que se destacan: contar con buen número de socios, posibilidad de ampliar sus áreas de cultivo, condiciones agroecológicas favorables, celebración de convenios para su fortalecimiento y estar trabajando una rama productiva nueva y con muchas posibilidades de éxito. se visualizan algunas debilidades sobresalientes: baja capacidad de inversión, desaprovechamiento de oportunidades de crédito por desconocimiento de programas pertinentes al sector, bajo nivel productivo, escasa capacitación sobre agro negocios; falta de investigación básica y aplicada sobre adaptación y transferencias de tecnologías adecuadas al productor; incipiente organización de la cadena agroalimentaria y falta de talento humano idóneo. en la configuración del diagnóstico estratégico situacional (dofa) de asoplames, el marco externo deja entrever amenazas relacionadas con la información sobre el mercado nacional de plantas aromáticas y medicinales, falta de agremiación de las empresas del sector, legislación heterogénea entre entidades y países, crecimiento silvestre, competencia desleal de los pequeños comercializadores sin licencia y falsificación del producto. literatura citada cepal. 2005. metodología del marco lógico. manual no. 42. santiago de chile. dane. 2005. censo general 2005. nivel nacional. dane, bogotá. dian. 2006. comercio de productos naturales. bogotá. escorsa, p. y j. valls 2001. tecnología e innovación en la empresa. alfaomega, méxico. faostat. 2006. comercio mundial de pma. en: www.fao.org/ newsroom/es/news/2006/htm; consulta: 7 de mayo de 2007. fleitman, j. 1994. evaluación integral. mcgraw-hill, méxico. goodstein, l.d., t.m. nolan y j.w. pfeiffer. 1998. planeación estratégica aplicada. mcgraw-hill, bogotá. 442 p. inifab. 2007. marco lógico banco mundial. en: http://w w w. disasterinfo.net/... /03/modelos/trabalhos/professores/molina/marco; consulta: 7 de diciembre de 2007. instituto alexander von humboldt. 2004. informe sobre comercio de los productos naturales. programa biocomercio sostenible, bogotá. invima. 2001. lista básica del instituto nacional de vigilancia en medicamentos y alimentos. bogotá. lambin, j.j. 1997. marketing estratégico. mcgraw-hill, bogotá. leoserv, s.a. 2006. la situación internacional de plantas aromáticas y medicinales. argentina: en: http://members.tripod.com/ aromaticas/ merchierb.htm; consulta: 16 de julio de 2007. latinpharma. 2003. estudio de oferta y demanda del sector de productos naturales. bogotá. malasis, l. 1979. economía agroalimentaria. ed. cuyas. paris. mincomercio exterior. 2006. manual del exportador. bogotá. morera o. 1997. el plan de marketing. en: http://www.monografias. com/trabajos15/plan-marketing/plan-marketing2.shtmlse; consulta: 5 de agosto de 2007. proexport. 2003. estudio de oferta y demanda del sector de productos naturales. bogotá. redalyc. 2007. las siete p del mercadeo. en: http.www. .redalyc. uaemex.mx/redalyc/pdf/212/21207504.pdf; consulta: 10 de julio de 2007. rodríguez, l. f. y l. bermúdez. 1994. fundamentos de agroindustria. instituto de estudios a distancia, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. rodríguez, l.f. 2002. gestión moderna de agroempresas. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. urpa. 2006. estadísticas agropecuarias. tunja. usenat. 2002 la situación actual del sector naturista. instituto alexander von humboldt, bogotá. zapata, e. 1998. plan de mercadeo. soinco ltda., bogotá. economía y desarrollo rural resumen abstract los principales enfoques conceptuales en economía ambiental suelen provenir de orientaciones epistemológicas que privilegian el análisis de trade-off entre el empleo marginal de recursos y sus costos de recuperación; sin embargo, dificultan procesos de recurrencia o circularidad como la producción limpia o el empleo de subproductos en un sistema productivo complejo. la utilización de un modelo clásico para la determinación de precios en equilibrio general, originado por los trabajos de piero sraffa, puede constituirse en una interesante alternativa conceptual para concebir la formación de precios en un enfoque enriquecido y alterno, que permita incluir la problemática ambiental en el análisis económico, pues facilita la recolección de información sobre la realización de procesos y actividades con recurrencia. el objetivo del documento es proponer un sistema de precios en equilibrio general clásico y sugerir la valoración de bienes y servicios ambientales mediante el uso de rentas diferenciales. la metodología incluye revisión de fuentes bibliográficas, formulación de la pregunta de investigación, identificación de modelos alternativos teóricos relevantes a la pregunta y realización de una propuesta teórica en los términos del objetivo propuesto. the main conceptual approaches in environmental economics often come from epistemological considerations related with a trade-off analysis between marginal utilization of resources and its abatement costs. however, this protocol offers some difficulties in order to include recurrence processes, clean production circularity or the use of wastes in a complex productive system. the use of a classic model for price formation (general equilibrium) originated by the works of piero sraffá s can be an interesting conceptual alternative to conceive price formation allowing for environmental concerns in an economic analysis since it facilitates the collection of information on the process implementation and recurrence activities. the objective of this report is to propose a price system in a classic general equilibrium, and to suggest the valuation of environmental goods and services through the use of income differential. the methodology used includes a bibliographic review, the formulation of a research question, the identification of alternative theoretical models and the elaboration of a theoretical proposal. key words: prices, environmental studies, classical economics. palabras clave: precios, estudios ambientales, economía clásica. fecha de recepción: 3 de marzo de 2008. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 este artículo se elaboró dentro de la línea de investigación sobre economía ambiental, ecológica y medio ambiente, del grupo de investigación biogestión y se fundamenta en trabajos previos sobre el tema. www.biogestion.unal.edu.co 1 profesor asociado, grupo de investigación biogestión, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. iamontoyar@unal.edu.co 2 profesora asociada, grupo de investigación biogestión, facultad de ciencias económicas universidad nacional de colombia, bogotá. lamontoyar@unal.edu.co agronomía colombiana 26(3), 525-534, 2008 una propuesta de formación de precios para la economía ecológica, mediante un sistema de equilibrio general a price formation proposal related to ecological economics through a general equilibrium system iván a. montoya1 y luz alexandra montoya2 introducción justificación el deterioro ambiental del planeta y la dificultad de mantener como mejor explicación el actual enfoque distributivo, propuesto por las aproximaciones económicas más ortodoxas, con un impacto favorable en el empleo, recuperación y asignación de los recursos naturales, sugiere la necesidad de replantear el papel de la ciencia económica en la sociedad hacia nuevas visiones y herramientas, las cuales favorezcan un uso viable, racional y distributivo de los recursos, con base en el largo plazo. resaltan como principales problemas en los últimos años la manera como las empresas desaprovechan buena parte de los insumos en sus procesos; la disponibilidad cada vez más limitada de materias primas y diversidad; el aumento de emisiones y la necesidad creciente por alimentos y productos de mayor valor agregado para nuevas clases consumidoras. la per526 agron. colomb. 26(3) 2008 cepción creciente es que el crecimiento económico no va a resolver esta problemática (montoya et al., 2004; montoya y montoya, 2007). según pauli y capra (1995), la supervivencia de la humanidad y del planeta está en peligro. para ellos, el interés sobre lo ambiental ya no es un tema aislado, y se convierte en el contexto de todo lo demás, “… de nuestras vidas, nuestros negocios y nuestra política”. aciertan al decir que hoy en día se encara toda una serie de problemas globales que están afectando la biosfera y la vida humana de manera alarmante, que más temprano que tarde se volverán irreversibles. por su parte, hernández celis (2003) sugiere que los dramáticos cambios climáticos, sociales y culturales, observados particularmente en la segunda mitad del siglo xx, empiezan a explicarse por correlaciones existentes entre el modelo de desarrollo eminentemente acumulativo fundado en el individualismo metodológico, y el ecosistema global. para el autor, la economía ecológica puede emerger como una disciplina con una aproximación epistemológica diversa, y por tanto heterodoxa, para incluir la problemática ambiental en el análisis económico. objetivo a partir de revisión de literatura en teoría económica, economía ambiental y en economía ecológica, se formuló como pregunta de investigación si resultaba posible presentar alguna alternativa conceptual a los modelos de oferta y demanda, y compatible con los supuestos de la economía ecológica, que permita concebir la formación de precios en equilibrio general, y que a su vez ofrezca posibilidades para la valoración de bienes y servicios ambientales. el objetivo del presente trabajo es el de proponer un sistema de equilibrio general clásico de los precios, que resulte útil para la valoración de bienes y servicios ambientales mediante el uso de rentas diferenciales, y articular dicho sistema para que ofrezca una alternativa conceptual que permita reflejar mejor la problemática del mundo real del desaprovechamiento de producción en un sistema económico. definiciones economía ecológica según constanza (1991), la economía ecológica ha sido definida como la ciencia y la gestión o dirección de la sostenibilidad. martínez-alier et al. (1998) la conciben como el estudio y valoración de la (no) sostenibilidad. en sus variadas definiciones, esta nueva disciplina se orienta a las relaciones entre los ecosistemas y los sistemas económicos en un sentido amplio, según afirma constanza (1997). por su parte, jiménez herrero (1997) pone de relieve el propósito de la disciplina en el ámbito de la política y la gestión, de corte más normativo, al sugerir que consiste en la combinación entre economía aplicada y ecología aplicada. burkett (1999, 2006, 2007) señala de manera clara que la economía ecológica es una nueva forma de estudiar la relación entre naturaleza y sociedad, enriquecida por múltiples problemáticas que hacen de este campo uno eminentemente dinámico: 1. las relaciones coevolutivas entre sociedad y naturaleza: la suposición ortodoxa económica, según la cual el capital natural o la naturaleza es la fuente y es condición para el desarrollo humano, descansa en una concepción de reduccionismo energético (el cual supone que la posibilidad de producción y aprovechamiento de energía de un sistema se explica solamente por la suma de las posibilidades de sus componentes) y conduce a la valoración de la naturaleza en términos del mercado. esta suposición evita las interacciones bioquímicas y termodinámicas existentes. 2. la no convexidad entre capital natural y capital “manufacturado”: normalmente se considera que existe sustituibilidad entre estas dos nociones de capital. la propuesta de burkett es la de considerar una gestión de ecosistemas más que una acumulación de capital sostenible. 3. debido al reduccionismo energético, no se relacionan a profundidad las crisis de acumulación causadas por impactos ambientales o las crisis ambientales ocasionadas por el desarrollo de capital. 4. el papel de la mano invisible frente a las actividades de coordinación, esto es, la confianza inmensa de la ortodoxia en la mano invisible, frente a las posibilidades que ha mostrado el desarrollo de comunidades autosostenibles. 5. el papel de los mercados libres frente a la labor de los mercados locales o solidarios. 6. el papel del conocimiento vernáculo tácito y la necesidad de una ciencia posnormal que armonice las relaciones tradicionales sociales como formas para la reproducción y el desarrollo humano. 5272008 montoya y montoya: una propuesta de formación de precios para la economía ecológica... 7. la contradicción visible entre división del trabajo competitivo de las regiones y la diversificación cooperativa de labores y comunidades. al respecto burkett menciona cómo el ejercicio del trabajo competitivo como único elemento conduce a la monoproducción en las regiones. 8. la necesidad de establecer ritmos compatibles con los ciclos de los ecosistemas: en las teorías más ortodoxas el tiempo opera como una restricción en la producción; esta concepción va más allá de las posibilidades de la naturaleza. 9. la necesidad de incluir las relaciones comunales como capital social o como nuevas formas de configuraciones para favorecer el autodesarrollo humano. burkett muestra que el capital social es la válvula cuando se suceden las crisis de acumulación; por lo que sugiere el ejercicio de repensar nuevas formas de governance alternativas, independientes. parte de la problemática en economía ecológica y en otras disciplinas científicas, como las ciencias de gestión, consiste en la limitación clara de su objeto, métodos y prácticas propias, y de la existencia de una comunidad congregada en torno a la discusión de tales asuntos (gribbins y hunt, 1978). así, en economía ecológica estos retos conducen a reconocer las particularidades de su objeto de estudio, como también la identificación de discrepancias o complementariedades con la economía de los recursos naturales y la economía ambiental (de corte más neoclásico), y la delimitación del sistema de interés que aborda (montoya y montoya, 2007). para cárdenas (2005), la economía ecológica tiene un afán consistente en abordar la coevolución e interrelación mutua entre el hombre y la naturaleza y, en concreto, la interacción más cercana al ámbito de la satisfacción de los deseos y necesidades próximos al entorno socioeconómico. este propósito, afán o sentido teleológico puede resumirse, para el autor, en que la economía ecológica pretende construir y está a la búsqueda de formular la estrategia y gestión del desarrollo sostenible más apropiada para el conjunto de la humanidad. así, la economía ecológica exhibe un relativo alto interés sobre aquellos temas que conciernen a la justicia social y a la equidad, tanto intra como intergeneracional. en su crítica, cárdenas (2005) atribuye este interés fundamentalmente al intento en economía ecológica de trascender y prescindir del amplio repertorio de métodos convencionales de decisión entre opciones alternativas, próximos a la valoración costo/ beneficio de cualquier análisis económico convencional (montoya y montoya, 2007). con estas argumentaciones, la riqueza en el objeto de estudio de la economía ecológica se enfoca en la búsqueda de cuadros alternativos para cuestiones no resueltas en el marco conceptual de la economía neoclásica (castells, 2005), o que no tienen cabida en ella, dados los supuestos que la última asume. también enriquece el concepto de sistema que posee, pues logra poner en evidencia que las relaciones entre economía y naturaleza no se pueden resolver en el marco cerrado de los objetos económicos. según herrera (2000), el concepto de sistema en economía ecológica facilita una representación relacional de fondo del mundo económico, que sirve de argumento para rebatir la aproximación cerrada a los valores económicos de la economía estándar. en resumen, la economía ecológica posee una perspectiva heterodoxa con la cual propone una nueva valoración de los recursos, alternativas en las evaluaciones que pueden llegar a resultar inconmensurables, en la elección de tecnologías y diseño de modelos de producción y consumo, y en la integración integral de criterios (barkin, 2007). la economía ambiental y la economía de los recursos naturales la economía ambiental trata el estudio de los problemas ambientales con la perspectiva e ideas analíticas de la economía neoclásica 3, para favorecer la toma de decisiones sobre el uso de recursos valiosos. por su parte, el estudio de la naturaleza en su papel como productora de materias primas se denomina economía de los recursos naturales y valora el estudio del impacto de la actividad económica en la calidad en el mundo natural. la economía de los recursos naturales presenta como aspectos particulares la precisión entre recursos renovables y no renovables, y la trascendencia de la diversidad de especies y recursos y su dependencia del tiempo para hacerse renovables (field y azqueta, 1996). 3 los supuestos tradicionales de la economía neoclásica hacen referencia a que los agentes se consideran individualmente y se les atribuye que disponen de preferencias racionales con un criterio de maximización. también se alude que los agentes actúan independientemente, con fluidez en la asignación de recursos, información completa y simétrica. finalmente se concibe que el comportamiento económico es el agregado de los comportamientos individuales de los agentes. por su parte, la economía ambiental privilegia el análisis de trade-off entre el empleo marginal de recursos y sus costos de recuperación, conceptos que hacen las veces de funciones de oferta y demanda en economía neoclásica. 528 agron. colomb. 26(3) 2008 la delimitación del sistema de actividades de la economía ambiental se establece por dentro de los límites de la actividad económica, mientras que la economía de los recursos naturales se instaura como aquella que envía insumos y recibe productos de la primera. el estudio de ambos sistemas, desde una aproximación epistemológica amplia, y la posibilidad de una causalidad circular entre ellos, se propone por los autores que se constituya en un objeto para la economía ecológica, el cual puede ensancharse hacia el complejo mundo de interacciones de la sociedad involucrada, mediante mecanismos de participación social comunitaria (montoya y montoya, 2007). en la figura 1, las materias primas (m) equivalen a los residuos arrojados al ambiente natural de los productores (rdp) y de los consumidores (rdc), una vez realizadas las acciones en el marco de la economía ambiental. esta se entiende como la primera ley termodinámica en economía ambiental (field y azqueta, 1996). por otro lado, la agregación de los residuos arrojados al ambiente natural, de los productores (rdp) y de los consumidores (rdc) debe equivaler a la agregación algebraica de los bienes (g) más los residuos de los productores (rp) menos la suma de los residuos reciclados de los productores (rrp) y de los consumidores (rrc) (field y azqueta, 1996). con este marco conceptual, en economía ambiental se concibe el pago a bienes o servicios como aquel asociado a la actividad que realiza un agente dentro de procesos productivos. una parte importante de la problemática en cuanto al valor de recursos y servicios ambientales consiste en valorar las posibilidades presentes y futuras que los recursos puedan ofrecer, como valores de opciones. otra forma de cuantificar tales servicios consiste en los asociados a manejo, regeneración y mantenimiento del potencial natural futuro de tales bienes (montoya y montoya, 2007). con el marco conceptual de la economía neoclásica, algunos de los métodos más destacados para valoración de costos ambientales están asociados a actividades de valoración contingente o hipotética, la cual formula cuestionamientos para reconocer cuánto está dispuesto un agente a pagar por un recurso y la compensación que aceptaría, suponiendo fluidez en la sustitución de factores. en este tipo de valoración lo más importante quizás consiste en que los agentes juzgan con base en sus percepciones, sin embargo se ejerce una actividad de desvaloración del sistema natural. otra herramienta consiste en la valoración mediante costos de viaje, la cual procura determinar la demanda de un lugar recreativo en términos del índice de visitas, como una función de múltiples variables (costos de llegada, de recreación y sociales) y procesos de estimación econofigura 1. la delimitación sistémica de la economía ambiental y de los recursos naturales. los cuadros en blanco corresponden a nodos de decisión restringidos tecnológicamente, que diferencian entre las posibilidades de arrojar al ambiente natural o reciclar. fuente: field y azqueta (1996). materias primas reciclados rrp bienes g reciclados rrc residuos rc arrojados rdp rdc economía recursos naturales economía ambiental residuos rp consumidores productores ambiente natural 5292008 montoya y montoya: una propuesta de formación de precios para la economía ecológica... fase 1. revisión de literatura para perfeccionar el planteamiento de la pregunta de investigación, la cual orienta la realización del documento, se hizo necesario realizar una amplia revisión en los aspectos conceptuales y herramientas y métodos de la economía ambiental, los cuales provienen de las aportaciones de la economía neoclásica. fase 2. clasificación, nichos y pregunta de investigación se precisaron la pregunta y el objetivo del documento. para ello fue necesario clasificar la literatura en sus aportaciones metodológicas y encontrar los nichos de investigación relevantes para formular preguntas de investigación. los autores encontraron que en economía ecológica (dados los supuestos que hacen parte de su objeto de estudio) se carece de herramientas favorables a tales suposiciones, que contribuyan a la valoración de bienes y servicios ambientales. el ejercicio de clasificación mostró posibilidades de los sistemas clásicos de equilibrio general para la formación de los precios como alternativa para el trabajo en economía ecológica. fase 3. elección a partir de alternativas y estudio de la elección de la herramienta seleccionada se identificaron como alternativas las siguientes: 1. los métodos de valoración de bienes y servicios propuestos en economía ambiental (mencionados en la sección "la economía ambiental y la economía de los recursos naturales"), de forma que pudieran ser flexibilizados y ajustados al trabajo en economía ecológica, y 2. el modelo heterodoxo de sraffa (1960) que explora la formación de precios en equilibrio general. se seleccionó la segunda alternativa por su mayor grado de coincidencia con la orientación epistemológica requerida en economía ecológica, la cual ya había sido explorada en montoya y montoya (2003, 2005, 2007). finalmente, se estudió a profundidad la aportación de sraffa (1960) y las extensiones y aportaciones de cuevas (2001) sobre el modelo sraffiano. fase 4. propuesta con base en el modelo de sraffa (1960) la fase 4 alude a la realización de una propuesta para economía ecológica con base en el "modelo sraffiano". para ello se delimitó el objeto de estudio en la disciplina, de forma que resulte compatible con las interacciones entre el medio ambiente y las transformaciones antrópicas, lo que aparece en la sección “la economía ambiental y la economía de los recursos naturales”. en la sección de resultados se muestra métrica. uno de los métodos más sencillos considerados consiste en la precisión de costos a partir de su valoración mediante bienes sustitutos, mientras que los precios hedónicos aprecian los efectos que una variable objeto de estudio tiene sobre el precio de un bien de mercado. existen otros métodos indirectos como los de estimación de cambios en la productividad, los costos de reemplazamiento, los costos preventivos en los cuales incurren los agentes para evitar o disminuir el daño causado por impactos ambientales, y la valoración de los efectos de la contaminación o degradación sobre la salud, vía pérdida de ingresos netos para los agentes, o por los costos médicos de atención (montoya y montoya, 2005). en estas disciplinas se incorpora la naturaleza dentro de funciones lineales y se privilegia el análisis de balances o trade-offs entre el empleo marginal de recursos y sus costos de recuperación. esta estrategia limita la modelación de procesos de recurrencia, la posibilidad de enunciar comportamientos complejos de los sistemas naturales, así como también la inclusión de las variables explicativas que hacen parte del entramado de relaciones naturaleza-producción y de la formación de incentivos para la conservación y/o la renovación de recursos. en síntesis, limita y desvaloriza el acervo de recursos que ofrece la naturaleza. es sobre la base de esta exploración teórica que se hace necesario propiciar una reflexión asociada a herramientas que contribuyan a discernir sobre la asignación y gestión de los recursos naturales, tema que constituye una de las principales agendas de investigación de la comunidad científica propia de la disciplina, con una proyección más interdisciplinaria y metodológicamente plural (montoya y montoya, 2007). la propuesta de un modelo amplio como el sugerido por sraffa (1960), el cual no necesita recurrir a supuestos como la perfecta convexidad entre factores o los rendimientos a escala y favorece la inclusión de recursividad, puede convertirse en un instrumento adicional a disposición del investigador. el presente documento orienta la discusión sobre el modelo de sraffa y expone la posibilidad de incluir recurrencia en el mismo, lo que favorece su introducción dentro del marco de la economía ecológica. materiales y métodos para la realización de la investigación se siguieron fases provenientes de un uso reflexivo de la metodología de sistemas suaves propuesta por checkland y scholes (1994): 530 agron. colomb. 26(3) 2008 como producto la proposición teórica que es fruto del ejercicio de investigación realizado en el documento. resultados y discusión antecedentes teóricos las concepciones sobre la obtención de producto y de residuos de procesos productivos han evolucionado de un pensamiento mecanicista, promulgado por los enfoques de la administración científica y el proceso administrativo (montoya y montoya, 2002), a incorporar los conceptos de retroalimentación desarrollados por los aportes de la cibernética y la teoría de sistemas. estas nociones de recursividad (relaciones circulares causa-efecto) han posibilitado una reflexión evolutiva del mejoramiento de los procesos y el desarrollo de enfoques de producción limpia 2 5, entre otras contribuciones. las configuraciones de redes han permitido ampliar la abstracción de recursividad organizacional en metasistemas de producción o encadenamientos productivos, en los cuales resulta posible realizar producción limpia y un aprovechamiento mayor de los residuos en el proceso productivo. estas redes operan a la manera de sistemas ecológicos, con recurrencia en cada nodo y causalidad circular, a manera de los ciclos en la naturaleza. 5 la producción limpia alude a la prevención de la contaminación de procesos, al enfocarse en el uso efectivo de insumos y materias primas. el modelo de sraffa (1960) un modelo clásico para la determinación de los precios en equilibrio general, recoge información necesaria sobre la forma de realizar procesos y actividades dispuestas para la elaboración de productos, establecer interrelaciones complejas y algunas orientaciones sobre los precios. asimismo, hace énfasis en la elección de la(s) industria(s) o producto(s) hacia donde se dirigirá la inversión (cuevas, 2001). en un modelo que concibe estas suposiciones se asume que los precios actúan como mecanismos de ingreso para los agentes en la economía. esta afirmación equivale a suponer una teoría de valor trabajo, donde los precios se encuentran medidos en una supuesta unidad de valor invariable, el trabajo, el cual constituye el valor agregado de una economía (smith, 1776; cuevas, 2001). en el marco de un modelo de insumo-producto, de equilibrio clásico como el propuesto por sraffa (con capital variable y sin depreciación, en el cual todos los bienes son reproducibles por el sistema delimitado, con un salario equivalente a la mera remuneración al trabajo y pagado post factum), es posible encontrarse con una situación de tasa de beneficio homogénea, al ponerse en operación los mecanismos iterativos y compensadores de un supuesto enfoque competitivo (sraffa, 1960). el modelo de sraffa introduce la recurrencia, al considerar la posibilidad de la producción de mercancías por medio de mercancías, y se encamina a hallar una mercancía cibernética: retroalimentaciones configuración en redes causa efecto causa efecto mejor aprovechamiento de materias primas figura 2. algunos enfoques sobre procesos productivos. fuente: montoya y montoya (2005). 5312008 montoya y montoya: una propuesta de formación de precios para la economía ecológica... de precio invariante que permita, tal como lo consideró david ricardo, aislar los impactos de la tasa de salarios en los precios generados por la variación en el valor del dinero (ricardo, 1821). la mercancía compuesta “patrón”, buscada por sraffa, tiene como virtud su pretensión de mantener el capital invariante, con lo cual resulta posible identificar que la tasa de beneficio y los salarios tienen una variación aparejada, en relación inversa, si el capital permanece invariante (sraffa, 1960; montoya y montoya, 2003). la relación funciona mediante mecanismos de precios en actividades intensivas integradas o recurrentes en capital o trabajo (del proceso en estudio y de las actividades insumo del proceso considerado). entre otras cosas, esta conclusión resulta semejante con la propuesta por la escuela neoclásica al orientarse a la elección de un numerario arbitrario (hahn, 1982) y una tecnología ficticia de “una firma representativa”, con lo cual se termina por suponer que el capital es independiente de la distribución y los precios. uno de los aportes importantes de sraffa consiste en plantearse un modelo insumo-producto con recurrencia, con lo cual pueden construirse modelos para la producción de múltiples bienes, a partir de múltiples actividades, e incluir temas de relevancia como el grado de monopolio, las rentas diferenciales o el capital humano. al respecto se destacan los trabajos realizados por cuevas (2001) que permiten obtener conclusiones significativas sobre estos aspectos. el modelo propuesto a partir del modelo clásico de sraffa en el modelo de equilibrio general clásico que se propone para este documento, se establece una relación insumoproducto, pues los bienes producidos entran como insumos. dentro del modelo inicial toda actividad receptora de precios y consumidora de trabajo contribuye a la producción de valor agregado (montoya y montoya, 2003). la inclusión de la idea de reaprovechamiento de los residuos de producción o desechos sugiere que existe una proporción de lo que se produce, qnxn, que resulta inicialmente desperdiciada, la cual se podría convertir en capital circulante, para efectos del análisis. debido a lo anterior surgen ciertos procesos-servicios (sin discriminar si son públicos o privados) que aprovechan o procuran recuperar la cantidad de producto desechada. estos procesos-servicios ofrecen un grado de convertibilidad de los desechos, la cual es susceptible de generar una tasa de beneficio (montoya y montoya, 2003). con precios en equilibrio general, esta tasa de beneficio podría tender a equipararse con la tasa media de beneficio del sistema. algunos procesos, debido a la recuperación de desechos en productos (subproductos), serían más o menos rentables que la tasa media, lo cual motiva, en el caso de los menos rentables, al requerimiento de algún tipo de aditivo remunerativo a la tasa de beneficio, si la producción de este subproducto resultare de interés para algún agente figura 3. modelo insumo-producto para concebir un sistema de equilibrio general clásico de los precios. fuentes: sraffa (1960) y cuevas (2001), con adaptación de los autores en montoya y montoya (2005, 2007). sistema insumo producto capital circulante beneficio renta diferencial sobrante en el sistema remuneración al trabajo producción + $ + + +  + + $ + + +  + + $ + + +  + + $ + + +  + 532 agron. colomb. 26(3) 2008 o colectivo de agentes, lo cual sería objeto de política. las tasas superavitarias en beneficio recibirían presiones para equipararse con la tasa media de beneficio. podría decirse que en la medida que los desechos sean convertibles en alguna proporción (de 0 a 1) y ofrezcan una tasa de beneficio equiparable (con o sin compensación aditiva, la cual estaría estrechamente relacionada con la tasa de convertibilidad de los desechos), en equilibrio competitivo, estos subproductos deben ser tan rentables como los productos iniciales para que el sistema pudiera ser ambientalmente más sostenible. el aditivo remunerativo, si no existe variación de precios en los productos iniciales, puede provenir del aprovechamiento del desecho como insumo gratuito para los nuevos procesos-servicios de conversión a productos (subproductos), es decir, del ahorro en costos (montoya y montoya, 2003). si la tasa de beneficio ofrecida por un proceso-servicio para el aprovechamiento de desperdicio en un producto es demasiado baja, o no existe un incentivo para aportar un aditivo remunerativo (como sucede en el caso de un ahorro en costos), por dificultades tecnológicas o por otras razones, estaríamos considerando la existencia de un desperdicio no recuperable. igual sucede con los desperdicios o emisiones no aprovechados, luego de ser procesados por los procesos-servicios nuevos incluidos en el sistema (montoya y montoya, 2003, 2005, 2007). resultados sobre las rentas diferenciales según ricardo, la renta es la parte del producto de la tierra que se paga a los terratenientes por el uso de las facultades originales e indestructibles del suelo (ricardo, 1821), la cual, de acuerdo con pasinetti, se determina por factores técnicos (pasinetti, 1974). a esta propiedad técnica se debe que diferentes parcelas de tierra tengan diferente fertilidad y que sucesivas aplicaciones de trabajo a la misma cantidad de tierra rindan cantidades de producto cada vez menores (rendimientos decrecientes), haciendo de la renta una ganancia neta para los propietarios (pasinetti, 1974). en resumen, siguiendo esta línea de argumentación, la renta es una detracción del producto total, mientras que el valor de las mercancías estaría entonces determinado por la cantidad de trabajo empleada sobre la porción de la tierra que no rinde renta (ricardo, 1821; pasinetti, 1974). de regreso al modelo sugerido, la producción de “subproductos” podría generar rentas diferenciales para los procesos menos costosos, como sería el caso de los procesos originales en el sistema, y el empleo de procesos con incorporación de mejoras tecnológicas generaría, además del suelo, estas rentas a los propietarios de los procesos. el aporte que se sugiere consiste en identificar estas rentas, las cuales podrían significar pagos por servicios ambientales, al convertirse la renta en el precio de los recursos. esta forma de valoración recupera la noción del método indirecto de cambios en la productividad, el cual analiza, en cuanto a valoración de recursos naturales, si se presenta un daño en el bien o servicio y se ocasiona una disminución de una oferta ambiental puntual. la valoración por renta diferencial implica el reconocimiento de los procesos de una economía y la valoración de los precios en conjunto en el sistema, con lo cual los precios resultarían más representativos. por otra parte, combina también, al tema de cambios en productividad, la idea de valoración contingente, pues muestra la compensación que desearía recibir un propietario rentista si se le privara del recurso (montoya y montoya, 2005). consideraciones adicionales del modelo propuesto de acuerdo con el grado de convertibilidad introducido, al lado derecho del sistema se generarían productos que entran como insumos y otros productos que podríamos denominar “improductivos”, los cuales no se aprovechan y se convierten en contaminantes. estos improductivos son recibidos por ecosistemas. en el largo plazo, e incluso más dependiendo del producto, la naturaleza los degrada y pueden volver a entrar como insumos en el sistema. de no ser así, estos improductivos tendrían el problema de los productos no básicos al estilo de lo originalmente planteado por sraffa, es decir, no pueden existir productos que no entren como insumos en el sistema. la solución trivial a este problema consiste en que la tasa de convertibilidad sea igual a 1, con lo cual todo el insumo se convierte en producto y el sistema continúa perfectamente determinado. este es el caso propuesto normalmente (montoya y montoya, 2003). otra alternativa es compensar al lado de los insumos el excedente improductivo que surge del lado de los productos y trabajar con ambos “sobrantes” como componentes cuya derivación parcial no compromete la determinación de precios del sistema. la tercera opción consiste en preguntarse sobre el funcionamiento del modelo, de tal forma que se superen las respuestas iniciales aquí esbozadas, lo que equivale a decir que los improductivos inciden de alguna manera en la determinación de los precios. vale la pena señalar que la tasa de convertibilidad puede relacionarse estrechamente con r (tasa de beneficio del sistema) y hacer parte de una teoría ambiental del crecimiento. finalmente, existirían nuevos 5332008 montoya y montoya: una propuesta de formación de precios para la economía ecológica... procesos-servicios para elaborar productos que se han denominado “subproductos”, los cuales pueden producir un producto obtenido con procesos originales, y también productos “subproductos” nuevos que surgen con los procesos de los subproductos. los pagos por contaminación, con costos constantes, se pagarían del beneficio (montoya y montoya, 2003, 2005, 2007). conclusiones la existencia de herramientas y modelos que procuren plasmar la realidad implica asumir suposiciones que limitan la complejidad que la tarea entraña, pero que favorecen el hallazgo de elementos incidentes dentro de la problemática misma. decir algo sobre el valor de bienes o servicios ambientales es una tarea difícil debido a que no pueden establecerse como precios explícitos en un mercado, pero se hace necesario valorar su impacto con miras a establecer propuestas a la sociedad. la formación de un precio se realiza en el ámbito de la formación de todos los precios de los bienes de una economía. por ello una forma que provenga conceptualmente de un modelo de equilibrio general de los precios puede resultar una perspectiva interesante. en el presente documento se sugiere que la valoración de rentas diferenciales en un modelo de tales características puede convertirse en una alternativa de método indirecto de cambio de productividad, asociada a las particularidades de valoración contingente. literatura citada barkin, d. 2007. memorias conferencia “creando una nueva conciencia”. congreso de economía ecológica. uam-xochimilco, mayo 29 de 2007. burkett, p. 1999. marx and nature: a red and green perspective. monthly review press, nueva york. 309 p. burkett, p. 2006. marxism and ecological economics. toward a red and green political economy. brill, amsterdam, 358 p. burkett, p. 2007. memorias conferencia “apertura economía ecológica”. congreso de economía ecológica. uam-xochimilco, mayo 28 de 2007. capra, f. 1998. la trama de la vida. anagrama, barcelona. 359 p. capra, f. y g. pauli. 1995. steering business towards sustainability. universidad de las naciones unidas, tokio. 191 p. cárdenas m., a. 2005. la economía ecológica como ciencia del desarrollo sostenible. encuentro multidisciplinar uam, méxico d. f., abril 11 de 2005. castells, n. 2005. fundamentos de la economía ambiental y su relación con los pagos por bienes y servicios ambientales que ∑∑aijxj: capital circundante. γni: tasa de conver tibilidad, 0≤ γni ≤1. r ni: tasa de beneficio del proceso i para la elaboración del producto n. α ni: aditivo remunerativo a la tasa de beneficio que corresponde al proceso i para el producto n. e ni: renta diferencial proceso i para el producto n. ∑wili: remuneración al trabajo. c ni: sobrante en el sistema. ∑qnxn: producción n para productos. con equilibrio competitivo: r = r ni +α ni , r es la tasa de beneficio media. para los procesos denominados “originales”: γni =1, α ni =0, r = r ni. para los procesos de subproductos: 0≤ γni ≤1, α ni = 1 γni, r = r ni +α ni. + $ + + +  + ((∑∑aijxj)(γni) (1+(r ni+α ni)))+e ni + ∑wili + c ni = (∑qnxn) + c ni sistema propuesto: ((∑∑aijxj)(γni)(1+(r ni +α ni )))+ e ni + ∑wili + c ni = (∑qnxn) + c ni 534 agron. colomb. 26(3) 2008 emanan de la biodiversidad. taller nacional. 6-7 de diciembre de 2005. unctad, cuba. checkland, p. y j. scholes. 1994. la metodología de sistemas suaves en acción. megabyte, noriega editores, méxico. constanza, r. (ed.). 1991. ecological economics. the science and management of sustainability. columbia university press, nueva york. constanza, r. 1997. frontiers in ecological economics. edward elgar, uk. cuevas, h. 2001. economía clásica en renovación. universidad nacional de colombia, bogotá. field, b. y d. azqueta, d. 1996. economía y medio ambiente. tomo 1. mcgraw-hill, bogotá. gribbins, r.e. y s.d. hunt. 1978: is management a science? acad. mgt. rev. 3(1) 139-144. hahn, f. 1982. the neo-ricardians. cambridge j. econ. 6, 353-374. hernández celis, c. 2003. economía ecológica. apreciaciones sobre las cuentas ambientales nacionales. en: http://www.cra.gov.co/ portal/www/resources/segunda1.doc; noviembre de 2003. herrera, r. 2007. las limitaciones epistemológicas del uso lógico del concepto de sistema. la economía ecológica. revista de dinámica de sistemas. universitat ramón lluli. departamento de empresa y tecnología. en: http://www.salle.url.edu/eng/elsdet/catedra/revista/0605g.htm; consulta: agosto de 2008. jiménez h., l.m. 1997. desarrollo sostenible y economía ecológica. editorial síntesis, madrid. martínez-alier, j., g. munda y j. o`nelly. 1998. weak comparability of values as a foundation for ecological economics. ecol. econ. 26(3). montoya a. e i. montoya. 2002. el nuevo paradigma de las ciencias y la teoría de gestión. innovar 20, 17-34. montoya a. e i. montoya. 2003. introducción al problema del desaprovechamiento del producto, mediante la consideración de un sistema de equilibrio clásico de los precios. agronomía colombiana 21(1-2), 103-105. montoya, a., i. montoya y o. castellanos. 2004. análisis de los enfoques organizativos de las tendencias económicas, culturales, sociales y tecnológicas. revista ean (escuela de administración de negocios) 50, 112-131. montoya i. y a. montoya. 2005. pagos por servicios ambientales desde la consideración de un sistema de equilibrio general clásico de los precios. en: vi simposio latinoamericano de investigación y extensión en sistemas agropecuarios (iesaal). manizales, julio de 2005. montoya i. y a. montoya. 2007. los sistemas de equilibrio general clásico de los precios: una alternativa conceptual para concebir la formación de precios en economía ecológica. en: congreso de economía ecológica “propuestas para generar alternativas”, 28-30 de mayo de 2007. universidad autónoma metropolitana (uam), xochimilco. naredo, j.m. 2002. economía y sostenibilidad. la economía ecológica en perspectiva. en: azqueta, d. y j.m. casado (coords.). estudios sobre política ambiental en españa. consejo general de colegio de economistas, madrid. pasinetti, l. 1978. crecimiento económico y distribución de la renta. alianza editorial, madrid. pauli, g. 1996. upsizing. instituto zeri para latinoamérica, universidad de caldas, manizales. ricardo, d. 1821. principios de economía política y tributación, (edición 1973). fondo de cultura económica, méxico. smith, a. 1776. la riqueza de las naciones (edición 1961). editorial aguilar, madrid. sraffa, p. 1960. production of commodities by means of commodities. cambridge university press, cambridge. resumen abstract phytoseiulus persimilis ha sido utilizado en programas de manejo integrado de plagas como alternativa al uso de acaricidas para el manejo de tetranychus urticae. los daños ocasionados por t. urticae generan un costo de manejo cercano a los 4.500 dólares por hectárea, esta cifra corresponde aproximadamente al 30% del costo de los plaguicidas (ceniflores, 2008). la implementación de esta estrategia de manejo debe considerar criterios de liberación basados en los niveles de población de t. urticae del cultivo, estimados a partir de una metodología de muestreo apropiada. en el presente trabajo, se propuso una metodología para estimar el nivel de infestación de t. urticae, para conocer la cantidad de p. persimilis a liberar en el cultivo de rosa y se evaluó la efectividad del control ejercido por p. persimilis. en el área experimental se tomaron 81 cuadros, en cada uno de ellos se muestrearon al azar tres plantas de rosa y se contó el número de individuos en tres hojas de cada tercio de la planta. así mismo, se determinó el número óptimo de muestras para un muestreo bietápico. se tuvo en cuenta la respuesta funcional como criterio de liberación de p. persimilis. la población de t. urticae estimada después de la liberación se dividió entre la población previa a la liberación para obtener un índice de control, el cual se comparó entre las estrategias de manejo. con el control biológico se obtuvo una mayor reducción de la población de la plaga y una menor fluctuación de esta a través del tiempo. phytoseiulus persimilis has been used in ipm programs as alternative to the use of acaricides in order to control the phytophagous mite tetranychus urticae. the damages caused by t. urticae generate the cost of management about 4,500 dollars per hectare, which corresponds approximately to 30% of pesticide cost (ceniflores, 2008). the implementation of this management strategy must consider the release criteria based upon the population levels of t. urticae in the crop estimated by means of appropriate sampling methods. in this research, a methodology for estimating the population density of t. urticae is proposed, in order to assess the quantity of p. persimilis to be released in the rose crop, and the effectiveness of control exerted by p. persimilis was evaluated. in the experimental area, 81 squares were taken, at each of them three rose plants were randomly selected and the number of individuals were counted were counted taken three leaves on the stratum on the plant. the optimum number of sampling units for a bietapic sampling was assessed. the functional response was assumed as a criterion to set the release of p. persimilis. the population density of t. urticae after each release was divided by the population prior to the release, in order to obtain an index control, which was compared between the management strategies. by means of the biological control a greater reduction in the population density and its lesser variation in time were obtained. key words: mites, biological control, sampling.palabras clave: ácaros, control biológico, muestreo. fecha de recepción: febrero 15 de 2008. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 biólogas, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. alekus47@gmail.com; alejandra_2601@hotmail.com 2 docentes, programa de biología aplicada, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. ecologia@umng.edu.co introducción colombia es el segundo país exportador de flores de corte a nivel mundial (flórez et al., 2000). hoy, uno de los requisitos de exportación es la disminución del uso de productos químicos en busca de un desarrollo ambientalmente amigable y de bajo costo tanto para el hombre como para el medio ambiente (gómez et al., 2004). entre las principales plagas que atacan los cultivos de rosas están los ácaros del género tetranychus. estos causan pérdida de calidad, disminución en el crecimiento de las plantas y reducción en la producción de botones (acosta et al., 2001). aunque se desconoce el porcentaje de pérdidas de flores a causa de t. urticae, el costo de acaricidas para el control es cercano al 30% del costo de plaguicidas (f. acosta, comunicación personal, 14 de diciembre de 2007). por lo general, el control de dicha plaga se ha realizado mediante el uso de plaguicidas. sin embargo, se han desarrollado diferentes estrategias de control que permiten mantener infestaciones por tetranychus sp. a niveles tales que no representen pérdidas económicas ni problemas criterios para la liberación de phytoseiulus persimilis athias henriot (parasitiformes: phytoseiidae) en cultivo de rosa criteria for the release of phytoseiulus persimilis athias henriot (parasitiformes: phytoseiidae) in rose culture alejandra hilarión1, angie niño1, fernando cantor2, daniel rodríguez2 y josé ricardo cure2 agronomía colombiana 26(1), 68-77, 2008 69 ecológicos, como es el caso del control biológico (mendoza et al., 2001). uno de los controladores más efectivos de t. urticae es el ácaro depredador p. persimilis, el cual presenta una alta capacidad de búsqueda y voracidad (acosta, 2000), un ciclo de desarrollo menor que el de su presa y, junto con la proporción de sexos (4 hembras/1 macho), el desarrollo de las poblaciones es más rápido (barreto, 2004). para la implementación de p. persimilis en un programa mip, que permita reducir la aplicación de acaricidas, es necesario realizar ensayos previos para determinar la distribución de t. urticae dentro del área de muestreo y posteriormente, tomar decisiones de manejo. además es necesario tener en cuenta que p. persimilis, después de varias semanas de liberación, puede llegar a establecerse dentro del cultivo (casey et al., 2007). en función de conocer la densidad de t. urticae y la metodología de liberación de p. persimilis, el presente trabajo tuvo como objetivos determinar algunos criterios para la liberación de p. persimilis como controlador biológico de t. urticae en cultivo de rosa, variedad versilia bajo invernadero, mediante el establecimiento de una metodología de muestreo directo. este muestreo permitirá estimar la población de t. urticae susceptible de ser consumida y, a partir de esa información, aplicar el concepto de respuesta funcional de p. persimilis como criterio de liberación. así mismo, evaluar la efectividad de esta metodología mediante la comparación con la eficacia del control convencional utilizado en los cultivos de rosa e identificar el tipo de sustrato que facilita la dispersión de p. persimilis en campo y aumentar la sobrevivencia en el empaque de transporte del ácaro depredador al lugar de liberación en el cultivo y, por último, cuantificar el costo de liberaciones de p. persimilis como un sistema alternativo al convencional para el manejo de poblaciones de t. urticae en rosa. materiales y métodos área de estudio el trabajo se realizó en un cultivo comercial de rosa, bajo condiciones de invernadero, ubicado en el municipio de tenjo (cundinamarca), durante los meses de marzo a diciembre de 2006. se seleccionaron plantas de rosa de variedad versilia de aproximadamente 2,5 años, sembradas en 162 camas de 32 m de longitud y 0,80 m de ancho, localizadas en 32 naves de 476 m2 cada una en un invernadero de 15.232 m2, cuyas temperaturas alcanzaron los 4 ºc y 30 ºc. las plantas sembradas en cada cama están dispuestas en dobles surcos, con una distancia de 15 cm entre ellos y de 15 cm entre plantas. el cultivo presenta una producción continua y un sistema de formación de plantas tipo agobio. el control químico consistió en aplicar esporádicamente diafentiurion, con una concentración de 1,5 g·l-1, el cual fue aplicado cuatro veces durante el ensayo, y bifenazate, con una concentración de 0,25 g·l-1, el cual fue aplicado una vez a lo largo del ensayo. determinación de la distribución espacial de t. urticae en cultivo comercial de rosa cada cama de 32 m de longitud se dividió en ocho cuadros, los cuales se tomaron como unidad de evaluación. cada cuadro estaba conformado por un total de 54 plantas y en cada muestreo se evaluó un promedio de 81 cuadros, cada uno de los cuales se escogió al azar de cada tercera cama del invernadero, con el fin de que no se presentara interferencia entre los tratamientos: control biológico y control químico. en cada cuadro se contaba el número de individuos de todos los estados de desarrollo de t. urticae presentes en tres hojas de cada tercio de la planta. para determinar la distribución espacial del ácaro fitófago se calculó la relación varianza-media (id), a partir de la cual se puede establecer si la distribución es agregada (s2/x > 1), uniforme (s2/x < 1) o al azar (s2/x = 1) (pedigo y buntin, 1994). este ensayo se realizó durante los meses de marzo y abril de 2006, tiempo durante el que se realizaron cinco repeticiones del muestreo. determinación de la distribución espacial de t. urticae en plantas y hojas de rosa de cada cuadro se tomaron tres plantas al azar y cada planta se dividió en tres tercios: el primer tercio conformado por el agobio; el segundo, del agobio al punto de corte y el tercero, del punto de corte al botón floral. se muestrearon tres hojas de cada tercio para determinar la distribución de los individuos en la planta y el porcentaje de estos en cada tercio. para establecer la distribución de la plaga en las hojas, se tuvo en cuenta la cantidad de individuos presentes en cada foliolo, se hicieron cinco muestreos durante el periodo de evaluación. en cada muestra se contó el total de huevos y de individuos móviles. a través del software estadístico r se realizó un análisis de varianza, en el que se tomaron como factores los tercios, con el fin de determinar si existían o no diferencias en el número de individuos y la proporción de estos en cada tercio. la diferencia en el número de individuos se determinó comparando el número de estos, ya 2008 hilarión, niño, cantor, rodríguez y cure: criterios para la liberación de phytoseiulus persimilis athias henriot... 70 agron. colomb. 26(1) 2008 que el promedio de individuos por hoja varía, al igual que el promedio de estos por tercio. además, se realizó otro análisis de varianza y una prueba de tukey con foliolos como tratamiento para establecer la distribución de los individuos en la hoja. el anova se realizó con el número de individuos y, al encontrar diferencias, se sacaron las proporciones. los datos fueron transformados por medio box cox (gómez, 1999), para mejorar la aproximación de los conteos a una distribución normal. para cada proporción se calculó un intervalo de confianza, con el propósito de comparar las proporciones de los individuos en los tres tercios de la planta. determinación del tamaño de muestra para las diferentes unidades de muestreo se propone utilizar la distribución binomial negativa, que se usa para estimar el tamaño de muestra cuando la población presenta una distribución agregada. en este modelo se incluye el parámetro k (factor de agregación). sin embargo, el valor de k generalmente varía con la densidad media, de forma que el tamaño de la unidad de muestra estimado cambiaría a través del tiempo conforme a la densidad de la población (pedigo y buntin, 1994). como consecuencia se han utilizado índices para desarrollar planes secuenciales de clasificación o estimación basados en la relación entre la varianza y la media, como es el caso de la ley de poder de taylor (lpt) (ecuaciones 34 y 35 que se encuentran en pedigo y buntin, 1994). las fórmulas para adaptar o aplicar el muestreo trietápico para la ley de taylor sugiere que el intercepto (a) no tiene una significancia biológica y varía con la técnica de muestreo empleada; mientras que la pendiente (b) es una constante que depende del comportamiento de la especie o el ambiente. este parámetro puede ser utilizado para determinar el patrón de distribución (shelton y trumble, 1986; pedigo y buntin, 1994). la metodología para el muestreo en etapas se basó en lo propuesto por gómez (1999) (tabla 1) y la estimación de tamaños de muestra se realizó mediante la aplicación de la ley de poder de taylor al muestreo en etapas como lo plantean shelton y trumble (1986). con el fin de establecer las unidades de muestreo que se deben seleccionar, se tomaron como unidades primarias los cuadros (a), como unidades secundarias las plantas dentro del cuadro (b) y como unidades terciarias las hojas dentro de la planta (r). a dichas muestras se les realizó un análisis de varianza para un muestreo en etapas. una vez se obtuvieron los componentes de varianza para cada etapa, se estimó la proporción de cada varianza sobre el total, para determinar si era necesario considerar las tres unidades de muestreo (hojas, plantas y cuadros). posteriormente, se estimaron los parámetros de pendiente e intercepto necesarios para aplicar la ley de poder de taylor (lpt) mediante una regresión lineal. a través de la lpt se estimó el tamaño de muestra para aquellas unidades donde la varianza cambia en función de la densidad. mientras que, para las unidades donde no hay una relación entre la varianza y la media el tamaño de muestra se estimó mediante el muestreo por etapas propuesto por gómez (1999). comparación de la efectividad de p. persimilis para el control de poblaciones de t. urticae, en función de la respuesta funcional como criterio de liberación, y del control convencional para comparar la efectividad de dos métodos de control para el manejo de t. urticae en rosa, se definieron dos tratamientos: (1) liberación semanal de p. persimilis en relación a la respuesta funcional y (2) aplicaciones semanales por aspersión de acaricidas. para esta evaluación se seleccionaron dos naves del invernadero, cada una con un tamaño de 476 m2 y en las que se tomaron cuatro camas a las cuales se les aplicó un determinado tratamiento. los tratamientos se implementaron en campo, bajo un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones. para el caso del control biológico la densidad a liberar variaba semanalmente, pero se mantenía constante la proporción predador-presa, la cual dependía del σ2 = varianza de unidades terciarias a = número de unidades primarias muestreadas σ2s/p = varianza de unidades secundarias b = número de unidades secundarias muestreadas σ2p = varianza de unidades primarias r = número de unidades terciarias muestreadas fuentes de variación g.l. sumas de cuadrados cuadrado medio esperanza del cuadrado medio unidades primarias a-1 s.c. (p) s.c.(p)/a-1 σ2+rσ2s/p+rbσ 2 p unidades secundarias a (b-1) s.c.(s/p) s.c.(s/p)/a(b-1) σ2+rσ2s/p unidades terciarias ab(r-1) s.c.(t/s) s.c.(t/s)/ab(r-1) σ2 total (abr-1) s.c. (t) tabla 1. análisis de varianza para un muestreo en tres etapas, según gómez (1999). 71 número de individuos-plaga presentes para cada muestreo. en el caso del control químico se tuvo en cuenta el plan de aplicaciones que llevaba la finca durante el tiempo del ensayo, el cual consistió en aplicar los productos diafentiurion y bifenazate. el primero se aplicó cuatro veces y el segundo una vez, durante la evaluación de los diferentes tratamientos de control. se realizaron liberaciones p. persimilis de acuerdo con la densidad de la población de t. urticae y a la respuesta funcional de p. persimilis (fernando y hassell, 1980). la densidad del depredador se ajustó multiplicando la densidad a liberar, la cual es la relación predador-presa determinada mediante la tasa máxima de consumo de la respuesta funcional, por el porcentaje de mortalidad (7%), de forma que se compensó la cantidad de depredadores que posiblemente murieran por causa del sustrato y el transporte. los ácaros eran adultos con una edad promedio de siete días, se liberaron en el primer tercio de las camas a las 3:00 p.m., luego de la cosecha. después de 24 h de la liberación se realizaba un muestreo en los mismos cuadros que fueron evaluados previamente a la liberación. este muestreo consistió en tomar dos cuadros por cama, de cada cuadro se muestreaban dos hojas del tercio inferior y se contaban los cuatro primeros foliolos de la misma que van desde el foliolo apical hacia abajo y se contaban tanto huevos como estados móviles de t. urticae de p. persimilis, para evaluar la presencia de p. persimilis y el nivel de control obtenido. el análisis de datos contempló únicamente los estados de huevo y larva de t. urticae, considerados como los estados preferidos por p. persimilis (fernando y hassell, 1980). a pesar de que solo se tienen en cuenta estos estados para la liberación de p. persimilis y los adultos son los que causan el principal daño en la planta, lo que se busca es causar un rompimiento en la dinámica poblacional. el control químico o convencional se realizó mediante la aplicación de los productos diafentiurion con una concentración de 1,5 g·l-1, el cual fue aplicado cuatro veces durante el ensayo, y bifenazate con una concentración de 0,25 g·l-1 aplicado una vez a lo largo del ensayo. registro de variables en campo y análisis se registraron cambios en el número de huevos e individuos móviles durante el muestreo previo y posterior a la liberación o aplicación del control convencional y con estos datos se evaluó el nivel de control. se realizó un análisis de varianza a los índices de efectividad, para establecer si, en ese sentido, había diferencias entre los tratamientos de control. adicionalmente, se determinó el efecto de ambos tratamientos sobre la proporción de individuos de cada estado. cuantificación del costo de liberaciones de p. persimilis como un sistema alternativo al convencional para el manejo de poblaciones de t. urticae en cultivo comercial de rosa se realizó una comparación del costo (en pesos por área de evaluación (4 camas)) de muestreo y liberación de individuos del ácaro depredador para el control biológico con el costo de la implementación del control convencional. por lo anterior, fue necesario registrar el número de ácaros depredadores liberados, así como la frecuencia de aplicación de ambos métodos de control. para estos dos tratamientos se realizó el mismo tipo de muestreo y, al final, una comparación de costos entre ambos. resultados y discusión distribución espacial de t. urticae en cultivo comercial de rosa el índice de relación varianza-media (id) para la población de t. urticae presenta valores mayores a uno. por lo anterior se puede afirmar que la población de t. urticae presenta una distribución de tipo agregado. esta clase de distribución caracteriza las poblaciones de t. urticae, las cuales tienden a alcanzar altas densidades poblacionales al formar focos. este resultado concuerda con trabajos realizados por nachman (1981), zhang y sanderson (1995), entre otros. distribución de t. urticae en plantas de rosa variedad versilia se puede establecer que la mayor población se encuentra en la hoja del tercio inferior (alrededor del 72%), mientras que en las hojas del tercio medio y superior se encuentra alrededor del 22% y 6% de la población, respectivamente (figura 1). la preferencia de los ácaros por el tercio inferior en rosa puede estar atribuido a que en esta zona se atenúan los cambios de temperatura fuertes (salas, 2001; cifuentes y vanegas, 1987). adicional a esto, la plaga puede encontrar hojas frescas de rosa debido al sistema de formación tipo agobio, el cual permite un aumento en el número de hojas, de manera que obtiene los recursos preferidos para la oviposición (santamaría et al., 2002). distribución de t. urticae en hojas de rosa variedad versilia se presentaba una distribución heterogénea de t. urticae en los diferentes foliolos de la hoja (p = 2,2e-16) (figura 2). se encuentra la mayor proporción de ácaros en el foliolo 2008 hilarión, niño, cantor, rodríguez y cure: criterios para la liberación de phytoseiulus persimilis athias henriot... 72 agron. colomb. 26(1) 2008 apical y la densidad disminuye a medida que los foliolos se alejan del mismo. sin embargo, no se presentaron diferencias significativas entre los foliolos opuestos (2-3, 4-5 y 6-7) (p = 0,629). esta tendencia también fue registrada por cifuentes y vanegas (1987) y acosta (2003) en cultivo de rosa con t. urticae. la preferencia por dicho foliolo se puede atribuir a que este presenta una mayor área, tiene mejores condiciones de iluminación por estar más alejado del tallo y además tiene un mayor contacto con las corrientes de aire (cifuentes y vanegas, 1987). al determinar la distribución de los individuos en la hoja se puede reducir el tiempo de evaluación de la unidad, de manera que no se evalúe toda la hoja, sino una parte de la misma. se recomienda contar el total de individuos presentes en los primeros cuatro foliolos de la hoja, ya que en estos se ve representado aproximadamente el 75% del total de individuos de la hoja, por lo cual se requiere estimar solo el 25% de la población de la misma, en cambio, si se cuentan dos o tres foliolos, el error estándar es aproximadamente el 13% mayor que si se cuentan los cuatro sugeridos y, en el caso de contar cinco o seis foliolos, el error estándar es menor, pero no existiría un ahorro en el tiempo que es lo que se busca con este muestreo. tamaño de muestra para las diferentes unidades de muestreo los porcentajes fluctuaban debido a que los porcentajes de varianza para cada una de las etapas fueron altos, lo que indica que no se puede omitir ninguna de las etapas, ya que cada una tiene un efecto importante sobre la varianza total (tabla 3). se encontró que la distribución espacial en las hojas no cambia en función de la densidad de individuos, por lo que no es necesario emplear la lpt para estimar el tamaño de muestra para dicha etapa (tabla 2). el tamaño de muestra para hojas se estimó mediante el muestreo en etapas propuesto por gómez (1999) y se obtuvo que la unidad mínima de muestreo es una hoja/planta. por otro lado, se observó una relación entre la varianza y la media para las unidades de cuadros y plantas, de forma que la cantidad de unidades a muestrear dependerá del promedio de individuos encontrados en una hoja (figuras 3 y 4), como lo establece la lpt. el tamaño de muestras para plantas estará comprendido entre una y cuatro plantas por cuadro, mientras que para cuadros no solo variará de acuerdo al promedio de individuos por hoja, sino que además dependerá del coeficiente de variación que se desee manejar (figura 4). tabla 2. valores de parámetros para las unidades de muestreo, obtenidos mediante regresión lineal, los cuales son la pendiente y la significancia de cada una de estas etapas. b = pendiente; se asume pendiente significativa si p<0,05. unidad b p hojas 0,84 0,11 plantas 1,28 0,02 cuadros 1,07 0,07 figura 1. distribución vertical de la población de t. urticae en una hoja de los diferentes tercios altitudinales de plantas de rosa variedad versilia. figura 2. distribución porcentual de t. urticae en foliolos de una hoja de rosa variedad versilia. 73 para estimar la densidad de huevos y larvas de t. urticae con el fin de utilizar dicha información junto con la respuesta funcional como criterio de liberación de p. persimilis, se propone el siguiente protocolo: 1. realizar un muestreo piloto, en el cual se escogen cinco plantas al azar, tomar una hoja por planta y contar el total de individuos en la hoja. 2. estimar el promedio de individuos por hoja. sumar el total de individuos de todas las hojas y dividirlo en el número de hojas muestreadas (5). figura 4. número de cuadros del área de cultivo a muestrear basado en el promedio de individuos de t. urticae por hoja. incluye costo de muestreo. figura 3. número de plantas de rosa a muestrear basado en el promedio de individuos de t. urticae por hoja. tabla 3. valores y porcentajes de varianza de cada etapa para los diferentes muestreos. monitoreo etapa varianza porcentaje 1 hoja 1621 0,72409172 planta 412 0,18403812 cuadro 205,666667 0,09187016 2 hoja 3425 0,47447165 planta 2623,66667 0,36346145 cuadro 1169,88889 0,162 0 6 6 9 3 hoja 1735 0,34247176 planta 1568,66667 0,30963921 cuadro 1762,44444 0,34788902 4 hoja 740 0,28273051 planta 518,000 0,19791136 cuadro 1359,33333 0,51935813 5 hoja 902 0,51305062 planta 364 0,20704038 cuadro 492,111111 0,27990899 2008 hilarión, niño, cantor, rodríguez y cure: criterios para la liberación de phytoseiulus persimilis athias henriot... 74 agron. colomb. 26(1) 2008 3. a partir del promedio de individuos obtenido, determinar el tamaño de muestra para cuadros por área de muestreo (figura 4). el total de cuadros por área varía según el coeficiente de variación (cv) con el que se desee trabajar (5%, 10%, 25%): entre más alto sea el porcentaje de variación que se tome, disminuye el costo, ya que para un cv del 25% se va a muestrear un menor número de cuadros en comparación si se toma un cv del 5%. los cuadros a muestrear se escogen de forma aleatoria en toda el área de muestreo. 4. el número de plantas por cuadro a muestrear también se determinará según el promedio de individuos por hoja (figura 3). las plantas se escogen al azar dentro de los cuadros. 5. el tamaño de muestra para hojas es constante (una hoja por planta). escoger al azar una hoja del tercio inferior. 6. contar el total de individuos en estado de huevo y larva presentes en los primeros cuatro foliolos de la hoja. 7. contar el total de hojas por tercio de las plantas que se muestrearán por cuadro, según el promedio de individuos por hoja a partir de esta información, sacar el promedio del número de hojas presentes por cada tercio. 8. sumar para cada hoja el total de huevos y larvas presentes en los cuatro foliolos muestreados. calcular el promedio de individuos para las diferentes hojas muestreadas en el cuadro (el número de hojas por cuadro dependerá del tamaño de muestra para plantas). 9. el valor promedio obtenido anteriormente se debe multiplicar por 1,35 para estimar el número de huevos o larvas presentes en una hoja del primer tercio. 10. el número de huevos o larvas presentes en una hoja del tercio inferior es multiplicado por 0,4 para estimar el total de individuos que se encuentran en una hoja, tanto del tercio medio como del superior. 11. multiplicar el promedio de hojas del tercio inferior calculado en el numeral cinco, por el número de huevos o larvas presentes en una hoja del tercio inferior, estimado en el numeral nueve. esto permitirá calcular el número de individuos que se encuentran en el tercio inferior. 12. para estimar el número de individuos presentes en el tercio medio y superior, multiplicar el promedio de hojas del tercio medio y superior calculado en el punto siete por el número de huevos o larvas presentes en una hoja del tercio medio y superior estimado en el punto diez. 13. al sumar los valores obtenidos para cada tercio de la planta (puntos 11 y 12) se obtendrá el número total de individuos de la plaga por planta. 14. este resultado se debe multiplicar por el total de plantas presentes en el área de muestreo. 15. finalmente, a partir del resultado obtenido en el punto 14 y al tener en cuenta la respuesta funcional de p. persimilis, se podrá determinar el número de ácaros depredadores a liberar. comparación de la efectividad de los diferentes métodos de control con base en el índice de efectividad en la figura 5 se puede observar la comparación de los índices de efectividad que se alcanzaron con los métodos de control utilizados para el manejo de las poblaciones de t. urticae. las liberaciones se realizaron teniendo en cuenta la relación predador-presa, las cuales variaban en cada uno de los muestreos. aunque no se presentaron diferencias significativas entre los tratamientos para huevos (p = 0,07), para larvas (p = 0,38) y para ninfas (p = 0,09), se observa que en el tratamiento con control biológico no se logró un control efectivo al iniciar las liberaciones, pero en los monitoreos posteriores la tendencia general del índice es a disminuir, ya que, a medida que se acerca a cero, se está indicando que el control se hace más efectivo en el caso del control biológico. es decir que el control biológico al principio resulta poco efectivo, pero a medida que el tiempo transcurre, la efectividad se incrementa, posiblemente como resultado del establecimiento de los ácaros depredadores. según andrews et al. (1989) y barreto (2004), el control biológico puede ser mejor que el químico pero la diferencia solo es evidente en un plazo prolongado. figura 5. comparación de índices de efectividad del control biológico y el control químico de t. urticae en cultivo de rosa. 75 por otro lado, con el control químico se obtuvieron valores superiores o iguales a uno, lo que indicaría que en la mayoría de casos no hubo efecto sobre la densidad de población o, por el contrario, la población aumentó después de la aplicación. este comportamiento frente al control químico puede ser atribuido a la resistencia previa que presentaban los t. urticae, ya que esta se puede presentar en algunas especies debido a la selección de poblaciones genéticamente resistentes (malais y ravensber, 1991); resistencia que, en muchos casos, es favorecida por uso de acaricidas con composición química similar y la alta frecuencia de aplicación (criollo y duarte, 2004; marín, 2002). esta última aumenta debido a que no todas las fases del ciclo requieren del mismo tipo de acaricida, lo que favorece el desarrollo de numerosas y superpuestas poblaciones en corto tiempo (marín, 2002), de forma que productos que antes eran efectivos para controlar ciertas plagas pierden efectividad (andrews et al., 1989). efecto de los métodos de control sobre la proporción de individuos de cada estado para el control biológico, como se observa en la figura 6, se obtuvo una disminución en la densidad de huevos y larvas después de la liberación. la depredación sobre los estados más jóvenes de la plaga puede ser atribuida a la preferencia de p. persimilis sobre huevos y larvas (fernando y hassell, 1980). sin embargo, se esperaba un control total de dichos estados porque la densidad de depredadores liberados se estimó a partir de la respuesta funcional, de forma que la cantidad liberada sería suficiente para consumir el total de individuos de t. urticae pertenecientes a los estados susceptibles a la depredación. para el caso del control convencional, en la mayoría de los casos no se ve un efecto en la proporción de los diferentes estados (figura 7). esto puede explicarse mediante las características de los productos aplicados, los cuales afectan todos los estados de la plaga (diccionario hc agropecuario, 2005). costo de liberación de p. persimilis como sistema alternativo al convencional para el manejo de poblaciones de t. urticae en un cultivo comercial de rosa al comparar los dos métodos de monitoreo, se observa que el directo propuesto, aunque no permite una reducción de los costos, aporta una información más precisa sobre la población de la plaga comparado con el monitoreo presenciaausencia (tabla 4). la información sobre variabilidad y costo de la técnica es esencial para seleccionar la mejor técnica, ya que una técnica de muestreo aceptable debe maximizar la precisión mientras minimiza costos (pedigo y buntin, 1994). por otro lado, aunque el control biológico involucra un mayor costo de implementación, provee otros beneficios comparados con el control químico. este método de control tiene un carácter duradero, porque permite una estabilidad entre el enemigo natural y la plaga, no tiene efectos colaterales sobre el ambiente, puesto que no causa daños al medio por su selectividad y seguridad y aumenta la complejidad faunística del ecosistema (andrews et al., 1989; barreto, 2004). figura 6. proporción de cada uno de los estados de t. urticae en el tratamiento con control biológico, para el monitoreo previo (m) y posterior (e) a la liberación. 2008 hilarión, niño, cantor, rodríguez y cure: criterios para la liberación de phytoseiulus persimilis athias henriot... 76 agron. colomb. 26(1) 2008 conclusiones • para el manejo de cualquier plaga agrícola con liberaciones de enemigos naturales es necesario establecer los criterios de liberación, con el fin de generar las condiciones más favorables que permitan obtener máximos índices de control. rubro costo (pesos colombianos) porcentaje costo producción / invernadero $64.147.159 costo producción / área $1.583.880 costo acaricidas aplicados / área $142.549 9,00 costo depredadores liberados / área $683.718 43,17 costo muestreo presencia-ausencia / invernadero $600.000 0,94 costo muestreo directo (26 ind / hoja) /invernadero (cv = 0,1) $324.411 0,51 costo implementación de control químico / área $742.549 46,88 costo implementación de control biológico / área $1.008.129 63,65 tabla 4. costos de implementación de distintos métodos de muestreo y de manejo de plagas durante el tiempo de evaluación en cultivo de rosa (6 meses). cv = coeficiente de variación. área de evaluación = 4 camas. invernadero = 162 camas. figura 7. proporción de cada uno de los estados de t. urticae en el tratamiento convencional, para el monitoreo previo (m) y posterior (e) a la aplicación. • para el caso del control biológico de t. urticae con liberaciones de p. persimilis en cultivo de rosa variedad versilia, estos criterios fueron definidos así: (1) realización de un muestreo de área vegetal afectada por t. urticae, teniendo en cuenta un muestreo por etapas en hojas por plantas, plantas por cuadros y cuadros por área de muestreo. el número de muestras a tomar dependerá del promedio de individuos encontrados por hoja, que se encuentren en la edad susceptible de ser consumidos por p. persimilis. con el fin de reducir tiempo en el muestreo y obtener una estimación más precisa de la población de la plaga, el muestreo de hojas debe estar dirigido hacia el tercio inferior de la planta y se debe contar el total de individuos de cada estadio presentes en los primeros cuatro foliolos de la hoja. (2) aplicación de la relación predador-presa, que es el máximo número de individuos que puede consumir un individuo de p. persimilis por unidad de tiempo determinada en 24 h para estimar el número de depredadores que se debe liberar según la población de t. urticae susceptible de ser consumida que se estimó en el muestro anterior. agradecimientos a la universidad militar nueva granada por el apoyo financiero del proyecto identificado con el código cias2003-007, y a la empresa flores de tenjo por el apoyo logístico para el mismo. 77 gómez, s., m. pérez, c. barreto, m. garcía, j. cure y e. torrado. 2004. introducción del depredador phytoseiulus persimilis como componente del manejo integrado de la arañita roja tetranychus urticae. asocolflores 65, 43-58. diccionario hc agropecuario. 2005. vademécum de productos agropecuarios. edición 15. hc ediciones, bogotá. jiménez, l. 1997. evaluación de ciclos de vida y comportamiento de phytoseiulus persimilis athias-henriot y tetranychus urticae koch en follaje de rosa (rosa sp.) variedad visa. tesis de grado. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 59 p. malais, m. y w. ravensberg. 1991. conocer y reconocer la biología de las plagas de invernadero y sus enemigos naturales. editorial koppert bilogical systems, holanda. 109 p. marín, a. r. 2002. estudio y propuesta de un modelo de manejo integrado para el control de ácaros tetranychus urticae koch en un cultivo de rosa para exportación de la sabana de bogotá. tesis de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. mendoza, l., a. acosta, j. ospina y l. díaz. 2001. evaluación de diferentes estados de ácaros del género tetranychus en cultivos de flores de la sabana de bogotá. asocolflores 60, 11-24. nachman, g. 1981. temporal and spatial dynamics of an acarine predator-prey system. animal ecol. 50 (2), 435-451. pedigo, l.p. y g. buntin (eds.). 1994. handbook of sampling methods for arthropods in agriculture. crc press, boca ratón, florida. 714 p. praktijkonderzoek, p. y k. omgeving. 2001. cultivo moderno de la rosa bajo invernadero. ediciones hortitecnia, bogotá. 203 p. salas, c. 2001. disposición espacial del ácaro tetranychus urticae (koch) en un cultivo de rosas y de tetranychus cinnabarinus (boisduva) en un cultivo de claves en el municipio de subachoque, cundinamarca. tesis de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 142 p. santamaría, g., c. salas, a. acosta y j. amador. 2002. estudio de la disposición vertical y horizontal de tetranychus spp. en plantas de rosa, clavel y alstroemeria. asocolflores 63, 44-60. shelton, a. y j. trumble. 1986. monitoring insect populations en handbook of pest management in agriculture. volumen ii. crc press. van lenteren, j. c. y m.g. tommasin. 2003. mass production, storage, shipment and release of natural enemies. en: van lenteren, j.c. (ed.). quality control and production of biological control agentstheory and testing procedures. cabi publishing, londres. 327 p. vélez, r. 1997. plagas agrícolas de impacto económico en colombia: bionomía y manejo integrado. editorial universidad de antioquia, medellín. 482 p. zhang, z.y j. sanderson. 1995. twospotted spider mite (acari: tetranychidae) and phytoseiulus persimilis (acari: phytoseiidae) on greenhouse roses: spatial distribution and predator efficacy. economic entomol. 88 (2), 352-357. literatura citada acosta, a. 2000. escrito sobre lo que seguramente usted ya ha oído de los famosos ácaros tetranychus spp. conocimientos generales y manejo integrado de tetranychus spp. (acariformes: tetranychidae) en cultivos de flores. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, novartis. 47 p. acosta, a. 2003. bases útiles para el manejo integrado de ácaros tetranychidae en cultivos de flores (mip de tetranychidae). facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. 109 p. acosta, o., m. yépez, a. acosta, y l. díaz. 2001. ciclo biológico de tetranychus cinnabarinus boisduval y tetranychus urticae koch en rosa, clavel y alstroemeria bajo siete ambientes. asocolflores 60, 25-39. andrews, k., m. barnes y h. hoffman. 1989. utilización del control químico. en: andrews, k. (ed.). 1989. manejo integrado de plagas insectiles en la agricultura. estado actual y futuro. departamento de protección vegetal, escuela agrícola panamericana, honduras. 623 p. barreto, c. 2004. introducción del depredador phytoseiulus persimilis athias henriot dentro de un programa de manejo integrado de plagas para el control del ácaro tetranychus urticae koch en un cultivo comercial de rosa en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 167 p. casey, c., j. newman, k. robb, s. tjosvold, j. macdonald y p. parrella. 2007. ipm program successful in california greenhouse cut roses. california agr. 61(2), 71-78. ceniflores. 2008. manejo integrado de los ácaros de ornamentales. litocamargo ltda., bogotá. 83 p. cifuentes, a. y m. vanegas. 1987. distribución de poblaciones de arañita verde inmaculada (tetranychus urticae koch) y efecto de cuatro acaricidas en cultivo de rosa (rosa sp.) variedad visa. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 73 p. cloyd, r. 2003. managing insects and mites. en: hamrick, d. (ed.). ball redbook: crop protection. ball publishing, illinois. 724 p. criollo, y. y g. duarte. 2004. evaluación de la fluctuación de los estado biológicos de tetranychus urticae koch, sobre dos variedades de fresa en tres fincas del municipio de sibaté cundinamarca. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. fernando, m.h.j.p. y m. p. hassell. 1980. predator-prey responses in acarine system. res. popul. ecol. 22, 301-322. flórez, v.j., a leyba, g. reyes y g. fischer, g. 2000. diagnóstico y evaluación en procedimientos en la poscosecha de rosas. asocolflores 59, 48-52. forero, l.g. 2006. determinación de algunos criterios para el control de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) con el ácaro depredador amblyseius sp. (acari: phytoseiidae) en rosas. tesis de grado. facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. 53 p. gómez, h. 1999. algunos métodos estadísticos para el estudio de poblaciones de organismos. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. 216 p. 2008 hilarión, niño, cantor, rodríguez y cure: criterios para la liberación de phytoseiulus persimilis athias henriot... fecha de recepción: 21 de mayo de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 autor de correspondencia. vjflorezr@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 209-217, 2010 principalmente cascarilla de arroz. dado que se trata de un subproducto de la industria arrocera, resulta económico, abundante y de fácil consecución. la cascarilla de arroz es un sustrato orgánico de baja tasa de descomposición, debido a su alto contenido de sílice. tasas e índices de crecimiento a segundo pico de cosecha en clavel estándar cv. nelson cultivado en suelo y en sustratos rates and indexes of standard carnation cv. nelson grown in soil and substrates to second harvest peak adriana del p. baracaldo a.1, alejandra ibagué o.1 y víctor j. flórez r.1, 2 introducción debido a que la producción de clavel en suelo estaba afectada por la marchitez vascular del clavel, enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum, la mayoría del área cultivada con esta especie pasó a ser sembrada en sustrato, resumen abstract debido a problemas sanitarios, en colombia se optó por cultivar el clavel en sistemas sin suelo, cuyo sustrato tiene como base la cascarilla de arroz quemada. el objetivo de este estudio, llevado a cabo en las instalaciones del sena centro multisectorial de mosquera, fue la evaluación de algunos parámetros de crecimiento del clavel estándar cv. nelson a segundo pico de cosecha, establecido en el suelo y en los siguientes sustratos (tratamientos): cascarilla de arroz quemada 100%; cascarilla de arroz quemada 65% fibra de coco 35%; cascarilla de arroz quemada 35% fibra de coco 65%. a través de muestreos destructivos se obtuvieron medidas de área foliar y masa seca por órganos. a partir de esta información se modelaron las curvas de crecimiento del cultivo, y se calcularon los siguientes parámetros: relación de masa foliar, índice de área foliar, área foliar específica, tasa relativa de crecimiento, tasa de asimilación neta y tasa de crecimiento del cultivo. los resultados revelan que la masa seca de las hojas correspondiente al tratamiento suelo fue significativamente mayor que la de las plantas cultivadas en el sustrato que contenía un 100% de cascarilla de arroz quemada. los datos de masa seca total indican que las plantas del tratamiento suelo tienen una tasa absoluta de crecimiento más baja y tardía, de lo que se infiere una lenta y baja exportación de asimilados. estas plantas también presentaron menor área foliar específica al final del periodo evaluado, lo cual indica que poseen hojas más gruesas. con base en el comportamiento de las tasas de crecimiento relativo, de crecimiento del cultivo y de asimilación neta, se puede concluir que las plantas cultivadas en sustrato tienden a exportar más asimilados hacia los botones florales que las plantas del tratamiento suelo. because of sanitary problems, colombian carnation growers have adopted soilless cropping systems, which make use of burnt rice husk substrates. hence, the objective of the present research study, conducted in the sena facilities at the multisectorial center of the municipality of mosquera, was the evaluation of a series of growth parameters of the second harvest peak of standard carnation cv. nelson grown on soil and on the following substrates (treatments): 100% burnt rice husks, 65% burnt rice husks plus 35% coconut fiber, and 35% burnt rice husks plus 65% coconut fiber. by means of destructive sampling we measured foliar area and dry mass by plant organs. based these data, we modeled the growth curves of the crop, and calculated the following parameters: leaf weight ratio, leaf area index, specific leaf area, relative growth rate, net assimilation rate and crop growth rate. leaves dry mass was significantly higher in the soil treatment than in the 100% burnt rice husks one. total dry mass data indicate that the former treatment determines a lower and later absolute growth rate, from which a low assimilate export can be inferred. these same plants also showed lower specific leaf area, indicating they have thicker leaves. the behavior of the relative growth, net assimilation and crop growth rates reveals that the substrate grown plants tend to export more assimilates to the flower bud than those grown on soil. palabras clave: sustratos orgánicos, cultivo sin suelo, asignación de masa seca, flor de corte. key words: organic substrates, soilless culture, dry mass allocation, cut flower. revagronomiacol 28(2).indb 209 27/11/2010 12:23:33 p.m. 210 agron. colomb. 28(2) 2010 entre sus características físicas se presenta como material de buen drenaje, buena aireación, pero con baja tasa de retención de humedad inicial, por lo que es difícil conservar la humedad homogéneamente cuando se usa como único sustrato en camas; sin embargo, con el tiempo aumenta su capacidad de retención de humedad. para mejorar las propiedades físico-químicas de este material se recurrió a su quema parcial o tostión, alternativa más usada en la actualidad (calderón y cevallos, 2001). la fibra de coco, a pesar de ser más costosa que la cascarilla de arroz, también es una alternativa de sustrato, ya que es un material orgánico de lenta descomposición, subproducto obtenido del mesocarpo del fruto del cocotero; la cáscara que lo recubre se aprovecha en la industria textil, el residuo que genera puede ser usado como sustrato del cultivo (polvo de coco) (alarcón y murcia, 2000). las propiedades físicas de este sustrato muestran una gran similitud con las características de las turbas rubias (tamaño de partícula, inercia térmica, curvas de retención de humedad, aireación y drenaje) (fonteno, 1999; alarcón, 2000). por otro lado, el crecimiento de las plantas se define como un proceso fisiológico que evidencia un incremento irreversible en el tamaño de la planta (incremento de masa, número de células, cantidad de protoplasto y volumen, en función del tiempo, que involucra procesos de división, expansión y diferenciación celular), el cual es acompañado de cambios en la forma. el patrón de crecimiento de una generación se describe por medio de la curva sigmoidea, la cual presenta tres fases: logarítmica, lineal y de senescencia (hunt, 1982; salisbury y ross, 2000). los índices de crecimiento son parámetros que permiten describir cuantitativamente el crecimiento; sus componentes son relativamente simples y permiten analizar y comparar la habilidad de una especie vegetal para crecer y desarrollarse en un ambiente dado en función del tiempo (lambers et al., 2008). el análisis de crecimiento se puede ajustar a modelos matemáticos para cuantificar la relación existente entre el crecimiento de una planta, la producción de masa seca y la expansión de área foliar, o entre estos factores y condiciones ambientales como luz, agua o nutrientes. el desarrollo de estos métodos de análisis proporciona mayor comprensión de los procesos de crecimiento y de las limitaciones en el rendimiento del cultivo (brown, 1984). para realizar un análisis de eficiencia fisiológica de una planta en función de sus parámetros de crecimiento se requieren dos operaciones básicas: 1) la cuantificación del material vegetal existente en un planta o en un cultivo, y 2) la medida del sistema asimilador de esa planta o ese cultivo en intervalos de tiempo sucesivos (flórez et al., 2006). de estas operaciones se obtienen medidas directas de la planta, como la masa seca, el área foliar, e índices derivados como las tasas absoluta y relativa de crecimiento (tac y trc), la tasa de asimilación neta (tan), la relación área foliar (raf), el área foliar específica (afe) y la masa foliar específica (mfe), y para el análisis funcional de la comunidad vegetal, el índice de área foliar (iaf), la tasa de crecimiento del cultivo (tcc) y la tasa de asimilación neta (tan). en un análisis del crecimiento completo se evalúa la planta y la comunidad (gardner et al., 1985). después de la primera cosecha, la planta de clavel vuelve a entrar en una etapa vegetativa en la que se desarrollan brotes laterales por debajo de los puntos de corte. esta etapa es menos uniforme que la correspondiente a la primera cosecha, ya que los brotes laterales son inducidos no solamente por la cosecha de flores, sino también por la luminosidad y la misma condición reproductiva. estos brotes pasarán igualmente por periodos de crecimiento vegetativo, elongación y desarrollo de botones florales, hasta culminar en una segunda floración, lo cual se denomina segunda cosecha o segundo pico de producción. el proceso se repite para dar lugar a una tercera y cuarta floración, las cuales se entrelazan dando lugar a una producción relativamente estable (pizano de márquez, 2000). debido a la carencia de información sobre la eficiencia fisiológica del clavel estándar cultivado en sustratos, en comparación con el sistema tradicional en suelo en el agroecosistema de la sabana de bogotá, se propuso realizar el presente trabajo, explorando, además, mezclas de sustratos orgánicos disponibles en nuestro medio. para el estudio se seleccionó la variedad nelson, de color rojo, una de las más representativas del sector. el presente trabajo tuvo por objetivo evaluar las tasas y los índices de crecimiento del clavel estándar cv. nelson sembrado en diferentes tipos de sustrato y en suelo, a segundo pico de cosecha en condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. esto, con la finalidad de cuantificar la eficiencia fisiológica, a través de variables de interés agronómico, en las plantas de clavel cultivadas en sustratos de uso potencial en la sabana de bogotá. materiales y métodos el ensayo se realizó entre agosto y diciembre del año 2005, en las instalaciones del sena centro multisectorial de revagronomiacol 28(2).indb 210 27/11/2010 12:23:33 p.m. 2112010 baracaldo a., ibagué o. y flórez r.: tasas e índices de crecimiento a segundo pico de cosecha en clavel estándar cv. nelson... mosquera, cundinamarca, ubicado a 4,7° n y 74,2° w y a 2.556 msnm, con promedios anuales de 14,7°c de temperatura, 645 mm de precipitación y 80% de humedad relativa. para la realización del ensayo se construyó un módulo de invernadero tradicional en madera, compuesto de cuatro naves con ventilación cenital y un sistema de cortinas laterales manuales. se sembraron esquejes con raíz de clavel estándar cv. nelson en sustrato y en suelo. para el sistema de cultivo en sustrato se construyeron camas elevadas de 0,85 x 30 m, en donde se acondicionaron dos hileras de diez contenedores de 0,3 x 3 m en cada hilera. para el montaje de estos contenedores de forma cóncava se utilizó plástico negro calibre 6, madera y alambre como soportes, de tal forma que cada contenedor tuviera la capacidad para 2,7 m3 de sustrato. las plantas se sembraron en surcos dobles a una distancia de 11 cm entre plantas y 22 cm entre surcos, para un total de 1.092 plantas por cama y una densidad de 24,3 plantas/m2 en invernadero. los tratamientos evaluados fueron cascarilla de arroz quemada 100% (100caq); cascarilla de arroz quemada 65% fibra de coco 35% (65caq); cascarilla de arroz quemada 35% fibra de coco 65% (35caq) y suelo. para este último tratamiento se usó un suelo franco, con 37,3% de arena, 22,3% de arcilla y 40,3% de limo. para controlar la cantidad de solución nutritiva aplicada, se utilizó el sistema de riego computarizado galileo. las soluciones nutritivas se prepararon de acuerdo con referencias de los cultivos comerciales, en las siguientes concentraciones (mg l-1): n, 150; p, 30; k, 125; ca,160; mg, 30; s, 24; fe, 1,5; cu, 1,5; zn, 0,5; b, 1; mo, 0,1. se aplicó diariamente en promedio 120 l por cama de solución en cuatro pulsos para sustratos y dos pulsos para suelo. en días soleados y en días nublados los volúmenes de riego aumentaron o disminuyeron, en promedio al día 30 l cama. el control de plagas y enfermedades, así como el tutoraje y desbotone, se manejaron como lo hacen de rutina en las empresas comerciales. para la segunda cosecha, las plantas se sometieron a una poda de limpieza que homogenizó la generación de los nuevos brotes que dieron origen a los tallos. en los muestreos destructivos propuestos a segundo pico de cosecha se utilizaron 240 plantas en estadios predeterminados, en semanas calendario: poda (semana 31), valle entre picos (semana 37), pico de desbotone (semana 43) y pico de producción (semana 48). se midieron las variables área foliar, masa seca de hojas, masa seca de tallos y masa seca total, en las instalaciones del laboratorio de fisiología vegetal de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. a partir de las variables de cada uno de los muestreos, se modeló el crecimiento mediante el uso de la función logística (ecuación 1).  γ α −−  tke y 1 (1) donde α es la máxima magnitud de la variable, κ es el parámetro que determina la pendiente de la curva y γ es el momento en que se logra la máxima tasa de crecimiento (seber y wild, 1989). el crecimiento se cuantificó con la tasa absoluta de crecimiento (tac), relación masa foliar (rmf), índice de área foliar (iaf), área foliar específica (afe), tasa relativa de crecimiento (trc), tasa de asimilación neta (tan) y tasa de crecimiento del cultivo (tcc), como se muestra en flórez et al. (2006), los cuales se obtuvieron a partir de las curvas de algunas variables de los muestreos destructivos. el diseño experimental utilizado fue bloques completos al azar, con tres bloques y tres tratamientos, en donde la unidad experimental contó con dos camas de cultivo de 25,5 m2 cada una. el tratamiento suelo con tres repeticiones se mantuvo fuera del diseño. para el análisis de muestras en los bloques se tomaron tres plantas por cama, para un total de 216 plantas en las cuatro evaluaciones realizadas; y en el tratamiento suelo se muestrearon dos plantas por unidad experimental, para un total de 240 plantas evaluadas en este estudio. el análisis estadístico se realizó con el software estadístico sas versión 9.1 (sas institute inc., cary, nc). resultados y discusión en la tab. 1 se observan los valores estimados para los parámetros α, κ y γ según el ajuste al modelo logístico a partir de las variables área foliar, masa seca foliar, masa seca del tallo y masa seca total, las cuales se utilizaron para la determinación de los índices de crecimiento. para las variables en estudio se observa que los valores de los tres parámetros estimados no presentaron diferencias estadísticamente significativas, excepto para la masa seca foliar. en el tratamiento 100caq se observaron los mayores valores de tac para las variables evaluadas (masa seca de tallos: 4,17 g semana-1, área foliar: 117,44 cm2 semana-1 y masa seca foliar: 6,90 g semana-1), excepto para la masa seca total, cuyo mayor valor fue alcanzado por el tratamiento 35caq (8,69 g semana-1) (fig. 1). revagronomiacol 28(2).indb 211 27/11/2010 12:23:33 p.m. 212 agron. colomb. 28(2) 2010 área foliar los tallos florales de las plantas en 35caq alcanzaron la mayor tac para la variable área foliar en la semana 33 (γ), sin presentar diferencias significativas en comparación con los demás tratamientos. para el tratamiento 100caq, la tac para esta variable se incrementó hasta la semana 32 (tab. 1), para luego, a diferencia de los demás tratamientos, disminuir de manera notoria (fig. 1b). según marcelis et al. (1998), el desarrollo del área foliar se puede ver como la combinación de cuatro procesos: tasa de emisión foliar, tasa y duración de expansión de hojas individuales y vida útil de las hojas individuales. la diferencia en área foliar entre la primera y la segunda producción supone una mejor adaptación de las plantas a las condiciones del suelo o de los sustratos, ya que posiblemente la disponibilidad de nutrientes, entre otros factores, mejoró en los medios de cultivo con el transcurso del tiempo (verhoeven et al., 2004; cárdenas et al., 2006). masa seca foliar en el tratamiento suelo se encontró que el máximo valor estimado para esta variable (parámetro α) es significativamente mayor a 100caq (tab. 1). sin embargo, para 100caq, la tac de la variable fue más precoz y de mayor valor (fig. 1c), para, posteriormente y de forma análoga a las variables masa seca del tallo y área foliar, decrecer más acentuadamente que los demás tratamientos. masa seca del tallo las plantas del tratamiento 100caq, al presentar el mayor valor de tac tienden a acumular masa seca en los tallos más rápidamente (tab. 1), que luego decae de forma rápida (fig. 1a). este comportamiento evidencia una rápida y mayor acumulación de fotoasimilados y su ágil exportación a los demás tejidos de la planta. en las últimas semanas de evaluación, la masa seca de tallos para las plantas del tratamiento suelo tiende a ser mayor que la de los demás tratamientos (fig. 1a); esto se debe al mayor número de tallos por planta y no al peso de los tallos (baracaldo et al., 2010). el comportamiento de la masa seca del tallo en este estudio fue similar al del primer pico de producción, reportado por cárdenas et al. (2006): al final de la evaluación, las plantas del tratamiento 100caq estuvieron por debajo de los tratamientos 65caq y 35caq; sin embargo, obtuvieron la máxima tac. de forma similar, para las demás variables (área foliar y masa seca foliar y total) los valores máximos de la tac de las plantas en los tratamientos 100caq y 35caq estuvieron por encima de 65caq. masa seca total a diferencia de las demás variables, el mayor valor de tac para la masa seca total lo presentó el tratamiento 35caq, aunque 100caq continúa siendo más precoz (fig. 1d). pese a que la masa seca foliar del tratamiento suelo fue significativamente mayor al tratamiento 100caq, esta diferencia no se reflejó en el área foliar ni en la masa seca total de las plantas (incluido el botón floral) (tab. 1). debido a los valores bajos del parámetro κ de las variables evaluadas, en particular, en las plantas del tratamiento suelo se evidencia una tac de menor valor (fig. 1). esto tabla 1. valores estimados para los parámetros α, κ y γ según el ajuste al modelo logístico para las variables área foliar, masa seca foliar, masa seca de tallos y masa seca total, en plantas de clavel estándar cv. nelson cultivadas en sustratos y suelo. tratamiento área foliar masa seca foliar α κ γ α κ γ 100caq 1.698,90 a 0,28 a 32,00 a 27,51 a 1,08 a 31,51 a 65caq 1.859,40 a 0,17 a 32,00 a 29,42 ab 0,70 a 32,10 a 35caq 2.030,10 a 0,20 a 32,79 a 30,25 ab 0,85 a 32,18 a suelo 2.050,00 a 0,11 a 32,00 a 32,49 b 0,53 a 32,57 a masa seca de tallos masa seca total 100caq 44,49 a 0,38 a 33,57 a 82,14 a 0,40 a 33,64 a 65caq 50,36 a 0,29 a 35,12 a 89,63 a 0,36 a 34,77 a 35caq 52,87 a 0,30 a 35,01 a 92,81 a 0,38 a 34,69 a suelo 59,00 a 0,19 a 36,48 a 98,90 a 0,28 a 34,93 a α, máxima magnitud de la variable; κ, constante que determina la pendiente de la curva; γ, momento en semanas de mayor tasa de crecimiento. 100caq, 100% de cascarilla de arroz quemada; 65caq, cascarilla de arroz quemada 65% fibra de coco 35%; 35caq, cascarilla de arroz quemada 35% fibra de coco 65% y suelo. promedios en la misma columna con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). revagronomiacol 28(2).indb 212 27/11/2010 12:23:34 p.m. 2132010 baracaldo a., ibagué o. y flórez r.: tasas e índices de crecimiento a segundo pico de cosecha en clavel estándar cv. nelson... indica que en comparación con los demás tratamientos, la exportación de asimilados fue tardía y de menor valor; sin embargo, no se constataron diferencias estadísticas significativas. comparando con las curvas obtenidas de las plantas en los tres sustratos en la primera producción para las variables antes mencionadas, el desarrollo de la segunda producción fue más rápido, debido a que se contaba con una masa seca previa del primer ciclo de producción. en consecuencia, los valores máximos de la tac para esas cuatro variables se obtuvieron antes que para los tallos de la primera producción (cárdenas et al., 2006). los valores alcanzados al final de la evaluación para las variables área foliar y masa seca del tallo, foliar y total superan los obtenidos en la primera producción por cárdenas et al. (2006), lo que indica mayor eficiencia en fijación de carbono y en asimilación de nutrientes en esta segunda producción. relación masa foliar (rmf) en la fig. 2a se aprecia que hacia las semanas 31 a 34 de desarrollo del cultivo, el tratamiento suelo presentó la menor rmf, en comparación con las plantas de los demás tratamientos. se puede inferir que para las plantas en suelo, la inversión de masa seca para la formación de botones florales fue menor, lo cual se verifica con la tardía aparición de los botones y los menores valores de longitud y diámetro del botón floral (baracaldo et al., 2010). índice de área foliar (iaf) el incremento del iaf en las plantas del tratamiento suelo fue lento y estable, lo cual indica que estas plantas no dejaron de incrementar su área foliar, contrario a las plantas de los sustratos, que aunque en ellas el iaf no disminuye en el transcurso de la evaluación, al final se presentan incrementos menores, sobre todo en las plantas en 100caq (fig. 2b). figura 1. a, comportamiento de la masa seca del tallo; b, área foliar; c, masa seca foliar; d, masa seca total, y de sus respectivas tasas absolutas de crecimiento (tac) en plantas de clavel estándar cv. nelson, sembrado en: 100% de cascarilla de arroz quemada (100caq); cascarilla de arroz quemada 65% fibra de coco 35% (65caq); cascarilla de arroz quemada 35% fibra de coco 65% (35caq) y suelo. 0 1 2 3 4 5 6 0 10 20 30 40 50 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 ta c ( g se m an a1 ) m as a se ca d el ta llo ( g) ta c ( g se m an a1 ) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 á re a fo lia r (c m 2 ) b ta c ( g se m an a1 ) semana ta c ( g se m an a1 ) semana semanasemana 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 5 10 15 20 25 30 35 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 c m as a se ca fo lia r (g ) a 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 m as a se ca to ta l ( g) d 100 caq 65 caq 35 caq suelo tac 100 caq tac 65 caq tac 35 caq tacsuelo revagronomiacol 28(2).indb 213 27/11/2010 12:23:35 p.m. 214 agron. colomb. 28(2) 2010 la intersección de la luz por las hojas depende del área foliar y de la manera como están dispuestas en la planta (loomis, 1997). el tratamiento 35caq presentó un iaf superior, lo que indica que tenía más posibilidad de fotosintetizar, en comparación con las plantas de los demás tratamientos. área foliar específica (afe) como se observa en la fig. 2c, las plantas de todos los tratamientos presentaron una disminución de afe al inicio de la evaluación, debido a la exportación de asimilados para la formación de los brotes que darían origen a los tallos de la segunda producción. en general, las plantas del tratamiento suelo presentaron el menor afe (fig. 2c), es decir que las hojas de estas plantas tuvieron menor área foliar y mayor masa, en comparación con 100caq, 65caq y 35caq. en estos tratamientos, las plantas presentaron hojas más delgadas y con mayor área, con posibilidad de interceptar más radiación y, en consecuencia, mayor producción de asimilados que pueden ser invertidos en crecimiento. al final, las plantas establecidas en 35caq presentaron el mayor afe de la evaluación (fig. 2c). tasa relativa de crecimiento (trc) en la fig. 3a se muestra que la máxima trc ocurre al inicio de la evaluación y decrece con la edad de la planta, conforme a lo planteado por brown (1984). esto evidencia la exportación de asimilados hacia distintas partes de la planta. las plantas del tratamiento 100caq exportaron asimilados de forma rápida, mientras que en las plantas del tratamiento suelo esta exportación fue más lenta (fig. 3a). las plantas manifiestan cambios en características de desarrollo y estructura debido a su exposición en ambientes particulares (grime y mackey, 2002). el entorno edáfico influye en el desarrollo de las raíces, porque aunque este sea controlado genéticamente, las raíces son susceptibles al impedimento mecánico, la temperatura, la aireación, la disponibilidad de agua y de sales (salisbury y ross, 2000). alguno o varios de estos factores podrían afectar el suelo, incidiendo en la baja trc de las plantas en este tratamiento. según grime y hunt (1975), la mayor trc la alcanzan las especies cultivadas en condiciones de mayor fertilidad, por lo que en este estudio se infiere que la disponibilidad de nutrientes para las plantas establecidas en los sustratos fue mayor. tasa de asimilación neta (tan) la mayor asimilación de carbohidratos por parte de las plantas en todos los tratamientos se presentó en las primeras semanas, con valor máximo (0,009 g cm-2 semana-1) y precoz (semana 32) para 100caq. entre las semanas 32 y 34 se inicia un descenso de la tan en todos los tratamientos, con comportamientos contrastantes para 100caq y suelo: acentuado y sostenido, respectivamente (fig. 3b). así, la traslocación de asimilados a otros tejidos de la planta sería más eficiente en el tratamiento 100caq. en la tab. 2 se verifica que la trc está correlacionada de forma altamente significativa con la tan y la rmf, lo que figura 2. a) comportamiento de la relación de masa foliar (rmf); b) índice de área foliar (iaf); c) área foliar específica (afe) en plantas de clavel estándar cv. nelson, sembrado en: 100% de cascarilla de arroz quemada (100caq); cascarilla de arroz quemada 65% fibra de coco 35% (65caq); cascarilla de arroz 35% fibra de coco 65% (35caq) y suelo. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 semana a b c 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 semana r m f ia f 0 20 40 60 80 100 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 a fe ( cm 2 g1 ) semana 100caq 35caq 65caq suelo revagronomiacol 28(2).indb 214 27/11/2010 12:23:35 p.m. 2152010 baracaldo a., ibagué o. y flórez r.: tasas e índices de crecimiento a segundo pico de cosecha en clavel estándar cv. nelson... indica que aumentos o disminuciones en cualquiera de estos dos componentes afectan el crecimiento de la trc. tasa de crecimiento del cultivo (tcc) debido a que la tcc se calcula teniendo en cuenta la masa seca total (flórez et al., 2006), el comportamiento de las curvas de la tcc (fig. 3c) fue similar al de las curvas de la tac para la variable masa seca total (fig. 1d). los valores máximos por semana alcanzados por la tcc en las plantas de clavel fueron 0,035 g cm-2 en la semana 34 para 100caq, y 0,038 g cm-2 y 0,029 g cm-2 en la semana 35 para 35caq y suelo, respectivamente. en esta misma semana el tratamiento 65caq obtuvo su valor máximo de tcc. tabla 2. matriz de correlación para las variables: tasa relativa de crecimiento (trc), tasa de asimilación neta (tan), relación de masa foliar (rmf) y área foliar específica (afe) en plantas de clavel estándar cv. nelson sembrado en: 100% de cascarilla de arroz quemada (100caq); cascarilla de arroz quemada 65% fibra de coco 35% (65caq); cascarilla de arroz quemada 35% fibra de coco 65% (35caq) y suelo. correlaciones 100caq 65caq 35caq suelo trc vs. tan 0,98*** 0,93*** 0,94*** 0,93*** trc vs. afe -0,31 0,32 0,22 0,58** trc vs. rmf 0,89*** 0,93*** 0,86*** 0,77*** tan vs. afe -0,49* -0,04 -0,09 0,27 tan vs. rmf 0,94*** 0,97*** 0,95*** 0,93*** afe vs. rmf -0,66** -0,02 -0,27 -0,06 *p≤0,05; **p≤0,01; ***p≤0,0001. tabla 3. matriz de correlación para las variables: tasa de crecimiento del cultivo (tcc), tasa de asimilación neta (tan) e índice de área foliar (iaf) en plantas de clavel estándar cv. nelson sembrado en: 100% de cascarilla de arroz quemada (100caq); cascarilla de arroz quemada 65% fibra de coco 35% (65caq); cascarilla de arroz quemada 35% fibra de coco 65% (35caq) y suelo. correlaciones 100caq 65caq 35caq suelo tcc vs. tan 0,96*** 0,97*** 0,96*** 0,97*** tcc vs. iaf -0,89*** -0,86*** -0,86*** -0,89*** tan vs. iaf -0,98*** -0,95*** -0,96*** -0,96 *p≤0,05; **p≤0,01; ***p≤0,0001. analizando la tcc desde el punto de vista de sus componentes (iaf y tan), en el tratamiento suelo se puede observar que el iaf (fig. 2b) aumenta de forma constante, lo que se traduce en una lenta exportación de asimilados, verificable a través del comportamiento de la tan (fig. 3b), caso contrario a lo que sucede con el tratamiento 100caq, en el cual el iaf crece de manera menos pronunciada al final de la evaluación (fig. 2b) y, en consecuencia, el decrecimiento de la tan es más acentuado (fig. 3b). aunque sin diferencia estadística significativa (tab. 3), es evidente la influencia de la tan en la tcc. la mayor captura de luz depende del área foliar y de la habilidad fotosintética (loomis, 1997). la máxima tcc ocurre cuando las plantas son suficientemente grandes o densas para optimizar el uso de los factores ambientales. en ambientes favorables, la máxima tcc en una especie dada ocurre cuando la cobertura de las hojas es completa y representa el máximo potencial de producción de masa seca y de tasas de conversión de energía. por el contrario, la tcc es baja en los estadios tempranos del desarrollo figura 3. a, comportamiento de la tasa relativa de crecimiento (trc); b, tasa de asimilación neta (tan); c, tasa de crecimiento del cultivo (tcc) en plantas de clavel estándar cv. nelson, sembrado en: 100% de cascarilla de arroz quemada (100caq); cascarilla de arroz quemada 65% fibra de coco 35% (65caq); cascarilla de arroz quemada 35% fibra de coco 65% (35caq) y suelo. 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 a semana 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 semana 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009 0 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 semana c b 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 100caq 65caq 35caq suelo tc c ( g cm -2 s em an a1 ) ta n ( g cm -2 s em an a1 ) tr c ( g g1 se m an a1 ) revagronomiacol 28(2).indb 215 27/11/2010 12:23:36 p.m. 216 agron. colomb. 28(2) 2010 debido a una cobertura incompleta y al bajo porcentaje de interceptación de luz (brown, 1984). observando la trc, la tcc y la tan, se infiere que las plantas cultivadas en suelo presentan una baja y lenta exportación de asimilados, mostrando poca habilidad fotosintética. poorter y pothmann (1992) encontraron mayores trc en plántulas de especies cultivadas en hábitat fértil, en comparación con las cultivadas en ambientes pobres en nutrientes, y que esta diferencia fue debida principalmente a la variación en el afe (área foliar/masa seca foliar) y en menor extensión a la rmf (masa foliar/masa seca total). entre tanto, la tan no afectó sistemáticamente la trc. sin embargo, en esta investigación la trc fue afectada por la tan y la rmf. conclusiones los valores de los parámetros estimados (α, κ y γ) para las variables evaluadas no presentaron diferencias estadísticas significativas, excepto para la masa seca foliar, donde el parámetro α del tratamiento suelo fue significativamente mayor a 100caq. el comportamiento de la tac en el tratamiento 100caq fue precoz y de mayor valor para las variables evaluadas, excepto para la masa seca total, cuyo mayor valor fue alcanzado por el tratamiento 35caq. las plantas del tratamiento suelo evidencian una tac para la masa seca total más baja y tardía, lo que indica que la exportación de asimilados fue lenta y de menor valor, en comparación con los demás tratamientos. las plantas del tratamiento suelo presentaron menor relación masa foliar al inicio del periodo evaluado y menor área foliar específica al final del mismo, indicando hojas más gruesas que en los demás tratamientos. con base en el comportamiento de las tasas de crecimiento relativo, de crecimiento del cultivo y de asimilación neta, las plantas cultivadas en sustrato tienden a exportar más asimilados hacia los botones florales que las plantas en el tratamiento suelo. agradecimientos los autores agradecen al sena, centro multisectorial de mosquera, a asocolflores y a la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, entidades financiadoras del proyecto “producción más limpia de rosa (rosa spp.) y clavel (dianthus caryophyllus l.) con dos técnicas de cultivo sin suelo en la sabana de bogotá”, en el cual se desarrolló la presente investigación. a suata plants s.a. por donar el material vegetal, a productos químicos andinos s. a. por la cesión de los materiales plásticos de cubierta y de contenedores de las camas de cultivo y a brenntag colombia s.a. por suministrar las soluciones nutritivas. literatura citada alarcón v., a.l. 2000. introducción a los cultivos sin suelo. pp. 191-197. en: alarcón v., a.l. (ed.). tecnología para cultivos de alto rendimiento. universidad politécnica de cartagena, cartagena, españa. alarcón v., a.l. y f. murcia l. 2000. cultivo en fibra de coco. pp. 245-253. en: alarcón v., a.l. (ed.). tecnología para cultivos de alto rendimiento. universidad politécnica de cartagena, cartagena, españa. baracaldo a., a. del p., a. ibagué o., v.j. flórez r. y b. chaves c. 2010. crecimiento en clavel estándar cv. nelson, en suelo y en sustratos. bragantia 69(1), 1-8. brown, r. 1984. growth of the green plant. pp. 153-174. en: tesar, m.b. (ed.). physiological basis of crop growth and development. american society of agronomy, madison, wi. calderón, s. y f. cevallos. 2001. los sustratos. en: dr. calderón labs., http://www.drcalderonlabs.com/publicaciones/los_ sustratos.htm; consulta: marzo de 2010. cárdenas-méndez, c.a., i.f. rivera-gómez, v.j . flórez-roncancio, b. chaves-córdoba y w. piedrahíta-cañola. 2006. growth analysis of standard carnation cv. ‘nelson’ in different substrates. acta hort. 718, 623-632. flórez, v., d. miranda, b. chaves, l. chaparro, c.a. cárdenas y a. farías. 2006. parámetros considerados en el análisis de crecimiento en rosa y clavel en los sistemas de cultivo en suelo y en sustratos. pp. 43-52. en: flórez, v., a. fernández, d. miranda, b. chaves y j. guzmán (eds.). avances sobre fertirriego en la floricultura colombiana. unibiblos, bogotá. fonteno, d.c. 1999. sustratos: tipos y propiedades físicas/químicas. pp. 93-123. en: reed, d.w. (ed.). agua, sustratos y nutrición en los cultivos de flores bajo invernadero. ediciones hortitecnia; ball publishing, batavia, il. gardner, f.p., r.b. pearce y r.l. mitchell. 1985. physiology of crop plants. iowa state university press, ames, ia. grime, j.p. y r. hunt. 1975. relative growth rate: its range and adaptive significance in a local flora. j. ecol. 63(2), 393-422. grime, j.p. y j.m.l. mackey. 2002. the role of plasticity in resource capture by plants. evol. ecol. 16, 299-307. hunt, r. 1982. plant grow curves. the functional approach to plant growth analysis. edward arnold publ., london. lambers, h., f.s. chapin iii y t.l. pons. 2008. plant physiological ecology. 2nd ed. springer-verlag, new york, ny. loomis, r.s. 1997. on the utility of nitrogen in leaves. proc. natl. acad. sci. 94, 13378-13379. marcelis, l.f.m., e. heuvelink y j. goudriaan. 1998. modelling biomass production and yield of horticultural crops: a review. scientia hort. 74, 83-111. pizano de márquez, m. 2000. clavel dianthus caryophyllus. ediciones hortitecnia, bogotá. revagronomiacol 28(2).indb 216 27/11/2010 12:23:36 p.m. 2172010 baracaldo a., ibagué o. y flórez r.: tasas e índices de crecimiento a segundo pico de cosecha en clavel estándar cv. nelson... poorter, h. y p. pothmann. 1992. growth and carbon economy of a fase-growing and a show-growing grass species as dependent on ontogeny. new phytol. 120, 159-166. salisbury, f.b. y c.w. ross. 2000. fisiología de las plantas. thomson editores spain, paraninfo s.a., madrid. seber, g.a.f. y c.j. wild. 1989. nonlinear regression. john wiley and sons, new york, ny. verhoeven, k.j.f., a. biere, e. nevo y j.m.m. van damme. 2004. differential selection of growth rate-relates traits in wild barley, hordeum spontaneum, incontrating greenhouse nutrient environments. j. evo. biol. 17, 164-195. revagronomiacol 28(2).indb 217 27/11/2010 12:23:36 p.m. revagronomiacol 28(2).indb 218 27/11/2010 12:23:36 p.m. resumen abstract se evaluó la eficacia biológica de ocho aislamientos de trichoderma spp. provenientes de suelos de colombia para el control de los agentes causales de volcamiento, sclerotium rolfsii y rhizoctonia solani, bajo condiciones in vitro y de invernadero. los análisis in vitro mostraron la capacidad antagónica de todos los aislamientos evaluados. en condiciones de invernadero, cuatro aislamientos fueron altamente eficaces contra s. rolfsii en plantas de fríjol en semillero (>90% de reducción de la enfermedad) y dos aislamientos fueron eficaces contra r. solani en plantas de algodón en semillero (58 y 61% de reducción de la enfermedad). el análisis up-pcr y ds-pcr permitió determinar tres grupos de aislamientos; dentro de estas asociaciones formadas no se encontró ninguna relación evidente entre la posición en el dendrograma y la actividad antagónica, pero sí permitió separar las especies de trichoderma por grupos, e incluso encontrar diferencias dentro de aislamientos de una misma especie. los resultados muestran que el comportamiento micoparasítico de los aislamientos de trichoderma spp. varía según el hongo fitopatógeno, evidenciando una amplia especificidad del antagonista por su sustrato, es decir por el hongo atacado; por lo tanto es necesario realizar cuidadosas selecciones del aislamiento de trichoderma que se utilice en programas de control de fitopatógenos. the biological effectiveness of eight isolates of trichoderma spp. coming from colombian soils was evaluated under in vitro and greenhouse conditions for the controlled causal agents of damping-off, sclerotium rolfsii and rhizoctonia solani. in vitro analysis showed the antagonistic capacity of all evaluated isolates. under greenhouse conditions, four isolates were highly effective against s. rolfsii in bean nursery plants (>90% of disease reduction) and two isolates were effective against r. solani in cotton nursery plants (58 and 61% of disease reduction). the analysis up-pcr and ds-pcr permitted the determination of three groups of isolates. within these associations no clear link between the position in the dendrogram and antagonistic activity was found, but it allowed separation of species of trichoderma by groups and even within isolates of the same species. the results indicate that the mycoparasitic capacity of trichoderma spp. varies according to the phytopathogen fungi, showing a broad specificity of the antagonist for its substrate that is attacked by the fungus. therefore it is necessary to make careful selections of the isolates of trichoderma to be used in pathogens control programs. key words: biological effectiveness, biological control, phytopathogen fungi, up-pcr, ds-pcr. palabras clave: eficacia biológica, control biológico, hongo fitopatógeno, up-pcr, ds-pcr fecha de recepción: 11 de marzo de 2008. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 profesora auxiliar, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. limhoyosca@unal.edu.co 2 investigadora, research associate microbiology department, san antonio, texas (usa). pao48@hotmail.com 3 investigadores, facultad de agricultura, universidad hebrea de jerusalén, jerusalén (israel). chet@agri.huji.ac.il 4 profesor asociado, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín; corporación para investigaciones biológicas (cib), medellín (colombia). sorduzp@unalmed.edu.co agronomía colombiana 26(3), 451-458, 2008 evaluación de aislamientos de trichoderma spp. contra rhizoctonia solani y sclerotium rolfsii bajo condiciones in vitro y de invernadero evaluation of trichoderma spp. isolates against rhizoctonia solani and sclerotium rolfsii under in vitro and greenhouse conditions lilliana hoyos-carvajal1, paola chaparro2, miriam abramsky3, ilan chet3 y sergio orduz4 introducción los fitopatógenos rhizoctonia solani kühn y sclerotioum rolfsii sacc. causan enfermedades en los tallos y las raíces de una gran variedad de cultivos y son responsables del volcamiento de plántulas de semillero y pudriciones en etapas de pre y posemergencia (adams, 1990; goldman et al., 1994). estas dos especies de fitopatógenos ocupan nichos ecológicos similares y su rango de hospederos es semejante; sus estructuras de resistencia están constituidas por esclerocios que pueden permanecer viables en el suelo hasta 10 años y pueden escapar con facilidad de la acción de los fungicidas de origen sintético (adams, 1990). el control con fungicidas de origen sintético se hace difícil debido a que se han de atacar los esclerocios remanentes en el suelo y se debe mantener la acción tóxica en el tiempo. 452 agron. colomb. 26(3) 2008 por esta razón, las dos especies de hongos fitopatógenos son un buen objetivo para seleccionar un agente de control biológico que pueda reducir los nuevos propágulos generados por los fitopatógenos y además que se multiplique y colonice el suelo donde se hallan las estructuras infectivas de los patógenos; estas características las ofrecen hongos antagonistas como trichoderma spp. (mathivanan et al., 2000). tanto r. solani como s. rolfsii son susceptibles al ataque de algunos aislamientos de trichoderma spp. se ha encontrado actividad micoparasítica contra rhizoctonia spp. en aislamientos de t. hamatum, t. harzianum, t. longibrachiatum, t. koningii, t. pseudokoningii, t. viride, t. virens y trichoderma sp. (howell et al., 2000; jakhar et al., 1998; jeffries y young, 1994; lewis et al., 1996). también sclerotium spp. es parasitado por aislamientos de t. longibrachiatum, t. viride, t. hamatum y t. harzianum (inbar et al., 1996; lewis y fravel, 1996), y algunas de estas cepas presentan actividad antagónica sobre ambos fitopatógenos. en condiciones controladas y de campo se ha demostrado la eficacia de trichoderma para controlar enfermedades causadas por r. solani en plantas de algodón, lechuga, berenjena, ocra y girasol, logrando reducciones significativas del patógeno en estos cultivos (chun y choi, 1990; mathivanan et al., 2000). la selectividad de aislamientos particulares de trichoderma sobre los fitopatógenos se debe a factores de reconocimiento que determinan en forma inicial la acción de antagonismo de un hongo sobre otro y que, posteriormente, desencadenan respuestas típicas de micoparasitismo, como producción de enzimas líticas. en estudios respecto al mecanismo de acción de trichoderma sobre rhizoctonia spp. y sclerotium spp. se ha encontrado que la interacción inicial entre antagonista y fitopatógeno obedece a la acción de lectinas durante el proceso de reconocimiento y posteriormente se inicia la liberación al medio de diversas enzimas con actividad quitinolítica, glucanolítica, celulolítica y proteolítica (carsolio et al., 1999; el-katatny et al., 2001; inbar et al., 1996) que tienen como finalidad degradar las estructuras del hongo fitopatógeno y después nutrirse de los productos resultantes de la actividad enzimática (goldman et al., 1994). también se ha demostrado que en la interacción trichoderma-planta-patógeno hay mediación directa del antagonista sobre la planta para que el patógeno no la ataque; una revisión reciente del fenómeno la realizó howell (2006), y en ella se exponen algunos mecanismos mediante los cuales la planta de algodón puede escapar del ataque de patógenos; trichoderma modula o estimula algunas respuestas en la planta. t. virens elicita la producción de terpenoides sobre la planta de algodón, haciendo que esta se proteja contra la infección por r. solani (hanson y howell, 2004). con el fin de conocer qué rango de especies o tipos de aislamientos de trichoderma son antagónicos sobre un organismo en particular y garantizar la calidad en posteriores formulaciones es necesario llevar a cabo pruebas para la identificación del hongo de interés. con tal finalidad se han utilizado marcadores multisitio que ofrecen información de la especie y permiten hacer un monitoreo a nivel infragenérico (o infraespecífico); tales marcadores incluyen ds-pcr (reacción en cadena de la polimerasa, pcr, de doble estringencia) (lubeck et al., 1999) y up-pcr (pcr con iniciadores universales) (matioli y brito, 1995). estos últimos se han utilizado en la identificación de cepas de trichoderma con alta actividad micoparasítica. tanto los marcadores up-pcr como los ds-pcr son similares a los rapd (amplificación al azar de fragmentos polimórficos) ya que sin previo conocimiento de la secuencia a amplificar se generan múltiples bandas. no obstante, la up-pcr y la ds-pcr utilizan temperaturas de alineamiento relativamente altas (>53 °c), características que les confieren alta reproducibilidad en los patrones de bandas generados. con estos antecedentes se planteó como objetivo de este estudio evaluar la capacidad de ocho aislamientos de trichoderma spp., de colombia, para reducir las enfermedades causadas por r. solani y s. rolfsii en condiciones de laboratorio y de invernadero y utilizar marcadores moleculares up-pcr y ds-pcr como criterio para la identificación de las especies de los aislamientos de trichoderma y para un posible establecimiento de relaciones entre la actividad micoparasítica de trichoderma sobre los fitopatógenos empleados en el presente estudio. materiales y métodos material biológico se estudiaron 7 aislamientos de trichoderma asperellum samuels, lieckfeldt & nirenberg (t-21, t-25, t-26, t-71, t-86, t-109 y t-110) y 1 de trichoderma longibrachiatum rifai (t-29), para un total de 8 aislamientos, procedentes de la colección de microorganismos de la unidad de biotecnología y control biológico de la corporación para investigaciones biológicas (cib), obtenidos en suelos de la sabana cundiboyacense e identificados mediante caracteres moleculares, morfológicos y metabólicos (hoyos-carvajal et al., 2009). para el análisis molecular, además de los aislamientos de trichoderma se incluyeron una cepa de gliocladium spp. g-56 y una de fusarium spp. los aislamientos 4532008 hoyos-carvajal, chaparro, abramsky, chet y orduz: evaluación de aislamientos de trichoderma spp. contra rhizoctonia solani... de patógenos de algodón y fríjol para los estudios in vitro se colectaron en colombia y se identificaron mediante caracteres morfológicos (barnett, 1960). el experimento de invernadero se ejecutó en la facultad de agricultura de la universidad hebrea de jerusalén. todos los hongos se mantuvieron en pda y se subcultivaron según lo requerido a 25 °c. análisis de antagonismo in vitro los aislamientos de trichoderma spp. se evaluaron contra rhizoctonia solani kühn y sclerotioum rolfsii sacc. y se determinó su capacidad antagónica de acuerdo con el sistema de rangos descrito por royse y ries (1978). para tal fin, en cajas de petri de 9 cm de diámetro con pda se colocaron discos de 4 mm de diámetro del antagonista y del fitopatógeno a una distancia de 3 cm; la distancia de los microorganismos con respecto al borde de la caja de petri fue de 3 cm. cada tratamiento se realizó por triplicado y se mantuvo a 20 °c en fotoperíodo 12:12 (luz:oscuridad) durante 4 días. el grado de antagonismo se evaluó según una escala en proporciones crecientes, donde un valor de 1 representa un cubrimiento del 100% de trichoderma sobre el fitopatógeno y 5 la ausencia de desarrollo del antagonista y crecimiento de un 100% del fitopatógeno. un aislamiento de trichoderma se consideró antagonista contra el patógeno si el promedio de los grados para una comparación determinada (3 cajas de petri) era ≤ 2, y no antagonista si el promedio era ≥ 3. a los aislamientos con un grado entre 2 y 3 no se les asignó clasificación (roise y ries, 1978). el análisis estadístico de los experimentos in vitro se realizó mediante la prueba de kruskall-wallis, con el programa statistica versión 5.1 1998 (statsoft, inc.) y la separación de grupos estadísticamente homogéneos se llevó a cabo por medio de la prueba de gráfico de cajas y bigotes (box and wisker plots). experimentos en invernadero los experimentos se realizaron en semilleros de algodón (gossypium barbardense l.) y de fríjol (phaseolus vulgaris l.) con potes de 0,5 kg de tierra (arcillo-arenosa, ph 7,4). se inocularon simultáneamente en los potes las conidias de trichoderma (1 x 106 conidias/g de tierra) y los hongos patógenos. r. solani (2 g micelio/kg de tierra) para inducir síntomas de mal del tallo en algodón y s. rolfsii (80 mg micelio/kg de tierra) para inducir síntomas de moho blanco en el fríjol. se dejó un tratamiento denominado control absoluto en el cual no se inocularon hongos, y otro denominado testigo enfermo el cual fue inoculado solamente con el fitopatógeno. las condiciones de crecimiento de las plantas se controlaron en un invernadero a 25-27 °c de temperatura y a 70-80% de humedad relativa. cada experimento constaba de 10 réplicas y se realizó en tres épocas diferentes. los síntomas de la enfermedad se registraron 7 días después del tratamiento. la incidencia se definió como porcentaje de plantas enfermas y la reducción de la enfermedad se determinó como 100*(x-y/x), donde x es el número de plantas enfermas en el testigo enfermo y y las plantas enfermas en cada tratamiento. para el análisis estadístico de los experimentos de invernadero se realizó un anova y comparaciones de tukey, en un diseño totalmente al azar con el programa statistica versión 5.1 1998 (statsoft, inc.). extracción de adn se efectuó de acuerdo con el método modificado descrito por castle et al. (1998). los aislamientos de los hongos se cultivaron en medio líquido (extracto de levadura 2,5%, glucosa 2,5%, nano3 0,2%) durante ocho días a 28 oc y 125 rpm. posteriormente se recuperó el micelio por filtración y se liofilizó. un gramo del micelio liofilizado se maceró en nitrógeno líquido, se le agregaron 7,5 ml de buffer de extracción (50 mm tris-hcl ph 7,2; 50 mm edta; 3% sds; 1 m nacl; 1% mercaptoetanol) y se incubó a 60 ºc por una hora, mezclando cada 10 min. después se adicionó un volumen de cloroformo:isoamil alcohol (24:1) y se mezcló por inversión hasta formar una emulsión. luego se centrifugó a 4 oc, 6.000 g por 15 min y se pasó el sobrenadante a un tubo nuevo. el tratamiento con cloroformo:isoamil alcohol se realizó dos veces más. posteriormente se añadieron 0,54 volúmenes de isopropanol, se centrifugó a 4oc, 3.500 g por 5 min, el pellet se secó al vacío y se resuspendió en 300 µl de buffer tris edta. a continuación se realizó una digestión con arnasa a en concentración final de 10 µg.ml-1 y se incubó a 37 °c por 30 min. después se adicionó acetato de sodio ph 5,2 a una concentración final de 0,3 m y 2 volúmenes de etanol absoluto y luego se centrifugó a 4 oc, 3.000 g durante 10 min. el sobrenadante se descartó y el precipitado se lavó con 500 µl de etanol al 70% y se volvió a centrifugar a 4 oc, 3.000 g por 10 min. posteriormente el precipitado se secó al vacío y se resuspendió en 300 µl de buffer tris edta. por último las muestras se centrifugaron a 4 oc, 1.350 g durante 10 min y se transfirió el sobrenadante a nuevos tubos. la integridad de adn se determinó mediante electroforesis en gel de agarosa al 0,8% teñido con bromuro de etidio y se midió la concentración por densitometría usando el software quantive one 4.0.3 (biorad), comparando la intensidad de las bandas de interés con el marcador de peso molecular low dna mass ladder (gibco brl). 454 agron. colomb. 26(3) 2008 ds-pcr se usa ron los pr imers pa ra microsatélites a137 (5’ ggctcgaagtggactagcac 3’) y b175 (5’tata cctttcgttcggcctg 3’) y los primers rapd opm02 (5’-acaacgcctc-3’), opm07 (5’-ccgtgactca-3’) y opm-08 (5’-tctgttcccc-3’); en las combinaciones, a137-opm02, b175-opm08 y 58a-opm07. la reacción de amplificación contenía buffer pcr 1x, mgcl2 3 mm, dntps 0,2 mm, primer microsatélite 0,8 µm, primer rapd 1,6 µm, taq polimerasa 1 u (gibco brl), 25 ng de adn y agua destilada estéril hasta completar un volumen de 25 µl. el programa de amplificación se realizó en dos fases: la primera consistió en 15 ciclos de 94 oc por 20 s 53 oc por 1 min y 72 oc por 20 s. en la segunda fase se realizaron 25 ciclos de 94 oc por 30 s, 35 oc por 30 s y 72 oc por 1 min. el programa de amplificación incluyó una denaturación inicial de 94 oc por 2 min y una elongación final de 72 oc por 1 min (matioli y brito, 1995). up-pcr la técnica up-pcr contempla el uso de un único primer de aproximadamente 16-21 nucleótidos en longitud y un máximo de 30 ciclos en cada reacción de amplificación. en este trabajo se utilizaron los primers l-45 5’-gtaaaacgacggcccagt-3’ y l-15/as19 5’-gagggtggcggctag-3’ (lubeck et al., 1999). las concentraciones de los reactivos fueron las mismas utilizadas para ds-pcr; el programa de amplificación incluyó una denaturación inicial a 94 oc por 2,5 min, seguida por 30 ciclos de 92 oc por 50 s, 53 oc por 90 s y 72 oc por 30 s, finalizando con una fase de extensión de 72 oc por 3 min. análisis todas las reacciones de amplificación se realizaron al menos dos veces y la separación de los productos amplificados por ds-pcr y up-pcr se efectuó en geles de poliacrilamida al 12% y se revelaron con agno3 (sambrook et al., 1989). los resultados obtenidos con los marcadores moleculares se analizaron con el algoritmo de grupos de medias aritméticas (upgma) y el coeficiente de similitud de jackard que permitió la construcción de un dendrograma construido con el software statistica (statsoft, inc.), versión 5.1, que muestra las relaciones entre los aislamientos analizados. resultados y discusión antagonismo in vitro y en invernadero de trichoderma sobre s. rolfsii y r. solani los aislamientos de trichoderma spp. evaluados contra s. rolfsii mostraron 100% de actividad antagónica. de acuerdo con resultados preliminares de los ensayos de antagonismo in vitro, sobre el aislamiento evaluado de r. solani es necesario el establecimiento inicial de trichoderma spp. en las cajas de petri de 12 a 24 h antes, ya que el crecimiento del antagonista es menor en comparación con el del fitopatógeno durante los 3 a 5 días iniciales, pero al cabo del noveno día trichoderma spp. logra establecerse sobre r. solani y parasitar totalmente su micelio. todos los aislamientos, excepto t-71 (t. asperellum), mostraron un 100% de actividad antagónica para r. solani (tabla 1). de acuerdo con los resultados de los ensayos de antagonismo in vitro, todos los aislamientos utilizados en este estudio poseen actividad antagónica sobre los aislamientos empleados de s. rolfsii y r. solani; no obstante, en pruebas in vitro con este último, tal como se mencionó anteriormente, es necesario el establecimiento inicial de los aislamientos de trichoderma en las cajas de petri. en condiciones de invernadero los aislamientos t. asperellum t-21 y t-71 fueron efectivos controlando la infección causada por s. rolfsii. en tratamientos con estos antagonistas la enfermedad tuvo una incidencia entre 3,3 y 3,7% en semilleros de plantas de fríjol, logrando una reducción superior al 90% (tabla 2). t-86, t-109 y t-110 (t. asperellum) tabla 1. grado de micoparasitismo de trichoderma spp. sobre sclerotium rolfsii y rhizoctonia solani bajo condiciones in vitro. aislamiento especie grado de micoparasitismo s. rolfsii r. solani t-25 t. asperellum 1,00 a 1,00 a t-26 t. asperellum 1,00 a 1,00 a t-29 t. longibrachiatum 1,00 a 1,00 a t-109 t. asperellum 1,00 a 1,00 a t-110 t. asperellum 1,00 a 1,00 a t-21 t. asperellum 1,00 a 1,00 a t-86 t. asperellum 1,33 a 1,33 a t-71 t. asperellum 2,33 b 1,00 a los valores promedio de cada tratamiento seguidos de la misma letra son grupos estadísticamente homogéneos (prueba de cajas y bigotes). 4552008 hoyos-carvajal, chaparro, abramsky, chet y orduz: evaluación de aislamientos de trichoderma spp. contra rhizoctonia solani... usualmente se infiere que la actividad antagónica in vitro de los aislamientos de trichoderma constituye un indicativo inicial de su promisoria actividad biológica contra hongos fitopatógenos. regularmente se seleccionan los mejores y luego se lleva a ensayos de invernadero y posteriormente a campo, donde se descarta un considerable número de aislamientos como agentes de regulación biológica de hongos fitopatógenos por la inconsistencia de actividad entre el medio in vitro y en invernadero (carsolio et al., 1999; howell, 1998). en el presente trabajo algunos aislamientos eficientes en las pruebas in vitro mostraron una disminución o incluso ausencia en su actividad micoparasítica en invernadero y viceversa, es decir no existe un indicativo claro de actividad entre los ensayos de laboratorio y los realizados in vivo, en contraste con investigaciones similares de durman et al. (1999) quienes encontraron una buena correlación entre los métodos in vitro y los ensayos en invernadero. lo anterior puede explicarse por las diferencias en las condiciones ambientales y nutricionales que se presentan en los ensayos in vitro y en ensayos en y t-29 (t. longibrachiatum) presentaron una actividad antagónica media en condiciones de invernadero, con porcentajes de reducción de la enfermedad entre 47 y 74%. el aislamiento t-26 de t. asperellum no mostró actividad controladora y presentó valores de incidencia de la enfermedad similares a los de las plantas inoculadas con el fitopatógeno (únicamente 50%). la disminución de la incidencia de la enfermedad causada por r. solani observada en semilleros de plantas de algodón fue menor que en el caso anterior (tabla 3). los aislamientos t-26 y t-109 de t. asperellum presentaron una reducción de la enfermedad cercana a un 60% con respecto a las plantas inoculadas únicamente con r. solani en las cuales la incidencia del “mal de tallo” fue de un 50%. tratamientos de t. asperellum t-21, t-25, t-71 y t-86 y t. longibrachiatum t-29 presentan valores intermedios de control de la enfermedad con porcentajes de reducción de incidencia entre 29 y 43%. la actividad más baja en control de r. solani se presentó en el tratamiento con el aislamiento t-110 de t. asperellum, con 15% en reducción de la enfermedad. tabla 2. control sclerotium rolfsii en plantas de fríjol por siete aislamientos de trichoderma spp. en condiciones de invernadero. tratamiento especie porcentaje de incidencia porcentaje de reducción de la enfermedad t-21 t. asperellum 3,70 a 91,93 a t-26 t. asperellum 50,00 c 9,65 bc t-71 t. asperellum 3,33 a 92,10 a t-86 t. asperellum 3,33 a 58,77 abc t-109 t. asperellum 10,74 ab 74,56 ab t-110 t. asperellum 22,22 abc 47,37 abc t-29 t. longibrachiatum 14,44 ab 65,79 abc testigo relativo 42,22 bc 0,00 c testigo absoluto 0,00 a 100,00 a tratamientos con la misma letra indican grupos homogéneos (tukey α=0,05). tabla 3. control de ocho aislamientos de trichoderma spp. sobre rhizoctonia solani en semillas de algodón en condiciones de invernadero. aislamiento especie porcentaje de incidencia porcentaje de reducción de la enfermedad t-21 t. asperellum 38,68 bc 35,41 bcd t-25 t. asperellum 31,64 abc 40,51 bcd t-26 t. asperellum 20,20 ab 59,86 b t-71 t. asperellum 28,29 abc 43,79 bcd t-86 t. asperellum 41,11 bc 42,99 bcd t-109 t. asperellum 21,10 ab 58,08 bc t-110 t. asperellum 44,49 bc 14,99 cd t-29 t. longibrachiatum 38,73 bc 29,03 bcd t. absoluto 0,00 a 100,00 a t. enfermedad 50,34 c 8,61 d tratamientos con la misma letra indican grupos homogéneos (tukey α=0,05). 456 agron. colomb. 26(3) 2008 los cuales se utiliza suelo como sustrato o se exponen los hongos a condiciones medioambientales “no artificiales”, ya que en tales casos varían sustancialmente elementos como complejos de aire, disponibilidad de nutrientes y minerales, ph, distribución de agua, temperatura y luz (carlile y watkinson, 1996). el efecto de estos elementos esenciales logra incidir en la capacidad antagónica de los aislamientos, pudiendo existir pequeñas diferencias en los micrositios del sustrato que determinen la acción antagónica de trichoderma spp., lo cual no ocurre en una caja de petri donde las condiciones son homogéneas. lo anterior es confirmado por askew y laing (1994) quienes sostienen que el microclima en suelo en viveros se caracteriza por alto contenido de humedad y variaciones de la temperatura; tales cambios pueden alterar el estado fisiológico del hongo y este a su vez la capacidad micoparasítica de trichoderma, la cual es una respuesta a la necesidad de fuentes de nutrición (vasseur et al., 1995), como lo demuestran los estudios de expresión de las enzimas de los genes ech42 y prb1 implicados en micoparasitismo, sugiriendo que ambos genes parecen ser regulados por la disponibilidad de nutrientes y por el estado fisiológico del hongo antagonista (carsolio et al., 1999). adicionalmente, en las pruebas in vitro no se tiene en cuenta la interacción con la planta, la cual es determinante para el funcionamiento del antagonista como tal (howell et al., 2000). un análisis comparativo del control de s. rolfsii y r. solani muestra que no todos los aislamientos de una misma especie de trichoderma actúan de la misma manera e intensidad contra ambos patógenos; por el contrario, su actividad es altamente específica. este es el caso de t-109 (t. asperellum) el cual tiene niveles intermedios en la reducción de la enfermedad causada por s. rolfsii, pero en el control de r. solani es uno de los más eficaces. t-26 (t. asperellum) no controla s. rolfsii, incluso se alcanza a observar niveles de incidencia de la enfermedad similares al control sin tratamiento con antagonistas, pero para el caso de control de r. solani posee altos niveles de reducción de la enfermedad. una razón de estos fenómenos de especificidad pueden ser las interacciones bioquímicas entre hongos. en estudios de elad et al., (1983) acerca de este fenómeno, se aisló una lectina de las hifas y del filtrado del cultivo en medio líquido de r. solani, a su vez las paredes de la célula de trichoderma spp. contienen galactosa, que previene la aglutinación de esta lectina (goldman et al., 1994). de ambos estudios se concluye que la lectina presente en las hifas de r. solani se une a los residuos de galactosa en las paredes de la célula de trichoderma spp. y da inicio a la acción micoparasítica sobre el fitopatógeno. los extractos y filtrados de cultivos de s. rolfsii también exhibieron actividad aglutinante (barak et al., 1985); sin embargo, la especificidad del azúcar, la actividad de aglutinación y la estabilidad de la aglutinina son absolutamente diferentes de la de r. solani. de igual forma los resultados obtenidos en este estudio ponen de manifiesto la especificidad micoparasítica sobre fitopatógenos que existe entre aislamientos de una misma especie de trichoderma y advierten respecto a la necesidad de realizar búsqueda y estudio de aislamientos con alta actividad antagónica sobre diversos patógenos, sin generalizar o extrapolar su eficacia a un amplio rango de hongos. análisis up-pcr y ds-pcr los datos obtenidos por los análisis de los marcadores moleculares (figura 1) permitieron una separación intergenérica, estableciéndose tres grupos (figura 2): uno donde se ubican los aislamientos de t. asperellum y t. longibrachiatum, un segundo grupo de t. asperellum –y el más cercano a este género– fue el conformado por el aislamiento g-56 de gliocladium sp. y un tercero constituido por el aislamiento de fusarium sp. dentro de los aislamientos de trichoderma, los marcadores empleados originaron dos subgrupos, uno compuesto por aislamientos de la especie t. asperellum y otro constituido por el aislamiento de t. longibrachiatum t-29, el cual presentó en todas las reacciones de amplificación un patrón de bandas diferentes al resto de ejemplares utilizados en el ensayo. adicionalmente, dentro de los ejemplares analizados de la especie t. asperellum, los marcadores detectaron diferencias, estableciendo tres subgrupos en interior de este taxa no correlacionados con actividad biológica antagonista pero sí con diferencias biogeográficas y metabólicas (hoyos et al., 2009). los marcadores moleculares empleados, up-pcr y dspcr, indican que t. longibrachiatum t-29 mostró ser el más divergente de los aislamientos (16% de similitud) con respecto a los demás aislamientos de la especie t. asperellum que comparten un 55% de similitud (figura 2), pero incluso se demuestra que dentro de los ejemplares de t. asperellum existen diferencias. sin embargo, no se encontró correlación entre la actividad antagonista y las agrupaciones establecidas en los dendrogramas, lo cual puede deberse a que muchos genes contribuyen al micoparasitismo, y diferentes especies pueden tener involucradas diversas rutas metabólicas o estrategias biológicas para desarrollar su potencial como agentes de control biológico efectivos, por lo tanto es usual que los análisis filogenéticos no generen grupos consistentes con agrupaciones generadas por características de micoparasitismo (hoyos et al., 2009). 4572008 hoyos-carvajal, chaparro, abramsky, chet y orduz: evaluación de aislamientos de trichoderma spp. contra rhizoctonia solani... conclusiones en las pruebas in vitro los aislamientos de trichoderma spp. evaluados contra s. rolfsii mostraron 100% de actividad antagónica, y para r. solani, todos los aislamientos, excepto t-71 (t. asperellum). no obstante las pruebas in vitro, usualmente empleadas como método de selección preliminar de agentes de control biológico, en las condiciones experimentales de este trabajo no fueron un buen indicativo de la actividad antagónica en suelo; un ejemplo de ello lo constituye el aislamiento t. asperellum t-71 que muestra un comportamiento deficiente en pruebas de laboratorio contra s. rolfsii, pero en condiciones de invernadero controla la enfermedad totalmente. caso contrario sucede con algunos otros aislamientos de esta especie, como t-26, t-86 y t-110, eficientes en condiciones de laboratorio pero no en invernadero. en este trabajo se evidencia una alta especificidad de los aislamientos de trichoderma por su sustrato (hongo fitopatógeno); se demuestra a lo largo de los experimentos que este hongo antagonista es altamente selectivo en su ataque, difiriendo inclusive en su efectividad biocontroladora de aislamientos de una misma especie, para el caso t. asperellum t-71 específico para s. rolfsii, pero no para r. solani, y t. asperellum t-109 muy efectivo contra r. solani. por lo anterior se puede concluir que no es posible extrapolar actividad antagónica de aislamientos de trichoderma en condiciones de invernadero basándose en experimentos in vitro y tampoco por taxones particulares como usualmente se realiza. los marcadores moleculares empleados no permitieron realizar una separación consistente de grupos de aislamientos dentro de una misma especie por su actividad antagónica. agradecimientos esta investigación recibió la ayuda financiera de colciencias, cib, sena y la universidad hebrea de jerusalén. un reconocimiento especial al dr. vladimir gouli por proporcionar algunos de los aislamientos de trichoderma utilizados en este estudio y al dr. john bissett por la identificación de los mismos. literatura citada adams, p.b. 1990. the potential of mycoparasites for biological control of plant diseases. annu. rev. phytopathol. 28, 59-72. askew, d.j. y m.d. laing. 1994. the in vitro screening of 118 trichoderma isolates for antagonism to rhizoctonia solani an evaluation of different environmental sites on trichoderma as sources of aggressive strains. plant soil 159, 277-281. barnett, h.l. 1960. illustrated genera of imperfect fungi. burgess publishing co, minneapolis. 215 p. barak, r., y. elad, d. mirelman, e i. chet. 1985. lectins: a possible basis for specific recognition in the interaction between trichoderma and sclerotium rolfsii. phytopathol. 75, 458-462. bell, d.k., h.d. wells y c.r. markham. 1982. in vitro antagonism of trichoderma species against six fungal pathogens. phytopathol. 72, 396-400. figura 1. perfiles de bandas de aislamientos de trichoderma spp. obtenidas por pcr de doble estringencia (up-pcr). 1. marcador de peso molecular, low dna mass ladder (gibco), 2. t-21, 3. t-25, 4. t-26, 5. t-29, 6. t-71, 7. t86, 8. t-109, 9. t-110, 10. g-56, 11. fusarium spp., 12. blanco. 2.000 1.200 800 400 pb 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. dendrograma up jack pcr l15 t 21 t 25 t-86 t 110 t 109 t 26 t 71 t 29 g 56 fusarium coeficiente 0,05 0,29 0,53 0,76 1,00 figura 2. dendrograma que ilustra las relaciones genéticas entre ocho aislamientos de trichoderma spp. obtenido por pcr de doble estringencia (up-pcr) y pcr con iniciadores universales (ds-pcr) analizado por el método de grupos de medias aritméticas (upgma). 458 agron. colomb. 26(3) 2008 carlile, m.j. y s.c. watkinson. 1996. the fungi. 3rd ed. academic press, san diego. 482 p. carsolio, c., n. benhamou, s. haran, c. cortez, a. gutierrez y a. herrera-estrella. 1999. role of the trichoderma harzianum endochitinase gene, ech42, in mycoparasitism. appl. environ. microbiol. 65, 929-935. castle, a., d. speranzini, n. rghei, g. alm, d. rinker y j. bissett. 1998. morphological and molecular identification of trichoderma isolates on north american mushroom farms. appl. environ. microbiol. 64, 133-137. durman, s., a. menéndez, a. godeas. 1999. evaluation of trichoderma spp. as antagonistic of rhizoctonia solani in vitro and as biocontrol in greenhouse tomato plants. revista argentina de microbiología 31, 13-18. el-katatny, m.h., m. gudelj, k.h. robra, m.a. elnaghy y g.m. gübitz. 2001. characterization of a chitinase and an endobeta-1,3-glucanase from trichoderma harzianum rifai t24 involved in control of the phytopathogen sclerotium rolfsii. appl. microbiol. biotechnol. 56, 137-43. elad, y. i. chet, p. boyle y y. henis. 1983. parasitism of trichoderma spp. on rhizoctonia solani and sclerotium rolfsii – scanning electron microscopy and fluorescence microscopy. phytopathol. 73, 85-88. esposito, e. y m. da silva. 1998. systematics and environmental application of the genus trichoderma. crit. rev. microbiol. 24, 89-98. gómez, i., i. chet y a. herrera-estrella. 1997. genetic diversity and vegetative compatibility among trichoderma harzianum isolates. mol. gen. genet. mgg 256, 127-135. goldman, g.h., c. hayes y g.e. harman. 1994. molecular and cellular biology of biocontrol by trichoderma spp. trends biotechnol. 12, 478-482. grondona, i., r. hermosa, m. tejada, m.d. gomis, p.f. mateos, p. d. bridge, e. monte e i. garcía-acha. 1997. physiological and biochemical characterization of trichoderma harzianum, a biological control agent against soilborne fungal plant pathogens. appl. environment. microbiol. 63, 3189-3198. hanson, l.e. y c.r. howell. 2004. elicitors of plant defense responses from biocontrol strains of trichoderma virens. phytopathol. 94, 171-176. hoyos-carvajal, l.m., s. orduz y j. bissett. 2009. genetic and metabolic biodiversity of trichoderma from colombia and adjacent neotropic regions. fungal genet. biol. (en prensa). howell, c.r. 2006. understanding the mechanisms employed by trichoderma virens to effect biological control of cotton diseases. phytopathol. 96, 178-180. howell, c.r., l.e. hanson, r.d. stipanovic y l.s. puckhaber. 2000. induction of terpenoid synthesis in cotton roots and control of rhizoctonia solani by seed treatment with trichoderma virens. phytopathol. 90, 248-252. inbar, j., a. menendez e i. chet. 1996. hyphal interactions between trichoderma harzianum and sclerotinia sclerotiorum and its role in biological control. soil biol. biochem. 28, 757-763. jakhar, s.s., m.s. chauhan y j.c. duhan. 1998. management of root rot of cotton (gossypium species) caused by rhizoctonia species. plant dis. res. 13, 115-118. jeffries, p. y t.w.k. young. 1994. biocontrol of plant pathogens. in: interfungal parasitic relationships. cab international, wallingford. pp. 181–221. lewis, j.a. y g.c. papavizas. 1991. biocontrol of damping-off caused by rhizoctonia solani in the field with formulations of trichoderma spp. and gliocladium virens. crop protection 10, 396-402. lubeck, m., i. alekhina, s. lubeck, d. jensen y s. bulat. 1999. delineation of trichoderma two different genotypic groups by a highly robust fingerprinting method, up-pcr, and up-pcr product cross-hybridization. mycol. res. 103, 289-298. matioli, s. y r. brito. 1995. obtaining genetic markers by using double – stringency pcr with microsatellites and arbitrary primers. biotechniques 19, 752-758. mathivanan, n., k. srinivasan y s. chelliah. 2000. biological control of soil-borne diseases of cotton, eggplant, okra and sunflower by trichoderma viride. z. pflanzenk. pflanzen. 107, 235-244. papavizas, g.c. y j.a. lewis. 1989. effect of gliocladium and trichoderma on damping-off and blight of snapbean caused by sclerotium rolfsii. plant pathol. 38, 227-86. pervaiz, a., s. miller, t. meulia, h.a. hoitink y j. kim. 1999. precise detection and tracing of trichoderma harzianum 382 in compost-amended potting mixes by using molecular markers. appl. environ. microbiol. 65, 5421-5426. raeder, u. y p. broda. 1985. rapid preparation of adn from filamentous fungi. lett. appl. microbiol. 1, 17-20. royse, d.j. y s.m. ries. 1978. the influence of fungi isolated from peach twigs on the pathogenecity of cytospora cincta. phytopathol. 68, 603-607 sambrook, j., e.f. fritzch y t. maniatis. 1989. molecular cloning. a laboratory manual. cold spring harbor laboratory press, woodbury, ny. vasseur, v., m. van montagu y g. goldman. 1995. trichoderma harzianum genes induced during growth on rhizoctonia solani cell walls. microbiol. 147, 767-774. received for publication: 1 february, 2012. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 programa de investigación en recursos naturales y ambiente (pirna), instituto de geografía “romualdo ardissone”, universidad de buenos aires. buenos aires (argentina). ircastrod@unal.edu.co agronomía colombiana 31(2), 223-233, 2013 evaluation of modis land products for air temperature estimations in colombia evaluación de productos modis lst para la estimación de temperatura de la superficie en colombia ricardo castro-díaz1 abstract resumen the moderate resolution imaging spectroradiometer (modis) land-surface temperature/emissivity (lst) product is often used for studies in meteorology due to its ability for near realtime evaluations. colombia, as a country requires a prospective management for its productive ecosystems, but currently does not have sufficient spatially-distributed field data for air temperature at 2-m above the ground. the traditional validation of modis products includes field campaigns for calibrating and measuring differences between the satellite sensor and radiometers. for this research, the lst data on the ground was compared with climatologic stations using multiple regression techniques for improving the accuracy of the lst from modis, using mod09ga, mod17a2, mod15a2, mod13a2 as ancillary parameters (explanatory variables) in the final model. the ground measurements were obtained in the caribbean zone and the casanare and valle del cauca departments in colombia, using agroclimatic stations in the first dry season of 2007 and daily modis data. enhanced vegetation index, fraction of photosynthetically active radiation, and net photosynthesis were included in the final model for explaining the vegetation as a key parameter for air temperature. finally, two factors were proposed for lst estimation: sensor zenith angle and solar zenith angle due to the reflectance of the vegetation and sensitivity of the sensor. el producto moderate resolution imaging spectroradiometer (modis) land-surface temperature/emissivity (lst) es a menudo utilizado en estudios meteorológicos para evaluaciones en tiempo cuasireal. colombia requiere de un manejo prospectivo de sus ecosistemas productivos, sin embargo no existe una alta densidad de mediciones para la temperatura de la superficie (temperatura del aire a 2 m). la validación clásica de los productos modis incluye trabajo de campo para la calibración y la medición de las diferencias entre los radiómetros y el sensor modis. para esta investigación, los datos del producto lst de modis son comparados con estaciones climatológicas usando técnicas de regresión múltiple para aumentar la exactitud de modis lst en conjunto con los productos mod09ga, mod17a2, mod15a2 y mod13a2 como parámetros auxiliares (variables explicativas) dentro del modelo final. las mediciones terrestres se realizaron en la zona caribe, casanare y valle del cauca, usando las estaciones agroclimatológicas en la primera temporada seca de 2007 y los datos modis en versión diaria. el índice de vegetación aumentado, la porción de radiación activa fotosintética y la fotosíntesis neta son incluidas en el modelo final como estimadores del parámetro clave para la temperatura del aire: la vegetación. finalmente dos factores son propuestos para la estimación de la temperatura de la superficie-lst: ángulo cenit del sensor y ángulo cenit del sol, que registran los cambios en la reflectancia de la vegetación y la sensibilidad del sensor. key words: remote sensing, radiometers, multiple regression techniques, climatic seasons, meteorology. palabras clave: teledectección, radiómetros, técnicas de regresión múltiple, estaciones climáticas, meteorología. introduction in recent decades, the advent of satellite technologies has seen rapid growth with a vital development of new methodologies for use by different disciplines. agronomics are not far behind and have included the utilization of passive and active sensors in precision agriculture (lamb and brown, 2001; moran et al., 1997). due to this, the research to foster the employment of science-tech, such as geomatics, in the world has involved different analysis topics, such as crop irrigation (bastiaanssen et al., 2000), crop protection (hatfield and pinter, 1993), net primary production (field et al., 1995), forestry (dubayah and drake, 2000; franklin, 2001; peterson et al., 1988) and soil properties (gillies and carlson, 1995; metternicht and zinck, 2003; njoku and entekhabi, 1996; schmugge, 1985). the moderate resolution imaging spectroradiometer (modis) is an instrument aboard the terra “eos am” and aqua “eos pm” satellites. the payloads register 224 agron. colomb. 31(2) 2013 geoinformation of the land surface every 1 to 2 d in 36 spectral bands at 250 m (bands 1-2), 500 m (bands 3-7) and 1,000 m (bands 8-36). the modis bands are used for different studies on the atmosphere, oceans and earth surface. meteorological and climate change studies require a huge amount of data for describing natural phenomena such as humidity, vegetation, aerosols, phytoplankton, ocean color and temperature of the atmosphere, oceans, clouds and surface. land surface temperature (westoby et al., 2002) is used as an indicator of the energy balance on the earth’s surface and as a key measurement for understanding environmental physics phenomena of the surface. when using lst and land surface moisture (lsm), it is possible to find the best water-retention areas through the characteristics of the land cover (hu et al., 2008). as the temperature changes everywhere on earth, natural processes such as the asian monsoon can be modeled using both lst and moisture heterogeneities (zeng et al., 2003). since ground cover causes changes on the surface, it is relatively important to monitor the increasing temperature caused by urban expansion (morrow and friedl, 1998). therefore, the temperature is highly correlated to the vegetation structure and can be modeled using statistics. the impact of sparse vegetation, caused by the expansion of cities, is evident when the vegetation index decreases high temperatures (amiri et al., 2009). this relationship is clearly given by the normalized difference vegetation index (ndvi) and lst exposed in spatial variability of temperature changes in urban areas (weng et al., 2004). the modis lst product registers, from bands 31 (10.7811.28 μm) and 32 (11.77-12.27 μm), the land surface temperature in an emission range. this product is a sequential construction retrieved from thermal infrared data under clear-sky conditions. the view-angle dependent splitwindow lst algorithm separates the retrieved data and cloud-top temperature, based on the radiation emitted by the land surface observed by the modis sensor in the instantaneous viewing angle; this algorithm has been developed for correcting atmosphere and emissivity for several land cover types (coll and caselles, 1997; wan and dozier, 1996). most of these land covers have been validated by the modis lst group with ground measurements of land-surface temperatures and radiances for 1 km in the nadir direction or larger at the off-nadir direction, over homogeneous sites, including lakes, beaches, snow-covered fields, grasslands and croplands (wan and li, 2008; wan et al., 2004a; wang et al., 2007; wang et al., 2005). the validations have included field campaigns over lake titicaca (bolivia) and the usa, using infrared radiometers resulting in situ values larger than 0.5°k (wan et al., 2002) and scenarios in the usa (wan, 2008; wan et al., 2004b) for lst validating over homogeneous areas. the evaluated cases are not significant for countries such as colombia due to their differences in land cover, land use and overall topographic conditions of tropical areas. a review of other cases for the modis land surface product: the usa (wang et al., 2008) and tibet (liang et al., 2002b; turner et al., 2006b), indicated the data must be validated before using them, due to displacements. the surface air temperature is measured at 2 m above the ground at weather stations; however, this data includes dependent problems due to infrastructure and distribution. in colombia, this situation is more of a problem due to the high economic costs and failures of the meteorological network of automated stations. in 2007, this country had only 40 automated weather stations working, highlighting the importance of using remote sensing methods for obtaining the air temperature, as was done during this research. the land surface air temperature data estimations using the special sensor microwave/imager (ssm/i) showed displacements in the global temperature blended data (peterson et al., 2000), improving the differences below 1°k. statistical approaches can be used combining a split window algorithm with ground meteorological station observations for predicting the air temperature. for instance, a geostatistical dispersion parameter, such as the kriging average error (0.9°c), was used with a multiple regression model average error (1.4°c), describing improvements for modeling the air temperature (florio et al., 2004). modis has been evaluated over different ecosystems in africa (vancutsem et al., 2010) for the comparison between night lst data with meteorological stations finding a mean absolute error equal to 1.73°c at nighttime. but, when daily data were compared, strong variations according to the seasonality, the ecosystems, the solar radiation, and the cloud-cover were recognized. both ndvi and solar zenith angle were analyzed to understand their relationship for air temperature estimations based on remote sensing data (vancutsem et al., 2010) estimating the air temperature using land modis products is the main purpose for this research, developing a model based on a statistical approach. modeling the air temperature is a way to understand the temperature changes for the earth and its behavior when spatial agents are involved, such as the condition and presence of the vegetation, and 225castro-díaz: evaluation of modis land products for air temperature estimations in colombia how the data are influenced by emission angles described by sensor zenith angle and solar zenith angle parameters. the validation of the model came from linear regression models (lmr), constituting 90% confidence in the agroclimatic data. methods site description the automated stations (fig. 1) are located in two area types, determined as heterogeneous and homogeneous in colombia according to the land cover using ndvi as the key parameter for vegetation abundance. the lst ground measurements were obtained from the air temperature at 2 m above the surface of the automated stations managed by the colombian sugarcane research center (cenicaña) and the environment studies, hydrology and meteorology institute of colombia (ideam). the 14 cenicaña stations cover the valle del cauca department throughout the high basin of the cauca river in the main sugarcane agroindustry of the country. the 8 ideam stations are located throughout the colombian caribbean region and a humid province. these weather stations are for climatology studies and have the same sensor as the cenicaña stations for temperature measurements. for the agrometeorological stations of cenicaña, sugarcane crops are mainly used, and the ideam stations are located in bare soils, grasslands, farm crops or urban areas. although heterogeneity depends on spatial scale, spatial resolution, land cover, soil moisture, leaf area and topography (el maayar and chen, 2006), no particular station can be highlighted because there is no considerable difference between forest lst and field lst (dash et al., 2002). taking into account the scaling requirements (i.e. all the processes to achieve the representative area when two or more data are put together, the modis spatial resolution of 1 km2 and the meteorological data of one point in the ground were reconciled by using the same representative area as the minimum scale, meaning that, for one modis pixel, an agrometeorological station was registered. modis products these products are available from the reverb echo system (nasa, 2007) (formerly known as the wist echo portal), for free and processing analysis and should be transformed from sinusoidal projection to wgs84 using geolocation files entered into the mrtswath software (nasa, 2011). a statistical procedure is necessary for eliminating any noise in numeric data because of errors in primary granule, principally. the modis products (tab. 1) used in modeling lst in colombia were analyzed layer per layer and all sampled data were stored in a database for comparison to ground measurements. the principal modis product for the lst model was mod11-land surface temperature/emissivity 5-min version 5, used at level 2 and a spatial resolution of 1 km under clear-sky conditions. ancillary modis products, such as mod09ga, mod17a2, mod15a2 figure 1. map locations of the automatic agroclimatologic stations used. 226 agron. colomb. 31(2) 2013 and mod13a2, were used for linear model regression for including vegetation condition and presence and surface reflectance features (for other uses of these products in this topic, some literature is suggested (cohen et al., 2003; liang et al., 2002a; savtchenko et al., 2004; turner et al., 2006a). the selected modis products have daily, 8-d or 16-d time resolution; this is not an obstacle for modeling because 8-d and 16-d products provide vegetation information that will not change for the small timeline; even when land cover alterations might take place, they are represented in the final values. results and discussion an effective use of the satellite data lies in the reduction of the errors and variability that are included in the same method of remote sensing. this means that in the reason for measuring a parameter, several differences with the traditional sensors are made clear. in this case, the best solution is to validate the satellite data and compare them with traditional data, looking for differences with linear regression. for this study, the differences between both data were called displacements, indicating that two main ranges were crucial for understanding the behavior of the remote sensing data (modislst) compared with the meteorological data (lst). a pattern appeared, describing an underestimation made by modis lst until 24°c and an overestimation from 28°c (fig. 2) of the 600 registers. the whole set of the displacement data was analyzed using linear regression to find the best estimation using a statistic descriptor, such as average or median. this process was necessary due to the fact that most of the contrasted data between the modis-lst values and meteorological values require a proper comparison point in time (i.e. a satellite value such as 16°c cannot be compared to 15, 13 and 23°c at the same time), so it was necessary to obtain an unique value for the contrast. the displacements were analyzed through the ancillary products (i.e. modis product layers), using statistical table 1. modis products and details for lst modeling in colombia. short name full name selected time resolution selected short layer name selected full layer name mod11 land surface temperature/emissivity 5-min daily lst land surface temperature mod09ga surface reflectance l2g global daily sz sensor zenith angle mod17a2 gross primary productivity l4 v5 8-d gpp gross primary product psnnet net photosynthesis mod15a2 leaf area index fraction of photosynthetically active radiation l4 global 8-d lai leaf area index fpar fraction of photosynthetically active radiation mod13a2 vegetation indices l3 global 16-d ndvi normalized difference vegetation index evi enhanced vegetation index rr red reflectance sza sun zenith angle figure 2. data ordered by the displacement value between the lst and the modis-lst in colombia for 2007. -15 -10 -5 0 5 10 15 -10 0 10 20 30 40 0 100 200 300 400 500 600 te m pe ra tu re ( ºc ) number of data modis lst meteorological station matched difference 227castro-díaz: evaluation of modis land products for air temperature estimations in colombia results in a maximum model, eliminating non-relevant parameters in the final model through the backward process (myers, 1990; yuan and lin, 2006). the backward process involves building a big maximum model according to individual f-partial, coefficients change percentage and akaike and bayessian information criteria. for this research, eleven models were used to get the best fitting, deleting those parameters with collinearity issues, evaluated through a variance inflation factors description (vif) (tab. 2). table 2. variance inflation factors for modis-lst in colombia. mc evi fpar lai lst psnnet rr sz sza 3.5 2.5 13.2 8.1 3.8 6.1 2.8 1.1 1.5 see abbreviations in tab. 1. the statistical confidence of this final model was evaluated using cross-correlation coefficient validation (samper and neuman, 1989; wheeler and tiefelsdorf, 2005). this analysis procedure subtracts the r-fitter coefficient from the two-grouped data and, if the value is next to zero, it is considered a high confidence model (kleibaum, 2007). a long database was structured; the model was mostly representative for the dry season and showed low accuracy for the rainy season. this can be solved using other parameters, such as air humidity, undetected subpixel clouds, soil moisture or subpixel artificial infrastructure in the final model. another relevant issue is represented by the type of information derived from the satellite compared to weather station data because hour measurements by stations may not represent the lst when the satellite passes over, even when the time issue was analyzed for best fitting. finally, the scale matching problems arose from the comparison of the 1km spatial resolution of the satellite with a station value at a discrete point in the field. agroclimatologic stations and modis-lst were compared describing a pattern as shown in fig. 1. the displacement was modeled using the comparative median-cm from the linear regression for best fitting between the average (fig. 3) and median (fig. 4); the latter reduced overestimations and underestimations (tab. 3) and was added to the maximum model for testing. table 3. summary of lmr statistical parameters between modis lst and agroclimatologic stations. estimation range (ºc) real data (%) comparative average (%) comparative medians (%) 0.99 – 0 – 0.99 18.5 30.5 31.3 <1 42.0 38.1 32.9 > 1 39.5 31.4 35.8 r fitted nd 95.0 94.0 in the evaluation of the modis subproducts, a layer per layer test was carried out for themod11, mod09ga, mod17a2, mod15a2 and mod13a2 products, and it showed a high correlation between cm, modis-lst, psnnet, rr and lst (tab. 4), using two statistical filters: a) test dates; and, b) total data, applied for eliminating any noise (of the measurements) from the atypical data. after the high correlation coefficient test, five lmr were selected (a, b, c, d, and, e) and were validated over the test dates. their results are shown in tab. 5. lst, is the station temperature mod.lst, is lst modis temperature a = lst + cm ά = 0.4995x + 13.214 r2=0.9514 15 20 30 4025 35 45 20 24 34 38 22 26 36 32 30 28 ºc tlst ºc x te st xtest lineal (xtest) έ = 0.5142x + 12.579 r2=0.9451 15 20 30 4025 35 45 20 24 34 38 22 26 36 32 30 28 ºc tlst ºc m ed es t medtest lineal (medtest) figure 3. lmr comparative average between modis lst and agroclimatologic stations. figure 4. lmr comparative median between modis lst and agroclimatologic stations. 228 agron. colomb. 31(2) 2013 b = lst + cm + sz (adding mod09ga) c = lst + cm + fpar + sz (adding mod17a2) d= lst + cm + lai + fpar + sz (adding mod15a2) e= lst + cm + fpar + lai + zs + evi + sza (adding mod13a2) the last tests helped to find statistical and theoretical associations from the lst with modis lst, cm, sz, fpar, lai, rr, sza, evi and ndvi layers for the maximum model. the backward process describes the explaining parameters in e: comparatives medians, evi, fpar, lst, psnnet, sensor zenith angle and solar zenith angles. it helped to table 4. summary correlation coefficients of the modis subproducts. lst mod.lst cm evi fpar lai psnnet rr sz sza lst 1.0 0.7 0.7 -0.4 -0.5 -0.5 -0.6 0.6 0.1 0.6 mod.lst 0.7 1.0 0.8 -0.4 -0.5 -0.4 -0.4 0.5 -0.2 0.2 cm 0.7 0.8 1.0 -0.4 -0.4 -0.4 -0.4 0.5 -0.1 0.3 evi -0.4 -0.4 -0.4 1.0 0.6 0.5 0.4 -0.7 -0.1 -0.1 fpar -0.5 -0.5 -0.4 0.6 1.0 0.9 0.9 -0.6 0.1 -0.4 lai -0.5 -0.4 -0.4 0.5 0.9 1.0 0.8 -0.5 0.1 -0.3 psnnet -0.6 -0.4 -0.4 0.4 0.9 0.8 1.0 -0.5 0.0 -0.5 rr 0.6 0.5 0.5 -0.7 -0.6 -0.5 -0.5 1.0 0.1 0.4 sz 0.1 -0.2 -0.1 -0.1 0.1 0.1 0.0 0.1 1.0 0.0 sza 0.6 0.2 0.3 -0.1 -0.4 -0.3 -0.5 0.4 0.0 1.0 see abbreviations in tab. 1. table 5. summary of lmr using modis products. weather station lst mod.lst a b c d e zarzal 27.9 37 31.6 28.9 28.4 29.2 28.9 bugalagrande 27.5 32 29.0 27.7 26.9 27.1 27.4 tulua 27.0 32 29.0 27.6 27.7 26.3 27.8 guacari 27.9 32 29.0 27.3 27.0 26.6 27.3 rozo 27.5 29 27.5 26.6 27.0 26.7 26.6 aeropuerto 26.8 28 27.0 26.3 26.3 26.7 26.5 candelaria 26.5 30 28.0 26.7 26.6 26.4 26.5 el tiple 27.5 35 30.6 27.6 28.4 28.1 27.6 cenicaña 26.0 36 31.1 27.9 27.5 27.6 27.9 bocas del palo 26.7 31 28.5 26.7 26.7 28.0 26.6 ortigal 26.7 31 28.5 26.8 27.2 26.5 27.0 el naranjo 26.8 32 29.0 26.9 26.7 27.1 27.0 santander de quilichao 26.2 32 29.0 26.8 27.0 27.3 26.7 paisi 31.2 37 31.6 34.9 34.5 33.2 34.5 carmen de bolivar 35.0 40 33.1 32.9 32.8 33.0 33.7 el tesoro (unisucre) 32.7 41 33.7 32.7 33.0 33.0 32.4 san marcos 32.8 35 30.6 31.3 31.2 31.8 31.8 el diamante 33.2 37 31.6 32.8 33.2 32.2 33.2 valledupar 33.2 36 31.1 32.3 33.1 34.4 33.3 ita lorica 33.4 39 32.6 32.1 32.4 33.5 32.5 unisucre 32.5 40 33.1 32.5 32.3 31.5 31.6 aeropuerto yopal 31.8 34 30.1 31.2 30.8 30.5 30.0 r fitted nd 0.57 0.94 0.82 0.83 0.84 0.85 table 6. variance inflation factors after backward process using modis products. mc evi fpar lst psnnet sz sza 3.402716 1.910005 7.055399 3.574611 5.972257 1.077305 1.361521 see abbreviations in tab. 1. 229castro-díaz: evaluation of modis land products for air temperature estimations in colombia al. (2007) explained how emission orientation and sensor view angle are not uniform and the ability to capture data decreases in proportion to the distance from the camera center, adducing the behavior to nominal pixel size contribution in fig. 5. for colombian territory, this angle dependence decreases in the northern direction. the contribution of emissivity issues to modeling the lst is described by correlation coefficients in tab. 5 and verified in the final model when the backward process is conducted. vegetation conditions lst is a dynamic function from earth, atmosphere and vegetation (wan, 2008). since vegetation depends on its environment (avissar, 1996), it also describes the climatic condition, adding inherent information to satellite data. gross primary productivity (mod17a2 layer) is part of the dynamic function because these data are obtained from the given difference by the earth system (heinsch et al., 2003). this parameter is the total sum of converted energy in plant biomass (heinsch et al., 2003; turner et al., 2004). the leaf area index (a mod15a2 layer) represents vegetation conditions; it was explained in the final model by fpar (a mod15a2 layer) when the collinearity issues were engaged. the enhance vegetation index (a mod13a2 layer) includes cloud-shadow, water, and heavy aerosols, such as atmospheric corrections (lim et al., 2004; mcatee et al., 2001); even when this index is part of the final model, it is not highly correlated to the lst; it was maintained due to the atmospheric corrections (xiao et al., 2003) and canopy variations, minimizing sensitivity over dense vegetation (huete et al., 2002; huete et al., 1994). final model summary the selected variables using lmr and backward procedure were mod.lst, sz, fpar, psnnet, sza, evi and comparative median (cm.rr) and lai were the parameters over fitting the model. the final model (tab. 8) did not have changes in its behavior when outliers appeared, maintaining reliability; but filtering is needed to eliminate the atypical, out-of-range date. the intercept coefficient depicts the expected value when lst is 0°c and the model estimates 1°c. other coefficients are the probability to increase prediction when lst avoid collinearity issues as shown in tab. 7 (as shown in tab. 2) where fpar is over 10, which means it is explained by lai and psnnet (tab. 6). then, a maximum model was built and the backward process was applied. for this model, the selected variables, as in the final model, were cm, evi, fpar, modis lst, psnnet, sz and sza. in this case, a validation based on cccv was held and it demonstrated a high confidence when r-fitted first group (0.88) and r-fitted second group (0.92) were subtracted, resulting in a 0.06 coefficient according to kleinbaum and nizam (2007). this means that the collinearity issues, associated with overweighed variables in the model, were successfully separated from the final model, obtaining the advantage of the parsimony principle (raykov and marcoulides, 1999; stoica and söderström, 1982). time issues: detecting the best hour for comparing modis lst and lst data a comparison method for stations and satellite data per hour was evaluated for estimations from the modis lst in three moments; the selection way was based on the modis scene corresponding to an approximation of an hour, meaning that, if the scene was taken at 18:25:00 utc-5 h, the station data for comparison is 19:00:00 utc-5 (moment 1), 18:00:00 utc -5 (moment 2) or a near rounded approximation (moment 3). the results are included in tab. 7, showing less bias when the modis lst data (600) were rounded to the next hour (moment 1) of the weather station measurement. table 7. summary of comparison moments between mod.lst and lst. parameter moment 1 moment 2 moment 3 bias 0.1003 0.2078 0.2247 variance 31.4723 32.4407 32.0473 standard deviation 5.6101 5.6957 5.6611 variation coefficient 55.9184 27.4022 25.1972 view angle dependence view angle dependence was included in the final model using sensor zenith angle (a mod09ga layer) and solar zenith angle (a mod13a2 layer) as parameters in vegetation reflectance; based on studies of angle correlation and emissivity issues in scientific literature (chuvieco et al., 2005; gemmell and mcdonald, 2000; gleason et al., 2002; middleton, 1991; russell, 2001; wang et al., 2008). when çengel (2004) and noyes (2007) explain most elemental emissivity as a spectral directional phenomenon, they give several guides for observing it as a physics issue. noyes et 230 agron. colomb. 31(2) 2013 table 8. final model summary air temperature estimations in colombia. estimated sd t value p(>|t|) intercept 1.0955745 2.5977964 0.422 0.674117 comparative medians cm 0.0757512 0.0944704 0.802 0.424521 enhanced vegetation index evi -0.000448 0.0001857 -2.411 0.017707 fraction of photosynthetically active radiation fpar 0.0503824 0.017208 2.928 0.004218 land surface temperature mod.lst 0.4135364 0.0696447 5.938 4.11·10-08 net photosynthesis psnnet -0.007459 0.0016472 -4.528 1.63·10-05 sensor zenith angle sz 0.0003938 0.0000988 3.986 0.000127 solar zenith angle sza 0.003703 0.0005547 6.676 1.35·10-09 see abbreviations in tab. 1. figure 5. nadir modis sensor angle for colombia. increases, nevertheless, most parameters will not change significantly due to those geographic parameters that are discrete over time. in fig. 6, a modis lst without modeling is shown. in fig. 7, the lst using the final model describes the changes when modis lst and other modis products are used for modeling lst in land surface. several changes are observed (fig. 8): in low lst temperature, such as for mountain chains, the modeled temperature increased and in high lst temperature, such as for coasts and west areas, the modeled temperature decreased. 231castro-díaz: evaluation of modis land products for air temperature estimations in colombia figure 6. lst layer temperature estimations in colombia. figure 7. modeled lst using modis products temperature estimations in colombia. figure 8. change detection between the lst layer and modeled lst temperature estimations in colombia. conclusions for agronomics, a reliable set of data is indispensable when crop productivity is pursued. in a country such as colombia, with broad differences in landscape morphology and large areas with not meteorological registration, the remote sensing technologies are relevant for achieving goals in monitoring and crop protection. in this article, the land surface temperature was predicted in these out-of-record areas, precisely through the importance of monitoring environmental parameters in crops. the knowledge of the surrounding context of the plantings requires a huge set of data that is not available by the traditional methods, and modis, as a free service, can aid this labor. the research results of the evaluation of the whole modis package dataset and the highest accuracy for predicting the lst on the ground were obtained using the sensor zenith angle (from mod09ga) and solar zenith angles (from mod13a2), which allowed for understanding of the view angle dependence related to the position of the sensor, the location of the sun and the reflection of the lambertian and non-lambertian areas. the vegetation conditions, which are associated with the climate conditions in the near zones, were studied with the gross primary productivity (from mod17a2), leaf area index (from mod15a2) and the enhance vegetation index (from mod13a2), where the plant biomass, their conditions and characteristics where analyzed. the resultant lmr, which included the modis-lst product, sensor and solar zenith angle, fraction of photosynthetically active radiation and net photosynthesis, was improved by the interaction of the use of statistical parameters known as comparative medians. this statistical parameter allows for the reduction of overand underestimations by the remote sensor when compared to the agrometeorological stations. it is important to recognize that the time that the sensor shows in the day is delayed in comparison with the ground stations, meaning that this model facilitates recording the land surface temperature on the ground for the previous hour. the high confidence (0.06) of the model was evaluated by the r-fitted subtraction from the two datasets (0.88-0.92), according to the cccv method (kleinbaum and nizam, 2007). as shown in fig. 7, the model was able to modify the differences between the modis-lst and the modeled ground measurements, which means that the model establishes a new whole temperature dataset (fig. 6). in 232 agron. colomb. 31(2) 2013 this way, the model predicts the land surface temperature on the ground with a 85% success rate. the possibilities of using this model are restricted to clear sky conditions (at least by less than 50% cloud clarity) which presents the biggest problem for remote sensing data in colombia. but, these problems are easily solved with the daily temporal resolution of the modis payloads; also, the model can easily run as many times as necessary, provided the modis layers were downloaded through the reverb echo system. acknowledgements the author thanks to nasa for providing modis products free of charge; cenicaña and ideam for collaboration with the ground measurements and for giving the necessary data for this study; and mr. javier carbonell for his collaborative work and disposition and specially to dr. ernesto bastidas obando and dr. andrés peña by the guidance in this research. literature cited amiri, r., q. weng, a. alimohammadi, and s.k. alavipanah. 2009. spatial-temporal dynamics of land surface temperature in relation to fractional vegetation cover and land use/cover in the tabriz urban area, iran. remote sens. environ. 113(12), 2606-2617. avissar, r. 1996. potential effects of vegetation on the urban thermal environment. atmos. environ. 30(3), 437-448. bastiaanssen, w.g., d.j. molden, and i.w. makin. 2000. remote sensing for irrigated agriculture: examples from research and possible applications. agr. water manag. 46(2), 137-155. cohen, w.b., t.k. maiersperger, z. yang, s.t. gower, d.p. turner, w.d. ritts, m. berterretche, and s.w. running. 2003. comparisons of land cover and lai estimates derived from etm+ and modis for four sites in north america: a quality assessment of 2000/2001 provisional modis products. remote sens. environ. 88(3), 233-255. coll, c. and v. caselles. 1997. a split‐window algorithm for land surface temperature from advanced very high resolution radiometer data: validation and algorithm comparison. j. geophys. res. 102(d14), 16697-16713. chuvieco, e., g. ventura, m.p. martín, and i. gómez. 2005. assessment of multitemporal compositing techniques of modis and avhrr images for burned land mapping. remote sens. environ. 94(4), 450-462. dash, p., f.m. göttsche, f.s. olesen, and h. fischer. 2002. land surface temperature and emissivity estimation from passive sensor data: theory and practice-current trends. int. j. remote sens. 23(13), 2563-2594. dubayah, r.o. and j.b. drake. 2000. lidar remote sensing for forestry. j. for. 98(6), 44-46. el maayar, m. and j.m. chen. 2006. spatial scaling of evapotranspiration as affected by heterogeneities in vegetation, topography, and soil texture. remote sens. environ. 102(1-2), 33-51. field, c.b., j.t. randerson, and c.m. malmström. 1995. global net primary production: combining ecology and remote sensing. remote sens. environ. 51(1), 74-88. florio, e.n., s.r. lele, y.c. chang, r. sterner, and g.e. glass. 2004. integrating avhrr satellite data and noaa ground observations to predict surface air temperature: a statistical approach. int. j. remote sens. 25(15), 2979-2994. franklin, s.e. 2001. remote sensing for sustainable forest management. crc press, boca raton, fl. gemmell, f. and a.j. mcdonald. 2000. view zenith angle effects on the forest information content of three spectral indices. remote sens. environ. 72(2), 139-158. gillies, r.r. and t.n. carlson. 1995. thermal remote sensing of surface soil water content with partial vegetation cover for incorporation into climate models. j. appl. meteorol. 34(4), 745-756. gleason, a.c.r., s.d. prince, s.j. goetz, and j. small. 2002. effects of orbital drift on land surface temperature measured by avhrr thermal sensors. remote sens. environ. 79(2-3), 147-165. hatfield, p. and p. pinter. 1993. remote sensing for crop protection. crop prot. 12(6), 403-413. heinsch, f.a., m. reeves, c.f. bowker, p. votava, s. kang, c. milesi, m. zhao, j. glassy, r.r. nemani, and s.w. running. 2003. user’s guide: gpp and npp (mod17a2/a3) products nasa modis land algorithm. version 2. pp. 1-57. in: http:// www.unc.edu/courses/2010spring/geog/591/001/vol2/data/ mod17usersguide.pdf; consulted: june, 2013. hu, h., w. liu, and m. cao. 2008. impact of land use and land cover changes on ecosystem services in menglun, xishuangbanna, southwest china. environ. monit. assess. 146(1), 147-156. kleinbaum, k. and m. nizam. 2007. applied regression analysis and other multivariable methods. 4th ed. cengage publishers, belmont, ca. lamb, d. and r. brown. 2001. pa-precision agriculture: remotesensing and mapping of weeds in crops. j. agr. eng. res. 78(2), 117-125. liang, s., h. fang, m. chen, ch.j. shuey, ch. walthall, c. daughtry, j. morisette, c. schaaf, and a. strahler. 2002. validating modis land surface reflectance and albedo products: methods and preliminary results. remote sens. environ. 83(1), 149-162. lim, a., s.c. liew, and l.k. kwoh. 2004. retrieval of land surface temperature in the humid tropics from modis data by modeling the atmospheric transmission and thermal emission. pp. 4572-4575. in: geoscience and remote sensing symposium (igarss). vol. 7. ieee international, anchorage, ak. mcatee, b.k., m.j. lynch, and a.j. prata. 2001. on surface-atmosphere interactions in the thermal infrared which impact satellite-derived land surface temperatures. pp. 721-723. in: geoscience and remote sensing symposium (igarss). vol. 2. ieee international, sydney, australia. metternicht, g. and j. zinck. 2003. remote sensing of soil salinity: potentials and constraints. remote sens. environ. 85(1), 1-20. 233castro-díaz: evaluation of modis land products for air temperature estimations in colombia middleton, e.m. 1991. solar zenith angle effects on vegetation indices in tallgrass prairie. remote sens. environ. 38(1), 45-62. moran, m.s., y. inoue, and e. barnes. 1997. opportunities and limitations for image-based remote sensing in precision crop management. remote sens. environ. 61(3), 319-346. morrow, n. and a. friedl. 1998. modeling biophysical controls on land surface temperature and reflectance in grasslands. agr. for. meteorol. 92(3), 147-161. myers, r.h. 1990. classical and modern regression with applications, 2. duxbury press, belmont, ca. nasa, national aeronautics and space administration. 2007. reverb echo system. in: http://reverb.echo.nasa.gov;consulted: june, 2013. nasa, national aeronautics and space administration. 2011. mrtswath software. land processes and distributed active archive center. in: https://lpdaac.usgs.gov/tools/modis_reprojection_tool_swath; consulted: june, 2013. njoku, e.g. and d. entekhabi. 1996. passive microwave remote sensing of soil moisture. j. hydrol 184(1), 101-129. peterson, d.l., j.d. aber, p.a. matson, d.h. card, n. swanberg, c. wessman, and m. spanner. 1988. remote sensing of forest canopy and leaf biochemical contents. remote sens. environ. 24(1), 85-108. peterson, t.c., a.n. basist, c.n. williams, and n.c. grody. 2000. a blended satellite –in situ nearglobal surface temperature dataset. bul. amer. meteorol. soc. 81(9), 2157-2164. raykov, t. and g.a. marcoulides. 1999. on desirability of parsimony in structural equation model selection. struct. equ. model.: multidiscip. j. 6(3), 292-300. russell, m. 2001. monitoring regional vegetation change using reflectance measurements from multiple solar zenith angles. environ. int. 27(2-3), 211-217. samper, f.j. and s.p. neuman. 1989. estimation of spatial covariance structures by adjoint state maximum likelihood cross validation: 1. theory. water resour. res. 25(3), 351-362. savtchenko, a., d. ouzounov, s. ahmad, j. acker, g. leptoukh, j. koziana, and d. nickless. 2004. terra and aqua modis products available from nasa ges daac. adv. space res. 34(4), 710-714. schmugge, t. 1985. remote sensing of soil moisture. hydrological forecasting. john wiley and sons, new york, ny. stoica, p. and t. söderström. 1982. on the parsimony principle. int. j. control 36(3), 409-418. turner, d.p., s. ollinger, m.l. smith, o. krankina, and m. gregory. 2004. scaling net primary production to a modis footprint in support of earth observing system product validation. int. j. remote sens. 25(10), 1961-1979. turner, d.p., w.d. ritts, w.b. cohen, s.t. gower, s.w. running, m. zhao, m.h. costa, a.a. kirschbaum, j.m. ham, s.r. saleska, and d.e. ahl. 2006. evaluation of modis npp and gpp products across multiple biomes. remote sens. environ. 102(3), 282-292. vancutsem, c., p. ceccato, t. dinku, and s.j. connor. 2010. evaluation of modis land surface temperature data to estimate air temperature in different ecosystems over africa. remote sens. environ. 114(2), 449-465. wan, z. 2008. new refinements and validation of the modis land-surface temperature/emissivity products. remote sens. environ. 112(1), 59-74. wan, z. and j. dozier. 1996. a generalized split-window algorithm for retrieving land-surface temperature from space. geosci. remote sens. 34(4), 892-905. wan, z. and z.l. li. 2008. radiance‐based validation of the v5 modis land‐surface temperature product. int. j. remote sens. 29(17-18), 5373-5395. wan, z., y. zhang, q. zhang, and z.-l. li. 2002. validation of the land-surface temperature products retrieved from terra moderate resolution imaging spectroradiometer data. remote sens. environ. 83(1-2), 163-180. wan, z., y. zhang, q. zhang, and z.-l. li. 2004a. quality assessment and validation of the modis global land surface temperature. int. j. remote sens. 25(1), 261-274. wang, k., z. wan, p. wang, m. sparrow, j. liu, and s. haginoya. 2007. evaluation and improvement of the modis land surface temperature/emissivity products using ground‐based measurements at a semi‐desert site on the western tibetan plateau. int. j. remote sens. 28(11), 2549-2565. wang, k., z. wan, p. wang, m. sparrow, j. liu, x. zhou, and s. haginoya. 2005. estimation of surface long wave radiation and broadband emissivity using moderate resolution imaging spectroradiometer (modis) land surface temperature/emissivity products (on line). j. geophys. res. 110(d11), http://www.icess. ucsb.edu/modis/papers/wan_p39.pdf; consulted: june, 2013. wang, w., s. liang, and t. meyers. 2008. validating modis land surface temperature products using long-term nighttime ground measurements. remote sens. environ. 112(3), 623-635. weng, q., d. lu, and j. schubring. 2004. estimation of land surface temperature-vegetation abundance relationship for urban heat island studies. remote sens. environ. 89(4), 467-483. westoby, m., d.s. falster, a.t. moles, p.a. vesk, and i.j. wright. 2002. plant ecological strategies: some leading dimensions of variation between species. annu. rev. ecol. syst. 33, 125-159. wheeler, d. and m. tiefelsdorf. 2005. multicollinearity and correlation among local regression coefficients in geographically weighted regression. j. geogr. syst. 7(2), 161-187. xiao, x., b. braswell, q. zhang, s. boles, s. frolking, and b. moore iii. 2003. sensitivity of vegetation indices to atmospheric aerosols: continental-scale observations in northern asia. remote sens. environ. 84(3), 385-392. yuan, m. and y. lin. 2006. model selection and estimation in regression with grouped variables. j. r. stat. soc.: series b 68(1), 49-67. zeng, x.m., m. zhao, b.-k. su, j.-p. tang, y.-q. zheng, y.-j. zhang, and j. chen. 2003. effects of the land-surface heterogeneities in temperature and moisture from the “combined approach” on regional climate: a sensitivity study. global planet. change 37(3-4), 247-263. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 36 análisis de la aptitud combinatoria de algunas características del fruto de physalis peruviana l. combining ability analysis of some fruit traits of physalis peruviana l. tulio césar lagos 1 , franco alirio vallejo 2 y hernando criollo 3 1 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto. e-mail: tclagos3@yahoo.com 2 profesor titular, departamento de ciencias agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. e-mail: francoavallejo@yahoo.es 3 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto. e-mail: hcriollo@hotmail.com resumen: el presente trabajo se realizó con el objeto de evaluar la aptitud combinatoria general (acg) y específica (ace) y determinar la heterosis media parental (hp) para algunas características del fruto en un dialélico de 10 parentales de p. peruviana. los parentales de la colección nariño fueron: un03, un14, un24, un26, un35, un40, un43, un45, un48 y un49. entre estas introducciones se hicieron todos los cruzamientos directos y recíprocos. en dos localidades del departamento de nariño (a 1.900 y 2.800 msnm) se evaluaron el diámetro del fruto (de), peso de fruto con cáliz (pfc), sólidos solubles totales (sst), ácido cítrico (ac), índice de madurez (im) y ph del jugo de frutos en estado 5 de madurez. el análisis de acg y ace se realizó con base en el método 1 de griffing (1956). en los sst fueron importantes los efectos aditivos y de dominancia, siendo un03 el de mayor acg. los híbridos un40 un45/un45 un40, un26 un48/ u n 4 8 u n 2 6 , u n 2 4 u n 3 5 / u n 3 5 u n 2 4 y un35 un48/un48 un35 presentaron los mayores efectos de ace. en pfc sólo se presentaron efectos de dominancia. los híbridos un24 un48/ u n 4 8 u n 2 4 , u n 2 6 u n 4 9 / u n 4 9 u n 2 6 y un14 un03/un03 un14 el mayor valor de ace. en de, ac, im y ph del jugo, no se encontraron diferencias de tipo genético ya que acg y ace no fueron significativos. a excepción del ac, las demás variables presentaron una hp igual a cero. un26 un48/ un48 un26 en sst y un40 un49/un49 un40, u n 4 3 u n 3 5 / u n 3 5 u n 4 3 , un49 un35/ un35 un49 y un24 un35/un35 un24 en ac, mostraron una hp diferente de cero. las correlaciones parciales fueron positivas para de-pfc, sst-ac y sst-im, y negativas para ac-im. palabras clave: dialélico, aptitud combinatoria general, aptitud combinatoria específica, heterosis, griffing. abstract: the present work was carried out in order to evaluate the general (gca) and specific (sca) combining ability and determining the parental average heterosis (ph) for some characteristics of the fruit in a diallel cross of 10 parents of p. peruviana. the parents of the nariño collection were: un03, un14, un24, un26, un35, un40, un43, un45, un48, and un49. all the direct and reciprocal crosses were made among these introductions. in two localities of the department of nariño located between 1900 and 2800 masl, the diameter of the fruit (fd), weight of fruit with chalice (wfc), total soluble solids (tss), citric acid (ca), index of maturity (im), and ph of the fruit juice at fifth maturity state were evaluated. the analysis of gca and sca was made with base in method 1 of griffing (1956). in the tss, both additive and nonadditive gene actions were important, being un03 the one of greater gca. the hybrids un40 un45/un45 un40, un26 un48/ un48 un26, un24 un35/un35 un24 and un35 un48/un48 un35 displayed the greater effects of sca. only in wfc, the nonadditive gene effects were presented. the hybrids un24 un48/ un48 un24, un26 un49/un49 un26 and un14 un03/un03 un14 had the greater value of sca. in fd, ca, im and ph of the juice, were not differences among the genetic type, since gca and sca were nonsignificant. with the exception of the ca, the other variables presented a ph equal to zero. the hybrids un26 un48/un48 un26 in tss and un40 un49/un49 un40, un43 un35/ un35 un43, un49 un35/un35 un49 and un24 un35/un35 un24 in ca had a hp different from zero. the partial correlations were positive for fdwfc, tss-ca, and tss -im and negative for ca-im. key words: diallel cross, general combining ability, specific combining ability, heterosis, griffing. fecha de recepción: 19 de octubre de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 agronomía colombiana 25(1), 36-46, 2007 lagos et al.: análisis de la aptitud combinatoria de algunas... 37 2007 introducción la uchuva physalis peruviana es originaria de los andes suramericanos. en el perú era muy conocida por los incas (almanza y fischer, 1993). actualmente se encuentra distribuida a lo largo de las estribaciones de la cordillera andina desde chile hasta venezuela (hawkes, 1991). según el crfg (2003) la uchuva silvestre es nativa de brasil, pero hace mucho tiempo se dispersó y se adaptó en las zonas montañosas de perú y chile. por el contraio, morton (1987) asegura que existen evidencias de que el fruto es nativo de perú y chile. en estas regiones se consume espontáneamente pero aún no es un cultivo importante. p. peruviana se ha introducido en climas tropicales, subtropicales e incluso en áreas templadas. el éxito de su adaptación se debe a que puede crecer bajo cualquier condición edáfica. la planta fue sembrada por los primeros colonos en el cabo de buena esperanza antes de 1807; de allí se llevó a australia donde adquirió su nombre común en inglés: ‘cape gooseberry’. en sudáfrica se cultiva comercialmente; así mismo, se ha adaptado y cultivado en pequeña escala en gabón y otras partes de áfrica central (morton, 1987). en colombia, p. peruviana crece como planta silvestre y semisilvestre entre los 1.500 y 3.000 msnm. presenta buen comportamiento agronómico en regiones ubicadas entre 2.400 y 2.800 msnm, con temperaturas que oscilan entre 8 y 14 °c y una precipitación de 600 mm/año (fischer, 2000a; fischer y almanza, 2002). en el país existen varias colecciones de germoplasma, siendo la más grande la de la universidad nacional de colombia en palmira con 222 accesiones. en los bancos de germoplasma de corpoica (corporación colombiana de investigación agropecuaria) ubicados en los centros de investigación de la selva (rionegro, antioquia) y tibaitatá (mosquera, cundinamarca) se tienen 98 entradas (ligarreto et al., 2005). la universidad de nariño cuenta con una colección de 50 genotipos que comprende introducciones regionales colectadas y caracterizadas morfológicamente por hejeile e ibarra (2001). aun cuando existe información de estas colecciones, se carece de un buen sistema de documentación del género en el país y, por tanto, su contribución a procesos de selección genética es escasa. también se desconoce la procedencia de una gran cantidad de genotipos y no se poseen alternativas genéticas para enfrentar los factores limitantes del cultivo (ligarreto et al., 2005). por tanto, es necesario continuar evaluando el germoplasma de p. peruviana con el fin de establecer la aptitud combinatoria y el nivel de heterosis de aquellas introducciones que han mostrado atributos sobresalientes en los estudios de caracterización. en maíz, el sorgo, la papa y el trigo entre otros, los cruzamientos dialélicos se han utilizado ampliamente para evaluar la aptitud combinatoria y establecer el potencial heterótico de líneas y variedades (miranda-filho y vencovsky, 1984; geraldi y miranda-filho, 1988). de acuerdo a sprague y tatum (1942) la aptitud combinatoria general (acg) corresponde al comportamiento promedio de un parental a través de los híbridos a los que da origen, mientras la aptitud combinatoria específica (ace) establece el comportamiento de una combinación híbrida respecto al comportamiento promedio de los progenitores. es en función de estas definiciones, así como de su significado estadístico, que la acg se asocia con los efectos aditivos (promedios), mientras que la ace se asocia con los efectos de dominancia (desviaciones de promedios) (ceballos, 1987). aún cuando existe información sobre las colecciones de uchuva, su contribución al conocimiento de los parámetros genéticos (acg y ace) que gobiernan las principales características agronómicas y la heterosis ha sido nula; sólo se tienen caracterizaciones morfológicas y evaluaciones agronómicas parciales. en este sentido, lagos et al. (2001) estudiaron la colección nariño realizada por hejeile e ibarra (2001) y encontraron que el rendimiento por planta está correlacionado con el diámetro de fruto, mientras que el ph del jugo de la fruta presenta una correlación negativa con el contenido de ácido cítrico. los mejores genotipos presentaron un rendimiento de 405,6 g/planta-mes, un diámetro ecuatorial de fruto de 19,92 mm, 14,21 °brix y 1,69% de ácido cítrico. a finales de la década de los ochenta se introdujeron al departamento de boyacá ecotipos africanos procedentes de kenya y sudáfrica. éstos se compararon con el ecotipo originario de colombia y encontraron que los frutos maduros africanos tienen un peso promedio de 6 a 10 g, mientras que los de origen colombiano pesan en promedio de 4 a 5 g, tienen una mejor coloración y mayor contenido de azúcares, cualidades que los hacen apetecibles en el mercado (almanza y fischer, 1993). en otros trabajos del ámbito internacional, en jabalpur (india) se evaluaron diecisiete líneas de p. peruviana agron. colomb. 25(1), 2007 38 colectadas de sitios diferentes durante 1985-86. el rendimiento por planta correlacionó positivamente con el número de hojas por planta, el ancho de la hoja y la altura de la planta. el ‘coeficiente de sendero’ reveló que la anchura de la hoja tenía un efecto indirecto positivo sobre el rendimiento de la fruta vía área de la hoja, hojas, longitudes internodal y del pecíolo, altura de la planta y ramificaciones por planta (asna et al., 1988). prohens et al. (2004) indicaron que la selección de accesiones de p. peruviana con buen comportamiento, así como el desarrollo de híbridos según rendimiento y tamaño del fruto, ha contribuido a una mejor adaptación de esta especie a las zonas subtropicales. aunque el uso de híbridos en p. peruviana podría mejorar el rendimiento y otras características de importancia económica, existe muy poca o ninguna información disponible acerca del comportamiento híbrido. leiva brondo et al. (2001) estudiaron varios caracteres vegetativos, rendimiento, peso y forma de la fruta, contenido de sólidos solubles, acidez titulable y volumen del ácido ascórbico en tres híbridos de uchuva silvestre del capotillo y sus padres, tanto en campo como en invernadero. los rendimientos más altos se obtuvieron con los híbridos, especialmente en invernadero. la interacción dominancia ambiente para el rendimiento fue muy importante: el efecto de dominancia más alto se obtuvo en invernadero y no campo. los caracteres de calidad se vieron muy afectados por el ambiente y mostraron resultados inconstantes para las diferentes familias. respecto de los rasgos de composición de la fruta, el efecto aditivo y las interacciones de aditivo ambiente fueron muy importantes. la heredabilidad en sentido amplio para todos los caracteres fue de alta a media (0,48 0,91). con base en lo expuesto, es necesario establecer los parámetros genéticos de aptitud combinatoria general (acg) y específica (ace) que gobiernan las principales características agronómicas y la heterosis de las introducciones que han mostrado atributos sobresalientes en los estudios de caracterización, a fon de continuar con los procesos de selección de parentales cuyas combinaciones genéticas permitan obtener poblaciones mejoradas para la producción de variedades o híbridos que aporten al desarrollo del cultivo de p. peruviana en colombia. en concordancia con lo anterior, los objetivos del presente trabajo fueron determinar los parámetros de acg y ace, y estimar el nivel de heterosis en diez introducciones de la colección nariño de p. peruviana. materiales y métodos las 10 introducciones utilizadas hacen parte de la colección nariño de p. peruviana y se escogieron mediante un índice de selección (is) construido con base en las variables ‘rendimiento por planta’ (rto), ‘diámetro ecuatorial del fruto’ (de) y ‘contenido de sólidos solubles’ (sst). así, is = (rto x 0,5) + (de x 0,2) + (sst x 0,3) (lagos et al., 2001; criollo et al., 2001). las muestras provienen de diferentes regiones del departamento de nariño con alturas que oscilaron entre 2.420 a 3.100 msnm (tabla 1). se obtuvieron 90 poblaciones f1 en los cruzamientos directos y recíprocos, los cuales se realizaron durante 2004 en la granja experimental botana de la universidad de nariño (2.820 msnm, 01°09’12” n y 77°18’31” w, 13°c y 970 horas brillo solar/año, precipitación pluvial promedio de 803 mm/año y humedad relativa de 82%) (lagos et al., 2001). los ensayos de evaluación se sembraron en el primer semestre de 2005 en las localidades de botana, municipio de pasto, y matituy, municipio de la florida, departamento de nariño. los suelos de botana presentaban ph de 6, un contenido medio de materia orgánica (3,6%), alto contenido de fósforo (259 ppm), capacidad de intercambio catiónico media (16,8) y bajo contenido de boro (0,20 ppm). matituy se encuentra localizada a 1.900 msnm, 15°c y precipitación promedio anual de 650 mm; suelos de ph muy ácido (5,4), contenido medio de materia orgánica (3,7%), bajo contenido de fósforo (7 ppm), capacidad de intercambio catiónico media (17,6) y bajo contenido de boro (0,33 ppm). cada ensayo tuvo 100 tratamientos (diez parentales y 90 cruzamientos directos y recíprocos) los cuales se distribuyeron según un diseño de bloques completos al azar con dos repeticiones. cada parcela experimental correspondió a un surco de 7,5 m de largo y cinco plantas distanciadas a 1,5 m. la separación entre surcos (parcelas) fue de 2,0 m. el área de la parcela experimental fue de 15 m2 y la parcela útil de 9 m2, lo que significa tres plantas centrales. para disminuir el efecto de borde, en cada uno de los lados de cada bloque se sembró un surco adicional. de acuerdo con las necesidades del cultivo se hicieron aplicaciones periódicas de riego. la fertilización se realizó en tres épocas: en el momento de la siembra, con el aporque en el momento del inicio de la floración y después de la primera cosecha (angulo, 2000). se hicieron lagos et al.: análisis de la aptitud combinatoria de algunas... 39 2007 plateos manuales y la vegetación de las calles se controló mediante guadaña. el manejo de los problemas fitosanitarios se realizó con base en la época y las necesidades del cultivo. en matituy fue necesario hacer aplicaciones periódicas de insecticida para controlar heliothis zea que consume frutos en forma agresiva. en frutos en estado 5 de madurez (icontec, 1999) se evaluaron las variables: ‘diámetro ecuatorial del fruto’ (de), ‘peso promedio de fruto con cáliz acrescente’ (pfc), ‘sólidos solubles totales’ (sst) en grados brix (°brix), ‘porcentaje de acido cítrico’ (ac). el ‘índice de madurez’ (im) se obtuvo mediante la relación entre los sst, el contenido de ácido cítrico y el ph del jugo. las variables evaluadas se sometieron a análisis de varianza (andeva) combinado y los análisis de correlación fenotípica simple (r) y parcial (rp). se asumió un modelo mixto en donde los genotipos son de efecto fijo y las localidades de efecto aleatorio, el análisis de los parámetros genéticos de aptitud combinatoria general (acg) y específica (ace) se realizó con base en el método 1 de griffing (1956), cuyo modelo es el siguiente: yijkl = µ + ll + bk(ll) + gi +gj + sij + rij + (g x l)il + (g x l) jl + (s x l) ijl + (r x l) ijl + eijkl donde, µ: media general del experimento, ll : efecto de la localidad l, bk(ll) : efecto del bloque k dentro de la localidad l, gi : efecto de acg del padre i a través de localidades, gj : efecto de acg del padre j a través de localidades, sij : efecto de la ace en la combinación híbrida entre el padre i y el padre j a través de localidades, rij : efecto de la diferencia entre los híbridos i j y j i a través de localidades, (g x l)il : efecto de interacción entre el efecto de acg del padre i y la localidad l, (g x l) jl : efecto de interacción entre el efecto de acg del padre j y la localidad l, (s x l) ijl : efecto de interacción entre el efecto de la ace sobre la combinación híbrida entre el padre i y el padre j y la localidad l, (r x l) ijl : efecto de la interacción entre el efecto de la diferencia entre los híbridos i j y j i y la localidad l, y eijkl : error experimental. en las variables donde no fue significativa la interacción del factor principal por ambiente, para encontrar la f calculada del andeva combinado se utilizó como denominador el error agrupado (ea), que se obtuvo mediante la siguiente ecuación: ea = (sc del factor x l + sc del error)/ (gl del factor x l + gl del error) donde, tabla 1. principales características de diez introducciones de la colección nariño de p. peruviana l. evaluadas en las localidades de matituy y botana (nariño, i-2005). introducción origen altitud (msnm) rendimiento (kg/planta) diámetro ecuatorial del fruto (cm) sólidos solubles totales (°brix) índice de selección (is) un49 centro región andina 2.755 0,59 25,64 14,2 1,89 un26 la cocha (laguna) 2.800 0,64 20,09 13,8 1,12 un40 exprovincia obando 2.669 0,58 20,05 13,6 0,80 un45 exprovincia obando 3.100 0,39 20,97 14,5 0,64 un43 exprovincia obando 3.020 0,42 21,20 14,0 0,57 un24 municipio de pasto 2.780 0,53 19,36 13,5 0,48 un35 la cocha (laguna) 2.795 0,40 19,25 14,5 0,45 un14 municipio de pasto 2.858 0,41 19,82 14,2 0,41 un03 municipio de pasto 2.420 0,31 18,31 15,0 0,21 un48 centro región andina 2.469 0,39 20,66 13,5 0,18 agron. colomb. 25(1), 2007 40 sc : suma de cuadrados, gl : grados de libertad y, l : la localidad. con base en el trabajo de romero et al. (2002), la heterosis basada en la media parental (hp) a través de las dos localidades, se calculó con base en la siguiente expresión: hp = [(hij + hji)/2] – [(ph + pm)/2] donde, hij : híbrido f1 entre i y j, hji : híbrido f1 entre j e i, ph : parental hembra y, pm : parental macho. las estimaciones de heterosis para cada cruzamiento f1, en cada una de las variables citadas, se establecieron a través de la prueba de t de student. en ella se probaron las hipótesis: ho: hij = 0, ha: hij t = ( ij–xp) / [((2cme) / (r*l)) 0,5], donde ij es el promedio del híbrido ij, xp es el promedio de los progenitores del híbrido ij, cme correspondió al cuadrado medio del error del andeva combinado en la evaluación conjunta de los progenitores e híbridos f1, r el número de repeticiones y l las localidades. resultados y discusión la interacción genotipo ambiente para todas las variables no fue significativa (tabla 2); por lo tanto, no existe un comportamiento diferencial entre las introducciones evaluadas bajo las condiciones de botana y matituy. cuando no existe una interacción entre el genotipo y el ambiente se considera que los genotipos responden consistentemente en todos los ambientes, es decir, que las variaciones en las variables serán iguales para todos los genotipos (vega, 1988). en estos casos el uso del andeva combinado permite analizar y enunciar conclusiones acerca de estas variables (ceballos, 1995). diámetro ecuatorial del fruto con respecto al diámetro ecuatorial del fruto (de) no existen diferencias significativas entre las medias de las localidades y entre genotipos (tabla 2). dentro de los genotipos se observaron diferencias significativas entre recíprocos, lo que significa que el efecto de la diferencia entre los híbridos i j y j i fue significativa y ello demuestra la existencia de efectos maternos para esta variable. los resultados no mostraron la existencia de diferencias de origen genético entre los cultivares estudiados, lo cual puede demostrarse por la no significancia de los efectos de acg y ace, y de sus respectivas interacciones con el ambiente. además, el de promedio de los padres fue de 2,10 cm, el cual es idéntico al obtenido por los híbridos. el promedio de de en las dos localidades fue de 2,10 cm. los máximos valores se observaron en el parental un03 y los híbridos un14 un03, un49 un26, un45 un43 y un48 un24, los cuales presentaron promedios que oscilaron entre 2,26 y 2,29 cm. los promedios mínimos se observaron en los híbridos un24 un49 y un03 un14 con 1,87 y 1,92 cm, respectivamente. los parentales de más bajo de fueron un14 y un45, ambos con 2,01 cm. el promedio en botana fue de 2,21 cm, superior estadísticamente al exhibido por matituy con 1,98 cm. estos valores están dentro del calibre c y e (extra) y son relativamente altos (icontec, 1999). tanto la correlación simple como la parcial (tabla 3) indican que el de está altamente correlacionado con el peso de fruto con cáliz (pfc) (r = 0,70** y rp = 0,63**). por lo tanto, si se quieren mejorar las dos características, basta seleccionar por el de o por pfc. como las correlaciones simples se calculan dejando de lado los valores de las demás variables, se presume que las variables no están correlacionadas (steel y torrie, 1995). en consecuencia, no se puede concluir que la rde-pfc, será la misma si se considera el conjunto de las demás variables. de hecho, la correlación parcial (rp) entre de y pfc fue de menor magnitud pero expresó la verdadera asociación entre las dos variables. peso del fruto con cáliz (pfc) el andeva combinado para el peso del fruto con cáliz (pfc) indicó la existencia de diferencias significativas entre localidades y genotipos; por lo tanto, se presentó un comportamiento diferencial de tipo genético entre los grupos filiales, tal como lo indica la significancia de la ace y de los recíprocos (tabla 2). lagos et al.: análisis de la aptitud combinatoria de algunas... 41 2007 los promedios de los parentales fueron similares a los de las poblaciones híbridas y al promedio obtenido a través de las dos localidades (5,67 g), lo que indica inexistencia de efectos de heterosis como lo comprueban los valores de heterosis media parental (hp) iguales a cero (tabla 4). el rango de pfc dentro de los parentales fue de 4,79 a 6,62 g, pesos obtenidos por un26 y un03, en su orden. además de un03, se obtuvo: un40 con un pfc de 6,31 g, un43 con 6,22 g y un35 con 5,89 g. los valores de pfc pueden considerarse normales y aceptables para el mercado internacional, si se comparan con el rango encontrado en el ecotipo colombia (4 a 5 g). esta variedad es utilizada en los cultivos industriales de exportación (fischer, 2000b). tabla 2. cuadrados medios del andeva combinado para diámetro ecuatorial del fruto (de), peso del fruto con cáliz (pfc), sólidos solubles totales (sst), ácido cítrico (ac), índice de madurez (im) y ph del jugo de p. peruviana en las localidades de matituy y botana, nariño (colombia), 2005. fv gl de (cm) pfc (g) sst (°brix) ac (%) im (°brix/ac) ph localidades (l) 1 5,29* 162,0* 0,46ns 0,012ns 13,29ns 98,84* repetición/l 2 0,144 22,77 2,055 0,325 47,90 1,19 genotipos (g) 99 0,026*ea 1,03*ea 0,723* 0,048*ea 5,61eans 0,08eans acg 9 0,025ns 1,79ns 2,77* 0,159eans 12,26eans 0,20ns ace 45 0,023ns 0,92*ea 0,57*ea 0,048eans 5,16eans 0,08ns recíprocos (r) 45 0,030*ea 0,99*ea 0,47ns 0,027eans 4,72eans 0,06ns gxl 99 0,023ns 0,60ns 0,400ns 0,033ns 4,67ns 0,08ns acg x l 9 0,025ns 0,96ns 0,417ns 0,051ns 7,286ns 0,109ns ace x l 45 0,029ns 0,51ns 0,389ns 0,045ns 5,53ns 0,09ns r x l 45 0,016ns 0,63ns 0,409ns 0,019ns 3,27ns 0,06ns error 198 0,019 0,718 0,375 0,034 4,58 0,07 coeficiente de variación 6,605 14,84 4,10 16,12 15,95 6,032 media 2,097 5,67 14,91 1,14 13,427 4,27 * : diferencias significativas al 0,05 % de probabilidad; ns: no hay diferencias significativas; ea: las pruebas de hipótesis se hicieron con base en el error agrupado. tabla 3. correlaciones simples (sobre la diagonal y en letra recta) y parciales (bajo la diagonal y en cursiva) para las variables diámetro ecuatorial del fruto (de), peso del fruto con cáliz (pfc), sólidos solubles totales (sst), ácido cítrico (ac), índice de madurez (im) y ph del jugo de p. peruviana, obtenidos en las localidades de matituy y botana, nariño (colombia), 2005. variables de pfc sst ac im ph de 1,00 0,700** -0,050 0,223** -0,305** -0,172 pfc 0,634** 1,00 -0,025 0,232** -0,338** -0,167 sst -0,075 0,039 1,00 0,450** -0,172 -0,101 ac 0,048 -0,171 0,706** 1,00 -0,911** -0,385** im 0,013 -0,200 0,633** -0,937** 1,00 0,379** ph -0,040 -0,060 0,027 -0,119 0,006 1,00 * : correlación significativa al 0,05 % de probabilidad. ** : correlación altamente significativa al 0,01 % de probabilidad. los mejores híbridos correspondieron a un14 un43, un14 un03, un45 un43, un48 un24 y un03 un45 con pfc que oscilaron entre 6,7 y 7,1 g. los peores promedios se observaron en un49 un40 con 4,80 g, un49 un35 con 4,70 g y un24 un45 con 4,5 g. el hecho de que los efectos de los cruzamientos recíprocos sean significativos indica que en esta característica, y en la otra relacionada con el tamaño del fruto como es el de, existe herencia de tipo materno. por tanto, existen respuestas diferenciales entre el cruzamiento directo y el recíproco, dependiendo de la combinación híbrida. por ejemplo, los cruzamientos directos de un49 un24 y un14 un43 presentan un pfc de 5,12 y 7,08 g y un de de 2,18 y 2,15 cm, agron. colomb. 25(1), 2007 42 tabla 4. heterosis media parental (hp) para diámetro ecuatorial del fruto (de), peso de fruto con cáliz (pfc), sólidos solubles totales (sst), índice de madurez (im) y ph del jugo de p. peruviana, obtenidos a través de botana y matituy (tc = ho: hp = 0; t tabulado al 0,05 y gl198 = 1,95). combinación híbrida de tc pfc tc sst tc ac tc im tc ph tc un40xun43/un43xun40 0,00 0,02 -0,62 1,05 -0,13 0,29 -0,11 0,84 1,31 0,87 0,06 0,32 un40xun45/un45xun40 0,00 0,01 -0,19 0,32 0,28 0,65 -0,09 0,73 1,46 0,97 0,23 1,28 un40xun26/un26xun40 -0,01 0,13 0,00 0,01 0,04 0,10 -0,04 0,30 0,07 0,04 0,34 1,89 un40xun49/un49xun40 -0,14 1,38 -0,88 1,48 0,10 0,22 -0,29 2,22 2,72 1,80 0,25 1,35 un40xun24/un24xun40 -0,06 0,63 -0,20 0,34 0,09 0,21 -0,14 1,06 2,30 1,52 0,11 0,61 un40xun14/un14xun40 -0,14 1,39 -0,56 0,94 -0,10 0,24 -0,10 0,76 1,05 0,69 -0,09 0,49 un40xun03/un03xun40 -0,09 0,89 -0,62 1,04 0,20 0,46 -0,13 1,02 1,65 1,09 0,16 0,86 un40xun35/un35xun40 -0,13 1,37 -0,86 1,44 -0,14 0,33 -0,10 0,75 0,64 0,42 0,14 0,78 un40xun48/un48xun40 -0,08 0,85 -0,79 1,32 -0,08 0,19 -0,02 0,14 -0,15 0,10 0,14 0,75 un43xun45/un45xun43 0,15 1,48 0,33 0,56 -0,31 0,73 -0,10 0,74 0,89 0,59 0,14 0,76 un43xun26/un26xun43 0,03 0,28 -0,20 0,34 0,59 1,36 0,05 0,41 -0,42 0,28 0,17 0,94 un43xun49/un49xun43 0,03 0,27 -0,07 0,12 0,05 0,12 -0,16 1,22 0,98 0,65 0,02 0,11 un43xun24/un24xun43 -0,02 0,18 -0,34 0,57 -0,22 0,50 -0,05 0,41 0,65 0,43 -0,03 0,14 un43xun14/un14xun43 0,03 0,33 0,71 1,20 -0,07 0,16 0,04 0,27 -0,35 0,23 -0,03 0,15 un43xun03/un03xun43 -0,05 0,55 -0,60 1,02 0,55 1,26 0,13 1,00 -0,73 0,48 -0,02 0,09 un43xun35/un35xun43 0,02 0,16 -0,13 0,23 -0,09 0,21 -0,26 1,98 2,16 1,43 0,23 1,23 un43xun48/un48xun43 0,05 0,47 -0,18 0,30 -0,30 0,69 0,04 0,30 -0,98 0,65 -0,06 0,32 un45xun26/un26xun45 0,09 0,94 0,61 1,03 0,55 1,27 0,09 0,70 -0,91 0,60 0,15 0,80 un45xun49/un49xun45 -0,02 0,25 0,09 0,16 0,06 0,13 -0,23 1,80 1,85 1,23 0,13 0,70 un45xun24/un24xun45 -0,08 0,79 -0,36 0,60 -0,39 0,90 -0,16 1,22 2,10 1,38 0,03 0,15 un45xun14/un14xun45 0,14 1,46 0,23 0,39 -0,31 0,71 -0,09 0,73 1,42 0,94 0,04 0,23 un45xun03/un03xun45 0,00 0,04 0,11 0,18 0,16 0,37 -0,05 0,36 0,56 0,37 0,12 0,67 un45xun35/un35xun45 0,05 0,52 0,37 0,61 -0,18 0,41 -0,21 1,61 1,48 0,98 0,15 0,84 un45xun48/un48xun45 0,07 0,72 0,23 0,39 0,10 0,22 -0,02 0,18 0,28 0,18 0,01 0,04 un26xun49/un49xun26 0,09 0,88 0,85 1,43 0,60 1,39 -0,19 1,45 1,51 1,00 0,26 1,41 un26xun24/un24xun26 -0,12 1,18 -0,04 0,06 0,52 1,20 -0,06 0,47 1,14 0,75 0,12 0,67 un26xun14/un14xun26 0,06 0,59 0,97 1,63 0,50 1,14 0,11 0,82 -1,25 0,83 0,16 0,87 un26xun03/un03xun26 -0,03 0,28 0,16 0,26 0,67 1,56 0,04 0,32 -0,34 0,22 0,14 0,78 un26xun35/un35xun26 0,03 0,31 0,42 0,70 0,38 0,87 -0,17 1,34 1,13 0,75 0,34 1,87 un26xun48/un48xun26 -0,04 0,43 -0,09 0,16 1,01* 2,32 0,13 1,03 -1,06 0,70 0,19 1,06 un49xun24/un24xun49 -0,11 1,08 0,02 0,04 0,39 0,90 -0,10 0,74 0,60 0,40 -0,15 0,80 un49xun14/un14xun49 0,03 0,29 0,07 0,12 0,59 1,36 -0,12 0,94 1,48 0,98 -0,06 0,34 un49xun03/un03xun49 -0,07 0,74 -0,43 0,73 0,77 1,77 -0,11 0,81 0,92 0,61 0,00 0,01 un49xun35/un35xun49 -0,03 0,34 -0,03 0,06 -0,04 0,09 -0,32 2,43 1,81 1,19 -0,24 1,32 un49xun48/un48xun49 0,00 0,00 0,20 0,34 0,44 1,02 -0,07 0,53 0,53 0,35 -0,05 0,27 un24xun14/un14xun24 0,03 0,35 0,48 0,81 0,16 0,36 0,12 0,96 -1,25 0,83 -0,06 0,32 un24xun03/un03xun24 -0,15 1,57 -0,50 0,83 0,78 1,81 0,00 0,04 0,83 0,55 -0,17 0,91 un24xun35/un35xun24 0,04 0,37 0,42 0,70 -0,63 1,46 -0,28 2,13 1,69 1,12 -0,12 0,63 un24xun48/un48xun24 0,05 0,52 0,75 1,27 -0,15 0,35 0,07 0,57 -1,25 0,83 -0,37 2,05 un14xun03/un03xun14 -0,03 0,27 0,74 1,25 0,54 1,25 0,08 0,63 -0,36 0,24 -0,08 0,43 un14xun35/un35xun14 0,08 0,83 0,42 0,71 -0,31 0,71 -0,14 1,05 0,40 0,27 -0,11 0,58 un14xun48/un48xun14 0,12 1,21 0,65 1,09 0,05 0,11 0,08 0,58 -0,62 0,41 -0,24 1,34 un03xun35/un35xun03 -0,10 1,00 -0,49 0,82 0,61 1,42 -0,21 1,60 1,88 1,24 0,01 0,03 un03xun48/un48xun03 0,00 0,01 -0,59 0,99 0,58 1,34 0,15 1,13 -1,49 0,98 -0,19 1,02 un35xun48/un48xun35 -0,05 0,52 -0,14 0,24 0,60 1,39 -0,18 1,42 1,79 1,18 -0,02 0,08 lagos et al.: análisis de la aptitud combinatoria de algunas... 43 2007 respectivamente; por su parte, los cruces recíprocos presentan promedios inferiores, así un24 un49 un pfc de 4,89 g y un de de 1,87 cm y un43 un14 con un pfc de 5,7 g y un de de 1,99 cm. en estos casos, es necesario determinar cual de los parentales debe actuar como madre o como padre. como se mencionó anteriormente, la ace fue significativa y la acg fue no significativa (tabla 2). en la manifestación del pfc los efectos de dominancia fueron más importantes que los efectos aditivos. los híbridos que presentaron los mayores efectos de ace, distintos de cero, fueron un24 un48/ u n 4 8 v u n 2 4 , u n 2 6 u n 4 9 / u n 4 9 u n 2 6 y un14 un03/un03 un14 con 0,72, 0,60 y 0,59, respectivamente. los menores efectos correspondieron a un45 un24/un24 un45 (-0.53). con base en lo anterior se estableció que, para mejorar el pfc de p. peruviana, se pueden utilizar los tres patrones heteróticos mencionados para la producción de híbridos (tabla 5). sólidos solubles totales (sst) no existieron diferencias significativas entre las localidades pero si entre genotipos (tabla 2). los efectos de acg y ace fueron significativos, que se explica por el comportamiento diferencial de tipo genético entre los grupos filiales. el promedio de sst en botana y matituy fue de 14,91 °brix; los parentales presentaron 14,74 °brix, valor similar al de los híbridos (14,93 °brix). tabla 5. aptitud combinatoria específica (ace) para el peso de fruto con cáliz (pfc) y los sólidos solubles totales (sst) del jugo de p. peruviana, obtenidos a través de botana y matituy en un dialélico de 10 parentales bajo el método 1 de griffing (1956) (tc=ho: sij/ji = 0; t tabulado al 0,05 y gl198 = 1,95). combinación híbrida pfc tc sst tc combinación híbrida pfc tc sst tc un40xun43/un43xun40 -0,04 0,15 0,01 0,06 un26xun35/un35xun26 0,15 0,56 0,04 0,22 un40xun45/un45xun40 0,14 0,51 0,43* 2,19 un26xun48/un48xun26 -0,37 1,36 0,47* 2,38 un40xun26/un26xun40 0,21 0,77 -0,30 1,53 un49xun24/un24xun49 0,02 0,06 0,21 1,06 un40xun49/un49xun40 -0,39 1,46 -0,05 0,27 un49xun14/un14xun49 -0,28 1,06 0,36 1,83 un40xun24/un24xun40 0,24 0,90 0,18 0,93 un49xun03/un03xun49 -0,20 0,73 0,15 0,79 un40xun14/un14xun40 -0,46 1,72 -0,06 0,32 un49xun35/un35xun49 -0,01 0,05 -0,18 0,93 un40xun03/un03xun40 0,08 0,28 -0,14 0,73 un49xun48/un48xun49 0,21 0,79 0,09 0,47 un40xun35/un35xun40 -0,38 1,43 -0,02 0,10 un24xun14/un14xun24 0,09 0,32 0,17 0,85 un40xun48/un48xun40 -0,32 1,20 -0,16 0,83 un24xun03/un03xun24 -0,30 1,11 0,41 2,10 un43xun45/un45xun43 0,30 1,11 -0,15 0,75 un24xun35/un35xun24 0,39 1,46 -0,54* 2,75 un43xun26/un26xun43 -0,36 1,33 0,27 1,36 un24xun48/un48xun24 0,72* 2,69 -0,26 1,33 un43xun49/un49xun43 0,05 0,20 -0,08 0,41 un26xun14/un14xun26 0,33 1,21 0,08 0,38 un43xun24/un24xun43 -0,25 0,94 -0,11 0,55 un26xun03/un03xun26 0,11 0,41 -0,13 0,65 un43xun14/un14xun43 0,45 1,66 -0,01 0,05 un14xun03/un03xun14 0,59* 2,20 0,12 0,61 un43xun03/un03xun43 -0,27 1,02 0,22 1,13 un14xun35/un35xun14 0,05 0,20 -0,26 1,33 un43xun35/un35xun43 -0,02 0,08 0,05 0,26 un14xun48/un48xun14 0,27 1,00 -0,11 0,56 un43xun48/un48xun43 -0,07 0,16 -0,36 1,23 un03xun35/un35xun03 -0,27 0,99 0,28 1,41 un45xun26/un26xun45 0,20 0,74 0,24 1,22 un03xun48/un48xun03 -0,37 1,38 0,04 0,20 un45xun49/un49xun45 -0,03 0,12 -0,06 0,32 un35xun48/un48xun35 -0,15 0,54 0,53* 2,68 un45xun24/un24xun45 -0,53* 1,95 -0,27 1,32 2(sii) 0,14 0,08 un45xun14/un14xun45 -0,28 1,05 -0,24 1,21 (sii) 0,38 0,28 un45xun03/un03xun45 0,19 0,69 -0,15 0,77 2(sij) 0,07 0,04 un45xun35/un35xun45 0,23 0,84 -0,02 0,13 (sij) 0,27 0,20 un45xun48/un48xun45 0,08 0,31 0,05 0,23 2(sij-sik) 0,16 0,08 un26xun49/un49xun26 0,60* 2,23 -0,01 0,06 (sij-sik) 0,40 0,29 un26xun24/un24xun26 -0,33 1,23 0,15 0,77 2(sij-skl) 0,14 0,08 (sij-skl) 0,38 0,27 * ace estadísticamente diferente de cero. agron. colomb. 25(1), 2007 44 la hp en los híbridos fue de cero con excepción de un26 un48/un48 un26 que fue de 1,01 (tabla 4). dentro de los parentales el rango de sst estuvo entre 13,67 °brix (un26) y 15,27 (un35). sin tener en cuenta a un26, tanto el promedio general como el resto de las introducciones están dentro o por encima del mínimo permitido para frutos de color cuatro y cinco (icontec, 1994), lo cual es importante, si se trata de colocar el producto en el mercado nacional que busca frutas más azucaradas que mejoren la palatabilidad. los híbridos con mayor contenido de sst (15,73-16,25 °brix fueron un03 un43, un45 un03, un03 un35 y un48 un35. los de menor valor (13,92-14,15 °brix) correspondieron a un24 un35, un48 un40, un48 un43 y un40 un26. los efectos de acg y ace estadísticamente significativos demuestran que en la manifestación de los sst fueron importantes, tanto los efectos aditivos, como los de dominancia. sólo los efectos de acg (gi) para los parentales un40, un26, un24 y un03 fueron significativamente diferentes de cero (tabla 6). como el parental un03 presentó el efecto más alto de gi se puede emplear como progenitor en programas de mejoramiento; los padres un40, un26 y un24 no se recomiendan para programas de cruzamiento. sólo fueron diferentes de cero los efectos de ace (sij/ji) en los híbridos un40 un45/un45 un40, u n 2 6 u n 4 8 / u n 4 8 u n 2 6 , u n 2 4 u n 0 3 / u n 0 3 u n 2 4 , u n 2 4 u n 3 5 / u n 3 5 u n 2 4 y un35 un48/un48 un35 (tabla 5). la combinación híbrida un24 un35/un35 un24 presentó sij/ ji negativo (-0,54); en las otras cuatro, oscilaron entre 0,41 y 0,53; por tanto, estos genotipos se pueden ser utilizar para aumentar el contenido de sst en el fruto de p. peruviana. los sst tuvieron una asociación alta y positiva con el ácido cítrico (r = 0,45*, rp = 0,71**) y el índice de madurez (rp = 0,63**) (tabla 3), lo cual es fundamental para definir el período crítico de cosecha. acido cítrico el andeva combinado para el ácido cítrico (ac) mostró diferencias entre genotipos (tabla 2). los efectos de acg y ace no fueron significativos, lo que indica estrechez de la base genética de los genotipos evaluados. el contenido de ac en los parentales osciló entre 0,96% (un48) y 1,54% (un35) con un promedio de 1,20%. los híbridos presentaron ac de 1,13% con un rango de 0,91 (un24 un45) y 1,38% (un43 un03). la diferencia entre el promedio de los parentales y el de los híbridos, no fue estadísticamente significativa. sin embargo, los híbridos un40 un49/un49 un40, u n 4 3 u n 3 5 / u n 3 5 u n 4 3 , u n 4 9 u n 3 5 / tabla 6. estimados de la aptitud combinatoria general (gi) para diámetro ecuatorial del fruto (de), peso del fruto con cáliz (pfc), sólidos solubles totales (sst), ácido cítrico (ac), índice de madurez (im) y ph del jugo de p. peruviana, obtenidos en las locaciones de botana y matituy (nariño) siguiendo el método 1 griffing (1956) (tc=ho: gi=0; t tabulado al 0,05 y gl198 = 1,95). parental de pfc sst tc (sst) ac im ph un40 -0,013 -0,152 -0,147* 2,264 -0,038 0,314 0,046 un43 0,010 0,163 -0,031 0,475 0,007 -0,174 -0,063 un45 0,001 -0,014 0,081 1,251 -0,023 0,291 0,066 un26 -0,010 -0,170 -0,219* 3,377 -0,020 0,002 -0,006 un49 -0,005 -0,141 0,014 0,220 0,011 0,001 -0,021 un24 -0,019 -0,039 -0,176* 2,702 -0,036 0,265 0,058 un14 -0,010 0,108 -0,065 0,996 -0,007 0,004 0,020 un03 0,033 0,254 0,431* 6,637 0,103 -0,880 -0,067 un35 0,027 0,108 0,117 1,803 0,044 -0,302 -0,054 un48 -0,014 -0,117 -0,006 0,095 -0,039 0,480 0,022 total 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 2(gi) 0,000 0,008 0,004 0,0004 0,052 0,001 (gi) 0,015 0,089 0,065 0,0195 0,227 0,027 2(gi-gj) 0,000 0,018 0,009 0,0008 0,115 0,002 (gi-gj) 0,022 0,133 0,097 0,0291 0,339 0,041 * : valor de t que indica que el estimado de gi es estadísticamente diferente de cero. lagos et al.: análisis de la aptitud combinatoria de algunas... 45 2007 un35 un49 y un24 un35/un35 un24, presentaron hp negativa que osciló entre -0,26 y -0,32%, que son valores normales pero inferiores al máximo permitido en un fruto estado cinco (1,83%) (icontec, 1999). indice de madurez (im) y ph del jugo de p. peruviana el andeva combinado para el im y el ph del jugo de p. peruviana (tabla 2) no indicó diferencias significativas entre localidades, genotipos, de ahí que los efectos de acg y ace no fueran significativos. los valores de im y ph de la población estudiada fueron 13,43 °brix/ac y 4,27, respectivamente. el im fue más alto que el exigido por la ntc 4580 para frutos de color cuatro (7,1 °brix/ac) y cinco (8,1 °brix/ac). esto se debe al alto valor de sst y al bajo ac. el rango del im estuvo entre 10,79 °brix/ac (un35) y 16,63 °brix/ac (un24 un40). como el grado de madurez está ligado al tipo de manipulación y al transporte de los frutos, ello implica que en las dos localidades la cosecha debe hacerse en un estado anterior a los colores cuatro (anaranjado claro) y cinco (anaranjado). como la base genética estrecha de los parentales no permitió obtener una combinación híbrida con hp diferente de cero en el ac (tabla 4), ni seleccionar parentales para mejorar estos caracteres, el im dependió de la relación entre los sst y el ac y por las altas correlaciones entre im y ac (r = -0,91**; rp = -0,94**), im-sst (rp = -0,63**) la selección de los genotipos dependerá de las decisiones que tomen los programas de mejoramiento respecto a los sst y al ac. conclusiones en el contenido de los sólidos solubles totales (sst) fueron importantes, tanto los efectos aditivos (acg), como los de dominancia (ace), siendo el parental un03 el de mayor acg. los híbridos un40 un45/ u n 4 5 u n 4 0 , u n 2 6 u n 4 8 / u n 4 8 u n 2 6 , un24 un35/un35 un24 y un35 un48/un48vun35 presentaron los mayores efectos de ace. respecto del peso de fruto con cáliz (pfc) sólo se presentaron efectos de dominancia, siendo un24 un48/ u n 4 8 u n 2 4 , u n 2 6 u n 4 9 / u n 4 9 u n 2 6 y un14 un03/un03 un14 las combinaciones que presentaron los mayores valores de ace. en las variables diámetro de fruto con cáliz (de), rendimiento total (rt), ácido cítrico (ac), índice de madurez (im) y ph del jugo, los parámetros de acg y ace no fueron significativos. a excepción del ac y los sst, en las demás variables los valores de la heterosis media parental (hp) estadísticamente fueron iguales a cero. las combinaciones un26 un48/un48 un26 en sst y un40 un49/un49 un40, un43 un35/ u n 3 5 u n 4 3 , u n 4 9 u n 3 5 / u n 3 5 u n 4 9 y un24 un35/un35 un24 en ac mostraron hp diferente de cero. las correlaciones parciales fueron positivas para de-pfc, sst-ac y sst-im, y negativas para ac-im. literatura citada almanza, p. y g. fischer. 1993. nuevas tecnologías de la uchuva physalis peruviana l. agro-desarrollo 4(1-2), 292-304. angulo, r. 2000. siembra, soporte, poda y fertilización. en: florez, v., g. fischer y s. angel. (eds.). 2000. producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 41-49. asna, a.b., s.p. yadav, s.r. srivastava, p.k. pandey y r.k. jaiswal. 1988. correlation and path coefficient analysis in cape gooseberry (physalis peruviana l.). south indian hort. 36(1-2), 5-7. ceballos, h. 1997. genética cuantitativa y fitomejoramiento. universidad nacional de colombia, palmira. 330 p. crfg. california rare fruit growers. 2003. cape gooseberry: physalis peruviana l. en: http://www.crfg.org/pubs/ff/capegooseberry.html; consulta: noviembre 2003. criollo, h., t.c. lagos, p. criollo y m. guerrero. 2001. caracterización de materiales de uvilla o uchuva (physalis peruviana l) por sus características de calidad. revista de ciencias agrícolas. 18(2), 168-180. fischer, g. y p.j. almanza. 2002. nuevas tecnologías en el cultivo de la uchuva physalis peruviana. revista electrónica expedición científica y cultural (corporación colombia internacional, universidad de los andes-unad bogotá). (9):1-19. en: http:// www.unad.edu.co/revistaunad/revista09/agrarias309.htm; consulta: febrero 2004. fischer, g. 2000a. fisiología del cultivo de la uchuva (physalis peruviana l.). en: tercer seminario de frutales de clima frío moderado. memorias. cdte (centro de desarrollo tecnológico de frutales). manizales. 406 p. fischer, g. 2000b. crecimiento y desarrollo. en: florez, v.j., g. fischer y a.d. sora (eds.). 2000. producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 175 p. geraldi, i.o. y j.b. miranda-filho. 1988. adapted models for the analyses of combining ability of varieties in partial diallel crosses. brazilian j. genet. 11(2), 419-430. griffing, b. 1956. concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems. austral. j. biol. sci. 9(4), 463-493. hawkes, j.g. 1991. centros de diversidad genética vegetal en latinoamérica. diversity. 7(1-2), 7-9. agron. colomb. 25(1), 2007 46 hejeile, h. y a. ibarra. 2001. colección y caracterización de los recursos genéticos de la uvilla (physalis peruviana l.) en algunos municipios del sur del departamento de nariño. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto. 123 p. icontec (instituto colombiano de normas tecnicas y certificación). 1999. norma técnica colombiana ntc 4580: frutas frescas: uchuva. bogotá. 15 p. lagos, t.c., h. criollo y c. mosquera. 2001. evaluación preliminar de cultivares de uvilla o uchuva (physalis peruviana l.) para escoger materiales con base en la calidad del fruto. revista de ciencias agrícolas. 18(2), 82-94. leiva brondo, m.; j. prohens y f. nuez. 2001. genetic analyses indicate superiority of performance of cape gooseberry (physalis peruviana l.). j. new seeds 3(3), 71-84. ligarreto, g., m. lobo y a. correa. 2005. recursos genéticos del género physalis en colombia. pp. 9-27. en: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita y j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 222 p. miranda-filho, j.b. y r. vencovsky. 1984. analysis of diallel crosses among open-pollinated varieties of maize (zea mays l.). maydica. 29, 217-234. morton, j. 1987. cape gooseberry. en: fruits of warm climates. miami, fl. pp. 430-434. en: http://www.hort.purdue.edu/newcrop/ morton/cape_gooseberry.html; consulta: febrero 2004. prohens, j., a. rodríguez-burruezo y f. nuez. 2004. breeding andean solanaceae fruit crops for adaptation to subtropical climates. acta hort. 129, 137. romero, j., f. castillo y r. ortega. 2002. cruzas de poblaciones nativas de maíz de la raza chalqueño: ii grupos genéticos, divergencia genética y heterosis. rev. fitotec. mex. 25(1), 107-115. sprague, g.f. y l.a. tatum. 1942. general versus specific combining ability in single crosses of corn. j. amer. soc. agron. 34, 923-932. steel, r. y j. torrie. 1995. bioestadística: principios y procedimientos. 2a. edición. editorial mcgraw-hill interamericana, méxico df. 622 p. vega, p.c. 1988. introducción a la teoría de genética cuantitativa: con especial referencia al mejoramiento de plantas. universidad central de venezuela, caracas. 398 p. agronomía 22-1 final corregido.indd crecimiento de frutos y ramas de duraznero (prunus persica l. batsch, cv. ‘conservero’) en los altiplanos colombianos peach tree (prunus persica l. batsch, cv. ‘conservero’) fruit and shoot growth on a colombian high plateau fanor casierra-posada1, víctor e. barreto2 y olga l. fonseca2 1 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia –uptc–. tunja. e-mail: fanor@gmx.net 2 ingeniero agrónomo, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia –uptc–. tunja. fecha de recepción: 2 de abril de 2004. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2004. resumen: las curvas de crecimiento de árboles de duraznero (prunus persica l. batsch cv. ‘conservero’ sobre cv. ‘blanco común’) fueron determinadas en paipa (colombia) a 2.470 m.s.n.m. en el estudio se midieron el peso fresco, el peso seco y la relación diámetro polar/diámetro de sutura de los frutos, así como el crecimiento de las ramas. las mediciones se realizaron con una periodicidad de cuatro a siete días entre 60 y 196 días después de plena floración (ddpf). los datos se procesaron estadísticamente mediante análisis de regresión con un nivel de error de 1% utilizando la aplicación spss (8.0)®. la ganancia en peso fresco es lenta hasta 87 ddpf y posteriormente los frutos ganan peso hasta 126 ddpf. entre 126 y 147 ddpf se presenta una etapa de bajo incremento en peso fresco. a partir de 147 ddpf se intensifica la ganancia en peso fresco hasta el momento de la cosecha. los frutos ganaron poco peso seco hasta 87 ddpf, luego de lo cual iniciaron un aumento en peso hasta 147 ddpf; a partir de allí se presentó un incremento drástico en la ganancia de peso seco en los frutos, la cual duró hasta la cosecha. durante todo el período de crecimiento de los frutos se presentó una reducción progresiva de la relación diámetro polar/diámetro de sutura, y cerca de la época de cosecha, el valor de la relación entre los dos diámetros tiende a la unidad. las ramas crecieron hasta 180 ddpf y luego detuvieron su crecimiento. con esta información es posible hacer una planificación más racional de algunas labores culturales cuando esta variedad de duraznero se cultiva en altiplanos colombianos que presenten condiciones agroecológicas similares a aquellas en que se realizó el presente estudio. palabras clave: peso fresco, peso seco, relación diámetro polar/diámetro de sutura. astract: peach tree (prunus persica l. batsch ‘conservero’ on ‘blanco común’ rootstock) growth curves were determined in paipa (colombia), a town lying on a high andean plateau (2,520 metres above sea level). the fruits’ fresh weight, dry weight and polar diameter/suture diameter ratio were measured in this study, as well as shoot growth. measurements were carried out every four or seven days from 60 to 196 dafb (days after full bloom). regression analysis was used for analysing data (1% error using spss [8.0] software). increase in fresh fruit weight was slow until 87 dafb, becoming quicker until 126 dafb. a slow growth phase appeared again from 126 to 147 dafb. growth then became more intense until harvest time. dry fruit weight increased slowly until 87 dafb, increasing until 147 dafb und finally quickening up from 147 dafb until harvest time. polar diameter/suture diameter ratio progressively decreased as the season advanced; the ratio was nearly one by harvest time. shoots grew quickly until 180 dafb and then became arrested until harvest time. this information allows more rational planning of some growing and harvesting activities regarding this peach variety grown on colombian highlands which present similar agroecological conditions to those in which this study was done. key words: fresh weight, dry weight, polar diameter/suture diameter ratio. agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 40-45 casierra-posada et al.: crecimiento de frutos y ramas... 412004 introducción para la investigación, la docencia y el manejo de los frutales caducifolios en nuestro país, tradicionalmente se han tomado como base los resultados de investigaciones desarrolladas en la zona templada, dado que la investigación realizada en nuestras condiciones, orientada a la comprensión del comportamiento y desarrollo de estos árboles en la zona tropical, ha sido insuficiente para proponer un paquete tecnológico adecuado orientado hacia el logro de una alta producción de fruta de buena calidad. si bien es cierto que el comportamiento de los caducifolios sigue un patrón genético, las condiciones agroecológicas tienen una influencia bastante marcada sobre su desarrollo (faust, 1989; dejong, 1999). por lo tanto, es indispensable impulsar la investigación del comportamiento de los frutales caducifolios cultivados en el trópico, pues en colombia existen cerca de 5.000 ha cultivadas con este tipo de frutales, además de las 50.000 ha potenciales para su cultivo (campos, 1993; fischer y lüdders, 1995). los modelos de regresión se han utilizado para la comprensión del comportamiento de los frutales caducifolios en condiciones tropicales (casierra-posada y quintero, 2001 y casierra-posada et al. 2002) y representan una herramienta importante para cuantificar el crecimiento de los vegetales (barceló et al., 1987). con respecto al crecimiento, el pericarpio de durazno sigue un patrón doble sigmoide, con dos periodos de incremento rápido y una fase intermedia de crecimiento aparentemente suspendido. la forma doble sigmoide de la curva se compone de una primera parte sigmoide seguida de una fase de senescencia y a continuación por un periodo de crecimiento logarítmico que corresponde a la segunda curva sigmoide (connors, 1920; barceló et al. 1987). el crecimiento de los frutos de duraznero se ha dividido tradicionalmente en tres etapas (zucconi, 1986): en la etapa uno se incrementa la mitosis en el fruto durante las dos o tres primeras semanas de su desarrollo y luego se reduce drásticamente (zucconi, 1986; grange, 1996); además, se produce un incremento rápido en volumen en el pericarpio y en la semilla. así mismo, el contenido en sólidos solubles se incrementa y luego se reduce al final de esta fase (ragland, 1934; chalmers y van den ende, 1975). el desarrollo de la semilla es bastante rápido y el nucelo alcanza casi su tamaño máximo (tukey, 1933; fogle y faust, 1976). la etapa dos se caracteriza por un incremento escaso en el mesocarpio; al tiempo con la reducción general del crecimiento, cesa la elongación celular, tanto en el plano tangencial, como en el longitudinal (ragland, 1934; reeve, 1959; coombe, 1976). el evento más importante en esta etapa es la lignificación del endocarpio, la cual comienza a finales de la primera etapa de crecimiento del fruto, se acentúa en la segunda etapa, y en algunos casos, según la variedad, se prolonga hasta la tercera etapa (lott, 1942). en la etapa tres, la última etapa de crecimiento de los frutos, se presenta un incremento rápido de los pesos seco y fresco en el mesocarpio, la elongación celular continúa, los espacios intercelulares se reducen hasta casi desaparecer al momento de la maduración (ragland, 1934; reeve, 1959; gage y stutte, 1991). en las variedades tardías, el endocarpio alcanza su máximo peso durante la primera parte de esta etapa y la ganancia en peso seco de la semilla es muy rápida y dura hasta la maduración (lott, 1942). al finalizar esta etapa se presenta una reducción del crecimiento que coincide con la transición hacia la maduración; el contenido de sólidos solubles, que se había reducido a raíz de la elongación celular, se incrementa de nuevo (lott, 1942; chalmers y van den ende, 1975). mediante la metodología utilizada en el presente estudio se determinó periódicamente el crecimiento de los frutos y ramas de duraznero ‘conservero’, desde 60 ddpf hasta la época de cosecha, con el fin de establecer las curvas de crecimiento de estos órganos en la localidad donde se realizó el ensayo. de esta manera, es posible planear con mayor eficiencia las labores culturales en las plantaciones de duraznero de esta variedad, de tal modo que no afecten el crecimiento de los frutos; además, se puede utilizar esta información en otras localidades que presenten condiciones agroecológicas similares a las que presenta la zona donde se realizó este estudio. materiales y métodos localidad y material vegetal en el ensayo se utilizaron seis árboles de siete años de duraznero cv. ‘conservero’ sobre patrón franco ‘blanco común’, plantados en la granja tunguavita en paipa (boyacá), propiedad de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, ubicada a una altura de 2.470 m.s.n.m. la localidad presenta 13,8° c de temperatura en promedio y 74% de humedad relativa, con régimen bimodal de lluvias que aportan 835 mm de agronomía colombiana 42 vol. 22 · no. 1 precipitación promedio al año. después de la cosecha se realizaron las labores acostumbradas para el manejo de estos árboles, como la poda, la fertilización y la protección sanitaria. metodología las mediciones se realizaron entre 60 y 196 ddpf. éstas se iniciaron a los 60 días después de plena floración con el fin de medir los frutos después de la caída de frutos que sucede luego de la caída de pétalos. la unidad experimental estuvo representada por un árbol. en cada uno de los seis árboles seleccionados se marcaron 15 frutos en los que se midió el diámetro polar y de sutura con una frecuencia de cuatro a siete días. además, se seleccionaron 20 ramas por árbol en las que se midió su crecimiento con la misma periodicidad con que se midió el diámetro de los frutos. el riego se realizó según la metodología propuesta por castro (1993). toma y análisis de muestras cada cuatro a siete días se colectaron cinco frutos por árbol para determinar su peso fresco y seco. el peso seco se determinó mediante secado de las muestras en una mufla, a una temperatura de 65° c. los parámetros peso fresco, peso seco y crecimiento de ramas se expresan en porcentaje, con base en el valor máximo alcanzado. análisis estadístico cada unidad experimental se replicó seis veces y con la información obtenida en el ensayo se realizó un análisis de regresión con un nivel de significancia de 1%. resultados y discusión modelos de regresión la cuantificación del crecimiento mediante el uso de ecuaciones de regresión ha sido ampliamente documentada (barceló et al., 1987; casierra-posada et al., 2002). mediante esta metodología se ha podido estimar el comportamiento de una variedad en condiciones determinadas. para las condiciones del presente ensayo se obtuvo una serie de ecuaciones de regresión que se presentan en la tabla 1 y con las cuales es posible estimar los parámetros de crecimiento y desarrollo de frutos y ramas de duraznero ‘conservero’ con respecto al tiempo después de plena floración en paipa (boyacá). en la tabla 1 las variables dependientes se encuentran en la columna de parámetros, y en todos los casos, la variable independiente es el tiempo (días) después de plena floración. para la variable independiente se analizó la información obtenida entre 60 y 196 días después de plena floración. en todos los casos hubo alta significancia al nivel de 1%. peso fresco el incremento en peso fresco de los frutos presentó un modelo doble sigmoide (figura 1). la ganancia en peso es lenta hasta 87 ddpf, posteriormente los frutos ganan peso hasta 126 ddpf. entre 126 y 147 ddpf se presenta una etapa de poco incremento en peso fresco. a partir de 147 ddpf se intensifica la ganancia en peso fresco hasta el momento de la cosecha. a pesar de que el patrón de crecimiento de los frutos, representado como ganancia en peso fresco, presentó gran similitud con el reportado por otros autores (contabla 1. modelos de regresión para los parámetros evaluados con respecto a los días después de plena floración en duraznero ‘conservero’ cultivado en los altiplanos tropicales. parámetro r2 ecuación de regresión peso fresco (%) 0,97 ** y = 43,799 + 1,0800 x – 0,0082 x2 + 0,000033 x3 peso seco (%) 0,97 ** y = 98,3589 – 3,2438 x + 0,0320 x2 – 0,00008 x3 diámetro polar (%) 0,99 ** y = 123,01 + 3,8118 x – 0,0251 x2 + 0,000059 x3 diámetro de sutura (%) 0,99 ** y = 122,62 + 3,3305 x – 0,0231 x2 + 0,000059 x3 relación diámetro polar / diámetro de sutura 0,98 ** y = 2,5864 – 0,0261 x + 0,0002 x2 – 0,0000005 x3 crecimiento de ramas (%) 0,99 ** y = – 41,725 + 0,2810 x + 0,0095 x2 – 0,00004 x3 ** significativo en el nivel de 1%. y: parámetro medido. x: días después de plena floración, ddpf. casierra-posada et al.: crecimiento de frutos y ramas... 432004 nors, 1920; zucconi, 1986), el comportamiento del peso fresco de la variedad de duraznero en estudio, a lo largo de la temporada, mostró características propias influenciadas por las condiciones ambientales en las que se desarrollaron los árboles. el hecho de cultivar especies de hoja caduca en condiciones tropicales induce una respuesta particular de los vegetales en cuanto al crecimiento y desarrollo de sus órganos; dado que, una vez activado, el crecimiento potencial de un órgano, factor que es dirigido genéticamente, éste interactúa con las condiciones ambientales (temperatura, luz, disponibilidad de agua, nutrición, etc.) para determinar su capacidad de crecimiento (dejong, 1999), dando como resultado, patrones propios de crecimiento y desarrollo de acuerdo con la variedad y las condiciones agroecológicas de cultivo. el raleo de frutos es una práctica cultural de gran importancia que se realiza con el fin de lograr un equilibrio entre los órganos reproductivos y vegetativos, a fin de lograr frutos de mejor tamaño y peso. para la realización de esta labor se debe tener en cuenta que los durazneros tienen cuatro etapas de caída de órganos: en floración, ‘en junio’, en precosecha y de frutos maduros (zucconi, 1986). el raleo de frutos se debe hacer después de la caída de floración, pero antes de que los frutos empiecen a acumular peso fresco o seco, lo que los colocaría en posición de competir por los recursos (nutrientes, agua, carbohidratos, etc.). teniendo en cuenta la figura 1, se puede sugerir la realización de esta práctica antes de 87 ddpf en esta variedad de duraznero; de esta manera, se reduciría la competencia entre órganos en crecimiento (frutos y ramas principalmente) y se lograría un equilibrio entre los órganos del árbol que contribuiría a reducir la ‘caída de junio’. por otro lado, la reducción de la competencia entre frutos favorecería la formación de frutos de mejor calidad. peso seco de igual manera como sucedió con el incremento en peso fresco, los frutos ganaron poco peso seco hasta 87 ddpf, pero luego empezó un aumento en peso hasta 147 ddpf (figura 2). a partir de 147 ddpf se presentó un incremento drástico en la ganancia de peso seco en los frutos, la cual duró hasta la época de cosecha. figura 2. porcentaje del peso seco del fruto de duraznero ‘conservero’ en los altiplanos tropicales con base en el peso seco máximo alcanzado por los frutos. la presencia de etileno se ha asociado con el incremento rápido del peso seco en la última fase del crecimiento de los frutos, pero no en la primera fase, en la cual la ganancia en peso seco es escasa. en la primera fase de desarrollo del fruto existe posiblemente una relación inversa entre el etileno y el crecimiento, de tal manera que la presencia de etileno inhibe el crecimiento de los frutos en esta fase (jerrie y chalmers, 1976). el ethephon (ácido 2-cloroetil fosfórico) se ha usado ampliamente para incrementar el crecimiento de los frutos de duraznero, dado que cuando se aplica localizado a los frutos, estimula la migración de sacarosa hacia ellos (chalmers et al., 1976; sin embargo, al igual que el etileno, este producto inhibe el crecimiento de los frutos en el estado i y resulta inefectivo a principios del estado ii (stembridge y raff, 1973; dann y chalmers, 1978). la época de mayor efectividad del etephon en cuanto a la estimulación del crecimiento de los frutos es el estado de crecimiento acelerado en la última etapa de desarrollo, que en el presente ensayo, se encontró a partir de 147 ddpf. en el presente estudio, el pico máximo de acumulación de peso seco tuvo lugar a los 186 ddpf; la relevancia de este hecho reside en que entre 30 y 50% de los azúcares del fruto maduro se acumulan después de este punto máximo de crecimiento; además, el contenido de figura 1. porcentaje del peso fresco del fruto de duraznero ‘conservero’ en los altiplanos tropicales, con base en el peso fresco máximo alcanzado por los frutos. agronomía colombiana 44 vol. 22 · no. 1 almidón y de dextrinas decrece desde este pico de crecimiento hasta que los frutos alcanzan la madurez (lott, 1942; chalmers y van den ende, 1975). relación diámetro polar/diámetro de sutura esta relación es el parámetro más importante para expresar la forma de fruto (westwood, 1982). durante todo el período de crecimiento de los frutos se presentó una reducción progresiva de la relación diámetro polar/diámetro de sutura (figura 3), lo que implica que inicialmente, los frutos tienen forma oblonga y, a medida que se acerca la maduración, adquieren la forma redondeada típica del fruto de duraznero; cerca de la época de maduración, el valor de la relación entre los dos diámetros tiende a la unidad. vados en el trópico radica en que las plantas perennes de hoja caduca inician las flores una vez cesa el crecimiento vegetativo, y cuando las hojas están maduras (westwood, 1982; faust, 1989); lo que implicaría que según la información del crecimiento de ramas en el presente ensayo, el inicio del desarrollo de las yemas florales tendría lugar pocas semanas antes de la cosecha, lo cual no se ajusta a la realidad, pues ríos (1995) encontró que, en condiciones tropicales, las yemas reproductivas de duraznero inician su diferenciación morfológica a partir de 83 ddpf y la culminan 216 ddpf, cuando los granos de polen se individualizan. la continuidad del crecimiento de las ramas hasta pocas semanas antes de la cosecha en el presente estudio se debe posiblemente al vigor vegetativo que adquieren los durazneros cuando se cultivan en el trópico, pues no reciben estímulos externos que les indiquen alguna reducción en la duración de los días o en la intensidad luminosa, dado que la duración de los días en el trópico es prácticamente igual durante todo el año. dado el vigor del crecimiento vegetativo de la variedad de duraznero en estudio, es posible sugerir la realización de la poda de verano, con el fin de reducir el desarrollo vegetativo de los árboles y así evitar la competencia con los frutos en desarrollo. la realización de ese tipo de poda se debe realizar entre 123 y 147 ddpf, pues a los 123 ddpf las ramas ya habrán alcanzado más del 60% de su crecimiento final, y después de 147 ddpf se inicia la segunda fase de ganancia de peso seco y fresco en los frutos. de esta manera, la disminución del área foliar mediante la poda de verano no afectaría en gran medida el desarrollo de los frutos, pues los árboles tendrán un área foliar suficiente para nutrirlos; por otra parte, contribuiría a reducir la competencia entre el crecimiento de ramas y frutos en la segunda fase de ganancia en peso de éstos últimos, pues el crecimiento realizado por un órgano es una consecuencia de su capacidad condicional de crecimiento, la forma de las curvas para el crecimiento de los frutos medidas en los diámetros polar y de sutura, presentaron tendencias similares a las reportadas por lott (1942); sin embargo, la duración de cada una de las fases de crecimiento determinadas en el presente estudio presentó diferencias considerables con las encontradas por este autor, debido a que el crecimiento potencial de un órgano, el cual es dirigido por patrones genéticos, se incrementa o se atenúa mediante estímulos endógenos y / o ambientales (dejong, 1999). crecimiento de ramas las ramas crecieron hasta 180 ddfp, y luego se detuvo su crecimiento; lo que implica que el crecimiento vegetativo en esta variedad de duraznero tuvo lugar hasta 16 días antes de la cosecha (figura 4). la importancia del monitoreo del crecimiento de las ramas sobre el manejo de los frutales caducifolios cultifigura 3. relación diámetro polar / diámetro de sutura en frutos de duraznero ‘conservero’ cultivado en altiplanos tropicales. figura 4. porcentaje del crecimiento de las ramas de duraznero ‘conservero’ cultivado en los altiplanos tropicales con base en la longitud máxima alcanzada por las ramas. casierra-posada et al.: crecimiento de frutos y ramas... 452004 dejong, t.m. 1999. developmental and environmental control of dry-matter partitioning in peach. hortscience 34(6), 1037-1040. faust, m. 1989. physiology of temperate zone fruit trees. john willey & sons, nueva york. pp. 169-234. fischer, g. y p. lüdders. 1995. der apfelanbau im hochland kolumbiens. erwerbsobstbau 37, 58-62. fogle, h.w. y m. faust. 1976. fruit growth and cracking in nectarines. journal of the american society for horticultural science 101, 434-439. gage, j. y g. stutte. 1991. developmental indices of peach: an anatomical framework. hortscience 26(5), 459463. grange, r. 1996. crecimiento del fruto. en: azcón-bieto, j. y m. talón (eds.). fisiología y bioquímica vegetal. mcgrawhill, nueva york. pp. 449-462. jerrie, p.h. y d.j. chalmers. 1976. ethylene as a growth hormone in peach fruit. australian journal of plant physiology 3, 429-434. lott, r. v. 1942. effect of nitrat of soda on development of halehaven peach. univ. ill. agric. exp. s. bull. 483. ragland, c. h. 1934. the development of peach fruit, special reference to split-pit and gumming. proceedings of the american society for horticultural science 31, 1-21. reeve, r.m. 1959. histological and histochemical changes in developing and ripening peaches. ii. the cell walls and pectins. american journal of botany 46, 241-248. ríos, j.f. 1995. desarrollo morfofisiológico de la yema floral del duraznero (prunus persica l.) var. ‘camuezo’ en los altiplanos tropicales. tesis de especialista en frutales de clima frío. uptc, tunja. 73 p. stembridge, g.e. y j.w. raff. 1973. ethephon and peach fruit development. journal of the american society for horticultural science 8, 500-501. tukey, h.b. 1933. growth of peach embryo in relation to growth of fruit and season of ripening. proceedings of the american society for horticultural science 30, 209-218. zucconi, f. 1986. peach. en: monselise, s.p. (ed.). handbook of fruit set and development. crc press, boca ratón, florida. pp. 303-321. westwood, n.h. 1982. fruticultura de zonas templadas. ediciones mundi-prensa, madrid. 461 p. de la disponibilidad total de recursos libres (asimilados y nutrientes) y de la competencia entre los órganos por esos recursos (dejong, 1999). agradecimientos los autores expresan su agradecimiento al personal de la granja tunguavita de la facultad de ciencias agropecuarias de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia en paipa (boyacá), por el apoyo para la realización del presente estudio. bibliografía barceló, j.; g. nicolás; b. sabater y r. sánchez. 1987. fisiología vegetal. ediciones pirámide, madrid. 823 p. campos, t. j. 1993. historia de los frutales caducifolios en colombia. en: sarmiento, a. y c. naranjo, (compiladores). frutales caducifolios. siac-fenalce, editorial presencia, bogotá. pp. 7-16. casierra-posada, f. y a. quintero. 2002. relación de la variación de las condiciones ambientales con la temperatura interna de la yema del manzano ‘anna’. agronomía colombiana 20, 47-52. casierra-posada, f.; d.i. hernández; p. lüdders y g. ebert. 2003. crecimiento de frutos y ramas del manzano ‘anna’ (malus domestica borkh) en los altiplanos colombianos. agronomía colombiana 21, 69-73. castro, j. 1993. consideraciones generales del riego en frutales caducifolios en el altiplano. agro-desarrollo 4(1-2), 201-213. chalmers, d.j. y b.a. van den ende. 1975. reappraisal of the growth and development of peach fruit. australian journal of plant physiology 2, 623-634. chalmers, d.j.; b. van den ende y p.h. jerrie. 1976. the effect of (2-choroethyl) phosphonic acid on the sink strength of developing peach (prunus persica l.) fruit. planta 131, 203-205. coombe, b.g. 1976. the development of fleshy fruits. annual review of plant physiology 27, 207-228 connors, c.h. 1920. the growth of fruits of the peach. n. j. agric. exp. sin. annu. rep. 40, 82-88. dann, i.r. y d.j. chalmers. 1973. growth of peach (prunus persica (l.) batsch) fruits after treatment with ethephon during succesive periods of fruit development. australian journal of plant physiology 5, 589-595. resumen abstract con el objetivo de determinar los requerimientos hídricos de los cítricos en el piedemonte del meta, cuantificar la duración e intensidad del estrés hídrico y la influencia sobre la inducción y el desarrollo de floración mandarina ‘arrayana’ (citrus reticulata blanco), primero se revisó la información climática de dos décadas suministrada por el centro de investigación la libertad (villavicencio). segundo, se realizó un estudio de caso en la época seca entre noviembre de 2002 a marzo de 2003 en un cultivo de mandarina ‘arrayana’ (injertado sobre mandarina cleopatra de 6 años de edad); en el cual se llevaron los registros climáticos y quincenalmente el contenido de humedad del suelo a dos profundidades (0 a 10 y 10 a 20 cm), y la duración de los procesos fenológicos relacionados con la floración. en el piedemonte del meta, los cítricos requieren 1.046 mm de agua al año que es el 77% de la evaporación total anual. durante nueve meses al año la precipitación supera la evapotranspiración de las plantas y durante tres meses hay déficit hídrico. una precipitación de 29 mm inició el crecimiento de las plantas. la brotación se inicia dos semanas después de la lluvia, la floración en la tercera semana y la caída de pétalos y del estigma en la cuarta (final de la antesis). la humedad del suelo de 0 a 20 cm disminuye por debajo del punto de marchitez permanente durante dos meses. la floración entre antesis y caída de pétalos tiene una duración de nueve días. in order to determine water requirements of citrus fruits grown in the piedemont plains of meta department, colombia, and quantify duration and intensity of water stress and its influence on floral induction and development of ‘arrayana’ mandarin (citrus reticulata blanco), firstly, the climatic information collected at the c.i. la libertad (villavicencio, meta, colombia) over two decades was revised. secondly, a case study was realized in a dry season between november 2002 and march 2003 in a culture of ‘arrayanà mandarin grafted on 6 year old cleopatra mandarin. the climatic records and, every second week, the content of soil moisture at two depths (0 to 10 cm and 10 to 20 cm), and the duration of the phenological processes related to flowering were registered. in the piedemont plains of meta, the citrus fruits need 1.046 mm of water per year that is 77% entire annual evapotranspiration. for nine months every year, the precipitation is higher than the evapotranspiration and, for three months, there is a water deficit. the precipitation value of 29 mm was needed for growth initiation. ramification started two weeks later after beginning of the rain season. the anthesis and fall of petals and stigma occurred in the third and fourth week, respectively. the soil moisture content measured at the depth of 0 to 20 cm, decreased below the permanent wilting point during two months. the duration of flowering between anthesis and petal abscission lasted nine days. key words: water balance, f lowering, water stress, citrus reticulata, piedemont plains of meta. palabras clave: balance hídrico, floración, estrés hídrico, citrus reticulata, piedemonte del meta. agronomía colombiana 25(2), 255-263, 2007 1 investigador, centro de investigación la libertad, corporación colombiana agropecuaria (corpoica), villavicencio (meta). jorduz@corpoica.org.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gerfischer@gmail.com balance hídrico e influencia del estrés hídrico en la inducción y desarrollo floral de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte llanero de colombia water balance and influence of water stress on floral induction and flower development of ‘arrayana’ mandarin in the piedemont plains of colombia javier orlando orduz-rodríguez1 y gerhard fischer2 introducción las principales zonas citrícolas en el mundo se encuentran ubicadas en las regiones subtropicales entre los 20 a 40º norte y sur, lo que se conoce como los cinturones citrícolas y donde las temperaturas más bajas no ocasionan daños a las plantas (reuther, 1973; agustí, 2003). en estas condiciones el crecimiento y desarrollo de las plantas es regulado por las modificaciones estacionales de las temperaturas. la disminución de la temperatura en el invierno ocasiona una detención del crecimiento de la planta, época durante la cual se presenta la inducción floral; posteriormente, con el aumento de las temperaturas en la primavera siguiente, se presenta la floración, el cuajado, el crecimiento del fruto y la madurez en el otoño o el invierno siguiente dependiendo de la variedad cultivada (reuther, 1973; reuther y ríos-castaño, 1969; davies, 1997; guardiola, 1997). por el contrario, en condiciones tropicales cerca al ecuador donde se cultivan comercialmente los cítricos por debajo de los 2.100 msnm, las temperaturas son constantes (a la misma altitud), al igual que el fotoperiodo y la radiación; y no se presentan periodos de reposo por bajas temperaturas; en estas condiciones, el principal factor climático que influye sobre el comportamiento del crecimiento y desarrollo de fecha de recepción: abril 14 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 256 agron. colomb. 25(2) 2007 las plantas cítricas está determinado por la presencia o ausencia de la precipitación (orduz, 2007). la evapotranspiración (et) expresa la cantidad total de agua perdida por la superficie de un cultivo en forma de vapor. la evapotranspiración es la suma de la evaporación de la superficie del suelo y la transpiración de la planta (fao, 1977). los requerimientos hídricos de los cítricos pueden ser cubiertos por la precipitación, y cuando esta es insuficiente deben ser suplementados con riego para optimizar los rendimientos. el consumo anual de agua de los cítricos para árboles adultos varían entre: 1.000 mm (koo, 1963) a 1.563 mm (van bavel et al. 1967); calculados para florida y sudáfrica, respectivamente. en estos cálculos no están las pérdidas debidas a percolación y a la escorrentía que pueden ser apreciables (hilgeman, 1977), dependiendo del tipo de suelo y el sistema de riego utilizado. los menores consumos se presentan en las zonas templadas mientras que las cifras mayores, en las regiones cálidas y áridas (agustí, 2003). en condiciones tropicales el principal factor inductor de la floración es el estrés hídrico; este regula la época, la intensidad, la duración y distribución de la floración (reuther y ríos-castaño, 1969; cassin et al., 1969; reuther, 1973; davenport, 1990). la intensidad y duración de la floración también varían con la región climática, en especial por la influencia de las temperaturas medias durante este periodo (davies y albrigo, 1994). con el déficit hídrico cesa el crecimiento de los tallos y del sistema radical; además dependiendo de la intensidad del estrés se puede presentar marchitez de la hoja, disminución de la conductancia estomática, de la asimilación neta de co2 y de la conductividad radical (davies y albrigo, 1994). durante este periodo, las yemas vegetativas desarrollan la capacidad para florecer. en el proceso de inducción se incluyen los eventos que suceden en la transición del crecimiento vegetativo a la producción de inflorescencias (davenport, 1990). se ha reportado un requerimiento de estrés hídrico de 90 días para la obtención de una floración abundante de la lima tahití (c. latifolia), en condiciones de florida (southwick y davenport, 1986), pero no existe información cuantitativa para otras especies en condiciones tropicales. el piedemonte del meta presenta un régimen pluviométrico monomodal en el cual la temporada húmeda se inicia en marzo y termina en noviembre. la precipitación promedio anual oscila entre 2.500 y 3.800 mm (ideam, 1997), lo que permite que el cultivo de los cítricos se haga sin riego; mientras que en la época seca las plantas presentan déficit hídrico lo que ocasiona la inducción de la principal floración anual que se presenta dos a tres semanas después de iniciarse las precipitaciones (orduz, 2007). sin embargo, en regiones húmedas el exceso de agua en los cultivos puede afectar desfavorablemente la acumulación de materia seca (syvertsen y lloyd, 1994; davies y albrigo, 1994) y ocasionar problemas sanitarios en las plantas. estas condiciones se presentan en el piedemonte del meta durante nueve meses al año y es uno de los principales aspectos relacionados con la disminución del rendimiento potencial. con el propósito de cuantificar el balance hídrico de los cultivos de cítricos y estudiar el proceso de inducción y desarrollo floral de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte del departamento del meta, se revisaron los datos climáticos del centro de investigación la libertad y se llevaron registros de precipitación, humedad del suelo y duración de los estados fenológicos de la floración durante el periodo 2002-2003 en los huertos experimentales del centro de investigación (c.i.) la libertad de corpoica en villavicencio (meta). esta información permite avanzar en la comprensión sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas de cítricos en condiciones del trópico bajo. materiales y métodos requerimientos hídricos de los cultivos de cítricos (etc) se utilizó la metodología propuesta por fao (2006), que recomienda la utilización de coeficientes específicos para cada cultivo (kc), utilizando para ello la siguiente formula: etc = et0 x kc, tomando el kc sugerido por fao como 0,75 para los meses de lluvia y 0,8 para los meses secos. el promedio de los datos de evaporación mensual se toman de la estación climatológica del ideam ubicada en el c.i. la libertad (tabla 1). para la evaluación del déficit hídrico y los estados fenológicos de la floración se seleccionó un cultivo de mandarina ‘arrayana’ injertada sobre el patrón cleopatra de 6 años de edad plantada en un suelo de la terraza alta (clase iv) del c.i. la libertad de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) en villavicencio, representativo de los suelos óptimos para cítricos del piedemonte del meta. estos suelos presentan topografía plana, pendiente de 1 a 3%, de textura franco arcillo-arenosa y niveles medios de materia orgánica (2,5–3,0%); poseen buen drenaje interno y externo, y de buena profundidad efectiva. el cultivo está plantado a una distancia de 8 por 6 m para una densidad de 204 plantas ha-1; y desde su establecimiento se siguieron las recomendaciones generadas por corpoica para el manejo de los cultivos de cítricos en los llanos orientales (orduz y baquero, 2003). 2572007 orduz-rodríguez y fischer: balance hídrico e influencia del estrés hídrico... evaluación del déficit hídrico se llevó el registro de la precipitación de finales de época lluviosa del año 2002 (mes de noviembre), hasta la temporada lluviosa (abril) del año 2003. posteriormente se calcularon los requerimientos hídricos semanales para los cítricos en el c.i. la libertad y se comparó con la precipitación caída en cada semana. en este periodo también se tomaron muestras de suelos cada quince días para monitorear el porcentaje de humedad a dos profundidades: 0 a 10 cm y 10 a 20 cm; estas muestras se tomaron con barreno en el área externa del área de plateo de los árboles. los muestreos se iniciaron el 29 de noviembre y se terminaron el 14 de marzo. las muestras se llevaron al laboratorio de física de suelos, en donde se tomó el peso en húmedo, luego se colocaron en la estufa de 105 oc por 24 horas hasta completar la desecación, obteniéndose de esta forma el peso seco de la muestra (método ponderal). luego se determinó el porcentaje de humedad de la muestra mediante la fórmula: porcentaje de humedad del suelo = (peso de muestra húmeda – peso de muestra seca)/ peso de muestra seca x 100 con el fin de determinar la cantidad de agua utilizable en el horizonte a del suelo del cultivo en estudio, se determinó en porcentaje de humedad el punto de capacidad de campo (cc) y el punto de marchitez permanente (pmp), siguiendo la metodología de determinación de la curva hidrofísica característica, utilizando platos y ollas a presión, en el laboratorio de física de suelos del c.i. la libertad. estados fenológicos en la floración se seleccionaron tres árboles de mandarina ‘arrayana’ injertada sobre el patrón cleopatra y se marcaron de forma aleatoria en cada uno 10 botones florales que en promedio tuvieron un diámetro de 0,48 cm y una longitud de 0,54 cm. se realizaron observaciones diarias a las 30 estructuras reproductivas, registrando el estado fenológico en que se encontraban utilizando la escala que bbch (agustí et al., 1995). esta escala presenta características numéricas para cada estadio, es universal y puede ser homologada con otras especies. la escala presenta 10 estadios principales y para los cítricos inicia con el estadio 1 de desarrollo de las hojas, el de los brotes es el 3, el 5 es el desarrollo de las flores, el 6 es de la floración, el desarrollo del fruto es el 7, el 8 es de la maduración del fruto y el 9 de inicio del reposo. los estadios secundarios también se numeran del 0 al 9 corresponden a la proporción del avance del proceso o a estadios evolutivos dentro del mismo estadio principal. en los cítricos no se tienen en cuenta el estadio 2 sobre crecimiento del tallo, ni el desarrollo de las partes de cosecha que es el 4. tabla 1. valores medios de precipitación, temperaturas, humedad relativa, brillo solar, radiación y recorrido del viento del c.i. la libertad (4º 03’ n y 73º 29’ w, 336 msnm)*. * los datos de precipitación y evaporación corresponden a promedio de 19 años. mes precipitación (mm/mes) evaporación (mm/mes) temperatura máxima (ºc) temperatura mínima (ºc) temperatura media (ºc) humedad relativa (%) brillo solar (horas/día) radiación (mj · m-2 · día-1) viento (km · h-1) 1978-1990/ 1995-2004 1978-1990/ 199520/04 1978-1990/ 1995-2004 19782004 1996-2004 1996-2004 1996-2004 enero 28,2 145,41 32,2 21,8 27,0 70,2 6,6 11,5 1,9 febrero 75,6 130,9 32,8 22,3 27,5 68,5 6,0 11,5 2,2 marzo 156,8 117,5 32,1 22,4 26,9 72,4 3,9 9,3 1,8 abril 364,1 101,0 30,5 22,1 25,7 81,6 3,9 8,3 1,7 mayo 440,9 99,9 29,7 21,7 25,1 84,9 4,3 7,9 1,6 junio 401,0 89,1 28,7 21,2 24,5 85,0 4,1 7,3 1,6 julio 294,7 89,2 28,7 21,0 24,2 84,1 4,6 7,0 1,6 agosto 251,5 114,8 29,6 21,0 24,7 82,5 5,2 9,1 1,7 septiembre 259,0 111,9 30,2 21,3 25,3 81,4 5,1 9,1 1,4 octubre 322,0 117,9 30,5 21,5 25,6 81,9 5,5 9,3 1,4 noviembre 224,3 117,2 30,6 21,8 26,1 78,6 6,1 9,6 1,5 diciembre 99,6 121,7 31,0 21,7 24,8 77,6 6,2 9,6 1,4 totales 2917 1356 361,2 260,4 307,2 949,2 61,5 109,5 19,8 258 agron. colomb. 25(2) 2007 el estadio de la floración es el siguiente: 60, primeras flores abiertas; 61, comienza la floración (alrededor de 10% de flores abiertas); 65, floración plena (alrededor de 50% de flores abiertas y empiezan a caer los primeros pétalos); 67, las flores se marchitan (la mayoría de los pétalos están cayendo); 69, fin de la floración (han caído todos los pétalos). análisis de la información con los datos de precipitación se calcularon los requerimientos hídricos promedios mensuales para los cítricos y se generó la gráfica de balance hídrico para estos cultivos en las condiciones del c.i. la libertad. con la información de requerimientos hídricos y los registros de precipitación de la época seca de finales del año 2002 e inicios de 2003, se calculó el déficit hídrico del periodo. se llevó un registro del comportamiento en crecimiento y desarrollo de la planta y su relación con la precipitación. para el déficit hídrico en el suelos se graficó el porcentaje de humedad y las modificaciones quincenales del porcentaje de humedad del suelo durante la época seca. resultados y discusión requerimientos hídricos de los cultivos de cítricos (etc), en el piedemonte del meta tomando los datos promedios mensuales del tanque de evaporación de la estación climatológica del c.i. la libertad y reemplazando en la fórmula propuesta por fao (2006), es: etc = et0 x kc; tomando un kc de 0,75 para los meses húmedos y 0,8 para los meses secos, se obtienen los requerimientos hídricos mensuales para árboles adultos de cítricos (tabla 2). los requerimientos hídricos anuales de los cítricos en el piedemonte del meta están alrededor de 1.046 mm al año, esta cantidad es cercana a la reportada por koo (1963) para la toronja en condiciones de florida (estados unidos), y puede ser un requerimiento típico para una región tropical húmeda. los 1.046 mm corresponden al 77% de la evaporación anual que es de 1.357 mm, lo que comprueba la eficiencia de los árboles cítricos en el uso del agua. los mayores valores de etc se presentan en los meses de enero y febrero (116 y 105 mm), siendo 1,73 y 1,56 veces respectivamente que los meses con menor valor junio y julio que tienen 67 mm. estos dos últimos meses están dentro de los cuatro más lluviosos del año y se presentan los menores niveles de radiación, de número de horas de brillo solar, los valores más bajos de temperatura media e intermedios para el recorrido de viento; lo anterior se traduce en menores niveles de energía, que explica los bajos niveles de evapotranspiración de las plantas en estos meses. por el contrario, las mayores tasas de evapotranspiración se presentan en los meses secos (diciembre a febrero), los cuales presentan la mayor radiación de todo el año, la humedad relativa más baja y las temperaturas medias más altas (tabla 1). los valores de et de los cítricos son menores que otros cultivos, debido a que son plantas que presentan una menor transpiración que otros cultivos, siendo especies capaces de economizar agua y superar prolongados periodos de sequía, lo que puede estar relacionado por una combinación de factores fisiológicos y anatómicos dentro de los que están la baja conductividad radical y estomática, y la profundidad del sistema radical (davies y albrigo, 1994; agustí, 2003). en la figura 1 se observa que en las condiciones climáticas del piedemonte del meta la precipitación supera a la evapotranspiración del cultivo durante nueve meses del año. en los meses de mayo y junio, la precipitación llega a superar en más de cuatro veces los requerimientos hídricos de las plantas. para contrarrestar el efecto desfavorable del exceso de precipitación, se han recomendado como suelos óptimos para el cultivo en el piedemonte llanero los de la terraza alta (clase iv en la clasificación regional), que poseen buen drenaje superficial y bajo nivel freático (sánchez y gonzález, 1988; román y owen, 1991); también el uso de coberturas vivas para disminuir las pérdidas de suelo por la erosión ocasionada por las altas precipitaciones (orduz et al., 2003). en estudios realizados para estos suelos se calcula que el 11,9% de la precipitación se pierde por escorrentía en suelos con cultivo (almansa et al., 2002); lo que puede ser el caso de los cítricos con coberturas vivas. enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto septiembre octubre noviembre diciembre σ e0* 145 131 118 101 100 89 89 115 112 118 117 122 1.357 kc 0,8 0,8 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,8 0,8 0,76 etc 116 105 89 76 75 67 67 86 84 89 94 98 1.046 tabla 2. requerimientos hídricos mensuales de árboles adultos de cítricos en la libertad. villavicencio, meta. * eo expresados en mm/mes. 259 las plantas soportan el estrés hídrico durante tres meses del año, de diciembre a febrero, y al iniciarse las lluvias en marzo, las plantas recuperan su turgencia y reinician sus procesos de crecimiento y desarrollo, con la brotación vegetativa y el posterior desarrollo de la floración. este periodo de estrés hídrico es importante al proporcionar las condiciones de inducción que dan origen a la principal floración del año en condiciones del piedemonte del meta y, por tanto, es necesario profundizar en su conocimiento. déficit hídrico en la planta en la figura 2 se presenta la información de la precipitación, y los requerimientos hídricos estimados del cultivo de ‘arrayana’ desde la última semana de noviembre hasta la segunda semana de marzo. se observa que el estrés hídrico se obtuvo en la primera semana de diciembre; posteriormente, en la tercera y cuarta semanas del mismo mes se contabilizaron 24 mm de precipitación. en enero no llovió; mientras que en la primera semana de febrero se contabilizaron 7,5 mm de precipitación (sin efectos observables en las plantas); finalmente, en la última semana de febrero se presentó una precipitación de 28,7 mm que inició el desarrollo de la brotación seguida de la floración dos semanas después. a partir de la información de la tabla 2, se calcula que entre el 29 de noviembre del año 2002 (última precipitación del invierno) y el 28 de febrero del año 2003 (precipitación de 28,7 mm), el requerimiento hídrico fue de 307 mm. a esta cifra se le resta la precipitación del periodo que fue de 60 mm, lo que señala para el periodo en estudio un déficit hídrico de 247 mm. el requerimiento hídrico (307 mm) en los meses de verano (sin precipitación), señala que en esta época se presenta la mayor demanda hídrica mensual de las plantas en el transcurso del año, lo que ocasiona la completa detención del crecimiento vegetativo (foliar y probablemente radical), de las plantas de mandarina, siendo el principal requisito para la inducción floral en los cítricos en condiciones tropicales (davenport, 1990). déficit hídrico en el suelo en la figura 3 se presenta la información sobre la evolución del contenido de humedad del suelo en dos niveles: 0 a 10 cm y 10 a 20 cm, y su evolución con el comportamiento de la precipitación desde el 15 de noviembre de 2002 al 28 de marzo de 2003. durante el tiempo del estudio, la menor humedad la obtuvo el nivel superficial de suelo (0-10 cm), presentando las mayores pérdidas por evaporación. la disminución de la precipitación en diciembre ocasionó un rápido descenso de los porcentajes de humedad en ambos niveles del suelo, llegando a finales del mes a tener 15% de humedad. enero se comportó como un mes totalmente seco y ocasionó los mayores descensos de humedad, alcanzando entre 10 y 12% de humedad para ambos niveles del suelo evaluados. el porcentaje de humedad se recupera con la precipitación del 28 de febrero (28,7 mm), cae ligeramenfigura 1. balance hídrico entre la precipitación promedia anual y la evapotranspiración del cultivo de cítricos en el c.i. la libertad, villavicencio, meta. figura 2. requerimientos hídricos semanales de la mandarina ‘arrayana’, precipitación y su relación con el comportamiento de la floración. c.i. la libertad, villavicencio, meta. noviembre de 2002 a marzo de 2003. 2007 orduz-rodríguez y fischer: balance hídrico e influencia del estrés hídrico... 260 agron. colomb. 25(2) 2007 te al no continuar la precipitación y se recupera completamente con la llegada del invierno, a mediados de marzo. la capacidad de campo (cc) del suelo donde se encuentra la mandarina ‘arrayana’ se obtiene a los 24,5 % de humedad del suelo y el punto de marchitez permanente (pmp) a 21% de humedad. lo anterior señala que el agua utilizable corresponde al 3,5% del agua contenida en el suelo (en los primeros 20 cm), por lo que estos suelos necesitan un permanente abastecimiento de agua como precipitación o riego para suplir los requerimientos de humedad del cultivo. el agua utilizable entre cc y pmp puede abastecer menos de tres días los requerimientos hídricos del cultivo, por lo que después de ese tiempo las raíces localizadas en los horizontes muestreados no pueden absorber agua y necesariamente deben detener su crecimiento. la capacidad de almacenamiento de agua en suelos oxisoles es escasa, wolf (1975) señala que el agua disponible (cc–pmp), se debe calcular entre 0,1 y 1,5 bares, siendo el agua disponible en otros órdenes de suelos distintos de los oxisoles que están entre 0,3 y 15 bares (mejía, 1976). en suelos oxisoles la toxicidad de al y las deficiencias de ca y p impiden el desarrollo profundo de las raíces y, por tanto, el aprovechamiento de la humedad almacenada en las capas profundas del perfil (salinas y valencia, 1983). por lo que las prácticas de aplicación de correctivos y fertilizantes son determinantes para el establecimiento de cultivos de cítricos en el piedemonte llanero (orduz y baquero, 2003), para disminuir la influencia negativa de la acidez en el crecimiento radical. de acuerdo con castle (1987), los cítricos poseen dos sistemas de enraizamiento complementarios entre sí: a) un sistema superficial de raíces densas encargadas de la rápida absorción de agua y nutrientes, y b) un sistema de raíces que nacen en la corona y crecen más o menos en dirección vertical, y son las encargadas de superar condiciones severas de estrés hídrico que puedan afectar la planta, además de absorber los nutrientes que el sistema superficial no ha tomado. observando el rápido descenso del agua utilizable por la planta después de iniciarse el verano (figura 3), es evidente que las raíces profundas ocupan un papel vital en el abastecimiento de agua de las plantas de cítricos en el piedemonte del meta, y sin su aporte en la absorción de agua y nutrientes minerales las plantas no podían superar la temporada seca. lo anterior señala la necesidad de buscar condiciones de suelo que permitan un apropiado desarrollo de las raíces profundas, como evitar impedimentos físicos o químicos que afecten su crecimiento; así como la selección de patrones con un buen desarrollo de estas raíces figura 3. comportamiento de la precipitación, su influencia sobre la humedad del suelo y sobre el agua disponible para la planta (cc – pmp), en suelos oxisoles de 0 a 20 cm de profundidad y su relación con la inducción y el desarrollo de la floración de la mandarina ‘arrayana’. c.i. la libertad. 2002-2003. 261 en condiciones de suelos ácidos. los mayores niveles de radiación en la región se reciben en el verano (tabla 1); por tanto, en esta época se pueden obtener las mayores tasas de captación de co2, siempre y cuando el sistema radical pueda proveer suficiente humedad para mantener las estomas abiertos, permitiendo altas tasas de fotosíntesis neta. la detención del crecimiento ocasionada por la ausencia de humedad en el verano permite la acumulación de reservas de carbohidratos (syvertsen y lloyd, 1994), que la planta almacena y van a estar disponibles cuando el crecimiento se reinicie al recibir condiciones favorables de humedad del suelo. mayores tasas de fotosíntesis en la época seca pueden estar relacionadas con un mayor aumento de fotoasimilados y un probable aumento de productividad de las plantas de cítricos. la floración se inició entre el 7 y el 14 de marzo del año 2003, 15 días después de la precipitación de 28,7 mm que se presentó el 28 de febrero; posteriormente se contabilizó un periodo sin precipitación de dos semanas lo que no impidió que el proceso de desarrollo floral continuara hasta la antesis y caída de pétalos en la tercera semana de marzo. lo anterior indica que las plantas de mandarina responden a pocos milímetros de precipitación para la iniciación de la brotación vegetativa y de la floración, y el proceso no se detiene así se suspenda la precipitación en los días siguientes. la floración se inicia dos semanas después de haber recibido la hidratación de sus tejidos y antes de que el suelo haya alcanzado la capacidad de campo. la duración del déficit hídrico durante el periodo de estudio fue de 90 días, tomando como referencia la precipitación y corroborado con los niveles de humedad del suelo. la manifestación de estrés hídrico en la planta es la de detener su crecimiento vegetativo, suspendiendo las brotaciones y el crecimiento radical. durante este periodo de estrés se presentó la inducción floral, proceso en el cual se da la transición de las yemas de su condición vegetativa a reproductiva; mientras que la diferenciación implica cambios histológicos y morfológicos en los meristemos vegetativos para que lleguen a ser meristemos florales (monselise, 1985; davenport, 1990; guardiola 1997). el proceso de inducción floral en condiciones tropicales estaría regulado por un factor externo que es el déficit hídrico y de forma interna puede estar influido por la disminución de los niveles endógenos de giberelinas y su transporte a la copa, debido a la detención del crecimiento radical, que junto con los frutos son los principales tejidos que sintetizan esta hormona (monselise, 1985; agustí, 2003). el papel inhibidor de la floración por parte de las giberelinas se ha comprobado mediante la aplicación exógena de ácido giberélico durante el periodo de inducción (monselise y halevy, 1964), y por la disminución de la floración por el fruto, mediante cosechas tardías en el subtropico (guardiola, 1997). además de los niveles de giberelinas, el proceso puede estar relacionado con otros factores o niveles de ellos como la nutrición mineral, los carbohidratos, el balance de hormonas y las relaciones hídricas (davies y albrigo, 2004). la influencia de estos factores y su interacción sobre el proceso de floración de los cítricos está pendiente de estudio en condiciones tropicales. el periodo de estrés hídrico del verano en condiciones del piedemonte del meta, origina la principal floración que es la responsable de la única cosecha comercial del año para la mandarina ‘arrayana’ y es más del 90% de las flores producidas en este periodo (datos no publicados). desarrollo y fenología de la floración en la figura 4 se presenta la duración de cada fase de la floración de la mandarina ‘arrayana’ que se inició en la semana del 7 al 14 de marzo de 2003. se realizó un conteo diario sobre inflorescencias marcadas previamente y se cuantificó la evolución diaria de la floración de la mandarina. la evaluación fenológica de la floración se inició el 10 de marzo de 2003. para la descripción de los estados fenológicos de la floración se utilizó la escala bbch. figura 4. estados fenológicos en la floración de mandarina ‘arrayana’ en el c.i. la libertad, villavicencio, meta. 2003. 2007 orduz-rodríguez y fischer: balance hídrico e influencia del estrés hídrico... 262 agron. colomb. 25(2) 2007 la duración del proceso de desarrollo floral fue de 25 días, desde que se inició el proceso de hidratación de la planta con la precipitación de 28,5 mm (el 28 de febrero), hasta la finalización del proceso de floración con la caída total de pétalos el 25 de marzo. el rápido desarrollo del inicio de la brotación hasta la caída de pétalos está estrechamente ligado a las altas temperaturas medias (26-27,5 oc), que posee la región. cassin et al. (1969), para varias regiones citrícolas en el trópico, menciona que los cítricos florecen de 20 a 28 días después de una precipitación abundante, sin precisar a qué estado de la floración se refiere. la duración del estado de floración desde el inicio de apertura de pétalos y la caída de los últimos pétalos (estadio 60 y 69 en la escala bbch) presenta una duración de 9 días en el c.i. la libertad; el mismo proceso para la mandarina clementina de nules en condiciones de valencia (españa); mientras las primeras flores permanecieron 35 días, las últimas cumplieron su ciclo en 17 días (zaragoza et al., 2001). la mayor duración en el mediterráneo se explica por las temperaturas medias bajas al inicio de la primavera (12,3 y 14,9 ºc en marzo y abril -ivia, 2005-), y por la gradualidad en el desarrollo de las flores influida por este factor. el periodo total de la floración dura 40 a 50 días en el mediterráneo español (1.600 u.c. acumuladas al año) y menos de 2 semanas en el piedemonte del meta (4.928 u.c.). lo anterior demuestra la influencia de las altas temperaturas del trópico bajo, sobre la disminución de la duración de floración de la mandarina y su diferencia con el comportamiento del mismo proceso en condiciones subtropicales. conclusiones • los árboles adultos de cítricos requieren 1.046 mm de agua al año, que corresponde al 77% de la evaporación anual total que es de 1.357 mm en condiciones del c.i. la libertad en el piedemonte del departamento del meta. • en condiciones del piedemonte del meta, la precipitación supera a la evapotranspiración del cultivo durante nueve meses del año, que van de marzo a noviembre, mientras que de diciembre a febrero se presenta un periodo de estrés hídrico que detiene el crecimiento de las plantas. • la mandarina ‘arrayana’ presentó la principal floración completa después de un periodo de estrés hídrico de 90 días, acumulando un déficit de 247 mm, durante este tiempo. • la brotación y la floración principal de la mandarina ‘arrayana’ se inició al hidratarse la planta después de una precipitación de 28,7 mm y antes de que el suelo llegara a la condición de capacidad de campo de forma permanente. la floración se inicia dos semanas después de la precipitación que desencadena el proceso, en la tercera semana se presenta la antesis (apertura de las flores), y finaliza entre la tercera a cuarta semanas con la caída de pétalos y del estigma. • con la llegada del verano se ocasiona una disminución en el contenido de humedad del suelo de 0 a 20 cm por debajo del punto de marchitez una semana después de la última precipitación, lo que ocasiona un severo estrés hídrico al sistema radical superficial de la planta, obligándola a depender del abastecimiento de agua y de nutrientes minerales del sistema radical ubicado a mayor profundidad para sus procesos metabólicos. • se desconoce qué factores endógenos y su interacción están relacionados con la inducción floral ocasionada por el estrés hídrico en condiciones tropicales. • la escala bbch propuesta por agustí et al. (1995), es apropiada para la descripción cualitativa de la floración de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte del meta. • las altas temperaturas medias presentes en el piedemonte llanero influyen sobre el rápido desenvolvimiento de las yemas desde su situación de reposo a la formación de yemas vegetativas y reproductivas. la floración desde la apertura de pétalos a caída de los mismos (60 a 69 en la escala bbch) tarda 9 días, mientras que en el mediterráneo español las flores realizan el mismo proceso entre 17 a 35 días, dependiendo de la temperatura media de la primavera en la época de aparición de la flor. agradecimientos los autores agradecen la colaboración prestada para la realización de esta trabajo de los señores heberth velásquez, capitolino ciprian, orlando jara y hernán monroy; de la misma forma, al personal directivo y administrativo del c.i. la libertad de corpoica. literatura citada agustí, m. 2003. citricultura. editorial mundi-prensa, madrid. 422 p. agustí, m., s. zaragoza, h. bleiholder, l. buhr, h. hack, r. klose y r. stauss. 1995. escala bbch para la descripción de los estados fenológicos del desarrollo de los agrios (género citrus). revista levante agrícola 332, 189-199. 263 almansa, e., o. arguello, j. ramírez, j.e. burgos y f. obando. 2002. la erosión hídrica laminar en suelos de la orinoquía colombiana. pp. 72. en: memorias x congreso nacional de la ciencia del suelo, bogotá. cassin, j., j. bourdeaut, j. fougue, v. furan, j.p. galliard, j. lebourdelles, g. montagut y c. moreuil. 1969. the influence of climate upon the blooming of citrus in tropical areas. proc. intl. soc. citricult. 1, 315-399. castle, w.s. 1987. citrus rootstocks. pp. 361-369. en: rom r.c., y r.c. carlson, (eds.). rootstocks for fruit crops. jhon wiley and sons, nueva york. davenport, t.l. 1990. citrus flowering. hort. rev. 12, 349-408. davies, f.s. 1997. an overview of climatic effects on citrus flowering and fruit quality in various parts of the world. pp. 1-4. en: proceedings of citrus flowering and fruit short course. ifas. citrus research and education center, university of florida. davies, f.s. y l.g. albrigo. 1994. citrus. cab international, wallingford, u.k. 254 p. fao. 1977. las necesidades de agua de los cultivos. bol. no. 24, roma. fao. 2006. evapotranspiración del cultivo. guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. bol. no. 56, roma. guardiola, j.l. 1997. overview of flower bud induction, flowering and fruit set. pp. 5-21. en: proceedings of citrus flowering and fruit short course. ifas. citrus research and education center, university of florida. hilgeman, r.h. 1977. response of citrus trees to water stress in arizona. proc. intl. soc. citricult. 1, 70-74. ideam. 1997. balance hídrico climático de las estaciones aeropuerto vanguardia, barranca de upia, carimagua, lejanías y villavicencio. ivia. 2005. registros climáticos. valencia. koo, r.c.j. 1963. effects of frequency of irrigation on yield of orange and grapefruit. proc. florida state hort. soc. 76, 1-5. mejía l. 1996. génesis y características de los oxisoles y suelos oxicos de los llanos orientales de colombia y su relación con la fertilidad. suelos ecuatoriales 26(1), 7-34. monselise, s.p. 1985. citrus and related species. pp. 275-294. en: halevy, a.h. (ed.). handbook of fruit set and flowering. vol. ii. crc press, boca ratón, florida. monselise, s.p. y a.h. halev y. 1964. chemical inhibition and promotion of citrus flower bud induction. proc. amer. soc. hort. sci. 84, 141-146. orduz, j. y j. baquero. 2003. aspectos básicos para el cultivo de los cítricos en el piedemonte llanero. revista achagua 7(9), 7-19. orduz, j., s. caicedo, a. rincón y h. velásquez. 2003. uso y manejo del maní forrajero como cobertura viva en plantaciones de cítricos. revista achagua 7(9), 33-37. orduz, j. 2007. estudios ecofisiológicos y caracterización morfológica y molecular de la mandarina ‘arrayana’ (citrus reticulata blanco) en el piedemonte llanero de colombia. tesis doctoral. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. roman, c. y e. owen. 1991. zonificación de los principales frutales en el piedemonte del departamento del meta. revista siall 8(1), 16-21. reuther, w. 1973. climate and citrus behavior. pp. 281-337. en; reuther w., l.d. batchelor y h.j. webber (eds.). citrus industry. vol. 3. university of california, div. agr. sci., california. reuther, w. y d. ríos-castaño. 1969. comparison of growth, maduration and composition of citrus fruit in subtropical california and tropical colombia. proc. first intl. citrus symp. 3, 277-300. salinas, j. y c. valencia. 1993. oxisoles y ultisoles en américa tropical. i. distribución, importancia y propiedades físicas. guía de estudio. ciat, cali. sánchez, l.f. y f. gonzález. 1989. una aproximación sobre el presente y el futuro de la orinoquía colombiana. revista siall 6(2), 39-49. southwick, s.m. y t.l. davenport. 1986. characterization of water stress and low temperature effects on floral induction in citrus. plant. physiol. 8, 26-29. syvertsen, j.p. y j.j. lloyd. 1994. citrus. pp. 65-99. en: schaffer, b. y p.c. andersen. (eds.). environmental physiology of fruit crops. vol. ii. subtropical and tropical crops. crc press, boca ratón, florida. van bavel, c.h., m. newman y r.h. hilgeman. 1967. climate and estimated water use by and orange orchard. agric. meteorol. 4, 27-37. wolf, j.m. 1975. soil water relationships in oxisoles of puerto rico and brasil. pp. 145-153. en: bornemiza e. y a. alvarado. (eds.). soil management in tropical latin america. n.c. state university at raleigh. zaragoza, s., a. medina, j. pina y l. navarro. 2001. descripción y comportamiento agronómico de las variedades orogrande y clemenules en el banco de germoplasma del ivia. revista levante agrícola 355, 359-367. 2007 orduz-rodríguez y fischer: balance hídrico e influencia del estrés hídrico...2007 orduz-rodríguez y fischer: balance hídrico e influencia del estrés hídrico... agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 124 nematodos agalladores asociados al cultivo de papaya (carica papaya l.) en el departamento de córdoba, colombia root knot nematodes associated with papaya crop (carica papaya l.) in department of córdoba, colombia juan de dios jaraba 1 , zaida lozano 2 y manuel espinosa 3 protección de cultivos 1 docente investigador, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. e-mail: jjnavas_69@yahoo.com.mx 2 docente investigadora, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. e-mail: zlozanot@yahoo.com 3 profesional universitario, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. e-mail: manuelrec@yahoo.com fecha de recepción: 2 de marzo de 2005 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 resumen: el objetivo de este trabajo fue identificar los nematodos agalladores asociados al cultivo de papaya (carica papaya l.) en los municipios de tierralta, valencia, lorica, montería y montelíbano que constituyen el área productora de papaya en córdoba. se evaluaron variables morfológicas y morfométricas en hembras, machos y juveniles de segundo estadío (j2). en las muestras de suelo se determinó ph, contenido de materia orgánica (mo), conductividad eléctrica (ce) y textura, a fin de correlacionarlas con la presencia de especies nematodas. se encontraron meloidogyne javanica, m. incognita y m. arenaria, siendo m. incognita la especie más frecuente. las tres especies se encontraron mezcladas en 37,5% de los individuos; m. incognita y m. arenaria en 50%, mientras que m. incognita y m. javanica no se encontraron mezcladas. las especies se encontraron en ph de 4,9 a 6,4; ce de 0,1 a 0,45 ds· m -1 ; mo de 1,2 % a 2,5 % y la textura fue arenosa, franca y franco arenosa. el ph, el contenido de arena y la ce correlacionan de manera positiva con la presencia de los nematodos, mientras la mo mostró correlación negativa. se reporta por primera vez la ocurrencia de m. javanica, m. incognita, m. arenaria, así como la mezcla de m. incognita y m. arenaria, en papayas de colombia. palabras clave: meloidogyne javanica, m. incognita, m. arenaria, variables del suelo. abstract: nematode species associated with papaya crop (carica papaya l) were characterized in cordoba, colombia by using morphological and morphometric parameters of their females, males, and infective second-stage juveniles (j2). soil samples were taken from papaya plantations in order to evaluate soil texture, organic matter (om), ph, electric conductivity (ec), and, finally, presence of root knot nematodes in the soil. correlation analysis was performed to correlate soil variables with the presence of meloidogyne species. meloidogyne incognita, m. arenaria and m. javanica were found, whereas m. incognita was the most frequent specie. these three species were found together in 37.5% of the soils of papaya plantation; m. incognita and m. arenaria were mixed in 50%, while m. javanica and m. incognita were not mixed. conducive soils to meloidogyne species had ph 4.9 to 6.4, ec 0.1 to 0.45 ds· m -1 , om 1.2 to 2.5 %, and sandy to sandy-loam soil texture. the ph, percentages sand and ce were positively correlated with an abundance of meloidogyne species, whereas om was negatively correlated. this is the first report of m. javanica, m. incognita and m. arenaria, and the mixture of m. incognita and m. arenaria in papaya plantations of colombia. key words: meloidogyne javanica, m. incognita, m. arenaria, soil variables. agronomía colombiana 25(1), 124-130, 2007 jaraba et al.: nematodos agalladores asociados... 125 2007 introducción en el departamento de córdoba existen 207.577 ha cultivadas, de las cuales 150.888 ha se siembran en cultivos transitorios (algodón, maíz, arroz, ajonjolí, sandía, entre otros), 56.689 en cultivos anuales y permanentes (frutales, hortalizas, entre otros). el cultivo de papaya ocupa alrededor de 1.800 ha y genera aproximadamente 436.783 jornales/año (secretaría de agricultura de córdoba, 2001). en el cultivo de papaya se han encontrado una serie de enfermedades causadas por hongos, bacterias, virus y nematodos. estos últimos se han reportado en investigaciones realizadas en brasil, donde se encuentran las especies meloidogyne hapla, m. incógnita y m. javanica que atacan el sistema radical de la papaya causando agallas o daños mecánicos por la entrada del estilete (chaful y de’ arc, 1994). las especies del género meloidogyne constituyen los nematodos patógenos de plantas de mayor importancia económica por su amplia distribución mundial y por el gran número de hospederos que atacan (eisenback et al., 1981). el manejo sanitario de los problemas asociados al ataque de meloidogyne spp. en los diferentes cultivos se dificulta debido a que estas especies presentan una gran gama de hospedantes (cerca de 2.000) y pueden asociarse con otros microorganismos como hongos y bacterias, lo que incrementa el daño en las plantas afectadas y hace difícil escoger cultivos para la rotación (tovar, 1994). sumado a estos factores, el inadecuado manejo del cultivo (especialmente uso de insecticidas, fungicidas, fertilizantes y nematicidas), la inestabilidad de los precios de compra al productor, los altos costos de los insumos agrícolas y el mal estado de las vías de acceso a los lotes, entre otros factores, han contribuido a una reducción en la rentabilidad del cultivo en las áreas sembradas. con base en lo anterior, y debido que en el departamento de córdoba no existe la información necesaria ni estudios recientes sobre la problemática sanitaria del cultivo de papaya –especialmente la presencia de nematodos agalladores–, se consideró importante la realización de esta investigación que permitió identificar las especies asociadas al cultivo, determinar la frecuencia con que se presentan y analizar las propiedades edafológicas del suelo que condicionan la presencia o ausencia de los nematodos para contribuir al manejo sostenible del cultivo de papaya en el departamento de córdoba. materiales y métodos el estudio se realizó en cinco zonas agroecológicas comprendidas por los municipios de lorica (la doctrina), montelíbano (san josé de uré), montería (mateó gómez, boca de la ceiba y jaraquiel), tierralta (morrocoy, el banquito, nuevo ceibal y tay) y valencia (valencia, las flores, el diluvio y el reposo). para la obtención de las muestras se escogieron 3 a 5 lotes por cultivo en cada municipio. la distancia entre los lotes fue de un mínimo de 500 m. en cada uno se tomaron 10 submuestras de suelo y raíces, las cuales se homogenizaron conformando una muestra de 2 kg por cada lote; se registró con su respectiva etiqueta el nombre del municipio, el corregimiento y el lote. el procesamiento de las muestras se realizó en el invernadero y el laboratorio de fitopatología de la universidad de córdoba. en el primero, se incrementaron las poblaciones de meloidogyne spp. presentes en las muestras, con un número reducido de agallas. para ello, se tomaron 5 a 10 masas individuales de huevecillos las cuales se inocularon en plántulas de tomate c.v. río grande sembradas en un sustrato estéril con una proporción 2:1 de arena y suelo de aluvión, respectivamente. tres meses después de la inoculación las plantas fueron cosechadas y las raíces con agallas se utilizaron en el proceso de clasificación. en el laboratorio de fitopatología se realizó la extracción de los diferentes estadios de nematodos y su clasificación. para el aislamiento de los machos y juveniles de segundo estadío larval (j2) se tomaron muestras de 300 g de suelo traído de los lotes, las cuales fueron procesadas mediante la técnica de tamizado y centrifugado (hooper, 1986). en el caso de los j2, se colectaron masas de huevos que fueron almacenadas a una temperatura de 26°c durante una semana a la espera de la eclosión. las hembras se obtuvieron de las agallas presentes en las raíces afectadas en campo y de las poblaciones incrementadas en tomate c.v. río grande, mediante la técnica de hipoclorito de sodio fuscina ácida al 30% (daykon y hussey, 1985). la identificación de las especies se realizó con base en caracteres morfológicos como el patrón perineal de las hembras; la forma del estilete de hembras, machos y j2; agron. colomb. 25(1), 2007 126 la forma y el número de anillos de la región cefálica de j2 y machos. así mismo, se realizaron medidas morfométricas como la longitud del estilete y la distancia de la base del estilete a la desembocadura de la glándula dorsal (dgo) de hembras, machos y j2; la longitud del cuerpo, la cola y la región hialina de los j2. la conservación de los machos y j2 se realizó con la técnica de deshidratación etanol-glicerol (southey, 1986). las hembras se conservaron en glicerol marca mallinckrodt® (c3h5(oh)3) al 99,7%. de cada estadío se tomaron 25 a 35 individuos por aislamiento. para la identificación de especies se utilizaron como referencia los trabajos realizados por eisenback et al. (1981, 1985), orton (1972) y jepson (1987), los cuales son universalmente aceptados en la identificacion de nematodos agalladores. en la determinación del índice de agallamiento se utilizaron las muestras de raíces obtenidas en campo usando la escala propuesta por taylor y passer (1979): 0 indica ausencia de agallas o masas de huevecillos, 1 representa una o dos agallas o masas de huevecillos, 2 señala tres a 10 agallas o masas de huevecillos, 3 indica 11 a 30 agallas o masas de huevecillos, 4 representa 31 a 100 agallas o masas de huevecillos y 5 más de 100 agallas o masas de huevecillos. en el laboratorio de suelos y aguas de la universidad de córdoba se determinó la materia orgánica del suelo (mo) mediante el método de walckley-black; la textura se obtuvo mediante la técnica de bouyoucos (1936); la conductividad eléctrica se cuantificó por el método de conductividad de saturación (pla, 1983) y el ph se midió mediante un potenciómetro. por último, se realizó un análisis de correlación entre las características edafológicas y la presencia de las especies de los nematodos agalladores para asociar algún tipo de comportamiento entre la presencia o ausencia de los nematodos en el suelo. resultados y discusión las características morfológicas y morfométricas permitieron identificar las especies meloidogyne javanica, m. incognita, m. arenaria en ocho de los sitios muestreados: tierralta (morrocoy, nuevo ceibal y tay); valencia (reposito, las flores y el diluvio) y lorica (trapiche 1 y trapiche 2). características morfológicas de hembras, machos y juveniles las hembras del género meloidogyne presentaron el cuerpo blanco, globular a periforme, con una longitud de 295 a 450 m y cuello usualmente corto. la cutícula presentó anulaciones finas y estriaciones terminales formando el patrón perineal alrededor de la vulva y el ano. la región labial ancha y conformada por seis labios. el estilete era robusto con el cono generalmente curvado en la parte media. la especie m. incognita, se caracterizó por presentar en las hembras un patrón perineal con arco dorsal alto y cuadrado, estrías lisas u onduladas y campos laterales ausentes (figura 1). el estilete de las hembras estaba curvado dorsalmente. los nódulos del estilete fueron anchos y planos, separados de la columna. los machos presentaron disco labial grande y redondeado, cóncavo centralmente y más alto que los labios figura 1. microfotográfias del patrón perineal de meloidogyne incognita aislado en un cultivo de papaya del departamento de córdoba. jaraba et al.: nematodos agalladores asociados... 127 2007 medios. la punta del estilete fue más ancha que la porción media del cono y la columna era generalmente cilíndrica. los nódulos básales estaban separados de la columna y eran anchos, planos y redondeados. los juveniles (j2) presentaron la región labial con uno a tres anillos incompletos; el cono y la columna del estilete eran de tamaño similar, con nódulos pequeños, ligeramente separados y redondeados. la cola es ligeramente puntiaguda o redondeada en su parte terminal; la región hialina presentaba longitud variable. la especie m. javanica presentó modelos perineales con arco dorsal redondeado y aplanado. el rasgo característico de este modelo fueron las incisiones laterales bien visibles que lo dividen en región dorsal y ventral (figura 2). el estilete presentó un cono no muy claramente curvado dorsalmente. la columna del estilete era ensanchada ligeramente en la parte posterior y los nódulos basales, anchos y cortos. la cabeza de los machos presentó un disco labial grande y plano, mientras los labios medios estaban fusionados. la cápsula cefálica es alta y casi tan ancha como la región cefálica. el estilete presentó cono angosto en la punta, pero muy ancho posteriormente, columna cilíndrica y los nódulos basales aplanados y separados de la columna. los juveniles presentaron disco labial redondeado y región cefálica sin anillos. el cono y la columna del estilete robustos y de tamaño similar; los nódulos anchos y posteriormente redondeados. la cola es cónica con anulaciones normales o irregulares en la parte terminal. la especie m. arenaria se caracterizó por presentar un modelo perineal en las hembras con arco dorsal aplanado y redondeado. las estrías en el arco se curvan ligeramente hacia las líneas laterales formando una ondulación llamada ‘hombrera’. las estrías pueden ser desde lisas hasta onduladas y dirigirse hacia la vulva (figura 3). el estilete de las hembras fué robusto. la columna incrementó su anchura hacia la base y emergieron gradualmente los nódulos básales del estilete; éstos fueron anchos y redondeados en su parte posterior. no se encontraron machos de m.arenaria lo cual es frecuente en esta especie y ha sido reportada en otros estudios (maggenti, 1981; jaraba et al., 2001), lo cual se explica por el tipo de reproducción por partenogénesis mitótica obligatoria (eisenback et al., 1981; eisenback et al., 1985). los juveniles presentaron región cefálica sin anillos; el cono y la columna del estilete, robustos y de igual longitud, nódulos anchos y redondeados en la parte posterior. la cola cónica y ligeramente puntiaguda en la parte terminal. los resultados encontrados en las especies meloidogyne incognita, m. javanica y m. arenaria, concuerdan con los resultados descritos por diversos entomólogos (orton, 1972; eisenback et al., 1981, 1985; jepson, 1987). características morfométricas de las hembras, machos y juveniles los resultados de la medición de las variables morfométricas se presentan en la tabla 1, en la que se clasifican las especies de meloidogyne en machos, hembras figura 2. microfotográfia del patrón perineal de meloidogyne javanica aislado en el cultivo de papaya del departamento de córdoba. figura 3. microfotográfias del patron perineal de meloidogyne arenaria aislado en el cultivo de papaya del departamento de córdoba. agron. colomb. 25(1), 2007 128 y juveniles. los resultados encontrados coinciden por los reportados por orton, 1972; eisenback et al., 1981, 1985 y jepson, 1987. las características morfológicas de la cabeza y el estilete de los machos y la morfología del estilete de las hembras fueron los caracteres más útiles en la identificación de las especies, lo cual se corroboró con los otros caracteres y parámetros de este estudio. esto está acorde con jepson (1983) y eisenback (1985, 1993) quienes consideran que estos caracteres son estables y de gran utilidad en la identificación de las especies de meloidogyne. en el departamento de córdoba las especies de nematodos agalladores se encontraron en ocho de las 17 localidades muestreadas: tierralta (morrocoy, nuevo ceibal y tay), valencia (reposito, las flores y el diluvio) y lorica (trapiche 1 y trapiche 2) con una incidencia general de 47%. en las especies de meloidogyne las mayores frecuencias corresponden a m. incognita y m. arenaria (47% y 41,2 %, respectivamente), mientras que m. javanica fue la especie menos frecuente con 17,6%. m. incognita se encontró en todos los sitios positivos para este género, siendo la especie dominante con mayor proporción en porcentaje de frecuencias (8,7%) en una zona. las tres especies de meloidogyne se encontraron mezcladas en tres de los ocho sitios positivos. m. incognita y m. arenaria se encontró en 4 de los sitios positivos, mientras que m. incognita y m. javanica o m. javanica y m. arenaria, no se encontraron mezcladas. esto permite reportar por primera vez en la zona tropical del país la presencia de las tres especies vinculadas al cultivo de papaya, así como la asociación de m. incognita, m. javanica y m. arenaria, además de m. arenaria y m. incognita. resultados similares con relación a las mezclas de poblaciones encontradas en esta investigación fueron reportados por sosa et al., (1985); del prado et al., (1996); de waele y davide (1998) y jaraba y lozano (2002); por tanto, los resultados obtenidos están de acuerdo con estudios realizados en otras latitudes. la existencia de especies de meloidogyne mezcladas en el cultivo de papaya en el departamento de córdoba podría hacer difícil la implementación de medidas de manejo como la rotación de cultivos, debido a que estos nematodos tienen un amplio rango de plantas hospedantes. en el municipio de tierralta se encontraron agallamientos tipo 3 en la localidad de morrocoy y tipo 4 en tay y nuevo ceibal. en valencia los sitios positivos fueron: las flores (agallamiento tipo 3), el diluvio (agallamiento tipo 4) y reposito (agallamiento tipo 5). la zona del casco urbano de valencia no presentó cultivos de papaya con síntomas de agallamiento. en el municipio de lorica los sitios positivos fueron: el trapiche 1 y el trapiche 2, ambos con agallamiento tipo 4. los municipios de montelíbano y montería no presentaron agallamiento en sus cultivo de papaya. las características de las agallas formadas por los diferentes aislamientos que se encontraron en el cultivo de papaya indica que las especies colectadas en las diferentes zonas se distribuyeron así: en tierralta (tay y nuevo ceibal) se hallaron las especies m. incognita y m. arenaria; en valencia (diluvio y reposito), m. incognita, m. arenaria y m. javanica; finalmente, en lorica (el trapiche 1 y el trapiche 2) se encontró m. incognita, m arenaria y m. javanica. m. incognita se presentó como la especie dominante en los ocho sitios positivos del departamento. se entabla 1. características morfométricas de las especies de meloidogyne encontradas en cultivos de papaya en el departamento de córdoba. hembras m juveniles m machos m aislamiento estilete dgo b estilete dgo cola región hialina longitud estilete dgo m. incognitaa 15-17(16)c 2-4(3) 10-12(11) 2-3 (3) 42-63(52) 3-13,5(9) 346-463(405) 23-25(24) 2-4(3) m. arenaria 13-17(15,5) 3-7(5) 10-12(11) 3-4 (3,5) 44-69(56) 6-13,0(9) 398-605(504) m. javanica 14-18(15) 2-5(3) 10-12(11) 3-4 (3,5) 51-63(56) 9-18(13,7) 405-560(488) 22-24(23) 3-4(3,5) a se evaluaron cinco a 15 individuos por cada aislamiento. b dgo= distancia de la base del estilete a la desembocadura de la glándula dorsal. c rango y valor medio (paréntesis) de referencia tomados de orton (1972, 1973, 1975), eisenback et al. (1981) y eisenback (1985). ausencia de espécimen. jaraba et al.: nematodos agalladores asociados... 129 2007 contró en suelos con ph de 4,9 a 6,4; ce de 0,1 a 0,45 ds· m -1 ; mo de 1,2 a 2,5%; contenidos de arenas que oscilan entre 50 y 86%, arcillas de 3% a 17% y limos de 11 a 38%. la mezcla de especies predominante (m. incognita y m. arenaria) se encontró en suelos con ph de 5,0 a 6,0; ce de 0,13 al 0,45 ds· m -1 ; mo de 1,5 a 2,5 %; contenidos de arenas que oscilan de 51 a 60%, arcillas del 9 a 14% y limos del 31 a 33%. la asociación de las tres especies (m. incognita, m. javanica y m. arenaria) se encontró en suelos con ph de 4,9 a 6,4; ce de 0,15 al 0,3 ds· m -1 ; mo de 1,2 a 1,5 %; contenidos de arenas que oscilan de 53 a 87%, arcillas de 3 a 17% y limos de 11 a 37%. la presencia de las especies de meloidogyne en suelos con ph medianamente ácidos a ligeramente ácidos, y con contenidos de materia orgánica bajos a altos, demuestra que estas especies de nematodos se pueden adaptar a un amplio rango de condiciones del suelo; sin embargo, fueron más frecuentes en suelos con pobres contenidos de materia orgánica. estos resultados coinciden con lo afirmado por ferris y van gundy (1979), quienes encontraron que el rango de ph en el que pueden sobrevivir, eclosionar y reproducirse las especies de meloidogyne varía de 4 a 8, con un óptimo para la eclosión de 6,4 a 7. por su parte, la asociación de las poblaciones de meloidogyne en suelos con contenidos medios a altos de arenas, como la que se observa en esta investigación, ha sido reportada en otros estudios (starr et al., 1993; jaraba et al., 2001) que encontraron que la mayoría de las poblaciones de meloidogyne se asocian a suelos con contenidos medios y altos de arenas y raramente con suelos altos en arcillas, lo cual se reafirma con el resultado del análisis de correlación de esta investigación, el cual muestra que el contenido de arena favorece la presencia de estos nematodos, mientras que el ph, la mo y la ce limitan sus poblaciones (tabla 2). conclusiones en la zona agrícola del departamento de córdoba se confirmó la presencia de especies de meloidogyne (m. incognita, m. arenaria y m. javanica) asociadas al cultivo de papaya. en este sentido se reportan por primera vez en el departamento de córdoba y en colombia las especies meloidogyne incognita y m. arenaria, así como la presencia de mezclas de m. incognita, m. javanica y m. arenaria, demás del asocio de m. incógnita y m. arenaria en el cultivo de papaya. la especie de mayor frecuencia y dominancia en la zona agrícola del departamento de córdoba es m. incognita, seguida de m. arenaria y m. javanica. la característica edafológica que favorece la presencia de los nematodos del género meloidogyne en el cultivo de papaya es el contenido de arena y no es favorecida dicha presencia por el ph, ce y m.o. se recomienda que las futuras investigaciones estén dirigidas a monitorear la dinámica y fluctuación poblacional de los nematodos fitoparasitos asociados al cultivo de papaya, así como métodos de manejo encaminados a disminuir las poblaciones en lotes comerciales. literatura citada bouyoucos, g. 1936. directions for making mechanical analysis of soil by hydrometer method. soil sci. 4, 225-228. chaful, s. y r. de’ arc. 1994. mamao: doencas causadas por fungos e nematoides en mamoerio. informe agropecuario 12 (134), 40-43. daykon, m. y r. hussey. 1985. staining and histopathological techniques in nematology. en: an advanced treatise on meloidogyne methodology, bartker 2. pp. 35-36. de waele d. y r. davide. 1998. nematodos noduladores de las raíces del banano, meloidogyne incognita (kofoid y white, 1919) chitwood, 1949 y meloidogyne javanica (treub, 1885) chitwood, 1949. plagas de musa. hoja divulgativa. pp. 3-5. del prado, i., a. hernández, v. espinoza, a. tovar y r. torres. 1996. colección e identificación de las especies de meloidogyne y su distribución en los cultivos más importantes para méxico. en: memorias avances de investigación. colegio de postgraduados, instituto de fitosanidad, especialidad en fitopatología, montecillos, méxico. 13 p. eisenback, d., h. hirschmann, j. sasser y a. triantaphyllou. 1981. guide to the four most common species of root-knot nematodes (meloidogyne sp.). plant pathology and genetics north carolina state university and the uniet states agency for international development. raleigh, north carolina. pp. 321-348. eisenback, d., j. sasser y c. carter. 1985. diagnostic characters useful in the identification of the four most common species of rooot-knot nematodes (meloidogyne spp.). en: an advanced treatise on meloidogyne. biology and control. international meloidogyne project. north carolina state university graphics, raleigh. pp. 95-112. tabla 2. análisis de correlación entre las propiedades edafológicas de los suelos y la presencia de nematodos de las especies meloidogyne. ph ce arena mo individuos –0.39125 –0.29123 0.42156 –0.20364 r * 0.1666 0.6625 0.6050 0.9091 géneros –0.14335 –0.48534 0.39493 –0.21411 r * 0.6249 0.7980 0.8521 0.9078 agron. colomb. 25(1), 2007 130 eisenback, j. 1993. morfological comparisons of females, males, and second-stage juveniles of cytological races a and b of meloidogyne hapla chtwood. 1949. fundam. appl. nematol. 16, 259-271. ferris, h. y s. van gundy. 1979. meloidogyne and host interrelationships. en: root-knot nematodes (meloidogyne species) systematics, biology and control. new york. pp. 205-230. hooper, d. 1986. extraction of free-living stages of soil. en: laboratory methods for work with plant and soil nematodes. ministry of agriculture fisheries and food. her majesty’s stationery office, london. pp. 5-30. jaraba, j. y z. lozano, 2002. meloydogine javanica (treub, 1985) chitwood, 1949: nematodo del nudo radical en papaya (carica papaya l.) en tierralta, córdoba. ascolfi informa (boletín bimestral) 28 (1), 2-4. jaraba, j., r. guzmán, e. caswell, e. zavaleta e i. del prado. 2001. especies y razas de meloidogyne asociadas al cultivo de tomate (lycopersicon esculentum mill.). tesis de maestria, especialista en fitopatología. colegio de postgraduados, montecillos, méxico. 98 p. jepson, s. 1983. identification of meloidogyne: a general assessment and comparison of the male morphology using light microspy. revue nematol. 6, 291-309. jepson, s. 1987. identification of root-knot nematodes (meloidogyne species). cab international, united kingdom. 265 p. maggenti, r. 1981. general nematology. springer verlag. new york. pp. 159-200. orton, w. 1972. meloidogyne javanica. c.i.h. descriptions of plantparasitic nematodes. set 1, no. 3. commonwealth institute of helminthology. st. albins (uk). 1(3), 8. orton, w. 1973. meloidogyne incognita. c.i.h. descriptions of plantparasitic nematodes set. commonwealth institute of helminthology. st. albins (uk). 1(3), 8. orton, w. 1975. meloidogyne arenaria. c.i.h. descriptions of plantparasitic nematodes set commonwealth institute of helminthology. st. albins (uk). 1(3), 8. pla, i. 1983. metodología para la caracterización física de diagnóstico y problemas de manejo y conservación de suelos en condiciones tropicales. maracay, universidad central de venezuela, facultad de agronomía. 114 p. secretaria de agricultura del departamento de córdoba. 2001. revista anuario estadístico, montería. 380 p. sosa, c., k. bartker, c. carter y j. sasser. 1985. report on the status of meloidogyne research in méxico, central américa and the caribbean countries. en: an advanced treatise on meloidogyne. methodology. international meloidogyne project. north carolina state university graphics. raleigh, north carolina. pp. 32-346. southey, f. 1986. extraction of free-living stages of soil. in: laboratory methods for work with plant and soil nematodes. ministry of agriculture fisheries and food, her majesty’s stationery office. london. pp. 5-30. starr, j., a. robinson, g. smith y j. krausz. 1993. meloidogyne incognita and rotylenchulus reniformis associated soil textures from some cotton production areas of texas. j. nematol. suppl. 25, 895-899. taylor, l. y j.sasser. 1979. pathogenicity, host ranges and variability in meloidogyne species. en: root-knot nematodes (meloidogyne species) systematics, biology and control. editorial lamberti. pp. 257-268. tovar, a. 1994. especies y razas de meloidogyne en papa en una localidad de guadalupe victoria, (puebla) y su comportamiento en cinco variedades. tesis de maestria. colegio de posgraduados, montecillos, méxico. 73 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 266 agron. colomb. 26(2) 2008 resumen abstract fecha de recepción: febrero 2 de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 biólogas, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá (colombia). ecologia@umng.edu.co 2 docentes, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá (colombia). ecologia@umng.edu.co plan de muestreo directo para trialeurodes vaporariorum (westwood) (hemiptera: aleyrodidae) en cultivos comerciales de tomate direct sampling plan for trialeurodes vaporariorum (westwood) (hemiptera: aleyrodidae) in commercial tomato crops liliana bernal1, lucy pesca1, daniel rodríguez2, fernando cantor2 y josé r. cure2 agronomía colombiana 26(2), 266-276, 2008 los daños ocasionados por trialeurodes vaporariorum generan pérdidas económicas que disminuyen la producción y pueden contribuir en el alza de los precios del tomate. para su control se acude a aplicaciones continuas de insecticidas, sin obtener resultados satisfactorios. como alternativa de control se realizan liberaciones del parasitoide encarsia formosa. sin embargo, el éxito de este sistema implica estimar la densidad de la plaga a través de un método de muestreo adecuado. por ello, se estandarizó un plan de muestreo directo, económicamente viable, para ninfas de mosca blanca en un cultivo comercial de tomate bajo invernadero. se determinó la incidencia de prácticas de manejo y de la fenología en la distribución espacial de ninfas. en términos generales, el muestreo se dividió en tres etapas: 1) muestreo totalmente aleatorio, entre las 5 y 7 semanas después de la siembra (sds), para plantas no divididas en tercios; 2) muestreo aleatorio, entre las 8 y 16 sds, los conteos se realizaron en hojas del tercio inferior; 3) muestreo bietápico: planta y hoja, entre las 17 y 24 sds, los conteos se efectuaron sobre hojas de los tercios medio y superior. se encontró que prácticas culturales como el despunte influyeron en la distribución espacial de las ninfas. la implementación del muestreo directo generó un incremento en la producción del 0,06% y permitió estimar la densidad de ninfas de t. vaporariorum en el cultivo (con precisiones de 5%, 10% y 25%) como criterio para liberar e. formosa. palabras clave: mosca blanca, tamaño de muestra, dinámica de población, tomate. the damages produced by trialeurodes vaporariorum generate economic losses that decrease yield and can cause an increase in the price of tomato. the control of this pest is carried out by continues applications of insecticides without obtaining satisfactory results. one alternative control is carried out releasing wasps of the parasitoid encarsia formosa. nevertheless, the success of this system implies to reckon the pest density through a method of adequate sampling. an economic and viable direct sampling plan by the previous arguments was standardized for nymphs of whitefly in a commercial tomato crop under greenhouse. the incidence of the management practices and phenology was determined in the spatial distribution of nymphs. in general terms, the sampling was divided in three stages: 1) sampling completely random that was carried out between 5th and 7th weeks after sowing (was) for plants no divided in thirds, 2) sampling random between 8th and 16th was, counts were carried out in leaves from the lower third, 3) sampling in two stages: plant and leaf, counts were carried out between 17th and 24th was on leaves from the middle and upper third. it was found that cultural practices as the blunt influenced the spatial distribution of nymphs. the implementation of direct sampling generated an increment in yield equal to 0.06% and reckoned nymph density of t. vaporariorum in tomato crops (with precisions 5%, 10% and 25%) as a criterion to carry out releasing the parasitoid e. formosa. key words: whitef ly, sample size, population dynamics, tomato. introducción el tomate es una planta de importancia socioeconómica por su alta demanda como hortaliza de consumo. no obstante, requiere de un alto costo en mano de obra, que puede llegar a 160 jornales por ciclo de producción (jaramillo et al., 2006), siendo un producto susceptible a fluctuaciones climáticas, enfermedades y plagas, como la mosca blanca de los invernaderos trialeurodes vaporariorum (westwood) (hemiptera: aleyrodidae) (vallejo, 1999). cardona (1995) anota que t. vaporariorum hizo su aparición en colombia en 1984, en la zona andina. desde entonces el control de esta plaga se ha convertido en un agronomia 26-2 -profe194).indd 266 06/10/2008 19:40:47 bernal, pesca, rodríguez, cantor y cure. plan de muestreo directo para trialeurodes vaporariorum... 267 serio problema. esto se debe a que el insecto exhibe altos niveles de resistencia a los insecticidas (madrigal, 1992, 2001), plasticidad genética para desarrollar biotipos (van lenteren, 2000), alta capacidad de proliferación, amplio rango de plantas hospederas y hábito de mantenerse protegida en el envés de las hojas (madrigal, 1992, 2001; rodríguez et al., 1996; van lenteren, 2000). por ser una especie de hábitos chupadores (perea et al., 2003), t. vaporariorum ocasiona daños directos e indirectos en la planta: a) al perforar las células del follaje; b) al succionar la savia de las plantas, causando clorosis y debilitando su crecimiento; c) al excretar miel de rocío, induciendo el desarrollo de cladosporium sp. (fumagina) (noldus et al.,1986; corredor, 1992; gerling, 1992; malais y ravensberg, 1992; baker, 1996; perea et al., 2003) y d) al transmitir enfermedades virosas de una planta a otra, como el virus del amarillamiento del tomate (tocv) (wisler et al., 1998b) y el virus infeccioso del amarillamiento del tomate (ticv) (difuss et al., 1996). a nivel mundial se realizan estudios orientados al control biológico de la mosca blanca con el endoparasitoide encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae), como alternativa de manejo de t. vaporariorum (gould et al., 1975; van lenteren y van roermund, 1999). sin embargo, fue sólo hasta 1997 que un programa de investigación empezó a evaluar y adaptar en colombia sistemas de control biológico de esta plaga con la avispa parasitoide (de vis, 2001), demostrando que, en el caso de cultivos bajo invernadero, el uso de sistemas de control biológico resulta económicamente más rentable que el control químico (bolckmans, 1999; van lenteren y martin, 1999). el desarrollo de un programa de control biológico involucra el conocimiento del ciclo de vida, la dispersión de la población y la densidad de la plaga, como criterios al momento de tomar decisiones oportunas sobre actividades de manejo (legg y moon, 1994). el ciclo de vida de la mosca blanca tiene una duración aproximada de 28 días, a temperaturas entre 22-25 °c (castresana, 1986) y consiste en seis estados de desarrollo: huevo, cuatro estadios ninfales y adulto (malais y ravensberg, 1992). los estados de desarrollo de t. vaporariorum presentan distribución agregada durante casi todo el ciclo de cultivo (xu ru-mei, 1985; bueno et al., 2005). los adultos se caracterizan por estar agregados en el envés de las hojas del tercio superior de la planta, donde se realiza la síntesis de proteínas y por lo tanto, se encuentran niveles más altos de nitrógeno; esto se debe al apareamiento y a la selección de sitios de oviposición y alimento cercanos a las venas principales (xu ru-mei, 1985). las ninfas se encuentran en mayor número en el tercio medio de la planta (suárez y lópez, 1992) y, conforme ésta crece, se presenta una diferenciación de edades de ninfas dentro de los tercios de ella (xu ru-mei, 1985; noldus et al., 1986). van lenteren y woets (1988) afirman que la densidad de t. vaporariorum puede estar determinada por la edad en que se encuentre el cultivo, ya que las plantas son más susceptibles al ataque de la plaga en determinadas etapas. el conocimiento de la dispersión de una población permite: a) entender el comportamiento básico de la especie (ives y moon, 1987; buntin, 1994; davis, 1994), b) transformar datos para el análisis estadístico (ives y moon, 1987), c) seleccionar un patrón óptimo de muestreo (duque, 1986; ives y moon, 1987; andrews y quezada, 1989), d) determinar un tamaño óptimo de muestra (buntin, 1994; davis, 1994) y e) desarrollar un programa de muestreo (buntin, 1994; davis, 1994). una herramienta útil en programas de manejo integrado de plagas es el muestreo directo, que permite estimar la densidad de la plaga en un cultivo y establecer si la población se encuentra por encima o por debajo del umbral de acción. esto posibilita la toma de decisiones al momento de implementar estrategias de control (buntin, 1994; ramos, 1991). en colombia no se conoce un sistema de muestreo directo en tomate que sea a su vez confiable y económico para cuantificar las poblaciones de mosca blanca en cultivos de tomate. los métodos de muestreo directo que se manejan en la actualidad son aplicaciones de técnicas empleadas en el sector floricultor, con especificaciones diferentes a las características propias del cultivo de tomate (sánchez, 1997). sin embargo, varios acercamientos se han logrado con los estudios realizados en tomate por rodríguez et al. (1996) y en habichuela y fríjol por bueno et al. (2005). con el fin de implementar estrategias de manejo para el control de mosca blanca en tomate bajo invernadero, se desarrolló un plan de muestreo directo para la mosca blanca de los invernaderos t. vaporariorum, como criterio de manejo para realizar liberaciones del parasitoide e. formosa y contribuir así al establecimiento de un sistema de control biológico confiable y económicamente viable. materiales y métodos caracterización del área de estudio el estudio se realizó en un cultivo comercial de tomate bajo invernadero, entre marzo y julio de 2006, durante un agronomia 26-2 -profe194).indd 267 06/10/2008 19:40:47 268 agron. colomb. 26(2) 2008 ciclo de cultivo en un invernadero con un área de 4.500 m2, localizado a 2.095 msnm, en la empresa hortifresh s.a., vereda el pedregal, municipio de sutamarchán (boyacá). la temperatura máxima bajo invernadero fue 25 °c y la mínima, 10 °c, con una humedad relativa de 70% y fotoperíodo de 12:12. el invernadero estaba cubierto por plástico de invernadero calibre 8 y la entrada de aire se hizo a través de cortinas y cumbreras. se trabajó con tres variedades: bravona, durinta y romana, transplantadas a las 4 semanas de edad en sustrato de cascarilla de arroz cruda y cáscara de coco, con distancias de siembra de 0,23 m entre plantas y 1,03 m entre camas. las prácticas culturales fueron representativas de las realizadas por agricultores de la zona. en cuanto al control químico, se empleó un total de 20 pesticidas, la mitad de ellos insecticidas. definición del plan de muestreo con el fin de determinar el número de muestras que deben tomarse para la ejecución de un plan de muestreo, se realizó un estudio preliminar considerando el costo en términos de tiempo (en segundos) y el esfuerzo (representado por un jornal). se definió la hoja como unidad de muestreo y se realizó un muestreo trietápico, estableciendo como unidades de la etapa primaria a ‘cuadros’, de la etapa secundaria a ‘plantas’ y de la etapa terciaria a ‘hojas’. en cada evento de muestreo y antes del inicio de los conteos, se aleatorizaron cuadros y plantas. la unidad cuadro tenía un área de 29,60 m2, cada cuadro contenía 5 camas y estaba definido por la intersección entre las naves y las divisiones del invernadero. cada planta se dividió en tercio superior, medio e inferior, que variaron dependiendo de la altura de la planta. en cada planta se tomaron datos de: altura, número de nudos, número de hojas, inflorescencias, racimos y números de ninfas y adultos presentes por hoja. además, con el fin de determinar si ninfas y adultos se distribuían homogéneamente o se agrupaban sobre determinados foliolos de la hoja, se diseñó una numeración para cada foliolo. el conteo de los individuos se inició en el foliolo del extremo de la hoja (opuesto al pecíolo) y posteriormente de derecha a izquierda en zig-zag a lo largo de la hoja. para determinar el número de unidades de muestreo, se tuvo en cuenta la fenología de la planta, la densidad de ninfas y adultos de mosca blanca y el tiempo de un jornal. el muestreo empezó a las 5 sds; inicialmente se tomaron 24 cuadros, 4 plantas por cuadro y 6 hojas por planta. cuando las plantas alcanzaron 8 semanas de edad, el conteo de los individuos se realizó en 9 hojas por planta (3 hojas por tercio). el registro de las variables se realizó semanalmente, desde las 5 hasta las 24 semanas de edad de las plantas. así mismo, se registraron cada semana los datos de temperaturas máxima y mínima y cada 20 días el ph (con phmetro) y la conductividad eléctrica del suelo (con conductivímetro). análisis estadístico para el análisis estadístico se utilizó el software r versión 2.2.1 (http://www.r-project.org). se realizó una regresión múltiple para determinar si se presentó efecto de las prácticas de manejo y/o condiciones agroclimáticas sobre la densidad de ninfas y adultos. se realizaron análisis de varianza con el fin de determinar: a) cómo se relacionan las etapas con la variabilidad en la densidad de ninfas en el cultivo y b) si los tercios de la planta y la disposición de los foliolos tienen efecto sobre la densidad de las ninfas. adicional a esto, se hizo una prueba de comparación múltiple para conocer la proporción de ninfas y adultos en cada tercio de la planta y foliolo de la hoja. con el fin de comparar el promedio de ninfas de tercer estadio por hoja entre los tres tercios de la planta, se realizó un análisis de varianza completamente al azar, tomando 3 hojas por tercio como repeticiones. se aplicó la transformación box-cox (gómez, 1999) a los conteos de ninfas por hojas para aproximar los datos a una distribución normal. posteriormente, se compararon los promedios para cada uno de los tercios mediante la prueba de tukey (zar, 1974). el patrón de distribución espacial de ninfas de t. vaporariorum en el universo de muestreo se estimó a través de la relación varianza/promedio de la densidad de ninfas por hoja y el parámetro b de la ley de poder de taylor (lpt). en términos descriptivos, la lpt presenta altos coeficientes de correlación y proporciona un mejor ajuste de los datos, especialmente a un bajo rango de densidades medias (buntin, 1994; davis 1994). el tamaño óptimo de muestra se estimó con precisiones de 5%, 10% y 25%. para un muestreo trietápico se utilizaron las fórmulas citadas por gómez (1999): agronomia 26-2 -profe194).indd 268 06/10/2008 19:40:48 bernal, pesca, rodríguez, cantor y cure. plan de muestreo directo para trialeurodes vaporariorum... 269 en donde, v es igual a la varianza media; e, la precisión deseada; z, el valor de z; a, unidades de la etapa primaria; b, unidades de la etapa secundaria; r, unidades de la etapa terciaria; 2, varianza de las unidades de la etapa terciaria dentro de la secundaria; 2s/p, varianza de las unidades de la etapa secundaria dentro de la primaria y 2p, varianza dentro de las unidades de la etapa primaria. sin embargo, en caso de que las etapas no resultaran relevantes, se consideraron las fórmulas planteada por finch et al. (1975) para un muestreo totalmente aleatorio y sin etapas, que consideran parámetros de regresión de la lpt con un valor fijo de precisión: log n = (log a – 2 log do) – (2 – b)log m en donde, n es el número de muestras; a (el intercepto) y b (la pendiente), parámetros de regresión del promedio de individuos por unidad secundaria y la varianza de la etapa secundaria (se 2); do, un valor de precisión fijo y m, la densidad de individuos por unidad secundaria. estimación de la densidad de ninfas de t. vaporariorum por planta con el propósito de determinar la densidad promedio de ninfas por planta como herramienta al momento de realizar liberaciones de e. formosa en cultivos de tomate mantenidos bajo invernadero, se elaboró un software de aplicación que facilita al agricultor realizar esta tarea en forma rápida y precisa. el software de aplicación se elaboró a partir del resultado de la separación de medias de los tercios de la planta, agrupadas conforme al tercio en el que se presentó la mayor concentración de individuos por hoja. este software permite proyectar el promedio de ninfas por hoja para cualquier tercio, a partir del número total de hojas por tercio y del promedio de ninfas por hoja para el tercio en donde se concentró la mayor proporción de individuos. las proporciones de ninfas por tercio demandan errores que son aplicables en cualquier evento de muestreo; por lo tanto, se calculó el error estándar para cada una de estas proporciones. el costo del muestreo se estimó a partir del tamaño de muestra, el tiempo empleado y el costo de un jornal. resultados y discusión fluctuación de ninfas y adultos de t. vaporariorum a nivel de planta la densidad de ninfas y adultos de t. vaporariorum en un cultivo de tomate bajo invernadero puede presentar variaciones, como resultado de la influencia de labores culturales, el control químico y las condiciones ambientales. aunque prácticas como el deshoje, la poda, la eliminación de chupones y el despunte son labores que tienen por objeto la remoción de material vegetal, se encontró que el deshoje repercute significativamente sobre la densidad de ninfas (p=0,00220) y adultos (p=0,00607) de t. vaporariorum. en la figura 1 se observa que el efecto del deshoje realizado a las 20 sds (semanas después de la siembra), pico de densidad para ninfas y adultos, produjo una disminución de 87% en el número de ninfas por planta, con respecto a las 21 sds. al efectuar el segundo deshoje (a las 21 sds) se encontró una disminución de 62% y 47% en la población de ninfas y adultos, respectivamente, en relación con las 23 sds. entre las 23 y 24 sds, cuando no se realizó esta labor, la población de ninfas disminuyó 15% y la de adultos aumentó 15% (figura 1). además del deshoje, la aplicación de insecticidas tuvo efecto sobre la densidad de adultos (p = 0,13270, con significancia al 15%). la primera aplicación se realizó a las 5 sds (semana en la que se iniciaron los conteos), cuando era evidente la presencia de adultos de mosca blanca. hacia las 8 sds ó inicio de la fase reproductiva (figuras 1 y 2c), se observó que la población de ninfas se duplicó, con respecto a la primera semana del muestreo, mientras que la de adultos se mantuvo. la disminución en las aplicaciones de insecticidas en las dos semanas consecutivas al inicio de los conteos, permitió un aumento en la población de adultos de 50% a las 8 sds (con respecto a las 9 sds) y de 96% entre las 19 y 20 sds, como lo muestra la figura 1b. sin embargo, es importante resaltar que las aplicaciones no estuvieron sujetas al estudio sino a políticas de empresa. el deshoje sumado a la aplicación de insecticidas ocasionó una disminución de 96% en el número de adultos entre las 20 y 21 sds. esto confirma estudios anteriores realizados por de vis (2001), en los que se afirma que el número de ninfas por hoja es notablemente mayor al de adultos, debido a que aquéllas son menos susceptibles por permanecer en el envés de las hojas y estar protegidas con una cubierta cerosa contra insecticidas y altas temperaturas (figura 1). en los resultados obtenidos por de vis (2001), se encontró que el mayor número de adultos por planta (a temperatura promedio de 15,5 °c bajo invernadero) se mantuvo entre las 16 y las 19 sds, lo que variaba según el año de muestreo. por otra parte, sánchez et al. (2005) registraron que a temperatura promedio de 32,5 °c la densidad máxima de ninfas y de adultos en un cultivo de tomate a media sombra agronomia 26-2 -profe194).indd 269 06/10/2008 19:40:49 270 agron. colomb. 26(2) 2008 se presentó a las 20 y 22 sds, respectivamente, y en cultivo al aire libre, a las 19 sds para ambos estadios. al comparar los resultados del presente estudio con los obtenidos por de vis (2001) y sánchez et al. (2005), se encontró que la planta fue más susceptible al ataque por parte de ninfas y adultos entre las 19 y 20 sds, lo que puede explicarse por el hecho que las plantas registran la mayor cantidad de hojas en todo el ciclo de cultivo y por lo tanto, alcanzan su máxima oferta en el suministro alimenticio (fi gura 2b). efecto de la fenología sobre la fluctuación de t. vaporariorum en las fi guras 1 y 2 se observa que la fase vegetativa culmina a las 8 sds (línea gris) con la aparición de la primera infl orescencia, dando paso a la fase reproductiva, tal como lo reporta jaramillo et al. (2006). la fase reproductiva tiene una duración de 17 semanas, es decir, desde las 8 sds hasta las 24 sds. dentro de la fase reproductiva, la etapa de fructifi cación se inició a partir de la 11 semana de edad (fi gura 2c), coincidiendo también con lo anotado por jaramillo et al. (2006). en la fi gura 2a se observa que la altura de las plantas de tomate se asemeja a una curva sigmoidea. a las 21 sds la planta alcanzó su máxima altura, así como la mayor cantidad de nudos, hojas y racimos (fi guras 2b y 2c). si se tiene en cuenta que a las 20 sds se obtuvo el pico máximo de densidad de ninfas y adultos, es factible explicar este aumento por el incremento en el número de hojas y por lo tanto, por la máxima oferta de suministro alimenticio (fi gura 2b). durante el muestreo se observó que el número de nudos superó al de hojas a partir de las 8 sds, cuando se inició la fase reproductiva (fi gura 2b). hacia la 21 sds, el número de hojas disminuyó debido al deshoje realizado a las 20 semanas de edad (fi gura 1) y a la aparición de hojas senescentes. el aumento en el número de racimos (fi gura 2c), la altura y el número de hojas entre las 9 y 11 sds (fi gura 2a y 2b) coincide con el incremento de la población de ninfas entre las 8 y las 11 sds (fi gura 1a). si se tiene en cuenta que la etapa vegetativa culminó a las 8 sds y que la formación del primer racimo ocurrió a las 11 sds, se asume que entre las 9 y 11 sds la planta contaba con una gran cantidad de asimilados en sus hojas (para el llenado de frutos) que suministraron una fuente rica en nutrientes y contribuyeron en parte al aumento de la población de ninfas. en la fi gura 1 se observa que entre las 11 y 13 sds la población de adultos aumentó, debido a que a las 12 sds no se realizó aplicación de insecticidas, y la de ninfas disminuyó. sin embargo, si se considera que entre las 12 y 13 sds el número de racimos aumentó (fi gura 2c) y el de hojas se mantuvo estable (fi gura 2b), es posible que el descenso en la población de ninfas se debiera al efecto de la competencia por alimento y espacio. fluctuación en la proporción de ninfas de t. vaporariorum a nivel de tercio en la fi gura 3 se observa que la proporción de ninfas por tercio de la planta se encuentra a partir de la 8 sds. los conteos comprendidos entre las 5 y 7 sds se realizaron sobre 6 hojas, debido a que las plantas no superaban las 8 hojas ni los 50 cm de altura. entre las 8 y 16 sds se encontraron diferencias altamente signifi cativas en el número promedio de ninfas según el tercio de la planta (p<0,01); así mismo, la prueba de tukey mostró diferencias signifi cativas entre los tres tercios, con p<0,01 para las tres comparaciones. figura 1. dinámica poblacional de a) ninfas y b) adultos de t. vaporariorum en plantas de tomate durante un ciclo de cultivo. la realización de prácticas de deshoje y de aplicación de insecticidas se indican con flechas grises y negras, respectivamente. la línea vertical gris marca la culminación de la fase vegetativa y el inicio de la fase reproductiva de las plantas de tomate. sds, semanas después de la siembra. agronomia 26-2 -profe194).indd 270 06/10/2008 19:40:50 bernal, pesca, rodríguez, cantor y cure. plan de muestreo directo para trialeurodes vaporariorum... 271 los análisis de varianza entre las 17 y 24 sds revelaron diferencias altamente signifi cativas entre los tercios de la planta (p<0,01); posteriormente, la prueba de tukey señaló diferencias entre los tercios medio e inferior (p>0,05). adicional a esto, se comparó el tercio superior con los otros dos tercios, encontrándose diferencias altamente signifi cativas (p<0,01), con el promedio mayor para los tercios medio e inferior. el paso de la etapa vegetativa a la reproductiva (8 sds) y el crecimiento en términos de altura marcó el inicio de una diferenciación de ninfas en edades sobre los tercios de la planta (fi gura 3). entre las 8 y 16 sds se registró una mayor proporción de ninfas de mosca blanca en el tercio inferior (ti) de la planta. entre las 17 y 18 sds se encontró una mayor proporción en el tercio medio de la planta y a partir de las 19 sds y hasta las 21 sds fue evidente un aumento en el número de ninfas en el tercio superior, debido a la preferencia de la mosca blanca por alimentarse de hojas jóvenes y de ovipositar cerca de las venas principales, lo que posteriormente da surgimiento a nuevas generaciones de ninfas como consecuencia de oviposiciones previas. a las 23 y 24 sds las ninfas se encontraron en mayor proporción en el tercio medio y superior, respectivamente, como consecuencia de la superposición de generaciones de ninfas y del crecimiento de la planta. figura 2. fenología de plantas de tomate desde la semana 5 hasta la 24 después de la siembra: a) altura; b) número de nudos y hojas y c) número de inflorescencias, infrutescencias y racimos. sds, semanas después de la siembra. la línea vertical gris marca la culminación de la fase vegetativa y el inicio de la fase reproductiva de las plantas de tomate. figura 3. proporción de ninfas de t. vaporariorum por hoja, para cada tercio de la planta. ti, tercio inferior; tm, tercio medio; ts, tercio superior y sds, semanas después de la siembra. agronomia 26-2 -profe194).indd 271 06/10/2008 19:40:51 272 agron. colomb. 26(2) 2008 la proporción de ninfas en los tercios de la planta determina el surgimiento de cuatro momentos de la población: el primero, para plantas no divididas en tercios (tp); el segundo, para ninfas concentradas en el tercio inferior (ti); el tercero, para ninfas concentradas en el tercio medio (tm) y el cuarto, para ninfas concentradas en el tercio superior (ts). distribución de ninfas y adultos de t. vaporariorum a nivel de foliolos en el caso de las ninfas, se encontró que de los 18 eventos de muestreo sólo 8 resultaron signifi cativos para diferencia de número promedio de individuos por foliolo. en estas fechas se encontró una mayor incidencia de ninfas en los foliolos 7 y 8 localizados hacia el interior de la planta. la mayor incidencia puede explicarse por el hecho que los foliolos 7 y 8 eran ramifi caciones jóvenes de la hoja, seleccionados por el adulto como sitios de oviposición. sin embargo, por la alta variabilidad de las ninfas en los foliolos se recomienda realizar los conteos de ninfas sobre toda la hoja. distribución espacial de ninfas de t. vaporariorum en los resultados obtenidos con la relación varianza/promedio de densidad de ninfas por hoja (fi gura 4), se observó que la varianza es mayor que el promedio en todas las semanas de muestreo, es decir, que la distribución de ninfas es agregada durante todo el ciclo de cultivo. sin embargo, se encontró que prácticas culturales como el despunte infl uyen signifi cativamente (p=4,29 10-7) en que la distribución de ninfas de t. vaporariorum sea agregada. en la semana 16 después de la siembra, la población de ninfas se encontraba muy agregada (fi gura 4), posiblemente por haber sido esta semana una etapa transitoria en la distribución de ninfas entre el tercio inferior y medio de la planta (fi gura 3). entre las 21 y 23 sds la población de ninfas presentó la mayor agregación en todo del ciclo de cultivo (fi gura 4). lo anterior, tal vez como consecuencia del despunte o la eliminación del meristemo apical de la planta, que evita la formación de hojas nuevas (sitios de oviposición) y ocasiona una aglomeración de los huevos y después, el surgimiento de ninfas en las hojas más jóvenes de la planta cercanas al meristemo apical, localizadas entre el tm y el ts (fi gura 3). definición del tamaño de muestra al realizar el anova para el muestreo trietápico, se encontró que la variabilidad de la etapa ‘cuadro’ es muy baja, generando en ocasiones estimativos negativos. por esta razón, el muestreo se redujo a dos etapas: ‘planta’ y ‘hoja’. cuando se estimó el tamaño de muestra para el muestreo bietápico, se encontró que éste variaba considerablemente en cada evento de muestreo. por esta razón se utilizó la ley de poder de taylor (lpt). los parámetros de la lpt se estimaron para cada uno de los cuatro momentos descritos previamente (tp, ti, tm y ts) y para cada unidad de muestreo (‘planta’ y ‘hoja’); sin embargo, se encontró una pendiente mayor a 2 (b>2). por esta razón, se analizaron: a) las proporciones de varianza de ‘planta’ y ‘hoja’ para cada una de las fechas de muestreo y b) los resultados de la proporción de t. vaporariorum entre tercios (fi gura 3). en el análisis de los resultados se identifi caron tres momentos diferentes, desde el punto de vista de la distribución de la plaga: tp (plantas no divididas en tercios), en el que la etapa 1. ‘planta’ no resultó ser un componente importante, por lo cual se tuvo en cuenta sólo ‘hoja’ (muestreo aleatorio). ti (ninfas concentradas en el tercio inferior de la planta), en 2. el que la proporción de varianza de ‘planta’ no fue signifi cativa, por lo cual se redujo a ‘hoja’ (muestreo aleatorio). tm-s (ninfas concentradas en el tercio medio y superior 3. de la planta), en el que las etapas ‘planta’ y ‘hoja’ son importantes (bietápico). sin embargo, cuando se realizaron las regresiones por separado para cada tercio, ninguna resultó signifi cativa. lo anterior llevó a unir los dos tercios y a hacer una regresión conjunta para ambos, de modo que el tamaño de muestra obtenido pueda usarse para tm y ts. el surgimiento de los tres momentos determina que la densidad y la distribución de la plaga varíen con la edad de la planta. de esta manera, con sólo realizar conteos en el tercio en donde se concentra la mayor proporción de ninfas y contar el número total de hojas por tercio, es posible figura 4. relación varianza/promedio de densidad de ninfas de t. vaporariorum por hoja, en plantas de tomate, para un ciclo de cultivo. la realización de la práctica de despunte se representa con flechas de color negro. sds, semanas después de la siembra. agronomia 26-2 -profe194).indd 272 06/10/2008 19:40:52 bernal, pesca, rodríguez, cantor y cure. plan de muestreo directo para trialeurodes vaporariorum... 273 estimar un número promedio de individuos por hoja en los tercios restantes. cuando la proporción de ninfas es mayor en el tercio inferior, se realizan conteos de ninfas en hojas ubicadas en el tercio inferior y luego el promedio de ninfas por hoja se extrapola a los tercios medio y superior a través de las siguientes proporciones: 0,51 para el tercio medio y 0,04 para el tercio superior. para el tercer momento del muestreo (tm-s), se encontró una proporción mayor en el tercio medio. la proyección del número promedio de ninfas por hoja sobre los tercios inferior y superior se calcula con las siguientes proporciones: 0,15 para el tercio inferior y 0,98 para el tercio superior. estas proporciones, que hacen parte del sof tware de aplicación, permiten proyectar la densidad de ninfas por planta, que sirve como criterio de manejo al momento de realizar liberaciones del parasitoide e. formosa. en la fi guras 5 y 6 se observa que el tamaño de muestra varía conforme a la densidad promedio de ninfas por hoja, la precisión y el costo. es decir, que el número de muestras disminuye cuando: a) la densidad de ninfas por hoja aumenta y/o b) la precisión disminuye; lo que genera una reducción en el costo. en la fi gura 5a se estima el tamaño de muestra para un muestreo aleatorio (entre las 5 y 7 sds, cuando las plantas no se dividen en tercios), en función de la densidad de ninfas por hoja. es decir, si el promedio de ninfas por hoja para esta etapa no supera la unidad, se deben muestrear 143; 36 ó 6 hojas (1 hoja por planta), asumiendo un costo de: $763,29 pesos, con una precisión del 5%; $190,82 pesos al 10% ó $30,53 pesos al 25%. esto dependerá del balance que el agricultor realice entre precisión y costo al momento de realizar liberaciones con la avispa parasitoide. en las fi guras 5b y 6a-c se estimaron tres tamaños de muestra. la línea punteada indica la densidad promedio de ninfas de t. vaporariorum que se obtuvo para las etapas ti, tm y ts, respectivamente. figura 5. tamaño de muestra y costos para: a) plantas no divididas en tercios y b) ninfas concentradas en el tercio inferior de la planta, en un muestreo sin etapas con precisión de 5%, 10% y 25%. figura 6. tamaño de muestra y costos para ninfas concentradas en los tercios medio y superior de la planta, en un muestreo bietápico con precisión de: a) 25%; b) 10% y c) 5%. agronomia 26-2 -profe194).indd 273 06/10/2008 19:40:54 274 agron. colomb. 26(2) 2008 figura 7. plan de muestreo directo para la determinación de la densidad de trialeurodes vaporariorum. entre las 8 y las 16 sds, cuando las ninfas se concentraron en el ti de las plantas de tomate (fi gura 5b), se alcanzó una densidad mínima de 1 y máxima de 12 ninfas por hoja (línea punteada). el número de hojas que se debe muestrear para estimar la densidad mínima encontrada en el muestreo es de 388; 97 ó 16 hojas (1 hoja por planta), asumiendo un costo aproximado de $3800, $950 y $150 pesos, con una precisión de 5%, 10% ó 25%, respectivamente. para estimar la densidad máxima como la obtenida en el muestreo, se deben muestrear 198; 49 u 8 hojas, asumiendo un costo aproximado de $1.940, $485 ó $78 pesos, con una precisión de 5%, 10% ó 25%, respectivamente. en las fi guras 6a-c se observa que para estimar una densidad de 13 ninfas por planta (línea punteada) se recomienda muestrear una hoja que se localice entre el tercio medio y el superior (17-24 sds), asumiendo un costo aproximado de $3.510, $580 ó $140 pesos, con una precisión de 5%, 10% ó 25%, respectivamente. plan de muestreo directo el plan de muestreo para la determinación de la densidad de ninfas de t. vaporariorum en cultivos de tomate mantenidos bajo invernadero contempla los siguientes pasos (fi gura 7): ejecución del muestreo piloto, que consiste en tomar 1. 5 hojas por planta, dependiendo de la edad en la que se encuentre el cultivo. defi nición del tamaño de muestra con base en costo y 2. precisión con que se quiere proceder. ejecución del plan de muestreo. 3. estimación de la densidad de ninfas de 4. t. vaporariorum por hoja. estimación de la densidad de ninfas de 5. t. vaporariorum por planta. agronomia 26-2 -profe194).indd 274 06/10/2008 19:40:54 bernal, pesca, rodríguez, cantor y cure. plan de muestreo directo para trialeurodes vaporariorum... 275 estimación de la densidad de ninfas de 6. t. vaporariorum en el cultivo. costo total del muestreo el costo total (en pesos) de los 18 eventos de muestreo fluctúa entre $2.357,92 y $327,69, con una precisión de 25%; entre $13.274,84 y $1.989,84, con una precisión de 10% y entre $52.263,83 y $7.719,86, con una precisión de 5%. jaramillo et al. (2006) afirman que por ciclo de producción en tomate se requieren 160 jornales; es decir, si se asume que el costo máximo del muestreo directo equivale a $52.263,83 (con una precisión de 5%), se concluye que el muestreo directo representa un 6% de sobrecosto en mano de obra y un 0,06% de sobrecosto en la producción de una hectárea de tomate bajo invernadero, asumiendo como costo total de la producción de una hectárea de tomate bajo invernadero a $155’579.400. conclusiones se desarrolló un plan de muestreo directo confiable y económico para la determinación de niveles de población de ninfas de t. vaporariorum, como criterio para la liberación de e. formosa. este método contempla diferentes esquemas de muestreo, conforme varía la distribución de la plaga en función de la edad de la planta. en términos generales el plan de muestreo cambia en tres etapas del cultivo: en la primera, las plantas tienen entre 5 y 7 semanas de edad y se realiza un muestreo aleatorio y conteos en toda la planta. en la segunda, las plantas tienen entre 8 y 16 semanas de edad y se realiza un muestreo aleatorio y conteos de ninfas por hoja en el tercio inferior. en la tercera, las plantas están entre las 17 y 24 sds y se realiza un muestreo bietápico (planta y hoja) y conteos de ninfas por hoja en los tercios medio-superior. prácticas culturales como el despunte influyen en la distribución espacial de ninfas de t. vaporariorum en un cultivo comercial de tomate bajo invernadero. agradecimientos a la universidad militar nueva granada por el apoyo f inanciero de este proyecto (cias-2004-007) y a la empresa hortifresh por el apoyo logístico durante su desarrollo. literatura citada andrews, k. y j. quezada. 1989. manejo integrado de plagas inséctiles en la agricultura, estado actual y futuro. escuela agrícola panamericana, el zamorano (honduras). 623 p. baker, j.r. 1996. insectos y otras plagas de las flores y plantas del follaje. hortitecnia, bogotá. 105 p. bolcksmans, k.j.f. 1999. commercial aspects of biological pests control. pp. 310-318. en: albajes, r., m.l. gullino, j.c. van lenteren y y. elad (eds.). integrated pest and disease management in greenhouse crops. kluwer publishers, dordrecht (holanda). bueno, j.m., c. cardona y p. chacón. 2005. fenología, distribución espacial y desarrollo de métodos de muestreo para trialeurodes vaporariorum (westwood) (hemiptera:aleyrodidae) en habichuela y fríjol (phaseolus vulgaris l.). revista colombiana de entomología 31(2), 161-170. buntin, d. 1994. developing a primary sampling program. pp. 99115. en: pedigo, l.p. y g.d. buntin. handbook of sampling methods for arthropods in agriculture. crc press, boca raton, fl. 714 p. castresana, l. 1986. encarsia tricolor foerster (hymenoptera, aphelinidae) en la lucha biológica contra la “mosca blanca” de los invernaderos (trialeurodes vaporariorum westwood). tesis doctoral. escuela técnica superior de ingenieros agrónomos de madrid (etsi), universidad politécnica de madrid, madrid. cardona, c. 1995. manejo de trialeurodes vaporariorum (westwood) en fríjol en la zona andina: aspectos técnicos, actitudes del agricultor y transferencia de tecnología. revista ceiba 36(1), 53-65. corredor, d. 1992. algunos aspectos sobre el control de la mosca blanca de los invernaderos trialeurodes vaporariorum en la sabana de bogotá. universidad nacional de colombia, bogotá. 10 p. davis, p. 1994. statistics for describing population. pp. 33-54. en: pedigo, l.p. y g.d. buntin. handbook of sampling methods for arthropods in agriculture. crc press, boca raton, fl. 714 p. de vis, r.m.j. 2001. biological control of whitefly on greenhouse in colombia: encarsia formosa or amitus fuscipensis? wageningen university, amsterdam. 166 p. duffus, j.e., h. liu y g.c. wisler. 1996. tomato infectious chlorosis virus. a new clostero-likevirus transmitted by trialeurodes vaporariorum. eur. j. plant pathol. 102, 219-226. duque, m.c. 1986. patrones de distribución espacial de artrópodos y su importancia en la definición de un plan de muestreo. seminario-taller. miscelánea. sociedad colombiana de entomología, bogotá. pp. 1-29. finch, s., g. skinner y g.h. freeman. 1975. the distribution and analysis of cabbage root fly egg populations. ann. appl. biol. 79, 1-18. gerling, d. 1992. approaches to the biological control of whiteflies. florida entomologist 75 (4), 446-456. gómez, h. 1999. algunos métodos estadísticos para el estudio para el estudio de poblaciones de organismos. universidad nacional de colombia, medellín. 216 p. gould, h.j., w.j. parr, h.c. woodville y s.p. simmonds. 1975. biological control of glasshouse whitefly (trialeurodes vaporariorum) on cucumbers. entomophaga 20(3), 285-292. agronomia 26-2 -profe194).indd 275 06/10/2008 19:40:55 276 agron. colomb. 26(2) 2008 ives, p.m. y r.d. moon,. 1987. sampling theory and protocol for insects. pp. 49-75. en: teng, p.s. (ed.). crop loss assessment and pest management. american phytopathological society press, usa. 270 p. jaramillo, j., v.p. rodríguez, m. guzmán y m. zapata. 2006. el cultivo de tomate bajo invernadero. corpoica, centro de investigación la selva, rionegro (antioquia, colombia). 48 p. legg, d.e. y r.d. moon. 1994. bias and variability in statistical estimates. pp. 55-69. en: pedigo, l.p. y g.d. buntin. handbook of sampling methods for arthropods in agriculture. crc press, boca raton, fl. 714 p. madrigal, a. 1992. nuevos aportes al manejo integrado de la mosca blanca de los invernaderos. universidad nacional de colombia, medellín. 93 p. madrigal, a. 2001. fundamentos de control biológico de plagas. universidad nacional de colombia, medellín. 397 p. malais, m. y w.j. ravensberg. 1992. knowing and recognizing. the biology of glasshouse pests and their natural enemies. koppert biological systems, holanda. 110 p. noldus, l.p.j.j., x. rumei y j.c. van lenteren. 1986. the parasitehost relationship between encarsia formosa gahan (hymenoptera, aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (westwood) (homoptera, aleyrodidae). xix. feedingsite selection by the greenhouse whitefly. j. appl. ent. 101, 492507. perea, e.i., e. rojas y a. villalobos. 2003. diagnostico de trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) en tabaco y fríjol de garcía rovira (santander). revista colombiana de entomología 29(1), 7-10. ramos, h.a. 1991. bases para el establecimiento de un sistema de muestreo de trips (thysanoptera: tripidae), con trampas blancas en un cultivo comercial de clavel, en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 65 p. rodríguez, a., m. hiller y e. williams. 1996. umbrales de acción para la mosca blanca de los invernaderos, trialeurodes vaporariorum (westwood) (homoptera:aleyrodidae), en tomate. revista colombiana de entomología 22(1), 87-92. sánchez, m.l. 1997. evaluación de las fluctuaciones poblacionales de la mosca blanca trialeurodes vaporariorum (westwood) al introducir el parásito encarsia formosa (gahan) como alternativa de manejo de la plaga, en cultivo de rosa para exportación en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 119 p. sánchez, d., r. scotta y c. arregui. 2005. población de mosca blanca en tomate cultivado a campo con pantallas de sombreamiento. pesq. agropec. bras. 40 (2), 183-185. suárez, m. y a. lópez. 1992. estudio para la cría masiva de encarsia formosa gahan bajo condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 96 p. vallejo, f.a. 1999. mejoramiento genético y producción de tomate en colombia. editorial feriva, cali (colombia). 216 p. van lenteren, j.c. y j. woets. 1988. biological and integrated pest control in greenhouses. annu. rev. entomol. 33, 239-269. van lenteren, j.c. y n.a. martin. 1999. biological control of whitefly. pp. 202-216. en: albajes, r., m.l. gullino, j.c. van lenteren y y. elad (eds.). integrated pest and disease management in greenhouse crops. kluwer publishers, dordrecht (holanda). van lenteren, j.c. y h.j.w van roermund. 1999. why is the parasitoid encarsia formosa so successful in controlling whitefly? pp. 116-130. en: hawkins, b.a. y h.v. cornell (eds.). theoretical approaches to biological control. cambridge university press, cambridge (reino unido). van lenteren, j.c. 2000. a greenhouse without pesticides: fact or fantasy? crop protection 19, 375-384. wisler, g.c., li, r.h., liu, h.-y., lowry, d.s. y j.e. duffus. 1998. tomato chlorosis virus: a new whitefly-transmitted, phloemlimited, bipartite closterovirus of tomato. phytopathology 88, 402-409. xu ru-mei. 1985. dynamics of within-leaf spatial distribution patterns of greenhouse whiteflies and the biological interpretations. j. appl. ecology 22, 63-72. zar, j. 1974. biostatistical analysis. prentice-hall, englewood cliffs, nj. 620 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 276 06/10/2008 19:40:55 agronomía 21c.indd rimsulfuron uptake, translocation, metabolism and als sensitivity to rimsulfuron in two maize hybrids absorción, translocación, metabolismo y sensibilidad de la als al rimsulfuron en dos híbridos de maíz cilia l. fuentes1 and gilles d. leroux2 agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 17-27 s u m m a r y research was conducted to determine the role in selectivity of uptake, translocation, metabolism and als (acetolactate synthase) activity of rimsulfuron in two maize (zea mays l.) hybrids (‘cargill 2127’, tolerant, and ‘pioneer 3897’, sensitive) grown at temperatures of 14°c and 21°c. forty eight hours after treatment (hat), uptake of rimsulfuron was 40% and 67% in ‘pioneer 3897’, and 26% and 43% in ‘cargill 2127’ at 14°c and 21°c, respectively. neither total translocation nor allocation of rimsulfuron in various organs differed greatly between the hybrids. translocation of 14c-rimsulfuron was greater at 21°c (53%) than at 14°c (23%), 48 hat. in ‘pioneer 3897’ over 65% and 30% of the total 14c-activity present in plant extracts was recovered as the parent compound within 24 hat, at 14°c and 21°c, respectively. however, in ‘cargill 2127’ detoxification of rimsulfuron was not affected by temperature, and 27% of the 14c-total activity was recovered as the parent compound. crude als extracts from ‘pioneer 3897’ and ‘cargill 2127’ maize seedlings were treated with various doses (0.001, 0.005, 0.01, 0.1 and 1.0 µm) of rimsulfuron. based on als specific activity, i50 values differed sligthly between the two hybrids (i50 ‘pioneer 3897’ = 0.091 µm and i50 ‘cargill 2127’ = 0.142 µm). these results suggest that the mechanism of rimsulfuron tolerance in maize could be mainly explained by differential herbicide uptake and detoxification, with translocation and als sensitivity having little effect on differential tolerance of these maize hybrids to rimsulfuron. on the other hand, the greater uptake and translocation of rimsulfuron at 21°c, compared to 14°c, could explain the observed herbicide injury in maize at high temperatures under field conditions. key words: herbicides, sulfonylureas, rimsulfuron, selectivity mechanism, uptake, translocation, metabolism, als, acetolactate synthase, maize. r e s u m e n esta investigación fue realizada con el objetivo de determinar el papel de la absorción, trnaslocación, metabolismo y actividad de la als (acetolactato sintetasa) en la selec1 p r o f e s s o r. u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a , f a c u l t a d d e a g r o n o m í a , s e d e b o g o t á . a . a . 1 4 4 9 0 , b o g o t á , c o l o m b i a . 2 p r o f e s s o r. d é p a r t e m e n t d e p h y t o l o g i e , f a c u l t é d e s c i e n c e s d e l ’ a g r i c u l t u r e e t l ’ a l i m e n t a t i o n , u n i v e r s i t é l a v a l , s t e . f o y, g 1 k 7 p 4 q u é b e c , c a n a d a . tividad del herbicida rimsulfuron en dos híbridos de maíz (‘cargill 2127’, tolerante, y ‘pioneer 3897’, sensible), bajo dos condiciones de temperatura, 14°c and 21°c. cuarenta y ocho horas después del tratamiento (hdt) la absorción del herbicida fue 40% y 67% en ‘pioneer 3897’, y 26% y 43% en ‘cargill 2127’ a 14°c y 21°c, respectivamente. ni la translocación total del herbicida ni su distribución en diferentes organos de la planta fueron apreciablemente diferentes entre los dos híbridos. la translocacion del 14crimsulfuron fue mayor a 21°c (53%) que a 14°c (23%), 48 hdt. en ‘pioneer 3897’ más del 65% y 30% de la actividad del 14c presente en los extractos de plantas fue recuperada como molécula parental a las 24 hdt, a 14°c y 21°c, respectivamente. sin embargo, en ‘cargill 2127’ la detoxificacion del rimsulfuron no fue afectada por la temperatura, y 27% del total de actividad del 14c se recuperó como molécula parental. extractos crudos de la als de plántulas de ‘pioneer 3897’ y ‘cargill 2127’ se sometieron a dosis variables del herbicida (0.001, 0.005, 0.01, 0.1 y 1.0 µm). con base en la actividad específica de la als, los valores de i50 fueron muy cercanos entre los dos hibridos (i50 ‘pioneer 3897’ = 0.091 µm e i50 ‘cargill 2127’ = 0.142 µm). estos resultados sugieren que el mecanismo de tolerancia del rimsulfuron en el maíz podría explicarse principalmente por diferencias en la absorción y en el metabolismo; la translocación y la actividad de la als contribuyeron poco en este mecanismo de selectividad. por otra parte, la mayor absorción y translocación del rimsulfuron a 21°c en comparación con 14°c, podría explicar la fitotoxicidad causada por el herbicida en el máiz bajo condiciones de campo. palabras claves: herbicidas, sulfonylureas, rimsulfuron, mecanismo de selectividad, absorción, translocación, metabolismo, als, acetolactate synthase, maíz. i n t r o d u c t i o n there are at least four mechanisms in plants which affect response to herbicides. these include: (1) modification of the site of action of the herbicide, (2) differences in uptake and translocation of the herbicide so that it is not able to reach the site of action, (3) ability of the plant to degrade the herbicide, and (4) compartmentation of the f e c h a d e r e c e p c i ó n 6 d e j u n i o d e 2 0 0 2 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e m a r z o d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 18 vol. 21 · nos. 1-2 herbicide or of its toxic metabolites (coupland, 1991; shaner, 1991; shaner & mallipudi, 1991). it is likely that the most important single factor contributing to species differences in response to herbicide action is the ability of tolerant plants to detoxify a herbicide (hathway, 1986). on the other hand, the occurrence of differential tolerance to a specific herbicide among crop cultivars and among weed biotypes seems to be due to herbicide metabolism (hathway, 1986). in fact, several cases of differential tolerance to a herbicide among crop cultivars were attributed to differences in the rate of herbicide metabolism (hathway, 1986; shaner & mallipudi, 1991). two mechanisms appear to account for the tolerance of crops to sulfonylurea herbicides. differential metabolism would play the predominant role (sweetser et al., 1982; brown et al., 1991a; brown et al., 1991b; shaner, 1991), whereas changes at the site of action would have less importance (novosel & renner, 1995; sterling & jochen, 1995). many references support the hypothesis that plant metabolic pathways and rate of metabolism are the basis for the selectivity of sulfonylurea herbicides between crops and weeds (beyer et al., 1988; brown, 1990; brown & kearney, 1991; brown et al., 1991a). clear exceptions to this are the cases of genetically altered plants which have a resistant form of the als enzyme acquired through deliberate mutation (crop species), or unintended transformation (weed species) (beyer et al., 1988; brown & kearney, 1991; shaner, 1991; till et al., 1991). at least seven metabolic reactions leading to sulfonylurea herbicides detoxification have been identified: (1) aryl and alkyl-hydroxylation, (2) de-esterification, (3) homoglutathion conjugation, (4) aliphatic hydroxylation, (5) o-demethylation, (6) urea hydrolysis, and (7) sulfonamide cleavage (beyer et al., 1988; brown, 1990; brown & kearney, 1991; brown et al., 1991a; brown et al., 1991b). aryl and alkyl hydroxylation are one of the first reactions of the metabolism of sulfonylurea herbicides (sweetzer et al., 1982; hutchinson et al., 1984; beyer et al., 1988; hatzios, 1991; brown et al., 1991a; brown et al., 1991b). also, homoglutathion conjugation is an important metabolic pathway for these herbicides (brown et al., 1991a). direct involvement of p450 monooxygenases in aryl and alkyl hydroxylation and o-dealkylation of sulfonylureas have been successfully measured in vitro using plant microsomal preparations (werck-reichhart, 1995). rimsulfuron is a selective postemergence herbicide for the control of annual and perennial grasses and some broad-leaved weeds in maize (palm et al., 1989; everaerer, 1991; anonymous, 1996). maize tolerance to rimsulfuron is based on a higher rate of metabolism of the active compound to inactive metabolites, as compared to sensitive species such as blackgrass (alopecurus myosuroides), johnsongrass (sorghum halepense), and sorghum (sorghum bicolor) (palm et al., 1989; everaerer, 1991). nicosulfuron, a herbicide closely related to rimsulfuron, is rapidly hydroxylated in maize plants to an inactive compound, which is subsequently conjugated to glucose mediated via udp-glucosyl transferase (brown et al., 1991a). obrigawitch et al. (1990) reported that maize metabolized over 90% of absorbed nicosulfuron within 20 hat, and that metabolites are inactive against als. in contrast, there was no significant degradation of this herbicide in johnsongrass (sorghum halepense) leaves at 24 hat (brown et al., 1991a). kimura et al. (1989) found that nicosulfuron is metabolized in maize within six hours, while sensitive species cannot detoxify it after 48 hat. similarly, metabolism is the mechanism responsible for primisulfuron tolerance in maize (harms et al., 1990). hinz and owen (1996) also reported a rapid detoxification of nicosulfuron and primisulfuron in maize, with a half-life of less than 4h. the selectivity of rimsulfuron in maize could be variable regarding the cultivar (green & ulrich, 1994; fuentes, 1997). maize is a variable species and has exhibited various responses to primisulfuron and nicosulfuron, two herbicides registered for selective weed control in maize (monks et al., 1992; morton & harvey, 1992; o’sullivan et al., 1995). sweet maize cultivars are, generally, susceptible to rimsulfuron (everaerer, 1991) while others are tolerant (green & ulrich, 1994). previous field experiments indicated that tolerance of maize to rimsulfuron is related to heat unit requirements and genotypes. hybrids with more than 2 700 mhu (maize heat unit) were the most tolerant requirements (fuentes, 1997). moreover, previous growth-chamber and greenhouse experiments showed that rimsulfuron caused more injury to maize at high temperatures (fuentes, 1997). the objective of this study was to compare rimsulfuron uptake, translocation, and metabolism at two different temperatures, as well as als sensitivity to this herbicide, in a tolerant and a sensitive maize hybrid, in order to identify the mechanism of rimsulfuron tolerance in maize at the intra-specific level. m a t e r i a l s a n d m e t h o d s general growing conditions research was conducted to determine the role in selectivity of uptake, translocation and metabolism of 14c-rimsulfuron in maize, as well as als sensitivity to this herbicide. two maize hybrids were compared: ‘cargill 2127’ (tolerant) and ‘pioneer 3897’ (sensitive). uptake, translocation and metabolism experiments were carried out at temperatures of 14°c and 21°c. in all experiments, two seeds were planted in each plastic pot (8-cm diameter and 6-cm deep) in horticultural grade vermiculite, and grown under glasshouse conditions. after emergence, plants were thinned to one plant per pot. plants were fertilized twice daily with 50-ml of a hoagland nutrient solution. in absorption, translocation and metabolism experiments, plants were placed in growth chamber, set for 14°c or 21°c fuentes and leroux: rimsulfuron uptake, translocation,... 192003 constant temperature, one day before 14c-rimsulfuron treatment. lighting from fluorescent and incandescent lamps provided a photosynthetic photon flux density (ppfd) of ca. 380 µmol m-2 sec-1 during a 14-h photoperiod. plants stayed under these conditions until assessment. uptake and translocation studies ‘cargill 2127’ and ‘pioneer 3897’ plants were treated at the 4-leaf stage with 14c-rimsulfuron (14c-2-pyridine) with a specific activity (sp. act.) of 51.7 µci mg-1 and 99% purity. radiolabeled rimsulfuron was dissolved in 1 ml acetonitrile, divided in 10 vials, and kept at -4°c until use. a 14c-rimsulfuron mixture was prepared adding fifteen ml 50 mm k-phosphate buffer (ph 7.0), 10% (v/v) ethanol, and 0.5% (v/v) tween-20 (sigma chemical, st. louis, missouri, u.s.a.). a 2-cm marked zone in the middle of the third fully developed leaf was treated with 0.110 µci 14c-rimsulfuron solution spotted in 10 droplets of 1µl, which corresponds to a field rate of 47.93 g a.i. ha-1 in 200 l water of a broadcast application. five droplets were applied with a microsyringe on each side of the mid-vein on the adaxial surface of the leaf. plants were assessed at 6, 24 , and 48 hours after treatment (hat). recovery of the non-absorbed radioactivity was assessed as follows. the treated zone was cut and shaken for 30 sec in 5 ml of the following three mixtures: (1) water (50 mm k-phosphate buffer, ph 7.0) + 0.5% (v/v) tween-20; (2) water:ethanol (90:10 v/v) + 0.5% (v/v) tween-20; (3) water:acetone (90:10 v/v) + 0.5% (v/v) tween-20. a 1-ml aliquot from each leaf wash was added to a 10 ml cytosynt (icn, st. laurent, québec, canada, h4t 9z9) scintillation cocktail. radioactivity of each leaf wash was assayed separately by liquid scintillation spectroscopy counting (lssc) in a 1217 rackbeta liquid scintillation counter (lkb wallac oy, turku 10, finland). counts min-1 (cpm) were corrected to desintegration min-1 (dpm) by an automatic external standard quenching curve. radioactivity in maize seedling tissues was recovered by using a tissue solubilizer procedure. the roots of harvested plants were washed with distilled water to remove vermiculite and each plant was sectioned into seven parts: (1) treated zone (tzn), (2) apex of the treated leaf (tl), (3) tl-base, (4) tlsheath, (5) tl-above tissues, (6) tl-below tissues, and (7) roots. thereafter, fresh weight of each tissue section was recorded. tissues of each part were finely cut with a scissors and a 200 mg sample was solubilized with 0.5 ml of scintigest so-x10 (fisher scientific, fair lawn, new jersey 07410, u.s.a.). twenty four hours later, tissues were homogenized with a polytron (brinkman instruments canada, rexdale, ontario, canada m9w 4y5) and bleached with 400 µl of a 4% sodium hypochlorite solution and 400 µl of a 6% hydrogen peroxide solution. thereafter, samples were neutralized with 100 µl concentrated acetic acid and kept in the dark for 24 hours. fifteen-ml of cytosynt scintillation coktail was added at each vial and radioactivity was measured by lssc, as above. the absorbed 14c was expressed as percent of the total 14c recovered, and calculated for each treatment as equal to: [∑dpm in plant sections/(∑dpm in plant sections+∑dpm in leaf washes)]∗100. total 14c-rimsulfuron translocation was expressed in percent and calculated as : [∑dpm in plant sections other than the treated zone/∑dpm in plant sections]∗100. 14c-distribution in plant sections (percent) was calculated as : [dpm in each plant section/∑dpm in plant sections]∗100. two-10 µl aliquots of the 14c-rimsulfuron treatment mixture were collected on each day of treatment to verify the amount of 14c-herbicide applied. recovery of the applied 14c exceeded 90% for all treatments (data not shown). the experiment was repeated twice with two replicates of each treatment. data were subjected to standard analysis of variance (anova) at the 0.05 level under a factorial structure of treatments (factor a=hybrid, factor b=temperature and factor c=time) using a randomized complete block design. significant interaction of hybrid by temperature by time of absorption and total translocation variables were examined by means of contrast. metabolism study in metabolism study, maize seedlings were treated at the 3-leaf stage. a 1.5 cm zone in the middle of the second youngest leaf was treated with 0.0963 µci of 14c-rimsulfuron mixture (14c-2-pyridine, sp. act. of 51.7 µci mg-1 and 99% purity). an 8 µl aliquot of the 14c-rimsulfuron mixture was applied to each plant, which corresponds to a dose of 41.97 g ai ha-1 in 200 l water of sprayed. four 1 µl droplets were applied onto each side of the mid-vein. preparation of the 14c-rimsulfuron mixture and leaf wash procedure to recover the non-absorbed 14c-rimsulfuron were as in the uptake and translocation experiment. non absorbed radioactivity was determined by lssc as in previous experiment. plants were harvested at 6, 12, and 24 hat, and fresh weight of whole maize seedlings was recorded. the method for extracting radioactivity from tissues and the hplc (high performance liquid chromatography) system for the separation of the parent compound and metabolites was described by mekki (1994). treated seedlings (shoot plus roots) were frozen in liquid n2 and stored at -80°c until 14c-material extraction. plants were homogenized for 60 sec using a polytron. thereafter, the extracts were filtered through a solid phase extraction (spe) filter column and the pellets was re-extracted twice. homogenization of samples was carried out on ice in 5 ml of an acidified aqueous acetonitrile solution (acetonitrile:water 70:30 (v/v) plus 0.1 % (v/v) acetic acid). the filtrates were vacuumed to near dryness on a rotary evaporator (buchï®, model 112696, switzerland) at 45°c. the chlorophyll pigments were separated by a solvent partitioning procedure. the parent compound and its metabolites were separated in k phosphate-buffer (ph 7.0), and chlorophyll in ethyl acetate. after partitioning three times, and bleaching with a 4% sodium hypochlorite solution, residual radioactivity in the ethyl acetate agronomía colombiana 20 vol. 21 · nos. 1-2 fraction was measured by lssc. the aqueous fractions were freeze-dried with a speedvac® (as 160 model, savant) for three hours. the concentrated extracts were re-dissolved in 300 µl k phosphate-buffer (ph 7.0) and filtered through a 4 mm-nylon® mesh (micro separation, honeoye falls, new york, 14472, u.s.a) with a 0.2 µm pore size diameter to remove plant debris. the filtrate volume of each sample was quantified and kept at -10°c for one day until hplc analysis. two sub-samples of 50 µl of radioactive extract of each treatment were analized using a lkb bromma®-hplc system (lkb 2158 uvicord sd, bromma, sweden). the samples were injected into a reverse-phase c18 column (partisil-10 ods-3, whatman®, clifton, new jersey 07014, u.s.a.). samples were eluted with a mobile phase, operated at a constant flow rate of 1 ml min-1 and composed of (a) acetonitrile, and (b) hplc grade water acidified with 0.1 % (v/v) of phosphoric acid. the elution method comprised three steps: (1) from 0 to 8 min, a was 20% and b was 80% of the mobil phase; (2) from 8 to 9 min, a increased linearly to 90%, and b decreased linearly to 10%; and (3) from 9 to 16 min, a increased linearly to 100%, and b decreased linearly to 0%. two fractions were collected, the first one, from 0 to 11 min, corresponding to metabolites, and the second one, from 11 to 16 min, containing the parent compound. the radioactivity of the fractions was assayed using lssc. three samples of 14c-rimsulfuron standard were run. rimsulfuron was identified by comparing retention time with the standard. no attempt was made to identify metabolites. recovery of 14c exceeded 87% in all samples. the experiment was repeated twice with two replicates of each treatment. data were subjected to standard analysis of variance (anova) at the 0.05 level under a factorial structure of treatments (factor a=hybrid, factor b=temperature and factor c=time) in a randomized complete block design. significant interaction of hybrid by temperature by time was examined using single degree contrast. acetolactate synthase (als) inhibition study the procedure used to extract and assay als activity was that standardized by singh et al. (1988). using a pestle and mortar, 10 g of maize seedling leaves at the 4 leaf-stage were powdered in liquid n2 with polyvinylpolypyrolidone (pvpp; 0.2 g g-1 fresh weight). powder was transferred to a test tube and extracted in 25 ml of 100 mm k-phosphate buffer (ph 7.5) containing 10 mm sodium pyruvate, 5 mm mgcl2, 100 µm flavin adenine dinucleotide (fad), 5 mm ethylene diamine tretra acetic acid (edta), 1mm valine, 1mm leucine, 10 mm cysteine and 10% glycerol (v/v). prior to the homogenization with a polytron, 0.00383 g of dithiothreitol (ddt) and 9 µl of antifoam-a (sigma, st. louis, mo 63178, u.s.a.) per 25 ml buffer were added. the homogenate was filtered through four layers of cheesechloth and centrifugated at 25000 g for 20 min at 4°c. the supernatant was kept on ice and brought to 50% saturation with (nh4)2so4 in 20 min. the mixture was then recentrifuged under the same conditions as above and the supernatant discarded. the (nh4)2so4 precipitated pellet was dissolved in 3 ml of equilibration kphosphate buffer [ 50 mm k-phosphate buffer (ph 7.5) containing 5 mm mgcl2 and 100 mm nacl]. the 3-ml sample was fractioned and passed through two desalting columns (pd-10 sephadex g-25 column, pharmacia, piscataway, new jersey 68854, u.s.a.), which had been equilibrated with the k-phosphate buffer. the elutes were collected and combined for use in als activity assays. all operations were carried out in a cold room at 4°c. als activity was estimated by measuring acetolactate, after its conversion to acetoin. each reaction mixture consisted of 100 µl enzyme crude extract, 350 µl assay buffer [(50 mm k-phosphate buffer (ph 7.0) that contained 10 mm sodium pyruvate, 10 mm mgcl2, 1mm thiamine pyrophosphate (tpp), and 10µm fad], and 50 µl of each herbicide solution. inhibition of als activity was measured over rimsulfuron concentration rates of 0, 0.001, 0.005, 0.01, 0.1 and 1 µm. the reaction mixture was incubated at 37°c for 1 h and the reaction was stopped with 50 µl h2so4 (6n). the reaction product, acetolactate, was allowed to decarboxylate at 60°c for 15 min and the acetoin formed was incubated with creatine (0.17%) and α-naphtol (1.7%) to carried out a colorimetric assay (westerfield, 1945). sample-tubes were centrifuged at 5 000 g at room temperature for 25 min prior to measurement of acetoin. optical densities were read at 520 nm against a water blank, and measured two times in each sample. acetoin concentration was calculated using a standard curve. quantification of proteins in the enzyme extract was done with a protein assay kit from sigma (sigma, st. louis, missouri 63178, u.s.a.). als specific activity was calculated for each treatment and data were expressed as a percent of the untreated control. data expressed as percent were transformed to probits values. a probit value of 5, is equal to 50% inhibition of als specific activity (i50). the i50 value for each hybrid was determined from a linear regression equation. the experiment was repeated six times. r e s u l t s a n d d i s c u s s i o n uptake and translocation studies the temperature by hybrid by time interaction was significant (table 1). single degree contrast showed that rimsulfuron uptake follows a linear trend (table 1; figure 1). fourty eight hours after treatment (hat), uptake of rimsulfuron was 40% and 57% in ‘pioneer 3897’, and 26% and 43% in ‘cargill 2127’, at 14°c and 21°c, respectively (figure 1). the greater rimsulfuron uptake by ‘pioneer 3897’ could be related to its cuticular properties fuentes and leroux: rimsulfuron uptake, translocation,... 212003 (avato et al,. 1987). in both hybrids, rimsulfuron uptake increased 25% as the temperature increased from 14°c to 21°c (figure 1). mekki & leroux (1995) reported same rimsulfuron uptake values between 23% to 46%, in selected annual weed species. in other studies, differences in sulfonylurea uptake were poorly correlated with plant sensitivity (brown, 1990; brown et al., 1991b). nevertheless, there are at least two documented cases with sulfonylurea herbicides which the absorption would contribute, at least partially, to differential inter-specific tolerance. the moderate tolerance of pitted morningglory (ipomoea lacunosa l.) and entireleaf morningglory (ipomoea hederacea var. integriuscula gray) was reported to be due to reduced uptake, with only 1% of the total applied radioactivity absorbed after 72 hours of exposure (moseley et al., 1993). in another study, it was shown table 1. f-statistics and error mean squares for analyses of rimsulfuron uptake, translocation out of the treated zone, and metabolism, in two maize hybrids. source of variation df herbicide uptake (% of total 14crecovered) herbicide translocated out of the treated zone (% of 14c-absorbed) metabolism (% of 14crimsulfuron in sample extracts)‡ f-statistics f -statistics f -statistics block 1 391.16 * 0.10 ns 6.13 ns temperature (t) 1 9046.00 ** 248.12 * 236.77 ** error mean square (a) 1 0.0675 11.25 10.27 hybrid (hyb) 1 0.84 ns 3.72 ns 99.66 ** t x hyb 1 2.19 ns 0.019 ns 54.60 ** time 2 20.74 ** 30.19 ** 13.34 ** time x hyb 2 219.61 ** 77.27 ** 1.49 ** t x time 2 5.21 * 36.50 ** 1.71 ns t x hyb x time 2 3.26 * 55.80 ** 3.41 * t x hyb x time linear 1 3.98 * 11.24 ** 5.04 * t x hyb x time quadratic 1 2.54 ns 100.36 ** 0.19 ns error mean square (b) 34 17.20 11.25 35.07 total 47 ‡ 14c parent form in sample extracts, expressed as percent of the total 14c recovery * ** f-statistic significant at 0.05 or 0.01 level, respectively figure 1. 14c-rimsulfuron uptake (expressed as % of total 14c recovered) by ‘cargill 2127’ and ‘pioneer 3897’ at (a) 14°c and (b) 21°c; 6, 24 and 48 hours after foliar treatment. sy = 2.07. agronomía colombiana 22 vol. 21 · nos. 1-2 that compared to wheat, lolium perenne takes up via roots relatively more triasulfuron, which is translocated in higher quantity to the shoot and metabolises the active compound more slowly than wheat. thus, the uptake, translocation and the rate of metabolism seem to be the reasons for the selective action of triasulfuron in wheat (meyer & müller, 1989). the temperature by hybrid by time interaction was significant for total translocation of 14c-rimsulfuron (table 1). herbicide translocation followed both a linear and quadratic trend (table 1; figure 2). herbicide translocation at 14°c did not differ between hybrids. at 21°c and 24 hat, ‘cargill 2127’ translocated 6% more herbicide than ‘pioneer 3897’, but this difference was negligible 48 hat. twenty-four and 48 hat, translocation of the herbicide was greater at 21°c than at 14°c, but not at 6 hat. averaged over hybrids, herbicide translocation 48 hat was 53% vs. 23% at 21°c and 14°c, respectively (figure 2). figure 2. 14c-rimsulfuron translocated out of the treated area, expressed as % of herbicide absorbed in ‘cargill 2127’ and ‘pioneer 3897’ at (a) 14°c and (b) 21°c, 6, 24 and 48 hours after foliar treatment. sy = 1.68. distribution of 14c-rimsulfuron in various plant organs did not differ between hybrids (figure 3). both hybrids retained more than 50% of the absorbed 14c-rimsulfuron in the treated zone. by 48 hat, rimsulfuron had translocated mainly to the apex of the treated leaf (tl). the 14crimsulfuron recovered in this plant-section averaged 10% and 41% at 14°c and 21°c, respectively. the 14c-recovered in other tissues (tl-base, tl-sheath, tl-above tissues, tl-below tissues and roots) ranged from 1% to 6%, and did not differ between the two temperatures tested (figure 3). these results agree with data reported by eberlein et al., (1989). maize inbreds retained in the treated leaf more than 85% of the 14c-dpx-m6316 absorbed. mekki & leroux (1995) also reported that most of the absorbed 14c-nicosulfuron and 14c-rimsulfuron remained in the treated leaf of five annual weed species tested. the 14c-rimsulfuron quantified in the treated leaf of these weed species ranged from 65% to 85% at 48 hat. membrane permeability to the sulfonylurea herbicides is not carrier-mediated, but instead depends on their relative lipophilicity and pka (brown, 1990). the uptake and translocation of sulfonylureas proceed through an acid-trapping mechanism that is influenced by their physico-chemical properties and is driven by the energydependent ph gradient between apoplastic (ph 5.0) and symplastic (ph 7.0) compartments (brown, 1990). rimsulfuron is a weak-acid and lipophilic compound with a kow (octanol/water partition coefficient) of 1.94 at ph 5.0 and 0.034 at ph 7.0 (palm et al., 1989; worthing & hance, 1991). this suggest that the low rimsulfuron translocation in plants could be attributed to its stronger association with lipoidal components during foliar uptake, rather than to its low phloem-mobility (mekki & leroux, 1995). metabolism study the temperature by hybrid by time interaction was significant (table 1). rimsulfuron metabolism followed a linear pattern (table 1; figure 4). detoxification of herbicide in ‘cargill 2127’ was not affected by temperature. at both 14°c and 21°c, 27% of the total 14c-rimsulfuron absorbed, was recovered as the parent compound in extracts from ‘cargill 2127’ plants assessed at 24 hat. in contrast at 14°c, plant extracts of ‘pioneer 3897’ contained around 65% of the herbicide parent form at any time of assessment (figure 4). at 21°c, differences in the pattern of rimsulfuron metabolism from the two hybrids were less noticeable as compared to 14°c. however, at 6 hat ‘cargill 2127’ had detoxified 8% more herbicide than ‘pioneer 3897’. fuentes and leroux: rimsulfuron uptake, translocation,... 232003 it has been established that maize tolerance to rimsulfuron is based on the higher rate of metabolism of the active compound to inactive metabolites, as compared to sensitive species (palm et al., 1989). palm et al. (1989) reported a rapid degradation of rimsulfuron in maize leaves, with a half-life of 6 to 7 hours. n’tchobo (1994) reported a half-life of 2 to 3 hours for nicosulfuron plus rimsulfuron (1:1 premix) in maize cells culture. in the present work, ‘cargill 2127’ had metabolized around 60 % of the absorbed at 6 hat. compared with metabolism figure 3. distribution of 14c-rimsulfuron in various plant sections of ‘cargill 2127’ and ‘pioneer 3897’ seedlings at (a) 14°c and (b) 21°c, 6, 24 and 48 hours after treatment. figure 4. 14c-rimsulfuron degradation (expressed as % of 14c-rimsulfuron absorbed) in ‘cargill 2127’ and ‘pioneer 3897’ under (a) 14°c and (b) 21°c, 6, 12 and 24 hours after foliar treatment. sy = 2.96. profiles of rimsulfuron in five annual weed species reported by mekki (1994), which degraded less than 40% of the parent compound 48 hat, ‘cargill 2127’ can metabolize rimsulfuron at a high rate. rimsulfuron elution time under our separation conditions ocurred at 13 to 14 min (figure 5). we assume that 14c-activity in the fraction collected from 2 to 11 min contains herbicide metabolites, and that 14c-activity in the fraction collected from 11 to 16 min contain agronomía colombiana 24 vol. 21 · nos. 1-2 14c-rimsulfuron. two major metabolites were found in extracts from treated seedlings of both ‘cargill 2127’ and ‘pioneer 3897’ (figure 5). retention times for those metabolites (3 and 9 min) were nearly identical, suggesting that similar pathways for rimsulfuron metabolism may operate in both hybrids. in our study, metabolites were not identified. in soil and aqueous environments the major rimsulfuron metabolite identified is [1-(3-ethylsulfonyl)-2-pyridinil]-4,6-dimetoxy-2-pyrimidineamine (schneiders et al., 1993). major metabolites of nicosulfuron have been identified. nicosulfuron is rapidly metabolized to 5-hydroxypyrimidinyl inactive derivative, which is subsequently conjugafigure 5. typical hplc-chromatogram from c18-hplc separation of 14c-rimsulfuron from (a) ‘cargill 2127’, (b) ‘pioneer 3897’ plant extracts, and (c) standard. fuentes and leroux: rimsulfuron uptake, translocation,... 252003 ted to glucose (brown et al., 1991a). many pyrimidinyl sulfonylureas are chemically-susceptible to 5-hydroxylation, yet maize tolerance is exceptionally rare among the hundreds of pyrimidinyl sulfonylurea compounds tested (brown et al., 1991a). most of the commercial pyrimidines are highly injurious to maize (brown 1990; brown & kerney, 1991; brown et al., 1991a). thus, sulfonylureas pyrimidines like rimsulfuron, primisulfuron and nicosulfuron are exceptional cases among sulfonylurea herbicides registered in maize. fonné-pfister et al., (1990) have shown aryl hydroxylation of primisulfuron mediated by cytochrome p450’s. therefore, one might speculate that cytochrome p450’s also metabolize rimsulfuron in maize. acetolactate synthase (als) inhibition study als specific activity values for inhibition of als (i50) by rimsulfuron were 0.091 µm for ‘pionner 3897’ and 0.142 µm for ‘cargill 2127’ (figure 6). als-based tolerance to sulfonylurea herbicides has been reported for figure 6. als sensitivity of ‘pioneer 3897’ (a) and ‘cargill 2127’ (b) maize hybrids to rimsulfuron. a probit value of 5, is equal to 50% inhibition of als specific activity (i50). i50 was calculated from a linear regression equation as follow: y‘pioneer 3897’ = 7.104 0.713x (r2=0.763*); for a probit value = 5, x = 2.9583. then, if x =log10 {[um herb] * 10 000}, (antilog 2.9583)/10 000 = 0.091um.; i50 ‘pioneer 3897’ = 0.091um (ci (confidence interval) 95% = 0.080 0.106). y ‘cargill 2127’ = 6.772 0.562x (r 2=0.850*); for a probit value equal to 5, x = 3.1523. then, if x = log10 {[um herb] * 10 000}, (antilog 3.1523)/10 000 = 0.142um; i50 ‘cargill 2127’ = 0.142 um (ci 95% = 0.111 0.180). * = significant at p < 0.05. several crop and weed species (chaleff & mauvais, 1984; till et al., 1991; saari et al., 1994). in these cases, the i50 for als inhibition by various sulfonylurea herbicides was more than 4-fold for resistant than for susceptible species or lines (saari et al., 1994). therefore, the differential tolerance at the whole plant level between ‘cargill 2127’ and ‘pioneer 3897’ could not be explained by the small difference in their als sensitivities. in previous field experiments, rimsulfuron at 20 g a.i. ha-1 caused a maximum injury of 14% and 51% (mean of four visual phytotoxicity evaluations) in ‘cargill 2127’ and ‘pioneer 3897’, respectively (fuentes, 1977). als specific activity does not explain differences in tolerance to rimsulfuron between ‘cargill 2127’ and ‘pioneer 3897’. specific activity [(nmol acetoin min-1) (mg protein1)] was 5.64 for ‘pioneer 3897’ and 5.38 for ‘cargill 2127’. green and ulrich (1994) characterized the response of various maize inbred lines to rimsulfuron. dose-response analysis at the whole plant level showed that varieties could vary more than 40 000-fold in sensitivity. but all had similar als sensitivity (i50 ranged from 0.06 to 0.03 µm). only the als-modified xa-17 gene of the cultivar ‘pioneer 3180 ir’ was about 30-fold less sensitive to rimsulfuron, as compared to the various maize inbreds tested (green & ulrich, 1994). similarly, the degree of rimsulfuron tolerance among five annual weed species under greenhouse conditions was not correlated with als sensitivity. i50 values differed slightly among the weed species tested (mekki & leroux, 1994). based on the rimsulfuron dose used in the uptake and translocation experiment (47.93 g ai ha-1 in 200 l water), and based on the uptake and metalolism rates, calculations showed that 0.21 and 0.38 µg of rimsulfuron plant-1 remained in ‘pioneer 3897’ seedlings 24 hat at 14°c and 21°c, respectively; compared with 0.11 and 0.13 µg plant-1 at 14°c and 21°c, respectively, in ‘cargill 2127’. it seems that the differences in tolerance to rimsulfuron between maize cultivars could be mainly explained by differential uptake and herbicide metabolism. both hybrids studied have the same level of als sensitivity to rimsulfuron and the same pattern of herbicide translocation. consequently, als sensitivity and translocation does not play a major role in the tolerance of maize to rimsulfuron. diehl et al. (1993) also reporagronomía colombiana 26 vol. 21 · nos. 1-2 ted that the sensitivity mechanism of a ‘pioneer’ maize hybrid (alssi) extremely susceptible to als-inhibiting herbicides is due to a lack of herbicide metabolism. on the other hand, the greater uptake and translocation of rimsulfuron at 21°c compared to 14°c could explain the phytotoxicity of this herbicide in maize at high temperature under field conditions. rimsulfuron at a dose of 15 g a.i. ha-1 is able to reduce als activity in maize by 65% at 24 hat (martinetti et al., 1995) despite the ability of maize to rapidly metabolize the herbicide. hence any factor that increases the amount of rimsulfuron at the site of action will cause injury at the whole plant level. however, ‘pioneer 3897’ was one of the most sensitive hybrids to rimsulfuron under field and greenhouse conditions, phytotoxicity was not severe enough to lead to plant death (fuentes, 1977). a c k n o w l e d g m e n t the authors thank dr. alain olivier and dr. jean collin (université laval, département de phytologie, québec canada) for their review and useful comments on the manuscript. appreciation is also extended to mr. juan ospina (universidad nacional de colombia) for his valuable statistical assistance, and to mr. peter monagham for his help in correcting the english. l i t e r a t u r e c i t e d anonymous. 1996. guide de lutte contre les mauvaises herbes. ontario. ministère de l’agriculture, de l’alimentation et des affaires rurales. publication 75f. avato, p., g. bianchi, a. nayak, f. salamini & e. gentinetta. 1987. epicuticular waxes of maize as affected by the interaction of mutants gl8 with gl3, gl4 and gl5. lipids 22, 11-6. beyer, e.m., m.j. duffy, j.v. hay & d. d. schlueter. 1988. sulfonylureas. in: herbicides chemistry, degradation and mode of action, vol 3. (eds. p.c. kearney & d.d. kaufman), pp. 117-89. marcell dekker, new york. brown, h.m. 1990. mode of action, crop selectivity, and soil relations of the sulfonyurea herbicides. pesticide science 3, 263-81. brown, h.m., r.f. dietrich, w.h. kenyon & f.t. litchtner. 1991. prospects for the biorational design of crop selective herbicides. (brighton, british crop protection council, 1991) proccedings of the british crop protection conference-weeds 2, 847-55. brown, h.m., t.p. fuesler, t.p. ray, s.d. strachan. 1991b. role of plant metabolism in crop selectivity of herbicides. in: pesticide chemistry xiv. advances in international research, development and legislation (ed. h. freshe), pp. 257-66. weinheim, germany. brown, h.m. & p.c. kearney. 1991. plant biochemistry, environmental properties and global impact of sulfonylurea herbicides. in: synthesis and chemistry of agrochemicals ii. acs symposium series 443 (eds. d.r. baker, j.g. fenyes & w.k. moberg), pp. 32-49. american chemical society, washington dc. chaleff, r.s. & c.j. mauvais. 1984. acetolactate synthase is the site of action of two sulfonylurea herbicides in higher plants. science 224, 1443-5. coupland, d. 1991. the role of compartimentation of herbicides and their metabolites in resistance mechanisms. in: herbicides resistance in weeds and crops (eds. j.c. caseley, g.w. cussans & r.k. atkin), pp. 263-77. butterworth-heinemann, oxford, uk. diehl, k.e., h. mukaida & r.a liebl. 1993. sensitivity mechanism in corn als-susceptible corn hybrid. weed science society of america abstracts 33, 191. eberlein, c.v., k.m. rosow, t.l. geadelmann & s.j. openshaw. 1989. differential tolerance of corn genotypes to dpx-m6316. weed science 37, 651-7. everaerer l (1990) le dpx-e9636: un herbicide du maïs. phytoma. la défense des végétaux 433, 65-7. fonné-pfister, r., j. gaudin, k. kreuz, k. ramsteiner & e. ebert. 1990. hydroxylation of primisulfuron by an inducible cytochrome p450-dependent monooxygenase system from maize. pesticide biochemistry and physiology 37, 165-73. fuentes, c.l. 1997. mécanisme de sélectivité et hérédité de la tolérance au rimsulfuron chez le maïs (zea mays l.). ph. d. thesis, université laval, faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, département de phytologie, québec, canada. green, j.m. & j.f. ulrich. 1994. response of maize (zea mays) inbreds and hybrids to rimsulfuron. pesticide science 40, 508-16. harms, c.t., a.l. montoya, l.s. privalle & r.w. briggs. 1990. genetical and biochemical characterization of corn inbred lines tolerance to the herbicide primisulfuron. theoretical and applied genetics 80, 353-8. hatway, d.e. 1986. herbicide selectivity. biological review 61, 435-486. hatzios, k.k. 1991. biotransformations of herbicides in higher plants. in: environmental chemistry of herbicides. vol. 2 (eds. r. grover & a.j. cessna), pp. 141-85. crc press, boca raton, florida. hinz, j.r.r. & m.d.k. owen. 1996. nicosulfuron and primisulfuron in corn (zea mays) and two annual grass weeds. weed science 44, 219-23. hutchison, j.m., r. shapiro & p.b. sweetser. 1984. metabolism of chlorsulfuron by tolerant broadleaves. pesticide biochemical and physiology 22, 243-7. kimura, f., n. sakashita, s. murai & k. fujikawa. 1989. sl-950, a novel sulfonylurea herbicide for corn. (brighton, british crop protection council, 1989) proceedings of the british crop protection conference-weeds 1, 29-34. fuentes and leroux: rimsulfuron uptake, translocation,... 272003 martinetti. l., l. scarponi & n.m. nematalla. 1995. effect of rimsulfuron and its major degradation products on als activity and on protein and starch formation in maize. (brighton, british crop protection council, 1995) proceedings of the british crop protection conference-weeds 1, 405-12. mekki, m. 1994. mécanismes biochimiques et physiologiques de la sélectivité du nicosulfuron et du rimsulfuron. ph.d.thesis, université laval, faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, département de phytologie, québec, canada. mekki, m. & g.d. leroux. 1994. inhibition of plant acetolactate synthase by nicosulfuron, rimsulfuron and their mixture dpx-79406. weed science 42, 327-32. mekki, m. & g.d. leroux. 1995. foliar absorption and translocation of nicosulfuron and rimsulfuron in five annual weed species. weed research 35, 377-83. meyer, a.m. & m. müller. 1989. triosulfuron and its selective behaviour in wheat and lolium perenne. (brighton, british crop protection council, 1989) proceedings of the british crop protection conference-weeds 2, 441-8. monks, d., c.a. mullins & k. johnson. 1992. response of sweet corn (zea mays) to nicosulfuron and primisulfuron. weed technology 6, 280-3. morton, c.a. & g. harvey. 1992. swet corn (zea mays) hybrids tolerance to nicosulfuron. weed technology 6, 91-6. moseley, c., k.k. hatzios & e.s. hagood. 1993. uptake, translocation and metabolism of chlorimuron in soybean (glycine max) and morningglory (ipomoea spp.). weed technology 7, 343-8. novosel, k.m. & k.a. renner. 1995. nicosulfuron and primisulfuron root uptake, translocation, and inhibition of acetolactatesynthase in sugarbeet (beta vulgaris). weed science 43, 342-6. n’tchobo, k.h. 1994. sélectivité du dpx-79406 entre le mäis (zea mays) et le chient dent (agropyron repens (l.) beauv.): site d’action et métabolism. m.sc. thesis. université laval, faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, département de phytologie. québec, canada. obrigawitc, t.t., w.h. kenyon. & h. kuratle. 1990. efffect of application timing of rhizome johnsongrass (sorghum halepense) control with dpx-v9360. weed science 38, 45-9. o’sullivan, j., r.a. brammall, w.j. bouw. 1995. response of sweet corn (zea mays) cultivars to nicosulfuron plus rimsulfuron. weed technology 9, 58-62. palm, h.l., p.h. liang, t.p. fuester, g.l. leek, s.d strachan, w.a. wittenbach & m.l. swinchatt. 1989. new low-rate sulfonylureas for post-emergence weed control in corn. (brighton, british crop protection council, 1989) proceedings of the british crop protection conference-weeds 2, 23-8. saari, l.l., j.c. cotterman & d.c. thill. 1994. resistance to acetolactate synthase inhibiting herbicides. in. herbicide resistance in plants: biology and biochemistry. (eds. sb. powles & jam. holtum), pp. 83-139. crc press, boca raton, florida. schneiders, g.e., m.k. koeppe, m.v.p. naidu, a.m. brown & c.e. mucha. 1993. fate of rimsulfuron in the environment. journal of agricultural and food chemistry 41, 2404-10. shaner, d.l. 1991. mechanisms of resistance to acetolactate synthase/ acetohydroxyacid synthase inhibitors. in: herbicides resistance in weeds and crops (eds. j.c. caseley, g.w. cussans & r.k. atkin), pp. 187-98. butterworth-heinemann, oxford, uk. shaner, d.l. & n.m. mallipudi. 1991. mechanisms of selectivity of the imidazolinones. in: the imidazolinone herbicides. (eds. d.l. shaner & s.l. o’connor), pp. 91-102. crc press, boca raton, florida. singh, b.k., m.a. stidham & d.l. shaner. 1988. assay of acetohydroxyacid synthase. annals of biochemistry 171, 173-9. sterling, t.m. & h.s. jochem. 1995. uptake, translocation, and metabolism of picloram and metsulfuron methyl by two locoweed species. weed science 43, 13-7. sweetser, p.b., g.s. schow & j.m. hutchison. 1982. metabolism of chlorsulfuron by plants: biological basis for selectivity of a new herbicide for cereals. pesticide biochemistry and physiology 17, 18-23. till, d., c.a. mallory-smith, l.l. saari, j.c. cotterman, m.m. primiani & j.l. saladini. 1991. sulfonylurea herbicide resistant weeds: discovery, distribution, biology, mechanism and management. in: herbicide in weeds and crops (eds. j.c. caseley, g.w. cussans & r.k. atkin), pp. 115-28. butterworth-heinemann, oxford, uk. werck-reichhart, d.c. 1995. herbicide metabolism and selectivity. role of cytochrome p450. (brighton, british crop protection council, 1995) proceedings of the british crop protection conference-weeds 3, 813-22. westerfield, w.w. 1945. a colorimetric determination of blood acetoin. journal of biology chemistry 161, 495-502. worthing, c.r. & r.j. hance. 1991. the pesticide manual. 9th ed. british crop protection council publisher, united kingdom. abstract resumen involving the use of endogenous resources, know-how and territorial identity, rural territorial development (rtd) is a recent approach based on improving local productive systems competitiveness on the basis of regional inherent multifunctionality and pluriactivity. in recent years, rural tourism has become one of the strategies adopted for promotion, development and integration of local agents, leading not only to improved competitiveness but to higher income as well. the current work presents recent trends and advances in the development of rural tourism as an income diversification strategy for local rural populations. it analyzes the impact of this activity in rural areas, together with its participation and importance in the tourism sector. finally, some experiences in the development of rural tourism in colombia and its normative and legal frame work are reviewed. el desarrollo territorial rural (dtr), es un enfoque reciente el cual se basa en mejorar las capacidades competitivas y transformar los sistemas productivos locales de los territorios, involucrando el uso de los recursos endógenos, el saber hacer y la identidad, sobre la base de la multifuncionalidad y la pluriactividad que en ellos se desarrolla. una de las actividades que en los últimos años se ha adoptado como estrategia para la promoción, desarrollo, integración de los agentes del territorio, y que conducen a mejorar dicha competitividad y por ende los ingresos de los agentes del mismo, son las actividades de turismo rural (tr). este artículo da cuenta de los avances y las tendencias de desarrollo del tr, como estrategia en los territorios para la diversificación de los ingreso de los agentes del territorio. analiza los impactos generados por el desarrollo de esta actividad en el medio rural, la participación e importancia en el sector del turismo. revisa a algunas experiencias en el desarrollo del tr, el marco normativo y legal para esta actividad en colombia. palabras clave: competitividad territorial, identidad territorial, desarrollo económico local. key words: territorial competitiveness, territorial identity, local economic development. received for publication: 9 april, 2008. accepted for publication: 19 february, 2009 the present document is part the research project “rural tourism as a territorial marketing strategy”, supported by the research direction of universidad nacional de colombia, bogotá campus, and developed by the rural development and management research group. 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 programa de maestría en ciencias agrarias, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 centro de investigación y extensión rural (cier), facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 4 corresponding author: yvarandac@unal.edu.co agronomía colombiana 27(1), 129-136, 2009 rural tourism as a rural territorial development strategy: a survey for the colombian case el turismo rural como estrategia de desarrollo territorial rural: una revisión para el caso colombiano yesid aranda c.1, 4, juliana combariza g.2 and alvaro parrado b.3 introduction globalization has been recognized as a multidimensional process whose dynamics are determined by inequality among its numerous participants (leva, 2004). in this context, it has been stated that competence is not established among national, but regional economies (soto, 2006), and that territorial strengthening is a fundamental requisite to face this changing scenary and prevent the downsides of the whole process, among which poverty increase has been foreseen as a general failure risk factor. in this sense, rural environments in developing countries like colombia have not remained unaffected by the global opening of new markets. in fact, approximately 70% of the poor of the world depend heavily on agriculture, whereas 2/3 of the world’s agricultural trade originate in the rich countries of the oced1 (world bank, 2004). in consequence, a series of new approaches to rural development have been proposed, among which rural territorial development (rtd) has provided the framework for the present survey. from this standpoint, the organization of a territorial project is closely tied to the development of endogenous skills on the part of rural populations, as well 1 the oced –organization for cooperation and economic development– is an intergovernmental international organization that groups the most industrialized countries of the world. 130 agron. colomb. 27(1) 2009 as to consolidation of planning spaces, and appropriate use of local resources and of cultural identity. among the various development strategies issued by rtd, rural tourism (rt) has been shown to possess strong social and economic potential (barrera and muñoz, 2003), as far as it not only involves local actors in sustainable resource use, but generates new income sources and improves life conditions as well. the present paper surveys the state of the art of rt as an rtd strategy, and presents the achievements attained in colombia to date, together with an ample perspective of the potential of this activity as a complement to rural development. globalization and the territory the rapid globalization process of the world economy started in 1990 gave rise to fundamental transformation processes in latin-american countries, affecting both their productive structure and their institutional and socio economic functioning model. this has concomitantly influenced their economic growth, competitiveness, equity and development of local technological capacity (katz, 2006). as one of the most outstanding features of modern economic evolution, globalization consists in the progressive homogenization of the global market, in which frontiers gradually give less and less protection to national economies (requier-desjardins, 1999). in this new stage in the development of global capitalism, national states appear losing relevance in front of the transnational state (mc michael and myhre, 1990), and there are more losers than winners (boisier, 1997). in this sense, globalization sets the challenge to transform local productive systems and competitiveness, leading to the adaptation of the territory to the large scale process. such adaptation is linked to both local policy and to the development of a territorial culture capable of integrating production and competitiveness (silva, 2005). rural territorial development the situation described above has framed the conceptualization of rtd, which is defined as a process of simultaneous transformation of the productive, social and institutional structures of the territory, with the aim of reducing poverty (schejtman and berdegué, 2004). within this framework, territorial development is conceived as the unpredictable result of interactions between social, material and natural spaces in the economic, political and socio-cultural spheres (kollmann, 2005). as knowledge on the topic has advanced, the concept of territory has experienced constant evolution. schejtman and berdegué (2004) pose that the territory is not a physical, objectively existent space, but a social construct, that is, a set of social relations that originate and express identity and purpose, and are agreed on and shared by multiple public and private agents. therefore, the territory should be conceived from a political standpoint, not a geographical one (benedetto, 2006). regarding sustainability, this is not currently an explicit, but implicit notion within the process of territorial development, involving particular social transformations that lead to improved access opportunities for society, and consequent economic growth, social equity and environmental preservation (miranda and mantos, 2002). although the social processes involved in territorial development are complex due to the many internal and external elements they contain, they can also be influenced when the need is seen to initiate or accelerate them (boiser, 2005). this can be done through collective action agreements with the local population, within the framework of territorial competitiveness (soto, 2006). territorial competitiveness is not only associated to efficient participation in the global market, but also to environmental, economic, social and cultural viability, resulting from the application of inter-territorial articulation and integration logics. territorial competitiveness comprises four dimensions: social, environmental and economic competitiveness; and localization in the global context (farell and thirion, 2001). social competitiveness is an active that allows the different agents and institutions acting at a local level to build “collective intelligence”, that is, the ability to act together efficiently in the territory. it integrates the introduction and administration of changes with the response to current rural challenges through the construction of relations among people, sectors and institutions around concrete actions and strategies (farell et al., 2000b). environmental competitiveness refers to the ability of local agents to value (that is, to preserve, esteem and enrich) the natural base that supports them. environmental conversion is progressively becoming the challenge of the coming future, as far as it implies the transformation of the regions into lively and cohesive instruments capable of generating 1312009 aranda c., combariza g. and parrado b.: rural tourism as a rural territorial development strategy: a survey for the colombian... employment and attractive products, and of simultaneously functioning as cultural references (farell et al., 2000a). economic competitiveness is defined as the capability of generating and maintaining territorial added value, based on local specific features, and taking into account the following issues: i) integration of territorial resources; ii) valorization of specific local characteristics that might give rise to differentiated products and market opportunities; and iii) consolidation of territorial commitment on the part of the enterprises working there, in order to improve local resource availability (farell and thirion, 2000). territorial development promoting strategies can be exogenous or endogenous. the latter are the result of using local potential and surplus, attracting external resources, and taking advantage of external investments already present in regional productive activities. altogether, these elements have the potential of rendering sustainable economic growth processes (vásquez barquero, 2001). four different dimensions must be articulated to promote endogenous development. the political dimension allows the territory to make autonomous choices. the economic dimension addresses the territorial ability to appropriate part of the income surplus there generated, for it to be locally reinvested, therefore providing sustainability to the growing process, and progressively diversifying the material base of development. the scientific and technological dimension is related to the territorial capability of generating structural innovation. finally, by means of cultural identity, communities tie to their territories and generate the necessary social weaving for integral development (boisier, 1997; boisier, 2005). territorial identity as the cornerstone of rural development cotorruelo (2001) states that propelling genuine development and competitiveness in the modern global world implies positive territorial differentiation and identity. that is, own local style and involvement of community actors with their organizations and products. in doing so, they should ideally be guided by collectively assumed values, which leads to self reproductive social relation dynamics. such a way of creating social ties allows room for the ways of thinking that conceive the territory as a total social construct for which past, present and future are all important (benedetto, 2006; molano, 2006). within the framework of sustainable development, investing in cultural identity can be a way of turning it into an economic resource. defined as “the economy of culture” (ray, 1998), this notion can be articulated to the current increase in demand for rural identity linked products, which the consumers tend to prefer, even at higher prices (ranaboldo, 2006). one of the ways of using cultural identity as a development strategy is the creation of territorial brands based on the identification of local specificities. such strategy not only adds value to local products, but allows differentiating them in global markets as well (aranda and combariza, 2007). in this sense, it has been proposed to highlight the symbolic value of this type of products, so that they can be better identified by the consumers. products carrying a strong territorial image (territorial products2) can eventually constitute into local development vectors that go further than the product itself. the creation of specific touristic routes (wine, coffee or cheese routes), are examples of this (muchnik, 2006). rural tourism and rural territorial development currently, tourism has become a life quality indicator, and an important income source, as well as a regional growth propeller. the consolidation of this activity in a region or locality changes the economic activity, the attitude towards natural resource management, the vision of cultural action, and the stance towards other cultures and world perspectives (ministerio de comercio, industria y turismo, 2005). muñoz (1991) defines tourism as an economic activity “oriented to the obtention of benefits by attending the traveling of foreigners. instead of the product being transported to the consumers, they are taken to the product. thus, the tourism industry transforms relatively useless circumstances into economic goods”. featured by its seasonal character, impossibility to be stored and close relation with vacation and free time, tourism is considered as an “invisible industry. according to its different modalities, it has been classified as recreational, cultural, historical, religious, ethnic, environmental, health, adventure, sports, conference (riveros and blanco, 2003) and many others, all covered by rt. according to the world tourism organization wto, in 2006, 842 million tourists traveled the world, represent2 territorial products are those goods and services carrying cultural identity elements that are spatially associated to particular rural environments. 132 agron. colomb. 27(1) 2009 ing a 4.5% increase with respect to 2005, and generating us$682.7 billion3. in 2007, such number came close to us$7 trillion, and according to wto’s calculations, it is expected to increase up to us$13 trillion in the next decade. this institution also estimates that direct and indirect tourism industry activities represent 10.4% of the world product, 12.2% of its exports, and 9.5% of its investment (blanke and chiesa, 2008). from 1999 to 2004 tourism averaged 2.3% of the colombian gdp, and 64.3% of the national total service exports. hotel capacity utilization went from an annual average of 40% in 2000, to 49.3% in 2004. this shows that tourism has been experiencing interesting growing dynamics, and is becoming an important income source for the country (ministerio de comercio, industria y turismo, 2005). relevance of rural tourism in nonagricultural rural income generation we are currently witnessing a “re-valuation” of the rural world, not in the sense of going back to it, but of a vision change that appreciates the multifunctionality of agriculture and the resulting non-agricultural employment and income generation. this shift has naturally resulted in new territory centered analyses and development proposals (riveros and blanco, 2003). rt has become a clearly viable option due to the current demand for environmental goods, which are commonly found in the country side (villar, 2003). this sort of “rural fashion” can be explained by considering that city people feel the need to escape from their urban daily life, and that rural values are being highly vindicated in the cities (andrés, 2000). in this context, rt has been broadly defined as the set of different leisure activities that can be carried out in the countryside, depending on the local potential of the territory, and aiming at complementing farmer income, at putting the visitors in contact with local traditional cultural patrimonies, or even just at expanding free time spending options out of the city (silva, 2006). rt combines three elements: space, people and product. in this way, it includes all activities that can be carried out in rural spaces, resulting in an integrated offer containing not only free time activities, but other services as well. in consequence, rt is practiced not only by those staying at an agricultural farm to accompany its activities, but also by fishermen, hikers, scientists, students, passing tourists, 3 numbers given here in american notation: us$682,700,000,000 and even businessmen participating of an event or retreat (riveros and blanco, 2003). currently, more than half of the income of rural families does not come directly from agricultural activities, but from services as tourism, transportation, marketing, and farming or agro-industrial support services (verardi, 2002; freiría, 2003). non-agricultural rt activities are comprised within a series of different modalities of this industry, like ecological, agriculture, adventure, cultural, business, young, social, health and sports tourism (silva, 2006). such activities have been gradually gaining value and constituting into authentic production chains that include farms, agricultural industries, transportation systems, restaurants and communications, among other activities. thus, rt has become a local sustainable development propeller for communities who provide those services. as a development strateg y, rt possesses 2 inherent strengths, which are rural environment tourism potential itself, and its connection to other activities such as home made foods (bread, pastries, cheese, salted meats, preserved foods, fruit jam, candies, honey, etc), typical food restaurants, handcrafts, outings, hiking and ecological trekking, among others, which all dynamize territorial economy (riveros and blanco, 2003). promoting this type of product shortens the commercial chain, therefore benefiting both the producer and the consumer (sena, 2005). also in this sense, geographical clustering of different rt businesses working together is considered a success factor (sharpley and vass, 2006), due to the synergy that it brings forth. in effect, concentrating infrastructure and rt activities not only renders more efficient service delivery, but also more attractive conditions, which are easily paid by tourists at higher tariffs. consequent higher productivity levels allow demanding concomitant public resource investment (fleischer and tchetchik, 2005). rt has then come up as an instrument of rtd, in as much as it facilitates the creation of micro, small and medium sized businesses; which in turn promotes the generation of new employment and improves income distribution. this economic structuring process requires the participation of three elements: entrepreneurs, financial support, and qualified human resources, which must converge in a unified marketing policy without fissures (freiría, 2003). in sum, rt can be envisaged as a product and service business tendency capable of determining persistent effects on labor mobility and external income. in this way, it starts a commercial chain that not only brings positive effects 1332009 aranda c., combariza g. and parrado b.: rural tourism as a rural territorial development strategy: a survey for the colombian... on regional raw material production, but valorizes local people’s time and knowledge as well (freiría, 2003). in spite of all this, rt should not be treated as more than a complement to development itself, because of the risk of turning the territory into a mono-functional unit, which brings forth high seasonality and external pressure, and might therefore obstruct and eventually prevent development (fourneau, 1998; andrés, 2000). for this reason, rt should rather be conceived as a dynamizing factor for other rural activities (fleischer and felsenstein, 2000). furthermore, rt propelled local development should be based not only on local culture, resources and know-how, but on integration of territorial agents as well (andrés, 2000). this should ideally be done within clear political commitments (hall, 1999) aiming at fair income distribution, all the more because this type of business might not be well received in all regions (fleischer and felsenstein, 2000). resulting undesirable consequences of rt should be carefully pondered and minimized through careful activity planning. this is particularly important because sufficiently strong impacts can eventually trigger undesired irreversible changes (rojas, 2004). impact strength can be prevented by applying considerations about scale, technology in use, location, specific local features, and cumulative or combined effects of touristic activities. the particular features of rt here described lead us to the challenges currently faced by this activity. although no consensual agreement has been reached yet, some authors have summarized them as follows: i) without taking a toll on cultural identity, tourism packages should be integrally attractive (gannon, 1994) and qualified (sharpley, 2002). ii) investments aimed at increasing territorial value should be intended to support the social benefits of rt (fleischer and felsenstein, 2000). iii) without losing agricultural values, local communities and businesses need to adapt to new tourism service roles (hajalager, 1996). iv) local actors and their institutional supporters should ideally integrate marketing efforts and investments in order to optimally commercialize their territory (embacher, 1994). rural tourism in colombia according to its contribution to total exports, tourism holds the third place in colombia, after coffee and personal transfers. ten percent of the economically active population of the country dedicates to tourism activities (beltrán et al., 2002), for which the government has consequently tried to develop an adequate legal framework (tab. 1). however, this set of laws, norms and decrees lacks sufficient internal cohesion and integration with tourism activity itself, to the point of sometimes going against it. it is then an institutional challenge to develop a clear and coherent new framework that is not only in accordance with the national laws and institutions, but with rural resources and conditions as well. the colombian financial institutional offer includes government competitive funds like fomipyme and the program “rural opportunities”, of the ministry of agriculture and rural development; both intended to strengthen touristic mipymes4. in order to facilitate the access to credit, the government has set the national warranty fund5. notwithstanding, the application of sector policy instruments is made difficult by institutional limitation and disintegration. the ministry of industry, commerce and tourism, indeed, in spite of the increased national demand of the sector, has limited human and economic resources, which it only concentrates in bogota. regarding entrepreneurial project training for the different tourism operation modalities, the sena6 has been conducting leader programs through the ‘emprender’ fund7and its formation centers. only few municipalities count with tourism sector plans, and the whole national activity has been developed under informal and disorganized conditions. rt development experiences in colombia at the national level, the coffee region is the first rt destiny. comprising 25 municipalities of the central departments of caldas, risaralda and quindío, it concentrates most of the national coffee production, whose activity is closely embedded in local cultural traditions. in effect, the coffee region possesses an important cultural, natural and gastronomic patrimony, to which they have resorted to generate the most attractive touristic offer of south america: coffee farm agro-tourism. nevertheless, it must be highlighted that the participation of private 4 mipymes stands for “microempresas, pequeñas y medianas empresas”. that is, “micro, small and medium sized companies” 5 in spanish, “fondo nacional de garantías” – fng. 6 sena stands for “servicio nacional de aprendizaje”. that is, “national learning service” 7 “undertaking” fund is a necessarily free translation. 134 agron. colomb. 27(1) 2009 and public institutions has also significantly contributed to this accomplishment. among the additional remarkable achievements that have come forth with the process, we can count the development of the brand “haciendas del café” (coffee farms), and the initiative to have the region’s cultural landscape recognized as human patrimony before the unesco. the department of cundinamarca, due to its landscape, climate, folklore, culture, flora, fauna and human diversity, is one of the richest and most interesting tourism destinies of the country. for this reason, the departmental government has set the institutional mission of establishing tourism as an important economic activity in all provinces. the strategy includes improvements in touristic image, offer quality, infrastructure, environmental preservation and human capital formation, among others. these measures aim at satisfying the consumer’s needs, increasing productivity and generating sustainable profits. other regions of the country have also consolidated their territorial competitiveness through specialized rt activity. such is the case of ‘guanentá’ province, where there is an ample adventure tourism setting, having the city of san gil, in santander, as its expansion center. this process is estimated to generate a 2,000 million pesos monthly income during the low season, and a 4,000 million one during the peak season; resulting from an annual average of 81,500 tourist visitors per year (rojas, 2004). unfortunately, these processes have lacked sufficient planning, and therefore have evolved under very informal and disorganized conditions. for this reason, it is necessary to agree with the different territorial agents on regional tourism plans, which should include the necessary control and support for tourism operators. conclusions within the framework of rtd, rt, as an economic alternative, has great potential to improve people’s life quality due to income diversification resulting from the combination of farming and tourism activities. in achieving this, it also promotes territorial resource re-valuation, and local economy expansion. a defined cultural identity, capable of adequately valuing territorial resources is a fundamental requisite for rt to consolidate as an economic rtd alternative. also nectable 1. current colombian tourism normative framework law description law 99 of 1993 (secretaria del senado, 1993) within the functions of the ministry of environment, article 5 of this law includes the formulation of the corresponding national policy and the rules and criteria for territorial management and use. these must guarantee a sustainable use of the environment and its renewable natural resources, as well as the necessary action on the part of tourism authorities to establish and control tourism programs in protected areas that might be affected by such activity. law 300 of 1996 general tourism law (ministerio de comercio exterior, 1996) recognizing it as a service industry and as a free access and competence private initiative, tourism is described as essential for national development, and particularly for territorial, regional and provincial entities (articles 1 and 2). for this reason, this law is the most important reference in the field. taxing statute – law 788 of 2002 (secretaria del senado, 2002) it establishes taxing exemptions for ecological tourism services, like the income tax exemption for up to 20 years (ruled through decree 2755 of 2003). law 731 of 2002 (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2002) it is the rural woman law, which in article 3 acknowledges rural and ecological tourism as “activities conducted within a broader perspective of the rural world”, which shall receive incentives as low interest credit lines, access to the agricultural warranty fund1, and to the rural women promotion fund2. also, it sets important guidelines for tourism development: its role in national and local development; necessary promotion and control measures; interesting considerations about rights and duties of tourism users and operators; and the constitution of the tourism promotion fund with public and private resources. law 812 of 2003 (secretaria del senado, 2003) this law authorizes findeter3 to open credit lines to finance sector tourism plans in territorial entities. these plans are an important means to organize and improve this activity. national development plan 2006-2010 law 1151 of 2007 (under revision, secretaria del senado, 2007) the text of the national development plan repeatedly refers to tourism as a rural development strategy. chapter 3.7 “rural equity in the country”, establishes that “[…] in order to raise the capability of the rural population to generate their own income, the government shall be responsible for: […] ii) the promotion of agricultural industries and rural tourism [and] the consolidation of a competitive tourism industry offer”. according to this guideline, seven strategies are proposed for the 2007-2010 tourism sector plan. 1 fondo agropecuario de garantías. 2 fondo de fomento para las mujeres rurales fommur. 3 financiera de desarrollo territorial (territorial development supporter). 1352009 aranda c., combariza g. and parrado b.: rural tourism as a rural territorial development strategy: a survey for the colombian... essary to develop an attractive tourism offer in a global context are: solid institutional support for local entrepreneurs, territorial marketing, integration of local actors, and establishment of alliances with other territories. in colombia, the development of rt shows important regional differences, with the coffee region at a leading position. the national tourism normative and institutional framework lacks the necessary planning and articulation, and provides little regulation and inadequate stimuli for tourism entrepreneurial activity. literature cited andrés, j. 2000. aportaciones básicas del turismo al desarrollo rural. cuad. tur. 6, 45-59. antunes, f. 2000. algarve: the chain and the new management of the territory. intl. j. contemp. hospital. mgt. 12(7), 431-433. aranda, y. and j. combariza. 2007. las marcas territoriales como alternativa para la diferenciación de productos rurales. agron. colomb. 25(2), 367-376. barrera, e. and r. muñoz. 2003. manual de turismo rural para micro, pequeños y medianos empresarios rurales. serie de instrumentos técnicos para la microempresa rural. promer fida, buenos aires. beltrán, l., h. lópez and j. gómez. 2002. módulo iv: diseño y comercia lización de productos turísticos. diplomado gestión y desarrollo del turismo regional. gobernación de cundinamarca, alcaldía mayor de bogotá and universidad externado de colombia, bogotá. benedet to, a. 20 06. ident idad y ter r itor io: apor tes pa ra la revalorización de procesos de diferenciación productiva en áreas de co-existencia geográfica. in: rimisp. http://www. rimisp.org/getdoc.php?docid=3762; consulted: march, 2009. blanke, j. and t. chiesa. 2008. the travel & tourism competitiveness index 2008: measuring key elements driving the sectoŕ s development. pp. 3-25. in: world economic forum, 2008. the travel & tourism competitiveness report 2008. balancing economic development and environmental sustainability. march, 2008, geneva, switzerland; austria and germany. boisier, s. 2005. un ensayo epistemológico y axiológico sobre gestión del desarrollo territorial: conocimiento y valores. in: redelaldía. http://redelaldia.org/img/pdf/boisier.pdf; consulted: january, 2008. boisier, s. 1997. el vuelo de una cometa. una metáfora para una teoría del desarrollo territorial. serie de ensayos ilpes. doc. 97/37. pp. 1-37. ilpes, santiago. corona, m. 2005. turismo rural en un “pueblo de campo”. in: rimisp. http://www.rimisp.cl/fckeditor/userfiles/file/documentos/docs/pdf/08.pdf; consulted: march, 2009. cotorruelo, r. 2001. aspectos estratégicos del desarrollo local. in: vázquez b., a. and o. madoery (eds.). transformaciones globales, instituciones y políticas de desarrollo local. homo sapiens, rosario, argentina. embacher, h. 1994. marketing for agri-tourism in austria: strategy and realisation in a highly developed tourist destination. j. sustainable tourism 2, 61-76. farell, g., r. lukesch and s. thirion. 2000a. la competitividad medio ambiental: construir una estrategia de desarrollo territorial con base en la experiencia de leader. innovación en el medio rural 6(3), 1-51. farell, g., s. thirion, and m. françois. 2000b. la competitividad social: construir una estrategia de desarrollo territorial con base en la experiencia de leader. innovación en el medio rural 6(2), 1-41. farell, g. and s. thirion. 2000. la competitividad económica: construir una estrategia de desarrollo territorial con base en la experiencia de leader. innovación en el medio rural 6(4), 1-53. farell, g. and s. thirion. 2001. la competitividad de los territorios rurales a escala global: construir una estrategia de desarrollo territorial con base en la experiencia de leader. innovación en el medio rural 6(5), 1-56. fleischer, a. and a. pizam. 1997. rural tourism in israel. tourism. mgt. 8(6), 367-372. fleischer, a. and d. felsenstein. 2000. support for rural tourism: doses it make the difference? annu. tourism. res. 24(4), 1007-1024. fleischer, a. and a. tchetchik. 2005. does rural tourism benefit from agriculture? tourism mgt. 26(4), 493-501. fourneau, f. 1998. el turismo en espacio rural en francia. cuad. tur. 1, 41-53. freiría, g. 2003. el turismo rural como promotor del empleo y las microeconomías en el desarrollo territorial rural. in: memorias seminario sobre turismo rural y su contribución a la creación de empleo y a la conservación del patrimonio. may 12, 2003. asunción de paraguay. gannon, a. 1994. rural tourism as a factor in rural community economic development for economies in transition. j. sustainable tourism 2(1), 51-60. hajalager, a. 1996. agricultural diversification into tourism: evidence of a european community development programme. tourism mgt. 17(2), 103-111. hall, c. 1999. tourism planning: policies, processes and relationships. prentice hall, new york. katz, j. 2006. cambio estructural y capacidad tecnológica local. rev. cepal 89, 59-73. kollmann, m. 2005. una revisión de los conceptos de “territorios equilibrados” y “región”. procesos de construcción y deconstrucción. rev. theomai 11(1). in: http://revista-theomai.unq. edu.ar/numero11/artkollmann11.htm; consulted: february, 2009. leva, g. 2004. globalización, competitividad internacional y ciudad. pp. 1-40. in: fernández, g. and g. leva (eds.). lecturas de economía, gestión y ciudad. editorial universidad nacional de quilmas, buenos aires. mcmichael, p. and d. myhre. 1990. global regulation vs. the nationstate: agro-food systems and the new politics of capital. rev. rad. polit. econ. 22(1), 59-77 ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2002. ley 731 de 2002. in: ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogotá. http://www.minagricultura.gov.co/archivos/ley_731_de_2002. pdf; consulted: february, 2009. 136 agron. colomb. 27(1) 2009 ministerio de comercio exterior. 1996. ley 300 de 1996. ley general de turismo. in: ministerio de comercio exterior, bogotá. http://w w w.mincomercio.gov.co/econtent/documentos/ turismo/normatividad/leyes/ley_300_1996.pdf; consulted: february, 2009. ministerio de comercio, industria y turismo. 2005. documento conpes: política sectorial de turismo. ministerio de comercio, industria y turismo, bogotá. ministerio de desarrollo económico. 2001. asistencia técnica en la planificación del turismo. dirección general de turismo, ministerio de desarrollo económico, bogotá. miranda, c. and a. mantos. 2002. desarrollo rural sostenible enfoque territorial: la experiencia del iica en brasil. serie cuaderno técnico no. 2. iica, san josé. molano, o. 2006. la identidad cultural, uno de los detonantes del desarrollo territorial. in: rimisp, http://procasur.cl/fida/t2.pdf; consulted: march, 2009. muchnik, j. 2006. identidad territorial y calidad de los alimentos: procesos de calificación y competencias de los consumidores. agroalimentaria 22, 89-98. muñoz, 1991. critica de la economía turística enfoque de oferta versus enfoque de demanda. dissertation thesis. universidad complutense de madrid, madrid. ranaboldo, c. 2006. identidad cultural y desarrollo territorial rural. in: seminario internacional “estado, desarrollo rural y culturas”, panel 2: enfoques del desarrollo rural en américa latina sucre (bolivia). aclo. august, 2006. sucre, bolivia. ray, ch. 1998. culture intellectual property and territorial rural development. sociol. ruralis 38, 4-20. requier-desjardins, d. 1999. agro-industria rural y sistemas agroalimentarios localizados: ¿cuáles puestas? in: prodar, http://www.prodar.org/cd.htm; consulted: march, 2009. riveros, h. and m. blanco. 2003. el agroturismo, una alternativa para revalorizar la agroindustria rural como mecanismo de desarrollo local. documento técnico. iica-prodar, lima. rojas, h. 2004. ¿el turismo rural, alternativa de desarrollo? facultad de estudios ambientales y rurales, pontificia universidad javeriana, bogotá. schejtman, a. and j. berdegué. 2004. desarrollo territorial rural. debates y temas rurales 1. rimisp, santiago. secretaría del senado. 1993. ley 99 de 1993. in: secretaría del senado, bogotá. http://www.secretariasenado.gov.co/senado/basedoc/ ley/1993/ley_0099_1993.html; consulted: february, 2009. secretaría del senado. 2002. ley 788 de 2002. estatuto tributario. in: secretaría del senado, bogotá. http://www.secretariasenado.gov.co/senado/basedoc/ley/2002/ley_0788_2002.html; consulted: february, 2008. secretaría del senado. 2003. ley 812 de 2003. in: secretaría del senado, bogotá. http://www.secretariasenado.gov.co/senado/ basedoc/ley/2003/ley_0812_2003.html; consulted: february, 2009. secretaría del senado. 2007. plan nacional de desarrollo 2006-2010, ley 1151 de 2007. in: secretaria del senado, bogotá. http:// w w w.secretariasenado.gov.co/senado/basedoc/ley/2007/ ley_1151_2007.html; consulted: february, 2008. sena. 2005. turismo en espacios rurales. prosaica inc., medellín, colombia. sharpley r. and a. vass. 2006. tourism, farming and diversification: an attitudinal study. tourism mgt. 27(5), 1040-1052. sharpley, r. 2002. rural tourism and the challenge of tourism diversification: the case of cyprus. tourism mgt. 23, 233-244. silva, i. 2005. desarrollo económico local y competitividad territorial en américa latina. rev. cepal 85, 81-100. silva, l. 2006. o turismo rural: instrumento para desenvolvimento sustentável. in: eumednet, http://www.eumed.net/ libros/2006c/194/; consulted: march, 2009. soto, d. 2006. la identidad cultural y el desarrollo territorial rural, una aproximación desde colombia. in: rimisp, http://www. rimisp.org/getdoc.php?docid=3744; consulted: december, 2009. vázquez barquero, a. 2001. desarrollo endógeno y globalización. in: madoery, o. and a. vázquez barquero (eds.). transformaciones globales, instituciones y políticas de desarrollo local. homo sapiens, rosario, argentina. verardi f., m.a. 2002. turismo rural y el empleo rural no-agrícola: el caso de la ruta colonial de dois irmãos. rio grande do sul-brasil. in: revista interforum, http://www.revistainterforum.com/espanol/pdfes/081102naturalmente.pdf; consulted: january, 2009. villar, f. 2003. la ordenación territorial del turismo: luces y sombras de la limitación del crecimiento turístico en canarias. act. admin. 24, 579-616. world bank. 2004. la pobreza mundial se reduce a la mitad desde 1981, pero el progreso es irregular ya que el crecimiento económico no llega a muchos países. comunicado de prensa no. 2004/309/s. banco mundial, washington, d.c. received for publication: 13 april, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 entomology group university of cordoba (greuc in spanish), faculty of agricultural sciences, universidad de córdoba. montería (colombia). claudiofernandezherrera@gmail.com 2 technical assistant uraba area. antioquia (colombia). agronomía colombiana 30(2), 236-241, 2012 susceptibility of corythaica cyathicollis costa to a native isolation of beauveria bassiana (vuillemin) susceptibilidad de corythaica cyathicollis costa a un aislamiento nativo de beauveria bassiana (vuillemin) ender m. correa1, orlando j. marsiglia2, and claudio r. fernández1 abstract resumen the research aimed to evaluate a native isolation of b. bassiana under laboratory conditions as a biological alternative control for the eggplant lace bug (c. cyathicollis). the experiments were conducted in the pathology and entomology laboratories at the universidad de córdoba, monteria (colombia). initially, the pathogenicity of b. bassiana on adult insects was studied using a concentration of 1·107 spores/ml, in which mortality and intrinsic mortality were determined, in addition, the presented symptomatology was described. subsequently, the concentrations 1·100 (control treatment), 1·103, 1·105, 1·106, 1·107 and 1·108 spores/ml were evaluated to determine the lethal concentrations of cl50 and cl90 through probit analysis. the results obtained showed that the native isolation was pathogenic since post-inoculation was observed, between the fifth and sixth days, with 50% mortality (and 87.7% at 12 days), in addition, the intrinsic mortality was 92.4%. the symptomatology showed loss of mobility and lack of appetite between 11 and 12 hours post-inoculation, approximately, and the presence of mycelium 2 days after death. the percentages of mortality for the evaluated concentrations were 0, 46.6, 73.3, 83.3, 90.0 and 96.6% respectively, and the lethal concentrations of cl50 and cl90 were 1.8·103 and 6.5·106 spores/ml respectively. these results indicate the potential of entomopathogenic fungus as an alternative that could be articulated into integrated pest management. la investigación tuvo como objetivo evaluar bajo condiciones de laboratorio un aislamiento nativo de b. bassiana como alternativa de control biológico al chinche de encaje de la berenjena (c. cyathicollis). los experimentos se desarrollaron en instalaciones de los laboratorios de fitopatología y entomología de la universidad de córdoba, monteria (colombia). inicialmente se estudió la patogenicidad de b. bassiana sobre adultos del insecto, usando una concentración de 1·107 esporas/ ml, en éstos se determinó la mortalidad, mortalidad intrínseca y se describió la sintomatología presentada. posteriormente, se evaluaron las concentraciones 1·100 (testigo), 1·103, 1105, 1·106, 1·107 y 1·108 esporas/ml, con las cuales se determinaron las concentraciones letales cl50 y cl90 a través del análisis probit. los resultados obtenidos mostraron que el aislamiento nativo fue patogénico al presentar entre el quinto y sexto día postinoculación, mortalidad del 50% y a los 12 días del 87,7%, además, la mortalidad intrínseca para esta lectura fue del 92,4%. la sintomatología mostrada fue pérdida de movilidad e inapetencia aproximadamente entre las 11 y 12 horas postinoculación y aparición de micelio a los 2 días después de muerto. los porcentajes de mortalidad para las concentraciones evaluadas fueron de 0, 46,6; 73,3; 83,3; 90.0 y 96,6% respectivamente y las concentraciones letales cl50 y cl90 fueron de 1,8·103 y 6,5·106 esporas/ml respectivamente. estos resultados indican el potencial del entomopatógeno como alternativa para ser articulada en el manejo integrado de la plaga. key words: eggplant, lace bug, entomopathogenic fungus, biological control, pathogenicity, lethal concentrations. palabras clave: berenjena, chinche de encaje, entomopatógeno, control biológico, patogenicidad, concentraciones letales. introduction in colombian departments such as córdoba and sucre, eggplant is one of the main vegetable cultivations that are part of the rural economy. in this country, the plan hortícola nacional (phn) prioritizes eggplant cultivation since it is one of the vegetables which receives more benefits as an alternative of agricultural diversification and a prospectus of export (acopaflor, 2007), by being one of the ten most consumed vegetables worldwide (madr, 2006) and providing health benefits (gonçalves et al., 2006; gonzález et al., 2007; duran et al., 2007), especially with its antioxidant contribution (whitaker and stommel, 2003; marion, 2004; luthria and mukhopadhyay, 2006; sadilova et al., 2006; san josé et al., 2007; raigon et al., 2008). in addition, the colombian caribbean has competitive advantages for 237correa, marsiglia, and fernández: susceptibility of corythaica cyathicollis costa to a native isolation of beauveria bassiana (vuillemin) eggplant cultivation, such as its climatic factors, as well as the physical and chemical characteristics of the land, which allow for its production year round. in córdoba and sucre, agricultural treatment problems are seen as the principal limits of eggplant cultivation, especially land pathogens associated with the illness know as “wilt” and arthropods like bemisia tabaci (gennadius), tetranychus sp., leptinotarsa decemlineata (say) and corythaica cyathicollis costa (aramendiz et al., 2008). the latter one, apart from attacking eggplant (solanum melongena l.), has been associated with solanaceas species like s. atropurpureum schrank, s. fastigiatum willd., s. granuloso-leprosum dunal, s. mauritianum scopoli (pedrosa-macedo et al., 2003; olckers et al., 2002) and cultivated species like s. lycopersicum l., s. tuberosum l. (kogan, 1960) and solanum gilo raddi (torres, 1995). in the colombian departments previously mentioned, the dry periods generally favor a high population of c. cyathicollis in eggplant cultivation (torres, 2003). the mechanical damage is caused by nymphs as well lace bug adults when they suck up the leaf sap, which is initially presented as chlorotic spot joining, eventually causing a yellowish color, drying, and detachment of the leaves. this process also influences production in a significant manner; the loss of leaves favors damage in the fruits known as sunburn, which deteriorates quality (kogan, 1960; salgado and regino, 2001). in eggplant cultivations in brazil, some management practices like fertilization and covering levels have been evaluated to control c. cyathicollis (da silva, 2006; da silva et al., 2008). in vegetable cultivation in colombia, particularly for tomatoes, pest management based exclusively on chemical control has led to an important increase in production costs, a negative impact on the environment and a potential toxicity risk for workers and consumers (guerrero, 2003; fuentes and barreto, 2006). in contrast to this outlook, national and international specialized markets constantly emphasize products obtained under good agricultural practices (gap), as well as in an agro-ecological manner, especially in vegetables characterized by a low cooking times or no cooking requirement at all. an alternative to this problem is organic control through the use of natural enemies like entomopathogenic fungi. the most common fungi are paecilomyces, hirsutella, metarhizium y beauveria (france et al., 1999). the latter one has shown good results in controlling other tropical pests (mena et al., 2003; lucero et al., 2004; pariona et al., 2007; cova et al., 2009), meaning it should be considered as a potential agent for mycoinsecticides development (alves, 1986). currently, vegetable and fruit cultivation continues to grow significantly, and customers are searching for the best purveyors, who have the capacity to provide them with products all year long. there is great opportunity in mass production and export of vegetables, hence, producers who meet the technological requirements to satisfy the markets will make the most of the commercial and competitive advantages (acopaflor, 2007). with the aim of contributing to the search for management alternatives compatible with food safety terms, sustainability and competitiveness in eggplant cultivation, this research had the goal of evaluating the potential of a native isolation of b. bassiana as a biological control for the eggplant lace bug (c. cyathicollis) under laboratory conditions. materials and methods the research was conducted in the phytopathology  and entomology laboratories at the universidad de córdoba, monteria (colombia) under controlled conditions with a temperature of 26°c and 85% relative humidity. the host was the c. cyathicollis (costa) species, with biological states obtained from offspring developed in eggplant plants available in the entomology laboratory of the faculty of agricultural science. the c. cyathicollis population was started with the adults and nymphs harvested from commercial eggplant cultivations. the source of the entomopathogenic fungus came from an isolation of the c. cyathicollis species collected from the field (native isolation). the inoculum was obtained through the methodology suggested by antia et al. (1992) and vélez et al. (1997). the generic identification of the entomopathogenic fungus was conducted through the taxonomical key proposed by barnet and hunter (1998) for imperfect fungi. pathogenicity test the pathogenic of the native isolation of b. bassiana was executed on c. cyathicollis adults 5 d after emergence, all of them were active and healthy, guaranteeing the homogeneity of the biological material, using the 1·107 spores/ ml concentration of the entomopathogenic fungus. the main solution of the native isolation was prepared with 10 g of rice boiled with the b. bassiana inoculum in 100 ml of sterile distilled water, plus two drops of spores dispersant (tween®). the solution concentration was calculated at 10-3 dilution through cell counting in a neubauer chamber. 238 agron. colomb. 30(2) 2012 the treatments. mortality counts were done until the 12th d. with the mortality data, the fifty (cl50) and ninety (cl90) lethal concentrations were calculated through probit analysis (finney, 1972; raymons, 1985). results and discussion pathogenicity of the native isolation of b. bassiana the native isolation was pathogenic and showed high levels of virulence, between the fifth and sixth d post-inoculation, with 50% mortality (and 87.7% at 12 d) in adults. in addition, the intrinsic mortality for this reading was 92.4%, which confirms that the insect deaths were caused by the entomopathogenic attack (tab. 1). the high virulence might be due to the natural specificity between the inoculum and the host, since the native fungus isolation was applied to the host were it was isolated; which coincides with the views of authors like roberts and humbre (1984); torres and lópez (1997); france et al. (1999) who recommend the utilization of native isolations extracted from the insect, since these stocks have suffered natural selection processes and coevolution with the pathogenic action. moreover, alves (1986) pointed out that the pathogenicity is one of the entomopathogenic microorganism genetic characteristics, which makes it go straight through the insect and cause the illness, as long as the virulence is of the degree of pathogenicity of isolations toward a specific host. symptomatology of infection in c. cyathicollis the symptoms of infection produced by b. bassiana in c. cyathicollis in adults begin with the changing color of affected individuals, from black to reddish in the abdominal part, and the lack of appetite between 11 and 12 h post-inoculation, approximately. once the insect is dead, it suffers dehydration, turns rigid; and 2 d after that, mycesubsequently, it was adjusted to the 1·107 spores/ml concentration. the utilized control treatment was (1·100 spores/ ml) sterile distilled water plus the dispersant, in order to avoid the adverse effects of these components on insects that may influence the b. bassiana pathogenic action. the infection with b. bassiana was made by direct spraying with an atomizer at an approximate distance of 10 cm on c. cyathicollis adults using a volume of 5 ml for the concentrations 1·100 (control treatment) and 1·107 spores/ml. three populations of thirty of insects were used for each concentration. each population was insolated in plastic trays and fed with eggplant leaves, which were changed daily for 11 d. the symptoms of the illness caused by b. bassiana were described through daily observations of the changes and behaviors shown by the c. cyathicollis adults (lack of appetite, loss of mobility and coloration). the dead insects were placed in a moist chamber to elicit mycelium emission and fungal sporulation on the bodies. the evaluated variables were mortality, through the daily counting of post-infection dead adults until the 12th d, and intrinsic mortality (number of dead insects with the presence of the fungus), determined by counting the total number of dead insects that presented the signs and symptoms of the illness caused by b. bassiana until the 12th reading. determination of lethal concentrations cl50 and cl90 the concentrations 1·103, 1·105, 1·106, 1·107 and 1·108 spores/ ml and a control treatment 1·100 (ade + dispersant) were evaluated, which were obtained through the procedure described in the pathogenicity test. each concentration constituted a treatment which was distributed in a random design with three repetitions; 60 adults were infected by table 1. pathogenicity of the b. bassiana native isolation in c. cyathicollis adults. post-inoculation time (h) accumulated mortality (no.) mortality (%) intrinsic mortality (%) 1∙100 (spores/ml) 1∙107 (spores/ml) 1∙100 (spores/ml) 1∙107 (spores/ml) 1∙100 (spores/ml) 1∙107 (spores/ml) 24 0 0 0 0 0 0 48 0 2 0 2.2 0 2.5 72 0 27 0 30.0 0 31.6 96 0 34 0 37.8 0 39.2 120 0 39 0 43.3 0 45.6 144 0 47 0 52.2 0 53.2 168 0 49 0 54.4 0 55.7 192 0 55 0 61.1 0 63.3 216 0 67 0 74.4 0 78.5 240 0 70 0 77.7 0 82.3 264 0 75 0 83.3 0 87.3 288 0 79 0 87.7 0 92.4 239correa, marsiglia, and fernández: susceptibility of corythaica cyathicollis costa to a native isolation of beauveria bassiana (vuillemin) lium appears between the abdominal sutures. the external emission of fungus mycelium is observed the third day after the insect’s death, initiating between the abdominal sutures, thorax, and head of the adult. consequently, the insect is adhered to the surface where it dies. then, mycelium continues with the legs, wings, antennas, and finally it covers the entire body of the insect (fig. 1). these symptoms match the ones described in schistocerca piceifrons peruviana (pariona et al., 2007), as far as the invasion of the entomopathogenic in the hemocele, producing paralysis in the insect, which may explain the immobility and rigidity observed in c. cyathicollis adults. in other tingidae like the lace bug of avocado (pseudacysta perseae), b. bassiana, under laboratory conditions, produced a high level of mortality with mycelium presence starting with the fourth d of application. furthermore, symptom appearance and verification through sporulation was clear (almaguel et al., 1997). average and ninety lethal concentrations of native isolation of b. bassiana the mortality caused by the native isolation of b. bassiana in e ach treatment 1·103, 1·105, 1·106, 1·107, 1·108 spores/ml) for 7 d post-inoculation was 46.6, 73.3, 83.3, 90.0, and 96.6% respectively, while in the control treatment there was no c. cyathicollis mortality of c. cyathicollis. the cl50 and cl90 concentrations, obtained through mortality data in each treatment, were 1.8·103 and 6.5·106 spores/ml respectively, according to the probit analysis (tab. 2). these results indicate that there is a direct relationship between the spores’ concentration in the native isolation of b. bassiana and the mortality of c. cyathicollis adults under the study conditions. even though the b. bassiana fungus causes high mortality in the lace bug c. cyathicollis under laboratory conditions, it is not always reflected in the field due to the fungi structures and, particularly, to the dissection or inhibition spores may suffer by other microorganisms when they are exposed to the environment; among other factors such as humidity, solar radiation and temperature. conclusions the native isolation of beauveria bassiana presented as pathogenic in adults of the corythaica cyathicollis species under laboratory conditions, causing an intrinsic mortality of 92.4% at 12 d post-inoculation for the concentration 1·107 spores/ml. the average lethal concentration (cl50) and the ninety lethal concentration (cl90) of the native b. bassiana isolation against c. cyathicollis under laboratory conditions were 1.8·103 and 6.5·106 spores/ml respectively. table 2. mortality of c. cyathicollis adults caused by cl50 and cl90 concentrations of a b. bassiana native isolation under laboratory conditions. b. bassiana (spores/ml) 1∙100 1∙103 1∙105 1∙106 1∙107 1∙108 c. cyathicollis mortality (%) 0 73.3 83.3 90.0 96.6 46.6 cl50 (spores/ml) 1.8∙10 3 cl90 (spores/ml) 6.5∙10 6 figure 1. c. cyathicollis symptomatology affected by b. bassiana. a, healthy insect; b, affected insect; c, rigid and dehydrated insect; d, mycelium in sutures; e, fungal sporulation in the insect’s body. a b c d e 240 agron. colomb. 30(2) 2012 c. cyathicollis adults with symptoms of the infection produced by b. bassiana under field conditions can be recognized by the change in abdominal coloration, from black to reddish, which presents before the external emission of the fungus mycelium. literature cited acopaflor. 2007. plan para incrementar la producción y consumo de hortalizas. rev. acopaflor 14, 32-39. antia, l., f. posada, a. bustillo, and m. gonzález. 1992. producción en finca del hongo beauveria bassiana para el control de la broca del café. avances técnicos cenicafé 182, 1-12. almaguel, l., e. blanco, p. suárez, p. de la torre, i. cáceres, c. nieves, m. márquez, and l. blanco. 1997. control de la chinche del aguacate (pseudacysta perseae (heidemann)) en ciudad de la habana. fitosanidad 3(2), 69-74. alves, s. 1986. fungos entomopatogénicos. control microbiano de insectos. editorial manole, sao paulo. aramendiz, h, j. cadena, and e. correa. 2008. línea base del sistema de producción de berenjena en los departamentos de córdoba y sucre. corpoica; universidad de córdoba, cereté, colombia. barnet, l. and b. hunter. 1998. illustrate general of imperfect fungi. 4th ed. aps press, st paul, mn. cova, l., j. scorza, d. garcía, l. cañizález, c. guedez, m. maffey, and m. medina. 2009. patogenicidad in vitro de beauveria brongniartii (sacc.) petch en musca domestica (l.) como posible estrategia de control biológico en áreas ganaderas. zootec. trop. 27(2), 113-120. da silva, s. 2006. efeito da adubação, coberturas vivas do solo e do controle na população de corythaica cyathicollis (costa, 1864) (hemiptera, tingidae) em plantas de solanum, melongena (linneaus, 1767) (solanaceae) cultivadas em sistema convensional e orgânico. ph.d. thesis. universidad federal rural de rio de janeiro (ufrrj), rio de janeiro, brazil. da silva, s., a. de carvalho, and f. teixeira. 2008. efeito da adubação na população de corythaica cyathicollis em berinjela, em função do período de coleta. rev. biotemas 21(1), 47-51. duran, m., n. contreras, and h. valencia. 2007. obtención de la oleorresina de la berenjena (solanum melongena l.) y su posible uso industrial. scientia et technica 13(33), 457-458. finney, j. 1972. probit analysis. 3rd ed. cambridge university press, london. france, a., m. gerding, a. sandoval, s. espinosa, and e. vivanco. 1999. patología de insectos. serie quilamapu no. 122. inia quilamapu, chillán, chile. fuentes, l.s. and c. barreto. 2006. el manejo de las plagas en el cultivo de tomate en colombia. in: memorias primer congreso colombiano de horticultura. sociedad colombiana de ciencias hortícolas-scch, bogota. gonçalves, m., m. melo, j. borba, x. nunes, and j. barbosa. 2006. berinjela (solanum melongena l.) mito ou realidade no combate as dislipidemias? rev. bras. farmacogn. 16(2), 252-257. gonzález, j., y. montes, and m. domínguez. 2007. breve reseña de la especie solanum melongena l. rev. cubana plantas med. 12(3), 1-13. guerrero, j. 2003. estudio de residuos de plaguicidas en frutas y hortalizas en áreas específicas de colombia. agron. colomb. 21(3), 198-209. kogan, m. 1960. corythaica cyathicollis (costa, 1864), aspectos sistemáticos, biológicos y económicos (hemiptera, tingidae). mem. inst. oswaldo cruz 58(1), 59-88. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. acuerdo de competitividad de la cadena de hortalizas. in: http:// www.antioquia.gov.co/antioquia-v1/organismos/agricultura/ hortofruticola/hortofruticola/acuerdo%20de%20competitividad.pdf; consulted: july, 2012. marion, r. 2004. la berenjena contiene niveles altos de un compuesto antioxidante. in: usda, http://www.ars.usda.gov/is/espanol/ pr/2004/040108.es.htm; consulted: july, 2012. mena, j., a. peña, and r. gonzález. 2003. cl50 y variación de la patogenicidad en aislamientos de beauveria bassiana y metarhizium anisopliae evaluados en poblaciones de premnotrypes vorax. rev. corpoica 4(1), 49-54. lucero, a.m., l.a. peña, and t. bacca. 2004. evaluación de la actividad biocontroladora de beauveria bassiana y metarhizium anisopliae sobre larvas de ancognatha scarabaeiodes (coleoptera: scarabaeidae). rev. corpoica 5(1), 43-48. luthria, d. and s. mukhopadhyay. 2006. influence of sample preparation on assay of phenolic acids from eggplant. j. agric. food chem. 54(1), 41-47. olckers, t., j. medal, and d. gandolfo. 2002. insect herbivores associated with species of solanum (solanaceae) in northeastern argentina and southeastern paraguay, with reference to biological control of weeds in south africa and the united states of america. fla. entomol. 85(1), 254-260. pariona, n., p. castellanos, and e. león. 2007. capacidad entomocida de cepas nativas de beauveria sp. sobre schistocerca piceifrons peruviana (lynch arribalzaga, 1903). rev. peru. biol. 14(2), 253-257. pedrosa-macedo, j., t. olckers, m. vitorino, and m. caxambu. 2003. phytophagous arthropods associated with solanum mauritianum scopoli (solanaceae) in the first plateau of paraná, brazil: a cooperative project on biological control of weeds between brazil and south africa. neotrop. entomol. 32(3), 519-522. raigon, m., j. prohens, j. munoz-falcón, and f. nuez. 2008. comparison of eggplant landraces and commercial varieties for fruit content of phenolics, minerals, dry matter and protein. j. food compos. anal. 21(5), 370-376. raymons, m. 1985. présentation d’un programme basic d’analyse log-probit pour microordinateur. cah. orstom, sér. ent. méd. et parasitol. 23(2), 117-121. roberts, d.w. and r.a. humbre. 1984. entomopathogenic fungi. pp. 1-12. in: roberts, d.w. and r. james (eds.). infection processes of fungi. the rockefeller foundation, new york, ny. salgado, k. and s. regino. 2001. identificación y ciclo de vida de la chinche de encaje en berenjena (solanum melongena l.) en el sinú medio. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciencies, universidad de córdoba, monteria, colombia. san josé, r., a. gonzález, m. sánchez, m. cámara, j. prohens, and f. nuez. 2007. variación de parámetros físico-químicos en las berenjenas escarlata (solanum aethiopicum) y gboma (s. macrocarpon). pp. 352-355. in: xi congreso sech. sociedad española de ciencias hortícolas, albacete, spain. 241correa, marsiglia, and fernández: susceptibility of corythaica cyathicollis costa to a native isolation of beauveria bassiana (vuillemin) sadilova, e., f. stintzing, and r. carle. 2006. anthocyanins, colour and antioxidant properties of eggplant (solanum melongena l.) and violet pepper (capsicum annuum l.) peel extracts. z. naturforsch. c. 61(7-8), 527-535. torres, g. 2003. fluctuación poblacional de corythaica cyathicollis (costa) (hemiptera: tingidae) en el cultivo de berenjena en el sinu medio. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciencies, universidad de córdoba, monteria, colombia. torres, j.l.r. 1995. influência da adubação nitrogenada e fatores climáticos sobre a f lutuação populacional de corythaica cyathicollis (costa, 1864) (hemiptera: tingidae) em jiló (solanum gilo raddi) em seropédica rj. m.sc. thesis. institute of agronomy, universidade federal rural do rio de janeiro, seropédica, brazil. torres, p. and a. lópez. 1997. estudios básicos sobre el control microbiológico del gusano blanco de la papa (premnotrypes vorax) con beauveria spp. y metarhizium sp. rev. colomb. entomol. 23(1-2), 83-88. vélez, p., f. posada, p. marín, m. gonzález, e. osorio, and a. bustillo. 1997. técnicas para el control de calidad de formulaciones de hongos entomopatógenos. bul. tech. cenicafé 17, 37. whitaker, b. and j. stommel. 2003. distribution of hydroxycinnamic acid conjugates in fruit of commercial eggplant (solanum melongena l.) cultivars. j. agric. food chem. 51(11), 34483454. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen en el municipio de fómeque (cundinamarca, colombia), se aborda el análisis de las características sociales y económicas de la actividad agrícola que gira en torno de los principales productos del municipio. el trabajo fue llevado a cabo mediante la observación de las relaciones socioeconómicas que afectan a la cadena productiva, la identificación de las características y distribución de la fuerza de trabajo y de los medios y relaciones de producción y distribución. dicho cometido se logró a través de un trabajo directo con la comunidad campesina de la región objeto de estudio, teniendo como premisa que este análisis puede contribuir en la formulación de políticas de carácter público y en el direccionamiento de los proyectos de iniciativa privada y pública enfocados al trabajo con economías campesinas. se encontró que el modo de producción se basa esencialmente en la economía campesina, aunque con un cambio importante en su racionalidad, ya que la producción no se realiza para el abastecimiento de las necesidades alimenticias de la familia sino para la comercialización en los mercados de bogotá y villavicencio. al interior de este proceso se descubrió un desequilibrio entre lo rural y lo urbano, puesto que se enfrentan dos sociedades con racionalidades, cosmovisiones e intereses distintos: por un lado está la del productor, para el que la comercialización es un proceso relativamente desconocido y alejado de la producción; y por el otro, la de los intermediarios, que centran su actividad en la gestión del flujo de caja, actuando en primera instancia como los administradores de liquidez del sistema productivo. por esta razón, tienen una mayor conciencia de los efectos del flujo de dinero en el sistema. the following study, conducted in the municipality of fomeque (cundinamarca, colombia), analyzes the social and economic characteristics of the agricultural activities among the primary agricultural commodities in fomeque. the study was conducted by observing the socio-economic relations of the value chain, identifying the characteristics and distribution of the workforce, the means of production, and the relations between production and distribution. the research was performed by working directly with smallholder farming communities in the studied region, under the premise that such an analysis can help in the formation of public policies as well as assist in addressing public and private sector projects which focus on smallholder farmer economies. the study found that the mode of production is based mainly upon the smallholder economy, although with a significant change in their rationality since production is not to supply the nutritional needs of the family but for commercialization in the markets of bogotá and villavicencio. additionally, the study found that there is an apparent imbalance between rural and urban areas as companies are faced with two different rationalities, worldviews and interests among actors in the value chain: first, there is the perspective of the producer (for whom marketing is relatively unknown and its activities are far removed from the production site), secondly there is the perspective of the intermediaries who primarily focus on managing cash flow, acting as financial managers of the production chain, and thus having an increased awareness of the impact of cash flow on the system. key words: smallholder economics, means of production, production relationships, rural development, sharecropping, value chains. palabras clave: economía campesina, medios de producción, relaciones de producción, desarrollo rural, coopatronaje, aparcería. fecha de recepción: 31 de marzo de 2008. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 esta investigación se realizó en el marco del proyecto “piloto de fortalecimiento socioeconómico para la integración de agro-redes en la provincia de oriente del departamento de cundinamarca” que se desarrolla en la actualidad en el centro de investigación y extensión rural (cier) de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bogotá, cofinanciado por la secretaría distrital de desarrollo económico, gobernación de cundinamarca, empresa de energía de bogotá y las alcaldías de la provincia oriente. 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 autor de correspondencia. nmbayonar@unal.edu.co agronomía colombiana 27(2), 273-281, 2009 introducción fómeque es un municipio de la provincia oriente de cundinamarca localizado a 56 km de bogotá; presenta un relieve variado con alturas que oscilan entre los 800 y 3.200 msnm y una temperatura promedio de 18ºc. este municipio tiene una superficie de 55.565 ha, de las cuales economía y desarrollo rural estudio de la actividad agrícola como base para la comprensión de la dinámica socioeconómica de una comunidad rural en fómeque, cundinamarca study of agricultural activity as a basis for understanding the socioeconomic dynamics of a rural community in fomeque, cundinamarca nubia milena bayona r.1, 2 y giovanni muñoz p.1 274 agron. colomb. 27(2) 2009 27.184 que representan un 49% del territorio municipal pertenecen al parque nacional natural chingaza, a lo cual se debe la gran riqueza hídrica del municipio. además de la riqueza hídrica, el municipio presenta una gran capacidad productiva, lo cual sumado a su ubicación estratégica por su cercanía a la capital, hacen de fómeque un municipio importante en el abastecimiento a la ciudad de bogotá de habichuela (phaseolus lunatus) tomate (solanum lycopersicum) y pepino (cyclanthera pedata). la población de fómeque se encuentra concentrada principalmente en el sector rural, y se dedica a la producción agropecuaria como primer renglón económico, siendo los cultivos de habichuela, tomate y pepino las actividades agrícolas más representativas. la comercialización de esta producción agrícola es realizada por los productores a intermediarios en la plaza del pueblo; en este proceso, según lo encontrado en el desarrollo del proyecto que enmarca esta investigación, se evidenció que existía una diferencia considerable entre el precio pagado al productor y el precio pagado por el consumidor, lo cual además de la variabilidad de precios pone en riesgo constante a los productores y genera relaciones inequitativas en la comercialización de estos productos. pese a esta situación, el modelo tradicional, de venta a intermediarios prevalece en el municipio y a través de éste los productores tienen la posibilidad de vender sus productos; situación de la cual surgen dos cuestionamientos: ¿por qué, a pesar de que existen ineficiencias en el actual modelo de comercialización y estas son conocidas empíricamente por los productores, dicho modelo se ha mantenido y es prevalente en el municipio? ¿cómo han logrado los productores mantener una oferta constante de productos agrícolas dada la volatilidad en el precio, la volatilidad en los ingresos operacionales, el riesgo endógeno de la actividad productiva agrícola y el bajo margen de ganancia percibido por estos? esta investigación se realizó con el objetivo de dar respuestas a los anteriores interrogantes, abordando el estudio de las caracterísiticas sociales y económicas de la actividad productiva del municipio, y el cómo estas influyen en las decisiones de comercialización por parte de los productores. adicionalmente se presenta una revisión de la cadena de producción del tomate, la habichuela y el pepino en el municipio, y en especial, los resultados producto de revisar los costos reales, los recursos utilizados en las unidades productivas objeto de análisis, los elementos que influyen en la comercialización, las relaciones sociales entre productores, intermediarios y consumidores y los precios de estos productos en cada eslabón de la cadena productiva. la investigación se realizó aplicando el concepto de modo de producción por ser éste un factor determinante de la actividad productiva. el modo de producción es un concepto teórico orientado al conocimiento de la manera en que los hombres se organizan para llevar a cabo el proceso de producción, como medio de satisfacción de necesidades sociales, biológicas y culturales de quienes de alguna manera participan en este proceso (achig, 1989). en el proceso de producción intervienen algunos factores a partir de los cuales se generan ciertas relaciones determinantes de la forma como se estructuran e interactúan los agentes sociales. estos factores son: “el objeto de producción, sus instrumentos y el propio trabajo conocido como fuerza de trabajo” (marx, 1976). los objetos de producción son las materias primas transformadas por medio de los instrumentos (herramientas o maquinaria), instrumentos que junto con los mismos objetos de producción conforman los medios de producción, concepto determinante en el análisis productivo, ya que la propiedad o el acceso a los medios genera relaciones de dependencia y dominación entre los propietarios de los medios y los usuarios de éstos (achig, 1989). la fuerza de trabajo es la energía humana gastada en la transformación de los objetos de producción, que incorpora la dimensión social al proceso productivo, capaz de relacionarse tanto con los medios de producción como con los demás seres vinculados directa o indirectamente con la actividad productiva, originando de esta manera relaciones sociales enmarcadas en el modo de producción característico (achig, 1989). además de las relaciones de producción se observaron las relaciones de distribución del valor total producido entre los poseedores de los distintos elementos de la producción, lo cual ayuda a comprender las leyes sociales del proceso de producción, considerando que las relaciones de producción son el origen de las relaciones de distribución, y éstas a su vez el origen de la replicación y del mantenimiento del modo productivo en el tiempo (marx, 1976). así mismo se tuvo como referente para esta investigación la noción de que el modo de producción y las características de los factores que lo componen son aspectos determinantes en las condiciones sociales del municipio, siendo factores de crisis las contradicciones y el antagonismo entre estos factores y las relaciones que se derivan de éstos (marx, 1976). materiales y métodos el desarrollo de esta investigación se llevó a cabo en cuatro etapas: revisión bibliográfica, recolección de información 2752009 bayona r. y muñoz p. : estudio de la actividad agrícola como base para la comprensión de la dinámica socioeconómica... primaria, recolección de información secundaria (tab. 1) y análisis de la información recopilada en este estudio. se utilizó como metodología la investigación descriptiva y participativa, en donde además de realizar observación participante, se realizó un trabajo directo con la comunidad, particularmente con los miembros involucrados en la actividad productiva y comercial. el trabajo con la comunidad incluyó 85 entrevistas semiestructuradas en fincas y en el mercado del pueblo y cinco talleres realizados con el fin de identificar y caracterizar la cadena de comercialización, las particularidades de la producción y las problemáticas productivas y comerciales en el municipio. la población específica objeto de la investigación fue la comunidad de productores y comercializadores de habichuela, tomate y pepino de las veredas la pastora, ponta, la moya, san lorenzo, potrero grande y cuasavistá, seleccionadas por ser las que registran mayor actividad productiva en el municipio de fómeque. resultados y discusión los medios de producción, las relaciones sociales de producción y el proceso productivo y de comercialización son los factores más importantes que, según esta investigación, determinan la estructura social y económica del municipio y guían la racionalidad productiva y de toma de decisiones de los productores. características y organización de la fuerza de trabajo la producción agrícola en el municipio de fómeque se realiza sobre la base de la fuerza de trabajo familiar, siendo la familia no solo el eje de referencia simbólico y social, sino el mecanismo a través del cual se organiza la producción, además es una de las características más representativas para determinar en el municipio un tipo de producción de economía campesina, que es en este caso un elemento fundamental de análisis y discusión del sistema productivo y del proceso de comercialización de los productos tabla 1. fuentes primarias y secundarias analizadas en fómeque (colombia). área tema subtema fuentes primarias secundarias generalidades del municipio datos generales del municipio población área división políticoadministrativa ninguna perfiles de los municipios según censos del dane, 2006 gobernación de cundinamarca esquema de ordenamiento territorial aspectos sociales calidad de vida modo de producción infraestructura y servicios medios de producción fuerza de trabajo relaciones de producción y distribución observación participativa entrevistas semiestructuradas individuales y colectivas a productores entrevistas semiestructuradas a funcionarios de la umata talleres realizados con la comunidad documentos sobre estudios previos realizados en el municipio esquema de ordenamiento territorial aspectos institucionales instituciones presentes en el municipio acciones y proyectos realizados en el municipio por las instituciones entrevistas semiestructuradas a funcionarios de las instituciones presentes entrevistas semiestructuradas a campesinos ninguna aspectos económicos actividades económicas producción agrícola entrevistas semiestructuradas a funcionarios de la umata y campesinos esquema de ordenamiento territorial comercialización comercialización de productos agrícolas características de la comercialización de productos agrícolas entrevistas semiestructuradas a productores entrevistas semiestructuradas a intermediarios ninguna aspectos económicos actividades económicas producción agrícola entrevistas semiestructuradas a funcionarios de la umata y campesinos esquema de ordenamiento territorial 276 agron. colomb. 27(2) 2009 ofertados a la ciudad de bogotá, pues en gran parte el trabajo familiar ha posibilitado mantener la producción y la comercialización. lo representativo de este modelo productivo, es que al igual que la tierra la mano de obra familiar no es tenida en cuenta dentro de los costos de producción, encontrando usualmente que los productores consideran la tierra, la mano de obra y los recursos que se encuentran dentro de su parcela como medios gratuitos, por el hecho de no requerir capital para su adquisición, como sí es el caso de los diferentes insumos, herramientas, transporte y materiales, que al no poseer el productor un flujo de capital eficiente se convierten en limitantes para la producción, llevando a los productores a tomar la decisión de ser partijeros, lo cual posibilita la producción compartiendo los costos y los riesgos característicos de la producción agrícola con un agente externo a la unidad productiva. la organización de la mano de obra encontrada en el municipio es similar a la descrita por shanin (1976) para economías campesinas, pues obedeciendo a una estructura establecida por géneros y edades se asignan de manera implícita las funciones que cada uno desempeña dentro de la familia y la producción. el hombre en general es quien dirige las actividades realizadas en el hogar, toma las decisiones de producción y es considerado el principal conocedor de las actividades productivas. dentro del sistema productivo el hombre es quien se encarga de las labores productivas más pesadas, preparación de la tierra, siembra, desyerbas, relaciones de trabajo con los obreros y en el momento de cosecha el hombre es quien hace la negociación de la producción en la plaza del pueblo, siendo éste quien se encarga de la administración de los recursos y la reinversión de éstos (ier, 2002). en el sistema de producción la mujer realiza actividades propias del cultivo y del núcleo familiar, el cual en últimas es el núcleo productivo. dentro del sistema de cultivo las mujeres realizan actividades que, como el colgado de plantas, recolección y empaque, requieren delicadeza más que fuerza; adicionalmente las mujeres preparan la alimentación para los trabajadores del cultivo y se encargan de las labores familiares. en términos productivos las mujeres además realizan actividades pecuarias como la cría de pollos, producción de huevos, cría de ganado y producción de leche, siendo en muchos casos las que sostienen sus familias, pues la actividad agrícola presenta precios fluctuantes que no alcanzan a cubrir los costos de producción. esta distribución del trabajo por sexos, ha contribuido a mantener la fuerza de trabajo masculina barata por medio de la participación agrícola de la mujer (deere y león, 2002), situación evidenciada en fómeque en cuanto a la diversidad de actividades realizadas por las mujeres, las cuales no son tenidas en cuenta en los costos de producción; adicionalmente se debe considerar que las actividades realizadas por los demás miembros del núcleo familiar no son costeadas dentro de los gastos familiares ni en el total de la producción, siendo ésta la explicación de la subsistencia económica de los productores pese a las frecuentes circunstancias adversas en los precios de mercado de su producción. otro trabajo que asume la unidad familiar y que no es remunerado es el de los niños, quienes apoyan las actividades realizadas por sus padres y en el caso de que estos no se encuentren estudiando, entran a participar de lleno en el trabajo agropecuario que sus padres realicen, lo anterior es contrario a lo que ocurre en otras actividades económicas, donde el ingreso de la cabeza familiar no depende del trabajo de los demás miembros de la familia (ier, 2002). medios de producción los medios bajo los cuales se centra la descripción del municipio son: la tierra como recurso natural primordial en la actividad productiva, el capital como medio que posibilita el acceso a maquinaria, tecnología e insumos para la producción, y la fuerza de trabajo. el municipio de fómeque, según el esquema de ordenamiento territorial, se caracteriza por ser minifundista; acorde con las cifras del igac para 1998, de 6.788 predios existentes el 78% tiene una extensión inferior a 3 ha y en ellos se agrupa el 76% de los propietarios, por lo cual en el municipio no se puede hablar de una estructura de dominación originada por la propiedad de la tierra como ocurría en la estructura de la gran hacienda caracterizada por latifundios y relaciones de producción como la aparcería, pues en esta investigación se halló que la mayoría de los productores de estas pequeñas extensiones son propietarios sobre los cuales no existen situaciones de poder ejercido desde lo exógeno por la tenencia de la tierra. sin embargo, de acuerdo con lo identificado en esta investigación, la tierra se puede convertir indirectamente en un limitante de la producción, pues una pequeña extensión representa un acceso restringido al crédito y la subutilización de la mano de obra. la propiedad y las características agroecológicas y su extensión determinan el acceso a créditos con fines productivos, y estos factores contribuyen indirectamente a determinar el tipo de ac2772009 bayona r. y muñoz p. : estudio de la actividad agrícola como base para la comprensión de la dinámica socioeconómica... tividad económica a la que se dedican los productores y el nivel de productividad finalmente obtenido. por otra parte, los productores con parcelas pequeñas emplean solo una fracción de su capacidad de mano de obra en el trabajo agropecuario, lo cual significa que la mano de obra sobrante del productor y de su grupo familiar se emplea en actividades menos remuneradas o permanece inactiva, y en últimas, tal como se identificó en cid (1999), muchos jóvenes proveedores de esta mano de obra no pueden ocuparse y terminan por migrar definitiva o parcialmente en busca de mayores ingresos, mejores condiciones de vida y oportunidades laborales y educativas, pues el carácter minifundista de la propiedad de la tierra no permite generar suficientes ingresos para dicho núcleo familiar. el capital fue identificado como el principal medio limitante de la producción debido a que para llevar a cabo una actividad productiva con fines comerciales se requiere contar con un flujo de efectivo eficiente en términos de cantidad, y principalmente de oportunidad financiera para la compra de los insumos que hacen parte de los inputs de la producción y que se necesitan en momentos específicos, pero a la vez de difícil planeación dada la dinámica bioecológica de la producción agropecuaria. la dificultad en el acceso oportuno y pleno al capital ha generado las relaciones de poder descritas en el siguiente aparte sobre relaciones sociales de producción. relaciones sociales de producción y distribución en el municipio de fómeque se pueden identificar dos tipos de relaciones de producción. la primera hace referencia al productor que cultiva en su propia parcela corriendo con los gastos totales de producción; por tanto, las ganancias de su cosecha son para el beneficio de él y su familia únicamente. la segunda relación de producción se refiere a la producción basada en acuerdos de asociación, en los cuales se comparte la responsabilidad de aportar los recursos de producción, y las ganancias obtenidas por la venta de la cosecha son repartidas equitativamente entre la persona que aporta la mano de obra y la tierra “partijero” y quien aporta el capital “patrón”. en estudios anteriores de forero y rudas (1983) y del ier (2002), al último tipo de relación de producción mencionada en el párrafo anterior se le denomina “aparcería”; sin embargo en esta investigación, en aras de la claridad, se utilizará el término de “coopatronaje” el cual es propuesto por los autores, pues la aparcería, según fajardo (1986), es una relación de producción en la que se basaba la organización de las haciendas y en la que se establecía un contrato de arrendamiento en el que la contrapartida era el pago de una renta que podía ser en dinero, en especie, en trabajo o en una combinación de las mismas (tovar, 1987). la denominación de aparcería no es aplicable en el caso de fómeque ya que, como se ha mencionado, en el municipio prevalece la propiedad de la tierra por parte del productor y existe cierto grado de autonomía en el uso productivo de este recurso y de la mano de obra asociada a la producción. relación de coopatronaje el coopatronaje hace referencia a la relación de producción en la que por ser el capital el medio de producción escaso o con barreras de acceso, se convierte en el elemento que ejerce una relación de poder, pues según las entrevistas realizadas, el partijero normalmente se dirige al aportante del capital como el patrón, y es este último quien toma las decisiones sobre la producción y la comercialización; sin embargo, no incluye el control de la fuerza de trabajo ni de la tierra, como ocurría en la estructura de dominación típica de la aparcería. pese a esta relación de poder, el coopatronaje es un tipo de asociación y no de dominación, en la que se comparte el costo y las ganancias de la producción, pero principalmente el riesgo implícito de esta actividad, en especial en lo que se refiere a las mermas en la producción por efecto de los diferentes factores ambientales y sanitarios que eventualmente impactan el cultivo en su ciclo. durante esta investigación, para efectos de revisar la equidad de la relación de coopatronaje, se realizó un estimativo de costos e ingresos con base en estimaciones dadas por los investigadores del valor de intercambio de cada factor valorado a precios de mercado y utilizando datos primarios de los precios pagados al productor y de los costos de los insumos para el año 2007. se realizó una cuantificación del valor de la tierra y principalmente de toda la mano de obra aportada directamente por el productor y su grupo familiar en la producción, con base en las encuestas y en el seguimiento realizado en las veredas objeto de estudio, para tomate, pepino y habichuela (tab. 2). al respecto, se determinó que no existen acuerdos formales ni una estimación explícita y conocida en la relación de coopatronaje en cuanto a qué porcentaje de éstos representan el capital, la mano de obra y el costo de la tierra, pues la división de lo que aporta el patrón y el partijero se realiza no por el valor de mercado del medio, sino por el tipo de medio de producción por utilizar. así, la tierra y la mano de obra son aportados por el partijero, y todos los elementos que requieren flujo de capital son aportados por el patrón; por consiguiente, los porcentajes reales de participación en los costos tanto del patrón como del partijero cambian de acuerdo con el tipo 278 agron. colomb. 27(2) 2009 de cultivo, pues cada uno presenta una estructura de costos reales distinta, diferenciada principalmente por el aporte en efectivo y por el aporte en mano de obra familiar, el cual tiende a no ser valorado a precios de mercado (tab. 3). las ganancias de la cosecha se distribuyen en porcentajes iguales, sin tener en cuenta el porcentaje aportado dentro de los costos de la producción, por lo cual el ingreso real no es equitativo entre el patrón y el partijero, y varía de tabla 2. costos de producción en pesos colombianos para tomate, pepino y habichuela en fómeque (colombia). descripción unidad v/r unitario cantidad v/r total aporte patrón aporte partijero habichuela1 rendimiento 450 kg/libra de siembra arriendo ha año-1 800.000 0,25 200.000 200.000 preparación hora 35.000 8 280.000 280.000 mano de obra jornal 20.000 152 3.030.000 3.030.000 insumos y otros costos 2.122.000 2.122.000 empaque costal 2.000 90 180.000 180.000 transporte cosecha 15.000 2 30.000 30.000 total 5.842.000 2.612.000 3.230.000 tomate2 rendimiento 6,7 kg/planta-ciclo arriendo ha año-1 800.000 0,25 200.000 200.000 preparación hora 32.500 2 65.000 65.000 mano de obra jornal 20.000 131 2.620.000 2.620.000 insumos y otros costos 2.388.000 2.388.000 empaque cajas 950 600 570.000 570.000 transporte de la finca al pueblo cosecha 15.000 10 150.000 150.000 total 5.993.000 3.173.000 2.820.000 pepino3 rendimiento 3.000 kg/ha-ciclo arriendo ha año-1 800.000 0,200 160.000 160.000 preparación4 hora mano de obra jornal 20.000 49 970.000 970.000 insumos 551.800 551.800 empaque costal 600 1.000 600.000 600.000 transporte de la finca al pueblo 15.000 10 150.000 150.000 total 2.431.800 1.301.800 1.130.000 v/r, valor real. 1 costos de producción de habichuela para 10 libras (500 g) sembrados a una distancia de 25 x 140 cm. 2 costos de producción de tomate bajo invernadero para 1.000 plantas sembradas a una distancia de 30 x 130 cm. 3 costos de producción de pepino para 1/4 libra (500 g) a una distancia de 250 x 130 cm. 4 para el cultivo de pepino no se hace preparación del terreno pues se siembra con el cultivo de habichuela. tabla 3. porcentaje de participación relativa en los costos de producción de habichuela, tomate y pepino, para el patrón y el partijero (costo del factor/costo total de producción) en fómeque (colombia). concepto habichuela tomate pepino patrón partijero patrón partijero patrón partijero arriendo 3 3 7 preparación 5 1 0 mano de obra 52 44 40 insumos 36 40 23 empaque 3 10 25 transporte 1 3 6 total 45 55 53 47 54 46 2792009 bayona r. y muñoz p. : estudio de la actividad agrícola como base para la comprensión de la dinámica socioeconómica... acuerdo con el aporte real realizado por cada uno, en los diferentes cultivos. el tomate y el pepino son los cultivos que más favorecen los ingresos del partijero, mientras la habichuela es más favorable para el patrón, esto debido a que el tomate presenta grandes limitantes fitosanitarias que demandan mayor cantidad de insumos necesarios para la producción, mientras que la habichuela es un cultivo que requiere mayor cantidad de mano de obra. por otra parte, el pepino presenta un sistema productivo mixto al ser cultivado generalmente con la habichuela, por lo cual la mayoría de labores realizadas para la habichuela favorecen al pepino y no demanda inversiones importantes de trabajo o insumos. por tanto, la favorabilidad de los ingresos para uno u otro depende en cada cultivo, y principalmente de la cantidad de mano de obra requerida, de las técnicas utilizadas y los insumos que requieren un flujo de efectivo por parte del patrón, siendo más favorables para el partijero aquellos cultivos que, en proporción, son más intensivos en capital (tab. 4). tabla 4. resumen financiero con base en los márgenes e ingresos promedio obtenidos en los cultivos de pepino, habichuela y tomate en el año 2007 en fómeque (colombia). resumen financiero habichuela tomate pepino precio de venta ($/kg) 1.088 1.206 654 rendimientos (kg ha en el ciclo) 5.580 5.700 6.000 ingresos totales ($) 6.071.040 6.874.200 3.924.000 costos totales ($) 5.842.000 5.993.000 2.431.800 margen total ($) 229.040 881.200 1.492.200 distribución ingresos patrón 50% 3.035.520 3.437.100 1.962.000 partijero 50% 3.035.520 3.437.100 1.962.000 distribución real de costos patrón 2.612.000 3.173.000 1.301.800 partijero 3.230.000 2.820.000 1.130.000 margen real (ingresos-costos) patrón 423.520 264.100 660.200 partijero (194.480) 617.100 832.000 relación margen/costo patrón 16,2% 8,3% 50,7% partijero -6,0% 21,9% 73,6% pesos colombianos a diciembre de 2007. en las relaciones de producción y distribución es importante resaltar que frente al patrón, el partijero presenta desventaja en el proceso productivo, no solo por la relación de poder implícita en el coopatronaje, sino porque además el partijero aporta en la actividad agrícola todos sus recursos vitales y, consecuentemente, su máxima capacidad productiva, como lo es la tierra y la mano de obra propia y familiar, mientras que el aportante del capital tiene la opción de realizar otras actividades económicas. para el partijero, la producción agrícola termina siendo el único uso posible y la única fuente de todos los recursos a los que puede acceder sin restricciones y, al contratrio del patrón, al usar la totalidad de sus recursos, no tiene la posibilidad de realizar actividades que le permitan diversificar su riesgo o sus fuentes de ingreso. pese a lo anterior, al no contar el productor pequeño con acceso óptimo al capital y al no realizar una valoración de mercado de la mano de obra invertida –siendo este un recurso no escaso en el grupo familiar del productor– el coopatronaje es la forma de asociación que ha hecho viable la producción agrícola del municipio y es el único mecanismo al que puede acceder el partijero para mitigar el riesgo operativo propio de la actividad agrícola. la valoración errónea de los medios de producción, donde al capital se le asigna la mayor representatividad pero a su vez es el mayor limitante para el pequeño productor, converge en relaciones asimétricas de poder entre los que poseen el capital y los que no, o tienen dificultad para acceder a éste de forma eficiente. esta relación condiciona la toma de decisiones de los productores pequeños y limita su autonomía. la relación de coopatronaje permite solventar la escasez del medio de producción limitante y compartir las pérdidas de la producción; sin embargo, ésta no garantiza el desarrollo participativo de la comunidad campesina del municipio ni resuelve el problema del acceso a los recursos. descripción y análisis de la producción y comercialización de los productos agrícolas en el municipio en fómeque se ha presentado en las últimas décadas un cambio en la racionalidad de la producción, pasando de una producción para el autoconsumo a una producción para el mercado regional, por lo que actualmente la comercialización tiene un papel importante en los ingresos de los productores fomequeños y, por tanto, en su calidad de vida (forero y rudas, 1983). el hecho sobresaliente de la actividad productiva en el municipio radica en que pese al cambio de la racionalidad productiva, se mantiene la estructura de economía campesina, en la que se resalta la importancia del capital y la subestimación de la mano de obra y la tierra. en esta investigación se identificó como limitante de la comercialización la calidad del producto, y como causa el bajo nivel técnico de la producción y la baja formación académica de los productores. la elección del cultivo y la 280 agron. colomb. 27(2) 2009 definición de la época de siembra con criterios basados en la costumbre o en la estacionalidad mal analizada de los precios del mercado, aunadas al manejo fitosanitario inadecuado, acentuado por el uso sin fundamento técnico de agroquímicos innecesarios o ineficientes para el manejo de plagas y enfermedades, ha causado –acorde con lo observado en la totalidad de cultivos monitoreados en esta investigación– enfermedades resistentes, cosechas donde más del 80% de la producción se clasifica como de mediana y baja calidad y, en general, productos con bajo potencial de mercado o explotados en épocas de precios bajos por la sobreoferta regional. la comercialización de los productos agrícolas en fómeque se realiza a través de intermediarios, cuya función es conectar la demanda con la oferta; en esta cadena se presentan márgenes de comercialización variables pero en promedio superiores al 50%, en especial en los eslabones intermedios. en la comercialización de los productos del municipio en la ciudad de bogotá existía una diferencia superior al 200% en promedio entre el precio pagado al productor y el precio pagado por el consumidor final. por otra parte, en los precios pagados al productor por estos productos se observó una volatilidad superior al 100%, situación que implica un riesgo operativo alto en el proceso de producción, ya que el productor, que no cuenta con el conocimiento o acceso a herramientas financieras sofisticadas para la administración del flujo de caja ni posee plena información del mercado, se enfrenta a una probabilidad alta de obtener un ingreso operacional inferior al total de sus costos de producción. sin embargo, pese a la volatilidad en los precios, al riesgo propio de la operación productiva asociado a dicha volatilidad en los precios y a las relaciones inequitativas entre productores y comercializadores, este modelo comercial prevalece y ha permanecido en el municipio, siendo este el único mecanismo que garantiza la venta de la totalidad de la producción en el municipio. desde la óptica financiera, los intermediarios de esta región obtienen márgenes de rentabilidad promedio de 50% semanal, lo cual constituye la duración máxima de su ciclo comercial de compra y venta de productos agrícolas, que si se analiza en términos anuales, considerando 50 semanas de actividad, con igual tasa de ganancia pero sin reinversión de utilidades, equivaldrá a una tasa de ganancia anual superior al 25% efectivo anual (ea). este porcentaje es alto, en especial porque los intermediarios pueden realizar semanalmente una rotación de su capital, mientras que los productores rotan todos sus recursos en un mínimo de tres a cuatro meses, para cultivos de ciclo corto, recibiendo en promedio un margen del 25% por ciclo, es decir 56% ea si realizara reinversión de sus ganancias. por otra parte, los productores deben enfrentar el hecho de que la baja calidad de sus productos hace que éstos solo puedan ser comercializados en la central mayorista de abastos en bogotá, y por tanto están sujetos a la volatilidad de los precios y a la asimetría en su formación, pues son los grandes intermediarios los actores formadores del precio. este acceso restringido a la información de mercado causa situaciones recurrentes donde los ingresos operacionales en épocas de bajos precios no alcanzan a cubrir los costos de producción, y la producción no puede ser planificada de forma contracíclica a estos precios bajos. en el municipio, en el ámbito institucional no se promueve el desarrollo de proyectos asociativos, de integración de la comunidad, que centren sus esfuerzos en el fortalecimiento de lazos de confianza; por ende, no existen espacios para la transferencia y el desarrollo de conocimientos técnicos que conduzcan a la formulación de alternativas de producción sostenibles y diferenciadas y a la posibilidad de acceso a mercados diferentes al de corabastos. los productores no comprenden de forma holística y objetiva todos los elementos implícitos en su modelo de producción, y en la cadena de comercialización desconocen los precios pagados por los agentes de los últimos eslabones. así mismo, identifican como beneficiosa la relación con los intermediarios, pues éstos son percibidos como el único canal para disponer de la totalidad de su producto, incluyendo los denominados “productos de tercera calidad”, de forma rápida y con pago en efectivo de contado. conclusiones la producción agrícola en fómeque es una producción de economías campesinas, pero con un interés claro en la producción para la comercialización. la producción bajo el marco de la economía campesina, favorece el sostenimiento de la producción a pesar de la inestabilidad de los precios, debido a la subvaloración de la tierra y de la mano de obra familiar. al igual que la propiedad de la tierra, el acceso al capital y al conocimiento y la asimetría en la información son factores determinantes de las características de la actividad productiva, del establecimiento de relaciones de poder y de las condiciones de comercialización de los productos. 2812009 bayona r. y muñoz p. : estudio de la actividad agrícola como base para la comprensión de la dinámica socioeconómica... el acceso ineficiente al capital, en términos de oportunidad y cantidad, se constituye en fómeque en el principal factor de subordinación del productor y es el principal limitante del crecimiento económico de este municipio. la fractura entre la concepción rural y urbana y la actuación de los diferentes actores en el proceso de comercialización de alimentos en fómeque desemboca en una espiral que profundiza recurrentemente la inequidad entre la rentabilidad obtenida por los productores de alimentos y los comercializadores, haciendo perdurables las relaciones asimétricas en el modo de producción. es importante que en el municipio se lleven a cabo proyectos enfocados a fortalecer el trabajo asociativo y comunitario, como herramientas para disminuir las asimetrías identificadas, y con prospección a nuevos mercados, sistemas productivos y canales de comercialización. el desarrollo de este trabajo pone en evidencia que detrás del modelo de comercialización presente en fómeque, existe un complejo de interacciones sociales que posibilitan la adopción y continuidad de determinado modelo comercial, pese a las ineficiencias y asimetrías de éste. agradecimientos al centro de investigación y extensión rural (cier), por el apoyo en la realización de este trabajo en el municipio y por brindar alternativas de investigación que permitan generar un mayor acercamiento a las necesidades de los campesinos del país; a todos los productores que apoyaron el desarrollo de este trabajo, y especialmente a alfonso rodríguez, técnico de la umata de fómeque, quien contribuyó de manera decisiva en la realización de esta investigación. literatura citada achig, l.1989. metodología de la investigación social. publicaciones tercer mundo, quito. cid. 1999. esquema de ordenamiento territorial municipio de fómeque, capítulos uno, dos y tres, centro de investigaciones para el desarrollo -cid, universidad nacional de colombia. bogotá. deere, c.d. y m. león. 2000. género, propiedad y empoderamiento: tierra, estado y mercado en américa latina. facultad de ciencias humanas, universidad nacional de colombia, tercer mundo editores, bogotá. fajardo, d. 1986. haciendas, campesinos y políticas agrarias en colombia, 1920-1980. centro de investigaciones para el desarrollo (cid), universidad nacional de colombia, bogotá. forero, j. y g. rudas. 1983. producción y comercialización de perecederos agrícolas en zonas campesinas integradas al mercado de bogotá. pontificia universidad javeriana, bogotá. ier. 2002. capítulo 3. el caso de fómeque: una larga trayectoria de innovación para el mercado. pp. 113-158. en: ier. sistemas de producción rurales en la región andina colombiana; análisis de su viabilidad económica, ambiental y cultural. pontificia universidad javeriana, bogotá. marx, c. 1976. el capital. crítica de la economía política. vol. 3. siglo xxi editores, méxico d.f. shanin, t. 1979. campesinos y sociedades campesinas. fondo de cultura económica, méxico d.f. shanin, t. 1976. naturaleza y lógica de la economía campesina. anagrama, barcelona, españa. tovar, h. 1983. orígenes y características de los sistemas de terraje y arrendamiento de la sociedad colonial durante el siglo xvii: el caso neogranadino. pp. 123-153. en: bazant, j., u. oberem, h. tovar y s. zavala (eds.). peones, conciertos y arrendamientos en américa latina. universidad nacional de colombia, bogotá. iniciales_def[1].pdf editorial agronomía colombiana 26(1), 1-6, 2008 l a revista agronomía colombiana, visible en los sistemas scielo –scientific electronic library online (www.scielo.org.co) –, publindex, latindex, cab abstracts y agris, ha tenido gran aumento en la lecturabilidad de sus manuscritos. por esta razón, el comité editorial decidió publicar a partir de 2008 tres ediciones por año; en cada una se publicarán entre 15 y 20 artículos, lo que significa un aumento del 30% comparada con los volúmenes anteriores. por su parte, el comité científico de la revista cuenta ahora con la participación y los aportes científicos del profesor e investigador brasilero derly josé henriques da silva de la universidade federal de viçosa; lo que permite tener más representación en el país vecino y apoyo en la consecución de artículos y en el nombramiento de evaluadores, teniendo en cuenta que el tercer idioma de agronomía colombiana es el portugués. también, queremos agradecer a los autores de los 17 artículos, responsables del contenido de esta revista y a los evaluadores cuyas sugerencias fueron decisivas para el mejoramiento técnico-científico de los manuscritos publicados. en este número, la mayor participación se encuentra en la sección “protección de cultivos” con siete trabajos. el primero estudia la sensibilidad de aislamientos colombianos de phytophthora infestans a cuatro fungicidas sistémicos, mientras el segundo investiga el efecto de diferentes densidades poblacionales de meloidogyne hapla en el cultivo de uchuva. dos trabajos se dedican al cultivo de la rosa, uno para determinar los criterios para la liberación de phytoseiulus persimilis y el otro sobre el manejo de tetranichus urticae koch con el ácaro depredador amplyseius. tenemos también un trabajo del reconocimiento y fluctuación poblacional arvense en el cultivo de espinaca para el municipio de cota y dos revisiones: “extractos vegetales utilizados como biocontroladores con énfasis en la familia piperaceae” y “génesis y evolución de los postulados de koch y su relación con la fitopatología”. el estado del arte en la genética de la resistencia de la papa (solanum tuberosum) a diferentes patógenos, se encuentra en la sección “fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular”, mientras que en “propagación y cultivos de tejido” se presenta el trabajo efecto de sustratos y auxinas en diferentes concentraciones sobre el enraizamiento de agraz (vaccinium meridionale swartz), cultivo promisorio importante en los páramos del país al cual se dedica la portada de esta revista. en la parte de “fisiología de cultivos” se exponen tres trabajos hortícolas; en el primero se describe un modelo sobre la simulación de distribución de masa seca en brócoli y repollo; en el segundo se compara el contenido de licopeno, -caroteno y los fenoles en el fruto de tomate en un cultivo bajo invernadero entre un manejo convencional y uno ecológico con la aplicación de hongos formadores de micorrizas arbusculares. por último, en este grupo se muestra el efecto de los reguladores de crecimiento, bajo la comparación cuantitativa del ácido abscísico y las citoquininas en la tuberización de las papas solanum tuberosum l. y solanum phureja juz. et buk. en un estudio en “fisiología y tecnología poscosecha” se evalúan preservantes florales en tres variedades de clavel estándar, y en la sección “suelos, fertilización y manejo de aguas” se reporta del brasil un trabajo sobre la producción de palma de coco bajo fertirrigación con diferentes dosis de nitrógeno y potasio; por otra parte, un grupo de investigación de la uptc en tunja, caracteriza físicamente los suelos sulfatados ácidos del distrito de riego del alto chicamocha (boyacá) y su aplicación al manejo. 6 agron. colomb. 26(1) 2008 finalmente, este número de la revista presenta dos trabajos del departamento de boyacá, bajo la sección “economía y desarrollo rural”; de los cuales, uno analiza el grupo de las empresas productoras de frutales caducifolios de este departamento, mientras el otro elabora un plan estratégico de mercadeo para el fomento de la producción de plantas medicinales y aromáticas de asoplames en nuevo colón. en esta ocasión se manifiesta el trabajo científico, tecnológico e investigativo de diferentes entidades que contribuyen al conocimiento y manejo de la agricultura y sus áreas afines, lo que refleja el trabajo entre la academia y su aplicación al sector productivo, fuente principal de la publicación de artículos de calidad para la comunidad científica y los lectores comprometidos con el desarrollo agrícola de nuestros países. gerhard fischer director comité editorial agronomía 22-2 final.indd efecto de un tratamiento de frío (a 1,5° c) y la humedad relativa sobre las características físico-químicas de frutos de uchuva physalis peruviana l. durante el posterior transporte y almacenamiento effect of chilling (at 1.5° c) and relative humidity on cape gooseberry physalis peruviana l. fruit’s physical-chemical characteristics when being transported and stored paola andrea alvarado1, carlos andrés berdugo1 y gerhard fischer2 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gfischer@unal.edu.co fecha de recepción: 20 de abril de 2004. aceptado para publicación: 01 de diciembre de 2004. resumen: los efectos de un tratamiento de frío propuesto para el control de la mosca de la fruta ceratitis capitata fueron evaluados en frutos de uchuva, plaga de incursión restringida en los estados unidos. el ensayo consistió en someter frutos de uchuva con cáliz, sin cáliz sin desinfección, y sin cáliz desinfectados con una dilución de 100 ppm de hipoclorito de sodio compuesto por cloro disponible al 6,25%, a condiciones de temperatura promedio de 1,5° c (+/-0,65) por un período de 16 días, y a dos porcentajes promedio de humedad relativa diferentes: 68% (+/-8,1) y 88% (+/-10,4). se hicieron mediciones y análisis de variables fisiológicas y físicoquímicas a los frutos antes y después del tratamiento de frío, cada dos días, por un período de 18 días en condiciones simuladas de transporte y almacenamiento. se concluyó, en general, que los frutos de uchuva presentan un comportamiento climatérico con respecto a su patrón respiratorio, cuyo pico fue prematuro para las uchuvas sin cáliz con respecto a los frutos con cáliz y presentándose a su vez una madurez temprana para los frutos desinfectados según su intensidad respiratoria. para las demás variables no se observaron diferencias significativas generales o frecuentes: el comportamiento de las variables peso fresco y seco muestran una tendencia a disminuir con el tiempo para todos los tratamientos. los valores de ph tendieron a aumentar con respecto al tiempo en todos los tratamientos, similar al comportamiento de grados brix y acidez titulable. el índice de madurez, por su parte, tendió a aumentar con el tiempo. palabras clave: temperatura, desinfección, intensidad respiratoria, ceratitis capitata. abstract: the effects of a proposed chilling treatment for controlling ceratitis capitata fruit-fly on cape gooseberry fruit were evaluated; the aforementioned pest is restricted within the usa. fruit with and without calyx, some previously disinfected with a 100 ppm sodium hypochlorite solution (consisting of 6.25% available chlorine) and some having no calyx and no kind of disinfection were treated at an average 1.5° c (+/-0.65) temperature for 16 days. physical, chemical and physiological characteristics were measured and analysed before and after quarantine treatment and each two days for 18 days during which some transport and storage temperature conditions were simulated. it was concluded that cape gooseberry fruit generally presented climatic behaviour related to their respiratory pattern; this peaked earlier in fruit without calyx than in fruit with calyx; earlier ripening occurred in disinfected fruit according to respiratory intensity. no frequent or generally significant differences were presented for the other variables. fresh and dry weight variable behaviour tended to decrease with time for all treatments; ph values tended to increase with time, as occurs with solid soluble values and titratable acidity. the maturity index rose as time lengthened. key words: temperature, disinfection, respiration intensity, ceratitis capitata. agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 147-159 agronomía colombiana 148 vol. 22 · no. 2 introducción la uchuva (physalis peruviana l.) es originaria de los andes suramericanos, pertenece a la familia de las solanáceas y es la especie más conocida del género physalis (cci, 2002). en colombia se cultiva entre los 1.800 y los 2.800 m.s.n.m. (flórez et al., 2000), en los departamentos de cundinamarca, boyacá, antioquia, nariño, cauca, huila, magdalena y tolima, con un total de 814 ha cultivadas para el año 2000, presentándose 80% de la producción en el departamento de cundinamarca, especialmente en la zona del sumapaz (cci, 2002). los frutos son bayas carnosas y globosas, cubiertas por un cáliz de cinco sépalos, que lo protegen de condiciones adversas y se desarrollan durante unos 60 a 80 días (almanza y espinosa, 1995). según las condiciones de crecimiento, presenta un diámetro entre 1,25 y 2,5 cm y pesa entre 4 y 10 g (flórez et al., 2000). el período útil de producción de la planta es de 9 a 11 meses desde el momento de la primera cosecha (cci, 2002). el fruto de la uchuva presenta un comportamiento climatérico con respecto a su patrón respiratorio; los valores máximos de respiración (pico climatérico) se encuentran a los 64 días después de floración en las condiciones de san raimundo (municipio de silvana) y su madurez fisiológica se da en el día 56 (castañeda y paredes, 2003). cuando los frutos se separan del árbol, se mantienen viables durante un tiempo determinado por la especie, el cultivar y las condiciones de almacenamiento. así mismo, la duración en poscosecha está en función de la composición, resistencia al ataque por hongos y bacterias, y de condiciones externas de temperatura y niveles de varios gases en el ambiente (haard y salunkhe, 1980). colombia se ha posicionado gradualmente en el mundo como uno de los más importantes países exportadores de uchuva por su exquisita calidad, la que lo ubica por encima de sudáfrica, kenia, zimbabwe y varios países americanos (angulo, 2003). actualmente se está trabajando fuertemente para lograr la admisibilidad e incursión del producto en el mercado de algunos países con amplia opción de demanda, como estados unidos (cci, 2002), y el cual, según criterios de algunas empresas exportadoras, promete un mercado de dimensiones importantes que puede sobrepasar hasta cinco veces al de europa. el servicio de inspección y sanidad animal y vegetal (aphis) del departamento de agricultura de los estados unidos (usda), proporciona información sobre reglamentos que rigen el ingreso de productos extranjeros a los estados unidos y viceversa; casi todos los productos vegetales necesitan de un permiso para ingresar a este país (mcgregor, s.f.), e incluso la comercialización de algunos de ellos solo es posible si se cumplen algunos requerimientos, como tratamientos cuarentenarios que aseguren un excelente estado fitosanitario del producto, en respuesta a que la presencia de cualquier insecto o enfermedad de acceso restringido a los estados unidos traería como consecuencia la posible interrupción del proceso de exportación mientras se toman medidas de control necesarias. paull (1990), se refiere a que una de las diferencias relevantes entre frutos de climas templados y frutos tropicales, es la necesidad de someter a estos últimos a tratamientos cuarentenarios si su destino es el mercado internacional, considerando los problemas de mosca de la fruta. el programa plant protection and quarantine (ppq) del aphis, adscrito al departamento de agricultura de los estados unidos (usda), se encarga de mitigar las introducciones e impactos adversos de especies invasivas (plantas y animales) que alteren el ecosistema estadounidense, asegurando un control efectivo del problema (usda-aphis, 1999). este programa ha planteado un tratamiento cuarentenario de frío para el control de la mosca de la fruta ceratitis capitata l. en frutos de uchuva, debido a que este insecto ha sido erradicado en los estados unidos, en donde en la actualidad no existen zonas o áreas afectadas por la plaga en mención; además, es uno de los insectos más nocivos en numerosos frutos y vegetales y causante de grandes pérdidas en los cultivos. implantar el tratamiento cuarentenario de frío es imprescindible para la incursión del producto en el mercado estadounidense. el tratamiento propuesto consiste en aplicar una de las siguientes opciones de tiempo y temperatura (tabla 1) a los frutos antes de exportarlos o antes de que lleguen a algún puerto marítimo o aéreo en los estados unidos (usda-aphis, 2002). aphis garantiza la efectividad de estos tratamientos, y está establecido que los parámetros de tiempo y temperatura dados son suficientes para evitar la introductabla 1. tratamientos de frío para ceratitis capitata. opción temperatura días 1 34of (1,10o c) o menos 14 2 35of (1,67o c) o menos 16 3 36of (2,20o c) o menos 18 alvarado et al.: efecto de un tratamiento de frío... 1492004 ción y dispersión de un insecto plaga restringido en los estados unidos (en el caso de uchuva, ceratitis capitata). por lo anterior, se hace imprescindible evaluar sus efectos sobre la calidad de los frutos así como su duración post-tratamiento (transporte, anaquel y consumo final), y determinar entonces la viabilidad y potencialidad de exportación del producto hacia los estados unidos, ya que se debe garantizar la calidad de los frutos hasta llegar a manos del consumidor. convencionalmente las exportaciones de uchuva hacia europa se han llevado a cabo utilizando frutos con cáliz, el cual, según fischer et al. (1997), protege al fruto durante el cultivo de la radiación y de problemas fitosanitarios, además de la protección mecánica. después de la cosecha el cáliz provee a los frutos protección contra patógenos y maltrato ofreciendo una prolongación en vida poscosecha, importante con relación a frutos sin cáliz. el objetivo del presente trabajo fue la evaluación de las características físico-químicas y la respiración de frutos de uchuva con y sin cáliz, con y sin desinfectarlos superficialmente, después de someterlos a un tratamiento de frío bajo dos condiciones de humedad relativa. materiales y métodos el estudio se llevó a cabo en el laboratorio de fisiología vegetal de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. el ensayo se planeó con el fin de analizar los efectos de la opción 2 del tratamiento de frío propuesto por aphis (1,67o c/35o f por 16 días) sobre la calidad y vida útil de frutos de uchuva. es importante tener en cuenta que la maduración de los frutos ocurre en un estrecho rango de temperatura (entre 10 y 25o c); una disminución de 10o c trae consigo una reducción en la velocidad de las reacciones aproximadamente a la mitad (wills et al., 1998). se manejaron dos porcentajes de humedad relativa, 68% y 88%, durante el período del tratamiento de frío (16 días), para establecer si uno de los dos influía en una mejor calidad y vida útil del producto. se hicieron pruebas a variables fisiológicas y fisicoquímicas que se relacionan con la vida poscosecha del producto. se utilizaron 70 kg de frutos para el ensayo, provenientes de varias zonas de cundinamarca, en especial de la sabana de bogotá, adquiridos por una compañía exportadora de frutos. la selección que se hizo sobre cada fruto fue rigurosa, evitando usar frutos con algún problema físico o fitosanitario; además, se seleccionaron cuidadosamente frutos uniformes, rechazando aquellos con tamaños extremos (muy grandes o muy pequeños) y con índices de madurez inapropiados (se utilizaron frutos con estado de madurez 3 y 4 según color, conforme a la norma técnica colombiana ntc 4580 de icontec, 1999). según alique y zamorano (2000), el grado de madurez de recolección debe contribuir a que el fruto presente las mejores características de calidad, para su manipulación, transporte y comercialización. frutos con cáliz se utilizaron frutos seleccionados, tipo exportación, teniendo en cuenta el estado y apariencia del fruto y del cáliz, el cual se secó previamente. según la uniformidad del producto, se empacaron en canastillas cuadradas, convencionales, debidamente cubiertas con láminas de polipropileno y bandas elásticas (en cada canastilla se pusieron solo frutos homogéneos en características del fruto y del cáliz). se empacaron 200 canastillas, cada una con 100 g de uchuvas, en cajas de cartón (12 canastillas por caja), que se utilizan regularmente en la comercialización de frutas exóticas. frutos sin cáliz la selección de frutos sin cáliz fue muy rigurosa, teniendo en cuenta su mayor susceptibilidad a efectos externos, sobre todo si se piensa en el almacenamiento durante un periodo relativamente prolongado. la mitad de los frutos seleccionados fueron desinfectados superficialmente por inmersión durante 30 seg en una dilución de 100 ppm de hipoclorito de sodio compuesto por cloro disponible al 6,25% y posteriormente se enjuagaron con agua potable. luego se procedió a secarlos al aire libre bajo la sombra. las uchuvas sin cáliz se empacaron en 200 estuches de pet (polímero sintético), logrando una muestra homogénea en cada uno de ellos (se pusieron 225 g de frutos uniformes en tamaño y color en cada uno); 100 de los estuches contenían uchuvas sin desinfección ni lavado y 100 contenían uchuvas tratadas con hipoclorito de sodio, como se mencionó anteriormente. los estuches fueron puestos en cajas de cartón, similares a las utilizadas para empacar las uchuvas con cáliz. agronomía colombiana 150 vol. 22 · no. 2 todas las cajas se llevaron a dos cámaras de almacenamiento, especiales para proveer las condiciones requeridas para el ensayo. el tratamiento cuarentenario de frío no se debe interrumpir, porque el período de tiempo del tratamiento debe ser incesante hasta su culminación; por esta razón, las cámaras permanecieron cerradas y clausuradas hasta finalizado el período de tratamiento de frío (16 días). la temperatura se ajustó a un promedio de 1,5o c (+/-0,65) para ambas cámaras, en tanto que el porcentaje de humedad relativa (hr) en la cámara 1 fue de 88% (+/-10,4) y de 68% (+/-8,1) en la cámara 2. los tratamientos analizados en este ensayo se dieron de la siguiente manera: • tratamiento 1: frutos con cáliz, sometidos a una temperatura promedio de 1,5o c y hr 88% durante el tratamiento de frío. • tratamiento 2: frutos con cáliz, sometidos a una temperatura promedio de 1,5o c y hr 68% durante el tratamiento de frío. • tratamiento 3: frutos sin cáliz, sometidos a una temperatura promedio de 1,5o c y hr 88% durante el tratamiento de frío, sin ningún tratamiento de lavado o desinfección previo al empaque. • tratamiento 4: frutos sin cáliz, sometidos a una temperatura promedio de 1,5o c y hr 68% durante el tratamiento de frío, sin ningún tratamiento de lavado o desinfección previo al empaque. • tratamiento 5: frutos sin cáliz, sometidos a una temperatura promedio de 1,5o c y hr 88% durante el tratamiento de frío, tratados con hipoclorito de sodio como método de desinfección previo al empaque. • tratamiento 6: frutos sin cáliz, sometidos a una temperatura promedio de 1,5o c y hr 68% durante el tratamiento de frío, tratados con hipoclorito de sodio como método de desinfección previo al empaque. con el fin de establecer si al menos uno de los anteriores tratamientos presenta diferencias frente a los otros durante el proceso de exportación, se hizo una simulación de transporte y almacenamiento en donde la totalidad de los frutos (los 6 tratamientos) fueron sometidos a las siguientes condiciones de temperatura (información suministrada por una aerolínea encargada del transporte aéreo de productos exóticos y flores y por dos supermercados en canadá (tifco toronto international farms, s.f. y emperor specialty foods ltd., s.f.): • 36 horas en cuarto frío a 3o c • 8 horas a temperatura de 12o c • 48 horas en avión a 2o c • 8 horas a temperatura de 12o c • cuarto frío en almacén a 3o c durante el tiempo restante (13 días) la humedad relativa promedio para la totalidad de los tratamientos en la simulación de transporte y almacenamiento fue de 80%. variables medidas antes de iniciar el tratamiento cuarentenario se introdujo un higrotermógrafo electrónico (datalogger 175, marca testo) previamente calibrado en cada una de las cámaras, para registrar los datos de temperatura y humedad. no se registraron datos de temperatura interna del fruto, debido a la no disponibilidad de un equipo apto para dichas medidas. se hicieron análisis de frutos de cada tratamiento (tres réplicas por tratamiento) el día antes de someter los frutos al tratamiento de frío (día 0), el último día del tratamiento cuarentenario (día 16), y posteriormente cada dos días, por un período de 18 días (hasta el día 34), estimado como simulación de transporte y comercialización, en las condiciones anteriormente mencionadas. las variables medidas que permitieron el análisis de la calidad de los frutos fueron: intensidad respiratoria: se hizo mediante análisis de producción de co 2 en un cromatógrafo de gases marca hewlett packard 5890 con columna super-qplot (30 m x 0,53 mm) fase estacionaria carbosieve s-ii, equipado con detector de conductividad térmica (tcd) y usando helio como gas de arrastre; se inyectó al equipo una muestra de gas de 1 cm3 (1 ml) proveniente de 100 g de frutos de cada réplica de tratamiento, introducidos durante una hora en cámaras de respiración. ph: se hicieron mediciones de ph a 10 ml de jugo de uchuva, con un potenciómetro previamente calibrado con soluciones buffer de ph 7,0 y 4,0. acidez titulable (at): mediante cálculos con datos de volumen de naoh 0,097 n, incorporado en 5 g de jugo de frutos con 3 gotas de fenoftaleína en una titulación potenciométrica (hasta ph de 8,2) en 5 g de jugo de frutos de uchuva. la at se obtiene de la siguiente fórmula según landwehr y torres (1995): alvarado et al.: efecto de un tratamiento de frío... 1512004 % acidez = (a*b*c*100)/d en donde: a = vol. naoh incorporado; b = normalidad naoh (0,097 meq∙ml-1); c = peso equivalente expresado en g de ácido predominante en el fruto (ácido cítrico 0,064 g∙meq-1); d = peso en g de muestra utilizada (5 g). sólidos solubles totales (sst): se hicieron mediciones en grados brix mediante un refractómetro digital marca techniquip, referencia brixstix. peso fresco: pesaje de 20 frutos de características uniformes, seleccionados antes de someter los frutos al tratamiento cuarentenario. cabe anotar que en el peso fresco de los frutos sin pelar no se incluyó el peso del cáliz. peso seco: peso de las muestras de peso fresco después de introducirlas en una estufa a 90o c durante 24 a 36 horas. índice de madurez: relación entre los sólidos solubles totales y la acidez titulable. color: según tabla de color de la royal horticultural society (rhs), londres; los colores resultantes se llevaron a una forma ordinal, dándoles valores de 1 a 11, donde 1 es el color más suave y 11 el más fuerte. esto con el fin de introducirlos a un análisis estadístico no paramétrico. diseño experimental el diseño de experimentos que se planeó y adaptó al ensayo es un diseño completamente al azar, con 6 tratamientos, dentro de los cuales se encuentran dos testigos (frutos con cáliz sometidos a hr de 68% y hr de 88% durante el tratamiento cuarentenario); se efectuaron tres réplicas por tratamiento. fueron hechas comparaciones múltiples ortogonales con una confiabilidad de 95% (probabilidad de 0,05%) para determinar los efectos de cáliz, desinfectante (hipoclorito de sodio) y porcentaje de humedad relativa. debido a las interacciones entre variables independientes (presencia o ausencia de cáliz, efecto de desinfectante y hr), los análisis estadísticos se hicieron para cada día de las evaluaciones del ensayo. para la variable color se implementó una estadística no paramétrica para dca (kruskal wallis), llevando los colores a valores ordinales. el comportamiento general de los tratamientos se evaluó con respecto a la gráfica proveniente de los promedios de los resultados de los análisis hechos a cada una de las variables y a las diferencias significativas que se presentaron en estas según los análisis estadísticos en cada tratamiento, a lo largo del ensayo; se analizaron principalmente los resultados estadísticos de días importantes, como los días 16 (después del tratamiento de frío) y 34 (día de finalización del ensayo). como se mencionó anteriormente, los análisis estadísticos se hicieron para todas las variables evaluadas durante la totalidad del ensayo. así mismo, se quiso observar qué tan útil puede resultar la labor de desinfección superficial, que trae como consecuencia la remoción de gran parte de la resina terpénica que se produce en el tejido glandular ubicado en la base interior del cáliz, resina que recubre el fruto y que puede poseer propiedades de protección (valencia, 1985). cabe anotar que durante las operaciones de limpieza y lavado de los productos se pueden presentar pérdidas de compuestos (como la resina terpénica que recubre el fruto en el caso de uchuva), las cuales se acentúan con la prolongación de la acción del agua, sobre todo cuando se emplean métodos inadecuados en estas operaciones. estas labores pueden repercutir en un decremento de la calidad del producto (riaño, 1996). es relevante observar la presencia de cáliz, puesto que éste proporciona a los frutos, después de la recolección en cultivo, propiedades de protección contra efectos ambientales adversos y retraso de la madurez (cci, 2002). resultados y discusión antes de someter los frutos al tratamiento de frío (día 0) fueron hechos los análisis de laboratorio indicados para determinar las características físico-químicas iniciales de los frutos. 16 días después, al abrir las cámaras en donde se hizo el tratamiento, se revisaron los datos registrados por los higrotermógrafos. a partir de este momento se continuó con los estudios de laboratorio cada dos días y por un período de 18 días. es decir, que la totalidad del ensayo se llevó a cabo en 34 días, incluyendo estos 16 días de tratamiento de frío y 18 días de simulación de transporte y almacenamiento. después de los análisis, se puede señalar que los frutos soportan el tratamiento cuarentenario aplicado sin sufrir visibles alteraciones. en el caso de los frutos con cáliz, no se agronomía colombiana 152 vol. 22 · no. 2 observaron daños físicos en el cáliz, mostrando este una apariencia adecuada. los frutos sin cáliz tampoco presentaron daños evidentes y visualmente no exhibieron diferencias entre sí. ph en la figura 1 se puede observar que para los días del ensayo el ph presentó una tendencia a aumentar de forma similar en todos los tratamientos a lo largo del ensayo. los frutos de uchuva y en general todos los frutos, se tornaron menos ácidos con el transcurso del tiempo, debido a la utilización de ácidos orgánicos como sustrato respiratorio y como esqueletos de carbono para la síntesis de nuevos compuestos durante la maduración (kays,1997). estadísticamente se expresó que para la mayoría de días evaluados no se presentó efecto de hr sobre el comportamiento de los tratamientos a la variable ph, comparable con lo que se observa en la gráfica; para los días 16 y 34 no hubo diferencias significativas entre tratamientos. en la variable presencia o ausencia de cáliz, el ph no presentó diferencias significativas entre tratamientos en los días evaluados a lo largo del ensayo. el comportamiento de todos los tratamientos, tanto con como sin cáliz, fue similar en cuanto a esta variable. en la mayoría de días el ph no resultó afectado por la presencia o ausencia de tratamiento de desinfección. sin embargo, en el día 16 se presentaron figura 1. comportamiento de ph antes y después del tratamiento cuarentenario y durante la simulación de transporte y almacenamiento. diferencias significativas entre tratamientos de frutos tratados con hipoclorito de sodio y sin tratar, siendo mayor el ph en las uchuvas sin tratar. esto puede deberse a la remoción de la cera natural que recubre el fruto con el uso de hipoclorito de sodio. según la figura y el comportamiento general de los valores en el análisis estadístico, no se puede concluir un efecto de cáliz, de desinfectante y de humedad relativa determinante sobre los tratamientos. sólidos solubles totales (sst) la madurez se refleja, entre otros, en el comportamiento de los sólidos solubles totales o grados brix. según fischer y martínez (1999), el contenido de sólidos solubles totales está constituido por 80 a 95% de azúcares. la medida de sólidos solubles totales se encuentra asociada con los azúcares disueltos en el jugo celular. el aumento de azúcares es producto de la hidrólisis de almidón y/o síntesis de sacarosa, y de oxidación de ácidos, consumidos en la respiración (desdoblamiento de sustancias de reserva) (hernández, 2001). en la figura 2 se observa una tendencia al aumento de los valores de sólidos solubles totales para todos los tratamientos, indicando un descenso en los valores del día 16 debido probablemente a que las bajas temperaturas del tratamiento de frío han frenado el metabolismo y consecuentemente la síntesis de azúcares, y al uso de los existentes inicialmente en otros procesos. en el intervalo entre los días 20 y 26, coincidente con la época de picos climatéricos (ver figura 7), se presentó un descenso en el aumento de sólidos solubles; según wills et al. (1998), esto se puede atribuir a que cuando la intensidad respiratoria aumenta, los sólidos solubles disminuyen debido a que una parte de los azúcares está siendo utilizada en el proceso respiratorio, aunque cabe anotar que muchas veces la síntesis de azúcares es mayor a la gastada en respiración. los resultados del análisis estadístico no presentaron diferencias significativas para la mayor parte de los días. para los días 16 y 34 no se presentaron diferencias significaalvarado et al.: efecto de un tratamiento de frío... 1532004 tivas entre tratamientos en cuanto a hr. no se observan resultados estadísticos que expresen diferencias significativas causadas por la presencia o ausencia de cáliz en los días 16 (después del tratamiento de frío) y 34 (al finalizar el ensayo), así como en la mayoría de días evaluados. en general, no se puede divulgar un efecto del desinfectante sobre los sólidos solubles. acidez titulable generalmente se considera que la acidez decrece al avanzar el proceso de maduración. los ácidos orgánicos son sustratos utilizados durante la respiración, por lo que la maduración supone un descenso en la acidez (guzmán y segura, 1989). la figura 3 revela esta clara tendencia a disminuir con el tiempo. en general, no se observan comportamientos diferentes entre tratamientos debido a efectos de hr. se presentaron diferencias significativas en el día 34 entre los frutos con cáliz sometidos durante el tratamiento de frío a hr de 88% y 68%, siendo mayores los valores de acidez titulable para los frutos que se sometieron a 68% de hr. a su vez, se presentaron diferencias altamente significativas entre tratamientos de frutos desinfectados, siendo mayores los valores de at para los frutos que fueron tratados con hr de 68% durante el tratamiento de frío. esto puede deberse a que los porcentajes altos de hr prestan un ambiente apto para microorganismos que pueden incidir de cierta forma en la aceleración de la maduración de los frutos. para los días importantes del estudio, día 16 (después del tratamiento de frío) y día 34 (al finalizar el ensayo), no se presentaron diferencias significativas entre tratamientos de frutos con y sin cáliz, frutos desinfectados superficialmente y sin desinfección. figura 2. comportamiento de sólidos solubles totales antes y después del tratamiento cuarentenario y durante la simulación de transporte y almacenamiento. figura 3. comportamiento de acidez titulable antes y después del tratamiento cuarentenario y durante la simulación de transporte y almacenamiento. índice de madurez (im) la madurez ha sido definida como la transición entre el crecimiento y desarrollo a la senescencia (brady, 1987). la maduración se caracteriza por una serie de transformaciones químicas que determinan cambios de sabor, consistencia, color y aroma (landwehr y torres, 1995). algunos de estos cambios pueden ser detectados porque se observan o analizan transformaciones en pigmentos, agronomía colombiana 154 vol. 22 · no. 2 pectinas, carbohidratos, ácidos, taninos, etc. finalmente se llega a un estado de desorganización y muerte de las células (wills et al., 1998). de acuerdo con hernández (2001), los frutos con patrón respiratorio climatérico, durante el máximo respiratorio desdoblan de manera rápida sus reservas (ácidos orgánicos), como respuesta al incremento de su metabolismo, y en consecuencia el im (sst/at) aumenta. la figura de índice de madurez (figura 4) muestra una tendencia al incremento, como sucede normalmente. analizando los resultados estadísticos para los días evaluados en cuanto a efecto de humedad relativa sobre los tratamientos, se puede expresar que en general se presentó un comportamiento similar entre frutos sometidos a hr de 88% y 68% después del tratamiento de frío hasta la culminación del ensayo. sin embargo, el efecto de la hr es evidente en las diferencias altamente significativas que se presentan dentro de los tratamientos de frutos con cáliz durante el día 34 (último día del ensayo), mostrándose un im mayor para los frutos sometidos a hr de 88% durante el tratamiento de frío. el efecto de humedad relativa también se manifestó en las diferencias significativas para el día 34, en cuanto al comportamiento de los tratamientos de frutos desinfectados (presentándose valores más elevados de im en las uchuvas sometidas a hr de 68% durante el tratamiento de frío) y sin desinfectar (presentándose los mayores valores de im en los frutos sometidos a hr de 68%). esto se debe posiblemente a que los frutos sometidos a hr bajas pierden mayor cantidad de agua en procesos de transpiración y, consecuentemente, se acelera el proceso de maduración. para la mayoría de días evaluados del ensayo, no se observaron diferencias significativas que comprometan el efecto del cáliz sobre el índice de madurez. no obstante, se presentaron diferencias significativas en el día 34, cuando los valores de im son mayores significativamente para los frutos con cáliz que para los frutos sin cáliz. en general, los resultados del efecto de presencia o ausencia de cáliz sobre el índice de madurez no hacen alusión a la conducta esperada de que los frutos sin cáliz tienden a madurar precozmente con relación a los frutos con cáliz. a su vez, esto tampoco se observa en las variables de sólidos solubles y acidez titulable, cuya relación da como resultado el índice de madurez. para ningún día del ensayo se presentaron diferencias significativas en cuanto a efectos del desinfectante sobre el índice de madurez. color la alteración de color de los frutos involucra la desnaturalización de la clorofila, así como la síntesis o desenmascare de otros pigmentos como carotenoides y antocianinas, entre otros (kays, 1997). el cambio de color en muchas frutas es comúnmente usado como índice de madurez y aunque el ojo humano es poco capaz de aportar una buena evaluación de un solo color, es extremadamente sensible a sus diferencias (kader 1992). la determinación de los colores en este ensayo presentó 11 colores diferentes, según la tabla de color de la rhs, siendo no. 23 colores claros y no. 26 colores oscuros y colores intensos y c colores tenues, como se observa en la tabla 2. como era de esperarse, los colores más suaves (pertenecientes a los grupos amarillo-naranja y naranja) se presentaron en los primeros días del ensayo, y los colores más fuertes del grupo naranja se vieron en los últimos días del ensayo. es decir, ocurrió un cambio evidente de color a medida que el proceso de maduración avanzaba. se concluye entonces que debido al proceso de figura 4. comportamiento de índice de madurez (im) antes y después del tratamiento cuarentenario y durante la simulación de transporte y almacenamiento. alvarado et al.: efecto de un tratamiento de frío... 1552004 diarios no se observan efectos de las variables independientes que expresen un comportamiento diferencial de la variable peso fresco para todos los tratamientos. peso seco cuando los frutos hacen parte de la planta acumulan reservas de nutrientes que les aportan la energía necesaria para permanecer vivos después de cosechados. algunos efectos de la de la respiración, incluyen la utilización del sustrato en el producto almacenado, entre otros. la pérdida de este sustrato lleva a una disminución en las reservas de energía dentro del tejido, lo cual hace que diminuya el período de tiempo en que el producto puede mantener su condición de existencia. estas pérdidas traen como consecuencia la disminución de peso fresco y seco. la figura 6 muestra una tendencia negativa del comportamiento de la variable peso seco (aunque menos inclinada que la tendencia de peso fresco) a lo largo del ensayo. se observó que dicho comportamiento es muy similar para todos los tratamientos, a lo largo del ensayo. en general no se presentó un comportamiento diferencial de los tratamientos relacionados con el efecto de hr. no se presentaron diferencias significativas en cuanto a efectos de hr para los días 16 y 34. no se puede concluir que la hr afecta esta variable. podría afirmarse que la presencia del cáliz incide en la disminución de la pérdida de peso, tanto fresco como tabla 2. determinación de color, según tabla de color de rhs. número de color grupo de color 23a, 23b, 23c amarillo-naranja 24a, 24b, 24c naranja 25a, 25b, 25c naranja 26a, 26b naranja maduración, la coloración del fruto, dada principalmente por el pigmento α-caroteno (fischer y martínez, 1999), se intensificó en relación directa con el tiempo. sin embargo, en ningún día evaluado se observaron efectos de variables independientes (hr, presencia o ausencia de cáliz y desinfectante) sobre la variable color, en ningún tratamiento. pérdida de peso fresco una vez cosechado, el producto presenta una tendencia a perder agua. esta pérdida ocurre cuando la presión de vapor de agua del medio externo es menor que la del fruto internamente. el agua, generada por un gradiente entre la atmósfera y el fruto, se mueve a través de una serie de aberturas (estomas, lenticelas), fenómeno conocido como transpiración (riaño, 1996). esta pérdida es irreparable y los frutos tienen que recurrir al contenido poseído en el momento de la transpiración (landwehr y torres, 1995). la pérdida de agua trae como consecuencia una disminución de peso a lo largo del tiempo. la figura 5 muestra que el peso fresco tiende a disminuir en todos los tratamientos, es decir, es evidente la pérdida de peso del fruto a lo largo del ensayo, como ocurre normalmente. estadísticamente, ningún tratamiento en particular pierde más peso que los demás, razón por la cual es evidente que el peso del producto en el momento del empaque es mayor que en el país de destino, cuestión que se debe tener en cuenta en el proceso de exportación. en la figura se observa que el comportamiento general de los tratamientos entre sí es similar a lo largo del ensayo. en los análisis estadísticos figura 5. comportamiento de peso fresco antes y después del tratamiento cuarentenario y durante la simulación de transporte y almacenamiento. agronomía colombiana 156 vol. 22 · no. 2 seco, si se tiene en cuenta que al presentarse menores valores de la intensidad respiratoria (ir) durante el pico climatérico para los frutos con cáliz, ocurre un menor desgaste de sustrato utilizado para la respiración que lo que puede ocurrir en frutos sin cáliz (fischer y lüdders, 1997). se presentaron diferencias para el último día del ensayo (día 34), siendo mayor el peso para los frutos sin cáliz que para los frutos con cáliz. no se puede concluir un efecto del desinfectante sobre la variable peso seco. no hay diferencias significativas en cuanto al efecto de desinfección superficial para los días 16 y 34. intensidad respiratoria el proceso por el cual las reservas nutritivas (almidones y azúcares) se convierten en energía es llamado respiración. a causa de que el resultado final de la actividad respiratoria es el deterioro y la senescencia del producto, es deseable mantener la tasa respiratoria lo más baja posible. para esto, la refrigeración juega un papel importante. la figura 7 muestra un comportamiento típico de fruto climatérico, comparable con lo observado por castañeda y paredes (2003), presentándose valores máximos de respiración (picos climatéricos) entre los días 22 y 26 para todos los tratamientos. según azcón-bieto y talón (2000), en general los frutos que maduran relativamente rápido siguen un comportamiento climatérico, donde normalmente la respiración desciende con lentitud a valores bajos inmediatamente antes del comienzo de la maduración (en este caso visible entre los días 18 y 20), aumenta hasta alcanzar su máximo valor conforme el fruto madura (entre los días 18 y 26) y desciende durante la senescencia (después del día 26). este comportamiento es evidente en las curvas de la ir, donde se presentan valores máximos de respiración o picos climatéricos inicialmente en las uchuvas sin cáliz, tratadas con hipoclorito de sodio como método de desinfección; posteriormente, en uchuvas sin cáliz, sin tratamiento previo de desinfección y, por último, en los testigos. las diferencias significativas en la ir, que se presentaron en los días evaluados, indican claramente el comportamiento de los tratamientos, así como el efecto de las variables independientes sobre los frutos. la hr no ejerció efectos evidentes en la variable ir. solo se observaron diferencias significativas entre tratamientos de frutos desinfectados, exhibiendo valores de ir mayores los frutos desinfectafigura 6. comportamiento de peso seco antes y después del tratamiento cuarentenario y durante la simulación de transporte y almacenamiento. figura 7. comportamiento de intensidad respiratoria (ir) antes y después del tratamiento cuarentenario y durante la simulación de transporte y almacenamiento. alvarado et al.: efecto de un tratamiento de frío... 1572004 dos sometidos a 68% de hr durante el tratamiento de frío. la presencia de cáliz, fue un factor determinante en el comportamiento de los tratamientos. para el día 18 se observaron diferencias altamente significativas entre frutos con cáliz y sin cáliz, siendo más alta la intensidad respiratoria en las uchuvas sin cáliz. para el día 22 son evidentes amplias diferencias entre los frutos con cáliz y los frutos sin cáliz, con ir más alta en las uchuvas sin cáliz que en los frutos con cáliz. durante el día 26 se presentan diferencias altamente significativas entre frutos con y sin cáliz, con más alta ir en los frutos con cáliz. teniendo en cuenta que la tasa de deterioro de los productos agrícolas es generalmente proporcional a la tasa de respiración, la cual es un buen indicador del metabolismo de la planta o de sus partes, se puede afirmar, con base en los resultados, que los frutos sin cáliz comienzan el proceso de maduración más rápidamente que los frutos con cáliz y, por tanto, envejecen mas aceleradamente. para la variable ir se presentaron efectos de desinfectante puntuales pero representativos para el comportamiento de los tratamientos, si se compara con la figura. durante los días 18 y 24 se mostraron diferencias significativas entre los frutos desinfectados y sin desinfectar, exhibiendo una mayor respiración los frutos desinfectados. posteriormente, en el día 26, se presentaron diferencias significativas entre frutos desinfectados y sin desinfectar, con mayores valores de respiración para los frutos sin desinfectar; supuestamente la eliminación de la cera natural pudo haber incrementado la tasa respiratoria. según los anteriores resultados, se puede advertir que el proceso de maduración es más rápido en frutos tratados con desinfectante que en frutos sin previa desinfección. se puede afirmar que en concordancia con las curvas de la ir y los resultados estadísticos, los picos climatéricos o valores máximos de respiración se presentaron entre los días 22 y 26 para todos los tratamientos. el proceso de maduración con respecto al patrón respiratorio se llevó a cabo inicialmente en frutos sin cáliz tratados con desinfectante. los frutos con más alta ir maduran más rápido y son más perecederos. posteriormente se presentaron los picos climatéricos para los frutos sin cáliz y sin previo tratamiento de desinfección, y para los frutos con cáliz. estos últimos presentaron valores de intensidad respiratoria más bajos que el resto de los tratamientos durante el período de pico climatérico (lo que se traduce en un menor deterioro fisiológico). cabe resaltar que en la figura no se observan diferencias abruptas entre el momento de valores máximos de respiración de frutos sin cáliz, sin desinfección y frutos con cáliz. es evidente que la tasa respiratoria es menor para los frutos con cáliz en el momento en que ocurren sus picos climatéricos comparado con los frutos sin cáliz. conclusiones se puede concluir que los frutos soportan de manera adecuada el tratamiento de frío, además de permanecer viables por un buen período de tiempo, y que en su mayoría los tratamientos no presentaron diferencias significativas para el día 16 (día de finalización del tratamiento cuarentenario de frío). los frutos sin cáliz pueden tolerar apropiadamente el proceso de comercialización y mercadeo. sin embargo, se observa que necesitan de un proceso de transporte y comercialización más rápido que los frutos con cáliz, para así garantizar su calidad hasta llegar a manos del consumidor final, si se observa que su comportamiento con respecto a la intensidad respiratoria se traduce en una madurez más rápida que los frutos con cáliz. durante el tratamiento de frío, los frutos poseen una actividad metabólica muy baja, lo cual retarda notablemente los procesos normales que implican un avance en madurez. se concluye, a su vez, que la uchuva presenta un comportamiento climatérico con respecto a su comportamiento respiratorio. los frutos con cáliz expresaron su pico climatérico un poco más tarde que los frutos sin cáliz. a su vez, los frutos sin cáliz con tratamiento de desinfección presentaron su pico climatérico más tempranamente con respecto a los frutos no desinfectados. cabe anotar entonces que puede ser perjudicial retirar la resina o cera natural que recubre el fruto, debido a que esta puede incluso presentar propiedades de repelente contra insectos (fischer et al., 1997). aunque se presentaron diferencias significativas entre tratamientos para algunos días evaluados durante el ensayo, las hr 68% y 88% no parecen presentar un efecto diferencial sobre los frutos; supuestamente la baja temperatura enmascara posibles efectos de la hr sobre el comportamiento poscosecha de la uchuva en este estudio. cabe recordar que estos porcentajes se manejaron en el tratamiento cuarentenario pero no durante la simulación de transporte y almacenamiento, donde el porcentaje de hr fue igual para todos los tratamientos (80%). agronomía colombiana 158 vol. 22 · no. 2 la variable independiente de presencia o ausencia de cáliz parece afectar la intensidad de respiración, debido a que se presentan diferencias significativas entre tratamientos, y se observa entonces una maduración prematura para frutos sin cáliz con respecto a los frutos con cáliz. en el resto de variables dependientes (ph, color, sólidos solubles totales y acidez titulable) la presencia o ausencia de cáliz parece no influir. respecto a la aplicación de desinfectante, se presentan diferencias que muestran en desventaja la práctica de esta labor, como en el caso de las respuestas a la ir de frutos desinfectados con tendencia a madurar más rápidamente que todos los otros tratamientos. es necesario mantener una cadena de frío desde el proceso poscosecha hasta anaquel, para prolongar la vida útil del producto. a su vez, los frutos deben ser de óptima calidad. bibliografía almanza, p. j. y c. j. espinosa. 1995. desarrollo morfológico y análisis físico-químico de frutos de uchuva physalis peruviana para identificar el momento óptimo de cosecha. tesis de posgrado. facultad de agronomía, uptc tunja. 82 p. alique, l. y j. zamorano. 2000. productos vegetales: regulación de los procesos fisiológicos posrecolección. en: aplicación del frío a los alimentos. ediciones mundi-prensa, madrid. pp. 69-104. angulo, r. 2003. frutales exóticos de clima frío. bayer cropscience, bogotá. pp. 27-48. azcón-bieto, j. y m. talón (eds.). 2000. fundamentos de fisiología vegetal. mcgraw-hill/interamericana de españa, madrid. 522 p. brady, c. 1987. fruit ripening. annual review of plant physiology 38, 155-178. castañeda, g. y r. paredes. 2003. estudio del proceso respiratorio, principales ácidos orgánicos, azúcares y algunos cambios físico-químicos en el desarrollo del fruto de uchuva (physalis peruviana). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. cci. 2002. perfil del producto uchuva. revista exótica (bogotá) 13, 1-12. emperor specialty foods ltd. (s.f.). www.emperor_ canada.com fischer, g. y p. lüdders. 1997. developmental changes of carbohydrates in cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits in relation to the calyx and the leaves. agronomía colombiana 14(2), 95-107. fischer, g.; p. lüdders y f. torres. 1997. influencia de la separación del cáliz de la uchuva (physalis peruviana l.) sobre el desarrollo del fruto. revista comalfi 24(1-2), 3-16. fischer, g. y o. martínez. 1999. calidad y madurez de la uchuva (physalis peruviana l.) en relación con la coloración del fruto. agronomía colombiana 16(1-3), 35-39. flórez, v. j., g. fischer y a. sora (eds.). 2000. producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 176 p. guzmán, n. r. y e. segura. 1989. tecnología de frutas y hortalizas. unisur. haard, n. y d. salunke. 1980. postharvest biology and handling of fruits and vegetables. the avi publishing company, westport. 193 p. hernández, m.s. 2001. conservación del fruto de arazá (eugenia stipitata) durante la poscosecha mediante la aplicación de diferentes técnicas. tesis de doctorado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. icontec. 1998. frutas frescas. uchuva: especificaciones. norma técnica colombiana ntc 4580. instituto colombiano de normas técnicas, bogotá. 15 p. kader, a. 1992. postharvest technology of horticultural crops. division of agriculture and natural resources, university of california, davis. 296 p. kays, s. 1997. postharvest physiology of perishable plant products. exon press, georgia. pp. 263-278. landwehr, t. y f. torres. 1995. manejo poscosecha de frutas. instituto universitario juan de castellanos. editorial jotamar, tunja. 233 p. mcgregror, b. s.f. manual de transporte de frutas tropicales. united states department of agriculture (usda). manual de agricultura no. 668. 148 p. paull, r. 1990. heat shock response in field grown, ripening papaya fruit. journal of the american society for horticultural science 115, 623-631. riaño, n. 1996. cambios físicos y químicos asociados al desarrollo del fruto y el potencial de almacenamiento de la alvarado et al.: efecto de un tratamiento de frío... 1592004 manzana anna. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, manizales. tifco toronto international farms. (s.f.). www.tifcocanada.com usda-aphis. 1999. miscellaneous publication no. 1557. plant protection and quarantine. usda-aphis. 2002. proposed rules. federal register 67 (190). october 1st 1990. wills, r., b. mcglasson, d. graham y d. joyce. 1998. postharvest: an introduction to the physiology and handling of fruit, vegetables and ornamentals. unsw press, adelaide. 262 p. valencia, m. l. 1985. anatomía del fruto de la uchuva. acta biológica colombiana 1(2), 63-89. agronomia 26-2 -profe194).indd cabezas y sánchez. efecto de las deficiencias nutricionales... 197 resumen abstract fecha de recepción: 28 de febrero de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 docente investigador, facultad de ingeniería agronómica, universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca), bogotá. mcabezas@udca.edu.co 2 ingeniero agrónomo, universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca), bogotá. efecto de las deficiencias nutricionales en la distribución de la materia seca en plantas de vivero de curuba (passiflora mollissima bailey) effect of nutrient elements deficiencies on the dry matter partitioning in nursery plants of curuba (passiflora mollissima bailey) marco cabezas1 y carlos a. sánchez2 agronomía colombiana 26(2), 197-204, 2008 para confirmar el efecto que tienen las deficiencias de nutrientes minerales mayores en la asignación de la materia seca en órganos vegetativos de passiflora mollissima, se realizó un experimento en condiciones de vivero, mediante la técnica de deficiencia inducida por elemento faltante. se pudo establecer que las deficiencias de n y k reducen en alta proporción el área foliar y la masa de la planta, mientras que las deficiencias de p afectan el patrón de distribución de la biomasa, al favorecer la mayor acumulación en la raíz. en general, las deficiencias de macronutrientes afectan de forma drástica la distribución de la materia seca en los órganos vegetativos de la planta y producen síntomas específicos que pueden servir como indicadores del estado nutricional en condiciones de campo. palabras clave: economía del carbono, síntomas de deficiencia, nutrición mineral. in order to confirm the effect that mineral macronutrient deficiencies have on the dry matter partition in vegetative organs of passiflora mollissima, an experiment was carried out in nursery conditions by means of the induced deficiency technique of lacking element. it was established that nitrogen and potassium deficiencies lessen in high proportion the leaf area and dry matter, whilst the phosphorus deficiency affect the biomass partitioning pattern. that benefits the major carbohydrates accumulation in root. generally, the macronutrient deficiencies affect in drastic form the dry matter partitioning to vegetative organs of the plant and produce specific symptoms that should serve as indicator of a nutritional status in field conditions. key words: carbon economy, deficiency symptoms, mineral nutrition. introducción las plantas crecen y se desarrollan a partir de variables ambientales como temperatura, radiación solar, disponibilidad de agua y disponibilidad de elementos minerales esenciales. uno de los mecanismos que utilizan las plantas para ajustar su metabolismo a la deficiencia de recursos exógenos es la modificación de los patrones de distribución de biomasa, en especial, almacenando reservas en los órganos requeridos para buscar y solventar los recursos limitantes (marschner et al., 1996; yeh et al., 2000). de forma general, las deficiencias de n y p inducen una acumulación de carbohidratos en las hojas, grandes cantidades de c distribuido a las raíces y un incremento en la relación alométrica raíz/parte aérea (gutiérrez colomer et al., 2006). estas mismas deficiencias alteran varios eventos fisiológicos, especialmente la fotosíntesis, el metabolismo de azúcares y la asignación de fotoasimilados entre fuentes y demandas (hermans et al., 2006). en contraste, aunque la acumulación de k y mg en las hojas puede darse como resultado de la deficiencia de estos elementos en el suelo, no se produce incremento del peso seco de las raíces. esto se debe a la disminución de la exportación de sacarosa de las hojas, más que a un efecto en la fotosíntesis por deficiencias de mg y k, aunque sí se observan efectos negativos en la regeneración de pigmentos fotosintéticos, en particular, en las clorofilas (del amor y marcelis, 2004). hermans et al. (2006) propusieron una hipótesis para explicar cómo las deficiencias de n y p afectan el metabolismo de carbohidratos en los brotes y de qué manera se cambia agronomia 26-2 -profe194).indd 197 06/10/2008 19:40:03 198 agron. colomb. 26(2) 2008 la relación de biomasa en la raíz con respecto a la parte aérea. el planteamiento involucra aspectos del transporte de la sacarosa, los cambios en los gastos energéticos para el acondicionamiento de las plantas a las deficiencias de los nutrientes, la actividad de los órganos fuentes y las señales moleculares. de la misma forma, plantearon la explicación del porqué no se incrementa el peso seco de la raíz en condiciones de deficiencia de k y mg y concluyeron que esto se debe una modificación negativa en el transporte de sacarosa en el floema. la reducción de las tasas fotosintéticas en plantas deficientes en n es una consecuencia directa de la acumulación de azúcares, que supera la cantidad necesaria para lograr el equilibrio metabólico entre hojas y órganos demanda (sinclair, 1990; guo et al., 2007). algunos efectos de la deficiencia de n en el desarrollo vegetal parecen estar relacionados con la relación c/n en los tejidos, inducida por la presencia misma de carbohidratos libres. los metabolitos carbonados y la relación c/n regulan la expresión de genes involucrados en la toma y el metabolismo del n, y los nitratos regulan la expresión de muchos genes responsables del metabolismo de los azúcares (hermans et al., 2006; guo et al., 2007). se asume de forma tácita que la expresión génica está relacionada directamente con la cantidad de proteínas presentes en los tejidos, la actividad enzimática y los niveles de metabolitos (sinclair, 1990). las deficiencias de p incrementan las concentraciones de azúcares y almidón en las hojas, pero no siempre en las raíces, hecho que depende en gran medida de la especie involucrada (wang et al., 2002; desnos, 2008). pueden suceder cambios en la expresión génica y en los niveles de proteínas responsables de la fotosíntesis y la producción de azúcares, cuando las plantas son sometidas a deficiencias de p (hermans et al., 2006). las bajas cantidades de fosfato inorgánico en el citosol pueden restringir la síntesis de atp, lo que ocasiona la desactivación de la ribulosa 1, 5-bifosfato carboxilasa oxigenasa (rubisco) o, directamente, su inhibición. el efecto final será un descenso en las tasas de carboxilación y, por tanto, menor cantidad de carbohidratos producidos en la hoja, con la consecuente acumulación de materia seca en las raíces para favorecer la toma de p y así mitigar el efecto ambiental poco favorable (wang et al., 2002). es posible que las deficiencias de s también afecten las cantidades de almidón en las hojas, al estar involucrado en el metabolismo de los aminoácidos azufrados. también tendrá un efecto sobre el metabolismo del n, sobre la actividad enzimática para activar el transporte a corta distancia y, por tanto, podrá afectar las relaciones fuente demanda (scherer, 2001). raese y drake (1995) comprobaron el efecto del ca en el llenado de frutos de perales; este ensayo condujo a definir la importancia del elemento en el llenado de la fruta y la mayor asignación de carbohidratos en los órganos reproductivos. adicionalmente, varios experimentos han valorado positivamente la importancia del ca como elemento clave a la hora de distribuir asimilados, especialmente en los órganos de almacenamiento (lenz, 2000; hanafi y halimah, 2004; hao y papadopoulos, 2004) passiflora mollissima bailey es originaria de los andes americanos; tiene un alto potencial como producto de exportación, un valor nutricional alto y es importante en el manejo integrado de sistemas agrícolas, especialmente en zonas de minifundio, en clima frío y frío moderado. es una especie incluida en la agenda exportadora de colombia y como tal, se debe encontrar las mejores técnicas de cultivo, para ofrecer un producto de alta calidad y con adecuado rendimiento agronómico. se ha determinado que la planta muestra poco grado de confiabilidad, cuando se quiere relacionar los síntomas de deficiencia y el estado nutricional, en especial en la parte foliar; además, es muy poco lo que se sabe de la respuesta de la especie a la fertilización edáfica (alfonso y peña, 2004). el presente trabajo tuvo como fin establecer el efecto de las deficiencias nutricionales en la acumulación y la distribución de la materia seca en plantas de vivero de p. mollissima, cultivada en medio hidropónico, y confrontar los resultados con algunos síntomas visuales producto de las deficiencias inducidas de nutrientes. materiales y métodos el experimento se llevó a cabo en las instalaciones de la unidad investigativa el remanso, de la universidad de ciencias aplicadas y ambientales, en bogotá, bajo condiciones de cubierta plástica tipo invernadero durante seis meses. la temperatura máxima promedio fue 21 °c, mientras que la mínima estuvo en 12 °c y la temperatura media reportada durante el tiempo de experimentación fue 16,5 °c. la humedad relativa fue 78%. tanto temperatura como hr se midieron con un termohidrómetro springfield. la radiación fotosintéticamente activa se midió con un sensor cuántico aqu.par 250, marca licor. el valor promedio de flujo fotónico fotosintético fue de 1.340 μmol·m-2 s-1. el material vegetal empleado se propagó por medio de semilla sexual de frutos provenientes de un lote comercial de agronomia 26-2 -profe194).indd 198 06/10/2008 19:40:03 cabezas y sánchez. efecto de las deficiencias nutricionales... 199 curuba de saboyá (boyacá). la semilla se extrajo mediante el método manual, se lavó y se dejó secar durante 8 días en sombra (delanoy et al., 2006). posteriormente se imbibieron las semillas en agua tibia por una hora y luego se colocaron en bandejas germinadoras de 72 alvéolos. cuando se obtuvo germinación completa, las plántulas con 4 hojas verdaderas desplegadas se sacaron del germinador, se les lavó la raíz con una solución de hipoclorito de calcio al 2%; luego con chorros de agua a presión se eliminaron los residuos del sustrato germinativo, siguiendo el procedimiento usado por capera y leguizamón (1999). previamente se llenaron bolsas plásticas de 10 l de capacidad con vermiculita lavada con agua destilada; en cada bolsa se sembró una planta. durante tres días las plantas se regaron con agua destilada y a partir del día cuarto, se comenzó a aplicar una solución completa hoagland 0,25 m para homogenizar el material en crecimiento y porte. este proceso se realizó durante 4 semanas. a la quinta semana se incrementó la concentración a 0,5 m, la cual se aplicó durante 8 semanas y por 4 semanas más se reacomodó la solución a 1 m. la frecuencia de aplicación fue de dos veces por semana, con una cantidad de 400 ml de solución por bolsa, con base en el procedimiento usado por cereda et al. (1991) y cabezas et al. (2002). para inducir deficiencias nutricionales se empleó la técnica del elemento faltante (capera y leguizamón, 1999). las plantas se aleatorizaron para asignar los tratamientos respectivos. ocho tratamientos se utilizaron para evaluar el efecto de la carencia de n, p, k, ca, mg y s, mientras que se dejó un tratamiento sin aplicación como testigo de prueba y un tratamiento que recibió una fórmula completa de fertilización, solución completa de hoagland 1m, durante todo el desarrollo del ensayo. la unidad experimental fue de 3 plantas y se usaron 4 repeticiones para cada tratamiento, en un diseño completamente aleatorizado. las bolsas se colocaron en mesas de madera a 1 m del suelo y se aislaron mediante el uso de polisombra verde como cortina para evitar la contaminación de polvo. durante 16 semanas después de la inducción de las deficiencias las plantas se regaron con la solución respectiva para cada tratamiento, la cual carecía del respectivo nutriente. 750 ml de solución se aplicó a cada matera dos veces por semana. a medida que pasaba el tiempo, se anotaron los síntomas visibles de las deficiencias nutricionales, se estructuró un registro fotográfico y se midieron algunas variables cuantitativas, como número de hojas, número de ramas y presencia de estructuras reproductivas. al final del ensayo, 32 semanas después del transplante, se utilizó una planta por cada unidad experimental para determinar el área foliar, mediante un planímetro digital cid inc. 2300. las restantes 3 plantas se cosecharon, se separaron los diferentes órganos y se llevaron a secado por 72 h a 105 °c, en el laboratorio de fitotecnia de la universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca), en bogotá. con los datos obtenidos se fabricó el modelo de distribución de materia seca en la curuba sometida a deficiencias inducidas de nutrimentos, mientras que las variables numéricas, como masa seca y área foliar, se sometieron a un análisis clásico de varianza, previa transformación de los datos a y+1 para disminuir el coeficiente de variación. se utilizó la prueba de comparación múltiple de bonfferroni para establecer la diferencia estadística entre promedios (martínez y martínez, 1997). resultados y discusión área foliar las plantas sometidas a deficiencia de n y k presentaron área foliar reducida y estadísticamente diferencias significativas con respecto a aquéllas que fueron tratadas con la solución completa y, a su vez, presentaron diferencias estadísticamente significativas con las plantas que no recibieron solución nutritiva (figura 1). cuando estos dos elementos son restringidos en la solución nutritiva, se produce efecto negativo en la formación de nuevas hojas y en su expansión. en promedio, el área foliar por planta disminuyó en 50% para ambos casos. con un coeficiente de determinación (r2) de 0,87 y de variación de 12,6%, se puede asegurar que las deficiencias de n alteran la nueva formación de hojas y su desarrollo, debido posiblemente a las bajas tasas de producción de aminoácidos y proteínas indispensables en la división y elongación de células. se ha demostrado que la deficiencia de n en plantas superiores afecta el tamaño de las hojas, pero no así su número (kang y van iersel, 2004; ehret et al., 2005), aspecto que se pudo constatar en la presente investigación. las deficiencias de n en plantas de curuba producen clorosis generalizada en las hojas del tercio inferior, absición temprana y lámina foliar reducida, aspectos que contribuyen a afectar negativamente el área foliar total y que coinciden con lo encontrado por yeh y wright (2000) en spathiphyllum, por avilán (2001) en granadilla y por cabezas et al. (2002) en lulo. en cuanto a la deficiencia de k y su efecto sobre la composición y desarrollo foliar, es posible que se deba al control que tiene la planta en cuanto a área de transpiración, debido a que el elemento contribuye a regular la apertura y el cierre estomático, pero; al carecer de él, la planta tenderá agronomia 26-2 -profe194).indd 199 06/10/2008 19:40:04 200 agron. colomb. 26(2) 2008 a minimizar el tamaño de las hojas más que su número, para así disminuir la resistencia de la capa límite de aire y dar mayor efi ciencia al intercambio gaseoso, conceptos bien discutidos por del amor y marcelis (2004). las hojas de las plantas con defi ciencias de k fueron pequeñas y con bordes necrosados, con la lámina foliar más coriácea, respecto a las plantas de control. los resultados mostraron diferencias altamente signifi cativas entre los tratamientos con defi ciencias de ca y s y el tratamiento control, pero no hubo diferencias entre la defi ciencia de n y el testigo absoluto, hecho que clarifi ca la importancia del k en el desarrollo foliar de p. mollissima. las defi ciencias de ca y s no infl uyeron estadísticamente sobre el área foliar individual por planta. es conocido que el ca cuando está defi ciente en los tejidos foliares puede causar quemazones en los bordes de la hoja, pero no afecta su grado de expansión, a diferencia de lo encontrado cuando se presentan defi ciencias de k, según lo expresado por saure (1998). las plantas de curuba que crecieron con defi ciencias de ca presentaron ligeros necrosamientos en los bordes, en especial en la parte terminal, pero esto no infl uyó en el área foliar individual. el p, al estar comprometido de forma directa con la producción de carbohidratos de reserva y de estructura, tiene un efecto negativo cuando su defi ciencia es marcada. al no haber sufi ciente cantidad de p en los tejidos foliares, las tasas de división celular se reducen, las células no son favorecidas con la expansión de sus tejidos y se restringe la brotación aérea. es posible que haya una reacomodación en la distribución de fotoasimilados, que son traslocados en particular a la zona radical, con sacrifi cio de la formación de nuevos brotes foliares y de la misma extensión de la hoja. se ha encontrado que una defi ciencia de p en el suelo afecta también la absorción de n por la raíz, ya que los iones fosfato y amonio deben estar en permanente equilibrio para permitir la regulación del ph en la zona adyacente radical (salt, 2004). una limitada oferta de p afecta la toma de n y, por tanto, la baja expansión de hojas y el pobre desarrollo foliar pueden deberse a esta combinación de efectos. peso seco total la falta de nutrimentos en el crecimiento de p. mollisima causa serias limitaciones en la acumulación de masa en los tejidos (fi gura 2). se evidencia la diferencia altamente significativa entre los tratamientos con deficiencia de cada uno de los macronutrientes y el tratamiento control. también es notable el efecto que tienen las defi ciencias de n y k en el peso seco total de la planta. la defi ciencia de p no mostró diferencias signifi cativas con el tratamiento en el que se fertilizó con solución completa de nutrientes. plantas con defi ciencias de ca no mostraron diferencias estadísticamente signifi cativas con aquéllas que crecieron sin defi ciencia de elementos nutritivos. las defi ciencias de mg evidenciaron algunos problemas en la acumulación de masa, sin ser tan determinantes como las de n y k. la falta de s sí afectó la acumulación de materia seca y presentó diferencias signifi cativas con respecto al control, pero fue superior a la de las plantas que crecieron con defi ciencia de n y de aquellas que sólo fueron regadas con agua. las plantas de curuba sometidas a defi ciencia de n mostraron: disminución en el peso seco, con valores promedio de 58,25%, respecto a las plantas que crecieron en solución completa; hojas cloróticas y un incremento en su senescencia; confi rmando lo planteado por varios autores (clark y richardson 2002; halafi y halimah, 2004; tagliavinia et al., 2005). cuando se presenta defi ciencia de n, se produce acumulación de azúcares y almidón en las hojas y luego comienza un incremento en el transporte de sacarosa a la raíz, como respuesta de la planta a esta condición estresante, tal y como lo describe guo et al. (2007). la producción de fotoasimilados se reduce por efecto de la acumulación de carbohidratos de reserva en la hoja y se afecta la relación c/n, lo que provoca disminución del n empleado para renovar la rubisco y, por ende, limitación del proceso fotosintético. esta situación conlleva la disminución de producción de triosas fosfato, claves para la síntesis de sacarosa; la asignación de azúcares a las hojas se reduce considerablemente y la planta es afectada integralmente en su metabolismo. figura 1. efecto de la deficiencia inducida de nutrimentos en el área foliar por planta de p. mollissima. el testigo corresponde a plantas sin nutrición mineral durante 4 meses y completo, a las que recibieron nutrición completa. promedios con la misma letra no difieren significativamente, según la prueba de bonferroni (p agronomia 26-2 -profe194).indd 200 06/10/2008 19:40:04 cabezas y sánchez. efecto de las deficiencias nutricionales... 201 la anterior consideración, unida a la falta de bases nitrogenadas para activar la división celular y la acción de los genes regulados por la acumulación de carbohidratos, que causan en especial alteraciones en la síntesis de aminoácidos y de glutamato (hermans et al., 2006; guo et al., 2007), darán como resultado retraso en el crecimiento de las plantas y desórdenes en el desarrollo vegetal, aspectos de suma importancia en la producción de fruta. es importante ver cómo la defi ciencia de p no alteró el peso seco total de las plantas, pero, en términos de comportamiento fenológico, se presentaron desórdenes foliares, como disminución en el área de la hoja, color verde intenso en la lámina foliar y entrenudos más cortos. esta sintomatología se explica por la alta concentración de peso seco en el sistema radical, producto de una descompensación en la relación fuente/demanda, explicada más adelante. esta observación es muy distinta a la encontrada en otras especies, como granadilla (avilán, 2001), piña (hanafi y halifah., 2004), rosas (ehret, 2005), cítricos (pestana et al., 2005) y tomate de árbol (pillimue et al., 1998), en las que la defi ciencia de p disminuyó de forma drástica el peso seco total de las plantas. en promedio, se encontró que las plantas de p. mollissima con defi ciencia de k tuvieron 36% menos de peso seco, respecto a las plantas que crecieron sin ninguna defi ciencia nutricional. este dato es idéntico al reportado por del amor y marcellis (2004) en tomate al que se le suprimió el aporte de k en condiciones de hidroponía; esto se relaciona estrechamente con lo encontrado en lulo por cabezas et al. (2002) y en tomate de árbol por clark y richardson seca para p. mollissima cuando crece en condiciones controladas y favorables de agua y nutrientes. a partir de ese modelo, se puede afi rmar que las defi ciencias nutricionales sí afectan a la distribución de fotoasimilados en la curuba. la defi ciencia de p es la que presenta los mayores valores de peso seco radical (tabla 1), hecho que se explica por la respuesta de la planta para tomar el elemento cuando falta en la solución del suelo. según hermans et al. (2006), al existir menos cantidad de p, la planta debe invertir sus figura 2. efecto de las deficiencias nutricionales inducidas en el peso seco individual de plantas de p. mollisima. el testigo corresponde a plantas sin nutrición mineral durante 4 meses y completo, a las que recibieron nutrición completa. promedios seguidos de la misma letra no difieren significativamente, según la prueba de bonferroni (p r2 0,87; cv 19%). figura 3. efecto de las deficiencias nutricionales en los porcentajes de distribución de la biomasa en órganos vegetativos de p. mollissima. el testigo corresponde a plantas sin nutrición mineral durante 4 meses y completo, a las que recibieron nutrición completa. (2002). de igual forma, el peso seco total se afectó considerablemente. si se tiene en cuenta que el k tiene funciones fi siológicas no estructurales en la planta: como activación enzimática, osmoregulación, formación de carbohidratos, ácidos nucleicos y proteínas, fortalecimiento del fl oema y el xilema, así como regulador en los sistemas de transporte a corta y larga distancia; se entiende claramente el descenso de peso seco total en la planta cuando el elemento es escaso o está totalmente ausente. distribución de la materia seca el patrón de distribución de la materia seca en plantas de curuba durante el primer año de crecimiento tiene un alto componente en el sistema radical, superior a 50% del peso seco total (fi gura 3). esta especie es de naturaleza herbácea en sus primeras etapas de desarrollo, para organizar luego su arquitectura en tallos bejucosos pero poco lignifi cados y abundante cantidad de hojas, zarcillos caulinares y, fi nalmente, estructuras reproductivas. en la fi gura 4 se presenta una aproximación al modelo de distribución de la materia agronomia 26-2 -profe194).indd 201 06/10/2008 19:40:05 202 agron. colomb. 26(2) 2008 recursos en una mayor producción de raíces para incrementar el espacio de exploración y así poder contactar los iones fosfato, que, a propósito, son muy poco móviles en la fase de solución. el crecimiento de raíces descompensa el patrón de distribución de carbohidratos, de ahí que se vea poca cantidad de tallos y hojas en plantas con defi ciencia de p. la defi ciencia de p induce además el desarrollo de una alta ramifi cación en el sistema radical, en especial, en la zona superfi cial del suelo, aunque la raíz principal no presenta un marcado desarrollo, en comparación con el tratamiento de nutrición completa. de acuerdo a sinha et al. (2003), la defi ciencia de p también puede afectar el papel del b en la promoción de la división celular, aspecto que provoca una alta ramifi cación de la raíces laterales, pero un bajo desarrollo de la raíz pivotante. este aspecto discrepa con lo expresado por hermans et al. (2006), quienes sostienen que esa respuesta morfológica se debe tal vez a cambios en la composición hormonal, en especial, por la acumulación de auxinas, lo que provoca un incremento en la longitud de raíces. esos cambios hormonales son consistentes con las alteraciones morfológicas de la raíz y con la expresión génica, que involucra la regulación de etileno, citoquininas y auxinas en raíces que crecen en defi ciencias de p. la defi ciencia de k incrementa la acumulación de carbohidratos en las hojas, como respuesta a un descenso en los osmolitos celulares que controlan la apertura y el cierre estomático. a diferencia de la defi ciencia de n y p, la defi ciencia de k no produce incremento de almidones en la hoja, aunque sí se puede acumular sacarosa en el citoplasma, disminuyéndose por tanto la fotosíntesis. al disminuirse el k, se afecta el transporte de sustancias a través del fl oema, razón que explica la poca cantidad de biomasa acumulada en la raíz. en cuanto a la defi ciencia de mg, incrementa la concentración de azúcares y almidones en la hoja, producto de la poca cantidad de clorofi la a y b formada cuando el elemento escasea en los tejidos. los incrementos en la masa radical de algunas plantas sometidas a defi ciencia de mg son el resultado de la pobre y a veces nula partición de asimilados a las hojas jóvenes y a los brotes nuevos, más que a la mayor tasa de acumulación de carbohidratos en la raíz. se debe recordar que el mg no sólo forma parte de las clorofi las, sino que está asociado con el transporte simplástico, hecho que será determinante en la distribución de fotoasimilados a los distintos órganos vegetales, como lo afi rman hao y papadoupolus (2004). si se parte del modelo planteado en la fi gura 3, la relación alométrica entre la parte aérea y la raíz en plantas de figura 4. aproximación al modelo de distribución de materia seca en plantas de p. mollissima en etapa de vivero, sin restricción de nutrientes ni de agua. tabla 1. distribución de la materia seca (g) en órganos vegetativos en plantas de p. mollissima sometidas a deficiencias inducidas de nutrimentos. promedios de 4 repeticiones. órgano vegetativo materia seca (g) tratamiento testigo sin n sin p sin k sin ca sin mg sin s completo tallo 4,10*c 5,90c 19,00ab 18,70ab 22,60ab 18,70ab 15,40b 28,50a hojas 4,33c 8,60bc 12,70b 8,10bc 12,90b 8,70bc 7,30bc 21,80a raíz 14,73c 13,70c 47,50a 21,90bc 35,00ab 38,10ab 26,90bc 31,20ab total 23,16d 28,20cd 79,20a 48,70bc 70,50ab 65,50ab 49,60bc 81,50a * promedios dentro de la misma fila seguidos de la misma letra no difieren significativamente, según prueba de bonferroni (p agronomia 26-2 -profe194).indd 202 06/10/2008 19:40:06 cabezas y sánchez. efecto de las deficiencias nutricionales... 203 curuba de vivero es de 1,6:1 (tabla 29), muy inferior a otras relaciones planteadas en especies menos leñosas, como tomate, piña y plantas ornamentales, pero diferente a la encontrada en uchuva por salazar et al. (2007). parece ser que p. mollissima tiene la tendencia a almacenar grandes cantidades de fotosintatos en la raíz, para luego, cuando así se requiera, translocarlos a otros órganos vitales, como meristemos, flores y frutos. de todas formas, las deficiencias nutricionales y, en especial, las de p, mg y s, afectan en gran medida esta relación, pues se disminuye el contenido de biomasa en los brotes aéreos y en las hojas, para proveer llenado en la raíz. parece ser que este aspecto es bien importante para la producción, pues en condiciones de campo una práctica muy usada es la poda de producción, bastante drástica pero que beneficia las cosechas, tal vez por causa del aporte de fotoasimilados almacenados temporalmente en el sistema radical. este punto debe ser estudiado con mayor profundidad en el futuro. conclusiones la curuba es una planta que acumula grandes cantidades de fotoasimilados en la raíz, pero más aún cuando se presentan deficiencias de p en el medio de crecimiento. esta deficiencia altera posiblemente la distribución de c, para atenuar los daños metabólicos y permitir así la supervivencia en condiciones poco favorables. a diferencia de la deficiencia de p, cuando escasea el k la planta no acumula carbohidratos en la raíz sino que lo hace en la parte aérea. la deficiencia de k es de las más notorias en p. mollissima y puede ser indicativa de una alta necesidad de aplicación de este nutrimento en los programas de fertilización. el n es el elemento que produce las mayores disminuciones el peso seco en p. mollissima, afecta su desarrollo foliar y puede causar pérdidas importantes en las cosechas. en contraste con lo encontrado para otras especies, no afecta tanto la relación parte aérea/raíz, pero no permite el desarrollo de p. mollisima. p. mollisima es una especie que no permite establecer un diagnóstico visual cuando existen deficiencias de nutrimentos, tal vez a causa de su rusticidad y adaptación alta a suelos pobres y ácidos. el conocimiento de la economía del c es una herramienta que facilita la detección de problemas nutricionales y permite hacer correctivos nutricionales eficientes. es recomendable realizar investigaciones en condiciones de campo para incluir las fases reproductivas y su efecto en la distribución de fotoasimilados en la planta de p. mollissima. literatura citada alfonso, b.b. y e.m. peña. 2004. efecto de diferentes programas de nutrición sobre el cultivo de la curuba (passiflora mollisima) variedad tin tin y del híbrido t × mo. trabajo de grado. facultad de ingeniería agronómica, universidad de ciencias aplicadas y ambientales (ucda), bogotá. 98 p. avilán, l. 2001. efectos de la deficiencia de macronutrientes sobre el crecimiento y la composición química de la parcha granadina (passiflora quadrangularis l.) cultivada en soluciones nutritivas. agronomía tropical 24(2), 133-140. cabezas, g.m., t.c. botía y l.m. medina. 2002. determinación de síntomas por deficiencia inducida de nutrimentos en solanum quitoense lamb. y physalis peruviana l. pp. 76-80. en: memorias del 4° seminario de frutales de clima frío moderado, medellín. capera, d. y j. leguizamón. 1999. deficiencias minerales en tangelo mineola, inducidas en condiciones de hidroponía. avance técnico n° 267. centro nacional de investigaciones del café, chinchiná. 8 p. cereda, e., h. grassi y l. de almeida. 1991. disturbios nutricionales en maracuyá dulce (passiflora alata), cultivada en solución nutritiva. pp. 103-106. en: memorias del primer simposio internacional de pasifloras, palmira. clark, c.j. y a.c. richardson. 2002. biomass and mineral nutrient partitioning in a developing tamarillo (cyphomandra betacea) crop. scientia hort. 94, 41-51. del amor, f.m. y l.f. marcelis.2004. regulation of k uptake, water uptake, and growth of tomato during k starvation and recovery. scientia hort. 100, 83-101. delanoy, m., p. van damme, x. scheldeman y j. beltrán. 2006. germination of passiflora mollissima (kunth) l.h. bailey, passiflora tricuspis mast., and passiflora nov sp. seeds. scientia hort. 110, 198-203. tabla 2. relaciones alométricas parte aérea/raíz en plantas de passiflora mollissima sometidas a deficiencia inducida de nutrimentos. tratamiento relación parte aérea/raíz sin n 1,06:1 sin p 0,67:1 sin k 1,22:1 sin ca 1,01:1 sin mg 0,76:1 sin s 0,84:1 completo 1,60:1 agronomia 26-2 -profe194).indd 203 06/10/2008 19:40:06 204 agron. colomb. 26(2) 2008 desnos, t. 2008. root branching responses to phosphate and nitrate. current opinion plant biol. 11, 82-87. ehret, d.l., j.g. menzies y t. helme. 2005. production and quality of greenhouse roses in recirculating nutrient systems. scientia hort. 106, 103-113. guo, s-w., y. zhou, y-x. gao, y. li y q.r. shen. 2007. new insights into the nitrogen form effect on photosynthesis and photorespiration. pedosphere 17(5), 601-610. gutiérrez-colomer, r.p., m.m. gonzalez-real y a. baille. 2006. dry matter production and partitioning in rose (rosa hybrida) flower shoots. scientia hort. 107, 284-291. hanafi, m.m. y a. halimah. 2004. nutrient supply and dry matter partitioning of pineapple cv. josapine on sandy tin tallings. fruits 59, 359-366. hao, x. y a.p. papadopoulos. 2004. effects of calcium and magnesium on plant growth, biomass partitioning, and fruit yield of winter greenhouse tomato. hortscience 39(3), 512-515. hermans, c., j.p. hammond, p.j. white y n. verbruggen . 2006. how do plants respond to nutrient shortage by biomass allocation? trends plant sci. 11(12), 611-617. kang, j.c. y m.w. van iersel. 2004. nutrient solution concentration affects shoot:root ratio, leaf area ratio, and growth of subirrigated salvia (salvia splendens). hortscience 39(1), 49-54. lenz, f. 2000. effects of fruit load on the nutrient uptake and distribution in citrus trees. acta hort. 531, 63-72. marschner, h.e., a. kirkby y i. cakmak. 1996. effect of mineral nutricional status on shoot-root partitioning of photoassimilates and cycling of mineral nutrients. j. exp. bot. 47, 1255-1263. martínez, b.r. y r.n. martínez. 1997. diseño de experimentos. análisis de datos estándar y no estándar. 1ª ed. fondo nacional universitario, bogotá. 480 p. pestana, m., a. de varennes, j. abadía y e. araújo-faria. 2005. differential tolerance to iron deficiency of citrus rootstocks grown in nutrient solution. scientia hort. 104, 25-36. pillimue, a.g., m.n. barrera y h.s. de cantillo. 1988. evaluación de la deficiencia de elementos mayores en plántulas de tomate de árbol (cyphomandra betaceae). acta agronómica 48(3-4), 62-67. raese, j.t. y s.r. drake. 1995. calcium sprays and timing affect fruit, yield, weight, and cork spot of pears. hortscience 30(5), 1037-1039. salazar, m.r., j.w. jones, b. chaves y a. cooman. 2008. a model for the potential production and dry matter distribution of cape gooseberry (physalis peruviana l.). scientia hort. 115 (2), 142-148. salt, d.e. 2004. update on plant ionomics. plant physiol. 136, 2451-2456. saure, m.c. 1998. causes of the tipburn disorder in leaves of vegetables. scientia hort. 76, 131-147. scherer, h.w. 2001. sulphur in crop production. europ. j. agron. 14 81-111. sinclair, t.r. 1990. nitrogen influence on the physiology of crops yield. p. 41-55. en: rabbinge, r. et al. (eds.). theoretical production ecology: reflections and prospects. pudoc, wageningen, the netherlands. sinha, p., b.k. dube y c. chatterjee. 2003. phosphorus stress alters boron metabolism of mustard. comm. soil sci. plant anal. 34 (3,4), 315-326. tagliavini, m., e. baldi, p. lucchi., m. antonelli, g. sorrenti, g. baruzzi y w. faedi. 2005. dynamics of nutrients uptake by strawberry plants (fragaria × ananassa dutch.) grown in soil and soil-less culture. europ. j. agron. 23 (1), 15-25 yeh, d.m., l. lin y c.j. wright. 2000. effects of mineral nutrient deficiencies on leaf development, visual symptoms and shootroot ratio of spathiphyllum. scientia hort. 86, 223-233. wang, y-h., d.f. garvin y l. kochian. 2002. rapid induction of regulatory and transporter genes in response to phosphorus, potassium, and iron deficiencies in tomato roots. evidence for cross talk and root/rhizosphere-mediated signals. plant physiol. 130, 1361-1370. agronomia 26-2 -profe194).indd 204 06/10/2008 19:40:07 fecha de recepción: 18 de febrero de 2010. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 autor de correspondencia. tmosquerav@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 137-146, 2010 la papa es afectada por el oomycete phytophthora infestans (mont.) de bary, que causa la enfermedad conocida en colombia como gota. es la enfermedad más destructiva del cultivo y puede ocasionar la pérdida total del mismo. la gota afecta tanto el follaje como el tubérculo (fig. 1) (bradshaw et al., 2006). la gota causa reducción de 10-15% de la producción global anual. las pérdidas y los costos estimados para el control de la enfermedad exceden anualmente los cinco billones de dólares (park et al., 2009b). en colombia, los fungicidas para el control de gota representan el 6% de los costos de producción total (villarreal et al., fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular posible presencia de un gen r1 en germoplasma de solanum tuberosum grupo phureja possible presence of a gene r1 in germplasm of solanum tuberosum phureja group diana carolina ballesteros1, gustavo gómez1, maría cecilia delgado1, maría fernanda álvarez1, deissy juyó1, david cuéllar1 y teresa mosquera1, 2 introducción la papa, después del trigo y el arroz, constituye el tercer cultivo alimenticio más importante, con una producción mundial de 325 millones de toneladas para 2007 (fao, 2010) y es el principal alimento no cereal en el mundo (park et al., 2009a). este cultivo ocupó el cuarto lugar en la producción agropecuaria colombiana en el año 2003 con 1,9 millones de toneladas (espinal et al., 2005), y el tercer lugar en área sembrada, alrededor de 160.000 ha (villarreal et al., 2007). resumen abstract phytophthora infestans causa la gota, que es la enfermedad en la papa de mayor importancia económica a nivel mundial. la obtención de cultivares resistentes al patógeno es una estrategia necesaria para su control, por lo cual la identificación de genes de resistencia a p. infestans (rpi) es fundamental para apoyar los programas de mejoramiento. la introgresión de rpi desde especies silvestres o nativas dentro de cultivares es una vía para desarrollar cultivares con resistencia. s. phureja tiene notables características culinarias y nutricionales, e igualmente ha sido identificada como una fuente de resistencia a la gota, lo cual la sitúa en una posición de interés desde el punto de vista de recurso genético con fines de mejoramiento. se caracterizaron genotípicamente 88 accesiones de s. phureja con marcadores moleculares tipo scar, el gen r1 de resistencia a p. infestans, el gen candidato staos2 y un marcador tipo caps ligados a loci para resistencia a p. infestans en solanum tuberosum. se presentó polimorfismo en los marcadores prp1 y r1. la amplificación del marcador r1 mostró el alelo de 1.400 pb, característico del gen r1 en 17 accesiones de la colección de s. phureja, lo cual sugiere que estas accesiones posiblemente podrían tener un gen homólogo al gen r1 identificado en s. demissum. phytophthora infestans causes late blight in potato. this disease is the most destructive worldwide. developing cultivars resistant to the pathogen is the most important strategy for its control, so identification of resistance genes (rpi) is fundamental to support breeding programs. introgression of rpi from wild or native species within cultivars can be a good way to develop resistant cultivars. s. phureja has important culinary and nutrional traits and has been identified as a source of resistance to late blight. 88 accessions of s. phureja were genotypically characterized with molecular scar markers, the resistance gene r1 for p. infestans, the candidate gene staos2 and a caps marker linked to loci for resistance to p. infestans in solanum tuberosum. polymorphism was presented in prp1 and r1 markers. the r1 marker amplification showed the 1,400 pb allele, which represents the r1 gene allele in 17 s. phureja accessions suggesting that these accessions could possibly have a homologous gene to the r1 gene identified in s. demissum. palabras clave: phytophthora infestans, resistencia a gota, caracterización molecular, marcadores diagnóstico, solanum phureja. key words: phytophthora infestans, late blight resistance, molecular characterization, diagnostic markers, solanum phureja. revagronomiacol 28(2).indb 137 27/11/2010 12:23:02 p.m. 138 agron. colomb. 28(2) 2010 2007). los fungicidas son el medio más efectivo para el control de la enfermedad, pero producen daño ambiental (ghislain et al., 2001); por tanto, la obtención de cultivares resistentes a gota constituye un criterio fundamental en los programas de mejoramiento genético. la papa criolla pertenece al grupo phureja, es diploide, aunque ghislain et al. (2006) reportaron que algunos materiales de s. phureja exhibieron triploidia y tetraploidia. colombia es el principal productor de papa criolla en latinoamérica (ligarreto y suárez, 2003); también se cultiva en ecuador, bolivia y centroamérica. esta especie presenta periodo vegetativo corto, carece de periodo de reposo del tubérculo y tiene alto valor nutritivo (escallón et al., 2005). s. phureja ha sido identificada como una fuente efectiva de resistencia a gota (estrada, 2004; sliwka et al., 2006; mosquera, 2007; ñústez et al., 2008; sliwka et al., 2010), y dado que presenta otros rasgos de interés agronómico, se le considera un importante recurso para fines de mejoramiento genético. la posibilidad de encontrar en s. phureja genes novedosos de resistencia a p. infestans ha sido ya reportada por sliwka et al. (2006, 2010), quienes identificaron un gen mayor de resistencia, rpi-phu, el cual confiere un amplio espectro de resistencia a gota. este locus fue mapeado en el cromosoma ix. el efecto de este locus sobre resistencia se estimó evaluando la resistencia a nivel de foliolos, de discos de tubérculos y tubérculos completos, durante cinco años. en papa se han descrito dos tipos de resistencia a gota (umaerus y umaerus, 1994). una, la resistencia poligénica o general, se basa especialmente en un locus de efecto mayor para rasgos cuantitativos (qtl, quantitative trait locus) y algunos qtl de efecto menor (constanzo et al., 2005; simko et al., 2006). la otra, es la resistencia de tipo específico, basada en el efecto de genes mayores de resistencia (r) de efecto dominante (gebhardt y valkonen, 2001; bormann et al., 2004). durante la primera mitad del siglo xx se descubrieron once genes r (r1-r11) derivados de la especie s. demissum. algunos de ellos fueron introducidos en papas cultivadas (niederhauser et al., 1954; stewart y bradshaw, 2001). el primer mapeo de un gen para resistencia a p. infestans fue adelantado por leonards-schippers et al. (1994) y posteriormente este gen, el r1, fue clonado y caracterizado (ballvora et al., 2002). este gen mapea en el cromosoma v. otros genes derivados de s. demissum fueron mapeados en diferentes posiciones del genoma. el gen r2 localizó en el cromosoma iv (li et al., 1998). nueve genes r: r3a, r3b y r5 a r11 localizaron en el cromosoma xi (el-kharbotly et al., 1994; huang et al., 2004; huang, 2005; bradshaw et al., 2006). estudios de mapeo fino de r3 revelaron que su resistencia la confieren dos genes fuertemente ligados, r3a y r3b, específicos para diferentes patógenos (huang et al., 2004; huang, 2005). recientemente huang (2005) encontró que los genes r5, r8, r9, r10 y r11 son versiones alélicas del r3. la resistencia de todos los genes r en papas cultivadas, provenientes de s. demissum, ha sido sobrepasada por p. infestans. estos genes r (r1, r2, r3 y r4) son ejemplos de resistencia no durable (malcolmson y black, 1966; umaerus y umaerus, 1994). por esta razón, se plantea que la resistencia parcial conferida por qtl es más durable que la resistencia conferida por genes mayores r (turkensteen, 1993). el problema con resistencia parcial en s. tuberosum está referido a su fuerte correlación con madurez tardía (wastie, 1991). por otra parte, la ubicación de los qtl, con frecuencia, corresponde a regiones con clusters de genes r (grube et al., 2000; gebhardt y valkonen, 2001). tomando en consideración estos hechos, los esfuerzos recientes en la identificación de fuentes de resistencia se han concentrado en genes r que confieran resistencia de amplio espectro, es decir, genes derivados de diversas fuentes silvestres de solanum. por ejemplo, a partir de s. berthaultii, se introgresó el gen rpi-ber mapeado en el cromosoma x (ewing et al., 2000; rauscher et al., 2006). también se presentan genes de resistencia a p. infestans en otras especies, que no se pueden cruzar directamente con s. tuberosum, tales como el rpi1 de s. pinnatisectum en el cromosoma vii (kuhl et al., 2001), el gen rpi-mocl de s. mochiquense en el cromosoma ix (smilde et al., 2005), de figura 1. planta de papa afectada por el oomycete phytophthora infestans. se observa la lesión en follaje y estolones. cortesía: l.e. rodríguez. revagronomiacol 28(2).indb 138 27/11/2010 12:23:05 p.m. 1392010 ballesteros, gómez, delgado, álvarez, juyó, cuéllar y mosquera: posible presencia de un gen r1 en germoplasma de solanum tuberosum... s. bulbocastanum, los genes rb y rpi-blb1 mapearon en el cromosoma viii (naess et al., 2000; song et al., 2003, van der vossen et al., 2003), rpi-blb2 mapeó en el cromosoma vi (van der vossen et al., 2005) y rpi-blb3 mapeó en el cromosoma iv y forma parte de un cluster con r2 y rpi-abpt y un gen parecido a r2 de origen desconocido (park et al., 2005a; park et al., 2005b). los genes rb y rpi-abpt se están utilizando en programas de mejoramiento genético apoyados en hibridación somática y valiéndose de cruzamientos puente (song et al., 2003; park et al., 2005b). los diferentes materiales genéticos de papa poseen genes que contribuyen a generar resistencia a p. infestans, y genes que controlan otros rasgos de interés agronómico; por tanto, la estimación del potencial genético de diversos materiales -como silvestres, clones avanzados de mejoramiento, cultivares y materiales nativoses una vía que puede permitir encontrar genes novedosos. para estimar el potencial genético, se requiere identificar marcadores moleculares diagnóstico. gebhardt y valkonen (2001) presentaron una exhaustiva revisión sobre la organización en el genoma de papa de los genes que controlan resistencia, y consolidaron información para construir un mapa en el que localizaron qtl y genes r, al igual que los marcadores asociados con ellos. estudios posteriores han identificado nuevos marcadores moleculares (gebhardt et al., 2004; pajerowska et al., 2008; pajerowska et al., 2009). estos marcadores fueron identificados en materiales genéticos de s. tuberosum. sin embargo, el fondo genético de s. phureja es diferente (mosquera, 2007), por lo cual se deben realizar análisis para determinar su polimorfismo y su asociación o ligamiento con el carácter de resistencia. un número de loci que confieren resistencia cuantitativa (qrl) y alrededor de 40 genes mayores para resistencia han sido mapeados sobre el mapa molecular de papa (simko et al., 2007). esta investigación tuvo como objetivo evaluar en accesiones de la colección de s. phureja el polimorfismo de marcadores moleculares identificados en estudios previos en s. tuberosum por su ligamiento o asociación con el rasgo de resistencia a p. infestans. materiales y métodos material vegetal en esta investigación se emplearon 88 accesiones de la colección de s. phureja con que cuenta la universidad nacional de colombia (tab. 1). extracción de dna la extracción de dna se realizó a partir de 100 mg de tejido foliar fresco y joven. el tejido se maceró en nitrógeno líquido. se siguió el protocolo suministrado por dneasy tabla 1. accesiones de la colección de s. phureja de la universidad nacional de colombia. accesiones de la colección de s. phureja col2 col27 col56 col96 col125 col4 col30 col57 col98 col126 col5 col31 col59 col99 col127 col6 col32 col62 col100 col128 col7 col33 col63 col101 col129 col8 col34 col65 col102 col131 col9 col35 col66 col104 col135 col11 col37 col69 col106 col136 col13 col38 col72 col109 col137 col14 col40 col73 col112 col138 col16 col41 col74 col113 col141 col17 col42 col76 col114 col142 col19 col43 col79 col117 col143 col20 col45 col83 col119 col144 col21 col51 col87 col122 col145 col23 col52 col89 col123 col186 col24 col53 col94 col124 col47r revagronomiacol 28(2).indb 139 27/11/2010 12:23:05 p.m. 140 agron. colomb. 28(2) 2010 plant mini kit (qiagen inc., valencia, ca). la calidad y pureza del dna se evaluaron con el espectrofotómetro nanodrop® nd-1000 v3.2 (nanodrop technologies, inc., wilmington, de). luego de cuantificar el dna, su concentración se ajustó a 50 ng µl-1. caracterización genotípica se analizaron marcadores moleculares tipo scar (prp1, cosa, gp179, ba47f2), el gen marcador r1, el gen candidato staos2 y un marcador tipo caps (gp21). estos marcadores se seleccionaron porque han sido ligados a loci para resistencia a p. infestans en solanum tuberosum. los marcadores empleados, con excepción de prp1 y staos2, mapean en el hot spot de resistencia a enfermedades localizado en el cromosoma v. se evaluó la presencia/ausencia de fragmentos de tamaños específicos esperados para cada marcador (tab. 2) en los genotipos evaluados. la reacción de pcr para cada uno de los marcadores se realizó con 50 ng de dna genómico. los marcadores r1, cosa, gp179 y ba47f2 fueron amplificados en las siguientes concentraciones: buffer (44,64 mm kcl, 8,92 mm tris-hcl, 15 mm mgcl2 y ph de 8,3) 0,17 mm dntps, 0,59 mm de cada primer, 0,004% bsa, 2,3 mm mgcl2 y una unidad de taq polimerasa (invitrogen corporation, carlsbad, ca). las condiciones para la amplificación fueron: desnaturalización inicial por 2 min a 93°c, 40 ciclos de 45 s a 93°c, 45 s a 55°c, que correspondió a la temperatura de anillamiento, 90 s a 72°c, y un ciclo de extensión final por 10 min a 72°c. la reacción de amplificación para el marcador prp1 se realizó usando: buffer (64,5 mm kcl, 12,9 mm tris-hcl, 15 mm mgcl2 y ph de 8,3); 0,26 mm dntps, 0,4 mm de cada primer, 0,004% bsa, 1,93 mm mgcl2 y una unidad de taq polimerasa (invitrogen corporation). las condiciones para la pcr fueron: desnaturalización inicial por 2 min a 94°c, 40 ciclos de 45 s a 92°c, 45 s a 55°c, correspondiente a la temperatura de anillamiento, 45 s a 72°c, y un ciclo de extensión final por 8 min a 72°c. las mismas concentraciones de buffer, dntp y bsa empleadas para la amplificación del marcador prp1 se usaron para la reacción del marcador staos2. para este marcador se emplearon 0,23 mm de cada primer, 1,43 mm de mgcl2 y una unidad de taq polimerasa (invitrogen corporation). el programa de amplificación seguido fue: desnaturalización inicial por 3 min a 95°c, 35 ciclos de 45 s a 92°c, 40 s a 59°c, 90 s a 72°c, y un ciclo para la extensión final de 10 min a 72°c. la reacción para el marcador gp21 se realizó usando las mismas condiciones del marcador staos2, con excepción de la concentración de cada uno de los primers, la cual fue de 0,6 mm. las condiciones para la pcr fueron: desnaturalización inicial por 2 min a 93°c, 39 ciclos de 45 s a 93°c, 45 s a 55°c, 80 s a 72°c, y un ciclo de extensión final de 8 min a 72°c. para el caps, la secuencia amplificada se digirió de forma sepa rada con las enzi mas alui y r sai (biolabs®, ipswich, ma). las reacciones se llevaron a cabo usando 2 unidades de la enzima respectiva, 1x nebuffer 4 (20  mm  tris-acetato, 50  mm  potasio-acetato, 10 mm magnesio-acetate, 1 mm dithiothreitol y ph 7,9). la reacción de digestión se llevó a cabo a 37°c, durante 2 h, y posteriormente se elevó la temperatura a 67°c para inactivar las enzimas. los productos de amplificación se analizaron en geles de agarosa al 2% y se visualizaron empleando bromuro de etidio. las imágenes se capturaron con el documentador tabla 2. marcadores moleculares basados en pcr empleados para la caracterización genotípica de accesiones de la colección de s. phureja. marcador primer sentido 5' a 3' primer antisentido 5' a 3' tºa1 tipo de marcador tamaño fragmento esperado en pb referencia ba47f2 taaccaacattatcttctttgcc gaatttggagaggggtttgctg 55 scar 650 gebhardt et al., 2004 r1 cactcgtgacatatcctcacta caaccctggcatgccacg 55 gen r1 1.400 ballvora et al., 2002 cosa ctcattcaaaatcagttttgatc gaatgttgaatctttttgtgaaagg 55 scar 210 gebhardt et al., 2004 gp179 ggggggagtgattgtgctgc aatttcagacgagtaggcact 55 scar 570 oberhagemann et al., 1999 prp1 gtgacatgagcacataagtc gcaacttcacttctgccatc 55 scar 250 900 hahn y stitmatter, 1994 gp21/alui cgttggtggcctattagcca gctccaacacggaaggttttc 55 caps 250 450 meksem et al., 1995 gp21/rsai caps 1.100 meksem et al., 1995 staos2 ttgatgttcttccttctttct gcggattttacttccgatcgg 58,2 gen candidato 679 pajerowka et al., 2008 1 tºa, temperatura de anillamiento revagronomiacol 28(2).indb 140 27/11/2010 12:23:06 p.m. 1412010 ballesteros, gómez, delgado, álvarez, juyó, cuéllar y mosquera: posible presencia de un gen r1 en germoplasma de solanum tuberosum... de geles molecular imager® gel doctm xr+ (bio-rad laboratories, philadelphia, pa). los alelos obtenidos se compararon con los esperados y se analizó para cada material su presencia/ausencia y se correlacionaron con datos de evaluación fenotípica. resultados marcador prp1: mostró alelos de tamaños de 250 pb, 550 pb y 850 pb. el alelo marcador prp1250 no estuvo presente en 14 de las 88 accesiones evaluadas (fig. 2). la accesión número col 74 únicamente mostró el alelo de 250 pb. marcador cosa: generó un fragmento monomórfico de aproximadamente 280 pb (fig. 3). en las accesiones evaluadas no se presentó el alelo característico de cosa de 210 pb ligado con el gen r1. fragmento que ha sido asociado con resistencia a p. infestans y madurez tardía en s. tuberosum (gebhardt et al., 2004). marcador gp179: generó fragmentos monomórficos de 550 pb y 1200 pb para todas las accesiones evaluadas (tab. 3). marcador gp21: es un marcador tipo caps (claved amplified polymorphic sequence). la restricción del producto de pcr se realizó con las enzimas alui y rsai. se obtuvieron tres alelos de 1.400 pb, 900 pb y 500 pb con la enzima alui, mientras que con la enzima rsai se obtuvo un fragmento de 1.200 pb, y no se presentó polimorfismo (tab. 3). marcador ba47f2: presentó fragmentos monomórficos de 180 pb, 400 pb y 500 pb. no se presentó el fragmento de tamaño esperado de 650 pb reportado para s. tuberosum (tab. 3). gen marcador r1: la amplificación de este marcador generó algunos productos menores de diferentes tamaños junto con el principal producto, el fragmento de 1.400 pb, el cual se encontró en 17 de las accesiones evaluadas. este fragmento correspondería a un fragmento característico del gen r1 de resistencia, la banda encontrada concuerda con el control positivo ba87d17bacr1 (donado por a. ballvora) (fig. 4). gen que codifica para allene oxide sintasa 2 (staos2): se encuentra localizado en el cromosoma xi. es un gen candidato para resistencia cuantitativa a p. infestans y a la bacteria erwinia carotovora. el alelo de tamaño 679 pb fue ligado al incremento de resistencia. en este estudio se obtuvo un fragmento de 600 pb (fig. 5). los marcadores evaluados, prp1 y r1, presentaron polimorfismo. en el caso del marcador r1, se presentó polimorfismo para diferentes alelos, los cuales fueron designados de acuerdo con el tamaño del fragmento obtenido, así: r11750, r11500, r11400, r11200, r1600, r1300, y r1220 (tab. 3). discusión no se encontró polimorfismo para los marcadores cosa, gp179, gp21 y ba47f2, lo que puede ser debido al fondo genético diferente de s. phureja y a que estos marcadores fueron diseñados para cultivares modernos de s. tuberosum (ghislain et al., 2001). el marcador prp1 mapea en el cromosoma ix; es un importante marcador para identificar resistencia debido a que la infección de papa producida por p. infestans da como resultado la activación de genes que codifican proteínas figura 2. marcador prp1 en accesiones de s. phureja. se observan tres alelos de prp1: 850 pb; 550 pb y 250 pb. se presenta polimorfismo para el alelo de 250 pb. en la parte superior de cada carril se indica el número de la accesión. marcador de peso (mp) de 100 pb. mp 500 pb 1.000 pb 250 pb 2 11 17 42 38 15 52 40 33 14 56 30 62 59 6 51 43 27 20 35 57 revagronomiacol 28(2).indb 141 27/11/2010 12:23:06 p.m. 142 agron. colomb. 28(2) 2010 tabla 3. tamaño de los fragmentos obtenidos y alelos que presentaron polimorfismo en las accesiones de s. phureja. marcador fragmentos esperados en pb fragmentos obtenidos en pb alelos marcadores pb cromosoma ba47f2 650 180-400-500 v r1 1400 220-300-600-1200 220-300-600-1200 v 1400-1500-1750 1400-1500-1750 cosa 210 280 v gp179 500-570 550-1200 v prp1 250-900 250-580-900 250 ix gp21 alui 250-450 1400 900 500 v gp21 rsai 1.100 1.200 v staos2 679 600 xi 1.000 pb 500 pb mp 280 pb 102 109 104 106 83 86 131 129 119 31 2 23 14 66 5 45 cn figura 3. marcador cosa evaluado en accesiones de s. phureja. se observa una banda monomórfica de 280 pb. en la parte superior se muestra el número de la accesión. marcador de peso (mp) de 100 pb. cn, control negativo. figura 4. marcador r1 evaluado en accesiones de s. phureja. se observan las accesiones que presentaron el alelo polimórfico de 220 pb, 300 pb, 1.400 pb, 1.500 pb y 1.750 pb, siendo este alelo asociado con resistencia a p. infestans. el control positivo (pc) corresponde a ba87d17bacr1, el último carril corresponde al control negativo (nc). 20 35 57 1.400 bp m 102 109 104 106 83 86 131 129 119 31 2 23 56 14 66 5 45 pc nc m 500 pb 1.000 pb 300 pb 220 pb 1.500 pb para señales de respuesta, tales como la proteína codificada por el gen prp1-1, el cual codifica para una auxina sensible a glutatión-s-transferasa. en el caso de este gen, la acumulación de mrna derivada de la familia de los genes prp1 es selectivamente inducida por el ataque del patógeno y no en respuesta a estímulos abióticos, a diferencia de la mayoría de otros genes involucrados con señales de respuesta (hahn y strittmatter, 1994). los marcadores gp21 y gp179 se encuentran separados entre sí por una distancia de 3 cm (gebhardt et al., 2004). entre estos dos marcadores se encuentra el gen r1. el marcador gp179 generó dos fragmentos monomórficos de 550 pb y de 1.200 pb. los fragmentos esperados para el marcador gp179 en s. tuberosum son de 500 pb y 570 pb, siendo polimórfico el de 570 pb correlacionado con el gen r1 (gebhardt et al., 2004). en estudios previos realizados por oberhagemann et al. (1999) y mosquera (2007), quienes trabajaron con poblaciones experimentales contrastantes, los primeros autores entre especies silvestres, y el segundo con s. phureja, encontraron también tamaños de fragmentos diferentes a los reportados para s. tuberosum. revagronomiacol 28(2).indb 142 27/11/2010 12:23:08 p.m. 1432010 ballesteros, gómez, delgado, álvarez, juyó, cuéllar y mosquera: posible presencia de un gen r1 en germoplasma de solanum tuberosum... estos resultados pueden significar que es muy diverso el germoplasma del grupo phureja, lo cual puede ser confirmado en el estudio realizado por ghislain et al. (2006), en donde se emplearon marcadores nssr (microsatélites nucleares) como indicadores de ploidía en especies diploides, empleando 128 accesiones de la especie s. phureja y revelando que 25 accesiones de las 128 eran triploides y tetraploides. por otra parte, las diferencias en los fragmentos pueden ser debidas a que este marcador fue diseñado para s. tuberosum y no para s. phureja. el marcador ba47f2 mapea en el intervalo genético gp21gp179, en el cromosoma v (rickert et al., 2003). el marcador ba47f2 se encuentra a una distancia genética de 0,1 cm del locus r1, correspondiendo a una distancia física de aproximadamente 300 kb (ballvora et al., 2002). el fragmento de 650 pb generado por el marcador ba47f2 en s. demisum fue asociado con incremento de resistencia a gota (gebhardt et al., 2004). los materiales genéticos analizados en el presente estudio no amplificaron el fragmento asociado con resistencia a gota. es de señalar que este marcador también se presenta débil en s. tuberosum y algunas veces no amplifica el fragmento esperado. el gen marcador r1 mapea en el cromosoma v; su amplificación mostró varios alelos polimórficos (tab. 3). es necesario evaluar su presencia/ausencia en contraste con evaluaciones fenotípicas de carácter cuantitativo para determinar si la presencia del alelo r11400 se puede asociar con resistencia a gota, y también evaluar los otros alelos polimórficos para este marcador se destaca en los resultados la presencia del alelo marcador r11400, que corresponde con el control positivo para presencia del alelo r1, gen mayor que fue clonado y caracterizado, y que co-localiza con el qtl mayor y más estable mapeado para resistencia a gota (ballvora et al., 2002; bormann et al., 2004; ballvora et al., 2007). un alelo ligado altamente con resistencia a gota y con madurez tardía en s. tuberosum es el alelo cosa210, el cual mapea en el cromosoma v. este alelo marcador está asociado con el gen de resistencia r1. cosa co-segrega con el gen r1, en materiales genéticos que derivan su resistencia de la especie silvestre s. demissum. también se ha encontrado el fragmento cosa en las especies s. dulcamara y s. microdontum (gebhardt et al., 2004). este alelo es informativo para identificar posible resistencia generada por el gen r1 (bormann et al., 2004). en esta investigación no se encontró co-segregación del alelo marcador r11400 con el alelo cosa210; este resultado puede indicar que el fragmento encontrado en las 17 accesiones de s. phureja, corresponde a una secuencia homóloga a r1 o también puede ser debido al fondo genético diferente de s. phureja en comparación con la fuente original de s. demissum. díaz et al. (2003) caracterizaron genotípicamente plantas de s. tuberosum, con los marcadores r1 y r2, y emplearon como control negativo plantas de s. phureja en las cuales no encontraron presencia del alelo marcador para r1. es necesario conocer sobre la funcionalidad de r11400 en cuanto a resistencia de tipo específica, para lo cual se adelantan los correspondientes experimentos, así como el análisis de secuencia del alelo encontrado para estas accesiones de s. phureja. el gen que codifica para allene oxide sintasa 2 (staos2) localiza en el cromosoma xi, y es el primer gen reportado que tiene control sobre resistencia cuantitativa a gota (pajerowska et al., 2008; pajerowska et al., 2009). estos mismos autores, en estudios sobre variabilidad alélica, identificaron para el alelo de 679 pb snp, que pudieron asociar con resistencia y susceptibilidad a los patógenos p. infestans y a la bacteria erwinia carotovora. el presente estudio amplificó un alelo de 600 pb, el cual está siendo figura 5. gen candidato para resistencia cuantitativa a p. infestans staos2 en accesiones de s. phureja. se observa un fragmento de 600 pb. marcador de peso (mp) de 100 pb. control negativo en el último carril (cn). 20 35 57 500 pb 1.000 pb 600 pb mp 6 59 62 30 37 53 34 66 4 24 57 35 41 13 32 5 45 47r 21 61 cn revagronomiacol 28(2).indb 143 27/11/2010 12:23:08 p.m. 144 agron. colomb. 28(2) 2010 estudiado para relacionar posibles variantes alélicas con el carácter de resistencia. ñústez et al. (2008) reportaron las accesiones de s. phureja con alta resistencia y susceptibilidad a gota. las accesiones susceptibles en campo fueron las identificadas como col102, col87 y col62. estas accesiones presentaron el alelo prp1250. sin embargo, las accesiones col101, col96, col61, col41 y col2, que fueron también reportadas por ñústez et al. (2008) como susceptibles en campo, en este estudio no presentaron el alelo 250 pb. por tanto, este alelo no se puede asociar con estos datos al carácter de susceptibilidad. algunas accesiones susceptibles, como las col87 y col2, presentaron el alelo r11400, el cual se encuentra asociado con resistencia en s. tuberosum. según este resultado no es claro que el alelo r11400 esté confiriendo resistencia. es necesario hacer el estudio funcional para dicho fragmento y contrastar los resultados con evaluaciones fenotípicas de carácter cuantitativo que permitan correlacionar con mayor precisión los datos moleculares con los fenotípicos. de acuerdo con ñústez et al. (2008), las accesiones col131, col30, col5 y col3 presentaron resistencia en campo; sin embargo, en ellas no se presentó el alelo de 250 pb para el marcador prp1, aunque sí se presentó el alelo de 1.400 pb en las accesiones col131 y col5 para el marcador r1. la presencia del fragmento de 1.400 pb en 17 accesiones del grupo phureja de la colección de s. phureja se constituye en una posible y nueva evidencia de la presencia de genes mayores de resistencia en s. phureja. mosquera (2007) reportó un qtl mayor mapeado en el cromosoma iv, y aunque no hay evidencia en dicho estudio de que el efecto del qtl sea debido a un gen mayor que co-localiza en el intervalo reportado, no se puede descartar la presencia de un gen de esta naturaleza. también sliwka et al. (2006) reportaron inicialmente la presencia de un nuevo locus mayor que mapea en el cromosoma ix, rpi-phu1, el que confiere resistencia a gota y proviene de s. phureja. posteriormente, sliwka et al. (2010) reportaron el primer gen mayor de resistencia a p. infestans en germoplasma de s. phureja rpi-phu1, el cual está asociado al alelo marcador gp94250. se destaca que el gen rpi-phu1, se ha introducido en los programas de mejoramiento, y el alelo marcador se está empleando en selección asistida para resistencia a gota. se recomienda hacer la caracterización fenotípica para el gen r1 para las accesiones que presentaron el alelo de 1.400 pb del gen r1, y profundizar en el análisis para determinar si se trata de un gen homólogo al gen r1 derivado de s. demisum. también se aconseja realizar evaluaciones fenotípicas de carácter cuantitativo para evaluar resistencia, que permitan hacer asociaciones precisas de los datos genotípicos con los datos fenotípicos. nuevos enfoques metodológicos se están usando para identificar genes que confieran resistencia a p. infestans evaluando diferentes materiales genéticos (mirjam et al., 2010). pese a todas estas investigaciones, aún es necesario continuar en la búsqueda de genes que confieran amplio espectro de resistencia para poder emplearlos en programas de mejoramiento genético. la presente investigación es la primera que evalúa accesiones de la colección colombiana de s. phureja, con marcadores que han sido reportados como ligados o asociados a qtl y genes mayores de resistencia a p. infestans, como aproximación a un estudio de asociación genética conducente a identificar marcadores moleculares diagnóstico para resistencia a gota. agradecimientos al doctor agim ballvora, del max planck institute, colonia, por la donación del ba87d17bacr1, control positivo para el gen r1. esta investigación está enmarcada dentro del proyecto “identificación de marcadores moleculares asociados a resistencia a phytophthora infestans mediante estudio de asociación rasgo-marcador en solanum phureja (2008s72170-6187)”. los autores agradecen al ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogotá por la financiación. literatura citada ballvora, a., m.r. ercolano, j. weiss, k. meksem, c.a. bormann, p. oberhagemann, f. salamini y c. gerbhardt. 2002. the r1 gene for potato resistance to late blight (phytophthora infestans) belongs to the leucine zipper/nbs/lrr class of plant resistance genes. plant j. 30(3), 361-371. ballvora, a., a. jocker, p. viehover, h. ishihara, j. paal, k. meksem, r. bruggmann, h. schoof, b. weisshaar y c. gerbhardt. 2007. comparative sequence analysis of solanum and arabidopsis in a hot spot for pathogen resistance on potato chromosome v reveals a patchwork of conserved and rapidly evolving genome segments. bmc genomics 8(112), 1-50. bormann, c.a., a.m. rickert, r.a. castillo ruiz, j. paal, j. lübeck, j. strahwald, k. buhr y c. gebhardt. 2004. tagging quantitative trait loci for maturity-corrected late blight resistance in tetraploid potato with pcr-based candidate gene markers. mol. plant-microbe. interac. 17(10), 1126-1138. bradshaw, j.e., c.a. hackett, r. lowe, k. mclean, h.e. stewart, i. tierney, m.d.r. vilaro y g.j. bryan. 2006. detection of a quantitative trait locus for both foliage and tuber resistance to late blight [phytophthora infestans (mont.) de bary] on chromosome 4 of a dihaploid potato clone (solanum tuberosum subsp. tuberosum). theor. appl. genet. 113(5), 943-951. revagronomiacol 28(2).indb 144 27/11/2010 12:23:09 p.m. 1452010 ballesteros, gómez, delgado, álvarez, juyó, cuéllar y mosquera: posible presencia de un gen r1 en germoplasma de solanum tuberosum... costanzo, s., i. simko, b.j. christ y k.g. haynes. 2005. qtl analysis of late blight resistance in a diploid potato family of solanum phureja x s. stenotomum. theor. appl. genet. 111, 609-617. díaz m., m., d.a. fajardo, j.d. moreno, c. garcía y v.m. núñez. 2003. identificación de genes r1 y r2 que confieren resistencia a phytophthora infestans en genotipos colombianos de papa. rev. colomb. biotecnol. 5(2), 40-50. el-kharbotly, a., c. leonards-schippers, d.j. huigen, e. jacobsen, a. pereira, w.j. stiekema, f. salamini y c. gebhardt. 1994. segregation analysis and rflp mapping of the r1 and r3 alleles conferring race-specific resistance to phytophthora infestans in progeny of dihaploid potato parents. mol. gen. genet. 242, 749-754. escallón, r., m. ramírez y c.e. ñústez. 2005. evaluación del potencial de rendimiento y de la resistencia a phytophthora infestans (mont. de bary) en la colección de papas redondas amarillas de la especie solanum phureja (juz. et buk.). agron. colomb. 23(1), 35-41. espinal, c., h. martínez, n. pinzón y c. barrios. 2005. la cadena de la papa en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. en: ministerio de agricultura y desarrollo rural. observatorio agrocadenas colombia, http:/www. agrocadenas.gov.co; consulta: marzo de 2010. estrada, n. 2004. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. fundación promoción e investigación de los productos andinos (proinpa); centro internacional de la papa (cip); centro de información para el desarrollo (cid), la paz. ewing, e.e., i. simko, c.d. smart, m.w. bonierbale, e.s.g. mizubuti, g.d. may y w.e. fry. 2000. genetic mapping from field tests of qualitative and quantitative resistance to phytophthora infestans in a population derived from solanum tuberosum and solanum berthaultii. mol. breed. 6, 25-36. fao. 2010. crops statistics database. en: http://faostat.fao.org/; consulta: septiembre de 2010. gebhardt, c. y j.p.t. valkonen. 2001. organization of genes controlling disease resistance in the potato genome. annu. rev. phytopathol. 39, 79-102. gebhardt, c., a. ballvora, b. walkemeier, p. oberhagemann y k. schüler. 2004. assessing genetic potential in germplasm collections of crop plants by marker-trait association: a case study for potatoes with quantitative variation of resistance to late blight and maturity type. mol. breed. 13, 93-102. ghislain, m., b. trognitz, m. del r. herrera, j. solis, g. casallo, c. vásquez, o. hurtado, r. castillo, l. portal y m. orrillo. 2001. genetic loci associated with field resistance to late blight in offspring of solanum phureja and s. tuberosum grown under short-day conditions. theor. appl. genet. 103, 433-442. ghislain, m., d. andrade, f. rodríguez, r.j. hijmans y d.m. spooner. 2006. genetic analysis of the cultivated potato solanum tuberosum l. phureja group using rapds and nuclear ssrs. theor. appl. genet. 113, 1515-1527. grube, r.c., e.r. radwanski y m. jahn. 2000. comparative genetics of disease resistance within the solanaceae. genetics 155, 873-887. hahn, k. y g. strittmatter. 1994. pathogen-defence gene (prpl-1) from potato encodes an auxin-responsive glutathione stransferase. eur. j. biochem. 226, 619-626. huang, s., v.g.a.a. vleeshouwers, j.s. werij, r.c.b. hutten, h.j. van eck, r.g.f. visser y e. jacobsen. 2004. the r3 resistance to phytophthora infestans in potato is conferred by two closely linked r3 genes with distinct specificities. mol. plant-microbe. interact. 17, 428-435. huang, s. 2005. the discovery and characterization of the major late blight resistance complex in potato: genomic structure, functional diversity and implications. tesis de doctorado. universidad de wageningen, wageningen, the netherlands. kuhl, j.c., r.e. hanneman y m.j. havey jr. 2001. characterization and mapping of rpi1, a late blight resistance locus from diploid (1ebn) mexican solanum pinnatisectum. mol. genet. genomics 265, 977-985. leonards-schippers, c., w. gieffers, r. schaffer-pregl, e. ritter, s.j. knapp, f. salamini y c. gebhardt. 1994. quantitative resistance to phytophthora infestans in potato: a case study for qtl mapping in allogamous plant species. genetics 137, 67-77. li, x., h.j. van eck, j.n.a.m. rouppe van der voort, d.-j. huigen, p. stam y e. jacobsen. 1998. autotetraploids and genetic mapping using common aflp markers: the r2 allele conferring resistance to phytophthora infestans mapped on potato chromosome 4. theor. appl. genet. 96, 1121-1128. ligarreto, g. y m. suárez. 2003. evaluación del potencial de los recursos genéticos de papa criolla (solanum phureja) por calidad industrial. agron. colomb. 21(1-2), 83-94. malcolmson, j.f. y w. black. 1966. new genes in solanum demissum lindl. and their complementary races of phytophthora infestans (mont.) de bary. euphytica 15, 199-203. mirjam, m., j. jacobs, b. vosman, v.g.a.a. vleeshouwers, r.g.f. visser, b. henken y r. van den berg. 2010. a novel approach to locate phytophthora infestans resistance genes on potato genetic map. theor. appl. genet. 120, 785-796. mosquera, t. 2007. análisis genético y molecular de la resistencia cuantitativa a tizón tardío (phytophthora infestans) en solanum phureja. tesis de doctorado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. naess, s.k., j.m. bradeen, s.m. wielgus, g.t. haberlach, j.m. mcgrath y j.p. helgeson. 2000. resistance to late blight in solanum bulbocastanum is mapped to chromosome 8. theor. appl. genet. 101, 697-704. niederhauser, j.s., j. cervantes y l. servin. 1954. late blight in mexico and its implications. phytopathol. 44, 406-408. ñústez, c., s. tinjacá y m. cotes 2008. respuesta a phytophthora infestans en la colección del grupo phureja de la universidad nacional de colombia. pp. 159-160. en: memorias, xxiii congreso de la asociación latinoamericana de la papa y vi seminario latinoamericano de uso y comercialización de la papa. mar del plata, argentina. oberhagemann, p., c. chatot, r. schäfer, d. wegener, c. palomino, f. salamini, e. bonnel y c. gebhardt. 1999. a genetic analysis of quantitative resistance to late blight in potato: towards marker-assisted selection. mol. breed. 5, 399-415. pajerowska, k., m. shahid, n. guex, v. halim, s. rosahl, i. somssich y c. gebhardt. 2008. natural variation of potato allene oxide synthase 2 causes differential levels of jasmonates and pathogen resistance in arabidopsis. planta 228, 293-306. revagronomiacol 28(2).indb 145 27/11/2010 12:23:09 p.m. 146 agron. colomb. 28(2) 2010 pajerowska, k., b. stich, u. achenbach, a. ballvora, j. lübeck, j. strahwald, e. tacke, h. hofferbert, e. ilarionova, d. bellin, b. walkemeier, r. basekow, b. kersten y c. gebhardt. 2009. single nucleotide polymorphisms in the allene oxide synthase 2 gen. genetics 181, 1115-1127. park, t.-h., a. gros, a. sikkema, v.g.a.a. vleeshouwers, m. muskens, s. allefs, e. jacobsen, r.g.f. visser y e.a.g. van der vossen. 2005a. the late blight resistance locus rpi-blb3 from solanum bulbocastanum belongs to a major late blight r gene cluster on chromosome 4 of potato. mol. plant-microbe. interact. 18, 722-729. park, t.-h., v.g.a.a. vleeshouwers, r.c.b. hutten, h.j. van eck, e. van der vossen, e. jacobsen y r.g.f. visser. 2005b. high-resolution mapping and analysis of the resistance locus rpi-abpt against phytophthora infestans in potato. mol. breed. 16, 33-43. park, t.-h., v.g.a.a. vleeshouwers, e. jacobsen, e. van der vossen y r.g.f. visser. 2009a. molecular breeding for resistance to phytophthora infestans (mont.) de bary in potato (solanum tuberosum l.): a perspective of cisgenesis. plant breed. 128, 109-117. park, t.-h., s. foster, g. brigneti y j.d.h. jones. 2009b. two distinct potato late blight resistance genes from solanum berthaultii are located on chromosome 10. euphytica 165, 269-278. rauscher, g.m., c.d. smart, i. simko, m. bonierbale, h. mayton, a. greeland y w.e. fry. 2006. characterization and mapping of rpi-ber, a novel potato late blight resistance gene from solanum berthaultii. theor. appl. genet. 112, 674-687. rickert, a., j. kim, s. meyer, a. nagel, a. ballvora, p. oefner y c. gebhardt. 2003. first-generation snp/indel markers tagging loci for pathogen resistance in the potato genome. plant biotechnol. j. 1, 399-410. simko, i., s. costanzo, v. ramanjulu, b. christ y k. haynes. 2006. mapping polygenes for tuber resistance to late blight in a diploid solanum phureja x s. stenotomum hybrid population. plant breed. 125, 385-389. simko, i., s. jansky, s. stephenson y d. spooner. 2007. genetics of resistance to pest and disease. pp. 116-155. en: bradshaw, j., c. gebhardt, f. govers, d. mackerron, m. taylor y h. ross (eds.). potato biology and biotechnology advances and perspectives. elsevier, netherlands. sliwka, j., h. jakuezun, r. lebecka, w. marczewski, c. gebhardt y e. zimnoch-guzowska. 2006. the novel, major locus rpiphu1 for late blight resistance maps to potato chromosome ix is not correlated with long vegetation period. theor. appl. genet. 113, 685-695. sliwka, j., h. jakuezun, p. kaminski y e. zimnoch-guzowska. 2010. marker-assisted selection of diploid and tetraploid potatoes carrying rpi-phu1, a major gene for resistance to phytophthora infestans. j. appl. genet. 51(2), 133-140. smilde, w.d., g. brigneti, l. jagger, s. perkins y j.d.g. jones. 2005. solanum mochiquense chromosome ix carries a novel late blight resistance gene rpi-moc1. theor. appl. genet. 110, 252-258. song, j., j.m. braaden, s.k. naess, j.a. raasch, s.m. wielgus, g.t. haberlach, j. liu, h. kuang, s. austin-phillips, c.r. buell, j.p. helgeson y j. jiang. 2003. gene rb cloned from solanum bulbocastanum confers broad resistance to potato late blight. proc. natl. acad. sci. usa 100, 9128-9133. stewart, h.e. y j.e. bradshaw. 2001. assessment of the field resistance of potato genotypes with major gene resistance to late blight (phytophthora infestans (mont.) de bary) using inoculums comprised of two complementary races of the fungus. potato res. 44, 41-51. turkensteen, l.j. 1993. durable resistance of potatoes against phytophthora infestans. pp. 115-124. en: jacobs, th. y j.e. parlevliet (eds.). durability of disease resistance. kluwer academic publisher, dordrecht, the netherlands. umaerus, v. y m. umaerus. 1994. inheritance of resistance to late blight. pp. 365-401. en: bradshaw, j.e. y g.r. mackay (eds.). potato genetics. cab international, wallingford, uk. van der vossen, e., a. sikkema, b. lintel, j. gros, p. stevens, m. muskens, d. wouters, a. pereira, w. stiekema y s. allefs. 2003. an ancient r gen from the wild potato species solanum bulbocastanum confers broad-spectrum resistance to phytophthora infestans in cultivated potato and tomato. plant j. 36, 867-882. van der vossen, e.a.g., j. gros, a. sikkema, m. muskens, d. wouters, p. wolters, a. pereira y s. allefs. 2005. the rpi-blb2 gene from solanum bulbocastanum is an mi-1 gene homolog conferring broad-spectrum late blight resistance in potato. plant. j. 44, 208-222. villarreal, h., p. porras, a. santa, j. lagoeyte y d. muñoz. 2007. costos de producción de papa en las principales zonas productoras de colombia. federación colombiana de productores de papa (fedepapa), bogotá. wastie, r.l. 1991. breding for resistance. pp. 193-224. en: ingram, d.s. y p.h. williams (eds.). advances in plant pathology. academic press, london. revagronomiacol 28(2).indb 146 27/11/2010 12:23:09 p.m. agrocol_vol27_3final.pdf editorial agronomía colombiana 27(3), 287-288, 2009 seeking to potentiate its publishing activity, agro-nomía colombiana has been incorporated to the recently founded editorial center of the faculty of agronomy. in this way, we expect the production of local and foreigner professors and researchers to keep up to its highly innovative and qualified level, for which it is amply recognized in the agricultural sector. said implementation has also changed the composition of the journal’s editorial board, which is also the consulting committee of the editorial center of the faculty. in effect, now we count with the participation of professors gustavo ligarreto, luis j. martínez, iván montoya and guido plaza as new members of the editorial board, in charge of accompanying the publishing activity of the journal and the editorial center. also, we want to thank the collaboration of professors maría isabel chacón and víctor julio flórez, who were active members of our staff group. as an innovative improvement of our dissemination strategy, the journal is now available through the un journal portal (sinab), which not only allows accessing the full text of its recent articles, but also the submission of articles to the journal, and online interaction of the publishing team. along these lines, and seeking to strengthen its cultural exchange and scientific production dissemination activity, the journal will soon enter the scientific journal network of latin america, the caribbean, spain and portugal (a scientific information system known as redalyc –red de revistas científicas de américa latina y el caribe, españa y portugal–), from universidad autónoma del estado de méxico. in this number we present several articles in the “breeding, genetic resources and molecular biology” section, which are the result of breeding research programs on important products such as cassava, pea and diploid potato. due to its special gourmet quality, the latter is a unique product, although difficult to export. this has led researchers of universidad nacional de colombia to develop a series of more productive varieties that still maintain their culinary quality, and are more suitable for exportation. also, a review on the historical and current trends of cultivated potato taxonomy is included. cassava being a high starch content crop, its industrialization has recently raised special interest. for this reason, we present an article on starch quality of plants irradiated with gamma rays and neutrons from co60. within breeding programs, it is important to characterize the existing germplasm, in order to determine the materials that can contribute features of interest. regarding pea genetic resources, such topic is approached by two papers, the first of which presents an innovative classification of 85 accessions, while the second one establishes heritability of widely grown cultivars. in the section about “propagation and tissue culture”, two works tackle propagation methods adapted to crop characteristics. in the case of cape gooseberry, which is usually propagated by seed, propagation by cuttings with the aid of hormones and substrates seems to be a suitable way to overcome undesirable variability of certain crop features. a more complex technique is tissue culture itself, which is developed in the article on micro propagation of ‘frailejon’ (espeletiopsis muiska), due to its contribution to rapidly spreading this type of wild species. agronomic crop management is continuously seeking more exact techniques in face of diverse environmental or biological conditions. thus, in the “crop physiology” section we introduce a plantain potential production model, and an assessment of mango fruit quality and productivity as affected by different scion and interstock materials. the “crop protection” section contains three topics, namely plagues, weeds and diseases. macrosiphum euphorbiae is a plague with numerous hosts, among which there are several ornamental crops. praon pos. occidentale is a parasitoid that rose spontaneously in the flower and vegetable greenhouses of the bogota plateau. as a contribution to the knowledge about this biological controller, this section presents a paper on its biology and reproductive cycle. 288 agron. colomb. 27(3) 2009 in addition, and as a complement to the flower growing activity, the weed community associated to cut roses in greenhouses was diagnosed, resulting cardamine hirsuta and pennisetum clandestinum as the dominant species. finally, an evaluation of the control of rhizoctonia through the presence of antagonists like trichoderma in the mycoflora of two different substrates completes the section. table tomato is the most abundantly consumed vegetable worldwide. its ample variety of forms, colors and sizes has turned this product into a central culinary attraction at all social levels. along these lines, the section on “postharvest physiology and technology” brings in a research study on those features of cherry tomato that render better post mechanical harvest resistance. in the section on “soils, fertilization and water management” the paper on multi-stage filtration of residual water looks for more enduring high frequency irrigation alternatives. to conclude the present volume, we have included a different type of publication, which are the scientific notes. they consist in short, unique topics of crucial importance. such is the case of the reporting of faustinus sp., an insect that has been found plaguing tomato crops in southeastern brazil. for colombia, this insect has already been reported in the cauca valley. with the series of works introduced in this number, our readers will be in broader contact with international coauthors in tropical agriculture topics, thus conferring our journal more advanced levels of recognition. finally, we advice authors who intend to base their documents for publication on undergraduate or master’s theses, newsletters, leaflets, reports and bulletins not to do it, because this type of literature is simply not globally recognized or consulted, and will negatively affect their works. likewise, we recommend all authors to unify the way they write their names in all their papers, so that their production can be easily identified in their area of research. the staff of agronomía colombiana hopes to continue improving the quality and visibility of your publications, as to keep your preference on us when it comes to disseminate your works. gerhard fischer director and editor agronomía 21-3 final corregido.indd 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: fjsernac@unal.edu.co 2 profesor asociado, escuela de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín. e-mail: jacorreaq@unalmed.edu.co fecha de recepción: 09 de octubre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. agronomía colombiana, 2003. 21 (3): 142-153 extractos de hojas de tomate lycopersicon esculentum como fagoinhibidores de atta cephalotes lycopersicon esculentum tomato leaf extracts as phago-inhibitors of atta cephalotes leaf-cutter ants francisco javier serna c.1 y jorge alberto correa q.2 resumen: con el fin de probar la actividad fagoinhibidora (disuasora) de extractos obtenidos de hojas de tomate lycopersicon esculentum miller, se llevó a cabo el fraccionamiento químico de dicho material. cinco extractos se ensayaron sobre una colonia de laboratorio de hormigas arrieras atta cephalotes (l.). el desengrase con hexano y la partición con diclorometano, mostraron actividad significativa incluso a bajas concentraciones cercanas a 50 ppm. la partición con acetato de etilo presentó una actividad menor pero significativa. los extractos hexánico (del metanol) y etanólico no actuaron como fagoinhibidores. se recomienda evaluar los tres extractos cuya actividad fagoinhibidora fue significativa en futuras pruebas de campo. palabras clave: disuasor, extractos vegetales, hormigas arrieras. abstract: the leaf-cutting ant atta cephalotes (l.) is one of most important crop pests in colombia. lycopersicon esculentum miller tomato leaf extracts were chemically fractioned for testing phago-inhibition activity. five extracts were tried out on an atta cephalotes leaf-cutting ants laboratory colony. removing grease with hexane and partition with dichloromethane presented significant activity even at concentrations as low as 50 ppm. partition with ethyl acetate displayed lower but still significant activity. hexanic (from methanol) and ethanolic extracts did not act as phago-inhibitors. further field tests are recommended for evaluating the three extracts whose phago-inhibitor activity was significant. key words: deterrents, vegetal extracts, leaf-cutting ant. introducción las hormigas arrieras de los géneros atta y acromyrmex (hymenoptera: formicidae: myrmicinae: attini) se presentan en colonias eusociales y ocurren en relación simbiótica mutualista con un grupo de hongos basidiomicetos, de clasificación incierta, variablemente denominados attamyces bromatificus, agaricus bisporus, lepiota procera o leucocoprinus gongilophora (agaricales: lepiotaceae: leucocoprini) (cherret et al., 1989; kingle et al., 1994; chapela et al., 1994). estos hongos producen polifenol oxidasas, enzimas que desdoblan la celulosa del material vegetal que las hormigas cortadoras le suministran (cherret et al., 1989): la pared celular vegetal es degradada hasta oligómeros y monómeros que contribuyen principalmente a la nutrición de las larvas, pero también de las adultas. a su vez, las hormigas poseen en su saliva quitinasas que utilizan para degradar la pared celular de los gongilidios, unas estructuras especializadas que el hongo a. bromatificus expone al consumo de las attini y que consisten en células ensanchadas. en esta simbiosis también participa una bacteria del género streptomyces, que es llevada en el vuelo nupcial de la hormiga fundadora, y produce potentes sustancias antibióticas que inhiben el crecimiento de escovepsis sp., un hongo parásito que invade los jardines del hongo cultivado por las hormigas (ariniello, 1999). la relación ectosimbiótica obligada entre arrieras y hongo permite que aquellas plantas que no pueden ser utilizadas directamente como alimento de las arrieras por sus efectos insecticidas, sí puedan ser aprovechadas como nutrientes de a. bromatificus, el cual posee mecanismos para neutralizar esos compuestos antialimentarios naturales de las plantas. de esta manera, las larvas de las arrieras son alimentadas por el hongo que cultivan sus hermanas adultas, las cuales se alimentan directamente de la savia de las hojas que cortan y eligen aquellas hojas serna y correa: extractos de hojas de tomate lycopersicon esculentum... 1432003 con sustancias no formicidas (cherrett et al., 1989). mientras la especie fungal se ve favorecida por la simbiosis, ya que es propagada por las cortadoras, éstas se vuelven poblaciones de insectos dominantes por su capacidad de explotar un gigantesco abanico de recursos vegetales. poco se ha investigado sobre los niveles económicos de daño que causan los géneros atta spp. y acromyrmex spp., lo que es importante para determinar si –bajo las condiciones que se establecen entre un cultivo y una especie fitófaga– una población se puede considerar como plaga. no obstante, en la mayoría de los cultivos donde las arrieras ocurren se las estima como una “plaga grave”, y hasta como la plaga más relevante en colombia. serrano et al. (1993) encontraron que en el departamento del caquetá se puede perder hasta un 98% de la producción de un potrero de pasto andropogon gayanus por causa del daño que producen las arrieras, pues se hallaron potreros con una densidad de hormigueros de 5.000/ha. para el combate, el control y el manejo de las hormigas arrieras se ha usado una gama amplia de métodos y productos químicos inorgánicos y orgánicos. una revisión sobre los métodos utilizados desde el siglo xix para el control de arrieras se encuentra en serna (1992). metabolitos secundarios como fagoinhibidores o repelentes de la alimentación desde mediados del siglo pasado se ha venido especulando sobre la complejidad de la coevolución entre plantas e insectos herbívoros. esta coevolución se analizaba bajo dos aspectos complementarios: el desarrollo en las plantas de mecanismos de defensa y la adaptación de los herbívoros a estos mecanismos. en cuanto al desarrollo de defensas por las plantas se consideran importantes la textura y estructura anatómica (pelos, tricomas, espinas, etc.), el ph, la presión osmótica de la savia, la ausencia de nutrientes importantes para los insectos y la presencia de metabolitos secundarios llamados “aleloquímicos”: las alomonas y las kairomonas (febvay et al., 1985). muchas especies vegetales, a pesar de encontrarse disponibles en la naturaleza, escapan al ataque de las hormigas cortadoras. varios son los factores que influyen la decisión de las hormigas de cortar o no las hojas de las plantas: desde la presencia de compuestos secundarios tóxicos para las hormigas, su hongo o ambos, hasta el contenido de humedad foliar. de acuerdo con el tipo de sustancia presente en el vegetal, ésta puede funcionar ya sea como fagoinhibidor o como repelente. un fagoinhibidor (o disuasor de la alimentación) es aquel metabolito secundario de origen natural que, al contacto con los palpos labiales y maxilares de los insectos, produce un rechazo de consumo (dethier et al., 1960). por su parte, los repelentes son aquellas sustancias que provocan una respuesta motriz orientada en sentido opuesto al origen del estímulo. los repelentes generalmente son volátiles, mientras que los fagoinhibidores no tienen una presión de vapor apreciable y sólo son detectados después de iniciado el proceso de alimentación (camps, 1988). al respecto de estos compuestos que afectan la herbivoría de las hormigas, la literatura reporta diversos ejemplos. los campesinos de honduras acostumbraban sembrar camote (convolvulaceae) en los hormigueros, el cual producía “jugo en sus hojas que las hormigas no gustaban de él, abandonando el hormiguero” (moncayo, 1954). así mismo acontece con las hojas de jacquinina punges, y con el efecto tóxico de las hojas de ñame dioscorea cayenensis (dioscoreaceae), que provocan muerte de los nidos de la arriera acromyrmex octospinosus (beraldo y dasilva, 1988). la resistencia del d. cayenensis a ac. octospinosus es de origen químico; se encontró que el compuesto antialimentario eran saponinas de naturaleza terpenoide, esteroide o esteroide alcaloide. estos compuestos son tóxicos para los hongos (febvay, 1985). en el noroccidente de méxico se ha utilizado como control de la hormiga arriera una planta denominada “yerba de pero” que ha sido identificada como senecio enrenbergianus de la familia asteraceae. la planta se mezcla con un cebo que se esparce alrededor del nido, las hormigas lo llevan dentro y la colonia empieza a ser destruida (weber, 1972). hormigueros incipientes de atta sexdens rubropilosa fueron tratados en laboratorio con una mezcla de hojas de gergelim (sesamum orientalis) y eucalipto, presentándose un incremento de la cantidad de hojas cargadas hacia el nido con respecto al forrajeo habitual; sin embargo, pocos días después se observó una declinación del jardín del hongo y a los 32 días de tratamiento se habían extinguido los hormigueros (hebling et al., 1986). en otro ensayo (howard et al., 1988) se usaron cuatro disuasores (fagoinhibidores) químicos de atta cephalotes: cariofileno y cariofileno epóxido, provenientes de hojas de hymenea courbaril; cariofileno epóxido y kolavenol, provenientes de h. courbaril y de melampodium divaricatum; y cariofileno epóxido, kolavenol y nerolidol, provenienagronomía colombiana 144 vol. 21 · no. 3 tes de vismia baccifera. estos autores comprobaron que el nerolidol y el cariofileno epóxido son compuestos que producen un efecto altamente disuasor de la alimentación (fagoinhibidor) de las hormigas cortadoras, aun en concentraciones bajas, mientras el klavenol produce un efecto significativamente menor en la fagoinhibición y el cariofileno produce el efecto fagoinhibidor en concentraciones altas. actividad fungicida los metabolitos secundarios presentes en las plantas pueden causar la muerte de las hormigas cortadoras directamente, a través de la ingestión de savia, o indirectamente por reducción de la biomasa del hongo simbionte. en el último caso las larvas son privadas de su fuente de nutrientes. las hojas de sésamo (ajonjolí) (s. indicum) son atacadas vorazmente por las hormigas, lo que sugiere que la presencia de compuestos atrayentes o estimulantes puede enmascarar la ocurrencia de posibles tóxicos del hongo; se sugiere que una lignina furfurínica es la responsable de la inhibición del crecimiento del hongo (pagnocca, 1990). también se ha propuesto que productos como el kolavenol reducen la fecundidad de las reinas, interfieren en el desarrollo de las larvas o inhiben el desarrollo enzimático necesario para el crecimiento fúngico sobre el material de hojas (howard et al., 1988). la presencia de sustancias liposolubles dotadas de propiedades antifúngicas involucra diferentes grupos de plantas y hongos, como avena sativa y dos especies de walburgia (canallaceae) (pagnocca, 1990). en un estudio realizado en 1979 en el departamento del meta, colombia, se ofrecieron hojas cortadas de canavalia ensiformis (fabaceae) a las colonias de hormigas arrieras, las cuales fueron consumidas en menos de 24 horas. este tratamiento, repetido por tres noches consecutivas, dió como resultado el cese de actividades de herbivoría por períodos de cuatro meses a cinco años. se presume que el efecto de la c. ensiformis sobre las colonias de arrieras se debe a la acción del fungicida dimethyl-homopterocarpin contenido en las hojas de c. ensiformis (mulenax, 1979). estos ejemplos muestran que el área de investigación en metabolitos secundarios es una herramienta promisoria en estudios agronómicos de manejo integrado de plagas. con este fin, en el presente trabajo se evaluó el efecto fagoinhibidor de cinco extractos fitoquímicos, obtenidos a diferentes polaridades y concentraciones, de las hojas del tomate l. esculentum sobre una colonia de a. cephalotes mantenida en laboratorio; así mismo, se encontraron las concentraciones mínimas a las cuales fueron activos los extractos. materiales y métodos establecimiento de la colonia de laboratorio en la vereda la tebaida, municipio de san luis (antioquia, colombia), fue recolectada una colonia con dos meses aproximadamente de fundada. en un cajón portanúcleos, utilizado para transportar colonias de abejas (apis mellifera), se introdujeron hormigas reina, jardineras, forrajeras y el hongo simbionte, y fueron trasladadas al insectario de entomología de la universidad nacional de colombia, sede medellín. se establecieron diez cámaras de arcilla que se destinaron a la cría del hongo, el alojamiento de la reina y las obreras attini, y los desechos de alimentación (figura 1). las cámaras constan de bases de arcilla de 22 cm de diámetro y 4 cm de alto, barnizadas por fuera con el fin de mantener su humedad interna. sobre estas arcillas se pegaron cilindros transparentes de acrílico de 3 mm de grosor, 20 cm de diámetro y 20 cm de altura. sobre los cilindros acrílicos se colocaron tapas de vidrio plano transparente de 4 mm de grosor. el desplazamiento de las hormigas entre las cámaras era permitido por medio de mangueras plásticas transparentes de 2 cm de diámetro aproximado, que se conectaban a dos huecos que se practicaron a cada cámara en la parte inferior de los cilindros acrílicos. determinación taxonómica la determinación taxonómica de la especie de hormiga arriera, con la cual se trabajó en la presente investigación, se hizo aplicando la clave para hormigas del género atta de colombia elaborada por mackay y mackay (1986) y comparando con especímenes clasificados en el museo entomológico francisco luis gallego (uncm). se llegó a la conclusión de que se trataba de ejemplares de la especie atta cephalotes (l.). en la figura 2 se observan microfotografias electrónicas de un soldado de a. cephalotes tomadas en la universidad nacional de colombia, sede medellín. serna y correa: extractos de hojas de tomate lycopersicon esculentum... 1452003 año antes de empezar a realizar las pruebas de laboratorio. la regularidad en la actividad de consumo de forraje, el aumento continuo de la población (obreras y soldados) y el incremento del crecimiento de las esponjas (gongilidios) del hongo en varias cámaras, fueron los parámetros cualitativos que se tuvieron en cuenta como indicadores de un buen desarrollo de la colonia. las condiciones ambientales registradas, bajo las cuales esta colonia mantuvo un desarrollo apropiado, fueron las siguientes: temperaturas entre 21 y 23° c para los meses fríos (mayo y septiembre) y entre 23 y 25° c en los más cálidos (febrero y marzo). la humedad relativa (hr) osciló entre 60 y 67% en los meses menos húmedos (junio y julio); entre 75 y 80% en los húmedos (abril) y entre 80 y 88% para aquellos muy húmedos (mayo). un ambiente con poca iluminación y días lluviosos fueron condiciones que también favorecieron la actividad del hormiguero. con la ayuda de un polímetro se midió la humedad relativa dentro de las cámaras de cría y cultivo del hongo; a lo largo de una semana se hicieron observaciones varias veces en el día. la aguja marcaba 84% hr y la oscilación fue mínima. fraccionamiento del material vegetal luego de hacer varias consultas con los campesinos del oriente antioqueño (antioquia, colombia) indagando sobre aquellas plantas que no son atacadas por las arrieras, fue posible establecer que una de las que más evitan las hormigas a. cephalotes era el tomate (lycopersicon esculentum). por tal motivo, esta especie vegetal se escogió para elaborar los extractos químicos. dos kilogramos de hojas de l. esculentum, variedad chonto santa cruz (j. noreña, corpoica, antioquia, com. pers.), fueron secados y molidos, para luego someterlas a desengrase con hexano en el extractor soxhlet® y luego a una percolación en frío con metanol (meoh). el extracto en este último solvente se fraccionó a través de una serie de particiones con los siguientes solventes: hexano, diclorometano (ch 2 cl 2 ), acetato de etilo (acoet), y etanol (etoh). los solventes eran recuperados calentando los extractos en un rotaevaporador. la figura 3 compila el procedimiento descrito. figura 2. partes corporales de una soldado de a. cephalotes: a) mandíbulas, b) cabeza, c) gaster y d) mesosoma (microscopía de barrido, 85x). figura 1. cámaras interconectadas en las que se mantuvo una colonia de laboratorio de atta cephalotes. estabilización de la colonia se colocaron en el hormiguero hojas de varias plantas de fácil consecución para observar las preferencias alimetarias de las hormigas: almendro (terminalia catapa), miona (espatodea campanulata), azuceno (nerium oleander) y reina carlota (acalypha wilkesiana); esta última especie tuvo gran aceptación y por ello se seleccionó para ofrecerla diariamente a las forrajeras. las condiciones de humedad y temperatura del laboratorio se midieron todos los días en hojas de registro con un termohigrógrafo marca haenni®. bajo estas condiciones, con el fin de buscar la mejor adaptación, estabilización del corte y desarrollo del hormiguero, la colonia fue mantenida durante un agronomía colombiana 146 vol. 21 · no. 3 ubican equidistantes en un radio de 30 cm a partir de un orificio central por donde ingresan las hormigas a la cámara (figura 4). figura 3. diagrama de flujo del procedimiento para fraccionar 2 kg de hojas secas y molidas de lycopersicon esculentum con diferentes solventes. cámara de observación para llevar a cabo las pruebas de fagoinhibición de los extractos, se diseñó una cámara de alimentación y observación acoplada a la colonia de hormigas de laboratorio. internamente, en la tabla-base, la cámara lleva seis orificios dispuestos en forma circular donde se introdujeron hojas de a. wilkesiana. estos orificios se figura 4. cámara de observación utilizada en las pruebas de fagoinhibición. diseño estadístico de bioensayos para evaluar la actividad fagoinhibidora de los diferentes extractos se usó un diseño de bloques completos al azar, cada uno de los cuales consistió de seis unidades experimentales divididas en dos tipos de tratamientos: tres orificios de la cámara de observación contenían cada uno dos hojas de a. wilkesiana (euphorbiaceae) (figura 5) impregnadas con el extracto en la concentración a evaluar determinada en ppm; los tres orificios restantes contenían cada uno dos hojas de la misma planta sin extracto pero impregnadas con etanol (etoh). el etanol comercial (70% de concentración) fue el solvente elegido para las diluciones, de acuerdo con las pruebas preliminares de fagoinhibición realizadas (figura 6), las cuales no presentaron diferencias significativas. para cada extracto se prepararon y evaluaron varias concentraciones menores o cercanas a 1000 ppm ya que biológicamente se considera poco útil evaluar concentraciones superiores. resultados y discusión cada dato de la tabla 1 corresponde al promedio de las tres (3) unidades experimentales en cada una de las tres repeticiones o bloques, de acuerdo con el porcentaje serna y correa: extractos de hojas de tomate lycopersicon esculentum... 1472003 figura 5. planta de reina carlota (calypha wilkesiana). figura 6. actividad forrajera con etanol comercial destilado (f = 1.95, p<0.18). un análisis preliminar de los datos de la tabla 1, permitió ordenar los extractos de acuerdo con su actividad fagoinhibidora. el extracto 1 (hexánico de desengrase) y el extracto 3 (ch 2 cl 2 del meoh) se pueden considerar como muy activos, incluso a bajas concentraciones de 33 y 49 ppm, respectivamente; los extractos 4 (acoet del meoh) y 5 (etoh del meoh) se clasifican como activos y el extracto 2 (hexánico del meoh) no registró actividad biológica aparente bajo este diseño. las diferencias de corte más pronunciadas (hce vs. hse) se obtuvieron con los extractos 1 (hexánico de desengrase), extracto 3 (ch 2 cl 2 ), extracto 4 (acoet) y extracto 5 (etoh). sin embargo, en los extractos 4 y 5 no fue tan marcado el contraste a bajas concentraciones: 100 y 55 ppm para el extracto 4, y 100 ppm para el extracto 5. por el contrario, con los extractos 1 (hexánico de desengrase) y 3 (ch 2 cl 2 ) se obtuvieron valores muy contrastantes incluso a concentraciones muy bajas (33 y 49 ppm respectivamente). los valores obtenidos para los extractos hexánico (del metanol) (extracto 2) y etanólico (del metanol) (extracto 5), no expresaron actividad fagoinhibidora aparente, incluso a altas concentraciones (1.055 ppm y 1.000 ppm, respectivamente). las figuras 7 a 11 representan los contrastes de actividad de forrajeo en hojas con y sin extracto (hce y hse). en todas las figuras, las barras de la izquierda representan los promedios de nueve valores obtenidos como porcentaje de área foliar retirada por las forrajeras en hojas con extracto (hce), y las barras de la derecha representan los promedios de otros nueve valores obtenidos como porcentaje de área foliar retirada por las forrajeras en hojas sin extracto (hse), sólo con el solvente. en principio, cualquiera de los extractos obtenidos de las hojas de tomate podría considerarse como fagoinhibidor potencial para proteger cultivos susceptibles al ataque por a. cephalotes. a fin de reconocer estos datos como muestras representativas de la población estadística, para cada grupo de datos brutos (18 datos), por extracto y por concentración, se elaboró un análisis de varianza (anava). las pruebas de homogeneidad de varianzas resultaron no significativas (p<0.1) lo que confirma la homogeneidad de las mismas. además, en las anava se detectó efecto de bloques, lo que demuestra que el diseño de bloques completamente al azar utilizado en el presente trabajo es adecuado. de área foliar de a. wilkesiana retirado por las hormigas forrajeras de láminas foliares previamente sometidas a dos clases de tratamientos: hojas con el extracto a la concentración seleccionada (hce) y hojas sin el extracto (hse), pero tratadas con etanol, el solvente elegido para las diluciones. agronomía colombiana 148 vol. 21 · no. 3 tabla 1. daño foliar ocasionado por las hormigas arrieras expresado como porcentaje de corte de la lámina foliar, en ensayos de laboratorio con diferentes concentraciones de extractos del tomate lycopersicon esculentum m. cada dato corresponde al promedio de tres unidades experimentales. extracto daño foliar (% de corte) tipo concentración (ppm) hce hse blq 1 blq 2 blq 3 blq 1 blq 2 blq 3 1 hexánico desengrase 990 53.3 23.3 20 53.3 56.7 46.7 330 23.3 11.7 8.3 56.7 66.7 56.7 99 36.7 30 21.7 50 73.3 46.7 33 36.7 53.3 46.7 76.7 66.7 63.3 2 hexánico (de meoh) 1055 53.3 43.3 46.7 63.3 50 46.7 422 50 50 46.7 50 53.3 60 3 ch 2 cl 2 (de meoh) 980 46.7 50 40 63.3 70 96.7 490 46.7 500 50 93.3 61.7 53.3 122.5 33.3 40 33.3 53.3 36.7 66.7 49 46.7 50 68.3 60 63.3 78.3 4 acoet (de meoh) 923.5 1.7 10 -50 56.7 -185 16.7 16.7 53.3 43.3 46.7 80 100 33.3 15 23.3 43.3 33.3 30 55.5 16.7 50 30 40 40 33.3 5 etoh (de meoh) 1000 21.7 20 30 43.3 30 20 500 26.7 13.3 20 46.7 20 26.7 100 16.7 43.3 40 20 36.7 26.7 hce: hojas con extracto. hse: hojas sin extracto. blq: bloque o repetición. meoh: metanol. ch 2 cl 2 : diclorometano. acoet: acetato de etilo. etoh: etanol. encontrados en esta fracción lipídica de extractos de plantas y muchos de ellos pertenecen al grupo de los terpenoides (pagnocca, 1990). el extracto diclorometánico (extracto 3) también resultó muy promisorio como fagoinhibidor a baja concentración (49 ppm); un análisis de esta fracción podría dar lugar al reconocimiento de otras sustancias lipícas y no lipídicas involucradas en la disuasión (figura 9). el extracto de acoet (extracto 4) en concentraciones de 100 ppm y 55 ppm presentó poca activida; nótese que a concentraciones mayores de 923.5 y 185 ppm, las diferencias son muy notorias lo que hace evidente una importante bioactividad (figura 10). el análisis estadístico confirma lo observado en forma general en la tabla 1. los extractos más activos a las concentraciones más bajas fueron: extracto hexánico de desengrase a 33 ppm, el extracto ch 2 cl 2 a 49 ppm y el extracto en acoet a 185 ppm. los extractos hexánico y etanólico (del metanol), no tuvieron significancia estadística ni siquiera a 1.055 ppm, la concentración más alta que se preparó (figuras 9 y 11). aparentemente, estos extractos no presentan ningún efecto sensorial cuando entran en contacto con los palpos labiales y maxilares de las hormigas cortadoras. por tanto, estos extractos no resultan promisorios para evaluar en campo. nótese que para la partición hexánica del meoh (extracto 2) y para la partición en etoh del meoh (extracto 5), las pruebas son estadísticamente no significativas, lo que indica que tales extractos no mostraron marcada actividad fagoinhibidora, ni siquiera a las concentraciones de 1.055 y 1.000 ppm, respectivamente (figuras 8 y 11). el desengrase hexánico (extracto 1) fue el extracto que presentó la mejor actividad a la concentración más baja de todas (33 ppm) (figura 7). compuestos que repelen hormigas cortadoras de hojas, han sido serna y correa: extractos de hojas de tomate lycopersicon esculentum... 1492003 figura 7. actividad de forrajeo con el extracto hexánico (desengrase). extracto 1 en diferentes concentraciones. concentración (ppm) f calculado p value 990 12.194 0.0036 ** 330 60.266 0.0000 ** 99 15.548 0.0015 ** 33 16.869 0.0011 ** extracto 2 en diferentes concentraciones. concentración (ppm) f calculado p value 1055 3.182 0.09 422 1.804 0.2 figura 8. actividad de forrajeo con la partición hexánica (del meoh). figura 9. actividad de forrajeo con la partición ch 2 cl 2 (del meoh). extracto 3 en diferentes concentraciones. concentración (ppm) f calculado p value 980 25.117 0.0002 ** 490 10.636 0.0057 ** 122.5 6.325 0.0247 * 49 13.885 0.002 ** agronomía colombiana 150 vol. 21 · no. 3 los extractos más efectivos presentaron actividad fagoinhibidora a concentraciones relativamente bajas de 33 ppm para el hexánico y 44 ppm para el extracto con diclorometano. estos dos extractos, en diluciones cercanas a 50 ppm, son promisorios para ensayos de campo, ya que el nivel de fagoinhibición que producen a tan bajas concentraciones podría hacer económica y práctica su utilización. función ecológica de la fracción lipídica los resultados experimentales que señalan una mayor actividad fagoinhibidora del extracto hexánico de desfigura 10. actividad de forrajeo con la partición acoet (del meoh). extracto 4 en diferentes concentraciones. concentración (ppm) f calculado p value 923.5 90.732 0.0000 ** 185 12.324 0.003 ** 100 4.971 0.427 55.5 0.818 0.3 figura 11. actividad de forrajeo con la partición etoh (del meoh). extracto 5 en diferentes concentraciones. concentración (ppm) f calculado p value 1000 1.076 0.31 500 5.385 0.35 100 1.522 0.23 los resultados también indican que el diseño en bloques al azar es adecuado para evaluar extractos de plantas en el sistema acoplado cámara-hormiguero. los extractos vegetales se pudieron ordenar, de acuerdo a su actividad fagoinhibidora, en la siguiente secuencia: el extracto 1 (hexánico inicial) y el extracto 3 (con diclometano) se catalogan como muy activos; el extracto 4 (con acetato de etilo) como activo. al extracto 2 (partición hexánica del extracto metanólico), y al 5 (partición con etoh), no se les comprobó actividad biológica bajo el diseño utilizado. serna y correa: extractos de hojas de tomate lycopersicon esculentum... 1512003 engrase, entran a hacer parte de, por lo menos, un centenar de trabajos que muestran la composición química de los extractos lipídicos epicuticulares de las plantas, así como la participación de los mismos o de sus constituyentes en las interacciones ecológicas entre las plantas y los insectos. de acuerdo con eigenbrode y espelie (1995), se pueden hacer varias consideraciones respecto a la fracción lipídica. los trabajos experimentales que han usado este tipo de sustancias demuestran que los extractos de lípidos en varias plantas, o sus componentes químicos, presentan marcada actividad aleloquímica en cuanto la fagoinhibición, la fagoestimulación o la toxicidad. la acción de los componentes químicos de estos extractos sobre algunos insectos herbívoros constituye uno de los mecanismos que explican la resistencia a ciertas plagas en una serie de cultivos como la cebolla, el nabo, la col, el repollo, la soya, la cebada y el trigo. la mayoría de las ceras epicuticulares de las plantas, asociadas con la cutina, tienen como componentes básicos a sustancias alifáticas entre las que se cuenta: nalcanos, ésteres, alcoholes, ácidos y, minoritariamente, aldehídos, cetonas, dicetonas y triterpenoides. de acuerdo con correa (1991), las pruebas con extractos y algunas sustancias individuales que han llevado a cabo varios grupos de investigación, han arrojado datos promisorios: los extractos de lípidos epicuticulares extraídos de retoños de algodón estimulan la alimentación del gorgojo anthonomus grandis, siendo la fracción activa una mezcla de ésteres. por otra parte, el extracto clorofórmico de plantas no hospederas reducen la alimentación del saltahojas chorthippus parallelus (hemiptera: cicadellidae). así mismo, los extractos de lípidos superficiales aislados de variedades resistentes de arroz al ataque del saltamontes nilaparvata lugens, inhiben la alimentación de este insecto cuando los extractos se aplican en la superficie de plantas susceptibles. también, la fracción hidrocarbonada del haba (vicia faba), constituida por los n-alcanos c 27 , c 29 , c 31 y c 33 , estimula la alimentación del áfido del guisante acyrthosiphon pisum (aphididae). otros n-alcanos de cadena más corta (c 19 , c 21 y c 23 ), extraídos del lípido epicuticular del sorgo, inhiben la alimentación de locusta migratoria (acrididae). los alcoholes grasos hexacosanol (c 26 ) y octacosanol (c 28 ) estimulan la alimentación en larvas del gusano de seda bombyx mori (bombycidae); tales alcoholes son comunes en los lípidos epicuticulares de las hojas de morera. por su lado, los ácidos grasos libres de cadena corta (c 8 a c 13 ) evitan el establecimiento del áfido myzus persicae (aphididae) sobre superficies vegetales y artificiales. para los ácidos grasos libres de cadena larga (> c 20 ), que comprenden una gran proporción de los lípidos superficiales de algunas plantas, aún no se ha explorado si afectan o no el comportamiento de los insectos. se sabe que los triterpenoles α y β-amirina inhiben la alimentación de l. migratoria cuando se agregan a discos de harina de trigo. para el “gusano ejército” spodoptera frugiperda (lepidoptera: noctuidae), y para la larva de la mazorca del maíz helicoverpa zea (lepidoptera: noctuidae), el crecimiento de sus larvas es mayor cuando se alimentan con follaje de maíz exento de los lípidos epicuticulares. la presentación de efectos tóxicos por el uso de extractos lipídicos aún no aporta datos muy concluyentes y sólo se ha reportado la alteración del crecimiento de larvas. howard et al. (1988) sugieren que deben hacerse estudios sobre terpenoides y otros compuestos lipídicos disuasores de las hormigas. así mismo, consideran que la elucidación de los mecanismos por los cuales éstos ejercen efectos tóxicos, puede iluminar muchos detalles sobre la simbiosis hormiga-hongo y pueden mostrar nuevos y significativos indicios sobre los mecanismos naturales de resistencia de las plantas contra los ataques de insectos y hongos. para los extractos diclorometánico (extracto 3) con muy buena actividad a 33 ppm y el extracto acoet (extracto 4) con actividad importante a 185 ppm, se requieren estudios de separación fitoquímica, con el fin de reconocer la naturaleza química de las particiones y la identidad de las sustancias contenidas. otros compuestos involucrados en la fagoinhibición pueden ser de naturaleza alcaloide o flavonoide (camps, 1988). una de las barreras químicas más importantes a la alimentación de los herbívoros son los taninos, que pueden ser de dos clases: hidrolizables o condensados. los primeros son derivados de la glucosa, como el ácido gálico. los taninos condensados tienen un elevado peso molecular, con sabor astringente y efecto repelente sobre algunos animales. varias sustancias tánicas están involucradas en la actividad inhibidora de la alimentación de los insectos, agronomía colombiana 152 vol. 21 · no. 3 entre ellos, el ácido gálico, el ácido hexahidroxidifénico, la procianidina, la demissina y la solanina. el tomate contiene solanina, como la mayoría de las solanáceas, y es el alcaloide predominante en la papa (solanum tubero sum). la búsqueda de variedades de papa resistentes al ataque del escarabajo leptinotarsa decemlineata permitió descubrir dicha resistencia en una especie silvestre de sudamérica, s. demissum, atribuyéndose esta propiedad a la presencia de un alcaloide esteroidal, la demissina, relacionada con la solanina (camps, 1988). los resultados de este estudio permiten considerar que el sistema acoplado cámara-colonia constituye un diseño novedoso y eficaz para evaluar la actividad de forrajeo de las hormigas cortadoras en el laboratorio. futuras pruebas en campo deberían incluir el extracto con acetato de etilo (acoet) con la sugerencia de trabajarlo a concentraciones un poco mayores, por encima de 100 ppm; así mismo, se recomienda realizar un fraccionamiento del extracto hexánico dirigido por ensayos de bioactividad en la colonia de laboratorio. en cuanto a la preparación de los extractos se debe obtener mayor cantidad de extracto con acetato de etilo y someterlo a una purificación exhaustiva guiada por ensayos de bioactividad. también es recomendable fraccionar y purificar el extracto etanólico, aún sabiendo que su actividad en la colonia no fue significativa. una promisoria recomendación que requeriría ensayos controlados, es sugerir que las hojas de tomate que son desechadas en cultivos locales o cercanos, sean utilizadas para elaborar extractos primarios utilizándolos en bioensayos en la colonia de laboratorio. agradecimientos a la fundación buen pastor (medellín, colombia) por su apoyo económico. al profesor hernán gómez por su asesoría en el trabajo estadístico. a erika valentina vergara, por su paciencia en la digitación, sugerencias y toma de fotografías. al profesor carlos garcía, por su constante atención a la colonia y su asesoría fitoquímica. a la ingeniera ángela maría uribe, por lograr el apoyo económico y logístico para adelantar este estudio. al profesor alejandro madrigal por su asesoría. a los profesores alejandro toro y horacio sierra, y al señor medardo, en el laboratorio de microscopía electrónica de la universidad nacional de colombia, sede medellín, quienes permitieron la toma de fotos. a norelhy quimbayo. bibliografía ariniello, l. 1999. protecting paradise. fungus-farming ants ensure crop survival with surprising strategies and partnerships. bioscience 49(10), 760-763. beraldo, m.j.h. y o.a. dasilva. 1988. plantas tóxicas: toxicidade vegetale o desenvolvimiento de formigueiros da tribo attini. en: curso de actualizaçao no controle de formigas cortadeiras. 2 p. camps, f. 1988. capítulo 3. relaciones planta-insecto: insecticidas de origen vegetal, pp. 69-86. en: bellés, x. (ed.). 1988. insecticidas biorracionales: nuevas tendencias. consejo superior de investigaciones científicas –csic-. madrid, españa. 405 p. chapela, i. h.; s.a. rehner; t.r. schultz y u.g. mueller. 1994. evolutionary history of the symbiosis between fungus-grown ants their fungi. science 266, 1691-1694. cherret, j.m.; r. j. powell y d.j. stradling. 1989. the mutualism between leafcutting ants and their fungus. insectsfungus interations. en: 14th symp. royal entomol. soc. cap. 4; pp. 93-120. correa, j.a. 1991. metabolitos secundarios de la especie lycopersicon esculentum m. (tomate). departamento de química. universidad nacional, sede medellín. seminario de maestría. (sin publicar). 57 p. dethier, v.g.; b.l. barton y c.n. smith. 1960. the designation of terms of the responses they elicit from insects. journal of economic entomology 53(1), 134-136. eigenbrode, s.d. y k.e. espelie. 1995. effects of plant epicuticular lipids on insec herbivores. annual review of entomology 40, 171-194. febvay, g.; p. bourgeois y a. kermarrec. 1985. antiappétants pour la fourmi attinae, acromyrmex octospinosus (reich) (hymenoptera: formicidae), chez certaines espéces d’igname (dioscoreaceae) cultivées aux antilles. agronomie 5(5), 439-444. hebling b., m.j.a.; o.c. bueno; o.a. silva y s.c. pagnocca. 1986. efeitos do gergelim no crescimento de sauverios iniciais de atta sexdens rubropilosa, forel 1908. en: gtfc, boletín no. 3, 7-8. howard, j. j.; j. cazin jr. y d.f. wiemer. 1988. toxicity of terpenoid deterrents to the leaf cutting ant atta cephalotes and its mutualistic fungus. j. chem. ecol. 14 (1), 59-69. serna y correa: extractos de hojas de tomate lycopersicon esculentum... 1532003 mackay, w. y e. mackay. 1986. las hormigas de colombia: arrieras del género atta (hymenoptera: formicidae). revista colombiana de entomología 12, 23-30. moncayo m., e. 1954. la hormiga arriera. monografía del curso de entomología económica. universidad nacional de colombia. medellín, 28 p. mulenax, c. h. 1979. the use of jackbean (cannavalia ensiformis) as a biological control for leaf cutting ants (atta sp.). biotropica 11 (4), 314. pagnocca, f. c. 1990. toxicity of sesame extracts to the symbiotic fungus of leaf-cutting ants. bulletin of entomological research 80, 349-352. serna c., f. j. 1992. atta spp., acromyrmex spp. (hymenoptera : formicidae). cronologías en control y tendencias en investigación. monografía de entomología económica (carrera de ingeniería agronómica). universidad nacional de colombia. facultad de ciencias agropecuarias. medellín. 64 p. serrano, m. s., s. l. lapointe y a. villegas. 1993. caracterización del daño de la hormiga cortadora de pastos acromyrmex landolti (forel) (hymenoptera : formicidae) sobre el establecimiento de andropogon gayanus en los llanos orientales de colombia. revista colombiana de entomología 19 (1), 21-26. weber, n.a. 1972. gardening ants: the attines. the american philosophical society. 146 p. abstractresumen las primeras papas cultivadas probablemente fueron seleccionadas entre 6.000 y 10.000 años atrás, al norte del lago titicaca, en los andes del sur de perú. allí, a partir de las especies silvestres solanum bukasovii, s. canasense y s. multissectum, pertenecientes al complejo s. brevicaule, se cree que se originó s. stenotomum, que es considerada la primera papa domesticada. esta, a su vez, habría dado origen a s. andigena a través de repetidos procesos de poliploidización sexual en diferentes zonas de cultivo, con la consiguiente hibridación interespecífica e intervarietal que permitió ampliar la diversidad y adaptabilidad genética de la papa de los andes. los cultivares chilenos se derivaron posteriormente por hibridación de poblaciones andinas cultivadas con la especie silvestre s. tarijense. en el siglo xvi la papa migró a europa y se dispersó por todo el orbe. actualmente las papas cultivadas que se siembran en el mundo son conocidas colectivamente bajo el nombre de s. tuberosum. potato was domesticated some 6,000 to 10,000 years ago in the southern andes of peru, north from lake titicaca. the process is believed to have started from a set of wild species of the solanum brevicaule complex (s. bukasovii, s. canasense and s. multissectum) that would have given origin to s. stenoto­ mum, which is probably the first domesticated potato, and the immediate ancestor of s. andigena through repeated sexual polyploidization processes in different cultivation zones. the consequent interspecific and inter-varietal hybridization of this species broadened the genetic diversity and adaptability of andean potatoes, whose subsequent breeding with the wild species s. tarijense gave rise to the chilean cultivars. in the sixteenth century, potato migrated to europe and then spread worldwide. presently, cultivated potatoes are collectively designated under the name s. tuberosum. key words: plant domestication, plant breeding, solanaceae, solanum sp. palabras clave: domesticación de plantas, fitomejoramiento, solanaceae, solanum sp. fecha de recepción: 21 de abril de 2009. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). lerodríguezmo@unal.edu.co agronomía colombiana 28(1), 9-17, 2010 del presente trabajo consiste en revisar las diferentes teorías relacionadas con la evolución de la papa cultivada. diversidad de la papa cultivada la papa silvestre, así como la cultivada (solanum l. sect. petota), crece desde el suroccidente de estados unidos hasta el sur de chile (rodríguez et al., 2009). posee un rico pool de genes, constituido por 190 especies silvestres que forman tubérculos (spooner y salas, 2006), de las cuales el 70% son diploides (2n = 2x = 24), y el resto poliploides, principalmente divididas entre tetraploides (2n = 4x = 48) y hexaploides (2n = 6x = 72) (spooner et al., 2005, 2008; hijmans et al., 2007), con una presencia escasa de triploides y pentaploides (hijmans et al., 2007). a diferencia de otros cultivos, la papa presenta un pool genético secundario extremadamente grande, compuesto por especies silvestres fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular origen y evolución de la papa cultivada. una revisión origins and evolution of cultivated potato. a review luis ernesto rodríguez1 introducción el origen, la evolución y la clasificación de la papa cultivada han sido objeto de gran interés y amplia discusión durante los últimos años, porque en un tiempo relativamente corto este cultivo se convirtió en uno de los alimentos más importantes del mundo (spooner y hetterscheid, 2005a; morales, 2007; fao, 2009). aún persisten muchas preguntas sin resolver en relación con cuándo, dónde, cómo, por qué y cuántas veces ocurrió su domesticación; cuáles fueron sus progenitores silvestres, cómo y cuándo se diferenciaron de ellos, y cuáles fueron los procesos selectivos asociados al desarrollo de los cultivares modernos (spooner et al., 2005). la taxonomía de la papa y de sus parientes silvestres ha sido ampliamente estudiada durante los últimos años (van den berg y jacobs, 2007). sin embargo, todavía existe controversia acerca de la conveniencia de clasificar los diferentes grupos cultivados dentro de una sola especie (s. tuberosum), o dentro de varias. en este contexto, el objetivo 10 agron. colomb. 28(1) 2010 cercanas que forman pequeños tubérculos comestibles (van den berg y jacobs, 2007). actualmente, las distintas variedades cultivadas se encuentran agrupadas dentro de la especie solanum tuberosum l. (sponner et al., 2007; andre et al., 2007). la mayoría de las especies silvestres presenta estolones largos, al final de los cuales se produce un tubérculo (hijmans et al., 2002), aunque algunas especies de la serie piruana los tienen a lo largo del estolón (salas et al., 2001). el tamaño de los tubérculos varía desde unos pocos mm (s. clarum, s. morelliforme) hasta tamaños similares a los de las especies cultivadas (s. burtonii, s. candolleanum). su forma varía también, desde tubérculos globosos hasta tubulares, ya sean rectos o curvos, y con muchas morfologías intermedias (hijmans et al., 2002). una de las tendencias morfológicas de la domesticación de la papa fue la reducción en la longitud de los estolones, lo que favoreció la concentración de los tubérculos al pie del tallo (hijmans et al., 2002; spooner et al., 2005). en la domesticación pudo estar implicada la selección de tubérculos menos tóxicos y con menores niveles de glicoalcaloides. los agricultores andinos mantuvieron una variedad más amplia de formas de tubérculos, colores de piel y carne comparado con los observados en las especies silvestres (simmonds, 1995). posteriormente seleccionaron poblaciones de madurez temprana (precocidad), periodo de dormancia adecuado y resistencia a diferentes tipos de estrés biótico y abiótico, en una amplia gama de ambientes (bradshaw, 2007), buscando siempre tubérculos de mejor sabor y mayor tamaño. origen de la papa diploide cultivada las primeras papas cultivadas fueron seleccionadas entre 6.000 y 10.000 años atrás en las montañas de los andes, donde sucesivas generaciones de agricultores produjeron una gran cantidad de variantes cultivadas (spooner y hetterscheid, 2005a). este proceso, cuando no se dio espontáneamente en la naturaleza, habría sido llevado a cabo deliberada o inconscientemente por el hombre. todas las hipótesis previas al estudio detallado de la genética de la papa proponían que las variantes cultivadas se habían desarrollado en distintos lugares (orígenes múltiples e independientes) a partir de diferentes especies silvestres (hawkes, 1990; ochoa, 1990; huamán y spooner, 2002). sin embargo, al analizar la genética tanto de las especies silvestres como de los cultivares nativos, se demuestra que la papa cultivada tuvo un origen único en una vasta región al norte del lago titicaca, a partir de miembros del complejo norte de s. brevicaule (spooner et al., 2005; van den berg y jacobs, 2007). históricamente se ha discutido de forma amplia acerca de la especie o especies que dio (dieron) origen a la papa cultivada. teniendo en cuenta sus rasgos morfológicos y fitogeográficos, planteó que la primera papa cultivada fue s. stenotomum, teniendo a s. leptophyes y s. canasense como posibles ancestros. s. stenotomum agrupa un conjunto de plantas diploides que florecen y tuberizan bajo condiciones de días cortos, y que no presentan brotación del tubérculo al momento de la cosecha (huamán y spooner, 2002; ghislan et al., 2006). posteriormente, hawkes (1990) favoreció a s. leptophyes como único ancestro, por estar distribuida a la misma altitud y en la misma región ecogeográfica que s. stenotomun (cerca al lago titicaca). esta última se cultivó intensivamente en esa región, y estuvo ligada al desarrollo de la cultura tiwanaku, la cual posteriormente se diseminó en distintas direcciones, incluyendo argentina y chile (morales, 2007). autores como ugent (1970) y huamán y spooner (2002) proponen que s. stenotomum proviene de las especies s. brevicaule, s. bukasovii, s. canasense, s. coelestipetalum, s. gourlayi, s. leptophyes, s. multidissectum, s. multiinterrup­ tum y s. spegazzinii, pertenecientes al complejo s. brevicau­ le. por su parte, bukasov (1971) propuso a s. canasense, s. leptophyes, s. brevicaule, s. bukasovii, s. candolleanum y s. sparsipilum como ancestros de s. stenotomum, mientras ochoa (1990) plantea que los ancestros serían s. brevicaule, s. bukasovii y s. canasense. sin embargo, en su mayoría, estas especies silvestres se relacionan entre sí, y aún existe controversia sobre su clasificación taxonómica (hawkes 1990; ochoa, 1990; van den berg et al., 1998; sukhotu et al., 2006). la diferencia entre estas hipótesis resulta de la controversia acerca de la taxonomía de un grupo de especies silvestres ancestrales, ya que s. bukasovii, s. canasense y s. multidissectum fueron consideradas por ochoa (1999) como una sola especie. la hipótesis de hawkes (1990) ha sido controvertida con base en el análisis de sitios de restricción de dna nuclear y cloroplástico (sukhotu et al., 2005; sukhotu y hosaka, 2006). estos autores plantean que s. stenotomum se originó a partir de las especies silvestres s. bukasovii, s. canasense y s. multidissectum, las cuales tienen en común el haplotipo s-ctdna. en este punto coinciden con hawkes al considerar a s. stenotomum como la primera 112010 rodríguez: origen y evolución de la papa cultivada. una revisión papa domesticada en perú, la cual posteriormente se habría dispersado hacia bolivia. para determinar la variabilidad de las poblaciones primitivas diploides cultivadas de s. stenotomum y de sus ancestros silvestres, sukhotu et al. (2006) utilizaron marcadores de alta resolución para dna cloroplástico (ctdna). esta técnica les permitió encontrar cinco haplotipos básicos (w, t, c, s y a), todos los cuales, excepto t, se encuentran en s. stenotomum (hosaka et al., 1988; hosaka, 1995). este haplotipo, predominante en s. tuberosum subsp. tuberosum, fue probablemente incorporado por s. tuberosum subsp. andigena durante su migración a las costas meridionales de chile, a partir de poblaciones de s. tarijense (hosaka, 2003; hosaka, 2004; sukhotu et al., 2006). el uso de marcadores de alta resolución no apoya necesariamente la hipótesis de una domesticación sucesiva. la poca variación del ctdna dentro de s. stenotomum pudo ser el resultado de la domesticación de una especie silvestre ancestral altamente variable. los haplotipos a y c-ctdna, frecuentes en s. stenotomum, también se encuentran en s. bukasovii (centro de perú) y en s. canasense, s. candollea­ num, s. multidissectum (sur de perú). sin embargo, no resulta claro si la diversidad de ctdna observable en s. stenotomum es resultado de la domesticación de diferentes especies ancestrales (hipótesis de la domesticación sucesiva), o si una vez domesticada, s. stenotomum presentó hibridación natural con otras especies silvestres (hipótesis de la introgresión), siendo s. ajanhuiri, especie diploide cultivada de origen híbrido entre s. stenotomum y s. megistacrolobum, un ejemplo típico (huamán et al., 1982). la hipótesis de la domesticación sucesiva parece estar en concordancia con la hipótesis de una única domesticación, en el sentido que esta habría ocurrido en múltiples tiempos a partir de un grupo de especies silvestres en perú. s. stenotomum subsp. goniocalyx se originó a partir de s. stenotomum, presentando una alta diversidad desde el norte de perú hasta el centro de bolivia. s. phureja juz. y bukasov subsp. phureja fueron seleccionadas a partir de s. stenotomum por ausencia de periodo de dormancia en el tubérculo al momento de la cosecha, rápido desarrollo de los tubérculos y mejor crecimiento del cultivo. esto permitió llegar a tener hasta tres cultivos por año en las zonas bajas y cálidas de los valles orientales de los andes (hawkes, 1990; sukhotu y hosaka, 2006; ghislain et al., 2006; bradshaw, 2007). actualmente, s. phureja se distribuye ampliamente en una larga y estrecha franja de los andes, desde venezuela hasta el centro de bolivia, mientras que s. stenotomum está restringida sólo a perú y bolivia (sukhotu y hosaka, 2006). s. phureja se caracteriza por presentar tubérculos pequeños, adaptación a días cortos, ausencia de dormancia (bradshaw, 2007) y ploidía predominantemente diploide (ghislain et al., 2006). s. phureja presenta un periodo de dormancia más corto que s. tuberosum y contribuye con genes dominantes para la ausencia de dormancia en el tubérculo (freyre et al., 1994). la ausencia de dormancia en s. phureja es un carácter dominante y bien marcado en la generación f1, en contraste con s. andigena, que sí presenta dormancia. por esta razón, la influencia de s. phureja en el origen de s. andigena se considera poco probable (sukhotu y hosaka, 2006). a pesar de los enormes progresos logrados en la última década, el conocimiento primario de los procesos que controlan la dormancia del tubérculo de la papa sigue siendo un enigma (suttle, 2007). s. phureja se considera un grupo importante para el mejoramiento y desarrollo de nuevas variedades de papa, debido a sus excelentes características culinarias (ghislain et al., 2006). huamán y spooner (2002) incluyeron a la subsp. goniocalyx dentro del grupo stenotomum, mientras que el grupo phureja, fue clasificada en un grupo diferente debido a su ausencia de dormancia. finalmente, sponner et al. (2007), agruparon a todas las papas andinas, independientemente de su ploidia, como s. tuberosum grupo andigena. origen de la papa tetraploide cultivada las papas del grupo andigena (andigenum) (s. tuberosum l. subsp. andigena hawkes) (hawkes, 1990) o grupo andigena (huamán y spooner, 2002; spooner et al., 2007), constituyen un grupo importante de cultivares nativos seleccionados por agricultores andinos, que se cultiva a lo largo de los andes en alturas que varían entre 2.000 y 4.000 msnm, y forman tubérculos bajo condiciones de día corto (hawkes, 1990; sukhotu y hosaka, 2006). s. andigena proviene de s. stenotomum a través de repetidos procesos de poliploidización sexual ocurridos en diversos lugares, con la consiguiente hibridación interespecífica e intervarietal a través de cruces (4x × 4x) y/o (2x × 4x ó 4x × 2x) (sukhotu y hosaka, 2006). la tetraploidización sexual en papa ha sido sugerida por la capacidad que tiene la papa diploide y las especies con ella relacionadas, de producir granos de polen 2n (iwanaga y peloquin, 1982; wantabe 12 agron. colomb. 28(1) 2010 y peloquin, 1989; werner y peloquin, 1991), siendo ésta considerada como la forma más probable de poliploidización de la papa (den nijs y peloquin, 1977; mendiburu y peloquin, 1977). ghislain et al. (2006), afirman que la papa que crece en los andes contiene mezclas de especies silvestres y cultivadas con diferentes niveles de ploidía. esto es explicable si se tiene en cuenta que los genotipos diploides con gametos no reducidos son frecuentes tanto en especies silvestres como cultivadas, lo cual facilita la transferencia de genes entre diferentes niveles de ploidía. la naturaleza altamente heterocigótica de s. andigena apoya la noción de que esta surgió por tetraploidización sexual entre diferentes genotipos de s. stenotomum, dado que la misma serie de variación de ctdna ha sido reportada tanto para s. andigena como para cultivares diploides (sukhotu y hosaka, 2006). la domesticación humana modificó y atenuó los tetraploides iniciales de s. stenotomum, presentes actualmente en el grupo andigena, lo que permitió ampliar su diversidad y adaptabilidad genética (hosaka, 1995; sukhotu et al., 2005; sukhotu et al., 2006; sukhotu y hosaka, 2006). sukhotu y hosaka (2006) sostienen que s. andigena proviene de s. stenotomum, primariamente como resultado de un proceso independiente de diferenciación geográfica en perú. sin embargo, se sugiere que la diferenciación genética de s. andigena no ocurrió independientemente de s. stenotomum, sino que esta última se habría dispersado y diferenciado genéticamente por repetidos procesos de tetraploidización sexual en diversos lugares, para luego ser objeto de una selección masiva de formas tetraploides que habrían dado origen a la primera población de s. andigena (sukhotu y hosaka, 2006). esto coincide con la noción de que las poblaciones iniciales de andigena presentan múltiples orígenes, pero provienen exclusivamente de s. stenotomum. las papas tipo andigena se convirtieron en la forma más ampliamente cultivada en américa del sur, presumiblemente porque los agricultores las encontraron superiores en rendimiento y otras características, en comparación con las papas diploides (bradshaw, 2007). el grupo andigena, por su naturaleza auto y alotetraploide, presenta herencia tetrasómica (howard, 1970; matsubavashi, 1991) y se considera la fuente genética primaria más importante para el mejoramiento de la papa en el mundo. confiere resistencia a p. infestans, virus pvx, pvy, nematodos, y polillas de la papa, y se considera una buena base para ampliar la diversidad genética e inducir heterosis positiva (sukhotu et al., 2005; sukhotu y hosaka, 2006). sukhotu et al. (2005), a través de la técnica de sitios de restricción en dna nuclear y cloroplástico, evaluaron la diversidad genética del grupo andigena y de algunas accesiones de papas nativas chilenas (s. tuberosum subsp. tube­ rosum). es estudio les permitió concluir que la diversidad genética del grupo se generó a partir de una especie diploide cultivada, posteriormente modificada por poliploidización sexual e hibridación intervarietal y/o introgresiva, que se dispersó extensamente y que se conoce como s. andigena. esta se caracteriza por ser una especie tetraploide altamente polimórfica (ugent, 1970; sukhotu et al., 2005), que puede ser separada de s. stenotomum, solamente por el número de cromosomas, pues muchos de sus caracteres morfológicos se traslapan entre sí (huamán y spooner, 2002). sukhotu et al. (2005) plantean que la carencia de correlación entre las distancias geográficas y la diferenciación genética sugiere fuertemente que estas accesiones pertenecen al mismo pool genético de s. andigena, presentando una ascendencia común que se ha mantenido por intercambio frecuente de genes mediante hibridación. de la hibridación entre s. andigena y s. stenotomum pudo resultar s. chau­ cha, una progenie triploide que crece frecuentemente en fincas de productores nativos (sukhotu et al., 2005). esto refuerza la hipótesis de que s. andigena fue genéticamente modificada a partir de formas tetraploides inicialmente derivadas de s. stenotomum. la distribución de s. andigena, que es más amplia que la de s. stenotomum, particularmente hacia el norte, parece estar asociada a la presencia de una especie silvestre en el centro de perú, que se extendió a través del área de distribución de s. stenotomum. el haplotipo s-ctdna de andigena ha sido encontrado desde perú hasta bolivia y el norte de argentina, traslapándose con el área de distribución de s. stenotomum. esto indica que los genotipos formados localmente fueron diseminados desde s. stenotomum hacia s. andigena (sukhotu et al., 2005), como resultado de procesos de hibridación inter e intraespecífica en campos de cultivo en que los híbridos naturales se incorporan al pool genético de la papa cultivada. origen de las papas cultivadas tetraploides tipo chilotanum las otras papas tetraploides, s. tuberosum subsp. tuberosum (hawkes, 1990) o s. tuberosum grupo chilotanum (huamán y spooner, 2002; spooner et al., 2007), crecen en las regiones costeras en chile y se distribuyen actualmente por todo el mundo. el origen de las papas modernas cultivadas ha sido muy controvertido. juzepczuk y bukasov (1929) 132010 rodríguez: origen y evolución de la papa cultivada. una revisión consideran que provienen de cultivares nativos (s. leptostig­ ma y s. molinae) que habrían dado origen a s. chilotanum, y esta, en cruce con s. andigenum, a s. tuberosum subsp. europaeum. por su parte, salaman y hawkes (1949), salaman (1949), hawkes y francisco-ortega (1992), plantean que el origen se dio a partir de cultivares andinos nativos tetraploides pertenecientes a s. andigena. al analizar el material chileno, bukasov (1978) concluyó que su hábito de crecimiento y comportamiento fotoperiódico son semejantes a los de las variedades europeas. esta característica, al tornar innecesaria la selección para días largos, habría facilitado su rápida adaptación y amplia dispersión. con base en ello, este autor ha postulado la teoría de que la papa europea proviene de la chilota, que estaba preadaptada a los días largos de europa, y superaba a los clones andinos adaptados a días cortos (contreras 2005, spooner y hetterscheid, 2005a). hawkes (1990) y hosaka (2003), afirman que los cultivares chilenos nativos se derivaron secundariamente de los cultivares andinos, probablemente después de la hibridación de estos con especies bolivianas o argentinas de s. tarijense, descartando así que el subcentro de chiloé sea uno de los focos de origen de la papa cultivada, como inicialmente lo había propuesto bukasov en 1971 (spooner et al., 2005). hosaka et al. (1988) sugieren que las poblaciones nativas tetraploides chilenas se diferenciaron de las demás poblaciones tetraploides nativas de los andes y de otras especies cultivadas y silvestres por la deleción de aproximadamente 400 pares de bases del dna cloroplástico (cpdna). la subespecie andigena presenta cinco haplotipos (a, c, s, t y w), mientras que el grupo chilotanum sólo presenta los haplotipos a, t y w (hosaka et al., 1988). el haplotipo t, tabla 1. hipótesis acerca del origen de la papa (solanum sección petota), adaptado de hawkes (1990), huamán y spooner (2002) y sukhotu et al. (2005, 2006). especies cultivadas ploidia posible origen distribución s. ajanhuiri ‘yari’ cultigens juz. y bukasov 2 x s. stenotomum x s. megistacrolobum bitter (hawkes, 1990) centro de bolivia s. ajanhuiri ‘ajawiri’ cultigens juz. y bukasov 2 x s. ajanhuiri (‘yari’ clones) x s. stenotomum (hawkes, 1990) suroeste de perú y centro de bolivia s. chaucha juz. y bukasov 3x s. tuberosum subsp. andigena x s. stenotomum o s. phureja (hawkes, 1990) ecuador, al norte de perú s. curtilobum juz. y bukasov 5x s. juzepczukii x s. tuberosum subsp. andigena (hawkes, 1990) oriente de venezuela, centro de perú, hasta el noroeste de argentina s. juzepczukii buk. 3x s. stenotomum x s. acaule bitter (hawkes, 1990) centro de perú, hasta el noroeste de argentina s. phureja subsp. phureja juz. y bukasov 2 x variante de s. stenotomum por selección a rápida maduración y ausencia de dormancia en el tubérculo (hawkes, 1990) desde venezuela hasta el centro de bolivia s. phureja subsp. estradae (lópez) hawkes 4x autotetraploide de s. phureja subsp. phureja; o s. phureja subsp. phureja x s. tuberosum subsp. tuberosum (hawkes, 1990) centro de colombia (departamento de quindío) s. phureja subsp. hygrothermicum (ochoa) hawkes 4x desconocido perú (tierras bajas del oriente) s. stenotomum subsp. stenotomum juz. y bukasov 2 x selección de s. leptophyes bitter (por indígenas de bolivia y perú en la región del lago titicaca) (hawkes, 1990). selección a partir de las especies silvestres s. bukasovii, s. canasense y s. multidissectum (sukhotu et al., 2005, 2006) de colombia hasta el norte de argentina s. stenotomum subsp. goniocalyx juz. y bukasov 2 x derivación a partir de s. stenotomum (hawkes, 1990) se considera como una variante dentro del grupo stenotomum (spooner, 2002) norte de perú hasta el centro de bolivia s. tuberosum l. subsp. andigena (juz. y bukasov) hawkes 4x s. stenotomum x s. sparsipilum (bitter) juz. y bukasov (hawkes, 1990) se originó a través de tetraploidización entre diferentes genotipos de s. stenotomum, por esto su alta heterocigocidad natural (hosaka, 2006). s. stenotomum, a través de repetidos procesos de poliploidización sexual de s. stenotomum en diversos lugares, seguidos de eventos de hibridación interespecífica e intervarietal a través de cruces 4x x 4x y/o 2 x x 4x, ó 4x x 2 x (sukhotu et al., 2005, 2006; sukhotu y hosaka, 2006) oriente de venezuela hasta el norte de argentina s. tuberosum l. subsp. tuberosum 4x derivada secundariamente de cultivares andinos después de la hibridación con s. tarijense (hawkes, 1990; hosaka, 2003, 2004; spooner, 2005) zona costera e insular de chile y zonas templadas 14 agron. colomb. 28(1) 2010 encontrado por presentar una deleción de 241 pares de bases, y no de 400, es el más frecuentemente observado en el grupo chilotanum (kawagoe y kikuta, 1991). más del 99% de las papas que actualmente se cultivan en la zona templada presentan dna haplotipo t, el cual es frecuente en la mayor parte del germoplasma chileno (spooner, 2005). sin embargo, existen algunas accesiones de s. tuberosum subsp. andigena que poseen este mismo haplotipo, evidenciando claramente una conexión entre estas dos subespecies (hosaka y hanemann, 1987). esta idea es apoyada por spooner et al. (2005), quienes afirman que tanto las papas del grupo andigena como las chilotanum derivan del complejo brevicaule. las variedades de s. tuberosum de origen chileno, independientemente de su ctdna (t ó a1), fueron claramente distinguidas de s. andigena mediante ndna, utilizando rflp y marcadores tipo microsatélite. recientemente hosaka (2003) demostró que el haplotipo t ctdna es común en poblaciones tuberosum chilenas y algunas poblaciones diploides de la especie silvestre s. tarijense. la diferenciación entre las papas del grupo tuberosum chilenas y del grupo andigena pudo estar asociada con la incorporación del germoplasma proveniente de s. tarijense. se considera que los variedades chilenas de s. tuberosum se originaron por la selección de híbridos naturales provenientes de cruzamientos entre s. tarijense y s. andigena (hosaka, 2004). las primeras papas cultivadas encontradas fuera de suramérica aparecieron en españa, en las islas canarias, en 1567 (hawkes y francisco-ortega, 1992, ghislain et al., 2009), y en sevilla en 1573 (salaman, 1949; hawkes y franciscoortega, 1992). al parecer, estas papas fueron cosechadas al final del año (noviembre y diciembre), lo cual sugiere que estos materiales pertenecían al grupo andigena, que se encuentra adaptado a días cortos. parte de estas introducciones iniciales del grupo andigena y clones triploides del grupo chaucha aún persisten en las islas canarias, con las más recientes introducciones de grupo chilotanum (spooner, 2005; ríos et al., 2007). existen dos hipótesis sobre el origen de las primeras introducciones a europa. juzepczuk y bukasov (1929) proponen una introducción desde chile (grupo de chilotanum), apoyados en semejanzas morfológicas, y en su adaptación a días largos, mientras que salaman y hawkes (1949), hosaka y hanneman (1988), grun (1990) y hawkes (1990) sugieren una introducción desde los andes. de acuerdo con spooner (2005) y con raker y spooner (2002), la mayoría de las publicaciones desde salaman (1949) y salaman y hawkes (1949) aceptan la hipótesis de la introducción de germoplasma andino sin cuestionarla, proponiendo que los cultivares ancestrales chilenos fueron una fuente importante de germoplasma de las variedades cultivadas en el mundo, después de las epidemias del tizón tardío hacia la década de 1840. la hipótesis de la introducción andina sostiene que inicialmente hubo i) una rápida selección convergente de la papa europea, por su morfología y adaptación a días largos, observables en los miembros del grupo de chilotanum, y ii) un desplazamiento de la mayoría de los cultivares europeos por parte del germoplasma chileno o por híbridos formados a partir de este grupo (spooner et al., 2005), como consecuencia de las epidemias mundiales de tizón tardío, que empezaron en el reino unido en 1845 y se dispersaron más adelante por todo el mundo. dado que el viaje de la papa desde perú o colombia hasta europa toma menos tiempo que desde chile, los tubérculos de este país podrían haber tenido menor oportunidad de ser viables. sin embargo, este argumento ignora la posibilidad de transporte a través de semilla botánica, plantas sembradas o incluso tubérculos bien conservados (hawkes, 1967). es posible que una vez se conoció el valor alimenticio y comercial de la papa, se hayan presentado múltiples introducciones de todos los grupos de cultivares ancestrales provenientes de los andes y de chile, de lo cual simplemente no hay registro. la selección artificial sobre el grupo andigena posiblemente produjo algunos clones neo­tuberosum, término que se refiere a las papas cultivadas que tuberizan bajo condiciones de día largo, desarrolladas por cruzamiento y selección de poblaciones de s. tuberosum del grupo andigena (ghislain et al., 2009) adaptadas a día corto. los defensores de la hipótesis de la introducción de papas de tipo andino sustentan esta afirmación asumiendo que después de las epidemias de tizón tardío hubo una posterior eliminación de clones del grupo andigena, seguida de la difusión de clones del grupo chilotanum (ghislain et al., 2009). finalmente, ghislain et al. (2009) sugieren que clones de papa tanto del grupo andigena como chilotanum fueron inicialmente introducidos a europa por múltiples vías. sin embargo, los clones del grupo chilotanum habrían sido 152010 rodríguez: origen y evolución de la papa cultivada. una revisión preferidos en los procesos de selección, determinándose así su rápida expansión. esto los llevaría a ser los cultivares modernos predominantes en europa, para difundirse posteriormente en la mayoría de las zonas paperas importantes del mundo. alternativamente, la hipótesis de la introducción andina sugiere que tanto los rasgos morfológicos como la adaptación a días largos que caracterizan a la papa europea, se desarrollaron rápidamente, de forma paralela entre los cultivares nativos andinos y chilenos, a través de diferentes tipos de selección realizada después de su llegada a europa, como consecuencia de las epidemias de tizón tardío que destruyeron la papa en el reino unido a inicios de 1845, y que desplazaron a los cultivares que existían en europa en ese momento. las variantes así seleccionadas habrían sido posteriormente mejoradas con importaciones de cultivares nativos chilenos (spooner et al., 2005). esto constituye un argumento en contra de la hipótesis de que el tizón tardío (p. infestans) desplazó tempranamente a las variedades del grupo andigena que habían sido introducidas. ghislain et al. (2009) encontraron que el germoplasma neo­ tuberosum está estrechamente relacionado con el grupo chilotanum (variedades de las tierras bajas de la región centro-sur de chile), y en menor grado con el germoplasma del grupo andigena. este resultado, bastante inesperado, es explicable por acción de una fuerte y rápida selección en contra de los clones originales de andigena, después de su hibridación involuntaria con germoplasma del grupo chilotanum. adicionalmente, estos mismos autores plantean que la recombinación entre germoplasma neo­tuberosum y andigena no sirve para ampliar la diversidad genética y obtener variedades mejoradas, lo cual afecta el diseño de los programas de mejoramiento y la reconstrucción de la historia filogenética de la papa. así, pues, la teoría neo­tuberosum, que sustentaba la introducción y adaptación de variedades nativas del grupo andigena mejoradas con variedades nativas del grupo chilotanum, queda refutada (ames y spooner, 2008; ghislain et al., 2009). la base genética de las variedades mejoradas sigue siendo estrecha, y no se ha beneficiado de la diversidad existente en el grupo andigena. los procesos de mejoramiento genético que han hecho uso de progenitores neo­tuberosum y andigena no han logrado aumentar significativamente la diversidad genética de las variedades mejoradas, por lo cual es necesario explorar otros esquemas de mejoramiento para buscar genotipos superiores en el futuro. conclusiones el origen de la papa cultivada se describió como el resultado de hibridaciones sucesivas entre miembros diploides del complejo s. brevicaule, acompañadas de procesos de duplicación cromosómica que dieron origen a las formas tetraploides. seleccionada a partir de las especies silvestres s. bukasovii, s. canasense y s. multidissectum, s. stenotomum se considera la especie de papa diploide cultivada más antigua, la cual habría dado origen a las papas tipo andigena. posteriormente, estas habrían sido modificadas por poliploidización sexual e hibridación intervarietal o introgresiva, para luego dispersarse ampliamente. en la actualidad se les conoce como s. andigena o grupo andigena. este grupo se caracteriza por ser tetraploide y altamente polimórfico, y desde el punto de vista genético se considera como el más estrechamente relacionado con s. tuberosum subsp. tuberosum o s. tuberosum grupo chilotanum, y como su posible ancestro. estos tubérculos se siembran en las regiones costeras de chile, desde donde se habrían dispersado hacia el resto del mundo, conociéndose colectivamente como solanum tuberosum. literatura citada ames, m. y d.m. spooner. 2008. dna from herbarium specimens settles a controversy about origins of the european potato. amer. j. bot. 95(2), 252-257. andre, c.m., m. ghislain, p. bertin, m. oufir, m.r. herrera, l. hoffmann, j.f. hausman, y. larondelle y d. evers. 2007. andean potato cultivars (solanum tuberosum l.) as a source of antioxidant and mineral micronutrients. agric. food chem. 55, 366-378. bradshaw, j.e. 2007. potato-breeding strategy. pp. 157-174. en: vreugdenhil, d. (ed.). potato biology and biotechnology advances and perspectives. elsevier, amsterdam. bukasov, s.m. 1939. the origin of potato species. physis 18, 41-61. bukasov, s.m. 1971. cultivated potato species. pp. 5-40. en: bukasov, s.m. (ed.). flora of cultivated plants. vol. ix. kolos, leningrad. contreras, a. 2005. recursos genéticos de la papa en américa latina: distribución, conservación y uso. agrociencia 9(1-2), 93-103. den nijs, t.p.m. y s.j. peloquin. 1997. polyploid evolution via 2n gametes. amer. potato j. 54, 377-386. fao. 2009. faostat. el mundo de la papa. en: http://www.potato2008.org/es/mundo; consulta: marzo de 2010. freyre, r., s. warnke, b. sosinski y d.s. douches. 1994. quantitative trait locus analysis of tuber dormancy in diploid potato (solanum spp.). theor. appl. genet. 89, 474-480. ghislain, m., d. andrade, f. rodríguez, r.j. hijmans y d.m. spooner. 2006. genetic analysis of the cultivated potato solanum tuberosum l. phureja group using rapds and nuclear ssrs. theor. appl. genet. 113, 1515-1527. 16 agron. colomb. 28(1) 2010 ghislain, m., j. núñez, m.r. herrera y d.m. spooner. 2009. the single andigenum origin of neo­tuberosum-tuberosum potato materials is not supported by microsatellite and plastid marker analyses. theor. appl. genet. 118(5), 963-969. grun, p. 1990. the evolution of cultivated potatoes. econ. bot. 44, supl. 3, 39-55. hawkes, j.g. 1990. the potato: evolution, biodiversity and genetic resources. belhaven press, london. hijmans, r.j., d.m. spooner, a.r. salas, a. guarino y j. de la cruz. 2002. atlas of wild potatoes. systematic and eco geographic studies on crop gene pools 10. international plant genetic resources institute, roma. hijmans, r., t. gavrilenko, s. stephenson, j. bamberg, a. salas y d.m. spooner. 2007. geographic and environmental range expansion through polyploidy in wild potatoes (solanum section petota). global ecol. biogeogr. 16, 485-495. hawkes, j.g. 1967. the history of the potato. masters memorial lecture, 1966. j. royal hort. soc. 92, 207-224. 249-262. 288-302. hawkes, j.g. y j. francisco-ortega. 1992. the potato in spain during the late 16th century. econ. bot. 46(1), 86-97. hosaka, k., g.a. de zoeten y r.e. hanneman. 1988. cultivated potato chloroplast dna differs from the wild type by one deletion: vidence and implications. tag 75, 741-745. hosaka, k. y r.e. hanneman, jr.. 1987. a rapid and simple method for determination of potato chloroplast dna type. amer. potato j. 64, 345-353. hosaka, k. 1995. successive domestication and evolution of the andean potatoes as revealed by chloroplast dna restriction endonuclease analysis. tag 90, 356-363. hosaka, k. 2003. t-type chloroplast dna in solanum tuberosum l. ssp. tuberosum was conferred by some populations of s. tarijense hawkes. amer. j. potato res. 80, 21-32. hosaka, k. 2004. evolutionary pathway of t-type chloroplast dna in potato. amer. j. potato res. 81, 155-160. howard, h.w. 1970. genetics of the potato, solanum tuberosum. logos press ltd., london. huamán, z., j.g. hawkes y p.r. rowe. 1982. a biosystematic study of the origin of the diploid potato, solanum ajanhuiri. euphytica 31, 665-675. huamán, z. y d.m. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (solanum sect. petota). amer. j. bot. 89, 947-965. iwanaga, m. y s.j. peloquin. 1982. origin and evolution of cultivated tetraploid potatoes via 2n gametes. theor. appl. genet. 61, 161-169. juzepczuk, s.w. y s.m. bukasov. 1929. a contribution to the question of the origin of the potato. proc. ussr congr. genet. plant anim. breed. 3, 592-611. kawagoe, y. y y. kikuta. 1991. chloroplast dna evolution in potato (solanum tuberosum l.) tag 81, 13-20. mendiburu, a.o. y s.j. peloquin. 1997. bilateral sexual polyploidization in potatoes. euphytica 26, 573-583. morales, f.j. 2007. sociedades precolombinas asociadas a la domesticación y cultivo de la papa (solanum tuberosum) en sudamérica. rev. latinoam. papa 14(1), 1-9. matsubayashi, m. 1991. phylogenetic relationship in the potato and its related species. pp. 93-118. en: tsuchiya t. y p.k. gupta (eds.). chromosome engineering in plants: genetics, breeding, evolution. part b. elsevier, amsterdam. ochoa, c.m. 1990. the potatoes of south america: bolivia. cambridge university press, cambridge. ochoa, c.m. 1999. las papas de sudamérica. centro internacional de la papa , lima. raker, c. y d.m. spooner. 2002. the chilean tetraploid cultivated potato, solanum tuberosum, is distinct from the andean populations; microsatellite data. crop sci. 42, 1451-1458. ríos, d.m., m. ghislain, f. rodríguez y d.m. spooner. 2007. what is the origin of the european potato? evidence from canary island landraces. crop sci. 47, 127-128. rodriguez, f., w. feinan, a. cécile, s. tanksley y d.m. spooner. 2009. do potatoes and tomatoes have a single evolutionary history, and what proportion of the genome supports this history? (en línea) bmc evolutionary biology 9(191), http://www. biomedcentral.com/1471-2148/9/191; consulta: marzo de 2010. salaman, r.n. y j.g. hawkes. 1949. the character of the early european potato. proc. linn. soc. london 161, 71-84. salas, a., d.m. spooner, z. huamán, r.v. torres-maita, r. hoekstra, k. schuler y r.j. hijmans. 2001. taxonomy and new collections of wild potato species in central and southern peru in 1999. amer. j. potato res. 78, 197-207. simmonds, n.w. 1995. bananas. pp. 370-375. en: smartt, j. y n.w. simmonds (eds.). evolution of crop plants. 2nd ed. longman scientific & technical, harlow, uk. spooner, d.m., r.g. van der berg, a. rodríguez, j. bamberg, r.j. hijmans y s. lara-cabrera. 2004. wild potatoes (solanum section petota; solanaceae of north and central america. syst. bot. monog. 68, 1-209. spooner, d.m., k. mclean, g. ramsay, r. waugh y g. bryan. 2005. a single domestication for potato based on multilocus amplified fragment length polymorphism genotyping. pnas 102, 14694-14699. spooner, d.m. y w.l.a. hetterscheid. 2005. origins, evolution, and group classification of cultivated potatoes. pp. 285-307. en: motley, t.j., n. zerega y h. cross (eds.). darwin’s harvest: new approaches to the origins, evolution and conservation of crops. columbia university press, new york, ny. spooner, d.m., j. núñez, f. rodríguez, p.s. naik y m. ghislain. 2005a. nuclear and chloroplast dna reassessment of the origin of indian potato varieties and its implications for the origin of the early european potato. theor. appl. genet. 110, 1020-1026. spooner, d.m. y a. salas. 2006. structure, biosystematics, and genetic resources. pp. 1-39. en: gopal, j. y s.m. paul khurana (eds.). handbook of potato production, improvement, and postharvest management. haworth’s press, binghampton, ny. spooner, d.m., j. núñez, g. trujillo, m. del r. herrera, f. guzmán y m. ghislain. 2007. extensive simple sequence repeat genotyping of potato landraces supports a major reevaluation of their gene pool structure and classification. pnas 104(49), 19398-19403. 172010 rodríguez: origen y evolución de la papa cultivada. una revisión spooner, d., f. rodríguez, z. polgár, h.e. ballard y s.h. jansky. 2008. genomic origins of potato polyploids: gbssi gene sequencing data. the plant genome. crop sci. 48, supl. 1, 27-36. sukhotu, t., o. kamijima y k. hosaka. 2005. genetic diversity of the andean tetraploid cultivated potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena hawkes) evaluated by chloroplast and nuclear dna markers. genome 48, 55-66. sukhotu, t. y k. hosaka. 2006. origin and evolution of andigena potatoes revealed by chloroplast and nuclear dna markers. genome 49, 636-647. sukhotu, t., o. kamijima y k. hosaka. 2006. chloroplast dna variation in the most primitive cultivated diploid potato species solanum stenotomum juz. et buk. and its putative wild ancestral species using high-resolution markers. genet. resour. crop evol. 53, 53-63. suttle, j.c. 2007. dormancy and sprouting. pp. 287-305. en: vreugdenhil, d. (ed.). potato biology and biotechnology advances and perspectives. elsevier, amsterdam. ugent, d. 1970. the potato: what is the origin of this important crop plant, and how did it first become domesticated? sci. 170, 1161-1166. van den berg, r.g., j.t. miller, m.l. ugarte, j.p. kardolus, j. villand, j. nienhuis y d.m. spooner. 1998. collapse of morphological species in the wild potato solanum brevicaule complex (sect. petota). amer. j. bot. 85, 92-109. van den berg, r.g. y m.j. jacobs. 2007. capítulo 4: molecular taxonomy. pp. 55-74. en: vreugdenhil, d. (ed.). potato biology and biotechnology advances and perspectives. elsevier, amsterdam. watanabe, k. y s.j. peloquin. 1989. occurrence of 2n pollen and ps gene frequencies in cultivated groups and their related wild species in tuber-bearing solanums. theor. appl. genet. 78, 329-336. werner, j.e. y s.j. peloquin. 1991. occurrence and mechanisms of 2n egg formation in 2x potato. genome 34, 975-982. agronomia 26-2 -profe194).indd silva, torres y madera. reuso de aguas residuales domésticas en agricultura 347 las aguas residuales son una importante fuente adicional para satisfacer la demanda del recurso, a causa de la disponibilidad limitada de agua potable para cubrir los requerimientos de las poblaciones, los bajos costos, los beneficios para los suelos agrícolas y la disminución del impacto sobre el ambiente. sin embargo, el predominio del uso de aguas residuales crudas o diluidas con aguas superficiales y el bajo porcentaje de aguas residuales tratadas en colombia y en los países de américa latina, en general, generan riesgos en la salud pública, en especial cuando se utilizan para riego de cultivos para consumo directo. para el reuso de aguas residuales se aconseja realizar siempre un tratamiento preliminar y primario; el tratamiento secundario, además de remover de manera eficiente materia orgánica y sólidos suspendidos, influye directamente sobre la estructura de algunos compuestos, como los de nitrógeno, siendo importante tener en cuenta los requerimientos del cultivo a irrigar y el tipo de suelo. este artículo propone el uso de aguas residuales domésticas como un recurso alternativo, siempre que se traten y manejen apropiadamente para hacerlo de manera segura en actividades agrícolas, privilegiando el riego de cultivos que sufrirán una transformación industrial posterior. palabras clave: agua residual cruda, agua residual diluida, agua residual tratada, aprovechamiento agrícola, nutrientes, riesgo microbiológico. resumen abstract fecha de recepción: septiembre 6 de 2006. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 programa de maestría, facultad de ingeniería, universidad del valle, cali (colombia). joasilva@univalle.edu.co 2 profesora asociada, eidenar, facultad de ingeniería, universidad del valle, cali (colombia). patoloz@univalle.edu.co 3 profesor asistente, eidenar, facultad de ingeniería, universidad del valle, cali (colombia). cmadera@univalle.edu.co reuso de aguas residuales domésticas en agricultura. una revisión domestic wastewater reuse in agriculture. a review jorge silva1, patricia torres2 y carlos madera3 agronomía colombiana 26(2), 347-359, 2008 because of the limited availability of water to satisfy the population requirement, the low costs, soil benefits and decrease of t he env ironmenta l impact, t he wastewaters are an important additional source to guarantee the water demand. however, the predominant use of raw wastewater diluted with superficial waters and low percent of wastewater t reat ment i n colombia a nd l at i n a mer ica n cou nt r ies generate public health risks mainly when the reuse is for irrigat ion of crops of direct consu mpt ion. it is a lways recommended to make a preliminary and primary treatment; t he second a r y t reat ment besides remov i ng ef f icient ly organic matter and suspended solids, inf luences directly in the compounds such as nitrogen, thus it is important to keep in mind the requirements of the cultivation type and the soil. this article proposes the use of domestic wastewaters as an alternative resource in agricultural activities and privileging the industrialized crops. key words: raw wastewater, diluted wastewater, treated wastewater, nutrients, microbiologic risk. introducción el agua es un recurso indispensable para las actividades humanas, para el desarrollo económico y el bienestar social. en promedio se necesitan 3.000 l de agua por persona para generar los productos necesarios para la alimentación diaria. aunque la irrigación para fines agrícolas representa apenas 10% del agua usada, ésta es la actividad de mayor consumo de agua dulce del planeta (fao y fida, 2006). el crecimiento acelerado de la población, especialmente en países en vía de desarrollo; la contaminación de los cuerpos de agua superficial y subterránea; la distribución desigual del recurso hídrico y los graves períodos secos; han forzado a buscar nuevas fuentes de abastecimiento de agua, considerándose a las aguas residuales una fuente adicional para satisfacer la demanda del recurso. una de las prácticas más comunes de disposición final de las aguas residuales domésticas ha sido la disposición directa sin tratamiento en los cuerpos de agua superficiales y en el suelo; sin embargo, la calidad de estas aguas puede generar dos tipos de problemas: de salud pública, particularmente importantes en países tropicales por la alta incidencia de enfermedades infecciosas, cuyos agentes patógenos se dispersan en el ambiente de manera eficiente a través de agronomia 26-2 -profe194).indd 347 06/10/2008 19:41:40 348 agron. colomb. 26(2) 2008 las excretas o las aguas residuales crudas (mara, 1996), y los problemas ambientales, por afectar la conservación o protección de los ecosistemas acuáticos y del suelo, lo que contribuye a la pérdida de valor económico del recurso y del medio ambiente y genera a su vez una disminución del bienestar para la comunidad ubicada aguas abajo de las descargas (pierce y turner, 1990). la utilización de aguas residuales en áreas agrícolas proviene de los tiempos antiguos en atenas; sin embargo, la mayor proliferación de sistemas de aplicación de aguas residuales en el suelo ocurrió durante la segunda mitad del siglo xix, principalmente en países como alemania, australia, estados unidos, francia, india, inglaterra, méxico y polonia. en el periodo de la posguerra, la creciente necesidad de optimización de los recursos hídricos renovó el interés por esta práctica en países como áfrica del sur, alemania, arabia saudita, argentina, australia, chile, china, estados unidos, india, israel, kuwait, méxico, perú, sudán y túnez (parreiras, 2005). con frecuencia se desconoce la forma como los alimentos se han producido; sin embargo, aguas residuales, a menudo no tratadas, son utilizadas para el riego de 10% de los cultivos del mundo. aunque ésta es una práctica en gran parte oculta y sancionada en un gran número de países, muchos agricultores, especialmente aquéllos ubicados en las áreas urbanas, utilizan las aguas residuales porque, además de los beneficios de su uso, no tienen ningún costo y son abundantes, aún durante la época de sequías (scott et al., 2004). en países del sudeste asiático, de américa latina y de áfrica, el riego con aguas residuales se hizo durante décadas de manera espontánea y no planificada por parte de los agricultores más pobres de las áreas urbanas y periurbanas (mara y carnicross, 1990; bakker et al., 2000). en israel, 67% del agua residual es usada para riego; en india, 25% y en sudáfrica, 24%. en américa latina, alrededor de 400 m3 s-1 de agua residual cruda es entregada a fuentes superficiales y las áreas son irrigadas, la mayoría de las veces, con aguas residuales no tratadas; más de la mitad de esta cantidad se genera en méxico (post, 2006). colombia tiene una superficie irrigada con aguas residuales de 1.230.193 ha, con 27% de agua residual tratada y 73% sin tratar, por lo general diluida con aguas superficiales; al igual que sucede en toda américa latina, no se cuenta con información completa y confiable sobre el tema del reuso (cepis, 2003) y solamente 8% del total de aguas residuales que se producen diariamente es tratado (wsp et al., 2007). en este artículo se hace un análisis del aprovechamiento o reuso agrícola de las aguas residuales domésticas crudas, diluidas o tratadas y de las implicaciones de los diferentes niveles de tratamiento, y se presentan algunas experiencias en colombia y en otros países. generalidades del reuso el reuso de aguas residuales está definido como su aprovechamiento en actividades diferentes a las cuales fueron originadas (ministerio del medio ambiente, 2001). los tipos y aplicaciones se clasifican de acuerdo con el sector o infraestructura que recibe el beneficio, siendo los principales: el urbano, que incluye irrigación de parques públicos, campos de atletismo, áreas residenciales y campos de golf; el industrial, en el que ha sido muy empleado durante los últimos años, especialmente en los sistemas de refrigeración de las industrias, y el agrícola, en la irrigación de cultivos. este último es el principal uso (gutiérrez, 2003). la actividad agrícola demanda agua residual por la necesidad de un abastecimiento regular que compense la escasez del recurso, por causa de la estacionalidad o la distribución irregular de la oferta de otras fuentes de agua a lo largo del año (lara y hernández, 2003); adicionalmente, el uso de aguas residuales presenta beneficios asociados al mejoramiento de la fertilidad de los suelos agrícolas por el aporte de materia orgánica, macronutrientes (n y p) y oligoelementos, como na y k, permitiendo reducir, y en algunos casos eliminar, la necesidad del uso de fertilizantes químicos y trayendo beneficios económicos al sector (hoek et al., 2002, citados por medeiros et al., 2005). la preservación del medio ambiente se favorece también, al evitar el vertimiento directo de las aguas residuales o al reducir los costos de su tratamiento, conservando la calidad del agua y la recarga de los acuíferos de aguas subterráneas (moscoso, 1993; cepis, 2004). el marco normativo y los criterios de calidad la agricultura requiere mayor cantidad de agua que otros usos, como el doméstico o el industrial; sin embargo, para el uso de aguas residuales debe considerarse aspectos de calidad con el fin de evitar riesgos a la salud pública, principalmente en lo que se refiere a sus características microbiológicas. ésta es considerada la principal razón para el establecimiento de guías y regulaciones para el reuso seguro de estas aguas en diferentes aplicaciones (metcalf y eddy, 2003). las principales guías que regulan el reuso son las directrices de la organización mundial de la salud (oms), sobre calidad microbiológica de aguas residuales para irrigación (tabla 1), agronomia 26-2 -profe194).indd 348 06/10/2008 19:41:41 silva, torres y madera. reuso de aguas residuales domésticas en agricultura 349 clasificadas en tres categorías, según sus niveles de parásitos y coliformes fecales, indicadores de la presencia de patógenos (virus, bacterias, protozoos y helmintos) en las aguas residuales domésticas (oms, 1989), y las físico-químicas para calidad de las aguas de riego de la fao (1999). en 2006, la oms publicó nuevas guías de uso de aguas residuales, excretas y aguas grises (who, 2006), que son una herramienta de manejo preventivo de aguas residuales en agricultura para maximizar la seguridad para la salud pública. la guía incluye el análisis microbiano, esencial para el análisis del riesgo, que comprende la recolección de información relativa a patógenos presentes en aguas residuales, campos y cosechas regados. estos factores varían según la región, clima, estación, etc. y deben ser medidos siempre que sea posible, sobre un sitio específico. la guía no da valores sugeridos para patógenos virales, bacteriales o protozoarios, únicamente valores para huevos de helmintos (≤1/l) tanto para riego con como sin restricción; para el riego por goteo en cultivos de alto crecimiento, no da recomendación alguna. a través de un análisis cuantitativo del riesgo microbiano se puede lograr la remoción de patógenos requerida para no superar el riesgo aceptable por infección. adicionalmente, se incluyen las medidas de control para la protección de la salud (tabla 2). la fao publicó en 1999 la guía sugerida para aguas tratadas en el reuso agrícola y sus requerimientos de tratamiento (tabla 3). la agencia estadounidense de protección ambiental (epa) clasificó el reuso en ocho categorías, de acuerdo con la calidad del agua: urbano, áreas de acceso restringido, agrícola para cultivos consumidos crudos y para cultivos no consumidos crudos, recreacional, industrial, recarga de acuíferos y reuso indirecto potable (epa, 2004; metcalf y eddy, 2003). adicionalmente, figuran las directrices físico-químicas de la fao para interpretar la calidad de las aguas de riego. en ellas se clasifica el grado de restricción de uso en tres niveles, de acuerdo con el problema potencial definido por características físico-químicas del agua, como la conductividad y el ras (relación adsorción/sodio) (tabla 4). en general, los países que tienen una normatividad sobre el reuso de las aguas residuales han tomado como referencia lo establecido por la epa, en términos de la clasificación por tipos del reuso, y las directrices de la oms y de la fao en lo relacionado con límites máximos permisibles de algunas tabla 1. directrices de la oms (1989) sobre calidad parasitológica y microbiológica de aguas residuales para uso en agriculturaa. categoría condiciones de reutilización grupo expuestob nematodos intestinales coliformes fecales (promedio aritmético de huevos/l)c (promedio geométrico/ 100 ml) a irrigación de cultivos probablemente consumidos crudos. campos deportivos, parques públicos. agricultores, consumidores, público d 3 b irrigación de cereales. cultivos industriales, forrajes, pastos y árbolese. agricultores, pero no niños <15 años, y comunidades cercanas riego por aspersión 5 agricultores, pero no niños <15 años y comunidades cercanas riego por surco 3 agricultores, incluyendo niños <15 años, y comunidades cercanas cualquier tipo de riego 3 c irrigación localizada de cultivos en la categoría b, si no están expuestos los trabajadores y el público. ninguno no aplicable no aplicable fuente: adaptado de blumenthal et al., 2000 a en casos específicos, los factores locales epidemiológicos, socioculturales y ambientales deben ser tomados en cuenta, y las directrices modificadas conformemente. b áscaris, trichuros y anquilostomas. cdurante el período de riego. d los que el público entra en contacto directo. e en el caso de árboles frutales, se debe suspender el riego dos semanas antes de la recolección de frutas y no se deben recoger del suelo. también se debe evitar el riego por aspersión; el mismo periodo aplica para alimentación de animales con forraje regado con aguas residuales. agronomia 26-2 -profe194).indd 349 06/10/2008 19:41:41 350 agron. colomb. 26(2) 2008 tabla 2. medidas de control de protección a la salud. medida de control remoción de patógenos (unidades log) comentarios tratamiento 1-6 la remoción de patógenos requerida depende de la combinación selectiva de medidas de control para la protección de la salud. riego por goteo en cultivos de bajo crecimiento 2 tubérculos y hortalizas, como lechuga, que crecen justo sobre el suelo con contacto parcial. riego por goteo en cultivos de alto crecimiento 4 cultivos en los que las partes a cosechar no están en contacto con el suelo, como tomates. inactivación de patógenos por decaimiento 0,5-2 por día es la reducción del número de patógenos por decaimiento que ocurre entre el último riego y el consumo final. la meta en la remoción de unidades log depende de condiciones climáticas (temperatura, intensidad solar), tipo de cultivo, etc. lavado con agua 1 lavado de hortalizas, vegetales y frutas con agua limpia. desinfección 2 lavado de hortalizas, vegetales y frutas con una solución diluida de desinfectante y enjuague con agua limpia. pelado 2 frutas y tubérculos. fuente: who, 2006 tabla 3. guías sugeridas para aguas tratadas en el reuso agrícola y sus requerimientos de tratamiento. tipos de reuso agrícola calidad del agua residual opción de tratamiento reuso agrícola en cultivos que se consumen y no se procesan comercialmente ph 6,5-8,4 dbo <10 mg l-1 <2 unt <14 nmp coli fecal/100 ml* <1 huevos/l (nematodos intestinales) secundario filtración desinfección reuso agrícola en cultivos que se consumen y se procesan comercialmente ph 6,5-8,4 <30 mg l-1 dbo <30 mg l-1 ss <200 nmp coli fecal/100 ml secundario desinfección reuso agrícola en cultivos que no se consumen ph 6,5-8,4 <30 mg l-1 dbo <30 mg l-1 ss <200 nmp coli fecal/100 ml secundario desinfección fuente: fao, 1999 modificada dbo, demanda bioquímica de oxígeno; ss, sólidos suspendidos; unt, unidades nefelométricas de turbidez; ras, relación adsorción/sodio; nmp, número más probable * coliformes fecales nmp/100 ml: media geométrica de más de 10 muestras por mes; ninguna muestra debe ser mayor de 200 nmp/100 ml. sustancias. en américa latina, algunos países, como costa rica (secretaría de recursos naturales y ambiente, 1997), méxico (secretaría de medio ambiente, recursos naturales y pesca, 1997) y salvador (ministerio de medio ambiente y recursos naturales, 2000) tienen reglamentado el reuso. en colombia, el decreto 1594 de 1984 del ministerio de salud reglamenta los usos del agua y los residuos líquidos, considerando entre el total de siete al agrícola, entendido como irrigación de cultivos y otras actividades conexas o complementarias; para ello establece los criterios admisibles para la destinación del recurso (capítulo iv, artículo 40) y los siguientes criterios: “el boro deberá estar entre 0,3 y 4,0 mg b/l, dependiendo del tipo de suelo y de cultivo; el nmp de coliformes totales y fecales no deberá exceder de 5.000/100 ml y 1.000/100 ml, respectivamente, cuando agronomia 26-2 -profe194).indd 350 06/10/2008 19:41:42 silva, torres y madera. reuso de aguas residuales domésticas en agricultura 351 se use el recurso para riego de frutas que se consuman sin quitar la cáscara y para hortalizas de tallo corto” (ministerio de salud, 1984). los criterios de calidad para la irrigación con aguas residuales en la agricultura dependen también del tipo de cultivo: cuando el reuso agrícola se realiza en cultivos que se consumen crudos y no se procesan comercialmente, como es el caso de las hortalizas frescas, el riego es restringido; cuando se aplica en cultivos que se consumen y se procesan comercialmente, como es el caso del tomate enlatado, y en cultivos que no se consumen por el hombre, como pastos, el riego es no restringido (oms, 1989). la tabla 5 muestra los principales cultivos en los que se aplica el reuso de aguas residuales domésticas en américa latina (cepis, 2003). en esta tabla se observa que el mayor porcentaje (83,1%) de las aguas residuales es usado principalmente en tres tipos de cultivos: hortalizas (30,2%), industriales (29,5%) y forrajes (23,4%). esta situación es preocupante, pues mientras los cultivos industriales se someten previamente a un proceso de transformación, el forraje lo consumen directamente los animales y las hortalizas, los seres humanos, lo que eleva el riesgo de contaminación microbiológica o parasitológica y, por lo tanto, la generación de problemas de salud pública significativos. la misma situación ocurre para los cultivos de frutales, cuya área regada también representa un elevado porcentaje. aguas residuales y reuso las aguas residuales contienen material suspendido y componentes disueltos, tanto orgánicos como inorgánicos. los constituyentes convencionales presentes en aguas residuales domésticas son: sólidos suspendidos y coloidales, materia orgánica e inorgánica medida como demanda química y tabla 4. directrices para interpretar la calidad de las aguas de riego. problema potencial unidades grado de restricción de uso ninguno moderado severo salinidad (afecta la disponibilidad de agua para el cultivo) conductividad eléctrica ds m-1 < 0,7 0,7-3,0 > 3,0 sólidos suspendidos totales mg l-1 < 450 450-2000 > 2000 infiltración (evaluar usando a la vez ce y ras) relación adsorción/ sodio (ras) 0-3 conductividad eléctrica (ce) ds m-1 > 0,7 0,70,2 < 0,2 3-6 ds m-1 > 1,2 1,2-0,3 < 0,3 6-12 ds m-1 > 1,9 1,9-0,5 < 0,5 12-20 ds m-1 > 2,9 2,9-1,3 < 1,3 20-40 ds m-1 > 5,0 5,0-2,9 < 2,9 toxicidad de iones específicos (afecta cultivos sensibles) sodio (na) riego por superficie ras < 3 3-9 > 9 riego por aspersión meq l-1 < 3 > 3 cloro (cl) riego por superficie meq l-1 < 4 4-10 > 10 riego por aspersión meq l-1 < 3 > 3 boro (b) mg l-1 < 0,7 0,7-3,0 > 3,0 varios (afectan cultivos sensibles) nitrógeno (n-no3) * mg l-1 < 5 5-30 > 30 bicarbonato (hco-3) aspersión foliar únicamente mg l-1 < 1,5 1,5-8,5 > 8,5 ph rango normal 6,5-8,4 fuente: ayers y wescot, 1987 * no3-n es el nitrógeno en forma de nitrato, expresado en términos de nitrógeno elemental (en el caso de aguas residuales, incluir el n-nh4 y el n orgánico) agronomia 26-2 -profe194).indd 351 06/10/2008 19:41:42 352 agron. colomb. 26(2) 2008 bioquímica de oxígeno (dqo y dbo, respectivamente), carbono orgánico total (cot), nitrógeno (amoniacal, orgánico, nitritos y nitratos), fósforo, bacterias, protozoarios y virus (metcalf y eddy, 2003). la cuantificación de estos componentes es condición necesaria para definir una estrategia de tratamiento que garantice técnica y económicamente una calidad del agua residual tratada adecuada para su uso posterior y para minimizar el riesgo potencial para la salud pública y el ambiente. debido a problemas como la predominancia de sistemas de alcantarillado combinados (aguas residuales domésticas con aguas lluvias) y a la potencial mezcla con aguas residuales industriales, pueden encontrarse constituyentes no convencionales (orgánicos refractarios, orgánicos volátiles, tensoactivos, metales, sólidos disueltos) o emergentes (medicinas, detergentes sintéticos, antibióticos veterinarios y humanos, hormonas y esteroides, etc.) (metcalf y eddy, 2003). los riesgos asociados con estas últimas sustancias pueden constituirse en la mayor amenaza para la salud pública en el largo plazo y ser de más difícil manejo que el riesgo causado por los agentes patógenos (mara y carnicross, 1990). en general, el agua residual doméstica presenta valores de ph alrededor de la neutralidad, con una concentración de materia orgánica variable (250-800 mg l-1 de dqo), según la forma de recolección y disposición de las aguas residuales: in situ, en seco, a través de redes de alcantarillado sanitario o combinado, y de aspectos de tipo climático, cultural, socioeconómico, etc. (mendonça, 2000). las concentraciones de nutrientes varían entre 10 y 100 mg l-1 de n, 5 y 25 mg l-1 de p y 10 y 40 mg l-1 de k (mara y carnicross, 1990). el n es el nutriente de mayor dinámica en el suelo, cambiando rápidamente de una forma a otra (mineral, orgánico, diferentes formas iónicas, formas gaseosas y otras), lo que depende de diversos factores, como temperatura, humedad, aireación, ciclos de humectación y secado del suelo, tipo de material orgánico (relación c/n), ph, etc. la mayor parte del n del suelo se encuentra en la forma orgánica y apenas una pequeña cantidad, en formas disponibles de n amoniacal y nitrato (parreiras, 2005). la presencia de ciertas formas de nutrientes en las aguas residuales beneficiaría más a algunos cultivos que a otros. para la aplicación del reuso sobre un cultivo específico, es necesario tener en cuenta aspectos como: la capacidad de asimilación de nutrientes, el consumo de agua, la presencia de iones tóxicos, la concentración relativa de na y el contenido de sales solubles, ya que en ciertas condiciones climáticas puede salinizarse el suelo y modificarse la composición iónica, alterándole características como el desarrollo vegetativo y la productividad (pizarro, 1990, citado por medeiros et al., 2005). algunos cultivos, como forrajes perennes y turbas y ciertas especies arbóreas y cultivos, como el maíz, el sorgo y la cebada, requieren una elevada capacidad de asimilación de nutrientes, alto consumo de agua, elevada tolerancia a la humedad del suelo, baja sensibilidad a los constituyentes del agua residual y mínima necesidad de control. otros cultivos, como leguminosas, la mayoría de cultivos de campo (algodón y cereales) y algunos frutales, como cítricos, manzanos y uvas, no requieren agua en exceso, favoreciendo el reuso de las aguas residuales (valencia 1998). la tabla 6 muestra el consumo de nutrientes por parte de algunos cultivos. tratamiento de aguas residuales y potencialidad de reuso agrícola la descarga de aguas residuales se ha hecho sin considerar las condiciones del medio donde se ha realizado, siendo el vertimiento directo a los cuerpos de agua superficiales (ríos, lagos y mares) y al suelo los métodos de evacuación de aguas residuales más comunes en la mayoría de ciudades de los países pobres; sin embargo, estas prácticas no respetan las regulaciones municipales o los estándares de calidad para el agua de riego, representando problemas ambientales y riesgos para la salud (von sperling, 1996). las plantas de tratamiento de aguas residuales (ptar) se diseñan para producir efluentes que garanticen el cumplimiento de estándares de calidad, de acuerdo con las reglamentaciones existentes y con el aprovechamiento potencial del efluente, minimizando los problemas de salud pública. el tratamiento se puede clasificar por mecanismos o niveles tabla 5. principales cultivos empleados para reuso de aguas residuales domésticas*. cultivos regados con agua residual área caudal (ha) (l s-1) forestales 97 99 frutales 46,772 40 industriales 391,418 1,473 forrajes 6,943 1,172 hortalizas 48,691 1,511 otros 806 696 total 494,727 4991 *países incluidos: argentina, colombia, méxico, nicaragua, perú y república dominicana. fuente: adaptada de cepis, 2003. agronomia 26-2 -profe194).indd 352 06/10/2008 19:41:43 silva, torres y madera. reuso de aguas residuales domésticas en agricultura 353 –preliminar, primario, secundario y terciario o avanzado– y, dependiendo del proceso para ser usado, varios mecanismos pueden actuar separada o simultáneamente (von sperling, 1996). la tabla 7 muestra una relación entre el tipo de contaminante y la eficiencia de remoción que se puede alcanzar en cada uno. en la reutilización de aguas residuales, el factor que normalmente determina el grado de tratamiento necesario y el nivel de confianza deseado de los procesos y operaciones de tratamiento suele ser el uso para el que se destina el agua; en el caso del reuso agrícola, depende también de la permeabilidad y otras características del suelo y del tipo de cultivo (gutiérrez, 2003). las prácticas actuales de uso de aguas residuales en países en desarrollo incluyen comúnmente el uso de aguas residuales diluidas, aunque por lo general no documentada, que implica grandes riesgos para la salud de la población consumidora de productos alimenticios crudos regados con esta agua. la disposición en el suelo, o reuso, comprende diferentes tipos de irrigación: superficial, subsuperficial o subterránea; en todos los casos de uso de aguas residuales en el suelo es indispensable la aplicación de un cierto nivel de tratamiento, para separar los sólidos y material flotante. adicionalmente, el tratamiento previene o minimiza los riesgos de salud por el reuso agrícola de aguas residuales sin tratar. en colombia y en general en los países de américa latina, el nivel máximo aplicado es el secundario, por costos y porque los criterios de vertimiento de efluentes en los cuerpos receptores establecidos por sus legislaciones se cumplen con este nivel; en algunos casos se realiza desinfección como etapa final del tratamiento. países como méxico usan estos efluentes para riego de jardines y con uso restringido, lo hacen en la industria o en servicios sanitarios. a escala mundial se utiliza el reuso del agua para abastecimiento de agua potable mediante tratamiento a nivel terciario, recargándola en el subsuelo y extrayéndola después de 6 meses ó 2 años, según su nivel de tratamiento (teorema ambiental, 2003). existe una amplia gama de opciones tecnológicas y procesos para el tratamiento de aguas residuales. la tabla 8 muestra el desempeño de las tecnologías más usadas en nuestro medio para el tratamiento de aguas residuales domésticas. las aguas residuales tratadas contendrán normalmente menos n y p, pero aproximadamente la misma cantidad de k, según el proceso de tratamiento empleado; así, algunos cultivos tendrán más beneficio que otros, dependiendo de las formas de asimilación de los nutrientes (mara y carnicross, 1990). en el caso de cultivos sumergidos, como el tabla 6. consumo de nutrientes por diversos cultivos. cultivo consumo de nutrientes (kg ha-1 año-1) n p k cultivos de forraje alfalfa 225-538 23-37 174-225 trébol 178 18 101 festuca 152-325 30 300 orchard grass 258-281 23-56 253-353 cultivos de campo cebada 71 17 23 maíz 174-193 19-28 108 caña* 80-200 50-90 100-120 algodón 74-112 14 39 sorgo 135 16 70 papa 260 23 247-323 soya 106-44 13-21 33-54 trigo 56-91 17 21-5 fuente: metcalf y eddy, 2003; * gonzáles, 2004. agronomia 26-2 -profe194).indd 353 06/10/2008 19:41:43 354 agron. colomb. 26(2) 2008 arroz, la falta de oxígeno hace que la mineralización del n se presente en la forma amoniacal, la forma estable en suelos con estas condiciones y por lo tanto la más aprovechable, mientras que en el caso del cultivo de caña es preferible la forma de nitratos (bernis y palies, 2008). en el primer caso, los efluentes más recomendables son los provenientes de sistemas anaerobios, en los que ocurre una completa transformación del n a la forma amoniacal, mientras que en el segundo, los sistemas aerobios o combinados anaerobioaerobios (con nitrificación) garantizan la transformación eficiente a nitratos (torres, 2001). según parreiras (2005), desde el punto de vista del reuso agrícola, los sistemas de tratamiento de aguas residuales de bajo costo de implementación y operación que pueden asociarse con el uso de sus efluentes tratados en la agricultura, son los sistemas de lagunas de estabilización (anaerobias, facultativas, de maduración), lagunas de alta tasa, reactores anaerobios de flujo ascendente y manto de lodos (uasb) y la disposición en el suelo. blumenthal (2000) definió que para alcanzar una categoría en la que el agua residual pueda emplearse para irrigación de cultivos probablemente consumidos crudos, se puede emplear una serie de lagunas de estabilización (incluyendo laguna de maduración) para lograr alcanzar la calidad microbiológica indicada. sin embargo, para obtener un agua residual de menor calidad para riego de cultivos industriales sin exposición de los trabajadores, se recomienda un pretratamiento como lo requiere la tecnología de irrigación y al menos una sedimentación primaria. tabla 7. características de los principales niveles de tratamiento. item nivel de tratamiento preliminar primario secundario terciario contaminantes removidos sólidos gruesos (basuras, arenas) grasas acondicionamiento químico (ph) sólidos suspendidos sedimentables materia orgánica suspendida (parcialmente) sólidos no sedimentables materia orgánica suspendida fina/soluble (parcialmente) nutrientes (parcialmente) patógenos (parcialmente) contaminantes específicos materia orgánica fina y soluble (pulimento) nutrientes patógenos (principalmente) eficiencias de remoción dbo: 0-5% ss: 60-70% dbo: 30-40% coliformes: 30-40% nutrientes: < 20% ss: 60-99% dbo: 60-99% coliformes: 60-99% nutrientes: 10-50% ss: > 99% dbo: > 99% coliformes: > 99,9% nutrientes: > 90% mecanismo predominante físico físico biológico o químico biológico o químico cumple patrón de vertimiento no no usualmente sí sí cumple patrón de reuso no no usualmente sí1 sí2 aplicación aguas arriba de estaciones de bombeo etapa inicial del tratamiento indispensable. independiente de la complejidad del tratamiento y del uso del efluente (vertimiento o reuso agrícola) tratamiento parcial etapa intermedia de tratamiento su uso depende del tipo de tratamiento posterior recomendable en reuso para evitar obstrucción de los sistemas de riego tratamiento más completo para remoción de materia orgánica y sólidos suspendidos para nutrientes con adaptaciones o inclusión de etapas específicas (parcialmente) adecuada para aplicación en riego (con desinfección) tratamiento completo para remoción de material no biodegradables y disuelto remoción de nutrientes y coliformes principalmente, para la remoción de patógenos sin restricción de uso para cualquier tipo de cultivo ss, sólidos suspendidos; dbo, demanda bioquímica de oxígeno 1 según forma de nitrógeno y aprovechamiento de los cultivos 2 sin restricción para cualquier tipo de cultivo (parreiras, 2005) fuente: adaptada de von sperling, 1996; torres, 2000; metcalf y eddy, 2003. agronomia 26-2 -profe194).indd 354 06/10/2008 19:41:44 silva, torres y madera. reuso de aguas residuales domésticas en agricultura 355 desde el punto de vista de microorganismos patógenos, con los procesos convencionales de tratamiento de aguas residuales (sedimentación simple, lodos activados, filtros biológicos, lagunas con aeración mecánica y zanjas de oxidación) no es posible producir un efluente que permita cumplir con las directrices recomendadas por la oms (1989). los sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales tampoco son eficaces para eliminar los huevos de helmintos y tienen muy poco efecto en los contaminantes químicos de las aguas residuales, requiriéndose tratamientos específicos de nivel terciario. aplicaciones del reuso agrícola a nivel mundial y nacional existen experiencias del reuso agrícola que muestran las bondades de esta aplicación y las consideraciones sobre el tipo o nivel de tratamiento aplicado al agua residual antes del reuso. en américa latina, sin embargo, un aspecto negativo del reuso agrícola de las aguas residuales, en especial de las aguas residuales sin tratar, es que está muy poco documentado oficialmente (cepis, 2003). experiencias internacionales en maracaibo (venezuela), el efluente de un sistema de lagunas de estabilización, con un tiempo de retención hidráulico (trh) de 20 días y que trata 1.296.000 l d-1, fue reutilizado para el riego de una parcela experimental de 5 ha, ocupada con 3 ha de frutales perennes (lima persa, guayaba, mango y níspero) y una superficie dedicada a cultivos de ciclo corto. el comportamiento de las especies irrigadas con este efluente y con agua fresca fue similar y tabla 8. desempeño de las tecnologías de tratamiento de aguas residuales domésticas. tecnología de tratamiento referencia eficiencia de remoción (%) sólidos suspendidos dbo n p coliformes tanque séptico batalha, 1989 50-70 40-62 < 10 < 10 < 60 tanque séptico filtro anaerobio von sperling, 1996 70-90 10-25 10-20 60-90 tanque séptico filtro anaerobio humedal de flujo subsuperficial madera et al., 2005 81-88 71-82 15 15 74-96 primario avanzado (tpa) torres et al., 2005 tsukamoto, 2002 73-84 46-70 < 30 75-90 80-90 filtro anaerobio filtro de arena tonetti et al., 2005 > 90 90 > 95 infiltración lenta von sperling, 1996 94-99 65-95 75-99 > 99 infiltración rápida von sperling, 1996 86-98 10-80 30-99 > 99 infiltración subsuperficial von sperling, 1996 90-98 10-40 85-95 > 99 escurrimiento superficial von sperling, 1996 85-95 10-80 20-50 90-99 laguna facultativa 70-85 30-50 20-60 60-99 laguna anaerobia laguna facultativa 70-90 30-50 20-60 60-99 laguna anaerobia humedal caicedo, 2005; osorio, 2006 87-93 80-90 37-48 45-50 uasb torres, 2000 60-80 60-70 10-25 10-20 60-90 uasb laguna facultativa cdmb, 2006 84 88 uasb lodo activado convencional van haandel y lettinga, 1994 85-95 85-95 15-25 10-20 70-95 uasb lodo activado intermitente torres, 2000 84-86 87-93 20-90 23-72 lodo activado convencional von sperling, 1996 80-90 85-93 30-40 30-45 60-90 lodo activado flujo intermitente (rsb) von sperling, 1996 80-90 85-95 30-40 30-45 60-90 lodo activado aireación prolongada von sperling, 1996 80-90 93-98 15-30 10-20 65-90 filtro biológico von sperling, 1996 85-95 80-93 30-40 30-45 60-90 biodiscos torres et al., 2006 85-95 85-93 30-40 30-45 60-90 uasb (upflow anaerobic sludge blanket), reactor anaerobio de flujo ascendente y manto de lodos; dbo, demanda bioquímica de oxígeno; n, nitrógeno; p, fósforo agronomia 26-2 -profe194).indd 355 06/10/2008 19:41:44 356 agron. colomb. 26(2) 2008 no se presentaron problemas de salinidad y/o de na en el suelo (trujillo et al., 2000). santos et al. (2003) evaluaron durante dos años las características hidráulicas de microaspersores al regar el efluente de un sistema uasb y laguna de maduración. aunque no se observaron variaciones significativas por el uso de este efluente, hubo una falta de uniformidad en la aplicación del agua por acumulación de algas y sólidos suspendidos en los orificios de los microaspersores. quipuzco (2004) menciona el uso de reservorios profundos de estabilización, de 8-15 m de profundidad, para almacenamiento estacional y purificación de efluentes parcialmente tratados, provenientes de sistemas como lagunas anaerobias y aerobias, que garantizan eficiencias de remoción de dbo de 90%, detergentes y 3-4 órdenes de magnitud de coliformes fecales y otros contaminantes. estos efluentes son usados para irrigación restringida de cultivos no comestibles. nunes et al. (2005) evaluaron el desempeño de un cultivo de pimentón irrigado con tres calidades de agua: efluentes de reactor uasb, de laguna de maduración y agua de pozo. a los tratamientos irrigados con agua de pozo se les aplicó tres formas de fertilización: sin fertilizantes, con la adición de un fertilizante mineral y un fertilizante orgánico. en los resultados de productividad no se observó diferencia significativa para los tratamientos con fertilización mineral u orgánica y los tratamientos regados con los efluentes del uasb. los resultados obtenidos con el tratamiento irrigado con el efluente de la laguna de maduración no fueron buenos, ya que presentaba un ph >9,0 lo que dificultó el desarrollo del cultivo. gorete et al. (2005) evaluaron los efectos del riego con aguas residuales provenientes de dos sistemas compuestos por laguna facultativa y humedal con trh de 7 d y otro por laguna facultativa y filtros con trh de 8 h, sobre el rendimiento y otras características agronómicas del cultivo de un maíz híbrido. el uso de los dos efluentes no mostró diferencias significativas en los valores de productividad del cultivo. medeiros et al. (2005) evaluaron las alteraciones químicas en un suelo irrigado con agua residual filtrada en filtros de arena, comparado con otro manejo con la agricultura convencional en un cultivo de café; la aplicación del agua residual filtrada fue más efectiva al mejorar las características del suelo: aumento de ph, materia orgánica, k, ca y mg. sin embargo, se presentaron problemas de salinidad del suelo por el incremento de iones como na, la conductividad eléctrica y el ras. en portugal se desarrolló un estudio experimental sobre el uso de efluentes de ptar compuestas por sedimentación primaria y secundaria y lagunas facultativas, en cultivos de sorgo, maíz y girasol, aplicando riego por gravedad y por goteo. los rendimientos de los cultivos regados con estos efluentes fueron muy similares a los obtenidos al regar sólo con agua potable y al utilizar fertilizantes comerciales, lo que indica que el contenido de n de los efluentes del alcantarillado tiene un valor de fertilización igual a los fertilizantes comerciales, cuando el agua residual tratada se usa para riego (bau, 1991). en tel aviv, la ptar de 300.000 m3 d-1 (lodos activados, campos de infiltración de dunas de arena y confinamiento en el suelo alrededor de 400 d) remueve eficientemente materia orgánica y nutrientes (n y p), una variedad de metales pesados, elementos tóxicos, bacterias patógenas y virus (post, 2006). experiencias locales en colombia se utilizan aguas residuales crudas o parcialmente tratadas de origen doméstico, pecuario (cría de vacunos y cerdos, especialmente) e inclusive industrial y agroindustrial para el riego de cultivos. en la sabana de bogotá, en el distrito de riego y drenaje de la ramada, se riegan 3.500 ha de cultivos de hortalizas, flores y pastos con un caudal de 1,5 m3 de agua bombeada del río bogotá, que pasan a través de humedales naturales como forma de tratamiento (gradex, 1996). en ibagué se evaluó la viabilidad de una propuesta para el uso productivo de las aguas residuales. los cultivos dentro del plan agrícola de reuso serían: arroz, sorgo, pastos, soya, y algodón. la tecnología de tratamiento de aguas residuales seleccionada fue lagunas facultativas con tratamiento preliminar y primario. el total de aguas residuales para tratar fue de 1.438,66 l s-1. los principales impactos negativos serían los riesgos para la salud, por el uso indirecto e inseguro de aguas residuales diluidas (cepis, 2003). valencia (1998) y madera et al. (2003) compararon las características de los efluentes de tres sistemas de tratamiento de la estación de transferencia de investigación de ginebra (valle): uasb-laguna facultativa, uasb-laguna duckweed y laguna de estabilización, encontrando que no hay diferencias significativas en la calidad microbiológica y parasitológica de los tres efluentes, aptos sólo para uso restringido, según la oms, y que no representan riesgo potencial de toxicidad para los cultivos por sus bajos contenidos de cl, na y b. agronomia 26-2 -profe194).indd 356 06/10/2008 19:41:45 silva, torres y madera. reuso de aguas residuales domésticas en agricultura 357 osorio (2006) realizó una evaluación teórica de opciones de oferta de agua para riego de cultivos en distritos agroalimentarios proyectados en el valle del cauca, tomando como caso de estudio el distrito agroalimentario de palmira. los resultados reafirman la viabilidad del uso de las aguas residuales domésticas para riego agrícola, en términos de disponibilidad y control de impacto por las actividades productivas. actualmente se evalúa la viabilidad del reuso en el cultivo de caña del efluente de sedimentación primaria y de tratamiento primario avanzado (tpa) de la ptar cañaveralejo. en general, la calidad físico-química y microbiológica de estos efluentes no han presentado restricción para reuso; en términos de metales pesados, los análisis han mostrado valores por debajo de los niveles definidos por la epa (2004) para riego agrícola y, en términos de crecimiento, las unidades experimentales regadas con los efluentes han presentado mejor desempeño que las regadas con agua de pozo (silva, 2008). conclusiones la agricultura es el principal sector consumidor de recursos hídricos; la disponibilidad hace que en algunas zonas sea necesario emplear otros recursos, como aguas residuales domésticas. aunque siempre es recomendable tratarlas antes de su uso, en la práctica predomina en todos los países de américa latina el empleo de aguas residuales crudas, diluidas en cuerpos de agua superficiales y, en menor proporción, el de aguas tratadas, aunque no necesariamente de forma adecuada. el empleo seguro en actividades agrícolas requiere un tratamiento y un manejo apropiados. el reuso de aguas residuales es recomendado principalmente para aquellos cultivos que sufrirán una transformación industrial; sin embargo, en américa latina hay un uso elevado en cultivos de consumo directo, como el de hortalizas, lo que representa riesgos para la salud pública que deben ser considerados. independientemente del tipo de cultivo, los requerimientos mínimos para el uso seguro de aguas residuales en la agricultura deben ser los establecidos por la oms, en términos de variables microbiológicas y de calidad físico-química por la fao. además, como en las aguas residuales existen elementos que pueden afectar el desarrollo de los cultivos y las características físico-químicas del suelo, es esencial tener también en cuenta parámetros adicionales, como contenidos de na, ca, mg y b. la selección de la tecnología de tratamiento del agua residual deberá considerar aspectos como tipo de suelo y de cultivos para ser regados, ya que la presencia de diferentes formas de n en las aguas residuales dependerá del tipo de tratamiento. para garantizar un manejo adecuado de las aguas residuales en actividades agrícolas con un mínimo riesgo, sería recomendable que los países hicieran un manejo integrado de los recursos hídricos, que considere la participación y el compromiso de todos los organismos relacionados con los temas ambientales y agrícolas, como ministerios del ambiente y de agricultura, corporaciones ambientales, instituciones no gubernamentales, instituciones de investigación y el sector productivo. literatura citada ayers, r. y d. wescot. 1987. la calidad del agua en la agricultura. estudio fao riego y drenaje 29.1, organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación (fao), roma. 174 p. batalha, b. 1989. fossa séptica. série de manuais. companhía de tecnología de saneamento ambiental, governo do estado de sao paulo, secretaria do meio ambiente, brasil. pp. 2-4. bakker, n., m. dubbeling, u. gundel, s. koschella y h. de zeeuw. (2000). growing cities. growing food, urban agriculture on the policy agenda. dse, alemania. 3 p. bau, j. 1991. investigación sobre la conservación del agua en portugal. laboratorio. memorias del seminario sobre usos eficientes del agua, méxico. pp. 736-743. bernis, f y c. palies. 2008. economía del arroz: variedades y mejora. en: www.eumed.ner/libros/2006a/fbbp; consulta: mayo de 2008. blumenthal, u.j., d.d. mara, a. peasey, g. ruiz-palacios y r. stott. 2000. guidelines for the microbiological quality of treated wastewater used in agriculture: recommendations for revising who guidelines. bulletin of the world health organization 78(9), 1104-1116. caicedo, j. 2005. effect of operational variables on nitrogen transformations in duckweed stabilization pond. academic board of the unesco-ihe institute for water education for degree of doctor, netherlands. cdmb (corporación autónoma regional para la defensa de la meseta de bucaramanga). 2008. planta de tratamiento de aguas residuales de río frío. en: www.cdmb.gov.co; consulta: abril de 2008. cepis (centro panamericano de ingeniería sanitaria y ciencias del ambiente). 2004. tratamiento con lagunas. en: www. cepis.ops.oms.org/eswwwfulltext/repind53/arp/arp02.html; consulta: abril de 2008. cepis (centro panamericano de ingeniería sanitaria y ciencias del ambiente) y ops (organización panamericana de la salud). 2004b. avances del inventario regional de la situación de las aguas residuales domésticas en américa latina. sistemas integrados de tratamiento y uso de aguas residuales en américa agronomia 26-2 -profe194).indd 357 06/10/2008 19:41:45 358 agron. colomb. 26(2) 2008 latina: realidad y potencial. perú. en: www.cepis.ops.oms.org; consulta: septiembre de 2006. cepis (centro panamericano de ingeniería sanitaria y ciencias del ambiente). 2003. inventario de la situación actual de las aguas residuales domésticas en colombia. sistemas integrados de tratamiento y uso de aguas residuales en américa latina: realidad y potencial. perú. en: www.cepis.ops.oms.org; consulta: septiembre de 2006. epa (us environmental protection agency). 2004. guidelines for water reuse. technology transfer and support division, national risk management research laboratory, office of research and development, cincinnati, oh. 245p fao (food and agriculture organization of the united nations). 1999. wastewater treatment and use in agriculture. en:www. fao.org/docrep/t0551e/t0551e00.htm; consulta: enero de 2008. fao y fida. 2006. el agua para la alimentación, la agricultura y los medios de vida rurales. en: el agua, una responsabilidad compartida. 2º informe de las naciones unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos en el mundo. resumen ejecutivo. 47 p. en: www.unesco.org/water/wwap/index_es.shtml; consulta: septiembre de 2006. gonzáles, m. 2004. cultivo extensivos. tecnológico de monterrey. en: www.gro.itesm/agronomia2/extensivos; consulta: septiembre de 2006. gorete, p.m., d.a. da silva, c.o. de andrade, y h.n. de souza. (2005). fertirrigação de milho com águas residuárias, no semiárido nordestino. abes, rio grande, brasil. 8 p. gradex. 1996. estudio de impacto ambiental distrito de riego girardot-tocaima. instituto nacional de adecuación de tierras (inat), bogotá. gutiérrez, j. 2003. reuso de agua y nutrientes. centro de información, gestión y educación ambiental (cigea). en: www. medioambiente.cu/revistama/articulo41.htm; consulta: septiembre de 2006. lara, j.a. y a. hernández. 2003. reutilización de aguas residuales: aprovechamiento de los nutrientes en riego agrícola. seminario internacional sobre métodos naturales para el tratamiento de aguas residuales. instituto cinara, universidad del valle. pp. 237-242. madera, c., p.v. steen y h. gijzen. 2003. comparison of the agronomic quality of effluents from conventional and duckweed waste stabilisation ponds for reuse in irrigation. seminario internacional sobre métodos naturales para el tratamiento de aguas residuales domésticas y sus implicaciones ambientales y de salud pública, cartagena (colombia). madera, c., j.p. silva y r. peña. 2005. sistemas combinados para el tratamiento de aguas residuales basados en tanques sépticosfiltro anaerobio y humedales subsuperficiales. revista ingeniería y competitividad 7(2), 5-10. mara, d. y s. carnicross. 1990. directrices para el uso sin riesgos de aguas residuales y excretas en agricultura y acuicultura. organización mundial de la salud (oms), ginebra. mara, d. 1996. waste stabilization ponds: effluent quality requirements and implications for process design. wat. sci. tech. 33(7), 23-31. medeiros, s., a. soares, p. ferreira, j. neves, a. de matos y j. de souza. 2005. utilização de água residuária de origem doméstica na agricultura: estudo das alterações químicas do solo. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental 9(4), 603-612. mendonça, s. 2000. sistemas de lagunas de estabilización. mcgrawhill. 370 p metcalf y eddy. 2003. waste engineering: treatment and reuse. 4th ed. mcgraw-hill, nueva york. 1819 p. ministerio del medio ambiente. 2001. guía técnica para el desarrollo de proyectos de reuso de aguas residuales domésticas municipales. bogotá. ministerio de salud. 1984. decreto nº 1594. reglamentación de los vertimientos de los desechos líquidos. bogotá. ministerio de medio ambiente y recursos naturales. 2000. decreto nº 39. reglamento especial de aguas residuales. el salvador. moscoso, j. 1993. reuso de aguas residuales en perú. taller regional para américa sobre aspectos de salud, agricultura y medio ambiente, méxico. nunes, i.j., t. de sousa, v.l. duarte, j.f. fideles y j.d. pires. 2005. utilização de esgotos tratados no desenvolvimento da cultura pimentão (capsicum annuum l.). abes, campina grande, (brasil). oms (organización mundial de la salud). 1989. directrices sanitarias sobre el uso de aguas residuales en agricultura y acuicultura. serie informes técnicos, 778. organización mundial de la salud (oms), ginebra. 93 p. osorio, j. 2006. estrategia de evaluación de usos conjuntivos del agua, incluyendo reuso para contribuir con la seguridad alimentaria de distritos agroalimentarios proyectados en el valle del cauca, colombia. tesis de maestría. facultad de ingeniería, universidad del valle, cali. parreiras, s. 2005. curso sobre tratamento de esgoto por disposicao no solo. fundaçao estudual do meio ambiente (feam), belo horizonte (brasil). 40 p. post, j. 2006. wastewater treatment and reuse in the eastern mediterranean region. water 21, 36-41, pierce d. y k. turner. 1990. economics resources and the environment. john hopkins press, washington d.c. quipuzco, l.e. 2004. valoración de las aguas residuales en israel como un recurso agrícola: consideraciones a tomar en cuenta para la gestión del agua en perú. revista del instituto de investigación figmmg, san marcos 7(13), 64-72. santos, c., v. de lima, j. de matos, a. van haandel y c. azevedo. 2003. efeito do uso de água residuária sobre a vazão de microaspersores. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental 7(3), 577-580. agronomia 26-2 -profe194).indd 358 06/10/2008 19:41:45 silva, torres y madera. reuso de aguas residuales domésticas en agricultura 359 scott, c, n.i. faruqui y l. raschid. 2004. wastewater use in irrigated agriculture: confronting the livelihood and environmental realities. iwmi, idrc, cabi, sri lanka. 240 p. secretaría de medio ambiente, recursos naturales y pesca. 1997. norma oficial mexicana nom-003-ecol-1997. límites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reusen en servicios al público. méxico. secretaria de recursos naturales y ambiente. 1997. decreto ejecutivo 26042-s-minae. reglamento para regular las descargas y reuso de aguas residuales. costa rica. silva, j. 2008. reuso del agua residual tratada en la planta de tratamiento de aguas residuales de cañaveralejo ptar-c en el cultivo de caña de azúcar. tesis de maestría (en desarrollo). facultad de ingeniería, universidad del valle, cali. teorema ambiental. 2003. estirar el agua mediante su uso eficiente y reuso. revista técnica teorema ambiental nº 38. en: www. teorema.com.mx/articulos.php?id_sec=42&id_art=1767&id_ ejemplar=72; consulta: junio de 2008. tonetti, a., b. coraucci, r. stefanutti, r. feijó y c. okano. 2005. remoção de matéria orgânica, coliformes totais e nitrificação no tratamento de esgotos domésticos por filtros de areia. revista eng. sanit. ambient. 10(3), 209-218. torres p. 2001. tratamento de esgoto sanitario em sistema combinado anaeróbio (uasb-rsb). tesis doctoral. escola de engenharia de sao carlos, universidade de sao paulo, sao carlos (brasil). torres, p., a. pérez, j. escobar, l. barrios y c. acosta. 2005. optimización del tratamiento químico de las aguas residuales de la ciudad de cali con diagramas de coagulación-floculación. revista epiciclos 4(1), 113-125. torres, p., j. cerón, r. pomar y c. madera. 2006. evaluación de alternativas biológicas para el tratamiento secundario del efluente de la ptar-c. proyecto de investigación empresas públicas de cali (emcali) y universidad del valle, cali. trujillo, a, c. cárdenas de flores, m. valbuena, l. herrera, i. araujo y l. saules. 2000. tratamiento de aguas residuales en el trópico mediante lagunas de estabilización y su reuso para riego agrícola xxvii congresso interamericano de engenharia sanitária e ambiental. aidis/abes, porto alegre. tsukamoto, r. 2002. tratamiento primario avanzado: el paradigma moderno del tratamiento de aguas residuales sanitarias. acodal, cali. van haandel, a y g. lettinga, 1994. anaerobic sewage treatment. a practical guide for regions with a hot climate. john wiley and sons, reino unido. valencia, e. 1998. potencialidad del reuso del efluente de una laguna facultativa en irrigación comparación de la producción utilizando dos hortalizas regadas con efluente y agua subterránea. universidad del valle, cali. von sperling, m. 1996. introdução a qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. departamento de engenharia sanitária e ambiental, universidade federal de minais gerais, brasil. who (world health organization). 1989. health guidelines for the use of wastewater in agriculture and aquaculture. report of a who scientific group. who technical report series 778. who (world health organization). 2006. guidelines for the safe use of wastewater excreta and greywater. vol. 2. wastewater use in agriculture. 191 p. wsp (water and sanitation program), banco mundial, agencia suiza para el desarrollo y la cooperación (cosud), unicef y banco interamericano para el desarrollo (bid). 2007. saneamiento para el desarrollo. cómo estamos en 21 países de américa latina y el caribe. conferencia latinoamericana de saneamiento, cali. agronomia 26-2 -profe194).indd 359 06/10/2008 19:41:46 agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen en el cultivo de mango se evaluó el efecto de ‘arauca’ (genotipo débil) e ‘hilacha’ (genotipo vigoroso) –utilizados alternadamente como portainjerto o injerto intermedio– sobre la calidad de fructificación de las variedades irwin, tommy atkins y davis-haden, en un huerto de 21 años en el departamento del tolima (colombia). los parámetros evaluados de calidad de fruta fueron: diámetro y longitud del fruto, firmeza, ph, peso fresco, sólidos solubles totales (sst), acidez total titulable (att) y relación sst/att. mientras que las variedades mostraron diferencias estadísticas en todos los parámetros de calidad de fruta que fueron evaluados, los portainjertos no produjeron diferencia alguna sobre estos parámetros. las variables diámetro del fruto, firmeza, ph y acidez titulable fueron influenciadas por el interinjerto, mientras que el peso fresco, la longitud del fruto, los sólidos solubles totales y la relación sst/att permanecieron inalterados. hubo diferencias significativas entre las combinaciones evaluadas (variedad/interinjerto/portainjerto) para todos los parámetros evaluados, con excepción de la firmeza. por ejemplo, las combinaciones tommy atkins/hilacha/ arauca y tommy atkins/arauca/hilacha presentaron valores cercanos de peso de fruto. otro tanto sucedió al comparar las combinaciones tommy atkins/hilacha y tommy atkins/hilacha/arauca, para este mismo parámetro. esto sugiere que el uso de ‘arauca’ como portainjerto o como interinjerto, le confiere mayor peso del fruto a la variedad ‘tommy atkins’, a pesar de que ‘arauca’ es un portainjerto menos vigoroso que ‘hilacha’. in a 21 year old orchard in tolima (colombia), the present study evaluated the effect of ‘arauca’ (dwarfing) and ‘hilacha’ (vigorous) mango genotypes –interchangeably used as rootstock and interstock– on the behaviour of varieties irwin, tommy atkins and davis-haden as scions. the evaluated fruit quality parameters were: diameter, length, firmness, ph, fresh weight, total soluble solids (tss), total titratable acidity (tta) and tss/ tta ratio. while the scions showed significant differences for all the quality parameters, no rootstock effects were detected for any of them. fruit firmness, ph, diameter and titratable acidity were influenced by interstock, while fresh weight, fruit length, tss and tss/att ratio remained unaffected. statistical differences were observed between all the evaluated scion/ interstock/rootstock combinations for all quality parameters except for fruit firmness. for example, similar fruit weight values were found in comparing combination tommy atkins/ hilacha/arauca to tommy atkins/arauca/hilacha, and in comparing tommy atkins/hilacha to tommy atkins/hilacha/ arauca. this suggests that the use of ‘arauca’ as rootstock or interstock for ‘tommy atkins’ as scion increases fruit weight, in spite of the fact that ‘arauca’ is less vigorous than ‘hilacha’. key words: firmness, total soluble solids, arauca, hilacha.palabras clave: firmeza, sólidos solubles totales, arauca, hilacha. fecha de recepción: 15 de enero de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 grupo de investigación ecofisiología vegetal, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) , tunja (colombia). 2 centro de investigación nataima, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), ibagué (colombia). 3 autor de correspondencia. fanor.casierra@uptc.edu.co agronomía colombiana 27(3), 367-374, 2009 la influencia comprobada sobre el vigor, la productividad y las características de la fruta (schmutz y lüdders, 1999; luvaha et al., 2007). la reducción del tamaño de la copa en mango es de gran relevancia, puesto que copas altas originan baja población de árboles por unidad de superficie; en pocos años, las copas de los árboles se juntan, provocando sombreado excesivo y deficiente aireación, lo cual incrementa los problemas fitosanitarios, además de efecto del portainjerto y del injerto intermedio sobre la calidad de fruta en mango (mangifera indica l.) effect of rootstock and interstock on the fruit quality of mango (mangifera indica l.) fánor casierra-posada1, 3 y josé a. guzmán2 introducción en 2008, se contaba en el país con 17.764 ha sembradas en mango. esta área arrojó una producción de 180.488 t, con un rendimiento de 10,2 t ha-1. la tasa de crecimiento anual en el periodo 1992-2008 en cuanto a la producción fue de 5,0%, y al área cosechada fue de 6,2% (agronet, 2009). la investigación en diferentes materiales genéticos empleados como portainjertos reviste gran importancia debido a 368 agron. colomb. 27(3) 2009 que se dificulta el manejo de la plantación y la cosecha. la anterior situación incrementa los costos de producción, y a ello se suma la disminución del rendimiento (vázquezvaldivia et al., 2005). se ha abierto otra alternativa en el uso de portainjertos e injertos intermedios, con la utilización de otras especies del género mangifera. es el caso de la utilización de m. griffithii y m. lalijiwa con m. casturi como injerto interinjerto; en ambos casos se obtuvieron árboles compactos, con buen vigor y sin problemas ambientales aparentes (campbell, 2007). se ha reportado un fuerte efecto de los portainjertos ‘gomera-1’ y ‘gomera-3’ sobre el cultivar osteen. es así como ‘gomera-3’ induce un mayor flujo de nutrientes hacia el cultivar que ‘gomera-1’. adicionalmente, mientras que la producción de fruta fue mayor con el uso del portainjerto ‘gomera-1’, los frutos producidos por el cultivar sobre ‘gomera-3’ fueron de mayor peso y tuvieron mayor diámetro (durán-zuazo et al., 2005). reddy et al. (2003) evaluaron el comportamiento del cultivar alphonso, injertado sobre ocho portainjertos, en un estudio realizado a lo largo de 21 años. la producción acumulada por planta fue mayor en los portainjertos ‘muvandan’ y ‘olour’. la prueba de diferentes combinaciones de cultivares de mango, en cuanto a la altura y al diámetro de la copa, dio como resultado que la altura y el volumen de la planta estaban ligados al porte de la variedad; por tanto, los materiales oliveira neto, extrema y bourbon mostraron una altura y un diámetro mayores que ‘carlota’, ‘imperial’ y ‘pahiri’ (simão et al., 1994). adicionalmente se probaron los materiales bocado, hilacha, manga criolla y rosado, en cuanto a su germinación, poliembrionía, crecimiento y grosor en injertación, para ser utilizados como portainjerto, de los cuales ‘hilacha’ mostró las mejores condiciones (mérida et al., 1996). en cuanto a la caracterización de frutos de mango criollo en venezuela, se pueden destacar los trabajos realizados por bellorín et al. (2001), manzano y cañizares (1999) y aular y rodríguez (2005). también se han desarrollado estudios similares en mangos de la raza hindú, como el cultivar haden (lakshminarayana, 1975; fuchs et al., 1980), tommy atkins (medlicott et al., 1990; oosthuyse, 2000) y dashehari (kalra y tandon, 1983). ha sido frecuente la utilización de técnicas para limitar el crecimiento de los árboles de mango, las cuales se basan en el uso de sustancias reductoras del crecimiento (kulkarni, 1988; salazar y vázquez, 1997), la poda de la copa (medina y núñez, 1997) así como en la utilización de portainjertos o interinjertos de porte bajo (mosqueda et al., 1996). de estas técnicas, los patrones o interinjertos de porte bajo son los que permiten solucionar este problema de manera definitiva, aunque presentan la desventaja de que los resultados se obtienen a largo plazo (kulkarni, 1991). vázquez-valdivia et al. (2005) evaluaron el efecto de ‘esmeralda’, genotipo de porte bajo, como interinjerto, en el comportamiento del mango cultivar ataulfo, y encontraron que la altura del árbol, el diámetro de copa, el perímetro del tronco, el área transversal del tronco y el volumen de la copa fueron menores en árboles con interinjerto que en el testigo. también se evaluó el efecto de la variedad mallika como interinjerto sobre ‘fiapo’ como portainjerto, con copas de ‘tommy atkins’, ‘van dyke’ y ‘rosa’. los resultados no mostraron diferencia en la reducción del tamaño del árbol (velosa et al., 2004). es por tanto evidente que la reducción de la altura de las plantas de mango es un objetivo prioritario con miras a un mejor manejo del cultivo. es así como el uso de portainjertos enanizantes o del injerto intermedio serían prácticas viables para disminuir la altura de las plantas; sin embargo, se debe tener en cuenta que diferentes materiales genéticos creciendo como una unidad, generan una interacción que afectaría el crecimiento de cada uno y, eventualmente, el comportamiento productivo y la calidad de la fruta del material utilizado como púa. si bien hay una fuente de experimentación por indagar en cuanto al efecto de los portainjertos sobre aspectos vegetativos, como el vigor de las combinaciones, no ocurre lo mismo en relación con la influencia del portainjerto o injerto intermediario sobre el rendimiento y la calidad de la fruta. por consiguiente, el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de dos genotipos criollos de mango, ‘hilacha’ y ‘arauca’, comúnmente utilizados como portainjertos e injertos intermedios, sobre los parámetros que determinan la calidad de fruta de los cultivares comerciales irwin, tommy atkins y davis-haden. materiales y métodos el ensayo se realizó en el centro de investigación nataima de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), localizado a 7 km en la vía espinal – ibagué (tolima)/colombia. la localidad se encuentra ubicada a 40°09’ n, 74°53’ w y 323 msnm. temperatura media 28°c, 69,4% de humedad relativa, 1.344,2 mm de precipitación anual y de luminosidad 6,1 h d-1, en promedio mensual. la zona presenta un régimen de lluvias bimodal muy marcado. las prácticas culturales fueron las normalmente empleadas en la zona. 3692009 casierra-posada y guzmán: efecto del portainjerto y del injerto intermedio sobre la calidad de fruta en mango... se utilizaron árboles de mango de 21 años de edad. en el momento de la instalación del ensayo (1987), los portainjertos poliembriónicos ‘arauca’ (débil) e ‘hilacha’ (vigoroso), se obtuvieron a partir de semilla, y cuando las plantas tuvieron el grosor adecuado, se procedió a la injertación con los mismos materiales (arauca/hilacha o hilacha/ arauca), en el caso de tratamientos con injerto intermedio (i-i). algunas plantas se injertaron directamente con los cultivares monoembriónicos comerciales irwin, tommy atkins o davis-haden sobre los dos materiales utilizados como portainjerto. posteriormente, sobre las plantas que tenían injerto intermedio, se injertaron las variedades comerciales ya mencionadas, lo que dio lugar a combinaciones de una variedad comercial sobre los dos portainjertos. los árboles injertados se plantaron a una distancia de 13 m2. los frutos fueron cosechados cuando el 25% de la piel presentaba una tonalidad amarilla. los parámetros de calidad medidos en los frutos fueron: peso del fruto (balanza adam pgl 2002, national instruments corporation, austin, tx), firmeza (penetrómetro pce-ptr 200, companies house england, cardiff, uk), sólidos solubles totales, sst (refractómetro manual pal-1, atago, bellevue, wa), ph del jugo (schott ph-meter 860, si analytics gmbh, mainz, alemania), acidez total titulable (att, expresada como porcentaje de ácido cítrico), relación sst/att; adicionalmente se registró el diámetro ecuatorial y la longitud del fruto. todos los parámetros de calidad se midieron al momento de la recolección. el ensayo tuvo un diseño trifactorial (2 x 3 x 3), completamente al azar, con un primer factor constituido por dos portainjertos (‘arauca’ e ‘hilacha’); el segundo factor, formado por la presencia o no del injerto intermedio (sin injerto intermedio, con ‘arauca’ como injerto intermedio y con ‘hilacha’ como injerto intermedio); el último factor fue el cultivar (irwin, tommy atkins y davis-haden). a pesar de que la combinación de factores daría 18 tratamientos, el ensayo estuvo compuesto solo por 12 de ellos, puesto que no se contemplaron aquellos tratamientos en donde la combinación del portainjerto y el injerto intermedio correspondiera al mismo material (variedad/hilacha/ hilacha o variedad/arauca/arauca). cada tratamiento se replicó cuatro veces, cada replicación estuvo compuesta por dos árboles, y se tuvo en cuenta un árbol como unidad experimental. adicionalmente, de cada árbol se tomaron 10 frutos, para un total de 80 frutos por tratamiento. con la información colectada se hizo un análisis clásico de varianza mediante una tabla anova, y se realizó la prueba de separación de promedios de tukey (p≤0,05). los datos se analizaron con la ayuda de la aplicación spss® versión 11.5.1. (statistical product and service solutions, chicago, il). resultados y discusión la variedad indujo diferencias estadísticamente significativas (p≤0,01) sobre las variables peso, diámetro y longitud del fruto, así como sobre su firmeza, su contenido de sst, su att y el índice de madurez. sobre el ph del jugo también hubo diferencias, pero a un nivel inferior (p≤0,05). los frutos de ‘tommy atkins’ fueron más pesados, seguidos por los de ‘irwin’ y por último ‘davis-haden’. la misma tendencia se presentó para el diámetro. en lo relativo a las variables sst, ph y att, los mayores valores se presentaron para ‘irwin’, seguido de ‘tommy atkins’ y ‘davis-haden’. en cuanto a la longitud y al índice de madurez, se vio favorecida la variedad davis-haden, seguida de tommy atkins, y por último ‘irwin’. la firmeza presentó el valor más elevado en mangos ‘irwin’, luego para ‘davis-haden’ y ‘tommy atkins’, en el último lugar. las diferencias encontradas en cuanto al efecto de la variedad sobre las características fisicoquímicas en los frutos de los tres materiales evaluados se debieron a que cada material presenta particularidades genéticas que van a determinar diferencias en cuanto a las propiedades del fruto (siquieira et al., 1988; cartagena y vega, 2001). esta es la razón por la cual, las características de los frutos, como peso, diámetro y longitud, se encuentran entre los descriptores para discriminar los diferentes tipos de materiales (ipgri, 2006). las tres variedades evaluadas son de amplia distribución en el mundo y se encuentran en diferentes bancos in vivo de germoplasma, cuya función es la de mantener los diferentes materiales genéticos, así como hacer investigaciones con ellos. adicionalmente, la diversidad genética que existe en mango es bastante abundante a causa de los diferentes centros de origen, taxonomía y dispersión (pinto y ferreira, 1999; rajan et al., 2001), lo que determina marcadas diferencias encontradas no sólo en las propiedades fisicoquímicas de los frutos de diferentes cultivares, sino también en los resultados de análisis electroforéticos de proteínas (zaied et al., 2007). al realizar pruebas de calidad de frutos de cuatro variedades de mango para procesamiento, al igual que en el presente trabajo, se encontraron marcadas diferencias entre los cultivares lippens, tommy atkins, keitt y osteen, en cuanto a su porcentaje de pulpa procesable, la tasa respiratoria y firmeza de la pulpa (hernández et al., 2005); igualmente, las variedades criollas bocado, bocado jobo e hilacha 370 agron. colomb. 27(3) 2009 presentan marcadas diferencias en lo relacionado con el peso seco total, porcentaje de cáscara y pulpa, sst, att y relación sst/acidez (aular y rodríguez, 2005). por otro lado, la variedad keitt mostró diferencias estadísticamente significativas con las variedades tommy atkins, irwin y haden en cuanto al periodo de desarrollo del fruto. adicionalmente, ‘keitt’ presentó mayor volumen de fruta cosechada por árbol que ‘haden’ (mora et al., 1996). de igual manera, la variedad van dyke mostró diferencias en cuanto a la firmeza de los frutos al momento de la cosecha (galvis et al., 2005) en comparación con cultivares reportados en otros ensayos (hernández et al., 2005). en el presente trabajo no se encontró ningún efecto estadísticamente significativo del portainjerto, sin considerar el injerto intermedio, sobre los parámetros de calidad del fruto evaluados en las variedades probadas, lo cual corrobora los hallazgos de ramos et al. (2004), quienes tampoco encontraron diferencia significativa en cuanto a la calidad de fruta y en especial en cuanto al índice de madurez de las combinaciones ‘haden’ y ‘winter’/‘santa alexandrina’. por el contrario, hallaron diferencia cuando las copas eran ‘tommy atkins’ y ‘van dyke’, sobre el mismo portainjerto, cuyos valores fueron más elevados que los encontrados por pinto et al. (1993) para ‘tommy atkins’ y ‘winter’ injertados sobre ‘espada’. ‘winter’ presentó mejor calidad de fruta con ‘mallika’ como portainjerto, en comparación con ‘haden’, ‘tommy atkins’ y ‘van dyke’. sin embargo, la combinación winter/extrema mostró mucha mejor calidad que la combinación winter/mallika, calidad que fue equivalente a la de la combinación van dyke/extrema, pero fue diferente a la calidad obtenida con las combinaciones de ‘haden’ y ‘tommy atkins’ sobre ‘extrema’ (ramos et al., 2004). por tanto, si bien es cierto que según la literatura el portainjerto puede tener una marcada influencia sobre los parámetros de calidad de la fruta de mango, esto no sucede en todas las combinaciones injerto/portainjerto, como se pudo corroborar a través de los resultados del presente ensayo. no obstante, valentini et al. (2006) mencionan que en duraznero, el portainjerto no es el único factor que afecta la calidad de los frutos producidos, pues estos se ven afectados también por la interacción variedad x portainjerto, las condiciones climáticas y su interacción con la combinación variedad/portainjerto. también mencionan estos autores que ninguno de los portainjertos utilizados manifestó un comportamiento homogéneo al considerar el conjunto de las variables cualitativas medidas. no se presentó diferencia significativa para la presencia del injerto intermedio sobre el peso y la longitud del fruto, ni sobre el contenido de sst o el índice de madurez. por el contrario, el injerto intermedio tuvo un efecto estadísticamente significativo (p≤0,05) sobre las variables diámetro, firmeza, ph del jugo y att. el diámetro del fruto se incrementó 1,5% cuando el injerto intermedio (i-i) se hizo con ‘arauca’, pero se redujo 3,4% cuando se utilizó ‘hilacha’ para i-i, en comparación con las plantas en las que no se practicó el i-i. la presencia del i-i, independientemente del material vegetal utilizado para su ejecución, indujo una reducción de la firmeza de los frutos, en relación con las plantas sin i-i. cuando se utilizó ‘arauca’ para la ejecución del i-i, la reducción de la firmeza del fruto alcanzó 9,1%, pero el uso de ‘hilacha’ para el i-i causó una disminución de 25,7%, en comparación con las plantas sin i-i. el valor del ph del jugo se incrementó con la implementación del i-i. el uso de ‘arauca’ para el i-i incrementó el valor del ph 2,9%, mientras que con la utilización de ‘hilacha’ el valor presentó un incremento de 3,1%, en comparación con plantas en las que no se practicó el i-i. la att, al igual que el valor del ph, se incrementó con la práctica del i-i. cuando se utilizó ‘arauca’ como material para el i-i, la acidez se incrementó 6,1%, y el uso de ‘hilacha’ para el i-i, aumentó la acidez en 7,9% en relación con aquellas plantas en la que no se había practicado el i-i. las variaciones en los parámetros de calidad encontradas en el presente trabajo pudieron ser la consecuencia de la diferencia de vigor de las dos variedades empleadas como injerto intermedio, puesto que ‘arauca’ es un material de crecimiento menos vigoroso que el que presenta ‘hilacha’. cabría también la posibilidad de que, en este caso, el injerto intermedio hubiera afectado en alguna medida el flujo de nutrientes o agua a través del floema; sin embargo, vázquezvaldivia et al. (2005) reportan que el interinjerto no afectó el contenido nutrimental del follaje en mangos ‘ataulfo’ con ‘esmeralda’ como injerto intermedio, al igual que sandoval (1987), quien evaluó los materiales ‘irwin’, ‘thomas’, ‘diplomático’ y ‘esmeralda’ usados como portainjertos e interinjertos sobre la nutrición de mango ‘manila’, señalando que ningún genotipo usado como patrón o interinjerto afectó la composición nutrimental de las hojas. por tanto, sólo resta la posibilidad de que la diferencia en el vigor de los materiales utilizados en el presente ensayo haya sido la responsable de las diferencias en la calidad de la fruta. la interacción de los tres factores evaluados variedad x injerto intermedio x portainjerto indujo diferencias altamente significativas (p≤0,01) para todas las variables dependientes evaluadas, con excepción de la firmeza de la pulpa (tab. 1). 3712009 casierra-posada y guzmán: efecto del portainjerto y del injerto intermedio sobre la calidad de fruta en mango... llama la atención que la combinación de los tres factores afectó significativamente el peso del fruto entre las combinaciones tommy atkins/hilacha/arauca y tommy atkins/ arauca/hilacha, mientras que no se presentó diferencia significativa entre tommy atkins/arauca/hilacha y tommy atkins/arauca ni entre tommy atkins/hilacha y tommy atkins/hilacha/arauca (fig. 1). esto sugiere que, en el caso de la copa de ‘tommy atkins’, ‘arauca’ le confiere mayor peso del fruto cuando se utiliza como portainjerto o como interinjerto, a pesar de que ‘arauca’ tiene aparentemente menor vigor que ‘hilacha’, manifestado en un porte más bajo de los árboles, cuando crecen sin injertar. en cuanto al contenido de sst y la att en el jugo del fruto, los resultados sugieren que las diferencias se pueden atribuir más al efecto de la variedad en sí, que a el material utilizado como portainjerto o injerto intermedio, puesto que se observa una tendencia similar en el promedio de esta variable, agrupado para cada variedad, sin diferencias significativas entre las combinaciones con interinjerto y tabla 1. características fisicoquímicas de frutos de tres cultivares de mango injertadas sobre dos portainjertos, con y sin injerto intermedio. cultivar/injerto intermedio/portainjerto características fisicoquímicas del fruto diámetro (cm) longitud (cm) firmeza (kg cm-2) ph irwin/arauca 8,43 ab 12,27 d 2,07 a 3,59 a irwin/hilacha 7,98 a 11,12 c 2,22 a 3,80 ab irwin/hilacha/arauca 8,65 ab 12,55 d 1,68 a 3,79 ab irwin/arauca/hilacha 8,52 ab 12,69 d 2,03 a 3,81 ab tommy atkins/arauca 9,48 cd 10,91 bc 3,13 a 3,82 ab tommy atkins/hilacha 8,8 bcd 10,40 bc 2,66 a 3,78 ab tommy atkins/hilacha/arauca 8,70 abd 9,43 a 3,13 a 3,73 ab tommy atkins/arauca/hilacha 9,48 cd 10,66 bc 3,20 a 3,84 ab davis-haden/arauca 8,30 ab 10,20 abc 2,78 a 3,74 ab davis-haden/hilacha 8,26 ab 10,12 ab 2,69 a 3,84 ab davis-haden/hilacha/arauca 8,13 a 10,11 ab 1,84 a 4,01 b davis-haden/arauca/hilacha 8,12 a 10,20 abc 1,88 a 3,97 b cv 9,94 11,11 69,03 8,65 promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia significativa según la prueba de tukey ( 0,05). 0 100 200 300 400 500 600 700 irwin / arauca irwin / hilacha irwin / hilacha / arauca irwin / arauca / hilacha tommy atkins / arauca tommy atkins / hilacha tommy atkins / hilacha / arauca tommy atkins / arauca / hilacha davis haden / arauca davis haden / hilacha davis haden / hilacha / arauca davis haden / arauca / hilacha a aab abc abc abc abcde bcd cde dede cde pe so fr es co ( g) figura 1. peso fresco en frutos de tres cultivares de mango injertados sobre dos portainjertos, con y sin injerto intermedio. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey ( 0,05). las barras sobre las columnas indican desviación estándar. 372 agron. colomb. 27(3) 2009 portainjerto (figs. 2 y 3). esta tendencia es más evidente en el contenido de sst que en la att. en lo relacionado con la relación sst/acidez, a pesar de que las diferencias fueron muy sutiles, se observó que el injerto intermedio indujo reducción en el valor de esta variable, en las variedades tommy atkins y davis-haden, en relación con las combinaciones en que no se realizó interinjerto (fig. 4), con excepción de la combinación tommy atkins/ arauca/hilacha. el hecho de juntar dos o tres materiales genéticos para que se desarrollen como una unidad tiene implicaciones en cuanto a la calidad de los frutos, en virtud de que son destinos fuertes para los fotoasimilados producidos por la copa y los nutrientes captados por la raíz. adicionalmente, para entender el resultado de las diferencias entre las combinaciones en cuanto a la calidad de fruta, se debe tener en cuenta que el portainjerto será el responsable de la toma de agua, mientras que la toma de nutrientes dependerá de la habilidad de las raíces para realizar el intercambio iónico con los componentes del suelo. esto debido a que los materiales genéticos difieren ampliamente en su anatomía y en su capacidad para tomar el agua, en la cual estarían disueltos los nutrimentos que tienen la posibilidad de tomarse por flujo en masa. por otro lado, los materiales figura 2. contenido de sólidos solubles totales (sst) en frutos de tres cultivares de mango injertados sobre dos portainjertos, con y sin injerto intermedio. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey ( 0,05). las barras sobre las columnas indican desviación estándar. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 irwin / arauca irwin / hilacha irwin / hilacha / arauca irwin / arauca / hilacha tommy atkins / arauca tommy atkins / hilacha tommy atkins / hilacha / arauca tommy atkins / arauca / hilacha davis haden / arauca davis haden / hilacha davis haden / hilacha / arauca davis haden / arauca / hilacha a a a ab ab c c c a a ab bc s s t (° b ri x) figura 3. acidez total titulable (att) expresada en porcentaje de ácido cítrico en frutos de tres cultivares de mango injertadas sobre dos portainjertos, con y sin injerto intermedio. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey ( 0,05). las barras sobre las columnas indican desviación estándar. 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 irwin / arauca irwin / hilacha irwin / hilacha / arauca irwin / arauca / hilacha tommy atkins / arauca tommy atkins / hilacha tommy atkins / hilacha / arauca tommy atkins / arauca / hilacha davis haden / arauca davis haden / hilacha davis haden / hilacha / arauca davis haden / arauca / hilacha at t (% ) ab ab abab a ab abc abc bcd cd d d 3732009 casierra-posada y guzmán: efecto del portainjerto y del injerto intermedio sobre la calidad de fruta en mango... utilizados como copa presentan diversas estrategias para sobrellevar el estrés causado por la oferta ambiental, lo que afectará considerablemente la efectividad de la fotosíntesis y la tasa de respiración. adicionalmente, tanto los ápices de las ramas como los de las raíces producen sustancias reguladoras del crecimiento que tienen la posibilidad de actuar en un sitio distante a aquel en que fueron sintetizados; es así entonces como las características del material utilizado como portainjerto pueden afectar el crecimiento y desarrollo de la copa y viceversa. a esta situación se suma el hecho de colocar un tercer material genético (interinjerto) a crecer en medio de la copa y el portainjerto. si se asume que las solas modificaciones anatómicas producidas con la realización del injerto causan alteraciones en los flujos que migran de manera tanto acrópeta como basípeta (hartmann y kester, 1980), esta situación se vería potencializada con el hecho de tener un nuevo material como interinjerto, razón por la cual el injerto intermedio o interinjerto se ha utilizado ampliamente en diferentes especies vegetales, con miras a reducir el crecimiento de las variedades y así lograr plantaciones de un menor porte. agradecimientos este estudio se desarrolló con el apoyo financiero, técnico y logístico del centro de investigación nataima de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) y de la dirección de investigaciones (din) de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), en el marco del plan de trabajo del grupo de investigación ecofisiología vegetal, adscrito al programa de ingeniería agronómica de la facultad de ciencias agropecuarias. literatura citada agronet. 2009. área cosechada, producción y rendimiento de mango, 1992-2008. en: http://www.agronet.gov.co; consulta: noviembre de 2009. aular, j. e y. rodríguez. 2005. características físicas y químicas y pruebas de preferencia de tres tipos de mangos criollos venezolanos. bioagro 17(3), 171-176. bellorín, l., r. camacho y o. quijada. 2001. caracterización de cultivares criollos de mango (mangifera indica l.) en la costa oriental del lago de maracaibo. proc. interamer. soc. trop. hort. 45, 67-70. campbell, r. 2007. the potential of new mangifera species in florida. proc. fla. state hort. soc. 120, 11-12. cartagena, j.r. y d. vega. 2001. fruticultura colombiana el mango. manual de asistencia técnica 43. instituto colombiano agropecuario (ica), produmedios, bogotá. durán-zuazo, v.h., j. aguilar-ruiz y a. martínez-raya. 2005. fruit yield, plant growth and nutrient status in mango: effect of rootstocks. int. j. fruit sci. 5(4), 3-22. fuchs, y., e. pesis y g. zaubermann. 1980. changes in amylase activity, starch and sugar contents in mango fruit pulp. sientia hort. 13(2), 155-160. galvis, j.a., h. arjona, g. fischer y r. martínez. 2005. using modified atmosphere packaging for storing ‘van dyke’ mango (mangifera indica l.) fruit. agron. colomb. 23(2), 269-275. hartmann, h.t. y d. kester. 1980. propagación de plantas. principios y prácticas. 2a ed. compañía editorial continental, méxico df. pp. 443-462. hernández r., y., m.g. lobo y m. gonzález. 2005. aptitud al procesado mínimo de cuatro cultivares de mango (magnifera indica, l.). pp. 445-448. en: alonso de la torre, s.r. (coord.). avances figura 4. relación sólidos solubles totales/acidez total titulable (sst/att) en frutos de tres cultivares de mango injertadas sobre dos portainjertos, con y sin injerto intermedio. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey ( 0,05). las barras sobre las columnas indican desviación estándar. 0 1 2 3 4 5 6 irwin / arauca irwin / hilacha irwin / hilacha / arauca irwin / arauca / hilacha tommy atkins / arauca tommy atkins / hilacha tommy atkins / hilacha / arauca tommy atkins / arauca / hilacha davis haden / arauca davis haden / hilacha davis haden / hilacha / arauca davis haden / arauca / hilacha s s t/ at t cd a a e de e e cd abc bcd abc ab 374 agron. colomb. 27(3) 2009 de la ciencia y tecnología de los alimentos en los inicios del siglo xxi. universidad de burgos, españa. ipgri. 2006. descriptors for mango (mangifera indica l.). international plant genetic resources institute, roma. kalra, s. y d. tandon. 1983. ripening behaviour of “dashehari” mango in relation to harvest period. scientia hort. 19(3), 263-269. kulkarni, v.j. 1988. chemical control of tree vigor and the promotion of flowering and fruiting in mango (mangifera indica) using paclobutrazol. j. hort. sci. 63(3), 557-566. kulkarni, v.j. 1991. tree vigor control in mango. acta hort. 291, 229-234. lakschminarayana, s. 1975. relation of time of harvest on respiration chemical constituents and storage live of mangos. proc. fla. state hort. soc. 88, 477-481. luvaha, e., g.w. netondo y g. ouma. 2007. physiological responses of mango (mangifera indica) rootstock seedlings to water stress. j. agric. biol. sci. 2(4-5), 6-12. manzano, j. y a. cañizares. 1999. efecto de tratamientos poscosecha sobre la calidad del mango criollo ‘hilacha’. i. parámetros químicos. rev. iber. tecnología postcosecha 1(2), 156-164. medina u., v.m. y r. núñez e. 1997. mechanical pruning to control tree size, flowering, and yield of mature ‘tommy atkins’ mango trees. acta hort. 455,305-314. medlicott, p., j. sigrist y o. sy. 1990. ripening of mangos following low temperature storage. j. amer. soc. hort. sci. 115(3), 430434. mérida, m., g. vargas y e. sergent. 1996. evaluación de algunas características biométricas de cuatro cultivares de mango (mangifera indica) usados como portainjertos. bioagro 8(2), 45-52. mora, j., g. arias y a. araya. 1996. evaluación de cuatro variedades de mango en dos densidades de siembra. p. 290. en: x congreso nacional. 8 al 12 de julio, 1996. san josé, costa rica. mosqueda v., r., c. ávila r., e. garcía p., f. de los santos r. y a. ireta o. 1996. ‘esmeralda’ un clon para utilizarse como interinjerto y reducir el tamaño del árbol de mango cultivar manila. folleto técnico 12. inifap, colegio de postgraduados, montecillo, méxico. oosthuyse, s. 2000. effect of cool-storage delays after harvest of the extent of ripening during and fruit quality after cool-storage. acta hort. 509, 395-412. pinto, a.c.q, p.j.c. genú, h. vargas-ramos y n.t.v. junqueira. 1993. programa de hibridação de magueiras na região de cerrados brasileiros. rev. bras. frutic. 15(1), 141-146. pinto, a.c.q. y f.r. ferreira. 1999. recursos genéticos e melhoramento da mangueira no brasil. en: queiróz, m.a. de, c.o. goedert y s.r.r. ramos (eds.). recursos genéticos e melhoramento de plantas para o nordeste brasileiro. embrapa semi-árido, petrolina, brasil. rajan, s., r. kumar y s.s. negi. 2001. variation in canopy characteristics of mango (mangifera indica l.) cultivars from diverse eco-geographical regions. j. appl. hort. 3(2), 95-97. ramos, v.h., a.c.q. pinto, n.t.v junqueira, a.c. gomes, s.m.r. andrade y m.c.r. cordeiro. 2004. effect of mono and polyembrionic rootstocks on growth, yield and fruit quality of four mango cultivars in the central region of brazil. acta hort. 645, 201-207. reddy, y.t.n., r.m. kurian, p.r. ramachander, g. singh y r.r. kohli. 2003. long-term effects of rootstocks on growth and fruit yielding patterns of ‘alphonso’ mango (mangifera indica l.). scientia hort. 97(2), 95-108. salazar g., s. y v. vázquez v. 1997. physiological persistence of paclobutrazol on the ‘tommy atkins’ mango (mangifera indica l.) under rainfed conditions. j. hort. sci. 72(2), 339-345. sandoval e., a. 1987. efecto de portainjertos e interinjertos de porte bajo sobre algunas variables de crecimiento y la nutrición vegetal en mango (mangifera indica l.) cv. manila. tesis de maestría. centro de fruticultura, colegio de posgraduados. montecillo, méxico. schmutz, u. y p. lüdders. 1999. effect of nacl salinity on growth, leaf gas exchange, and mineral composition of grafted mango rootstocks (var. ‘13-1’ and ‘turpentine’). gartenbauwiss. 64(2), 60-64. simão, s., o. nylander y b. ottasi. 1994. estudo de diversas variedades de copas sobre diferentes porta-enxertos da mangueira (mangifera indica l.). sci. agric. 51(3), 509-512. siquieira, d.l., n. botrel, v.d. de carvalho, v.h.v. ramos y f.a. d.a couto. 1988. características físicas e químicas de frutos de vinte cultivares de mangueira (mangifera indica l.) em uberaba, mg. rev. bras. frutic. 10(2), 49-54. valentini, g.h., r.e. murray y l.e. arroyo. 2006. evaluación de los efectos de distintos portainjertos sobre la calidad de los frutos de dos variedades de duraznero cultivadas en el nordeste de la provincia de buenos aires (argentina). rev. invest. agr. 35(2), 71-89. vázquez-valdivia, v., m.h. pérez-barraza, s. salazar-garcía y e. becerra-bernal. 2005. crecimiento, nutrición y rendimiento del mango ‘ataulfo’ con interinjerto de porte bajo ‘esmeralda’. rev. chapingo ser. hortic. 11(2), 209-213. velosa da c., m.e., l.f.l vasconcelos y v.a.b. de souza. 2004. interstock effect on the vegetative growth of three mango cultivars at teresina, piauí state, brazil. acta hort. 645, 223-226. zaied, n.s., s.a.a. khafagy y m.a. saleh. 2007. evaluation of some mango species by fruit characters and fingerprint. res. j. agric. biol. sci. 3(4), 316-320. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e received for publication: may 12, 2022. accepted for publication: july 28, 2022 doi: 10.15446/agron.colomb.v40n3.101333 1 department of fitotecnia, centro nacional de investigaciones del café cenicafé, manizales, colombia. 2 department of genetic breeding, centro nacional de investigaciones del café cenicafé, manizales, colombia. 3 department of biometry, centro nacional de investigaciones del café cenicafé, manizales, colombia. 4 department of plant physiology, centro nacional de investigaciones del café cenicafé, manizales, colombia. 5 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá, colombia. * corresponding author: hebalagueral@unal.edu.co agronomía colombiana 40(3), 323-332, 2022 abstract resumen the growth patterns of coffee plants are determined by interactions between genetic, physiological, and climate factors. the objective of this study was to evaluate the growth patterns of coffee plants in the nursery under the climatic conditions of chinchiná, caldas, colombia, during the first semester of 2019. measurements were carried out in the cenicafé 1 variety during six months. growth parameters such as leaf area, number of leaves, height, stem diameter, and length of the main root were evaluated every 15 d after transplanting (dat) in 20 plants and the average of absolute growth (ĝ) rate of each growth variable was calculated. for the total leaf area, total number of leaves, and stem height, a sigmoidal-type growth curve was adjusted, while the growth curve was linear for the stem diameter (r2 = 0.97) and main root length (r2 = 0.95). average values were obtained for 520 cm2 for total leaf area, with an ĝ of 3.31 cm2 d-1, 11 for total leaves (ĝ 0.055 leaves d-1), 30.23 cm for height (ĝ 0.155 cm d-1), 4.87 mm for stem diameter (ĝ 0.199 mm d-1), and 28.80 cm for main root length (ĝ 0.087 cm d-1) at 180 dat. these results suggest that growth curves could be a useful tool for describing the growth patterns of coffee seedlings during the nursery stage of growth. los patrones de crecimiento de las plantas de café están determinados por las interacciones entre los factores genéticos, fisiológicos y climáticos. el objetivo de este estudio fue evaluar los patrones de crecimiento de las plantas de café en etapa de almácigo bajo condiciones climáticas de chinchiná, caldas, colombia, durante el primer semestre de 2019. las mediciones se realizaron en plantas de la variedad cenicafé 1 durante seis meses. se evaluaron los parámetros de crecimiento como área foliar, número de hojas, altura, diámetro del tallo y longitud de la raíz principal, cada 15 d después del trasplante (ddt) de 20 plantas y se calculó la tasa promedio de crecimiento absoluto (ĝ) de cada variable de crecimiento. para el área foliar total, número total de hojas y altura del tallo, se ajustó una curva de crecimiento tipo sigmoidal, mientras que fue lineal para el diámetro del tallo (r2 = 0.97) y longitud de la raíz principal (r2 = 0.95). se obtuvieron valores promedio a los 180 ddt de 520 cm2 de área foliar total con ĝ 3.31 cm2 d-1, 11 hojas totales (ĝ 0.055 hojas d-1), 30.23 cm de altura (ĝ 0.155 cm d-1), 4.87 mm para diámetro del tallo (ĝ 0.199 mm d-1) y 28.80 cm para longitud de la raíz principal (ĝ 0.087 cm d-1). estos resultados sugieren que las curvas de crecimiento pueden ser una herramienta útil para describir los patrones de crecimiento de las plantas de café durante la etapa de almácigo. key words: coffea arabica l., nonlinear regression, goodness of fit, leaf area, absolute growth rate. palabras clave: coffea arabica l., regresión no lineal, criterios de ajuste, área foliar, tasa absoluta de crecimiento. fitting growth curves of coffee plants in the nursery stage of growth: a functional approach ajuste de curvas de crecimiento de plantas de café durante la etapa de crecimiento de almácigo: un enfoque funcional andrés felipe león-burgos1, 5, carlos ramírez2, josé raúl rendón sáenz1, luis carlos imbachi-quinchua3, carlos andrés unigarro-muñoz4, and helber enrique balaguera-lópez5* introduction coffee (coffea arabica l.) is one of the most important tropical crops worldwide, with colombia ranked third in production with 13,4 million bags of green beans (60 kg) and 884 thousand ha (nab & maslin, 2020; ceballos-sierra & dall’ erba, 2021; fnc, 2021). the growth of coffee plants is a process regulated by interactions between genetics, physiological processes, and climatic conditions, with implications for agronomic management and crop success (paine et al., 2012; liu et al., 2018; rakocevic & matsunaga, 2018). factors such as solar radiation, temperature, water availability in soil, and humidity in atmosphere are key climatic conditions that inf luence the growth and development of the plants (damatta, 2007; bote & vos, 2017; jaramillo, 2018; león-burgos et al., 2022). growth patterns https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n3.101333 mailto:hebalagueral@unal.edu.co pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 324 agron. colomb. 40(3) 2022 in each phenological stage could serve as an important tool for planning agronomic practices such as planting density, spatial arrangements, application of fertilizers and liming, controls of pests, diseases and weeds, and management of the crop pruning systems (arcila, 2007; rendón, 2020). this is necessary to ensure adequate growth and development of plants in the field and, thus, a high production potential. plants in the nursery constitute an early phase of growth in coffee crops that lasts from four to six months, with implications in the growth and development of plants in the field and production cycle (arcila, 2007; moraes et al., 2010, castillo & andrade, 2021). shoot growth at this phase takes place in the meristematic zones located in the apical and lateral buds of the main stem (arcila et al., 2002). the purpose of the coffee nursery stage is to select plants with appropriate growth characteristics, such as the number of leaves, height and leaf area, so that, when established in the field, they can adapt to the climate and soil conditions to avoid damages to their physiological performance that can cause plant death (jaramillo, 2018; castillo & andrade, 2021). furthermore, at the initial stages of projection in perennial crops life cycles, it is necessary to ensure good quality of the plant material from the point of view of crop health, so that, in the production cycle, it would express the highest production (arcila, 2007; gaitán et al., 2011). therefore, the nursery stage of growth is a determining step for planning crop management and production projection in colombian coffee cultivation (rendón, 2020). growth curves are widely used in agriculture to simulate plant growth patterns as a function of time under particular climatic conditions (poorter & garnier, 1996; paine et al., 2012; liu et al., 2018; bakhshandeh et al., 2020). analyses have been developed with functions or mathematical models through linear or nonlinear regressions that are adjusted according to statistical criteria. these criteria define the degree of prediction of the changes and behavior in the magnitudes of growth, based on data measured in plants, called a functional approach (kaufmann, 1981; hunt et al., 2002; liu et al., 2018). this technique is mainly used to evaluate the temporal variation of plant growth dynamics at phenological stages of interest, since only a few individuals are measured but with many replicates throughout the time, particularly during rapid changes in growth (hunt, 1979; paine et al., 2012). therefore, these methods can be used to describe changes in the magnitude of growth and to define selection criteria that may ensure good quality and growth of the plants coming from nursery stage. currently the coffee variety “cenicafé 1” makes up approximately 80% of the cultivable area for coffee in colombia (fnc, 2021). there is little information on the growth patterns and selection criteria for classifying good growth performance of the plants during the nursery stage. in this research we considered the following objectives: i) evaluation of the fit of mathematical functions that could simulate the growth from a functional approach and ii) description of the growth patterns of coffee plants during the nursery stage under the climatic conditions of chinchiná-caldas, located in the central coffee zone of colombia. mathematical functions were studied to describe plant growth patterns as a function of time using five growth measures: total leaf area (cm2), number of leaves, stem height (cm), stem diameter (mm), and length of main root (cm). with the adjusted mathematical functions and growth patterns, it is possible to predict the growth magnitude and to define selection criteria for coffee plants under nursery conditions. materials and methods study area and growth conditions the plant material was the coffee cenicafé 1 variety, established on the plan alto farm of the national coffee research center-cenicafé (04º59’34.9’’n, 75º35’50.5’’w), located at km 4 of the old manizales-chinchiná road (caldas, colombia), at an altitude of 1,332 m a.s.l. this material is a variety made up by eight progenies, resistant to coffee rust (hemileia vastatrix) and coffee berry disease (cbd) (colletotrichum kahawae) (maldonado & ángel-giraldo, 2020). during the study period between january and july, 2019, the nursery was established in the area with following average climatic conditions: temperature of 21.8°c (maximum: 28.5°c and minimum: 17.4°c), relative air humidity of 82%, with an accumulated rainfall of 1,419 mm and 782 h of sunlight (meteorological stations of the national federation of coffee growers of colombia, agroclima, 2019). the plants (chapolas, in spanish) were transplanted from seed germinators 75 d after sowing the seeds; at the moment of transplant the plants were at the bbch10 phenological stage, when the cotyledonary leaves were fully expanded. subsequently, the plants were established in a nursery with a 50% shade net in 17 x 23 cm plastic bags (arcila, 2007). the substrate consisted of a mixture of disinfected (solarized) soil with decomposed coffee pulp at a 3:1 ratio (v/v). for the fertilization of the plants, 2 g of diammonium phosphate (dap, 18-46-0) were applied at two and four months after transplant according to the recommendations of sadeghian (2014). agronomic practices reported by gaitán et al. (2011) as the regulation of excess shade, pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 325león-burgos, ramírez, rendón sáenz, imbachi-quinchua, unigarro-muñoz, and balaguera-lópez: fitting growth curves of coffee plants in the nursery stage of growth: a functional approach waterlogging avoidance, and applications of cyproconazole (0.7 cc l-1) were carried out to manage brown eye spot disease (cercospora coffeicola berkeley & curtis); and destructive monthly samples were performed for the monitoring of the pest known as mealybug (pseudococcidae). measurements and data collection to evaluate the growth behavior of coffee plants during their nursery stage, 400 plants were established. at 30 d after transplanting (dat), when the first pair of leaves was developed, 20 plants were randomly selected as a sampling unit. this selection was sampled every 15 d until 180 dat. in each sampling, the following growth measurements were recorded: total leaf area (cm2), total number of leaves, stem height (cm), stem diameter (mm), and main root length (cm). the leaf area was determined by measuring the leaf blade length, and width on the central part of the leaf blade of each leaf using a ruler without including the petiole. the data were then incorporated into equation 1, proposed by unigarro-muñoz et al. (2015): lae = 0.99927 × (l × (-0.14757 + 0.60986*w)) (1) where lae is the estimate of the leaf area in cm2, l is leaf length in cm, and w is leaf width in cm. the total number of leaves was determined with direct counts on the plants; height was measured from the base to the apex of the stem with a ruler; and the diameter was measured with a vernier digital caliper (500-196-30b, mitutoyo, brazil) from the basal part of the stem. for the length of the main root, destructive sampling was done, measuring length from the base to the apex of this organ. for each growth measurement, the absolute growth rate (ĝ) was estimated with equation 2, proposed by hunt (1990): ĝ = v2 – v1 (2) t2 – t1 where ĝ is the average absolute growth rate, v1 (cm2, cm, or mm) is the value of the growth variable for time t1 (d), and v2 is the value of the growth variable for time t2 (d). data analysis to describe the behavior of growth measurements over time, four mathematical functions, described in table 1, were evaluated using linear and nonlinear regressions. for the adjustment and selection of each mathematical function, the following statistical criteria were used: coefficient of determination r2, widely used for the adjustment of models or functions; adjusted coefficient of determination adj r2, a criterion with greater precision adjusted according to the degrees of freedom. the mean square error (mse), a criterion that measures the degree of error that a model or function can simulate. the standard error of the estimates (see) that refers to the normal deviation of the residuals. finally, the akaike (aic) and bayesian-schwarz (bic) information criteria, measuring the accuracy and complexity of the model as well as the relationship between its bias and variance and the significance of the parameters of each equation according to the t-student test at 5% significance (torres et al., 2012; voorend et al.,2014; liu et al., 2018). subsequently, the relationship between the observed values for each growth measure and the estimated values for each adjusted and selected mathematical function was determined with a simple linear regression analysis to verify that the regression coefficient was statistically equal according to the 1% t-test. table 1. studied functions for the fit of growth curves of coffee plants. mathematical functions function parameters linear y = y0 + a × x y0 a quadratic y = y0 + a × x + b × x2 y0 a b sigmoidal y = a 1 + exp  –  x – x0 b a x0 b exponential y = a × (1 – exp(–b × x)) a b all analyses were performed with the software r, version 3.6.0 with statistical package stats and nls2 (r development core team, 2019; grothendieck, 2022). results and discussion fitting of growth curves of coffee plants in general, average values of 496.13 cm2 ± 3.64 (mean ± standard error (se)) for total leaf area (tla), 12.0 ± 0.40 for total number of leaves (tnl), 30.01 cm ± 1.30 for stem height (hs), 4.91 ± 0.26 mm for stem diameter (ds) and 29.09 ± 0.83 cm for length of the main root (lmr) were recorded in the coffee plants at 180 dat, considered a suitable age for establishment in field conditions. the linear, quadratic, sigmoidal, and exponential functions used to simulate the growth patterns of the coffee plants during the nursery stage varied in the behavior of the growth measurements. the tla, tnl and hs were fitted to a sigmoidal growth, and for the ds and lmr, a linear type was used (fig. 1). similar trends in the growth of coffee plants during this stage have been reported by silveira et al. (2014) and pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 326 agron. colomb. 40(3) 2022 tl a ( cm 2 ) a days after transplanting observed predicted 0 100 200 300 400 500 600 tn l b 50 100 150 200 days after transplanting 50 100 150 200 days after transplanting 50 100 150 200 days after transplanting 50 100 150 200 functions linear quadratic sigmoidal exponential 2 4 6 8 10 12 h s ( cm ) c 0 10 20 30 40 d s ( m m ) d 0 2 4 6 lm r ( cm ) e 0 10 20 30 40 figure 1. growth curves of coffee seedlings at the nursery stage for each studied mathematical function. a) total leaf area (tla), b) total number of leaves (tnl), c) height of the stem (hs), d) diameter of the stem (ds), e) length of the main root (lmr). each point represents the mean (n=20). pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 327león-burgos, ramírez, rendón sáenz, imbachi-quinchua, unigarro-muñoz, and balaguera-lópez: fitting growth curves of coffee plants in the nursery stage of growth: a functional approach encalada et al. (2016). the opposite occurred in studies by neiva et al. (2019) and castillo and andrade (2021) that describe quadratic behaviors in the growth of coffee plants during the nursery stage with contrasting results given the particular climatic conditions of the study areas. sigmoidal growth for the total leaf area, total leaf number and height described a growth pattern where the size of these variables increased along with the speed (hunt, 1979; kaufmann, 1981). however, the behavior of these growth variables was divided into two phases, a slow phase that started from 0 to 60 dat, with average values between 19.91 to 49.13 cm2 for tla, 3 to 4 leaves and 6.21 until 8.95 cm for hs, and an accelerated phase (75 to 180 dat) with values of 75.61 to 520.00 cm2 for tla, 6 until 12 leaves and between 10.68 to 30.16 cm for hs. ds and lmr increase lineal according to dat. average values of 3.23 mm for ds and 22.23 cm for lmr were reported throughout the study (fig. 1). once the mathematical functions were defined for each growth variable evaluated in the coffee plants, the significance of each parameter estimated by the functions was compared. in general, all parameters of the functions for tla (sigmoidal), tnl (sigmoidal), hs (sigmoidal), ds (linear), and lmr (linear) showed significant differences (p<0.05) from the other mathematical functions. therefore, the selected functions were representative of each growth measurement evaluated in this study (tab. 2). the statistical criteria selected to evaluate the adjustment and selection of the mathematical functions have been used to simulate, adjust, and predict plant growth (torres et al., 2012; voorend et al., 2014; liu et al., 2018). to interpret the selection of each function, the adjustment criteria (r2 and r2-adjusted) must be close to 1; and the selection criteria mse, see, aic and bic must be the lowest values recorded by each function or model (torres et al., 2012; liu et al., 2018). the sigmoidal function of the tla registered adjustment values with r2 0.99 and r2-adjusted 0.98, along with the selection criteria mse (694.88), see (26.36), aic (117.12), and bic (119.06). these were lower than values recorded in the linear and quadratic function, except for the exponential one, where it was not possible to adjust the total leaf area data because of the non-convergence of the function (tab. 3). therefore, this adjustment can simulate the growth of tla in coffee plants during the nursery stage, this same adjustment mathematical function with r2 values between 0.96 and 0.99 has been reported by schmildt et al. (2014) and unigarro-muñoz et al. (2015). table 2. estimates of parameters for the fitted mathematical functions of the coffee plant growth. functions y0 x0 a b tla (cm2) linear -176.7118 3.6599* quadratic -38.8708 0.6331ns 0.0132ns sigmoidal 141.9468* 666.3588* 31.5924* exponential tnl linear 1.0890ns 0.0564* quadratic -0.3687ns 0.0884* -0.0001ns sigmoidal 88.1591* 12.3858* 44.6322* exponential 22.7510* 0.0037* hs (cm) linear -1.1801ns 0.1654* quadratic 6.1252* 0.005ns 0.007* sigmoidal 203.9372* 70.8206* 73.456* exponential ds (mm) linear 1.0646* 0.0203* quadratic 1.6960* 0.0065ns 0.00006ns sigmoidal 260.5549ns 14.099ns 122.0635* exponential 7.3769* 0.0056* lmr (cm) linear 12.8724* 0.0875* quadratic 13.3904* 0.0761ns 0.00004ns sigmoidal 207.0409ns 62.6259ns 163.7977ns exponential 28.7558* 0.0168* * significance according to t-student test (p<0.05). ns no significance. tla: total leaf area; tnl: total number of leaves; hs: height of the stem; ds: diameter of the stem; lmr: length of the main root. the sigmoidal function of tnl and hs were selected and adjusted to represent the most appropriate values both fit (r2 = 0.97) and selection (mse= 0.42, see= 0.65) to describe the behavior of these growth measurements according to dat. this growth pattern both tnl and hs in coffee plants were reported by the arcila and chaves (1995) and silveira et al. (2014). for the hs measurement, it is not possible to adjust the exponential function because of the non-convergence of this function with the data measured in the plants (tab. 3). the opposite occurred for the ds (r2= 0.97, mse= 0.07, and see= 0.27) and lmr (r2= 0.95, mse= 2.46, and see= 1.56). the values of the statistical criteria evaluated were adjusted to the linear function. however, for the hs and ds, the values of both the adjustment and selection criteria were similar to the quadratic function pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 328 agron. colomb. 40(3) 2022 (tab. 3). however, the adjustment of the function was made based on the significance of the parameters of the functions (tab. 2). the results of the growth behavior of the ds measurements were similar to those reported by criollo et al. (2019) in coffee plants grown in the municipality of la unión (nariño, colombia) as well as in the study by souza et al. (2016). similar descriptions were also recorded in the growth of lmr in coffee plants (silveira et al., 2014). the results of the fitted growth curves reported in this study may be used to hold the recommendations of the agronomic management of the coffee plants during the nursery stage of growth. these particularly include the fertilization, pest, disease, and weed controls focused during the 60 dat to guarantee suitable conditions before the start of accelerated growth, where the growth of coffee plants are increased (rendón, 2020; sadeghian & ospinapenagos, 2021). description of the growth of coffee plants at nursery stage the growth curves simulated with the adjusted mathematical functions correctly described the growth behavior of coffee plants under nursery conditions. in this way, a coffee plant at the 180 dat, according to the adjusted functions, registered average values of 520 cm2 for tla, 11.0 for tnl, 30.23 cm for hs, 4.87 mm for ds, and lmr of 28.80 cm. these results of growth variables as tla (240 to 438 cm2), tnl (10 leaves) and hs (14 until 21 cm) have been reported for c. arabica cvs. caturra and castillo tambo plants during the nursery stage that were established with 50% shading net under climate conditions from cuba and colombia (encalada et al., 2016; castillo and andrade, 2021). in this way, the growth variables evaluated were confirmed as adequate criteria for the selection of plant material with good growth performance for establishment under field conditions. they were associated with physiological table 3. goodness-of-fit criteria for the studied mathematical functions. functions r2 adjusted r2 mse see aic bic tla (cm2) linear 0.97 0.95 1954.47 44.20 128.8012 130.2559 quadratic 0.99 0.97 860.14 29.32 119.6875 121.6271 sigmoidal 0.99 0.98 694.88 26.36 117.129 119.0686 exponential tnl linear 0.97 0.94 0.55 0.74 30.77351 32.22823 quadratic 0.98 0.95 0.46 0.68 29.50542 31.44504 sigmoidal 0.97 0.95 0.42 0.65 27.72089 29.17561 exponential 0.97 0.94 0.56 0.75 31.74271 33.68234 hs (cm) linear 0.97 0.94 5.08 2.25 57.3758 58.83502 quadratic 0.99 0.97 1.96 1.40 46.69788 48.63751 sigmoidal 0.99 0.97 2.00 1.41 46.93079 48.87041 exponential ds (mm) linear 0.97 0.94 0.07 0.27 6.904349 8.359069 quadratic 0.98 0.95 0.05 0.23 4.155049 6.094676 sigmoidal 0.98 0.95 0.05 0.24 4.578776 6.518402 exponential 0.93 0.86 0.17 0.41 16.86562 18.32034 lmr (cm) linear 0.95 0.90 2.46 1.56 48.67703 50.12545 quadratic 0.95 0.88 2.71 1.64 50.58916 52.52879 sigmoidal 0.95 0.88 2.73 1.65 50.66634 52.60597 exponential 0.88 0.75 5.94 2.43 59.248 60.70272 tla = total leaf area; tnl = total number of leaves; hs = height of the stem; ds = diameter of the stem; lmr = length of the main root. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 329león-burgos, ramírez, rendón sáenz, imbachi-quinchua, unigarro-muñoz, and balaguera-lópez: fitting growth curves of coffee plants in the nursery stage of growth: a functional approach processes, such as water and nutrient uptake and carbon metabolism in the plants. however, the dry mass also was a measure that allows us to understand the growth of the plants under particular climate conditions (tatagiba et al., 2010; rodríguez-lópez et al., 2014; maradiaga et al., 2017). the regression coefficient was significantly different from zero, based on the 1% t-test, obtaining r2 values between 0.91 to 0.98 (fig. 2). these results showed that the functions do not overestimate or underestimate the estimated data for each growth measurement evaluated in this study (unigarro-muñoz et al., 2015). therefore, the tla, tnl, hs, ds, and lmr of coffee plants under the climatic conditions of this study can be simulated and predicted with these functions. the average absolute growth rate ĝ, used to analyze the growth of coffee plants is shown in figure 3 for each growth r2: 0.98 t: 44.96 p> t (<0.0001) r2: 0.94 t: 41.29 p> t (<0.0001) r2: 0.98 t: 53.53 p> t (<0.0001) r2: 0.96 t: 46.87 p> t (<0.0001) r2: 0.91 t: 54.04 p> t (<0.0001) tl a o bs er ve d da ta ( cm 2 ) a predicted data 0 200 400 600 0 200 400 600 tn l ob se rv ed d at a b predicted data 0 5 10 15 2 6 8 10 fit 95% confidence limit 95% prediction limit fit 95% confidence limit 95% prediction limit h s o bs er ve d da ta ( cm ) c predicted data 10 20 30 10 20 30 d s o bs er ve d da ta ( m m ) d predicted data fit 95% confidence limit 95% prediction limit 15 20 25 30 35 e lm r o bs er ve d da ta ( cm ) 15 20 25 30 predicted data fit 95% confidence limit 95% prediction limit fit 95% confidence limit 95% prediction limit 1 2 3 4 5 6 2 3 4 5 figure 2. relationships between data predicted by each fitted mathematical function and observed data for growth measurements of coffee plants. a) total leaf area (tla), b) total number of leaves (tnl), c) height of stem (hs), d) diameter of the stem (ds), and e) length of the main root (lmr). pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 330 agron. colomb. 40(3) 2022 measurement evaluated in this study. the average absolute growth rate of total leaf area (ĝtla) throughout the study was 3.31 cm2 d-1, with representative increases in size (4.90 cm2 d-1) after 120 to 150 dat, showing a decrease from 160 dat (4.47 cm2 d-1). the opposite occurred with the average absolute growth rate of the total number of leaves (ĝtnl), since its representative increases were from 30 to 90 dat (between 0.052 and 0.069 leaves d-1) with average values throughout the study of 0.055 leaves d-1. the average absolute growth rates of height (ĝhs) and stem diameter (ĝds) increased proportionally during the study, from 0.060 to 0.25 cm d-1 for ĝhs and between 0.011 and 0.030 cm d-1 for ĝds. while, for the average growth rate of the main root length-ĝlmr there was no increase over time, reporting average values throughout the study of 0.087 cm d-1 (fig. 3). these trends on the increase of ĝ from 150 dat, particularly on the ĝtla (5 cm2 d-1) have been reported by encalada et al. (2016) in coffee cultivar caturra plants established in a nursery stage with 50% shading net under climate conditions of cuba. a days after transplanting 0 50 100 150 200 ĝ tl a (c m 2 d1 ) 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 b days after transplanting 0 50 100 150 200 ĝ tl n ( d1 ) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 c days after transplanting 0 50 100 150 200 ĝ h s ( cm d -1 ) d days after transplanting 0 50 100 150 200 ĝ d s ( m m d -1 ) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 e days after transplanting 0 50 100 150 200 ĝ lm r ( cm d -1 ) 0 0.01 0.02 0.03 0.02 0 0.04 0.06 0.08 0.10 figure 3. mean absolute growth rate (ĝ) of coffee seedlings. a) mean absolute growth rate for the total leaf area (ĝtla); b) mean absolute growth rate for the total leaf number (ĝtnl); c) mean absolute growth rate for the stem height (ĝhs); d) mean absolute growth rate for the diameter of the stem (ĝds), and e) mean absolute growth rate for the length of the main root (ĝlmr). pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 331león-burgos, ramírez, rendón sáenz, imbachi-quinchua, unigarro-muñoz, and balaguera-lópez: fitting growth curves of coffee plants in the nursery stage of growth: a functional approach conclusions in general, the fitted sigmoidal growth curves for tla, tnl and hs, and linear for the ds and lmr reported in this study, adequately describe the growth of coffee plants of the variety cenicafé 1 in the nursery stage. the statistical criteria guaranteed a highest degree of fit and selection of each mathematical functions for simulating the growth measures evaluated in the coffee plants. finally, the estimate of the growth parameters reported at 180 dat with mathematical functions may be selection criteria to ensure adequate plant material for establishment under field conditions. acknowledgments the authors would like to thank the federación nacional de cafeteros de colombia (fnc) and centro nacional de investigaciones de café (cenicafé) for funding this study and ninibeth sarmiento for help with the climatic data. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions aflb, cr, jrrs, liq and cu developed and designed the methodology. aflb, cr and jrrs performed the field experiment. aflb, liq and cu contributed to the data analysis and result description. aflb and hbl wrote the draft. all authors reviewed and approved the manuscript. literature cited arcila, p. j. (2007). crecimiento y desarrollo de la planta de café. in j. arcila pulgarín, f. farfán, a. m. moreno, l. f. salazar, & e. hincapié (eds.), sistemas de producción de café de colombia (pp. 22–60). cenicafé. http://hdl.handle.net/10778/720 arcila, p. j., buhr, l ., bleiholder, h., hack, h., meier, u., & wicke, h. (2002). application of the extended bbch scale for the description of the growth stages of coffee (coffea spp.). annals of applied biology, 141(1), 19–27. https://doi. org/10.1111/j.1744-7348.2002.tb00191.x arcila, p. j., & chaves c. b. (2005). desarrollo foliar del cafeto en tres densidades de siembra. cenicafé, 46(1), 5–20. bakhshandeh, e., pirdashti, h., vahabinia, f., & gholamhossieni, m. (2020). quantification of the effect of environmental factors on seed germination and seedling growth of eruca (eruca sativa) using mathematical models. journal of plant growth regulation, 39(1), 190–204. https://doi.org/10.1007/ s00344-019-09974-1 bote, a. d., & vos, j. (2017). tree management and environmental conditions affect coffee (coffea arabica l.) bean quality. njas wageningen journal of life sciences, 83, 39–46. https://doi. org/10.1016/j.njas.2017.09.002 castillo, j. á., & andrade, d. (2021). coffee (coffea arabica l, var. castillo) seedling growth in nariño, colombia. revista de ciencias agrícolas, 38(1), 62–74. https://doi.org/10.22267/ rcia.213801.145 ceballos-sierra, f., & dall’erba, s. (2021). the effect of climate variability on colombian coffee productivity: a dynamic panel model approach. agricultural systems, 190, article 103126. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2021.103126 criollo, h., muñoz, j., checa, j., & noguera, w. (2019). initial growth of coffee (coffea arabica l. var) castillo in the coffee zone of nariño. revista de ciencias agrícolas, 36, 124–137. https://doi. org/10.22267/rcia.1936e.112 damatta, f. m., ronchi, c. p., maestri, m., & barros, r. s. (2007). ecophysiology of coffee growth and production. brazilian journal of plant physiology, 19(4), 485–510. https://doi.org/10.1590/ s1677-04202007000400014 encalada, m., soto carreño, f., & morales guevara, d. (2016). coffee (coffea arabica l.) seedling growth with four shade levels under two soil and climate conditions of ecuador. cultivos tropicales, 37(2), 72–78. https://doi.org/10.13140/rg.2.1.4335.7681 federación nacional de cafeteros de colombia-fnc. (2021). publicaciones: informe de gestión 2021. https://federaciondecafeteros.org/app/uploads/2022/05/ig-2021_digital.pdf gaitán, a. l., villegas, c., rivillas, c. a., & hincapié, e. (2011). almácigos de café: calidad fitosanitaria, manejo y siembra en el campo. avances técnicos cenicafé, 404, 1–8. grothendieck, g. (2022). nls2: non-linear regression with brute force. r package version 0.3-3. https://cran.r-project.org/ package=nls2 hunt, r. (1979). plant growth analysis: the rationale behind the use of the fitted mathematical function. annals of botany, 43(2), 245–249. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a085632 hunt, r. (1990). basic growth analysis. springer. hunt, r., causton, d. r., shipley, b., & askew, a. p. (2002). a modern tool for classical plant growth analysis. annals of botany, 90(4), 485–488. https://doi.org/10.1093/aob/mcf214 jaramillo r., a. (2018). el clima de la caficultura colombiana. fnc-cenica fé. ht t ps://w w w.cenica fe.org /es/index.php/ nuestras _publicaciones/libros/publicaciones _el _clima _ de_la_caficultura_en_colombia kaufmann, k. w. (1981). fitting and using growth curves. oecologia, 49(3), 293–299. https://doi.org/10.1007/bf00347588 león-burgos, a. f., unigarro, c. a., & balaguera-lópez, h. e. (2022). soil waterlogging conditions affect growth, water status, and chlorophyll “a” f luorescence in coffee plants (coffea arabica l.). agronomy, 12, article 1270. https://doi.org/10.3390/ agronomy12061270 liu, j.-h., yan, y., ali, a., yu, m.-f., xu, q.-j., shi, p.-j., & chen, l. (2018). simulation of crop growth, time to maturity and yield by an improved sigmoidal model. scientific reports, 8(1), article 7030. https://doi.org/10.1038/s41598-018-24705-4 maldonado, c. e. m., & ángel-giraldo, l. (2020). resistencia genética a la enfermedad de la cereza del café en variedades cultivadas en colombia. cenicafé, 71(1), 69–90. https://doi. org/10.38141/10778/1121 http://hdl.handle.net/10778/720 https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2002.tb00191.x https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2002.tb00191.x https://doi.org/10.1007/s00344-019-09974-1 https://doi.org/10.1007/s00344-019-09974-1 https://doi.org/10.1016/j.njas.2017.09.002 https://doi.org/10.1016/j.njas.2017.09.002 https://doi.org/10.22267/rcia.213801.145 https://doi.org/10.22267/rcia.213801.145 https://doi.org/10.1016/j.agsy.2021.103126 https://doi.org/10.22267/rcia.1936e.112 https://doi.org/10.22267/rcia.1936e.112 https://doi.org/10.1590/s1677-04202007000400014 https://doi.org/10.1590/s1677-04202007000400014 https://doi.org/10.13140/rg.2.1.4335.7681 https://federaciondecafeteros.org/app/uploads/2022/05/ig-2021_digital.pdf https://federaciondecafeteros.org/app/uploads/2022/05/ig-2021_digital.pdf https://cran.r-project.org/package=nls2 https://cran.r-project.org/package=nls2 https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a085632 https://doi.org/10.1093/aob/mcf214 https://www.cenicafe.org/es/index.php/nuestras_publicaciones/libros/publicaciones_el_clima_de_la_caficultura_en_colombia https://www.cenicafe.org/es/index.php/nuestras_publicaciones/libros/publicaciones_el_clima_de_la_caficultura_en_colombia https://www.cenicafe.org/es/index.php/nuestras_publicaciones/libros/publicaciones_el_clima_de_la_caficultura_en_colombia https://doi.org/10.1007/bf00347588 https://doi.org/10.3390/agronomy12061270 https://doi.org/10.3390/agronomy12061270 https://doi.org/10.1038/s41598-018-24705-4 https://doi.org/10.38141/10778/1121 https://doi.org/10.38141/10778/1121 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 332 agron. colomb. 40(3) 2022 maradiaga, w. d., evangelista, a. w. p., alves junior, j., & honorato, m. v. (2017). growing of coffee seedlings on different substrates and fertilized with lithothamium. revista facultad nacional de agronomía medellín, 70(2), 8177–8182. https://doi. org/10.15446/rfna.v70n2.64522 moraes, g. a. b. k., chaves, a. r. m., martins, s. c. v., barros, r. s., & damatta, f. m. (2010). why is it better to produce coffee seedlings in full sunlight than in the shade? a morphophysiological approach. photosynthetica, 48(2), 199–207. https://doi. org/10.1007/s11099-010-0025-4 nab, c., & maslin, m. (2020). life cycle assessment synthesis of the carbon footprint of arabica coffee: case study of brazil and vietnam conventional and sustainable coffee production and export to the united kingdom. geo: geography and environment, 7(2), article e00096. https://doi.org/10.1002/geo2.96 neiva, e., frança, a. c., grazziotti, p. h., porto, d. w. b., araújo, f. h. v., & leal, f. d. s. (2019). growth of seedlings and young plants of coffee in composts of textile industry residues. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 23, 188–195. https://doi.org/10.1590/18071929/agriambi.v23n3p188-195 paine, c. e. t., marthews, t. r., vogt, d. r., purves, d., rees, m., hector, a., & turnbull, l. a. (2012). how to fit nonlinear plant growth models and calculate growth rates: an update for ecologists. methods in ecology and evolution, 3(2), 245–256. https://doi.org/10.1111/j.2041-210x.2011.00155.x plataforma agroclimática cafetera-agroclima. (2019). portal web. https://agroclima.cenicafe.org/ poorter, h., & garnier, e. (1996). plant growth analysis: an evaluation of experimental design and computational methods. journal of experimental botany, 47(9), 1343–1351. https://doi. org/10.1093/jxb/47.9.1343 r development core team (2019). r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. rakocevic, m., & matsunaga, f. t. (2018). variations in leaf growth parameters within the tree structure of adult coffea arabica in relation to seasonal growth, water availability and air carbon dioxide concentration. annals of botany, 122(1), 117–131. https://doi.org/10.1093/aob/mcy042 rendón, j. r. (2020). administración de sistemas de producción de café a libre exposición solar. in centro nacional de investigaciones de café (ed.), manejo agronómico de los sistemas de producción de café (pp. 34–71). cenicafé. https://doi. org/10.38141/10791/0002_2 rodríguez-lópez, n. f., martins, s. c. v., cavatte, p. c., silva, p. e. m., morais, l. e., pereira, l. f., reis, j. v., ávila, r. t., godoy, a. g., lavinski, a. o., & damatta, f. m. (2014). morphological and physiological acclimations of coffee seedlings to growth over a range of fixed or changing light supplies. environmental and experimental botany, 102, 1–10. https://doi.org/10.1016/j. envexpbot.2014.01.008 sadeghian, k. s. s. (2014). manejo integrado de nutrientes para una caficultura sostenible. suelos ecuatoriales, 44(2), 74–89. sadeghian, s., & ospina-penagos, c. (2021). manejo nutricional de café durante la etapa de almácigo. avances técnicos cenicafé, 532, 1–8. https://doi.org/10.38141/10779/0532 schmildt, e. r., amaral, j. a. t., schmildt, o., & santos, j. s. (2014). análise comparativa de equações para estimativa da área foliar em cafeeiros. coffee science, 9(2), 155–167. silveira, h. r. o., santos, m. o., alves, j. d., souza, k. r. d., andrade, c. a., & alves, r. g. m. (2014). growth effects of water excess on coffee seedlings (coffea arabica l.). acta scientiarum agronomy, 36, 211–218. https://doi.org/10.4025/actasciagron. v36i2.17557 souza, a. j., guimarães, r. j., colombo, a., sant a̓na, j. a. v., & castanheira, d. t. (2016). quantitative analysis of growth in coffee plants cultivated with a water-retaining polymer in an irrigated system. revista ciência agronômica, 47, 162–171. https://doi.org/10.5935/1806-6690.20160019 tatagiba, s. d., pezzopane, j. e. m., & reis, e. f. (2010). crescimento vegetativo de mudas de café arábica (coffea arabica l.) submetidas a diferentes níveis de sombreamento. coffee science, 5(3), 251–261. http://www.sbicafe.ufv.br/handle/123456789/5413 torres, v., barbosa, i., meyer, r., noda, a., & sarduy, l. (2012). criterios de bondad de ajuste en la selección de modelos no lineales en la descripción de comportamientos biológicos. revista cubana de ciencia agrícola, 46(4), 345–350. unigarro-muñoz, c. a., hernández-arredondo, j. d., montoyarestrepo, e. c., medina-rivera, r. d., ibarra-ruales, l. n., carmona-gonzález, c. y., & flórez-ramos, c. p. (2015). estimation of leaf area in coffee leaves (coffea arabica l.) of the castillo® variety. bragantia, 74(4), 412–416. https://doi. org/10.1590/1678-4499.0026 voorend, w., lootens, p., nelissen, h., roldán-ruiz, i., inzé, d., & muylle, h. (2014). leaf-e: a tool to analyze grass leaf growth using function fitting. plant methods, 10(1), article 37. https:// doi.org/10.1186/1746-4811-10-37 weih, m., adam, e., vico, g., & rubiales, d. (2022). application of crop growth models to assist breeding for intercropping: opportunities and challenges. frontiers in plant science, 13, article 720486. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.720486 https://doi.org/10.1007/s11099-010-0025-4 https://doi.org/10.1007/s11099-010-0025-4 https://doi.org/10.1002/geo2.96 https://doi.org/10.1590/18071929/agriambi.v23n3p188-195 https://doi.org/10.1111/j.2041-210x.2011.00155.x https://doi.org/10.1093/jxb/47.9.1343 https://doi.org/10.1093/jxb/47.9.1343 https://doi.org/10.1093/aob/mcy042 https://doi.org/10.38141/10791/0002_2 https://doi.org/10.38141/10791/0002_2 https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2014.01.008 https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2014.01.008 https://doi.org/10.38141/10779/0532 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v36i2.17557 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v36i2.17557 https://doi.org/10.5935/1806-6690.20160019 http://www.sbicafe.ufv.br/handle/123456789/5413 https://doi.org/10.1590/1678-4499.0026 https://doi.org/10.1590/1678-4499.0026 https://doi.org/10.1186/1746-4811-10-37 https://doi.org/10.1186/1746-4811-10-37 https://doi.org/10.3389/fpls.2022.720486 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e received for publication: may 26, 2022. accepted for publication: september 22, 2022 doi: 10.15446/agron.colomb.v40n3.102857 1 tecnológico nacional de méxico, instituto tecnológico del valle del yaqui, bácum (mexico). 2 instituto tecnológico de sonora, ciudad obregón (mexico). 3 department of agronomy, sher-e-bangla agricultural university (sau), dhaka (bangladesh). 4 department of crop science, federal university of mato grosso do sul, chapadão do sul (brazil). * corresponding author: largentel.martinez@itvy.edu.mx agronomía colombiana 40(3), 333-339, 2022 abstract resumen some studies on the impact of climate changes on wheat have been carried out, but few have explained the possible variations in root morphology and associated microbial diversity. the present study aimed to evaluate the effect of canopy temperature increases of 2°c in wheat during three experimental crop cycles on the initial and final root density and the presence of symbiotic association with arbuscular mycorrhizal fungi (amf) under field conditions. the warming treatment resulted in the highest percentage of roots (51%) at a greater depth than the control. the warming caused a 38% decrease in the presence of amf and a 20% decrease in the number of spores per kilogram of soil. the warming treatment generated stress intensities of 18 and 17% in the amount of spore per kilogram of soil and percentage of colonization, respectively. se han realizado algunos estudios sobre el impacto del cambio climático en el trigo, pero pocos han explicado las posibles variaciones en la morfología de las raíces y la diversidad microbiana asociada. el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto del aumento de 2°c en la temperatura del dosel en trigo durante tres ciclos experimentales de cultivo, sobre la densidad de raíces inicial y final, y la presencia en asociación simbiótica con hongos micorrízicos arbusculares (hma) en condiciones de campo. el tratamiento térmico mostró el mayor porcentaje de raíces (51%) a mayor profundidad que el control. el calentamiento provocó una disminución del 38% en la presencia de hma y una disminución del 20% en la cantidad de esporas por kilogramo de suelo. el tratamiento térmico generó intensidades de estrés de 18 y 17% en la cantidad de esporas por kilogramo de suelo y en el porcentaje de colonización, respectivamente. key words: climate change, soil fungi, rhizosphere, triticum durum desf. palabras clave: cambio climático, hongos del suelo, rizosfera, triticum durum desf. warming reduces the root density and wheat colonization by arbuscular mycorrhizal fungi in the yaqui valley, mexico el calentamiento reduce la densidad de raíces y la colonización de hongos micorrízicos arbusculares en trigo en el valle del yaqui, méxico ofelda peñuelas-rubio1, leandris argentel-martínez2*, josé aurelio leyva ponce1, julio césar garcía-urías1, jaime garatuza-payán2, enrico yepez2, mirza hasanuzzaman3, and jorge gonzález aguilera4 introduction the ipcc (intergovernmental panel on climate change) reports for the northwest of mexico indicates significant thermal variations with temperature increases between 2°c and 4°c for the next 20 years (ipcc, 2014). in this regard, the national and international scientific community state that some crops will show variations from 10% to 30% in their physiological and agronomic performance (giménez et al., 2021; sadeghi et al., 2022). the yaqui valley is one of the mexican northwestern regions with significant temperature increases, and wheat (triticum durum desf.) is one of the most negatively affected crops (garatuzapayán et al., 2018). some studies of climate change impact on wheat have explained the effects of temperature increase on morphological, physiological, biochemical, molecular, and agronomical indicators (argentel-martínez, arredondo et al., 2019; asseng et al., 2019; liu, 2019; impa et al., 2021). some other studies are based on parameterized models, using controlled and semi-controlled experimental approaches (asseng et al., 2015; ahmed et al., 2017; chenu et al., 2017; zhao et al., 2019), but few studies have explained the possible variations of root morphology and the associated microbial diversity under climate change scenarios. in this context, the associated microbial diversity contributes significantly to mineral nutrition by increasing the availability of some nutrients, mainly nitrogen, phosphorus, scientific note https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n3.102857 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 334 agron. colomb. 40(2) 2022 and also, the maintenance of humidity in the rhizosphere (begum et al., 2019). in the yaqui valley, the region with the highest wheat production in mexico, with more than 41% of the national production (argentel-martínez, arredondo et al., 2019), some studies explored the relationship between climate change and microbial diversity (parra-cota et al., 2018; ingraffia et al., 2019) but none reported the arbuscular mycorrhizal fungi (amf) effects on wheat crop and their relationship with climate change. hence, wheat production vulnerability predicted for the next ten years in the yaqui valley due to climate change scenarios (garatuza-payán et al., 2018) could be exacerbated if beneficial microorganism diversity decreases in the region, where the contents of soil organic matter are very low (parra-cota et al., 2018). for this reason, the present study aimed to evaluate the effect of canopy temperature increase of 2°c on the final root density and the colonization percentage and diversity of the symbiotic association amf-wheat under field conditions in the yaqui valley, sonora, mexico. materials and methods experimental area and treatments this experiment was carried out during three crop cycles (2016-17, 2017-18, 2018-19) in order to evaluate the effect of a canopy temperature increase of 2°c on agronomic performance of wheat under field conditions (30o27’50.83” n, 60o73’93.24” e) in the instituto tecnológico de sonora, méxico (garatuza-payán et al., 2018; argentel-martinez, garatuza-payán et al., 2019). five adjacent plots with increased temperature in relation to the ambient canopy temperature were established with a randomized design during the 2016-17, 2017-18, and 2018-19 crop cycles, using the crystalline wheat variety cirno c2008. treatments consisted in increasing canopy temperature by 2°c (warming treatment) above the ambient temperature (control treatment). at the end of the experiment, arbuscular mycorrhizal fungi (amf) colonization was evaluated. the soil in the experimental area was classified as compacted vertisol (gonzález et al., 2003). the national classification of this soil correlates with halic haplusterts according to the soil genetic classification methodology developed by soil taxonomy (bockheim et al., 2014), which also correlates with the classification proposed by world reference base (mosleh et al., 2017). for higher experimental accuracy, a soil chemical analysis was carried out in the edaphology laboratory of the technological institute of sonora (tab. 1) following the official mexican norm (nom-021-recnat, 2000), which specifies fertility, salinity, and classification of soils. the main chemical feature was the electrical conductivity (ec) value of 1.96 ds m-1, which classified this soil as saline (nell & van huyssteen, 2014). the soil organic matter content (om) was low, suggesting a decrease in microbial diversity (ding et al., 2014). temperature manipulation and control a temperature increase of 2°c in the crop canopy was applied 15 d after seedling emergence in all crop cycles using six thermal radiators per plot (fte-1000 model, 1000w, 240 v, 245 mm long x 60 mm wide, mor electric company heating association inc. comstock park, mi, usa (kimball, 2015). the radiators formed a regular hexagon which effectively increased canopy temperature with respect to the adjacent plot at ambient temperature; this was based on an electronic integrative and degradative algorithm that simulates a climate change scenario for the yaqui valley for the next 20 years (kimbal, 2015). the temperature was controlled using infrared temperature sensors (irts apogee instruments inc., logan, ut, usa) installed on both the control and warming plots (five plots, respectively) with an inclination degree of 45° with respect to the soil surface, covering a circle of r = 1.5 m at the center of the plots. warming was done at a height of 1.20 m of the canopy and started 15 d after the seedling emergence until the harvest (garatuza-payán et al., 2018). soil preparation, seed sowing, and agronomic management soil preparation was carried out by the traditional method in the three experimental crop cycles, following the specifications of the technical instructions for wheat in southern table 1. agrochemical characteristics of the soil used for the experiment. ph om1 (%) ec (ds m-1) cations (meq l-1) anions (meq l-1) k+ na+ ca2+ mg2+ so4 2co3 2hco3 cl7.1 0.7 1.96 1.13 8.7 7.8 5.23 4.59 0.85 3.34 5.7 1 om: soil organic matter content, ec: electrical conductivity. methodologies based on nom-021-recnat-2000. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 335peñuelas-rubio, argentel-martínez, leyva ponce, garcía-urías, garatuza-payán, yepez, hasanuzzaman, and gonzález aguilera: warming reduces the root density and wheat colonization by arbuscular mycorrhizal fungi in the yaqui valley, mexico sonora (figueroa-lópez et al., 2010), in order to achieve a soil granular structure. the sowing was carried out on december 7th; 8th and 16th of 2016, 2017, and 2018, respectively, with a urbon-gh sowing machine at a depth of 8 cm, with a towing capacity of six furrows with three rows each, regulated to a density of 170 kg ha-1. prior to sowing, bottom fertilization was carried out to a standard of 250 kg ha-1 of urea + 50 kg ha-1 of mono-ammonium phosphate fertilizer (map, 11-52-00). the fertilizer was incorporated during the furrow conformation. the second and third nitrogen fertilizations were applied immediately before the first and second irrigations at a dose of 50 kg ha-1 of urea during tillering and booting phenological phases, respectively. all irrigations were applied at an average depth of 14 cm and at an average irrigation interval of 25 d, when the soil had approximately 75% of field capacity. initial and final root density measurements four soil rhizosphere samples were extracted from each plot at soil depths of 0-20 cm, 20-40 cm, and 40-60 cm in both treatments at leaf growth phenological phase (30 d after emergence) and during grain ripening (kernel hard). subsequently, the soil was separated from the roots with water; the roots were cut at the base of the stem and the root volume was measured by volumetry with a glass measuring cylinder that contained an initial volume of 50 ml of water (tennant, 1975). spore quantification and mycorrhizal colonization during the ripening phenological phase, three samples of plants and rhizosphere soil were taken from each repetition of treatment to quantify the number of amf spores present on roots and determine the percentage of mycorrhizal colonization. three replicates of 20 g of soil from each soil sample were processed by the wet sieving technique (gerderman & nicolson, 1963) and sucrose gradient (walker et al., 1982) to obtain and quantify the amf spores. only viable spores were considered in the quantification, discarding broken, damaged and/or parasitized spores. the root material was washed with distilled water and the thinnest root samples were cut into fragments of 4 cm in length. later they were stained by the trypan blue method (phillips & hayman, 1970). the stained roots were mounted in a gridded petri dish (1 x 1 cm) to perform colonization quantification under the stereoscope (4x) using the intercepts method (mcgonigle et al., 1990). counts were performed in duplicate. the presence of any fungal structure (arbuscules, vesicles, or hyphae) in the interior of the roots was considered an indicator of colonization (sangabriel-conde et al., 2014). statistical analysis after verifying the fulfillment of the theoretical assumptions of normality and variance homogeneity (komolgorov, 1933) of each evaluated variable (the initial and final root densities and the number of spores by kg of soil), the means, standard deviation, and standard error were calculated. the crop cycles were taken as repetitions due to the similarity of the data. the means were compared following a hypothesis test for continuous quantitative variables, using the theoretical distribution of t-student for p<0.01. warming stress intensity (wsi) was determined for both variables evaluated following the formula proposed by fernández (1993): wsi = 1-(variable under warming/variable under control). subsequently, the variables were compared using a t-student hypothesis test. for all analyses, the statistical program statistica version for windows (statsoft, 2014) was used. results the presented data in each treatment are the result of the average of the three crop cycles due to the absence of significant differences (p= 0.08322). the highest root density (51%) was concentrated at a depth of 0-20 cm in the control treatment; however, at this depth, in the warming treatment, the root density was only 27%. in contrast, warming grouped the major root percentage (52%) at a depth of 20-40 cm. the present result indicates that the imposed warming, although intended to create a canopy warming (kimball, 2015), caused a greater root penetration, which perhaps could contribute to increased mineral uptake available at deeper strata (tab. 2). on the other hand, at a depth of 40-60 cm, only 16 and 15% of the total volume of roots was found for the control and warming treatments, respectively. root growth is critical for crops to use soil water under water-limited conditions. a study conducted by oussible et al. (1992) to investigate the effect of available soil water on root and shoot growth under deficit irrigation in a semiarid environment demonstrated the relationship between root density and leaf area. in the present study, the increase in the deep root system under warming was a morphological mechanism activated to avoid water stress. this mechanism helps to increase water and mineral uptake during adaptation to water stress due to warming conditions (chen et al., 2019). pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 336 agron. colomb. 40(2) 2022 there are many factors that contribute to regulating amf colonization, such as root density, root exudates, and the availability of nutrients in the rhizosphere (smith and read, 2008). in this study, the decrease in root density in the warming treatment was determined according to the obtained afm colonization percentage. arbuscular mycorrhizal fungi colonization and the number of spores in soil there was a highly significant difference (p=0.0002) in the percentage of amf colonization in the roots of the crop because of the imposed warming (fig. 1), with a reduction of 16.7% in the warming treatment with respect to the control treatment. the colonization percentage obtained in the control treatment agrees with ingraffia et al. (2019), who found approximately 29-30% colonization in wheat. (i) cannot tolerate new soil conditions; (ii) are not able to infect the host plant under these conditions; or (iii) are not able to compete with other species of amf fungi that have become dominant due to new growth conditions (sieverding, 1991). these results confirm the result obtained in our study (fig. 1) by reducing the presence of amf spores by the applied treatment. the number of spores per 1 kg of soil also decreased by 38.5% (p=0.00031) because of the warming imposed (fig. 2); the standard deviation of the control treatment was higher, but this variability did not negate the significant differences found. table 2. initial and final root density at different soil depths (0-20; 20-40; 40-60 cm) under warming and control treatments [(t value): calculated t value; df: degrees of freedom; p: error probability]. treatments root density (cm cm-3) initial (leaf development) final (ripening) 0-20 0-20 20-40 40-60 control 0.03 ± 0.001 0.51 ± 0.02 0.30 ± 0.01 0.16 ± 0.001 warming 0.03 ± 003 0.27 ± 0.001 0.52 ± 0.002 0.14 ± 0.003 tvalue -0.1739 42.9995 65.6780 19.0548 df 22 22 22 22 p 0.8634 0.0000 0.0000 0.0000 c ol on iz at io n pe rc en ta ge treatments mean mean±se mean±1.96*se 22 23 24 25 26 27 28 control warming s po re s treatments mean mean±se mean±1.96*se control warming 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 figure 2. number of spores per kg of soil in the wheat roots under warming and control treatments. se: standard error of the mean. warming stress intensity for amf colonization and the number of spores in soil when analyzing the intensity of stress in the evaluated variables, greater (18%) sensitivity was found in the percentage of colonization, with highly significant differences with respect to the number of spores per 1 kg of soil (fig. 3). stress intensity is a calculated parameter that indicates the severity of stressful conditions on biological variables figure 1. colonization percentage of amf in wheat under warming and control treatments. se: standard error of the mean. this result indicates the adverse effect of temperature increase, as is predicted for yaqui valley, in the reduction of fungal diversity and a significant reduction in the colonization percentage. according to schalamuk et al. (2006), changes in soil management can result in crop species without amf or without certain amf species because they: pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 337peñuelas-rubio, argentel-martínez, leyva ponce, garcía-urías, garatuza-payán, yepez, hasanuzzaman, and gonzález aguilera: warming reduces the root density and wheat colonization by arbuscular mycorrhizal fungi in the yaqui valley, mexico experimental and farming methodology; jgp provided materials and financial resources; jga provided computing resources; eay contributed to analysis tools and visualization; mh reviewed the final edition and style. all authors have read and approved the final version of the manuscript. literature cited ahmed, m., claudio, s.o., nelson, r., & higgins s. (2017). ensembles modeling approach to study climate change impacts on wheat. in egu general assembly conference [abstracts]. munich: european geosciences union. 19, 340. argentel-martínez, l., arredondo, t., yépez, e. a., & garatuzapayá n, j. (2019). ef fec t s of ex per i ment a l wa r m i ng on peroxidase, nitrate reductase and glutamine synthetase activities in wheat. agronomy research, 17(1), 22–32. https://doi. org/10.15159/ar.19.003 argentel-martínez, l., garatuza-payán, j., yépez, e. a., arredondo, t., & de los santos-villalobos, s. (2019). water regime and osmotic adjustment under warming conditions on wheat in the yaqui valley, mexico. peerj, 7, article e7029. https://doi. org/10.7717/peerj.7029 asseng, s., ewert, f., martre, p., rötter, r. p., lobell, d. b., cammarano, d., kimball, b. a, ottman, m. j., wall, g. w., white, j. w., reynolds, m. p., alderman, prasad, p. v. v., aggarwal, p. k., anothai, j., basso, b., biernath, c., challinor, a. j., de sanctis, g., …, & zhu, y. (2015). rising temperatures reduce global wheat production. nature climate change, 5(2), 143–147. https://doi.org/10.1038/nclimate2470 asseng, s., martre, p., maiorano, a., rötter, r. p., o’leary, g. j., fitzgerald, g. j., girousse, c., motzo, r., giunta, f., ali babar, m., reynolds, m. p., kheir, a. m. s, thorburn, p. j., waha, k., ruane, a. c., aggarwal, p. k., ahmed, m., balkovic, j., basso, b., …, & ewert, f. (2019). climate change impact and adaptation for wheat protein. global change biology, 25(1), 155–173. https://doi.org/10.1111/gcb.14481 begum, n., qin, c., ahanger, m. a., raza, s., khan, m. i., ashraf, m., ahmed, n., & zhang, l. (2019). role of arbuscular mycorrhizal fungi in plant growth regulation: implications in abiotic stress tolerance. frontiers in plant science, 10, article 1068. https:// doi.org/10.3389/fpls.2019.01068 bockheim, j. g., gennadiyev, a. n., hartemink, a. e., & brevik, e. c. (2014). soil-forming factors and soil taxonomy. geoderma, 226, 231–237. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.02.016 chen, r., huang, j. w., chen, z. k., xu, y., liu, j., & ge, y. h. (2019). effect of root density of wheat and okra on hydraulic properties of an unsaturated compacted loam. european journal of soil science, 70(3), 493–506. https://doi.org/10.1111/ejss.12766 chenu, k., porter, j. r., martre, p., basso, b., chapman, s. c., ewert, f., bindi, m., & asseng, s. (2017). contribution of crop models to adaptation in wheat. trends in plant science, 22(6), 472–490. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2017.02.003 ding, g. c., radl, v., schloter-hai, b., jechalke, s., heuer, h., smalla, k., & schloter, m. (2014). dynamics of soil bacterial communities in response to repeated application of manure containing sulfadiazine. plos one, 9(3), article e92958. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0092958 s tr es s in te ns ity ( % ) mean mean±se mean±1.96*se colonization percentage spo res per kg 17.5 17.6 17.7 17.8 17.9 18.0 18.1 18.2 18.3 18.4 (mainly root length and plant height) and measures tolerance to some stressful conditions. the present study demonstrated that amf spores can prevail in the soil, but due to the warming effect, their symbiosis capacity and diversity decrease. this result could affect the availability of some mineral nutrients and water for plant development, reducing agronomic performance of wheat under warming conditions. conclusions greater root density in the warming treatment was found at greater depths (20-40 cm) than in the control treatment. this response constitutes a morphological tolerance mechanism for heat stress in the variety used in the experiment. warming caused a 38% decrease in the presence of arbuscular mycorrhizal fungi on wheat roots. the imposed warming generated stress intensities of 18 and 17% in the number of spores per kg of soil and colonization percentage, respectively. acknowledgments we are grateful to the national technological institute of mexico tecnm) and consejo estatal de ciencia y tecnología – sonora, grant no. 20190430 for their support. conflict of interest statement the authors declare that there are no conf licts of interest regarding the publication of this article. author’s contributions opr conducted the research process, specifically performing the experiments; jalp collected data and conducted the experiment under field conditions and was in charge of writing and software management; jcgu contributed to writing and software collection; lam developed figure 3. stress intensity for colonization percentage and the number of spores per kg of soil. se: standard error of the mean. https://doi.org/10.15159/ar.19.003 https://doi.org/10.15159/ar.19.003 https://doi.org/10.7717/peerj.7029 https://doi.org/10.7717/peerj.7029 https://doi.org/10.1038/nclimate2470 https://doi.org/10.1111/gcb.14481 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01068 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01068 https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.02.016 https://doi.org/10.1111/ejss.12766 https://doi.org/10.1016/j.tplants.2017.02.003 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0092958 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0092958 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 338 agron. colomb. 40(2) 2022 fernández, g. c. j. (1993). effective selection criteria for assessing plant tolerance. in c. g. kuo (ed.), adaptation of food crops to temperature and water stress. international symposium on adaptation of food crops to temperature and water stress (pp. 257–270), 13–18 august 1992. publication number 93–410. taiwan: asian vegetable research and development center. figueroa-lópez, p., félix-fuentes, j. l., fuentes-dávila, g., vallenzuela-herrera, v., chávez-villalba, g., & mendoza-lugo, j. a. (2010). cirno c2008, una nueva variedad de trigo cristalino con alto potencial de rendimiento para sonora. revista mexicana de ciencias agrícolas, 1(5), 739–744. garatuza-payán, j., argentel-martinez, l., yépez, e. a., & arredondo, t. (2018). initial response of phenology and yield components of wheat (triticum durum l., cirno c2008) under experimental warming field conditions in the yaqui valley. peerj, 6, article e5064. https://doi.org/10.7717/peerj.5064 gerdemann, j. w., & nicolson, t. h. (1963). spores of mycorrhizal endogone species extracted from soil by wet sieving and decanting. transactions of the british mycological society, 46(2), 235–244. https://doi.org/10.1016/s0007-1536(63)80079-0 gonzález, r., canales, a., & marin, l. e. (2003). salinización de suelos y acuíferos: el caso del valle del yaqui, sonora, méxico. revista contacto ecológico. h. ayuntamiento de cajeme, 5, 19–23. giménez, v. d., miralles, d. j., garcía, g. a., & serrago, r. a. (2021). can crop management reduce the negative effects of warm nights on wheat yield? field crops research, 261, article 108010. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2020.108010 ingraffia, r., amato, g., frenda, a. s., & giambalvo, d. (2019). impacts of arbuscular mycorrhizal fungi on nutrient uptake, n2 fixation, n transfer, and growth in a wheat/faba bean intercropping system. plos one, 14(3), article e0213672. https:// doi.org/10.1371/journal.pone.0213672 ipcc. (2014). climate change (2014): synthesis report. intergovernmental panel on climate change. in r. k. pachauri, & l. a. meyer (eds.), contribution of working groups i, ii and iii to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. geneve: ipcc, 151. impa, s. m., raju, b., hein, n. t., sandhu, j., prasad, p. v., walia, h., & jagadish, s. k. (2021). high night temperature effects on wheat and rice: current status and way forward. plant, cell & environment, 44(7), 2049–2065. https://doi.org/10.1111/ pce.14028 kimball, b. a. (2015). using canopy resistance for infrared heater control when warming open-field plots. agronomy journal, 107(3), 1105–1112. https://doi.org/10.2134/agronj14.0418 kolmogorov, a. t. (1933). basic concepts of probability theory. berlin: julius springer. liu, b., martre, p., ewert, f., porter, j. r., challinor, a. j., müller, c., ruane, a. c., waha, k, thorburn, p. j., aggarwal, p. k., ahmed, m., balkovič, j., basso, b., biernath, c., bindi, m., cammarano, d., de sanctis, g., dumont, b., espadafor, … & asseng, s. (2019). global wheat production with 1.5 and 2.0 °c above preindustrial warming. global change biology, 25(4), 1428–1444. https://doi.org/10.1111/gcb.14542 mcgonigle, t. p., miller, m. h., evans, d. g., fairchild, g. l., & swan, j. a. (1990). a new method which gives an objective measure of colonization of roots by vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. new phytologist, 115(3), 495–501. https://doi. org/10.1111/j.1469-8137.1990.tb00476.x mosleh, z., salehi, m. h., jafari, a., & borujeni, i. e. (2017). comparison of capability of digitizing methods to predict soil classification according to the soil taxonomy and world reference base for soil resources. majallah-i āb va khāk, 30(4), 1180–1191. https://doi.org/10.22067/jsw.v30i4.47091 nell, j. p., & van huyssteen, c. w. (2014). soil classification groups to quantify primary salinity, sodicity and alkalinity in south african soils. south african journal of plant and soil, 31(3), 117–125. https://doi.org/10.1080/02571862.2014.921941 nom-021-recnat-2000. (2002). norma oficial mexicana que establece las especificaciones de fertilizada, salinidad y clasificación de suelos. estudios, muestreos y análisis. http://www. ordenjuridico.gob.mx/documentos/federal/wo69255.pdf oussible, m. r. k. c., crookston, r. k., & larson, w. e. (1992). subsurface compaction reduces the root and shoot growth and grain yield of wheat. agronomy journal, 84(1), 34–38. https:// doi.org/10.2134/agronj1992.00021962008400010008x parra-cota, f. i., coronel-acosta, c. b., amézquita-avilés, c. f., santos-villalobos, s., & escalante-martínez, d. i. (2018). diversidad metabólica de microorganismos edáficos asociados al cultivo de maíz en el valle del yaqui, sonora. revista mexicana de ciencias agrícolas, 9(2), 431–442. https://doi.org/10.29312/ remexca.v9i2.1083 phillips, j. m., & hayman. d. s. (1970). improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. transactions of the british mycologycal society, 55(1), 158–161. https:// doi.org/10.1016/s0007-1536(70)80110-3 sadeghi, h., mohamadi, h., shamsipour, a., zarei, k., & karimi, m. (2022). spatial relations between climatic variables and wheat yield in iran.  geography and development,  20(68), 150–173. https://doi.org/10.22111/j10.22111.2022.7008 sangabriel-conde, w., negrete-yankelev ich, s., ma ldonadomendoza, i. e., & trejo-aguilar, d. (2014). native maize landraces from los tuxtlas, mexico show varying mycorrhizal dependency for p uptake. biology fertility soils, 50(2), 405–414. https://doi.org/10.1007/s00374-013-0847-x schalamuk, s., velazquez, s., chidichimo, h., & cabello m. (2006). fungal spore diversity of arbuscular mycorrhizal fungi associated with spring wheat: effects of tillage. mycologia, 98(1), 16–22. https://doi.org/10.1080/15572536.2006.11832708 sieverding, e. (1991). vesicular-arbuscular mycorrhiza management in tropical agrosystems. deutsche gesellschaft für technische zusammenarbeit, gtz no. 224. eschborn. smith, s. e., & read, d. (2008). the symbionts forming arbuscular mycorrhizas. in s. e. smith, & d. read (eds.), mycorrhizal symbiosis (3rd. ed., pp. 13–41). academic press. statsoft, inc. (2014). statistica (data analysis software system), version 12. http://www.statsoft.com tennant, d. (1975). a test of a modif ied line intersect method of estimating root length. journal of ecology, 63(3), 995–1001. https://doi.org/10.2307/2258617 https://doi.org/10.7717/peerj.5064 https://doi.org/10.1016/s0007-1536(63)80079-0 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2020.108010 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0213672 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0213672 https://doi.org/10.1111/pce.14028 https://doi.org/10.1111/pce.14028 https://doi.org/10.2134/agronj14.0418 https://doi.org/10.1111/gcb.14542 https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1990.tb00476.x https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1990.tb00476.x https://doi.org/10.22067/jsw.v30i4.47091 http://www.ordenjuridico.gob.mx/documentos/federal/wo69255.pdf http://www.ordenjuridico.gob.mx/documentos/federal/wo69255.pdf https://doi.org/10.29312/remexca.v9i2.1083 https://doi.org/10.29312/remexca.v9i2.1083 https://doi.org/10.1016/s0007-1536(70)80110-3 https://doi.org/10.1016/s0007-1536(70)80110-3 https://doi.org/10.22111/j10.22111.2022.7008 https://doi.org/10.1007/s00374-013-0847-x https://doi.org/10.1080/15572536.2006.11832708 http://www.statsoft.com https://doi.org/10.2307/2258617 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 339peñuelas-rubio, argentel-martínez, leyva ponce, garcía-urías, garatuza-payán, yepez, hasanuzzaman, and gonzález aguilera: warming reduces the root density and wheat colonization by arbuscular mycorrhizal fungi in the yaqui valley, mexico walker, c., mize, c. w., & mcnabb jr., h. s. (1982). populations of endogonaceous fungi at two locations in central iowa. canadian journal of botany, 60(12), 2518–2529. https://doi. org/10.1139/b82-305 zhao, c., liu, b., xiao, l., hoogenboom, g., boote, k. j., kassie, b. t., pavan, w., shelia, v., kim, k. s., hernandez-ochoa, i. m., wallach, d., porter, c. h., stockle, c. o., zhu, y., & asseng, s. (2019). a simple crop model. european journal of agronomy, 104, 97–106. https://doi.org/10.1016/j.eja.2019.01.009 https://doi.org/10.1139/b82-305 https://doi.org/10.1139/b82-305 https://doi.org/10.1016/j.eja.2019.01.009 editorial agronomía colombiana 26(3), 379-380, 2008 agronomía colombiana entrega en esta ocasión el tercer número del volumen 26 de 2008; cumple así con la proyección de publicar a partir de ahora tres fascículos por año. no fue este el único logro importante de la revista en este año, pues también hubo muchos cambios, especialmente la indexación en la categoría a2 del índice bibliográfico nacional (publindex) de colciencias (colombia). por otro lado, la dinámica mundial, en la cual la información puede llegar en tiempo real y se genera mayor cantidad de esta, ha hecho que la revista reduzca la extensión de los artículos técnico-científicos a 5.200 palabras y 6.500 para los de revisión. además, agronomía colombiana busca tener mayor número de artículos en inglés y portugués como idiomas internacionales aceptados en las instrucciones a los autores. también son bienvenidos artículos innovadores de proyectos regionales, que permitan generar el desarrollo a través de soluciones adaptadas a las condiciones del medio y que, asimismo, puedan ser un estímulo de adecuación y seguimiento de investigación en esta misma línea en otros países. todos estos cambios e innovaciones en la revista agronomía colombiana son, por un lado, para el desarrollo científicotécnico del agro con énfasis en los países tropicales y, por otro, para tener herramientas suficientes a fin de proyectar la revista a niveles de reconocimiento e indexación internacionales más altos. también, a partir del año 2009 se contará con el servicio de pago virtual para la suscripción y pago de artículos en la página web de la universidad nacional de colombia. la calidad editorial, como eje esencial en los objetivos trazados para los años siguientes, contará con la participación en el comité editorial de los investigadores-profesores isabel chacón, víctor julio flórez y stanislav magnitskiy (universidad nacional de colombia, bogotá), miguel jordan (universidad mayor, santiago de chile), juan pablo fernández trujillo (universidad de cartagena, murcia, españa) y christian ulrichs (universidad humboldt, berlín, alemania). de igual forma el comité científico se ampliará con yoav bashan (centro de investigaciones biológicas del noroeste, la paz, méxico) y carmen büttner (universidad de humboldt, berlín, alemania). agradecemos el papel desempeñado por los miembros salientes del comité editorial, profesores juan carlos barrientos, celsa garcía y guido plaza, y a los investigadores pedro rocha, julio retamales, michael herman y marc janssens durante estos últimos años en la construcción, consolidación y posicionamiento de la revista de la facultad. en esta edición incluimos 17 artículos centrados principalmente en las secciones “protección de cultivos” y “suelos, fertilización y manejo de aguas”. en la sección “fisiología de cultivos” tenemos un trabajo de estrés por encharcamiento en fique, planta importante en la producción de empaques, y un estudio detallado de las deficiencias de elementos nutricionales en uchuva, fruta representativa en la exportación colombiana. en la sección de “protección de cultivos” se presenta una aplicación en la utilización de herramientas geoestadísticas en el seguimiento del ácaro b. phoenicis en un cultivo de naranja valencia en yopal, casanare. se publican dos investigaciones en alternativas de control de dos gusanos cogolleros; la primera se refiere al parasitoide apanteles gelechiidivoris en tuta absoluta, plaga del tomate, y la segunda a extractos vegetales en spodoptera fruperla, plaga cosmopolita de gran importancia. también se incluyen dos trabajos de seguimiento a dos fitopatógenos ampliamente conocidos: phytophthora infestans (“gota”) en papa para las condiciones de nariño y mycosphaerella en diferentes estados de la planta de banano. así mismo, en la línea del control biológico un artículo informa sobre el control, en laboratorio, de rhizoctonia solani y sclerotium rolfsii con trichoderma, y por último se publica un seguimiento del efecto de las arvenses en el cultivo de arveja en fusagasugá. en la sección de “suelos, fertilización y manejo de aguas” se considera en primer lugar un estudio de micorrizas en 380 agron. colomb. 26(3) 2008 plantas de ají originarias de la amazonía colombiana, un inventario de biodiversidad y recursos genéticos del país. se traen a colación varias perspectivas de la fertilización, como evaluar el contenido de hierro y cinc en diferentes variedades de fríjol fertilizadas con fósforo; el nivel nutricional del suelo de la zona andina para el procesamiento industrial de la papa, y los niveles adecuados de los elementos mayores para la papa criolla, que se cultiva principalmente en colombia. también en esta sección se considera el cuidado de los recursos naturales sin sacrificar la sostenibilidad agrícola a través de biofertilizantes para el caso de cebolla de bulbo con caldos microbianos en boyacá, y la evaluación técnica y económica de alternativas de fertilización y enmiendas para tabaco en garcía rovira, santander. para concluir esta sección se publica una aplicación de la enzimología en la degradación celulolítica en suelos que tuvieron cultivos de stevia, alternativa de rotación en zonas arroceras. en la sección “economía y desarrollo rural” se propone un modelo que busca simular los precios para los productos ecológicos, un segmento poco explorado en el agro nacional. al final de este número se incluye el índice del año (volumen 26) que facilita encontrar los artículos publicados según nombre de los autores y título de su trabajo. se agradece el acompañamiento y apoyo de todas las instituciones y personas investigadoras, científicos y profesores que han rodeado la revista con el fin de alcanzar las expectativas trazadas por la revista para el sector agrario. gerhard fischer director comité editorial introduction to promote integrated development in rural communities in colombia and other latin american countries have proposed different working models that emphasize specific aspects of the so-called “agricultural production systems”. in some cases special attention is paid to the generation of new technologies to increase production and productivity of crops and livestock, others try to improve marketing processes of the products obtained, there are also efforts to carry out processes transformation of primary products and programs that seek to achieve improvements in social aspects of agricultural production chains or value chains. arise in this scenario agribusiness models also have different modes of action. in colombia, known, for example, works that attempt to link these models with regional developments and some processes that link them primarily economic sustainability and trade. with this backdrop, la salle university, through its research and development in agri-food innovation (ciinda) that meets the intellectual contributions of eight academic programs (agricultural business management, agronomy, animal science, food engineering, administration business, accounting, engineering automation and mba online through its solidarity economy) and their received for publication: 24 may, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 director, business administration agriculture program, universidad de la salle. bogotá (colombia). e-mail: hmurcia@lasalle.edu.co agronomía colombiana 29(1), 125-132, 2011 agribusiness model approach to territorial food development modelo agroempresarial con enfoque territorial para el desarrollo alimentario héctor horacio murcia1 abstract resumen several research efforts have coordinated the academic program of agricultural business management from the university de la salle (bogota d.c.), to the design and implementation of a sustainable agribusiness model applied to food development, with territorial projection. rural development is considered as a process that aims to improve the current capacity and potential of the inhabitant of the sector, which refers not only to production levels and productivity of agricultural items. it takes into account the guidelines of the organization of the united nations “millennium development goals” and considered the concept of sustainable food and agriculture development, including food security and nutrition in an integrated interdisciplinary context, with holistic and systemic dimension. analysis is specified by a model with an emphasis on sustainable agribusiness production chains related to agricultural food items in a specific region. this model was correlated with farm (technical objectives), family (social purposes) and community (collective orientations) projects. within this dimension are considered food development concepts and methodologies of participatory action research (par). finally, it addresses the need to link the results to low-income communities, within the concepts of the “new rurality”. el programa de administración de empresas agropecuarias de la universidad de la salle (bogotá d.c.) ha coordinado diversos esfuerzos investigativos orientados al diseño y ejecución de un modelo agroempresarial sostenible aplicado al desarrollo alimentario, con proyección territorial. se asume el desarrollo rural como el proceso que pretende mejorar la capacidad actual y potencial de los habitantes del campo, el cual no se refiere únicamente a los niveles de producción y productividad de los renglones agropecuarios. se tienen en cuenta los “objetivos de desarrollo del milenio” de la organización de las naciones unidas y se considera el concepto de desarrollo agroalimentario, que comprende la seguridad alimentaria y nutricional en un contexto integrado e interdisciplinario, con dimensiones holística y sistémica. se concreta el análisis por medio de un modelo agroempresarial sostenible con énfasis en las cadenas productivas agropecuarias relacionadas con el tema alimentario en una región específica. se correlaciona este modelo con proyectos de finca (objetivos técnicos), familia (propósitos sociales) y comunidad (orientaciones colectivas). este enfoque del desarrollo agroalimentario adopta los conceptos y metodologías de investigación-acción participativa (iap). finalmente, se contempla la necesidad de vincular los resultados a comunidades de escasos recursos, dentro de los conceptos de “nueva ruralidad”. key words: rural and food development, sustainable agribusiness model, participatory action research, territorial approach. palabras clave: desarrollo rural y agroalimentario, modelo agroempresarial sostenible, investigación acción participativa, enfoque territorial. 126 agron. colomb. 29(1) 2011 respective research groups, aims to provide a sustainable agribusiness model based primarily on agriculture development (involving the fields of food security and nutrition). in this way it seeks to consider and study the activity of the national camp as a joint body in which to work from the basic scope of the macro level, which looks at the products and the farms or production units as vital body cells agricultural to the macro boundaries every day become more important when planning the production activity to the territory, region and national and international trade. within this guidance is transcendence approaches that emphasize the generation of projects at the farm level (technical criteria), families (social contexts) and communities (collective level), always seeking to improve the quality of life of producers and their families. that’s why, once posed a clear organization ciinda was possible to meet various institutional applications among which one of the mayor of bogota in 2008 and 2009, through its district department of economic development (sdde) to treat to provide business insight to producers and marketers of raw milk in a rural part of the capital district, presented at the end of this article. various concepts of rural development in a presentation on the approach to rural development, a. barrel (2008) did a review of the evolution of thought on the subject between 1950 and the current decade. it is evident that went through several different approaches, from the model of the dual economy and agriculture as lagging (including community development considerations and the role of the estates), to the point of view concerning livelihoods sustainable rural orientation / non-farm, good governance, decentralization critique of participation, sector wide approaches, social protection and poverty eradication. in this comprehensive review of the concept of agricultural enterprises and rural, murcia (1988) noted that “rural development aims to improve the current capacity and potential of rural dweller, an action that can not refer only to increase production levels and agricultural productivity of the lines it operates, but also act on all elements that affect their well being and full satisfaction”. this is why the same technician synthesizing the overall rural development is part of a national and international level (fig. 1) and there are various elements that comprise it (fig. 2). for the rural development project within a holistic approach, the result of the aggregation of exogenous and endogenous subsystems that relate to obtaining optimal physical fields such as biological, economic, social, environmental, accompanied by the elements of an administrative subsystem within a context, can lead to appropriate decision-making processes (figs. 2 and 3). it is also important to see the human being as subject and object of development, and consider the concept of agricultural enterprises in latin america as the sum of a set of units or minimum characteristics (physical, economic, social, administrative, legal, information, environment) within a context where the social component plays a major role (murcia and araujo, 1975). national structures & forces urban development agridevelopment rural development: agricultural development + rural welfare – life quality today another development approaches incorporated: agroindustrial, etc. agri-food development international structures & forces figure 1. the rural development as part of international and national systems. 127murcia: agribusiness model approach to territorial food development alvarez (2004) has reflected on the need to rethink the development paradigm model, with reference to the development program (undp), seeking the articulation of sustainable human development approach to education for the agricultural sector. these approaches are related to the “barefoot economics” and the “human scale development” expressed by neef (1986) and neef et al. (1987) and displayed as the development referred to the people and not objects. within the current concepts of integral and sustainable human development (ishd), the research group “creativity and innovation agriculture for sustainable rural development”, recognized by colciencias (which are located in developments presented in this paper), participates in guidelines expressed by lopez et al. (2006) indicating that the dhis should be socially participatory, technically clean, environmentally compatible, economically viable and sustainable, politically powerful, ethically relevant. ishd : integral and sustainable human development national plan sector-based plan rural development project physical & biological top-quality economic top-quality transactions: security trade financial administrative technology generation & transference institutional facts other factors * • national & environmental state • international structures & forces social top-quality environmental topquality & other like ishd * figure 2. elements of a rural development project. biological & physical subsystem economic subsystem social subsystem environmental subsystem & other aspects like ishd * decisional process administrative subsystem national structures & forces international structures & forces * ishd: integral and sustainable human development figure 3. decisional process in agricultural enterprises as part of endogenous and exogenous subsystems. 128 agron. colomb. 29(1) 2011 on the prospects of this model is making efforts to improve the potential of each of the constituent parts of an integrated system of development through the integration of creativity and innovation techniques. in this there is consistency with the views of drucker (1998) who claimed that innovation is the specific role of entrepreneurship in existing businesses and any business. reiterates that the venture does not always require a profit motive, which has served as a reference for the social enterprise associated with the work of service organizations and communities. agriculture development processes one of the development criteria is related to the food and nutritional context. in this sense we consider the guidance of international organizations like the united nations organization, through the undp in the so-called “millennium development goals (mdgs).” it highlights the importance of them contribute to the eradication of extreme poverty and hunger, to develop strategies to promote private sector income generation for the poor and ensure environmental sustainability. consistent with these approaches for the colombian case, there are goals and strategies for achieving the millennium development goals defined in the social conpes 91 (2005). also linked agri-food development approaches that comprise the context of food security and nutrition. according to the social conpes 113 (2008) of the national economic and social policy of the republic of colombia, that security is “sufficient and stable availability of food, access and timely and uninterrupted use of the same quantity, quality and safety by all people, under proper conditions for its biological use to lead a healthy and active life”. the same text states that food and nutrition security revolves around the following themes: a) availability of food, b) physical and economic access to food, c) food consumption, d) use or biological use, e) quality and safety. these axes imply the need to overcome new challenges to integrate proposals covering all aspects of development, ie. economic, social, and ethical policies (garcia, 2003). we conclude that this is a complex process that requires the participation of many stakeholders. one of the most important has been assigned to the university, which institution has the responsibility of leading change processes to improve the living conditions of populations, especially the most vulnerable. within this context are identified food and nutrition characteristics of geographical areas that are treated in favor, considering that malnutrition is considered a disease, resulting from inadequate food intake both in quality and quantity, causing problems physical and mental health. if you look at strategies implemented nationally2 recognizes that there are multiple causes of malnutrition and associated factors such as: • socioeconomic: limited food consumption by low income levels, restrictions on food availability, poor schooling parents, limited or no business vision of agricultural producers, difficulties in the development of partnership activities and the benefits of solidarity economy. • environmental: deficiencies in drinking water, inadequate sanitation, inadequate sewerage, waste disposal failures in solids and liquids. • biological: genetic birth defects, chronic diseases, infections, other health issues. • psychosocial and behavioral, emotional disturbances, alcoholism, smoking, consumption of psychoactive substances. for the rural agricultural sector these documents should also be considered: conpes 3375 (food safety), conpes 3376 (chains of meat and milk), conpes 3458 (health in the pork chain) and conpes 3468 (health of the poultry chain). also must align with the policy criteria of sanitary and phytosanitary in colombia. it is important to include strategies for social risk management that include promotion and prevention, mitigation and overcoming climate change and promoting healthy lifestyles. systems research extension to agricultural business development, rural and agri-food all geographic regions in colombia require extensive support in the current circumstances to address the difficulties being experienced. one activity that has been considered to contribute importantly to the formation and consolidation of companies in the primary, secondary and tertiary updated by applying concepts of “management and management”. 2 observations from research projects and extension of the academic programs of business administration agriculture and animal husbandry of the university of la salle (2004 to 2008). progress of the so-called “nutritional recovery centers” in development at various places in colombia. 129murcia: agribusiness model approach to territorial food development this conceptualization refers to the modern dimension of “enterprise”: in the case of agriculture, is related to the different objectives of the producers in the management of their productive units. within the business perspective each person sees the farm or production unit with several approaches, depending on their interests. by restricting these approaches to what is meant by “agricultural trade or business” and “peasant economy” has been discussed on the criteria of rationality of the producer in each case. for the subsector “business” the objective is to maximize net profit and quantify the costs and revenues. the decision unit is the company and planning decisions are made in material benefits. in the rural subsector is based on the family action, not the company and its orientation is focused on improving the quality of life of human beings that make up the production unit. on the other hand, recognizes the need to adapt approaches “extension, technology transfer and technical assistance” aimed in one way or another benefit to agricultural producers and end users with technologies generated in research centers. without compromising the importance of developing support efforts for specific technology or productive sector, it is believed to strengthen these procedures relevant to the understanding that their actions in one way or another are framed within a global context and business work will vary as the commercial dimension or of the peasant economy. this involves conducting applied research that will enable design and operating models of extension to the agricultural and rural business development. this may be a feasible alternative to carry out in colombia. reference to a sustainable agribusiness model with emphasis on agricultural production chains these criteria are specified by means of a sustainable agribusiness model with emphasis on agricultural production chains linked to the food issue. these concepts have been linked to a new orientation of agricultural and rural business management that has to do with “[…] all variables (internal, external to the firm, manageable or unmanageable by the employer) that characterize the production units, industrial or services present in the agricultural sectors and rural areas” (murcia, 2007). it is essential, therefore, to undertake these tasks with attention to several areas of action. it is understood that the agribusiness model has relationships within the context of holistic production lines (optimal physical and biological related to obtaining adequate levels of production and productivity cases in the areas of processing and agro-processing, livestock, technological innovation), economic ( economic optimum merge with the concepts of profit-business area basis), social (welfare conditions and quality of life as about family businesses and improving living conditions), management (decisionmaking processes ), environmental (eg. environmental audit), framed within a surrounding context. participatory action research within this dimension of agriculture development considers the concepts and methodologies of participatory action research (par), which differs from traditional research in the sense of ensuring that the communities in which they do research, have interference in their processes, results and determination of its findings. recalling the origins of the par remembers lewin (1988) who presented as an alternative to traditional research, in which the separation between science and practice was radical. according to de miguel (1993, 97-101) par identifies as “[…] a collective pursuit of knowledge for the use and provide results rests with the government involved, which must have given the process of knowledge while experienced collective maturation process”. referring to the general characteristics of this methodological approach, ramirez (2006) notes the following aspects: • it is research. study guides a process of reality or of selected aspects of it, with scientific rigor. • it is the action (solidarity or processing). there is action that leads to social change or transformation. • it is participatory. action research is not only done by experts, but with the participation of the community involved in it. it is mentioned that the iap does not end in the production of knowledge, but is intended to act against social realities, asserting that “there is a major concern obtaining data or finding of facts in a unique and exclusive ... the priority is the dialectic that is set to the social partners, ie. the continuous interaction between reflection and action” (guerra, 1995). from this perspective it is inconvenient to create a closed methodological framework, as a cookbook, which will set the pace of what should be done at any time. rather, it is important to establish criteria that will advance the creation of “a more open research context, so that their 130 agron. colomb. 29(1) 2011 own research results are returned in the same process to deepen it” (villasante, 1994). as a valuable reference examples are considered the work of orlando fals borda and manfred max neef. methodological processes are applied as indicating marti (2009), which include a step of obtaining secondary information on communities and regions in which to work, a phase groupings of par and primary data collection, another analysis all the data obtained and the final schedule of actions to be undertaken to establish improvement plans to run. territorial integration as part of the framework envisages the need for research and link the results to low-income communities within the modern concepts of “new rurality” as the focus of the territory in which to achieve substantial improvements accompanied by the principles of the solidarity economy, family businesses and other strategies for social, economic and political. as stated by echeverri and ribero (2002) “the new rurality part of a review of the rural, in defining this area as the area built from the use and appropriation of natural resources, where production processes are generated, cultural, social and political”. this concept calls, according to the same specialists, “[…] a new approach to the economy of the territory in which up to now exclude include aspects such as environmental and ecological economics, environmental services markets, sustainability of production systems”. barrel (2008) indicates that the territorial approach can be considered “as an emerging paradigm of rural development while addressing the concerns about the sustainability of livelihoods, local governance and cooperation, overcoming the agricultural economy by a larger territorial economy”. given these considerations, it has posed a basic question is to help solve research processes in agri-food innovation and development: ¿how is it possible to deal with situations affecting the agri-food and nutritional security in every region, conducting research that show new ways of action within the value chain of agricultural products, farmers and families who obtain the developing national structure of political, economic, social and environmental development and its relationship to urban enterprises as customers, retailers or consumers? an interdisciplinary research project by agreement of the mayor of bogota (district department of economic development sdde) and the universidad de la salle was held in 2009, “project on entrepreneurship, innovation and agriculture development in rural areas of the capital district,” which was developed as a research project of the college. this project is linked in the “master plan food supply and food security in bogota” formulated by the capital district of bogota3. alternative was to offer production-processing and conversion of business marketers of raw milk (“cruderos”). the methodology that was developed in accordance with the stages of participatory action research (marti, 2009), yielded these results: 1. preliminary phase. the technical team was selected in a process of characterizing the basic business needs of the project. the staff was chosen early induction. 2. organizational stage. the continued development of the project coordination with the district department of economic development (spanish acronym, sdde) to integrate efforts in the organizational structure. 3. methodological design. in the formulation of the problem, confirmation of objectives, methods and procedures corroboration reaffirmed the original approach of the project. 4. data collection and analysis of information through training to communities. workshops were conducted based on the methodology caribbean (total quality management, reengineering and strategic bases for strengthening business) designed and directed by this article author. thus, producers identified areas of collaboration participatory project, which, in order of priority, were: • improvement of the farms. • improvement of equipment and facilities of the association. • training of farmers and family business. 3 project developed by hector horacio murcia cabra (director of business administration curriculum agricultural salle u.), pedro suárez sánchez (project director, professor of agricultural business administration, la salle university), alba milena hernandez (animal science, la salle university), gonzalo ernesto castillo (agronomist, universidad nacional de colombia), sandra preciado carolina jaramillo (food engineering, la salle university), ivan mauricio corredor avellaneda (agricultural management), angelica maria charry (agricultural engineering) and teachers at la salle university participants in each project area: drs. ana del carmen quintana, luis eduardo diaz gama, alicia aldana pastrana, fabio guarnizo cuellar, leonardo granados vergara, gerardo pita mogollon, william delgado munevar, mercy jimenez and ishmael poveda. 131murcia: agribusiness model approach to territorial food development • strengthening the administrative and organizational association. • ongoing technical support. • obtaining financial resources. • development and management of projects and business plans. • marketing of milk and other agricultural products. • processing of milk. it defines the preliminary conclusions of the par process. to address the first priority indicated, detailed surveys were conducted. in accordance with the results of these surveys were identified proposals that the communities wanted to work at their farms. the results were confirmed in the training process was subsequently developed. then it was created the iap group (giap) in order that the community was the self-advocates of the process and take ownership of it. as a result of the first exploratory activities and participatory assessments, there were the following assumptions or perceptions on the various project areas: • in the region there are unmet needs and gaps in food safety in production and marketing of raw milk. • the solution to a specific problem of the production system (the case of a cooling of milk) does not solve the basic problems handling the product or model can generate a sustainable agribusiness. • the farmers face food security problems not solved by the production of their farms. • no proper use of agricultural farms. • no training or practical application of the elements of a sustainable agribusiness model, since they know the basic principles of management and operation of a farm as a system and as a company. • no projection is observed towards sustainable human development and community families. • there are many social aspects to improve in the community. • need to improve the operation as associations of producers. • no application of a concept of management and environmental auditing. • there is no awareness of the concept of family businesses in the agricultural sector. 5. organization of exploratory research results. joint planning of possible actions to be developed this process came to par approach to developing plans. the main points made in each area of work were the following: 5.1 plan for strengthening the system of processing and selling milk. the main actions considered in this area were: training and preparation of booklets on dairy and milk processing; tours to successful businesses; participation in the development of business plans for creative ideas identified; plan for agri-food producers and their families. also developed the diagnostic process through surveys of farmers and their families to know the diet consumed daily. the results of the surveys, analyzed by indicators of feeding behavior could be seen excesses and nutritional deficiencies. 5.2 plan and crop farming. the main actions considered in this area were: approach to alternatives related to crops; technical and economic analysis; design essentials for training and development of appropriate primers to these agricultural alternatives. 5.3 plans for farm livestock and region. the main actions considered in this area were: approach to alternatives for animal production; technical and economic analysis; design essentials for training and development of appropriate primers to these agricultural alternatives. 5.4 business plans for farms. the main actions considered in this area were: estate projects, family and community; basic accounting analysis of farms surveyed; posing as systems and farms and businesses. development of primers for entrepreneurship. definition producers farm project ideas, family and community. 5.5 business plans. the main actions considered in this area were: confirmation of topics to develop business plans; institutional coordination in preparing business plans; preparation of business plans with the community and technical staff; presentation of business plans to partner institutions. 5.6 plan for strengthening and improving the way associative. training and preparation of booklets on solidarity economy. 5.7 environmental audit plan. preparation of environmental audit model; plan training and development of primers. 5.8 plan of family businesses. plan training and booklets on family businesses; parallel to these efforts and as part of the chain, incorporation of technological innovations in the search for improved food security and nutrition. 132 agron. colomb. 29(1) 2011 6. program development and community action projects. subsequently identified and developed programs and projects implemented in 2009. 7. implementation of programs and community action projects. given the favorable receptivity of the community programs and projects continue in 2010, considering a new proposal that will allow concrete initiatives of interest to the community and seek institutional coordination within the territorial orientation is to intensify. final considerations after each stage of the research project gave rise to various considerations to achieve full implementation of a sustainable agribusiness model, with emphasis on dairy production chain, and oriented agri-food development and territorial integration in the capital rural district. this project confirmed the need to carry out the processes of entrepreneurship, innovation and agriculture development in a holistic and systemic orientation that involves the consideration of the agricultural and rural situation “as a whole”, not only focused on partial aspects. literature cited alvarez, c. 2004. el desarrollo humano sostenible y la educación para el sector agropecuario. equidad y desarrollo 1(2), 11-18. barrel, a., 2008. enfoque territorial del desarrollo rural: la propuesta del iica. in: foro regional fradiear; http://www.iica.org. uy/data/documentos/181234.ppt; consulted: november 2009 conpes (consejo nacional de política económica y social de la república de colombia). 2005a. documento conpes 3458: política sanitaria y de inocuidad para la cadena porcícola. departamento nacional de planeación, bogotá (colombia). conpes (consejo nacional de política económica y social de la república de colombia). 2005b. documento conpes 91: metas y estrategias de colombia para el logro de los objetivos de desarrollo del milenio 2015. departamento nacional de planeación, bogotá (colombia). conpes (consejo nacional de política económica y social de la república de colombia). 2005c. documento conpes 3375: política nacional de sanidad agropecuaria e inocuidad de alimentos para el sistema de medidas sanitarias y fitosanitarias. departamento nacional de planeación, bogotá (colombia). conpes (consejo nacional de política económica y social de la república de colombia). 2005d. documento conpes 3376: política sanitaria y de inocuidad para las cadenas de la carne y de la leche. departamento nacional de planeación, bogotá (colombia). conpes (consejo nacional de política económica y social de la república de colombia). 2007. documento conpes 3468: política sanitaria y de inocuidad para la cadena avícola. departamento nacional de planeación, bogotá (colombia). conpes (consejo nacional de política económica y social de la república de colombia). 2008. documento conpes social 113: política nacional de seguridad alimentaria y nutricional (psan). departamento nacional de planeación, bogotá (colombia). de miguel, m. 1993. la iap: un paradigma para el cambio social. documentación social nº 92, madrid. drucker, p. 1998. the discipline of innovation. harv. bus. rev. 149-157; http://bus6900.alliant.wikispaces.net/file/view/hbr_ the+discipline+of+innovation.pdf/32036103/hbr_the%20 discipline%20of%20innovation.pdf; consulted: august, 2010. echeverri, r. y m.p. ribero. 2002. nueva ruralidad. visión del territorio en américa latina y el caribe. iica, cider, corporación latinoamericana misión rural. bogotá. garcia d. 2003. estado-nación y la crisis del modelo. el sendero estrecho. 1a ed., grupo editorial norma. buenos aires. guerra, c. 1995. investigación-acción participativa en la periferia urbana de salamanca. cuadernos de la red nº 3, red cims, madrid (españa). lópez, a., a. muñoz, a. cuesta beleño, c.a. bohórquez, j.a. rendón, hno. c. gómez and l.e. ruiz. 2006. el desarrollo humano sustentable (dhs). bases teóricas y prácticas para la implementación en la universidad de la salle, revista universidad de la salle, 41(2006):79-87. marti, j. 2009. la investigación acción participativa: estructura y fases. http://www.redcimas.org/archivos/las_investigaciones_participativas/iapfases.pdf; consulted: september, 2010. neef, m. 1986. la economía descalza. señales desde el mundo invisible. colección pensamiento descalzo 1. coedición de cepaur (centro de alternativas del desarrollo) y nordan – comunidad, montevideo (uruguay). neef, m., m. a. elizalde and m. hoppenhayn. 1987. desarrollo a escala humana (resumen); www.max-neef.cl/download/ ma x-neef_desarrollo_a_escala_humana.pdf; consulted: october, 2009. murcia, h y j.e. araujo, 1975. hacia una agricultura empresarial en américa latina. desarrollo rural en las américas, 7(3): 193-218. murcia, h. 1988. el desarrollo empresarial aplicado a la actividad agroindustrial. planificación y formulación de proyectos agropecuarios en formas empresariales. ica, colciencias, procadi, bogotá. murcia, h., 2007. creatividad empresarial para la educación agropecuaria. relaciones con el universo de la innovación. universidad de la salle. bogota. ramirez e. 2006. presentación sobre investigación acción participativa. dirección de proyección social, universidad la gran colombia. bogotá. sdde (secretaría distrita l de desarrollo económico). 2009. proyecto sobre emprendimiento, innovación y desarrollo agroalimentario en la zona rural del distrito capital. universidad de la salle, bogotá (colombia). villasante, t.r. 1994. de los movimientos sociales a las metodologías participativas. in: j.m delgado and j. gutiérrez (coords.), métodos y técnicas cualitativas de investigación en ciencias sociales. editorial síntesis, madrid. resumen abstract la obtención de plántulas de tomate vigorosas y en menor tiempo para el trasplante se ha convertido en un factor clave a la hora de iniciar la producción. con el fin de disminuir el efecto postrasplante e impulsar el desarrollo vegetativo de las plántulas, se sometieron semillas del híbrido larga vida daniela a imbibición (6, 12, 18, 24, 30 y 36 horas) en tres concentraciones de ácido giberélico (300, 600 y 900 mg l-1) y se sembraron en bandejas. se utilizó un diseño completamente aleatorizado, 18 tratamientos más un testigo con cuatro repeticiones durante cuatro semanas, primera fase. luego en segunda fase, se trasplantaron cuatro plantas al azar por tratamiento en bolsas de polietileno, y cuatro semanas después se evaluaron. el tratamiento de 36 horas de imbibición y 300 mg l-1 de ga3 mostró diferencias estadísticas en la primera fase para el área foliar, masa fresca de hojas, tallo y raíces y longitud de raíces, y en la segunda fase en la masa seca de hojas, tallo y raíz y en el área foliar. semillas de tomate embebidas en 300 mg l-1 de ga3 generan plántulas con mayor vigor. rapid obtention of vigorous tomato seedlings for transplantation has become a key factor in starting tomato production. in order to diminish post-planting effect and enhance seedling vegetative growth, seeds of long life hybrid daniela were submitted to imbibition (6, 12, 18, 24, 30, and 36 hours) in three concentrations of gibberellic acid (300, 600 and 900 mg l-1) and then planted in trays. in the first phase, under a completely randomized design, 18 treatments and a control experiment, all of them replicated four times each, were carried out during four weeks. in the second phase, four plants out of each treatment were randomly chosen and planted in polyethylene bags, and evaluated after four weeks. during the first phase, the 300 mg l-1 and 36 hour imbibition treatment showed significant statistical differences in leaf area, stem, root and leaf fresh mass and root length; during the second phase, the same treatment showed significant differences in root, stem and leaf dry mass, and in leaf area. tomato seeds imbibited in a 300 mg l-1 solution of ga3 produce more vigorous plants. key words: hybrid daniela, substrate, propagation, peat.palabras clave: híbrido daniela, sustrato, propagación, turba. fecha de recepción: 16 de noviembre de 2007. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 grupo de investigaciones agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 2 autor de correspondencia. jgalvarezh@gmail.com agronomía colombiana 27(1), 57-64, 2009 plántulas de tomate (solanum lycopersicum l.) provenientes de semillas embebidas en diferentes soluciones de giberelinas (ga3) obtention of tomato seedlings (solanum lycopersicum l.) from seeds imbibited in different concentrations of gibberellic acid (ga3) helber enrique balaguera-lópez1, yuli alexandra deaquiz1 y javier giovanni álvarez-herrera1, 2 introducción el aumento del vigor de las plántulas de tomate incrementa la capacidad de competencia del vegetal al momento del trasplante. esto le permite al agricultor disminuir el tiempo en la etapa de vivero y a la plántula adaptarse a las condiciones adversas del trasplante y postrasplante. este aumento mejora el crecimiento radicular, la toma de nutrientes, los procesos de fotosíntesis, y por tanto, favorece el desarrollo de la planta (arjona et al., 1998). la imbibición es el proceso de toma de agua por parte de la semilla (moreno et al., 2006). esta se da mediante la inmersión de las semillas en soluciones osmóticas o en cantidades determinadas de agua durante cierto periodo de tiempo (henckel, 1982). la imbibición permite que un mayor número de semillas alcance rápidamente el mismo nivel de humedad y active el aparato metabólico relacionado con el proceso pregerminativo (burgas y powell, 1984). las giberelinas (ga) empiezan a acumularse rápidamente en los embriones después de 24 h de imbibición. estas hormonas estimulan la síntesis de enzimas hidrolíticas, principalmente α-amilasa, en la capa de aleurona (davies, 2004). las amilasas degradan el almidón y los productos de la digestión almacenados en la aleurona y el endospermo almidonoso, y luego son movilizados al escutelo para iniciar el crecimiento de las plántulas (azcón-bieto y talón, 2000). en semillas de tomate, se encontró la expresión de cuatro genes relacionados con el crecimiento de la radícula y el debilitamiento del endospermo (chen y bradford, 2000; 58 agron. colomb. 27(1) 2009 chen et al., 2001). la expresión de estos genes empieza previo a la emergencia de la radícula y es positivamente regulada por ga. estos genes son el exp8, leexp4, lexet4 y leman2 (chen et al., 2002). además las ga incrementan el crecimiento potencial del embrión (ogawa et al., 2003). por tanto, las ga hacen que un embrión con una radícula más fuerte penetre un endospermo debilitado, lo cual genera una germinación más rápida y acelera el crecimiento de la plántula. del mismo modo, las ga controlan aspectos importantes en el desarrollo de las plantas, actúan como estimulantes del crecimiento al originar plantas de mayor tamaño (vichiato et al., 2007), aumentan la expansión foliar, la floración y el desarrollo de las semillas (ogawa et al., 2003). según azcón-bieto y talón (2000), una de las funciones más importantes de las ga es la promoción del crecimiento del tallo. esto se debe a la inducción de la división celular en el meristemo subapical. parece ser que las ga acortan la interfase del ciclo celular al inducir a las células de la fase g1 a sintetizar dna. por tanto, la aplicación de ga incrementa el tamaño de la zona meristemática al aumentar el número de células que entran en división celular (azcón-bieto y talón, 2000; taiz y zeiger, 2002). estas células contribuyen posteriormente a la elongación del tallo, crecimiento de hojas y raíces. grunzwei et al. (1997) determinaron que el crecimiento de las plantas de tomate estaba mediado por las ga. por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue evaluar diferentes tiempos de imbibición de semillas de tomate sometidas a distintas concentraciones de giberelinas y determinar su efecto en el crecimiento de las plántulas. materiales y métodos el experimento se llevó a cabo en el invernadero de vidrio de la facultad de ciencias agropecuarias de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, sede tunja, la cual se encuentra a 5° 32' n, 73° 22 w, a una altitud de 2.690 msnm. durante el experimento, la temperatura interior promedio del invernadero fue de 18°c y la humedad relativa de 65%. se utilizaron semillas de tomate larga vida híbrido daniela que fueron imbibidas en ácido giberélico (ga3). el sustrato empleado para la siembra de las semillas fue turba rubia canadiense cuyas propiedades fisicoquímicas se muestran en la tab. 1. las semillas de tomate fueron sembradas en bandejas de 72 alvéolos de referencia a-ba72. para el trasplante se usaron bolsas plásticas de polietileno con capacidad de 4,5 l de sustrato, que se llenaron con suelo (tab. 1). tabla 1. propiedades fisicoquímicas del suelo y la turba utilizados en la obtención de plántulas de tomate. propiedad suelo negro turba canadiense unidades densidad real 2,30 g cm-3 densidad aparente 1,20 0,08 g cm-3 porosidad 48,00 90,00 % θg (cc)1 35,00 60,00 % ph 4,80 6,70 escala mo 4,80 85,00 % ca 1,58 6,40 cmol kg-1 de suelo mg 0,27 4,30 cmol kg-1 de suelo k 0,16 3,50 cmol kg-1 de suelo na 0,88 11,00 cmol kg-1 de suelo p 9,25 mg kg-1 de suelo 1 θg (cc), contenido de humedad gravimétrico a capacidad de campo. el experimento tuvo dos fases; en ambas se dispuso un diseño completamente al azar. se evaluó la combinación de tres concentraciones de giberelinas (300, 600 y 900 mg l-1) disueltas en agua y seis tiempos de imbibición de las semillas de tomate (6, 12, 18, 24, 30, y 36 h) más un testigo absoluto, para un total de 19 tratamientos con cuatro repeticiones, que sumaron 86 unidades experimentales (ue). la primera fase consistió en medir variables de crecimiento en cuatro plántulas por tratamiento al momento del trasplante (cuatro semanas después de la siembra). la segunda fase fue evaluar las plantas cuatro semanas después de trasplantadas, para lo cual se emplearon otras cuatro plántulas por tratamiento. cada ue estuvo compuesta por diez semillas, las cuales se sometieron a los tratamientos y se sembraron en las bandejas de propagación. la segunda fase se dispuso con el fin de evaluar posibles efectos causados por las concentraciones de ga. las plántulas fueron sembradas en bolsas de polietileno con el suelo negro, se les suministró riego por goteo y se aplicó a cada planta semanalmente 1 g de n, p y k (grado 15-15-15). al cabo de cuatro semanas se procedió a la toma y al análisis de los datos. en las dos fases se midieron: área foliar, mediante el analizador li-cor® 3000a (lincoln, ne, usa); masa fresca de raíz, tallo y hojas, masa seca de raíz, tallo y hojas después de someter las plantas a 70°c durante 48 h; tasa de asimilación 592009 balaguera-lópez, deaquiz y álvarez-herrera: plántulas de tomate (solanum lycopersicum l.) provenientes de semillas embebidas... neta (tan); tasa relativa de crecimiento (trc); longitud de raíz principal y altura de plantas. se realizó un análisis de varianza (anova) para conocer la existencia de diferencias estadísticas entre tratamientos. la prueba de tukey se hizo con el fin de determinar los mejores tratamientos con una confiabilidad de 95%. se utilizó para el análisis el paquete estadístico sas v. 8.1e. resultados y discusión masa fresca en la primera fase se encontraron diferencias significativas en la masa fresca de hojas, tallos y raíces. en todos los casos la mayor respuesta se indujo con 36 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3 (fig. 1). en la segunda fase no se presentaron diferencias significativas; sin embargo, los valores más altos se obtuvieron con el mismo tratamiento (hojas 3,09 g; tallo 1,50 g y raíz 3,55 g). la menor respuesta fue con 18 h de imbibición y 600 mg l-1 de ga3 (hojas 1,17 g; tallo 0,54 g y raíz 2,01 g). lo que indica que de semillas de tomate con 36 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3 se obtienen plántulas de mayor tamaño y con una respuesta más favorable en el postrasplante. el crecimiento o expansión celular depende de la rigidez de las paredes celulares, que se opone a la fuerza que produce la turgencia interior. aunque las ga no afectan el potencial osmótico directamente, ni otros parámetros relacionados con la turgencia celular, se sabe que producen modificaciones sensibles en la extensibilidad de las paredes celulares (azcón-bieto y talón, 2000). las giberelinas junto con las auxinas influyen de forma indirecta en la absorción de agua al aumentar la elasticidad de la pared celular; por tanto, incrementan la cantidad de agua en la célula (taiz y zeiger, 2002) y, en consecuencia, la masa fresca. kasama y katsumi (1983) encontraron que la aplicación de ga3 (100 µm) incrementó la masa fresca y la elongación de hipocótilos de cucumis sativum. el potencial osmótico de las células epidermales fue más bajo que el control, lo que sugiere que el papel de ga en la elongación celular se debe a relaciones de control hídrico en la célula. masa seca la fitomasa seca no se vio afectada significativamente por los tiempos de imbibición y las concentraciones de ga3 en la primera fase; sin embargo, el valor más alto para raíz, tallo, hojas y total fue alcanzado con 36 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3 (0,03; 0,02; 0,08 y 0,13 g, respectivamente), frente a la menor respuesta con 6 h de imbibición y 600 mg l-1 de ga3. para la segunda fase se presentaron diferencias altamente significativas (fig. 2). de igual manera, el tratamiento de 36 h y 300 mg l-1 de ga3 presentó los valores más altos de fitomasa seca; los bbabb ababab babbbb a ab bab abab b a ba b b a b b a b a b bb bbb a b b a b a b a b b b abab b ab ab ab ab ab bbb a ab b b bb b 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 t0 c1t1 c1t2 c1t3 c1t4 c1t5 c1t6 c2t1 c2t2 c2t3 c2t4 c2t5 c2t6 c3t1 c3t2 c3t3 c3t4 c3t5 c3t6 raíz tallo hojas m as a fr es ca ( g) tratamientos c1 = ga 3 300 mg l-1; c2 = ga 3 600 mg l-1; c3 = ga 3 900 mg l-1; t1 = 6 h de imbibición; t2 = 12 h de imbibición; t3 = 18 h de imbibición; t4 = 24 h de imbibición; t5 = 30 h de imbibición; t6 = 36 h de imbibición; t0 = testigo absoluto figura 1. masa fresca de hojas, tallos y raíces de plántulas de tomate en primera fase expuestas a imbibición y concentraciones de ga3 en la etapa de semilla. promedios de la misma serie con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). 60 agron. colomb. 27(1) 2009 valores más bajos se dieron con 18 h de imbibición y 600 mg l-1 de ga3. también se encontraron aumentos en la masa seca de raíz, tallo e inflorescencias con la aplicación de ga3 en brassica oleraceae l. var. botrytis dc (gonzález et al., 2007) y en plántulas enanas de arveja, donde parte de este incremento se debió a un aumento en la masa seca del material de la pared celular. es posible que la tasa de incremento de síntesis de la pared celular esté precedida por las ga que permiten un incremento en la expansión celular (mccomb, 1966). en raíces jóvenes de remolacha, la aplicación exógena de ga3 incrementó la masa seca; la aplicación en un solo pecíolo incrementó significativamente la masa seca en raíces y follaje (garrod, 1974). sin embargo, salisbury y ross (1994) sostienen que las giberelinas afectan la masa fresca pero no la masa seca. área foliar el tratamiento con 36 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3 mostró un efecto significativo comparado con los demás tratamientos en el área foliar (32,31 cm2) en la primera fase. la menor respuesta se observó con 18 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3 (21,56 cm2). en la segunda fase también se presentaron diferencias, la mayor área foliar (99,68 cm2) correspondió a 36 h y 300 mg l-1 de ga3, pero la menor área (40,59 cm2) se debió a 18 h de imbibición y ga3 600 mg l-1 (fig. 3). las ga inducen elongación y división celular, procesos que se traducen en la obtención de mayor área foliar, la cual aumenta la eficiencia de la fotosíntesis (almanza, 2000). esto se observa claramente en el área foliar de la fase dos (fig. 3) en donde el valor más alto de área foliar presenta mayor diferencia que en la fase uno. del mismo modo, almeida y pereira (1996), aseguran que la aplicación de ga3 aumenta el área foliar porque la transformación de los primordios foliares ocurre más rápido y la expansión foliar es mayor. contrariamente, en helianthus annuus l., la aplicación de ga3 al 10% disminuyó el área foliar significativamente respecto al testigo, principalmente por un déficit en la hidratación de las hojas, ya que las giberelinas determinan una menor tolerancia a la sequía; adicionalmente, la planta gasta una buena cantidad de nutrientes en la elongación celular del tallo (silva et al., 2001). bultynck y lambers (2004) encontraron que en aegilops caudata y aegilops tauschii la aplicación exógena de ga incrementó el área foliar por aumento en el número y tamaño de las células, incrementó la biomasa en hojas y la disminuyó en raíces. ga3 aplicadas en raíces y follaje de remolacha causaron ab ab ab ab b b a b ab b ab ab ab ab ab ab b ab ab ab a ab ab ab ab a ab ab b ab ab ab ab ab a ab ab a ab ab ab ab ab ab a ab ab b ab ab ab ab ab ab ab ab ab 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 t0 c1t1 c1t2 c1t3 c1t4 c1t5 c1t6 c2t1 c2t2 c2t3 c2t4 c2t5 c2t6 c3t1 c3t2 c3t3 c3t4 c3t5 c3t6 tratamientos raíz tallo hojas m as a se ca ( g) c1 = ga 3 300 mg l-1; c2 = ga 3 600 mg l-1; c3 = ga 3 900 mg l-1; t1 = 6 h de imbibición; t2 = 12 h de imbibición; t3 = 18 h de imbibición; t4 = 24 h de imbibición; t5 = 30 h de imbibición; t6 = 36 h de imbibición; t0 = testigo absoluto figura 2. masa seca de hojas, tallos y raíces de plantas de tomate en segunda fase expuestas a imbibición y concentraciones de ga3 en la etapa de semilla. promedios de la misma serie con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). 612009 balaguera-lópez, deaquiz y álvarez-herrera: plántulas de tomate (solanum lycopersicum l.) provenientes de semillas embebidas... una reducción en la formación de hojas, pero el área foliar y la masa seca de la parte aérea no fueron afectadas (garrod, 1974). la razón por la cual las mayores concentraciones de ga3 (600 y 900 mg l-1) no generaron las mayores áreas foliares respecto a la concentración de 300 mg l-1 de ga3 se debe probablemente a que éstas concentraciones comienzan a ser excesivas y generan una pequeña disminución en la expansión foliar. tasa de asimilación neta (tan) la mayor eficiencia fotosintética (contenido de materia seca producido mediante fotosíntesis por unidad de área foliar) se logró con 36 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3 con un promedio de 0,00046237 g cm-2 día-1 comparado con la menor eficiencia lograda con 18 h de imbibición y 600 mg l-1 de ga3 que mostró un valor de 0,00034126 g cm-2 día-1 sin presentar diferencias estadísticas. el aumento en la tan dependió principalmente de la cantidad de área foliar presente, encargada de la fotosíntesis. este aumento en el área foliar fue obtenido gracias a la elongación celular promovida por ga3, compuesto que incrementa la extensibilidad de la pared celular mediante la remoción de calcio del apoplasto (métraux, 1987). por otro lado, nagel et al. (2001) determinaron que mutantes de tomate deficientes en ga aumentaron la tan y disminuyeron la trc y el área foliar específica. tasa relativa de crecimiento (trc) no hubo diferencias significativas en la tasa relativa de crecimiento. la mayor trc se obtuvo con 36 h de imbibición y 900 mg l-1 de ga3 (0,07799 g g-1 d-1) y la menor se presentó con 12 h de imbibición y 900 mg l-1 de ga3 (0,05667 g g-1 d-1). en plantago major se encontró que los genotipos de lento crecimiento tienen niveles endógenos bajos de ga y, en consecuencia, mayor respuesta a la aplicación exógena de ga3, y viceversa. el incremento en la trc por la aplicación de ga3 fue asociado con un aumento en la masa seca de las hojas, las cuales fueron afectadas solo temporalmente. la correlación entre baja trc, baja concentración de ga y alta respuesta al ga3 aplicado, permite afirmar que las ga están envueltas en la regulación de la trc; sin embargo, la influencia temporal de la aplicación de ga3 en muchos componentes del crecimiento sugiere la implicación de otros factores reguladores además de las ga (dijkstra et al., 1990). no obstante, en aegilops caudata y aegilops tauschii la trc permaneció constante en respuesta a la aplicación de ga3 exógeno (bultynck y lambers, 2004). ab ab ab ab b ab a b b ab b b a ab b ab ab ab ab a b c a b c a b c a b c a b c c a a b c a b c b c a b c a b c a b c a b c a b c a b c a b c a b c a b 0 20 40 60 80 100 120 t0 c1t1 c1t2 c1t3 c1t4 c1t5 c1t6 c2t1 c2t2 c2t3 c2t4 c2t5 c2t6 c3t1 c3t2 c3t3 c3t4 c3t5 c3t6 fase 1 fase 2 tratamientos á re a fo lia r (c m 2 ) c1 = ga 3 300 mg l-1; c2 = ga 3 600 mg l-1; c3 = ga 3 900 mg l-1; t1 = 6 h de imbibición; t2 = 12 h de imbibición; t3 = 18 h de imbibición; t4 = 24 h de imbibición; t5 = 30 h de imbibición; t6 = 36 h de imbibición; t0 = testigo absoluto figura 3. área foliar de plántulas de tomate expuestas imbibición y concentraciones de ga3 en la etapa de semilla. promedios de la misma serie con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). 62 agron. colomb. 27(1) 2009 en tomate, bajas trc se producen por un mayor aumento en proteínas y ácidos nucleicos; altas trc ocurren por el aumento en el contenido de celulosa en las raíces. la alta contribución de celulosa, hemicelulosa y gy slignina fue encontrada en plantas con bajas trc, mientras que altas concentraciones de proteínas se presentaron en trc mayores. estos resultados se deben a un cambio en el efecto de las ga sobre el tamaño de las células (niemann et al., 1996). longitud de raíz principal el tratamiento de 36 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3 presentó diferencias significativas con los demás tratamientos en la primera fase. la menor longitud de raíz la arrojó el tratamiento de 24 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3. no se encontraron diferencias para la segunda fase, pero la mayor longitud de raíz se dio con 24 h de imbibición y 600 mg l-1 de ga3 (45,30 cm), y la menor se produjo en semillas con 12 h de imbibición y 900 mg l-1 de ga3 (29,76 cm) como se muestra en la fig. 4. la elongación celular en raíces está basada en que los microtúbulos (mt) corticales de plantas se pueden reorientar de una configuración transversal (en relación con el eje axial de la célula) a una longitudinal. esto se logra por acción de las giberelinas, que inducen la reorientación de los mt de forma longitudinal a transversal, en un proceso en el cual algunos crecen mientras otros se contraen (yuan et al., 1994; lloyd et al., 1996). es así como barlow et al. (1991) encontraron que raíces de mutantes de tomate deficientes en ga3 presentaron longitud final de las células similar, pero el diámetro de las células corticales maduras fue 20% mayor frente al control, con la adición de 0,1 µm de ga3. estos autores también afirman que las ga endógenas son necesarias para el normal crecimiento de raíces de tomate, y a la vez regulan la tasa de crecimiento longitudinal y transversal de las células, lo cual afecta la forma de elongación de las mismas. así mismo, dolan y davies (2004) afirman que las ga3 junto con las auxinas promueven la expansión celular de raíces y aumentan la biomasa fresca, y su deficiencia causa un sistema radicular corto. sin embargo, en lemma minor la aplicación exógena de ga3 no promovió la elongación radicular, sino que corroboró con la desorganización de los microtúbulos corticales y posteriormente la inhibió; por tanto, sólo los contenidos endógenos de ga3 controlaron el crecimiento de raíces por regulación en la elongación celular (inada y shimmen, 2000). figura 4. longitud de raíz principal de plántulas de tomate expuestas a imbibición y concentraciones de ga3 en la etapa de semilla. promedios de la misma serie con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). ab ab ab ab b ab a b b b ab ab ab ab ab ab ab b ab a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 0 10 20 30 40 50 t0 c1t1 c1t2 c1t3 c1t4 c1t5 c1t6 c2t1 c2t2 c2t3 c2t4 c2t5 c2t6 c3t1 c3t2 c3t3 c3t4 c3t5 c3t6 lo ng itu d de r aí z (c m ) fase 1 fase 2 tratamientos c1 = ga 3 300 mg l-1; c2 = ga 3 600 mg l-1; c3 = ga 3 900 mg l-1; t1 = 6 h de imbibición; t2 = 12 h de imbibición; t3 = 18 h de imbibición; t4 = 24 h de imbibición; t5 = 30 h de imbibición; t6 = 36 h de imbibición; t0 = testigo absoluto 632009 balaguera-lópez, deaquiz y álvarez-herrera: plántulas de tomate (solanum lycopersicum l.) provenientes de semillas embebidas... lo anterior pone de manifiesto que probablemente las concentraciones de ga3 evaluadas inhiben en cierto grado el crecimiento radicular, y que la respuesta en crecimiento se debe a concentraciones bajas de ga3 junto con un mayor tiempo de imbibición. altura de plantas como se puede apreciar en la fig. 5, no se presentaron diferencias en la primera fase, pero la mayor respuesta se logró con 6 h de imbibición y 900 mg l-1 de ga3. el menor crecimiento se observó con 12 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3. en la fase dos, semillas con 36 h de imbibición y 300 mg l-1 de ga3 presentaron mayor altura (12,83 cm) frente a la menor (7,7 cm) generada con 18 h de imbibición y 600 mg l-1 de ga3. la altura de las plantas de tomate está directamente relacionada con la longitud del tallo. al respecto, salisbury y ross (1994) afirman que la estimulación de la elongación del tallo por acción de las ga se debe a la interacción de tres eventos: el primero consiste en la estimulación de la división celular en el ápice del tallo; el segundo comprende la promoción del crecimiento celular ya que incrementan la hidrólisis del almidón, fructanos y sacarosa, originando moléculas de glucosa y fructosa; y en tercer lugar, se aumenta la plasticidad de la pared celular, aunque no siempre presentan el mayor diámetro de tallo (silva et al., 2001). del mismo modo, puede ocurrir un efecto inhibitorio del crecimiento por exceso del contenido exógeno de ga3. en semillas de alnus acuminata bajo tratamientos de ga3 no se obtuvieron diferencias significativas en la altura de plantas, pero la mayor concentración (2 mg l-1 de ga3) presentó la mayor altura de las plántulas (araya et al., 2000). también se ha encontrado una mayor altura de plantas por acción de ga en helianthus annuus (silva et al., 2001). conclusiones las plántulas de tomate para el trasplante que presentaron mayor vigor se obtuvieron con la imbibición de las semillas durante 36 h con 300 mg l-1 de ga3. estas plántulas no presentaron luego del trasplante efectos adversos en el crecimiento, pero sí un aumento significativo en la masa fresca y seca, el área foliar y la altura. literatura citada almanza, p. 2000. fisiología vegetal. instituto universitario juan de castellanos, tunja, colombia. almeida, j.a.s. y m.f. pereira. 1996. efeito de ga3 e paclobutrazol no desenvolvimento vegetativo do girassol. rev. bras. fisiol. veg. 9(1), 55-60. a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ab a a ab ab ab a ab a b a ab ab a ab a ab a a 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 t0 c1t1 c1t2 c1t3 c1t4 c1t5 c1t6 c2t1 c2t2 c2t3 c2t4 c2t5 c2t6 c3t1 c3t2 c3t3 c3t4 c3t5 c3t6 fase 1 fase 2 tratamientos a ltu ra ( cm ) c1 = ga 3 300 mg l-1; c2 = ga 3 600 mg l-1; c3 = ga 3 900 mg l-1; t1 = 6 h de imbibición; t2 = 12 h de imbibición; t3 = 18 h de imbibición; t4 = 24 h de imbibición; t5 = 30 h de imbibición; t6 = 36 h de imbibición; t0 = testigo absoluto figura 5. altura de plantas de tomate expuestas a imbibición y concentraciones de ga3 en la etapa de semilla. promedios de la misma serie con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). 64 agron. colomb. 27(1) 2009 henckel, p.a. 1982. fisiología de la resistencia de las plantas al calor y a la sequía (en ruso). nauka, moscú. inada, s. y t. shimmen. 2000. regulation of elongation growth by gibberellin in root segments of lemna minor. plant cell physiol. 41(8), 932-939. kasama, h. y m. katsumi. 1983. gibberellin-induced changes in the water absorption, osmotic potential and starch content of cucumber hypocotyls. plant cell physiol. 24(7), 1209-1216. lloyd, c.w., p.j. shaw, r.m. warn y m. yuan. 1996. gibberellic-acid induced reorientation of cortical microtubules in living plant cells. j. microsc. 181, 140-144. mccomb, a. 1966. the stimulation by gibberellic acid of cell wall synthesis in the dwarf pea plant. ann. bot. 30, 155-163. métraux, j.p. 1987. gibberellins and plant cell elongation. pp. 296317. en: davies, p.j. (ed.), plant hormones and their role in plant growth and development. martinus nijhoff publishers, dordrecht, the netharlands. moreno, f., g. plaza y s. magnitskiy. 2006. efecto de la testa sobre la germinación de semillas de caucho (hevea brasiliensis muell.). agron. colomb. 24(2), 290-295. nagel, o., h. konings y h. lambers. 2001. growth rate and biomass partitioning of wildtype and low-gibberellin tomato (solanum lycopersicum) plants growing at high and low nitrogen supply. physiol. plant 111(1), 33-39. niemann, g., g. eijkel, h. konings, j. pureveen y j. boon. 1996. chemical differences between wildtype and gibberellin mutants of tomato determined by pyrolysis-mass spectrometry. plant cell environ. 16(9), 1059-1069. ogawa, m., a. hanada, y. yamauchi, a. kuwahara, y. kamiya y s. yamaguchi. 2003. gibberellin biosynthesis and response during arabidopsis seed germination. plant cell 15, 1591-1604. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica s.a., méxico d.f. silva, m., h. gámez, f. zabala, b. cuevas y m. rojas. 2001. efecto de cuatro fitorreguladores comerciales en el desarrollo y rendimiento del girasol. ciencia uanl 14(1), 69-75. taiz, l. y e. zeiger. 2002. plant physiology. 3rd ed. sinauer associates inc. publishers, sunderland, ma. vichiato, m., m. vichiato, d.m. castro, l.f. dutra y m. pasqual. 2007. alongamento de plantas de dendrobium nobile lindl. com pulverização de ácido giberélico. ciênc. agrotec. 31(1), 16-20. yuan, m., p.j. shaw, r.m. warn y c.w. lloyd. 1994. dynamic reorientation of cortical microtubules, from transverse to longitudinal, in living plant cells. proc. natl. acad. sci. 91, 6050-6053. araya, e., l. gómez, n. hidalgo y r. valverde. 2000. efecto de la luz y del acido giberélico sobre la germinación in vitro de jaúl (alnus acuminata). agron. costarr. 24(1), 75-80. arjona, h., a. guerrero y c. prieto. 1998. estudios de osmoiniciación de semillas de cebolla de bulbo allium cepa l. agron. colomb. 15(2), 143-152. azcón-bieto, j. y m. talón. 2000. fisiología y bioquímica vegetal. mcgraw hill/interamericana, barcelona, españa. barlow, p., p. brain y j. sparker. 1991. cellular growth in roots of a gibberellin-deficient mutant of tomato (lycopersicon esculentum mill) and its wild-type. plant cell physiol. 42(3), 339-351. bultynck, l. y h. lambers. 2004. effects of applied gibberellic acid and paclobutrazol on leaf expansion and biomass allocation in two aegilops species with contrasting leaf elongation rates. physiol. plant. 122(1), 143-151. burgas, r. y a. powell. 1984. evidence for repair processes in the invigoration of seeds by hydration. ann. bot. 53, 753-757. chen, f. y k.j. bradford. 2000. expression of and expansin is associated with endosperm weakening during tomato seeds germination. plant physiol. 124, 1265-1274. chen, f., p. dahal y k.j. bradford. 2001. two tomato expansin genes show divergent expression and localization in embryos during seed development and germination. plant physiol. 127, 928-936. chen, f., h. nonogaki y k.j. bradford. 2002. a gibberellin-regulated xyloglucan endotransglycosylase gene is expressed in the endosperm cap during tomato seed germination. j. exp. bot. 53, 215-223. davies, p. 2004. plants hormones. kluwer academic publishers, new york. dijkstra, p., h. reegen y p. kuiper. 1990. relation between relative growth rate, endogenous gibberellins, and the response to applied gibberellic acid for plantago major. physiol. plant. 79(4), 629-634. dolan, l. y j. davies. 2004. cell expansion in roots. curr. opin. plant biol. 7, 33-39. garrod, j. 1974. the role of gibberellins in early growth and development of sugar beet. plant cell physiol. 25(5), 945-954. gonzález, m.l., c. caycedo, m.f. velásquez, v. flórez y m.r. garzón. 2007. efecto de la aplicación del ácido giberélico sobre el crecimiento de (brassica oleraceae l.) var. botrytis dc. agron. colomb. 25(1), 54-61. grunzwei, j., h.d. rabinowitch, j. katan, m. wodner y y. bental. 1997. endogenous gibberellins in foliage of tomato (lycopersicum esculentum). phytochem. 36(5), 811-815. 00_preliminares.pdf editorial agronomía colombiana 27(2), 143-144, 2009 la revista agronomía colombiana continúa en su esfuerzo de abrirse cada vez más a un número creciente de lectores en países que hablan español, inglés y portugués. por tanto, incluimos mínimo dos artículos en inglés en cada número y recibimos también trabajos en portugués. la visibilidad de la revista es cada vez mayor gracias al sistema scielo (www.scielo.org.co) y a la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia (http://agronomia.unal.edu.co/public/revista/ rac.html). estos dos portales permiten la consulta de los artículos completos, publicados a partir de 2003. a partir del segundo número de 2009, la revista agronomía colombiana cuenta con la participación del profesor dr. jürgen pohlan del instituto para la agricultura tropical (institut für tropische landwirtschft leipzig e. v.), alemania, como miembro de nuestro comité editorial, por su amplia trayectoria en cultivos del trópico. con el objetivo de difundir los trabajos de investigación que son herramientas y perspectivas en el entendimiento de la agronomía colombiana y países aledaños, la revista presenta a través de sus secciones, de nuevo, 15 artículos. en la primera sección, “fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular”, se exponen los métodos moleculares y los programas de mejoramiento que son importantes en la solución de problemas; es el caso del uso de marcadores rapd para la identificación del sexo en plántulas de papaya y la búsqueda de nuevos materiales genéticos como el caso de quinua, cereal promisorio en la seguridad alimentaria de la zona alta andina y de la batata tubérculos para las zonas cálidas donde no solo la raíz puede servir de alimento humano y animal, sino también sus hojas y tallos. muchos factores pueden disminuir la producción de las plantas; por esto para la sección “fisiología de cultivos” se consideraron dos temáticas esenciales para los cultivos: las deficiencias nutricionales y el déficit hídrico. para asegurar frutos de buena calidad y afrontar el agotamiento de los suelos, se presenta un artículo de los síntomas por deficiencias en la uchuva, el segundo fruto de exportación del país, y una revisión acerca de la respuesta de las plántulas al estrés por déficit hídrico, característica de nuestra agricultura sin riego y los acentuados cambios climáticos. en la producción de alimentos se debe contar tanto con nuevas variedades como con estrategias y conocimientos de los agentes y factores que generan riesgos; por esta razón “protección de cultivos” contiene artículos que plantean soluciones alternativas y estudios básicos. el manejo de muchos hongos patógenos no solo aumenta los costos sino que puede deshabilitar el suelo para un cultivo en particular; por esto la introducción de un manejo integrado, plasmado en el artículo de evaluación de eficacia combinada de solarización y biofungicidas para el manejo de sclerotinia en lechuga, puede ser una alternativa para la sabana de bogotá. otro gran problema en las zonas paperas es la polilla guatemalteca por su rápida devastación y la toxicidad de los agroquímicos para su control; por eso se plantea en nariño el uso de extractos de plantas repelentes del insecto, que además permita establecer sus enemigos naturales. caso similar sucede con las arvenses en el cultivo de arroz en los llanos orientales donde el monocultivo incrementa el banco de semillas hasta el punto de disminuir drásticamente la producción; el artículo de barbechos con leguminosas en el manejo alelopático de malezas plantea, además de la ganancia del control de las arvenses, una mejora en las propiedades del suelo. los estudios básicos de la estructura genética de las poblaciones de microorganismos es prioritario para la estrategia de manejo. esto lo podemos ver en el artículo acerca del moko del banano en la zona de urabá causado por ralstonia solanacearum y en el artículo antracnosis por colletotricum en lima tahití, tomate de árbol y mango. es por esto que la identificación precisa con pruebas moleculares se convierte en una herramienta útil para cada zona y población del microorganismo presente. pero las enfermedades no solo dependen de la naturaleza del patógeno, sino también de la susceptibilidad de la planta al cambiar en su estado fenológico y la variedad presente, como se ve reflejado en el artículo de frecuencia de nematodos en banano en caldas. para concluir, entre los factores que determinan las 144 agron. colomb. 27(2) 2009 enfermedades se encuentran las condiciones ambientales, como se aprecia en el trabajo sobre el efecto del fotoperiodo y de la intensidad de luz en la esporulación de peronospora sparsa. todo el conocimiento que se tenga en nuestras condiciones tropicales es decisivo para disminuir el riesgo de las cosechas. los ecosistemas tropicales ofrecen nuevas especies –como frutas, verduras, plantas medicinales–, pero necesitan investigación para llevarlas a un cultivo comercial; un ejemplo de esto se expone en el artículo sobre los cambios físicos y químicos de la maduración de champa (campomanesia lineatifolia r. & p.), fruta muy similar a la guayaba pero muy perecedera, en la sección de “fisiología y tecnología de poscosecha”. como ya se menciona en la revisión sobre el déficit hídrico, en la sección “suelos, fertilización y manejo de aguas” se plantea la conductividad hidráulica como parámetro indispensable para el eficiente y eficaz manejo del agua en todo proyecto productivo. la agricultura de precisión es importante en la variabilidad del suelo no solo en el tiempo sino en el espacio. agronomía colombiana siempre ha procurado abordar una variedad de temas en cada uno de sus números gracias a la amplitud de sus secciones, con el objetivo de presentar a nuestra audiencia diferentes alternativas, perspectivas y conocimientos que se gestan en distintos puntos geográficos y sistemas agrícolas, pero sin dejar de lado a nuestros agricultores; por eso, en la sección “economía y desarrollo rural”, se establece que el grado de escolaridad y la escasez de recursos generan un complejo sistema de relaciones entre los patrones y los trabajadores que abastecen de alimentos a grandes urbes como bogotá. gerhard fischer editor abstractresumen con el fin de disminuir los costos de producción y aumentar la rentabilidad de los agricultores, se deben proponer soluciones a los problemas del sistema de producción. para los cultivadores de espinaca del municipio de cota (cundinamarca, colombia), el control de arvenses es una labor muy importante en términos económicos. en el presente trabajo se evaluaron los ingredientes activos s-metolaclor, atrazina, linuron y metsulfuron-metil, a diferentes dosis y aplicados individualmente o en mezcla. en campo, se evaluaron dos propuestas de manejo de arvenses con base en trabajos previos, que tienen en cuenta la comunidad de arvenses y el manejo implementado por los agricultores de cota. el ingrediente s-metolaclor presentó selectividad hacia las plantas del cultivo y no generó ningún daño a las diferentes dosis. sin embargo, esta misma molécula, aplicada en mezcla con atrazina (61%) o linuron (33,7%), produjo los mayores porcentajes de daño a la espinaca. en el testigo absoluto se obtuvo la mayor población de arvenses (417,7 plantas/m2), el menor número de plantas del cultivo (33,2 plantas/m2) y el menor rendimiento (22.403,8 kg ha-1). la aplicación de s-metolaclor, dio lugar al menor número de plantas de arvenses (6,67 plantas/ m2), la menor disminu ción en el número de plantas del cultivo (34,3 plantas/m2) y el mayor rendimiento (31.686,2 kg ha-1), además de una reducción del 90,7% en los costos del manejo de arvenses. los resultados del presente trabajo constituyen un componente importante para el desarrollo de estrategias de manejo integrado de plagas en el cultivo de espinaca. in order to decrease production costs and increase farmer inco me, alternatives for solving the limitations of production systems should be proposed and evaluated. from an economical standpoint, weed management is a very important issue for the spinach growers of the municipality of cota (cundinamarca, colombia). in the present research, the active ingredients s-metolachlor, atrazine, linuron and metsulfuronmethyl were evaluated individually as well as in different dose mixtures. additionally, based on previous research on the plant community that grows along with this crop, and on the current treatment applied by the cota farmers, we conducted a field evaluation of two weed management proposals. s-metolachlor was found to be selective to the crop, to which it did not cause any damage at the different tested doses. nevertheless, this same molecule mixed with atrazine (61%) or linuron (33.7%) produced the worst damage to spinach. the hig hest weed density (417.7 plants/m2), the lowest number of spinach plants (33.2 plants/m2) and the lowest yield (2,2403.8 kg ha-1) were obtained in the control plots. the application of s-metolachlor allowed the lowest weed (6.67 plants/m2) and highest crop (34.3 plants/m2) densities, as well as the largest yield count (31,686.2 kg ha-1) and cost reduction record (90.7% less than conventional production expenses). the obtained results should be considered as an important compo nent of any weed management strategy. key words: metolachlor, atrazine, linuron, metsulfuron-methyl, cota. palabras clave: s-metolaclor, atrazina, linuron, metsulfuronmetil, cota. fecha de recepción: 28 de septiembre de 2009. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 centro de bio-sistemas, facultad de ciencias naturales e ingeniería, universidad de bogotá jorge tadeo lozano, chía (colombia). 3 autor de correspondencia. lmrodriguezj@unal.edu.co agronomía colombiana 28(1), 89-97, 2010 desde el punto de vista sanitario, la presencia de plagas, enfermedades y arvenses imponen los mayores retos al momento de incrementar la cantidad y calidad de espinaca en colombia (gil et al., 2007; rodríguez et al., 2008). los daños ocasionados al cultivo, y su repercusión en términos económicos, justifican el desarrollo de estrategias de manejo de arvenses. las estrategias de manejo deben tener como objetivo disminuir la interferencia de las arvenses sobre el propuesta de manejo de arvenses en el cultivo de espinaca (spinacea oleracea l.) basada en aspectos agronómicos y socioeconómicos design and assessment of a weed management proposal for spinach (spinacea oleracea l.) crops, based on agronomic and socioeconomic aspects marcela rodríguez1, 3, guido plaza1, rodrigo gil2, bernardo chaves1 y jaime jiménez2 introducción la espinaca, spinacea oleracea l., es una hortaliza de interés alimenticio perteneciente a la familia chenopodiaceae. a nivel mundial, el mayor productor es china, seguido de estados unidos y japón (lucier y plummer, 2003; lucier et al., 2004; boriss y kreith, 2006). en la sabana de bogotá, el municipio de cota (cundinamarca) presenta una participación del 70% en producción a nivel departamental (dane, 2002). 90 agron. colomb. 28(1) 2010 cultivo, con una baja inversión y métodos ambientalmente sostenibles. estas estrategias se deben desarrollar con base en el conocimiento acerca de las características técnicas de los sistemas productivos y las condiciones ambientales de la zona (pimentel, 1997; martínez y alfonso, 2003; stall y dusky, 2006). en california (usa), las principales prácticas para el manejo de arvenses son: rotación de cultivos, preparación del terreno, desyerba manual y aplicación de herbicidas (lestrange et al., 1996; burt, 1997; ingerson-majar et al., 2003; ohlendorf, 2005). el control manual o desyerbe ocupa el 50% del tiempo de producción y limita el área que se puede cultivar exitosamente; además se puede considerar como un problema de género, debido a que esta labor la realizan en mayor proporción las mujeres y los niños (labrada et al., 2006; upadhyaya y blackshaw, 2007). el control químico es un componente importante en la producción agrícola mundial; los agricultores utilizan cada vez más herbicidas, en razón a que la mano de obra tiende a ser escasa (nicholls y altieri, 1997; valverde, 2004). una de las características de los herbicidas empleados comúnmente en el cultivo de espinaca es que no son selectivos. algunas etiquetas de herbicidas recomiendan su uso para el control de arvenses en espinaca, advirtiendo que puede ocasionar daños, y dejando bajo responsabilidad del productor la decisión de emplearlos (rodríguez et al., 2008). existen casos documentados del efecto de la aplicación de herbicidas para el control de arvenses en el cultivo de la espinaca. kendrick y middleton (1954) observaron que el uso irracional de 2,4-d causa malformaciones en las hojas, como fusión de las márgenes del pecíolo, manchas en el haz de las hojas y posterior necrosis. fennimore et al. (2001) evaluaron varias concentraciones de s-metolaclor para el control de arvenses en espinaca, encontrando que las concentraciones de 0,56; 0,72 y 3,4 kg ha-1 del ingrediente activo (i.a.) controlan el 88% de las arvenses, entre las cuales se encuentra: portulaca oleracea l. (1753) (portulacaceae), chenopodium murale l. (1753) (chenopodiaceae) y capsella bursa-pastoris l. (1753) (brassicacea), mientras la concentración 0,56 kg ha-1 i.a. controló el 80% de stellaria media (l.) vill (1789) (caryophillacea). en ninguna de las dosis evaluadas se lograron determinar daños sobre el cultivo. en el municipio de cota, rodríguez et al. (2008) reconocieron, clasificaron y agruparon la comunidad de arvenses de acuerdo con la riqueza, el número total de especies y el sitio de muestreo. reportaron a urtica urens l. (1753) (urticaceae), c. bursa-pastoris, galinsoga ciliata l. (1753) (asteraceae), ambrosia sp. (asteraceae) y s. media como las especies de mayor frecuencia. además, corroboraron este resultado por medio de una encuesta que demostró que los productores perciben las especies u. urens, ambrosia sp., g. ciliata y s. media como las más frecuentes y perjudiciales. los agricultores se agruparon según el tipo de manejo de arvenses, determinando que 61% realiza manejo mediante desyerbe manual y 39% recurre a la aplicación de herbicidas. el grupo de agricultores que emplea herbicidas, y lo hace durante el ciclo de cultivo utiliza las moléculas linurón, s-metolaclor, prometrina y atrazina, mientras que el grupo que emplea los herbicidas después de cosecha utiliza glifosato y paraquat (rodríguez et al., 2008). el diseño de una estrategia integral para el manejo de arvenses debe estar basado en tres pilares: el primero es la evaluación de las poblaciones de arvenses, lo cual involucra la dinámica poblacional (doll, 1996; mortimer, 1997; labrada et al., 2006), el banco de semillas (forcella, 1997), la interferencia (ortiz, 2005) y la biología y ecología de cada especie (mortimer, 1997). el segundo, son las características del sistema productivo, que incluye los sistemas de siembra, las especies cultivadas, la densidad de siembra y el estado de desarrollo fenológico del cultivo (harvey, 1997). y el tercero, es el conocimiento que tiene el agricultor acerca de las estrategias disponibles para el manejo de arvenses, la disponibilidad y el estado de los equipos de aplicación, las dosis y el espectro de acción de los herbicidas (valverde, 2004; ortiz, 2005; labrada et al., 2006). tomando como base los resultados obtenidos por rodríguez et al. (2008), el presente trabajo diseña y evalúa dos propuestas de manejo de arvenses para los grupos de agricultores. la investigación abarcó variables como: selectividad de diferentes herbicidas y aspectos socioeconómicos de los agricultores. para el grupo de agricultores que realiza control químico, el objetivo es la disminución del número de aplicaciones, cantidad de producto aplicado y uso de productos de menor impacto ambiental. en el caso de los agricultores que utilizan el control manual, el objetivo es disminuir la mano de obra para el desyerbe, sustituyéndola por aplicación de herbicidas. se espera que los resultados de esta investigación contribuyan a disminuir los costos de manejo de arvenses. materiales y métodos el presente trabajo se ejecutó en los municipios de chía (04°53’02” n, 74°00’49” w) y cota (04°49’05” n, 74°07’20” w), cundinamarca, a una altitud de 2.566 y 2.572 msnm, 912010 rodríguez, plaza, gil, chaves y jiménez: propuesta de manejo de arvenses en el cultivo de espinaca... respectivamente, con temperatura anual promedio de 14°c, en ambas zonas. la prueba de selectividad se realizó en condiciones controladas, en el centro de bio-sistemas (c-bios) de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano (ujtl) ubicado en el municipio de chía. en el municipio de cota se evaluaron las propuestas de manejo de arvenses en campo, donde se tuvo en cuenta no solo la composición de especies sino la agrupación de agricultores planteada por rodríguez et al. (2008). ensayo de selectividad con base en la información recopilada por rodríguez et al. (2008), se evaluó el daño ocasionado por un grupo de herbicidas que presentan un potencial control de arvenses en espinaca, sobre semillas y plantas de este cultivo. se realizaron dos evaluaciones: la primera, aplicando el herbicida antes de la siembra de la espinaca (pre-emergencia), y la segunda, cuando las plantas habían germinado y presentaban cuatro hojas verdaderas (pos-emergencia). en pre-emergencia se utilizaron las moléculas: s-metolaclor, linuron y atrazina, y se realizaron aplicaciones individuales y en mezcla de cada herbicida. en pos-emergencia se hicieron las mismas aplicaciones de pre-emergencia y se incluyeron tres dosis de la molécula metsulfuron-metil (tab. 1). los ensayos se efectuaron en bandejas de polietileno negro de 128 celdas, normalmente utilizadas para germinación y plantulación. para pre-emergencia se preparó una mezcla (50/50, v/v), de suelo previamente esterilizado y tamizado, con turba canadiense, en la cual se sembraron las semillas. se utilizó un diseño completamente al azar (dca) con 28 tratamientos y tres réplicas por tratamiento, y se incluyó un testigo absoluto. en pos-emergencia el material se sembró y desarrolló sobre turba y se usó un dca con 31 tratamientos, cuatro réplicas por tratamiento y un testigo absoluto. tabla 1. herbicidas (i.a./ha) evaluados para la selectividad de la espinaca, tanto en pre-emergencia como en pos-emergencia. ingrediente activo (i.a.) dosis 1 dosis 2 dosis 3 s-metolaclor (kg ha-1) 0,48 0,96 1,44 linuron (kg ha-1) 0,25 0,50 0,75 atrazina (kg ha-1) 0,45 0,90 1,35 metsulfuron-metil1 (g ha-1) 1,8 3,60 5,40 1 metsulfuron-metil se aplicó en pos-emergencia. en cada réplica se determinó el número de plantas o semillas que presentaron alteraciones en su desarrollo como variable de respuesta. para evaluar diferencias entre los ingredientes activos, sus dosis y las mezclas realizadas, los datos se analizaron mediante un anova (p≤0,05) y las comparaciones entre los tratamientos a través de contrastes ortogonales con el programa sas® versión 9,0 (sas institute inc., cary, nc). evaluación de la propuesta de manejo en campo las propuestas se evaluaron en dos lotes comerciales de espinaca con un área de 1.500 m2 cada uno, ubicados en los sitios de muestreo agrupados por rodríguez et al. (2008) según la comunidad de arvenses. para el grupo 1 se evaluó el sitio de muestreo rozo – 41 (lote 1) y para el grupo 2, pueblo viejo – 51 (lote 2). los tratamientos evaluados correspondieron a las propuestas de manejo planteadas a partir de los resultados de rodríguez et al. (2008); los productos y las dosis, del ensayo de selectividad descrito anteriormente. los tratamientos consistieron en la aplicación de linuron a concentración de 0,25 y 0,5 kg ha-1 i.a., s-metolaclor a 1,44 kg ha-1 i.a., un testigo comercial (aplicación del i.a. s-metolaclor a concentración de 1,15 kg ha-1 i.a.) y un testigo absoluto sin ningún tipo de control. la aplicación de los tratamientos que contemplaban el uso de herbicidas se realizó entre 1 y 3 días después de la siembra (dds). en el experimento se usó un diseño de bloques completamente al azar (bca) con tres réplicas por tratamiento y cuatro submuestras por réplica. cada unidad de evaluación correspondió a un área de 0,25 m2, dentro de la cual se hizo la evaluación del efecto del tratamiento sobre el cultivo y las arvenses. en el caso de las plantas de espinaca, se determinó el número, la cobertura y el peso al momento de la cosecha; y sobre la población de arvenses se estableció la composición de especies, el número de plantas, el porcentaje de cobertura por especie y la biomasa a los 30 dds y al momento de cosecha. estos datos se analizaron mediante un anova (p≤0,05) usando el software sas y la prueba tukey para la separación de medias. resultados ensayo de selectividad los síntomas de daños ocasionados por los herbicidas preemergentes fueron: inhibición de la emergencia y daño a los primordios foliares, y en los herbicidas pos-emergentes: clorosis y posterior necrosis en los tejidos vegetales. los tratamientos aplicados tanto en pre-emergencia (f = 7,85; gl = 27; p≤0,05) como en pos-emergencia (f = 9,82; gl = 30; p≤0,05) mostraron diferencias significativas. 92 agron. colomb. 28(1) 2010 en los tratamientos en los cuales se aplicaron los herbicidas de manera individual, los mayores daños a las plantas de espinaca se presentaron en pos-emergencia (tab. 2). en el ensayo de pre-emergencia, linuron y s-metolaclor, aplicados individualmente, ocasionaron el menor daño (6,8 y 6,4%, respectivamente) a diferencia de atrazina, que ocasionó el mayor daño (73,5%). las aplicaciones individuales en posemergencia, con el ingrediente s-metolaclor, no generaron ningún tipo de daño, a diferencia de las aplicaciones de atrazina, linuron y metsulfuron-metil, que ocasionaron daños del 34,0; 36,8 y 24,3%, respectivamente. las aplicaciones de los herbicidas en mezcla generaron mayor daño que las aplicaciones individuales. en preemergencia, la mezcla de s-metolaclor más linuron y s-metolaclor más atrazina ocasionaron daños de 33,7% y 67,4%, respectivamente. la diferencia entre estos dos valores fue estadísticamente significativa (tab. 2). en posemergencia se observó que el mayor daño lo originó la mezcla s-metolaclor más atrazina (54,4%) comparado con la mezcla s-metolaclor más linuron (33,1%). en pre-emergencia no se aprecian diferencias significativas entre las concentraciones de los herbicidas tanto en las aplicaciones individuales como en mezcla (tab. 2). el tratamiento aplicado individualmente que ocasionó el mayor daño fue atrazina, a concentración de 1,35 kg ha-1 i.a. (94,4%) y el de menor daño fue linuron, a concentración de 0,25 kg ha-1 i.a. (4,16%). en pos-emergencia el tratamiento que presentó el mayor daño fue linuron a concentración de 0,75 kg ha-1 i.a. (77,1%) y el de menor daño con las tres dosis de s-metolaclor (0%). el tratamiento en mezcla que generó el mayor daño fue smetolaclor a concentración de 0,96 kg ha-1 i.a. con atrazina a concentración de 1,35 kg ha-1 i.a. aplicado en pre-emergencia (100%). la mezcla de s-metolaclor a concentración de 0,48 kg ha-1 i.a. en mezcla con atrazina a concentración de 1,35 kg ha-1 i.a. en pos-emergencia fue el tratamiento que ocasionó los mayores daños (100%). la mezcla tanto en pre-emergencia como en pos-emergencia, que generó menor daño fue de s-metolaclor a concentración de 0,48 kg ha-1 i.a. con linuron a concentración de 0,25 kg ha-1 i.a. (0%) (tab. 2). evaluación de la propuesta de manejo. efecto sobre el cultivo la variable: número de plantas de espinaca, permite apreciar diferencias que no son significativas entre los lotes (lote 1: 29,53 plantas/m2; f = 2,24; gl = 4; p = 0,0802 lote 2: 41,4 plantas/m2; f = 1,51; gl = 4; p = 0,2167) (fig. 1). en el lote 1, el mayor número de plantas de espinaca durante todo el ciclo de cultivo se presentó en el tratamiento testigo comercial (47,6 plantas/m2), y el menor número con la aplicación de s-metolaclor a concentración de 1,44 kg ha-1 i.a. (reducción del 44,7% de las plantas). en el lote 2, el mayor número de plantas se presentó en el tratamiento linuron a concentración de 0,5 kg ha-1 i.a. (48 plantas/m2), y el menor con el testigo absoluto (reducción de 31,25% de las plantas) (fig. 1). estas diferencias entre lotes se pueden deber a la variabilidad espacial de las condiciones físicas y químicas del suelo. algunos autores han relacionado la producción de los cultivos con la variación de las propiedades del suelo y las prácticas agrícolas (muñoz et al., 2006). tabla 2. resultados de los contrastes ortogonales de diferentes herbicidas en espinaca. tipo de comparación contraste pre-emergencia pos-emergencia f-valor pr > f f-valor pr > f productos aplicados individualmente1 testigo vs. resto 26,74 < 0,05 47,16 < 0,05 linuron vs. atrazina 102,20 < 0,05 7,02 0,008 linuron vs. metsulfuron-metil na na 52,23 < 0,05 atrazina vs. metsulfuron-metil na na 9,14 < 0,05 productos aplicados en mezcla2 linuron vs. s-metolaclor + linuron 24,69 < 0,05 3,16 0,08 atrazina vs. s-metolaclor + atrazina 0,32 0,57 39,68 < 0,05 s-metolaclor + linuron vs. s-metolaclor + atrazina 93,66 < 0,05 46,70 < 0,05 dosis de cada molécula linuron: dosis 1 vs. dosis 2 vs. dosis 3 0,97 0,32 140,11 < 0,05 atrazina: dosis 1 vs. dosis 2 vs. dosis 3 8,94 < 0,05 20,43 < 0,05 s-metolaclor: dosis 1 vs. dosis 2 vs. dosis 3 0,02 0,88 0 1,00 metsulfuron-metil: dosis 1 vs. dosis 2 vs. dosis 3 na na 6,12 0,013 1 contrastes entre los productos omitiendo el efecto de las dosis. 2 contrastes entre las mezclas omitiendo el efecto de las dosis. na: no aplica, debido a que en pre-emergencia no se realizó la aplicación del metsulfuron-metil. 932010 rodríguez, plaza, gil, chaves y jiménez: propuesta de manejo de arvenses en el cultivo de espinaca... la tendencia entre los lotes se mantiene al analizar la variable cobertura (lote 1: f = 0,74; gl = 4; p = 0,5714 lote 2: f = 48,21; gl = 4; p≤0,05). en el lote 2, el mayor porcentaje de cobertura se presentó en el tratamiento testigo comercial (15,6%), y el menor en el testigo absoluto (10,6%). estas diferencias en los resultados permiten apreciar el efecto de las prácticas de control de arvenses (fig. 2). las tendencias de los restantes tratamientos fue la misma con valores intermedios entre el testigo comercial y el absoluto. el peso de la espinaca cosechada en las dos fincas mostró diferencias estadísticamente significativas (lote 1: f = figura 1. relación entre el número de plantas de espinaca y arvenses con el rendimiento de espinaca en los dos lotes. a, lote 1; b, lote 2. n úm er o de in di vi du os ( po r m 2 ) r en di m ie nt o de l c ul tiv o (k g ha -1 ) 0 100 200 300 400 500 600 700 15 21 28 35 42 49 56 63 15 21 28 35 42 49 56 63 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 espinaca malezas cosecha de espinaca a linuron 0,25 kg ha-1 linuron 0,5 kg ha-1 s-metolaclor 1,44 kg ha-1 sin control s-metolaclor 1,15 kg ha-1 0 100 200 300 400 500 600 700 15 21 28 35 42 49 15 21 28 35 42 49 espinaca cosecha de espinaca 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 n úm er o de in di vi du os ( po r m 2 ) r en di m ie nt o de l c ul tiv o (k g ha -1 ) linuron 0,25 kg ha-1 linuron 0,5 kg ha-1 s-metolaclor 1,44 kg ha-1 sin control s-metolaclor 1,15 kg ha-1 b malezas 94 agron. colomb. 28(1) 2010 figura 2. respuesta de la cobertura de las plantas de espinaca a la aplicación de diferentes herbicidas y dosis aplicados en pre-emergencia. a, lote 1; b, lote 2 en cota. c ob er tu ra ( % ) a linuron 0,25 kg ha-1 linuron 0,5 kg ha-1 s-metolaclor 1,44 kg ha-1 sin control s-metolaclor 1,15 kg ha-1 0 20 40 60 80 100 15 21 28 35 42 49 56 63 días después de siembra linuron 0,25 kg ha-1 linuron 0,5 kg ha-1 s-metolaclor 1,44 kg ha-1 sin control s-metolaclor 1,15 kg ha-1 b días después de siembra c ob er tu ra ( % ) 0 20 40 60 80 100 15 21 28 35 42 49 8,09; gl = 4; p≤0,05 y lote 2: f = 10,79; gl = 4; p≤0,05) con valores de 21.566 kg ha-1 en el lote 1 y 27.757 kg ha-1 en el lote 2. el mayor rendimiento del cultivo se alcanzó con el tratamiento s-metolaclor a concentración de 1,44 kg ha-1 i.a. (36.248 kg ha-1) en el lote 2, seguido por el tratamiento “testigo comercial” (34.568 kg ha-1) en el lote 2. de otro lado, el menor rendimiento de espinaca se presentó en el tratamiento linuron a concentración de 0,25 kg ha-1 i.a. (12.350 kg ha-1) en el lote 1, seguido del testigo absoluto (17.630 kg ha-1) en el lote 1 (fig. 1). evaluación de la propuesta de manejo. efecto en las arvenses en la conformación de la estructura de la comunidad de arvenses participaron 10 familias, 16 géneros y 16 especies. se presentan especies no reportadas en el trabajo de rodríguez et al. (2008), como por ejemplo: polygonum aviculare l. (1998) (polygonacea), spergula arvensis (l.) cambess (1753) (caryophyllaceae) y tinantia erecta (jack) schltdl. (1852) (commelinaceae), especies asociadas a condiciones de mayor humedad que las restantes arvenses. la presencia de nuevas especies o cambios en la conformación de la estructura de la comunidad de arvenses es respuesta a cambios en las condiciones de cultivo, por ejemplo el nivel de humedad (pimentel, 1997; ohlendorf, 2005). las especies de mayor densidad y cobertura durante este ensayo fueron: poa annua l. (1753) (poaceae), s. media, g. ciliata, c. bursa-pastoris y c. album (l.) hill. (1789) (chenopodiaceae). el número de plantas (lote 1: f = 67,14; gl = 4; p≤0,05 y lote 2: f = 146,05; gl = 4; p≤0,05) y cobertura (lote 1: f = 58,76; gl = 4; p≤0,05 y lote 2: f = 21,68; gl = 4; p≤0,05) de las arvenses, en los dos lotes, muestran diferencias significativas durante todo el ciclo. el mayor número de plantas (fig. 1) y cobertura (fig. 3) para los dos lotes, se presentó en el testigo absoluto (lote 1: 445 plantas/m2 y un porcentaje de cobertura de 54,61/m2 lote 2: 390,5 plantas/m2 y 43,70%/m2). para los dos lotes, el tratamiento con menor número de plantas de arvenses y cobertura correspondió a la aplicación s-metolaclor a concentración de 1,44 kg ha-1 i.a. (lote 1: 1,17 plantas y 1,07% cobertura /m-2 y lote 2, 12,17 plantas y 10,84% cobertura/m-2), disminuyendo el nivel de enmalezamiento en un 99,77% con respecto al testigo. la reducción de las poblaciones de arvenses se puede deber al espectro de acción del herbicida s-metolaclor. fennimore et al. (2001) reportaron su acción sobre especies tanto de la familia poaceae como de algunas dicotiledóneas. el efecto de la desyerba a los 30 dds en los dos lotes se evaluó a través de la biomasa de las arvenses (fig. 4). los resultados permiten apreciar diferencias significativas entre los tratamientos para los dos lotes (lote 1: f = 83,27; gl = 4; p≤0,05 lote 2: f = 95,91; gl = 4; p≤0,05). el mayor valor de enmalezamiento se alcanzó en el tratamiento testigo absoluto (lote 1: 693 kg ha-1 y lote 2: 2.313 kg ha-1), y el menor valor con la aplicación de s-metolaclor a concentración de 1,44 kg ha-1 i.a. (lote 1: 3 kg ha-1 y lote 2: 180 kg ha-1) (fig. 3). para la variable “biomasa de arvenses” al momento de cosecha, se aprecian diferencias significativas entre tratamientos para las dos fincas (lote 1: f = 51,45; gl = 4; p≤0,05 y lote 2: f = 15,34; gl = 4; p≤0,05). en el lote 1, la mayor biomasa se alcanzó con el tratamiento “linuron” a concentración de 0,25 kg ha-1 i.a. (31.345 kg ha-1) y en el lote 2 en el testigo absoluto (24.518 kg ha-1). la menor biomasa en los dos lotes se obtuvo con el tratamiento s-metolaclor a concentración de 1,44 kg ha-1 i.a. (lote 1: 8.323 kg ha-1 y lote 2: 7.693 kg ha-1). 952010 rodríguez, plaza, gil, chaves y jiménez: propuesta de manejo de arvenses en el cultivo de espinaca... figura 4. cantidad de arvenses (peso fresco) al momento de desyerbe (30 dds) en las dos fincas en cota. las barras sobre las columnas indican error estándar. discusión las propuestas de manejo de las poblaciones de arvenses deben generarse a partir del estudio del efecto de la comunidad arvense sobre las plantas de cultivo, expresado en términos de disminución de rendimiento, y de la misma manera han de incorporar la evaluación de las diferentes prácticas de control de arvenses en cada uno de los estados de desarrollo de las plantas de cultivo. en condiciones comerciales, el uso de herbicidas selectivos es una alternativa para tener en cuenta por presentar ventajas para el control, como es la oportunidad de la práctica. actualmente para el cultivo de la espinaca en el país, la disponibilidad de herbicidas selectivos es nula, pero los resultados del ensayo de selectividad realizado en el presente estudio muestran como alternativa al ingrediente activo s-metolaclor, aplicado en pre-emergencia. igualmente, los resultados en condiciones de campo, considerando las diferencias de los dos lotes experimentales, indican que smetolaclor aplicado en pre-emergencia logra los mayores niveles de reducción en el número de plantas, cobertura y biomasa de las arvenses. estos resultados coinciden con los reportados por fennimore et al. (2001). las aplicaciones de s-metolaclor dan como resultado la menor disminución en el número de plantas del cultivo durante el ciclo, el menor número de plantas de arvenses y el mayor rendimiento del cultivo (fig. 1). por el contrario, la mayor disminución en el número de plantas del cultivo durante el ciclo, el mayor número de plantas de arvenses y el menor rendimiento del cultivo se alcanzan con la no realización de prácticas de control. en términos técnicos y socioeconómicos, la aplicación de s-metolaclor a concentración de 1,44 kg ha-1 i.a. es la propuesta más adecuada para el cumplimiento de los objetivos del presente trabajo. con la utilización de este herbicida se logran disminuir los costos en el manejo de arvenses, pasando de 14,0 a 1,3% en los costos de producción del cultivo. con esta reducción se consigue un incremento apreciable en la rentabilidad del cultivo, factor que genera mejora en la calidad de vida del agricultor e incremento en el área por sembrar. para la propuesta dirigida al grupo de agricultores que realizan control integrado (desyerba y aplicación de herbicidas), se modifica la dosis del herbicida y se elimina la aplicación después de cosecha; para los agricultores que realizan únicamente desyerbe, se implementa la utilización de un herbicida, el cual facilita las labores del cultivo; además, el uso de herbicidas genera menores costos que el figura 3. efecto de la aplicación de herbicidas pre-emergentes sobre la cobertura de las especies de arvenses en el cultivo de espinaca. a, lote 1; b, lote 2 (cota-cundinamarca). linuron 0,25 kg ha-1 linuron 0,5 kg ha-1 s-metolaclor 1,44 kg ha-1 sin control s-metolaclor 1,15 kg ha-1 0 20 40 60 80 100 15 21 28 35 42 49 56 63 po rc en ta je d e co be rt ur a (% ) días después de siembra a 0 20 40 60 80 100 15 21 28 35 42 49 días después de siembra po rc en ta je d e co be rt ur a (% ) linuron 0,25 kg ha-1 linuron 0,5 kg ha-1 s-metolaclor 1,44 kg ha-1 sin control s-metolaclor 1,15 kg ha-1 b 0 20 40 60 80 100 kg ha-1 linuron 0,5 kg ha-1 s metolaclor 1,44 kg ha-1 sin control s metolaclor 1,15 kg ha-1 pe so ( kg h a1 ) lote 1 lote 2 linuron 0,25 96 agron. colomb. 28(1) 2010 desyerbe, debido a que se realiza en menor tiempo y con menor mano de obra (auld y menz, 1996). las diferencias entre los lotes se expresan en variables como: “especies de ar venses presentes”, “número de plantas” y “cobertura de las especies”, “niveles de control de los diferentes herbicidas y sus dosis” y, finalmente, los “rendimientos del cultivo”. los resultados de los ensayos realizados concuerdan con la bibliografía de competencia, en la cual a mayores niveles de competencia interespecífica (cultivo-arvenses) se presentan los menores rendimientos de los cultivos (lotz et al., 1997). además, teniendo en cuenta que la espinaca es una especie poco competitiva, se espera que la presencia de arvenses reduzca el vigor y la uniformidad del cultivo (ohlendorf, 2005). un programa de manejo de arvenses debe ser permanentemente evaluado, con el fin de adaptar las estrategias utilizadas a los cambios en las poblaciones de arvenses en forma dinámica. agradecimientos este trabajo se desarrolló gracias al apoyo financiero del ministerio de agricultura y desarrollo rural, del fondo nacional de fomento hortofrutícola, de la universidad jorge tadeo lozano y de la universidad nacional de colombia. literatura citada auld, b.a. 1996. criterios económicos para el desarrollo del manejo de malezas. pp. 253-262. en: labrada, r., j.c. caseley y c. parker (eds.). manejo de malezas para países en desarrollo. estudio fao producción y protección vegetal 120, fao, roma. boriss, h. y m. kreith. 2006. spinach profile. en: ag marketing resource center, http://aic.ucdavis.edu/profiles/spinach-2006. pdf; consulta: marzo de 2010. burt, j.r. 1997. english spinach. farmnote 37. department of agriculture, australia occidental. http://www.agric.wa.gov.au/ objtwr/imported_assets/content/hort/veg/cp/leafveg/f03797. pdf; consulta: marzo de 2010. dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2002. censo hortícola de la sabana de bogotá. ministerio de agricultura y desarrollo rural; sistema de información del sector agropecuario y pesquero colombiano (sisac), bogotá. doll, j.d. 1996. dinámica y complejidad de la competencia de arvenses. pp. 31-37. en: labrada r., j.c. caseley y c. parker (eds.). manejo de arvenses para países en desarrollo. estudio fao producción y protección vegetal 120, fao, roma. fennimore, s.a., r.f. smith y m.e. mcgiffen. 2001. weed management in fresh market spinach (spinacia oleracea) with s-metolachlor. weed technol. 15(3), 511-516. forcella, f. 1997. la aplicación de la ecología del banco de semillas en el manejo de arvenses. pp. 27-41. en: consulta de expertos en ecología y manejo de malezas. división de producción y protección vegetal, fao, roma. gil, c., r., d. carrillo y j. jiménez. 2007. determinación de las principales plagas de la espinaca (spinacia oleracea l.) en cota, colombia. rev. colomb. entomol. 33(2), 124-128. harvey, g.r. 1997. una simple técnica para predecir los futuros problemas de arvenses y seleccionar las mejores prácticas para el manejo de arvenses. pp. 27-41. en: consulta de expertos en ecología y manejo de malezas. división de producción y protección vegetal, fao, roma. ingerson-majar, j., g. hamilton, s. garrison, k. holmstrom, g. ghidiu y b. majek. 2003. crop profile for spinach in new jersey. en: integrated pest management centers, http://www. ipmcenters.org/cropprofiles/docs/njspinach.pdf; consulta: marzo de 2010. kendrick, j.b. y j.t. middleton. 1954. funnel-leaf of spinach induced by 2, 4-d. bull. torrey bot. club 81(2), 137-140. labrada, r., j.c. caseley y c. parker. 1996. manejo de malezas para países en desarrollo. estudio fao producción y protección vegetal 120. en fao, roma. lestrange, m., s. koike, j. valencia y w. chaney. 1996. spinach production in california. en: division of agriculture and natural resources, university of california, http://anrcatalog.ucdavis. edu/pdf/7212.pdf: consulta: marzo de 2010. lotz, l.a.p., r.m.w. groeneveld, j. theunnisen y r.c.f.m. van den broek. 1997. yield losses of white cabbage caused by competition with clovers grown as cover crop. neth. j. agric. sci. 45, 393-405. lucier, g., j. allshouse y b.-h. lin. 2004. factors affecting spinach consumption in the united states. vgs-300-01. en: economic research service, usda, www.ers.usda.gov/publications/ vgs/jan04/vgs30001/vgs30001.pdf; consulta: marzo de 2010. lucier, g. y c. plummer. 2003. vegetables and melons outlook. vgs297. en: economic research service, usda, www.ers.usda.gov/ publications/vgs/jun03/vgs297.pdf; consulta: marzo de 2010. martínez, m. y p. alfonso. 2003. especies de malezas más importantes en siembras hortícolas del valle de quíbor, estado lara, venezuela. bioagro 15(2), 91-96. mortimer, m. 1997. la necesidad de los estudios sobre ecología de arvenses para mejorar el manejo de arvenses. pp. 17-26. en: consulta de expertos en ecología y manejo de malezas. división de producción y protección vegetal, fao, roma. muñoz, j.d., l.j. martínez y r. giraldo. 2006. variabilidad espacial de propiedades edáficas y su relación con el rendimiento en un cultivo de papa (solanum tuberosum l.). agron. colomb. 24(2), 355-366. nicholls, c.i. y m.a altieri. 1997. conventional agricultural development models and the persistence of the pesticide treadmill in latin america. int. j. sustain. dev. world ecol. 4, 93-111. ohlendorf, b. 2005. spinach uc ipm pest management guidelines. uc anr publication 3467. uc statewide ipm program, university of california, http://www.ipm.ucdavis.edu/pmg/ selectnewpest.spinach.html; consulta: marzo de 2010. ortiz, a. 2005. efecto de interferencia del arroz rojo sobre el rendimiento y sus componentes en las variedades de arroz zeta 15 y fonaiap 2000. agron. trop. 55(1), 7-34. 972010 rodríguez, plaza, gil, chaves y jiménez: propuesta de manejo de arvenses en el cultivo de espinaca... pimentel, d. 1997. techniques for reducing pesticide use: economic and environmental benefits. jhon wiley and sons, chichester, uk. rodríguez, m., g. plaza, r. gil, b. chaves y j. jiménez. 2008. reconocimiento y fluctuación poblacional arvense en el cultivo de espinaca (spinacea oleracea l.) para el municipio de cota, cundinamarca. agron. colomb. 26(1), 87-96. stall, w.m. 2006. weed control in leafy vegetables (lettuce, endive, escarole and spinach) (en línea). series of the horticultural sciences department, florida cooperative extension service, institute of food and agricultural sciences, university of florida hs203, http://edis.ifas.ufl.edu/pdffiles/wg/wg03100. pdf; consulta: marzo de 2010. upadhyaya, m.k. y r.e. blackshaw. 2007. non-chemical weed management, principles, concepts and technology. cabi publishing, wallingford, uk. valverde, e.v. 2004. manejo de la resistencia a los herbicidas en los países en desarrollo. pp. 183-298. en: labrada, l. (ed.). manejo de malezas para países en desarrollo (addendum i). estudio fao producción y protección vegetal 120, fao, roma. suelos, fertilización y manejo de aguas resumen abstract la ausencia de magnesio y micronutrientes (b, zn y mn) en planes de fertilización limita el balance nutricional en cebolla, debido a que dichos elementos regulan la expresión del potencial productivo del cultivo y la calidad del producto cosechado. la presente investigación fue realizada en un suelo del distrito de riego del alto chicamocha (drac), clasificado taxonómicamente como sulfic endoaquept, familia muy fina sobre orgánica, caolinítica, semiactiva, isomésica (fase ácida, moderadamente profunda). los resultados mostraron respuestas favorables a la fertilización complementaria específica con 70 kg·ha-1 de mgo (micromagnesio granulado 40% mgo), donde se reportaron incrementos de 50 % en el rendimiento de primera, mejora en la gravedad específica con diferencias altamente significativas respecto al solo manejo npk, y se identificó una mayor eficiencia en la absorción foliar del p estableciéndose una relación positiva mg/p. respecto al comportamiento de micronutrientes se presentó una interacción positiva mn·zn con 4 kg·ha-1 mn (microman-sulfato de manganeso granulado, 20% mn) y 3,5 kg·ha-1 zn (microzinc-sulfato de zinc granulado 22% zn), expresada por incrementos superiores al 18% (p < 0,01) en la producción de cebolla categoría primera. respecto al manejo npkmg, las mejoras se observaron directamente en el componente de calidad (diámetro ecuatorial, gravedad específica), características que optimizan la rentabilidad del cultivo; igualmente, se estableció una relación p/zn importante para el desarrollo, la producción y el manejo nutricional del cultivo. el b no presentó un efecto significativo en las variables evaluadas debido a las altas concentraciones nativas en medios ácidos existentes en este tipo de suelos. the absence of magnesium and micronutrients (b, zn and mn) in fertilization plans limits the nutritional balance in onion because the above mentioned elements regulate the expression of farming productive potential and the quality of harvested product. the present research was carried out in a soil of district of irrigation of the upper chicamocha river (drac), classified taxonomically as sulfic endoaquept, very thin, organic, caolinitic, isomesic (acid phase moderately deep). the results indicated favorable responses to t he complementary fertilization with 70 kg·ha-1 mgo (granulated micromagnesium 40% mgo) due to production increased by more than 50%, a notable improvement in specific gravity as compared with npk application only, and well calibrated mg/p relation in foliar tissue. in reference to the micronutrients, a positive interaction mn·zn with 4 kg·ha-1 mn (micromanmanganese sulfate, granular 20 % mn) y 3,5 kg·ha-1 zn (microzinc-zinc sulfate, granular 22% zn) was shown due to increase in first production on more than 18% (p<0,01). with regard to npkmg management, the positive response was observed directly in the quality component (equatorial diameter and specific gravity), characteristics that optimize the profitability of culture; equally, a p/zn relation important for the development, production and the nutritional management of culture was established. boron did not present a significant effect on the evaluated variables due to its high concentrations native to acid solutions of this type of soils. key words: nutrition, bulb onion, interaction, micronutrients, fertilization. palabras clave: nutrición, cebolla bulbo, interacción, micronutrientes, fertilización. agronomía colombiana 25(2), 339-348, 2007 * este trabajo hace parte de la investigación que adelanta microfertisa s.a. sobre el manejo de micronutrientes en suelos del trópico y fue realizado en cooperación con el grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos (gissat), universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 1 director de investigación microfertisa s.a., bogotá. migomez@microfertisa.com.co 2 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. hcastrofranco@yahoo. com.mx 3 ingenieros agrónomos, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. oferneygl@hotmail.com / igomezm@unal.edu.co optimización de la producción y calidad en cebolla cabezona (allium cepa) mediante el balance nutricional con magnesio y micronutrientes (b, zn y mn), valle alto del río chicamocha, boyacá* optimizing bulb onion (allium cepa) production and quality through magnesium and micronutrient (b, zn, and mn) balanced nutrition in the upper chicamocha river valley, boyacá* manuel iván gómez1, hugo e. castro2, clara johanna gómez3 y oscar ferney gutiérrez3 fecha de recepción: abril 20 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 340 agron. colomb. 25(2) 2007 introducción la fertilización de la cebolla en colombia generalmente se realiza sin un diagnóstico integral previo (históricos de rendimientos, aplicación de fertilizantes, síntomas de deficiencia, análisis suelos, análisis foliares) y se basa casi exclusivamente en la aplicación empírica mediante prueba y error de algunas enmiendas calcáreas y orgánicas, y elementos mayores (n-p-k) de forma edáfica, factor que conlleva a que el cultivo no exprese en su totalidad los potenciales genéticos de rendimientos porque se subestima la importancia fisiológica para el normal crecimiento, desarrollo y producción del cultivo de elementos como el mg y micronutrientes como mn, zn y b (gómez, 2006). por eso, dicha fertilización debe estar asociada a la aplicación integral y balanceada por sitio de los demás elementos que necesita la planta, ya sea por vía foliar o edáfica. en el país se desconoce cuantitativamente la respuesta agronómica del magnesio, boro, zinc y manganeso en el cultivo de cebolla. la ausencia de estos elementos posiblemente está relacionada con desórdenes fisiológicos aún no entendidos plenamente como la pobre conversión de sólidos al bulbo, distorsión en la maduración, malformaciones del bulbo, entorchamiento de hojas y punteo; estos factores afectan negativamente las producciones promedio con efectos en la calidad y rentabilidad de cosecha. al realizar un diagnóstico de la condición de fertilidad química de los suelos de drac, son contrastantes las características de acidez generada por procesos de sulfatación y redox, los cuales se asocian a contenidos nativos bajos en mg y de mn por excesos de fe, abundante en medios sulfatados. otro factor que afecta considerablemente los elementos a estudiar (mg, mn, zn y b) es el desbalance que ocasiona las excesivas aplicaciones de carbonatos, óxidos e hidróxidos de cal en su proceso de recuperación (mayor a 20 t/ha) como fuente solo de ca, esto repercute en desbalances con mg (gómez y castro, 2003). el excesivo encalamiento dificulta la absorción de todos los micronutrientes metálicos (mn, zn) dada la disminución de su solubilidad. en el caso del boro, los contenidos nativos son medios a altos, pero pueden afectarse por la presencia de manejo inadecuado de enmiendas básicas (loué, 1988; fageria et. al., 2002; yamada, 2003). las bajas concentraciones nativas de estos elementos en la zona de estudio, aunadas a desbalances por encalamiento que amplían la relación ca/mg y ca/k, son factores que limitan la disponibilidad del mg. la aplicación de micronutrientes a medida que avanza la explotación intensiva de los suelos con el esquema de fertilización excesiva y desbalanceada que solo considera, en la mayoría de los casos, la aplicación de npk y la siembra de los cultivos exigentes en nutrición, se convierte en una práctica necesaria para obtener altos rendimientos y buena calidad en la cosecha, aún más considerando la función fisiológica (proceso de fotosíntesis, división celular, inducción de hormonas, asimilación del n y p) y la extracción de micronutrientes para 80 t·ha-1 en el orden de 414 g b; 110 g cu; 225 g zn; 370 g mn y 6.800 g fe (bertsch, 2003). la importancia del manejo de micronutrientes en cebolla, como zn, se manifiesta en investigaciones realizadas por gupta et al. (1985), donde se consiguieron incrementos en rendimientos en el orden de 30 a 67% del peso de bulbo con respecto al testigo, al aplicar zn en dosis de 5 y 10 mg·kg-1 de suelo respectivamente. lal y maurya (1983), en un ensayo de dos años con cebolla cv. poona red sembrada en arena, encontraron que el mayor peso tanto en seco como en fresco fue obtenido en las plantas que recibieron 3 mg·kg-1 de zn. murphy y walsh (1972) recomiendan aplicar entre 3,4-4,5 kg de zn en banda cada 3-4 años y luego 1 kg·h-1 anualmente; además, señalan como dosis recomendable de znso4 4,5-9,0 kg·ha-1 aplicados al voleo de acuerdo al análisis de suelo o foliar. las dosis de zinc como quelato están por el orden de 3 a 5 kg·ha-1 aplicada en banda (ica, 1992). rao y deshpande (1973) encontraron que los efectos del boro sobre el crecimiento y rendimiento de cebolla, no fueron evidentes, sin embargo, consiguieron una interacción positiva entre el cu y b, obteniéndose los más altos rendimientos (15.000 kg·ha-1) como respuesta a la aplicación de 13,4 kg de cu y 1,8 kg·ha-1 de b, jayamohanrao (1974) encontró que estas mismas dosis mejoraban la composición mineral de los bulbos sobre todo los niveles de ca, p y fe, los cuales alcanzaron su máximo con esas dosis. lorenz y maynard (1988) y peña et al. (1999) reportaron que la respuesta relativa de la cebolla al boro es baja, y alta a las aplicaciones de zinc en producción y calidad. esta investigación se convierte en una de las primeras referencias sobre el manejo de magnesio y micronutrientes en cebolla, donde se pretendió profundizar en estudios que permitan comprobar la importancia del balance nutricional dentro de la fertilización integral del cultivo a través del manejo con mg, b, zn y mn, teniendo en cuenta tanto su especificidad como su interacción y su efecto en la optimización en producción, calidad de cosecha y eficiencia del npk. además se evalúa la disponibilidad de estos nutrientes mediante el análisis de tejido y se comprueba el uso práctico de algunas relaciones iónicas (p/zn; mg/p). 341 materiales y métodos la experimentación se realizó en el segundo semestre de 2006 en el distrito de riego del alto chicamocha en la unidad ministerio, vereda patrocinio bajo, a una altura sobre el nivel del mar de 2.560 msnm, temperatura ºc media de 14 ºc; precipitación media anual de 1.200 mm bajo un régimen bimodal de lluvias. el suelo donde se estableció el estudio se clasifica taxonómicamente a nivel de familia como un sulfic endoaquepts, familia muy fina sobre orgánica, caolinítica, semiactiva, isomésica (fase moderadamente profunda) (gissat, 2004; soil survey staff, 2003); donde los análisis de suelos y foliares se efectuaron de acuerdo con la estandarización metodológica establecida por el cals (igac, 1990). son lotes que vienen de cultivos anteriores de cebolla, con recuperación gradual de las condiciones sulfatadas ácidas con uso frecuente de enmiendas calcáreas. de acuerdo con la tabla 1, el suelo presenta una reacción extremadamente ácida y una saturación de aluminio baja (menores a 10 %) que disminuye la toxicidad por este elemento; los contenidos nativos de mg son bajos y deficientes por el desbalance con ca; la disponibilidad de p y potasio es limitada por este medio, las concentraciones de azufre son altas (> 200 mg·kg-1), ligeramente salino sódico. los microelementos a evaluar, como mn, presentan bajos contenidos nativos y desbalances por excesos de hierro (fe), la disponibilidad de zn se encuentra limitada por la altas concentraciones de fe y desbalances por altos contenidos de p en el suelo (p/zn < 10), los niveles de b son altos (> 1,0 mg·kg-1) pero con posibles desbalances por efectos de antagonismo con aniones sulfatos. se utilizó un diseño de bloques completos al azar con nueve tratamientos (tabla 2) y cuatro repeticiones, cada unidad experimental fue de 30 m2 para un área total experimental de 1.080 m2. se realizó análisis de varianza, y diferencias mediante análisis de comparación de tukey (p < 0,05) entre los parámetros: rendimiento de cosecha (clase primera, segunda y tercera), calidad en poscosecha (diámetro ecuatorial, norma técnica colombiana –ntc– 1221) y gravedad específica de acuerdo con el método de doble pesada en el laboratorio establecido por thompson (1998). para el análisis de la interacción b, zn, mn se realizó análisis factorial 2x2x2 con prueba de contrastes ortogonales, con el fin de demostrar el efecto y las diferencias entre las interacciones respecto al efecto de las variables anteriores. para la evaluación de la concentración foliar de nutrientes se tomó un análisis de tejido por tratamiento y se correlacionaron estadísticamente las concentraciones foliares de nutrientes con los parámetros evaluados. los niveles o rangos de las relaciones foliares, por su parte, se establecieron a partir del análisis de regresiones estadísticas de tipo polinomial. las dosis de micronutrientes zn y mn se establecieron teniendo en cuenta el análisis de suelos, relaciones iónicas y dosis medias, y por experimentaciones y respuestas previas hechas en otros cultivos hortícolas (gómez, 2006). para la selección de la dosis de b, aunque el nivel del suelo es lote textura ph 1,1 al (cmol· kg-1) c.e. (ds·m-1) % c.o. p s (mg· kg-1) n.t. (%)% arena % limo % arcilla clasificación (mg· kg-1) 30 64 6 franco limoso 4,22 1,8 1,65 4,58 72,9 296,9 0,40 bases intercambiables (cmol·kg-1) c.i.c.e. (cmol·kg-1) elementos menores (mg·kg-1) n-nh4 (mg·kg-1) n-no3 (mg·kg-1)calcio magnesio potasio sodio cobre hierro zinc manganeso boro 23,34 1,36 0,86 1,14 28,52 2,1 431,3 5,7 10,7 1,18 n.a. n.a. relaciones iónicas saturación de cationes d.a. (g·cm-3)ca/mg ca/k mg/k (ca+mg)/k ca/b p/zn fe/mn %ca %mg %k %na %al 17,10 27,21 1,59 28,80 3.960,11 12,78 40,18 81,82 4,79 3,01 3,98 6,40 0,93 tabla 1. análisis de suelo (cultivo cebolla bulbo, finca prolelia, municipio de tibasosa, departamento de boyacá. fuente: laboratorio de análisis químico de suelos, tejido, aguas y fertilizantes, microfertisa. bogotá, 2006 n.a.: no determinado; d.a.: densidad aparente; n.t.: nitrógeno total. 2007 gómez, castro, gómez y gutiérrez: optimización de la producción y calidad en cebolla cabezona... 342 agron. colomb. 25(2) 2007 alto, se aplicó una dosis media de 2 kg·ha-1 como fuente de boratos para evaluar la posible respuesta, por existir altos niveles de ca y para comprobar el verdadero efecto por la aplicación frecuente de este elemento por parte del agricultor de la región. todos los tratamientos de menores (tabla 2) llevaron el plan npk + mg; las recomendaciones de npk consignados en la tabla 3 se hicieron a partir del diagnóstico integral del tipo de suelos, procesos edáficos, cuantificación de elementos del análisis de suelos, condiciones óptimas edáficas, balance iónico y extracción nutricional por parte del cultivo (bertsch, 2003). la recomendación de mg (70 kg·ha-1 mgo) se hizo después de observadas las deficiencias a nivel del suelo, la extracción del cultivo (3040 kg·ha-1) y factores de baja disponibilidad, teniendo en cuenta el desbalance con ca y el medio ácido, por ello se aplicó una fuente de reacción básica de mg (óxido de mg granulado). la aplicación del magnesio y microelementos en su totalidad se realizó a los 30 días después del transplante en la primera abonada del cultivo, mediante el método voleo incorporado; junto con la primera fracción de npk. se hizo una segunda abonada con npk a los 45 días después del trasplante, teniendo en cuenta la recomendación integral de fertilización (tabla 3). resultados y discusión efecto de la aplicación de magnesio en la producción y calidad de cebolla los resultados de la tabla 4 ilustran la respuesta altamente significativa (p < 0,001) que presenta la aplicación del mg en dosis de 70 kg·ha mgo como complemento a la aplicación de npk, evaluado en el rendimiento total, rendimiento de primera y gravedad específica (tabla 4 y 5). aunque para el diámetro ecuatorial no se analizaron diferencias estadísticas significativas, se observó mayor porcentaje de bulbos en las clases extra y primera; respecto al tratamiento sin aplicación de mg (tabla 5), la calidad por mayor promedio de diámetro la mostró el complemento del mg junto con zn y mn con diferencias altamente significativas (p < 0,001) y diámetros mayores a 85 mm (figura 1). las implicaciones de esta interacción se discutirá en la sección siguiente. en relación con el rendimiento, se muestra una respuesta positiva y altamente significativa del mg, respecto a la clasificación de primera (29,1 t·ha-1; p < 0,004) con un incremento de 9,73 t·ha frente a la sola aplicación de npk (19,4 n úm er o tr at am ie nt os s ec un da ri os m ic ro nu tr ie nt es kg ·h a1 fu en te s (g /p ar ce la 3 0 m 2 ) mgo* b zn mn b** (10%) zn*** (22%) mn**** (20%) 0 npk 0 0 0 0 0 0 0 1 npk + mg 70 0 0 0 0 0 0 2 b 70 2 0 0 6 0 0 3 zn 70 0 3,5 0 0 11 0 4 mn 70 0 0 4 0 0 12 5 b+zn 70 2 3,5 0 6 11 0 6 b+mn 70 2 0 4 6 0 12 7 zn+mn 70 0 3,5 4 0 11 12 8 b+zn+mn 70 2 3,5 4 6 11 12 * fuente: óxido de magnesio granulado (mgo 40%): 175 kg·ha-1 ** fuente: boro granulado (boratos): 20 kg·ha-1 *** fuente: microzinc (sulfato de zinc granulado): kg·ha-1 **** fuente: microman (sulfato de manganeso granulado): 20 kg·ha-1. tabla 2. descripción de tratamientos y dosis. npk* primera abonada (kg·ha-1) segunda abonada (kg·ha-1) total (kg·ha-1) n 102,0 100 202 p2o5 130,0 0 130 k2o 67,3 120 187 tabla 3. fraccionamiento y dosis de npk. * fuentes de npk: (14-30-10), (26-0-0) y (0-0-60); 1,8 kg·30 m-2. figura 1. respuesta del mg y el balance nutricional completo en el rendimiento total y de primera en cebolla bulbo. promedios con letras distintas, dentro de la misma columna, son estadísticamente diferentes, según prueba la de tukey (p < 0,05). 343 t·ha-1) (figura 1). esta variable tiene una relación directa y positiva con el aumento en la gravedad específica y mayor conversión de sólidos del bulbo, efecto que se comprueba con las diferencias altamente significativas de la gravedad específica por efecto del manejo de mg como complemento del npk (tabla 5 y figura 2). considerando lo anterior, el balance nutricional con mg incrementa el rendimiento de primera, total y gravedad específica (figuras 1 y 2), porque se mejora los procesos funcionales de síntesis de clorofila, transformación de asimilados y transferencia de energía; esto se relaciona con eficiencia en el proceso de llenado del bulbo. la mayor fotosíntesis neta del cultivo por efecto del balance con mg estimula el inicio de la bulbificación y el transporte equilibrado de carbohidratos al bulbo, debido a que en la fisiología de rendimiento del bulbo se establece una marcada competencia por los carbohidratos entre el estado vegetativo y el llenado de los bulbos (mengel y kirkby, 2000). efecto del mg sobre la absorción de nutrientes en el tejido foliar de cebolla otra ventaja observada del manejo con mg es la eficiencia de absorción de otros nutrientes como n, k y p (marschner y horts, 1995); respecto a p, junto con el mg desempeñan un papel importante en la transferencia de energía, donde el mg forma un puente entre la estructura del pirofosfato del atp, o del adp y se activa la atpasa por el mg (mengel y kirkby, 2000). esta relación se ve reflejada en el establecimiento de un rango óptimo para p/mg (figuras 3 y 4), donde aplicaciones de mg en todos los tratamientos evaluados mejoran la absorción de p foliar; considerando que la aplicación de p fue constante (100 kg/ha), esta tendencia sigue un modelo polinomial de segundo grado significativa, donde se establece un rango crítico para p foliar en cebolla de 0,15-0,22 (figura 3) y mg/p entre 0,65-0,8 bajo las condiciones de estudio (figura 4); los niveles mayores a estos rangos indican una absorción excesiva de p que deprimen el rendimiento óptimo y se asocia al balance nutricional determinado por los tratamientos de mg y mgb; mientras tanto, el manejo con solo npk presenta los niveles más bajos de p foliar y se relaciona con los menores rendimientos, figura 2. respuesta del mg y el balance nutricional completo en la gravedad específica. promedios con letras distintas, son estadísticamente diferentes, según la prueba de tukey (p < 0,05). tabla 4. efecto del mg y micronutrientes (b, zn y mn) en rendimiento de cebolla de bulbo. * promedios con letras distintas, dentro de la misma columna, son estadísticamente diferentes, según la prueba de tukey (p < 0,05). no. tratamiento mg b mn zn rendimientos de cosecha (t·h-1) incremento kg·ha-1 primera segunda tercera total rendimmiento total (%) 0 npk 0 0,0 0,0 0,0 19,37 c 12,00 a 4,92 a 36,29 c 0,0 1 npkmg 70 0,0 0,0 0,0 29,10 ab 11,67 a 1,56 a 42,25 bc 16,4 2 npkmgb 70 2,0 0,0 0,0 23,29 bc 12,04 a 1,96 a 37,29 c 2,8 3 npkmgzn 70 0,0 0,0 3,5 26,30 bc 13,37 a 1,61 a 41,27 bc 13,7 4 npkmgmn 70 0,0 4,0 0,0 23,30 bc 9,90 a 1,56 a 34,76 c -4,2 5 npkmgbzn 70 2,0 4,0 0,0 21,96 bc 12,92 a 1,48 a 36,36 c 0,2 6 npkmgbmn 70 2,0 0,0 3,5 25,66 bc 12,70 a 1,31 a 39,69 bc 9,4 7 npkmgmnzn 70 0,0 4,0 3,5 32,71 ab 17,21 a 1,41 a 51,33 ab 41,4 8 npkmgbznmn 70 2,0 4,0 3,5 38,00 a 13,13 a 3,30 a 54,40 a 49,9 diferencias significativas tratamientos (p < 0,05) 0,0004 0,4861 0,2623 0,0001 diferencias signficativas bloques (p < 0,05) 0,2905 0,1786 0,0299 0,14 coeficiente de variación (cv) 18,39 31,33 97,12 11,92 coeficiente de repetitividad (r) 0,672 0,352 0,473 0,75 2007 gómez, castro, gómez y gutiérrez: optimización de la producción y calidad en cebolla cabezona... 344 agron. colomb. 25(2) 2007 lo cual demuestra la baja eficiencia de absorción con solo aplicación de mayores. las respuestas positivas del mg en cebolla asociado al rendimiento y gravedad específica se ve corroborada también con el incremento en la concentración del magnesio en el tejido foliar de 200 mg·kg-1, respecto a al tratamiento npk, este aumento se observó en todos los tratamientos que contenían este elemento en forma de óxido de magnesio, lo cual indica una eficiencia en la fuente utilizada por la mayor extracción encontrada en el tejido foliar. lo anterior comprueba la esencialidad que ejerce este elemento, demostrado por las extracciones que se encuentran alrededor de 40 kg·ha-1 de acuerdo con trabajos realizados por bertsh (2003), además la alta respuesta y absorción de la fuente aplicada se debe al bajo contenido edáfico nativo mostrado en el análisis de suelos (tabla 1), a la reacción básica de la fuente en el medio sulfatado ácido, la cual mejora el balance frente a la alta saturación de calcio y contrarresta la presencia de aluminio intercambiable (al+++). los anteriores factores deprimen notablemente en este medio la absorción del mg por el cultivo (gómez, 2006). no. tratamiento mg b mn zn diámetro ecuatorial (mm) gravedad específica calidad diámetro ecuatorial (%) kg·ha-1 primera segunda g·cc-1 extra primera segunda 0 npk 0 0,0 0,0 0,0 78,67 b* 56,36 ab 1,043 c 0,00 35,00 65,00 1 npkmg 70 0,0 0,0 0,0 81,83 b 58,28 ab 1,068 ab 7,50 45,00 47,50 2 npkmgb 70 2,0 0,0 0,0 81,22 b 61,42 ab 1,056 bc 2,50 60,00 37,50 3 npkmgzn 70 0,0 0,0 3,5 79,09 b 60,07 ab 1,062 abc 0,00 60.00 40,00 4 npkmgmn 70 0,0 4,0 0,0 83,15 ab 57,39 ab 1,057 bc 10,00 52,50 37,50 5 npkmgbzn 70 2,0 4,0 0,0 80,42 b 56,17 ab 1,061 abc 6,50 66,50 27,00 6 npkmgbmn 70 2,0 0,0 3,5 80,32 b 56,64 ab 1,064 abc 3,00 57,00 40,00 7 npkmgmnzn 70 0,0 4,0 3,5 88,81 a 59,8 ab 1,077 ab 20,00 38,75 41,25 8 npkmgbznmn 70 2,0 4,0 3,5 87,84 a 62,20 a 1,082 a 16,00 37,50 46,50 diferencias significativas tratamientos (p <0,05) 0,0001 0,0222 0,0004 diferencias signficativas bloques (p < 0,05) 0,1659 0,0218 0,9130 coeficiente de variación (cv) 2,9106 5,1890 0,9090 coeficiente de repetitividad (r) 0,7679 0,5891 0,6570 tabla 5. efecto del plan nutricional en las variables diámetro ecuatorial, gravedad específica y porcentaje de diámetro ecuatorial en parámetros de calidad. * promedios con letras distintas, dentro de la misma columna, son estadísticamente diferentes, según prueba de tukey (p < 0,05). figura 3. variación del p en el tejido foliar en cebolla bulbo, como respuesta en rendimiento al balance nutricional con mg, b, zn y mn. figura 4. variación mg/p en el tejido foliar de cebolla bulbo, como respuesta en rendimiento al balance nutricional con mg, b, zn y mn. 345 efecto de la aplicación de micronutrientes (b, zn y mn) en la producción y calidad de cebolla de acuerdo con el análisis factorial, prueba de contrastes y a la significancia (tablas 6 y 7), se demuestra que el mejor efecto de micronutrientes lo reporta la interacción de mn·zn con 4,0 y 3,5 kg·ha-1 respectivamente, con un efecto positivo y altamente significativo reflejado en mayores rendimientos de primera (35,36 t·ha-1) y total (52,87 t· ha-1), diámetros de primera (88,32 mm) y segunda (59,31 mm), y mayor gravedad específica (1,079 g·cc-1) con respecto a la evaluación de estas variables en ausencia de estos micronutrientes en los planes de fertilización npkmg (z0mn0) (tabla 8). lo anterior indica una alta relación y consistencia de los parámetros evaluados con el efecto fisiológico que ejerce mn y zn en el cultivo de cebolla y alta respuesta agronómica bajo las condiciones del sulfic endoaquepts de estudio. el incremento en rendimiento de bulbo que ejerce la interacción mn·zn como complememento a la fertilización npk mg es de 32,76% en sulf ic endoaquepts y se relaciona directamente con la calidad expresada en mayor significancia en diámetro ecuatorial promedio de 88,32 mm, respecto a 81,52 mm del testigo. este efecto comprueba la importancia del balance nutricional en el manejo de cultivos, mejorando aún más la brecha entre el rendimiento promedio y el potencial genético que mostró la sola aplicación de mg. tabla 6. diferencias significativas entre la interacción de los nutrientes b·zn·mn en la variable rendimiento. fuente dosis (kg·ha-1) rendimientos de cosecha b mn zn primera pr > f segunda pr > f tercera pr > f total pr > f b 0,0 0,0 0,0 0,7472 ns 0,8160 ns 0,4136 ns 0,0798 ns mn 0,0 4,0 0,0 0,1227 ns 0,5640 ns 0,5661 ns 0,0337 * zn 0,0 0,0 3,5 0,0024 ** 0,0993 ns 0,6568 ns 0,0010 ** bxmn 2,0 4,0 0,0 0,1716 ns 0,8949 ns 0,4556 ns 0,1335 ns bxzn 2,0 0,0 3,5 0,1227 ns 0,1703 ns 0,5602 ns 0,5053 ns mnxzn 0,0 4,0 3,5 0,0019 ** 0,3801 ns 0,3234 ns <0,0001 ** bxmnxzn 2,0 4,0 3,5 0,8347 ns 0,3026 ns 0,2471 ns 0,7967 ns bloques 0,5151 ns 0,2051 ns 0,1061 ns 0,1620 ns coeficiente de variación (cv) 18,69 31,52 88,67 12,06 coeficiente de repititividad (r) 0,79 0,61 0,59 0,86 * diferencias significativas (p < 0,05). ** diferencias altamente significativas. ns: no presenta diferencias significativas. fuente dosis (kg·ha-1) diámetro ecuatorial (mm) b mn zn primera p r> f segunda pr > f gravedad específica pr > f b 0,0 0,0 0,0 0,3766 ns 0,7984 ns 0,9674 ns mn 0,0 4,0 0,0 <0,0001 *** 0,7922 ns 0,0646 ns zn 0,0 0,0 3,5 0,0116 *** 0,4297 ns 0,0047 *** bxmn 2,0 4,0 0,0 0,2184 ns 0,4310 ns 0,1509 ns bxzn 2,0 0,0 3,5 0,3044 ns 0,2623 ns 0,3102 ns mnxzn 0,0 4,0 3,5 <0,0001 *** 0,0051 *** 0,0086 *** bxmnxzn 2,0 4,0 3,5 0,9834 ns 0,0010 *** 0,3431 ns bloques 0,4260 ns 0,0944 ns 0,8942 ns coeficiente de variación (cv) 2,91 5,18 0,89 coeficiente de repititividad (r) 0,87 0,75 0,75 tabla 7. diferencias significativas entre la interacción de los nutrientes b·zn·mn en la calidad de cebolla bulbo. * diferencias significativas (p < 0,05). ** diferencias altamente significativas. ns: no presenta diferencias significativas. 2007 gómez, castro, gómez y gutiérrez: optimización de la producción y calidad en cebolla cabezona... 346 agron. colomb. 25(2) 2007 procesos de fotosíntesis, el metabolismo de auxinas, metabolismo del nitrógeno en la síntesis de aminoácidos y de ácidos orgánicos (navarro y navarro, 2000) las aplicaciones conjuntas de solo mg·mn restringen considerablemente el rendimiento con respuestas negativas por efecto del mn y decrementos en el orden del 4% (tablas 4 y 8), debido a sus antagonismos por la inhibición competitiva que ejerce altas concentraciones de mn, con otros cationes tipo mg+2, por su afinidad en el comportamiento respecto a las características químicas de cationes alcalinotérreos y a la similitud en sus funciones fisiológicas (marschner y horts, 1995 y mengel y kirkby, 2000). no se observaron diferencias significativas en la respuesta a boro en sulfic endoaquepts (tabla 7), debido a las altas concentraciones encontradas en el suelo de estudio y la menor exigencia que tiene el cultivo de acuerdo a evaluaciones hechas por peña et al. (1999) y lorenz y maynard (1988), quienes encontraron que los efectos del boro sobre el crecimiento y rendimiento de la cebolla no fueron evidentes y describieron que la respuesta relativa de la cebolla al boro es baja, y alta a las aplicaciones de zn. esto supone que se revalúe las frecuentes aplicaciones de fuentes de b edáficas y foliares aplicadas en los cultivos de cebolla en el drac cuando los contenidos son mayores a 1 mg·kg-1 en medios ácidos. cabe notar el efecto conjunto altamente significativo que ejercen los tratamientos con zn en el rendimiento total, de primera, gravedad específica y diámetro de primera (tabla 9), lo cual indica una mayor conversión y acumulación de asimilados en el bulbo y eficiencia en los procesos de crecimiento. los incrementos en rendimiento total de los tratamientos con zn son en el orden del 25% frente a los tratamientos sin adición de zn, a pesar de las altas dosis tratamientos rendimiento diámetro gravedad esp. (g·ml-1)total primera primera sin mn 40,13 b 26,09 a 80,61 b 1,063 a con mn 44,22 a 28,99 a 85,05 a 1,069 a sin zn 37,67 b 24,39 b 81,65 b 1,061b con zn 46,68 a 30,67 a 84,65 a 1,071a tabla 9. valores promedio del rendimiento, diámetro y gravedad específica como respuesta a los tratamientos con aplicación de zn y mn. tabla 8. promedio de variables de producción y calidad en la interacción mn·zn. interacción rendimiento (t·ha-1) diámetro (mm) gravedad esp. (g·ml-1)total primera primera segunda *mn0zn0 39,77 26,14 81,52 59,84 1,062 desv. estándar ± 6,63 ± 5,93 ± 3,15 ± 2,74 ± 0,0082 mn0zn3,5 40,48 25,97 79,70 58,89 1,069 desv. estándar ± 4,47 ± 5,078 ± 1,607 ± 5,02 ± 0,0088 mn4zn0 35,55 22,63 81,78 58,31 1,059 desv. estándar ± 2,34 ± 4,63 ± 1,852 ± 2,93 ± 0,011 mn4zn3,5** 52,87 35,36 88,32 59,31 1,079 desv. estándar ± 6,34 ± 4,88 ± 2,579 ± 3,05 ± 0,0079 * todas estas interacciones llevan 70 kg·ha-1 de mgo ** diferencias altamente significativas. la diferencia significativa y positiva en diámetros por la aplicación de los tratamientos con zn y mn se debe al crecimiento eficiente obtenido por el bulbo y al mayor número de hojas que se observó para estos tratamientos en el cultivo, las cuales representan una mejor expresión de las catáfilas o capas del bulbo que inducen mayor diámetro ecuatorial y mayor proporción de bulbos de primera (tablas 7 y 8). los tratamientos con zn mejoran la gravedad específica porque el llenado del bulbo no sólo depende de la tasa de fotosíntesis catalizada por mn, sino también por la traslocación de los fotosintatos producidos, en donde el zn cumple un papel importante (header, 1975; marschner y horts, 1995). la respuesta de estos elementos específicos como mn y zn, reflejada en este tipo de suelos, se debe a la baja disponibilidad de mn por los bajos contenidos encontrados y a la alta relación p/zn presentes en sulfic endoaquepts. la interacción mn·zn no es común en los cultivos y se ha observado que existe más bien un antagonismo por exceso de mn en suelos moderadamente drenados (alloway, 2004); en este caso el efecto positivo puede deberse al exceso de fe en el medio, el cual limita la absorción conjunta de metales como zn y mn, además que estos elementos comparten funciones complementarias si están en equilibrio, en los 347 encontradas de este elemento en el suelo de estudio (> 5 mg·kg-1) de acuerdo con niveles edáficos generales para este cultivo referenciado por castro (1998, citado por gómez, 2006), pero su respuesta es positiva por la alta relación p/zn de 12 presente en el suelo de estudio (tabla 1), nivel limitante para otros cultivos hortícolas (p/zn > 10) (gómez, 2006). los efectos positivos del zn aplicado al cultivo se deben posiblemente al antagonismo que ejerce el exceso de p (72 mg·kg-1), dominio del ca (23,34 cmol·kg-1) y formas precipitadas de óxidos e hidróxidos de zinc en medios con encalamiento continuo (malavolta, 2006), como sucede en los sulfic endoaquepts de estudio. este fenómeno es ampliamente explicado por malavolta (2006) y alloway (2004). la significancia y los incrementos en rendimiento observados en la tabla 9 para los tratamientos con zn, comprueban las respuestas encontradas por peña et al. (1999), los cuales encontraron diferencias significativas cuando se compararon los tratamientos con y sin aplicaciones de zn, demostrando que aplicaciones de 7 kg·ha-1 de sulfato de zinc tienden a incrementar los rendimientos de cebolla, estos resultados coinciden con gupta et al. (1985), quienes encontraron incrementos del 30 y 67% en los rendimientos del cultivo con aplicaciones de 5 y 100 mg·kg-1 de zinc respectivamente. corroborando lo ya observado por lorenz y maynard (1988) con una alta respuesta relativa de la cebolla al zinc, tanto en rendimiento como en la conversión en materia seca. la respuesta positiva de zn obtenida en este estudio con dosis de 3,5 kg·ha-1 (11 kg·ha-1 sulfato de zinc granulado) corroboran investigaciones hechas por murphy y walsh (1972), donde recomiendan para este cultivo aplicar entre 3,4-4,5 kg de zn; además señalan como dosis recomendable de znso4 4,5-9,0 kg·ha -1 aplicados al voleo de acuerdo al análisis de suelo o foliar, valor comparable con los 11 kg de sulfato de zn granulado aplicado para los sulfic endoaquepts de estudio. el efecto conjunto de los tratamientos con mn fue significativo para el rendimiento total (tabla 9), el cual incide principalmente en el aumento del diámetro de primera; lo anterior muestra una mejora en los procesos de crecimiento y corrobora las funciones esenciales del mn como regulador de auxinas y eficiencia en la expansión celular (navarro y navarro, 2000). la respuesta positiva del manganeso se puede explicar por los bajos contenidos nativos de este elemento en el suelo y por el antagonismo debido al exceso de fe. efecto del zn sobre la absorción de nutrientes en el tejido foliar de cebolla el manejo del zn se manifiesta en la valoración de la relación p-zn en el tejido foliar como lo ha investigado marschner (1995) y khah y ajakaiye (1976, citados en cesca 1994), en cebolla bajo suelos de nigeria, donde observaron antagonismos de p/zn en el tejido foliar por excesos de p. este fenómeno se observó en los tratamientos de estudio con aplicaciones de zn, los cuales mejoraron la absorción de p foliar con el mejor rendimiento a partir de una relación en el tejido foliar p/zn a partir de 35, pero niveles altos de p/zn mayores a 55 deprimen los rendimientos óptimos con los decrecientes debido al exceso de p foliar. esta curva sigue un modelo polinomial (figura 5). esto se debe al exceso de p resulta en un desorden metabólico por la inhibición del zn, al formar componentes de zn insolubles en la savia y limitar su absorción a larga distancia (marschner y horts, 1995). conclusiones para disminuir la brecha entre el rendimiento promedio de la zona y el rendimiento potencial es fundamental diagnosticar los factores limitantes que en conjunto afecten la disponibilidad y absorción de nutrientes para el cultivo de cebolla en sulfic endoaquepts, donde se observa que el manejo de la nutrición y recomendaciones de fertilización además del npk deben dirigirse en el siguiente orden de mayor a menor mg > zn > mn > b: 1) manejo del mg por la extracción del cultivo, ph, antagonismo por excesos de figura 5. relación p/zn en el tejido foliar de allium cepa como respuesta al balance nutricional con los tratamientos que contienen zn. 2007 gómez, castro, gómez y gutiérrez: optimización de la producción y calidad en cebolla cabezona... 348 agron. colomb. 25(2) 2007 ca en el suelo y la eficiencia que ejerce en la mejor absorción foliar del p (relación mg/p); 2) el manejo del zn, teniendo en cuenta primero el diagnostico p/zn en el suelo y tejido foliar; la eficiencia que ejerce en la mejor absorción de p, la exigencia de este elemento por el cultivo, y la incidencia que muestra en la calidad del cultivo; 3) el manejo del mn por sus bajos contenidos nativos en el suelo, alto hierro y su influencia en variables de calidad poscosecha. las fuentes utilizadas: óxido de magnesio (40% mgo), sulfato de zinc granulado (22% zn) y sulfato de manganeso granulado (20% mn), presentan una opción importante, pues son eficientes al aportar mg, zn y mn a este tipo de suelos, en consecuencia se recomienda, a partir de estas fuentes, aplicaciones de manera elemental de 70 kg·ha-1 de mg, 3,5 kg·ha-1 de zn y 4,0 kg·ha-1 de mn , las cuales en conjunto presentan una relación beneficio/costo positiva y una alternativa importante para optimizar el rendimiento, la calidad y, por ende, las ganancias al agricultor de la región. literatura citada agroinformación. 2003. el cultivo de la cebolla. en: infoagro, http://www.infoagro.com/hortalizas/cebolla. 2 p.; consulta: junio de 2006. alloway, b. 2004. zinc in soil and crop nutrition. international zinc association (iza), bélgica. pp. 21-24. bertsch, f. 2003. absorción de nutrimentos por los cultivos. asociación costarricense de la ciencia del suelo. colorgraf s.a., costa rica. 307 p. bruzon, s. 1996. el cultivo de la cebolla cabezona (allium cepa l.) en colombia. universidad nacional de colombia, palmira. pp. 1-75. buchanan, g. 2001. onion production guide. university of georgia. 44 p. cesca. 1994. crecimiento y absorción de nutrientes en cebolla. en: www.tdx.cesca.es/tesis_udl/available/tdx-0203105121049//tab08de16.pdf; 47 p.; consulta: junio de 2006. fageria, n., v. baligar y r. clark. 2002. los micronutrientes en la producción de cultivos. elsevier science. pp. 185-286. gissat. 2004. caracterización de la problemática de suelos sulfatados ácidos improductivos y evaluación del manejo para su habilitación agrícola. proyecto colciencias-uptc-usochicamocha, tunja. 23 p. gómez j. 2001. evaluación de la aplicación de urea, melaza y aminoácidos sobre el crecimiento y rendimiento de la cebolla de bulbo (allium cepa l. grupo cepa) híbrido yellow granex, en condiciones de la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gómez, m.i. 2006. manual técnico de fertilización de cultivos. microfertisa s.a. produmedios, bogotá. gómez, m.i. y h. castro. 2003. diagnóstico de la fertilidad en suelos sulfatados ácidos de boyacá e implicaciones de manejo. gissat, documento interno. 26 p. gupta, v.k., h. raj y s.p. gupta 1985. a note on effect of zinc concentration of onion (allium cepa l.). haryana j. hort. sci. 12(1), 141-142. instituto colombiano agropecuario (ica). 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación. manual de asistencia técnica n.º 25. corpoica, c.i. tibaitatá. 56 p. instituto geográfico agustín codazzi (igac). 1990. métodos analíticos laboratorio de suelos. bogotá. 499 p. jayamohanrao, v. 1974. effect off copper and boron on the mineral composition of onion (allium cepa l.). andhra agr. j. 15(1), 170-172. lal, s. y a. n. maurya. 1983. effects of zinc on onions. haryana j. hort. sci. 10(3), 231-235. lorenz, o. y d. maynard. 1988. knott’s handbook for vegetable growers. 3rd edition. wiley, nueva york. loué, a. 1998. microelements in the agriculture. ediciones mundiprensa, madrid. 354 p. malavolta, e. 2006. relación entre el fósforo y zinc. en: www.ppippic.org/ppiweb/ inpofos. ecuador. 3 p.; consulta: diciembre de 2006. marschner, p. y g. horts. 1995. mineral nutrition of higher plants. segunda edición. academic press, san diego. pp. 313-396. mengel, k. y e. kirkby. 2000. principios de nutrición vegetal. international potash institute. basel. pp. 245-549. murphy, l.s. y l.m. wlash. 1972. correction of micronutrient deficiencies with fertilizers. en: mortvedt, j.j., p.h. giordano y n.l. lindsay (eds.). micronutrients in agriculture. soil science society of america, inc. madison, wisconsin. navarro s. y g. navarro. 2000. química agrícola. el suelo y los elementos químicos esenciales para la vida vegetal. ediciones mundi-prensa, madrid. 487 p. peña c, d. añez y m. ávila. 1999. respuesta de la cebolla a la aplicación de azufre, magnesio, zinc y boro en un suelo alcalino. revista forestal venezuela 43(2), 173-182. rao, v.j.m. y r. deshpande. 1973. effect of micronutrients (copper and boron) on the growth and yield of onion (allium cepa). indian agr. res. 5(4). soil survey staff. 2003. keys to soil taxonomy. 7th edition. u.s.d.a. soil conservation service, u.s. govt. printing office, washington d.c. 306 p. sullivan d. 2001 nutrient managament for onions in the pacific northwest. oregon state university. 28 p. thompson, k. 1998. tecnología poscosecha de frutas y hortalizas. primera edición. convenio sena-reino unido, armenia. pp. 58-61. yamada, f. 2003. boro: se están aplicando las dosis suficientes para el adecuado desarrollo de la planta. en: www.ppi-ppic. org/ppiweb /iaecu.nsf/; inpofos, ecuador. 8 p. ; consulta : diciembre de 2006. received for publication: february 4, 2010. accepted for publication: july 28, 2010 1 plant virus laboratory, biotechnology institute (ibun), universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 corresponding author. mmguzmanb@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 219-224, 2010 reduce tuber production in affected plants by as much as 50% in colombia, ecuador, peru and venezuela (salazar, 2000; salazar et al., 2000). pyvv is semi-persistently transmitted by the whitefly trialeurodes vaporariorum (westwood). vegetatively propagated potato tubers serve as a reservoir for the virus. epidemiological studies in rionegro (antioquia, colombia) have indicated that potato, tomato and various weeds (e.g. polygonium sp.) can all act as reservoirs for pyvv (salazar et al., 2000). as pyvd has recently become notifiable in colombia, it is now necessary to impose quarantine protección de cultivos susceptibility of solanum phureja (juz. et buk.) to potato yellow vein virus susceptibilidad de solanum phureja (juz. et buk.) al virus del amarillamiento de las venas mónica guzmán1, 2 and patricia rodríguez1 introduction sporadic outbreaks of potato yellow vein disease (pyvd) were first observed worldwide in antioquia, colombia, as early as 1943 (alba, 1950). pyvd is currently known to be caused by potato yellow vein virus (pyvv), a tentative species in the genus crinivirus of the family closteroviridae (salazar et al., 2000; martelli et al., 2005). pyvv, whose complete genomic sequence was reported by livieratos et al. (2004), represents the first tripartite tentative crinivirus to be described. yellowing of potato leaf veins with ensuing partial or total leaf chlorosis following pyvv infection can abstract resumen sixty two virus-free accessions of solanum phureja from the colombian central collection of this tuber (bogotá-soacha) were tested for their susceptibility to infection with potato yellow vein virus (pyvv). under greenhouse conditions, the plants were inoculated with pyvv using viruliferous trialeurodes vaporariorum (westwood) whiteflies, and monitored for three months (the tuber formation period of s. phureja) for symptoms of infection and virus capsid protein (cp) production, by means of a reverse transcription-polymerase chain reaction (rt-pcr) assay. symptoms of pyvv infection, consisting in the chlorotic flecking of leaflets, followed by complete vein yellowing, were noted in 38 accessions whose rna extracts generated correctsized cp amplicons in rt-pcr assays. thirteen of the remaining accessions were found to be latently infected with the virus through positive rt-pcr assays. twelve accessions were free of virus infection as judged by the absence of symptoms and negative rt-pcr assay results over two cycles of tuber setting and germination. these accessions may possess field resistance to pyvv. this work is the first one to detect and define the levels of susceptibility of colombian s. phureja accessions to pyvv infection, and to identify the potential existence of resistance to this deleterious andean potato virus. la susceptibilidad de 62 accesiones de solanum phureja ante la infección con el virus del amarillamiento de las venas de la papa (potato yellow vein virus pyvv) se investigó en la colección central colombiana de solanum phureja (bogotá-soacha). en condiciones de invernadero, las plantas se inocularon con pyvv usando mosca blanca (trialeurodes vaporariorum [westwood]) como vector. posteriormente fueron monitoreadas durante tres meses, correspondientes al ciclo de tuberización de s. phureja. se observaron los síntomas de la infección y se detectó la cápside del pyvv por transcripción reversa de la reacción en cadena de la polimerasa (rt-pcr). en 38 accesiones se observaron síntomas típicos del virus, iniciando con moteado clorótico en las hojas, seguido de amarillamiento completo de las venas. los extractos de rna viral generaron el tamaño correcto del producto amplificado de la proteína mayor de la cápside (cp). trece accesiones asintomáticas presentaron el virus en estado de latencia, como se desprende de los resultados positivos de rt-pcr. en doce accesiones asintomáticas no se detectó el pyvv por rt-pcr durante dos ciclos de tuberización y germinación. estas posiblemente son fuente de resistencia en campo a pyvv. este trabajo detectó y definió por primera vez los niveles de susceptibilidad a pyvv en accesiones de s. phureja en colombia; e identificó la existencia potencial de resistencia de algunas accesiones a este virus. key words: crinivirus, pyvv, potato virus, trialeurodes vaporariorum. palabras clave: crinivirus, pyvv, virus papa, trialeurodes vaporariorum. revagronomiacol 28(2).indb 219 27/11/2010 12:23:37 p.m. 220 agron. colomb. 28(2) 2010 regulations on imported potatoes. whitefly incidence in south-america has increased dramatically since 1970. this, coupled to the unrestricted movement of potato germplasm within andean countries, has resulted in increased pyvv incidence (salazar et al., 2000). reliable methods of diagnosing pyvv infection still have to be introduced on a large scale in south-america, but visual surveys suggest that the virus has possibly spread from colombia and ecuador to neighbouring countries, including peru and venezuela, probably through solanum phureja tubers (salazar et al., 2000). previous studies of pyvv molecular variation using reverse transcription polymerase chain reaction (rt-pcr) amplification assays not only found that there was low genetic diversity in the virus (offei et al., 2004), but also that the peruvian pyvv isolate predominated in colombia, where it may have originated originated. in turn, guzmán et al. (2006) found that potatoes can be multiply infected with several pyvv strains. using viruliferous insects for inoculation purposes under greenhouse and field conditions is a recommended and effective technique for screening potato accessions for resistance to insect-borne viruses (valkonen, 1994; solomon-blackburn and barker, 2001). said technology has been used to test testing several potato clones and cultivars for susceptibility to pyvv infection following exposure to viruliferous t. vaporariorum whiteflies in the field (pérez and estrada, 1987). similarly, three commercial potato varieties (solanum tuberosum l. cvs. diacol, capiro and parda pastusa) were tested for susceptibility to pyvv infection using caged whiteflies under greenhouse conditions. in both experiments pyvv infection was assessed by visually inspecting the plants for typical leaf symptoms. however, since the virus appears to be latent in some plants (salazar et al., 2000), such mode of assessment is not always a reliable tool. on these grounds, the present investigation was aimed at evaluating the central colombian collection of s. tuberosum group phureja accessions’ susceptibility to pyvv infection following the exposure of caged, healthy plants to viruliferous whiteflies, and assessing infection through its visual symptoms in combination with an rt-pcr assay for pyvv coat protein (cp) detection to confirm the presence of the virus. materials and methods the present investigation was carried out with accessions from the central colombian collection of solanum phureja (currently solanum tuberosum, group phureja) (cccsp.) supported in san jorge farm, located in the municipality of soacha (cundinamarca, colombia). the research was supported by universidad nacional de colombia, on the one hand, through the breeding and seed production program of its agronomy faculty and through the plant virus laboratory of its biotechnology institute; and by cevipapa, on the other hand. pyvv isolate, plant maintenance and insect transmission two s. phureja l. cv. criolla colombiana (clone 1) plants displaying vein yellowing symptoms (fig. 1a) and known to be infected with pyvv (guzmán et al., 2006) were collected near the towns of cota and subachoque (cundinamarca, colombia) between 2,500 and 3,000 m a.s.l. from these field plants pyvv was vector transmitted (fig. 1d), to two separately caged, healthy clone 1 plants, which were the pyvv donors for further vector transmission to the accessions (fig. 1b), and whose symptoms (fig. 1c) were used as positive control throughout the research. sixty two accessions were clonally multiplied via sterile foam rooted shoot cuttings. the plants were potted in soil and maintained in 1 m3 screened cages inside a greenhouse. a non-viruliferous colony of the vector (t. vaporariorum) was separately maintained on zucchini (cucurbita pepo) plants, a non-host for pyvv. groups of these flies were allowed to feed on the donor plants inside their cages, thus becoming viruliferous. leaflets from the donor plants (fig. 1c) containing 15-20 emerging whiteflies on the underside (fig. 1d) were cut and shaken inside a cage containing the 62 healthy accession plants. there the insects were allowed to feed for a minimum period of 48 h at 18-20°c, for the plants to get infected (salazar, 1998, 2000; gamarra et al., 2002). the vectors were then eliminated with insecticide. once symptoms had appeared, the plants were allowed to set tubers, which were in turn germinated to produce infected leaves. symptom expression was recorded weekly for each accession during the four months of s. phureja development. this process was conducted in a large cage at the faculty of agronomy of universidad nacional de colombia, bogota campus (2,500 m a.s.l, 18-20°c). transmitting pyvv to s. phureja accessions and screening for replication prior to attempting pyvv transmission with viruliferous whiteflies, 115 s. phureja. accessions were screened for the presence of x, y, s and leaf roll potato viruses using a previously-described tissue printing serological assay (guzmán et al., 2003). these plants were also assessed for incipient infection with pyvv by rt-pcr amplification with revagronomiacol 28(2).indb 220 27/11/2010 12:23:37 p.m. 2212010 guzmán and rodríguez: susceptibility of solanum phureja (juz. et buk.) to potato yellow vein virus primers corresponding to the pyvv cp gene, following the procedure described by offei et al. (2004), and making use of an extraction buffer containing sodium sulphite to reduce potato leaf oxidation. this allowed obtaining better concentrations of total nucleic acid in the extracts obtained figure 1. (a) solanum phureja cv. criolla colombiana (clone 1) field plants collected near subachoque (cundinamarca, colombia), displaying vein yellowing symptoms of potato yellow vein virus (pyvv) infection. (b) plantlets of the solanum phureja accessions showing yellowing symptoms after pyvv transmission. (c) apical vein yellowing of clone 1 leaflets as seen 20 days after pyvv inoculation with viruliferous whiteflies, for further transfer of the virus to the s. phureja accessions in order to screen susceptibility to infection. (d) pyvv transmission by trialeurodes vaporariorum whiteflies. a b c d table 1. list of the accessions analyzed in this investigation. label ccc origin label ccc origin col 2 nariño col 73 nariño col 5 col 76 col 8 col 77 col 9 col 81 col 10 col 83 col 12 col 87 col 13 col 90 col 16 col 92 col 19 col 95 col 21 col 97 col 22 col 102 col 23 col 104 col 26 col 107 col 29 col 109 col 32 col 110 col 33 col 112 col 36 phuc 2 cocuy boyaca col 38 phuc 3 cocuy boyaca col 39 phuc 8 cocuy boyaca col 40 phuc 12 cocuy boyaca col 42 mam a ipiales nariño col 43 tornilla ipiales nariño col 46 phuc ec 1 cocuy boyaca col 49 pi 283135 introduction to wisconsin university seed bank col 57 pi 225684 col 59 pi 195198 col 61 pi 225669 col 63 pi 275110 col 67 am 4 unknown col 68 am 10 unknown col 70 am 30 unknown from the infected leaves (singh et al., 2002). those accessions found to be infected with one or more of the above mentioned viruses were not further investigated. all of the 62 remaining (virus-free) accessions were allowed to set tubers over a three-month life cycle (tab. 1), after which they were collected for screening following germination in cages inside the greenhouse. at least two healthy plants per accession were exposed to viruliferous whiteflies as described above, while control plants were exposed to non-viruliferous whiteflies in separate cages. visual symptoms of pyvv infection, as well as time of appearance in days post-inoculation (dpi) were noted over the s. phureja three-month life-cycle. pyvv presence (absence) in the selected symptomatic (asymptomatic) plants was tested using the rt-pcr assay as described above. results fifty-three of the 115 s. phureja accessions available in the colombian central collection for pyvv susceptibility screening were discarded from assessment because of prior infection with one or a mixture of the five potato viruses detailed above (including pyvv). disease development in pyvv clone 1 control plants was seen as chlorotic leaf flecking appearing between 28 and 32 dpi, followed by apical vein yellowing of leaflets on the top leaves (fig. 1c). the most severe symptoms, namely dwarfing and premature senescence, were observed in two accessions discarded during initial screening (am 10 and col 13), after also having shown well-defined chlorotic flecks followed by vein yellowing. the tubers harvested from diseased plants over their complete life-cycle were con sistently fewer and smaller than those gathered from healthy plants (data not shown). when around 95% of the tubers from pyvv infected clone 1 plants germinated, they produced infected plants with revagronomiacol 28(2).indb 221 27/11/2010 12:23:40 p.m. 222 agron. colomb. 28(2) 2010 obvious symptoms confirmed by rt-pcr generation of the pyyv cp amplicon. the development of pyvv infection symptoms in the 62 tested s. phureja accessions that had been kept in the experiment demonstrated that 37 of them (58,3%) were susceptible to infection; but the elicited symptoms often differed from those found in infected clone 1 plants. accession pi 283135 stood out for showing early symptoms (10 to 15 dpi), and often dying before the end of the normal life-cycle. the symptoms observed in accessions col 9, 10, 12, 16, 22, 23, 29, 32, 33, 36, 38, 40, 42, 43, 46, 49, 57, 61, 67, 68, 76, 81, 95, 102, 104, 109, pi 225684, am 4, am 30, mam a, pi 195198 and ‘tornilla’ appeared after 29 to 49 dpi, and were similar to those of clone 1. two accessions (phuc ec 1 and col 73) produced much later symptoms (52 to 58 dpi) with yellowing appearing in basal, lateral sprouting leaflets. rt-pcr assays confirmed that all symptomatic accessions were infected with pyvv. not all symptomatic plants showed the same chlorosis pattern but they all produced fewer and smaller tubers when compared to healthy plants (data not shown). of the remaining s. phureja accessions, thirteen (21,7% of all accessions) were asymptomatic over the three-month experimental period following inoculation with viruliferous whiteflies. these accessions were: col 2, 5, 8, 19, 21, 26, 63, 83, 107, 110 and 112, phuc 2 and phuc 3. however, rt-pcr amplification assays with leaflets from germinated tubers obtained from these plants produced the pyvv cp amplicon, thus confirming latent pyvv infection. the 12 remaining s. phureja accessions (20%) showed no pyvv infection symptoms over the three-month period that followed inoculation. when tested for pyvv cp by rt-pcr assay, their leaflets were found not to have the virus. in consequence, they were allowed two tuber production-germination cycles, after which their symptomless leaflets were subjected to the rt-pcr, and found to be still virus-free. these accessions, which may contain pyvv resistance genes for future use in potato breeding programmes, were: col 39, 59, 70, 77, 87, 90, 92 and 97, pi 225669, pi 275110, phuc 8 and phuc 12. all experiments were duplicated over a period of two years with essentially identical results. discussion pyvv causes dramatic potato yield reductions in andean countries, particularly in colombia, where up to 50% losses have been reported (salazar et al., 2000). a pyvv strain exhibiting the same sequence as the prototype peruvian isolate predominates in colombia (offei et al., 2004), suggesting a common origin. although only three different rflp patterns for pyvv have been reported in a large colombian sample (guzmán et al., 2006), t. vaporariorum, the whitefly vector of pyvv, is widely dispersed in colombia and may have determined, together with infected tubers, a larger number of pyvv variants broadly dispersed in the field. there is, thus, an urgent need to screen potato and other solanaceous germplasm banks for resistance to pyvv. one hundred and fifteen initial accessions were serologically evaluated for pvs, plrv, pvx and pvy viruses, which are transmitted mechanically or by aphids, but not by whiteflies. those proving positive were rejected from the pyvv transmission study, leaving only 62 accessions for pyvv susceptibility (resistance) analysis. included among the latter was accession am 10, which was found to be positive for pyvv, pvs, plrv, pvx and pvy. its monitoring up revealed it as a highly susceptible material when compared to the rest of accessions, as it presents early chlorosis and precocious death, possibly due to the viruses’ synergistic action. a group of 35 solanum phureja ‘egg yolk’ clone 1 accessions were observed to have different degrees of pyvv susceptibility as seen through symptom appearance. they were, thus, of little commercial use. the thirteen asymptomatic accessions that tested pyvv positive in the rt-pcr assay could be attributed to viral latency, as previously suggested by salazar et al. (2000), or to infection by the vector taking place at an advanced stage in the plant’s life cycle. no tuber morphology or production observation was carried out on asymptomatic pyvv positive accessions. interestingly, on the other hand, twelve accessions expressed no vein yellowing symptoms and tested negative in the pyvv rt-pcr assay, thereby being considered as “potentially resistant to pyvv”. the differential susceptibility response may have been specific for each accession; or alternatively, each vector might have individually transmitted a single viral variant, thereby explaining the different levels of symptom expression amongst accessions. evidence of pvyd has currently been found in 4 colombian potato-growing departments, both in solanum tuberosum and solanum phureja (franco-lara et al., 2009). pyvv dispersion has been increasing in andean countries since 1985, having been detected in 23 locations from four departments in ecuador, and in 22 locations from six departments in peru ( salazar et al., 2000; baker et al., 2007). this means that pyvv is efficiently transmitted not only revagronomiacol 28(2).indb 222 27/11/2010 12:23:40 p.m. 2232010 guzmán and rodríguez: susceptibility of solanum phureja (juz. et buk.) to potato yellow vein virus by contaminated tubers but also by whitefly dispersion as its natural vector. as demonstrated by salazar et al. (2000) and by gamarra et al. (2002), t. vaporariorum is the specific vector for pyvv transmission. notwithstanding, this insect has rendered poor efficiency in the transmission of the virus to solanum tuberosum (5%) under controlled temperature (20oc) and relative humidity (80%) conditions, using 10 to 30 flies per plant with 48 and 72 h periods for acquisition and infection, respectively. higher efficiency in transmission to s. phureja (85%) was found in the present work under uncontrolled environmental conditions in bogota, which were, however, similar to those found in the field. even though our transmission efficiency was high, it cannot be ignored that some of the 12 accessions proving negative for pyvv (20%) regarding both symptomatology and rtpcr over two consecutive sowing cycles, may correspond to plants which had not been efficiently infected by the vector. their resistance should thus be tested in the field. also, it cannot be ignored that vectors have nutritional predilection for certain hosts and particular temperatures, selecting in this way viral variants for transmission, as it has been demonstrated for citrus tristeza virus (ctv), which is transmitted by aphids (d’urzo et al., 2000; velázquezmonreal et al., 2009). the risk for potato-growers in andean countries has increased due to global climate change leading to increased vector presence in all temperature ranges above sea-level, due to the virus’ transmission by contaminated tubers and to the use of susceptible plants. chávez et al. (2008) proposed a spectral diagnosis assay based on canopy reflectance measurement at several wavelengths for monitoring the virus in the field. this would allow disease patches to be identified earlier and thus become properly controlled. this investigation is the first one to address the screening of the colombian central collection of s. phureja accessions for their susceptibility to pyvv. having established that around 20% of the accessions held in the collection showed some resistance to pyvv infection, further investigation of these accessions is now proposed using rt-pcr assays for pyvv cp following exposure to viruliferous whiteflies in a natural field situation, where inoculum levels are higher than those in the greenhouse trials reported here, because of increased viruliferous whitefly density. such an inquiry would be intended to determine whether any resistance found is directly related to pyvv or to the whitefly vector. of particular interest in this respect are the phuc ec s. phureja accessions. in effect, two of the eight screened materials of this particular type showed no symptoms of pyvv infection following inoculation, neither in the first production cycle, nor in the two subsequent generations of tubers germinated from these plants. it is also proposed to screen other native colombian solanum species and potato germplasm banks (estrada, 2000) for pyvv resistance using greenhouse and field trials as described above. the results should be of interest for colombian potato-growing programmes. conclusions the majority (58.3%) of the studied accessions were found to be susceptible to infection with pyvv. the time in which the first symptoms were observed was variable, ranging from 28 to 49 dpi, according to susceptibility to virus infection. a number of accessions (21.7%) were asymptomatic but tested positive for viral presence by rt-pcr. in twelve of the inoculated accessions (20%), the virus was not detected either by rt-pcr or symptom monitoring, thus possibly indicating resistance, which requires field testing though. whitefly transmission was more efficient than that reported by gamarra et al. (2002), although transmission methodologies and host were not the same. to date, this is the first study to evaluate susceptibility of s. phureja to pyvv. the results show that there might be genetic resistance to the virus in some accessions that could be used in the future for breeding programmes. acknowledgments at the agronomy faculty of universidad nacional de colombia we want to thank dr. carlos ñústez (director of the potato program) and sonia tinjacá. special thanks to the potato breeding program of san jorge farm (soacha, cundinamarca) for supplying potato tubers; to nancy arciniegas for her contributions to this work; and to dr. robert h. coutts from imperial college, london, for english manuscript revision and suggestions. plant inoculations with pyvv were performed in the greenhouse of the agronomy faculty at universidad nacional de colombia. serological and molecular tests were conducted in the same institution at the plant virus laboratory of its biotechnology institute. the research was supported by a grant from cevipapa and universidad nacional de colombia. cited literature alba, v.r. 1950. viropatógenos. pp. 52-58. in: conferencia latinoamericana de especialistas en papa. bogota. revagronomiacol 28(2).indb 223 27/11/2010 12:23:40 p.m. 224 agron. colomb. 28(2) 2010 baker, i., h. gamarra, s. fuentes, g. müller, h. juarez, and f. morales. 2007. the risk of spread and vector relations of potato yellow vein virus in the andes. pp. 15-19. in: 10th plant virus epidemiology symposium. icrisat, hyderabad, india. chávez, p., p. zorogastúa, c. chuquillanqui, l.f. salazar, v. mares, and r. quiroz. 2008. multispectral analysis of remote sensing data for early diagnosis of biotic stress in the potato crop. in: cip annual meeting, www.cipotato.org/icers/chuquillanqui2008(nxpowerlite).ppt; consulted: june, 2010. d’urzo, f., m.a. ayllon, l. rubio, a. sambade, a. hermoso de mendoza, j. guerri, and p. moreno. 2000. contribution of uneven distribution of genomic rna variants of citrus tristeza virus (ctv) within the plant to changes in the viral population following aphid transmission. plant pathol. 49(2), 288-294. estrada, n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. fundacion promocion e investigacion de los productos andinos (proinpa); centro internacional de la papa (cip); centro de informacion para el desarrollo (cid), la paz. franco-lara, l., d. rodríguez, and m. guzmán. 2009. determination of the prevalence of potato yellow vein virus (pyvv) in crops of solanum phureja in three states of colombia by symptom detection and molecular methods. p. 5. in: annual meeting of the american phytopathological society. portland, or. gamarra, h., c. chuquillanqui, and g. müller. 2002. transmisión del virus del amarillamiento de las venas de la papa en variedades y clones de solanum tuberosum l. centro internacional de la papa (cip); convención nacional entomológica, lima. guzmán, m., e. ruiz, n. arciniegas, and r.h.a. coutts. 2006. occurrence and variability of potato yellow vein virus in three departments of colombia. j. phytophatol. 154, 748-750. guzmán, m., m. caro, and y. garcía. 2002. técnica de inmunoimpresión en membranas de nitrocelulosa, una detección rápida para determinar la incidencia de los virus pvx, pvy, pvs y plrv que infectan a la papa solanum spp. rev. colomb. biotecnol. 4(2), 45-51 livieratos, i.c., e. eliasco, g. müller, r.c.l. olsthoorn, l.f. salazar, c.w.a. pleij, and r.h.a. coutts. 2004. analysis of potato yellow vein virus rna: evidence for a tripartite genome and conserved 3’-terminal structures among members of the genus crinivirus. j. gen. virol. 85, 2065-2075. martelli, g.p., a.a. agranovsky, m. bar-joseph, d. boscia, t. candresse, r.h.a. coutts, v.v. dolja, b.w. falk, d. gonsalves, j.s. hu, w. jelkmann, a.v. karasev, a. minafra, s. namba, h.j. vetten, c.g. wisler, and n. yoshikawa. 2005. family closteroviridae. pp. 1077-1087. in: fauquet, c.m., m.a. mayo, j. maniloff, u. desselberger, and l.a. ball (eds.). virus taxonomy. 8th report of the ictv. elsevier academic press, san diego, ca. offei, s.k., n. arciniegas, g. müller, m. guzmán, l.f. salazar, and r.h.a. coutts. 2004. molecular variation of potato yellow vein virus isolates. arch. virol. 149, 821-827. pérez, o.a. and n. estrada. 1987. comportamiento de varios clones de papa al “amarillamiento de venas” pp. 9-13. in: 13th alap meeting, panama. salazar, l.f. 1998. technology development for control of yellow vein disease in colombia: project, final technical report. international potato center, lima. salazar, l.f. 2000. el amarillamiento de las venas de la papa. in: papas colombianas. con el mejor entorno ambiental. 2nd ed. vol. 3. fedepapa, bogota. salazar l.f., g. müller, m. querci, j.l. zapata, and r.a. owens. 2000. potato yellow vein virus: its host range, distribution in south america and identification as a crinivirus transmitted by trialeurodes vaporariorum. ann. appl. biol. 137, 7-19. singh, r.p., x. nie, m. singh, r. coffin, and p. duplessis. 2002. sodium sulphite inhibition of potato and cherry polyphenolics in nucleic acid extraction for virus detection by rt-pcr. j. virol. meth. 99, 123-131. solomon-blackburn, r.m. and h. barker. 2001. breeding virus resistant potatoes solanum tuberosum: a review of traditional and molecular approaches. heredity 86, 17-35. valkonen, j.p.t. 1994. natural genes and mechanisms for resistance to viruses in cultivated and wild potato species (solanum sp.). plant breed. 112, 1-16. velázquez-monreal, j.j., d.m. mathews, and j.a. dodds. 2009. segregation of distinct variants from citrus tristeza virus isolate sy568 using aphid transmission. phytopathol. 99(10), 1168-1176. revagronomiacol 28(2).indb 224 27/11/2010 12:23:41 p.m. recceived for publication: 4 july, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 poverty reduction local project at copan (honduras), united nations development programme & finland foreign affairs ministry. 3 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira (colombia). rural space research institut (co-founder). 4 corresponding author: arivasg@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 567-575, 2010 updating peasant competencies to mitigate poverty in the chorti community, copan (honduras) actualización de competencias para mitigar la pobreza en campesinos de la comunidad chortí de copán (honduras) álvaro rivas1,4, pablo enrique avendaño2, and heimar quintero3 abstract resumen the copan department of honduras has a low human development index (hdi 0.56) but it is very rich in hydric resources, all ranges in temperature, ecosystems, agricultural and livestock biodiversity, and rural knowledge because its original mayan ethnic groups (chorti and lencas, and mixed race peasants). this article analyzes and evaluates the strategies used in the components of rural production and management of the basin of the project ‘local self-managed development for poverty reduction in north copán, honduras’ (ncp) that worked with the multifunctional agriculture (mfa) approach between 2003 and 2007. the main results were: to promote agro-ecological management innovations, creation of two funds to improve the farmers production, environmental protection of the basins, to consider the hydric and eco-systemic services in the management of the territory, to reassess social learning systems as the extension methodology “farmer to farmer”. el índice de desarrollo humano del departamento de copán, honduras, es bajo (hdi 0.56) pese a la abundancia de recursos hídricos, pisos térmicos, diversidad biológica en eco y agro-sistemas y saberes mayas (comunidades chortí y lencas y campesinos mestizos). el artículo analiza y evalúa las estrategias de entrenamiento, innovación, interacción de prácticas y técnicas en sistemas de producción y manejo de micro-cuencas desarrolladas en el ‘proyecto de desarrollo local auto-gestionado para la reducción de la pobreza en el norte de copán’ (pnc) ejecutado entre 2003 y 2007 y que utilizó el enfoque de multifuncionalidad de la agricultura (mfa). los principales resultados fueron: apropiación de innovaciones de manejo agroecológico, creación de dos fondos que contribuirán a mejorar la producción campesina, preservación ambiental de micro-cuencas, considerar los servicios eco-sistémicos e hídricos en la gestión del territorio, revalorar sistemas sociales de aprendizaje, como la metodología de entrenamiento “campesino a campesino”. key words: environmental management, local participation, new rurality, eco-systemic services, actitivity systems, microbasins. palabras clave: gestión ambiental, participación local, nueva ruralidad, servicios eco-sistémicos, sistemas de actividades, micro-cuencas. introduction the territory for intervention of the project ‘local selfmanaged development for poverty reduction in north copán, honduras’ (ncp), financed by finland and managed by the united nations development program (undp), covers 10 municipalities from the chorti community. this ancestral territory was part, along with southern mexico and guatemala, of the ‘mayan area of the pacific’ —a vast center of plant and bird domestication for family gardens (girard, 1976)—. currently, the territory is cohabitated by the heirs of mayan wisdom and mestizo country people, which causes an hybrid of cultures as evident in the systems of planting and breeding of native and introduced plants and animals, using land plot smaller than 5 ha, which generate 60% of the regional economic activity but only receive a score of 0.56 when represented with development indicators as hdi. visions of development have been limited to reducing the rural to the productive, to disqualify the rural workers, given their lack of technique and their adherence to tradition, to account in terms of monetary revenues the gaps among rural homes, to emphasize on the lower provisions of the rural workers’ territories for agriculture, etc. these paradigms are not able to visualize, recognize, and assess other forms of wealth that are abundant in rural settings 568 agron. colomb. 28(3) 2010 new approaches and paradigms of rural development increased urban populations in cities propitiates greater demand for food resources, hydric resources, reduction of space, and social problems, which suggests approaching the planning of the rural setting from new alternative visions of rural development and not merely centering it on production and productivity for agriculture and livestock. the rural and urban settings are no longer exclusive and become complementary and interdependent potentiating multiple functions: food, fibers, environmental services (water, air, biodiversity, and recreation), and recreational activities. environmental or eco-systemic services are those obtained from their ecosystems and there are different kinds like: provisioning, food, water; service regulation like floods, drought, soil degradation, and diseases; protection, soil formation, nutrient cycle; and cultural services like recreation, spiritual, religious, and other non-material benefits. support services are those needed for the reproduction of the whole ecosystem and others like primary production, oxygen production, and soil formation. (adamowicz et al., 2005; bellows et al., 2001). in latin america. we have a surplus of ethno-cultures whose knowledge of soils, meteors, plants, animals, crops, etc., could enter into cyclic relationships with technical sciences knowledge to re-design operations of eco-systems of rural worker activities (barrera-bassols et al., 2006; sumberg et al., 2003; winkler and barrera-bassol, 2004). the re-design would consider the multiplicity of contexts of use and, as key characteristics of agro-forestry systemic technologies, management of hydric resources, nutritional systems, and provision of eco-systemic resources (sumberg et al., 2003). given these considerations, the following objectives were formulated for the article: 1) to present achievements in training on practical and technical innovations in modes of cultivation and in management of hydric resources, along with socioeconomic aspects of the pnc. 2) to distribute the transference from productive mono-functionality to the multi-functionality provider of goods and services of agro-ecosystems as a path in poverty reduction in peasant rural communities. subcuenca río chameleconcito paraíso 10000 10000 20000 n s o e 0 copán ruinas cabañas subcuenca río copán s. jerónimo s. nicolás figure 1. hydric network and municipalities comprising the chor ti community, copan (honduras). source: ncp (2007). subcuenca río morjá san antonio florida la jigua nueva arcadia santa rita 5692010 rivas, avendaño, and quintero: updating peasant competencies to mitigate poverty in the chorti community, copan (honduras) from the mono-functional to the multi-functional as an alternative to rural development recognizing the great diversification of the rural economy and the complexity of dimensions and external factors generated in the exploitation of natural resources, it is necessary to sharpen the reflection on the ideal models of basic rural production. the great environmental, cultural, social, and political diversity and heterogeneity in honduras permits suggesting the coexistence of a range of new systems to recreate the rural setting; among these: 1) abundant labor, especially women and youth who must integrate local and regional processes of the agricultural economy; 2) evaluation of local native traditional knowledge as basis for the construction of a new technological paradigm; 3) singular conditions of tropical agriculture until now unknown; 4) suggestive opportunities offered by environmental wealth and the services derived therein; 5) need to generate a distributive and inclusive economy (echeverry and ribero, 2002; piñeiro, 2002). the concept of ‘multi-functionality’ supposes a new paradigm for public intervention based on correcting market faults and on providing public goods, which are positive external factors generated by agriculture through joint production processes (atance et al., 2001; gafsi et al., 2006). methodology bio-physics of the territory the ncp was executed between 2003 and 2007 in 10 municipalities (copán ruinas, cabañas, san antonio, santa rita, el paraíso, la jigua, san jerónimo, san nicolás, florida, and nueva arcadia), with a population of 161,052 inhabitants and a territorial extension of 1,849 km2. the territory is covered by rivers from the sub-basins of chamaleconcito (el capucal, pasquingual, chiquito, seco, tiste, tepemechin, salsoque, jagua, chinamito, and obraje), copán (amarillo, blanco, el mirador, mirasolito, and jila), and morja (managua, blanco, la pena, el pimienta, la pita, ocote, chalja, and jubuco) (fig. 1). the terrain ranges from 100 to 2,285 masl (cerro azul national park). in most of the territory the slopes vary between 30 and 50%. the mean temperature is between 17 and 20°c, with a mean annual precipitation of 1,624 mm. soils are grouped into three series: 1) milile (deep and well-drained, developed over volcanic ash, altitude over 1400 m, horizon a rich in organic matter, corresponding to andic eutropepts in the 7th approximation revised); 2) naranjito (deep, well-drained, slightly acid, developed over limonites and inter-stratified limestone with inclusions of sandstone and conglomerate, abundant in the rainy region of the nation’s northeast. these have moderate internal drainage, high capacity to conserve humidity, and do not have a compacted layer. these are associated with chimizales and ojojona soils, found at heights below 1,200 m. up to 20 cm, they are silty loam to silty clay loam. these are dark brown, friable at varied humidity conditions and only moderately adherent and plastic in humidity. they are reddish yellow podzols and in the 7th approximation revised correspond to typic tropohumults. in the study area, there are slopes between 20 and 40% (covered by grasslands in the lower parts); 3) sulaco (shallow, well drained, developed over limestone or marble, in great part dolomitic and of steep relief, stony between 40 and 60% on the surface, slow internal drainage, moderate capacity to retain humidity, high risk of erosion; these are rendzinas and in the 7th approximation revised correspond to typic ustorthents). the surface soil, up to 20 to 30 cm, is a dark brown, black, clay, hard when dry, adherent and plastic when wet, with a neutral reaction (ph 7.0 to 7.5); frequently found on limestone and the thickness varies from a few centimeters to nearly 40 cm; they are abundant in rocky outcrops and in some areas the rock constitutes over 50% of the surface. crop systems in small farms (<5 ha), these represent close to 70% of the productive units, the intercropping orchard, fallow land, rich biodiversity, and double or triple use of resources (carranza, 2004). the most frequent agri-systems: 1) parcel system (family orchard), with a diversity of crops, maize field, parcel crops, in the countryside there are permanent orchards next to the home, to grow fruit trees, pumpkins, dyes and spices (newson, 1992). among the plants grown, there are: squash, pipian, fig-leaf gourd (chilatocayotes), juniapa, nances, tomatoes, granadilla fruit, pacaya, bitters (amargos), caral (carales), passion fruit (maracuyá), pitos, macuces, annatto (achiote), bean pod (frijolillo), malanga, saizocos, guamo, guava, lorocos, sapodilla plum (zapotes), avocado, cashew nut (marañón), chaya, güisquiles, chichicuilotes, bledo, siguanperos, paternas, chilutos, morros, jocotas, piñuela, suctes, quiletes, choras, sweet potatoes, custard apple (anonas), cassava, corn, izotes and papayas (carranza, 2004). 2) the milpa or guatal, is intercropping of corn and beans, most of which is for consumption of the family unit and the remainder is commercialized in the zone. the 570 agron. colomb. 28(3) 2010 milpa (maize field) takes place in rented or own land or in inducted land (carranza, 2004) 3) arabica coffee farm (‘finca’) intercropped with fruit trees (bananas, oranges, avocados, lumber, etc.) is the main commercial crop and the center of the zone’s economy. 4) vegetable plots grow for commercial purposes peppers, tomatoes, lettuce, cucumber, onion. 5) systems for small-animal breeding (chickens, turkeys, and pigs); some have one to three heads of cattle. human occupants of the territory the ncp territory is occupied by 161,052 inhabitants, density 84 inhab/km2. most of the population is mestizo and their ancestral roots are from the mayan, lenca, and chorti ethnic groups. the indicators of unsatisfied basic needs (ubn) are very low: access to water ranges between 10.0 (santa rita) and 30% (san nicolás) of the population; basic sanitation between 8.3 (san antonio, florida) and 32.8% (cabañas); overcrowding between 6.7% (la jigua) and 20.7%; education between 6.7% (la jigua) and 24.1% (cabañas) (tab. 1). these municipalities can be accessed via paved road, except for el paraíso and cabañas, and are crossed by the international roadway between honduras and guatemala. the chorti community is equidistant to big cities like guatemala city (san salvador) and san pedro sula (honduras). the area is considered the nation’s most important tourism route given its proximity to copán’s mayan archaeological park. methodological strategies prior to the intervention strategies, a situational diagnosis was conducted characterizing the zone from a systemic, contextual, retrospective, prospective, descriptive, and evaluative focuses consigned in the document base line study of the chortí community, the state of the institutions, local organizations, productive systems, local economy, woodlands, micro-basins, level of participation of civilian society, infrastructure deficit, technical and administrative dependencies of the town halls, etc. methodological strategy for the micro-basins component to define the territory, create maps, characterize, and update the municipality land use data base, each municipality inventoried its natural, cultural, and recreational resources: micro-basins, woodlands, archaeological areas, tourism zones, etc. this way, the local governments (town halls) would plan local development, considering socio-environmental and eco-systemic service variables: recreation, archaeological, research, water, biodiversity. following the perspective by bejarano (1998) reassessing the rural from an outsourced perspective is not limited to re-evaluating the agricultural, the productive, it should also reach the cultural and sociopolitical functions, the environmental services of the agrosystems and eco-systems of the territory. the agreement committed municipal environmental units employees from the local governments with two ncp facilitators: an agronomy engineer (agrarian component) and a forestry engineer (micro-basin component), whom interacted in participative manner with local players by developing training sessions, theoretical and practical events for the peasant workers on priority themes of the agenda on comprehensive management of micro-basins (induction to environmental management, elaboration of profiles of community projects for the protection of micro-basins, environmental legislation, protection and management of natural resources). training sessions concluded with monitoring plans. water administration committees (wac) were organized and carried out from their production units what had been planned during the training sessions. table 1. indicators of unsatisfied basic needs (ubn). municipality hdi*2006 population % water % sanitation % overcrowding % education copán ruinas 0.558 30,703 22.8 15.7 15.7 18.6 cabañas 0.534 9,818 22.4 32.8 20.7 24.1 san antonio 0.554 9,670 13.3 8.3 13.3 10.0 santa rita 0.554 24,157 10,0 28.3 15.0 10.0 el paraíso 0.550 18,397 21.9 18.8 18.8 23.4 la jigua 0.578 7,915 21.7 26.7 6.7 6.7 san jerónimo 0.571 4,555 17.7 19.3 19.3 12.9 san nicolás 0.595 6,017 30.0 13.3 8.3 13.3 florida 0.563 26,703 17.7 8.3 12.9 17.7 nueva arcadia 0.615 30,136 11.7 25.0 15.0 16.7 * human development index. source: ncp (2004). 5712010 rivas, avendaño, and quintero: updating peasant competencies to mitigate poverty in the chorti community, copan (honduras) the action and methodological planning of the proposal was characterized by: 1. integration and participation of local organizations from the micro-basins (farmers’ association, cooperatives, water administration committees) through agreeing on actions and planning commitments. 2. payment for environmental services. a financial mechanism was created to recover funds to support activities in the process of catchment, maintenance, and purification of the water network. with the added value destined to actions of environmental conservation of the micro-basin (reforestation, protection of recharge areas, etc.). 3. update skills of government participants and of the locality. 4. community and micro-basin organization. methodological strategy for the production component and local economic enhancement conventional outreach programs have been based on positions by rogers (1966) and this component was initially used for the dissemination of innovation among which agro-ecological technologies were disseminated. such process permitted recognition of the importance of using innovative tools like that of the ‘farmer to farmer’, belonging to the social learning approach or practical communities with greater success in innovation and adaptation of technologies. through a trust fund for production, local regional impact networks and chanels were enhanced, creating the local economic development unit local unit for economic development (lued) to study, plan, and manage the potential of productive or service enterprises, focusing on productive chains. a community office for local economic development was created with the local governments. another fund for environmental development was invested to subsidize micro-basin landscape protection and adaptation projects (management of solid wastes, sanitation, reforestation, care for recharge zones, proposal for payment of municipal hydric service, agro-forestry proposals). results with a budget of us$4,532,418 legalized through a finance agreement between the governments of finland and honduras, and distributed thus: 29% for production; 28% for management capacity; 19% for operational costs; 15% for management of micro-basins and 8% for training (tab. 2). table 2. ncp accumulated budget execution from 2003 to 31 august 2007. activity accumulated execution, usd % used production 1,296,509 29% management capacity 1,267,559 28% operational costs 873,040 19% management of micro-basins 686,563 15% training in production and microbasins management 380,555 8% evaluation 28,191 1% total 4,532,418 100% source: ncp (2007). micro-credits and the trust fund for production created to support producers with scarce resources and who do not have access to institutional loans from banks. however, these economically poor producers have the capacity of undertaking activities that will eventually increase their income. they are the so-called “poor entrepreneurs” and they are different from the poor who have no capacity of undertaking economic activities because of the lack of personal skills or of their degree of indigence. the latter must be helped preferably through other types of social programs. nevertheless, some micro-credit programs have managed to help the extreme poor (martínez, 2004). the fund began with a capital of us$173,000 in 2004 and for 2007 it was increased to us $1,226,267 (tab. 3). it had legal representation and was administered by one of the nation’s banking entities, which acts as a second-order finance entity; in a first order the moneys are given to six local financial entities (funed, comframul, hermandad de honduras, finca, fundahmicro, fundación josé maría covelo), which promote and lend to the rural banks that are the organizational units in the countryside. in 2007, 2,925 micro-entrepreneurs were supported of which 72.6% were women and/or mothers heads of household; the size of the loans ranged on the average of us $348.41. good identification of the target population is important for the creation and maintenance of the credit discipline, which is a necessary condition for the subsistence of the program. women constitute a common target group in the microcredit programs. this is because, among other reasons, women have demonstrated better entrepreneurial qualities and better payment rates than those registered for the men; the income earned by women usually bears greater impact on the family wellbeing; it improves their position within the family and society, their self-esteem and their decision power (martínez, 2004). 572 agron. colomb. 28(3) 2010 this fund has: 1. board of directors, 2. regulations of eligibility of financial intermediaries, 3. credit regulations y 4. regulations of the trust operational functioning. the pnc supported 3400 producers in adapting agroecological technologies in the transformation of coffee: improving coffee milling processes, construction of over 40 oxidation ponds to avoid contamination with mead, and composting of organic waste keeping them from being dumped into bodies of water. one hundred (100) low-cost ecological coffee driers were introduced. for farmers with cattle, 15 bio-digesters were promoted to take advantage of the methane from manure as a fuel source for the farm. in the transformation of sugar cane, higher efficiency systems were adopted to avail of the combustion of improved furnaces, ecological evaporators, and improved galleys. local commercialization systems and networks were enhanced as farmers’ markets (weekly farmers’ fair). production systems were promoted to guarantee food quality and safety for peasant farmer families like, for example: milpa to guarantee protein source (beans) and corn; small-animal species for local family consumption and local markets, 110 school orchards with pedagogical, educational, and nutritional purposes. agro-ecological technologies were promoted: organic fertilizers, conservation of traditional seeds, improvement of the corn-bean intercropping system, utilization of local organic raw materials, etc. micro-enterprises related to crafts, alfarera el rubi, dairy products, pickled products, and bakery goods were funded. the fund for environmental promotion its main objective was to finance forest protection, agro-forestry, management plans for micro-basins, management of solid wastes, initiatives of eco-tourism; in total 37 projects. this fund had an organizational structure independent from the pnc, with regulations and finance criteria and an amount of us$543,812 (tab. 4). this fund complemented the achievements of the following component. territorial planning and management of micro-basin given the inadequate use of the soil, land tenure, and the bad quality of the water in the micro-basins, the decision was made to intervene in an area covering 1,894.9 km², to protect it and reduce its environmental vulnerability and committing the participation by the local governments, local communities, ngos, producers and beneficiaries of hydric resources in the municipal areas. the first step was to elaborate a five-year plan for forest protection, aimed at creating volunteer brigades, developing a process to protect natural resources with community participation, reducing forest fires, pests, and illegal forest logging. organization, training (participative diagnosis of micro-basins, comprehensive planning of basins, geographic information systems, environmental and forestry legislation, agro-ecological technologies, farm diagnosis and planning, environmental sanitation technologies) and incentives were promoted for the local peasant communities. the annual operational plans of the municipal environmental units (meus) were strengthened. municipal ordinances were created to curtail harmful practices like illegal logging, land burning, and agricultural exploitation in protected areas. the priority zones were: micro-basin areas (17,250 ha), cerro azul national park (12,218 ha), cerro redondo (7200 ha), areas of recreational interest (700 ha), due to their hydric offer and biodiversity. nine comprehensive management plans were elaborated in the following micro-basins: chiquito river nueva arcadia (1453 ha); el rosario creek, el paraíso (883 ha); seco river, san jerónimo (1346 ha); la escabroza creek, san nicolás (832 ha); otuta creek, santa rita (3.945 ha), los salitres, cabañas (372 ha); piedras coloradas, florida (714 ha); marroquín santa rita (467 ha); la estanzuela, and la jigua (94 ha). these management plans were characterized by: 1) organization and training at the level of the municipal and community structure; 2) participative bio-physical and socio-economic diagnosis in the micro-basins; 3) socialization and validation of the diagnosis; 4) formulation of the table 3. evolution of the ncp trust fund for production in the chor ti community (honduras, 2007). year amount of the fund usd n0 users n0 women users n0 men users average credit usd 2004 196,751.20 629 441 188 312.80 2005 982,463.40 3141 2200 941 312.80 2006 1,069,797.00 2925 2126 799 503.20 2007 1,226,267.80 2052 1440 612 596.40 source: ncp (2008). 5732010 rivas, avendaño, and quintero: updating peasant competencies to mitigate poverty in the chorti community, copan (honduras) management plans; 5) elaboration of maps for planning in specific areas; 6) socialization and validation of the management programs; 7) administrative procedures with the governmental entity in charge of approving the plans; 8) editing and publishing of management plans; 9) execution of programs from the comprehensive management plan. a mechanism was launched for the payment of hydric environmental services. the hydrographic basins can offer multiple environmental services (es) even when they are intervened. through this perspective, adequate use of land in hydrographic basins provides the following hydric environmental services (adamowicz et. al., 2005; jiménez and faustino, 2005; cosbey et al., 2007): 1) regulation of water flow, especially during the dry season and flood control; 2) maintenance of water quality when reducing contaminant load; 3) erosion and sedimentation control; 4) reduction of soil salinity and/or regulation of subterranean water sources; 5) maintenance of aquatic habitats, especially for species at risk. hydric eco-systemic services serve as instruments to create awareness in the local population in managing their resources, sending signals to land owners to change practices, strengthen local capacities and aid in the resolution of conflicts of land use. improving efficiency in assigning natural, social, and economic resources generates financing sources for conservation and evaluation of remnant ecosystems that favor the recharge of hydric bodies, transfer economic resources to vulnerable sectors offering environmental services (rosa et al., 2003). through an agreement the offer (rural zone) and demand (urban zone) of water in la escabrosa micro-basin in the municipality of san nicolás, copán, funds are collected, increasing by us$0.50/ subscriber per month (environmental rate), which is reinvested in a community fund to care for the infrastructure of the catchment process, management and distribution of the liquid, as well as to be invested in construction work to protect the micro-basin. with 550 subscribers, us $3,473.68 is collected per year. the average rate for a user of the water source without the environmental rate ranges between us$1.36 and us$1.83 per subscriber/month and with the environmental rate readjustment it would range on the average us$2.2. update of peasant skills most farmers in the zone adopt-adapt new agro-ecological innovations through social learning, given that they observe the practices of the techniques in the farms of the minority of early innovators and incorporate reforms to the system of activities to those compatible with physical resources, cultural knowledge, and the objectives of the system. popular methodologies to disseminate practices of rural knowledge have been incorporated in the zone and in the nation for many years in, for example: 1) teaching and learning centers, tlc. (groups between 10 and 15 peasants sharing practical agricultural knowledge), addressing cultural, social, and psychological aspects that influence on the agricultural and ecological decisions of the participants; 2) farmer-farmer or peasant worker to peasant worker strategies permit quick, effective, and sustainable changes at the local scale, to accomplish baseline development with leadership by the peasant farmers, in addition to the low costs of the training and extension services, and; 3) the concept of the “human farm”, philosophical and methodological proposal of agricultural education with poor peasant in honduras, which was driven as a life option by mr. elías sánchez (rip), engineer and extensionist, who innovated on how peasant agricultural extension was to be conducted, bearing in mind the following principles: table 4. projects funded by the finland foreign affairs ministry at chorti community (2009). type of project amount municipalities 1. micro-basin management plans 20 san antonio, el paraíso, florida, la jigua, santa rita, cabañas, copan ruinas, san nicolás 2. environmental education projects 02 nueva arcadia and san antonio 3.support to training centers in el tesoro and el tejute parks 02 san antonio and el paraíso 4. municipal oxidation lagoon 3 san antonio, el paraíso and san nicolás 5.latrines 5 san antonio, nueva arcadia santa rita 6.plant nurseries and adaptation of showcase farms 2 san nicolás and florida 7. reforestation of micro basins 20 mancomunidad 8. construction of sanitary land fills 04 san nicolás, nueva arcadia and la jigua, copan ruinas 9 support to recycling micro enterprise 01 san nicolás 10. eco-tourism project 11.ecological technologies for agro-forestry coffee production 01 santa rita mancomunidad (ten municipalities) total budget us$ 543,812 source: ncp (2008). 574 agron. colomb. 28(3) 2010 a) change starts technologically and conceptually small; b) train by doing, seeing, and cohabitating with the peasant farmers; c) respect for human dignity through action and expression; d) innovation is carried out with minimal costs, using local resources; e) carrying out tasks in excellent manner; f) sharing what is learnt; g) creating personal and community satisfaction; h) by innovating with spirituality. in the human farm we can identify elements of popular education by paulo freire, principles of applied education by john dewey, techniques of natural agriculture by masanobu fukuoka, and participative development by robert chambers (smith, 2004). conclusions a new paradigm in development policies must consider complementing expert knowledge and local popular wisdom; given that often researchers tend to assume scientific positions as external agents and associate change from view point of experts outside the local reality. scientific research represents the external interests of the agricultural workers and these produce local knowledge and carry and represent internal interests of the specific location. an external point of view creates false conceptions of the reality of the local agricultural workers, suggesting discontinuities between different decision-making players and local players. as a result, the agricultural workers assume a passive and receptor position of scientific knowledge. endogenous development is a collective learning process among professionals, researchers, and local communities (sinclair and walker, 1998; rist, 2004; leff, 2001). agricultural research has generated new problems in agriculture. this is the reflection of the predominant emphasis of research characterized by the short-term increase of agriculture’s economic, technical, and production efficiency. current expectations of agricultural research lie in finding paths to reduce the consumption of non-renewable resources, reduce environmental impact, reduce toxic residues in foods, halt the deterioration of the organizational and knowledge systems in rural communities, and preserve the long-term productive capacity (doran et al., 1996; sevilla, 2002; kratochvil et al., 2003). rural development policies with multi-functional approach seem a promising paradigm, given that they comprise economic, socio-environmental, and culturals variables for rural communities, avoiding conflicts between the rural and urban settings. as has historically been conceived, from a multidimensional dimension the rural setting is complementary and interdependent of the urban centers. multi-functionality in agriculture (mfa) comprises much broader functions than primary production, it must also guarantee food quality and safety, biodiversity, eco-systemic services (water, climate, recreation, climate regulation, health), social cohesion, and preservation of the rural landscape. traditionally, agriculture has only been recognized as a source of basic goods like foods and fibers, but in recent decades the negative external factors have been evaluated. the mfa approach would not only have functions for primary production, but broader functions to guarantee nutritional quality and safety, environmental protection, and conservation of biodiversity; thus, contributing to the social and economic cohesion of rural settings and to the preservation of the landscape (labarthe, 2009). the most suitable territorial unit for development projects with multi-functional approach is the basin or microbasin (ecoregion) because it frameworks landscape aspects (hydric resources, soils, woodlands), economic aspects (productive units, producer and consumer networks of goods and services), and cultural aspects. the politicaladministrative units fall short for the analysis, research, and development of multi-functional proposals. within the context to update activity systems, we must consider the transfer from mono-functional production to multi-functional production provider of goods and services from agriculture and ecosystems; thus, the approach shifts from “adopting practices” in the conservation of soils, waters, species, etc., to be included among the objectives of the activity systems like conservation of rural resources, territories, and agricultural cultures as a necessary condition to improve the dignity and quality of life of the inhabitants and relativize the idea of poverty, visualize the biodiversity wealth of the peasant farmer orchards and in ethnic knowledge of the rural worlds, which is not yet accounted for by the limited econometric calculation. in updating farmer competencies, we must shift from the paradigm of ‘difussion of innovations’ (roger, 1966) to ‘social learning’ within the framework of practice communities. literature cited adamowicz, w., r. akcakaya, a. arcenas, s. babu, d. balk, u. confalonieri, w. cramer, f. falconi, s. fritz, r. green, e. gutiérrez, k. hamilton, r. kane, j. latham, e. matthews, t. ricketts, and t. xiang yuel. 2005. analytical approaches for assessing ecosystem condition and human well-being. pp. 39-71. in: ceballos, g., s. lavorel, g. orians, s. pacala, j. supriatna, and m. young (eds.). millenium ecosystems assessment. vol. 1. island press, washington d.c. 5752010 rivas, avendaño, and quintero: updating peasant competencies to mitigate poverty in the chorti community, copan (honduras) atance, i., i. bardaji, and c. tio. 2001. fundamentos económicos de la multifuncionalidad agraria e intervención pública. santiago de compostela, spain. barrera-bassols, n., j.a. zinc, and e. van ranst. 2006. symbolism, knowledge and management of soil and land resources in indigenous communities: ethnopedology at global, regional and local scale. catena 65, 118-137. bejarano, j.a. 1998. el concepto de lo rural: ¿qué hay de nuevo? rev. nac. agr. 922(23), 17-29. bellows, a.c. and m.w. hamm. 2001. local autonomy and sustainable development: testing import substitution in localizing food systems. agr. hum. val. 18, 271-284. carranza r., a. 2004. palabras de maíz y de barro. editorial gracias, lempira, honduras. cosbey, a., d. murphy, and j. drexhage. 2007. market mechanism for sustainable development: how do they fit in the various post-2012 climate efforts? the development dividend project – phase iii. iissd. winnipeg, canada. doran, j.w., m. sarrantonio, and a. liebig. 1996. soil health and sustainability. adv. agron. 6, 1-45. echeverry, p.r. and m. ribero. 2002. nueva ruralidad: visión del territorio en américa latina y del caribe. editorial iica, san jose, costa rica. gafsi, m., g. nguyen, b. lagagneux, and p. robin. 2006. sustanability and multifuncionality in french farms: analysis of the impelementation of territorial farming contracts. agr. hum. val. 23, 463-475. girard, d. 1976. historia de las civilizaciones antiguas de américa desde sus orígenes. 2nd ed. istmo editions, madrid. jiménez, f. and j. faustino. 2005. experiencias y potencialidades del pago por servicios ambientales en cuencas hidrográficas en américa central. pp. 63-69. in: catie inter-american conferences series. san jose, costa rica. kratochvil, r., m. kaltenecker, and b. freyer. 2003. the ability of organic farming to nourish the austrian people: an empirical study in the region mostvierteleisenwurzen. renew. agr. food syst. 19(1), 47-56. labarthe, p. 2009. extension services and multifunctional agriculture. lessons learnt from the french and dutch context and approaches. j. environ. manage. 90, 193-202. leff, e. 2001. ecología y capital, racionalidad ambiental, democracia participativa, y desarrollo sustentable. 4th ed. siglo xxi editores, mexico, d.f. martínez a., c. 2004. microcredito y pobreza proyecto de desarrolllo de comunidades rurales pobres. editorial universidad simon bolivar, caracas. newson, l. 1992. el costo de la conquista. 2nd ed. editorial guaymuras, tegucigalpa. piñeiro, m. 2002. opciones de inversión en la economía rural. en: desarrollo de las economías rurales en américa latina y el caribe. eds. bid, washington. rist, s. 2004. endogenous development as social learning procces. compas magazine 7, 26-29. roger, e. 1966. elementos del cambio social. ediciones tercer mundo y facultad de sociología, universidad nacional de colombia, bogota. rosa, h., s. kandel, and l. dimas. 2003. compensación por servicios ambientales y comunidades rurales. lecciones de las américas y temas críticos para fortalecer estrategias comunitarias. san salvador. sevilla, e. 2002. la agroecología como propuesta del desarrollo rural sustentable.universidad internacional de andalucía. ediciones mundiprensa, madrid. smith, k. 2004. la finca humana. ediciones guaymuras, tegucigalpa. sinclair, f.l. and d.h. walker. 1998. qualitative knowledge about complex agroecosystems. part 1: a natural language approach to representation. agr. syst. 56, 341-363. sumberg, j., ch. okali, and d. reece. 2003. agriculture research in the face of diversity, local knowledge and the participation imperative: theoretical considerations. agr. syst. 76, 739-753. winkler p. and n. barrera-bassols. 2004. latin american etnopedology: a vision of its past, present and future. agr. hum. val. 21, 139-156. wolf, a.s. 2008. professionalization of agriculture and distributed innovation for multifunctional landscapes and territorial development. agr. hum. val. 25, 203-207. agronomía 22-1 final corregido.indd comparación de las respuestas de cuatro cultivares de mora (rubus sp.) a las variaciones del factor luz* comparision between four blackberry (rubus sp.) cultivars to light variation beatriz elena enciso1 y clemencia gómez2 * adaptado del trabajo presentado por la primera autora para optar el título de ecóloga. facultad de ciencias ambientales y rurales, pontificia universidad javeriana, bogotá. 1 gimnasio la montaña. email: beatriz_enciso@hotmail.com 2 corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), bogotá. e-mail: cgomez@corpoica.org.co fecha de recepción: 26 de febrero de 2004. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2004. resumen: el proceso de domesticación sufrido por la mora (rubus sp.) ha hecho que en la actualidad se encuentren cultivos de mora en una variada gama de condiciones ambientales, sin que se hayan adelantado los estudios básicos tendientes a lograr el uso eficiente de los recursos y la preservación del ambiente. el presente estudio se realizó en la colección de mora de corpoica, ubicada en la granja del sena en manizales. para contribuir al avance del conocimiento en esta especie, se compararon algunas de las respuestas fisiológicas de los cultivares de mora ‘guarne’, ‘san antonio’, ‘sara-3’ y ‘pacho-2’ ante variaciones en la intensidad lumínica. se determinó el punto de compensación de luz y se procedió a establecer diferencias en las respuestas de los cuatro materiales estudiados; además, se indagó si los valores de área foliar y contenido de clorofila total sirven como indicadores de respuestas a las condiciones de luz evaluadas. los resultados obtenidos indican que los cuatro cultivares poseen un punto de compensación de luz diferente y que la fotosíntesis neta presenta variaciones entre los cultivares evaluados, aun cuando éstos se desarrollen bajo las mismas condiciones ambientales generales; así mismo, se estableció que el contenido de clorofila total y el área foliar sirven como indicadores de respuesta a las condiciones evaluadas. palabras clave: fotosíntesis, clorofila, área foliar, radiación, punto de compensación, densidad de flujo de fotones (dff), clorofila. abstract: this paper compares four colombian blackberry cultivars’ (rubus sp.) light compensation points, leaf area, chlorophyll concentration and photosynthetic capacity. time can be saved and efficiency improved by adapting different cultivars to differing luminosity once these parameters have been determined and established. the four cultivars involved were ‘guarne’, ‘san antonio’, ‘sara 3’ and ‘pacho 2’ forming part of corpoica’s blackberry collection at the sena farm in manizales. the results revealed that all four cultivars had different light compensation points. they also showed that net photosynthesis varied amongst cultivars, even when grown in the same environmental conditions and that total chlorophyll and leaf area may be used as indicators of response to the conditions being evaluated. key words: photosynthesis, leaf area, radiation, compensation point, photons flow density (pfd), chlorophyll. agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 46-52 introducción la mora es una de las frutas tradicionales que está en proceso de domesticación, el cual puede facilitarse y acelerarse en la medida en que se avance en el conocimiento de las relaciones entre diversos grupos genéticamente afines y los diferentes nichos ecológicos potenciales para el cultivo. dentro de las adaptaciones que presentan las plantas, son de gran importancia las relacionadas con la intensidad lumínica, pues están conectadas con el enciso y gómez: comparación de las respuestas... 472004 uso eficiente de la energía: ésta es indispensable para crecer, desarrollarse y producir. como establecen salisbury y ross (1994), la luz es un factor esencial para el desarrollo y la producción vegetal, y uno de los menos estudiados en nuestro medio. así mismo, la intensidad lumínica es quizás el factor de mayor variación y juega el papel más prominente en el comportamiento ecofisiológico de las plantas (ulrich, 1997). las respuestas de las plantas a la intensidad lumínica tienen, en principio, dos límites de referencia: el punto de compensación (pcl) y el punto de saturación de luz (psl). el primero es el nivel de intensidad lumínica en el cual la fotosíntesis, medida como consumo de co 2 y la respiración, medida como liberación de co 2 , son iguales. (ulrich, 1997; ricklefs y miller, 2000). este parámetro varía con las diferentes especies y con las condiciones en las cuales se desarrollan las plantas (taiz y zeiger, 1998). de mayor importancia es sin duda alguna la respuesta fotosintética; pues la fotosíntesis es el punto de encuentro entre el mundo físico y el biológico (ricklefs y miller, 2000). de ahí la enorme importancia de la respuesta adaptativa de las plantas a la intensidad lumínica. en la fotosíntesis la energía lumínica proveniente del sol se transforma en energía potencial o química, acumulable en los enlaces covalentes de las moléculas orgánicas. este mecanismo provee a las plantas de los precursores de macromoléculas y de la energía necesarias para construir sus tejidos, crecer y desarrollarse. la tasa fotosintética varía con la concentración de co 2 , la intensidad de la radiación solar, la temperatura, la habilidad de la planta para regular la pérdida de agua y la concentración y disponibilidad de nutrimentos. el metabolismo fotosintético es el proceso fisiológico más importante: de él dependen la productividad primaria y el rendimiento de los cultivos (zelitch, 1982; beadle et al., 1985; boerma y ashley, 1988; citados por el-sharkawy et al., 1993). cada organismo tiene un rango estrecho de condiciones en las cuales se desarrolla mejor y dentro de ese rango, un punto óptimo, sujeto a la selección natural, que le permite funcionar adecuadamente bajo condiciones ambientales específicas (ricklefs y miller, 2000). las plantas cultivadas están expuestas a una amplia fluctuación de condiciones ambientales como son la luz y la temperatura así como, el suministro de agua y nutrimentos, por lo que han aclimatado, su aparato fotosintético, a nivel de la hoja, para ser altamente flexible en estructura y actividad (loomis y amthor, 1999). para establecer la relación entre la fotosíntesis y la adaptación a las variaciones lumínicas de una especie, es importante conocer la relación de éstas con el contenido total de clorofila. las hojas de las plantas contienen varios tipos de pigmentos, en especial clorofilas (verdes) y carotenos (amarillos) capaces de absorber la luz y aprovechar su energía. la clorofila absorbe luz roja y violeta y refleja la verde y la azul (ricklefs y miller, 2000). en colombia se pueden encontrar 44 especies del género rubus, de las cuales 24 están clasificadas y nueve son comestibles. son originarias de la zona andina, donde crecen en climas frío a frío moderado, la mayor parte de las veces en forma silvestre, con un alto índice de cruzamiento natural y de variabilidad entre plantas (cadena et al., 1999). su mayor potencial genético productivo se expresa a altitudes entre 2000 y 2300 m.s.n.m. en este piso térmico es menos afectada por enfermedades, de tal manera que cuando el cultivo se ubica en el piso que le corresponde, es más productivo (erazo, 1988). por las razones expuestas se realizó el presente trabajo con el fin de producir información experimental que permitan identificar algunas respuestas fisiológicas de los diferentes cultivares de mora a variaciones en las condiciones de luz. esa información podrá orientar una posterior zonificación del cultivo, de manera que puedan asignarse los diferentes clones de mora a los sitios donde las condiciones ambientales les son óptimas, con ahorros tanto en lo ecológico como en lo económico. materiales y métodos se escogieron al azar cuatro plantas de cada uno de los cuatro cultivares guarne, san antonio, pacho-2 y sara-3, de la especie rubus de la colección de corpoica ubicada en la granja del sena en manizales. estos cultivares tienen características morfoagronómicas diferentes entre sí y son distantes genéticamente, según el dendograma aportado por cadena et al. (sin publicar). para obtener el punto de compensación de luz se midió la fotosíntesis en plantas expuestas a diferentes intensidades lumínicas: 25%, 47%, 75% y 100% (plena exposición solar). las intensidades mencionadas se buscaron interceptando la luz mediante mallas polisombra referenciadas. las mediciones se hicieron sobre el tercer folíolo agronomía colombiana 48 vol. 22 · no. 1 del último trifolio totalmente expandido, de cada planta empleando el equipo medidor de fotosíntesis li-6200®. se registraron al mismo tiempo los valores de radiación solar, con un radiómetro datalogger® l-1000. las plantas se cubrieron con la malla polisombra, una hora antes de iniciar la medida de la fotosíntesis. con los valores de fotosíntesis y de intensidad lumínica se elaboraron las gráficas correspondientes para encontrar el punto de compensación de luz de cada cultivar. en los mismos trifolios en donde se midió la fotosíntesis, se tomó la concentración de clorofila utilizando el medidor spad-502®, el cual mide directamente clorofila total. realizadas las anteriores medidas se cortó el folíolo empleado para medir su área foliar sobre una hoja de papel milimetrado. cada valor de área foliar se introdujo al medidor li-6200® para el cálculo del valor de la fotosíntesis correspondiente al área de cada hoja. para evaluar la fotosíntesis a través del tiempo, se midió la tasa fotosintética de las plantas de mora a plena exposición solar a los 15, 45, 60 y 75 días posteriores a una poda de mantenimiento. con los valores obtenidos se construyeron las gráficas correspondientes a la fotosíntesis a través del tiempo. se utilizó un diseño de bloques completamente al azar en arreglo factorial de cuatro por cuatro (cuatro cultivares por cuatro niveles de luz en el primer caso y cuatro cultivares por cuatro muestreos en los otros dos), con cuatro repeticiones. los datos obtenidos fueron sometidos a análisis de varianza, prueba de duncan y correlaciones de pearson, empleando el programa statistical analysis system (sas®) (hsiu, 1995). resultados y discusión punto de compensación de luz los puntos de compensación de los cuatro cultivares estudiados (figura 1) se presentan por debajo de los 400 µmoles fotones∙m-2∙s-1. dado que estas plantas tienen varios años de estar establecidas en el lugar de estufigura 1. puntos de compensación de luz para los cuatro cultivares experimentados. dio, se infiere que se han adaptado progresivamente a las condiciones lumínicas que allí imperan. así mismo se ha determinado en otras especies como en glycine max y alocasia macrorrhiza, en las cuales la respuesta de asimilación fotosintética de co 2 está entre 1.000 y 1.500 µmoles fotones∙m-2∙s-1 y de 250 a 500 µmoles fotones∙m-2∙s-1 respectivamente. de esto se puede concluir que especies como estas parecen estar adaptadas para crecer en un rango particular de densidad de flujo de fotones (dff). dentro de este rango cada especie posee la capacidad de aclimatar su aparato fotosintético para crecer bajo un determinado flujo de fotones (seemann, 1989). aun cuando los cuatro cultivares crecen bajo las mismas condiciones ambientales tienen puntos de compensación de luz diferentes. así, san antonio y pacho-2 exhibieron su punto de compensación por debajo de 200 µmoles fotones∙m-2∙s-1, mientras guarne y sara-3 lo hicieron por encima de este valor. pettigrew y meredith (1994) afirman que cuando diferentes genotipos crecen bajo las mismas condiciones ambientales, la información genética de cada uno de ellos influencia sus procesos bioquímicos. fotosíntesis las variaciones de la tasa fotosintética de cada uno los cultivares a través del tiempo se presentan en las figuenciso y gómez: comparación de las respuestas... 492004 ras 2 y 3. para el cultivar guarne en los muestreos de los 15, 45 y 75 días después de la poda de mantenimiento, se registraron la mayoría de los valores de fotosíntesis dentro un rango lumínico entre 300 y 500 µmoles fotones∙m-2∙s-1. durante el muestreo de los 60 días se presentaron radiaciones superiores a 1.500 µmoles fotones∙m-2∙s-1 que probablemente desordenaron el comportamiento fisiológico de este cultivar. esto pude explicarse si se deduce que el cultivar guarne estaría bien adaptado a condiciones lumínicas entre los 300 y 500 µmoles fotones∙m-2∙s-1. para el caso de los valores negativos registrados para este cultivar, es posible que entraran en juego factores ambientales como la poca disponibilidad de agua y la baja humedad, que afectan las tasas fotosintéticas por cierre de estomas. así lo explican el-sharkaway et al. (1990): las hojas reaccionan directamente a cambios en la humedad del aire. sus estomas se cierran rápidamente cuando ésta disminuye lo cual restringe la entrada de co 2 con reducción de la fotosíntesis aparente. el cultivar san antonio (figura 2) mostró un comportamiento más consistente a las variaciones de la radiación, presentándose la mayoría de valores fotosintéticos entre los 250 y los 400 µmoles fotones∙m-2∙s-1. en el muestreo de los 60 días se presentó un caso similar al enunciado anteriormente para guarne. durante los muestreos de los 15 y 45 días se registraron valores negativos que pueden deberse a la limitación causada por un factor ambiental adicional a la radiación lumínica (en este caso la disponibilidad de agua). esta explicación es posible con base en lo afirmado por peng y krieg (1991): “… condiciones figura 2. variación de la fotosíntesis de los cultivares guarne y san antonio a través del tiempo. agronomía colombiana 50 vol. 22 · no. 1 ambientales como la irradiancia, la temperatura del aire, la disponibilidad de agua y nutrientes; pueden tener efectos significativos en la tasa fotosintética por hoja medida en un punto particular del tiempo”. en la figura 3, sara-3 registró valores de irradiancia entre 100 y 1800 µmoles fotones∙m-2∙s-1 y de fotosíntesis desde – 4,5 hasta 9 µmoles co 2 ∙m-2∙h-1, lo cual permite deducir que este material necesita condiciones lumínicas muy específicas para su óptimo funcionamiento y no se encuentra bien adaptado a las condiciones ambientales de esta zona. así lo afirman el-sharkawy et al. (1990): “la capacidad fotosintética de las hojas sólo puede ser completamente expresada en ambientes con condiciones específicas”. los valores negativos, al igual que en los anteriores casos, se pueden deber a déficit de otros factores como agua y temperatura. según lo explican pettigrew y meredith (1994) citando a krieg (1986), la tasa de intercambio de co 2 por hoja está fuertemente influida por las condiciones ambientales. la disminución de la tasa fotosintética puede deberse también, como en los casos anteriores, a factores químicos como las diferencias en la concentración de la ribulosa-1,5-bifosfato carboxilasa (el-sharkawy et al., 1990 citando a payul y yeoh, 1987). el cultivar pacho-2 (figura 3) registró valores entre 10 y 2.000 µmoles fotones∙m-2∙s-1, muy concentrados alrededor de los 200 a 400 µmoles. si se tiene en cuenta que este material exhibe adaptaciones morfológicas tales como hojas pubescentes y muy gruesas, y que a radiaciones superiores a 600 µmoles fotones∙m2∙s-1 registró valores de fotosíntesis figura 3. variación de la fotosíntesis de los cultivares sara 3 y pacho 2 a través del tiempo. enciso y gómez: comparación de las respuestas... 512004 figura 4. variación de los contenidos de clorofila total a través del tiempo. por debajo de los 8 µmoles co 2 ∙m2∙s-1, se puede inferir que este cultivar se encuentra adaptado a condiciones propias de zonas de mayor altitud. este cultivar mostró mayor susceptibilidad a plagas y enfermedades, lo que permite prever que bajo las condiciones actuales apenas si logra sobrevivir. la radiación parece no ser el factor limitante para él. más bien son otros factores como la disponibilidad de nutrientes y el ph del suelo los que limitan su buen desempeño. en términos generales las plantas de los cuatro cultivares que estuvieron sometidas a condiciones ambientales similares, presentaron diferencias en la respuesta a la intensidad lumínica en cada uno de los muestreos. de acuerdo con lo registrado en las gráficas correspondientes a la respuesta fotosintética de cada cultivar, se puede concluir que el mejor adaptado a las condiciones de la granja del sena, manizales es san antonio. clorofila en la tabla 1 y la figura 4 se presentan los valores de clorofila de los cuatro cultivares a través del tiempo. los valores de clorofila difieren a lo largo del tiempo para cada uno de los cultivares. sin embargo, san antonio registró el rango mayor, y sara-3 y pacho2, los menores. se encontró una alta correlación positiva entre la fotosíntesis de los cultivares y la clorofila, indicando que la clorofila total está estrechamente ligada con los aspectos genético de cada uno de los cultivares, lo que puede ser atribuido a la localización de los cloroplastos en las membranas de los tilacoides. dado que los componentes del aparato fotosintético se aclimatan a los cambios de luz, podría pensarse que este es el origen de los cambios de clorofila entre los cultivares (ulrich, 1977). tabla 2. variación del área foliar (cm2) de los cuatro cultivares de mora. cultivar días después de la última poda de mantenimiento 15 c 45 c 60 b 75 a guarne 5,53 b 4,66 b 8,73 b 11,09 b san antonio 8,51 bc 4,72 bc 6,59 bc 12,37 bc sara-3 4,4 c 5,94 c 9,53 c 8,99 c pacho-2 12,17 a 8,56 a 14,63 a 12,26 a valores seguidos por letras diferentes son significativos a nivel del 5% según la prueba de duncan. área foliar las variaciones del área foliar para cada uno de los cultivares a través del tiempo se presentan en la tabla 2. el cultivar pacho 2, mostró la mayor área foliar respecto a los otros cultivares, bajo condiciones óptimas, la luz y la temperatura son los factores del medio ambiente que influyen directamente sobre las tasas de crecimiento foliar. la intensidad de la luz determina la tasa de fotosíntesis y por consiguiente el suministro de asimilados para la hoja, haciendo variar tanto la cantidad de clorofila por hoja, como la expansión foliar (arcila y chaves, 1995); pacho-2 proviene de zonas de mayor altitud, en donde la radiación es de mayor intensidad y es rica en longitudes de onda corta del espectro visible y del ultravioleta, lo cual pudo haber posibilitado la expansión foliar, como es expuesto por boardman (1977). los resultados encontrados en este trabajo, están acordes con lo expresado por bazzaz (1996, citado por tabla 1. contenido de clorofila (mg∙g-1) total para los cuatro cultivares a través del tiempo. cultivar días después de la última poda de mantenimiento 15 b 45 d 60 c 75 a guarne 32.70 c 29.35 c 32.77 c 37.28 c san antonio 44.20 a 31.22 a 36.15 a 42.73 a sara 3 29.20 c 33.11 c 35.60 c 34.14 c pacho 2 36.90 b 31.37 b 33.18 b 33.71 b valores seguidos por letras diferentes son significativos a nivel del 5% según la prueba de duncan. agronomía colombiana 52 vol. 22 · no. 1 valladares, 2000) en el sentido de que la evolución de las plantas a diferentes condiciones ambientales, tal como las variaciones en la intensidad lumínica, conduce a dos alternativas: o bien la especialización a una fracción de la heterogeneidad ambiental, o la adaptación generalizada a un amplio rango ambiental. por lo tanto, los resultados obtenidos indican que los cuatro cultivares evaluados bajo las condiciones agroecológicas del sena en manizales poseen diferentes puntos de compensación de luz; así mismo, los valores de la fotosíntesis a través del tiempo varían entre cultivares: aun cuando éstos crecen bajo las mismas condiciones ambientales generales, los contenidos de clorofila varían entre cultivares y hay diferencias en la forma, tamaño de las hojas y área foliar; ello tiene una influencia directa sobre las tasas fotosintéticas. además, cada uno de los cultivares estudiados se adapta a rangos lumínicos particulares, bajo los cuales expresan todo su potencial fotosintético, y que la variación de las condiciones climáticas y ambientales influencia la disponibilidad de la radiación lumínica y de otros factores indispensables para las plantas; ejerciendo un efecto directo sobre la tasa fotosintética y sobre la medición de ésta. bibliografía anderson, d.; b. meyer y r. bolining. 1966. introducción a la fisiología vegetal. editorial universitaria de buenos aires. pp. 217-234. arcila, j.; b. chaves, b. 1995. desarrollo foliar del cafeto en tres densidades de siembra. revista cenicafé 46, 1-10. boardman, n. 1977. comparative photosynthesis of sun and shade plants. annual review of plant physiology 28, 355-377. cadena, j.; n. rodríguez; g. franco y c. góme. 1999. caracterización del germoplasma de cultivo de mora (rubus glaucus benth) mediante el dna polimórfico aleatoriamente amplificado (rapd´s). sin publicar. el-sharkawy, m. y j. cock. 1990. photosynthesis of cassava (manihot esculenta). experimental agriculture 26, 325-340. el-sharkawy, m.; j. cock; j. lynam; a. hernández y l. cadavid. 1990. relationships between biomass, rootyield and single-leaf photosynthesis in field-grown cassava. field crops research 25, 183-201. el-sharkawy, m.; s. tafur y l. cadavid. 1993. photosynthesis of cassava and its relation to crop productivity. photosinthetica 28(3), 431-438. erazo, b. 1988. el cultivo de la mora en colombia. memorias primer curso nacional de frutales de clima frío. ica, medellín. pp. 31-42. hsiu, y.l. 1995. pc-program for estimating huns non parametric stability statistics. agronomy journal 87, 888-891. loomis, r. y j. amthor. 1999. yield potential, plant assimilatory capacity and metabolic efficiencies. crop science 39, 1584-1596. peng, s. y d. krieg. 1991. single leaf and canopy photosynthesis response to plant age in cotton. agronomy journal 83, 704-708. pettigrew, w. y w. meredith, jr. 1994. leaf gas exchange parameters vary among cotton genotypes. crop science 34, 700-705. ricklefs, r.e. y g.l. miller. 2000. ecology. cuarta edición. editorial freeman y company, usa. salisbury, f. y b. jensen. 1994. botánica. segunda edición. editorial ibero américa s.a., méxico d.f. salisbury, f. y c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamércia, méxico d.f. 759 p. seemann, j. 1989. light adaptation/acclimatation of photosynthesis and the regulation of ribulose 1,5-biphosphate carboxylase activity in sun and shade plants. plant physiology 91, 379-386. taiz, l. y e. zeiger. 1999. plant physiology. segunda edición. editorial sinauer associates publishers, sunderland, massachusetts. pp. 227-238. ulrich, l. 1997. physiological ecology of tropical plants. editorial springer, berlín. pp. 77-100. valladares, f.; j. wright; e. lasso; k. kitajima y r. pearcy. 2000. plastic phenotypic response to light of 16 congeneric shrubs from a panamanian rainforest. ecology 2(81), 1925-1936. received for publication: 11 august, 2010. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 universidad de la amazonia, florencia, caquetá and instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta), universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 instituto amazónico de investigaciones científicas (sinchi) and instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta), universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author. cehernandez@uniamazonia.edu.co agronomía colombiana 30(1), 95-102, 2012 growth and development of the cupuaçu fruit (theobroma grandiflorum [willd. ex spreng.] schum.) in the western colombian amazon crecimiento y desarrollo del fruto de copoazú (theobroma grandiflorum [willd. ex spreng.] schum.) en la amazonia occidental colombiana claudia hernández l.1, 3 and maría soledad hernández g.2 abstract resumen studies of growth and optimal harvest time of cupuaçu are vital to ensure fruit quality and reduce post-harvest losses. this studied looked at growth and fruit development of cupuaçu from fruit set to ripening. the measurements analyzed included diameter (longitudinal and equatorial), fresh and dry weight, color, ph, titratable acidity (ta), total soluble solids (tss) and respiratory rate (rr). three sigmoid states were observed during fruit growth: cell division (s1), maximum growth (s2), which corresponds to cell expansion and growth stabilization and maturation (s3). the time between fruit set and physiological maturity was 117 days. the cupuaçu fruit reached physiological maturity when it showed changes in pulp color (h* = 97.1±1.8°), which coincided with a tss of about 5.7±0.8°brix, which were a good index of maturity along with days after fruit set. the respiration pattern of the cupuaçu fruit was climacteric, with a peak of 156.24±42.5 mg co2 kg-1 h-1 124 days after fruit set. no ethylene was detected before harvest, but was detected in some fruits postharvest. los estudios de crecimiento y momento óptimo de cosecha de copoazú son importantes para garantizar la calidad del fruto y reducir las pérdidas poscosecha. se estudió el crecimiento y desarrollo del fruto de copoazú, desde el cuajado hasta la madurez de consumo. fueron analizados diámetro (longitudinal y ecuatorial), peso fresco y seco, color, ph, acidez titulable (at), sólidos solubles totales (sst) e intensidad respiratoria (ir). fueron reconocidos tres estados tipo sigmoide en el crecimiento del fruto: división celular (e1), máximo crecimiento (e2), el cual corresponde a la expansión celular, y estabilización del crecimiento y maduración (e3). el tiempo transcurrido entre el cuajado del fruto y la madurez fisiológica fue 117 días. el fruto de copoazú alcanzó la madurez fisiológica cuando mostró cambios en el color de la pulpa (h*=97,1±1,8°), que coincidieron con unos sst alrededor de 5,7±0,8°brix, los cuales constituyeron un buen índice de madurez junto con los días después del cuajado del fruto. el patrón respiratorio del fruto de copoazú fue de tipo climatérico, con un pico de 156,24±42,5 mg co2 kg-1 h-1 124 días después del cuajado. no fue detectado etileno antes de la cosecha, pero si fue detectado en algunos frutos en poscosecha. key words: hue angle (h*), maturity index, logistic model, respiratory rate. palabras clave: ángulo hué (h*), índice de madurez, modelo logístico, intensidad respiratoria. introduction the cupuaçu fruit (theobroma grandiflorum [willd. ex spreng.] schum.), family malvaceae (alverson et al., 1999), has a high economic potential due to its agribusiness, shown by its high percentage of acidity and vitamin c in the pulp and high protein and fat content in the seed (carvalho et al., 1999). this species has thick fleshy fruits (ibarra-manríquez and cornejo-tenorio, 2010), with a hard epicarp: woody, green skin, covered with a dusty, ferruginous layer (carvalho et al., 1999). the fruits are usually collected from the ground, as the skin color does not change when ripe (rojas et al., 1998). this practice causes damage due to contamination and rodents. for this reason, studies of growth and optimal harvest time are important to ensure fruit quality and reduce post-harvest losses. fruits of the genus theobroma (cupuaçu and macambo (t. bicolor)) are classified as non-climacteric (carvalho et al., 1999, hernández et al., 2006), however, the postharvest physiology of cupuaçu fruit should be studied further, taking into account chemical, physical and sensory developments during the two days after harvest (carvalho et al., 1999). in the pulp of these fruits at maturation, the ta 96 agron. colomb. 30(1) 2012 decreases, ph and tss increase and color changes (from white to creamy yellow in cupuaçu, and light yellow to dark yellow in maraco) (hernández et al., 2006). in the western colombian amazon (caqueta), there have been no studies of growth and development of cupuaçu and there are no maturity indices. therefore, the objective of this study was to analyze the growth and development of the fruit; set collection parameters for cupuaçu in the western colombian amazon, in order to reduce losses due to inadequate harvests and improve the quality of the products obtained from the fruit. materials and methods the study was conducted on the farm estefania (1°39’49.8” n and 75°36’55.7” w) in florencia (caqueta), western colombian amazon. the environmental conditions were: altitude 332 m, mean annual temperature 25.03°c, 86.1% rh, precipitation 3,623.8 mm and sunshine 1,465.4 h year-1. the ecotype employed corresponds to accession a4 from the c.i. macagual germplasm bank. according to escobar et al. (2009), this ecotype has large oval fruit with a sharp apex and base; the pulp is yellow. the ripe fruit longitudinal diameter varies between 16 and 22 cm (18.7 cm on average), the equatorial diameter ranges from 10.1 to 12.2 cm (mean 10.58 cm) and weighs approximately 1320 g. the 185 recently set fruits were labeled (4.12±0.20 cm in longitudinal diameter and 1.24±0.12 cm in equatorial diameter) from 23 trees on a 4.5 year old plantation and were monitored from fruit set until four days after natural abscission. samples were taken every 2 weeks. the collected fruits were placed in damp newspaper and transported at room temperature in closed plastic bags to the nutrition laboratory, universidad de la amazonia (florencia). the time between collection and the measurements was one hour. three replications were observed separately for longitudinal and equatorial diameter (ld and ed, respectively) measured with a vernier caliper, 0.01 cm precision (model 700-103bpc-600b, general supply corporation, jackson, ma). the fresh weight (fw) was measured with a 0.01 g precision balance (model bc2200c, precision, dietikon, switzerland). the dry weight (dw) was determined by placing each of the components of the fruit in an oven at 70°c until constant weight. the skin color was measured at two opposite points along the fruit equator after brush removal of the ferruginous layer, pulp and seed color were also measured. in all cases, the coordinates l* c* h* were employed with a hunter lab colorimeter miniscan xe plus (illuminant d65, 2° observer). the respiratory rate (rr) of the fruit was determined according to the static method (kader, 2002a) by confining individual fruits for 2.5 h at 27°c and 98,08 kpa. the co2 and ethylene production were measured by gas chromatography using a gas chromatograph (gc) agilent 4890d coupled with an integrator hp 3395/3396. for measurements of co2 and c2h4, the gc was coupled to a thermal conductivity detector (tcd) and a flame ionization detector (fid), respectively. the temperatures of the oven, the injector and the tcd were 30, 50 and 300°c, respectively, for the co2 determinations. for measurement of ethylene production, the corresponding temperatures for the oven, the injector and fid were 30, 50 and 250°c, respectively. the gas flow rates (helium, synthetic air and hydrogen) were 5∙10-7, 5∙10-6 and 8∙10-7 m3 s-1. the column was calibrated with a certified standard of 2% co2 and 4.175∙10-4 mol m-3 ethylene (aga, bogotá, colombia). the total soluble solids (tss) was measured directly from the juice of the pulp of each fruit with a 103 bp portable atago refractometer (atago, japan). subsequently, the same fruit pulp was homogenized, and 5 g were mixed with 30 cm3 of distilled water, the ph of the resulting mixture was measured with a consort c931 electrode electrochemical analyzer (turnhout, belgium) before being brought to a ph of 8.1 with a 0.1 n naoh solution using the titratable acidity method (ta) (mercadosilva et al., 1998). ta was reported in percentage by weight of citric acid and the ratio of tss and ta (maturity ratio (mr)) was tabulated as tss/citric acid (%). the fruit growth traits were fitted to a logistic model: y = a (1) 1 + eb–cd where the coefficient is the maximum reached by the fruit size, b controls the speed of growth, c affects the slope of the growth curve and d is the time in days after fruit set (das). logistic regression models were estimated using analytical software statistix 9.0 (analytical software, 2008) according to garriz et al. (2005) and barrera et al. (2008). the fitness of the logistic model was evaluated using the value of r2 and the mean square residual (garriz et al., 2005). other variables were subjected to anova with time as a factor of growth, previously checking randomness, normality and homoscedasticity using statgraphics ® plus (statgraphics, 2000). means were compared with the multiple ranges tukey test, hsd at 95%. 97hernández l. and hernández g.: growth and development of the cupuaçu fruit (theobroma grandiflorum [willd. ex spreng.] schum.) in the western colombian amazon results fruit growth cupuaçu’s growth conformed to a simple sigmoid curve for the diameters and fresh weight (tab. 1, fig. 1a to 1c). for dry weight, the logistic model achieved a good fit (r2 = 0.93), but did not present a sigmoidal shape. maximum growth was reached about 83 d after fruit set. logistic regression was a good fit for growth traits and low mean square residual (r2≥0.85, p≤0.001). in growth models for fresh and dry weight three states were identified: s1 beginning with fruit set and where there will be a certain number of cell divisions post-set, according to statistical analysis s1 lasts up to 33 d. s2 corresponds to the cell elongation stage; is from 33 to 83 d. and a final step, s3 corresponding to the stabilization step where fruit growth reached its final size at 96 d (fig. 1a through 1c). the natural abscission presented at 139 das. the residual degrees of freedom were 258 for the longitudinal and equatorial diameters, 118 for fresh weight, 65 for dry weight and 25 for dry weight of the epicarp, pulp and seed. the terms were significant (p≤0.001). the model grows slowly in s1 for fw and dw (fig. 1c and 1d), and fast for ld and ed (fig. 1a and 1b). the four morphological variables increased exponentially during the second state (s2) (fig. 1a-1d). the fresh weight (fw) was less constant in s3 (fig. 1c). the longitudinal and equatorial diameters and fresh weight were fitted to a simple sigmoid curve with high correlation coefficients (r2≥0.85) (fig. 1a to 1c and tab. 2) and statistical significance (p≤0.001). color the pulp remained white for s1, s2 and the beginning of s3 (l* = 75.8±2.8, c* = 8.0±0.4, h* = 98.0±1.7°). during s3, the pulp became yellow and intensified the decrease of h * and the increase of c * until day 132 (fig. 2b). during s3, the pulp presented the lowest h * at day 143 (90.4±1.2°); the highest c * (23.0±2.7) was seen at day 140 (fig. 2b). the l* (81.0±1.2) of the pulp was highest at day 124 (fig. 2b). following natural fruit abscission, l* increased significantly (p≤0.01) for the 142 d, then declined until day 143 (fig. 2b). 0 50 100 150 300 350 500 200 250 400 450 0 20 40 60 80 100 120 140 d ry w ei gh t ( g) d 1600 1400 1200 1000 800 600 400 0 200 0 20 40 60 80 100 120 140 fr es h w ei gh t ( g) c 0 2 4 6 8 10 12 14 0 20 40 60 80 100 120 140 eq ua to ri al d ia m et er ( cm ) b 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 100 120 140 lo ng itu di na l d ia m et er ( cm ) a figure 1. longitudinal (a) and equatorial (b) diameters (ld or ed, respectively) and fresh weight (c) and dry weight (d) (fw or dw, respectively) during cupuaçu fruit growth. the solid line indicates the fitted line of the logistic model. bars indicate the standard error (mean ± se, n = 3 fruits). table 1. logistic models adjusted for different variables vs. growth time (days after fruit set) for cupuaçu fruits selected according to mean square. dependent variable y logistic model r2 mean square residual longitudinal diameter (cm) y = 18.5 / ( 1 + e 1.40 0.05·d ) 0.85 0.24 equatorial diameter (cm) y = 10.6 / ( 1 + e 2.64 0.06·d ) 0.93 0.14 fresh weight (g) y = 1143.3 / ( 1 + e 5.29 0.08·d) 0.90 24.2 dry weight (g) y = 522.1 / ( 1 + e 4.55 0.04·d ) 0.93 4.8 dry weight epicarp (g) y = 265.4 / ( 1 + e 3.49 0.03·d ) 0.82 2.5 dry weight pulp (g) y = 251.9 / ( 1 + e 4.69 0.03·d ) 0.90 2.0 dry weight seed (g) y = 105.7 / ( 1 + e 5.42 0.05·d ) 0.86 1.8 98 agron. colomb. 30(1) 2012 th e seed remained a similar color to the pulp for s1, s2 and the beginning of s3 (l* = 86.8±1.2, c* = 13.9±1.5, h* = 87.7±1.0°). during s3, the seed became brown with decreasing h* until day 140 (fig. 2c). in the seed, h* (47.5±0.4°) and l* (42.0±0.01) showed a signifi cant decrease (p≤0.05 and p≤0.01) at day 142, with respect to days 98 and 117 (fig. 2c). th e color of the skin beneath the ferruginous layer became yellower during s3, and more intense and bright with the decrease of h* and the increase of c* and l* at day 124 (fig. 2a). for the skin, h*, l* and c* did not present signifi cant changes in s3 (fig. 2a). respiration th e rr (mg co2 kg-1 h-1) was high (399.37±17.96 mg) in s1 (fig. 3). although the beginning of s2 presented a transient climacteric, the rr decreased to 97.37±3.03 mg (fig. 3). finally, during s3 a peak climacteric appeared (156.24±42.5 mg) at day 124 (fig. 3). th e increase in the climacteric peak was signifi cant (p≤0.05), but did not present a detectable ethylene production before natural fruit abscission. figure 4. respiratory rate and ethylene production of cupuaçu fruit postharvest. bars indicate the standard error (mean ± se, n = 3 fruits). different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). aft er natural fruit abscission, the rr increased from 114.15 to 234.65 mg over four days (fig. 4), and presented parallel detectable emission of ethylene (6.23 to 16.47 l c2h4 kg m-1 h-1) (fig. 4). other quality traits during the climacteric peak (124 das), ta decreased to 2.0±0.2%, then increased to 3.1±0.2% at the end of s3 (fig. figure 2. color changes during cupuaçu fruit development s3 in skin (a) pulp (b), and seeds (c). bars indicate the standard error (mean ± se, n = 3 fruits). different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 90 100 110 120 130 140 l* ó c * 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 90 100 110 120 130 140 l* ó c * 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 90 100 110 120 130 140 l* ó c * time (days after set fruit) h * ( °) a a a a a a a a a a a a a a a a aaaaa a aab ab ab ab ab ab ab b ab ab ab ababab ab ab a abc bc c d cd bcd bcdbcdbcd a bcd ab ab c ab cd a a a a aaa a a a aa a >0 >0 ab ab ab ab ab ab h * ( °) h * ( °) c b a c h l m g c o 2 kg -1 h -1 time (days after set fruit) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 20 40 60 80 100 120 140 s1 s2 s3 a a a c d f bc ab ef ef ef def def figure 3. respiratory rate during cupuaçu fruit growth. the bars indicate standard error (mean ± se, n = 3 fruits). different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05) and the measurements of s3 were compared separately (d, e, f) to identify the climacteric peak. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 50 100 150 200 250 300 138 140 142 144 146 m g c o 2 kg -1 h -1 time (days after set fruit) µµ l c 2 h 4 kg -1 h1 ethylene production respiratory rate a ab a ab ab c d f e cg c 99hernández l. and hernández g.: growth and development of the cupuaçu fruit (theobroma grandiflorum [willd. ex spreng.] schum.) in the western colombian amazon 5a). the ph showed opposite behavior from ta, with a slight increase during the climacteric peak (fig. 5a), no significant changes for either. mr decreased between 98 and 110 das, from 3.5 to 2.1, then increased to 3.1 at the end of s3 (fig. 5b). the tss showed a significant increase (p≤0.05) 139 das from 6.5±1.3 to 10.5±0.6°brix (fig. 5b). after natural abscission, tss and mr increased (10.5±0.6 to 13.7±0.1°brix and 3.3 to 4.9, respectively) over 2 d, and then decreased (fig. 5b). discussion fruit growth the fruit had a single sigmoid growth for 139 d, which coincides with rojas et al. (1998) for caqueta (140 d) and calzavara et al. (1984) for brazil (120-135 d). in contrast, hernández et al. (2006) reported 240 d in guaviare. the difference in development time between northeastern amazon (guaviare) and western amazon (caqueta) could be caused by climatic factors or the existence of genetic diversity (hernández et al., 2007). models for cupuaçu fruit growth, caqueta (tab. 2) differ from those reported by hernández et al., (2006) for guaviare. ld, ed and fw were fitted to a logistic model used for arazá (hernández et al., 2007), amazonian ajis (barrera et al., 2008), abbé fetel pears (garriz et al., 2005), among others. according to barceló et al. (2005), the change in dw and fw in s1 is caused by the increase in cell number, likewise the change in fruit ld and is associated with the 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 90 100 110 120 130 140 ts s ( °b ri x) time (days after set fruit) m at ur ity r at io b tss (%) mr a 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 90 100 110 120 130 140 a ci di ty ( % c itr ic a ci d) tiempo (días desde el cuajado) ph titratable acidity (%) ph a a bcde a a a a aa a a a a a a a a a a aaa aa cdecdecde de e cde abc ab ab a abc abc abc bcbcbcbc c bc a figure 5. titratable acidity (ta; % citrus acidt) and ph (a) and total soluble solids (tss) and maturity ratio (mr) (b) during s3 cupuaçu fruit development. bars indicate the standard error (mean ± se, n = 3 fruits). different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). 100 agron. colomb. 30(1) 2012 cell division process. in the exponential increase in s2, all morphological variables are associated with cell elongation, accumulation of reserve photoassimilates and water, increasing size of the vacuoles and the beginning of the accumulation of organic acids, sugars and other components. during s3, the fruit dimensions and fw stabilized, but dw continued to increase (fig. 1d), associated with increased translocation of assimilates from the leaves. color none of the color components of the skin changed significantly during s3. indicating that the external color of the fruit cannot be used as a harvest index as in breadfruit (artocarpus altilis) (worrell et al., 1998). the pulp color change from white to cream yellow during s3 was also observed by hernández et al. (2006). pulp color changes have been observed in early stages of growth and maturity for other fruits such as maraco (hernández et al., 2006) and arazá (galvis and hernández, 1993). the c* of the pulp increased when h* decreased at 132 d. this color behavior has also performed in sweet pepper cv. domino (tadesse et al., 2002). the change in color of the pulp may be associated with increased synthesis of carotenoids; cupuaçu pulp contains 127.9±4.54 g/100 g (sousa et al., 2011). in most fruits, conversion of chloroplasts to chromoplasts is accompanied by synthesis of one or several kinds of pigments, normally anthocyanins or carotenoids (hobson, 1999; kays and paull, 2004). importantly, different colors may have the same value of chroma (c*) and therefore, this is not an adequate maturity indicator as it is in peppers (lópez and gómez, 2000). respiration the high respiration rate in early s1 is due to a high degradation of substances through oxide reduction reactions, to achieve the necessary energy for the processes of development (growth and differentiation) and cell maintenance (barcelo et al., 2005; wills et al., 1998). the respiratory rate at the beginning of s1 is almost four times lower than that reported by hernández and galvis (1994), who used the dynamic method (kader, 2002a). at the beginning of s2, a transient climacteric was seen, which has been observed in amazonian ajis (barrera et al., 2008) and in previous studies on cupuaçu (hernández et al., 2006) and may suggest a mechanism that triggers metabolic processes after generating changes associated with physiological maturity of the fruit (barrera et al., 2008). climacteric respiration was seen after 124 d (s3) without a detectable production of ethylene. this behavior matches that observed in guava fruit, cherimoya and avocado, where climacteric respiration significantly precedes increased ethylene synthesis (kays and paull, 2004). the climacteric peak observed is 4.5 times lower than that reported by hernández and galvis (1994) for guaviare, which came 180 d after fruit set. that is, the climacteric peak for cupuaçu in caquetá occurred 56 days earlier than in the study on guaviare. this difference is associated with a shorter growth cycle for cupuaçu, caqueta. cupuaçu presents a climacteric behavior, a result that contrasts with previous studies that classified it as nonclimacteric (carvalho et al., 1999, hernández et al., 2006). the climacteric pattern makes it advisable to harvest 117 d after fruit set when the fruit has reached physiological maturity and the respiratory rate is minimal, just before the climacteric peak. however, this parameter must be managed with other, more stable parameters, taking into account the age of the fruit may vary depending on environmental factors and the cultivar. the respiratory model of cupuaçu matches that of the peach, which has similar levels of co2 production in the three stages of growth (seymour et al., 1993). considering the categories proposed by kader (2002b), cupuaçu can be classified as a fruit with an extremely high respiratory rate. however, other fruits have higher respiratory intensities, such as arazá (eugenia stipitata) (hernández et al., 2007) and acerola (malpighia emarginata) (carrington and king, 2002). the climacteric behavior of cupuaçu differs from other fruits of the genus theobroma such as cacao (kader, 2002b; kays and paull, 2004) and maraco (hernández et al., 2006), which are classified as non-climacteric. ethylene production of cupuaçu resembles that of the peach in the late s3 state (≥ 20 ml c2h4 kg-1 h-1) and kiwi fruit during ripening (60-80 ml c2h4 kg-1 h-1) (seymour et al., 1993). given the categories proposed by kader (2002b), cupuaçu can be classified as a fruit with a moderate to high ethylene production rate. the increase in the respiratory rate after abscission may be naturally associated with the processes that are triggered due to the production of ethylene and lead to senescence. according to the categories established by kader (2002b) and taking into account the data of extremely high respiratory rate and high ethylene production, the perishability 101hernández l. and hernández g.: growth and development of the cupuaçu fruit (theobroma grandiflorum [willd. ex spreng.] schum.) in the western colombian amazon of the cupuaçu fruit could be estimated at 2-4 weeks, but studies should be done in this regard. other quality traits the decrease in ta and increased ph during the climacteric peak indicated consumption of organic acids as respiratory substrates. increased ta after this event possibly indicates new synthesis of organic acids or an effect on concentration by reduced fresh weight (fig. 1c). the decline in mr between 98 and 110 d is a result of increased ta and the stable behavior of tss before the climacteric peak, because tss increased significantly only after this point. this behavior for ta differs from that previously observed in cupuaçu and maraco (hernández et al., 2006), where ta decreased at the end of s3. the fluctuation in ta and the stable behavior of tss suggest that acids are used more than sugars for respiration. the increase in tss after the climacteric peak may indicate that this process triggers a conversion mechanism of starch into sugars. the increase in tss and acid at the end of the s3 has also been observed in guava (bulk et al., 1996, mercadosilva et al., 1998) and feijoa (rodríguez et al., 2006). the cupuaçu pulp presented a significant ta and a fairly stable but low ph. according to salisbury and ross (2006), the low ph may be associated with two aspects: 1) high acid contents stored in the vacuole and 2) with the growth of the cells, which requires low ph levels. in general, the increased ph and tss after the natural fruit abscission is due to the respiration process performed to obtain the energy required for metabolic functions; behavior consistent with the results of this study, since as mentioned before, after abscission of the fruit, respiratory intensity of cupuaçu increased (fig. 2c). conclusions in climatic conditions of the western colombian amazon, the cupuaçu fruit reaches physiological maturity 117 days after fruit set. when mr is 2.4. the diameters and the fresh weight exhibited a single sigmoid growth model. the cupuaçu fruit behaved as a climacteric fruit, with a peak of respiratory activity at 156.24±42.5 mg co2 kg-1 h-1, 124 d after fruit set. however, no detectable ethylene emission presented pre-harvest. during s3, the skin color did not change significantly, however, the pulp changed from white to cream yellow, showing that this change can be used as a maturity index. after natural abscission, the cupuaçu fruit decreased all physicochemical variables, rr increased and emission of ethylene slowed, but not in all fruits. the ethylene production levels ranged from 6.23 to 16.47 ml c2h4 kg-1 h-1 over a period of four days. the parameters for cupuaçu harvest in the western colombian amazon may be the days after fruit set (117 d), along with pulp color around h* = 97.1±1.8° and a total soluble solids value of at least 5.7±0.8°brix. acknowledgements thanks to the instituto amazónico de investigaciones científicas-sinchi (amazonian scientific research institute), to asohofrucol and the ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial (ministry of environment, housing and territorial development) for the financial support granted (101-2/06 project). literature cited alverson, w.s., b.a. whitlock, r. nyffeler, c. bayer, and d.a. baum. 1999. phylogeny of the core malvales: evidence from sequence data. amer. j. bot. 89, 1474-1486. analytical software. 2008. statistix for windows versión 9. tallahassee, fl. barceló, j., r. nicolás, b. sabater, and r. sánchez. 2005. fisiología vegetal. ediciones pirámide, madrid. barrera, j.a., m.s. hernández, l.m. melgarejo, o. martínez, and j.p. fernández-trujillo. 2008. physiological behavior and quality traits during fruit growth and ripenning of four amazonic hot pepper accessions. j. sci. food agric. 88, 847-857. bulk, r.e.e., e.f.e. babiker, and a.h.e. tinay. 1996. changes in chemical composition of guava fruits during development and ripening. food chem. 59 (3), 395-399. calzavara, b.g., c.h. müller, and o. kahwage. 1984. fruticultura tropical: o cupuçuzeiro, cultivo, beneficiamento e utilização do fruto. embrapa; cpatu, belém, brazil. carvalho de, j.e.u., c.h. müller, r.l. benchimol, a.k. kate, and r.m. alves. 1999. copoazú [theobroma grandiflorum (willd. ex spreng) shum.]: cultivo y utilización. manual técnico. tratado de cooperación amazónica (tca). secretaría protempore venezuela; fao; embrapa, amazonía oriental, belem, brazil. carrington, c.m.s and r.a.g. king. 2002. fruit development and ripening in barbados cherry, malpighia emarginata dc. sci. hort. 92, 1-7. escobar, c.j., d. criollo, and w. herrera. 2009. copoazú (theobroma grandiflorum, willd. ex spreng schum) variabilidad y manejo del cultivo en el piedemonte amazónico. produmedios, bogota. galvis, a. and m.s. hernández. 1993. análisis del crecimiento del fruto y determinación del momento de cosecha del arazá (eugenia stipitata). revista colombia amazónica 6(2), 107-121. 102 agron. colomb. 30(1) 2012 garriz, p.i., h.l. álvarez, and g.m. colavita. 2005. growth pattern of ‘abbé fetel’ pear fruits. acta hort. 674, 321-327. hernández, m.s. and a. galvis. 1994. análisis de crecimiento del fruto y determinación del momento de cosecha del copoazú. revista colombia amazónica 7(1-2), 157-167. hernández, m.s., j.a. barrera, m.p. carrillo, o. martínez, l.m. melgarejo, j.a. galvis, a.e. casas, and c. bolaños. 2006. crecimiento y desarrollo de los frutos de especies promisorias del género theobroma, bajo condiciones de la amazonía norte colombiana. pp. 107-136. in: melgarejo, l.m., m.s. hernández, j.a. barrera, and m.p. carrillo (eds.). 2006. theobroma. instituto amazónico de investigaciones científicas (sinchi); universidad nacional de colombia; ed. scripto, bogota. hernández, m.s., o. martínez, and j.p. fernández-trujillo. 2007. behavior of arazá (eugenia stipitata mc vaugh) fruit quality traits during growth, development and ripening. sci. hort. 111, 220-227. hobson, g. 1999. maduración del fruto. pp. 463-478. in: azcónbieto, j. and m. talón (eds.). fisiología y bioquímica vegetal. 5th ed. interamericana mc-graw-hill, madrid. ibarra-manríquez, g. and g. cornejo-tenorio. 2010. diversidad de frutos de los árboles del bosque tropical perennifolio de méxico. acta bot. mex. 90, 51-104. kader, a.a. 2002a. methods of gas mixing, sampling and analysis. pp. 145-148. in: kader, a.a. (ed.) postharvest technology of horticultural crops. publ. 3311 university of california, berkeley, ca. kader, a.a. 2002b. postharvest biology and technology: an overview. pp. 39-47. in: kader, a.a. (ed.) postharvest technology of horticultural crops. publ. 3311 university of california, berkeley, ca. kays, s.j. and r.e. paull. 2004. postharvest biology. exon press, athens, ga. lópez, a.f. and p.a. gómez. 2000. developing a ripening index for bell peppers based on color measurements. pp. 48-53. in: artés, f., m.i. gil, and m.a. conesa (eds.). improving postharvest technologies of fruits, vegetables and ornamentals. iifr congress. vol. i. murcia, spain. mercado-silva, e., p. benito-bautista, and m. garcía-velasco de a. 1998. fruit development, harvest index and ripening changes of guavas produced in central mexico. postharv. biol. technol. 13, 143-150. rodríguez, m., h.e. arjona, and h.a. campos. 2006. caracterización fisicoquímica del crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4. agron. colomb. 24(1), 54-61. rojas, s., j. zapata, a. pereira, e. varón, c. cardenas, and f. cadena. 1998. el cultivo de copoazú (theobroma grandiflorum) en el piedemonte amazónico colombiano. 2nd ed. corpoica; fondo amazónico, florencia, colombia. salisbury, f.b. and c.w. ross. 2006. fisiología de las plantas: desarrollo de las plantas y fisiología ambiental. vol. 3. thompson editores spain; paraninfo, madrid. seymour, g.b., j.e. taylory, and g.a. tucker. 1993. biochemistry of fruit ripening. chapman and hall, london. statgraphics plus 5.1. 2000. statistical graphics corp. stsc, rockville, ma. sousa, m.s.b., l.m. vieira, m.j.m. da silva, and a. de lima. 2011. caracterização nutricional e compostos antioxidantes em resíduos de polpas de frutas tropicais. ciênc. agrotec. 35(3), 554-559. tadesse, t., e. hewett, m.a. nichols, and k.j. fisher. 2002. changes in physicochemical attributes of sweet pepper cv. domino during fruit growth and development. sci. hort. 93, 91-103. wills, r., b. glasson, d. graham, and d. joy. 1998. postharvest. an introduction to the physiology and handling of fruit, vegetables and ornamentals. 4th ed. cab, wallingford, uk. worrell, d.b., c.m.s. carringtona, and d.j. huber. 1998. growth, maturation and ripening of breadfruit, artocarpus altilis (park.) fosb. sci. hort. 76, 17-28. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf chamorro et al.: evaluación de diferentes concentraciones de algunos... 47 2007 propagación y cultivo de tejidos evaluación de diferentes concentraciones de algunos reguladores de crecimiento en la multiplicación y enraizamiento in vitro de limonium var. misty blue evaluation of different concentrations of some plant growth regulators on in vitro multiplication and rooting of limonium var. misty blue albeiro hernán chamorro 1 , sonia liceth martínez 2 , john cristhian fernández 3 y teresa mosquera 4 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: albeiro_chamorro@yahoo.es 2 estudiante de ingeniería agronómica, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: slmartinezf@unal.edu.co 3 estudiante de maestría en fisiología de cultivos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jrfernandezl@unal.edu.co 4 profesora asociada, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail:tmosquerav@unal.edu.co resumen: se evaluaron diferentes concentraciones de reguladores de crecimiento en las fases de multiplicación y enraizamiento in vitro de limonium var. misty blue, las cuales son bajas en esta especie. se trabajó con material in vitro donado por la empresa la plazoleta ltda. se evaluaron diferentes tipos y concentraciones de citoquininas (kinetina, kin; 6-bencilaminopurina, bap; y thidiazuron, tdz) en la fase de multiplicación y dos tipos de auxinas (ácido indolacético, aia; y ácido indolbutírico, aib) a diferentes concentraciones en la fase de enraizamiento in vitro. en la fase de multiplicación los mejores resultados fueron obtenidos con el uso del medio de cultivo ms (murashige y skoog, 1962) suplementado con kin o bap a 0,5 mg· l-1 durante un período de cuatro (4) semanas. se encontró que concentraciones altas de las citoquininas evaluadas en este trabajo inducen desdiferenciación celular y reducen la tasa de multiplicación, especialmente el tdz a 0,1 mg· l-1. en la fase de enraizamiento in vitro se obtuvieron buenos resultados manteniendo las plántulas por un período de tres (3) semanas en medio ms (1962) suplementado con aib en concentraciones entre 0,5 y 1,0 mg· l-1, lo cual consiguió un sistema radical adecuado para su posterior endurecimiento. en presencia de aia no se formaron raíces en ninguna de las concentraciones evaluadas. palabras clave: sistema radical, citoquininas, auxinas, thidiazuron. abstract: this research was carried out in order to evaluate the effect of different concentrations of plant growth regulators on in vitro multiplication and rooting of limonium var. misty blue, which are low in this specie. the plant material was provided by la plazoleta ltda company. there were evaluated different types and concentrations of cytokinin (kinetinkin, benzylaminopurine-bap, thydiazuron-tdz) during the multiplication phase, as well as two types of auxins (indolacetic acid-iaa, and indolbutyric acidiba) at different concentrations during the in vitro rooting phase. in the multiplication period, the best results were obtained using the ms (murashige y skoog, 1962) supplemented with 0.5 mg· l-1 kin or bap for a period of four weeks. high concentrations of cytokinins induced cellular dedifferentiation and reduced multiplication rate, especially tdz at 0.1 mg· l-1. in the in vitro rooting phase, there were accomplished remarkable results when plantlets were kept on ms medium supplemented with iba at 0.5 mg· l-1 and 1.0 mg· l-1 for three weeks, obtaining a root system, which was adequate for plant acclimatation. with the iaa, there was no root formation at any of the evaluated concentrations. key words: root system, cytokinin, auxin, thydiazuron. fecha de recepción: 6 de abril de 2005 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 agronomía colombiana 25(1), 47-53, 2007 agron. colomb. 25(1), 2007 48 introducción la industria de la floricultura es una de las más exitosas dentro del sector agropecuario colombiano y constituye una producción destinada a mercados extranjeros, especialmente a los estados unidos. colombia es el segundo exportador mundial de flores frescas cortadas después de holanda y el 86% de la producción tiene lugar en la sabana de bogotá (asocolflores, 2004). la tendencia actual de los mercados extranjeros es la compra de bouquets, mercado que día a día crece como estrategia para aumentar el consumo de flores durante el año (pohmer, 2004). la combinación de especies y colores variados tiene aceptación en el mercado internacional y le da valor agregado al producto final, razón por la cual las empresas floricultoras requieren de varias especies, dentro de la cuales está limonium var. misty blue. el género limonium pertenece a la familia plumbaginaceae y está representado por cerca de 300 especies, de las cuales aproximadamente 20 tienen fines comerciales (barbieri et al., 2000). limonium ‘misty blue’ pertenece a la serie misty, que es un híbrido entre l. latifolium l. bellidifolium; tiene un tallo prácticamente carente de hojas, con lo cual desaparece el olor característico del l. latifolium sin perder la altura y rigidez del l. bellidifolium (lijalad, 1993). el limonium es una flor que se usa sola o en combinación con otras para formar bouquets. tiene gran duración en florero y las flores pasan del estado fresco al estado deshidratado con pequeños cambios en el color (stephen et al., 1986). el uso de la micropropagación permite a los floricultores introducir rápidamente productos nuevos con una serie de ventajas tales como la propagación de material limpio, lo que hace que esta técnica presente grandes posibilidades de uso en la agricultura y, en especial, en la propagación masiva de plantas ornamentales (boon, 1991). así, como en el caso de otras especies ornamentales, la micropropagación de limonium es una herramienta para obtener rápidamente grandes cantidades de material vegetal para el mercado. la estrategia para obtener un producto vegetal in vitro óptimo depende de lograr un sistema que permita la selección de material en campo con excelentes condiciones agronómicas y, posteriormente, desarrollar un protocolo de laboratorio que en cada una de sus fases introducción, multiplicación, enraizamiento y endurecimiento , conduzca a producir material vegetal de excelente calidad sanitaria, genética y fisiológica. en el caso de la propagación de limonium se establecieron inicialmente protocolos de propagación para l. sinuatum (harazy, 1985), posteriormente aparecieron protocolos para algunos híbridos interespecíficos en l. caspia, l. otolepis, l. dumosum (ruffoni y mascarello, 2000). para algunos clones de l. latifolium se han reportado tasas de multiplicación altas con el uso de 1,0 mg· l-1 benciladenina (ba) y reduciendo la concentración de sacarosa a 20 g· l-1 (vitti, 2000 citado por ruffoni y mascarello, 2000). en colombia, la propagación de limonium ‘misty blue’ se hace a partir de la introducción al laboratorio de yemas florales, las cuales pasan por un proceso de desinfección, para luego obtener plántulas que serán la base para la multiplicación. la variedad presenta problemas para la multiplicación in vitro a causa de la utilización de protocolos para otros clones; por ejemplo, las tasas de multiplicación son bajas (1,5 brotes en cuatro semanas), lo que no permite disponer del volumen de plantas deseado en corto tiempo; además, presenta un bajo enraizamiento o en algunos casos no hay formación de raíces. en consecuencia, el objetivo de este trabajo fue evaluar diferentes concentraciones de reguladores de crecimiento en la multiplicación y enraizamiento in vitro de limonium ‘misty blue’. materiales y métodos materiales para esta investigación se trabajó con material in vitro de limonium ‘misty blue’ donadas por la empresa la plazoleta ltda. se utilizaron materiales, reactivos, equipos e instalaciones del laboratorio de biotecnología vegetal de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en bogotá. metodología teniendo en cuenta que limonium ‘misty blue’ presenta baja tasa de multiplicación in vitro se diseñaron ensayos para evaluar el efecto de algunas citoquininas sobre la multiplicación. el material vegetal donado se cultivo en chamorro et al.: evaluación de diferentes concentraciones de algunos... 49 2007 medio sólido ms (murashige y skoog, 1962) durante tres semanas con el propósito de obtener plántulas para las pruebas posteriores. los ensayos para multiplicación y enraizamiento se realizaron en medio ms con adición de 30 g· l-1 de sacarosa, 100 mg· l-1 de inositol y 0,1 mg· l-1 de tiamina, el ph se ajustó a 5,8. las condiciones de cultivo en el cuarto de crecimiento fueron: fotoperiodo de 16 horas con luz blanca fría e intensidad de 4000 lux, temperatura promedio de 20ºc y humedad relativa promedio de 70%. el tiempo de evaluación para cada ciclo de multiplicación fue de cuatro semanas y para el de enraizamiento, tres. efecto de algunas citoquininas en la multiplicación de limonium var. misty blue se utilizó un diseño completamente aleatorio y la variable evaluada fue número de nudos a fin de calcular la tasa de multiplicación. se establecieron diez repeticiones por tratamiento, cada unidad experimental consistió en un frasco de 125 ml con cinco propágulos, para un total de 50 propágulos por tratamiento. la tasa de multiplicación se calculó así: tasa de multiplicación = número de nudos finales (cuatro semanas) / número de nudos iniciales efecto independiente de thidiazuron, benzilaminopurina y kinetina sobre la multiplicación las citoquininas thidiazuron (tdz), benzilaminopurina (bap) y kinetina (kin) han sido reportadas como fuertes inductores de brotes (huetteman y preece, 1993; krikorian, 1995; ruffoni y mascarello, 2000). en este sentido, se evaluaron los reguladores de crecimiento tdz a concentraciones de 0,01, 0,05 y 0,1 mg· l-1, bap a 0,5, 1,0 y 2,0 mg· l-1 y kin a 0,5, 1,0 y 2,0 mg· l-1. con base en información previa de micropropagación habitual de limonium ‘misty blue’ en colombia, se utilizó el tratamiento con bap a 1,0 mg· l-1 como testigo relativo. debido a que a nivel comercial la producción in vitro de limonium ‘misty blue’ no se mantiene de forma constante, los tratamientos se evaluaron por varios ciclos de cultivo para observar su comportamiento en el tiempo como respuesta a los tratamientos planteados. para los ensayos con tdz, bap y kin se realizaron tres subcultivos consecutivos cada cuatro semanas. efecto de la interacción de kinetina y ácido indol-acético sobre la multiplicación con el propósito de evaluar la interacción de una citoquinina con una auxina para promover la formación de nudos y la elongación de propágulos, se evaluó kin a concentraciones de 0,5, 1,0 y 2,0 mg· l-1 en interacción con aia a concentraciones de 0,01 y 0,05 mg· l-1 para un total de seis (6) tratamientos. este ensayo tuvo dos ciclos consecutivos con una duración de cuatro semanas cada uno. efecto independiente de dos auxinas en el enraizamiento se evaluaron los reguladores de crecimiento ácido indolacético (aia) a concentraciones de 0,05, 0,1, 0,5 y 1,0 mg· l-1 y ácido indolbutírico (aib) a concentraciones de 0,5, 1,0, 2,0 y 3,0 mg· l-1. el testigo fue el tratamiento libre de reguladores de crecimiento. se realizaron cinco repeticiones por tratamiento, cada unidad experimental con tres propágulos, para un total de 15 propágulos por tratamiento. el material se incubó en cuarto de crecimiento durante tres semanas. resultados efecto del thidiazuron sobre la brotación con la concentración de 0,01 mg· l-1 de tdz se obtuvo una tasa de multiplicación de 2,6 en un periodo de cuatro semanas siendo la tasa de multiplicación más alta en este regulador (tabla 1). los tratamientos en los cuales se evaluaron concentraciones de 0,05 y 0,1 mg· l-1 presentaron tasas de multiplicación menores que oscilaron entre 1,1 y 1,8. se utilizaron diez (10) réplicas por tratamiento para un total de 50 propágulos por tratamiento. en la tabla 1, los valores de las columnas 6, 7 y 9 son los valores promedio de cada tratamiento y los valores de las columnas 8 y 10 son los promedios acumulados de los ciclos 1-2 y 1-2-3, respectivamente (tabla 1). la concentración más alta de tdz evaluada en este trabajo (0,1 mg· l-1) presentó las tasas de multiplicación más bajas, de 1,5 en el primer ciclo y 1,1 en el tercer ciclo. en esta concentración (0,1 mg· l-1) se observó una fuerte tendencia de los tejidos a la desdiferenciación y a formar callo en la base del propágulo (figura 1a). agron. colomb. 25(1), 2007 50 efecto de la kinetina sobre la multiplicación a medida que aumenta la concentración de kin, la tasa de multiplicación se incrementa (tabla 1) pero el vigor de los brotes disminuye. los brotes que muestran mejor calidad en su forma y tamaño de hoja corresponden al tratamiento con la concentración más baja de kinetina evaluada: 0,5 mg· l-1 (figura 1b). a través del tiempo dentro de este mismo tratamiento no se observó tendencia en el cambio de esta tasa de multiplicación. en concentración de 2,0 mg· l-1 de kin durante los tres ciclos se obtuvo una tasa de multiplicación entre 2,6 y 2,7 de forma constante (tabla 1), no se presentó disminución en la brotación a través del tiempo y el vigor de los brotes también se mantuvo constante. figura 1. efecto de tdz, kin y bap en la multiplicación in vitro de limonium ‘misty blue’: a) 0,1 mg· l-1 tdz; b) 0,5 mg· l-1 kin; c) 0,5 mg· l-1 bap. efecto de la benzilaminopurina sobre la multiplicación en la concentración de 0,5 mg· l-1 de bap se presentó la tasa de multiplicación más alta (tabla 1). en esta concentración la tasa de multiplicación en el primer ciclo fue 2,8, en el segundo 3,1 y en el tercero 2,9. los brotes mostraron buen tamaño de hojas, coloración más verde y brotes mejor formados con respecto a las concentraciones más altas evaluadas de este regulador (figura 1c). al aumentar la concentración de bap disminuyó la tasa de multiplicación (tabla 1) y la calidad. con 2,0 mg· l-1 de bap la tasa de multiplicación es de 1,9 para cada ciclo de cultivo. a través del tiempo dentro de la misma concentración, la tasa de multiplicación se mantiene constante, pero se observa proliferación de brotes pequeños que no llegan a diferenciarse completamente. a b c tabla 1. tasa de multiplicación obtenida con thidiazuron (tdz), 6-bencilaminopurina (bap), kinetina (kin) y ácido indolacético (aia) a diferentes concentraciones en limonium ‘misty blue’. cada ciclo corresponde a un periodo de cuatro semanas. tdz mg · l -1 bap mg · l -1 kinmg · l -1 aiamg · l -1 chamorro et al.: evaluación de diferentes concentraciones de algunos... 51 2007 efecto de la interacción de kinetina y ácido indolacético sobre la multiplicación los tratamiento 12, 14 y 15 obtuvieron tasas de multiplicación promedio de 2,5 (tabla 1) lo que es inferior a los valores obtenidos con las citoquinas evaluadas individualmente. a través del tiempo no hubo variaciones evidentes en la tasa de multiplicación, lo que indica que este material vegetal responde de manera constante a la aplicación exógena de estos dos reguladores. efecto de los ácidos indolbutírico e indolacético en la formación de raíces in vitro el efecto del ácido indolabutírico (aib) sobre el número de raíces fue directamente proporcional a la concentración del regulador (tabla 2). a 0,5 mg· l-1 de aib se observó el desarrollo de 21 raíces en promedio por brote, mientras que a 3 mg· l-1 de aib se desarrollaron 52 raíces promedio por brote, con valores intermedios de 28 y 35 a 1 y 2 mg· l-1, respectivamente. el ácido indolacético (aia) no tuvo efecto sobre el número de raíces. el efecto de aib sobre la longitud de raíces fue inversamente proporcional a la concentración del regulador (tabla 2). a 0,5 mg· l-1 de aib la longitud promedio de las raíces fue de 12 mm, mientras que a 3 mg· l-1 la longitud fue de 3mm, con valores intermedios de 6 y 3 a 1 y 2 mg· l-1 respectivamente. aia no tuvo efecto en la longitud de las raíces. discusión la tasa de multiplicación de brotes se puede optimizar sustancialmente con la adición en el medio nutritivo de concentraciones apropiadas de citoquininas con o sin una auxina (bhojwani y razdan, 1996). las citoquininas generalmente se utilizan en bajas concentraciones para estimular la proliferación de tejidos y en concentraciones más elevadas para desencadenar la neoformación de yemas sobre callos (margara, 1988). las citoquininas más usadas comúnmente son las purinas substituidas (kin y bap), aunque algunas ureas substituidas como el tdz, también tienen actividad como citoquinina, la mayor propiedad de estas citoquininas es estimular la división celular (krikorian, 1995). las citoquininas son capaces de estimular la síntesis de arn y proteínas (weaver, 1982). al parecer, en cultivo de tejidos, las citoquininas actúan incrementando la rapidez de la síntesis de proteínas, algunas de las cuales podrían ser enzimas o proteínas estructurales necesarias para la mitosis (salisbury y ross, 1994). en la presente investigación, se obtuvieron tasas de multiplicación apropiadas para limonium ‘misty blue’, especialmente a 0,5 mg· l-1 de bap y kin en medio ms suplementado con 3% de sacarosa. de manera similar, sydney et al. (2000) observaron los mejores resultados en la multiplicación de limonium latifolium (kuntze) a 0,7 mg· l-1 de bap en medio ms. xiao y kozai, (2006) reportaron que 0,25 mg· l-1 de bap en medio ms sin azúcar, y utilizando un material poroso de soporte (florialite), produjo resultados óptimos y comparables con un medio suplementado con sacarosa 3% y solidificado con agar en la multiplicación de limonium latifolium, lo que sugiere posibles alternativas a los resultados del presente estudio. los valores de la tasa de multiplicación entre tdz (0,01 mg· l-1), kin (0,5 mg· l-1) y bap (0,5 mg· l-1) fueron cercanos, fenómeno que también se observó en limonium cavanillesii (erben) cuya tasa de multiplicación tuvo los valores más altos al utilizar kin (2 a 5 mg· l-1), bap (0,1 mg· l-1) y tdz (5 mg· l-1) sin diferencias significativas entre ellos (amo e ibáñez 1998). sin embargo, los resultados en limonium ‘misty blue’ indican que a través del tiempo hay variación cualitativa en respuesta a tdz y bap y variación cuantitativa en respuesta a tdz. barlow (1987), citado por garcidueñas y ramírez (1993), afirma que en ocasiones diversas hormonas tabla 2. efecto de aib y aia en el enraizamiento in vitro de limonium ‘misty blue’. se utilizaron diez (10) réplicas por tratamiento para un total de 50 propágulos por tratamiento. los datos corresponden al valor promedio en la tercera semana después de la siembra. aib(mg · l -1 ) aia (mg · l -1 ) agron. colomb. 25(1), 2007 52 determinan efectos similares, pero hay momentos del desarrollo en la que sobre sus propiedades comunes cada hormona suscita una respuesta específica. la combinación de aia y kin a las diferentes concentraciones utilizadas en este estudio, presentaron resultados similares e incluso inferiores a los obtenidos con la utilización de citoquininas únicamente. esto sugiere que el balance hormonal de limonium ‘misty blue’ en la fase de multiplicación no hace necesaria la adición de auxinas. en contraste, huang et al. (2000) obtuvieron resultados óptimos en la multiplicación de brotes adventicios de limonium wrightii (hance) ktze con 2 mg· l-1 de ba más 2 mg· l-1 de ana en medio ms suplementado con sacarosa 3%. los resultados obtenidos en esta investigación muestran que las concentraciones más bajas de las citoquininas usadas son más eficientes en la proliferación de brotes en limonium ‘misty blue’; el aumento en la concentración conduce a desdiferenciación de los brotes y pérdida de la calidad. es posible que se acelere el proceso de división celular (mitosis), lo que conduce a la inducción de callo y, por lo tanto, se reduce la tasa de multiplicación como consecuencia de la desdiferenciación. esto es más evidente en tdz (0,1 mg· l-1) que en bap (2 mg· l-1) y kin (2 mg· l-1). según mok et al. (1982) citados por huetteman y preece (1993), el tdz es la más potente de las fenilureas: usado en cultivo de tejidos vegetales tiene alta acción citoquinina con respecto a las citoquininas convencionales como la zeatina (zea), bap y kin. según victor et al. (1999), el modo de acción del tdz puede ser atribuido a la capacidad de inducir acumulación de citoquininas y aumentar la acumulación y traslocación de auxinas dentro de tejidos expuestos a tdz (murch y saxena., 2001). prathanturarug et al. (2003) reportaron que la exposición de explantes a altas concentraciones de citoquininas como kin, bap, 2-ip y tdz disminuye el incremento en la proliferación de brotes en curcuma longa, de manera similar, las más altas concentraciones usadas en el presente estudio, en donde bap y especialmente de tdz produjeron menores tasas de multiplicación, tendencia a desdiferenciación y formación de callosidades. según kim et al. (1997); chand et al. (1999), altos niveles de tdz causan anormalidades o son tóxicos. adicionalmente, otros estudios reportan resultados similares, olivera et al. (2000) quienes trabajaron con kin, ba y tdz en gerbera jamesoni, observaron que los brotes obtenidos con kin presentaron buen aspecto y tamaño, en tanto que, en los tratados con ba y tdz el desarrollo fue menor, además, los tratamientos con tdz indujeron formación de callo y deformación de brotes. el efecto de tdz, sobre los propágulos de limonium ‘misty blue’ que fueron sometidos a varios subcultivos consecutivos, redujo la tasa de multiplicación a través del tiempo. la alta resistencia a la degradación que tiene el tdz por acción de la enzima citoquinina oxidasa (mok et al., 1987 citado por cruz et al., 2003), puede inactivar o limitar las respuestas de las citoquininas (kaminek y armstrog, 1990 citados por cruz et al., 2003), esto sugiere que la acción citoquinina de tdz disminuye con el tiempo lo que se vio reflejado en esta investigación. en el enraizamiento in vitro de limonium ‘misty blue’ se evidenció claramente que la auxina que permite formación de raíces es aib, mientras que aia no induce raíces en este material. la concentración de 3 mg· l-1 de aib indujo un promedio de 52 raíces por brote en un periodo de tres semanas, pero con una longitud de 3 mm en promedio por planta. en contraste, a 0,5 mg· l-1 de aib la longitud promedio de raíces por planta fue de 12 mm con 26 raíces por planta. asociando longitud y número de raíces, las concentraciones posibles de aib para la fase de enraizamiento de limonium ‘misty blue’ oscilan entre 0,5 y 1,0 mg· l-1 lo que garantiza entre 21 y 28 raíces por brote con una longitud entre 6 y 12 mm. estas concentraciones son acordes a las encontradas en investigaciones con plantas cercanas. sydney et al. (2000) determinaron que 1 mg· l-1 de aib es apropiado para la fase de enraizamiento in vitro de limonium latifolium (kuntze) y (huang et al. (2000) reportaron en limonium wrightii (hance) ktze, que el enraizamiento in vitro de brotes adventicios se logró exitosamente con aib a 1,2 mg· l-1. según los resultados obtenidos en esta investigación, para el manejo comercial de la multiplicación in vitro de limonium ‘misty blue’ se recomienda bap o kin a 0,5 mg· l-1 cada una. el bap ofrece una tasa de multiplicación que oscila entre 2,8 y 3,1 y la kin entre 2,2 y 2,3 en un periodo de cuatro semanas. la calidad de los propágulos es mejor con kin que con bap. para el enraizamiento in vitro la mejor opción es utilizar aib en concentraciones entre 0,5 y 1 mg· l-1. con esto se pueden tener brotes de limonium ‘misty blue’ con un sistema radical adecuado para adaptación. chamorro et al.: evaluación de diferentes concentraciones de algunos... 53 2007 agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a la empresa la plazoleta ltda., por la donación del material vegetal para llevar a cabo esta investigación. literatura citada amo, j. y m. ibáñez, 1998. micropropagation of limonium cavanillesii erben, a threatened statice, from inflorescence stems. plant growth regulat. 24, 49–54. asocolflores. estadísticas. 2004. en: http://www.asocolflores. org/info/info.php; consulta: marzo 2005. barbieri, g., s. de pascale, r. paradiso, e. farina, c. dalla guda, c. cervelli y e. scordo. 2000. tecniche di produzione e coltivazione dei limonium ornamentali speciale limonium. flortecnica 5, 89-96. bhojwani, s. y m. razdan. 1996. plant tissue culture: theory and practice, a revised edition. elsevier, ámsterdam. 766 p. boon, h. 1991. escenario global de la floricultura para el año 2000. revista asocolflores 28, 7-9. chand, h. m. pearson y p. lovell. 1999. rapid vegetative multiplication in colocasia esculenta (l) schott (taro). plant cell tissue organ cult. 55, 223–226. cruz, i. a. angarita y t. mosquera. 2003. inducción de embriogénesis somática en alstroemeria spp. agron. colomb. 21(3), 121128. garcidueñas, m. y h. ramírez, 1993. control hormonal del desarrollo de la planta: fisiología, tecnología y experimentación. segunda edición. editorial limusa, méxico d.f. 53 p. harazy, a., b. leshem, a. cohem. 1985. in vitro propagation of statice as an aid breeding. hortscience 20 (3), 361-362. huang, c., m. hsieh, w. hsieh, a. sagare, h. tsay. 2000. in vitro propagation of limonium wrightii (hance) ktze. (plumbaginaceae), an ethnomedicinal plant, from shoot-tip, leaf and inflorescence-node explants. in vitro cell. dev. biol. plant 36, 220-224. huetteman, c. y preece, j. 1993. thidiazuron, a potent cytoquinin for woody plant tissue culture. plant cell tissue organ cult. 33, 105-119. kim, m., h. sommer, b. bongarten y s. merkel. 1997. high frequency induction of adventitious shoots from hypocotyl segments of liquidambar styraciflua l. by thidiazuron. plant cell rpt. 16, 536-540. krikorian, a.d. 1995. hormones in tissue culture and micropropagation. en: plant hormones physiology, biochemistry and molecular biology. kluwer academic publishers. dordrech, boston, london. pp. 774-79. lijalad, c. 1993. limonium. en: hortalizas, flores y plantas ornamentales. ediciones de horticultura 84, pp. 29-35. margara, j. 1988. multiplicación vegetativa y cultivo in vitro. ediciones mundi-prensa. madrid. pp. 27-30, 71-118. murashige, t. y f. skoog, 1962. a revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissues cultures. physiol. plant 15, 473-479. murch, s. y p. saxena. 2001. molecular fate of thidiazuron and its effects on auxin transport in hypocotyls tissues of pelargonium x hortorum bailey. plant growth regulat. 35, 269-275. olivera, v., m. gutiérrez, j. gutiérrez y m. andrade. 2000. cultivo in vitro de gerbera (gerbera jamesonii h. bolus) y su aclimatación en invernadero. bioagro 12(3), 75-80. pohmer, s. 2004. bouquets colombianos conquistan a estados unidos. en: información preferencial flores, (septiembre 14), pp. 6-7. prathanturarug, s., n. soonthornchareonnon, w. chuakul, y. phaidee, b. ruffoni y c. mascarello. 2000. la propagazione dei limonium ornamentali speciale limonium. flortecnica 5, 101110. ruffoni b. y c. mascarello. 2000. germinazione in vivo e in vitro del seme di limonium. flortecnica 5, 28-30. salisbury, f. y c. ross, 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamerica s.a., méxico df. 759 p. stephen, m., r. butcher, j. bicknell, f. seelye y k. borst. 1986. propagation of limonium peregrinum. the international plant propagators society (combined proceedings of annual meetings) 3, 448-450. sydney, c., l. rodrigues y a. kämpf. 2000. in vitro propagation of limonium latifolium kuntze (plümbaginaceae). cienc. rural. 30, 4. victor, j., b. murthy, s. murch, s. krishnaraj y p. saxena. 1999. role of endogenous purine metabolism in thidiazuron induced somatic embryogenesis of peanut (arachis hypogaea l.). plant growth regul. 28, 41-47. weaver, r. 1982. reguladores de crecimiento de las plantas en la agricultura. editorial trillas, méxico d.f. 622 p. xiao, y. y t. kozai, 2006. in vitro multiplication of statice plantlets using sugar-free media. scientia hort. 109, 71-77. received for publication: 26 august, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 advanced center of technology for agriculture (cata), universidad técnica federico santa maría. santiago, (chile). 2 institut für nutzpflanzenwissenschaften und ressourcenshutz, tropischer pflanzenbau. bonn (germany). 3 department of microbiology, pontificia universidad javeriana. bogota (colombia). agronomía colombiana 30(2),274-281, 2012 effect of phosphate solubilizing bacteria and compost on the nutritional characteristics of the oil palm crop (elaeis guineensis jacq.) in casanare, colombia efecto de la adición de bacterias solubilizadoras de fósforo, y compost sobre características nutricionales del cultivo de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) en casanare, colombia anamaría garcía1, jimena angulo1, maría mercedes martínez1, 2, and viviana gutiérrez3 abstract resumen in accordance with interest to include biological practices in fertilization programs for commercially important crops, the effect of a bioinoculant application based on phosphate solubilizing bacteria along with compost was evaluated on oil palm cultivation in the nursery stage and in a definitive area. the five treatments that were evaluated included: (c) compost, (cq) compost and chemical fertilizers 50/50, (ic) compost and inoculant, (iq) chemical fertilizers and inoculant and (icq) inoculant, compost and chemical fertilizers 50/50; as a positive control it was used a plant group fertilized with traditional chemical compounds. organic matter was added at 2% (w/w) at nursery stage and 15 kg/plant in the definitive area. response variables includedagronomic variables were evaluated (total height, height to bifurcation, bulb diameter and number of leaves) and soil physicochemical variables (ph, oxidizable organic carbon (ooc), extractable phosphorus and total boron), measured during 8 months in the nursery area and 6 months in the definitive area. the results showed that the evaluated compost constitutes an alternative for palm fertilization in the definitive area, as source of nutrients that meet crop demand at this stage of the crop, matching the nutritional levels of the control plants (p≥0.005). meanwhile, in the nursery area, chemical fertilization is essential to ensure the quality of the plants during the first stage of growth, since, at this stage, plants require high amount of n, which is not supplied by the compost. finally, it was not possible to demonstrate the promoting effect of the microbial inoculant on plant growth, so it is necessary to complement this research in regard to this product. frente al interés por incluir prácticas biológicas en los programas de fertilización en cultivos de importancia comercial, se propuso evaluar el efecto de la aplicación de un bioinoculante a base de bacterias fosfato solubilizadoras junto con la adición de compost, en un cultivo de palma de aceite en etapa de vivero y en zona definitiva. se evaluaron cinco tratamientos que comprendieron: (c) compost únicamente, (cq) compost con fertilizantes químicos 50/50, (ic) compost con inoculante, (iq) fertilizantes químicos con inoculante e (icq) inoculante, compost y fertilizantes químicos 50/50; como control positivo se usó un grupo de plantas con la fertilización química tradicional. la materia orgánica se adicionó a razón de 2% (p/p) en vivero y 15 kg/planta en zona definitiva. las variables de respuesta incluyeron variables agronómicas (altura total, altura hasta bifurcación, diámetro del bulbo y número de hojas) y fisicoquímicas del suelo (ph, carbono orgánico oxidable (ooc), fósforo extractable y boro total), medidas durante 8 meses en zona de vivero y 6 meses en zona definitiva. los resultados obtenidos demostraron que el compost evaluado constituye una alternativa para la fertilización de palma en zona definitiva, ya que fue una fuente de nutrientes que logró suplir la demanda en esta fase del cultivo, igualando los niveles nutricionales de las plantas del control (p≥0,005). por su parte, en zona de vivero resulta indispensable la fertilización con productos químicos para asegurar la calidad de las plantas desde la primera etapa de crecimiento, dado que en esta fase las plantas demandan una alta cantidad de n, que no pudo abastecer el compost. finalmente, no fue posible evidenciar el efecto estimulador del crecimiento vegetal del inoculante microbiano, por lo que se hace necesario complementar la investigación en relación a éste producto. key words: bio-stimulation, organic fertilizers, chemical fertilizers, agronomic variables. palabras clave: bio-estimulación, fertilización orgánica, fertilizantes químicos, variables agronómicas. introduction recently, the colombian oil palm sector has seen a steady increase in cultivated areas, amounting to 360,000 ha (fedepalma, 2012), although the gap in competition with other countries such as malaysia or indonesia is notable, due to, among other factors, the fact that production costs in colombia are about 190% higher than in malaysia; 275garcía, angulo, martínez, and gutiérrez: effect of phosphate solubilizing bacteria and compost on the nutritional characteristics of the oil palm crop... attributed to inadequate use of inputs which results in nutritional imbalances that affect the growth and yield of oil palm, associated with an inefficient use of the nutrients (weng, 2003; acuña, 2005). palm cultivation includes three phases: pre-nursery, nursery and renewal or definitive area, the site the plants occupy for 20-25 years which can be in new areas (usually with a past use for cattle) or old plantation areas that are renewed with young plants. in the nursery stage, seedlings are grown for 8-10 months, monitoring the conditions of irrigation and nutrition to ensure phenotypic quality, which are then planted in two different areas: new soil called definitive zone or planting and old soil called renewal zone. during the first three years, the demands of n, p, k, b and mg increase and are of great importance for the development of more vigorous and productive plants (corley and tinker, 2003). for this reason, in the nursery stage, monthly applications of chemical fertilizers are carried out along with an initial application of organic matter, while the renewal zone is fertilized with 60% of the amount applied in the nursery, given the lower nutritional requirements of adult plants (corley and tinker, 2003). given this, the use of organic and biological inputs produced from renewable resources could be an alternative for nutritional management in growing oil palm. heriansyah (2010) demonstrated that the addition of organic fertilizers in oil palm cultivation at the nursery stage generated a 15% increase in total dry matter and a 35% increase in yield of mature plants. this response is attributed to the microbiological content of the manure and its effects on nutrient availability, mineralization and pgpr activity (plant growth promoting rhizobacteria), as well as production of phytohormones, enzymes, siderophores, stimulation of biological nitrogen fixation, production of antibiotics and solubilizing of p (hargreaves et al., 2008). however, despite the limitations of phosphorus (p) in acid soils, in colombia, there are no known studies on the effect of beneficial microorganisms such as p solubilizing bacteria with organic material in oil palm plantations. amir et al. (2005), in malaysia, found that the application of growth promoting microorganisms in greenhouse oil palm favors the uptake of n and p. the application of bioinoculants based on phosphate solubilizing microorganisms in colombia has been studied in various crops such as the mangrove and citrullus vulgaris plants (galindo et al., 2006), demonstrating a beneficial effect on plant growth; just as faccini et al. (2007), and martinez and martinez (2007) showed, that the use of these microorganisms in criolla potato (solanum phureja) and sugar cane (saccharum officinarus) generated an increase in plant height, dry matter of tuber roots and leaves, and a greater availability of p and n at the ground level. however, the use of microbial inoculants has not yet been widely adopted as an agricultural practice in different production systems in the country, so it is important to innovate and promote the technology in the colombian agricultural sector, in this case the oil palm sector. the present study aimed to evaluate the addition of a bioinoculant based on phosphate solubilizing bacteria to oil palm (elaeis guineensis jacq.) along with the addition of compost in the nursery stage and renewal area for eight and six months respectively, taking into account physicochemical and agronomic variables. materials and methods the study was conducted on the plantations of palmar de oriente, located in villanueva (casanare, colombia), whose geographical coordinates are x = -166831.06529 and y = 442736.2526 (zone 43, utm: wgs84), at an altitude of 300 m, during october-december 2007 and january-june 2008, during which time there was an average maximum temperature of 38°c, a minimum average of 20°c and a relative humidity of 78%. compost organic matter the organic matter evaluated was a class a mature compost according with ntc 5167/2011, produced under controlled piles, (rodriguez et al., 2007), using vegetal waste from horticultural industry. chemical characteristics included: 36% humidity, oxidizable organic carbon (%co)10.9%, c/n ratio 10, 30.5 cmol kg-1 cec, total n 1.08% and 0.99% total p; in addition, it was verified the absence of phytopathogens that could affect the oil palm crop: fusarium oxysporum, helminthosporium spp. and pestalotia spp. using the plate count technique (iica, 2006). phosphate solubilizing bacteria inoculant (psb) the inoculant applied was a product developed by angulo et al. (2012), which consisted of a mixed inoculant based on five bacterial strains capable of solubilizing inorganic p (is=1.33) and phosphatase activity (up=12.9), with a concentration of 6.0x1011 ufc/ml. experimental design the test was carried out during dry season (november to march) and rainy season (april to june), in two areas of evaluation: nursery and definitive area; using oil palm plants (elaeis guineensis jacq.) tenera variety; 3 months old in the nursery area and a year old in the definitive area. 276 agron. colomb. 30(2) 2012 renewal area and at month 2 and 4 in the nursery stage, in order to verify the nutritional status of the plants; in addition soil analysis determined ph and oxidizable organic c (%) with the wet method (arrieche and pacheco, 1998). statistical analysis the results were analyzed using descriptive statistics with microsoft excel® software and inferential statistics with jmp software for windows, using the shapiro-wilk test to verify the normality of the data, wilcoxon kruskal-wallis test to show differences between treatments and tukeykramer to show which treatments were significantly better. results and discussion analysis of agronomic variables the behavior of the total height and height to bifurcation of the treatments evaluated in the nursery area showed significant differences only in the last sampling time (240 days after the start of the trial); here it was seen that at the end of the study there were significant differences between the control and the other treatments (p≤0.001), with the control being significantly higher than the treatments (fig. 1), indicating that the supply of chemical fertilizer provides a higher quantity of nutrients with respect to the other treatments. on the other hand, treatment c had the lowest values for both variables, showing that the concentration of total nitrogen (n) (1.08%) in the compost did not provide the available n needed to meet the demand of the plants at this stage of development. however, it was evident that treatment c was similar to cq and different from icq (fig. 1), which confirms the synergistic effect of the three assessed factors. this behavior is due to the presence of organic matter which improved physicochemical and microbiological properties of the soil (heargreaves et al., 2008), soil promotes substances (goenadi, 1998; joo et al., 2005), in combination with chemical fertilizers which provide the the experiment was established using a balanced design, taking as factors: the application of microbial inoculant, compost and chemical fertilizer, the latter two with two levels (100 and 50%); which were tested with 5 treatments and 1 control (tab. 1), which corresponded to the conventional nutritional plan implemented in the plantation (100% level). in the experiment, 100 plants were used per treatment both in the nursery and in the field. table 1. description of treatments performed both in the nursery and field. treatment description control 100% fertilization: monthly application of 5.5 g/palm of ammonium phosphate di basic (18-46-00), 26 g/palm of n-p-k compound 06-18-17, 1.25 g/palm sodium borate , 5.5 g/palm magnesium sulfate and 0.12 and 0.4 ml/palm of gibberellic acid and p-k 0-28-6, applied three times during the 8 months of evaluation, in the renewal area, consisted of the semiannual addition of sodium borate in an average concentration of 110 g/palm and a n-p-k-mg mixture with an average ratio of 13-11-24-4. c compost 100% nursery 2% (w/w) manually applied on top of the bag. renewal area: 15 kg/palm applied superficially with coater. cq chemical fertilizer 50% and compost 50% (1% (w/w) for nursery and 7.5 kg/plant. iq 100% chemical fertilization and the addition of the psb inoculant at 500ml/plant with a 1:10 dilution applied with a sprayer. ic 100% compost with the addition of the psb inoculant 500 ml/plant. icq chemical fertilizer 50% and compost 50% and the addition of the psb inoculant 500 ml/plant. every month, for 8 months in the nursery and 6 months in the renewal area, agronomic variables were evaluated such as: total length (cm), number of leaves, length to bifurcation or stem (cm) and the presence or absence of significant nutritional deficiencies in the oil palm according to corley and tinker (2003) with manifestation of signs. in the nursery phase, further assessment included differentiation of leaflets, bulb diameter (cm) and percentage of seedlings suitable for transplant (corley and tinker, 2003). also, in both zones, foliar analysis examined p (%) and b (mg kg-1) concentration in each treatment, at month 0 and 2 in the figure 1. height of plants in the nursery area after eight months of evaluation. a. total height. b. height to bifurcation. treatments with the same letters indicate no significant differences, tukey-kramer test (p≤0.05). a a a a a a 0 50 100 150 200 250 300 control c cq iq ic icq h ei gh t o f p la nt s (c m ) a a a a b a 0 5 10 15 20 25 30 35 40 control c cq iq ic icq h ei gh t o f p la nt s (c m ) 277garcía, angulo, martínez, and gutiérrez: effect of phosphate solubilizing bacteria and compost on the nutritional characteristics of the oil palm crop... available nutrients needed for plant development (havlin et al., 2005). in this integral nutrition system, it is possible to optimize the agricultural productivity. the icq treatment did not exceed the control because it contained only 50% of the nutrient dose required for optimum growth. moreover, unlike evidenced in the nursery, treatments in the renewal area did not differ significantly (p=0.1547), showing a behavior equal to the control for total height over the 6 month evaluation in all treatments (fig. 2a), similar to results reported by rochels (2010), who found that the application of compost does not generate a difference in height in oil palm. for the monthly average number of leaves of plants, both in the nursery area and the renewal area, there were no statistically significant differences between treatments (p=0.105). however, in both areas, was evident that cq and icq treatments had on average of one leaf more than the control (tab. 2), indicating that the compost mixed with half the dose of chemical fertilizer promotes leaf biomass synthesis, which directly affects photosynthetic capacity and thus future yield of the plant (munévar, 1999). compared to technical reports from central america, using palm plants at the end of the nursery stage, those plants have 6 to 8 leaves on average (iica, 2006); the present study achieved a high number of leaves, up to 12 leaves per plant in the ic and icq treatments. the results showed plants with more leaves, that mean a higher photosynthetic rate, and therefore a greater possibility of synthesizing biomass (gómez et al., 2006). the bulb is a sustaining and plant reserve organ whose development is directly related to nutrition, root development and the presence of new leaves, and constitutes a reservoir of nutrients useful for the synthesis of new tissues (munévar, 1999). this parameter in the nursery area showed that the iq treatment and control had values significantly higher (p≤=0.0001) (9.78 and 9.73 cm on average, respectively), compared to the other treatments: c (7.63 cm), cq (7.9 cm), ic (6.9 cm) and icq (8.12 cm) (fig. 3). this result demonstrates that the addition of adequate doses rates of chemical fertilizers supplies the needs of the plant and could promote root development by the bioinoculant action, either by increased p availability and/or phytohormone production. this synergistic effect contributes to the proliferation and elongation of meristematic cells, improving nutrient absorption (joo et al., 2005) as reflected in the diameter of the bulb. with the results, it was possible to conclude that the addition of compost only at this stage of the crop, or mixed with chemicals at a half dose, does not provide nutrients for adequate plant development because the compost does not offer elevated quantities of macro elements such as p and n that are important to the development of roots and this organ (corley and tinker, 2003), but it is important to maintained biological and physical conditions of cropping soils. the selection of plants in nurseries, in order for planting in the definitive of renewal zone is one of the most important agronomical practice because the suitable establishment and subsequent productivity of the definitive zone depend on the vigor characteristics of these plants such as: height, table 2. number of leaves at the end of the test in both areas p≤0.05). treatment zone control c cq iq ic icq field 10±1 11±3 11±2 10±1 9±1 11±2 nursery 9±1 8±1 9±1 10±1 9±2 10±1 conventions: c: compost complete dose; cq: compost and chemical fertilizers at a half dose. iq: chemical fertilizers complete dose and microbial inoculant. ic: compost complete dose and microbial inoculant. icq: compost and chemical fertilizers at a half dose with microbial inoculant. a c b c b c b c b 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 control c cq iq ic icq h ei gh t o f p la nt s (c m ) a a c b c b c b c b 0 5 10 15 20 25 control c cq iq ic icq h ei gh t o f p la nt s (c m ) b figure 2. height of plants in the renewal area after six months of evaluation. a. total height. b. height to bifurcation. treatments with the same letters indicate no significant differences, tukey-kramer test (p≤0.05). 278 agron. colomb. 30(2) 2012 color, number of leaves, leaf differentiation and diameter. it has been established that in nursery a minimum of 80% of the plants must be acceptable, so, a maximum of 20% of the plants have tocould be discarded (corley and tinker, 2003). the percentages of discarded plants in the studied nursery showed higher values in treatments c and ic, passing 20%; only treatments with added fertilizer of 100% (control 15% and iq 20%) maintained the ideal percentage for discarded plants (fig. 4). however, considering that it was observed that the icq treatment had a tendency to improve the agronomic parameters of total height and leaf number as compared to other, it would be highly useful to verify whether said mixture with doses of 100% provides benefits that exceed control standards. soil and foliar analysis when organic residues are incorporated into the soil, the microorganisms usedmineralized organic compounds, so and total content of omorganic matter (and also ooc) slowly decreases over time since after metabolism. a fraction is lost as co2 and the rest becomes as part of the microbial biomass or simple organic and inorganic molecules. therefore the organic matter is eventually exhausted and periodic supply system becomes necessary (hachicha et al., 2008). this behavior are sthe results reported was observed in the present study; it was evident that the tested treatments showed a decrease in the soil cooc at over time, achieve levels similar to those of control treatment for both evaluated areas (fig. 5). when this process of mineralization occurs in very short time periods, as in the case of the present study (2 months), it becomes a negative factor on the compost fertilizer capacity and is related to the low organic c content of the product (hachicha et al., 2008). it should be noted that the mineralization of organic matter was favored in both areas by high temperatures on the plantation (about 38°c on average), and the controlled humidity conditions of the nursery, which also stimulate mineralization process (sylvia et al., 2005). meanwhile, atypical behavior presented in the renewal area, as was to be expected, the treatments with the addition of compost had a higher concentration of organic c, at least at the beginning of the trial, which did not happen in all cases (fig. 5 b). this could be due to the heterogeneous organic matter content of the evaluation area, where independent on soils and not for the evaluated treatments evaluated, there where vegetal residues from old palms and kudzu cover crop (pueraria lobata); therefore there was not possible to demonstrate the effect of compost on the soil figure 3. bulb diameter of plants in the nursery during the last month of the evaluation for the different treatments. treatments with the same letters indicate no significant differences, tukey-kramer test (p≤0.05). figure 4. percentage of plants in the nursery area discarded after six months of evaluation.the maximum limit set at 20% is indicated by the dotted line (corley and tinker, 2003). a b b a b b 0 2 4 6 8 10 12 control c cq iq ic icq b ul b di am et er ( cm ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 control c cq iq ic icq p la nt s di sc ar de d (% ) figure 5. concentration of ooc in soils of the tested treatments. a. nursery area, 2 and 4 months of the evaluation. b. renewal zone 0 and 2 months of the evaluation. 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 control c cq iq ic icq mes 2 mes 4 c on ce nt ra tio n of c o o ( % ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 control c cq iq ic icq c on ce nt ra tio n of c o o ( % ) mes 0 mes 2 a b 279garcía, angulo, martínez, and gutiérrez: effect of phosphate solubilizing bacteria and compost on the nutritional characteristics of the oil palm crop... organic carbon. because the plant residue as kudzu and palms leaved in crops could affect the carbon content in soil and was difficult to demonstrate the behavior of organic c incorporated in compost treatment. moreover in palm cultivation, phosphorus is an essential element for plant growth, and it is necessary to establish a correct fertilization program to maintained crop sustainability (leon, 2004). the application of organic material, in good mineralization conditions, increases total phosphorous and stimulates microbial and enzymatic activity (sylvia et al., 2005). this behavior was evident in the nursery area and the renewal zone, since in all treatments reach increase the p demand by plants, and was reflected in an optimal foliar p concentration, higher than 0.16% (fig. 6) (corley and tinker, 2003), with medium-high p levels in the nursery and medium p levels in the renewal area (fig. 6). on the other hand, boron (b) deficiencies are associated with low organic matter content (<1%), ph and soil texture (fujiwara and tanaka, 2007). in oil palm plantations, b is an element of great importance since it intervenes in the synthesis of sugars and carbohydrates and the metabolism of nucleic acids and proteins. b is also essential to meristematic activity, therefore boron deficiency affects the tips of the leaflets of the leaves, resulting in deformation of the leaves and "fishbone leaf " (espinosa, 2000). organic matter is the largest available source of boron, which is released and becomes available to the plant through the continuous decomposition process; since b does not move through the phloem, it must be available to the root system, whereby the addition of organic matter is necessary (yamada, 2000). thus, environmental conditions such as humidity and aeration define the presence or absence of this micro element (yamada, 2000). therefore, the treatments containing compost in both areas had appropriate results for leaf tissue analysis regarding this element (fig. 8). compost applications in the nursery area provided a medium-high boron level, and although the chemical fertilization presents a high level, it should be noted that the cq treatment provided the greatest amount of boron to the plants, suggesting that chemical fertilization of this element could be decreased or substituted by adding compost, since it is able to meet the b demands of the plants. meanwhile, in the renewal zone, the c and cq treatment presented differences in boron nutrition with respect to the control, because basically the compost improved a higher 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 control c cq iq ic icq fo lia r ph os ph or us ( % ) mes 2 mes 4 a 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 control c cq iq ic icq fo lia r ph os ph or us ( % ) mes 0 mes 2 b figure 6. percentage oftotal foliar phosphorusin the different treatments. a. nursery area. b. renewal area. dotted lines represent high, medium and low from top to bottom ofthe y axis. figure 7. extractable phosphorus soil concentration in the treatments. a. nursery area. b. renewal area. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 control c cq iq ic icq p ho sp ho ru s so il (m g kg -1 ) mes 2 mes 4 a 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 control c cq iq ic icq mes 0 mes 2 p ho sp ho ru s so il (m g kg -1 ) b 280 agron. colomb. 30(2) 2012 amount of boron during the mineralization process (month 2), considering that fertilization with borate sodium in the renewal zone is a less frequent than in the nursery. likewise, it was evidenced the impact of the addition of the inoculant on a decrease in foliar boron due to consumption of the same on the ground for sustaining bacteria. although boron metabolic functions in these organisms is not well studied, it was established that in some bacteria it is involved in the synthesis of secondary metabolites such as bromomycine, tartrolon a and b, phenyl boronic acid and orthoboric acid, which are antimicrobials (ahmed et al., 2007) and therefore, it is possible that the added microorganisms in the inoculant could cause a decline in the acquisition of this element, which was evident in both areas (fig. 8). conclusions under the study conditions, the use of compost as the sole source of fertilizer in the nursery area was not a viable alternative because it cannot supply the n demand of the plants, a key element for vegetative growth at this stage; however, organic fertilization acts as good source of p and micronutrients such as b, and therefore can be used as part of an integrated fertilizer plan involving organic and inorganic sources of nutrients. on the other hand, in the renewal area, compost was a source of nutrients equivalent to the control, indicating that at this stage of the crop, compost is an organic source that gradually delivers nutrients in amounts that meet the demands of the palms in this developmental stage. however, it is important to determine the effect of organic nutrition in the renewal area on crop yield. finally, although a tendency to improve some agronomic parameters was seen with the application of microbial inoculants, it was not possible to determine a direct effect on the crop, so an evaluation of an integrated nutrition plan involving suitable doses of organic matter and chemical fertilizers is recommended, to directly view the effect on root synthesis in the nursery stage. acknowledgements the authors thank palmar de oriente s.a., bioagrícola of llano s.a., msc. adriana matiz, dr. aura marina pedroza phd and msc. maritza lopez, for technical support. the federación internacional de unviersidades catolicas cci-ifcu for financial support. the results shown in this publication are part of the project no 000158-2008 “technician training for the use of organic matter in soils in developing countries”, literature cited acuña, m. 2005. ¿hacia dónde va el sector palmero en colombia? palmas 6 (special issue), 9-22. ahmed, i., a. yokota,and t. fujiguara. 2007. a novel highly boron tolerant bacterium, bacillus boroniphilus sp. nov., isolated from soil, that requires boron for its growth. extremophiles 11, 217-224. amir, h.g., z.h. shamsuddin, m.s. halimi, m. marziah, and m.f. ramlan. 2005. enhancement in nutrient accumulation and growth of oil palm seedlings caused by pgpr under field nursery conditions. commun. soil sci. plant anal. 36, 2059-2066. angulo, j., a. garcía, a. pedroza, m. martínez, and v. gutiérrez. 2012. diseño de un medio para la producción de un co-cultivo de bacterias fosfato solubilizadoras con actividad fosfatasa. univ. sci.17(1), 43-52. arrieche, i., and y. pacheco. 1998. determinación de carbono orgánico en muestras de suelos mediante dos procedimientos analíticos. rev. inst. edaf. fac. agron. univ. central venez. 6 (1-2), 9-13. bernal, f. 2003. el cultivo de la palma de aceite y su beneficio. guía general para el nuevo palmicultor. fedepalma; cenipalma, bogota. chen, y., p. gat, f. frimmel, and g. abbt. 2006. metal binding by humic substances and dissolved organic matter derived from figure 8. total foliar boron concentration in the different treatments. a. nursery area. b. renewal area. dotted lines represent high, medium and low from top to bottom of the y axis. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 control c cq iq ic icq fo lia r bo ro n (m g kg -1 ) mes 0 mes 2 b 0 20 40 60 80 100 120 control c cq iq ic icq mes 2 mes 4 a fo lia r bo ro n (m g kg -1 ) 281garcía, angulo, martínez, and gutiérrez: effect of phosphate solubilizing bacteria and compost on the nutritional characteristics of the oil palm crop... compost. soil and water pollution monitoring, protection and remediation 3(23), 275-297. corley, r., and p. tinker. 2003. the oil palm. 4th ed. black well science, oxford, uk. espinosa, j. 2000. nutrición y fertilización de la palma aceitera. manejo agronómico y nutricional de la palma aceitera. el palmicultor 14, 31-37. faccini, g., p. garzón, m. martínez, and a. varela. 2007. evaluation of the effect of a dual inoculum of phosphate solubilizing bacteria and azotobacter chrococcum in crops creole potato. dev. plant soil sci. 102, 301-308. fedepalma. 2012. la palma de aceite: historia. in: http://portal. fedepalma.org/palma.htm; consulted: march, 2012. galindo, t., j. polanía, j. sánchez, n. moreno, j. vanegas, and g. holguín. 2006. efecto de inoculantes microbianos sobre la promoción de crecimiento de plántulas de mangle y plantas de citrullus vulgaris san andrés isla, colombia. acta biol. colomb. 11(1), 83-97. goenadi, d. 1998. fertilization efficiency of oil palm trought biofertilizer application. pp. 370-376. in: international oil palm conference. bali, indonesia. gómez, f., m. oliva, m. mielke, a. ameida, and h. leite. 2006. photosynthetic irradiance-response in leaves of dwarf coconut palm (cocos nucifera l., aracaceae): comparison of three models. scientia hort. 109, 101-105. hachicha, s, f. sallemi, k. medhioub, r. hachicha, and e. ammar. 2008. quality assessment of composts prepared with olive mil waste water and agricultural wastes. waste mgt. 28, 2593-2603. hargreaves, j., m. ald, and p. warman. 2008. a review of the use of composted municipal solid waste in agriculture. agric. ecos. environ. 123, 1-14. havlin, j., j. beaton, s . tisdale, and w. nelson. 2005. soil fertility and fertilizers. an introduction to nutrient management. pearson prentice hall, upper saddle river, nj. heriansyah, d. 2010. optimizing the use of oil palm by product (efb) as fertilizer supplement for oil palm. in: bw plantation, http://w w w.bwplantation.com/document/optimizing%20 the%20use%20of%20empty%20fruit%20bunch%20(efb). pdf; consulted: march, 2012. iica, inter-american institute for cooperation on agriculture. 2006. cultivo de la palma africana. managua, nicaragua. joo, g., y. kim, j. kim, i. rhee, j. kim, and i. lee. 2005. gibberellinsproducing endogenous gibberellins content promote growth of red peppers. j. microbiol. 43(6), 510-515. león, l. 2004. características, uso y manejo de los fertilizantes para palma de aceite. palmas 25 (special issue, tomo ii), 105-113. martinez, a. and martinez-salgado, m. 2007.effects of phosphatesolunilizing bacteria during the rooting period of sugar cane (saccharum officinarum), venezuela 51-71 variety, on the grower's oasis substrate. in: microbial phosphate solubilizing.  issn: 0 ed:v.102 fasc. p.317 – 323. españa. munévar f. 1999. tecnologías promisorias de manejo de suelos para la palmicultura colombiana. segundo congreso latinoamericano de palma aceitera. canapalma. costa rica. 45-49. perner, h., d. schwarz, and c.bruns 2007. effect of arbuscular mycorrhizal colonization and two levels of compost supply on nutrient uptake and flowering of pelargonium plants. mycorrhiza 17, 469-474. rochels, b. 2010. respuesta de la palma de aceite (elaeis guinensis) a la aplicación de biofertilizantes en pre vivero. ms.c. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. valledupar, colombia. rodríguez, d., a. ruiz, m. martínez, and a. matiz. 2007. uso de un inoculante termofílico en la trasformación de residuos sólidos urbanos (rsu). univ. sci. 12(2), 57-76. sager, r., h. coiner, d. way, g. runion, s. prior, h. allen, r. sicher, and l. ziska. 2009. kudzu (pueraria montana (lour.) merr. variety lobata): a new source of carbohydrate for bioethanol production. biomass and bioenergy 33, 57-61. sanchol, f. and c. cervantes 1997. el uso de plantas de cobertura natural en sistemas de producción de cultivos perennes y anuales en costa rica. agron. costarr. 21(1), 111-120. sylvia, d., j. fuhrmann, m. hartel, and d. zuberer. 2005. principles and applications of soil microbiology. 2nd ed. pearson prentice hall, upper saddle river, nj. tanaka, m. and t. fujiwara. 2007. physiological roles and transport mechanisms of boron: perspectives from plants. eur. j. physiol. 456(4), 671-677. weng, c.k. 2003. mejores prácticas y desarrollo sostenibles de la industria de palma de aceite. palmas 24, 35-52. yamada, t. 2000. boro: ¿se están aplicando las dosis suficientes para el adecuado desarrollo de las plantas? inform. agron. 41, 8-13. 00_preliminares.pdf editorial agronomía colombiana 27(1), 5-6, 2009 la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, hace entrega del primer número del volumen 27 de 2009. a partir de este fascículo incluímos mínimo dos artículos en inglés, con el objetivo de aumentar la visibilidad internacional de la revista agronomía colombiana. también queremos anunciar que, en breve, los artículos completos se podrán ver en cabi full text (http://www.cabi.org/). agradecemos la participación del nuevo integrante en el comité científico de la revista, el investigador antonio a. monteiro del instituto superior de agronomía, universidad técnica de lisboa, portugal. para nuestros autores, lo novedoso son las separatas de sus publicaciones, que constan del artículo empastado con la carátula del número correspondiente. se abarcó una mayor variedad de temas, que cubrieron la totalidad de las secciones de la revista, al igual que un gran porcentaje de trabajos de investigación de instituciones externas a la universidad nacional de colombia. contamos con la presencia de instituciones universitarias de diferentes puntos geográficos del país, como córdoba y cesar, además de la uptc de tunja y el politécnico colombiano jaime isaza cadavid de medellín. así mismo, entidades reconocidas en la investigación agrícola, como el centro de investigación en agricultura tropical (ciat) y la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). para la sección de “fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular”, se exponen los resultados de la producción y el rendimiento de poblaciones segregantes de fríjol voluble mejorados al ataque de antracnosis, y cuya variable más determinante fue vainas por planta. también se estudiaron la germinación y latencia de semillas de agraz o mortiño, planta promisoria para la zona alta de los andes, en la sección de “propagación y cultivo de tejidos”, y se propuso un protocolo de germinación para esta especie. en la sección de “fisiología de cultivos” se continuó con la investigación en fríjol, pero esta vez con el tema de su capacidad de tolerancia a la sequía por un sistema de tubos de pvc. por otro lado, en un estudio interdisciplinario se determinó el efecto de aplicaciones de níquel para la producción de ureasa en semillas de calabaza y con miras a aplicarlo a nivel industrial. siguiendo en la línea de las hortalizas, y con la incidencia de la salinidad sobre el crecimiento de las plantas, se describió en el artículo sobre lechuga su comportamiento fisiológico en las condiciones de la sabana de bogotá. de igual forma, para otra hortaliza, el brócoli, se discriminó el efecto del sombreamiento con coberturas de colores en la etapa de semillero y su incidencia en la producción en campo abierto. con las plantas ornamentales, se estandarizó la vernalización de bulbos de lirio, después del corte de la flor, para mejorar su calidad y producción en la próxima cosecha. en esta misma sección también se determinó el número indispensable de hojas, y qué tanto influye el epicarpio del fruto en el llenado y la producción del racimo de plátano. para concluir la sección, se incluyó un trabajo que muestra el efecto promotor de crecimiento vegetal de trichoderma harzinum en el cultivo de maracuyá, hongo saprofito reconocido en el control de patógenos de suelo. se consideraron dos trabajos en la sección de “protección de cultivos”, uno de los cuales trata del desempeño preventivo y mitigador del acibenzolar-metil en el manejo de la virosis por un potyvirus en tomate de árbol y el efecto tóxico de esta sustancia para la planta. el segundo trabajo realiza una discriminación de la preferencia alimentaria del ácaro depredador balaustium, endémico de la sabana de bogotá y su potencial controlador de especies como trialeurodes vaporariorum, tetranychus urticae y frankliniella occidentales de diferentes edades de estas plagas. el tema incluido en la sección de “fisiología y tecnología de poscosecha” resalta las bondades del choque térmico para el almacenamiento de la pitaya, fruta tropical exportable para la agricultura colombiana. 6 agron. colomb. 27(1) 2009 entre los temas cruciales en el estudio de suelos, están el tipo y la forma de muestreo. por tanto, en la sección de “suelos, fertilización y manejo de aguas” se presenta un estudio acerca de la variación espacial de algunas propiedades físicas y químicas de un suelo de tipo inceptisol del piedemonte llanero a través de herramientas de la geomática y la estadística, en la búsqueda de la distancia óptima en la toma de muestras de estas variables. en nuestra última sección, “economía y desarrollo rural”, se plantea a través de dos publicaciones la alternativa del turismo rural de las cuales una hace una exploración del consumo de este servicio para bogotá y la otra es una revisión de la importancia de esta actividad como alternativa del sector agropecuario. con esto, y con el objetivo de ampliar la difusión de los temas en investigación básica, producción y nuevas alternativas, queremos hacer llegar a nuestros lectores algunos de los trabajos y las estrategias actuales dentro del sector agrícola que se relacionan con vivencias cotidianas, con el fin de abrir puertas para futuros proyectos en el desarrollo de la ciencia y su aplicación a la agronomía colombiana. gerhard fischer director comité editorial agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 176 prospección y evaluación de especies con potencial de follaje para la elaboración de bouquets prospecting and evaluation of promising foliage species to include in bouquets iveth cristina gutiérrez¹, sandra guarín² y luis ernesto rodríguez 3 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ivethguty@latinmail.com 2 ingeniero agrónomo, américaflor s.a., bogotá. e-mail: sandraguarin@amaricaflor.com 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: lerodriguezmo@unal.edu.co fecha de recepción: 2 de febrero de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 resumen: el presente trabajo incluyó labores de documentación, prospección, establecimiento, caracterización y evaluación de especies con potencial de follaje para uso en la industria de flor cortada. la fase de documentación se realizó en el herbario nacional de colombia en donde se identificaron 88 especies; los departamentos de cundinamarca, antioquia, valle del cauca y meta son las zonas con mayor número de especies referenciadas. en la fase de prospección se colectaron 105 especies, de las cuales se logró establecer en invernadero con éxito el 81%. con las especies establecidas se realizaron tres evaluaciones para determinar el comportamiento de los tallos en cuarto frío, la vida en florero y el potencial de mercado. las diferentes evaluaciones señalaron que dianthus caryophyllus (var. espiga), coprosma kikiicu, eucalipto sp. (var. silver dolar), euonymus japonicus l., hedera madeirensis, hedera helix (verde), ligustrum lucidum, fotinia serrulata, protea grandiceps, pyracantha coccinea y rosmarinus oficcinalis son especies con potencial de follaje para su uso en bouquets por presentar tallos largos, erectos, firmes, forma atractiva, follaje denso, colores vistosos, brillo, consistencia en las hojas, buen comportamiento en cuarto frío, duración en florero y aceptación comercial. palabras clave: documentación, establecimiento, cuarto frío, vida en florero, bouquets. abstract: the present research was focused on documentation, prospecting, establishment, and evaluation phases of promising foliage species for their use in the cut flower industry. for such survey, a documentation phase were carried out in the national herbarium of colombia which allowed to identify 88 foliage potentiality species having cundinamarca, antioquia, valle del cauca and meta departments as the zones with major potential species number. in the prospecting phase, 105 species were collected, from which 81% was successfully established in the greenhouse. three evaluations were made in the established species, where cold room behaviour and flower vase-life were evaluated in each one. the evaluations confirmed that dianthus caryophyllus (var. espiga), coprosma kikiicu, eucalipto sp. (var. silver dolar), euonymus japonicus l, hedera madeirensis, hedera helix (green), ligustrum lucidum, fotinia serrulata, protea grandiceps, pyracantha coccinea and rosmarinus oficcinali presented foliage potential for bouquet manufacture having such characteristics as long, straight, and firm stems, attractive shape, dense foliage, flashy colours, brightness and consistency of leaves, cold room behaviour, flower vase shelf-life and commercial approval. key words: documentation, establishment, cold storage, vase-life, bouquets. introducción el sector ornamental representado por las flores de corte, los follajes y las plantas ha mostrado un desarrollo expansivo en las últimas décadas. la producción de arreglos florales de exportación es una de las actividades de mayor importancia económica en la industria agrícola del país, por ser fuente generadora de empleo y divisas. agronomía colombiana 25(1), 176-188, 2007 economía y desarrollo rural gutiérrez et al.: prospección y evaluación de especies con potencial... 177 2007 durante el año 2005 estados unidos fue el principal destino de exportación de flores para colombia en donde el país tiene una participación del 84% del mercado total además del 9% del mercado de la unión europea; ello genera us$906.0 millones en divisas, lo que representa un aumento del 25,8% con respecto a las exportaciones del año 2002. la floricultura colombiana creó además 111.000 empleos directos y 94.000 empleos indirectos (asocolflores, 2006). en los últimos años, los follajes de corte han adquirido importancia comercial como productos complementarios para bouquets y arreglos florales; sin embargo, las estadísticas sobre su producción y exportación son escasas y en ellas pocas veces se discriminan los tipos específicos de follaje. en el año 2002 los follajes constituyeron un 8,5% del total de productos ornamentales de corte exportados en el mundo, con tendencia al ascenso sobre años anteriores (valenzuela, 2004). según la cooperativa de exportadores de el salvador (coexport) a finales de la década de los 80 se inició un acelerado proceso de diversificación y crecimiento en el cual se incrementó la oferta a una amplia variedad de plantas ornamentales, esquejes, plantas terminadas, flores cortadas, follajes de corte, semillas, bulbos y rizomas. nuevos productos que se han abierto paso hacia mercados tan exigentes como los de europa y estados unidos (morena, 2002). en colombia es importante impulsar procesos de innovación y desarrollo de programas de investigación en plantas de follaje que presenten potencial para el uso como plantas ornamentales y/o como complementos para elaborar bouquets, teniendo en cuenta la rápida y creciente demanda que se ha venido dando en los últimos años por este tipo de productos en los diferentes mercados internacionales; se convierte en un renglón con potencial para mejorar la competitividad del sector y promover el desarrollo social del país (hessayon, 1989). la unión europea se considera el mayor consumidor de flores cortadas y follajes, con importaciones superiores al 60% del total de la producción mundial. los principales importadores de follajes frescos en la unión europea son holanda, alemania, bélgica, reino unido y francia, siendo los dos primeros responsables del 85% del total (valenzuela, 2004). en 2002 los principales exportadores o proveedores de follajes, en orden de importancia, fueron: holanda, italia, dinamarca, estados unidos, costa rica, canadá y guatemala. siendo estados unidos, costa rica y guatemala los principales exportadores de follajes tropicales, posición que ocupan debido a su gran producción de helecho cuero (rumora adiantiformis) (valenzuela, 2004). desde hace unos años, el protagonismo de la flor cortada dentro del conjunto del ramo ha ido disminuyendo a favor del acompañamiento o complemento ornamental; éste tiene como objetivo acompañar a la flor cortada para realzar sus cualidades estéticas. así ha progresado de tal manera en valor ornamental y económico que en la actualidad se encuentran casos en los que puede tener mayor preponderancia el follaje que la flor que debe adornar (caldas, 1979). los principios más elementales de la floristería abogan por la combinación de elementos verdes con flores cuando se va a confeccionar un buen ramo. el papel de tales elementos verdes consiste en hacer destacar en lo posible la belleza de las flores constituyentes del ramo, creando el contraste preciso para eso (yuste-molina, 1992). como complementos al ramo floral se conocen los tallos cortados multifloríferos o verdes, que suelen participar en las distintas composiciones floríferas (ramas, cestos, etc.) asumiendo un papel secundario, con el fin de mejorar su carácter decorativo. en algunas plantas, como el crisantemo (multiflor) o el aster, los tallos cortados pueden actuar como flor principal en el ramo o bien como elemento secundario, según el criterio que el florista otorga en su realización. en cualquier caso, los complementos aportan un toque de originalidad, atenúan determinados defectos, rellenan huecos o vacíos, añaden vistosos contrastes, mejoran el colorido, lo que finalmente se traduce en una mejora de la calidad del ramo de flor (bañón et al., 1999). son numerosas las especies que pueden ser empleadas para producir complementos, aunque la gama comercial de éstas es actualmente reducida, ya que el mercado se centra en pocas especies. no obstante, se atraviesa por un período con una alta demanda de varas cortadas como consecuencia de la necesidad de desarrollar nuevas composiciones ornamentales por exigencia del consumidor; de ahí que en los últimos años se estén introduciendo un gran número de nuevas especies (pérez, 1989). como respuesta a esta tendencia la demanda por ramas verdes o follajes cortados que acompañen dichos arreglos se ha incrementado notoriamente; el mercado exige a la vez follajes diferentes, novedosos, que se agron. colomb. 25(1), 2007 178 aparten de lo tradicional, los cuales poco a poco ‘roban’ participación a especies únicas en este segmento como el helecho cuero y el espárrago ornamental o ‘tree fern’ (valenzuela, 2004). las características más importantes de poscosecha de las plantas de follaje son la belleza de las hojas y de toda la planta con relación al tamaño; se deben encontrar libres de daños causados por insectos, ataque de enfermedades, deficiencia de nutrientes, daños físicos y químicos, sistema radical bien formado, hojas y tallos libres de residuos químicos (caldas, 1979). el empaque depende de la especie, el tamaño de la planta, el mercado y el modo de transporte. existen diferentes sistemas de empaque: algunos consisten en envolver las plantas en papel, plástico o fibra, en recipientes pequeños pero largos, de acuerdo a las necesidades de la planta. el sistema de empaque busca prevenir la deshidratación durante el transporte, evitar fricción entre plantas y garantizar su buen estado; algunos requieren divisores o soporte individual para cada planta. con el fin de prevenir daños en tránsito, el almacenamiento en plantas de follaje es muy importante para la conservación del material por períodos relativos de tiempo (maldonado, 2000). por lo anterior, en colombia es importante impulsar procesos de innovación y desarrollo en programas de investigación en plantas de follaje que presenten potencial para el uso como plantas ornamentales y/o como complementos en la elaboración de bouquets. el objetivo de este trabajo fue realizar labores de documentación, prospección y evaluación de especies con potencial de follaje como alternativas para la elaboración de bouquets. materiales y métodos el presente trabajo se realizó en el área de producción de material vegetal del departamento de investigación y desarrollo agrícola (idea) de la empresa américaflor s.a., ubicado en el municipio de funza, occidente de la sabana de bogotá, a 2.545 msnm, con temperatura promedio anual de 14ºc, valores promedios de máxima y mínima anual de 19 y 6ºc respectivamente, precipitación media anual de 750 mm, velocidad media del viento de 1,3 a 1,5 m/seg; radiación de 36,7 cal/ cm2/día y humedad relativa entre 68 y 76%. el trabajo se dividió en las fases de documentación y descripción, prospección, establecimiento y propagación, y evaluación del potencial comercial. fase de documentación y descripción se realizó en el herbario nacional de colombia pertenciente al instituto de ciencias de la universidad nacional de colombia. para la selección de plantas con potencial se tuvo en cuenta inicialmente la consistencia y tipo de follaje, la forma, el tamaño, la apariencia de las hojas, la ausencia de espinas, frutos y producción de látex. para todas las especies preseleccionadas se determinó la ubicación geográfica con el fin de facilitar la posterior prospección del material vegetal. fase de prospección de acuerdo con la fase de documentación se encontró que cundinamarca, antioquia, valle y meta, concentraron la mayor cantidad de especies con potencial. se realizaron colecciones botánicas en zonas del valle del cauca, páramo de chingaza (cundinamarca), tabiotenjo (cundinamarca), zonas escogidas por presentar gran diversidad de especies, facilidad y seguridad para la colecta. adicionalmente, se seleccionaron especies con potencial, establecidas en el jardín botánico ‘josé celestino mutis’ (bogotá), provenientes de diferentes regiones del país. de cada ejemplar se colectaron tallos o ramas, procurando colectar el mayor volumen de material posible, se identificaron y empacaron en papel periódico húmedo evitando daños y deshidratación. posteriormente se llevaron al área de propagación donde se realizó un lavado manual con hipoclorito de sodio al 0,1% para desinfección con el fin de evitar la proliferación de patógenos. fase de establecimiento y propagación para la multiplicación y establecimiento de las especies colectadas se tuvo en cuenta las características de cada material (puntos vegetativos, longitud del tallo, diámetro del tallo, sanidad). se dividieron los tallos buscando la mayor homogeneidad y número de esquejes o estacas posibles. se aplicó como hormona de enraizamiento ácido indolacético (aia) con una concentración de 2.000 ppm. como sustrato de enraizamiento se utilizó escoria estéril. una vez enraizadas las estacas se sembraron en bancos elevados donde se dejaron crecer a libre demanda con el objetivo de obtener tallos largos para realizar la evaluación morfológica, viabilidad en cuarto gutiérrez et al.: prospección y evaluación de especies con potencial... 179 2007 frío y vida en florero. la determinación taxonómica de los ejemplares colectados siguió el sistema integrado de clasificación de plantas con flores de cronquist. fase de evaluación esta última fase se desarrolló mediante tres etapas, a saber: etapa 1. la evaluación preliminar se realizó en el departamento de investigación y desarrollo agrícola (idea). los parámetros evaluados fueron resistencia en almacenamiento (cuarto frío 2 a 4ºc) y vida en florero. un ejemplar presenta buen comportamiento en cuarto frío cuando una vez terminado el tiempo de almacenamiento (ocho días) el follaje mantiene un perfecto estado, es decir, no presenta problemas fitosanitarios, ni decoloración en el follaje, no hay caída de hojas, se conserva la consistencia y brillo del follaje y del tallo. un ejemplar presenta buen comportamiento de vida en florero cuando una vez terminado el tiempo de evaluación (15 días) el material conserva sus características iniciales, es decir, no presenta colapso de tallo, deshidratación, daño por hongos, decoloración, geotropismo ni necrosis. el porcentaje de vida en florero se calculó multiplicando el número total de tallos eliminados cada día por el día de lectura. se sumaron los resultados anteriores para todos los días de lectura y se dividió por el total de tallos evaluados. la evaluación de vida en florero se realizó sobre diez tallos por ejemplar utilizando recipientes con capacidad para un litro, se utilizó agua clorada sin ningún tipo de preservativos tratando de mantener un volumen constante que garantizara una altura de agua con cubrimiento de 15 cm desde la base. esta evaluación se realizó en un cuarto ventilado, a temperatura ambiente y con luz fluorescente blanca. etapa 2. se realizó una segunda evaluación de cuarto frío y vida en florero a las especies que pasaron la evaluación preliminar. los tallos que fueron calificados como buenos por su calidad y duración en florero superior a 15 días pasaron a la etapa de evaluación semi-comercial. para las evaluaciones potencial y semi-comercial se utilizó como solución de hidratación el hipoclorito de sodio al 0,1%; se cortaron 10 tallos con longitud mínima de 50 cm, se retiró el follaje basal (15 cm por encima del punto de corte), se sumergió el material en la solución de hidratación por una hora a temperatura ambiente, se identificaron los tallos con el nombre del producto y la fecha de corte, se empacaron cuidadosamente en una cajas de polipropileno recubiertas con plástico y se almacenaron en cuarto frío hasta el momento del despacho. la evaluación de potencial ornamental como follaje se realizó en la bouquetera caribbean s.a. perteneciente a americaflor s.a., ubicada en bogotá. etapa 3. se realizó una tercera evaluación en cuarto frío y vida en florero. las características del cuarto de evaluación fueron: temperatura entre 18 y 22 ºc, intercambio de aire continuo, luz blanca fluorescente de 250 fc con una duración de 12 horas y una humedad relativa que osciló entre 60 y 70%. se utilizaron floreros con capacidad para un litro, empleando agua clorada y sin ningún tipo de preservativos, con ph de 7,0, un coeficiente eléctrico de 0 a 07 mmhos/cm3 y dureza menor a 40 ppm. la evaluación semi-comercial se realizó en la empresa sunburst farm, encargada del mercadeo en miami (usa). las especies aprobadas en esta evaluación pasaron a un programa de multiplicación en programa de introducción de nuevos cultivares (pinc), donde actualmente se realiza su incremento y evaluación agronómica. resultados y discusión la fase de documentación permitió la selección inicial de 88 especies potencialmente útiles para ser utilizadas como follaje en la elaboración de bouquets. como parámetros para el proceso de selección de las plantas en herbario se tuvo en cuenta el brillo y consistencia del follaje, el tamaño y forma de la hoja, la ausencia de espinas y el impacto visual. se encontró que la distribución geográfica de las especies seleccionadas no fue uniforme, pues la mayor concentración de especies promisorias se presentó en los departamentos de cundinamarca, antioquia, valle y meta. la tabla 1 muestra las 88 especies seleccionadas con potencial de follaje por departamento, elegidas en la consulta de material vegetal en el herbario nacional de colombia, con el fin de facilitar una colecta posterior por parte de otros investigadores. además de los 86 ejemplares colectados en la fase de prospección se incluyeron 19 materiales establecidos en el banco de germoplasma de follajes del departamento de investigación y desarrollo de idea, para un total de 105 materiales en evaluación. en cundinamarca se colectó un 50,47% de la variabilidad obtenida, el 26,4% se colectó entre tabio agron. colomb. 25(1), 2007 180 tabla 1. fase de documentación. especies seleccionadas en herbario con potencial de follaje en la elaboración de bouquets. especie a m a zo n a s a n ti o q ui a a tl á n ti co a ra uc a b o lí va r b o ya cá c a ld a s c a uc a c es a r c un d in a m a rc a c h o có h ui la m a g d a le n a m et a n a ri ñ o n . s a n ta n d er pu tu m a yo q ui n d ío r is a ra ld a sa n ta n d er su cr e to li m a va ll e d el c a uc a v ic h a d a amaranthus spp. x x acalypha hispida x acalypha wilkesiana x x x achatocarpus nitrigans x x x x aspidistra eliator x x x asplenium auritum x asplenium serra x averrhoa carambola x x befaria aestuans x befaria ledifolia x x x befaria mathenvwsii x bomarea acutifolia x x x x x bouganvillea glabra x x calathea colombiana x x calathea ornata x callisia elegans x x campyloneurum fasciale x x x canna aff indica x cavendishia aurantiaca x x cheiroglossa palmata x x x clarisia biflora x x x curculigo scorzonecaefolia x decussocarpus rospigliosii x x x dracaena fragans x epidendrum strobiliferum x x epidendrum xanthinum x x x x x x x x escallonia myrtilloides x x x x x euphorbia caracasana x x x euplassa saxicola x x picus elastica x x x x picus pumila x picus religiosa x picus repens x x x hagenbachia panamensis x hedera helix x x x heliconia psittacorum x x x heliocarpus popayanensis x x x x huperzia reflexa x x x hymenophylium fucoides x ilex aquifolium x x x jacaranda caucana x x x x laurus nobilis x ligustrum japonicum x ligustrum lucidum x x lomariopsis vestita x x machaerium capote x x magnolia grandiflora x x (continúa en la página siguiente)... gutiérrez et al.: prospección y evaluación de especies con potencial... 181 2007 (continuación tabla 1) especie a m a zo n a s a n ti o q ui a a tl á n ti co a ra uc a b o lí va r b o ya cá c a ld a s c a uc a c es a r c un d in a m a rc a c h o có h ui la m a g d a le n a m et a n a ri ñ o n . s a n ta n d er pu tu m a yo q ui n d ío r is a ra ld a sa n ta n d er su cr e to li m a va ll e d el c a uc a v ic h a d a monstera obliqua x myrsine guianensis x x x oreopanax argentatum x x x oreopanax diguense x x oreopanax mutisianus x x orepanax capitatum x x x passiflora coriacea x pedilanthus tithymaloides x x x x peperomia albidiflora x x x peperomia andrei x x peperomia aquabonitensis x peperomia blephariphylla x x x x peperomia clusiifolia x peperomia duendensis x x peperomia pereskiaefolia x x peperomia quadragularis x x x peperomia subestpatulata x peporemia ambiquifolia x x x x philodendron heteresium x phyllantus acuminatus x x x x x phyllantus adenophyllus x x phyllantus duidae x x x x x x phyllantus madeirensis x x x phyllantus majus x x x x x x x phyllantus niruri x pleopeltis leucospora x x pleopeltis macrocarpa x x x x x podocarpus oleifolius x x x x x x x x polypodium caceressi x polypodium laevigatum x samanea saman x x x x x x sapium poeppigii x sapium verum x x schiekia orinocensi x selaginella laeucheana x x x x sphaeradenia laucheana x sphaeradenia pterostigma x x x x x weinmania parvifoliolata x x x x x x weinmania pubescens x x x weinmania tomentosa x x x x xiphidium caeruleum x total 3 22 1 1 4 12 5 13 4 51 9 11 6 14 10 8 3 5 11 7 2 9 22 2 porcentaje (%) 3.4 2.5 1.1 1.1 4.6 13.6 5.7 14.7 4.6 57.9 10.2 12.5 6.8 15.9 11.4 9.1 3.4 5.7 12.5 7.9 2.3 10.2 2.5 2.3 agron. colomb. 25(1), 2007 182 y tenjo, el 26,4% en el páramo de chingaza, 15,1% en los alrededores de bogotá y un 17% correspondió a materiales establecidos en el departamentote investigación agrícola de idea; así mismo, un 15,1% procedió de materiales establecidos en el jardín botánico de bogotá. en el valle del cauca se colectó un 31,42% del total, correspondiendo a palmira un 60,6%, a tulúa un 21,2% y a buga un 18,11%. debido a que se visitaron pocas zonas por seguridad y por costos, se destaca que de las 88 especies seleccionadas en la fase de documentación realizada en el herbario nacional de colombia, sólo se colectaron ejemplares de las especies: hedera helix l., oreopanax argentatum, jacaranda caucana, weinmania tomentosa, dracaena fragans, ficus elastica, ligustrum lucidum, podocarpus oleifolius, pleopeltis leucospora y pleopeltis macrocarpa. en la tabla 2 se presentan las especies colectadas en la fase de prospección, las cuales se encuentran ordenadas alfabéticamente y por departamento, indicando el lugar de colecta. en la fase de establecimiento y propagación se realizó la identificación de las especies colectadas, de las cuales 61 ejemplares se lleavron hasta taxón de especie, 41 hasta el de familia y tres indeterminadas. de las 105 especies colectadas, 21 no se lograron establecer o por falta de conocimiento sobre su propagación o por mala adaptación de la especie debido a cambios de sus condiciones naturales; entre estas se encuentran: acacia melanoxylon, cavendishia cordifolia, centronia eximia, clusia multiflora, drymis granadiensis, ericaceae, escallonia mirtylloides, escallonia paniculata, eucalyptus spp., ficus spp, gaultheria sclerophylla, macrocarpea glabra, miconia squamulosa, myrcianthes leucoxyla, myrica pubescens, ocothea calophylla, oreopanax argentatum, pleopeltis macrocarpa, weinmania bogotense, weinmania tomentosa y xilosma spiculiferum. las especies conocidas como cinta (polygonacea), muelenbeckia spp., dracaena fragans, dracaena marginalis, dracaena sanderiana, elaphoglosum funckiii, elaphoglosum huacsaro, epidendrum strobiliferum, heliconia spp., macleana rupestres, orquídea spp., polypodium punctatum y sansevieria spp. no fueron evaluadas debido a que presentaron un crecimiento lento en la producción de tallos comerciales (mayor a 35 semanas), lo que se consideró como una desventaja pues no es rentable este tipo de materiales por el tiempo requerido para su multiplicación. las especies codiaeum variegatum, coleus spp., coleus variegata, commelina spp., hebe, hierba flor blanca, hipoxis spp., té amarillo y té rojo no se evaluaron porque no gustaron en la bouquetera por presentar hojas de consistencia frágil y delicada, presencia látex y tallos cortos. las especies citruss spp., eugenia spp., gaultheria shallon, hypericum spp., peperomia spp. y lyli grass quedaron en proceso de crecimiento, debido a que la prospección se realizó a finales del estudio. para la fase de evaluación preliminar se contó con 57 especies, las cuales se presentan en la tabla 3. en la evaluación preliminar se descartaron 17 especies. la principal causa de eliminación fue por deshidratación y marchitez de las hojas (35,7%), colapso del tallo (17,9%), escisión de hojas (10,7%), decoloración (10,7%), quemazón en las puntas de las hojas (10,7%), necrosis en hojas apicales (3,57%), tallos cortos (3,57%), presencia de espinas (3,57%) y entorchamiento de las hojas (3,57%) (tabla 4). en la evaluación por potencial de follaje, la principal causa de eliminación fue por deshidratación y marchitez de las hojas, con un porcentaje de 44%, seguido por 24% por marchitez en las puntas de las hojas, 16% por colapso de tallo, 8% por cambio de color (amarillamiento), 4% por senescencia en hojas apicales y 4% por pérdida de brillo en las hojas. en la tabla 5 se muestran las especies y las causas de eliminación. finalmente y de acuerdo a los resultados de la evaluación potencial, 14 especies continuaron en evaluación semi-comercial, la cual consistió en una tercera evaluación de cuarto frío y vida en florero, esta se realizó en la comercializadora sunburst farm (tabla 6). las siete especies restantes se mantienen en reserva debido a que en el momento no son interesantes para el mercado de follajes. cordelyne terminalis l. y cordelyne rubra hugel, porque son de hoja única y en el momento se buscan plantas con un tamaño de hoja pequeña, que la rama sea compacta para que llene y adorne el bouquet; rhumora adiantiformis, hypericum spp. y weigella spp. porque su producción presenta mejor comportamiento en otras zonas del país específicamente en zonas cálidas, saliéndose del contexto del trabajo. en la tabla 6, se ilustran las especies en evaluación semi-comercial, con sus características principales. gutiérrez et al.: prospección y evaluación de especies con potencial... 183 2007 tabla 2. fase de prospección: listado de especies colectadas. especie lugar de colecta departamento acacia melanoxylon carretera tabio-tenjo cundinamarca ageratum conyzoides páramo de chingaza cundinamarca bacharis bogotensis páramo de chingaza cundinamarca bacharis microphylla jardín botánico bogotá cundinamarca buxus sempervirens jardín botánico bogotá cundinamarca cavendishia cordifolia carretera tabio-tenjo cundinamarca centronia eximia nand (ex char) carretera tabio-tenjo cundinamarca cissus antarctica funzafinca idea cundinamarca cissus rhombifolia vahl funzafinca idea cundinamarca clidemia minutiflora cogn carretera tabio-tenjo cundinamarca clusia multiflora páramo de chingaza cundinamarca cordyline terminalis l. kunth funzafinca idea cundinamarca cordyline rubra hugel funzafinca idea cundinamarca coprosma kirkiicu jardín botánico bogotá cundinamarca dianthus caryophillus l funzafinca idea cundinamarca drymis granadiensis páramo de chingaza cundinamarca elaphoglosum funckiii carretera tabio-tenjo cundinamarca ericace spp. páramo de chingaza cundinamarca escallonia macrantha jardín botánico bogotá cundinamarca escallonia mirtylloides páramo de chingaza cundinamarca escallonia paniculada jardín botánico bogotá cundinamarca espino spp. carretera tabio-tenjo cundinamarca eucalypto pomaroso funzafinca idea cundinamarca eucalyptus spp. carretera tabio-tenjo cundinamarca eucalyptus cinerea (silver dollar) compra a proveedor cundinamarca eugenia spp. bogotácentro cundinamarca euphorbia lathyrus funzafinca idea cundinamarca evonymus fortunei jardín botánico bogotá cundinamarca euvonymus japonica l. jardín botánico bogotá cundinamarca ficus spp bogotácentro cundinamarca foeniculum vulgare mill funzafinca santa lucia cundinamarca gaultheria sclerophylla carretera tabio-tenjo cundinamarca gaultheria shallon funzafinca idea cundinamarca hebe spp. bogotá -finca santa lucia cundinamarca hedera helix l. (flor amarilla) bogotácorferias cundinamarca hedera helix l. (varel) carretera tabio-tenjo cundinamarca hedera helix l. (variegada) funza cundinamarca hedera helix l.(verde) funza cundinamarca hedera helix l. (verel) bogotácorferias cundinamarca hedera maderensis k.koch carretera tabio-tenjo cundinamarca hortensia var02-schone funzafinca idea cundinamarca hortensia var03-rosita funzafinca idea cundinamarca hypericum spp. funzafinca idea cundinamarca hypericum spp. bogotáuniv nacional cundinamarca ipomea alba l. carretera tabio-tenjo cundinamarca laurel australiano funzafinca idea cundinamarca ligustrum lucidum (amarillo) funza cundinamarca ligustrum lucidum (verde) funza cundinamarca lily grass funzafinca idea cundinamarca macleana rupestris páramo de chingaza cundinamarca macrocarpea glabra páramo de chingaza cundinamarca miconia squamulosa páramo de chingaza cundinamarca (continúa en la columna siguiente)... especie lugar de colecta departamento myrcianthes leucoxyla carretera tabio-tenjo cundinamarca myrica pubescens páramo de chingaza cundinamarca monnina spp. páramo de chingaza cundinamarca myrtus communis l jardín botánico bogotá cundinamarca ocothea calophylla páramo de chingaza cundinamarca oreopanax argentatum páramo de chingaza cundinamarca photynia serrulata funzafinca idea cundinamarca pleopeltis macrocarpa carretera tabio-tenjo cundinamarca protea grandiceps tratt funzafinca santa lucia cundinamarca ptiveria alliaceau bogotáuniv javeriana cundinamarca pyracantha coccinea funzafinca idea cundinamarca rhumora adiantiformis funzafinca idea cundinamarca rosmarinus oficcinalis funzafinca idea cundinamarca salix vimminalis carretera tabio-tenjo cundinamarca salvia microphylla hbk funzafinca santa lucia cundinamarca trachelium spp. funzafinca idea cundinamarca verde 2. indeterminado páramo de chingaza cundinamarca verde 3. indeterminado funza cundinamarca weigella spp. funzafinca idea cundinamarca weinmania bogotense bogotácerro guadalupe cundinamarca weinmania tomentosa bogotácerro guadalupe cundinamarca cestrum nocturnum palmira valle del cauca cinta (polygonacea) tuluá valle del cauca citruss spp. palmira valle del cauca clerodendrum spp. buga valle del cauca codiaeum variegatum palmira valle del cauca coffea arabica palmira valle del cauca coleus spp. palmira valle del cauca coleus variegata palmira valle del cauca commelina spp. palmira valle del cauca commelina colestis palmira valle del cauca dracaena fragans palmira valle del cauca dracaena marginalis palmira valle del cauca dracaena sanderiana palmira valle del cauca elaphoglosum huacsaro tuluá valle del cauca epidendrum strobiliferum tuluá valle del cauca graminea spp. buga valle del cauca heliconia spp. palmira valle del cauca hierba flor blanca buga valle del cauca hipoxis spp. palmira valle del cauca mirabilis jalapa palmira valle del cauca nerium oleander l. buga valle del cauca orquídea spp. palmira valle del cauca peperomia spp. tuluá valle del cauca peperomia apodophylla t&y tuluá valle del cauca polypodium punctatum tuluá valle del cauca psidium guajaba palmira valle del cauca sansevieria spp. palmira valle del cauca scheflera bejucosa cuatr buga valle del cauca té amarillo palmira valle del cauca té rojo palmira valle del cauca verde1. indeterminado tuluá valle del cauca xilosma spiculiferum buga valle del cauca (continuación tabla 2) agron. colomb. 25(1), 2007 184 tabla 3. fase de evaluación. especies de evaluación preliminar. nº especie nº especie nº especie 1 ageratum conyzoides 20 euphorbia lathyrus 39 monnina spp. 2 bacharis bogotensis 21 evonymus fortunei 40 myrtus communis l. 3 bacharis microphylla 22 evonymus japonica 41 nerium oleander 4 buxus sempervirens 23 foeniculum vulgare 42 peperomia apodophylla 5 cestrum nocturnum 24 gramínea sp. 43 photynia serrulata 6 cissus antarctica 25 hedera helix l. (flor amarilla) 44 protea grandiceps 7 cissus rhombifolia 26 hedera helix l. (varel) 45 psidium guajaba 8 clerodendrum splendens 27 hedera helix l. (verde) 46 ptiveria alliaceau 9 clidemia minutiflora 28 hedera helix l. (verel) 47 pyracantha coccinea 10 coffea arabica 29 hedera maderensis k. 48 rhumora adiantiformis 11 commelina colestis 30 hiedra canariensis l. 49 rosmarinus oficcinalis 12 cordyline terminalis l. 31 hortensia var02-schone 50 salix vimminalis 13 cordyline rubra hugel 32 hortensia var03-rosita 51 salvia microphylla hbk 14 coprosma kirkiicu 33 hypericum spp. 52 scheflera bejucosa cuatr 15 dianthus caryophillus l. (var. espiga) 34 ipomea alba l. 53 trachelium spp. 16 escallonia macrantha 35 laurel australiano 54 verde 1 indeterminado 17 espino spp. 36 ligustrum lucidum (amarillo) 55 verde 2 indeterminado 18 eucalypto pomaroso 37 ligustrum lucidum (verde) 56 verde 3 indeterminado 19 eucalyptus cinerea (silver dollar) 38 mirabilis jalapa 57 weigella spp. tabla 4. fase de evaluación. ejemplares eliminados en la evaluación preliminar. bacharis microphylla deshidratación y marchites de hojas cestrum nocturnum escisión de hojas, cambio de color y marchites de tallo y hojas clerodendrum spp. deshidratación y marchites de hojas commelina colestis quemazón en puntas espino spp. necrosis en hojas apicales y presencia de espinas foeniculum vulgare cambio de color (amarillamiento) y escisión de hojas graminea spp. deshidratación hedera helix flor amarilla quemazón en los bordes de las hojas hedera helix (varel) deshidratación y marchites de hojas, colapso del tallo hedera helix (verel) deshidratación y entorchamiento de hojas hedera maderensis k. quemazón en las puntas de las hojas ipomea alba l. deshidratación y marchites de hojas mirabilis jalapa deshidratación psidium guajaba deshidratación ptiveria alliaceau marchites de hojas y colapso de tallo verde 1 deshidratación, amarillamiento y marchites de hojas verde 2 deshidratación y escisión de hojas verde 3 deshidratación en esta evaluación se descartaron buxus sempervirens porque presentó deshidratación, euphorbia lathyrus por llevar frutos y por la presencia de látex y myrtus communis por presentar escisión de hojas. especies con potencial para follaje las especies encontradas con potencial de follaje en la elaboración de bouquets continúan en una evaluación del producto a nivel comercial para conocer los gastos de producción, la rentabilidad y el manejo agronómico; para esto se incrementó el material en cantidades mínimas de 500 plantas, las cuales se enviaron al área destinada al programa de introducción de nuevos cultivares (pinc). 1. clavel espiga (dianthus caryophyllus l.). planta con tallos glabros, erecto, hojas modificadas que brotan del eje floral, hojas lineares de color verde claro, no florece, termina en espiga del mismo color de sus hojas. se multiplicó por medio de esquejes de brotes con hojas. el porcentaje de enraizamiento fue del 98% en cuatro semanas y el tiempo a producción de 22 semanas. el material presentó buen comportamiengutiérrez et al.: prospección y evaluación de especies con potencial... 185 2007 tabla 5. fase evaluación. ejemplares eliminados en la evaluación potencial. ageratum conyzoides marchites y deshidratación de hojas bacharis bogotensis marchites en puntas de hojas coffea arabica deshidratación cissus antarctica senescencia hojas apicales, pérdida de brillo en las hojas cissus rhombifolia marchites en los bordes de las hojas y deshidratación. escallonia macrantha deshidratación eucalypto pomaroso marchites en las puntas de las hojas evonymus fortunei deshidratación laurel australiano marchites de hojas y colapso de tallo ligustrum lucidum (amar) colapso de tallo. clidemia minutiflora marchites y colapso de tallo y hojas monnina spp. marchites y deshidratación nerium oleander marchites del ápice de las hojas peperomia apodophylla deshidratación salix vimminalis deshidratación y amarillamiento de hojas, puntas quemadas salvia microphylla hbk marchites en las puntas de las hojas scheflera bejucosa cuatr deshidratación y decoloración en hojas, colapso de tallo. trachelium spp. colapso de tallo. tabla 6. ejemplares en evaluación semi-comercial. nº especie características principales 1 buxus sempervirens arbusto, tallos leñosos, follaje denso, hojas opuestas, coriáceas, brillantes, de color verde oscuro. 2 dianthus caryophillus l. v. ‘espiga’ tallos glabros, hojas lineares de color verde claro, termina en espiga del mismo color de sus hojas; no presenta flor. 3 coprosma kirkiicu arbusto, tallos leñosos, follaje denso, hojas variegadas de color verde grisáceo, brillantes. 4 eucalyptus cinera (‘silver dollar’) árbol, tallos leñosos, rojizos, hojas opuestas, cruzadas de dos en dos, de color verde azulado. 5 euphorbia lathyrus hierba, tallos glabros, con savia lechosa, hojas opuestas, coriáceas, verdes en la haz y blanquecinas en el envés, lanceoladas, el fruto es un equizocarpo. 6 evonymus japonica arbusto, tallo leñoso, de hojas persistentes, de forma oval, dentadas, de color verde oscuro brillantes. 7 hedera helix (verde) hojas alternas, en forma de escudo, brillantes de color verde oscuro, con venación más clara. 8 hiedra canariensis l. hojas alternas, en forma de escudo, de color verde y borde blanco amarillento. 9 ligustrum lucidum (verde) arbusto, tallo leñoso, hojas de ovadas a ovado lanceoladas, coriáceas, brillantes. 10 myrtus communis arbusto, de follaje compacto, hojas agudas y opuestas, coriáceas, ovales a lanceoladas, de color verde oscuro, brillantes. 11 photynia spp. tallo leñoso, hojas de oblongas o oblongo obovadas, con borde aserrado, haz de color verde oscuro, rojizo brillantes. 12 protea grandiceps tratt tallo rojizo, hojas coriáceas de color verde rojizo, oblongas. 13 pyracantha coccinea arbusto, hojas simples, alternas, de color verde claro, con borde dentado. 14 rosmarinus oficcinalis arbusto, hojas coriáceas, de color verde o verde amarillento por la haz y blanquecinas por el envés. to en la evaluación de cuarto frío, los tallos se tornaron firmes, mantuvieron su color y consistencia, adicionalmente no presentaron problemas asociados con hongos. durante los 15 días de evaluación de vida en florero los tallos presentaron un comportamiento excelente, no presentaron síntomas de eliminación, conservaron las características iniciales de color, brillo, consistencia y dureza. mostró buen crecimiento (22 semanas), comportamiento aceptable en evaluación de cuarto frío y vida en florero, además fue llamativo por lo innovador, debido a la ausencia de pétalos formando una espiga. por estas razones se considera con potencial para el uso en la elaboración de bouquets 2. coprosma (coprosma kirkiicu). arbusto hasta de 4 m de altura, tallo leñoso, color café oscuro, con hojas pequeñas un cm de largo y 0,5 cm de ancho, variegadas de color verde grisáceo con blanco, brillantes, perennes. se multiplicó por medio de esquejes jóvenes, de 4-5cm de longitud. el porcentaje de enraizamiento fue del 100% en seis semanas y el tiempo a producción de 20 semanas. en campo presentó buen desarrollo sin la presencia de agron. colomb. 25(1), 2007 186 problemas fitosanitarios aunque fue necesario guiar las ramas para obtener tallos erectos. en cuarto frío los tallos conservaron su color, consistencia, sin presentar problemas de hongos. en la evaluación de vida en florero, los tallos presentaron buen comportamiento hasta el día quince de evaluación, manteniendo sus características iniciales de color, brillo y consistencia. este es un ejemplar con potencial de uso en la elaboración de bouquets por ser un material llamativo por el color de sus hojas (verde con borde blanco), por la forma del tallo (en triángulo), además no presentó inconvenientes en las evaluaciones de cuarto frío, vida en florero y adicionalmente presentó buena aceptación comercial. 3. silver dollar. (eucalipto cinerea) var. silver dollar. árbol que alcanza 4 m de altura, tronco leñoso, corteza color café rojizo, hojas opuestas, cruzadas de dos en dos, pequeñas de dos cm de largo y un cm de ancho, de color verde azulado. la propagación se realizo a través de semilla, el tiempo a producción fue de dos años. es un cultivo muy atractivo por el color de sus hojas y tallo, no presentó problemas fitosanitarios. el material presentó un buen comportamiento en cuarto frío; el tallo y las hojas no presentaron ningún problema, conservaron sus características iniciales de color, brillo y consistencia. presentó un buen comportamiento durante los 15 días de evaluación en florero, no presentó ningún síntoma causante de eliminación, conservó sus características iniciales de color, consistencia y estado. este es un ejemplar con potencial de uso en la elaboración de bouquets, porque presentó impacto visual por el color (verde azulado) y forma de sus hojas (acorazonadas), por presentar tallos compactos y rojizos, además no presentó inconvenientes en las evaluaciones de cuarto frío, vida en florero, adicionalmente presentó alta aceptación comercial. 4. evonymus (evonynmus japonicus l.). arbusto pequeño que alcanza 2,5 m de altura, con hojas persistentes de forma oval hasta de 2,5 cm de largo y un cm de ancho, dentadas de color verde oscuro brillante, aunque existen variedades con hojas bordeadas de dorado o blanco. se multiplicó por medio de esquejes entre 3-5 cm de longitud. el porcentaje de enraizamiento fue del 100% en siete semanas y el tiempo a producción de 25 semanas. en cuarto frío el material se comportó bien; el tallo y hojas no presentaron ningún problema, conservó sus características iniciales de color y consistencia. durante los 15 días de evaluación de vida en florero no presentó ningún síntoma causante de eliminación, conservó sus características iniciales de color y firmeza, el tallo se tornó firme. este es un ejemplar con potencial de uso en la elaboración de bouquets, porque gustó por el color de sus hojas (verde oscuro brillante), por la forma de sus hojas (aserradas), por su follaje denso, tallo compacto y firme, no presentó inconvenientes en las evaluaciones de cuarto frío, vida en florero y, adicionalmente, presentó alta aceptación comercial. 5. fotinia (fotinia serrulata). arbusto, de tallo leñoso, hasta de 1,5 m de altura, copa regular, tallos rojizos, de hojas con punta aguda oblongas a oblongobovadas de 10 a 15 cm de longitud, de base cuneada y borde aserrado, haz de color verde oscuro brillante; cuando jóvenes presentan tintes rojizos. pecíolo largo y lámina coriácea y retorcida. la multiplicación se realizó por medio de esquejes entre 3-5 cm de longitud. el porcentaje de enraizamiento fue del 30% entre 15 a 20 semanas y el tiempo a producción de 30 semanas. es un material muy llamativo por el color rojo en las hojas; se comporta bien, aunque presentó problemas de áfidos. el mayor inconveniente esta relacionado con la propagación debido a que bajo condiciones de la sabana de bogotá no produce semillas y la multiplicación por estacas es pobre con niveles de enraizamiento del 25-30%. se recomienda realizar ensayos de enraizamiento y laboratorio para establecer el medio y explante óptimo para la inducción de raíces. adicionalmente a los problemas anteriores, presentó buen comportamiento en cuarto frío, conservó sus características de color y firmeza y se comportó bien durante los 15 días de evaluación en florero. se recomienda cortar el tallo cuando esté maduro (dos pares de hojas rojas, apicales), si se corta muy joven las hojas del ápice se doblan. se considera un ejemplar con potencial de uso en la elaboración de bouquets, porque presentó impacto por el color de sus hojas (verde rojizo), por el brillo y por lo aserrado de sus hojas; no presentó inconvenientes en evaluación de cuarto frío ni de vida en florero, conservó sus características de brillo, color, consistencia; adicionalmente presentó aceptación comercial. 6. hiedra variegada (hedera canariensis l.). enredadera, trepadora por medio de raíces, hojas alternas, de tamaño medio 6 cm de largo y 4 de ancho, de color verde oscuro y borde blanco. la multiplicación se realizó mediante esquejes del tallo de 7 a 10 cm de longitud o con esquejes de 1 a 3 nudos con hojas. el porcentaje de enraizamiento fue del 100%, entre cinco a seis semanas y el tiempo a producción de 18 semanas. la especie presentó un rápido desarrollo, necesitó una guía o tutor para conseguir tallos rectos y evitar la salida de raíces en los nudos. se comportó bien, las gutiérrez et al.: prospección y evaluación de especies con potencial... 187 2007 ramas conservan su color llamativo y brillo. durante los 15 días de evaluación en florero el material presentó buen comportamiento, las hojas conservaron su color, brillo y firmeza; el tallo se tornó fuerte. no presentó ningún síntoma causante de eliminación. se considera un ejemplar con potencial de uso en la elaboración de bouquets, por presentar crecimiento rápido (16 semanas), atractivo color y brillo de sus hojas, forma acorazonada, no presentó inconvenientes en la evaluación de cuarto frío ni de vida en florero, adicionalmente presentó aceptación comercial. 7. hiedra verde (hedera helix l.). enredadera trepadora por medio de raíces; hojas alternas, de tamaño medio, 6cm de largo y 4cm de ancho, color verde oscuro brillante. la multiplicación se realizó mediante esquejes del tallo de 7-10cm de longitud y mediante esquejes de 1 a 3 nudos con hojas. el porcentaje de enraizamiento fue del 95%, en siete semanas y el tiempo a producción de 17 semanas. presentó buen crecimiento, no presentó problemas fitosanitarios, necesitó que los tallos fueran guiados para evitar la inducción de raíces en los nudos. en cuarto frío el material presentó buen comportamiento, los tallos se conservaron en buen estado. en la evaluación de vida en florero conservó sus características durante los primeros 15 días de evaluación. presentó potencial de uso en la elaboración de bouquets, por el brillo de sus hojas, no presentar problemas en cuarto frío y ni en la evaluación de vida en florero, adicionalmente presentó aceptación comercial. 8. croto verde (ligustrum lucidum ait.). arbusto hasta de 4 a 8 m de altura, con la copa redondeada, frondosa, tronco de corteza lisa, grisácea, hojas de ovadas a oval-lanceoladas, coriáceas, de 6 a 12 cm de longitud, acuminadas, de base cuneada, de color verde lustroso en la haz y más pálidas en el envés, pecíolo marrón-rojizo de 1 a 2 cm de longitud. producto llamativo por su follaje denso, hojas coriáceas de color verde oscuro brillante con tallos largos y fuertes. se propagó con esquejes maduros, de 8 a 10 cm de longitud. el porcentaje de enraizamiento fue del 85% en 12 semanas y el tiempo a producción de 30 semanas. en florero presentó buen comportamiento, conservó sus características de brillo, color y consistencia, no presentó problemas fitosanitarios. se considera como potencial para la elaboración de bouquets por ser llamativo el color y brillo de las hojas y presentar tallos firmes y compactos, no presentó inconvenientes en cuarto frío, en la evaluación de florero conservó sus características de color, brillo y firmeza, adicionalmente presentó alta aceptación comercial. 9. protea (protea grandiceps tratt). planta de tallo firme, hasta de 1,5 m de altura, hojas de forma entre oblonga y elíptica de color verde franco o verde grisáceo, flores aterciopeladas. se propagó por esqueje de 3 a 5 cm de longitud (jóvenes). el porcentaje de enraizamiento fue del 60% en 15 semanas y el tiempo a producción de dos años. es un cultivo de crecimiento lento, muy atractivo, presenta tallos fuertes, erectos. en cuarto frío el material se comportó bien; el tallo y hojas no presentaron problemas sanitarios. en florero se comportó bien durante los quince días de evaluación. conservó sus características de color, brillo, consistencia. se considera una especie con potencial de uso en la elaboración de bouquets, debido a que es llamativo por el color de sus hojas (verde rojizo), la dureza de las hojas, los tallos son firmes y resistentes, no presentó síntomas de eliminación en cuarto frío y en evaluación de florero conservó sus características de color y firmeza, adicionalmente presentó aceptación comercial. 10. holly (pyracantha coccinea). arbusto leñoso, hasta de 4 m de altura; la ramificación empieza desde el suelo, copa de forma aparasolada, follaje de color verde pálido por el haz y blanquecino por el envés, hojas caducas, simples, de 3 cm de grosor, alternas, rígidas, de borde entero, dentado, forma elíptica, flores blancas, frutos pequeños y bayas redondas de color rojo. es un producto llamativo por su follaje denso, hojas brillantes, coriáceas de color verde oscuro con tallos erectos, largos y fuertes. se propagó con esquejes maduros de 10 cm de longitud, con un porcentaje de enraizamiento del 75% en 10 semanas y el tiempo a producción de 22 semanas. no presentó problemas fitosanitarios. se comportó bien en cuarto frío; el tallo y las hojas no presentaron ningún problema. en general conservó su consistencia y color. durante los 15 días de evaluación en florero no presentó anomalías, su comportamiento fue bueno, las hojas conservaron su color y firmeza. no presentó ningún síntoma de eliminación. esta es una especie con potencial de uso en la elaboración de bouquets debido a que es llamativa por el color de sus hojas (verde pálido), la dureza de las hojas (carnosas) y tallos vigorosos; no presentó síntomas de eliminación en cuarto frío y en evaluación de florero conservó sus características de color y firmeza, adicionalmente presentó aceptación comercial. 11. romero (rosmarinus oficcinalis l.). planta aromática, hasta de 1,5 de altura, tallo leñoso, ramas erectas, hojas decusadas (dispuestas en pares), lineares (alargadas y estrechas), coriáceas (consistencia del cuero) y revolutas (margen que se enrolla sobre sí misagron. colomb. 25(1), 2007 188 mo), de color verde o verde amarillento por el haz y blanquecinas por el envés. se multiplicó por medio de esquejes jóvenes, de 7 a 10cm., con un porcentaje de enraizamiento del 100% en cuatro semanas y el tiempo a producción de 15 semanas. es un producto de rápido crecimiento, no presentó problemas fitosanitarios. se comportó bien en cuarto frío, en la evaluación de florero no presentó síntomas causantes de eliminación, las hojas y tallo conservaron su color y consistencia. es una especie con potencial de uso en la elaboración de bouquets porque gustó, no presentó inconveniente en las evaluaciones de cuarto frío ni de vida en florero; adicionalmente presentó aceptación comercial. conclusiones el 10,4%, de las especies colectadas presentaron potencial de uso como follaje en la elaboración de bouquets, lo cual es un porcentaje significativo teniendo en cuenta la gran diversidad de especies que se encuentran en nuestro territorio. además es importante destacar que un 19,05% de las especies colectadas no se pudieron evaluar ya que no se logró su establecimiento debido a falta de conocimiento en los métodos de propagación. a pesar de la gran diversidad, muchas de las especies que crecen bajo condiciones del trópico, no son las más apropiadas para la utilización como follaje ya que una vez son retiradas de sus condiciones naturales pierden su equilibrio hídrico presentando problemas de deshidratación este trabajo permitió identificar a las especies dianthus caryophillus (variedad ‘espiga’), coprosma kirkiicu, eucalyptus cinerea (silver dollar), evonymus japonica, hedera helix (verde), hiedra canariensis, ligustrum lucidum (verde), photynia serrulata, protea grandiceps, pyracantha coccinea y rosmarinus oficcinalis como especies con potencial de uso en la elaboración de bouquets, porque presentaron tallos fuertes, hojas coriáceas de colores vistosos, presentan buen comportamiento en cuarto frío (se conserva la calidad del follaje en cuanto a color, brillo, firmeza y sanidad fitosanitaria) y vida en florero ya que conservaron sus características iniciales, no presentaron colapso de tallo, decoloración, deshidratación, geotropismo ni necrosis durante los 15 días de evaluación. agradecimientos trabajo financiado y desarrollado en la empresa floramérica s.a. (departamento de investigación y desarrollo agrícola, idea), funza, cundinamca. contó con la colaboración de francisco sánchez, jefe del área de conservación del jardín botánico de bogotá ‘josé celestino mutis’. literatura citada asocolflores. 2006. floricultura de exportación 2005. boletín asociación colombiana de exportadores de flores. colombia. bañón, s., a. benavente, j.a. fernández, j.a. franco y j. ochoa. 1999. cultivos ornamentales para complementos del ramo de flor. plantflor cultivo y comercio, año 12, no.1. caldas, l. 1979. la flora ornamental tropical y el espacio urbano. banco popular. textos universitarios. cali. hessayon, d.g. 1989. plantas de interior ed. blume s.a., madrid. maldonado, f. 2000. los principales mercados para la exportación de plantas ornamentales de follaje. en: http://biblioteca.url. edu.gt/tesis/01/04/maldonadom-fabiola/maldonadomfabiola. morena, r. 2002. ornamentales: nuevos visos de producción. en: http://www. elsalvador.com/hablemos/ediciones/240302/ medioambiente.htm. pérez, c. f.1989. el libro de las plantas de interior. ed. alianza, madrid. valenzuela de ocampo, m. 2004. follajes de corte. primera edición. ediciones hortitecnia ltda. bogotá. yuste-molina, f. 1992. verdes ornamentales para floristería. ministerio de agricultura, pesca y alimentación, madrid. resumen abstract en cultivos de rosas en la sabana de bogotá, se ha registrado amblyseius sp. como un ácaro depredador de tetranychus urticae. con el fin de evaluar el potencial de este ácaro en el manejo de t. urticae, se comparó en cultivos comerciales de rosa, bajo el sistema de agobio, la efectividad de liberaciones de amblyseius sp. frente a la aplicación de productos de síntesis química, teniendo en cuenta los siguientes criterios de evaluación: presencia-ausencia del ácaro fitófago, porcentaje de daño causado en hojas y tipo de foco de t. urticae. además, se evaluó la presencia del ácaro depredador ocho días después de las liberaciones. se realizaron ensayos de respuesta funcional con densidades crecientes en los tres estados de desarrollo: huevo, larva o ninfas de la presa, bajo condiciones controladas y de invernadero. se encontró menor cantidad (19,4%) de ácaros fitófagos con la aplicación de productos químicos. sin embargo, el porcentaje de daño en la hoja fue menor (índice de daño 1 y 3, 8% y 13% menos, respectivamente) con las liberaciones de amblyseius sp. se evidenciaron diferencias en el tipo de foco para ambas estrategias de manejo y se registró una presencia semanal promedio del 23% para el ácaro depredador. la capacidad de consumo (respuesta funcional) a las 24 horas por parte de amblyseius sp. fue de 6,66 huevos, 18,06 larvas y 19,15 ninfas bajo condiciones controladas, y de 4,56 huevos, 12,65 larvas y 15,71 ninfas bajo invernadero. in rose cultures of the bogota plateau, amblyseius sp. as a mite predator of tetranychus urticae was recorded. the purpose of this study was to evaluate the potential of this mite predator in the control of t. urticae. in commercial crops under the system of “agobio” comparing the effectiveness of releasing amblyseius sp. versus the application of chemical products and taking into account the following evaluation criteria: the presence-absence of the phytophagous mite, percentage of damage to the leaves and t. urticae focus type. also, the presence of the predaceous mite was evaluated eight days after the releases. functional response tests were performed with increasing densities of three stages of development eggs, larvae and nymphs of the prey under controlled and greenhouse conditions. a minor quantity (19.4%) of phytophagous mites was found when chemical products were used, however the percentage of damage to the leaves was minor (damage index 1 and 3, 8% and 13% less, respectively) when amblyseius sp. was released. the differences in the focus type were detected for both strategies of control and the weekly average presence was 23% for the predaceous mite. the capacity of consumption (functional response) after 24 h of amblyseius sp. was 6.66 eggs, 18.06 larvae, and 19.15 nymphs under controlled conditions and 4.56 eggs, 12.65 larvae, and 15.71 nymphs under greenhouse conditions. key words: predatory mite, phytophagous mite, functional response, biological control palabras clave: ácaro depredador, ácaro fitófago, respuesta funcional, control biológico. fecha de recepción: febrero 15 de 2008. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 biólogo, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. gabrielforero@gmail.com 2 jefe de control biológico americaflor ltda., bogotá. lilianarodriguezc@yahoo.com 3 docentes, programa de biología aplicada, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. ecologia@umng.edu.co introducción el ácaro fitófago tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) es considerado actualmente como una de las plagas más importantes en cultivos bajo invernadero (malais y ravensberg, 1992), ya que estos alteran los procesos fisiológicos de las plantas como la fotosíntesis y la respiración, y afectan el crecimiento, la floración y la fructificación en las plantas que infestan (hall y ferree, 1975, citado por monetti, 1999). densidades entre 10 y 50 ácaros por hoja de rosa causan una reducción del largo del tallo de la flor del 17% y 26%, respectivamente, cuando se comparan con plantas que no tienen presencia de ácaros fitófagos (landeros et al., 2004). aunque a nivel mundial se han recomendado varias estrategias para el control de t. urticae, el uso de enemigos naturales se ha aconsejado como estrategia de control criterios para el manejo de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) con el ácaro depredador amblyseius (neoseiulus) sp. (acari: phytoseiidae) en cultivos de rosas criteria for the management of tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) with the predator mite amblyseius (neoseiulus) sp. (acari: phytoseiidae) on rose culture gabriel forero1, martha rodríguez2, fernando cantor3, daniel rodríguez3 y josé ricardo cure3 agronomía colombiana 26(1), 78-86, 2008 79 biológico de esta plaga, en especial el uso del ácaro depredador phytoseiulus persimilis athias-henriot (acari: phytoseiidae) (scopes, 1985; van lenteren y woets, 1988; malais y ravensberg, 1992; decou, 1994; zhang, 2003; pedigo y rice, 2006). sin embargo, esta práctica ha sido menos común que la de los acaricidas químicos. en colombia existen algunos trabajos relacionados con ácaros depredadores, enfocados hacia el control biológico de ácaros fitófagos, entre ellos se destaca el de mesa y duque (1994), quienes realizaron liberaciones de tres especies de ácaros depredadores sobre cultivos de yuca y comprobaron que el proceso de preadaptación es fundamental para garantizar la sobrevivencia de los individuos en campo abierto. en rosas, se destacan los trabajos de frança y de vis (1995) y barreto (2004), quienes utilizaron el ácaro depredador p. persimilis sobre la presa t. urticae y encontraron que el control biológico con este depredador es una alternativa que debe ser considerada y desarrollada con una continua investigación en la sabana de bogotá. sin embargo, no hay trabajos que se refieran a los criterios de liberación de ácaros depredadores del género amblyseius (neoseiulus) en la fase comercial de la producción de rosas. para evaluar la capacidad de búsqueda y adquisición de presas, el cual es uno de los atributos que determinan la efectividad de un enemigo natural (huffaker et al., 1976, citados por cedola y botto, 1996), hay que precisar parámetros específicos que se definen con estudios de respuesta funcional. este tipo de estudios permiten identificar la máxima capacidad de adquisición del recurso que puede tener un depredador o parasitoide en función de la densidad en la que se presenta dicho recurso por unidad de tiempo. cuando el número de presas consumidas/parasitadas se encuentra en función del número de presas disponibles, se obtienen diferentes tipos de curvas o respuestas funcionales (trexler et al., 1988). para el manejo de t. urticae en cultivos comerciales de rosas, se usan criterios basados en la implementación de estrategias de control químico. en la actualidad no se ha probado si esos criterios son aplicables para la implementación de estrategias de control biológico de t. urticae con liberaciones de controladores y, específicamente, con liberaciones de ácaros depredadores del género amblyseius (neoseiulus). con el fin de evaluar el potencial de amblyseius sp. para el manejo de t. urticae los objetivos de este estudio fueron: evaluar el control de t. urticae mediante el uso del ácaro depredador amblyseius sp., con base en criterios de liberación que se utilizan comúnmente en cultivos comerciales de rosas ; determinar la respuesta funcional del ácaro depredador amblyseius sp. sobre huevos, larvas y ninfas del ácaro fitófago t. urticae en condiciones controladas de laboratorio y de invernadero, como criterio para las liberaciones de amblyseius sp. en campo. materiales y métodos obtención de amblyseius sp. los individuos de amblyseius sp. utilizados para los ensayos en áreas productivas y de respuesta funcional fueron obtenidos de una cría masiva del laboratorio de sanidad vegetal (lsv) de americaflor ltda., los cuales provenían inicialmente de invernaderos comerciales de rosas en la sabana de bogotá. obtención de t. urticae los ensayos de respuesta funcional se realizaron con individuos t. urticae provenientes de cultivos comerciales de rosa con presencia de la plaga. las muestras con ácaros fitófagos llegaban en cajas de cartón con hojarasca y hojas afectadas. al interior de las cajas se colocaban plantas de fríjol phaseolus vulgaris l. variedad bola roja de tres semanas de edad, hacia las cuales migraban los ácaros que se encontraban en las muestras recibidas, con lo cual suministraban plantas infestadas con la presa para los ensayos. estas plantas se mantuvieron bajo condiciones de invernadero con una temperatura promedio de 16 ± 5,7 ºc y una humedad relativa promedio de 71±10,6%. experimentos en áreas productivas el estudio se realizó en la finca comercial florex c.i., dedicada al cultivo de rosas de exportación bajo invernadero, localizada en el municipio de madrid (cundinamarca), a una altura de 2.554 msnm y una temperatura promedio de 14,7 ºc. las evaluaciones en campo se realizaron sobre plantas de rosa de la variedad classy de dos años de edad, bajo el sistema de agobio. estas plantas fueron sembradas en un área total de 6.720 m2, distribuidas en doce naves de invernadero. cada nave estaba conformada por diez camas, a su vez compuestas por diez unidades experimentales (cuadros) cada una, y el área de la unidad experimental fue de 5,6 m2. las camas se encontraban sembradas con aproximadamente 420 plantas, esto es, una densidad de 7,5 plantas/m2, las cuales recibieron los programas de fertirriego y de prácticas culturales específicas para el cultivo, de acuerdo con los criterios de manejo de la empresa. el área total utilizada para la evaluación en campo fue dividida en dos partes iguales: 3.360 m2 fueron tratados con la rotación convencional de químicos que tenía la finca 2008 forero, rodríguez, cantor, rodríguez y cure: criterios para el manejo de tetranychus urticae koch... 80 agron. colomb. 26(1) 2008 para todos los blancos biológicos (hongos y artrópodos plaga), los ingredientes activos de los productos de síntesis química usados hacia los ácaros fitófagos fueron: difenilsoczasoline, lactona macrociclica, tiourea, carbazato y pyridazinona. los restantes 3.360 m2 fueron tratados con toda la rotación de químicos, excepto acaricidas, ya que en esta área se realizaron las liberaciones del ácaro depredador. en el invernadero, la temperatura mínima promedio fue de 8±1,7 ºc y máxima de 34±3,3 ºc, con una humedad relativa mínima promedio de 33,9±10,8% y máxima de 88,3±14,1%. estas condiciones fueron medidas con un datalogger watchdog®. definición y evaluación de tratamientos en el tratamiento químico, se utilizó la rotación comercial de acaricidas de la finca. los volúmenes en promedio fueron de ocho litros/cama bajo la dosis de cada producto utilizado. la frecuencia de aplicación fue semanal y para esta se utilizó una lanza japonesa con tres discos c-35 a los tres tercios, de abajo hacia arriba. para el tratamiento biológico, semanalmente, se liberaron en promedio 6,52 ácaros depredadores/m2 por cada cama (según recomendación de la empresa, basada en la experiencia adquirida en el uso del ácaro depredador). en los cuadros en los cuales se registró la presencia del ácaro fitófago, se liberaron 100 ácaros depredadores (18 individuos/ m2) y en los cuadros que no presentaban ácaros fitófagos, veinte ácaros depredadores (3,6 individuos/m2). para comparar los tratamientos biológico y químico, se realizaron dos muestreos directos semanales a lo largo de nueve semanas. el primer muestreo se realizó con el fin de identificar el grado de incidencia del ácaro fitófago (presencia-ausencia) en los tratamientos, donde se observaron todas las plantas del invernadero (cuadro por cuadro de todas las camas), para detectar la presencia de t. urticae; y el segundo, para evaluar el tipo de foco del ácaro fitófago, porcentaje de daño causado en hojas y presencia-ausencia del ácaro depredador. se monitorearon al azar 40 cuadros del invernadero por cada tratamiento, donde se registraba la presencia de ácaros fitófagos con base en el monitoreo anterior. de cada uno de estos se tomaron al azar cinco hojas de la planta, sin importar el tercio, y se determinaba cada uno de los criterios a evaluar. para clasificar el tipo de foco presente (tabla 1), se modificó una escala propuesta por acosta (2000) y, para el grado de severidad en la hoja, se utilizó una escala de severidad realizada con anterioridad para la elaboración del trabajo (tabla 2). la evaluación de presencia-ausencia del depredador solamente se realizó en el tratamiento biológico, puesto que las aplicaciones de acaricidas en el tratamiento químico imposibilitaban el establecimiento del depredador al no ser compatible con los químicos utilizados. para comparar la incidencia del ácaro fitófago, se realizó un análisis de varianza (anova) y para establecer las diferencias significativas en el tipo de foco y porcentaje de daño en la hoja presente en cada uno de los tratamientos, se realizaron pruebas de comparación de proporciones. la evaluación de presencia-ausencia del ácaro depredador se obtuvo con el promedio semanal de cuadros donde en este se encontraba presente amblyseius. los criterios evaluados se analizaron estadísticamente con el software r (2004, versión 2.0.1). determinación de la respuesta funcional de amblyseius sp. se utilizaron hembras adultas de dos días de emergencia. antes de los ensayos, se dejaron los ácaros depredadores en condiciones de ayuno por un periodo de 4 h, para garantizar el consumo de los ácaros fitófagos. la capacidad depredadora de amblyseius sp. se evaluó variando la densidad de huevos (5, 10, 20, 40, 80 y 160), larvas (3, 6, 12, 24 y 48) y ninfas (3, 6, 12, 24 y 48) de t. urticae, el tiempo de evaluación del consumo de presas fue de 24 h. se realizó un diseño experimental de bloques completamente al azar. cada bloque experimental consistió en una caja plástica de 10 cm de largo, 4 cm de ancho y 8 cm de alto. dentro de las cajas se hizo una adaptación de la técnica del disco flotante propuesta por boykin y campbell (1982), para realizar el montaje con presas y ácaros depredadores. en el fondo de cada caja se fijó una lámina de cartón, en donde se incrustaron alfileres que atravesaban el centro nivel definición 0 foco controlado 1 presencia de pocos estados móviles y huevos en abundancia 2 igual proporción de huevos y estados móviles 3 presencia de muchos estados móviles y pocos huevos tabla 1. clasificación del tipo de foco. adaptado de acosta (2000). índice de daño área (en porcentaje) de hoja afectada 1 menor al 8% 2 entre 8,1% y 15% 3 entre 15,1% y 25% 4 mayor al 25,1% tabla 2. escala de severidad. 81 de cinco a seis discos de hoja (unidades experimentales) dependiendo del número de densidades de presa a evaluar. los discos obtenidos de foliolos apicales de rosa variedad charlotte tenían un diámetro de 2,5 cm, en los cuales, con el envés hacia arriba, se colocaron las diferentes densidades de presas (tratamientos) con su respectivo adulto depredador. al interior de la caja con el montaje se adicionaron 190 ml de agua, con el fin de evitar que los estados móviles de los ácaros se desplazaran a través de los alfileres y de la lámina de cartón. de esta manera, los discos quedaban flotando dentro de la caja. además, para evitar que los ácaros se desplazaran entre los discos por la tensión superficial del agua, se adicionaron 10 ml de una mezcla de detergente convencional con agua (0,5 g en 200 ml de agua). se emplearon seis bloques experimentales para cada instar de la presa (huevos, larvas y ninfas) por ambiente de evaluación (invernadero y laboratorio), se utilizaron de cinco a seis unidades experimentales (discos de hoja) para cada uno de los tratamientos (densidades evaluadas) y se realizaron seis repeticiones por tratamiento en cada uno de los ambientes. en total, fueron utilizadas 72 unidades experimentales para el ensayo del instar de huevos y un total de 60 en cada uno de los estados restantes (larvas y ninfas). los experimentos realizados bajo condiciones de laboratorio se mantuvieron bajo control de temperatura (23±1,5 ºc), humedad (65±3,7%) y luminosidad 12:12 (l:o). en invernadero los montajes de las unidades experimentales se hicieron dentro de una estructura de 1,20 m x 1,20 m cubierta con malla de polisombra de color blanco. en este último caso, la temperatura mínima promedio fue de 7±1,9 ºc y la máxima fue de 32±3,1 ºc, con una humedad relativa mínima promedio de 39,1±9,6% y máxima de 88,5±12,1%. estas condiciones fueron medidas con un datalogger temptale 4®. la respuesta funcional de amblyseius sp. fue ajustada mediante el siguiente modelo propuesto por gutiérrez (1996): na = dp[1-e-an/dp] donde: na es el número de individuos atacados; -a es la proporción de presas disponibles para el ataque; d es la demanda per cápita de presas por unidad de tiempo; p es el número de depredadores; n es el número de presas disponibles y 1-e es la proporción de presas en refugio. la estimación de los parámetros se realizó con el procedimiento proc nlin que realiza el ajuste a modelos mediante regresión no lineal y usando el algoritmo dud (sas institute, 2002). para graficar las curvas de respuesta funcional, los valores de alpha (a) y demanda (d) obtenidos en el procedimiento proc nlin fueron ingresados al modelo, posteriormente se reemplazaron las variables en una hoja de cálculo y se realizaron las gráficas de las curvas para un total de 100 presas para los instares de huevos, larvas y ninfas. resultados y discusión evaluación de las diferentes estrategias de manejo para t. urticae grado de incidencia del ácaro fitófago. el número promedio de cuadros afectados por ácaros fitófagos durante las nueve semanas de monitoreo cuando se realizó la estrategia de liberación de controladores biológicos fue de 87,55 cuadros, mientras que, cuando se realizó la estrategia de aplicación de químicos fue de 70,55 cuadros (24,3% y 19,6%, respectivamente). al analizar estos resultados, se encontró que presentan una diferencia significativa a favor del tratamiento con la estrategia de aplicaciones de acaricidas químicos (f = 5,36; gl = 1; p = 0,034). es evidente que la eficacia del control biológico con liberaciones de amblyseius sp. es menor con relación a la del control químico con acaricidas para reducir poblaciones de t. urticae en cultivos de rosa; cuando la decisión del control se basa en análisis de criterios como el número de cuadros afectados con la plaga. este tipo de análisis es común entre los floricultores como criterio para evaluar la efectividad de una estrategia de control químico. sin embargo, el mismo criterio ya no es funcional para evaluar la efectividad de liberaciones de ácaros depredadores, porque no considera el tamaño real de las poblaciones del ácaro fitófago. esta modificación es necesaria para estimar el número de ácaros depredadores que se debe liberar para el control de poblaciones reales de t. urticae. por lo anterior, es probable que en el presente trabajo el efecto del control biológico hubiera sido menor al del control químico, ya que el número de ácaros depredadores pudo ser insuficiente para controlar las poblaciones de t. urticae presentes en el cultivo. por esta razón, el concepto de respuesta funcional evaluado en este trabajo puede ser una herramienta para complementar la efectividad de amblyseius sp. sobre poblaciones de t. urticae. tipo de foco del ácaro fitófago. en la tabla 3 se evidencian diferencias únicamente en los focos tipo 0, 1 y 2 como resultado de las estrategias de control químico y biológico. los focos tipo 0 que fueron el resultado de la estrategia de control químico corresponden al 7% de los focos tratados, mientras que los que fueron el resultado de la estrategia de 2008 forero, rodríguez, cantor, rodríguez y cure: criterios para el manejo de tetranychus urticae koch... 82 agron. colomb. 26(1) 2008 control biológico apenas corresponden al 3%. además, los focos tipo 1 se obtienen como resultado de la efectividad del control químico en el 62% de los casos, mientras que este tipo de focos se logra como resultado de la efectividad del control biológico en apenas el 41% de los casos. sin embargo, los focos tipo 2 se logran en aproximadamente el 44% de los casos cuando se realiza una estrategia de control biológico y en apenas el 20% de los casos cuando la estrategia es el control químico. en condiciones comerciales se espera que después de cualquier estrategia de manejo de t. urticae se concentre la mayor cantidad de focos tratados en focos tipo 0 y la menor cantidad de focos en tipo 3. aunque el control químico permitió la obtención de la mayor cantidad de focos tipo 07%, el mayor porcentaje de focos controlados se concentra en los focos tipo 1 62%. en contraste con la situación anterior, la estrategia de control biológico no generó un alto porcentaje de focos tipo 0, sino que estos valores se distribuyen de manera aproximadamente equitativa entre focos tipo 1 41% y tipo 2 44%. el bajo índice de control logrado por parte del ácaro depredador amblyseius sp. pudo verse afectado probablemente por el tamaño de la población inicial del fitófago, porque al momento de la liberación de depredadores se presentaban más huevos del fitófago y pocos estados móviles. esto podría soportarse por los resultados de walzer y schausberger (1999) y schausberger y walzer (2001), quienes afirman que ácaros depredadores de la especie amblyseius californicus mcgregor presentan preferencia por larvas y ninfas de t. urticae y no por huevos del fitófago. además, los bajos índices de control de amblyseius sp. también podrían explicarse, porque probablemente la cantidad de depredadores liberados no fue suficiente para ejercer un buen control. grado de severidad en la hoja. los resultados de la tabla 4 enseñan diferencias únicamente en los índices de daño 1 y 3 luego de utilizadas las dos estrategias de control (biológico y químico). el resultado para el índice de daño 1 cuando se utiliza la estrategia de control biológico corresponde al 44% de los cuadros tratados. sin embargo, al utilizarse la estrategia de control químico se obtiene solamente un 36% de cuadros que presentan este índice de daño. por otra parte, el índice de daño 3 se logra en el 9% de los casos como resultado de la estrategia del control biológico, mientras que, al utilizarse la estrategia de control químico, el resultado es de únicamente el 22% de los casos. en cultivos comerciales de rosas, se desea obtener la menor cantidad de índices de daño alto luego de realizar cualquier tipo de estrategia para el manejo de t. urticae, por lo tanto, se esperaría que la mayoría de cuadros evaluados se ubicaran en los índices de daño 1 y la menor cantidad en los índices de daño 3 y 4. cuando se realiza la estrategia de control químico se obtienen valores agrupados en los índices 1, 2 y 3, con 36%, 40% y 22%, respectivamente. en comparación, la estrategia de control biológico presentó valores agrupados de manera similar en los índices 1 (44%) y 2 (45%). las implicaciones prácticas que puede tener la presencia de menores daños causados sobre las hojas al utilizar como controlador el ácaro depredador amblyseius sp. puede ser una ventaja para el cultivo en parámetros de productividad representada en una mayor área fotosintética. monitoreo de presencia-ausencia del depredador. en la tabla 5 se exponen los resultados para determinar la presencia del depredador en el tratamiento biológico. estos resultados corresponden al número de cuadros registrados durante las nueve semanas de evaluación que se realizaron ocho días después de implementar la estrategia de manejo biológico. para el análisis de este parámetro se obtuvo un promedio semanal de 9,33 cuadros, que equivalen al 23% de presencia a lo largo de las nueve semanas. además, en el presente trabajo también se demuestra que las liberaciones periódicas de amblyseius sp. permiten que el depredador pueda establecerse en el cultivo, lo que podría tipo de foco promedio de cuadros / tra. biológico promedio de cuadros/ tra. químico valor de p 0 (foco controlado) 1,22 2,77 0,02 1 (huevos > formas móviles) 16,44 24,88 2,22e-08 2 (huevos = formas móviles) 17,77 8,11 7,35e-12 3 (formas móviles > huevos) 4,55 4,22 0,81 tabla 3. promedio (de nueve semanas de evaluación) del tipo de foco de t. urticae presente en cada uno de los tratamientos sobre cultivo comercial de rosas en áreas que recibieron manejos diferentes de control. índice de daño promedio de cuadros/ trat. biológico promedio de cuadros/ trat. químico valor de p 1 (menor al 8%) 17,77 14,77 0,04 2 (entre 8,1 y 15%) 18,33 16,00 0,13 3 (entre 15,1 y 25%) 3,66 9,11 1,04e-06 4 (mayor al 25,1%) 0,22 0,11 1,00 tabla 4. promedio (de nueve semanas de evaluación) del porcentaje de daño en la hoja causado por t. urticae sobre cultivo comercial de rosas en áreas que recibieron manejos diferentes de control. 83 implicar reducción de costos de control por disminución de liberaciones. respuesta funcional de amblyseius sp. sobre huevos, larvas y ninfas de t. urticae los modelos ajustados que describen el consumo de huevos, larvas y ninfas de t. urticae por parte de amblyseius sp., bajo condiciones de invernadero y de laboratorio a las 24 h de evaluación, se presentan en las figuras 1 y 2, respectivamente. los parámetros de ajuste y los valores de significancia de los modelos ajustados se presentan en la tabla 6. se observa una respuesta funcional tipo ii (holling, 1959, citado por huffaker y gutiérrez, 1999) para amblyseius sp., la cual se caracteriza porque la tasa de consumo aumenta conforme aumenta la densidad de la presa, pero gradualmente va desacelerando hasta que llega a un punto donde esta tasa es constante, independientemente de la densidad de la presa. en las figuras 1 y 2 se presentan las curvas de respuesta funcional de amblyseius sp. cuando se le ofrecen huevos, larvas y ninfas de t. urticae bajo condiciones de laboratorio y de invernadero. es evidente que, en un periodo de evaluación de 24 h, amblyseius sp. es capaz de consumir más larvas (d= 18,06) y ninfas (d= 19,15) que huevos (d= 6,66) bajo condiciones de laboratorio. una tendencia similar se observa cuando se analizan los consumos de los diferentes estados de t. urticae por amblyseius sp. bajo condiciones de invernadero, en un periodo igual de 24 h. en esta situación amblyseius sp. consume más larvas (d= 12,65) y ninfas (d= 15,71) que huevos (d= 4,56). walzer et al. (1999) reportan a amblyseius californicus como un depredador generalista, sin embargo, este autor menciona la preferencia del depredador hacia los estados de larvas y ninfas. a su vez, schausberger et al. (2001) afirman la preferencia de este depredador por estados inmaduros móviles de la presa. basándose en esta información es posible inferir que el mayor consumo de larvas y ninfas presentado por amblyseius sp. sea por el hábito de preferencia hacia inmaduros móviles del ácaro fitófago. estudios de respuesta funcional realizados para amblyseius californicus en otras especies vegetales informan la eficiencia en el consumo de los diferentes estados de t. urticae. cedola et al. (2001) reportan un consumo de 4 huevos en 24 h para una densidad ofrecida de 64 presas en tomate (lycopersicum esculentum) por parte de deuteroninfas del depredador. castagnoli y simoni (1999) reportan un consemana no. de cuadros con el ácaro depredador presente 1 10,00 2 11,00 3 8,00 4 10,00 5 8,00 6 10,00 7 11,00 8 7,00 9 9,00 promedio 9,33 tabla 5. número de cuadros registrados con la presencia del depredador ocho días después de su liberación cuando se realiza la estrategia de control biológico, a lo largo de nueve semanas de monitoreo. figura 1. respuesta funcional del ácaro depredador amblyseius sp. (acari: phytoseiidae) sobre t. urticae bajo condiciones de invernadero, durante 24 h de evaluación. figura 2. respuesta funcional del ácaro depredador amblyseius sp. (acari: phytoseiidae) sobre t. urticae bajo condiciones de laboratorio, durante 24 h de evaluación. 2008 forero, rodríguez, cantor, rodríguez y cure: criterios para el manejo de tetranychus urticae koch... 84 agron. colomb. 26(1) 2008 sumo de 17 huevos en 24 h a una densidad ofrecida de 80 presas, y un consumo de 9,9 ninfas en 24 h a una densidad ofrecida de 30 presas en fresa (fragaria ananassa) por parte de hembras adultas del depredador. la baja eficiencia en el consumo por parte de amblyseius californicus en tomate se debe a que esta especie presenta una gran cantidad de tricomas, afectando la movilidad del depredador sobre la hojas (cedola et al., 2001). esta misma autora reporta que la fresa presenta tricomas pero no glandulares, los cuales afectan la respuesta funcional del depredador. en rosa (rosa sp.), al no presentarse ningún tipo de tricomas en las hojas (sabelis, 1981, citado por krips et al., 1999), es probable que la respuesta funcional del depredador se vea favorecida, puesto que no existe la barrera física que limita la capacidad de búsqueda. skirvin y fenlon (2001) encontraron que la morfología de la hoja afecta las tasas de consumo del ácaro depredador p. persimilis, y observaron que en hojas glabras hay una mayor eficiencia en el consumo. de igual forma, workman y martín (2000) informan que p. persimilis presenta una mayor movilidad en hojas de rosa sp. comparada con otras flores de corte. amblyseius sp., al pertenecer a la misma familia de p. persimilis, probablemente exhibe el mismo comportamiento en hojas que carecen de tricomas, por lo que los valores de d encontrados sobre plantas de rosa fueron mayores en comparación con otras especies vegetales. al comparar el consumo por parte de hembras adultas utilizadas en este trabajo, en relación con estudios anteriores realizados por cedola et al. (2001), donde se evaluó el consumo por parte del depredador neoseiulus californicus en estados de protoninfas y deuteroninfas, se observa que estos estados inmaduros tienen un menor nivel de consumo en comparación con las hembras adultas. según shipp y whitfield (1991), las hembras consumen mayor cantidad de alimento, debido a que poseen un gasto de energía extra relacionado con el desarrollo de huevos, lo que probablemente influye en el mayor consumo de presas. los análisis de respuesta funcional realizados en el presente trabajo son importantes, ya que establecen la máxima relación constante de liberación de poblaciones de amblyseius sp. sobre poblaciones de edad específica de t. urticae, como edades susceptibles de ser consumidas en determinada unidad de tiempo. de acuerdo al presente trabajo, se puede asumir como uno de los criterios de liberación, un individuo de amblyseius sp. por cada 20 larvas o ninfas de t. urticae para que sean consumidas en un periodo de 24 h. sin embargo, para que dicha proporción sea efectiva, es necesario realizar monitoreos de la plaga que permitan no solo estimar su población en el campo, sino también determinar su composición de edades, como criterios que permitan la posibilidad de realizar liberaciones de enemigos naturales como el ácaro depredador amblyseius sp. conclusiones • los criterios tradicionales para evaluar la presencia de t. urticae en campo permiten identificar la eficacia de estrategias de control químico de la plaga y no de estrategias de control biológico. cuando se considera la posibilidad de evaluar la eficacia de liberaciones de amblyseius sp., es necesario incorporar nuevos criterios. evaluar liberaciones en campo de ácaros depredadores para el control de t. urticae con los criterios tradicionales no permitirá identificar el verdadero potencial de estos enemigos naturales. instar condiciones a (ic 95%) d (ic 95%) r2 pr>f huevos invernadero 1 (0,04/1,95)a 4,56 (3,64/5,49)a 0,81 <,0001 condiciones controladas 1 (0,37/1,62)a 6,66 (5,57/7,74)a 0,87 <,0001 larvas invernadero 1 (0,71/1,28) a 12,65 (inf∞/inf∞)a 0,91 <,0001 condiciones controladas 1 (0,66/1,33)a 18,06 (13,86/22,26)a 0,92 <,0001 ninfas invernadero 1 (0,67/1,32)a 15,71 (12,51/18,91)a 0,93 <,0001 condiciones controladas 1 (0,67/1,32)a 19,15 (14,55/23,74)a 0,93 <,0001 tabla 6. parámetros estimados del modelo de gutiérrez y baumgartner (gutiérrez, 1996) para el consumo de t. urticae a las 24 h de evaluación. a = intervalos de confianza al 95%. 85 • no se lograron altos índices de control de t. urticae con liberaciones de amblyseius sp. bajo condiciones de campo, por la utilización de criterios establecidos por los cultivos comerciales de rosas. es necesario tener en cuenta en la liberación del ácaro depredador un criterio que permita relacionar la máxima capacidad de consumo del depredador por unidad de tiempo con la cantidad de presas presentes en un cultivo. • si se aplica el concepto de respuesta funcional evaluado en este trabajo como nuevo criterio para aplicar en campo, se requiere de la estimación del tamaño de las poblaciones de la plaga en el cultivo y de la composición de las edades de la misma. agradecimientos a la universidad militar nueva granada y al laboratorio de control biológico de americaflor ltda. por el apoyo financiero y logístico del presente proyecto. literatura citada acosta, a. 2000. escrito sobre lo que seguramente usted ya ha oído de los famosos ácaros tetranychus spp. conocimientos generales y manejo integrado de tetranychus spp. (acariformes: tetranychidae) en cultivos de flores. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, novartis. 47 p. badii, m.h., e. hernández, a.e. flores y j. landeros. 2004. prey stage preference and functional response of euseius hibisci to tetranychus urticae (acari: phytoseiidae. tetranychidae). expl. appl. acarology 34, 263-273. barreto, c. 2004. introducción del depredador phytoseiulus persimilis en rosas. trabajo de grado. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogotá. boykin, l. y w. campbell. 1982. rate of population increase of the twospotted spider mite (acari: tetranychidae) on peanut leaves treated with pesticides. j. econ. entomol. 75, 966-971. castagnoli, m.y s. simoni. 1999. effect of long-term feeding history on functional and numerical response of neoseiulus californicus (acari: phytoseiidae). expl. appl. acarology 33, 217-234. cedola, c.v., n.l. sanchez y g. liljesthrom. 2001. effect of tomato leaf hairiness on functional and numerical response of neoseulus californicus (acari: phytoseiidae). expl. appl. acarology 25, 819-831. cedola, c.v. y e.n. botto. 1996. evaluación de la respuesta funcional de amblyseius idaeus moraes y mac murtry. 1983 y phytoseiulus macropilis (banks. 1905) (acarina: phytoseiidae) en condiciones de laboratorio. rev. chilena entomol. 23, 15-18. chen, h.c. 2000. spider-mite problems and control in taiwan. expl. appl. acarology 24, 453–462. decou, g. 1994. biological control of the two-spotted spider mite (acarina: tetranychidae) on comercial strawberries in florida with phytoseiulus persimilis (acarina: phytoseiidae). florida entomologist 77 (1), 33-41. easterbrook, m.a., j.d. fitzgerald y m.g. solomon. 2001. biological control of strawberry tarsonemid mite phytonemus pallidus and two-spotted spider mite tetranychus urticae on strawberry in the uk using species of neoseiulus (amblyseius) (acari: phytoseiidae). expl. appl. acarology 25, 25-36. franca, s. y r. de vis. 1995. control biológico de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) con phytoseiulus persimilis athias-henriot (acari: phytoseiidae) en rosa en la sabana de bogotá. rev. colomb. entomol.22 (3), 153-157. getiva, j. y a. acosta. 2004. taxonomía de ácaros asociados a cultivos de flores. asocolflores 66, 59-68. goka, k. 1999. the effect of patch size and persistence of host plants on the development of acaricide resistance in the two-spotted spider mite tetranychus urticae (acari: tetranychidae). expl. appl. acarology 23, 419–427. gough, n. 1991. long term stability in the interactions between tetranychus urticae and phytoseiulus persimilis producing succesful integrated control on roses in southeast queensland. expl. appl. acarology 12, 83 101. gutiérrez, a.p. 1996. applied population ecology: a supply-demand approach. john wiley and sons, nueva york. 300 p. herron, g.a. y j. rophail. 1998. tebufenpyrad (pyranica®) resistance detected in two-spotted spider mite tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) from apples in western australia. expl. appl. acarology 22, 633–641. herron, g.a. y j. rophail. 2002. the stability of tebufenpyrad resistance in two-spotted spider mite (acari: tetranychidae) under laboratory conditions. expl. appl. acarology. 26, 253–256. herron, g.a. y j. rophail. 2003. first detection of chlorfenapyr (secure®) resistance in two-spotted spider mite (acari: tetranychidae) from nectarines in an australian orchard. expl. appl. acarology 31, 131–134. herron, g.a., j. rophail, y l.j. wilson. 2004. chlorfenapyr resistance in two-spotted spider mite (acari: tetranychidae) from australian cotton. expl. appl. acarology 34, 315–321. huffaker, c.b. y a.p. gutierrez. 1999. ecological entomology. 2nd edition. john wiley and sons, nueva york. 756 p. krips, o.e., p.w. kleign, p.e. l. willems, g.j.z. gols y m. dicke. 1999. leaf hairs influence searching efficiency and predation rate of the predatory mite phytoseiulus persimilis (acari: phytoseiidae). expl. appl. acarology 23 (2), 119-131. landeros, j., l.p. guevara, m.h. badii, f. flores y a. pámanes. 2004. effect of different densities of the twospotted spider mite tetranychus urticae on co2 assimilation. transpiration and stomatal behaviour in rose leaves. expl. appl. acarology 32, 187-198. malais, m. y w.j. ravensberg. 1992. the biology of glasshouse pests an their natural enemies. knowing and recognizing. koppert biological systems. 117 p. martínez, v., f. sáenz-de-cabezón, f. moreno-grijalba, v. marco y perez-moreno. 2005. effects of azadirachtin on the two-spot2008 forero, rodríguez, cantor, rodríguez y cure: criterios para el manejo de tetranychus urticae koch... 86 agron. colomb. 26(1) 2008 ted spider mite. tetranychus urticae (acari: tetranychidae). expl. appl. acarology 35, 215-222. mendoza, l.a., a. acosta, j. ospina y l. díaz. 2001. evaluación de diferentes estados de ácaros del género tetranychus en cultivos de flores de la sabana de bogotá. asocolflores 60, 11-24. mesa, n. y a. belloti. 1986. ciclo de vida y hábitos alimenticios de neoseiulus anonymus. predador de ácaros tetranychidae en yuca. rev. colomb. entomol. 12 (1), 54-66. mesa, n., a. belloti y m. duque. 1988. ciclo de vida y tasa de incremento natural de galendromus annectens. neoseiulus idaeus y phytoseiulus persimilis (acari: phytoseiidae). rev. colomb. entomol. 14 (2), 41-49. mesa, n. y m. duque. 1994. liberación y establecimiento de tres especies de ácaros phytoseiidae para el control de ácaros tetranychidae en un cultivo de yuca. rev. colomb. entomol. 20(3), 169-177. monetti, l. 1999. estudio de los atributos vitales de los ácaros fitoseidos y su aplicación al control biológico de plagas. rev. soc. entomol. argentina 58 (1-2), 48-57. nicetic, o. d. m. watson, g. a. c. beattie, a. meats y j. zheng. 2001. integrated pest management of two-spotted mite tetranychus urticae on greenhouses roses using petroleum spray oil and the predatory mite phytoseiulus persimilis. expl. appl. acarology 25, 37-53. niemeczyk, e. 1998. effectiveness of predatory mites (phytoseiidae) in limiting population of two-spotted spider mites (tetranychus urticae koch) on black currants. akademia techniczno-rolnicza i.m. jana i. jedrzeja sniadeckich wbydgoszczy zeszyty naukowe 214ochrona srodowiska 2, 65-74. pedigo, l. y m. rice. 2006. entomology and pest management. pearson prentice hall, nueva york. 749 p. r. copyright. 2004. the r. foundation for statistical computing versión 2.0.1 (2004-11-15). isbn 3-900051-07-0. ríos, l., m. jiménez y l. smith, l. 1999. estudios básicos a la optimización de un sistema de cría masiva de typhlodromalus tenuiscutus (acari: phytoseiidae) un depredador de ácaros de yuca. rev. colomb. entomol. 25 (1-2), 83-90. salazar, f., r. rebolledo, r. carrillo y p. aguilera. 2000. factores ambientales y de la planta relacionados con la diapausa de hembras de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) en temuco, chile. rev. chilena entomol. 27, 53-56. santamaría, g., c. salas, a. acosta y j. amador. 2002. caracterización de la ubicación de focos de ácaros fitófagos dentro de invernaderos para cultivos de rosa, clavel y alstroemeria. asocolflores 61, 44-60. sas institute 2002. sas v.8.0. sas institute, cary, n.c. schausberger, p. y a. walzer, a. 2001. combined versus single species release of predaceous mites predator-predator interactions and pest suppression. biol. control 20, 269-278. scopes, n.e.a. 1985. red spider mite and the predator phytoseiulus persimilis pp. 43-52. en: biological pest control the glasshouse experience. hussey, n.w. y n. scopes (eds.). cornell university press. 240 p. shipp, j.l. y g.h. whitfield. 1991. functional response of the predatory mite. amblyseius cucumeris (acari: phytoseidae) on wester flower thrips. frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae). environ. entomol. 20(2), 694-699. skirvin, d.j. y j.s. fenlon. 2001. plant species modifies the functional response of phytoseiulus persimilis (acari: phytoseiidae) to tetranychus urticae (acari: tetranychidae): implications for biological control. bull. entomol. res. 91, 61–67. trexler, j.c., c.e. mcculloch y j. travis. 1988. how can the functional response best be determined?. oecologia 76, 206-214. van lenteren, j.c. y j. woets. 1988. biological and integrated pest control in greenhouses. annu. rev. entomol. 33, 239-269. walzer, a. y p. schausberger. 1999. cannibalism and interspecific predation in the phytoseid mites phytoseiulus persimilis and neoseiulus californicus: predation rates and effects on reproduction and juvenile development. biocontrol 43, 457468. wilson, l.t., p.j. trichilo y d. gonzalez. 1991. natural enemies of spider mites (acari: tetranychidae) on cotton: density regulation or casual association?. environ. entomol. 20 (3), 849-856. workman, p. y n. martin. 2000. movement of phytoseiulus persimilis (acari: phytoseidae) on leaves of greenhouse carnations an other cut flowers. new zealand j. crop hort. sci. 28, 9-15. zhang, z. 2003. mites of greenhouses: identification. biology and control. cabi publishing. 256 p. resumen abstract el experimento se desarrolló en el piedemonte llanero de colombia, donde el establecimiento y recuperación de praderas con el cultivo del maíz, es una opción productiva para los sistemas ganaderos de la región. en un diseño de bloques completos al azar con cuatro replicaciones, se evaluó el establecimiento de maíz y pastos en monocultivo y asociados (brachiaria decumbens, brachiaria cv. mulato y toledo (brachiaria brizantha)), con el fin de determinar la existencia de efectos de competencia sobre los rendimientos de grano de maíz y sobre la producción de forraje de los pastos. el periodo de evaluación comprendió desde los 15 hasta los 90 días después de la siembra (dds), época en la cual el maíz ya se encontraba en proceso de secado. el crecimiento del maíz no fue afectado por la presencia de los pastos, obteniéndose el índice de área foliar de 3, a los 45 dds y la mayor producción de masa seca a los 66 dds con 29 g ms/planta. por su parte, el crecimiento de los pastos sí fue afectado por la presencia del maíz durante todo el periodo de evaluación. el área foliar y la masa seca en los pastos asociados con maíz fue inferior en un 50% con respecto a los pastos establecidos sin maíz, de forma que a los 75 dds el índice de área foliar de los pastos asociados con maíz fue de 1,0 y en los pastos en monocultivo fue de 2,6. de igual forma, la masa seca fue de 68 g·m-2 y de 140 g·m-2 en el mismo orden. la asociación de maíz con pastos es una buena opción para el establecimiento o renovación de praderas porque los rendimientos de maíz no fueron afectados por la presencia de los pastos. los pastos asociados con el maíz presentaron un crecimiento más lento en los primeros 75 dds, sin afectar el crecimiento del maíz, sin embargo durante los 15 días siguientes, el índice de área foliar se incrementó en 170% y la masa seca en 53%, por el secado natural de la planta de maíz que permitió la entrada de radiación solar directa. the experiment was carried out in the piedemont plains of colombia, where the establishment and recuperation of grasslands associated with corn culture is a productive option for the livestock farmers of the region. under a randomized complete block design with four replicates, the establishment of corn in monoculture and association with grasses (brachiaria decumbens, brachiaria cv. mulato and toledo (brachiaria brizantha)) was evaluated in order to determine the existence of competition and its effect on the grain yield in corn and forage production in grasses. the period of evaluation was from 15 up to 90 days after sowing (d.a.s.), a time period, in which corn was already in drying process. the growth of corn was not affected by the presence of grasses, being characterized with leaf area index (lai) equal to 3 at 45 d.a.s. and the highest dry weight production of 29 g dm/plant at 66 d.a.s. at the same time, the presence of corn do affected the growth of grasses during the whole period of evaluation. the leaf area and dry weight of grasses associated with corn were reduced on 50% as compared with those of grasses grown without corn, so that at 75 d.a.s. the lai was 1.0 and 2.6 in grasses associated with corn or monoculture, respectively. in any case, the dry weight was of 68 g·m-2 and 140 g·m-2 for the same treatments. the cultivation of corn with grasses is a good option for the establishment or renovation of grasslands because the corn yields were not affected by the grass presence. the grasses associated with corn presented a slow growth during the first 75 d.a.s., without affecting the growth of corn, however, during the 15 following days, the lai and dry weight were increased on 170% and 53%, respectively, due to natural drying of corn plants that allowed the penetration of direct solar radiation. key words: association, crops, leaf area index, growth, dry weight. palabras clave: asociación, cultivos, índice de área foliar, crecimiento, masa seca. 1 investigador programa de fisiología y nutrición animal, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación la libertad, villavicencio, meta. arincon@corpoica.org.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. galigarretom@unal.edu.co 3 profesor, universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca), bogotá. dwsanjuaneloc@gmail.com introducción la asociación del cultivo de maíz con los pastos se presenta como una opción de alta viabilidad para el establecimiento y la renovación de praderas en los llanos orientales de colombia. este sistema mejora la fertilidad del suelo, se obtienen mayores producciones de biomasa de pasto de mejor calidad, y se beneficia el productor porque con la crecimiento del maíz y los pastos (brachiaria sp.) establecidos en monocultivo y asociados en suelos ácidos del piedemonte llanero colombiano growth of corn and grasses (brachiaria sp.) established in monoculture and associated with acid soils of the piedemont plains of colombia álvaro rincón1, gustavo a. ligarreto2 y danny sanjuanelo3 agronomía colombiana 25(2), 264-272, 2007 fecha de recepción: agosto 9 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 265 cosecha del cultivo cubre en gran medida los costos de la renovación de la pradera y tiene disponibilidad de mejores pastos. este sistema presenta una productividad animal mayor en un tiempo más corto (kluthcouski y aidar, 2001; pereira y pacheco, 2001). el establecimiento de maíz y pastos con sistema fotosintético c4 y alta capacidad de aprovechamiento de la radiación solar del trópico, lleva a la necesidad de conocer aspectos relacionados con el crecimiento de las especies establecidas en forma simultánea en el mismo espacio. los aspectos más notables de estas especies son las altas tasas de fotosíntesis y su respuesta a niveles crecientes de intensidad de luz, hasta llegar a la plena iluminación del sol. otra diferencia importante es la carencia de fotorrespiración durante el proceso fotosintético (montaldi, 1995; medrano y flexas, 2001). la mayor tasa fotosintética en pastos tropicales comparada con las leguminosas, no se debe simplemente a la menor fotorrespiración en las c4, que pueden explicar menos del 50% de la diferencia. un efecto principal parece estar relacionado con las grandes diferencias en las resistencias intracelulares a la transferencia de co2 (black, 1976). cuando varias especies se siembran en mezcla, su respuesta a los factores ambientales es diferente que cuando las mismas especies son sembradas separadamente (clavijo, 1992). un rápido crecimiento y una mayor expansión de hojas y raíces se señalan como características importantes de plantas competidoras. una planta que crece más rápido que su vecina utilizará una mayor cantidad de un determinado recurso disponible e incrementará su masa seca de manera que se convierte en ventaja para competir (roush y radosevich, 1985, citado por clavijo, 1992). en este sentido, una medida como la tasa de crecimiento relativo (tcr) podría servir como indicador de la habilidad competitiva potencial entre cultivos y malezas. clavijo (1992), estudiando las interacciones entre arroz rojo y dos variedades de arroz, concluyó que el arroz rojo considerada como una de las principales malezas en el cultivo de arroz, competía con las variedades de arroz produciendo mayor número de macollas y hojas y mayor cantidad de masa seca, que cuando se sembraba en monocultivo. también se han realizado evaluaciones de competencia entre arroz y pasto establecidos en forma simultánea, encontrándose efectos sobre los rendimientos de arroz especialmente cuando la menor fertilidad del suelo o la alta densidad de brachiaria, favorece el desarrollo del pasto (silveira et al., 1999; sans et al., 1999). un método de estudio capaz de abrir amplias perspectivas sobre las posibilidades de cuantificar y posteriormente aumentar la producción vegetal es el conocido con el nombre de análisis de crecimiento y del desarrollo. el crecimiento se define como el aumento de la masa de un organismo y es el resultado de la formación de nuevas células y del aumento de peso de la masa seca del mismo. en la práctica, el crecimiento se obtiene midiendo el aumento del peso de la masa seca de la planta entera. el desarrollo, por el contrario, implica diferenciación, es decir, una modificación más profunda que comparta organización y especialización anatómica y fisiológica (hunt, 1982). la producción de masa seca en la plantas es el resultado neto del balance entre los procesos metabólicos básicos. la masa seca es producida en el proceso fotosintético y los productos se distribuyen y acumulan en diferentes órganos de la planta (duarte et al., 2005). los métodos de análisis de crecimiento han sido particularmente elaborados para estudiar este proceso durante la fase vegetativa. a partir de los datos de área foliar y masa seca, se pueden calcular los índices fisiológicos, dentro de los cuales los más importantes son: índice de área foliar (iaf), cuyo incremento durante las primeras etapas del crecimiento está asociado con la fase de macollamiento y su disminución, al final del ciclo del cultivo, se debe a la senescencia y muerte de las hojas dada en forma secuencial desde la base de la planta hasta la zona apical. la tasa de crecimiento relativo (tcr) representa la capacidad de la planta para producir material nuevo y depende de la fotosíntesis y la respiración (hunt, 1982). la tcr presenta inicialmente valores altos los cuales disminuyen a medida que transcurre la edad de la planta con un comportamiento similar al del área foliar. la tasa de asimilación neta (tan) es un índice importante de la capacidad fotosintética del aparato asimilador; esta no mide la fotosíntesis real sino la eficiencia neta en la producción de masa seca por fotosíntesis menos la pérdida de asimilados en los procesos de respiración. dada la importancia que está adquiriendo los sistemas agropastoriles para el desarrollo de una ganadería competitiva en la región, se estableció este experimento con el fin de determinar posibles efectos de competencia que pudieran afectar los rendimientos de los componentes de la asociación maíz + pastos y así aportar en el conocimiento sobre el análisis de crecimiento de esta asociación, en la cual son escasos los reportes de literatura en estudios bajo las condiciones ambientales del piedemonte llanero colombiano. materiales y métodos el experimento se desarrolló en el primer semestre de 2005 en un oxisol de terraza media del centro de investigaciones la libertad, corpoica, ubicado en el municipio 2007 rincón, ligarreto y sanjuanelo: crecimiento del maíz y los pastos... 266 agron. colomb. 25(2) 2007 de villavicencio (meta, colombia) a 9º 6` de latitud norte y 73º 34` de longitud oeste, a 330 msnm, la precipitación anual promedia de los últimos 30 años ha sido de 2.900 mm, el promedio de temperatura es de 26 °c y una humedad relativa de 85% en la época lluviosa y 65% en la época seca. los suelos son muy ácidos con una saturación de aluminio de 71% mientras que la saturación de bases fue 25%. los nutrientes más deficientes fueron fósforo, calcio y magnesio con 1 ppm, 0,44 y 0,12 meq por 100 g de suelo, respectivamente. respecto a las características físicas de los suelos se encontró que el contenido promedio de arena, limo y arcilla fue de 59,8, 24,8 y 15,4% respectivamente, valores que permiten clasificarlo como un suelo franco arenoso, la densidad aparente presentó un valor de 1,36 g·cc-1, en tanto la densidad real fue de 2,53 g·cc-1 y la porosidad de 46%. tratamientos y diseño experimental se establecieron siete tratamientos: maíz solo, b. decumbens en asocio con maíz, b. decumbens solo, pasto híbrido de brachiaria cv. mulato en asocio con maíz, pasto mulato solo, pasto toledo (brachiaria brizantha) en asocio con maíz y pasto toledo solo. estos tratamientos se distribuyeron en un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. el área de cada unidad experimental fue de 30 m2. establecimiento del experimento la labranza del suelo se realizó mediante un pase de cincel rígido, dos pases de rastra y un pase de pulidor; posteriormente se hizo la siembra en surcos de maíz separados a 0,8 m y en medio se establecieron los surcos de pasto. la densidad de siembra fue de 22 kg·ha-1 de maíz híbrido “master” y de 4 kg·ha-1 de pasto (rincón et al., 2002). antes de la siembra se aplicaron los correctivos necesarios para disminuir la saturación de aluminio al 50% para lo cual fue necesario aplicar 1,5 t·ha-1 de cal dolomítica, además se aplicó 400 kg·ha-1 de yeso agrícola y 300 kg·ha-1 de roca fosfórica, por los bajos contenidos de azufre y fósforo en este suelo. al momento de la siembra se aplicó en el surco del maíz 150 kg·ha-1 de fosfato diamónico junto con 20 kg de borozinco y 50 kg de cloruro de potasio. posteriormente se aplicaron 150 kg de nitrógeno y 100 kg de cloruro de potasio, fraccionándolos en partes iguales a los 15 y 35 días después de la siembra. el control de gusano cogollero (spodoptera sp.) se realizó cuando el maíz tenía una edad de 30 días, con 200 cm3 ·ha-1 del inhibidor de quitina a base de clorfluazuron mezclados con 30 kg de melaza y 300 l·ha-1 de agua. la cosecha del maíz se realizó en forma manual a la edad del cultivo de 120 días. evaluaciones las evaluaciones sobre altura, materia seca y área foliar en el maíz, se realizaron a la edad de 15, 30, 45, 55, 66, 77 y 90 días, mientras que las evaluaciones sobre masa seca y área foliar de los pastos solos y asociados con el maíz, se realizaron a la edad de 37, 60, 75 y 94 días. para la estimación de masa seca las muestras fueron sometidas a una temperatura de 70 °c en un horno durante 72 h. para medir el área foliar se utilizó un equipo li 3100 licor. de acuerdo con radford (1967) y hunt (1990) los índices de crecimiento comúnmente utilizados se presentan en la tabla 1, y son: el iaf, entendido como el área de las hojas del cultivo presente en el área de un metro cuadrado de suelo, por tanto, no tiene unidades; la tca mide el incremento de la masa seca por unidad de tiempo (g · d ía-1); la tcr ex presa el i ncremento en masa seca en un intervalo con relación al peso inicial (g·g-1 ·día-1) y la tan que mide la acumulación de masa seca en función del área foliar por unidad de tiempo. para su cálculo se utilizó la información obtenida de masa seca y del área foliar. dicha información fue analizada mediante el paquete estadístico statistical analysis system (sas) versión 9.1. los resultados se sometieron a análisis de varianza para determinar la significancia, y la comparación de medias se determinó por la prueba de comparación de tukey. tabla 1. índices fisiológicos de crecimiento y sus fórmulas. índice de crecimiento fórmula para su cálculo tasa de crecimiento absoluto tca = (msf msi) / (tf ti) tasa de crecimiento relativo tcr = (ln msf ln msi) / (tf ti) tasa de asimilación neta tan = ((msf msi) / (tf ti)) x ((ln aff ln afi) / (aff afi)) índice de área foliar iaf = af / as msf = masa seca final msi = masa seca inicial tf = tiempo final (días) ti = tiempo inicial (días) ln msf = logaritmo natural de masa seca final ln msi = logaritmo natural de masa seca inicial aff = área foliar final afi = área foliar inicial ln aff = logaritmo natural de área foliar final ln afi = logaritmo natural de área foliar inicial af = área foliar as = área de suelo donde: resultados y discusión índices fisiológicos en la planta de maíz establecida en monocultivo y asociada con pastos durante los cuatro meses de desarrollo de la asociación (abril a julio), la precipitación fue de 1.424 mm, la cual 2672007 rincón, ligarreto y sanjuanelo: crecimiento del maíz y los pastos... correspondió a un 51% de la precipitación total del año 2005; por consiguiente, no se presentó limitantes por agua, considerando que el maíz requiere de al menos 500 mm de agua bien distribuidos (lafitte, 2002). en todos los tratamientos en los que se estableció el maíz en monocultivo (sin pasto) y maíz asociado con b. decumbens, mulato y toledo, no se presentaron diferencias significativas (p > 0,05) en altura, masa seca y área foliar en la planta de maíz, durante el periodo de 90 días de evaluación de crecimiento (tabla 2). la altura promedio a los 15 días fue de 0,58 m y llegó hasta 2,60 m a la edad de 77 días. el mayor incremento de altura de la planta de maíz se presentó en los primeros 55 días de crecimiento, ya que durante este tiempo la planta alcanzó una altura de 2,40 m, luego en los siguientes 45 días sólo aumento 0,20 m. la masa seca foliar promedia en los primeros 15 días de desarrollo de la planta de maíz fue de 15,4 g/planta y la máxima producción de biomasa foliar seca se produjo a los 66 días después de la siembra (dds) con 29,1 g/planta coincidiendo con el momento de llenado de grano. posteriormente, la masa seca de las hojas disminuyó por senescencia de estas, de forma que a los 90 dds el promedio alcanzado fue de 22,6 g hasta planta. el área foliar de la planta de maíz a los 15 dds presentó un promedio de 2.256 cm2, la cual aumentó hasta llegar a su máximo valor a la edad de 45 días con 5.261 cm2. se presentó una relación directa entre la producción de masa seca y el área foliar de la planta de maíz, sin embargo, los valores máximos de estos parámetros, se presentaron en diferentes edades del cultivo, es así como la mayor área foliar coincidió con la máxima floración de la planta de maíz (45 dds) y la máxima producción de masa foliar seca coincidió con el llenado del grano, que fue a los 66 dds (figura 1). en la figura 2 aparece el iaf de la planta de maíz durante el periodo de evaluación que comprendió desde los 15 dds hasta los 90 dds. se puede apreciar la misma tendencia en el maíz establecido en monocultivo y asociado con pastos, con excepción del maíz establecido en monocultivo y en el maíz asociado con toledo, porque a los 45 dds, el iaf fue de 3,3, resultando ser más alto con respecto a las demás asociaciones que presentaron un iaf promedio de 2,9. sin embargo, después de los 55 dds, este parámetro estuvo alrededor de 3 en todos los tratamientos y después de 66 dds, disminuyó a 2,9, hasta llegar a un iaf de 1,8 a los 90 días, fecha de la última evaluación de crecimiento, en todos los tratamientos. el mayor iaf encontrado a la edad de 45 días coincidió con el inicio del desarrollo reproductivo de la planta, momento en el cual necesita de su máxima capacidad fotosintética para acumular carbohidratos y masa seca, para ser utilizados posteriormente en la formación de la mazorca (lafitte, 2002). la tca del maíz solo y asociado con el pasto toledo, fue similar durante todo el desarrollo del cultivo, tal como sucedió con el iaf, destacándose una mayor tca a los 30 dds con un promedio de 0,86 g·día-1 de ms. en las asociaciones del maíz con el pasto mulato y el b. decumbens, la tca alcanzó el máximo valor de 0,4 g·día-1 a los 30 días, pero a diferencia del tca del figura 1. masa seca y área foliar de la planta de maíz establecida sola o asociada con pastos. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. figura 2. índice de área foliar del cultivo (iaf) de maíz en asocio con pastos. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. 268 agron. colomb. 25(2) 2007 maíz solo y el maíz asociado con toledo, el incremento de masa seca permaneció entre 0,3 y 0,2 g·día-1 durante 25 días (desde los 45 dds hasta cuando el maíz cumplió una edad de 55 días). en tanto, en el maíz establecido en monocultivo y en asociación con toledo, el periodo de mayor incremento de masa seca fue a la edad de 30 días para descender a una tca cercana a cero a los 45 dds (figura 3). el comportamiento y la tendencia de la tcr fueron similares a la tca y disminuyeron de manera progresiva (figura 4). las curvas observadas en la tcr en el maíz asociado con el b. decumbens y el mulato fue mayor a los 30 dds con un valor de 0,02 g·g-1·día-1 y luego disminuyó levemente hasta los 55 dds con una tcr de 0,01 g·g-1·día-1, posteriormente, la tcr fue negativa. en el maíz solo y asociado con toledo la tcr alcanzó un valor de 0,04 g·g-1·día-1, a los 30 dds, sin embargo después de los 45 dds la tcr fue negativa. a medida que aumenta el iaf, se aumenta el sombreamiento y disminuye la tan. la tan de maíz en monocultivo y asociado con el pasto toledo, presentó un comportamiento semejante en todo el periodo de evaluación, y llegó a su máximo valor de 0,32 g·m-2·día-1 a la edad de 30 días, lo que coincidió con un iaf de 2, para luego decrecer a valores negativos después de los 45 dds. el maíz asociado con pasto mulato y con el b. decumbens presentaron la misma tendencia, con una tan a los 30 dds que estuvo entre 0,16 y 0,13 g·m-2·día-1, respectivamente. después de los 66 dds, la tan fue negativa con valores de -0,038 y -0,15 g·m-2· día-1 en el mismo orden (figura 5). índices fisiológicos en los pastos establecidos en monocultivo y asociados con maíz contrario a lo presentado en el crecimiento del maíz, los pastos sí mostraron diferencias significativas cuando estos se establecieron solos y asociados con maíz. el área foliar y la masa seca de los pastos asociados con maíz fue menor con respecto a los pastos establecidos sin maíz. el pasto mulato sobresalió de los demás, por tener un establecimiento significativamente más rápido (p < 0,05) después de la siembra; en los primeros 37 días, este pasto presentó un área foliar de 1.908 cm2 y una masa seca de figura 3. tasa de crecimiento absoluto de maíz en asocio con pastos. centro de investigación la liber tad, piedemonte llanero. figura 4. tasa de crecimiento relativo (tcr) del cultivo de maíz en asocio con pastos. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. figura 5. tasa de asimilación neta del cultivo de maíz en asocio con pastos. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. 269 9,4 g·m-2, mientras que cuando se sembró en asocio con maíz, el área foliar fue de 934 cm2 y la masa seca de 5,2 g·m-2. el otro pasto que también presentó un rápido establecimiento fue el toledo, seguido por el b. decumbens; sin embargo, su establecimiento también fue más lento cuando se asoció con el maíz. en los primeros 37 días, los pastos sin maíz superaron en 1,6 veces el área foliar y en 2 veces la masa seca, a los pastos establecidos con maíz. a los dos meses después de la siembra, los pastos mulato y toledo sin maíz presentaron un área foliar y masa seca superior (p < 0,05), con un promedio de 15.375 cm2 y 77,5 g ms por planta, respectivamente. por su parte el b. decumbens desarrolló un área foliar de 4.350 cm2 y una masa seca de 20,3 g·m-2. en esta época el pasto toledo en monocultivo presentó 3,4 veces más área foliar y 4 veces más masa seca, respecto al pasto toledo + maíz. a los 75 dds el pasto mulato aumentó su área foliar a 41.740 cm2, cifra superior a los demás tratamientos, incluyendo al pasto toledo, que presentó un área foliar de 26.558 cm2, en tanto, la masa seca fue mayor en los pastos mulato y toledo con un promedio de 179 g·m-2. el crecimiento del pasto mulato en monocultivo fue superior en los primeros 75 dds, mientras que los otros pastos en monocultivo y asociados con maíz se encontró que el área foliar a los 94 dds aumentó en más de dos veces respecto a la de los 75 dds. en los últimos 19 días de evaluación, se encontró que los pastos asociados con maíz presentaron un mayor crecimiento a lo cual contribuyó la senescencia del maíz que permitió mayor entrada de los rayos solares para ser aprovechados por los pastos (tabla 2). la producción de masa seca de los pastos establecidos en monocultivo en los primeros 75 dds duplicó a la masa seca obtenida en los mismos pastos establecidos en asociación con el maíz. aunque estas diferencias se redujeron a los 94 dds, la producción promedia de los pastos sin maíz y con maíz fue de 214 y 131 g·m-2 de ms, respectivamente (figura 6). tabla 2. altura, masa seca y área foliar del maíz solo y asociado con pastos durante 90 días de desarrollo. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. ns: diferencias no significativas (p > 0,05), según la prueba de tukey. altura (cm/planta) edad del cultivo (días) 15 30 45 55 66 77 90 maíz 65 92 157 245 257 256 248 maíz + b. decumbens 49 88 149 233 251 260 249 maíz + mulato 67 89 159 236 248 256 266 maíz + toledo 63 93 171 248 262 269 256 masa foliar seca (g/planta) maíz 14,0 15,1 28,9 28,6 28,0 22,4 21,4 maíz + b. decumbens 17,7 19,4 25,3 27,8 29,2 24,8 20,5 maíz + mulato 14,1 17,5 23,6 27,0 30,2 29,0 26,6 maíz + toledo 15,8 16,9 29,3 29,5 29,1 24,9 21,9 área foliar (cm2/planta) maíz 2.383 3.812 5.665 4.904 4.790 4.064 3.019 maíz + b. decumbens 2.003 4.388 5.206 4.872 4.768 3.877 2.838 maíz + mulato 2.480 3.685 4.635 5.074 5.111 4.411 3.426 maíz + toledo 2.356 3.736 5.536 5.390 5.182 3.767 2.941 significancia ns ns ns ns ns ns ns figura 6. masa seca de los pastos solos y asociados con maíz hasta la edad de 94 días. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. 2007 rincón, ligarreto y sanjuanelo: crecimiento del maíz y los pastos... 270 agron. colomb. 25(2) 2007 en los tres pastos solos y asociados con maíz, el iaf fue en aumento hasta el día de la última evaluación, contrario a lo observado en el maíz en monocultivo y asociado con los pastos que por ser una especie semestral, después de los 55 dds, este parámetro empezó a descender. este comportamiento del iaf el cual está estrechamente relacionado con la producción de biomasa favorece y justifica el establecimiento de la asociación de maíz–pastos, porque el cultivo de maíz no tiene ninguna competencia de los pastos asociados durante los primeros 30 días de crecimiento ni en los 20 días siguientes, importantes para la floración y formación de la mazorca (figura 7). el maíz es una gramínea de rápida germinación y alto crecimiento en edades tempranas de la planta, mientras que los pastos en su mayoría germinan después de los 15 días y su desarrollo inicial es más lento, lo cual se confirmó con un iaf promedio de 0,071 y masa seca de 3,2 g·m-2 a la edad de 37 días. el maíz a los 45 dds presentó el mayor iaf con un valor de 3,5 y una masa seca de 29 g planta, cuando el pasto solo tenía un iaf de 0,4 y una masa seca de 20,3 g·m-2. un comportamiento similar del iaf en la asociación de maíz con pastos, se presentó en condiciones de los cerrados brasileros, donde el maíz en sus estados de crecimiento iniciales no fue afectado por competencia con el pasto asociado. el mayor iaf del maíz fue a la edad de 50 días con un valor de 2, mientras que en esta misma fecha el iaf del pasto fue de 0,5; el cual aumento hasta 1,5 a la edad de 90 días, mientras que en este mismo momento el iaf de maíz también fue de 1,5 (portes et al., 2001). el iaf de la asociación de maíz–pastos en las condiciones del piedemonte llanero, a los 90 dds fue de 1,8 para el maíz y de 2,7 para los pastos. en esta misma época, los pastos establecidos sin maíz presentaron un iaf promedio de 3,5. la tca del pasto mulato en monocultivo y asociado con maíz presentó su mayor valor a los 75 dds con 8 g·día-1 y 5,2 g·día-1 de ms respectivamente. b. decumbens en monocultivo presentó el mismo comportamiento pero con una tca más baja (2,8 g·día-1 de ms). el pasto toledo solo y asociado con maíz presentó un tca diferente a los otros dos pastos, porque a mayor edad se incrementó en orden ascendente, de forma que la tca del pasto toledo sin maíz fue de 3,3; 5,4 y 7,7 g·día-1 de ms a los 60, 75 y 94 días, respectivamente. este mismo pasto asociado con maíz presentó una tca de 0,7; 2,9 y 4,6 g·día-1 de ms en el mismo orden. en general, los pastos establecidos en monocultivo presentaron una mayor tca que cuando estos se establecieron con el maíz (figura 8). la tcr de los pastos toledo y mulato establecidos sin maíz, presentaron un descenso al aumentar la edad desde los 60 hasta los 94 días (figura 9). el pasto toledo fue el de mayor tcr de ms a los 60 dds con 0,12 g·g-1·día-1 y a los 75 dds descendió a 0,045 g·g-1·día-1. los pastos asociados con maíz y el pasto b. decumbens en monocultivo presentaron una tcr de ms similar, en 60 a 75 dds, con un valor promedio de 0,08 g·g-1·día-1. la tcr inicialmente presentó valores altos, los cuales fueron disminuyendo figura 7. índice de área foliar (iaf) del maíz y los pastos solos y asociados con maíz hasta la edad de 94 días. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. figura 8. tasa de crecimiento absoluto (tca) de los pastos solos y asociados con maíz hasta la edad de 94 días. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. 271 área foliar (cm2) edad (días) 37 60 75 94 b. decumbens 725 b 4.350 b 11.330 cd 26.013 c b. decumbens + maíz 434 c 1.953 c 4.882 d 14.647 d mulato 1.908 a 15.328 a 41.740 a 49.520 a mulato + maíz 934 bc 5.224 b 14.376 c 31.236 b toledo 1.230 ab 15.423 a 26.548 b 47.988 a toledo + maíz 763 b 4.447 b 13.052 c 36.608 b cv (%) 22,4 18,6 24,6 16,9 masa seca (g·m-2) b. decumbens 2,9 d 20,3 c 62,8 c 94,3 d b. decumbens + maíz 1,5 e 9,9 d 31,9 d 76,3 d mulato 9,4 a 75,7 a 194,2 a 238,9 b mulato + maíz 5,2 c 32,3 b 110,5 b 167,3 c toledo 6,9 ab 82,0 a 163 a 308,8 a toledo + maíz 2,9 d 18,8 c 61,9 c 149,6 c cv (%) 18,5 14,3 15,7 17,6 tabla 3. área foliar y masa seca del pasto solo y asociado con maíz durante 94 días de desarrollo. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. promedios con letras diferentes en la misma columna, difieren significativamente (p < 0,05) según la prueba de tukey. con la edad la cual se debe en parte al aumento gradual de tejidos no asimilatorios (maldonado, 1993; jarma et al., 1994). la tan como indicador de la eficiencia fotosintética, mostró al pasto toledo con el mayor valor a los 60 dds con 5,8 g·m-2 ·día-1, mientras que a la edad de 75 dds el máximo valor se obtuvo con el pasto mulato asociado con maíz, cuyo valor fue de 5,7 g·m-2 ·día-1. los pastos toledo y mulato establecidos en monocultivo disminuyeron la tan desde la edad de los 60 días considerando que estos pastos cubrieron más rápidamente el suelo y la competencia entre plantas fue más temprano. el b. decumbens en monocultivo y los tres pastos asociados con maíz, presentaron un comportamiento similar de la tan con un ligero incremento desde los 60 hasta los 75 dds, por efecto de la sombra del maíz y por el establecimiento más lento del b. decumbens (figura 10). producción de grano de maíz establecido en monocultivo y asociado con pastos la asociación de maíz con pasto mulato se caracterizó por presentar valores más altos de masa seca total y de grano, sin embargo, las diferencias observadas no fueron significativas (p > 0,05) cuando el cultivo se estableció solo o asociado con los tres pastos, de la que se obtuvo una producción de masa seca total promedia de 372 g/planta, 165 g/planta de mazorca y 140,8 g/planta de grano de maíz (tabla 4). esta producción de grano era de esperarse, considerando que no se presentaron diferencias en los índices fisiológicos (iaf, tcc, tan) en el cultivo de maíz establecido en monocultivo y en asociación con los pastos. figura 9. tasa de crecimiento relativo (tcr) de los pastos solos y asociados con maíz hasta la edad de 94 días. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. figura 10. tasa de asimilación neta (tan) de los pastos solos y asociados con maíz hasta la edad de 94 días. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. 2007 rincón, ligarreto y sanjuanelo: crecimiento del maíz y los pastos... 272 agron. colomb. 25(2) 2007 tratamiento masa seca (g/planta) total mazorca grano maíz 378,7 163,3 138,1 maíz + b. decumbens 359,1 156,5 133,7 maíz + mulato 411,6 183,1 156,9 maíz + toledo 345,4 155,7 131,9 promedio 372,0 165,1 140,8 significancia ns ns ns tabla 4. producción de grano de maíz establecido en monocultivo y asociado con pastos. centro de investigación la libertad, piedemonte llanero. ns: diferencias no significativas (p > 0,05), según prueba de tukey. conclusiónes el crecimiento del maíz y la producción de grano no fueron afectados por el establecimiento en asociación con los pastos b. decumbens, mulato y toledo. el crecimiento de estos fue afectado cuando estos se establecieron en asociación con maíz. la producción de masa seca y el área foliar de los pastos establecidos en monocultivo en los primeros 75 dds duplicó la masa seca y área foliar obtenida en los mismos pastos establecidos en asociación con el maíz; por tanto, la asociación de maíz con pastos se constituye en una alternativa importante para el establecimiento o renovación de praderas en el piedemonte llanero, porque el lento crecimiento inicial de los pastos hace que el maíz se desarrolle sin competencia y no afecta el rendimiento de grano. agradecimientos se presenta un especial agradecimiento a colciencias por la financiación de este trabajo de investigación, en el marco del proyecto “potencial productivo y aspectos fisiológicos de los pastos tropicales bajo condiciones de manejo intensivo, como alternativa para recuperar praderas en suelos ácidos del piedemonte llanero”. literatura citada black, c.c. 1976. an assessment of c4 photosynthesis an productivity. en: burris, r.h. y c.c. black. (eds.). co2 metabolism and plant productivity. university park press. baltimore. clavijo, j.p. 1992. análisis de crecimiento en malezas. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 15 p. duarte, m.j., e. alexandrino y j.a. comide. 2005. duração do periodo de descanso e crescimento do dossel de panicum maximum cv. mombaça sob lotação intermitente. rev. bras. zootec. 34(2), 398-405. hunt, r. 1982. plant growth curves. the funtional approach to plant growth analysis. edward arnold, londres. 48 p. jarma, a.o., c. buitrago y s. gutiérrez. 1994. respuesta del crecimiento de la habichuela (phaseolus vulgaris l. var. blue lake) a tres niveles de radiación incidente. revista comalfi 26(1-3), 62-67. kluthcouski, j. y h. aidar. 2001. implantaçao, conduçao e resultados obtidos com o sistema santa fé. pp. 409441. en: kluthcouski, j., l.f. stone y h. aidar(eds.). integraçao lavoura–pecuaria arroz e feijo. embrapa, san antonio de goias. laffite, h.r. 2002. fisiología del maíz tropical. programa de maíz cimmt. tecnifenalce 2(7), 4-5. maldonado, g. 1993. análisis de crecimiento de dos variedades de fríjol (phaseolus vulgaris l.) cv. cerinza cv. tundama en condiciones de campo. tesis de maestría. universidad nacional de colombia, bogotá. 453 p. medrano, h. y j. flexas 2001. fijación del dióxido de carbono y biosíntesis de fotoasimilados. pp. 173-201. en: azcon-bieto, j. y m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. mcgrawhill/interamericana, madrid. montaldi, e.r. 1995. principios de fisiología vegetal. ediciones sur, la plata, argentina. 298 p. pereira, i. de o. y l.y. pacheco. 2001. implantación y conducción del sistema barreirao. pp. 265-303. en: kluthcouski, j., l.f. stone. y h. aidar. (eds.). integraçao lavoura–pecuaria. embrapa arroz e feijao, san antonio de goias. portes, t. de a., si.c. carvalho de y j. kluthcouski. 2001. aspectos fisiológicos das plantas cultivadas e analise de crescimento da brachiaria consorciada com cereais. pp.305-329. en: kluthcouski, j., l.f. stone y h. aidar (eds.). integraçao lavourapecuaria. embrapa arroz e feijao, san antonio de goias. radford, p.j. 1967. growth analysis formulae. their use and abuse. crop sci. 7, 171-175. rincón, a., p.a. cuesta, r.a. pérez, g. bueno, o. pardo y j.e. gómez. 2002. producción y utilización de los recursos forrajeros en sistemas de producción bovina de la orinoquía y el piedemonte caqueteño. manual técnico. plan de modernización tecnológica de la ganadería bovina colombiana, corpoica. 76 p. sans, j.i., r.s. zeiger, s. sarkarung, d.l. molina y m. rivera. 1999. sistemas mejorados arroz-pasturas para sabana nativa y pasturas degradadas en suelos ácidos de américa del sur. pp. 232-244. en: guimaraes, e.p., j.i. sanz, i. rao, m.c. amézquita y e. amézquita (eds.). sistemas agropastoriles en sabanas tropicales de américa latina. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali y empresa brasilera de pesquisa agropecuaria (embrapa). silveira, p.b., honrad, m.l. y pereira, m. 1999. características morfológicas y fisiológicas relacionadas con el desempeño de arroz de secano asociado con brachiaria brizantha. pp. 175195. en: guimaraes, e.p., j.i. sanz, i. rao, m.c. amézquita, y e. amézquita (eds.). sistemas agropastoriles en sabanas tropicales de américa latina. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali y empresa brasilera de pesquisa agropecuaria (embrapa). agronomia 26-2 -profe194).indd aragón, rodríguez y cantor. criterios de liberación de encarsia formosa gahan... 277 resumen abstract fecha de recepción: febrero 15 de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 docentes, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. ecologia@umng.edu.co criterios de liberación de encarsia formosa gahan (hymenoptera: aphelinidae) para el control de trialeurodes vaporariorum (westwood) (hemiptera: aleyrodidae) en tomate release criteria of encarsia formosa gahan (hymenoptera: aphelinidae) for the control of trialeurodes vaporariorum (westwood) (hemiptera: aleyrodidae) on tomato sandra aragón1, daniel rodríguez1 y fernando cantor1 agronomía colombiana 26(2), 277-284, 2008 para la toma adecuada de decisiones en el manejo de la mosca blanca de los invernaderos, se han propuesto diferentes criterios que buscan reducir el impacto producido por el uso indiscriminado de insecticidas. sin embargo, estos criterios de decisión son aplicables principalmente al control químico de plagas y no se conoce su uso en programas de control biológico. por lo tanto, con este trabajo se propuso generar unos criterios de decisión para el control biológico de la mosca blanca de los invernaderos t. vaporariorum con el parasitoide encarsia formosa, teniendo en cuenta su respuesta funcional y porcentaje de control. en un diseño completamente al azar se ubicaron 18 plantas de tomate de 8 semanas de edad infestadas con 500 ninfas de mosca blanca y 3 plantas como control absoluto. en cada planta se liberaron 0, 10, 20, 30, 40 y 50 adultos de e. formosa, con tres repeticiones por densidad. se registró el número de ninfas melanizadas por efectos del parasitismo de e. formosa a los 12; 19 y 26 días después de la primera liberación y, al finalizar la cosecha, se realizó un conteo de las ninfas de mosca blanca totales. los resultados de este trabajo sugieren que para obtener un control cercano a 80% se debe liberar un parasitoide por cada 17 ninfas de mosca blanca de tercer instar, evaluando el control después de 35 días. se pueden realizar nuevas liberaciones de e. formosa dirigidas al control de las nuevas ninfas encontradas en los muestreos periódicos del cultivo. palabras clave: modelos de decisión, capacidad parasítica, control biológico, umbrales de acción. in order to ta ke right decisions for the management of greenhouse whitefly, different strategies has been purposed, wh ich pretend to reduce t he i mpac t generated by t he indiscriminate use of pesticides. nevertheless, those decision criteria are mainly useful for chemical control and their use is unknown in biological control programs. the goal of this work was to develop decision criteria for the biological control of greenhouse whitefly t. vaporariorum with the parasitoid encarsia formosa considering its functional response and percentage of parasitism. in a completely randomized design, eight weeks old tomato plants were infested with 500 whiteflies scales and three plants were used as an absolute control. on each tomato plant, 0, 10, 20, 30, 40 and 50 adults of e. formosa were released, with three repetitions per density. the number of black pupae was registered after 12, 19 and 26 days after the first wasp liberation. at the end of the crop, the total number of white and black scales was counted. the results of this work suggest that in order to obtain a control near the 80%, one parasitoid for each 17 whiteflies scales of third instar must be released evaluating the control 35 days after. new releases of e. formosa should be made for the control of new scales found in the periodic sampling of the crop. key words: decision models, parasitic ability, biological control, action thresholds. introducción en los cultivos comerciales de tomate (solanum lycopersicum l.) bajo invernadero en la sabana de bogotá se presenta en la actualidad un problema grave con la mosca blanca trialeurodes vaporariorum (hemiptera: aleyrodidae), ya que sus poblaciones alcanzan niveles de daño que afectan significativamente la producción. en colombia, en cultivos como la habichuela, la mosca blanca puede causar pérdidas de 15% a 50% (rodríguez y cardona, 1990; rendón et al., 2001). por lo anterior, los agricultores programan aplicaciones preventivas tipo calendario antes de permitir que la plaga agronomia 26-2 -profe194).indd 277 06/10/2008 19:40:56 278 agron. colomb. 26(2) 2008 se establezca dentro del cultivo. sin embargo, esta estrategia ha ocasionado serios problemas, como el incremento en los costos de producción, la eliminación de enemigos naturales, la resistencia a los insecticidas, los riesgos para la salud de productores y consumidores y la contaminación ambiental (rodríguez y cardona, 2001; cardona et al., 2001; ditritch et al,. 1990). para la toma adecuada de decisiones de manejo se han propuesto diferentes estrategias que pretenden reducir el impacto producido por el uso indiscriminado de insecticidas. una de ellas es el uso de los umbrales de acción, que se definen como la densidad de población en la cual se deben tomar las medidas de control para evitar que un aumento en la población de la plaga alcance el nivel de daño económico (stern et al., 1959). cardona et al. (1993) y rodríguez et al. (1996) proponen umbrales de acción de la mosca blanca para los cultivos de tomate y habichuela en algunas regiones de colombia cuando la plaga es controlada con diferentes frecuencias de aplicación de productos químicos. estos trabajos sugieren que la decisión de manejo se debe tomar cuando se inicia la aparición de ninfas en el tercio inferior de la planta de habichuela y para el caso del tomate, cuando hay presencia de adultos y huevos en la planta. sin embargo, estos criterios de decisión son aplicables principalmente al control químico de plagas y no se conoce su uso en programas de control biológico. jetter (2005) menciona que los programas de control biológico han fallado en la determinación de esta información, ya que los modelos que se conocen tradicionalmente no incorporan riesgo e incertidumbres de la estrategia de control y esto es lo que hace la diferencia con el control químico. por otro lado, forero (2006) realizó ensayos en los que efectuaba liberaciones de un enemigo natural, utilizando los mismos criterios de decisión que se usan para el control químico de plagas, y propone que para los programas de control biológico no se apliquen los mismos criterios de decisión que se usan con el químico. este autor recomienda tener en cuenta aspectos como la respuesta funcional de los enemigos naturales. cardona et al. (1993) mencionan que el control natural ejercido por varios enemigos naturales de la mosca blanca no es suficiente para regular las altas poblaciones que se presentan en cultivos como la habichuela. sin embargo, hussey (1985) menciona que en los cultivos de tomate se ha usado con éxito el control biológico de la mosca blanca de los invernaderos, utilizando el enemigo natural encarsia formosa. adicionalmente, gerling (1990) y onillion (1990) señalan que se ha demostrado ampliamente la posibilidad de mantener poblaciones de mosca blanca en niveles bajos y de manera económica con liberaciones del parasitoide cuando se inocula la avispa durante el ciclo del cultivo. el control biológico de la mosca blanca de los invernaderos t. vaporariorum con el parasitoide e. formosa fue usado por primera vez en 1926 y desde entonces se ha utilizado exitosamente en cultivos comerciales (van lenteren et al., 1996). después de la segunda guerra mundial se redujo su uso por el uso de insecticidas de amplio espectro, pero en la actualidad e. formosa es uno de los controladores biológicos más utilizados en cultivos bajo invernadero (van lenteren, 1995). en estudios realizados por de vis (2001) en cultivos de tomate bajo invernadero en la sabana de bogotá, utilizando el método de liberación semanal de adultos de e. formosa, con 3-5 parasitoides/m2 se obtuvieron porcentajes de control iguales o superiores a 80% y las poblaciones de adultos de mosca blanca t. vaporariorum se mantuvieron en 1,2 por planta. otro caso de control de mosca blanca por e. formosa lo exponen van driesche et al. (2001), con liberaciones de bajas densidades de la avispa en combinación con eretmocerus eremicus, para obtener porcentajes de control de 50,9%. por lo anterior, con este trabajo se propuso generar unos criterios de decisión para el control de la mosca blanca de los invernaderos (t. vaporariorum) cuando se realiza el manejo biológico con liberaciones de su enemigo natural e. formosa (hymenoptera: aphelinidae), teniendo en cuenta aspectos de la biología del enemigo natural, como son su respuesta funcional y el porcentaje de control. estos criterios incluyen la identificación de la proporción óptima parasitoide/hospedero que debe emplearse en las liberaciones de e. formosa, para lograr un control eficiente de la mosca blanca en cultivos comerciales de tomate y la determinación del tiempo óptimo que debe transcurrir para realizar evaluaciones que permitan identificar la máxima efectividad de la liberación de e. formosa para el control de t. vaporariorum. materiales y métodos el material necesario para la ejecución de los ensayos se obtuvo de los invernaderos de control biológico de la facultad de ciencias de la universidad militar, ubicados en el municipio de cajicá (cundinamarca). se utilizaron plantas de tomate (s. lycopersicum) var. astona sembradas en bolsas plásticas negras de 60 cm x 60 cm. cada planta se ubicó en una jaula de malla de 3 m x 1 m x 1 m, con el fin de garantizar que estuvieran libres de agronomia 26-2 -profe194).indd 278 06/10/2008 19:40:56 aragón, rodríguez y cantor. criterios de liberación de encarsia formosa gahan... 279 de plagas al iniciar el ensayo. se empleó un diseño experimental completamente al azar en una nave de invernadero. se evaluaron seis tratamientos con tres repeticiones cada uno y un control absoluto. infestación con t. vaporariorum sobre plantas de 8 semanas de edad desde el transplante se liberó una densidad de 200 adultos de mosca blanca y se permitió una interacción planta-fitófago por 72 h. en cada planta se dejaron 500 ninfas de mosca blanca, que es la densidad que se asumió que podía causar un descenso en la acumulación de biomasa de la planta; el excedente se retiró con ayuda de un alfiler entomológico. se permitió el desarrollo de las ninfas hasta adulto y la posterior oviposición, alcanzando dos generaciones, con una duración de 45 d desde huevo hasta adulto. parasitación con e. formosa para el control de ninfas de t. vaporariorum que se encontraban infestando foliolos de tomate se liberaron avispas de e. formosa, teniendo en cuenta la respuesta funcional del parasitoide con un efecto de interferencia mutua y el porcentaje de control esperado en cada tratamiento; de esta manera la proporción de avispas por ninfa de mosca blanca evaluada fue de 1:13, en la que una avispa de e. formosa parasita en promedio a 13 ninfas de mosca blanca de tercer instar (lópez y botto, 1995; soto et al., 2002). con esta información se estimó el número de adultos del parasitoide que controlarían un 100%, 80%, 60%, 40%, 20% y 0% de la población de ninfas de mosca blanca disponibles en cada planta y las densidades que se alcanzarían con los porcentajes de control propuestos, que serían de 50, 40, 30, 20, 10 y 0 adultos de e. formosa, respectivamente. en los ensayos realizados se propuso el empleo de la respuesta funcional de e. formosa, en función de la densidad de ninfas de mosca blanca que se esperaba controlar. este método de liberación de la avispa permite un uso racional de parasitoides por cantidad de hospederos, cambiando la estrategia propuesta en la literatura, que emplea como criterio de liberación un número constante de avispas por unidad de área, sin tener en cuenta la densidad de la plaga (hoddle, 2000; hoddle et al., 1997; van lenteren et al., 1997). las liberaciones de las avispas se realizaron según la recomendación de tello et al. (2007), quienes proponen realizarlas en tres momentos durante una semana; de este modo, cada una de las densidades de e. formosa se liberó en tres grupos distanciados por un día. las liberaciones se realizaron entre las 8:00 am y las 10:00 am. las avispas liberadas se colectaron en frascos de vidrio transparente y se cosecharon de un mismo lote para garantizar homogeneidad de condiciones de desarrollo. la edad de las avispas liberadas varió entre 0 y 24 h. las avispas se dejaron en cada unidad experimental hasta que murieron. las ninfas de mosca blanca parasitadas se conservaron hasta la emergencia del adulto. se permitió la acción de parasitismo de los nuevos adultos de e. formosa sobre la población de t. vaporariorum de la segunda generación. se presentaron dos generaciones de e. formosa, con una duración de 35 d desde huevo hasta adulto. efectividad de control con diferentes densidades de liberación de e. formosa sobre poblaciones de t. vaporariorum para la evaluación del control de la avispa sobre la población de mosca blanca se realizaron tres conteos. el primero a los 12 d después de la primera liberación, que es el momento en que se observan las primeras ninfas melanizadas por acción del enemigo natural; el segundo a los 19 d, cuando se puede observar la melanización de otro grupo de ninfas, y el tercero a los 26 d, cuando se espera observar la totalidad de las ninfas melanizadas. en cada evaluación se registró la densidad de ninfas de mosca blanca controladas por acción del parasitismo del enemigo natural. el reconocimiento se hizo por la coloración negra que presentan las ninfas de t. vaporariorum parasitadas. al final de la cosecha se realizó un último registro de: a) ninfas parasitadas que presentaban el orificio de emergencia del adulto de e. formosa, b) ninfas de mosca blanca sin parasitar y c) ninfas de mosca blanca parasitadas pero que aún no presentan el orificio de emergencia del adulto. se consideró este tiempo con el fin de conocer con certeza el total de la población de e. formosa que se desarrolló sobre las ninfas de mosca blanca parasitadas y que pudo no tenerse en cuenta dentro de la programación inicial de conteos por no haber finalizado aún el proceso de melanización. efecto de poblaciones de t. vaporariorum sobre algunos parámetros de crecimiento del tomate al realizar la cosecha se obtuvo la biomasa total acumulada al final del ensayo, por medio de la determinación del peso seco de frutos, tallos, hojas y raíces de cada planta, con el propósito de conocer el efecto de las diferentes densidades de t. vaporariorum sobre estas variables. para la obtención del peso seco, se envolvió en papel periódico el material etiquetado y se deshidrató en un horno de secado memmert a 95 °c durante 24 h, aproximadamente. para asegurar que el material estuviera completamente seco, se pesó cada empaque entre tres y cinco veces durante el agronomia 26-2 -profe194).indd 279 06/10/2008 19:40:56 280 agron. colomb. 26(2) 2008 periodo de secado hasta que presentara por dos veces el mismo peso. consideraciones para la toma de decisiones con el fin de maximizar el control biológico de t. vaporariorum con liberaciones de e. formosa la defi nición de las consideraciones para la toma de decisiones en el control biológico de la mosca blanca de los invernaderos t. vaporariorum con el parasitoide e. formosa se realizó integrando los resultados de porcentajes de control, momento de evaluación del control y la relación con la densidad de la plaga. análisis de los datos se realizaron regresiones polinómicas, con el programa para análisis estadístico r versión 6.2.1 (r, 2008), para observar las tendencias de los porcentajes de parasitación ejercida por e. formosa y el crecimiento de la población de ninfas de mosca blanca que no fueron controladas por la avispa. resultados y discusión efectividad de control con diferentes densidades de liberación de e. formosa sobre poblaciones de t. vaporariorum en la fi gura 1 se observa el porcentaje de control ejercido por e. formosa en diferentes momentos de muestreo, a los 12, 19, 26 y 70 d después de la primera liberación de la avispa. en el muestreo realizado 12 d después de la primera liberación de e. formosa (16 de noviembre), no se presentó ninguna ninfa de mosca blanca melanizada por efecto del parasitismo, mientras que a los 19 d (5 de diciembre) se comenzaron a presentar ninfas parasitadas, que representan menos de 10% del control. a los 26 d (12 de diciembre) se observó que el porcentaje de control ejercido por la avispa alcanzó el 30%. al fi nal de la cosecha, es decir a los 70 d (25 de enero), se realizó una última evaluación por medio del conteo de ninfas de t. vaporariorum que presentaban como evidencia el orifi cio de emergencia del adulto de e. formosa. en este momento de evaluación, se hizo evidente que el potencial de control de e. formosa puede alcanzar niveles por encima de 80%. estos resultados sugieren que el conteo de ninfas de t. vaporariorum melanizadas tiende a subestimar el control ejercido por e. formosa, porque: 1) al parecer se presenta alta variabilidad en los tiempos de melanización y 2) un porcentaje importante de las ninfas parasitadas tiende a melanizar tardíamente. la emergencia de los adultos de e. formosa podría considerarse el mejor momento para la estimación del porcentaje de control, teniendo en cuenta los tiempos de desarrollo de huevo a adulto bajo diferentes condiciones térmicas con el fi n de determinar el momento en el que se debe realizar la evaluación (vet y van lenteren, 1981). en el desarrollo de las crías de t. vaporariorum y e. formosa bajo invernadero en la facultad de ciencias de la universidad militar nueva granada, se ha observado la emergencia de adultos de mosca blanca entre las semanas 6 y 7 posteriores a la infestación. para el caso de e. formosa, las avispas comienzan a emerger 4 semanas después de la parasitación. de acuerdo con esta información, el momento adecuado para realizar la evaluación del control ejercido por la avispa es aproximadamente a los 35 d después de la liberación del parasitoide. el porcentaje de control se calculó por medio de la ecuación cuadrática obtenida en el último muestreo, es decir, a los 70 d después de la primera liberación: y = 0,0655x2 + 4,1273x + 12,26 donde, x es el número de avispas liberadas (10, 20, 30, 40 y 50 adultos). para calcular el número de ninfas de t. vaporariorum controladas por avispa en los diferentes tratamientos, se dividió el número estimado de ninfas controladas entre el número de avispas liberadas (tabla 1). en la tabla 1 se puede observar el porcentaje de control ejercido por la avispa e. formosa sobre una población de 500 ninfas de t. vaporariorum en cada uno de los tratamientos. el tratamiento que presentó el mayor figura 1. porcentaje de ninfas de t. vaporariorum melanizadas por el parasitismo de e. formosa, en plantas de tomate var. astona bajo invernadero. estación experimental hacienda riogrande, cajicá (cundinamarca). agronomia 26-2 -profe194).indd 280 06/10/2008 19:40:57 aragón, rodríguez y cantor. criterios de liberación de encarsia formosa gahan... 281 porcentaje de control fue el de 30 adultos de e. formosa por planta, con 77,1% de ninfas de mosca blanca parasitadas. el número de ninfas de t. vaporariorum controladas por cada avispa de e. formosa se presenta en la tabla 1. se observó que el control por avispa presenta una tendencia al descenso a medida que se aumenta el número de avispas por planta. en el tratamiento con 10 avispas por planta se evidenció que cada una logra controlar 23,5 ninfas de t. vaporariorum y que esa cantidad de ninfas controladas va disminuyendo, hasta el punto en que en el tratamiento con 50 avispas por planta cada avispa ejerce el control sobre 5,5 ninfas de mosca blanca. aparentemente, el aumento de avispas en una unidad experimental genera un fenómeno de interferencia que provoca esta reducción en el número de ninfas controladas por avispa. los porcentajes de control observados en los tratamientos con mayores densidades de avispas liberadas sugieren que el aumento de la densidad de adultos de e. formosa no implica un porcentaje mayor de control de la mosca blanca y, que por el contrario, se presenta una interferencia entre los individuos que ocasiona un porcentaje menor de control. estos resultados de interferencia mutua son similares a los que presentan hoddle et al. (1998), quienes mencionan que en interacciones de mosca blanca y e. formosa en las que la avispa se encuentra en densidades muy altas, se presenta un nivel moderado de interferencia mutua; así mismo, van alphen y jervis (1996) señalan que e. formosa a densidades bajas presenta una interferencia insignificante. según hoddle et al. (1997), proporciones bajas de liberación del parasitoide pueden ser más efectivas que liberaciones muy altas, a causa de la interferencia mutua que se presenta entre parasitoides. la proporción de ninfas controladas por avispa de 1:13, que se reporta en el trabajo de respuesta funcional de lópez y botto (1995), sólo se obtuvo para la densidad de 30 avispas por planta (1:12,9). esto pone de relieve que la cantidad de avispas para liberar no sólo depende de la eficiencia determinada a través de la respuesta funcional, sino que también depende de cómo esta eficiencia se ve afectada por el fenómeno de interferencia. si se considera que la mayor eficiencia se obtuvo cuando se liberaron 30 avispas para controlar una población de 500 ninfas, se concluye que la proporción para lograr el mayor control es de 1:17 (avispas/ ninfas potencialmente controladas). la efectividad del control con e. formosa es gradual sobre las poblaciones de la plaga. a corto plazo se evidencia con la formación de ninfas de mosca blanca melanizadas por efecto del parasitismo y a largo plazo, con la disminución de las poblaciones de t. vaporariorum que pasan a la siguiente generación. esto es una muestra del carácter preventivo del control biológico y resalta una de las diferencias de fondo de esta estrategia con respecto al control químico, representada por la acción inmediata sobre las poblaciones de la plaga. se sugiere que el control se realice cuando las poblaciones de la plaga sean bajas, ya que si se realizan las liberaciones cuando la plaga se encuentra en densidades muy altas, va a ser poco probable que el enemigo natural pueda regular a tiempo las poblaciones de la plaga; además de presentarse un efecto de interferencia mutua. para observar el efecto sobre la dinámica de la población de t. vaporariorum, en este ensayo se permitió el desarrollo de dos generaciones de e. formosa y de dos de t. vaporariorum, con una duración aproximada de 35 y 45 d, respectivamente, hasta la emergencia de adultos. este efecto sobre las generaciones de la mosca blanca se ve reflejado en la figura 2, en donde la tendencia general es la disminución de la densidad de ninfas de mosca blanca tabla 1. porcentaje de control ejercido por e. formosa sobre ninfas de t. vaporariorum, en plantas de tomate var. astona bajo invernadero. estación experimental hacienda riogrande, cajicá (cundinamarca). cantidad de avispas liberadas porcentaje de control ninfas controladas por tratamiento ninfas controladas/avispa ninfas sanas/avispa 10 46,98 234,92 23 50 20 68,61 343,03 17 25 30 77,13 385,65 13 17 40 72,55 362,76 9 13 50 54,88 274,38 5 10 agronomia 26-2 -profe194).indd 281 06/10/2008 19:40:58 282 agron. colomb. 26(2) 2008 que la proporción parasitoide/hospedero que permite maximizar el control biológico de mosca blanca es de 1 avispa de e. formosa por cada 17 ninfas de t. vaporariorum en tercer instar. cuando se utiliza la estrategia de control químico, se logra un efecto inmediato sobre densidades de la plaga cercanas a las que pueden generar una reducción importante en la producción, como lo defi ne el concepto de umbral de acción (stern et al., 1959). por el contrario, las liberaciones de enemigos naturales se deben iniciar cuando la densidad de la población de la plaga es baja, ya que el éxito del control biológico radica en mantener la dinámica de la población de la plaga en niveles inferiores a aquéllos que generan daño en el cultivo (van lenteren et al., 1996). según esto, se sugiere iniciar las liberaciones de e. formosa desde el primer momento en el que se registre la presencia de ninfas de tercer instar de t. vaporariorum en cultivos de tomate. el tiempo de evaluación de la efectividad del control de plagas es más corto cuando se asume una estrategia de control químico que cuando se realiza control biológico. según galindo (1994), este período puede estar alrededor de 24-48 h, dependiendo del mecanismo de acción y de la toxicidad del producto. para el caso del control biológico, la evaluación de la efectividad debe considerar la naturaleza de ataque del enemigo natural (depredadora o parasítica). para el caso específi co de los parasitoides, además se debe considerar el tiempo que tarda en evidenciarse el parasitismo a causa del huésped que se desarrolla a expensas de la plaga. según los resultados de este trabajo, la evaluación de la máxima efectividad de e. formosa debe realizarse 30-40 d después de la liberación del parasitoide, porque en este período se completa el proceso de melanización de la totalidad de las ninfas de mosca blanca controladas por la avispa. en el control químico, el costo de cada aplicación se mantiene constante en el cultivo, y el número de aplicaciones para realizar dependerá de cuántas veces se alcance la densidad crítica de la población de la plaga. en la estrategia del control biológico, por el contrario, el costo de liberación está condicionado por la cantidad de individuos para liberar, en función de la densidad de la plaga que se presente en cada momento del desarrollo del cultivo. esto implica que la cantidad de enemigos naturales para utilizar en subsecuentes liberaciones puede reducirse si las condiciones de manejo del cultivo favorecen el establecimiento del enemigo natural. teniendo en cuenta los resultados derivados de este trabajo, las consideraciones que se deben tener en cuenta para figura 2. densidad de ninfas de mosca blanca (t. vaporariorum) parasitadas y no parasitadas por planta de tomate bajo invernadero, en función de la densidad de adultos de e. formosa liberados. estación experimental hacienda riogrande, cajicá (cundinamarca). en función de la densidad de avispas liberadas, de manera que se presenta un efecto sobre la dinámica de la población de ninfas de mosca blanca cuando se liberan densidades mayores del parasitoide. en la fi gura 2 se observa que para las densidades de e. formosa de 20 y 50 adultos por planta, las poblaciones de t. vaporariorum no aumentaron. esto podría ser resultado del host feeding (consumo de tejido del hospedero por el parasitoide) que presenta este parasitoide cuando hay altas densidades de avispas de la misma especie (hoodle et al., 1997). consideraciones para maximizar el control biológico de t. vaporariorum con liberaciones de e. formosa los criterios disponibles en la literatura para la toma de decisiones en el control de la mosca blanca de los invernaderos t. vaporariorum se han aplicado principalmente en el manejo químico de la plaga (rodríguez et al., 1996; cardona et al., 1993). respecto a la utilización de los criterios defi nidos para el control químico en la toma de decisiones en el caso del control biológico, forero (2006) afi rma que no son aplicables pues no contemplan factores biológicos importantes del mecanismo de acción del enemigo natural, entre ellos la relación con la cantidad de la plaga en el cultivo y la capacidad controladora del enemigo natural. a diferencia del control químico, en el que la cantidad de producto no depende directamente de la densidad de la plaga (galindo, 1994), para implementar una estrategia de control biológico exitosa se requiere tener conocimiento de la densidad de la población de la plaga que se encuentra en un estado susceptible de ser controlada por el enemigo natural, con el fi n de defi nir la cantidad de enemigos naturales que se deben liberar. en este trabajo se encontró agronomia 26-2 -profe194).indd 282 06/10/2008 19:40:58 aragón, rodríguez y cantor. criterios de liberación de encarsia formosa gahan... 283 la toma de decisiones en el control biológico de la mosca blanca de los invernaderos t. vaporariorum con liberaciones del parasitoide e. formosa son: a partir de un primer muestreo del cultivo debe determinarse la densidad de la plaga, con el fin de definir el número de avispas de e. formosa para liberar. se puede utilizar el método de muestreo propuesto por bernal y pesca (2007) para estimar el número de ninfas susceptibles al parasitismo por la avispa. con el fin de obtener los mayores porcentajes de parasitismo, reduciendo al máximo la interferencia, el número de parasitoides para liberar en el cultivo debe ser de 1 avispa por cada 17 ninfas de tercer instar de la mosca blanca. la efectividad del control ejercido por e. formosa se puede evaluar 35 d después de la primera liberación de las avispas. sin embargo, antes de este tiempo se pueden realizar nuevas liberaciones de e. formosa dirigidas al control de las nuevas ninfas que se encuentren en cada uno de los muestreos periódicos realizados durante el ciclo del cultivo. las nuevas ninfas se calculan como la diferencia entre las ninfas del muestreo actual menos las ninfas del muestreo anterior. puede asumirse que el control biológico de poblaciones de mosca blanca bajo las condiciones evaluadas en este trabajo es eficiente cuando: 1) se encuentren índices de parasitismo próximos al 80% y 2) se detecte reducción en las poblaciones de ninfas y adultos de la mosca blanca en el cultivo. para estimar la densidad de ninfas de mosca blanca en el cultivo de tomate se recomienda el método propuesto por bernal y pesca (2007) y para estimar la densidad de adultos de la plaga, el método propuesto por hernández y martínez (2007). conclusiones el control biológico de organismos debe considerar variables de manejo dinámico y no estático, como ocurre en la actualidad cuando se recomienda un número determinado de avispas por unidad de área (en metros cuadrados). tampoco se pueden utilizar los criterios del control químico como herramientas para la toma de decisiones para liberar enemigos naturales en estrategias de control biológico. con el fin de establecer criterios que permitan lograr el control biológico de ninfas de t. vaporariorum con e. formosa, se debe tener en cuenta la liberación de 1 avispa por cada 17 ninfas de la plaga. la proporción encontrada en este trabajo maximiza la posibilidad de alcanzar porcentajes de parasitismo cercanos a 80%, que se pueden comenzar a evaluar 35-40 d después de la primera liberación de e. formosa. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a la vicerrectoría de investigaciones de la universidad militar nueva granada, por el apoyo financiero para el desarrollo de este proyecto, y a los auxiliares de campo nelson díaz y alexander escobar. literatura citada bernal, l. y l. pesca. 2007. desarrollo de un plan de muestreo directo para la determinación de la densidad de trialeurodes vaporariorum (westwood) (hemiptera: aleyrodidae) en cultivos comerciales de tomate. trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. 71 p. cardona, c., a. rodríguez y p. prada. 1993. umbral de acción para el control de la mosca blanca de los invernaderos, trialeurodes vaporariorum (westood) (homoptera: aleyrodidae), en habichuela. revista colombiana de entomología 19(1), 27-33. cardona, c., f. rendón, j. garcía, a. lópez, j. bueno y j. ramírez. 2001. resistencia a insecticidas en bemisia tabaci y trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) en colombia y ecuador. revista colombiana de entomología 27(1), 33-38. de vis, r. 2001. biological control of whitef ly on greenhouse tomato in colombia: encarsia formosa or amitus fuscipennis? tesis doctoral. universidad de wageningen (holanda). dittrich, v., s. uk y g. ernst. 1990. chemical control and insecticide resistance of whiteflies. pp. 263-280. en: gerling, d. (ed.). witheflies their bionomics, pest status and management. intercept, andover (reino unido). forero, g. 2006 determinación de algunos criterios para el control de tetranychus urticae (acari: tetranychidae) con el ácaro depredador amblyseius (neoseiulus) sp. (acari: phytoseiidae) en rosas. trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá. 53 p. gerling, d. 1990. natural enemies of whiteflies: predators and parasitoids. pp. 147-178. en: gerling, d. (ed.). witheflies their bionomics, pest status and management. intercept, andover (reino unido). galindo, o. 1994. la aplicación de agroquímicos en la protección de las plantas. pp. 4-28. en: seminario manejo integrado de mosca blanca y técnicas de aplicación de pesticidas. socolén, comité regional cundinamarca, bogotá. hernández, m. y a. martínez. 2007. desarrollo de un plan de muestreo indirecto para la detección de trialeurodes vaporariorum (hemiptera: aleyrodidae) en cultivos comerciales de tomate bajo invernadero. trabajo de grado. facultad de ciencias, universiad militar nueva granada, bogotá. 56 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 283 06/10/2008 19:40:59 284 agron. colomb. 26(2) 2008 hoddle, m.s. 2000. are parasitism rates of whitef lies affected by parasitoid release rates? pp. 22-28. en: proceedings. california conference on biological control, julio 11-12 de 2000, mission inn, riverside, ca. 205 p. hoddle, m.s., r.g. van driesche y j. sanderson. 1997. biological control of bemisia argentifolii (homoptera: aleyrodidae) on poinsettia with inundative releases of encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae): are higher release rates necessarily better? biological control 10, 166-179. hoddle, m.s., r. van driesche y j. sanderson. 1998. biology and use of the whitefly parasitoid encarsia formosa. annu. rev. entomol. 43, 645-669. hussey, n.w. 1985. practical experience with biological control. pp. 105-114. en: hussey, n.w. y n. scopes (eds.). biological pest control. the glasshouse experience. cornell university press, ithaca, ny. jetter, k. 2005. economic framework for decision making in biological control. biological control 35, 348-357. onillion, j. 1990 the use of natural enemies for the biological control of whiteflies. pp. 287-305. en: gerling, d. (ed.). witheflies their bionomics, pest status and management. intercept, andover (reino unido). lópez, s. y e. botto. 1995. efecto de la disponibilidad del huésped sobre algunos parámetros biológicos de encarsia formosa (hymeoptera: aphelinidae). vedalia 2, 35-38. r development core team. (2008). r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, viena (austria). rendón, f., c. cardona y j. bueno. 2001. pérdidas causadas por trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) y trips palmi (thysanoptera: thripidae) en habichuela en el valle del cauca. revista colombiana de entomología 27(1-2), 39-43. rodríguez, a. y c. cardona. 1990. bases para el establecimiento de un manejo integrado de plagas en habichuela en la región de sumapaz, colombia. resúmenes de la primera reunión de leguminosas de grano de la zona andina (releza i), quito (ecuador). p. 80. rodríguez, a., m. hiller y e. williams. 1996. umbrales de acción para la mosca blanca de los invernaderos, trialeurodes vaporariorum (westwood) (homoptera: aleyrodidae), en tomate. revista colombiana de entomología 22(1), 87-92. rodríguez, i. y c. cardona. 2001. problemática de trialeurodes vaporariorum y bemisia tabaci (homoptera: aleyrodidae) como plagas de cultivos semestrales en el valle del cauca. revista colombiana de entomología 27(1), 21-26. soto, a., p. estay y j. apablaza. 2002. parasitismo de encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) en ninfas de trialeurodes vaporariorum (hemiptera: aleyrodidae). ciencia e investigación agraria 29(3), 153-157. stern, v.m., r.f. smith, r. van den bosh y k.s. hagen. 1959. the integrated control concept. hilgardia 29, 81-101. tello, p., f. cantor, d. rodríguez y j. cure. 2007. densidades y frecuencias de liberación de encarsia formosa (hymenoptera: aphelinidae) sobre trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) en tomate. agron. colomb. 25(2), 314-319. van alphen, j.j. y m.a. jervis. 1996. foraging behaviour. pp. 1-62. en: jervis n. y m. kidd (eds.). insect natural enemies. practical approaches to their study and evaluation. chapman and hall, londres. van driesche, r., m.s. hoddle, s. roy, s. lyon y j. sanderson. 2001. effect of parasitoid release pattern on whitefly (homoptera: aleyrodidae) control in commercial poinsettia. florida entomologist 84(1), 63-69. van lenteren, j.c. 1995. integrated pest management in protected crops. pp. 311-343. en: dent, d. (ed.). integrated pest management. chapman and hall, londres. van lenteren, j.c., h.j.w. van roermund y s. sutterlin. 1996. biological control of greenhouse whitefly (trialeurodes vaporariorum) with the parasitoid encarisa formosa: how does it work? biological control 6, 1-10. van lenteren, j.c., m. roskam y r. timmer. 1997. commercial mass production and pricing of organisms for biological control of pests in europe. biological control 10, 143-149. vet, l. y j.c. van lenteren. 1981. the parasite host relationship between encarsia formosa gah. (hymenoptera: aphelinidae) and trialeurodes vaporariorum (westw.) (homoptera: aleyrodidae). x. a comparison of three encarsia spp. and one eretmocerus sp. to estimate their potentialities in controlling whitefly on tomatoes in greenhouses with a low temperature regime. z. ang. ent. 91, 327-348. agronomia 26-2 -profe194).indd 284 06/10/2008 19:40:59 fecha de recepción: 8 de junio de 2010. aceptado para publicación: 13 de noviembre de 2010 1 facultad de ciencias humanas y económicas, universidad nacional de colombia. medellín (colombia). 2 autor para correspondencia. ahernandezrod@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 515-523, 2010 el desarrollo rural de medellín (colombia) desde la perspectiva del desarrollo endógeno the rural development of medellin (colombia) from endogenous development perspective laura moisá1 y adolfo hernández1, 2 resumen abstract la ruralidad de medellín debe ser analizada desde la perspectiva que aporta el concepto de desarrollo endógeno a fin de permitir que emerjan propiedades complementarias entre sus actores y de esta forma formular y ejecutar planes de desarrollo rural con la participación de las comunidades. este ensayo es producto de las reflexiones surgidas del trabajo teóricopráctico realizado en el marco del convenio “caracterización veredal detallada de los corregimientos de medellín” suscrito entre la universidad nacional sede medellín y la alcaldía de medellín. el estudio analizó 52 veredas pertenecientes a cinco corregimientos de medellín. la lectura se realizó con una visión multidimensional (económica, política-institucional, sociocultural y físico-ambiental) para abarcar la complejidad de los territorios. se definen áreas relativamente homogéneas, denominadas microrregiones, que permiten definir propuestas estratégicas para la planificación y el desarrollo. the rural area of medellín (antioquia department capital city, in colombia) must be analyzed from the perspective of endogenous development, allowing highly synergized properties emerge, thus making rural development plans that account the communities participation. this essay is part of the reflections arising from the theoretical and practical work carried out under the convention of the national university of colombia with the mayor of medellin, to conducta “detailed characterization veredal municipalities of medellin.” the territory covered were the five townships of medellin with the 52 rural villages that compose them, were read with a multidimensional (economic, political-institutional, sociocultural and physical environment), so that it could encompass the complexity of territories. relatively homogeneous areas, so-called micro-regions, are defined which allow you to define some initial proposals for strategic planning and development. palabras clave: planificación, economía campesina, soberanía alimentaria, protección ambiental. key words: planning, farmer's economy, alimentary sovereignty, environmental protection. introducción el concepto de desarrollo rural es un debate que aún no se resuelve. por otra parte, la imposición de políticas y cambios no concertados definen e implementan propuestas que marginan y empobrecen a los “beneficiarios”. el sector rural suele ser una de las víctimas de esta clase de procesos. el ruralidad se está convirtiendo en eje importante en las agendas económicas de las políticas públicas; por esta razón, el estudio pretende aportar elementos que permitan entender la ruralidad como parte fundamental del desarrollo, y a la economía campesina, como agente esencial para asegurar la supervivencia y el mejoramiento de la calidad de vida de los ciudadanos rurales y urbanos. este ensayo es producto de las reflexiones surgidas del trabajo teórico-práctico realizado en el marco del convenio de la universidad nacional (sede medellín) con la alcaldía de medellín. su objetivo fue la caracterización veredal detallada de cinco corregimientos de dicho municipio compuestos por 52 veredas. la caracterización tuvo un carácter multidimensional y contempló aspectos económicos, político-institucionales, socioculturales y físicoambientales, de manera tal que se pudiera aprehender la complejidad de estos territorios. el proyecto permitió acercarse a la realidad microrregional de estas veredas y a sus problemáticas, así como también escuchar a sus habitantes y sintetizar prácticas y conceptos que han elaborado durante años de convivencia con su realidad. con esta riqueza informativa fue posible definir aportes que permitirán desarrollar procesos endógenos en estos territorios a fin de evitar el avance de la pobreza, la marginalidad y el desarraigo de los campesinos. en efecto, el acercamiento a la realidad económica de estos pobladores facilitó el encuentro de una riqueza de experiencias productivas que permite formular 516 agron. colomb. 28(3) 2010 y ejecutar políticas que aseguren su sostenimiento y, por lo tanto, multipliquen las posibilidades para mantenerlas, aplicando enfoques adecuados de manera sostenible y sustentable en términos ambientales. según pérez (1998), el reconocimiento de la diversidad en sus diferentes manifestaciones, exige políticas, planes, programas y proyectos diferenciados, que respondan a una realidad heterogénea, especialmente en el sector rural. esta reflexión motivó el estudio de la realidad rural de los corregimientos que hacen parte del municipio de medellín, sus problemáticas, retos y potencialidades. nuevos enfoques sobre el desarrollo rural la discusión sobre el desarrollo rural se encuentra nuevamente en la agenda de los gobiernos pues el modelo económico aplicado en las últimas dos décadas marginó el tema. se supuso erróneamente que todos los agentes del mercado tenían el mismo comportamiento y que, por lo tanto, las políticas aplicadas tendrían el mismo efecto, cualquiera que fuera la actividad económica. el desconocimiento de la estructura segmentada de nuestras economías resultó en aumento de la pobreza, desempleo, destrucción de las actividades agropecuarias y marginación de los campesinos. los modelos económicos neoclásicos, como el propuesto por robert solow, enuncian que dejando al libre juego del mercado a elementos económicos diferenciados, como capital, mano de obra y conocimiento, se puede llegar a la convergencia y al crecimiento (de mattos, 1999). se debería abordar la discusión sobre el desarrollo en general, y el desarrollo rural en particular, a partir de los procesos emergentes de las comunidades y orientar la planificación a suplir las necesidades de estas. la respuesta a la pregunta: ¿cómo llegar a un tipo de desarrollo tal? se entiende como un proceso de abajo hacia arriba, que surge de las mismas comunidades y se extiende “como una mancha de aceite” (boisier, 2003). es preciso entender que el todo no es la suma de sus partes, sino algo mucho más rico y holístico en potencialidades, […] si así fuese, habría que repensar el desarrollo (el proceso y su estado de realización en cualquier momento) a la luz de un marco de razonamiento más sistémico. concretamente habría que reflexionar y trabajar el tema desde la perspectiva de la teoría de sistemas, y ello llevaría rápidamente a sospechar que el desarrollo -territorial como esno es sino una propiedad emergente de un sistema territorial dinámico, complejo, adaptativo y altamente ‘sinergizado’3. esta propiedad emergente es entendida como una característica funcional única de un objeto agregado que ‘emerge’ de la naturaleza de sus partes componentes y de las relaciones forzadas que se han formado para atarlas en su conjunto. esta característica funcional es propia del agregado y no se puede encontrar en sus partes. una región no es la suma de provincias o de sectores […]. (ibíd., 2003) por lo tanto, la política económica debería incentivar lo territorial y sus potencialidades y no el libre juego del mercado, lo cual permitiría promover las capacidades y potencialidades de los sujetos y la interacción con su entorno social en un espacio de libertad. asimismo, la producción se configuraría de otras formas y con otros objetivos, no para colmar de mercancías a los individuos, sino para desarrollar sus capacidades como sujetos actuantes en una sociedad compleja. en este contexto, el desarrollo se entendería “[…] como un proceso de expansión de las libertades reales que disfrutan los individuos. en este enfoque, se considera que la expansión de la libertad es: 1. el fin primordial y, 2. el medio principal del desarrollo” (sen, 2000). el desarrollo rural debe entonces emerger de sus comunidades, con sus historias, necesidades, deseos e intereses. desde esta mirada fue que se abordó el tema de la ruralidad de medellín, su heterogeneidad y su planificación. la ruralidad del municipio la ruralidad de la ciudad de medellín está ligada a lo urbano y sus tierras tienen un valor de cambio mayor a su valor de uso; consecuentemente, el problema que enfrentan los habitantes rurales, en especial los campesinos, es la renta de suelo con la cual deben competir diariamente. el análisis en el contexto actual, tanto nacional como internacional, debe tener presente que hoy “lo rural”, la “ruralidad”, se entiende mas allá de lo agrario y, de esta forma, su planificación debe dar cuenta de esa realidad. al respecto, mora y sumpsi (2004) afirman sigue la confusión entre desarrollo agrícola y desarrollo rural, y continúa apreciándose una importante fijación en la modernización de las actividades agropecuarias y un escaso énfasis en 3 n del e. el verbo sinergizar, utilizado en la cita de boisier, no aparece en el diccionario de la lengua española (22ª ed., rae). por supuesto, se deriva del sustantivo femenino ‘sinergia’, relativo a la acción de dos o más causas cuyo efecto conjunto es superior a la suma de los efectos individuales. así, el desarrollo territorial es “altamente sinérgico” en el sentido que la interacción entre sus factores propicia soluciones novedosas. 5172010 moisá y hernández: el desarrollo rural de medellín desde la perspectiva del desarrollo endógeno las actividades rurales no agrícolas, de modo que el objetivo de diversificación del tejido económico del medio rural no acaba de entrar con fuerza en las políticas y programas de desarrollo rural de américa latina y el caribe”. (mora y sumpsi, 2004) el municipio de medellín cuenta con un territorio rural extenso, dividido en cinco corregimientos: san antonio de prado, altavista, san sebastián de palmitas, san cristóbal y santa elena. en cada uno de ellos se habitan campesinos que expresan aspectos generales de su vida económica, pero a la vez, características particulares de su individualidad y trasegar cultural. por lo general se dedican a la producción clásica de la economía campesina antioqueña, básicamente al cultivo del café; sin embargo, en muchas veredas se puede observar la introducción de nuevos cultivos como el helecho cuero y el tomate larga vida bajo invernadero, lo que sugiere que el campesino se adapta a nuevos productos con miras a mejorar sus ingresos. la zona rural de medellín se caracteriza por la tenencia de predios que no sobrepasan las tres hectáreas y así la producción se restringe a pequeñas áreas en prácticamente cada una de las 52 veredas, haciéndose evidente una concentración de la tierra intraveredal. por otra parte, la sostenibilidad de la economía campesina reclama la conservación de los recursos naturales, así como la participación de estas comunidades en la determinación de su desarrollo (alcaldía de medellín universidad nacional de colombia, 2010a). en estos territorios aumentan cada vez más las actividades no agrícolas, pues las familias no alcanzan a conseguir los ingresos necesarios para su sustento y tienen que completarlos en los corregimientos o en la ciudad. sin embargo, aunque se pueden ofrecer alternativas de ingreso a las familias campesinas, si se quiere hablar de desarrollo, es fundamental fortalecer la economía campesina tradicional cimentada en la producción agropecuaria, la cual tiene posibilidades de mejorar sin recurrir a inversiones altas. los planes y programas que definen la política pública de desarrollo rural tienen que superar los conceptos economicistas que restringen el problema agrario y rural a una cuestión de asistencia técnica, crédito, productividad. la ruralidad, y dentro de ella el sector agropecuario, exigen una visión multidimensional así como lo es su realidad. los aspectos ambientales, las actividades no agrícolas y su importancia en la soberanía alimentaria, deben ser visibles junto con las comunidades que habitan estos territorios. en efecto, […] lo rural trasciende lo agrario. en el medio rural se desarrollan, además de las actividades propiamente agropecuarias, actividades artesanales, forestales, industriales, agroindustriales y de turismo; por tanto, los programas y proyectos de desarrollo rural no pueden ser sólo agropecuarios, sino que deben involucrar todas las actividades rurales. (pérez, 1998) la necesidad de repensar el desarrollo de la ruralidad exige la participación activa y real de los habitantes de los territorios, gran parte de los cuales están marginados del desarrollo y presionados a abandonar sus tierras y actividades. márquez (2002) argumenta que una faceta del desarrollo rural se relaciona con su carácter endógeno “[…] cuyo objetivo es incrementar el bienestar de la comunidad rural mediante el establecimiento de actividades económicas y socioculturales utilizando básicamente sus propios recursos humanos y materiales”. el trabajo realizado en el proyecto “caracterización veredal” quiso hacer un ejercicio teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto, reconociendo que no se pueden concebir planes y programas homogéneos para realidades heterogéneas. un primer paso para esto fue el uso del concepto de regiones homogéneas de planificación: “se debe reconocer la heterogeneidad de los productores y, en consecuencia, diseñar estrategias y políticas públicas diferenciadas, particularmente a favor de los agricultores campesinos, de tal manera que puedan superar las tendencias del mercado contrarias a sus intereses, al tiempo que ven fortalecida su capacidad productiva y su competitividad”. (kay, 2005) microrregiones de planificación el análisis multidimensional de las 52 veredas ubicadas en los cinco corregimientos del municipio de medellín generó como resultado inicial una caracterización predial con base en la cual se definieron zonas “relativamente homogéneas” que permitieron diferenciar actividades generales a fin de determinar acciones ordenadas según criterios de causalidad. es necesario profundizar en estas áreas4, pero una primera visión permitió identificar tres microrregiones de planificación del desarrollo: 1. ambiental, 2. de la producción agropecuaria, y 3. de centralidades y áreas suburbanas (alcaldía de medellín universidad nacional de colombia, 2010a). 4 en este trabajo no se avanza suficientemente en la definición de las microrregiones de forma multidimensional, mientras que el factor físicoambiental sigue siendo determinante. 518 agron. colomb. 28(3) 2010 microrregión de planeación del desarrollo ambiental. corresponde a la microrregión proveedora de bienes y servicios ambientales. en esta microrregión se incluyeron las áreas de conservación y protección de fuentes hídricas, aquellas que actualmente se emplean como plantaciones forestales y todas las áreas para las cuales la técnica y la norma indican que no deben ser empleadas para el uso agropecuario tradicional o para la conurbación. los proyectos que se deberán poner en marcha en esta microrregión tendrán que ver con prácticas conservacionistas de aprovechamiento racional y producción agroecológica en unidades de economía campesina, arreglos silvopastoriles, así como actividades que impliquen la recuperación y conservación de los atributos ambientales y paisajísticos de las áreas inmersas en dicha microrregión. microrregión de planeación del desarrollo de la producción agropecuaria. corresponde a las áreas de los corregimientos técnicamente aptas para la producción agropecuaria. para la identificación de esta microrregión se buscó que la pendiente, la fertilidad de los suelos, la normatividad vigente, la zona de vida y los usos actuales del suelo en los diferentes corregimientos correspondieran con las condiciones adecuadas para una productividad agropecuaria óptima. es de anotar que los usos del suelo comprendidos en esta microrregión con bosque nativo, como rondas o retiros de quebradas y relictos boscosos, deberán ser respetados en función de mantener las condiciones ecológicas del territorio y la oferta hídrica necesaria para la producción agropecuaria. microrregión de planeación de las centralidades y áreas suburbanas. se refiere a las áreas con clasificación de uso suburbano que corresponden a centralidades, concentraciones de viviendas y sectores de los corregimientos donde se llevan a cabo actividades administrativas y de transformación de las materias primas extraídas de las áreas de producción. al observar el conjunto de las microrregiones en los cinco corregimientos, vemos la configuración de dos grandes sectores que ofrecen servicios ambientales para el municipio de medellín y una región, con extensión considerable, productora de alimentos y bienes agropecuarios. en cada corregimiento también se detectaron centralidades, zonas que brindan apoyo de orden logístico, oferta laboral y sustentan la conectividad de las microrregiones productivas con la ciudad. estas microrregiones se particularizan en cada corregimiento y no necesariamente son continuas entre ellas. el estudio exige entonces, en una segunda fase, acercarse a las realidades concretas y específicas de cada región, y reconocer a la vereda como un constructo cultural y territorial, como esa unidad que puede ser un eje fundamental para que la planificación e intervención públicas permitan procesos endógenos con fuertes propiedades emergentes (fig. 1). una primera propuesta para la planificación el reto es planificar de manera consecuente con las necesidades de las comunidades, por lo que un plan de desarrollo debe ser construido conjuntamente a partir de ellas y no de forma impositiva. sevilla (1995) propone que esta planeación debe lograr “[...] la potenciación, estímulo y establecimiento de actividades socioeconómicas y culturales descentralizadas que, con un fuerte componente de decisión local, movilizan a la población de una determinada zona en la prosecución de su bienestar, autodefinido éste por su soporte cognoscitivo [...]”. las instituciones deben ser garantes, pero a la vez potenciadoras, de los procesos endógenos; la unidad campesina es un fuerte aliado en este proceso junto con la relación campo-ciudad, generadora de sinapsis, no de imposición. lo rural no puede ser visto exclusivamente como un factor abastecedor de alimentos para los procesos industriales y el comercio; trascender esta posición y fortalecer la economía campesina para que sea fuente de dignidad de los habitantes rurales, es el objeto de cualquier plan de desarrollo rural sostenible. es posible que al alcanzar la realización de este enfoque en el que interactúan tanto la población como diversas instituciones, la valoración y generación de transformadores capitales humanos y sociales, resultarán en la mejoría no solo de los ingresos de la población rural, sino en la participación en la toma de decisiones que los afectan y por consiguiente en su calidad de vida. (pachón, 2007) el desarrollo rural se definiría en esta perspectiva, “como un proceso de mejora del nivel de bienestar de la población rural y de la contribución que el medio rural hace de forma más general al bienestar de la población en su conjunto, ya sea urbana o rural, con base en sus recursos naturales” (ceña, 1993). el trabajo con las comunidades, la información disponible y la lectura del territorio permitieron detectar problemáticas amplias que no difieren en gran medida de la situación general del país, pero que al momento de definir planes y programas cobran características particulares. se proponen entonces cuatro medidas que pueden dar lugar al mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes de medellín. 5192010 moisá y hernández: el desarrollo rural de medellín desde la perspectiva del desarrollo endógeno figura 1. microrregiones de planificación en cinco corregimientos del área rural de medellín (colombia). reconocimiento y recuperación de la riqueza natural para una ciudad ambientalmente sostenible una de las problemáticas observada con más frecuencia en los corregimientos es la quema masiva de bosques con dos objetivos: convertirlos en potreros para ganadería y proyectarlos para urbanización. estas prácticas violan la norma de uso del suelo especificada en el plan de ordenamiento territorial –pot– y ponen en riesgo el equilibrio ambiental de los corregimientos. este fenómeno es especialmente agudo veredas como el salado o yarumalito, pertenecientes al corre520 agron. colomb. 28(3) 2010 gimiento de san antonio de prado, donde los deslizamientos de tierras han causado tragedias ecológicas y sociales. la problemática ambiental reclama intervención urgente por medio de programas de reforestación, incentivos y acuerdos con los propietarios y/o poseedores de los predios; se aspira a la recuperación de los territorios que tienen definido un uso del suelo forestal protector o forestal protector/productor. se advierte que los lineamientos del pot deben ser de cumplimiento obligatorio; es así como la revegetalización de nacimientos y rondas de los cauces de agua debe hacerse a partir de acuerdos con los propietarios de los predios y la participación activa de la comunidad. será necesario el establecimiento de estrategias y políticas que conduzcan a la recuperación de suelos degradados y programas de extensión rural en materia de conservación de suelos. además, es preciso implementar una intervención inmediata en cárcavas y erosiones de gran escala mediante una organización interinstitucional que, además de las recomendaciones de tipo técnico y el acompañamiento a los proyectos, se encargue de promover la participación activa de la comunidad. los programas educativos deben contener asignaturas de educación ambienta l contextua lizadas para cada corregimiento y vereda; se requiere institucionalizar en los centros educativos el trabajo ambiental a través del fortalecimiento de los proyectos ambientales escolares –praes– aplicándolos en cada vereda y articulándolos con los de las demás veredas en la búsqueda de acciones con visión de microrregión. producción para todos los habitantes de medellín según espinal y rodríguez (2004), “[...] las limitaciones en el desarrollo rural colombiano se traducen en una fragilidad de la economía de las zonas rurales e inestabilidad en su vida económica, ambiental, social y política”. la economía campesina está en peligro y son las familias campesinas, que manejan las unidades de producción, quienes conocen el campo y cómo explotarlo. se propone apoyar las iniciativas productivas de los agricultores locales que conforman las unidades económicas campesinas, así como los emprendimientos empresariales —individuales o colectivos— en la producción agrícola, pecuaria, silvícola o forestal, para la conformación, transformación, procesamiento y fortalecimiento de encadenamientos, de bienes y servicios. la apertura económica implementada en la década de los noventa acentuó la crisis que viven nuestros campesinos, pues aumentó la importación de alimentos lo que generó condiciones de inestabilidad para los productores agrarios. sin embargo, hoy se empieza a reconocer el papel de éstos en la preservación de la soberanía alimentaria5. en efecto, la crisis de los precios de los alimentos, que se visibilizó en 2007, dio una voz de alarma a los países que desestimaron la producción nacional por importar alimentos y ocasionó que la mirada se volcara sobre los productores. paz y benavides (2008) documentan esta circunstancia: el aumento de precios acumulado hasta abril de 2008, para los productos básicos en su conjunto en el mercado internacional, fue de alrededor del 65% respecto a su nivel promedio del año 2005. en la misma fecha, el rubro de productos agrícolas, en promedio, mostró aumentos de precio acumulados de 49%, muy por debajo a los aumentos registrados en los demás rubros básicos como metales (81%), combustibles (79%) con relación a su promedio del 2005. por esto la recuperación de la economía campesina, no sólo forma parte del de su función en la sociedad, sino que se considera fundamental para asegurar la estabilidad de los países, pues es indudable la importancia que tienen los campesinos en la producción de los alimentos no tanto en las cantidades producidas, sino en las características de su oferta: producen casi durante todo el año y suministran en forma continua una gran variedad de productos. […] la cantidad de alimentos de consumo directo que provienen de los pequeños agricultores se estima que va desde el 22% hasta el 65%. (pérez y pérez, 2002) la asociatividad es fundamental en el desarrollo de las actividades agrarias, permite producciones a escala y disminuye la dependencia en la comercialización de sus productos, el cual es uno de los problemas más sentidos de las comunidades rurales. se requiere que las instituciones políticas y académicas lleven a cabo un acompañamiento constante para la asistencia técnica integral, no sólo al comienzo de los procesos, sino en el largo plazo, de manera que se permita transferir tecnologías e incentivar las innovaciones que emergen en los procesos productivos. esta iniciativa debe acompañarse 5 la fao define la soberanía alimentaria como “el derecho de los pueblos a definir sus propias políticas y estrategias sustentables de producción, distribución y consumo de alimentos que garanticen el derecho a la alimentación para toda la población, con base en la pequeña y mediana producción, respetando sus propias culturas y la diversidad de los modos campesinos, pesqueros e indígenas de producción agropecuaria, de comercialización y de gestión de los espacios rurales, en los cuales la mujer desempeña un papel fundamental”. 5212010 moisá y hernández: el desarrollo rural de medellín desde la perspectiva del desarrollo endógeno con la construcción de plantas procesadoras de alimentos en las centralidades veredales suburbanas, cuyas materias primas sean los productos de la región para poder así generar empleo local y valor agregado a la producción. sin negar la realidad actual de la ruralidad de medellín, que se caracteriza por la multiactividad, es necesario evitar la extinción de la agricultura en estos territorios no sólo como un mecanismo para asegurar la soberanía alimentaria, sino como una actividad esencial para un país con aproximadamente 70% de territorio rural. la concepción tradicional del campesino como abastecedor de alimentos no puede seguir siendo planteada en los planes de manera simplista, pues la población campesina tiene estructuras históricas y culturales que marcan fuertemente las relaciones territoriales; así lo plantea salgado: “los modelos de desarrollo promovidos por la economía convencional hasta los años setenta del siglo pasado asignaron al campesinado unas tareas específicas en la transferencia de alimentos baratos a los sectores urbanos […].” (salgado, 2004a). regulación de una ruralidad gobernable a través de normas institucionales y desarrollo de políticas públicas el problema institucional no es sólo materia de estudio en el sector rural. el país adolece de instituciones fuertes y legítimas que, en relación con la ruralidad, se visibiliza específicamente en cuanto los usos del suelo y la propiedad de la tierra. esto se agudizó aun más con el advenimiento del modelo neoliberal, que machado define como “la mejor muestra de la incoherencia y de los vacíos del modelo actual (aperturista) es lo que ha ocurrido en materia institucional […] (el estado ha reformado las instituciones) sin definir el quehacer de las entidades y sin construir una visión de largo plazo que permita establecer claramente la nueva institucionalidad para el desarrollo de la agricultura […]” (machado, 2005). en esta perspectiva, las acciones legales y de control para la preservación y conservación de ecosistemas estratégicos ubicados en las partes altas de las montañas, abastecedoras de aguas y riquezas silvícolas, es una acción urgente. por su parte, la educación ambiental, las retribuciones o pagos a los pobladores por la conservación y/o producción de servicios ambientales, las acciones interinstitucionales convenidas, la concertación y adopción del pot por parte de los pobladores, hacen parte de esta línea de acción que hoy, más que una aspiración de los habitantes locales, es una ineludible necesidad de la ciudadanía para garantizar, entre otros servicios, la oferta hídrica de medellín, el área metropolitana y los municipios aledaños. la política pública debe generar acciones de intervención en las zonas reconocidas como centralidades veredales mediante equipamiento, dotación y adecuación de servicios públicos, además de una adecuada planificación del crecimiento. se propone asimismo, programas y proyectos que cofinancien y faciliten la legalización de predios de quienes no poseen escrituras públicas y habitan predios como poseedores. por un pacto de ciudad urbana y rural “[el desarrollo rural]… abarca la forma como está organizada y se reproduce la sociedad rural, y a partir de ello propone acciones económicas, políticas y sociales de corto, mediano y largo plazo tendientes a modificar las condiciones estructurales que reproducen la pobreza campesina. el desarrollo rural comprende el establecimiento de una adecuada relación entre ciudad y campo” orlando plaza, equidad y desarrollo, 1998 este pacto, que no es una norma, requerirá de compromisos sociales reales como la creación de instrumentos para visibilizar y reconocer, por parte de todos los ciudadanos que habitan en la urbe, la oferta natural de las veredas, la producción de servicios ambientales que ofrecen estos territorios, las costumbres y la hospitalidad de sus pobladores, quienes hacen posible el disfrute respetuoso de los mismos. pacto de ciudad que debe pasar, además, por la institucionalización de normas prácticas de seguridad alimentaria, entendida como la capacidad de generar en el territorio los propios alimentos que requiere su comunidad, acompañada con campañas en la ciudad que inviten a consumir alimentos y productos de sus veredas. los territorios rurales tienen usos del suelo que definen en gran medida las posibilidades de producción o conservación; sin embargo, los procesos de urbanización están generando conflictos que desplazan la población campesina hacia los cordones de miseria de la ciudad, mientras lo rural se transforma en parcelaciones usadas únicamente para la recreación o en el mejor de los casos, para vivienda de la clase media de la ciudad. todas las propuestas expuestas previamente se definen con políticas de ordenamiento territorial que realmente cumplan su función y no sean el resultado de relaciones de poder o intereses rentistas, y que tengan en cuenta los usos de suelo y las necesidades de sus habitantes naturales. “de esta manera, la realidad de cualquier ordenamiento territorial y de sus recursos […] expresa no solamente el conocimiento y la valoración que la respectiva sociedad logre de ellos, sino también 522 agron. colomb. 28(3) 2010 las relaciones de poder existentes en su interior y, de una u otra forma, las relaciones que puedan existir entre esa sociedad y otras que compitan por sus recursos” (fajardo et al., 1997). a manera de reflexión la ruralidad de medellín está fuertemente unida a su desarrollo urbano, en tanto que las presiones sobre el cambio en el uso del suelo de los territorios rurales generan problemáticas sociales y económicas que requieren una intervención urgente. ésta no se puede entender como la imposición de planes de desarrollo definidos en los escritorios de las instituciones —razón de los fracasos de los planes anteriores—, sino que debe emerger de las potencialidades territoriales, de la interacción entre sociedades y territorios. la academia debe acercarse a estas realidades y apoyarlas, ser parte esencial de estos procesos y generar elementos de teoría a partir de la lectura de los territorios. el desarrollo al que se debe propender debe surgir de las propiedades endógenas de la complejidad rural-urbana que se vive en los corregimientos de medellín. los problemas están detectados: la destrucción del medio ambiente por medio de la quema de las áreas forestales para potrerización y urbanización; la destrucción de la economía campesina la cual tiene que competir con la renta del suelo y la desestructuración de la economía agraria; la extensión de la frontera urbana consecuencia de la pobreza, del crecimiento desmedido y no planificado de las ciudades, entre otros. la realidad rural de nuestro país reclama atención urgente. esta realidad exige estudios formales que den cuenta de las necesidades de las comunidades y apoyen sus potencialidades. un primer paso para el municipio es promover, defender y fortalecer la economía campesina más allá de su función económica, reconociendo su función cultural, social y ambiental. el trabajo realizado en convenio por la universidad nacional sede medellín y la alcaldía del municipio de medellín permitió reconocer dos factores esenciales en los análisis de estas realidades rurales: por un lado, la multidimensionalidad con la cual se debe observar el territorio y, por el otro, la vereda como unidad reconocida por las comunidades como un constructo cultural. con esta mirada multidimensional y microrregional se pudo caracterizar a las veredas de medellín, reconocer áreas relativamente homogéneas y acercarse a líneas estratégicas de planificación que permitieran potencializar estos territorios rurales, sus costumbres y su historia. el reto ahora es lograr estructurar un plan de desarrollo rural que sea sostenible y que emerja de las comunidades en el contexto urbano-rural en el que se desenvuelven, en medio de un proceso globalizador que margina lo agrario. literatura citada alcaldía de medellín universidad nacional de colombia. 2010a. proyecto caracterización veredal detallada de los corregimientos de medellín. convenio universidad nacional y alcaldía de medellín. alcaldía de medellín universidad nacional de colombia. 2010b. atlas veredal de medellín. convenio universidad nacional y alcaldía de medellín. boisier, s. 2003. ¿y si el desarrollo fuese una emergencia sistémica? revista ciudad y territorio. estudios territoriales 34(138), 565-588. ceña, f. 1993. el desarrollo rural en sentido amplio. pp. 25-40. en: junta de andalucía (ed.). el desarrollo rural andaluz a las puertas del siglo xxi. congresos y jornadas nº 32. sevilla, españa. de mattos, c. 1999. nuevas teorías del crecimiento económico: lectura desde los territorios de la periferia. territorios no. 30, sección c. cider, universidad de los andes, bogotá. espinal, c. y r. rodríguez. 2004. observatorio de desarrollo rural en los territorios en colombia. territorios y sistemas agroalimentarios locales. universidad nacional de colombia. unibiblos, bogotá. fajardo, d., h. mondragón y o. moreno. 1997. colonización y estrategia de desarrollo. publicaciones iica, bogotá. kay, c. 2005. enfoques sobre el desarrollo rural en américa latina y europa desde mediados del siglo veinte. p. 1-48. en: memorias seminario enfoques y perspectivas de la enseñanza del desarrollo rural. universidad javeriana, bogotá. machado, a. 2005. políticas y modelos de desarrollo agropecuario. pp. 17-38. en: machado, a. (ed.). la academia y el sector rural. tomo v. centro de investigaciones para el desarrollo –cid–, universidad nacional de colombia, bogotá. márquez, d. 2002. bases metodológicas del desarrollo rural. pp. 11-28. en: márquez fernández, d. (ed.). nuevos horizontes en el desarrollo rural. 1a. edición. ediciones akal universidad internacional de andalucía, madrid. mora, j. y j.m. sumpsi. 2004. desarrollo rural: nuevos enfoques y perspectivas. cuadernos fodepal, no. 43. proyecto regional de cooperación técnica para la formación de economía y políticas agrarias y de desarrollo rural en américa latina, santiago de chile. pachón, f. 2007. desarrollo rural: más que desarrollo agrícola. rev. fac. med. vet. zoot. 54(1), 50-61 paz, j. y benavides h. 2008. evolución de los precios de productos agrícolas: posible impacto en la agricultura de latinoamérica y el caribe. iica, bogotá. pérez, e. 1998. una visión del desarrollo rural en colombia. cuadernos de desarrollo rural 41, 7-19. pérez, e. y m. pérez. 2002. el sector rural en colombia y su crisis actual. cuadernos de desarrollo rural 48, 35-58. 5232010 moisá y hernández: el desarrollo rural de medellín desde la perspectiva del desarrollo endógeno plaza, o. 1998. equidad y desarrollo: aspectos conceptuales. pp. 261278. en: plaza, o. (ed.). desarrollo rural: enfoques y métodos alternativos. pontificia universidad católica del perú, fondo editorial, lima. salgado, c. 2004a. economías campesinas. pp. 105-150. en: machado, a. (ed.). la academia y el sector rural. tomo i. centro de investigaciones para el desarrollo –cid–, universidad nacional de colombia. bogotá. salgado, c. 2004b. estado del arte sobre desarrollo rural. pp. 150-193. en: machado, a. (ed.). la academia y el sector rural. tomo iii. centro de investigaciones para el desarrollo –cid–, universidad nacional de colombia. bogotá. sen, a. 2000. desarrollo y libertad. editorial planeta. barcelona. sevilla, e. 1995. el marco teórico de la agroecología. boletín agroecológico nº 43. año v. centro de investigación, educación y desarrollo –cied–, lima. suelos, fertilización y manejo de aguas resumen abstract capsicum sp. es una especie nativa de américa de gran importancia por su diversidad de usos. la amazonia colombiana es considerada uno de los centros de origen y alberga una gran riqueza de morfoespecies. a pesar de su importancia para el crecimiento y supervivencia de plantas bajo condiciones limitantes de nutrientes, son escasos los trabajos relacionados con la dinámica de los hongos formadores de micorriza arbuscular (hfma) en capsicum. se estudió la ocurrencia de hfma, a partir de colecta de rizósferas y raíces de ají en diferentes rutas. la colonización se evaluó por medio de la metodología de phillips y hayman (1970), con modificaciones de sieverding (1983). el aislamiento y cuantificación de esporas por la técnica de gerdeman y nicolson (1963), modificada por sieverding (1983). la asignación de géneros se realizó a partir de la descripción morfológica de esporas. todas las plántulas de ají muestreadas presentaron asociaciones con hfma. características químicas del suelo, presencia de otras especies vegetales en chagras, fuente de colecta y especies del género capsicum incidieron en una alta o baja alta ocurrencia de la simbiosis micorrícica. se identificaron nueve morfotipos de endomicorrizas; glomus sp. fue el de mayor ocurrencia. capsicum sp. is a native american specie highly important around the world because of its wide array of uses. the colombian amazon is considered one of the main origin sites that contain a richness of morph species. however, very few studies have evaluated the dynamics between arbuscular mycorrhizae fungi (amf) and red pepper in spite of its relevance to growth and survival of plants under limiting nutrient conditions. amf occurrence was studied from the collection of roots and rhizosphere of pepper in different routes. colonization was assessed by the phillips and hayman methodology (1970) with sieverding modifications (1983). spores isolation and quantification was evaluated by gerdeman y nicolson (1963) methodology and modified by sieverding (1983). species determination was carried out by amf spore description. all of the evaluated red chillies pepper samples showed amf associations. chemical characteristics of soils, plant diversity on the chagras, different collections types and capsicum species influenced the high and low occurrence of amf symbiosis. nine morph species of amf were identified and glomus sp. the genus most frequently related. key words: symbiosis, tropical forest, soil, crop.palabras clave: simbiosis, bosque tropical, suelo, cultivo. fecha de recepción: 30 de octubre de 2007. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 investigadora, instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, bogotá (colombia). gcardona@sinchi.org.co 2 investigadora, instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, leticia (colombia). cpena@sinchi.org.co 3 investigadora senior biocomercio sostenible, instituto alexander von humboldt, bogotá (colombia). alarcos@humboldt.org.co agronomía colombiana 26(3), 459-470, 2008 ocurrencia de hongos formadores de micorriza arbuscular asociados a ají (capsicum sp.) en la amazonia colombiana occurrence of arbuscular micorrhizae fungi in red pepper (capsicum sp.) in the amazonian region of colombia gladys cardona1, clara patricia peña-venegas2 y adriana arcos3 introducción la amazonia representa una de las regiones con mayor diversidad biológica en recursos faunísticos, florísticos y en formas de vida macro y microscópicas (borneman y triplett, 1997). sin embargo, la exuberancia y la complejidad de la vida vegetal no guardan proporción con la limitada fertilidad natural de sus suelos (igac, 1997). allí la transformación de la materia orgánica, mineralización y movilización de nutrientes son mediadas por los microorganismos (nsabimana et al., 2004), los cuales desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la función ecológica del ecosistema natural y en la sostenibilidad de los sistemas productivos establecidos. dadas las limitaciones del suelo en proveer los nutrientes a las plantas, las comunidades vegetales en la amazonia han desarrollado complejas relaciones con microorganismos que les permiten acceder en forma más eficiente a los nutrientes que requieren. una de estas asociaciones es la simbiosis con hongos formadores de micorriza arbuscular (hfma), la cual ocurre en el 99% de las plantas vasculares 460 agron. colomb. 26(3) 2008 de la región (peña-venegas et al., 2006). por medio de esta asociación las plantas absorben eficientemente los nutrientes del suelo, especialmente fósforo, cuando su disponibilidad en el suelo es limitada (guerrero et al., 1996). los hfma son simbiontes obligados de las raíces de las plantas, presentes en la mayoría de los ecosistemas terrestres, pertenecen al phylum glomeromycota, con alrededor de 150 especies descritas (öpik et al., 2006). en la simbiosis el hongo crece dentro de la corteza de la raíz y coexiste íntimamente con la planta (isayenkov et al., 2004). en esta asociación el hongo recibe fotosintatos de la planta mientras esta recibe nutrientes minerales y carbono a través de las redes miceliales del hongo en el suelo (fritz et al., 2003). adicionalmente la simbiosis permite que la planta incremente su resistencia a enfermedades y su tolerancia a la sequedad y a las temperaturas extremas. el ají, como especie nativa de la región amazónica, no es la excepción en presentar la simbiosis micorriza arbuscular. janos (1983) estableció un rango de afinidad de las plantas por esta simbiosis dependiendo de la frecuencia con que estas la establecen. de acuerdo con los registros de la base de datos sobre hfma del instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, que recoge datos de esta asociación para la región amazónica colombiana, el ají (capsicum sp.) podría considerarse una planta micorrizadependiente debido a que de manera muy frecuente se encuentra asociada con hfma. el ají es una de las especies vegetales más importantes en el mundo. pertenece a la familia solanaceae. es un arbusto perenne que produce pequeños frutos picantes agrupados en racimos. las principales áreas productoras son la india, tailandia, indonesia, japón, méxico, kenia, sudán, uganda y nigeria. el cultivo está adaptado a condiciones tropicales, donde la producción excede las 30 t.ha-1 durante el periodo de maduración del fruto. los frutos son variables en tamaño; muchas veces son rojos cuando maduran, con muchas semillas y usualmente muy pungentes (amusa et al., 2004). en colombia el pimentón y el ají son cultivos relativamente recientes y comienzan a expandirse en vista de su buena rentabilidad, producción y posibilidades para exportación. actualmente las zonas de producción comercial en colombia se ubican principalmente en los departamentos de santander y valle del cauca y en la costa atlántica. en la región amazónica es uno de los géneros más cultivados por sus etnias, haciendo parte del patrimonio cultural de la región, lo cual ha dado lugar a variedades adaptadas a los diferentes ambientes y a los requerimientos agroculturales donde se cultiva. la amazonia es considerada como el centro de origen del complejo capsicum annuum, c. chinense y c. frutescens, y donde se localizan variaciones, tanto morfológicas como reproductivas y moleculares, dentro del género capsicum (quintero, 2000); igualmente reúne una gran oferta de variedades de carácter pungente además de características de precocidad, productividad y demanda comercial, lo que brinda grandes potencialidades de uso (melgarejo et al., 2004). dentro de los varios usos que tiene el germoplasma de ají está el de aliviar gripas hasta curar enfermedades mentales. se ha reconocido el ají como elemento protector y curativo bioenergético y metafísico (vélez, 1991). en el departamento del guaviare algunos colonos e indígenas emplean el ají molido y rezado para controlar plagas que se comen los cultivos en los conucos o chagras. a nivel mundial el ají se usa en estas y otras formas, pero con un aspecto mucho más amplio y tecnificado como en la obtención de oleorresinas, para la producción de repelentes y gases lacrimógenos, en la industria alimenticia, principalmente en la elaboración de carnes, como especia y condimento, y para la extracción de metabolitos de importancia farmacológica como capsaicina (melgarejo et al., 2004). a pesar de la importancia del género capsicum para la región y el país, y la necesidad de esta planta de establecer una buena asociación con hfma, es poco lo que se conoce sobre esta asociación simbiótica en la región. el objetivo del presente trabajo fue evaluar la ocurrencia de hfma asociados a capsicum sp. y su relación con características físico-químicas de los suelos bajo estudio y condiciones de cultivo en la amazonia colombiana. materiales y métodos trabajo de campo se realizó durante los meses de marzo de 1998 a julio de 1999, época lluviosa y seca, en chagras y huertos habitacionales ubicados en las riberas de los principales ríos que atraviesan la amazonia colombiana. se realizaron colectas en suelos oxisoles y ultisoles de 6 departamentos y 7 rutas: medio caquetá, bajo putumayo, puerto inírida, alto putumayo, vaupés, vichada y guaviare. en la figura 1 y la tabla 1 se especifican las trayectorias de las rutas muestreadas. en total se tomaron 56 muestras; se extrajeron al azar, como muestra representativa, raíces y suelo rizosférico de una planta de capsicum de dos años de edad, por cada 10-15 plantas de las cuales se colectaron frutos para la 4612008 cardona, peña-venegas y arcos: ocurrencia de hongos formadores de micorriza arbuscular asociados a ají... tabla 1. descripción de rutas muestreadas en la amazonia colombiana. número departamento ruta 1 amazonas medio caquetá río mirití: a lo largo del río caquetá, desde araracuara hasta la pedrera y sobre la ribera del río mirití-paraná, desde las bocas del guayaca hasta su desembocadura en el río caquetá. 2 putumayo bajo putumayo: sobre la ribera del río igará-paraná, desde la chorrera hasta su desembocadura al río putumayo y desde puerto arica hasta tarapacá por la ribera del río putumayo (límite con perú); luego desde tarapacá hacia el centro por el río cotuhe hasta buenos aires y el caño pupuña. 3 guainía puerto inírida: márgenes de los ríos inírida desde puerto inírida hasta la comunidad de matraca; por el río guaviare desde paujil hasta la inspección de cejal (vichada) y por el río atabapo ubicado en la frontera con venezuela desde san fernando de atabapo hasta el corregimiento de cacahual. 4 putumayo alto putumayo: valle de sibundoy, municipios de santiago, colón, sibundoy, san francisco, mocoa, villa garzón, puerto limón, puerto guzmán, puerto caicedo, orito, la hormiga, valle del guamuéz, san miguel y puerto asís. 5 vaupés vaupés: desde mitú al oeste por el río vaupés hasta el raudal yuruparí, puerto bejuco, los cerros, san pedro del ti (por el caño ti), santa rosa de lima, virabasu (por el caño cubiyu), yacayaca, bocas del yi. desde mitú al norte por el río vaupés y el caño cuduyarí, en pirasemo, garrafa, puerto clara y puerto morichal. desde mitú al este por el río vaupés hasta el raudal de tatu, en las comunidades trubón y macaquiño; casco urbano de mitú y por la zona carreteable al sur hasta finalizar en el kilómetro 67 en cachibera, murutinga y betania. 6 vichada vichada: por el río guaviare en ambas orillas. se inició en la laguna colorada (guainía) hasta la laguna marimunda. posteriormente se recorrió el río uva desde la comunidad de manajuare hasta la comunidad de caño bocón, cerca a su desembocadura al río guaviare; por el río vichada desde la comunidad de cajaro hasta la desembocadura al río orinoco y por este y algunos pequeños caños afluentes (sama y fruta) hasta la isla de caraben. 7 guaviare guaviare: zona carreteable desde san josé del guaviare hasta el municipio de calamar. figura 1. mapa de rutas de colecta. 1999. 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 1800000 462 agron. colomb. 26(3) 2008 obtención de semilla, necesaria para la multiplicación y posterior evaluación morfoagrónomica del género; actividad contemplada en otro proyecto de investigación. se extrajo el sistema radical en la cantidad que fue posible sin perjudicar la planta, se sacudió para eliminar el suelo adherido e inmediatamente se guardó en bolsa plástica con solución afa (90 ml de alcohol al 50%, 5 ml de ácido acético y 5 ml de formaldehído). alrededor de la planta se tomaron aproximadamente 4 submuestras de suelo que incluían también raíces secundarias, se mezclaron para sacar una muestra compuesta de aproximadamente 250 g, la cual se guardó también en bolsa plástica con cierre hermético. tanto las muestras de suelo rizosférico como las de raíces se conservaron en nevera con hielo hasta su envío al laboratorio. adicionalmente se adquirió información de campo sobre la composición florística de la zona de cultivo, prácticas agrícolas, edad de las plantas, presencia de edafofauna, entre otros. para los análisis físico-químicos se seleccionó un sitio distante de la planta, que en lo posible no mostrara incorporación de abonos orgánicos a una distancia entre 2 y 15 m aproximadamente, se retiró la cobertura herbácea y a una profundidad de 20 cm se tomaron aproximadamente 500 g de suelo, el cual se conservó en bolsa plástica hasta su envío al laboratorio de suelos del instituto geográfico agustín codazzi (igac), donde se evaluaron parámetros físicos y químicos del suelo. en la tabla 2 se presentan las variables evaluadas así como la metodología empleada para su determinación. tabla 2. parámetros fisicoquímicos evaluados en los laboratorios del igac de los suelos asociados a la rizosfera de capsicum sp. parámetro evaluado metodología usada textura (% arena, % limo, % arcilla) bouyoucos acidez intercambiable (a.i) kcl conductividad eléctrica (ce) en extracto de saturación carbón orgánico (c.o.) walkley black fósforo disponible (p) bray ii capacidad de intercambio catiónico (cic) y bases intercambiables (calcio, magnesio, potasio y sodio) acetato de amonio 1 normal y neutro trabajo de laboratorio para la evaluación de la colonización endomicorrícica se siguió la metodología de phillips y hayman (1970), con modificaciones de sieverding (1983), que consiste en el clareado de las raíces con koh 10% y la posterior tinción con azul de tripano. las raíces teñidas se cortaron en segmentos de aproximadamente 1-1,5 cm, se acomodaron paralelas sobre láminas portaobjeto para su observación microscópica. allí se determinó la presencia de vesículas, hifas y arbúsculos en el interior de la raíz; las lecturas se realizaron con 3 réplicas cada una. con los datos obtenidos se calculó el porcentaje de colonización total. para el aislamiento y cuantificación de esporas se utilizó la técnica de tamizado en húmedo y centrifugación en solución saturada de azúcar de gerdeman y nicolson (1963), modificado por sieverding (1983). las esporas se cuantificaron y separaron por morfotipos, a partir del reconocimiento de parámetros morfológicos usados en la taxonomía de los glomales, como tamaño, diámetro, estructura superficial, estructura del citoplasma, color (usando la tabla de color para suelos munsell), forma de las esporas, número y grosor de las paredes (observación y conteo en el microscopio del número y su medición en µm), presencia de ornamentaciones, reacción melzer, presencia de célula suspensora y conexión hifal; siguiendo las claves morfológicas de schenck y pérez (1990), invam (2006) y el catálogo ilustrado de peña-venegas et al. (2006). para la purificación y multiplicación de esporas se siguió la metodología propuesta por sieverding (1983) que consiste en la inoculación de cepas nativas de micorriza arbuscular en potes con un hospedero, en este caso kudzu (pueraria phaseoloides). análisis estadísticos se realizó un análisis de similaridad multivariable (anosim) con el fin de evaluar si existían diferencias significativas entre las variables físicas y químicas de los diferentes sitios o rutas de muestreo evaluadas. la prueba de hipótesis se llevó a cabo a través de la permutación de los grupos con el método de monte carlo, para establecer si la distribución de las rutas correspondía a una distribución aleatoria, descartando así sesgos en la selección de las rutas que incidiera sobre los análisis del comportamiento de la simbiosis micorriza arbuscular. se determinó el anova de 1 vía para cada variable después de normalizar los datos. con el test de levene se verificó la homogeneidad de varianzas. para identificar cuáles fueron los sitios o rutas que presentaron diferencias significativas en cada variable, se realizó una prueba de tukey. resultados y discusión características físico-químicas de los suelos el anosim mostró que no existieron diferencias significativas entre las características físicas y químicas de los suelos 4632008 cardona, peña-venegas y arcos: ocurrencia de hongos formadores de micorriza arbuscular asociados a ají... correspondientes a los diferentes sitios o rutas muestreadas (r global = 0,073; p = 0,08). de manera general se observó que el 75% de las muestras de suelo presentaron texturas franco, tendientes a ser arcillosos, el 25% correspondieron a suelos arcillosos y solo una muestra de suelo del guainía mostró una textura arenosa. el ph de los suelos fue ácido, en promedio de 5 ± 0,8, con un porcentaje de saturación de aluminio alta, en promedio de 64,7 ± 23,1%, un porcentaje de materia orgánica bajo a muy bajo, en promedio de 2,97% con una desviación estándar alta (± 2,94). la capacidad de intercambio catiónico fue baja, en promedio de 12,6 ± 7,32 ppm. el porcentaje de bases totales fue uno de los parámetros con mayor variación, bajo y en promedio de 3,74 ± 6,9%. la alta variación en las bases totales se relacionó con la alta fluctuación en las concentraciones de calcio. el fósforo disponible en el suelo fue el otro parámetro con alta variabilidad, el promedio estuvo en 43,13 ± 86,67 ppm, considerado como de disponibilidad moderada a alta (sccs, 1990). esta variación se relacionó directamente con el porcentaje de bases totales, pero con ningún otro de los parámetros considerados. los resultados de los análisis físico-químicos de los suelos son consecuentes con las zonas de muestreo, las cuales correspondieron a zonas de várzea en donde la acidez es menor que en los suelos de tierra firme (lomerío y terraza) y existe una mayor disponibilidad de fósforo, dados los aportes de nutrientes que los ríos de origen andino como el caquetá y el putumayo hacen a sus orillas (igac, 1979). distribución de especies de capsicum sp. en la amazonia colombiana en el estudio se colectaron accesiones de cinco especies de capsicum diferentes: capsicum annuum, c. baccatum, c. chinense, c. frutescens y c. pubescens, además de 7 accesiones que no pudieron ser determinadas hasta especie. la distribución de las especies en la región no se relacionó con las rutas de muestreo; estas se distribuyeron aleatoriamente en los diferentes departamentos muestreados y el departamento de amazonas fue el que presentó mayor riqueza de especies: cuatro de las cinco determinadas (tabla 3). tabla 3. accesiones de capsicum muestreadas en la amazonia colombiana. ruta departamento especies no. accesiones accesiones cs total accesiones 1 amazonas c. annuum 5 92,141,191,219,248 22 c. baccatum 2 170,172, c. chinense 4 94, 124,168,203,227 c. frutescens 7 97,126,154,214,237,242,245 capsicum sp. 4 103,138,207 2 y 4 putumayo c. chinense 2 341,360 4c. pubescens 1 369 capsicum sp. 1 338 3 guainía c. annuum 4 281,295,316,448 7 c. chinense 1 309 c. frutescens 1 306 capsicum sp. 1 300 5 vaupés c. annuum 4 370,386,410,414 10 c. chinense 1 384 c. frutescens 4 373,376,380,398 capsicum sp. 1 401 6 vichada c. annuum 3 326,459,463 7 c. chinense 2 324,325 c. frutescens 1 466 capsicum sp. 1 467 7 guaviare c. annuum 1 417 6 c. chinense 3 416,420 c. frutescens 1 419 capsicum sp. 1 424 464 agron. colomb. 26(3) 2008 este hecho indica que la domesticación, conservación y distribución de los ajíes en la región no se basan en características específicas de una u otra especie, lo que implica que la selección antrópica que ha llevado a la diferenciación de tipos de ajíes diferentes no reconoce especies sino características particulares de algunos tipos que son seleccionados hasta obtener ajíes fenotípicamente particulares. esta selección de las especies tampoco se relaciona con la diversidad de culturas indígenas de una zona dada ya que departamentos culturalmente diversos con respecto a otros, como amazonas y guaviare, no mostraron una relación marcada en cuanto al número de especies de capsicum encontradas. colonización y número de esporas de hongos micorrícicos en capsicum sp. como se observa en la tabla 4, todas las accesiones del género capsicum evaluadas reportaron alta afinidad por hfma. la colonización de raíz se caracterizó por presentar siempre hifas como estructura dominante del hongo. con base en los promedios de colonización de las raíces por hifas de hfma en las 56 accesiones evaluadas, se puede inferir que las especies del género capsicum presentaron niveles medios de micorrización que oscilaron entre 33,6 y 41,29%. la presencia de vesículas ocurrió en un 51,5% de las muestras; fueron escasos arbúsculos, los cuales solo aparecieron en el 21,4%. la baja presencia de arbúsculos, estructura en la que ocurre el intercambio de nutrientes entre la planta y el hongo, podría relacionarse con la moderada disponibilidad de fósforo en los sitios muestreados, ya que generalmente la simbiosis es más efectiva en suelos pobres en fósforo. para la región amazónica colombiana se ha determinado que niveles de fósforo inferiores a 10 ppm estimulan simbiosis más efectivas (peña-venegas et al., 2006). es importante resaltar el corto ciclo de vida de los arbúsculos (de 4 a 15 días), por lo que actualmente se les reconoce también a las hifas la formación de una zona de interfase que permite la transferencia inicial de nutrientes mientras se establecen los arbúsculos; además son las hifas las que forman las unidades de colonización y las que por medio de divisiones celulares específicas generan arbúsculos y vesículas (sánchez de prager, 1999). los resultados indicarían que en la zona de muestreo la planta de ají se abastece de fósforo por dos mecanismos: uno, en forma directa al asimilar el fósforo disponible adyacente a su sistema radicular; dos, por medio de la simbiosis con hfma lo que le permite acceder al fósforo adyacente a su rizósfera y que puede ser efectivamente movilizado por la red micelial del hongo. de acuerdo con melgarejo et al. (2004), en el trapecio amazónico el comportamiento de c. annuum, c. chinense y c. baccatum muestra ser precoz, lo que puede darse por factores ambientales como humedad relativa, intensidad de radiación solar, temperatura y condiciones edáficas, entre otros; esto permite que las plantas adelanten su pico máximo de producción. respecto al número de esporas se reportó una alta variabilidad por especie, sin embargo vale la pena anotar que las accesiones colectadas en las rutas en el alto putumayo y guaviare tuvieron el mayor número de propágulos de tabla 4. colonización y número de esporas de hfma en plantas de capsicum sp. en la amazonia colombiana representada. no. accesiones especie % hifas % vesículas % arbúsculos no. esporas/100 g suelo promedio ds promedio ds promedio ds promedio ds 15 c. annuum 41,29 24,40 6,07 13,81 0,28 0,68 801,80 642,36 2 c. baccatum 33,60 22,06 0,00 0,00 0,00 0,00 401,50 331,63 14 c. chinense 35,10 24,30 2,43 3,32 0,06 0,21 1.596,71 1.679,44 13 c. frutescens 38,55 23,36 6,25 9,95 0,83 1,40 1.195,92 1.928,27 1 c. pubescens 37,50 0,00 0,83 0,00 0,00 0,00 6.567,00 0,00 1 capsicum sp. 26,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 196,00 0,00 1 capsicum sp. 3,50 0,00 5,00 0,00 2,50 0,00 201,00 0,00 1 capsicum sp. 29,10 0,00 2,60 0,00 1,25 0,00 378,00 0,00 1 capsicum sp. 31,30 0,00 1,60 0,00 0,00 0,00 488,00 0,00 1 capsicum sp. 52,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 565,00 0,00 1 capsicum sp. 75,00 0,00 0,00 0,00 1,25 0,00 757,00 0,00 1 capsicum sp. 36,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1.216,00 0,00 4652008 cardona, peña-venegas y arcos: ocurrencia de hongos formadores de micorriza arbuscular asociados a ají... hfma, pero a la vez los valores más bajos de colonización. igualmente las accesiones colectadas en las rutas en el medio caquetá, vaupés y vichada reportaron valores altos de colonización por hifas, pero también los números más bajos de esporas. estos datos son consistentes con los de varios autores (merryweather y fitter, 1998) quienes sostienen que la producción de propágulos está limitada, dependiendo de parámetros fisiológicos, y puede no correlacionarse con colonización en raíz, lo que significa que no necesariamente tiene que existir una relación directa entre colonización y esporulación. la falta de esporulación no necesariamente significa ausencia de la micorriza. mcgee (1989) afirma respecto a las esporas que, aunque son las estructuras reproductivas más importantes, su número en el suelo está poco relacionado con la micorrización de la raíz; para algunas especies la producción de esporas solo ocurre cuando un nivel umbral de colonización ha sido alcanzado (gazey et al., 1992), comportándose muchas veces solo como estructuras de supervivencia a largo plazo. se encontró una relación directa entre la colonización del género capsicum por hfma y las características culturales de las chagras o huertos de donde se tomaron. los mayores porcentajes de colonización se registraron en cultivares viejos (6 años de edad) y provenientes de rastrojos, donde con el tiempo las poblaciones microbiológicas del suelo se han estabilizado, aspecto que puede ser importante para un buen establecimiento del cultivo. por otro lado, las chagras en que se colectaron varias de las accesiones con alta colonización micorrícica se caracterizaron por tener como cultivo dominante la yuca (manihot esculenta), especie vegetal que presenta alta micotroficidad y estimula la multiplicación y establecimiento de cepas nativas de hfma, al igual que piña (ananas comosus l. merr.) y plátano (musa sapientum l.) establecidos hace varios años. las dos últimas especies también han presentado la simbiosis con hfma todas las veces que han sido evaluadas. estos resultados son consistentes con lo reportado por arcos y benavides (1996) quienes encontraron una alta presencia de micorrizas en chagras donde están sembradas especies con alta dependencia micorrícica. relación del porcentaje de colonización micorrícica con el número de esporas y los contenidos de fósforo disponible en el suelo se observó como tendencia general una correlación inversa entre el porcentaje de colonización y los contenidos de fósforo disponible en los suelos de la mayoría de las accesiones evaluadas (figura 2). la baja presencia de este elemento puede haber contribuido a una alta presencia de la simbiosis en estas accesiones. como ya se ha reportado, las plantas que crecen en condiciones de baja disponibilidad de nutrientes tienden a ser micotróficas obligadas debido a su necesidad de conseguir el fósforo que requiere tanto el hongo simbionte como la planta huésped (peña-venegas et al., 2006), y es en condiciones de escasez cuando la simbiosis expresa su máximo potencial (arcos y benavides, 1996). así mismo, cardona et al. (2005) reportaron la presencia de cepas nativas de ma en el departamento del guaviare, en zonas bajo diferente grado de intervención en suelos con contenidos muy bajos de fósforo (entre 0,8 y 3,7 ppm), corroborando que bajo estas condiciones se expresa la funcionalidad de la simbiosis. según registros de la universidad de kent, el pimentón (capsicum annuum) se reporta como un cultivo muy dependiente de hfma en condiciones de bajo fósforo, lo 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 94 97 191 203 219 237 242 306 325 360 369 420 448 h fm a 0 50 100 150 200 250 p ( pp m ) p% colonización accesiones de capsicum % c ol on iz ac ió n figura 2. porcentaje de colonización de hfma y relación con p del suelo. 466 agron. colomb. 26(3) 2008 que implica que su desarrollo y rendimiento están estrechamente ligados a la presencia de estos hongos (sánchez de prager, 1999). es importante anotar que a concentraciones de fósforo entre 60 y 200 ppm los porcentajes de colonización de hfma en raíces de capsicum sp. disminuyen (figura 2), pudiendo ser el contenido de fósforo la característica química del suelo con mayor influencia para que se establezca una simbiosis efectiva para este tipo de cultivos. colonización micorrícica y su relación con los valores de ph, porcentaje de materia orgánica y concentración de aluminio las accesiones que reportaron valores medios y altos de colonización micorrícica registraron igualmente mayores porcentajes de materia orgánica (mo). en la región amazónica la materia orgánica es la principal fuente de fósforo, así como la de otros macro y micronutrientes. la simbiosis será efectiva cuando existe fósforo disponible para movilizar hacia la planta, para ello el hongo colonizará la raíz a fin de tener un mayor número de puntos de intercambio con la planta. en caso contrario, cuando la materia orgánica es poca y de ella depende el suministro de fósforo, el hongo permanecerá como simbionte obligado unido a la raíz de la planta, pero el poco fósforo disponible se usará para suplir primero las necesidades del hongo, y se transferirá muy poco de este elemento hacia la planta. en cuanto a los valores de ph se encontró una relación inversa con el porcentaje de colonización micorrícica (figura 3); estos resultados indican que en suelos con niveles de ph fuertemente ácidos la colonización por hfma presenta valores más altos, lo cual puede deberse a la tolerancia y adaptabilidad de estos morfotipos a condiciones de alta acidez. guerrero (1996) menciona que la adaptación de ciertas cepas de hongos micorrícicos a condiciones de suelo ácido podría estar relacionada con tolerancia a toxicidad por aluminio (al). algunas accesiones presentaron relación directa entre los porcentajes de saturación por al y colonización por hfma (figura 4). la mayor ocurrencia de hfma en estas condiciones permite inferir que son un recurso biológico 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 94 97 124 172 191 219 242 255 295 306 341 398 401 414 417 424 448 0 2 4 6 8 10 m o ( % ) y ph colonización ph mo % c ol on iz ac ió n h fm a accesiones de capsicum figura 3. colonización por hfma, ph y materia orgánica (mo) en el suelo. 124 172 207 341 360 398 417 427 448 463 colonización sal sb % h fm a % s a i % s b 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 accesiones de capsicum figura 4. colonización por hfma y relación con porcentaje de saturación de aluminio (sal) y saturación de bases (sb). 4672008 cardona, peña-venegas y arcos: ocurrencia de hongos formadores de micorriza arbuscular asociados a ají... importante para permitir el establecimiento de estas especies en suelos con altos niveles de aluminio. cuenca et al. (2001) encontraron que en ph muy ácidos y altas concentraciones de aluminio las plantas colonizadas por micorrizas arbusculares logran tener buenos crecimientos y disminuir el estrés ocasionado por las condiciones químicas del suelo. barea y jeffries (1995) mencionan que los hfma tienen amplia adaptación a condiciones de ph del suelo (de 2,7 a 9,2) pero su adaptación depende de especies y ecotipos presentes en cada región. así, algunos géneros y especies se han clasificado como acidofílicos por haberse aislado únicamente de lugares con suelos ácidos como glomus aggregatum, g. fasciculatum, g. intraradices, g. mosseae, gigaspora gigantea, acaulospora sp., scutellospora sp. (bhatia et al., 1996), glomus glomerulatum (sieverding, 1987), acaulospora foveata, a. tuberculata (janos & trappe, 1982), acaulospora morrowiae (schenck et al., 1984) y scutellospora spinosissima (walker et al., 1998). los niveles de acidez de estos suelos son altos y los porcentajes de saturación de al son considerados tóxicos para la mayoría de los cultivos (sccs, 1990); la toxicidad es un mecanismo de rápida iniciación que inhibe el crecimiento de la raíz dañando y reduciendo el sistema radical, limitando por lo tanto la toma de agua y de nutrientes. inicialmente el al inhibe la extensión, elongación y división de las células radicales (kochian, 2004). se ha descrito que la simbiosis micorrícica interviene en la nutrición mineral de las plantas hospederas haciéndolas tolerantes a los metales pesados cuando crecen en suelos con altas concentraciones de este elemento (sánchez de prager, 1999). las micorrizas arbusculares favorecen mecanismos de exclusión del aluminio en la raíz al modificar el patrón de exudación de ácidos orgánicos quelantes de aluminio o modificando la capacidad de intercambio catiónico de la pared celular, movilizando el aluminio hasta la parte aérea (sánchez de prager, 1999). la simbiosis del ají con hfma igualmente puede mejorar la absorción de bases cambiables como calcio, magnesio, potasio y sodio que también registran concentraciones bajas disponibles en los suelos de la región amazónica. existen reportes de la participación de esta simbiosis en la toma de potasio, calcio y magnesio, encontrándose mayores concentraciones en plantas micorrizadas en comparación con aquellas que no lo están (sánchez de prager, 1999). especies de hfma asociados a la rizósfera de capsicum se encontraron 9 morfotipos de hfma asociados a la rizósfera de plantas de capsicum muestreadas, 6 morfotipos pertenecieron al género glomus y 3 al género acaulospora (tabla 5). estos dos géneros son en su orden los que con mayor frecuencia se aíslan en la región amazónica colombiana. arcos y benavides (1996) reportaron a glomus como el género de hfma de más amplia distribución y tolerancia a niveles altos de acidez. igualmente la abundancia de glomus en suelos tropicales ha sido descrita en trabajos realizados en la selva amazónica peruana, identificándose en 5 de 7 morfotipos de hfma aislados de estos suelos (arcos y benavides, 1996). glomus sp1 fue la especie de más amplia distribución en todas las accesiones evaluadas; fue observada el 78,4% de las veces. le siguen acaulospora sp1 y glomus microaggregatum, con valores de aparición mayores al 49% (45% y 49%, respectivamente) uno de los morfotipos, glomus sp5, se observó solamente en la rizósfera de una muestra de c. chinense proveniente del departamento de amazonas. su presencia específica en esta accesión no corresponde ni a la distribución geográfica de la muestra ni a la especie de capsicum muestreada, y más podría corresponder a una especie con baja representatividad en la zona o poco productora de esporas, haciendo que pocas veces se recupere en suelo. la distribución y ocurrencia de diferentes géneros y especies de hfma en las rizósferas de capsicum no siguió ningún patrón determinado. por lo tanto se infiere que cualquier género o especie de hfma presente en un suelo pueda colonizar el ají y desarrollar simbiosis; sin embargo, esto no necesariamente indica que la simbiosis sea efectiva, es decir, no se puede afirmar que la ocurrencia del simbionte significa beneficio para la planta. azcon et al. (1984) reportan que, en general, los endófitos más infectivos no tienen que ser los más efectivos, puesto que el grado de colonización puede estar determinado por diferentes factores, como características fisiológicas y genéticas de la planta, así como por condiciones medioambientales y edáficas. así mismo, se observó que el sistema radical de capsicum presentó colonización por varios hfma, y es posible que un mismo hfma colonice en forma simultánea raíces de varias especies vegetales que crecen en proximidad de la planta (sánchez, 1999), haciendo que el ají sea importante para el mantenimiento de las micorrizas arbusculares en 468 agron. colomb. 26(3) 2008 tabla 5. géneros y especies de hma asociados al género capsicum en la amazonia colombiana. especie de capsicum dpto. glomus sp1 glomus sp2 glomus sp3 glomus sp4 glomus sp5 glomus microaggregatum acaulospora sp1 acaulospora sp2 acaulospora foveata c. annuum amazonas x x x x x x x x x x x x x x guainía x x x x x x x x x x x guaviare x x vaupés x x x x x x x x x x x x x vichada x x x x x x x x c. baccatum amazonas x c. chínense x x x x x x x x guainía x x guaviare x x x x x x x x x putumayo x x x x x x x vaupés x x x x vichada x x x x c. frutescens amazonas x x x x x x x x x x x x x x x x x guainía x x guaviare x x x vaupés x x x x x x x x x x x x x vichada x x x caspicum sp. amazonas x x x x x x x guainía x x guaviare x x putumayo x x x vaupés x x x x vichada x x 4692008 cardona, peña-venegas y arcos: ocurrencia de hongos formadores de micorriza arbuscular asociados a ají... los sistemas de policultivo como las chagras indígenas y los huertos habitacionales. arcos y benavides (1996), en un estudio realizado en el sur del trapecio amazónico, registraron colonización por diferentes morfotipos de hfma en especies asociadas a chagras indígenas, como yuca (manihot esculenta crantz), piña (ananas comosus l. merr.) y maíz (zea mays). la descripción morfológica de las esporas de estos hfma coincidió con la encontrada en los morfotipos que colonizaron capsicum. de acuerdo con las investigaciones realizadas por el instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi (peñavenegas et al., 2006), que han contribuido al inventario de hfma en la región amazónica y con los resultados del presente estudio, se ha logrado asociar a la rizósfera de ají 13 morfoespecies diferentes: 5 morfoespecies de glomus sp. sin determinar, glomus glomerulatum, glomus rubiformis, glomus microaggregatum, glomus manihotis, acaulospora foveata, a. rehmii, scutellospora pellucida y archaeospora leptoticha, lo cual constituye un número importante de simbiontes que pueden ser evaluados a futuro como biofertilizantes potenciales para cultivos de capsicum en la región. conclusiones las 56 accesiones del género capsicum evaluadas reportaron afinidad por hfma, sin embargo las diferencias en su ocurrencia se relacionaron con las características químicas de los suelos, la fuente de colecta (huerto habitacional o chagra indígena), manejo agronómico del sitio donde se encontró la accesión (rotación, incorporación de residuos orgánicos, asociación de cultivos, entre otros) y con las diferentes especies del género capsicum (c. annuum, c. baccatum, c. chinense, c. frutescens y c. pubescens) evaluadas en condiciones naturales. la colonización y ocurrencia de hfma en el género capsicum cultivado en chagras indígenas y huertos habitacionales se vio favorecida por la presencia de especies vegetales consideradas hospederos importantes (yuca, maíz y plátano), las cuales estimulan el incremento de estos simbiontes por ser consideradas especies de micotroficidad obligada. condiciones químicas reportadas en la mayoría de los análisis de suelos, como ph fuertemente ácido, concentraciones altas de aluminio, bajos niveles de fósforo, escasos contenidos de bases totales, contenidos medios y altos de materia orgánica, contribuyeron con una alta ocurrencia de la simbiosis micorrícica en algunas accesiones evaluadas. se identificó el género glomus sp. como el hfma que con mayor frecuencia habita la rizósfera de capsicum sp.; el ají presentó una alta micotroficidad en la amazonia colombiana por lo que puede considerarse un reservorio importante de hfma en las chagras y huertos habitacionales. es importante resaltar que existe un gran potencial de hongos formadores de micorriza arbuscular que pueden evaluarse en el mediano y largo plazo como insumos para la formulación de biofertilizantes útiles en cultivos de capsicum sp. a nivel comercial y fortalecer los sistemas productivos endógenos y las cadenas agroproductivas regionales. agradecimientos a colciencias por los recursos de financiación. a los investigadores fernando rodríguez, antonio vargas, marcela torres, mario coy y el profesor mario garcía de la universidad nacional de colombia, sede palmira, por contribuir al estudio de esta especie vegetal en la amazonia colombiana. a las comunidades indígenas de la amazonia colombiana por permitir la colecta del material de estudio para la realización de este trabajo. literatura citada amusa, n.a., i.a. kehinde y a. adegbite. 2004. pepper (capsicum frutescens) fruit anthracnose in the sumid forest region of south-western nigeria. nutr. food sci. 34(3), 130-134. arcos, a. y g. benavides. 1996. ocurrencia y cuantificación de la micorriza arbuscular (ma) bajo bosques y agroecosistemas. pp. 624-627. en: aspectos ambientales para el ordenamiento territorial del municipio de mitú, departamento del vaupés. instituto geográfico agustín codazzi. tercer mundo editores, bogotá. 720 p. azcon, a., j. barea y b. roldán. 1984. avances recientes en el estudio de la micorriza v-a. ii: factores que afectan su formación y función y aplicaciones prácticas en la agricultura. anales de edafología y agrobiología xliii, 943-958. barea, j.m. y p. jeffries. 1995. arbuscular mycorrhyzal in sustainable soil-plant systems. en: varma, a. y b. hock (eds.). mycorrhiza: structure, function, molecular biology and biotechnology. springer-verlag, berlin. 560 p. bhatia, n., k. sundari y a. adholeya, 1996. diversity and selective dominance of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. en: k. mukerji y kluwer, k. (eds.). handbook of vegetation science. concepts in mycorrhizal research. kluwer academic publishers, norwell, ma. pp. 133-177. borneman, j. y e. triplet. 1997. molecular microbial diversity in soils from eastern amazonia: evidence for unusual microorganisms and microbial population shifts associated with deforestation. appl. environ. microbiol. 63(7), 2647-2653. 470 agron. colomb. 26(3) 2008 cardona, g.i., a. arcos y u. murcia. 2005. abundancia de actinomicetes y micorrizas arbusculares en paisajes fragmentados de la amazonia colombiana. agron. colomb. 23(2), 317-327. cuenca, g., z. de andrade y e. meneses. 2001. the presence of aluminum in arbuscular mycorrhizas of clusia multiflora exposed to increased acidity. plant soil 231, 233-241. fritz, o., e. sieverding, k. ineichen, p. mader, t. boller y a. wiemken. 2003. impact of land use intensity on the species diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in agroecosystems of central europe. appl. environ. microbiol. 69(5), 2816-2824. gazey, c., l. abbot y a. robson. 1992. the rate of development of mycorrhiza effects the onset of sporulation and production of external hyphae by two species of acaulospora. mycological res. 96, 643-650. gerdeman, j.w. y t. nicolson. 1963. spores of mycorrhizal endogone species extracted from soil by wet sieving and decanting. transactions british mycological soc. 46, 235-244. guerrero, e., c. azcon, j. barea, b. moyersen, c. orozco, c. cano, d. mejía, j. mayer, c. rivillas y e. rivera. 1996. micorriza: fundamentos biológicos y estado del arte. en: guerrero, e. (ed.). micorrizas: recurso biológico del suelo. fondo fen colombia, bogotá. 208 p. igac. 1979. la amazonia colombiana y sus recursos. proyecto radargramétrico del amazonas (proradam). igac-ciaf. italgraf, bogotá. 590 p. igac. 1997. zonificación ambiental para el plan modelo colombobrasilero (eje apaporis-tabatinga: pat). editorial linotipia bolívar, bogotá. 410 p. invam. 2006. international culture collection of vesicular arbuscular mycorrhizal fungi. en: http://invam.caf.wvu.edu/. 35 p.; consulta: diciembre de 2006. isayenkov, s., t. fester y b. hause. 2004. rapid determination of fungal colonization and arbuscule formation in roots of medicago truncatula using real-time (rt) pcr. j. plant physiol. 161, 1374-1383. janos, d.p. y j. trappe. 1982. two new acaulospora species from tropical america. mycotaxon 15, 515-522. janos, d.p. 1983. tropical mycorrhizas, nutrient cycles and plant growth. en: tropical rain forest: ecology and management. blackwell scientific publications, oxford. pp. 327-345. kochian, l.c., o. hoekenga y m. piñeros. 2004. how do crop plants tolerate acid soils? mechanisms of aluminium tolerance and phosphorous efficiency. annu. rev. plant. biol. 55, 459-493. mcgee, p.a. 1989. variation in propagule numbers of vesiculararbuscular mycorrhizal fungi in semi-arid soil. mycological res. 92, 28-33. melgarejo, l.m., f. rodríguez, m. giraldo, g. cardona, m. celis, j. arias, m. garcía, l. quintero, m. cudris, s. toquica, i. monroy, m. rodríguez, m. duque y j. tohme. 2004. caracterización de accesiones del banco de germoplasma de la región amazónica colombiana. pp. 13-27. en: melgarejo. l.m., m.s. hernández, j.a. barrera y x. bardales (eds.). caracterización y usos potenciales del banco de germoplasma de ají amazónico. gráficas ducal, bogotá. 107 p. merryweather, j. y a. fitter. 1998. the arbuscular mycorrhizal fungi of hyacinthoides non-scripta ii. seasonal and spatial patterns of fungal populations. new phytologist 138, 131-142. nsabimana, d., r.j. haynes y f.m. wallis. 2004. size, activity and catabolic diversity of the soil microbial biomass as affected by land use. appl. soil ecol. 26, 81-92. öpik, m., m. moora, j. liira, s. rosendahl y m. zobel. 2006. comparison of communities of arbuscular mycorrhizal fungi in roots of two viola species. proc. estonian acad. sci. biol. ecol. 55(1), 3-14. peña-venegas, c.p., g. cardona y a. mazorra. 2006. micorrizas arbusculares de la amazonia colombiana. catálogo ilustrado. instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi. scripto, bogotá. 90 p. phillips, j.m. y d.s. hayman. 1970. improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assesment of infection. trans. br. mycol. soc. 55, 158-161. quintero, l. 2000. evaluación de la diversidad genética del género capsicum sp. presente en los departamentos de vaupés, guainía y putumayo por medio de isoenzimas. trabajo de grado. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 121 p. sánchez de prager, m. 1999. endomicorrizas en agroecosistemas colombianos. universidad nacional de colombia, palmira. 227 p. schenck, n.c. y y. pérez. 1990. manual for the identification of va micorrhizal fungi. 2nd ed. synergistic publications, florida. 245 p. schenck, n.c., j.l. spain, e. sieverding y h. howeler. 1984. several new and unreported vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi (endogonaceae) from colombia. mycologia 76(4), 685-699. sieverding, e. 1983. manual de métodos para la investigación de la mva en el laboratorio. ciat, produmedios, cali. 80 p. sieverding, e. 1987. a va-mycorrhizal fungus, glomus glomerulatum sp. nov., with two hyphal attachments and spores formed only in sporocarps. mycotaxon 29, 73-79. sociedad colombiana de la ciencia del suelo. 1990. fundamentos para la interpretación de análisis de suelos, plantas y aguas para riego. tercera edición. prolabo, bogotá. 323 p. vélez, j. 1991. el ají (capsicum chinense jacq.), patrimonio cultural y fitogenético de las culturas amazónicas. pp. 161-185. en: munévar, l. (ed.). colombia amazónica. corporación colombiana para la amazonia-araracuara (coa), bogotá. 326 p. walker, c., g. cuenca y f. sánchez. 1998. scutellospora spinosissima sp. nov., a newly described glomalean fungus from acidic, low nutrient plant communities in venezuela. ann. bot. 82, 721-725. fecha de recepción: 14 de agosto de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 autor de correspondencia. galigarretom@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 147-154, 2010 tostándolas por 5-10 min con aceite. el producto tostado se consume como pasabocas o aperitivo, convirtiéndose en una muy buena alternativa no solo nutricional sino económica para muchos de los pequeños agricultores (camarena et al., 1990). el fríjol reventón presenta una amplia variabilidad genética, así como unos rangos de adaptación muy específicos debido a la alta interacción de las variedades con el medio ambiente. dentro de esta variabilidad, se encuentran genotipos con buenos rendimientos y buena calidad de reventado, los cuales se consideran característicos de herencia compleja (otálora et al., 2006). la planta de fríjol reventón tiene un hábito de crecimiento trepador, periodo de ciclo de vida entre 8 y 10 meses. el contendido de proteínas de la leguminosa es 20% y el de carbohidratos es de 62%, estando estos últimos constituidos principalmente por almidón (60%). es una buena fuente de calcio, hierro, zinc y tiamina, aporta vitamina b6, ácido pantoténico, biotina y otras vitaminas del complejo b; el ácido ascórbico está ausente en las leguminosas y el valor de la vitamina a es muy bajo (kornegay et al., 1992). contenido de taninos en el grano y características agronómicas en cultivares de fríjol común “tipo reventón” tannin content of seed and agronomic characteristics in cultivars of common “popping” bean ingrid astrid melo p. 1 y gustavo adolfo ligarreto m.1, 2 introducción la importancia de la especie fríjol radica en su área sembrada, que alcanza en colombia 165.000 ha, como también por su elevado contenido de proteínas, fuente de energía y buena cantidad de minerales esenciales (cci, 2000; fao, 2010). el fríjol tipo reventón adquiere este nombre por su capacidad de reventar al calor, es originario de la zona andina de américa del sur y su mayor centro de diversificación son las zonas altas de perú y bolivia, donde se le conoce con el nombre de fríjol nuña o ñuñas. en el país, aún no se cultiva. se considera que por miles de años fue un alimento básico de los pobladores indígenas del sur, mientras para el mundo moderno son casi desconocidos, por lo que algunos los llaman como “la cosecha pérdida de los andes” (ferguson, 1993). de acuerdo con los estudios etnobotánicos, arqueológicos y bioquímicos, se ha concluido que este cultivo se desarrolló en las zonas altas de perú y bolivia durante la época preinca. es posible que correspondan a una presión selectiva aplicada en forma temprana y amplia en el proceso de domesticación (tohme et al., 1995). el fríjol se prepara de varias formas: frito, guisado o como palomitas de fríjol resumen abstract el fríjol reventón es un cultivo que además de tener un alto contenido de proteínas y carbohidratos, puede ser utilizado en la industria y consumido en forma de pasabocas. el objetivo de esta investigación fue cuantificar los taninos del grano y algunas características fenológicas en 20 cultivares, para identificar accesiones con características de calidad. los resultados muestran la presencia de dos grupos claramente discriminados por las variables número de vainas por planta, porcentaje de incremento en volumen del grano después de reventado, días transcurridos hasta el 50 y 100% de la floración y concentración de taninos en el grano. the popping bean is a crop that besides having a high content of proteins and carbohydrates can be used in the industry and can be consumed as a snack food. the objective of this research was to quantify some antinutritional factors and agronomic characteristics of 20 materials of popping beans; with the purpose of identifying agreements with desirable characteristic of quality. the results demonstrate the presence of two groups which are clearly discriminated by the variables number of pods by plant, percentage of volume increment in the grain after having popped, days passed until 50% and 100% to flower and concentration of tannins in the seed. palabras clave: leguminosae, phaseolus vugaris, ñuña, fenología. key words: leguminosae, phaseolus vugaris, ñuña, phenology. revagronomiacol 28(2).indb 147 27/11/2010 12:23:09 p.m. 148 agron. colomb. 28(2) 2010 los taninos son considerados antinutrientes, ya que pueden formar complejos con las proteínas, almidón y enzimas digestivas, causando una reducción en el valor nutritivo de los alimentos (belitz y grosch, 1992). los taninos condensados constituyen la principal fracción fenólica responsable de las características de astringencia de los alimentos vegetales, aunque la intensidad de estas sensaciones depende del peso molecular del compuesto presente (haslam y lilley, 1988; chung et al., 1998). en cuanto a la facilidad para ser digerido, el fríjol tostado y el frito son de mayor digestibilidad que la preparación en forma cocida, lo cual se puede explicar debido a que el grano ya se encuentra libre de la cáscara. la baja digestibilidad de las leguminosas se debe al contenido relativamente alto de fibra en la cáscara y a la presencia de sustancias tánicas como en el caso de los frijoles (van beem et al., 1992). otálora et al. (2006) reseñan diferentes ensayos de dietas realizados con las nuñas, probando estas como sustituto de la harina de trigo hasta en un 20% para la elaboración de galletas. los resultados informan que las galletas elaboradas de esta manera presentan características similares a las que solamente contienen harina de trigo, pero en cuanto al valor nutricional con base en el contenido proteico, las galletas con harina de fríjol presentaron un mayor contenido (9,75%) que las obtenidas solamente con harina de trigo (6,38%). igualmente se ha probado la harina de fríjol como sustituto en la elaboración de pastas en porcentajes de 15%, obteniendo resultados similares con las elaboradas con harina de trigo integral. en la actualidad, hay especial interés en que los productos alimenticios procesados cuenten con una excelente calidad nutritiva, por lo cual se ha empezado a desarrollar investigación sobre accesiones de fríjol, en busca de encontrar aquellas que presenten potencial para el procesamiento y cuenten con parámetros nutricionales deseables. en colombia no existen variedades comerciales de fríjol con características de reventamiento del grano, las cuales pueden tener potencial tanto para el mercado nacional como para el de exportación. el objetivo de esta investigación fue cuantificar algunas variables químicas del grano y agronómicas en fríjol tipo reventón e identificar accesiones con características deseables en calidad. materiales y métodos en el trabajo experimental se utilizaron 20 accesiones de fríjol ñuña, provenientes del banco de germoplasma del centro internacional de agricultura tropical, ciat (tab. 1). la investigación se realizó en dos partes; la primera correspondió a la extracción de taninos en granos de fríjol, y la segunda parte consistió en la evaluación agronómica, que se desarrolló bajo invernadero en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, localizada a 2.556 msnm, con una temperatura promedio de 14,7°c, humedad relativa de 80% y brillo solar de 4,5 h d-1 (pacheco et al., 2009). tabla 1. accesiones de fríjol reventón provenientes del banco de germoplasma del ciat. número de orden accesión genotipo origen 1 g7271 cf – 12 bolivia 2 g8697 cf – 13 bolivia 3 g8717 cf – 51 bolivia 4 g11811c buv – 112 perú 5 g12095 ayacucho 124 perú 6 g12588 nuña huevo de huanchaco perú 7 g12602 cajamarca 1 nuña huanza perú 8 g19646 pava nuña perú 9 g23616 poroto gris bolivia 10 g23617 poroto bolivia 11 g23618 poroto gris bolivia 12 g23619 poroto bolivia 13 g23621 k’oporu colorado bolivia 14 g23623 k’oporu bolivia 15 g23643 nuña angel poroto perú 16 g23690 nuña amarilla perú 17 g23701 numia amarilla perú 18 g23743 nuña pavita perú 19 g23747 nuña roja perú 20 g23756 nuña negra perú caracterización de los taninos para la extracción de taninos, en la mayoría de trabajos se hace la determinación en la testa del grano, pero en el caso de fríjol reventón la testa no se consume; en consecuencia, granos de cada material de fríjol fueron molidos hasta obtener una harina fina y uniforme. en la determinación cuantitativa de los taninos se adoptó el método de la aoac (1990) que consistió en pesar 5 g de la muestra y se colocó en un erlenmeyer (de 1.000 ml) con 400 ml de agua, agitando hasta disolver; luego se calentó la mezcla hasta ebullición por 4 h. se filtró la muestra al vacío y se tomaron 8,1 ml de la solución líquida, a la que se le adicionó 6,7 ml de indicador y 250 ml de agua destilada. con permanganato de potasio se tituló hasta que se observó viraje de indicador (color amarillo-rojizo). a partir del volumen de esta titulación se establece la concentración de taninos, considerando que 3,619 mg de taninos son equivalentes a 1 ml de kmno4 en una concentración de 0,8619 n. revagronomiacol 28(2).indb 148 27/11/2010 12:23:10 p.m. 1492010 melo p. y ligarreto m.: contenido de taninos en el grano y características agronómicas en cultivares de fríjol común “tipo reventón” evaluación agronómica las accesiones fueron sembradas en surcos de 1,50 m de largo, a distancia de 1 m entre surcos, ubicando 14 semillas por parcela. el tutorado de las plantas se realizó desde los 50 días después de siembra hasta cuando las plantas iniciaron su fase reproductiva con emisión de las primeras vainas. se evaluaron 13 variables, 11 de las cuales corresponden al desarrollo de la planta y dos a calidad de reventado de los granos. se utilizaron los descriptores cuantitativos propuestos por muñoz et al. (1993) para medir las siguientes variables: número de nudos de la planta cuando esta se encuentra al final de la floración, medida en la etapa de desarrollo r6; altura a primera flor (cm): se midió la altura total de la planta en el momento en que apareció la primera flor; altura a madurez: cuando el grano comienza a dar color o secar (madurez fisiológica) –se tomó el dato en la etapa de desarrollo r5–; área foliar (cm2): resulta de medir el ancho y el largo de la hoja terminal del cuarto nudo de la planta, cuando la planta está en floración (etapa r6); número de vainas por planta; número de granos por vaina; peso de 100 granos (g); rendimiento (g): cuando las vainas completaron su periodo de secado; días a 50% de la floración; días a 100% de la floración y días a cosecha. las variables fueron valoradas sobre cinco plantas por parcela, excepto el rendimiento, que se cuantificó sobre la unidad experimental completa. el área foliar se calculó mediante la ecuación (1): yf = 0,230 + 0,28 (l x a) (1) donde yf es el área foliar, l el largo de la hoja y a el ancho de la hoja (marín y cavanerio, 1998). las características de la calidad del grano en poscosecha fueron: porcentaje de reventamiento medido sobre 20 granos por accesión, los cuales fueron colocados en horno microondas durante dos minutos, y el incremento de volumen de grano después de tostado, para lo cual se midió el volumen de agua desplazada por el grano antes y después del reventamiento. a partir de los datos de las evaluaciones de taninos y variables agronómicas se analizó la información por el método estadístico multivariado de componentes principales, utilizando el programa estadístico sas® versión 9.1 (sas, 2004) y métodos de agrupamiento utilizando algoritmo de clasificación ward mediante el programa spad® (paris) versión 4.5 (bécue y valls, 2000). resultados y discusión en la tab. 2 aparecen los resultados de la determinación de taninos realizada para cada una de las 20 accesiones evaluadas; las concentraciones de taninos presentaron valores que oscilan entre 0,72 mg y 5,42 mg. a partir de esto se puede analizar que los materiales evaluados muestran en general cantidades bajas de taninos, lo cual indica que tienen un buen porcentaje de digestibilidad y no interfieren con la absorción de proteínas, lo que hace que estos frijoles cuenten con un alto valor nutritivo y pueden contribuir al buen estado alimentario de las personas que usan el fríjol como componente de su dieta. este comportamiento está acorde con caldas et al. (2007), quienes reportaron que la variación en el rango del contenido de taninos en testa entre líneas de fríjol evaluadas en tres ambientes del departamento de nariño es escasa, comparado con la variabilidad existente en fríjol. las accesiones g7271, g23617, g23621, g23643 y g23743 presentaron los valores más bajos en taninos, y por consiguiente son las de mayor opción como fuente de recurso genético para utilizar por factores antinutricionales. tabla 2. determinación cuantitativa de concentración de taninos para cada genotipo evaluado. número ciat kmno4 (ml) concentración de taninos (mg) g7271 0,3 1,08 g8697 0,4 1,44 g8717 0,7 2,53 g11811c 0,8 2,90 g12095 0,5 1,81 g12588 1,4 5,01 g12602 1,0 3,62 g19646 0,5 1,81 g23616 0,7 2,53 g23617 0,2 0,72 g23618 1,0 3,62 g23619 1,5 5,42 g23621 0,3 1,08 g23623 0,5 1,81 g23643 0,2 0,72 g23690 1,5 5,42 g23701 0,5 1,81 g23743 0,3 1,08 g23747 1,0 3,62 g23756 0,9 3,26 en la descripción de las accesiones, tomando en cuenta simultáneamente varias características agronómicas y considerando las relaciones entre ellas mediante estadística multivariada, se transformó el conjunto de variables revagronomiacol 28(2).indb 149 27/11/2010 12:23:10 p.m. 150 agron. colomb. 28(2) 2010 cuantitativas originales en otro conjunto de variables independientes no correlacionadas, llamadas componentes principales. cada componente contiene parte de la varianza que no está expresada en otro componente principal. en consonancia con lo anterior, en la tab. 3 se observa que los primeros cinco componentes principales representan el 75,44% de la varianza total, aportando el primer componente el 31,37%, el segundo el 15,58%, el tercero el 10,53%, el cuarto el 9,52%, y el quinto contribuyó con el 8,48%. de igual manera, las variables con mayores coeficientes dentro de cada componente principal son las que más contribuyen a discriminar a las 20 accesiones; en su orden por componente principal, las variables con coeficiente mayor se constituyen en las más importantes (tab. 3). estos resultados son similares a los que reporta ligarreto (2001), quien encontró que variables como días a floración, número de nudos por planta y componentes de rendimiento, son los caracteres que mayor aporte brindan a la discriminación de materiales de fríjol común. cerón (1986), afirma que características tiempo transcurrido hasta alcanzar la etapa de floración y la madurez fisiológica son importantes como criterio para elegir las variedades para sembrar. otro aspecto fundamental para elegir genotipos es el peso de 100 granos, que discrimina el tamaño del mismo, factor que es de gran importancia en la definición de precios de venta del producto en los diferentes mercados (tohme et al., 1994; voysest, 2000). también se pueden diferenciar las accesiones por el porcentaje de incremento de volumen del grano después de reventado, ya que se ha observado un mayor gusto por aquellos fríjoles que presentan mayor tamaño del grano reventado (toro y debouck, 1995). el contenido de taninos es otro factor que discrimina los materiales, como ya se mencionó antes, los taninos son considerados sustancias antinutritivas presentes en leguminosas (nelson y cummings, 1975), por lo que aquellos materiales que presenten menores contenidos de estos tendrán una mayor aceptación debido al interés actual que existe en que los productos alimenticios tenga una excelente calidad nutritiva. en la fig. 1 se observa claramente la discriminación de dos grupos genéticamente diferentes, el primero conformado por las accesiones g7271, g8697, g8717, g12095, g23616, g23617, g23621, g23623, g23643, g23701, g23743 y g23756, y el segundo por las accesiones g11811c, g12588, g12602, g19646, g23618, g23619, g23690 y g23756. estos grupos están discriminados por las variables número de vainas por planta, porcentaje de incremento de volumen del grano después de reventado, días transcurridos hasta el 50% de la floración, días transcurridos hasta el 100% de la floración y concentración de taninos. como se observa en la tab. 4, el grupo 1 con respecto al grupo 2 se caracteriza por aquellos materiales que tienen un número considerablemente mayor de vainas por planta (58,64 a 39,95), por lo que su rendimiento también es superior, alcanzando 127,30 g/planta y 82,06 g/planta, respectivamente. este comportamiento es característico en fríjol voluble del acervo andino (otálora et al., 2006). también es importante tener en cuenta que en los otros dos componentes de rendimiento, las variaciones entre sus promedios son escasas; en peso de 100 granos se tiene 50,24 g en el grupo 1 y 51,21 g en el grupo 2, y en granos por vaina se presenta 4,34 g y 4,63 g, respectivamente. precisamente la compensación de los componentes hacia el rendimiento en esta población de accesiones evaluadas está favorecida por el efecto del número de vainas por planta. al considerar las características de los granos por calidad de reventamiento, el grupo 1 tiene desventaja en los porcentajes tabla 3. componentes y coeficientes de las variables importantes en la descripción de las accesiones. componente principal variables de importancia en el componente valor de coeficiente número valor propio varianza acumulada (%) 1 4,3914 31,37 días transcurridos hasta el 100% de la floración 0,85 número de vainas por planta 0,79 2 2,1814 46,95 número de nudos por planta 0,70 incremento en volumen del grano después del reventado (%) 0,70 3 1,4743 57,48 rendimiento por planta 0,54 altura de la planta a primera flor 0,49 4 1,3321 66,99 concentración de taninos 0,62 5 1,1822 75,44 altura de la planta a madurez fisiológica 0,52 peso de 100 granos 0,50 revagronomiacol 28(2).indb 150 27/11/2010 12:23:10 p.m. 1512010 melo p. y ligarreto m.: contenido de taninos en el grano y características agronómicas en cultivares de fríjol común “tipo reventón” medio de 1,66, bastante inferior al valor de 3,93 mg para el grupo 2, lo que indica porcentaje más altos de digestibilidad aparente de la proteína, así: 59% para el grupo 1 y aproximadamente 54% para el grupo 2, medidos sobre las curvas de porcentajes de digestibilidad de fríjol, a partir de la concentración de taninos en mg/100 g presentes en el grano reportada por bressani y elías (1980). en cuanto al ciclo de desarrollo del cultivo, el grupo 1 presentó 99,25 d al 50% de la floración y 112,75 d al 100% de la floración, es decir, de 23 a 26 días más precoces que las accesiones del grupo 2; este comportamiento puede ser adecuado para evitar condiciones ambientales adversas y poder escapar a la incidencia de plagas y enfermedades. el ciclo vegetativo a floración de cuatro meses, unido a un ciclo de vida de siembra a cosecha de 10 meses para las accesiones en estudio, resulta desfavorable para los agricultores que requieren genotipos de fríjol con ciclo de vida de 6 a 7 meses de siembra a cosecha. todos los materiales evaluados presentaron desadaptación con ciclo tardío y excesivo crecimiento de la planta en altura y área foliar, aspectos que contrastan con el comportamiento de los materiales de fríjol reventón analizados por otálora et al. (2006), en condiciones medioambientales similares, pero con variantes en la composición química del suelo y en propiedades físicas del mismo, no cuantificadas previamente en el estudio, figura 1. dendrograma de 20 accesiones de fríjol reventón construido a partir de 14 variables evaluadas. 20 35 57 grupo 1 grupo 2 clase 1 clase 2 clase 3 clase 4 2 4 1 13 9 10 18 17 5 14 3 20 15 2 12 16 11 8 19 7 4 6 tabla 4. promedio de las variables para los dos agrupamientos presentados en la fig. 1. variable grupo 1 grupo 2 número de nudos 19,99 18,77 altura de la planta a primera flor (cm) 203,91 112,68 altura de la planta a madurez fisiológica (cm) 215,51 204,11 área foliar (cm2) 67,52 86,80 número de vainas por planta 58,64 39,95 número de granos por vaina 4,34 4,63 peso 100 granos (g) 50,24 51,21 rendimiento (g) 127,30 82,06 reventamiento (%) 75,00 85,63 incremento de volumen (%) 54,83 98,13 50% floración (dds) 99,25 122,50 100% floración (dds) 112,75 139,63 cosecha (dds) 298,67 304,13 concentración de taninos (mg) 1,66 3,93 dds, días después de la siembra de reventado e incremento del volumen del grano, con promedios de 75,00 y 54,83, mientras el grupo 2 alcanzó 85,63 y 98,13, respectivamente, resultados significativos al comercializar el grano reventado en presencia de calor y al poder ofrecer el producto como golosina y pasabocas. no obstante, al considerar los contenidos de taninos (mg), las accesiones de fríjol del grupo 1 presentan un valor prorevagronomiacol 28(2).indb 151 27/11/2010 12:23:11 p.m. 152 agron. colomb. 28(2) 2010 y con el reporte de voysest (1999), quien sugiere que las variedades mejoradas de fríjoles ñuñas del perú alcanzan promedios de ciclo de vida de 180 d. así mismo, a partir de la fig. 1, se puede observar que cada grupo presenta la discriminación en dos clases diferentes. para el grupo 1 se observan las clases uno y dos, la primera definida por un número de vainas por planta significativamente mayor que el de las demás clases –así alcanzó 69,25 vainas por planta–, y las clases dos, tres y cuatro presentaron 48,03, 40,92 y 37,03 vainas por planta (tab. 5), factor que, al igual que en los grupos, afectó el rendimiento entre clases, siendo mayor para la clase uno con 154,44 g por planta, y en las otras clases su rendimiento osciló entre 80,12 y 100,15 g por planta (tab. 5). las accesiones con mayores rendimientos pertenecientes a esta clase son g7271 con 195,26 g por planta y g23616 con 173,95 g, en contraste con g23701 que presentó el rendimiento menor de la clase con 135,97 g/planta. según pachón et al. (2009), el comportamiento en rendimiento por planta de estos materiales supera a otras líneas promisorias de fríjol tipo bola roja y cargamento de hábito voluble iv que se encuentran próximas a ser presentadas como nuevas variedades mejoradas; estas accesiones tendrían un atractivo para los productores que se inclinan en preferencia por plantas con alto rendimiento (ríos y quirós, 2002). además, en el ámbito del mejoramiento se podrían utilizar para programas de desarrollo de variedades con potencial alto de producción de grano seco y con la opción de grano tipo reventón. para la clase dos, aparte de las variables ya enunciadas no se evidencia ninguna otra característica que diferencie claramente a los materiales con la clase uno, y se agrupa de manera cercana con las clases tres y cuatro. la diferencia radica en que el contenido promedio de taninos es de 1,92 mg en la clase dos y mayor son los de las clases tres y cuatro que superan los 3,91 mg, lo que equivale a una diferencia cercana al 5% en digestibilidad aparente de la proteína (bressani y elías, 1980). en el segundo grupo se observan las clases tres y cuatro; en la clase tres se agrupan las accesiones g12602, g19646, g23618, g23619, g23690 y g23747. estas accesiones se identifican por tener un porcentaje de reventamiento superior a las de las clases uno y dos, y un mayor incremento en volumen del grano en referencia a las otras tres clases, alcanzando un valor de 108,33%, al igual que un rendimiento por planta promedio bajo, del orden de 82,70, lo cual, unido a la alta concentración de taninos y a un ciclo de vida de 330 d las hacen poco deseables en procesos de selección de cultivares. en la clase cuatro, conformada por los cultivares g11811c y g12588, tienen reventamiento del 95%, superando a las otras tres clases; de igual manera, se destacan por su precocidad al lograr completar su madurez a los 226,5 d, con factor desfavorable del mayor grado de taninos en comparación con las otras tres clases, factor que los hace poco atractivos en el ámbito nutricional. según bravo (1998), las leguminosas con un mayor contenido en taninos son las de color oscuro, entre las que destacan las judías rojas y las negras. existen numerosos trabajos que indican que las diferencias cualitativas y cuantitativas en cuanto a concentración de taninos se pueden relacionar con las características ambientales del cultivo, localidad, tiempo de cosecha y época del año, entre otros factores (barampama y tabla 5. promedio de las variables para cada una de las clases, según fig. 1. variable clase uno clase dos clase tres clase cuatro número de nudos 21,54 18,43 20,06 14,88 altura de la planta a primera flor (cm) 289,10 118,71 115,08 105,45 altura de la planta a madurez fisiológica (cm) 220,48 210,54 210,27 185,63 área foliar (cm2) 75,19 59,85 85,47 90,80 número de vainas por planta 69,25 48,03 40,92 37,03 número de granos por vaina 4,45 4,18 4,91 3,69 peso 100 granos (g) 50,60 49,87 47,01 63,77 rendimiento (g) 154,44 100,15 82,70 80,12 reventamiento (%) 75,83 74,16 82,50 95,00 incremento de volumen (%) 62,16 47,50 108,33 67,50 50% floración (dds) 99,50 99,00 119,50 131,50 100% floración (dds) 112,83 112,66 133,50 158,00 cosecha (dds) 308,83 288,50 330,00 226,50 concentración de taninos (mg) 1,38 1,92 3,91 3,95 dds, días después de la siembra revagronomiacol 28(2).indb 152 27/11/2010 12:23:11 p.m. 1532010 melo p. y ligarreto m.: contenido de taninos en el grano y características agronómicas en cultivares de fríjol común “tipo reventón” simmard, 1993); por lo mismo, es importante evaluar estas accesiones en otros ambientes de cultivo. según rodiño (2000), es fundamental que las plantas, además de ser precoces, tengan una floración prolongada, para que exista la probabilidad de una mayor producción. las accesiones g11811c y g12588 tardan más días en alcanzar la floración, pero son las que alcanzan más rápido el tiempo para la cosecha, indicando un tiempo en producción corto. estas variedades, comparadas con los demás genotipos en estudio, al presentar un ciclo más corto serían las primeras en llegar al mercado, lo que muy posiblemente podría reflejarse en un precio más favorable, generando aceptación por parte de los productores, quienes presentan especial interés por aquellas variedades con características de precocidad. conclusiones las accesiones de fríjol evaluadas no cuentan con la presencia de taninos condensados, los cuales son considerados como los principales antinutrientes entre los polifenoles, debido a la interferencia que ocasionan con las proteínas. así mismo, por contar con concentraciones de taninos normales, garantizan buenos porcentajes de digestibilidad y son una buena opción nutritiva. entre las 20 accesiones de fríjol tipo reventón evaluadas, g3617, g23621, g23701 y g23743 presentan características de alto rendimiento, y g11811c y g12588 se destacan por las cualidades de alto reventamiento y precocidad. literatura citada aoac, association of official analytical chemists. 1990. official methods of analysis of the association of analytical chemist. 15th ed. arlington, va. barampama, z. y r.e. simmard. 1993. nutrient composition, pr otein quality and antinutritional factors of some varieties of dry beans (phaseolus vulgaris l.) grown in burundi. food chem. 47, 159-167. belitz, h.d. y w. grosch. 1992. química de los alimentos. editorial acribia, zaragoza, españa. bécue, b.m. y j. valls. 2000. manual de introducción a los métodos factoriales y clasificación con spad. en: server d' estadística, universidad autónoma de barcelona, http://webs2002.uab. es/_c_serv_estadistica/manuals/manualspad.pdf; consulta: julio de 2010. bravo, l. 1998. poliphenol: chemistry, dietary sources, metabolism and nutritional significance. nutr. rev. 56(11), 317-333. bressani, r. y l.g. elías. 1980. the nutritional role of polyphenols in beans. pp. 105-111. en: hulse, j.h. (ed.). polyphenols in cereals and legumes. idrc, otawa, canadá. caldas, g.v., m.w. blair y j. restrepo. 2007. análisis de taninos condensados en genotipos de fríjol común mejorados para calidad nutricional. fitotec. colomb. 7(2), 21-27. camarena, m.f., a.v. cerrate y j.a. huaringa. 1990. el fríjol reventón: numia, ñuña o apa. revista iniaa 7, 12-13. cerón l., m. del s. 1996. caracterización morfoagronómica de 22 colectas de fríjol arbustivo (phaseolus vulgaris l.) para clima frío. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. chung, t.k., t.y. wong, c.i. wei, y.w. huang e y. lin. 1998. tannins and human health a review. crit. rev. food sci. nutr. 38(6), 421-464. cci, corporación colombiana internacional. 2000. perfil del productor: fríjol. en: inteligencia de mercados 8, http://www. agronet.gov.co/www/docs_agronet/2005113154613_perfilfrijol8.pdf; consulta: agosto de 2010. fao. 2010. faostat agricultural data. agricultural production. en: http://www.fao.org; consulta: febrero de 2010. ferguson, l. 1993. unexplored possibilities for ‘popping beans’: a lost crop of the andes. ciat internacional 12(1), 5-6. haslam, e. y t.h. lilley. 1988. natural astringency in foodstuffs. molecular interpretation. crit. rev. food sci. nutr. 27, 1-40. kornegay, j., j. van beem y l. lareo. 1992. nutritive value of the ñuña popping bean. econ. bot. 46(2), 164-170. ligarreto, g. 2001.variabilidad genética en germoplasma de fríjol común (phaseolus vulgaris l.) determinada por características morfológicas, fisiológicas, bioquímicas y moleculares. tesis de doctorado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. muñoz, g., g. giraldo y j. fernández de soto. 1993. descriptores varietales: arroz, fríjol, maíz, sorgo. publicación no 177. ciat, cali, colombia. nelson, l.r. y d.g. cummings. 1975. effect of tannin content and temperature on storage of propionic acid treated grain sorghum. agron. j. 67, 71-76. otálora, j.m., g.a. ligarreto y a. romero. 2006. comportamiento de fríjol común (phaseolus vulgaris l.) tipo reventón por características agronómicas y de calidad de grano. agron. colomb. 24(1), 7-16. pacheco, c.a., m.c. vergara y g.a. ligarreto. 2009. clasificación de 85 accesiones de arveja (pisum sativum l.), de acuerdo con su comportamiento agronómico y caracteres morfológicos. agron. colomb. 27(3), 323-332. pachón, n.a., d.f. gracia y g.a. ligarreto. 2009. yield evaluation of fourteen populations of climbing bean (phaseolus vulgaris l.) segregating lines with antrhracnose (colletotrichum lindemuthianum) resistance genes. agron. colomb. 27(1), 7-14. rodiño m., a.p. 2000. caracterización morfoagronómica y bioquímica de germoplasma de judía común phaseolus vulgaris l. de españa. tesis de doctorado. facultad de biología, universidad de santiago de compostela, españa. ríos, m. y j. quirós. 2002. el fríjol (phaseolus vulgaris l.) cultivo, beneficio y variedades. fenalce, medellín, colombia. sas institute inc. 2004. sas/stat 9.1 user’s guide. sas institute inc., cary, nc. tohme, j., p. jomes, s. beebe, m. iwanaga y o. toro. 1994. forming a core collection a phaseolus vulgaris l. pp. 118 -122. en: revagronomiacol 28(2).indb 153 27/11/2010 12:23:11 p.m. 154 agron. colomb. 28(2) 2010 roca, w.m., j.e. mayer, m. pastor-corrales y a. tohme (eds.). phaseolus beans advance bioctechnology research network (barn). ciat, cali, colombia. tohme, j., o. toro, j. vargas y d.g. debouck. 1995. variability studies in andean nuña common beans (phaseolus vulgaris, fabaceae). econ. bot. 49, 78-95. toro, o. y d.g. debouck. 1995. observations on popping ability in cultivated and wild forms of common bean, phaseolus vulgaris l. annu rept. bean improvement coop. 38, 95-96. van beem, j., j. kornegay y l. lareo. 1992. nutritive value of the ñuña popping bean. econ. bot. 46, 164-170. voysest v., o. 1999. new prospects for an ancient crop: an improved variety of the curious popping bean enhances child nutrition and raises women’s incomes. pp. 14-15. en: growing affinities. ciat, cali, colombia. voysest v., o. 2000. mejoramiento genético de fríjol (phaseolus vulgaris l.): legado de variedades de américa latina 1930-1999. publicación 321. ciat, cali, colombia. revagronomiacol 28(2).indb 154 27/11/2010 12:23:12 p.m. fecha de recepción: 4 de mayo de 2010. aceptado para publicación: 13 de noviembre de 2010 1 corporación gestión rural. bogotá (colombia). adriana.chaparro@gmail.com 2 “…proceso mediante el cual se acelera la creación, crecimiento y consolidación de empresas innovadoras a partir de las capacidades emprendedoras de los ciudadanos. los insumos son ideas y equipos de conocimiento y los productos son empresas rentables. su principal labor consiste en transferir a los emprendedores una forma de pensar” (chaparro, 2009). agronomía colombiana 28(3), 483-490, 2010 emprendimientos y empresas agrarias y rurales más sustentables, para la sustentabilidad de los territorios agrarians and rural ventures and companies more sustainable, for the sustainability of the territories adriana chaparro-africano1 resumen abstract el emprendimiento y la empresa por sí mismos no son la solución ante la demanda de riqueza y progreso para paliar la pobreza, la inequidad y la insustentabilidad. de hecho la empresa ha agudizado estos indicadores sociales y ecológicos dadas sus características convencionales como las relaciones capitalistas de producción, centradas en la maximización y acumulación de capital, y su visión de industrialización que implica una masiva extracción de recursos y generación de desechos. los resultados de la gestión económica empresarizada e industrializada se perciben en los indicadores mayoritarios de pobreza, desempleo, inequidad y deterioro del patrimonio natural. sin embargo, los modelos económicos confían aún en el emprendimiento convencional y en la institución empresarial para el desarrollo económico, soslayando sus efectos de “crecimiento” sin “desarrollo”, la generación de externalidades sociales y ecológicas que llevan a crisis regionales y mundiales periódicas, y que han llegado incluso al punto de no retorno en lo ecológico y de máxima amoralidad en lo social. es urgente romper este círculo vicioso de fomento al emprendimiento y empresarismo convencional para avanzar a la conformación de procesos (emprendimientos) e instituciones (empresas) más sustentables que en verdad aporten a la multidimensionalidad del desarrollo territorial. the entrepreneurship and the company, for itself aren t́ the solution for the require of richness and progress, or for to alleviate poorness, inequity and insustainability. in fact, the company has increased those social and ecological indicators, because its conventional characteristics, like capitalist production relationships with maximization and accumulation of capital, and it vision of industrialization with massive extraction and wastes production. the outcomes of the entrepreneurism and industrialized economic management, are perceived in the indicators of poorness, unemployment, inequity, and degradation of the natural resources. but the economics models still trust in the conventional process of entrepreneurship and the company like the conventional institution for the economic development, circumventing its effects like economic “growing” without “development”, because the production of large social and ecological externalities, that leads to regional and worldwide crisis periodic, has come even at not return point about the ecologic and of maximum not ethics about the social. is urgent break this vicious circle of promotion of conventional entrepreneurship and entrepreneurism, because need to advance in the conformation of process (ventures) and institutions (companies) more sustainable, that contribute to the multidimensional of territorial development. palabras clave: economía ecológica, ecología política, crisis mundial, ética, desarrollo económico. key words: ecological economy, political ecology, worldwide crisis, ethics, economic development. introducción chaparro (2009) arrojó evidencias preocupantes del proceso de incubación de empresas2 que se repiten en las diversas actividades de apoyo al emprendimiento y el empresarismo. el principal factor de preocupación es la subestimación otorgada a las dimensiones ecológica y social en que se asientan los emprendimientos, entre otras cosas, porque no son aspectos determinantes al momento de establecer su viabilidad y solo se consideran de valor agregado. estos hallazgos coinciden con la sustentación de carpintero (1999) y naredo (2007) en relación con las raíces económicas del deterioro ecológico y social, componentes de la actual crisis mundial, y llaman la atención en torno a la relación de causalidad entre el fomento del emprendimiento y el empresarismo –paradigmas del actual modelo 484 agron. colomb. 28(3) 2010 • la huella de la humanidad excedió la biocapacidad total de la tierra por primera vez en la década de los ochenta. en 2005, la demanda fue 30% mayor que la oferta. la deforestación, la escasez de agua, la decreciente biodiversidad y el cambio climático resultantes de ese exceso, ponen en riesgo el bienestar y desarrollo de todas las naciones. la demanda de la humanidad sobre el planeta se ha más que duplicado durante los últimos 45 años por el crecimiento de la población y del consumo individual. en 1961 casi todos los países del mundo tenían capacidad más que suficiente para satisfacer su propia demanda. en 2005 muchos países pudieron satisfacer sus necesidades solamente mediante la importación de recursos de otras naciones y el uso de la atmósfera global como un sumidero de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. para comienzos de la década de 2030 necesitaremos dos planetas para poder satisfacer el nivel de demanda de bienes y servicios de la humanidad. estos indicadores son unos de los muchos que representan la inadecuada gestión económica mundial por parte de la humanidad sobre los diferentes territorios que habita. el problema en colombia aunque colombia no es un país industrializado, el modelo económico asimilado va en esta tendencia, y muestra importantes indicadores de degradación ecológica sin lograr bienestar y equidad para la población: • colombia está muy cerca de llegar al límite de huella ecológica y biocapacidad, principalmente por el inadecuado manejo de tierras de pastoreo, emisiones de carbono e inadecuado manejo de tierras agrícolas (wwf, 2008). • de 45,6 millones de personas, hay 12,3 millones (27%) que habitan el área rural, de las cuales 9,7 millones son pobres (79%) (fida, 2001). • fajardo (2008) indica que la tendencia de la propiedad territorial rural continúa hacia su concentración (coeficiente de gini: 0,858). • programa de las naciones unidas para el desarrollo – pnud, 2009: el umbral de pobreza es de 64,0%. • pnud, 2009: el pib per cápita es de 4,724 dólares con un coeficiente de gini de 0,585 para 2007. la distribución del ingreso o gasto es de 0,8% para el 10% más pobre y de 45,9% para el 10% más rico, y la medida de desigualdad del 10% más rico respecto del 10% más pobre es del 60,4%. de crecimiento económico–, y la perpetuación del círculo vicioso de degradación social y ecológica mundial. este artículo pretende aportar a una reflexión: se ha depositado una enorme confianza en que el emprendimiento y la empresarización (e industrialización) son la solución ante la necesidad de progreso y riqueza2, y ante la meta de crecimiento sostenido y desarrollo sostenible del estado, según la propuesta del pnd 2006-2010. por tanto, es fundamental el análisis de las características propias a los modelos de emprendimiento y empresarización que se están fomentando, para establecer si dichos modelos son multiplicadores de la insustentabilidad social y ecológica de la economía, o si por el contrario, la empresa convencional es la institución económica por excelencia para atender los retos económicos, sociales y ecológicos de la humanidad. el análisis comienza con las evidencias de degradación ecológica y social –ocasionadas por la economía– en el contexto mundial y nacional; continúa planteando el contexto nacional de emprendimiento y empresarismo; y termina poniendo de manifiesto un caso ilustrativo de empresarización agraria y rural. degradación social y ecológica el problema en el mundo si cuestionamos los resultados de la gestión económica del modelo dominante para atender las necesidades y problemas de la sociedad, surgen indicadores como estos: • dixon et al. (2001) reporta más de 1,000 millones de personas en situación de pobreza extrema y más de 1,020 millones que sufren de hambre según el programa mundial de alimentos – pma, 2010. • quinientos millones de pequeños agricultores que generan la mayoría de alimentos consumidos en el mundo en desarrollo, sufren más hambre y pobreza que los pobres urbanos, y tienen menos acceso a servicios sociales básicos (dixon et al., 2001). • el índice planeta vivo de la biodiversidad global ha descendido casi 30% durante los últimos 35 años (casi 50% en el trópico) por la neocolonización (wwf, 2008). 2 “bajo la premisa de que son los empresarios generadores de riqueza y de progreso y que el estado debe propiciar el ambiente adecuado para que ellos cumplan con su función, una política que incentive la creación de empresas es una prioridad” (congreso de colombia, 2004). 4852011 chaparro-africano: emprendimientos y empresas agrarias y rurales más sustentables... • la tasa de ocupación y la tasa de desempleo fueron de 55,5 y 11,3%, respectivamente, las tasas de subempleo objetivo y subjetivo fueron de 29,8 y 26,5%, respectivamente. si bien colombia no está catalogada como el país latinoamericano con mayores niveles de pobreza y degradación ecológica, sí es considerado uno de los más inequitativos. políticas para el desarrollo empresarial en colombia según el instituto latinoamericano y del caribe de planificación económica y social – ilpes, (caicedo, 2008), es ampliamente aceptado por el estado y el sector privado que el fomento productivo y empresarial, y el mejoramiento de la competitividad, son políticas fundamentales para el desarrollo en colombia. en este contexto, el estado colombiano como muchos otros, seleccionó como institución objeto de sus políticas económicas a la empresa3; desde finales de los años setenta ha generado diversas políticas favorables al fomento empresarial de las micro, pequeñas y medianas empresas (mipymes), dada su participación en la estructura productiva y en las economías regionales4. estas mipymes están asentadas en un modelo económico dominante que mantiene el precepto de que las fuerzas del mercado por sí solas permiten una óptima asignación de los recursos, de forma que para consolidar mercados altamente competitivos se debe fortalecer a los actores del mismo, para este caso, las empresas5. en este orden de ideas, los esfuerzos colombianos se manifiestan de manera estratégica en la legislación desarrollada, de la cual se resaltan la ley 590 de 2000 para promover el desarrollo de las mipymes y la ley 1014 de enero 26 de 2006 de fomento a la cultura del emprendimiento, que han reforzado la implantación de la institución empresarial en la economía colombiana. estado del emprendimiento en colombia además del favorable contexto político para el desarrollo empresarial en colombia, es de resaltar la dinámica em3 el ministerio de comercio, industria y turismo ha constituido recientemente un viceministerio de “desarrollo empresarial”. 4 ilpes, 2008: para 1998 las microempresas generaban 93,7% de los establecimientos; 54,9% del empleo; 38,6% del valor agregado y 43,7% de la producción colombiana. 5 pnd, 2006-2010: el sector privado tiene un papel central en el crecimiento, en la generación de riqueza, por lo cual apoya que las interacciones entre individuos privados sigan siendo coordinadas por los mercados, y plantea la no vigencia del debate entre la visión más estatista o más neoliberal. prendedora de la población, presentada por el informe de vesga y quiroga (2010). la tasa de actividad emprendedora – tea en 2008 fue de 24,52%, con más de 6,5 millones de personas creando nuevas empresas, resultado de la combinación entre nuevos emprendedores (13,82%) y nuevos empresarios (11,73%), con un nivel de los empresarios establecidos de 14,07%. el emprendimiento motivado por la oportunidad fue de 13,89% y el emprendimiento motivado en la necesidad fue de 10,15%. este gran potencial emprendedor del país, que el estado busca formalizar mediante la constitución de empresas legales, solo ha sido evaluado parcialmente desde la perspectiva socio-económica, y específicamente desde la balanza de ingresos y empleos generados, obviando análisis profundos en torno de aspectos externos negativos (desempleo, subempleo, inequidad, degradación de ecosistemas, pérdida de biodiversidad, aporte al cambio climático). experiencia de empresarización rural y agraria en perú la historia nos alerta ante potenciales gestiones equivocadas. de la experiencia de empresarización vivida por los comuneros en piura, a partir de la cooperativización surgida en el marco de la reforma agraria (década de los setentas), se resaltan los siguientes aspectos como características indeseables de la economía empresarizada: exclusión y desempleo: la reforma agraria diseñada por la misión iowa, decretada en 1969, excluyó a la gran mayoría de campesinos para hacer efectiva un área mínima de “unidad económica” por cabeza de familia. ni el 7% de la población activa rural podía esperar trabajo en las nuevas cooperativas (de hecho, se eliminó fuerza de trabajo de la producción agraria6). se habla incluso de una nueva latifundización, por parte de las cooperativas y el estado. esta reducción de los cooperativizados7 generó desplazamiento, mayor pobreza y marginación para los “no cooperativizados”, junto con profundos conflictos entre unos y otros, 6 “sancor solo podían dejar entrar a 12 de los 67 padres de familia en la nueva cooperativa; el resto tenía que abandonar las tierras.” (van der ploeg, 2006). 7 “el sindicato… planteó la demanda de que ellos mismos pudieran fijar el número de miembros …: los funcionarios de sinamos estimaban la necesidad de trabajo en 150 hombres, el sindicato en cambio consideraba necesarios 700 hombres.” (van der ploeg, 2006). 486 agron. colomb. 28(3) 2010 y a su vez, resultó en un rápido aumento de la mecanización en las tierras cooperativizadas para solventar la baja disponibilidad de mano de obra, circunstancia que acrecentó aún más la baja empleabilidad de dichas empresas. de otro lado, la industrialización alimentada con la reforma agraria (capital extraído del campo para la ciudad), también alimentó la exclusión y el desempleo: la industria de mucho capital, procesadora de alimentos, generó el 93% de la producción y solo el 77% del empleo, mientras que la industria intensiva en mano de obra generó el 5% de la producción y el 18% del empleo. además de la reducción de empleo, la calidad del mismo se vio afectada en las cooperativas, pues se llegó a los límites de horas/hombre/día para aprovechar al máximo la mano de obra disponible (con sus efectos negativos en calidad de vida), a lo que se sumó la afectación paulatina de los salarios por parte de las cooperativas, con el fin de mantener su competitividad por costos de producción. valoración equivocada: la valoración de la rentabilidad de un proyecto agrícola es sobrestimada en la economía empresarial, pues no se tienen en cuenta sus externalidades negativas. del mismo modo, la rentabilidad de un proyecto agrícola de economía campesina que no genera dichas externalidades, es subestimada. por tanto, no es justa la comparación entre proyectos enmarcados en economías tan disímiles, y no es justa la categorización de viable o inviable a partir de la medición de rentabilidad convencional, si se obvia el costo social y ecológico de los proyectos. este aspecto es significativo, pues es una de las imposiciones del banco mundial y otros organismos para la financiación de proyectos agrícolas, con la justificación de que los proyectos no empresariales (que no maximizan ganancias) solo sirven para repartir pobreza. de manera muy ilustrativa, los cálculos de martínez y oliveras (2003) expresan la dimensión de las externalidades ecológicas que resultan del modelo industrializado. producción extensiva y degradante: las cooperativas constituidas con la reforma se vieron obligadas a participar del modelo convencional de producción y mercado, y los sistemas de precios, productividad y competitividad que fueron impuestos, no permitieron el mantenimiento de prácticas de conservación del patrimonio natural. de otro lado, ya se explicó de qué manera la exclusión de campesinos en la cooperativización generó una escasez de mano de obra que obligó a la mecanización, la cual impactó los rendimientos y calidad de los cultivos e incrementó la presión extractiva sobre los recursos naturales. la cooperativización también afectó la biodiversidad por la especialización de cultivos, ya que fue imposible diversificar ante las limitantes de tierra y mano de obra, afectando también la seguridad y soberanía alimentaria de las familias. la visión empresarial de maximización de ganancias tampoco aceptó los ciclos climáticos y demás límites naturales, y se enfocó en sobrepasarlos mediante diversas tecnologías que llevaron a catástrofes ecológicas y sociales. explotación del campo por la ciudad: las cooperativas reprodujeron las prácticas de maximización y acumulación de ganancias de las haciendas gamonalistas, para exportar dicho capital a ciudades dentro y fuera del país e invertirlo en empresas más lucrativas, dominadas por grupos extranjeros. esto redujo o elimió la reinversión en el campo8 y agudizó el círculo vicioso de pobreza y marginación rural. esta explotación se intensificó por la corrupción estatal9. la baja disponibilidad de capital nacional para reinversión en agricultura tuvo que suplirse con financiamiento externo (banco mundial), lo que generó subordinación y dependencia de la dirección, intensidad y forma del desarrollo agrario peruano (ratificando las relaciones capitalistas de producción) y comprometió riquezas agrícolas no solo con la industria, sino con organismos multilaterales. este mismo mecanismo ocurrió con el banco agrario, pues gran parte de los intereses que obtuvo por operaciones de crédito rural, las derivó a sectores mineros e industriales. otra manera de explotación se originó con la exigencia del estado de volver a pagar las tierras de los campesinos a los gamonales, quienes invirtieron estos recursos en otros sectores de la economía. ocurrió lo mismo con los impuestos, a pesar de las bajas reinversiones efectuadas para el campo, las cooperativas pagaron en 1970 el 25% de las inversiones públicas, (la 8 “en 1964, el 16,5% de las inversiones públicas se efectuaron en agricultura, la junta militar redujo esta cifra a un promedio de 7,6% para 1971 a 1975…” (van der ploeg, 2006). 9 “epsa era un aparato estatal que tenía como tarea reunir los ahorros necesarios para el desarrollo planeado por la junta militar. los precios que pagaban por sus productos a los campesinos eran demasiado bajos y también los consumidores tenían mucho de qué quejarse. las ganancias de epsa desaparecieron en el pozo sin fondo de la corrupción y la estafa.” (van der ploeg, 2006). 4872011 chaparro-africano: emprendimientos y empresas agrarias y rurales más sustentables... agricultura financió el 22% la inversión en la industria durante el plan quinquenal), acto justificado en la aparente superior generación de empleo por parte de la industria (lo cual no es real, pues mientras se desplazaron entre 250 y 350 mil puestos de trabajo agrícola, se esperó crear apenas 103,4 mil puestos de trabajo industrial). en 1971, el estado recibió el 41% de los excedentes de las cooperativas. imposición y dependencia: la imposición del gobierno para la constitución de cooperativas irrumpió de manera directa la autonomía de las comunidades y sus estilos de organización y producción; el estado intervino incluso en su reglamentación estatutaria, órganos directivos y toma de decisiones. esta irrupción generó conf lictos internos cuando líderes campesinos pasaron de ser representantes de la comunidad a simples intermediarios entre ésta y el estado. la pérdida de autonomía también fue determinante en el nivel financiero. las tierras cooperativizadas no tenían medios de producción y debieron depender de financiamiento externo, circunstancia que fortaleció aún más las relaciones capitalistas de producción, pues las cooperativas debían redituar a los bancos el capital obtenido, lo cual solo fue posible mediante la maximización de ganancias a costa de la pérdida de calidad de los salarios y de excesos ecológicos. esto empeoró cuando los bancos nacionales fueron nutridos por capital internacional, que impuso condiciones de mayor insustentabilidad. esta imposición de la institución capitalista, la empresa, transformó radicalmente el conflicto de los campesinos con los empresarios, pues los campesinos se hicieron empresarios. maximización y acumulación de ganancias: las cooperativas impuestas por el gobierno generaron cambios drásticos en la visión y misión económicas de las unidades productivas, la mano de obra ahora hacía parte de los costos y se debían maximizar y acumular ganancias para atender los nuevos retos de competitividad (financiación, nuevos insumos y tecnologías, nuevas plagas y enfermedades, degradación ecológica). esta maximización de ganancias, para su posterior acumulación, solo era posible reduciendo la demanda y remuneración de la mano de obra (externalidades sociales) y extrayendo/ adquiriendo más insumos (externalidades ecológicas y dependencia financiera). en los casos en que efectivamente se dio una maximización de ganancias que fue repartida a peones pobres, se incrementaron las ventas de alcohol y de artículos de lujo, pero no se alivió la pobreza, el hambre, la enfermedad y el desplazamiento. en vez de aportar al progreso y riqueza para todos, la empresarización impuesta en piura mediante la cooperativización generó mayor exclusión, desempleo, subempleo, degradación ecológica, dependencia y marginalización, como relata van der ploeg (2006): “la necesidad de generar un aumento del capital invertido les da a los proyectos una rigidez hacia adentro y mucha flexibilidad hacia afuera, en cuanto a externalizar las dificultades internas. la vigilancia rígida de la racionalidad interna, resulta ser de este modo una fuente de irracionalidad social”. ante estas externalidades, la comunidad campesina se organizó y en una asamblea a la que asistieron 8,000 comuneros, se aprobaron ocho principios de resistencia: 1. por una comunidad unida, indestructible y autónoma. 2. por una comunidad dirigida por medio de una intervención democrática de todos sus miembros. 3. por una comunidad en la cual todos los comuneros tengan los mismos derechos y deberes. 4. por una comunidad que reconoce el trabajo como única fuente de riqueza. 5. por una comunidad que no permite la explotación de sus bienes y productos por elementos extraños. 6. por una comunidad que “lucha por” y “trata de” asegurar para todos sus miembros la satisfacción de sus necesidades esenciales: vivienda, nutrición, salud, educación, empleo, etc. 7. por una comunidad que se organiza por las necesidades inmediatas y futuras de la juventud. 8. por una comunidad solidaria con la clase obrera, por una transformación integral de país. esta muestra de teorización, organización participativa y visión, refleja una alta conciencia y capacidad política de la comunidad, negada tradicionalmente por los gobiernos que asumen incapacidad de las comunidades para la autogestión. la producción fue organizada en unidades comunales de producción10, con las cuales lograron implementar sus 10 detalles de las unidades comunales de producción, van der ploeg 488 agron. colomb. 28(3) 2010 principios en un sistema de producción totalmente opuesto a los modelos gamonalista y empresarial-cooperativista (relaciones de producción capitalistas). algunos logros de la comunidad campesina a finales de 1976 incluyeron: 65 unidades comunales de producción, 2.306 hectáreas de tierra cultivable, 1.320 miembros, una relación hombre:tierra promedio de 1:1,7 y rendimientos promedio de 8,4 cargas de algodón por hectárea (frente a 9 cargas en las cooperativas que disponían de mejores suelos, agua, crédito e insumos). este modo exitoso de organización y producción de las unidades comunales de producción en perú, fue truncado por la masiva tendencia contraria: política, social y económica, ciega de insolidaridad y a favor de la insustentabilidad de los territorios, y se abrieron paso nuevamente y con más fuerza las relaciones capitalistas de producción: la industria y la empresa. discusión el aparato económico mundial depende del emprendimiento económico para generar bienes y servicios que satisfagan las necesidades de la humanidad, por tanto, es un componente estratégico de la economía para promover cambios. este emprendimiento económico, en el modelo dominante, es de tipo empresarial, dado el afán estatal por la legalización de las actividades económicas. si bien la mayoría de los emprendimientos empresariales11 recrean el círculo vicioso del deterioro social, económico, cultural y ecológico (inequidad e insustentabilidad), a causa del ejercicio mayoritario de las relaciones capitalistas de producción, los emprendimientos sociales12 y los procesos de responsabilidad social empresarial aún están lejos de romper este círculo vicioso, ya que en su mayoría reproducen las mismas relaciones de producción capitalistas, o en el mejor escenario, son meros paliativos de algunas de sus “externalidades negativas”. ante este panorama, se requiere urgentemente de emprendimientos que revolucionen el sistema, que sean políticamente correctos, socialmente justos, culturalmente aceptables, (2006). 11 c omo emprend i m iento empre s a r ia l, prop ongo aquel los emprendimientos que recrean las relaciones capitalistas de producción, mediante su institución emblemática, la empresa. 12 como emprendimiento social propongo aquellos emprendimientos que buscan paliar principalmente las externalidades sociales y ecológicas generadas por los emprendimientos empresariales. pueden originarse en la sociedad civil o en las mismas empresas. ecológicamente amigables y financieramente viables, se necesitan emprendimientos más sustentables, y para llevarlos a cabo se requiere de emprendedores éticos, pues sólo de esta forma se romperá el círculo vicioso de inequidad e insustentabilidad en los territorios, resultado de la búsqueda insolidaria de la maximización y acumulación de ganancias, propias del emprendimiento empresarial capitalista. la ética no puede ser excluida de la economía, pues hace parte de la complejidad de la problemática y de sus soluciones alternativas. el principal reto del emprendimiento no debe ser la mayor rentabilidad financiera, debe ser algo mucho más complejo: aportar a la resolución innovadora de problemas o necesidades reales de la humanidad (no especulativas) de manera ética, política, social, cultural y ecológicamente correcta, y además asegurar la viabilidad y sustentabilidad técnico-productiva, comercial y financiera del proceso. es fundamental reconocer que para la economía rural y agraria, la agroecología y el emprendimiento han desarrollado (o recuperado y sistematizado) metodologías, conceptos y experiencias que deben ser aprovechadas en favor de la equidad y la sustentabilidad. también es fundamental reconocer que la popularización del proceso de emprendimiento ha dotado a muchas personas de expectativas, capacidades y oportunidades, para romper el ciclo de marginalización económica, política y social, y ha generado quizás una situación de menor indefensión ante el avance de la economía de mercado. finalmente, es claro reconocer la urgencia de darle a estos procesos de emprendimiento y empresarizacion una mayor racionalidad ecológica y social, con el fin de romper el círculo vicioso de inequidad e insustentabilidad, lo cual implica cambios sustanciales en la cultura13 de emprendimiento, en la cultura de empresarización y en la cultura económica. es importante también diferenciar los conceptos de emprendimiento y empresarismo, principalmente en labores de fomento. el primero, agrupa objetivos y acciones coordinadas, resultado de un proceso de identificación, análisis y gestión de oportunidades (no sólo económicas). el segundo, agrupa las acciones tendientes a “formalizar” dichos emprendimientos ante las instituciones oficiales para “legalizarlos”. 13 complejidad del concepto de cultura: no sólo es el resultado de la interacción entre individuos y sociedad, sino entre individuos y sociedad con su medio, principalmente, su medio natural (orrego, 2004). la economía sería entonces una expresión cultural y la empresa capitalista, una expresión cultural del individualismo, la insolidaridad y la insustentabilidad. 4892011 chaparro-africano: emprendimientos y empresas agrarias y rurales más sustentables... en las últimas décadas, desde el posicionamiento del paradigma del emprendimiento y el empresarismo, se ha avanzado con un dinamismo sorprendente en el desarrollo de tecnologías que permitan incrustar el emprendimiento y el empresarismo de manera metódica en la economía, incluyendo metodologías de planeación, valoración, innovación, formación, financiación, entre otras, que en su afán de franquear las grandes limitantes técnico-productivas, legales, de mercado y financieras, propias del contexto económico, han dejado de lado los componentes social, ecológico, cultural y político, y de esta manera se ha alimentado la tendencia de insustentabilidad e inequidad. un ejemplo de esto es el modelo de plan de negocios propuesto por el concurso ventures (2010), para quien el componente de “impacto social,  ambiental…”, “no se exige o solo aplica para las categorías sociales, negocios inclusivos, con impacto ambiental e impacto regional”, desconociendo de esta manera las bases ecológicas y sociales de la economía. si bien algunas propuestas de plan de negocios14 podrían redundar en una mayor sustentabilidad como reporta chaparro (2009), ya que promueven más integralidad y equilibrio entre los componentes del plan (plantta, 2008; fondo biocomercio colombia, 2010) y reconocen la base ecológica y social de la economía, aún hay un gran camino por recorrer para otorgar a todo el proceso emprendedor y empresarial mejores bases ecológicas, sociales, culturales, políticas y éticas, en pro de obtener un mayor balance en la gestión de multidimensionalidad del desarrollo. de la misma manera, es lamentable que los principios y fines15 agrupados en la ley 454 de 1998 de economía solidaria en colombia, no sean ampliados a todas las organizaciones de la economía como estrategia de reducción de externalidades negativas de la economía colombiana. finalmente, la humanidad, para su bienestar y supervivencia, requiere de un nuevo paradigma económico que le permita recordar que hace parte de la naturaleza y que 14 nombre que podría reemplazarse por el de “plan o proyecto de emprendimiento”. 15 cooperación, solidaridad, participación, adhesión responsable y voluntaria, propiedad asociativa y solidaria, participación económica en justicia y equidad, autonomía, ser v icio a la comunidad, integración con otras organizaciones, cultura ecológica, desarrollo integral, pensamiento crítico, desarrollo y paz, democracia participativa, distribución equitativa de beneficios, etc. puede hacer uso de la diversa oferta de bienes y servicios que ésta brinda, pero respetando su complejidad. la sustentabilidad de la humanidad y los territorios se basa en la sustentabilidad económica, y ésta, de manera importante, se basa en el desarrollo de emprendimientos y empresas más sustentables, razón por la cual el presente documento es una invitación a la reflexión para reconocer y revalorar las bases ecológicas y sociales de la economía y, a su vez, las bases económicas de la crisis social y ecológica mundial. literatura citada caicedo, c. 2008. políticas e instituciones para el desarrollo económico territorial en américa latina y el caribe. el caso de colombia. en: serie 3 desarrollo territorial de la cepal. instituto latinoamericano y del caribe de planificación económica y social – ilpes, santiago. carpintero, o. 1999. entre la economía y la naturaleza. los libros de la catarata, madrid. chaparro, a. 2009. evaluación de la política de desarrollo empresarial colombiana, en el sector agropecuario, mediante el análisis del modelo de incubación de las incubadoras de empresas del sistema nacional de creación e incubación de empresas –sncie y su contexto local, desde la agroecología. tesis de maestría. universidad de córdoba, córdoba. congreso de colombia. 2004. proyecto de ley 143 de 2004 cámara. de fomento a la cultura de emprendimiento. bogotá. dixon, j., a. gulliver y d. gibbon. 2001. sistemas de producción agropecuaria y pobreza. cómo mejorar los medios de subsistencia de los pequeños agricultores en un mundo cambiante. fao; banco mundial, roma; washington, dc. fajardo, d. 2008. propuesta para una política de asentamientos y reordenamiento territorial. proyecto: reconstrucción del estado de derecho en las regiones. eje temático: demografía y poblamiento del territorio. fescol; fescol, bogotá. fondo biocomercio colombia. 2010. guía para la elaboración de pla nes de negocio de biocomercio. en: ht tp://w w w. fondobiocomercio.com/contenido/int.php?dir=ser vicios/ financieros/&pag=descargas; consulta: diciembre de 2010. fida, fondo internacional de desarrollo agrícola. 2001. informe sobre la pobreza rural 2001. el desafío consistente en erradicar la pobreza. roma. martínez, j. y oliveras, a. 2003. ¿quién debe a quién? deuda ecológica y deuda externa. editorial icaria, barcelona, españa. naredo, m. 2007. raíces económicas del deterioro ecológico y social. más allá de los dogmas. siglo xxi editores, madrid. orrego, j. 2004. desarrollo social y cultural. universidad de artes, ciencias y comunicación – uniacc, santiago. plantta, corporación de planeación y transferencia tecnológica agropecuaria. 2008. portafolio de servicios en incubación de empresas. en: http://w w w.corplantta.org/contenidos. php?id_categoria=241; consulta: diciembre de 2010. 490 agron. colomb. 28(3) 2010 pma, programa mundial de alimentos. 2010. el hambre mundial. en: http://es.wfp.org/hambre/el-hambre; consulta: diciembre de 2010. pnud, programa de las naciones unidas para el desarrollo. 2009. informe sobre desarrollo humano 2009. superando barreras: movilidad y desarrollo humanos. en: http://hdr.undp.org/ es/informes/mundial/idh2009/; consulta: diciembre de 2010. van der ploeg, j.d. 2006. el futuro robado: tierra, agua y lucha campesina. en: serie agua y sociedad, sección walir, 3. instituto de estudios peruanos; water law and indigenous rights, lima. ventures. 2010. el plan de negocio. reglas para el documento. en: http://www.ventures.com.co/index.php/capacitaci%c3%b3n/ el-plan-de-negocio; consulta: diciembre de 2010. vesga, r.a. y r.f. quiroga. 2010. global entrepreneurship monitor – gem. reporte anual colombia 2009-2010. universidad de los andes; cámara de comercio de bogotá, bogotá. wwf, world wildlife fund. 2008. informe planeta vivo 2008. en: zoological society of london – zsl; red de la huella global, http://assets.wwfspain.panda.org/downloads/informe_planeta_vivo_2008.pdf; consulta: diciembre de 2010. received for publication: 27 november, 2009. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 international center for tropical agriculture (ciat). palmira (colombia). 2 agricultural sciences faculty, universidad nacional de colombia. palmira (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 4 corresponding author: mwbeans@gmail.com agronomía colombiana 29(1), 17-26, 2011 evaluation of an andean common bean reference collection under drought stress evaluación de una colección de referencia de fríjol andino bajo condiciones de sequía juan carlos pérez-vega1, matthew w. blair2,4, fredy monserrate1, and gustavo ligarreto m.3 abstract resumen more than 60% of common bean (phaseolus vulgaris l.) production worldwide is impacted by the risk of drought. in this study, the goal was to evaluate 64 bush bean genotypes from the ciat reference collection to identify possible sources of drought resistance in the andean gene pool. phenotypic traits such as yield, 100-seed weight (p100) and days to physiological maturity (dpm) were evaluated on selected accessions of this collection which was grown in an 8x8 lattice with two repetitions under three environments: intermittent drought (si) and irrigation (r) in palmira as well as early drought (st) in darién, colombia. the genotypes included 20 from the nueva granada 1 (ng1) sub-race, 19 from the nueva granada 2 (ng2) sub-race, 10 from race peru (p), 14 andean control genotypes and one mesoamerican check. the variables were analyzed through a combined anova across environments, while simple correlations between yield and others variables were determinate. the genotypes with better adaptation to drought showed higher yields, 100-seed weight and fewer days to physiological maturity. the coefficients of correlations among yield and 100-seed weight were significant and positive, while dpm showed negative correlation. fourteen genotypes were identified as drought tolerant: g4001, g5625, g6639, g16115, g17070, g18255, g21210 and g22247 from the ng1 sub-race; g5708, g14253, g18264 and lrk31 from the ng2 sub-race; and drk47 and g22147 from race peru. más del 60% de la producción mundial de fríjol común (phaseolus vulgaris l.) crece bajo riesgo de sequía. para identificar posibles fuentes de resistencia a la sequía en el acervo genetico andino se indagaron 64 genotipos de fríjol arbustivo de la colección de referencia del ciat. se evaluaron atributos fenotípicos como el rendimiento, el peso de 100 semillas (p100) y los días a la madurez fisiológica (dam) en accesiones seleccionadas de esta colección, los cuales se sembraron en un diseño en lattice 8x8 con dos replicaciones y tres ambientes: sequía intermitente (si) y riego (r) en palmira y también sequía temprana (st) en darién, colombia. de los genotipos evaluados, 20 pertenecen a la sub-raza nueva granada 1 (ng1), 19 a la sub-raza nueva granada 2 (ng2), 10 de la raza perú (p), 14 son controles andinos y un control mesoamericano. las variables se analizaron por medio de andevas combinadas entre los ambientes; además, se determinaron coeficientes de correlación simples entre el rendimiento y las demás variables evaluadas. los genotipos con mayor adaptación a la sequía presentaron alto rendimiento, mayor p100, además de menor número de días a la madurez fisiológica. los coeficientes de correlaciones entre el rendimiento y p100 fueron significativos y positivos, mientras que dam presentó correlación negativa. se identificaron 14 genotipos como tolerantes a condiciones de sequía: g4001, g5625, g6639, g16115, g17070, g18255, g21210 y g22247 de la sub-raza ng1; g5707, g14253, g18264 y lrk31 de la sub-raza ng2; y drk47 y g22147 de la raza perú. key words: andean races, water deficit, phenotypical traits, adaptation. palabras clave: razas andinas, déf icit hídrico, atributos fenotípicos, adaptación. introduction drought affects more than 60% of world production of common bean (phaseolus vulgaris l.) (white and singh, 1991), and the second cause largest to decrease in yield (singh, 1995). in latin america about 73% of the common bean crops grow in environments where there is often drought conditions restricting the production (acostagallegos et al., 1999). in addition, the common bean is a species very susceptible to drought compared with other legumes (pimentel et al., 2001). the effect of drought on the common bean depends on the type (severe, moderate) and duration (early, intermittent and terminal) and the same stage of development where the cultivation is (terán and singh, 2002; nielsen and nelson, 1998). 18 agron. colomb. 29(1) 2011 table 1. description and characteristics of the 64 genotypes of common bean reference collection and controls used in the study. genotype common name gene pool race* origin c1** c2** w100(g) habit*** g 738 piligue andean ng1 guatemala 6 67 i g 1688 preto forro 5 andean ng1 brazil 8 38 ii g 1836 gentry 20670 (seleccion) andean ng1 costa rica 2 7 35 ii g 1939 gentry 21351 ojo de lievre andean ng1 mexico 2 6 39 ii g 2875 gentry 22252 cacahuate andean ng1 mexico 2 6 50 ii g 4001 34-p andean ng1 costa rica 7 2 43 ii g 5142 guanajuato 113 andean ng1 mexico 2 6 45 ii g 5625 morelos 30-a=mex-519 andean ng1 mexico 6 61 i g 6639 502 andean ng1 haiti 8 51 i g 7776 col no 269 = alcagueta andean ng1 ecuador 3 38 ii g 7945 manze joute andean ng1 haiti 6 2 52 i g 9846 e7887 andean ng1 ecuador 5 6 48 i g 11957 m7585-7-1 andean ng1 mexico 2 6 43 iii g 13094 mayocoba andean ng1 mexico 3 51 i g 16115 na andean ng1 peru 5 51 i g 17070 e8454e-1 andean ng1 ecuador 5 54 i g 18255 velazco largo andean ng1 cuba 5 68 i g 18942 fachineiro col.no.10 andean ng1 brazil 3 58 i g 21210 monte oscuro andean ng1 colombia 6 5 62 i g 22247 pompadour h andean ng1 rep. dominicana 6 2 46 ii and 1005 andean ng2 colombia 7 2 62 ii g 4644 limoncillo andean ng2 colombia 6 5 60 i g 5034 roxo gigante ou manteigao andean ng2 brazil 9 45 i g 5708 sangretoro andean ng2 colombia 6 49 i g 6873 galo de campina andean ng2 brazil 6 1 46 i g 7895 trace rojo=per-40 andean ng2 peru 6 44 i g 9603 jalo eep 558 andean ng2 brazil 3 62 iii g 11512 yunquilla andean ng2 ecuador 6 36 i g 11585 cuzco 9 andean ng2 peru 3 51 i g 11727 tacoyunya andean ng2 peru 2 48 iii g 11759a tiacho andean ng2 peru 2 30 iia g 11787 chaucha andean ng2 peru 2 6 34 iiib g 14253 peru 13 andean ng2 peru 3 44 i g 16104e na andean ng2 peru 7 28 i g 18264 pompadour checa 50 andean ng2 rep. dominicana 7 2 52 iii g 19841 na andean ng2 peru 2 7 23 iii g 23829 na andean ng2 peru 7 32 ii lrk 31 light red kidney andean ng2 colombia 5 74 i pva 1111 inta andean ng2 colombia 5 53 i drk 47 andean p colombia 6 66 i g 2567 poroto cuarenton=ecu-258 andean p ecuador 2 7 40 ii g 2686 ashpa=per-23 andean p peru 7 2 40 i g 4721 san martin 8 andean p peru 2 6 53 ii g 8209 ancash 4 andean p peru 2 7 56 iiib g 11521 ashpa poroto andean p ecuador 3 8 55 i g 19876 na andean p peru 3 7 60 ii g 22147 peru 69 andean p peru 6 85 i g 23604 ñuña andean p peru 9 8 25 ii pva 773 ica caucaya andean p colombia 6 2 56 i control afr 298 andean 6 49 i control afr 619 andean 6 2 50 i control cal 143 andean 6 2 37 i control cal 143 andean 6 2 37 i * races: ng1 (nueva granada 1), ng2 (nueva granada 2), p (peru). ** c1 (primary color) and c2 (secondary color): 1. white; 2. cream; 3. yellow; 4. coffee; 5. rose; 6. red; 7. purple; 8. black; 9.other. *** habit: i (determined shrub); ii (undetermined shrub); iii (indeterminate prostrated); iv (indeterminate climbing). 19pérez-vega, blair, monserrate, and ligarreto: evaluation of an andean common bean reference collection under drought stress genotype common name gene pool race* origin c1** c2** w100(g) habit*** control cal 96 andean 6 2 56 i control kat b1 andean 3 39 i control kat b9 andean 6 42 i control sab 258 andean 6 34 i control sab 645 andean 6 2 39 i control selian 97 andean 6 25 i control seq 1003 andean 5 8 42 i control seq 1027 andean 2 6 44 i control seq 1027 andean 2 6 44 i control uruguezi andean 6 2 39 i control seq 11 mesoamerican 7 2 35 ii * races: ng1 (nueva granada 1), ng2 (nueva granada 2), p (peru). ** c1 (primary color) and c2 (secondary color): 1. white; 2. cream; 3. yellow; 4. coffee; 5. rose; 6. red; 7. purple; 8. black; 9.other. *** habit: i (determined shrub); ii (undetermined shrub); iii (indeterminate prostrated); iv (indeterminate climbing). drought causes reduction in yield, yield components and biomass accumulation (ramírez-vallejo and kelly, 1998; nielsen and nelson, 1998, castañeda et al., 2006, terán and singh, 2006; muñoz-perea et al., 2006; gómez et al., 2010). abebe et al. (1998) found a reduction in yield of 62% in the dry environment compared with the control environment. the greater sensitivity to drought in common bean occurs during the reproductive stage, from pre-flowering to podfilling (nielsen and nelson, 1998; castañeda et al., 2006). genotypic and phenotypic differences have been reported for drought resistance in common bean (abebe et al., 1998), which is necessary for the selection of genotypes with adaptation to drought, is effected through a combination of criteria related to the yield, days to maturity and yield components in different moisture conditions. genetic improvement to get drought-resistant crops is a slow and difficult, because other factors such as diseases and heat stress affect the selection of genotypes (subbarao et al., 1995; beebe et al., 2008). the use of genetic variability is essential for the improvement of common bean in areas such as increased yield and tolerance to abiotic factors such as drought (singh, 2001; terán and singh, 2002). to find sources of resistance to drought, consider their evolutionary origin and center of domestication understanding that improvement is the basis of genetic diversity (terán and singh, 2002), therefore it is important to investigate within germplasm collections common bean. the core collection is a handy collection consists of 1440 accessions were chosen to represent the genetic diversity of the collection or global basis so they can be used in breeding programs (brown, 1989; ipgri, 2000). meanwhile, the reference collection is even more representative sample of the base collection of only 200 genotypes were selected based on molecular markers to represent the greatest diversity of cultivated common bean shrub found in the core (blair et al., 2009; ciat, 2008). the core and reference collections represent two fairly large numbers of genotypes. the objective of this study was to evaluate 64 genotypes shrub collection from ciat bean reference, subject to conditions of drought stress to identify sources of resistance to drought in andean heritage, through the characterization of phenotypic attributes. materials and methods plant material the stock andean bean is divided into races according to agro-morphological characteristics (singh et al., 1991) that are reflected by polymorphism in molecular markers (blair et al., 2007). breeds belonging to this pool identified by singh et al. (1991) and blair et al. (2007, 2009), were race nueva granada —which has two sub-races, new granada 1 (ng1) and nueva granada 2 (ng2)—, race peru (p) and race chile, although the latter did not present a clearly distinguished from the other andean races. for this study, we used 63 genotypes of the reference collection of andean stock and stock mesoamerican genotype used as control. of these 20 genotypes belonging to the andean sub-race nueva granada 1 (ng1), 19 sub-race of nueva granada 2 (ng2), 10 race peru (p), and 14 andean controls (blair et al., 2009) (tab. 1). location of trial the study was conducted during the dry season from july to october 2008, in the towns of palmyra and darien, colombia. the town of palmira (3° 29’ n, 76° 21’ w) is at 965 meters and has an annual rainfall of 839 mm, with average temperature 24° c, soil mollisol (aquic haplustoll), ph 7.7 and 70.5 ppm of phosphorus. the town of darien (3° 55’ n, 76° 28’ w), is 1,500 meters and has an average 20 agron. colomb. 29(1) 2011 annual rainfall of 1,650 mm, with average temperature 20 °c, inceptisol soil (typic dystrandept), ph 5.7 and 4.1 ppm of phosphorus which required soil fertilization with 80 kg of phosphorus. agricultural practices to control pests, weeds and diseases were performed manually, chemical and mechanical. the seed was treated with captan carboxin and also benomyl applications were made, and oxicarboxin inorganic sulfur to control diseases. for weed control conducted a preemergent chemical control with s-metolachlor linuron and then at 25 and 62 days after planting (dap), control was performed with ammonium and glyphosate glufocinato. manual-mechanical control of weeds was done at 14, 25, 38, 51 and 62 dap. insecticides were applied according to the degree of infestation and phenological stage for insect pest control with the active ingredients: carbaryl, milbemectin imidacloprid, deltamethrin, as recommended by the manufacturer. in addition, there were two foliar fertilizations with zinc and boron (220 g ha-1 and 400 g ha-1, respectively) at 14 and 33 dap, to avoid possible deficiencies due to the basic ph of the palmira soils. experimental design design was used in 8 x 8 lattice partially balanced with 2 repetitions. environments evaluated were irrigation (r), intermittent drought (si) and early drought (st). the first two are located in the town of palmyra and the latest in darien, colombia. for r, a total of six irrigations of 31 mm each were applied, while for si only two irrigations were necessary to ensure the establishment of the crop. st was not carried out in supplementary irrigation. the experimental unit consisted of two rows of 3 m in length; with a row spacing of 0.6 m planting density were 15 seeds per linear meter. variables evaluated the variables evaluated were yield, number of days to physiological maturity (dam) and weight of 100 seeds (p100). the number of days to maturity was estimated by means of daily observations by evaluating the number of days from planting until at least 50% of the experimental unit pods present a green discoloration of the characteristic color of maturity in each genotype. to determine the weight of 100 seeds were harvested randomly five plants per experimental unit and based on the seed obtained, we calculated this variable. the whole plot was harvested, we determined the weight and seed moisture at harvest, and then make a correction to 14% moisture and express seed yield kg ha-1. statistical analysis the variables studied were subjected to analysis of variance between environments combined and determined the least significant difference (lsd) between treatments. also, the coefficients were determined simple correlations between performance and the other variables assessed. we used the glm procedure of sas® statistical software (version 9.1.3) (sas institute, 2004). results and discussion in palmira maximum and minimum temperature recorded during the crop cycle was 33°c and 16°c respectively. the potential evaporation was 416 mm, while precipitation totaled 163 mm, distributed unevenly. the data of precipitation and evaporation with rainfall distribution indicate that there was an intermittent type of stress during the period of crop growth and development (ludlow and muchow, 1990). meanwhile, in darien there was a maximum and minimum temperature of 27°c and 13°c respectively. the precipitation was 280 mm, no evaporation data were obtained but the precipitation data, along with its distribution suggest that introduced drought early in the crop because during the first trifoliate leaf stage to third trifoliate leaf rainfall was 5.3 mm (fischer and maurer, 1978). performance the mean squares of environments, genotypes and genotype by environment interaction showed highly significant differences (p <0.001) for performance (tab. 2). the least significant difference (lsd), allowed separating environments with differences between the environments of drought and irrigation (tab. 3). the yield coefficient of variation was 23.1%. table 2. mean squares and significance of combined analysis of variance across environments for yield, number of days to maturity and weight of 100 seeds of 64 genotypes of common bean reference ciat collection evaluated under irrigated conditions and intermittent drought in palmira, and early drought in darien (colombia) from july to october 2008. mean squares ^ source of variation d.f yield dam p100 environment (a) 2 7409255.4*** 4020.2*** 3768.6*** experimental error (a) 3 667180.4* 31.2** 439.9*** genotipe (g) 63 983787.2*** 171.1*** 468.1*** g x a 126 308193.3*** 21.1*** 44.6*** experimental error (b) 192 121263.3 5.7 28.3 :̂ dam: number of days to maturity; p100: 100-seeds weight. *significance p <0.05, ** significance p <0.01, *** significance p <0.001. 21pérez-vega, blair, monserrate, and ligarreto: evaluation of an andean common bean reference collection under drought stress table 3. average performance, number of days to maturity (dam), 100-seeds weight (p100) and arithmetic (ma) of 64 genotypes of common bean reference collection at ciat, under irrigated conditions (r), intermittent drought (si) in palmira, and early drought (st) in darien (colombia), from july to october 2008. yield (kg ha-1) dam p100 (g) genotypes races mean mean mean r si st ma r si st ma r si st ma g 738 ng1 1248 1222 1260 1244 74 66 78 73 50 40 60 50 g 1688 ng1 1518 2047 1294 1620 64 65 77 68 28 28 33 29 g 1836 ng1 920 1770 1123 1271 69 67 78 71 37 32 39 36 g 1939 ng1 947 1817 1392 1385 70 63 79 71 40 41 51 44 g 2875 ng1 785 1695 1522 1334 66 67 80 71 41 43 50 45 g 4001 ng1 1795 2130 1522 1816 73 71 80 74 40 37 50 43 g 5142 ng1 755 1598 1437 1263 65 64 76 68 50 45 41 45 g 5625 ng1 1212 2041 1751 1668 66 65 78 70 47 44 58 50 g 6639 ng1 1292 1764 1771 1609 64 64 78 68 36 36 54 42 g 7776 ng1 744 1015 1898 1219 79 77 76 77 34 30 45 36 g 7945 ng1 1671 1761 1365 1599 64 64 81 70 38 37 39 38 g 9846 ng1 615 487 1376 826 82 85 75 81 36 30 43 36 g 11957 ng1 1257 1361 1571 1396 65 67 80 71 43 31 47 40 g 13094 ng1 1062 1595 1790 1482 65 67 78 70 36 31 52 40 g 16115 ng1 1542 2300 1744 1862 62 63 76 67 41 41 50 44 g 17070 ng1 1316 2083 1778 1725 62 62 75 66 43 40 31 38 g 18255 ng1 1705 2455 1867 2009 63 64 75 67 41 39 56 46 g 18942 ng1 873 1528 1949 1450 66 66 79 70 39 33 48 40 g 21210 ng1 1669 1757 1911 1779 68 66 78 71 62 44 65 57 g 22247 ng1 1324 1904 1943 1723 70 69 77 72 32 30 45 36 ng1 mean 1212 1716 1613 1514 68 67 77 71 41 37 48 42 and 1005 ng2 1364 1419 2080 1621 66 70 80 72 47 39 52 46 g 4644 ng2 840 1985 1305 1377 64 64 76 68 43 50 63 52 g 5034 ng2 1634 1745 1077 1486 66 64 77 69 40 36 38 38 g 5708 ng2 1668 1986 1845 1833 64 66 78 69 44 31 45 40 g 6873 ng2 1321 1733 1317 1457 66 67 77 70 35 32 36 34 g 7895 ng2 492 1269 2054 1271 75 68 76 73 36 30 44 37 g 9603 ng2 1178 1286 1709 1391 71 67 79 72 43 36 39 40 g 11512 ng2 1042 1812 1688 1514 62 64 75 67 33 37 37 36 g 11585 ng2 841 1899 1896 1545 73 68 82 74 37 32 45 38 g 11727 ng2 545 1681 2230 1485 82 80 81 81 33 29 46 36 g 11759a ng2 728 1710 2198 1545 83 82 81 82 32 31 44 35 g 11787 ng2 48 0 840 296 88 94 91 25 27 26 g 14253 ng2 1706 1803 1831 1780 64 70 75 69 37 35 40 37 g 16104e ng2 1016 1546 1349 1304 63 65 75 68 31 30 31 31 g 18264 ng2 1596 2008 1482 1695 66 66 75 69 44 41 47 44 g 19841 ng2 0 0 458 153 94 94 23 23 g 23829 ng2 809 1061 1844 1238 77 74 78 76 21 18 22 20 lrk 31 ng2 2018 1868 1800 1895 68 68 75 70 49 40 55 48 pva 1111 ng2 1459 1500 1847 1602 67 67 79 71 38 30 48 39 ng2 mean 1069 1490 1624 1394 70 69 79 73 37 34 42 38 drk 47 p 1221 1799 1469 1496 73 64 81 73 60 54 67 60 g 2567 p 1412 1066 1416 1298 71 72 81 75 39 32 47 39 g 2686 p 608 1617 1544 1257 68 69 79 72 35 32 40 36 g 4721 p 928 1232 1973 1378 79 90 85 84 44 39 53 45 g 8209 p 337 643 1364 781 85 90 84 86 46 34 46 42 g 11521 p 197 1391 1348 979 70 68 78 72 60 53 55 56 g 19876 p 113 201 1650 655 90 90 90 90 30 30 50 37 g 22147 p 1286 2174 1577 1679 66 67 80 71 59 53 62 58 g 23604 p 178 372 1297 616 79 75 81 78 25 20 25 23 pva 773 p 1916 1727 1430 1691 71 70 77 72 41 41 52 45 races: ng1: nueva granada 1, ng2: nueva granada 2, p: peru. a: irrigation, if: drought intermittent st: early drought, ma: media arithmetic. * comparison of the average per genotype in each environment. ** comparison average temperature. empty cells are not generated information. 22 agron. colomb. 29(1) 2011 yield (kg ha-1) dam p100 (g) genotypes races mean mean mean r si st ma r si st ma r si st ma p mean 943 1237 1481 1220 73 72 81 75 40 36 45 40 afr 298 control 1442 2209 1232 1628 72 68 80 73 51 46 57 52 afr 619 control 2531 1492 1954 1992 77 70 79 75 65 36 45 48 cal 143 control 996 1509 1765 1423 74 69 82 75 42 32 48 41 cal 143 control 1568 1586 1969 1708 70 68 80 73 44 32 50 42 cal 96 control 997 2290 1653 1647 70 67 81 73 59 53 65 59 kat b1 control 1170 2285 1703 1720 63 60 81 68 39 38 35 37 kat b9 control 1919 1900 1525 1781 62 58 75 65 43 39 48 43 sab 258 control 1451 1459 1365 1425 60 60 73 64 34 33 39 36 sab 645 control 463 2596 1779 1613 60 62 79 67 45 34 57 45 selian 97 control 2540 1689 2445 2225 67 70 74 70 28 22 28 26 seq 1003 control 2110 2566 1486 2054 69 67 82 73 45 40 48 44 seq 1027 control 2031 2236 1584 1950 74 69 78 73 57 39 48 48 seq 1027 control 1960 1927 1777 1888 73 69 82 75 44 36 55 45 urugezi control 1396 1962 1500 1619 68 70 79 72 32 46 44 41 seq 11 control 2331 2669 2059 2353 67 68 78 71 33 36 42 37 control mean 1538 1889 1662 1696 69 67 79 72 43 38 47 43 general mean 1212 1641 1623 1492 70 69 79 72 41 36 46 41 dms (0.05)* 826.0 602.3 656.9 5.0 5.0 4.5 10.7 8.5 12.8 dms (0.05)** a a b 86.5 b c a 0.7 b c a 1.3 races: ng1: nueva granada 1, ng2: nueva granada 2, p: peru. a: irrigation, if: drought intermittent st: early drought, ma: media arithmetic. * comparison of the average per genotype in each environment. ** comparison average temperature. empty cells are not generated information. in palmira, under the conditions of si was the performance range of 0 2669 kg ha-1 with an overall average of 1,644 kg ha-1. for r the range was from 0 2,540 kg ha-1 with an overall average of 1,213 kg ha-1, negatively affected by the fungus sclerotium rolfsii sacc., which can cause considerable losses to crops in dry seasons, hot and heavy soils (abawi, 1994). meanwhile in st, the performance range was 458 to 2,444 kg ha-1 with an overall average of 1,614 kg ha-1. the controls showed the highest values for the mean arithmetic (ma) of performance defined as the average among the three environments genotype evaluation, followed by genotypes of the sub-race-group ng1. the high performance of ng1 may have been for the best adaptation of these genotypes to tropical and subtropical environments of high temperatures, while p genotypes of race had the lowest ma, possibly because of their limited adaptation to different environments where normally takes place in high altitude cold areas (singh et al. 1991). by yield, the 64 genotypes could be classified into four groups. the first group corresponds to the genotypes that had high performance in the three environments, such as controls seq11, seq1027, together with the genotypes g18255, g16115, g21210, g22247, g17070, g5625, g6639 and g4001 (in the sub-race ng1) lrk31, g5708, g14252 and g 18 264 (sub-race of the ng2) and drk47 and g22147 (breed p) (tab. 3). the good fit of the controls may have been caused by being improved genotypes to withstand drought conditions while the accessions may be due to race are mainly from new granada which is adapted to dry conditions and higher temperatures (singh et al., 1991). in the second group are low-yielding genotypes in three environments: g11787, g19841 (sub-race of the ng2), g23604 and g8209 (breed p) (tab. 3), ie the lowest degree of adaptation to the environments tested. in the third group are the genotypes that responded to the drought conditions but had low performance in r as the control and accessions sab645 g11585, g5625, g11512, and g11759a (sub-race of the ng2) (tab. 3), favoring dry conditions return. in the latter group, the genotypes are presented in irrigation performance, but with below average performance in drought, such as g7945, g1688 (the sub-race ng1), g14253, g5034, g18264 (sub-race of the ng2) and g2567 (breed p), which had little or no adaptation to drought, that is they are susceptible genotypes. muñoz-perea et al. (2006), performed a similar grouping according to the degree of adaptation of common bean to drought conditions. only considered genotypes adapted to this condition and the division between these genotypes was based on the yield in nonstress conditions, whereas in our study were considered 23pérez-vega, blair, monserrate, and ligarreto: evaluation of an andean common bean reference collection under drought stress the multiple responses of genotypes to the environments evaluated for grouping. the performance is the best selection criteria used to determine the drought resistance of a genotype (terán and singh, 2002). white and singh (1991) and abebe et al. (1997), report the use of ma as a criterion to identify genotypes with high yield under drought conditions. based on the foregoing, the genotypes that are mentioned in the first group would be selected for the possible onset of breeding programs, but according to beebe et al. (2008), now other attributes are also considered varietal selection of sources of resistance to drought and ability to mobilize photosynthates. unfortunately the irrigation, could not be used as a control environment, for which he was regarded as an evaluation environment. the high temperatures that occurred in palmira during the growing season caused a heat stress. root growth, reduces the size of the seed and the abortion of flowers and pods were affected for stress (shonnard and gepts, 1994; rao, 2001). besides this, the fungus sclerotium rolfssi sacc, affected the performance in this environment; the attack of this fungus was favored by the environmental conditions of r, since temperature and high relative humidity, followed by dry periods favor the establishment and disease development (abawi, 1994; blum-b. et al., 2003). number of days to physiological maturity the mean square of the number of days to maturity (dam) were highly significant between environments, genotypes and genotype by environment interaction (tab. 2) and comparing the averages using the dms environments, each environment formed a distinct group (tab. 3), indicating that this variable was affected by the concentration of water in the soil. the coefficient of variation was low with a value of 3.4%. in r, dam was the range of 60 to 90 d, with an average of 70 d. whereas in si, the range was from 58 to 90 d, with an average of 69 d and finally in st the range was from 73 to 94 days with an average of 79 d. there was a reduction in the average of 1 d (1.5%) compared is and r. also there was a reduction in the average of 10 d (13%) in si compared with st in contrast there was an increase in the average of 10 d (11%) in dam when comparing st with r being in different locations. terán and singh (2002), in mesoamerican heritage accessions and breeding lines, found a 3% decrease in the number of days to maturity between irrigation environments and drought in palmira attributed to high temperatures that occurred on the site of study. singh (1995), says that drought accelerates the maturity as a mechanism of resistance to drought escape, especially when stress increases after flowering. singh (2007) reported a reduction of up to 4 d, in three accessions and 17 cultivars of race durango. contrary to the above, muñoz-perea et al. (2006) reported an increase in the number of days maturity intermittent drought conditions creole cultivars and genotypes kimberly mesoamerican heritage, usa, supported in that this type of stress, plants exhibit a disruption of metabolic processes before recovering step of modifying the reproductive vegetative state. the dam increased from st and r, is given by the environmental conditions at darien, as a lower temperature reduces the metabolic activity of the plant, resulting in a longer duration of phenological stages (lambers et al., 2000). in general, the genotypes of the sub-race reached physiological maturity ng1 fastest followed by the controls (tab. 3), explained why the race nueva granada as reported by singh et al. (1991), is the race earlier in the andean stock, while the genotypes of p is the race that the longer it takes to mature. genotypes had lower number of days to maturity and performance in the three environments were: g18255, g17070, g16115, g1688, g5625 and g6639 (in the subrace ng1) lrk31, g11512, g14253 and g18264 (from the sub ng2-race), g22147 (breed p) and controls katb9, katb1, sab645, and seq11 seq1003. meanwhile, g19876, g23604, g8209 (breed p), g7677 (the sub-race ng1), g19841 and g11787 (sub-race of the ng2) showed the highest dam accompanied by low yields in some cases without forming pods, showing its poor adaptation to the environment assessment. muñoz-perea et al. (2006), claim that precocious cultivars have a lower net water requirement throughout the entire life cycle, compared with those who mature later, this means a reduction in the effect of drought on the crop. studies white and singh (1991) and beebe et al. (2008) reported that late maturing lines, suffer a greater decrease in performance under drought stress. according to acosta-diaz et al. (2004), lower high-performance dam in drought conditions is associated with a high capacity to mobilize photosynthates to pods. weight of 100 seeds the mean square of the 100-seeds weight (p100) was highly significant between environments, genotypes, and significant genotype by environment interaction (tab. 2). comparing the averages for the environment and dms, found that each environment p100 formed in a different group (tab. 3), indicating a direct effect of moisture content 24 agron. colomb. 29(1) 2011 on this variable. the coefficient of variation was 13.2%; usually, this is less than the coefficients of variation of other components of performance due to its higher heritability. in r the range of p100 was 21 to 65 g, with an average of 41 g, whereas in si the range was from 18 to 54 g, with an average of 36 g and, finally st range was from 22 to 67 g, with an average of 46 g (tab. 3). there was a reduction in the average weight of 100 seeds of 5 g (11%) in si compared with r and 10 g (22%) in si compared with st. singh (2007), reported a reduction in 14% p100 genotypes of the mesoamerican heritage, under conditions of moderate type drought. muñoz-perea et al. (2006) found a 22% reduction in the p100 in 13 cultivars and three accessions of mesoamerican heritage under intermittent drought conditions and terminal. the reduction in p10 is caused by a decrease in photoassimilate and water that goes to the seed filling period, the effect of drought (muñoz-perea et al., 2006). the controls had higher p100 in ma with 43 g, followed by ng1 with 42g, while p showed p100 race with 38 g lower in ma (tab. 3). this feature made a big difference between the sites of study, so their results are presented separately. genotypes showed the highest p100 high performance under si and r in palmira, were: g21210, g18255, g17070, g4001, g7945, g16115, g22247, g5625, g6639 (the sub-race ng1) lrk31, g5708, g4644, g14253 and g18264 (sub-race of the ng2), and g22147 drk47 (breed p) and controls afr619, seq1003, seq1027, afr298 and katb9. seq11 selian97 and controls showed low levels of p100 but had higher yields in r and si respectively. in st (darien) most p100 genotypes and high performance were: g21210, g18255, g5625, g6639, g1842 (the sub-race ng1), and1005, g11727, g14254 (sub-race of the ng2), g4721 of (race p) and controls sab645, and seq1003 cal143. according to gebeyehu (2006), the resistant genotypes have a strong relationship and good translocation landfill source of carbohydrates that allows them to maintain high values of p100 regardless of moisture conditions. correlations between performance and phenotypic variables was presented positive correlations and highly significant between yields in the three environments (tab. 4). this result indicates that genotypes with high performance in si, probably had a high-performance r and st. this result accords with what was suggested by schneider et al. (1997), where the selection of genotypes with resistance to drought, is equally effective under different stress levels. in the study, the highest correlation was obtained between the environments of palmira, as would be expected to be made in the same locality. there was a negative correlation between yield and highly significant dam is and r, and significant st (tab. 4). this result agrees with that presented by abebe et al. (1998) and singh (1995), where the genotypes had lower dam under drought, reached the highest yields. muñoz-perea et al. (2006), say a quick physiological maturity intermittent drought is associated with the escape mechanism. the correlation between performance and p100 was positive, being highly significant in itself, significant r and without significance in st. this compares with muñozperea et al. (2006), who report a significant positive correlation but intermittent drought conditions. terán and singh (2002) found a negative correlation under drought and irrigated in mesoamerican heritage accessions and breeding lines from crosses race, this supported where performance is a function of the number of seed and plant to increase its number compensation ago, reducing the size of the seed. by contrast, in this study the genotypes had a larger p100 of seed were generally indicating high performance in the andean heritage works a different mechanism for obtaining high performance. conclusions the field evaluation of the 63 genotypes of the reference collection at ciat, identified 14 genotypes that showed a superior adaptation to stress conditions caused by drought. table 4. simple correlation coefficients (r) between yield and other attributes of 64 genotypes of common bean reference ciat collection evaluated under irrigated conditions and intermittent drought in palmira, and early drought in darien (colombia) from july to october 2008. irrigation yield (r) drought yield attribute intermittent (si) early (st) yield intermittent drought 0.60*** 0.34*** yield early drought 0.32*** number of days to maturity – 0.39*** –0.52*** –0.23* 100-seed weight (g) 0.22* 0.61*** 0.08* * significance p <0.05, ** significance p <0.01, *** significance p <0.001. 25pérez-vega, blair, monserrate, and ligarreto: evaluation of an andean common bean reference collection under drought stress the materials g18255, g17070, g16115, g21210, g4001, g5625, g6639 and g22247 sub-race of the new granada 1, lrk31, g14253, g18264 and g5708 of the sub-race nueva granada genotypes 2 and g22147 drk47 of race and peru, were the most prominent. this result suggests that resistance to drought conditions is not limited to one race or group, which should further investigate the different inputs germplasm andes. the adaptation of these genotypes to stress conditions and good response in irrigated conditions were associated with fewer days physiological maturity, high yield and weight of 100 seeds. by the other hand, the results for the weight of 100 seeds, suggest that the body of an andean drought tolerance mechanism could be the good grain filling. in some genotypes, the phenotypic plasticity allowed a better adaptation to environmental conditions by reducing the effects of drought on bean plants. as presented in the study, it is important to use different environments for evaluation and determination of the different phenotypic attributes for the selection of genotypes resistant to drought conditions, optimizing the selection process. acknowledgements the authors wish to thank idupulapati rao, ph.d., josé polania, ia and jaime ricaurte, ia for the advice to the research project. in addition to giving recognition to the valuable assistance of field staff and andean bean physiology at ciat. this work was funded gcp/tl1 project. literature cited abawi, g.s. 1994. pudriciones radicales. pp. 153-158. en: pastorcorrales, m. y m. schwartz (eds.). problemas de producción de fríjol en los trópicos. 2nd ed. ciat, cali (colombia). abebe, a., m.a. brick y r.a. kirkby. 1998. comparison of selection indices to identify productive beans lines under diverse environmental conditions. field crops res. 58, 15-23. acosta-díaz, e., c. trejo-lópez, l. ruiz-posadas, j.s. padillaramírez and j.a. acosta-gallegos. 2004. adaptación de fríjol común a sequía en la etapa reproductiva. terra latinoamericana 22, 49-58. acosta-gallegos, j.a y j.w. white. 1995. phenological plasticity as an adaptation by common bean to rainfed environments. crop sci. 35, 199-204. acosta-gallegos, j.a., e. acosta, s. padilla, a. goytia, r. rosales and e. lopez. 1999. mejoramiento de la resistencia a la sequía del fríjol común en méxico. agron. mesoam. 10, 83-90. beebe, b., j. rengifo, e. gaitan, m.c. duque and j. thomes. 2001. diversity and origin of andean landraces of common bean. crop. sci. 41, 854-862. beebe, s.e., i.m. rao, c. cajiao and m. grajales. 2008. selection for drought resistance in common bean also improves yield in phosphorus limited and favorable environments. crop sci. 48, 582-592. blair, m.w., j.m. diaz, r. hidalgo, l.m. diaz y m.c. duque. 2007. microsatellite characterization of andean races of common bean (phaseolus vulgaris l.).theor appl genet. 116, 29-43. blair, m.w., l.m. diaz, h.f. buendía y m.c. duque. 2009. genetic diversity, seed size associations and population structure of core collection of common beans (phaseolus vulgaris l.). theor. appl. genet. (on line). blum-b, l.e., c.v.t. amarante, c.j. arioli, l.s. guimaraes, a. dezanet, p.h. neto and f.r. scheidt. 2003. recão de genótipos de phaseolus vulgaris à podriadão do colo e ao oídio. fitopatol. bras. 28(1), 96-100. brown, a. 1989. core collections: a practical approach to genetic resources management. genome 31, 818-824. castañeda, m.a., l. córdova, v. gonzales, a. delgado, a. santacruz, and g. garcía. 2006. respuestas fisiológicas, rendimiento y calidad de semilla en fríjol sometido a condiciones de estrés hídrico. inci 31(6), 461-466. ciat centro internacional de agricultura tropical. 2008. bean project annual report 2007-2008, ciat. cali, colombia. pp. 55-56. fischer, r.a. and r. maurer. 1978. drought resistance in spring wheat cultivar i. grain yield responses. augt. j. agr. res. 29, 897-912. gebeyehu. s. 2006. physiological response to drought stress of common bean (phaseolus vulgaris l.) genotypes differing in drought resistance. tesis de doctorado. universidad de liebiggiessen, giessen (germany). gomez, a., h. rojas, f.a. vallejo and e.i. estrada. 2010. determinación del requerimiento hídrico del pimentón en el municipio de candelaria, departamento del valle del cauca. acta agronómica 59(4), 442-448. ipgri. 2000. core collections of plant genetic resources, ipgri. rome, italy. lambers, h., f.s. chapin and t.l. pons. 2000. chapter 7: growth and allocation. pp. 323. in: plant physiological ecology. springerverlag, new york. muñoz-perea, c.g., h. terán, r. allen, j.l. wright, d.t. westermann and s.p. singh. 2006. selection for drought resistance in dry bean landraces and cultivar. crop sci. 46. 2111-2120. muñoz-perea, c.g., r.g. allen, d.t. westermann, j.l. wright y p.s. singh. 2007. water use efficiency among dry bean landraces and cultivars in drought-stressed and non-stressed environments. euphytica 155, 393-402. nielsen, d.c. y n. nelson. 1998. black bean sensitivity to water stress at various growth stages. crop sci. 38, 422-427. pimentel, c., a.a. gomes, and t.b. ottoni filho. 2001. trocas gaseosas em folhas de feijoeiro de plantas hidratadas e teores de carbohidratos e aminoácidos livres sob deficiência hídrica. agronomia 35, 66-70. ramírez-vallejo, p. and j.d. kelly. 1998. traits related to drought resistance in common bean. euphytica 99, 127-136. rao, i. m. 2001. role of physiology in improving crop adaptation to abiotic stresses in the tropics: the case of common bean and tropical forages. pp. 583-613. en: m. pessarakli (ed.). handbook of plant and crop physiology. 2a ed., marcel dekker, inc., new york. sas institute inc. 2004. sas/stat™ 9.1 user’s guide. sas institute inc., cary, nc (usa). schneider, k.a., r. rosales-serna, f. ibarra-pérez, b. cáceresenrique, j.a. acosta-gallegos, p. ramírez-vallejo, n. wassimi, j.d. kelly. 1997. improving common bean performance under drought stress. crop sci. 37, 43-50. shonnard, g.c. and p. gepts. genetic of heat tolerance during reproductive development in common bean. 1994. crop. sci. 34, 1168-1175. singh, s.p., p. gepts and d.g. debouck. 1991. races of common bean (phaseolus vulgaris, fabaceae). econom. bot. 45(3), 379-96. singh, s.p. 1995. selection for water-stress tolerance in interracial population of common bean. crop sci. 35, 153-165. singh, s.p. 2001. broadening the genetic base of common bean cultivars: a review. crop sci. 41, 1659-1675. singh, s.p. 2007. drought resistance in the race durango dry bean landraces and cultivars. agron. j. 99, 1219-1225. subbarao, g.v., c. johansen, a.e. slinkhard, r.c. nageswara rao, n.p. saxena and y.s. chauchan. 1995. strategies for improving drought resistance in grain legumes. crit rev plant sci. 14, 469-523. terán, h. and s.p. singh. 2002. comparison of sources and lines selected for drought resistance in common bean. crop sci. 41, 64-70. white, j.w., and s.p. singh. 1991. breeding for adaptation to drought. pp. 501-560. in: a. van shoonhoven and o. voysest (eds.). common beans: research for crop improvement. cabi, wallingford (uk) and ciat, cali (colombia). abstractresumen gran parte de los cultivos de cacao en el país son viejos y necesitan ser renovados debido a sus bajos rendimientos. por esta razón se aborda la producción masiva de plántulas injertadas con materiales de alta productividad, que sin embargo presentan problemas en el prendimiento y desarrollo de las yemas. en el centro de investigación nataima-corpoica (espinal, tolima), plántulas de cacao del clon imc67 tratadas con desbrote apical fueron injertadas con yemas de los clones ccn51 e ics95. el ensayo siguió un diseño completamente aleatorizado con siete tratamientos, tres de ellos correspondientes a concentraciones de 5, 10 y 15 mg l-1 de ácido giberélico (ag3), y otros tres aplicando 6-bencilaminopurina (6bap) en las mismas concentraciones, más un testigo sin aplicación de hormonas. cada 3 días se midieron la altura, el diámetro, la longitud, el número de hojas y el área foliar del injerto, además de su masa fresca y seca al final del experimento, el cual duró 30 días. el ag3 permitió alcanzar los mayores valores en longitud, número de hojas, área foliar y masa fresca y seca del injerto. para los mismos parámetros, los tratamientos con 6bap alcanzaron valores similares a los obtenidos con ag3 (con diferencias estadísticas en algunos casos), además de los mayores diámetros del injerto. dentro de las aplicaciones de ag3, la realizada a una concentración de 10 mg l-1 mostró los mejores resultados en ambos clones. sin la aplicación de hormonas, las yemas del clon ics95 desarrollaron una mayor área foliar y alcanzaron mayores valores de masa fresca y seca que las yemas del clon ccn51. sin embargo, después de aplicar los tratamientos, los dos clones presentaron valores similares. most of the cacao plantations of colombia are certainly old and need to be renewed due to low yield. for this reason, the present work takes on the massive production of high yielding scions, which, notwithstanding, have shown grafting problems, specifically regarding bud initiation and further growth. in nataima-corpoica research center, located in the municipality of espinal (tolima, colombia), buds of cacao clones ccn51 and ics95 were grafted onto shoot tip excised seedlings of clone imc67. the experiment followed a completely randomized design with seven treatments consisting in 5, 10 and 15 mg l-1 solutions of both gibberellic acid (ga3) and 6-benzylaminopurine (6bap), plus a hormone-free control. scion height, length, diameter, number of leaves and foliar area were measured every three days. at the end of the experiment, which took a total of 30 days, scion fresh and dry mass were also determined. regarding scion number of leaves, foliar area and fresh and dry mass, the highest counts were reached due to the ga3 treatments. besides the highest diameters, the 6bap treated scions reached close records to those of the materials that received ga3, although sometimes exhibiting statistical differences. among the ga3 applications, the 10 mg l-1 one showed the best results in both clones. in the control treatment, clone ics95 developed larger foliar area and fresh and dry mass records than clone ccn51. however, after receiving the hormone treatments, both clones showed similar data. key words: clone imc67, clone ccn51, clone ics95, shoot tip excision, growth regulator. palabras clave: clon imc67, clon ccn 51, clon ics 95, desbrote apical, reguladores de crecimiento. fecha de recepción: 21 de abril de 2009. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 grupo de investigaciones agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja (colombia). 3 área de ecofisiología vegetal, centro de investigación nataima, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), espinal (colombia). 4 autor de correspondencia. julianentero@gmail.com agronomía colombiana 28(1), 19-27, 2010 son improductivos; además, la alta presencia de enfermedades y el deficiente manejo agronómico, hacen que los rendimientos se reduzcan considerablemente (palencia et al., 2006). propagación y cultivo de tejidos efecto del ácido giberélico y la 6-bencilaminopurina sobre el desarrollo de yemas en injertos de cacao (theobroma cacao l.) effect of gibberellic acid and 6-bencilaminopurine on bud development of cacao grafts (theobroma cacao l.) julián f. cárdenas-hernández1, 2, 4, javier giovanni álvarez-herrera2, eduardo barragán q.3 y carlos mauricio rivera1 introducción el 70% de las plantaciones viejas de cacao en el país, necesitan ser rehabilitadas debido a los bajos rendimientos que están originando. existen árboles que genéticamente presentan baja producción y una gran cantidad de estos 20 agron. colomb. 28(1) 2010 por esta razón, se está llevando a cabo la producción masiva de plántulas de cacao injertadas con materiales previamente establecidos para cada región agroecológica con el fin de renovar las plantaciones viejas con clones de alto rendimiento, resistentes a plagas y enfermedades o tolerantes a toxicidad por aluminio (ramírez, 2006). sin embargo, los injertos han mostrado problemas fisiológicos en su desarrollo posiblemente relacionados con desbalances hormonales. en cultivos in vitro la diferenciación en raíces y follaje depende de la relación auxina: citoquinina en el medio de cultivo. mientras una relación auxina: citoquinina alta estimula la formación de raíces, una baja relación ayuda a la formación de follaje. a niveles intermedios, el tejido crece como un callo indiferenciado (skoog y miller, 1965), lo cual puede ocurrir naturalmente como respuesta a heridas o a la unión de injertos donde los tallos de dos plantas distintas están interactuando. en yemas, la citoquinina endógena es baja debido a que el sitio principal de síntesis son las raíces, por lo que la adición exógena de citoquininas en los medios de establecimientos es generalizada (jiménez, 1998). las citoquininas inician el crecimiento de las yemas laterales (taiz y zeiger, 2002). la benciladenina (citoquinina) se utiliza para promover la brotación lateral en numerosas especies (rease y burst, 1983) ya que induce la división celular, incrementa el contenido de clorofila a través de la diferenciación de cloroplastos, aumenta la actividad fotosintética, participa en la pérdida de dominancia apical y retrasa la senescencia (davies et al., 1995). las citoquininas están envueltas en el control de la biogénesis y función de los cloroplastos. estas afectan la ultraestructura de los cloroplastos, las funciones de las enzimas de estos organelos, la acumulación de pigmentos y la tasa de fotosíntesis (lerbs et al., 1984; chory et al., 1994; kusnetsov et al., 1994, 1998, 1999; yaronskaya et al., 2006). el estado de desarrollo y el metabólico de los plastidios afecta la respuesta de las hojas a la aplicación exógena de citoquininas (kulaeva et al., 2002). por su parte, las giberelinas incrementan tanto la elongación como la división celular (taiz y zeiger, 2002). las giberelinas cumplen un importante papel fisiológico en la elongación de brotes y tallos. además, estas hormonas promueven la biosíntesis de auxinas e inhiben su degradación por la aia oxidasa que incrementan su cantidad en la planta (law, 1987). al aplicar una giberelina específica, ésta coincidirá a lo sumo con una de las naturales que contiene el vegetal. en silene armeria, el ag7 promueve la floración mientras ag3 no ejerce ningún efecto (ballesterolmos, 2005). los resultados de la aplicación de giberelinas en yerba mate (ilex paraguariensis) sugieren que las giberelinas están involucradas en el control de la brotación y crecimiento de tallos, observándose una estrecha relación entre la estructura química de la hormona y la respuesta morfogénica del explante (sansberro et al., 2000). cuando se trabaja con injertos, se debe tener en cuenta que después de injertar la yema, la cual estaba dentro de una arquitectura diferente y compleja, pasa a tener un crecimiento longitudinal; bajo estas condiciones el efecto de la dominancia apical es más fuerte (valdés et al., 2003). las hormonas de la planta controlan el mantenimiento de este crecimiento que a su vez define la ramificación lateral por el fenómeno conocido como dominancia apical. el crecimiento de las yemas laterales es modulado a través de los efectos antagónicos de las citoquininas (que lo promueven) y las auxinas (que lo inhiben) (cline, 1994). muchos investigadores consideran que el crecimiento de la yema depende de la proporción de estas hormonas más que del nivel absoluto de cada una, lo cual sugiere que la relación entre las dos es mantenida por una retroalimentación negativa/positiva (bangerth, 2000; valdés et al., 2003). con el presente estudio se buscó determinar el efecto del ácido giberélico y la 6-bencilaminopurina sobre el crecimiento y desarrollo de yemas de cacao de los clones ccn51 e ics95 injertadas sobre el patrón imc67, con el fin de garantizar que la producción de material vegetal sea de buena calidad. materiales y métodos el ensayo se realizó en el centro de investigación nataimacorpoica en el municipio de espinal (tolima), el cual se encuentra a una altura de 420 msnm, con una temperatura promedio de 28°c y una precipitación anual de 1.400 mm. se utilizaron plántulas de cacao del clon imc67 de tres meses después de trasplante a las cuales se les cortó la yema terminal y se les removieron las hojas dejando solo una a cada plántula. las plántulas fueron injertadas con yemas de los materiales ccn51 e ics95, procedentes de ramas jóvenes, utilizando el injerto de parche. a los injertos sometidos a tratamientos se les dio el mismo manejo que al resto de los injertos; se sembraron en una mezcla de tierra, arena y materia orgánica dentro de bolsas de 1 kg y se regaron cada 3 d con manguera; la cantidad de agua aplicada dependió 212010 cárdenas-hernández, álvarez-herrrera, barrangán q. y rivera: efecto del ácido giberélico y la 6-bencilaminopurina sobre el desarrollo de yemas... de la precipitación, de tal forma que el suelo de las bolsas permaneció a capacidad de campo. los tratamientos consistieron en la aplicación de tres concentraciones diferentes (5, 10 y 15 mg l-1) de giberelina y citoquinina. como fuente de giberelinas se utilizó progibb con 10% de ag3 y como fuente de citoquininas se utilizó 6bap a un 98%. las soluciones se realizaron en agua destilada y desionizada con el fin de garantizar la pureza de la mezcla. se utilizó un diseño completamente al azar con siete tratamientos para cada clon (tab. 1). cada tratamiento tuvo cinco repeticiones y la unidad experimental estuvo conformada por una plántula de cacao injertada. tabla 1. tratamientos de ácido giberélico y 6-bencilaminopurina sobre el desarrollo de yemas en injertos de cacao. tratamientos hormona concentración testigo ––– ––– 6bap 5 mg l-1 6-bencilaminopurina 5 mg l-1 6bap 10 mg l-1 6-bencilaminopurina 10 mg l-1 6bap 15 mg l-1 6-bencilaminopurina 15 mg l-1 ag3 5 mg l -1 ácido giberélico 5 mg l-1 ag3 10 mg l -1 ácido giberélico 10 mg l-1 ag3 15 mg l -1 ácido giberélico 15 mg l-1 antes de aplicar los tratamientos, fueron seleccionadas 60 plántulas de cacao, con la misma edad desde germinación e injertadas en la misma fecha. los tratamientos fueron aplicados una vez, al inicio del experimento en la hoja del patrón con un atomizador. la aplicación se realizó a las 7 h para evitar las pérdidas de producto por evapotranspiración. se seleccionaron cinco plántulas de cada tratamiento que permanecieron durante 30 días después de la aplicación de las hormonas (dda); en estas plántulas se midieron cada 3 d las siguientes variables: número de hojas, diámetro y longitud del injerto. también se midió el largo y ancho de la hoja para luego calcular el área foliar (af) del injerto mediante la ecuación 1. af = largo (cm) x ancho (cm) x 0,75 (1) al final (30 dda), se midieron la masa fresca y seca de cada una de las cinco plántulas analizadas. para el análisis de los datos se usó el software sas® v. 8.1e. (sas institute inc. cary, nc), se realizó un anava y la prueba de promedios de tukey al 5%, para comparar tratamientos y concentraciones de cada hormona. resultados y discusión diámetro del injerto en ccn51 se encontraron diferencias altamente significativas entre los tratamientos en los dos últimos días del experimento y también diferencias significativas y altamente significativas entre las concentraciones de citoquininas durante la mayoría de los días del experimento; la concentración de 10 mg l-1 mostró los valores más altos (fig. 1a). ics95 mostró diferencias altamente significativas el último día de medición (fig. 1b). el testigo y el 6bap en la concentración más baja (5 mg l-1) presentaron los menores diámetros de injerto en ccn51 e ics95 (fig. 1a y 1b). la concentración de 10 mg l-1 tanto de giberelinas como de citoquininas fue la mejor al mostrar un aumento constante del diámetro del injerto durante todo el ensayo. resultados similares se encontraron en soya (glycine max) en lo que se refiere a los tratamientos con ag3, pero el efecto de las citoquininas en esta especie es distinto. el tratamiento con 100 mg l-1 de ag3 aplicado foliarmente a plantas de g. max contribuyó al aumento del diámetro del tallo, mientras que el tratamiento con 30 mg l-1 de citoquininas no muestra ningún efecto en el diámetro del tallo (leite et al., 2003). en helianthus annuus se observó el efecto contrario, la aplicación de biogib (giberelina) redujo el diámetro tanto del tallo como del peciolo (silva et al., 2001). esto corrobora el hecho de que los efectos producidos por las giberelinas están influenciados por los cambios en la concentración de la hormona y la susceptibilidad del tejido vegetal (ikeda et al., 2001). estos resultados sugieren que la aplicación tanto de citoquininas como de giberelinas contribuye de forma indirecta a una mejor nutrición del brote que se está desarrollando en el injerto, ya que el diámetro del peciolo es una característica que puede correlacionarse con el aporte de agua y minerales a la hoja y a la salida de savia elaborada (silva et al., 2001). esto podría sugerir, que además del efecto de las hormonas sobre la actividad celular, el aumento en el tamaño de tallos y hojas de los injertos, producto de la aplicación de hormonas, puede estar relacionado con un mejor aporte de nutrientes a estos órganos en comparación con los injertos que se desarrollan sin la aplicación exógena de reguladores de crecimiento. 22 agron. colomb. 28(1) 2010 en general, las giberelinas pueden acortar la interfase del ciclo celular ya que inducen la síntesis de dna en células que se encuentran en la fase g1. esto se ve reflejado en un mayor crecimiento de la zona meristemática debido al mayor número de células que entran en división celular con la aplicación de giberelinas (azcón-bieto y talón, 2000; taiz y zeiger, 2002). longitud del injerto entre los tratamientos no hubo diferencias estadísticas para la longitud del injerto para ccn51 como tampoco para ics95. las plántulas tratadas con ag3 a 10 y a 15 mg l-1 y con 6bap a 10 mg l-1, presentaron los injertos más largos en ambos clones durante la mayor parte del experimento. el testigo mostró injertos más largos que los tratamientos de 6bap a 5 y a 15 mg l-1 y de ag3 a 5 mg l-1 (tab. 2), esta situación puede explicarse probablemente porque el contenido endógeno de estas hormonas es mayor o similar, por lo cual las aplicaciones exógenas no influyeron en la longitud. los injertos de ambos clones crecen rápidamente durante los nueve primeros dda, luego el crecimiento desacelera un poco hasta el día 18 cuando tiende a estabilizarse y sigue creciendo muy lentamente hasta el día 30. este comportamiento es similar en todos los tratamientos con excepción de ag3 a 10 mg l-1 en el cual los injertos exhiben un crecimiento acelerado casi constante hasta el día 21 cuando tiende a estabilizarse (datos no reportados). en g. max (leite et al., 2003) y en vigna unguiculata (emongor, 2007) la aplicación foliar de ag3 contribuyó a aumentar la longitud de la planta y del primer nudo, mientras que la aplicación de citoquininas no afectó esta variable. cabe anotar que las plantas de dichos ensayos no fueron cortadas o modificadas en su estructura. figura 1. comportamiento del diámetro del injerto (a, b) y el área foliar (c, d) en plántulas del clon imc67 de cacao injertadas con yemas de los clones ccn51 (a, c) e ics95 (b, d), sometidas a aplicaciones exógenas de 6bap y ag3 a tres diferentes concentraciones (5, 10 y 15 mg l -1). d 0 50 100 150 200 250 300 350 400 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 100 150 200 250 300 350 400 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 ár ea fo li ar (c m 2 ) d iá m et ro (c m ) d iá m et ro (c m ) 0 50 c ár ea fo li ar (c m 2 ) a b días después de aplicacióndías después de aplicación testigo 6bap 5 mg l-1 6bap 10 mg l-1 6bap 15 mg l-1 ag 3 10 mg l-1 ag 3 15 mg l-1 ag 3 5 mg l-1 232010 cárdenas-hernández, álvarez-herrrera, barrangán q. y rivera: efecto del ácido giberélico y la 6-bencilaminopurina sobre el desarrollo de yemas... trabajos previos en injertos de persea americana mostraron que dosis de 250 mg l-1 de bap en plántulas con desbrote apical lograron un efecto positivo en el incremento porcentual del crecimiento de brotes de púas injertadas, sin embargo esto no ocurrió en plántulas sin desbrote apical (rodríguez, 2003), lo cual concuerda con lo observado en los injertos ccn51 e ics95. en i. paraguariensis las aplicaciones de giberelinas ag1 y ag4 promovieron significativamente la producción de brotes de más de 5 mm de longitud, comparadas con el control, cuando se emplearon dosis de 5 mg l-1 y entre 1 y 5 mg l-1, respectivamente. las dosis menores no fueron efectivas (sansberro et al., 2000). por otro lado, la aplicación de giberelinas en citrus sp. a diferentes concentraciones incrementó significativamente la longitud del brote respecto al control (ratna babu y lavania, 1985). número de hojas del injerto ningún clon presentó diferencias estadísticas en el número final de hojas, tampoco se presentaron significancias entre tratamientos, sin embargo, los valores más altos fueron alcanzados con los tratamientos de giberelinas en los dos clones (tab. 2). el testigo en ambos clones muestra un comportamiento muy similar a los tratamientos durante las tres primeras semanas, pero después decae hasta alcanzar valores bajos comparados con la mayoría de tratamientos. ambos clones muestran un aumento acelerado en la producción de hojas durante los nueve primeros días, que luego tiende a estabilizarse entre el día 9 y el día 24. en los últimos días, el número de hojas en el clon ccn51 tiende a permanecer constante en las plántulas tratadas con ag3, mientras que las plántulas que recibieron 6bap muestran hojas secas, lo que disminuye el número de las mismas. por el contrario, el clon ics95 tiende a aumentar el número de hojas en las plántulas de los tratamientos tanto de giberelinas como de citoquininas, cuando el injerto está por cumplir un mes de crecimiento. en phaseolus vulgaris (castro et al., 1990) y en vicia faba (harb, 1992) se observó un aumento del número de hojas después del tratamiento con ag3. sin embargo, los mismos resultados no fueron obtenidos en plantas de g. max (leite et al., 2003) ni en plantas de pisum sativum (saimbhi et al., 1975). la respuesta a la aplicación exógena de hormonas puede estar relacionada también con las diferentes técnicas y tasas de aplicación (king et al., 2000), o con las características propias del cultivar (nalawadi et al., 1973). al igual que con ag3, la aplicación de citoquininas en plantas de g. max cultivadas bajo óptimas condiciones no presentó ningún efecto sobre el número de hojas (leite et al., 2003), mientras que en v. unguiculata la aplicación de ag3 aumenta el número de hojas por planta (emongor, 2007) tal como ocurre con los injertos de cacao. área foliar a pesar de no presentar diferencias estadísticas entre los tratamientos, el área foliar presentó diferencias entre las concentraciones de cada hormona para los 30 dda en ccn51 y del día 15 al 30 para ics95. esta variable presentó los valores más elevados con 10 mg l-1 de 6bap y con 10 y 15 mg l-1 de ag3 para ics95, mientras ccn51 mostró un mejor comportamiento con los tratamientos de 6bap a 15 mg l-1 y ag3 a 10 y 15 mg l-1. los demás tratamientos en cada uno de los clones presentaron comportamientos muy similares a los del testigo (fig. 1c y 1d). los valores bajos de área foliar en el testigo se deben a un alto porcentaje de área foliar marchita en comparación con las hojas de los injertos tratados con giberelinas o citoquinininas. al respecto, romanko et al. (1969) reportan que la aplicación exógena de citoquininas retrasa la senescencia de hojas después de ser separadas del tallo y mantiene los tabla 2. longitud y número de hojas promedio de cada injerto de plántulas de cacao del clon imc67 injertadas con yemas de los clones ccn51 e ics95, a los 30 dda de ag3 y 6bap. clon trat concentración (mg l-1) longitud del injerto (cm) número de hojas ccn51 testigo 0 9,32 2,8 5 8,54 2,8 6bap 10 11,32 2,6 15 7,98 2,8 5 6,98 3,2 ag3 10 10,70 3,8 15 10,80 3,4 ics95 testigo 0 9,64 3,2 5 8,44 4,2 6bap 10 10,06 3,8 15 8,30 3,0 5 6,98 4,0 ag3 10 10,56 4,4 15 10,52 3,8 significancia ns ns ns, no significativo. 24 agron. colomb. 28(1) 2010 cloroplastos fotosintéticamente activos por más tiempo. los cloroplastos contienen enzimas para la biosíntesis de un grupo de citoquininas naturales, incluyendo bases, ribosidos, ribotidos y n-glucósidos (benkova et al., 1999; kasahara et al., 2004; polanska et al., 2007). sumado a lo anterior, leite et al. (2003) reportan que el tratamiento de g. max con 100 mg l-1 de ag3 promueve el aumento del área foliar de las plantas. por otro lado, en brassica oleracea las aplicaciones de ag3 y bencilamina individuamente produjeron un aumento tanto del largo como del ancho de las hojas, lo cual se vio reflejado en el aumento del área foliar (kato y sooen, 1980). masa del injerto la masa seca del injerto mostró diferencias significativas entre los tratamientos para el caso del clon ccn51, lo cual no ocurre en ics95 donde los tratamientos fueron similares en masa seca. para ccn51 el mejor tratamiento fue el de 10 mg l-1 de ag3 con un promedio de 3,22 g de masa fresca y 1,11 g de masa seca seguido por el tratamiento de 15 mg l-1 de 6bap con 2,71 g de fresca y 0,97 g de seca. en contraste, el testigo alcanzó 2,01 g de masa fresca y 0,58 g de masa seca, siendo estos los valores más bajos (fig. 2). tanto en ics95 como en ccn51 alcanzaron los valores más altos con el tratamiento de 10 mg l-1 de ag3 con 3,4 g en fresco y 0,82 g en seco y los valores más bajos fueron con 5 mg l-1 de 6bap (1 g en fresco y 0,31 g en seco). los tratamientos con giberelinas exógenas mostraron ser efectivos al aumentar la masa seca de plantas de g. max (leite et al., 2003) y de v. unguinculata (emongor, 2007), mientras que los tratamientos con citoquininas no mostraron efecto alguno sobre la masa de la primera especie (leite et al., 2003). el efecto observado en este ensayo con los injertos de cacao está influenciado por el hecho de que las plántulas presentaban desbrote apical lo cual, como ya se mencionó, puede mejorar los efectos causados por la aplicación exógena de citoquininas. a nivel general, estos resultados apoyan el postulado de que el crecimiento de la yema depende de la proporción hormonal antes que de niveles individuales (bangerth, 2000; valdés et al., 2003); el éxito en las variables en ningún caso fue proporcional a la concentración de la hormona aplicada, siendo los valores intermedios los que lograron los mejores resultados y sugiriendo que estos tratamientos son los que proporcionan un mejor balance hormonal para el crecimiento y desarrollo de las yemas de los injertos de cacao. las auxinas están implicadas en la regulación de la ramificación. con las auxinas moviéndose en forma basipétala en el tallo principal, inhiben el crecimiento de las yemas axilares (napoli et al., 1999). leyser et al. (1993) y lincoln et al. (1990) reportan que el gen auxin resistant1 (axr1), en arabidopsis, confiere un defecto inicial en la transcripción regulada por las auxinas. las mutaciones en este gen resultaron en un aumento de la ramificación del follaje y la resistencia a las auxinas del meristemo apical (booker et al., 2003). además del papel principal de las auxinas, es claro que este regulador actúa indirectamente, ya que las axinas no entran en las yemas (hall y hillman, 1975; morris, 1997) y la aplicación de auxinas directamente en las yemas no inhibe el crecimiento de las mismas (brown et al., 1979). sumado a esto, la expresión del tipo silvestre de gen axr1 en el parénquima del xilema y en el tejido interfascicular del tallo es suficiente para restablecer el hábito de brotación propia del tipo silvestre en el mutante axr1-12. por lo anterior, las auxinas en el tallo pueden influir en el crecimiento de las yemas, a una determinada distancia (bennett et al., 2006). parece ser que uno de los blancos de la ruta del gen axr1 incluye genes codificantes para la biosíntesis de citoquininas (nordstrom et al., 2004), esto puede reducir la disponibilidad de citoquininas en la yema y por lo tanto reducir la actividad de la yema (bennett et al., 2006). al respecto, se ha mostrado que las auxinas pueden regular la síntesis y exportación de citoquininas de la raíz (ekölf et al., 1995) y su síntesis local en la parte aérea (nordstrom et al., 2004), sugiriendo que las auxinas pueden actuar mediante la reducción del suplemento de citoquininas a las yemas y así inhibir su crecimiento (bennett et al., 2006). para el caso de las plántulas de cacao, en el presente ensayo, el corte de las yemas apicales debió reducir el flujo basipétalo de auxinas en el tallo; por ende, la inhibición de esta hormona hubiera podido causar en la producción y el transporte de las citoquininas con un aumento en la brotación de yemas laterales. a pesar de esto, la regulación génica de la producción y actividad de las citoquininas posiblemente se mantuvo lo suficientemente fuerte para mantener bajos los niveles de esta hormona en la yema injertada, insuficientes para generar un crecimiento vigoroso de la misma; esto se ve reflejado en un menor desarrollo de las yemas sin aplicación exógena de citoquininas. adicionalmente, el hecho de que la aplicación exógena de citoquininas revierta estos procesos y permita un crecimiento más rápido de las yemas sugiere un efecto directo sobre la cinética de crecimiento celular, y efectos indirectos sobre la nutrición. 252010 cárdenas-hernández, álvarez-herrrera, barrangán q. y rivera: efecto del ácido giberélico y la 6-bencilaminopurina sobre el desarrollo de yemas... esta posible interacción hormonal puede entenderse mejor si se conoce el efecto que tiene el corte de la yema terminal sobre el desarrollo de la yema injertada cuando se aplican reguladores de crecimiento de forma exógena. en este ensayo no se conoce este efecto ya que todas las plantas utilizadas presentaban desbrote apical, lo cual es una práctica generalizada en el centro de investigación de nataima. con respecto a la acción de las giberelinas, se encontró que la aplicación exógena de ga4-7 sobre yemas laterales y terminales de pinus sylvestris no tuvo efecto cualitativo sobre la organización del meristemo apical, pero se observó un incremento en la actividad mitótica del ápice desde el primer día después de la aplicación. a las cuatro semanas de realizada la aplicación se observó un incremento en la longitud y de las dimensiones en general del domo apical (hejnowicz, 1987). el aumento observado en el diámetro de las yemas de cacao sugiere un mecanismo similar al ocurrido en p. sylvestris, el aumento en el crecimiento de las yemas observado al final del experimento pudo ser el resultado del aumento en la actividad mitótica inducido en un corto periodo después de la aplicación de ag3. conclusiones la aplicación de la concentración de 10 mg l-1 de 6bap mejoró el prendimiento de las yemas de cacao en cuanto al diámetro y la longitud del injerto, en tanto que la concentración de 15 mg l-1 promueve el aumento en el número de hojas, el área foliar total y la masa seca y fresca del injerto. la concentración de 10 mg l-1 de ag3 mostró los mejores resultados en los clones ccn51 e ics95. sin la aplicación de hormonas, las yemas del clon ics95 desarrollan una mayor área foliar y una mayor masa fresca y seca que las yemas del clon ccn51; sin embargo, después de aplicar los tratamientos, los dos clones presentan valores similares. el efecto de la aplicación de 6bap está influenciado por el hecho de que las plántulas utilizadas no presentaban meristemos apicales, presentando así una menor carga de auxinas. literatura citada azcón-bieto, j. y m. talón. 2000. fisiología y bioquímica vegetal. mcgraw hill/interamericana, barcelona, españa. ballester-olmos, j.f. 2005. reguladores del crecimiento para su uso en viveros. en: ministerio de medio ambiente y medio rural y ma r i no, g obier no de e spa ña , ht t p://w w w.mapa .e s a a a a a a a b ab ab ab ab a ab 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 6bap 5 mg l-1 6bap 10 mg l-1 m as a (g ) masa fresca masa seca testigo tratamiento 6bap 15 mg l-1 ag 3 5 mg l-1 ag 3 10 mg l-1 ag 3 15 mg l-1 figura 2. masa fresca y seca final del injerto en plántulas de cacao del clon imc67 injertadas con yemas de los clones ccn51 y sometidas a aplicaciones exógenas de 6bap y ga3. promedios con letras distintas en la misma serie indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). 26 agron. colomb. 28(1) 2010 / m i n i s t e r i o / p a g s / b i b l i o t e c a / r e v i s t a s / p d f _ h o r t i n t %5chortint_2005_e_96_103.pdf; consulta: marzo de 2010. bangerth, f., c.-j. li y j. gruber. 2000. mutual interaction of auxin and cytokinins in regulating correlative dominance. plant growth regul. 32, 205-217. benkova, e., e. witters, w. van donger, j. kolar, v. motyka, b. brzobohaty, h.a. van onckelen e i. machaceková. 1999. cytokinins in tobacco and wheat chloroplasts, occurrence and changes due to light/dark treatment. plant physiol. 121, 245-251. bennett, t., t. sieberer, b. willett, j. booker, c. luschnig y o. leyser. 2006. the arabidopsis max pathway controls shoot branching by regulating auxin transport. curr. biol. 16, 553-563. booker, j.p., s.p. chatfield y h.m.o. leyser. 2003. auxin acts in xylem-associated or medullary cells to mediate apical dominance. plant cell 15, 495-507. brown, b.t., c. foster, j.n. phillips y b.m. rattigann. 1979. the indirect role of 2,4-d in the maintenance of apical dominance in decapitated sunflower seedlings (helianthus annuus l.). planta 146, 475-480. castro, p.r.c., b. appezzato, c. lara, a. pelissari, m. pereira, m.j. medina, a.c. bolonhezi y j.a. silveira. 1990. ação de reguladores vegetais no desenvolvimento, aspectos nutricionais, anatômicos e na produtividade do feijoeiro (phaseolus vulgaris cv. carioca). anais da esalq 47, 11-28. chory, j., d. reinecke, s. sim, t. wasburn y m. brenner. 1994. a role for cytokinins in de-etiolation in arabidopsis. plant physiol. 104, 339-347. cline, m. 1994. the role of hormones in apical dominance. new approaches to an old problem in plant development. plant physiol. 90, 230-237. davies, p.j. 1995. the plant hormones: their nature, occurence and factors in plant physiology, biochemistry and molecular biology. 2a ed. kluwer academic publishers, ithaca, ny. emongor, v. 2007. gibberellic acid influence on vegetative growth, nodulation and yield of cowpea (vigna unguiculata l.) walp. j. agron. 6(4), 509-517. ekölf, s., c. astot, j. blackwell, t. moritz, o. olsson y g. sandberg. 1995. auxin/cytokinin interactions in wild-type and transgenic tobacco. plant cell physiol. 38, 225-235. hall, s.m. y j.r. hillman. 1975. correlative inhibition of lateral bud growth in phaseolus vulgaris l. timing of bud growth following decapitation. planta 123, 137-143. harb, e.z. 1992. effect of soaking seeds in some growth regulators and micronutrients on growth, some chemical constituents and yield of faba bean and cotton plants. bull. fac. agric., cairo univ. 43, 429-452. hejnowicz, a. 1987. changes in the development of apical meristem of pinus sylvestris in response to gibberellin application. for. ecol. manage. 19(1-4), 99-106. ikeda, a., m. ueguchi-tanaka, y. sonoda, h. kitano, m. koshioka, y. futsuhara, m. matsuoka y j. yamaguchi. 2001. slender rice, a constitutive gibberellin response mutant, is caused by a null mutation of the slr1 gene, an ortholog of the height regulating gene agi/rag/rht/d8. plant cell 13, 999-1010. jiménez, g.e. 1998. propagación vía organogénesis. fase 0 o preparativa. fase i: establecimiento o iniciación de los cultivos. p. 134. en: curso internacional de propagación masiva in vitro de especies vegetales. instituto biotecnología de las plantas. santa clara, cuba. kasahara, h., k. takei, n. ueda, s. hishiyama, t. yamaya, y. kamiya, s. yamaguchi y h. sakakibara. 2004. distinct isoprenoid origins of cisand trans-zeatin biosyntheses in arabidopsis. j. biol. chem. 279, 14040-14054. kato, t. y a. sooen. 1980. physiological studies on the head formation in cabbage. iii. role of terminal bud in the head formation posture. j. japan. soc. hort. sci. 48(4), 426-434. king, r.w., h. seto y r.m. sachs. 2000. response to gibberellin structural variants shows that ability to inhibit flowering correlates with effectiveness for promoting stem elongation of some plant species. plant growth regul. 19, 8-14.   kulaeva, o.n., e.a. burhanova, n.n. karavaiko, s.y. selivankina, s.a. porfirova, g.g. maslova, y.v. zemlyachenko y t. börner. 2002. chloroplasts affect the leaf response to cytokinin. j. plant physiol. 159, 1308-1316. kusnetsov, v.v., r.g. herrmann, o.n. kulaeva y r. oelmüller. 1998. cytokinin stimulates and abscisic acid inhibits greening of etiolated lupinus luteus cotyledons by effecting the expression of the light-sensitive protochlorophyllide oxidoreductase. mol. gen. genet. 259, 21-28. kusnetsov, v.v., m. landsberger, j. meurer y r. oelmüller. 1999. the assembly of the caat-box binding complex at a photosynthesis gene promoter is regulated by light, cytokinin, and the stage of the plastids. j. biol. chem. 274, 36009-36014. kusnetsov, v.v., r. oelmüller, m. sarwat, s.a. porfirova, g.n. cherepneva, r.g. herrmann y o.n. kulaeva. 1994. cytokinins, abscisic acid and light affect accumulation of chloroplast proteins in lupinus luteus cotyledons, without notable effect on steady-state mrna levels. planta 194, 318-327. law, d.w. 1987. gibberellin-enhanced indole-3-acetic acid biosynthesis: d-tryptophan as a precusor of indole-3-acetic acid. physiol. plant. 70, 626-632. leite, v.m., c.a. rosolem y j.d. rodrigues. 2003. gibberellin and cytokinin effects on soybean growth. sci. agric. 60(3), 537-541. lerbs, s., w. lerbs, n.l. klyachko, e.g. romanko, o.n. kulaeva, r. wollgiehn y b. parthier. 1984. gene expression in cytokinin and light-mediated plastogenesis of cucurbita cotyledons: ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase. planta 162, 289-298. leyser, h.m., c.a. lincoln, c. timpte, d. lammer, j. turner y m. estelle. 1993. arabidopsis auxin-resistance gene axr1 encodes a protein related to ubiquitin-activating enzyme e1. nature 364, 161-164. lincoln, c., j.h. britton y m. estelle. 1990. growth and development of the axr1 mutants of arabidopsis. plant cell 2, 1071-1080. morris, d.a. 1977. transport of exogenous auxin in twobranched dwarf pea seedlings (pisum sativum l.). planta 136, 91-96. nalawadi, u.g., r. prithvi y k. krishnamurthy. 1973. improvement in the seed germination of soybean varieties by pre-soaking treatments. indian j. agric. sci. 43, 546-550. napoli, c.a., c.a. beveridge y k.c. snowden. 1999. reevaluating concepts of apical dominance and the control of axillary branching. curr. top. dev. biol. 44, 127-169. 272010 cárdenas-hernández, álvarez-herrrera, barrangán q. y rivera: efecto del ácido giberélico y la 6-bencilaminopurina sobre el desarrollo de yemas... nordstrom, a., p. tarkowski, d. tarkowska, r. norbaek, c. astot, k. dolezal y g. sandberg. 2004. auxin regulation of cytokinin nbiosynthesis in arabidopsis thaliana: a factor of potential importance for auxin-cytokinin-regulated development. proc. natl. acad. sci. usa 101, 8039-8044. palencia c., g.e., r. gómez s., n.h. díaz a., n. contreras m. y j.a. tolosa o. 2006. rehabilitación de plantaciones de cacao. corpoica, estación experimental la suiza. bucaramanga. polanska, l., a. vicankova, m. novakova, j. malbeck, p.i. dobrev, b. brzobohaty, r. vankova e i. machackova. 2007. altered cytokinin metabolism affects cytokinin, auxin, and abscisic acid contents in leaves and chloroplasts, and chloroplast ultrastructure in transgenic tobacco. j. exp. bot. 58, 637-649. ramírez, c.l. 2006. producción de clones de cacao de calidad para el departamento del huila. manual técnico cacao 31. c.i. nataima, corpoica, el espinal, colombia. ratna babu, g.h.v. y m.l. lavania. 1985. vegetative growth and nutritional status as influenced by auxins and gibberellic acid, and their effect on fruit yield in lemon. scientia hort. 26, 25-33. rease, j. y e. burst. 1983. increased yield and suppression of shoot growth and nute populations of d anjou pear trees with nitrogen and paclobutrazol. hortscience 18, 212-214 rodríguez, a.c. 2003. implementación de las técnicas de etiolación y acodo y microinjertación en paltos (persea americana mill.). pontificia universidad católica de valparaíso, valparaíso, chile. romanko, e.g., h.j. hein, o.n. kulaeva y a.a. nichiporovich. 1969. effect of cytokinin on the physiological activity of chloroplasts. progr. photosynth. res. 1, 296-303. saimbhi, m.s., s.k. arora e i.m. chhibba. 1975. influence of seed treatment with 2-chloroethylphosphonic acid, gibberellic acid, ascorbic acid, and simazine on growth and nutrient composition of pea (pisum sativum l.) seedlings. plant soil 43, 697-699. sansberro, p.a., l.a. mroginski y r.a. bottini. 2000. giberelinas y brotación de la yerba mate (ilex paraguariensis st. hill.). en: xi reunión de comunicaciones científicas y técnicas. facultad de ciencias agrarias, universidad nacional del nordeste. en: www.unne.edu.ar/web/cyt/cyt/2000/5_agrarias/a_pdf/a_044. pdf; consulta: marzo de 2010. silva, m., h. gámez, f. zavala, b. cuevas y m. rojas. 2001. efecto de cuatro fitoreguladores comerciales en el desarrollo y rendimiento del girasol. ciencia uanl 4, 69-75. skoog, f. y c.o. miller. 1965. chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues cultured in vitro. pp. 481-494. en: bell, e. (ed.). molecular and cellular aspects of development, harper and row, new york, ny. taiz, l. y e. zeiger. 2002. plant physiology. 3a ed. sinauer associates, sunderland, ma. valdés, a.e., m.l. centeno y b. fernández. 2003. changes in the branching pattern of pinus radiata derived from grafting are supported by variations in the hormonal content. plant sci. 165, 1397-1401. yaronskaya, e., i. vershilovskaya, y. poers, a.e. alawady, n. averina y b. grimm. 2006. cytokinin effects on tetrapyrrole biosynthesis and photosynthetic activity in barley seedlings. planta 224, 700-709. agronomía 22-2 final.indd estado nutricional de árboles de manzano ‘anna’ durante la estación de crecimiento en los altiplanos colombianos: ii. relaciones e interacciones entre nutrientes nutritional status of ‘anna’ apple trees during the growing season in the colombian highlands: ii. nutrient interactions and ratios fanor casierra-posada1, luz marina lizarazo2 y galdino andrade filho3 1 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. e-mail: fanor@gmx.net 2 profesora asociada, escuela de biología, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. e-mail: lulizarazo@tunja.uptc.edu.co 3 profesor, universidade estadual de londrina (uel), brasil. e-mail: andradeg@uel.br fecha de recepción: 08 de septiembre de 2004. aceptado para publicación: 01 de diciembre de 2004. resumen: la nutrición es uno de los factores de influencia más efectiva sobre la productividad de los árboles frutales. al contrario del análisis de suelo, el análisis foliar o de tejidos vegetales reune todos los factores que influyen sobre la disponibilidad de los nutrientes. un alto contenido de un nutriente en el árbol puede reflejar el suplemento inadecuado de otro nutriente. las relaciones sinérgicas y antagónicas entre los nutrientes se deben tener en cuenta al interpretar el análisis de tejidos vegetales. el crecimiento del árbol es una función de dos variables de nutrición, la intensidad y el balance. por tanto, en este ensayo se evaluaron mensualmente las relaciones e interacciones entre los nutrientes en hojas y frutos de árboles de manzano ‘anna’, cultivados en un suelo ácido en los altiplanos tropicales. las evaluaciones se hicieron desde 16 días después de plena floración (ddpf) hasta la cosecha. el contenido de nutrientes en ramas se evaluó antes y después de la temporada de crecimiento, al momento de defoliar y en la época de cosecha, respectivamente. los resultados dependen claramente del estado de desarrollo de los árboles. el valor de la relación n/p en las hojas se incrementó entre 46 y 81 días después de plena floración (ddpf). de igual manera, las relaciones p/zn, p/fe y p/cu en hojas ascendieron desde 16 hasta 46 ddpf y luego su valor se redujo hasta el momento de la cosecha. en este estudio se analizan y discuten otras relaciones entre nutrientes en ramas, hojas y frutos, dada la cantidad de interacciones encontradas. palabras clave: malus domestica borkh., nutrientes, relación sinérgica y relación antagónica. abstract: nutrition represents one of the most effective ways of influencing fruit-tree productivity. leaf or tissue analysis integrates all circumstances influencing nutrient availability, contrasting with just soil analysis. high content for one nutrient in a tree may reflect another nutrient’s inadequate supply. synergistic or antagonistic relationships between nutrients must also be taken into account when interpreting plant tissue analysis. tree growth represents two nutrition variables (intensity and balance) function. monthly leaf and fruit nutrient interaction and ratio of ‘anna’ apple trees growing in acid soil in the colombian highlands was thus evaluated from 16 days following full bloom to harvest time. nutrient content in shoots was evaluated both before (at defoliation time) and after (at harvest time) their season. n/p ratio in leaves increased between 46 and 81 days after full bloom (dafb). the results clearly depended on the trees’ growing stage. p/zn, p/fe and p/cu ratios in leaves increased from 16 to 46 dafb but declined after 46 dafb to harvest time. other relationships between nutrients in shoots, leaves and fruits are discussed in this study, given the number of interactions found. key words: malus domestica borkh., nutrient elements, synergistic relationship and antagonic relationship. agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 160-169 casierra-posada et al.: estado nutricional de árboles... 1612004 introducción faust (1989) argumenta que la concentración elevada de un elemento nutritivo en los tejidos de una planta puede ser el reflejo del suministro inadecuado de otro elemento. cuando el crecimiento se reduce por esta razón, algunos nutrientes se pueden acumular en una cantidad mayor que cuando el crecimiento sigue su curso normal. por el contrario, cuando las plantas crecen a un ritmo acelerado, algunos nutrientes se pueden diluir más de lo esperado con un ritmo normal de crecimiento. existe una gran cantidad de interacciones entre los elementos minerales que afectan considerablemente el contenido crítico de un elemento específico en los vegetales (robson y pitman, 1983). nogeira (1985) y contreras (1986) coinciden en reportar que en árboles frutales caducifolios se presentan antagonismos entre n/k, n/b, p/cu, k/mg, cu/fe y, por último, calcio y oligoelementos con excepción del molibdeno. por otro lado, se presentan sinergismos entre no 3 /mg, mg/p, y k/fe. por su parte, bergmann (1986) cita otras relaciones antagónicas entre nh 4 /k, nh 4 /ca, nh 4 /mg, k/ca, k/na, k/b, ca/mg, ca/al, mg/al, mg/zn, p/fe, p/zn, p/al, cu/mn, cu/mo, mn/mg, mn/fe, mn/mo, fe/zn, fe/ni, fe/cr, fe/co y mo/so 4 . marschner (1995) anota que las interacciones entre dos elementos minerales son importantes cuando el contenido de cada uno se encuentra cerca del rango de deficiencia. cuando se adiciona uno de los elementos de la relación se puede estimular el crecimiento de la planta; sin embargo, es posible también inducir deficiencia del otro elemento por efecto de dilución. una relación n/s alrededor de 17 se considera adecuada para el contenido de azufre en triticum aestivum (rasmussen et al., 1977) y en glycine max (bansal et al., 1983); sin embargo, los rangos óptimos de la relación n/s considerados por separado, sin tener en cuenta la concentración absoluta de cada uno de los elementos, son insuficientes para un diagnóstico nutricional del vegetal, pues el contenido de cada uno de los elementos involucrados en la relación pudo haber sido determinado cuando ambos minerales se encontraban en niveles de deficiencia. las interacciones específicas son de gran ayuda para la evaluación de contenidos tóxicos de algún elemento. es el caso del manganeso, cuyo nivel de toxicidad difiere según la especie y el cultivar; pero en el mismo cultivar la diferencia depende del contenido de silicio en los tejidos. en hojas, el contenido crítico de toxicidad por manganeso puede incrementarse de 100 a 1.000 mg∙kg-1, en materia seca en ausencia de silicio, y por un factor de diez en presencia del mismo en phaseolus vulgaris; y por un factor de tres a cuatro en diferentes genotipos de vigna unguiculata, según horst y marschner (1978) y horst (1983). con miras a la determinación de los diferentes rangos de toxicidad durante el desarrollo de los vegetales, dada la importancia de las relaciones nutricionales, se desarrolló el beaufils’s diagnosis and recommendation integrated system (dris), basado en la colección de un sinnúmero de datos de posibles contenidos de elementos minerales; y, además, utiliza las relaciones nutricionales entre los mismos, como reporta summer (1977). sin embargo, este sistema debe ser ajustado de acuerdo con las condiciones locales del cultivo. para citar un ejemplo, en el caso de hojas jóvenes de zea mays la relación normal n/p tiene un valor de 10,13 en promedio, pero este valor se reduce a 8,91 en sudáfrica y se incrementa a 11,13 en el suroriente de los estados unidos, según estudios de walworth y sommer (1988). el ritmo máximo de crecimiento en los vegetales tiene lugar cuando coinciden los niveles nutricionales óptimos con el balance entre los nutrientes, según faust (1989). este concepto adquiere vital importancia cuando se aplica al almacenamiento de frutas. con una relación n/ca alrededor de diez en pulpa de manzana, con base en peso seco, se puede almacenar la fruta con buenos resultados por un período prolongado; pero cuando esta relación se incrementa a un valor de 30, las manzanas son sensibles al “breakdown” y no pueden ser almacenadas. del mismo modo, schulz (1996) reporta un valor de 33 para la relación k/ca, por encima del cual se presenta “bitter pit” en manzanas. un valor alto de la relación ca+mg/k, puede tener como consecuencia una toxicidad por boro; pero un valor elevado en la relación k+mg/ca tendrá pocas implicaciones en la aparición de síntomas de toxicidad por boro, incluso a la misma concentración de este elemento que en la relación anterior, según faust (1989). de acuerdo con la importancia que revisten las relaciones entre los elementos nutritivos en cualquier cultivo, el objetivo del presente estudio es discutir y dar agronomía colombiana 162 vol. 22 · no. 2 a conocer el comportamiento de las interacciones de los elementos nutritivos en el manzano ‘anna’ cultivado en los altiplanos colombianos, para que así los futuros interesados en el tema puedan tomar esta información como referencia para extrapolarla a otras regiones del territorio colombiano y de esta manera se disponga de la suficiente documentación para manejar con mayor eficiencia y precisión la fertilización de esta variedad de manzano en el país. materiales y métodos localidad y material vegetal. en el ensayo fueron utilizados 21 árboles de siete años de manzano ‘anna’ (golden delicious x adassim red) sobre patrón mm106, plantados a una distancia de 2 x 3,5 m, en la granja tunguavita en paipa (boyacá), propiedad de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, ubicada a una altura de 2.470 msnm. la localidad presenta 13,8° c de temperatura en promedio anual y 74% de humedad relativa, con régimen bimodal de lluvias que aportan 835 mm de precipitación al año. el suelo sobre el que crecían los árboles fue clasificado taxonómicamente como ustropept. el análisis del suelo arrojó el siguiente resultado: textura: franco-arenosa; carbono orgánico: 2,4%; nitrógeno total: 0,16%; fósforo (bray ii): 89 ppm; ph: 4,9; conductividad eléctrica: 0,93 ds∙m-1; potasio: 1,08 meq∙100 g-1; calcio: 7,48 meq∙100 g-1; magnesio: 1,27 meq∙100 g-1; sodio: 0,12 meq∙100 g-1; aluminio: 0,57 meq∙100 g-1; azufre: 58 ppm; hierro: 239 ppm; manganeso: 24 ppm; cobre: 3,3 ppm; zinc: 6,4 ppm; boro: 0,65 ppm. la profundidad de muestreo fue 30 a 35 cm, dado que según díaz y romo (1988), a esa profundidad se encuentra la mayor concentración de raíces. metodología. la unidad experimental estuvo representada por siete árboles y se hicieron tres replicaciones, para un total de 21 árboles. los árboles fueron manejados según la técnica para la obtención de cosechas continuas (rest avoidance technique), descrita por casierra-posada (1993) y fischer y lüdders (1995). cada planta fue fertilizada con 65 g de urea, 53 g de fosfato diamónico, 237 g de nitrato de potasio, 100 g de roca magnésica y 40 g de un producto comercial con la siguiente composición: n total: 1,7%; n amoniacal: 1,75%; s: 12,3%; cao: 10%; mgo: 7,2%; cu: 0,6%; zn: 5,4%; b: 2,1% y fe: 1,7%. la fertilización se hizo al suelo, después de la cosecha, según la metodología propuesta por ica (1992). según esta metodología, se pretende establecer un equilibrio entre los elementos de acuerdo con los rangos de bajo, medio o alto. el suministro de riego se hizo con los parámetros propuestos por castro (1993). la defoliación fue manual, tres semanas después de la cosecha. la poda consistió en eliminar un tercio del crecimiento de la temporada pasada. una semana después de la poda se aplicó dormex 1,5%, suplementado con triona 3% e inex 3,0%, como compensador de frío. toma y análisis de muestras. el muestreo de ramas se hizo sólo en dos ocasiones durante todo el ensayo. se tomó una muestra en el momento de la defoliación y otra al momento de la cosecha, de la parte media de ramas que habían crecido en la temporada anterior. las muestras de hojas se tomaron a los 16, 46, 81, 109 y 139 días después de plena floración (ddpf), para lo cual se tomaron hojas ubicadas en el tercio medio de las ramas que estaban a su vez en el tercio medio del árbol. las muestras de frutos se tomaron a los 46, 81, 109 y 139 ddpf, con el mismo procedimiento seguido para la toma de muestras de hojas. las muestras de tejidos de cada unidad experimental (seis árboles) se secaron en una mufla a 65° c y se mezclaron para el análisis de minerales, el cual se hizo mediante espectrofotometría de absorción atómica en cenizas, en las instalaciones de coljap (bogotá). análisis estadístico. cada unidad experimental se replicó tres veces y con la información de la concentración de los elementos en los tejidos, obtenida en el ensayo, se hizo un análisis de correlación entre los elementos involucrados en cada una de las relaciones nutricionales estudiadas. estas fueron seleccionadas según los reportes en la literatura, y mediante el análisis de correlación se determinó la estrechez de la relación entre los elementos nutritivos. resultados y discusión con miras a un mejor entendimiento de la información presentada en este trabajo, es importante resaltar que los niveles de elementos encontrados en los diferentes órganos muestreados fueron reportados con anterioridad en casierra-posada et al. (2003). casierra-posada et al.: estado nutricional de árboles... 1632004 relaciones nutricionales en ramas en las ramas de las especies caducifolias las relaciones entre los elementos no tendrían tanta importancia como en los frutos y en el tejido foliar, con miras a la determinación del estado nutricional de los árboles; esto porque a pesar de que las ramas cumplen con una función de gran relevancia en el proceso de almacenamiento de materiales nutritivos y de reserva, no son los únicos órganos que cumplen con esta función en el árbol, por tanto, la concentración de minerales en sus tejidos depende del estado de desarrollo en que se encuentre el árbol y de la migración de materiales desde otros órganos de la planta hacia los sitios en crecimiento, o hacia los órganos vertedero, como lo reportan faby y naumann (1987a y 1987b). por esta razón se hicieron sólo dos muestreos (al defoliar los árboles y a la cosecha) para análisis de elementos en estos órganos. en el presente ensayo se presentó en las ramas un incremento en las relaciones n/s y n/k en las muestras tomadas al momento de la cosecha, con respecto al valor encontrado en muestras tomadas al momento de la defoliación; por el contrario, los valores de las relaciones n/p, n/b y n/ca fueron bajos en el mismo período, como se muestra en la tabla 1. llama la atención que las relaciones nutricionales con el cobre, como p/cu y cu/mn, presentan variaciones bastante amplias entre los valores encontrados al inicio y al final de la temporada, sin que se hubiera presentado una diferencia muy grande en la concentración de cu en las ramas, analizado de manera individual, y discutido en la primera parte de este reporte (casierra-posada et al., 2003). con respecto a la concentración de cobre en los tejidos, iwasaki et al. (1990) encontraron que en plantas a las cuales se les han aplicado grandes cantidades de cobre, el contenido de este elemento en las raíces está proporcionalmente por encima de su concentración en el medio externo, puesto que su transporte a los brotes es altamente restringido. por tanto, en plantas con aplicaciones de concentraciones elevadas de cobre, por encima de 60% de la concentración total de cobre en las raíces estaría unido a las paredes celulares y a la interfase pared celular-membrana plasmática. como consecuencia, en las condiciones del presente ensayo, el cobre pudo acumularse especialmente en las raíces y luego migrar hacia los órganos vertedero, después de la brotación de las yemas, y acumularse en las hojas y especialmente en los frutos, como ya se reportó en la primera parte de esta publicación. tabla 1. relaciones nutricionales en ramas de manzano ‘anna’ al momento de la defoliación (antes del inicio de la temporada de crecimiento) y al momento de la cosecha, en los altiplanos colombianos. relaciones nutricionales valores promedio de las relaciones nutricionales en las ramas al defoliar1 a la cosecha2 n/s 15,05 18,37 n/p 7,5 5,8 n/k 0,18 0,97 n/ca 0,81 0,76 n/b 212,73 210,00 p/zn 23,94 27,88 p/fe 13,99 10,92 p/cu 147,33 81,60 k/fe 88,64 65,62 k/ca 0,68 0,78 k/mg 3,97 5,92 k/na 72,24 655,08 k/b 179,68 216,18 k+mg/ca 0,86 0,91 % sat. k 36,87 40,85 ca/mg 5,81 7,57 ca/b 262,5 276,56 % sat. ca 53,86 52,26 mg/p 1,59 1,01 % sat. mg 9,28 6,90 cu/fe 0,09 0,13 cu/mn 0,13 0,48 mn/mg 331,25 252,55 mn/zn 1,26 0,71 fe/zn 1,71 2,55 fe/mn 1,35 3,57 1 21 a 30 días antes de plena floración; 2 139 días después de plena floración. otra relación que sobresale por presentar valores considerablemente diferentes entre los encontrados antes y después de la temporada, es la relación k/na. el incremento en el valor de esta relación se debió a la marcada reducción en el contenido de sodio en las ramas al momento de la cosecha, efecto que se presentó también hacia el final del desarrollo de hojas y frutos, dada la alta movilidad del elemento en los tejidos vegetales, reportada por malavolta (1998). agronomía colombiana 164 vol. 22 · no. 2 relaciones nutricionales en las hojas relaciones con el nitrógeno. la interacción del nitrógeno con otros elementos nutritivos es de gran importancia, en especial con el fósforo y el potasio. el valor de la relación n/p se incrementa considerablemente entre 46 y 81 ddpf y luego decrece un poco hasta alcanzar un valor de 11,39 al momento de la cosecha (tabla 2). estos cambios en la relación de debieron más a la reducción en la concentración del fósforo a partir de 46 ddpf, que a un efecto directo del nitrógeno sobre el fósforo, a pesar de que a menudo la concentración de fósforo en los tejidos foliares es más dependiente de la cantidad de nitrógeno, que de la cantidad disponible del fósforo mismo; pues el fósforo es un antagonista débil del nitrógeno, pero este tiene un efecto bastante marcado sobre la concentración de fósforo en las hojas, como lo describe rodríguez (1978). salvo en las dos primeras lecturas, la relación n/p se mantuvo dentro del rango sugerido por hudska (1990). de manera similar al caso anterior, el valor de la relación n/k se incrementa entre 16 y 46 ddpf y luego decrece, con algunas oscilaciones en su valor hasta el momento de la cosecha (tabla 2). a pesar de las variaciones en el valor de esta relación, su valor se mantuvo en el rango normal sugerido por hudska (1990), quien recomienda que esté por debajo de 1,4. su comportamiento se debió a la reducción en la concentración de nitrógeno en las hojas a partir de 46 ddpf. al respecto, rodríguez (1978) comenta que los factores que conducen a una concentración alta de alguno de estos dos elementos, tienden a reducir en los tejidos el contenido del otro; sin embargo, bajo condiciones de nivel bajo de calcio es posible tener niveles moderadamente altos de nitrógeno y de potasio en la misma hoja. por tanto, es posible que en el presente ensayo, el contenido de calcio en el tejido foliar, y en especial el porcentaje de saturación de calcio (figura 1) y magnesio (figura 2) con respecto al total de bases (ca, mg y k) (tabla 2), hayan tenido un efecto directo sobre los niveles de potasio y, por ende, sobre las relaciones e interacciones del potasio con otros elementos en las hojas. los valores encontrados para la relación n/ca en las hojas se reducen a partir de 46 ddpf, como consecuencia de la reducción en la concentración de nitrógeno y al incremento no sólo del contenido de calcio en los tejidos foliares, sino al aumento en el porcentaje de saturación de calcio con respecto al total de bases (ca, mg y k) en las hojas, a partir de 46 ddpf (figura 1). con respecto a esta relación y a sus componentes, rodríguez (1978) comenta que en condiciones de suelos ácidos, el figura 1. porcentaje de saturación de calcio con respecto al total de bases (ca, mg y k) en hojas y frutos de manzano ‘anna’, cultivado en los altiplanos colombianos. tabla 2. relaciones nutricionales promedio en hojas de manzano ‘anna’ durante la estación de crecimiento en los altiplanos colombianos. relaciones nutricionales valores promedio de las relaciones nutricionales en las hojas correlación días después de plena floración 16 46 81 109 139 r n/s 4,13 6,38 15,56 15,08 13,03 0,71 ns n/p 3,13 2,21 12,81 12,18 11,39 0,70 ns n/k 0,35 1,47 1,18 1,29 0,88 0,52 ns n/ca 2,28 2,94 2,34 2,20 1,22 0,61 ns n/b 546,88 117,65 1025,00 653,41 348,48 0,66 ns p/zn 64,81 118,93 62,50 17,19 37,57 0,60 ns p/fe 10,00 71,07 26,08 13,56 7,76 0,05 ns p/cu 991,67 2054,17 27,20 30,39 31,80 0,47 ns k/fe 88,92 106,61 283,69 128,44 100,38 0,04 ns k/ca 6,48 2,00 1,99 1,71 1,39 0,009 ns k/mg 14,82 5,30 8,27 8,85 9,29 0,42 ns k/na 418,35 304,52 476,97 176,37 1132,81 0,75 ns k/b 1556,25 79,96 870,00 507,95 395,45 0,63 ns k+mg/ca 6,92 2,38 2,23 1,91 1,54 0,72 ns ca/mg 2,29 2,65 4,16 5,16 6,68 0,88 * ca/b 240 39,97 437,65 296,47 284,49 0,74 ns mg/p 0,60 0,28 1,32 1,07 1,39 0,89 * cu/fe 0,01 0,03 0,96 0,45 0,24 0,84 * cu/mn 0,03 0,07 0,98 0,62 0,49 0,77 ns mn/mg 502,86 247,88 285,76 494,00 464,54 0,008 ns mn/zn 1,96 0,83 2,35 0,91 2,43 0,71 ns fe/zn 6,48 1,67 2,40 1,27 4,84 0,07 ns fe/mn 3,31 2,00 1,02 1,39 1,99 0,63 ns * significativo al nivel de 5%, ** significativo al nivel de 1%, ns: no significativo. casierra-posada et al.: estado nutricional de árboles... 1652004 calcio suministrado no tiene un efecto marcado sobre los contenidos de calcio y nitrógeno en las hojas; sin embargo, niveles bajos de nitrógeno conducen a concentraciones altas de calcio en las hojas. por otro lado, el incremento en el suministro de nitrógeno tiene poco efecto sobre el calcio, independientemente de las condiciones de suelo ácido o calcáreo. el valor encontrado para la relación n/b se modifica a lo largo de la temporada de crecimiento, debido más a las marcadas fluctuaciones en la concentración del boro en las hojas que al contenido de nitrógeno, dado que según faust (1989) el transporte de boro hacia las hojas y frutos es proporcional al grado de dearrollo de los mismos. relaciones con el fósforo. un patrón común para los valores encontrados en las relaciones p/zn, p/fe y p/cu es que alcanzan su punto máximo de 46 ddpf y luego decrecen hasta el momento de la cosecha; además, se presentan valores bastante amplios para cada una de las relaciones a lo largo de la temporada (tabla 2). loneragan et al. (1982) encontraron que la toma de zinc no se ve afectada por el incremento en el suministro de fósforo en la solución externa; sin embargo, en ausencia de zinc o en bajas concentraciones de él, el contenido de fósforo en la materia seca de los brotes es muy alto. con base en este planteamiento es posible justificar las oscilaciones en la concentración de zinc, que tuvieron como consecuencia variaciones en el valor de la relación p/zn, mientras la concentración de fósforo en las hojas permanecía casi constante. se encontró un valor muy bajo en la relación p/cu, entre 81 y 139 ddpf, como consecuencia de la disminución del contenido de fósforo y del incremento en la cantidad de cobre en ese lapso de tiempo. con respecto a la concentración de cobre en el tejido foliar, díaz y romo (1988) y stiles (1999) reportan que los niveles del elemento son altos al inicio de la temporada de crecimiento, pero luego se reducen; por el contrario, en la primera parte de este estudio, reportada por casierraposada et al. (2003), las concentraciones del elemento son muy bajas al inicio de la temporada y luego permanecen en un nivel por encima de los valores normales, lo cual se puede atribuir a las concentraciones tan elevadas de productos cúpricos, como el sulfato de cobre, el hidróxido de cobre y el oxicloruro de cobre utilizados en dosis superiores a 2% en estado de reposo como defoliantes o con el fin de prevenir enfermedades. el cobre contenido en estos productos se puede acumular en el suelo y puede ser absorbido por la planta posteriormente, como reportan scheffer y schachtschabel (1992) relaciones con el potasio. el valor de la relación k/ca en las hojas se reduce ente 16 y 46 ddpf a causa del incremento en el contenido de calcio en las hojas y a la reducción del de potasio en ese periodo; posteriormente, el valor de la relación se estabiliza, lo que coincide con la estabilización de la saturación de potasio con respecto al total de bases (ca, mg y k) (figura 3), mientras la saturación de calcio (figura 1) continúa en ascenso entre 46 y 139 ddpf; lo cual es posiblemente una consecuencia de que entre calcio y potasio existe un fuerte antagonismo, de tal manera que no son compatibles contenidos elevados de ambos elementos en la misma hoja; además, rodríguez (1978) reporta que el desplazamiento de alguno de estos dos elementos es a menudo estequiométrico en un rango considerable de concentraciones en las hojas. en todas las observaciones hechas, el valor de la relación k/ca estuvo por encima del rango sugerido por hudska (1990). en cuanto a la relación k/fe, su valor se incrementa hasta 81 ddpf y luego decrece hasta la época de cosecha, lo cual se debe a los cambios en la concenfigura 2. porcentaje de saturación de magnesio con respecto al total de bases (ca, mg y k) en hojas y frutos de manzano ‘anna’, cultivado en los altiplanos colombianos. figura. 3. porcentaje de saturación de potasio con respecto al total de bases (ca, mg y k) en hojas y frutos de manzano ‘anna’, cultivado en los altiplanos colombianos. agronomía colombiana 166 vol. 22 · no. 2 tración del hierro en los tejidos foliares. a pesar de que contreras (1986) reporta sinergismo entre ambos elementos, no se observó una marcada influencia de alguno de estos elementos sobre el contenido del otro en las hojas. es de anotar que los valores de las relaciones k/ca, k/mg, k+mg/ca (tabla 2) y el porcentaje de saturación de potasio con respecto al total de bases (ca, mg y k) (figura 3) presentan pocas variaciones entre 46 y 139 ddpf, lo que implica pocas variaciones en el contenido de potasio a partir de 46 ddpf. a los 46 ddpf, el valor de la relación k/mg estuvo dentro del rango normal recomendado por hudska (1990), pero en las demás observaciones su valor fue alto. basso y wilms (1988) encontraron diferencias en el contenido de potasio en tejido foliar de manzano proveniente de diferentes localidades del sur de brasil; por tanto, es de esperarse que el contenido de potasio analizado en otra localidad colombiana, no concuerde con el comportamiento de este elemento a lo largo de la temporada y de sus relaciones reportados en este estudio. relaciones con el calcio. el normal incremento en la concentración de calcio en las hojas durante toda la temporada, causó a su vez el ascenso en el valor del porcentaje de saturación de calcio con respecto al total de bases (ca, mg y k) (figura 1) y en el de la relación ca/mg, a pesar de lo cual el valor de esta relación sólo alcanza un valor en el rango de lo normal (6-7, recomendado por hudska, 1990), a los 136 ddpf. con respecto a la relación ca/mg se presentó una correlación alta, significativa en el nivel de 5%. este comportamiento en las relaciones con el calcio es una consecuencia de la acumulación de calcio en los tejidos diferenciados como respuesta a la muy baja movilidad del calcio a través del floema. por otra parte, el antagonismo entre calcio y magnesio juega un papel importante en el contenido de estos elementos en tejidos vegetales, pues faust (1989) reporta cierto antagonismo ente calcio y magnesio en árboles de manzano, de tal manera que cuando ambos elementos se encuentran en concentraciones insuficientes en el suelo, la adición de magnesio ayuda a incrementar el contenido de calcio en el tejido foliar; sin embargo, cuando el calcio se encuentra en concentración relativamente alta en el suelo, el suministro de magnesio reduce la acumulación de calcio en las hojas. relaciones nutricionales en los frutos relaciones con el nitrógeno. la correlación entre las relaciones n/s, n/p y n/k fue positiva con un coeficiente mayor de 0,5 (tabla 3), lo que implica que en las condiciones en que se hizo el estudio, estos elementos presentaron una interrelación mutua. en los tres casos se presentó un descenso en el valor de la relación, hasta 109 ddpf, y luego el valor de la relación de incrementó al momento de la cosecha, lo cual se debió a un descenso en la concentración de nitrógeno, mientras los contenidos de azufre, fósforo y potasio en los frutos sufrieron poca alteración. las relaciones n/ca y n/b mostraron un coeficiente de correlación muy bajo, lo cual es índice de poca interacción entre el nitrógeno con el calcio y el boro. relaciones con el fósforo. las relaciones p/fe y p/cu mostraron poca relación del fósforo con el hierro y el cobre, lo que se ve reflejado en el bajo coeficiente de correlación. la relación p/cu muestra valores bastante bastante distantes a lo largo de la temporada, pues como se explicó anteriormente para el tejido foliar, se hacen aspersiones con productos a base de cobre en dosis muy elevadas en estado de reposo, lo que trae como consecuencia que el cobre llegue a concentraciones muy elevadas en los frutos (alrededor de 400 ppm de cu entre 109 y 139 ddpf), como reportan casierraposada et al. (2003). las relaciones p/zn y mg/p mostraron una correlación alta, significativa en el nivel de 5% (tabla 3); por tanto, estas dos relaciones revisten gran importancia en cuanto a un posible comportamiento sinérgico del fósforo con el zinc y el magnesio en los frutos, a pesar de que el fósforo y el zinc hayan sido reportados como antagónicos (bergmann, 1986) y el fósforo y el magnesio como sinérgicos (contreras, 1986). relaciones con el potasio. se encontró un bajo coeficiente de correlación en la relación k/fe. las relaciones k/b, k/na y k/mg mostraron una correlación alta, y esta última relación mostró incluso significancia en el nivel de 5% (tabla 3). el valor negativo de la relación k/b encontrado en este estudio, concuerda con el reporte de cakmak et al. (1995), quienes encontraron un comportamiento antagónico de estos dos elementos, posiblemente influenciado por reacciones metabólicas definidas inducidas por el boro, en las cuales la oxidación de fenoles conduce al ataque de los radicales libres de oxígeno o afecta los canales del potasio. casierra-posada et al.: estado nutricional de árboles... 1672004 relaciones con el calcio. con excepción de las relaciones ca/mg y n/ca, las del calcio con otros elementos presentaron coeficientes de correlación por encima de 0,5. el coeficiente de correlación más elevado entre los valores de las relaciones de los elementos con el calcio, la presentó ca/b (r = −0,86) (tabla 3). al respecto, yamauchi et al. (1986) y goldbach et al. (2000) discuten la importancia de la relación ca/b, de tal manera que bajo las condiciones de ph del apoplasma radicular el ácido bórico no disociado se une a compuestos como la apiosa, permitiendo la formación de complejos de boro cargados negativamente; y el número de cargas negativas de la pared celular se reduciría bajo condiciones de deficiencia de boro, lo cual reduciría la proporción de calcio unido a las paredes celulares. a pesar de estas consideraciones, en el presente estudio no se observaron síntomas aparentes de deficiencia de boro o de calcio. las relaciones k+mg+p/ca y k+mg/ca mostraron una tendencia descendente entre 81 ddpf y la época de cosecha, lo cual se debió a la reducción en los contenidos de potasio, magnesio y fósforo, así como al incremento en la concentración de calcio en ese período de tiempo. otras relaciones nutricionales en frutos. las relaciones cu/fe, cu/mn y fe/mn presentaron coeficientes de correlación bastante altos, significativos en el nivel de 5% para las dos primeras, y en el nivel de 1% para la última (tabla 3). la importancia del reporte de estas relaciones nutricionales en frutos en una variedad de manzano ampliamente sembrada en nuestro país, radica en que es bien conocido que el contenido de minerales en los frutos tiene un efecto directo sobre el comportamiento y la calidad de los frutos en poscosecha (durán, 1983); por tanto, es posible predecir su comportamiento en poscosecha, mediante análisis de minerales en frutos en precosecha. además, según reporte de marcelle (1990), el único método para conocer el contenido de minerales en la fruta es a través de análisis de tejidos, en lugar de deducir la concentración de elementos a partir de los resultados de análisis foliares. si bien es cierto que la manzana ‘anna’ tiene una escasa duración y un mal comportamiento en poscosecha, cuando se cultiva en los altiplanos colombianos existe la posibilidad de mejorar su comportamiento en poscosecha, si se tiene un balance nutricional adecuado en los frutos; para lo cual se hace necesario hacer predicciones del comportamiento en poscosecha de los frutos, con base en los contenidos de minerales en los tejidos vegetales, con la inclusión de un factor de correción inherente a la localidad y previamente determinado mediante un monitoreo de los elementos en los tejidos, durante un período representativo (marcelle, 1990 y hudska, 1990). agradecimientos los autores expresan su agradecimiento a germán peñaloza, departamento técnico de coljap, por su colaboración en el análisis de las muestras de tejido vegetal y de suelo, así como al personal de la granja “tunguavita”, de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, paipa, por el apoyo para llevar a cabo este ensayo. tabla 3. relaciones nutricionales en frutos de manzano ‘anna’ durante la estación de crecimiento en los altiplanos colombianos. relaciones nutricionales valores promedio de las relaciones nutricionales en los frutos correlación días después de plena floración 46 81 109 139 r n/s 10,63 10,42 3,94 11,51 0,81 ns n/p 4,41 7,29 2,78 7,56 0,71 ns n/k 0,88 0,61 0,18 0,46 0,61 ns n/ca 8,17 6,89 0,61 1,59 0,23 ns n/b 416,67 101,74 50,00 135,42 0,29 ns p/zn 36,89 69,44 30,24 28,71 0,97 * p/fe 94,44 22,22 6,35 6,05 0,15 ns p/cu 963,33 283,33 1,81 1,73 0,36 ns k/fe 475,00 264,44 100,63 99,29 0,28 ns k/ca 9,32 11,24 3,48 3,44 0,62 ns k/mg 12,03 17,39 22,34 22,33 0,95 * k/na 508,93 135,23 2120,54 2039,93 0,83 ns k/b 475,00 166,05 285,00 293,75 0,93 ns k+mg+p/ca 11,94 12,83 3,85 3,80 0,56 ns k+mg/ca 10,09 11,89 3,64 3,60 0,58 ns ca/mg 1,29 1,55 6,42 6,48 0,36 ns ca/b 50,98 14,77 81,88 85,29 0,86 ns mg/p 0,42 0,68 0,71 0,73 0,98 * cu/fe 0,10 0,08 3,51 3,51 0,97 * cu/mn 0,16 0,22 68,21 70,15 0,97 * mn/mg 155,38 233,85 114,38 112,48 0,04 ns mn/zn 0,24 1,11 0,25 0,24 0,34 ns fe/zn 0,39 3,13 4,76 4,74 0,37 ns fe/mn 1,63 2,81 19,41 19,99 0,99 ** * significativo al nivel de 5%, ** significativo al nivel de 1%, ns: no significativo. agronomía colombiana 168 vol. 22 · no. 2 bibliografía bansal, k. n.; d. p. motiramani y a. r. pal. 1983. studies on sulphur in vertisols. i. soil and plant tests for diagnosing sulphur deficiency in soybean (glycine max (l.) merr). plant and soil 70, 133-140. basso, c. y f. w. w. willms. 1988. nutritional satatus of apple orchards in southern brazil. acta horticulturae 232, 187-192. bergmann, w. 1986. ernährungsstörungen bei kulturpflanzen. gustav fischer verlag, jena (alemania). 306 p. cakmak, i.; h. kurz y h. marschner. 1995. shortterm effects of boron, germanium and high light intensity on membane permeability in deficient leaves of sunflower. physiologia plantarum 95, 11-18. casierra-posada, f. 1993. protección y nutrición para cosechas continuas en manzano ‘anna’. agro-desarrollo 4(12), 46-49. casierra-posada, f.; l. f. coetés; j. ramírez y h. castro. 2003. estado nutricional de árboles de manzano ‘anna’ durante la estación de crecimiento en los altiplanos colombianos. i. contenido de elementos minerales. agronomía colombiana 21(1-2), 75-82. castro, j. 1993. consideraciones generales del riego en frutales caducifolios en el altiplano. agro-desarrollo 4(1-2), 201-213. contreras, p. 1986. el suelo y su fertilización en el cultivo de frutales caducifolios. ciencia y agricultura 1(1), 53-69. díaz, d. y r. romo. 1988. nutritional status and root system of anna apple under alcaline soil in warm dry climate of mexico. acta horticulturae 232, 177-186. durán, s. 1983. frigoconservación de la fruta. editorial aedos, barcelona. 369 p. faby, r. y w. d. naumann. 1987a. die bedeutung der einlagerung von reservestoffen im herbst bei apfelbäumen, dargestellt an entblätterungsversuchen. i. stickstoffhaltige reservestoffe. erwerbsobstbau 29(2), 51-56. faby, r. y w. d. naumann. 1987b. die bedeutung der einlagerung von reservestoffen im herbst bei apfelbäumen, dargestellt an entblätterungsversuchen. ii. mineralstoffe und kohlenhydrate. erwerbsobstbau 29(2), 57-60. faust, m. 1989. physiology of temperate zone fruit trees. john wiley and sons, nueva york. pp. 53-132. fischer, g. y p. lüdders. 1995. der apfelanbau im hochland kolumbiens. erwerbsobstbau 37(2), 58-62. goldbach, h. e.; m. a. wimmer y p. findeklee. 2000. discussion paper: boron – how can the critical level be defined?. journal of plant nutrition and soil science 163, 115-121. horst, w. j. 1983. factors respondible for genotypic manganese tolerance in cowpea (vigna unguiculata). plant and soil 72, 213-218. horst, w. j. y h. marschner. 1978. effect of silicon on manganese tolerance of beanplants (phaseolus vulgaris l.). plant and soil 50, 287-303. hudska, g. 1990. determination of standard values of elements in the leaves of fruit species and their relation to productivity of trees and soil management. acta horticulturae 274, 195-199. ica. 1992. fertilización en diversos cultivos: quinta aproximación. instituto colombiano agropecuario (ica), subgerencia de investigación, sección de recursos naturales. manual de asistencia técnica no. 25. centro de investigación tibaitatá, bogotá. 64 p. iwasaki, j. d.; k. sakurai y e. tekahashi. 1990. copper binding by the root cell walls of italian ryegrass and red clover. soil science and plant nutrition 36, 431-440. loneragan, j. f.; d. l. grunes; r. m. welch; e. a. aduayi; a. tengah; v. lazar y e. e. cary. 1982. phosphorus accumulation and toxicity in leaves in relation to zinc supply. soil science society of america journal 46, 345-352. malavolta, e. 1998. aspectos de la aplicación foliar de micronutrimentos. en: silva m., f. (ed.). actualidad y futuro de los micronutrimentos en la agricultura. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. pp. 67-90 . marcelle, r.d. 1990. comparison of the mineral composition of leaf and fruit in apple and pear cultivars. acta horticulturae 274, 315-320. marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. academic press, londres. pp. 461-479. nogeira, d. j. p. 1985. nutrição das fruteiras. informe agropecuário 11(125), 12-31. rasmussen, j. b.; r. e. ramig; l. g. ekin y c. r. rhode. 1977. tissue analyses guidelines for diagnosing sulfur deficiency in white wheat. plant and soil 46, 153-163. casierra-posada et al.: estado nutricional de árboles... 1692004 robson, a. d. y m. g. pitman. 1983. interactions between nutrients in higher plants. en: a. läuchli y r. l. bieleski (eds.). encyclopedia of plant physiology, new series. vol 15a. springer, berlín. pp. 147-180. rodríguez, j. m. 1978. diagnóstico de la fertilidad del suelo. i. análisis fitoquímico. cidat, serie suelos y clima, material de enseñanza sc-20. mérida, venezuela. 137 p. scheffer, f y p. schachtschabel. 1992. lehrbuch der bodenkunde. verlag enke, stuttgart. pp. 280-284. schulz, h. 1996. äußere und innere eigenschaften lagernder heimischer fruchtarten. en: osterloh, a.; g. ebert; w. h. held; h. schulz y n. e. urban (eds.). lagerung von obst und südfrüchten. verlag ulmer, stuttgart. pp. 19-90. stiles, w. c. 1999. effect of nutricional factors on regular cropping of apple. hortechnology 9(3), 328-331. summer, m. e. 1977. application of beaufils’s diagnostic indices to maize data published in the literature irrespectively of age and conditios. plant and soil 46, 350-360. walworth, j. l. y m. e. sommer. 1988. foliar diagnosis: a review. en: tinker, b. y läuchi, a. (eds.). advances in plant nutrition. vol. 3. praeger, nueva york. pp. 193-241. yamauchi, t.; t. hara e y. sonoda. 1986. distribution of calcium and boron in the pectin fraction of tomato leaf cell wall. plant cell physiology 27(4), 729-732. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen trabajos preliminares realizados en cultivos comerciales de rosa en la sabana de bogotá han permitido evidenciar la presencia de avispas del género praon parasitando áfidos. con el fin de explorar su potencial como controlador biológico, el presente estudio caracterizó la biología y el ciclo reproductivo de praon sp. en condiciones de laboratorio bajo seis temperaturas constantes: 15, 17, 20, 25, 28 y 30°c. áfidos parasitados fueron mantenidos en incubadoras a la temperatura deseada con 12 horas luz y 12 horas de oscuridad. diariamente se realizaron disecciones de los áfidos parasitados para determinar el estado de desarrollo del parasitoide, lo que hizo posible determinar la duración promedio en días de cada estado, desde huevo hasta adulto. a todas las temperaturas, excepto a 15°c, se observó un desarrollo completo de los diferentes estadios, para los cuales se ajustaron modelos de tasa de desarrollo en función de la temperatura. el estado de huevo presentó el mayor umbral de temperatura mínima requerida para completar su desarrollo. tanto hembras como machos son más longevos a temperaturas bajas. a temperaturas de 17 y 20°c se encontró mayor número de machos, mientras que a 25, 28 y 30°c se halló mayor número de hembras. previous research studies conducted in commercial rose crops in the bogota plateau have shown the presence of aphids parasitized by wasps of the genus praon. the present research studied the biology and reproductive cycle of praon sp. under laboratory conditions, at six constant temperatures (15, 17, 20, 25, 28 and 30°c). the parasitized aphids were kept in incubators at the selected temperatures, under a regime of alternate light and darkness 12 hour periods. they were periodically dissected to determine the development stage of the parasitoid, which allowed determining the average duration of all such stages, from egg to adult. at all temperatures, except for 15°c, the results showed complete development of all biological stages, for which a mathematical model of development rate as a function of temperature was fitted. the eggs were observed to need the highest minimum temperature threshold to complete their development. both males and females were observed to live longer at low temperatures. regarding sex effect, females were found to live longer than males at all temperatures. a larger number of males was observed at 17 and 20°c, while females were more numerous at 25, 28 and 30°c. key words: biological control, aphid, tomato, wasp.palabras clave: control biológico, áfido, tomate, avispa. fecha de recepción: 8 de abril de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 programa de biología aplicada, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá (colombia). 2 autor de correspondencia. ecologia@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 27(3), 375-383, 2009 de control fue muy inferior al de avispas del género praon pos. occidentale que se presentaron de forma espontánea en los invernaderos donde se realizó el ensayo (torrado et al., 2001). en trabajos anteriores a dicho ensayo, lee et al. (1999) reportaron avispas del género praon atacando áfidos que se encontraban infestando árboles presentes en los alrededores de invernaderos comerciales. el objetivo de este estudio fue el de evaluar algunos parámetros básicos de la biología de p. pos. occidentale con el fin de generar herramientas que permitan contribuir en el conocimiento de los requerimientos biológicos básicos de la especie. protección de cultivos biología y ciclo reproductivo de praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae) parasitoide de macrosiphum euphorbiae (hemiptera:aphididae) biology and life cycle of praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae), a parasitoid of macrosiphum euphorbiae (hemiptera:aphididae) diana arias1, fernando cantor1, 2, josé ricardo cure1 y daniel rodríguez1 introducción macrosiphum euphorbiae es una plaga con numerosos hospederos, entre los que sobresalen varias especies de flores y hortalizas (eastop, 1983). para el control de m. euphorbiae y de otros insectos considerados plaga en cultivos de flores de la sabana de bogotá, investigadores del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa-ujtl) y de la universidad militar nueva granada (umng) realizaron liberaciones de enemigos naturales para evaluar el potencial regulador de organismos biológicos introducidos desde holanda. en dicho ensayo se evaluó la acción reguladora de aphidius ervi sobre m. euphorbiae, pero su porcentaje 376 agron. colomb. 27(3) 2009 en la literatura ya se ha reportado el potencial de avispas del género praon para regular poblaciones de áfidos en programas de control biológico (schlinger y hall, 1960; sigsgaard, 2000). los áfidos que han sido parasitados por praon presentan una coloración blanca. además, la pupa del parasitoide se desarrolla sobre un “pedestal” que lo separa de la base de la hoja y que lo diferencia de otros parasitoides de áfidos (malais y ravensberg, 1992). las avispas del género praon presentan tres estados larvales y su reproducción es biparental; de huevos sin fertilizar emergen machos, mientras que de huevos fertilizados emergen hembras (arrenotoquia). el macho del género praon es a menudo mucho más oscuro que la hembra (muesebeck, 1956). materiales y métodos establecimiento de la cría de praon pos. occidentale se utilizaron plantas de tomate (solanum lycopersicum var. rocío) de ocho semanas de edad colocadas en jaulas de madera de 80 × 90 × 60 cm para el establecimiento de m. euphorbiae como hospedero de praon sp. posteriormente las plantas infestadas fueron trasladadas a cámaras de parasitismo de las mismas dimensiones, en donde se liberaban 15 avispas de p. pos. occidentale obtenidas de cultivos semicomerciales de tomate y de rosa mantenidos bajo invernadero. cuando las hojas de tomate presentaban áfidos momificados de color blanco, se retiraban de la planta y se transferían a recipientes de plástico con 5 cm por cada lado y 12 cm de alto. estas cámaras tenían una ventana de aireación en la cara superior, la cual estaba sellada con malla metálica. en estos recipientes se introducía un foliolo de ocho semanas de edad con el pecíolo inmerso en un tubo plástico (“aquapin”con capacidad de 7 ml) que contenía solución acuosa con preservante (acido cítrico más sacarosa en una concertación de 5 g l-1). adicionalmente, la cámara tenía adherida dentro de una de sus paredes una tira de plástico amarillo impregnada de miel como fuente de carbohidratos para los parasitoides que emergían. en cada recipiente se ubicaron como máximo 100 áfidos por foliolo. así mismo, se liberaban 40 avispas que eran retiradas después de 24 h. ensayos preliminares a) se identificaron categorías de edad de áfidos adultos para identificar la edad más susceptible al parasitismo por praon sp. b) se determinó el tiempo en el cual p. pos. occidentale alcanza su madurez sexual. en este ensayo se utilizaron áfidos de edad adulta que fueron parasitados por avispas de 0-1, 1-2, 2-3 y 3-4 d de edad para comparar los diferentes porcentajes de parasitación. c) se reconocieron los diferentes estados biológicos de la avispa, desde huevo hasta adulto, por medio de la observación y disección de áfidos con diferentes tiempos de parasitación. las edades de los áfidos se determinaron de acuerdo con las características propuestas por berlandier (2005), mientras que la determinación de desarrollo sexual y sexo de los individuos de p. pos. occidentale se efectuó mediante el análisis de las características del ovipositor y la genitalia del macho, como se describen en schlinger y hall (1960) y marsh et al. (1987). estimación de parámetros de crecimiento de p. pos. occidentale en función de temperaturas para poder generar un modelo de tasas de desarrollo, es necesario evaluar el tiempo de desarrollo de los diferentes estados fenológicos en función de diferentes temperaturas, razón por la cual se emplearon temperaturas de 15, 17, 20, 25, 28 y 30°c en cámaras de cría. se emplearon estas temperaturas por estar dentro del rango en que el parasitoide habita naturalmente. previamente a la colocación de los parasitoides en estas cámaras, se realizó el proceso de parasitación en condiciones de laboratorio (22°c y hr de 55%). para la parasitación se utilizó un recipiente de plástico rectangular de 17 cm de largo por 11 cm de alto y 14 cm de ancho, en el cual se colocaron dos foliolos de ocho semanas. a cada foliolo se añadieron 150 áfidos de edad adulta y se expusieron a 15 avispas con 24 h de emergidas en una proporción de siete hembras y ocho machos. se adhirió dentro del recipiente una tira de plástico amarillo con solución azucarada. este procedimiento se realizó en cinco repeticiones. se introdujeron las avispas en recipientes, que a su vez fueron distribuidos en cámaras climatizadas, las cuales permanecían con un fotoperiodo de 12 h luz y 12 h de oscuridad. después de la emergencia de los parasitoides, se hizo el seguimiento de su longevidad en cada una de las temperaturas. parámetros evaluados a partir de los datos registrados, se cuantificaron las siguientes variables: a) tiempo de desarrollo de huevo, larva, pupa y adulto en cada temperatura a través de una variación de la metodología de individuos-día (carey, 1993); 3772009 arias, cantor, cure y rodríguez: biología y ciclo reproductivo de praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae)... b) tasa de desarrollo estimada como el inverso del tiempo promedio de desarrollo; c) tiempo de desarrollo fisiológico, obtenido a partir del modelo del tiempo fisiológico; d) temperatura mínima de desarrollo, estimada a partir del modelo del tiempo fisiológico (campbell y mackauer, 1975); e) sobrevivencia y longevidad de adultos, determinada a cada temperatura, y f ) proporción sexual definida como la proporción de hembras en la progenie (mackauer, 1983). análisis de datos se ajustaron dos modelos propuestos en la literatura para la predicción de las tasas de desarrollo en función de la temperatura. se utilizo el modelo lineal (gutiérrez, 1996) con el fin de obtener el umbral mínimo de temperatura y los grados día acumulados en cada estado de desarrollo, como se plantea en la ecuación (1). r = a + bt (1) donde r corresponde a la tasa de desarrollo, generalmente expresada en d-1 y t es la temperatura. los parámetros a y b deben estimarse mediante regresión lineal. el tiempo requerido para que un individuo alcance un determinado estado de desarrollo a una temperatura especificada se puede obtener al calcular el inverso de la tasa de desarrollo para dicha temperatura. el umbral mínimo de temperatura requerido para el desarrollo del individuo se puede obtener como –a/b (gutiérrez, 1996). el modelo propuesto por lactin et al. (1995) permitió obtener el umbral máximo de temperatura y la temperatura óptima de desarrollo para cada uno de los estados biológicos (ecuación 2). )*( )( ttmax tmaxt eetr (2) donde r(t) corresponde a la tasa de desarrollo en función de la temperatura, se interpreta como un valor q10 compuesto para un conjunto hipotético de enzimas que son relevantes en el desarrollo del insecto (logan et al., 1976), tmax representa el umbral máximo de temperatura, por encima del cual el individuo no puede regular los procesos biológicos por periodos de tiempo prolongados, y representa el rango de temperatura desde el óptimo termal hasta el umbral máximo de temperatura. el ajuste de los modelos fue valorado mediante la prueba f del análisis de varianza para el modelo general, las pruebas de t para la significancia de cada uno de los parámetros y el r2; para los diferentes análisis fue utilizado el lenguaje estadístico r versión 2.6.2. las comparaciones de longevidad se realizaron empleando análisis de varianza y pruebas de tukey. los datos de la proporción sexual fueron comparados mediante la prueba de kruskal-wallis (walpole y myers, 1992). resultados y discusión ensayos preliminares identificación de las categorías de edad de m. euphorbiae existen dos categorías de edad claramente reconocibles: los áfidos inmaduros (0-3 d de edad) en los cuales la longitud máxima de los cornículos apenas sobrepasa el extremo posterior de la cauda, y los áfidos adultos (4 d en adelante) cuyos cornículos sobrepasan la punta de la cauda (berlandier, 2005). tiempo a la madurez sexual en praon pos. occidentale al comparar los tratamientos (porcentajes de parasitismo) no se encontraron diferencias significativas (f(3,11) = 2,19, p = 0,145) en el número de huevos ovipositados entre el segundo a cuarto día de edad de la avispa. es por ello que para los experimentos posteriores se usaron avispas con edad máxima de 2 d después de emergidas. influencia de la temperatura en diferentes parámetros de crecimiento de una población de p. pos. occidentale tiempo y tasas de desarrollo la temperatura ejerce una influencia en la disminución de los tiempos de desarrollo de huevo (f(5,24) = 25,26; p = 7,84.10-9), larva (f(5,24) = 314,66; p = 4,70.10-21), pupa (f(5,24) = 65,58; p = 3,31.10-21) y adulto (f(5,24) = 345,36; p = 3,80.10-18) (fig. 1). además, no se alcanzó el desarrollo completo de las avispas a 15°c. estas llegaron, como máximo y apenas en algunas de las repeticiones, hasta el estado de pupa. en relación con las tasas de desarrollo, tanto el modelo lineal como el modelo de lactin permitieron obtener ajustes satisfactorios a los datos experimentales. en general se obtuvo un mayor coeficiente de determinación (r2) para el modelo de lactin, cuyos valores estuvieron entre 0,93 y 0,98, mientras para el modelo lineal los valores de r2 variaron entre 0,76 y 0,98. de acuerdo con los resultados de schlinger y hall (1960), el tiempo desarrollo de p. palitans oscila entre 10,5 a 14,0 d a 21,0°c, sobre therioaphis maculata, mientras 378 agron. colomb. 27(3) 2009 que en este experimento praon pos. occidentale requirió 20,26 d para completar su desarrollo a 20°c. en el trabajo de campbell y mackauer (1975) se reportan 26,71 d para la obtención de adultos de p. pequodorum a 14,8°c, a partir de áfidos acyrthosiphon pisum, mientras en el presente trabajo no se obtuvieron individuos a 15°c. según hafez (1961), existe generalmente una relación parabólica entre la tasa de desarrollo y la temperatura para varias especies de himenópteros parasitoides de áfidos. esa tendencia pudo ser observada en p. pos. occidentale, en donde la tasa de desarrollo aumenta progresivamente en 17, 20 y 25°c hasta alcanzar su máximo valor a 28°c, y en 30°c disminuye. parámetros del modelo lineal los parámetros estimados para el modelo lineal del estado adulto, que son el tiempo fisiológico y la temperatura mínima de desarrollo de huevo a adulto, se presentan en la tab. 1. los estados de pupa y adulto exhiben umbrales mínimos relativamente bajos (sin superar los 10°c), mientras que para los huevos y las larvas los umbrales son mayores (12°c aproximadamente). por tanto, el establecimiento del parasitoide en la sabana de bogotá podría dificultarse, pues si bien la temperatura media de la región es de aproximadamente 13°c, se presentan oscilaciones desde 3°c hasta 23°c, e incluso temperaturas inferiores a cero en caso de heladas, lo que afectaría negativamente a los estados de huevo y larva, que presentaron una alta mortalidad asociada a temperaturas inferiores a 12°c. en cuanto al requerimiento de unidades térmicas o grados día, se incrementa conforme mayor es el estado de desarrollo del insecto, como es de esperarse. esto puede figura 1. tiempos de desarrollo de diferentes estados biológicos de praon pos. occidentale a diferentes temperaturas constantes. las barras sobre las columnas indican error estándar, cuando no se evidencia es que este error es menor que la línea. 0 5 10 15 20 25 30 35 15ºc 17ºc 20ºc 25ºc 28ºc 30ºc ti em po d e de sa rr ol lo ( dí as ) huevo larva pupa adulto tabla 1. estimación del umbral mínimo de desarrollo y del tiempo fisiológico de diferentes estados biológicos de praon pos. occidentale. estado de desarrollo regresión lineal r2 umbral mínimo (°c) tiempo fisiológico (grados día) huevo -0,70381 + 0,0552x 0,844 12,75 18,116 larva -0,25341 + 0,02104x 0,769 12,04 47,528 pupa -0,03947 + 0,00662x 0,844 5,96 151,057 adulto -0,03640 + 0,00424x 0,984 8,58 235,849 3792009 arias, cantor, cure y rodríguez: biología y ciclo reproductivo de praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae)... 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 5 10 15 20 25 30 35 ta sa d e de sa rr ol lo ( 1/ dí as ) =0,2401 tmax=34,27 delta=4,1621 p<0,0001 r2=0,98 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 5 10 15 20 25 30 35 =0,2317 tmax=32,0837 delta=4,3144 p<0,0001 r2=0,95 ta sa d e de sa rr ol lo ( 1/ dí as ) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 5 10 15 20 25 30 35 =0,1536 tmax=35,78 delta=6,4985 p<0,0001 r2=0,97 ta sa d e de sa rr ol lo ( 1/ dí as ) 1,0 temperatura °c temperatura °c 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 5 10 15 20 25 30 35 =0,1738 tmax=33,4813 delta=5,7490 p<0,0001 r2=0,995 ta sa d e de sa rr ol lo ( 1/ dí as ) verse también en la pendiente del modelo lineal, que se reduce a medida que avanzan los estados de desarrollo, indicando menores tasas y por lo tanto mayores tiempos de desarrollo (fig. 2). por otro lado, en el experimento de sigsgaard (2000), el tiempo fisiológico de huevo a adulto de p. volucre fue de 276,00 grados día, mientras que en este trabajo fue de 235,85 grados día para adultos de p. pos. occidentale. aunque no hay una diferencia marcada entre estos dos valores, se podría explicar posiblemente por la biología diferente de ambos parasitoides, que hace posible que sus requerimientos térmicos sean distintos. al comparar la temperatura mínima hallada en este trabajo con el obtenido por campbell y mackauer (1975), que fue de 6,9°c, hay una diferencia de 2°c aproximadamente, lo que se explica por las diferencias que existen en los requerimientos de temperatura entre las distintas especies de áfidos y sus parasitoides, como entre las poblaciones de algunas especies de diferentes áreas geográficas (campbell et al., 1974). en cuanto al requerimiento térmico, campbell y mackauer (1975) reportan 199,60 grados día para llegar a adulto de p. pequodorum, mientras en este trabajo se estiman 235,85 grados día para alcanzar el estado adulto de p. pos. occidentale. parámetros del modelo de lactin los valores de los tres parámetros estimados para el modelo de lactin et al. (1995) se muestran en la tab. 2. los valores de son un indicativo de la sensibilidad en términos de desarrollo en respuesta a cambios de temperatura. el mayor valor de se presenta para los estado de huevo y larva, indicando que estos muestran una mayor respuesta a b c d figura 2. estimación de las tasas de desarrollo de diferentes estados biológicos de praon pos. occidentale a diferentes temperaturas (°c) con el modelo lineal. a, huevos [r2 =0,98; p > f = 0,0001]; b, larvas [r2 = 0,95; p > f = 0,0001]; c, pupas [r2 = 0,97; p >f = 0,0001] y d, adultos [r2 = 0,995; p > f = 0,0001]. tabla 2. parámetros estimados para el modelo de lactin et al. (1995). estado se tmax se se p > f r2 huevo 0,240 0,0096 34,270 0 4,162 0,165 <0,0001 0,981 larva 0,232 0,0322 32,084 0,744 4,314 0,597 <0,0001 0,950 pupa 0,154 8,66 10-03 35,780 0 6,498 0,338 <0,0001 0,978 adulto 0,174 8,81 10-02 33,481 0,494 5,749 0,290 <0,0001 0,995 380 agron. colomb. 27(3) 2009 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 =0,2401 tmax=34,27 delta=4,1621 p<0,0001 r2=0,98 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 5 10 15 20 25 30 35 =0,2317 tmax=32,0837 delta=4,3144 p<0,0001 r2=0,95 ta sa de de sa rr ol lo (1 /d ía s) ta sa de de sa rr ol lo (1 /d ía s) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 5 10 15 20 25 30 35 ta sa de de sa rr ol lo (1 /d ía s) =0,1536 tmax=35,78 delta=6,4985 p<0,0001 r2=0,97 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 5 10 15 20 25 30 35 ta sa de de sa rr ol lo (1 /d ía s) =0,1536 tmax=35,78 delta=6,4985 p<0,0001 r2=0,97 temperatura °c temperatura °c en términos de tasa de desarrollo, al incrementarse la temperatura. por el contrario, el parámetro disminuye notablemente para los estados de pupa y adulto, por lo que se puede considerar que su desarrollo es afectado en menor medida por los cambios de temperatura, en el intervalo creciente de la curva. los máximos termales oscilan entre 32 y 35°c para los diferentes estados de desarrollo (fig. 3). si se tiene en cuenta que en las condiciones de la sabana de bogotá las temperaturas en los invernaderos pueden fácilmente superar los 35°c, es factible que las poblaciones del parasitoide presenten mortalidad significativa en los diferentes estados de desarrollo, lo que compromete su función como controlador eficiente de los áfidos. finalmente, al efectuar la resta entre los parámetros tmáx – t, se obtiene una aproximación de la temperatura óptima para el desarrollo de los diferentes estados. dicho óptimo oscila entre 30,1°c para los huevos y 27,7°c para los adultos. puesto que en la sabana de bogotá estas temperaturas solo se alcanzan durante ciertos momentos del día dentro de un invernadero y nunca a libre exposición, se puede suponer que para los diferentes estados de desarrollo del parasitoide las tasas estarán casi siempre por debajo del óptimo, en la fase creciente de la curva. sin embargo, las amplias diferencias que se presentan entre los momentos más cálidos del día y los momentos más fríos de la noche pueden exponer al parasitoide a temperaturas bajas que pueden afectar negativamente el desarrollo y causar mortalidad en la población. aunque la temperatura que permite obtener máximas tasas de desarrollo está entre 27,7°c y 30,1°c, no necesariamente es esta la temperatura óptima para el establecimiento y crecimiento de las poblaciones del parasitoide, pues tales temperaturas pueden afectar negativamente otros procesos, como la fecundidad, la sobrevivencia de las hembras y la proporción sexual (gutiérrez, 1996). longevidad en la fig. 4 se observa que la longevidad promedio tanto de hembras como de machos disminuye con el aumento de la temperatura. al realizar el análisis estadístico se encuena b c d figura 3. estimación de las tasas de desarrollo de diferentes estados biológicos de praon pos. occidentale a diferentes temperaturas (°c) con el modelo de lactin et al. (1995). a, huevos [r2 = 0,981, p > f = 0,0001]; b, larvas [r2 = 0,950, p > f = 0,0001]; c, pupas [r2 = 0,978, p > f = 0,0001]; d, adultos [r2 = 0,995, p > f = 0,0001]. 3812009 arias, cantor, cure y rodríguez: biología y ciclo reproductivo de praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae)... tra que la longevidad no difiere significativamente entre los dos sexos (f(4,4) = 2,65; p = 0,1838). por el contrario, la longevidad difiere de forma estadísticamente significativa por efecto de la temperatura (f(4,8) = 6,17; p = 0,0144). figura 4. longevidad promedio de hembras y machos adultos de praon pos. occidentale a diferentes temperaturas constantes. las barras sobre las columnas indican error estándar, cuando no se evidencia es que este error es menor que la línea. de acuerdo con el análisis de la fig. 4, se puede interpretar que en condiciones frías tanto machos como hembras son más longevos que bajo temperaturas más altas, y que similar a lo que se presenta en el trabajo de nealis y fraser (1988) con la avispa apanteles fumiferanae, la longevidad de las hembras es mayor que la de los machos en todas las temperaturas evaluadas. sin embargo, esto no sucede siempre. tal es el caso de aphidius megourae, en el que las hembras fueron más susceptibles que los machos cuando se evaluaron bajas temperaturas (hofsvang y hagvar, 1975). sobrevivencia en la fig. 5 se encuentra que en la temperatura de 17°c se obtuvo una sobrevivencia superior a 0,8 hasta los 7 d, seguida por la sobrevivencia a 20°c, que cae a 0,5 a partir del día 5. a temperaturas superiores (25, 28 y 30°c) la sobrevivencia disminuye notablemente, siendo menor a un día en 30°c. por tanto, la longevidad de las hembras es inversamente proporcional a la temperatura. este fenómeno ya ha sido reportado en otras oportunidades por varios autores (hofsvang y hagvar, 1975; jervis y copland, 1996). número de machos y hembras al analizar la fig. 6 se observa que no hay diferencias significativas entre el número de hembras emergidas en cada temperatura, aunque se presenta una mayor emergencia de machos en las temperaturas bajas. estas observaciones fueron soportadas por la prueba de kruskal-wallis (p > x2 = 0,484) para hembras y (p > x2 = 0,0313) para machos. en la fig. 6 se puede observar que en las temperaturas 17 y 20°c hay un mayor número de machos, mientras que en las temperaturas 25, 28 y 30°c hay un mayor número de hembras. estos resultados coinciden con los resultados obtenidos por sigsgaard (2000), quien registra que cuando se incrementa la temperatura de 16 a 25oc se obtiene un mayor número de hembras de p. volucre. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 17 20 25 28 30 hembras machos temperaturas (ºc) lo ng ev id ad (d ía s) figura 5. curvas de sobrevivencia de hembras adultas de praon pos. occidentale en función de diferentes temperaturas constantes. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 edad (d) s ob re vi ve nc ia 17ºc 20ºc 25ºc 28ºc 30ºc 382 agron. colomb. 27(3) 2009 figura 6. efecto de la temperatura en el número de machos y hembras de praon pos. occidentale. consideraciones generales aunque se estimó el tiempo fisiológico del parasitoide y la temperatura mínima de desarrollo para conocer aspectos básicos de la biología de la avispa, es necesario tener en cuenta los requerimientos térmicos del hospedero, porque influirán en el éxito del control biológico realizado por p. pos. occidentale. de acuerdo con la bibliografía consultada, se ha encontrado que los requerimientos de temperatura de los parasitoides asociados con áfidos difieren de una manera similar, pero por regla general tienen requerimientos de temperatura más altos que sus hospederos (campbell y mackauer, 1975). esta afirmación influye en que el parasitoide tenga un tiempo largo de desarrollo y sus generaciones requieran más tiempo que las generaciones del hospedero (gilbert et al., 1976). sin embargo, según bernal y gonzález (1993), es necesario tener presente que los parasitoides no deben tener umbrales mucho más altos que sus hospederos porque aparecerán cuando los hospederos sean muy abundantes y hayan alcanzado probablemente niveles de daño. conclusiones el análisis de las tasas de desarrollo indica que entre 17 y 30°c se alcanza un desarrollo normal de las avispas del género praon. si se quiere tener una cría de producción continua de p. pos. occidentale, es necesario considerar temperaturas entre 25 y 30°c, que permiten una mayor tasa de desarrollo y, por tanto, mayor número de ciclos de la avispa en un tiempo determinado. el amplio rango de variación de temperatura en los invernaderos podría afectar negativamente a las poblaciones de praon sp. y, por consiguiente, limitar su potencial de control. con el fin de ofrecer una alternativa efectiva y segura para el control biológico de áfidos con el uso de parasitoides, se sugiere considerar en futuras investigaciones: a) el desarrollo de un método masivo que suministre constantemente avispas del género praon en la región de la sabana de bogotá; b) trabajos que permitan conocer la capacidad reproductiva de la avispa; c) hacer liberaciones en campo para conocer la dispersión y migración del parasitoide; d) la posibilidad de complementar la acción de praon sp. con otros parasitoides y e) identificación de la especie. agradecimientos a la universidad militar nueva granada, a asocolflores, por la financiación y el apoyo en este proyecto. al centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) por el préstamo de sus instalaciones y sus servicios durante el tiempo de investigación. literatura citada berlandier, f. 2005. identifiyng and managing aphids in potatoes. en: department of agriculture and food, government of australia, http://www.agric.wa.gov.au/pc_92871.html?s=1001; consulta: noviembre de 2009. bernal, j. y d. gonzález. 1993. temperature requirements of four parasites of the russian wheat aphid diuraphis noxia. entomol. exp. appl. 69, 173-182. campbell, a., b.d. frazer, n. gilbert, a.p. gutiérrez y m. mackauer. 1974. temperature requirements of some aphids and their parasites. j. appl. ecol. 11, 431438. campbell, a. y m. mackauer. 1975. thermal constants for development of the pea aphid (homoptera:aphididae) and some of its parasites. can. entomol. 107, 419-423. carey, j.r. 1993. applied demography for biologists, with special emphasis on insects. oxford university press, new york, ny. eastop, v.f. 1983. the biology of the principal aphid virus vectors. pp. 115-132. en: plumb, r.t. y j.m. thresh (eds.). plant virus epidemiology. blackwell scientific publications, oxford, uk. gilbert, n., a.p. gutiérrez, b.d. frazer y r.e. jones. 1976. ecological relationships. w.h. freeman & co., san francisco, ca. gutiérrez, a.p. 1996. applied population ecology: a supply-demand approach. john wiley and sons, new york, ny. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 17 20 25 28 30 temperatura (ºc) hembras machos n o. d e in di vi du os 3832009 arias, cantor, cure y rodríguez: biología y ciclo reproductivo de praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae)... hafez, m. 1961. seasonal fluctuations of population density of the cabbage aphid, brevicoryne brassicae (l.), in the netherlands, and the role of its parasite, aphidius (diaretiella) rapae (curtis). tijdschr. plziekt. 67, 445-548. hofsvang, t. y e. hagvar. 1975. duration of development and longevity in aphidius ervi and aphidius platensis (hymenoptera: aphidiidae) two parasites of myzus persicae (homoptera: aphididae). entomophaga 20(1), 11-22. jervis, m.a. y m.j.w. copland. 1996. the life cycle. pp. 63-160. en: jervis, m.a. y n.a.c. kidd (eds.). 1996. insect natural enemies practical approaches to their study and evaluation. chapman and hall, oxford, uk. lactin, d.j., n.j. holliday, d.l. johnson y r. craigen. 1995. improved rate model of temperature-dependent development by arthropods. environ. entomol. 24, 68-75. lee, r., j.r. cure y m. pérez. 1999. tan cercas y tan vivas. asocolflores 56, 4-12. logan, j.a., d.j. wollkind, s.c. hoyt y l.k. tanigoshi. 1976. an analytical model for description of temperature dependent rate phenomena in arthropods. environ. entomol. 5, 1133-1140. mackauer, m. 1983. quantitative assessment of aphidius smithi (hymenoptera: aphidiidae): fecundity, intrinsic rate of increase, and functional response. can. entomol. 115, 399-415. malais, m. y w.j. ravensberg. 1992. knowing and recognizing. the biology of glasshouse pests and their natural enemies. koppert biological systems, berkel en rodenrijs, the netherlands. marsh, p.m., s.r. shaw y r. wharton. 1987. an identification manual for the north-american genera of the genera of the family braconidae (hymenoptera). pp. 103-109. memoirs of the entomological society of washington. no. 13. the entomological society of washington, washington dc. muesebeck, c. 1956. two new parasites of the yellow clover aphid and the spotted alfalfa aphid. bull. 51. brooklyn entomol. soc. pp. 25-28. nealis, v.g. y s. fraser. 1988. rate of development, reproduction, and massrearing of apanteles fumiferanae (hymenoptera. braconidae) under controlled conditions. can. entomol. 120(3), 197-204. schlinger, e.i. y j.c. hall. 1960. biological note on pacific coast aphid parasites and lists of california parasites (aphidiinae) and their aphid hosts (hymenoptera: braconidae). ann. entomol. soc. amer. 53, 404-415. sigsgaard, l. 2000. the temperature-dependent duration of development and parasitism of three cereal aphid parasitoids, aphidius ervi, a. rhopalosiphi and praon volucre. entomol. exp. appl. 95(2), 173-184. torrado, e., m. pérez, j.r. cure, m. garcía y c. echeverri. 2001. evaluación de sistemas de control biológico utilizados comercialmente en europa, para el control de plagas de rosa bajo invernadero en la sabana de bogotá. asocolflores 61, 37-47. walpole, r.e. y r.h. myers. 1992. probabilidad y estadística. 4a ed. mcgraw-hill, méxico df. use of reduced bokashi doses is similar to npk fertilization in iceberg lettuce production received for publication: may 27, 2022. accepted for publication: august 31, 2022 doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.102900 1 agronomy department, universidade estadual de londrina, londrina (brazil). 2 agronomy department, centro universitário filadélfia, londrina (brazil). 3 agronomy department, universidade estadual de maringá, maringá (brazil). * corresponding author: fthata2@uem.br agronomía colombiana 40(2), 293-299, 2022 abstract resumen the aim of the study was to compare horticultural variables of iceberg lettuce using two bokashi compost doses, alone and in combination, with the bioactivator penergetic (penergetic international ag®) against standard mineral fertilization (npk) in three crop cycles. experiments were conducted in a plastic greenhouse at the universidade estadual de londrina, brazil (548 m a.s.l.). the treatments were: negative control (water only); positive control (npk, 4-14-8); penergetic alone; bokashi doses 5 g and 10 g/plant with or without a combination with penergetic. lettuce plants were grown in pots filled with soil. commercial biomass (cm), head diameter (hd), plant height (ph) and chlorophyll index (ci) were evaluated. in the three cycles tested, the bokashi 10 g/plant, bokashi 10 g/plant + penergetic, and npk treatments surpassed the control. the studied variables (cm, hd, ph and ci) in the lower bokashi dose treatment were also higher than controls but lower than higher bokashi doses and npk. penergetic increased the cm in the lower bokashi dose treatment just in the first production cycle, probably due to the poor organic matter content in the soil. the treatment bokashi 10 g/plant improved significantly the lettuce horticultural variables vs. control treatments and was similar to chemical fertilization in two of three crop cycles. el objetivo de este trabajo fue comparar las variables hortícolas de la lechuga iceberg utilizando dos dosis de compost bokashi, solo y en combinación, con el bioactivador penergetic (penergetic international ag®) frente a la fertilización mineral estándar (npk) en tres ciclos de cultivo. los experimentos se realizaron en un invernadero de plástico en la universidade estadual de londrina, brasil (548 msnm). los tratamientos fueron: control negativo (agua solamente); control positivo (npk, 4-14-8); penergetic solo; bokashi en dosis de 5 y 10 g/planta con o sin combinación con penergetic. las plantas de lechuga se cultivaron en macetas llenas de tierra. se evaluaron biomasa comercial (bc), diámetro de cabeza (dc), altura de planta (ap) e índice de clorofila (ic). en los tres ciclos evaluados, los tratamientos bokashi 10 g/planta, bokashi 10 g/planta + penergetic y npk superaron al testigo. en general, las variables estudiadas (bc, dc, ap y ci) en el tratamiento de menor dosis de bokashi también fueron más altas que el control pero menores que con la dosis más alta de bokashi y npk. penergetic aumentó la bc en el tratamiento con dosis más bajas de bokashi solo en el primer ciclo de producción, probablemente debido al bajo contenido de materia orgánica en el suelo. el tratamiento bokashi 10 g/planta mejoró significativamente las variables hortícolas de la lechuga frente al tratamiento de control y fue similar a la fertilización química en dos de los tres ciclos de cultivo. key words: chemical fertilizer, lactuca sativa, organic fertilizer, penergetic. palabras clave: fertilizante químico, lactuca sativa, abono orgánico, penergetic. use of reduced bokashi doses is similar to npk fertilization in iceberg lettuce production el uso de dosis reducidas de bocashi es similar a la fertilización npk en la producción de lechuga iceberg danilo pezzoto de lima1, gustavo adolfo de freitas fregonezi2, fernando teruhiko hata3*, maurício ursi ventura1, juliano tadeu vilela de resende1, christina da silva wanderley2, and alex figueiredo1 introduction leafy vegetables are important in the human diet, providing vitamins and mineral nutrients (kumar et al., 2020). in 2019, lettuce (lactuca sativa l.) and chicory (cichorium intybus l.), another important leafy vegetable, reached 29 million t of production in 1.31 million ha worldwide; the top five producers were china (16.3 million t), united states (3.7 million t), india (1.3 million t), spain (1.01 million t), and italy (0.76 million t) (faostat, 2021). in high input agriculture, the risk of environmental contamination by overuse of pesticides and fertilizers and soil salinity is high. in greenhouses, the nitrogen losses are mostly by leaching and nitrous oxide; the main cause is the excessive use of nitrogen-based fertilizers (qasim et al., 2021). this previous meta-analysis suggests that fertilization may be adjusted because the current proposed doses, often over n 1,500 kg ha-1, could be replaced by about n 762 kg ha-1 without reducing yields (qasim et al., 2021). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.102900 294 agron. colomb. 40(2) 2022 studies regarding adjusting fertilizer use as well as applying integrated fertilization management are important for increasing agriculture/horticulture sustainability. bokashi compost is a soil amendment that provides organic matter rich in microorganisms and mineral nutrients (scotton et al., 2017; hata et al., 2020). the use of bokashi together with other amendments in organic agriculture should be tested to verify possible additive and even synergetic effects (quiroz & céspedes, 2019). several formulae and inoculum sources have been proposed according to local availability of the materials. these variations ref lect the results of the performance of the compost as a fertilizer and soil conditioner (scotton et al., 2017). a variety of studies demonstrated an increase of plant yield and fresh or dry biomass by using bokashi in vegetables such as arugula (eruca sativa l.), cabbage (brassica oleracea l. var. capitata), lettuce, radish (raphanus sativus l.), strawberry (fragaria × ananassa duch.), and tomato (solanum lycopersicum l.) (goulart et al., 2018; hata et al., 2019; sarmiento et al., 2019; xavier et al., 2019; hata, paula et al., 2021; hata, ventura et al., 2021). approximately 20 g/ plant of bokashi compost is suggested for lettuce and other leafy vegetable production (trani et al., 2014). the combined use of organic fertilizers may reduce the amount of fertilizer use by a synergistic effect between the sources and an increase of microbial community composition and, thus, increase plant development (gao et al., 2020). instead of increasing the fertilizer dose, a lower dose of mixed fertilizers might produce a similar result of plant yields. the association of bokashi with rock phosphate increases chlorophyll index and dry matter in parsley (petroselinum crispum [mill.] fuss) (maass et al., 2020). penergetic-k and penergetic-p activators are produced based on bentonite and molasses that are processed by a technology in which bentonite clays are subjected to the application of electric and magnetic fields (artyszak & gozdowski, 2020). the manufacturer states that these products increase the photosynthetic efficiency of plants (penergetic-p) and improve the performance of organic matter from the decomposing organisms of the soil (penergetic-k) (artyszak & gozdowski, 2020). a series of experiments demonstrate an increase in the production of snapbeans (phaseolus vulgaris l.), soybean (glycine max l. merr.), and tomato by penergetic application (brito et al., 2012; souza et al., 2017; hata, ventura et al., 2021). to date, we have not found reports on the comparisons of dosages and mixtures with other inputs for lettuce. hence, this research deals with the evaluation of reduced bokashi compost doses, alone or in association with the bioactivators penergetic p and k, compared with the standard npk treatment on lettuce production variables for three consecutive production cycles. materials and methods the bioassay was carried out in a greenhouse at the universidade estadual de londrina, brazil (23º20’28’’s, 51º12’34’’w at 548 m a.s.l.) at an average temperature of 28ºc. three experiments were conducted in pots with a capacity of 5 dm3, filled with soil classified as very clayey ferralsol (santos et al., 2018), collected in the 0-20 cm soil layer and mixed with sand in the proportion (v:v) of 3:1. the chemical analysis of the soil obtained was phh2o = 5.10, p = 6.00 mg dm-3, k+ = 0.75 cmolc dm -3, ca+2 = 1.35 cmolc dm -3, mg+2 = 1.20 cmolc dm -3, al+3 = 0.0, h++al+3 = 2.10 cmolc dm -3, and organic matter (%) = 1.80. a dose of 10 g per pot of calcitic limestone (lime) was used to elevate the base saturation percentage to 70% one month before the experiments began. the recommended dose of bokashi previously suggested was 20 g/plant (trani et al., 2014). the treatments used in the present experiments had a reduction of 50% and 75% of the bokashi recommended dose. hence, the treatments were as follow: control (water only); penergetic (pen); bokashi 5 g/plant (bok 5 g); bokashi 5 g/plant + penergetic (bok 5 g+pen); bokashi 10 g/plant (bok 10 g); bokashi 10 g/plant + penergetic (bok 10 g+pen), and npk on formula 4-14-8 (heringer, paulinia, brazil) at 6 g/plant (3 g applied one week before and 3 g applied two weeks after transplanting). treatments were applied in the pot, before and after transplanting. we prepared bokashi using maize, wheat, rice, and soybean brans and the composting accelerator embiotic® (korin meio ambiente e agropecuária, brazil) that contains a mixture of lactobacillus plantarum 104 ufc/ml and saccharomyces cerevisiae (korin, 2020). the previous materials were mixed every day in the shade under ambient conditions (25ºc). when there was no odor and the appearance of the mix was homogeneous, the bokashi was ready to use. after complete preparation, bokashi chemical analyses showed n as 37.67 g kg-1; p as 14.36 g kg-1; k as 21.01 g kg-1; ca as 12.00 g kg-1; and mg as 8.8 g kg-1. bokashi was applied over the soil one week before transplanting. penergetic-k and penergetic-p (penergetic international ag company) are produced from bentonite clays subjected to the application of electric and magnetic fields (artyszak & gozdowski, 2020). one week before transplanting, 295de lima, fregonezi, hata, ventura, de resende, wanderley, and figueiredo: use of reduced bokashi doses is similar to npk fertilization in iceberg lettuce production penergetic k (1.5 g l-1) was applied over the soil by drenching. two weeks after transplanting, penergetic p (1.5 g l-1) was foliar sprayed. lettuce seedlings, cv. amelia, were purchased from a commercial nursery. transplant and harvest were achieved on march 02 and april 10, 2018 (39 d after transplanting dat); april 25, 2018 and june 07, 2018 (43 dat); and june 20, 2018 and august 21, 2018 (61 dat) for first, second, and third cycles. phytosanitary measures were not necessary during the three plant cycles. irrigation was performed with drippers for 10 min, three times a day. all the experiments were conducted in accordance with the organic vegetable production rule 10.831/2003 with inputs allowed by normative proceeding 46/2011, regulated by normative proceeding 17/2014 (brazil-mapa, 2014). the only exception was the npk fertilizer that was used as a positive control. the measured variables included commercial mass (cm in grams), head diameter (hd cm), plant height (ph cm), and a chlorophyll index (ci = falker index). cm was determined by weighing fresh biomass after discarding external leaves. hd and ph were also measured after discarding external leaves. ci was determined by using an indirect chlorophyll measure, falker clorofilog® 1030 by using three records on the head of the plant 25 dat. the experimental design was completely randomized with five replicates. one plant per pot was used as an experimental unit. means obtained were submitted to the variance homogeneity test (bartlett test) and normality test (shapiro-wilk test). once the assumptions were met, data were submitted for analysis of variance and the means compared by the scott-knott test (p<0.05) using the r software “package easyanova”. a pearson correlation was performed between the lettuce commercial mass and the falker index (p<0.05). results the treatments bok 5 g, bok 5 g+pen; bok 10 g, bok 10 g+pen, and npk, with the exception of penergetic alone, inf luenced at least one variable, when compared to the control (fig. 1a-b). control penergetic npk bokashi 5 g bokashi 5 g + penergetic bokashi 10 g bokashi 10 g + penergetic a b control penergetic npk bokashi 5 g bokashi 5 g + penergetic bokashi 10 g bokashi 10 g + penergetic figure 1. experiments of iceberg lettuce with reduced bokashi compost doses, alone or in association to the bioactivators penergetic, compared with the standard npk (4-14-8) treatment. a = first cycle of growth; b = second cycle of growth. 296 agron. colomb. 40(2) 2022 in the first production cycle, higher values of cm were obtained in the treatments bok 5 g+pen, bok 10 g, bok 10 g+pen, and npk than in bok 5 g. the bok 5 g values were higher than those obtained in the control and pen (tab. 1). for hc, h, and ci in the treatments bok 5 g, bok 5 g+pen, bok 10 g, bok 10 g+pen, and npk, higher values were obtained than in the control and pen. penergetic, when used alone, did not lead to significant increments in the assessed variables. the penergetic application associated with bokashi in the lower dose increased cm on 26.9%, when compared to the bokashi applied alone. ci was lower in the control and in the penergetic treatments than in the other treatments. in the second production cycle, higher cm means were obtained for the bok 10 g, bok 10 g+pen, and npk treatments (tab. 2). higher hd was obtained for bok 5 g, bok 5 g+pen, bok 10 g, bok 10 g+pen, and npk than for the control and penergetic alone. increments of 10.52% were estimated in bok 10 g+pen (19 cm) when compared to npk (17 cm). higher ph values were obtained for the treatments bok 10 g, bok 10 g+pen, and npk than in the others. the bok 5 g and bok 5 g+pen treatments also produced higher ph than the control and treatment with penergetic but lower than bok 10 g, bok 10 g+pen and npk. the lowest ci values were obtained for control, pen and npk; intermediate values were found for bok 5 g and bok 5 g+pen; and the highest values were found for bok 10 g and bok 10 g+pen. for the third cultivation cycle, the cm from the npk was higher than in the other treatments and 35.68% higher than the second-best treatment bok 10 g+pen (tab. 3). the bok 10 g and bok 10 g+pen cm means were higher than bok 5 g and bok 5 g+pen. the lowest values were obtained from the control and penergetic alone. higher ph means were recorded for treatments bok 10 g, bok 10 g+pen and table 1. means (± standard error of the mean) of commercial mass (cm), head diameter (hd), plant height (ph), and chlorophyll index (ci) in iceberg lettuce fertilized with bokashi, 4-14-8 npk formulation, and penergetic, for the first growth cycle. londrina, brazil. treatment cm (g) hd (cm) ph (cm) ci control 25.33±5.03 c 7.17±0.76 b 11.67±2.36 b 10.27±1.80 b pen 26.00±10.39 c 9.00±1.73 b 11.33±2.75 b 8.73±0.56 b bok 5 g 70.67±8.33 b 16.33±4.73 a 18.33±2.89 a 14.16±0.58 a bok 5 g+pen 96.67±8.08 a 17.50±4.82 a 19.17±1.61 a 13.30±1.11 a bok 10 g 122.00±17.09 a 16.33±2.08 a 18.00±0.87 a 13.35±1.04 a bok 10 g+pen 115.33±17.47 a 16.33±2.08 a 18.67±2.08 a 15.88±1.50 a npk 132.00±27.06 a 20.33±3.79 a 20.67±0.76 a 13.83±2.61 a cv (%) 17.98 21.82 12.25 11.55 f 26.01 6.63 9.88 8.22 pen: penergetic; bok 5 g = bokashi (5 g/plant); bok 5 g+pen = bokashi (5 g/plant) + penergetic; bok 10 g = bokashi (10 g/plant); bok 10 g+pen = bokashi (10 g/plant) + penergetic; and npk (6 g/plant). cv: coefficient of variation. means followed by the same letter in the columns did not differ with the scott-knott test, p>0.05. table 2. means (± standard error of the mean) of commercial mass (cm), head diameter (hd), plant height (ph) and chlorophyll index (ci) in iceberg lettuce fertilized with bokashi, 4-14-8 npk formulation and penergetic, for the second growth cycle. londrina, brazil. treatment cm (g) hd (cm) ph (cm) ci control 41.20±5.59 c 13.40±0.89 b 13.60±1.34 c 13.58±1.55 c pen 40.80±5.40 c 13.20±1.64 b 13.60±1.14 c 13.87±2.01 c bok 5 g 140.80±21.00 b 17.40±2.07 a 16.90±0.55 b 25.16±1.48 b bok 5 g pen 146.40±28.40 b 17.20±1.30 a 17.60±0.55 b 27.07±2.11 b bok 10 g 176.00±9.38 a 17.40±1.95 a 18.70±1.20 a 31.42±3.42 a bok 10 g+pen 178.00±10.49 a 19.00±1.41 a 19.60±1.52 a 33.29±4.22 a npk 174.80±12.46 a 17.00±1.87 a 19.20±1.30 a 14.49±2.15 c cv (%) 17.73 10.01 6.71 11.44 f 36.45 8.99 24.20 54.62 pen: penergetic; bok 5 g = bokashi (5 g/plant); bok 5 g+pen = bokashi (5 g/plant) + penergetic; bok 10 g = bokashi (10 g/plant); bok 10 g+pen = bokashi (10 g/plant) + penergetic; and npk (6 g per plant). cv = coefficient of variation. means followed by the same letter in the columns did not differ by scott-knott test, p>0.05. 297de lima, fregonezi, hata, ventura, de resende, wanderley, and figueiredo: use of reduced bokashi doses is similar to npk fertilization in iceberg lettuce production npk and the lowest ph values were from control and pen. the hd mean from npk was higher than the other ones and the control showed the lowest mean compared to all of other treatments. ci from bok 5 g, bok 10 g, and npk were higher than in other treatments. discussion the bok 10 g and bok 10 g+pen treatments (bokashi higher doses with or without penergetic) showed similar results when compared to npk. the only exception was for cm and hd in the third cycle, when npk showed higher means than bok 10 g and bok 10 g+pen for this variable. though the higher dose of bokashi provided greater amounts of nitrogen (37 g/plant) compared to npk (24 g/plant), in general, the plants had similar means for the horticultural variables. this can be explained by the other nutrients. the phosphorus content of npk was higher (84 g/plant) than bokashi (14.4 g/plant) and the potassium content of npk was also higher (47 g/plant) than bokashi (21 g/plant). in addition to the nutrient balance, the microorganisms found in bokashi may have solubilized nutrients for the plants, as discussed below. in a previous study realized in a greenhouse, higher doses of bokashi (about 45 g/plant) are needed to provide similar lettuce cv. elba yields to npk (about 3 g/plant) (souza et al., 2016). in general, production in this previous study is higher than what we obtained in the present study. also, the yield (290 g/plant of lettuce) found by goulart et al. (2018) was higher from those obtained by our study and can be explained by the higher bokashi dose used (31 g/ plant). for the present study, we used 5 l pots, and these limited root development. the previous studies cited were performed in the field providing a better condition for ideal root development and consequently higher yields. bokashi is a suitable fertilizer for organic production. besides the relative richness in nutrients, the microorganisms supplied by inoculum enable higher mineralization and availability of nutrients from the organic matter (quiroz & céspedes, 2019). treatments with bokashi show 50% to 216% higher microbial carbon biomass than the control (water only) in microcosms experiments and lettuce production (scotton et al., 2017; hata et al., 2020). this indicates higher microorganism’s activity that may be ref lected in a mean of 53% increase in the lettuce production experiments (hata et al., 2020). the bokashi microorganism community depends on its raw materials and the inoculum used. the main fungi genera found in these treated soils are aspergillus, dactylium, and rhizopus (magrini et al., 2011). one of the inocula used for bokashi preparation is the “em” that are effective microorganisms composed mainly by photosynthetic bacteria (rhodopseudomonas palustris and rhodobacter sphaeroides), lactobacilli (lactobacillus plantarum, lactobacillus casei, and streptococcus lactis), yeasts (saccharomyces spp.), and actinomycetes (streptomyces spp.) (javaid, 2010). phytohormones such as auxins, gibberellins, and cytokinins can be synthesized by specific species of fungi (aspergillus sp. and rhizopus sp.), heterotrophs and phototrophs prokaryotes (tsavkelova et al., 2006). inoculation with r. sphaeroides, l. plantarum, and saccharomyces cerevisiae (a similar composition of microorganisms found in bokashi) on cucumber (cucumis sativus l.) plants altered the plant metabolic pathways by increasing the contents of amino acids, chlorophyll and phytohormones (gibberellic acid and abscisic acid) (kang et al., 2015). similarly, the increase of these substances and table 3. means (± standard error of the mean) of commercial mass (cm), head diameter (hd), plant height (ph), and chlorophyll index (ci) in iceberg lettuce fertilized with bokashi (4-14-8 npk formulation and penergetic) for the third growth cycle. londrina, paraná, brazil. treatment cm (g) hd (cm) ph (cm) ci control 35.60±6.07 d 6.84±2.19 c 12.60±1.14 c 18.88±4.55 b pen 40.40±6.54 d 8.82±0.47 b 13.42±0.68 c 15.92±2.83 b bok 5 g 115.20±13.61 c 9.80±0.91 b 16.86±1.09 b 26.94±4.09 a bok 5 g+pen 110.80±23.22 c 9.70±0.84 b 16.50±1.32 b 20.98±2.28 b bok 10 g 154.60±20.97 b 10.50±1.00 b 17.70±0.57 a 25.82±3.63 a bok 10 g+pen 164.00±29.93 b 10.50±0.79 b 17.90±1.43 a 20.98±2.92 b npk 255.20±27.44 a 14.70±1.25 a 18.90±0.74 a 24.32±5.18 a cv (%) 16.25 11.66 6.42 16.88 f 70.16 20.35 25.69 5.64 pen: penergetic; bok 5 g: bokashi (5 g/plant); bok 5 g + pen: bokashi (5 g/plant) + pen; bok 10 g: bokashi (10 g/plant); bok 10 g + pen: bokashi (10 g/plant) + pen; and npk (6 g/plant). 298 agron. colomb. 40(2) 2022 phytohormones may have increased lettuce development observed in the present study. in general, the bokashi and npk treatments increased the chlorophyll indexes. chlorophyll indirect measurements with a hand-held device are an important tool for rapid and real-time estimation of chlorophyll content. in lettuce, the correlations between the device readings and the leaf nitrogen concentration or chlorophyll content were highly significant (mendoza-tafolla et al., 2019). that means that using these devices can accurately predict the agronomic variables tested. in the present study, there was a positive and significant moderate correlation (p<0.01) between the chlorophyll index and cm: r2 of 0.36, 0.46 and 0.22, for first, second and third growth cycles, respectively. the penergetic bioactivator was effective in improving lettuce cm only with the 5 g of bokashi per plant dose in the first cycle. however, the lower organic matter content (1.8%) in the soil did not enable the maximum effect of penergetic, as discussed below. planting iceberg lettuce with penergetic that is used with no association provided a yield increment in one out of two cycles in greenhouse summer cultivation (hata et al., 2020). in contrast to these findings, tomato fruit production is improved in the twocycle experiment by using penergetic (hata, ventura et al., 2021). in general, effective bioactivators demand a suitable threshold of organic matter (franco et al., 2018). in a future study, incorporation of additional organic matter between production cycles could be evaluated to assess if penergetic effects maintain throughout the sequential cultivation. another combination that could be tested is the npk and bokashi in field conditions or in hydroponics systems adapted to the farmers’ reality. bokashi significantly improved lettuce horticultural variables when compared with the control treatment. in general, the higher dose (10 g) generated higher commercial mass and head diameter and were similar to those in the standard treatment (npk). acknowledgments the authors would like to thank the research funding agency conselho nacional de desenvolvimento científico e tecnológico (brazil). conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions dpl: acquisition of data, analysis and interpretation of data, and draft preparation; gaff: conception and design, draft preparation, and critical review of the manuscript; fth.: acquisition of data, analysis and interpretation of data, and draft preparation; muv and jtvr: conception and design, draft preparation, and critical review of the manuscript; csw and af: acquisition of data, draft preparation, and critical review of the manuscript. all authors have read and approved the final version of the manuscript. literature cited artyszak, a., & gozdowski, d. (2020). the effect of growth activators and plant growth-promoting rhizobacteria (pgpr) on the soil properties, root yield, and technological quality of sugar beet. agronomy, 10(9), article 1262. https://doi.org/10.3390/ agronomy10091262 brazil-mapa, ministério da agricultura, pecuária e abastecimento. (2014). instrução normativa mapa 17/2014. brasilia. brito, o. r., dequech, f. k., & brito, r. m. (2012). use of penergetic products p and k in the snap bean production. annual report of the bean improvement cooperative, 55, 279–280. faostat – food and agriculture organization of the united nations (2021, february 18). production/yield quantities of lettuce and chicory in world. http://www.fao.org/faostat/en/#data/ qc/visualize franco, k. s., carvalho terra, a. b., teruel, t. r., mantovani, j. r., & florentino, l. a. (2018). effect of cover crops and bioactivators in coffee production and chemical properties of soil. coffee science, 13(4), 559–567. https://doi.org/10.25186/cs.v13i4.1516 gao, j., pei, h., & xie, h. (2020). synergistic effects of organic fertilizer and corn straw on microorganisms of pepper continuous cropping soil in china. bioengineered, 11(1), 1258–1268. https://doi.org/10.1080/21655979.2020.1840753 goulart, r. g. t., santos, c. a., oliveira, c. m., costa, e. s. p., oliveira, f. a., andrade, n. f., & carmo, m. g. f. (2018). desempenho agronômico de cultivares de alface sob adubação orgânica em seropédica, rj. revista brasileira de agropecuária sustentável, 8(3), 66–72. https://doi.org/10.21206/ rbas.v8i3.3011 hata, f. t., ventura, m. u., sousa, v., & fregonezi, g. a. f. (2019). low-cost organic fertilizations and bioactivator for arugularadish intercropping. emirates journal of food and agriculture, 31(10), 773–778. https://doi.org/10.9755/ejfa.2019.v31.i10.2018 hata, f. t., spagnuolo, f. a., paula, m. t., moreira, a. a., ventura, m. u., fregonezi, g. a. f., & oliveira, a. l. m. (2020). bokashi compost and biofertilizer increase lettuce agronomic variables in protected cultivation and indicates substrate microbiological changes. emirates journal of food and agriculture, 32(9), 640–646. https://doi.org/10.9755/ejfa.2020.v32.i9.2142 hata, f. t., paula, m. t., moreira, a. a., ventura, m. u., lima, r. f., fregonezi, g. a. f., & oliveira, a. l. m. (2021). adubos https://doi.org/10.3390/agronomy10091262 https://doi.org/10.3390/agronomy10091262 http://www.fao.org/faostat/en/#data/qc/visualize http://www.fao.org/faostat/en/#data/qc/visualize https://doi.org/10.25186/cs.v13i4.1516 https://doi.org/10.1080/21655979.2020.1840753 https://doi.org/10.21206/rbas.v8i3.3011 https://doi.org/10.21206/rbas.v8i3.3011 https://doi.org/10.9755/ejfa.2019.v31.i10.2018 https://doi.org/10.9755/ejfa.2020.v32.i9.2142 299de lima, fregonezi, hata, ventura, de resende, wanderley, and figueiredo: use of reduced bokashi doses is similar to npk fertilization in iceberg lettuce production orgânicos e fertirrigação com esterco aviário fervido para o cultivo de morangueiro. revista de la facultad de agronomía de la universidad del zulia, 38(2), 342–359. https://doi.org/10.47280/ revfacagron(luz).v38.n2.07 hata, f. t., ventura, m. u., fregonezi, g. a. f., & de lima, r. f. (2021). bokashi, boiled manure and penergetic applications increased agronomic production variables and may enhance powdery mildew severity of organic tomato plants. horticulturae, 7(2), article 27. https://doi.org/10.3390/horticulturae7020027 javaid, a. (2010). beneficial microorganisms for sustainable agriculture. in e. lichtfouse (ed.), genetic engineering, biofertilisation, soil quality and organic farming (vol. 4: sustainable agriculture reviews, pp. 347–369). springer. https://doi. org/10.1007/978-90-481-8741-6_12 kang, s. m., radhakrishnan, r., you, y. h., khan, a. l., park, j.-m., lee, s.-m., & lee, i.-j. (2015). cucumber performance is improved by inoculation with plant growth-promoting microorganisms. acta agriculturae scandinavica, section b – soil & plant science, 65(1), 36–44. https://doi.org/10.1080 /09064710.2014.960889 korin, ag ricu ltu ra e meio a mbiente. (2020). descrição do embiotic®. https://korinagricultura.com.br/w p-content/ uploads/2020/12/01.ficha_tecnica_embiotic-acelerador.pdf kumar, d., kumar, s., & shekhar, c. (2020). nutritional components in green leafy vegetables: a review. journal of pharmacognosy and phytochemistry, 9(5), 2498–2502. https://www.phytojournal.com/archives/2020/vol9issue5/partai/9-5-258-155.pdf maass, v., céspedes, c. & cárdenas, c. (2020). effect of bokashi improved with rock phosphate on parsley cultivation under organic greenhouse management. chilean journal of agricultural research, 80(3), 444–451. https://doi.org/10.4067/ s0718-58392020000300444 magrini, f. e., sartori, v. c., finkler, r., torves, j., & venturin, l. (2011). características químicas e avaliação microbiológica de diferentes fases de maturação do biofertilizante bokashi. agrarian, 4(12), 146–151. https://ojs.ufgd.edu.br/index.php/ agrarian/article/view/1136 mendoza-tafolla, r. o., juarez-lopez, p., ontiveros-capurata, r. e., sandoval-villa, m., alia-tejada, i., & alejo-santiago, g. (2019). estimating nitrogen and chlorophyll status of romaine lettuce using spad and at leaf readings. notulae botanicae horti agrobotanici cluj-napoca, 47(3), 751–756. https://doi. org/10.15835/nbha47311525 qasim, w., xia, l., lin, s., wan, l., zhao, y., & butterbach-bahl, k. (2020). global greenhouse vegetable production systems are hotspots of soil n2o emissions and nitrogen leaching: a meta-analysis. environmental pollution, 272, article 116372. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.116372 quiroz, m., & céspedes, c. (2019). bokashi as an amendment and source of nitrogen in sustainable agricultural systems: a review. journal of soil science and plant nutrition, 19, 237–248. https:// doi.org/10.1007/s42729-019-0009-9 santos, h. g., jacomine, p. k. t., anjos, l. h. c., oliveira, v. a., lumbreras, j. f., coelho, m. r., almeida, j. a., araújo filho, j. c., oliveira, j. b., & cunha, t. j. f. (2018). sistema brasileiro de classificação de solos (5th ed.). embrapa. sarmiento sarmiento, g. j., amézquita álvarez, m. a., & mena chacón, l. m. (2019). uso de bocashi y microorganismos eficaces como alternativa ecológica en el cultivo de fresa en zonas áridas. scientia agropecuaria, 10(1), 55–61. https://doi. org/10.17268/sci.agropecu.2019.01.06 scotton, j. c., pereira, j. s., campos, a. a. b., pinto, d. f. p., costa, w. l. f., & homma, s. k. (2017). different sources of inoculum to the bokashi provides distinct effects on the soil quality. revista brasileira de agropecuária sustentável, 7(3), 32–38. https://doi.org/10.21206/rbas.v7i3.411 souza, a. a., almeida, f. z., & alberton, o. (2017). growth and yield of soybean with penergetic application. scientia agraria, 18(4), 95–98. https://doi.org/10.5380/rsa.v18i4.52886 souza, l. h., campina, v., almeira, d., villa, f., & rubio, f. (2016). doses de bokashi na produção orgânica de alface crespa. annals of congresso técnico científico da engenharia e da agronomia contecc. trani, p. e., purquério, l. f. v., figueiredo, g. j. b., tivelli, s. w., & blat, s. f. (2014). alface, almeirão, agrião d’água, chicória, coentro, espinafre e rúcula. in hortaliças, recomendação de calagem a adubação para o estado de são paulo (pp. 23–26). instituto agronômico de campinas. tsavkelova, e. a., klimova, s. y., cherdyntseva, t. a., & netrusov, a. i. (2006). microbial producers of plant growth stimulators and their practical use: a review. applied biochemistry and microbiology, 42(2), 117–126. https://doi.org/10.1134/ s0003683806020013 xavier, m. c. g., santos, c. a., costa, e. s. p., & carmo, m. g. f. (2019). produtividade de repolho em função de doses de bokashi. revista de agricultura neotropical, 6(1),17–22. https:// doi.org/10.32404/rean.v6i1.2372 https://doi.org/10.47280/revfacagron(luz).v38.n2.07 https://doi.org/10.47280/revfacagron(luz).v38.n2.07 https://doi.org/10.3390/horticulturae7020027 https://doi.org/10.1007/978-90-481-8741-6_12 https://doi.org/10.1007/978-90-481-8741-6_12 https://doi.org/10.1080/09064710.2014.960889 https://doi.org/10.1080/09064710.2014.960889 https://korinagricultura.com.br/wp-content/uploads/2020/12/01.ficha_tecnica_embiotic-acelerador.pdf https://korinagricultura.com.br/wp-content/uploads/2020/12/01.ficha_tecnica_embiotic-acelerador.pdf https://korinagricultura.com.br/wp-content/uploads/2020/12/01.ficha_tecnica_embiotic-acelerador.pdf https://www.phytojournal.com/archives/2020/vol9issue5/partai/9-5-258-155.pdf https://www.phytojournal.com/archives/2020/vol9issue5/partai/9-5-258-155.pdf https://doi.org/10.4067/s0718-58392020000300444 https://doi.org/10.4067/s0718-58392020000300444 https://ojs.ufgd.edu.br/index.php/agrarian/article/view/1136 https://ojs.ufgd.edu.br/index.php/agrarian/article/view/1136 https://doi.org/10.15835/nbha47311525 https://doi.org/10.15835/nbha47311525 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.116372 https://doi.org/10.1007/s42729-019-0009-9 https://doi.org/10.1007/s42729-019-0009-9 https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2019.01.06 https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2019.01.06 https://doi.org/10.21206/rbas.v7i3.411 https://doi.org/10.5380/rsa.v18i4.52886 https://doi.org/10.1134/s0003683806020013 https://doi.org/10.1134/s0003683806020013 https://doi.org/10.32404/rean.v6i1.2372 https://doi.org/10.32404/rean.v6i1.2372 fisiología de cultivos resumen abstract en regiones tropicales y subtropicales se producen pérdidas en las plantas cultivadas como consecuencia de lluvias estacionales prolongadas. el exceso de agua produce condiciones de anoxia en el suelo en pocas horas. las raíces sufren hipoxia o anoxia, lo cual tiene como resultado una crisis energética que afecta el crecimiento de la planta. el presente estudio se orientó hacia la determinación de crecimiento foliar y radical en dos especies de fique (furcraea castilla y f. macrophylla) cultivadas en encharcamiento en campo abierto en tunja, colombia. las plantas se desarrollaron a partir de bulbilos, en bolsas plásticas con 3 kg de suelo. las plantas control se regaron cada 4 días. las bolsas de las plantas encharcadas se cubrieron con una bolsa plástica adicional para limitar el drenaje y se regaron hasta mantener el agua 1 cm por encima de la superficie del suelo. en ambas especies la materia seca total de la planta, el peso específico de las hojas y el área foliar se redujeron con el encharcamiento, mientras que la longitud total radical se incrementó. la relación raíz:vástago se redujo en f. macrophylla pero se incrementó en f. castilla. a pesar de que ambas especies fueron fuertemente afectadas por el encharcamiento, f. macrophylla mostró mejor adaptación a este factor de estrés que f. castilla. in tropical and subtropical regions severe crop losses are caused by prolonged seasonal rainfall. excess water produces anoxic soil conditions within a few hours. plant roots, consequently, suffer hypoxia or anoxia, which results in an energy crisis affecting the plant growth. the present study aims to determine the leaf and root growth of two sisal species (furcraea castilla and f. macrophylla) growing under flooding stress in open field in tunja, colombia. plants grew from bulblets in plastic bags filled with 3 kg of soil. control plants were watered every 4 days. the bags of the flooded plants were covered with an additional plastic bag limiting drainage, and were watered until the water surface remained 1 cm above soil. in both species, the dry total matter per plant, the specific leaf weight and leaf area were depressed by flooding, while the total root length was increased. the root to shoot ratio was reduced by flooding in f. macrophylla but in f. castilla it increased. although both species were strongly affected by flooding, f. macrophylla showed better adaptation to this stress factor than f. castilla. key words: leaf area, dry matter partitioning, root:shoot ratio, root length. palabras clave: área foliar, distribución de materia seca, relación raíz:vástago, longitud radical. fecha de recepción: 21 de noviembre de 2007. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 profesor asociado, grupo de investigación ecofisiología vegetal, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. fanor.casierra@uptc.edu.co 2 ingeniera agrónoma, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. nancyegomez19@yahoo.es agronomía colombiana 26(3), 381-388, 2008 crecimiento foliar y radical en plantas de fique (furcraea castilla y f. macrophylla) bajo estrés por encharcamiento leaf and root growth of sisal plants (furcraea castilla and f. macrophylla) growing under flooding stress fánor casierra-posada1 y nancy e. gómez g.2 introducción el género furcraea, miembro de la familia agavaceae, es endémico de américa tropical, específicamente de la región andina de colombia y venezuela; se encuentra distribuido tanto en localidades continentales como insulares, desde méxico hasta bolivia, incluyendo todas las islas del caribe (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005a; garcía-mendoza, 1998). en colombia el cultivo de fique participó con 0,07% en el monto total de la producción agrícola en 2004. el área cultivada osciló entre 15.388 y 23.094 ha entre 1994 y 2006. para 2004 abarcó 16.333 ha, de las cuales, 38,3% se cultivaron en cauca, 29,0% en nariño y 26,3% en santander (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005b). a pesar de la relevancia de este cultivo, su cadena productiva obtuvo solo 0,6% de la inversión en ciencia y tecnología entre 2002 y 2006 (ministerio de agricultura y desarrollo 382 agron. colomb. 26(3) 2008 rural, 2007), lo que es un índice de la falta de investigación en este cultivo en colombia. en relación con el género furcraea (agavaceae) se han realizado investigaciones de gran relevancia orientadas al desarrollo de claves para su identificación, descripción, sinonimia, distribución, hábitat y fenología (garcíamendoza, 1998); se ha estudiado su filogenia con base en análisis de dna (bogler y simpson, 1995; bogler y simpson, 1996); se ha desarrollado un protocolo para su micropropagación in vitro (martínez y pacheco, 2006); se ha caracterizado su sistema de producción y sus aplicaciones agroindustriales (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005a; simmons-boyce et al., 2004; itabashi et al., 1999; pérez, 1974); se reporta como una especie de metabolismo cam (cassulacean acid metabolism) (casierra-posada y gonzález, 2008); se ha estudiado su comportamiento bajo condiciones de estrés salino por nacl (casierra-posada et al., 2006), a pesar de lo cual es todavía poco lo que se conoce sobre su fisiología. las condiciones naturales en que se desarrollan los vegetales, como inundaciones, exceso de precipitación, compactación del suelo y actividad de los microorganismos, pueden tener como consecuencia una disminución en la disponibilidad de oxígeno. durante la imbibición y germinación de las semillas, la producción de microsporas o el desarrollo de la fruta, la disponibilidad de oxígeno para la producción energética puede ser limitada. esta condición puede deberse también a la restricción en la difusión de oxígeno en los tejidos internos o a los altos índices de metabolismo celular, como en células meristemáticas en división (larcher, 2001; bailey-serres y chang, 2005). las células de los organismos aerobios han desarrollado respuestas adaptativas tendientes a compensar la crisis energética generada por la privación del oxígeno. las respuestas a nivel celular en plantas completas varían e incluyen alteraciones en el metabolismo y desarrollo, que en algunos casos confieren tolerancia a largo plazo. se han conseguido avances en la comprensión del papel de la activación o de factores que reducen la represión, transcripción y alteraciones en la expresión genética regulada por el oxígeno en algunos procariotes y eucariotes modelo. los procesos que determinan estas respuestas incluyen sensores múltiples directos o indirectos y rutas de transducción de los mensajeros que actúan de manera independiente o recíproca. los mecanismos de detección directa pueden implicar proteínas o compuestos que se unen o reaccionan con el oxígeno. perturbaciones en la homeostasis celular, por ejemplo niveles de energía alterados, estados redox o niveles de calcio, pueden ser la base para detección de mecanismos indirectos (blokhina, 2000; bailey-serres y chang, 2005). entre las adaptaciones estructurales frente al fenómeno de baja disponibilidad de oxígeno en el suelo, se encuentra la formación de aerénquima en tallos y raíces de plantas acuáticas y en aquellas tolerantes a situaciones de encharcamiento, lo que permite la oxigenación a larga distancia de los tejidos sometidos a hipoxia. la formación de tejido interconectado, lleno de gases, tiene lugar mediante dos rutas. en el primer caso sucede la separación de las células durante el desarrollo y muerte programada de las células, lo cual sucede frecuentemente, incluso en plantas que crecen en condiciones normales (drew, 1997). en el segundo caso está implicada la participación del etileno (jackson, 1985), el cual, en bajas concentraciones en el aire (0,1-1,0 μl·l-1), promueve la muerte normal de las células, pero en raíces de plantas expuestas a hipoxia se han encontrado concentraciones altas tanto de la hormona como de su precursor (he et al., 1994). por tanto, el objetivo de este trabajo fue la evaluación del comportamiento de dos especies de fique en relación con su crecimiento bajo condiciones de suelo inundado. materiales y métodos el material vegetal objeto de estudio se obtuvo a partir de bulbilos de furcraea macrophylla y f. castilla, los cuales crecieron en bolsas (3 kg de tierra negra), a campo abierto (13,8 ºc de temperatura promedio y humedad relativa de 78,4%), en la granja las flores de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) en tunja, ubicada a 5º 33’ latitud norte, 73º 24’ longitud oeste. al momento de la brotación se aplicaron por planta 3 g de fertilizante comercial 15-15-15. de cada especie se tomaron 60 plantas; 30 se mantuvieron a capacidad de campo. a las 30 plantas restantes, por variedad, se les realizó saturación hídrica: cada matera se cubrió con una bolsa plástica y se adicionó agua que saturara el suelo hasta la superficie. el ensayo tuvo una duración de siete meses, de los cuales las plantas de tratamiento correspondiente estuvieron encharcadas los dos últimos meses. las plantas se mantuvieron hasta que empezaron a presentar los síntomas de estrés. como variables dependientes se tomaron: el peso seco de los tejidos, por secado de las muestras en una estufa a 105 ºc, hasta peso constante; el peso específico de las hojas como el cociente entre el peso seco y el área foliar; la longitud total radical como la suma de la longitud de todas 3832008 casierra-posada y gómez g.: crecimiento foliar y radical en plantas de fique... resulta fuertemente inhibida bajo condiciones de encharcamiento, en plantas poco tolerantes a este factor causante de estrés. lo cual sucede dado que la apertura estomática dirige el cer (co2 exchange rate) en plantas encharcadas (regehr et al., 1975; phung y knipling, 1976) y se reporta que la reducción en la conductancia estomática coincide con la reducción del cer y baja concentración interna de co2 (davies y flore, 1986a, 1986b). esta disminución en la toma de co2 reduce las posibilidades de involucrar el compuesto al ciclo de calvin, disminuyendo la carboxilación y por tanto la producción de materia seca. los valores tan elevados de disminución de materia seca bajo condiciones de encharcamiento, fueron un índice del bajo nivel de tolerancia de las dos especies a este factor causante de estrés. por otro lado, las raíces de plantas expuestas a baja disponibilidad de oxígeno en el sustrato deben cambiar su proceso respiratorio de aeróbico (con disponibilidad de o2 suficiente) a anaeróbico (bajo hipoxia). mientras que en el primer caso se producirían 38 moléculas de atp, durante la fermentación, inducida por la hipoxia, se producirían solo 2-3 moléculas de atp, con el consecuente déficit de energía para los procesos metabólicos relacionados con el crecimiento (brändle, 1996). en cuanto a los resultados de la variable peso específico de las hojas, el encharcamiento provocó disminución en sus valores. se presentó diferencia altamente significativa (p<0,01) para el factor especie y para la interacción especie * condición; sin embargo, no hubo diferencia significativa para el factor condición. en f. macrophylla el encharcamiento redujo 2,0% el peso específico de las hojas, mientras que en f. castilla la reducción estuvo alrededor de 30,0%. los resultados obtenidos en cuanto al comportamiento del peso específico de las hojas pueden articularse a la reducción en la tasa fotosintética que tiene lugar en plantas expuestas a encharcamiento. adicionalmente, muchos estudios han mostrado la acumulación de aminoácidos en los tejidos vegetales en condiciones de baja disponibilidad las raíces; la relación raíz:vástago como la razón entre el peso seco de la raíz y los órganos aéreos; el área foliar se determinó con un analizador li-cor® 3000a (li-cor, nebraska). el experimento consistió en un ensayo bifactorial, con dos especies (furcraea macrophylla y f. castilla) y dos condiciones de humedad en el suelo (normal y encharcado), diseño completamente al azar, 30 replicas, tomando una planta como unidad experimental. la información se analizó mediante una tabla anava y la prueba de separación de promedios de tukey (p<0,01) con la aplicación spss (statistical product and service solutions) versión 11.5.1. resultados y discusión como consecuencia del encharcamiento se encontró un incremento en los valores de ph del suelo. los valores de ph del suelo en plantas regadas normalmente fue de 5,0 en promedio, pero en el suelo de plantas sometidas a encharcamiento se registraron valores de ph de 6,4 en promedio. resultados similares en cuanto a la modificación del valor del ph en suelos encharcados habían sido reportados por león y arregocés (1985) y casierra-posada y vargas (2007), quienes justifican el incremento en el ph en suelos encharcados como una consecuencia de la reducción de óxidos mangánicos e hidróxidos férricos que permite la liberación de iones oh-. por otro lado, el potencial redox en suelos encharcados se reduce drásticamente, lo que provoca el incremento de la población de microorganismos anaeróbicos, los cuales utilizan la materia orgánica del suelo como fuente de energía, pero requieren iones que puedan ser reducidos, como aceptores de electrones. estos receptores de electrones pueden ser los nitratos o los sulfatos. de manera similar, el hierro trivalente o el manganeso tetravalente se pueden reducir a iones bivalentes (león y arregocés, 1985; schulze et al., 2002). además, el co2 también puede usarse como aceptor de electrones, lo que resulta en la producción de metano. tales reacciones consumen protones, dando como resultado un incremento en el ph del suelo (schulze et al., 2002). el encharcamiento provocó una reducción en la producción total de materia seca de las plantas evaluadas, con diferencias altamente significativas (p<0,01). en f. macrophylla el encharcamiento redujo 38,9% la producción total de materia seca, mientras que en f. castilla la reducción estuvo en el orden de 48,0% (figura 1). la disminución en la producción de materia seca puede ser una resultante del hecho de que la capacidad fotosintética figura 1. peso seco en dos especies de fique (furcraea sp.) en condición normal de riego y en encharcamiento (las barras sobre las columnas indican la desviación estándar). pe so s ec o to ta l ( g/ pl an ta ) 0 2 4 6 8 10 12 14 normal encharcado f. macrophylla f. castilla 384 agron. colomb. 26(3) 2008 de oxígeno en el suelo (roberts et al., 1992; good y muench, 1993). sousa y sodek (2003) encontraron los máximos valores en la concentración de alanina entre 48 y 72 h luego de la exposición de plantas de glycine max a la hipoxia. además, el incremento en los niveles de proteínas implica que el metabolismo y producción de aminoácidos en condiciones de hipoxia es muy activo cuando las plantas se exponen a baja disponibilidad de oxígeno. esta apreciación debe tomarse en consideración cuando la producción del fique se orienta hacia la obtención de sapogeninas (hecogeninas y tigogeninas) para utilizarlas en farmacéutica (ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, 2006). la longitud radicular se vio favorecida por el encharcamiento con diferencias altamente significativas (p<0,01) en cuanto al factor condición, pero sin diferencia estadísticamente significativa para el factor especie ni para la interacción especie * condición. en f. macrophylla el encharcamiento incrementó 94,2% la longitud radical, y en f. castilla el incremento fue de 74,7%. en raíces de arabidopsis algunos análisis de mutantes revelaron que las especies reactivas de oxígeno (reactive oxygen species ros) producidas por la nad(p)h-oxidasa activan los canales de calcio, facilitando el flujo del elemento, el cual es necesario para el crecimiento de las raíces (foreman et al., 2003; mori y schroeder, 2004). además, la rop (response to oxygen deprivation) en arabidopsis es responsable del gradiente de calcio intracelular en los pelos radicales (jones et al., 2002). estas observaciones permiten especular que la rop puede promover un incremento en el calcio citosólico, bajo condiciones de hipoxia, lo cual podría ser mediado por la nad(p)h-oxidasa, localizada posiblemente en la membrana plasmática (bailey-serres y chang, 2005), lo cual daría como resultado el crecimiento de la raíz en vegetales expuestos a hipoxia. el incremento en la longitud total de raíces encontrado se debió a la producción de raíces adventicias inducida por el encharcamiento (figura 4), mediante las cuales la planta tiene la posibilidad de tomar el oxígeno disuelto en la parte superior del perfil del suelo. figura 2. peso específico de las hojas en dos especies de fique (furcraea sp.) en condición normal de riego y en encharcamiento (las barras sobre las columnas indican la desviación estándar). normal encharcado p es o es pe cí fic o fo lia r (m g· cm -2 ) 0 5 10 15 20 25 30 35 f. macrophylla f. castilla lo ng itu d ra di ca l t ot al ( cm ) 50 100 150 200 250 300 350 0 normal encharcado f. macrophylla f. castilla figura 3. longitud radical total en dos especies de fique (furcraea sp.) en condición normal de riego y en encharcamiento (las barras sobre las columnas indican la desviación estándar). figura 4. apariencia externa de las raíces de dos especies de fique (furcraea sp.) en condición normal de riego y en encharcamiento. a y b: f. macrophylla normal y encharcada; c y d: f. castilla encharcada y normal, respectivamente. un componente adicional en la respuesta de las plantas a la hipoxia es el etileno, el cual necesita oxígeno molecular para su síntesis. este regulador del crecimiento se requiere para la muerte programada de células que determina tanto la formación de aerénquima como la formación de raíces adventicias en condiciones de baja difusión de oxígeno (drew et al., 2000; mergemann y sauter, 2000; gunawardena et al., 2001). por tanto, la producción de raíces adventicias mediada por el etileno es un mecanismo importante en la adaptación de los vegetales a las condiciones de hipoxia, y es así como f. macrophylla tiene una mejor adaptación a estas condiciones que f. castilla, mediante esta modificación anatómica que le permitiría sobrevivir por un periodo más prolongado en encharcamiento. 3852008 casierra-posada y gómez g.: crecimiento foliar y radical en plantas de fique... diferencia altamente significativa (p<0,01) para el factor especie y para la interacción especie * condición. se ha encontrado que la fermentación es un proceso esencial en la tolerancia de las raíces a la hipoxia, lo cual no sucede en los vástagos de arabidopsis. es más, los tratamientos con aba promueven la tolerancia a la falta de oxígeno solamente en las raíces de la misma especie (ellis et al., 1999). estas observaciones y las diferencias en la señalización manejada por el calcio en órganos específicos (sedbrook et al., 1996) son indicadores de que las raíces y el vástago difieren ampliamente en los mecanismos de sensibilidad y respuesta a la falta de oxígeno (bailey-serres y chang, 2005). dadas las alteraciones metabólicas, anatómicas y morfológicas inducidas por el encharcamiento, el patrón de asignación de materia seca en los diferentes órganos de las plantas se modificó (figura 7). el factor más determinante para esta modificación fue la acumulación de materia seca en las raíces. mientras que en f. macrophylla la acumulación de materia seca en las raíces se redujo 24,7% con el encharcamiento, a pesar de que la longitud total de las raíces se había incrementado 94,2% con respecto a las plantas control, en el encharcamiento redujo el área foliar en las plantas evaluadas de ambas especies, con diferencias altamente significativas (p<0,01) para el factor condición y significativas (p<0,05) para la interacción condición * especie. no hubo diferencia significativa para el factor especie. en f. macrophylla el encharcamiento redujo 41,5% la producción total de materia seca, mientras que en f. castilla la reducción estuvo en el orden de 32,7%. se han reportado resultados similares en cuanto a la reducción del área foliar en plantas expuestas a encharcamiento. en persea americana el encharcamiento redujo 34,5% el área foliar (besoain et al., 2005). esta condición de estrés vegetal no solo redujo el área foliar sino que indujo entre 20 y 60% de necrosis en las láminas foliares de oryza sativa como consecuencia de la producción y acumulación de etanol en los tejidos (boamfa et al., 2003); lo mismo sucedió en plantas de fragaria sp., en las cuales la hipoxia disminuyó entre 47,1 y 74,4%, con respecto a las plantas control, y además se produjo entre 30,1 y 41,2% de área foliar necrótica (casierra-posada y vargas, 2007). por tanto el encharcamiento afecta negativamente el crecimiento de la parte aérea en muchas especies vegetales, mediante la inhibición de la formación de nuevas hojas así como de la expansión foliar y del crecimiento de internodos. también causa senescencia prematura y abscisión de las hojas (kozlowski, 1984; kozlowski et al., 1991; kozlowski y pallardy, 1996). la expansión de las hojas se inhibe debido a la reducción de la extensibilidad de las paredes celulares, la cual es un factor determinante para el crecimiento (smit et al., 1989). el encharcamiento indujo una respuesta diferencial en cuanto a la relación raíz:vástago, en las dos especies evaluadas. mientras que en f. macrophylla el valor de la relación se redujo 38,9% con el encharcamiento, en f. castilla este valor se incrementó 60,0%. para el factor condición no se presentó diferencia significativa; sin embargo, sí hubo á re a fo lia r (c m 2 ) normal encharcado f. macrophylla f. castilla 0 50 100 150 200 250 300 figura 5. área foliar en dos especies de fique (furcraea sp.) en condición normal de riego y en encharcamiento (las barras sobre las columnas indican la desviación estándar). figura 6. relación raíz:vástago en dos especies de fique (furcraea sp.) en condición normal de riego y en encharcamiento (las barras sobre las columnas indican la desviación estándar). r el ac ió n ra íz :v ás ta go 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 f. macrophylla f. castilla normal encharcado figura 7. distribución de materia seca en los diferentes órganos de la planta en dos especies de fique (furcraea sp.) en condición normal de riego y en encharcamiento. d is tr ib uc ió n de m at er ia s ec a (% ) 0 20 40 60 80 100 normal encharcado normal encharcado f. macrophylla f. castilla raíz bulbo hojas 386 agron. colomb. 26(3) 2008 f. castilla el peso seco de las raíces se incrementó 51,1%, con un aumento de 74,7% en la longitud de las raíces, lo que implica que las raíces de f. macrophylla fueron menos densas que las de f. castilla. este resultado sugiere una mayor formación de aerénquima en f. macrophylla que en f. castilla, con una mayor posibilidad de movilización de o2 como sustrato respiratorio hacia los tejidos sometidos a hipoxia. la formación de aerénquima es una respuesta adaptativa de plantas que tienen la posibilidad de tolerar las condiciones de baja disponibilidad de oxígeno en el sustrato (schulze et al., 2002). a pesar de que ambas especies estudiadas mostraron baja adaptabilidad a las condiciones de estrés por hipoxia, según los factores del crecimiento estudiados, f. macrophylla mostró mejor adaptación a este factor que f. castilla; por consiguiente, se debe ser cuidadoso al seleccionar la especie a cultivar en regiones con suelos pesados y precipitación alta, pues estas condiciones limitan la difusión de oxígeno en el suelo, lo que haría que el crecimiento y, por tanto, la producción se vean seriamente comprometidos. agradecimientos este estudio se desarrolló con el apoyo de la dirección de investigaciones (din) de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, en el marco del plan de trabajo del grupo de investigación ecofisiología vegetal, adscrito al programa de ingeniería agronómica de la facultad de ciencias agropecuarias. literatura citada bailey-serres, j. y r. chang. 2005. sensing and signalling in response to oxygen deprivation in plants and other organisms. ann. bot. 96, 507-518. besoain, x., c. arenas, e. salgado y b.a. latorre. 2005. effect of soil flooding period on the development of avocado (persea americana) root rot caused by phytophthora cinnamomi. cien. inv. agr. 32(2), 79-84. blokhina, o. 2000. anoxia and oxidative stress: lipid peroxidation, antioxidant status and mitochondrial functions in plants. ph. d. thesis. the faculty of science, university of helsinki. 79 p. boamfa, e.i., p.c. ram, m.b. jackson, j. reuss y f.j.m. harren. 2003. dynamic aspects of alcoholic fermentation of rice seedlings in response to anaerobiosis and to complete submergence: relationship to submergence tolerance. ann. bot. 91, 279-290. bogler, d.j. y b.b. simpson. 1995. a chloroplast dna study of the agavaceae. syst. bot. 20(2), 191-205. bogler, d.j. y b.b. simpson. 1996. phylogeny of agavaceae based on its rdna sequence variation. amer. j. bot. 83(9), 1225-1235. brändle, r. 1996. überflutung und sauerstoffmangel. en: brunold, c., a. rüegsegger y r. brändle (eds.). stress bei pflanzen. haupt-verlag, berh. pp. 123-148. casierra-posada, f. y d.m. gonzález. 2008. cambio circadiano en los valores de ph y acidez titulable en la savia de dos especies de fique. revista orinoquia (en prensa). casierra-posada, f., w.a. pérez y f. portilla. 2006. relaciones hídricas y distribución de materia seca en especies de fique (furcreaa sp. vent.) cultivadas bajo estrés por nacl. agron. colomb. 24(2), 280-289. casierra-posada, f. y y.a. vargas. 2007. crecimiento y producción de fruta en cultivares de fresa (fragaria sp.) afectados por encharcamiento. rev. colomb. cienc. hort. 1(1), 21-32. davies, f.s. y j.a. flore. 1986a. short-term flooding effects on gas exchange and quantum yield of rabbiteye blueberry (vaccinium ashei reade). plant physiol. 81, 289-292. davies, f.s. y j.a. flore. 1986b. gas exchange and flooding stress of highbush and rabbiteye blueberries. j. amer. soc. hort. sci. 111, 565-571. drew, m.c. 1997. oxygen deficiency and root metabolism: injury and acclimation under hypoxia and anoxia. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 48, 223250. drew, m.c., c.-j. he y p.w. morgan. 2000. programmed cell death and aerenchyma formation in roots. trends plant sci. 5(3), 123-127. ellis, m.h., e.s. dennis y w.j. peacock. 1999. arabidopsis roots and shoots have different mechanisms for hypoxic stress tolerance. plant physiol. 119, 57-64. foreman, j., v. demidchik, j.h. bothwell, p. mylona, h. miedema y m.a. torres. 2003. reactive oxygen species produced by nadph oxidase regulate plant cell growth. nature 422, 442-446. garcía-mendoza, a.j. 1998. revisión taxonómica del género furcraea (agavaceae) en méxico y guatemala. unam, instituto de biología. informe final resultado de proyecto conabio. méxico. 67 p. good, a.g. y d.g. muench. 1993. long-term anaerobic metabolism in root tissue. plant physiol. 101, 1163-1168. gunawardena, a.h., d.m. pearce, m.b. jackson, c.r. hawes y d.e. evans. 2001. characterization of programmed cell death during aerenchyma formation induced by ethylene or hypoxia in roots of maize (zea mays l.). planta 212, 205-214. he, ch.-j., m.c. drew y p.w. morgan. 1994. plant induction of enzymes associated with lysigenous aerenchyma formation in roots of zea mays during hypoxia and nitrogen starvation. plant physiol. 105, 861-865. itabashi, m., k. segawa, y. ikeda, s. kondo, h. naganawa, t. koyano y k. umezawa. 1999. a new bioactive steroidal saponin, furcreastatin, from the plant furcraea foetida. carbohydr. res. 323(1-4), 57-62. jackson, m.b. 1985. ethylene and responses of plants to soil waterlogging and submergence. annu. rev. plant physiol. 36, 145-174. jones, m., j.j. shen, y. fu, h. li, z. yang y c.s. grierson. 2002. the arabidopsis rop2 gtpase is a positive regulator of both root hair initiation and tip growth. plant cell 14, 763-776. 3872008 casierra-posada y gómez g.: crecimiento foliar y radical en plantas de fique... kozlowski, t.t. 1984. responses of woody plants to flooding. pp. 129-163. en: kozlowski, t.t. (ed.). flooding and plant growth. academic press, orlando, fl. kozlowski, t.t., p.j. kramer y s.g. pallardy. 1991. the physiological ecology of woody plants. academic press, san diego, ca. 657 p. kozlowski, t.t. y s.g. pallardy. 1996. growth control in woody plants. academic press, san diego, ca. 641 p. larcher, w. 2001. ökophysiologie der pflanzen. 6th ed. eugen ulmer, stuttgart. pp. 324-328. león, l.a. y o. arregocés. 1985. química de los suelos inundados. pp. 287-305. en: tascón, e.e. y d. garcía (eds.). arroz: investigación y producción. guía de estudio. ciat, cali. martínez, m.a. y j.c. pacheco. 2006. protocolo para la micropropagación de furcraea macrophylla baker. agron. colomb. 24(2), 207-213. mergemann, h. y m. sauter. 2000. ethylene induces epidermal cell death at the site of adventitious root emergence in rice. plant physiol. 124, 609-614. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2005a. acuerdo para el fomento de la producción y la competitividad del subsector del fique. corpoica, iica, bogotá. 46 p. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2005b. anuario estadístico. información tomada de urpa-boyacá en medio magnético. bogotá. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2007. estadísticas sector agropecuario. en: www.minagricultura.gov.co/archivos/ carpeta_ministro_3_septiembre_2007def.pdf; consulta: 28 de septiembre de 2007. ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. 2006. guía ambiental del subsector fiquero. cadena productiva nacional del fique (cadefique). segunda edición. en: www. corpoica.org.co/archivos/publicaciones/guia_ambiental_ fiquera_2006_.pdf; consulta: 5 de septiembre de 2007. mori, i.c. y j.i. schroeder. 2004. reactive oxygen species activation of plant ca2+ channels. a signaling mechanism in polar growth, hormone transduction, stress signaling, and hypothetically mechanotransduction. plant physiol. 135, 702-708. pérez m., j.a. 1974. el fique. su taxonomía, cultivo y tecnología. segunda edición. compañía de empaque, editorial colina. 115 p. phung, h.t. y e.b. knipling. 1976. photosynthesis and transpiration of citrus seedlings under flooded conditions. hortscience 11, 131-133. regehr, d.l., f.a. bazzaz y w.r. boggess. 1975. photosynthesis, transpiration and leaf conductance of populus deltoides in relation to flooding and drought. photosynthetica 9, 52-61. roberts, j.k.m., m.a. hooks, a.p. miaullis, s. edwards y c. webster. 1992. contribution of malate and amino acid metabolism to cytoplasmic ph regulation in hypoxic maize root tips studied using nuclear magnetic resonance spectroscopy. plant physiol. 9, 480-487. schulze, e.d., e. beck y k. müller-hohenstein. 2002. oxigen deficiency (anaerobiosis and hypoxia). pp. 99-116. en: schulze, e.d., e. beck y k. müller-hohenstein (eds.). plant ecology. springer verlag, berlín. sedbrook, j.c., p.j. kronebusch, g.g. borisy, a.j. trewavas y p.h. masson. 1996. transgenic aequorin reveals organ specific cytosolic ca2+ responses to anoxia in arabidopisis thaliana seedlings. plant physiol. 111, 243-257. smit, b., m. stachowiak y e. van volkenburgh. 1989. cellular processes limiting leaf growth in plants under hypoxic root stress. j. exp. bot. 40, 89-94. simmons-boyce, j.l., w.f. tinto, s. mclean y w.f. reynolds. 2004. saponins from furcraea selloa var. marginata. fitoterapia 75(7-8), 634-638. sousa, c.a.f. y l. sodek. 2003. alanine metabolism and alanine aminotransferase activity in soybean (glycine max) during hypoxia of the root system and subsequent return to normoxia. environ. exp. bot. 50, 1-8. 388 agron. colomb. 26(3) 2008 introduction in the existential context of human beings, concepts, like the imaginary and institutions play the role of guiding our ways of being (identity) and to be (done) with the world and society. however, they are collective constructions, socially and historically located and permanently subject to changes and modifications. rurality and rural development, as human constructs, have been subjected in recent years for changes both in speeches and in their content, and practices by academic and political institutions of government and non-governmental order. these new meanings are manifested in the definition of policies that mandate and regulate rural and agricultural sector, and the orientation and implementation of rural development programs. although the changes promoted within societies are justified in terms of promoting better living conditions, studies on the impact of development programs in rural areas have shown their inability to not only help to achieve the desired societal achievements, but, by contrast, have created new and more complex issues, from the dynamics and processes of implementation. the above considerations motivated the conduct of research can be identified at a local space, the department of caldas, the state of the discourses and practices of rural development. methodology this document is based on research “rethinking rural development in the department of caldas”, held by the authors of this text and members of the research group ceres (centre for rural studies, university of caldas). the approaches are derived from: a) a review of academic and official documents of different national and interreceived for publication: 25 may, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 department of rural development, agricultural sciences faculty, universidad de caldas. manizales (colombia). 2 master student, agricultural sciences faculty, universidad de caldas. manizales (colombia). 3 corresponding author: nelly.suarez_r@ucaldas.edu.co agronomía colombiana 29(1), 141-146, 2011 speeches and practices of the rural development: a reading from caldas department, colombia discursos y prácticas de desarrollo rural: una lectura desde el departamento de caldas, colombia nelly del carmen suárez-restrepo1,3, and carlos eduardo ospina-parra2 abstract resumen to contribute to the current debate on rurality, research was conducted focusing on the discourses and practices of rural development. to this end, documents were reviewed that address this topic from 1950 to 2007, and was examined primary information provided by officials from various institutions and programs oriented rural development projects in caldas. it was found a predominance of economic and productive approaches in rural development practices, and an eclectic position in speeches. analysis of primary sources can be inferred that in caldas there is a vanguard and theoretical management of the concept, but the practices continue to be guided by principles derived from theories and models considered outdated. para contribuir al debate actual sobre la ruralidad, se realizó una investigación enfocada en los discursos y prácticas del desarrollo rural. a tal fin se llevó a cabo una revisión de documentos que abordan esta temática desde 1950 hasta 2007; así mismo, se examinó información primaria aportada por funcionarios de distintas instituciones que orientan programas y proyectos de desarrollo rural en caldas. se encontró un predominio del enfoque económico-productivo en las prácticas del desarrollo rural y una posición ecléctica en los discursos. del análisis de las fuentes primarias se puede inferir que en caldas hay un manejo teórico vanguardista del concepto, pero las prácticas continúan orientándose por principios derivados de teorías y modelos que se consideran ya superados. key words: approaches of rural development, rural societies, farming sector, human development. palabras clave: enfoques de desarrollo rural, sociedades rurales, sector agropecuario, desarrollo humano. 142 agron. colomb. 29(1) 2011 national institutions involved in the countryside by his speeches and / or practice: iica, clacso, fao, eclac, world bank, the inter-american development, fodepal, incoder, cci, igac and ministry of agriculture of colombia. b) semi-structured interviews made to officials: mélida fraume and cristina restrepo (incoder, manizales), silvio rios yepes (ministry of agriculture of the department of caldas), miryam robledo and martha giraldo (social integration unit of manizales), pompeyo jose parada and luis miguel alvarez (programs of sociology and agriculture of the university of caldas); in the field guild to jesus antonio diaz (salvation agricultural unit). the contents of this inquiry were: perceptions and understandings of the countryside, its implications for development programs, and on indicators used by institutions to evaluate the success of programs or projects. the required information is classified in tables and matrices categorical then analyzed according to criteria developed from the questions and objectives. results and discussion the literature review identified the theories or models of development that have resulted more in structuring approaches to rural development in colombia. it is clear that the criteria that guide the discourses and practices of rural development in historically determined societal spaces (the case of latin american societies), respond to a social ideal previously defined within development theories developed for social systems have other reference points, geophysical, economic, political and cultural (in the case of the united states and europe). tab. 1 presents the main idea of the theoretical and methodological approaches that shape rural development in the country. table 1. rural development theories and approaches. models / development theories rural development approach modernization modernizing industrialization who industrialized neoliberal opening-up neostructural integrational – agroexport eclectic territorial livelihoods cloning companies the modernization theory underlying the fact that third world countries should follow the same path as the developed capitalist countries (kay, 2005:3). the principles of this theory promote rural development process that contributes to achieving the proper ideals of modern society. this is done through penetration with economic, social and cultural part of the modern northern industrialized countries in the countries of the south and rural agricultural tradition. the implementation of this theory concentrate efforts involving national and international road construction (development strategies) that enabled modern countries (industrialized and urbanized) to disseminate among the nations pre-modern agricultural knowledge, skills, technologies, organizational forms, institutional, entrepreneurial attitudes and innovation, thus ensuring social order in the image and likeness of the north. change of vocation the approach that some call the industrialization of the countryside and others, import substitution industrialization, is derived from the theoretical proposal also known by the eclac model name because it was promoted by the economic commission for latin america eclac. this proposal, far from being an alternative to the previous model (modernization), is presented as the appendix or continuation. he assured the underdeveloped countries to move into a more advanced model of society was necessary to give the agricultural vocation and take the industrialization of economies as the key strategy to overcome the factors delay (perez and farah, 2002:14). it was argued that the primary sectors (especially those related to agriculture) were unable to produce and lead the economic and social transformations necessary to stimulate development. eclac said that economies based on export of agricultural or mineral products were bound to fail (jaramillo, 2002:17). produce for export the openness approach is based on the proposals of globalization and open markets to promote agricultural restructuring towards export, modernization of technology and agribusiness (acosta, 2006:4). it advocates the dismantling of protective regimes on exports, the reduction of tariffs on imports of agricultural products, the incentive for private sector participation (perez and farah, 2002:18). the public support for companies producing goods agricultural enduse for their highly competitive price, quality or features. promoted by international agencies, like the international monetary fund (imf) and world bank (wb), rules proposed model equal economic openness for all sectors of the economy because they have advocated policies that favored a particular productive sector in particular. in this 143suárez-restrepo and ospina-parra: speeches and practices of the rural development: a reading from caldas department, colombia theoretical context was not feasible to discuss or refer to rural development policies, but rather a stable and consistent macroeconomic scenario (kay, 2005:17). he put on an equal basis to both domestic and foreign capital. the spread of neoliberal theory coincides (eighties) with two social and political events of great significance and importance: a) sustainable development (romero, 2006:300) and, b) structural reforms to states, in the case of colombia, materialized in participatory planning and the decentralization policy. at the same time authorized the national government to carry out a restructuring of the ministry of agriculture (perez and farah, 2002: 19; acosta, 2006: 5). global integration the neo-structuralist theory, eighties and early nineties, emerged as an alternative to the neoliberal model and in response to the new realities created by globalization. as the structuralist approach or industrialization is sustained and supported by eclac. it raises the need for the state is erected as the promoter par excellence, of development. this revival starring the state is accompanied by a set of requirements (kay, 2005: 25; pachón, 2006: 8) relating to: a) an institutional restructuring to enable the states to exercise greater management capacity compared to human resource development and equitable economic growth. b) the non-state intervention in productive activities. c) recognition from the agricultural policies of the heterogeneity of agricultural producers. d) the design of differentiated policies that support the rural economy. in the context of rural development, this approach makes less emphasis on land reform as a strategic element of this process and gives more importance to markets, private enterprise and foreign capital, which he considers necessary for a country to reach levels successful development, also highlights the maximum state intervention as regulator or controller on the market (kay, 2005: 25). return to local people and eclectic theoretical positions give rise to new approaches to rural development, among these, the focus of territorial development and rural livelihoods approach. the first aims to overcome the failures identified by the approaches and strategies designed and implemented previously (acosta, 2006: 6). it is based on marshall’s theory of 1930, which takes the concept of agro-industrial districts. according to this theory, the agglomeration of firms in the same sector in a country generates so-called “local external economies” (internal to the territory). these savings help reduce production costs due to the presence of skilled labor, easy access to resources and services, reduced costs of transport, information and knowledge flow and linkage to markets (schejtman and berdegué, 2003: 18). the territorial approach promotes “[…] a political process that affects the entire space from the neighborhood to the global village” (echeverri, 2006: 208). “gives weight to the agency of the state (national, regional, local) or, alternatively, to international agencies and ngos as promoters of development agencies” (llambí and duarte, 2006: 245). relates the development “[…] a process of productive transformation and institutional development in a particular rural area, which aims to reduce rural poverty” (llambí and duarte, 2006: 13). for its part, the livelihoods approach (livehoods approach) or livelihoods, as others call it, was initially introduced as the sustainable livelihoods approach (sla) report “food 2000” presented to the world commission on environment and development in 1987. its starting point is not the needs or wants of individuals and family groups, but the assets or capital resources (human, social, political, financial, natural, materials) that have, and the actions and decisions made in the everyday of their lives. it emphasizes the identification and study of livelihood strategies (ways to combine the use of these assets or resources), and strives to expand the mechanisms for participation of various stakeholders, especially rural families in the formulation of public policies. the assets, pillars of livelihood, to some extent can substitute for each other. thus, some groups may use the social capital, such as family or neighborhood networks, in times when financial capital is scarce. although this approach livelihood strategies builds on a base material incorporates, in turn, in the process, social, cultural and political. for its part, the theoretical proposal called the new rurality and structure is supported from the recognition of the various transformations, especially in recent decades, rural areas of countries denominated in the developing world. these changes are related largely to the dynamics involved in the process of globalization and the implementation of structural adjustment packages derived from neoliberal theory. among these transformations, kay (2005: 31) mentions the following: 144 agron. colomb. 29(1) 2011 a) the multi or multiple jobs for the rural population which is manifested in the growing employment in non-agricultural activities such as crafts, trade, transport, rural tourism or agro-industrial and construction located in urban or rural; b) a tendency toward wage labor; c) intensification of migration processes, long and short term, to rural or urban areas within and outside the country; d) diversification of sources of income of most rural households; e) change in the valuation and use of rural areas. caldas institutions the institution is represented, at this point, government territorial entities directly involved in the rural and agricultural sector through the implementation of programs aimed at producers and the rural population in general. people first under the premise that achieving rural development requires first achieving human development, officials interviewed suggest that the institutional priority action programs and actions aimed at improving the living conditions of rural population. the main objective of these development programs has been to improve human development indices in the region, however, recent studies by international agencies such as the human development regional report 2004: a pact for the region. united nations program for development undp concludes that, in the last decade, the department of caldas has a stagnation in human development indicators. according to the above, development programs led by the institutions in the department of caldas, are intended to solve (whether partially) some of the problems identified as persistent. is the case of newly implemented programs for social integrity unit and the ministry of agriculture department, called “food security, rural and urban”, which have focused on providing the rural population, inputs and training to produce species of crops and vegetable consumption. through these actions the institutions reach only provide superficial solutions to problems that are structural and promote many times between the rural and social organizations, more dependence and subordination (mora and sumpsi, 2004: 31); relational conditions ultimately, serve to exacerbate existing problems. the department of caldas recreates conditions that have helped define the criticism of governmental and nongovernmental institutions engaged in policy planning and rural development programs. these conditions include: • lack of coordination between the various stages of inter-agency working, planning, management, implementation and execution of projects and programs. this, despite the existence of political and legal space mechanisms that allow interaction of the various characters involved in the processes and dynamics of rural and agricultural sector. • lack of integrity in the projects. generally, they focus their analysis and focus their actions in the dimensions related to productivity and the adequacy of agricultural infrastructure. this targeted intervention can generate good results, but rarely improve the lives of the rural population because they cannot fill the gap left by the exclusion of equally important existential dimensions. • lack of continuity of projects and programs. they are mostly short-term programs with a permanence that hardly goes beyond four years and regular governments. • lack of evaluation. it manifests itself in a vacuum of information for analysis and promote adjustments in programs and actions. in some cases, knowledge of the effects of these interventions cannot transcend the local, in others; its effectiveness is unknown even in the area of influence (mora and sumpsi, 2004: 31). • instrumentation of the rural population. the institutions, in its attempt to improve from outside the living conditions of the rural population, end up reducing them to “receptor units” of programs and development packages, denying passing them as active subjects and co-authors of the rural and agrarian. despite growing concern for human development, institutions have not made structural changes in the process of planning or related structures of rural inhabitants. rather, the ways to practice development continue sticking more to principles derived from the approach “modernization”, which is assumed solely from farmers as producers and receivers of technological packages, which from the beginning of development proposals alternative and innovative. academia: unrealized proposals in the academic field is, perhaps, where more progress has been made in the analysis and development of alternative approaches for sustainable development in critical reflection on the impact of the approaches and models of 145suárez-restrepo and ospina-parra: speeches and practices of the rural development: a reading from caldas department, colombia development in the rural realities and current agricultural issues. however, this “theoretical art” or progress in rural development thinking, is not realized, for instance: a) proposals for new social arrangements that create political, economic and environmental triggers counter the various problems facing the rural world and society in general. b) expansion of training program offers professional, undergraduate and graduate level in the field of agronomy, veterinary, animal husbandry, agricultural anthropology, among others. c) update on training programs. so far, curricular adjustments have been made do not show a significant change in its philosophy, training purposes, the contents or in the field of socio-agricultural interventions. a reading of current curricula reveals that still bound to productivist principles and guidelines, technology and sectored. d) coordination between the political thinking, technical thinking, academic thinking and knowledge and production practices of rural populations. given this, the university is in default academia to undertake structural changes in the thematic training and research orientation and projection. the training process should focus on the population involved in farming, their participation in decision-making processes, idiosyncrasies peasant, knowledge, values and customs, food sovereignty. and stop thinking about the productive and technological dimensions as the only alternative for rural development (pachón, 2006: 12). at the academy he questions his growing isolation and lack of leadership in the areas of cooperation, planning and decision making on matters related to rural and agricultural sector. in the case of the department of caldas, universities have lost importance in the generation of knowledge and development of technologies appropriate to geophysical and socio-political characteristics of rural societies. they demand joint design strategies to enable them to interact with the political, economic, business, agriculture, farmer and rural society. unions: fight for superlive the union is connected, usually with farmers’ organizations that bring together producers by crop, region or area, or their economic capacity. among the most representative organizations of the country include: the national federation of coffee growers (federacafe), the national farmers federation (fedegan), the national federation of potato producers (fedepapa) and the national farmers federation grains (fedenalce), among others. regardless of the work object, each of these organizations are striving to carry out actions aimed at ensuring the welfare of its members, affiliates and / or beneficiaries, to negotiate with the government and other entities to protect and guarantee the production and marketing of their products. in the country, sector union has become a socio-economic actors in the development of both the rural and agricultural sector and society in general. in the department of caldas, the national salvation association for agricultural groups to small and small producers, mostly coffee, sugarcane and rice. for this association is clear that while the development of rural communities and the country’s agricultural sector is related to economic development, economic growth alone does not produce the desired social outcomes in terms of distribution and equity. this assertion is supported by the fact that the distribution depends, fundamentally, the political structure of countries and institutions inherited from the past, ie the initial distribution of production factors, including land , and human resources provided by the educational system (kalmanovitz and lopez, 2007: 167). conclusions at the present time, it is evident the difficulty faced by both societies as actors to signify the concept of rural development. it’s no secret the confusion that results when official texts non-governmental agencies or bodies, academics and guilds find different words (concepts) to refer to the subject, to the contexts and the processes and activities related to the practice social. in this sense raises questions as: what is different about rural development and agricultural development?, how rural society and agricultural sector?, what farmer and producer?, how rural women, rural women and women producers?, did family, youth, childhood farm, rural and producer?, how productive chains and networks structures and social relations?, how productive a business organization and a productive family organization?, etc.. the above difficulty is explained, in part because the human world in general and rural areas in particular have increasingly more complex because: a) have diversified and changed both its processes and its actors; b) de-subjectification and delocalization processes of agricultural production has shifted the control of this activity to other actors of society, such as hypermarkets, were not considered part 146 agron. colomb. 29(1) 2011 of the rural world; c) globalization is creating a dynamic in which decisions about the processes and activities of the rural and agricultural sector less dependent on farming communities and governments (local and national) and the demands of the market and private interests of international order. historically it has been stated that neither the ordering of society, nor the living conditions of farmers, rural development approaches have generated the expected results. although its application has led to advances on production and economic growth, this progress has benefited only the few, the majority of this population continues to coexist with old and new problems associated with social phenomena such as hunger, poverty, income inequality, inequality gender, land concentration, pollution, among others. in colombia still expected to change the current social order which is expressed in the adoption of new political and economic structures in rural societies promote favorable conditions for human reproduction and agricultural production. in this connection we share, in part, fao’s concern when asked: will there be an insurmountable divide between the theoretical and the results of the application of different approaches? it is possible that overcoming the gap lies in: a) defining a national project through a process of collective construction that focuses on the strategic development and contexts are derived from a consensus around the interests of various actors colombian society; b) develop approaches and design proposals for development from below, ie from the inhabitants in partnership with trade associations, academic, governmental and nongovernmental organizations. each approach should be built based on the reality of the territory or area, according to their needs, strengths and weaknesses, as each place has different economic, environmental, social, cultural and political. eclecticism is the perspective that dominates the discourse and practice of rural development institutions of the department of caldas. the program proposals are guided by principles not derived from a single theory or model of development, but that feed on a variety of its political, social, environmental and economic problems that have been emerging within the various disciplines and schools of thought. such is the case of recent approaches known as territorial development and rural livelihoods, because although its impact is not yet evaluated and documented, they paid the effort to recognize and give value to size and resources not accounted for by previous theories or approaches. however, despite its efforts to focus on people, these new approaches still fail to get rid of the constituent political and ideological burdens of old models of development. given the geophysical and climatic characteristics of colombia and the recognition of the role played by agriculture in the history of our country, it is urgent to engage universities and their research groups in developing proposals for both forms of social organization and productive as research, innovation and agricultural technology. literature cited acosta, r. 2006. el enfoque de la nueva ruralidad como eje de las políticas públicas. ¿qué podemos esperar? pp. 4-7. in: memorias vii congreso latino-americano de sociología rural: la cuestión rural en américa latina: exclusión y resistencia social. por un agro con soberanía, democracia y sustentabilidad. quito (ecuador). echeverri, r. 2006. desarrollo territorial sustentable: el camino político hacia la construcción territorial. in: análisis latinoamericano del medio rural, nueva época 3, 199-222. méxico d.f. jaramillo, c. 2002. crisis y transformación de la agricultura colombiana 1990-2000. banco de la república y fondo de cultura económica. bogotá. kalmanovitz, s. and e. lopez, e. 2007. aspectos de la agricultura colombiana en el siglo xx. en: robinson, j. and y m. urrutia (eds.). economía colombiana siglo xx. fondo de cultura económica y banco de la república. bogotá. kay, c. 2005. enfoques sobre el desarrollo rural en américa latina y europa desde mediados del siglo veinte. in: memorias seminario enfoques y perspectivas de la enseñanza del desarrollo rural. pontificia universidad javeriana. bogotá. llambí, l. and duarte, m. 2006. procesos de crecimiento endógeno y desarrollo territorial rural en américa latina: enfoques teóricos y propuestas de política. in: análisis latinoamericano del medio rural, nueva época 3, 223-250. mexico d.f. mora, j. and j. sumpsi. 2004. desarrollo rural: nuevos enfoques y perspectivas. cuadernos fodepal, fondo regional de cooperación técnica para la formación en economía y políticas agrarias y de desarrollo rural en américa latina. biblioteca virtual, http://www.fodepal.es/bibvirtual/pap/ papelesnew%20pdf/sumpsinew.pdf; consulted: august, 2007. pachón, f. 2006. las concepciones de desarrollo rural en los estudiantes de una facultad de agronomía en bogotá, colombia. agronomía colombiana 24(2), 378-389. perez, e. and m. farah. 2002. los modelos de desarrollo y las funciones del medio rural en colombia. cuadernos de desarrollo rural 49, 9-28. romero, j. 2006. diferentes ‘miradas’ conceptuales del desarrollo rural en los últimos 50 años. en: alasru, análisis latinoamericano del medio rural, nueva época no. 3. 287 -316. méxico. schejtman, a. and j. berdegué. 2004. desarrollo territorial rural. centro latinoamericano para el desarrollo rural (rimisp), debates y temas rurales no. 1., santiago de chile. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen siendo el agua uno de los factores más importantes para el desarrollo de las plantas, su carencia constituye una de las principales fuentes de estrés. muchas plantas han desarrollado respuestas que les permiten tolerar diferentes niveles de déficit de agua, que van desde un estrés hídrico leve, causado por la disminución del potencial hídrico al mediodía, hasta aquellas que les permiten sobrevivir en hábitat desérticos. en este artículo se revisan las diferentes respuestas a nivel morfológico, anatómico, celular y molecular que permiten a las plantas tolerar y adaptarse al estrés por déficit hídrico. estas respuestas incluyen modificaciones en el crecimiento, el desarrollo del metabolismo c4 y cam, cierre de estomas y cambios en la expresión de genes, incluyendo los que codifican proteínas potencialmente protectoras, enzimas clave en la vía de síntesis de osmolitos, enzimas antioxidantes y factores de transcripción, que regulan la expresión de genes inducida por el estrés. además se describe cómo estas respuestas pueden darse a través de vías de señalización que pueden ser dependientes o independientes de la acción hormonal del ácido abscísico y que conducen a la tolerancia de las plantas al estrés hídrico. water being one of the most important factors for plant development, its scarcity is considered a major source of stress. many plant species have developed responses that allow them to tolerate different water deficit levels ranging from a mild water stress caused by water potential decrease at noon, to those found in desert habitats. the present article reviews the different plant responses that confer them the capability of tolerating and adapting to water deficit stress at the morphological, anatomical, cellular and molecular levels. these responses include changes in growth, development of c4 and cam metabolic strategies, closure of stomata and changes in gene expression. the latter include those encoding potentially protective proteins, antioxidant and osmolyte synthesis key enzymes, and transcription factors that regulate stress induced gene expression itself. also, it is described how these responses can occur through abscisic acid dependent and independent signaling paths, both leading to water stress tolerance. key words: abscisic acid (aba), late embryogenesis abundant proteins (lea), stomatal movement, osmolytes, aba response elements (abre). palabras clave: ácido abscísico (aba), proteínas de embriogénesis tardía (lea), movimiento estomático, osmolitos, elementos de respuesta a aba (abre). fecha de recepción: 10 de octubre de 2008. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lpmorenof@unal.edu.co agronomía colombiana 27(2), 179-191, 2009 respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión plant responses to water deficit stress. a review liz patricia moreno f.1 introducción a lo largo de la evolución, las plantas han desarrollado diferentes respuestas y adaptaciones que les permiten sobrevivir en condiciones de constante déficit hídrico (nilsen y orcutt, 1996). muchas de estas adaptaciones están relacionadas con una mayor capacidad de tomar agua o con un uso más eficiente de este recurso. algunas plantas poseen adaptaciones como el desarrollo del metabolismo c4 y del metabolismo ácido de las crasuláceas o cam, que les permiten explotar ambientes más áridos (black y osmond, 2003; lüttge, 2004). cuando el déficit hídrico se desarrolla lentamente, las plantas pueden presentar respuestas de aclimatación que tienen efectos sobre el crecimiento, como la disminución de la expansión foliar y el aumento del crecimiento radicular (potters et al., 2007; shao et al., 2008). otro mecanismo de resistencia a nivel fisiológico es el cierre de estomas, estructuras responsables de la mayor proporción de pérdida de agua en las plantas (taiz y zeiger, 2006). esta respuesta está mediada por la hormona ácido abscísico (aba) (leung y giraudat, 1988; zhang y outlaw, 2001). las plantas también responden al estrés por déficit hídrico a nivel celular y molecular (shinozaki y yamaguchishinozaki, 2007). una de las principales respuestas al estrés hídrico es la modificación de la expresión génica, relacionada con la producción de enzimas clave en la vía de síntesis de osmolitos, proteínas con función protectora, enzimas antioxidantes, factores de transcripción y otras 180 agron. colomb. 27(2) 2009 proteínas involucradas en las respuestas al estrés hídrico (bray, 1997; zhu et al., 2002). los osmolitos, principalmente compuestos orgánicos de bajo peso molecular, permiten el ajuste osmótico y facilitan la toma de agua por la planta (cushman, 2001). entre las proteínas más importantes por su efecto protector potencial están las lea (late embriogenesis abundant proteins) y las que funcionan como antioxidantes (danon et al., 2004). se ha propuesto que las proteínas lea protegen proteínas y membranas del daño debido a la deshidratación (bray, 1993). durante el estrés hídrico también se induce la expresión de varios factores de transcripción que median la respuesta de genes a estrés hídrico algunos de los cuales se unen a secuencias específicas en la región promotora de los genes (guiltinan et al., 1990; busk et al., 1997). la sobre-expresión de muchos de estos genes en plantas de arabidopsis y otras especies confiere tolerancia al estrés hídrico (tarczynski et al., 1992; garg et al., 2002; abebe et al., 2003; shinozaki et al., 2003; hmida-sayari et al., 2005; waditee et al., 2005; yamaguchishinozaki y shinozaki, 2005; ashraf y foolad, 2007). la mayoría de estas respuestas están reguladas por el ácido abscísico, aunque también se han descrito vías de regulación independientes de esta hormona (chandler y robertson, 1994). el aba está involucrado en el proceso de adaptación de la planta a diferentes tipos de estrés ambiental, y se ha comprobado que durante estos estreses los niveles de aba se incrementan en los tejidos vegetativos (zeevaart y creelmen, 1988). esta relación llevó a proponer que el aba es uno de los mediadores de dichas respuestas y que sus niveles en una planta pueden ser determinantes de su comportamiento frente a una condición de estrés (galau et al., 1986; zeevaart y creelmen, 1988; bray, 1991). estos niveles son modulados por un balance preciso entre la biosíntesis y el catabolismo de esta hormona. aunque muchos genes que se expresan durante el estrés hídrico están regulados por el aba, se ha encontrado que la expresión de algunos es total o parcialmente independiente de aba (chandler y robertson, 1994). esto podría sugerir la presencia de factores adicionales involucrados en la modulación de algunos genes durante estrés. en este artículo se presenta información reciente sobre las diferentes respuestas y adaptaciones de las plantas al déficit hídrico, la percepción y las vías de señalización del estrés hídrico y la expresión de genes de manera dependiente e independiente de aba durante el estrés por déficit hídrico. el agua en las plantas el agua es la molécula esencial para la vida; en las plantas constituye típicamente del 80 al 95% de la masa de los tejidos en crecimiento y desempeña varias funciones únicas. es el solvente más abundante y mejor conocido y, como tal, permite el movimiento de moléculas dentro y entre las células. debido a sus propiedades polares, tiene gran influencia en la estructura y la estabilidad de moléculas tales como proteínas, polisacáridos y otras (kirkham, 2005). igualmente, la expansión celular y la integridad físico-química de la pared dependen del agua. una lista de los procesos que son regulados por el volumen celular y la hidrodinámica incluyen, además de los mencionados, crecimiento y proliferación, exocitosis, endocitosis, cambios en la forma celular, señalización de hormonas, metabolismo, excitabilidad, migración celular, obtención de nutrientes, filtración de desechos, necrosis y apoptosis (wehner et al., 2003; zonia y munnik, 2007). teniendo en cuenta la gran importancia del agua en las plantas, se puede considerar que una cantidad limitada o excesiva de agua para éstas constituye un factor inductor de situaciones adversas o estresantes. la regulación final de la osmolaridad, la tensión de la membrana y la presión hidrostática es crítica para el funcionamiento celular. el agua viaja desde las zonas donde el potencial hídrico es mayor (menos negativo) hacia las zonas donde este es menor (más negativo). el potencial hídrico se define según la ecuación: ψw = p s donde “ψw” es el potencial hídrico; “p” es la presión de turgor o la fuerza hidrostática ejercida en la célula vegetal contra la pared celular y es de signo (+), y “s” es la presión osmótica, que es una medida de la concentración de los solutos (taiz y zeiger, 2006). la interacción del agua con los solutos disueltos en esta tiene un efecto negativo sobre el ψw, ya que disminuye la cantidad de agua libre disponible en el sistema, por lo que se resta en la ecuación (nilsen y orcutt, 1996). la reducción en el valor del ψw, consecuencia de la interacción del agua con los materiales insolubles y las paredes, define al potencial mátrico, que no aparece en la ecuación por haberse comprobado empíricamente que su contribución al valor del ψw es despreciable en la mayoría de los casos. el turgor es, según la ecuación, directamente proporcional al potencial hídrico. la principal fuerza motora que impulsa al agua en su viaje a la parte aérea es la pérdida de agua en las hojas por transpiración. esto supone que las hojas son los órganos de las plantas que presentan los potenciales hídricos más negativos (zyalalov, 2004). estrés hídrico y respuestas de las plantas el estrés por déficit hídrico o por sequía se produce en las plantas en respuesta a un ambiente escaso en agua, en donde la tasa de transpiración excede a la toma de agua. el 1812009 moreno f.: respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión déficit hídrico no sólo ocurre cuando hay poca agua en el ambiente, sino también por bajas temperaturas y por una elevada salinidad del suelo. estas condiciones, capaces de inducir una disminución del agua disponible del citoplasma de las células, también se conocen como estrés osmótico (levitt, 1980). de acuerdo con los requerimientos de agua, las plantas pueden ser consideradas como hidrófitas si están adaptadas a vivir total o parcialmente sumergidas en el agua (en general no toleran potenciales hídricos más negativos de -5 a -10 bares); como mesófitas si están adaptadas a un aporte moderado de agua (en general no toleran potenciales hídricos más negativos de -20 bares) y como xerófitas si están adaptadas a ambientes áridos (en general no toleran potenciales hídricos más negativos de -40 bares) (nilsen y orcutt, 1996). las plantas a lo largo de su desarrollo experimentan algún grado de estrés por déficit hídrico. en los sistemas naturales, un déficit de agua puede ser el resultado de bajas precipitaciones, baja capacidad de retención de agua del suelo, excesiva salinidad, temperaturas extremas frías o calientes, baja presión de vapor atmosférica o una combinación de estos factores (nilsen y orcutt, 1996). por otro lado, una tercera parte de la superficie del planeta se considera como árida o semiárida, mientras que la mayoría de la superficie restante está sujeta a períodos temporales de déficit hídrico. de esta manera, el agua constituye el principal factor limitante del crecimiento de las plantas en la tierra, actuando como una fuerza selectiva de primer grado para la evolución y distribución de las especies vegetales (hanson y hitz, 1982). las plantas han respondido al estrés hídrico desarrollando evolutivamente adaptaciones tanto a nivel morfológico como anatómico y celular, que les permiten vivir en condiciones de constante estrés hídrico (nilsen y orcutt, 1996). las plantas que son capaces de adquirir más agua o que hacen un uso más eficiente de ésta podrán tener resistencia al estrés por sequía. de esta manera, algunas plantas poseen adaptaciones tales como el desarrollo del metabolismo c4 y del metabolismo ácido de las crasuláceas o cam, que les permiten explotar ambientes más áridos. así, en las plantas c4 hay una separación física entre el proceso de asimilación de co2, que se produce en células del mesófilo y la reducción de éste a carbohidratos que tiene lugar en otro tipo celular especializado (parenquima perivascular) donde se acumula el co2. en este metabolismo se genera una mayor concentración de co2 en las células especializadas que puede estar en equilibrio con la atmósfera externa. esta elevada concentración de co2 en el sitio de carboxilación de la ribulosa bifosfato resulta en una supresión de la oxigenación (fotorrespiración). el metabolismo ácido de las crasuláceas (cam) consiste en una separación temporal de la fijación del co2 respecto a las reacciones dependientes de la luz de la fotosíntesis (black y osmond, 2003; lüttge, 2004). el co2 atmosférico se acumula durante la noche, cuando la mayor humedad del ambiente permite tener los estomas abiertos. el co2 se asimila como ácido málico y se almacena en la vacuola. con la llegada del día se cierran los estomas, lo que detiene la asimilación de co2 y previene la pérdida de agua (black y osmond, 2003). se metaboliza el ácido málico, produciéndose co2 que, con el atp y el poder reductor generado en las reacciones luminosas de la fotosíntesis, va a ser reducido a carbohidratos en el ciclo de calvin o ciclo c3 de reducción del carbono (pcr). además, la alta concentración de co2 generada en el citoplasma celular reduce la fotorrespiración drásticamente y por tanto el daño oxidativo. las plantas también poseen mecanismos de aclimatación que se activan en respuesta a estrés hídrico (nilsen y orcutt, 1996). cuando el déficit hídrico se desarrolla lentamente, se dan cambios en procesos de desarrollo que tienen varios efectos sobre el crecimiento. uno de principal importancia es la limitación específica de la expansión foliar. aunque el área foliar es importante, pues de ella depende la fotosíntesis, una rápida expansión foliar puede afectar negativamente la adaptación a la poca disponibilidad de agua. otro proceso que se modifica es el crecimiento radicular. la disponibilidad de agua afecta la relación entre el crecimiento de la parte aérea y la raíz; la raíz continúa su desarrollo mientras que la parte aérea deja de crecer por causa del estrés. así, las plantas son capaces de continuar el desarrollo de sus raíces en búsqueda de agua en zonas más profundas del suelo (potters et al., 2007; shao et al., 2008). otro mecanismo de resistencia a nivel fisiológico es el cierre de estomas, ya que estos son los responsables de la mayor proporción de pérdida de agua en las plantas (taiz y zeiger, 2006). el proceso de cierre de los estomas, cuando el mesófilo comienza a sufrir deshidratación, está regulado por el ácido abscísico (aba) (leung y giraudat, 1998). el contenido de aba en la hoja se incrementa debido a la descompartamentalización y redistribución desde los cloroplastos de las células del mesófilo y a la síntesis y transporte desde las raíces, siendo liberado al apoplasto para llegar a las células guarda a través de la corriente de transpiración (zhang y outlaw, 2001). esta fitohormona produce una pérdida de iones k+ (calculada en 4-8 veces 182 agron. colomb. 27(2) 2009 de disminución, desde 400-800 mm hasta 100 mm) y de aniones clo malato2en las células guarda, que provoca una salida de agua del citoplasma, dando lugar al cierre del estoma (roelfsema y hedrich, 2002). a nivel celular, otra respuesta de resistencia es el ajuste osmótico, que consiste en una disminución del potencial hídrico en los tejidos vegetales, lo cual tiene como consecuencia la entrada de agua y, por tanto, no se presenta una disminución en el turgor o en la productividad fotosintética. el ajuste osmótico se da en las plantas a través de la biosíntesis de osmolitos orgánicos de bajo peso molecular y por la acumulación de iones, fundamentalmente k+ (cushman, 2001). en general, las enzimas son sensibles a las altas concentraciones de iones, como el na+. la acumulación de iones durante el ajuste osmótico ocurre principalmente en la vacuola, mientras que en el citoplasma se acumulan solutos que no afectan negativamente la funcionalidad de macromoléculas celulares (buchanan et al., 2000). estos solutos son moléculas orgánicas de bajo peso molecular (osmolitos) como polioles (azúcares), metilaminas, aminoácidos libres y derivados de aminoácidos. diferentes tipos de organismos como plantas, bacterias, hongos y animales presentan osmolitos compatibles que se caracterizan por no alterar la estructura y función de las macromoléculas, cuando se acumulan en altas concentraciones. se propone que estos osmolitos compatibles no interaccionan con sustratos y cofactores enzimáticos, ni afectan negativamente las interacciones entre las macromoléculas y el solvente (yancey et al., 1982). la acumulación de osmolitos compatibles también tiene como consecuencia la osmoprotección, que está dada por la capacidad estabilizadora de algunos de estos solutos sobre macromoléculas como las proteínas y los sistemas de membrana celulares. la sobre-expresión de este tipo de compuestos ha sido usada para proteger a las plantas de los efectos causados por el estrés osmótico, obteniéndose resultados positivos en varias especies (tarczynski et al., 1992; garg et al., 2002; abebe et al., 2003; waditee et al., 2005; hmida-sayari et al., 2005; ashraf y foolad, 2007). una respuesta molecular de las plantas al estrés, y quizá una de las más importantes, es la modificación de la expresión de genes. durante el déficit hídrico, diferentes tipos celulares responden incrementando o disminuyendo la expresión de algunos genes. igualmente, se ha visto que muchos genes que no se expresan en condiciones de irrigación óptima pueden empezar a hacerlo bajo déficit hídrico. como parte de esta respuesta molecular de las plantas al déficit hídrico se ha determinado la acumulación de proteínas nuevas utilizando electroforesis uni y bidimensional (bray, 1993). de otro lado, se han realizado estudios de rastreo diferencial de bibliotecas génicas hechas a partir de plantas estresadas y plantas bien irrigadas. esto ha llevado a la clonación y al análisis de muchos de los genes obtenidos a partir de estos rastreos (skriver y mundy, 1990; bray, 1993). igualmente, el análisis de la expresión de genes en diferentes mutantes afectadas en la respuesta al déficit hídrico como las aba (bloqueadas en la síntesis de aba) y las abi (insensibles a aba) ha permitido identificar varios genes importantes en dicha respuesta. una estrategia relevante en la identificación de genes relacionados con el estrés hídrico está basada en los ests (expressed sequence tag) generados en diferentes librerías de cdna, obtenidas a partir de tejidos sometidos a tratamientos de deshidratación. la información específica de estas librerías está indexada en el national center for biotechnology information (ncbi) dbets (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/dbest/ dbest_summary.html). otras aproximaciones recientes, como la pcr en tiempo real y los micro y macroarreglos, han permitido el análisis simultáneo de miles de genes en tejidos de plantas control y estresadas en diferentes estados de desarrollo (chen et al., 2002; oh et al., 2005; sreenivasulu et al., 2006). el principal objetivo de estos estudios fue entender el estrés hídrico a nivel molecular y hallar los genes que son importantes para la tolerancia al mismo, los cuales han desempeñado un papel, sin duda relevante, en la adaptación de las plantas a dicho estrés. la respuesta de las plantas a diferentes tipos de estrés generalmente incluye la alteración en la expresión de proteínas. estos cambios generalmente están relacionados con el aumento o la disminución de la expresión de genes específicos, y dependen de la naturaleza, duración y severidad del estrés. aquí se revisarán aquellas que se aumentan durante la condición de estrés, ya que aunque la disminución de proteínas particulares puede tener un significado fisiológico importante, la mayoría de investigaciones se enfocan en las que se aumentan durante el estrés porque se cree que puedan tener una función adaptativa o de protección a dicha condición. entre las más importantes por su efecto protector potencial están las proteínas lea (late embriogenesis abundant proteins), las involucradas en las vías de síntesis de los osmolitos y las que funcionan como antioxidantes (bray, 1997; zhu et al., 2002; bartles y kotchoni, 2003). un grupo grande de genes que se inducen por estrés osmótico corresponde a los genes que codifican para las proteínas lea (baker et al., 1988; mundy y chua, 1988; dure et al., 1989). la expresión de estos genes en condiciones de estrés 1832009 moreno f.: respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión ha sido asociada a la protección de la integridad celular y al mantenimiento de la homeostasis iónica. las lea son varias familias de proteínas que se acumulan en altos niveles durante la etapa madura de la embriogénesis, justo antes del inicio de la desecación de la semilla. algunas de ellas también se acumulan en tejidos vegetativos en respuesta al estrés osmótico generado por diversos agentes ambientales (deshidratación, salinidad, frío y congelamiento) (galau et al., 1986; baker et al., 1988; bray, 1993). durante el desarrollo embrionario, y en la gran mayoría de los casos indicados para diferentes tipos de estrés medioambiental, la inducción de la expresión de los genes lea está mediada por el aba. esta fitohormona es capaz de inducir precozmente la expresión de dichos genes en embriones inmaduros o en tejidos vegetativos no estresados cuando se aplica exógenamente (dure iii, 1993). las proteínas lea son proteínas altamente hidrofílicas, ricas en glicina y en aminoácidos cargados que se caracterizan por no tener una estructura globular, y ser, por tanto, resistentes a la coagulación por efecto de las altas temperaturas (dure iii, 1993). las proteínas lea se agrupan en varias familias o grupos de acuerdo con la homología en la secuencia de aminoácidos, y fueron descritas primeramente por dure en algodón (ingram y bartels, 1996; colmenero-flores et al., 1997). se ha propuesto que las proteínas lea protegen proteínas y membranas del daño debido a la deshidratación. el agua, como resultado de su constante dieléctrica, mantiene in vivo la estructura de proteínas y fosfolípidos, y es posible que proteínas tales como las lea d-11 y d-13, las cuales forman una estructura en “random coil” (aminoácidos orientados al azar), sustituyan el agua y mantengan la estructura de proteínas y membranas en ausencia de esta. para proteínas tales como la d-29, que pueden formar hélices anfifílicas, se ha propuesto que puedan actuar como trampas de iones, secuestrando iones que están concentrados durante la desecación (baker et al., 1988). aunque estas funciones no se han probado, existe evidencia circunstancial que sugiere su papel como protectoras en diferentes tipos de estrés. se ha obtenido evidencia directa del papel de, al menos, algunas de estas proteínas en la tolerancia a la sequía, como es el caso de la em de trigo, una proteína altamente hidrofílica, perteneciente al grupo 1, la cual fue sobre-expresada en levadura y confirió resistencia contra diferentes tipos de estrés osmótico (swire-clark y marcotte, 1999). otro ejemplo es el de la proteína lea del grupo 3, la hva1 de cebada, que al ser sobre-expresada en plantas de arroz confiere resistencia a estrés hídrico y salino (xu et al., 1996). esta misma proteína, al ser expresada en levadura, confiere resistencia a estrés salino y a congelamiento (zhang et al., 2000). otras dos proteínas fueron expresadas en levadura, la le25 de tomate, perteneciente al grupo 4, que confiere resistencia a estrés salino y por frío (imai et al., 1995) y la le4 perteneciente al grupo 2, que confiere resistencia a estrés salino y a congelamiento (zhang et al., 2000). los datos obtenidos a partir de la sobre-expresión de estas y otras proteínas lea apoyan la hipótesis de que diferentes proteínas lea desempeñan un papel importante en la protección contra la deshidratación celular (wang et al., 2006). aun cuando la mayoría de los genes lea se expresan en plantas sometidas a diferentes condiciones de estrés, se ha encontrado que algunos genes lea se expresan en diferentes órganos vegetativos durante el desarrollo normal de las plantas (yamaguchi-shinozaki y shinozaki, 1993; iwasaki et al., 1995; rouse et al., 1996; colmenero-flores et al., 1999, moreno-fonseca y covarrubias, 2001). su función en estas condiciones se desconoce. los osmolitos son compuestos que representan una función importante en el ajuste osmótico, y protegen a las células de las especies reactivas de oxígeno (pinhero et al., 2001). en muchas plantas durante condiciones de estrés hay una sobre-expresión de las enzimas clave en la biosíntesis de osmolitos como la prolina y otros aminoácidos, las poliaminas y los compuestos cuaternarios de amonio como la glicina betaina, la sacarosa, los polioles, los azúcaresalcoholes y otros oligosacáridos (tamura et al., 2003). la acumulación de prolina, además de inducir ajuste osmótico, protege las membranas y las proteínas de la deshidratación, y actúa como desintoxicador de radicales libres. otros osmolitos como la glicina betaina solo ocurren en algunas plantas superiores, y su síntesis puede ser inducida tanto por estrés hídrico como por estrés salino, por sobre-expresión de las enzimas colina mono-oxigenasa (cmo) y betaina aldehido deshidrogenasa (nakamura et al., 2001). la glicina betaina ha mostrado proteger enzimas y membranas, así como estabilizar complejos proteína-pigmento del psii en condiciones de estrés (papageorgiou y morata, 1995). la sobre-expresión de estos y otros osmolitos en plantas transgénicas confieren un cierto grado de tolerancia al estrés hídrico (cortina y culiáñez-macià, 2005; ashraf y foolad, 2007). otro grupo de proteínas que se sobre-expresan durante el estrés hídrico son las enzimas antioxidantes que, junto con compuestos no proteicos, detoxifican a las plantas de los radicales libres. estos radicales como el superóxido y el peróxido de hidrógeno se generan debido a un aumento en la tasa de fotorreducción del o2 en los cloroplastos (robinson y bunce, 2000). entre las principales enzimas 184 agron. colomb. 27(2) 2009 están la superóxido dismutasa (sod), la catalasa (cat), la ascorbato peroxidasa (apx), la peroxidasa (pod), la glutatión reductasa (gr) y la monodehidroascorbato reductasa (mdar) (apel y hirt, 2004). otro grupo de proteínas que se expresan durante estrés hídrico incluye las de choque término, las proteínas transportadoras de iones y aquellas que permiten el transporte de agua (acuaporinas), las proteasas, las proteínas kinasas, las fosfatasas, las proteínas involucradas en el metabolismo de los fosfolípidos y los factores transcripcionales. el ácido abcísico en la planta: percepción y traducción de señales el aba regula dos procesos básicos para el desarrollo de las plantas; uno es la maduración y germinación de la semilla, donde está involucrado en los procesos de adquisición de la dormancia, acumulación de reservas nutritivas y adquisición de la tolerancia a desecación (busk y pagés, 1998; leung y giraudat, 1998). de otro lado, está involucrado en el proceso de adaptación de la planta a diferentes tipos de estrés ambiental como el frío, la salinidad y la deshidratación. se ha comprobado que durante estos estreses los niveles de aba se incrementan en tejidos vegetativos. esta relación llevó a proponer que el aba es uno de los mediadores de dichas respuestas (galau et al., 1986; zeevaart y creelmen, 1988; bray, 1991). así, los niveles de ácido abscísico en una planta serían determinantes de su comportamiento frente a una condición de estrés. estos niveles son modulados por un balance preciso entre la biosíntesis y el catabolismo de esta hormona. la fitohormona aba es sintetizada a partir del precursor carotenoide c40, por la vía 2-c-metil-d-eritritol-4-fosfato (mep). la primera enzima relacionada directamente con su síntesis es la 9-cis-epoxicarotenoide dioxigenasa (nced), la cual está localizada en los plástidos y rompe un precursor epoxicarotenoide para formar xantosina (c15) y un metabolito (c25). la forma biológicamete activa de aba se produce a partir de cis-xantosina por dos pasos enzimáticos vía aldehído abscísico y es catalizada por ataba2. la oxidación del aldehído abscísico a ácido carboxílico es el último paso en la biosíntesis del aba y es catalizado por una abscísico aldehído oxidasa (aao), la cual requiere un cofactor molibdeno (moco) para su actividad catalítica (cutler y krochko, 1999; nambara y marion-poll, 2005). además de esta vía, hay evidencia que sugiere la existencia de al menos otra vía alternativa menor (tabaeizadeh, 1998). se ha propuesto que la nced es la principal enzima regulatoria debido a que su expresión está correlacionada con los niveles endógenos de aba (schwartz et al., 2003). adicional a esta regulación, la sobre-expresión de genes que codifican enzimas regulatorias de la vía mep (1-doexi-dxylulosa 5-fosfato sintasa), de la biosíntesis de carotenoides (fitoeno sintasa) y del ciclo de las xantofilas (zep) causan un aumento en la acumulación de aba en semillas y plántulas (marín et al., 1996; frey et al., 1999; estévez et al., 2001). durante el estrés abiótico varios de estos genes están sobre-expresados. en n. plumbaginifolia, l. esculentum y arabidopsis la expresión del gen zep se induce en raíces por estrés hídrico rápido o progresivo (audran et al., 1998; bittner et al., 2001). la inducción de la expresión del gen nced, en condiciones de estrés hídrico, se ha observado en raíces y hojas en varias especies incluyendo p. vulgaris y arabidospsis. adicionalmente, la sobre-expresión del gen atnced3 en plantas transgénicas de arabidopsis aumentan los niveles de aba y la tolerancia a la deshidratación (tian et al., 2004; melhorn et al., 2008). por vías catabólicas los niveles de aba activo en las plantas pueden disminuirse por un proceso de degradación y por la conjugación con azúcares. en el proceso de degradación, el aba es primero hidrolizado a 8 -́hidroxi aba (c-8´), el cual es convertido a ácido faseico. la familia de genes p450 cyp707 de arabidopsis codifica para las enzimas que catalizan este paso (kushiro et al., 2004). el análisis de estos genes indica que su expresión está regulada tanto por estrés como por desarrollo. en la otra vía, el aba es conjugado con la glucosa por una aba glucosiltransferasa para obtener una forma fisiológicamente inactiva, aba glucosil ester (hirayama y shinozaki, 2007) que es liberada por una β-glucosidasa (bg). en arabidopsis se determinó que la proteína atbg1 está involucrada en la regulación de los niveles endógenos de aba (hirayama y shinozaki, 2007). en arabidopsis se induce la expresión de varios genes cyp70a en respuesta a deshidratación y más aún durante la rehidratación. igualmente se ha observado que los tratamientos de estrés activan la atbg1 a través de polimerización. la liberación del aba por la atbg1 es suficiente para inducir la expresión de genes de respuesta a estrés, lo cual sugiere que la atbg1 contribuye al aumento de los niveles intra y extracelulares de aba (hirayama y shinozaki, 2007). en muchos casos, las mutantes aba (con reducidos niveles de aba endógeno) y abi (insensibles al aba) han sido usadas para apoyar la hipótesis de que el aba endógeno regula la expresión génica (chandler y robertson, 1994). la mayoría de estas mutantes muestran una excesiva pérdida de agua debido a los defectos en la regulación estomatal, la cual lleva a un incremento en la tendencia a marchitez. igualmente, genes que se regulan a través del 1852009 moreno f.: respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión aba presentan en estas mutantes niveles muy bajos de expresión durante las diferentes condiciones de estrés y durante la embriogénesis (giraudat et al., 1994). recientemente se han descrito varios receptores potenciales de aba que incluyen una proteína fca que regula el tiempo de floración (razem et al., 2006), la subunidad h de una mg-quelatasa (shen et al., 2006) y la proteína g (gcr2) acoplada a receptor (liu et al., 2007). estudios en los que se ha utilizado el aba conjugado a una proteína o a un compuesto químico han indicado sitios de reconocimiento para el aba tanto en la superficie celular como en los espacios intracelulares (bray, 1997; finkelstein et al., 2002). la identificación de varios receptores parece consistente con estas observaciones; sin embargo, aún no está claro si estos recetores están involucrados en vías de señalización que modifican las respuestas de las plantas a los estreses ambientales. después de tratamientos con aba en las células se acumulan segundos mensajeros como ca2+ y ácido fosfatídico (pa). además se han descrito otros segundos mensajeros como las especies reactivas de oxígeno (ros) (laloi et al., 2004; pitzschke et al., 2006) el óxido nítrico y componentes relacionados con los fosfolípidos, como el fosfatidil inositol 3-fosfato y el inositol trifosfato (hirayama y shinozaki, 2007). igualmente hay evidencias que revelan la conexión entre los segundos mensajeros y los componentes de las vías de señalización en respuesta al aba. se han identificado dos proteínas fosfatasas de la clase 2c serina/treonina (pp2cs), la abi1 y la abi2, que se han colocado en la parte superior de la vía de transducción. las mutantes en estos genes, abi1-1 y abi2-1, son denominadas marchitas, carecen de dormancia y tienen una sensibilidad reducida a aba exógeno respecto a la inhibición de la germinación (koornneef et al., 1984). estas actúan paralelamente a la vía mediada por la adenosin 5’-difosfato ribosa cíclica (cadpr) y el ca2+ (himmelbach et al., 1998; himmelbach et al., 2003). se ha sugerido que las fosfatasas (pp2cs) son parte de un mecanismo de control negativo ejercido por un represor que ejerce su control negativo en forma fosforilada y se inactiva al ser desfosforilado por las fosfatasas. en este contexto, la activación de las fosfatasas (pp2cs) por un incremento en el ph inducido por aba, lleva a la inactivación del represor y, por tanto, promueve la señalización de la vía de cadpr (himmelbach et al., 2003). igualmente se ha encontrado que las especies reactivas de oxígeno como el h2o2 reducen la actividad pp2c de abi1 y abi2 in vitro. estudios recientes han mostrado una conexión entre la pp2c y una kinasa relacionada a snf1 (snrks), específicamente kinasas tipo snrk2 y snrk3. estudios genéticos y bioquímicos han mostrado la función clave de la snrk2 en el movimiento de los estomas, la expresión de genes en respuesta a aba y las respuestas a aba durante condiciones de estrés y en la germinación (johnson et al., 2002; fujii et al., 2007). además, ost1, una proteína kinasa que media la regulación de la apertura de los estomas en respuesta a aba en arabidopsis, requiere una función normal de abi1 para su activación dependiente del aba. la snrk2s para su activación necesita la fosforilación en varios residuos ser/thr en el lazo p, lo que sugiere que otras kinasas pueden funcionar por encima de la snrk2s en la vía de señalización de aba (kobayashi et al., 2005). alternativamente estos residuos podrían autofosforilarse, en respuesta a algunos estímulos que activan estas kinasas, y ppc2 podría regular su estado. debido a la importancia del ca2+ como segundo mensajero en la respuesta a aba, la función de cdpk en respuesta a aba ha sido ampliamente estudiada (cheng et al., 2002). en estudios recientes se identificó la función de cdpk en la respuesta a aba al comprobarse que atcpk32 regula factores de transcripción relacionados con el aba (abre binding factor) como el 4/abscisic acid responsive element binding protein (areb) (choi et al., 2005). aba también activa cascadas de proteínas kinasas activadas por mitógenos (mapk) y se ha encontrado que la fosforilación en muchos factores de transcripción de respuesta a aba y a estrés es necesaria para su funcionamiento (yamaguchi-shinosaki y shinosaki, 2006). recientemente también se ha acumulado evidencia que sugiere que la respuesta a aba incluye metabolismo de rnam. aunque la vía de señalización que se genera a través de aba durante el estrés aún no se ha caracterizado completamente, a través de muchos estudios se ha encontrado evidencia de que esta vía interactúa con otras vías de señalización que tampoco han sido descritas. por ejemplo la expresión del gen lea cor47 presenta un efecto aditivo en respuesta a tratamientos de aba y manitol (chak et al., 2000). estos investigadores, usando mutantes semi-dominantes abi1 y abi2, encontraron que la expresión génica estaba más dañada en abi2 en respuesta a estrés inducido por manitol que en la mutante abi1. es probable que en la respuesta a estrés haya vías solapadas o en interacción, las cuales son dependientes e independientes aba (bray, 2002). expresión de genes durante el estrés dependiente de aba se ha determinado que una parte importante de la respuesta fisiológica a aba se da a través de la expresión génica de novo (bohnert y jensen, 1996). muchos genes que se expresan durante la fase tardía de desarrollo del embrión pueden ser inducidos por el aba exógeno en embriones 186 agron. colomb. 27(2) 2009 y tejido vegetativo (mundy y chua, 1988). también se ha determinado que los niveles endógenos de aba se incrementan en diferentes condiciones de estrés, incluido el déficit hídrico. estos datos, junto con el estudio de promotores y la caracterización de las mutantes deficientes en aba de a. thaliana y de maíz, apoyan la participación del aba endógeno en la regulación de la expresión de genes durante estrés. estos cambios en la expresión génica le pueden conferir a la planta la habilidad para responder apropiadamente al estrés y sobrevivir a dicha condición. sin embargo, no todos los genes que se inducen bajo estrés tienen una función adaptativa, ya que muchos de estos cambios en la expresión son efectos de daños a nivel celular. las plantas sometidas a déficit hídrico presentan alteraciones en procesos fisiológicos y metabólicos, como reducción en las tasas de fotosíntesis, disminución de la síntesis de proteínas totales y en las tasas de crecimiento. estas alteraciones pueden ocasionar un cambio en el nivel de expresión de genes específicos que indica el daño y que no están involucrados en procesos de adaptación a la condición estresante. los genes inducidos durante estrés a través del aba pueden dividirse en dos grupos. están los que se inducen por aba y cuya expresión es independiente de la síntesis de proteínas, es decir, donde no se requiere síntesis de proteínas de novo para su inducción. de otro lado, están los genes inducidos por aba de una manera dependiente de la síntesis de novo de proteínas (shinozaki y yamaguchi-shinozaki, 1996). la disección funcional de los promotores de los genes que responden al aba, basada principalmente en sistemas de expresión transitoria, ha permitido la identificación de varios elementos en cis involucrados en la expresión de genes por aba (bray, 2002; hirayama y shinozaki, 2007). en la regulación transcripcional de genes por el aba se han identificado factores que actúan tanto en cis como en trans. la caracterización de los promotores de los genes inducibles por aba, em de trigo y rab16a de arroz, mostró que un elemento en cis conocido como abre (abscisic acid response element) es importante para la transcripción dependiente de aba (guiltinan et al., 1990). actualmente, más de 20 elementos tipo abre funcionales han sido hallados en promotores de genes que responden al aba. el elemento es definido como una secuencia de 8-10 pares de bases con una secuencia acgt, que corresponde al núcleo o centro del factor transcripcional en cis conocido como caja g. las secuencias que flanquean el núcleo de acgt son importantes para el funcionamiento in vivo de este elemento. estudios de expresión indican que la secuencia (c/t)acgtggc es un abre fuerte; sin embargo, otras secuencias son igualmente funcionales (busk y pagés, 1998). en plantas se han clonado varios factores de transcripción en trans con dominios básicos, tipo cremalleras de leucina (bzip), que se unen al abre como dímeros. el abre no es el único elemento que tiene un núcleo de acgt; estos elementos acgt son hallados en muchos promotores y median la inducción por luz, anaerobiosis, luz uv y ácido cumárico. por tanto, es evidente que, además del núcleo acgt, otros factores son importantes para determinar su especificidad. por tal razón, no todas las secuencias que tienen un núcleo de acgt funcionan como abre, aunque estén en un promotor de un gen inducible por aba. así, el elemento abre es una secuencia que contiene un acgt y que está definido más por su función, ya que las secuencias que lo flanquean no muestran consenso (busk y pagés, 1998). para los genes hva1 y hva22 se encontró que además de los elementos que contienen núcleos de acgt se requieren secuencias adicionales denominadas ce (coupling elements) para mediar la inducción de estos genes en respuesta a aba (shen et al., 1996). a partir del análisis de estos promotores, se determinó el complejo mínimo de respuesta a aba (abrc) que consta de un coupling element y un abre capaces de conferir inducción por aba a un promotor mínimo (vasil et al., 1995). las secuencias de los elementos ce son diferentes pero presentan un alto contenido de citocinas y guaninas. los abrc también pueden estar compuestos por dos cajas g, como sucede en el promotor del gen em de trigo. en contraste, otros abrc constan de un abre y de un elemento en cis no relacionado con la caja g (busk y pagés, 1998; leung y giraudat, 1998). entre los elementos que median la respuesta al aba se han descrito elementos tipo myb y myc en el gen rd22 de a. thaliana. puesto que estos elementos median la respuesta del gen rd22 a estrés hídrico y parecen regular la inducción de una manera dependiente de la síntesis de proteínas, se ha sugerido que myb y myc pueden regular genes cuya inducción por aba depende de la síntesis de proteínas, lo cual no sucede en la regulación vía abre (iwasaki et al., 1995; yamaguchi-shinozaki y shinozaki, 1994; abe et al., 1997). sin embargo, los genes rab16a y osem que están regulados a través de abre requieren síntesis de proteínas para su inducción, y esta regulación podría depender de la síntesis de novo de una proteína tipo cremallera de leucina (bzip). 1872009 moreno f.: respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión otros elementos en cis involucrados en la inducción de la transcripción por aba incluyen el sph o asce que media la inducción del gen c1 en el endospermo de maíz (hattori et al., 1992), un elemento del promotor del gen cdet274-45 de c. plantagineum y el motivo tt del gen dc3 de zanahoria (kim et al., 1997); este último motivo es considerado como un abre imperfecto. expresión de genes durante el estrés independiente de aba aunque la expresión de muchos genes que se inducen durante estrés hídrico se incrementa considerablemente por aplicaciones de aba, no hay una correlación consistente entre los niveles de mrna y los niveles de aba en estas condiciones. estas evidencias sugieren fuertemente que la expresión de algunos genes durante deshidratación es total o parcialmente independiente de aba (chandler y robertson, 1994). se ha planteado que esto podría sugerir la presencia de factores adicionales involucrados en la modulación de algunos genes durante estrés. algunos estudios que involucran aplicaciones exógenas de aba indican que los niveles de expresión de genes inducidos por aba pueden ser incrementados por factores adicionales presentes solamente en plantas estresadas (chandler y robertson, 1994). de esta manera, las plantas no estresadas carecen de los elementos capaces de interactuar con aba, y por tanto no alcanzan los niveles adecuados de expresión presentes en la condición de estrés. estos factores, presentes en las plantas estresadas, podrían interactuar sinergísticamente con los factores inducidos por aba para generar una respuesta mayor. cabe señalar que algunos genes son inducidos por aba, pero su expresión durante deshidratación es independiente de aba. por ejemplo el gen de la kinasa rpk1, aislado de a. thaliana, es inducido tanto por deshidratación como por tratamiento con aba (hong et al., 1997). al examinar la respuesta a deshidratación de este gen en las mutantes de a. thaliana deficientes en la síntesis de aba (aba-1) y en las mutantes insensibles (abi-1, abi-2 y abi-3), se encontraron los mismos niveles de mrna respecto a las plantas control. analizando el promotor del gen rd29a de a. thaliana (yamaguchi-shinozaki y shinozaki, 1994) se identificó un elemento en cis de 9 pares de bases, de respuesta a deshidratación (dre). este elemento dre es necesario para la inducción por estrés del gen rd29a, aun en ausencia de niveles elevados de aba. la misma secuencia ha sido hallada en promotores de otros genes que responden a aba (busk et al., 1997) y en genes regulados por estrés osmótico y baja temperatura en arabidopsis (iwasaki et al., 1995). estos genes se inducen por el respectivo estrés en las mutantes de a. thaliana aba o abi, lo cual sugiere que la expresión de estos genes bajo estrés no requiere aba, aunque respondan a tratamientos con aba. estas observaciones prueban que la habilidad de un gen para responder a aba, en condiciones óptimas de crecimiento, no implica necesariamente que la respuesta de este gen bajo estrés esté regulada a través de aba. es posible que aba participe como modulador de la expresión de este gen en otras condiciones de estrés o de desarrollo. varios factores de transcripción, que interactúan con la secuencia dre de 9 pares de bases, han sido detectados en extractos nucleares de plantas de arabidopsis no tratadas y deshidratadas (nakashima et al., 2000). la sobre-expresión de los genes rd29a y dreb1a de arabidopsis en plantas de papa produjeron un incremento en la toleracia al congelamiento (behnam et al., 2007). recientemente, en arabidopsis, se descubrieron dos proteínas, drip1 y drip2, que interactúan con el factor dreb2a y que in vitro pueden mediar la ubiquitinización de este factor, funcionando como reguladores negativos en la respuesta de las plantas a estrés hídrico (qin et al., 2008). con base en estos datos, shinozaki y yamaguchi-shinozaki (1996) plantean la existencia de al menos cuatro vías independientes de regulación génica durante estrés hídrico: dos dependientes de aba (una dependiente de la síntesis de proteínas y la otra independiente de la síntesis de proteínas) y dos independientes de aba, a través del elementos tipo dre/ctr (yamaguchi-shinozaki y shinozaki, 1994). se ha demostado que la vía independiente para frío también está regulada por elementos tipo dre/ctr que responden exclusivamente a frío (nakashima et al., 2000). conclusiones diferentes aproximaciones metodológicas han permitido la caracterización progresiva de genes individuales y la identificación de vías asociadas con la señalización inter e intracelular inducida por el estrés por déficit hídrico. aunque aún faltan muchos de los componentes involucrados en las respuestas al déficit hídrico, en los últimos años se ha avanzado notablemente en el conocimiento de las bases moleculares de estas respuestas en las plantas. la caracterización de estos genes y vías permite tener una mejor comprensión de los mecanismos bioquímicos y fisiológicos involucrados en la tolerancia al estrés que han desarrollado muchas plantas a lo largo de su proceso evolutivo. debido al cambio climático y los procesos de desertización que ocurren en todo el mundo, en un futuro probablemente 188 agron. colomb. 27(2) 2009 la única manera de cultivar plantas sea en condiciones de déficit hídrico permanente. desde esta perspectiva es necesario tener cultivares con mayor resistencia o tolerancia al déficit hídrico. aunque la mayoría de las plantas que presentan ventaja frente al estrés hídrico no son de interés económico, es posible obtener plantas cultivables tolerantes, por transferencia genética. muchos de los genes que se inducen por estrés caracterizados en los diferentes estudios citados y en otros, son candidatos potenciales para la producción de plantas cultivables tolerantes o resistentes al déficit hídrico. literatura citada abe, h., k. yamaguchi-shinosaki, t. urao, t. iwasaki, d. hosokawa y k. shinosaki. 1997. role of arabidopsis myc and myb homologs in droughtand abscisic acid-regulated gene expression. plant cell 9, 1859-1868. abebe, t., a.c. guenzi, b. martin y j.c. cushman. 2003. tolerance of mannitol-accumulating transgenic wheat to water stress and salinity. plant physiol. 131, 1748-1755. apel, k. y h. hirt. 2004. reactive oxygen species: metabilism, oxidative stress, and signal transduction. annu. rev. plant biol. 55, 373-399. ashraf, m. y m.r. foolad. 2007. roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. environ. expe. bot. 59, 206-216. audran, c., c. borel, a. frey, b. sotta y c. meyer. 1998. expression studies of the zeaxanthin epoxidase gene in nicotiana plumbaginifolia. plant physiol. 118, 1021-1028. baker, j., c. steele y l. dure iii. 1988. sequence and characterization of 6 lea proteins and their genes from cotton. plant mol. biol. 11, 277-291. bartles, d. y s.o. kotchoni. 2003. water stress induces the up-regulation of a specific set of gens in plants: aldehyde dehydrogenases as an example. bulg. j. plant physiol, special issue, 37-51. behnam, b., a. kikuchi, f. celebi-toprak, m. kasuga, k. yamaguchishinozaki y k. watanabe. 2007. arabidopsis rd29a::dreb1a enhances freezing tol erance in transgenic potato. plant cell rep. 26(8), 1275-1282. bittner, f., m. oreb y r.r. mendel. 2001. aba3 is a molybdenum cofactor sulfurase required for activation of aldehyde oxidase and xanthine dehydrogenase in arabidopsis thaliana. j. biol. chem. 276, 40381-40384. black, c.c. y b. osmond. 2003. crassulacean acid metabolism photosynthesis: “working the night shift”. photosynth. res. 76, 329-341. bohnert, h.j. y r.g. jensen. 1996. strategies for engineering waterstress tolerance in plants. trends biotech. 14, 89-97. bray, e.a. 1991. regulation of gene expression by endogenous aba during drought stress. pp. 81-96. en: davies, w.j. y h.g. jones (eds.). abcisic acid, physiology and biochemistry. bios scientific publisher, lancaster, uk. bray, e.a. 1993. molecular responses to water deficit. plant physiol. 103, 1035-1040. bray, e.a. 1997. plant responses to water deficit. trends plant sci. 2, 48-54. bray, e.a. 2002. abscisic acid regulation of gene expression during water-deficit stress in the era of the arabidopsis genome. plant cell environ. 25, 153-161. buchanan, b.b., w. gruissem y r.l. jones. 2000. biochemistry and molecular biology of plants. american society of plant physiologists, rockville, md. busk, p.k., a.b. jensen y m. pagés. 1997. regulatory elements in vivo in the promoter of the abscisic acid responsive gene rab17 from maize. plant j. 11, 1285-1295. busk, p.k. y m. pagés. 1998. regulation of abscisic acid-induced transciption. plant mol. biol. 37, 425-435. chak, r.f.k., t.l. thomas, r.s. quatrano y c.d. rock. 2000. the genes abi1 y abi2 are involved in abscisic acidand drought inducible-expression of the daucus carota l dc3 promoter in guard cells of transgenic arabidopsis thaliana (l.) heynh. planta 210, 875-883. chandler, m.p. y m. robertson. 1994. gene expression regulated by abscisic acid and it’s relation to stress tolerance. ann. rev. plant physiol. plant mol. biol. 45, 113-141. chen, w., n.j. provarta, j. glazebrooka, f. katagiria, h. changa, t. eulgemb, f. mauchc, s. luand, g. zoua, s.a. whitham, p.r. budwortha, y. taoa, z. xie, x. chene, s. lame, j.a. krepsa, j.f. harperf, a. si-ammourc, b. mauch-manic, m. heinleing, k. kobayashig, t. hohng, j.l. danglb, x. wanga y t. zhu. 2002. expression profile matrix of arabidopsis transcription factor genes suggests their putative functions in response to environmental stresses. plant cell 14, 559-574. cheng, s.h., m.r. willmann, h.c. chen y j. sheen. 2002. calcium signaling through protein kinases. the arabidopsis calciumdependent protein kinase gene family. plant physiol. 129, 469-485. choi, h.i., h.j. park, j.h. park, s. kim, m.y. im, h.h. seo, y.w. kim, i. hwang y s.y. kim. 2005. arabidopsis calcium-dependent protein kinase atcpk32 interacts with abf4, a transcriptional regulator of abscisic acid-responsive gene expression, and modulates its activity. plant physiol. 139, 1750-1761. colmenero-flores, j.m., f. campos, a. garciarrubio y a.a. covarrubias. 1997. characterization of cdna clones responsive to water deficit from phaseolus vulgaris: a new late embryogenesis abundant protein. plant mol. biol. 35, 393-405. colmenero-flores, j.m., l.p. moreno, c.e. smith y a.a. covarrubias. 1999. pvlea-18, a member of a new late-embryogenesisabundant protein family that accumulates during water stress and in the growing regions of well-irrigated bean seedlings. plant physiol. 120, 93-103. cortina, c. y f.a. culiáñez-macià. 2005. tomato abiotic stress enhanced tolerance by trehalose biosynthesis. plant sci. 169, 75-82. cushman, j.c. 2001. osmoregulation in plants: implications for agriculture. amer. zool. 41, 758-769. cutler, j.a. y e.j. krochko. 1999. formation and breakdown of aba. trends plant sci. 4, 472-478. danon, a., k. apel y c. laloi. 2004. reactive oxigen signalling: the latest news. curr. opin. plant biol. 7, 323-328. 1892009 moreno f.: respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión dure, iii, l. 1993. structural motifs in lea proteins. pp. 91-103. en: close, t.j. y e. bray (eds.). plant responses to cellular dehydration during environmental stress. american society of plant physiologists, rockville, md. dure, l., m. crouch, j. harada, t.h.d. ho, j. mundy, r. quatrano, t. thomas, y z.r. sung. 1989. common amino acid sequence domains among the lea proteins of higher plants. plant mol. biol. 12, 475-486. estévez, j.m., a. cantero, a. reindl, s. reichler y p. leon. 2001. 1-deoxy-d-xylulose-5phosphate synthase, a limiting enzyme for plastidic isoprenoid biosynthesis in plants. j. biol. chem. 276, 22901-22909. finkelstein, r.r., s.s.l. gampalab y d.r. christopher. 2002. abscisic acid signaling in seeds and seedlings. plant cell 14, (suppl.) s15-s45. frey, a., c. audran, e. marin, b. sotta y a. marion-poll. 1999. engineering seed dormancy by the modification of zeaxanthin epoxidase gene expression. plant mol. biol. 39, 1267-1274. fujii, h., p.e. verslues y j.k. zhu. 2007. identification of two protein kinases required for abscisic acid regulation of seed germination, root growth, and gene expression in arabidopsis. plant cell 19, 485-494. galau, g.a., d.w. hughes y l. dure. 1986. abscisic acid induction of cloned cotton late embryogenesis abundant (lea) mrnas. plant mol. biol. 7, 155-170. garg, a.k., j. kim, t.g. owens, a.p. ranwala, y.d. choi, l.v. kochian y r.j. wu. 2002. trehalose accumulation in rice plants confers high tolerance levels to different abiotic stresses. pnas 99(25), 15898-15903. giraudat, j., f. parcy, n. bertauche, f.j.l. gosti y p.c. morris, m. bouvier-durand y n. vartanian. 1994. current advances in abscisic acid action and signalling. plant mol. biol. 26, 15571577. guiltinan, m.j., w.r. marcotte y r.s. quatrano. 1990. a plant leucine zipper protein that recognizes an abscisic acid response element. science 250, 267-271. hanson, a.d. y w.d. hitz. 1982. metabolic responses of mesophytes to plant water deficits. ann. rev. plant physiol. 33, 163-203. hattori, t., v. vasil, l. rosenkras, l.c. hannah, d.r. mccarty e i.k. vasil. 1992. the viviparous-1 gene and abscisic acid activate the c1 regulatory gene for anthocyanin biosynthesis during seed maturation in maize. genes dev. 6, 609-618. himmelbach, a., m. iten y e. grill. 1998. signalling of abscisic acid to regulate plant growth. phil. trans. r. soc. lond. b. 353, 1439-1444. himmelbach, a., y. yang y e. grill. 2003. relay and control of abscisic acid signaling. curr. opin. plant biol. 6, 470-479. hmida-sayari, a., r. gargouri-bouzid, a. bidani, l. jaoua, a. savoure y s. jaoua. 2005. overexpression of d1-pyrroline5-carboxylate synthetase increases proline production and confers salt tolerance in transgenic potato plants. plant sci. 169, 746-752. hong, s.w., j.h. jon, j.m. kwak y j.h. nam. 1997. identification of a receptor-like protein kinase gene rapidly induced by abscisic acid, dehydration, high salt and cold treatments in arabidopsis thaliana. plant physiol. 63, 531-535. hirayama, t. y k. shinozaki. 2007. perception and transduction of abscisic acid signals: key to the function of the versatile plant hormone aba. trends plant sci. 12(8), 1360-1385. imai, r., l. chang, a. ohta, e.a. bray y m. takagi. 1995. a leaclass gene of tomato confers salt and freezing tolerance when expressed in sacharomyces cerevisiae. gene 170, 243-248. ingram, j. y d. bartels. 1996. the molecular basis of dehydration tolerance in plants. annu rev. plant physiol. plant mol. biol. 47, 377-403. iwasaki, t., k. yamaguchi-shinozaki y k. shinosaki. 1995. identification of a cis regulatory region of a gene in arabidopsis thaliana whose induction by dehydration is mediated by abscisic acid and requires protein synthesis. mol. gen. genet. 247, 391-398. johnson, r.r., r. wagner, s.d. verhey y m.k. walker-simmons. 2002. the abscisic acid-responsive kinase pkaba1 interacts with a seed-specific abscisic acid responseelement-binding factor, taabf, and phosphorylates taabf peptide sequences. plant physiol. 130, 837-846. kim, s.y., h.j. chung y t.l. thomas. 1997. isolation of a novel class of bzip transcription factors that interact with aba-responsive and embryo-specification elements in the dc3 promoter using a modified yeast one-hybrid system. plant j. 11, 1235-1251. kirkham, m.b. 2005. principles of soil and plant water relations. elsevier academic press, amsterdam, the netherlands. kobayashi, y., m. murata, h. minami, s. yamamoto y y. kagaya. 2005. abscisic acid-activated snrk2 protein kinases function in the gene-regulation pathway of aba signal transduction by phosphorylating aba response element-binding factors. plant j. 44, 939-949. koornneef, m., g. reuling y c.m. carssen. 1984. the isolation and characterization of abscisic acid-insensitive mutant of arabidopsis thaliana. plant physiol. 61, 377-383. kushiro, t., m. okamoto, k. nakabayashi, k. yamagishi, s. kitamura, t. asami, n. hirai, t. koshiba, y. kamiya y e. nambara. 2004. the arabidopsis cytochrome p450 cyp707a encodes aba 80-hydroxylases: key enzymes in aba catabolism. embo j. 23, 1647-1656. laloi, c., k. apel y a. danon. 2004. reactive oxygen signalling: the latest news. curr. opin. plant biol. 7, 323-328. leung, j. y j. giraudat. 1998. abscisic acid signal transduction. ann. rev. plant physiol. plant mol. biol. 49, 199-222. levitt, j. 1980. responses of plants to evironmental stresses. academic press, new york, ny. liu, x., y. yue, b. li, y. nie, w. li, w.h. wu y l. ma. 2007. a g protein-coupled receptor is a plasma membrane receptor for the plant hormone abscisic acid. science 315, 1712-1716. lüttge, u. 2004. ecophysiology of crassulacean acid metabolism. ann. bot. 93, 629-652. marín, e., l. nussaume, a. quesada, m. gonneau y b. sotta. 1996. molecular identification of zeaxanthin epoxidase of nicotiana plumbaginifolia, a gene involved in abscisic acid biosynthesis and corresponding to the aba locus of arabidopsis thaliana. embo j. 15, 2331-2342. melhorn, v., k. matsumi, h. koiwai, k. ikegami, m. okamoto, e. nambara, f. bittner y t. koshiba. 2008. transient expression 190 agron. colomb. 27(2) 2009 of atnced3 and aao3 genes in guard cells causes stomatal closure in vicia fava. j. plant res. 121(1), 125-131. moreno-fonseca, l.p. y a.a. covarrubias. 2001. downstream dna sequences are required to modulate pvlea-18 gene expression in response to dehydration. plant mol. biol. 45, 501-515. mundy, j. y n.h. chua. 1988. abscisic acid and water-stress induce the expression of a novel rice gene. embo j. 7, 2279-2286. nakashima, k., z.k. shinwari, m. seki, s. miura, k. shinozaki y k. yamaguchi-shinozaki. 2000. organization and expression of two arabidopsis dreb2 genes encoding dre-binding proteins involved in dehydrationand high-salinity-responsive gene expression. plant mol. biol. 42, 657-665. nakamura, t., m. nomura, h. mori, a.t. jagendroff, a. ueda y t. takabe. 2001. an isozyme of betaine aldehyde dehydrogenase in barley. plant cell physiol. 42, 1088-1092. nambara, e. y a. marion-poll. 2005. abscisic acid biosynthesis and catabolism. annu. rev. plant biol. 56, 165-185. nilsen, e.t. y d.m. orcutt. 1996. physiology of plants under stress. abiotic factors. john wiley and sons, new york, ny. oh, s.j., s.i. song, y.s. kim, h.j. jang, s.y. kim, m. kim, y.k. kim, b.h. nahm y j.k. kim. 2005. arabidopsis cbf3/dreb1a and abf3 in transgenic rice increased tolerance to abiotic stress without stunting growth. plant physiol. 138, 341-351. papageorgiou, g.c. y n. morata. 1995. the usually strong stabilizing effects of glycine betaine on the structure and function in the oxygen evolving photosystem-ii complex. photosynth. res. 44, 243-252. pinhero, r.g., m.v. rao, g. palyath, d.p. murr y r.a. fletcher. 2001. changes in the activities of antioxidant enzymes and their relationship to genetic and paclobutrazol-induced chilling tolerance of maize seedlings. plant physiol. 114, 695-704. pitzschke, a., c. forzani y h. hirt. 2006. reactive oxygen species signaling in plants. antiox. redox signal. 8, 1757-1764. potters, g., t.p. pasternak, y. guisez, k.j. palme y m.a.k. jansen. 2007. stress-induced morphogenic responses: growing out of trouble? trends plant sci. 12(3), 99-105. qin, f., y. sakuma, l.-s.p. tran, k. maruyama, s. kidokoro, y. fujita, m. fujita, t. umezawa, y. sawano, k.-i. miyazono, m. tanokura, k. shinozaki y k. yamaguchi-shinozaki. 2008. arabidopsis dreb2a-interacting proteins function as ring e3 ligases and negatively regulate plant drought stress-responsive gene expression. plant cell 20(6), 1693-1707. razem, f.a., a.e. kereamy, s.r. abrams y r.d. hill. 2006. the rna-binding protein fca is an abscisic acid receptor. nature 439, 290-294. robinson, m. y j.a. bunce. 2000. influence of drought-induced water stress on soybean and spinach leaf ascorbatedehydroascorbate level and redox status. int. j. plant sci. 161, 271-279. roelfsema, m.r.g. y r. hedrich. 2002. studying guard cell in the intact plant: modulation of stomatal movement by apoplastic factors. new phytol. 153, 425-431. rouse, d.t., r. marotta y r.w. parish. 1996. promoter and expression on an arabidopsis thaliana dehydrin gene. febs lett. 381, 252-256. schwartz, s.h., x. qin y j.a. zeevaart. 2003. elucidation of the indirect pathway of abscisic acid biosynthesis by mutants, genes, and enzymes. plant physiol. 131, 591-601. shao, h.b., l.y. chu, c.a. jaleel y c.x. zhao. 2008. water-deficit stress-induced anatomical changes in higher plants. c.r. biol. 331, 215-225. shen, q., p. zhang y t.h. ho. 1996. modular nature of abscisic acid (aba) response complexes: composite promoter units that are necessary and sufficient for aba-induction of gene expression in barley. plant cell 8, 1107-1119. shen, y.y., x.f. wang, f.q. wu, s.y. du, z. cao e y. shang. 2006. the mg-chelatase h subunit is an abscisic acid receptor. nature 443, 823-826. shinozaki, k. y k. yamaguchi-shinozaki. 1996. molecular responses to drought and cold stress. curr. opin. biotechnol. 7, 161-167. shinozaki, k. y k. yamaguchi-shinozaki. 2007. gene networks involved in drought stress response and tolerance. j. exp. bot. 58(2), 221-227. shinozaki, k., k. yamaguchi-shinozaki y m. seki. 2003. regulatory network of gene expression in the drought and cold stress responses. curr. opin. plant biol. 6, 410-417. skriver, k. y j. mundy. 1990. gene expression in response to abscisic acid and osmotic stress. plant cell 2, 505-512. swire-clark, g.a. y r.w. marcotte. 1999. the wheat lea protein em functions as an osmoprotective molecule in sacharomyces cerevisiae. plant mol. biol. 39, 117-128. sreenivasulu, n., v. radchuk, m. strickert, o. miersch, w. weschke y u. wobus. 2006. gene expression patterns reveal tissuespecific signaling networks controlling programmed cell death and aba-regulated maturation in developing barley seeds. plant j. 47, 310-327. tabaeizadeh, z. 1998. drought-induced responses in plant cells. intl. rev. cyt. 182, 193-245. taiz, l. y e. zeiger. 2006. plant physiology. 4th ed. sinauer associates, sunderland, ma. tamura, t., k. hara, y. yamaguchi, n. koizumi y h. sano. 2003. osmotic stress tolerance of transgenic tobacco expressing a gene encoding a membrane-located receptor-like protein from tobacco plants. plant physiol. 131, 454-462. tarczynski, m.c., r.g. jensen y h. bohnert. 1992. expression of a bacterial mtld gene in transgenic tobbaco leads to production and accumulation of mannitol. proc. natl. acad. sci. 89, 2600-2604. tian, l., d. dellapenna y j.a.d. zeevaart. 2004. effect of hydroxylated carotenoid deficiency on aba accumulation in arabidopsis. plant physiol. 122(3), 314-320. vasil, v., w.r.j. marcotte, l. rosenkrans, s.m. cocciolone e i.k. vasil. 1995. overlap of viviparous1 (vp1) and abscisic acid response elements in the em promoter: g-box elements are sufficient but not necessary for vp1 transactivation. plant cell 7, 1511-1518. waditee, r., n.h. bhuiyan, v. rai, k. aoki, y. tanaka, t. hibino, s. suzuki, j. takano, a.t. jagendorf, t. takabe y t. takabe. 2005. 1912009 moreno f.: respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión genes for direct methylation of glycine provide high levels of glycinebetaine and abiotic-stress tolerance in synechococcus and arabidopsis. pnas 102(5), 1319-1323. wang, y., j. jiang, x. zhao, g. liu, c. yang y l. zhan. 2006. a novel lea gene from tamarix androssowii confers drought tolerance in transgenic tobacco. plant sci. 171, 655-662. wehner, f., h. olsen, h. tinel, e. kinne-saffran y r.k.h. kinne. 2003. cell volume regulation: osmolytes, osmolyte transport, and signal transduction. rev. physiol. biochem. pharmacol. 148, 1-80. xu, d., x. duan, b.m. wang, b. hong, d.t.h. ho y r. wu. 1996. expression of a late embryogenesis abundant protein gene, hva1, from barley confers tolerance to water deficit and salt stress in transgenic rice. plant physiol. 110, 249-257. yamaguchi-shinozaki, k. y k. shinozaki. 1993. characterization of the expression of a desiccation-responsive rd29 gene of arabidopsis and analysis of its promoter in transgenic plants. mol. gen. genet. 236, 331-340. yamaguchi-shinozaki, k. y k. shinozaki. 1994. a novel cis-acting element in an arabidopsis gene is involved in resposiveness to drought, low-temperature, or high-salt stress. plant cell 6, 251-264. yamaguchi-shinozaki, k. y k. shinozaki. 2005. organization of cis-acting regulatory elements in osmoticand cold-stressresponsive promoters. trends plant sci. 10, 88-94. yamaguchi-shinozaki, k. y k. shinozaki. 2006. transcriptional regulatory networks in cellular responses and tolerance to dehydration and cold stresses. annu. rev. plant biol. 57, 781-803. yancey, p.h., m.e. clark, s.c. hand, p.d. bowlus y g.n. somero. 1982. living with water stress: evolution of osmolyte systems. science 217, 1214-1217. zeevaart, j.a.d. y r.a. creelmen. 1988. metabolism and physiology of abscisic acid. annu rev. plant physiol. plant mol. biol. 39, 439-473. zhang, l., a. ohta, m. takagi y r. imai. 2000. expression of plant group 2 and group 3 lea genes in saccharomyces cerevisiae revealed functional divergence among lea proteins. j. biochem. 127, 511-516. zhang s.q. y w.h outlaw. 2001. abscisic acid introduced into the transpiration stream accumulates in the guard cell apoplast and causes stomatal closure. plant cell environ. 24, 10451054. zhu, j.k, k.s. scumaker y l. xiong. 2002. cell signalling during cold, drought, and salt stress. plant cell 14, 165-183. zonia, l. y t. munnik. 2007. life under pressure: hydrostatic pressure in cell growth and function. trends plant sci. 12(3), 90-97. zyalalov, a.a. 2004. water flows in higher plants: physiology, evolution, and system analysis. russ. j. plant physiol. 51(4), 547-555. fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular resumen abstract este artículo presenta una revisión de la resistencia en papa a patógenos, en cuanto a genes mapeados y clonados, y loci de rasgos cuantitativos (qtl) mapeados, en la que se resaltan las relaciones entre resistencia cuantitativa y cualitativa en el caso p. infestans. el conocimiento logrado ha permitido generar un mapa funcional sobre el cual se localizan qtl para resistencia a patógenos. se han mapeado 20 genes r de resistencia a virus, hongos, nematodos y oomicetos, utilizando marcadores moleculares. la mayoría de estos genes r fueron introducidos de especies silvestres. catorce de ellos se encuentran en hot spots para resistencia y confieren resistencia a varios patógenos. a la fecha se han identificado cinco clusters de resistencia. la resistencia monogénica envuelve dos procesos básicos: percepción del ataque del patógeno, seguida de una respuesta para limitar la enfermedad. la percepción implica receptores específicos para cepas patogénicas, que son decodificadas por genes de resistencia. en una planta se encuentra un gran repertorio de genes de resistencia r, ubicados en diferentes sitios del genoma. estos genes expresan diferentes proteínas que pueden ser agrupadas en varias familias. la mayoría de proteínas r contienen repeticiones en grupos, ricas en leucina (lrr). se plantea la colocalización de genes r y qtl en diferentes cromosomas. una hipótesis señala que los qtl son variantes alélicas con efecto menos extremo que los genes r y una segunda hipótesis plantea que los qtl de resistencia mapean en regiones del genoma que contienen genes de función conocida involucrados en la respuesta general al ataque de patógenos. this review is about the genetics of the solanum tuberosum pathogen resistance, underlying the relationship between quantitative and qualitative resistance in the p. infestans case. the knowledge obtained permits to generate a functional map localizing chromosomal regions for the pathogen resistance loci. twenty r genes of resistance for viruses, fungi, nematodes and oomycetes using molecular markers were mapped. most of these r genes were introduced from wild species. from them, fourteen are localized in hot spots and they confer resistance to several pathogens. to date five clusters of resistance have been identified. monogenic resistance includes two basic processes: perception of a pathogen attack followed by a response to limit the disease. the perception implies specific receptors for pathogenic strains decodified by resistance genes. there is a large amount of r genes situated in one plant and localized in different places of the genome. these genes express different proteins. most of the r proteins contain tandem repeats, leucine rich (lrr). the co-localization of r genes and qtl in different chromosomes have been found. one hypothesis points out that qtl are allelic variants with less extreme effect than r genes. a second hypothesis points out that resistance qtl are mapped in the regions of genome that contain known functions genes involved in a general response for the pathogen attack. key words: quantitative resistance, qualitative resistance, resistance genes, qtl, major genes. palabras clave: resistencia cuantitativa, resistencia cualitativa, genes de resistencia, qtl, genes mayores. fecha de recepción: agosto 2 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 profesora asociada, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. tmosquerav@unal.edu.co 2 programa de maestría en ciencias agrarias, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. jhcristhian@gmail.com 3 estudiantes, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. licethmartinez@gmail.com; andreacunag@gmail.com 4 profesor especial, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. dcuellarg@unal.edu.co introducción el cultivo de la papa es atacado por varios patógenos, entre los que se encuentran virus, hongos, bacterias, nematodos y el oomiceto phytophthora infestans que causa la enfermedad más severa en el mundo. el valor de las pérdidas de la producción global anual y los costos de protección del cultivo se estiman en cinco billones de dólares (duncan, 1999; turkensteen y flier, 2002). centros de investigación y de mejoramiento de cultivos están introduciendo en sus rutinas la selección asistida por agronomía colombiana 26(1), 7-15, 2008 genética de la resistencia de la papa (solanum tuberosum) a patógenos. estado de arte genetics of the solanum tuberosum pathogen resistance. state of research teresa mosquera1, cristhian fernández2, lizeth martínez3, andrea acuña3 y david cuéllar4 � agron. colomb. 26(1) 2008 marcadores, ya que la mayoría de los rasgos importantes en los cultivos tales como producción, calidad y algunas formas de resistencia a enfermedades son controlados por genes que pueden asociarse a marcadores moleculares (collard et al., 2005). en los últimos 15 años, gracias al advenimiento de los marcadores moleculares, se ha ampliado el conocimiento de la resistencia en papa. con la información aportada a partir de tales estudios se ha podido generar un mapa funcional que contiene las regiones cromosomales para estos loci (gebhardt y valkonen, 2001) (figura 1). este artículo presenta una revisión del estado del arte de la resistencia en papa a patógenos, en cuanto a genes mapeados y clonados y qtl mapeados, en la que se destacan las relaciones entre resistencia cuantitativa y cualitativa en el caso p. infestans. en papa se han encontrado dos tipos de resistencia genética a patógenos: la de hipersensibilidad —denominada también cualitativa o monogénica— y la resistencia cuantitativa, de campo o poligénica (bormann, 2004). la resistencia monogénica involucra dos procesos básicos: percepción del ataque del patógeno y una respuesta para limitar la enfermedad. la percepción implica receptores específicos para cepas patogénicas, que son decodificadas por genes de resistencia. en una planta se encuentra un gran repertorio de genes de resistencia ubicados en diferentes sitios del genoma (gebhard y valkonen, 2001). a la fecha se han clonado varios genes r. estos genes expresan diferentes proteínas que pueden ser agrupadas en varias familias. la mayoría de proteínas r contiene repeticiones en grupos, ricas en leucina (lrr), las cuales pueden tener un papel importante en el reconocimiento específico. la familia más figura 1. mapa funcional de papa para resistencia a patógenos. los doce grupos de ligamiento corresponden a los doce cromosomas de papa. sobre la izquierda se muestran marcadores rflp. sobre la derecha se muestran loci para genes candidatos. los subrayados son loci de genes candidatos que fueron detectados por marcadores gen-like para resistencia (rgl). se muestran genes r para resistencia a virus, nematodos, oomicetos y hongos y qtl para resistencia a p. infestans y e. carotovora. agricola note cambiar qtls por qtl �2008 mosquera, fernández, martínez, acuña y cuéllar: genética de la resistencia de la papa (solanum tuberosum)... grande de proteínas r (nb-lrr) posee adicionalmente al lrr un sitio de unión a nucleótido (nb). la generación de genes r de resistencia cualitativa polimórfica involucra duplicación de genes, seguida de divergencia en la secuencia de adn por mutación puntual y por deleción y duplicación de repeticiones de adn intragénico. la recombinación de estos genes asegura variación para generar diversidad en la secuencia de genes. la presión del patógeno selecciona especificidad funcional de la resistencia y da como consecuencia diversidad de genes r (ellis et al., 2000). por ejemplo, la clonación del gen rpp13 de arabidopsis thaliana de resistencia a peronospora parasítica, reportado por bittner et al. (2000), muestra tres especificidades identificadas en un locus, el cual parece ser un gen simple con múltiples alelos, muy variables, que están sujetos a selección diversificadora. este es un mecanismo que, evolutivamente, conduce a que genes de resistencia se presenten concentrados en regiones de los cromosomas. la resistencia cuantitativa, a diferencia de la cualitativa, es controlada por loci de rasgos cuantitativos (qtl) o por varios genes (agrios, 2005; collard et al., 2005) y comprende reacciones diferentes que incluyen: velocidad de penetración, restricciones a la penetración, restricciones a la tasa de invasión del tejido celular y velocidad de esporulación del patógeno en la planta. estos genes actúan juntos para la defensa de la planta y la actuación de un gen puede ser insuficiente si se expresa solo. cada planta tiene un cierto nivel de resistencia cuantitativa que responde a diferentes patógenos (no específicos). este tipo de resistencia no es absoluta, sino que atenúa o detiene el progreso de la enfermedad y puede ser afectada por cambios en el ambiente (agrios, 2005). gebhardt y valkonen (2001) sugirieron que genes similares a los r pueden contribuir a la resistencia cuantitativa. en papa se ha encontrado que 18 qtl contribuyen a resistencia cuantitativa, aunque en cada caso sólo actúan entre uno y cuatro qtl. recientemente, se está utilizando con éxito el mapeo por asociación, para precisar la ubicación de qtl, el cual no utiliza poblaciones segregantes, sino colecciones de germoplasma, y emplea el concepto de ligamiento en desequilibrio. también los progresos técnicos en el área de la biología molecular y la genómica han hecho posible la clonación de qtl, lo que permite conocer tanto las secuencias codificantes como no codificantes de adn de dichos qtl (salvi y tuberosa, 2005). genes que confieren resistencia cualitativa en papa en papa se han mapeado 20 genes de resistencia a virus, nematodos y oomicetos (tablas 1 y 2), utilizando marcadores moleculares. la mayoría de estos genes r fueron introducidos de especies silvestres. otros genes de resistencia al nematodo de la agalla de la raíz, globodera pallida, patotipos pa2 y pa3, de s. spegazinii han sido mapeados (kreike et al., 1994; rouppe van der voort et al., 1997; 2000) y el gen rmc1, que confiere resistencia a meloidogyne gen patógeno fuente de resistencia crom. referencia rx2 pvx s. acaule v de jong et al., 1997 nb pvx v ritter et al., 1991 ryadg pvy s. tuberosum spp andigena xi brigneti et al., 1997 rysto pvy s. stoloniferum (?) xi hämäläinen et al., 1997, 1998 y 2000 naadg pva s. tuberosum spp andigena xi hämäläinen et al., 1997, 1998 y 2000 rx1 pvx s. tuberosum spp andigena xii ritter et al., 1991 nxphu pvx s. phureja ix tommiska et al., 1998 gm pvm s. gourlayi ix marczewski et al., 2006 rm pvm s. megistacrolobum xi marczewski et al., 2006 h1 g. rostochiensis s. tuberosum spp. andigena v gebhardt et al., 1993 grov1 g. rostochiensis s. vernei v gebhardt et al., 1993 gro1 g. rostochiensis s. spegazzinii vii barone et al., 1990 gpa2 g. pallida s. tuberosum spp. andigena xii rouppe van der voort et al., 1997 rmc1 m. chitwoodi s. bulbocastanum xi golden et al., 1996 (citado por gebhardt y valkonen, 2001) tabla 1. genes mapeados que confieren resistencia a virus y nematodos, sobre regiones cromosomales diferentes (según gebhardt y valkonen, 2001, marczewski et al., 2006). 10 agron. colomb. 26(1) 2008 (malcolmson y black, 1966). estos genes se han mapeado: r1, en el cromosoma v (leonard–schippers et al., 1992); r2, en el cromosoma iv (li et al., 1998); r3, r3b, r5, r6 y r7, r8, r9, r10 y r11, agrupados en el cromosoma xi (elkharbotly et al., 1994; el-kharbotly et al., 1996; huang et al., 2004; huang, 2005). recientemente, han sido reportados otros genes r que confieren resistencia a p. infestans y cuya resistencia es derivada de fuentes diferentes a s. demissum (tabla 2). los genes que han sido clonados a la fecha y que confieren resistencia a diferentes patógenos en s. tuberosum se presentan en la tabla 3. el primer gen clonado y caracterizado que confiere resistencia raza específica a p. infestans es el gen r1 (ballvora et al., 2002). este gen, es un gen mayor miembro de la superfamilia de genes de resistencia, caracterizados por una coiled coil (cc), un nucleótido de unión (nb) y un dominio de repeticiones ricas en leucina (lrr) (ballvora et al., 2002; chrisholm et al., 2006; ballvora et al., 2007). este gen codifica para una proteína de 1293 aminoácidos. en contraste con el alelo r1, susceptible, el r1 tiene una inserción grande de un gen funcional r (ballvora et al., 2002). adicionalmente, se han encontrado interacciones entre locus y entre alelos marcadores ligados al cluster de genes tipo nb-lrr. se destacan las interacciones obserchitwoodi, se localizó en el cromosoma xi (brown et al., 1996). de los 20 genes r mapeados, catorce se encuentran en hot spots para resistencia. gebhardt y valkonen (2001) observaron que muchos genes r están organizados en clusters de genes de resistencia y que confieren resistencia a varios patógenos. a la fecha se han identificado cinco clusters de resistencia: • los genes r1 (p. infestans), rx2 y nb (pvx), en la región proximal en el cromosoma v. • los genes h1 y grov1 (g. rostochiensis), en el brazo largo del cromosoma v. • los genes r3, r6, y r7 (p. infestans), en el brazo corto posición distal del cromosoma xi. • los genes ryadg (pvy), naadg (pva), rmcl (m. chitwoodi) y sen1 (synchytrium endobioticum), en el brazo corto posición distal de cromosoma xi. • los genes rx1 (pvx) y gpa2 (g. pallida) (gebhardt y valkonen, 2001), en el brazo largo posición distal del cromosoma xii. para la resistencia cualitativa a p. infestans, se han identificado once genes que provienen de la especie silvestre s. demissum, los cuales inducen respuesta hipersensible (hr) a la infección con razas específicas de p. infestans gen fuente crom. referencia rpi-abpt s. bulbocastanum ? iv park et al., 2005 rpi-blb3 s. bulbocastanum subs dolichophyllum iv park et al., 2005 rpi-ver s. berthaultii x ewing et al., 2000, rauscher et al., 2006 rpi1 s. pinnatisectum dun vii kuhl et al., 2001, rouppe van der vossen et al., 2003, 2004 rblc s. bulbocastanum viii naess et al., 2000, rouppe van der vossen et al., 2003, 2004 rpi-blb/rb s. bulbocastanum viii rouppe van der vossen et al., 2003 rpi-blb2 s. bulbocastanum vi song et al., 2003, rouppe van der vossen et al., 2004 tabla 2. genes que confieren resistencia a p. infestans derivados de fuentes diferentes a s. demissum. gen patógeno crom. referencia rx1 pvx xii bendahmane et al., 1999; roupe van der vossen et al., 2000 rx2 pvx v bendahmane et al., 2000 gpa2 g. pallida xii rouppe van der vossen et al, 2000 gro1 g. rostochiensis vii paal et al., 2004 r1 p. infestans v ballvora et al., 2002 r3a p. infestans xi huang et al., 2005 r3b p. infestans xi huang et al., 2005 rpi-blb1 o rb p. infestans viii rouppe van der vossen et al., 2003; song et al., 2003 rpi-blb2 p. infestans vi rouppe van der vossen et al., 2004 tabla 3. genes clonados que confieren resistencia a diferentes patógenos en s. tuberosum. 11 vadas entre marcadores del locus r1 para resistencia a p. infestans en el cromosoma v y otros siete loci en diferentes cromosomas, entre los cuales está el locus gro1 de resistencia a nematodos en el cromosoma vii (paal et al., 2004). el locus gro1 ocupa una posición similar a la del locus rpi1 para resistencia a p. infestans (kuhl et al., 2001). si la familia de genes tipo nb-lrr es causal de qtl para resistencia, las interacciones fenotípicas observadas entre los loci pueden indicar interacción física entre dos o más proteínas tipo nb-lrr. la especificidad y la cinética de reconocimiento del patógeno, la transducción de señales y las respuestas de defensa pueden ser determinadas de manera cuantitativa por la composición de la subunidad de tales complejos de reconocimiento. la respuesta de resistencia cualitativa sería nada más que una reacción extremadamente rápida disparada por un complejo de reconocimiento, incluyendo un gen r (robertson et al., 1985). los complejos de reconocimiento se han propuesto para explicar la imposibilidad de encontrar in vitro una interacción específica entre un único gen r que tenga un dominio lrr y el correspondiente producto del gen de virulencia (mcdowell y woffenden, 2003). a nivel molecular, no ha sido identificada aún ninguna interacción entre pares de genes de resistencia en plantas tipo nb-lrr (bormann et al., 2004). qtl que confieren resistencia cuantitativa en papa se han realizado esfuerzos en diferentes especies, tendientes a la clonación de qtl, que han hecho posible que qtl puedan ser analizados cuidadosamente a nivel molecular (salvi y tuberosa, 2005). para avanzar en este sentido, ballvora et al. (2007) reportan la secuencia genómica parcial para la región comprendida entre los marcadores gp21 y gp179 (figura 2) sobre el cromosoma v, región reportada por localizar el qtl de mayor reproducibilidad para resistencia a p. infestans y colocalizar con genes r (gebhardt y valkonen, 2001; ghislain et al., 2001; bormann et al., 2004). la anotación funcional de esta secuencia identificó 48 orf (fragmentos abiertos de lectura) en un contig y 22 en el otro. diez orf fueron clasificados como resistance like genes; once, como genes que contienen proteínas f-box; trece, como elementos transponibles y tres, como factores de transcripción. las proteínas f-box se encontraron para el gen r1, pero ninguna de ellas se encontró en el r1. estas proteínas están involucradas en varias vías de señalización en a. thaliana y, recientemente, se han sugerido dichas proteínas como receptores para varias hormonas de plantas (kepinski y leyser, 2005). además, se identificó un dominio f-box en la proteína stg1 que juega un papel importante como chaperona en la estabilización de proteínas r (shirazu y schulze-lefert, 2000; schulze-lefert, 2004). en relación a la determinación de loci para rasgos cuantitativos para resistencia a p. infestans, se han realizado varios estudios con poblaciones diploides (collins et al., 1999; ewing et al., 2000; ghislain et al., 2001; leonardo-schippers et al., 1994; oberhagemann et al., 1999; sandbrink et al., 2000; trognitz et al., 2002; visker et al., 2003b; mosquera, 2007) y uno con una población tetraploide (meyer et al., 1998). estos estudios sobre resistencia cuantitativa a p. infestans han identificado qtl en los doce cromosomas de la papa. el qtl del cromosoma v tiene el mayor efecto y es el más reproducible (gebhardt y valkonen, 2001; ghislain et al., 2001; bormann et al., 2004). un locus mayor, gpa, fue mapeado para el cromosoma v y dos loci menores fueron mapeados en los cromosomas iv y vii (barone et al., 1990). dos qtl involucrados en resistencia a globodera rostochiensis, patotipo r01, fueron mapeados para los cromosomas x y xi del genoma de papa (gebhardt y valkonen, 2001). en la tabla 4, se presentan los qtl mapeados en papa para resistencia a p. infestans. gebhard y valkonen (2001) resaltan que la resistencia cuantitativa contra p. infestans y e. carotovora es controlada por qtl de efecto pequeño a lo largo de los doce cromosomas, mientras que la resistencia cuantitativa a nematodos parece estar controlada por pocos qtl con efectos grandes. figura 2. hot spot del cromosoma v de papa. en este, se localiza un cluster de qtl para resistencia a p. infestans y a nematodos. se presenta la ubicación del gen r1, para resistencia a p. infestans, los genes rx2 y nb para resistencia a pvx (según gerhardt et al., 2004). 2008 mosquera, fernández, martínez, acuña y cuéllar: genética de la resistencia de la papa (solanum tuberosum)... agricola highlight cambiar: colocalizar por: localizar 12 agron. colomb. 26(1) 2008 otros candidatos para participar en el control de resistencia cuantitativa a p. infestans lo constituyen los genes funcionales en la respuesta de defensa (leonards-schippers et al., 1994; trognitz et al., 2002), tales como glutation stransferasa (hahn y strittmatter, 1994) que codifica en el locus prp1, en la posición distal del brazo corto del cromosoma ix, genes para fenilalanina amonio liasa (hahlbrock y scheel, 1989), que mapean en la misma región, como el prp1 (gebhardt et al., 1991), y genes como osmotina, localizados en la posición distal del brazo largo del cromosoma viii y en la posición proximal del cromosoma xi (castillo-ruiz, 2002). el reconocimiento de patógenos y las respuestas de defensa están conectados por redes de transducción de señales (mcdowell y woffenden, 2003). la variación alélica en una parte de la red puede tener efectos diferenciales sobre la variación alélica que afecta otras partes. esta explicación se puede considerar como un modelo molecular de la interacción observada entre los qtl de resistencia no ligados. relaciones genéticas entre resistencia cuantitativa y cualitativa en papa el empleo de genes r, contra p. infestans ha sido abandonado por los fitomejoradores a favor del empleo de genes de resistencia cuantitativa. la comprensión de las bases genéticas de la resistencia cuantitativa abre la posibilidad de explotar información sobre la ubicación de factores genéticos positivos y negativos que afectan la resistencia, útil para la selección asistida con marcadores moleculares (collins et al., 1999; mosquera, 2007). varios qtl que determinan resistencia a diferentes patógenos han sido ubicados en regiones en donde se presentan genes r, genes pr y genes de defensa, de donde se presume que las mismas clases de genes podrían estar involucradas en ambos tipos de resistencia, cualitativa y cuantitativa y que, posiblemente, la variación en algunos alelos cause varios grados de resistencia (gerbhardt y valkonen, 2001). estos autores, basándose en el estudio de un cluster genético con genes r, plantearon que los qtl para resistencia tienen una base molecular similar a los genes r. el mapeo de genes de papa con secuencia similar a genes r clonados de otras plantas y otros relacionados con defensa revelan ligamiento entre genes candidatos, genes r y qtl para resistencia. un ejemplo bien conocido de colocalización lo constituye la parte distal del cromosoma v, región de gran actividad genética que se conoce como hot spot del cromosoma v (figura 2). en este hot spot se localiza un cluster de qtl para resistencia a p. infestans y a nematodos y colocalizan genes r para resistencia a p. infestans, nematodos y virus (bendahmane et al., 2000; de crom. gen marcador anclador referencia i pi-qtl cp11 oberhagemann et al., 1999 ii pi-qtl gp23 oberhagemann et al., 1999 pi-qtl gp26 oberhagemann et al., 1999 iii pi-qtl gp1(a), gp25, cp6 oberhagemann et al., 1999; leonards-schippers et al., 1994 pi-qtl tg135 ewing et al., 2000 pi-qtl gp276 oberhagemann et al., 1999 pi-qtl 4cl trognitz et al., 2002; leonards-schippers et al., 1994 iv pi-qtl gp180, mbf, tg62 oberhagemann et al., 1999; leonards-schippers et al., 1994 pi-qtl stm3016 milbourne et al., 1998 v pi-qtl gp21, gp179 oberhagemann et al., 1999; leonards-schippers et al., 1994 pi-qtl cp113 leonards-schippers et al., 1994 vi pi-qtl gp79 leonards-schippers et al., 1994 pi-qtl gp76 oberhagemann et al., 1999; leonards-schippers et al., 1994 viii pi-qtl gbssi(wx), osm oberhagemann et al., 1999; trognitz et al., 2001 ix pi-qtl prp1, pal(ac) oberhagemann et al., 1999; leonards-schippers et al., 1994 xi pi-qtl gp125 oberhagemann et al., 1999; leonards-schippers et al., 1994 pi-qtl gp185, gp250 oberhagemann et al., 1999 xii pi-qtl ghislain et al., 2001 pi-qtl gp34, cp60 oberhagemann et al., 1999 tabla 4. qtl mapeados en papa para resistencia a p. infestans. 13 jong et al., 1997; ritter et al., 1991; gebhardt et al., 1993; ballvora et al., 2002). se han dado dos explicaciones para la localización de genes que actúan sobre la resistencia de campo. la primera, la colocalización de qtl de resistencia con genes r mapeados, ha conducido a la propuesta que los qtl son variantes alélicas menos extremas que los genes r (leonards-schippers et al., 1994). la segunda, algunos qtl de resistencia mapean en regiones del genoma que contienen genes de función conocida involucrados en la respuesta general al ataque de patógenos o al estrés (collins et al., 1999). un estudio de mapeo comparativo entre genes de resistencia a enfermedades de la familia solanaceae (pimiento, papa y tomate) reveló que los genes r tienden a estar agrupados (grube et al., 2000). los clusters de genes de resistencia a enfermedades parecen estar en posiciones cromosomales coincidentes con qtl para resistencia a tizón tardío, detectados en tomate, lb1a, lb3, lb4, lb5b, lb11b (brouwer et al., 2004). los qtl lb4 y lb11b también parecen colocalizar con clusters en papa que contienen loci r, conocidos por conferir resistencia a aislamientos específicos de p. infestans (grube et al., 2000; gebhardt y valkonen, 2001). por otra parte, en un estudio de qtl para resistencia parcial a xanthomonas oryzae pv. oryzae en arroz, se encontró que genes r “derrotados” actúan como qtl, confiriendo resistencia parcial (li et al., 1999). estudios más detallados sugieren que los genes r tipo nb-lrr podrían explicar las bases moleculares de la resistencia cuantitativa. perspectivas el conocimiento referido a genes y qtl que controlan resistencia a diferentes patógenos, en s. tuberosum ha avanzado sensiblemente en los últimos 15 años. se ha avanzado en el mapeo de genes, de qtl y en la clonación de algunos genes de resistencia, no obstante, la comprensión a nivel molecular de cómo actúan y se interrelacionan los diferentes genes para responder al ataque de los patógenos aún no es clara. los modelos para rasgos cuantitativos describen fenómenos complejos relacionados con una totalidad, mientras que los genes allí contenidos no se conocen o permanecen en lo que ha sido definido como una “niebla estadística” (mauricio, 2001). tampoco son claras las fronteras entre la resistencia cualitativa y cuantitativa, aunque se plantean hipótesis plausibles que las relacionan. la investigación sobre la genética de la variación en papa continúa de tal manera que incrementará el conocimiento de las colecciones de germoplasma, lo cual facilitará su uso en programas de mejoramiento y de ingeniería genética. por ejemplo, grupos de investigación buscan nuevas fuentes de resistencia genética a patógenos, y es así como en el cromosoma iv de varias especies de papa se reportan qtl para resistencia a p. infestans con efecto mayor que podrían contener genes novedosos (lokossou et al., 2007). literatura citada agrios, g. 2005. plant pathology. 5th edition. elsevier academic press, nueva york. 922 p. ballvora, a., m.r. ercolano, j. weiss, k. meksem, c.a. bormann, p. oberhagemann, f. salamini y c. gerbhardt. 2002. the r1 gene for potato resistance to late blight (phytophthora infestans) belongs to the leucine zipper/nbs/lrr class of plant resistance genes. plant j. 30, 261-371. ballvora, a., a. jöcker, p. viehöver, h. ishihara, j. paal, k. meksem, r. bruggmann, h. schoof, b. weisshaar y c. gerbhardt. 2007. comparative sequence analysis of solanum and arabidopsis in a hot spot for pathogen resistance on potato chromosome v reveals a patchwork of conserved and rapidly evolving genome segments. bmc genomics 8, 112 doi: 10.1186/14712164-8-112. barone, a., e. ritter, u. schachtschabel, t. debener, f. salamini y c. gebhardt. 1990. localization by restriction fragment length polymorphism mapping in potato of a major dominant gene conferring resistance to the potato cyst nematode globodera rostochiensis. mol. gen. genet. 224, 177-182. bendahmane a., k. kanyuca y d.c. baulcombe. 1999. the rx gene from potato controls separate virus resistance and cell death responses. plant cell 11, 781-791. bendahmane a., m. querci, k. kanyuca y d.c. baulcombe. 2000. agrobacterium transient expression system as a tool for the isolation of disease resistance genes: application to the rx2 locus in potato. plant j. 21, 73-81. bittner-eddy p.d., i.r. crute, e.b. holub y j.l. beynon. 2000. rpp13 is a simple locus in arabidopsis thaliana for alleles that specify downy mildew resistance to different avirulence determinants in peronospora parasitica. plant j. 21, 177-188. bormann, c.a., a.m. rickert, r.a. castillo, j. paal, j. lübeck, j. strahwald, k. buhr y c. gebhardt. 2004. tagging quantitative trait loci for maturity-corrected late blight resistance in tetraploid potato with pcr-based candidate gene markers. mol. plant microbe interactions 17(10), 1126-1138. brigneti, g., j. garcia-mas y d. c. baulcombe. 1997. molecular mapping of the potato virus y resistance gene rysto. theor. appl. genet. 94(2), 198-203. castillo-ruiz, r.a. 2002. a potato large insert library for isolation of candidate loci for late blight resistance and studies on their genome organization. ph.d. thesis. university of cologne, germany. collard, b.c.y., m.z.z. jahufer, j.b. brouwer & e.c.k. pang. 2005. an introduction to markers, quantitative trait loci (qtl) mapping and marker assisted selection for crop improvement: the basic concepts. euphytica 142, 169-196. 2008 mosquera, fernández, martínez, acuña y cuéllar: genética de la resistencia de la papa (solanum tuberosum)... 14 agron. colomb. 26(1) 2008 collins, a., d. milbourne, l. ramsay, r. meyer, c., chatot-balandras, p. oberhagemann, w. de jong, c. gebhardt, e. bonnel y r. waugh. 1999. qtl for field resistance to late blight in potato is strongly correlated with maturity and vigour. mol. breeding 5, 387-398. chrisholm, s.t., g. coaker, b. day y b.j. staskawicz. 2006. host microbe interactions: shaping the evolution of the plant immune response. cell 124, 803-814. de jong, w., a. forsyth, d. leister, c. gebhardt y d.c. baulcombe. 1997. a potato hypersensitive resistance gene against potato virus x maps to a resistance gene cluster on chromosome 5. theor appl. genet. 95(1-2), 246-252. duncan, j.m. 1999. phytophthora – an abiding threat to our crops. microbiol today 26, 114-116. ellis, j., p. dodds y t. prior. 2000. structure, function and evolution of plant disease resistance genes. biotic interactions 3, 278-284. el-kharbotly, a., c. leonards-schippers, d.j. huigen, e. jacobsen, a. pereira, w.j. stiekema, f. salamini y c. gebhardt. 1994. segregation analysis and rflp mapping of r1 and r3 alleles conferring race-specific resistance to phytophthora infestans in progeny of dihaploid potato parents. mol. gen. genet. 242, 749-754. el-kharbotly, a., c. palomino-sánchez, f. salamini, e. jacobsen y c. gebhardt. 1996a. r6 and r7 alleles of potato conferring race-specific resistance to phytophthora infestans (mont.) de bary identified genetic loci clustering with the r3 locus on chromosome xi. theor. appl. genet. 92, 880-884. ewing, e.e., i. simko, c.d. smart, m.w. bonierbale, e.s.g.g. mizubuti, d. may y w.e. fry. 2000. genetic mapping from field tests of qualitative and quantitative resistance to phytophthora infestans in a population derived from solanum tuberosum and solanum berthaultii. mol. breeding 6, 25-36. gebhardt, c., e. ritter, a. barone, t. debener, b. walkemeier, u. schachtschabel, h. kaufmann, r.d. thompson, m.w. bonierbale, m.w. ganal, s.d. tanksley y f. salamini. 1991. rflp maps of potato and their alignment with the homologues tomato genome. theor. appl. genet. 83, 49-57. gebhardt, c., d. mugniery, e. ritter, f. salamini y e. bonnel. 1993. identification of rflp markers closely linked to the h1 gene conferring resistance to globodera rostochiensis in potato. theor. appl. genet. 85, 541-544. gebhardt, c. y j.p.t. valkonen. 2001. organization of genes controlling disease resistance in the potato genome. annu. rev. phytopathol. 39, 79-102. gebhardt, c. 2004. potato genetics: molecular maps and more. pp. 215-226. en: lörz, h. y g. wenzel (eds.). biotechnology in agriculture and forestry. vol 55. molecular marker system. springer-verlag, berlin, heidelberg. 476 p. ghislain, o.m., b. trognitz, m.d. herrera, j. solis, g. casallo, c. vásquez, o. hurtado, r. castillo, l. portal y m. orrillo. 2001. genetic loci associated with field resistance to late blight in offspring of solanum phureja and s. tuberosum grown under short-day conditions. theor. appl. genet. 103, 433-442. grube, r.c., e.r. radwanski y m. jahn. 2000. comparative genetics of disease resistance within the solanaceae. genetics 155, 873-887 hahlbrock, k. y d. scheel. 1989. physiology and molecular biology of phenylpropanoid metabolism. annu. rev. plant physiol. 40, 347-369. hahn, k. y g. strittmatter. 1994. pathogen-defense gen prp-1 from potato encodes and auxine-responsive glutathione s-transferase. eur. j. biochem. 226, 619-626. hämäläinen, j.h., k.n. watanabe, j.p.t. valkonen, a. arihara, r.l. plaisted, e. pehu, l. miller y s.a. slack. 1997. mapping and marker-assisted selection for a gene for extreme resistance to potato virus y. theor. appl. genet. 94, 192-197. hämäläinen, j.h., v.a. sorri, k.n. watanabe, c. gebhardt y j.p.t. valkonen. 1998. molecular examination of a chromosome region that controls resistance to potato y and a potyviruses in potato. theor. appl. genet. 96, 1036-1043. hämäläinen, j.h., t. kekarainen, c. gebhardt, k.n. watanabe y j.p.t. valkonen. 2000. recessive and dominant genes interfere with the vascular transport of potato virus a in diploid potatoes. mol. plant microbe interactions 13(4), 402-412. huang, s., v.g.a.a. vleeshouwers, j.s. werij, r.c.b. hutten, h.j. van eck, r.g.f. visser y e. jacobsen. 2004. the r3 resistance to phytophthora infestans in potato is conferred by two closely linked r3 genes with distinct specificities. molecular plant microbe interactions 17, 428-435. huang, s. 2005. the discovery and characterization of the major late blight resistance complex in potato: genomic structure, functional diversity and implications. ph.d. thesis, wageningen university, wageningen. kepinski, s. y o. leyser. 2005. the a. thaliana f-box protein tir1 is an auxin receptor. nature 435, 446-451. kover, p.x. y a.l. caicedo. 2001. the genetic architecture of disease resistance in plants and the maintenance of recombination by parasites. mol. ecol. 10, 1-16. kreike, c.m., j.r.a. de koning, j.h. vinke, j.w. van ooijen y w.j. stiekema. 1994. quantitatively-inherited resistance to globodera pallida is dominated by one major locus in solanum spegazzinii. theor. appl. genet. 88, 764-769. kuhl, j.c., r.e.jr. hanneman y m.j. havey. 2001. characterization and mapping of rpi1, a late blight resistance locus from diploid (1ebn) mexican solanum pinnatisectum. mol. genet. genomics 265, 977-985. leonards–schippers, c., w. gieffers, f. salamini y c. gebhardt, 1992. the r1 gene conferring race-specific resistance to phytophthora infestans in potato is located on chromosome v. molecular and general genetics 233, 278-283. leonards–schippers, c., w. gieffers, r. schaffer-pregl, e. ritter, s. j. knapp, f. salamini y c. gebhardt. 1994. quantitative resistance to phytophthora infestans in potato: a case study for qtl mapping in allogamous plant species. genetics 137, 67-77. li, z.k., l.j. luo, h.w. mei, a.h. paterson, x.h. zhao, d.b. zhong, y.p. wang, x.q. yu, l. zhu, r. tabien, j.w. stansel y c.s. ying. 1999. a “defeated” rice resistance gene acts as a qtl against a virulent strain of xanthomonas oryzae pv oryzae. mol. gen. genet. 261, 58-63. lokossou, a., g. van h. arkel, a. adillah, t.-h. park, r. hutten, h. van eck, r. visser, e. jacobsen y e. vossen. 2007. cloning of rpi-blb3 and other functional alleles from a major late blight resistance locus on chromosome iv of potato. proc. 15 4th solanaceae genome workshop 2007. september 9-13 jeju, island korea. pp. 77. malcolmson, j.f. y w. black. 1966. new r genes in s. demissum lindl. and their complementary races of phytophthora infestans (mont.) de bary. euphytica 15, 199-203. mcdowell, j. m. ynd b.j. woffenden. 2003. plant disease resistance genes: recent insights and potential applications. trends biotechnol. 21, 178-183 marczewski, w., d. strzelczyk-żyta, j. hennig, k. witek y c. gebhardt. 2006. potato chromosomes ix and xi carry genes for resistance to potato virus m. theor. appl. genet. 112 (7), 1232-1238. mauricio, r. 2001. mapping quantitative trait loci in plants: uses and caveats for evolutionary biology. nat. rev. genet. 2, 370-381 meyer, r.c.d., c.a. milbourne, j.e. hacket, j.w. bradshaw, nichol y r. waugh. 1998. linkage analysis in tetraploid potato and association of markers with quantitative resistance to late blight (phytophthora infestans). mol. gen. genet. 259, 150-160. milbourne, d., r.c. meyer, a.j. collins, l.d. ramsa y c. gebhardt. 1998. isolation, characterization and mapping of simple sequence repeat loci in potato. mol. gen. genet. 259, 233–45. mosquera, t. 2006. análisis genético y molecular de la resistencia cuantitativa a tizón tardío (phytophthora infestans) en solanum phureja. tesis doctoral. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. naess, s.k., j.m. bradeen, s.m. wielgus, g.t. haberlach y j.m. mcgrath, 2000. resistance to late blight in solanum bulbocastanum is mapped to chromosome 8. theor. appl. genet. 101, 697–704. oberhagemann, p., c. chatot-balandras, r. schäfer-pregl, d. wegener, c. palomino, f. salamini, e. bonnel y c. gebhardt. 1999. a genetic analysis of quantitative resistance to late blight in potato: towards marker-assisted selection. mol. breeding 5, 399-415. paal, j., h. henselewski, j. muth, k. meksem, c.m. menendez, f. salamini, a. ballvora & c. gebhardt. 2004. molecular cloning of potato gro1-4 gene conferring resistance to pathotype ro1 of the root cyst nematode globodera rostochiensis, based on a candidate gene approach. plant j. 38, 285-297. park, t-h., g.a.a. vivianne, j.-b. vleeshouwers, c.b. hutten y g.f. richard. 2005. identification, characterization and high resolution mapping of resistance genes to phytophthora infestans in potato. dissection of foliage and tuber late blight resistance en mapping population of potato. ch. 3. ph.d. thesis. wageningen. 122 p. rauscher, g.m., c.d. smart, i. simko, m. bonierbale, h. mayton, a. greenland y w.e. fry, 2006. characterization and mapping of rpi-ber, a novel potato late blight resistance gene from solanum berthaultii. theor. appl. genet. 112, 674-687. ritter, e., t. debener, a. barone, f. salamini y c. gebhardt, 1991. rflp mapping on potato chromosomes of two genes controlling extreme resistance to potato virus x (pvx). mol. gen. genet. 227, 81-85. robertson, d.s. 1985. a possible technique for isolating genomic dna for quantitative traits in plants. j. theor. biol. 117, 1-10. rouppe van der voort j., p. wolters, r. folkertsma, r. hutten y p. van zandvoort. 1997. mapping of the cyst nematode resistance locus gpa2 in potato using a strategy based on comigrating aflp markers. theor. appl. genet. 95, 874-880. salvi, s. y r. tuberosa. 2005. to clone or not to clone plant qtls: present and future challenges. trends plant sci. 10(6), 297-304. sandbrink, j.m., l.t. colon, p.j.c.c. wolters & w.j. stiekema. 2000. two related genotypes of solanum microdontum carry different segregating alleles for field resistance to phytophthora infestans. mol. breeding 6, 215-225. shirazu, k. y p. schulze-lefert. 2000. regulators of cell death in disease resistance. plant mol. biol. 44, 371-385. schulze-lefert, p. 2004. plant immunity: the origami of receptor activation. curr. biol. 14, r22-r24. song, j., j.m. braaden, s.k. naess, j.a. raasch, s.m. wielgus, g. t. haberlach, j. liu, h. kuang, s. austin-phillips, c.r. buell, j.p. helgeson y j. jiang. 2003. gene rb cloned from solanum bulbocastanum confers broad resistance to potato late blight. proc. natl. acad. sci. united states of america 100, 9128-9133. tommiska, t.j., j.h. hämäläinen, k.n. watanabe y j.p.t. valkonen.1998. mapping of the gene nxphu that controls hypersensitive resistance to potato virus x in solanum phureja ivp35. theor. appl. genet. 96, 840-843. trognitz, f., p. manosalva, r. gysin, d. nino-liu, r. simon, m.d. herrera, b. trognitz, o.m. ghislain y n. estrada, 2002. plant defense genes associated with quantitative resistance to potato late blight in solanum phureja x dihaploid s. tuberosum hybrids. mol. plant microbe interactions 15, 587-597. turkensteen, l.j. y w.g. flier. 2002. late blight: its global status in 2002 and beyond. pp.1-9. proc. global initiative on late blight conf., 11-13 july 2002. hamburg. van der vossem, e.a.g., j.n.a.m. rouppe van der voort, k. kanyuca, a. bendahmane, h. sandbrink, d.c. baulcombe, j. bakker, w.j. stiekema y r.m. klein-lankhorst. 2000. homologues of a single resistance gene cluster in potato confer resistance to distinct pathogens: a virus and a nematode. plant j. 23, 567-576. van der vossem, e.a.g., a. sikkema, b.l. hekkert, j. gros, p. stevens, m. muskens, d. wouters, a. pereira, w.j. stiekema y s. allefs. 2003. an ancient r gene from the wild potato species solanum bulbocastanum confers broad-spectrum resistance to phytophthora infestans in cultivated potato and tomato. plant j. 36, 867-882. van der vossen, e.a.g., m. muskens, a. sikkema, j. gros, d. wouters, a. pereira y s. allefs. 2004. the rpi-blb2 gene from solanum bulbocastanum is allelic to the mi1 gene from tomato and confers broad spectrum resistance to phytophthora infestans in cultivated potato and tomato pp. 21. 1st solanaceae genome workshop, sept. 19-21 2004. wageningen. visker, m.h.p.w., l.c.p. keizer, h.j. van eck, e. jacobsen, l.t. colon y p.c. struik. 2003. can the qtl for late blight resistance on potato chromosome 5 be attributed to foliage maturity type? theor. appl. genet. 106, 317-325. 2008 mosquera, fernández, martínez, acuña y cuéllar: genética de la resistencia de la papa (solanum tuberosum)... agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen se evaluaron nueve clones de papa criolla durante dos semestres consecutivos en cuatro localidades del departamento de antioquia (colombia), a través de las siguientes variables agronómicas: potencial de rendimiento del tubérculo, rendimiento en el proceso de enlatado, gravedad específica, respuesta a phytophthora infestans y estabilidad fenotípica. la estabilidad fenotípica fue medida por el procedimiento de rendimientoestabilidad. la contribución de cada clon en la interacción genotipo-ambiente fue calculada mediante la varianza de shukla. el estudio permitió seleccionar tres clones superiores de papa criolla, que fueron registrados como nuevos cultivares en el año 2005. estos fueron: ‘criolla latina’ (98-68.5), con rendimiento entre 18 y 20 t ha-1, resistencia moderada a p. infestans, y buena aptitud para enlatado o encurtido; ‘criolla paisa’ (98-70-12), rendimiento de 22 a 25 t ha-1, resistencia moderada a p. infestans, y buena aptitud para consumo en fresco; y ‘criolla colombia’ (clon 1), rendimiento entre 13 y 15 t ha-1, sensible a p. infestans, y adecuada para consumo en fresco y elaboración de papa precocida congelada. nine genotypes of diploid potato (‘papa criolla’) were evaluated in four environments of the province of antioquia (colombia) during two consecutive semesters. the evaluated parameters were: tuber yield potential, aptitude for canning, resistance to phytophthora infestans and phenotypic stability. the latter was assessed by means of yield stability (ys) analysis. genotype x environment interaction was calculated through shukla’s variance. in 2005, the results of the research allowed releasing three cultivars for the province of antioquia, namely ‘criolla latina’ (98-68.5), yielding from 18 to 20 t ha-1, moderately resistant to p. infestans, and adequate for canning and/or pickling; ‘criolla paisa’ (98-70-12), with a 22 to 25 t ha-1 yield, moderate resistance to p. infestans, and adequate aptitude for fresh consumption; and ‘criolla colombia’ (clon 1), yielding from 13 to 15 t ha-1, sensitive to p. infestans and apt for fresh consumption and preparation of precooked frozen potato. key words: diploid potato, plant breeding, new cultivars.palabras clave: papa diploide, mejoramiento genético, nuevos cultivares. fecha de recepción: 27 de febrero de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 autor de correspondencia. lerodriguezmo@unal.edu.co agronomía colombiana 27(3), 289-303, 2009 (papa criolla) representa aproximadamente el 6% del área sembrada, con exportaciones cercanas a 1.000 t año-1 (fedepapa, 2009). en colombia, el nombre de papa criolla corresponde a los morfotipos que presentan tubérculos con color de piel y carne amarillo (fenotipo yema de huevo). ha sido clasificada como solanun phureja (hawkes, 1990), solanun tuberosum grupo phureja (huamán y spooner, 2002), y recientemente como solanun tuberosum grupo andigena (spooner et al., 2007). fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla para el departamento de antioquia (colombia) criolla latina, criolla paisa and criolla colombia, new cultivars of “diploid potato” for the province of antioquia (colombia) luis ernesto rodríguez1, 2, carlos eduardo ñustez1 y nelson estrada1† introducción el programa de mejoramiento genético de papa de la universidad nacional de colombia trabaja desde 1998 en el mejoramiento genético de la papa diploide, con el objetivo de desarrollar genotipos redondos amarillos con mayor periodo de dormancia, aptitud para consumo fresco y/o procesamiento, alto potencial de rendimiento, resistencia a phytophthora infestans y al virus de amarillamiento de venas (potato yellow vein virus [pyvv]). para el año 2008, el cultivo de la papa en colombia se desarrolló en cerca de 138.315 ha año-1, de las cuales la papa diploide 290 agron. colomb. 27(3) 2009 este grupo está conformado por un conjunto de variedades nativas de papa que crecen extensamente en los andes desde el occidente de venezuela hasta el centro de bolivia (ghislain et al., 2006), con un centro importante de diversidad localizado en el departamento de nariño. se caracteriza por presentar adaptación a días cortos y brotación en el momento de la cosecha, ploidia diploide (huamán y spooner, 2002). sin embargo, ghislain et al. (2006) proponen refinar la definición del grupo phureja, incluyendo cultivares con ausencia de periodo de dormancia independiente de su ploidía. según sukhotu y hosaka (2006), el grupo phureja fue seleccionado a partir del grupo stenotomum como una variante que no presenta periodo de dormancia (carácter dominante bien marcado en la generación f1). adicionalmente, manifiesta desarrollo rápido de los tubérculos, lo que permite realizar hasta tres cosechas por año, adaptándose a las zonas bajas de temperatura moderada de los valles interandinos (hawkes, 1990; spooner y salas, 2006; sukhotu y hosaka, 2006; sukhotu et al., 2006; bradshaw et al., 2008). los híbridos derivados de los grupos phureja y stenotomum presentan mayor cantidad de carotenoides en tubérculo, entre los que se encuentran: xanthofilas (carotenoides oxigenados), neoxantina, violaxantina, antheraxantina, luteina y xeaxantina (griffiths et al., 2007). colombia es el mayor productor, consumidor y exportador de papas diploides en el mundo; tiene una ventaja competitiva notable en razón de ser centro de diversidad y poseer gran aceptación por los consumidores debido a las características organolépticas y nutricionales del tubérculo. adicionalmente, en el país se ha desarrollado una amplia tradición como cultivo tecnificado, con potencial de industrialización y exportación. el desarrollo de nuevos cultivares de papa a nivel diploide con mayor potencial de rendimiento, homogeneidad y condiciones ideales para diferentes opciones de procesamiento debe contribuir al posicionamiento de la papa criolla como un producto de importancia en los mercados internacionales. la papa criolla se produce en diferentes regiones de colombia, principalmente en los valles interandinos. su calidad depende del microclima, altitud, radiación solar y humedad durante el ciclo de producción (carmona et al., 1998), y constituye un recurso genético de importancia para el país, en razón a que se han identificado en su diversidad genotipos con altos contenidos de proteína y masa seca (ms) (rodríguez et al., 2006), agradable sabor y textura, fácil preparación, buena aceptación en el mercado y alto potencial de exportación en diversas formas de procesamiento (rivera et al., 2006). a pesar de su heterogeneidad fenotípica, en colombia una fracción pequeña de papa criolla es procesada, tanto para mercado nacional como de exportación, en forma precocida congelada o encurtida, en presentaciones que van desde la bolsa plástica hasta la papa enlatada o envasada en vidrio, siendo una opción para incursionar con éxito en los mercados internacionales. durante mucho tiempo el mayor limitante para el desarrollo del proyecto productivo con visión de exportación ha sido la carencia de cultivares con aptitud para procesamiento, lo que ha dificultado la estandarización de procesos industriales (rivera et al., 2006). el objetivo de este trabajo fue realizar las pruebas de evaluación agronómica para el registro de nuevos cultivares de papa criolla para la ecorregión montaña fría moderada del departamento de antioquia. materiales y métodos localización la prueba de evaluación agronómica para registro de nuevos cultivares de papa criolla se realizó de conformidad con la resolución no. 04000 del instituto colombiano agropecuario (ica), durante dos semestres consecutivos, en cuatro localidades representativas de la zona papera de la subregión montaña fría moderada de antioquia (colombia). en cada localidad se instaló la microestación climática portátil, referencia umetos®ag (pessl instruments gmbh, weiz, austria), con el fin de registrar los componentes del ambiente (tab. 1). la zona de producción del oriente antioqueño se caracteriza por presentar suelos derivados de cenizas volcánicas (andisoles), de textura franco arenosa, fertilidad moderada a baja y altos contenidos de materia orgánica; a pesar de esto, los suelos son pobres en nitrógeno asimilable debido principalmente a la baja mineralización de la materia orgánica del suelo. los contenidos de fósforo y potasio variaron entre bajo y alto en las localidades. el ph en las diferentes localidades osciló entre 4,6 y 5,7, niveles adecuados para el cultivo de la papa criolla. los niveles de aluminio fueron bajos en todas las localidades; el magnesio presentó un nivel bajo en la localidad de marinilla, pero normal en las demás localidades; santa elena presentó altos niveles de calcio y la unión, altos niveles de potasio (tab. 2). 2912009 rodríguez, ñustez y estrada: criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla... material vegetal se sembraron clones seleccionados preliminarmente según las condiciones del terreno de antioquia, por características como: forma de tubérculo, color de piel y carne amarillo, profundidad de los ojos (yemas) y potencial de rendimiento. en cada ensayo se evaluaron nueve clones promisorios; como testigo se utilizó el cultivar regional punto rojo (tab. 3). diseño experimental se utilizaron bloques completos al azar (bca), con tres repeticiones; la unidad experimental estuvo constituida por parcelas de 40 m2; la distancia entre surcos, 1,0 m, y entre sitios, 0,3 m. variables evaluadas rendimiento de tubérculo se evaluó pesando los tubérculos cosechados en la parcela experimental, clasificados en tres categorías de acuerdo con el diámetro del tubérculo: primera rt1 (diámetro >4 cm), segunda rt2 (diámetro entre 2 y 4 cm), tercera rt3 (diámetro <2 cm). el rendimiento total rtt, fue la sumatoria de las categorías anteriores. gravedad específica (ge) se tomaron muestras de diez tubérculos categoría rt1 por parcela por localidad; la ge se determinó de acuerdo con la ecuación 1 (talburt y smith, 1975). tabla 1. localización y condiciones ambientales de cuatro municipios de antioquia (colombia). municipio vereda altitud msnm lat. long. t (ºc) hr (%) r (w m-2) il (lx) san pedro (sem. a y b) ovejas 2.696 6° 22’ n 75°38’ w 13,8 85,7 222 626 la unión (sem. a y b) la maría 2.528 5°58’ n 75°21’ w 14,2 86,7 248 672 santa elena (sem. b) paysandú 2.650 6°12’ n 75°30’ w 13,9 91,5 198,9 626,9 marinilla (sem. b) cascajo abajo 2.163 6°8’ n 75°20’ w 17,06 86,7 282 715 sem., semestre; t, temperatura media; hr, humedad relativa media; r, radiación; il, intensidad luminosa. tabla 2. características de la fertilidad del suelo en municipios de antioquia. la unión sem. a san pedro sem. a santa elena sem. b san pedro sem. b la unión sem. b marinilla sem. b arena (%) 64 28 76 68 72 60 limo (%) 24 40 14 18 18 30 arcilla (%) 12 32 10 14 10 10 textura (%) fa fa fa fa fa fa ph (1:1) 4,6 5,2 5,6 5,2 5,2 5,7 m.o. (%) 24,7 20,5 22,7 18,3 18,2 22,1 p (mg kg-1) 56 14 70 55 19 11 cic (cmol(+) kg -1) 7,1 7,8 12 8,4 8,3 7,8 al (cmol kg-1) 2,5 0,6 0,8 0,5 ca (meq/100 g) 2,9 4,5 9,6 6,0 5,7 6,6 mg (meq/100 g) 1,1 2,0 2 1,2 1,0 0,7 k (meq/100 g) 0,59 0,68 0,42 0,37 1,13 0,45 fe (cmol kg-1) 430 590 290 335 340 49 mn (cmol kg-1) 7 11 3 6 6 2 cu (cmol kg-1) 23 5 3 4 3 2 zn (cmol kg-1) 3 5 19 5 3 3 b (cmol kg-1) 0,1 0,5 0,3 0,3 0,4 0,1 (ca + mg)/k 6,77 9,55 27,61 19,45 7,78 16,22 laboratorio de suelos, universidad nacional de colombia (medellín). sem., semestre; m.o., materia orgánica. tabla 3. genealogía de los clones evaluados. clon genealogía 98-71.9; 98-71.26 {s. phu (clon 1) x s. gon (amarilla tumbay} 98-70.12; 98-70.18 {s. gon (amarilla tumbay) x s. phu (clon 1)} 98-68.5; 98-68. 7 {s. phu (clon 1) x s. gon (amarilla tumbay)} 98-69.5; 98-69.9 s. gon (var. amarilla tumbay) x s. phu (var. clon 1) clon 1 selección clonal de cultivares redondos amarillos “yema de huevo”. punto rojo variedad regional nativa 292 agron. colomb. 27(3) 2009 ge = peso en aire/(peso en aire – peso en agua) (1) para el análisis la variable fue transformada corrigiendo el valor de ge por la fórmula (2-ge) con el fin de favorecer la selección de clones con menor contenido de materia seca (ms), condición ideal para el proceso de enlatado; en la selección para consumo fresco se utilizó el valor de ge sin transformar. rendimiento en el proceso de enlatado (rpe) se realizó en proveg-zenú (la ceja, antioquia). con el fin de separar los tubérculos aptos para el proceso de enlatado, se realizó inmersión de 12,5 kg por repetición de tubérculos categoría rt2 en una solución salina de nacl al 10,3%. los tubérculos que flotaron se consideran aptos para el proceso de enlatado. resistencia a p. infestans se realizaron lecturas semanales para determinar el área bajo la curva de la enfermedad relativa (abcer), en la finca paysandú (santa elena, antioquia), en parcelas de cinco plantas por clon en tres repeticiones, utilizando la escala propuesta por el cip (henfling, 1987). esta región presenta presión natural del patógeno con complejidad y agresividad de razas. durante el ciclo de evaluación no se aplicaron fungicidas. selección de clones superiores se determinó la interacción genotipo por ambiente y la estabilidad fenotípica mediante el análisis de rendimiento estabilidad (re), utilizando la metodología propuesta por kang (1993) y cotes et al. (2002). los clones seleccionados fueron aquellos cuyo índice de selección (is) fue superior al promedio del is de los clones evaluados. adicionalmente, se estimó el índice de selección combinado (isc) utilizando diferentes ponderaciones para las variables según el interés de selección, mediante la ecuación 2. isc =[is del rtt + is del rt2+ is del rpe + is de la ge] (2) para determinar la estabilidad fenotípica, se utilizó la varianza de shukla, la cual calcula la varianza de los clones dentro de la interacción genotipo por ambiente, haciendo uso de la estimación de los componentes de varianza dentro del análisis combinado. para el índice re obtenido por la combinación del rango de la estabilidad y el rango ajustado del rendimiento para cada clon. los clones con mayor potencial de rendimiento y características fenotípicas deseadas fueron inscritos en el registro nacional de cultivares comerciales de papa como nuevos cultivares de papa criolla para la región andina (fría moderada) del departamento de antioquia. resultados y discusión en todas las localidades, la cosecha se realizó en el momento en que los tubérculos presentaron madurez (piel firme en el tubérculo); para el primer ciclo, en las localidades de la unión y san pedro, a los 110 días después de la siembra (dds), mientras que en el segundo ciclo, en las localidades de san pedro, la unión y marinilla fue a los 120 dds. en santa elena se cosechó a los 130 dds; en esta localidad el ciclo fue más largo debido a la mayor altitud y rangos menores de temperatura, radiación y luminosidad (tab. 1). rendimiento total de tubérculo (rtt) presentó diferencias significativas entre clones en todos los ambientes evaluados. la prueba de comparación para el análisis combinado mostró que los clones 98-70-12 y 9869.9 fueron estadísticamente similares entre sí y superiores a los demás. el clon 98-68.5 presentó un comportamiento estadísticamente similar a los clones 98-68.9, 98-68.7; clon 1 y 98-71.26 y superior a 98-71.9, 98-69.5, 98-70.18 y al testigo regional punto rojo (tab. 4). el clon 98-68.7, a pesar de su buen rendimiento en diferentes localidades, fue eliminado por presentar ojos profundos, tubérculos deformes y altamente heterogéneos. rendimiento tamaño segunda (rt2) fue el tamaño utilizado para realizar el proceso de enlatado, y se consideró como rendimiento procesable en el enlatado (rpe). para esta variable se observaron diferencias significativas entre clones en marinilla y san pedro (tab. 5). cuando las condiciones ambientales fueron favorables el rtt fue superior, debido a que los tubérculos alcanzaron mayor tamaño, afectando negativamente el rt2. en condiciones menos favorables el rtt disminuye incrementandose el número de tubérculos categoria rt2. este resultado se puede ajustar mediante manejo agronómico utilizando diferentes densidades de siembra, aspecto que se debe investigar para los clones promisorios, con el fin de contar con la cantidad y calidad suficiente de materia prima para el proceso de enlatado. gravedad específica (ge) en el análisis combinado de varianza para la variable ge se presentaron diferencias significativas entre localidades y para la interacción genotipo por localidad; sin embargo, no se encontraron diferencias entre clones (tab. 6). la prueba de comparación entre clones no mostró diferencias debido 2932009 rodríguez, ñustez y estrada: criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla... posiblemente a la naturaleza cuantitativa de la variable, en la cual las diferencias son muy estrechas. en términos prácticos, valores superiores 1,08 para ge indican buena acumulación de ms, factor de calidad importante para consumo fresco, pero limitante para el proceso de enlatado (rivera et al., 2006). marinilla fue la localidad con menor hr y mayor temperatura de todos los ambientes en evaluación (tab. 1). el resultado es coherente, pues a menor humedad en el suelo, mayor es el contenido de ms en los tubérculos, lo cual afecta positivamente la ge (storey, 2007). en san pedro la humedad fue constante durante todo ciclo de cultivo, lo que favoreció menores contenidos de ms en tubérculo. los clones con mayor rendimiento en el proceso de enlatado fueron: 98-69.9 con ge de 1,0729 y 98-68.5 (1,0782), los cuales presentaron los valores más bajos para la variable ge (tab. 6). esto indica que las dos variables están relacionadas y que fue acertado incluir esta variable en el índice de selección y simultáneamente seleccionar en forma divergente para las características de aptitud para lata y consumo fresco. rendimiento en el proceso de enlatado (rpe) los tubérculos que flotaron en la solución salina (nacl al 10,3%) se consideran aptos para el proceso de enlatado. debido a que un menor contenido de ms del tubérculo reduce las pérdidas en el proceso de precocción (rivera et al., 2006). este procedimiento fue práctico y permitió seleccionar rápidamente los tubérculos adecuados para este proceso. el análisis combinado permitió identificar los clones con mayor porcentaje de tubérculos aptos para el proceso de enlatado, entre los que se destacaron 98-69.9; 98-70.12 y 98-68.5, siendo superiores a clon 1 y al testigo punto rojo (tab. 7). el clon 1 al presentar mayor ge y, por consitabla 4. rendimiento total de tubérculo (t ha-1) de nuevos clones de papa criolla en antioquia. clon promedio combinado la unión sem. a san pedro sem. a santa elena sem. b la unión sem. b san pedro sem. b marinilla sem. b 98-70.12 22,83 a 29,88 a 22,40 bc 25,82 a 23,10 ab 23,46 a 12,31 ab 98-69.9 19,22 ab 24,06 ab 35,88 a 9,98 bc 19,80 abc 11,48 b 11,43 abc 98-68.5 18,59 bc 18,74 b 21,33 bc 22,71 ab 25,10 a 10,74 b 12,90 a 98-68.7 17,03 bcd 18,46 b 25,94 ab 18,64 abc 17,26 bcd 12,59 b 9,24 abc clon 1 15,62 bcde 19,48 ab 20,48 bc 19,05 abc 11,45 ed 12,11 b 11,15 abc 98-71.26 15,08 cde 14,72 b 14,30 bc 23,56 a 19,21 abc 11,08 b 7,63 dc p. rojo 13,52 def 19,78 ab 15,19 bc 13,97 abc 8,65 e 18,47 ab 5,05 d 98-71.9 13,41 def 19,36 ab 10,69 c 17,35 abc 14,53 edc 9,91 b 8,61 bcd 98-69.5 12,35 ef 14,78 b 10,05 c 19,323 abc 10,22 ed 10,24 b 9,51 abc 98-70.18 11,16 f 15,30 b 14,47 bc 9,619 c 7,66 e 11,44 b 8,48 bcd promedio de la localidad 19,46 19,07 18,00 15,69 13,15 9,63 sem., semestre. promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia mínima significativa según la prueba de tukey (p tabla 5. rendimiento tamaño segunda (t ha-1) o procesable por el tamaño, de nuevos clones de papa criolla en antioquia. clon promedio combinado la unión sem. a san pedro sem. a santa elena sem. b san pedro sem. b marinilla sem. b la unión sem. b 98-69.9 7,089 a 10,422 a 15,163 ab 3,339 a 3,566 b 4,295 abc 4,419 a 98-68.7 7,040 ab 11,197 a 10,807 ab 8,848 a 4,396 b 4,006 abcd 2,989 a clon1 6,633 ab 9,717 a 10,143 ab 5,115 a 5,282 ab 5,249 ab 4,295 a 98-71.26 6,130 ab 6,787 a 7,426 b 6,867 a 5,735 ab 4,642 ab 5,320 a 98-69.5 6,069 ab 7,059 a 6,200 b 8,017 a 5,570 ab 5,128 ab 4,440 a p. rojo 6,037 ab 9,869 a 7,860 b 4,996 a 7,556 a 2,166 dc 3,773 a 98-68.5 5,927 ab 8,479 a 7,610 b 5,358 a 4,575 b 5,673 a 3,867 a 98-71.9 5,743 b 9,911 a 6,009 b 5,284 a 4,566 b 3,973 abcd 4,712 a 98-70.12 4,595 b 8,714 a 5,643 b 4,199 a 4,286 b 2,099 d 2,631 a 98-70.18 4,478 b 5,982 a 6,445 b 3,167 a 4,021 b 3,398 bcd 3,854 a promedio de la localidad 8,814 8,330 5,519 4,955 4,063 4,030 sem., semestre. promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia mínima significativa según la prueba de tukey (p 294 agron. colomb. 27(3) 2009 tabla 6. gravedad específica de nuevos clones de papa criolla en antioquia. clon promedio combinado marinilla sem. a la unión sem. b san pedro sem. b santa elena sem. b clon 1 1,0888 a 1,0973 a 1,1016 a 1,0708 a 1,0855 ab 98-70.12 1,0857 a 1,0946 ab 1,1042 a 1,0718 a 1,0722 b 98-70.18 1,0841 a 1,0849 abc 1,0765 a 1,0635 a 1,1116 a 98-71.26 1,0820 a 1,0948 ab 1,0817 a 1,0653 a 1,0864 ab p. rojo 1,0797 a 1,0769 c 1,0755 a 1,0661 a 1,1005 ab 98-68.7 1,0787 a 1,0830 abc 1,0833 a 1,0720 a 1,0767 ab 98-68.5 1,0782 a 1,0838 abc 1,0906 a 1,0581 a 1,0805 ab 98-69.5 1,0760 a 1,0791 bc 1,0902 a 1,0597 a 1,0750 b 98-69.9 1,0729 a 1,0828 abc 1,0727 a 1,0656 a 1,0705 b 98-71.9 1,0712 a 1,0826 abc 1,0551 a 1,0659 a 1,0818 ab promedio de la localidad 1,0797 1,0859 1,0831 1,0658 1,0840 sem., semestre. promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia mínima significativa según la prueba de tukey (p guiente, mayores contenidos de ms (tab. 7), no es un clon recomendado para el proceso de enlatado debido a que altos contenidos de ms ocasionan en el proceso de precocción pérdidas por ruptura de los tubérculos. esta condición se considera desfavorable en razón a que enturbia el medio de conservación, generando un aspecto desagradable del producto terminado, característica que confirma lo observado para este clon por rivera et al. (2006). el clon 98-69.9 presentó el mayor pre en cinco de los seis ensayos evaluados y el menor valor para ge (tab. 7); es esta una característica consistente en los diferentes ambientes evaluados y confirman observaciones anteriores cuando fue evaluado en otros ambientes. por presentar color de piel roja, carne amarilla y alto potencial para el pre, exhibe un alto potencial como variedad exótica con destino a mercados internacionales, para lo cual es necesario hacer un desarrollo del producto con fines de exportación. es importante resaltar que los clones 98-70.12 y 98-68.5, por presentar alto rtt y un comportamiento consistente a través de los ambientes para el pre, los convierte en clones de alto valor agronómico para el proceso de enlatado, siendo necesario optimizar mediante estudios agronómicos complementarios un mayor porcentaje de tubérculos de la categoría rt2. los tubérculos provenientes de marinilla manifestaron menor aptitud para el proceso de enlatado debido a valores más altos para la ge (tab. 7), encontrándose una relación inversa entre la ge y el rpe, que es coherente con lo propuesto por storey (2007). esto se puede corroborar teniendo tabla 7. rendimiento en el proceso de enlatado de nuevos clones de papa criolla en antioquia. clon promedio combinado san pedro sem. b la unión sem. b santa elena sem. b san pedro sem. a la unión sem. a marinilla sem. b 98-69.9 51,6 a 74,2 a 34,3 ab 30,8 a 76,3 a 53,5 a 41,1 a 98-70.12 41,5 ab 54,7 a 69 a 30,6 a 63,2 ab 26,7 bcd 18,0 ab 98-68.5 36,4 b 50,1 a 43,8 ab 33,8 a 17,8 bdc 45,6 ab 27,2 ab 98-69.5 32,4 bc 41,7 a 33,7 ab 47,20 a 48,4 abc 5,2 d 18,7 ab 98-71.26 31,6 bc 67,3 a 44,4 ab 36,6 a 18,9 bdc 6,1 d 16,4 b 98-68.7 30,5 bcd 51,2 a 26,6 ab 44,9 a 30,4 bdc 5,8 d 23,8 ab 98-71.9 28,8 cd 62,7 a 38,3 ab 37,1 a 18,2 bdc 6,7 d 9,6 b p. rojo 20,8 cd 40,1 a 10,1 b 23,2 a 2,2 d 33,4 abc 15,9 b clon 1 18,2 d 54,9 a 16,2 b 14,1 a 0 d 15,9 dc 8,0 b 98-70.18 16,9 d 37,4 a 9,9 b 7,03 a 13,7 dc 26,8 bcd 6,5 b promedio de la localidad 53,4 32,6 32,4 24,6 22,5 18,5 sem., semestre. promedios con letras distintas en la misma columna indican diferencia mínima significativa según la prueba de tukey (p 2952009 rodríguez, ñustez y estrada: criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla... en cuenta que marinilla presentó menor humedad relativa y temperatura media mayor que las otras localidades (tab. 1), lo que favorece mayor acumulación de ms en tubérculos y corrobora lo planteado por storey (2007). un manejo adecuado de la humedad del suelo durante la fase de tuberización puede aumentar el porcentaje de tubérculos aptos para el proceso de enlatado, ya que una mayor humedad del suelo favorece una menor acumulación de ms en tubérculo, incrementando el porcentaje de tubérculos aptos para el proceso de enlatado; la calidad del tubérculo se ve afectada por un amplio rango de factores durante el crecimiento del cultivo y el desarrollo del mismo, como la radiación solar interceptada, temperatura y humedad disponible del suelo y prácticas culturales (storey, 2007). evaluación de la respuesta a p. infestans mediante el análisis de varianza de la variable de área bajo la curva de la enfermedad relativa (abcer), se encontraron diferencias altamente significativas entre clones (tab. 8), lo que permitió identificar diferentes respuestas de los clones a la ‘gota’ o tizón tardío (p. infestans). los clones mas susceptibles fueron el clon 1 y el 98-70.18, seguidos por un grupo de clones de respuesta intermedia (98-69.9, 98-71.9 y 98-69.5) y, finalmente, el grupo de clones de mejor respuesta a la enfermedad (98-68.7, la variedad testigo punto rojo, 98-70.12, 98-68.5 y 98-71.26) (tab. 8). la respuesta observada en el clon-1 correspondió con la esperada, teniendo en cuenta lo que se conoce del clon en los campos de cultivo. tabla 8. área bajo la curva de la enfermedad relativa (abcer) en nuevos clones de papa criolla en antioquia clones abcer clon.1 0,577 a 98-70.18 0,500 ab 98-69.9 0,383 bc 98-71.9 0,373 bc 98-69.5 0,357 bc 98-68.7 0,290 c punto rojo 0,257 c 98-70.12 0,250 c 98-68.5 0,250 c 98-71.26 0,240 c promedios con letras distintas indican diferencia mínima significativa según la prueba de tukey (p cv=17,39; p > f < 0,0001 para la variable clones. este resultado es importante para papa criolla, teniendo en cuenta que la evaluación en santa elena presentó alta presión de inóculo del patógeno, y la zona se caracteriza por la diversidad de razas de p. infestans. en condiciones menos favorables para el patógeno, estos clones pueden presentar una mayor resistencia. cabe destacar que aunque los parentales de estos clones no presentan un fondo de resistencia importante a gota, las progenies expresan un mayor valor de resistencia, lo cual evidencia un efecto heterótico, explicado probablemente por efectos de epístasis, que coincide con lo planteado por gutiérrez y medina (2000). análisis de rendimiento estabilidad (re) rendimiento total de tubérculo (rtt) al considerar la variable rendimiento total de tubérculo, se encontró que solo el clon 98-69.9 fue ligeramente inestable. sin embargo, fue seleccionado por el índice de selección combinado con el rendimiento estabilidad (re) debido a su alta ponderación por rendimiento, aspecto destacado de la metodología (tab. 9). de acuerdo con el índice re para el rendimiento total de tubérculo, se consideraron como superiores los clones: 98-68,7 y 98-69,9, 98-68,5 y 98-70,12, que presentan un potencial de rendimiento superior a 17 t ha-1. rendimiento tamaño segunda (rt2) de los nueve clones evaluados según la calificación de la varianza de shukla, solo el clon 98-69.9 fue ligeramente inestable en los ambientes evaluados. el índice de re permitió identificar como superiores los clones punto rojo, 98-69.5, 98-71.26, clon 1, 98-68.7 y 98-69.9 (tab. 10). el clon 1, aunque no fue seleccionado por su rendimiento total de tubérculo, presentó un buen comportamiento para esta variable, con tubérculos uniformes, con colores de carne y piel amarillos intensos, razón por la cual goza de buena aceptación para consumo fresco entre los agricultores y consumidores de esta región; sin embargo, por su alta acumulación de ms en tubérculos, no reúne las características adecuadas para el proceso de enlatado. los clones seleccionados por rtt también mostraron un comportamiento superior para el rt2, ratificando su superioridad genética en el grupo de clones evaluados. es importante resaltar que el clon 98-70.12 presentó el mayor rtt, pero no fue seleccionado por su rendimiento procesable por tamaño (rt2) debido a su alto porcentaje de tubérculos con diámetro superior a 4 cm (tab. 10). rendimiento en el proceso de enlatado los clones evaluados fueron estables aunque solo se seleccionaron por el índice combinado de rendimiento estabilidad los clones 98-71.26, 98-69.5, 98-68.5, 98-70.12 y 98-69.9, 296 agron. colomb. 27(3) 2009 los cuales presentaron un porcentaje alto de rendimiento en el proceso de enlatado, característica asociada con su menor ge (tab. 11). el clon 1, pese a ser uno de los clones importantes por su rendimiento procesable por tamaño, no presenta características que permitan considerarlo como un buen material para el proceso de enlatado, lo cual está muy relacionado con su ge alta, teniendo una alta correlación con el contenido de ms (storey, 2007), característica que lo hace muy relevante para el consumo fresco (tab. 11). gravedad específica la variable fue corregida bajo la transformación (2-ge), con el fin de establecer una relación numérica ascendente entre los clones (de menor a mayor) para la ge. los clones que presentaron menor ge también fueron seleccionados por la variable rendimiento procesable en lata, lo cual confirma la estrecha relación que existe entre estas dos variables y lo planteado por storey (2007); así mismo, se demuestra la bondad del análisis utilizado. para esta variable solo el clon 98-70-18 fue ligeramente inestable. el clon 98-70.18 fue seleccionado por el índice combinado de rendimiento estabilidad, pero junto con el clon 98-69.5, fueron considerados como materiales por descartar del programa por presentar un bajo rendimiento total de tubérculo y alta susceptibilidad en campo a p. infestans. selección de clones superiores con el propósito de identificar los clones superiores para cada uno de los intereses de la selección, se realizó estimación de dos índices de selección combinados (isc), asignando diferente peso a las variables evaluadas; se utilizaron los índices de re de cada variable. la primera ponderación (30:30:40) buscó identificar los clones superiores para procesamiento en lata; para ello se dio mayor tabla 9. índice de selección rendimiento estabilidad (re) para rendimiento total de tubérculo de nuevos clones de papa criolla en antioquia. clon promedio t ha-1 rango ajuste por dms rango ajustado varianza shukla error estándar rango por shukla re selección 98-70.18 11,163 1 -2 -1 4,9184 7,3236 0 -1 no 98-69.5 12,352 2 -1 1 4,5270 6,8440 0 1 no 98-71.9 13,407 3 -1 2 3,2436 6,3334 0 2 no p. rojo 13,520 4 -1 3 14,9922 13,2730 0 3 no 98-71.26 15,081 5 -1 4 14,3167 13,3250 0 4 no clon 1 15,617 6 -1 5 1,6268 5,1105 0 5 no 98-68.7 17,025 7 1 8 11,8670 11,5987 0 8 sí 98-68.5 18,588 8 1 9 17,6150 14,9402 0 9 sí 98-69-9 19,216 9 1 10 98,1128 66,5329 -2 8 sí 98-70.12 22,829 10 2 12 8,1629 8,8929 0 12 sí promedio 15,878 5,1 tabla 10. índice de selección rendimiento estabilidad para rendimiento tamaño segunda de nuevos clones de papa criolla en antioquia. clon promedio t ha-1 rango ajuste por dms rango ajustado varianza shukla error estándar rango por shukla re selección 98-70.18 4,478 1 -1 0 0 0 0 0 no 98-70.12 4,595 2 -1 1 0 0 0 1 no 98-71.9 5,743 3 -1 2 0 0 0 2 no 98-68.5 5,927 4 -1 3 0 0 0 3 no p. rojo 6,037 5 1 6 1,4892 1,9431 0 6 sí 98-69.5 6,069 6 1 7 0,7532 1,5056 0 7 sí 98-71.26 6,129 7 1 8 0 0 0 8 sí clon 1 6,633 8 1 9 0,1607 1,1374 0 9 sí 98-68.7 7,040 9 1 10 3,7257 3,3640 0 10 sí 98-69.9 7,089 10 1 11 18,0410 12,4490 -2 9 sí promedio 5,974 5,5 2972009 rodríguez, ñustez y estrada: criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla... valor al rpe (40%), e igual proporción a rtt y rt2 (30% c/u). en esta ponderación fueron descartados los testigos punto rojo y los clones: clon 1, 98-70.18, 98-71.9 y 9869.5, los cuales no presentan aptitud para ser considerados como potenciales cultivares para el proceso de enlatado. los clones promisorios para este criterio de selección fueron, en su orden: 98-69.9, 98-70.12, 98-68.5, 98-68.7 y 98-71.26 (tab. 13). la segunda ponderación se efectuó para direccionar la selección hacia los clones de mayor aptitud para consumo fresco. en este caso, se tomó el valor real de la variable ge (sin transformar), con el objeto de favorecer la selección de clones de alta ms; así mismo, no se tuvo en cuenta en esta ponderación la variable rendimiento procesable en lata. se observa que el índice de selección utilizado es contrario al presentado en la tab. 13, el cual selecciona por el rendimiento procesable en lata, siendo esta condición contrastante para la selección de materiales para consumo fresco. el isc se construyó con la ponderación 50:25:25, correspondiente a las variables: rendimiento total de tubérculo (por el efecto económico en el mercado fresco), rendimiento procesable por tamaño y la ge no corregida respectivamente. los clones promisorios para este criterio de selección fueron: 98-68.5, 98-69.9, clon 1, 98-68.7 y 98-70.12 (tab. 14). es de resaltar que el único clon seleccionable por esta ponderación y no contemplado en las ponderaciones para enlatado fue el clon 1, el cual fue seleccionado por su alto contenido de ms y su rendimiento por tamaño procesable, lo cual reafirma su potencial para consumo fresco, coincidiendo con lo planteado por rivera et al. (2006), condición por la que se ha difundido entre los agricultores tabla 11. índice de selección rendimiento estabilidad para rendimiento en el proceso de enlatado de nuevos clones de papa criolla en antioquia. clon promedio t ha-1 rango ajuste por dms rango ajustado varianza shukla error estándar rango por shukla re selección 98-70.18 16,88 1 -2 -1 9,6247 63,9106 0 -1 no clon 1 18,18 2 -1 1 22,5613 64,6438 0 1 no p. rojo 20,97 3 -1 2 47,1270 87,8263 0 2 no 98-71.9 28,76 4 -1 3 127,87 146,12 0 3 no 98-68.7 30,25 5 -1 4 128,91 140,43 0 4 no 98-71.26 32,00 6 1 7 140,82 154,18 0 7 sí 98-69.5 35,58 7 1 8 469,95 353,60 -2 6 sí 98-68.5 36,43 8 1 9 16,1164 64,0734 0 9 sí 98-70.12 41,68 9 1 10 278,73 227,04 0 10 sí 98-69.9 51,68 10 2 12 316,84 250,58 0 12 sí promedio 31,24 5,3 tabla 12. índice de selección rendimiento estabilidad (re) para ge corregida (2-ge) de clones nuevos de papa criolla en antioquia. clon promedio t ha-1 rango ajuste por dms rango ajustado varianza shukla error estándar rango por shukla re selección clon 1 0,9019 1 -1 0 3,17.10-23 0 0 0 no p. rojo 0,9057 2 -1 1 0,000336 0,000262 0 1 no 98-70.12 0,9058 3 -1 2 0,000051 0,000063 0 2 no 98-70.18 0,9063 4 -1 3 0,000212 0,000162 -2 1 no 98-71.9 0,9068 5 -1 4 0 0 0 4 no 98-69.5 0,9094 6 1 7 0,000038 0,000082 0 7 sí 98-71.26 0,9096 7 1 8 0,000023 0,000052 0 8 sí 98-68.7 0,9100 8 1 9 0 0 0 9 sí 98-68.5 0,9133 9 1 10 1,29.10-22 0 0 10 sí 98-69.9 0,9187 10 1 11 0,000011 0,000039 0 11 sí promedio 31,24 5,3 298 agron. colomb. 27(3) 2009 tabla 13. índice combinado de selección (ics-re) ponderación: 30:30:40 y rendimiento en el proceso de enlatado de clones nuevos de papa criolla en antioquia. clon isrtt isrt2 isrpe isc selección 98-70.18 -1 0 -1 -0,7 no 98-71.9 2 2 3 2,4 no p. rojo 3 6 2 3,5 no clon 1 5 9 1 4,6 no 98-69.5 1 7 6 4,8 no 98-71.26 4 8 7 6,4 sí 98-68.7 8 10 4 7,0 sí 98-68.5 9 3 9 7,2 sí 98-70.12 12 1 10 7,9 sí 98-69.9 8 9 12 9,9 sí promedio 5,3 is, índice de selección; rtt, rendimiento total de tubérculo; rt2, rendimiento total segunda; rpe, rendimiento en el proceso de enlatado. tabla 14. índice combinado de selección (re) ponderación: 50:25:25. consumo fresco de nuevos clones de papa criolla en antioquia. clon isrtt isrt2 isrpe isc selección 98-70.18 -1 0 10 2,00 no 98-69.5 1 7 2 2,75 no 98-71.9 2 2 5 2,75 no p. rojo 3 6 6 4,50 no 98-71.26 4 8 4 5,00 no 98-68.5 9 3 1 5,50 sí 98-69.9 8 9 0 6,25 sí clon 1 5 9 8 6,75 sí 98-68.7 8 10 3 7,25 sí 98-70.12 12 1 7 8,00 sí promedio 5,07 is, índice de selección; rtt, rendimiento total de tubérculo; rt2, rendimiento total segunda; rpe, rendimiento en el proceso de enlatado. sin cumplir con las exigencias de calidad requeridas para el proceso de encurtido. sin embargo, sigue siendo inferior a los clones 98-70.12 y 98-68.7, los cuales son superiores incluso considerándolos como potenciales cultivares para consumo fresco debido a su alto potencial de rendimiento de tubérculo. conclusiones se identificaron tres clones de papa criolla de alto valor fenotípico propuestos como nuevas cultivares para la región andina antioqueña montaña fría moderada: criolla latina: {s. phu (criolla colombia) x s. gon (amarilla tumbay)}, se caracteriza por presentar aptitud para procesamiento industrial en encurtidos (lata o vidrio) y precocida congelada. presenta hábito de crecimiento erecto, buen desarrollo de follaje, de color verde ligeramente claro, flor lila oscuro. tubérculos de forma redonda, color de piel y carne amarillo intenso, ojos semiprofundos a medios, mayor producción en el tamaño procesable (2-4 cm), alto rendimiento en el proceso de enlatado (40-50%), periodo vegetativo de cuatro meses, resistencia moderada a p. infestans, mayor periodo de reposo (21 d), y potencial de rendimiento de tubérculos entre 16 y 20 t ha-1 (fig. 1). criolla colombia: (clon 1, selección clonal de cultivares redondos amarillos de s. phureja, colectado y seleccionado en evaluaciones realizadas por fedepapa, universidad nacional de colombia e ica). presenta hábito de crecimiento 2992009 rodríguez, ñustez y estrada: criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla... erecto, buen desarrollo de follaje, color verde claro, flor lila oscuro. tubérculos de forma redonda, ojos semiprofundos, ausencia de periodo de reposo, color de piel y carne amarillo intenso, bajo rendimiento en el proceso de encurtido, altos contenido de ms. excelente calidad culinaria con características excepcionales para consumo fresco o procesamiento en la presentación precocido congelado y rendimiento promedio de 13 a 15 t ha-1 (fig. 2). criolla paisa: {s. gon (amarilla tumbay) x s. phu (criolla colombia)}, presenta excelente calidad culinaria para consumo fresco. hábito de crecimiento erecto, buen desarrollo de follaje, color verde claro, flor blanca. tubérculos de forma redonda, ojos semiprofundos, color de piel y carne amarillo, periodo de reposo de 15 d, resistencia moderada a p. infestans y rendimiento promedio de 22 a 25 t ha-1. esta variedad se caracteriza por presentar 86% de tubérculos con diámetro mayor a 4 cm, condición favorable para consumo fresco (fig. 3). el instituto colombiano agropecuario, ica, a través del grupo de pruebas de evaluación agronómica, mediante acta no. 079 de octubre 25 de 2006, aceptó como nuevos cultivares los clones 98-68.5, 98-70-12 y clon 1, inscribiéndose respectivamente con los nombres de criolla latina, criolla paisa y criolla colombia en el registro nacional de cultivares comerciales del ica, para su comercialización en la región andina, subregión montaña antioqueña (frío moderado). se encontró una relación directa entre la aptitud para procesamiento en lata, determinada mediante la solución salina y menores valores de ge, siendo una forma indirecta válida de selección de materia prima para procesar en la presentación de encurtido tanto en lata como en vidrio. los resultados de evaluación de la respuesta a p. infestans permitieron identificar clones que responden de forma diferente al ataque de la enfermedad, encontrándose desde clones muy susceptibles hasta moderadamente resistentes. el empleo de más de un índice de selección y diferentes ponderaciones posibilitó identificar simultáneamente clones con aptitud para el proceso de enlatado o para consumo fresco, corroborándose la fortaleza de la metodología. agradecimientos los autores expresan su agradecimiento al ministerio de agricultura y desarrollo rural por financiar este proyecto, cevipapa, holasa y provec-zenu, facultad de ciencias agropecuarias de la universidad nacional de colombia, sede medellín, profesores: sonia jaramillo y josé miguel cotes, y los agricultores: carlos heli jaramillo, sergio suárez, andrés f. zapata y jorge i. orozco. 300 agron. colomb. 27(3) 2009 genealogía: {s. phu (clon 1) x s. gon (amarilla tumbay)}. investigadores: luis ernesto rodríguez m., carlos eduardo ñústez l. y nelson estrada r., programa de mejoramiento genético, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. lugar de evaluación: marinilla, la unión, san pedro, santa elena (antioquia). periodo vegetativo: 120 d. características agronómicas altura de planta 91,0 cm longitud promedio de estolones 20 cm hábito de crecimiento erecto tipo de ramificación ramificada grosor de tallo 0,9 cm antocianinas en tallo presentes tamaño de hojas 19,7 cm color de hojas verde intermedio antocianinas en hojas presentes tamaño de foliolo terminal 7,6 x 4,5 cm tamaño foliolo lateral 6,1 x 3,8 cm foliolos secundarios presentes pubescencias glabrescentes floración presente características del tubérculo-semilla forma redondo textura rugoso color de piel amarillo color pulpa amarillo profundidad de ojos medio corazón hueco no crecimientos secundarios no agrietamiento no necrosis interna no antocianinas no verdeamiento no días de dormancia 21 brote color lila raicillas ausentes brotes laterales ausentes lenticelos presentes pubescencias pubescentes clasificación de la producción (t ha-1) clase primera % segunda % tercera % total enlatar peso 11,766 64,9 5,927 32,7 0,895 4,9 18,588 36,4% figura 1. caracterización fenotípica variedad criolla latina (98-68.5). resolución 001543 del 31 de mayo de 2005, del instituto colombiano agropecuario (ica). 3012009 rodríguez, ñustez y estrada: criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla... genealogía: selección clonal de genotípos redondos amarillos tipo yema de huevo. investigadores: programa de mejoramiento genético, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá; fedepapa; instituto colombiano agropecuario (ica). lugar de evaluación: marinilla, la unión, san pedro, santa elena (antioquia). periodo vegetativo: 120 d. características agronómicas altura de planta 86,2 cm longitud promedio de estolones 20 cm hábito de crecimiento erecto tipo de ramificación ramificada grosor de tallo 0,8 cm antocianinas en tallo presentes tamaño de hojas 17,2 cm color de hojas verde intermedio antocianinas en hojas presentes tamaño de foliolo terminal 8,7 x 5,0 cm tamaño foliolo lateral 5,9 x 3,2 cm foliolos secundarios ausentes pubescencias glabrescentes floración presente características del tubérculo-semilla forma redondo textura lisa color de piel amarillo color pulpa amarillo profundidad de ojos profundos corazón hueco no crecimientos secundarios no agrietamiento no necrosis interna no antocianinas no verdeamiento no días de reposo 11 brote color lila raicillas ausentes brotes laterales presentes lenticelos presentes pubescencias glabrescentes clasificación de la producción (t ha-1) clase primera % segunda % tercera % total enlatar peso 7,999 54,0 6,634 44,8 0,988 6,7 15,621 18,2% figura 2. caracterización fenotípica -variedad criolla colombia (clon 1). 302 agron. colomb. 27(3) 2009 genealogía: {s. gon (amarilla tumbay) x s. phu (clon 1)} investigadores: luis ernesto rodríguez m., carlos eduardo ñústez l., nelson estrada r., programa de mejoramiento genético, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. lugar de evaluación: marinilla, la unión, san pedro, santa elena (antioquia). periodo vegetativo: 120 d. características agronómicas altura de planta 102,0 cm longitud promedio de estolones 20 cm hábito de crecimiento erecto tipo de ramificación ramificada grosor de tallo 0,8 cm antocianinas en tallo presentes tamaño de hojas 19,3 cm color de hojas verde intermedio tamaño foliolo lateral 5,8 x 3,0 cm. foliolos secundarios presentes pubescencias glabrescentes floración presente caracteríticas del tubérculo-semilla forma redondo textura liso color de piel amarillo color pulpa amarillo profundidad de ojos superficial corazón hueco no crecimientos secundarios no agrietamiento no necrosis interna no antocianinas no verdeamiento no días de dormancia 20 brote color) lila raicillas ausentes brotes laterales presentes lenticelos presentes pubescencias pubescentes clasificación de la producción (t ha-1) clase primera % segunda % tercera % total enlatar peso 17,463 76,5 4,360 19,1 1,072 4,7 22,828 41,48% figura 3. caracterización fenotípica variedad criolla paisa (98-70-12). resolución 001542 del 31 de mayo de 2005, del instituto colombiano agropecuario (ica). 3032009 rodríguez, ñustez y estrada: criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla... literatura citada bradshaw, j.e., c.a. hackett, b. pande, r. waugh y g.j. bryan. 2008. qtl mapping of yield, agronomic and quality traits in tetraploid potato (solanum tuberosum subsp. tuberosum). theor. appl. genet. 116(2), 193-211. carmona, g., h. fano, m. ordinola y g. scott. 1998. experiencias de exportación de la papa amarilla peruana. centro internacional de la papa (cip); asociación de exportadores (adex), lima. cotes, j.m., c.e. ñústez, r. martínez y n. estrada. 2002. analyzing genotype by environment interaction in potato using yieldstability index. amer. j. potato res. 79(3), 211-218. fedepapa. 2009. estadisticas. en: http://w w w.fedepapa.org.co; consulta: noviembre de 2009. ghislain, m., d. andrade, f. rodríguez, r.j. hijmans y d.m. spooner. 2006. genetic analysis of the cultivated potato solanun tuberosum l. phureja group using rapds and nuclear ssrs. theor. appl. genet. 113, 1515-1527. griffiths, d.w., f.m.b. dale, w.l. morris y g. ramsay. 2007. effects of season and postharvest storage on the carotenoid content of solanum phureja potato tubers. j. agric. food chem. 55(2), 379-385. gutiérrez, b.a. y r.j. medina. 2000. ensayos preliminares de rendimiento en veintiséis clones f1 provenientes de hibridación inter específica en papa. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. hawkes, j.g. 1990. the potato: evolution, biodiversity and genetic resources. belhaven press, washington dc. henfling, j.w. 1987. el tizón tardío de la papa: phytophthora infestans. boletín de información técnica 4. cip, lima. huamán, z. y d.m. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (solanum sect. petota). amer. j. bot. 89, 947-965. kang, m.s. 1993. simultaneous selection for yield and stability in crop performance trials: consequences for growers. agron. j. 85, 754-757. rivera v., j.e., a. herrera a. y l.e. rodríguez m. 2006. evaluación sensorial en productos procesados de papa criolla (solanum phureja) y su importancia para el fitomejoramiento. fitotecnia colombiana 6(2), 9-25. rodríguez, d., l.e. rodríguez y c.e. ñústez. 2006. heredabilidad y evaluación del contenido de proteínas totales de la colección de papa criolla (solanum phureja juz et buk) de la universidad nacional de colombia), p. 71. en: memorias del xxii congreso de la asociación latinoamericana de la papa (alap). toluca, méxico. spooner, d.m., j. núñez, g. trujillo, m. del r. herrera, f. guzmán y m. ghislain. 2007. extensive simple sequence repeat genotyping of potato landraces supports a major reevaluation of their gene pool structure and classification. pnas 104, 19398-19403. spooner, d.m. y a. salas. 2006. structure, biosystematics, and genetic resources. pp. 1-39. en: gopal, j. y s.m.p. khurana. (eds.). handbook of potato production, improvement, and post-harvest management. haworth’s press, new york, ny. storey, m. 2007. the harvested crop. pp. 441-470. en: vreugdenhil, d., j. bradshaw, c. gebhardt, f. govers, d.k.l. mackerron, m.a. taylor y h.a. ross (eds.). potato biology and biotechnology: advances and perspectives. elsevier, amsterdam, the netherlands. sukhotu, t. y k. hosaka. 2006. origin and evolution of andigena potatoes revealed by chloroplast and nuclear dna markers. genome 49(6), 636-647. sukhotu, t., o. kamijima y k. hosaka. 2006. chloroplast dna variation in the most primitive cultivated diploid potato species solanum stenotomum juz. et buk. and its putative wild ancestral species using high-resolution markers. genet. resour. crop evol. 53, 53-63. talburt, w.f. y o. smith. 1975. potato processing. 3a ed. the avi publishing compañy, westport, ct. agronomía 21-3 final corregido.indd 1 catedrática, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, palmira. e-mail: aptr611@hotmail.com 2 asistentes de investigación, urg-ciat, cali. fecha de recepción: 16 de octubre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. agronomía colombiana, 2003. 21 (3): 154-164 evidencia fenotípica y bioquímica de introgresión mesoamericana en accesiones de habichuela (phaseolus vulgaris) cultivadas en centros secundarios de domesticación phenotypical and biochemical evidence regarding mesoamerican introgression into the germplasm of kidney-beans (phaseolus vulgaris) cultivated in secondary domestication centres adriana tofiño1, cesar humberto ocampo2 y orlando toro2 resumen: a fin de establecer posibles relaciones entre las variaciones morfológicas y el tipo de faseolina (proteína de almacenamiento) con los centros de domesticación y origen de phaseolus vulgaris con características de habichuela, se estudiaron 116 accesiones conservadas en el banco de germoplasma de la urg-ciat: 26 de los genotipos eran comerciales, 5 líneas endocriadas y 85 variedades tradicionales. para caracterizar las vainas y las semillas de las plantas cultivadas en una sola localidad, y en un único ciclo de desarrollo del cultivo, se utilizaron 18 descriptores morfológicos. como resultado del análisis de las proteínas de semilla mediante sds-page se establecieron 7 tipos diferentes de faseolinas agrupadas como andinas (t, c y h) y mesoamericanas [s, sb, h(s+1) y ch)]. la mayor diversidad de faseolinas se encontró en las habichuelas procedentes de europa. la faseolina s se encontró en 62 genotipos, 47 de los cuales son variedades tradicionales (39% del total). este resultado difiere de los encontrados por otros investigadores en cuanto a la contribución del germoplasma mesoamericano al acervo genético de la habichuela. en todos los genotipos, excepto en aquellos que contenían faseolina s, se encontró correlación entre el tipo de faseolina, el tipo de vaina y la semilla. los 22 genotipos con faseolina s se pueden clasificar en dos grupos: (1) los que exhiben fenotipos mesoamericanos; y (2) los que exhiben tamaños y colores de tipo andino. los genotipos con características morfológicas y bioquímicas contrastantes correspondieron a variedades tradicionales procedentes en su totalidad de los centros secundarios de domesticación. las posibles contaminaciones se descartaron luego de la evaluación (según color, tamaño y tipo de faseolina) de isotipos regenerados a partir de las semillas originales; abstract: 116 phaseolus vulgaris kidney-bean accessions from 25 different countries kept in the urgciat germplasm bank were studied for establishing possible relationships between morphological variations and types of phaseolin. twenty-six genotypes were commercial, five genotypes were inbred lines and eighty-five were traditional varieties. eighteen (18) morphological descriptors were used for characterising pods and seeds from plants growing in a single locality and over a single crop-development cycle. seven (7) different types of phaseolins, grouped as andean (t, c, h) and mesoamerican [s, sb, h(s+1) and ch)] were established after sds-page analysis of seed proteins. most phaseolin diversity was found in kidney-beans from europe. “s” phaseolin was found into 62 genotypes, 47 of them being traditional varieties (39% of the total). this result is different from those of other works regarding mesoamerican germplasm contribution to the kidney-bean genetic pool. except for the “s” phaseolin genotypes, a degree of correlation was found between other phaseolin types and pods and seed types. “s” phaseolin genotypes (22) can be classified into two groups: those having the mesoamerican phenotypes and those presenting andean colour and size. genotypes having contrasting morphological and biochemical characteristics were traditional varieties from all the secondary domestication centres included in this work. possible contamination was discarded after examining regenerated isotypes from the original seeds (colour, size and phaseolin type). the results obtained in this control confirm those previously ... ... tofiño et al.: evidencia fenotípica y bioquímica de... 1552003 los resultados de este control confirmaron aquellos obtenidos en el presente trabajo. las evidencias fenotípicas y bioquímicas halladas sugieren que ocurre un alto grado de introgresión de genes derivados del acervo genético mesoamericano en los genotipos de habichuela procedentes de los centros secundarios de domesticación. los genotipos seleccionados por sus características de habichuela, procedentes de dichos centros, se originaron y dispersaron en las mismas zonas de colección en forma diferente a como lo hizo el fríjol común. palabras clave: variabilidad, descriptores morfológicos, marcadores bioquímicos, acervo genético. obtained. phenotypical and biochemical evidence suggests that a high degree of introgression of genes from the mesoamerican gene pool occurs in the genotype of kidney-beans from secondary domestication centres. kidney-bean-like selected genotypes from some secondary centres were originated and dispersed differently from ordinary beans from the same areas. key words: variability, morphological descriptors, biochemical markers, genetic pool. introducción la habichuela es una hortaliza de importancia económica en las regiones montañosas del valle del cauca (colombia); allí es un cultivo que beneficia a gran cantidad de familias de pequeños productores. el sistema actual de cultivo requiere grandes cantidades de insumos para garantizar la producción, condición asociada con la estrecha base genética de la semilla que se cultiva actualmente, la cual no tiene características apropiadas de resistencia o tolerancia a los principales factores limitantes bióticos y abióticos. este el caso de la variedad blue lake, la más cultivada por los agricultores colombianos, que es muy susceptible a la roya (uromyces phaseolii), a la bacteriosis (xanthomonas campestris) y a otros limitantes lesivos para los rendimientos y la calidad de la cosecha (agudelo y montes de oca, 1988). es necesario ampliar la base genética del cultivo con el fin de desarrollar programas de mejoramiento que eleven la resistencia a los factores limitantes bióticos y abióticos, y para disminuir las aplicaciones de agroquímicos (insecticidas, fungicidas y herbicidas) que afectan la calidad del producto y deterioran el ambiente. por otro lado, para lograr un proceso adecuado de premejoramiento es esencial contar con información acerca de la variabilidad genética de los materiales básicos (ramírez, 1982; silbernagel et al., 1991). los estudios sobre la evolución del cultivo indican que la mayor parte de los materiales introducidos a europa occidental, el noreste de los estados unidos, áfrica y la cuenca mediterránea, son originarios de los andes, y que sólo una baja proporción de los materiales de fríjol común introducidos en estos países son originarios de mesoamérica. la procedencia andina parece estar relacionada con características de la vaina que facilitaron la selección para el consumo en verde (gepts, 1988; gepts y bliss, 1988; mc clean et al., 1993; rodiño et al., 2001). el objetivo de este trabajo fue estimar la variabilidad genética general mediante un estudio descriptivo. la mayoría de los descriptores utilizados son de tipo cualitativo y, por tanto, estables bajo las diferentes condiciones ambientales (heterogeneidad del suelo, temperatura ambiental, suministro hídrico, etc). como estimadores cuantitativos de la variabilidad genética se utilizaron el peso de 100 semillas, el número de semillas por vaina y la longitud de la vaina. en el proceso de selección incluido en los estudios de premejoramiento debe minimizarse la influencia ambiental evaluando los materiales en diferentes épocas de siembra y realizando pruebas regionales (traka-mavrona et al., 2002). el presente trabajo hace parte de un estudio de premejoramiento del programa de hortalizas de la universidad nacional, sede palmira. para contribuir a la consecución de este objetivo se evaluó la variabilidad de una muestra de los materiales básicos conservados en la unidad de recursos genéticos del ciat, mediante descriptores morfológicos y análisis de proteínas de almacenamiento en la semilla. agronomía colombiana 156 vol. 21 · no. 3 los genotipos que se seleccionaron se evaluaron utilizando como marcador genético la faseolina, una proteína de almacenamiento propia de la semilla. los extractos crudos de proteína se obtuvieron a partir de semilla seleccionada, en los materiales heterogéneos, según el color, la forma y el tamaño, escogiendo aquellas semillas con las características más frecuentes. los extractos de proteína de semilla para el estudio de faseolinas mediante sds-page (laemli, 1970; modificado por ma y bliss, 1978) se obtuvieron siguiendo la metodología de lareo et al. (1993). las electroforesis se realizaron en equipos miniprotean ii® de biorad (minigeles de 5 cm, 12% de acrilamida, 80 v, 80-100 ma a 8° c durante 1 hora) y protean ii® de biorad (geles de 16 cm, 15 % de acrilamida, 70 v, 80-100ma a 13° c durante 16 h). los genotipos con bandas de faseolinas similares en los minigeles se agruparon y luego se compararon en geles de 16 cm contra patrones de faseolina conocidos. la relación entre las características fenotípicas de la semilla y la presencia de faseolina se determinó siguiendo la metodología de gepts (1988) y singh (1989) para fríjol común, que consiste en camparar las características de semilla de habichuela (color, forma y tamaño) y las características de semilla registradas como típicas para cada grupo de faseolina a partir de estudios de miles de accesiones de fríjol. paredes y gepts (1985), siguieron paso a paso esta misma metodología para determinar la introgresión o hibridación entre acervos, pero en el presente estudio se incluyeron las características de la vaina. se identificaron los caracteres más frecuentes de 10 vainas por genotipo. para descartar posibles contaminaciones durante el experimento, se realizó un análisis de isotipos [técnica mediante la cual se analiza la faseolina (proteína de almacenamiento en la semilla) por prueba no destructiva y posterior regeneración; la descendencia o progenie presentará un tipo de faseolina igual al inicial] en las accesiones colectadas originalmente de los atípicos (dos semillas por genotipo). en estos genotipos (tipo de semilla andino y faseolina mesoamericana), las semillas y tipo de faseolina no se ajustaban a la descripción de gepts (1988). en los tres materiales de los cuales no se disponía de semilla original, se probaron 5 semillas de cada regeneración (10 semillas por genotipo). se consultaron los datos de pasaporte de los genotipos para establecer su regeneración y tipo de polinización, encontrándose que la fertilización materiales y métodos se utilizaron 116 genotipos con características de habichuela de la colección mundial de fríjol de la unidad de recursos genéticos del centro internacional de agricultura tropical (urg-ciat). estos materiales fueron colectados en centros secundarios de domesticación ubicadops en 25 países de europa, asia, áfrica y américa. la evaluación morfoagronómica se realizó en el centro experimental de la universidad nacional, sede palmira (ceunp). como controles se utilizaron seis genotipos de habichuela: dos materiales comerciales, blue lake (ferry) y unapal milenio (g 51158); dos materiales de fríjol común representantes de diferentes acervos genéticos [g4494 de origen andino (diacol calima) y g5733 originario de mesoamérica (ica pijao)], además de dos materiales silvestres (g23725 de origen ecuatoriano y g21117, colombiano). dentro del grupo de materiales evaluados hay 87 variedades tradicionales, 26 variedades comerciales y 5 líneas endocriadas. las inferencias sobre aspectos evolutivos y origen de los materiales se hicieron con base en las características de las variedades tradicionales. como descriptores morfológicos se utilizaron varias características de la vaina, la semilla, la floración, así como el hábito de crecimiento y el contenido de fibra total en la vaina seca (15% de humedad) (muñoz et al., 1993). como descriptores morfológicos de la vaina, la semilla y la planta se utilizaron 18 características cualitativas y cuantitativas, así: como características cualitativas de la vaina se evaluaron el color, la forma, la presencia de hilo, la forma del pico, la cantidad de aristas en la superficie de la sección transversal y el nivel de fibra en las paredes; las características cuantitativas de la vaina fueron la longitud, la forma de la sección transversal, el peso de las valvas secas y el número de semillas. para las semillas, las características cualitativas evaluadas fueron la forma y el color, mientras que las caracerísticas cuantitativas fueron la producción (10 plantas accesión-1) y el peso de 100 semillas (con 15 % de humedad). las características cualitativas consideradas para la planta fueron la floración y el hábito de crecimiento (muñoz et al., 1993). como patrones se utilizaron los genotipos comerciales de habichuela blue lake (ferry) y unapal milenio (g 51158). las características de las vainas se definieron, establecieron y estandarizaron para los propósitos de este trabajo y no se encontraron antecedentes reportados de trabajos previos. tofiño et al.: evidencia fenotípica y bioquímica de... 1572003 autógama puede darse en condiciones de cleistogamia o de casmogamia. los datos morfológicos cualitativos y cuantitativos se calificaron en escalas categóricas, se transformaron en una matriz de presencia y ausencia con características binarias (0 y 1) para analizarlos mediante clasificación jerárquica (cluster analysis) utilizando el programa ntsys® (adams et al., 2000) que calcula los datos upgma siguiendo el método de agrupamiento. finalmente, se elaboró un dendrograma mediante el coeficiente de similaridad de dice. resultados y discusión de acuerdo con la comparación de los patrones de bandas de faseolina obtenidos por electroforesis, 53% de los genotipos poseen la configuración “s”, 19% la forma “c”, 17% la forma “t”, 6,9% la forma “ch”, 2% la forma “sb”, 0,86% la forma “h1” y 0,86% la forma “h(s+1)” (figura 1). la mayor frecuencia del tipo s se encuentra en los genotipos procedentes de estados unidos, seguidos por los materiales de china, portugal y hungría. estos resultados concuerdan con los registrados por tofiño y ocampo (2003) y están en desacuerdo con los registrados para fríjol común por gepts (1988), mcclean et al. (1993) y rodiño et al. (2001), quienes encontraron proporciones mayoritarias de genotipos andinos en las zonas centro, este y atlántica de europa (tipos c y t) (tabla 1). en el resto de europa predominan los tipos andinos, lo cual está de acuerdo con lo registrado para el fríjol común cultivado en europa (gepts, 1988) y particularmente en españa (ocampo et al., 2002) (tabla 1). europa es el continente con mayor diversidad de faseolinas (seis tipos), seguido por asia con cinco, américa con cuatro y áfrica con uno (tabla 1, figura 1). no se registró asociación entre las características morfológicas relacionadas con cada tipo de faseolina y el país o zona geográfica de procedencia, ya que no se observaron categorías exclusivas por descriptor en los genotipos procedentes de alguna zona geográfica en particular. estos resultados son similares a los obtenidos por paredes y gepts (1995) en variedades tradicionales de fríjol en chile. en cada grupo se observó asociación entre el fenotipo y el tipo de faseolina (75% de la muestra) con excepción de los genotipos s atípicos (tabla 2). sinembargo, se encontró una baja asociación entre la faseolina y los demás descriptores (tabla 4). singh et al. (1991a, b) encontraron una alta correlación (>95%) entre los rasgos morfoagronómicos de materiales andinos o mesoamericanos y el tipo de faseolina en fríjol común. la comparación del tamaño, la forma y el color de la semilla en los cultivares tradicionales con faseolina tipo s, indica que 25% de estos genotipos son atípicos (gepts, 1988) (tabla 2). veintidós de las variedades tradicionales s tienen características fenotípicas de tipo andino (peso y/o color de la semilla) diferentes de las asociadas con los genotipos mesoamericanos con faseolina s (tabla 3). de acuerdo con los resultados de la comparación de las faseolinas y las características de las semillas se puede establecer que 25% de las variedades tradicionales registran flujo de genes del acervo mesoamericano hacia el acervo andino. este efecto también fue observado en variedades tradicionales de germoplasma chileno de fríjol. en este estudio se encontró una introgresión o hibridación de 65% entre los acervos andino y mesoamericano. dentro del grupo de materiales introgresados se encontraron semillas grandes con faseolina s y genotipos andinos con patrones isoenzimáticos mesoamericanos (paredes y gepts, 1995). además, se encontró el heterocigoto h(s+1) que es una faseolina híbrida entre acervos descubierta recientemente (ocampo et al., 2000). figura 1. diversidad de faseolinas por continentes; de izquierda a derecha: carriles 1 a 5 (genotipos asiáticos: g 13431, g 19279, g 18722, g 16421, g 634); carriles 6 a 8 (genotipos americanos: g 15660, g 4205, g 18708); carriles 9 a 14 (genotipos europeos: g 11269, g 18212, g 15779, g 8822, g 9194, g 18848); carril 15 (genotipo africano: g 1014). agronomía colombiana 158 vol. 21 · no. 3 de los 63 materiales con faseolina tipo s, 46 (84%) son variedades tradicionales, resultado que sugiere que el aporte de los tipos mesoamericanos al acervo genético de la habichuela cultivada es mayor que el aceptado actualmente. los países asiáticos (china, rusia, turquía e india) contribuyen con el 45,45% de los genotipos atípicos s. portugal es el país de europa con la mayor contribución de genotipos híbridos (18,18%), mientras el resto de europa aporta un 22,72% de los materiales atípicos. el 9,1% de la muestra corresponde a accesiones de méxico y brasil. zambia contribuye con el 4,54% de los materiales atípicos s. según gepts (1988), la dispersión del fríjol en áfrica se originó en brasil. no obstante, aún cuando los materiales brasileros son s, en áfrica no se observó este tipo de faseolina en el fríjol común. en este estudio el 100% de la muestra proveniente de este continente es mesoamericana. las características contrastantes se observaron solamente en las variedades tradicionales. a pesar de que la muestra proveniente de estados unidos es la más numerosa y con la mayor proporción de genotipos s, las accesiones provenientes de este país no mostraron características híbridas entre los dos centros de origen (77,8% de las accesiones originarias de estados unidos son comerciales). este hecho puede ser suficiente para inferir introgresión entre los genotipos estudiados. tabla 1. distribución de faseolinas por continentes. región continental tipos de faseolinas #acces s t c ch h sb h(s+1) europa mediterránea 18 2 1 11 2 1 1 centro este europa 16 10 1 2 3 europa atlántica 6 5 1 asia 6 3 3 china 17 12 2 2 1 turquía 16 5 6 4 1 américa* 8 5 1 3 usa 27 18 6 2 1 áfrica 3 3 total accesiones 118 63 20 23 8 1 2 1 se discrimina la faseolina por continentes excepto la de aquellos países con un número considerable de accesiones. *dentro de las accesiones incluidas en el grupo americano sólo se encuentran materiales de colombia y brasil como representantes de suramérica. tabla 2. características morfológicas de los materiales con diferentes tipos de faseolina. faseolina características de la vaina características de la semilla r/día fv hilo %f s/v color forma tamaño s > 0.6 variada variada 5-18% 5-7 café, amarillo, blanco, negro arriñonada, alargada pequeño, mediano s atípico variada variada variada variada variada crema, crema moteado redondeada, arriñonada mediano, grande t 0.6 no >10% variada café, blanco, crema, moteado, negro redondas, ovoides grande c < 0.6 onduladacurva no 10-15% < 5, 6-7 moteado, blanco, café redonda, alargada grande ch 0.6, 0.8 curvas sí <15% crema, café, moteado, blanco alargada mediana h1 0.8 curva variada <10% 5 crema moteado alargada grande hs+1 >0.6 recta sí >20 7 crema moteado alargada pequeña sb 0.8 recta sí < 15 6 café, crema alargada mmediana tofiño et al.: evidencia fenotípica y bioquímica de... 1592003 los materiales híbridos se sometieron a una prueba de isotipos, por lo que todos los genotipos utilizados para este análisis se regeneraron previamente en diferentes localidades. quince (15) de ellos mostraron fertilización autógama abierta, siete parecen presentar condiciones tanto de cleistogamia como de casmogamia, y ninguno de los materiales atípicos mostró fertilización estrictamente cleistogámica (tabla 5). en materiales cultivados de fríjol se han registrado porcentajes promedio de alogamia entre 4,41 y 28,5%, e incluso valores extremos del 70%. en fríjol silvestre se registran porcentajes inferiores al 5% (piedrahita, 1993; wells et al., 1988; ibarra et al.,1997) (tabla 4). el análisis de las semillas colectadas originalmente mediante la metodología de regeneración de semilla y de isotipos hizo evidente que hay diferencias en la coloración entre regeneraciones, aunque los genotipos no variaron de tamaño. el tipo de faseolina es el mismo de las muestras iniciales. tanto el fenotipo como los patrones electroforéticos son similares en los isotipos y en los muestreos realizados para cada genotipo. la discriminación morfológica de los genotipos atípicos sólo permite distinguir los materiales con semillas grandes, redondeadas y con colores crema, y los de semilla pequeña con colores negro, blanco y café (figura 2). con el análisis simultáneo de los caracteres de semilla y las bandas de faseolina se generan cuatro grupos, así: (1) materiales con semillas grandes y redondeadas, de colores crema o café claro y faseolina andina (carriles 2 a 5); (2) materiales con semillas pequeñas y alargatabla 3. características morfológicas de variedades tradicionales que presentan propiedades de semilla atípicas con respecto al tipo de faseolina s. acces. color flor long. vaina (cm) dms/ds % fibra sem/vaina peso sem (g) color sem. hab. tpol país tf forma sem. g621* fb 7,5 0,48 21.54 4,1 23.0 crema iii a tur s alar g10134* fm-fb 12,63 0,48 13.59 5,5 42 mezcla color iv ac nld s alar g10214 fr 11.8 0,74 13.12 5,5 45 mezcla color iv a prt s alar g10220 fm 14,64 0,62 17.94 6,1 48 crema iv a prt s arri g10222 fb 15,5 0,7 12.35 7,6 38.7 crema iv a-c prt s alar g10233 fb 11,71 0,52 8.04 7,9 38 crema iv a prt s arri g13431 fb-fr 11,56 0,57 11.63 5,8 40 blanco iv a chn sb red g14722* fr 11,15 0,94 18.36 6,3 23 crema iv a ita s red g15300 fm 11,49 0,76 6.98 7,5 26 mezcla color iv a zmb s alar g15660 fb 10,33 0,53 22.77 4,3 30 moteado iii a mex s alar g15913 fb 13,55 0,68 16.69 5,4 39.1 blanco iv a nld s arri g17861 fm 12,5 0,97 17.54 6,5 32.5 crema iii a-c hun s alar g18212 fb 13,12 0,68 5.14 6,2 29 crema iv a esp sb alar g19268 fb 11,4 0,74 13.25 4,9 41 moteado iv a sun s red g19279 fm 9,4 0,77 7.75 4,7 44 mezcla color iv a-c chn s alar g20401 fb 11,03 0,54 15.54 5,8 29 crema iv a-c chn s alar g20624 fb 15,4 0,87 14.87 7,6 31 crema iv a ind s alar g23952 fb 14,5 1,12 10.24 6,9 39 crema iv a-c chn s alar g24544 fb 14,66 0,69 8.29 6,4 41.4 moteado iv a-c chn s alar g50638 fm 10,35 0,71 5.5 5,2 35.9 moteado iv a chn s alar g50639 fm 12 0,64 20.14 6,1 30.5 moteado iv a chn s alar g50640 fm 14,75 0,6 10.84 6,7 30 moteado iv a chn s alar *las accesiones que se han señalado con asterisco, no presentan hilo o lo presentan en sólo algunas vainas. las mezclas de colores y los moteados incluyen colores crema. dms/ds=relación entre diámetros de la vaina. tpol= tipo de polinización. f. sem.= forma de semilla. tf: tipo de faseolina. hab.=hábito de crecimiento. acces.=número de accesión en el banco de germoplasma urgciat. agronomía colombiana 160 vol. 21 · no. 3 tabla 4. estadísticas de las características morfológicas de 116 accesiones de habichuela según el tipo de faseolina presente. fas df cf hc cv fv fs cs hilo fp lv rd #sv ps t x 0.5(1) 0.5(2) 0.64(1) 0.28(2) 0.07(3) 0.5(4) 0.5(3) 0.71(1) 0.21(2) 0.08(3) 0.14(1) 0.07(3) 0.28(4) 0.5(5) 0.14(8) 0.28(10) 0.57(1) 0.28(1) 0.07(3) 0.16(4) 0.21(5) 0.28(6) 0.28(1) 0.5(2) 0.22(3) 0.57(1) 0.28(2) 0.14(3) 10.36 0.65 5.2 38 σ 2.04 0.15 0.93 6.2 r (7.93–14.6) (0.47–0.99) 4.0-6.5 28-50 c 0.66(1) 0.28(2) 0.05(3) 0.5(1) 0.22(2) 0.16(3) 0.11(4) 0.38(4) 0.55(3) 0.06(2) 0.78(1) 0.17(2) 0.05(3) 0.11(1) 0.44(4) 0.39(5) 0.56(1) 0.16(5) 0.05(8) 0.22(10) 0.06(2) 0.27(3) 0.11(4) 0.16(59 0.38(6) 0.27(1) 0.66(29 0.07(3) 0.61(1) 0.21(2) 0.16(3) x 9.57 0.54 4.4 42 σ 2.13 0.17 1.13 9.9 r (6.8–14.3) (0.3–0.91) (2.5–7.9) (21–61) h1 x 1.0(2) 1.0(1) 1.0(3) 1.0(2) 1.0(4) 1.0(8) 1.0(6) 1.0(2) 1.0(2) 0.57 5.7 55 ta 0.58(1) 0.39(2) 0.03(3) 0.57(1) 0.24(2) 0.12(3) 0.07(4) 0.42(4) 0.55(3) 0.03(2) 0.73(1) 0.22(2) 0.05(3) 0.12(1) 0.03(3) 0.40(4) 0.43(5) 0.13(8) 0.58(1) 0.25(10) 0.12(1) 0.19(3) 0.16(4) 0.19(5) 0.32(6) 0.04(2) 0.27(1) 0.61(29 0.12(3) 0.57(1) 0.27(2) 0.15(3) x 9.12 0.52 4.31 39.3 σ 2.58 0.18 1.47 11.5 r (6.9–14.6) (0.3–0.9) (2.5–7.9) (21–61) s x 0.27(1) 0.34(2) 0.39(3) 0.57(1) 0.09(2) 0.30(3) 0.046(4) 0.85(4) 0.11(3) 0.04(2) 0.20(1) 0.70(2) 0.10(3) 0.14(1) 0.09(2) 0.02(3) 0.4(4) 0.35(5) 0.34(8) 0.27(5) 0.39(10) 0.15(1) 0.09(2) 0.18(3) 0.15(4) 0.18(5) 0.18(6) 0.068(7) 0.84(1) 0.07(2) 0.09(3) 0.20(1) 0.61(2) 0.18(3) 11.92 0.72 6.19 31.7 σ 2.46 0.17 1.40 6.8 r (4.4–17.6) (0.39–1.17) (1.5–8.0) (20–48) sb x 0.5(1) 0.5(3) 0.5(1) 0.5(3) 1.0(4) 0.5(1) 0.5(2) 1.0(2) 0.50(8) 0.50(5) 0.5(3) 0.5(6) 1.0(1) 0.50(2) 0.50(3) 12.03 0.71 6.22 31.6 σ 2.45 0.18 1.3 7.8 r 10–13 0.63–0.67 5.8–6.2 29–40 ch x 0.16(1) 0.5(2) 0.34(3) 0.66(1) 0.34(3) 0.83(4) 0.17(3) 0.33(1) 0.33(2) 0.33(3) 0.83(4) 0.17(5) 0.34(5) 0.13(8) 0.51(10) 0.33(3) 0.33(4) 0.16(5) 0.16(6) 1.0(1) 0.66(1) 0.34(2) 11.53 0.71 5.91 30.4 σ 2.84 0.18 1.54 7.7 r 7.5–14.65 0.61–0.83 3.3–7.8 32–40 tm x 0.25(1) 0.37(2) 0.38(3) 0.59(1) 0.09(2) 0.31(3) 0.01(4) 0.85(4) 0.03(2) 0.12(3) 0.23(1) 0.66(2) 0.12(3) 0.14(1) 0.09(2) 0.02(3) 0.44(4) 0.30(5) 0.32(8) 0.29(5) 0.06(1) 0.33(10) 0.14(1) 0.07(2) 0.20(3) 0.18(4) 0.17(5) 0.19(6) 0.08(7) 0.85(1) 0.075(2) 0.075(3) 0.27(1) 0.57(2) 0.16(3) 11.51 0.70 5.95 31.2 σ 3.07 0.19 1.68 8.3 r 4.4–17.6 0.39–1.17 1.5–8 20–48 cada columna corresponde a un descriptor. la fracción decimal corresponde a la frecuencia y el número entre paréntesis a la categoría del descriptor. tofiño et al.: evidencia fenotípica y bioquímica de... 1612003 das, de colores blanco, negro o café oscuro y faseolina mesoamericana (carril 6); (3) materiales con semillas grandes y redondeadas, de colores crema, café claro y faseolina mesoamericana (carriles 7 a 14; y, (4) el material con fenotipo mesoamericano y faseolina híbrida andino x mesoamericano [h(s+1)]. este último tipo de faseolina ha sido registrado en fríjol por ocampo et al. (2000). la combinación de la descripción morfológica con los patrones de bandas de las faseolinas hizo posible una clasificación detallada de los materiales estudiados en seis grupos de faseolinas diferentes y un subgrupo dentro de las faseolinas s. se agruparon los genotipos en nueve (9) grupos con tipos de faseolina procedentes de ambos acervos. el critabla 5. datos de pasaporte de los materiales con tipo de semilla andino y con faseolina mesoamericana. accesión fecha de regeneración número de entradas polinización g621 palm 1988 1 abierta g10134 tenerife 1991 2 abierta/cerrada g10214 tenerife 1991 1 abierta g10220 tenerife 1991 1 abierta g10222 tenerife 1991 2 abierta/cerrada g10233 tenerife 1991 1 abierta g13431 tenerife 1994 3 abierta g14722 popayan 1992 2 abierta g15300 tenerife 1997 2 abierta g15660 palm 1984 2 abierta g15913 popayan 1989 2 abierta g17861 tenerife 1997 2 abierta/cerrada g18212 tenerife 1999 3 abierta g19268 tenerife 1992 1 abierta g19279 palm 1985 inv 2 abierta/cerrada g20401 tenerife 1994 2 abierta/cerrada g20624 popayan 1992 2 abierta g23952 tenerife 1993 2 abierta/cerrada g24544 tenerife 1993 2 abierta/cerrada g50638 palm 2001 2 abierta g50639 palm 2001 2 abierta g50640 palm 2001 2 abierta el número de entrada significa el número de regeneraciones que ha tenido el material. en el cuadro se tiene en cuenta la última regeneración que aparece en la base de datos del banco de germoplasma urg-ciat. los datos de polinización con calificaciones contrastantes en un mismo genotipo se deben a las diferencias ocurridas durante las regeneraciones (ciat, 2002). figura 2. comparación electroforética entre los patrones de faseolina encontrados en el estudio y los fenotipos correspondientes: 1) marcador de masa molecular; 2) g19328 (ch); 3) g15779 (h1); 4) g625 (t); 5) g10264 (c); 6) g3736 (s típico, negro); 7) g17420 (s típico, blanco); 8) g10134 (s atípico); 9) g621 (s atípico); 10) g19268 (s atípico); 11) g14722 (s atípico); 12) g10220 (s atípico); 13) g19279 (s atípico); 14) g50638 (s atípico), 15) g18212 (sb atípico), g8776 (h[s+i]. terio para seleccionar el coeficiente de similaridad utilizado para la partición de los grupos (0.53) se estableció con base en las características de la vaina que resultaron discriminantes entre grupos (tabla 6). las características de la vaina son las de mayor importancia dentro de la variabilidad genética de la habichuela (myers y baggett, 1999). los testigos milenio y blue lake corresponden al grupo h, conjuntamente con otros 14 genotipos. las mejores características para el mercado en fresco colombiano las presentaron las accesiones g9069 y g3946. algunas características morfológicas (forma de la sección transversal de la vaina, fibrosidad, tamaño de la semilla y longitud de la vaina) son comunes a las accesiones provenientes de la misma zona geográfica, lo cual está relacionado con el hábito de consumo de las zonas de procedencia (tabla 7); este resultado también fue registrado por tofiño (2004). se observó heterogeneidad en la fibrosidad de los genotipos dentro de la mayoría de los grupos, excepto en los grupos b, c, d, f (tabla 6). la descripción morfológica en phaseolus ha sido clave para la determinación de los acervos (singh, 1989), las razas (singh et al., 1991a), la variabilidad genética, (singh et al., 1991b) y para estimar las tasas de alogamia (piedrahita, 1993). agronomía colombiana 162 vol. 21 · no. 3 tabla 6. características morfológicas y bioquímicas comunes a los genotipos de habichuela agrupados por upgma de acuerdo con su similaridad morfológica. grupo faseolina accesión características morfológicas alelos comunes a c, t, s. g211, g634, g3747, g217, g18848, g373, g621, g587, g50633, g10165, g15778, g10181, g50636, g18220, g20132, g50634, g50635, g9218, g15854, g371, g1727, g8822, g5760, g10264 i-ii fibra, sin hilo, vaina curva y plana (0.66), elípticas (0.44), bajo número de semillas/vaina (> 5), sem. redonda, mediana o grande, color crema, blanco, moteado. prx (98)*, pgi-1 (100)*, mdh 1-2 (100). b t g625, g16487. flor rosada, vainas cortas, planas, fibrosas, con bajo número de semilla/vaina, sem. mediana y elíptica. diap 1 (100), prx (98), 6pgdh (100), acp 2 (100), me (98), pgi 2 (96), pgi 1 (100). c s, sb, ch, h(s+1) c, t g922, g8829, g8991, g10233, g17915, g10222, g20404, g20624, g928, g4500, g18212, g2926, g5763, g6726, g13597, g8776, g50641, g11284, g19328, g15905, g18722, g20365. flor blanca, vainas: ii fibra, con hilo, elípticas o ligeramente aplanadas, número de semilla/vaina y tamaño similar a los testigos, semilla mediana, alargada o arriñonada, colores crema, café, moteado y mezcla de colores por genotipo. diap (95)*, prx (98)*, 6pgdh (100)*, acp 2 (100), mdh 1-2 (100)*. d s, t g17750, g23627, g23952. flor blanca, fibra i, vainas curvas, redondas, número de semilla/vaina similar a los testigos, forma arriñonada, colores moteados y medianas. diap (95), me (100), mdh 1 (100), prx (98), pgi 2 (96), 6pgdh (100), acp 2 (100). e s, ch, t, c. g1610, g11286, g19093, g15660, g19268, g18215, g18874, g9604, g16831, g18894, g20120, g20401, g20066, g13450, g15913, g14577, g16421, g17420, g50796, g10214, g19279, g24543, g24542, g50638. fibrosidad variada, vainas planas principalmente o elípticas, forma curva o variada, bajo a intermedio número de semilla/vaina, semilla mediana principalmente o grande, forma de semilla variable, mezcla de colores y moteados por genotipos. diap (95), prx (98), 6pgdh(100), pgi 1(100)*, mdh1(100)*, skdh(103)* acp2(100)*. f s, c. g10310, g13431, g15801, g20330. vainas planas, poco curvadas, medianas, fibra ii, número de semilla/vaina similar a los testigos. semillas alargadas, colores crema y café. prx(98), skdh(103), 6pgdh(100), mdh1-2 (100). g s. g16389, g50639, g50640, g23953, g24544. vaina ligeramente aplanadas, tamaño y número de semilla/vaina similar a los testigos, fibrosidad variable, semilla mediana, alargada, moteada. prx(98), acp2(100), 6pgdh(100), mdh 1-2 (100). h s, c. milenio, blue lake, g3946, g620, g17723, g8228, g8992, g20400, g16806, g9069, g9545, g17646, g17647, g18540, g8757, g17374. flor blanca, fibra i, ii, vainas onduladas, levemente curvas y redondas, tamaño mediano o largo, semillas blancas, pequeñas-medianas, alargadas-arriñonadas. prx (98), acp2(100), mdh2(100). i s, ch, t, h, c. g11269, g18708, g14836, g15779, g1014, g3736, g4205, g4225, g50637, g15300, g14722, g9180, g9194, g9353, g17769, g17861, g10134, g10220. índice de similaridad (< 0.55), presentan características morfológicas menos frecuentes de la muestra y con alta variación por genotipo. tamaño de vaina mediano, vainas elípticas, fibrosidad variable, número de semillas/vaina similar a los testigos (6-9). prx (98), acp2(100), 6pgdh(100), pgi1(100)*, mdh1(100)*, mdh2(100). los alelos indicados en cada grupo son comunes a todas las accesiones que lo componen, excepto aquellos señalados con *: éstos presentan alelos diferentes a los que aparecen indicados en uno o más genotipos. tofiño et al.: evidencia fenotípica y bioquímica de... 1632003 se han reportado niveles entre bajos y moderados de polinización cruzada en diferentes especies del género phaseolus. parece que las hibridaciones y recombinaciones producidas en las progenies de cruzamientos entre genotipos con faseolina s y t originaron la aparición de la faseolina c. este tipo de hibridación pudo haber ocurrido gracias al contacto entre grupos humanos suramericanos y mesoamericanos que se estima ocurrió entre 3.500 y 5.000 años a. c. (koening et al., 1990). la hibridación natural de los materiales de fríjol y habichuela sugiere que este proceso no se llevó a cabo únicamente en los centros secundarios de domesticación. los materiales híbridos se han observado en estudios de variedades tradicionales de fríjol común en diversas regiones. posiblemente algún porcentaje del material fenotípicamente andino, introducido desde américa a europa, portaba genes mesoamericanos producto de hibridaciones entre acervos. se han encontrado híbridos con morfología andina y faseolina mesoamericana, así como materiales con morfología mesoamericana y faseolina andina (singh et al.,1991a, b; paredes et al., 1995). los resultados indican la ocurrencia de introgresión de genes del acervo mesoamericano en los materiales desarrollados en los centros secundarios de domesticación; en cada uno de los centros estudiados se encontraron genotipos híbridos. además, se encontró un aporte importante del acervo mesoamericano al germoplasma de habichuela. se sugiere hacia el futuoro que se estudien las accesiones de cada centro secundario de domesticación, pues existen muy pocos registros filogenéticos exclusivos de la habichuela. los resultados de este trabajo discrepan de los obtenidos para el fríjol común por otros autores. es necesario verificar si los materiales seleccionados como habichuela en algunos centros secundarios de domesticación experimentaron procesos de origen y dispersión diferentes a los del fríjol común. agradecimientos los autores agradecen al proyecto bancos genéticos de hortalizas -dinain 2000por la financiación del proyecto, y a los profesores sara mejía de tafur y yamel lópez de la universidad nacional de colombia, sede palmira, por la revisión del manuscrito. tabla 7. características cuantitativas de las accesiones de habichuela según la zona geográfica de procedencia. # acc. zona geogrf. longitud vaina desv. long/vaina rango l/v dsutura desv. dsutura rango dsutura d/valvas desv. d/valvas rango d/valvas dv/ds desv. dv/dss 16 tur 10,31 2,81 (4,4--14,35) 10,44 2,25 (6,4--14,7) 6,58 1,54 (4,36--9,2) 0,64 0,18 17 chn 12 2.49 (7,5--15,63) 10,12 1,61 (7,53--13,8) 11.06 1.61 (4,34--8,39) 0.70 0.16 6 asia 11.32 2.73 (8--15.4) 8.59 0.29 (8.13--8.95) 4.97 1.62 (3.22--5.169) 0.57 0.18 27 usa 11.92 1.64 (9.5--17.6 ) 7.13 1.03 (5.92--10.2) 5.50 1.01 (3.74-8.21) 0.77 0.14 7 américa 10.85 1.75 (7.6--11.13) 8.34 2.69 (5.8--14.6) 5.90 1.80 (4,2--9.8) 0.71 0.16 42 europa 10.73 2.50 (6.0--15.5) 8.70 2.01 (5.35--14.25) 5.42 1.18 (3--7.9) 0.64 0.15 3 áfrica 11.26 2.15 (9--13.3) 6.57 0.94 (5.49--7.2) 4.41 0.88 (3.67--5.4) 0.67 0.13 # acc. zona geogrf. rango dv/ds #sem/vaina desv. #sem/vaina rango #sem/vaina px sem des. sem rango sem pes. sem/valvas d/psvalvas rango psvalvas 16 tur (0,41---1,0) 4,73 1,25 (3,3--6,2) 38,49 9.72 (23--57,6) 16,75 7,09 (5,2--37,31) 17 chn (0,54---1,12) 5.78 1.36 (3,3--7,99 35,1 7.03 (20--44) 11.98 4.26 (5,16--20,14) 6 asia (0.39--0.87) 6.1 0.93 (5.3-7,6) 32.4 4.27 (28--39) 13.54 1.94 (10.44--15.4) 27 usa (0.50--1.05) 6.94 0.86 (4.6--8.2) 29.82 6.71 (24,3--50) 15.32 5.68 (7.13--26.93) 7 américa (0.51--0.95) 5.85 1.50 (3.1--7.9) 29.95 6.76 (20--38) 15.48 5.34 (6.79--22.77) 42 europa (0.36--0.98) 5.25 1.42 (2.6--7.9) 37.28 10.08 (20--61) 13.62 5.22 (1--24.33) 3 áfrica (0.52--0.76) 7.43 0.40 (7--7.8) 26.36 3.46 (23.1--30) 9.66 2.39 (6.98--11.59) agronomía colombiana 164 vol. 21 · no. 3 bibliografía adams, d; j. king; r. jensen; l. marcus; d. slice y j. walker. 2000. biostatistics applied, ntsys pc 2. 10 p. agudelo, o. y g. montes de oca. 1988. el cultivo de la habichuela. guía para producción de hortalizas. asiava, palmira. ciat. 2002. bases de datos del germoplasma de fríjol. urg (ciat), cali, colombia. gepts, p. 1988. phaseolin as an evolutionary marker. en: genetic resources of phaseolus beans. p. gepts (ed.), ciat, cali, pp. 215-241. gepts, p. y f. bliss. 1988. dissemination paths of common bean (phaseolus vulgaris) deduced from phaseolin electrophoretic variability. ii: europe and africa. economic botany 42, 86-104. ibarra, f.; e. bahman y h. waines. 1997. estimation of outcrossing rate in common bean. crop science 37, 60-65. koening, r.; s. sing y p. gepts. 1990. novel phaseolin types in wild and cultivated common bean phaseolus vulgaris. economic botany 44, 5060. laemli, u.k. 1970. cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage t4. nature 227, 680-685. lareo, l.r. ; a. gonzález; e. barona y s. beebe. 1993. fast and reliable one and two dimensional electrophoretic parameters for phaseolin type identification. ciat, annual report bean improvement cooperative 36, 8-9. ma, y. y f. bliss. 1978. seed proteins of common bean. crop science 17, 431437. mc clean, p.; j. myers y j. hammond. 1993. coefficient of parentage and cluster analysis of north american dry beans cultivars. crop science 33, 190-197. myers, j.r. y j.r. baggett. 1999. improvement of snap bean. en: shree p. singh (ed.). developments in plant breeding: common bean improvement in the twentyfirst century. muñoz, g.; g. giraldo y j. fernández de soto. 1993. descriptores varietales: arroz, fríjol, maíz y sorgo. ciat, cali. ocampo, c.; o. toro y d. debouck. 2000. new sources of phaseolin variation found in populations of phaseolus vulgaris l., collected in its primary center of diversity. ciat annual report project on saving biodiversity sb-01. cali, pp. 55-56. ocampo, c; j. martín; j. ortiz; m. sánchez; o. toro y d. debouck. 2002. possible origins of common bean (phaseolus vulgaris l.) cultivated in spain: relation to the wild genetic pools of the américas. bean improvement cooperative. annual report 45, 236-237. paredes, m. y p. gepts. 1995. extensive introgression of mmiddle american germplasm into chilean common bean cultivars. genetic resources and crop evolution 42, 2941. piedrahita, b. 1993. aporte a la estimación de la tasa de alogamia en phaseolus vulgaris l. forma silvestre. tesis de biología, universidad del valle. ramírez, d. 1982. evaluación del potencial genético en habichuela phaseolus vulgaris l. trabajo de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede palmira. rodiño, a.; m. santalla; i. montero; p. casquero y a. de ron. 2001. diversity of common bean phaseolus vulgaris l. germplasm from portugal. genetic resources and crop evolution 48, 409417. silbernagel, m.; w. janssen; j. davies; g. montesdeoca. 1991. snap bean: production in the tropics implications for genetic improvement. en: van schonhoven, a. y o. voysest (eds.). common beans: research for crop improvement. cab-ciat, cali. singh, p. 1989. patterns of variation in cultivated common bean phaseolus vulgaris (fabaceae). economic botany 43(1), 39-57. singh, s.; p. gept y d. debouck. 1991a. races of common bean phaseolus vulgaris. economic botany 45, 379-396. singh, p.; j. gutiérrez; a. molina; c. urrea y p. gepts. 1991b. genetic diversity in cultivated common bean: ii markerbased analysis of morphological and agronomic traits. crop science 31, 2329. tofiño, a. y c. ocamp. 2003. possible contribution of mesoamerican phenotype in snap beans cultivated in secondary centers. annual report bean improvement cooperative 46, 127-128. tofiño, a. 2004. estudio de la variabilidad genética de la habichuela phaseolus vulgaris, mediante descriptores morfológicos y bioquímicos. tesis de maestría en ciencias agrarias con énfasis en recursos fitogenéticos neotropicales. universidad nacional de colombia, sede palmira. traka-mavrona, e.; d. georgakis; g. spanomitsios y m. koutsika-sotiriou. 2002. pre-breeding manipulations for pod yield stability in a snap bean cultivar. journal of horticultural science and biotechnology 77(6), 641-648. wells, w.c; w. isom y j. waines. 1988. outcrossing rates of six common bean. crop science 28, 177-178. resumen abstract en colombia el cultivo de lirio ha adquirido gran importancia, pero su expansión está condicionada al costo elevado de los bulbos. el bulbo para producción de flor es importado; este produce flor de calidad solamente en la primera cosecha, por lo que el productor debe comprar nuevamente material para poder mantener sus programas de siembra. sin embargo, con la vernalización del bulbo que queda después del corte de la flor se pueden obtener más flores de buena calidad. por tanto, el objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de la vernalización sobre la calidad de flor de lirio. se utilizó un diseño completamente al azar. se sometieron bulbos del híbrido asiático castello a 10 tratamientos compuestos por la interacción de tres tiempos (4, 6 y 8 semanas) y tres temperaturas de vernalización (-2, 3 y 14°c) más un testigo comercial (bulbos importados). este último fue el mejor tratamiento, seguido de la vernalización de bulbos a 3°c durante 8 semanas, con el que se obtuvieron plantas más precoces, menos flores sin abrir, mayor porcentaje de flores calidad extra, súper *3 botones y mayor vida en florero, lo que puso de manifiesto la importancia de la vernalización en la producción de lirio. lily production has lately acquired great importance in colombia, but its expansion is limited by the high cost of the bulbs, which are imported, and only produce quality flowers in the first harvest. this determines the constant purchase of new material in order to keep up with the planting programs. however, vernalization of the bulbs that are left after flower cutting allows further production of good quality flowers. in this context, the aim of this study was to evaluate the effect of bulb vernalization on lily flower quality. applying a completely randomized design, bulbs of asian hybrid castello were treated with 10 different combinations of vernalization times (4, 6 and 8 weeks) and temperatures (-2, 3 and 14°c), and compared to a commercial control (imported bulbs). the latter exhibited the best results, followed by the bulbs vernalized at 3°c for 8 weeks, which produced earlier ripening plants that bore less unopened flowers, super *3 buds and a higher percentage of extra quality flowers with longer vase life. these results reveal the importance of vernalization in lily production. key words: vase life, precocity, temperature, storage, flowering. palabras clave: vida en florero, precocidad, temperatura, almacenamiento, floración. fecha de recepción: 10 de diciembre de 2008. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 programa de maestria en ciencias agrarias, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 grupo de investigaciones agrícolas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 3 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 4 autor de correspondencia. jgalvarezh@gmail.com agronomía colombiana 27(1), 65-71, 2009 efecto de la vernalización de bulbos reutilizados sobre la calidad de la flor de lirio (lilium sp.) en la sabana de bogotá effect of reused bulb vernalization on lily flower quality (lilium sp.) in the bogota plateau orlando auzaque-rodríguez1, helber enrique balaguera-lópez2, javier giovanni álvarez-herrera2, 4 y gerhard fischer3 introducción el lilium es uno de los seis géneros de bulbos de flores más importantes del mundo (streck y schuh, 2005) al cual pertenece el lirio (lilium sp.). la comercialización de esta especie incluye presentaciones como flores cortadas frescas, plantas con flores en materas, jardines y paisajes (de hertogh, 1996). no obstante, colombia solo produce flor de corte. el país presenta actualmente un incremento representativo en las áreas de producción de lirio y en la comercialización, pasando de 2 ha en el año 2000 a 15 ha para 2008. por otro lado, la vernalización es un proceso fisiológico en donde se adquiere la capacidad de competencia por parte de las plantas para florecer (garcía et al., 2006), o su aceleración (chouard, 1960) mediante la utilización de un tratamiento con frío durante la fase de semilla hidratada o de planta joven (azcón-bieto y talón, 2000). trae, entre otras, ventajas como la rapidez y la uniformidad en la floración (kimani et al., 1994). después de la vernalización las plantas no siempre inician la floración, pero adquieren la competencia para hacerlo (sung y amasino, 2004), por lo que el lirio necesariamente debe ser vernalizado para florecer (streck y schuh, 2005). en este caso, tratamientos con bajas temperaturas se aplican a los bulbos (lee et al., 1996). la duración del periodo de vernalización y el rango de temperaturas efectivas difieren entre especies y variedades 66 agron. colomb. 27(1) 2009 (bernier et al., 1981). unas pocas semanas son suficientes para promover la f loración, pero periodos más largos pueden acelerar este proceso, hasta que el punto de respuesta de la vernalización sea saturado; generalmente este suele requerir más de 6 semanas (taiz y zeiger, 2002). la vernalización debe ser mantenida de uno a tres meses, y entre más sea la duración, la respuesta se incrementa (bernier et al., 1993). la duración mínima para cualquier efecto observable varía de 4 a 8 semanas, según la especie (salisbury y ross, 1994). especies como lunaria biennis requieren 9 semanas y apium graveolens y secale cereale necesitan solo 6 (ramin y atherton, 1991). no obstante, la duración del tratamiento de frío generalmente es mayor a la reducción del tiempo que se necesita para alcanzar la floración (collins y smith, 1975). comercialmente el órgano de propagación del lirio es el bulbo, el cual presenta un alto costo de adquisición, y es este el factor más importante que limita la expansión del cultivo. actualmente, en la sabana de bogotá, el material vegetal para producción de flor de corte de lirio debe ser importado y mantenido en cadena de frío hasta su siembra en campo. este bulbo sembrado produce flor de calidad de exportación solamente en la primera cosecha, y el bulbo que queda después del corte de la flor produce flores de baja calidad, por lo que se desecha, y el productor de lirio debe comprar nuevamente material para poder mantener sus programas de siembra, lo que incrementa los costos de producción y disminuye la rentabilidad del cultivo. por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la vernalización de bulbos reutilizados sobre la calidad de la flor de lirio. materiales y métodos la investigación se realizó en la finca santa inés de la compañía agrícola el cactus s.a., ubicada en la vereda la cuesta del municipio de madrid, cundinamarca, a una altitud de 2.680 msnm. la temperatura máxima promedio dentro del invernadero de cubierta plástica fue de 28°c y la mínima de 7°c. los análisis de laboratorio se realizaron en el laboratorio de fisiología vegetal de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. se utilizó un diseño experimental completamente al azar con 10 tratamientos compuestos por la interacción de 3 tiempos de vernalización (4, 6 y 8 semanas) y 3 temperaturas de vernalización (-2, 3 y 14°c) más un testigo comercial (bulbos importados sometidos a tratamientos de mejoramiento de calidad de la flor de corte de lirio como engrosamiento de bulbo y almacenamiento en frío), con tres repeticiones; consecuentemente se utilizaron 30 unidades experimentales (ue). cada ue estuvo compuesta por 12 bulbos de lirio. se utilizaron bulbos del híbrido de lirio asiático castello. se efectuó la siembra de los bulbos importados (calibre 14/16). una vez obtenida la floración (semana 15 después de la siembra), se cosechó la flor, se dejaron los bulbos en campo 6 semanas con el fin de que los asimilados de la parte del tallo con la cual quedan después del corte se traslocaran hacia el bulbo. luego se recogieron los bulbos, se clasificaron por tamaño y se escogieron aquellos de calibre 12/14, con el fin de garantizar la homogeneidad del material vegetal para los tratamientos. los bulbos se sometieron para la temperatura de -2°c en cuarto frío durante los tiempos propuestos. para los tratamientos de 3°c se almacenaron en un cuarto frío ubicado en las instalaciones de la finca. los tratamientos a 14°c fueron dejados en un cuarto oscuro, fresco y seco. después de someter los bulbos a los tratamientos se procedió a sembrarlos en un invernadero de cubierta plástica. los bulbos fueron sembrados a 10 cm de profundidad en camas de suelo de 0,8 m de ancho debidamente adecuadas. la distancia de siembra fue 12,5 x 12,5 cm en cuadro. el tutorado se instaló cuando las plantas tenían alrededor de 40 cm de longitud, con el fin de evitar pérdidas de calidad por torcedura de tallos. el corte de la flor se hizo cuando el primer o los dos primeros botones florales mostraron el color característico bien definido, que fue entre la semana 15 a la 22, dependiendo de los tratamientos. al momento de la cosecha se midió la longitud de tallo mediante medición directa con flexómetro, desde el cuello de la raíz hasta el extremo apical del tallo; calidades comerciales: porcentaje de flores producidas pertenecientes a cada una de las calidades comerciales basados en la tabla 1; precocidad: días desde el momento de la siembra hasta el corte de la flor. en la poscosecha se midió la vida en florero (desde el día en que se puso el tallo con todos sus botones florales hasta el día que se marchitó el último botón floral). para esto, tan pronto llegó la flor del cultivo se clasificó y se puso en solución de hidratación (tiosulfato de plata [sts]) para su preservación y posterior puesta en florero. se realizó un análisis de varianza y se llevó a cabo la prueba de comparación de medias de tukey al 5%. para el análisis de los datos se empleó el paquete estadístico sas v. 8e. 672009 auzaque-rodríguez, balaguera-lópez, álvarez-herrera y fischer: efecto de la vernalización de bulbos reutilizados sobre la calidad de la flor de lirio... resultados y discusión se presentaron diferencias altamente significativas en la precocidad. la mayor respuesta se obtuvo con los bulbos importados, seguidos de los bulbos almacenados a 3°c durante 8 semanas, mientras que los bulbos sometidos a 14°c durante 8 semanas presentaron la menor precocidad (fig. 1). costa y días (1967) afirman que la vernalización artificial induce uniformidad y precocidad en la floración, acorde a los bulbos de lirio vernalizados a 3°c durante 8 semanas que fueron los más precoces (después del testigo comercial) en alcanzar el momento del corte, por tanto, con este tratamiento se obtienen flores a los 123 d después de la siembra. stuart (1954) afirma que el almacenamiento de los bulbos a temperaturas elevadas (21°c o más) o bajas (-0,5°c) los mantiene latentes y retarda la floración. sin embargo, se observó que la temperatura de -2°c fue la responsable de la mayor precocidad, por tanto, esta temperatura no le indujo latencia al bulbo, por el contrario, aceleró el desarrollo del cultivo, situación que no ocurrió cuando se aumentó la temperatura de vernalización a 14°c. en concordancia, el tiempo de exposición del bulbo de lirio a la vernalización también favoreció la precocidad: cuanto más se expuso a este estímulo, más se acortó el ciclo de cultivo. esto quizá obedeció a un aumento en la movilización de reservas a los brotes, lo cual generó una brotación más rápida, que induce una floración más precoz y disminución en el ciclo de cultivo, tal como lo afirma moe (1979). de igual manera, wilkins (1980) plantea que al incrementar el tiempo de vernalización en los bulbos de lirio se obtiene una floración más uniforme y una mayor cantidad de flores, mientras que en bulbos no vernalizados la floración se retarda, pues no hay conversión de almidón a azúcares solubles antes de la siembra (nardi et al., 2004). estos resultados coinciden con los encontrados por nardi et al. (2004), quienes sometieron bulbos de l. longiflorum a 0, 9, 11, 14, 19, 23, 28, 29, 34, 38, 42, 45 y 56 d efectivos de vernalización, y encontraron que el frío promueve la movilización de reservas de azúcares y nitrógeno, indispensables para la nutrición de la planta en la emergencia. el aumento en la duración de la vernalización redujo el periodo de siembra a emergencia y de emergencia a cosecha, lo que concuerda con lo encontrado por erwin y eigles (1998). también, bulbos de lirio del hibrido asiático lilium x elegans thunb., almacenados a 5°c durante 0, 2, 4, 6, 8 y 10 semanas, mostraron que el tiempo requerido para la brotación y la floración disminuyó con el tiempo de vernalización, aunque se necesitaron más de 4 semanas de frío para inducir estas respuestas (lee et al., 1996). resultados similares observaron wang y roberts (1970), quienes trabajaron la emergencia en un cultivar de lilium longiflorum vernalizado a 4,4°c durante 0, 3, 6 y 9 semanas, encontrando que los días para la emergencia del bulbo disminuyeron en función del tiempo de almacenamiento, pero las concentraciones de nitrógeno proteico y aminoácidos libres aumentaron. también concluyeron que el almacenamiento del bulbo durante 6 semanas a 4,4°c es suficiente para superar la dormancia, lo que refleja la reducción en tiempo de emergencia de la yema, que fue solo de 37 d, en comparación con 80 d para los bulbos no vernalizados. para la altura de plantas se presentaron diferencias altamente significativas. la mayor altura se logró con los bulbos tabla 1. criterios para determinar las calidades comerciales de las flores de lirio en el efecto de la vernalización de bulbos sobre la calidad de la flor de lirio. grado de calidad longitud1 no. de botones2 torcedura de tallo estado fitosanitario extra > 65 cm 4 o más no bueno súper *3 botones 55-64 cm 3 no bueno súper *2 botones 55-64 cm 2 leve. máximo 10° con relación al eje vertical bueno nacional < 55 cm 1 o más leve. máximo 10° con relación al eje vertical bueno 1 longitud, se mide desde la base del tallo clasificado hasta el ápice del botón floral más alto. 2 longitud mínima de botón 2,5 cm. b b c ab b c ab a a d 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -2°c 4 sem. -2°c 6 sem. -2°c 8 sem. 3°c 4 sem. 3°c 6 sem. 3°c 8 sem. 14°c 4 sem. 14°c 6 sem. 14°c 8 sem. testigo comercial p re co ci da d (d ) figura 1. precocidad en el efecto de la vernalización de bulbos sobre la calidad de la flor de lirio. promedios con letras distintas indican diferencias significativas según la prueba de tukey (p≤0,05). 68 agron. colomb. 27(1) 2009 comerciales, seguidos muy de cerca con el almacenamiento de los bulbos a -2°c durante 4 semanas y, contrariamente, la menor altura se obtuvo cuando el almacenamiento fue a 14°c durante 8 semanas (fig. 2). la longitud de tallo es considerado uno de los indicadores más importantes de calidad, siendo esta última más alta cuando la longitud es mayor (schiappacasse et al., 2006). a pesar de esto, la longitud del tallo de todos los tratamientos fue suficiente para cumplir con la calidad comercial, la cual exige un mínimo de 65 cm. sin embargo, si se quiere lograr la máxima altura de las plantas de lirio es suficiente con el almacenamiento en frío durante 4 semanas, aunque se evidenció que la altura fue favorecida por la mayor exposición de los bulbos a la vernalización. la baja temperatura es una importante señal ambiental para la elongación de tallos y la subsecuente floración de muchas plantas. la vernalización induce cambios fisiológicos y bioquímicos en las plantas, las bajas temperaturas son percibidas en la activa división celular, y la región meristemática de los tallos es particularmente sensible a este estímulo (metzger, 1990), proceso en el cual están implicadas las giberelinas (ga), las cuales sufren cambios drásticos en el metabolismo durante y después de la percepción de las bajas temperaturas, como se ha encontrado en thlaspi arvense (metzger, 1990) y raphanus sativus (nakayama et al., 1995). en concordancia, estudios recientes sobre genes que codifican enzimas encargadas de la biosíntesis de ga muestran que varios estímulos ambientales, entre ellos el frío, son factores importantes que controlan la expresión de estos genes (jackson et al., 2000); por tanto, el crecimiento del tallo se ve favorecido por la acción de las ga, que se sintetizan en mayor cantidad y aumentan la sensibilidad de la planta por acción de la vernalización (oka et al., 2001). del mismo modo, cambios en la remodelación de la cromatina inducen la expresión de genes (sung y amasino, 2004). en tulipán se encontró que, a medida que se aumentó la duración de la vernalización (15 y 60 d) aumentó la elongación del tallo y disminuyó el ciclo de crecimiento (cocozza, 1974). en esta misma especie, cuando los bulbos fueron sometidos a 2°c durante 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 y 30 semanas, se observó que sin vernalización no hubo brotación, y que la longitud del tallo fue directamente proporcional al tiempo de vernalización (inamoto et al., 2000). estos resultados indican que la vernalización es indispensable para una buena altura en esta especie. en la producción de flor, se obtuvo mayor porcentaje de calidad extra con el testigo comercial (p≤0,01), luego le siguió el tratamiento de los bulbos almacenados a -2°c durante 8 semanas, mientras que el menor porcentaje se logró con los tratamientos de 14°c; para la calidad súper *3 botones el mejor tratamiento fue el de 3°c durante 8 semanas (p≤0,01) y para súper *2 botones se obtuvo mayor respuesta con el almacenamiento a -2°c durante 4 semanas (p≤0,05). la calidad nacional fue favorecida por 14°c y 4 semanas (p≤0,01) y el mayor porcentaje de tallos sin flor se vio en plantas cuyo bulbo fue almacenado a 14°c por 8 semanas (p≤0,01). el testigo comercial no presentó flores de calidad nacional ni tallos sin flor, siendo el tratamiento con mejor comportamiento seguido del tratamiento de los bulbos vernalizados a 3°c durante 8 semanas (fig. 3). lo recomendable es lograr obtener altos porcentajes del grado extra y bajos porcentajes del grado nacional y súper *2 botones. la calidad comercial que predominó fue la súper *2 botones, seguida de la súper *3 botones, nacional, y luego extra, aunque esta última fue superada por el porcentaje de tallos sin flor, lo que en cierta manera explica que la mayoría de los tratamientos no lograron inducir la floración necesaria. en los tratamientos de vernalización donde el porcentaje de tallos sin flor fue bajo, es probable que se hayan presentado procesos de regulación epigenética, los cuales requieren un proceso metabólico activo que garantice el proceso de división celular y la replicación del dna (thomashow, 1999). en el lirio es posible que ocurra un fenómeno similar al de los ecotipos de invierno anual de arabidopsis que requieren vernalización y d largos para florecer; no obstante, en esta especie ya se ha identificado un gen que actúa como ab ab ab ab ab ab ab b b a 0 20 40 60 80 100 120 140 a ltu ra ( cm ) -2°c 4 sem. -2°c 6 sem. -2°c 8 sem. 3°c 4 sem. 3°c 6 sem. 3°c 8 sem. 14°c 4 sem. 14°c 6 sem. 14°c 8 sem. testigo comercial figura 2. longitud de tallo en el efecto de la vernalización de bulbos sobre la calidad de la flor de lirio. promedios con letras distintas indican diferencias significativas según la prueba de tukey (p≤0,05). 692009 auzaque-rodríguez, balaguera-lópez, álvarez-herrera y fischer: efecto de la vernalización de bulbos reutilizados sobre la calidad de la flor de lirio... represor de la floración denominado flowering locus c (flc) y es altamente expresado en meristemos apicales sin vernalización (dennis et al., 2006). las diferencias en calidad se deben probablemente a que la formación de flores maduras depende del suministro de carbohidratos (van der meulen-muisers et al., 2001), por lo que antes de la cosecha las inflorescencias se suplen con carbohidratos de la fotosíntesis. después de alcanzar la inflorescencia, estos asimilados se distribuyen entre las yemas florales, y la proporción de asimilados absorbidos por cada yema está correlacionada con la capacidad de síntesis de estos productos por parte de los órganos fuente (ho, 1988). en lilium las yemas florales expresan alta dependencia de los órganos fuente, posiblemente relacionada con el incremento en el crecimiento de los tejidos florales (clement et al., 1996). sin embargo, la variabilidad en los estados de desarrollo de la flor tiene su origen en la variación de las condiciones ambientales, ya que la propagación vegetativa elimina las causas genéticas. esto se evidencia en que los bulbos producidos para propagación no son de tamaño completamente uniforme, como causa de la variación del clima, incluyendo la falta de uniformidad del medio ambiente durante la vernalización artificial (fisher y lieth, 2000). los bulbos que se almacenaron a 14°c durante 8 semanas presentaron la mayor cantidad de plantas con tallos sin flor, lo que pone de manifiesto la importancia de la vernalización para inducir la floración. dentro de los tratamientos de vernalización, 3°c durante 8 semanas presentó el mayor porcentaje de floración; esto indica que se reprimió de forma más eficiente el gen flc encargado de inhibir la floración (michaels y amasino, 2000), pues se garantizó la síntesis de suficiente concentración de ga que, según salisbury y ross (1994), sustituyen la necesidad de d largos después del periodo de frío para que el lirio pueda florecer en mayor porcentaje y en un menor tiempo. resultados similares se obtuvieron en allium cepa, en donde tratamientos con frío a 5°c (0, 25, 35 y 45 d de vernalización) aumentaron el porcentaje de florecimiento; además, cuanto mayor fue el periodo de vernalización, mayor fue el porcentaje de umbelas florecidas. las plantas sometidas a 45 d de vernalización mostraron 51,49% de floración, mientras que el testigo solo 8,75%, alcanzando su plena floración dos meses después (reghin et al., 2005). se presentaron diferencias altamente significativas en la duración en poscosecha de la flor de lirio. la mayor duración en florero fue conseguida con flores producidas con el testigo comercial, seguida de las flores producidas de bulbos que fueron almacenados a 3°c durante 8 semanas, y las flores con menor duración poscosecha son el resultado de los bulbos almacenados a 14°c durante 8 semanas (fig. 4). la variación en la longevidad de las flores individuales dentro de las inflorescencias del lirio es relativamente pequeña, a pesar de grandes diferencias en el grado de desarrollo de las yemas florales cosechadas (van der meulen-muisers et al., 2001). consecuentemente, el estado de madurez de las yemas es marcado por el contenido de carbohidratos en los tépalos, con lo cual yemas más maduras contienen más carbohidratos (van der meulen-muisers et al., 2001). la falta de apertura de las yemas de lirio podría estar asociada a la falta de carbohidratos, como se ha encontrado en inflorescencias de otras especies bulbosas (spikman, 1989). la longevidad de los lirios, así como en otras flores de corte, es una importante característica de poscosecha. en general, la vida en florero oscila entre 5 y 14 d, dependiendo del cultivar y la manipulación en poscosecha, y es determinad bc d d b d d a 0 5 10 15 20 25 30 v id a en fl or er o (d ) bcd bcd -2°c 4 sem. -2°c 6 sem. -2°c 8 sem. 3°c 4 sem. 3°c 6 sem. 3°c 8 sem. 14°c 4 sem. 14°c 6 sem. 14°c 8 sem. testigo comercial figura 3. producción de flor en el efecto de la vernalización de bulbos sobre la calidad de la flor de lirio. promedios con letras distintas en la misma serie indican diferencias significativas según la prueba de tukey (p≤0,05). figura 4. vida en florero en el efecto de la vernalización de bulbos sobre la calidad de la flor de lirio. promedios con letras distintas indican diferencias significativas según la prueba de tukey (p≤0,05). bc bc b bc bc bc c c c a ab ab ab ab ab a ab ab b ab a a a a ab a ab ab a b cd a ab a bc bcd dc a b a b a 0 20 40 60 80 100 120 p ro du cc ió n de fl or ( % ) extra super*3 super*2 nacional a bc bcd cd bcd abcd bcd abc abc abc sin flor -2°c 4 sem. -2°c 6 sem. -2°c 8 sem. 3°c 4 sem. 3°c 6 sem. 3°c 8 sem. 14°c 4 sem. 14°c 6 sem. 14°c 8 sem. testigo comercial 70 agron. colomb. 27(1) 2009 da principalmente por el marchitamiento, el color de los pétalos y la caída de los mismos, proceso regulado por el etileno (woltering y van doorn, 1988). el incremento de la vida en florero tiene alta relación con el aumento del tiempo de almacenamiento y con una mayor exposición a las bajas temperaturas. esto se debe a la acción antagónica que ejerce el frío sobre la síntesis de etileno (woltering y van doorn, 1988). además, la máxima duración fue de 24 d, tiempo máximo reportado para la flor de lirio sin tratamientos poscosecha (funnell y heins, 1998), y se convierte en un tiempo muy valioso para la comercialización y para el comprador de lirios. este resultado indica que no es necesario el almacenamiento en frío de la flor de lirio en poscosecha. el almacenamiento de flores de lirio a bajas temperaturas trae consigo problemas graves, como el amarillamiento acelerado de las hojas, la abscisión de las mismas, el incremento del aborto de yemas y la reducción en la longevidad de la flor (funnell y heins, 1998). conclusiones el testigo comercial con bulbos importados presentó mejores resultados que los tratamientos con bulbos reutilizados. no obstante, dentro de los bulbos de lirio reutilizados, aquellos que fueron almacenados a 3°c durante 8 semanas mostraron los mejores resultados en cuanto a precocidad, longitud de tallo floral, calidades comerciales de flor y vida en florero, lo que hace que la siembra de bulbos reutilizados sometidos a vernalización sea factible. agradecimientos los autores agradecen a la compañía agrícola el cactus s.a. por el apoyo económico y logístico para la realización de este trabajo, así como a la escuela de posgrado de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, por su colaboración. literatura citada azcón-bieto, j. y m. talón. 2000. fisiología y bioquímica vegetal. mcgraw-hill/interamericana, barcelona, españa. bernier, g., a. havelange, c. houssa, a. petitjean y p. lejeune. 1993. physiological signals thatinduce flowering. plant cell 5, 1147-1155. bernier, g., j. kinet y r. sachs.1981. the physiology of flowering. vol i. the initiation of flowers. crc press, boca ratón, fl. clement, c., m. burrus y j.c. audran. 1996. floral organ growth and carbohydrate content during pollen development in lilium. amer. j. bot. 83, 459-469. chouard, p. 1960. vernalization and its relations to dormancy. annu. rev. plant physiol. 11, 191-238. cocozza, m. 1974. research concerning the effects of bulb vernalization and plastic film covers on tulip flowering. acta hort. 43, 53-70. collins, w. y d. smith. 1975. vernalization as a factor influencing the rate of development in subterranean clove (trifolium subterraneum l.). aust. j. agric. res. 26, 959-966. costa, c. y m. días. 1967. comparação do método de frigorificação vs. florescimento em condições naturais e suas consequências para o melhoramento da cebola nas condições de estado de são paulo. relatório de ciências do instituto de genética, esalq, usp 1, 94-97. de hertogh, a. 1996. marketing and research requirements for lilium in north america. acta hort. 414, 17-24. dennis, e., c. helliwell y w. peacock. 2006. vernalization: spring into flowering. dev. cell 11, 1-7. erwin, j. y g. eigles. 1998. influence of simulated shipping and rooting temperature and production year on easter lily (lilium longiflorum thunb.). development. j. amer. soc. hort. sci. 123(29), 230-233. fisher, p. y j. lieth. 2000. variability in flower development of easter lily (lilium longiflorum thunb.): model and decision-support system. comput. electron. agric. 26, 53-64. funnell, k. y r. heins. 1998. plant growth regulators reduce postproduction leaf chlorosis of potted asiflorum lilies. hortscience 33, 1036-1037. garcía, f., j. caselles y m. santamarina. 2006. introducción al funcionamiento de las plantas. editorial upv, valencia, españa. ho, l. 1988. metabolism and compartmentation of imported sugars in sink organs in relation to sink strength. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 39, 355-378. inamoto, k., t. hase, m. doi y h. imanishi. 2000. effects of duration of bulb chilling on dry matter distribution in hydroponically forced tulips. scientia hort. 85, 295-306. jackson, s., p.e. james, e. carrera, e. prat y s.b. thomas. 2000. regulation of transcript levels of a potato gibberellin 20oxidase gene by light and phytochrome b. plant physiol. 124, 423-430. kimani, p.m., j.l. karinki, r. peters y h.d. rabinowitch. 1994. potential of onion seed production in a tropical environment. acta hort. 358, 341-349. lee, s.j., y.a. kim y h.j. wang. 1996. effect of bulb vernalization on the growth and flowering of asiatic hybrid lily. acta hort. 414, 229-234. metzger, j.d. 1990. comparison of biological activities of gibberellins and gibberellin-precursors native to thalaspi arvense l. plant physiol. 94, 151-156. michaels, s.d. y r.m. amasino. 2000. memories of winter: vernalization and the competence to flower. plant cell environ. 23, 1145-1153. moe, r. 1979. effect of precoolong at 5 or -1°c on shoot growth, flowering, and carbohydrate metabolism in tulip bulbs. scientia hort. 10, 187-201. nakayama, m., h. yamane, h. nojiri, t. yokota, i. yamaguchi, n. murofushi, n. takahasi, t. nishijima, m. koshioka, n. katsura y m. nonaka. 1995. qualitative and quantitative analysis of endogenous gibberellins in raphanus sativus l. during cold 712009 auzaque-rodríguez, balaguera-lópez, álvarez-herrera y fischer: efecto de la vernalización de bulbos reutilizados sobre la calidad de la flor de lirio... treatment and the subsequent growth. biosci. biotech. biochem. 59, 1121-1125. nardi, c., g.a. buriol, r.a. bellé, n.a. streck y m. schuh. 2004. vernalização afeta a mobilização de reservas de açúcares e nitrogênio e a emergência de plantas de lírio (lilium longiflorum thunb.) ‘snow queen’ cienc. rural 34, 1027-1033. oka, m., y. tasaka, m. iwabuchi y m. mino. 2001. elevated sensitivity to gibberellin by vernalization in the vegetative rosette plants of eustoma grandiflorum and arabidopsis thaliana. plant sci. 160, 1237-1245. ramin, a.a. y j.g. atherton. 1991. manipulation of bolting and flowering in celery (apiurn graeeolens l. var.dulce). ii. juvenility. j. hort. sci. 66(6), 709-717. reghin, m.y., r.f. otto, j.r. olinik, c.f.s. jacoby y r.p. oliveira. 2005. vernalização em bulbos e efeito no rendimento e potencial fisiológico de sementes de cebola. hort. brasil. 23(2), 294-298. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica s.a., méxico d.f. schiappacasse c.f., s.g. carrasco y c.f. carrasco. 2006. efecto de cuatro niveles de sombreamiento sobre la calidad de vara y bulbo de dos cultivares de lilium (lilium spp.). agric. téc. (chile) 66(4), 352-359. spikman, g. 1989. development and ethylene production of buds and florets of cut freesia inflorescences as influenced by silver thiosulphate, aminoethoxyvinylglucine and sucrose. scientia hort. 39, 73-81. streck, n.a. y m. schuh. 2005. simulating the vernalization response of the ‘snow queen’ lily (lilium longiflorum thunb.). sci. agric. 62(2), 58-64. stuart, n.w. 1954. moisture content of packing medium, temperature and duration of storage as factors in forcing lily bulbs. proc. amer. soc. hort. sci. 95(5), 554-558. sung, s. y r.m. amasino. 2004. vernalization and epigenetics: how plants remember winter. curr. opin. plant biol. 7, 4-10. taiz, l. y e. zeiger. 2002. plant physiology. 3rd ed. sinauer associates inc. publishers, sunderland, ma. thomashow, m.f. 1999. plant cold acclimation: freezing tolerance genes and regulatory mechanisms. annu. rev. plant. physiol. plant. mol. biol. 50, 571-599. van der meulen-muisers, j.m., j.c. van oeveren, h. linus, w. van der plas y j.m. van tuyl. 2001. postharvest flower development in asiatic hybrid lilies as related to tepal carbohydrate status. postharvest biol. technol. 21, 201-211. wang, s.y. y a.n. roberts. 1970. physiology of dormancy en lilium longiflorum thunb. ‘ace’. j. amer. soc. hort. sci. 95(5), 55458. wilkins, h.f. 1980. easter lilies. pp. 327-352. en: larson, r.a. (ed.). introduction to floriculture. academic press, san diego, ca. woltering, e.j. y w.g. van doorn. 1988. role of ethylene in senescence of petals morphological and taxonomical relationships. j. exp. bot. 39, 1605-1616. agronomia 26-2 -profe194).indd flórez, miranda y chaves. dinámica de nutrientes en la fase vegetativa del cultivo de lulo... 205 resumen abstract fecha de recepción: marzo 22 de 2006. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. slflorezp@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. dmirandal@unal.edu.co 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. bchavesc@unal.edu.co dinámica de nutrientes en la fase vegetativa del cultivo del lulo (solanum quitoense lam.), en respuesta a salinidad con nacl nutrient dynamic in the vegetative growth phase of lulo (solanum quitoense lam.) in response to nacl salinity sandra l. flórez1, diego miranda2 y bernardo chaves3 agronomía colombiana 26(2), 205-216, 2008 the effect of three concentrations of nacl (0, 30 and 60 mm) on the behavior of mineral ions in lulo plants was evaluated in leaf tissue, leachates and substrates of the culture. the experiment was realized in a plastic greenhouse located in bogotá (2,556 masl, 15.6 °c mean temperature and 61% relative humidity). two-months old lulo plants (solanum quitoense var. quitoense) were transplanted in pots with the following substrates: bleached peat (klassman®), sand and soil mixture, peat and sand at a 3:1:1 (w/w) ratio; also, an additional treatment (soil) with fertirrigation. as a basic fertilization, a slow liberation fertilizer with minimum salinity effect was applied. an inverse relation was observed between the concentrations of nacl and the magnitude of growth changes of plants. the height was diminished between 4% and 16% in plants grown in peat and mixture, and 65% for plants in sand. plants in blond peat diminished their leaf area between 14 and 17% and 65% for plants in sand. the dry mass decreased between 38 and 50% for plants in peat. the content of leaf nutrients was affected by nacl concentrations. in leachates, ca2+, k+ and mg2+ ions increased their concentrations in the organic substrates (peat and mixture). the n concentrations in substrates increased compared to the initial sampling, the same occurred with na, whereas ca2+, k+ and mg2+ decreased their concentrations. key words: growth, fertirrigation, substrates, leachates. se evaluó el efecto de tres concentraciones de nacl (0, 30 y 60 mm) sobre el comportamiento de iones presentes en tejido foliar de la planta de lulo, en lixiviados y sustratos utilizados para el cultivo. el experimento se estableció en un invernadero ubicado en bogotá a 2.556 msnm, con temperatura promedio de 15,6 °c y humedad relativa promedio de 61%. plántulas de lulo (solanum quitoense var. quitoense) de dos meses de edad se transplantaron en materas con los sustratos: turba rubia (klassman®), arena cuarcítica y mezcla de suelo, turba y arena en proporción 3:1:1 en peso; además se hizo un tratamiento adicional en suelo, con sistema de fertirriego. se observó una relación inversa entre las concentraciones de nacl y la magnitud de los cambios producidos en las plantas. la altura se redujo entre 4% y 16% para plantas en turba y mezcla y 65% para plantas en arena; para las plantas en turba, el área foliar se redujo entre 14% y 17% y para plantas en arena, 65%. la masa seca decreció entre 38% y 50% para plantas en turba. el contenido foliar de nutrientes se afectó por las concentraciones de nacl. en lixiviados, los iones ca2+, k+ y mg2+ incrementaron sus concentraciones en los sustratos orgánicos (turba y mezcla). en los sustratos los contenidos de n se incrementaron, con respecto a las muestras iniciales; lo mismo ocurrió con el na+, mientras que las concentraciones de k+, ca2+ y mg2+ disminuyeron, al compararlas con las obtenidas en las muestras iniciales. palabras clave: crecimiento, fertirrigación, sustratos, lixiviados. introducción la salinidad es una de los mayores factores limitantes para el desarrollo de los cultivos. según la dirección de servicio de la tierra y la nutrición de la planta de la fao, más de 6% de la superficie terrestre está afectada por salinidad o sodicidad. de 230 millones de hectáreas irrigadas, 45 millones han sido afectados por sales (19,5%) y de 1.500 millones de hectáreas bajo agricultura de ‘tierras secas’, 32 millones están afectadas por sales en diferentes grados (munns, 2003). el exceso de salinidad en el suelo puede afectar: 1) la disponibilidad de nutrientes, 2) la toma de nutrientes y/o su distribución dentro de la planta y 3) el aumento de los requerimientos internos de un nutriente por parte de la planta a través de una inactivación fisiológica (grattan y grieve, 1994). adicionalmente, un contenido excesivo agronomia 26-2 -profe194).indd 205 06/10/2008 19:40:07 206 agron. colomb. 26(2) 2008 de nacl en el sustrato disminuye la absorción de otros elementos nutritivos, principalmente de k+ y no3 (azcónbieto y talón, 2000; munns, 2003). la salinidad conduce frecuentemente a un cambio en el balance catiónico en el tejido de la planta, afectando las relaciones k+/na+ y ca2+/ na+ (ebert et al., 1999). en la sabana de bogotá existen problemas de contaminación de aguas superficiales y subterráneas, por salinidad o sodicidad, a causa de la sobreexplotación del suelo y del incremento de sistemas hortícolas intensivos, entre ellos los de algunos frutales, como el lulo (solanum quitoense lam.), cultivo de alta productividad y valor comercial en el mercado. para esta región, son prácticamente inexistentes los estudios sobre el efecto de la salinidad en la toma y la absorción de iones por esta especie. el objetivo de este estudio fue evaluar en la fase vegetativa del lulo, cultivado en macetas y con sustratos, el efecto de diferentes concentraciones de nacl suministradas en el agua de riego, sobre los contenidos de macronutrientes en tejido foliar, sustratos y lixiviados. materiales y métodos plántulas de 2 meses de edad de la especie lulo (s. quitoense var. quitoense), provenientes de la región de subia (cundinamarca), se transplantaron en materas de 2 l, con fertirriego, en un invernadero de plástico de la universidad nacional de colombia, en bogotá, ubicado a 2.556 msnm, con una temperatura promedio de 15,6 °c (máxima media 20,2 °c y mínima media 11,1 °c) y humedad relativa promedio de 61,0% (máxima media 73,8% y mínima media 48,1%). el área ocupada por cada planta fue 634,5 cm2. se utilizó un diseño completamente al azar con arreglo factorial 3×3, en el que los factores fueron 3 sustratos y 3 concentraciones de nacl, más un tratamiento adicional (suelo), con 3 repeticiones por tratamiento (tabla 1). los sustratos fueron: turba rubia (klassman®); arena cuarcítica; mezcla de sustratos, en proporción 3:1:1 de suelo, turba y arena, y suelo desinfectado sin nacl. este último tratamiento se consideró como parámetro general de comparación. las concentraciones de sales fueron 0; 30 y 60 mm de nacl, y generaron conductividades eléctricas de 0,9; 3,0 y 6,9 ms·cm-1. las plantas se fertilizaron con 4 g de basacote 3m® (13-6-16), de compo, suministrado por cidela ltda. éste es un fertilizante de liberación lenta y de efecto salinizador mínimo. transcurridas 2 semanas de adaptación de las plántulas al sustrato, se procedió a realizar la aplicación de las concentraciones de nacl dos veces por semana, cada vez hasta lograr la saturación del sustrato y la obtención de lixiviados (800 ml por tratamiento). todas las muestras se llevaron al laboratorio de aguas y suelos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia (bogotá), donde se determinó: alcalinidad, por titulación con h2so4 (co3 = y hco3 –, con fenolftaleína y metil naranja como indicadores); acidez, por titulación con naoh (mineral, con indicador metil naranja; co2, por diferencia de titulación en frío y en caliente, con fenolftaleína; sales hidrolizadas, acidez total menos acidez mineral y co2; iones disueltos como cloruros, por titulación con agno3; sulfatos, por turbidimetría, con precipitación con bacl2; fosfatos, por valoración colorimétrica con cloruro estannoso; nitratos y amonio, por valoración volumétrica por micro-kjeldahl; ca, mg, na y k, por espectrofotometría de absorción atómica; ph, por potenciometría y conductividad eléctrica (ce), por lectura en conductivímetro a 25 °c. como criterio de clasificación de la calidad del lixiviado generado en cada sustrato, se utilizó el coeficiente alcalimétrico o índice de scott (k1=2040/cl –), según criterios de clasificación propuestos por cadahía y lucena (2000). durante 12 semanas se muestrearon en forma destructiva 3 plantas por repetición para realizar análisis de área foliar y acumulación de masa seca. de manera simultánea, cada 15 d se hicieron muestreos de tejido foliar, 5 g de masa seca por tratamiento. para el análisis de tejido vegetal, durante el ensayo se recolectaron 10 muestras, de aproximadamente 100 g de peso seco de la hoja sin pecíolo, para los 9 tratamientos y el suelo. este mismo procedimiento se llevó a cabo para el análisis del sustrato, con una muestra aproximada de 1 kg. las muestras se analizaron para determinar: nitrógeno tabla 1. tratamientos de salinidad sobre plántulas de lulo (s. quitoense var. quitoense) de 2 meses de edad, cultivadas en invernadero. tratamiento sustrato nacl (mm) t1 turba rubia 0 t2 turba rubia 30 t3 turba rubia 60 t4 arena cuarcítica 0 t5 arena cuarcítica 30 t6 arena cuarcítica 60 t7 mezcla suelo, turba y arena 0 t8 mezcla suelo, turba y arena 30 t9 mezcla suelo, turba y arena 60 t10 suelo 0 mezcla de suelo, turba y arena en proporción 3:1:1 agronomia 26-2 -profe194).indd 206 06/10/2008 19:40:08 flórez, miranda y chaves. dinámica de nutrientes en la fase vegetativa del cultivo de lulo... 207 total, por el método micro-kjeldahl; fósforo, por calcinación y valoración colorimétrica con vanadato y molibdato de amonio; k, ca y mg, por calcinación de la muestra y espectrofotometría de absorción atómica. para el análisis de datos sobre contenidos nutricionales en tejido foliar, sustratos y lixiviados, se empleó el programa sas versión 9.1, en sus procedimientos anova, pruebas de comparación y matriz de correlación. para determinar los cambios de magnitud de las plantas, se asumió un valor de 100% para las plantas control por cada tratamiento y contra éste se hicieron las comparaciones respectivas. resultados y discusión en la tercera semana después del transplante se empezaron a evidenciar las diferencias en el crecimiento de las plantas. las mayores reducciones en la altura (65%) las presentaron las plantas cultivadas en arena, mientras que no hubo diferencias entre las plantas cultivadas en turba sola y las de la mezcla, que mostraron reducciones entre 4% y 16% cuando pasaron de 0 a 30 mm y de 0 a 60 mm de nacl, respectivamente (fi gura 1). resultados similares fueron obtenidos por chartzoulakis y klapaki (2000) en dos cultivares de pimiento, en los que la altura decreció signifi cativamente en 20%, 31% y 44% con el incremento de la salinidad, comparados con el control para el cultivar ‘sonar’, y en 29, 40 y 49% con respecto al control para el cultivar ‘lamuyo’, a salinidades de 50, 100 y 150 mm, respectivamente. área foliar para el área foliar se observó que, a medida que aumentaba la concentración de sales (nacl) en los diferentes sustratos, disminuía su valor (fi gura 2). los mayores valores del área foliar a lo largo del período de evaluación correspondieron a las plantas sometidas al tratamiento 1 (turba con 0 mm de nacl) , mientras que las plantas establecidas bajo el tratamiento 5 (arena con 30 mm de nacl) mostraron los valores menores. la reducción observada para las plantas en turba fue de 14%, al pasar de 0 a 30 mm de nacl y de 17%, al pasar de 0 a 60 mm; para las plantas en arena fue de 87%, cuando la concentración pasó de 0 a 30 mm y para las plantas en la mezcla, de 27%, cuando la concentración pasó de 0 a 30 mm y de 0 a 60 mm. estos resultados concuerdan con los obtenidos por saqib et al. (2005), que reportan que en trigo la salinidad disminuyó el área foliar, y por chartzoulakis y klapaki (2000), quienes afi rman que las reducciones del área foliar total del pimiento fueron más grandes, comparadas con la altura, en 39%, 56% y 70% para el cultivar ‘sonar’ y en 42%, 66% y 82% para el ‘lamuyo’, con 50, 100 y 150 mm de nacl, respectivamente. esta respuesta se debe a la disminución de la expansión celular. esto coincide con los obtenidos por otros investigadores (cramer et al., 2001; matsuda y riazi, 1981; alarcón et al., 1993). la disminución del área foliar en otras especies vegetales sometidas a estrés salino se traduce en la disminución en las tasas fotosintéticas, como es el caso del melón (franco et al., 1997). masa seca total los mayores valores de masa seca total acumulada por planta para las concentraciones de 0; 30 y 60 mm nacl en turba fueron de 16,11; 11,65 y 8,02 g en promedio, respectivamente, y 4,18 y 0,89 g en promedio para las plantas en arena a concentraciones de 0 y 30 mm, respectivamente (fi gura 3). en las plantas cultivadas bajo los tratamientos en la mezcla de sustratos, la masa seca correspondió a 15,7; figura 1. comportamiento de la altura de planta en plantas de lulo (s. quitoense var. quitoense) establecidas en varios sustratos y sometidas a tres concentraciones de nacl. t1, turba y 0 mm nacl; t2, turba y 30 mm nacl; t3, turba y 60 mm nacl; t4, arena y 0 mm nacl; t5, arena y 30 mm nacl; t6, arena y 60 mm nacl; t7, mezcla de sustratos y 0 mm nacl; t8, mezcla de sustratos y 30 mm nacl); t9, mezcla de sustratos y 60 mm nacl y t10, suelo. agronomia 26-2 -profe194).indd 207 06/10/2008 19:40:08 208 agron. colomb. 26(2) 2008 12,4 y 9 g para 0; 30 y 60 mm de nacl, respectivamente. se observó que a medida que se incrementó la concentración de sal en cualquiera de los sustratos, la acumulación de masa seca disminuyó en 38% y 50% para la turba, en 79% para las plantas en arena y en 21% y 43% para las plantas en la mezcla. resultados similares fueron reportados por ebert et al. (1999), quienes hallaron disminuciones en la masa seca de lulo, entre 6% y 15%; también por otros investigadores en diferentes cultivos: chartzoulakis y klapaki (2000) en pimiento, murillo-amador et al. (2002) y franco et al. (1997) en melón y saqib et al. (2005) en citrus. los intervalos de confi anza a partir de los cuales se compararon los diferentes sustratos mostraron que las plantas bajo los tratamientos en turba y mezcla no presentaron diferencias signifi cativas para esta variable de masa seca total. las plantas establecidas bajo el tratamiento 5 (arena con 30 mm de nacl) mostraron diferencias signifi cativas con respecto a las plantas sometidas a los demás tratamientos. las plantas bajo el tratamiento 4 (arena con 0 mm de nacl) presentaron diferencias con las plantas establecidas con el tratamiento 3 (turba con 60 mm de nacl). se observó una relación inversa entre los niveles de sales y los cambios de magnitud del crecimiento de las plantas, figura 2. comportamiento del área foliar de planta en plantas de lulo (s. quitoense var. quitoense) establecidas en varios sustratos y sometidas a tres concentraciones de nacl. t1, turba y 0 mm nacl; t2, turba y 30 mm nacl; t3, turba y 60 mm nacl; t4, arena y 0 mm nacl; t5, arena y 30 mm nacl; t6, arena y 60 mm nacl; t7, mezcla de sustratos y 0 mm nacl; t8, mezcla de sustratos y 30 mm nacl); t9, mezcla de sustratos y 60 mm nacl y t10, suelo. figura 3. acumulación de masa seca total en plantas de lulo (s. quitoense var. quitoense) establecidas en diversos sustratos y sometidas a tres concentraciones de nacl. t1, turba y 0 mm nacl; t2, turba y 30 mm nacl; t3, turba y 60 mm nacl; t4, arena y 0 mm nacl; t5, arena y 30 mm nacl; t6, arena y 60 mm nacl; t7, mezcla de sustratos y 0 mm nacl; t8, mezcla de sustratos y 30 mm nacl; t9, mezcla de sustratos y 60 mm nacl y t10, suelo. agronomia 26-2 -profe194).indd 208 06/10/2008 19:40:09 flórez, miranda y chaves. dinámica de nutrientes en la fase vegetativa del cultivo de lulo... 209 como resultado de la exposición continua de las plantas de lulo al estrés salino. la altura, el área foliar y la masa seca de las plantas establecidas bajo los tratamientos en turba y en la mezcla presentaron los mayores valores para las variables evaluadas, en comparación con las plantas sometidas a los tratamientos en arena. estas limitaciones en el crecimiento de las plantas son derivadas del desbalance nutricional (grattan y grieve, 1999) y también, de la respuesta de la planta al componente osmótico de la salinidad (greenway y munns, 1980). se ha establecido que diversas especies vegetales responden con restricciones similares en el crecimiento a concentraciones particulares de salinidad (adams, 1991; savvas y lenz, 2000; lycoskoufis et al., 2005). este comportamiento podría indicar que la supresión del crecimiento vegetal bajo condiciones salinas es una adaptación primaria a la restricción en la disponibilidad de agua, debida al bajo potencial osmótico que prevalece en el medio externo (pasternak, 1987; sonneveld, 2000; lycoskoufis et al., 2005). comportamiento de los nutrientes en el tejido foliar nutrientes en la turba los contenidos promedio de los nutrientes analizados en el tejido foliar para las plantas cultivadas en turba fueron: 3,64% para n en la turba sin nacl, considerado como un rango adecuado de suficiencia; 3,99% para turba con 30 mm denacl, un rango adecuado, y 4,31% para las plantas en turba tratadas con 60 mm de nacl, un rango alto de suficiencia para tejido foliar. las concentraciones de p foliar fueron, en promedio, 0,45% para las plantas establecidas en turba con 0 mm de nacl y 0,47% y 0,49%, que corresponden a niveles de suficiencia adecuados, para las plantas sometidas a 30 y 60 mm de nacl, respectivamente (tabla 2). en cuanto a las concentraciones de k+ foliar, las plantas sometidas a dosis crecientes de nacl mostraron reducciones considerables, hasta de 40%, en sus concentraciones en el transcurso del experimento. este comportamiento estuvo asociado posiblemente con el efecto competitivo del na+ predominante en las soluciones salinas. estos resultados coinciden con los obtenidos por grattan y grieve (1999), que concluyeron que la reducción en el consumo de k+ en plantas por presencia de na+ es un proceso competitivo y ocurre sin tener en cuenta si la solución es dominada por sales de na, por cloruros o sulfatos. en la medida en que avanzó el experimento, los síntomas de toxicidad por altas concentraciones de iones cl– y na+ fueron evidentes en la lámina foliar, principalmente en las hojas bajeras, manifestando clorosis y quemazón en los bordes de la lámina, síntoma común en plantas susceptibles (lessani y marschner, 1978; maas, 1993). estos resultados concuerdan con los obtenidos por bañuls y primo-millo (1995), quienes aseguran que altas concentraciones de cl ó de na son responsables de la clorosis en las puntas y a lo largo de los márgenes de la hoja. el k+ presentó valores promedio decrecientes cuando se incrementó la concentración de nacl, siendo en promedio 2,9%; 2,7% y 3,2% para plantas en turba, arena y mezcla de sustratos, respectivamente, valores considerados bajos para este nutriente. en general, la concentración de k decrece por el incremento de la salinidad. deficiencias de k inducidas por na están implicadas en la reducción del crecimiento y rendimiento de varios cultivos: tomate (song y fujiyama, 1996; lópez y satti, 1996), espinaca (chow et al., 1990), hinojo (foeniculum vulgare) (graifenberg et al., 1996) y maíz (botella et al., 1997). bhivare y nimbaker (1984) encontraron que la reducción del contenido de k+ y el incremento del na+ en la planta de fríjol podrían ser atribuidos al efecto competitivo entre estos dos iones sobre los sitios de absorción de la planta. en tamarindo, la aplicación de nacl incrementó la concentración de na+ y cl– en todas las partes de las plántulas. sin embargo, de acuerdo con sykes (1985), el na+ y particularmente el cl– se acumulan en la parte basal más que en la apical. nutrientes en la arena para las plantas cultivadas en arena, los valores de n determinados fueron, en promedio: 4,81%, 5,38% y 4,55%, para las plantas sometidas a los tratamientos con 0, 30 y 60 mm de nacl, respectivamente, considerados rangos altos de suficiencia para especies solanáceas. diversas investigaciones en laboratorio e invernadero muestran que la salinidad puede reducir la acumulación de n por las plantas (cram, 1973; feigin et al., 1991; pessarakli, 1991; al-rawahy et al., 1992). las concentraciones de p para las plantas cultivadas en arena fueron: 0,32%, para las plantas sin nacl y 0,44% y 0,32%, para las plantas que recibieron concentraciones de 30 y 60 mm de nacl. con respecto al ca, se observó una reducción de la concentración foliar del nutriente, a medida que se incrementó la concentración de nacl en el agua de riego. las concentraciones menores de ca se presentaron en el tejido foliar de las plantas cultivadas en arena con 0,48%, 0,41% y 0,46% de ca, considerados como contenidos bajos. el consumo de ca desde el sustrato puede ser deprimido por interacción de iones, precipitación e incremento de fuerzas iónicas; estos agronomia 26-2 -profe194).indd 209 06/10/2008 19:40:09 210 agron. colomb. 26(2) 2008 factores reducen la actividad de ca; la disponibilidad de ca para las plantas decrece en cultivos en solución (cramer et al., 1986; suárez y grieve, 1988). a través del tiempo, las plantas con adición de nacl tendieron a disminuir los valores de ca2+, k+ y mg2+. las concentraciones de mg2+ y k+ en el brote disminuyeron en presencia de nacl, como lo reportaron estudios previos de cramer et al. (1991) en cebada y de khan et al. (1997) y lutts et al. (1999) en arroz, aunque los diferentes mecanismos para diferenciar la toma de nutrientes sean aún desconocidos. el ca2+ es un ión fuertemente competitivo con el mg2+, de modo que una alta concentración de ca2+ en el sustrato conlleva con frecuencia incrementos del ca foliar y una marcada reducción del mg2+ foliar. nutrientes en la mezcla de sustratos las concentraciones de n foliar para las plantas establecidas en la mezcla de sustratos se incrementaron 3,49%; 4,01% y 4,27% para las concentraciones 0; 30 y 60 mm de nacl, consideradas como niveles adecuados. las concentraciones inferiores de p correspondieron a plantas en la mezcla de sustratos con 0,25%; 0,28% y 0,31% para las concentraciones de 0; 30 y 60 mm de nacl, respectivamente, consideradas en un nivel medio. la interacción entre la salinidad y la concentración de p es altamente dependiente respecto a especies de plantas o cultivares, edad de desarrollo de la planta, composición y nivel de salinidad y concentración de p en el sustrato (grattan y grieve, 1999). en muchos casos, la salinidad disminuye la concentración de p en el tejido de la planta, como lo afirman sharpley et al. (1992), pero otros autores indican que ésta tampoco incrementa o tiene efecto sobre el consumo de p (grattan y grieve, 1994). algunas investigaciones indican que el estrés por salinidad incrementa los requerimientos de p de ciertos cultivos; por ejemplo, awad et al. (1990) encontraron que al incrementarse el nacl en el sustrato de 10 a 50 mm y a 100 mm, también lo hizo la concentración de p en las hojas maduras más jóvenes de tomate. la mayoría de estudios que demuestran que la salinidad incrementa la concentración de p fue realizada en arena o en cultivos en solución (grattan y grieve, 1994), no en suelo. comportamiento de los nutrientes presentes en los lixiviados en la tabla 3 se presentan los promedios de iones presentes en los lixiviados obtenidos del riego aplicado a plantas de lulo establecidas en diferentes sustratos (turba, arena, mezcla de sustratos y suelo) y sometidas a diferentes concentraciones de nacl. lixiviados en la turba las concentraciones de cloruros en las plantas que no recibieron nacl fueron 80,8; 121,7 y 24,5 mg·l-1, para los lixiviados en turba, arena y mezcla de sustratos, respectivamente (tabla 2). el contenido de no3 – en lixiviados fue 129 mg·l-1 para las plantas en turba sin nacl; 604 mg·l-1 para los lixiviados tabla 2. concentración de iones en tejido foliar de plantas de lulo (s. quitoense var. quitoense) en diferentes sustratos (turba, arena, mezcla de sustratos y suelo) en respuesta a tres concentraciones de nacl (0, 30, 60 mm). tratamiento concentración del nutriente en tejido foliar (%) n p ca k mg turba y 0 mm nacl 3,64 0,45 2,30 3,05 0,46 turba y 30 mm nacl 3,99 0,47 2,02 2,80 0,47 turba y 60 mm nacl 4,31 0,49 1,74 2,39 0,42 arena y 0 mm nacl 4,81 0,32 0,48 2,91 0,25 arena y 30 mm nacl 5,38 0,44 0,41 1,78 0,24 arena y 60 mm nacl 4,55 0,32 0,46 1,40 0,19 mezcla y 0 mm nacl 3,49 0,25 2,63 3,44 0,39 mezcla y 30 mm nacl 4,01 0,28 2,12 2,95 0,35 mezcla y 60 mm nacl 4,27 0,31 1,97 2,59 0,37 suelo 4,88 0,26 2,33 3,63 0,30 agronomia 26-2 -profe194).indd 210 06/10/2008 19:40:10 flórez, miranda y chaves. dinámica de nutrientes en la fase vegetativa del cultivo de lulo... 211 de las plantas en arena y 234 mg·l-1 para los lixiviados en la mezcla de sustratos. estos valores se ubican en un nivel de referencia medio, en un rango entre 131 y 300 mg·l-1, determinado para cultivos en sustrato orgánico (jhonson, 1980; abad, 1993; escudero, 1993). la adición de 30 mm de nacl al sustrato turba generó 110% más de no3 – para los lixiviados; en arena, 101% y en la mezcla de sustratos, sólo 80% de no3 –. los valores de ca2+ determinados en los lixiviados fueron, en promedio, para las plantas cultivadas en turba: 71,1 mg·l-1, un nivel de referencia bajo, para el tratamiento con 0 mm de nacl; 322 y 409,8 mg·l-1 para plantas sometidas a los tratamientos con 30 y 60 mm de nacl, respectivamente, valores clasificados en un nivel 7 de referencia, adecuado a alto. con respecto al k+, las plantas sin nacl fueron las que presentaron las concentraciones promedias menores en los lixiviados con 49,6 mg·l-1; para lixiviados en turba, arena y en la mezcla de sustratos, 370,6 y 105,3 mg·l-1, respectivamente, considerándose para la turba como un nivel de referencia bajo como sustrato orgánico; para la arena, como un nivel medio y para la mezcla de sustratos, como intermedio (jhonson, 1980; abad, 1993; escudero, 1993). si se establecen estas concentraciones como 100% de la concentración del nutriente, la concentración de k+ en el lixiviado en la turba que recibió 30 mm de nacl fue superior en 256% y en la que se trató con 60 mm de nacl fue mayor 272%; valores superiores a los obtenidos en los lixiviados en arena (145%) y en los lixiviados en la mezcla de sustratos (202%). en el caso del mg2+ la tendencia fue similar, con lixiviados 391% mayores cuando se aplicó 30 mm de nacl a las plantas en turba y 333% cuando se aplicó en la mezcla de sustratos. el na+ presente en los lixiviados para las plantas control en el caso de la turba fue 62,2 mg·l-1; de la arena, 104 mg·l-1 y de la mezcla de sustratos, 23,6 mg·l-1. para todas las observaciones, las concentraciones de cl– determinadas fueron superiores a las concentraciones de na+, por lo que se empleó el criterio k1 para determinar el coeficiente alcalimétrico (tabla 4). se observó que la calidad de los lixiviados generados según el tipo de sustrato y la concentración de nacl aplicada sólo generó lixiviados de buena calidad para los tratamientos control (sin nacl) y para el suelo. para los demás tratamientos se observó un exceso de na+, respecto al cloruro, ambos como sal nociva (nacl), lo que generó lixiviados con alta carga contaminante por na+. este exceso de concentración de na+ se debe al alto nivel de irrigación con el agua salina, lo que hace que los requerimientos de irrigación sean menores y, en consecuencia, que el total de agua drenada sea menor. se determinó una correlación alta y positiva entre cly na+ (0,98), entre cly ca2+ (0,70) y cly mg2+ (0,73), constituyéndose en sales nocivas para el cultivo. también se observaron correlaciones altas entre los nutrientes ca2+ y mg2+ (0,86) y k+ y no3 (0,79); muy bajas cly k+ (0,24) y bajas y negativas entre na+ y no3 – (-0,16) y entre cly no3 (-0,18). algunos investigadores han reportado que incrementos en la concentración de no3 en el sustrato disminuyeron la toma y acumulación de clen numerosas cultivos hortícolas anuales (bernstein et al., 1974; kafkafi et al., 1982; feigin tabla 3. concentración de iones en lixiviados generados en diferentes sustratos con plantas de lulo (s. quitoense var. quitoense) sometidas a tres concentraciones de nacl. tratamiento concentración de lixiviados (mg l-1) cl no3 ca k mg na nh4 + turba y 0 mm nacl 80,87 129,48 71,18 49,69 21,46 62,20 11,40 turba y 30 mm nacl 2400,12 142,90 322,00 125,59 83,84 1294,98 27,03 turba y 60 mm nacl 3846,95 103,58 409,84 133,17 96,59 2085,66 14,64 arena y 0 m m nacl 121,72 604,44 19,26 370,66 24,05 104,14 253,85 arena y 30 mm nacl 3357,84 615,34 41,69 537,46 42,95 2220,75 339,12 arena y 60 mm nacl 3276,31 413,08 29,28 356,40 29,75 2140,33 243,87 mezcla y 0 mm nacl 24,59 234,41 100,58 52,35 18,01 23,67 3,64 mezcla y 30 mm nacl 2446,39 186,94 366,31 105,36 60,06 1288,70 3,20 mezcla y 60 mm nacl 4227,10 178,75 523,59 169,33 74,83 2456,37 2,98 suelo 57,15 413,67 120,70 81,83 10,73 24,78 6,91 agronomia 26-2 -profe194).indd 211 06/10/2008 19:40:10 212 agron. colomb. 26(2) 2008 et al., 1987; martínez y cerdá, 1989). con respecto a la alta correlación entre k+ y no3 –, algunos autores han concluido que las concentraciones de k+ en plantas estresadas por sales dependen del tiempo y de la fuente de fertilización nitrogenada (nh4 + ó no3 -). la toma de k+ por plántulas de pepino salinizadas con nacl fue estimulada cuando se aplicó no3 solo y se inhibió por su combinación con nh4 +, respuesta que está asociada con la bien documentada competencia entre k+ y nh4 + (martínez y cerdá, 1989). un estudio realizado por bar et al. (1997) demostró que niveles altos de no3 – en el sustrato de crecimiento, que pueden ser considerados suficientes para un crecimiento óptimo en ausencia de salinidad, disminuyeron las concentraciones de cl– en hojas de aguacate (persea spp.) y en cítricos (citrus spp.), tanto que el daño foliar fue reducido y se redujo la inhibición del crecimiento. lixiviados en la arena en general, los lixiviados presentaron bajos contenidos de ca2+ (61,8 mg·l-1), k+ (351,3 mg·l-1) y mg2+ (27,79 mg·l-1). el ca2+ para las plantas cultivadas en arena y que recibieron las concentraciones de 0; 30 y 60 mm de nacl fueron 19,2; 41,6 y 29,2 mg·l-1, considerados en un nivel de referencia bajo. esto indica que, en la medida en que se aumentaron las concentraciones de nacl, estos nutrientes fueron desplazados desde la rizósfera de las plantas con mayor facilidad por el na+, a medida que avanzaron en su desarrollo. esta liberación de ca2+ y mg2+ está asociada con la presencia de carbonatos en la arena, con el efecto complementario de la concentración salina creciente. las concentraciones de cl– y na+ fueron crecientes (121,72 y 3.357,8 mg·l-1) para concentraciones de 0 y 30 mm de nacl, respectivamente y se redujeron, aunque no significativamente, a 3.276,3 mg·l-1 en la máxima concentración de nacl. una tendencia similar presentó el na+, con 104,1; 2.220,7 y 2.140,3 mg·l-1 para 0, 30 y 60 mm de nacl. lixiviados en la mezcla de sustratos se observó que los contenidos de no3 – (234,4; 186,9 y 178,7 mg·l-1) y nh4 + (3,64; 3,2 y 2,98 mg·l-1) fueron menores al promedio general y estuvieron poco relacionados con los contenidos de ca2+, mg2+ y na+. en la mezcla se observó un incremento en los contenidos de ca2+, con 100,5; 366,3 y 523,5 mg·l-1 para 0; 30 y 60 mm de nacl, respectivamente, y las de mg2+, con 18; 60 y 74 mg·l-1, respectivamente; en tanto que el contenido de na+ se incrementó en la medida en que lo hizo la concentración de nacl, en especial en las mediciones iniciales en la mezcla de sustratos con 60 mm de nacl. comportamiento de los nutrientes presentes en los sustratos los sustratos empleados presentaron ph entre 5,2 y 6,3 que, comparados con lo propuesto por abad et al. (1993), se consideran como óptimos para cultivos sin suelo. los niveles de salinidad de 0,75-1,99 para la turba y la mezcla de sustratos, como sustratos orgánicos, se consideraron adecuados para las plantas. los niveles de n y k+ fueron bajos en la arena y la mezcla de sustratos, mientras que el ca2+ estuvo en niveles adecuados, con excepción de la arena. el mg2+ fue bajo para todos los sustratos, con excepción de la turba (tabla 5). en la tabla 6 se presentan los promedios de nutrientes en los sustratos turba, arena, mezcla de sustratos y suelo, utilizados para las plantas de lulo sometidas a diferentes concentraciones de nacl. nutrientes en la turba los contenidos promedio de los nutrientes analizados en la turba fueron en el caso del n: 3,32%, sin adición de nacl, considerado como un rango adecuado de suficiencia; 3,45% para turba tratada con 30 mm, en un rango adecuado y 3,46% con 60 mm de nacl, en un rango adecuado de contenido para este tipo de sustrato. las propiedades químicas de las turbas rubias (tipo klassman®) reportan contenidos de n en forma de n-no3 – de 4 ppm y niveles de materia orgánica por encima de 96%. tabla 4. índice alcalimétrico (índice de scott) para clasificar la calidad del lixiviado de plantas de lulo (s. quitoense var. quitoense) en diferentes sustratos (turba, arena, mezcla de sustratos y suelo) en respuesta a tres concentraciones de nacl (0, 30, 60 mm). tratamiento coeficiente alcalimétrico (mg l-1) calidad del lixiviado* turba y 0 mm nacl 25,2 buena turba y 30 mm nacl 0,84 mala turba y 60 mm nacl 0,53 mala arena y 0 m m nacl 16,76 tolerable arena y 30 mm nacl 0,60 mala arena y 60 mm nacl 0,62 mala mezcla y 0 mm nacl 82,9 buena mezcla y 30 mm nacl 0,83 mala mezcla y 60 mm nacl 0,48 mala suelo 35,72 buena * según el índice de scott: >18, buena calidad; 6-18, tolerable; 1,2-6, regular y <1,2, mala (cadahía y lucena, 2000). agronomia 26-2 -profe194).indd 212 06/10/2008 19:40:11 flórez, miranda y chaves. dinámica de nutrientes en la fase vegetativa del cultivo de lulo... 213 los promedios de mg2+ fueron altos a excesivos en las turbas, con niveles de disponibilidad bajos para las arenas y con niveles adecuados en la mezcla de sustratos. las correlaciones entre los nutrientes cuantificados en los sustratos fueron positivas entre ca2+ y mg2+ (0,51) y muy bajas entre ca2+ y k+ (0,14). se observaron correlaciones negativas y bajas entre n y ca2+ (-0,22) y entre n y k+ (0,025). dadas las propiedades y las diferencias entre el suelo y los sustratos, no se consideró adecuado comparar los resultados. cuando la turba no recibió nacl o cuando recibió 30 mm, presentó mayor acumulación de k+, mg2+ y ca2+ y una acumulación un poco menor de n a través del tiempo. se presentó una tendencia incremental para los contenidos de n y na+, especialmente en las mediciones finales con 60 mm de nacl; esto puede relacionarse con los requerimientos menores de agua por el exceso de nacl y con la menor capacidad de la turba para lixiviar el na. la competencia o interacción en el sustrato entre cl– y no3 –, na+ y ca2+, así como también al interior de la planta, permiten frecuentes desbalances que pueden resultar en deficiencias nutricionales (grieve y shannon, 1999). otros investigadores han ligado el estrés salino con las deficiencias de macronutrientes; por ejemplo, altas concentraciones de nacl inducen deficiencias de ca y n en tomate y pepino (cerdá y martínez, 1998), trigo y cebada (ehret et al., 1990), maíz (evlagon et al., 1990) y tomate (navarro et al., 2000). la salinidad por nacl puede afectar directamente la toma de nutrientes: el na+, reduciendo la toma de ca+ o el cl-, reduciendo la toma de no3 – (grattan y grieve, 1999). nutrientes en la arena para la arena, los valores de n fueron en promedio 0,01%, 0,005% y 0,68%, en los tratamientos con 0, 30 y 60 mm de nacl, respectivamente; valores que se consideran en rangos muy bajos y limitantes para el crecimiento de las plantas. tabla 5. propiedades químicas de los sustratos empleados en el experimento. sustrato ph ce n ca k mg na (ds m-1) (%) meq 100 g-1 turba 5,2 1,67 2,57 72,26 4,21 13,18 0,90 arena 4,65 2,03 0,0 0,42 0,34 0,16 0,08 mezcla 5,7 1,53 0,70 25,31 1,56 2,60 1,27 suelo 5,8 0,85 0,56 15,91 0,73 0,88 0,17 ce, conductividad eléctrica tabla 6. concentración de iones en sustratos de siembra de plantas de lulo (s. quitoense var. quitoense) en respuesta a tres concentraciones de nacl. tratamiento n ca k mg na (%) (meq 100 g-1) turba y 0 mm nacl 3,32 58,40 2,42 10,77 2,12 turba y 30 mm nacl 3,45 64,78 2,43 10,99 25,20 turba y 60 mm nacl 3,46 61,46 2,56 10,02 45,73 arena y 0 m m nacl 0,01 0,68 0,16 0,17 0,10 arena y 30 mm nacl 0,005 0,46 0,12 0,11 1,12 arena y 60 mm nacl 0,68 0,43 0,21 0,13 1,95 mezcla y 0 mm nacl 0,78 24,06 0,69 2,58 0,57 mezcla y 30 mm nacl 0,76 22,49 0,82 2,34 9,85 mezcla y 60 mm nacl 0,76 22,48 0,91 2,15 14,41 suelo 0,51 16,63 0,71 0,96 0,31 agronomia 26-2 -profe194).indd 213 06/10/2008 19:40:11 214 agron. colomb. 26(2) 2008 en la mezcla de sustratos, el n presentó valores muy bajos. las concentraciones de ca2+ en arena presentaron niveles de disponibilidad bajos, (<3 meq·100 g-1), y niveles altos para los demás sustratos. se observó en este caso una alta correlación entre los nutrientes presentes en el sustrato arena, principalmente en k+, mg2+, ca2+ y n y una correlación menor con el elemento n. en los muestreos iniciales se presentaron contenidos altos de k+ y mg2+; en los muestreos intermedios, contenidos altos de ca2+ y en los finales, las concentraciones de na+ se aumentaron, tanto en las concentraciones de 30 como en las de 60 mm de nacl. nutrientes en la mezcla de sustratos los contenidos de n se mantuvieron estables: 0,78; 0,76 y 0,76 meq·100 g-1 y poco inf luenciados por el incremento de la salinidad. el k+ presentó valores crecientes de 0,69; 0,82 y 0,91 meq·100g-1, junto con los incrementos de la salinidad. se observó una alta correlación entre los nutrientes, principalmente entre k+, mg2+, ca2+ y n y una menor correlación con el na+. éste presentó valores incrementales (0,57; 9,85 y 14,41 meq·100g-1) en la medida en que aumentó la concentración de nacl. en los muestreos iniciales se presentaron contenidos altos de k+, mg2+ y ca2+ y en los finales se aumentaron las concentraciones de na+ en los tratamientos con 30 y 60 mm de nacl. puede decirse que la tendencia observada en la mezcla de sustratos fue similar a la de la turba sola, lo que significa que las propiedades de retención de humedad de la turba se mantiene también en la mezcla de sustratos, lo que se traduce en un bajo requerimiento y una baja lixiviación. conclusiones se observó una relación inversa entre los niveles de sales y los cambios de magnitud de las plantas de lulo, como resultado de la exposición continua de las plantas al estrés salino. la altura presentó reducciones entre 4% y 16% para las plantas cultivadas en turba y mezcla de sustratos y de 65% para plantas cultivadas en arena. el área foliar se redujo entre 14% y 17% por efecto del incremento en la concentración salina para plantas establecidas en turba, en 65% para plantas cultivadas en arena y en 27% para plantas en mezcla de sustratos. la masa seca acumulada de las plantas establecidas en los tratamientos sobre turba se redujeron entre 38% y 50% por el incremento en la salinidad y para las plantas sobre la mezcla de sustratos, entre 21% y 43%. el contenido de nutrientes en tejido foliar se afectó por las concentraciones de nacl aplicadas en el agua de riego. el n y el p se incrementaron en turba y en la mezcla de sustratos, pero disminuyeron en arena. el ca2+ disminuyó en los sustratos orgánicos y se incrementó en la arena, en tanto que el k+ y el mg2+ disminuyeron su concentración en las hojas a medida que se incrementó la concentración de nacl en los sustratos evaluados. los iones ca2+, k+ y mg2+ presentes en los lixiviados generados en los sustratos orgánicos (turba y mezcla de sustratos) incrementaron sus concentraciones a l aumentar las concentraciones de nacl, mientras que en la arena su concentración disminuyó por efecto de la adición de nacl. por su parte, los iones cl– y na+ incrementaron sus concentraciones en presencia de mayores concentraciones de nacl en los sustratos evaluados. el no3 – y el nh4 + disminuyeron por efecto del aumento de la concentración salina en los sustratos evaluados. en los sustratos los contenidos de n se incrementaron, con respecto al muestreo inicial; lo mismo ocurrió con el na+, mientras que el k+, el ca2+ y el mg2+ disminuyeron sus concentraciones. las concentraciones de n y ca2+ se incrementaron en las turbas, se mantuvieron estables en la mezcla de sustratos y se redujeron en la arena. los iones k+ y na+ incrementaron sus concentraciones en todos los sustratos con el incremento de la salinidad. por su parte, el mg2+ mantuvo estable su concentración en la turba, a pesar del incremento en la salinidad; su concentración aumentó en la arena junto con las concentraciones de nacl y en la mezcla de sustratos su concentración se redujo. literatura citada adams p. 1991. effect of increasing the salinity of the nutrient solution with mayor nutrients or sodium chloride on the yield quality and composition of tomato grown in rockwool. j. hort. sci. 66 (2), 201-207. al-rawahy, s.a., j.l. stroehlein y m. pessarakli. 1992. dry matter yield and nitrogen-15, na, cl y k content of tomatoes under sodium chloride stress. j. plant nutr. 15, 341-358. azcón-bieto, j. y m. talón. 2000. fisiología y bioquímica vegetal. mcgraw hill–interamericana, madrid. awad, a.s., d.g. edwards y l.c. campbell. 1990. phosphorus enhancement of salt tolerance of tomato. crop sci. 30, 123-128. bañuls, j. y e. primo-millo. 1995. effects of salinity on some citrus scion-rootstock combinations. ann. bot. 76, 97-102. bar, y., a. apelbaum, u. kafkafi y r. goren. 1997. relationship between chloride and nitrate and its effect on growth and mineral composition of avocado and citrus plants. j. plant nutr. 20, 715-731. agronomia 26-2 -profe194).indd 214 06/10/2008 19:40:12 flórez, miranda y chaves. dinámica de nutrientes en la fase vegetativa del cultivo de lulo... 215 bernstein, l., l.e. francois y r.a. clark. 1974. interactive effects of salinity and fertility on yields of grains and vegetables. agron. j. 66, 412-421. bhivare, v.n. y j.d. nimbalkar. 1984. salt stress effect on growth and nutrition of french beans. plant soil 80, 91-98. cadahía, c. y j.j. lucena. 2000. diagnóstico de nutrición y recomendación de abonado. en: fertirrigación cultivos hortícolas y ornamentales. 2ª edición revisada. mundi–prensa, madrid. pp. 174-246. cerda, a. y v. martinez. 1998. nitrogen fertilization under saline conditions in tomato and cucumber plants. j. hort. sci. 63 (3), 451–458. chartzoulakis, k. y g. klapaki. 2000. response of two greenhouse pepper hybrids to nacl salinity during different growth stages. scientia hort. 86(4), 247-260. chow, w.s., m.c. ball y j.m. anderson. 1990. growth and photosynthetic responses of spinach to salinity: implications of k nutrition for salt tolerance. aust. j. plant physiol. 17, 563-578. cramer, g.r., a. läuchli y e. epstein. 1986. effects of nacl and cacl2 on ion activities in complex nutrient solutions and root growth of cotton. plant physiol. 81, 792-797. cramer, g.r., e. epstein y a. läuchli. 1991. effect of sodium, potassium and calcium on salt-stressed barley. ii. elemental analysis. physiol. plant. 81, 197-202. cramer, m.d., j.a. oberholzer y n.j.j. combrink. 2001. the effect of supplementation of root zone dissolved inorganic carbon on fruit yield and quality of tomatoes (cv ‘daniella’) grown with salinity. scientia hort. 89, 269-289. cram, w.j. 1973. internal factors regulating nitrate and chloride influx in plant cells. j. exp. bot. 24, 328-341. ebert, g., f. casierra y p. lüdders. 1999. influence of nacl salinity on growth and mineral uptake of lulo (solanum quitoense l.). j. appl. bot. 73, 31-33. ehret, d.l., r.e. remann, b.l. harvey y a. cipywnyk. 1990. salinity induced calcium deficiencies in wheat and barley. plant soil 128, 143-151. evlagon, d., y. ravina y p.m. neumann. 1990. interactive effects of salinity and calcium on hydraulic conductivity, osmotic adjustment and growth in primary roots of maize seedlings. isr. j. bot. 39, 239-247. escudero, j. 1993. cultivo hidropónico del tomate. pp. 261-297. en: canovas, f. y j.r díaz (eds.). curso superior de especialización sobre cultivos sin suelo. iea/fiapa, almería. feigin, a., e. pressman, p. imas y o. miltau. 1991. combined effects of kno3 and salinity on yield and chemical composition of let tuce a nd chinese cabbage. irrig. sci. 12 , 223-230. feigin, a., i. rylski, a. meiri y j. shalhevet. 1987. response of melon and tomato plants to chloride-nitrate ratios in saline nutrient solutions. j. plant nutr. 10, 1787-1794. franco, j.a., j.a. fernández, s. bañon y a. gonzález. 1997. relationship between the effects of salinity on seedling leaf area and fruit yield of six muskmelons cultivars. hort. sci. 32, 642-647. grieve, c.m. y m.c. shannon. 1999. ion accumulation and distribution in shoot components of salt-stressed eucalyptus clones. j. amer. soc. hort. sci. 124(5), 559-563. graifenberg, a., l. botrini, l. giustiniani y m. lipucci di paola. 1996. salinity affects growth, yield and elemental concentration of fennel. hort. sci. 31, 1131-1134. grattan, s.r. y c.m. grieve. 1994. mineral nutrient acquisition and response by plants grown in saline environments. en: pessarakli, m. (ed.). handbook of plant and crop stress. marcel dekker, new york. grattan, s.r. y c.m. grieve. 1999. mineral nutrient relations in horticultural crops. scientia hort. 78, 127-157. greenway, h. y r. munns, 1998. mechanisms of salt tolerance in non halophytes. annu. rev. plant phys. 81, 149-190. jhonson, e.w. 1980. comparison of methods of analysis for loamless composts. acta hort. 99, 197-204. kafkafi, u., n. valoras y j. letey. 1982. chloride interaction with nitrate and phosphate nutrition in tomato (lycopersicon esculentum l.). j. plant nutr. 5, 1369-1385. khan, m.s.a., a. hamid, a.b.m. salahuddin, a. quasem y m.a. karim. 1997. effect of sodium chloride on growth photosynthesis and mineral ions accumulation of different types of rice (oriza sativa l.). j. agron. crop sci. 179, 149-161. lessani, h. y h. marschner. 1978. relation between salt tolerance and long-distance transport of sodium and chloride in various crop species. aust. j. plant physiol. 5, 27-37. lópez, m.v. y s.m.e. satti. 1996. calcium and potassium-enhanced growth and yield of tomato under sodium chloride stress. plant sci. 114, 19-27. lycoskoufis, i.h., d. savvas y g. mavrogianopoulos. 2005. growth, gas exchange, and nutrient status in pepper (capsicum annum l.) grown in recirculating nutrient solution as affected by salinity imposed to half of the root system. scientia hort. 106, 147-161. lutts, s., j. bouharmont y j.m. kinet. 1999. physiological characterization of salt-resistant rice (oriza sativa l.) somaclones. aust. j. bot. 47, 835-849. maas, e.v. 1993. salinity and citriculture. tree physiol. 12, 195216. martínez, v. y a. cerdá. 1989. influence of n source on rate of cl, n, na, and k uptake by cucumber seedlings grown in saline conditions. j. plant nutr. 12, 971-983. matsuda, k. y a. riazi, 1981. stress induced osmotic adjustment in growing regions of barley leaves. plant physiol. 68, 571-576. munns, r. 2003. the impact of salinity stress. csiro division of plant industry, canberra (australia). murillo-amador b, e. troyo-diéguez, r. lópez-aguilar, a. lópezcortés, c.l. tinoco-ojanguren, h.g. jones y c. kaya 2002. agronomia 26-2 -profe194).indd 215 06/10/2008 19:40:12 216 agron. colomb. 26(2) 2008 matching physiological traits and ion concentrations associated with salt stress in cowpea genotypes. aust. j. agr. res. 53(11), 1243-1255. nassery, h., g. ogata y e.v. maas. 1979. sensitivity of sesame to various salts. agron. j. 71, 595-597. navarro, j.m., v. martinez y m. carvajal. 2000. ammonium, bicarbonate and calcium effects on tomato plants grown under saline conditions. plant sci. 157, 89-96. pa ster na k, d. 1987. sa lt tolera nce a nd crop produc t ion. a comprehensive approach. a nnu. rev. phy topat hol. 25, 271-291. pessarakli, m. 1991. dry matter yield, nitrogen-15 absorption, and water uptake by green bean under sodium chloride stress. crop sci. 31, 1633-1640. ruiz, d., v. martinez y a. cerdá. 1997. citrus response to salinity: growth and nutrient uptake. tree physiol. 17, 141-150. saqib, m., c. zörb y s. schubert. 2005. salt-resistant and saltsensitive wheat genotypes show similar biochemical reaction at protein level in the first phase of salt stress. j. plant nutr. soil sci. 169(4), 542-548. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamericana, méxico. 759 p. savvas, d. y f. lenz. 2000. effects of nacl or nutrient-induced salinity on growth, yield, and composition of eggplants grown in rockwool. scientia hort. 84, 37-47. sharpley, a.n., j.j. meisinger, j.f. power y d.l. suarez. 1992. root extraction of nutrients associated with long-term soil management. adv. soil sci. 19, 151-217. sonneveld, c. 2000. effects of salinity on substrate grown vegetables and ornamentals in greenhouse horticulture. tesis doctoral. universidad de wageningen (holanda). song, j.q. y h. fujiyama. 1996. difference in response of rice and tomato subjected to sodium salinization to the addition of calcium. soil sci. plant nutr. 42, 503-510. suarez, d.l. y c.m. grieve. 1988. predicting cation ratios in corn from sa line solution composition. j. exp. bot. 39, 605-612. sykes, s.r. 1985. effects of seedling age and size on chloride accumulation by juvenile citrus seedlings treated with sodium chloride under glasshouse condition. aust. j. exp. bot. 25, 943-953. agronomia 26-2 -profe194).indd 216 06/10/2008 19:40:12 d espués de que agronomía colombiana se indexó y se posicionó en el sistema scientific electronic library online (scielo) (www.scielo.org.co), una biblioteca virtual para latinoamérica, el caribe, españa y portugal, la visibilidad de nuestras publicaciones ha mejorado sustancialmente. muchos de los lectores, entre ellos investigadores, extensionistas y todos los profesionales afines que desarrollan la ciencia y aplican la tecnología en el país y de todo el mundo, cuentan con fácil acceso a los artículos completos que se publican ahora en tres idiomas: español, inglés y portugués. es de anotar, también, que la universidad nacional de colombia sede bogotá, con su facultad de agronomía como entidad responsable de la revista, está participando solamente con un porcentaje de artículos propios, abriendo así un gran espacio para publicaciones de otras instituciones del país y del exterior. para satisfacer el creciente número de manuscritos enviados, el comité editorial y la facultad de agronomía planean, a partir de 2008, publicar tres revistas por año, en los meses abril, agosto y diciembre, para así considerar una mayor producción de trabajos científico-técnicos agronómicos del país y de otras partes del mundo. esta vez podemos publicar 22 artículos, un contenido considerable, con su mayor participación en la sección “fisiología de cultivos” con ocho trabajos. dos artículos corresponden a investigaciones desarrolladas en el piedemonte llanero de colombia, y tratan sobre la influencia del agua en la inducción floral de la mandarina arrayana y el otro sobre maíz y pastos; de esta manera, en el segundo, se evalua el crecimiento solo y asociado de estos cultivos. uno de los dos trabajos de revisión de literatura describe el estrés abiótico sobre la síntesis y degradación del almidón. otro texto de esta sección evalúa las respuestas fisiológicas del crecimiento de la avena forrajera al silicio, como un elemento benéfico. en otros trabajos sobre frutales y hortalizas, se estudia la flora arvense en el cultivo de uchuva y el metabolismo del calcio, y su relación con la “mancha de madurez” en el fruto del banano. por su parte, investigadores de la universidad militar nueva granada estudiaron el desarrollo y la fenología del lulo bajo polisombra y bajo invernadero; también se presenta un análisis sobre el crecimiento del fruto del tomate. en la sección “fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular” se presentan dos trabajos: uno sobre el fríjol, en el que se describe el “uso de selección asistida con marcadores para resistencia a antracnosis”, mientras que el otro estudia el establecimiento de un protocolo de crioconservación para palma de aceite. considerando la creciente importancia de las hierbas aromáticas para la exportación, en la sección “propagación y cultivos de tejido” se presenta la respuesta de la planta de romero en su enraizamiento a diferentes tamaños de esquejes y sustratos. otro trabajo fisiológico categoriza la germinación y latencia en semillas de chirimoya y guanábana para apoyar programas de conservación de germoplasma en el país. otra sección que se destaca en este número es la “protección de cultivos” con tres artículos. el primero estudia las densidades y frecuencias de liberación del parasitoide encarsia formosa sobre la mosca blanca de los invernaderos (trialeurodes vaporariorum) en el cultivo de tomate. el segundo, una revisión bibliográfica, trata sobre los “problemas fitopatológicos en especies de la familia solanaceae causados por los géneros phytophthora, alternaria y ralstonia en colombia”, tratando especies como la papa, el tomate, la uchuva, el lulo, el tomate de árbol, el ají, pimentón y el tabaco. por otra parte, esta es la primera vez que la revista agronomía colombiana publica un registro fitopatológico: “partículas flexuosas de aspecto viral aisladas de achira (canna edulis), afectada por clorosis en colombia”. en el apartado “fisiología y tecnología poscosecha” se ubica un trabajo que evalúa la calidad de la pulpa congelada del fruto de arazá, afectado por el escaldado, la velocidad de congelación y de descongelación. en “suelos, fertilización y manejo de aguas”, una investigación busca optimizar la producción y calidad de la cebolla cabezona mediante el balance nutricional con mg y microagronomía colombiana 25(2), 205-206, 2007 editorial 206 agron. colomb. 25(2) 2007 nutrientes en el valle alto del río chicamocha, boyacá; mientras un segundo artículo describe los mecanismos de adaptación de maíz asociado a la mycorrhiza glomus spp. en suelos con bajo fósforo disponible. en la sección “economía y desarrollo rural”, se presentan cuatro artículos: el primero en inglés, trata sobre los “sistemas para el suministro de servicios a usuarios de recursos naturales: enfoque, funciones de información y comunicación y consideraciones de política”, agrupando a los usuarios según las categorías: familias agrícolas con acceso a mercados, comunidades rurales con ingresos derivados de la producción, y comunidades con acceso a recursos de propiedad común. el segundo artículo reflexiona acerca de los principales aspectos a considerar en la construcción y desarrollo de marcas territoriales, analizando los mercados cada vez más desde lo local hacia lo global. otra investigación publicada caracteriza el consumo de vegetales en los estratos socioeconómicos medio y alto de bogotá, relacionándolo con preferencias, frecuencia y lugares de compra. finalmente, el estudio de “generación de empleo en el sector agrario colombiano” encontró, entre otros, los factores que han mostrado ser más influyentes para generar empleos en el subsector de producción vegetal: los agrocréditos, los sistemas de producción intensivos y los precios bajos de las tierras de cultivo. esta corta reseña muestra el dinamismo y el avance científico y tecnológico de los equipos de investigación vinculados a las diferentes universidades y centros de investigación colombiana y del exterior, que constituyen la fuente principal de la publicación de artículos de calidad para la comunidad científica y los lectores comprometidos con la innovación agrícola y agroindustrial. gerhard fischer director comité editorial abstractresumen la región de sumapaz fue pionera en la producción comercial de hierbas aromáticas en colombia. a pesar de los varios intentos por establecer y difundir estos cultivos desde mediados de 1990 hasta comienzos de 2008, la meta no se cumplió. basada en el estudio de cinco casos de adopción, esta investigación definió como su principal objetivo determinar las causas de la no adopción del cultivo de hierbas aromáticas por parte de los pequeños agricultores de la región-provincia del sumapaz. la información se recogió mediante entrevistas con cuestionarios semiestructurados, dirigidas a productores y expertos. de las 13 causales de no adopción detectadas por el estudio, las siguientes fueron consideradas críticas: tecnología de producción y asistencia técnica inapropiadas, aplicación inadecuada de la tecnología, escasez o ausencia total de información de mercado, y finalmente, deficiencias en logística, en la organización de la pro ducción, y en calidad y cantidad de la oferta. este último factor, unido a la falta de organización de la producción y la escasez de recursos de los pequeños productores, ha limitado la adopción de las especies aromáticas introducidas. como consecuencia, los pequeños productores no han logrado sostener su cumplimiento de las exigencias del mercado de exportación de aromáticas de consumo en fresco, lo que también ha determinado su salida del negocio. the region of sumapaz has pioneered the commercial production of aromatic herbs in colombia. despite several attempts to establish and spread these crops since the mid 90’s until early 2008, the goal has not been met. based on five cases of adoption of the crops, the present research set as its main goal to identify the main causes that prevented said adoption by the small farmers of the sumapaz region. the information was gathered through semi-structured questionnaire interviews aimed at producers and experts. a series of deficiencies were found to be critical determinants of the non adoption of the crops, namely those regarding production technology and its application, technical assistance, logistics, organization of production, product quality and quantity, and market information (which was sometimes totally lacking). the latter factor, together with deficient tech nical information, poor organization of production and limited resources of small farmers, has restricted the adoption of the new crops. as a result, the farmers have not been able to satisfy the overseas demand for fresh aromatic herbs in a sustainable mode, and this has finally led them out of the business. key words: rural economy, organizations, case studies, technical aid. palabras clave: economía rural, organizaciones, estudios de caso, asistencia técnica. fecha de recepción: 30 de abril de 2009. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010. 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 oficina del sistema de investigación, universidad de cundinamarca, fusagasugá (colombia). 3 autor de correspondencia. jcbarrientosf@unal.edu.co agronomía colombiana 28(1), 99-106, 2010 cultivos nuevos) hasta su aceptación o toma de posesión. la adopción de innovaciones dentro de la empresa (agraria) demanda, en cierto grado, un cambio previo del modo conductual del empresario (productor agrario), y tiene como consecuencia un determinado cambio en la estructura de producción (de haen, 1982). la decisión de adoptar o no una innovación implica un riesgo, el cual, según varela (2008), debe ser asumido de manera consciente por el empresario, en este caso, por el productor agrario. de economía y desarrollo rural los pequeños productores están limitados para adoptar nuevos cultivos. el caso de las hierbas aromáticas en la región de sumapaz, cundinamarca constrained adoption of new crops by smallholders: the case of aromatic herbs in the region of sumapaz, cundinamarca juan carlos barrientos f.1, 3 y josé ómar cardona2 introducción para mejorar los resultados económicos de la actividad agraria, se puede recurrir a diferentes estrategias; una de ellas es la adopción (introducción y difusión) de nuevas especies de cultivos con mayor potencial económico que las especies hasta el momento utilizadas (reid y huq, 2007). según planck y ziche (1979), la adopción es el proceso mental que un determinado grupo de personas, por ejemplo agricultores, lleva a cabo desde el descubrimiento, encuentro o develamiento de una innovación (por ejemplo, 100 agron. colomb. 28(1) 2010 todas maneras, el objetivo de adoptar una innovación es, en lo posible, perder menos y ganar más (frank, 2001). el proceso de adopción, sin embargo, no siempre termina con la aceptación o toma de posesión de la innovación, porque esta puede ser rechazada en el camino, ya sea por problemas que se presentaron en la adopción o por desventajas que tiene la innovación para el adoptador (planck y ziche, 1979). en la adopción de nuevos cultivos hay factores que son determinantes, entre los que se cuentan: la especie o especies por adoptar, los factores de producción necesarios (tierra, capital, trabajo, insumos e información), la tecnología apropiada de producción y el mercado. la zona de estudio, páramo de sumapaz, está ubicada en la ecorregión central andina colombiana. tiene un clima que va de cálido a frío, con temperaturas que oscilan entre 2 y 24°c; alturas desde 1.600 hasta 4.000 msnm, y precipitaciones de menos de 1.000 a más de 2.000 mm anuales. los suelos, que varían entre francos y arcillosos, de moderada profundidad y con buen contenido de materia orgánica, son aptos para la agricultura. entre las actividades económicas más importantes están el turismo y la agricultura, cuyas ramas de mayor relevancia son la frutícola (tomate de árbol, mora, uchuva, gulupa y granadilla), la horticultura (papa, habichuela, arveja, cebolla, fríjol arbustivo y tomate), la avicultura (carne y huevos de gallina y codorniz), la porcicultura y la cunicultura. también se cultivan y comercian algunas hierbas aromáticas, en especial para uso medicinal, que se destinan principalmente al mercado local y nacional, aunque por un tiempo se producían y exportaban aromáticas culinarias para consumo en fresco. la producción de aromáticas1 de importancia comercial en colombia es de aproximadamente 3.000 t año-1. la superficie de cultivo es poco mayor a 700 ha, que se distribuyen entre cundinamarca (61%) y valle del cauca (29%), principales departamentos productores (portilla, 2007). las aromáticas se venden tanto dentro como fuera de colombia. el 65% de las exportaciones de aromáticas colombianas tiene como destino final estados unidos de norteamérica y el resto se distribuye entre canadá y algunos países de la unión europea (portilla, 2007). según echeverri y forero (2007), las aromáticas exportadas salen en fresco en un 80% y son mayormente de uso culinario. las principales especies de exportación son: albahaca, cebollín, eneldo, estragón, yerbabuena o menta, laurel, mejorana, orégano, romero y 1 plantas aromáticas son especies que concentran ciertas sustancias químicas, generalmente en forma de aceites, en sus diferentes tejidos y órganos, que se emplean principalmente en medicina, culinaria y cosmética (bareño y clavijo, 2006). tomillo. como afirma bareño (2007), aproximadamente el 30% de las hierbas aromáticas exportadas a estados unidos es rechazado por presencia de plagas cuarentenarias; esto tiene relación con los problemas de producción y trazabilidad que afrontan actualmente los productores y procesadores de especies aromáticas. las causas de estos problemas están asociadas con la tecnología de propagación y manejo del cultivo, así como con la actividad de mercadeo. en colombia, la región de sumapaz fue pionera en la producción comercial de aromáticas, pero hasta la fecha no logró la adopción de esos cultivos. en la segunda mitad de la década de los años noventa del siglo pasado, comerciantes agrarios e instituciones del sector público, entre ellos el servicio nacional de aprendizaje (sena), el instituto colombiano de bienestar familiar (icbf), las unidades municipales de asistencia técnica agropecuaria (umata) y secretarías de agricultura, estimulados por el crecimiento de la agroindustria y de la exportación, promovieron e impulsaron en fincas de pequeños productores el establecimiento y la difusión de cultivos de hierbas aromáticas con fines comerciales. el objetivo fundamental era mejorar los ingresos de los productores agrarios incorporándolos en el negocio de la producción y comercialización, incluida la exportación, de hierbas aromáticas culinarias y medicinales comerciales. se han hecho varios intentos con diferentes grupos de agricultores, en distintos lugares y tiempos. los resultados, buenos al principio, al final culminaron, en su mayoría, con pérdidas económicas y el posterior abandono de los cultivos de aromáticas. ¿por qué no prosperaron estos cultivos para constituirse en fuente principal de ingresos económicos para los pobladores de la zona, como era la idea inicial? ¿cuáles fueron las causas principales? este tema de investigación surgió durante el desarrollo de una encuesta para productores de aromáticas de la región de sumapaz. el principal objetivo de la presente investigación fue determinar las causas principales que limitaron la adopción de las aromáticas por parte de los pequeños agricultores de esa región. como objetivos específicos se planteó: i) identificar y analizar los casos de intento de adopción, ii) identificar las causas de no adopción de los casos estudiados, iii) identificar las causas principales de no adopción, y iv) analizar las causas principales de no adopción. metodología a) método de investigación por su carácter exploratorio (lamnek, 2005), y basado en consideraciones teóricas (kromrey, 1998; friedrichs, 1990; noelle-neumann y petersen, 2005) y prácticas, se ha adoptado para esta investigación el método de estudio de 1012010 barrientos f. y cardona: los pequeños productores están limitados para adoptar nuevos cultivos. el caso de las hierbas aromáticas... caso. objetos de estudio son los grupos de productores que han tenido la misma experiencia de intento de adopción de cultivos de aromáticas (casos). b) casos de adopción en la región de sumapaz, después de una indagación exploratoria en umata y de la secretaría de agricultura de fusagasugá, se identificaron en total cinco casos: 1) producción de tomillo español orgánico para exportación en el municipio de silvania; 2) producción de deshidratados y extractos de cidrón, yerbabuena y toronjil para exportación en el municipio de pasca; 3) producción y venta de caléndula orgánica en silvania; 4) producción y comercialización de romero y tomillo para exportación en fusagasugá; 5) comercialización de ruda, ajenjo y toronjil en girardot y bogotá. c) fuentes de información la mayor parte de la información para el desarrollo de esta investigación es primaria. las fuentes de información fueron: seis productores de aromáticas, cinco funcionarios de instituciones de la región de sumapaz (umata de pasca y silvana, secretaría de agricultura de fusagasugá, instituto colombiano de bienestar familiar de silvania) y tres empresarios productores y comercializadores de flores y hierbas aromáticas de la sabana de bogotá. d) levantamiento de la información la información primaria se recogió a través de entrevistas personales, en las que se utilizó un cuestionario semiestructurado con preguntas abiertas. las preguntas a productores y comercializadores de aromáticas iban dirigidas a una descripción general del caso, y luego a la identificación de los problemas en cada uno de ellos, tratando de identificar los factores comunes que determinaron el fracaso en la adopción. las entrevistas a expertos se orientaron a determinar las posibles causas de los problemas que se presentaron en cada caso estudiado. las entrevistas se llevaron a cabo entre el 4 de junio y el 22 de agosto de 2008. f) proceso de la información primaria para la identificación de los problemas relacionados con la adopción de aromáticas se recurrió, por sus bondades analíticas, al método de árbol de problemas del marco lógico (norad, 1999; camacho et al., 2001). una vez definidas las causas del problema, se estableció el grado de causalidad de los factores determinantes del problema, es decir, se categorizaron las causas por su peso o importancia. para este fin se aplicó la matriz de vester. resultados y discusión a) casos de intento de adopción se presenta un resumen de cada caso estudiado, donde se resaltan las razones que llevaron a la no adopción de los cultivos de aromáticas. caso 1: producción de tomillo español orgánico para exportación en el municipio de silvania lugar: vereda la soledad. fecha de entrevista: 4 de junio de 2008. entrevistados: tres agricultores. el cultivo de tomillo se inició en la vereda la soledad entre los años 2003 y 2004 por iniciativa de los propios agricultores. hasta 2007 había en la vereda aproximadamente ocho hectáreas de tomillo y ocho productores. no existía un paquete tecnológico de producción estandarizado para la zona. la asistencia técnica no era idónea. la producción de hierba fresca se entregaba semanalmente a empresas exportadoras como agrofresh, herbs gourmet y otros. la venta era regular y favorable para todos. en la segunda mitad de 2007, aparecieron y proliferaron enfermedades fungosas que en cuestión de meses diezmaron una gran parte de los cultivos. la reducción de cultivos no permitió cubrir la demanda normal y el negocio quebró. los productores perdieron dinero y ahora no quieren saber más sobre este tipo de cultivo. caso 2: producción de deshidratados y extractos de cidrón, yerbabuena y toronjil para exportación en el municipio de pasca lugar: veredas san pablo, boca de monte, sabaneta y bobal. fecha de entrevista: 31 de julio de 2008. entrevistadas: dos agricultoras. a finales de la década de los noventa, se constituyó formalmente la cooperativa coophierbabuena, una organización conformada por quince productores de aromáticas. el objetivo era producir, deshidratar y vender cidrón, yerbabuena, toronjil y otras especies aromáticas. la gobernación de cundinamarca dio a la cooperativa en comodato una deshidratadora. el sena aportó con un curso de 40 h sobre empresarización, y la universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca) aportó la capacitación técnica sobre producción y deshidratado de aromáticas. la comercialización estaría a cargo de una exportadora. los problemas que se presentaron: mala ubicación y subutilización de la deshidratadora, bajos volúmenes de materia prima y falta de registro invima. la cooperativa no logró vender sus productos, no generó ingresos y dejó de funcionar en abril de 2008. los socios ya no quieren saber más de ese negocio. 102 agron. colomb. 28(1) 2010 caso 3: producción y venta de caléndula orgánica en silvania lugar: vereda el azafranal – la esperanza. fecha de la entrevista: 31 de julio de 2008. entrevistada: una empleada del icbf. en el año 2002, el instituto colombiano de bienestar familiar inició un proyecto productivo dirigido a madres cabeza de familia de población rural dispersa. se inició con aves de cría, luego con conejos y, finalmente, entre 2005 y 2006, con caléndula. dieciséis madres cabeza de familia sembraron y cultivaron caléndula orgánica en una parcela prestada. la umata dio asistencia técnica, y una persona del sena apoyó en la comercialización. el proyecto fue exitoso hasta que cumplió su ciclo de dos años y las 16 madres del grupo ya no podían ser beneficiarias del proyecto. después, aunque se continuó produciendo caléndula, la oferta se dispersó, disminuyó en calidad, cantidad y continuidad de abastecimiento; además, se incrementaron los costos de producción por concepto de transporte. el negocio se acabó. caso 4: producción y comercialización de romero y tomillo para exportación en fusagasugá lugar: fusagasugá. fecha de la entrevista: 22 de agosto de 2008. entrevistado: un técnico de la umata de fusagasugá. la secretaría de desarrollo económico del municipio de fusagasugá, entre los años 2002 y 2003 promovió la creación de fusaroma, una empresa conformada por 28 productores, para producir y exportar tomillo y romero. la umata apoyó con asistencia técnica (tecnología básica de producción), un tractor y fertilizantes. la secretaría se ocupó del acopio y “bunchado” del producto. fusaroma exportó una vez y fracasó, pues la calidad del material enviado no pasó el control fitosanitario del país importador. el problema de calidad no pudo ser superado posteriormente. los mercados local y nacional no pudieron absorber la cantidad de producto que ofrecía la empresa, la cual, para evitar más pérdidas, tuvo que ser disuelta. caso 5: comercialización de ruda, ajenjo y toronjil en girardot y bogotá lugar: municipio de granada. fecha de la entrevista: 22 de agosto de 2008. entrevistada: una productora y comercializadora de aromáticas de granada. en 1997, un agricultor de granada empezó a comercializar ruda, ajenjo, toronjil, viravira, caléndula, cola de caballo, etc., en girardot. la cantidad de aromáticas que el mencionado agricultor comercializa oscila entre 20 y 40 arrobas por semana, que se abastece de fincas vecinas y de veredas aledañas. la mayor parte de la mercancía es ruda. si la zona produjera más, no se podría vender, porque, de por sí, es grande la oferta en los mercados de girardot, así como en el mercado samper mendoza de bogotá. la producción de aromáticas en la zona es marginal, porque estas especies no se consideran comercialmente importantes para los agricultores, sobre todo por su reducida demanda. b) causas del problema de adopción (árbol de problemas) mediante el árbol de problemas se detectaron las causas más relevantes de cada caso estudiado, que se presentan en la tab. 1. c) principales causas que no permitieron la adopción las causas resultantes de la aplicación del árbol de problemas se organizaron en una tabla, a la que se sometió a un análisis con la matriz de vester (camacho et al., 2001). los resultados aparecen en la tab. 2. las causas de mayor relevancia son aquellas que por adición de unidades acumularon valores iguales o mayores a 8. las causas críticas que determinaron el problema de no adopción de los cultivos de aromáticas en el sumapaz (fig. 1), son las siguientes: • aplicación no apropiada de la tecnología. • logística deficiente. • tecnología de producción no apropiada. • asistencia técnica no idónea. • deficiente organización de la producción. • escasa o inexistente información de mercado. • oferta deficiente en calidad y cantidad. entre las siete causas críticas que se encontraron, hay algunas que tienen, según la matriz de vester, mayor peso para incidir en el problema de no adopción. sin embargo, tratándose de más de un caso de estudio, y siendo estos diferentes, no es recomendable priorizarlos sino, más bien, agruparlos. en ese sentido, las siete causas encontradas se agruparon en: 1) factores de manejo técnico de la producción, 2) factores de organización de la producción, 3) factores de mercadeo de la producción y 4) factores de mercado. a continuación, con base en las entrevistas y observaciones realizadas en campo, se presenta el análisis de las mencionadas causas agrupadas. 1032010 barrientos f. y cardona: los pequeños productores están limitados para adoptar nuevos cultivos. el caso de las hierbas aromáticas... tabla 1. causas de no adopción en los cinco casos de estudio. casos causas de no adopción caso 1 tecnología de producción no apropiada, asistencia técnica no idónea, oferta deficiente en calidad y cantidad. caso 2 tecnología de producción no apropiada, deficiente organización de la producción, escasez de mano de obra, escasez de insumos. caso 3 escasez de tierra, logística deficiente, costos de producción muy altos, deficiente organización del mercadeo. caso 4 tecnología de producción no apropiada, asistencia técnica no idónea, aplicación inadecuada de la tecnología, acceso restringido a mercados, deficiente organización del mercadeo, escasa o inexistente información de mercado. caso 5 acceso restringido a mercados, fuerte competencia, estrategias de mercadeo inadecuadas. tabla 2. categorización de causas del problema de no adopción de aromáticas (matriz de vester). causas / panel de expertos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 activos tecnología de producción no apropiada 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 9 asistencia técnica no idónea 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 9 aplicación inadecuada de la tecnología 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 11 deficiente organización de la producción 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 9 costos de producción muy altos 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 costos de mercadeo muy altos 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 5 precios de aromáticas bajos 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 7 carencia de mercados para aromáticas 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 3 acceso restringido a mercados 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 7 fuerte competencia 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 4 oferta deficiente en calidad y cantidad 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 8 escasa o inexistente información de mercado 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 9 logística deficiente 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 10 pasivos 8 8 8 8 3 9 4 6 5 5 8 10 10 13 pasivos críticos 12 11 10 12 13 9 6 8 11 1,2,4 3 7 6 8 5 10 9 4 7 3 5 2 1 indiferentes activos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 figura 1. representación gráfica de la ubicación de las causas del problema de no adopción de aromáticas (matriz de vester). 104 agron. colomb. 28(1) 2010 d) análisis de las causas (agrupadas) que no permitieron la adopción de aromáticas factores de manejo técnico de la producción tecnología de producción no apropiada los pequeños productores no tienen a su disposición información sobre la tecnología apropiada para manejar sus cultivos y poder resolver los problemas que se presentan. esta falta de disponibilidad de esa información está determinada por dos aspectos. por un lado, hay deficiencia en cuanto a literatura (información) técnica, completa y estandarizada, sobre el manejo de cada especie aromática en colombia, especialmente en temas de fertilización, control fitosanitario y poscosecha. por otra parte, los grandes y medianos productores y exportadores de aromáticas de la sabana de bogotá, si bien cuentan con una tecnología de producción propia, esta todavía está siendo desarrollada y su información no se encuentra disponible para los productores pequeños. asistencia técnica no idónea como hay escasez de información sobre la tecnología de producción apropiada, también hay escasez de especialistas en el cultivo de aromáticas, y más aún para apoyar a los pequeños productores. las instituciones de apoyo al productor agrario (umata y secretarías de agricultura) y los asesores técnicos en campo que trabajan con ellos no son especialistas en especies aromáticas. la mayoría de los asistentes técnicos que trabajan con los pequeños productores aplican técnicas muy generales de producción, que en su mayoría son adaptaciones de técnicas correspondientes a otros cultivos. por otro lado, los productores de aromáticas no pueden pagar asistencia técnica especializada debido a su elevado costo. aplicación inadecuada de la tecnología existen unos lineamientos generales para la producción de alimentos de consumo en fresco, como son las aromáticas culinarias de exportación. la mayoría de los pequeños productores aplican tecnología de producción propia, desarrollada casi toda de forma empírica, al cultivar tomate, habichuela, fríjol, mora, uchuva, gulupa, etc. estas tecnologías utilizadas tienen ciertas deficiencias, sobre todo en aspectos como inocuidad y sanidad de los productos, que se constituyen en una limitante más para la exportación. factores de organización de la producción deficiente organización de la producción la producción de la región, en general, no se planificaba con base en la demanda del mercado, es decir, en los volúmenes, la calidad del producto y la continuidad de abastecimiento. los bajos volúmenes de oferta estaban determinados por el reducido número de productores y la también reducida producción por productor, a lo que se sumó la dispersión de las unidades de producción. la calidad del producto se vio afectada por la utilización de materiales de propagación desconocidos, deficiente manejo del cultivo y en poscosecha. la selección y clasificación del producto no eran procesos habituales de la poscosecha, lo que originó un alto porcentaje de pérdidas en la exportación (debe ser menos del 10%), a lo que se sumó la ausencia de aplicación de normas bpa (trazabilidad, registros, etc.), sellos de calidad, controles fitosanitarios del ica, etc. la escasa planificación de cosechas y entregas se reflejó principalmente en la discontinuidad de la oferta, ya fuese en tiempo o volumen. factores de mercadeo de la producción logística deficiente a la insuficiente planificación de la producción se agregó la deficiente planeación de los procesos de poscosecha, transformación y distribución del producto. la falta de planeación de los procesos poscosecha y entrega de producto elevó los costos de producción y declinó la calidad del producto, lo que a su vez ocasionó pérdidas por rechazo de este. a eso se le sumaron las dificultades de acopio del producto de las unidades productivas dispersas y las distancias considerables entre las unidades de producción y la de acopio. factores de mercado escasa o falta de información de mercado la escasa o inexistente información de mercado por parte del productor se manifestó en el parcial desconocimiento de las exigencias del mercado de exportación relacionadas con el volumen, la calidad y continuidad de abastecimiento. si bien, de alguna manera, los productores consideraron las exigencias de volumen y continuidad de abastecimiento, hubo muchos vacíos de información en cuanto a la calidad. la sanidad e inocuidad de los alimentos de consumo en fresco no fueron tomadas muy en cuenta. una consecuencia de esta escasa información fue la entrega de producto no seleccionado ni clasificado, lo que ocasionó gastos extras en transporte y pérdidas por rechazo en el punto de entrega a las comercializadoras. oferta deficiente en calidad y cantidad se notaron deficiencias en la planeación y en el análisis de los procesos de preparación y entrega de producto a las comercializadoras. no se llevó un registro y control 1052010 barrientos f. y cardona: los pequeños productores están limitados para adoptar nuevos cultivos. el caso de las hierbas aromáticas... de los agroquímicos utilizados en la producción, lo que incidió negativamente en la trazabilidad e inocuidad del producto. por otra parte, el incipiente proceso de poscosecha realizado, consistente en selección, limpieza y clasificación, determinó pérdidas por rechazo de producto, principalmente por efecto de daños mecánicos, presencia de plagas y enfermedades. respecto de las cantidades de oferta, estas no lograron cubrir los requerimientos de volumen de los comercializadores, aparte de mostrar la oferta demasiadas fluctuaciones. finalmente, la oferta era muy pobre en cuanto a un portafolio de productos, pues solo se ofrecía lo que las comercializadoras decían y no lo que el mercado requería. conclusiones y recomendaciones no toda especie o cultivo nuevo que se introduce y difunde en una zona de producción agraria, se adopta. el mercado de exportación de hierbas aromáticas de consumo en fresco es bastante exigente en cuanto a calidad, cantidad y regularidad de entregas. los que no cumplen sus requisitos, difícilmente tendrán éxito en el negocio. la mayor parte de limitantes que tienen los pequeños productores para adoptar nuevas especies o cultivos están relacionadas con la escasez de recursos y la débil organización para la producción. las iniciativas de introducción y difusión de nuevas especies o cultivos en zonas de pequeños productores partieron tanto de los mismos productores como de agentes externos a la unidad productiva (instituciones de apoyo y comercializadores). cuando la idea de adoptar nuevas especies partió de los productores, se mostraron mayores posibilidades de tener éxito en el objetivo, que cuando partió de los agentes externos a la unidad, porque en el primer caso el interés, la participación y la responsabilidad del productor estaban presentes desde el inicio. la poca eficacia de la iniciativa externa tuvo que ver con una planificación cortoplacista e incompleta del proceso de adopción, que a su vez no tuvo muy en cuenta el perfil del productor ni su posibilidad de éxito y sostenibilidad. hubo escasez de información técnica de producción en lo relacionado con el productor. las razones: la misma poca disponibilidad de información técnica formal sobre producción de especies aromáticas y la deficiente capacidad de transmitir a los productores esa escasa información con la que se contaba. la escasez de recursos de los pequeños productores, entre ellos la información de mercado, es una limitante para cumplir los requerimientos del mercado de exportación. aquí es importante tomar en cuenta que mientras el productor no sea consciente de los requerimientos del mercado, y no los cumpla a cabalidad, no puede pensar en convertirse en un exitoso exportador. literatura citada bareño, p. 2007. estado actual de las hierbas aromáticas culinarias frescas para exportación. pp. 141-144. en: zurita, j., j.c. barrientos y l. chaparro (eds.). perspectivas del agronegocio de hierbas aromáticas culinarias y medicinales. proyecto hierbas aromáticas. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. bareño, p. y j. clavijo. 2006. hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. p. 7. en: clavijo, j., p. bareño, l. chaparro y c. guío (eds.). últimas tendencias en hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. produmedios, bogotá. camacho, h., l. cámara, r. cascante y h. sainz. 2001. el enfoque del marco lógico: 10 casos prácticos. ed. cideal/adc, madrid. de haen, h. 1982. theorien ländlicher entwicklung. pp. 47-49. en: von blanckenburg, p. (ed.). sozialökonomie der ländlichen entwicklung. 2a. ed. eugen ulmer, stuttgart, alemania. echeverri, c. y l.e. forero. 2007. exportación de hierbas aromáticas y culinarias a los estados unidos – aspectos fitosanitarios. pp. 73-74. en: zurita, j., j.c. barrientos y l. chaparro. perspectivas del agronegocio de hierbas aromáticas culinarias y medicinales. proyecto hierbas aromáticas. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. frank, r.h. 2001. microeconomía y conducta. 4a ed. mcgraw-hill/ interamericana de españa, madrid. friedrichs, j. 1990. methoden empirischer sozialforschung. 14a ed. westdeutscher verlag, opladen, alemania. kromrey, h. 1998. empirische sozialforschung. 8a ed. leske + budrich, opladen, alemania. lamnek, s. 2005. qualitative sozialforschung. 4a ed. beltz verlag, basel, suiza. noelle-neumann, e. y t. petersen. 2005. alle, nicht jeder: einführung in die methoden der demoskopie. 4a ed. springer verlag, berlin. norad, norwegian agency for development cooperation. 1999. the logical framework approach (lfa): handbook for objetivesoriented planning. 4a ed. oslo. planck, u. y j. ziche. 1979. landund agrarsoziologie. eugen ulmer, stuttgart, alemania. portilla, a. 2007. entorno de la cadena productiva de las plantas aromáticas, medicinales y condimentarias en colombia. plan hortícola nacional. pp. 11-26. en: zurita, j., j.c. barrientos y l . chaparro. perspectivas del agronegocio de hierbas aromáticas culinarias y medicinales. proyecto hierbas aromáticas. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 106 agron. colomb. 28(1) 2010 reid, h. y s. huq. 2007. adaptation to climate change. briefing of international institute for environment and development. en: climate–screening and management planning in water and agriculture, http://www.bangladesh-climate.org/dox/iied. pdf; consulta: febrero de 2010. varela, r. 2008. innovación empresarial. 3a ed. pearson educación de colombia, bogotá. resumen abstract la deficiencia de fósforo es uno de los mayores limitantes para la productividad agrícola en el trópico. esta investigación está orientada a estudiar los mecanismos de adaptación de maíz asociado a glomus spp. la investigación se realizó bajo condiciones controladas en los laboratorios del corpoica. el diseño experimental utilizado fue bloques completos al azar, con seis tratamientos y seis repeticiones: tres tratamientos con 1, 40 y 100 mg·kg-1 de p en el suelo y los anteriores niveles de p más glomus spp. los resultados experimentales confirman una disminución en área foliar y materia seca relacionadas con bajo p en suelo, 20 días de la emergencia. como mecanismos de adaptación a las deficiencias de p, las plántulas traslocan carbohidratos a la raíz en detrimento de las hojas, esto modifica el balance de la materia seca. este mecanismo fue evidente a 10 días después del estrés. plantas asociadas a glomus presentaron mayores tasas de crecimiento, nutrición mineral (n, p, k, ca, mg, s) y concentración de azúcares en tejido, debido al papel p en la síntesis de carbohidratos. plantas micorrizadas aumentaron los niveles de proteínas en tejido, con 1 y 40 mg·kg-1 de p en suelo. los resultados sugieren que glomus spp. contribuye con la síntesis de proteínas de estrés en planta, por déficit de p en el suelo. el estrés conduce a la expresión diferencial de la información genética, produciendo cambios en la síntesis de nuevas proteínas, llamadas micorrizinas, las cuales posiblemente dotan a las plantas con la capacidad de adaptación al estrés. phosphorus deficiency is a major limitation to agricultural productivity in tropical regions. this research was addressed to study the mechanisms of maize adaptation in relation to glomus spp. the research was conducted under controlled conditions in the laboratories of corpoica, colombia. the experimental design consisted in completely randomized blocks with six treatments and six replicates: three treatments with different levels of available phosphorus in soil (1, 40 y 100 mg·kg-1) and the other three with the same p levels plus glomus spp. the experimental results confirmed a reduction in leaf area and dry matter related to low p levels in soil at 20 days after seedling emergence. as an adaptation mechanism for p deficiency, the seedlings transferred the carbohydrates to the roots at the expense of leaves, thus, modifying the balance of dry matter. this mechanism was evident 10 days after the stress application. plants associated with glomus spp. had the highest growth rates, mineral nutrition (n, k. p, ca, mg, and s), and sugar concentration in tissue, due to the importance of p in the synthesis of carbohydrates. plants associated with mycorrhizal fungus increased the protein levels in tissue when amended with 1 and 40 mg·kg-1 of p in soil. the results suggest that glomus spp. contributed to the synthesis of stress proteins because of soil phosphorus deficiency. the stress allows the differential expression of genetic information in the synthesis of new proteins called mycorrhizines, which are probably involved in the adaptation mechanisms of plants to stress. key words: tropical soils, phosphorous deficiency, mycorrhizal fungus, protein synthesis. palabras clave: suelos tropicales, deficiencia de fósforo, micorrizas, síntesis de proteínas. 1 investigador, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, vía mosquera (cundinamarca). groveda@corpoica.org.co / groveda@gmail.com 2 microbióloga, pontificia universidad javeriana, bogotá. introducción los ambientes tropicales se caracterizan por presentar severas restricciones para el desarrollo agrícola, como la baja disponibilidad de nutrientes esenciales en el suelo. la deficiencia de fósforo inorgánico en el suelo produce diversas respuestas en plantas que dependen de la fuente, duración y severidad del estrés, además de la etapa de desarrollo de la planta y del tipo de célula u órgano involucrado. estas respuestas se expresan a diversos niveles de complejidad: celular, metabólico, morfológico, fisiológico, bioquímico y molecular (boucher et al., 1999; mollier y pellerin, 1999; pellerin y mollier, 2001; jain et al., 2007). investigaciones realizadas en plantas de maíz demuestran que niveles deficientes de fósforo inorgánico en el suelo causan disminución en el área foliar, como consecuencia de una reducción en la oferta de carbohidratos, dado que la mayoría de estos compuestos son requeridos por la raíz. este mecanismo de compensación ocurre pocos días desmecanismos de adaptación de maíz asociado a glomus spp. en suelos con bajo fósforo disponible mechanisms of maize adaptation associated with glomus spp. in soils with low phosphorus availability gabriel roveda1 y cristina polo2 agronomía colombiana 25(2), 349-356, 2007 fecha de recepción: mayo 22 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 350 agron. colomb. 25(2) 2007 pués de la deficiencia de fósforo (atkinson, 1973; fredeen et al., 1989; rao y terry, 1989; pellerin y mollier, 2001). por otro lado, mayores niveles de fósforo disponible en el suelo incrementan el peso seco de la planta y promueven el crecimiento radical debido a las mayores tasas en el crecimiento de raíces centrales y laterales. esta proliferación de raíces está relacionada con una mayor elongación y producción de pelos radicales (peck et al., 1988; russo y pappelis, 1995). en condiciones de estrés, las plantas presentan cambios en crecimiento y morfología que se relacionan con alteraciones en el metabolismo y en la composición bioquímica de las plantas. plantas en asocio con microorganismos del suelo (micorrizas arbusculares) han desarrollado estrategias de adaptación, las cuales han sido el resultado de complejos procesos evolutivos (sanders, et al., 1996). resultados experimentales muestran cómo plantas de maíz micorrizadas, acumulan azúcares al ser sometidas a temperaturas bajas, sequía y niveles bajos de radiación, esta condición mejora la capacidad para soportar estrés (boucher et al., 1999). los mecanismos de adaptación al estrés causan modificaciones en la expresión de la información genética, produciendo cambios en los productos génicos, incluyendo mrna y proteínas. como respuesta se sintetizan proteínas específicas, llamadas proteínas de estrés, las cuales posiblemente dotan a las plantas con la capacidad de adaptación por medio de ajustes fisiológicos y bioquímicos. la síntesis de proteínas en plantas puede ser específica para un estrés particular, como aquellas que son inducidas por déficit hídrico (riccardi et al., 1998). sin embargo, muchas de las proteínas son comunes y pueden ser sintetizadas bajo más de un tipo de estrés (taiz y zeiger, 1998). esta investigación estuvo orientada a mejorar la comprensión de los mecanismos de adaptación de las plantas de maíz asociadas con glomus spp. al crecer en suelos con deficiencias de fósforo inorgánico, a través del estudio de los cambios morfológicos, fisiológicos y bioquímicos, entre los que se destacan la determinación de azúcares y proteínas de estrés. materiales y métodos diseño experimental la investigación se realizó bajo condiciones controladas en los laboratorios e invernaderos del centro de investigaciones tibaitatá de corpoica. el diseño experimental usado fue bloques completos al azar, con seis tratamientos y seis repeticiones, de la siguiente manera: tres tratamientos con diferentes niveles de fósforo disponible en el suelo 1, 40 y 100 mg·kg-1 y tres tratamientos con las anteriores concentraciones de fósforo en el suelo, más la aplicación de micorrizas arbusculares del género glomus spp. preparación del sustrato e inoculante el sustrato utilizado consistió en una mezcla de suelo y cascarilla quemada, en una proporción 3:1 (v:v), respectivamente. el inóculo empleado en este ensayo se obtuvo del banco de germoplasma del programa nacional de recursos biofísicos de corpoica, tibaitatá, el cual tiene una presentación sólida que consiste en una mezcla de suelo, raíces colonizadas, hifas y esporas. siembra e inoculación se plantaron semillas pregerminadas del híbrido corpoica turipaná h-112, en materas plásticas con capacidad de 2 kg, previamente desinfectadas con una solución de hipoclorito de sodio al 5% y enjuagadas con abundante agua estéril. el sustrato homogenizado fue fertilizado con superfosfato triple hasta alcanzar las siguientes concentraciones 1, 40 y 100 mg·kg-1 de fósforo disponible en el suelo, mientras que los tratamientos inoculados contenían aproximadamente 200 esporas de glomus spp. por matero, donde se sembró a razón de una semilla por matero. condiciones experimentales y manejo agronómico las plantas crecieron bajo invernadero a una temperatura promedio de 20,3 °c, con temperaturas máximas de 28,31 °c y mínimas de 13,8 °c y una humedad media relativa promedio de 74%. las aplicaciones de riego (agua estéril) fueron controladas con el fin de evitar el encharcamiento y de mantener la humedad cercana a la capacidad de campo. adicionalmente, se aplicaron fertilizantes en forma de soluciones nutritivas, para garantizar cubrir los requerimientos nutricionales del maíz. la solución nutritiva utilizada fue la propuesta de mollier y pellerin (1999) para maíz, que consiste en una mezcla de elementos esenciales, exceptuando el fósforo, el cual se adicionó en forma de superfosfato triple, según el tratamiento. la solución nutritiva fue aplicada con una frecuencia aproximada de 48 horas, en una dosis de 30 ml por matera. sistema de muestreo y variables analizadas se realizaron dos muestreos destructivos a los 20 y 30 días después de la emergencia (dde), para variables a nivel morfológico y bioquímico, de la siguiente manera. variables morfológicas: número de hojas, área foliar total (usando el medidor de área foliar leaf area meter ci-202), peso fresco y seco de hojas y raíz, a una temperatura de 65 °c durante 72 horas. variables bioquímicas: se determinaron 351 las concentraciones de nutrientes, azúcares y proteínas en tejido vegetal. los nutrientes analizados fueron: fósforo y nitrógeno, según la metodología de calderón y pavlova (2001). la cuantificación de fósforo se realizó por colorimetría y la concentración de nitrógeno se determinó por el método de kjeldahl, teniendo en cuenta la metodología de aoac. mientras que la extracción y cuantificación de azúcares totales se realizó por el método de somogyi-nelson. finalmente, las proteínas totales se determinaron por bradford e identificación por electroforesis sds page. a nivel simbiótico se determinó el porcentaje de colonización de micorrizas usando el método de trouvelot et al. (1986), que cuantifica la frecuencia de micorrización (%f), es decir, el número de raíces colonizadas con relación al total de raíces por planta e intensidad de micorrización (%m), que indica el porcentaje de colonización por raíz; estas variables se analizaron a los 30 días después de la siembra y se refieren al sistema radical en sus totalidad. análisis estadístico el procesamiento estadístico se realizó utilizando la versión 8 de statistical analisys system (sas) y consistió en un análisis de varianza (anova) con niveles de significancia de (p < 0,05 y p < 0,01), posteriormente se aplicó la prueba de rangos múltiples de duncan a cada una de las variables estudiadas con un nivel de significancia de (p < 0,05). finalmente, para el estudio de las interacciones entre los factores gradiente de fósforo y micorrización se utilizaron contrastes ortogonales. resultados y discusión los resultados experimentales de las tablas 1, 2, 3 y 4 muestran los valores promedios de las variables analizadas de acuerdo con la fuente de variación (disponibilidad de fósforo en el suelo y efecto de la inoculación con micorrizas arbusculares) y el nivel de significancia según el análisis de varianza anova, la prueba de rangos múltiples de duncan y contrastes ortogonales. los resultados confirman un disminución en el área foliar relacionada con la baja disponibilidad de fósforo en el suelo, en ambos muestreos (20 y 30 dde). esta disminución del área foliar se relaciona con reducciones en la acumulación de materia seca, tanto en hojas como en raíz, lo que sugiere que plantas de maíz, bajo condiciones de estrés por fósforo, reducen el crecimiento vegetal debido al decrecimiento del p inorgánico en las hojas (usuda y shimogawara, 1995). la mayor área foliar y acumulación de materia seca, en hojas y en raíz ocurre en plantas bajo la mayor concentración de fósforo disponible en el suelo (100 m·kg-1), con relación a la concentración media de 40 mg·kg-1 de fósforo, y estas a su vez con el testigo con solo 1 mg·kg-1 de fósforo en el suelo. estas diferencias fueron altamente significativas (p < 0,01) según la anova y la prueba de rangos múltiples de duncan (p < 0,05). es importante destacar que ambos factores fueron analizados por separado, debido a que no se detectaron diferencias en su interacción (tabla 1). adicionalmente se evaluó el índice raíz/parte aérea de la planta, con el propósito de determinar el balance en el crecimiento vegetal a través de la distribución de la materia seca. los resultados muestran diferencias significativas (p < 0,01) entre tratamientos de acuerdo al anova, debido a la disponibilidad de fósforo en el suelo, pero no debido a la inoculación con glomus spp., tanto a los 20 como a los 30 días después de la emergencia. la relación fue inversa, entre el índice y la concentración de fósforo en el suelo. los mayores valores se obtuvieron a más bajas concentraciones de fósforo. este mecanismo de compensación ocurrió pocos días después de la deficiencia de fósforo en la planta, debido a que una gran cantidad de carbohidratos son traslocados a la raíz en detrimento de las hojas, resultado que ha sido reportado por otros investigadores (atkinson, 1973; fredeen et al., 1989; rao y terry, 1989; pellerin y mollier, 2001). sin embargo, es importante destacar que esta situación solo persiste máximo durante 10 días, dado que cuando las plantas fueron evaluadas a los 30 dde, el efecto desaparece y ocurre una mayor acumulación de la materia seca en raíces con relación a la parte aérea de la planta; es decir, que el balance del crecimiento de la planta cambia nuevamente, posiblemente por el agotamiento que sufre la planta como consecuencia de la disminución del fósforo disponible. la asociación maíz con micorrizas arbusculares, del género glomus, muestra mayores índices de crecimiento en plantas, expresados en biomasa (materia seca y área foliar), como consecuencia de una mejor nutrición mineral por parte del hospedero, especialmente relacionada con el fósforo, que indujo a un estímulo en el crecimiento vegetal. estas diferencias fueron significativas según el análisis de varianza y la prueba de rangos múltiples de duncan (p < 0,05). plantas de maíz micorrizadas presentan mayores concentraciones de azúcares totales y reductores, que aquellas no micorrizadas. estas diferencias estuvieron incrementadas con los niveles de fósforo disponible en el suelo, especialmente en los azúcares totales, donde los niveles más altos de fósforo disponible (100 mg·kg-1) fueron superiores al 2007 roveda y polo: mecanismos de adaptación de maíz.... 352 agron. colomb. 25(2) 2007 fuentes de variación área foliar (cm2/planta) peso seco hojas (g/planta) peso seco raíz (g/planta) relación raíz : parte aérea (g·g-1) 20 dde 30 dde 20 dde 30 dde 20 dde 30 dde 20 dde 30 dde glm ** ** ** ** ** ** ** ** p (mg·kg-1) 1 330 c 693 c 0,96 c 2,33 c 0,61 b 0,94 c 0,63 a 0,40 b 40 478 b 825 b 1,57 b 3,58 b 0,85 b 1,76 b 0,54 a 0,49 a 100 770 a 1004 a 2,98 a 4,20 a 1,32 a 2,18 a 0,44 b 0,51 a glm glomus spp. ** ** * ** ns ** + 593 a 915 a 2,04 a 3,91 a 1,01 a 1,85 a 0,49 a 0,47 a 459 b 766 b 1,65 b 2,83 b 0,85 b 1,40 b 0,51 a 0,49 a p*glomus ns ns ns ns ns ns ns ns cv 6,64 3,95 9,10 8,87 14,49 8,54 3,15 3,12 tabla 1. efecto del fósforo disponible en el suelo y la inoculación con glomus spp. sobre el área foliar y la materia seca en plántulas de maíz a los 20 y 30 días después de la emergencia (dde). * diferencias significativas (p < 0,05). ** diferencias altamente significativas (p < 0,01). ns: no se presentan diferencias significativas de acuerdo al anova. letras diferentes indican diferencias significativas (p < 0,05), de acuerdo con la prueba de duncan. nivel intermedio (40 mg·kg-1), y estos a su vez al testigo (1 mg·kg-1), de acuerdo con la prueba de rangos múltiples de duncan (tabla 2). estos resultados muestran que tanto la concentración de fósforo como la asociación simbiótica con micorrizas contribuyen con la concentración de azúcares, debido al rol del fósforo en la síntesis de carbohidratos en plantas. así, los resultados concuerdan con los reportados por boucher et al. (1999), quienes encontraron mayores concentraciones de azúcar en plantas colonizadas por glomus vermiforme. de forma similar, plantas de maíz bajo estrés por sequía, asociadas con glomus intraradices, presentan mayores concentraciones de azúcar que las plantas no micorrizadas; esto puede ser el resultado de un incremento de la tasa fotosintética o de una reducción de la degradación de clorofila (boucher et al., 1999). a nivel bioquímico se analizaron las concentraciones de proteínas en diferentes tejidos de la planta. los resultados muestran diferencias significativas según la anova entre tratamientos, en la concentración de proteína foliar, pero no en la proteína radical. los cambios en la concentración de proteínas en tejido estuvieron determinados por una combinación entre el fósforo disponible en el suelo y la inoculación con micorrizas de género glomus, de la siguiente manera: plantas bajo condiciones de estrés por fósforo (1 mg·kg-1) presentan mayor concentración de proteína foliar, que plantas no estresadas (100 mg·kg-1); mientras que plantas de maíz micorrizadas incrementan la síntesis de proteínas con respecto a plantas no micorrizadas. estos resultados permiten suponer que la asociación simbiótica con glomus spp. contribuye con la síntesis de proteínas de estrés, las cuales forman parte de la respuesta al déficit de fósforo en el suelo. de esta forma, el estrés por deficiencia de fósforo, conduce a la expresión diferencial de la información genética, produciendo cambios en los productos génicos, incluyendo mrna y proteínas (usuda y shimogawara, 1995). es así como aumenta la síntesis de nuevas proteínas en plantas estresadas y disminuye el nivel de centenares de proteínas existentes. estas proteínas específicas de estrés, posiblemente dotan a las plantas con la capacidad de adaptarse al estrés medioambiental por medio de ajustes fisiológicos y bioquímicos (usuda y shimogawara, 1995). según boucher et al. (1999), altas concentraciones de proteínas en maíz han sido asociadas con un rol adaptativo de las micorrizas arbusculares en la reducción de la degradación proteica bajo condiciones de estrés y a la producción de proteínas llamadas micorrizinas, las cuales pueden ser inducidas por la asociación con glomus spp., en respuesta a la infección con el hongo, pero su función específica aún se desconoce. la identificación de estas proteínas llamadas micorrizinas se inició con el uso de electroforesis bidimensional, donde es posible reconocer diferencias en los patrones electroforéticos 353 entre plantas bajo estrés por deficiencia de fósforo y aquellas no estresadas, así como plantas micorrizadas con glomus y aquellas no micorrizadas. estas evidencias corroboran que la condición de estrés conlleva a la síntesis de proteínas de estrés, y como la asociación de maíz con glomus spp. contribuye con la síntesis de nuevas proteínas como mecanismos de respuesta de la planta al estrés ambiental (boucher et al., 1999) con relación a la concentración de nutrientes en tejido vegetal, se observa que los mayores contenidos de fósforo (p), nitrógeno (n), potasio (k) y magnesio (mg) se presentan con los más altos niveles de fósforo disponible en el suelo (100 mg/kg), especialmente en presencia de glomus spp., seguidos de la concentración media (40 mg·kg-1), mientras que las menores concentraciones se encuentra en el testigo (1 mg·kg-1) (tabla 3). es importante destacar, que existe un efecto aditivo sobre concentración de k, n, s, p y mg en planta, debido a las aplicaciones de glomus spp. para cada uno de los contenidos de fósforo en el suelo, de la siguiente manera: plantas con niveles altos de fósforo disponible (100 mg·kg-1), asociadas a ma muestran mayor concentración de la mayoría de los nutrientes, excepto calcio comparadas con plantas no micorrizadas con igual nivel de fósforo en el suelo. la mayor concentración de nutrientes en tejido vegetal (n, p, s, k y mg) se presentan en plántulas de maíz que crecen bajo la mayor concentración de fósforo disponible en el suelo (100 mg·kg-1), seguidas del nivel medio (40 mg·kg-1) y estas a su vez fueron superiores al testigo, con solo 1 mg.kg-1 de fósforo disponible en el suelo. de forma similar, plantas asociadas con glomus spp. presentan concentraciones mayores de nutrientes en tejido vegetal a los 30 dde, con relación a plantas de maíz no micorrizadas con glomus spp. con el propósito de analizar el efecto independiente de la disponibilidad de fósforo en el suelo y la inoculación con glomus spp., se diseñaron dos diagramas radiales de la concentración de nutrientes en plántulas de maíz a los 20 y 30 dde, que se presentan en las figuras 1 y 2. la figura 1 representa la concentración de nutrientes (n, p, k, ca, mg y s) en tejido vegetal para cada uno de los tratamientos en tres polígonos. de acuerdo con este diagrama existe una relación entre el tamaño del polígono y el nivel de p en el suelo, es así que a bajas dosis de p en el suelo la plántulas de maíz muestra menores concentraciones de nutrientes (n, p, k, ca y mg) en tejido vegetal; mientras que las dosis altas de p en el suelo (línea continua) se presentan mayores concentraciones de nutrientes en tejido vegetal (n, p, k y mg), representadas en un polígono mayor, y la dosis media de p en el suelo se relaciona con un polígono de tamaño intermedio. de forma similar, la figura 2 es un diagrama radial que representa la concentración de nutrientes en tejido vegetal en plantas de maíz con y sin inoculación con glomus spp., donde claramente se observa que el status nutricional de las plántulas inoculadas con glomus spp. es mejor que aquellas sin inoculación. estos resultados confirman el papel del fósforo en el suelo y de glomus spp. en el estado tabla 2. efecto de la interacción fósforo disponible en el suelo e inoculación con glomus spp. sobre los azúcares y contenido de proteínas en plántulas de maíz a los 30 días después de la emergencia. * diferencias significativas (p < 0,05). ** diferencias altamente significativas (p < 0,01). ns: no se presentan diferencias significativas de acuerdo al anova. letras diferentes indican: diferencias altamente significativas (p < 0,05), de acuerdo con la prueba de duncan. ms: masa seca. fuentes de variación azúcares totales (mg·g-1) azúcares reductores (mg·g-1) proteína foliar (mg·g-1) proteína radical (mg·g-1 ms) p (mg·kg-1) glomus spp. ** ** * ns 1 5,18 f 2,36 f 72,69 b 36,77 ab 40 8,62 e 3,73 d 51,66 c 42,74 a 100 9,11 d 3,54 e 36,94 d 32,22 b 1 + 9,34 c 4,54 a 82,69 a 37,59 ab 40 + 11,99 b 4,02 c 72,74 b 24,10 c 100 + 12,23 a 4,33 b 41,89 d 32,26 b cv 0,80 0,64 5,4 7,79 p*glomus contrastes p líneal ** ** ** ** p cuadrática ** ** * * 2007 roveda y polo: mecanismos de adaptación de maíz.... 354 agron. colomb. 25(2) 2007 nutricional de la plántulas de maíz a los 20 días después de la emergencia. finalmente se evaluó el efecto del fósforo disponible y de la inoculación con glomus spp. sobre varios indicadores de micorrización en plántulas de maíz a los 30 dde, como se observa en la tabla 4. los resultados del análisis estadístico muestran diferencias significativas debidas a la concentración de fósforo en el suelo, para las variables: frecuencia de micorrización (%f), presencia de vesículas y número de esporas por gramo de suelo, pero no en intensidad de micorrización (%m), según la anova y las pruebas duncan. tabla 3. efecto de la interacción fósforo disponible en el suelo e inoculación con glomus spp. sobre la concentración de nutrientes en plántulas de maíz a los 30 días después de la emergencia. * diferencias significativas (p < 0,05) ** diferencias altamente significativas (p < 0,01) ns: no se presentan diferencias significativas de acuerdo al anova. letras diferentes indican: diferencias altamente significativas (p < 0,05), de acuerdo con la prueba de duncan. fuentes de variación k (mg·g-1) n (mg·g-1) s (mg·g-1) p (mg·g-1) ca (mg·g-1) mg (mg·g-1) glm ** ** ** ** ** ** p (mg·kg-1) glomus spp. 1 28,00 f 10,10 d 0,47 e 1,18 e 1,06 f 1,14 c 40 33,10 e 14,10 c 0,96 d 1,66 c 1,35 d 1,49 b 100 44,10 b 15,80 b 0,97 d 1,75 b 1,21 e 1,65 a 1 + 34,10 d 13,60 c 1,12 c 1,54 d 2,00 b 1,14 c 40 + 36,60 c 15,50 b 1,34 b 1,62 c 3,16 a 1,63 a 100 + 46,60 a 17,70 a 1,58 a 1,82 a 1,81 c 1,64 a cv 0,23 1,55 2,87 1,65 2,90 2,24 p*glomus contrastes p líneal ** ** ** ** ns ** p cuadrática ** * ** ** ** ** figura 1. diagrama radial de la concentración de nutrientes en plántulas de maíz bajo tres niveles de fósoforo en el suelo a los 20 días después de la emergencia. figura 2. diagrama radial de la concentración de nutrientes en plántulas de maíz con o sin inoculación con glomus spp. a los 20 días después de la emergencia. 355 estos resultados indican que a menores concentraciones de fósforo disponible en el suelo existe un mayor número de plantas micorrizadas (%f), pero el porcentaje de colonización por raíz (%m) no cambió significativamente a los 30 dde. mientras la presencia de vesículas se incrementa con la concentración de fósforo el número de esporas disminuye. estos resultados pueden ser explicados, dado que la producción de vesículas en plantas micorrizadas ocurre como respuesta del simbionte a factores adversos, donde altas concentraciones de fósforo inhiben la asociación simbiótica; mientras que el número de esporas presentes en la muestra representan aquellas esporas que no germinaron y no las que son fruto de la esporulación, debido a que este proceso requiere de más tiempo una vez se ha colonizado el tejido radical. para todas las variables relacionadas con micorrización se pudo establecer que la inoculación con glomus spp. aumenta significativamente la frecuencia (%f) y la intensidad de micorrización (%m), la presencia e intensidad de vesículas (%v), así como el número de esporas por gramo de suelo, según la anova y las pruebas duncan. los tratamientos sin inoculación con micorrizas se hicieron sobre suelo no estéril, razón por la cual presentan algunos niveles de micorrización proveniente de esporas nativas. estos resultados confirman las diferencias entre tratamiento con o sin inoculación con glomus spp. conclusiones de acuerdo con los resultados experimentales, bajas concentraciones de fósforo inorgánico disponible en el suelo se relacionan con una disminución en el área foliar que afecta el crecimiento de plantas de maíz a los 20 y 30 dde. situación que se refleja en la reducción de materia seca, tanto en hojas como en raíz, posiblemente debido a la disminución en la concentración de fósforo inorgánico en hojas. como mecanismos de compensación a las deficiencias de fósforo en el suelo, las plántulas de maíz traslocan carbohidratos a la raíz en detrimento de las hojas, cambiando el balance de la planta en la distribución de materia seca, expresado en el índice raíz : parte aérea. este mecanismo sólo se presenta en los primeros días después de que la planta es sometida a estrés por fósforo (< 10 días); posteriormente, el balance cambia nuevamente y la parte aérea de la planta presenta un rápido incremento en materia seca superior al de la raíz, mostrando menores índices raíz : parte aérea. adicionalmente se observó que plantas de maíz asociadas a micorrizas arbusculares, del género glomus, presentaron mayores índices de crecimiento, expresados en biomasa (materia seca y área foliar) debido al estímulo al crecimiento vegetal, como una consecuencia de una mejor nutrición mineral por parte del hospedero, especialmente el fósforo. este mayor crecimiento de la planta de maíz micorrizada fuentes de variación frecuencia micorrización (%f) intensidad micorrización (%m) presencia de vesículas (%v) número de esporas (por g suelo) glm * ns ** ** p (mg·kg-1) 1 56,65 a 31,69 a 0,00 c 8,35 a 40 53,32 ab 18,86 a 1,20 b 7,52 b 100 46,66 b 18,08 a 3,45 a 5,60 c glm ** ** * ** glomus spp. + 88,87 a 42,57 a 1,96 a 12,21 a 15,54 b 3,18 b 1,13 b 2,10 b p*glomus ns ns * ** cv 7,37 36,05 25,15 5,70 tabla 4. efecto del fósforo disponible en el suelo y la inoculación con glomus spp. sobre algunos indicadores de micorrización en plántulas de maíz a los 30 días de emergencia. * diferencias significativas (p < 0,05). ** diferencias altamente significativas (p < 0,01). ns: no se presentan diferencias significativas de acuerdo al anova. letras diferentes indican: diferencias altamente significativas (p < 0,05), de acuerdo con la prueba de duncan. 2007 roveda y polo: mecanismos de adaptación de maíz.... 356 agron. colomb. 25(2) 2007 con respecto a no micorrizada está relacionado con incrementos en la concentración de azúcares en tejido, debido al rol del fósforo en la síntesis de carbohidratos en plantas. al comparar la concentración de proteínas en tejidos foliares y radicales, solo se observan diferencias significativas a nivel de las hojas. la concentración de proteínas aumenta en plantas micorrizadas y no micorrizadas bajo estrés por fósforo, debido a que la condición de estrés conlleva a una síntesis de proteínas de estrés, como mecanismos de respuesta de la planta al ambiente. adicionalmente, se observa que en plantas micorrizadas aumenta la producción de proteínas foliares con respecto a que aquellas no micorrizadas bajo concentraciones bajas y medias de fósforo (1 y 40 mg·kg-1 de p). estos resultados permiten suponer que la asociación simbiótica con glomus spp. contribuye con la síntesis de proteínas de estrés, las cuales forman parte de la respuesta al déficit de fósforo en el suelo. de esta forma, el estrés por deficiencia de fósforo, conduce a la expresión diferencial de la información genética, produciendo cambios en los productos génicos, incluyendo mrna y proteínas. es así como aumenta la síntesis de nuevas proteínas en plantas estresadas. estas proteínas específicas de estrés, llamadas micorrizinas, posiblemente dotan a las plantas con la capacidad de adaptarse al estrés medioambiental por medio de ajustes fisiológicos y bioquímicos. según boucher et al. (1999), las micorrizinas pueden ser inducidas por la asociación ma, en respuesta a la infección con el hongo, pero su función específica aún se desconoce. literatura citada atkinson, d. 1973. some general effects of phosphorus deficiency on growth and development. plant physiol. 72, 101-111. boucher, a., y. dalpe y c. charest. 1999. effect of arbuscular mycorrhizal colonization of four species of glomus on physiological responses of maize. plant nutr. 2(4,5), 783-797. calderón, f y m. pavlova. 2001. metodologías de análisis foliar. calderón laboratorios ltda., bogotá. ferreris g. n. y l. a., couretot. 2006. inoculación con promotores de crecimiento y uso de diferentes dosis de fertilizante fosforado en maíz en ambientes con baja disponibilidad de fósforo en el suelo. área de desarrollo rural inta, ea. pergamino, buenos aires. en: http://www.elsitioagricola.com/articulos/ferraris/ inoculacionconpromotoresdecrecimientoenmaiz.pdf fredeen, a., im. rao, y n. ferry. 1989. influence of phosphorous nutrition in glycine max. plant physiol. 89, 225-230. gianinazzi-pearson, v. y c. azcón aguilar. 1991. fisiología de las micorrizas vesículo-arbusculares. en: olivares, j. y j .m. barea (eds.). fijación y movilización biológica de nutrientes. vol. 2. consejo superior de investigaciones científicas, madrid. pp. 175-202. jain a., m.j. vasconcelos, k.g. raghothama y s.v sahi. 2007. molecular mechanisms of plant adaptation to phosphate deficiency. plant breeding rev. 29, 359-419. mollier, a. y s. pellerin. 1999. maize root system growth and development as influenced by phosphorus deficiency. j. expl. bot. 50(333), 487-497. peck, n. y g. macdonald. 1989. sweet corn plant responses to p and k in the soil and to band applied monoammonium phosphate, potassium sulphate and magnesium sulphate. j. amer. soc. hort. sci. 114, 269-272. peck, n., g. macdonald y j. barnard. 1988. sweet corn seedling responses to band applied nitrogen, phosphorus and soil and potassium fertilizers. j.amer.soc.hort.sci. 113, 336-342. pellerin, s. y a. mollier. 2001. how to include mineral nutrition in crop growth models? the example of phosphorus on maize: plant nutrition food security and sustainability of agro-ecosystems. kluwer academic publishers. pp. 110-111. prystupa p., f. h. gutiérrez boem y g. cernik. 2005. generación del rendimiento en un cultivo de maíz sujeto a deficiencias de fósforo. informaciones agronómicas no. 27. facultad de agronomía uba, buenos aires. rao, i.m. y n. ferry. 1989. leaf phosphorus status, photosynthesis, and carbon partitioning in sugar beet. plant physiol. 90, 814-819. riccardi, f., p. gazeau, d. vienne y m. zivy. 1998. protein changes in response to progressive water deficit in maize. plant physiol. 117, 1253-1263. russo, v.m. y a.j. pappelis. 1995. senescence in sweet corn as influenced by phosphorous nutrition. plant nutr. 18(4), 707-717. sanders, i.r., j.p. clapp y a. wiemken. 1996. the genetic diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in natural ecosystems a key to understanding the ecology and functioning of the mycorrizal symbiosis. new phytologist 133(1), 123-134. silveira a. 1992. micorrizas. en: microbiologia do solo. sociedad brasileira de ciencia do solo, campinas, pp. 257-282. taiz y e. zeiger, 1998. plant physiology. 2nd edition. sinauer associates, sunderland, massachusetts. pp. 725-756. trouvelot a., j. l. kough y v. gianinazzi-pearson. 1986. measure du taux de mycorrhization va d’un systeme radiculaire. recherche de methodes d’estimation ayand une signification functionnelle. en: mycorrhizae. physiology and genetics. primer simposio europeo de micorrizas. inra, parís. pp. 626-630. usuda h. y k. shimogawara. 1995. phosphate deficiency in maiz. vi: changes in the two-dimensional electrophoretic patterns of soluble proteins form second leaf blades associated with induced senescence. plant cell physiol. 36(6), 1149-1155. recceived for publication: 5 march, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 laboratory of cellular and molecular biology, faculty of science, universidad nacional de colombia. medellín (colombia). 2 department of science agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. medellín (colombia). 3 corresponding author. mamarinm@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 383-390, 2010 in colombia, potato blight is limiting in potato crops because of favorable climatic conditions for its development and the cultivation of materials highly susceptible to the pathogen populations (jaramillo, 2004). management of this disease has been primarily based on the rotation of fungicides with protective and systemic action (erwin and ribeiro, 1996). nevertheless, the effectiveness of some of these products has been gradually reduced as a result of the onset of resistance in the pathogen populations, given the protección de cultivos population structure of phytophthora infestans in potato crops from antioquia, boyaca, cundinamarca, and norte de santander (colombia) estructura poblacional de phytophthora infestans en cultivos de papa de antioquia, boyacá, cundinamarca y norte de santander (colombia) bernardo silva a.1, josé miguel cotes2, and mauricio marín m.1, 3 introduction one of the most limiting diseases in potato crops (solanum tuberosum and s. phureja) is the potato blight or late blight, caused by the oomycete phytophthora infestans (garelik, 2002). p. infestans is considered a serious threat for the planet’s food safety, to the point that its detrimental effect on world agriculture has been estimated close to 5-billion us dollars per year (duncan, 1999; kamoun, 2003). abstract resumen potato late blight (phytophthora infestans), is this crop’s most important disease in colombia. an alternative in reducing the high dependence on fungicides to control the potato late blight includes developing resistant plant varieties, such as the ones recently delivered in colombia (pastusa suprema and esmeralda), which show high acceptance levels among growers. however, maintenance of resistance in these materials, as well as the effectiveness of systemic fungicides used to control this disease depends on management practices and evolutionary dynamics of p. infestans in each of the potato-growing regions. this research evaluated such a condition through a population structure study of isolates obtained from the departments of antioquia, boyaca, cundinamarca, and norte de santander, using aflp (amplified fragment length polymorphism) molecular markers. results indicated the occurrence of low levels of genetic variability within each of the four populations and an important population differentiation among them, especially regarding the population of p. infestans from antioquia against the middle-east populations. this suggests that besides the tests usually made in cundinamarca and boyaca to evaluate resistant materials for p. infestans, different tests in antioquia should also be included. la gota de la papa (phytophthora infestans) es la enfermedad más limitante del cultivo en colombia. una alternativa para reducir la dependencia de los fungicidas para el control de la gota, incluye la generación de variedades con resistencia al patógeno, algunas de las cuales (pastusa suprema y esmeralda) se han entregado a los agricultores con buenos niveles de aceptación. sin embargo, tanto el mantenimiento de los niveles de resistencia de estos materiales como la efectividad de los fungicidas que se utilizan para su control, dependen de las prácticas de manejo y de la dinámica evolutiva de p. infestans en cada región cultivadora. este trabajo evaluó dicha dinámica a partir del estudio de la estructura poblacional del patógeno en los departamentos de antioquia, boyacá, cundinamarca y norte de santander, mediante el empleo de marcadores aflp (amplified fragment length polymorphism). los resultados indicaron la ocurrencia de bajos niveles de variación al interior de las cuatro poblaciones, con una evidente diferenciación entre la población del patógeno de antioquia con respecto a las de la región centro-oriente del país. esto indica que la evaluación de variedades mejoradas de papa con resistencia a gota debe realizarse tanto en la sabana cundiboyacense, como en las regiones cultivadoras de antioquia. key words: aflp, genetic variability, molecular markers, potato late blight. palabras clave: aflp, variabilidad genética, marcadores moleculares, gota de la papa. 384 agron. colomb. 28(3) 2010 pressure for selection exerted by current agricultural systems (gisi and cohen, 1996; riveros et al., 2003). different studies have shown that presence of specific mutations in genes codifying for target proteins of the fungicide action and of certain nucleotide sequences located in said gene promoters, are associated to the occurrence of specific mutations resistant to chemical molecules and that the onset sequence of these genetic changes is directly associated to the recombination rate in the sexual and parasexual cycles presented by fungi and oomycetes, as well as by the genetic structure of populations (milgroom and peever, 2003; damicone, 2004). a viable alternative to reduce the limitation imposed by the potato blight in the national potato production corresponds to the generation of improved varieties resistant against the pathogen, of which there are success cases like the “monserrate” variety and the more recent market introductions: “pastusa suprema” and “esmeralda” (santos et al., 2010). nevertheless, maintenance of resistance levels of these materials and of others generated in the future will depend on the p. infestans population dynamics. traditionally, the populations of p. infestans have been characterized based on different phenotypic and genotypic markers, especially the electrophoretic pattern generated with the rg57 probe in rflps (restriction fragment length polymorphism), analysis of gpi and pep isoenzymes, level of sensitivity to metalaxyl fungicide, presence of virulent genes determined from differential hosts with r genes, mating type, and evaluation of the mitochondrial haplotypes (fry et al., 1991; goodwin et al., 1994; griffith and shaw, 1998; grunwald and flier, 2005). using these methodologies has led to determining that the populations of p. infestans are sub-structured from clonal lineages. recent studies in colombia have determined that the population of p. infestans predominant in potato crops presents the iia mitochondrial haplotype and the a1 mating type, which is associated to the ec-1 clonal lineage (raigosa et al., 2009; gilchrist et al., 2009; silva et al., 2009). recently, vargas et al. (2009) conducted a characterization study of isolations of p. infestans from different solanaceae in the department of cundinamarca and to a lesser extent in antioquia, finding isolation with the a2 mating type from physalis peruviana plants, besides a very low variation level in the population analyzed. in spite of the predominantly clonal condition of the p. infestans populations determined via phenotypic and genotypic evaluations previously described, studies using neutral molecular markers like rapds (random amplification of polymorphic dna) and aflps, have revealed the existence of an appreciable degree of genetic variability within the lineages of the oomycete (mahuku et al., 2000; páez et al., 2004). a specially interesting work was done by abu-el samen et al. (2003), whose rapd and aflp electrophoretic patterns (80 rapd primers and 18 pairs of aflp primers) from 32 monozoosporic isolates, asexually derived from a parental isolation, presented a high degree of variation, for which the authors suggest that events of mitotic recombination, parasexuality, and spontaneous mutations, play a fundamental role in generating new p. infestans genotypes. also, studies by mesa et al. (2008) and raigosa et al. (2009) using molecular markers in p. infestans populations from different hosts in colombia have determined the existence of variation levels within the clades representing oomycete genetic lineages reported in the country. the basis for design of new strategies of chemical or genetic control of potato blight in the country must be founded on studies defining the characteristics of the p. infestans populations in the different potato growing regions. this situation constituted the central objective for this research, when studying the p. infestans populations from the departments of antioquia, boyacá, cundinamarca, and norte de santander by using aflp molecular markers. materials and methods isolations we gathered symptomatic samples from plants from different kinds of potato varieties from s. tuberosum ssp. andigena and s. phureja, in the main grower municipalities in the departments of antioquia, boyaca, and cundinamarca. additionally, dna was included of isolates previously collected and stored in the laboratory of cellular and molecular biology at universidad nacional de colombia in medellin, from the three departments mentioned and norte de santander. thus, a total of 40 isolates were analyzed from each of the departments for a total of 160 isolates. from these isolates, 71 were collected from s. tuberosum “parda pastusa” variety, 24 from s. tuberosum “diacol capiro” variety, 17 from s. phureja “criolla” colombia variety, 15 from s. tuberosum ica “puracé” variety, and the remaining 33 from other tetraploid regional varieties. the p. infestans isolates collected in this work were obtained from leaflets and petiole portions with symptoms of potato blight in potato crops. to purify the strains, symptomatic tissues were placed on “tuquerreña” variety potato slices 3852010 silva a., cotes, and marín: population structure of phytophthora infestans... to induce mycelium growth, which was transferred to a rye agar medium (25 g rye meal, 18 g of agar, 20 g of sugar, 1 l distilled water) and kept at 4°c. aflp tests dna extraction from the isolates was carried out by following the methodology described by silva et al. (2009). for the initial standardization of the aflps, five isolates were taken from different locations, evaluating 15 primer combinations derived from the restriction sites: ecori +0 (5´-gactgcgtaccaatt-3´) and msei +0 (5´-gatgagtcctgagta-3´): ea-ma, ea-mg, ec-ma, ecmc, ec-mac, ec-mcc, ec-mg, ec-mct, ec-mcg, ea-mc, ea-mac, ea-mcc, ea-mct, ea-mcg, and eat-ma. of these combinations, the most polymorphic and which were consequently selected for the general population analysis corresponded to the primers: ec-ma, ec-mcg, ec-mcc, and ec-mct. thereafter, double digestions were performed with the ecori/ msei enzymes from 5 ml dna [approx. 100 ng ml-1], 2x tango y buffer + 1.25 u of the restriction enzymes, 1 mm of dithiothreitol (dtt) to fit a total volume of 12.5 ml. the mixture was incubated at 37°c during 2 h and the reactions were halted at 70°c for 15 min. the effectiveness of the restriction was monitored in agarose gel at 2% for ligation of ad-msei adaptors: 5´-gacgatgagtcctgag-3 ,́ 5́ -tactcaggactcat-3́ and ad-ecori: 5́ -ctcgtagactgcgtacc-3́ , 5́ -aattggtacgcagtctac-3́ . the ligation reactions consisted in 25 ml of the final volume, including the 12.5 ml of digestion solution, 1 u of the t4 dna ligase enzyme, 5 pmoles/ml of ecori adaptor, 50 pmoles/ml of msei adaptor, 1 x of enzyme buffer, 0.5 mm of dtt, and 0.4 mm of atp. the mixture was incubated at 20°c for 2 h and stored at -20°c until its use. to visualize the digestion-ligation, 5 ml of the solution were taken and electrophoresis was conducted in agarose gel at 1.5%. then, amplifications were carried out via pcr by using the sets of primers previously indicated. for the final analysis of the aflp markers, electrophoresis was conducted on polyacrylamide gels at 6% + 7.5 m of urea, using a biorad electrophoresis chamber with 25 cm gels. this process was begun with a pre-run at 2.300 v and 55°c, to then load 5 ml of the previously denatured sample at 95°c for 5 min and 2 ml of load buffer (100 ml: 0.05 g bromophenol blue, 0.05 g xylene cyanol, 10 ml tris/borate/edta10 x, 90 ml formamide) and it was run at 2.300 v for 80 min. the visualization of the profiles was done by following the methodology of silver staining proposed by sambrook and russell (2001). data analysis for each primer combination a binary matrix was constructed based on the presence/absence of each band in the isolates evaluated. for the clustering analysis, a matrix of distances was obtained based on the jaccard dissimilarity coefficient, and the dendrogram was carried out by using the unweighted pair group method with arithmetic mean (upgma) algorithm, validating the structure of the tree based on the value of p (value of p-au – approximately unbiased – 0.05 significance level) and probability of occurrence obtained through bootstrap, using 10,000 resamplings. for this, the pvclust package was used (susuki and shimodaira, 2006) from the r statistical program (r development core team, 2006). then, the genotype groups were established based on their region of origin to conduct a molecular analysis of variance (anova) proposed by excoffier et al. (1992), using the arlequin v3.1 software (institute of ecology and evolution, university of bern, switzerland). a hypothesis test was performed for the components of variance among and within populations using 1.000 permutations. finally, the number of polymorphic loci was calculated, along with the nei (h) genetic diversity index, the shannon (i) genotypic diversity index, and the population sub-structuring statistics: f-statistic (fst), nei’s population differentiation coefficient (gst), and the number of average migrants per generation (nm) through the popgene software (university of alberta, canada). results the initial evaluation of the 15 primer combinations in five p. infestans isolates indicated a high level of monomorphism, selecting the four combinations resulting slightly polymorphic (ec–ma, ec-mcg, ec-mcc, ec-mct). for the construction of the binary matrix, 196 amplicons were selected, distributed thus: ec-ma: 55, ec-mcg: 50, ec-mcc: 47, and ec-mct: 44 amplicons. the size of these products ranged between 80 and 1.100 bp. in spite of having used the methodology in the 160 isolates, the final analysis was done based on the 148 isolates amplifying for the four pairs of primers (antioquia: 37, boyaca: 35, cundinamarca 39, and norte de santander: 37). the genetic analysis of populations generated a value of fst = 0.7 and gst = 0.42 (p = 0.00001), with the genetic distance being greater among the population obtained in antioquia and that from the cundinamarca and boyaca savannah and norte de santander (tab. 1). the number of average migrants per generation was 0.67. when the 386 agron. colomb. 28(3) 2010 table 1. genetic distance in populations of phytophthora infestans collected from different varieties solanum tuberosum and s. phureja in four departments of colombia. departments antioquia cundinamarca norte de santander cundinamarca 0.50393 norte de santander 0.56964 0.43501 boyaca 0.49539 0.41023 0.41252 population from antioquia was not included, the value of nm increased to 0.98 migrants/generation and the degree of sub-structuring diminished to 0.34. the populations from boyaca and cundinamarca presented the least genetic differentiation (gst = 0.26) and the greatest rates of migration (nm = 1.35) (tab. 2). the percentage of polymorphic loci ranged between 34 and 47% (82.65% among the four populations), nei’s genetic diversity index was between 0.044 and 0.073 (h = 0.090 for the whole population) and shannon’s genotypic diversity index was between 0.079 and 0.12 (i = 0.158, for the whole population) (tab. 3). anova indicated that the total genetic variation of the population under study can be explained in 47.2% by differences among the groups, while 52.8% was due to the variance among the groups. based on the dendrogram generated, isolates were separated in four groups (i, ii, iii, and iv) with a maximum distance of 0.12, while within each group there was a very high level of genetic similarity with values of 0.93, 0.94, 0.92, and 0.91 for groups i, ii, iii, and iv, respectively (fig. 1). the statistical analysis supporting these groupings resulted high when using the p value (group i: 99%, group ii: 100%, group iii: 91%, and group iv: 89%), but not for bootstrap values that presented a range of 56 to 96% (fig. 1). the first group (i) included 44 isolates that were mostly from the department of antioquia, although five isolates from boyaca and five from cundinamarca were presented. group ii contained 37 isolates, 33 from norte de santander, and a very low number from other regions (one from cundinamarca, one from boyaca and two from antioquia); while group iii included only isolates from cundinamarca (32) and group iv was made up of 29 isolates from boyaca, one from cundinamarca, one from antioquia, and four from norte de santander. discussion this research presents a genetic study of characteristics of p. infestans populations in potato crops in colombia, which included four populations from main potato-growing regions in antioquia, boyaca, cundinamarca, and norte de santander, whose cultivated area corresponds to 77% of the total crops with this tuber in the country (122,617 ha) (madr, 2006). our experimental development was based on the use of aflp markers, a methodology that is broadly used in these types of studies (cooke and lees, 2004; gotoh et al., 2005) and, hence, constitutes a strong support for the findings in this research. work done by gilchrist et al. (2009) in 2001; raigosa et al. (2009); silva et al. (2009) and vargas et al. (2009) show table 2. analysis of genetic sub-structuring and migration among four populations of p. infestans in colombia. values below the diagonal correspond to the rate of genetic sub-structuring (gst = (ht hs)/ht) values above the diagonal represent the number of migrants/generation (nm = 0.5 (1 gst)/gst). departments antioquia boyaca cundinamarca norte de santander antioquia 0.91 0.86 0.65 boyaca 0.35 1.35 1.34 cundinamarca 0.36 0.26 1.21 norte de santander 0.43 0.27 0.29 table 3. index of diversity found in populations of phytophthora infestans from solanum tuberosum and s. phureja in four departments of colombia. index antioquia boyaca cundinamarca norte de santander mean index of all populations number of polymorphic loci 93 93 92 68 128 proportion of polymorphic loci 47.40 47.40 46.90 34.60 82.65 nei (h) genetic diversity index 0.045±0.0237 0.073±0.037 0.056±0.029 0.044±0.022 0.090±0.135 shannon (i) genotypic diversity index 0.085±0.103 0.120±0.1686 0.100±0.141 0.079±0.1345 0.158±0.194 3872010 silva a., cotes, and marín: population structure of phytophthora infestans... ant217 cun191 boy109 boy223 boy246 boy241 ant50 boy238 ant67 ant199 cun175 ant206 ant210 ant203 ant61 ant215 ant40 ant20 antu ant209 ant205 ant202 ant58 ant220 ant214 ant208 ant204 ant216 ant213 ant32 ant200 ant198 ant18 ns124 cun190 cun181 cun180 ant218 ant212 ant211 ant207 ant201 ant19 ant26 ns90 ns161 ant42 ns136 ns156 ns89 ns142 ns141 ns137 ns134 ns127 ns130 ns163 ns91 ns162 ns149 ns132 ns129 ns121 ns154 boy229 ant25 cun197 ns93 ns92 ns120 ns88 ns167 ns166 ns159 ns150 ns135 ns122 ns125 ns138 ant13 ns133 cun126 cun151 cun112 cun174 cun143 cun177 cun195 cun185 cun192 cun194 cun189 cun144 cun176 cun188 cun179 cun170 cun153 cun152 cun173 cun147 cun139 cun148 cun187 cun196 cun186 cun178 cun172 cun171 cun123 cun105 cun182 cun183 boy101 boy245 boy222 ns157 boy237 boy113 boy234 boy242 boy230 boy240 boy104 boy244 boy228 boy226 boy114 boy106 ns164 boy224 ns158 ns128 ant219 cun184 boy247 boy235 boy236 boy248 boy115 boy221 boy110 boy249 boy232 boy231 boy243 boy131 boy227 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 distancia de jaccard 83 80 99 91 87 94 81 91 99 97 89 84 13 14 82 31 34 46 33 55 92 47 67 46 a is la m ie nt os p. in fe st an s i ii iii iv figure 1. dendrogram generated by upgma analysis of aflp markers for a population of 148 isolates of p. infestans collected from four departments of colombia. numbers on branches indicate the value p (above) and bootstrap probability (below). roman numerals indicate the population and are explained in the text. 388 agron. colomb. 28(3) 2010 the occurrence of only one type mating and of one mitochondrial haplotype predominant in the potato p. infestans populations; nevertheless, vargas et al. (2009) reported in colombia the presence of an isolate with the a2 type from p. peruviana plants. the genetic variability analysis performed via aflp markers revealed variation among and within the four populations evaluated. although said variation levels were low (h = 0.090; i = 0.158), all the isolates evaluated correspond to unique genotypes, which in many cases only diverge by a few loci. these variation levels indirectly indicate the absence of sexual reproduction of this pathogen in colombia, and support the hypothesis that other mechanisms like parasexuality, high rates of mutations, and presence of extra-chromosomal elements are important in defining p. infestans populations. these mechanisms have already been experimentally detected when evaluating the genotypes derived from monozoosporic crops through rapd and aflp molecular markers (abu-el samen et al., 2003). these authors found a considerable level of molecular and phenotypic variation in the monozoosporic populations evaluated, suggesting that genetic changes in asexual p. infestans populations are possible and that these affect the resulting phenotypes, both at the level of pathogenicity, as well as of sensitivity to some fungicides. this situation was confirmed by gilchrist et al., (2009) in a population of 28 p. infestans isolates from potato crops in antioquia, which represented 18 pathotypes different from the oomycete and contained in all 10 of the 11 factors of virulence identified in the world to define the p. infestans-s. tuberosum interaction. the studies conducted with molecular markers like aflps and microsatellites in p. infestans populations have permitted inferring with greater precision the levels of variability presented by this pathogen and that through the conventional methods defining the genetic lineages (rflp with the rg57 probe, analysis of gpi and pep isoenzymes, mating type, resistance to metalaxyl and mitochondrial haplotypes) were generally masked (cooke and lees, 2004). thus, for example, cooke et al. (2003) evaluated the p. infestans populations in scotland between 1995 and 1997, and found that from a sample of 500 isolates, there were only two mitochondrial haplotypes (ia and iia) and six rg57 electrophoretic profiles, while the aflp analysis detected high levels of variability (h= 0.39; i= 0.57) and the presence of at least half of the population evaluated with unique aflp patterns. similarly, knapova and gisi (2002), when studying p. infestans populations collected between 1996 and 1997 in france and switzerland, found that for every nine isolates analyzed with microsatellites, one corresponded to a different genotype and that said proportion was two to one, when using aflp markers. in the andean region, two studies have been published on p. infestans populations using aflp markers. the first of these, corresponds to that conducted by adler et al. (2004) with a population of the pathogen from different hosts (s. andreanum, s. colombianum, s. caripense, s. muricatum, s. tuberosum, s. betaceum, brugmansia sanguinea, among others) and which permitted the separation of the population into several clades representing the ec-1, us-1, ec-3 lineages, besides the ic and ia haplotypes, associated to new lineages in s. muricatum and in solanum species from the anarrhichomenum section, respectively. within each group several sub-clades were presented, revealed variation among the isolates that comprise them. the main clades presented considerable genetic distances that even led to the description of the new p. andina species from the isolates obtained in s. tetrapetalum of anarrhichomenum (adler et al., 2004; gómez et al., 2007). the other study was conducted by mesa et al. (2008) with two p. infestans populations collected in the department of nariño and obtained in potato and tree tomato crops. in said work, the populations from both hosts were located in different clades and presented genetic differentiation (fst= 0.12; p = 0.0001). additionally, a certain level of genetic variation was found within each group (h= 0.04; i= 0.06). such a variation was similar to that found within each of the p. infestans populations from the four departments included in this study (h= 0.04 to 0.07), which may indicate that in spite of the differences in each of the study zones, the pathogen in colombia presents some similar population parameters, with the absence of sexual reproduction in the populations being a determining factor for this situation. on the other hand, in this study, the analysis of the population structure from the aflp markers permitted determining the existence of genetic differentiation among the four populations, especially among the p. infestans population from antioquia and those from the middleeast part of the country, which present a lower degree of sub-structuring (gst < 0.3), probably as a result of a greater genetic flow of its populations (nm > 1.21). said situation can be due to the differences existing in the environmental conditions in both regions, especially those related with rainfall and temperature, besides the important selection effect represented by the cultivation of different varieties and the differences in the management practices by farmers in said zones. in antioquia predominates the cultivation of the “diacol capiro” variety, while in boyaca, cundinamarca, and norte de santander the “parda pastusa” variety is cultivated most, although there is increased cultivation of improved material resistant to p. infestans, like “pastusa suprema” (santos et al., 2010). 3892010 silva a., cotes, and marín: population structure of phytophthora infestans... the other mechanism that could explain the sub-structuring found corresponds to the geographical isolation between the two areas. nevertheless, when considering the flow of seed tuber between these regions and of fresh commercialized potato, this hypothesis loses value and on the contrary reaffirms the importance in both regions of selection factors of genotypes of the pathogen like climate and agronomic management, more so when the grouping of some isolates was detected in representative clades from different places to their place of origin. these isolates can be considered part of founder populations, which are in the process of adapting to the new conditions of the agro-ecosystems and represent a possible risk, given that they introduce new sets of genes to these zones, which can derive into variants that are more pathogenic or resistant to fungicides used to control potato blight. the greatest variability within the p. infestans population in antioquia and its difference with the rest of the populations, indicate that the varieties improved through resistance to potato blight must be evaluated in the potatogrowing zones of this department, which coincides with field observations made by henfling (1987), when making evaluations in the corpoica research station “la selva” in rionegro, with some families from crosses showing resistance to p. infestans. conclusions the characteristics of the p. infestans population structure in four potato-growing departments in colombia are presented in this study. the validity of their results is supported by the high number of isolates evaluated (148) and by the use of aflp molecular markers, which revealed a low level of variation within the geographical populations evaluated. the sub-structuring analysis showed differentiation among the p. infestans population from antioquia and those obtained from the departments of boyaca, cundinamarca, and norte de santander. the results suggest that the occurrence of parasexual phenomena or high rates of mutation in this pathogen are important in the definition of the population characteristics of p. infestans in colombia and that it is necessary to include the evaluation of the improved potato materials in the cultivation regions of antioquia, given the differences of the pathogen populations in this department. acknowledgments this research was funded by the research office at universidad nacional de colombia (project: 20101005571) and by dime (laboratory enhancement project, medellin). the collection of isolates used in the study was carried out with the support from technical personnel from fedepapa and from professor sonia jaramillo and farmers in antioquia, boyaca, cundinamarca, and norte de santander. literature cited abu-el samen, f.m., g.a. secor, and n.c. gudmestad. 2003. variability in virulence among asexual progenies of phytophthora infestans (mont.) de bary. phytopathol. 93, 293-304. adler, n.f., l.j. erselius, m.g. chacón, w.g. flier, m.e. ordóñez, l.p. kroon, and g.a. forbes. 2004. genetic diversity of phytophthora infestans sensu lato in ecuador provides new insight into the origin of this important plant pathogen. phytopathol. 94, 154-162. cooke, d.e. and a.k. lees. 2004. markers, old and new, for examining phytophthora infestans diversity. plant pathol. 53, 692-704. cooke, d.e.l., v. young, p.r. birch, r. toth, f. gourlay, j.p. day, s.f. arnegie, and j.m. duncan. 2003. phenotypic and genotypic diversity of phytophthora infestans populations in scotland. (1995–97). plant pathol. 52, 181-192. damicone, j. 2004. fungicide resistance management. cooperative oklahoma extension service epp-7663. stillwater, ok. duncan, j.m. 1999. phytophthora an abiding threat to our crops. microbiol. today 26, 114-116. erwin, d.c. and o.k. ribeiro. 1996. phytophthora diseases worldwide. the american phytopathological society, st. paul, mn. excoffier, l., p.e. smouse, and j.m. quattro. 1992. analysis of molecular variance inferred from metric distances among dna haplotypes: application to human mitochondrial dna restriction data. genet. 131, 479-491. fry, e.w., a. drenth, l.j. spielman, b.c. mantel, l.c. davidse, and s. goodwin. 1991. population genetic structure of phytophthora infestans in the netherlands. phytopathol. 81, 1330-1336. garelik, g. 2002. taking the bite out of potato blight. science 278, 1702-1704. gilchrist, e., s. jaramillo, l. afanador, and r. arango. 2009. caracterización de las poblaciones de phytophthora infestans en antioquia, colombia. rev. fac. nal. agr. medellín 62, 5031-5037. gisi, u. and y. cohen. 1996. resistance to phenylamide fungicides: a case study with phytophthora infestans involving mating type and race structure. annu. rev. phytopathol. 34, 549-572. gómez, l.a., i. carbone, and j.b. ristaino. 2007. an andean origin of phytophthora infestans inferred from mitochondrial and nuclear gene genealogies. proc. natl. acad. sci. usa 9, 3306-3311. goodwin, s.b., b.a. cohen, and w.e. fry. 1994. pan global distribution of a single clonal lineage of the irish potato famine fungus. proc. natl. acad. sci. usa 91, 11591-11595. gotoh, k., s. akino, a. maeda, n. kondo, s. naito, m. kato, and a. ogoshi. 2005. characterization of some asian isolates of phytophthora infestans. plant pathol. 54, 733-739. griffith, g.w. and d.s. shaw. 1998. polymorphisms in phytophthora infestans: four mitochondrial haplotypes are detected after pcr amplification of dna from pure cultures or from host lesions. appl. environ. microbiol. 10, 4007-4014. 390 agron. colomb. 28(3) 2010 grunwald, n. and w.g. flier. 2005. the biology of phytophthora infestans at its center of origin. annu. rev. phytopathol. 43, 171-190. henfling, j.w. 1987. el tizón tardío de la papa: phytophthora infestans. boletín de información técnica no. 4. cip, lima. jaramillo, s. 2004. monografía sobre phytophthora infestans (mont.) de bary. universidad nacional de colombia. medellin, colombia. kamoun, s. 2003. molecular genetics of pathogenic oomycetes. eukar. cell 2, 191-199. knapova, g. and u. gisi. 2002. phenotypic and genotypic structure of phytophthora infestans populations on potato and tomato in france and switzerland. plant pathol. 51, 641-653. mahuku, g., r.d. peters, h.w. platt, and f. daayf. 2000. random amplified polymorphic dna (rapd) analysis of phytophthora infestans isolates collected in canada during 1994 to 1996. plant pathol. 49, 252-260. mesa, v., m.f. mideros, s. jaramillo-villegas, j.m. cotes, l.e. lagos, r. pineda, and m. marín. 2008. variabilidad genética de aislamientos de phytophthora infestans procedentes del suroeste de colombia. rev. iberoam. micol. 25, 167-172. milgroom, m.g. and t.l. peever. 2003. population biology of plant pathogens: the synthesis of plant disease epidemiology and population genetics. plant dis. 87, 608-617. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. cadena productiva de la papa en colombia. bogota. páez, o., r. valverde, l. gómez, and a. brenes. 2004. diversidad genética de aislamientos de phytophthora infestans en plantaciones de papa en costa rica con el uso de rapds. agron. costarric. 29, 41-55. raigosa, n., m.c. amaya, s. jaramillo, l.e. lagos, and m. marín. 2009. variabilidad genética de aislamientos colombianos de phytophthora infestans (mont.) de bary. rev. fac. nal. agr. medellín 62, 4761-4771. riveros, f., r. sotomayor, v. rivera, g. secor and b. espinoza. 2003. resistance of phytophthora infestans (montagne) de bary to metalaxyl in potato crops in northern chile. agric. téc. 63, 39-46. sambrook, j. and d.w. russell. 2001. molecular cloning: a laboratory manual. 3rd ed. cold spring harbor laboratory press, cold spring harbor, ny. pp. 5.26-5.50. santos, m., m. segura, and c.e. ñústez. 2010. análisis de crecimiento y relación fuente-demanda de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en el municipio de zipaquirá (cundinamarca, colombia). rev. fac. nal. agr. medellín 63, 5253-5266. silva, b., s. jaramillo, and m. marín. 2009. caracterización genética de aislamientos de phytophthora infestans de papa cultivada en antioquia, boyacá, cundinamarca y norte de santander (colombia). actual. biol. 31, 5-20. susuki, r. and h. shimodaira. 2006. pvclust: an r package for assessing the uncertainty in hierarchical clustering. bioinform. 22, 1540-1542. vargas, a.m., l.m. quesada-ocampo, m.c. céspedes, n. carreño, a. gonzález, a. rojas, a.p. zuluaga, k. myers, w.e. fry, p. jiménez, a.j. bernal, and s. restrepo. 2009. characterization of phytophthora infestans populations in colombia: first report of the a2 mating type. phytopathol. 99, 82-88. fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular resumenabstract common bean is an important low cost and easy access protein source for the andean region population. fourteen ‘bola roja’ and ‘cargamanto’ climbing bean populations resulting from hybridizing six different regional varieties with anthracnose resistant genotype g2333, were evaluated under greenhouse conditions. with the aim of assessing yield of these hybrids, a completely randomized design was applied for the comparison of the following parameters: 100-seeed weight, number of grains per pod, and number of pods per plant. the latter was found to be the most important yield indicator. the study also allowed determining the best evaluated genotypes, which are currently still segregating. therefore, it is recommended to continue developing line rc1f3. el fríjol común es de importancia en la dieta de la población de la región andina por ser una fuente accesible de proteína a bajo costo. bajo cubierta plástica se evaluaron 14 poblaciones de fríjol voluble ‘bola roja’ y ‘cargamanto’ provenientes de hibridaciones de seis genotipos distintos por g2333 resistente a antracnosis. el objetivo principal fue evaluar el rendimiento de los híbridos de fríjol. se utilizó un diseño completo al azar. se compararon las variables de rendimiento, teniendo como resultado la diferencia entre variables como número de vainas por planta, número de granos por vainas y peso de 100 granos. el análisis de rendimiento por planta, las variables de rendimiento y sus componentes, mostraron que el carácter vainas por planta fue el de mayor importancia sobre la determinación del rendimiento. el estudio también permitió determinar las mejores de entre las catorce poblaciones evaluadas. se recomienda continuar con el avance de rc1f3. palabras clave: variables de rendimiento, leguminosa, invernadero, colombia. key words: yield variables, legume, greenhouse, colombia. received for publicaton: 23 april, 2008. accepted for publication: 19 february, 2009 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 corresponding author: galigarretom@unal.edu.co agronomía colombiana 27(1), 7-13, 2009 yield evaluation of fourteen populations of climbing bean (phaseolus vulgaris l.) segregating lines with anthracnose (colletotrichum lindemuthianum) resistance genes evaluación del rendimiento de catorce poblaciones de líneas segregantes de fríjol voluble (phaseolus vulgaris l.) con genes de resistencia a antracnosis (colletotrichum lindemuthianum) nelson a. pachón1, diego f. gracia1 and gustavo a. ligarreto1, 2 introduction a very important and nutritious leguminous crop, beans are cultivated worldwide on 26,9 million ha that produced 19.2 million t in 2007 (fao, 2009). this crop is well appreciated by all social groups as an important ingredient of numerous highly consumed typical dishes, and constitutes one of the most outstanding latin american foods. in consequence, beans are highly valuated within local cultures, as in the case of colombia, where they are consumed in all regions. according to ligarreto (2001), within the traditional andean culture bean cultivation is associated to smallholdings usually lower than 5 ha in size. in colombia, the number of families currently growing this crop is estimated around 65,000, and the number of direct day’s wages around 12.5 million per year (ciat, 2001; ríos and quirós, 2002; proexport, 2003). in 1988, the country produced 0.7% of the total world dry bean production, which is equivalent to 114,503 t, and implies a 1.9% annual average growth rate during the period comprised from 1991 to 1998. the main factor explaining this behavior is yield increase, which went from 808 kg ha-1 in 1992, to 945 kg ha-1 in 1998 (corporación colombia internacional, 2000). regarding anthracnose, five improved climbing bean varieties have been obtained in colombia so far. three of 8 agron. colomb. 27(1) 2009 them have been developed for the department of antioquia, and correspond to the ‘cargamanto’ type. however, due to their lack of commercial quality when compared to the regional varieties (which are anthracnose susceptible), they have not been well accepted. meanwhile, no anthracnose resistant ‘bola roja’ varieties have been developed in the country (ligarreto, 1997). seeking for bean protection, which has become a challenge for plant breeders and phytopathologists, the present work searched for better anthracnose resistant genotypes. monogenic resistance genes are appreciated for their easy manipulation, as they can be introduced in susceptible genotypes by means of simple cross breeding (vallejo and estrada, 2002; garzón, 2006). these should ideally be combined with desirable yield features, among which the most outstanding ones are number of pods per plant (p/pl), number of seeds per pod (s/p) and grain weight, also known as primary yield components. according to ligarreto (2003) yield, p/pl, and 100-seed weight are the most frequently used characters in describing bean collections. thus, by means of a completely randomized statistical analysis, the present work was aimed at evaluating yield performance on 14 `bola roja' and `cargamanto' promissory climbing bean populations previously hybridized with anthracnose resistance genes, and comprising 42 segregating lines. as part of the assessment of the obtention of bc1f3, the study evaluated the following parameters: p/pl, s/p, 100-seed weight, plant yield and precocity. materials and methods the present experiment was carried out under greenhouse conditions at the faculty of agronomy of universidad nacional de colombia bogota campus. located at 2,556 m a.s.l., the cultivation area presents respective average, average minimum, and average maximum temperatures of 14.7, 4.0 and 20.5°c. relative humidity is 80%, and solar brightness is 4.5 h d-1 (vargas, 2001). the mentioned 14 populations of ‘bola roja’ and ‘cargamanto’ climbing beans had been obtained by hybridizing six different regional varieties with ciat’s anthracnose resistant genotype g2333. this accession is characterized by yielding small grains (100-seed weight is 25 g) and having type iv intermediate growth habit (pastor-corrales et al., 1994). the studied materials were bc1f2 populations previously obtained by garzón (2006). control experiments were set with cultivars cabrera, agrario, cargamanto, pesca, simijaca and d. moreno (fig. 1). the agronomic management was conducted according to ríos and quirós (2002) and escobar (2002). the evaluated treatments corresponded to the 42 bean genotypes under study, plus their six progenitor cultivars, making up a total of 48 treatments with 10 repetitions each, arrayed in a completely randomized design (melo, 2006). the experimental unit was a 4 m long row allowing 40 seeds (plants) at a 0.1 m planting distance. each of the variables in study was subject to analysis of variance, and the minimum significant differences for the criteria under evaluation were determined by means of a tukey test. the performance of the different lines was assessed by means of the following variables: a) time to flower (d); b) number of pods per plant; c) number of seeds per pod; d) 100-seed weight (grams); e) plant yield (grams per plant) and f) growth habit. variables b, c and d correspond to bean yield components. figure 1. climbing bean genotypes bola roja and cargamanto, used as controls. 'bola roja' 'cargamanto' 92009 pachón, gracia and ligarreto: yield evaluation of fourteen populations of climbing bean (phaseolus vulgaris l.)... in assessing variable “a”, the planting day was that of actually sowing the seeds; and the flowering day was defined as that on which 50% of the row presented at least one flower per plant. as to variable “b”, p/pl was counted on ten plants chosen randomly out of each row, then calculating the average per plant, and extrapolating it to the row. variable “c” was assessed by counting all the grains produced by ten plants out of each row, and dividing the result by the number of pods tallied on those same plants. variable “d” was measured by weighing 100 dry seeds from each row, and the growing habit was evaluated according to van shoonhoven and pastor-corrales (1987). results and discussion number of pods per plant when analyzed through the tukey test, the means of this variable showed a series of groupings, among which the highest performance was exhibited by genotypes un1045 and un1046, both with the same hybridization profile ((g2333 x cargamanto) x cargamanto), and showing no significant difference among them (tab. 1 and 2). genotype un1113, obtained from pesca x (pesca x g2333), had a good performance regarding this variable too, and showed no significant difference with the former genotypes. meanwhile, when compared to the other tested lines, it did score significant differences. although genotypes un1045 and un1046 scored the least s/p counts, their plant yield score was significantly better than those of controls ‘agrario’, ‘d. moreno’, ‘pesca’ and ‘simijaca’; but not significant with respect to the best controls, which were ‘cargamanto’ and ‘cabrera’. high p/pl records can be considered a phenotypic expression of mesoamerican races, which are the origins of accession g2333 (ligarreto, 2003; garzón, 2006). this could contribute to explain the situation mentioned above, given that both un1045 and un1046 come directly from a g2333 x cargamanto hybrid female whose progenitors include another g2333 female (tab. 1 and 2). according to a climbing bean yield study carried out by lópez (2006), high p/pl values failed to prove any relation with higher productive behaviors in the studied genotypes. indeed, the lines exhibiting such values presented higher empty seed records, or scored low s/p values. however, this behavior might be related to low pollen viability caused by exposition to high temperatures. in effect, this condition determines early tissue degeneration, thus limiting early pollen nutrition and affecting proline translocation to the anther wall, which in turn plays an important role in defining viability or fertility of pollen grains (prasad et al., 2002). in consequence, p/pl may still be considered an interesting character. number of seeds per pod according to the tukey test, genotypes un1103 and un1104, both obtained from cross d. moreno x (g2333 x d. moreno), presented the highest average values for this feature, showing significant differences with the other tested genotypes, but not among each other (tab. 2). these same genotypes exhibited significant 100-seed weight differences with ‘d. moreno’, and significant plant yield differences with the other tested genotypes, as well as with controls ‘agrario’, ‘pesca’, ‘d. moreno’ and ‘simijaca’, but not with controls ‘cabrera’ and ‘cargamanto’, which attained good production. p/pl values, particularly those of genotype un1103, showed no significant differences when compared to the control materials. garzón (2006) has mentioned that in direct and reciprocal crossings in darien, municipality of calima, department of valle del cauca, the highest s/p scores were obtained when using g2333 as female. however, in the present work, those genotypes more directly related to g2333 produced the least scores for this variable. the mentioned author also indicates that, as a mesoamerican material, g2333 is well adapted to low altitudes such as darien, where it presents less number of abortions. on the other hand, at the altitude of the bogota plateau, this phenomenon may have been more abundant in the (g2333 x n) x n genotypes, as it could be inferred from tab. 1 and 2, specifically regarding genotypes un1045 and un1046, which exhibited the highest p/pl and least s/p numbers. the previous analysis excluded genotypes as un1109, obtained from cross pesca x (g2333 x pesca), and un1113, obtained from pesca x (pesca x g2333), which presented high p/pl and low s/p records as well. 100-seed weight, plant yield and growth habit the highest 100-seed weight scores were reached by genotypes un1085, obtained from cross cabrera x (cabrera x g2333); followed by un1091, obtained from cross cargamanto x (cargamanto x g2333). these genotypes exhibited significant differences when compared to controls ‘agrario’, ‘cabrera’ and ‘cargamanto’; and highly significant dif10 agron. colomb. 27(1) 2009 table 1. means of the 14 hybrid and 6 control populations of climbing bean. populations 100-seed weight (g) p/pl1 s/p2 p/y3 (g) dtf4 hybrids 1. (cabrera x g2333) x cabrera 74.63 31.35 2.24 45.16 75 2. (g2333 x cargamanto) x cargamanto 70.23 75.57** 1.38 58.01 77 3. (g2333 x d. moreno) x d. moreno 64.56 48.42* 3.68 99.53 72** 4. (g2333 x pesca) x pesca 70.21 57.01* 3.46 138.70** 86 5. agrario x (g2333 x agrario) 62.95 26.26 4.26 71.22 68** 6. cabrera x (cabrera x g2333) 81.46* 21.03 3.22 57.13 80 7. cabrera x (g2333 x cabrera) 72.80 23.71 4.43 78.73 77 8. cargamanto x (cargamanto xg2333) 72.35 33.98 3.35 86.37 79 9. d. moreno x (d. moreno x g2333) 79.29 17.08 4.07 56.22 81 10. d. moreno x (g2333 x d. moreno) 74.72 17.80 5.60** 78.47 78 11. pesca x g2333) x pesca 67.46 30.16 3.28 66.88 77 12. pesca x (g2333 x pesca) 73.15 40.03 3.02 86.10 83 13. pesca x (pesca x g2333) 72.38 59.52** 2.70 101.46 78 14. simijaca x (simijaca x g2333) 65.31 50.60 3.93 126.87 86 controls agrario 59.20 30.10 4.90 87.31 cabrera 86.90 21.30 5.90 109.20 cargamanto 87.00 21.30 5.90 109.33 d. moreno 65.30 30.20 5.60 110.44 pesca 64.20 28.40 5.10 92.99 simijaca 60.30 29.20 5.90 103.88 1 p/pl, number of pods per plant; 2 s/p, number of seeds per pod; 3 p/ y, plant yield; 4 dtf, days to flower. * significant differences (p≤0.05); ** significant differences (p≤0.01), for the tukey test applied to the treatment means. ferences with respect to controls ‘d. moreno’, ‘pesca’ and ‘simijaca’ (tab. 2). this was so because un1085 and un1091 had received this feature from their andean female progenitors. according to ligarreto (2003), andean cultivars are characterized by having heavier grains than mesoamerican ones. this is confirmed by the higher 100-seed-weight values exhibited by controls ‘cabrera’ and ‘cargamanto’. although the latter are in turn lower than those of genotypes un1085 and un1091, this apparent contradiction can be explained as a case of transgressive inheritance. the genotypes that reached the best yield results were those that achieved the best compensation among yield components, that is, good p/pl, s/p and 100-seed-weight scores (the latter above 65 g). these were genotype un1114, obtained from cross pesca x (pesca x g2333); followed by genotypes un1091, from cross cargamanto x (cargamanto x g2333); and un1122, from simijaca x (simijaca x g2333). these not only reached significant differences with the other tested genotypes, but also with the regional controls. it must be highlighted that both pesca and simijaca are bola roja cultivars, and that in these crosses they (as well as cultivar cargamanto in un1091) were acting as female progenitors. out of the 42 evaluated genotypes, 21 were classified as having type iva growth habit, whose pods are distributed all over the plant. fifteen genotypes were classified as type ivb, and 6 as iiib. in these two last categories pods are mainly distributed on the upper third of the plant. type iv includes undetermined growth climbing plants with weak, long and twisted stem and branches. type iii includes undetermined and prostrate growth plants (van shoonhoven and pastor-corrales, 1987). tab. 2 specifies the growth habits of the different genotypes. due to their small p/pl, which ranged between 8 and 31, type iii genotypes attained low yield scores when compared to type iv ones, whose p/pl ranged from 5 to 93. in disregard of wether type iv genotypes are a or b, they should ideally have high p/pl, more than three s/p, and higher than 70 g 100-seed-weight records. precocity (days to flower) this parameter was assessed by measuring time to flower, which showed the tested genotypes to be clustered in groups 112009 pachón, gracia and ligarreto: yield evaluation of fourteen populations of climbing bean (phaseolus vulgaris l.)... table 2. average values of the studied variables for each climbing bean genotype. code number population1 growth habit2 dtf3 100-seed weight (g) p/pl4 s/p5 p/y6 (g) un1023 1 iv a 77 77.53 22.000 2.9399 50,14 un1025 1 iv a 67 71.03 48.473 1.0619 36,50 un1026 1 iv a 84 75.34 23.600 2.7479 48,85 un1045 2 iv a 77 72.19 92.255** 0.7371 49,09 un1046 2 iv a 77 64.25 93.418** 0.7121 42,74 un1047 2 iv a 79 74.26 41.055 2.6965 82,20 un1048 3 iv b 77 64.54 62.782 1.9979 80,95 un1050 3 iv b 77 64.58 34.073 5.3674 118,11 un1052 4 iv b 81 70.21 57.018 3.4649 138,70 un1072 5 iii b 68 63.26 23.000 3.8966 56,69 un1075 5 iv a 68 62.64 29.527 4.6363 85,75 un1083 6 iii b 88 76.28 8.855 3.3164 22,40 un1085 6 iv a 71 91.420** 20.709 2.1359 40,44 un1086 6 iv a 81 76.70 33.545 4.219 108,55 un1087 7 iv a 81 81.27 29.818 3.9059 94,65 un1088 7 iv a 71 80.35 30.855 5.5369 137,27 un1089 7 iii b 77 44.16 21.109 5.1601 48,10 un1090 7 iii b 77 85.42 13.073 3.1257 34,90 un1091 8 iv a 81 89.600** 30.200 ns 5.7369 ns 155,23* un1091 8 iv a 81 72.48 37.327 2.0808 56,30 un1091 8 iv a 81 74.23 31.436 2.7435 64,02 un1092 8 iv a 81 73.64 53.945 3.6583 145,32 un1093 8 iv a 81 71.35 34.909 4.824 120,15 un1093 8 iv a 81 56.08 15.018 4.7797 40,25 un1094 8 iii b 71 75.96 31.927 1.3877 33,65 un1094 8 iv a 77 64.47 38.018 3.1024 76,04 un1099 9 iv b 81 78.26 19.091 4.8848 72,98 un1101 9 iii b 81 80.33 15.073 3.2649 39,47 un1103 10 iv b 77 76.18 22.055 6.0923* 102,34 un1104 10 iv b 77 81.27 17.818 6.5441* 94,76 un1105 10 iv b 81 79.60 25.473 4.8754 98,86 un1106 10 iv b 81 61.84 5.891 4.9206 17,93 un1107 11 iv b 81 67.46 30.164 3.2871 66,88 un1108 12 iv b 88 73.70 31.145 4.0474 92,90 un1109 12 iv b 84 71.24 44.527 0.9714 30,80 un1110 12 iv b 77 74.52 44.418 4.0672 134,62 un1111 13 iv b 77 71.34 36.873 3.3908 89,20 un1113 13 iv b 77 75.56 80.018** 0.5841 35,31 un1114 13 iv b 81 70.26 61.673 4.1512 179,88** un1119 14 iv a 81 66.32 43.509 4.3535 125,62 un1120 14 iv a 94 65.10 39.418 4.0418 103,71 un1122 14 iv a 84 64.51 68.873 3.4050 151,28* agrario --59.20 30.100 4.9000 87,31 cabrera --86.90 21.300 5.9000 109,20 cargamanto --87.00 21.300 5.9000 109,33 d. moreno --65.30 30.200 5.6000 110,44 pesca --64.20 28.400 5.1000 92,99 simijaca --60.30 29.200 5.9000 103,88 1 hybrid populations mentioned in tab. 1; 2 type iii growth habit: prostrate undetermined – training, iv: climbing undetermined; 3 dtf, days to flower; 4 p/pl, number of pods per plant; 5 s/p, number of seeds per pod; 6 p/ y, plant yield. * significant differences (p≤0.05); ** significant differences (p≤0.01); ns, non significant differences; for the tukey test applied to the treatment means. 12 agron. colomb. 27(1) 2009 differentiated from each other by an average difference of 10 d (tab. 2). the most precocious material was found to be un1025, obtained from cross cabrera x (cabrera x g2333), which took 67 d to flower. similarly, and having taken 68 d to flower, genotypes un1072 and un1075, obtained from cross agrario x (g2333 x agrario), were also precocious and showed highly significant differences with the other lines. it is worth mentioning that these two genotypes were the only ones representing such cross. these precocious genotypes presented moderate p/pl records, (ranging from 23 to 48 p/pl); an average 4.63 s/p count; and low plant yield scores (from 36.50 g y 85.75 g). such behaviour might be due to relatively high empty seed numbers, especially in the case of genotype un1025, which reached average values of 48.47 p/pl, and only 1 s/p. the average time-to-flower score was 79 d. the longest records were reached by populations obtained from (g2333 x pesca) x pesca, and from simijaca x (simijaca x g2333), with 86 d; followed by those obtained from pesca x (g2333 x pesca), with 83 d; (pesca x g2333) x pesca, and d. moreno x (d. moreno x g2333), with 81 d; and finally cabrera x (cabrera x g2333), with 80 d (tab. 1). genotypes related to cultivars cargamanto, simijaca and cabrera presented early senescence, as it can be seen in their precocious falling of the leaves. as mentioned by gallego (2005), resulting from genotype-environment interactions, these precocious genotypes bear small grains because it would require longer productive periods to fill bigger ones. in sum, it can be said that the precocious genotypes un1072 and un1075, with a 68 d-to-flower period, clearly stand out of the background. although they exhibited some of the lowest 100-seed-weight scores (respectively 63.26 g and 62.64 g), as well as low s/p values, and their p/pl values were just similar to those of the control materials, they (and precocity in general) should be considered within the leguminous breeding program of universidad nacional de colombia, aiming at medium precocity and good yield materials. the reason for this is that precocious materials usually have low yield and small grains. tab. 2 shows how the highly productive genotypes un114, un1091, un1122 and un1052 are above 138 g per plant and took from 81 to 84 d to flower, exceeding the average (79 d) by two weeks. relation among variables in the present work, the selection of the best performing genotypes was based on analysis of the variables presented in tab. 2. this led to choosing un1114 as the best genotype, which through yield component compensation attained the highest yield performance (179.88** g). in effect, , we can see that it reached a moderate 100-seed weight of 70.26 g, a high p/pl score of 61.67, and 4.15 s/p. taken individually, these data may be considered as average records, as far as they are higher than many others, but also lower than some other ones. this is the case of genotype un1085, which exhibited the highest 100-seed weight (91.42** g), but a 40.44 g plant yield; also un1046, which produced an average of 93.42** p/pl, and a 42.74 g plant yield; or un1104, with the highest s/p score (6.54*), a good 100-seed weight (81.27 g), but just 17.81 s/p. it can be said then, that the yield components of these three genotypes do not sufficiently compensate one another, consequently determining low or medium plant yield records. genotype un1091, obtained from cross cargamanto x (cargamanto x g2333), was actually considered as the second best performing one, due to the significant differences that it scored regarding 100-seed weight and plant yield. also, it showed significant s/p differences when compared to cultivars agrario and pesca; but non significant ones with respect to cultivars cabrera, simijaca and especially cargamanto (tab. 2). amongst all hybrids, cabrera x (cabrera x g2333) reached the highest 100-seed-weight values (81.46* g). this behavior might result from the fact that cultivar cabrera, featured by having heavy grains, has always acted as female progenitor in the cross. however, this hybrid did not show significant differences when compared to controls ‘cabrera’ and ‘cargamanto’. regarding p/pl, hybrid (g2333 x cargamanto) x cargamanto scored highly significant differences (75.57** p/pl) in comparison to all other tested materials. this might be determined by the large p/pl that features both cultivar cargamanto and accession g2333. highly significant s/p differences were attained by hybrid d. moreno x (g2333 x d. moreno) when compared to the other ones, but not when compared to the control materials, except for ‘agrario’. the most precocious hybrids were agrario x (g2333 x agrario) and (g2333 x d. moreno) x d. moreno, exhibiting highly significant differences in comparison to the rest of them (tab. 1). conclusions evaluation of yield and precocity in the different bola roja and cargamanto bc1f3 hybrids obtained showed strong segregation, not only among the populations, but also within them. this provides an ample genetic basis for 132009 pachón, gracia and ligarreto: yield evaluation of fourteen populations of climbing bean (phaseolus vulgaris l.)... our breeding program to continue advancing towards the obtention of anthracnose resistant (conferred by material g2333) genotypes with similar or superior features to those exhibited by the regional cultivars, such as cabrera, agrario, cargamanto, pesca, simijaca and d. moreno. such improved materials, mainly represented here by genotypes un1114 and un1091, could be not only highly beneficial for farmers due to reduced phytosanitary management, precocity and higher productivity, but for the consumer as well, through their sanitary and commercial quality. out of the evaluated yield components, the results point at p/pl as the most closely associated to crop yield itself, because the higher variation it exhibited makes it more appropriate for compensating the other components, which is what determines yield performance. this might also be the result of the easiness of accession g2333 (featured by high p/pl records) to combine with regional cultivars like cargamanto, pesca and simijaca. nevertheless, taking into account that 100-seed weight is not only less plastic than p/ pl, but also the most important commercial characteristic of the product, it should also be given importance in our breeding program. acknowledgements the present research is part of the edible leguminous program of universidad nacional de colombia, supported by colciencias, sena, ciat and universidad nacional de colombia. literature cited centro internacional de agricultura topical (ciat). 2001. common bean: the nearly perfect food. in: ciat in focus. http:// www.ciat.cgiar.org/ciatinfocus/pdf/beanfocus.pdf; consulted: february, 2009. corporación colombia internacional (cci). 2000. perfil del producto, fríjol. in: http://www.cci.org.co; consulted: february, 2009. debouck, d. 1994. evolución de las especies cultivadas de fríjol: la opinión de un herético. pp. 99-104. in: proc. xi congreso latinoamericano de genética and xv congreso de citogenética, sociedad mejicana de fitogenética. monterrey, méxico. escobar, c.e. 2002. recomendaciones técnicas para el manejo del cultivo de fríjol en el municipio de urrao (antioquia). federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce); fondo nacional de leguminosas; convenio de capacitación fonade, sena, sac, fenalce. medellín, colombia. fao. 2009. faostat agricultural data. agricultural production. in: http://www.fao.org; consulted: february, 2009. gallego, c. 2005. avance en un programa de selección de poblaciones de fríjol voluble (phaseolus vulgaris l.) variedad bola roja por su reacción a la enfermedad antracnosis (colletotrichum lindemuthianum). undergraduate thesis. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. garzón, l.n. 2006. selección asistida por marcadores tipo scars, de fríjol (phaseolus vulgaris l.), con resistencia a antracnosis (colletotrichum lindemuthianum) proveniente de los cruzamientos entre variedades regionales tipo bola roja y cargamanto x g2333. m.sc. thesis. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. ligarreto, g. 1997. variedades y mejoramiento de fríjol. fenalco, sena, sac, bogotá. ligarreto, g. 2001. variabilidad genética en germoplasma de fríjol común (phaseolus vulgaris l.) determinada por características morfológicas, fisiológicas, bioquímicas y moleculares. ph.d. thesis. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. ligarreto, g. 2003. análisis de la variabilidad genética en fríjol. pp. 40-49. in: franco l. and r. hidalgo (eds.). boletín técnico ipgri no. 8. international plant genetic resources institute (ipgri). rome. lópez, j. 2006. evaluación por rendimiento en genotipos promisorios de fríjol voluble (phaseolus vulgaris l.) tipos bola roja y reventones para las zonas frías de colombia. undergraduate thesis. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. melo, o.o. 2006. diseños completamente aleatorizados y tamaño de muestra. pp. 131-180. in: melo, o.o., l.a. lópez and s.e. melo (eds.). diseño de experimentos: métodos y aplicaciones. universidad nacional de colombia, bogotá. pastor-corrales, m.a., o.a. erazo, e.i. estrada and s.p. singh. 1994. inheritance of anthracnose resistance in common bean accession g2333. plant dis. 78, 958-962. proexport. 2003. estudio de mercado de fríjol en colombia. in: proexport. http://www.proexport.gov.co; consulted: may, 2006. prasad, p.v.v., k.j. botte, l. hartwell and a.j.r. thomas. 2002. effects of elevated temperature and carbon dioxide on seed-set and yield of kidney bean (phaseolus vulgaris l.). global change biol. 8, 710-721. ríos, b.m. and d.j. quirós. 2002. el fríjol (phaseolus vulgaris l.): cultivo, beneficio y variedades. ed. produmedios, bogotá. vallejo f.a. and e.i. estrada. 2002. mejoramiento genético de plantas: heterosis y producción de híbridos en autógamas. universidad nacional de colombia, palmira. van shoonhoven, a. and m.a. pastor-corrales. 1987. sistema estándar para la evaluación de germoplasma de fríjol. centro internacional de agricultura tropical (ciat). cali, colombia. vargas, c. 2001. estudio de las necesidades de riego del cultivo de cebollín (allium schoenoprasum) bajo invernadero en la sabana de bogotá. undergraduate thesis. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 54 fisiología de cultivos efecto de la aplicación del ácido giberélico sobre el crecimiento de brassica oleraceae l.) var. botrytis dc brassica oleraceae l.) var. botrytis dc martha lucía gonzález 1 , claudia caycedo 1 , maría fernanda velásquez 1 , víctor flórez 2 y miriam ruby garzón 3 1 licenciada en biología, universidad distrital francisco josé de caldas, bogotá e-mail: marlejcita@yahoo.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: vjflorezr@unal.edu.co 3 profesora asociada, proyecto curricular de biología, universidad distrital francisco josé de caldas, bogotá. resumen: la coliflor es una de las hortalizas de mayor consumo en colombia; es muy apetecida comercialmente por sus aportes nutricionales y por ello su mercado se ha ampliado a congelados y procesados con fines de exportación. con el propósito de determinar el efecto del ácido giberélico (ag3) sobre el crecimiento de órganos cosechados se realizó un experimento en dos épocas de siembra en los que se aplicaron concentraciones de 0, 5, 25 y 125 mg· l -1 de ag3. se cuantificaron variables como la masa seca total, la masa seca por órganos (raíz, tallo e inflorescencia), el número de flores y la altura de planta. los resultados demostraron que la dosis de 25 mg· l -1 de ag3 fue la más apropiada para inducir la floración y obtener mayor altura de planta, mientras que la dosis de 5 mg· l -1 de ag3 permitió acumular mayor cantidad de biomasa. palabras clave: desarrollo, biomasa, fotoasimilados, fuente-demanda, planta en forma de roseta. abstract: the cauliflower is one of the horticultural crops of most consumption in colombia. it is commercially attractive because of its nutritional qualities, the reason explaining why the market of this crop has been expanded from a processed to an exportation one. in order to verify the effect of gibberellic acid (ag3) on growth of cauliflower organs with a commercial value, an assay containing ag3 with 0, 5, 25 and 125 mg· l -1 concentrations was performed in two periods of planting. the total dry mass, organ (root, stalk, and inflorescence) dry mass, number of flowers, and plant height were quantified. the results showed that ag3 dose of 25 mg· l -1 was the most appropriate one for floral induction and largest plant height, while the dose of 5 mg· l -1 allowed to accumulate the highest quantity of biomass. key words: development, biomass, photoassimilates, sink and source, rosette plants. fecha de recepción: 28 de febrero de 2003 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 introducción la coliflor es una planta anual o bienal originaria de europa y asia occidental que presenta formas muy variadas y, por cruzarse fácilmente, se hace difícil la obtención de semillas puras (lobo et al., 1983). para algunos botánicos, coliflores y brócolis pertenecen a las mismas especie y variedad (brassica oleraceae l. var. botrytis dc), distinguiéndose únicamente en su forma, pues las coliflores presentan forma cauliflora y los brócolis tienen forma cimosa (maroto, 1992). no obstante, pérez (1978) diferencia el brócoli como brassica oleraceae l. var. asparagoides dc, cuya variedad hace referencia a la forma de espárrago que presenta, mientras que en la coliflor, la variedad describe una forma arracimada. agronomía colombiana 25(1), 54-61, 2007 gonzález et al.: efecto de la aplicación del ácido giberélico... 55 2007 según krarup y moreira (1998) el sistema radical de las brassica es reducido, con una raíz pivotante de cerca de 50 cm de largo y raíces laterales relativamente pequeñas, provistas de numerosos pelos radicales. las hojas son sésiles, enteras, poco a muy onduladas, oblongas (de unos 40 a 50 cm de largo y 20 cm de ancho), elípticas y muy erguidas, extendiéndose de forma más vertical y cerrada en la coliflor que en el brócoli. durante el desarrollo de la planta se puede diferenciar claramente la fase juvenil en la cual la planta sólo forma hojas y raíces; la duración de este período es variable, según los requerimientos de horas/frío para iniciar la floración y la ocurrencia de esas horas en el ambiente donde se desarrolla la planta. por acción de temperaturas vernalizantes (entre 6 y 10° c) ocurren los cambios fisiológicos necesarios para la formación de la pella o pan, que corresponde al órgano de consumo de esta variedad. en los trópicos la planta casi siempre permanece vegetativa a causa de las altas temperaturas, a menos que se usen cultivares que se hayan desarrollado específicamente para esas condiciones. en las zonas temperadas las formas anuales pasan a la fase reproductiva después de formado cierto número de hojas. durante la transición a la floración, la mayor parte de las sustancias de reserva elaboradas por las hojas son movilizadas hacia el meristema apical del tallo principal, donde ocurren sucesivas divisiones del ápice para formar los tallos preflorales (futuros pedúnculos) que sostienen los nuevos y múltiples meristemas apicales. en conjunto conforman el pan o pella. al progresar la fase de inducción de la pella, la planta cesa la formación de hojas; las más jóvenes envuelven progresivamente el pan protegiéndolo de las condiciones externas y de la luz. posteriormente, el pan se hace visible al desarrollar un diámetro creciente. en la floración de los tipos de brassica no vernalizantes las ramificaciones preflorales del pan inician el crecimiento longitudinal pasando a constituirse en los pedúnculos de la inflorescencia; el pan se desarma y comienza a amarillear, y un número significativo de ápices se diferencian en reproductivos, para desarrollar posteriormente las flores de color amarillo. finalmente, se desarrolla un fruto que corresponde a una silicua amarillenta, de 7 a 8 cm de largo, con cerca de 20 semillas pequeñas y redondas, de color rojizo a pardo oscuro (300 semillas/g) (krarup y moreira, 1998). son semillas sin endospermo y el cotiledón presenta un alto contenido de aceite. la capacidad germinativa media es de aproximadamente cuatro años desde el momento de su recolección (maroto, 1992). según los requerimientos térmicos para la formación de la pella se reconoce la existencia de tres clases de coliflores (krarup y moreira, 1998): coliflores tropicales. aquellas capaces de producir pellas de ápices vegetativos, de calidad aceptable, en condiciones de temperatura superior a 20°c. son selecciones hechas con períodos prolongados de altas temperaturas, como por ejemplo, el cultivar ‘tropical 55’ y sus híbridos. coliflores vernalizantes. aquellas que requieren un período de bajas temperaturas para producir pellas constituidas por flores propiamente dichas (ápices reproductivos). estas son selecciones típicas de los países del norte de europa, como por ejemplo el cv. ‘walcheren winter’ y sus derivados, así como el cv. ‘gigante de nápoles’. coliflores no vernalizantes. aquellas capaces de producir pellas constituidas por ápices vegetativos, de alta calidad, con temperaturas de 14 a 20°c propias de zonas o épocas temperadas. en esta clase se encuentra el mayor número de cultivares de polinización abierta y de híbridos obtenidos en la variedad. los cultivares más tradicionales de este tipo son ‘erfurt’, ‘snowball’ y sus selecciones, ‘suprimax’ y ‘matra’. en los últimos años se ha ido incrementado el uso de híbridos como ‘arfak’, ‘guardian’, ‘incline’ y ‘serrano’. en las condiciones ecofisiológicas locales el principal inconveniente es el inicio precoz de la inflorescencia, lo que impide la formación de una pella o cabeza compacta y con buen desarrollo. el clima propicio para el desarrollo normal de la mayoría de las variedades de coliflor es una temperatura media, sin heladas y humedad relativa alta; condiciones que inciden en las épocas de cosecha. así, una temperatura alta durante la formación de la pella hace que crezca rápidamente, sin obtenerse un buen tamaño o con la aparición de defectos, en consecuencia de una rápida división celular, como el surgimiento de pequeños botones y manchas. también se ha observado una estrecha relación entre el desarrollo de las hojas y el de la pella cuando la temperatura es superior a 35 ºc o inferior a 15,5 ºc; así mismo, se ha observado que en las noches frías se reduce el tamaño de las hojas (murayama, 1987). agron. colomb. 25(1), 2007 56 fernández (1995) encontró que la fase juvenil de la coliflor finaliza, para los cultivares ‘siria’ y ‘nautilus’, con la formación de 19-20 hojas, y que variaciones en la temperatura y la iluminación durante el cultivo pueden afectar su duración cronológica al incidir sobre el número de hojas formado. en zonas cálidas se han adaptado variedades con tolerancia a altas temperaturas, como es el caso de ‘snowball’, ‘farmers’ y otros tipos de coliflor en el valle del cauca (jaramillo, 1982). la coliflor se siembra en suelos sueltos con ph entre 5,5 y 6,8. si el ph es más bajo se presentan problemas por ser la especie poco tolerante a la acidez y, por lo tanto, al exceso o deficiencia de molibdeno. en consecuencia, las hojas reducen su lámina foliar, se tornan comprimidas, deformes, encrespadas y con la nervadura principal saliente, síntomas conocidos como ‘cola de látigo’. las condiciones ambientales desfavorables como vientos continuos, heladas y períodos de sequía, así como una deficiente preparación del suelo, contribuyen a intensificar los síntomas de deficiencia de mb (murayama, 1987). además, los suelos dedicados a este cultivo deben presentar buen drenaje porque el crecimiento de la hortaliza precisa ser rápido y regular (carvajal, 1983). las aplicaciones de giberelinas en las plantas brassica aceleran la iniciación de la pella y reducen el número de hojas formado tan sólo en condiciones débilmente inductivas (22°c), mientras que no se manifiestan en condiciones fuertemente inductivas (10°c), por lo que las aplicaciones de giberelinas pueden ser empleadas para adelantar la iniciación de la pella en condiciones subóptimas de vernalización (fernández, 1995). han sido publicadas diversas experiencias de aplicación de ácido giberélico (ag3) con el fin de obtener una producción precoz, reducir el número de nudos y alargar la longitud de los mismos (jaramillo, 1982). las giberelinas (ag) fueron descubiertas en el japón, en la década de los 30, en plantas de arroz enfermas a causa del hongo gibberella fujikuroi. son compuestos isoprenoides, específicamente diterpenos cíclicos, que se sintetizan a partir de unidades de acetato del acetil coa en la ruta del ácido mevalónico. todas las ag se derivan del esqueleto entgiberelano; presentan 19 ó 20 átomos de c agrupados en sistemas de 4 ó 5 anillos y un grupo carboxilo unido al c7, esencial para su actividad biológica. en general, las ag de 19 carbonos son más activas que las de 20 (taiz y zeiger, 1998; azcón-bieto y talón, 1993). la mayor parte de las 136 giberelinas) caracterizadas hasta la fecha son precursores o productos inactivos de las ag que poseen actividad biológica intrínseca. pese al gran número de ag que ocurren naturalmente las que presentan actividad biológica son muy pocas; entre ellas ag1, ag3, ag4, ag5, ag6 y ag7. de las numerosas ag, 128 fueron identificadas en diferentes especies de plantas vasculares y también en siete bacterias y siete hongos (srivastava, 2002; sponsel y hedden, 2004). hooley (1994), citado por fu et al. (2001), describe las ag como hormonas diterpenoides tetracíclicas esenciales para el normal desarrollo de las plantas. los niveles de ag en los vegetales están regulados por mecanismos homeostáticos que incluyen cambios en la expresión de una familia de enzimas de inactivación de ag, conocidas como ag-2-oxidasas (singh et al., 2002). las ag cumplen un importante papel fisiológico en el desarrollo de las semillas, el desarrollo de la floración, el crecimiento del tubo polínico y la elongación de brotes y tallos. los cambios en la concentración de la hormona y la susceptibilidad del tejido vegetal influyen en estos procesos. sin embargo, los mecanismos moleculares por los cuales las ag son traducidas a cambios morfológicos y bioquímicos dentro de las plantas son desconocidos (ikeda et al., 2001). de acuerdo con sponsel (1996), las giberelinas son sintetizadas a partir del ácido mevalónico en tejidos jóvenes, aunque el sitio exacto aún no se conoce. todos los tejidos de crecimiento son potencialmente sitios de biosíntesis. existen evidencias en las cuales el desarrollo de frutos y semillas ocurre en sitios de biosíntesis por el alto contenido de enzimas que pueden convertir el ácido mevalónico (precursor) a ag de 19 carbonos. autores como o’neill y ross (2002) han demostrado que el ácido 3-indol acético (aia) promueve la biosíntesis de la giberelina activa (ag1) en brotes de arveja (pisum sativum) en virtud de la supresión de un gen de esta planta llamado sln transcribe niveles de aia y dicho gen está involucrado en la activación de ag1 en los brotes extraídos de los cultivos de tejidos. las giberelinas son una clase de hormona vegetal con efectos de diversa índole, uno de ellos es la represión sobre los genes del enanismo, al producir un crecimiento normal de plantas genéticamente enanas e incluso de especies cuyo desarrollo natural del tallo hace que no pasen del estadio de roseta, como la col (luckwill, 1994). la eliminación continua de las raíces provoca la disminución de las concentraciones de giberelinas en las gonzález et al.: efecto de la aplicación del ácido giberélico... 57 2007 partes aéreas de las plantas, de lo cual se puede deducir que las raíces aportan parte de las giberelinas que sustentan el sistema aéreo por medio del xilema, o que la falta de agua y nutrientes afecta su producción en los demás órganos (salisbury y ross, 2000). en los tejidos vegetativos, las giberelinas nativas son estructuralmente menos diversas que en los tejidos reproductivos. la ag12, giberelina precursora de las demás, tanto en plantas como en g. fujikuroi, puede ser hidroxilada en el carbono tres, en el carbono trece o en ambos. en casi todas las especies estudiadas (maíz, arveja, arroz, espinaca), la ruta más importante, o la única en los tejidos de la parte aérea, es la vía de la 13 hidroxilación temprana, en donde la ag20 es la primera giberelina de 19 carbonos formada y ésta se transforma en ag1 a través de 3 -hidroxilación. la ag1 sería la giberelina activa en la elongación de la parte aérea en las especies mencionadas. las giberelinas ag3, ag4 y ag7 también son 3 -hidroxiladas como la ag1 y, por tanto, potencialmente son tan bioactivas como la ag1 (taiz y zeiger, 1998; azcón-bieto y talón, 1993). más que cualquier otra giberelina, la ag1 ha sido identificada en 86 especies de plantas, indicando que desempeña un papel amplio e importante como la ‘verdadera’ giberelina (sponsel y hedden, 2004). existen evidencias de que las giberelinas se translocan en las plantas a través del floema y del xilema (gómez, 1994). entre los efectos de las giberelinas, se conoce ampliamente el crecimiento de los tallos, el cual involucra una secuencia de procesos y respuestas, como son la recepción de señales, la activación de uno o más señales de transducción para la transcripción de la respuesta primaria por parte de los genes y una respuesta secundaria que se traduce como tal en la elongación celular. este efecto se evidencia en el incremento de la longitud en las células y el número de las mismas, lo cual es directamente proporcional al número de aplicaciones de ag3 (taiz y zeiger, 1998). después de la inducción, las giberelinas promueven diversos aspectos del desarrollo floral, como la identidad de los órganos del meristemo floral, el crecimiento de anteras, y el desarrollo y pigmentación de la corola. en las plantas en roseta, las condiciones de día largo o la aplicación de giberelinas incrementa el tamaño de la región meristemática subapical al aumentar la proporción de células que entran en división celular; esta nueva región meristemática produce la mayoría de células que contribuyen posteriormente a la elongación del tallo (azcón-bieto y talón, 2000). según pantastico (1984), el movimiento de los nutrientes desde las fuentes hasta los órganos almacenadores (flores, frutos) se efectúa en contra de un gradiente de concentración. la coliflor es una planta en roseta y, por tanto, es más fácil visualizar el efecto del ag3 sobre la altura de la planta. el objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de la aplicación del ácido giberélico (ag3) sobre el crecimiento de diferentes órganos de la planta de la coliflor (brassica oleraceae l. ‘botrytis dc’). materiales y métodos el experimento se realizó en la sede del centro multisectorial del servicio nacional de aprendizaje (sena) ubicado en el municipio de mosquera (cundinamarca), el cual se halla ubicado a 2.550 msnm con latitud norte de 4º 42’ 28” y una longitud oeste de 74º 13’ 58”; la temperatura promedio es de 13,1ºc y presenta una precipitación media anual de 646 mm (instituto geográfico agustín codazzi igac, 1996). esta zona, según espinal y montenegro (1963), hace parte de la formación bosque seco montano bajo. se utilizó semilla certificada de coliflor (brassica oleraceae l. ‘botrytis dc’) y ácido giberélico (ag3) al 90% de laboratorios merck (auxilin ). los tratamientos ensayados correspondían a las concentraciones de 0, 5, 25 y 125 mg· l -1 de ag3, con tres repeticiones cada uno y dos etapas de siembra. para tal fin fue utilizada una parcela de 10 m x 15 m a la que se transplantaron las plántulas de ambas etapas; éstas fueron sembradas a 50 cm de distancia en el surco y a 1 m entre surcos. en la primera etapa el transplante se realizó 30 días después de la siembra (dds), con plántulas entre 5 y 7 cm de altura; la segunda etapa fue transplantada 60 dds, con plántulas entre 10 y 12 cm de altura. en total fueron ocho aplicaciones de solución acuosa de ag3, a intervalos de 15 días y empezando 15 días después del transplante. en campo, fue contado el número de flores y medida la altura de las plantas. en el laboratorio, para la cuantificación de la masa seca, las muestras fueron sometidas a 105 o c durante 24 horas. se utilizó un diseño completo al azar (dca) con arreglo factorial de 4x3x2 y los datos se procesaron con el sistema de análisis estadístico sas , versión 6,07 de 1992. también fueron sometidos a la prueba agron. colomb. 25(1), 2007 58 tukey para establecer comparación entre las medias de los tratamientos. resultados y discusión masa seca por órganos pese a que no se verificaron diferencias estadísticamente significativas en la etapa 1 para la variable ‘masa seca de la raíz’, el mayor promedio se logró con la concentración de 125 mg· l -1 de ag3 (figura 1). en la etapa 2 los tratamientos testigo y 5 mg· l -1 de ag3 difieren significativamente (figura 1). sin embargo, los tratamientos con 25 y 125 mg· l -1 de ag3 no difieren estadísticamente del control ni del tratamiento de 5 mg· l -1 de ag3. en cuanto a la acumulación de masa seca en el tallo para las dos etapas de siembra, se observa una tendencia creciente en la medida en que se incrementa la concentración de ag3 (figura 1). así mismo, es comprobable que, a excepción del tratamiento con 125 mg· l -1 de ag3, los valores de la etapa 2 son mayores a los de la etapa 1. para ambas etapas, hubo diferencia estadísticamente significativa entre los tratamientos (figura 1), considerándose las dosis de 125 mg· l -1 y de 5 mg· l -1 de ag3 como las de respuesta óptima en las etapas 1 y 2, respectivamente. soriano (1995) afirma que cada planta se puede considerar fisiológicamente como un conjunto de órganos productores y consumidores de fotoasimilados, interrelacionados por haces conductores que facilitan el movimiento de estas sustancias desde los primeros hacia los segundos. para salisbury y ross (2000), los productos de la asimilación metabólica de las hojas, incluso los fotosintatos, son necesarios para el desarrollo de todos los órganos de la planta. los órganos capaces de fotosintetizar pueden suplir estas necesidades en estadios avanzados de desarrollo cuando son fotosintéticamente activos. respecto del comportamiento de la acumulación de fotoasimilados en la inflorescencia, en la etapa 2 se verifica una tendencia creciente en la acumulación de masa seca, en la medida que aumenta la concentración del ag3 (figura 1). para la etapa 1 es verificable la diferen* medias seguidas de la misma letra, minúsculas para la etapa 1 y mayúsculas para la etapa 2, no difieren estadísticamente, según la prueba de tukey al 5%. figura 1. efecto de la aplicación del ácido giberélico (ag3) sobre la acumulación de masa seca por órganos en coliflor (brassica oleraceae l.) var. botrytis dc. dosis de ag3 (mg · l -1 ) gonzález et al.: efecto de la aplicación del ácido giberélico... 59 2007 cia significativa de los tratamientos de ag3 con respecto al testigo, excepto para la concentración de 25 mg· l -1 . considerando el efecto de la fitohormona sobre la acumulación de carbohidratos en la inflorescencia de la coliflor, los resultados con más economía de ag3 se obtienen con la dosis de 5 mg· l -1 para las plantas de la etapa 1 y con 25 mg· l -1 para las plantas de la etapa 2. fernández (1995) empleó plántulas procedentes de cepellón de mayor tamaño y consiguió producciones similares, una duración de la recolección similar y una reducción del ciclo de cultivo, por lo que su uso se puede aconsejar en algunos ciclos de cultivo, si bien el costo de producción es algo superior. el uso de plántulas de mayor edad no resultó aconsejable ya que se produjeron pellas de menor masa y se alargó el periodo de recolección, aunque se disminuyó considerablemente la duración del ciclo de cultivo. la respuesta de las plantas a mayores concentraciones de ag3 durante la segunda etapa, podría atribuirse a las condiciones ambientales en esa época (enero a abril de 1997), cuando se presentó el fenómeno del niño. ante esta situación la planta translocaría sus asimilados en función de producir flores y profundizar el sistema radical, como posibilidad de sobrevivencia a condiciones adversas. esto explicaría que el tratamiento con 5 mg· l -1 ag3 para la variable ‘masa seca de la raíz’ en la etapa 2 presentó diferencias significativas con relación al tratamiento testigo (figura 1). la absorción foliar de ag3 es influenciada, no sólo por las condiciones climáticas durante y después de la pulverización, sino también por las condiciones en que se ha desarrollado la hoja, ya que pueden haber afectado el grosor y estructura de la cutícula (luckwill, 1994). la radiación solar incrementa la temperatura y como consecuencia se desarrollan manchas en la superficie los órganos a causa de quemaduras solares; también ocurre deshidratación acelerada de las hortalizas de hoja, así como de las hortalizas de inflorescencias como la coliflor y el brócoli (cañet et al., 2003). aunque todavía no hay una síntesis clara sobre el papel de las fitohormonas en la respuesta de la planta ante el estrés, debido a que son muchas las funciones implicadas y muy complejas las interacciones, es posible que los factores de estrés perturben el equilibrio hormonal y, por tanto, produzcan respuestas especificas en el desarrollo de las plantas (p.e. la floración bajo déficit hídrico) y en los ajustes osmóticos (itai, 1999, citado por reigosa et al., 2004). a pesar de que no se verificaron diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos para ambas etapas, en cuanto a la acumulación de masa seca total (figura 1) se puede observar un aumento progresivo durante la etapa 2 para las concentraciones de 5 y 25 mg· l -1 de ag3. la relación fuente/demanda que se presenta en los órganos de las plantas durante su desarrollo está afectada por una serie de procesos inherentes a cada especie y por la influencia climática. según mason y maskell, citados por barceló et al. (1995), un órgano de demanda es un lugar de consumo de sustancias orgánicas, bien sea para la diferenciación de tejidos, para la acumulación de sustancias de reserva o para el mantenimiento de un órgano o tejido. este es el caso del desarrollo de frutos, meristemos, hojas jóvenes, cotiledones, endospermos de semillas en formación, tejidos de tallo, hoja o raíz, cuando almacenan estas sustancias, principalmente carbohidratos. para taiz y zeiger (1998) el proceso de elongación celular promovido por las giberelinas sería independiente de la orientación de las microfibrillas de celulosa en la pared celular y no actuarían incrementando la tasa de absorción de agua. se ha planteado la hipótesis de que las giberelinas actuarían de forma asociada con las auxinas modificando las propiedades de la pared celular, donde las auxinas inducen la extrusión de protones y las giberelinas estimulan la actividad de la enzima endotransglicosilasa xyloglucano (xet), la cual permite la penetración de la expansina en la pared celular, en donde estas hormonas se activarían por el ph ácido. altura de planta de acuerdo con la figura 2, durante la etapa 1 se presentaron los valores más altos para la variable ‘altura de planta’. aunque la concentración de 25 mg· l -1 de ag3 mostró los mayores promedios en ambas etapas, no hay diferencias significativas estadísticamente entre los tratamientos. la coliflor es una planta en forma de roseta y, por tanto, es más fácil visualizar el efecto del ag3 sobre la altura de la planta. entre tanto, la altura alcanzada por las plantas tratadas con ag3 no es común en plantas de agron. colomb. 25(1), 2007 60 esta especie. el crecimiento del tallo, en las plantas en condiciones de día largo y con forma de roseta, depende del fotoperíodo. en condiciones de día corto, estas especies permanecen en estadio vegetativo y desarrollan una roseta de hojas basales. la elongación del tallo está mediada por el control fotoperiódico del metabolismo de giberelinas (azcón-bieto y talón, 1993 y 2000). además, las giberelinas inducen elongación del tallo y la floración en variedades genéticamente enanas (phinney, 1956, citado por azcón-bieto y talón, 1993). las coles y otras especies en forma de roseta que tienen entrenudos cortos en ocasiones crecen hasta 2 m de altura y después florecen, tras la aplicación de ag3, mientras que las plantas no tratadas permanecen pequeñas y en estadio vegetativo (salisbury y ross, 2000). las ags actúan sobre el rna desinhibiendo genes. esta acción está caracterizada con respecto a dos genes, que en ausencia de ags se hallan reprimidos. el metabolismo de las plantas está regulado, entre otros compuestos, por la presencia de hormonas endógenas, que actúan en determinados momentos, ante condiciones adversas, como el ataque de plagas y enfermedades, y variaciones climáticas desfavorables (gómez, 1994). número de flores en la figura 3 se constata un efecto significativamente mayor del tratamiento con 25 mg· l -1 de ag3 sobre el número de flores en la etapa 1. durante la segunda etapa no hay diferencias significativas entre los tratamientos. las giberelinas modifican sustancialmente los procesos reproductivos de los vegetales, participando en el control de la inducción de la floración, en el crecimiento y producción de flores, y en el cuajado y desarrollo de los frutos (azcón-bieto y talón, 2000). la aplicación de giberelinas a los tallos produce un incremento pronunciado de la división celular en el meristemo subapical (sach et al., 1960 citado por weaver, 1996). pueden provocar la floración en muchas especies que requieren temperaturas frías, como son la zanahoria, escarola, col y nabo (weaver, 1996). puede sustituir la exigencia de días largos y suplir la necesidad de un periodo inductivo frío de algunas especies si están a punto de florecer o para hacerlo más pronto (salisbury y ross, 2000). mediante el presente estudio fue constatado el efecto de la aplicación del ácido giberélico (ag3) sobre la acumulación de masa seca en los diferentes órganos de la * medias seguidas de la misma letra, minúsculas para la etapa 1 y mayúsculas para la etapa 2, no difieren estadísticamente, según la prueba de tukey (p 0,05). figura 2. efecto de la aplicación del ácido giberélico (ag3) sobre la altura de la planta de coliflor (brassica oleraceae l.) var. botrytis dc. * medias seguidas de la misma letra, minúsculas para la etapa 1 y mayúsculas para la etapa 2, no difieren estadísticamente, según la prueba de tukey (p 0,05). figura 3. efecto de la aplicación del ácido giberélico (ag3) sobre el número de flores (b) de la coliflor (brassica oleraceae l.) var. botrytis dc. dosis de ag3 (mg · l -1 ) a lt u ra d e p la n ta ( m ) dosis de ag3 (mg · l -1 ) gonzález et al.: efecto de la aplicación del ácido giberélico... 61 2007 planta de la coliflor (brassica oleraceae var. ‘botrytis dc’). se consideran como resultados relevantes los tratamientos de 125 mg· l -1 en la etapa 1 y de 5 mg· l -1 de ag3 en la etapa 2, para la variable ‘acumulación de masa seca en el tallo’; así mismo, la dosis de 25 mg· l -1 de ag3 para las variables ‘número de flores’ durante la etapa 1 y ‘acumulación de fotoasimilados en la inflorescencia’ durante la etapa 2. de otra parte, para ambas etapas de siembra, el efecto de la fitohormona sobre las variables masa seca total y altura de planta no fue significativo entre tratamientos. por último, se enfatiza en que las plantas no deben ser sometidas a estrés climático pues se interferiría con el efecto de la fitohormona. agradecimientos los autores agradecen en forma especial a la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia y a los laboratorios del proyecto curricular de licenciatura en biología de la universidad distrital francisco josé de caldas por la disposición incondicional de sus instalaciones. al doctor hernán peña villamil director del centro multisectorial sena de mosquera por su permanente colaboración y asesoría y al profesor guillermo corredor por su importante y constante asesoría en el análisis estadístico. literatura citada azcón-bieto, j. y m. talón. 1993. fisiología y bioquímica de plantas. mcgraw-hill interamericana, madrid 581 p. azcón-bieto, j. y m. talón. 2000. fundamentos de fisiología vegetal. mcgraw-hill interamericana, barcelona. 522 p. barceló, j., g. nicolás, b. sabater y r. sánchez. 1995. fisiología vegetal, 2 a ed. ediciones pirámide s.a., madrid. 662 p. cañet, f.m., m. vega, m. gordillo y e. peña. 2003. importancia del aseguramiento de la calidad e inocuidad en las producciones orgánicas de frutas y vegetales. v encuentro de agricultura orgánica. actaf: enfocando una agricultura orgánica sostenible frente al desafío de la mega-urbanización en américa latina y el caribe. en: http://www.rlc.fao.org/prior/segalim/ aup/pdf/organica.pdf. pp. 115-137; consulta: marzo 2007. carvajal, c. 1983. hortalizas en el trópico. universidad nacional agraria de la selva. centro de investigación y promoción amazónica, bogotá. 254 p. espinal, t.l. y e.m. montenegro. 1963. formaciones vegetales de colombia. instituto geográfico agustín codazzi. departamento agrológico, bogotá. 146 p. fernández j.a. 1995. influencia de las condiciones medioambientales en el crecimiento y desarrollo de la coliflor. departamento de biología vegetal, universidad de murcia. en: http://www. cibernetia.com/tesis_es/ciencias_de_la_vida/botanica/fisiologia_vegetal/11; consulta: marzo 2007. fu, x., d. sudhakar, j. peng, d.e. richard, p. christou y n. haarberd. 2001. expression of arabidopsis agi in transgenic rice represses multiple gibberellin responses. plant cell 13, 17911802. gómez, c. 1994. hormonas vegetales. escuela técnica superior de ingenieros agrónomos, universidad politécnica de madrid, 386 p. ikeda, a., m. ueguchi-tanaka, y. sonoda, h. kitano, m. koshioka, y. futsuhara, m. matsuoka y j. yamaguchi. 2001. slender rice, a constitutive gibberellin response mutant, is caused by a null mutation of the slr1 gene, an ortholog of the heightregulating gene agi/rag/rht/d8. plant cell nagoya 113, 999-1010. instituto geográfico agustín codazzi (igac).1996. diccionario geográfico de colombia. tomo 3. tercera edición, bogotá. 1858 p. jaramillo, j. 1982. programa nacional de hortalizas. informe anual de progreso, barcelona. 286 p. krarup, c. e i. moreira. 1998. hortalizas de estación fría. biología y diversidad cultural. universidad católica de chile, facultad de agronomía e ingeniería forestal, santiago. en: http://www. puc.cl/sw_educ/hort0498; consulta: marzo 2007. lobo, m., e.l. girard y v.e. mejía. 1983. hortalizas. coliflor. manual de asistencia técnica. instituto colombiano agropecuario (ica), bogotá. pp. 189-195. luckwill, l 1994. reguladores de crecimiento en la producción vegetal. editorial monserrat, barcelona. 408 p. maroto, j. 1992. horticultura herbácea especial. 3ª edición. ediciones mundi-prensa, madrid. 568 p. murayama, s. 1987. horticultura. instituto campineiro de ensino agrícola. icea, sao paulo. 115 p. o’neill, d.p. y j.j. ross. 2002. auxin regulation of the gibberellin pathway in pea. plant physiol. 130, 1974-1982. pantastico, e.r.b. 1984. fisiología de la posrecolección, manejo y utilización de frutas y hortalizas tropicales y subtropicales. editorial continental, méxico. 250 p. pérez, e. 1978. plantas útiles de colombia. litografía arco, bogotá. 831 p. reigosa, m.j., n. pedrol y a. sánchez. 2004. la ecofisiología vegetal. una ciencia de síntesis. paraninfo s. a., madrid. 1193 p. salisbury, f.b. y c.w. ross. 2000. fisiología de las plantas. desarrollo de las plantas y fisiología ambiental. paraninfo s. a., madrid. pp. 529-988. singh, d.p., a.m. jermakow y s.m. swain. 2002. gibberellins are required for seed development and pollen tube growth in arabidopsis. plant cell 14, 3133-3147. soriano, j. 1995. determinación de la ‘unidad fuente demanda’ en el llenado del fruto de guanábana (annona muricata l.). facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. 103 p. sponsel, v.m. 1996. capítulo b2. the biosynthesis and metabolism of gibberellins in higher plants. pp. 66-97. en: davies, p.j. (ed.). plant hormones. physiology, biochemistry and molecular biology. kluwer academic publishers, dordrecht. 833 p. sponsel, v.m. y p. hedden. 2004. capítulo b2: gibberellin biosynthesis and inactivation. pp. 63-94. en: davies, p.j. (ed.). plant hormones. biosynthesis, signal transduction, action! kluwer academic publishers, dordrecht. 750 p. srivastava, l.m. 2002. plant growth and development. hormones and environment. academic press, amsterdam. 772 p. taiz, l. y e. zeiger. 1998. plant physiology, 2 nd edition. sinauer associates inc. publishers, sunderland. 792 p. weaver, r.j. 1996. reguladores de crecimiento de las plantas en la agricultura. editorial trillas, méxico. 622 p. received for publication: 4 july, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 2 poverty reduction local project at copan (honduras), united nations development programme & finland foreign affairs ministry. 3 corresponding author: arivasg@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 559-566, 2010 the municipal territorial management and multi-functionality: analysis of a bilateral international project in copan (honduras) la gestión municipal territorial y la multifuncionalidad: análisis de un proyecto de cooperación bilateral en copán (honduras) álvaro rivas1,3 and pablo enrique avendaño2 abstract resumen the approach of rural territorial development is defined as a process of productive and institutional transformation in a determined rural space, whose aim is to reduce rural poverty. the productive transformation seeks to competitively and viably articulate the economy from the territory to dynamic markets. institutional development aims to stimulate and facilitate the interaction and agreement of the local players and external agents, as well as to increase opportunities for the poor population to participate in and benefit from the process. a multifunctional approach of rural development would not merely have functions to improve primary production, but broader functions that guarantee nutritional quality and safety, environmental protection and preservation of biodiversity; additionally, contributing to social and economic cohesion of rural settings, and the conservation of the landscape. the results obtained by the project ‘self-managed local development for poverty reduction in northern copan, national competitiveness plan (ncp)’, were: 1) municipal environmental planning; 2) reactivation of the local economy from a trust fund with environmental focus; 3) participation and empowerment of local organizations and civilian society and their contribution to local government; 4) institutional strengthening of municipal government. el enfoque de desarrollo territorial rural se define como un proceso de transformación productiva e institucional en un espacio rural determinado cuyo fin es reducir la pobreza rural. la transformación productiva tiene el propósito de articular, competitiva y sustentablemente, la economía del territorio con mercados dinámicos. el desarrollo institucional se propone estimular y facilitar la interacción y concertación de los actores locales con agentes externos, así como incrementar oportunidades para que la población pobre participe y se beneficie del proceso. un enfoque multifuncional del desarrollo rural no tiene únicamente la función de mejorar la producción primaria; debe garantizar la seguridad y calidad alimentarias, la protección ambiental y la conservación de la biodiversidad, contribuyendo a la cohesión social y económica del espacio rural y a la preservación del paisaje. los resultados obtenidos por el proyecto‘desarrollo local auto-gestionado para la reducción de la pobreza en el norte de copán’ (pnc) fueron: 1) planificación municipal ambiental; 2) reactivación de la economía local a partir de un fondo en fideicomiso con enfoque ambiental; 3) participación y empoderamiento de organizaciones locales y sociedad civil y su aporte a la gobernabilidad local; 4) fortalecimiento institucional de alcaldías. key words: municipal planning, environmental management, municipal development policies, financial and tributary management system, citizen participation. palabras clave: planificación municipal, manejo ambiental, políticas municipales de desarrollo, sistema de administración financiero y tributario, participación ciudadana. introduction honduras is considered one of the poorest nations in latin america with a human development index (hdi) of 0.660 in 2001. it is estimated that 64% of the homes live under poverty conditions and 36% of the children are malnourished. poverty is greater in rural areas: 79.6% of the homes in 1991 and 68.9% in 2006. the mortality rate for children under five years of age is of 44 children for every thousand live births during the 1996-2000 period (undp, 2007-2008). about 90% of the municipalities do not have adequate supply of drinking water and sanitation. the rural area does not have adequate control and monitoring systems for water quality, given the lack of treatment plants (undp, 2007-2008). 560 agron. colomb. 28(3) 2010 and civilian society institutions that serve as the backbone and articulate the system’s functions, operating within a given legal framework (ramos and romero, 1993). the rural setting is constituted by several regions with different agricultural activities, smalland mid-sized industries, trade, services, recreation, tourism, mineral extraction, mining, where there are population settlements called villages, townships, small cities, natural park zones, zones of agricultural or fishing production (carpio, 2001). according to hamblin (2009), since 2006 over 50% of the world population is urban, evidencing a tendency for abandoning rural areas. in honduras, the greatest part of the population is concentrated in rural areas with nearly 60% excluded from processes of urban planning. rural settings will comprise a broad series of land uses, ranging from non-food use agricultural production to environmental maintenance. on the other hand, regional specialization is highlighted in terms of the existence of competitive advantages, and there is increased dependency on agricultural activity by industrial and distribution companies (pérez, 2001). rural development policies in latin america, state development planners and decision makers perceive the rural area merely with utilitarian purposes of agricultural productivity. in the last 25 years, and with the aid of international financial organizations, rural development was identified solely with export production projects to join global market cycles and transfer technology appertaining to the green revolution (high mechanization, high input, high production seeds, and high capital investment); ignoring the socio-cultural and environmental variables of the rural communities (chonchol, 1996; guzmán et al., 2000; rist, 2004). in some societies like australia, agriculture represents 3% of the gdp and adding the agricultural food industry with 5%, it hardly reaches a total of 8%. these are relatively low figures of what the rural area represents in this nation’s economy (hamblin, 2009). “urbanization in latin america has been induced by a development model that privileged urbanization and industrialization as synonyms of progress and development of modernity. associating the rural setting with pre-modern schemes lagging in development, long-term visions were imposed in which latin american societies were conceived as urban and modern societies and to acin 2000, in the united nations, 147 heads of state subscribed the millennium declaration, committing to addressing themes related with peace, security, development, environmental issues, human rights, and good government. these commitments were consigned in the eight millennium development goals (emd) and also denominated as the millennium goals. the honduran state policy to comply with the millennium goals is denominated ‘strategy for poverty reduction’ (spr), which establishes short and mid-term operational and institutional mechanisms that lead to accomplishing better development of the nation (undp, 2007-2008). the project: self-managed local development for reduction of poverty in the north of copán (ncp), contributes to the search for solutions to the problems mentioned, funded by finland’s ministry of foreign affairs, managed by the united nations development program (undp), and as a national counterpart by the ministry of governance and justice of the republic of honduras. the intervention area comprises ten municipalities of north copan with a mean hdi of 0.55. the main economic activity in the region is related to agricultural and forestry exploitation with 60.1%, followed by sales of communal services with 13.6%, and a third sector of business activities with 12.7% (undp, 2007-2008). the project was aimed at achieving social and economic rehabilitation in the chorti community, aiding in strengthening technical and administrative skills of local governments and civilian organizations (ngos, citizen transparency commissions (ctc), community organizations, farmers associations, micro-entrepreneurs) (malta, 2003; bedoya, 2002). this article seeks to: 1) present the main goals reached in municipal management; 2) highlight the importance of local organization participation for local governance; 3) reveal the impact of poverty reduction and the scope of the millennium goals. conflict and cooperation between rural and urban spaces the rural environment is a socioeconomic entity within a geographic setting with four basic components: 1) the territory that operates as a source of natural resources and raw materials, waste receptor, and support for economic activities. 2) the population that based on a certain cultural model, practices very diverse activities of production, consumption, and social relationships, creating a complex socioeconomic framework. 3) the settlements that are related amongst themselves and with the outside via personal exchange, merchandize and information, through relationship channels. 4) a set of public, private, 5612010 rivas and avendaño: the municipal territorial management and multi-functionality: analysis of a bilateral international project in copan (honduras) complish such, processes were generated and population behaviors of economic and social order were induced” (piñeiro, 2001). models of import substitution and industrialization were two decisive factors to consolidate exclusionary policies of the rural areas. in the last thirty years in honduras and much of the latin american and caribbean countries, the application of neoliberal policies became characteristic, eliminating state institutions that supported the rural infrastructure (funding, technical assistance, marketing, access to land, etc.) with the abstract approach that macroeconomic growth and the invisible effect of the market would extend its benefits to the social setting. the rural panorama has been dominated by the failure of the development model based on substitution of imports (hinkelammert, 2002, 2005; pino, 1992). increased urban populations propitiate greater demand for food resources, water resources, space reduction, and social problems, which suggests addressing the rural area planning from new alternative visions of rural development and not solely concentrating it on production and productivity for agriculture and cattle ranching. within this context the rural setting gains vital importance in interrelating the rural setting with the urban, incorporating interdependent processes for the rural setting to provide multiple functions: food, fibers, environmental services (water, air, biodiversity, and recreation), and recreation activities. multi-functionality as a rural development alternative in honduras of rural areas are characterized by the great diversity and heterogeneity of its ecosystems, as well as the cultural, social, and political diversity: 1) abundant labor force, especially women and youngsters who must integrate local and regional processes of agricultural economy; 2) assessment of local autochthonous traditional knowledge as the basis for the construction of a new technological paradigm; 3) unique conditions of tropical agriculture until now unknown; 4) the suggestive opportunities offered by environmental wealth and the services derived therein; 5) necessities for generating a distributive and inclusive economy (echeverry, 2002). the multi-functionality of agriculture was defined from the recognition of different activities from food and fiber production and stands out for involving other functions within the framework of conservation of natural resources, landscape, and the contribution to the socio-economic viability of the rural areas. the use of the concept can be transversal to the social and political processes (renting et al., 2009) and its main characteristic is its multidisciplinary approach, receiving information from landscape planning, social sciences, agricultural, natural, and macro-economic forces and active involvement from different local players, decision makers, development institutions, along with training and research. the concept of multi-functionality supposes a new paradigm for public intervention, based on correcting market failures, on providing public goods, which are positive external factors, generated by agriculture through joint production processes (atance et al., 2001). materials and methods description of the area the ncp was executed during the 2003-2007 period in 10 municipalities of the department of copán, with a total population of 161,052 inhabitants. it was undertaken in the following municipalities: copán ruinas, cabañas, san antonio, santa rita, el paraíso, la jigua, san jerónimo, san nicolás, florida, and nueva arcadia, all of which have a territorial extension of 1,849 km2. the general ncp objective was to contribute to improving the human development index to lessen poverty, and its three specific objectives were: 1) to improve the capacity of municipal management in technical and administrative aspects of the ten municipal governments and community organizations. 2) to strengthen the culture for citizen participation in auditing processes in municipal governments. 3) to reactivate multifunctional local economic development with units (farms, micro-enterprises providing goods and services). 4) to environmentally protect the sub-basins and micro-basins with participation from local communities. with a budget of usd$4,532,418 legalized through a financing agreement between the government of finland and honduras, distributed thus: 29% for production; 28% for management capacity; 19% for operating costs, 15% for management of micro-basins, and 9% for training. players and population benefited there were three types of players: 1) institutional players represented in the local governments and personnel from the respective administrative units: tax administration, treasury, cadastre, planning, and environmental municipal units. 2) local base organizations like schools, local water management boards, citizen transparency commissions (ctc), and social audit network. 3) economic players like farmer’s associations, cooperatives, tourism companies, artisan associative enterprises, production small businesses or commercial services. in addition to lending technical assistance to the players, the ncp facilitated a process to empower the local players. 562 agron. colomb. 28(3) 2010 characterization of the municipal governments rural water, sewage, housing, and electricity services are very deficient. in said zone, only 19% of the homes have access to good quality water. the human development index (hdi). according to the honduran (2006) report on human development, copán is considered one of the poorest departments with an hdi of 0.55, an illiteracy rate of 31.8%; childhood malnutrition over 50%; and a very low level of per capita income (tab. 1). table 1. categorization of development in the municipalities of the chorti community, copan (honduras, 2007). municipality hdi 2006 population budget 2007 copán ruinas 0.558 30,703 9,834,167.73 cabañas 0.534 9,818 3,998,926.69 san antonio 0.554 9,670 3,804,758.36 santa rita 0.554 24,157 7,068,704.50 el paraíso 0.550 18,397 6,695,610.50 la jigua 0.578 7,915 3,906,503.28 san jerónimo 0.571 4,555 3,218,793.82 san nicolás 0.595 6,017 3,732,444.56 florida 0.563 26,703 5,938,720.86 nueva arcadia 0.615 30,136 15,291,747.09 source: ncp (2001). the ncp organizationa l structure. to execute its operating plan was made up of: 1. the management unit (mu) includ ing a n internat iona l co-d irector (finnish) and a national co-director (honduran) who were responsible for management and strategic decision making, as well as for monitoring the indicators and evaluating compliance with the goals and targets. 2. technical team made up of six experts in: local development, cadastre, taxation and municipal finance, citizen participation and transparency, production and comprehensive management of micro-basins, t hese were integrated onto municipal units, local community organizations, civil society, and producers. methodological approaches of the project the management unit’s conceptual criterion was the territorial dimension of rural development in the chorti community, and design strategies for decentralization, democratization, and municipal autonomy with participation from civil society. from this approach, there was greater proximity and assertiveness for the local development policies. we worked municipal management in multidimensional manner, bearing in mind the regional conformation in geographic, political, administrative, and ecologic terms, constituting comprehensive planning units. the spatial dimension of development requires a regional approach, expressed in rural areas with an urban structure made up of populated centers of distinct rank and size conducting essential functions in the operation of the rural economy and, particularly, agriculture. additionally, we recognize the growing interrelation between the rural and urban settings, and the fact that the rural setting is not only agriculture and dispersed population. the territorial vision of the rural permits visualizing the many functions linked to agricultural, agro-industrial and artisan development, to services, tourism and culture, to biodiversity and natural resource conservation, i.e., of the local and global ecosystems supporting life and productive activities. all this conceived under an approach of a vision integrated by society and its multiple activities and relationships (schejtman, 1998; schejtman and berdegué, 2003). prior to executing its intervention strategies, a document was elaborated (base-line study of the chorti community), to learn of the state of the institutions, local organizations, productive systems, local economy, forests, micro-basins, level of civil society participation, infrastructure deficit, as well as the technical and administrative sections of the local governments, etc. the general operational plan of the ncp was designed with the players through consultations, incorporating their ideas and approaches of the process; steps were taken to avoid having the ncp become an external institution foreign to local interests. due to this, it was important for civil society organizations to guarantee the long-term sustainability of the project once its intervention was over. we worked with an environmental planning approach on the population-resources relationship suggesting a strategy to avail of the productive space in each region, and of the ecologic, technological and cultural conditions in each community, aimed at satisfying their basic needs and improving their quality of life, affecting the conditions for populations to access their resources, and to possess their production media (leff, 2001; bolaños, 1992). the principle of association was enhanced among the ten municipal governments (chorti community) to better benefit from the human and physical resources by signing agreements and commitments. each component worked on strengthening capacities with participative methodologies with its goal groups, improv5632010 rivas and avendaño: the municipal territorial management and multi-functionality: analysis of a bilateral international project in copan (honduras) ing the local knowledge system and social cohesion. the technical team addressed the strategies of intervention subdivided into three complementary components: 1) component i of municipal management and citizen participation to enhance technical skills in the units of taxation administration, cadastre, along with civil society organizations to carry out social auditing and comptroller duties. 2) component ii of local production and economic enhancement advise agricultural businesses and micro-enterprises to improve production processes. the infrastructure in farms and micro-enterprises was outfitted using agro-ecological technologies. micro-credits were promoted through the trust fund for production. local and regional commercialization networks and channels were strengthened, creating the local economic development unit (ledu) to study, plan, and manage the potentials of productive or service companies with a focus on productive chains. 3) component iii of territorial planning and management of micro-basins to define the territory by updating data bases on land use in the municipality and for landowners to pay real estate taxes; each municipality inventoried its natural resources: micro-basins, forests, archaeological areas, tourism zones, etc. hence, the municipal governments manage and plan local development considering the socio-environmental aspects with an offer of eco-systemic services: recreational, archaeological, research, water, biodiversity (bishop, 2002). results accomplishments of the municipal management component this component is conformed of four experts from: cadastre, community development, financial tributary administration, and citizen participation, who advised and strengthened the capacities of personnel in the municipal governments involved, initially improving the physical infrastructure of the offices with equipment and tools; thereafter, they transferred methodologies and technical knowledge. the project’s mu parted from the supposition that by strengthening the municipal governments’ technical and administrative infrastructure and capacities these would be able to collect more resources for the town halls to be economically solvent and consequently re-invest in social investment projects in the municipality. system of municipal cadastre an urban and rural cadastral survey was conducted, creating and updating the data bases of the municipal governments, adjusting the appraisal per square meter of urban and rural land, along with the type of building to charge taxes. updating cadastral appraisals in a municipality impacts on improving municipal income through: 1) real estate taxes. 2) construction-permit taxes. 3) capital income through freehold sales. 4) arrears recovery. from 2003 to 2007, 90% urban cadastral survey was conducted for the chorti community, directly impacting upon increased income from real estate taxes by usd $1,110,106; this helped cover costs of strategic plans for municipal development (spmd) (tab. 2). digital cartography was conducted through geographic information systems, modernization and automation of internal processes of municipal administration to provide efficient attention to the citizenship, and – in general – to make the municipal administration agile and modern, providing solutions to immediate problems of the population. the mayor’s offices formulated and designed a rural and urban cadastral appraisal to add it to the software denominated afts (administrative financial taxation system). financial tributary administration these dependencies were physically outfitted in the town halls and the technical and administrative skills of the personnel were enhanced. from 2003 to 2006, total revenues for the chorti community was increased from usd $1,999,273 (lps. 34,577,322.13) to usd $4,415,777 (lps. 83,458,188), representing 132% of the total revenue (fig. 1). current revenue from the municipalities involved comprise tributary and non-tributary revenue, the former include: personal income taxes, as well as commercial and industrial taxes, exploitation of resources, real estate, and fishing; the non-tributary income includes: fines, surcharges, and municipal rights. the ncp accompaniment improved current revenues. in 2003, current revenues were usd$712,728; for 2006, these increased to usd$1,162,279, indicating an increase of 163% (fig. 2). table 2. revenue (usd) received through real estate and cadastre services in 10 municipalities of chorti community, copán (honduras, 2003-2007). municipalities 2003 2004 2005 2006 2007 total total 37,807.19 130,237.98 155,333.91 320,522.22 396,584.02 1,110,106.9 source: ncp (2009). 564 agron. colomb. 28(3) 2010 financial and tributary administration system (ftas) software was used as a tool to improve: accountability, transparency, technical and administrative skills, efficiency in tributary financial procedures of the local government town halls, attention to tax payers, elaboration of the municipal annual budget, revenue and expense balance, bank balance. it is a software that generates synergy and is operationally complementary with the offices of cadastre, treasury, accounting, taxation, and budget. the ftas was used in six municipalities with such success that the ministry of governance and justice, upon seeing the experience, recommended its use by other local governments of the nation to guarantee greater control and transparency in managing resources from municipal coffers. collections management. this was a mechanism to recover tributary arrears and it was applied during the period from september 2005 to august 2006, managing around usd$91,178 (lps. 1,723,266) and obtaining usd$38,497.14 (lps. 727,596), equivalent to 42% of the amount managed. this consisted in the conformation of a team of two individuals with technical formation in tax collection and good skills at pedagogic persuasion to explain to taxpayers their obligations as citizens of paying taxes, which would in turn benefit society. the cost-benefit relationship was: for each dollar invested, the municipal coffers recovered five dollars. citizen participation and transparency the ten ctcs were institutionally enhanced along with their social auditing capacities, managing to get each municipality to destine budget resources to ctc operations. the transfer process for the local governments in 2005 was an excellent social auditing experience, given that it sought prior agreement of the ctcs with the candidates for the mayor’s office regarding their campaign program in local pacts and, thus, they were committed to complying with and continuing projects and programs related to the spr, environment, economic development upon taking office. in social auditing, the ctcs designed more than ten methodologies and tools to assess projects, programs, procedures and transparent management of economic, physical, and human resources in the town halls (rivas, 2009). each municipality, through central government norms, had to elaborate its strategic plan for municipal development (spmd), which was updated and reviewed with civil society participation and auditing of the ctcs in 90% of all the municipalities. with this plan, local initiatives were articulated to assign them municipal, sectorial, and international cooperation resources. local economic enhancement local economic development was not only circumscribed to production criteria (malta, 2007); rather, work was done with the premise of the multi-functionality of rural development creating conditions for economic and environmental policies in the zone. multi-functionality is not merely the recognition of non-marketable goods and services (socio-cultural, environmental, and ecological services); it also deals with planning policies and programs that promote material investment in the production of said services (wolf, 2008). a community office for local economic development was created with the local governments (ledu) and two funds complemented local production with environmental criteria, these were: the trust fund for production and the environmental promotion fund. strengthening of infrastructure units the ncp helped to consolidate an infrastructure unit of the chorti community with two engineers, a civilian engineer l.37616162 l.51258839 l.83458188 2004 2005 2006 m ill io n d ol la rs ( le m pi ra ) years 13% us1.990.273 us 4.415.777 figure 1. increase in total revenue for the 10 municipalities of north copan. 2003-2006 (in lempiras and us dollars). source: ncp (2009). us 712.728 us 756.687 us 1.005.103 us 1.162.279 2003 2004 2005 2006 163% m ill io n d ol la rs years figure 2. increase in current revenue for the 10 municipalities. 20032006 (in us dollars). source: ncp (2009). 5652010 rivas and avendaño: the municipal territorial management and multi-functionality: analysis of a bilateral international project in copan (honduras) and an architectural engineer, so they would jointly elaborate, design, and construct infrastructure projects like bridges, buildings, schools, streets, etc. during this period, they elaborated and financially managed 171 projects at a quantified value of usd$12,144,225 (tab. 3). by hiring these engineers, the 10 municipalities were able to secure infrastructure resources, while they also saved costs given that the elaboration of a project with independent contractors increases costs by up to three fold. table 3. total value (usd) for 171 projects approved for the 10 municipalities of the chorti community (2003-2009). types of projects number of projects money received fhis* 2004-2008 projects 61 4,360,078 municipal projects to other funding sources 110 7,713,837 total number of projects 171 estimate in dollars (usd) 12,144,225 *fondo hondureño de inversión social. conclusions from a multi-functional perspective, rural development policies offer a more enriching horizon in the territory, given that the rural and urban settings are conceived as complementary and interdependent, eliminating the counter-position that has historically been present in development policies, programs, and projects – involving the productive function (economics of production), the environmental function, the territorial function (recreation), and the socio-cultural function. the territory has a broad multidimensional connotation, of spatial appropriation, in geographic, political, administrative, and ecologic terms. the territorial dimension of development requires a regional approximation, expressed by rural regions with an urban structure conformed by towns of different sizes performing essential functions in the operation of development regarding the rural agricultural, artisan, service, and tourism, economy, along with culture, conservation of biodiversity and natural resources, i.e., of the local and global ecosystems supporting life and productive activities. all this conceived under the focus of a comprehensive vision of the society and its multiple activities and relationships. the ncp enhanced technical skills of local municipal management for the municipalities to improve and increase their resources with the intention of reinvesting such in projects of social investment within the municipality. thus, by improving the system in the ten municipalities, revenues were increased by nearly usd$1,110,106 and by improving management of tributary administration, total revenues were improved by 132%, meaning close to usd$4,415,777. likewise, and with the creation of a team of engineers, 171 infrastructure projects were elaborated and managed quantified in usd$12,144,225. it is important to involve civilian society (social organizations, community associations, ctcs, etc.) in development projects from local municipal management, given that in addition to enriching with their knowledge systems, they contribute with social auditing processes and methodologies to guarantee the continuity and transparency of the processes to safeguard public goods and interests. hence, for example, the ctcs were involved in local governance processes to guarantee transparency and reduce corruption levels, creating comptroller and social auditing methodologies and tools in transparent municipal management and, thus, guarantee adequate investment of new resources obtained by the municipalities (local management, programs and projects for poverty reduction strategic policies). this enables long-term sustainability for development to be conceived with equity and to involve the poorest and most excluded sectors in the municipalities that in this instance are: children, women, youth, indigenous groups, and agricultural workers. cited literature atance, i., i. bardaji, and c. tio. 2001. fundamentos económicos de la multifuncionalidad agraria e intervención pública. 2nd ed. editorial casa editora. santiago de compostela, spain. bedoya, r. 2002. gobierno local y desarrollo integral sostenible. ediciones inicam, lima. bishop, j. and n. landell-mills. 2002. forest environmental services: an overview. in: pagiola (ed.). selling envirionmental services: market base mechanism for conservation and development. edit. earthscan, london. bolaños, m. 1992. la planificación ambiental del desarrollo. desarrollo sostenible en américa latina. 2nd ed. edición sigeme, san jose (costa rica). carpio, m.j. 2001. desarrollo local para un nuevo desarrollo rural. anal. geogr. univ. comp. (20), 85-100. chonchol, j. 1996. sistema agrarios en américa latina. de la etapa prehispánica a la modernización conservadora. fondo de cultura económica, santiago de chile. echeverry, p.r. and m.p. ribero. 2002. nueva ruralidad: visión del territorio en américa latina y el caribe. ediciones centro internacional de desarrollo rural, iica, san jose (costa rica). hamblin, a. 2009. policy directions for agricultural land use in australia and other postindustrial regions. land use policy (26), 1195-1204. 566 agron. colomb. 28(3) 2010 hinkelammert, f. 2002. el huracán de la globalización: la exclusión y la destrucción del medio ambiente vistos desde la teoría de la dependencia. pasos (69), 21-22. hinkelammert, f., and h.j. mora. 2005. hacia una economía para la vida. editorial dei, san jose (costa rica). labarthe, p. 2009. extension services and multifunctional agriculture. lessons learnt from the french and dutch context and approaches. j. environ. manage. 90(supp 2), 1-10. leff, e. 2001. ecología y capital. racionalidad ambiental, democracia participativa y desarrollo sustentable. 4th ed. siglo xxi editores & instituto de investigaciones sociales, universidad nacional autónoma de méxico, mexico fd. malta, j. 2003. economía local: gestión de proyectos en desarrollo local. 2nd ed. editorial ideas litográficas, tegucigalpa. malta, j. 2007. principios para la promoción del desarrollo económico local. editorial ideas litográficas, tegucigalpa. pérez, e. 2001. hacia una nueva visión de lo rural. una nueva ruralidad en américa latina. colección grupos de trabajo clacso, mexico fd. pino, n. 1992. honduras: el ajuste estructural y la reforma agraria. editorial guaymuras, tegucigalpa. piñeiro, m. 2001. opciones de inversión en la economía rural. in: echeverría, r.g. (ed.). desarrollo de las economías rurales en américa latina y el caribe. banco interamericano de desarrollo. washington. ramos r.e., and j.j. romero. 1993. la crisis del modelo de crecimiento y las nuevas funciones del medio rural. in: el desarrollo rural andaluz a las puertas del siglo xxi. congresos y jornadas.178-199. andalucía, españa. renting, h., w.a.h. rossing, j.d. groot, c. van der ploeg, d. laurent, d.j. perraud, d.j. stobbelaar, and m.k. van ittersum. 2009. exploring multifunctional agriculture. a review of conceptual approaches and prospects for an integrative transitional framework. j. environ. manage. 30, 1-12. rist, s. 2004. endogenous development as social learning procces. compas magazine 7, 26-29. rivas, a. 2009. la gestión ambiental en el municipio. indice ediciones. san pedro, honduras. schejtman, a. 1998. alcances sobre la articulación rural urbana y el cambio institucional. pp. 139-166. in: memoria del seminario interrelación rural-urbana y desarrollo descentralizado de políticas agrícolas, taxco (mexico). schejtman, a., and j. berdegué. 2003. desarrollo territorial rural. en: echeverría, r.g. (ed.) desarrollo territorial rural en américa latina y el caribe: manejo sostenible de recursos naturales, acceso a tierras y finanzas rurales. bid. departamento de desarrollo sostenible, unidad de desarrollo rural, washington. guzmán, g., m. gonzález de molina and e. sevilla g. 2000. introducción a la agroecología como propuesta de desarrollo rural sostenible. universidad internacional de andalucía; ediciones mundiprensa, madrid. united nations development programme (undp). 2007-2008. informe sobre desarrollo humano 2007/2008: la lucha contra el cambio climático: solidaridad frente a un mundo dividido. in: http://hdr.undp.org/en/reports/global/hdr2007-8/chapters/ spanish/; consulted: december, 2010. wolf, a.s. 2008. professionalization of agriculture and distributed innovation for multifunctional landscapes and territorial development. agr. hum. val. 25, 203-207. economy and rural development received for publication: 15 february, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). gaplazat@unal.edu.co 2 direction of research, protabaco. san gil (colombia). agronomía colombiana 30(2), 289-296, 2012 comparative analysis of flue-cured tobacco production costs in santander and huila (colombia) análisis comparativo de costos de producción de tabaco virginia entre santander y huila (colombia) juan carlos barrientos f.1, guido armando plaza t.1, and jesús rojas2 abstract resumen santander and huila are the largest producers of flue-cured tobacco in colombia. they differ in their production systems and, consequently, in their production costs. costs provide valuable information on the efficiency of resource use, a variable that determines the profitability of the crop. the purpose of this study was to determine and analyze the structure of production costs by department, as well as, their differences and possibilities for reduction. data for the analysis was obtained from the records of protabaco and surveys of 50 producers (farms) in the municipalities of campoalegre and garzon in huila, and capitanejo and enciso in santander. the results say the costs of the most important factors of production in both departments are: labor, inputs and services. huila has higher total costs per hectare than santander, but similar unit costs. huila has a higher technological level of production, more capital and greater surface area per crop unit than santander. production costs can be reduced by increasing the availability of investment capital, and irrigation water, as well as, more efficient management of fertilization, cultural practices and mechanization of land preparation. los departamentos santander y huila son los mayores productores de tabaco virginia en colombia. éstos presentan diferencias en sus sistemas de producción y, en consecuencia, en sus costos de producción. los costos brindan información valiosa sobre la eficiencia del uso de recursos, variable que determina la rentabilidad del cultivo. el propósito del presente trabajo fue determinar y analizar la estructura de costos de producción por departamento, así como sus diferencias y sus posibilidades de reducción. la información para el análisis se obtuvo de los registros de protabaco y de encuestas hechas a 50 productores (fincas) pertenecientes a los municipios campoalegre y garzón en huila, y a capitanejo y enciso en santander. los resultados dicen que los costos de los factores de producción más importantes en ambos departamentos son: mano de obra, insumos y servicios. huila tiene mayores costos totales por hectárea que santander, pero similares costos unitarios. huila tiene un mayor nivel tecnológico de producción, mayor capital y mayor superficie por unidad de cultivo que santander. los costos de producción se pueden reducir con una mayor disponibilidad de capital de inversión y agua para riego, así como con un manejo más eficiente de la fertilización, de labores culturales y de mecanización de la preparación del terreno. key words: production factors, area and yields, capital investment, technological level. palabras clave: factores de producción, superficie y rendimientos, capital de inversión, nivel tecnológico. introduction the production of tobacco is traditional in colombia, dating from the late eighteenth century. it is labor intensive (240-280 wages/ha per cycle), generating about 15,000 direct jobs per year in production areas (biogestión, 2008). demand factors of production inputs, machinery, equipment, credit, etc., streamline other branches of the economy such as transport, cardboard processing, advertising, etc. the state also benefits from the industry, domestic trade of tobacco and income taxes (observatorio de agrocadenas colombia, 2000). tobacco production is done in huila, santander, tolima and the coffee zone with blond tobacco (flue-cured and burley) and black tobacco. production systems have some differences by area, so production costs are also somewhat different. agricultural production costs are determined by the type of company, the production unit, the quantity, quality and price of the production factors, the production technology, the obtained production, and the physical, social, economic and political environment (ballestero, 1991; barrientos, 2008; bishop and toussaint, 1991; dondrup and rollwage, 1998; mankiw, 2004; nicholson, 2004). production costs 290 agron. colomb. 30(2) 2012 allow one to view the structure, efficiency of resource use in the production process, product competitiveness in the market, the projection of the investment and, above all, the profitability of the business (baye, 2006; blv verlagsgesellschaft mbh landwirtschaftsverlag gmbh, 2004; frank, 2009; heinhold, 2007; méndez, 2007; miller and meiners, 1996; mochón, 2005; usaid, 2008). unit production costs, due to economies of scale (and scope), will decrease with the increasing size of the production unit. this fact as shown by cci and madr (2007) exposes the difference in production costs between a small santander tobacco farm (less than 5 ha ($3.252/kg)) (all prices are in colombian pesos) and a medium farm (5-10 ha ($2.964/kg)). the production cost structure depends on the criteria that divide and/or group it: in stages, factors, activities, involvement in the production and use of cash (herrera, 1998). in colombia, the cost structure of tobacco production (tab. 1) is determined by the type of crop, the geographical location and the size of the production unit (cci, 2001; cci et al., 2007 y 2009). santander (50.30%) and huila (31.04%) are, according to agronet (2009), the biggest producers of blond tobacco in colombia (14,516 t in 2008). due to their unique geographical (agro-environmental resources), socio-cultural (human resources), economic (capital and financial resources) and technological factors, these departments have differences in production systems, volume and quality of supply, and production costs of blond tobacco. this last economic variable provides valuable information on the use and efficiency of production, which is of interest to producers of raw material for the industry. however, information about this economic indicator is highly variable and incomplete in some cases; it is not a reliable decision-making tool. this gives rise to the present research, whose guiding questions are: what is the structure of production costs in each department? is there a difference in cost between the departments? what is the difference? why is there a difference? can it be reduced? the overall objective of this paper is a comparative analysis of the production costs in flue-cured tobacco in santander and huila. to achieve the overall objective, one sets the following specific objectives: 1) to analyze the cost structure of production in each municipality and department, 2) identify and analyze the difference in costs between municipalities and departments, 3) identify and analyze the factors responsible for the difference in production costs and 4) explore the possibility of reducing costs. materials and methods study area for this study, representative municipalities for tobacco production from each department were used: in huila, garzón and campoalegre, and in santander, capitanejo and enciso. tab. 2 shows some differentiation factors in the production of tobacco between the departments and municipalities under the present study. table 1. cost structure of production in colombia of blond tobacco according to authors and years ($/ha). production factors blond tobacco (2003) – average santander and huila [1] blond tobacco (2003) santander [2] blond tobacco virginia (2006) – huila [3] blond tobacco (2007) – santander [4] blond tobacco (2009) – tolima [5] blond tobacco burley (2009) – santander [6] land 409,474 750,000 280,000 774,500 2,014,000 labor 1,610,237 4,970,543 2,889,000 2,715,060 2,773,794 2,980,000 inputs 956,900 150,870 3,102,000 1,744,040 3,251,214 1,912,000 materials 51,606 150,870 1,027,500 169,633 machinery, equipment, tools 83,986 150,870 83,500 services 131,207 897,000 2,232,000 284,050 2,546,848 1,060,000 capital (interest) 385,000 294,554 tobacco fund tax 215,000 201,400 withholding tax 40,280 administration 129,521 322,500 140,524 243,803 15,438 insurance 120,000 *contingencies 234,207 406,338 **indirect costs 1,861,519 cost per hectare 3,372,931 8,181,672 10,923,000 5,397,881 9,996,497 8,890,805 * item in projected costs **sum of indirect costs of factors (land, administration, etc.). [1] observatorio agrocadenas colombia – ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2004. [2] ministerio de agricultura y desarrollo rural observatorio agrocadenas colombia, 2005. [3] gobernación del huila secretaria de agricultura y minería cadena productiva de tabaco, 2007. [4] corporación colombia internacional (cci) ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) – sistema de información agropecuaria (sia), 2007. [5] corporación colombia internacional (cci) ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) – sistema de información agropecuaria (sia), 2009. [6] protabaco – bages fernando, 2009. 291barrientos f., plaza t., and rojas: comparative analysis of flue-cured tobacco production costs in santander and huila (colombia) made between the survey information from the producers and the company information to obtain partial costs for the stages and factors and the total cost per hectare per municipality and per department. subsequently, the percentage of participation for each factor and stage in the total cost per hectare was calculated, which constituted the basis of the analysis of part of the study. the other benchmark is the unit cost analysis, which is obtained by dividing the total costs by total production. this data was used to analyze the efficiency of resource use (production technology and management) and its relation to the size of the crop area. as a benchmark for profitability comparison of the crop, the average sale price of $5,500/kg was used. for the analysis of the potential cost reduction, the characteristics of farms with lower unit costs were used as a base. results and discussion structure of production costs costs by stages according to tab. 4, the culturing step, on average, accounted for approximately 59% of the production costs, followed by the post-harvest stage with approximately 32% and the nursery stage with about 9%. in general, huila spent 8% required information and its acquisition production costs of flue-cured tobacco in the four municipalities in the present study came from a sample of randomly selected tobacco producers (tab. 3), who worked with the company protabaco in semester i-2008. they completed a structured questionnaire with open and closed questions, called “tobacco production systems in colombia” in the second half of 2008, for which production costs only constituted a part. regional cost tables of the company were also used, as well as, the production records of its creditors to supplement the information gathered in the surveys. from this information, which is newer than the survey, inflation was subtracted for 2009 and part of 2008 to make the calculations. table 3. tobacco producer sample for the survey. municipality / department population sample campoalegre 15 10 garzón 17 11 huila 32 21 capitanejo 18 11 enciso 49 18 santander 67 29 total 99 50 systematization and analysis of information initially, a matrix of production factors was built for the costs and the stages with excel. then, an adjustment was table 2. comparison factors for flue-cured tobacco production: huila and santander. comparison factors huila santander campoalegre garzón capitanejo enciso altitude (m a.s.l.) 525 828 1,090 1,554 temperature (°c) 27 24 21 19 precipitation (mm/year) 1,254 1,210 950 950 average cultivated area (ha) 7.38 7.59 1.49 1.53 average yield (kg ha-1) 2,746 2,904 2,328 2,823 type of land use right (in order of importance) renter, owner owner, sharecropping, renter availability of labor permanent and temporary workers family, wage workers and permanent and temporary workers source: historical data from protabaco, 2005-2008. table 4. structured summary of flue-cured tobacco production costs by stage and factor in two municipalities of huila and two municipalities of santander. production costs municipalities departments campoalegre garzón capitanejo enciso huila santander $/ha (%) $/ha (%) $/ha (%) $/ha (%) $/ha (%) $/ha (%) stage nursery 1,167,298 9.52 1,193,587 9.72 958,982 8.23 911,482 8.27 1,180,443 9.62 935,233 8.26 culturing 7,115,007 58.03 6,971,793 56.73 7,115,658 61.16 6,503,297 59.01 7,043,402 57.38 6,809,479 60.08 post-harvest 3,977,986 32.45 4,124,159 33.56 3,560,493 30.61 3,605,109 32.72 4,051,073 33.01 3,582,801 31.67 factors 1. land 931,432 7.6 990,909 8.06 537,413 4.62 503,704 4.57 961,171 7.83 520,559 4.59 2. labor 4,421,588 36.06 4,501,949 36.63 4,717,281 40.54 4,292,416 38.95 4,461,769 36.35 4,504,849 39.75 3. inputs 3,580,330 29.2 3,359,851 27.34 3,064,653 26.34 2,662,478 24.16 3,470,091 28.27 2,863,566 25.25 4. services 1,895,879 15.46 1,976,595 16.08 2,113,852 18.17 2,319,255 21.05 1,936,237 15.77 2,216,554 19.61 5. equipment-tools-materials 441,106 3.6 441,106 3.59 296,046 2.54 296,046 2.69 441,106 3.59 296,046 2.62 6. administration-insurance-taxes 989,956 8.07 1,019,129 8.29 905,888 7.79 945,989 8.58 1,004,543 8.18 925,939 8.19 total production costs 12,260,291 100 12,289,539 100 11,635,133 100 11,019,888 100 12,274,915 100 11,327,511 100 292 agron. colomb. 30(2) 2012 more than santander. this difference is apparently not very relevant, but nevertheless, becomes more noticeable at the nursery (26%) and post-harvest (12%) stages. costs by factors the cost structure is made up of six groups of production factors, which have a share percentage of the total direct costs. from tab. 4, the major factors in costs are: labor (36 40%), materials (2528%) and services (16 20%). huila spends 85% more on land, 21% more on inputs (23% more on solid fertilizers, 1800% more on herbicides, 33% more on coal) and 49% more on equipment, materials, tools than santander, meanwhile santander spends 10% more on labor (with a 56% increase in land preparation, 44% in irrigation and drainage and 30% in weeding and hoeing) and 15% more on services (100% more in preparation of the land with oxen and 66% in transport) than huila. production cost difference between municipalities and departments costs per hectare ($/ha) there are differences in production costs between departments and between municipalities, but they are only about 10% (tab. 5). the production of one hectare of blond tobacco in huila costs 8% more than in santander. in campoalegre, the municipality with the highest costs, the production of blond tobacco by cost per hectare is 11% more than in capitanejo, the municipality with the lowest costs in the studied areas. differences between municipalities and departments became more noticeable in the cost ranges. campoalegre was the municipality with the smallest cost range (max min = $1,682,897/ha) and garzón had the largest (max min = $3,926,322/ha). the average range in huila for cost is approximately $3.5 million/ha, 11% above the average and 19% below, and santander has an average range of around $3.2 million/ha, 13% above the average and 18 % below. ranges from 3.2 to 3.5 million pesos per hectare indicate marked differences between production units. these differences are due to two main aspects: agri-supply (soil and climate) and management of the production unit (technology and resource management). there is no exact knowledge about the proportionality of each factor’s effect. unit costs ($/kg) the unit cost differences both between the municipalities and between the departments have characteristics somewhat different from the costs per hectare (tab. 5). producing one kilogram of tobacco in huila is, on average, 2% more expensive than in santander. but between capitanejo, the municipality with the highest unit costs, and enciso, the municipality with the lowest unit costs, this difference increases to about 35%. the most striking differences are in the range (max min). at the departmental level, santander has a range of $9,688/kg, 176% above the average and 40% below, while huila shows a slightly lower range, $4,796/ha, 76% above the average and 29% below. among the municipalities, the highest range ($8,835/kg) is in capitanejo, and the lowest ($3,267/ha) is in campoalegre. this range is somewhat “exaggerated” in santander due to farms that have low yields, as in the case of capitanejo with 844 kg/ ha and in garzón with 1,618 kg/ha (tab. 5) . this shows that one can find this kind of yield in both santander and huila. the factors determining the magnitude of the ranges are, as noted above, crop management, which includes production technology, and the influence of geography, including climate. on the other hand, unit costs above the sale price have been found in all studied municipalities, which in this case is $5,500/kg, mainly due to low yields. this means that the probability of risk in huila is 19% (4 of 21 cases) and 10% in santander (3 of 29 cases). table 5. production costs, yields and growing area of flue-cured tobacco in two municipalities of huila and two municipalities of santander. economic factors municipalities departments campoalegre garzón capitanejo enciso huila santander cultivation area (ha) average 7.38 7.59 1.49 1.53 7.49 1.51 maximum 20.00 15.00 2.00 4.00 20.00 4.00 minimum 3.30 3.00 0.60 0.50 3.00 0.50 yield (kg ha-1) average 2,746 2,904 2,328 2,823 2,829 2,635 maximum 3,647 4,067 3,510 4,140 4,067 4,140 minimum 2,000 1,618 844 1553 1.618 844 cost per hectare ($/ha) average 12,260,291 12,289,539 11,635,133 11,019,888 12,274,915 11,327,511 maximum 13,273,435 14,168,686 12,984,200 12,634,382 13,721,061 12,809,291 minimum 11,590,538 10,242,364 10,331,714 8,851,565 10,242,364 9,591,640 unit cost ($/kg) average 4,651 4,524 5,361 3,962 4,585 4,493 maximum 6,564 8,050 12,404 6,401 8,050 12,404 minimum 3,297 3,254 3,569 2,716 3,254 2,716 293barrientos f., plaza t., and rojas: comparative analysis of flue-cured tobacco production costs in santander and huila (colombia) determining factors of production costs using the type of labor and land santander uses 27% family labor and 27% wage earners, and 55% is grown on the owner’s land and 19% by sharecropping, while in huila over 95% of the production units use contracted labor and rented land (tab. 6). in huila, 85% more is paid for land and 5% more for labor than in santander, while the latter spent 6% more in wages than huila (tab. 7). the availability of family labor, wage earners, and land use by owners and sharecropping allow producers to reduce their explicit costs. however, since money is not required to pay for these resources, their use may not be efficient, thereby actually raising costs, as may be the case in santander. agro-environmental offering of the growing areas in santander, there is less availability of water than in huila, many of the soils are shallow, stony, and located in hilly country with medium fertility (observatorio de agrocadenas colombia, 2000). these conditions make certain tasks such as land preparation, cultivation, hoeing, transport and irrigation (tab. 2) a bit more expensive than in huila. meanwhile, huila has deep, flat, soil with good fertility and irrigation availability. under these conditions, the yields in huila are, on average, about 12% higher than in santander (tab. 5). it should be noted that yield does not only depend on the geographical conditions of the production area. production technology and crop area better technology, under the same conditions, will result in lower unit costs, higher yields and/or better quality product. the curve relating unit costs with acreage gives an idea of the level of technology of a production system. each curve is “technology” or “technical degree”, which reflects the efficiency of the use of production factors. according to fig. 1, tobacco producing areas of the present study have developed specific technologies in response to the availability of resources: mainly land, labor (including management thereof ) and financial capital. according to the graphs in fig. 1, the technology gap between santander and huila is notable. the production technology of tobacco in huila is based on the use of more land (fig. 1), the mechanization of some tasks such as land preparation and hilling, the specialization of labor in weeding, harvesting and classification, the use of large amounts of fertilizer (tab. 7), and the widespread use of irrigation. technological curves (fig. 1) allow us to see the point that denotes the optimal size of the production unit that corresponds with the lower unit costs of production. in huila, it is between 11 and 15 ha (approx. $3,200 $3,700/ kg) and in santander, it is between 2 and 3 ha (approx. $4,500 $3,200/kg). prices and quantities of production factors for all the production factors, protabaco, which is active in both departments, offers producers inputs, materials and funding. although the company maintains the same input prices for the two areas, the amounts and types of inputs that are delivered in each area are different, thereby changing costs. meanwhile, producers provide/obtain the land, labor, equipment and tools, and most services. in each case, there are differences in prices and quantities. the most relevant production factors are: land, labor and fertilizer. in huila, 85% more is paid for leased land than in santander and 5% more for labor, but 6% less is used. although santander uses more and pays more for liquid fertilizers, huila uses 24% more solid fertilizer than santander, and pays 2% more for it (tab. 7). a regression performed between yield and amount of solid fertilizer applied in huila shows a negative relationship, indicating that increased fertilizer application may decrease yield. the same regression test for santander shows a positive relationship between these variables. this result requires further analysis, taking into account the nutritional table 6. use of labor and land use types (%). factors municipalities departments campoalegre garzón capitanejo enciso huila santander labor family 0 0 34 23 0 27 permanent workers 23 43 15 2 33 8 temporary workers 76 55 32 37 65 35 wage earners 0 0 19 32 0 27 labor contract 1 2 0 6 2 3 total 100% 100% 100% 100% 100% 100% land owner 0 5 82 37 3 55 renter 100 95 6 39 97 26 sharecropping 0 0 12 24 0 19 total 100% 100% 100% 100% 100% 100% 294 agron. colomb. 30(2) 2012 figure 1. ratio of acreage (ha) and unit cost ($/kg) in municipalities of huila (a, campoalegre; b, grazón) and santander (c, capitanejo; d, enciso), showing the optimal size of the production unit. the points were obtained by averaging three clusters of unit costs for each municipality. y = 293,16x 2 – 1912,8x + 6269,7 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 0 1 2 3 4 5 u ni t c os t ( $/ kg ) acreage (ha) 3,150 3,26 r2= 1 y = 420,8x2 – 1908,9x + 6715,6 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 0 1 2 3 4 5 u ni t c os t ( $/ kg ) acreage (ha) r2= 1 2.27 y = 16,237x2 – 356,17x + 5144,1 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 0 5 10 15 20 25 u ni t c os t ( $/ kg ) 3,191 10.9 r2= 1 4,551 y = 11,074x2 – 340,64x + 6345,7 r2= 1 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 0 5 10 15 20 25 u ni t c os t ( $/ kg ) acreage (ha) 15.4 3,726 acreage (ha) a b c d 295barrientos f., plaza t., and rojas: comparative analysis of flue-cured tobacco production costs in santander and huila (colombia) requirements of the plant, when to apply fertilizers, sources used and soil characteristics. possibility of reducing unit costs production costs can be decreased as seen in the farms that yielded the lowest unit costs: $ 3,254/kg in huila and $2,716/kg in santander (tab. 5). the characteristics of the farms with the lowest unit cost of each zone are: presence of postharvest room and oven, water for irrigation, investment capital (credit or cash), use of the results of soil analysis for fertilization, a density equal to or greater than 20,000 plants/ha, mechanized preparation of the ground where possible, use of about 1,000 kg of fertilizer per cycle and a surface close to the optimal cultivation area (fig. 1). these features are related to lower production costs in each area. additionally, certain tasks can be done more efficiently such as weeding, hoeing, harvesting and postharvest (less labor), or more efficient use of fertilizers in huila is possible (less labor and fertilizer) and increased use of these in santander (higher yield), and finally, a cheaper method of soil preparation could be developed in santander (increased mechanization). conclusions and recommendations production costs indicate the investment amount of a production project, reflect agro-ecological conditions of production and resource use efficiency and the competitiveness of a company in the international market. cost production information in colombia is varied, so taking into account various sources to have an average reference is recommended. the most reliable sources are tobacco companies. the two areas in the present study differ in climate and soil conditions, availability of labor, crop area size of tobacco, type of land use, capital investment and technological level. the structure of production costs of tobacco is similar in the two study areas. there are some differences in the use of production factors, such as site preparation, weed control, water management and type of land use. for the calculation of tobacco production costs, the “unexpected” should only be used for planning and/or investment purposes. production costs of tobacco differ by department and municipality, as well as by size of production unit. in huila, costs are higher per hectare and per kilogram of product than in santander. at the municipal level, enciso has much lower costs per hectare per kilogram of product, while in capitanejo costs are higher per kilogram. in huila, compared with santander, more is paid on average for land, labor and some inputs such as fertilizers. in the latter department, more days are spent per hectare / cycle but using family labor and wages, so explicit costs are lower. we recommend scientific research on this last topic and the “apparent” overuse of fertilizers in huila. table 7. costs and amounts of wages, fertilizer and land for one hectare of tobacco. municipality and department wages per hectare wage unit cost ($) liquid fertilizer (l ha-1) liquid fertilizer unit cost ($/l) solid fertilizer (kg ha-1) solid fertilizer unit cost ($/kg) land unit cost ($/ha) campoalegre average 276 16,000 1.7 16,512 1,323 1,376 931,432 maximuum 294 16,000 4 45,846 1,627 1,576 1,001,818 minimum 260 16,000 0 12,892 884 1,227 712,500 garzón average 265 17,000 0.9 10,791 1,166 1,430 990,909 maximum 297 17,000 3 13,578 1,811 1,653 1,000,000 minimum 232 17,000 0 0 260 1,289 900,000 capitanejo average 286 16,500 1.3 13,030 1,070 1,463 537,413 maximum 321 16,500 8 20,475 1,251 1,986 1,200,000 minimum 266 16,500 0 0 828 1,166 300,000 enciso average 286 15,000 2.3 16,038 931 1,333 503,704 maximum 311 15,000 14 95,813 1,513 1,448 1,000,000 minimum 267 15,000 0 0 301 1,128 320,000 huila average 270 16,500 1.3 13,515 1,241 1,404 961,171 maximum 297 17,000 4 45,846 1,811 1,653 1,001,818 minimum 232 16,000 0 0 260 1,227 712,500 santander average 286 15,750 1.9 14,897 984 1,382 520,556 maximum 321 16,500 14 95,813 1,513 1,986 1,200,000 minimum 266 15,000 0 0 301 1,128 300,000 296 agron. colomb. 30(2) 2012 based on unit costs, santander has a greater range (diversity) of technological levels than huila, where technology is more homogeneous (less yield difference between maximum and minimum), characterized by increased mechanization, increased use of irrigation, increased use of fertilizer and taking advantage of economies of scale. the latter is clearly reflected in the production of tobacco, showing optimal surfaces (with existing technology), 11-15 ha in huila and between 2 and 3 ha in santander. this does not mean, however, that the economy of scale is always the answer to lower production costs. proof of this is seen in enciso (santander), where the lowest unit costs of the study areas have been achieved. it is possible to reduce the unit costs of tobacco production. options include the availability of investment capital and water for irrigation, efficient fertilization management, efficiency in cultural practices, mechanization of land preparation, optimal cultivation area and efficient use of land (sharecropping and leasing). businesses and producers need to try to implement each option for cost reduction. acknowledgements the authors are grateful to the project: “evaluación técnica y económica de alternativas para el mejoramiento de la fertilización de tabaco (nicotiana tabacum) tipo fluecured en los departamentos de santander y huila” and to the ministerio de agricultura y desarrollo rural for financing this study. literature cited agronet. 2009. área cosechada, producción y rendimiento de tabaco rubio, 1987-2008. in: http://201.234.78.28:8080/jspui/bitstre am/123456789/1335/1/2008425103956_tabaco-santanderes.pdf; consulted: july, 2012. bages, f. 2009. cálculo de la competitividad de tabaco burley en santander. protabaco costo de producción por cosecha hectárea, bucaramanga, colombia. ballestero, e. 1991. economía de la empresa agraria y alimentaria. mundi-prensa, madrid, colombia. barrientos, j. 2008. costos de producción agraria. universidad nacional de colombia, bogota. baye, m. 2006. economía de empresa. 5th ed. mcgraw-hill interamericana, madrid. biogestion. 2008. resumen ejecutivo de estudio prospectivo en la cadena productiva de tabaco. universidad nacional de colombia; ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. bishop, c. and w. toussaint. 1991. introducción al análisis de economía agraria. 12th ed. limusa, mexico df. blanco, m., m. cano, and p. guzmán. 2005. guía técnica básica para mejorar la calidad y la competitividad del tabaco virginia español. cultivadores de tabaco de españa, madrid. blv verlagsgesellschaft mbh; landwirtschaftsverlag gmbh. 2004. agrarwirtschaft. grundstufe landwirt. tomo 1. 2nd ed. munich, germany. cci, corporación colombia internacional. 2001. acuerdo de competitividad de la cadena productiva de tabaco en colombia. bogota. cci, corporación colombia internacional; ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr); sistema de información agropecuaria (sia). 2007. costos de producción por hectárea de tabaco rubio para productor mediano (5-15 ha) en santanderes. sistema de información de precios del sector agropecuario (sipsa), bogota. cci, corporación colombia internacional; ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr); sistema de información agropecuaria (sia). 2009. costos de producción por hectárea de tabaco rubio para productor mediano (5-15 ha) en tolima grande. sistema de información de precios del sector agropecuario (sipsa), bogota. dondrup, m. and n. rollwage. 1998. produktion. wrw; verlag, cologne, germany. frank, r. 2009. microeconomía intermedia. análisis y comportamiento económico. 7th ed. mcgraw-hill interamericana, mexico df. gobernación del huila; secretaria de agricultura y minería; cadena productiva de tabaco. 2007. acuerdo regional de competitividad para la cadena de tabaco en el departamento del huila. neiva, colombia. heinhold, m. 2007. kostenund erfolgsrechnung in fallbeispiele. 4th ed. lucius & lucius (utb), stuttgart, germany. herrera, s. 1998. costos y beneficios de la producción de fríjol en el valle de mizque, bolivia. undergraduate thesis. faculty of economics and sociology, universidad mayor de san simón, cochabamba, bolivia. mankiw, n. 2004. principios de economía. 3th ed. mcgraw-hill interamericana. madrid. méndez, m. 2007. la economía en la empresa. 3th ed. mcgraw-hill interamericana, mexico df. miller, r. and r. meiners. 1996. microeconomía. 2nd ed. mcgrawhill interamericana, mexico df. mochón, m. 2005. economía, teoría y política. 5th ed. mcgraw-hill interamericana, madrid. nicholson, w. 2004. teoría microeconómica: principios básicos y ampliaciones. 8th ed. thomson, madrid. observatorio de agrocadenas colombia; ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2004. costos de producción de tabaco en colombia. bogota. observatorio agrocadenas colombia; ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. la cadena del tabaco en colombia una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. bogota. usaid, united states agency for international development. 2008. una perspectiva de la competitividad agrícola de colombia. bogota. fecha de recepción: 12 noviembre de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 laboratorio de virus vegetales, instituto de biotecnología (ibun), universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá (colombia). 3 autor de correspondencia. mmguzmanb@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 225-233, 2010 ubicadas principalmente en los departamentos de cundinamarca, boyacá, nariño y antioquia. en otros departamentos la papa es un cultivo secundario, y el consumo per capita es de 43 kg año-1 (díaz, 2004; faostat, 2009). la mayor diversidad de papa se encuentra en los países andinos como perú, bolivia, colombia, ecuador y venezuela. solo perú informa 3.800 variedades (cip, 2009). rodríguez presencia de cuatro virus en algunas accesiones de la colección central colombiana de papa mantenida en campo presence of four viruses in some field accessions of the colombian potato central collection mónica guzmán1, 3, verónica román1, liliana franco2 y patricia rodríguez1 introducción el cultivo de papa es el cuarto en producción mundial, con 300 millones de toneladas sembradas en aproximadamente 18 millones de hectáreas (faostat, 2009). en colombia, el cultivo ocupa el quinto lugar en la producción agrícola, con dos millones de toneladas sembradas en 140.050 ha resumen abstract la colección central colombiana (ccc) de papa en campo puede ser blanco de fitopatógenos. en el año 2008 se estableció la prevalencia de los virus potato virus x (pvx), potato virus y (pvy), potato leafroll virus (plrv), y potato virus s (pvs) en muestras de un grupo de 581 accesiones de papa (solanum l. sect. petota dumort) mantenidas por la corporación colombiana agropecuaria (corpoica). folíolos de dos plantas por accesión se expusieron a anticuerpos comerciales específicos (agdia) haciendo uso de las técnicas elisa-das o dasi. el 98,8% de todas las muestras analizadas arrojó resultados positivos para al menos uno de los cuatro virus, en diferentes porcentajes para cada uno de ellos. pvs se detectó en el 85% de las accesiones, seguido de plrv (77,4%), pvy (58,6%) y pvx (13,9%). en el 44% de las muestras de los grupos chaucha y phureja se detectaron sólo dos de los virus evaluados; en el 40% de las accesiones de los grupos tuberosum y andígena se encontraron tres virus; y en el 21% de las muestras del grupo tuberosum se observaron cuatro de ellos. se encontró una alta prevalencia de infección viral simple y mixta en las accesiones analizadas (aproximadamente 50% de la colección estudiada). esta incidencia infecciosa puede ir deteriorando la calidad y cantidad de estos tubérculos. pocas accesiones (1,2%) arrojaron resultados negativos para los cuatro virus. sin embargo, cabe señalar que no se analizaron todas las plantas disponibles para una misma accesión, lo cual impide afirmar que los resultados son concluyentes. a pesar de ello, estos son importantes para las instituciones y programas interesados en la conservación de recursos genéticos y el mantenimiento de la diversidad de solanum l. sect. petota dumort en colombia. the colombian central potato collection (ccc) is exposed to the attack of phytopathogens in the field. in 2008, the present research established the prevalence of the following potato viruses: potato virus x (pvx), potato virus y (pvy), potato leafroll virus (plrv), y potato virus s (pvs) in samples of 581 potato (solanum l. sect. petota dumort) accessions maintained by corpoica (corporación colombiana agropecuaria). leaflets of two plants per accession were exposed to commercial specific antibodies (agdia) by das-elisa or dasi techniques. of the studied samples, 98.8% tested positive for at least one of the four viruses, in different percentages. pvs was found in 85% of the samples, followed by plrv (77.4%), pvy (58.6%) and pvx (13.9%). in 44% of the samples of groups chaucha and phureja the screening detected only two of the studied viruses. forty percent of the samples of groups tuberosum and andigena had three of the viruses; and 21% of the group tuberosum materials were infected by four of the pathogens. a strong prevalence (50% of the accessions) of simple and mixed infections was observed, a condition that may deteriorate the quality and quantity of these tubers. only a few accessions (1.2%) tested negative for the four viruses. as only two samples per accession were studied, the results cannot be said to be conclusive. yet, they are important for institutions and programs devoted to the conservation of genetic resources and to the maintenance of the diversity of solanum l. sect. petota dumort in colombia. palabras clave: banco de germoplasma, técnica elisa, virus de papa, diagnóstico. key words: germplasm bank, elisa technique, diagnostic, potato virus. revagronomiacol 28(2).indb 225 27/11/2010 12:23:41 p.m. 226 agron. colomb. 28(2) 2010 (2009) hace una revisión para compilar las diferentes propuestas existentes para la clasificación de la papa cultivada y sus parientes silvestres, solanum l. sect. petota dumort, indicando que la taxonomía continúa siendo compleja y no hay consenso acerca de la clasificación de la papa, basado en trabajos de huaman y spooner (2002), entre otros, quienes reclasifican las papas más cultivadas en tres grupos como solanum tuberosum, grupos phureja, chaucha y andígena, manteniendo a s. tuberosum ssp. tuberosum (estos son los grupos de interés para el presente trabajo). las diferencias principales entre los grupos son el tamaño, la calidad y el periodo de dormancia de los tubérculos, la ploidía (phureja-diploide, chaucha-triploide; andígenatetraploide y tuberosum-dipoloide), características de las hojas y flores, tiempo y calidad de luz (días largos o cortos) para la floración y el desarrollo de tubérculos (estrada, 1999; vreugdenhil, 2007). la colección central colombiana (ccc) de papa mantenida por corpoica procura la preservación de los bancos de germoplasma de papa. la colección de campo de 915 accesiones en tubérculo-semilla se regenera cada año y se utiliza como activa y de base. consta de plantas vivas que se propagan vegetativamente en el campo mediante tubérculos semilla. está conformada por los grupos: subespecie andígena, 664 accesiones, subespecie tuberosum, 84 accesiones, especie phureja, 52 accesiones, chaucha, 48 accesiones; variedades comerciales, 32 y 4 accesiones provenientes de colectas provenientes del departamento de boyacá, en 1999, y 31 accesiones de especies cultivadas y silvestres: jungadifolium, flahaultii, stoloniferum, estradae, colombianum (moreno y valbuena, 2006). los tubérculos mantienen las características diversas de cada material, pero pueden servir de reservorios de fitopatógenos como virus, los cuales se perpetúan por infección vertical (razdan y mattoo, 2005; guzmán, 2008). se reportan aproximadamente 40 virus que infectan la papa (vreugdenhil, 2007), de los cuales 25 se encuentran en la región andina (salazar, 1981). los efectos de la expresión viral (clorosis, necrosis, mosaicos en las hojas, etc.) pueden causar alteraciones de la forma o el número de tubérculo afectando la calidad de las accesiones (salazar, 1981) y, eventualmente, la supervivencia de estas. los virus de plantas de mayor incidencia se caracterizan por ser rna monocatenario, de sentido positivo. las características principales de algunos virus que infectan la papa se sintetizan en la tab. 1. estimar las pérdidas por infecciones virales es complicado, pues depende de factores como los variantes virales, variedad, edad de las plantas, factores climáticos, presencia de otros virus, entre otros (salazar, 1995; guzmán, 2008). algunas razas de pvx provocan necrosis que pueden causar pérdidas de la producción entre el 15 y el 50%, y el plrv, patógeno de la papa más distribuido en el mundo, puede llegar a producir pérdidas hasta del 80% (marshall et al., 1988). el pvs se caracteriza por presentar síntomas suaves, pero puede disminuir el rendimiento de manera significativa (wetter, 1971). el pvy puede causar pérdidas hasta del 80%, dependiendo del aislado y del cultivar; además causa infecciones severas en tomate, tabaco y pimentón (beemster y de bokx, 1987). el pvx expresa síntomas variables y puede causar pérdidas entre el 10 y el 50% (beemster y de bokx, 1987). en muchos casos, la presencia conjunta de dos virus en la misma planta exacerba la expresión de los síntomas aumentando las pérdidas; por ejemplo, las mezclas de pvx + pvy y pvy + plrv pueden disminuir la producción de las cosechas hasta en un 80% (salazar, 1981, 1990; savenkov y valkonen, 2001; zapata, 2004; agrios, 2005). la prevalencia de algunos virus importantes para el cultivo de la papa se ha estudiado especialmente en campo o en diferentes colecciones de germoplasma del mundo; por ejemplo en chile, contreras y banse (1982) reportaron la presencia de pvs (54,4%), pvx (33,1%), pvy (19%) y plrv tabla 1. características de los virus pvs, pvy, plrv y pvx. plrv virus del enrollamiento de las hojas pvx virus x de la papa pvy virus y de la papa pvs virus s de la papa familia luteoviridae flexiviridae potyviridae flexiviridae género polerovirus potexvirus potyvirus carlavirus transmisión áfidos, principalmente por myzus persicae mecánico áfidos, principalmente por myzus persicae áfidos, principalmente por myzus persicae, y de manera mecánica. genoma está limitado al floema, tiene un genoma bipartito de 5.880-5.990 nt, cubierto por una cápside icosaédrica contiene un genoma monopartita de 6.435 nt, cubierto por una cápside filamentosa flexible, y se ubica en el mesófilo y epidermis de las hojas se encuentra en el tejido epidermal, es filamentoso, rígido, y tiene un genoma monopartita de 10.400 nt es una partícula filamentosa, rígida, con un genoma monopartita de 7.500 nt síntomas enrollamiento de las hojas y necrosis enanismos mosaicos leves o asintomáticos fuentes: luque et al. (1991); vreugdenhil, (2007); salazar, (1981); agrios, (2005); ictvdb, (2006). revagronomiacol 28(2).indb 226 27/11/2010 12:23:41 p.m. 2272010 guzmán, román, franco y rodríguez: presencia de cuatro virus en algunas accesiones de la colección central colombiana de papa... (16,5%), como los virus más comunes. en perú, baker (2007) informa de una prevalencia de pvs de 8,7%, seguido de pvy (6,5%), plrv (4,3%) y pvx (2,2%). en general, estos cuatro virus son los más estudiados en los diferentes países cultivadores de papa por su alta prevalencia y sus efectos en la producción (bertschinger et al., 1990; rodríguez et al., 1997; fankhauser, et al., 1999; devaux, et al., 2000; guzmán, et al., 2002; lozoya, et al., 2002; clausen et al., 2005; vásquez et al., 2006). la técnica serológica cuantitativa de elisa (enzyme linked inmmunosorbent assay) para la detección de virus vegetales, adaptada por clark y adams (1977), se utiliza ampliamente en la detección de virus vegetales y en la medición del título viral, por su sensibilidad y facilidad de interpretación. actualmente se utilizan las variantes elisa-das y dasi (enzyme linked inmmunosorbent assay double antibody sandwich/-indirect), respectivamente, en las que se utilizan anticuerpos específicos para la detección viral (cubrimiento y secundario) y anticuerpos conjugados a la fosfatasa alcalina, que por reacción con el sustrato de esta enzima, permiten la estimación del título viral por medio de la medición de la absorbancia a 405 nm. los valores de densidad óptica (do) son relativos al título viral en la muestra, y la estimación de la concentración de virus en la muestra se hace mediante comparación con una curva de calibración de concentración conocida (clark y adams, 1977; guzmán et al., 2002; agrios, 2005; guzmán, 2008). los estudios sobre la incidencia de virus en colecciones y bancos de germoplasma no solo tienen como objeto conocer el estado fitosanitario de las accesiones para tomar decisiones oportunas de control y manejo, sino que sirven para evitar el degeneramiento de las variedades y buscar materiales mejorados o silvestres que sean portadores de genes de resistencia a virus o a sus vectores, y que eventualmente puedan emplearse en cruces de programas de mejoramiento. el objetivo del presente trabajo fue determinar mediante técnicas serológicas la prevalencia simple de los virus pvx, plrv, pvy, pvs y de sus posibles combinaciones (mixta) en un grupo de accesiones derivadas de la ccc de papa mantenida por corpoica-tibaitatá en condiciones de campo y conocer la posible dependencia de los virus con relación al hospedero. metodología material vegetal y aislados virales se recolectaron 581 accesiones de la ccc de papa de campo ubicada en el centro experimental de corpoica-tibaitatá, mosquera (cundinamarca). del total de accesiones, el 73% correspondía a s. tuberosum grupo andígena, 12% a s. tuberosum spp. tuberosum, 10% al grupo phureja y 6% al grupo chaucha. para cada accesión se recolectaron muestras foliares de dos plantas solamente (a y b) y se almacenaron a -20°c. los aislados virales se obtuvieron macerando en nitrógeno líquido las muestras foliares de las 1.170 plantas, seguido de resuspensión en buffer de extracción de elisa ph 7,4 en relación 1:10 (instrucciones agdia). detección de los virus pvx, plrv, pvs y pvy por elisa la técnica de elisa-das fue utilizada para la detección de pvx, plrv, pvs, y la elisa-dasi para la detección del virus pvy. para este último se usaron los anticuerpos primario y secundario anti-pvy y el conjugado ram (rabbit anti-mouse) marcado con la fosfatasa alcalina. se siguieron los protocolos propuestos para cada virus por la casa comercial agdia (elkhart, in). cada una de las 1.170 muestras (581 a y 581 b) se analizó adicionalmente por duplicado en pozos independientes de la placa de elisa. la densidad óptica (do) de cada planta se estableció como el promedio de las do de los duplicados. los resultados se compararon con controles positivos y negativos (agdia®) para cada virus o utilizando el ctv (citrus tristeza virus) como control negativo. las placas se leyeron a los 90 min en un lector de elisa biorad® (bio-rad laboratories, inc., hercules, ca) con un filtro de 405 nm. una muestra se consideró positiva (infectada) para un virus, cuando la do fue mayor al doble del promedio de las do de los controles negativos de cada placa de elisa, siguiendo la metodología estandarizada utilizada en el laboratorio de virus vegetales del instituto de biotecnología de la universidad nacional de colombia. análisis estadístico la prevalencia se calculó como el porcentaje de infección (número de muestras positivas sobre muestras infectadas), a partir de los promedios de do de cada muestra, para lo cual se utilizó el programa excel® (microsoft corporation, washington, df) para los análisis de porcentajes y gráficas. los rangos de infección se establecieron arbitrariamente con relación al promedio de do del control negativo (cn), así: 2cn ≤ do baja < 3cn; 3cn ≤ do media < 5cn 2cn ≤ do baja < 4cn; 4cn ≤ do media < 8cn y 8cn ≤ do alta. para conocer la posible dependencia (o independencia) de los virus con relación al hospedero, se realizó la prueba de tablas cruzadas con chi2 (x2) con el programa minitab® (minitab inc., state college, pa). resultados y discusión de las 581 accesiones analizadas de la ccc de papa, el 1,2%, fueron negativas para los virus evaluados y 11,3% fueron positivas para un virus; es decir, se detectaron infecciones revagronomiacol 28(2).indb 227 27/11/2010 12:23:42 p.m. 228 agron. colomb. 28(2) 2010 mixtas en la mayoría de las accesiones (87,5%). la prevalencia general de los virus fue la siguiente: pvs (84,7%), plrv (77,2%), pvy (58,6%) y pvx (13,9%), predominando los virus transmitidos por áfidos. la fig. 1 resume la prevalencia de cada virus por hospedero. en phureja y chaucha, el virus pvs se detectó en 100% de las muestras y plrv en el 96,4 y 100%, respectivamente. en los grupos andígena y tuberosum tuberosum, pvs se detectó en 83 y 74,6% y plrv en 71% y 83% de las accesiones, respectivamente. pvx se detectó en bajo porcentaje (entre 5,9 y 8,9%) en los hospederos. un ejemplo de los resultados de las placas de elisa para la detección de cada uno de los virus pvx, plrv, pvs y pvy en un mismo grupo de accesiones de papa se muestra en la fig. 2. separando las accesiones estudiadas por grupos de solanum tuberosum, se encontró en general que la infección mixta de dos virus se presenta en una frecuencia mayor al 80% en las muestras de accesiones de los grupos chaucha y phureja, mientras que infecciones de tres virus se detectaron en 40% de las accesiones de s. tuberosum spp. tuberosum y en el grupo andígena. cuatro virus se detectaron en 4,7% de las accesiones, con mayor and tub phu cha s x y l 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 po rc en ta je figura 1. prevalencia en porcentaje de virus en cada grupo de hospedero. s, pvs; x: pvx; y, pvy; l, plrv; and, grupo andígena; tub, s. tuberosum spp. tuberosum; phu, grupo phureja; cha, grupo chaucha. figura 2. placas de elisa obtenidas en accesiones del grupo andigena evaluadas independientemente para pvx, pvy, plrv y pvs. círculo de línea continua: control positivo. círculo de línea punteada: control negativo. el color amarillo oscuro indica positividad para el virus. prevalencia en s. tuberosum spp. tuberosum. la tab. 2 resume los porcentajes de prevalencia de cada virus por grupo de accesiones y los diferentes tipos de combinaciones virales encontradas versus los hospederos. como se desprende de esta tabla, en el grupo andígena la infección simple más pvx pvs plrv pvy revagronomiacol 28(2).indb 228 27/11/2010 12:23:44 p.m. 2292010 guzmán, román, franco y rodríguez: presencia de cuatro virus en algunas accesiones de la colección central colombiana de papa... frecuente fue de pvs (6,22%) y la combinación viral más frecuente fue entre los virus pvs+pvy+plrv (40,67%). en los grupos phureja y chaucha, la combinación más frecuente fue de los virus pvs+plrv en más del 80% de las muestras. en s. tuberosum spp. tuberosum, se detectaron diferentes combinaciones entre tres y cuatro virus con porcentajes similares (16,4; 19,4 y 20%). es importante resaltar que pvs se detectó en todos los grupos de accesiones y en todas las combinaciones, ya sea entre dos, tres o cuatro virus. pvs es un virus ampliamente distribuido en cultivos del mundo, y causa, en general, síntomas suaves que pueden pasar desapercibidos, pero reduce significativamente los rendimientos. la infección usualmente es latente, y algunos cultivares sensibles pueden mostrar mosaico o bandas de colores tenues en las nervaduras. la alta prevalencia del virus pvs en todas las accesiones podría explicarse porque se transmite tanto mecánicamente como por vectores áfidos, ampliando las posibilidades de contaminación de las plantas. no es claro todavía si podría potenciar la expresión de otros virus estableciendo relaciones sinérgicas que puedan causar pérdidas importantes para el cultivo y pérdidas de las accesiones del banco de germoplasma que lo contengan. de otra parte, en pvx es llamativa la baja prevalencia encontrada en este estudio como infección simple. este virus se halló principalmente en combinaciones mixtas de tres virus, entre pvy, plrv o pvs (tab. 2). en otros trabajos se ha reportado que pvx y pvy actúan sinérgicamente y pueden reducir el número de tubérculos y la producción hasta en 60% (hooker, 1981; pruss et al., 1997). por su parte, plrv se encontró en combinaciones diferentes, ya sea con pvs o de otra parte, combinado con pys y pvy (tab. 2). plrv es considerado uno de los virus con mayor efecto en el rendimiento de papa. en los diferentes países andinos la infección simple ha reducido la producción hasta en un 50%. en perú, scheidegger et al. (1995) informaron una reducción del rendimiento del 49% causada por la infección de plrv en combinación con apmv. con frecuencia, se subestima el efecto de combinaciones virales, y la degeneración de los cultivares de papa puede incrementarse por la infección viral de varios virus a la vez. de otra parte, salazar (1990) y bertschinger et al. (1995) plantearon que los virus plrv y pvy transmitidos por los áfidos reducen hasta en 50% el rendimiento de una población originada en tubérculos-semilla sanos, en tanto que los virus transmitidos por contacto y combinaciones virales entre ellos ocasionaron una reducción significativa del rendimiento en el caso de cultivos de baja densidad de siembra. los altos porcentajes de infecciones mixtas entre dos o tres virus (especialmente de las asociaciones pvs+plrv y pvs+pvy+plrv) puede deberse a que los tubérculos de algunas accesiones colectadas en campo, en diferentes localidades del país, se introdujeron en la ccc de papa ya infectadas por uno o varios virus. por tanto, es preciso indexar el material antes de ser introducido en la ccc de papa. de otra parte, los virus pudieron ser adquiridos durante el mantenimiento de las accesiones en el campo, ya sea por transmisión con vectores tipo áfidos, moscas o mecánicamente, por roce entre plantas o por herramientas infectadas (rodríguez et al., 1997; guzmán, 2008). para evitar los efectos deletéreos de los virus en las colecciones de germoplasma, un procedimiento común es el análisis de los materiales por elisa, por diagnóstico molecular o por microscopía electrónica o por cultivo in vitro de meristemos, que permitan eliminar plantas infectadas de la colección antes de que se dispersen los virus, rutinas que se implementan en el centro internacional de la papa (cip). de cualquier forma, el riesgo de perder accesiones y diversidad genética de la papa en colombia debido a la infección viral podría ser alta a corto o mediano tiempo, si no se apoyan los programas de manejo de patógenos utilizando cultivo in vitro o de criopreservación y métodos de detección rutinaria de patógenos y selección fitosanitaria en campo. de otra parte, utilizando la prueba de tablas cruzadas con chi2 (x2) con el programa minitab® (2007), se estableció tabla 2. porcentaje de las principales infecciones simples y mixtas por grupos de s. tuberosum del banco de germoplasma, corpoica. sin virus (%) pvs (%) pvx (%) pvy (%) plrv (%) 2 virus (%) 3 virus (%) 4 virus (%) s.tuberosum spp. tuberosum 1,49 0 1,49 0 5,97 pvl+plrv (8,96) pvs+pvy+plrv (19,4) 20,9 pvs+pvx+plrv (16,4) grupo andigena 1,44 6,2 0 4,78 3,11 pvs+plrv (17,7) pvs+pvy+plrv (40,67) 2,87 pvs+pvy (11,9) grupo phureja 0 3,6 0 0 0 pvs+plrv (82,14) pvs+pvy+plrv (7,14) 1,79 grupo chaucha 0 0 0 0 0 pvs+plrv (88,24) pvs+pvy+plrv (5,88) pvs+pvx+plrv (5,88) 0 revagronomiacol 28(2).indb 229 27/11/2010 12:23:44 p.m. 230 agron. colomb. 28(2) 2010 porciones en los cuatro huéspedes, mientras que pvy está más asociado con el grupo andígena al contribuir más a la fórmula de x2; igual ocurre con el virus pvx y s. tuberosum spp. tuberosum. es probable que otras características, como el fotoperiodo y el periodo de dormancia influyan (estrada, 1999), o en el caso de pvx (transmitido figura 3. porcentaje de muestras por grupo de accesiones (a, grupo phureja; b, grupo chaucha; c, grupo andigena; d, s. tuberosum spp. tuberosum) según los rangos de densidad optica (do alta media y baja) de cada virus; los rangos 0, corresponden al porcentaje de plantas negativas para cada virus. s, pvs; x, pvx; y, pvy; l, plrv. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % s x y l bajo medio alto 0 rango d o ≤ 2, 7 d o ≤ 2, 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % s x y l bajo medio alto 0 rango d o ≤ 2, 8 d o ≤ 2, 6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % s x y l bajo medio alto 0 d o : 0 ,3 2 0, 5 d o ≤ 2, 4 d o ≤ 2, 4d o ≤ 3, 1 d o ≤ 2, 1 a b c d 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % s x y l bajo medio alto 0 d o : 0 ,2 3 0, 5 d o : 0 ,2 5 0, 6 d o : 0 ,2 2 0, 5 d o ≤ 2, 5 d o ≤ 2, 8 d o ≤ 2, 5 d o ≤ 2, 5 rangorango tabla 3. resultados de tablas cruzadas comparando los cuatro virus y los cuatro grupos de papa. hospedero/virus contenido de la celda and 4x cha 3x phu 2x tub 2x 0 conteo 59,00 64,00 62,00 41,00 conteo esperado 56,50 56,50 56,50 56,50 contribución a chi-cuadrada 0,11 1,00 0,54 4,25 plrv conteo 18,00 34,00 34,00 28,00 conteo esperado 28,50 28,50 28,50 28,50 contribución a chi-cuadrada 3,87 1,06 1,06 0,01 pvs conteo 25,00 34,00 34,00 24,00 conteo esperado 29,25 29,25 29,25 29,25 contribución a chi-cuadrada 0,62 0,78 0,77 0,94 pvx conteo 5,00 2,00 4,00 23,00 conteo esperado 8,50 8,50 8,50 8,50 contribución a chi-cuadrada 1,44 4,97 2,38 24,73 pvy conteo 29,00 2,00 2,00 20,00 conteo esperado 13,25 13,25 13,25 13,25 contribución a chi-cuadrada 18,72 9,55 9,55 3,44 and, grupo andígena; cha, grupo chaucha; phu, grupo phureja; tub, s. tuberosum spp. tuberosum. chi-cuadrada de pearson = 89,790; gl = 12; p = 0,000. una cierta dependencia de los virus con relación a un grupo de papa, correlación en que probablemente tenga que ver la ploidía (tab. 3), lo que concuerda con diferentes autores (mollov y thill, 2004; bertschinger et al., 1990). de los cuatro virus estudiados, el que menos aporta en la dependencia es pvs porque se encuentra en altas prorevagronomiacol 28(2).indb 230 27/11/2010 12:23:45 p.m. 2312010 guzmán, román, franco y rodríguez: presencia de cuatro virus en algunas accesiones de la colección central colombiana de papa... mecánicamente), por el manejo que el banco le da a los tubérculos (salazar, 1995). la fig. 3 ilustra los porcentajes de accesiones por cada grupo (phureja, chaucha, andigena, s. tuberosum spp. tuberosum) teniendo en cuenta los rangos de las do encontrados para cada virus. más del 50% de las muestras de los grupos phureja y chaucha están infectadas con los virus pvs y plrv con alto título viral (do entre 1,7 hasta 2,8) (fig. 3a y b). el 55% de accesiones de la subespecie tuberosum que contienen el virus pvx concuerda con los resultados cruzados de dependencia p = 0,00 x2 = 44,7 (tab. 3). además, la do del virus pvx en esta subespecie presentó los valores más altos (do: 2,0-3,1), lo que podría indicar que es un huésped más susceptible (fig. 3d). en el grupo andígena, los rangos de do (bajo, medio, alto) fueron similares para todos los virus (fig. 3c), sugiriendo que es un hospedero muy susceptible. se podría sospechar diferentes tiempos de infección en el desarrollo de las accesiones en campo, lo que conlleva a un título viral diferente puesto que fueron sembradas en la misma época. los altos títulos virales se relacionan con la prevalencia de los virus en cada especie, pero nada se puede concluir sobre la resistencia de la subespecie tuberosum o del grupo andígena a los virus pvs, plrv y pvy. los virus pvy y pvx presentaron bajo título viral en el grupo phureja o ausencia en el grupo chaucha (fig. 3a y b), y es probable que puedan ser hospederos más tolerantes o resistentes. esta es una observación preliminar interesante que justificaría estudios en búsqueda de genes de tolerancia o resistencia a estos virus en estos grupos de genotipos. según zapata (2004), la mayoría de los virus están especializados para infectar sólo algunos géneros o especies de plantas. dependiendo del número de especies que el virus pueda infectar, se dice que el rango de hospederos es estrecho, moderado o amplio. para el mismo virus, las especies pueden reaccionar con diferentes síntomas; por ejemplo, el plrv infecta solanum tuberosum spp. tuberosum e induce síntomas diferentes a los inducidos en s. tuberosum ssp. andigena. para las combinaciones pvy+pvx o pvy+plrv ya se ha informado el efecto sinergístico en lo relativo a la reducción de la producción. en síntesis, en el presente trabajo se encontró una alta prevalencia de todos los virus analizados, (85%) de pvs, seguido de plrv (77,4%), pvy (58,6%) y pvx (13,9%), casi el doble de lo informado por contreras y banse (1982) para chile, donde pvs se detectó en 54,4%, pvx en 33,1%, pvy en 19% y plrv en 16,5%, y alrededor de cuatro veces mayor que la prevalencia informada por baker (2007) para perú, donde pvs se detectó en 8,7% de muestras, seguido de pvy (6,5%), plrv (4,3%) y pvx (2,2%). las diferencias pueden deberse a varios factores como clima, altitud, variedades, incidencia de vectores, etc.; por tanto, los estudios no son completamente comparables entre sí. sin embargo, es llamativo que pvs fue el virus de mayor prevalencia en los diferentes estudios, incluyendo el presente, al tener en cuenta que este virus se transmite mecánicamente y también por áfidos, lo que incrementaría la posibilidad de infección planta a planta. es de anotar que el presente estudio determinó también la prevalencia de virus tanto en forma simple (únicos) como en mezclas entre ellos. finalmente es necesario reiterar que en el presente estudio se evaluó aproximadamente un 50% de la ccc de papa (581/915), con dos plantas por cada accesión tomadas al azar, y no se tiene certeza sobre si la condición de virosis se mantiene igual en las otras plantas que conformen una determinada accesión. tampoco se realizó un análisis de la expresión de síntomas en las accesiones en condición de infección viral simple o mixta, por lo que no se pueden confirmar los fenómenos de resistencia, tolerancia o susceptibilidad. queda en duda si el 1,2% de las accesiones negativas a los cuatro virus se debe a que podrían ser resistentes a los cuatro virus, cosa muy poco probable, o es una situación exclusiva de las dos plantas analizadas o que el material sea más propenso a la oxidación, y eso altere el resultado de elisa. de los resultados obtenidos es posible predecir que en algunos hospederos se puedan desarrollar sinergismos entre combinaciones de virus diferentes. también es posible suponer que las accesiones afectadas por virosis se puedan deteriorar y aun perder como acervo genético. conclusiones este estudio pone de manifiesto los altos porcentajes de prevalencia de pvx, pvy, pvs y plrv que afectan las accesiones de papa de la ccc de papa, ya sea en infecciones simples o mixtas entre dos virus (plrv+pvs), (pvs+pvy) o más virus (plrv+pvy+pvs). también se intentó relacionar la presencia de un virus determinado o grupo de ellos con un hospedero específico, y se halló cierta relación, pero no es concluyente. los resultados indicaron que la subespecie tuberosum y el grupo andígena son los más susceptibles a los virus pvx y pvy, respectivamente, mientras los grupos phureja y chaucha pueden ser infectados por cualquiera de los cuatro virus con títulos virales bajos o medios. la prevalencia de pvs fue alta como infección simple, al igual que en reportes de otros países, y en combinaciones virales sobre las cuales hay pocos estudios, razón por la cual se desconoce si existen sinergismos entre estos virus. revagronomiacol 28(2).indb 231 27/11/2010 12:23:45 p.m. 232 agron. colomb. 28(2) 2010 teniendo en cuenta que las infecciones virales simples o mixtas, transmitidas por vectores naturales, vegetativa o mecánicamente, pueden dar como resultado la reducción de la producción del número de tubérculos y de la calidad de los mismos, potencialmente ampliando la erosión de la variabilidad genética de la papa, y que en la ccc de papa se encuentra “la mayor riqueza de variabilidad genética para el mejoramiento del cultivo de papa” (moreno y valbuena, 2006), los resultados de este trabajo, basados en un conjunto parcial de muestras y de accesiones, deberían ser de importancia para las proyecciones de las instituciones y de los programas que propenden por la conservación de recursos genéticos y el mantenimiento de la diversidad de solanum l. sect. petota dumort en colombia. de otra parte, sería interesante realizar un estudio sobre las posibles sinergias de estos virus y de sus posibles efectos en la producción. además, analizar si la expresión de las infecciones virales puede variar entre los genotipos de las plantas, pues poco se conoce acerca de los factores que llevan a la expresión diferencial de los virus. esto permitiría profundizar el conocimiento actual de las relaciones entre las plantas y virus, con el fin de conocer el origen molecular de los síntomas. agradecimientos a corpoica-tibaitatá, colección central colombiana de papa (dílmer moreno, curador), a colciencias por su financiación (convocatoria 405-2007), al laboratorio de virus vegetales del instituto de biotecnología de la universidad nacional de colombia, a karen cubillos, a maría teresa martínez y a camilo soto por la colaboración técnica. literatura citada agrios, g. 2005. plant pathology. 5th ed. elsevier, academic press, new york, ny. beemster, a.b.r. y a. de bokx. 1987. survey of properties and symptoms. pp. 84-113. en: de bokx, j.a. y j.p.h. van der want (eds.). viruses of potatoes and seed potato production. wageningen university, wageningen, the netherlands. bertschinger, l., u. scheidegger, k. luther, o. pinillos y a. hidalgo. 1990. la incidencia de virus de papa en cultivares nativos y mejorados en la sierra peruana. rev. latinoam. papa 3(1), 62-79. bertschinger, l., u.c. scheidegger, j. muñoz y a. hidalgo. 1995. efecto de diferentes virus sobre el rendimiento potencial de la papa y su interacción con el estado de brotamiento de tubérculossemilla en la costa del perú. rev. latinoam. papa 7(8), 36-54. cip. 2009. potato. en: centro internacional de la papa, http://www. cipotato.org/potato; consulta: agosto de 2010. clark, m.f. y a.n. adams. 1977. characteristics of the microplate method of enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of plant viruses. j. gen. virol. 34, 475-483. clausen, a., m. colavita, i. butzonitch y a.v. carranza. 2005. a potato collecting expedition in the province of jujuy, argentina and disease indexing of virus and fungus pathogens in andean cultivars. genet. resour. crop. evol. 52, 1099-1109. contreras, m.a. y j. banse h. 1982. determinación de virus en el germoplasma chileno de papas solanum sp. agro sur 10(2), 84-89. díaz, a., a. 2004. guía ambiental para el cultivo de papa. fedepapa; ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo social, bogotá. devaux a., s. gonzales, c. bejarano, r. casso, v. suárez y t. walker. 2000. comparative performance and on-farm profitability of certified potato seed in the highlands of bolivia. program report 1999-2000. centro internacional de papa (cip), lima. estrada r., n. 1999. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. proinpa; cip; cid, la paz. fankhauser, c., f. merino, f. yumisaca, j. pucha y c. gessler. 1999. main diseases affecting seed degeneration in ecuador, new perspectives for seed production in the andes. en: 14th triennial conference european association for potato research (eapr). sorrento, italia. faostat. 2009. producción mundial de papa, 1991-2007. en: fao, http://faostat.fao.org/site/567/default.aspx#ancor; consulta: julio de 2010. guzmán, m., m. caro e y. garcía. 2002. técnica de inmunoimpresión en membranas de nitrocelulosa: una detección rápida para estimar la incidencia de los virus pvx, pvy, pvs y plrv que infectan a la papa (solanum spp.). rev. colomb. biotecnol. 4(2), 45-51. guzmán, m. 2008. manual de protocolos para la detección de algunos virus que infectan la papa. cevipapa; ministerio de agricultura y desarrollo social; ibun-universidad nacional de colombia; unibiblos, bogotá. hooker, w.j. 1981. compendium of potato diseases. american phytopathological society; centro internacional de papa (cip), lima. huaman, z. y m. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (solanum sect. petota). amer. j. bot. 89(6), 947-965. ictvdb management. 2006. 00.057. poty viridae. en: büchenosmond, c. (ed.). ictvdb the universal virus database, version 3. columbia university, new york, ny. ictvdb management. 2006. 00.039. luteoviridae. en: büchenosmond, c. (ed.). ictvdb the universal virus database, version 3. columbia university, new york, ny. ictvdb management. 2006. 00.056. flexiviridae. potato virus x. en: büchen-osmond, c. (ed.). ictvdb the universal virus database, version 3. columbia university, new york, ny. lozoya, h., v. sánchez, r. román y a. hernández. 2002. virosis en clones internacionales de papa (solanum tuberosum l.) en el valle de toluca, méxico. agrociencia 36(1), 93-102. luque, c., p. corzo y o. pérez. 1991. incidencia de virus en papa y su efecto sobre rendimiento en tres zonas agroecológicas de colombia. rev. latinoam. papa 4, 36-51. marshall, b., h. barker y s.r. verrall. 1988. effect of potato leafroll virus on the crop process leading to potato yield in potato tubers which differ in tolerance to infection. ann. appl. biol. 113, 297-305. revagronomiacol 28(2).indb 232 27/11/2010 12:23:46 p.m. 2332010 guzmán, román, franco y rodríguez: presencia de cuatro virus en algunas accesiones de la colección central colombiana de papa... mollov, d. y c. thill. 2004. evidence of potato virus y asymptomatic clones in diploid and tetraploid potato breeding populations. amer. j. pot. res. 81(5), 317-326. moreno, j.d. e i. valbuena. 2006. colección central colombiana de papa: riqueza de variabilidad genética para el mejoramiento del cultivo. rev. corpoica cienc. tecnol. agropec. 4(4), 1-9. pruss g., x. ge, x.m. shi, j.c. carrington y v.b. vance. 1997. plant viral synergism: the potyviral genome encodes a broad-range pathogenicity enhancer that transactivates replication of heterologous viruses. plant cell 9(6), 859-868. razdan, m.k. y a.k. mattoo. 2005. genetic improvement of solanaceous crops.vol. 1 potato. science publ., inc. enfield, nh. rodríguez, y., e. ortega c. y g. trujillo. 1997. diseminación de cuatro virus de papa en las zonas de mucuchíes, estado mérida y el páramo de cubiro, estado lara, venezuela. rev. latinoam. papa 9(10), 60-76. rodríguez, l.e. 2009. teorías sobre la clasificación taxonómica de las papas cultivadas (solanum l. sect. petota dumort.). una revisión. agron. colomb. 27(3), 305-312. salazar, l.f. 1981. detection of pstv by gel electrophoresis. slide set and guide book. international potato center (cip), lima. salazar, l.f. 1990. main virus diseases of potato. control of virus and virus-like diseases of potato and sweet potato. pp. 9-12. en: report of 3rd planning conference. centro internacional de la papa (cip), lima. salazar, l.f. 1995. los virus de la papa y su control. centro internacional de la papa (cip), lima. savenkov, e.i. y j.p.t. valkonen. 2001. potyviral helper-component proteinase expressed in transgenic plants enhances titers of potato leaf roll virus but does not alleviate its phloem limitation. virol. 283, 285-293. vásquez, v., m. montero-astúa y c. rivera. 2006. incidencia y distribución altitudinal de 13 virus en cultivos de solanum tuberosum (solanaceae) en costa rica. rev. biol. trop. 54(4), 1135-1141. vreugdenhil, d. 2007. potato biology and biotechnology advances and perspectives. elsevier, amsterdam. wetter, c. 1971. potato virus s. p. 3. en: descriptions of plant viruses no 60. common wealth mycological institute; association of applied biologists, kew, uk. zapata, j.l. 2004. algunos aspectos sobre los virus de la papa en colombia. p. 24. en: memorias i taller nacional sobre patógenos del suelo, virus e insectos plaga diferentes a tecia solanivora. cevipapa, bogotá. revagronomiacol 28(2).indb 233 27/11/2010 12:23:46 p.m. revagronomiacol 28(2).indb 234 27/11/2010 12:23:46 p.m. agronomia 26-2 -profe194).indd reichel, cuervo y morales. caracterización parcial de un potexvirus de musa coccinea... 285 resumen abstract fecha de recepción: abril 10 de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 investigadora, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), c.i. tibaitatá, mosquera (colombia). hreichel@rocketmail.com 2 laboratorio de sanidad vegetal, unidad de recursos genéticos, centro internacional de agricultura tropical (ciat), palmira (colombia). mcuervo@ cgiar.org. 3 jefe, unidad de virología vegetal, centro internacional de agricultura tropical (ciat), palmira (colombia). fmorales@cgiar.org caracterización parcial de un potexvirus aislado de musa coccinea afectada por rayado necrótico en colombia partial characterization of a potexvirus isolated from a musa coccinea plant affected by necrotic streak in colombia helena reichel1, maritza cuervo2 y francisco j. morales3 agronomía colombiana 26(2), 285-291, 2008 se observaron síntomas de rayado necrótico en las hojas de una planta de musa coccinea (banano escarlata), procedente de antioquia (colombia). mediante inmunocaptura, transcripción reversa y reacción en cadena de la polimerasa (ic-rt-pcr), se amplificó un fragmento de aproximadamente 377 pares de bases, con una identidad de secuencia de aminoácidos de 57% con el gen de la cubierta proteica del alstroemeria virus x [alsvx, ab206396] del género potexvirus. este es el primer reporte de un potexvirus en m. coccinea. el análisis comparativo de la 3’utr del potexvirus aislado de m. coccinea con el correspondiente del alsvx muestra que estos dos virus difieren significativamente en esta región, lo que sugiere que el potexvirus aislado de m. coccinea en colombia es una nueva especie del género potexvirus. se propone el nombre de virus de la raya necrótica del banano escarlata (scarlet banana necrotic streak virus [sbannsv]) para este virus aislado de m. coccinea en colombia. palabras clave: banano escarlata, cubierta proteica, flexiviridae, sbannsv, 3’utr. necrotic streak symptoms were observed on the leaves of a musa coccinea (scarlet banana) plant from antioquia (c o l o m b i a). i m mu n e c a p t u r e r e v e r s e t r a n s c r i p t i o n polymerase chain reaction (icrt-pcr) amplified a dna fragment of approximately 377 base pairs showing amino acid sequence identities of 57% with the coat protein of alstroemeria virus x [alsvx, ab206396] genus potexvirus. this is the first report of a potexvirus infecting m. coccinea. alignments of the 3’utrs of the m. coccinea potexvirus and alsvx showed that these two viruses differ in a significant way in t his region, which suggests t hat t he potex v irus isolated from m. coccinea in colombia is a new specie in the genus potexvirus. we propose the name of scarlet banana necrotic streak virus (sbannsv) for the potexvirus that was isolated from m. coccinea. key words: scarlet banana, protein coat, flexiviridae, sbannsv, 3’utr. introducción musa coccinea, conocida como ‘banano escarlata’, es una especie ornamental de la familia musaceae (jones, 2000), nativa de china (liu et al., 2002). m. coccinea se encuentra ampliamente distribuida en el mundo, incluidos colombia (villegas et al., 2005) y brasil (lins y coelho, 2004) en américa del sur. el único patógeno viral anteriormente descrito para esta especie en colombia es el virus del mosaico del pepino (cucumber mosaic virus [cmv]) (villegas et al., 2005). en septiembre 25 de 2001 se observó una planta de m. coccinea afectada por el síntoma del rayado necrótico en las hojas (figura 1), en el departamento del antioquia (colombia). el objetivo de este estudio fue determinar la etiología de la enfermedad de m. coccinea e investigar su posible relación con los virus aislados anteriormente de musa spp. en colombia, como el cmv (castaño et al., 1994a y 1994b; reichel et al., 1995a y 1995b; reichel et al., 1996a; belalcázar et al., 1996; mariño, 1997; escobar y martínez, 1997; martínez, 2002a), el virus del rayado del banano (banana streak virus [bsv]) (reichel et al., 1996b; reichel et al., 1996c; corpoica, 1996; belalcázar et al., 1998), y el virus del mosaico atenuado del banano (banana mild mosaic virus [banmmv]) (reichel, 2002; martínez 2002a; martínez et al., 2002b; reichel et al., 2003 y 2004; martínez, 2005). esta investigación se realizó en el laboratorio de virología vegetal del centro internacional de agricultura tropical (ciat), en palmira (colombia). agronomia 26-2 -profe194).indd 285 06/10/2008 19:40:59 286 agron. colomb. 26(2) 2008 materiales y métodos aislamiento del virus, ic-rt-pcr, clonación y secuenciación se utilizó una hoja de m. coccinea como fuente del agente causal. para amplifi car parte del gen de la cubierta proteica (cp) y la región 3’ no codifi cante, conocida en inglés como untranslated region (utr), se utilizó el método de immunocaptura, transcripción reversa y reacción en cadena de la polimerasa (ic-rt-pcr) (sharman et al., 2000). la síntesis de adnc se realizó según el método de sharman et al. (2000), con leves modifi caciones. la mezcla del adnc consistió de 30 pmol del iniciador degenerado poty 1 (gibbs y mackenzie, 1997), 20 unidades (u) de rnaseout recombinant ribonuclease inhibitor (gibco, brl), 4 μl de mgcl2 25 mm, 2 μl de dntps 10 mm (promega), 4 μl de dtt 100 mm (gibco, brl), 200 u de transcriptasa reversa super script ii (gibco, brl) y ca. 3 u de e. coli rnase h, en un volumen fi nal de reacción de 40 μl. la mezcla de la pcr consistió de 2,5 μl de tampón 10x pcr, 2 mm mgcl2, 200 μm de cada dntp (invitrogen), 10 pmol del iniciador degenerado poty1 (gibbs y mackenzie, 1997), 30 pmol del iniciador degenerado dccp (5’-tatgcngcnttygayttcttrgayg-3’), 1 u de polimerasa taq (amplitaq dna polymerase, perkin elmer), 2 μl del template de la síntesis del cdna y agua destilada estéril, para un volumen fi nal de reacción de aproximadamente 25 μl. la pcr (saiki et al., 1988) se realizó en un termociclador ptc-100 (mj research), con el siguiente programa: 94 °c/1 min; 94 °c/20 s; 56 °c/1 min; 72 °c/1 min; por 35 ciclos y un ciclo fi nal de 72 °c/3 min. el producto de la pcr se purifi có usando el kit magic pcr dna purifi cation system (promega), según las instrucciones del fabricante y luego se clonó en la cepa invα f’ de e. coli, utilizando como vector el plásmido pcr 2.1 del kit ta cloning (invitrogen), según las instrucciones del fabricante. las colonias de e. coli se establecieron en el medio selectivo luria-bertani-agar (sambrook et al., 1989) con ampicilina, x-gal y el inductor iptg, para seleccionar los clones recombinantes. se realizó una pcr con los iniciadores m13 y t7, usando las colonias blancas, para identifi car las colonias que contenían el plásmido recombinante; los productos amplifi cados se analizaron por electroforesis en un gel de agarosa al 1%, usando bromuro de etidio. el adn plasmídico se purifi có usando el kit wizard miniprep dna purifi cation systems (promega). para determinar la presencia del inserto en el plásmido recombinante, se realizaron digestiones con la enzima de restricción ecori, usando 12 u de enzima (promega) con 3 μl del adn plasmídico purifi cado, en un volumen fi nal de reacción de 20 μl. las digestiones se llevaron a cabo a 37 °c por cerca de 2 h en el tampón de restricción del fabricante. los productos de figura 1. síntomas de rayado necrótico en hoja de musa coccinea, proveniente de antioquia (colombia). tabla 1. porcentaje de identidad a nivel de aminoácidos entre la secuencia parcial de la cubierta proteica del potexvirus aislado de m. coccinea en colombia, del alstroemeria virus x [alsvx, ab206396], narcissus mosaic virus [nmv, ay225449], lettuce virus x [am745758] y asparagus virus 3 [av-3, ab304848], usando el programa dnaman. virus m. coccinea potexvirus alsvx nmv lettuce virus x av-3 m. coccinea potexvirus – alsvx 50,00% (36/72) – nmv 48,61% (35/72) 88,00% (66/75) – lettuce virus x 47,22% (34/72) 76,00% (57/75) 74,67% (56/75) – av-3 44,44% (32/72) 81,33% (61/75) 86,67% (65/75) 72,00% (54/75) – agronomia 26-2 -profe194).indd 286 06/10/2008 19:41:01 reichel, cuervo y morales. caracterización parcial de un potexvirus de musa coccinea... 287 las digestiones se analizaron por electroforesis en un gel de agarosa al 1%, teñido con bromuro de etidio. se utilizó un secuenciador automático abi prism 377 dna (perkin-elmer). las secuencias obtenidas se analizaron con los programas sequencher 4.0 (gene codes corporation), blast (ncbi, nih) y dnaman versión 5.2.10 (lynnon biosoft ). se realizaron análisis comparativos de los alineamientos múltiples de las secuencias parciales de aminoácidos encontradas en la región c-terminal de la cp del virus aislado de m. coccinea en colombia con las correspondientes secuencias parciales de la cp de alstroemeria virus x [alsvx, ab206396] y del narcissus mosaic virus [nmv, ay225449], lettuce virus x [am745758], banana mild mosaic virus [banmmv, af314662], cherry necrotic rusty mottle virus [cnrmv, nc_002468] y citrus leaf blotch virus [clbv, aj318061], de la familia flexiviridae (adams et al., 2004; fauquet et al., 2005; martelli et al., 2007). resultados y discusión análisis moleculares se amplifi có un fragmento de aproximadamente 377 pb (fi gura 2a, carril 1) y se obtuvo un plásmido recombinante en una colonia de e. coli mediante la pcr con el par de iniciadores (primers) m13 y t7 (fi gura 2b, carril 1). la digestión de adn plasmídico recombinante con la enzima de restricción eco ri reveló la presencia del inserto (fi gura 2c). el análisis con el programa tblastx del fragmento amplifi cado mostró una identidad de secuencia de aminoácidos de 50%-57% con las cp de los potexvirus alstroemeria virus x [alsvx, ab206396], narcissus mosaic virus [nmv, ay225449], lettuce virus x [am745758] y asparagus virus 3 [av-3, ab304848]. la región amplifi cada de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea (localizada en la región 3’ terminal del orf5), está formada por 220 nucleótidos, incluido el codón de terminación tga. la composición parcial de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea tiene la composición: 25,9% a; 33,6% c; 22,7% g; 17,3% de t y 0,5% de otros (fi gura 3). la secuencia parcial de 220 nucleótidos de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea codifi ca para 72 aminoácidos (fi gura 4). en el análisis comparativo del alineamiento múltiple de las secuencias parciales de aminoácidos de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea, con las correspondientes secuencias parciales del cp de alsvx [ab206396], av-3 [ab304848], nmv [ay225449], lettuce virus x [am745758], cnrmv [nc_002468] y banmmv [af31462], se observaron 11 aminoácidos conservados (fi gura 5). el motivo conservado tgg para una proteasa de treonina se encuentra en la cp de banmmv (gambley y th omas, 2001) y de cnrmv, pero no, en el cp del potexvirus aislado de m. coccinea, alsxv [ab206396], nmv ó av-3. del árbol de homología se concluye que las secuencias parciales de aminoácidos de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea comparte más similitudes con la región correspondiente a la cp de alsvx, nmv y lettuce virus x ó av-3 (fi gura 6). figura 2. a) carril 1: fragmento amplificado (ca. 377 bp) por ic-rt-pcr con el par de iniciadores dcc/poty1 de un potexvirus aislado de musa coccinea, procedente de antioquia (colombia); carril 2: marcador de peso molecular 1 kb dna ladder (gibco, brl). b) análisis electroforético, en un gel de agarosa al 1%, del producto de la pcr con los iniciadores m13 y t7. carril 1: producto amplificado por la pcr, de una colonia de e. coli transformada con el inserto del potexvirus, aislado de m. coccinea; carril 2: marcador de peso molecular 1 kb dna ladder (gibco,brl). c) electroforesis de la digestión con ecori del plásmido recombinante adn purificado, conteniendo el inserto de un potexvirus aislado de m. coccinea, proveniente de antioquia (colombia). carril 1: clon recombinante que contiene un sitio de restricción para ecori; carril 2: marcador de peso molecular 1kb dna ladder (gibco, brl). agronomia 26-2 -profe194).indd 287 06/10/2008 19:41:02 288 agron. colomb. 26(2) 2008 figura 3. composición de la secuencia parcial de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea, procedente de antioquia (colombia). figura 4. traducción de la secuencia parcial de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea, localizada en la parte terminal de la cp. figura 5. alineamiento múltiple de las secuencias parciales de aminoácidos del cp del potexvirus aislado de m. coccinea y las correspondientes regiones de la cp de nmv, alsvx, av-3, banmmv, cnrmv y lettuce virus x. nivel de homología de 100% indicado por cajas negras y de >75% indicado por cajas grises. un análisis comparativo, mediante alineamiento múltiple de las secuencias parciales de aminoácidos, de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea con la correspondiente región del alsvx [ab206396], nmv [ay225449], lettuce virus x [am745758] y av-3 [ab304848], reveló la presencia de 32 secuencias de aminoácidos totalmente conservadas y altos niveles de homología (>75%), indicando que las secuencias de aminoácidos de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea en colombia tiene muchas características en común con la cp de los potexvirus alsvx, nmv y lettuce virus x (figura 7). el motivo df(f/l)(d/e)(g/a)vl(s/n) encontrado en la cp del potexvirus aislado de m. coccinea en colombia, del alsvx, nmv, av-3 y lettuce virus x es similar al encontrado en la cp de otros virus fl exuosos de plantas (gambley y th omas, 2001, henderson et al., 1992; dolja et al., 1991, rustici et al., 2000) y probablemente tiene una función en agronomia 26-2 -profe194).indd 288 06/10/2008 19:41:03 reichel, cuervo y morales. caracterización parcial de un potexvirus de musa coccinea... 289 las interacciones del rna con la cp (rustici et al., 2000; gentit et al., 2002). el análisis comparativo entre los aminoácidos de la secuencia parcial de la cp del potexvirus aislado de m. coccinea, alsvx, nmv y av-3 (tabla 1) mostró el valor más alto de porcentaje de identidad de aminoácido (88%) entre alsvx y nmv. un valor alto (50%) de porcentaje de identidad de aminoácidos se encontró entre la cp del potexvirus aislado de m. coccinea y la cp de alsvx. se realizó el alineamiento múltiple de secuencias de nucleótidos de la 3’utr del potexvirus aislado de m. coccinea, con la 3’utr del banmmv [af314662], usando el programa dnaman (fi gura 8). la región 3’utr del potexvirus aislado de m. coccinea y la del banmmv af314662 difi eren en tamaño (140 nts y 77 nts, respectivamente) y en varias regiones que no son conservadas entre ellos. sin embargo, se observan motivos conservados que pueden estar involucrados en funciones fundamentales de estos virus, como en la replicación. un análisis comparativo del alineamiento múltiple de las secuencias de nucleótidos de la 3’utr del potexvirus aislado de m. coccinea de colombia con las de la 3’utr de alsvx [ab206396], reveló la presencia de 28 nucleótidos totalmente conservados (fi gura 9), que están involucrados probablemente en funciones de replicación. las regiones 3’utr del potexvirus aislado de m. coccinea y del alsvx difi eren en tamaño (140 nts y 77 nts, respectivamente), y el análisis comparativo mostró variabilidad molecular en varias regiones de ellos. este análisis comparativo de la 3’utr del potexvirus aislado de m. coccinea con la 3’utr del alsvx muestra que estos dos virus difi eren signifi cativamente en esta región, lo que sugiere que el potexvirus aislado de m. coccinea en colombia es una nueva especie del género potexvirus. conclusiones este estudio mostró que m. coccinea en colombia es afectada por un potexvirus aparentemente nuevo, similar pero diferente al alsvx y al nmv. se propone el nombre de virus de la raya necrótica del banano escarlata (scarlet banana necrotic streak virus [sbannsv]) para este virus aislado de m. coccinea en colombia. el impacto económico de este virus en especies de musa cultivadas se desconoce. se recomienda proseguir la caracterización molecular y biológica de este virus, para poder determinar su modo de transmisión, rango de hospederos, distribución geográfi ca, etc., con el fi n de tomar medidas de control adecuadas. figura 6. árbol de homología obtenido del alineamiento múltiple de secuencias de aminoácidos de secuencias parciales del potexvirus aislado de m. coccinea (m. coccinea potex en esta figura), nmv, alsvx, av-3, lettuce virus x, cnrmv y banmmv en esta figura. figura 7. alineamiento múltiple de las secuencias parciales de aminoácidos del cp del potexvirus aislado de m. coccinea (m. coccinea potex en esta figura), con la correspondiente región del alsvx [ab206396], nmv [ay225449], lettuce virus x [am745758] y av-3 [ab304848]. nivel de homología de 100% indicado por cajas negras y de >75% indicado por cajas grises. agronomia 26-2 -profe194).indd 289 06/10/2008 19:41:04 290 agron. colomb. 26(2) 2008 agradecimientos este estudio fue fi nanciado por la unidad de virología vegetal del centro internacional de agricultura tropical (ciat), de palmira (colombia), y por el fondo nacional de fomento hortofrutícola-asohofrucol (colombia). literatura citada adams, m.j., j.f. antoniw, m. bar-joseph, a.a. brunt, t. candresse, g.d. foster, g.p. martelli, r.g. milne y c.m. fauquet. 2004. th e new virus family flexiviridae and assessment of molecular criteria for species demarcation. arch. virol. 149, 1045-1060. belalcázar, s., m.i. arcila, j.a. valencia, h. reichel y j. narváez. 1996. efecto del virus del mosaico del pepino (cmv) sobre los parámetros de crecimiento, desarrollo y producción del clon de banano gros michel. revista agrocambio 2(3) 34-39. belalcázar, s., h. reichel, r. pérez, t. gutiérrez, g. múnera y e. arévalo. 1998. banana streak badnavirus infection in musa plantations in colombia. pp. 55-57. en: frison, e. y s.l. sharrock (eds). banana streak virus: a unique virus-musa interaction? proceedings of a workshop of the promusa virology working group, montpellier (francia), 19-21 de enero de 1998. inibap, montpellier. castaño, m., g.e. gálvez, j.a. arroyave, a.c. velasco y f. morales. 1994a. aislamiento de una cepa colombiana del virus del mosaico del banano. revista de la sociedad colombiana de fitopatología y ciencias afi nes (ascolfi ) 18, 130-134. castaño, m., g.e. gálvez, j.a. arroyave, a.c. velasco y f. morales. 1994b. aislamiento de una cepa colombiana del virus del mosaico del banano. revista de la sociedad colombiana de fitopatología y ciencias afi nes (ascolfi ) 19, 94. dolja, v.v., v.p. boyko, a.a. agronovsky y e.v. koonin. 1991. phylogeny of capsid proteins of rod-shaped and fi lamentous rna plant viruses: two families with distinct patterns of sequence and probably structure conservation. virolog y 184, 79-86. escobar, j. y l.g. martínez. 1997. descripción de los principales virus en el plátano y banano. pp. 24-26. en: robayo, v.g. (ed.). bananos y plátano. con el mayor entorno ambiental, cominpu s.a., bogotá. fauquet, c.m., m.a. mayo, u. maniloff , u. desselberger y l.a. ball (eds). 2005. virus taxonomy: eighth report of the international committee on the taxonomy of viruses. academic press, nueva york. gambley, c.f. y j.e. th omas. 2001. molecular characterization of banana mild mosaic virus, a new fi lamentous virus in musa spp. brief report. arch. virol. 146, 1369-1379. gentit, p., x. foissac, l. svanella-dumas, m. peypelut, g. macquaire y t. candresse. 2002. molecular characterization of foveaviruses associated with cherry necrotic mottle leaf disease and complete sequencing of a european isolate of figura 8. alineamiento múltiple de la 3’utr del potexvirus aislado de m. coccinea y la 3’utr del banmmv [af314662] (af en esta figura). las cajas negras representan aminoácidos con 100% de homología. figura 9. alineamiento múltiple de la 3’ utr del potexvirus aislado de m. coccinea y la 3’ utr del alsvx. las cajas negras representan aminoácidos con 100% de homología. agronomia 26-2 -profe194).indd 290 06/10/2008 19:41:06 reichel, cuervo y morales. caracterización parcial de un potexvirus de musa coccinea... 291 cherr y green ring mottle virus. arch. virol. 147, 10331042. gibbs, a. y a. mackenzie. 1997. a primer pair for amplifying part of the genome of all potyvirids by rt-pcr. j. virol. methods 63, 9-16. henderson, j., m.j. gibbs, m.l. edwards, v.a. clarke, k.a. gardner y j.i. cooper. 1992. partial nucleotide sequence of poplar mosaic virus rna confirms its classification as a carlavirus. j. gen. virol. 73, 1887-1890. jones, d.r. 2000. introduction to banana, abacá and ensete. en: jones, d.r. (ed.). diseases of banana, abacá and ensete. cabi, londres, wallingford (reino unido). lins, s.r.o. y r.s.b. coelho. 2004. occurrence of diseases in ornamental tropical flowers in the state of pernambuco. fitopatología brasileira 29(3), 332-335. liu, a.z., d.z. li y x.w. li. 2002. taxonomic notes on wild bananas (musa) from china. bot. bull. acad. sin. 43, 77-81. mariño, l. 1997. clonación del gen de la cápside proteica de una cepa colombiana del virus del mosaico del pepino (cmv) para su expresión en plantas por transformación mediante agrobacterium. revista corpoica 2(1), 58-59. martelli, g.p., m.j. adams, j.f. kreuze y v.v. dolja. 2007. family flexiviridae: a case study in virion and genome plasticity. annu. rev. phytopathol. 45, 73-100. martínez, g. 2002a. virus emergentes en plátano y banano: un nuevo limitante para la producción en la zona cafetera colombiana. pp. 260-265. en: memorias xv reunión internacional acorbat, cartagena, octubre 27-noviembre 2. acorbat international, augura, cartagena (colombia). martínez, g., l.s. angel y d.m. manzur. 2002b. observaciones preliminares sobre los síntomas asociados con un posible nuevo virus en plátano en el departamento de caldas. p. 34. en: xxiii congreso ascolfi, julio 3-6, corpoica, universidad nacional de colombia, syngenta. martínez, g. 2005. viruses of plantain in the coffee zone: their influence on the economic viability of the crop. pp. 214. en: proceedings of the second international seminar on production, commercialization and industrialization of plantain. corpoica, universidad de caldas, gobernación de caldas y secretaría de agricultura de caldas, manizales (colombia). reichel, h., j. narváez, s. belalcázar, j. kummert y p. lepoivre. 1995a. ingeniería genética para la resistencia al virus del mosaico del pepino (cmv) en especies comerciales de musa spp. en colombia. i. aislamiento y caracterización molecular del gen de la cápside protéica (cp) de dos aislamientos colombianos de cmv. pp. 140. en: memorias iv congreso naciona l sociedad colombiana de fitomejora miento y producción de cultivos, chinchiná, caldas, mayo 8-10. federación nacional de cafeteros de colombia, centro nacional de investigaciones de café (cenicafé) y universidad de caldas. reichel, h., j. kummert, p. lepoivre, s. belalcázar y j. narváez. 1995b. ingeniería genética para la resistencia al virus del mosaico del pepino (cmv) en especies comerciales de musa spp. en colombia. revista agrocambio 1(2), 9-17. reichel, h., l. marino, j. kummert, s. belalcázar y j. narváez. 1996a. caracterización molecular del gen de la proteína de la cápside de dos aislamientos del virus del mosaico del pepino (cmv), obtenidos de plátano y banano (musa spp.). revista corpoica 1, 1-5. reichel, h., s. belalcázar, g. múnera, e. arévalo, e. y j. narváez. 1996b. first report of banana streak virus infecting plantains (musa spp.) in colombia. plant dis. 80, 463. reichel, h., s. belalcázar, g. múnera, e. arévalo y j. narváez. 1996c. enfermedad del rayado del banano. plegable divulgativo. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), instituto colombiano agropecuario (ica), editorial piloto ltda., medellín. reichel, h. 2002. partial characterization of banana mild mosaic virus (banmmv) isolates infecting musa spp. from colombia, the philippines and africa. mémoire de diplôme des etudes approfondi (dea). faculté des sciences agronomiques, bélgica (inédito). reichel, h., a. k. martinez, j.a. arroyave, r. sedano, f.j. morales, o. duterme, j. kummert y p. lepoivre. 2003. first report of banana mild mosaic virus (banmmv) isolated from plantains (musa aab) in colombia. plant dis. 87, 1150. reichel, h., a.k. martinez, j.a. arroyave, f.j. morales, p. lepoivre, j-p. busogoro, j. kummert y m.h. jijak li. 2004. preliminary characterization of banana mild mosaic virus isolates from colombia, the philippines and africa. p. 184. en: abstract guide. 1st international congress on musa. harnessing research to improve livelihoods. penang (malaysia), julio 6-9. rustici, g., g.p. accotto, e. noris, v. masenga, e. luisoni y r.g. milne. 2000. indian citrus ringspot virus: a proposed new species with some affinities to potex-, carla-, foveaand allexiviruses. arch. virol. 145, 1895-1908. saiki, r.k., d.h. gelfand, s. stoffel, s.j. scharf, r. higuchi, g.t. horn, k.b. mullis y h.a. erlich. 1988. primer-directed enzymatic amplification of dna with a thermostable dna polymerase. science 239, 487-491. sambrook, j., e.f. fritsch, y t. maniatis. 1989. molecular cloning: a laboratory manual. cold spring harbor laboratory, cold spring harbor, ny. sharman, m., j.e. thomas y r.g. dietzgen. 2000. development of a multiplex immunocapture pcr with colourimetric detection for viruses of banana. j. virol. methods 89, 75-88. villegas, n.p., j.j. alarcón y j.r. galindo. 2005. enfermedades limitantes en la producción de heliconias en los departamentos de caldas, risaralda y quindío. ica informa 32(2), 12-22. instituto colombiano agropecuario (ica), ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogotá. agronomia 26-2 -profe194).indd 291 06/10/2008 19:41:06 agronomía colombiana 25(1), 2007 agronomía colombiana contenido volumen xxv no. 1 enero-junio 2007 issn 0120-9965 5 editorial 7 desarrollo de un sistema de regeneración en papa criolla (solanum phureja juz et buck) var. yema de huevo clon 1 development of a regeneration system in papa criolla (solanum phureja juz et buck) var. yema de huevo clone 1 cristina diazgranados y alejandro chaparro fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular 16 propuesta de un sistema de transformación de plantas de papa (solanum tuberosum sp. andigena var. pastusa suprema) mediado por agrobacterium tumefaciens a system for transformation potato plants (solanum tuberosum sp. andigena var. pastusa suprema) mediated through agrobacterium tumefaciens alfredo lópez y alejandro chaparro 26 la citogenética molecular y su aplicación en el estudio de los genomas vegetales molecular cytogenetics in plant genome analysis juan carlos herrera 36 análisis de la aptitud combinatoria de algunas características del fruto de physalis peruviana l. combining ability analysis of some fruit traits of physalis peruviana l. tulio césar lagos, franco alirio vallejo y hernando criollo propagación y cultivo de tejidos 47 evaluación de diferentes concentraciones de algunos reguladores de crecimiento en la multiplicación y enraizamiento in vitro de limonium var. misty blue evaluation of different concentrations of some plant growth regulators on in vitro multiplication and rooting of limonium var. misty blue albeiro hernán chamorro, sonia liceth martínez, john cristhian fernández y teresa mosquera fisiología de cultivos 54 efecto de la aplicación del ácido giberélico sobre el crecimiento de coliflor (brassica oleraceae l.) var. botrytis dc effect of gibberellic acid application on growth of cauliflower (brassica oleraceae l.) var. botrytis dc martha lucía gonzález, claudia caycedo, maría fernanda velásquez, víctor julio flórez y miriam ruby garzón 62 efecto de bombus atratus (hymenoptera: apidae) sobre la productividad de tomate (lycopersicon esculentum mill.) bajo invernadero en la sabana de bogotá, colombia effect of bombus atratus (hymenoptera: apidae) on tomato production (lycopersicon esculentum mill.) in greenhouse in bogotá plateau, colombia johanna aldana, josé ricardo cure, maría teresa almanza, daniela vecil y daniel rodríguez 73 desbotone en diferentes estadios de desarrollo del botón floral en clavel estándar (dianthus caryophyllus l.) var. nelson disbudding of floral bud at different developmental stages of standard carnation (dianthus caryophyllus l.) var. nelson gabriel alexander arévalo, daniel alberto ibarra y víctor julio flórez 83 determinación de los estados de madurez del fruto de la gulupa (passiflora edulis sims.) determination of the maturity stages of purple passion fruit (passiflora edulis sims.) ingrid mónica del pilar pinzón, gerhard fischer y guillermo corredor 96 fisiología de semillas recalcitrantes de árboles tropicales physiology of recalcitrant seeds of tropical trees stanislav v. magnitskiy y guido a. plaza 104 efectos del almacenamiento en la calidad fisiológica de la semilla de berenjena (solanum melongena l.) effect of storage on the physiological quality of eggplant seeds (solanum melongena l.) hermes aramendiz-tatis, carlos cardona, alfredo jarma, juana robles y ricardo montalván del aguila 113 producción sostenible de cafetales en sistemas agroforestales del neotrópico: una visión agronómica y ecofisiológica sustainable production of coffee in agroforestry systems in the neotropics: an agronomic and ecophysiological approach fabio m. damatta y nelson f. rodríguez protección de cultivos 124 nematodos agalladores asociados al cultivo de papaya (carica papaya l.) en el departamento de córdoba, colombia root knot nematodes associated with papaya crop (carica papaya l.) in department of córdoba, colombia juan de dios jaraba, zaida lozano y manuel espinosa agron. colomb. 25(1), 2007 131 evaluación de tres métodos de control del moho blanco (sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary) en lechuga (lactuca sativa l.) evaluation of three control methods of white mold (sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary) in lettuce (lactuca sativa l.) luis alejandro arias, luz andrea tautiva, wilson piedrahíta y bernardo chaves 142 capacidad parasítica de praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae) sobre macrosiphum euphorbiae (hemiptera: aphididae) en condiciones de laboratorio parasitic ability of praon pos. occidentale (hymenoptera: braconidae) on macrosiphum euphorbiae (hemiptera: aphididae) under laboratory conditions sandra aragón, fernando cantor, josé ricardo cure y daniel rodriguez 149 evaluación molecular y fenotípica de la sensibilidad al fungicida fenamidone en aislamientos de peronospora sparsa molecular and phenotypic characterization of the resistance level to fenamidone in peronospora sparsa isolates luz edith argel, mauricio marín, josé miguel cotes, sonia jaramillo y edgar guzmán 160 movilidad de los plaguicidas carbofuran e imidacloprid en un suelo typic humitropept mobility of pesticides carbofurane and imidacloprid in typic humitropept soil héctor mario gutiérrez, luz edith barba y hernán materón 168 alternativas de biofertilización para la producción sostenible de cebolla de bulbo (allium cepa) en cucaita, boyacá alternatives of biofertilization for sustainable onion bulb (allium cepa) production in cucaita, boyacá martha jeanneth méndez y silvio edgar viteri 176 prospección y evaluación de especies con potencial de follaje para la elaboración de bouquets prospecting and evaluation of promising foliage species to include in bouquets iveth cristina gutiérrez, sandra guarín y luis ernesto rodríguez 189 exploración del mercado de heliconias en el segmento de consumo intermedio en las ciudades de arauca (colombia) y acarigua y caracas (venezuela) a case study of the heliconias market at intermediate consumer level in arauca (colombia), acarigua and caracas (venezuela) yesid aranda, jaime alexander bello e iván alonso montoya 197 instrucciones a los autores 199 formato de suscripción 200 eventos agronomía colombiana 25-1-2007.pdf aranda et al.: exploración del mercado de heliconias... 189 2007 exploración del mercado de heliconias en el segmento de consumo intermedio en las ciudades de arauca (colombia) y acarigua y caracas (venezuela)* a case study of the heliconias market at intermediate consumer level in arauca (colombia), acarigua and caracas (venezuela) yesid aranda 1 , jaime alexander bello 2 e iván alonso montoya 3 * esta investigación se realizó con el grupo de investigación en gestión y desarrollo rural de la universidad nacional de colombia, bogotá. 1 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. e-mail: yvarandac@unal.edu.co 2 ingeniero agrónomo, secretaría de agricultura municipal de arauca. arauca. e-mail: jabevi@hotmail.com 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. e-mail: iamontoyar@unal.edu.co fecha de recepción: 13 de febrero de 2007 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 resumen: se exploró el grado de acogida y aceptación de las heliconias, especies florales ornamentales tropicales, en algunos mercados de consumo intermedio de las ciudades de arauca (colombia), acarigua y caracas (venezuela), con el fin de encontrar segmentos en el mercado de flores que den viabilidad económica a una propuesta de producción en el departamento de arauca. se acudió a la consulta de fuentes primarias mediante encuestas personales a floristas ubicados en las ciudades mencionadas. los resultados indican que la iniciativa de mercadeo de flores tropicales colombianas hacia los mercados explorados es altamente viable. el desarrollo de la floricultura tropical en el departamento de arauca es pertinente y oportuno y se fundamente en sus bondades climáticas y su ubicación geográfica para atender el mercado venezolano. palabras clave: mercadeo, investigación de mercados, flores tropicales. abstract: the present research explored acceptance of tropical flowers in certain intermediate consumer markets in terms of targeting economically viable market segments and suggesting a productive initiative for tropical species (heliconias) in the department of arauca. by surveying florists in arauca (colombia), aricagua (venezuela) and caracas (venezuela), it was possible to deduce a high viability of the initiative. the development of tropical floriculture in the department of arauca is pertinent to explore the climatic benefits and geographic location that makes it possible to attend the markets of venezuela. key words: marketing, market research, tropical flowers. introducción en el presente trabajo se exploró el segmento de mercado de heliconias, el grado de acogida y aceptación de algunas especies de esta flor tropical de corte por parte del segmento de consumo intermedio (floristerías) en los mercados de las ciudades de arauca (colombia) y acarigua y caracas (venezuela). trabajos anteriores, como los desarrollados por el instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt, muestran que los principales países importadores de flores tropicales son estados unidos y la unión europea; sin embargo, destacan que para las flores colombianas existen varios mercados con potencial atractivo como los países de la antigua europa oriental, finlandía y algunos de américa del sur, especialmente brasil, argentina, chile y venezuela; estos últimos países presentan oportunidades de mercado interesantes y están en etapas diversas de exploración y penetración, lo que justifica el desarrollo de esta investigación (díaz et al., 2002). agronomía colombiana 25(1), 189-196, 2007 agron. colomb. 25(1), 2007 190 colombia cuenta con una ventaja competitiva importante para la producción de flores tropicales sobre los demás países vecinos, toda vez que cuenta con un posicionamiento en el mercado mundial de flores frescas y, además, por ser el país con mayor variedad de especies de heliconias. esto último es una fortaleza al momento de competir, pues la diversidad del producto puede ser utilizada como factor de diferenciación. se reconoce el rol que juega colombia en las exportaciones mundiales de flores siendo uno de los principales países competidores en el grupo de proveedores de heliconias, aunque se desconocen los valores exactos de las exportaciones colombianas; para el año 2004, proexport reportaba la exportación de alrededor de 24.000 a 30,000 tallos, dependiendo de las variedades (turriago, 2004). estudios previos afirman que las cadenas de distribución de flores tropicales pueden ser similares en los diferentes países importadores de heliconias; sin embargo, existen variaciones y diferentes tipos de requerimientos de acuerdo con los intermediarios y el tipo de puntos de venta al consumidor final. para la exportación de flores tropicales es necesario tramitar el certificado fitosanitario el cual es garantía de la calidad de la flor cortada. no obstante, es necesario mantener los cuidados especiales que requieren este tipo de flores, tanto en su proceso productivo, como en la manipulación posterior, de tal forma que las actividades de poscosecha y comercialización de la flor garanticen el mantenimiento de los atributos como color, tamaño, forma, calidad, etc., a los que se les da gran importancia por parte del comerciante y del consumidor final (rodríguez, 2004). aunque las heliconias son utilizadas mundialmente para diversas ocasiones y fechas especiales durante todo el año, se considera que el mercado ya está muy maduro en algunos países en los que se cuenta con bastantes competidores; en algunos casos, como el mercado alemán, ya hay indicios de saturación y disminución del consumo. sin embargo, existen mercados poco explorados, siendo necesario realizar las exploraciones de mercado que identifiquen los canales de comercialización, los competidores existentes y los atributos deseados por los consumidores intermedio y final de estos productos (mincomex, 2006). el objeto del estudio fue el determinar el volumen de mercado de las especies vegetales ornamentales de las heliconias, propias delclima tropical que se producen en el departamento de arauca (colombia), frente a los mercados de caracas y acarigua (venezuela) y arauca (colombia), seleccionados con el propósito de aprovechar la cercanía geográfica de la producción con dichos centros de consumo explorados. la elección de estas dos importantes ciudades de venezuela corresponde también a la iniciativa de aprovechar las oportunidades que ofrecerá el trazado de vías internacionales, con eje fundamental en arauca y de prioridad para el gobierno nacional de colombia. vale la pena decir que en los ejercicios de planeación vial, el tránsito de cúcuta va a pasar por arauca, lo que favorece la comunicación entre caracas y bogotá, en la que se estima un ahorro de 20 horas con respecto a la ruta actual, ello traerá consigo un aumento del tráfico vehicular de 3.300 vehículos en cinco años (presidencia de la república de colombia, 2006). el rol estratégico de venezuela para las exportaciones colombianas muestra que en el año 2006 las exportaciones de colombia a venezuela alcanzaron us$ 2.693, de los cuales cerca de us$1.833 correspondieron a la clasificación ciiu de productos agropecuarios; sin embargo, el potencial de exportación de flores colombianas a venezuela sólo participa con exportaciones por us$41.355, incluidos en el capítulo 06 de plantas vivas y productos de la floricultura, y más específicamente dicho valor es dado por la exportación al mercado del país vecino de la partida 03 que corresponde a las flores y capullos cortados para ramos o adornos frescos (dian, 2006) así, las flores exóticas producidas en el departamento de arauca cuentan con una posible ventaja comparativa con respecto a la producidas en las demás regiones del país debido a la facilidad de medios de transporte, la cercanía a la frontera y algunos tratados binacionales que existen entre los dos países que brindan la oportunidad de llevar este producto exótico a este importante aliado comercial. materiales y métodos se efectuaron encuestas individuales en floristerías ubicadas en las ciudades de arauca (colombia) y acarigua y caracas (venezuela) en donde frecuentemente se comercializan heliconias de diversas especies. la herramienta de investigación fue aplicada en el segundo semestre de 2006 y tuvo como objetivos específicos conocer la cantidad que demandan las floristerías como consumidores intermedios de esta especie de flor tropical a fin de discriminar la participación de diferentes especies de heliconias sobre el total, en cada una de las ciudades exploradas en esta investigación. también se aranda et al.: exploración del mercado de heliconias... 191 2007 indagaron posibles canales de distribución por ciudad y la disponibilidad de pagar, entre otros aspectos. para el desarrollo metodológico del documento los autores se apoyaron en burnett (1998), kinnear y taylor (2001), stanton et al. (1992), kottler y armstrong (2003), solomon y stuart (2001) y scheaffer y mendenhall (1987). el tamaño de la muestra para el número de floristas encuestados(as) por ciudad fue de 57 en caracas, 23 en acarigua y 7 en arauca1 . se realizó una segmentación parcial del mercado de caracas y, por tanto, se seleccionaron muestras con el fin de explorar perspectivas para las heliconias. en caracas el segmento estudiado correspondió a las floristerías que se encuentran ubicadas en los estratos medio alto y alto, concentradas en el centro de la ciudad; la población objetivo fue de 98 floristerías relevantes para el estudio, las cuales se ubican en este segmento, de 210 identificadas en la ciudad. la población se identificó a partir de datos suministrados por el proveedor de servicios de telefonía pública por medio de las páginas amarillas de caracas. para acarigua el tamaño de las muestra correspondió a 23 floristerías, de un total de 30 identificadas según datos suministrados por la empresa proveedora de servicios públicos de telefonía local por medio de páginas amarillas. para la ciudad de arauca la población identificada de floristerías fue de siete, según datos suministrados por la cámara de comercio de arauca. resultados y discusión la tabla 1 presenta una estimación de la cantidad de heliconias demandadas en las ciudades estudiadas y en los segmentos mencionados anteriormente. la demanda estimada fue construida a partir de los datos arrojados por las encuestas aplicadas a floristerías que venden heliconias en cada ciudad, por el promedio demandado de tallos de heliconias, por el número total de semanas de un año comercial. si el comportamiento de las unidades muestrales encuestadas fuera extrapolable al total de cada mercado, se podría decir que el mercado total por ciudad para los segmentos seleccionados, sería: caracas, 145.031 tallos/año; acarigua, 53.718 tallos/año; y finalmente, arauca con 14.352 tallos/año. en la tabla 2 se presenta la distribución porcentual de la cantidad de heliconias demandados por el segmento de los consumidores intermedios por semana en cada ciudad. en la tabla 3 se muestran las conjeturas sobre el consumo para las especies de heliconias más solicitadas por los floristas en los mercados explorados. el análisis de cada uno de los mercados explorados se desarrolla en la siguiente sección. tabla 1. cantidad de tallos de heliconias demandados por los segmentos estudiados en cada ciudad. ciudad demanda de heliconias (tallos/año) caracas 145.031 acarigua 53.718 arauca 14.352 tabla 2. distribución porcentual de la cantidad de heliconias demandadas por semana en cada ciudad. ciudad porcentaje de los encuestados que demanda: 1 docena 2-4 docenas 4-7docenas más de 7 caracas 31% 30% 30% 9% acarigua 30% 56% 9% 5% arauca 29% 43% 14% 14% tabla 3. consumo de las especies de heliconias más solicitadas por ciudad. ciudad h. wagneriana h. bihai h. rostrata otras total caracas 3.143 2.418 5.438 1.087 12.086 acarigua 2.543 610 983 339 4.475 arauca 303 390 502 0 1.196 unidad: docenas/año 1 para la ciudad de caracas las floristerías reportadas en toda la ciudad fueron 210, de acuerdo con la ubicación de los locales comerciales se estatificó el mercado, obteniendo 98 floristerías en sitios con estratos entre medio alto a alto concentrados en el centro de caracas, los que se constituyeron el mercado objetivo. en acarigua se reportaron 30 floristerías en total. como tamaño de muestra se seleccionaron aleatoriamente entre la población objetivo 57 floristerías en caracas y 23 en acarigua, las cuales representan a la población y se trabajó con una confianza del 50% a dos colas (z = 1,96), una probabilidad de ocurrencia de los eventos del 50%; el error de la muestra para la ciudad de caracas correspondió al 8,4%, mientras que para la ciudad de acarigua el error estimado de la muestra fue de 9,9%. la fórmula usada para el cálculo del error de la muestra fue n=(z²*p*q*n)/(z²*p*q+e²*n). para el caso de arauca se consultó a la cámara de comercio del municipio de arauca, y se encontró una población de siete floristerías que reportaron ventas de arreglos con flores tropicales, a las cuales se les aplicó la encuesta dado que el tamaño total de la población era asequible. agron. colomb. 25(1), 2007 192 mercado de heliconias en caracas los floristas encuestados manifiestan que la oferta de heliconias no es constante a lo largo del año y que les gustaría contar con una oferta mayor en número de especies y más continua a través del tiempo, que les permitiera mantener los precios constantes y no verse limitados por la poca cantidad ofrecida en la ciudad. la percepción sobre el crecimiento del consumo de heliconias muestra que el 95% de los floristas expresan que el consumo de heliconias ha crecido. de otra parte se indagó sobre las fechas en la cuales los floristas venden mayor cantidad de heliconias en el año: se estableció que el día de la madre es la festividad más importante para el 47% de los floristas, mientras que el día de los enamorados en el mes de septiembre lo es para el 35% de los floristas y el día de los difuntos para 17% de los floristas. en cuanto a las especies de heliconias más vendidas por parte de los floristas encuestados en la ciudad de caracas, se logró establecer que la oferta de heliconias se concentra principalmente en las especies h. rostrata con 46% de participación en la venta de heliconias, seguida por h. wagneriana con 26%, h. bihai con 20% y otras especies de flores tropicales con 9%. en estas últimas se destacan las gingers, stretlitzia reginae y otras especies de heliconias pequeñas y medianas (figura 1). se hace manifiesto el interés de adquirir heliconias de origen colombiano en un 90% de los floristas encuestados, lo cual es una excelente oportunidad de mercado para la producción de heliconias en el municipio de arauca. en la estructura de comercialización de heliconias en la ciudad de caracas, la compra a través de distribuidores representa el 63%, mediante de productores el 33% y la compraa otros agentes comerciales es del 3%. en cuanto a la frecuencia de compra por parte de los floristas encuestados en caracas la totalidad adquiere el producto semanalmente. la forma en que adquirieren el producto: 46% en cajas, 32% en docenas, 16% en unidades y sólo 3% no adquirían el producto en ninguna forma debido a que cuentan con un proveedor que los abastece de heliconias (figura 2). cuando se indagó sobre la disponibilidad a pagar por cada tallo de heliconia, el 30% de los floristas estarían dispuestos a pagar 1,15 us$/tallo, el 35% estarían dispuestos a pagar entre 1,16 y 1,53 us$/tallo; y el 35% pagarían entre 1,54 y 1,9 us$/tallo, siendo este ultimo el precio máximo que los floristas asumirían por cada tallo adquirido. el tiempo de viaje al cual estarían sometidas las heliconias desde la ciudad de arauca hasta caracas es de siete horas por vía terrestre. las vías de comunicación se encuentran en excelentes condiciones y la ruta cuenta con una frecuencia diaria por parte de la empresa transportes páez. el costo de transporte en esta ruta es de 1,41 us$/caja con 2 docenas de heliconias. en resumen, algunas de las perspectivas para lograr la madurez del mercado de heliconias en caracas son: de un mayor número de colores, así como de más variedades y formas en las especies ofrecidas. figura 1. especies más vendidas de flores tropicales en el segmento estudiado en caracas. figura 2. forma deseada para adquirir las heliconias por parte de los floristas de caracas. h. rostrata 45% otras 9% h. bihai 20% h. wagneriana 26% ninguna 3% cajas 46% 3% docenas 32% unidades 19% aranda et al.: exploración del mercado de heliconias... 193 2007 flores de heliconias, toda vez que reconocen que el manejo poscosecha de esta flor no requiere mucho cuidado por la rusticidad del material, el cual no presenta mayores pérdidas en sus manos representando una mayor durabilidad en términos de poscosecha de estos materiales con respecto a otras flores de corte. mejor calidad de las heliconias que compran, entendiendo por calidad el tamaño de las inflorescencias y longitud de los tallos en la misma especie, lo que ocasiona que la oferta al consumidor final no pueda hacerse con tallos homogéneos en producto terminado (docenas de inflorescencias). en la ciudad, el abastecimiento mayoritario tiene lugar mediante distribuidores 63%, en tanto que el abastecimiento a través de productores tan sólo se da en 33%; se reconocen como centros importantes de abastecimiento las ciudades de valencia, carabobo y maracaibo en venezuela. flor que comercializan y reconocen que las heliconias colombianas son flores de mejor vistosidad y más longevas respecto de las que se producen en venezuela. mercado de heliconias en acarigua los floristas encuestados manifiestan que la disponibilidad de heliconias no es constante a lo largo del año, al igual que su calidad. en cuanto a la percepción sobre el crecimiento del consumo de heliconias en la ciudad, el 87% de los floristas creen que el consumo de heliconias ha aumentado. los floristas argumentan que la demanda por heliconias es mayor en festividades como el día de la madre, cuando se la venta de arreglos que contienen heliconias aumenta en 57% con respecto a las ventas que realizan en fechas normales. para el día de la amistad expresaron que el aumento de la venta de heliconias se da en un 30%, mientras que le día de los difuntos tan sólo se incrementan en 13% las ventas de arreglos florales con heliconias; sin embargo los encuestados afirman que se presenta desabastecimiento en estas fechas lo cual desestimula el impulso de compra y limita el crecimiento del mercado para este tipo de flores. la distribución por preferencias y abastecimiento en las variedades ofrecidas muestra que la especie más vendida por parte de los floristas de acarigua es la h. wagneriana, la cual participa con 57% de las ventas de heliconias; sigue en orden de preferencia por parte de los consumidores finales la h. rostrata con una participación de 21% y h. bihai con una participación de ventas de 14%, siendo mucho menor la venta de otras especies que tan sólo participan con 8% de las ventas de heliconias en este mercado (figura 3). la mayoría de floristas de acarigua conocen que existe una gran variedad de especies de heliconias con una variada gama de colores a las que les gustaría acceder para la venta, con lo que se podría ampliar la oferta de este producto. el 87% de los floristas encuestados estaría dispuesto a comprar heliconias producidas en colombia, toda vez que reconocen en ella una flor con mejor calidad, mayor tamaño, más vistosas y de mejor precio. en cuanto a la forma de abastecer los negocios de heliconias, 61% de los floristas dice comprar a distribuidores de carabobo y zulia, 30% afirma comprar flores directamente al productor, y tan sólo 7% dice usar otro medio para abastecer su negocio. en cuanto a la forma de adquirir el producto, 57% dice estar dispuesto a comprar la flor en cajas, 30% estaría dispuesto a adquirirla en docenas y sólo 13% desearía tener la posibilidad de comprarla en unidades. para la frecuencia de compra todos los floristas encuestados dicen comprar la flor semanalmente y desean seguir contando con esta posibilidad, ya que argumentan que el tiempo promedio que duran con el producto en su poder es de 9 días. figura 3. especies más vendidas de heliconias en el mercado de acarigua. h. rostrata 21% otras 8% h. bihai 14% h. wagneriana 57% agron. colomb. 25(1), 2007 194 a la pregunta sobre la disposición de pagar por cada tallo de heliconia, 56% de los floristas estarían dispuestos a pagar hasta 1,15 us$/tallo, 22% estarían dispuestos a pagar entre 1,16 y 1,53 us$/tallo y 22% pagarían entre 1,54 y 1,9 us$/tallo, siendo este último el precio máximo que los floristas asumirían por cada tallo adquirido. el 54% de los encuestados en esta ciudad afirman comprar entre dos y cuatro docenas a la semana para abastecer la demanda de arreglos florales, los cuales elaboran mezclando heliconias con algunos follajes, otras flores de corte y frutas. el tiempo de viaje al cual estarían sometidas las heliconias desde arauca hasta acarigua es de cinco horas por vía terrestre. las vías de transporte se encuentran en buenas condiciones; existe una ruta con frecuencia diaria por parte de la empresa transportes páez cuyo costo de transporte es de 1 us$/caja con dos docenas de heliconias. entre las posibilidades para el fortalecimiento del segmento de heliconias por parte de los floristas de la ciudad de acarigua, se cuentan: las inflorescencias, la frecuencia de abastecimiento y la disponibilidad de las mismas, ya que en ocasiones la oferta no es constante ni suficiente, lo que desestimula el desarrollo del mercado de heliconias. cha de las especies tropicales, a lo que se suman las posibilidades de desarrollo del arte floral en la elaboración de arreglos, ramos y centros de mesa principalmente, y de acuerdo a la calidad, en términos de diferentes tamaños y formas. función de la durabilidad e impulso de compra que generan como flores de corte, sobre todo las especies pendulares. te de los abastecedores, lo que limita captar nuevos clientes para estos productos. sin embargo, esto ofrece una posibilidad para proveer de flores con una gama más amplia de colores a los floristas que atienden el mercado de esta localidad. de las heliconias, en especial de las que provienen de colombia, siendo estas dos variables susceptibles de seguir mejorando para ampliar el mercado. mercado de heliconias en arauca en la ciudad de arauca los floristas encuestados manifiestan que la oferta de heliconias es constante en el año. reconocen dos fuentes de donde provienen las heliconias que venden en sus locales. en primer lugar, 71% dice adquirir el producto directamente del productor y, en este sentido, la totalidad de las inflorescencias adquiridas provienen del municipio de arauquita. el 29% afirma adquirir el producto por intermedio de un mayorista y el producto proviene de la ciudad de bogotá. la frecuencia del abastecimiento por parte de todos los floristas de arauca es semanal. al indagar sobre el tiempo promedio en que dura el producto en su poder, 43% respondió que el producto dura en sus manos entre 2 y 4 días, 43% afirma que el producto dura en sus manos entre 5 y 7 días, y tan sólo 14% dice que el producto dura en su poder más de 7 días. vale la pena aclarar que la totalidad de los floristas encuestados logran vender el 100% del producto adquirido, mostrando con esto las reducidas pérdidas poscosecha que presentan estas inflorescencias. el consumo de heliconias en la ciudad de arauca se concentra exclusivamente en tres especies: 42% de los consumidores prefiere en su decisión final adquirir arreglos con h. rostrata, 33% prefiere adquirir h. bihai y h. bihai aurea. sin embargo, el consumo de h. wagneriana en sus subespecies roja y peterson es el tercero entre las heliconias con 25% de preferencia. al indagar sobre el consumo de otras especies de heliconias los floristas reconocen que existen más especies y una gran cantidad de colores, pero afirman que la oferta a la cual ellos tienen acceso sólo se concentra en las tres especies citadas, limitando así desarrollo de mercado y posicionamiento de otras especies de heliconias y flores tropicales (figura 4). en cuanto a la calidad de las flores que se comercializan en la ciudad de arauca, los floristas expresan no realizar ningún tipo de control de calidad; argumentan que las inflorescencias no presenta enfermedades durante el tiempo que duran en su poder. de otra parte, el tiempo que dura la flor después de corte en llegar a sus manos es muy corto, por lo que la frescura es una de las ventajas con que se cuentan para impulsar la venta del producto. la totalidad de los floristas adquieren el producto embalado en cajas, lo cual garantiza mantener la calidad del mismo en el manejo poscosecha y en las aranda et al.: exploración del mercado de heliconias... 195 2007 operaciones de transporte de la flor desde los centros de producción o abasto. al indagar sobre la disponibilidad a pagar por cada tallo de heliconias los floristas argumentan que estarían dispuestos a pagar más de lo que en la actualidad le pagan a su proveedor, siendo para el 86% 0,68 us$/tallo lo que pagan por cada unidad, mientras que para el 14% el precio de compra sería de 0,45 us$/tallo, siempre y cuando se les ofrezca una mayor diversidad en términos de especies y colores. al indagar sobre el precio de venta al consumidor final, los floristas observan que depende del tipo de arreglo que se desee. sin embargo, para la fijación del precio de los arreglos vendidos, el costo de la flor es asumido por el doble de lo que lo adquieren, lo que indica que el nivel de rentabilidad para los floristas de arauca es del 100%. la disponibilidad de pagar más frecuente por parte de los floristas de arauca asciende, como se dijo, a 0,68 us$/tallo para el 86%, mientras en acarigua el 56% de los floristas estarían dispuestos a pagar 1,15 us$/tallo y en la ciudad de caracas el 35% estarían dispuestos a pagar 1,53 us$/tallo. los costos de producción estimados por bello (2006) para la producción de 123.000 tallos en 14 meses, en un área de cinco hectáreas en el municipio de arauca, muestran que el valor por tallo es de us$ 0,61. si a los anteriores costos se les incrementa el valor del transporte unitario se obtendría que el precio mínimo de venta por cada una de las ciudades estudiadas seria de us$ 0,61 para arauca, para caracas us$ 0,67 y para acarigua us$ 0,66. de lo anterior se deduce que, desde el enfoque de la competitividad, existe un margen económico apropiado para que las flores producidas en la ciudad de arauca tengan posibilidades reales de competir en los mercados explorados. conclusiones el subsector de productos florícolas exóticos y tropicales frescos en colombia ha crecido en los últimos años. las oportunidades para diversificar la producción, en especial de flores exóticas, es una alternativa de desarrollo para muchas regiones del país. el municipio de arauca cuenta con una dotación de factores propicios para la producción de flores exóticas, más específicamente de heliconias, las cuales muestran buena adaptación al clima y suelos de la región. el potencial del mercado para este tipo de productos podría estar asegurado, toda vez que la ciudad de arauca importa del interior, y de otras partes del departamento, la totalidad de las heliconias que el mercado local demanda. por otra parte, la ubicación geográfica de esta ciudad y la cercanía con la frontera con venezuela, el acceso a vías de comunicación y la oferta de transporte en las rutas arauca acarigua caracas, hacen factible una distribución apropiada del producto. la investigación de mercado realizada en la ciudad de arauca (colombia) en caracas y acarigua (venezuela) muestra información relevante sobre algunas preferencias de consumo por parte de consumidores intermedios (floristerías) que ofrecen sus productos con mayor valor agregado al consumidor final. en cuanto a los precios en los mercados explorados, el segmento de consumidor intermedio muestra que, para todos los mercados estudiados, no existe estacionalidad marcada de los precios a pesar de existir una estacionalidad en la demanda y la oferta. se corroboró lo afirmado en trabajos previos (turriago, 2004), en los que se concluye que las variaciones de los precios que pueden darse en un año se deben especialmente a situaciones de competencia. en épocas en las que la demanda es baja se pueden reducir los precios para generar incentivos; sin embargo, esta práctica no es común, puesto que los precios de las heliconias se rigen según la oferta y la demanda. finalmente, existen oportunidades para los productos estudiandos, lo cual constituye un interesante segmento de mercado para el desarrollo de alternativas productivas regionales en arauca. literatura citada bello, j.a. 2006. estudio de prefactibilidad para el establecimiento del cultivo de heliconias en la vereda ‘todos los santos’ del municipio de arauca, departamento de arauca. trabajo de grado. especialización en gestión y gerencia de proyectos figura 4. porcentaje de participación en las ventas de tres especies de heliconias en el mercado de arauca. h. rostrata 42% h. bihai 33% h. wagneriana 25% agron. colomb. 25(1), 2007 196 agropecuarios, universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. 78 p. burnett, j. 1998. introduction to marketing: an integrated approach. upper sadler river, prentice hall, new york. dian. 2006. sistema estadístico de comercio exterior (siex). url: http://websiex.dían.gov.co/pls/siex/esubpartidas$suparti.actionquery; consulta: febrero 2007. díaz, j.a., l. ávila y j. oyola. 2002. sondeo del mercado internacional de heliconias y follajes tropicales. instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt, bogotá. 32 p. kinnear, t. y j.r. taylor. 1993. investigación de mercados: un enfoque aplicado. mcgraw-hill interamericana s.a., bogotá. 812 p. kottler, p. y g. armstrong. 2003. fundamentos de marketing. sexta edición. pearson educación, méxico. 680 p. mincomex. 2006. perfil de la cadena de la floricultura. en: http:// www.mincomex.gov.co; consulta: octubre 2006. presidencia de la república de colombia. 2006. buen balance en construcción de vías en arauca. en: http://www.presidencia. gov.co/sne/2005/enero/29/04292005.htm; consulta: febrero 2007. rodríguez, m. 2004. canales alternativos para la comercialización de productos de biocomercio. instituto de investigación en recursos biológicos alexander von humboldt, bogotá. 141 p. scheaffer, r. y w. mendenhall. 1987. elementos de muestreo. 2ª ed. grupo editorial iberoamérica, méxico d.f. solomon, m. y e.w. stuart. 2001. marketing de personas reales:, decisiones reales. 2ª ed. pearson educación de colombia, bogotá. 624 p. stanton w. j., m. etzel y b. j. walker. 1992. fundamentos de marketing. 9ª ed. mcgraw-hill interamericana, méxico. 733 p. turriago, k. 2004. heliconias: flores exóticas de colombia. trabajo final. especialización en horticultura. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 35 p. agronomía 21c.indd comportamiento y destino ambiental de la atrazina en el suelo: deteccion por hplc y 14c de las concentraciones ambientales bajo condiciones controladas y de campo en saldaña –tolima1 environmental behavior of atrazine in soils: detection of environmental concentrations using hplc and 14c under controlled and field conditions at saldaña-tolima, colombia cilia l. fuentes2, amanda lozano de yunda3, jairo arturo guerrero-dallos4, luz elena pérez5, israel olarte5 y baudilio acevedo5 r e s u m e n en este trabajo se optimizó y validó un método analítico que incluyó extracción, limpieza, y determinación cromatográfica por hplc de los compuestos atrazina (at), deetilatrazina (dea) y deisopropilatrazina (dia). se analizaron muestras de suelo tomadas de una parcela sembrada comercialmente con maíz en el municipio de saldaña, tolima, tratada con el herbicida atrazina a una dosis de 2,4 kg i.a/ha. no se detectaron los productos de degradación dia y dea en ninguna de las muestras. at se encontró a una concentración de 233 µg/kg a los 4 días después del tratamiento (ddt), de 137,0 µg/kg a los 37 ddt y de 24,8 µg/kg a los 70 ddt; en el muestreo a los 125 ddt no fue detectada. en otro experimento bajo condiciones controladas de cámaras de crecimiento, para evaluar el efecto de la temperatura y la humedad del suelo en el proceso de degradación de la atrazina, se encontró que la temperatura, más que la humedad, resultó ser un factor determinante para la degradación de este herbicida; así, la degradación del compuesto fue mayor a 30oc que a 20oc. con base en el análisis cromatográfico por hplc tampoco se detectaron los metabolitos dia y dea en ninguno de los muestreos. los resultados sugirieron, o que el compuesto parental se transformaba (metabolizaba) a otros metabolitos diferentes a dia y dea, o que existía una fuerte interacción de la molécula parental y sus metabolitos con los componentes del suelo, lo cual no permitía su extracción y detección mediante técnicas analíticas convencionales. por lo cual, se estudió la mineralización, sorción y movilidad de la atrazina bajo condiciones de laboratorio utilizando técnicas isotópicas con 14c en dos suelos del municipio de saldaña. la mineralización se determinó a 25°c en biómetros que contenían suelo tratado con 14c-atrazina equivalente a 2,0 kg ia/ha y pequeños frascos con naoh para colectar el 14co2 producto de la mineralización del herbicida. el 14co2 se colectaba semanalmente y se leía su actividad en un contador de centelleo. los suelos estudiados presentaron una baja mineralización de 14c-atrazina durante las 17 semanas que duró la experiencia, de máximo 11%. en todos los suelos la mayor cantidad de 14c permaneció en forma ligada (49% a 80%); además, ésta fracción ligada se incrementaba con el tiempo. respecto a la fracción extraíble, estaba compuesta en un 62% a 94% por 14c-atrazina y en un 6% a 38% por hidroxiatrazina (ha); no se encontró otro metabolito. los suelos presentaron una alta afinidad por el herbicida, y tanto la adsorción como la desorción se ajustaron al modelo de freundlich. los valores de kd para la adsorción fueron respectivamente para los dos suelos de 0,61 y 0,14. la movilidad de la 14c-atrazina se evaluó mediante la técnica de cromatografía de capa fina de suelo (ccfs); así, la movilidad de la 14c-atrazina fue mucho mayor en el suelo franco-arenoso que en el franco-limoso. palabras claves: herbicidas, atrazina, metabolitos, mineralización, degradación, adsoción-desorción, kd, hplc, técnicas isotópicas. s u m m a r y an analytic method that included extraction, cleaning, and hplc determination of atrazine (at), deethylatrazine (dea) and deisopropilatrazine (dia) was optimized and validated. soil samples from a corn field of the municipality of saldaña, tolima-colombia, treated with the herbicide atrazine (2,4 kg a.i/ha) were analized. dia and dea metabolites were not detected in any of the soil samples. at was found in to concentration of 233 µg/kg 4 days after treatment (dat), of 137,0 µg/kg 37 ddt and of 24,8 µg/kg 70 ddt, but 125 ddt it was not detected. in a second phase, atrazine soil behavior was studied under growth chambers conditions to evaluate temperature and soil humidity effect. it was found that temperature, more than humidity, was the main factor controlling herbicide degradation process. this way, atrazine transformation was bigger at 30°c than at 20°c. based on 1 e s t u d i o p a t r o c i n a d o p o r e l i n t e r n a t i o n a l a t o m i c e n e r g y a g e n c y ( i a e a ) , b a j o e l p r o y e c t o c o l 0 5 / 1 6 . 2 p r o f e s o r a . f a c u l t a d d e a g r o n o m í a , u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a , s e d e b o g o t á . e m a i l : c i l i a f u e n t e s @ m a i l c i t y. c o m 3 p r o f e s o r a . f a c u l t a d d e c i e n c i a s d e p a r t a m e n t o d e q u í m i c a , u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a , s e d e b o g o t á . 4 p r o f e s o r. f a c u l t a d d e c i e n c i a s d e p a r t a m e n t o d e q u í m i c a , u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a , s e d e b o g o t á . 5 a n t e r i o r m e n t e , e s t u d i a n t e d e q u í m i c a , f a c u l t a d d e c i e n c i a s d e p a r t a m e n t o d e q u í m i c a , u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a , s e d e b o g o t á . agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 29-48 f e c h a d e r e c e p c i ó n 1 7 d e n o v i e m b r e d e 2 0 0 2 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e m a r z o d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 30 vol. 21 · nos. 1-2 hplc procedure dia and dea was not detected in any of soil samples. results suggest that parental compound was transformed to other metabolites different to dia or dea, or that a strong interaction of atrazine and their metabolites with soil components happens, which did not allow compounds extraction and detection by means of hplc procedures. in a third phase, herbicide mineralization, sortion and mobility was studied under laboratory conditions using isotopic techniques in two soils of saldaña municipality. mineralization was determined at 25°c in biomethers contained soil treated with 14c-atrazine equivalent to a dose of 2,0 kg ai/ha and small flasks with naoh to collect the 14co2 resulting of 14c-atrazine mineralization. 14co2 was collected weekly and their activity was read by liquid scintillation counting. no more than 11% of 14c-atrazine was transformed to 14co2 during 17 weeks period. 14c remained in bound form (49% to 80%), and this bound portion increased with the time. extractable fraction was composed in a 62% to 94% by 14c-atrazine and in 6% to 38% by hidroxiatrazine. there was not found any other metabolite. soils had high affinity for the herbicide, and adsorption as the desorption were adjusted to freundlich model. kd adsorption values were 0,61 and 0,14 for the two soils, respectively. 14c-atrazina mobility was evaluated by means of soil thin layer cromatography (stlc); herbicide mobility was higher in the sandy-loam than in the silty-loam soil. key words: herbicides, atrazine, metabolites, mineralization, degradation, adsorption-desorption, kd, hplc, isotopic technics. i n t r o d u c c i o n actualmente existen en el mercado mundial más de 150 ingredientes activos con propiedades herbicidas, que pertenecen a diferentes familias o grupos químicos. una familia importante de herbicidas son los compuestos triazínicos, dentro de la cual se encuentra el herbicida atrazina (2-cloro-4 – etilamino6isopropilamino-s-triazina) (wssa, 1994). la atrazina es un herbicida selectivo que tiene como mecanismo de acción la inhibición del fotosistema i en el proceso fotosintético en plantas sensibles. este herbicida tiene actividad tanto en el suelo como vía foliar (wssa, 1994). es un herbicida s-triazínico muy utilizado en todo el mundo para controlar selectivamente plantas adventicias en cultivos de maíz, sorgo, caña de azúcar y plantaciones forestales; también es usado para el control total de malas hierbas en áreas no agrícolas, tales como vías férreas y zonas industriales (ashton & crafts, 1981, garcía & fernandez, 1991). en colombia, la atrazina es uno de los productos para la protección de cultivos más vendidos y ocupó el sexto lugar en ventas en 1995; la cantidad vendida (consumo aparente) fue de 324.400 kg, representando el 3,9% del total de ventas de herbicidas (instituto colombiano agropecuario, 1996). dado que el uso de la atrazina se difundió ampliamente durante los últimos 40 años, sobre la base de sus propiedades fisicoquímicas es considerada en varios países, especialmente de zonas templadas, como un contaminante potencial de las aguas subterráneas (mirgain et al., 1993). los organismos internacionales de gestión ambiental han comenzado a preocuparse por el riesgo de contaminación que pudiera correr el hombre y los animales debido al consumo de agua potable de origen superficial y subterráneo que pudiera estar contaminada con atrazina. una vez los plaguicidas son introducidos en el ambiente, estos sufren transformaciones biológicas y químicas. la atrazina, como muchos otros plaguicidas, es susceptible de sufrir transformaciones químicas y biológicas al estar expuesta al ambiente. entre los principales factores abióticos que determinan su transformación están: la temperatura, la humedad, el ph del suelo, el contenido y el tipo de arcillas, y el contenido de materia orgánica (hance et al., 1968; best & weber 1974; borgaard & streibig, 1988; armstrong et al., 1967). por lo tanto, el patrón de degradación de la atrazina, al igual que el de muchos plaguicidas, no es igual en todos los tipos de suelos y todos los ambientes. la acción de microorganismos es tal vez el factor biótico más importante en la degradación de este herbicida (pichon et al., 1995; steinheimer, 1993; lerch & donald, 1994; govi et al., 1996). varios estudios muestran que la atrazina sigue fundamentalmente dos vías de degradación: la hidrólisis química y la degradación microbiana (vera et al., 1988; steinheimer, 1993). la hidrólisis química conduce comúnmente a la obtención de compuestos hidroxilados como hidroxiatrazina (ha), deetilhidroxiatrazina (deha) y deisopropilhidroxiatrazina (diha). estos productos comparados con el compuesto parental no son fitotóxicos, por tanto se considera que ésta vía es en cierta forma de descontaminación del ambiente (mersie & seybold, 1996; pichon et al., 1995; aker & muir, 1978). en el proceso de transformación de la atrazina en el suelo, la actividad microbiana es muy importante puesto que un grupo de microorganismos puede utilizar este compuesto como fuente de nitrógeno y energía (sorenson et al., 1994, entre otros autores). la degradación microbiana conduce principalmente a la n-dealquilación formando deetilatrazina (dea), deisopropilatrazina (dia), y deetildeisopropilatrazina (dedia); la posterior degradación de estos productos produce 4-amino-2-cloro-1,3,5-triazina (sorenson et al., 1994, entre otros autores). el proceso de transformación o degradación de algunos compuestos se caracteriza por un periodo de retardo durante el cual la concentración cambia poco ó nada; esto es seguido por una rápida degradación. para algunos compuestos no hay un periodo de retardo y la velocidad de degradación es más ó menos proporcional a la concentración; así, los resultados son a menudo interpretados usando una cinética de primer orden (hance, 1980); tal es el caso de atrazina (aker & muir, 1978; hurle & walker, 1980). fuentes et al.: comportamiento y destino ambiental... 312003 el concepto de vida media (t1/2 ), tiempo que se requiere para que desaparezca el 50% de la concentración inicial del compuesto, es una herramienta valiosa para comparar tasas de disipación o degradación de plaguicidas, o el efecto de diferentes factores sobre un mismo compuesto. existen numerosos estudios sobre el cálculo de la vida media de la atrazina en el suelo a nivel mundial. nakagawa et al. (1995) informan por ejemplo, valores de t1/2 en suelos de brasil entre 56 y 54 días. por su parte, sorenson et al. (1994) indican que aún después de 16 meses, la atrazina y sus productos de degradación estaban presentes en suelos de minnessota, con un potencial de movilidad tal que puede llegar a contaminar aguas subterráneas. best & weber (1974) registraron del 87 a 99% de la concentración inicial de 14c-atrazina después de 5 meses de tratar un suelo en condiciones de invernadero. en el oeste de australia la vida media del herbicida puede variar desde 42 hasta 110 días. los valores de t1/2 se correlacionaron positivamente con la cantidad de herbicida aplicado y con el adsorbido por el suelo. estos valores se incrementan con el ph del suelo, la materia orgánica y el contenido de arcilla. los valores de t1/2 decrecieron exponencialmente con el aumento de la temperatura y la humedad del suelo (walker & blacklow, 1994). el fenómeno dominante en la interacción de un plaguicida con los constituyentes del suelo es el fenómeno de adsorción-desorción en la interfase sólido-agua, puesto que afecta la concentración del producto en la solución del suelo; por tanto, éste proceso está estrechamente involucrado en el transporte y la absorción por los organismos vivos. la distribución del herbicida entre la fase líquida y la fase adsorbente afecta el grado de fitotoxicidad que pueda causar el compuesto así como su degradación, y por consiguiente el riesgo de contaminación de suelos y aguas subterráneas (calvet, 1980). el comportamiento de herbicidas como la atrazina en el suelo depende de varios factores, tales como las características fisicoquímicas del compuesto, de la actividad superficial de los componentes orgánicos e inorgánicos de suelo, de las propiedades del suelo y de la cantidad de herbicida aplicado, entre otros (govi et al, 1996). las propiedades del herbicida y los constituyentes del suelo con los cuales el herbicida entra en contacto, son de importancia primordial en la determinación de los mecanismos de adsorción y por ende, de la bioactividad y movilidad del compuesto (garcía & fernández, 1991; aker & muir, 1978; huang et al., 1984; barriuso et al., 1992b). la atrazina es un compuesto débilmente básico (pka = 1,68) y de baja solubilidad en agua (3,3x10 -3 g/ml), que se adsorbe sobre la materia orgánica y las arcillas del suelo. la adsorción es dependiente del valor de ph del suelo; así, la adsorción es mayor a medida que decrece el ph (best & weber, 1974). la máxima cantidad adsorbida se da a valores de ph cercanos al valor de pka. la dinámica de la adsorción puede definirse mediante isotermas de adsorción. en las isotermas la constante de adsorción (kd) es de gran importancia ya que es un índice de la capacidad de adsorción del herbicida por el suelo (barriuso et al., 1992a & b; clay & koskinen, 1990; gilchrist, 1993; weber et al., 1993). hasta el momento hay pocos estudios sobre la adsorción / desorción de los principales productos de degradación de la atrazina en suelos agrícolas; sin embargo se conoce que en suelos agrícolas de virginia (usa), la ha es más fuertemente adsorbida que la at, dea y dia (mersie & seybold, 1996). la atrazina por ser una base débil y de baja solubilidad en agua, en la mayoría de los suelos con ph entre 4,0 y 8,0 y fuerza iónica en la solución del suelo del orden de 0,01, su adsorción sobre la materia orgánica y los minerales de los suelos debida a intercambio iónico es despreciable; mientras que pueden considerarse otros mecanismos como la formación de puentes de hidrógeno o la formación de complejos donor-aceptor de electrones (hance et al., 1968; best & weber, 1974; borgaard & streibig, 1988; armstrong & cherster-harris,1967). de manera general, la atrazina se adsorbe con mayor facilidad en suelos francos o arcillosos que en suelos con poca arcilla y bajo contenido de materia orgánica; la adsorción es reversible y la desorción depende de factores como ph, temperatura y humedad. su movimiento quelatante está limitado por la adsorción sobre los constituyentes del suelo (barriuso et al., 1992b). el uso de técnicas isotópicas normalmente que utilizan 14cpermiten obtener información acerca de la cantidad de plaguicida, que luego de ser aplicado al suelo, no se libera y empieza a formar enlaces que dan origen a residuos llamados “recalcitrantes”. en experimentos de degradación de un plaguicida en el suelo, cierta cantidad radiactiva permanece inextractable, denominada parte ligada. así, podría definirse como el residuo del plaguicida que permanece en el ácido fúlvico, ácido húmico y fraciones húmicas luego de una secuencia exhaustiva de extracciones con solventes polares y orgánicos no polares (hance, 1980). el grado de movilidad de un plaguicida en el suelo puede determinar su potencial como contaminante (hance, 1980). existen varios procedimientos para caracterizar la movilidad de un plaguicida en el suelo, entre otros, las isotermas de adsorción, el uso de columnas de suelo, experimentos de campo con medidas a diferentes profundidades, los estudios con lisímetros y la cromatografía de capa fina de suelo (helling, 1971c). helling (1971a y b) desarrolló la técnica de “cromatografía de capa fina de suelo”, la cual es una técnica análoga a la cromatografía en capa delgada convencional, eluída con agua. la movilidad del plaguicida en el suelo se expresa como el rf. para dar un manejo adecuado de los plaguicidas, es necesario entender el destino y comportamiento de estos compuestos en el ambiente. en países industrializados, las diversas investigaciones en torno al tema agronomía colombiana 32 vol. 21 · nos. 1-2 son la base para el establecimiento de normas para el control y buen uso de estos productos, lo que conlleva a un uso racional y por tanto, a la disminución de sus efectos negativos potenciales. desde el punto de vista práctico, un acercamiento a la resolución del comportamiento de la atrazina en los suelos de colombia, es determinar su vida media en el suelo (como una medida de la persistencia), los factores que afectan esa vida media, los coeficientes de adsorción, la cinética del metabolismo y el potencial de lixiviación, entre otros factores, que permitirían comprender el destino de la atrazina en el suelo. el presente trabajo es un modelo de estudio del destino en el suelo de un plaguicida de uso agrícola. en este caso particular, se trata del herbicida atrazina en saldañatolima, una zona cálida de intensa actividad agrícola y alto consumo de plaguicidas en colombia. se tuvieron como objetivos: 1. estandarizar una metodología para la determinación de atrazina y sus metabolitos en suelo, por hplc y detección con uv. 2. evaluar a nivel de campo, la disipación de la atrazina y de algunos de sus productos de degradación en el suelo de una parcela tratada con el herbicida. 3. evaluar, bajo condiciones controladas, el efecto de dos factores ambientales: la temperatura ambiente y el grado de humedad del suelo, sobre la degradación del herbicida en estudio en el suelo. 4. determinar, bajo condiciones de laboratorio, la cinética de la mineralización, la adsorción–desorción y la movilidad del herbicida en dos suelos del municipio de saldaña-tolima, utilizando técnicas isotópicas (14c). m a t e r i a l e s y m e t o d o s procedimiento experimental general el trabajo se realizó en tres etapas durante los años 1997, 1998 y 1999, así: 1) estandarización de la determinación de atrazina en suelos por cromatografía liquida de alta resolución (hplc), 2) evaluación del efecto de la temperatura y humedad sobre la degradación de atrazina por hplc y, 3) evaluación de la mineralización, sorción y movilidad del herbicida utilizando técnicas isotópicas (14c). en todos los casos las muestras de suelo fueron tomadas en el municipio de saldaña (temperatura 28 c), tolima, en la sede de la asociación de usuarios del distrito de riego del río saldaña (usosaldaña) y en un cultivo de algodón de la misma localidad. en el cuadro 1 se presenta un resumen de las condiciones generales de los experimentos y de la toma de las muestras en todo el estudio. en el cuadro 2 se presentan las características fisicoquímicas de los suelos estudiados,. el contenido de arcillas en el suelo llamado “usosaldaña” es medio y el contenido de arenas del suelo que se denominado “algodonal” es alto. el contenido de materia orgánica es normal para la zona y presentan buenas características de fertilidad potencial. cuadro .1 características generales de los procedimientos experimentales y de la toma de muestras de suelo tomadas en el municipio de saldaña, tolima. estandarización de la técnica por hplc evaluación del efecto de la temperatura y la humedad por hplc mineralización, sorción y movilidad por técnicas isotópicas no. de parcelas muestreadas o experimentos 1 (se tomaron muestras de suelo tratadas en el campo) 1 (se tomó suelo sin tratar en el campo) 3 (se tomó suelo sin tratar en el campo) cultivo maíz sin cultivo sin cultivo dosis de atrazina 2,4 kg i.a /ha 1,5 kg i.a /ha 2,0 kg i.a /ha método de aplicación del compuesto aspersora en campo laboratorio laboratorio profundidad de las muestras de suelo 0 – 15 cm 0 – 10 cm 0 – 20 cm tamaño de muestra 1 kg 2,5 kg conservación bolsas de polietileno a –5°c localización sede de usuarios del distrito de riego del río saldaña (usosaldaña), saldaña (tolima) sede de usosaldaña y lote de algodón del municipio de saldaña (tolima) tratamiento previo a procesamiento de muestras las muestras se descongelaron y se dejaron secar al aire fuentes et al.: comportamiento y destino ambiental... 332003 optimización de la determinación de la atrazina y algunos de sus productos de degradación en el suelos por medio de cromatografía líquida de alta eficiencia (hplc). condiciones cromatográficas las soluciones de trabajo de los compuestos (atrazina: pureza del 97%, agevo, grupo hoechst colombia; deetilatrazina e hidroxiatrazina: pureza del 99%, y deisopropilatrazina: pureza del 94% ) se prepararon a partir de las soluciones stock por dilución con metanol calidad hplc, y las soluciones patrón se prepararon por dilución de las soluciones de trabajo de acuerdo con los requerimientos específicos (cuadro 3). a partir de las soluciones de trabajo, se prepararon soluciones metanólicas de cada uno de los compuestos, a una concentración de 1,2 µg/ml. igualmente, se preparó una solución de la mezcla de los compuestos a una concentración de 1,2 µg/ml. de estas soluciones se tomaron 20 µl para inyectarlas en el sistema cromatográfico, con el fin de determinar las mejores condiciones cromatográficas, tales como: flujo, composición de la fase móvil (sistema de gradientes) y parámetros cromatográficos. el sistema cuadro 2. características fisicoquímicas de los suelos de saldaña-tolima estudiados. analisis suelo usosaldaña fluvaquentic ustropepts algodonal typic troporthent textura arena 24,6 66 arcilla 21,0 4 limo 54,4 30 textura franco limosa franco arenosa ph 6,7 7,3 capacidad de campo (%) 25,6 18,1 densidad real (g/cm3) 2,81 2,91 c.i.c. cmol(+)/kg 28,5 19,1 bases de cambio cmol(+)/kg ca2+ 13,9 9,6 mg2+ 4,5 2,2 k+ 0,5 4,8 na+ 0,3 0,2 c.i.c.e. (cmol (+)/g) 19,2 16,8 acidez total cmol(+)/kg 4,7 2,3 carbono orgánico (%) 1,0 0,7 materia orgánica (%) 2,1 1,2 fósforo disponible (mg p/kg) 55,0 70 metodos de analisis textura: ph: fósforo disponible: ca+2 y mg+2: na+ y k+: materia orgánica: bouyoucos relación suelo:agua 1:1 olsen acetato de amonio walkley y black convenciones c.i.c.e. c.i.c. capacidad de intercambio catiónico efectiva capacidad de intercambio catiónico cuadro 3. soluciones stock y de trabajo. compuesto concentración stock (µg/ml) soluciones de trabajo (µg/ml) atrazina 420 84 deetilatrazina 401 80 deisopropilatrazina 538 107 hidroxiatrazina 506 101 agronomía colombiana 34 vol. 21 · nos. 1-2 cromatográfico consistió en un equipo para cromatografía líquida de alta eficiencia (hplc), constituido por: bomba cuaternaria lc 250 perkin elmer®, detector ultravioleta–visible a una longitud de onda de 218 nm, uv/vis lc 295 perkin elmer®, interfase serie 900 pe nelson®, interfase serie 600 link pe nelson® y software turbochrom® versión 4.0, 1994. se utilizó una columna analítica lichrocart rp-18, 125 mm x 4 mm, 5 µm merck®, y una precolumna lichrocart 100 rp-18, 5 µm merck®. el volumen de inyección fue de 20 µl, y la fase móvil acetonitrilo:agua, bajo el gradiente que se indica en el cuadro 4. cuadro 4. condiciones de la fase móvil. tiempo (min.) flujo (ml/min) % acetonitrilo % agua 1,0 1,0 30 70 1,5 1,0 30 70 4,0 1,5 60 40 2,0 1,5 60 40 3,5 1,0 30 70 optimización del método extracción. la extracción de los compuestos de la matriz suelo consistió en el siguiente proceso: adición de 20 ml de metanol a 10,0 g de suelo seco al aire, seguido de una agitación vigorosa durante 1 hora usando un agitador orbital, posteriormente se filtró y lavó con 10 ml de metanol, usando papel filtro para análisis cualitativo, luego se filtró a través de una membrana millipore 0.45 µm, y se obtuvo un extracto. limpieza. el proceso de limpieza del extracto se efectuó adoptando el siguiente procedimiento: se evaporó el extracto ya obtenido hasta sequedad a una temperatura de 35 oc en un rotaevaporador buchi® r-114; enseguida se disolvió el residuo en 5,0 ml de diclorometano, y se transfirió a un embudo de decantación. luego se le adicionaron 5,0 ml de buffer fosfato (na3po4 ) ph 10,0 y se realizó una extracción líquido-líquido. posteriormente, a la fase acuosa se le adicionó 1 ml de buffer en diclorometano, repitiendo una vez más el proceso de extracción líquido-líquido. enseguida, se mezclaron los dos volúmenes de diclorometano (6,0 ml), llevando posteriormente a sequedad bajo una atmósfera de nitrógeno usando un sistema para evaporación con nitrógeno pierce reacti-vapiii ®. el residuo se disolvió en 1 ml de metanol y se filtró a través de una membrana millipore 0,45 µm, tomando 20,0 µl para inyectarlos en el sistema cromatográfico. selectividad. muestras de 10,0 g de suelo blanco se trataron con soluciones de los diferentes compuestos en estudio; estas muestras fortificadas se procesaron de acuerdo con el protocolo de extracción y limpieza que se indica antes, y sus extractos se inyectaron en el sistema cromatográfico, por triplicado. linealidad y curvas de calibración. igualmente, a muestras de suelo blanco (10,0 g) se adicionaron cada uno de los compuestos de interés en solución, a distintas concentraciones. enseguida, se realizó el proceso de extracción, limpieza y análisis cromatográfico. las concentraciones usadas fueron iguales para los compuestos atrazina, deetilatrazina y deisopropilatrazina: 0,6 ; 0,9; 1,2; 1,5 y 2,0 µg/ml exactitud. para evaluar la exactitud del método se uso el porcentaje de recuperación; este se evaluó a tres concentraciones diferentes de los compuestos dentro del rango de la curva de calibración usada. se tomaron 10,0 g de suelo, se adicionó independientemente cada compuesto a tres concentraciones distintas, se dejó en equilibrio durante 48 horas, luego se hizo el proceso de extracción, limpieza y análisis cromatográfico. las concentraciones usadas fueron iguales para los tres compuestos: 0,5, 0,8, y 1,4 µg/ml. también se evaluó el porcentaje de recuperación en el proceso de limpieza. para esto se procedió de la siguiente manera: se adicionó cada uno de los compuestos a un mililitro de metanol, por separado, en una concentración de 1,2 µg/ml, luego se realizó el proceso de limpieza y análisis cromatográfico. la respuesta (o señal) se comparó con la respuesta del patrón correspondiente inyectado directamente. límite de detección y cuantificación. el limite de detección y el limite de cuantificación se calculó de acuerdo con la siguiente definición: límite de detección = 3s/b límite de cuantificación = 10s/b donde s es la desviación estándar del blanco (desviación estándar del intercepto con la ordenada) y b es la sensibilidad de calibración (promedio de las pendientes de las curvas de calibración). precisión. muestras de suelo blanco de 10,0 g se fortificaron con soluciones de cada uno de los compuestos, a dos concentraciones distintas; enseguida, se hizo el proceso de extracción y limpieza; posteriormente los extractos se inyectaron en el sistema cromatográfico. el número de repeticiones fue de tres. fuentes et al.: comportamiento y destino ambiental... 352003 determinación de la atrazina y algunos de sus metabolitos en muestras de campo una vez se optimizó el método para la determinación de la atrazina y tres de sus metabolitos en la matriz suelo, los compuestos se cuantificaron en muestras de suelo provenientes de condiciones de campo. se tomaron muestras suelo de una parcela comercial de 330 m2 de la sede de usodaldaña (saldaña, tolima), que no había sido tratada con el herbicida, por lo menos en los últimos tres años antes de iniciar el estudio. la parcela fue sometida a labranza convencional procediendo luego a sembrar maíz, híbrido funks g5423. el herbicida atrazina se aplicó al suelo (i.e. en preemergencia) a una dosis de 2,4 kg de i.a./ha, antes de la emergencia del maíz, utilizando una aspersora de precisión de uso experimental marca calimax, equipada con boquillas de abanico color jet 89-2r. se realizaron cuatro muestreos ( 4, 37, 70 y 125 ddt) más un blanco (muestra tomada antes de asperjar el herbicida), en cuatro sitios de la parcela. las muestras tomadas de los cuatro sitios se analizaron independientemente. efecto de la temperatura y el grado de humedad del suelo sobre la degradación de la atrazina este experimento tuvo como objetivo evaluar, bajo condiciones controladas, el efecto de la temperatura ambiente y el grado de humedad del suelo sobre la degradación de la atrazina en el suelo. se tomó una muestra compuesta (16 submuestras) de suelo usosaldaña sin tratar con atrazina (suelo blanco) a una profundidad de 10 cm. se colocaron 100 g de suelo en materos plásticos de 10 x 10 cm; este suelo se llevó a los niveles de humedad establecidos de 25%, 50% o 75% de la capacidad de campo (cc), agregando el agua necesaria calculada con base en curvas de humedad del suelo. una vez el suelo se humedeció, se aplicó una solución del herbicida usando una pipeta, cuidando que la solución quedara uniformemente distribuida en la superficie del suelo de los materos, en dosis equivalente a 1,5 kg i.a./ha. el control de la humedad del suelo de los materos se efectúo mediante el control diario del peso del matero con suelo, agregando con una pipeta la cantidad de agua necesaria para mantener los niveles de humedad requeridos. los materos se mantuvieron durante los dos meses que duró la experiencia en cámaras de crecimiento debidamente termostatadas a 20 oc ± 2 oc y 30 oc ± 2 oc. el ensayo se instaló bajo un diseño completamente al azar con arreglo factorial (2x3x4) y tres repeticiones, de los siguientes tratamientos: • factor a: temperatura con dos niveles (20 oc y 30 oc). • factor b: humedad del suelo con tres niveles (25%, 50%, 75% de cc). • factor c: fechas de muestreo con cuatro niveles (0, 15, 30, 45, y 60 ddt) en cada muestreo se tomó la totalidad del suelo que estaba contenido en el matero (100,0 g). de esta muestra se tomó una submuestra de 10,0 g y se siguió el procedimiento de extracción y limpieza, y el posterior análisis cromatográfico según las condiciones descritas en el capítulo anterior. mineralización de la atrazina en el suelo se utilizó suelo blanco (no tratado antes con atrazina) de dos localidades del municipio de saldaña, proveniente de la sede de usosaldaña y de un campo cercano sembrado de algodón. los suelos se tomaron de los primeros 20 cm de profundidad. el experimento se realizó en frascos pyrex (figura 1), herméticos y de 2 l de capacidad (figura 1). en el interior se colocaron 200,0 g de suelo con una humedad del 60% de la capacidad de campo, previamente tratado uniformemente con atrazina a una dosis equivalente a 2,0 kg i.a./ha. la atrazina se adicionó en mezcla de forma fría (atrazina técnica) y radiomarcada en los carbonos del anillo (u-14c), con una actividad específica de 47,756 µci/mg, para obtener una actividad de 106dpm (desintegraciones por minuto) por 200,0 g de suelo. la determinación de la atrazina ligada al suelo se efectuó mediante combustión en un oxidador biológico harvey ox-600®, y la posterior medición de la actividad en un contador de centelleo beckman ls 5600, utilizando líquido de centelleo para co2 (harvey). figura 1. montaje para el ensayo de mineralización. se tuvieron 10 repeticiones por cada tipo de suelo. la mineralización fue evaluada mediante la medida del 14co2 recolectado en pequeños frascos que contenían 15,00 ml de naoh 0,3 m dispuestos en el interior del frasco hermético. los frascos de pirex se colocaron en una incubadora (lab line con control automático de temperatura) a 25 ± 2 °c, según se observa en la figura 2. cada semana se cambió la solución de naoh y se determinó el 14co2. se realizaron mediciones del 14co2 producido cada 7 días durante 120 días (17 semanas) tomando alícuotas de 1,00 ml del naoh, por triplicado, utilizando líquido centellador hp beckman tipo ii® para muestras acuosas y midiendo la actividad en el contador de centelleo. el 14co2 producto de la mineralización de agronomía colombiana 36 vol. 21 · nos. 1-2 la atrazina, se calculó con base en la actividad inicial de las muestras. extracción de la atrazina remanente y de sus metabolitos en las semanas 5, 9 y 17 de incubación se retiraron cada vez dos frascos por suelo para determinar la presencia de atrazina y de sus metabolitos. las muestras retiradas se congelaron para detener la degradación. inicialmente se analizó el contenido total de 14c en la muestra retirada y posteriormente se realizó una extracción a 2,00 g de suelo con 5 ml de metanol sometidos a ultrasonido (ultrasonic lc 30, elma® ) durante 5 minutos. el 14c de esta fracción se denominó extraíble y la diferencia con el total correspondió a la fracción ligada. cromatografía de la fracción extraíble en la fracción extraíble se determinó la presencia de atrazina y los metabolitos ha, dea, dia y dedia mediante cromatografía de capa fina utilizando placas de vidrio de 20 x 20 cm recubiertas con una película de silica gel gof254® de 0,20 mm de espesor y dos sistemas de solventes (cuadro 5). la detección inicial se realizó por uv, posteriormente se raspó la zona correspondiente a cada compuesto, se recuperó en metanol y se cuantificó la actividad de 14c por centelleo líquido. con base en la actividad total del extraíble se calculó el porcentaje relativo de cada compuesto. adsorción – desorción de la atrazina en el suelo en este experimento se midió la sorción de la atrazina en dos suelo (“usosaldaña” y “algodonal”). se prepararon seis soluciones diluidas en cacl2 0,01m entre 0,82 y 10,55 µg/ml a partir de atrazina fría y radiomarcada según el esquema que se presenta en el cuadro 6. a cada una de estas soluciones se les midió la actividad inicial por centelleo líquido. el experimento se realizó en tubos de centrífuga de 25,0 ml de capacidad. se pesaron 2,0000 g de suelo y se añadieron 5,00 ml de la solución respectiva; se tuvieron 4 repeticiones por dilución por tipo de suelo. los tubos con suelo tratados con las soluciones se dejaron en contacto (equilibrio) con agitación continua en un agitador orbital lab line instruments® durante 24 horas; enseguida se separó el sobrenadante figura 2. vista de las muestras en la incubadora en el ensayo de mineralización. cuadro 6. preparación de soluciones diluídas de atrazina. concentración de 14c-atrazina (µg/ml) concentraciónde atrazina fría (µg/ml) concentración total de atrazina (µg/ml) 0,57 0,25 0,82 0,52 0,50 1,02 0,53 1,00 1,53 0,54 2,50 3,04 0,52 5,00 5,52 0,55 10,00 10,55 cuadro 5. mezcla de solventes para la separación de la 14c atrazina y sus metabolitos mediante tlc. sistema solvente compuesto rf 1 cloroformo: 50 ml acetona: 30 ml acido acético: 15 ml agua: 1 ml atrazina (at) 0,97 hidroxiatrazina (ha) 0,58 deetildeisopropilhidroxiatrazina (dedia) 0 deetilatrazina (dea) 0,92 deisopropilatrazina (dia) 0,88 2 n-heptano: 70 mlacetato de etilo: 30 ml atrazina 0,80 fuentes et al.: comportamiento y destino ambiental... 372003 por centrifugación a 10.000 rpm durante 15 minutos. se determinó la actividad del 14c de en alícuotas de 1,00 ml del sobrenadante por centelleo líquido; esta actividad correspondía a la atrazina en equilibrio. para determinar la desorción se procedió como sigue. una vez cuantificada la actividad del 14c en el sobrenadante de los tubos con suelo, se retiró la solución remanente con ayuda de una micropipeta. luego se adicionaron nuevamente 5,00 ml de solución de cacl2 0,01m y se dejó en contacto la solución con el suelo durante 24 horas con agitación continua en el agitador orbital, se centrifugó a 10.000 rpm, dejó decantar y se tomó una alícuota del sobrenadante para determinar la actividad de 14c por centelleo líquido, la cual se consideró desorbida por el suelo. fue necesario efectuar una corrección debido a la pequeña cantidad de solución (aproximadamente 1 ml) que es prácticamente imposible separar del suelo, para lo cual se pesaron los tubos antes y después de agregar la solución de cacl2 0,01m. con los datos obtenidos se construyeron curvas de adsorción y desorción. los resultados obtenidos se ajustaron al modelo de freundlich y de acuerdo con los datos derivados de éste ajuste se calcularon los valores de kd para cada suelo. movilidad de atrazina en el suelo en este experimento se utilizó la técnica de cromatografía de capa fina de suelo (ccfs) descrita por helling (1971 a y b). se utilizaron placas de vidrio de 10 x 20 cm. el suelo seco al aire se pasó por un tamiz de 360µ, se mezcló con agua hasta obtener una pasta moderadamente fluida, se extendió rápidamente sobre la placa hasta obtener una capa homogénea y sin agrietamientos. las placas se secaron al aire y se procedió a aplicar las soluciones de 14c atrazina y 14c glifosato, éste como patrón de comparación; las placas se eluyeron en una cámara saturada de agua. el revelado se llevó a cabo con placas para rayos x. las placas de vidrio con suelo se colocaron en contacto directo con la placa radiosensible del mismo tamaño. una vez aseguradas las placas de vidrio con las placas radiosensibles, se introdujeron en sobres de cartulina negra; luego se guardaron en una caja hermética negra para evitar cualquier filtración de luz, donde se dejaron en contacto durante 30 días. las placas se revelaron automáticamente en un procesador dent x 9000®; el tiempo de revelado fue de 4,5 minutos por placa. posteriormente se midieron los rf de los compuestos en los diferentes suelos. r e s u l t a d o s y d i s c u s i o n optimización de la determinación de atrazina y algunos de sus productos de degradación en el suelos por medio de cromatografía líquida de alta eficiencia (hplc). condiciones cromatográficas selectividad. se hicieron inyecciones de soluciones obtenidas a partir de extractos de la matriz blanco (suelo). no se encontraron sustancias que interfirieran con los tiempos de retención de los compuestos de interés, que fueron atrazina (at), deetilatrazina (dea) y deisopropilatrazina (dia); hidroxiatraxina (ha) se descartó del análisis pues hubo dificultades en el proceso de extracción. en la figura 3 se presenta un cromatograma obtenido a partir de una mezcla de los tres compuestos. figura 3. cromatograma obtenido con el gradiente acetonitrilo-agua y la mezcla de los tres compuestos; (1) deisopropilatrazina, (2) deetilatrazina, y (3) atrazina. agronomía colombiana 38 vol. 21 · nos. 1-2 linealidad. para determinar la linealidad se evaluó el estimador de regresión (coeficiente de regresión lineal, r2) usando la prueba t de student (cuadro 7). el coeficiente de regresión lineal r2 no es significativamente diferente de 1, lo cual indica que el modelo propuesto es lineal (p = 0,005) (cuadro 7). exactitud (porcentajes de recuperación). el cuadro 8 contiene valores del porcentaje de recuperación de atrazina y sus metabolitos deisopropilatrazina y deetilatrazina a tres concentraciones distintas dentro del rango de la curva de calibración usada. los porcentajes de recuperación para estos compuestos estuvieron entre el 45% al 65% para las concentraciones evaluadas, con coeficientes de variación entre 9,2% al 18,0 %; este porcentaje de recuperación puede ser bajo debido a que la matriz suelo es muy compleja. sin embargo, se puede decir que el método de extracción y limpieza resultó adecuado para la determinación de los compuestos en una matriz tan compleja como el suelo, ya que se pudo extraer cantidades de los compuestos superiores a los limites de detección y cuantificación. es de tener en cuenta que de acuerdo con la literatura (sharon y koskinen, 1990; barriuso et al., 1992a; liwang et al., 1993; borgaard & streibig, 1988; stork, 1997), parte del compuesto puede estar ligado a los componentes del suelo, por lo tanto con esta metodología solo puede determinarse la fracción “extraíble”, y que es diferente según sea el tipo de suelo. cuadro 7. datos estadísticos para la evaluación de la linealidad del método. parámetro deisopropilatrazina deetilatrazina atrazina a -44466,0 -37530,0 -25885,0 b 188942,0 119367,0 133888,0 r 0,995 0,993 0,998 t r * 17,23 14,53 27,33 tt 3,182 3,182 3,182 n 5 5 5 sb 11441,0 8262,0 19144,0 sa 13965,0 10998,0 23368,0 lca -63300,0; 14234,0 -64023,0; 5969,0 -71669,0; 58069,0 lcb 143798,0; 207318,0 86733,0; 139311,0 67930,0 ;174218,0 *tcalculado,, gl (n-2) = 3 ; α = 0,05; a = intercepto; b = pendiente; r = coeficiente de regresión lineal; n = número de mediciones; lca y lca = llimites de confianza para a y b; sa y sb = varianza de a y b cuadro 8. porcentajes de recuperación para deisopropilatrazina, deetilatrazina y atrazina, a partir de muestras de suelo tratadas con estos compuestos a tres concentraciones. deisopropilatrazina deetilatrazina atrazina repeticiones 0,5 µg/ml 0,8 µg/ml 1,4 µg/ml 0,5 µg/ml 0,8 µg/ml 1,4 µg/ml 0,5 µg/ml 0,8 µg/ml 1,4 µg/ml 1 56 47 64 56 62 49 65 70 62 2 27 46 62 57 59 45 51 82 59 3 60 44 49 49 53 43 -64 55 4 49 52 39 53 58 42 59 57 59 5 50 39 50 46 49 43 62 50 52 6 49 ---51 47 -47 73 43* 50 s 5.0 4.7 9.2 7.0 5.17 2.71 8.06 12.3 4.62 x 53% 46% 52% 52% 56.% 45% 62% 65% 56% c.v. (%) 9,4 10,0 18,0 13,5 9,2 6,0 13,0 19,0 8,0 n 5 5 6 6 5 6 5 5 6 ---dato faltante fuentes et al.: comportamiento y destino ambiental... 392003 límites de detección y cuantificación del método. los limites de detección y cuantificación del método en la determinación de deisopropilatrazina, deetilatrazina y atrazina se muestran en el cuadro 9; estos límites se determinaron a partir de las curvas de calibración y se expresan en µg del compuesto/kg. precisión. los coeficientes de variación que se obtuvieron al procesar muestras de suelo fortificadas con los compuestos a dos concentraciones, variaron entre el 7% y el 13% (cuadro 10), valores relativamente bajos si se tiene en cuenta que la matriz suelo tiene un alto grado de complejidad. cuadro 10. datos cromatográficos (área) para la evaluación de la precisión del método en la matriz suelo., de los compuestos en estudio, a dos concentraciones. deisopropilatrazina deetilatrazina atrazina muestra 0,5 µg/ml 1,4 µg/ml 0,5 µg/ml 1,4 µg/ml 0,5 µg/ml 1,4 µg/ml 1 104365 239423 34881 137194 59130 134199 2 84187 232267 35576 131153 46624 125330 3 87444 185998 30403 118948 53941 135436 4 84146 186224 33134 117768 56628 118230 5 98781 192824 28521 120914 66935 140456 s 9248 26280 2999 8543 7413 8863 x 91784 207347 32503 25195 56652 130730 c.v. (%) 10 13 9 7 13 7 cuadro 9. limites de detección y cuantificación del método. compuesto límite de detección (µg/kg) limite de cuantificación (µg/kg) deisopropilatrazina 4 12 deetilatrazina 13 43 atrazina 11 37 en la figura 4 se observan las curvas de calibración obtenidas con patrones y con adición directa de los compuestos atrazina, deisopropilatrazina y deetilatrazina a las muestras de suelo blanco. la separación entre las curvas es grande indicando efecto de la matriz, lo cual era de esperarse ya que el suelo es una matriz compleja (figura 4). resultados del análisis de las muestras de suelo tomadas en campo el cromatograma de la figura 5 indica que el suelo blanco no estaba contaminado, pues no se detectaron ninguno de los compuestos en estudio. a cada una de las muestras de campo se le realizó el proceso de extracción y limpieza y luego el extracto se inyectó por duplicado en el sistema cromatográfico. en las muestras de campo solo se detectó atrazina; los compuestos deetilatrazina y deisopropilatrazina no fueron detectados en ninguna de las muestras (figura 6). los resultados para la atrazina se muestran en el cuadro 11. como era de esperarse, en el muestreo inicial antes de tratar el suelo con el herbicida atrazina, no se detectó este compuesto. en el segundo muestreo (4 ddt) se encontró una concentración de 155, 184, y 161 µg de atrazina/kg de suelo para los sitios 1, 2, 3 respectivamente; en el sitio 4 se encontró una concentración bastante más alta, de 470 µg/kg. en el segundo muestreo (37 ddt) se encontró que la concentración había disminuido aproximadamente a 137 µg/kg y a los 70 ddt a cerca de 25 µg/kg; en el último muestreo efectuado 125 ddt la atrazina ya no se detecta. la concentración de atrazina en el sitio cuatro fue bastante alta comparada con los otros sitios; posiblemente hubo traslape entre un pase y el siguiente al aplicar el herbicida. la no detección de atrazina ni de metabolitos dealquilados después de los 70 días posteriores al tratamiento, indicarían que las cosechas subsiguientes en este suelo no sufrirán efectos tóxicos. por otra parte, la no detección de los metabolitos dealquilados dia y dea podría deberse a que las cantidades de estos compuestos son tan bajas que no alcanzan a ser detectadas mediante el método seguido, a que las arcillas favorecen la adsorción de estos compuestos reduciendo las cantidades extraíbles y por consiguiente su biodisponibilidad, o a que los metabolitos dia y dea no serían los principales productos de degradación en este caso. se ha comprobado ampliamente que la adsorción de compuestos orgánicos (como los plaguicidas de síntesis química) a superficies arcillosas reducen su biodisponibilidad (cook & hüter, 1981; walker & blacklow, 1994; reinhardt et al., 1990). agronomía colombiana 40 vol. 21 · nos. 1-2 ninguno de los muestreos. el análisis de varianza indicó que hubo diferencias significativas (p≤ 0,05 entre las cantidades de atrazina encontradas entre fechas de muestreo y temperaturas; mientras que no hubo diferencias (p> 0,05) por efecto de la humedad del suelo. las interacciones fecha de muestreo x temperatura, muestreo x humedad, temperatura x humedad, y muestreo x temperatura x humedad fueron significativas; por tanto, se analiza esta interacción triple (figura 7). las diferencias en la concentración de atrazina por efecto de la humedad del suelo no presentaron en general, grandes variaciones; mientras que resultaron más importantes las diferencias por efecto de la temperatura. así, 15 días después de tratar (ddt) con el herbicida las cantidades de atrazina encontradas a 20°c variaron entre 682 a 790 µg/kg de suelo y entre 539 a 676 µg/kg a 30°c, lo que representa una reducción en la concentración del compuesto entre el 21% y el 14 % a 30 °c respecto a 20°c; 60 ddt las concentraciones de atrazina estuvieron entre 224 a 238 µg/kg a 20°c y entre 173 µg/kg a 108 µg/kg a 30°c; en esta última situación, al comparar las concentraciones del compuesto a 25% de cc respecto a 50% y 75% de cc, se calcula una reducción del 37%, lo que significa que en el tiempo, ocurre mayor degradación del herbicida bajo la condición de alta temperatura y alto contenido de humedad del suelo (figura 7) .en algunos estudios se ha encontrado mayor influencia de la temperatura en la velocidad de degradación de pesticidas en comparación con el efecto de la humedad del suelo (walker y blacklow, 1994; reinhardt et al., 1990; mukherjee & gopal, 1996). mineralización de la atrazina en el suelo en las mediciones del 14c oxidado, debido a que se retiraron repeticiones para evaluar la presencia de los metabolitos y el compuesto parental en diferentes tiempos, hasta la semana 5 se tuvieron 10 repeticiones por cada suelo; de la semana 6 hasta la semana 9 se tuvieron 8 repeticiones y de la 10 en adelante, 6 repeticiones por suelo. la cantidad de 14co2 (%) determinada en cada suelo semanalmente se muestra en el cuadro 12. con el acumulado de la mineralización se obtuvieron las siguientes ecuaciones de segundo orden para cada uno de los suelos: y1 = 0,1202 + 0,5275x + 0,0038x 2; r2 = 0,98 y2 = 0,0665 + 0,4836x + 0,0151x 2; r2 = 0,98 donde y1 y y2 corresponden al valor acumulado de mineralización para los suelo “usosaldaña” y “algodonal” respectivamente, y x corresponde al tiempo en semanas de 1 a 17. no hubo diferencias apreciables en el proceso de mineralización de la 14c-atrazina entre los dos suelos (cuadro 12). además, la mineralización del herbicida realmente fue muy baja; así, al término de 17 semanas solo se había mineralizado el 9,5% en el suelo se “usosaldaña” y el 11% en el suelo “algodonal”. 14c extraible y 14c ligado. el cuadro 13 contienen los resultados obtenidos (en porcentaje) de 14c-atrazina o sus metabolitos extraibles y ligados para cada suelo y cada figura 4. curva de calibración para (a) deisopropialatrazina, (b) deetilatrazina y (c) atrazina. evaluación del efecto de la temperatura y humedad sobre la degradación de atrazina en este experimento se determinó la concentración de atrazina y de sus metabolitos dealquilados dea y dia en suelo durante 60 días después del tratamiento. la atrazina fue detectada en los cuatro muestreos realizados (hasta los 60 ddt) durante el transcurso del experimento, mientras que los metabolitos dealquilados no fueron detectados en fuentes et al.: comportamiento y destino ambiental... 412003 figura 5. cromatograma obtenido a partir del extracto de una muestra de suelo blanco. el pico que se observa al tiempo 0,8 minutos no corresponde con los tiempos de retención de ninguno de los compuestos de interés. figura 6 . cromatograma obtenido a partir del extracto de una muestra de campo. el pico que se observa al tiempo 5,6 minutos corresponde a atrazina. agronomía colombiana 42 vol. 21 · nos. 1-2 lapso de tiempo de mineralización. en los dos suelos, es notable el proceso de ligamiento al suelo de la atrazina y/o sus metabolitos; al término de cinco semanas la fracción ligada correspondía entre el 56,5% y el 49%, y fue superior al 70% al cabo de 17 semanas. probablemente con el tiempo y repetidas aplicaciones de este herbicida, puede ir acumulandose en el suelo bajo la forma de los llamados residuos recalcitrantes, los que van siendo desorbidos del suelo lentamente (hance, 1980 ). por otra parte, la fracción extraíble está relacionada con la cantidad de un compuesto plaguicida que es biológicamente activo en el suelo (hance, 1980 ; weber et al.,1993). cromatografía de la fracción extraíble. en los ensayos de separación por cromatografía de capa delgada, se detectaron solo atrazina y su metabolito hidroxiatrazina (cuadro 13). los resultados que se obtuvieron indican baja transformación de la atrazina, esto es, que el porcentaje de 14c extraible como 14c atrazina fue superior al 85% hasta la semana 9; ya al termino del tercer período (semana 17) el 14c extraible como 14c-atrazina fue inferior en el suelo “algodonal” (62%) con relación al suelo “usosaldaña” (83,6%), por tanto, en este último suelo se dio menor transformación de 14c atrazina a 14c hidroxiatrazina (cuadro 13). durante los primeros 35 años de comercialización de la atrazina, se asumió que el catabolismo de este compuesto era solo parcial (de souza et al., 1998). también, se creía que la dealkilación, que conduce a la formación de deetilatrazina y deisopropilatrazina, era la principal ruta del catabolismo microbiano de la atrazina; mientras que la hidrólisis, que conduce a la formación de hidroxiatrazina, se consideró una vía sólo de procesos abióticos (erickson & lee, 1989). sin embargo, en la pasada década se han podido aislar algunas bacterias aeróbicas que pueden cuadro 11. concentraciones de atrazina (µg/kg) en muestras de suelo de una parcela de maíz tratada con este herbicida, en saldaña, tolima. muestreo 1 blanco µg/kg muestreo 2 4 ddt µg/kg muestreo 3 37 ddt µg/kg muestreo 4 70 ddt µg/kg muestreo 5 125 ddt µg/kg s1 s2 s3 s4 s1 s2 s3 s4 s1 s2 s3 s4 s1 s2 s3 s4 s1 s2 s3 s4 n.d n.d n.d n.d 173 178 92 407 73 111 123 200 42 n.d n.d 58 n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d 164 193 87 395 70 86 --204 39 n.dn.d 52 n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d 148 171 134 536 86 76 83 182 38 37 n.d 40 n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d 134 192 145 522 102 --96 189 45 48 n.d 42 n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d -175 186 490 90 115 89 360 43 n.d n.d 43 n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d n.d --195 179 --93 117 98 375 43 n.d n.d --n.d n.d n.d n.d promedio por sitio 155 184 137 470 86 107 98 251 42 42 47 promedio general 233,0 137,0 24,8 n.d c.v. (%) 11.0 5.7 30.0 14.0 14.0 13.0 16.0 36.0 6.3 --16 número de muestras 4 6 4 5 6 5 5 6 6 2 5 n.d: no detectado; ---: dato faltante; s1s4: número del sitio de muestreo; ddt: días después del tratamiento figura 7. evolución de la degradación de la atrazina a dos temperaturas, (a) 20° y (b) 30 °c y tres niveles de humedad del suelo (25, 50 y 75% de capacidad de campo), bajo condiciones controladas. fuentes et al.: comportamiento y destino ambiental... 432003 cuadro 13. porcentaje de 14c en la fracción ligada y extraíble, y composición porcentual de la fracción extraible. suelo semana fracción ligada (%) fracción extraíble (%) atrazina hidroxi-atrazina total usosaldaña 5 56,5 40,5 (93,1)* 3,00 (6,9) 43,5 9 52,7 44,6 (94,3) 2,7 (5,7) 47,3 17 74,3 21,5 (83,6) 4,2 (16,4) 25,7 algodonal 5 48,9 47,1 (92,2) 4,0 (7,8) 51,1 9 62,3 32,3 (85,7) 5,4 (14,3) 37,7 17 80,4 12,2 (62,2) 7,4 (37,8) 19,6 * los valores en paréntesis representan la proporción (%) en la fracción extraíble, de atrazina e hidroxiatrazina cuadro 12. mineralización de 14c-atrazina a 14co2 después de 17 semanas en dos suelos. tiempo (semanas) suelo “usosaldaña” suelo “algodonal” %14co2 semanal % 14co2 acumulado % 14co2 semanal % 14co2 acumulado 1 0,63 0,63 0,29 0,29 2 0,51 1,14 0,24 0,53 4 0,58 1,72 0,51 1,04 5 0,57 2,30 0,62 1,66 6 0,64 2,93 0,74 2,40 7 0,67 3,60 0,93 3,33 8 0,68 4,29 0,91 4,24 9 0,49 4,78 0,62 4,87 10 0,81 5,59 1,13 6,00 11 0,69 6,29 0,98 6,98 12 0,73 7,01 0,88 7,86 14 0,88 7,89 1,29 9,14 16 1,11 9,00 1,66 10,80 17 0,52 9,53 0,61 11,41 * hasta la semana 5 los resultados son promedio de 10 repeticiones cantidad de suelo incubado: 200 g * de la semana 6 a la semana 9 los resultados son promedio de 8 repeticiones temperatura de incubación: 25°c * de la semana 10 a la 17 los resultados son promedio de 6 repeticiones 14c-atrazina+atazina fría aplicada: 2,0 kg i.a./ha degradar completamente la atrazina (mandelbaum et al. 1995; struthers et al., 1998; topp et al., 2000; rousseaux et al., 2001). varias de ellas pueden hidrolizar la atrazina a hidroxiatrazina, compuesto que es a su vez transformado a ácido cianúrico, mediante una nueva ruta. en este trabajo no se detectaron otros metabolitos diferentes a la hidroxiatrazina usando técnicas analíticas isotópicas (14c), y ninguno con técnicas de extracción convencionales y separación por hplc, lo cual sugiere que el principal producto de transformación de la atrazina es la hidroxiatraxina, mediante catabolismo microbiano o hidrólisis química. adsorción – desorción de la atrazina en los suelos en el cuadro 14 se presentan los resultados del experimento de adsorción–desorción. los resultados del ajuste de las curvas de adsorción-desorción a una recta se presentan en el cuadro 15. las curvas de adsorción indican respuesta lineal; esto es, que los suelos tienen afinidad por el herbicida en el intervalo de concentraciones evaluado, siendo la adsorción del compuesto menor en “algodonal” respecto a “usosaldaña”. los coeficientes de correlación lineal de la adsorción fueron superiores a agronomía colombiana 44 vol. 21 · nos. 1-2 0,98 (cuadro 15) y no se observa, por lo menos hasta la concentración máxima usada (10,55 µg/ml), que haya una tendencia a disminuir tal afinidad (cuadro 14). respecto a la desorción, la tendencia también fue lineal, solamente que el coeficiente de correlación fue menor comparado con el de adsorción, pero superior a 0,93 (cuadro 15). cuadro 14. resultados del ensayo de adsorción desorción de atrazina en dos suelos. suelo concentración µg/ml actividad dpm atrazina adsorbida atrazina desorbida actividad dpm concentración µg/ml µg/g actividad dpm concentración µg/ml µg/g usosaldaña 0,8156 59962,87 26.433,69 0,36 0,23 10.097,52 0,14 0,10 1,0240 55556,72 23.946,33 0,44 0,29 9.120,93 0,16 0,20 1,5294 56131,13 23.977,77 0,65 0,44 8.898,75 0,25 0,24 3,0357 56791,36 29.520,16 1,58 0,72 10.492,66 0,57 0,19 5,5183 54954,29 24.483,44 2,46 1,51 9.761,78 1,01 0,99 10,5492 58222,13 25.426,49 4,61 2,98 10.529,37 1,86 1,62 algodonal 0,8156 59962,87 46.654,91 0,63 0,09 12.259,76 0,17 0,09 1,0240 55556,72 41.062,72 0,76 0,13 11.754,34 0,22 0,07 1,5294 56131,13 44.778,18 1,22 0,15 11.718,44 0,32 0,14 3,0357 56791,36 41.582,32 2,22 0,39 12.320,80 0,66 0,28 5,5183 54954,29 39.515,66 3,97 0,77 11.460,91 1,55 0,88 10,5492 58222,13 42.126,43 7,63 1,50 11.706,03 2,12 1,53 dpm: desintegraciones por minuto valores promedio de 4 repeticiones y 3 lecturas por actividad por repetición. volumen de lectura de 1,00 ml y volumen del extracto de 5,00 ml.; peso del suelo aproximadamente 2,00 g. tiempo de contacto: 24 horas cuadro 15. resultados del ajuste lineal de las curvas de adsorción – desorción de la atrazina en dos suelos (µg /g vs. (µg/ml). suelo “usosaldaña” suelo “algodonal” r2 m b r2 m b adsorción 0,9889 0,64 -0,05 0,9963 0,20 -0,05 desorción 0,9480 0,89 -0,03 0,9314 0,80 -0,12 m = pendiente, b = intercepto al examinar las isotermas de adsorción ajustadas al modelo de freundlich (figura 8), que relaciona matemáticamente la cantidad de material adsorbido con su concentración, se evidenció una clara tendencia a la linealidad (r2 entre 0,90 0,98; cuadro 16) y por lo tanto, se confirma así que la adsorción de la atrazina en los dos suelos se ajusta bastante bien a dicho modelo (cuadro 16), lo que permite calcular la constante de adsorción kd; esta constante indica el grado de afinidad de los suelos con el herbicida. como se observa en el cuadro 16, “usosaldaña” presentó un valor de kd cuatro veces mayor que “algodonal”, aunque con un valor relativafigura 8. isotermas de (a) adsorción y (b) desorción de la atrazina en dos suelo, ajustadas al modelo de freundlich. fuentes et al.: comportamiento y destino ambiental... 452003 mente bajo (cuadro 16); lo que puede explicarse debido a su mayor contenido de arcilla (18,4%). las cualidades adsorbentes de las arcillas son bastante conocidas. con relación al factor de cubrimiento (1/n), los valores son cercanos a la unidad (monocapa) (cuadro 16), y esta situación valida el sentido físico de los valores kd, puesto que la aproximación a freundlich considera la adsorción de una monocapa de moléculas de sorbato sobre una superficie heterogénea. en cuanto a la desorción, aunque también hubo una tendencia a la linealidad (r2 entre 0,71 y 0,84; cuadro 16) no es tan marcada como en el caso de la adsorción, y por tanto, el grado de ajuste al modelo es menor. las kd fueron calculadas de acuerdo con el modelo (cuado 16), y se observa una menor diferencia entre los suelos en la desorción; el suelo algodonal desorbe con mayor facilidad que lo que adsorbe (cuadro 16), situación que está relacionada con su alto contenido de arena (66,0%). los valores 1/n o factor de cubrimiento (que se calcula con la pendiente de la recta de ajuste) son cercanos a la unidad (cuadro 16). en el caso del suelo “usosaldaña” no presentaron diferencia con el valor de la respectiva curva de adsorción (1/n de adsorción = 0,96 y desorción = 0,98; cuadro 16), lo cual significa que específicamente para una concentración de compuesto dada en la solución del suelo la cantidad de atrazina retenida puede ser calculada mediante los valores de la curva de adsorción. en este caso particular, por tanto, no se presentó el fenómeno llamado de histéresis de desorción. la histéresis se caracteriza por la retención de moléculas que no son desorbidas completamente. por el contrario, en el suelo algodonal los valores de 1/n de adsorción y desorción fueron diferentes (1,12 y 0,93, respectivamente; cuadro 16); por tanto, la histéresis fue importante en este suelo, hecho que puede explicar el mayor porcentaje de producto ligado a partir de la semana 9, así como la presencia de ha en mayor proporción, según se pudo evidenciar en el experimento de mineralización. el fenómeno de la histéresis no puede atribuirse a una característica en particular de un determinado suelo, sino que es el resultado de diversos factores que convergen en un mismo suelo que impiden que haya una total recuperación del herbicida; entre estos factores está la posible formación de enlaces que hacen que el herbicida pase a ser un compuesto inactivo o inactivado, o la degradación del pesticida que permite la formación de sus metabolitos de degradación. movilidad de la atrazina en dos suelos el cuadro 17 contiene los resultados obtenidos en el ensayo de movilidad por el método de cromatografía en capa fina de suelo de helling (1971 b y c ), en los dos suelos. cuadro 16. parámetros de las curvas de adsorción – desorción de la atrazina en dos suelos ajustados al modelo de freundlich. suelo “usosaldaña” suelo “algodonal” parámetro adsorción desorción adsorción desorción r2 0,9829 0,8392 0,9001 0,7126 1/n 0,9601 0,9833 1,1232 0,9308 kd 0,61 0,72 0,14 0,64 cuadro 17. valores de rf para atrazina y glifosato en los suelos estudiados. suelo usosaldaña algodonal herbicida atrazina glifosato atrazina glifosato rf 0,345 0 0,690 0 los resultados de la movilidad evidencian claramente que el glifosato es un herbicida prácticamente inmóvil comparado con la atrazina en los suelos estudiados. de acuerdo con helling (1971 a, b y c) la atrazina presentó en “usosaldaña” movilidad baja y en el suelo “algodonal” la movilidad fue media (figura 9). esta movilidad se debe únicamente a la difusión en la fase suelo agua. de los resultados anteriores también se puede inferir que hay alta probabilidad de contaminación de aguas subterráneas cuando la atrazina se aplica en suelos de tipo arenoso, como es el caso del suelo “algodonal”, donde ocurrió movilidad del herbicida. figura 9. movilidad de atrazina (a) comparada con la de glifosato (g) en dos suelos: “usosaldaña” y “algodonal”. agronomía colombiana 46 vol. 21 · nos. 1-2 de los resultados importantes que se obtuvieron en este trabajo, se puede resaltar que el método de análisis de atrazina, deisopropilatrazina y deetilatrazina en muestras de suelo con la técnica de cromatografia líquida de alta resolución con detección ultravioleta (218 nm), resultó adecuado por ser selectivo para la determinación de los compuestos atrazina, deisopropilatrazina, y deetilatrazina a partir de las muestras de suelo; es lineal en el rango de 0,2 – 2,0 µg / ml para los compuestos atrazina, deisopropilatrazina y deetilatrazina.; estos compuestos se recuperaron en cantidades que oscilaron entre 45% a 65%,(fracción extraible) a partir de suelo “usosldaña”; el parámetro precisión presentó valores del coeficiente de variación entre 7% a 13%; el método tiene un limite de detección para los tres compuestos, que está entre 4,0 y 1,0 µg/ kg de suelo; las condiciones cromatográficas permitieron la determinación simultánea de los tres compuestos en un tiempo de 11 minutos y con un bajo consumo de solventes, y los procesos de limpieza utilizados (extracción en fase sólida con c18 y extracción líquido-líquido) permitieron obtener soluciones libres de compuestos orgánicos que interfieran en el análisis cromatográfico. con base en el resultado del análisis de las muestras de campo se pudo detectar la atrazina hasta por setenta días después de su aplicación, a concentraciones de 137 y 24,8 µg/kg a los 37 y 70 ddt, respectivamente. la temperatura ambiente, más que la humedad del suelo, resultó ser un factor determinante en la degradación de la atrazina en este suelo. ocurre una mayor degradación del herbicida a 30 oc que a 20 oc, bajo condiciones de laboratorio. los compuestos deisopropilatrazina y deetilatrazina no se detectaron en ninguno de los experimetos. la mineralización de la atrazina en los suelos estudiados fue baja, de máximo 11% hasta los 120 días que duró la experiencia, y debido a que no se observó una tendencia marcada en el decaimiento en la producción del 14co2, se considera que éste tiempo no fue suficiente para evaluar la degradación total del herbicida y a su vez el tiempo de vida media. el uso de técnicas isotópicas permitieron la detección del metabolito hidroxiatrazina; sin embargo, la transformación de la molécula parental a hidroxiatraxina fue relativamente baja, de máximo un 38%. adicionalmente, los suelos presentaron una afinidad alta por el herbicida en el intervalo (0,8156µg/ml a 10,5492 µg/ml) y los procesos de adsorción-desorción se ajustaron al modelo de freundlich. como era de esperarse, el valor de kd fue mayor en el suelo “usosaldaña”; al tener mayor contenido de arcillas y materia orgánica la atrazina se liga a estos coloides. por otra parte, la mayor transformación de la atrazina a hidroxiatraxina en el suelo “algodonal”, a pesar de ser un suelo con bajo contenido de materia orgánica que supone baja actividad microbial, se podría explicar por la probable predominancia de una ruta de transformación abiótica sobre la transformación microbiológica. al comparar los resultados de la disipación del herbicida en el campo mediante hplc y las determinaciones con técnicas isotópicas bajo condiciones controladas de laboratorio, se evidencia que la presencia de residuos de atrazina biodisponibles (no ligados) en el sueloen condiciones de campo no va más allá de los 70 días, mientras que el uso de la metodología con 14c indica que el herbicida va ligándose con el tiempo al suelo, y que en 120 días (ciclo de vida por ejemplo del maíz en clima cálido) no se alcanza a mineralizar (total transformación) ni siquiera el 50% del compuesto inicialmente aplicado. estos resultados son importantes, pues indican que el herbicida permanece ligado al suelo constituyendo residuos recalcitrantes, los que pueden ir siendo liberados lentamente con el tiempo. la pregunta entonces es, ¿estos residuos recalcitrantes estarían afectando o interfiriendo con organismos no objetivo, y entre ellos, los cultivos de rotación subsiguiente? si los cultivos de rotación son altamente sensibles al herbicida, es de esperarse fitotoxicidad. el efecto sobre otros organismos no objetivo dependen de la cantidad de compuesto que se va liberando y que pasa a la solución del suelo, y a la sensibilidad particular de los diferentes organismos que habitan el sitio. por ejemplo, de acuerdo con los trabajos del profesor t. hayes de la universidad de berkeley, california, la atrazina está haciendo que algunas ranas desarrollen órganos sexuales anómalos a concentraciones 30 veces más bajas que los niveles encontrados en el agua potable (royte, 2003). finalmente, en condiciones de campo se espera mayor lixiviación del herbicida en el perfil del suelo “algodonal”, particularmente durante el período cercano a la aplicación, pues el compuesto tiende a ligarse al suelo a medida que pasa el tiempo. l i t e r a t u r a c i t a d a 1. aker, b. & d. c. muir. 1978. the disappearance and movement of three triazine herbicidesand several of their degradation products in soils under field conditions. weed research 18: 111-120. 2. armstrong, g. & r. f. chester harris. 1967. atrazine hidrolysis in soil. soil sci. soc. amer. proc. 31: 61-66. 3. ashton, f.m & s. a. craf. 1981. mode of action of herbicides. 2scnd edition. john wiley & sons. pp: 328-329. 4. barriuso, e., c. feller; r. calvet & r. cerric. 1992a. sorption of atrazine and 2-4d herbicides in two brasilian oxisols. geoderma 53: 155-167. 5. barriuso, e.; u. baer & r. calvet. 1992b. disolved organic matter and adsorption –desorption of dimefuron, atrazine and carbetamide by soils. j. environ. qual. 21:359-367. 6. best, j.a. & j. b. weber. 1974. disapearance of s-triazine by pushing a balance-sheet approach. weed science 22: 364-373. 7. borgaard, o. k. & j. c. streibig. 1988. atrazine adsorption by some soil samples in relation to their constituents. acta agric.sc&. 38: 293-301. fuentes et al.: comportamiento y destino ambiental... 472003 8. calvet, r., 1980. adsorption-desorption phenomena. en: interactions between herbicides an the soil . hance, r. j., ed. european weed research society. academic press. london. 9. clay, s. a. & w. c. koskinen. 1990. adsorption and desorption of atrazine, hidroxiatrazine and sglutathione atrazine on two soils. weed science 38: 262-266. 10. cook, a. m.& r. hüter. 1981. s-triazines as nitrogen sources for bacteria. j. agric. food chem. 29:1135-1143 11. de souza, m. l., d. newcombe, s. alvey, d. e. crowley, a. hay, m. j. sadowsky, & l. p. wackett. 1998. molecular basis of a bacterial consortium: interspecies catabolism of atrazine. appl. environ. microbiol. 64(1): 178-184. 12. erickson, l. e. & k. h. lee. 1989. degradation of atrazine and related s-triazines. crit. rev. environ. control. 19: 1-13. 13. garcía, l. & c. fernandez. 1991 fundamentos de las malas hierbas y herbicidas. editorial mundiprensa. madrid, españa. 14. gilchrist, g.f. 1993. atrazine interactions with clay minerals: kinetics and equilibria of sorption. j. agric. food chem. 41: 1748-1755. 15. govi, m., a. sarti, e. di martino, c. ciavatta & n. ross. 1996. sorption and desorption of herbicides by humic acid fractions. science 161: 265-269. 16. hance, r. j. et al. 1968. the phytotoxicity of some herbicides in field and pot experiments in relation to soil properties. weed research 8: 136. 17. hance, r. j., ed. 1980. interation between herbicides & the . cap. 4 & 5. european weed research society. academic press, london. 18. helling, c.s. 1971a. pesticide mobility in soils i. parameters of thin layer chromatography. sci. soc. amer.proc. 35: 733-737. 19. helling, c.s. 1971b. pesticide mobility in soils ii. application of thin layer cromatography. sci. soc. amer. proc. 35: 738-743. 20. helling, c.s. 1971c. pesticide mobility in soils iii. influence of soil propierties. sci. soc. amer. proc. 35: 744-747. 21. huang, p.m.; r. grover & r. b. mckercher. 1984. components and particle size fractions involved in atrazine adsorption by soils. science 138: 20-24. 22. hurle, k. & a. walker 1980. persistence and its prediction. en: interactions between herbicides and the soil. r. j. hance, ed. european weed research society. academic press, london. pp: 84-86. 23. instituto colombiano agropecuario (ica). 1996. subgerencia de prevención y control. división de insumos agrícolas. reporte general de plaguicidas. bogotá, colombia. 24. lerch, r. n. & w. w. donald. 1994. analisys of hidroxilated atrazine degradation products in water using solid–phase extraction and high performance liquid chromatography. j. agric. food. chem. 42: 922-927. 25. liwang, m. a., l. m. southwick, g. h. willis & h. m. selim. 1993. hysteretic characteristics of atrazine adsorption – desorption by a sharkey soil. weed science 41:627–633. 26. mandelbaum, r. t., d. l. allan & l. p. wackett. 1995. isolation and characterization of a pseudomonas sp. that mineralizes the s-triazine herbicide atrazine. appl. environ. microbiol. 61(4): 1451-1457. 27. mirgain, i., et al. 1993. degradation of atrazine in laboratory microcosms: isolation and identification of the biodegrading bacteria. environ. toxicol. chem.12: 1627-1633. 28. mukherjee, i. & m gopal. 1996. chromatographic techiques in the analysis of organochlorine pesticide residues. journal of chromatography a. 754:33-42. 29. nakagawa, l. e., l. c. luchini, m. r. musumeci & m. m. de andea. 1995. comportamento da atrazina em solos brasileros em condicoes de laboratorio. pesq. agrop. bras. 30: 471-476 30. pichon, v., l. cher, s. guenw & m. c. hennson. 1995. comparison of sorbents for the solid–phase extraction of the highly polar degradation products of atrazine. j. chromatogr.-a. 711: 257-267. 31. reinhardt, f; g. ehlers & p. nel. 1990. persistence of atrazine affected by selected profiles. s. afr. j .plant : 182-187. 32. rousseaux, s., a. hartmann, & g. soulas. 2001. isolation & characterization of new gramnegative and gram positive atrazine degrading bacteria from different french s. fems microbial. ecol. 36: 211-222. 33. royte, e. 2003. ranas transexuales. discover 7 (3): 40-47. 34. sharon, a. c. & w. c. koskinen. 1990. adsorption and desorption of atrazine hidroxyatrazine, and s-glutathione atrazine on two soils. weed science 38: 262-266. 35. sorenson, b. a., w. c. koskinen, d. d. buhler, d. l. wyse, w. e. lueschen & m. d. jorgenson. 1994. formation and movement of 14c atrazine degration products in a clay loam soil in the field. weed science 42: 618-624. 36. steinheimer ,t. r. 1993. hplc determination of atrazine and principal degradates in agricultural soils and associated surface and ground water. j. agric. food. chem. 41 : 588-595. 37. stork, p.r. 1997. field leaching and degradation of atrazine in a graditionally textured alkaline soil. aust. j. agric. res. 48: 371-376. 38. struthers, j. k., k. jayachandran, & t. b. moorman. 1998. biodegradation of atrazine by agrobacterium radiobacter j14a & use of this strain in bioremediation of contaminated . appl. environ. microbiol. 64(9): 3368-3375. agronomía colombiana 48 vol. 21 · nos. 1-2 39. topp, e., h. zhu, s. m. nour, s. houot, m. lewis, & d. cuppels. 2000. characterization of an atrazine-degrading pseudaminobacter sp. isolated from canadian and french agricultural soils. appl. environ microbiol. 66: 2773-2782. 40. vera, p.; k. stulik & m. prihoda. 1988. high–performance liquid chromatography of s-triazines and their degradation products using ultraviolet photometric and amperometric detection. jounal of chromatography 442: 147-155. 41. walker, s. r. & w. blacklow w. 1994. adsortion and degradation of triazine herbicides in soils used form lupin production in western australia: laboratory studies an a simulation model. aust. j. res. 33: 1189-1205. 42. weber, j. b; j. a. best & j. u. gonese. 1993. bioavalilability and bioactivity of sorbed organic. science society of america. special publication: 153-165. 43. weed science society of america. 1994. herbicide handbook. seventh edition champaign, illinois, usa. pp: 20-23. agronomía 22-1 final corregido.indd efecto del riego y de la fertilización sobre la incidencia del rajado en frutos de uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de silvania (cundinamarca) effect of irrigation and fertilisation on cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruit cracking in the silvania region (cundinamarca) olga patricia gordillo1, gerhard fischer2 y ricardo guerrero3 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: olgapgr@lycos.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gfischer@unal.edu.co 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: chautala@hotmail.com fecha de recepción: 24 de marzo de 2004. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2004. resumen: en un huerto de san raimundo (cundinamarca) fueron evaluadas tres láminas de riego: l1 (sin riego), l2 (80% de la evaporación, e.v.), l3 (100% e.v.) y l4 (120% e.v.) y cinco tratamientos de fertilización: t1 (testigo sin fertilización), t2 (fertilización técnica), t3 (fertilización técnica con bajo nivel de potasio), t4 (fertilización técnica sin boro), t5 (fertilización técnica con calcio adicional) y t6 (fertilización tradicional del agricultor), con el fin de determinar su influencia sobre el porcentaje de rajado que aqueja los frutos de uchuva (physalis peruviana l.), en los estados de maduración del fruto (3, 4, 5 y 6 según la norma ntc 4580 del icontec). después de cinco meses de estudio (julio a noviembre de 2002), los resultados indicaron que en los tres primeros meses de evaluación, tanto el riego como la interacción riego por fertilización no tuvieron efecto significativo sobre el porcentaje de rajado, pero sí lo obtuvo la fertilización, por cuanto la carencia de boro, el bajo nivel de potasio y la fertilización del agricultor, incrementaron el fenómeno significativamente. en el cuarto mes del estudio, el riego, la fertilización y la interacción riego por fertilización, causaron efectos significativos, así: (a) el menor porcentaje de rajado se presentó en el tratamiento sin riego en comparación con los tratamientos con riego; (b) la fertilización del agricultor y la fertilización técnica sin boro presentaron el mayor porcentaje de rajado, con respecto a los tratamientos sin fertilización, fertilización técnica y fertilización técnica con calcio adicional; (c) la lámina de riego afectó los porcentajes de rajado en los tratamientos de agricultor y en el tratamiento técnico sin boro, incrementando de esta manera su respuesta. en el quinto mes de estudio los tratamientos de fertilización correspondientes al agricultor, técnico sin boro y técnico con baja dosis de potasio, mostraron los mayores abstract: l1 (no irrigation), l2 (80% evaporation, ev), l3 (100% evaporation) and l4 (120% evaporation) irrigation levels and five types of fertilisation were evaluated in an orchard in silvania (cundinamarca) to determine their influence on cape gooseberry fruit cracking, taking icontec’s established ripening stages 3, 4, 5 and 6 into account. fertilisation consisted of t1 (control having no fertilisation), t2 (technical fertilisation), t3 (technical fertilisation having low potassium level), t4 (technical fertilisation using no boron), t5 (technical fertilisation having added calcium) and t6 (farmer’s fertilisation). results indicated that during the fivemonth study’s first three months (july to september 2002) irrigation and irrigation interacting with fertilisation did not have any significant effect on the percentage of cracking; however, b deficiency, low k levels and farmer’s fertilisation had a significant effect on cracking. irrigation, farmer’s fertilisation and irrigation interacting with fertilisation caused significant effects during the fourth month of sampling such as: (a) the lowest percentage of cracking being obtained without irrigation compared to treatment involving watering; (b) farmer’s fertilisation and technical fertilisation without b presenting the highest cracking respecting technical fertilisation, technical fertilisation with low k and control; and (c) increased irrigation levels enhancing cracked fruit percentage in technical fertilisation and fertilisation having low k content. farmer’s fertilisation, technical fertilisation without b and those with low k showed the highest percentage of cracking during the study’s fifth month as compared to control, technical fertilisation and agronomía colombiana, 2004. 22 (1): 53-62 ... ... agronomía colombiana 54 vol. 22 · no. 1 introducción uno de los factores que condiciona la producción de la uchuva es la susceptibilidad que esta fruta presenta al rajamiento o rajado, condición debida a una serie de factores intrínsecos y extrínsecos. el parénquima de los frutos de uchuva no es compacto y presenta numerosas ‘lagunas’, cuyo número y tamaño aumenta a medida que el fruto madura (valencia, 1985); el grado de cohesión celular está directamente relacionado con la capacidad de retención de líquidos dentro de la pulpa de los frutos y, por tanto, con las fuerzas de presión en el interior de los mismos (opara ,1997). el origen de la uchuva es silvestre y en razón de la importancia que esta fruta representa para la economía exportadora del país, se ha visto la necesidad de aumentar su eficiencia en rendimiento y calidad. esta especie ha pasado de carecer de manejo agronómico a recibir prácticas de manejo tecnológico con el fin de conseguir frutos de mayor tamaño y lograr las características que exigen los mercados externo e interno. algunos factores de manejo como las podas, la época de cosecha, el estado de maduración del fruto cosechado, el balance nutricional, el balance hídrico, entre otros, además de otros factores medioambientales, pueden favorecer el riesgo de inducir rajado o agrietamiento en la uchuva. la nutrición de las plantas afecta, tanto la calidad interna como la externa, actuando sobre la firmeza y la respiración de los frutos cosechados. la edad de la planta influye en el tamaño y en la calidad del fruto. la época de recolección tembién incide: si se retrasa, al producir una baja en el rendimiento y la calidad posterior de los frutos, y si se adelanta, al obtener frutos con características organolépticas pobres (villamizar y ospina, 1995). según fischer (2000a), un suministro irregular de agua en el cutlivo de la uchuva, ocasionado por ejemplo por una poda muy severa, causa el rajado del fruto; pinzón y rodríguez (1999), encontraron que la adición de un polímero absorbente de agua (stockosorb®) a la zona radical, suministra humedad constante a las raíces y disminuye la presencia de frutos hendidos. el rajado es el desorden que tiene mayor relación con el suministro de agua a los frutos según fischer (2000c). en tomate, se deben evitar cambios bruscos de humedad en el suelo durante la época de cosecha, ya que si esto ocurre, se presentan rajaduras en los frutos (lobo, 1979). en sus estudios, kamimura y yicawa (1972) explicaron el efecto que tiene la humedad del suelo sobre la piel de los frutos de tomate; los incrementos súbitos en la humedad del suelo reducen la fuerza de tensión normal de la piel, reduciendo su fuerza de elasticidad y haciendo que ésta se agrande rápidamente y desarrolle el agrietamiento. el rajado en tomate puede ser promovido por un rápido crecimiento, una amplia diferencia entre la tempeporcentajes de rajado, comparados con los tratamientos de fertilización técnica, técnica con calcio adicional y sin fertilización. en este mismo muestreo, cuando aumentó la lámina de riego aplicada, tanto en la fertilización técnica como en la técnica con baja dosis de potasio, también se incrementó el porcentaje de rajado en los frutos de uchuva. el porcentaje de rajado promedio para todos los tratamientos se presentó en relación directa con el estado de maduración del fruto y el mayor porcentaje se presentó en los estados 5 y 6 de maduración, con 39, 25 y 35,81%, respectivamente, mientras que en los estados 3 y 4 fue de 4,79 y 20,17%, respectivamente. palabras clave: boro, calcio, potasio, maduración, pared celular, parénquima, turgencia celular. those having additional ca treatment. not only technical fertilisation but also those with low k level had an increased percentage of cracked cape gooseberry fruits when the irrigation levels were higher in the same sampling. average cracking percentages for all treatments were directly related to fruit ripening stage; the highest incidence of cracking was obtained during stages 5 and 6 (39.25% and 35.81% respectively), while this was only 4.79% and 20.17% in stages 3 and 4, respectively. key words: boron, calcium, potassium, ripening, cell wall, parenchyma, cell turgidity. gordillo et al.: efecto del riego y de la fertilización... 552004 ratura diurna y nocturna y un inadecuado programa de fertilización; algunas variedades son simplemente más susceptibles al ‘cracking’, pero la razón más común es la suplencia insuficiente de agua seguido por demasiada agua (snaider, 2001). durante el crecimiento inicial de la planta de uchuva, y con una fertilización abundante (especialmente la nitrogenada), los frutos tienden a rajarse más, comparado con plantas menos vigorosas (fischer, 2000b). altos contenidos de nitrógeno en el suelo, ocasionados en algunos casos por sobrefertilización química u orgánica, o altos porcentajes de materia orgánica por encima del 20%, producen frutos de gran tamaño y altos porcentajes de rajado en campo y durante la poscosecha; dichos porcentajes pueden superar el 30% de la fruta cosechada (mora, 2004). la reducción en las aplicaciones de n (30 vs. 80 kg∙ha-1) en manzanas royal gala susceptibles al ‘cracking’, redujeron el agrietamiento de 10 a 5% en 1999 (andrews, 2001). según opara (1997), los elementos nutricionales que están más relacionados con el rajado de los frutos son el calcio, el boro y el nitrógeno. deficiencias en calcio y boro pueden provocar el desarrollo de frutos rajados y altas concentraciones de nitrógeno podrían agravar este desorden (shear, 1971). un tipo de rajado menos acentuado se ha encontrado en huertos que utilizan coberturas del suelo con pasto (a causa de la competencia por el n). según poovaiah (1986), el calcio forma parte importante de la constitución de la membrana de las células y se acumula entre pared celular y lámina media, en donde interacciona con el ácido péctico para formar pectato de calcio, lo que confiere la estabilidad y mantiene la integridad de éstas; desde este punto de vista, el calcio tiene gran importancia en la economía del agua (triana, 2001). compuestos de calcio pulverizado aplicados durante la precosecha en cerezas pueden favorecer la firmeza de los frutos y su resistencia al rajado, así como a otros factores de calidad (podesta et al., 1998). serrano y primo (1989), estudiaron los efectos de cuatro tratamientos diferenciales (n, np, nk, npk) en un suelo limoarcilloso con bajo contenido de potasio en árboles de naranja de la variedad hamlin. se observó una respuesta a la aplicación potásica, de forma tal, que en los tratamientos donde se aplicó potasio, se obtuvo una reducción significativa en el rajado, 23% comparado con 1,5% en árboles no fertilizados con potasio; los autores reportaron que la insuficiencia de este nutriente provoca una disminución en el espesor de la piel. andrews (2001) argumentó que el rajado característico del hueco del pedúnculo en manzana, está relacionado con la maduración; el riesgo de ocurrencia aumenta cuando la fruta alcanza un grado de color y de sabor satisfactorio, momento oportuno para la cosecha. en términos de madurez interna, los tejidos corticales que forman el hueco del pedúnculo maduran más rápido que los tejidos cercanos a la zona ecuatorial. los autores creen que la pared celular de la pulpa cercana al hueco del pedúnculo se debilita antes que las paredes celulares de otras partes de la fruta. estudios microscópicos indicaron que el rajado se deriva de la separación de la pared celular, ocasionada por el incremento de las fuerzas internas; de esta forma se separan las paredes celulares de las células del hueco del pedúnculo, para promover el rajado en esta parte de la fruta. el rajado no es atribuible a un solo factor, sino que obedece a la interacción de múltiples factores. el rajado toma importancia si se considera que el agrietamiento de los frutos puede estropear la apariencia de la fruta y ocasionar pérdidas del producto, tanto en fresco como durante su procesamiento industrial; así mismo, acorta la vida en el estante y puede ser el punto de contaminación para bacterias y hongos en la poscosecha (snaider, 2001). lo anterior conlleva a que los frutos de uchuva agrietados no sean considerados como exportables, lo cual repercute en los ingresos del agricultor. este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto que tienen sobre el rajado, desde el punto de vista nutricional, el potasio, el boro y el calcio; así mismo, examinar la incidencia sobre el rajado de la aplicación de láminas de riego al cultivo de uchuva. los resultados pueden contribuir a explicar el fenómeno del rajado en la uchuva, así como aportar alternativas de manejo para reducir este desorden, común en esta especie. materiales y métodos la fase experimental de la investigación se realizó en el municipio de silvania (cundinamarca), en la vereda noruega baja, zona considerada como óptima para la producción de uchuva y la de mayor tradición en este cultivo; esta zona presenta una altitud de 2.200 m.s.n.m., precipitación media anual de 1.780 a 2.000 agronomía colombiana 56 vol. 22 · no. 1 mm, temperatura que oscila entre 14 y 19º c y una humedad relativa alrededor de 98 % en invierno y de 80% en verano; el relieve es inclinado con topografía ondulada. la capa arable corresponde a un suelo arenoso-franco, con 9,4 % de materia orgánica, ph de 5,54; además, presentaba contenidos deficientes de fósforo, magnesio, boro, zinc, cobre y manganeso, nivel medio de potasio, calcio y azufre, con una baja capacidad de intercambio catiónico. se adecuó un espacio de 1.550 m2, en donde fueron sembradas plantas de uchuva a una distancia de 2,50 m x 2,80 m, el día 20 de febrero de 2002. se instaló un sistema de riego por goteo para suministrar las tres láminas de riego (80, 100 y 120% de la evaporación, denominadas como l2, l3 y l4, respectivamente). la lámina (l) entregada en cada tratamiento (t), se obtuvo de acuerdo con la metodología citada por boswel (1990) y campos (2000), en donde la lámina de riego se calculó a partir del balance entre la evapotranspiración y la precipitación. la evapotranspiración fue determinada por medio de un tanque evaporímetro tipo a, mientras la precipitación se obtuvo por medio de un pluviómetro; además, se instaló un tensiómetro en cada uno de los tratamientos de riego. se llevaron a cabo registros diarios a las 7:00 a.m. y a la 1:00 p.m. de cada uno de los instrumentos instalados dentro del cultivo (tanque de evaporación tipo a, tensiómetros y pluviómetros) durante el ensayo (figura 1). las diferentes láminas de riego se empezaron a aplicar el día 18 de julio de 2002 y los tratamientos de fertilización, desde el transplante, fijando las dosis de nutrientes de acuerdo con el análisis fisicoquímico del suelo. durante el ensayo se llevaron a acabo dos análisis de suelos en cada tratamiento de fertilización (al inicio y al final del ensayo) y dos análisis foliares (en la etapa vegetativa del cultivo y al quinto mes de producción). figura 1. registro de evaporación y precipitación promedio mensual en los meses de abril a noviembre de 2002 en la vereda noruega baja, municipio de silvania, cundinamarca. el manejo que recibió el cultivo fue el tradicional que llevan a cabo en la zona, tutorado en v. se empleó un diseño estadístico de bloques completos al azar con parcelas divididas. las parcelas principales correspondieron a las cuatro láminas de riego: l1, l2, l3 y l4 con 0, 80, 100 y 120% de la lámina evaporada por el tanque evaporímetro; en otras seis subparcelas se aplicaron los tratamientos de fertilización (t1, t2, t3, t4, t5 y t6), cuya denominación y modalidad se pueden ver en la tabla 1. la fertilización edáfica se llevó a cabo de manera fraccionada y la foliar en intervalos de 20 días. los tratamientos de fertilización se distribuyeron aleatoriamente dentro de las cuatro láminas de riego, para un total de 24 tratamientos, con tres réplicas por cada uno de ellos. la unidad experimental correspondió a tres plantas. los resultados se sometieron a un análisis de varianza y las diferencias entre los tratamientos se establecieron mediante la prueba de comparación múltiple con un nivel del 5% de probabilidad; dicha información se procesó con el paquete estadístico sas®. las variables tabla 1. tratamientos de fertilización y dosis de elementos aplicados (kg∙ha-1). tratamiento de fertilización n p 2 o 5 k 2 o mgo cao b cu, zn, mn humus 1 sin fertilización sin fe 0 0 0 0 0 0 0 0 2 técnico fe te 150 220 100 + a. f 60 0 1 a. f 0 3 técnico con bajo nivel de potasio fe te − k 150 220 10 60 0 1 a. f 0 4 técnico sin boro fe te − b 150 220 100 + a. f 60 0 0 a. f 0 5 técnico con calcio adicional fe te + ca 150 220 100 + a. f 60 100 1 a. f 0 6 tradicional del agricultor fe agri 90 100 56 20 10 0.5 a. s 500 g∙planta-1 a. f: aspersiones foliares con kno 3 . a. s: aplicación al suelo. gordillo et al.: efecto del riego y de la fertilización... 572004 evaluadas fueron: (a) porcentaje de rajado por planta y por tratamiento en cada uno de los cinco meses de estudio (julio a noviembre de 2002); (b) porcentaje de rajado por planta y por tratamiento en los estados de maduración 3, 4, 5 y 6 según la norma del icontec 4580. se realizaron dos muestreos por semana, los cuales correspondieron al método de recolección realizado en la zona de estudio, la fruta cosechada en el ensayo fue transportada a una planta exportadora de frutas para la clasificación y evaluación individual de cada uno de los frutos. resultados y discusión porcentaje de rajado el mayor porcentaje de rajado total para todos los meses de evaluación y para todos los tratamientos se presentó en el primer mes de producción (julio) con un promedio de 15,1%, mientras que en noviembre, el porcentaje de rajado cayó drásticamente a 1,15%. esta tendencia se halla en relación directa con el tamaño de los frutos: al inicio de la cosecha los frutos son de mayor tamaño que los frutos cosechados al final de la producción; el agua y los nutrientes del suelo se distribuyen mejor sobre los pocos frutos ubicados cerca del suelo, lo que trae como consecuencia frutos de mayor tamaño y con ello, mayor susceptibilidad al rajado (figura 2). los frutos. serrano y primo (1989), argumentaron que cuanto mayor es el tamaño de la naranja navel, mayor es la posibilidad de que se produzca el rajado. en muchos casos se ha observado una mayor incidencia del rajado en árboles con una baja carga de frutos, especialmente en frutas drupáceas (ciruelo, durazno, cerezo) y en bayas como la uchuva; en este último caso, se ha observado que, en los estados iniciales de producción de la planta, o cuando se ha efectuado un raleo de ramas, se cuartean la uchuvas con facilidad; por esta razón es recomendable eliminar las primeras flores debido al alto porcentaje de frutos rajados que se desarrollan cerca de la superficie del suelo (fischer, 2004). el efecto de los tratamientos sobre el porcentaje de rajado fue diferencial en cada uno de los meses de evaluación. en los tres primeros meses (julio, agosto y septiembre), el efecto de la lámina de riego y de la interacción lámina por fertilización no resultó significante, pero el efecto de la fertilización si lo fué. en el mes de octubre, tanto el efecto de la lámina como el de la fertilización y su interacción resultaron significativos (tablas 2, 3 y 4 y figuras 3, 4 y 5). estos resultados podrían explicarse por un efecto acumulativo de una mayor demanda hídrica de las plantas en este mes, época que coincide con el pico de producción. el efecto de la lámina de riego en los meses anteriores pudo haberse limitado por la precipitación ocurrida en la zona de estudio (tabla 1). los porcentajes de rajado obtenidos indican que el diagnóstico nutricional empleado para la fertilización técnica fue más acertado que el testigo comercial del agricultor. la dosis baja de potasio, así como la carencia de boro en la fertilización, favorecieron la incidencia de rajado, mientras que la no aplicación de fertilización contribuyó a la disminución del porcentaje de rajado en frutos de uchuva; tanto en la fertilización del agricultor como en la fertilización con baja dosis de potasio, el nivel de potasio foliar fue bajo: 1,83 y 1,73 %, respectivamente; en el tratamiento técnico sin boro, el nivel de boro foliar fue adecuado (30 ppm), aunque el análisis de suelos al final del ensayo mostró deficiencia del mismo (0,01 ppm). de acuerdo con lo anterior se puede decir que las carencias de potasio pueden contribuir al agrietamiento, mientras que, en el caso del boro, la respuesta pudo haberse dado por desbalance en la planta, más que por deficiencia de este elemento. en el estudio, poner una dosis adecuada de boro y potasio, de acuerdo con el diagnóstico del suelo, fue importante para dismifigura 2. tendencia y ecuación de regresión estimada entre el porcentaje de rajado y el peso del fruto de la uchuva. este comportamiento coincide con lo reportado por bakker (1988), quien encontró que el porcentaje de frutos con rajado en tomate bajo invernadero es alto al inicio de cada período de producción; el autor explica este resultado como efecto de ciertos factores relacionados con las diferencias en el crecimiento de los frutos, así como en el balance entre el área foliar y el peso de agronomía colombiana 58 vol. 22 · no. 1 tabla 2. efecto de tres niveles de riego y cinco tratamientos de fertilización sobre el porcentaje de rajado en frutos de uchuva en los tres primeros meses de evaluación. t1 sin fe t2 fe te t3 fe te – k t4 fe te – b t5 fe te + ca t6 fe agr promedio l1 0 4,07 5,37 11,1 9,3 4,7 15,04 8,26 l2 80 2,17 8,78 17,07 13,047 7,76 10,49 9,89 l3 100 5.35 8.07 18 19.51 9.6 14.73 12.5 l4 120 3,43 9,32 14,09 15,47 5,69 15,7 10,6 prom. 3,76 c 7,89 b 15,06 a 14,33 a 6,94 b 13,99 a 10,3 letras diferentes indican diferencias altamente significativas (p± 0.05) , de acuerdo con las pruebas de comparación múltiple. t: tratamiento aplicado. t1 sin fe: sin fertilización. t2 fe te: fertilización técnica. t3 fe te – k: fertilización técnica con bajo nivel de potasio. t4 fe te – b: fertilización técnica con bajo nivel de boro. t5 fe te + ca: fertilización técnica con calcio adicional. t6 fe agr: tratamiento tradicional del agricultor. nuir la incidencia del rajado en frutos de uchuva. tanto la baja dosis de potasio como la fertilización técnica sin boro, provocaron disminución de la disponibilidad de potasio y de calcio; la relación calcio/boro para estos dos tratamientos fue de 417 y 403, respectivamente; estas fueron las relaciones más bajas. el equilibrio nutricional es importante para mantener un equilibrio iónico y para lograr el mantenimiento de un buen estado de hidratación del citoplasma, con el fin de que se conserve la estructura (triana, 2001). el tratamiento que presentó menor porcentaje de rajado fue t1 (sin fe), seguido por t5 (fe te + ca) y t2 (fe te). en t1 (sin fe), los niveles de nitrógeno, fósforo y potasio al final del ensayo, fueron deficientes; además, fue el tratamiento que obtuvo el menor tamaño y peso unitario de fruto. t2 (fe te) y t5 (fe te + ca), presentaron niveles foliares adecuados y balanceados de todos sus elementos, excepto por el fósforo. figura 3. porcentaje de rajado en frutos de uchuva en respuesta al riego y a la fertilización en los tres primeros meses de evaluación. bakker (1988), argumentó que la fertilización favorece el desarrollo de los frutos; en el tomate se desarrollan con mayor rapidez pero incrementan la incidencia de russetting (desorden relacionado con el cracking). los tratamientos t2 (fe te) y t5 (fe te + ca) fueron estadísticamente similares, lo que demuestra que la dosis adicional de calcio en el tratamiento técnico, no tuvo efecto sobre la disminución en el rajado, debido posiblemente, a que el nivel de calcio en el suelo se encontraba en un nivel medio, posiblemente el adecuado para el cultivo. en el cuarto mes, tanto la lámina de riego, como la fertilización y la interacción lámina por fertilización, tuvieron un efecto significativo sobre el porcentaje de rajado (tabla 3 y figura 4). el menor porcentaje de rajado ocurrió en el tratamiento en el cual no se aplicó riego, con respecto a aquellos tratamientos que si lo recibieron. figura 4. porcentaje de rajado en frutos de uchuva como respuesta al riego y a la fertilización en el cuarto mes de evaluación. gordillo et al.: efecto del riego y de la fertilización... 592004 peet (1992), en sus investigaciones acerca del efecto de diferentes cantidades de fertilizantes y diferentes láminas de riego, sobre el rajado del tomate bajo invernadero, encontró que las plantas que recibieron más fertilización y más riego, tuvieron un alto porcentaje de rajado; la fertilización favoreció el rápido crecimiento de los frutos y existen evidencias de que ésta es una de las causas que lo incrementan; además hubo una clara tendencia en el sentido que las plantas que recibieron menos agua (tratamiento con un solo emisor) mostraron menor porcentaje de rajado. los tratamientos t6 (fe agr) y t4 (fe te – b) fueron los que mayor porcentaje de rajado exhibieron, en comparación con t1 (sin fe), t2 (fe te), t5 (fe te + ca) y t3 (fe te – k). en el cuarto mes, el porcentaje de rajado para t3 (fe te – k) disminuyó con respecto al mes anterior, lo cual podría explicarse por la drástica caída en el peso de los frutos causado por la deficiencia típica de potasio que mostraron las plantas de este tratamiento. tanto en la fertilización del agricultor como en la fertilización sin boro, el riego afectó el porcentaje de frutos rajados en estos tratamientos; así, tanto l2 como l3 y l4 presentaron mayor porcentaje de rajado con respecto a l1 (sin riego). en el quinto mes, la lámina de riego no afectó la respuesta de esta variable, pero tanto la fertilización como la interacción lámina por fertilización, si influyeron sobre el porcentaje de rajado (ver tabla 4 y figura 5). las comparaciones indican que t6 (fe agr), t4 (fe te – b) y t3 (fe te – k) registraron los mayores porcentajes de rajado, comparados con t1 (sin fe), y t5 (fe te + ca). t1 presentó el menor porcentaje de rajado pero el rendimiento más bajo (tabla 5). a mayor cantidad de agua aplicada, tanto en la fertilización técnica como en la fertilización con bajo nivel de potasio, mayor fue el porcentaje de rajado sobre los frutos de uchuva. la uchuva aumenta su peso fresco considerablemente, hasta que pasa la madurez fisiológica en la planta; por tanto, reacciona con el rajado por aplicaciones de agua tardías en el desarrollo del fruto (fischer, 2004). tabla 3. efecto de tres niveles de riego y cinco tratamientos de fertilización sobre el porcentaje de rajado en frutos de uchuva en el cuarto mes de evaluación. t1 sinfe t2 fete t3 fete−k t4 fete−b t5 fete+ca t6 feagr prom. l1 0 0,11 0,41 0,57 2,18 b 0,79 1,88 b 0.99 b l2 80 2,02 0,94 2,56 6,52 a 1,08 7,19 a 3.39 a l3 100 0,14 0,34 1,21 7,25 a 2,45 9,30 a 3.45 a l4 120 0,00 2,76 2,02 11,41 a 0,52 8,52 a 4.21 a prom. 0.57 b 1.11 b 1.59 b 6.84 a 1.21 b 6.72 a letras diferentes indican: diferencias altamente significativas p± 0.05 , de acuerdo con las pruebas de comparación múltiple. t: tratamiento aplicado. t1 sin fe: sin fertilización. t2 fe te: fertilización técnica. t3 fe te – k: fertilización técnica con bajo nivel de potasio. t4 fe te – b: fertilización técnica con bajo nivel de boro. t5 fe te + ca: fertilización técnica con calcio adicional. t6 fe agr: tratamiento tradicional del agricultor. tabla 4. efecto de tres niveles de riego y cinco tratamientos de fertilización sobre el porcentaje de rajado en frutos de uchuva en el quinto mes de evaluación. t1 sinfe t2 fete t3 fete−k t4 fete−b t5 fete+ca t6 feagr prom. l1 0 0,07 0,05 b 0,76 1,2 0,61 1,21 0.65 l2 80 0,36 1,02 ab 5,17 3,05 0,5 1,58 1.95 l3 100 0,76 3,00 a 2,51 2,03 1,23 3,03 2.09 l4 120 0 0,11 b 0,05 3,83 0,65 1,07 0.95 prom. 0.30 b 1.05 b 2.12 a 2.53 a 0.75 b 1.72 a letras diferentes indican: diferencias altamente significativas p± 0.05 , de acuerdo c on las pruebas de comparación múltiple. t: tratamiento aplicado. t1 sin fe: sin fertilización. t2 fe te: fertilización técnica. t3 fe te – k: fertilización técnica con bajo nivel de potasio. t4 fe te – b: fertilización técnica con bajo nivel de boro. t5 fe te + ca: fertilización técnica con calcio adicional. t6 fe agr: tratamiento tradicional del agricultor. agronomía colombiana 60 vol. 22 · no. 1 los peores rajados en cerezas pueden ser ocasionados, no sólo por niveles de humedad en la periferia, sino por la humedad en el resto del árbol; además, existen pérdidas de agua en la fruta por los movimientos de agua a través del tallo; en la maduración de la fruta se pueden perder excesos de agua por transpiración a través de la epidermis (webster y cline, 1994). kamimura y yikawa (1972), evaluaron la hipótesis de que el rajado en tomate bajo invernadero, puede ser reducido, mediante la cantidad de agua aplicada. esta hipótesis se basó en la idea de que un alta presión en las raíces, causada por exceso de agua, incrementa la presión de turgencia en los frutos. el potasio contribuye a mejorar las características externas, y el tamaño de los frutos. una deficiencia potásica aumenta la respiración e induce la descomposición fisiológica. el aporte al suelo de k, mg y s, impiden que los frutos se revienten. (instituto internacional de la potasa, 1976). el potasio desempeña un papel en la osmoregulación y su deficiencia produce pérdida de turgencia y marchitamiento, más acentuado, cuando hay déficit hídrico (azcon-bieto y talon, 2000). el potasio juega un papel importante en el control de la transpiración y del contenido de agua en las células, tiene una función específica en la economía del agua en la planta (guerrero, 1991), además de dar firmeza a los tejidos y grosor a las paredes celulares, la deficiencia de potasio genera descomposición del tejido parenquimatoso (black, 1975). el boro está presente en las paredes celulares, es un constituyente de las pectinas, su deficiencia provoca alteraciones en el metabolismo celular, disminución en las pectinas de las paredes celulares en el tomate; influye, en la incorporación de proteínas y precursores dentro de la pared celular. el boro está involucrado en el mantenimiento del potencial de membrana, posiblemente por reacción con un sistema enzimático con redox y transporte de electrones en la membrana; este elemento altera la permeabilidad selectiva de na+/k. un raro azúcar en la fracción péctica de las paredes celulares forma esteres con ácido bórico o borato (brown et al., 2002). el boro está involucrado en el transporte de azúcares, así como en la síntesis, la lignificación, la integridad y la estructura de la pared celular (loomis y durst, 1992). la aplicación de boro en el tomate, puede incrementar los niveles de potasio, aumentando los niveles de potasio y calcio en los frutos. el boro mejora el rendimiento, endurece y hacen más firmes los frutos, en términos de una mayor energía requerida para agrietarlos, mientras reduce el cracking. así, se puede conseguir mejor calidad y producción, al tiempo que se reduce el riesgo de pudriciones en la poscosecha. con más calcio en las hojas y en los frutos se consigue mayor firmeza (sanders, 2002). figura 5. porcentaje de rajado en frutos de uchuva como respuesta al riego y a la fertilización en el quinto mes de evaluación. tabla 5. efecto de tres niveles de riego y cinco tratamientos de fertilización sobre el peso de frutos de uchuva por planta (kg). t1 sinfe t2 fete t3 fete−k t4 fete−b t5 fete+ca t6 feagr l1 0 4,71 11,04 7,48 9,37 10,49 7,97 l2 80 3,64 10,16 7,72 9,54 10,91 7,73 l3 100 4,24 11,24 8,52 9,22 10,86 8,39 l4 120 4,56 11,29 8,79 10,47 11,79 9,97 prom 4,29 d 10,93 a 8,13 c 9,65 b 11,01 a 8,52 c letras diferentes indican: diferencias altamente significativas p± 0.05 , de acuerdo con las pruebas de comparación múltiple. t: tratamiento aplicado. t1 sin fe: sin fertilización. t2 fe te: fertilización técnica. t3 fe te – k: fertilización técnica con bajo nivel de potasio. t4 fe te – b: fertilización técnica con bajo nivel de boro. t5 fe te + ca: fertilización técnica con calcio adicional. t6 fe agr: tratamiento tradicional del agricultor. gordillo et al.: efecto del riego y de la fertilización... 612004 el calcio y el boro pueden jugar un rol de cooperación en la estabilidad de la membrana, por formación de complejos en los cuales el calcio se une al poplyhydroxil borato ester o por directa asociación con diferentes compuestos de las membranas. el boro tiene función en la actividad secretora de la membrana. (brown et al., 2002). porcentaje de rajado y estado de maduración del fruto el porcentaje de rajado se presentó en relación directa con el estado de maduración del fruto, en donde los estados por encima del grado 4 tienen mayor probabilidad de presentar agrietamiento que los frutos que se encuentran en menor estado de maduración (tabla 6). peet & willits (1995) observaron, que frutos de tomate cultivados bajo invernadero, y que van dirigidos para mercado en fresco, son cosechados entre verde y maduro, estado en el cual, existe menor probabilidad de ocurrencia del rajado; en cambio, cuando los frutos son cosechados en rosado, o en un estado superior de este madurez, la probabilidad de la ocurrencia del rajado es mayor. bibliografía andrews, p.k. 2001. gala splitting. department of horticulture & landscape architecture, washington state university. washington (usa). tree fruit postharvest conference. march 13th 14th, 2001, wenatchee, wa, pp. 1-6. azcón-bieto, j. y m. talón. 2000. fisiología y bioquímica vegetal. editorial mcgraw-hill interamericana, madrid. pp. 88-89, 93-94. bakker, j. c. 1988. russeting (cuticle cracking) in glasshouse tomatoes in relation of fruit growth. journal of horticultural science 63(3), 459-463. black, c. a. 1975. potasio: el libro de las relaciones sueloplanta. sociedad colombiana de la ciencia del suelo. buenos aires, argentina. 132 p. boswel, m. 1990. manual de diseño y manejo de sistemas de microirrigación. madrid. pp. 197-210. brown, p.; n. bellaloui; m. wimmer; e. bassil; j. ruiz; h. hu; h. pfeffer; f. dannel y v. römheld. 2002. boron in plant biology. plant biology 4, 205-223. campos, a. 2000. manejo del riego en uchuva. en: florez, v. j.; g. fischer y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva physalis peruviana l. universidad nacional de colombia. bogotá. pp. 9-26. fischer, g. 2000a. fisiología del cultivo de la uchuva physalis peruviana l. en: memorias tercer seminario de frutales de clima frío moderado. centro de desarrollo tecnológico de frutales -c.d.t.f.manizales. pp. 60-68. fischer, g. 2000b. crecimiento y desarrollo. en: florez, v. j.; g. fischer y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva physalis peruviana l. universidad nacional de colombia. bogotá. pp. 9-26. fischer, g. 2000c. efectos de las condiciones en precosecha sobre la calidad poscosecha de los frutos. revista comalfi 27 (1-2), 39-50. tabla 6. comportamiento del porcentaje de rajado, de acuerdo con el estado de maduración (según icontec, norma 4580) para todos los tratamientos, en los cinco meses de evaluación. estado de madurez % de rajado promedio 3 5,4 4 22,0 5 33,0 6 39,0 los cambios anatómicos que experimentan los frutos de uchuva durante el proceso de maduración corresponden al desarrollo progresivo de espacios intercelulares en el parénquima, generados por separación de las paredes celulares o por tensiones que ocasiona el alargamiento tangencial y/o radial de las mismas; las células cambian de forma y en algunos casos experimentan colapsos. al comenzar la etapa de la maduración se acentúan más los cambios químicos que los anatómicos, la cantidad de agua se incrementa y ocasiona un aumento en el volumen del fruto (valencia, 1985). según valencia (2003), el rajado de la uchuva obedece a procesos de maduración prematura, asociada con los mecanismos de dispersión de semillas que se llevan a cabo en la bayas. durante el proceso de maduración ocurre lisis de la lámina media, lo cual ocasiona movilización de jugos. esta situación genera tensión en las paredes celulares y ocasiona el colapso de las vacuolas de las células del parénquima del fruto. agronomía colombiana 62 vol. 22 · no. 1 fischer, g. 2004. ecofisiología en frutales bases fisiológicas y aplicación. libro en elaboración. bogotá. guerrero. r. 1991. fertilización de cultivos de clima cálido. monómeros colombo venezolanos s.a., barranquilla. 297 p. instituto internacional de la potasa. 1976. vademécum de la potasa. potasa y la calidad de los productos agrícolas. alemania. 88 p. instituto colombiano de normas técnicas (icontec). 1998. frutas frescas. uchuva: especificaciones. norma técnica colombiana ntc 4580. bogotá. 15 p. kamimura, s. y h. yikawa. 1972. studies on fruit cracking in tomatoes. bulletin of horticultural research station morioka (iwate, japón) 7, 7-138. lobo, m. 1979. hortalizas. manual de asistencia técnica, ica. pp. 97-99. loomis, w.d. y r.w. durst. 1992. chemistry and biology of boron. biofactors 3, 229-239. mora, j. 2004. comunicación personal. observaciones de campo en la finca sindamanoy. municipio de facatativá. departamento de cundinamarca, colombia. opara, l. 1997. fruit skin splitting and cracking. horticultural reviews 19, 217-262. peet m.m. 1992. fruit cracking in tomato. horttechnology 2, 216-223. peet, m.m. y d.h. willits. 1995. role of excess water in tomato fruit cracking. hortscience 30, 65-68. pinzón, e. y h. rodríguez. 1999. efecto de los polímetros absorbentes stocksorb y terracotem sobre el cultivo de la uchuva (physalis peruviana l.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. pp. 12-13. podesta, l.; f. gil; m. rodríguez y c. arjona. 1998. efecto del calcio y el ácido giberélico sobre el tamaño, el cracking y otros parámetros de calidad en frutos de cerezo (pronus avium l.) cv. bing. xxi congreso argentino de horticultura. departamento de producción agropecuaria. universidad nacional de cuyo. mendoza, argentina. 36 p. poovaiah, b.w. 1986. role of calcium in prolonging storage life of fruits and vegetables. food technology. pp. 86-89. sanders, d. 2002. boron: it can work wonders. grower guidelines, north carolina state. 58 p. serrano, ll. y e. primo. 1989. el rajado, agrietado o splitting de los frutos cítricos. levante agrícola / segundo trimestre. valencia. pp. 98 –102. shear, c.b. 1971. symptoms of calcium deficiency on leaves and fruit of ‘york imperial’ apple. journal of the american society for horticultural science 96, 414-417. snaider, r. 2001. tomato cracks, splits, & russets. greenhouse insider. mississippi state. april. pp. 4-6. triana, m. 2001. los elementos secundarios calcio, magnesio, azufre en la agricultura. sociedad colombiana de la ciencia del suelo. bogotá. pp. 1-117. valencia, m. 2003. comunicación personal. departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. valencia, m. 1985. anatomía del fruto de la uchuva (physalis peruviana l.). acta biológica colombiana 2, 63-69. villamizar, f. y j. ospina. 1995. frutas y hortalizas. manejo tecnológico en postcosecha. sena. bogotá. pp. 19-21 webster,t. y j. cline. 1994. all about cherry cracking. tree fruit leader, july 3(2). resumen abstract the use of oat as a forage crop for animal feeding in bogotá plateau is a general practice due to its energetic and protein contribution, and a short cycle of crop cultivation; for these reasons, it is important to increase oat production optimizing the mineral nutrition of this forage crop. the response of oat to silicon application was not verified, but it was confirmed for other gramineae crops, which had a positive response in terms of production. the study indented to evaluate the beneficial effect of silicon by means of growth curves of yield components, such as clamping, plant height, stem diameter, and dr y matter of stem and root. the application time (presowing and clamping) as a principal factor and dose (0, 50, 100, 150, or 200 mg·kg-1 monosilicic acid as a source of highest silicon assimilation) as a secondary factor were taken into account. the experiment was performed under greenhouse conditions with an experimental design consisted in a factorial adjustment of 2 x 5, 10 treatments in 4 repetitions; the tukey test (p < 0,01) was used for the average analysis. the results show that the application of silicon must be conducted mainly in presowing period because this presented a highly significant increase (p < 0,0001) in dry matter weight (34,9%) for the dose of 100 mg·kg-1 (116,42 g for flowerpot) as compared with control (90 g by dry flowerpot) and was associated with a higher index of root dry matter (0,17) for the same dose as compared with treatment with no silicon application, which implies a greater capacity to absorption of nutrients. el uso de avena forrajera para alimentación animal en la sabana de bogotá es una práctica generalizada debido a su aporte energético, proteico, además de ser un cultivo de ciclo corto; por estas razones es importante incrementar su volumen de producción, optimizando la nutrición de este forraje. la respuesta al silicio por parte de la avena no ha sido comprobada, como sí lo ha sido en otros cultivos de especies gramíneas, los cuales mostraron respuestas positivas en producción. la investigación pretendió evaluar el efecto benéfico del silicio mediante curvas de crecimiento de los componentes de rendimiento (macollas, altura de planta, diámetro de tallo y materia seca de tallo y raíz), teniendo como factor principal épocas de aplicación (presiembra y macollamiento) y factor secundario dosis (0, 50, 100, 150 y 200 mg·kg-1 de ácido monosilícico como fuente de mayor asimilación en los cultivos). bajo condiciones de invernadero se efectuó un diseño experimental con arreglo factorial 2 x 5, 10 tratamientos, 4 repeticiones, y para el análisis de medias se utilizó la prueba de tukey (p < 0,01). los resultados mostraron que la aplicación del si debe hacerse principalmente en época de presiembra ya que aquí presenta un incremento altamente significativo (p < 0,0001) en materia seca (34,9%) para la dosis de 100 mg·kg-1 (116,42 g por maceta) respecto al testigo (90 g por maceta seca) y se asocia a un mejor índice de materia seca radicular (0,17) para la misma dosis respecto a la no aplicación de si, lo cual implica una mayor capacidad de absorción de nutrientes. key words: nutrition, strategic fertilization, monosilicic acid. palabras clave: nutrición, fertilización estratégica, ácido monosilícico. agronomía colombiana 25(2), 273-279, 2007 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. f hbaronz@unal.edu.co / oabordam@unal.edu.co 2 director de investigación y desarrollo, microfertisa s.a., bogotá. migomez@microfertisa.com.co introducción el silicio es absorbido en un rango de ph de 2 hasta 9 en forma energéticamente pasiva (epstein, 1994), siendo tomado por la raíces en la solución como ácido monosilícico si(oh)4 (yoshida, 1975; loué,1988) para ser acumulado en las células epidermales que las impregna en una fina capa (2,5 µm) y al asociarse con pectinas y polifenoles en la pared celular (epstein, 1994) pueden ser barreras efectivas a la pérdida de agua, transpiración cuticular e infecciones fungosas; sin embargo, a medida que se acumula este ácido en forma de sílice de 87 a 99%, aun cuando el efecto es casi netamente físico (por el sílice), se ha sugerido que la asociación del silicio con los constituyentes de la pared celular los hace menos susceptibles a la degradación enzimática que acompaña la penetración de la pared celular por las hifas de los hongos (salvant et al., 1997). en gramíneas, una porción considerable de silicio está en la epidermis en ambas superficies de la hoja, el cual se localiza el silicio como elemento benéfico en avena forrajera (avena sativa l.): respuestas fisiológicas de crecimiento y manejo silicon as a beneficial element in forage oat (avena sativa l.): physiological responses of growth and management oswaldo andrés borda1, fredy humberto barón1 y manuel iván gómez2 fecha de recepción: abril 23 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 274 agron. colomb. 25(2) 2007 intercelularmente. la deposición de silicio se ubica en los tricomas de las hojas, primordios, brácteas de las inflorescencias y en las hojas bandera de los granos de cereal como el trigo (hodson y snagster, 1989). complementariamente también se ha observado que en las gramíneas las células buliformes del xilema acumulan sílice lo cual hace que incremente su concentración (martínez, 1995). en condiciones de campo, el silicio puede estimular el crecimiento (entendido como la acumulación irreversible de materia seca, que se asocia a procesos de elongación y crecimiento celular) (loaiza, 2003) y la productividad por aumentar la disponibilidad de elementos como el p, ca, mg, k y b, al contrarrestar el antagonismo generado en suelos con alta saturación de aluminio y hierro (epstein y bloom, 2005; hodson y evans, 1995). en japón y estados unidos, altos contenidos de silicio en los retoños de arroz y trigo generaban coeficientes bajos de transpiración en condiciones de baja humedad. por lo anterior, el efecto del silicio se considera benéfico, pues actúa como un “elemento alarma” frente a condiciones de estrés hídrico, al impedir la pérdida de agua por acción de la capa de silicio (hutton y norrish, 1974). por otra parte se ha observado que las deficiencias de fósforo en cereales, principalmente arroz, disminuyen con las aplicaciones de silicatos (imauzumi y yoshida, 1958), ya que el silicio en su forma de ión silicato aumenta disponibilidad de fósforo al liberarlo a partir de los colóides del suelo y de los fosfatos de hierro, manganeso y aluminio, en suelos con reacción ácida, ya que hace una sustitución de los fosfatos por los silicatos, permitiendo a su vez contrarrestar el efecto tóxico de los microelementos metálicos (epstein y bloom, 2005, oduka y takashi, 1961; fassbender y muller, 1967). en un suelo de la india con capacidad de fijación de fósforo del 85% a un ph de 4.5, se aplicó silicio (silicato de sodio) y fósforo (fosfato monocálcico) en dosis de 0, 1.000, 1.500, 2.000 mg·kg-1 (sio2) y 0, 10, 20, 40 mg·kg -1 (p2o5), dando como resultado un incremento significativo en la producción de materia seca en el cultivo de maíz; este aumento, refleja la respuesta positiva de este cultivo a las aplicaciones de fósforo junto con aportes del silicio. la liberación de fósforo en el suelo no se dio desde el inicio hasta el fin del experimento, ya que no se observó hidrólisis de los fosfatos de hierro y aluminio (sawarkar y pathak, 1985). en un estudio realizado por guerrero y cabrera (1972) en suelos volcánicos de los departamentos de cauca y nariño, se determinó que incrementos en el contenido de sio2 (100%) diminuye a niveles estadísticamente detectables la precipitación total de fósforo (11,2%), en especial la generada hacia los fosfatos de hierro, provocando así un incremento significativo del fósforo aprovechable (bray ii). igualmente un incremento en el contenido de sio2 hizo que la correlación entre si y p aprovechable fuera alta. por otra parte, raleigh (1963) estudió comparativamente el efecto de varias fuentes silicatadas, calcáreas y yeso sobre el crecimiento del tomate concluyendo que el aporte de silicatos conduce a mejores cosechas solo cuando se aplican en suelos deficientes de fósforo. estos resultados fueron ratificados por fasbender en 1967, al suministrar fuentes silicatadas en dosis de 200 mg·kg-1en el cultivo de tomate. efectos similares se han encontrado en el cultivo de yute (khan y roy, 1964; fassbender y muller, 1967). en colombia, los problemas ocasionados en arroz, por plagas, malezas, desórdenes nutricionales, volcamiento y enfermedades en gramíneas, han generado bajas en la producción. por ello, se han efectuado investigaciones con silicio en diferentes zonas productoras de arroz, como huila, tolima y llanos orientales, en las cuales se han obtenido resultados interesantes como la reducción de la severidad del añublo de la vaina (puentes, 1998), menor volcamiento e incrementos en el peso seco de los granos (bejarano, 2000), así como aumentos en la absorción de fósforo, expresados en la concentración de este elemento en el tejido foliar (calderón, 1980). dado el posicionamiento geográfico de los cultivos de avena y la dinámica del silicio en los suelos, es importante considerar los niveles naturales de la mayoría de suelos que se tienen en la sabana de bogotá; estos provienen de elementos derivados de cenizas volcánicas y de materiales fluviolacustres, lo cual provoca que los octaedros que forma el silicio todavía se mantengan estables y no hayan sufrido el proceso de meteorización relacionado a la evolución del suelo en clima frío (suelos de colombia, 1995), por lo cual es de esperarse que el uso de fuentes silicatadas permitirían un adecuado manejo benéfico del silicio para la eficiente nutrición vegetal. el objetivo de la investigación es demostrar el efecto benéfico del si respecto a componentes de crecimiento y el manejo respecto a las dosis y época de aplicación. metodología este estudio fue realizado en el invernadero de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, 2752007 borda, barón y gómez: el silicio como elemento benéfico en avena forrajera... sede bogotá, localizado a 2.556 msnm, con una temperatura promedio de 14,7 ºc, mínima promedio de 4 ºc y una máxima promedio de 20,5 ºc, humedad relativa de 80% y brillo solar de 4,5 h·día-1. la investigación se centró en el seguimiento de pruebas de vigor a través del tiempo, realizadas con una frecuencia semanal, donde se evaluó variables fisiológicas como altura de planta, número de macollas, diámetro de tallo y se estableció curvas de crecimiento. las variables materia seca en follaje y raíz que tomaron a los 110 días después de siembra (dds). la fuente de silicio empleada fue el ácido monosilícico. el suelo de estudio se clasificó taxonómicamente como typic hapludand fase saturada de marengo, por ser suelo promedio para la siembra de avena en la sabana de bogotá, con lentos procesos de mineralización, meteorizacion, y presencia de arcillas alofánicas, que limitan la absorción de fósforo, además presenta altos contenidos de fe. estos factores limitantes edáfico-ambientales favorecen las respuestas agronómicas del si, aunado a las exigencias de las gramíneas (avena) a este elemento, como se pudo constatar en las referencias antes mencionadas. para conocer el efecto del silicio respecto a la época de aplicación, se suministró la fuente de ácido monosilícico en presiembra y macollamiento (40 dds). las dosis de ácido monosilícico empleadas fueron 200, 150, 100, 50 y el testigo 0 mg·kg-1, las cuales fueron suministradas en una sola aplicación independientemente en las dos épocas, manteniendo constantes el componente hídrico del cultivo y la capacidad de retención de humedad del suelo. el riego se realizó tomando en cuenta las necesidades del cultivo, que son 10 mm·ha-1·día-1, lo que equivale en la parcela experimental (3,6 m2) a 3,6 l de agua diaria (reyes, 1968). el suelo en el cual se cultivó la avena presenta un tipo de reacción ligeramente ácida (ph 5,7), asociada a los altos contenidos de hierro (431 ppm), con alta c.i.c (29,5 cmol·kg-1), producto de las elevadas concentraciones de calcio (16,4 cmol·kg-1), magnesio (4,43 cmol·kg-1) y potasio (1,32 cmol·kg-1). con adecuado contenido de carbono orgánico (4,79%), pero baja disponibilidad de nitrógeno. por su parte son altas las concentraciones nativas de zinc (36,9 ppm), y bajas en manganeso (1,93 ppm), e ideales en boro (0,47 ppm). la fertilización se efectuó mediante la técnica de fertirriego, con el producto comercial microfoliar npk® a una dosis de 1 cm3·l-1 en todas las unidades experimentales, aportando en el ciclo productivo por ha: 220 kg de n, 110 kg de p2o5, 55 kg de k, 2,2 kg de ca, 1,1 kg de mg, 0,2 kg de fe, 1,1 kg de mn, 6,6 kg de zn, 4,4 kg de b, 3,3 kg de cu y 0,1 kg de mo. el diseño estadístico que se empleó fue un experimento completamente al azar con arreglo factorial 2x5, cuyo factor principal es la época de aplicación (presiembra y macollamiento) y como factor secundario las dosis de aplicación del acido monosilícico (0, 50, 100, 150 y 200 mg·kg-1). los datos se sometieron a análisis de varianza, prueba de rango múltiple tukey y curvas de crecimiento. resultados y discusión respuestas en altura de la planta las dosis de 100 y 50 mg·kg-1 de ácido monosilícico en presiembra reportan la mayor altura al momento de cosecha, mostrando una diferencia altamente significativa con respecto al testigo (p < 0,01). por otra parte, el promedio de las medidas para altura de plantas es similar hasta los 45 dds (etapa de macollamiento) entre los diferentes tratamientos, momento a partir del cual se observan diferencias para esta variable (figura 1); esto se puede explicar porque a partir de los 45 días se da inicio a la etapa reproductiva, que se manifiesta con la emisión de la espiga, siendo esta mayor o menor de acuerdo a la cantidad de fotoasimilados acumulados, que dependen en gran medida de la nutrición que se suministró al cultivo en su fase vegetativa. por ello, las plantas a las cuales se les aportó silicio expresaron alturas mayores al momento de la cosecha ya que este elemento tuvo un efecto benéfico sobre el balance nutricional principalmente de elementos necesarios en las primeras etapas como el p. resultados similares fueron obtenidos en otros cultivos como la caña, en la cual se figura 1. altura de plantas en presiembra para los diferentes tratamientos en el periodo de evaluación. 276 agron. colomb. 25(2) 2007 diámetro del tallo el diámetro del tallo es una medida que en forma directa muestra la acumulación de biomasa, otorgándole a la planta una mayor resistencia a factores ambientales como el volcamiento (puentes, 1998). en este sentido se observó un efecto favorable a esta variable, con diámetros superiores a 5 mm (incremento del 20 % respecto al testigo) al aplicar en presiembra ácido monosilícico en dosis de 50 mg·kg-1 (figura 3). estas respuestas corroboran lo visto en la variable altura, con dosis superiores a 50 mg·kg-1. conjuntamente estas variables expresan el efecto del silicio en el crecimiento del cultivo de avena. resultados similares se ha observado en gramíneas como arroz, caña de azúcar con el fortalecimiento de los tejidos de la planta (sánchez, 1981), y un aumento creciente en el grosor del tallo, de acuerdo a lo reportado para el cultivo de arroz por martínez (1995). número de macollas el número de macollas por planta es un indicador de productividad en especies gramíneas, especialmente aquellas utilizadas como forraje, debido a la relación directa que existe entre número de macollas y biomasa por unidad de área. esta característica es principalmente de la expresión genética del cultivo, por ello, no se reportaron diferencias significativas para esta variable, ya que el número de macollas fue constante en todos los tratamientos (cinco macollas por planta) en las diferentes unidades experimentales, lo cual indica que el macollamiento no es afectado figura 2. altura de plantas en macollamiento para los diferentes tratamientos en el periodo de evaluación. encontró respuesta positiva en el aumento de tamaño de tallos y mayor número de hojas activas con el aporte de silicio (sánchez, 1981). en cuanto a las dosis de 150 y 200 mg·kg-1, se observaron detrimentos en la variable altura con respecto a la dosis de 50 y 100 mg·kg-1, ya que de forma directa la liberación de fósforo pudo generar deficiencias de zn, elemento clave para estimular la elongación celular, y cuya deficiencia se manifiesta en la disminución de la longitudes de los tallos. la dosis de 200 mg·kg-1 de ácido monosilícico aportados en la época de macollamiento (tabla 1), evidenciaron una pérdida de eficiencia cuando se aportó la fuente de silicio, en estados avanzados del cultivo, en los cuales el sistema radical está conformado, y mejorar la disponibilidad de fósforo solo estimularía los procesos energéticos de la planta, que se reflejan en el incremento de la longitud por encima de la demás dosis. en la tendencia de crecimiento para la variable época de aplicación se aprecia que las plantas a las cuales se les aplicó el ácido monosilícico en presiembra alcanzaron una altura superior en todas sus unidades experimentales con respecto a los tratamientos que se les suministró la fuente de silicio en época de macollamiento (figuras 1 y 2), por el mayor tiempo de acción que presenta el ácido monosilícico, el cual favorece la mayor asimilación de nutrientes y por ende mejora componentes de vigor (hodson, 1995). la mejor expresión de altura en la etapa de presiembra, sugiere que el aporte de esta fuente de silicio debe hacerse a etapas tempranas ya que este elemento tiene un efecto indirecto sobre la absorción natural de otros elementos necesarios para el crecimiento radical como el fósforo (epstein y bloom, 2005; guerrero y cabrera, 1972) trat. dosis (mg·kg-1) a. monosilicico ms* unidad experimental (g) ms* raíz (%) altura (cm) diámetro tallo (mm) pr es ie m br a 1 200 100 d 17,09 d 81,50 4,3 2 150 130 c 19,49 c 104,25 4,6 3 100 200 a 24,10 a 111,25 4,8 4 50 150 a 21,49 b 115,50 5,1 5 0 90 d 15,67 e 70,25 4,0 cv 0,66 1,98 0,83 1,34 m ac ol la m ie nt o 6 200 110 c 17,69 c 100,25 4,5 7 150 120 b 18,42 a 81,00 4,3 8 100 130 a 19,63 b 81,75 3,9 9 50 130 a 19,00 b 94,50 4,4 10 0 90 c 15,90 d 70,25 4,0 cv 1,41 2,13 0,54 2,45 tabla 1. descripción de tratamientos para evaluar la respuesta del silicio respecto a la época y dosis de aplicación *ms: masa seca 277 por el aporte en silicio como elemento de nutrición. este resultado es contradictorio a lo que reporta la literatura en arroz, cultivo en el cual el número de macollas aumenta en la medida en que se hace aporte de ácido monosilícico hasta de 210 mg·kg-1en disolución, este aporte se hace con el producto llanero® que es una fuente granulada de baja solubilidad de silicio al 90% (agromil, 2000). el anterior contraste se puede explicar por diferenciaciones genéticas que existen entre las especies o por las condiciones medio ambientales, que afectan la expresividad de los genes, lo cual sugiere que la expresión de una característica es producto de la interacción genotipo por ambiente. materia seca en follaje la respuesta en materia seca no presenta diferencias significativás entre el factor época de aplicación (p < 0,05), pero se analiza un mayor incremento con el manejo del ácido monosilísico en presiembra (figura 5). respecto a las dosis aportadas en presiembra, la aplicación de 100 mg·kg-1 de ácido monosilícico muestra una mayor respuesta en peso seco (130 g), con diferencias altamente significativas (p < 0,01) e incrementos respecto al testigo (90 g) en el orden del 44%. la aplicación de 100 mg·kg-1 no presenta diferencias significativas estadísticas con la dosis de 50 mg·kg-1 (mismo grupo estadístico, según tukey), esto indica un rango óptimo de entre 50 y 100 mg·kg-1 de ácido monosilícico. si se compara la materia seca con las variables altura, diámetro de tallo y materia seca de la raíz se analiza que existe una relación directa en el comportamiento de los mejores parámetros para las dosis de 50 a 100 mg·kg-1 de ácido monosilícico, esto demuestra el efecto benéfico del silicio y comprueba que es fundamental para mejorar la expresión de las variables fisiológicas de crecimiento y producción en el cultivo de avena sativa. en las figuras 5 y 6 la respuesta en materia seca presenta un comportamiento polinomial con una alta correlación para época de presiembra (r2 = 0,8795) y macollamiento (r2 = 0,8892), la dosis a la cual se obtiene la máxima acumulación de materia seca en follaje en la época de presiembra es 97 mg·kg-1, mientras que en la época de macollamiento es 69 mg·kg-1, pero con menor respuesta de materia seca. de nuevo cabe destacar que los rendimientos en presiembra son significativamente mayores que los que macollamiento. un decrecimiento notable en materia seca fue observado en la dosis de 150 mg·kg-1 aplicados en presiembra y macollamiento (figuras 5 y 6), esto indica un efecto negativo o antagónico de este elemento. de acuerdo con marschner (1997) se puede limitar la absorción de otros nutrientes como zn, además, ya que el excedente de p asimilable que origina la aplicación de fuentes de silicio aumenta la relación p/zn, p/n, p/mg en el tejido foliar y posibles detrimentos en el rendimiento (gómez, 2007), lo cual puede ocasionar precipitación de formas insolubles de silicatos metálicos, limitando la disponibilidad de micronutrientes (marschner, 1997). los anteriores desbalances causados por excesos de si, generan desórdenes fisiológicos en la conversión figura 3. diámetro de tallo de plantas en presiembra para los tratamientos representativos en el periodo de evaluación. figura 4. diámetro de tallo de plantas en macollamiento para los tratamientos representativos en el periodo de evaluación. 2007 borda, barón y gómez: el silicio como elemento benéfico en avena forrajera... 278 agron. colomb. 25(2) 2007 eficiente de asimilados y deprimen el rendimiento como lo demostraron trabajos en tomate hechos por fassbender (1967) para dosis superiores a 200 mg·kg-1. materia seca en raíces los resultados de materia seca de la zona radical son concordantes con los datos obtenidos de la materia seca foliar, presentando una diferencia altamente significativa (p < 0,01), para dosis y época, la cual se muestra en ambos casos bajo un modelo polinomial con alta correlación (figura 6). esta evaluación corrobora que el silicio en solución aplicado a 100 mg·kg-1 en presiembra continúa siendo el que presenta la mayor respuesta, resultado lógico pues la planta actúa como un sistema, que al tener un estimulo en la producción de raíces por los procesos anteriormente descritos, se traduce en mayor crecimiento en la parte área. la mayor masa radical se obtuvo en dosis entre 50 y 100 mg·kg-1, lo cual puede expresar mayor balance nutricional en suelos de alta fertilidad como estos, donde se pudo haber incentivado la eficiencia de la absorción del fósforo nativo que se libera del suelo por acción del ión silicato, como lo han mostrado investigaciones en andisoles hechas por guerrero y cabrera (1972). los fosfatos en mayor concentración en la solución del suelo, permiten que el sistema radical incremente su masa y volumen, aumentando con ello la capacidad de absorción por superficie de contacto de los elementos como el nitrógeno, calcio, magnesio, potasio, fundamentales para el desarrollo de estructuras, con lo que se logra tanto tener plantas de mejor porte, como potencializar los componentes de rendimiento. esto se reflejó en el aumento de materia seca radicular y en la biomasa seca aérea. conclusiones con los resultados del estudio se comprueba las respuestas del silicio y la eficiencia de la fuente ácido monosilícico aplicado en presiembra con dosis entre 50-100 mg·kg-1. los efectos benéficos de este elemento son importantes para el manejo de la fertilidad de typic hapludands (fase saturada) en el cultivo de avena sativa, las cuales se observan en la mejor asimilación y transformación eficiente de nutrientes del suelo (incrementos en materia seca aérea, materia seca de raíz, altura). el aporte de silicio a las plantas evidencia variantes en la respuesta de crecimiento en ganancia de matera seca, provocando elongación celular, mayor turgencia y conversión eficiente de asimilados. lo anterior se manifiesta en el incremento de altura y diámetro de tallo. la época de presiembra es la más eficiente para el aporte de ácido monosilícico explicado por el efecto benéfico que ejerce el silicio sobre la dinámica de elementos que se requieren en etapas iniciales del cultivo en elementos de baja movilidad como el p, lo cual garantiza el normal desarrollo radical y de crecimiento. figura 5. materia seca en follaje respecto a la aplicación en dos épocas en presiembra y macollamiento de ácido monosilícico. figura 6. promedio de materia seca en raíces respecto a aplicación de dosis, en época de presiembra y macollamiento. 279 literatura citada balastra, m. l.f., c.m. pérez, b.o. juliano y p. villareal, 1989. effects of silica level on some properties of oriza sativa straw and hull. can. j. bot. 67, 2356-2363. calderón, f. 1980. el factor “silicio” en el cultivo de arroz en colombia. arroz 29, 8-11. de datta, n. 1972. effects of soils silicate on the berseem (trifolium alexandrium). indian agri. sci. 32, 27-219. de datta, s. 1972. chemical weed control in tropical rice in asia. pest articles and news summaries 18(4), 433-40. eusse, j. 2003. pastos y forrajes tropicales, producción y manejo. ed. ideagro, bogotá. 692 p. epstein, e. 1994. the anomaly of silicon in plant biology. proc. natl. acad. sci. 91(1), 1117. epstein, e. y a. bloom. 2005. mineral nutrition of plants, principles and perspectives. second edition. sinauer associates, sunderland. 400 p. fassbender, h. y m. muller. 1967. uso de enmiendas silicatadas en suelos altamente fijadores de fosfatos. el efecto de enmiendas de metasilicato de sodio. instituto interamericano de ciencias agrícolas. ed. undp, turrialba, costa rica. 375 p. fox, r. 1969. soil and plant silicon al silicate responds by sugar-cane. soil sci. soc. amer. proc. 31, 775-779. guerrero, r. y t. cabrera. 1972. estado y fijación del fósforo en suelo volcánicos del sur de colombia. segundo panel sobre suelos volcánico de américa, ica, universidad de nariño y oea. 89 p. handreck, k. a. y l. jones. 1968. studies of silica in the oat plant iv. silica content of plant parts in relation to stage of growth, supply of silica and transpiration. plant soil 29, 449-459. hennen, j. 1997. uredo vetus sp. nov., the first record of a rust on selaginella, and the use of the name uredo. mycologia 89(5), 801-803. hodson, m. y d. evans. 1995. aluminum/silicon interactions in higher plants. expl. bot. 46(2), 161-171. hodson, s. 1989. physiology of plants. second edition. academic press, toronto. pp. 44-49. hunter, a. s. 1965. effects of silicate on uptake of phosphorus from soils by four crops. soil science 100, 391-396. hutton, j.t. y k. norrish. 1974. silicon content of wheat husks in relation to water transpired. aust. j. agric. res. 25, 203–212. infoagro. 2004. el cultivo de avena. en: http://www.infoagro.com. 12 p.; consulta: julio de 2006. jones, l.h.p. y k.a. handreck. 1969. uptake of silica by trifolium incarnatum in relation to the concentration in the external solution and to transpiration. plant soil 30, 71-80. khan, d. y a. roy. 1964. p-uptake and fiber cell dimensions on the jute plants as affected by silicate treatment. plant soil 20, 331-336. lora, s. 2001. los elementos secundarios (ca, mg, s) y el silicio en la agricultura. ed. f. silva mojica, bogotá. 135 p. loué, a. 1988. los microelementos en la agricultura. silicio. ed. mundi-prensa, brasil. pp. 208-211. loaiza, c. 2003. fisiología vegetal. ed. universidad de caldas, manizales. pp. 8-15. malagón, d. 1990. suelos de colombia. igac, bogotá. pp. 50-55. mantaith, n. y s. sherman. 1963. the comparative effects of calcium carbonate and of the calcium silicate on the yield of sudan grass grown in a ferruginous latosol. hawaii sta. pp. 53-58. marschner, h. 1997. mineral nutrition of higher plants. segunda edición. academic press. londres. pp. 417-421. martínez, f. 1995. elementos de f isiología vegetal, relaciones hídricas, nutrición mineral y transporte. ed. mundi-prensa, barcelona. 1125 p. okuda, a. y e. takahashi. 1961. the mineral nutrition of the rice plant. symp. intern. rice research inst. pp. 123-146. okuda, a.1963. the role of the silicon. annual report irri. los baños, filipinas. pp. 123-145. peña, m. y j. ramírez. 1967. aspectos fisiológicos y nutricionales del silicio en arroz. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 133 p. raleigh, g. 1963. some effects of various silicates, lime and gypsum on growth of tomato plants in phosphorus nutrition. cornell agricultura station. memorias 326, 24-35. reyes, r. 1968. el cultivo de la avena. ica, tibaitatá. produmedios. 10 p. salamanca r. 1994. pastos y forrajes. producción y manejo. universidad santo tomás, bogotá. 255 p. salvant, n., g. snyder y l. danoff. 1997. silicon management and sustentable rice production. adv. agr. 58, 151-199. sánchez, p. 1981. suelos del trópico. iica, san josé de costa rica. 235 p. sawarkar, m. y b. pathak. 1985. effect of silicate and phosphate application on nutrition of maize. j. indian soc. soil sci. 33, 110-115. silva, c. 1978. control químico de roya de hoja (puccinia grammis) y tallo (puccinia coronata avenae) en avena (avena sativa). ed. limusa, méxico. pp. 25-45 tisdale, s. y w. nelson. 1999. soil fertility and fertilizers. 6th edition. prentice hall inc., upper saddle river, new jersey. viteri, r. y m. méndez. 2003. selección en introducción de abonos verdes para sostenibilidad de los sistemas de producción en los municipios de samacá, turmequé y tunja. trabajo de grado. facultad de ciencia agropecuarias, uptc, tunja. yoshida, s. 1975. the physiology of silicon on rice. technical bulletin. food and fertilizer technology center (fftc). taipei, taiwán. 27 p. 2007 borda, barón y gómez: el silicio como elemento benéfico en avena forrajera... resumen abstract el mejoramiento del fríjol en colombia ha producido un amplio número de variedades para diferentes zonas agroecológicas y con diferentes rangos de adaptación. los objetivos de esta investigación fueron determinar la calidad nutricional del fríjol en colombia en cuanto al contenido de hierro y cinc en el grano y entender cómo los niveles de fertilización del suelo alta y baja en fósforo afectan tanto el rendimiento como el nivel de estos minerales. se evaluaron 40 genotipos arbustivos dentro de los que se encuentran variedades liberadas por el ica o corpoica (series diacol e ica), cultivares tradicionales de los departamentos de valle, nariño, norte de santander, y líneas ciat como testigos. estos se sembraron en la localidad de darién en el primer semestre de 2004, en los dos tratamientos de fertilización, con diseño de bloques completos aleatorizados con tres repeticiones. el contenido de hierro y cinc en la semilla cosechada fue determinado por espectroscopia de absorción atómica. el análisis de varianza mostró diferencias significativas para la concentración de los minerales entre las variedades y entre los niveles de alta y baja fertilización con fósforo con promedios de 61,5 y 53,2 ppm, respectivamente, para hierro, y 26,3 y 23,1 ppm, respectivamente, para cinc. teniendo en cuenta el análisis combinado para hierro y cinc a través de los dos tratamientos de fósforo, se sugiere que la aplicación de fósforo puede incrementar la concentración de hierro en la semilla, pero no la de cinc. the improvement of beans in colombia has produced a large number of varieties for different agro-ecological zones and with different adaptation ranges. the objective of this research was to determine the nutritional quality of common bean genotypes from colombia in terms of iron and zinc content of the seed and to determine how soil fertilization with high or low levels of phosphorus impact yield with these minerals . a total of 40 genotypes were evaluated including released varieties from ica or corpoica (of the diacol or ica series), traditional landrace varieties from valle, nariño and norte de santander, and ciat breeding lines as control. these were planted in darién in the first semester of 2004 under two-fertilization treatments in complete randomized block experiments with three repetitions. iron and zinc content was measured in harvested seed using the spectrophotometric method of atomic absorption. variance analysis showed significant differences for mineral content among genotypes, and between high and low phosphorus fertilization levels with averages of 61.5 and 53.2 ppm for iron and 26.3 and 23.1 for zinc, respectively. given these results, phosphorus fertilization can increase iron content in bean seeds, but can reduce zinc content in seeds. key words: common bean, phaseolus vulgaris, genotype x environment interaction, colombian bush bean varieties, seed mineral content, soil phosphorus application. palabras clave: fríjol común, phaseolus vulgaris, interacción genotipo x ambiente, fríjol arbustivo colombiano, contenido de minerales en grano, aplicación de fósforo al suelo. fecha de recepción: 18 de diciembre de 2007. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 investigadora, centro internacional de agricultura tropical, palmira (colombia). carolinastudillor@gmail.com 2 investigador, centro internacional de agricultura tropical, palmira (colombia). m.blair@cgiar.org agronomía colombiana 26(3), 471-476, 2008 contenido de hierro y cinc en la semilla y su respuesta al nivel de fertilización con fósforo en 40 variedades de fríjol colombianas seed iron and zinc content and their response to phosphorus fertilization in 40 colombian bean varieties carolina astudillo1 y matthew w. blair2 introducción la deficiencia de hierro y cinc en la población humana está ampliamente distribuida y afecta a más de 2.000 millones de personas en el mundo. en colombia la anemia por deficiencia de hierro tiene una incidencia del 23% en niños menores de 5 años y en mujeres en edad fértil y gestantes: el 23% y el 43%, respectivamente. en la costa atlántica y el suroccidente del país, principalmente en los departamentos de cauca y nariño, los reportes de niveles de anemia son de hasta el 40% en la encuesta nacional de la situación nutricional en colombia (icbf, 2005). las estrategias para enfrentar este problema se han fundamentado en la suplementación con productos farmacéuticos, en la fortificación alimenticia y en la biofortificación. esta última estrategia usa el fitomejoramiento para aumentar la cantidad de 472 agron. colomb. 26(3) 2008 micronutrientes en granos, raíces y tubérculos de manera que la provisión de estos elementos sea a menor costo y sostenible a largo plazo (graham et al., 1999). el fríjol común es una leguminosa muy importante para la canasta básica de los colombianos; como cultivo es muy variable en sus formas, calidad de grano y contenido nutricional. islam et al. (2004) reportaron que en la evaluación realizada a la colección núcleo de fríjol del ciat se identificaron algunas fuentes para aumentar el contenido de hierro y cinc en el grano. la evaluación reveló que la cantidad de hierro se encontraba en un rango de 34 a 100 ppm; este valor es dos veces mayor que el de las variedades corrientes de fríjol y cinco veces mayor que el contenido de hierro de la mayoría de los cereales. para el contenido de cinc los rangos se encontraron entre 21 y 54 ppm, siendo uno de los más altos entre las fuentes vegetales y casi igual al de los productos lácteos, pero inferior al de la carne (graham et al. 1999). el fríjol arbustivo posee características atractivas para el agricultor por sus vainas tiernas, fácil desvainado del grano, porque presenta una alta adaptabilidad al agrosistema y por tener un alto potencial de comercialización o de exportación (roy et al. 2006). el fitomejoramiento de fríjol en colombia ha producido un amplio número de variedades de diversas clases comerciales para diferentes zonas agroecológicas; estos genotipos son un punto de partida para la caracterización y el conocimiento del estado nutricional del germoplasma de fríjol. también, para maximizar la calidad del valor nutricional de una semilla en términos de la captación y acumulación de minerales, es necesario identificar los factores que los afectan, ya que estos pueden ser dependientes del tipo de suelo, disponibilidad del nutriente, época de siembra y tipo de cultivo. en el caso del fríjol las prácticas de fertilización se hacen necesarias para proveer a la planta macronutrientes como nitrógeno, potasio y fósforo, los cuales estimulan el desarrollo de raíces y biomasa. específicamente la fertilización con fósforo se relaciona fuertemente con el potencial de rendimiento de la planta ya que es fijadora de nitrógeno y tanto el fríjol como su rhizobium simbiótico necesitan este elemento. en particular, la fertilización con fósforo aumenta el crecimiento radicular lo que podría aumentar la captación de micronutrientes como hierro y cinc, pues estos son comúnmente absorbidos junto con macronutrientes (rengel et al., 1999). sin embargo el uso del fósforo como fertilizante no es una alternativa económica viable para muchos agricultores de escasos recursos en países en vías de desarrollo (yan et al. 1996); por lo tanto se hace necesario que alternativas como el mejoramiento genético desarrollen genotipos que puedan ser eficientes tanto en la adquisición de fósforo como en la capacidad de acumular hierro y cinc en la semilla cuando el fósforo sea escaso en el suelo. la variabilidad en la habilidad para producir grano bajo condiciones de fósforo limitante y su eficiencia en la adquisición ha sido observada en fríjol mejorado y cultivado (yan et al. 1996). estos fenotipos incluyen características como longitud de raíces más largas y de mayor densidad, mayor despliegue de raíces basales superficiales o mayor exudación de ácidos orgánicos a la rizósfera (beebe et al. 2006). la acidificación de la rizósfera puede influenciar la absorción de hierro ya que mediante la reducción del ph en la zona circundante a la raíz se puede incrementar la solubilidad del hierro en el suelo (grusak y dellapenna, 1999). los objetivos de esta investigación fueron determinar la calidad nutricional en cuanto al contenido de minerales de variedades de fríjol en colombia y entender cómo la fertilización con diferentes concentraciones de fósforo en el suelo afecta el nivel de hierro y cinc en la semilla de fríjol común. se estudió un vivero de variedades arbustivas colombianas de fríjol mejoradas y tradicionales, las cuales representan la mayoría de variedades de fríjol arbustivo liberadas por ica y corpoica en los últimos 30 años junto con líneas mejoradas y algunas variedades criollas de grano rojo moteado como los tipos calima o nima, o de grano rojo de tamaño grande como los tipos radical o duva. materiales y métodos un total de 40 genotipos de fríjol arbustivo se sembraron en dos ensayos de rendimiento simultáneamente en la localidad de darién, colombia, en el primer semestre de 2004 (altura de 1.500 msnm, temperatura promedio de 19 oc y una precipitación anual de 1.200 mm de los cuales 500 mm son durante la época lluviosa de marzo, abril y mayo). los ensayos se realizaron con dos tratamientos de fertilización, uno bajo en fósforo (50 kg.ha-1 equivalentes a 7,5 kg p2o5) y otro alto en fósforo (350 kg.ha-1 tsp equivalentes a 45 kg p2o5), teniendo en cuenta que la concentración de fósforo en los suelos nativos de darién oscila entre 2 y 10 ppm. cada ensayo tuvo un diseño de bloques completos al azar con tres replicaciones. los genotipos incluyeron 20 variedades liberadas en los últimos 30 años por el ica o corpoica (series diacol e ica), entre los que se encuentran fenotipos rojos moteado (tipo calima), rojo (tipo radical) de semilla grande, 7 cultivares de berruecos, darién, sevilla y tenerife en el departamento del valle, 6 genotipos 4732008 astudillo y blair: contenido de hierro y cinc en la semilla y su respuesta al nivel de fertilización... de ocaña y zaragoza, norte de santander, y siete líneas ciat como testigos. la semilla de cada variedad se cosechó individualmente por repetición y se analizó para hierro y cinc. se tomaron 5 gramos de semilla completa lavada con agua destilada que luego se secó en un horno a 50 oc y después se molió en un molino retsch modificado con cámaras de teflón y balines de zirconio. el no usar piezas de metal permitió evitar cualquier tipo de contaminación con minerales. una vez molida, la harina se transfirió a envases plásticos de 30 ml para almacenarla en una cámara a 20 oc y posteriormente analizarla. la harina de la semilla se sometió a digestión ácida, según metodología de benton jones (1989). la concentración del mineral se determinó por espectroscopia de absorción atómica medida en partes por millón (ppm), en un equipo unicam solaar 969 en el laboratorio de servicios analíticos del ciat. los datos se analizaron usando el programa statistix v. 8.0 para calcular la correlación entre variables los análisis de varianza y la comparación de medias. resultados y discusión las variedades evaluadas difirieron en su contenido de hierro y de cinc en ambos niveles de fertilización con fósforo. el análisis de varianza mostró diferencias significativas en la concentración de los dos minerales para los dos niveles de fertilización con fósforo (tabla 1), que se ven reflejadas en los promedios por tratamiento de la fertilización alta en fósforo (hierro 61,47 ppm y cinc 23,30) versus baja en fósforo (53,15 para hierro y 26,86 para cinc). también se encontraron diferencias significativas en cuanto a rendimiento entre los genotipos evaluados. el rango para hierro entre los genotipos en el tratamiento alto en fósforo fue de 32 a 85 ppm, de los cuales presentaron promedios más altos ica tundama (79,4 ppm), ica l-59 (75,1 ppm), ica cerinza (68,6 ppm), afr188 (76,2 ppm), afr612 (69,5 ppm) y afr735 (75,1 ppm) (tabla 2). con respecto al tratamiento bajo en fósforo el rango de hierro fue de 34 a 78 ppm, en que las variedades radical (69,9 ppm), afr188 (67,4 ppm) y afr612 (77,0 ppm) presentaron el mayor contenido de hierro. todas las variedades altas en hierro fueron de origen andino que se caracteriza por presentar una amplia variabilidad y un alto contenido de hierro en semilla (islam et al. 2002). el análisis de varianza para el contenido de cinc en la semilla tuvo diferencias significativas para los genotipos cuyos rangos se encontraron entre 20,9 y 36,0 ppm en bajo tabla 1. análisis de varianza para el contenido de hierro y cinc en semilla de 40 variedades, cultivares locales y líneas avanzadas crecidas en niveles alto y bajo en fósforo en la localidad de darién. a) hierro fuente gl sc cm f p nivel de p 1 3.982,4 3.982,4 90,4 0,0000*** genotipo 39 12.966,8 341,2 7,7 0,0000*** nivel de p x genotipo 39 2.711,6 71,4 1,6 0,0211* error 162 7.136,2 44,0 total 239 b) cinc nivel de p 1 766,4 766,4 156,1 0,0000*** genotipo 39 1.352,7 35,6 7,3 0,0000*** nivel de p x genotipo 39 179,5 4,7 1,0 0,5385ns error 162 795,2 4,9 total 239 hierro cv 11,55 // cinc cv 8,82. ns, no significativo; * 0,05; ** 0,01; *** 0,001. fósforo y 13,1 a 33,7 ppm en alto fósforo. los genotipos más altos fueron ica tundama y afr188 en el tratamiento alto en fósforo y diacol nutibara, ica quimbaya, afr612 y afr188 en el tratamiento bajo en fósforo (tablas 1 y 2). la interacción entre el genotipo y el nivel de fertilización fue significativa para hierro, lo que muestra la diferencia en respuesta de algunos genotipos como diacol nima, ica tundama, ica l-59, ica cerinza cuyos promedios fueron altos en el tratamiento alto en fósforo pero más bajos en el tratamiento bajo en fósforo, comparados con afr612 que respondió de la manera opuesta a la reducción en el nivel de fósforo y tuvo mayor concentración de hierro en el tratamiento bajo en fósforo respecto al alto en fósforo (figura 1). mientras tanto, aunque para el contenido de cinc la interacción de genotipo por nivel de fósforo no fue significativa, en general hubo una reducción en el contenido de cinc con mayor fertilización con fósforo, como se observa para las variedades diacol nutibara, ica quimbaya y afr612. fue notable que en casos como el de ica tundama hubo una reducción de cinc en bajo fósforo mientras que para la línea ciat afr188 los promedios eran similares en los dos ambientes (figura 2). se realizaron las correlaciones entre todas las variables evaluadas (tabla 3) y se encontró que las concentraciones 474 agron. colomb. 26(3) 2008 diacol calima morado moteado grande 45,87 24,41 515,89 48,00 23,72 1.204,57 diacol catío morado moteado grande 57,45 25,69 592,91 54,19 19,57 1.480,36 diacol nima rojo moteado mediana 50,58 24,29 759,00 61,90 20,54 1.694,32 diacol nutibara rojo moteado mediana 53,43 29,63 309,33 49,76 25,17 580,11 ica cafetero rojo moteado mediana 48,48 26,67 525,00 55,83 23,02 1.365,71 ica caucaya rojo moteado mediana 59,13 28,39 988,30 46,73 24,40 1.720,50 ica citara morado moteado mediana 45,62 23,10 798,11 46,68 16,86 1.524,75 ica cuna rojo mediana 41,67 20,86 585,33 36,48 17,78 1.201,26 ica duva rojo grande 53,12 26,97 802,54 45,72 19,86 1.913,32 ica guali morado moteado grande 62,22 29,00 774,78 53,04 20,43 1.377,61 ica guanenta morado moteado grande 48,22 27,88 706,56 57,37 25,46 1.280,27 ica l 24 rojo moteado mediana 47,41 24,99 849,01 60,18 24,81 852,40 ica l-59 morado moteado mediana 60,86 28,75 966,11 75,12 26,02 1.821,52 ica l-66 morado moteado mediana 50,91 27,56 421,00 54,81 21,97 1.529,12 ica quimbaya rojo grande 64,36 30,23 577,67 63,85 23,60 1.395,18 ica tone morado mediana 46,69 26,09 450,00 48,31 21,74 943,82 ica tundama rojo moteado grande 49,75 25,68 1.032,35 79,44 30,18 1.433,19 ica palmar rojo moteado mediana 47,11 24,53 666,21 55,05 21,96 1.502,34 ica cerinza rojo mediana 53,75 27,56 560,56 68,57 24,04 1.244,86 ica bachué rojo mediana 55,57 28,15 675,43 62,37 21,83 1.220,28 rosado ocaña rosado grande 55,40 26,91 370,89 47,74 24,97 867,25 lp 110 rosado zaragoza rosado grande 40,78 25,53 558,45 47,32 21,85 923,06 blanquillo berruecos blanco pequeña 54,64 27,65 1.466,15 58,63 26,30 1.986,12 mina berruecos morado moteado grande 54,25 25,49 773,51 63,98 21,98 2.816,64 palisero berruecos rojo pequeña 53,93 26,03 1.781,55 57,56 24,14 2.976,88 sangretoro berruecos rojo pequeña 48,55 24,22 1.658,38 55,76 23,38 2.303,10 cargabello darién rojo moteado pequeña 62,35 30,17 663,55 52,75 25,55 1.405,10 morado mot restrepo morado moteado grande 49,57 26,07 1.082,28 62,98 24,08 1.741,76 radical restrepo rojo mediana 69,98 28,22 1.072,83 60,67 24,04 1.926,96 radical cerinza restrepo rojo mediana 52,83 28,71 816,21 59,33 27,18 1.805,39 chocho tenerife morado mediana 41,13 24,55 572,11 59,07 22,13 1.211,56 radical froylan tenerife rojo pequeña 53,02 26,46 633,67 53,90 24,23 1.901,10 sangretoro rojo mediana 38,28 21,30 885,23 53,97 22,92 1.377,51 a36 ciat rojo moteado grande 41,56 24,28 850,03 51,01 24,07 2.001,13 afr188 ciat rojo moteado mediana 67,36 30,73 1.421,98 76,20 30,37 1.660,40 afr612 ciat rojo moteado grande 77,04 30,72 1.147,03 69,46 23,02 2.545,88 afr619 ciat rojo moteado mediana 35,06 21,76 1.315,11 32,00 19,58 3.164,44 afr735 ciat rojo moteado mediana 62,33 27,71 1.277,79 75,14 22,00 2.302,51 and279 ciat rojo moteado mediana 53,89 21,61 1.080,62 59,98 19,23 1.741,93 cal96 ciat rojo moteado grande 46,27 23,72 706,45 45,04 18,90 1.490,14 identificación localidad color tamaño fe ppm zn ppm rend. kg·ha-1 fe ppm zn ppm rend. kg·ha-1 alto en fósforobajo en fósforo tabla 2. promedio de la concentración de hierro y cinc en la semilla y rendimiento para las 40 variedades colombianas, cultivares locales y líneas avanzadas bajo niveles alto y bajo en fósforo en la localidad de darién. bajo en fósforo media: hierro = 53,15 ppm; cinc = 26,86 ppm stdv: hierro = 8,69; cinc = 2,98 cv: hierro = 16,51; cinc = 11,28 lsd: hierro = 1,99; cinc = 1,99 alto en fósforo media: hierro = 61,47 ppm; cinc = 23,30 ppm stdv: hierro = 10,78; cinc = 3,36 cv: hierro = 17,68; cinc = 14,69 lsd: hierro = 1,99; cinc = 1,99 tabla 3. correlaciones entre la concentración de hierro, cinc y rendimiento en los dos niveles de tratamiento con fósforo (p) para las variedades colombianas, cultivares locales y líneas avanzadas. hierro, alto p hierro, bajo p cinc, alto p cinc, bajo p rendimiento, alto p hierro, bajo p 0,55* cinc, alto p 0,57* 0,32* cinc, bajo p 0,47* 0,79* 0,56* rendimiento, alto p 0,11ns 0,18ns -0,07ns -0,07ns rendimiento, bajo p 0,30ns 0,21ns -0,22ns -0,02ns 0,73* ns, no significativo; * 0,05; ** 0,01; *** 0,001. 4752008 astudillo y blair: contenido de hierro y cinc en la semilla y su respuesta al nivel de fertilización... los resultados sugieren que la aplicación de fósforo al suelo puede incrementar la concentración de hierro pero a la vez puede disminuir la concentración de cinc en la semilla de fríjol. esta conclusión complementa los resultados de biddulfph y woodbridge (1952) quienes en varios estudios de fertilización con varios niveles de fósforo en suelo y en soluciones nutritivas, determinaron que la planta absorbe fósforo en relación directa con la concentración de hierro y viceversa. mientras tanto el efecto del fósforo sobre la acumulación de cinc en plantas ha sido estudiado por autores como wallace et al. (1974), peck et al. (1979) y gianquinto et al. (2000), quienes encontraron que en varios cultivos el contenido de cinc de toda la planta decrece con el incremento del nivel de fósforo. la interacción de fertilización por macronutrientes sobre la acumulación de micronutrientes en el grano de fríjol es un tema de actualidad para el programa de biofortificación (http:/ www.harvestplus.org), un proyecto cuya meta es aumentar la calidad nutricional mediante la identificación y desarrollo de los granos elementales de la dieta básica de varios países de américa latina, entre ellos colombia, mediante la identificación de genotipos de fríjol con alto potencial para la acumulación de minerales en semilla y su comportamiento en diferentes ambientes. conclusiones el fríjol arbustivo colombiano tuvo una alta variabilidad en el contenido de hierro y de cinc, lo que representa un potencial para selección de padres en futuros programas de mejoramiento. las líneas mejoradas afr188, afr612, afr735 y las variedades ica tundama e ica l-59 mostraron altas concentraciones de hierro y cinc y buenos niveles de rendimiento en los dos tratamientos de fertilización con fósforo. aunque existió un efecto de la aplicación de fósforo en el suelo sobre la cantidad de hierro y cinc acumulada en la semilla, fue posible obtener genotipos con alto contenido de hierro y cinc adaptados a suelos en condiciones bajas en fósforo. además, existió una correlación positiva entre el hierro y el cinc almacenados en la semilla en los genotipos evaluados. la variabilidad en la calidad nutricional del germoplasma de fríjol colombiano permitirá la selección y uso de genotipos con alto contenido de hierro en el diseño de programas nutricionales para suplir las necesidades de hierro en la población del país. figura 1. variedades colombianas con mayor contenido de hierro y su respuesta al tratamiento de fertilización bajo y alto en fósforo. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 bajo p alto p ica tundama diacol nima ica cerinza ica l-59 afr612 ica tundama diacol nima ica l-59 afr612 ica cerinza tipo de fertilización c on te ni do d e hi er ro ( pp m ) de hierro y cinc en los tratamientos bajo y alto en fósforo fueron altas (r = 0,79 y r = 0,57, respectivamente) y significativas (p< 0,05), un poco mayores que lo reportado por autores anteriores (beebe et al., 2000; blair et al., 2005). la correlación entre los dos tratamientos de fertilización con fósforo para hierro fue de r = 0,55 y para cinc de r = 0,56, los dos significativos a p< 0,05. la alta correlación positiva entre los dos minerales sugiere que el incremento en el contenido de hierro puede aumentar simultáneamente el contenido de cinc y la mediana correlación entre niveles de minerales en los dos tratamientos de fertilización con fósforo refleja el nivel de interacción entre genotipo y ambiente. no existieron correlaciones significativas entre el contenido de hierro y cinc con el rendimiento, lo que indica que en programas de mejoramiento es posible realizar una selección de genotipos con alto contenido de hierro o cinc, sin un efecto negativo en la producción de semilla. bajo p alto p tipo de fertilización c on te ni do d e ci nc ( pp m ) 0 5 10 15 20 25 30 35 figura 2. variedades colombianas con mayor contenido de cinc y su respuesta al tratamiento de fertilización bajo y alto en fósforo. 476 agron. colomb. 26(3) 2008 agradecimientos para la realización de esta investigación se contó con la colaboración del equipo de campo del proyecto fríjol en el centro internacional de agricultura tropical, especialmente agobardo hoyos y yercil viera. agradecemos el apoyo financiero de la agencia fontagro (iica/bid) y del proyecto harvest plus. literatura citada beebe, s.t., m. rojas, x. yan, m.w. blair, f. pedraza, f. muñoz, j. tohme y j.p. lynch. 2006. quantitative trait loci for root architecture traits correlated with phosphorus acquisition in common bean. crop sci. 46(1), 413-423. beebe, s., a.v. gonzález y j. rengifo. 2000. research on trace minerals in the common bean. food nutr. bull. 21(4), 387-391. benton-jones, j. 1989. plant analysis techniques. benton-jones laboratories, georgia. biddulfph, o. y c.g. woodbridge. 1952. the uptake of phosphorus by beans plants with particular reference to the effect of iron. plant physid. 27(3), 431-444. blair, m.w., c. astudillo, j. restrepo, l.c. bravo, d. villada y s. beebe. 2005. análisis multi-local de líneas de fríjol arbustivo con alto contenido de hierro y cinc en el departamento de nariño. fitotecnia colombiana 5(2), 20-27. gianquinto, g., a. abu-rayyan, l. ditola, d. piccotina y b. pesarosa. 2000. interaction effects of phosphorus and zinc on photosynthesis, growth and yield of dwarf bean grown in two environments. plant soil 220, 219-228. graham, r., d. senadhira, s. beebe, c. iglesias e i. monasterio. 1999. breeding for micronutrient density in edible portions of staple food crops: conventional approaches. field crops res. 60, 57-80. grusak, m. y d. dellapenna. 1999. improving nutrient composition to enhance human nutrition and health. annu. rev. plant mol. bio. 50, 133-161. icbf. 2005. encuesta nacional de la situación nutricional en colombia, 2005. en: http://www.icbf.gov.co/noticias/index.html; consulta: junio de 2008. islam, f.m.a., k.e. basford, c. jara, r.j. redden y s. beebe. 2002. seed compositional and disease resistance differences among gene pools in cultivated common bean. genet. resour. crop evol. 49, 285-293. islam, f.m.a., s. beebe, m. muñoz, j. tohme, r.j. redden y k. e. basford. 2004. using molecular markers to assess the effect of introgression on quantitative attributes of common bean in the andean gene pool. theor. appl. genet. 108, 243-252. peck, n.h., d.l. grunes, r.m. welch y g.e. macdonald. 1980. nutritional quality of vegetable crops as affected by phosphorus and zinc fertilizers. agron. j. 72, 528-534. rengel, z., g.d. batten y d. e. crowley. 1999. agronomic approaches for improving the micronutrient density in edible portion of field crops. field crops res. 60, 27-40. roy, k.s., a.m. karim, a.k.m. islam, n.m. bari y h. tetsuschi. 2006. relationship between yield and its component characters of bush bean (phaseolus vulgaris). south pacific studies 27(1), 13-23. wallace, a., a.a. elgazzar, j.w. cha y g.v. alexander. 1974. phosphorus levels versus concentration of zinc and other elements in bush bean plants. soil sci. 117(6), 347-351. yan x., p.j. lynch y s.e. beebe. 1996. utilization of phosphorus substrates by contrasting common bean genotypes. crop sci. 36, 936-941. agronomía 22-2 final.indd requerimiento hídrico de la berenjena solanum melongena l. bajo riego por goteo en el valle del sinú eggplant solanum melongena l. water requirements using drip-irrigation in the sinu valley carlos sánchez v.1, angélica arrieta a.2 , sugey flórez d.2, teobaldis mercado t.3, judith martínez a.1 y antonio martínez r.4 1 investigador, programa de investigación agrícola, corpoica c.i. turipaná, cereté, córdoba. e-mail: csanchez@turipana.org.co 2 ingeniera agrónoma, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. 3 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. 4 economista, corpoica c.i. turipaná, cereté, córdoba. e-amil: antoniomarti40@hotmail.com fecha de recepción: 22 de julio de 2004. aceptado para publicación: 01 de diciembre de 2004. resumen: el objetivo del presente trabajo fue determinar los requerimientos hídricos de dos genotipos de berenjena solanum melongena l. bajo riego por goteo en el valle del sinú medio, en época seca. el estudio se hizo en el centro de investigación turipaná, de corpoica, ubicado en cereté, córdoba, en un suelo clasificado como eutropet. se utilizó un diseño de bloques al azar con un arreglo factorial de parcelas divididas, con dos genotipos de berenjena (morada y lila gris) bajo cinco dosis de riego 1, 2, 4, 6 y 8 l∙planta-1∙día-1. los resultados demostraron que los genotipos de berenjena morada y lila gris se comportaron similarmente, sin presentar diferencias significativas. hubo diferencias altamente significativas en las variables altura de planta, diámetro del tallo y rendimiento. el tratamiento de riego de 8 l∙planta-1∙día-1 registró la mayor altura de planta (93,0 cm), el mayor diámetro del tallo (53,4 mm) y el mayor rendimiento con 27.843 kg∙ha-1; el coeficiente del cultivo (kc) fue de 0,25 en la etapa vegetativa, 1,65 en la de floración, 1,41 en la de fructificación y 1,72 en la de cosecha. se concluyó que el requerimiento hídrico de los genotipos de berenjena morada y lila gris es de 841 mm durante el ciclo del cultivo (138 días después del transplante) en el valle del sinú medio, en época seca. igualmente, el análisis económico mostró como mejor dosis de riego la de 8 l∙planta-1∙día-1, presentando un ingreso neto mayor. palabras clave: diámetro tallo, altura planta, coeficiente de cultivo (kc), rendimientos, ingresos netos. abstract: the object of this investigation was to determine two eggplant (solanum melongena l.) genotypes’ water requirements when subjected to five types of drip-irrigation in the middle sinu valley during the dry season. the study was carried out at corpoica’s turipaná agricultural research centre located in cereté in the córdoba department. the soil was classified as eutropept. a complete random block design was adopted, having factorial splitplot arrangement. two eggplant genotypes were used: purple and gray lilac. five irrigation schemes were employed and evaluated: 1, 2, 4, 6 and 8 l∙plant-1∙day-1. the results showed that both genotypes had similar development (i.e. not statistically different). treatments did produce statistical differences for the following variables: plant height, stem diameter and yield. 8 l∙plant-1∙day-1 treatment produced the highest yield, having 27,843 kg∙ha-1; crop coefficient (kc) was 0.25 during the vegetative stage, 1.65 during the flowering stage, 1.41 during fruit filling stage and 1.72 during the harvesting stage. it was concluded that 841 mm represented optimum water requirement during the crop cycle (138 days after transplanting for both eggplant genotypes in the middle sinu valley during the dry season). economic analysis showed that highest net income was obtained when using 8 l∙plant-1∙day-1 drip-irrigation. key words: stem diameter, plant height, crop coefficient (kc), yield, net income. agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 170-176 introducción de las hortalizas sembradas en el departamento de córdoba, la berenjena (solanum melongena l.), es una de las más cultivadas y apetecidas; sin embargo, la producción es estacional, con una mayor oferta de frutos en época de lluvias. en la época seca, los rendimientos son bajos y generan pérdidas para los productores de la zona del valle sánchez et al.: requerimiento hídrico de la berenjena... 1712004 medio del río sinú porque se cultiva dependiendo únicamente de las lluvias o, eventualmente, con aplicación manual de agua en las etapas de crecimiento temprano. el riego por goteo es uno de los sistemas más eficientes para garantizar la buena producción de hortalizas y suplir las necesidades hídricas del cultivo; al obtener los requerimientos hídricos de dos genotipos de berenjena (solanum melongena l.) en términos de evapotranspiración durante la época seca, los técnicos y agricultores pueden tener como base la lámina de agua requerida por la planta de berenjena para su aplicación, logrando así mayor rendimiento y mejor calidad de frutos para la comercialización, al igual que un uso eficiente del agua de riego. al mantenerse constante en el suelo una humedad elevada, la absorción de agua por las raíces exige un esfuerzo menor a la planta y la producción se desarrolla en mejores condiciones, aumentando los rendimientos (pizarro, 1996). la planta no soporta la falta de agua ni el exceso de ella. este determina la falta de aireación, que interfiere con la respiración de la raíz; ya que una planta puede viv,ir perfectamente en solución nutritiva siempre que se burbujee aire en ella. por esta razón los máximos rendimientos se tendrán manteniendo una humedad óptima en el suelo (rojas, 1999). aunque la evapotranspiración es el parámetro hídrico que se puede asociar más directamente con la producción en el campo, el volumen de agua aplicado mediante el riego es la variable independiente por la que más se interesan los ingenieros, los regantes y los economistas agrarios. el conocimiento de la naturaleza de la correlación entre la producción y el agua aplicada con el riego, y de la expresión de dicha correlación, sirve para establecer el consumo óptimo desde el punto de vista económico. por otra parte, el conocimiento del reparto del volumen estacional del agua de riego a lo largo del ciclo biológico es indispensable en el diseño y manejo del riego (de santa y de juan, 1993). para el cálculo de la evapotranspiración potencial en aquellas zonas en las que se disponga de datos medidos sobre la temperatura, la humedad, el viento y las horas de fuerte insolación o la radiación, se sugiere el método de penman – monteith, ya que se considera que proporciona resultados más satisfactorios para predecir los efectos del clima sobre las necesidades de agua de los cultivos. la ecuación de la evapotranspiración de referencia, según quiñones (1996), es la siguiente: ∆∙rn γmw (es – ed) eto = ----------+------------------- λ(∆ + ϒ) rkrv(∆ + ϒ) donde: eto = evapotranspiración de referencia (kg∙m-2∙s-1 ó mm∙s-2) rn = radiación neta (kw∙m-2) mw = masa molecular del agua ( 0,018 kg∙mol-1 ) r = constante universal de los gases ( 8,3 x 10 –3 kj∙mol-1∙k-1) t = temperatura, kelvin (273° c) es – ed = déficit de presión vapor del aire (kpa) λ = calor latente de vaporización del agua (2450 kj∙kg-1) rv = resistencia del flujo de vapor de la cubierta vegetal (2,36 m∙s-1) ∆ = pendiente de la función de presión del vapor de saturación (pa∙°c-1) γ = constante sicrométrica aparente (pa∙°c-1) la berenjena es un cultivo con pocas necesidades hídricas al comienzo de su desarrollo, pero posteriormente aumenta su demanda; es más exigente que el tomate y algo menos que el pimiento, con consumos medios que oscilan entre 1,5 l∙m-2∙día-1, recién plantado en agosto, y 6 l∙m-2∙día-1, según datos del centro experimental de almería (españa) en el mes de junio. agronomía colombiana 172 vol. 22 · no. 2 en estudios hechos en barcelona (españa), para la berenjena solanum melongena l., se obtuvo en la fase inicial del cultivo un kc de 0,35, durante el desarrollo 0,67, a mediados del cultivo 0,95 y en la fase de cosecha 0,80, con humedad relativa mayor a 70% y velocidad del viento de 0-5 m∙s-1 (doorenbos y pruitt, 1990). el objetivo general de esta investigación fue determinar el requerimiento hídrico y rendimiento de dos genotipos de berenjena a través de riego por goteo en el valle del sinú medio, y como objetivos específicos determinar el coeficiente del cultivo (kc) a partir de la etapa vegetativa bajo condiciones de la zona, hacer curvas que relacionen producción vs dosis de riego y analizar económicamente los rendimientos de los dos genotipos de berenjena. materiales y métodos el estudio se llevó a cabo en el centro de investigaciones agropecuarias turipaná, de corpoica, ubicado en el municipio de cereté, córdoba, a 8°51’ de latitud norte y 75°49’ de longitud oeste, con una altura de 13 m.s.n.m., con formación ecológica bosque húmedo tropical, una temperatura promedia de 28° c, humedad relativa promedia de 83% y precipitación promedio anual de 1.200 mm. se utilizó el diseño experimental de bloques completos al azar, con cinco tratamientos de riego (1, 2, 4, 6 y 8 l de agua∙planta-1∙día-1) y cuatro repeticiones, en arreglo factorial en parcelas divididas, donde la parcela principal fue la lámina de riego y la subparcela fue el genotipo. la siembra de los dos genotipos, morada y lila gris, se hizo a nivel de campo trasplantando 48 plantas por genotipo, a 0,8 m entre plantas con distancia entre surcos de 1,2 m. se midieron las siguientes variables en los dos genotipos: altura de la planta, diámetro del tallo, número de frutos por planta, número de frutos comerciales, peso promedio de frutos comerciales, rendimiento, humedad del suelo y se elaboró un análisis económico. para el análisis de la información se colectaron los datos de cada parcela, desde el trasplante del cultivo hasta el inicio de las precipitaciones, con posterior análisis de las muestras en el laboratorio, consignando los datos en medios electrónicos (excel) y se les aplicaron pruebas estadísticas como análisis de varianza, la prueba dms (diferencia mínima significativa) y análisis económico. la información climática fue suministrada por la estación climatológica del c.i. turipaná, ubicada en el área de influencia del cultivo. los factores climáticos estudiados (precipitación, temperatura, brillo solar, humedad relativa, evaporación y velocidad del viento) correspondieron a los meses de diciembre de 2000 a mayo de 2001. para la elaboración del balance teórico se tomaron valores de kc teóricos del cultivo de berenjena usados por la fao. para los balances reales, el cálculo del kc del cultivo de berenjena, se utilizó la siguiente ecuación: uso = kc * ev donde: uso = dosis de agua aplicada en mm (tratamientos); kc = coeficiente del cultivo y ev = evaporación promedio diario del tanque clase “a” acumulada en cada etapa fenológica del cultivo, en mm. resultados y discusión duración de las etapas fenológicas del cultivo de berenjena el ciclo total del cultivo desde el trasplante hasta inicios de las lluvias fue de 138 días, para todos los tratamientos; para la dosis de 8 l∙planta-1∙día-1 el desarrollo vegetativo duró 37 días, la etapa de floración 11 días, la fructificación 15 días y la cosecha 75 días. en general, las etapas fenológicas con la aplicación de las demás dosis de riego fueron muy similares a esta; sin embargo, la floración se presentó primero con las dosis más altas. tabla 1. consumos medios (l∙m2∙día-1) del cultivo de berenjena en invernadero. mes agosto septiembre octubre noviembre diciembre enero febrero marzo abril mayo quincenas 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 a 1,08 1,97 2,29 2,66 3,16 2,82 2,00 1,87 1,61 1,16 1,13 1,17 1,19 1,41 2,27 2,88 3,39 3,39 3,23 3,23 b 0,98 1,83 1,90 2,46 2,54 2,00 1,70 1,61 1,16 1,13 1,17 1,19 1,41 2,27 2,88 3,39 3,39 3,23 3,23 a: trasplante 1ra. quincena de agosto; b: trasplante 2da. quincena de agosto. fuente: documentos técnicos agrícolas. estación experimental “las palmerillas”. caja rural de almería. www.infoagro.com/hortalizas/berenjena3.a. sánchez et al.: requerimiento hídrico de la berenjena... 1732004 de acuerdo con la cantidad de agua aplicada en los tratamientos (1, 2, 4, 6 y 8 l∙planta-1∙día-1), 1, 2, 4, 6 y 8 mm∙día-1 (figura 2). análisis del coeficiente del cultivo kc y evapotranspiración et en el análisis del coeficiente del cultivo kc en berenjena, se observan diferentes valores para cada dosis de riego aplicada durante las etapas de floración, fructificación, y cosecha. durante la etapa vegetativa, el coeficiente del cultivo fue semejante en todos los tratamientos, ya que en esta etapa se aplicó la misma dosis para todo el cultivo con el fin de garantizar su establecimiento. los valores más altos de kc se dan con la dosis de 8 l∙planta-1∙día–1 en la etapa de cosecha (1,72); y los valores más bajos se presentan con las dosis de 1 y 2 l∙planta-1∙día–1 en la etapa de fructificación (0,19 y 0,35, respectivamente) debido posiblemente a que representan mayor escasez de agua en el suelo (figura 1). figura 1. curvas de kc para cada tratamiento de riego (1 a 8 l∙planta-1∙día–1). dooerenbos y pruitt (1990), reportaron kc más altos para berenjena en las etapas de floración y fructificación (0,95) y los más bajos en la etapa vegetativa (0,67), en la zona de barcelona, que los kc obtenidos en la zona del valle medio del sinú y, además, se dieron en etapas diferentes del cultivo; indicando que el kc está influenciado por las condiciones climáticas predominantes en la zona de estudio. los mayores valores de evapotranspiración se dieron con las dosis más altas de agua aplicada. en la etapa vegetativa se presentaron valores de evapotranspiración de 1 mm∙día-1 para todos los tratamientos, ya que se aplicó 1 l∙planta-1∙día–1 como riego de establecimiento. en las etapas de floración, fructificación y cosecha se obtuvieron valores de evapotranspiración figura 2. evapotranspiración del cultivo de berenjena según dosis de agua aplicada. los valores de requerimiento hídrico total del cultivo de berenjena en un ciclo de 138 días, para las condiciones de la zona, se encuentran en la tabla 2. al comparar estos valores con los obtenidos por la estación experimental “las palmerillas” en españa, bajo condiciones de invernadero (6 l∙m2∙día-1), se nota que estos coinciden con la dosis de 6 l∙planta-1∙día-1 en 1 m2. tabla 2. requerimientos hídricos para el cultivo de berenjena bajo cinco dosis de riego por goteo en el valle del sinú medio. duración del ciclo y requerimientos hídricos tratamiento (l∙planta-1∙día-1) etapa del cultivo vegetativa floración fructificación cosecha total duración del ciclo (días) requerimiento hídrico (mm) 1 45 45 11 11 14 15 68 69 138 140 duración del ciclo (días) requerimiento hídrico (mm) 2 42 40 10 20 11 22 75 149 138 231 duración del ciclo (días) requerimiento hídrico (mm) 4 40 31 10 40 13 52 75 299 138 422 duración del ciclo (días) requerimiento hídrico (mm) 6 40 39 8 48 15 90 75 448 138 625 duración del ciclo (días) requerimiento hídrico (mm) 8 37 36 11 88 15 120 75 598 138 841 los valores más altos de requerimientos hídricos se presentaron en la etapa de cosecha para todas las dosis de riego, ya que esta es la etapa más prolongada y en la cual la planta continua floreciendo y fructificando, lo que indica que el cultivo necesitó altos consumos de agua para el llenado de frutos, que fueron cosechados semanalmente. agronomía colombiana 174 vol. 22 · no. 2 altura de plantas el análisis de varianza de esta variable mostró un efecto significativo entre bloques y entre tratamientos. no hubo diferencia entre genotipos y entre las interacciones bloque/tratamiento, genotipos/tratamiento para la altura de plantas hasta los 51 ddt; pero a los 79 ddt hay diferencias altamente significativas entre bloques y entre tratamientos (tabla 3). esto indica que los tratamientos de riego influyeron en el crecimiento de las plantas durante todas las etapas fenológicas. de acuerdo con malaver y hernández (1994), a menudo se encuentra una correlación significativa entre la disminución de agua en el suelo y el crecimiento de las plantas. del trasplante, pero a los 113 ddt el tratamiento 4 resultó igual al tratamiento 5 (tabla 3). según denisen (1991), el agua es necesaria en abundancia, ya que la elongación celular depende principalmente de ésta para dilatar la pared celular y las membranas celulares. tabla 3. análisis de varianza y comparación de medias para altura de plantas de dos genotipos de berenjena bajo cinco tratamientos de riego por goteo. valores con igual letra son estadísticamente iguales. fuente de variación gl 51 ddt 79 ddt 93 ddt 113 ddt bloque 3 anava * ** ** ** dosis (l∙planta-1∙día-1) 4 1 340.5 b 590.0 b 646.5 c 745.4 d 2 356.7 b 575.8 b 686.3 bc 776.7 cd 4 380.4 ab 627.5 b 728.8 b 848.3 bc 6 353.9 b 630.0 b 719.2 bc 860.4 ab 8 415.0 a 722.9 a 833.5 a 930.4 a anava * ** ** ** variedad 1 morada 369.8 a 629.0 a 730.3 a 824.0 a lila gris 368.8 a 629.5 a 715.3 a 840.5 a anava ns ns ns ns dosis/variedad 4 anava ns ns * ns cv 12.85 10.39 7.07 7.72 ns: no significativo, *significativo al 5%, ** significativo al 1%. la mayor altura de plantas se presentó en el tratamiento 5 (8 l∙planta-1∙día-1), y la menor en el tratamiento 1, en ambos genotipos. aunque la berenjena morada tiende a crecer más que la lila gris, no hubo diferencias estadísticas entre los dos genotipos (figura 3). la altura de plantas mostró diferencia estadística entre el tratamiento 5 y los demás tratamientos, (excepto el tratamiento 3) a partir de los 51 ddt, hasta los 113 después figura 3. rendimiento de frutos comerciales de dos genotipos de berenjena (morada y lila gris) en función del agua aplicada. análisis del rendimiento la variable rendimiento presentó diferencias altamente significativas entre bloques y entre tratamientos, mostrando que el rendimiento del cultivo dependió directamente de las dosis de riego aplicadas. pero no hubo diferencia entre genotipos, ni en las interacciones bloque/tratamiento y genotipo/tratamiento (tabla 4). el análisis del rendimiento comercial de frutos mostró que el mejor tratamiento fue el t5 con 28.790 kg∙ha-1 para el genotipo lila gris y 26.894 kg∙ha-1 para el genotipo de berenjena morada (dosis 8 l∙planta-1∙día-1), y el tratamiento que presentó el menor rendimiento fue el 1 con 14.838 kg∙ha-1 para el genotipo lila gris y 10.167 kg∙ha-1 para el genotipo de berenjena morada (dosis 1 l∙planta-1∙día-1) (figura 3). esto significa que para los genotipos de berenjena lila gris y morada en el valle del sinú medio, durante la época seca, la dosis de riego aplicada debe ser de 8 l∙planta-1∙día-1. el rendimiento promedio del tratamiento con 8 l∙planta-1∙día-1 fue 27.843 kg∙ha-1, y resultó estadísticamente diferente y superior al de los demás tratamientos. al mantenerse en el suelo una elevada humedad, la absorción del agua por la raíz exige un esfuerzo menor a la planta y la producción se desarrolla en mejores condiciones, aumentando los rendimientos (pizarro, 1996). sánchez et al.: requerimiento hídrico de la berenjena... 1752004 el ajuste de las curvas de rendimiento versus dosis de agua aplicada mostró una relación exponencial de la forma y=axb. las ecuaciones encontradas fueron: y=10835x0.3963 (r2=0.90) para el genotipo morada y, y=14365x0.2985 (r2=0.95) para el genotipo lila gris (figura 3). contenido de humedad del suelo el contenido de humedad del suelo a las profundidades de 0 –15, 15 – 30 y 30 – 45 cm fue similar durante el ciclo del cultivo para los dos genotipos; sin embargo, varió con las dosis más altas (figura 4). la fluctuación de la humedad en el tiempo se debe al consumo de la planta y a las características anisotrópicas del suelo. con la dosis de 8 y 6 l∙planta-1∙día-1 se presentó el mayor contenido de humedad del suelo en la mayoría de las etapas del cultivo, cercano a la capacidad de campo hecha en campo (28,4%), lo que indicó que las plantas no estuvieron sometidas a estrés hídrico; y los porcentajes menores de humedad los presentaron las dosis de 1 y 2 l∙planta-1∙día-1. al final de la cosecha la humedad tendió a ser constante para todos los tratamientos, debido al inicio de la temporada de lluvias. análisis económico se hace análisis económico para la producción de berenjena morada porque es la que tiene mayor demanda. para este caso, se observa que todos los tratamientos tienen un ingreso neto positivo, lo que significa que los ingresos son superiores a los costos. sin embargo, al aplicar el análisis marginal se encuentra que el tratamiento 6 l∙planta-1∙día-1 no presenta ventajas económicas. el tratamiento que mejores ventajas económicas presenta es el de 8 l∙planta-1∙día-1 con un incremento en el ingreso neto de $3.641.400 por ha, superior al aumento del costo variable ($103.500). por su parte, la tasa de retorno marginal (trm) alcanza 3,518%, lo que significa que por cada unidad monetaria invertida en el tratamiento se recuperan y generan adicionalmente 35,18 unidades más. la relación beneficio/costo indicó que la inversión hecha en los cuatro primeros tratamientos no generó ingresos favorables y resultan no rentables; sin embargo, para el tratamiento de 8 l∙planta-1∙día-1 esta relación fue de 1.29, lo cual indica que el valor de los ingresos es superior al valor de los costos y genera una rentabilidad de 29,2% (tabla 5). el vna de $11.733.376 (>0) indica que los ingresos son superiores a los egresos en esa cuantía en valor actual a una tasa de 14% (tabla 6). la tir de 82% muestra que por cada unidad invertida se generan 82 adicionales. de acuerdo con los indicadores analizados, la aplicación de riego por goteo a una dosis de 8 l∙planta-1∙día-1 para los genotipos de berenjena morada y lila gris es rentable y se confirma que durante la época seca en el tabla 4. análisis de varianza y separación de medias para el rendimiento comercial de dos genotipos de berenjena bajo cinco tratamientos de riego por goteo en el valle del sinú medio. fuente de variación gl rendimiento (kg∙ha-1) bloque 3 anava ** dosis (l∙planta-1∙día-1) 4 1 12.503 c 2 16.658 bc 4 19.658 b 6 20.960 b 8 27.843 a anava ** variedad 1 morada 18.204 a lila gris 20.843 a anava ns dosis/variedad 4 anava ns cv 30,6 ns: no significativo, *significativo al 5%, ** significativo al 1%. figura 4. comportamiento de la humedad del suelo a la profundidad durante el ciclo del cultivo de berenjena, regando cinco dosis diferentes de agua. agronomía colombiana 176 vol. 22 · no. 2 valle medio de sinú los mejores resultados técnicos y económicos se obtienen con esta dosis de riego. conclusiones • los genotipos de berenjena morada y lila gris se comportaron de forma similar con las aplicaciones de riego por goteo, en las diferentes etapas de desarrollo del cultivo, durante la época seca. • la evapotranspiración del cultivo de berenjena presentó valores de 1, 2, 4, 6 y 8 mm∙día-1 durante las épocas de floración, fructificación y cosecha, resultando proporcional a las dosis de riego aplicadas. • el requerimiento hídrico total del cultivo de berenjena en época seca fue de 625 mm para la dosis de 6 l∙planta-1∙día-1 y 841 mm para la dosis de 8 l∙planta-1∙día-1. • el tratamiento con 8 l∙planta-1∙día-1 mostró la mejor respuesta a la aplicación de riego, presentando el mayor diámetro de tallo (53,4 mm), la mayor altura de planta (93,0 cm) y el mayor rendimiento (27.843 kg∙ha-1). estas variables no presentaron diferencias significativas entre los dos genotipos. • la humedad del suelo presenta diferencia altamente significativa entre las dosis de riego aplicadas; el tratamiento 5 (8 l∙planta-1∙día-1) presentó el mayor contenido de humedad del suelo (31%) para las tres profundidades a lo largo de todo el ciclo del cultivo, estando esta humedad cercana a la capacidad de campo. • el análisis económico mostró que la mejor dosis de riego es 8 l∙planta-1∙día-1 con un ingreso neto de $11.670.650∙ha-1 para el genotipo morada. bibliografía de santa, f. y j. de juan. 1993. agronomía del riego. ediciones mundi-prensa, madrid. denisen, e. 1991. fundamentos de horticultura. editorial limusa, méxico. 604 p. doorenbos, j. y w. pruitt. 1990. necesidades de agua de los cultivos. estudio de la fao sobre riego y drenaje, roma. malaver, l. y e. hernández. 1991. relaciones fisiológicas del agua en las plantas. universidad nacional de colombia, palmira. 175 p. pizarro, f. 1996. riegos localizados de alta frecuencia (rlaf), goteo – microaspersión – exudación. ediciones mundi-prensa, madrid. 513 p. quiñones, h. 1996. necesidades hídricas de los cultivos. en: manual de diseño de riego en pequeñas áreas. imta. morelos, méxico. rojas, m. 1999. fisiología vegetal aplicada. segunda edición. mcgraw-hill, méxico. tabla 5. análisis económico de riego por goteo para una ha del genotipo de berenjena morada en el valle medio del sinú, 2001. tratamientos costo variable ($) ingreso neto ($) inc. ing. neto ($) inc. costo ($) retornos trm (%) costo total ($) ingreso bruto ($) b/c rentabilidad (%) 1 l∙planta-1∙día-1 721.050 4.108.275 9.504.488 4.829.325 0,51 -49,19 2 l∙planta-1∙día-1 793.500 6.887.725 2.779.450 72.450 38.364 3,836 9.576.938 7.681.225 0,80 -19,79 4 l∙planta-1∙día-1 897.000 8.022.550 1.134.825 103.500 10.964 1,096 9.680.438 8.919.550 0,92 -7,86 6 l∙planta-1∙día-1 1.000.500 8.029.250 6.700 103.500 0.065 0,006 9.783.938 9.029.750 0,92 -7,71 8 l∙planta-1∙día-1 1.104.000 11.670.650 3.641.400 103.500 35.183 3,518 9.887.438 12.774.650 1,29 29,20 tabla 6. flujo de caja para una ha del tratamiento 8 l∙planta-1∙día-1 del genotipo de berenjena morada. año costo total ($) ingreso total ($) ingreso neto ($) 0 3.506.843 -3.506.843 1 9.887.438 12.774.650 2.887.212 2 9.887.438 12.774.650 2.887.212 3 9.887.438 12.774.650 2.887.212 4 9.887.438 12.774.650 2.887.212 5 6.380.595 12.774.650 6.394.055 tasa de descuento 14% vna = $11.733.376 tir = 82% vpn = $8.226.533 29(2)_15+ruralmedellín.indd recceived for publication: 8 june, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 department of economics, faculty of humanities and economics, universidad nacional de colombia. medellín (colombia). 2 corresponding author. ahernandezrod@unal.edu.co 3 previously mentioned development plans based on culture and tourism. agronomía colombiana 29(2), 293-300, 2011 participation and innovation, the keys to rural development: the case of rural medellin participación e innovación, claves del desarrollo rural: el caso de la ruralidad de medellín adolfo hernández1, 3 and laura moisá1 abstract resumen the challenge of rural development in the municipality of medellin has to do with a political decision to assess processes based on participation and innovation in rural communities. the authorities have the opportunity to establish a territory in order to guarantee stability and consolidation of the populations considering their many activities when the districts are threatened by rampant urban sprawl. the opportunity exists to rebuild civil society in the territory based on cultural identity and to build new spaces without exclusion. el reto del desarrollo rural en el caso del municipio de medellín, tiene que ver con una decisión política que valore procesos endógenos basados en la participación y la innovación de las comunidades campesinas. las autoridades tienen la oportunidad de establecer un orden en el territorio que garantice la permanencia y consolidación de las poblaciones por reconocimiento de sus múltiples actividades cuando los corregimientos se ven amenazados por la conurbación rampante. existe la oportunidad de recomponer la sociedad civil en el territorio que los convoca a ser reconocidos por sus identidades construyendo nuevos espacios sin ser excluidos. key words: rural development, participation, innovation, cultural propositions and cultural. palabras clave: desarrollo rural, participación, innovación, proposiciones culturales y determinantes culturales. introduction the challenge of rural development in the municipality of medellin is the preservation of the rural economy as well as the preservation of strategic ecosystems. the territory is crucial because in the perspective of the city rural communities can transform into urban areas, or otherwise, recognize the opportunities of their rural residence as a forced structuring. the conservation of the environment, food production and water production are options for improving the quality of life in a city like medellin. the observation of the reality of farmers led to a characterization by the municipality to define micro planning as a contribution to the rural development plan. the rurality of medellin and its natural resources are in constant degradation, threatening the retention of communities. a new rural development plan for inhabitants as generators of economic and cultural possibilities. every society has a way of knowledge, which is not evident or explicitly organized but forms social action, economic activities and the ability to take external knowledge (tomassini, 2000; touraine, 1973). the possibilities of new landscapes, new partnerships, knowledge, tradition and imagination would also be the target of the rural projects. this presentation allows the observance of the cultural elements of development and the perspective of social action. a communication strategy would reveal the recognition and value of rural life, and is the basis for improving participation and fostering innovation. rural medellín as an object of study (alcaldía de medellín, 2007) the multidimensional analysis of villages in the municipality of medellin started with an interagency agreement to create a plan for rural development. this study addressed, for the first time, the territory of the villages, picked up concepts and proposed development plans that preceded this study3 and designed the multidimensionality of the territory as a part of the micro-regional planning to determine actions by criteria of happenstance. economy & rural development 294 agron. colomb. 29(2) 2011 the territory of the districts of medellin are defined as: east st. helena (eleven villages) and the west territory san sebastián de palmitas (eight villages), san cristóbal (seventeen villages), altavista (eight villages), and san antonio prado (eight villages). understanding the territory as a space built by human groups, concerning their needs and aspirations (agnew, 2006), the dynamics of communities with a cultural heritage, their production and their projections are conditioned by environmental and physical conditions with political and institutional relationships. this multidimensionality permitted the analysis of the structural problems, not as a list of invariable conditions, but as an association of conditions that must respond to future public policies for the rural municipality. indeed, one community representative drew attention towards the idea of development as “progress is not roads, and buildings, nor is it the social level assigned to us; it is social participation based on our identity and our culture and also tells us who we are and want to be”4 a benchmark of rural medellín the history of the districts of medellin is marked by the mobility of people and products from the mining economy that favored the development of agriculture and trade. in this way, the districts were sites of passage in santa fe de antioquia or ebéjer to medellin and rionegro, honda and bogota. (mayor of medellin et al., 2006). in 1920 and 1930, the development of land transportation with roads and railways replaced mule transport and regulated mining, the mule drivers then become farmers. the transit sites or resting points also received people displaced by violence and as well as urban populations, now called neo-rural areas. since the early forties of the last century, medellín has grown obeying the orders involving national and international industrial growth and a flourishing rural-urban migration, until exhausting its developable space. from the fifties on, the process of growth and expansion of the urban network determined settlement patterns in the district, until annexation. from these roads, trails and pathways, spaces were established, knitting economic and social activities and identifying patterns of behavior (alcaldía de medellín et al., 2006). 4 as expressed by “beatriz” a leader from a sector in la loma, san cristóbal, on the occasion of meeting the project team. micro-region planning (alcaldía de medellín and universidad nacional de colombia, 2010b) analysis with the perspective of five dimensions: institutional politics, economy, physical space, environment and socio-cultural, micro planning allowed state intervention and territorial units for the protection and projection of the rural municipality (alcaldía de medellín and universidad nacional de colombia, 2010a) the micro-regional development planning of agricultural production corresponds to areas of the districts technically suitable for agricultural production. in this area, the effort that must be done to promote food production and crop farming that allow the integration into the regional economy, national or international legislation on the basis of technology, processing and local food security and the city. this region corresponds to the activities of the rural economy and is related to life zones and soil conditions and the environment most conducive to productive development. the micro-regional environmental development planning for the territory of supply of goods and services. therefore micro-regional outcrops for the preservation of water and forests are created with their structural elements in the outer parts of the villages. the micro-regional planning of the central and suburban areas corresponds to areas with a commuter use classification (alcaldía de medellín, 2004), where the exchange should be strengthened are public services, concentrations of homes, installation of transformation processes and development of administrative activities. cultural elements of development. “words and things” historically new words have not transformed reality, but cultural reality easily creates new words. you can easily show that rural development plans are based, among others, on participation, sustainability and competitiveness. but while such concepts do not show a political motive, in social practice it will be difficult to deal with responsibly. the lack of applicable environmental laws, lack of policies for the rural economy, the historical experience of social exclusion and lack of participatory practice allow us to understand the poor performance of development plans. 295hernámdez and moisá: participation and innovation, the keys to rural development: the case of rural medellin this creates a call from communities and common sense, to enhance regulatory capacity and settlement of the state in social and economic advancement of rural areas. on the other hand, it is clear that innovation and competitiveness are complex mechanisms necessary for sustainable and equitable development and as stated are transforming rural medellin. from a historical perspective, in latin america and colombia, rural development has been a failure. there has been an inability to conduct evaluation strategy and results. they have copied foreign models that were inefficient because the same problems remain and deepen. the conflict in resource use by the deteriorating productivity and the inability to stir up local capacity for effective participation prevented necessary structural changes, kept the concentration of land and dependence on external resources, and poverty is encouraged by allowing the loss of sovereignty when developed countries buy land in poor countries to produce food for its population and move toward controlling water sources (machado, 2010). the desired change is not the idea of a preconceived rational model but the collective creation process through which community members learn together and determine ways to cooperate (crozier and friedberg, 1977). on the one hand, recognize the progressive nature of building confidence and solutions to priority problems and, secondly, that the unequal relationships structured from the top to the bottom of the social scale, more or less, provide social cohesion (lefevre, 2002). the recognition of the importance of public affairs, when it comes officially from the mayor, emphasizing a transparent and equitable share of public entities, easily sets criteria for trust between authorities and communities to develop a new rural development plan. the cultural foundations every society has a foundation in the culture of cohesion or set of values that shape the symbolic and the desirable, making sense of knowledge and communication (tomassini, 2000). while culture foreshadows what is desirable, it is not practical sense that society defines organization and government. a corresponding culture-oriented model is implicit to the way of being, feeling and acting in a society. social life becomes a relative balance in so far as moral, ethical and legal observances relative (mockus, 1998). today, more than at other times, man must assert his identity and sense of belonging as a subject of knowledge and authority of his world (bajoit, 2003), so the participation and modern innovation5 rather than technical processes are the cultural dynamics that make sense as the consensus for collective action (de greiff and nieto, 2005). culture, in this light, is a resource for society building, a condition for good planning, appropriate public policy and social mobilization, especially in a context-deficit society, with high levels of violence, crime, corruption and individual actions and deinstitutionalization (alcaldía de medellín, 2007). the permanence of communities in a territory is based on handling life problems (bajoit, 2003) and managing the production of wealth to ensure surplus, managing domestic order for a life of living, given the socialization of its members to community adaptation to a changing environment, managing consensus and social solidarity between different logics to prevent discrimination and managing relationships with other communities to avoid conflict. rural communities and culture, as specific communities are also subject to some existential needs (bajoit, 2003) concerning the extent to which they have been marginal to the development of modernity. the primary need for these rural communities has to do with the security of having social recognition, a personal fulfillment in their identity to avoid the decline of their culture and their economy and their ability to innovate. modernity was born with the notion of self-regulation where there is capacity to govern in accordance with reason, equality, freedom and justice, seeing politics as an instrument of the state desirable to organize and strengthen the social fabric. experience has shown the inadequacy of individual initiative and institutions that guarantee6 (kliksberg, 2000). where the importance of culture that underlies social 5 knowledge and technology have been linked throughout history to control processes and authority which also presents a challenge to developing countries. 6 the growth of developed economies in the last thirty years has been based on human capital and social capital rather than natural capital and built capital. the generation of technology, competitiveness and democratic stability indicates this. additionally it has been shown that the lower confidence among senior citizens is the average mortality rate. such inequality reduces social capital and adversely affects the health of the population. 296 agron. colomb. 29(2) 2011 capital factors7 (vargas, 2002), in trust based on recognition and commitment on standards and private organization. social evolution defines man, not because they belong to nature, but for their freedom and their responsibility to themselves and their environment. culture, social organization, power, capacity for action, including conflicts and ways of solution form a coherent whole (touraine, 1973). social action and outlook currently, there are a number of inclusive social reconstruction processes, where the right to difference and multiculturalism, appears as the new value of civilization, unlike the homogenization processes linked to the west. call this intent, political civilization and a reworking of the people (escobar, 2005). here, rural economic production must be in connection with rural life in all the cultural logic and political rationality. rural culture should be valued for itself, in its specificity and its renewal. on the one hand, one should generate a process of de-stigmatization, as the peasant is often considered of lesser value and disadvantageous in social relations. on the other hand, one should reinterpret the peasant culture, to abolish practices that hinder the project management of a society according to a participatory democracy: inclusive, equitable, socially responsible and ethical citizens. knowledge and technology have been linked throughout history to control processes and authority which also presents a challenge to developing countries the requirement of a state to encourage rural development does not make it paternalistic but creates a coherent institutional action (von haldenwang 2005) with the purpose of a conservation plan of rurality, acknowledging inequalities in access to resources and the pace of the economy and rural life. a framework for social action (alcaldía de medellín and universidad nacional de colombia, 2010a) in colombia, civil society is weak, still searching for an identity and the formation of an ethical self. the system of 7 kliksberg shows the importance to many multilateral institutions of taking culture in its many manifestations: unesco sees culture as a way of living together: thoughts, images and behaviors. the world bank has recently stressed the importance of institutions in developing both formal (laws, regulations, constitutions, contracts) and informal (trust, religion, and other implicit codes). knowledge, like the same social contract, is closer to logos than to a practice of self-production and autonomous action (boisier, 2002). under these conditions, policies of decentralization and regional development in the area are behind the results. lack of education and political and institutional development in a decentralization society makes every organization a social power able to intervene in its own environment (boisier, 2002). the need to generate prospects for a social initiative or an unsafe condition undertakes to create a sense of belonging in the territory, culture or some aspect that leads to consensus. thus, political power in medellin has an opportunity to create order in the territory, to search for objective purposes of the group. there, the danger of urbanization of rural areas, environmental risks and the possible disappearance of the rural economy and its cultural expressions, give an opportunity to place another meaning in the territory of the districts. the consideration of culture as a driving force and technology as an expression of the expertise and the possibility of driving a transformation show a development perspective based on two major premises: participation and innovation. effective participation is ultimately based on individuals or communities, with sufficient degrees of information and knowledge (de greiff and nieto, 2005), and their ability to negotiate greater autonomy. “siempre me han enseñado que san antonio de prado queda al sur del valle de aburrá, pero eso es falso, porque realmente queda en corantioquia y en la alcaldía de medellín, la comunidad no es tenida en cuenta en ninguna de las decisiones, en ningún proceso, en la alpujarra se sientan y deciden por nosotros...”(alcaldía de medellín, 2009). the communities are demanding more facts and less data collection to address rural issues. however, forms of representation and social coherence, still tend to be effective and enable a rapid transformation of the rural. “de qué nos sirve estar en las jac, nos estamos estallando y entre más días las diferentes veredas del corregimiento son más pobres, se está perdiendo la vocación agrícola, no se tienen recursos para la siembra, los campesinos se preguntan ¿qué hacer ante estas condiciones de pobreza? la gente está viviendo con $150.000 que se reciben cada dos meses, aquí vivimos es de milagro “(alcaldía de medellín, 2009). 297hernámdez and moisá: participation and innovation, the keys to rural development: the case of rural medellin the basis of conscious participation is free negotiation (crozier, 1970), it is the starting point of development, not a concession of any democratic system or the outstanding feature of a development plan. programmatic public policies for the recognition, promotion and dissemination of a rural culture are needed to include the functional (von haldenwang, 2005) traditional life over other forms (urban, modern and global). farmer participation has faced, because their livelihood has been functional to some extent, the dominant production system, which cannot absorb the lost labor it creates, but is a source of cheap food and supplies. communities must take development independently and assess their progress, prioritizing their unmet needs, and claiming their constitutional rights and duties. thus, according to crozier, the modern organization of the state allows direction and participation to be predictable. if these conditions are not met, the state is no longer able to guarantee free negotiation and autonomous communities. innovation, as another basis of the vision of development, has to do with a reflection of society on itself, and corresponds to the possibilities of creativity and mobility of citizens (crozier, 1970) but the proper social conditions should be indicated to allow their development and their implementation. in rural conditions, what is clear is that the construction of economic sustainability remains a dream, when the rural economy has a premium for family subsistence, and there are very few or no responses from specialization and much less from forms of joining together to “modernize” and generate added value. innovation makes sense as a reason to support development intent, being a process of negotiation and cooperation of market relations. the biggest challenge is to maintain an organization where communities and authorities allow free and open relationships to sustain the individual creatively in the context of collective innovation possibilities. the redeployment of the culture of development: communication strategy it is now necessary to construct new identities and consolidate new values. the mode of being of things and the mode of being of man is only the starting point. man has a project condition, the world is full of possibility and it makes sense because of the value obtained in the communicative interaction between people. only understood by the group objectives, generating commitment and responsibility allow human beings to arouse identity, participation and realize freedom to locate what they think is best for the project under construction. today’s world is becoming indeterminate, can be constructed and reconstructed in accordance with the development of existential projects that interact. in the center of the new direction will be the awareness of living in a world of possibility, where little by little, the existential projects will build networks and solidarity, independent of the state, and flood like a virus to the society to take root and express new values, new directions of development (touraine, 1997). latin american has (kliksberg, 2000) three permanent elements, namely, the conviction of common goals that mobilize the latent force of social groups, the design of a participatory and inclusive organization and definition of principles of behavior to achieve the objectives. in all cases, the consolidation of effort and setting the overall direction comes with time. constant communication was as necessary as the strengthen of conviction for participation. regulation and assessment of rural and peasant culture the proposals and actions taken should benefit from concerted organizational bases to feed the rural policy of medellin. legal actions and control for the preservation of strategic ecosystems located in the upper parts, suppliers of water and forest, is one of the first policy considerations that must be upheld. this follows the design of regulations designed to contain urban development in the villages, on the edge of town, and public policy and the ability to consolidate public services. believing in the value of social ties in the villages and the urban city, mediated by the government of the municipality of medellín, highlights certain visions of “appellation of origin”, with the aim to “... apply science and the latest technology to enhance and project tradition”8. the intimate relationship between the farmer and the earth, laden with symbolism and meaning of life, in the historical and cultural districts of medellin, gives property valuation in the considerations of rural culture. 8 presentation of the laboratorio de la quesera roquefort, roquefort, francia,1991. 298 agron. colomb. 29(2) 2011 economy, farmers and civic culture the rural economy is not based primarily on production but on social and political action, binding the peasant to the overall dynamism and therefore the state must consistently encourage and subsidize the temporary support for the easy integration of peasant agricultural to the commodity market and for their transformations, to be self-empowered to foster development. with a base material in natural resources through reforestation programs, incentives and agreements with the owners of the land, the aim is to recover the territories that have a defined land use and forestry production and resolution of the pot contradiction. these actions of public policy should encourage the participation of institutions, organizations, ongs and rural communities. the assessment of knowledge based on tradition, experience and ownership of modern science and technology (quintana and benavides, 2002) is based on citizenship education in the countryside and the city to recognize the capacity of adaptation to recognize the potential of rurality to adapt to the growing capitalist market in an economy based on life9 and promoting farm products. citizenship education will build a virtuous circle of cooperation and solidarity to strengthen sustainability. rural communities must be integrated so as not to degrade (escobar, 2005). the revaluation of tradition and memory require revision in the light of a proposed society to be democratic, participatory, equitable, inclusive, multicultural and united. it is well known that traditions are renewed but do not lose the sense of time, thus linking them will need to be updated with a proposed redefinition of the native or local and if necessary, create new ones that reinforce it. rural communities and the city as a whole could be thus able to modify their systems, with the possibility of creating normative behaviors to produce or transform social order (touraine, 1997), reviewing and adjusting its orientation 9 a concept coined by hernando hincapie, the rural creator of the selfsustaining model at la pequeña granja de mamá lulú, qimbaya, and which presents the latent risk of acculturation from the dominant perspective. to the creation of rules and institutions10 and social organization for action. moreover, the promotion of creativity, entertainment and empowerment of farmers and rural trades must be complemented by cultural management (mouton, 2003). in particular, the strengthening of education in the districts must allow access to science and technology for the youth, who will be the ones to consolidate the generational change in rural areas (henriques, 1970). leveraging the rich landscape where they develop rural activities can configure an aggregate creative recreation environmental education, cultural and agricultural, to call the attention of inhabitants of urban areas, especially children and the family. local environmental parks, sustainable production, ecological management of soil, wildlife conservation, the preservation of sounds and scents of the field and peasant art forms are elements to be evaluated. they emphasize rural cultural identity to ensure control of the adverse effects of urban culture and traditional tourism in the districts. tourism as a revenue generator should not be seen as a substitute for rural life. this should not transform the fields into hotels and parking lots, and neither should it promote noise, pollution, drugs and prostitution11. the farm cannot be transformed from a source of rural productivity to a subservient role in the tourist industry. the recognition of values worthy of being symbols of identity and belonging will help strengthen rural culture based on citizenship learning/teaching strategies. rural communities in the districts of medellin have expressed an identification with physical space12 and a deep concern for environmental conservation. lacking of income, the society could recognize the compensation values of environmental activities, producing the landside or related artistic expressions. 10 institutions are not rules for the life of a social organization but the mechanism of legitimate decision making within a political unit. the political system is the separation between legal and illegal. social control is not a direct reflection of cultural values but the refraction of class relations through an institutional system. 11 unfortunately, said adverse effects have appeared in areas of agro-tourism in the department of quindio. 12 the most recognized heritage properties in corregimientos must see the natural value of areas like cerro del padre amaya, el alto de boquerón, la serranía las baldías, la laguna de los morenos, la laguna de san josé de la montaña, el cerro el yolombo y el alto loma hermosa or the areas which were developed for community life activities such as mining, salt mining, agriculture, and flower growing (alcaldía de medellín, 2006). 299hernámdez and moisá: participation and innovation, the keys to rural development: the case of rural medellin a final reflection the ability of the society to think and act on itself to achieve desirable goals, is a current challenge. development is not a linear pattern where groups have to follow the path of the most advanced. we all play at once, so do not try to emulate but be sources of creativity. politics ultimately stabilizes the changing relationships of social dynamics as it seeks an agreement, coordination and organization between different communities (savater, 1992). the government as an agent and regulator of society constitutes a privileged instrument for making decisions, arbitrating interests and giving meaning to the construction of a project of general interest. you cannot expect that the authorities simply come from immediate interests and rise to the strategy of long-term projects, they are but one part of society, therefore community participation and innovation is the basis of the rural development strategy pursued. the policy will be then the degree of organization of the state, the level of socio-economic and cultural structure of society and the structuring of the territory. politics in the literal sense of the term is called to reconstruct social spaces and representation particular conditions, facing concrete demands, calling again from public debate for understanding what cannot be resolved not by the omnipotence of the market nor the state. the farmer as a new target linked to the development of the territory and its opportunity to create value and meaning of a new rural-urban ratio within the municipality of medellin, is the basis of a sustainable rural development plan. civil society is composed of the space formed by those who want to be recognized as individuals. literature cited agnew, j. 2006. geografías del conocimiento en la política mundial. tabula rasa 4, 49-58. alcaldía de medellín, secretaria de desarrollo social. 2009. memoria de los encuentros veredales corregimentales. medellín, colombia. alcaldía de medellín, secretaria de cultura ciudadana. 2007. planes de desarrollo cultural de los corregimientos del municipio de medellín. programa de memoria y patrimonio cultural. subsecretaria de metro cultura, medellín, colombia. alcaldía de medellín, secretaría de medio ambiente; corantioquia; universidad de antioquia. 2006. atractivos naturales y bienes patrimoniales de los corregimientos de medellín, breve reseña. medellín, colombia. alcaldía de medellín and universidad nacional de colombia. 2010a. proyecto caracterización veredal detallada de los corregimientos de medellín. medellín, colombia. alcaldía de medellín and universidad nacional de colombia. 2010b. atlas veredal de medellín. medellín. alcaldía de medellín. 2004. plan de ordenamiento territorial (pot). medellín. bajoit, g. 2003. el cambio social. siglo xxi editores, madrid. benavides, c. and c. quintana. 2002. gestión estratégica de la tecnología y economías de aglomeración (on line). revista madrid 16, http://w w w.madrimasd.org/revista/revista16/ tribuna/tribuna1.asp; consulted: june, 2011. boisier, s. 2002. la odisea del desarrollo territorial en américa latina. la búsqueda del desarrollo territorial y de la descentralización. in: seminario, descentralización de sectores sociales: nudos críticos y alternativas. ministerios de la presidencia, salud y educación del perú, lima. crozier, m. 1970. la société bloquée. editions du seuil, paris. crozier, m. and e. friedberg. 1977. ĺ acteur et le système. éditions du seuil, paris. de greiff a. and m. nieto. 2005. anotaciones para una agenda sobre las relaciones técnico científicas sur-norte. rev. estud. soc. 22, 59-69. escobar, a. 2005. bienvenidos a cyberia, notas para una antropología de la cibercultura. rev. estud. soc. 22, 15-35. henriques, g.v. 1970. explicación y asimilación recíproca, en piaget j, la explicación en las ciencias. pp. 180-196. in: coloquio de la academia internacional de filosofía de la ciencias. editorial martínez roca, barcelona, españa. lefevre, h. 2002. américa latina frente al desafío del neoliberalismo. instituto de estudios andinos, lima. machado, a. 2010. lecciones del desarrollo rural y enfoques del desarrollo rural. pp. 17-53. in: primer coloquio internacional en desarrollo rural con enfoque territorial. iica; colciencias, plantta, universidad nacional de colombia, bogota. mockus, a. 1998. armonizar ley, moral y cultura. cultura ciudadana, prioridad de gobierno con resultados en prevención y control de violencia en bogotá, 1995-1997. banco interamericano de desarrollo (bid), bogota. mouton, b. 2003. innovation régionale, capital social et capacité institutionnelle. in : 2ème séminaire du cycle de séminaires vicente pérez plaza, http://ingenio.upv.es/webingenio/mouton. pdf; consulted: june, 2011. kliksberg, b. 2000. el rol del capital social y de la cultura en el desarrollo. capital social y cultura: claves estratégicas para el desarrollo. bid; fundación felipe herrera; university of meryland; fce, buenos aires. savater, f. 1992. política para amador. ariel editores, barcelona, españa. tomassini, l. 2000. el giro cultural de nuestro tiempo, en capital social y cultura: claves estratégicas para el desarrollo. bid; fundación felipe herrera; university of meryland; fce, buenos aires. 300 agron. colomb. 29(2) 2011 touraine, a. 1973. production de la société. edition de 1993, editions du seuil, paris, touraine, a. 1997. ¿podremos vivir juntos? la discusión pendiente: el destino del hombre en la aldea global. fondo de cultura económica, buenos aires. vargas, g. 2002. hacia una teoría del capital social. rev. econ. inst. 4(6), 71-108. von haldenwang, ch. 2005 gobernanza sistémica y desarrollo en américa latina. rev. cepal 85(4), 35-52. resumen abstract la presencia de arvenses en los cultivos influye en la cantidad y calidad del producto, sin embargo, los productores no consideran importante su manejo, ya que los daños no se observan directamente como en el caso de plagas o patógenos. en el presente trabajo se realizó un reconocimiento de arvenses asociadas al cultivo de espinaca, se compararon los resultados de fluctuación poblacional encontrados del 2003 al 2007 y se realizó una encuesta a los agricultores, con el fin de determinar el tipo de manejo que realizan. los valores más importantes en términos de densidad (número de individuos en 0,25 m2) y cobertura (porcentaje de cobertura en 0,25 m2), se presentaron en las especies urtica urens l. (25,85 y 20,54%), capsella bursa-pastoris l. (1,78 y 6,71%), ambrosia sp. (1,61 y 2,46%), galinsoga ciliata l. (0,79 y 3,67%), stellaria media (l.) vill. (0,58 y 4,46%) y chenopodium album l. (0,52 y 2,21%). los agricultores que siembran espinaca en cota se clasificaron en 6 grupos utilizando 31 variables y 251 modalidades; se concluyó que la variable más importante es el tipo de control de arvenses durante el ciclo de cultivo, que permite agruparlos en los que realizan control manual y aquellos que realizan control integrado y manual conjuntamente. although agricultural weeds have tangible effects on crop yield and quality, farmers often do not value the importance of weed management as much as pest or disease control. in this paper, the various weeds associated with spinach in the municipality of cota (cundinamarca) were described. the weed specie composition was compared with that one found between 2003 and 2007. a survey was carried out in order to determine the farmer awareness of agricultural weeds and current management practices. the dominant weeds in terms of density (percentage species on 0.25 m2) and coverage (percentage coverage on 0.25 m2) were urtica urens l. (25.85 and 20.54%), capsella bursa-pastoris l. (1.78 and 6.71%), ambrosia sp. (1.61 and 2.46%), galinsoga ciliata l. (0.79 and 3.67%), stellaria media (l.) vill. (0.58 and 4.46%), and chenopodium album l. (0.52 and 2.21%). the farmers that plant spinach in cota were divided in 6 groups taking into account 251 practices and 31 variables, but considering weed control as the most important variable, they could be grouped in those who control weeds manually and ones who control them manually and chemically. key words: urtica urens l ., ambrosia sp., multipurpose correspondence analysis, cluster, population dynamics. palabras clave: urtica urens l., ambrosia sp., análisis de correspondencias múltiples, conglomerado, dinámica poblacional. fecha de recepción: diciembre 10 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 estudiante, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lmrodriguezj@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gaplazat@unal.edu.co 3 investigador, grupo de manejo integrado de plagas, centro de investigaciones y asesorías agroindustriales, universidad de bogotá jorge tadeo lozano, chía. rodrigo.gil@utadeo.edu.co 4 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. bchavesc@unal.edu.co 5 coordinador, grupo de manejo integrado de plagas, centro de investigaciones y asesorías agroindustriales, universidad de bogotá jorge tadeo lozano, chía. jaime.jimenez@utadeo.edu.co introducción la espinaca, spinacea oleracea l. (1753) (chenopodiacea), se cultiva principalmente en europa, asia y parte de américa. su mayor producción se encuentra en china, con una participación del 85% al 90% del total producido a nivel mundial, le siguen estados unidos (7%) y japón (3%) (lucier y plummer, 2003; lucier et al., 2004; richter et al., 2004). en colombia, los departamentos que producen esta hortaliza son: cundinamarca, antioquia, norte de santander y existen indicios no documentados de cultivos en boyacá. el rendimiento en el departamento de cundinamarca es de 18,25 t·ha1, con un área de 112,69 ha. en este departamento, el municipio de cota participó en el año 2002 con el 71% de la producción departamental (dane, 2002). reconocimiento y fluctuación poblacional arvense en el cultivo de espinaca (spinacea oleracea l.) para el municipio de cota, cundinamarca recognition and population fluctuation of weeds in spinach crop (spinacea oleracea l.) in the municipality of cota, cundinamarca marcela rodríguez1, guido plaza2, rodrigo gil3, bernardo chaves 4 y jaime jiménez5 agronomía colombiana 26(1), 87-96, 2008 88 agron. colomb. 26(1) 2008 en la producción de espinaca, como de otras hortalizas, el principal limitante es el manejo de plagas, enfermedades y arvenses. dentro de este grupo, los productores consideran menos importantes las arvenses, ya que los daños no se observan fácilmente; sin embargo, en términos biológicos afectan directa o indirectamente los cultivos. en forma directa perjudican el rendimiento, lo cual se conoce como interferencia, y de forma indirecta pueden ser hospederas de plagas y enfermedades que inciden negativamente en la sanidad (labrada et al., 1996; urzúa, 2006). debido a la competencia establecida entre las poblaciones de arvenses y el cultivo, este último no expresa todo su potencial genético, no alcanza un rendimiento óptimo y la calidad nutricional tiende a ser baja (labrada, 1997). los productores del municipio de cota realizan el control de arvenses principalmente de forma manual, lo cual incrementa los costos de producción y limita la expansión del área cultivada. las arvenses asociadas al cultivo que reportan lestrange et al. (1996) en california (estados unidos) son: urtica urens l. (1753) (urticaceae), de mayor importancia, y otras como poa annua l. (1753) (poaceae), sonchus oleraceus l. (1753) (asteraceae), lactuca serriola l. (1756) (asteracea), malva parviflora l. (1753) (malvaceae), sisymbrium irio l. (1753) (brassicaceae) y capsella bursa-pastoris (l.) medik (1792) (brassicaceae). posteriormente, chaney et al. (2001) reportan en la misma zona que las arvenses asociadas al cultivo son: u. urens, m. parviflora, s. irio, c. bursa-pastoris y stellaria media (l.) vill. (1789) (caryophyllaceae). en la zona del noroeste de washington, foss y jones (2000) reportan que las arvenses asociadas a este cultivo son: p. annua, elytrigia repens (l.) desv. ex nevski var. vaillantiana (wulfen & schreb.) prokudin (1933) (poaceae), lolium perenne l. (1753) (poacea), polygonum lapathifolium l. (1753) (poligonaceae), spergula arvensis l. (1753) (caryophyllaceae), c. bursa-pastoris, senecio vulgaris l. (1753) (asteracea), s. media, amaranthus spp. (amaranthaceae), lamium amplexicaule l. (1753) (labiatae), matricaria matricarioides (less.) porter (1894) (asteraceae), solanum spp. (solanaceae), polygonum convolvulus l. (1753) (poligonaceae), brassica spp. (brassicaceae), chenopodium spp. (chenopodiaceae), hordeum vulgare l. (1753) (poaceae) y triticum aestivum l. (1753) (poacea). en la investigación de jiménez et al. (2006) en el municipio de cota (cundinamarca), se reporta que las arvenses asociadas a los cultivos hortícolas (incluyendo espinaca) son: u. urens, ambrosia sp. (asteraceae), c. bursa-pastoris, ochlopoa anua (l.) h. shcolz (2003) (poaceae) y galinsoga ciliata s.f. blake (1922) (asteracea); además consideraron a ambrosia sp., como una arvense altamente nociva, pero poco frecuente. genton et al. (2005) y trigo y garcía (2006) advierten sobre la importancia que presenta ambrosia sp., tanto en términos agronómicos como de salud humana. el estudio de la flora a través de la elaboración de catálogos de arvenses es la base necesaria para cualquier trabajo dirigido a eliminarlas o controlarlas. el conocimiento generado con estudios de biología y ecología de arvenses para identificar los factores que dominan su persistencia, permiten conocer las variaciones temporales y espaciales, catalogándolas según el daño que generan (lotz et al., 1990; mortimer, 1997; velasco y rico, 2000). en la presente investigación se realizó el reconocimiento de la población arvense en el cultivo de espinaca y los cambios en su estructura debidos a prácticas de manejo entre los años 2003 y 2007. materiales y métodos el presente trabajo se ejecutó durante el primer semestre de 2007 en el municipio de cota (4o49’05’’ n y 74o07’20’’ w), cundinamarca, a una altitud de 2.572 msnm y con una temperatura anual promedio de 14 ºc. se evaluó la composición florística de arvenses asociada al cultivo de espinaca y su fluctuación poblacional en cinco veredas: cetime, el abra, la moya, pueblo viejo y rozo, que son las más representativas de la producción de espinaca. también, se realizó una encuesta a los agricultores del municipio con el fin de determinar las técnicas de manejo utilizadas para el control de arvenses entre el 2003 y el 2007. para establecer los cambios en la estructura de la comunidad arvense asociada al cultivo de espinaca, se tomó como referente el trabajo realizado por jiménez et al. (2006). en el 2007 no se incluyó la vereda centro muestreada en el trabajo de jiménez et al. (2006) debido a que actualmente no se desarrolla ninguna actividad hortícola. reconocimiento de arvenses para el muestreo, las plantas de espinaca presentaban un estado de desarrollo de no más de siete hojas verdaderas (30 días después de siembra) y con presencia de arvenses en estado de plántula. la evaluación consistió en recorrer los lotes, efectuando muestreos aleatorios en cada uno de ellos con una unidad de muestreo de 0,25 m2. el número de muestras por lote se determinó de acuerdo con la estabilidad del número de especies. en cada cuadro se registraron las especies presentes, el número de individuos y el porcentaje de cobertura. para la identificación de las 89 arvenses se colectó una muestra de cada especie y se envió al instituto de ciencias naturales de la universidad nacional de colombia. para encontrar la relación entre la riqueza de arvenses y la ubicación de las fincas en cada una de las veredas, se realizó un análisis multivariante de conglomerados (cluster) (guisande et al., 2006). fluctuación de la población con el fin de determinar la fluctuación de la población arvense, se compararon las frecuencias de las especies objeto de la investigación actual, con los resultados obtenidos por jimenez et al. (2006). esta comparación se realizó mediante una prueba de hipótesis (prueba z, p<0.05), para determinar si existían diferencias significativas en las frecuencias de la población entre el 2003 y el 2007. encuesta la encuesta se realizó a 118 agricultores del municipio, que utilizan 277,02 ha con fines agrícolas y pecuarios. se determinaron las prácticas de manejo de arvenses, así como el conocimiento sobre la importancia económica y ambiental de dicho manejo. las preguntas se plantearon con base en la encuesta realizada por jiménez et al. (2006) con algunas modificaciones; se enfatizaron temas como: control de arvenses antes, durante y después de la siembra; disposición de residuos, uso, manejo y dosis de herbicidas. estas preguntas se anexaron a la encuesta realizada a todos los agricultores del municipio por el centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano (datos sin publicar). se establecieron dos tipos de preguntas en la encuesta: abiertas y cerradas. los datos se analizaron inicialmente mediante tablas de frecuencia y gráficos; posteriormente se organizaron en una matriz de procesamiento compuesta de las observaciones (agricultores encuestados que siembran regularmente espinaca) y las variables que determinan el manejo de arvenses. todas las variables se codificaron en términos cualitativos, a fin de clasificar numéricamente las preguntas abiertas. la matriz se sometió a un análisis de correspondencias múltiples (acm) con los programas sas 9,0 y spad 3,5. para el acm se observó la representación de cada punto en los ejes factoriales obtenidos (calidad de representación), con el fin de determinar la relación o diferencia entre las variables a evaluar. la calidad de representación de cada punto se determinó mediante el coseno cuadrado del ángulo formado por el punto en cuestión con el eje del plano cartesiano; de igual manera, se observó la inercia (morineau y aluja, 1994) para determinar la variable más frecuente en la encuesta. adicionalmente, con el análisis de agrupación por el método de ward (sas, 9,0) se determinó la agrupación por similitud de las observaciones y se tipificaron los agricultores. resultados y discusión reconocimiento de arvenses los materiales botánicos colectados en este trabajo se agruparon taxonómicamente en 13 familias, 19 géneros y 19 especies (tabla 1). la familia asteraceae aporta el 26,31% (cinco especies), la familia brassicacea el 15,79% (tres especies) y cada una de las 11 familias restantes aportan el 5,26% (una especie cada familia). en el presente estudio, los resultados de las variables densidad y cobertura se usaron para clasificar a la comunidad arvense en tres categorías: en la primera las especies dominantes; en la segunda las especies frecuentes, y en la tercera, especies de muy poca frecuencia o raras. al observar la tabla 1, los resultados de la variable densidad permitieron categorizar la comunidad de arvenses de la siguiente manera: especie dominante: u. urens; especies nombre científico densidad (n° de ind.) cobertura (%) urtica urens l. (1753) 25,80 20,54 capsella bursa-pastoris l. (1753) 1,78 6,71 galinsoga ciliata l. (1753) 1,61 2,46 ambrosia sp. 0,79 3,67 stellaria media (l.) vill. (1789) 0,58 4,46 chenopodium album l. var. quinoa (wild.) kuntze (1898) 0,52 2,21 oxalis latifolia kunth. (1822) 0,69 0,87 veronica persica poir. (1808) 0,57 0,94 amaranthus hybridus l. (1753) 0,42 0,63 trifolium repens l. (1753) 0,19 0,32 senecio vulgaris l. (1753) 0,17 0,76 rumex crispus l. (1753) 0,15 0,81 sonchus oleraceus l. (1753) 0,14 0,47 poa annua l. (1753) 0,12 0,18 cotula australis (sieber ex spreng.) hook. f. (1853) 0,11 0,65 cardamine hirsuta l. (1753) 0,11 0,41 lamium amplexicaule l. (1753) 0,09 0,18 malva sylvestris l. (1753) 0,05 0,28 lepidium bipinnatifidum desv. (1814) 0,01 0,06 tabla 1. listado de arvenses asociadas al cultivo de espinaca (spinacea oleracea l.) en cota, cundinamarca, con datos de densidad y cobertura promedio por unidad de muestreo (0,25 m2). 2008 rodríguez, plaza, gil, chaves y jiménez: reconocimiento y fluctuación poblacional arvense... 90 agron. colomb. 26(1) 2008 frecuentes: c. bursa-pastoris, g. ciliata y ambrosia sp., y especies poco frecuentes o raras las 15 restantes. para la variable cobertura (tabla 1), la categorización es de la siguiente manera: especie dominante: u. urens; especies frecuentes: c. bursa-pastoris, s. media, ambrosia sp., g. ciliata y c. album, y especies poco frecuentes o raras las 13 restantes. por consiguiente, al tener en cuenta las dos variables (densidad y cobertura) la comunidad arvense se puede agrupar en tres categorías. en la primera la especie dominante: u. urens; en la segunda las especies frecuentes: c. bursa-pastoris, g. ciliata, ambrosia sp., s. media y c. album, y en la tercera, las 13 especies restantes que son poco frecuentes y aportan valores inferiores a un individuo y 1% de cobertura por unidad de muestreo (0,25 m2). los resultados del levantamiento florístico coinciden con los reportados por lestrange et al. (1996), foss y jones (2000) y chaney et al. (2001) en estados unidos, quienes determinaron que u. urens, c. bursa-pastoris, g. ciliata y s. media son las principales especies de arvenses asociadas a la espinaca. aunque no se disponga de información suficiente, es posible que la semilla importada conserve algún grado de contaminación por arvenses que se establecen en los cultivos comerciales. jackson et al. (2004) mencionan una densidad de las especies u. urens y c. bursa-pastoris de 0 a 116 plantas/m2 en zonas templadas; en las condiciones del presente estudio se encontraron densidades de 2 a 360 plantas/m2. si bien las especies de arvenses presentes en los cultivos de espinaca en zonas templadas coinciden con las presentes en el trópico alto andino, sus poblaciones presentan grandes diferencias en términos de densidad. el análisis de la comunidad de arvenses entre veredas y fincas de cada vereda se obtuvo mediante las variables densidad y cobertura (figuras 1a y 1b). los niveles de similitud entre veredas se presentaron así: las de alta similitud: pueblo viejo y cetime; similitud intermedia: la moya y rozo, y baja similitud, el abra (figura 1a). los resultados de la variabilidad entre los sitios de muestreo permiten apreciar diferencias entre fincas de una misma vereda y lotes de una misma finca (figura 1b). en las figuras 1a y 1b, cada dendograma se divide en tres grupos. la vereda el abra presentó el menor número de especies (5 a 10) y la mayor homogeneidad (todos los sitios de muestreo se ubicaron en el grupo uno). por el contrario, los sitios de muestreo de las veredas restantes (cetime, la moya, pueblo viejo y rozo) se ubican en tres grupos y el número de especies fluctuó en otro rango (8 a 10, 4 a 16, 6 a 15 y 9 a 15, respectivamente). las diferencias entre sitios de muestreo (tabla 2) se aprecian en el número total de especies en cada uno de los grupos (17, 10 y 15 especies para los grupos 1, 2 y 3, respectivamente). estos resultados indican que el grupo dos presentó el menor número de especies, pero el mayor número de individuos y porcentaje de cobertura. fluctuación de la población jiménez et al. (2006) reportan para el municipio de cota 16 familias botánicas, 32 géneros y 34 especies, asociadas figura 1. agrupación por similitud de la diversidad biológica de arvense en el municipio de cota, teniendo en cuenta su presencia, número de individuos y porcentaje de cobertura. a. agrupación a nivel de veredas. b. agrupación entre sitios de muestreo. los sitios de muestreo se encuentran representados por el nombre de la vereda y la codificación pertinente por finca (el primer número) y lote de la finca (el segundo número). estos dendogramas se construyeron con base en el método de agrupamiento de ward (sas, 9). a b 91 a diferentes cultivos: espinaca, acelga, remolacha, apio, perejil, lechuga, brócoli y coliflor. la comparación entre la evaluación de la comunidad en el 2003 (jiménez et al., 2006) y los resultados de este trabajo, permiten identificar diferencias en el número de familias, géneros y especies. esta variación puede atribuirse a factores de selección como: labranza, riego, herbicidas, fertilizantes, recolección y manejo de problemas sanitarios (masalles, 2004). además, esta variación puede deberse a aspectos biológicos de las arvenses como: producción de semillas, dispersión y persistencia (labrada, 1997; masalles, 2004). en la tabla 3 se observan los resultados del análisis de frecuencia de las arvenses, al comparar los resultados obtenidos por jiménez et al. (2006) con los de la presente investigación por medio de la “prueba z”. se aprecian diferencias significativas (p<0,05), con mayor énfasis en la vereda cetime y para las especies u. urens y ambrosia sp. u. urens se mantiene como especie dominante desde el 2003, posiblemente porque es una especie muy competitiva y prolífica, características que le permiten una rápida producción de propágulos sexuales. c. bursa-pastoris y g. ciliata como especies frecuentes y o. annua es una especie que aparece como de alta frecuencia en el 2003 y no se reporta en el 2007; sin embargo, ambrosia sp., que se encontraba en la categoría de baja frecuencia en el 2003, actualmente pertenece a la categoría de frecuente. las especies que llaman la atención por su incremento en frecuencia para el 2007 son: s. media y c. album (baja y media frecuencia en el 2003, respectivamente). encuesta para el análisis de las variables en el manejo de arvenses asociadas al cultivo de espinaca en el municipio de cota, evaluadas en la encuesta que realizó el ciaa, se tuvieron en cuenta solo 82 agricultores, 69,5% del total de encuestados, los cuales siembran regularmente espinaca. la distribución de estos agricultores en el municipio se describe en la tabla 4. el 92,7% de los agricultores que sembraron regularmente espinaca entre el 2003 y el 2007 han mantenido la continuidad en el sistema de producción. lo cual significa que el periodo entre la cosecha y una nueva siembra es inferior a 15 días. para los productores restantes, las interrupciones especies de arvenses agrupación por número promedio de individuos* agrupación por porcentaje de cobertura* grupo 1 grupo 2 grupo 3 grupo 1 grupo 2 grupo 3 urtica urens 5,57 88,83 12,26 7,11 60,12 14,52 capsella bursa-pastoris 1,89 0,49 3,06 5,81 2,93 14,53 galinsoga ciliata 0,87 2,83 2,5 1,59 4,68 2,50 ambrosia sp. 0,84 0,15 1,44 4,77 0,73 3,75 stellaria media 0,92 0,12 0,00 7,18 0,85 0,00 chenopodium album 0,69 0,34 0,19 3,08 1,22 0,53 especies restantes 2,83 0,81 2,25 5,30 3,62 9,00 total 14,41 93,51 22,23 35,95 74,15 46,39 tabla 2. agrupación de las especies de arvenses basada en el número promedio de individuos y porcentaje de cobertura, para cada uno de los grupos del dendograma sitios de muestreo. * valor medio por unidad de muestreo (0,25 m2). especie cetime el abra la moya pueblo viejo rozo urtica urens 3,14 * 2,34 * 0,48 ns 0,57 ns -3,03 * galinsoga ciliata -3,96 * 0,07 ns -3,48 * -3,76 * -12,8 * capsella bursa-pastoris 2,05 * a -2,02 * -0,81 ns -5,74 * ambrosia sp. 4 * -1,07 ns a 7,11 * a stellaria media a -1,17 ns a a 14,6 * chenopodium album a a a a a tabla 3. diferencia de frecuencias en valores de z de las especies arvenses dominantes y frecuentes encontradas entre el muestreo del 2003 (jiménez et al., 2006) y 2007. los valores positivos significan que la frecuencia de la especie aumentó entre el periodo 2003-2007. *: significativo al 5%; ns: no significativo al 5%; prueba z. a: comparación ausente. 2008 rodríguez, plaza, gil, chaves y jiménez: reconocimiento y fluctuación poblacional arvense... 92 agron. colomb. 26(1) 2008 en la siembra de esta hortaliza oscilan entre los dos (4,9%) y tres meses (2,4%). este prolongado periodo de descanso, permite acumular agua en el perfil y facilitar el control de arvenses después de la cosecha (delucchi, 2003). al evaluar la variable “control de arvenses” durante el ciclo de cultivo, se encontró que el 74,17% de los agricultores que siembran espinaca regularmente realiza control manual. con respecto al momento en el cual hacen el control, se determinó que el 9,75% efectúa la desyerba posterior a los 30 días después de siembra (dds), el 62,2% alrededor de los 30 dds y el 28% anterior a los 30 dds. si bien no se ha determinado qué consecuencia ocasiona realizar el control en determinada época del cultivo, es claro que esta decisión afecta la estructura de la comunidad arvense y el desarrollo fenológico del cultivo. el 3,66% de los agricultores realiza control químico y el 23,17% control integrado (manual y químico). los ingredientes activos (i.a.) de herbicidas reportados en el control químico son linuron, s-metolaclor, prometrina y atrazina, con aplicaciones pocos días antes o después de la siembra. la totalidad de los agricultores que utilizan herbicidas (control químico e integrado) hace por lo menos una aplicación por ciclo de cultivo. los i.a. empleados para el control de arvenses en espinaca no son selectivos, lo que genera la utilización de otros productos, que no se recomiendan y ocasionan problemas en el cultivo como: baja germinación, daño al follaje y disminución en la producción. para el “control de arvenses después de cosecha”, el 69,5% no hace ningún tipo de control, el 1,2% utiliza el pastoreo y el 29,3% el control químico. no realizar ningún tipo de control después de cosecha genera mayor cantidad de propágulos para el siguiente ciclo de producción e incrementa el costo de manejo de arvenses durante el ciclo de cultivo. por otro lado, la utilización del pastoreo produce mayor dispersión y propagación de arvenses; y el control químico, teniendo en cuenta que las moléculas reportadas son paraquat (57,7 %), glifosato (30,8%) y s-metolaclor (11,5 %), si se utiliza sin ningún tipo de manejo racional, puede generar resistencia. sin embargo, en términos económicos, esta última es la mejor herramienta para el control efectivo de arvenses. por lo tanto, la realización o no de prácticas de control, su tipo y el momento en que se ejecutan son consideradas variables determinantes sobre la dinámica de la población arvense, en comparación con otros componentes de la producción en los sistemas agrícolas (koch, 1988, citado por zimdahl, 1999). el 97,56% de los encuestados utiliza el sistema de preparación mecánica, mientras el 2,44% lo realiza manual. como lo plantean munro et al. (1996) y labrada et al. (1996), una forma de reducir las poblaciones de arvenses es la aplicación consecutiva de sistemas de labranza de conservación. por lo tanto, una preparación del suelo que tenga en cuenta las características biológicas intrínsecas de la comunidad arvense reducirá el efecto negativo de estas sobre el cultivo. el 100% de los agricultores siembra la espinaca de forma manual, aunque el 96,34% la realiza al voleo y el 3,65% en surcos. el criterio que tiene el agricultor para realizar cualquier siembra es la rotación de cultivos, basada en consideraciones de mercadeo. las rotaciones que se utilizan en la actualidad se hacen con cultivos de ciclos cortos. generalmente, la espinaca se establece como monocultivo (68,3%) y cuando se establece en policultivo (31,7%) se asocia con remolacha (13,41%), rábano (12,2%), cilantro (3,66%), lechuga (1,22%) y perejil (1,22%). la siembra en asocio permite un uso más eficiente del suelo y reduce la cobertura de arvenses (ciaa, datos sin publicar). el 79,76% de la fertilización se realiza con materiales orgánicos; de este total, el 90,43% realiza fertilización con materia orgánica de gallinaza sin compostar, el 3,19% con humus, el 2,13% con compost (residuos de cosecha) y el 1,06% con material orgánico proveniente de bovinos, conejos y codornices. no se tiene ningún reporte científico respecto al efecto de la fertilización orgánica sobre la biomasa de arvenses. cetime el abra la moya pueblo viejo rozo área total encuestada (ha) 16,03 20,5 31,14 165,69 11,52 número de agricultores 19 5 58 30 1 porcentaje de agricultores (%) 16,81 4,42 51,33 26,55 0,88 área en espinaca (ha) 8,2 6,12 14,58 26,77 3,46 número de agricultores de espinaca 15 3 42 21 1 porcentaje de agricultores de espinaca (%) 18,29 3,66 51,22 25,6 1,22 tabla 4. relación de las áreas, número y porcentaje de agricultores totales del municipio de cota y de los que siembran solamente espinaca. 93 con los resultados del acm se determinó que las variables “cultivo”, “rotación”, “arvenses”, “productos utilizados para el control de arvenses durante el cultivo”, “costo de manejo químico” y “costo del desyerbe” presentan la mayor variabilidad, puesto que exhiben los valores más altos de inercia. el costo del desyerbe ($360/m2), la edad del agricultor (más de 55 años) y el criterio de siembra (autonomía del agricultor), intervienen en la formación del primer eje factorial. el segundo eje está determinado por el material de siembra (grenell®), el criterio de siembra (sistema de rotación), el costo del desyerbe ($120/m2) y el sistema de riego (aspersión). de acuerdo con lo encontrado en la clasificación de las variables evaluadas y las coordenadas de los ejes factoriales, los 82 agricultores que siembran regularmente espinaca se agrupan por similitud en seis grupos (figura 2), mediante 31 variables y 251 modalidades de asociación. las variables que intervienen en la agrupación son: tipo de control de arvenses después de cosecha, herbicida utilizado después de cosecha, tipo de control durante el cultivo y herbicida utilizado durante el ciclo de cultivo (tabla 5). cada uno de los grupos (tabla 5) se diferencia mediante unas modalidades en particular. en el grupo uno se encontró el 15,85% de los agricultores que siembran regularmente espinaca, los cuales pertenecen a las veredas cetime, la moya y pueblo viejo; se diferencian de los demás grupos por utilizar paraquat (i.a.) para el control de arvenses después de cosecha. en el grupo dos se encontró el 4,87% de los agricultores, de las veredas cetime y la moya, quienes se relacionan por calificar a u. urens y g. ciliata como especies de mayor presencia en el cultivo de espinaca. en el grupo tres, el 2,43% de agricultores, veredas el abra y pueblo viejo, siembran la espinaca en asocio con cilantro. el cuarto grupo está compuesto por el 4,87% de los agricultores, pertenecientes a las veredas cetime, la moya, pueblo viejo y rozo (en rozo se reportó solamente una finca con actividad agrícola), quienes se relacionan por hacer rotación de espinaca con brócoli y remolacha, figura 2. distribución y agrupamiento de las observaciones de la encuesta (agricultores que siembran regularmente espinaca en el municipio de cota). los agricultores se encuentran representados por la letra inicial de la vereda y un número de codificación. el grupo tres presenta una distribución en todo el análisis de componentes principales y tiene similitudes con los grupos dos, cuatro y cinco. sin embargo, este grupo se diferencia por realizar la siembra de espinaca asociada con cilantro. esta figura se construyó a partir de los resultados del spad 3,5. 2008 rodríguez, plaza, gil, chaves y jiménez: reconocimiento y fluctuación poblacional arvense... 94 agron. colomb. 26(1) 2008 además de realizar la fertilización durante la siembra. en el grupo cinco, el 10,97%, de los agricultores es de las veredas cetime, la moya y pueblo viejo; estos realizan la siembra con criterio investigativo. el grupo seis reúne el 61% de los agricultores, pertenecientes a todas las veredas, exceptuando rozo; se relacionan por hacer un control manual de arvenses durante el ciclo de cultivo. la comparación de los resultados de la encuesta actual y los reportados por jiménez et al. (2006) concluyen que continúan las aplicaciones de linurón, s-metolaclor, prometrina y atrazina; las de fluazifop no se reportan actualmente y las de glifosato y paraquat han aumentado. en la literatura se informa sobre casos de tolerancia a herbicidas en el cultivo de la espinaca en especies arvenses relacionadas con esta investigación. por ejemplo, se ha reportado tolerancia para el caso de ambrosia sp. a los grupos químicos imazetapir y triazinas (ballard et al., 1995) y tolerancia de las especies a. hybridus (jordan, 1999; foy y witt, 1997; ritter y menbere, 1997; sereda et al., 1996; hagood, 1989; eleftherohorinos et al., 2000), c. bursa-pastoris (stanek y lipecki, 1991), c. album (eleftherohorinos et al., 2000; nikolova y chipeva, 1998), g. ciliata (kees y lutz, 1991) y u. urens (himme y bulcke, 1988), al grupo químico de las triazinas. por lo cual es necesario rotar grupos químicos de manera que se disminuya la probabilidad de selección de poblaciones con tolerancia a alguno de ellos por su uso frecuente. al tener identificados los agricultores de cota y la comunidad arvense, se permite realizar una propuesta de manejo abarcando aspectos sociales y agrícolas. conclusiones • al observar las especies de arvenses reportadas actualmente y las encontradas en el 2003, se determina que u. urens es la especie de mayor importancia; por lo tanto, las recomendaciones deben dirigirse en buena proporción a la reducción de esta arvense. la especie ambrosia sp. aumentó en densidad y cobertura del 2003 al 2007, y actualmente se considera una especie frecuente y de gran importancia. • el uso frecuente de productos selectivos a especies monocotiledóneas, ha generado su disminución en presencia, densidad y cobertura, promoviendo el aumento de especies dicotiledóneas que actualmente se califican como frecuentes. • la variación (2003-2007) en términos de densidad y cobertura se presentó entre lotes de una misma finca y fincas de una misma vereda. • teniendo en cuenta el tipo de manejo de arvenses durante el ciclo de cultivo, los agricultores del municipio se pueden dividir en dos grupos: los que realizan manejo manual y los que realizan control integrado. esto implica que las propuestas de manejo se deben relacionar con estos grupos. • al relacionar la agrupación de los agricultores, el levantamiento florístico y la fluctuación de la población, la comunidad arvense no responde directamente a actividades como el tipo de manejo. tal vez esto se debe a que los cambios en la estructura de la población no se explican únicamente con los tipos de manejo, sino que además con las condiciones edáficas, climáticas y topográficas de la región. agradecimientos al soporte científico del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano y de la universidad nacional de colombia. parámetro grupo 1 grupo 2 grupo 3 grupo 4 grupo 5 grupo 6 n p 13 4 2 4 9 50 ae 3,88 0,47 9,6 10,06 3,3 30,07 cdc herbicida herbicida herbicida herbicida herbicida manual iad paraquat glifosato smetolaclor s-metolaclor glifosato, paraquat na* dia menos de 1 l·ha-1 1,1-2,0 l·ha-1 no responde 2,1 3,0 l·ha-1 1,1 – 2,0 l·ha-1 na* tc integrado integrado integrado integrado integrado manual iac s-metolaclor atrazina no responde s-metolaclor linurón, paraquat, atrazina, glifosato na* tabla 5. agrupación de los agricultores que siembran regularmente espinaca, teniendo en cuenta la similitud de las variables obtenidas en la encuesta. np: número de productores. ae: área total sembrada en espinaca (ha). cdc: control de arvenses después de cosecha. iad: i.a. utilizado después de cosecha. dia: dosis del i.a. por aplicación después de cosecha. tc: tipo de control durante el ciclo de cultivo. iac: i.a. aplicado durante el ciclo de cultivo. na*: no aplican herbicidas. 95 al ministerio de agricultura y desarrollo rural y el fondo nacional hortifrutícola por el soporte financiero para realizar este trabajo. literatura citada ballard, t.o., m.e. foley y t.t. bauman. 1995. absorption, translocation, and metabolism of imazethapyr in common ragweed (ambrosia artemisiifolia) and giant ragweed (ambrosia trifida). weed sci.. 43, 572-577. departamento administrativo nacional de estadística (dane), el ministerio de agricultura y desarrollo rural y el sistema de información del sector agropecuario y pesquero colombiano (sisac). 2002. censo hortícola de la sabana de bogotá, bogotá. chaney, w.e., m. lestrange, m. koike, r.f. smith y s.a. fennimore. 2001. spinach uc ipm pest management guidelines. 29 p. en: http://ipm.ucdavis.edu; consulta: mayo de 2007. delucchi, j. 2003. conservación de suelos: barbecho químico. revista producción agropecuaria, julio-agosto. en: http:// produccion.com.ar; consulta: agosto de 2007. eleftherohorinos, i.g., b.i. vasilakoglou y v.k. dhima. 2000. metribuzin resistance in amaranthus retroflexus and chenopodium album in greece. weed sci. 48, 69-74. foss, c.r. y l.j. jones. 2000. crop profile for spinach seed in washington. washington state university cooperative extension and the u.s. department of agriculture. 11 p. en: http://caheinfo.wsu.edu; consulta: agosto de 2007. foy, c.l. y h.l. witt. 1997. san 582, alachlor, and metolachlor control triazine-resistant (tr) smooth pigweed (amaranthus hybridus) in no-till corn (zea mays). weed technol. 11, 623-625. genton, b.j., j.a. shykoff y t. giraud. 2005. high genetic diversity in french invasive populations of common ragweed, ambrosia artemisiifolia, as a result of multiple sources of introduction. molecular ecol. 14, 4275–4285. guisande, g. c., f.a. barreiro, e.i. maneiro, f.a. riveiro, c.a. vergara y l.a. vaamonde. 2006. tratamiento de datos. ediciones díaz de santos, españa. hagood, e.s. 1989. control of triazine-resistant smooth pigweed (amaranthus hybridus) and common lambsquarters (chenopodium album) in no-till corn (zea mays). weed technol. 3, 136-142. himme, m.r., r. bulcke y m. van himme. 1988. control of triazineresistant dicotyledonous weeds in nurseries. mededelingen van de faculteit landbouwwetenschappen, rijksuniversiteit gent. 53, 1261-1277. jackson, l.e., i. ramirez, r. yokota, s.a. fennimore, s.t. koike, d.m. henderson, w.e. chaney, f.j. calderón y k. klonsky. 2004. on-farm assessment of organic matter and tillage management on vegetable yield, soil, weeds, pests, and economics in california. agr. ecosyst. environ. 103, 443–463. jiménez, n., k. zuluaga y c. fuentes. 2006. caracterización e impacto de la flora arvense en la producción hortícola del municipio de cota, cundinamarca-colombia. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. jordan, n. 1999. fitness effects of the triazine resistance mutation in amaranthus hybridus: relative fitness in maize and soyabean crops. weed res. 39, 493-505. kees, h. y a. lutz. 1991. the problem of triazine resistance in annual weeds in maize and horticultural crops. gesunde pflanzen 43, 216-220. labrada, r., j.c. carseley y c. parker. 1996. manejo de malezas para países en desarrollo. (estudio fao producción y protección vegetal 120). en: http://www.fao.org; consulta: febrero de 2007. labrada, r. 1997. problemas relacionados con el desarrollo del manejo de arvenses en los países en desarrollo. consulta de expertos en ecología y manejo de arvenses. división de producción y protección vegetal organización de la alimentación y la agricultura de las naciones unidas, fao, roma. pp. 7-16. en: http://www.fao.org; consulta: enero de 2007. lestrange, m., s. koike, j. valencia y w. chaney. 1996. spinach production in california. university of california cooperative extension farm advisors. lotz, l.a. p., m.j. kropff y r.m.w. groeneveld. 1990. modelling weed competition and yield losses to study the effect of omission of herbicides in winterw heat. netherlands j. agr. sci. 30, 711-718. lucier, g. y c. plummer. 2003. vegetables and melons outlook. united states department of agriculture. electronic outlook report from the economic research service. united states department of agricultura. 24 p. vgs-299. en: http://ers. usda.gov; consulta: junio de 2007. lucier, g., j. allshouse y b. lin. 2004. factors affecting spinach consumption in the united states. electronic outlook report from the economic research service. united states department of agricultura. 15 p. vgs-300. en: http://ers.usda.gov; consulta: junio de 2007. masalles, r. 2004. respuestas de la vegetación arvense a los tratamientos agrícolas. lazaroa. 25, 35-41. morineau, a. y t. aluja. 1994. análisis de correspondencia. simposio de estadistica. departamento de matemáticas y estadística, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 67 p. mortimer, m. 1997. la necesidad de los estudios sobre ecología de malezas para mejorar el manejo de malezas. consulta de expertos en ecología y manejo de arvenses. división de producción y protección vegetal organización de la alimentación y la agricultura de las naciones unidas, fao, roma. pp. 17-26. en: http://www.fao.org; consulta: enero de 2007. munro, d., e. vargas, l.e. valdez, p. alemam, j. arellano, a. rios, a. arevalo y t. medina. 1996. manejo de malezas en maíz bajo labranza de conservación en la parte central de méxico. universidad de oklahoma. en: http://agecon.okstate.edu; consulta: marzo de 2007. nikolova, v. y s. chipeva. 1998. morphological features of susceptible and resistant to metribuzin biotypes of chenopodium album l. pp. 227-228. comptes-rendus 6eme symposium mediterraneen ewrs, montpellier, france, 13-15 de mayo de 1998. richter, k.r., o. rowhani y c. stanfor. 2004. spinach profile. agricultural issues center, university of california, agricul2008 rodríguez, plaza, gil, chaves y jiménez: reconocimiento y fluctuación poblacional arvense... 96 agron. colomb. 26(1) 2008 tural marketing resource center. en: http://aic.ucdavis.edu; consulta: junio de 2007. ritter, r.l. y h. menbere. 1997. distribution and management of triazine-resistant weeds in the midatlantic region of the u.s.a. 1997 brighton crop protection conference : weeds. proceedings of an international conference, brighton, uk, 17-20 de noviembre de 1997 pp. 1147-1152. sereda, b., d.j. erasmus y r.l. coetzer. 1996. resistance of amaranthus hybridus to atrazine. weed res. 36, 21-30. stanek, r. y j. lipecki. 1991. resistance to triazines of capsella bursa-pastoris (l.) med. is located in chloroplast. resistant pest mgt. 3, 27. trigo, m.m. y j. garcía. 2006. ambrosia artemisiifolia l., nueva especie para la flora alóctona invasora de andalucía (españa). acta botanica malacitana 31, 203-205. urzúa, s.f. 2006. manejo de arvenses y dinámica de sus poblaciones en cultivos bajo labranza de conservación. departamento de parasitología agrícola, universidad autónoma chapingo, méxico. velasco, j.m. y e. rico. 2000. análisis de la flora de cultivos de regadío en el sudoeste de castilla y león. anales jardín botánico de madrid 58(1), 133-144. zimdahl, r. 1999. weed ecology. fundamentals of weed science. chapter 6. second edition. academic press, san diego, california. 115 p. taxonomic identification and diversity of effective soil microorganisms: towards a better understanding of this microbiome received for publication: march 1, 2022. accepted for publication: august 17, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.101378 1 unidad de desarrollo e innovación, centro de estudios de energía y procesos industriales, universidad de sancti spíritus “josé martí pérez”, sancti spíritus (cuba). 2 institute for sustainable horticulture, kwantlen polytechnic university, surrey (canada). 3 centro universitario municipal de taguasco “enrique josé varona”, universidad de sancti spíritus “josé martí pérez”, sancti spíritus (cuba). * corresponding author: acperez@uniss.edu.cu, anneryscp@gmail.com agronomía colombiana 40(2), 278-292, 2022 abstract resumen soil microorganisms found in agricultural residues and the so-called efficient microorganisms (em) are attractive for their potential applications and benefits in the bioremediation of complex ecosystems. however, the knowledge about who is doing what?, as well as the trophic interaction in those communities that explain its benefits are limited; a better understanding of this microbiome is needed to explain its benefits. the objective of this research was to characterize the microorganisms isolated from two soil communities and the efficient microorganisms obtained in laboratory (em16 consortium), taking into account physico-chemical characteristics, diversity, quantification, and taxonomic identification through microbiological and molecular techniques. a microbiological analysis was performed according to the morphological characteristics of the colonies as well as the study of the dynamics and taxonomic identification of the microbial populations through the trflp and ion torrent techniques. the diversity, dynamics, and taxonomic identification achieved in these studies showed the prospects for using these soil em in bioremediation, considering the diverse metabolic pathways that these species have and their symbiotic interactive potential for biodegradation of lignocellulosic-resilient compounds. this study provides the first molecular characterization of the em (em16 consortium) and soil isolates from agricultural residues (sugarcane crop and bamboo field). the results suggest that the use of microbiological and molecular tools in a polyphasic approach allows the complete characterization of non-cultivable microorganisms that could contribute to sustainable environmental management and crop production. los microorganismos del suelo que se encuentran en los residuos agrícolas y los llamados microorganismos eficientes (me) son atractivos por su potencial aplicación y beneficios en la biorremediación de ecosistemas complejos. sin embargo, el conocimiento sobre ¿quién hace qué?, así como la interacción trófica en esas comunidades que explican sus beneficios son limitados; se necesita una mejor comprensión de este microbioma que explique sus beneficios. el objetivo de esta investigación fue caracterizar los microorganismos aislados de dos comunidades de suelo y los me obtenidos en el laboratorio (consorcio em16), teniendo en cuenta las características físico-químicas, la diversidad, la cuantificación y la identificación taxonómica mediante técnicas microbiológicas y moleculares. se realizó un análisis microbiológico según las características morfológicas de las colonias, así como el estudio de la dinámica e identificación taxonómica de las poblaciones microbianas mediante las técnicas trflp e ion torrent. la diversidad, dinámica e identificación taxonómica logradas en este estudio mostraron las perspectivas para uso de estos me del suelo para la biorremediación, considerando las posibles rutas metabólicas que tienen estas especies y su potencial de interacción simbiótica para la biodegradación de compuestos lignocelulósicos resistentes. este estudio proporciona la primera caracterización molecular de los me (consorcio em16) y de aislados del suelo procedentes de residuos agrícolas (cultivo de caña de azúcar y campo de bambú). los resultados sugieren que el uso de herramientas microbiológicas y moleculares en un enfoque polifásico permite la caracterización completa de microorganismos no cultivables que podrían contribuir a la gestión ambiental sostenible y a la producción de cultivos. key words: molec u la r met hod s , soi l m icroorga n isms , agricultural residues, polyphasic approach. palabras clave: métodos moleculares, microorganismos del suelo, residuos agrícolas, enfoque polifásico. taxonomic identification and diversity of effective soil microorganisms: towards a better understanding of this microbiome identificación taxonómica y diversidad de microorganismos efectivos del suelo: hacia un mejor entendimiento de este microbioma annerys carabeo1*, janet jiménez1, zuleiqui gil1, deborah henderson2, paul adams2, and alexander calero-hurtado3 introduction a wide diversity of microbial species interacts in natural ecosystems, contributing to waste degradation (sun et al., 2013; azman et al., 2015; raja et al., 2017). the use of agricultural crop residues and agro-industrial waste would be attractive alternatives as a source of renewable energy https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.101378 mailto:acperez@uniss.edu.cu mailto:anneryscp@gmail.com 279carabeo, jiménez, gil, henderson, adams, and calero-hurtado: taxonomic identification and diversity of effective soil microorganisms: towards a better understanding of this microbiome because they close production cycles in a circular economy approach. however, despite the diversity of microorganisms involved in the decomposition of organic matter, the efficient biodegradation of these residues remains a challenge for bioethanol and biogas production due to the high percentages of lignocellulosic material, whose polymers are difficult to decompose (cortés, 2016; widjaja et al., 2016; amin et al., 2017). the search continues, therefore, for microorganisms that naturally contain this lignocellulolytic capacity that can be exploited biotechnologically. teuro higa developed in 1986 the technology of so-called efficient microorganisms (em) (allahverdiyev, kırdar et al., 2011; higa & parr, 2013) that are isolated from undisturbed soils and ecosystems. em technology has been applied in agriculture and forestry in more than 80 countries worldwide (calero hurtado, pérez díaz et al., 2019; tanya & leiva-mora, 2019) with beneficial impacts. microbial community compositions related to anaerobic em consortia have not been characterized, but previous studies have identified phylogenetic groups, including actinomycetales and fermenting fungi, photosynthetic bacteria, yeasts, and lactic acid bacteria (namasivayam et al., 2014; joshi et al., 2019). soil microorganisms, including em consortia, play a crucial role in agricultural production and environmental decontamination, as they allow the availability of assimilable nutrients for plants during the biodegradation of organic matter, where phytohormones and secondary metabolites are released (lópez-dávila, gil unday et al., 2017; calero hurtado, quintero rodríguez et al., 2019; joshi et al., 2019; tanya & leiva-mora, 2019; castro et al., 2022). however, physico-chemical characteristics and microbiological composition of em consortia should be clarified in order to understand their beneficial effects on agricultural production (calero hurtado et al., 2020). the beneficial uses of em consortia include restoration of damaged soils after application of chemical fertilizers and pesticides (alvarez et al., 2018), manufacturing of fermented fertilizers (biofertilizers) (calero hurtado, quintero rodríguez et al., 2019), processing of organic waste, and wastewater treatment (allahverdiyev, atilla et al., 2011). it has been widely reported that lactobacillus species are prevalent in the em consortia that is the basis for their use as a biofertilizer to enhance agricultural production (blainski et al., 2018; daranas et al., 2018; quattrini et al., 2018; naik et al., 2019; abd elmageed et al., 2020; muhialdin et al., 2020). therefore, an important strategy would be to determine not only the main physico-chemical characteristics but also which of them contribute to the improvement of soil properties, growth of plants, and other important environmental processes (higa & parr, 2013). the em consortia works synergistically to release beneficial substances such as vitamins, hormones, enzymes, organic acids, bioactive minerals, and various antioxidants when they come into contact with the soil organic matter (allahverdiyev, kırdar et al., 2011). in addition, the em consortia helped to improve the soil ph and increase the action of mineral nutrients, hormones, and other metabolites that accelerate decomposition of organic wastes and increase formation of biogas (lópez-dávila, gil unday et al., 2017). therefore, the hydrolytic and fermentative activities of the em consortia could be potentially used as a pre-treatment or biostimulant in the agricultural waste bioconversion processes into bioenergy, for instance in bioethanol or biogas production. the microbial dynamics of natural ecosystems (soils) as well as artificial ecosystems (anaerobic reactors), can be very complex due to the wide diversity of species and metabolic interactions required to degrade the organic matter. microbiological characterization of these ecosystems using culture-dependent techniques are insufficient since only 0.1-10% of the bacteria in the environment can be cultivated (nobu et al., 2015; saw et al., 2015; jiménez-hernández et al., 2021). hence, it is necessary to apply molecular methods that allow the analysis of taxonomic diversity and spatial structure of complex microbial communities to identify specific microbial populations in their natural habitat as well as to predict existing metabolic interactions. previous studies for microbiome monitoring employed molecular techniques based on 16s rrna gene analysis such as denaturing gradient gel electrophoresis (dgge), terminal restriction fragment length polymorphisms (trflp), single-strand conformation polymorphism (sscp) or capillary sequencing of selected genes by the sanger method (zoetendal et al., 2008). in complex microbial ecosystems, these methods provide an incomplete composition of the microbial community, showing only the existence of certain groups. the development of metagenomic approaches based on next-generation sequencing (ngs) has been one of the great advances in molecular biology (zhou et al., 2015; sanz & köchling, 2019). the combination of different technologies seems to be imperative to reach the goals. techniques complement each other, being the weaknesses of some and the strengths of others, especially when the study requires the identification of species to elucidate predominant metabolic pathways (carabeo-pérez et al., 2019). 280 agron. colomb. 40(2) 2022 since 2014, in the microbiology laboratory of the university of sancti spíritus (universidad de sancti spíritus “josé martí pérez” uniss, cuba), em consortia have been developed, taking into account the methodology proposed by teuro higa and modified by olivera-viciedo et al. (2014). these studies were focused on the application of em as a biostimulant to soils and plants. however, a detailed characterization of this microbial consortium has not been performed. agricultural soils in cuba are currently in unfavorable conditions due to intensive cultivation and inadequate management (febles-gonzález et al., 2014). most of the agricultural soils in this overexploited condition are located in the central region of the country that is a major producer of sugarcane (onei, 2020). these are brown carbonate soils with a ph between 5.0 and 8.5. in addition, they have high n, p and k content due to fertirrigation with wastewater from sugar factories and distilleries (crespo et al., 2018). however, the diversity and dynamics of the microbial populations present in this soil and how they contribute to the degradation of agricultural residues were not found in previous studies. there are also extensive areas of soil in cuba that have very little anthropogenic action and are of special interest. these are generally forested areas covered by bamboo species (phyllostachys reticulata [ruprecht] koch) and marabu (dichrostachys cinerea [l.] wight & arnott). in the case of bamboo, they are generally found in forested areas near rivers or canals with alluvial soils (non-carbonate) (ocarisco et al., 2014), and marabu species can germinate in any type of soil. no further molecular characterization of these virgin ecosystems was done in this study. the objective of this research was to characterize the microorganisms isolated from two soil communities (sugar cane crop and bamboo forest) and the efficient microorganisms obtained in the laboratory (em16 consortium), taking into account physico-chemical characteristics, diversity, quantification, and taxonomic identification through molecular techniques. materials and methods obtaining isolates of em consortium and agricultural soils the em consortium was produced in the microbiology laboratory of the university of sancti spíritus (uniss, cuba) pilot plant (20 l fermenter), following a methodology similar to that proposed by olivera-viciedo et al. (2014). production was carried out as follows: 5 l of whey was mixed with 5 l of “c molasses” from a sugarcane factory. this mixture was added in layers to 10 kg of decomposing foliage and soil obtained from virgin forests undisturbed by human activity in the vicinities of the zaza river of the southern region of sancti spiritus province. nine kg of corn f lour was added to the mixture which was homogenized, compacted, and sealed in an anaerobic tank. the mixture (solid em material) was kept at 28°c in the dark for 21-25 d for fermentation. after this time, 2 kg of this solid em material was diluted in 18 l of distilled water containing 1 l of whey and 1 l of “c molasses” to obtain a total volume of 20 l of liquid bioproduct. the culture was kept hermetically sealed for 7 d under the same conditions described above, to avoid disturbing the fermentation process. the consortium obtained was called em16. to obtain the culture of soil microorganisms, 10 samples of 20 g were collected from two different agroecosystems: i) 10 cm of soil beneath the leaf f loor of sugarcane field 7 d after harvest and ii) 10 cm of soil beneath the leaf f loor of 5-year-old bamboo (bambusa vulgaris schrader) field (brown soils with carbonates and alluvial). each soil sample was individually suspended in 350 ml of peptone cellulose solution (pcs medium: 0.1% yeast extract, 0.5% peptone, 0.2% caco3, 0.5% nacl, 0.5% cellulose, ph 7.0) for 7 d at 30ºc in static culture f lasks to isolate microbial strains capable of degrading lignocellulosic substrates. physico-chemical characterization of em the em16 consortium and the soil isolates grown for 7 d in pcs were characterized by the following physico-chemical parameters: dry matter (dm), volatile solids (vs), ash, and ph, according to the 23rd standard methods for the examination of water and wastewater (baird et al., 2017). morphological analysis (growth in plates) to identify the cultural bacteria, na (nutrient agar) medium was used, employing surface spreading plate technique, with 0.1 ml of original samples and dilutions 10-1, 10-2 and 10-3 as inoculum. petri plates were incubated at 37°c for 96 h, after which it was possible to differentiate the colonies by their morphological characteristics in the culture. dna extraction genomic dna was extracted from each sample (triplicate aliquots of 200 mg) using the fastdna® spin kit for soil and the fastprep® instrument (mp biomedicals, usa) according to the manufacturer’s guidelines. the quantity and purity of dna were determined photometrically using a nanodrop 2000/2000c (thermo scientific, usa) 281carabeo, jiménez, gil, henderson, adams, and calero-hurtado: taxonomic identification and diversity of effective soil microorganisms: towards a better understanding of this microbiome according to the manufacturer’s guidelines. isolated dna was stored at -20°c until further processing. amplification of bacterial 16s rrna gene sequences genes encoding for bacterial 16s rrna (rrs) were amplified using the pcr primers 27f (5’-agagtttgatcmtggctcag-3’) (lane, 1991; sipos et al., 2007) and 1492r (5’tacggytaccttgttacgactt-3’) (weisburg et al., 1991; després et al., 2007). the pcr reaction mix contained 1x taq buffer, 2 mm mgcl2, 0.2 mm of each deoxynucleoside triphosphate, 0.4 µm of each primer, 1 µl (10 ng approximately) of template dna and 1 u of taq dna polymerase for a final volume of 25 µl. the amplification was performed with an initial denaturation step for 1 min at 94°c, followed by 34 cycles of denaturation at 94°c for 1 min, annealing at 57°c for 1 min, extension at 72°c for 2 min and a final extension stage at 72°c for 3 min. chemicals and enzymes were provided by fermentas (st. leon-rot, germany), promega (usa) corporation and molecular biology (thermo scientific, usa). the correct length of the amplicons was verified by 1% agarose gel electrophoresis, using the generuler® 1kb plus dna ladder (thermo scientific, usa). to minimize the risk of any pcr bias, three parallel pcr reactions were performed for each of the three parallel dna extracts obtained from each environmental sample. the concentration of the amplified 16s rrna gene fragments was measured using the qubit4® f luorometer (invitrogen, thermo scientific, usa). terminal restriction fragment length polymorphism analysis (trflp) for the bacteria diversity study, trflp analysis was carried out following the protocol proposed before by rademacher et al. (2012). the primers 27f (5’-agagtttgatcmtggctcag-3’) (lane, 1991; sipos et al., 2007), labeled at the 5’ terminal end with indodicarbocianin (cy5) and 926r (5’-ccgtcaattcmtttragttt-3’) (weisburg et al., 1991; després et al., 2007) were used. the three independent amplification products, based on the same dna template, were pooled and purified by applying the purelink® pcr purification kit (invitrogen, thermo scientific, usa). the concentration of purified products was measured using the qubit4® fluorometer (invitrogen, thermo scientific, usa). after purification, the pcr products were digested with mspi and hin6i following the manufacturer guidelines for each restriction enzyme. the digestion fragments were electrophoretically separated and detected by f luorescence using a genomelab® gexp genetic analysis system (beckman coulter, krefeld, germany). the data obtained were analyzed using the dataconnect® software (applied biosystems interface-thermo fisher) considering the size calculation of the detected terminal restriction fragments (trfs) based on the migration time of the applied size standard. all fragments with a sequence length between 60 and 640 bp were used for further analyses with the trex software package, available online (http://trex.biohpc. org). the identification of “true” peaks by distinguishing baseline “noise” from signals of f luorescently labeled fragments, as well as the alignment of trfs with a threshold of 0.5, was based on the evaluation of the peak height. in the last evaluation step, trfs were visualized by their relative distribution, considering that trfs with a relative abundance lower than 2% were removed from the analyses. bacterial 16s rnar gene sequencing by ion torrent to amplify the 16s hypervariable regions, the ion 16s® metagenomics kit (life technologies, thermo scientific, usa) was used, on the ion torrent personal genome machine® (pgm, ion torrent) platform, following the manufacturer guidelines. the remaining pcr reaction was purified using the purelink pcr purification kit (life technologies, thermo scientific), and the concentration of the purified amplicons was assessed with the qubit4 f luorometer and qubit® dsdna high sensitivity assay kit (life technologies, thermo scientific). the dna library construction, quantification, template preparation, and sequencing were developed according to the standard protocol, well-described by adamiak et al. (2018). metagenomic data was evaluated using the ion reporter® software (invitrogen, thermo scientific, usa), showing the taxonomic distribution of the target microbial community, based on the software database. the raw data of sequences have been deposited in the sequence read archive (sra) of the national center for biotechnology information (ncbi) under the bioproject accession number prjna764521 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/764521). analysis of the diversity and organization of the microbial communities the bacteria richness (rr) considering more than 1% of abundance was calculated by the methodology proposed by marzorati et al. (2008), based on the number of otus obtained in each electropherogram or cluster. the shannon-weaver diversity index (h) (shannon & weaver, 1963) was used to evaluate and compare this diversity, and the evenness index (pielou index, h/hmax) of the microbial community in each sample was calculated as the quotient of the shannon index and the potential number of species http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/764521 282 agron. colomb. 40(2) 2022 in the sample (hmax). this index describes the uniformity of the distribution of individuals in the community (pielou, 1966). results and discussion physico-chemical characterization of em16 the em16 consortium presented low contents of dry matter (dm), which ranged from 0.90% to 1.57% for fresh matter (fm). also, more than 50% of dm are volatile solids (vs) (0.51-0.95 of vs (% fm)), and 56.8-60.67 vs (% dm) is attributable to the biomass content. during the 7 d anaerobic fermentation process, biomass production is limited due to the anaerobic condition (madigan et al., 2019). in addition, the dilution during the em preparation described above (em and agricultural soils isolates obtention) could contribute to this measure. dai et al. (2016) also described a low organic matter content in em bioproducts. the em16 consortium had acid properties (ph = 4.31-4.46), agreeing with other reports where the ph ranged from 3.1 to 4.7 (lópez-dávila, calero hurtado et al., 2017; calero hurtado et al., 2020). in the em16 consortium, the low ph might be due to: i) the use of substrates with low ph like whey and molasses (núñez-caraballo et al., 2019; gonzález-herrera et al., 2021) and ii) the volatile organic acids formed during the fermentation processes (xiong et al., 2012; dai et al., 2016). in addition, the low ph reported by calero et al. (2020) could be linked to the assimilation of some important mineral nutrients, such as n, p, k, and ca that help to improve soil properties and plant growth. also, knowledge of this characterization could help to identify substances important for use in agricultural production and other environmental practices. morphological analysis the em16 sample did not showed colony formation on plate growth (in aerobic condition). this result may be related to the lower relative abundance of the bacterial species in this sample with respect to the other isolated soil or that these microorganisms were not capable of growing under these conditions. em consortium is frequently composed mainly of lactobacillus species (tanya & leiva-mora, 2019) that are facultative anaerobic bacteria difficult to grow in a petri dish. on this basis, calero et al. (2020) reported that the em consortium is composed of some species of lactobacillus bulgaricum, bacillus subtilis and saccharomyces cerevisiae that represent microbial diversity. therefore, in the em16 consortium, some of these species should also be identified. in contrast, in the undiluted soil isolate samples, bacterial growth exceeded 300 colonies after 24 h of incubation; those plates are reported as uncountable. however, the diluted samples (10-2 and 10-3) showed colony growth. after the incubation period, it was possible to differentiate the bacteria colonies according to the different morphological characteristics in the culture. in sugarcane soil isolates, bacterial colonies were observed mostly in a circular, irregular, or rhizoid shape, with rounded, wavy, or lobed edges and different surfaces such as f lat, convex, accumulated, and umbilical. bamboo soil isolated colonies with irregular or circular shapes with f lat surfaces and wavy edges predominated. the observed morphological diversity demonstrated that a great variety of metabolic pathways may also exist in soil microorganisms. this physiological diversity allows the microbial community to maintain the balance of agroecosystems. to guarantee soil health, decomposition of organic matter, crop yields, availability of the nutrients, etc., the microorganisms establish a range of ecological interactions that make the microbial populations develop or not (vilatuña, 2019). these relationships are poorly studied and should be considered in research on soil microbiota (goncharov & tiunov, 2014; jacoby et al., 2017; erktan et al., 2020). when the microbial culture is performed, the growth of the entire community will not be observed because, perhaps, the growth of some species depends on others and once isolated in a different culture medium it does not grow; perhaps the new culture medium does not provide the necessary nutrients or perhaps the dilution factor used affected growth. traditional phenotypic identification schemes based on “observable” colony characteristics, such as morphology, development, and biochemical and metabolic properties, are essential as diagnostic methods for microbial community studies. however, these are insufficient since, from these methods, it is only possible to observe the growth of those facultative anaerobic microorganisms; but when it comes to environmental samples or samples taken from anaerobic systems, the use of other molecular techniques that contribute to quantification and microbial identification is recommended. it is important to determine exactly the relationship of the form and physiology of those microorganisms because it would help to understand their importance and function within the processes and how to manage them better. bacterial community structure and dynamics in em16 samples, 49 terminal fragments belonging to the bacteria domain were detected by trflp analysis. 283carabeo, jiménez, gil, henderson, adams, and calero-hurtado: taxonomic identification and diversity of effective soil microorganisms: towards a better understanding of this microbiome terminal fragments (tfs) with 62, 181, 404, 476, 546, 571, 572, 575, 579, 582, 585, 597, 600, and 610 bp showed high relative abundance of more than 2% (fig. 1). from the sugarcane straw soil isolated samples, 94 tfs were retrieved, where the fragments of 192, 194, 204, 225, 276, 282, 451, 453, 472, 505, 508, 525, 546, 571, 575, 585, and 597 bp showed more than 2% relative abundance. from the bamboo soil isolated samples, 83 tfs were obtained, where the tfs of 152, 192, 194, 204, 225, 276, 281, 282, 451, 453, 472, 505, 508, 525, 546, and 579 bp showed a relative abundance more than 2% (fig. 1). when the total communities are explored, including the tfs with a relative abundance below 2%, 13 tfs were found in both isolated soil samples (i.e., 192, 194, 204, 225, 276, 282, 451, 453, 472, 505, 508, 525, and 546 bp). that is, probably, because they are endemic microbiota from these niches (brown carbonate soils). according to ion torrent identification results from the bacteria domain (tab. 1), five phyla were detected in the samples studied. r el at iv e a bu nd an ce ( % ) 0 25 50 75 100 em16 sugarcane bamboo 152 192 194 204 225 276 404 451 453 472 476 505 508 525 546 571 572 575 579 597 600 610 62 181 281 282 582 585 table 1. taxonomic distribution of the bacteria domain in samples of em16 consortium and soil isolates identified by ion torrent technique. phylum class order family % of mapped reads in em16 % of mapped reads in sugarcane % of mapped reads in bamboo actinobacteria actinobacteria actinomycetales microbacteriaceae 0.09 0 0 propionibacteriaceae 0.16 0 0 bacteroidetes bacteroidia bacteroidales bacteroidaceae 0 0 0.36 porphyromonadaceae 0 0 15.53 flavobacteriia flavobacteriales flavobacteriaceae 0 1.86 0.42 sphingobacteriia sphingobacteriales chitinophagaceae 0.11 0 0 sphingobacteriaceae 0 0.2 1.68 firmicutes bacilli bacillales alicyclobacillaceae 0 0.38 0 bacillaceae 0 1.59 10.62 sporolactobacillaceae 92.25 0 0 paenibacillaceae 0 2.98 2.75 lactobacillales lactobacillaceae 3.25 0 0 clostridia clostridiales christensenellaceae 0 0 0.21 clostridiaceae 1.62 22.13 16.22 clostridiales family xi. incertae sedis 0 4.36 3.17 eubacteriaceae 0 0.63 0 lachnospiraceae 0 1.68 0.78 oscillospiraceae 0 0 0.1 peptococcaceae 0 2.36 2.69 peptostreptococcaceae 0 12.76 9.05 ruminococcaceae 0.08 17.79 8.09 unclassified clostridiales 0 0 0.91 erysipelotrichia erysipelotrichales erysipelotrichaceae 0 0 0.33 to be continued figure 1. relative abundance of bacteria terminal restriction fragments and their sizes (bp) in samples of em16 and soil isolates (sugarcane crop and bamboo field). the relative abundance of each fragment was determined based on the height of its maximum of fluorescence in relation to the total of the heights of all the peaks detected in the sample. 284 agron. colomb. 40(2) 2022 phylum class order family % of mapped reads in em16 % of mapped reads in sugarcane % of mapped reads in bamboo planctomycetes planctomycetia candidatus brocadiales candidatus brocadiaceae 0.05 0 0 proteobacteria alphaproteobacteria caulobacterales caulobacteraceae 0.08 9.41 0.47 rhizobiales bradyrhizobiaceae 0.1 0 0 rhodospirillales acetobacteraceae 0.32 0.45 0.92 rhodospirillaceae 0 5.44 5.87 betaproteobacteria burkholderiales alcaligenaceae 0 0 0 burkholderiaceae 1.46 0 0 comamonadaceae 0.16 0.8 2.34 epsilonproteobacteria campylobacterales campylobacteraceae 0.06 0 0 gammaproteobacteria aeromonadales aeromonadaceae 0 0 0 enterobacteriales enterobacteriaceae 0.1 7.77 6.39 pseudomonadales moraxellaceae 0 0.93 1.5 pseudomonadaceae 0.04 4.39 8.3 xanthomonadales xanthomonadaceae 0.08 0.22 0 total 100.00 98.13 98.7 almost 97% of the microbial community in em16 was represented by the firmicutes phylum. other species were detected belonging to the phyla proteobacteria (2.4%), actinobacteria (0.25%), bacteroidetes (0.11%), planctomycetes (0.05%) (tab. 1 and fig. 2). a similar composition of microbial structure was identified in a thermoacidophilic em consortium with six predominant phyla (proteobacteria, firmicutes, chlorof lexi, bacteroidetes, actinobacteria, and acidobacteria) (henry et al., 2020). the result of this study showed that the microbial community in the em16 consortium is favored by the formation of sporolactobacillus species (family sporolactobacillaceae 92.25%) (fig. 2). the members of sporolactobacillus genus are catalasenegative, microaerophilic, spore-forming, homofermentative, lactic acid-producing species and require mainly carbohydrate for growth (chang et al., 2008). although sporolactobacillus species are typically isolated from soil, they are occasionally isolated from fermented or spoiled foods (yanagida et al., 1987; fujita et al., 2010). the presence of these species was expected in the em16 consortium due to the composition of the substrate (made in part by whey) considering that sporolactobacillus, as well as lactobacillus, are common in all types of dairy products (madigan et al., 2019). the presence of lactic acid bacteria related to the breakdown of cellulolytic and lignified organic materials has also been reported in em (salminen & von wright, 2004; joshi et al., 2019). the families lactobacillaceae (3.14%) and clostridiaceae (1.62%) were less abundant in this consortium (fig. 2). the presence of clostridium species is essential for cellulose degradation (madigan et al., 2019), therefore they could be used to improve the degradation of lignocellulosic residues. on the other hand, lactobacillus spp. have potential effects for agricultural needs, so they can enhance soil properties since they show an antagonistic effect against different phytopathogenic agents in the soil, mainly due to the decrease in ph, production of peptides with antimicrobial activity such as class i bacteriocins, and nisin that is very active against gram-positive bacteria (tanya & leiva-mora, 2019). in addition, lactobacillus spp. can enhance the trophic interactions (quattrini et al., 2018; naik et al., 2019), biotic and abiotic responses (tsuda et al., 2016; blainski et al., 2018; abd el-mageed et al., 2020; muhialdin et al., 2020), and plant growth and productivity (daranas et al., 2018; quattrini et al., 2018). the presence of these species is, therefore, essential in the em16 consortium to enrich the soil microbiome and its functionality during the cycle of assimilation and de-assimilation of nutrients. the taxonomic groups identified in em16 are similar to other em consortia (alvarez et al., 2018; naik et al., 2019); however, the diversity and richness of species depend on the environmental conditions and the substrate from which they come. the em16 consortium could be an efficient alternative to use in sustainable agriculture since it can promote microbial consortia interaction in the soil and 285carabeo, jiménez, gil, henderson, adams, and calero-hurtado: taxonomic identification and diversity of effective soil microorganisms: towards a better understanding of this microbiome degrades organic components at the same time it supports a better micro or macronutrient assimilation by roots. the sugarcane soil sample was represented by the firmicutes (67.06%), proteobacteria (29.64%), and bacteroidetes (3.38%) phyla (tab. 1). the most abundant families were clostridiaceae (22.13%), ruminococcaceae (17.59%), and peptostreptococcaceae (12.76%) (fig. 3). a similar distribution of phyla was detected in bamboo soil samples, represented by firmicutes (55.52%), proteobacteria (26.28%), and bacteroidetes (18.17%) (tab. 1). the most abundant families were clostridiaceae (16.22%), porphyromonadaceae (15.53%), and bacillaceae (10.62%) (fig. 4). in the sugarcane and bamboo soil samples (figs. 3-4), where bacterial species belonging to the phylum firmicutes figure 2. krona plot of identified bacteria in em16 sample, through the ion torrent technique, by using the ion reporter® software. the krona plot shows the taxonomic distribution from phyllum to species level and the associated abundance based on the percentage of mapped reads taking into acount the ngs repositories based on ncbi database. bacilli firmicutes (family level id only)70% sporolactobacillaceae em_v1 (concensus) proteobac teria betaproteobac teria bacillales clostridia clostridial es lact o...la les burkh...iales lact obac illac eae lact obac illus sp or ol ac to ba ci llu s 21% (genus level id only) 1% burkholderiaceae 2% clostridiaceae 0.9% vineae 2% (slash calls) 3 m ore 3 m ore 286 agron. colomb. 40(2) 2022 predominated, more than 10 different species of the clostridium genus were identified to the species level. these are fermentative bacteria, strictly anaerobic with great metabolic diversity, gram-positive, endospore-forming, generally fermenting sugars or amino acids usually found in soil samples (madigan et al., 2019). besides, in the clostridiales order, with an abundance greater than 1.5% the genera ruminococcus and sedimentibacter have been identified in both soil samples. ruminococcus species are defined as strictly anaerobic, gram-positive, non-motile cocci that do not produce endospores and require fermentable carbohydrates for growth (goodfellow et al., 2009). they have been detected fi rm ic ut es (fam ily l eve l id onl y) 8 % (family level id only) 11% 1% (f am ily le ve l i d on ly ) 0. 8% (f am ily le ve l i d on ly) (genus level id only) 1% 1% (g en us le ve l i d on ly ) 2% (g en us le ve l id on ly) (g en us le ve l i d o nl y) 4 % cane_v2 (concensus) bacteroidetes alphaproteobacteria peptost reptoco ccacea e clos tridi um cl os tri di a cl os tri di al es ru m in oc oc ca ce ae ac et ar ae ro ba ct er iu m clostridiaceae clostridium sedimentibacter bacilli bacillales pr ot eo ba ct er ia bacillaceae ane...lus lys...lus clostrid...ae pepto...aceae sedis lachno...raceaepaenib...laceae caulobacterales caulobacteraceae brevundim onas rh od os pi ril la le s rh od os pi ril la ce ae de ... um az ... um ga mm ap rot eo ba cte ria flavo...ia les p seu. ..ale s ps.. .as ac...e r c...ms...m sp...ia sp...es be...ia bu...es flavobacter iia sphi...ceae flavoba...ri aceae mora ...cea e pse udo ...ac eae en ter ob ac ter ial es en ter ob ac ter iac ea e (slash calls) 6% (slash calls) 1% (slash ca lls) 1% (s la sh c al ls ) 4 % 1% (slash calls) 0.6% (slash calls) 0.8% (slash calls) 4% (slash calls) 7% (slash calls) 1% (slash calls) 2% (slash calls) 2% (slash calls) 6% (s lash c alls) 1% (sl ash ca lls) 0.9 % sp . 2% s p. sp . 1 %12 m ore 0.7% com am onadaceae 7 more 3 more2% sp. 1% diminuta 2 m ore 3 m ore 4 m ore 0. 8% la ch no clo str idu m tet an om orp hu m 0.8 % ma rit im um 0. 9% vir id e 1 % elongatum 1% ruminococcus 2% ruminiclostridium 1% biferm entans 6% 1% daecheongense 1% d es ul fo sp or os in us 0. 9% d es ul fo to m ac ul um figure 3. krona plot of identified bacteria in sugacane isolated soil sample, through the ion torrent technique, by using the ion reporter® software. the krona plot shows the taxonomic distribution from phyllum to species level and the associated abundance based on the percentage of mapped reads taking into acount the ngs repositories based on the ncbi database. 287carabeo, jiménez, gil, henderson, adams, and calero-hurtado: taxonomic identification and diversity of effective soil microorganisms: towards a better understanding of this microbiome in greatest abundance in samples taken from herbivorous and omnivorous animal hosts, but a few have been found in environmental sources, generally in host-associated samples (la reau et al., 2016). some species are cellulolytic, playing an important role in the degradation of particulate substrates (flint et al., 2008). other members of family ruminococcaceae are numerically abundant in the human intestinal tract, like bacterial species capable of degrading crystalline cellulose (chassard et al., 2012; moraïs et al., 2016). others are non-cellulolytic and use polysaccharides like resistant starches (ze et al., 2012) or selectively use various plant hemicelluloses (wegmann et al., 2014). species of the genus sedimentibacter have been commonly isolated from anaerobic microbial communities (breitenstein et al., 2002; woo et al., 2004; imachi et al., 2016). cells are slightly curved rods, motile, gram-positive and spores might be formed. growth is strictly anaerobic and bacilli fi rm ic ut es (family level id only) 5% (fa mi ly lev el id on ly) 2% (concensus) bac tero ide tes bamboo_v2 proteobacteria al ph ap ro te ob ac te ria be ta pr ot eo ba ct er ia gam m aproteobacteria clostridia clostridiales ru m in oc oc ca ce ae peptostreptococcaceae clostridium cl os tri di ale s pe pto ...a ce ae bacillales bacilla ceael ysinib acillus paenibacillaceae pseudomonadaceae pseudomonaspseudomonadales m oraxellaceae acinetobacter enterobacteriales enterobacteriaceae azospirillum rh od os pi ril la le s rh od os p. ..l la ce ae co m am ... ac ea e bu rk ho ld er ia le s ac et ob ac te ra ce ae co m am on as bac tero idia ba cte roi dal es por ph yro mo nad ace ae dy sg on om on as sphingobacteriia sphingobacteriales sphingobacter iaceae sphingobacter ium clostridiaceae clostridium b...s p...s se dim en tib ac ter fa m ily x i.in ce rta e s ed is 4% (fam ily level id only) (genus level id only) 1% sp. 1% (g en us le ve l i d o nl y) 5 % 2% (genus level id only) (slash calls) 8% (slash calls) 3% (slas h ca lls) 4% (sla sh cal ls) 1% (s la sh c al ls ) 4 % 8% (s las h ca lls ) 6% (sla sh c alls ) 3% (slash calls) 2% (slash calls) 1% (slash calls) 0.8% (slash calls) 0.9% roseomonas 1% (s las h c alls ) 2% ( sl as h ca lls ) 2% (s la sh c al ls ) 1 more 7 m ore 2 more ruminococcus 3% biferm entans 1% desulfosporosinus 0.7% desulfotomaculum 1% 0. 7% b ac ill us 0. 8% g lu ca no ly lic us 6 more 6 more 0.7% brasilense 0.6% formosense 10% gadeí m ay om be l 1 % vir ide 0 .8 % m ale no m ina tum 0 .8 % lachnospiraceae 0.8% unclassified clostridiales 0.9% figure 4. krona plot of identified bacteria in bamboo isolated soil samples using the ion torrent technique, using the ion reporter® software. the krona plot shows the taxonomic distribution from the phyllum to species level and the associated abundance based on the percentage of mapped reads taking into acount the ngs repositories based on the ncbi database. 288 agron. colomb. 40(2) 2022 requires yeast extract and is supported by the fermentation of pyruvate or amino acids in a stickland-type reaction. hydrogen is not produced and carbohydrates are not fermented (breitenstein et al., 2002). members of the genus pseudomonas (class gammaproteobacteria) were also identified in soil samples from sugarcane and bamboo. these species show great metabolic diversity and consequently are widely distributed in nature. some species are pathogenic for humans, animals, or plants. the metabolism of pseudomonas is typically respiratory with oxygen as the terminal electron acceptor; but some species can also use nitrate as an alternative electron acceptor and carry out oxygen-repressible denitrification (dissimilatory reduction of nitrate to n2o or n2), allowing growth to occur anaerobically (palleroni, 2015). they are typically oxidase and catalase-positive, do not form spores, with no gas formation from glucose, and perform catabolism of the carbohydrates by the alternative entner-doudoroff pathway and the cycle of tricarboxylic acids (madigan et al., 2019). the microbial diversity found in bamboo and sugarcane soil isolates could be used to enrich the em16 consortium to achieve a more complete bioproduct (with a broader metabolic capacity). the phylogenetic analysis coincides with the results of the trflp, where some fragments were detected in both soil samples. in general, species richness, diversity and the evenness index allows a comparison of isolated soil and em16 consortium samples as shown in table 2, considering the ion torrent and trflp analyses results. as expected, the richness, diversity, and pielou index were higher in isolated soil samples compared to em16 samples (tab. 2) due to the dynamic conditions and the diversity of nutrients in these natural ecosystems. despite the low diversity in the em16 samples, it is worth noting the uniformity of the community with a coefficient of over 0.5. table 2. richness, diversity, and evenness indexes calculated for each sample considering the ion torrent and trflp (in parenthesis) analysis results. species with a relative abundance more than 1% were considered. index em16 sugarcane bamboo rr 4 (8) 25 (9) 22 (9) h 0.73 (1.64) 2.89 (2.01) 2.86 (1.96) (h/hmax) 0.52 (0.79) 0.90 (0.92) 0.92 (0.89) rr=species richness, h=diversity index, h/hmax=evenness index. despite the differences among the indices with respect to the richness, the tendency with respect to diversity and the evenness is similar for both techniques. that is why the authors consider that trflp is more useful for diversity and dynamic evaluation and ion torrent is used for deeper identification until species level. conclusions this study provides a comprehensive morphological and molecular characterization of the efficient microorganisms (em16) and sugarcane and bamboo soil samples. the diversity, dynamic and taxonomic identification achieved in this study for the em16 showed the perspective for using these consortia for bioremediation, considering the wide metabolic pathway including the presence of key species like lactobacillus sp. with high potentials for biodegradation of lignocellulosic resilient compounds. future studies may be aimed at evaluating the mixture of these microorganisms to obtain a microbial consortium with a higher metabolic capacity and increased effectivity in its agricultural or environmental use compared to em already studied. the use of microbiological and molecular tools under polyphasic approaches allows the completed characterization of noncultivable microorganisms reported for the first time from an efficient microorganism consortium. acknowledgments this research was supported by the canadian bureau for international education (emerging leaders in the americas program scholarship) with a research grant awarded to annerys carabeo-pérez (grant number 509) and by the german academic exchange service (daad) with a postdoctoral grant awarded to janet jiménez (grant number 91663901). the authors also acknowledge the cooperation between the cuban, canadian and german institutions that participated in the results of this research. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions jj and ch formulated the overarching research goals and coordinated the research activity planning and execution. dh and pa provided the study materials, reagents, laboratory samples, instrumentation, computing resources, and other analysis tools. acp carried out the laboratory activities, applied statistical, mathematical, computational, and other formal techniques to analyze study data. acp and jj conducted the research and investigation process, specifically performing the experiments. zg verified the overall replication/reproducibility of results. all authors 289carabeo, jiménez, gil, henderson, adams, and calero-hurtado: taxonomic identification and diversity of effective soil microorganisms: towards a better understanding of this microbiome contributed to the writing of the manuscript and carried out the revision of the manuscript. literature cited abd el-mageed, t. a., rady, m. m., taha, r. s., abd el azeam, s., simpson, c. r., & semida, w. m. (2020). effects of integrated use of residual sulfur-enhanced biochar with effective microorganisms on soil properties, plant growth and short-term productivity of capsicum annuum under salt stress. scientia horticulturae, 261, article 108930. https://doi.org/10.1016/j. scienta.2019.108930 adamiak, j., otlewska, a., tafer, h., lopandic, k., gutarowska, b., sterf linger, k., & piñar, g. (2018). first evaluation of the microbiome of built cultural heritage by using the ion torrent next generation sequencing platform. international biodeterioration & biodegradation, 131, 11–18. https://doi.org/10.1016/j. ibiod.2017.01.040 allahverdiyev, s., atilla, a., ismail, b. s., & sahmurova, a. (2011). response of photosystem ii and photosynthetic pigments to salt and baikal em1 in tree seedlings. african journal of biotechnology, 10(4), 535–538. allahverdiyev, s. r., kırdar, e., gunduz, g., kadimaliyev, d., revin, v., filonenko, v., rasulova, d. a., abbasova, z. i., gani-zade, s. i., & zeynalova, e. m. (2011). effective microorganisms (em) technology in plants. technology, 14(4), 103–106. alvarez, m., tucta, f., quispe, e., & meza, v. (2018). incidencia de la inoculación de microorganismos benéficos en el cultivo de fresa (fragaria sp.). scientia agropecuaria, 9(1), 33–42. https:// doi.org/10.17268/sci.agropecu.2018.01.04 amin, f. r., khalid, h., zhang, h., rahman, s. u., zhang, r., liu, g., & chen, c. (2017). pretreatment methods of lignocellulosic biomass for anaerobic digestion. amb express, 7(1), article 72. https://doi.org/10.1186/s13568-017-0375-4 azman, s., khadem, a. f., van lier, j. b., zeeman, g., & plugge, c. m. (2015). presence and role of anaerobic hydrolytic microbes in conversion of lignocellulosic biomass for biogas production. critical reviews in environmental science and technology, 45(23), 2523–2564. https://doi.org/10.1080/10643389.2015.1 053727 baird, r. b., eaton, a. d., & rice, e. w. (eds.). (2017). standard methods for the examination of water and wasterwater (23rd ed.). american public health association. blainski, j. m. l., rocha neto, a. c., schimidt, e. c., voltolini, j. a., rossi, m. j., & di piero, r. m. (2018). exopolysaccharides from lactobacillus plantarum induce biochemical and physiological alterations in tomato plant against bacterial spot. applied microbiology and biotechnology, 102(11), 4741–4753. https:// doi.org/10.1007/s00253-018-8946-0 breitenstein, a., wiegel, j., haertig, c., weiss, n., andreesen, j. r., & lechner, u. (2002). reclassification of clostridium hydroxybenzoicum as sedimentibacter hydroxybenzoicus gen. nov., comb. nov., and description of sedimentibacter saalensis sp. nov. international journal of systematic and evolutionary microbiology, 52(3), 801–807. https://doi.org/10.1099/00207713-52-3-801 calero hurtado, a., pérez díaz, y., quintero rodríguez, e., olivera viciedo, d., & peña calzada, k. (2019). efecto de la aplicación asociada entre rhizobium leguminosarum y microorganismos eficientes sobre la producción del fríjol común. ciencia y tecnología agropecuaria, 20(2), 295–322. https://doi.org/10.21930/ rcta.vol20_num2_art:1460 calero hurtado, a., quintero rodríguez, e., pérez díaz, y., jiménez hernández, j., & castro lizazo, i. (2020). asociación entre azofert® y microorganismos eficientes como potenciadores del crecimiento y la productividad del frijol. revista de la facultad de agronomía, 37(4), 387–409. https://doi.org/10.47280/ revfacagron(luz).v37.n4.04 calero hurtado, a., quintero rodríguez, e., pérez díaz, y., olivera viciedo, d., peña calzada, k., & jiménez hernández, j. (2019). efecto entre microorganismos eficientes y fitomas-e en el incremento agroproductivo del frijol. biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial, 17(1), 25–33. carabeo-pérez, a., guerra-rivera, g., ramos-leal, m., & jiménezhernández, j. (2019). metagenomic approaches: effective tools for monitoring the structure and functionality of microbiomes in anaerobic digestion systems. applied microbiology and biotechnology, 103(23), 9379–9390. https://doi.org/10.1007/ s00253-019-10052-5 castro lizazo, i., calero hurtado, a., rodríguez hernández, m. g., peláez casas, a., martínez balmori, d., & pérez díaz, y. (2022). potencialidades de dos bioestimulantes en la germinación y el crecimiento de las plántulas de tomate: quitomax® and oplant+® improve tomato germination and growth. ciencia & tecnología agropecuaria, 23(1), article 2343. https://doi. org/10.21930/rcta.vol23_num1_art:2343 chang, y.-h., jung, m. y., park, i.-s., & oh, h.-m. (2008). sporolactobacillus vineae sp. nov., a spore-forming lactic acid bacterium isolated from vineyard soil. international journal of systematic and evolutionary microbiology, 58(10), 2316–2320. https://doi. org/10.1099/ijs.0.65608-0 chassard, c., delmas, e., robert, c., lawson, p. a., & bernalierdonadille, a. (2012). ruminococcus champanellensis sp. nov., a cellulose-degrading bacterium from human gut microbiota. international journal of systematic and evolutionary microbiology, 62(1), 138–143. https://doi.org/10.1099/ijs.0.027375-0 cortés ortiz, w. g. (2016). tratamientos aplicables a materiales lignocelulósicos para la obtención de etanol y productos químicos. revista de tecnología, 13(1), 39–44. crespo lópez, g., cabrera carcedo, e. a., & díaz garcía, v. j. (2018). study of the fertility of a carbonate red brown soil in a biomass bank with cenchrus purpureus cv. cuba ct-115 of ten exploitation years. cuban journal of agricultural science, 52(1), 67–74. dai, x., chen, y., zhang, d., & yi, j. (2016). high-solid anaerobic co-digestion of sewage sludge and cattle manure: the effects of volatile solid ratio and ph. scientific reports, 6(1), article 35194. https://doi.org/10.1038/srep35194 daranas, n., badosa, e., francés, j., montesinos, e., & bonaterra, a. (2018). enhancing water stress tolerance improves fitness in biological control strains of lactobacillus plantarum in plant environments. plos one, 13(1), article e0190931. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0190931 després, v. r., nowoisky, j. f., klose, m., conrad, r., andreae, m. o., & pöschl, u. (2007). characterization of primary biogenic https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108930 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108930 https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2017.01.040 https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2017.01.040 https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2018.01.04 https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2018.01.04 https://doi.org/10.1186/s13568-017-0375-4 https://doi.org/10.1080/10643389.2015.1053727 https://doi.org/10.1080/10643389.2015.1053727 https://doi.org/10.1007/s00253-018-8946-0 https://doi.org/10.1007/s00253-018-8946-0 https://doi.org/10.1099/00207713-52-3-801 https://doi.org/10.21930/rcta.vol20_num2_art:1460 https://doi.org/10.21930/rcta.vol20_num2_art:1460 https://doi.org/10.47280/revfacagron(luz).v37.n4.04 https://doi.org/10.47280/revfacagron(luz).v37.n4.04 https://doi.org/10.1007/s00253-019-10052-5 https://doi.org/10.1007/s00253-019-10052-5 https://doi.org/10.21930/rcta.vol23_num1_art:2343 https://doi.org/10.21930/rcta.vol23_num1_art:2343 https://doi.org/10.1099/ijs.0.65608-0 https://doi.org/10.1099/ijs.0.65608-0 https://doi.org/10.1099/ijs.0.027375-0 https://doi.org/10.1038/srep35194 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0190931 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0190931 290 agron. colomb. 40(2) 2022 aerosol particles in urban, rural, and high-alpine air by dna sequence and restriction fragment analysis of ribosomal rna genes. biogeosciences, 4(6), 1127–1141. https://doi.org/10.5194/ bg-4-1127-2007 erktan, a., or, d., & scheu, s. (2020). the physical structure of soil: determinant and consequence of trophic interactions. soil biology and biochemistry, 148, article 107876. https://doi. org/10.1016/j.soilbio.2020.107876 febles-gonzález, j. m., vega-carreño, m. b., amaral-sobrinho, n. m. b., tolón-becerra, a., & lastra-bravo, x. b. (2014). soil loss from erosion in the next 50 years in karst regions of mayabeque province, cuba. land degradation & development, 25(6), 573–580. https://doi.org/10.1002/ldr.2184 flint, h. j., bayer, e. a., rincon, m. t., lamed, r., & white, b. a. (2008). polysaccharide utilization by gut bacteria: potential for new insights from genomic analysis. nature reviews microbiology, 6(2), 121–131. https://doi.org/10.1038/nrmicro1817 fujita, r., mochida, k., kato, y., & goto, k. (2010). sporolactobacillus putidus sp. nov., an endospore-forming lactic acid bacterium isolated from spoiled orange juice. international journal of systematic and evolutionary microbiology, 60(7), 1499–1503. https://doi.org/10.1099/ijs.0.002048-0 goncharov, a. a., & tiunov, a. v. (2014). trophic chains in the soil. biology bulletin reviews, 4(5), 393–403. https://doi.org/10.1134/ s207908641405003x gonzález-herrera, j. e., hernández-beltrán, y., lópez gonzález, l. m., & jiménez hernández, j. (2021). digestión anaerobia de suero de queso utilizando inóculo de estiércol porcino a diferentes relaciones inóculo-sustrato. centro azúcar, 48(3), 11–20. goodfellow, m., kämpfer, p., de vos, p., rainey, f. a., schleifer, k.h., & whitman, w. b. (eds.). (2009). family viii. ruminococcaceae fam. nov. in p. de vos, g. m. garrity, d. jones, n. r. krieg, w. ludwig, f. a, rainey, k.-h. schleifer, & w. b. whitman (eds.), bergey’s manual of systematic bacteriology (vol. 3: the firmicutes, pp. 1016–1043). springer. henry, a. b., maung, c. e. h., & kim, k. y. (2020). metagenomic analysis reveals enhanced biodiversity and composting efficiency of lignocellulosic waste by thermoacidophilic effective microorganism (tem). journal of environmental management, 276, article 111252. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111252 higa, t., & parr, j. f. (2013). microorganismos benéficos y efectivos para una agricultura y medio ambiente sostenibles. centro internacional de investigación de agricultura natural. imachi, h., sakai, s., kubota, t., miyazaki, m., saito, y., & takai, k. (2016). sedimentibacter acidaminivorans sp. nov., an anaerobic, amino-acid-utilizing bacterium isolated from marine subsurface sediment. international journal of systematic and evolutionary microbiology, 66(3), 1293–1300. https://doi. org/10.1099/ijsem.0.000878 jacoby, r., peukert, m., succurro, a., koprivova, a., & kopriva, s. (2017). the role of soil microorganisms in plant mineral nutrition—current knowledge and future directions. frontiers in plant science, 8, article 1617. https://doi.org/10.3389/ fpls.2017.01617 jiménez-hernández, j., carabeo-pérez, a., & guerra-rivera, g. (2021). métodos moleculares avanzados para el monitoreo de muestras ambientales: una propuesta para cuba. revista cubana de ciencias biológicas, 9(2), 1–14. joshi, h., somduttand, choudhary, p., & mundra, s. l. (2019). role of effective microorganisms (em) in sustainable agriculture. international journal of current microbiology and applied sciences, 8(3), 172–181. https://doi.org/10.20546/ ijcmas.2019.803.024 la reau, a. j., meier-kolthoff, j. p., & suen, g. (2016). sequencebased analysis of the genus ruminococcus resolves its phylogeny and reveals strong host association. microbial genomics, 2(12), 1–13. https://doi.org/10.1099/mgen.0.000099 lane, d. j. (1991). 16s/23s rrna sequencing. in e. stackebrandt, & m. goodfellow (eds.), nucleic acid techniques in bacterial systematics (pp. 115–175). john wiley & sons, inc. lópez-dávila, e., calero hurtado, a., gómez león, y., gil unday, z., henderson, d., & jimenez, j. (2017). efecto agronómico del biosólido en cultivo de tomate (solanum lycopersicum): control biológico de rhizoctonia solani. cultivos tropicales, 38(1), 13–23. lópez-dávila, e., gil unday, z., henderson, d., calero hurtado, a., & jiménez hernánde, j. (2017). use of biogas plant eff luent and efficient microorganisms as biofertilizers in onion plants (allium cepa l, cv. ’caribe-71’). cultivos tropicales, 38(4), 7–14. madigan, m. t., bender, k. s., buckley, d. h., sattley, w. m., & stahl, d. a. (2019). brock biology of microorganisms (15th ed.). pearson education. ma rzorat i, m., wit tebol le, l ., boon, n., da f fonchio, d., & verstraete, w. (2008). how to get more out of molecular f inger prints: practica l tools for microbia l ecolog y. environmental microbiology, 10(6), 1571–1581. https://doi. org/10.1111/j.1462-2920.2008.01572.x moraïs, s., david, y. b., bensoussan, l., duncan, s. h., koropatkin, n. m., martens, e. c., flint, h. j., & bayer, e. a. (2016). enzy matic prof iling of cellu losoma l enzy mes from t he human gut bacterium, ruminococcus champanellensis, reveals a fine-tuned system for cohesin-dockerin recognition. environmental microbiology, 18(2), 542–556. https://doi. org/10.1111/1462-2920.13047 muhialdin, b. j., algboory, h. l., kadum, h., mohammed, n. k., saari, n., hassan, z., & meor hussin, a. s. (2020). antifungal activity determination for the peptides generated by lactobacillus plantarum te10 against aspergillus flavus in maize seeds. food control, 109, article 106898. https://doi.org/10.1016/j. foodcont.2019.106898 naik, k., mishra, s., srichandan, h., singh, p. k., & sarangi, p. k. (2019). plant growth promoting microbes: potential link to sustainable agriculture and environment. biocatalysis and agricultural biotechnology, 21, article 101326. https://doi. org/10.1016/j.bcab.2019.101326 namasivayam, s. k. r., shunmugaraj, m., bharani, r. s. a., & lazar, a. l. (2014). evaluation of phytotoxicity of effective microorganism (em) treated distillery industry eff luent. biosciences biotechnology research asia, 11(2), 587–592. https:// doi.org/10.13005/bbra/1310 nobu, m. k., narihiro, t., rinke, c., kamagata, y., tringe, s. g., woyke, t., & liu, w.-t. (2015). microbial dark matter ecogenomics reveals complex synergistic networks in a https://doi.org/10.5194/bg-4-1127-2007 https://doi.org/10.5194/bg-4-1127-2007 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107876 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107876 https://doi.org/10.1002/ldr.2184 https://doi.org/10.1038/nrmicro1817 https://doi.org/10.1099/ijs.0.002048-0 https://doi.org/10.1134/s207908641405003x https://doi.org/10.1134/s207908641405003x https://doi.org/10.1099/ijsem.0.000878 https://doi.org/10.1099/ijsem.0.000878 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01617 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01617 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2019.803.024 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2019.803.024 https://doi.org/10.1099/mgen.0.000099 https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2008.01572.x https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2008.01572.x https://doi.org/10.1111/1462-2920.13047 https://doi.org/10.1111/1462-2920.13047 https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2019.106898 https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2019.106898 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101326 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101326 https://doi.org/10.13005/bbra/1310 https://doi.org/10.13005/bbra/1310 291carabeo, jiménez, gil, henderson, adams, and calero-hurtado: taxonomic identification and diversity of effective soil microorganisms: towards a better understanding of this microbiome methanogenic bioreactor. the isme journal, 9(8), 1710–1722. https://doi.org/10.1038/ismej.2014.256 núñez-caraballo, a., garcía-garcía, j. d., ilyina, a., floresgallegos, a. c., michelena-álvarez, l. g., rodríguez-cutiño, g., martínez-hernández, j. l ., & aguilar, c. n. (2019). alcoholic beverages: current situation and generalities of anthropological interest. in a. m. grumezescu, & a. m. holban (eds.), processing and sustainability of beverages (vol. 2, pp. 37–72). woodhead publishing. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-815259-1.00002-1 oca-risco, a. m., ulloa-carcassés, m., & garcía-cruz, s. (2014). procedure for the recovery of the mined area in the deposit gravel sand rio sagua, holguin. cuba. boletín de ciencias de la tierra, (36), 18–25. https://doi.org/10.15446/rbct.n36.39543 olivera-viciedo, d., sifontes, j. l., calero hurtado, a., santana sotolongo, m., & hernández muñoz, a. (2014). prácticas agroecológicas en la provincia de sancti spíritus, cuba. microorganismos eficientes (em), una tecnología apropiada sobre bases agroecológicas. revista logos ciencia & tecnología, 1, 77–83. onei, oficina nacional de estadística e información. (2020). agricultura, ganadería, silvicultura y pesca. in anuario estadístico de cuba (2019th ed., p. 31). http://www.onei.gob. cu/node/15006 palleroni, n. j. (2015). pseudomonas. in w. b. whitman, f. a. rainey, p. kämpfer, & m. e. trujillo (eds.), bergey’s manual of systematics of archaea and bacteria (pp. 1–105). john wiley & sons, inc. https://doi.org/10.1002/9781118960608.gbm01210 pielou, e. c. (1966). the measurement of diversity in different types of biological collections. journal of theoretical biology, 13, 131–144. https://doi.org/10.1016/0022-5193(66)90013-0 quattrini, m., bernardi, c., stuknytė, m., masotti, f., passera, a., ricci, g., vallone, l., de noni, i., brasca, m., & fortina, m. g. (2018). functional characterization of lactobacillus plantarum item 17215: a potential biocontrol agent of fungi with plant growth promoting traits, able to enhance the nutritional value of cereal products. food research international, 106, 936–944. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.01.074 rademacher, a., nolte, c., schönberg, m., & klocke, m. (2012). temperature increases from 55 to 75°c in a two-phase biogas reactor result in fundamental alterations within the bacterial and archaeal community structure. applied microbiology and biotechnology, 96(2), 565–576. https://doi.org/10.1007/ s00253-012-4348-x raja, h. a., miller, a. n., pearce, c. j., & oberlies, n. h. (2017). fungal identification using molecular tools: a primer for the natural products research community. journal of natural products, 80(3), 756–770. https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.6b01085 salminen, s., & von wright, a. (eds.) (2004). lactic acid bacteria: microbiological and functional aspects (3rd ed.). crc press. https://doi.org/10.1201/9780824752033 sanz, j. l., & köchling, t. (2019). next-generation sequencing and waste/wastewater treatment: a comprehensive overview. reviews in environmental science and bio/technology, 18(4), 635–680. https://doi.org/10.1007/s11157-019-09513-0 saw, j. h., spang, a., zaremba-niedzwiedzka, k., juzokaite, l., dodsworth, j. a., murugapiran, s. k., colman, d. r., takacs-vesbach, c., hedlund, b. p., guy, l., & ettema, t. j. g. (2015). exploring microbial dark matter to resolve the deep archaeal ancestry of eukaryotes. philosophical transactions of the royal society b: biological sciences, 370(1678), article 20140328. https://doi.org/10.1098/rstb.2014.0328 shannon, c. e., & weaver, w. (1963). the mathematical theory of communication. university of illinois press. sipos, r., székely, a. j., palatinszky, m., révész, s., márialigeti, k., & nikolausz, m. (2007). effect of primer mismatch, a nnea ling temperatu re a nd pcr c ycle nu mber on 16s rr na gene-t a rge t t i ng bac ter ia l com mu n it y a na ly si s . fems microbiology ecology, 60(2), 341–350. https://doi. org/10.1111/j.1574-6941.2007.00283.x sun, l., müller, b., & schnürer, a. (2013). biogas production from wheat straw: community structure of cellulose-degrading bacteria. energy, sustainability and society, 3(1), article 15. https://doi.org/10.1186/2192-0567-3-15 tanya morocho, m., & leiva-mora, m. (2019). microorganismos eficientes, propiedades funcionales y aplicaciones agrícolas. centro agrícola, 46(2), 93–103. tsuda, k., tsuji, g., higashiyama, m., ogiyama, h., umemura, k., mitomi, m., kubo, y., & kosaka, y. (2016). biological control of bacterial soft rot in chinese cabbage by lactobacillus plantarum strain by under field conditions. biological control, 100, 63–69. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2016.05.010 vilatuña catagña, f. o. (2019). determinación de la microbiota del suelo en dependencia de la altitud y especies vegetales cultivadas [undegraduate thesis, universidad central del ecuador]. http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/20393 wegmann, u., louis, p., goesmann, a., henrissat, b., duncan, s. h., & flint, h. j. (2014). complete genome of a new firmicutes species belonging to the dominant human colonic microbiota (‘ruminococcus bicirculans’) reveals two chromosomes and a selective capacity to utilize plant glucans. environmental microbiology, 16(9), 2879–2890. https://doi. org/10.1111/1462-2920.12217 weisburg, w. g., barns, s. m., pelletier, d. a., & lane, d. j. (1991). 16s ribosomal dna amplification for phylogenetic study. journal of bacteriology, 173(2), 697–703. https://doi.org/10.1128/ jb.173.2.697-703.1991 widjaja, t., noviyanto, altway, a., & gunawan, s. (2016). the effect of rumen and mixed microorganism (rumen and effective microorganism) on biogas production from rice straw waste. arpn journal of engineering and applied sciences, 11(4), 2702–2710. woo, p. c. y., teng, j. l. l., leung, k., lau, s. k. p., wong, m. k. m., & yuen, k. (2004). bacteremia in a patient with colonic carcinoma caused by a novel sedimentibacter species: sedimentibacter hongkongensis sp. nov. diagnostic microbiology and infectious disease, 50(2), 81–87. https://doi.org/10.1016/j. diagmicrobio.2004.05.005 xiong, h., chen, j., wang, h., & shi, h. (2012). inf luences of volatile solid concentration, temperature and solid retention time for the hydrolysis of waste activated sludge to recover volatile fatty acids. bioresource technology, 119, 285–292. https://doi. org/10.1016/j.biortech.2012.05.126 https://doi.org/10.1038/ismej.2014.256 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-815259-1.00002-1 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-815259-1.00002-1 https://doi.org/10.15446/rbct.n36.39543 http://www.onei.gob.cu/node/15006 http://www.onei.gob.cu/node/15006 https://doi.org/10.1002/9781118960608.gbm01210 https://doi.org/10.1016/0022-5193(66)90013-0 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.01.074 https://doi.org/10.1007/s00253-012-4348-x https://doi.org/10.1007/s00253-012-4348-x https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.6b01085 https://doi.org/10.1201/9780824752033 https://doi.org/10.1007/s11157-019-09513-0 https://doi.org/10.1098/rstb.2014.0328 https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2007.00283.x https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2007.00283.x https://doi.org/10.1186/2192-0567-3-15 https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2016.05.010 http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/20393 https://doi.org/10.1111/1462-2920.12217 https://doi.org/10.1111/1462-2920.12217 https://doi.org/10.1128/jb.173.2.697-703.1991 https://doi.org/10.1128/jb.173.2.697-703.1991 https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2004.05.005 https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2004.05.005 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.05.126 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.05.126 292 agron. colomb. 40(2) 2022 yanagida, f., suzuki, k.-i., kaneko, t., kozaki, m., & komagata, k. (1987). morphological, biochemical, and physiological characteristics of spore-forming lactic acid bacteria. the journal of general and applied microbiology, 33(1), 33–45. https:// doi.org/10.2323/jgam.33.33 ze, x., duncan, s. h., louis, p., & flint, h. j. (2012). ruminococcus bromii is a keystone species for the degradation of resistant starch in the human colon. the isme journal, 6(8), 1535–1543. https://doi.org/10.1038/ismej.2012.4 zhou, j., he, z., yang, y., deng, y., tringe, s. g., & alvarez-cohen, l. (2015). high-throughput metagenomic technologies for complex microbial community analysis: open and closed formats. mbio, 6(1), article e02288-14. https://doi.org/10.1128/ mbio.02288-14 zoetendal, e., rajilić-stojanović, m., & de vos, w. m. (2008). high-throughput diversity and functionality analysis of the gastrointestinal tract microbiota. gut, 57(11), 1605–1615. https://doi.org/10.1136/gut.2007.133603 https://doi.org/10.2323/jgam.33.33 https://doi.org/10.2323/jgam.33.33 https://doi.org/10.1038/ismej.2012.4 https://doi.org/10.1128/mbio.02288-14 https://doi.org/10.1128/mbio.02288-14 https://doi.org/10.1136/gut.2007.133603 resumenabstract in colombia cape gooseberry is often grown on salt affected soils. the present study evaluated the effect of increasing nacl concentrations on imbibition and percentage of germination of ‘colombia’ ecotype cape gooseberry seeds. under controlled laboratory conditions (25/20°c day/night temperature, 80% relative humidity, and a 12 hour photoperiod), the seeds were subjected to 0, 30, 60, 90 and 120 mm nacl concentrations (corresponding to respective electrical conductivity levels of 0.8, 3.0, 6.0, 9.0, and 12.2 ds m-1), during an evaluation period of 299 hours. a significantly lower imbibition level, expressed as 35% of the fresh weight ac cumulated by the control seeds, was observed in the 120 mm nacl treatment. at the end of the experiment, respective germination percentages of 97.6% and 96.4% were recorded in the salt-free seeds and in those exposed to 30 mm nacl. in contrast, only 62.5% of those seeds treated with 120 mm nacl germinated. root malformations such as lack of elongation were observed in the highest nacl concentration treatment. regarding its germination process, cape gooseberry can be classified as moderately tolerant to sodium. in effect, after 299 h of treatment, there was no statistical difference in imbibition level or percentage of germination between the 0, 30 and 60 mm nacl treatments. en colombia la uchuva está siendo cultivada, entre otros, sobre suelos afectados por sales. con el fin de conocer el efecto del incremento de la concentración de nacl sobre el grado de imbibición y el porcentaje de germinación de las semillas del ecotipo ‘colombia’, estas se sometieron durante 299 horas a soluciones de nacl 0, 30, 60, 90 y 120 mm (correspondientes a conductividades eléctricas de 0,8; 3,0; 6,0; 9,0 y 12,2 ds m-1, respectivamente), en condiciones controladas de laboratorio (25/20°c de temperatura diurna/nocturna, humedad relativa del 80% y un fotoperiodo de 12 h). al tratar las semillas con una solución de nacl 120 mm se observó una reducción significativa del grado de imbibición, evaluado a través del peso fresco acumulado de la semilla, que fue el 35% del acumulado por el control. al terminar el experimento, mientras que las semillas no expuestas a la sal y las que fueron tratadas con nacl 30 mm registraron porcentajes de germinación de 97,6 y 96,4%, respectivamente, aquellas tratadas con la solución 120 mm solamente germinaron en un 62,5%. a las concentraciones más altas de nacl se observaron malformaciones de la raíz, tales como falta de elongación. debido a que al final del experimento no se detectaron diferencias significativas en el grado de imbibición ni en el porcentaje de germinación a las concentraciones 0, 30 y 60 mm, la uchuva puede ser clasificada como una especie moderadamente tolerante al sodio con respecto al proceso de germinación. palabras clave: conductividad eléctrica, tolerancia a la sal, absorción de agua, malformación radical. key words: electrical conductivity, salt tolerance, water uptake, root malformation. received for publication: 3 december, 2009. accepted for publication: 5 march, 2010. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 faculty of agriculture and horticulture, division urban plant ecophysiology, humboldt-universität zu berlin, berlin (germany). 3 corresponding author. dmirandal@unal.edu.co agronomía colombiana 28(1), 29-35, 2010 due to the effect of na+, cl-, and so42-), as well as osmotic and secondary stresses such as nutritional and oxidative ones (zhu, 2002). in cases of high substrate salinity, due to the many factors involved, it is not possible to assess the relative contribution of these mayor constraints to growth inhibition (marschner, 2002). said factors include ion concentration in the substrate, exposure time, plant species, cultivars and stock, phenological stage of organs and whole plant, and environmental conditions (tobe et al., 2002). imbibition and percentage of germination of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seeds under nacl stress imbibición y porcentaje de germinación en semillas de uchuva (physalis peruviana l.) bajo estrés por nacl diego miranda1, 3, christian ulrichs2, and gerhard fischer1 introduction abiotic stresses are major constraints on worldwide crop production, and salinity as one of the biggest problems affects about one-third of the irrigated land on earth (mengel et al., 2001). this has led to concentrate research efforts on salt tolerance of plants, in order to improve crop yield (zhu, 2001). for glycophytes, which include all the plant species cultivated for commercial purposes, salinity entails ionic stress (mainly 30 agron. colomb. 28(1) 2010 wild plant germination and growth in saline soils takes place mainly during the rainy season, when the soil solution has been diluted and salts are washed out from under the root zone (daubenmire, 2001). the first exposure of the crop to salinity conditions usually occurs at the germination stage, both in direct seeding and transplanting production (passam and kakouriotis, 1994). deficient germination and decreased seedling growth result in poor establishment and eventual failure of the crop (soltani et al., 2006). seeds and seedlings are particularly vulnerable to increases in salinity because at that stage plants have not yet developed the physiological mechanisms to tolerate increasing salinity concentrations (adam, 1990). in seeds, water is essential for enzyme activation, breakdown and translocation, as well as storage material utilization (copeland and mcdonald, 2001). authors have reported differences in the response to stress by seeds collected at different moments following anthesis. thus, demir and mavi (2008) observed that pepper seeds harvested 70 d after anthesis had greater resistance to stress conditions than those harvested earlier. in an attempt to understand plant response to saline stress, many studies have focused on the effect of nacl on growth and ion absorption. examples are the works of costa-franca et al. (2000) and bayuelo-jiménez et al. (2003) on phaseolus species, essa (2002) on glycine max, el-siddig et al. (2004) on tamarindus indica, alian et al. (2000) on solanum lycopersicum, and flórez et al. (2008) on solanum quitoense. regarding cape gooseberry, research on this topic is at the initial stage, although the production areas for this crop in colombia are located in salt affected soils. maas and grattan (1999) pointed out that reliable data on crop tolerance to salinity during emergence and seedling growth are extremely limited. thus, as a first step, the present research on cape gooseberry response to salinity aimed to determine the effect of increasing nacl concentrations on seed imbibition and germination percentage under laboratory conditions. materials and methods seeds physalis peruviana (colombia ecotype) seeds were obtained from the municipality of granada, cundinamarca (near bogota) from plants selected for their sanitary condition, vigour and productivity. only fully mature fruits were used. conditioning the seeds were sterilized for 10 s with a mercury chloride solution, and then washed in distilled water several times. they were divided into five groups and placed in sterilized petri dishes, each one having a paper filter on its base. treatments for a total period of 299 h, the seeds were dampened with 10 ml of distilled water in the control (treatment 1), and with four different nacl concentration solutions (30, 60, 90 and 120 mm) (tab. 1). five replications of each treatment were placed in germination chambers at constant 25/20°c day/night temperature, 80% relative humidity and a daily 12 h light period (sanyo versatile environmental test chamber-kasay, etten leur, the netherlands). in order to keep the seeds adequately moistened, they were regularly dampened with distilled water or with the corresponding saline solution. they were considered germinated when the emerging radicle was approximately 1 mm long. table 1. description of the nacl solutions used in the study. treatment nacl (mm) electric conductivity (ds m-1) osmotic potential (mpa) 1 0 0.79 -0.02 2 30 3.00 -0.10 3 60 6.00 -0.21 4 90 9.00 -0.32 5 120 12.20 -0.43 data analysis the experiment was carried out using a completely randomized design with five replications and 50 seeds per treatment. both imbibition (i.e., water absorption represented as seed fresh weight increase) and percentage of germination were evaluated every 24 h until the end of the experiment. means of five replications were subjected to variance analysis. tukey’s test was used for comparing averages (p≤0.05). results imbibition during the first 24 h, a high increase in average seed fresh weight, ranging from 0.025 to 0.075 g (for simplicity reasons, only results after 168, 203, 252 and 299 h are reported on tables), was generally observed due to 312010 miranda, ulrichs and fischer: imbibition and percentage of germination of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seeds under nacl stress imbibition. after 168 h of imbibition, average seed fresh weight oscillated from 0.073 g (60 mm nacl) to 0.079 g (control). from then on, water salinity affected imbibition quadratically (fig. 1). the first significant differences (p≤0.05) were observed after 203 h of treatment, when the unsalinized seeds had higher fresh weight than those treated with 60 to 120 mm nacl solutions (tab. 2). after exposing the seeds to nacl for 252 and 299 h, those of the 0 and 30 mm nacl treatments had taken up the most water. thus, after 168 to 299 h of observation, the greatest weight increases were recorded in the control treatment (108.9%), followed by the 30 mm one (160.0%). in the meantime, the increase was only 44.0% in the 120 mm treatment. at the end of the experiment, the seeds imbibited in the 30 mm solution had accumulated more water than the salt free ones (fig. 1, tab. 2); the 90 and 120 mm treatment seeds had respectively absorbed 26.7% and 44.6% less fresh weight than those in the 30 mm treatment, the differences being statistically significant (p≤0.05); and the highest saline solution seeds (120 mm nacl) had gained 34.5% less fresh weight when compared to the unsalinized seeds (tab. 2, fig. 1). in this way, the greatest seed weight was finally recorded in the 0 mm nacl treatment, which allowed the seeds to gain 311% of their initial weight; and the lowest record corresponded to the maximum concentration treatment seeds, which increased their weight by 196% (tab. 2). figure 1. accumulated fresh weight of cape gooseberry seeds after 168, 203, 252 and 299 h of imbibition, as a function of nacl salinity levels. table 2. average fresh weight of cape gooseberry seeds imbibited in several saline solutions for 299 h. nacl (mm) initial seed weight (g) fresh weight (g) progress in time after starting imbibition 168 h 203 h 252 h 299 h 0 0.054 a 0.079 a 0.089 a 0.116 a 0.165 ba 30 0.054 a 0.075 ab 0.082 ab 0.115 a 0.195 a 60 0.054 a 0.073 ab 0.078 b 0.107 b 0.164 ba 90 0.054 a 0.075 ab 0.077 b 0.092 bc 0.143 bc 120 0.054 a 0.075 ab 0.077 b 0.081 c 0.108 c means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey’s test (p≤0.05). mm nacl 0 30 60 90 120 fr es h w ei gh t ( g) 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 168 h 203 h 252 h 299 h y=0.1669+0.00167x-0.00003475x2 +1.40∙10-7x3 y=0.07913-0.00019616x+0.00000237x2-8.23045∙10-9x3 r2=0.96 y=0.08924-0.0003039x+0.00000251x2-6.68724∙10-9x3 r2=0.93 y=0.11667+0.0001998x-0.0000804x2+3.240741∙10-8x3 r2=0.99 r2=0.99 32 agron. colomb. 28(1) 2010 percentage of germination during the first 156 h, seed germination percentages were very low and did not differ among treatments. then, they started to increase with time. after 168 h of treatment, nacl concentrations affected (p≤0.01) the percentages of germination quadratically (fig. 2). at that moment, the latter were significantly higher for the control seeds (19%), followed by those of the 30 mm treatment, whilst the greater salt concentration ones had not germinated yet (tab. 3). after 203 h, a significantly higher percentage of germination was observed in the distilled water treated seeds, whereas increased nacl concentrations had reduced it (tab. 3). after 252 to 299 h, the percentages of germination remained nearly constant in the control seeds (tab. 3). during this evaluation period, no statistical differences were observed among unsalinized and 30 to 60 mm treatments seeds. those exposed to the 90 and 120 mm solutions germinated in significantly lower percentages (p≤0.05) than those observed at lower salt concentrations. in the two last table 3. germination percentages of cape gooseberry seeds subjected to several saline concentrations for 299 h. mm nacl germination % progress in time after starting imbibition 168 h 203 h 252 h 299 h 0 19.00 a 66.66 a 96.93 a 97.58 a 30 4.33 b 37.33 b 86.46 a 96.47 ab 60 1.66 b 23.66 bc 76.87 ab 90.03 ab 90 0.00 b 11.33 cd 53.49 b 83.45 b 120 0.00 b 3.00 d 23.71 c 62.53 c means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey’s test (p≤0.05). figure 2. germination percentages of cape gooseberry after 168, 203, 252 and 299 h of imbibition in different concentration nacl solutions. mm nacl 0 30 60 90 120 g er m in at io n (% ) -20 0 20 40 60 80 100 120 y=66.42381-1.20251x+0.00992x2-0.00003601x3 y=97.85923-0.11339x+0.00185x2-0.00002781x3 r2=0.99 y=18.83333-0.67685x+0.00815x2-0.00003189x3 y=96.62622-0.27397x-0.0001071x2-0.00002246x3 r2=0.99 r2=0.99 r2=0.99 168 h 203 h 252 h 299 h 332010 miranda, ulrichs and fischer: imbibition and percentage of germination of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seeds under nacl stress evaluations, the 120 mm nacl exposed seeds reached the lowest percentages of germination, which were significantly different from those observed in the 90 mm treatment (tab. 3, fig. 2). discussion water uptake by the seeds the results reveal that the saline solutions had significant effects on imbibition. accumulated fresh weight of seeds was highly reduced when they were subjected to the 120 mm nacl solution. this result is contrary to observations by gill et al. (2003) on sorghum seeds, which were found to gain fresh weight at increased salinity. the tendency (although not statistically significant) to take up more water than the control seeds, observed in the 30 mm treatment after 299 h of experiment, could be related to the mo derate tolerance to sodium exhibited by this species, as reported by ulloa et al. (2006) regarding growth stimulation of cape gooseberry plants exposed to 30 mm nacl. similar results were obtained by murillo-amador et al. (2002), who demonstrated that water uptake in cowpea (vigna unguiculata) seeds was inhibited after the first 24 h of exposure to imbibition, whereas in our study it was hampered after 168 h. mehra et al. (2003) and murilloamador et al. (2002) found out that either dryness or salinity in growth medium affected seed germination by reducing water absorption. under these stresses there is a decrease in water uptake during imbibition. furthermore, salt stress may cause excessive uptake of ions (murilloamador et al., 2002). percentage of germination germination is more successful in salt-free settings, or in those having extremely low saline conditions (larcher, 2003), but in the present experiment cape gooseberry seeds germinated well at 30 and and 60 mm nacl concentrations, especially after 252 to 299 h, confirming the tolerance of this species to low and moderate salt concentrations (ulloa et al., 2005, miranda, 2010). larcher (2003) defined the upper limit for germination and subsequent growth at an ec of 15-20 ds m-1 or less, which is only somewhat higher than that of our 120 mm nacl (12.2 ds m-1) treatment, the one that allowed 62.53% of the seeds to germinate. according to prado et al. (2000) and patanè et al. (2009) the decrease in germination may be attributed to an apparent osmotic dormancy developed under saline stress conditions, which may constitute an adaptive strategy aimed at preventing germination in stressful environments. the effect of the highest saline concentrations of our study (90 and 120 mm nacl) was to delay germination. such effect was observed mainly after 168 and 203 h of treatment, coinciding with observations by sonaike and okusanya (1987), who demonstrated that increased salinity generally resulted in reduced germinability and delayed germination rate in seeds of lufa aegyptica. similarly, murillo-amador et al. (2002) registered delayed germination rates in black-eyed pea seeds treated with saline solutions, although at the end of the evaluation period, 100% germination was reached at all osmotic potentials. chartzoulakis and klapaki (2000) demonstrated that 50 mm salinity in the external medium delayed germination in two pepper hybrids, but did not reduce the accumulated percentage of germination observed at the end of the experiment; whilst the ability to germinate became significantly reduced at 100 and 150 mm nacl concentrations. seeds of tomato (another solanaceae species) have been found to need 50% more time to germinate in an 80 mm nacl solution than in a salt-free-medium; and almost 100% more time when the concentration is raised to 190 mm (cuartero and fernández-muñoz, 1999). reductions in both germination rates and plantlet emergence under salinity conditions have been demonstrated by villagra (1997), cony and trione (1998), murillo-amador and troyo-diéguez (2000), murillo-amador et al. (2002) and soltani et al. (2006). both osmotic and salt toxic effects, have been implicated in germination inhibition (machado et al., 2004). soares et al. (2002) found that salinity delayed the germination process in yellow passion fruit, but a relative reduction was only observed above an ec of 4.43 ds m-1. foolad and lin (1997) examined the germination of tomato seeds in different ionic and non-ionic germination mediums with identical osmotic potentials. they concluded that tomato germination rate was mainly affected by the osmotic effect of the medium, and just secondarily by its ionic effect. our results reveal important reductions in germination rates in those seeds subjected to the highest nacl concentrations after 252 and 299 h of imbibition. this may indicate that seed osmotic adjustment was affected and that stress had possibly favoured the entering of other ions into the seeds. smith and comb (1991) attributed this to low humidity content, which may have increased saline stress, caused cessation of metabolism or inhibited certain stages in the germination metabolic sequence. shokohifard et al. (1989) found two ways in which saline stress negatively affected radish seed germination: i) osmotically, by reducing water absorption, and ii) ionically, by accumulating na+ and cl-, 34 agron. colomb. 28(1) 2010 thereby altering nutrient uptake balance and causing a toxic effect. besides their reduced germination, the cape gooseberry seeds treated in the present work were seen to produce deformed and shortened roots. similar results were obtained by chartzoulakis and klapaki (2000) in several pepper cultivars, and by ungar (1996) in atriplex patula (spear saltbush). salt damage is thought to affect seed germination through several factors such as reduced water availability, changes in storage material mobilization and protein structure disturbance (foolad and lin 1997; almansouri et al., 2001; machado et al., 2004). stored carbohydrate mobilisation occurs during early germination, especially after radicle emergence. however, some mobilisation may occur between growth regions (e.g. embryo axis) before germination is completed (bewley and black 1994). once high molecular weight carbohydrates are mobilised, they acquire soluble forms (e.g., sucrose, glucose or fructose) which are immediately transported to sites where they are required for growth (mayer and poljakoff-mayber, 1989). ungar (1996) presented the hypothesis that the tolerance of seeds to salinity works in two levels, given by the seed’s ability to germinate under high salinity conditions; and to recover and germinate once such conditions have been released. our results are in agreement with the first point of this hypothesis, since in the highest nacl concentration treatments the first radicular protrusions were de layed in more than 36 h. this restricted germination pattern persisted until the end of the experiment. according to our findings, the ability of p. peruviana to germinate and emerge under low saline stress conditions could indicate that the species possesses certain salt tolerance genetic potential, at least during its early development stage. this does not necessarily indicate that plantlets initiated in saline stress conditions can continue to grow and complete their adult plant life cycle in these circumstances. said contrast has already been observed in other species (norlyn and epstein, 1984). however, studies carried out by ulloa et al. (2006) on adult cape gooseberry plants exposed to increasing nacl concentrations have demonstrated that this species is moderately tolerant to salinity as it manages to perform well even at conductivity values of up to 6 ds m-1. cited references adam, p. 1990. saltmarsh ecology. cambridge university press, cambridge, uk. alian, a., a. altman, and b. heuer. 2000. genotypic difference in salinity and water stress tolerance of fresh market tomato cultivars. plant sci. 152, 59-65. almansouri, m., m. kinet, and s. lutts. 2001. effect of salt and osmotic stresses on germination in durum wheat (triticum durum desf.). plant soil 231, 243-254. ayers, r. and w. westcot. 1985. water quality for agriculture. irrigation and drainage paper no. 29. fao, rome. bayuelo-jiménez, j.s., d.g. debouck, and j.p. lynch. 2003. growth, gas exchange, water relations, and ion composition of phaseolus species grown under saline conditions. field crops res. 80, 207-222. bewley, j.d. and m. black. 1994. seeds. physiology of development and germination. 2nd ed. plenum press, new york, ny. chartzoulakis, k. and g. klapaki. 2000. response of two greenhouse pepper hybrids to nacl salinity during different growth stages. scientia hort. 86, 247-260. cony, m.a. and s.o. trione. 1998. interand intra-specific variability in prosopis flexuosa and p. chilensis: seed germination under salt and moisture stress. j. arid environ. 40, 307-317. copeland, l.o. and m.b. mcdonald. 2001. seed science and technology. kluwer academic publishers, boston, ma. costa-franca, m., g.a.t. pham thi, c. pimentel, r.o. pereyra rossiello, y. zuily-fodil, and d. laffray. 2000. differences in growth and water relations among phaseolus vulgaris cultivars in response to induced drought stress. environ. exp. bot. 43, 227-237. cuartero, j. and r. fernández-munoz. 1999. tomato and salinity. scientia hort. 78, 83-125. daubenmire, r.f. 2001. ecología vegetal. limusa noriega editores, méxico df. delanoy, m., p. van damme, x. scheldeman, and j. beltrán. 2006. germination of passiflora mollissima (kunth.) l.h. bailey, passiflora tricuspis mast. and passiflora nov sp. seeds. scientia hort. 110, 198-203. demir, i. and k. mavi. 2008. effect of salt and osmotic stresses on the germination of pepper seeds of different maturation stages. brazil. arch. biol. technol. 51(5), 897-902. el-siddig, k., j. gebauer, g. ebert, a.m. ali, and s. inanaga. 2004. influence of salinity on emergence and early seedling growth of tamarindus indica l. eur. j. hort . sci. 69(2), 89-81. essa, t.a. 2002. effect of salinity stress on growth and nutrient composition of three soybean (glycine max l. merrill) cultivars. j. agron. crop sci. 188(2), 86-92. flórez, s.l., d. miranda l., b. chaves, g. fischer, and s. magnitskiy. 2008. growth of lulo (solanum quitoense lam.) plants affected by salinity and substrate. rev. bras. frutic. 30(2), 402-408. foolad, m.r. and g.y. lin. 1997. genetic potential for salt tolerance during germination in lycopersicon species. hortscience 32, 296-300. gill, p.k., a.d. sharma, p. singh, and s.s. bhullar. 2003. changes in germination growth and soluble sugar contents of sorghum bicolor (l.) moench seeds under various abiotic stresses. j. plant growth regul. 40, 157-162. larcher, w. 2003. physiological plant ecology. 4th ed. springerverlag, berlin. 352010 miranda, ulrichs and fischer: imbibition and percentage of germination of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seeds under nacl stress maas, e.v. and s.r. grattan. 1999. crop yields affected by salinity. agricultural drainage, agronomy mongraph no. 38. soil science society of america, madison, wi. pp. 55-108. machado n., n.b., s.m. saturnino, d.c. bomfim, and c.c. custodio. 2004. water stress induced by mannitol and sodium chloride in soybean cultivars. brazil. arch. biol. technol. 47(4), 521-529. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, san diego, ca. mayer, a.m. and a. poljakoo-maiber. 1989. the germination of seeds. 4th ed. pergamon, oxford, uk. mehra, v., j. tripathi, and a.a. powell. 2003. aerated hydration treatment improves the response of brassica juncea and brassica campestris seeds to stress during germination. seed sci. technol. 31, 57-70. mengel, k., e.a. kirkby, h. kosegarten, and t. appel. 2001. principles of plant nutrition. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. murillo-amador, r.b., c. lópez-aguilar, j. kaya, j. larrinaga-mayoral, and a. flores-hernández. 2002. comparative effects of nacl and polyethylene glycol on germination, emergence and seedling growth of cowpea. j. agron. crop sci. 188, 235-247. murillo-amador, b. and e. troyo-diéguez. 2000. effects of salinity on the germination and seedling characteristics of cowpea vigna unguiculata (l.) walp. aust. j. exp. agric. 40, 433-438. norlyn, j.d. and e. epstein. 1984. variability in salt tolerance of four triticale lines at germination and emergence. crop sci. 24, 1090-1092. patanè, c., v. cavallaro y s.l. cosentino. 2009. germination and radicle growth in unprimed and primed seeds of sweet sorghum as affected by reduced water potential in nacl at different temperatures. ind. crops prod. 30, 1-8. passam, h.c. and d. kakouriotis. 1994. the effects of osmoconditioning on the germination emergence and early plant growth of cucumber under saline conditions. scientia hort. 57, 233-240. prado, f.e., c. botero, m. gallardo y j.a. gonzález. 2000. effect of nacl on germination, growth and soluble sugar content in chenopodium quinoa wild seeds. bot. bull. acad. sin. 41, 27-34. shokohifard, g., k.h. sakagam, and s. matsumoto. 1989. effect of amending materials on growth of radish plant in salinized soil. j. plant nutr. 12, 1195-1294. smith, p.t. and b.g. comb. 1991. physiological and enzymatic activity of pepper seeds (capsicum annuum) during priming. physiol. plant. 82, 71-78. soares, f.a.l., h.r. gehyi, s.b.a. viana, c.a. uyeda, and p.d. fernandes. 2002. water salinity and initial development of yellow passion fruit. scientia agríc. 59(3), 491-497. soltani, a., m. gholipoor, and e. zeinali. 2006. seed reserve utilization and seedling growth of wheat as affected by drought and salinity. environ. exp. bot. 55, 195-200. sonaike, a.a. and o.t. okusanya. 1987. germination behaviour of lufa aegyptica seeds from 19 localities in nigeria. seed sci. technol. 15, 741-750. tobe, k., x. li, and k. omasa. 2002. effects of sodium, magnesium and calcium salts on seed germination and radicle survival of a halophyte, kalidium capsicum (chenopodiaceae). aust. j. bot. 50, 163-169. ulloa, l.n., n.a. vargas, d. miranda, and g. fischer. 2006. efecto de la salinidad sobre los parámetros de desarrollo en especies hortícolas cultivadas en sistemas sin suelo. pp. 53-76. in: flórez, v.j., a. de la c. fernández, d. miranda, b. chaves, and j.m. guzman (eds.). avances sobre fertirriego en la floricultura colombiana. unibiblos; facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. ungar, i. 1996. effect of salinity on seed germination, growth, and ion accumulation of atriplex patula (chenopodiaceae). amer. j. bot. 83, 604-607. villagra, p.e. 1997. germination of prosopis argentina and p. alpataco seeds under saline conditions. j. arid environ. 37, 261-267. zhu, j.-k. 2001. plant salt tolerance. trends plant sci. 6, 66-71. zhu, j.-k. 2002. salt and drought stress signal transduction in plants. annu. rev. plant biol. 53, 247-273. crop protection received for publication: 25 august, 2010. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 grupo de investigación sistemas agrícolas tropicales. medellin (colombia). 2 faculty of agricultural sciences, politécnico colombiano jaime isaza cadavid. medellin (colombia). 3 corresponding author. epgonzalez@elpoli.edu.co agronomía colombiana 30(1), 78-83, 2012 evaluation of weeds as possible hosts of the potyviruses associated with tree tomato (solanum betaceum cav.) viroses evaluación de arvenses como posibles hospedantes del potyvirus asociado a la virosis del tomate de árbol (solanum betaceum cav.) adela sierra s.1, josé fernando gil r.1, luis fernando patiño h.1, 2, and elena paola gonzález j.1, 2, 3 abstract resumen to determine possible weed hosts of potyviruses associated with the disease known as “tree tomato virus disease” in antioquia department (colombia), a sampling was conducted to identify weed species commonly found in commercial crops of s. betaceum affected by the virus and the possible presence of the virus in these plants. the encountered weed species were grouped into seven different taxonomic families, within which we evaluated the ten most common species. the selected weeds, three indicator species of the virus and tree tomato plants were grown in a greenhouse and mechanically inoculated with an extract of infected tree tomato tissue. one month after inoculation, the tree tomato plants and nicotiana tabacum showed symptoms of the disease and were serologically positive, whereas none of the weeds showed symptoms or were positive for potyviruses serology. in order to confirm that the detection of the virus was not caused by low viral titers that did not reach the minimum detection level of the test used, the tomato tree plants were reinoculated with an extract of sap from the studied weeds and potyviruses was not detected in any of the tested weeds and therefore cannot be considered, with the utilized methodology, as hosts for the potyviruses affecting tree tomato plants. para determinar las posibles arvenses hospedantes de potyvirus asociados a la enfermedad conocida como “virosis del tomate de árbol” en el departamento de antioquia (colombia), se llevó a cabo un muestreo para identificar las especies arvenses más comúnmente encontradas en cultivos comerciales de s. betaceum afectados por la virosis y la posible presencia del virus en estas plantas. las especies de arvenses encontradas fueron agrupadas en siete familias taxonómicas diferentes, dentro de las cuales se evaluaron las diez especies más frecuentes. las arvenses seleccionadas, tres especies indicadoras de virus y tomate de árbol, fueron cultivadas en invernadero e inoculadas mecánicamente con extracto de tejido de tomate de árbol infectado. un mes después de la inoculación, tomate de árbol y nicotiana tabacum, mostraron síntomas dela enfermedad y fueron positivas en la prueba serológica, mientras que ninguna de las arvenses mostró síntomas ni fueron positivas en la serología para potyvirus. con el fin de corroborar que la no detección del virus fuese ocasionada por bajos títulos virales que no llegaban nivel mínimo de detección de la prueba utilizada, se re-inocularon plantas de tomate de árbol con extracto de savia de las arvenses en estudio, encontrándose que no fue detectado potyvirus en ninguna de las arvenses evaluadas por lo que no pueden ser consideradas mediante la metodología utilizada como hospedantes de poty virus que afectan las plantas de tomate de árbol. key words: elisa, titration, tamarillo, talmv. palabras clave: elisa, titulación, tamarillo, talmv. introduction the tree tomato (solanum betaceum cav.) has gained great economic importance in colombia because it is a highly nutritious fruit and its organoleptic characteristics make it ideal for industrial processing and entry into international markets. antioquia is the largest producer of the fruit in the country with a planted area of 1867.3 ha and production of 57,105.9 t. this state also reported higher yields of about 30 t ha-1, compared to the national average yields that remain around 18 t ha-1 (madr, 2006). among the various pathogens affecting tree tomato crops, viruses stand out due to their obvious economic impact on commercial orchards, not only in the state and country but also the world (cruz, 2005). although the damage has not been accurately quantified, tamayo (1996) reported losses of about 50% due to viruses. this disease is mainly caused 79sierra s., gil r., patiño h., and gonzález j.: evaluation of weeds as possible hosts of the potyviruses associated with tree tomato (solanum betaceum cav.) viroses by potyviruses, recently named tamarillo leaf malformation virus (talmv) (ayala et al., 2010), which also causes a significant reduction in the planted area, reducing the productive period of the fruit tree, manifested both in antioquia and the rest of the country (gil et al., 2009; ayala et al., 2010). subsequent studies reported the presence of the isometric viruses amv, cmv and plrv in antioquia with the elisa test, expanding reported viruses that can affect the tree tomato (jaramillo et al., 2011). symptoms of diseased s. betaceum plants are characterized by mosaic, chlorosis, deformation of leaf floral and fruit tissue. depending on environmental conditions, symptoms may include deformation and elongation of leaves, mosaic, mottle, thickening of the veins and presence of blisters or bladders on the leaf lamina. symptoms on the fruit appear as circular and rectangular spots of varying shades of purple that may cover part or all of the fruit; the color can change to reddish tones as they mature (jaramillo, 2011). occasionally some affected fruits are deformed and the flesh becomes dry and acidic (bernal and díaz, 2003). gil et al. (2009) observed in young plants mechanically inoculated with diseased plant extract symptoms such as leaf chlorosis in new growth, mosaic, curling toward the back, blisters, poor lanceolated leaves and poor foliage as compared to non-inoculated controls. potyviruses transmission can occur mechanically through tools, by insect vectors associated with the crop, especially aphids in a non-persistent manner (martínez et al., 2010) or even by seed (díaz et al., 2010; álvarez et al., 2011). in studies on virus plant reservoirs, especially indicators, saldarriaga et al. (1998), assessed virus transmission in the tree tomato and found that of 22 indicator species, only five, nicotiana bentamiana, nicotiana rustica, chenopodium murale, datura metely and solanum nigrum had symptoms associated with the disease, with only c. murale and s. nigrum positive for the col 7 antiserum, which was produced at a particle isometric, and negative for col 11, and in turn, produced an elongated flexuosa particle. the latter was reported as presumptive for potyviruses. the other species were not positive for any of the antisera. in the same study, n. tabacum had no symptoms and was not positive for any of the antibodies, which contrasted with the case of n. glutinosa, which was positive for the antibody col 7 but had no symptoms. weeds play an important role as a virus reservoir, vector or both at once. apablaza et al. (2003) found in studies on weeds surrounding economically important crops with viral diseases and their role in the spread of these diseases that the density of the weeds is an important part in the development of viral vectors associated with the crops of interest and the weeds, as in determining the host range of the beet western yellows virus (bwyv, polerovirus) in beets and the potato leaf roll virus (plrv, polerovirus) in the potato in canada, where more than 10,000 plants were sampled using serological tests, it was found that only 12 species belonging to five families positive for bwyv were positive for the virus, four of which had not been reported as hosts of the pathogen (ellis, 1992). this study was developed based on a search for weed species that are present in greater proportion in cultivated tree tomatoes, with the premise that these plants could be involved in the quick spread of tree tomato viruses in antioquia, especially in newly cultivated lots. we studied the ten most common weeds in tree tomato crops and their relationship with the tree tomato virus with inoculation tests, symptom monitoring and a specific serological test for the genus potyvirus. materials and methods identification of the most common weeds in tree tomato crops identification was carried out on two commercial tree tomato lots located in the municipalities of entrerrios and san pedro de los milagros (antioquia), one three months after transplant and the other established for two years. the square method was used for weed recognition in the tree tomato crop, which consisted of a 1 x 1 m frame placed at random in the lot to allow randomization of sampling. sampling was done a hundred times on each hectare to cover an area corresponding to 1%. in each quadrant, all encountered species were collected and subsequently identified by their morphological characteristics, selecting the ten most common species in both tree tomato lots. taxonomic characterization was performed with the help of the herbarium at the universidad nacional de colombia, medellin. weed propagation, indicator plants and the tree tomato to determine the range of host species, this study evaluated the ten weed species most frequently found in the plots (tab. 1) and three species of indicator plants for potyvirus. propagation of the ten weed species and the three indicator species was sexual, by seed, in the greenhouse in the secretaria de agricultura de antioquia nursery, niquíabello (antioquia). 80 agron. colomb. 30(1) 2012 propagation of the tree tomato plants was also sexual, by seed, in a separate greenhouse from the weeds, protected by a small mesh house to prevent infection during the study. at three months of age, twelve plants were selected and inoculated, which were placed in an anti-aphid, mesh house with the dimensions of 1 m high and 2 m length, in the corpoica research center “la selva” rionegro (located at a height of 2,150 m a.s.l. with a temperature of 17°c and annual rainfall of 1,900 mm). from among the weeds and indicator plants that were about two months old, the youngest, most vigorous and uniform were selected of which twelve plants per weed species and five plants per indicator species were taken and moved to greenhouses at corpoica “la selva” rionegro and placed in an anti-aphid, mesh house. the plants were inoculated at two months due to the short cycles of some of the weeds that did not permit inoculation at three months. virus identification in the municipality of san pedro de los milagros, tesorero district, in a lot of adult tree tomato plants affected by symptoms associated with potyviruses, tissue samples were taken from plants affected by the disease; mainly leaves, flowers and fruits. these samples were sent to the laboratory of virology of the centro internacional de agricultura tropical (international center for tropical agriculture – ciat) for viral particle recognition by electron microscopy transfer. serological detection was performed using the commercial kit specific for the potyvirus group (agdia, elkhart, in), which is based on the elisa test (psa 27200/0288), with antibody detection and a conjugate, both monoclonal. the latter is associated with alkaline phosphatase to reveal p-nitrophenyl phosphate (pnp) as the substrate for the enzymatic reaction. the positive and negative data were established by qualitative criterion, with positive being those reactions where there was yellow in the well with the substrate and was subdued. negative reactions were observed where the substrate was transparent after 45 min of incubation, given that the observation indications last a maximum of 30 min after the test. with the kit, a test was done on material collected from tomato tree plants, which showed a positive result and was taken as inoculum for potyviruses multiplication in twenty s. betaceum plants at three months of age and were maintained as a reservoir and used for subsequent inoculation of selected weeds, indicators and tree tomato plants. mechanical inoculation of weeds, indicator plants and tree tomato plants after a week of adaptation for the plants in the anti-aphid, mesh house, three groups of plants (weeds, indicator plants and tree tomato plants) were selected for inoculation. eight plants were taken for each weed species, eight for the tree tomato and three plants per indicator species. noninoculated plants were used as the control, leaving four plants per weed species, four of the tree tomato and two per indicator species. virus inoculation was done using the methodology described below. as a source of inoculum tree tomato plant leaves were used which were previously infected with the virus and symptomatics (plants reservoir). for every gram of leaf macerate, 10 ml of distilled water was added (ratio 1:10), the receptacle in which the mash was prepared was cooled (expanded polystyrene cuvette with ice) and with the help of gauze the tissue was rubbed with the intention of causing a wound to inoculate it (mejía et al., 2009). inoculation of the studied plants was performed in fully developed young leaves, near the apex, to observe systemic infection by the virus in the new shoots. treatments treatments were divided into three groups; the first corresponded to the ten weed species studied. weed treatments consisted of eight inoculated plants and four non-inoculated. the second group consisted of three indicator plant species, in which, due to the little material which was available, three were inoculated for each species, leaving two non-inoculated controls. in the third group, there were 12 tree tomato plants of which eight were inoculated and four non-inoculated. thus, in total, 14 species were used for a total of 28 treatments (14 inoculated and 14 noninoculated). the three groups of plants used in this study are described in tab. 1. table 1. plant species used in the present study grouped as: weeds (110), indicators (11-13) host (14), with two treatments each, inoculated and non-inoculated. treatment weed 1 amaranthus dubius 2 brassica campestris 3 tinantia erecta 4 cyperus odoratus 5 fuertesimalva peruviana 6 hypochaeris radicata 7 polygonum nepalense 8 rumex crispus 9 senecio vulgaris 10 sonchus oleraceus 11 nicotiana glutinosa 12 nicotiana tabacum 13 physalis floridana 14 solanum betaceum 81sierra s., gil r., patiño h., and gonzález j.: evaluation of weeds as possible hosts of the potyviruses associated with tree tomato (solanum betaceum cav.) viroses the eight inoculated s. betaceum plants were used as a virus control to observe the appearance of the symptoms and verify the effectiveness of the inoculation. re-inoculation in the tree tomato (s. betaceum) a lot of fifty tree tomato plants was propagated sexually, by seed. at three months of age, the thirty best plants were selected to be inoculated with macerated weeds of the present study. each weed species had 10 g of leaf taken which was macerated following the same methodology mentioned above for the mechanical inoculation of the plant material. three tree tomato plants were inoculated for each kind of weed for evaluation, for a total of thirty plants, which were located in the anti-aphid mesh house again. as a negative control, three plants were inoculated with distilled water. evaluation of weeds, indicator plants and tree tomato plants eight days after the virus inoculation, assessments of symptoms began at periods of eight days over a month in all plants, employing the scale described by sánchez de luque et al. (1991) seen in tab. 2. the evaluation was also carried out on plants re-inoculated with sap from weeds for the same period as the others (one month). at fifteen days, after the inoculation, the specific elisa potyvirus test was used taking fractions of each leaf sample to form 100 mg of leaf tissue which was macerated with extraction buffer 1x per manufacturer’s instructions in order to confirm the presence or absence of the virus and its identity in the studied materials. table 2. scale of severity for tree tomato virus disease described by sánchez de luque et al. (1991). group symptom 0 asymptomatic 1 chlorosis, stunting 2 chlorosis, stunting, deformation 3 chlorosis, deformation of shoots, mosaic, stunting 4 mosaics, blisters and deformation 5 defoliation results and discussion the collection of weeds in the field oscillated between thirty to fifty species. of all the species found in the field, the following were identified: a. dubios, s. oleraceus, sonchus asper, b. campestris, t. erecta, c. odoratus, f. peruviana, p. nepalense, h. radicata, taraxacum officinale, s. vulgaris, r. crispus and rumex obtusifolius. after the square method sample counts, we selected the ten most common weed species in the crop, which were the following: a. dubios, s. oleraceus, b. campestris, t. erecta, c. odoratus, f. peruviana, p. nepalense, h. radicata s. vulgaris and r. crispus. in mechanical inoculation, the tree tomato and indicator plants began to show symptoms two weeks after inoculation with sap from diseased plants. at that time, there was slight chlorosis in the new growth of n. tabacum inoculada. in turn, the inoculated tree tomato plants showed slight chlorosis between veins and mosaic, clearly visible in the new shoots. the remaining plants did not show any symptoms associated with viruses. at 23 d after inoculation, six of eight tree tomato plants showed symptoms associated with viruses, such as mosaic and distortion of new growth as seen in fig. 1. n. tabacum presented a strong mosaic accompanied by a slight deformation of the leaf lamina. other indicator plants and weeds showed no symptoms at all. one month after mechanical inoculation of the virus, the weed species showed no symptoms associated with viruses compared with that seen in n. tabacum and the tree tomato. wherein, as noted above, the characteristic virus symptoms presented as mosaic, chlorosis towards the base of the leaves with crinkling and stunted development as compared to non-inoculated plants. all tree tomato plants showed symptoms of the viruses, indicating inoculation efficiency of 100%, higher than that reported by chávez and varón (2003) and betancourth et al. (2003) who reported efficiencies of 17 and 80% respectively. the symptoms found in the tree tomato presented the same as in the inoculum reservoir plants, confirming that the same viral agent was transmitted, which was confirmed as potyviruses in all cases with elisa. n. tabacum and n. glutinosa plants have been reported as diagnostic indicators of tamarillo mosaic virus (tamv, potyvirus) (kaminska et al., 2006). sánchez de luque (1982) reported that an efficient indicator for the tree tomato virus was found in cundinimarca, however in this study only n. tabacum was efficient as an indicator, while n. glutinosa and p. floridana did not show any symptoms. fifteen days after inoculation, the elisa test specific for potyvirus was used on all the study material (weeds, indicator plants and tree tomato), for both inoculated and non-inoculated. the results showed that the inoculated tree tomato plants and n. tabacum were positive, while all the other plants were not. this result may be due to synergism 82 agron. colomb. 30(1) 2012 seen in the weeds for the expression of symptoms and virus replication, which could lead to non-detection by elisa. in the re-inoculation test, for each weed species, three tree tomato plants were inoculated to rule out the possibility that the studied weeds were asymptomatic carriers of the virus or other viruses associated with the tree tomato. evaluations were performed every week for a month, during which time no symptoms associated with the disease were verified in plants and there were no positive elisa tests, which confirmed that by this method these species are not carriers for the potyvirus associated with the viruses of the tree tomato in antioquia. in a recent study, ayala et al. (2010) described more than 15 symptoms associated with the disease and at least two potyviruses present in the samples tested by molecular methods. one of these was the potato virus y (pvy) and the second a tentative species called tamarillo leaf malformation virus (talmv). in the same study, the incidence of the virus was evaluated with elisa with universal antibodies for the genus potyvirus. in the different municipalities of antioquia, where the sampling was done, the incidence values ranged between 80 and 93%. in 2007, a rate of 2.7 was reported in lost and eradicated crops in relation to new cultivated area. this indicates that there was a net decrease in the area planted with this crop in the department (gobernación de antioquia, 2008), which in turn is consistent with virus incidence data of diseases reported by ayala et al. (2010). the world has reported joint occurrence of different viruses affecting the tree tomato, prioritizing the incidence of potyvirus. in ecuador, for example, the predominant virus is pvy, while in new zealand, incidences of up to 100% of tamarillo mosaic virus (tamv) have been reported. additionally, it has been frequently detected in the presence of other viruses such as: plrv, tomato rings pot virus (torsv, nepovirus) and alfalfa mosaic virus (amv, alfamovirus) in the valleys of the pichincha region of ecuador, while cucumber mosaic virus (cmv, cucumovirus), potato aucuba mosaic virus (pamv, potexvirus), alfalfa mosaic virus (amv, alfamovirus), tomato spotted wilt virus (tswv, tospovirus) and arabis mosaic virus (armv, fabavirus) have been diagnosed in crops in new zealand (vizuete et al., 1990; eagles, 1994; eagles et al., 1994). jaramillo (2011) recently reported, with the use of serological tests, the presence of at least seven viruses associated with disease in tree tomato crops in the country, with potyviruses and cmv as the most frequently encountered. all current information evidences the need for further studies on the range of field hosts of the virus associated with the disease, especially potyviruses, as this seems to be the viral group that plays a major role; and to gain knowledge of potyviruses vectors, preferably analyzing insects associated with the crop, addressing weeds of high and low frequencies. however, one must not forget that the seed may be another common factor in the spread of the disease, since as mentioned gibbs and mackenzie (1997), and álvarez et al. (2011), potyvirus and especially talmv can eventually be transmitted this way. for the evaluation of weeds, a more sensitive test for detection may be required, such as molecular tests (molecular hybridization or specific rt-pcr), as it is feasible that low viral titers do not permit detection in the weeds by serology and re-inoculation, but they were not used in the present study because it was a primary, exploratory study which looked for field serological detection tools with inoculum sources in tree tomato plants. conclusions this study presented no weed carriers of potyviruses associated with tree tomato viruses in either the inoculation trials or through indirect-elisa serological test. the incubation period of the present virus or viruses is 15 days in both s. betaceum and n. tabacum and plants which corresponds to at least one virus of the potyvirus genus. the n. tabacum figure 1. tree tomato plant reservoir inoculated with sap extract from diseased field leaves. note the development of the systemic viral infection with the presence of symptoms in the new leaf growth. source: gil, j.f. 83sierra s., gil r., patiño h., and gonzález j.: evaluation of weeds as possible hosts of the potyviruses associated with tree tomato (solanum betaceum cav.) viroses species is noteworthy as an efficient indicator for the diagnosis of potyviruses associated with tree tomato viruses. new epidemiological studies are recommended to provide better information on the dissemination mechanisms of potyviruses in this crop, to improve control strategies. acknowledgements this study was developed with financial support from the dirección de investigación y posgrados, facultad de ciencias agrarias at the politécnico colombiano jaime isaza cadavid, the grupo de investigación en mejoramiento de frutales andinos y tropicales at the universidad nacional de colombia, medellin and corpoica “la selva”. literature cited álvarez, j., j.m. cotes, and m.m. marín. 2011. detección de virus asociados al material de siembra de tomate de árbol en colombia. biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial 9(1), 43-50. apablaza, g., j. apablaza, p. reyes, and e. moya. 2003. determinación de virosis e insectos vectores en malezas aledañas a cultivos hortícolas. cien. inv. agr. 30(3), 175-186. ayala, m., p. gonzález, p. gutierrez, j. cotes, and m. marín. 2010. caracterización serológica y molecular de potyvirus asociados a la virosis del tomate de árbol en antioquia (colombia). acta biol. colomb. 15(3), 143-162. bernal e., a.j. and c.a. díaz d. 2003. tecnología para el cultivo del tomate de árbol. technical manual no. 3. research center “la selva”, corpoica, rionegro, colombia. betancourth, c., r. goye, and d.a. bravo. 2003. caracterización biológica de un virus tomate de árbol (solanum betaceum send) en el departamento de nariño. fitopatol. colomb. 27(1), 710. chávez, b. and f. varón de a. 2003. enfermedad de etiología viral en cultivos de tomate de árbol. bol. epidemiología agrícola ica, bogota. pp. 39-43. cruz, l.f. 2005. identificación de virus en solanum betaceum. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. díaz, a., m. quiñones, f. arana, m. soto, and a. hernández. 2010. poty virus: características generales, situación de su diagnóstico y determinación de supresencia en el cultivo del pimiento en cuba. rev. protección veg. 25(2), 69-79. eagles, r.m. 1994. tamarillo mosaic potyvirus: characterization and resistance. ph.d. thesis. university of auckland, auckland, new zealand. eag les, r .m., r .c . ga rd ner, a nd r .l .s. forster. 1994. incidence and distribution off six viruses infecting tamarillo (cyphooomandra betacea) in new zealand. n.z. j. crop hort. sci. 22, 453-458. ellis, p.j. 1992. weed hosts of beet western yellows virus and potato leafroll virus in british columbia. plant dis. 76(11), 1137-1139. gibbs, a. and a. mackenzie. 1997. a primer pair for amplifying part of the genome of all potyvirids by rt-pcr. j. virol. methods 63(1-2), 9-16. gil, j.f., m.l. ayala, m. marín, and e.p. gonzález. 2009. identificación de potyvirus en cultivos de tomate de árbol (solanum betaceum cav.) en antioquia mediante detección serológica. rev. politéc. 8, 112-120. gobernación de antioquia. 2008. anuario estadístico agropecuario 2007: estadísticas agropecuarias por concenso. in: www. antioquia.gov.co; consulted: march, 2012. jaramillo, m., p. gutiérrez , j. cotes, p. gonzález, and m. marín. 2011. detección de los virus amv, cmv y plrv en cultivos de tomate de árbol (solanum betaceum cav.) en antioquia, colombia. rev. fac. nal. agron. medellin 64(1), 5831-5844. kaminska, m., t. malinowski, a. rudzińska-langwald, and l.c. díaz. 2006. the occurrence of wisteria vein mosaic virus in wisteria floribunda dc plants in poland. j. phytopathol. 154(4), 414-417. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. observatorio agrocadenas colombia. in: http://www.agrocadenas. gov.co; consulted: march, 2012. martínez, j.e., j.m. cotes, and m.m. marín. 2010. detección serológica y molecular de virus en áfidos asociados a cultivos de tomate de árbol con síntomas de virosis en antioquia y nariño (colombia). rev. fac. cienc. básicas 6(2), 182-197. mejía, a.d.m., g.e.i. rodas, h.l. patiño, and j.e.p. gonzález. 2009. efecto del acibenzolar-s-metil sobre el desarrollo de la virosis causada por potyvirus en tomate de árbol. agron. colomb. 27(1), 87-93. saldarriaga, a.c., j.l. zapata, and j.e. bernal. 1998. estudios de evaluación de la transmisión del virus del tomate de árbol. corpoica, medellín, colombia. sánchez de luque, c. 1982. estudios de hospedantes de un nuevo virus en el tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt). pp. 41-42. in: resúmenes v congreso asociación colombiana de fitopatologia and xxii reunión anual de la sociedad americana de fitopatologia. ascolfi, división caribe, asp, cali, colombia. sánchez de luque c., c. de la rota, and a. suarez. 1991. posibles virus en tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt). actualidades ica 5(58), 10. tamayo, p.j. 1996. enfermedades virales del tomate de árbol (cyphomandra betacea (cav). sendt.) en colombia. ascolfi informa 22, 26-29. vizuete, b., m.l. insuasti, j. ochoa, and m. ellis. 1990. biological and serological characterization of tree tomato virus diseases in ecuador. in: ohio state university, http://w w w.oired. vt.edu/ipmcrsp/publications/annualreports/2002/ecuador/ ecuador_topic11.pdf; consulted: march, 2012. received for publication: june 18, 2022. accepted for publication: november 11, 2022 doi: 10.15446/agron.colomb.v40n3.103234 1 politécnico colombiano jaime isaza cadavid, medellín (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). * corresponding author: ammartinez@elpoli.edu.co agronomía colombiana 40(3), 386-392, 2022 abstract resumen in the banana crop, leaf area is a fundamental trait for production; however, monitoring this variable during a cycle is difficult due to the structural characteristics of the plant, and a method for its determination is necessary. therefore, the objective of this research was to propose a model for estimating total leaf area by measuring the cross-sectional area of the pseudostem to identify when meristematic differentiation occurs. in plants between f10 and f lowering, functional leaves were measured for length, width, and dry mass. cross-sectional area was calculated every 10 cm from the base to 70 cm, at ⅓, ½ of the plant height and up to the last pair of leaves. from the principal components, the cross-sectional measurement at 50 cm was selected, obtaining a nonlinear model for indirect estimation of leaf area. subsequently, fisher’s linear discriminant analysis was used with the parameters associated with the number of leaves emitted and the estimated leaf area to obtain the cutoff point as the centroid of the extracted components. as an indicator for the approximate identification of the moment of meristem differentiation, the emission of leaf 12 was generated, which determines the phenological stage (vegetative-reproductive) of the plant. the results describe tools to follow up the growth in the productive units to facilitate crop monitoring, allowing the generation of differential production approaches. en el cultivo de banano el área foliar es una característica fundamental para la producción, no obstante, el monitoreo de esta variable durante el ciclo se dificulta por las características estructurales de la planta, siendo necesario algún método para su determinación. por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue proponer un modelo de estimación del área foliar total, mediante la medición del área de la sección transversal del seudotallo, para identificar cuando ocurre la diferenciación meristemática. en plantas entre f10 y f loración se midió en las hojas funcionales largo, ancho y masa seca. el área de la sección transversal se calculó a 10 cm de la base hasta 70 cm, a ⅓, ½ de la altura de la planta y hasta el último par de hojas. a partir de los componentes principales se seleccionó la medida de la sección transversal a 50 cm, obteniéndose un modelo no lineal de estimación indirecta del área foliar. posteriormente se utilizó el análisis discriminante lineal de fisher con los parámetros asociados al número de hojas emitidas y al área foliar estimada para obtener el punto de corte como centroide de los componentes extraídos. se generó como indicador para la identificación aproximada del momento de la diferenciación del meristemo la emisión de la hoja 12, y con esto la determinación de la etapa fenológica (vegetativo-reproductivo) en la cual se encuentra la planta. los resultados describen herramientas para hacer seguimiento al crecimiento en las unidades productivas que facilitarían el monitoreo del cultivo, permitiendo generar enfoques de producción diferenciales. key words: allometry, pseudostem, phenological stages, nondestructive methods. palabras clave: alometría, seudotallo, etapas fenológicas, métodos no destructivos. discriminant analysis for estimating meristematic differentiation point based on morphometric indicators in banana (musa aaa) análisis discriminante para estimar el punto de diferenciación meristemática basado en indicadores morfométricos en banano (musa aaa) ana maría martínez acosta1*, daniel gerardo cayón-salinas2, and aquiles enrique darghan-contreras2 introduction the banana crop is vulnerable to various factors that can affect plant development and therefore yield, so it is necessary to monitor the productive status of the plantation by monitoring its yield indicators (turner et al., 2007). parker (2020) asserts that the photosynthetic capacity of plants can be estimated from the potential of the canopy to intercept light and fix carbon which, in turn, is associated with the productivity of the crop, using as reference the number of photosynthetically active leaves that develop before the emergence of the inf lorescence. 10.15446/agron.colomb.v40n3.103234 387martínez acosta, cayón-salinas, and darghan-contreras: discriminant analysis for estimating meristematic differentiation point based on morphometric indicators in banana (musa aaa) plant allometry allows the generation of one-dimensional (height) or two-dimensional (cross-sectional area) measurements that can be used to estimate some yield attributes. in general, non-destructive methods have been devised that use indirect measurements generated from mathematical or statistical models whose predictions are used as productivity indicators (karaca et al., 2020). in various allometric studies, models have been developed to estimate growth for blueberries (vaccinium corymbosum), passion fruit (passif lora edulis), pineapple (ananas comosus), and papaya (carica papaya) among other crops (jorquera-fontena et al., 2017; souto et al., 2017; santos et al., 2018; oliveira et al., 2019). in the musaceae, based on growth indicators such as root characteristics, height of the mother plant or successional plant, pseudostem circumference, number of functional leaves (photosynthetically active leaf) and leaf area (la), it is possible to estimate photosynthetic capacity, accumulation of biomass, efficiency in water use as well as variables associated with production and agronomic characteristics in germplasm selection programs (nyombi et al., 2009; martínez et al., 2015; chang et al., 2018; laskar, et al., 2020; stevens et al., 2020; nowembabazi et al., 2021). dépigny et al. (2015) propose the oto model for leaf area estimation in different varieties, including the number of functional leaves, length and width of the 1st, 3rd, and the last leaf to emerge. the model can be used on any accession of banana, regardless of its variety, stage of development, or growth conditions. although the model is robust, it is limited to measurements of the leaves of the upper third of the plant, considering the characteristics of height and structure of the plant. but martínez-acosta et al. (2018) present a model to estimate the same previous variable from the measurement of the cross-sectional area of the pseudostem, avoiding in situ measurements of the leaves. empirical models must be developed that facilitate the estimation of variables of a plant organ of interest, which can be obtained from easy measurements of another organ. considering the above, this research proposes to build a model to estimate the leaf area from measurements of the pseudostem cross-sectional areas (pcsa) and calculation of the current la, and, thus, identify the moment when meristematic differentiation occurs. materials and methods the research was carried at the farm of the banana research center-cenibanano in carepa (7°46’22” n; 76°40’00” w, 40 m a.s.l.), urabá (colombia), where the annual averages of temperature, relative air humidity, rainfall, and sunshine are 28°c, rh 87.5%, 2650 mm, and 1700 h yr-1, respectively. sampling and processing of the samples was carried out between the calendar weeks 25 to 45 of 2018, a period with sufficient water availability to plants. thirty-four banana (musa aaa subgroup cavendish cv. williams) plants were randomly selected between f10 and f lowering in the phenological growth stages 4050 and 6000 according to the bbch scale (meier, 2001). the samples were selected of plot with 1800 plants ha-1, for each sampled plant, the number of leaves emitted was calculated, based on the remains of the leaf sheaths present in the pseudostem that were intrinsically associated with unequally spaced times (temporary event). following the phyllotaxy of the plant, the total number of leaves present was counted, taking the 1st leaf as the youngest completely expanded leaf until the last functional leaf called the “oldest leaf ”. finally, an empirical categorization of the phenological phase of the plant, vegetative or reproductive, was proposed based on the number of visible leaves and the morphological difference at the base of the leaf blade of the leaves present. this was used as the reference classification (borja agamez et al., 2018). leaf area estimation all leaves present on each plant were cut off and numbered according to their position on the pseudostem. for each leaf, the length and width at the widest point of a leaf blade were determined. the total la present was estimated with a) belalcázar model (belalcázar, 1991), b) kumar model (kumar et al., 2002) and c) calculation from the leaf dry mass la(dm), a 10 cm2 or 5 cm2 sample was taken from each leaf (depending on the size of the leaf blade), following the parameters described by martín-prevél (1974), the rest of the leaf was stored in paper bags. the sample and the rest of the leaf were dried in the cenibanano laboratory at 65 °c until reaching constant weight. total leaf area was calculated using the ratio of mass to area in the leaf sample for the total number of leaves (assuming an even distribution of mass in the organ) (equation 1). 𝐿𝐿𝐿𝐿 = ∑ &' (' ∗ &' ∗ * +, (1) 𝑚𝑚+ ∗= dry 𝑎𝑎+ ∗= area 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐿𝐿 = 3' 4 56 ; 𝑖𝑖 = {10,20,30,40,50,60,70, ⅓ mh, ½ mh, mh} (2) 𝑦𝑦 = iβk + β-√𝑥𝑥o p (3) la = i−1.73785 + 0.29079 ∗ √a50o p (4) w 𝑧𝑧-yz = 1.35375 + 0.323144la 𝑧𝑧pyz = −10.8032 + 1.26417la w 𝑧𝑧-[ = 3.47146 + 0.740884t 𝑧𝑧p[ = −14.4475 + 1. 64847t (5) (1) where la = total leaf area, mi = dry mass of the i-th complete leaf, 𝐿𝐿𝐿𝐿 = ∑ &' (' ∗ &' ∗ * +, (1) 𝑚𝑚+ ∗= dry 𝑎𝑎+ ∗= area 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐿𝐿 = 3' 4 56 ; 𝑖𝑖 = {10,20,30,40,50,60,70, ⅓ mh, ½ mh, mh} (2) 𝑦𝑦 = iβk + β-√𝑥𝑥o p (3) la = i−1.73785 + 0.29079 ∗ √a50o p (4) w 𝑧𝑧-yz = 1.35375 + 0.323144la 𝑧𝑧pyz = −10.8032 + 1.26417la w 𝑧𝑧-[ = 3.47146 + 0.740884t 𝑧𝑧p[ = −14.4475 + 1. 64847t (5) = dry mass of the sample from the i-th leaf, 𝐿𝐿𝐿𝐿 = ∑ &' (' ∗ &' ∗ * +, (1) 𝑚𝑚+ ∗= dry 𝑎𝑎+ ∗= area 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐿𝐿 = 3' 4 56 ; 𝑖𝑖 = {10,20,30,40,50,60,70, ⅓ mh, ½ mh, mh} (2) 𝑦𝑦 = iβk + β-√𝑥𝑥o p (3) la = i−1.73785 + 0.29079 ∗ √a50o p (4) w 𝑧𝑧-yz = 1.35375 + 0.323144la 𝑧𝑧pyz = −10.8032 + 1.26417la w 𝑧𝑧-[ = 3.47146 + 0.740884t 𝑧𝑧p[ = −14.4475 + 1. 64847t (5) = area of the sample from the i-th leaf, and n = number of leaves present. measurement of pseudostem cross-sectional area (pcsa) for all plants, the circumference of the pseudostem was measured every 10 cm from the base of the pseudostem as 388 agron. colomb. 40(3) 2022 the initial point or relative zero to maximum height (mh), identified by the vertex formed by the last pair of functional leaves. additionally, the circumference was measured from the base of the pseudostem at one-third (⅓) and one-half (½) of the mh. the height at which these last measurements were made was variable, considering that the plants were at different physiological ages, since the growth and elongation of the pseudostem is conditioned by the appearance of new leaves and the phenological stage. with these measurements, the pcsa was estimated at different heights (assuming a cylindrical shape with a circular base), between 10 and 70 cm, at ⅓ mh, at ½ mh, and mh (equation 2), where pi represents the i-th circumference (cm) of the pseudostem corresponding to the i-th height. from the data collected, a data matrix of dimension 34×15 was built, for a total of 510 measurements. 𝐿𝐿𝐿𝐿 = ∑ &' (' ∗ &' ∗ * +, (1) 𝑚𝑚+ ∗= dry 𝑎𝑎+ ∗= area 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐿𝐿 = 3' 4 56 ; 𝑖𝑖 = {10,20,30,40,50,60,70, ⅓ mh, ½ mh, mh} (2) 𝑦𝑦 = iβk + β-√𝑥𝑥o p (3) la = i−1.73785 + 0.29079 ∗ √a50o p (4) w 𝑧𝑧-yz = 1.35375 + 0.323144la 𝑧𝑧pyz = −10.8032 + 1.26417la w 𝑧𝑧-[ = 3.47146 + 0.740884t 𝑧𝑧p[ = −14.4475 + 1. 64847t (5) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = ∑ &' (' ∗ &' ∗ * +, (1) 𝑚𝑚+ ∗= dry 𝑎𝑎+ ∗= area 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐿𝐿 = 3' 4 56 ; 𝑖𝑖 = {10,20,30,40,50,60,70, ⅓ mh, ½ mh, mh} (2) 𝑦𝑦 = iβk + β-√𝑥𝑥o p (3) la = i−1.73785 + 0.29079 ∗ √a50o p (4) w 𝑧𝑧-yz = 1.35375 + 0.323144la 𝑧𝑧pyz = −10.8032 + 1.26417la w 𝑧𝑧-[ = 3.47146 + 0.740884t 𝑧𝑧p[ = −14.4475 + 1. 64847t (5) (2) statistical analysis except for the initial categorization associated with the phenological phase, a standardized principal components analysis was applied to the matrix data from which a single component was extracted, since the explained variance of this component was a little over 96%. a variable associated with the pcsa and another with the la(dm) leaf area estimation method were chosen, based on the generated biplot (and therefore the correlation between the first component and the original variables) (gower & hand, 1995). with this single pair of variables (pcsa at 50 cm height and la(dm)), a series of linear and nonlinear models were explored, finding a nonlinear model estimated by nonlinear least squares as the best fit. equation 3 shows the functional form, where y is the response variable associated with la(dm), β0 and β1 are the parameters of the model to be adjusted and x is the cross-sectional area of the pseudostem. 𝐿𝐿𝐿𝐿 = ∑ &' (' ∗ &' ∗ * +, (1) 𝑚𝑚+ ∗= dry 𝑎𝑎+ ∗= area 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐿𝐿 = 3' 4 56 ; 𝑖𝑖 = {10,20,30,40,50,60,70, ⅓ mh, ½ mh, mh} (2) 𝑦𝑦 = iβk + β-√𝑥𝑥o p (3) la = i−1.73785 + 0.29079 ∗ √a50o p (4) w 𝑧𝑧-yz = 1.35375 + 0.323144la 𝑧𝑧pyz = −10.8032 + 1.26417la w 𝑧𝑧-[ = 3.47146 + 0.740884t 𝑧𝑧p[ = −14.4475 + 1. 64847t (5) (3) with this model, leaf area predictions were generated which, compared only with the observed values, yielded a very good fit. the predictions were used as a response variable in the following analysis, in which the number of the emerged leaves (indirectly associated with a strictly continuous variable because it is the time of leaf emergence) was incorporated. at first, a scatter diagram was elaborated between the predictions and the number of visible leaves that predicted the possibility of applying a fisher’s linear discriminant analysis using the categorical variable associated with the initially proposed phenological phase as a classifier. this method was applied twice, first using the la(dm) predictions and then the emitted leaves (which, as described above, is not a count, but an identifier of a temporal event). with these runs, the discriminant equations were generated to establish the cutoff point associated with the prediction of the la(dm) and the new leaf by matching the respective discriminant equations, to find the useful common boundary as the cutoff point. with the initial classification of the differentiation and with the generated partition as a cutoff point, the respective confounding matrices were obtained. however, an algorithm was built not only to have a measure of the correct classifications based on the partition up to leaf 11 at the time before differentiation and from leaf 12 at the time after differentiation, but also to allow changing this partition at all possible values (from the second value taken from the emitted leaf to the penultimate). the sequence of partitions was used as a classifier and each response separately as an explanatory variable. for the correct classifications, both independent models were proposed to classify the meristem differentiation as “pre” or “post” in each row of data. the algorithm maximized the percentage of correct classifications, since the initial categorization of the phenological phase did not necessarily guarantee an optimum in the percentage of correct classifications. finally, a diagram was developed for the optimization progress, which allowed the selection of the emitted leaf and the estimated la that would guarantee the maximum discrimination of the phenological phase. results and discussion the la measurements between f10 and f lowering were different with each method. while with the method of kumar et al. (2002) la varied from 0.07 m2 to 14.37 m2, with the belalcázar method (belalcázar, 1991) the values ranged between 0.17 m2 and 17.22 m2. the la values calculated from la(dm) were higher than the previous ones, varying between 0.21 m2 and 22.88 m2. despite the differences in la measurement with each method, the dynamics of development followed a similar pattern. a smaller leaf area was observed in the plants at f10 that could be associated with the juvenile development phase. later a linear increase during the vegetative development phase that culminated with the f loral differentiation of the apical meristem, followed by a more unstable increase 389martínez acosta, cayón-salinas, and darghan-contreras: discriminant analysis for estimating meristematic differentiation point based on morphometric indicators in banana (musa aaa) in plants close to f lowering, represented the dynamics of development described by lassoudiere (2007), martínez and cayón (2012), and dépigny et al. (2015). an analysis of the standardized principal components between the measures of pcsa and la estimated by the three methods yielded a single extracted component that explained more than 96% of the variability in the data, so their loads were extracted and correlated with the different measures of la and the succession of pcsa. based on the generated biplot and, therefore, on the correlation between the first component and the original variables, the highest coefficients associated with the pcsa and leaf area estimation method were selected. the la(dm) method and the pcsa measurement at 50 cm (a50) were selected as the best predictor (tab 1). with the selected variables, the dispersion diagram was constructed between the to the measurement of the pcsa at 50 cm (a50), and the la(dm) values and a nonlinear model was fitted. the model’s predictions, compared to other explored models, reached the best fit. for the selection of the best model, akaike’s information criterion, aic=137.0691, was used. the results of the nonlinear modeling process are presented in figure 1, which shows that the pseudostem measurement is a convenient predictor of the la(dm) as found by stevens et al. (2020). given that the calculation of the leaf area from the la(dm) is a destructive methodology that demands time, effort, and resources, the indirect measurement of the la is more convenient, because it approximates the originally estimated value without destroying the sample units as in belalcázar (1991), kumar et al. (2002) or even as in dépigny et al. (2015). although such methods adjust functional forms and result in a variable monitoring strategy, they can also show limitations due to data collection in the field, especially in plantations with tall plants, with the need to measure the 1st and the 3rd leaves. the use of pcsa can solve this difficulty in the field, in addition to being non-destructive. allometric relationships can potentially be affected by various abiotic and biotic factors, including genetics, ontogeny, size, age, organ structure, environment, soil moisture, and biomass accumulation (stevens et al., 2020). the results show a close statistical allometric relationship between pcsa and the la, albeit these relationships are conditional and are restricted to the situation being experienced. although mathematically or statistically the relationships seem sensational, they are not necessarily related to reality (briggs, 2016). chang et al. (2018) validate the results obtained in this research, since they also find that the measurement of the diameter of the pseudostem is an adequate predictor of other variables in the plant, especially the la. thus, the final expression of the nonlinear modeling process is presented in equation 4: 𝐿𝐿𝐿𝐿 = ∑ &' (' ∗ &' ∗ * +, (1) 𝑚𝑚+ ∗= dry 𝑎𝑎+ ∗= area 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐿𝐿 = 3' 4 56 ; 𝑖𝑖 = {10,20,30,40,50,60,70, ⅓ mh, ½ mh, mh} (2) 𝑦𝑦 = iβk + β-√𝑥𝑥o p (3) la = i−1.73785 + 0.29079 ∗ √a50o p (4) w 𝑧𝑧-yz = 1.35375 + 0.323144la 𝑧𝑧pyz = −10.8032 + 1.26417la w 𝑧𝑧-[ = 3.47146 + 0.740884t 𝑧𝑧p[ = −14.4475 + 1. 64847t (5) (4) where la corresponds to the measurement of the leaf area, allowing us to estimate the development of the plant based on the leaves that have emerged, and a50 to the measurement of the pcsa at 50 cm. table 2 shows the estimation and testing of the parameters of the nonlinear model. table 1. estimated coefficients for the principal components. pseudostem cross sectional area* leaf area estimation model a10 a20 a30 a40 a50 a60 a70 a⅓ mh a½ mh amh belalcázar (1991) ku-mar et al. (2002) leaf dry mass principal component 0.264 0.276 0.279 0.281 0.282 0.281 0.281 0.278 0.278 0.278 0.275 0.275 0.276 * cross-sectional areas indicated in equation 2 p re di ct ed le af a re a (m 2 ) 5 0 10 15 20 400 500300200100 pseudostem cross sectional area a50 (cm2) figure 1. non-linear modeling between the leaf area (la) of banana plants cv. williams and the pseudostem cross sectional area at 50 cm (a50). table 2. estimation and test of the parameters of the non linear model. parameters estimated standard error t pr (>t) β0 -1.73785 0.29589 -5.873 1.57 e-06 β1 0.29079 0.01558 18.662 < 2 e-16 390 agron. colomb. 40(3) 2022 further analysis of the data revealed the approximate identification of the moment when the apical meristem changes from vegetative to reproductive condition, which depends on leaf emergence and la. figure 2 shows the dispersion diagram of the la(dm) estimated by means of the nonlinear model and the emitted leaf, marking the data with the initial classification given the differentiation of the apical meristem. the graph shows the possibility of separating the points using some method that discriminates the variables. table 3. approximate parameters of the number of leaves emitted and leaf area developed in banana plants, at the time of differentiation of the apical meristem. parameters estimated lac 10.041 m 2 tc 12.09 leaves emitted in this way, when the plant reaches an la of 10.041 m2 and has emerged up to leaf 12 (by rounding), it can be said that this is when the apical meristem changes a vegetative stage to a reproductive stage. therefore, when the la is less than 10.041 m2, the plant is in the vegetative stage, which is indirectly identifiable before the appearance of leaf 12, corroborating what was proposed by lassoudiere (2007) and borja agamez et al. (2018). in figure 2, the coordinate, identified by the red dot, guarantees optimal discrimination by the method used. the model with which the leaf area can be predicted from the pcsa and the cutoff point proposed constitute a valuable tool and information for technicians and researchers to monitor crop development of the and plan strategies that lead to improved productivity. however, as is often the case in many methods of classification and recognizing that the initial categorization was merely empirical, we proposed to fit an algorithm that would not use leaf 12 as the point of partition but would instead use different initial partition points. the comparison to obtain the percentage of correct classifications changes the initial partition, leaves the cutoff point obtained by linear discriminant, and calculates the percentage of correct classifications for all the initial or reference cut points. figure 3 shows the progress of the algorithm illustrating leaf emission; in leaf 12 a percentage of correct classification of 97.1% is generated, an indicator of emitted leaf previously obtained by the discriminant analysis (tab. 2). thus, the period from the emission of leaf 12 onwards can be considered as the approximate time of inf lorescence meristem differentiation. the recording of the chronological time of appearance of leaf 12 is a midpoint that can serve as a reference in different scenarios. such as the implementation of differential nutrition strategies based on phenology, for example: the contribution of minor elements or hormones before or during the process of differentiation of the apical meristem. also, in the selection of mother plants to be eliminated, hoping that the bunch to be harvested comes p re di ct ed le af a re a (m 2 ) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 18 20 22 10 2018161412 22864 number of emitted leaves post pre time figure 2. fisher’s discriminant analysis using the categorical variable associated with the phenological phase as a classifier. “pre” corresponds before differentiation and “post” after differentiation. since the number of lines that can make the separation is so large, fisher’s linear discriminant analysis was proposed to obtain the models that allow the separation and thus obtain an optimal cutoff point relative to the method used. two discriminant functions were generated for each response (leaves emitted and estimated leaf area) and the cutoff point was estimated by these equations. the functions for la and indirect time (t), seen from the number of leaves emitted (equation 5), classify functions to match the first and second stage (variable = la prediction and variable = time) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = ∑ &' (' ∗ &' ∗ * +, (1) 𝑚𝑚+ ∗= dry 𝑎𝑎+ ∗= area 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝐿𝐿 = 3' 4 56 ; 𝑖𝑖 = {10,20,30,40,50,60,70, ⅓ mh, ½ mh, mh} (2) 𝑦𝑦 = iβk + β-√𝑥𝑥o p (3) la = i−1.73785 + 0.29079 ∗ √a50o p (4) w 𝑧𝑧-yz = 1.35375 + 0.323144la 𝑧𝑧pyz = −10.8032 + 1.26417la w 𝑧𝑧-[ = 3.47146 + 0.740884t 𝑧𝑧p[ = −14.4475 + 1. 64847t (5) (5) where z1 and z2 represent the ordinates of the functions for the label “1” before differentiation and “2” after differentiation for each input variable (la and t). equating z1 with z2 in each case, the cutoff point was obtained (placing a subscript c to associate it with the cutoff point in each input variable) (tab. 3). 391martínez acosta, cayón-salinas, and darghan-contreras: discriminant analysis for estimating meristematic differentiation point based on morphometric indicators in banana (musa aaa) from the sucker, at a time or time of year with particular characteristics such as better market conditions, this practice is known as crop transfer. literature cited belalcázar, s. (1991). el cultivo del plátano (musa aab simmonds) en el trópico. cali, ica – ciid – cdcq – inibap. manual de asistencia técnica no. 50. borja agamez, w., osorio, j. d., herrera, n., & sánchez, j. d. (2018). fundamentos en fenología de banano cavendish (musa aaa) en cultivo establecido. boletín técnico cenibanano, 1, 1–4. briggs, w. (2016). uncer tainty. the soul of modeling, probability & statistics. springer. https://link.springer.com/ book/10.1007/978-3-319-39756-6 chang, s., wu, z., sun, w., qiao, l., zeng, q., zhang, j., & shu, h. (2018). a method to predict banana pseudostem’s strength at seedling stage. advances in bioscience and biotechnology, 9(9), 391–396. https://doi.org/10.4236/abb.2018.99027 dépigny, s., achard, r., lescot, t., djomessi, m. t., tchotang, f., ngando, d. e., & poix, c. (2015). in vivo assessment of the active foliar area of banana plants (musa spp.) using the oto model. scientia horticulturae, 181, 129–136. https://doi. org/10.1016/j.scienta.2014.10.044 gower, j. c., & hand, d. j. (1995). biplots. monographs on statistics & applied probability. chapman & hall. jorquera-fontena, e., génard, m., ribera-fonseca, a., & franck, n. (2017). a simple allometric model for estimating blueberry fruit weight from diameter measurements. scientia horticulturae, 219, 131–134. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.03.009 karaca, c., büyüktaş, d., & şehir, s. (2020). determination of leaf area of some vegetable plants grown under greenhouse condition by non-destructive methods. horticultural studies, 38(1), 23–28. https://doi.org/10.16882/hortis.841745 kumar, n., krishnamoorthy, v., nalina, l., & soorianathasundharam, k. (2002). nuevo factor para estimar el área foliar total en banano. infomusa, 11(2), 42–43. laskar, s. y., weldesemayat sileshi, g., jyoti nath, a., & kumar das, a. (2020). allometric models for above and below-ground biomass of wild musa stands in tropical semi evergreen forests. global ecology and conservation, 24, article e01208. https:// doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01208 lassoudiere, a., (2007). le bananier et sa culture. quae, collection savoir-faire. martin–prevel, p. (1974). les methodes d’echantillonnage pour l’analyse foliaire du bananier: resultats d’une enquete internationale et propositions en vue d’une reference commune. fruits. in: a. lopez, & j. espinosa, (eds.), manual on the nutrition and fertilization of banana (pp. 583–588). potash and phosphate institute of canada martínez, a. m., & cayón, d. g. (2011). dinámica del crecimiento y desarrollo del banano (musa aaa simmonds cvs. gran enano y valery). revista facultad nacional de agronomía medellín, 64(2), 6055–6064. martínez, c., cayón, g. s., & ligarreto, g. m. (2015). physiological attributes of banana and plantain cultivars of the colombian musaceae collection. agronomía colombiana, 33(1), 29–35. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.45935 martínez-acosta, a. m., jorquera-fontena, e., hernández-arredondo j. d., & franck, n. (2018). sección transversal del (12;97.1%) c or re ct c la ss ifi ca tio ns ( % ) 60 50 70 80 90 2015105 number of emitted leaves figure 3. progress of the correct classifications using the cut-off point obtained as a separator of the vegetative or reproductive phase. conclusions the leaf area of the banana plants was successfully estimated based on measurements of the cross-sectional area of the pseudostem using an allometric approach. the availability of a tool to measure banana plant development, based on the estimation of leaf area prior to the inf lorescence emission and during the crop cycle, constitutes a bioindicator that can be associated with production parameters and global yield estimation. it is also a practical input for researchers and technicians linked to the banana production sector to monitor plantations, facilitating the implementation of differential production approaches and support for decision making in agronomic management in the field. although the model proved to be reliable for estimating leaf area in banana cv. williams, it should be validated for application to other cavendish cultivars. further studies should be carried out in musaceae to establish allometric equations to relate other plant development traits with easily obtainable non-destructive measurements. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions amma formulated t he overarching research goa ls, amma, edc and dgcs designed the experiments, edc contributed to the data analysis, amma and edc wrote the article, dgcs carried out the critical review. all authors reviewed the final version of the manuscript. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-39756-6 https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-39756-6 https://doi.org/10.4236/abb.2018.99027 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.10.044 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.10.044 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.03.009 https://doi.org/10.16882/hortis.841745 https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01208 https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01208 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.45935 392 agron. colomb. 40(3) 2022 pseudotallo como estimador del área foliar total en banano (musa aaa). un estudio preliminar. xxxii reunión argentina de fisiología vegetal y xvi congreso latinoamericano de fisiología vegetal (pp. 116). meier, w. (20 01). grow th stage s of mono and dicotyledonou s pl ants. bbch monog raph. federa l biolog ic a l research centre for agriculture and forestr y. https://doi. org/10.5073/20180906-074619 nowembabazi, a., taulya g., & tinzaara, w. (2021). allometric functions for apple banana leaf area and above ground biomass. african journal of agricultural research, 17(9), 1229–1236. https://doi.org/10.5897/ajar2021.15478 nyombi, k., van asten, p. j. a., leffelaar, p. a., corbeels, m., kaizzi, c. k., & giller, k. e. (2009). allometric growth relationships of east africa highland bananas (musa aaa-eahb) cv. kisansa and mbwazirume. annals of applied biology, 155(3), 403–418. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2009.00353.x oliveira, v. s., santos k. t. h., ambrósio, t. j., santos, j. s. h., santana w. r., malikouski, r. g., nascimento a. l., santos g. p., schmildt o., & schmildt, e. r. (2019). mathematical modeling for leaf area estimation from papaya seedlings ‘golden thb’. journal of agricultural science, 11(5), 496–505. https://doi.org/10.5539/jas.v11n5p496 parker, g. (2020). tamm review: leaf area index (lai) is both a determinant and a consequence of important processes in vegetation canopies. forest ecology and management, 477, article 118496. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118496 santos, m. p., maia v. m., oliveira f. s., pegoraro, r. f., santos s. r., & aspiazú, i. (2018). estimation of total leaf area and d leaf area of pineapple from biometric characteristics. revista brasileira de fruticultura, 40(6), article e-556. https://doi.org /10.1590/0100-29452018556 souto, a. g. l., cordeiro, m. h. m., rosado, l. d. s., santos., c. e. m., & bruckner, c. h. (2017). non-destructive estimation of leaf area in passion fruit (passif lora edulis l.). australian journal of crop science, 11(12), 1534–1538. https://doi.org/10.21475/ ajcs.17.11.12.pne662 stevens, b., diels, j., brown, a., bayo, s., ndakidemi, p. a., & swennen, r. (2020). banana biomass estimation and yield forecasting from non-destructive measurement for two contrasting cultivars and water regimes. agronomy, 10(9), article 1435. https://doi.org/10.3390/agronomy10091435 turner, d. w., fortescue, j. a., & thomas, d. s. (2007). environmental physiology of the bananas (musa spp.). brazilian journal of plant physiology, 19(4), 463–484. https://doi.org/10.1590/ s1677-04202007000400013 https://doi.org/10.5073/20180906-074619 https://doi.org/10.5073/20180906-074619 https://doi.org/10.5897/ajar2021.15478 https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.2009.00353.x https://doi.org/10.5539/jas.v11n5p496 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118496 https://doi.org /10.1590/0100-29452018556 https://doi.org /10.1590/0100-29452018556 https://doi.org/10.21475/ajcs.17.11.12.pne662 https://doi.org/10.21475/ajcs.17.11.12.pne662 https://doi.org/10.3390/agronomy10091435 https://doi.org/10.1590/s1677-04202007000400013 https://doi.org/10.1590/s1677-04202007000400013 fecha de recepción: 18 de febrero de 2010. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 centro de investiación la libertad, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), villavicencio (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 3 autor de correspondencia. rvalencia@corpoica.org.co agronomía colombiana 28(2), 155-163, 2010 corpoica han permitido avances significativos en materia de recursos genéticos con adaptación específica y recomendaciones técnicas para la producción (valencia y leal, 2004), que han permitido mejorar el potencial productivo de estas sabanas. la soya ha sido una de las especies de alta relevancia en estos estudios como cultivo fundamental de los esquemas rotacionales de los sistemas de producción. la soya es originaria del norte y centro de china, con latitudes cercanas a 40° n. la expansión a gran escala de la soya se efectuó en la cuarta década del siglo xx en estados unidos, nación que desde 1954 lidera la producción mundial (ridner, 2006). aunque la soya es reconocida como un cultivo sensible al fotoperiodo y adaptada a latitudes templadas (14-16 h de luz), por mejora genética ha sido mejoramiento genético de la soya (glycine max [l.] merril) para su cultivo en la altillanura colombiana: una visión conceptual prospectiva soybean breeding (glycine max [l.] merril) for the colombian altillanura: a prospective and conceptual view rubén a. valencia r.1, 3 y gustavo a. ligarreto m.2 introducción el incremento creciente en la demanda de alimentos alrededor del mundo es un gran reto para los genetistas en busca de plantas de alto potencial genético que mejoren la productividad de los suelos con limitaciones y que puedan ser vinculadas en sistemas agrícolas sostenibles. en suramérica, aproximadamente 250 millones de hectáreas en sabanas tropicales presentan problemas de toxicidad de aluminio (vera, 2000). sus suelos son comúnmente oxisoles, tienen baja capacidad de intercambio catiónico y la materia orgánica tiende a ser baja (borkert y sfredo, 1995), factores altamente limitantes para el crecimiento y desarrollo de las plantas (bianchi et al., 2000). sin embargo, investigaciones realizadas en colombia por ica, ciat y resumen abstract la soya es materia prima esencial para la elaboración de concentrados balanceados para la alimentación animal, en particular para la cadena avícola y porcícola. en cuanto a su cultivo, constituye una alternativa de rotación en el trópico bajo. la producción nacional de soya cubre un bajo porcentaje de la demanda nacional, lo cual implica altos volúmenes de importación. en colombia la producción nacional depende en su mayoría de la variedad soyica p-34, la superación de cuyas limitaciones de producción hace necesario generar nuevas alternativas que ofrezcan ventajas comparativas. la altillanura colombiana, caracterizada por tener suelos ácidos saturados en aluminio, presenta un alto potencial para la producción competitiva de soya. por ello, los programas de mejoramiento genético de este grano deben hacer énfasis en su calidad, adaptación específica, tolerancia a enfermedades y alto rendimiento. en este contexto, el presente trabajo desarrolla una visión prospectiva de los principales avances en el mejoramiento genético de la soya para la altillanura colombiana. soybean is an essential raw material in the manufacture of balanced concentrates for animal feeding, particularly for the avian and swine production chains. in addition, it constitutes a rotation alternative for low altitude tropical regions. the national soybean production covers a low percentage of the national demand, which implies high import volumes. this production system depends mostly of the variety soyica p-34, whose limitations make it necessary to generate new alternatives with comparative advantages. despite its aluminum saturated acid soils, the colombian eastern high plains (the altillanura) has a strong potential for the competitive production of soybean. for these reasons, breeding programs should emphasize specific adaptation, disease tolerance, high yield, and good quality grain. hence, the purpose of this paper, framed in a prospective vision, has been to document the main developments in soybean breeding for the altillanura region. palabras clave: tolerancia al aluminio, métodos de selección, variedades. key words: aluminum tolerance, selection methods, varieties. revagronomiacol 28(2).indb 155 27/11/2010 12:23:12 p.m. 156 agron. colomb. 28(2) 2010 posible incorporar genes de adaptación en variedades para cultivo en el trópico, lo que ha permitido aumentar el área de siembra al superar el limitante del fotoperiodo (alezones y zocco, 2007). el área mundial de soya en el año 2007, según la fao (2009), fue de 90,2 millones de hectáreas, para una producción global de 220,5 millones de toneladas y un rendimiento promedio de grano de 2,4 t ha-1. estados unidos, con 33% de la producción total, ocupa el primer lugar, seguido por brasil con 26,2% y luego argentina con 21,5%. colombia solo alcanza a producir cerca del 0,023% del total mundial (tab. 1). en el mercado internacional, el mayor importador es china, con 34 millones de toneladas, seguido por la unión europea con 15,45 millones, japón 4,15 millones y méxico con 3,95 millones de toneladas (usda, 2007). tabla 1. área, producción y rendimiento de los principales productores de soya, en el mundo y colombia. 2007. país área (miles ha) producción (t) rendimiento (t ha-1) estados unidos 25.900,0 72.860.400 2,80 brasil 20.565,3 57.857.200 2,80 argentina 15.981,3 47.482.784 2,97 china 8.900,0 13.800.147 1,55 india 8.880,0 10.968.000 1,24 paraguay 2.429,0 5.856.000 2,41 canadá 1.171,5 2.695.700 2,30 colombia 23,0 51.471 2,20 total global 90.199,63 220.532.612 2,44 fuente: faostat (2009). el cultivo de la soya es el sexto cultivo con mayor producción en el mundo, superado sólo por la caña de azúcar, el maíz, el trigo, el arroz y la papa. la importancia de este cultivo radica en su alto contenido de proteína (35-40%) y grasa (18-22%), con una alta proporción de ácidos grasos insaturados y de aminoácidos esenciales adecuados para la alimentación humana y animal. limitantes y oportunidades de la producción de soya en la altillanura colombiana colombia, a pesar de tener condiciones agroecológicas ideales para la producción de soya, importa cerca del 93% de sus necesidades, que se aproxima al millón de toneladas anuales. los bajos rendimientos de grano y los altos costos de producción son los dos elementos que coexisten para que el panorama de la producción de soya en el país sea desalentador, y se requiera importar el fríjol soya anualmente (madr, 2008) para suplir las necesidades internas. las importaciones de soya en 2007 fueron de 332.064 t de grano y 810.605 t de torta (fao, 2009). los altos costos de producción de soya en el departamento del valle del cauca, representados principalmente en los rubros del costo de la tierra y el riego complementario, han convertido al departamento del meta en el mayor productor del grano en colombia por sus ventajas comparativas, al aportar cerca del 76,1% de la producción nacional (madr, 2005); sin embargo, los rendimientos promedios de soya comercial son aun bajos comparativamente con otros países suramericanos. al analizar la base de datos agronet (2009), el rendimiento de grano de soya en colombia ha presentado variaciones en su historia, con valores cercanos a las 2,0 t ha-1, un promedio máximo con 2,4 t ha-1 en el año 2001 y un mínimo de 1,5 t ha-1 en 2005. en promedio, el rendimiento de grano de la cosecha de 2008 (2,1 t ha-1) estuvo por debajo del promedio internacional (2,44 t ha-1). de igual manera, la reducción del área de siembra ha variado en los últimos 20 años en colombia, pasando de 116.150 hectáreas en 1990, a 26.344 ha en 2008, con una producción de 55.950 t. los llanos orientales de colombia representan cerca del 23% del área del territorio nacional. en esta región, las vegas del piedemonte y la altillanura plana presentan condiciones ideales para la producción de soya; sin embargo, por su área y ventajas comparativas –como el bajo costo de la tierra, fácilmente mecanizable, no riego complementario, cercanía a los centros de consumo e importantes vías fluviales para la comercialización (corpoica, 2009), entre otros–, la altillanura es el agroecosistema por excelencia para la producción competitiva y sostenible de la soya en colombia. la altillanura plana, con una altitud de 150 a 200 msnm, está contenida en una franja que se extiende al sur del río meta desde el municipio de puerto lópez hasta el límite con venezuela. sus suelos, especialmente oxisoles (tropeptic haplustox isohipertérmico), tienen en promedio un ph de 4,5, baja disponibilidad de ca, mg, k, p, una saturación de aluminio mayor de 65% y son susceptibles a la degradación. la temperatura media de la zona es de 28°c, con una precipitación anual de 2.200 mm y una evapotranspiración potencial de 1.300 mm. la época lluviosa de forma monomodal va de abril a noviembre, y el periodo seco se extiende entre diciembre y marzo (amézquita, 1998; molina et al., 2003). de esta franja, el área potencial para la producción de soya supera las 560.000 ha, donde se presentan las mayores ventajas para la producción. los avances ya se hacen notorios en el área de siembra, que pasó de 57 ha en 2000 a más de 4.000 ha en 2007 (tab. 2), con altibajos ocasionados por problemas de mercado. revagronomiacol 28(2).indb 156 27/11/2010 12:23:12 p.m. 1572010 valencia r. y ligarreto m.: prospectiva y mejoramiento genético de la soya (glycine max [l.] merril) para la altillanura colombiana... sin embargo, la proyección es favorable por el actual auge inversionista que se presenta en la región. tabla 2. evolución del área de siembra de soya en la altillanura colombiana (2000-2009). año semestre a semestre b total 2000 0 57 57 2001 50 630 680 2002 175 1.625 1.800 2003 1.290 2.890 4.180 2004 3.495 6.150 9.645 2005 2.170 3.100 5.270 2006 2.100 3.636 5.736 2007 1.005 3.050 4.055 2008 3.250 6.415 9.665 2009 5.953 6.481 12.434 fuente: cadena regional avícola-porcícola, secretaría de agricultura del meta y corpoica, c.i. la libertad (2009). el aprovechamiento efectivo de este agroecosistema actual y futuro ha sido posible a través de la generación y aplicación de tecnologías apropiadas para la producción sostenible, donde prima la adaptación específica de genotipos tolerantes a aluminio, con alto potencial de rendimiento y precocidad. según valencia y leal (2004), para la altillanura colombiana se han desarrollado alternativas genéticas con alta adaptación a suelos ácidos y prácticas de formación y manejo de la capa arable de estos oxisoles, donde la soya es alternativa fundamental de la rotación con gramíneas como maíz y arroz. uno de los objetivos de la investigación en mejoramiento genético en los últimos años ha sido desarrollar nuevas variedades de soya de alto beneficio socioeconómico y ambiental, como alternativa para reducir la dependencia de la variedad soyica p-34. esta variedad presenta una alta adopción, con más del 80% del área sembrada en colombia, por su alto potencial genético, y presenta susceptibilidad a aluminio. se comporta muy bien en suelos mejorados de la altillanura. la generación y el impacto de las nuevas variedades adaptadas a suelos ácidos de la altillanura colombiana han permitido la expansión del área de producción de materias primas en este agroecosistema. el rendimiento comercial promedio de soya pasó de 1,5 t ha-1 a 2,6 t ha-1, integrando el potencial genético de las nuevas variedades y el manejo de suelos, en sistemas productivos de rotación con maíz o arroz. estos nuevos productos tecnológicos están en proceso de adopción por la cadena productiva avícola-porcícola, por cuanto grandes inversionistas en la altillanura le apuestan a la aplicación de tecnologías de punta para superar la competencia con mercados externos. el reto es mejorar la competitividad del cluster para la producción de carne de cerdo y aves, donde la soya se constituye en materia prima esencial para la elaboración de alimentos balanceados. los inversionistas ven factible desarrollar un proyecto exitoso para constituir un complejo agroindustrial, vinculado al cluster soya-maíz, alimentos balanceados, aves-cerdos. este cluster buscaría, con base en los tamaños mínimos de las plantas de beneficios de pollo y de cerdos, cultivar maíz y soya, actividad integrada a los desarrollos en plantas de beneficio de los animales, plantas de recibo y secamiento de grano, plantas de alimentos balanceados, asistencia técnica a terceros, comercialización de insumos y de bienes finales. adicionalmente, las compañías productoras de semillas en colombia, con aliados estratégicos líderes en investigación y desarrollo tecnológico, están dispuestas a ser facilitadoras del proceso de mercadeo de los nuevos productos tecnológicos en un accionar conjunto que permita optimizar recursos y aumentar los niveles de adopción de las nuevas variedades. estos productos tienen un mercado asegurado, siempre y cuando las políticas estatales y los tratados de libre comercio permitan absorber la producción nacional de la soya. en la actualidad, se presenta un escenario favorable para la producción nacional de la soya, por la crisis mundial de alimentos ante el aumento de la población y la demanda de las materias primas, así como por el auge de los biocombustibles. los precios de esta materia prima son altamente favorables para los agricultores nacionales, registrando un precio cif de us$427 en el último trimestre de 2007, y en 2008 se registraron precios por tonelada de grano hasta de us$565, desbordando su fluctuación histórica cercana a los us$250 (fenavi, 2009). por su parte, la torta de soya, en el mismo periodo de referencia, registró un precio de 333 dólares (portafolio, 2008). esta es una señal de precios que debe aprovecharse para estimular la siembra, orientada a la producción de los alimentos balanceados que requiere el sector pecuario del país. no obstante, los avicultores ven amenazados sus negocios, motivo que ha contribuido para que se conviertan en productores y procesadores de estas materias primas. a pesar de la crisis económica nacional y mundial, en el primer semestre de 2009 la industria avícola creció 1,32% y el huevo 7,4%, mientras la de pollo se redujo en 1,9%. revagronomiacol 28(2).indb 157 27/11/2010 12:23:12 p.m. 158 agron. colomb. 28(2) 2010 las materias primas para la cadena avícola representan cerca del 65% de los costos de producción (fenavi, 2009), razón por la cual existe una alta dependencia de la oferta de granos como la soya. ante estas oportunidades y escenarios de la producción de soya en colombia, se hace necesario profundizar en el conocimiento de la tolerancia a aluminio y sus mecanismos, para desarrollar programas de mejoramiento efectivos. tolerancia de la soya al aluminio los suelos ácidos están distribuidos en el mundo y son prevalentes en países tropicales y subtropicales. el bajo ph de estos suelos solubiliza las formas iónicas de aluminio (al) en la solución del suelo, haciendo a este elemento tóxico para las plantas, inhibiendo el crecimiento y la función radicular, lo cual resulta en pérdidas severas en la producción de los cultivos (magalhaes, 2006). este problema es serio en subsuelos muy ácidos que son difíciles de encalar, donde se reduce la profundidad radicular de la planta, se incrementa la susceptibilidad a sequía y decrece la utilización de nutrientes del subsuelo (foy et al., 1978; spehar y galwey, 1996; rout et al., 2001). la estrategia más viable para el uso eficiente de estos suelos con problema de aluminio está en la generación de genotipos con adaptación específica, considerando que las variedades y especies de plantas difieren en su tolerancia al aluminio (foy et al., 1969) y sus variaciones representan una fuente importante para la producción de cultivos en suelos ácidos. bianchi et al. (1998) determinaron en soya –a partir del cruzamiento de young (sensitivo a al) x pi 416937 (tolerante)– que la tolerancia a aluminio es altamente heredable (h2 = 0,87), y sugieren que de 3 a 5 genes pueden estar controlando la tolerancia. sin embargo, en investigaciones posteriores, bianchi et al. (2000) consideraron este carácter poligénico y encontraron qtl asociados con tolerancia a aluminio. dos qtl fueron asociados con tolerancia a aluminio y baja eficiencia en el uso de agua, y un alelo de pi 416937 (marcador b122-1) fue asociado con dehiscencia de vainas. por ello, el mejoramiento para suelos ácidos debe ser cauteloso en la utilización de las fuentes de tolerancia y sus grupos de ligamiento. mecanismos de tolerancia de la soya al aluminio los mecanismos de tolerancia al aluminio pueden ser diversos y diferir entre especies (inostroza et al., 2008, ma et al., 2001; kochian, 1995; delhaize y ryan, 1995). en general, la acción tóxica del aluminio puede reducirse mediante procesos de quelatación interna o externa del al con diferentes compuestos celulares, como los ácidos orgánicos, las proteínas y los polisacáridos; aún hay grandes discrepancias sobre la importancia y relación de estos compuestos en la tolerancia diferencial a aluminio. el mecanismo de mayor importancia en la tolerancia de soya al aluminio ha sido asociado con la exudación de ácidos orgánicos y la concentración de estos en el ápice radicular. silva et al. (2001a) encontraron correlación positiva entre tolerancia a aluminio y exudación de citrato en ápices radiculares en soya. la fluorescencia con lumogalión indicó mayor cantidad de aluminio acumulado en la raíz en el genotipo susceptible young que en el genotipo tolerante pi 416937, lo cual sugiere que los tolerantes excluyen el aluminio con la exudación de ácido cítrico. las raíces laterales son más sensitivas al aluminio y contienen menores niveles de citrato. un modelo esquemático de exclusión y detoxificación interna de al lo proponen kochian et al. (2004). similares resultados fueron observados por yang et al. (2000), al concluir que la exudación de citrato fue significativamente más alta en suzunari (tolerante) durante las 6 h/24 h de tratamiento con aluminio, la cual fue de 52/330 comparada con las shishio (susceptible) 26/118 nmol/g peso fresco de raíz en 6 h, respectivamente. esta exudación de ácido cítrico fue encontrada específica para aluminio, puesto que otros metales evaluados no indujeron exudación. estudios realizados por liao et al. (2006) demostraron que en una solución homogénea con al uniforme, la adición de p incrementó significativamente la tolerancia a al en cuatro genotipos de soya diferentes en la eficiencia de asimilación de p. los genotipos más eficientes en p presentaron más tolerancia a al que los dos genotipos ineficientes en la asimilación del p en condiciones de alto p. el análisis de los exudados de raíz indicaron que la toxicidad de al induce exudación de citrato, y la deficiencia de p, la exudación de oxalato. el incremento de malato fue inducido en los dos casos. mejoramiento genético de soya para suelos ácidos la manipulación genética de la tolerancia a aluminio ha sido muy difícil, y el problema se caracteriza por la escasa diversidad genética entre variedades mejoradas y las discrepancias entre los métodos de selección (bianchi et al. 2000); sin embargo, se han dado grandes avances en el revagronomiacol 28(2).indb 158 27/11/2010 12:23:13 p.m. 1592010 valencia r. y ligarreto m.: prospectiva y mejoramiento genético de la soya (glycine max [l.] merril) para la altillanura colombiana... desarrollo de alternativas varietales para suelos del trópico con problemas de aluminio. el mejoramiento genético de soya para suelos ácidos en bajas latitudes se inició en la década de los años 1970 en brasil, con la introducción, hibridación y selección de cruces naturales y mutaciones, para lograr cultivares adaptados, conducidos por el instituto agronómico de campinas (iac) en busca de periodo juvenil largo, resistencia a enfermedades y alta producción de grano. de estos esfuerzos, la empresa brasileira de investigación agropecuária (embrapa) liberó los primeros cultivares para suelos ácidos, doko y br-9 sabana (spehar 1994b; spehar 1994c). en cruzamientos con las variedades br83-147, ufv-9, br-4 y dorados, spehar y souza (2006) hallaron progenies tolerantes a aluminio, por lo que fueron determinadas como fuentes importantes de germoplasma para los programas de mejoramiento genético para suelos ácidos. investigaciones realizadas por campbell y carter (1990) demostraron la alta tolerancia a sequía y al aluminio de la accesión de japón pi 416937. en general, los métodos de mejoramiento aplicados para la generación de estas variedades adaptadas a suelos ácidos en brasil, fueron: selección masal, pedigrí y pedigrí modificado, a partir de hibridación dirigida. algunas variedades se han originado por cruzamientos naturales como ft-cristalina y emgopa 306 (spehar, 1994b). la soya fue introducida experimentalmente a colombia en 1929, y su mejoramiento genético se inició en 1959. el programa de mejoramiento comenzó tratando variedades introducidas de estados unidos, como missoy, mamoth yellow, biloxi, aksarben, acadian, hale 3, hill y davis (bastidas y agudelo, 1994). desde su creación, el programa básicamente ha enfocado la investigación a la generación de soluciones tecnológicas relacionadas con: aumento de la productividad del grano, adaptación a condiciones edafoclimáticas específicas, resistencia a plagas y enfermedades, precocidad, tolerancia al complejo de acidez del suelo y alta calidad del grano (valencia et. al., 2006, salvagiotti, 2009). el mejoramiento genético de soya para suelos ácidos en colombia, se inició en el ica, c. i. la libertad, en villavicencio, en 1984, en oxisoles de la altillanura. en un comienzo se evaluaron 1.089 accesiones de la colección mundial de soya; de esta, 421 fueron de brasil, 226 de taiwan y 422 de otros países, 407 poblaciones entre segregantes y líneas avanzadas del ica, c. i. palmira. como producto de fuertes presiones de selección intra e interfamiliar, se obtuvieron las primeras líneas de soya tolerantes al 70% de saturación de aluminio, que recibieron la denominación de litas. la línea lita 09, por su gran adaptación y alto potencial genético, se liberó como la primera variedad de soya para suelos ácidos desarrollada en colombia, con el nombre de soyica altillanura 2, con un rendimiento promedio de 1,5 t ha-1 (valencia, 2006b). en la década de los ochenta, en el programa de mejoramiento de soya del instituto colombiano agropecuario (ica), se ejerció una alta presión de selección por tolerancia a aluminio, pero se sacrificó en alto grado la producción de grano. en los noventa, el esquema fue modificado para mejorar el potencial de expresión genética del rendimiento, para lo cual fue necesario aumentar la saturación de bases del suelo a un nivel cercano del 50%, utilizando la fórmula de raij et al. (1985), para proporcionar un mejor balance nutricional a la planta. con esta nueva estrategia de evolución y selección se lograron superar los rendimientos potenciales experimentales de 1,8 a 4,0 t ha-1. la primera variedad liberada con este nuevo esquema fue orinoquia 3, luego corpoica libertad 4, corpoica taluma 5 y corpoica superior 6, como alternativas varietales para la altillanura colombiana (valencia et al., 2006), las cuales presentaron alto potencial de rendimiento, tolerancia a enfermedades y calidad de grano. los procesos de selección y generación de las primeras variedades colombianas tolerantes a aluminio se llevaron a cabo en invernadero y campo, combinando procedimientos de selección intra e interespecífica, con el empleo de métodos de selección masal, pedigrí y descendencia simple. variedades tradicionales colombianas de alto potencial genético se cruzaron con genotipos foráneos de brasil y estados unidos para superar los limitantes de adaptación. adicionalmente, fueron vinculados procesos de selección en cultivos hidropónicos descritos por spehar (1994a), ferrufino et al. (2000), villagarcía et al. (2001) y silva et al. (2001b), con ajustes metodológicos que permitieron la selección efectiva de genotipos de soya tolerantes a aluminio para la altillanura colombiana. valencia (2002) desarrolló una metodología de selección rápida de genotipos tolerantes a aluminio, denominada método de recuperación radicular (mrr) y la compararon contra la metodología de manchado con hematoxilina (mmh) (polle et al., 1978) y pruebas de campo. evaluaron las variedades soyica p-34 y soyica p-33 (susceptibles), soyica ariari-1 (intermedia); soyica altillanura-2 y la línea lissa 09 (tolerantes), en solución nutritiva (alva et al., 1986), con diferentes niveles de aluminio (0, 100, 150, 160, 170 y 180 mm), en un diseño de parcelas divididas con factor principal los niveles de al y secundario las variedades, en revagronomiacol 28(2).indb 159 27/11/2010 12:23:13 p.m. 160 agron. colomb. 28(2) 2010 semilla de soya imbibición con agua estilada 48 h izq. genotipo tolerante a1 der. genotipo susceptible selección de semillas pregerminadas con radícula uniforme de 3 cm airear constantemente trasplantar a solución con aluminio (nivel crítico) 48 h lavar raíces con agua destilada y trasplantar solución hematoxilina 15 min lavar raíces con agua destilada y trasplantaragua destilada 24 h evaluación recuperación radicular selección figura 1. metodología de selección rápida de genotipos de soya tolerantes a aluminio. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 r ec up er ac ió n ra di cu la r (c m ) altillanura ariari 1 lissa 09 p-33 p-34 0 100 120 140 160 180 nivel de alumino (µm) × × × × × × × condiciones controladas de luz (12 h de luz a 650 mm m-2 s-1), temperatura (24°c) y humedad relativa (80%), utilizando un fitotrón marca conviron cmp3244. el ph de las soluciones se mantuvo en 4,2+01. en la fig. 1 se presenta la descripción esquemática de la metodología de selección rápida genotipos de soya tolerantes a aluminio. los genotipos fueron también evaluados en condiciones de suelo ácido, para medir la eficiencia de los métodos de selección. en la longitud de manchado radicular con hematoxilina (mmh), aunque fue diferencial entre genotipos, no se encontró relación con la tolerancia o susceptibilidad figura 2. recuperación radicular de genotipos de soya sometidos a estrés con al. al aluminio, mientras que la capacidad de recuperación de las raíces para continuar creciendo (mrr) después de ser sometidas a estrés con aluminio se redujo al incrementar la concentración de aluminio en el medio, con efectos contrastantes entre genotipos. a diferencia de los genotipos tolerantes, los susceptibles en un nivel de 160 mm de aluminio no mostraron recuperación (fig. 2). en cortes transversales del tejido radical de la variedad soyica p-34 (susceptible), se observó destrucción de paredes celulares, plasmólisis celular, espacios intercelulares anormales y reducido número de células del parénquima revagronomiacol 28(2).indb 160 27/11/2010 12:23:14 p.m. 1612010 valencia r. y ligarreto m.: prospectiva y mejoramiento genético de la soya (glycine max [l.] merril) para la altillanura colombiana... cortical (fig. 3). en contraste, la línea lissa 09 (tolerante) presentó engrosamiento de las paredes, células sin daño aparente, núcleos rodeados de numerosos amiloplastos y mayor número de células del parénquima (fig. 4). la técnica de recuperación radicular (rr) correlacionó positivamente con el peso seco de las plantas en campo (psar), por lo que se constituye en una excelente alternativa para la selección rápida de genotipos tolerantes a aluminio. otras opciones del mejoramiento genético de variedades tolerantes a aluminio las describen de la fuente y herreraestrella (1999), de la fuente et al. (1997) y barone et al. (2008), a través de la generación de plantas transgénicas que permitan incrementar la síntesis y excreción en la raíz de ácidos orgánicos que inactiven el aluminio tóxico. aunque la producción de plantas transgénicas tolerantes a aluminio es una alternativa estratégica para incrementar la producción de cultivos en suelos ácidos, sus avances son todavía muy tangenciales por la complejidad de los mecanismos que controlan la tolerancia. retos de la investigación en soya para la altillanura para abastecer parte de la demanda interna de grano de soya y competir con los mercados internacionales, es necesario que colombia afiance los procesos de investigación y desarrollo tecnológico que permita una producción altamente competitiva. una alternativa es la generación de nuevas variedades con adaptación específica, de alto potencial de rendimiento y eficientes en la utilización de los recursos de producción, enmarcadas en el contexto conservacionista de los agroecosistemas. en mejoramiento genético, el programa deberá orientarse a la obtención de variedades adaptadas a 50% de saturación de bases, precoces menores de 90 d a madurez fisiológica, tolerancia a estrés hídrico, tolerancia a enfermedades de importancia económica, como mancha ojo de rana (cercopsora sojina), pústula bacteriana (xanthomonas axonopodis pv. glycines), tizón bacteriano (pseudomonas glycinea), mildeo (peronospora manshurica), mancha marrón (septoria glycines) y roya (phakopsora sp.), y con un potencial de rendimiento de grano igual o superior a 4 t ha-1. para ello, se requiere el acceso a recursos genéticos foráneos y ampliamente diversos, procedentes particularmente de brasil, estados unidos y china. la utilización de técnicas de transformación genética podrían facilitar la incorporación de genes de interés relacionados con la tolerancia a aluminio, donde la expresión se diera exclusivamente a nivel raíz como órgano más sensible. estas plantas transgénicas aportarán grandes beneficios en el desarrollo de soluciones tecnológicas para sabanas nativas saturadas con aluminio. sin embargo, es importante resaltar que, en colombia, el instituto colombiano agropecuario (ica), como entidad regulatoria encargada de aprobar ogm para uso agrícola y pecuario, recientemente autorizó la siembra comercial de la primera variedad de soya transgénica roundup ready (mon-04032-6), mediante la resolución no. 2404 del 17 de julio de 2010 (agrobio, 2010) que se constituye en figura 3. corte transversal de raíz de soya variedad susceptible soyica p-34, en medio de crecimiento con aluminio (140 mm al). figura 4. corte transversal de raíz de soya variedad tolerante corpoica taluma 5, en medio de crecimiento con aluminio (160 mm al). revagronomiacol 28(2).indb 161 27/11/2010 12:23:14 p.m. 162 agron. colomb. 28(2) 2010 el primer evento omg de soya liberado en colombia. el desarrollo de eventos omg en soya para suelos ácidos están aún en proyección. establecer por técnicas biológicas los patrones moleculares de genotipos de soya que permitan no solo la identificación y protección de los nuevos productos tecnológicos, sino también acelerar los procesos por selección asistida para tolerancia a aluminio. el mejoramiento genético apoyado con herramientas moleculares y en el uso efectivo del recurso genético disponible en el germoplasma internacional de acceso restringido permitirá acelerar los procesos de mejora de la especie en oxisoles e incrementar las ganancias genéticas. para la generación y liberación de variedades tolerantes a aluminio altamente productivas estables, se sugiere realizar ensayos multiambientes y aplicar modelos estadísticos altamente confiables en la determinación de la interacción genotipo-ambiente, como ammi (additive main effects and multiplicative interaction method) y sreg (sites regression model), descritos por burgueño et al. (2002). en general, para alcanzar la máxima productividad en la altillanura, la oferta de los recursos de producción como agua, luz, nutrientes y oxigeno deberán estar disponibles no solo en forma y cantidad, sino también en el tiempo que la planta los requiera, con el fin de asegurar la máxima producción de grano. para ello, se requiere profundizar la investigación sobre manejo integral de suelos en física, química y biología, con énfasis en labranza de conservación y sistemas de producción, considerando épocas de siembra, densidades de siembra, coberturas y rotación de cultivos, que hagan posible una producción sostenible y rentable de la soya en la altillanura colombiana. conclusiones la globalización de la economía, el cambio climático y la política de los biocombustibles hacen de la soya una gran alternativa de producción como elemento importante de los sistemas de producción en rotación con gramíneas. es una especie que presenta dentro de su diversidad fuentes de tolerancia a aluminio, lo cual ha permitido la mejora progresiva de la especie. los grandes avances en mejoramiento genético por tolerancia a aluminio han hecho posible la incorporación de agroecosistemas como la altillanura colombiana a la producción nacional de soya como materia prima de alimentos balanceados para la cadena avícola-porcícola y de la alimentación humana. literatura citada agrobio. 2010. colombia aprueba soya gm para siembras comerciales. en: www.agrobio.org; consulta: julio de 2010. agronet. 2009. oferta agropecuaria. ena – cifras 2009. en: www. agronet.gov.co; consulta: julio de 2010. alezones, j. y j. zocco. 2007. mejoramiento genético y producción de semilla de soya. en: resúmenes ciclo de conferencias en fundación danac. yaracuy, venezuela. alva, a.k., d.g. edwards, c.i. asher y f.p. blamey. 1986. relationships between root length of soybean and calculated activities of aluminum monomers in nutrient solution. soil sci. amer. j. 50, 959-962. amézquita, e. 1998. propiedades físicas de los suelos de los llanos orientales y sus requerimientos de labranza. pp. 145-174. en: memorias encuentro nacional de labranza de conservación. villavicencio, colombia. barone, p., d. rosellini, p. lafayette, j. bouton, f. veronesi y w. parrott. 2008. bacterial citrate synthase expression and soil aluminum tolerance in transgenic alfalfa. plant cell rep. 27(5), 893-901. bastidas, g. y o. agudelo. 1994. el cultivo de la soya. manual de asistencia técnica no. 60. ica; corpoica, palmira, colombia. bianchi-hall, c.m., t.e. carter, t.w. rufty, c. arellano, h.r. boerma, d.a. ashley y j.w. burton. 1998. heritability and resource allocation of aluminum tolerance derived from soybean pi 416937. crop sci. 38, 513-522. bianchi, c., t. carter, m. bailey, m. mian, t. rufty, d. ashley, h. boerma, c. arellano, r. hussey y w. parrott. 2000. aluminum tolerance associated with quantitative trait loci derived from soybean pi 416937 in hydroponics. crop sci. 40, 538-545. borkert, c.m. y g.j. sfredo. 1995. la fertilización de los suelos tropicales para el cultivo de la soya. pp. 175-200. en: fao (ed.). el cultivo de la soya en los trópicos. mejoramiento y producción, colección fao: producción y protección vegetal 27. empresa brasileira de investigación agropecuaria; centro nacional de investigación sobre la soja, roma. burgueño, j., j. crossa y m. vargas. 2002. sas programs for graphing ge and gge biplots. en: biometrics and statistics unit, cimmyt, http://www.cimmyt.org/ru/programs-and-units/ units-a-labs/crop-research-informatics-laboratory/disciplinary-groups-units/biometrics-and-statistics-unit; consulta: junio de 2010. campbell, k. y t. carter. 1990. aluminum tolerance in soybean: i.genotypic correlation and repeatability of solution culture and greenhouse screening methods. crop sci.30, 1049-1054. corpoica. 2009. rutas tecnológicas y productivas. llanos orientales de colombia. boletín informativo, villavicencio (colombia). de la fuente m., j.m. y l. herrera-estrella. 1999. advances in the understanding of aluminum toxicity and the development of aluminum-tolerant transgenic plants. adv. agron. 66, 103-120. de la fuente, j.m., v. ramírez-rodríguez, j.l. cabrera-ponce y l. herrera-estrella. 1997. aluminum tolerance in transgenic plants by alteration of citrate synthesis. sci. 276(5318), 15661568. delhaize, e. y p. ryan. 1995. aluminium toxicity and tolerance in plants. plant physiol. 107, 315-321. revagronomiacol 28(2).indb 162 27/11/2010 12:23:14 p.m. 1632010 valencia r. y ligarreto m.: prospectiva y mejoramiento genético de la soya (glycine max [l.] merril) para la altillanura colombiana... fao. 2009. faosat, en: http://faostat.fao.org/default.aspx; consulta: junio de 2010. fenavi. 2009. la avicultura en el semestre a: crecimiento en medio de la recesión. avicultores 165, 8-19. ferrufino, a., t. smyth, d. israel, y t. carter jr. 2000. root elongation of soybean genotypes in response to acidity constraints in a subsurface solution compartment. crop sci. 40, 413-421. foy, c., a. fleming y w. armiger. 1969. aluminum tolerance of soybean varieties in relation to calcium nutrition. agron. j. 61, 505-511. foy, c.d., r. chaney y m. white. 1978. the physiology of metal toxicity in plants. annu. rev. plant physiol. 29(1), 511-566. inostroza, c., b. soto, p. ulloa, f. aquea y m. reyes. 2008. mecanismos de resistencia a la fítotoxicidad por aluminio (al3+) en cereales: bases fisiológicas, genéticas y moleculares. rev. ciencia suelo nutr. veg. 8(3), 57-71. liao, h., h. wan, j. shaff, x. wang, x. yan y l. kochian. 2006. phosphorus and aluminum interactions in soybean in relation to aluminum tolerance. exudation of specific organic acids from different regions of the intact root system. plant physiol. 141(2), 674-684. kochian, l. 1995. cellular mechanisms of aluminium toxicity and resistance in plants. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 46, 237-260. kochian, l., o. hoekenga y m. piñeros. 2004. how do crop plants tolerate acid soils? mechanisms of aluminum tolerance and phosphorus efficiency. annu. rev. plant biol. 55, 459-493. ma, j., p. ryan y e. delhaize. 2001. aluminium tolerance in plants and the complexing role of organic acids. trends plant sci. 6(6), 273-278. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2005. anuario estadístico del sector agropecuario y pesquero. bogotá. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2008. estadísticas del sector agropecuario. principales indicadores agropecuarios. bogotá magalhaes, v. 2006. aluminum tolerance genes are conserved between monocots and dicots. pnas 103(26), 9749-9750. molina, d., e. amézquita y p. hoyos. 2003. construcción de capas arables en suelos oxisoles de la altillanura colombiana. evaluación de parámetros y procesos hidrológicos en el suelo. pp. 113-117. en: resúmenes vii escuela latinoamericana de física de suelos. la serena, chile. polle, e., c. konzak y j. littrik. 1978. visual detection of aluminium tolerance levels in wheat by hematoxylin staining of seedling roots. crop sci. 18, 823-827. portafolio. 2008. altos precios internacionales de insumos comenzaron a sentirse en colombia. en: www.portafolio.com.co; consulta: diciembre de 2008. raij, b., n. da silva, o. bataglia, j. quaggio, r. hiroce, h. cantarella, r. belinazzi jr., a. dechen y p. trani. 1985. recomendações de adubação e calagem para o estado de são paulo. bol. téc. 100. instituto agronômico, campinas, sp. ridner, e. 2006. soya, propiedades nutricionales y su impacto en la salud. grupo qsa, sociedad argentina de nutrición, buenos aires. rout, g., s. samantaray y p. das. 2001. aluminium toxicity in plants: a review. agronomie 21, 3-21. salvagiotti, f. 2009. manejo de soja de alta producción. pp. 79-85. en: resumen xvii congreso aapresid, “la era del ecoprogreso”. rosario, argentina. silva, i., t. smyth, c. raper, t. carter y t. rufty. 2001a. differential aluminum tolerance in soybean: an evaluation of the role of organic acids. physiol. plant. 112(2), 200-210. silva, i., t. smyth, d. israel y t. rufty. 2001b. altered aluminum inhibition of soybean root elongation in the presence of magnesium. plant soil 230(2), 223-230. spehar, c. 1994a. aluminium tolerance of soyabean genotypes in short-term experiments. euphytica 76, 73-80. spehar, c. 1994b. breeding soybeans to the low latitudes of brazilian cerrados (savannahs). pesq. agropec. bras. 29(8), 1167-1180. spehar, c. 1994c. field screening of soya bean (glycine max (l.) merrill). euphytica 76(2), 73-80. spehar, c. y n. galwey. 1996. diallel analysis for aluminium tolerance in tropical soybeans [glycine max (l.) merrill]. theor. appl. genet. 92, 267-272. spehar, c. y l. souza. 2006. selection for aluminum tolerance in tropical soybeans. pesq. agropec. trop. 36(1), 1-6. usda. 2007. soybeans and oil crops. usda soybean project ions , 20 07-16. en: ht t p://w w w.ers.u sd a .gov/br ief i ng / soybeansoilcrops/2007baseline.htm; consulta: junio de 2010. valencia, r. 2002. eficiencia de dos métodos de selección rápida de genotipos de soya tolerantes a aluminio. revista achagua 6(8), 24-31. valencia, r. y d. leal. 2004. genetic alternatives form production system in the acid-soil savannas of the colombian orinoquia. pp. 127-140. en: guimarães, e.p., j.i. sanz, i.m. rao, m.c. amézquita y e. amézquita (eds.). sistemas agropastoriles en sabanas tropicales de américa latina. embrapa; ciat, cali, colombia. valencia, r. 2006. capítulo ii. variedades de soya de importancia económica para la orinoquia colombiana. pp. 73-84. en: soya (glycine max (l.) merril) alternativa para los sistemas de producción de la orinoquia colombiana. manual técnico no. 9. copoica, bogotá. valencia, r., h. carmen, h. vargas y g. arrieta. 2006. variedades mejoradas de soya para zonas productoras actuales y potenciales de colombia. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 4(2-3), 7-15. vera, r. 2000. investigación en sistemas agropastoriles: antecedentes y estrategias. pp. 1-6. en: guimarães, e.p., j.i. sanz, i.m. rao, m.c. amézquita y e. amézquita (eds.). sistemas agropastoriles en sabanas tropicales de américa latina. ciat; embrapa, cali, colombia. villagarcía, m., t. carter jr., t. rufty, a. niewoehner, m. jennette y c. arrellano. 2001. genotypic rankings for aluminum tolerance of soybean roots grown in hydroponics and sand culture. crop sci. 41, 1499-1507. yang, z., m. sivaguru, w. horst y h. matsumoto. 2000. aluminium tolerance is achieved by exudation of citric acid from roots of soybean (glycine max). physiol. plantarum 110(1), 72-77. revagronomiacol 28(2).indb 163 27/11/2010 12:23:15 p.m. revagronomiacol 28(2).indb 164 27/11/2010 12:23:15 p.m. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen se llevó a cabo el reconocimiento y la caracterización de la comunidad de arvenses asociadas a un cultivo de rosa bajo invernadero, mediante un muestreo dirigido en el cual se consideraron algunos atributos poblacionales, tales como densidad, cobertura y frecuencia. dichos atributos fueron evaluados en dos estilos de siembra (camas levantadas y confinadas), y adicionalmente en los bordes internos y externos de los invernaderos. se registraron 46 especies pertenecientes a 41 géneros, 23 familias, 18 órdenes y tres subclases. el índice de diversidad (h) de la comunidad alcanzó un valor de 1,9. por su parte, el índice de equidad ascendió a 0,497. esto indica la alta dominancia de unas pocas especies, que fueron cardamine hirsuta (dentro del invernadero, principalmente en las camas confinadas) y pennisetum clandestinum (en los bordes del invernadero, sobre todo externos) las cuales contribuyeron con el 67% de la cobertura total. estas fueron también las especies más abundantes. se evidenció una clara diferencia entre los dos tipos de cama, y entre estos y los bordes. the community of weeds associated to a rose crop grown under greenhouse conditions was recognized and characterized by means of supervised sampling, analyzing a series of population attributes such as density, coverage and frequency. these were assessed in two different planting modes (confined and elevated beds), and additionally on the external and internal edges of the greenhouses. forty six species belonging to 41 genera, 23 families, 18 orders and three subclasses were identified. diversity index (h) of the community was 1.9, whereas equity index was 0.497, indicating the dominance of a few species, namely cardamine hirsuta (inside the greenhouses, mainly in the confined beds), and pennisetum clandestinum (outside the greenhouses, mainly on the edges), which responded for 67% of the whole plant coverage. these were also the most abundant species. a clear difference was detected between the two planting modes, and between them and the edges. key words: richness, structure, diversity, cardamine hirsuta.palabras clave: riqueza, estructura, diversidad, cardamine hirsuta. fecha de recepción: 13 de febrero de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 3 autor de correspondencia. gaplazat@unal.edu.co agronomía colombiana 27(3), 385-394, 2009 los valores de las exportaciones han aumentado de us$703 millones en 2004 a us$1.114 millones en 2007, con un incremento del 58% en los anteriores cuatro años; durante el periodo comprendido entre los años 2006 y 2007 el incremento porcentual fue de 15,3%. en la última década, las flores han aportado el 54,4% de las exportaciones de productos no tradicionales en la parte agrícola, us$7.058 millones, seguidas de banano con 40,3%. en el global de los productos no tradicionales, en el mismo periodo, las flores tienen un peso de 8,12% del total de exportaciones (banco de la república, 2008). se ha definido como malezas a aquellas plantas que interfieren con los intereses humanos, sea por interferir en caracterización de la comunidad de malezas en un sistema de producción de rosa bajo invernadero en la sabana de bogotá characterization of the weed community of a rose greenhouse production system in the bogota plateau guido armando plaza t.1, 3, diego nicolás quintana v.1, ligia stella aponte2 y bernardo chaves c.1 introducción la producción de flores para exportación ocupa cerca de 7.270 ha en todo el país, centrándose en la sabana de bogotá con 79%, antioquia con 17%, y ciertas zonas del centro y occidente del país con 4%. la producción se destina principalmente a los mercados de estados unidos (80,44%), el reino unido (3,63%), rusia (3,62%), japón (2,51%), y el porcentaje restante (10%) se reparte entre otros países de américa del norte y europa, principalmente. la importancia de este sector se puede medir por la cantidad de empleos generados, 98.641 directos y 85.533 indirectos para un total de 182.184 empleos. en este contexto la producción de rosas para exportación alcanzó 59.675 t, 29,7% de la producción total de flores para exportación, seguidas de clavel estándar con 31.846 t que representan 12,7% (asocolflores, 2007). 386 agron. colomb. 27(3) 2009 actividades económicas, establecerse en lugares o momentos indeseados. este título es subjetivo ya que es propio del momento y del investigador (zimdahl, 1999). los aspectos indeseables de las malezas son, entre otros, su capacidad de competir con las plantas de cultivo por factores como la luz solar, el agua y los nutrientes, lo cual lleva a aumentar los costos de protección, además de ser posibles hospedantes de plagas y patógenos. con todo esto es muy probable que disminuyan la calidad de las cosechas, interfieran con la producción animal, reduzcan el valor de las tierras, afecten la salud humana y la calidad de las aguas (zimdahl, 1999). una comunidad se describe como la articulación de las poblaciones de diversas especies presentes en el mismo espacio e intervalo de tiempo (booth et al., 2003). entre los principales atributos de una comunidad se encuentra la diversidad, abundancia y riqueza de especies. la diversidad se puede cuantificar mediante el índice de shannon-weiner (ecuación 1). (h’= -∑(ni/n) * log (ni/n)) (1) en el cual se considera la cantidad de individuos de una misma especie, ni, y el total de individuos presentes, n (booth et al., 2003). el estudio de las comunidades de malezas en sistemas de producción de flores en la sabana de bogotá ha estado más enfocado al estudio de la interacción entre organismos plaga, como ácaros y las malezas, que a la descripción y cuantificación de las comunidades de malezas. en un estudio hecho en 2004 en la sabana de bogotá se encontraron 40 especies de malezas relacionadas a tres cultivos de flores (rosa, clavel y alstroemeria). en rosa, particularmente, la riqueza de arvenses fue mayor en comparación con clavel y alstroemeria, 40 especies, de las cuales 36 hospedaban ácaros. dos especies, cardamine hirsuta y poa annua, fueron las de mayor densidad dentro de los invernaderos bajo estudio (triana et al., 2004). se ha definido como estrategia en la ecología de malezas, la explicación y la predicción de los niveles de abundancia de los componentes de cada población de malezas en las condiciones particulares de manejo en que se encuentren. ello con el interés de poder proponer modelos de predicción de los niveles de poblaciones para las generaciones siguientes de plantas o ciclos de cultivo (gonzález-andújar y hughes, 2000). la caracterización de la comunidad de arvenses en el sistema productivo de rosa mediante la valoración de la riqueza y la estructura fue el objetivo del presente trabajo. materiales y métodos este trabajo se realizó en el municipio el rosal (cundinamarca) en la finca c.i. splendor flowers el rosal, con un área total de 60 ha y cerca de 56 ha en producción de rosa, dividida en 116 invernaderos. en promedio, cada invernadero cuenta con 10 naves dentro de los cuales se emplean dos sistemas de siembra denominados confinado y levantado. el primer sistema “confinado” consta de la formación de camas que sobresalen del suelo en forma rectangular delimitadas por diversos materiales como angeo. el sistema “levantado” es la acumulación de suelo en forma de camas simples sin ninguna clase de material que lo delimite. el muestreo realizado en los invernaderos fue sistemático tomando una cama y su camino adyacente. la ubicación de las unidades de muestreo fue la parte media de la cama intermedia en cada nave. adicionalmente se tomaron seis unidades de muestreo en bordes exteriores y seis en los bordes interiores de los invernaderos. las unidades de muestreo en camas y caminos correspondieron a 1 m largo por el ancho de cada uno, y en los bordes correspondieron a cuadrados de dimensiones de 1,0 m de largo por 0,5 m de ancho. el porcentaje de área muestreado fue de 0,994% del total de la finca. entre las unidades de muestreo se registraron las especies de arvenses “riqueza”, la densidad y la cobertura. a partir de los valores obtenidos se calcularon valores de frecuencia general (sin tener en cuenta el sitio de muestreo en el área de cultivo) y particulares (en camas levantadas y confinadas y los bordes internos y externos). con base en las frecuencias en el área de cultivo (camas, caminos y bodes internos), las especies se agruparon en cuatro categorías: i: 0 a 25%; ii: 25 a 50%; iii: 50 a 75% y iv: 75 a 100%. la comunidad de arvenses se caracterizó mediante los índices de diversidad y equidad de shannon-weiner para los tipos de siembra (confinada y levantada en camas y caminos) y bordes de invernaderos (externos e internos) (ramírez, 2005). se efectuaron análisis de varianza y se aplicaron pruebas de comparación de medias de tukey. así mismo, se calcularon las posibles correspondencias entre ambientes y especies mediante análisis de correspondencias simples y elaboración de dendogramas en función de la similitud entre ambientes mediante el índice de jaccard (ramírez, 2005). las especies muestreadas fueron determinadas taxonómicamente, inicialmente en el herbario de la facultad de 3872009 plaza t., quintana v., aponte y chaves c.: caracterización de la comunidad de malezas en un sistema de producción de rosa... agronomía y posteriormente confirmadas por botánicos especialistas en el herbario nacional de colombia, bogotá. resultados y discusión se registraron en total 46 especies, 41 géneros, 23 familias, 18 órdenes y tres subclases (tab. 1). tabla 1. listado de especies arvenses en sistemas de rosas de corte bajo invernadero en el municipio el rosal (colombia). subclase orden familia género especie sigla* código polypodiopsida polypodiales dryopteridaceae indeterminado indeterminada drysp** e46 monocotiledónea farinosae commelinaceae indeterminado indeterminada comsp** e42 glumiflorae poaceae poa annua l. poan e2 digitaria bicornis (lam.) roem. & shult. dibi e10 pennisetum clandestinum hochst. ex chiov. pecl2 e18 holcus lanatus l. hola e23 lolium multiflorum lam. lomu e39 poaceae indeterminada poace** e24 cyperaceae cyperus sp. cypsp** e3 indeterminado indeterminada cyper** e6 liliflorae iridaceae sisyrinchium sp. sissp** e12 micranthum cav. sysmi** e29 juncaceae juncus sp. junsp** e28 dicotiledónea campanulatae asteraceae baccharis latifolia (ruiz & pav.) pers. bacla** e1 gamochaeta americana (mill.) wedd. gaam3 e4 senecio madagascarlensis poir. sema15 e8 vulgaris l. sevu e20 cotula australis (sieber ex spreng.) hook. f. coau3 e13 sonchus oleraceus l. sool e22 taraxacum officinale f.h. wigg. taof e25 hypochaeris radicata l. hyra3 e26 heliopsis opposisifolia (lam.) diaz helop** e31 gnaphalium polycephalum michx. gnapo** e5 geraniales oxalidaceae oxalis corniculata l. oxco e9 rhoedales brassicaceae cardamine hirsuta l. cahi3 e11 lepidium bipinnatifolium desv. lebi3 e19 capsella bursa-pastoris (l.) medik. cabu2 e34 polygonales polygonaceae polygonum nepalense meisn. pone9 e14 rumex crispus l. rucr e35 acetosella l. ruac2 e38 umbelliflorae apiaceae hydrocotyle bonplandii a. rich. hydbo** e15 urticales urticaceae urtica urens l. urur e21 leguminosae leguminosae trifolium repens l. trre3 e30 campestre schreb. trca5 e32 tubliflorae scrophulariaceae veronica peregrina l. vepe2 e7 persica poir. vepe3 e40 convolvulaceae dichondra evolvulacea (l.f.) britton dicev** e33 solanaceae solanum pseudocapsicum l. sops2 e45 centrospermales amaranthaceae amaranthus dubius mart. ex thell. amdu e17 chenopodiaceae chenopodium album l. chal7 e36 caryophyllaceae stellaria media (l.) vill. stme2 e37 arenaria sp. aresp** e27 plantaginales plantaginaceae plantago major l. plma2 e41 lamiales lamiaceae rosmarinus officinalis l. roof e43 rosales rosaceae rubus glaucus benth. rugl5 e16 pittosporaceae pittosporum undulatum vent. piun2 e44 *usda, 2008; ** siglas asignadas por los autores. la subclase más abundante fue dicotiledónea, con 13 órdenes, 17 familias, 29 géneros y 33 especies, valores que porcentualmente corresponden a 75, 78, 76 y 76%, respectivamente, del total de las especies. el 22% de los géneros presentes pertenece a la familia asteraceae, lo cual corresponde al 31% en lo relativo a las dicotiledóneas. igualmente 388 agron. colomb. 27(3) 2009 el 22% del total de las especies y 30% de las dicotiledóneas fueron asteráceas; otras familias importantes fueron brassicaceae y polygonaceae. por su parte, se registraron dentro de las monocotiledóneas 3 órdenes, 5 familias, 11 géneros y 12 especies, lo que significa el 16% de los órdenes, 21% del total de familias, 27% de los géneros y 26% del total de especies. la familia con mayor número de especies en esta subclase fue poaceae, con seis especies o 51% de las especies monocotiledóneas y 13% del total de especies de la finca. otras familias importantes fueron cyperaceae e iridiaceae. la subclase con menor peso en la composición de la comunidad fue polypodiopsida, la cual incluye solo un orden polypodiales, una familia, dryopteridaceae, un género y una especie. los resultados del análisis de la variable frecuencia en el total de sitios muestran a cardamine hirsuta y pennisetum clandestinum como las especies más frecuentes (43 y 30%, respectivamente) seguidas en segundo lugar por poa annua y senecio vulgaris, 13% cada una; en tercera posición están oxalis corniculata e hydrocotyle bonplandii con 8% de frecuencia, y en cuarto lugar trifolium repens con 6%. rumex acetosella, cotula australis y cyperus sp. registraron valores de frecuencia entre 6 y 3%; las restantes especies fueron poco frecuentes (≤3%). los resultados destacan que cardamine hirsuta y pennisetum clandestinum se encuentran en todos los invernaderos. del total de especies, 13 presentan frecuencias superiores al 50%, 24 superiores a 10% y las restantes 22 especies con frecuencias inferiores a 10% (fig. 1). los resultados del análisis en camas, caminos y bordes internos muestran que la categoría i agrupa 26 especies (57%), las categorías intermedias (ii y iii) agrupan 12 especies (15%) cada una, y en la categoría iv se ubicaron seis especies con el 13% (fig. 2). el análisis de varianza para la variable densidad indica diferencias significativas (p≤0,0001) para la mayoría de los ambientes; únicamente los bordes exteriores y los caminos levantados no presentan diferencias entre sí. figura 1. frecuencia (%) de las principales especies arvenses en sistemas de rosas de corte bajo invernadero en el municipio el rosal. ccf, frecuencias en camas confinadas; clv, camas levantadas; cncf, caminos confinados; cnlv, caminos levantados; bi, bordes internos; be, bordes externos. 0 25 50 75 100 c a h i3 pe c l2 po a n se vu o xc o h id bo tr re 9 c yp sp po ne 9 c o a u3 si ss p ba c la so o l ga pp o ta o f ga a m 3 d ic ev st m e2 a re sp c a bu 2 ru a c 2 se m a 15 le bi 3 c yp er be bi ccf clv cncf cnlv 3892009 plaza t., quintana v., aponte y chaves c.: caracterización de la comunidad de malezas en un sistema de producción de rosa... la densidad general en las camas fue 117 individuos/m2, y la especie de mayor densidad fue cardamine hirsuta con 114,68 individuos/m2 (98% de los individuos). en cuanto a camas confinadas se encontró 232 individuos/ m2. igualmente, la especie con mayor densidad fue cardamine hirsuta con 228 individuos/m2. la densidad de especies acompañantes, como arenaria sp., sisyrinchium sp., polygonum nepalense y cyperus sp., varió entre 1,5 y 0,5 individuos/m2. en las camas levantadas, la densidad fue 80 individuos/m2; nuevamente cardamine hirsuta es la especie con mayor densidad, 77 individuos/m2. otras especies presentes fueron senecio vulgaris 1,7 individuos/m2, baccharis latifolia, 0,38 individuos/m2, cyperus sp., 0,35 individuos/ m2 y cotula australis, 0,24 individuos/m2 (fig. 3). el número de individuos general, en los caminos, fue de 39 individuos/m2, y cardamine hirsuta fue la especie más abundante con 38 individuos/m2, equivalente a 97% del total. otras especies secundarias fueron senecio vulgaris, baccharis latifolia, cyperus sp. y cotula australis (fig. 3). los caminos confinados presentaron 140 individuos/m2, y la especie de mayor aporte fue cardamine hirsuta con 97,95% (136 individuos/m2); las especies acompañantes fueron gamochaeta americana, arenaria sp., senecio vulgaris y cotula australis (fig. 3). en los caminos levantados la densidad fue de 7 individuos/m2 colocándose de nuevo cardamine hirsuta como la especie de mayor peso, con 6,35 individuos/m2 (96%). en el grupo de especies acompañantes están presentes senecio vulgaris, cotula australis, gnaphalium polycephalum y baccharis latifolia. 0 10 20 30 i < 25 % ii 25 a 50 % iii 50 a 75 % iv > 75 % n úm er o de e sp ec ie s categorías figura 2. agrupación de especies de acuerdo con la frecuencia en el sistema de rosas de corte bajo invernadero en el municipio el rosal. figura 3. densidad total y número de individuos de cardamine hirsuta en el sistema de rosas de corte bajo invernadero en el municipio el rosal. promedios con letras distintas en la serie densidad total, indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p 0 50 100 150 200 250 cama confinada camino confinado cama levantada borde interno borde externo camino levantado ambientes in di vi du os /m -2 densidad promedio promedio de cahi3 a b c d e e 390 agron. colomb. 27(3) 2009 el número de individuos en los bordes internos fue de 35 individuos/m2. la especie con mayor aporte fue cardamine hirsuta con 19 individuos/m2 (54,62%) acompañada con senecio vulgaris 10,13 individuos/m2; las otras especies con mayor importancia fueron rumex acetosella, cotula australis y capsella bursa-pastoris. en el caso de los bordes externos, la densidad fue de 15 individuos/m2. cardamine hirsuta, con 3,95 individuos/m2, fue la especie más relevante, seguida de senecio vulgaris, con 3,53 individuos/ m2 (fig. 3). los resultados del análisis estadístico para la variable cobertura permiten apreciar diferencias altamente significativas (p≤0,001) en ambientes, donde el borde externo fue el de mayor cobertura y el camino levantado el de menor cobertura (fig. 4). en las camas se registró una cobertura promedio de 24%. las especies de mayores valores de cobertura fueron cardamine hirsuta (54% de cobertura) e hydrocotyle bonplandii con 18,54%. otras especies de importancia fueron hydrocotyle bonplandii, oxalis corniculata, senecio vulgaris y trifolium repens, con promedios de 13,22, 4,47 y 1,33%, respectivamente. en las camas confinadas la cobertura de malezas fue 41% de cobertura; cardamine hirsuta presenta el mayor valor con 25,67%, y le siguieron en importancia hydrocotyle bonplandii, 4,01% de cobertura, oxalis corniculata (1,93%), trifolium repens (1,64%) y polygonum nepalense (1,16%). las camas levantadas estuvieron cubiertas en 19%, inferior a la cobertura de las camas, 24%, y dos veces menor al promedio de las camas confinadas, 41%. las especies con cobertura más abundante fueron cardamine hirsuta (8,43%), hydrocotyle bonplandii (4,5%), senecio vulgaris (1,26%), oxalis corniculata (0,98%) y baccharis latifolia (0,6%). los caminos estuvieron cubiertos solo en 7% y cardamine hirsuta (2,32%) fue la especie dominante. las especies acompañantes fueron poa annua, hydrocotyle bonplandii, trifolium repens y pennisetum clandestinum. la cobertura de malezas en los caminos confinados fue de 14%; nuevamente cardamine hirsuta (8,14%) fue la especie con mayor cobertura, seguida de poa annua (1,18%), trifolium repens (0,73%), hydrocotyle bonplandii (0,41%) y gamochaeta americana (0,41%). en los caminos levantados la cobertura promedio fue 2,00%, siendo hydrocotyle bonfigura 4. cobertura total y de las principales especies: cardamine hirsuta, pennisetum clandestinum e hydrocotyle bonplandii en el sistema de rosas de corte bajo invernadero en el municipio el rosal. promedios con letras distintas indican diferencia significativa en la serie cobertura total según la prueba de tukey (p 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 borde externo borde interno cama confinada cama levantada camino confinado camino levantado ambientes c ob er tu ra ( % ) cobertura promedio promedio de cahi3 promedio de hidbo promedio de pecl2a b c d e b 3912009 plaza t., quintana v., aponte y chaves c.: caracterización de la comunidad de malezas en un sistema de producción de rosa... plandii (0,43%) la especie más relevante. le acompañaron cardamine hirsuta (0,37%), pennisetum clandestinum (0,24%), poa annua (0,19%) y trifolium repens (0,12%). la cobertura en los bordes internos fue de 41,00%, donde pennisetum clandestinum, con 23,26% de cobertura, fue la especie con mayor cobertura, seguida por senecio vulgaris (4,74%), poa annua (4,04%), cardamine hirsuta (1,4%) y rumex acetosella (1,14%). los bordes externos constituyeron el ambiente más densamente cubierto por malezas (81%). en este ambiente proliferó pennisetum clandestinum (61,58% de cobertura); otras especies presentes fueron poa annua (3,82%), rumex acetosella (2,38%), trifolium repens (2,34%) y oxalis corniculata (2,25%) (fig. 4). el análisis de la comunidad incluyó la diversidad para toda el área de trabajo, esto es, sin diferenciar los ambientes. este valor fue de h´ = 1,90, que indica baja diversidad, y se refleja en la dominancia de dos especies, pennisetum clandestinum y cardamine hirsuta, las cuales aportan 50 y 17% del valor de cobertura, respectivamente. en las camas, cardamine hirsuta fue la especie dominante, tanto en camas levantadas como en confinadas (45 y 66% de cobertura, respectivamente), siendo evidente su dominancia en las dos situaciones; la influencia de otras especies en la diversidad no es sobresaliente, dado el caso de las camas confinadas donde las siguientes cuatro especies con mayor cobertura únicamente representan el 21% de la cobertura. en los caminos confinados, cardamine hirsuta es la especie de mayor relevancia, 60% de la cobertura, y en los caminos levantados la especie que se destaca es hydrocotyle bonplandii, con 23,6%. en las áreas de bordes, pennisetum clandestinum es la especie de mayor relevancia en general, tendencia marcada a partir de los bordes externos. en los bordes internos la dominancia de pennisetum clandestinum se mantiene, complementada por especies como senecio vulgaris y poa annua (tab. 2). la similitud entre los ambientes se calculó a partir de la composición florística o riqueza de especies, y se representa a manera de dendograma (fig. 5). los ambientes más parecidos entre sí fueron los caminos en general y los caminos confinados; por ello los componentes de los caminos confinados fueron más cercanos al ambiente camino, porque estaban inmersos en su totalidad en el ambiente general de camino; los caminos levantados se distanciaron de estos, pues presentan un número de especies bajo (19), en comparación a los caminos confinados, y existieron especies particulares en este ambiente que no se presentaron con regularidad en los demás (fig. 5). en la fig. 5 se aprecia la clara semejanza entre los bordes, y se deduce de allí que las especies presentes en estos espacios, tanto interiores como exteriores, son las mismas; no se puede decir lo mismo de estas especies en relación con las áreas de producción como camas o sus aledañas. el análisis de correspondencia muestra la proximidad entre especies, ambientes, o la ausencia de especies en un ambiente. el análisis de la fig. 6 agrupa las respuestas en tres grupos: el primero incluye ambos tipos de cama y caminos confinados; el segundo, bordes interno y externo, y el tercero incluye los caminos levantados. la correspondencia entre el primer grupo de ambientes y la frecuencia de las especies se presenta de forma aglomerada y con el mayor número de especies (25) que los restantes grupos. el nivel de correspondencia entre las especies y el segundo grupo de ambientes es más disperso y con presencia de menor número de especies (19). en el tabla 2. índices de diversidad y equidad para cada ambiente además de la(s) especies(s) dominante(s) en el sistema de rosas de corte bajo invernadero en el municipio el rosal. ambiente diversidad h´ equidad especie dominante cobertura (%) camas general 1,75 0,48 cardamine hirsuta 54 levantadas 1,83 0,52 cardamine hirsuta 45 confinadas 1,46 0,45 cardamine hirsuta 66 caminos general 2,02 0,60 cardamine hirsuta 48,7 levantadas 2,19 0,74 hydrocotyle bonplandii 24 confinadas 1,73 0,53 cardamine hirsuta 60 borde general 1,43 0,37 pennisetum clandestinum 71 interno 1,70 0,48 pennisetum clandestinum senecio vulgaris 58 12 externo 1,09 0,31 pennisetum clandestinum 77 392 agron. colomb. 27(3) 2009 figura 6. análisis de correspondencia entre especies, número de especies y ambientes en el sistema de rosas de corte bajo invernadero en el municipio el rosal. clv, camas levantadas; ccf, camas confinadas; cnlv, caminos levantados, cncf, caminos confinados bi, bordes internos; e, bordes externos. dimensión 2 (36,91%) d im en si ón 1 ( 52 ,4 0% ) figura 5. rango de similitud entre los ambientes de acuerdo con la composición de la comunidad de arvenses en el sistema de rosas de corte bajo invernadero en el municipio el rosal. be, bordes externos; bi, bordes internos; bloques, invernaderos; clv, camas levantadas; cncf, caminos de camas confinadas; ccf, camas confinadas; cnlv, caminos de camas levantadas. be bi bloques camas clv camino cncf ccf cnclv 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 distancia promedio entre ambientes 3932009 plaza t., quintana v., aponte y chaves c.: caracterización de la comunidad de malezas en un sistema de producción de rosa... ambiente “camino levantado”, la correspondencia con la ausencia de especies es marcada, relación que se da con sus valores de densidad y cobertura más bajos con relación a los demás. de manera clara se aprecia la presencia casi permanente de algunas especies en los diferentes ambientes, cardamine hirsuta, en las camas confinadas y levantadas además de ambos tipos de caminos y pennisetum clandestinum en ambos tipos de bordes. discusión la dominancia de cardamine hirsuta puede ser debida a aspectos de su biología, entre ellos está la capacidad de tolerar ambientes de luz directa o de sombra indistintamente, su corto ciclo de vida (5 d para germinación y 5 semanas para completar su ciclo reproductivo), llegando a producir aproximadamente 5.000 semillas con porcentajes de germinación de 90%; estas plantas poseen un mecanismo de autodispersión mediante dehiscencia explosiva, que les permite a las semillas ser arrojadas a cerca de 1 m de distancia. ésta especie ha demostrado su alta capacidad de adaptarse a ambientes diferentes al de origen y un ejemplo es la modificación en respuesta a condiciones de temperatura como lo reporta kudoh et al. (2007) en japón. c. hirsuta es originaria de europa y se reporta establecida como maleza en otros continentes convirtiéndose en parte de la flora acompañante de diversos sistemas productivos como lo son, sistemas de producción y propagación de plantas ornamentales en los estados unidos (cross y skroch, 1992), particularmente en el suroriente de este país, ambientes recién disturbados y cultivos de hortalizas en japón (yatsu et al., 2003). en ambas situaciones se relaciona la contaminación del suelo o sustrato, y su transporte como el factor de propagación más importante a larga distancia (cross y skroch, 1992; yatsu et al., 2003). otro aspecto relevante es ser reportada como especie hospedante de diversas plagas como ácaros (triana et al., 2004). para el caso de la dominancia de pennisetum clandestinum, ésta se debe al manejo agronómico buscando establecerlo como especie de cobertura, usando su hábito rastrero con tendencia a formar cespedones gruesos, haciendo uso de características como ciclo de vida, de donde se destaca su rápido crecimiento, planta de ciclo c4, en condiciones de temperaturas entre 15 y 30ºc y altas humedades (håkansson, 2003; mateo, 2008). la presencia de estructuras como estolones y rizomas al igual que semillas, permite su rápida y alta diseminación (mateo, 2008). con respecto a sus semillas, estas pueden ser transportadas por el agua y animales, además de poder sobrevivir en el campo por más de 10 años. p. clandestinum es reportada como especie maleza importante en la mayoría de los países donde ha sido introducida (håkansson, 2003; mateo, 2008). conclusiones en las condiciones del sistema de producción de rosa bajo invernadero se encontraron 46 especies malezas y dominancia de dos especies en particular cardamine hirsuta y pennisetum clandestinum. en las áreas de producción, sean confinadas o levantadas, se presentaron 39 especies siendo cardamine hirsuta la especie dominante; en las áreas bordes el número de especies fue menor (36) siendo pennisetum clandestinum la especie dominante. el caso de p. clandestinum como especie dominante combina el manejo que se le ha dado como cobertura vegetal y su capacidad intrínseca por la cual ha sido considerada una especie maleza muy importante. dentro de los diferentes sistemas de siembra, el sistema confinado es el que presenta mayor población de malezas y en especial de cardamine hirsuta. el sistema confinado tiene dos plantas de rosa más por m2, factor que implica mayores recursos, condiciones que favorecen la germinación, desarrollo y producción de mayor número de propágulos de las malezas. la periodicidad en la ejecución de las prácticas de control de malezas afecta diferencialmente a las especies, y en caso particular del sistema de rosa bajo invernadero, éstas permiten a cardamine hirsuta completar su ciclo de vida y a pennisetum clandestinum desarrollar su sistema estolonífero. de llegar a ser necesario el control de una ó de las dos especies dominantes, con el cambio en el método ó la periodicidad del mismo, podría ser suficiente para inducir cambios significativos en la estructura de la comunidad arvense. literatura citada asocolflores. 2007. floricultura colombiana. información general. en: colombian association of flower exporters, http://asocolflores.org; consulta: septiembre de 2009. banco de la república. 2008. principales productos no tradicionales de exportación (fob). información económica bases de datos sector externo, banco de la república, bogotá. 394 agron. colomb. 27(3) 2009 booth, b., s. murphy y c. swanton. 2003. weed ecology in natural and agricultural systems. cabi publishing, wallingford, uk. cross, g.b. y w.a. skroch. 1992. quantification of weed seed contamination and weed development in container nurseries. j. environ. hort. 10, 159-161. gonzález-andújar, j.l. y g. hughes. 2000. complex dynamics in weed populations. functional ecol. 14(1), 524-526. håkansson, s. 2003. weeds and weed management on arable land. an ecological approach. cabi publishing, cambridge, uk. kudon, h., m. nakayama, j. lihova y k. marhold. 2007. does invasion involve alternation of germination requirements? a comparative study between native and introduced strains of an annual brassicaceae, cardamine hirsuta. ecol. res. 22, 869-875. mateo b., j.m. 2008. prontuario de agricultura: cultivos agrícolas. ediciones mundi-prensa, madrid. ramírez, a. 2005. ecología aplicada. diseño y análisis estadístico. universidad de bogotá jorge tadeo lozano, bogotá. triana, r., a. amado y a. acosta. 2004. arvenses hospedantes de ácaros plaga e cultivos comerciales de rosa, clavel y alstroemeria en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. usda, united states department of agriculture. 2008. natural resources conservation service. en: www.plants.usda.gov; consulta: noviembre de 2009. yatsu, y., n. kachi y h. kudoh. 2003. ecological distribution and phenology of an invasive species, cardamine hirsuta l., and its native counterpart, cardamine flexuosa with., in central japan. plant species biol. 18(1), 35-42. zimdahl, r. 1999. fundamentals of weed science. academic press, san diego, ca. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf protección de cultivos resumenabstract white mould: sclerotinia spp., is the lettuce main disease in the colombian high andes. it causes yield losses of up to 70% and is primarily managed with chemical fungicides, while alternative control strategies are poorly used. soil solarization and a set of chemical and bio-fungicides for sclerotinia management efficacy in lettuce, were determined. biofungicides included different doses of allium sativum and matricaria recutita extracts and trichoderma koningiopsis suspensions. the fungicide procymidone was also evaluated. field trials included single or combined treatments application. non-linear modelling and audpc were employed to determine the efficacy of management strategies. both s. sclerotiorum and s. minor caused white mould, being s. minor the dominant species. solarization significantly lowered sclerotia population in the upper soil layers and consequently lowered disease incidence. highest levels of sclerotinia control were achieved with solarization, particularly in combination with procymidone or t. koningiopsis (79.08% and 41.50% disease reduction, respectively). non-linear modeling of disease epidemic progress curve proved a valuable alternative to audpc, which allowed multiple disease development parameters estimation and indirectly the efficacy of management strategies. this work should help the advance of environmentally-sound management of sclerotina spp. in lettuce, under the highly specific growing conditions of the high andes. el moho blanco causado por sclerotinia spp. es la principal enfermedad de la lechuga en la zona altoandina colombiana, causando hasta 70% de pérdidas. el principal control de esta enfermedad ha sido con fungicidas químicos, y poco se han usado otros métodos de control alternativos. en este estudio se determinó el efecto de la solarización y su combinación con biofungicidas y un fungicida químico para el control del hongo sclerotinia spp. en lechuga. para los biofungicidas se incluyeron diferentes dosis de los extractos de allium sativum, matricaria recutita y una suspensión de trichoderma koningiopsis. el fungicida químico fue procymidona. se empleó modelación no lineal y abcpe para evaluar la eficacia de las estrategias de manejo. se encontró que tanto s. sclerotiorum como s. minor causan moho blanco, siendo s. minor la especie dominante. la población de esclerocios en capas superficiales del suelo disminuyó significantemente con solarización, bajando así incidencia de la enfermedad y demostrando el mejor control, especialmente en combinación con procymidona o t. koningiopsis (79,08 y 41,50% de reducción, respectivamente). la modelación no lineal de la curva de progreso epidémico de la enfermedad, es una valiosa alternativa al abcpe, que permitió estimar múltiples parámetros de desarrollo de la enfermedad e indirectamente la eficacia de estrategias de manejo. el presente trabajo contribuye en la elaboración de estrategias ambientalmente seguras para el control de sclerotinia spp. en lechuga, en las condiciones específicas del trópico alto andino. palabras clave: trópico alto andino, extractos de plantas, promicidona, patógenos del suelo, trichoderma koningiopsis. key words: high andean tropics, plant extracts, procymidone, soilborne pathogens, trichoderma koningiopsis. received for publicaton: 13 february, 2009. accepted for publication: 2 july, 2009 1 centro de investigaciones y asesorías agroindustriales, facultad de ciencias naturales, universidad de bogotá jorge tadeo lozano, chia (colombia). 2 laboratorio de control biológico, centro de biotecnología y bioindustria (cbb), centro de investigación tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera (colombia). 3 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 4 departamento de microbiología, pontificia universidad javeriana, bogota (colombia). 5 autor de correspondencia. rodrigo.gil@utadeo.edu.co agronomía colombiana 27(2), 193-201, 2009 combined efficacy assessment of soil solarization and bio-fungicides for management of sclerotinia spp. in lettuce (lactuca sativa l.) eficiencia en la combinación de solarización y biofungicidas para el manejo de sclerotinia spp. en lechuga (lactuca sativa l.) rodrigo gil1, 5, alexander smith2, bernardo chaves3, kris wyckhuys1, clemencia forero4 and jaime jiménez1 introduction throughout the world, one of the most important diseases of lettuce is white mould, caused by sclerotinia minor jagger or s. sclerotiorum (lib.) de bary (abawi and grogan, 1979; subbarao, 1998). for example, in california (usa), yield losses ascribed to sclerotinia spp. occasionally amount to 60% (hao and subbarao, 2005), while in colombia, yield losses fluctuate between 20 and 70%. colombian lettuce production is concentrated in the high andean plateau, 194 agron. colomb. 27(2) 2009 a region with highly-specific climatic conditions (pérez, 2003). in recent years, sclerotinia infestations have caused a sharp reduction of the lettuce acreage in various key production zones for this crop. the symptoms in both species are: watery soft rot with development of white cottony mycelia on different parts of lettuce plants (abawi and grogan, 1979; bolton et al., 2006). at given times during the disease cycle, survival structures such as sclerotia or apothecia are produced (abawi and grogan, 1979; clarkson et al., 2004). sclerotia can remain viable in the soil for up to 10 years (adams and ayers, 1979), which complicates management of sclerotinia spp. a key prerequisite for successful sclerotinia sp. management is the sound appreciation of disease development under specific (e.g., climatic, crop management) conditions. currently, sclerotinia is most commonly managed using the fungicide procymidone (patrício et al., 2006; wilson et al., 2005). a sole reliance on chemical fungicides can lead to sclerotinia resistance development, while also impacting biodiversity and interfering with key ecosystem services (sorensen and stewart, 2000). additionally, sclerotinia management is not based on a sound knowledge of causal agent or appreciation of extent of infestation. for the particular case of sclerotinia, a single pest management strategy has not yielded satisfactory control and integrated tactics (combining physical, cultural, chemical or biological control) are urgently needed (subbarao, 1998). recent research has spurred the development of alternatives for chemical fungicides. soil disinfection through solarization has proven an effective strategy for control of pathogens, such as sclerotinia (phillips, 1990; katan, 2000; ferraz et al., 2003). although solarization combined with applications of procymidone yields substantial reductions of s. minor incidence (patrício et al., 2006), efficacy of such practice depends on local climatic conditions. biological control of sclerotinia has also been investigated, with various antagonistic fungi affecting white mould sclerotia both under in vitro as in field conditions (jones and stewart, 2000; cheng et al., 2003; rabeendran et al., 2006). although successful biological control of sclerotinia is mainly restricted to greenhouse production systems, ávila and gutiérrez (1991) report effective control of s. sclerotiorum with trichoderma harzianum under field conditions in colombia. also, trichoderma koningiopsis (th003) oudemans, has shown potential for sclerotinia control (cotes et al., 2007). lastly, extracts from allium sativum and matricaria recutita have shown promise for management of fungi like botrytis and colletotrichum under in vitro conditions (bianchi et al., 1997). however, the efficacy of several of these management alternatives remains to be investigated under the particular growing conditions of the colombian high andes. non-linear models are commonly used for the evaluation of disease development and quantification of host pathogen and environmental effects on fungal epizootics (bowers and kinkel, 1997). such models allow the analysis of disease development and can help assess the efficacy of disease management strategies (campbell and madden, 1990). non-linear models could therefore serve to determine the efficacy of management alternatives for sclerotina sp. in lettuce under specific environmental (i.e., climatic) conditions. at present, colombian lettuce growers mainly rely on chemical fungicides and largely lack workable alternatives for sclerotinia disease management. the aim of this article was assessment of the effects of soil solarization and application of chemical or bio-fungicides on sclerotinia spp. in lettuce in the colombian high andes. the specific objectives of this work are to evaluate the effect of two plant extracts and t. koningiopsis suspensions in a lettuce crop under open-field conditions; and to contrast the use of non-linear modelling with that of area under disease progress curve (audpc). materials and methods study area: research was carried out in the municipality of cota (4o49’05’’ n and 74o07’20’’ w) (cundinamarca, colombia). specific climatic conditions of this locality are: annual mean temperature: 13.7oc, annual rainfall: 700 mm, and altitude: 2,547 m. experiments were conducted in fields planted (700 m2) with lettuce (lactuca sativa var. coolguard®), 11 plants/m2, between january and may 2006. lettuce fields with high sclerotinia spp. incidence were previously selected in november 2005. sample collection and disease identification. a total of 20 diseased plants were randomly collected in a selected field for experimentation and taken to the phytopathology laboratory at the “centro de investigaciones y asesorías agroindustriales” (ciaa) (chia, cundinamarca) to confirm identity of pathogens. fungal samples were isolated in potato dextrose agar (pda) and pathogens were identified based on macro and microscopic characteristics. for sclerotinia identification, we used identification keys developed by kohn (1979). in the laboratory (22.5±0.5 ºc, 92±5% rh), we described morphological and developmental characteristics of the collected fungal species. 1952009 gil, smith, chaves, wyckhuys, forero and jiménez: combined efficacy assessment of soil solarization... in addition, soil samples of selected field were taken and sclerotia found were characterized morphologically (e.g. number of sclerotia produced) and their infectivity was quantified through koch ś postulates trials (agrios, 2005). in these trials, we used viable sclerotia obtained from soil samples and reproduced on pda in the laboratory. next, lettuce plants were inoculated with agar discs containing isolates of the collected fungi. a total of 20 replicates were conducted per fungal species. field experimental design: in january 2006, a former lettuce field (700 m2) was superficially tilled, and 42.0 x 1.5 m beds were established. the field experiment was set up as a randomized split-plot design with five replications. the main treatment was solarization, while subplots consisted of seven different treatments: plant extracts of garlic (allium sativum l.) and chamomile (matricaria recutita l.) at two concentrations (1 and 25 g l-1), t. koningiopsis wg (1 g l-1), procymidone (1 g l-1) and an absolute control (without applications). for the application of treatments was used a water volume of 300 l. applications in each treatment were conducted on the basis of each plant. each bed was divided into two equal 21 m2 plots, excluding the area of the edges, which were assigned to the main treatment (i.e., with or without solarization); each subplot had an area of 3 m2. for the solarization treatment, a 152 μm thick transparent plastic cover was placed during four weeks on each main plot, while no-solarization beds were left bare. throughout the experiment, we recorded climatic data with a climate station (micrometros®) and monitored soil temperature profiles up to 5 cm deep with t-type (coppec-constantan) thermocouples coupled to a remote datalogger (ej-2e, escort dls, auckland, new zealand) probes at 10 min intervals. daily average soil temperature was calculated for subset data at major radiation hours (10 a.m. and 3 p.m.) and used to determine the solarization effect on soil temperature. after four weeks, plastic cover was removed from the solarization plots. furthermore, we took seven soil samples up to 25 cm of depth (100 g) per main plot and recorded the number of sclerotia per soil sample through sieving (2 mm, 1 mm and 250 μm) and visual counts. previous verifications of necessary assumptions over data, a student́ s t-test were used to determine statistical differences in temperature and number of viable sclerotia between treatments: solarization and non-solarization. biofungicides: garlic and chamomile extracts have shown to inhibit growth of s. clerotiurum mycelia under in vitro conditions (espinosa and niño, 2008). both plant extracts were elaborated using a “purines” method. “purines” are obtained through anaerobic fermentation of selected plant tissues. for “garlic-purin” were used cloves of garlic, while for “chamomile-purin” were used flowers and leaves (jiménez et al., 2007). t. koningiopsis (th003) is a biopesticide prototype developed by the biological control lab of the bioindustry and biotechnology centre of the colombian corporation for agricultural research-corpoica, the dose used was 1x106 spores/ml. prior to experimental use, we determined the colony forming units (cfu) per cc of the fungal suspension. chemical product: the chemical fungicide treatment was procymidone application, a product that is commonly used by local farmers (jiménez et al., 2007). within each of the experimental plots, lettuce seedlings were planted with four open leaves at 0.3 x 0.3 m distance. plant extracts and fungal suspensions were applied on a weekly basis following planting, while procymidone was applied every two weeks until 30 days prior to harvest. prior to planting, the fungal suspension was also applied at a weekly basis on lettuce seedlings and upon planting. at planting, we incorporated 1 g of t. koningiopsis wg. data collection and analysis: in each treatment, all plants were visually checked and were recorded the number of diseased plants at a weekly basis. temporal patterns of sclerotinia incidence were adjusted to different mathematical models (campbell and madden, 1990; xu, 2006), obtaining the best fit with the logistic model presented in equation (1). datki e y 1 (1) where yi is the number of diseased plants during the ith observation, α the maximum disease incidence (horizontal asymptote), e the natural log basis, k the slope in the inflection point, dat the number of days after planting and γ the time (in dat) at which the curve inflection point occurs. for each treatment, α, k and γ were calculated. to determine the logistic curves goodness of fit to the recorded data, the root mean square error was calculated (rmse). for sclerotinia disease development within each treatment, the area under the disease progress curve (audpc) was determined using the trapezoidal integration method (campbell and madden, 1990; xu, 2006) as indicated in equation (2). ii ii n i tt yy 1 1 1 2 audpc (2) where, yi is the number of diseased plants at the ith observation, ti is days after planting, and n the total number of observations. 196 agron. colomb. 27(2) 2009 statistical differences for α, k, γ and the audpc between the various treatments were determined, using a factorial anova, followed by a tukey hsd post-hoc analysis. statistics were carried out using statistical software package r (r development core team, 2006). results the following results with respect to white mould are reported at first under the high andes conditions. laboratory observations indicate that two different species of sclerotinia were present: s. minor and s. sclerotiorum. sclerotia forming patterns differed between both species: either in concentric circles (s. minor) or random (s. sclerotiorum). in laboratory, cultures of both species, the presence of fusarium spp. colonies that limited or inhibited sclerotinia spp. development was observed. in koch ś postulate trials, 85% and 75% of plants inoculated with s. minor and s. sclerotiorum sclerotia respectively, showed typical disease symptoms (subbarao, 1998; ekins et al., 2005), identical to the ones observed in the field. effect on soil temperature: temperatures in solarization plots (45.3±10.8ºc) were significantly higher than in plots without solarization (29.3±3.6ºc) (student ś t-test, |t|=79.16, df= 4734, p<0.0001) (fig. 1). upon establishment of the lettuce crop, the number of sclerotia in solarization plots was significantly lower than in non-solarization plots (student ś t-test, |t|=3.90, df=23, p=0.0018). in plots without solarization, we recorded 3.91±0.57 viable sclerotia/100 g of soil, while solarization plots had 0.80±0.31 viable sclerotia/100 g of soil. effect on disease development: use of functions fitted to disease curve progress for assessment management practices is one of key the foci of the study. in general, logistic curves fit well to the recorded data (tab. 1). solarization treatments had a significant effect on maximum sclerotinia incidence (α), while biofungicides significantly affected both α and k (tab. 2). the absence of significance for the interaction between solarization and product (tab. 2) indicates that the effects are independent; furthermore, fig. 2 suggest that the combination of solarization and product is different to the completely untreated (nonsolarization) control. also, time until maximum disease rate (γ) did not differ between treatments. although disease symptoms generally appeared after approx. 20 d, k was reached 40-50 d after planting. maximum disease rate (between 40 and 50 d) was reached independent of treatment (fig. 2). the solarization treatment significantly affected disease incidence (α), compared to non-solarization plots (tab. 3). maximum disease incidence (α) was significantly lower in the procymidone treatment than in plots where t. koningiopsis or plant extracts were applied. also, significant differences were found for α between “t. koningiopsis” and “plant extracts” treatments. the procymidone treatment was also typified by the highest rate of sclerotinia development (k). identical results were obtained using an interpretation of the audpc (tab. 2). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 te m pe ra tu re ( ºc ) days figure 1. temperature fluctuation throughout the duration of the solarization experiment (i.e., 25 days) in field plots with solarization and without solarization. the various lines represent average temperature in plots with solarization ( ), average temperature in plots without solarization ( ), maximum temperature in plots with solarization ( ) and maximum temperature in plots without solarization ( ). 1972009 gil, smith, chaves, wyckhuys, forero and jiménez: combined efficacy assessment of soil solarization... table 2. effects of solarization and biofungicides on sclerotinia spp. disease development, using logistic parameters (α, γ and k) and audpc. parameter source df ms f p>f disease incidence (α) solarization 1 1752 11.83 <0.05* product 6 2355.1 20.79 <0.05* product x solarization 6 179.4 1.70 0.163 time1 of maximum rate of disease development (γ) solarization 1 66.25 4.14 0.112 product 6 39.83 1.98 0.107 product x solarization 6 30.52 1.32 0.286 maximum rate of disease development (k ) solarization 1 0.1317 0.19 0.684 product 6 5.4221 6.50 <0.05* product x solarization 6 0.8416 1.72 0.159 audpc solarization 1 1313145 14.59 <0.05* product 6 1131384 12.57 <0.05* product x solarization 6 134499.3 1.49 0.222 1 time in days after planting. * values followed by an asterisk are statistically significant (anova, p≤0.05). table 3. effect of different treatments on selected sclerotinia spp. disease development parameters (α, γ and k values) and audpc values. treatments included: solarization, application of procymidone, trichoderma koningiopsis suspension, garlic and chamomile extracts. the effect of plant extracts on disease development was determined for two different doses (1 g l-1 and 25 g l-1). treatments disease development parameter audpc value disease incidence (α) time1 of maximum rate of disease development (γ) maximum rate of disease development (k ) solarization non-solarization solarization non-solarization solarization non-solarization solarization non-solarization procimydone 1 g l-1 14.13 a 15.11 a 49.63 a 41.18 a 2.86 a 1.60 a 197.50 a 307.50 a t. koningiopsis th003 39.51 b 33.56 b 40.59 b 40.80 a 0.19 b 0.90 a 653.50 a 667.50 ab garlic 1 g l-1 43.54 b 57.73 c 45.35 ab 41.90 a 0.27 b 0.37 a 966.50 b 1,287.50 bc garlic 25 g l-1 44.87 b 59.14 c 43.71 ab 40.56 a 0.26 b 0.26 a 841.00 b 1,290.00 c chamomile 1 g l-1 56.70 b 62.59 c 41.35 ab 42.36 a 0.28 b 0.22 a 1,237.50 b 1,277.50 bc chamomile 25 g l-1 51.50 b 62.75 c 46.78 ab 43.25 a 0.20 b 0.17 a 882.50 b 1,272.50 bc control 43.92 b 67.54 c 42.39 ab 46.13 a 0.28 b 0.23 a 867.50 b 1,467.50 c 1 time in days after planting. * values within the same column followed by the same letter are not significantly different (tukey’s hsd test, p≤0.05). table 1. assessment of goodness of fit using root mean square error (rmse), between logistic curves and the recorded data, for each of the different treatments included in the field study. treatments calculated root mean square error (rmse) solarization non-solarization procimydone 1 g l-1 0.99 1.60 t. koningiopsis wg th003 0.81 1.93 garlic 1 g l-1 2.11 1.87 garlic 25 g l-1 1.26 1.58 chamomile 1 g l-1 4.08 2.33 chamomile 25 g l-1 0.39 0.89 control 2.07 1.08 discussion experimental evidence showed that white mould in lettuce in the colombian high andes is caused by both s. minor and s. sclerotiorum. although solarization reduced the number of viable sclerotia, procymidone and t. koningiopsis were most effective in lowering white mould disease incidence. except for use of t. koningiopsis, the combined application of solarization and biofungicides yielded a greater level of sclerotinia spp. control. however, hoyos-carvajal et al. (2008) suggest that mycoparasitic capacity of trichoderma species varies according to pathogen. therefore, the results of this study would be restricted to the dominant species, 198 agron. colomb. 27(2) 2009 a b 0 10 20 30 40 50 60 70 80 20 25 30 35 40 45 50 55 60 s cl er ot in ia in ci de nc e (% ) days after transplanting a. b. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 20 25 30 35 40 45 50 55 60 a. b. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 20 25 30 35 40 45 50 55 60 a b figure 2. disease curve progress for each one of treatments: t. koningiopsis 1 g l-1 ( ), procimydone 1 g l-1 ( ), garlic 1 g l-1 ( ), garlic 25 g l-1 ( ), chamomile 1 g l-1 ( + ), chamomile 25 g l-1 ( ) and control plot ( ); a, without solarization; b, with solarization. 1992009 gil, smith, chaves, wyckhuys, forero and jiménez: combined efficacy assessment of soil solarization... s. minor and vary in areas where the dominant species is s. sclerotiorum. results reported in this study only emanate from experiments conducted during one cropping cycle, but with all treatments repeated five times. given the difficulty in locating farmer-owned fields with high sclerotinia incidence and setting up trials with farmers’ consent, we were unable to repeat the experiment for another cycle. nevertheless, the results were deeming indicative of the different disease management strategies effect, under the specific environmental conditions of the study region. although s. sclerotiorum has been reported from the colombian high andes (avila and gutierrez, 1991; arias et al., 2007), this is the first record of s. minor in this region. the work showed that white mould in lettuce is caused by both species, but that s. minor was the dominant species in most lettuce fields. upon presence of both sclerotinia spp. in a given site, one species commonly causes the majority of disease symptoms (subbarao, 1998). such results could indicate that in the study region, s. minor likely is the main cause of white mould. also, as s. minor produces more sclerotia than s. sclerotiorum, the former species may more likely cause fungal epidemics. characterization of the sclerotinia species complex associated with white mould in lettuce has broader implications for management of this disease. our work also hinted the occurrence of (natural) biological control of sclerotinia in lettuce fields, with a potential role of naturally-occurring fusarium sp. colonies. in the laboratory, these colonies inhibited sclerotinia mycelia growth, indicating that sclerotinia populations could be naturally regulated by other fungi (adams and ayers, 1979; rodriguez et al., 2006). such interactions may eventually be manipulated to improve sclerotinia biological control in field conditions. however, additional research is needed to determine the specific interactions between fusarium spp. and both sclerotinia species. additionally, it is necessary identify the species of fusarium and to quantify their potential as biological control agents. the effectiveness of solarization greatly depends on overall weather conditions, and more specifically on ambient temperature or solar radiation. in general, solarization treatments are effective when temperatures surpass 70ºc for >30 min (stapleton et al., 2000; flint and gouveia, 2001). during the field trials conducted in the present study, temperatures in solarization plots exceeded 70°c for at least 4 h daily throughout the experiment, and this practice therefore successfully disinfected soil. the observed reduction of white mould incidence following solarization, is in agreement with reports of its effect on pestiferous fungi in general (stapleton et al. 2000; ferraz et al. 2003) and specifically on lettuce plants infected by s. minor (patricio et al., 2006). also, solarization may easily be adopted in the region, as plastics are abundantly available as waste materials from the local floriculture sector. as experiments were conducted during january and may the efficacy of solarization as a disease management practice will need to be validated during the remainder of the year. although solarization has considerable potential for soil disinfection and sclerotinia control, its effect on beneficial soil-inhabiting organisms remains controversial. increased periods of solarization generally allow toxic substances to accumulate and may have sub-lethal effects on beneficial organisms (flint and gouveia, 2001). on the other hand, certain antagonistic organisms are heat-resistant and may even be activated by solarization practices (ferraz et al., 2003; stevens et al., 2003; porras et al., 2007). considering the potential importance of sclerotinia biological control (i.e., through action of fusarium spp.), solarization treatments may require continuous monitoring and finetuning. more specifically, long-term effects of elevated temperatures on beneficial fungi need to be investigated and their impact on fusarium inoculum density and viability waits to be determined. the high efficacy of procymidone treatment reported in this study corresponds with previous research (wilson et al., 2005; patricio et al., 2006; arias et al., 2007; cotes et al., 2007). however, the independent effect when using procymidone in solarized plots is somewhat surprising. for example, patricio et al. (2006) reported increased control of s. minor when combining solarization with procymidone treatments. contrarily, arias et al. (2007) reported vastly lower levels of s. sclerotiorum control using the same experimental set-up in the high andes region. this discrepancy between both studies could be attributed to the fact that arias et al. (2007) carried out their research during a different time of the year (with dissimilar climatic conditions) and in plots with low sclerotinia infestation. results in this study are similar to those of arias et al. (2007), with respect to low efficacy of combined use of solarization and procymidone. the level of sclerotinia spp. control by t. koningiopsis th003 was lower than that described by escande et al. (2002) for t. koningiopsis strains tk1 and tk2 and for t. harzianum (avila and gutierrez, 1991; jones and stewart, 2000). such 200 agron. colomb. 27(2) 2009 differences could be attributed to high sclerotinia spp. infestation levels in the experimental plots or the particular formulation of the fungal suspension, considering it was a prototype. nevertheless, this work showed significant bio-control action of t. koningiopsis th003 against sclerotinia spp., with this bio-pesticide eventually constituting a viable alternative to procymidone. the description of sclerotinia spp. control with t. koningiopsis is one of few reports of sclerotinia biological control under field conditions (alabouvette et al., 2006). along this line, although little is known about trichoderma spp. behaviour in the field, results hint at a reduced activity of t. koningiopsis in solarization plots. at the end of the experiment, t. koningiopsis cfus were lower (6.91 cfu/ml) in solarization plots than in non-solarization plots (8.57 cfu/ml), which may indicate that solarization eventually compromises the efficacy or viability of t. koningiopsis. secondary succession of microorganisms, after solarization, may affect the establishment of t. koningiopsis. although garlic and chamomile extracts effectively inhibited sclerotinia growth in the laboratory, no control was reported under field conditions. this lack of sclerotinia control can be ascribed to two factors: firstly, certain environmental factors could cause a quick degradation of the active ingredients and impede the action of plant extracts under field conditions. secondly, the artisan preparation of plant extracts may allow contamination with micro-organisms, which may cause degradation of active ingredients. additional research is needed to determine the exact causal factors of this lack of control of plant extracts. modelling approaches are routinely used for evaluating disease development and determining the effect of various factors (e.g., disease management) on fungal epidemics. audpc values are valuable descriptors of disease development, and have been widely used in plant pathology (campbell and madden, 1990; van maanen and xu, 2003; xu, 2006). however, results indicated that a more useful alternative to audpc analyses is the adjustment of the epidemic progress curve to a theoretical model, which allowed estimation of multiple parameters of disease development over time. computation of these parameters then provides the basis for informed pest management decision making, such as the targeting of fungicidal sprays. field results indicated that, in order to be effective, control measures should be taken prior to γ, i.e. during the first 40 d after planting. this research is of crucial importance for the formulation of disease management protocols against sclerotinia in colombia and eventually throughout the andes. solarization and application of biofungicides (i.e., t. koningiopsis) have proven to be viable alternatives to chemical control of white mould in lettuce, while being safe, low-cost and environmentally-sound technologies which can easily be adopted by local small-scale vegetable farmers. acknowledgements we would like to thank r. garcía and his family for granting access to their farm. we are grateful to l. espinosa for help with in vitro assays of plant extracts, the biotechnology and bioindustry center of corpoica, and o. duarte for his invaluable help in revising this manuscript. this research was supported by a grant from the universidad de bogota jorge tadeo lozano and instituto colombiano para el avance de la ciencia y la tecnologia “francisco jose de caldas”-colciencias. cited referentes abawi, g.s. and r.g. grogan. 1979. epidemiology of diseases caused by sclerotinia species. phytopathol. 69, 899-904. adams, p.b. and w.a. ayers. 1979. ecology of sclerotinia species. phytopathol. 69, 896-898. agrios, g. 2005. plant pathology. 5th ed. elsevier academic press, new york, ny. alabouvette, c., c. olivain, and c. steinberg. 2006. biological control of plant diseases: the european situation. eur. j. plant pathol. 114, 329-341. arias, l., a. táutiva, w. piedrahíta, and b. chaves. 2007. evaluación de tres métodos de control del moho blanco (sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary) en lechuga (lactuca sativa l.). agron. colomb. 25(1), 131-141. ávila, c. and a. gutiérrez. 1991. control biológico de sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary en lechuga (lactuca sativa l.). i. selección de cepas antagónicas y medio de cultivo. revista ica 26, 35-42. bianchi, a., a. zambonelli, a. zechini, and f. bellesia. 1997. ultrastructural studies of the effects of allium sativum on phytopathogenic fungi in vitro. plant dis. 81, 1241-1246. bolton, m.d., b.p. thomma, and b.d. nelson. 2006. pathogen profile: sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary: biology and molecular traits of a cosmopolitan pathogen. mol. plant pathol. 7, 1-16. bowers, j.h. and l.l kinkel. 1997. interactive modeling of disease progress curves. pp. 20-23. in: franci, l.j. and d.a. neher (eds.). exercises in plant disease epidemiology, aps press, st. paul, mn. campbell, c.l. and l.v. madden. 1990. introduction to plant disease epidemiology. john wiley and sons, new york, ny. cheng, j., d. jiang, x. yi, y. fu, g. li, and j. whipps. 2003. production, survival and efficacy of coniothyrium minitans conidia produced in shaken liquid culture. fems microbiol. lett. 227, 127-131. 2012009 gil, smith, chaves, wyckhuys, forero and jiménez: combined efficacy assessment of soil solarization... clarkson, j.p., k. phelps, j.m. whipps, c.s. young, j.a. smith, and m. watling. 2004. forecasting sclerotinia disease on lettuce: toward developing a prediction model for carpogenic germination of sclerotia. phytopathol. 94, 268-279. cotes, a.m., c.a. moreno, l.f. molano, l.f. villamizar, and w. piedrahíta. 2007. prospects for integrated management of sclerotinia sclerotiorum in lettuce. iobc/wprs bulletin 30 (6), 391-394. ekins, m.g., e.a.b. aitken, and k.c. goulter. 2005. identification of sclerotinia species. australasian plant pathol. 34, 549-555. escande, a., f. laich, and m. pedraza. 2002. field testing of honeybee-dispersed trichoderma spp. to manage sunflower head rot (sclerotinia sclerotiorum). plant pathol. 51, 346-351. espinosa, l. and n. niño. 2008. evaluación in vitro de extractos vegetales para el control de sclerotinia sclerotiorum. (lib. de bary) y botrytis cinerea (pers.) en lechuga (lactucca sativa). editorial universidad jorge tadeo lozano, bogotá. resultados de investigación 1(8), 1-24. ferraz, l.c., a. bergamin, l. amorim, and l.c. nasser. 2003. viabilidade de sclerotinia sclerotiorum após a solarização do solo na presença de cobertura monta. fitopatol. bras. 28, 17-26. flint, l.m. and p. gouveia. 2001. ipm in practice: principles and methods of integrated pest management. university of california, oakland, ca. hoyos-carvajal, l., p. chaparro, m. abramsky, i. chet, and s. orduz. 2008. evaluación de aislamientos de trichoderma spp. contra rhizoctonia solani y sclerotium rolfsii bajo condiciones in vitro y de invernadero. agron. colomb. 26(3), 451-458. hao, j.j. and k.v. subbarao. 2005. comparative analyses of lettuce drop epidemics caused by sclerotinia minor and s. sclerotiorum. plant dis. 89, 717-725. jiménez, j., r. gil, l.s. fuentes, c. barreto, l. espinosa, m. romero, d. carrillo, m. garcía, and h. ubaque. 2007. aportes al manejo integrado de plagas en cultivos ecológicos de hortalizas con énfasis en cultivos de lechuga. editorial fundación universidad de bogotá jorge tadeo lozano, bogota. jones, e.e. and a. stewart. 2000. selection of mycoparasites of sclerotia of sclerotinia sclerotiorum isolated from new zealand soils. new zeal. j. crop hort. 28, 105-114. katan, j. 2000. physical and cultural methods for the management of soil-borne pathogens. crop prot. 19, 725-731. kohn, l. 1979. delimitation of the economically important plant pathogenic sclerotinia species. phytopathol. 69, 881-886. patrício, f.r., c. sinigagliaa, b.c. barrosa, s.s. freitas, j. tessarioli, h. cantarellab, and r. ghini. 2006. solarization and fungicides for the control of drop, bottom rot and weeds in lettuce. crop prot. 25, 31-38. pérez, s. 2003. la pudrición blanda de la lechuga causada por el hongo sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary o s. minor jagger. ph.d. thesis. agronomy faculty, national university of colombia, bogota. phillips, a.j. 1990. the effects of soil solarization on sclerotial populations of sclerotinia sclerotiorum. plant pathol. 39, 38-43. porras, m., c. barrau, f.t. arroyo, b. santos, c. blanco, and f. romero. 2007. effects of soil solarization and trichoderma on strawberry production. plant dis. 91, 142-146. rabeendran, n., e.e. jones, d.j. moot, and a. stewart. 2006. biocontrol of sclerotinia lettuce drop by coniothyrium minitans and trichoderma hamatum. biol. control 39, 352-362. r development core team. 2006. r: a language and environment for statistical computing. in: r foundation for statistical computing, url http://www.r-project.org/; consulted: june 2009. rodríguez, m.a., g. cabrera, and a. godeas. 2006. cyclosporine a from a nonpathogenic fusarium oxysporum suppressing sclerotinia sclerotiorum. j. appl. microbiol. 100, 575-586. sorensen, a. and p.a. stewart. 2000. factors affecting the adoption of new technologies. in: kennedy, g.g. and b.t. sutton (eds.). emerging technologies for integrated pest management: concepts, research, and implementation. aps press, st. paul, mn. stapleton, j.j., c.l. elmore, and j.e. devay. 2000. solarization and biofumigation help disinfest soil. calif. agric. 46, 42-45. subbarao, k.v. 1998. progress toward integrated management of lettuce drop. plant dis. 82, 1068-1078. van maanen, a. and x.m. xu. 2003. modelling plant disease epidemics. eur. j. plant pathol. 109, 669-682. wilson, c.r., j. de little, j.a. wong, p.j. schupp, and l.j. gibson. 2005. adjustment of soil-surface ph and comparison with conventional fungicide treatments for control of lettuce drop (sclerotinia minor). plant pathol. 54, 393-400. xu, x. 2006. modelling and interpreting disease progress in time. pp. 215-238. in: cooke, b.m., d.g. jones, and b. kaye (eds.). the epidemiology of plant diseases. springer, dordrecht, the netherlands. resumen abstract se estudió la influencia y contribución de las hojas funcionales presentes y el epicarpio del fruto durante el desarrollo del racimo sobre las características físicas y la calidad de los frutos de plátano 'hartón' en el departamento de córdoba (colombia). se usó un diseño de bloques completamente al azar, tres repeticiones y 10 tratamientos (cubrimiento de los tercios foliares y la inflorescencia). el número de hojas presentes durante el llenado del racimo afectó significativamente el peso, la longitud y el grosor de los frutos, mientras que el periodo de llenado de estos no se afectó. se obtuvieron frutos de buena calidad para la exportación con un número mínimo de 6 hojas funcionales. en la maduración de los frutos, la concentración en la pulpa de los sólidos solubles totales (°brix) fue afectada significativamente, pero no el contenido de almidón. the influence and contribution of functional leaves and fruit epicarp to ‘hartón’ plantain fruit physical properties and quality during bunch development were studied in the department of córdoba, colombia. ten treatments with three repetitions each, consisting in differential covering of leaf and inflorescence thirds, were set within a completely randomized design. the number of functional leaves working during the bunch filling period significantly affected fruit weight, length and thickness, whereas the filling period itself remained unaffected. regarding fruit ripening, total soluble solid concentration (°brix) in pulp was significantly affected, whereas starch content was not. key words: growth, yield, ripening, starch, total soluble solids. palabras clave: crecimiento, producción, maduración, almidón, sólidos solubles totales. fecha de recepción: 23 de septiembre de 2008. aceptación para publicación: 19 de febrero de 2009 1 grupo de agricultura sostenible, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 facultad de ciencias básicas e ingenierías, universidad de córdoba, montería (colombia). 4 autor de correspondencia. dgcayons@unal.edu.co agronomía colombiana 27(1), 73-79, 2009 influencia de la exposición de las hojas y el epicarpio de frutos sobre el desarrollo y la calidad del racimo de plátano 'hartón' (musa aab simmonds) influence of leaf and fruit epicarp exposition on development and quality of ‘hartón’ plantain (musa aab simmonds) bunch josé luis barrera v.1, gerardo cayón s.2, 4 y juana robles g.3 introducción el crecimiento y la producción de los cultivos dependen del desarrollo de las hojas, las cuales deben mantenerse funcionales durante la emisión floral el desarrollo de los frutos. el sistema foliar del banano es la fuente primaria y varía considerablemente de tamaño y funcionalidad (turner, 1980). la luz es fuente de energía para la síntesis de materia seca de las plantas y la fuente básica de energía para la producción agrícola. la tasa de producción de materia seca por las plantas depende, entonces, de la captación de la radiación solar incidente por las hojas y de la conversión de esta energía en carbohidratos. entre 90 y 95% de la materia seca de las plantas es producido por la reacción fotosintética entre el bióxido de carbono (co2) y el agua; el 5 a 10% restante de materia seca proviene de los elementos minerales tomados por la raíz de la solución del suelo. cuantitativamente, en términos de producción, es más significativo el proceso de fotosíntesis que el de la nutrición mineral (salisbury y ross, 1992). el área foliar está estrechamente relacionada con la acumulación de materia seca y, por tanto, ha sido utilizada para evaluar la capacidad fotosintética y predecir el desempeño productivo de las plantas (turner, 1980; swennen y de langhe, 1985; stover y simmonds, 1985). en la fase reproductiva del cultivo de plátano se culmina la producción de hojas, lo que significa que el desarrollo y llenado de los frutos depende principalmente de la actividad fotosintética de las hojas funcionales presentes desde la aparición de la inflorescencia (belalcázar et al., 1995; arcila et al., 1995). satyanarayana (1986) concluyó que 12 hojas es el mínimo requerido para alcanzar un máximo rendimiento en banano, mientras que daniels et al. (1994) sugieren la retención de 9 a 10 hojas desde floración a cosecha. en plátano se encontró que plantas con seis y nueve hojas a floración produjeron racimos de mayor peso en comparación con plantas que sólo conservaron tres hojas funcionales (cayón et al., 1995). en banano, la planta puede conservar 8 hojas desde la floración sin 74 agron. colomb. 27(1) 2009 afectar significativamente el peso del racimo, pero sólo cuatro hojas pueden resultar en una reducción notable de la producción; sin embargo, en plantas vigorosas es posible obtener frutos aceptables aun dejando 2 hojas funcionales durante el período de llenado (robinson y brower, 1998). este comportamiento se debe a que la interceptación de la luz está determinada por el tamaño, la forma, la posición y la distribución de las hojas en la planta (leopold y kriedemann, 1975) y porque no todas las hojas contribuyen igualmente al llenado del racimo, siendo mayor la fotosíntesis en las hojas más viejas de la planta de banano que en las más jóvenes (eckstein y robinson, 1995; segura et al., 2005). robinson y brower (1998) demostraron que en banano ‘williams’ existe un incremento de 35% en la absorción de co2 en plantas con 8 hojas conservadas. esta compensación está dada por la eficiencia fotosintética de las hojas 2 a 7, que contribuyen más a la fotosíntesis total de la planta durante el desarrollo de los frutos. por tal razón, el tipo de hoja eliminada y no la intensidad de la defoliación es lo que determina el efecto de la remoción de hojas sobre el peso del racimo (belalcázar et al., 1995). en plátano dominico-hartón se encontró que los tercios foliares medio e inferior parecen estar más comprometidos en el llenado del racimo que el tercio superior; por tanto, es recomendable mantener 9 hojas funcionales desde la aparición de la inflorescencia, aunque dejando las 6 últimas hojas emitidas es también posible obtener racimos aceptables comercialmente (cayón et al., 1995). varios estudios en banano han demostrado que la poda de hojas en la floración no reduce el peso del racimo ni el tamaño de los frutos (vargas et al., 2005, 2006; saborío y granados, 2005, segura y valle, 2005), y no induce cambios en la maduración y calidad de los frutos durante la poscosecha (robinson y anderson, 1990; ramírez et al., 2008), lo cual sugiere que esta práctica es recomendable bajo condiciones tropicales. los productores del departamento de córdoba manifiestan muchas desventajas en el desarrollo de la actividad del cultivo, dado que esta es cada vez más competida y difícil de manejar por los altos niveles de tecnificación, de protección ambiental y requerimientos de calidad exigidos por los mercados especializados (longitud y grosor de los frutos, especialmente), los cuales son afectados considerablemente por el problema endémico de sigatoka negra (micosphaerella fijiensis morelet). el objetivo de este estudio fue evaluar la contribución fisiológica de las hojas y el epicarpio del fruto sobre las características del racimo y la calidad del fruto del plátano 'hartón' (musa aab simmonds) en el municipio de los córdobas, departamento de córdoba, lo cual permitirá a los productores establecer estrategias de manejo agronómico más eficientes en la protección de las hojas funcionales comprometidas con el llenado del racimo, y así obtener una fruta de mejor calidad para los mercados de exportación. materiales y métodos el experimento se realizó en un lote comercial en el municipio los córdobas (córdoba, colombia), ubicado del nordeste al departamento, a 8° 74' n, 75° 21' w, precipitación anual de 1.300 mm, temperatura media de 28°c, humedad relativa de 86%, condiciones ecológicas correspondientes al bosque seco tropical (bs-t). la siembra fue de 3,0 m entre surcos y 2,0 m entre sitios para una densidad de 1.666 plantas/ha. para el manejo agronómico del lote se siguieron todas las recomendaciones sugeridas por las comercializadoras internacionales para obtener frutos con calidad de exportación. se utilizó la variedad 'hartón'. cuando las plantas se encontraban en la fase inicial de floración (asomo apical de la inflorescencia), las hojas y las inflorescencias se cubrieron con bolsas negras de calibre 1 con dimensiones 0,9 m de ancho y 2,5 m de largo para aislarlas de la acción de la luz solar, de acuerdo con el plan de tratamientos (tab. 1 y fig. 1). con el cubrimiento de las hojas funcionales sanas se induce su senescencia rápida por el aislamiento de la radiación solar y se espera que los compuestos resultantes sean redistribuidos en la planta, lo cual no se lograría al cortar las hojas funcionales. se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con 10 tratamientos (cubrimiento de hojas e inflorescencia) y tres repeticiones. s m i 1 2 3 4 figura 1. descripción de los tratamientos utilizados. la parte sombreada indica el cubrimiento de cada tercio foliar o de la inflorescencia con polietileno negro. s, tercio superior; m, tercio medio; i, tercio inferior. 5 6 7 8 9 10 752009 barrera v., cayón s. y robles g.: influencia de la exposición de las hojas y el epicarpio de frutos sobre el desarrollo y la calidad del racimo... tabla 2. influencia de las hojas y el epicarpio del fruto sobre el período de llenado y componentes del racimo de plátano 'hartón'. tratamientos tercios foliares expuestos tercios foliares cubiertos bellota cubierta periodo llenado (d) peso racimo (kg) longitud fruto (cm) grosor fruto (cm) t1 superior – medio – inferior – no 79 10,2 a 27,2 a 14,7 a t2 medio – inferior superior no 73 8,0 ab 25,5 ab 13,5 abc t3 superior – inferior medio no 77 9,0 ab 26,1 ab 14,5 ab t4 superior – medio inferior no 75 8,4 ab 25,4 ab 14,1 abc t5 superior medio – inferior no 72 7,4 b 24,3 abc 13,6 abc t6 medio superior – inferior no 77 7,2 b 23,7 bc 13,4 dc t7 inferior superior – medio no 70 5,2 c 23,0 bc 13,0 dc t8 – superior – medio – inferior no 72 5,0 c 21,0 c 12,0 d t9 – superior – medio – inferior si 68 4,8 c 23,6 bc 12,0 d t10 superior – medio – inferior – si 77 9,8 a 27,2 a 14,3 ab cv (%) 5,1 6,7 5,1 3,3 f (tratamientos) ns * * * promedios con letras distintas indican diferencias significativas según la prueba de tukey (p≤0,05). * prueba f significativa (p≤0,05). ns, prueba f no significativa. tabla 1. descripción de los tratamientos de cubrimiento de hojas aplicados. tratamientos tercios foliares expuestos tercios foliares cubiertos bellota cubierta t1 superior – medio – inferior – no t2 medio – inferior superior no t3 superior – inferior medio no t4 superior – medio inferior no t5 superior medio – inferior no t6 medio superior – inferior no t7 inferior superior – medio no t8 – superior – medio – inferior no t9 – superior – medio – inferior si t10 superior – medio – inferior – si cada parcela experimental contenía 12 plantas, para una población total de 360 y un área total del experimento de 3.780 m2. en la cosecha, se registró el periodo de llenado y peso del racimo; se seleccionaron dos frutos de las manos 1, 3 y 5, registrándose la longitud externa, el perímetro central, los sólidos solubles totales en la pulpa de los frutos (grados brix) por refractometría, y el contenido de almidón por el método de dosificación (diario oficial u.e., 2008). los datos generados fueron sometidos a un análisis de varianza, y la comparación de medias se hizo mediante la prueba de rango múltiple de tukey (p≤0,05), utilizando el programa estadístico sas® versión 9.0. resultados y discusión periodo de llenado el periodo de llenado de los frutos no presentó diferencias estadísticas significativas entre los grados de cubrimiento del follaje (tab. 2), aunque numéricamente se observó que el período de llenado aumenta con la exposición de los tercios foliares, lo cual confirma la relación directa del llenado con el número de hojas presentes. el promedio general del llenado de los frutos fue de 74 d, similar al reportado por uniban (2000) para la variedad 'hartón' (70 d) en el urabá antioqueño. peso del racimo la tab. 2 muestra que el peso del racimo varió significativamente con el grado de cubrimiento de las hojas de la planta, con pesos estadísticamente superiores en los tratamientos que mantuvieron más hojas expuestas a la radiación solar (t1, t2, t3, t4 y t10), lo cual confirma que es necesario que la planta tenga los tres tercios (9 hojas) al momento del belloteo y las conserve durante todo el proceso de llenado. el cubrimiento de mayor número de hojas dio lugar a pesos de racimos inferiores. los racimos 76 agron. colomb. 27(1) 2009 procedentes de plantas con todos los tercios foliares cubiertos (t8 y t9) y con el tercio superior y medio cubierto (t7) no alcanzaron un llenado completo; sus pesos fueron menores y sus frutos cortos y delgados. las plantas con dos tercios foliares expuestos (t2, t3 y t4) también produjeron racimos de buen peso. estos resultados coinciden con los reportados por cayon et al. (1995), quienes observaron que el clon dominico-hartón, en las condiciones de la zona cafetera colombiana, alcanzaba los máximos pesos de racimos cuando tenía expuestos tres tercios foliares al momento del belloteo. torres y hernández (2004), en defoliaciones selectivas en plátano al momento del belloteo, observaron que las plantas con menor defoliación (8 y 12 hojas) dieron mayores pesos del racimo. en el híbrido de plátano fhia 21 se encontró que las plantas presentaron de 6 a 12 hojas a floración lo cual se reflejó en buen tamaño del racimo, debido a que tenían mayor capacidad de captación de energía, elaboración y translocación de fotoasimilados para el llenado del fruto (delgado et al., 2003). igualmente, en plantas de banano que se dejaron con 7 y 9 hojas desde la floración no se observó reducción del peso del racimo (vargas et al., 2005, 2006). sobre estos resultados, cayón et al. (1998) expresan que se deben en gran parte a la ausencia del proceso de fotosíntesis para la elaboración de fotoasimilados antes de que las plantas los almacenen en los órganos de reserva, y que posteriormente se translocan al racimo a medida que este lo demande. en la tab. 2 se aprecia también que los racimos del tratamiento con todas las hojas expuestas y la bellota cubierta (t10) produjo racimos de mayor peso (9,8 kg), confirmando que el desarrollo de los frutos es producto del flujo de carbohidratos proveniente de la fotosíntesis de las hojas, y que las brácteas de la inflorescencia (bellota) y el epicarpio de los frutos no contribuyen significativamente al llenado del racimo, lo cual es atribuido por algunos autores a la poca actividad fotosintética del epicarpio (cáscara) de los frutos (simmonds, 1973; banks, 1984; burdon et al., 1993; seymour et al., 1993). longitud y grosor del fruto la longitud y el grosor son los indicadores más importantes en el mercado internacional como requisito de calidad del fruto. estas variables fueron afectadas significativamente por el grado de cubrimiento del follaje. para la longitud del fruto se presentaron valores superiores en aquellos tratamientos en que fueron expuestos los tres tercios foliares, seguidos, en su orden, por aquellos donde se expusieron solo dos tercios (tab. 2), los cuales alcanzaron la longitud requerida por las comercializadoras internacionales. por tanto, se puede afirmar que las plantas del plátano 'hartón', en las condiciones del estudio, necesitan por lo menos dos tercios foliares expuestos durante el llenado del racimo para obtener un fruto de óptima calidad para exportación. el grosor del fruto presentó un comportamiento similar al de la longitud (tab. 2), indicando que es necesario que la planta mantenga un número mínimo de 6 hojas expuestas durante el llenado para alcanzar un grosor del fruto aceptable en los mercados internacionales. en el cultivo de durazno la tendencia de la curva de crecimiento del fruto mostró un mayor diámetro a medida en que se dejó mayor número de hojas por fruto (casierra-posada et al., 2007). en ambas variables, cuando en el proceso de llenado no participa ningún órgano fotosintético, se observó que la longitud y el grosor del fruto fueron bajos al igual que cuando solo participó el epicarpio del fruto. esto demuestra que, aunque el epicarpio del fruto posee cloroplastos y estomas para el proceso de fotosíntesis, su contribución es mínima al proceso del llenado, lo cual concuerda con lo afirmado por banks (1984). además, se debe tener en cuenta que las hojas son los órganos comprometidos directamente con el llenado del fruto, y son las que producen los fotoasimilados que posteriormente son translocados al órgano vertedero que es el racimo (martin y charpentler, 1963). sólidos solubles totales (sst) los sst son usados como criterio para establecer normas de maduración de algunas frutas, y su calidad comestible suele estar mejor correlacionada con estos (wills et al., 1997). la tab. 3 muestra que los valores medios de los sst estuvieron alrededor de 26,3 °brix en el estado maduro (a), los cuales se asemejan a los reportados por arcila et al. (2000) en la zona cafetera en el clon dominico-hartón y en el híbrido fhia-21, con contenidos de sst superiores a 20°brix, luego de permanecer durante 8 d a 14°c y 95% hr y haber alcanzado su estado máximo de maduración. en general, a mayor grado de cubrimiento de las hojas hubo un menor contenido de sst en la pulpa de los frutos cosechados en el estado de madurez fisiológica (verde, v), comparados con los del tratamiento testigo con todas las hojas expuestas. posteriormente, en el estado maduro (a), los sst no presentaron diferencias significativas entre los tratamientos, lo cual sugiere que el proceso de maduración de los frutos no es afectado por el cubrimiento de las hojas durante el desarrollo anterior de los frutos del racimo. no obstante, los sst mostraron diferencias significativas (p≤0,05) entre los estados de maduración verde (v) y amarillo (a), demostrando la acumulación de azúcares en la pulpa, que ocurre durante el proceso bioquímico de maduración de los frutos. esto coincide con lo reportado por arcila et al. (2002a y 2002b) en plátano dominico 772009 barrera v., cayón s. y robles g.: influencia de la exposición de las hojas y el epicarpio de frutos sobre el desarrollo y la calidad del racimo... 'hartón', lo cual se debe a que la composición química de los frutos de plátano cambia durante el proceso natural de maduración debido a la actividad bioquímica durante este proceso metabólico que puede ser influido por las condiciones ambientales y los daños físicos (arcila et al., 2000). otros trabajos relacionados también demuestran que los bananos y plátanos son cosechados en el estado de madurez fisiológica (verdes) y durante la maduración disminuye el porcentaje de almidón y aumenta el contenido de los azúcares fructosa, glucosa y sacarosa en la pulpa del fruto (marriott et al., 1981; hubbard et al., 1990). almidón el contenido de almidón en los frutos cosechados no fue significativamente diferente entre los tratamientos de cubrimiento de hojas e inflorescencia (tabla 3), pero se pudo destacar que en los tratamientos t8 y t9, donde todas las hojas de la planta estuvieron cubiertas, el porcentaje de almidón fue menor (52,0% y 66,6%, respectivamente) debido, probablemente, a que la ausencia de hojas expuestas a la radiación solar reduce significativamente el suministro fotosintético de carbohidratos para la síntesis de almidón en los frutos en desarrollo. rodríguez et al. (2006) encontraron que diferentes intensidades de poda de las hojas en plantas de banano en floración no alteraron las concentraciones de almidón y azúcares totales en la pulpa de los frutos. en un estudio donde se cubrió con polietileno negro el racimo de plátano durante todo su periodo de desarrollo, los frutos alcanzaron una concentración normal de almidón (81,3%), lo cual sugiere que la sacarosa necesaria para la síntesis de almidón en la pulpa de los frutos en formación proviene, en su mayoría, de la fotosíntesis foliar, y muy poco de la fotosíntesis realizada por la cáscara (cayón et al., 2003). al respecto, también simmonds (1973) y burdon et al. (1993) sostienen que la actividad fotosintética de las hojas de plátano y banano es muy superior que la de la cáscara de los frutos en formación como consecuencia de la muy baja densidad de estomas de la cáscara comparada con la de las hojas. conclusiones las características del racimo en plátano 'hartón' fueron afectadas significativamente por la exposición de las hojas funcionales, obteniéndose frutos de buena calidad para la exportación con un número mínimo de 6 hojas funcionales, similares a los racimos obtenidos con el número máximo de hojas expuestas (9 hojas funcionales). el epicarpio (cáscara) del fruto no tiene una contribución fotosintética significativa en el desarrollo y características del racimo. el número de hojas funcionales expuestas durante el llenado del racimo no afectó el contenido de almidón de los frutos ni su proceso posterior de maduración. agradecimientos al biólogo investigador de la universidad de córdoba, elkin yabid agamez, del grupo de investigación de agricultura sostenible, por su contribución y apoyo científico en esta investigación. tabla 3. influencia de las hojas y el epicarpio del fruto sobre los sólidos solubles y el contenido de almidón en la pulpa de los frutos de plátano 'hartón' (v = verde, a = amarillo). tratamiento tercios foliares expuestos tercios foliares cubiertos bellota cubierta sólidos solubles totales (%) almidón (%) v a v a t1 superior – medio – inferior – no 2,9 ab 23,7 72,3 50,2 t2 medio – inferior superior no 2,7 abc 20,6 81,2 59,3 t3 superior – inferior medio no 1,7 bcd 23,1 75,3 59,0 t4 superior – medio inferior no 1,6 cde 26,1 54,2 45,4 t5 superior medio – inferior no 1,5 cde 26,0 74,8 46,6 t6 medio superior – inferior no 0,3 c 22,8 79,4 58,5 t7 inferior superior – medio no 3,9 a 22,4 75,2 65,7 t8 – superior – medio – inferior no 1,3 cde 22,2 52,0 48,8 t9 – superior – medio – inferior sí 1,4 cd 22,4 66,6 53,7 t10 superior – medio – inferior – sí 1,2 cd 22,2 72,3 52,0 cv (%) 25,2 23,7 20,1 27,0 f (tratamientos) ** ns ns ns promedios con letras distintas son significativamente diferentes según la prueba de tukey (p≤0,05). ** prueba f significativa (p≤0,01). ns, prueba f no significativa. 78 agron. colomb. 27(1) 2009 literatura citada arcila, m.i., s. belalcázar y g. cayón, 1995. influencia del número de hojas en posbelloteo sobre el llenado de los frutos del clon plátano dominico-hartón (musa aab simmonds). pp. 9093. en: belalcázar, s., o. garcía, j.a. valencia, m.i. arcila, h. mejía y h. garcía (eds.). mejoramiento de la producción del cultivo del plátano. comité departamental de cafeteros del quindío, corpoica, ica, ciid (idrc), inibap e inpofos. produmedios, bogotá. arcila, m.i., l.d. celis y h. morales. 2002a. influencia de la edad de cosecha sobre la maduración del fruto de dominico-hartón en el departamento del quindío. pp. 503-506. en: xiv reunión de la asociación para la cooperación en investigaciones de banano en el caribe y américa tropical. acorbat, augura. 27 de octubre de 2002. cartagena, colombia. arcila, m.i., g. cayón y h. morales. 2002b. características físicas y químicas del fruto de dominico-hartón (musa aab simmonds) de acuerdo con su posición en el racimo. pp. 498-502. en: xiv reunión de la asociación para la cooperación en investigaciones de banano en el caribe y américa tropical. acorbat, augura. 27 de octubre de 2002. cartagena, colombia. arcila, m.i., g. giraldo, f.e. celis y j. duarte. 2000. influencia de las condiciones ambientales sobre las propiedades físicas y químicas durante la maduración del fruto de plátano dominico-hartón (musa aab simmonds) en la zona cafetera central. pp. 101-124. en: cayón, g., g. giraldo y m.i. arcila (eds.). postcosecha y agroindustria del plátano en el eje cafetero de colombia. corpoica, comité de cafeteros del quindío, universidad del quindío, asiplat, colciencias, fudesco, armenia, colombia. banks, n.h. 1984. studies of the banana fruit surface in relation to the effects of tall prolong coating on gaseous exchange. scientia hort. 24, 279-286. belalcázar, s., j.a. valencia, m.i. arcila y g. cayón. 1995. efecto de la defoliación selectiva durante la floración sobre el llenado de los frutos del clon de plátano dominico-hartón, musa aab simmonds. pp. 104-105. en: belalcázar, s., o. garcía, j.a. valencia, m.i. arcila, h. mejía y h. garcía (eds.). mejoramiento de la producción del cultivo del plátano. comité departamental de cafeteros del quindío, corpoica. ica, ciid (idrc), inibap y inpofos, produmedios, bogotá. burdon, j.n., k.g. moore y h. wainwrigth. 1993. the peel of plantain and cooking banana fruits. ann. appl. biol. 123(2), 391-402. casierra-posada, f., j.i. rodriguez y j. cárdenas. 2007. la relación hoja:fruto afecta la producción, el crecimiento y la calidad del fruto en duraznero (prunus persica l. batsch, cv. rubidoux). rev. fac. nal. agr. medellín 60(1), 3657-3669. cayón, g., j.e. lozada, y s. belalcázar. 1995. contribución fisiológica de las hojas funcionales del plátano (musa aab simmonds) durante el llenado del racimo. pp. 94-103. en: mejoramiento de la producción del cultivo del plátano. comité departamental de cafeteros del quindío, corpoica, ica, ciid (idrc), inibap e inpofos. produmedios, bogotá. cayón, g., h. morales y g. giraldo. 2003. efecto del color de las bolsas de polietileno sobre el desarrollo de los frutos y la concentración de carbohidratos en el clon de plátano dominicohartón (musa aab simmonds). rev. vitae 10(1), 9-17. daniels, a., r. birchmore y e. winter. 1994. activity of pyrimethanil on venturia inaequalis. pp. 525-532. en: proc. british crop protection conference (bcpc), conf. pests & diseases. british crop protection council, farnham, surrey, uk. delgado, e., o. gonzález y n. moreno. 2003. efecto del desmane sobre el peso del racimo y las dimensiones del fruto del plátano fhia 21. bioagro 15(1), 17-22. diario oficial de la unión europea. 2008. regalement (ce) n° 900/2008 of the commission, article 6. brussels. pp. 3-4. eckstein, k. y j.c. robinson. 1995. physiological responses of banana (musa aaa cavendish sub-group) in the subtropics. i. influence of internal plant factors on gas exchange of banana leaves. j. hort. sci. 70(1), 147-156. hubbard, n.l., d.m. pharr y s. huber. 1990. role of sucrose biosynthesis in ripening bananas and relationship of the respiratory climacteric. plant physiol. 94, 201-208. leopold, a. c. y p.e. kriedemann. 1975. plant growth and development. 2nd ed. mcgraw-hill, new york. marriot, j., m. robinson y k. karikory. 1981. starch and sugar transformation during the ripening of plantains of bananas. trop. sci. 32, 1021-1026. martin, p. y j.m. charpentler. 1963. symptomes de carences en six elementos mineraux. chez le bananier. fruits 18, 147-221. ramírez, m., m.v. sáenz, a. vargas y m. araya. 2008. leaf pruning intensities at flowering of banana (musa aaa, cv. grande naine) did not influence fruit green and yellow life and quality. scientia hort. 115, 319-322. robinson, j.c. y t. anderson. 1990. banana bunch development in relation to leaf pruning at flowering. citrus and subtropical fruit research institute, south africa. inf. bul. 216, 4. robinson, j.c. y j.p. brower. 1998. transpiration characteristics of banana leaves (cv. williams) in response to progressive depletion of available soil moisture. pp. 53-65. en: guzmán, j.a. y r. romero (eds.). memorias iv reunión sobre la agrofisiología del banano, asbana, san josé. rodríguez, c., g. cayón y j.j. mira. 2006. número mínimo de hojas funcionales a floración y cosecha en banano (musa aaa simmonds) en urabá, colombia. p. 318. en: memorias xvii reunión acorbat, joinville, brasil. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1992. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica, méxico d.f. satyanarayana, m. 1986. effect of number of functional leaves on growth and yield of 'dwarf cavendish' banana (aaa). newsletter intl. group hort. physiol. banana 9, 34-36. segura, a., w. rodríguez, h. valle y m. gonzález. 2005. análisis de crecimiento y particionamiento de la biomasa en los cultivares grande naine, valery y williams. p. 48. en: resúmenes primer congreso científico bananero nacional. dirección de investigaciones, corporación bananera nacional corbana, guápiles, costa rica. segura, a. y h. valle. 2005. niveles de defoliación controlada a la floración y su efecto sobre el racimo y el hijo de sucesión de los cvs. grande naine, williams y valery. p. 56. en: resúmenes primer congreso científico bananero nacional. dirección de 792009 barrera v., cayón s. y robles g.: influencia de la exposición de las hojas y el epicarpio de frutos sobre el desarrollo y la calidad del racimo... investigaciones, corporación bananera nacional corbana, guápiles, costa rica. seymour, g.b., j.e. taylor y g.a. tucker. 1993. biochemistry of fruit ripening. ed. chapman & hall, london. simmonds, n.w. 1973. los plátanos. blume, barcelona, españa. stover, r.h. y n.w. simmonds. 1985. bananas. 3rd ed. longman scientific & technical, london. swennen, r. y e. de langhe. 1985. growth parameters of yield of plantain (musa cv. aab). ann. bot. 56, 197-204. torres, n. y j. hernández. 2004. efecto del número de hojas en el desarrollo del racimo de plátano hartón (musa aab). revista agroalimentación & desarrollo sustentable 5(3), 17-22. turner, d.w. 1980. some factors related to yield components of banana in relation to sampling assess nutrient status. fruits 35, 19-23. uniban. 2000. guía práctica para el cultivo del plátano en urabá. artes gráficas, urabá, colombia. vargas, a., m. araya, m. guzmán y g. murillo. 2005. defoliación después de la floración en banano del subgrupo cavendish (musa aaa). efecto sobre las características del racimo y de la planta y sobre la severidad de la sigatoka negra. p. 52. en: resúmenes primer congreso científico bananero nacional. dirección de investigaciones, corporación bananera nacional corbana, guápiles, costa rica. vargas, a., m. araya, m. guzmán y g. murillo. 2006. efecto de la defoliación de plantas de banano (musa aaa) a la floración sobre la sigatoka negra (mycosphaerella fijiensis) y la producción. p. 64. en: resúmenes congreso internacional manejo de la sigatoka negra en banano y plátano en américa latina y el caribe, san josé, costa rica. wills, h., t. lee y w. mcglasson. 1997. fisiología y manipulación de frutas y hortalizas. ed. acribia, zaragoza, españa. agronomia 26-2 -profe194).indd 360 agron. colomb. 26(2) 2008 economía y desarrollo rural resumen abstract fecha de recepción: febrero 14 de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 docente, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, duitama (colombia). carlosmvzut@gmail.com 2 profesor asociado, facultad de ciencias económicas, universidad nacional de colombia, bogotá. lamontoyar@unal.edu.co 3 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. luisfelirodriguez@yahoo.com análisis económico del hato lechero de la granja universitaria tunguavita. estudio de caso economic analysis of the dairy farm at thetunguavita experiment station. a case study carlos a. vega1, alexandra montoya2 y luis f. rodríguez3 agronomía colombiana 26(2), 360-370, 2008 el análisis económico de las empresas universitarias estatales permite encontrar los puntos críticos que en ellas existen y, al mismo tiempo, sirve como mecanismo para buscar soluciones a los problemas existentes en éstas, a través de planes de gestión y de producción acordes con la finalidad que deben cumplir en relación con los objetivos misionales de docencia, investigación y extensión. la granja universitaria tunguavita de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), ubicada en paipa (boyacá), presenta problemas de rentabilidad, asociados al estilo de manejo administrativo y técnico. el hato lechero, como unidad productiva, no escapa a esta situación particular. palabras clave: empresas universitarias, producción lechera, eficiencia, docencia, investigación, rentabilidad. the economic analysis of state university companies allows finding the critical points that exist in them and, in the same way, it serves as a mechanism to look for solutions to the existent problems in these through administration plans and production chords with the purpose that they complete in connection with teaching functions, investigation and extension. the university experimental station tunguavita of the pedagogical and technological university of colombia (uptc) located in paipa (boyacá) presents problems of profitability associated with the way of administrative and technical management. the dairy farm as a productive unit doesn’t escape from this particular situation. key words: university companies, milk production, efficiency, teaching, investigation, profitability. introducción las empresas universitarias proveen los recursos físicos y crean el ambiente real de empresa y de negocios, en donde el estudiante desarrolla habilidades, destrezas y conocimiento deductivo que lo preparan para su vida profesional. las empresas universitarias son el laboratorio vivo donde el estudiante confronta lo aprendido en el aula de clase con el mundo real y, al hacerlo, mejora su proceso de aprendizaje. en la actualidad, la granja universitaria tunguavita, ubicada en el municipio de paipa (boyacá), posee un sistema ganadero de producción de leche y dos programas productivos agrícolas: la producción de frutales caducifolios de excelente calidad para la región (peras, manzanas, duraznos) y la producción de semillas especializadas (vicia sativa l.). a la unidad productora de leche, que cuenta con 156 animales, se le asigna fundamentalmente un papel como instrumento de docencia (animales de uso para prácticas de la facultad de ciencias agropecuarias de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia [uptc]) y de investigación y otro como unidad productiva dentro de la misma granja. en ese sentido, y orientado por la supuesta ineficiente utilización de los recursos, se ha detectado un problema en el manejo económico-administrativo de la granja universitaria tunguavita, en especial, en lo que respecta con la unidad productiva lechera, que se refleja, según reportes del siafi (sistema administrativo y financiero de la uptc), en deficiencias de rentabilidad y dificultades en su desarrollo administrativo (uptc, 2006). el objetivo general del presente trabajo es determinar las debilidades del estilo de manejo económico-administrativo del hato lechero de tunguavita, con el propósito de definir soluciones que hagan de esta organización una unidad agronomia 26-2 -profe194).indd 360 06/10/2008 19:41:46 vega, montoya y rodríguez. análisis económico del hato lechero de la granja universitaria... 361 rentable y un modelo digno de seguir en otras instituciones de educación pública superior. los objetivos específicos establecidos para el logro del objetivo general de la investigación son: realizar un análisis del actual modelo de manejo admi-1. nistrativo de la granja; identificar los factores que actualmente repercuten di-2. recta e indirectamente sobre la rentabilidad; determinar la rentabilidad del hato lechero de la granja 3. universitaria tunguavita y determinar las falencias de dicho modelo para proponer 4. acciones correctivas que lleven a mejorarlo. metodología de investigación la granja experimental tunguavita se encuentra localizada en la vereda el salitre, municipio de paipa (boyacá), con una extensión de 135 ha. cuenta con buenas vías de acceso por encontrarse sobre la carretera paipa-toca. presenta una temperatura promedio de 13,8 °c y una humedad relativa de 74%, con un régimen bimodal de lluvias que aportan 835 mm de precipitación anual (uptc, 2006). el diseño metodológico utilizado correspondió a un estudio de caso exploratorio no experimental de tipo causal. en este trabajo se destacan como variables fundamentales la productividad y la rentabilidad y como variable independiente relevante, la producción animal con sus componentes producción láctea, sanidad animal, reproducción animal, nutrición animal y producción de forraje. fuentes de información las fuentes primarias están constituidas por los funcionarios de la unidad lechera, de la granja y de la uptc, mientras que las fuentes secundarias corresponden a la revisión de trabajos de grado y a propuestas de mejoramiento de la granja formuladas en el pasado; también, a recursos informáticos disponibles a través de la internet sobre literatura administrativa y técnica relacionada con el objeto de la investigación, publicaciones seriadas y estudios realizados en la granja por terceros y/o entidades estatales, como corpoica. los datos usados para la generación de las propuestas financieras y, de igual forma, los utilizados para la realización del diagnóstico inicial de la granja se obtuvieron del siafi que maneja la uptc. para desarrollar el diagnóstico productivo actual se emplearon los reportes generados por el programa interherd® (implementado en 2006), y las tarjetas de identificación de los animales. sistematización y análisis de la información para el procesamiento y análisis de la información con propósitos financieros se usaron las herramientas del valor actual neto (van) y la relación beneficio/costo (b/c), mediante el uso de microsoft office excel. análisis y discusión de resultados marco organizacional de la granja tunguavita la granja experimental tunguavita legalmente está enmarcada dentro de las organizaciones institucionales dependientes administrativamente de la rectoría de la uptc. sus fines y objetivos no sólo se centran en la prestación de servicios sin propósitos lucrativos, sino en la investigación académica y la producción para autofinanciarse. la autoridad para formular los planes y el modo de operación reside en el fondo especial de granjas de la facultad de ciencias agropecuarias. diagnóstico estratégico situacional del hato lechero para poder entender de manera más clara a la granja tunguavita como agroempresa y el desempeño del hato a partir tabla 1. configuración de la granja universitaria tunguavita como sistema. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). subsistema social subsistema biológico técnico pecuario subsistema biológico técnico agrícola director personal técnico: médico veterinario (1), ingeniero agrónomo (1) y pasantes de la facultad de ciencias agropecuarias (3) auxiliar contable (1) secretaria (1) operarios (5) celadores (2) eventuales (5) explotación de ganado lechero raza holstein, que por sus características genotípicas y fenotípicas permiten su manejo y adaptabilidad a las condiciones climáticas de la región. actualmente la granja maneja en promedio 69 animales en producción; con un hato de 156 animales. área ocupada por el subsistema: 114,75 ha. en la parte agrícola, con la producción y venta de material vegetativo (vivero de pero, durazno, manzano, ciruelo y feijoa en sus diversas variedades.), y cultivos transitorios (avena y vicia, en menor escala). área ocupada por el subsistema: 20,25 ha. agronomia 26-2 -profe194).indd 361 06/10/2008 19:41:47 362 agron. colomb. 26(2) 2008 de un enfoque sistemático, la tabla 1 ilustra la estructura de los subsistemas que la componen. es necesario detallar los aspectos técnicos actuales de la granja (tabla 2), como base para poder determinar correctamente cuál ha de ser la estrategia productiva a seguir. según los reportes que presenta actualmente el programa informático que se maneja, en la granja se precisa de una capacidad de carga de 1,24 unidades de gran ganado (ugg) por hectárea. la raza que la granja tunguavita tiene como pilar fundamental para la producción láctea es la holstein, caracterizada por altos volúmenes de producción que le permiten ser la más lechera del mundo. el sistema de reproducción actual del hato es el de inseminación artificial, usando para esto pajillas de toros importados holstein y de otras razas, como simmental, brahman y gyr (uptc, 2006). en términos zootécnicos, las vacas se mantienen en condición corporal entre 2,5 y 3,5 puntos, buscando siempre mantener los animales bajo las mejores condiciones de manejo posible, de forma tal que se puedan conservar constantes los índices de producción dentro del hato. el manejo actual de la nutrición para estas hembras se fundamenta en la alimentación con leche hasta los 3 meses de edad, con pasturas mixtas de kikuyo (pennisetum clandestinum) y trébol rojo y blanco (trifolium sp.), ensilado de avena y/o maíz, según la disponibilidad del momento y sal mineralizada (65 g/animal/día), melaza y suplementos vitamínicos, en los casos en los que se requiera; con esto se busca que el crecimiento de los animales se dé tanto isométrica como alométricamente y no existan problemas futuros por sobre-exceso de energía o de proteínas durante las fases del crecimiento (uptc, 2006). el punto de partida para el análisis de la información y la caracterización de las unidades productivas pecuarias, y para el caso particular de los hatos lecheros, sugiere la necesidad de poseer parámetros mínimos de producción que permitan determinar el estado real productivo de un hato lechero especializado; con este fin, el presente trabajo presenta algunos de los indicadores de eficiencia que para lechería especializada se están utilizando en colombia por parte de los entes encargados de unificar este tipo de información (tabla 3). al analizar el contenido de la tabla 3 es necesario hacer claridad en los siguientes puntos: el índice de fertilidad presentado en la tabla obedece, entre otras causas, al mal manejo del termo y las pajillas de inseminación. este evento desde hace poco más de un año se está corrigiendo, sin embargo en la actualidad sus efectos no se ven reflejados. la inseminación artificial es la estrategia más adecuada que la granja está manejando, ya que a través de ella se puede seleccionar el tipo de cruzamiento a realizar de acuerdo con la hembra a inseminar. el uso de esta tecnología pecuaria permite maximizar las características genotípicas de determinado semoviente y fortalecer sus debilidades genotípicas expresadas fenotípicamente, utilizando machos que corregirán dichas falencias en las crías concebidas (dartt, 2001). el índice de fertilidad observado en la tabla 3, se ubica por encima de los reportes que se reportan para la lechería en el trópico (40% y menos), razón que permite tabla 2. caracterización productiva actual del inventario del hato lechero de la granja universitaria tunguavita. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). área total (ha) área agrícola (ha) área pecuaria (ha) hembras en ordeño hembras secas vacías hembras secas cargadas novillas primer servicio hembras machos 135 20,25 114,75 69 18 13 26 27 3 datos consolidados programa interherd, 2006 tabla 3. paralelo entre los parámetros técnicos del hato lechero de la granja universitaria tunguavita y los referentes regionales y estándares ideales. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). parámetro granja tunguavita región ideal intervalo entre partos (días) 457 370 365 días abiertos 113,5 120 85-120 servicios por concepción 2,5 1,5-2,0 índice de fertilidad (%) 57,14 66 promedio días de lactancia 344 305* 305 natalidad (%) 45,71 nd promedio de producción vaca/ día (l) 11,6 17,5* 19,0** nd, no disponible * est andariz ación sugerida por la feder ación de ganaderos de boyac á (fabegán). **varía según tipo y tamaño de la agroempresa. fuente: asociación holstein colombiana, 2006 agronomia 26-2 -profe194).indd 362 06/10/2008 19:41:51 vega, montoya y rodríguez. análisis económico del hato lechero de la granja universitaria... 363 demostrar que las vacas del hato de la granja tunguavita, aun con un manejo no adecuado, presentan índices de fertilidad superiores a los encontrados en suramérica (sartori et al., 2006) la efi ciencia reproductiva y la rentabilidad de una granja lechera se maximizan cuando el promedio de intervalo partos se sitúa alrededor de 13 meses (fricke, 2001). para el caso de la granja tunguavita, presentan valores cercanos a los 15 meses. en cuanto a calidad de la leche se refi ere, para 2006 se adquirió por parte de la administración de la granja un tanque de enfriamiento con capacidad de 1.600 l, con el que se pretende mantener las condiciones de calidad y recibir bonifi caciones por manejo de la cadena de frío. en en la actualidad la empresa parmalat® paga por cada litro de leche $600. una panorámica objetiva de la forma como se adelanta el proceso de producción del hato lechero de la granja universitaria tunguavita se visualiza en el diagrama de bloques en la fi gura 1. como parte del análisis, es importante indicar que actualmente la granja tiene un manejo centralista y burocrático en el que la asignación de labores está determinada por el tipo de vinculación de los diferentes operarios, lo que repercute de forma directa sobre todas las dependencias de la granja, como áreas de mercadeo, de producción, de recurso humano y de fi nanzas. su administración depende directamente de la sede central de tunja. para el área de investigación y desarrollo se busca establecer alianzas con instituciones ofi ciales, no ofi ciales y mixtas para el desarrollo de proyectos conjuntos, aunque no se cuenta con políticas reales de planifi cación de verdaderos proyectos de investigación en desarrollo. de acuerdo con la dinámica productiva de la granja tunguavita, y en particular del hato lechero tunguavita, se hace necesario realizar un diagnóstico estratégico de este componente productivo, utilizando la metodología descrita por téllez y cubillos (2004). en la tabla 4 se ilustra el perfi l de la capacidad interna. el perfi l de oportunidades y amenazas del medio lo presenta la tabla 5 y la matriz dofa, en la tabla 6. como lo argumentan varios autores, los sistemas se deben combinar con instrumentos de planeación estratégica, con el propósito de tomar como caso una situación actual (que se representa como un sistema) y utilizar en ella herramientas estratégicas, como las matrices que agrupan puntos positivos y negativos internos y externos al sistema (téllez et al., 2002). figura 1. diagrama de bloques del proceso productivo del hato lechero de la granja universitaria tunguavita en 2006. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). agronomia 26-2 -profe194).indd 363 06/10/2008 19:41:52 364 agron. colomb. 26(2) 2008 con la utilización adecuada de los resultados obtenidos al hacer uso de la metodología propuesta por fedegán para diagnósticos estratégicos de la empresa ganadera y con los datos que la investigación ha generado, se hace necesario identificar, precisar y contextualizar los problemas actuales que tiene el hato lechero de la granja tunguavita, utilizando para tal caso el filtro absoluto de igo y la matriz de vestabla 4. perfil de capacidad interna (pci) para el hato lechero de la granja universitaria tunguavita. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). capacidad fortalezas debilidades impacto impacto alto medio bajo alto medio bajo administrativa planeación de actividades x orientación empresarial x manejo de un sistema de información x productiva capacidad de producción x nivel tecnológico x mejoramiento genético x manejo de praderas x uso de un plan de manejo sanitario x competitiva calidad leche x nombre institucional x precio de venta x financiera rentabilidad del negocio x costos de producción x factor humano capacitación permanente x estabilidad laboral x sentido de pertenencia x motivación del personal x remuneración y estímulos x gestión ambiental conocimiento de la gestión ambiental x disponibilidad de recursos naturales x uso racional del recurso suelo x uso racional del recurso agua x control de la contaminación x tabla 5: matriz para la identificación de oportunidades y amenazas (poam) del hato lechero de la granja tunguavita. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). factores oportunidades amenazas impacto impacto alto medio bajo alto medio bajo económicos capacidad adquisitiva consumidores x crecimiento sectorial x ingreso per capita x sociales mano de obra calificada x educación x políticos programas estatales universitarios x gremio lechero a nivel regional x acuerdo de competitividad regional x mercado esquemas de pago por calidad x estándares de calidad exigidos x tecnológicos modernización de la producción ganadera x infraestructura para la comercialización x centro de investigación universitario x agroecológicos programas desarrollo sostenible x disponibilidad recursos naturales (región) x biodiversidad x adaptada de téllez y cubillos, 2004. ter, para identificar las alternativas que dentro del plan de gestión se deben desarrollar y buscar soluciones a los problemas actuales de este sistema pecuario en particular. con los resultados de la calificación, utilizando el filtro absoluto de igo, se tipificaron los problemas actuales del hato lechero tunguavita en dos grandes categorías: los llamados ‘retos’: en esta categoría se destaca la rentabilidad, la producción de forraje y el modelo administrativo imperante en la granja agronomia 26-2 -profe194).indd 364 06/10/2008 19:41:53 vega, montoya y rodríguez. análisis económico del hato lechero de la granja universitaria... 365 tabla 6. matriz dofa del análisis del diagnóstico situacional de la granja universitaria tunguavita. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). debilidades oportunidades escasez de agua que se convierte en una limitante para el desarrollo de proyectos agrícolas y pecuarios. existencia de un plan de capacitación para el personal, siendo un factor limitante para el desempeño del recurso humano. ausencia de políticas, objetivos, estrategias que consoliden los propósitos académicos, de producción e investigación. ausencia de políticas para el desarrollo del talento humano. ausencia de un organigrama definido en el que se visualicen los cargos dentro de la organización. ausencia de áreas empresariales que faciliten el manejo administrativo inexistencia de un programa contable. ausencia de diversificación en las líneas de producción. infraestructura obsoleta, antigua y deficiente. normatividad no vigente. manejo deficiente del hato a través del monitoreo manual de datos. imagen corporativa de la granja. respaldo académico de parte de diferentes estamentos de la uptc, quienes pueden fortalecer las líneas productivas y los proyectos de investigación y extensión. creación de nuevos programas académicos vinculados al sector agropecuario. planta física subutilizada. fortalezas amenazas percepción de la granja como centro experimental de prácticas en beneficio del estamento universitario y de la comunidad en general. maquinaria y equipo acordes con la producción actual; además, son soporte de la labor académica desarrollada por diferentes facultades de la uptc. área de terreno que permite diversificación de la líneas de producción. registros que muestran resultados en volúmenes de rendimiento, tanto en la parte agrícola como en la pecuaria. mecanismos de comunicación inexistentes entre la academia y la dirección de la granja. grado mínimo de integración del estamento universitario al manejo productivo y administrativo. recursos económicos escasos, para el óptimo desarrollo de las actividades de la granja. baja credibilidad y apoyo de los directivos de la uptc. desconocimiento de la comunidad universitaria sobre la organización y funcionamiento de la granja. programación rígida e incumplimiento en la parte académica. periodos de siembra y cosecha en épocas de descanso de estudiantes. políticas administrativas centralizadas. procesos de vinculación de personal inadecuados con respecto a los requerimientos técnicos de la granja. cooperación comunitaria inexistente, cultural y educativamente, por lo que prima la inseguridad y el uso indebido de la granja de parte de los vecinos. las denominadas ‘variables estratégicas’: dentro de éstas sobresalen la producción, la sanidad, la reproducción y la nutrición de los animales. priorizados los problemas, se procedió a elaborar la matriz de vester (tabla 7), de forma tal que los resultados obtenidos en ella facilitaran una priorización mejor de los problemas, para así poder formular lo más acorde con los esquemas de búsqueda de solución a estos problemas. el análisis de los resultados obtenidos a partir del empleo de la matriz de vester permitió agrupar los problemas en tres categorías: problemas críticos: producción vaca/día agronomia 26-2 -profe194).indd 365 06/10/2008 19:41:54 366 agron. colomb. 26(2) 2008 problemas activos: sanidad, nutrición, reproducción y modelo administrativo problemas pasivos: rentabilidad retomando el hecho de que el objetivo general propuesto en esta investigación se enfoca en la búsqueda del mejoramiento de la rentabilidad actual que tiene el hato lechero de la granja universitaria tunguavita, se propone la implementación de un modelo de producción intensiva y el establecimiento de una agroindustria, que permitan mejorar los índices de producción actuales que tiene la granja por concepto del hato lechero. es pertinente aclarar que los factores que están determinando la baja rentabilidad del sistema de producción de leche se pueden tipifi car en los siguientes factores: factores técnicos: en este grupo se destacan la baja producción de forraje por hectárea, los bajos índices reproductivos, la calidad de los suelos, los planes inadecuados de nutrición, sanidad y reproducción. factores administrativos: se destacan la dependencia del manejo de la granja de la uptc de la administración central, la existencia de sindicatos de trabajadores, el régimen de contratación de trabajadores ocasionales, la inexistencia de planes de mercadeo, la producción y la transformación insufi cientes. factores externos: se resaltan el manejo burocrático de los cargos y la inestabilidad de las políticas administrativas institucionales. análisis de la rentabilidad del hato lechero determinación de los factores que más inciden en la rentabilidad al elaborar la gráfi ca del árbol de jerarquización de problemas (fi gura 2), se observa que el problema central del hato lechero de la granja tunguavita gira entorno a la baja producción de leche por vaca/día, que se constituye en la causa fundamental de la baja rentabilidad que presenta el modelo . desde el punto de vista financiero, y discriminando los datos que genera el sistema contable que maneja la uptc, se encontró que los ingresos percibidos por el hato ($25’505.000) superan normalmente a los reportados para una lechería especializada de gran tamaño (mejía y vargas, 2005). aun así, se hace necesario rediseñar completamente el manejo que en la actualidad se le está dando al hato, ya que la productividad de su sistema muestra una clara inefi ciencia en el empleo de los recursos productivos. rentabilidad del hato lechero en las tablas 8-10 se presentan los detalles del desempeño fi nanciero del hato lechero de la granja tunguavita, del que es pertinente precisar aspectos tales como: el valor actual neto (van) calculado para el hato lechero 1. de la granja tunguavita muestra que el proyecto es no viable fi nancieramente, dejando pérdidas de $320 6́61.244, duranfigura 2. árbol de jerarquización de problemas del hato lechero de la granja universitaria tunguavita. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). adaptado de téllez y cubillos (2004). agronomia 26-2 -profe194).indd 366 06/10/2008 19:41:55 vega, montoya y rodríguez. análisis económico del hato lechero de la granja universitaria... 367 tabla 7: matriz de vester de la priorización de los problemas del hato lechero de la granja universitaria tunguavita. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). retos matriz de vester 1 2 3 4 5 6 suma activos rentabilidad 1 x 0 3 0 0 0 3 producción vaca/día 2 3 x 0 2 2 3 10 modelo administrativo 3 1 1 x 2 1 2 7 variables estratégicas sanidad animal 4 2 0 3 x 3 3 11 reproducción animal 5 3 2 1 2 x 1 9 nutrición animal 6 3 0 1 3 3 x 10 suma pasivos 12 3 8 9 9 9 50 tabla 8. costos de la mano de obra indirecta en el hato lechero de la granja universitaria tunguavita, 2006. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). cargo número de empleos salario mensual salario anual carga prestacional total anual gerente 1 $ 1.500.000 $ 18.000.000 $ 13.312.500 $ 32.812.500 contador 1 $ 204.000 $ 2.448.000 $ 1.810.500 $ 4.462.500 secretaria 1 $ 433.700 $ 5.204.400 $ 3.849.088 $ 9.487.188 celador 2 $ 433.700 $ 5.204.400 $ 3.849.088 $ 18.974.375 total 4 $ 2.571.400 $ 30.856.800 $ 22.821.175 $ 65.736.563 los costos fueron calculados sobre la base de ingreso promedio de empleados del sector privado y trabajadores independientes que prestan asesorías particulares. tabla 9. costos de la mano de obra directa del hato lechero de la ranja universitaria tunguavita, 2006. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa (boyacá). cargo número de empleos salario mensual salario anual carga prestacional total anual asesor técnico 1 $ 900.000 $ 10.800.000 $ 7.987.500 $ 19.687.500 operario 2 $ 716.000 $ 8.592.000 $ 6.354.500 $ 31.325.000 total 3 $ 1.616.000 $ 19.392.000 $ 14.342.000 $ 51.012.500 los costos fueron calculados sobre la base de ingreso promedio de empleados del sector privado y trabajadores independientes que prestan asesorías particulares. te el periodo analizado de 6 años, mostrando el proyecto como no factible desde la óptica financiera. la relación beneficio-costo (b/c) presenta un valor de 2. 0,37, lo que plantea prescindir del proyecto de lechería que maneja en la actualidad la uptc en la granja tunguavita, aunque debe recordarse que las funciones de docencia y de investigación priman sobre la función productiva. conclusiones el modelo de gestión con el que actualmente se dirige la granja universitaria tunguavita, desde el punto de vista académico no es el más adecuado, por cuanto no se han involucrado en él formalmente planes curriculares que permitan la integración real de la teoría y la práctica, lo que se agronomia 26-2 -profe194).indd 367 06/10/2008 19:41:55 368 agron. colomb. 26(2) 2008 ta b la 1 0. f lu jo d e fo nd os d el p ro ye ct o pr od uc tiv o de l h at o le ch er o de la g ra nj a un iv er si ta ria t un gu av ita . u ni ve rs id ad p ed ag óg ic a y te cn ol óg ic a de c ol om bi a (u pt c ), p ai pa (b oy ac á) . r ub ro s a ño s 0 1 2 3 4 5 6 in gr es os ve nt as 82 .3 77 .4 30 ,0 0 8 8. 26 0. 61 2, 00 9 3. 74 0. 37 2, 00 9 0. 11 3. 00 1, 00 9 1. 04 6. 86 8, 00 11 0. 04 6. 86 8, 00 13 5. 04 6. 86 8, 00 c ré di to b an ca rio su bt ot al 8 2. 37 7. 43 0, 00 8 8. 26 0. 61 2, 00 9 3. 74 0. 37 2, 00 9 0. 11 3. 00 1, 00 9 1. 04 6. 86 8, 00 11 0. 04 6. 86 8, 00 13 5. 04 6. 86 8, 00 eg re so s c os to s de o pe ra ci ón c os to s de p ro du cc ió n 5. 73 5. 78 0, 00 2. 99 3. 00 0, 00 2 3. 76 1. 91 8, 00 3 9. 38 7. 02 0, 00 3 9. 38 7. 02 0, 00 3 9. 38 7. 02 0, 00 in su m os 2 3. 76 1. 91 8, 00 2 3. 76 1. 91 8, 00 2 3. 76 1. 91 8, 00 2 3. 76 1. 91 8, 00 2 3. 76 1. 91 8, 00 2 3. 76 1. 91 8, 00 m an o de o br a di re ct a 5 1. 01 2. 50 0, 00 5 1. 01 2. 50 0, 00 5 1. 01 2. 50 0, 00 5 1. 01 2. 50 0, 00 5 1. 01 2. 50 0, 00 5 1. 01 2. 50 0, 00 su bt ot al 8 0. 51 0. 19 8, 00 7 7. 76 7. 41 8, 00 9 8. 53 6. 33 6, 00 11 4. 16 1. 43 8, 00 11 4. 16 1. 43 8, 00 11 4. 16 1. 43 8, 00 c os to s ad m in is tra tiv os m an o de o br a in di re ct a 6 5. 73 6. 56 2, 50 6 5. 73 6. 56 2, 50 6 5. 73 6. 56 2, 50 6 5. 73 6. 56 2, 50 6 5. 73 6. 56 2, 50 6 5. 73 6. 56 2, 50 se rv ic io s pú bl ic os 1 0. 20 0. 00 0, 00 1 0. 20 0. 00 0, 00 1 0. 20 0. 00 0, 00 1 0. 20 0. 00 0, 00 1 0. 20 0. 00 0, 00 1 0. 20 0. 00 0, 00 m an te ni m ie nt o pa pe le ría m at er ia le s se gu rid ad in du st ria l su bt ot al 75 .9 36 .5 62 ,5 0 7 5. 93 6. 56 2, 50 7 5. 93 6. 56 2, 50 7 5. 93 6. 56 2, 50 7 5. 93 6. 56 2, 50 7 5. 93 6. 56 2, 50 c os to s fi na nc ie ro s c ap ita l in te re se s su bt ot al to ta l c os to s 15 6. 44 6. 76 0, 50 15 3. 70 3. 98 0, 50 17 4. 47 2. 89 8, 50 19 0. 09 8. 00 0, 50 19 0. 09 8. 00 0, 50 19 0. 09 8. 00 0, 50 be ne fic io b ru to 8 2. 37 7. 43 0, 00 -6 8. 18 6. 14 8, 50 -5 9. 96 3. 60 8, 50 84 .3 59 .8 97 ,5 0 99 .0 51 .1 32 ,5 0 -8 0. 05 1. 13 2, 50 -5 5. 05 1. 13 2, 50 im pu es to s (1 5% ) -1 0. 22 7. 92 2, 28 8. 99 4. 54 1, 28 -1 2. 65 3. 98 4, 63 -1 4. 85 7. 66 9, 88 -1 2. 00 7. 66 9, 88 8. 25 7. 66 9, 88 be ne fic io n et o 82 .3 77 .4 30 ,0 0 -5 7. 95 8. 22 6, 23 -5 0. 96 9. 06 7, 23 71 .7 05 .9 12 ,8 8 84 .1 93 .4 62 ,6 3 -6 8. 04 3. 46 2, 63 -4 6. 79 3. 46 2, 63 va lo r a ct ua l n et o (v an ) (1 5% ) -3 20 .6 61 .2 43 ,9 9 re la ci ón b en ef ic io /c os to : 0 ,3 7 fu en te : d es ar ro llo d e es ta in ve st ig ac ió n, a da pt ad a de t él le z et a l. (2 00 2) y l óp ez ( 20 01 ) agronomia 26-2 -profe194).indd 368 06/10/2008 19:41:56 vega, montoya y rodríguez. análisis económico del hato lechero de la granja universitaria... 369 refleja en parámetros productivos bajos, que no concuerdan con las teorías que se imparten en la academia. el personal que labora en la granja, por el modelo de gestión que se maneja, carece de sentido de pertenencia, reflejándose esto en la desidia que existe por los procesos de producción y la renuencia por desarrollar alternativas productivas para la granja. si bien es cierto que se están trabajando programas serios de mejoramiento para la lechería hacia 2009, es apreciable el desdén no sólo del aparato administrativo sino de los mismos docentes, que no valoran la infraestructura y las posibilidades reales de la granja, no sólo como modelo académico sino también como modelo empresarial para la región. se encuentran construcciones sub y/o inutilizadas, en las que se nota claramente la falta del ejercicio administrativo de parte de la universidad, que aprueba obras sin utilidad aparente, salvo la de invertir en mejoras para la comunidad académica; comunidad que desconoce el potencial real de la granja. los modelos de producción han de ceñirse a las necesidades reales del mercado y no sólo determinarse por las labores académicas, que, si bien son la función primordial de la universidad, en ocasiones van en contravía de la productividad de un sector tan dinámico como el agropecuario; hecho que se constata por la carencia de modelos de programación y gestión de la granja desde un enfoque agroempresarial. la granja presenta un grado de subutilización, por la carencia de planes y modelos de inversión que permitan la adecuación y tecnificación de algunos procesos, que redundarían en la diversificación de productos y oportunidades de desarrollo para su autosostenimiento. la granja universitaria tunguav ita, desde la óptica financiera se presenta como no rentable; el modelo de dirección y administración centralista que en ella se desarrolla, no permite que se reinviertan en ella los dividendos que actualmente produce la lechería. es impor tante def inir estrategias que permitan tomar decisiones certeras frente al manejo puntual que debe tener el hato lechero, en el contexto de lo que representa la granja tunguavita. sus procesos productivos deberán adaptarse en forma dinámica a las condiciones de cambio de la economía regional y nacional. la academia deberá generar los procesos de reingeniería y reconversión necesaria. sin investigación no hay futuro. la eficiencia va de la mano con la tecnología y ésta depende de la investigación y la transferencia (rodríguez, 2002). sin embargo, los fondos públicos asignados a la investigación son insignificantes y se continúan reduciendo. el reto consiste en que los productores (granja tunguavita) tomen control de la investigación ganadera, asociándose con entidades locales, regionales y nacionales. para esto es necesario que la misma universidad financie su propia agenda de investigación. la universidad debe asumir la granja universitaria tunguavita como un ente complejo en el que, no solamente han de tenerse en cuenta la mejora en la producción, la reducción de costos de operación y el mismo aprovechamiento de las condiciones climáticas, sino que se maneje la granja desde el modelo de granja entera (beukes et al., 2005), permitiendo un mejor aprovechamiento de estas condiciones, con un correcto plan de administración y de toma de decisiones en procura de la optimización de la producción (aguilar, 2002). la implementación de un plan de negocios para el hato lechero de la granja universitaria tunguavita es una herramienta de solución para su rentabilidad, lo que redundaría en mejores condiciones de sostenibilidad, de investigación y sobre todo, en un apoyo real a la comunidad y a la docencia. literatura citada aguilar, c., h. cortés y r. allende. 2002. los modelos de simulación. una herramienta de apoyo a la gestión pecuaria. archivo latinoamericano de producción animal 10(3), 226-231. beukes, p., c. palliser, w. prever, v. serra, j. lancaster et al. 2005. use of a whole farm model for exploring management decisions in dairying. dairy insight (proyecto 10079) y foundation for research science and technology (proyecto drcx0301), nueva zelanda. dartt, b. 2001. integrated dairy farm management. advances in dairy technology 13, 1. fricke, p. 2001. estrategias agresivas de manejo para mejorar la eficiencia reproductiva. novedades lácteas. reproducción y selección genética nº 604. instituto babcock, universidad de wisconsin. lópez, n. 2001. proyectos agropecuarios. teoría y casos prácticos. produmedios. bogotá. mejía, e. y c. vargas. 2005. diagnóstico para identificar sistemas de gestión en la empresa lechera de los municipios de sogamoso, tibasosa y nobsa. trabajo de grado. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. rodríguez, l. 2002. gestión moderna de agroempresas. teoría y casos. 1ª ed. legis, bogotá. sartori, r., m. wiltbank y h. lópez. 2006. situaçâo atual da funçâo reprodutiva da vaca de alta produçâo leiteira. en: memorias v seminario internacional de reproducción en grandes especies. cgr biotecnología, bogotá. agronomia 26-2 -profe194).indd 369 06/10/2008 19:41:56 370 agron. colomb. 26(2) 2008 uptc [universidad pedagógica y tecnológica de colombia]. 2006. sistema de información administrativo y financiero (siafi). uptc, tunja. téllez, g., j. montenegro y a. cubillos. 2002. capacitación en gestión para empresarios ganaderos. modulo 3: mejoramiento continuo y proyectos empresariales ganaderos. fedegán fng, bogotá. téllez, g. y a. cubillos. 2004. capacitación en gestión para empresarios ganaderos. módulo 4: planeación estratégica de empresas ganaderas. fedegán fng, bogotá. agronomia 26-2 -profe194).indd 370 06/10/2008 19:41:56 agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen la presente revisión busca reunir diferentes propuestas utilizadas para clasificar las papas cultivadas y sus parientes silvestres (solanum l. sect. petota dumort.), ya que históricamente se han presentado diferencias entre los taxónomos que han estudiado su clasificación. a la fecha no hay consenso, debido a que el límite entre especies no está definido, y las interrelaciones entre estas son frecuentes. es importante generar una propuesta definitiva, coherente y práctica, que genere un consenso en la taxonomía de la papa. esto permitiría conocer el número real de especies, el límite entre ellas y sus interrelaciones y continuos cambios. a su vez, esta información deberá facilitar un mejor aprovechamiento del germoplasma por parte de los programas de mejoramiento genético. the present review seeks to bring together different proposals about the taxonomy of cultivated potatoes and their tuberbearing wild relatives (solanum l. sect. petota dumort.). throughout history, taxonomists have introduced discordant criteria about the classification of this group. up to date, no agreement has been achieved, because the limits among species are not clear, and they frequently interact. it is therefore important to generate a consensual, coherent, practical and definite proposal for potato taxonomy that allows knowing the real number of species and their limits, interrelations and continuous changes. in turn, this information is necessary to facilitate better germplasm utilization in breeding programs. key words: solanum tuberosum, tuber-bearing wild species.palabras clave: solanum tuberosum, especies silvestres. fecha de recepción: 4 de mayo de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lerodriguezmo@unal.edu.co agronomía colombiana 27(3), 305-312, 2009 des, aproximadamente 70% de las especies son diploides, la mayoría de los restantes son tetraploides (2n = 6x = 72), con un número reducido de triploides y pentaploides (spooner et al., 2005a; hijmans et al., 2007; spooner et al., 2008). representan una reserva de germoplasma amplia y única, parcialmente explorada y poco usada en el mejoramiento genético, a pesar de que muchas de estas especies se pueden utilizar directamente en cruzamientos compatibles con papas cultivadas o a través del uso de gametos no reducidos 2n (estrada, 2000; spooner y salas, 2006). existe controversia sobre la conveniencia de clasificar la papa como varias especies, bajo la clasificación propuesta por linneaus (1753) y adoptada por el código internacional de nomenclatura botánica (icbn-international code of botanical nomenclature), o como única especie con diferentes grupos cultivados ubicados dentro de s. tuberosum, utilizando la nomenclatura propuesta por el código internacional de nomenclatura de plantas cultivadas (icncp-international code of nomenclature of cultivated plants) (spooner y hetterscheid, 2005). teorías sobre la clasificación taxonómica de las papas cultivadas (solanum l. sect. petota dumort.). una revisión theories on cultivated potato taxonomy (solanum l. sect. petota dumort.). a review luis ernesto rodríguez1 introducción la papa y sus parientes silvestres solanum l. sect. petota dumort. se distribuyen a lo largo del continente americano, desde el suroeste de estados unidos hasta chile, argentina y uruguay (hijmans y spooner, 2001). la papa se considera uno de vegetales más productivos que se cultiva en el mundo, y provee la mayor fuente de nutrición e ingreso para muchas sociedades (spooner y hetterscheid, 2005). ocupa un lugar importante en la agricultura, economía y seguridad alimentaria, sitúandose en el cuarto lugar de los cultivos o alimentos que sustentan la nutrición a nivel mundial, después del maíz, el trigo y el arroz, con una producción para el año 2007 de 325,3 millones de toneladas y un valor estimado de la cosecha de 40 mil millones de us dólares. se espera que para 2020 la demanda de la papa sea el doble de la consumida en 1993 (fao, 2009). actualmente, la papa cultivada es conocida colectivamente bajo el nombre de s. tuberosum l. (spooner y salas, 2006; andre et al., 2007), posee un rico pool de genes, constituido por 190 especies silvestres que forman tubérculos (spooner y salas, 2006). la papa es el único grupo que posee poliploi306 agron. colomb. 27(3) 2009 la papa continúa siendo objeto de intensa colección e investigación taxonómica, con el fin de determinar un número real de especies (spooner y salas, 2006), debido principalmente a que gran parte de las especies se relacionan entre sí (hawkes, 1990; ochoa, 1990; van den berg et al., 1998; sukhotu et al., 2006; spooner y salas, 2006; spooner et al., 2007). los límites entre diferentes series son menores y aparentemente artificiales, razón por la cual muchas especies son morfológicamente similares y usualmente se distinguen por diferencias menores como la pubescencia o la forma de la hoja (spooner y van der berg, 1992). la hibridación ha contribuido en la formación de muchas especies tanto a nivel diploide como poliploide. la introgresión e hibridación interespecífica han sido sugeridas como algunas de las causas que dificultan la taxonomía en la sección petota (spooner et al., 2007), debido a que la hibridación interespecífica natural es común para muchas especies de la sección petota (ugent, 1970; hawkes, 1963, 1990; clausen y spooner, 1998; miller y spooner, 1999). un ejemplo práctico es el origen de s. andigena. se ha propuesto que proviene de s. stenotomum por poliploidización sexual durante muchas veces y en múltiples lugares, con la subsiguiente hibridación interespecífica e intervarietal a través de cruces (4x x 4x) o poliploidización a través de cruces (2x x 4x ó 4x x 2x) (sukhotu y hosaka, 2006). la presencia de tetraploidización sexual en papa ha sido sugerida por la capacidad de producir granos de polen 2n en las papas tetraploides y especies relacionadas (iwanaga y peloquin, 1982; watanabe y peloquin, 1989; werner y peloquin, 1991). la clasificación taxonómica de la papa es una labor importante, que trata de organizar la variabilidad de una forma lógica; sin embargo, el nombre de una especie no es más que una hipótesis que representa a un grupo “relacionado entre sí por algo”. si se refinan los límites entre las especies silvestres de papa y se agrupan por características similares, esto constituiría una herramienta de predicción muy importante para cualquier programa de fitomejoramiento. es de gran relevancia generar una propuesta final y práctica de amplia aceptación y consenso entre taxónomos, mejoradores y productores, que permita una acertada clasificación taxonómica de las especies silvestres y cultivadas de papa, para facilitar un mejor aprovechamiento del germoplasma en los programas de mejoramiento genético. el objetivo de esta revisión fue compilar las diferentes propuestas existentes para la clasificación de la papa cultivada y sus parientes silvestres. taxonomía de las especies de papa la taxonomía permite describir, nombrar y clasificar los organismos (lincoln et al., 1998). la sistemática es una disciplina más amplia que determina relaciones filogenéticas a través de métodos experimentales modernos, basados en la anatomía comparativa, citogenética, ecología, morfología y usando datos moleculares (stuessy, 1990). la clasificación de las plantas cultivadas y silvestres tienen objetivos diferentes: mientras que las plantas silvestres se clasifican en un sistema que intenta clarificar relaciones evolutivas, las plantas cultivadas se clasifican (o se deberían clasificar) según criterios definidos por los usuarios de acuerdo con un propósito especial, con estabilidad en los nombres primarios, teniendo como meta un sistema de clasificación totalmente diverso (brandenburg, 1986). existe controversia sobre la taxonomía de las papas cultivadas, debido a que diferentes autores han reconocido desde una hasta 20 especies (huamán y spooner, 2002), pero todas forman un mismo pool genético (gene pool) (spooner et al., 2005b). resultados morfológicos y moleculares recientes clasifican la papa en 190 especies repartidas en cuatro clados, que presentan algunas relaciones inter específicas y gran variabilidad con la clasificación propuesta inicialmente en 1990 por hawkes (spooner et al., 2008). spooner et al. (2007) ponen en tela de juicio muchas de estas series y listan únicamente 189 especies, a pesar de la descripción de diez nuevas especies desde hawkes (1990), y predicen que en un futuro se presentará una nueva reducción en el número de especies, en la medida que continúen sus trabajos de investigación con marcadores moleculares. la taxonomía de las especies silvestres y cultivadas de papa continúa siendo notablemente compleja (hijmans et al., 2002; hijmans et al., 2003; spooner et al., 2003c; spooner et al., 2004; spooner y salas, 2006; spooner et al., 2007; spooner et al., 2008), genera controversias y actualmente sigue siendo refinada (hijmans et al., 2002; sponner et al., 2007). muchas especies de papa son iguales, aunque tengan apariencia diferente, ya que mantienen la capacidad de hibridarse cuando están en contacto. el límite entre especies es confuso y aún falta definición para entenderlo claramente (spooner y lara-cabrera, 2001; spooner y salas 2006). a diferencia de los demás cultivos de importancia agronómica, como el maíz, el trigo y el arroz, para la papa no 307rodríguez: teorías sobre la clasificación taxonómica de las papas cultivadas... se ha considerado el mismo concepto taxonómico de gene pool; solamente se ha realizado una separación en diferentes series, una de las cuales corresponde a las papas cultivadas, esto como consecuencia a que no hay barreras marcadas para el flujo de genes en las diferentes categorías (spooner et al., 2003b; spooner et al., 2008). muchos taxónomos han aplicado diversos conceptos para reconocer y agrupar las especies de papa (spooner y van den berg, 1992). actualmente, la sistemática molecular que utiliza análisis de adn genómico proporciona una herramienta de alta confiabilidad, que ha conducido a modificaciones recientes en la clasificación taxonómica, y se espera ayude a despejar muchas dudas acerca de la relación entre especies (spooner et al., 2003c). las especies silvestres y cultivadas de papa (solanum sección petota) son un desafío para los taxónomos, por la ausencia de una definición clara de las diferencias morfológicas entre algunas especies, la plasticidad fenotípica cuando se siembran en diferentes ambientes, la compatibilidad sexual entre muchas de las especies, el amplio rango en los niveles de ploidía –desde diploides hasta hexaploides–, la especiación híbrida y la hibridación introgresiva (spooner et al., 2003c; spooner et al., 2007). de acuerdo con hijmans et al. (2002), la clasificación moderna tiene sus raíces en el sistema de linnaeus (1753), quien describió la papa cultivada común como la especie s. tuberosum l., pero no hizo lo mismo con ninguna especie silvestre. adicionalmente, propuso la clasificación jerárquica de las especies según sus características físicas compartidas y normalizó su denominación. linnaeus (1753) propuso la fórmula binominal, consistente en el uso de dos palabras para asignar un nombre único para cada especie: la primera es el nombre del género y la segunda es el epíteto específico (knapp et al., 2004). estudios morfológicos (fenéticos), acompañados de datos moleculares utilizando isoenzimas, flp, aflp o ssr de adn, se han aplicado para definir el límite entre especies silvestres y cultivadas de papa (huamán y spooner, 2002; spooner et al., 2003a). aspectos moleculares actualmente se ha recurrido a los marcadores moleculares para resolver muchos interrogantes, entre estos la determinación de especies, las relaciones entre especies, la biogeografía, la confirmación de hibridaciones e introgresiones naturales y artificiales, la evolución de la nodulación, la concordancia de distintos conjuntos de datos, la determinación de marcadores diagnósticos de registros de especies particulares, la determinación de herencia auto poliploide y alo poliploide, la diversidad genética, la heterosis, el mantenimiento de bancos genéticos, la evolución de la domesticación y la evolución del genoma (spooner y lara-cabrera, 2001). la elección de métodos analíticos adecuados para investigar los límites entre especies está sujeta a un interrumpido debate aún por resolverse. las especies se definen de distintas maneras mediante criterios morfológicos, biológicos y cladísticos (spooner et al., 2003c). las especies morfológicas han sido definidas con base en criterios fenéticos intuitivos o computarizados (sokal y crovello, 1970). las especies biológicas dependen de su capacidad real o potencial de cruzamiento (mayr, 1969). recientemente se han aplicado los conceptos cladísticos para la determinación de las especies. los cladistas investigan el parentesco entre progenitor y derivado, con base en que estos comparten un carácter derivado determinado a partir del grado de proximidad de los taxones emparentados o grupos derivados (hennig, 1966). la filogenia estudia las interrelaciones entre organismos y proporciona información de cómo se relacionan especies, géneros y familias; en la actualidad se utiliza basándose en los principios de la cladística, de tal manera que un grupo de especies ubicado dentro de un clado monofilético implica que todos los descendientes provienen de un antecesor común. sin embargo, cada filogenia no es más que una hipótesis acerca de las relaciones entre los organismos bajo estudio (knapp et al., 2004). la construcción de árboles filogenéticos para muchos grupos de organismos ha revolucionado el campo de la sistemática y ha conducido a nuevas interpretaciones acerca de cómo los grupos, tanto de especies silvestres como cultivadas, están relacionados, realizando un análisis de diferentes caracteres dentro de un marco evolutivo y permitiendo una unión entre la taxonomía y la genómica a través de la descripción de diferentes especímenes (knapp et al., 2004). la investigación en taxonomía está plenamente justificada como una herramienta predictiva en el mejoramiento de las plantas; debe proporcionar una guía útil para hacer predicciones que permitan utilizar o no germoplasma de acuerdo con su relación con otras especies, y aprovechar así fuentes de resistencia a diferentes factores bióticos, abióti308 agron. colomb. 27(3) 2009 cos o rasgos agronómicos de importancia, que generalmente se encuentran organizados en la literatura utilizando la taxonomía y permiten un mejor aprovechamiento de los recursos genéticos (spooner y salas, 2006). recientes estudios morfológicos, fenéticos y moleculares han confirmado la ausencia de una definición clara de las diferencias entre especies de la sección petota, y han mostrado la utilización de un número de caracteres con rangos sobrepuestos para la delimitación de especies, lo que traería como consecuencia la reducción en el número de especies de la sección petota. adicionalmente, estudios moleculares recientes han sugerido la necesidad de reconsiderar el concepto tradicional para mantener las series actuales (spooner et al., 2003a). diferentes autores han propuesto la necesidad de modernizar la clasificación y nomenclatura de las plantas cultivadas, especialmente la revisión sobre la clasificación de la papa, tanto silvestre como cultivada (spooner et al., 2003c; spooner y hetterscheid, 2005), buscando una clasificación moderna, ágil y estable definida bajo los parámetros de clasificación de las plantas cultivadas establecida por el international code of nomenclature for cultivated plants, icncp (brickell et al., 2004). las plantas cultivadas evolucionan mediante los efectos drásticamente diferentes de la selección artificial −que incluyen hibridación interespecíf ica, intergenérica, transgénesis y selección humana− hacia rasgos de interés agronómico, como el incremento en la variabilidad y el gigantismo de los órganos de interés, cambios en el hábito de crecimiento, hábitat y formas de cultivo (spooner y hetterscheid, 2005), que comparados con la selección natural, pueden tener un profundo efecto en su morfología y, por consiguiente, en su clasificación (spooner y lara-cabrera, 2001). la divergencia entre los objetivos de clasificación para plantas silvestres y cultivadas se ha mantenido por el uso del término taxón, utilizado en la taxonomía de plantas silvestres; se plantea un término alternativo: cultón, o grupo de usuarios definidos, para remplazar taxón, término usado hoy principalmente para organismos filogenéticamente relacionados (spooner et al., 2003a; hetterscheid y branderberg, 1995). el icncp utiliza un sistema no jerárquico, que es una clasificación abierta incompatible con el sistema clásico para clasificar las plantas cultivadas; en este código se utilizan solamente dos rangos –cultivar y grupo cultivado–, que se pueden colocar donde quiera bajo un género, una especie, una subespecie, una variedad o una forma; además, el mismo cultivar puede pertenecer al mismo tiempo a diversos grupos cultivados (ochsmann, 2004b). la clasificación según el international code of botanical nomenclature (icbn) implica normalmente un fondo filogenético, mientras que el código del icncp tiene como objetivo proporcionar una clasificación formal del uso práctico. el concepto de cultón como sistema no jerárquico es incompatible con el sistema jerárquico del icbn, que da lugar a problemas con las convenciones conocidas. la aceptación del icncp es baja: i) para ciertos aspectos taxonómicos hay una carencia de categorías aceptadas; ii) las reglas para nombrar cultivares son inmóviles, demasiado complicadas o restrictivas para el uso práctico, y iii) un sector comercial importante con marcas registradas no es cubierto por el icncp (ochsmann, 2004b). en el futuro, se espera el uso de códigos apropiados e incluir las reglas para nombrar clados, debido a la cantidad e importancia de los datos moleculares. un gran avance en este proceso será el desarrollo y el establecimiento de bases de datos mundiales que proporcionan las herramientas para ligar y mantener la información en relación con los nombres de la planta (ochsmann, 2004a). actualmente, la taxonomía de las especies silvestres y cultivadas de papa sigue siendo muy complicada, ya que usualmente muchas especies de papa presentan una apariencia muy diferente, pero mantienen la capacidad para hibridarse de forma natural cuando se encuentran en contacto, lo que genera alta variabilidad y hace difícil determinar los límites entre especies (spooner y salas, 2006). a la fecha no hay consenso acerca de la clasificación de la papa (spooner y salas, 2006). a lo largo de la historia se han presentado diferentes puntos de vista entre los taxónomos que se han encargado de la clasificación de la papa (tab. 1). además, muchos investigadores han aplicado diferentes conceptos taxonómicos para reconocer grupos y especies. los niveles de ploidía de las papas cultivadas varían en un rango que va desde las papas diploides (2n = 2x = 24), triploides (2n = 3x = 36), tetraploides (2n = 4x = 48) hasta las pentaploides (2n = 5x = 60) (hijmans y spooner, 2001; spooner et al., 2004; spooner y salas, 2006). 309rodríguez: teorías sobre la clasificación taxonómica de las papas cultivadas... las papas cultivadas han sido clasificadas como especies, según el icbn, inicialmente por bukasov (1971) y lechnovich (1971) y luego por hawkes (1990) y ochoa (1990 y 1999), mientras que dodds (1962), huamán y spooner (2002) y spooner et al. (2007) han utilizado simultáneamente la clasificación como especies, y dentro de estas, grupos cultivados utilizando la nomenclatura propuesta por el icncp. hawkes (1990) proporcionó el último esfuerzo por clasificar las papas silvestres formalmente y reconoció 21 series, que incluían especies tuberosas y no tuberosas. estudios hechos por spooner y sytsma (1992), spooner et al. (1993) y spooner y castillo (1997) mostraron que las especies no tuberosas no pertenecen a la sección petota y que toda la serie de hawkes no es monofilética. bukasov (1971) y lechnovich (1971) clasificaron la papa bajo el sistema del icbn y reconocieron 21 especies, incluyendo por separado las especies s. andigena y s. tuberosum. dodds (1962) fue el primero en clasificar las papas cultivadas como grupos cultivados, usando las categorías propuestas por el icncp y reconoció tres especies: s. curtilobum, s juzepczukii y s. tuberosum; adicionalmente, sugirió que existía un pobre soporte morfológico para la mayoría de las especies cultivadas. hawkes (1990) reconoció siete especies cultivadas y siete subespecies, mientras que ochoa (1990 y 1999) lo hizo con nueve especies. el conteo de cromosomas demuestra que los cultivares con ausencia de dormancia en el tubérculo pueden ser diploides o tetraploides (ghislain et al., 2006). esto proporciona una ayuda adicional a la carencia de rasgos coherentes, que tabla 1. resumen de la clasificación taxonómica de las especies cultivadas de papa. ploidia dodds (1962) bukasov (1971), lechnovich (1971) hawkes (1990) ochoa (1990, 1999) huamán y spooner (2002) spooner et al. (2007) 2 x s. tuberosum grupo stenotomum subgrupo goniocalyx subgrupo stenotomum grupo phureja subgrupo amarilla subgrupo phureja s. ajanhuiri juz. y bukasov s. canarense juz. y bukasov s. erlansonii bukasov s. goniocalyx juz. y bukasov s. macmillanii bukasov s. phureja juz. y bukasov s. rybinii juz. y bukasov s. stenotomum juz. y bukasov s. ajanhuiri s. stenotomum ssp. goniocalyx ssp. stenotomum s. phureja ssp. hygrothermicum ssp. phureja s. ajanhuiri s. stenotomum s. goniocalyx s. phureja s. tuberosum grupo ajanhuiri grupo stenotomum grupo phureja s. ajanhuiri 3x s. tuberosum grupo chaucha s. juzepczukii s. boyacense juz. y bukasov s. chaucha juz. y bukasov s. chocclo bukasov s. ciezae bukasov y lechn. s. cuencanum juz. y bukasov s. juzepczukii bukasov s. mamilliferum juz. y bukasov s. tenuifilamentum juz. y bukasov s. chaucha s. juzepczukii s. chaucha s. juzepczukii grupo chaucha grupo juzepczukii s. juzepczukii 4x s. tuberosum grupo andigena grupo tuberosum s. andigenum juz. y bukasov s. molinae juz. s. leptostigma juz. s. tuberosum l. s. tuberosum ssp. andigena ssp. tuberosum s. tuberosum ssp. andigena ssp. tuberosum s. hygrothermicum grupo andigena grupo chilotanum s. tuberosum grupo andigena grupo chilotanum 5x s. curtilobum s. curtilobum juz. y bukasov s. curtilobum s. curtilobum grupo curtilobum s. curtilobum adaptado de: hawkes (1990), huamán y spooner (2002) y spooner et al. (2007). 310 agron. colomb. 27(3) 2009 mantienen la clasificación de las papas cultivadas como especies diferentes, y apoyan fuertemente la clasificación de las papas cultivadas como grupos diferentes (ghislain et al., 2006). huamán y spooner (2002), mediante estudios morfológicos combinados con una serie de cruzamientos previos, datos moleculares, y considerando el probable origen híbrido, los orígenes múltiples, la dinámica evolutiva, la hibridación continua y la forma de clasificación, clasificaron todas las papas cultivadas como una sola especie s. tuberosum l., con ocho grupos cultivados (tab. 1). adicionalmente, reconocieron los grupos cultivados como apropiados para responder a los propósitos prácticos de los usuarios, pero no como taxas naturales que merezcan el estado de especie. huamán y spooner (2002) compararon morfológicamente los cultivares nativos de la papa cultivada –todas las especies cultivadas, excepto los cultivares modernos producidos en tiempos poscolombinos–, utilizando representantes de las siete especies y subespecies propuestas por hawkes (1990). estas especies son: s. ajanhuiri, s. chaucha, s. curtilobum, s. juzepczukii, s. phureja ssp. phureja, s. stenotomum ssp. stenotomum, s. stenotomum ssp. goniocalyx, s. tuberosum ssp. andigena y s. tuberosum ssp. tuberosum. los resultados mostraron algún soporte fenético para las especies s. ajanhuiri, s. chaucha, s. curtilobum, s. juzepczukii y s. tuberosum ssp. tuberosum, pero un pequeño o ningún soporte para los otros seis taxa. como en las especies silvestres descritas arriba, el mayor soporte morfológico para estas especies fue únicamente por el acompañamiento de sobreposición de algunos caracteres. el conteo de cromosomas no estuvo disponible para hawkes (1990) y ochoa (1990), quienes identificaron originalmente estas accesiones y asumieron que todas fueron diploides, una condición incorrecta en algunos casos (ghislain et al., 2006). huamán y spooner (2002) interpretaron estos resultados a la luz de su probable origen híbrido, orígenes múltiples, dinámica evolutiva por hibridación continua y filosofía en su clasificación, para clasificar a todos los cultivares nativos de las papas cultivadas como una sola especie –s. tuberosum–, con ocho grupos cultivados: ajanhuiri, andigena, chaucha, chilotanum, curtilobum, juzepczukii, phureja y stenotomum. finalmente, spooner et al. (2007) clasificaron las papas nativas en cuatro especies: s. ajanhuiri (diploide), s. juzepczukii (triploide), y s. curtilobum (pentaploide) y s. tuberosum l., con dos grupos cultivados: andigena (andiegenum) y chilotanum; en el primero se incluyen todas las papas andinas, tanto diploides como tetraploides, que crecen a lo largo de los andes desde venezuela hasta argentina, y el segundo está conformado por las papas adaptadas a día largo, que crecen en las tierras bajas del centro y sur de chile, incluyendo las islas del archipiélago de los chonos (huamán y spooner, 2002; ames y spooner, 2008; ghislain et al., 2009). conclusiones la diferencia fundamental entre las formas de clasificación propuestas por el icncp y el icbn es que el icbn utiliza el termino taxón, para denominar a un grupo similar de plantas, mientras que el icncp usa los términos cultivar y grupo cultivado para clasificar las plantas cultivadas. esta diferencia se plantea teniendo en cuenta que las plantas cultivadas se originaron como consecuencia de actividades humanas mediante procesos de selección de manera accidental o deliberada por hibridación y posterior selección en campos de agricultores, y han manteniendo en algunos casos su identidad por sucesivos ciclos de propagación vegetativa o generado nueva variabilidad como consecuencia de la adaptación a diferentes ambientes e hibridación espontánea con especies silvestres o cultivadas. el análisis de datos a partir de las nuevas tecnologías de la sistemática molecular y el uso de programas avanzados de computador han servido para revisar el conocimiento del germoplasma y definir los límites entre especies y su relación entre ellas. sin embargo, se mantiene la controversia entre los taxónomos de plantas, debido a un sinnúmero de variantes originadas como consecuencia de factores asociados con eventos de polinización cruzada, autopolinización, apomixis, propagación clonal y poliploidización, lo que favorece diferentes patrones de variación y dificulta una subdivisión en unidades fácilmente reconocibles. la taxonomía de las plantas cultivadas trae consigo una complicación adicional por la influencia de los factores de domesticación que generan nuevos patrones de variación, debido a que la domesticación favorece mayores y más rápidos efectos sobre caracteres morfológicos usados tradicionalmente en la clasificación de las plantas. se hace necesario establecer un acuerdo entre taxónomos para desarrollar un sistema de clasificación estable y único que no solo permita la identificación de los diferentes taxa, sino que facilite la clasificación de grupos de plantas con cualidades similares que sirvan como una herramienta de predicción efectiva para los programas de fitomejoramiento. 311rodríguez: teorías sobre la clasificación taxonómica de las papas cultivadas... literatura citada ames, m. y d.m. spooner. 2008. dna from herbarium specimens settles a controversy about origins of the european potato. amer. j. bot. 95(2), 252-257. andre, c.m., m. ghislain, p. bertin, m. oufir, m.r. herrera, l. hoffmann, j.f. hausman, y. larondelle y d. evers. 2007. andean potato cultivars (solanum tuberosum l.) as a source of antioxidant y mineral micronutrients. agric. food chem. 55, 366-378. brandenburg, w.a. 1986. classification of cultivated plants. acta hort. 182, 109-115. brickell, c.d., b.r. baum, w.l.a. hetterscheid, a.c. leslie, j. mcneill, p. trehane, f. vrugtman y j.h. wiersema. 2004. international code of nomenclature of cultivated plants. acta hort. 647, 1-123. bukasov, s.m. 1971. cultivated potato species. pp. 5-40. en: bukasov, s.m. (ed.). flora of cultivated plants. vol. 9. kolos, leningrad, rusia. clausen, a.m. y d.m. spooner. 1998. molecular support for the hybrid origin of the wild potato species solanum rechei (solanum sect. petota). crop sci. 38, 58-865. dodds, k.s. 1962. classification of cultivated potatoes. pp. 517-539. en: correll, d.s. (ed.). the potato and its wild relatives. series of botanical studies 4. texas research foundation, renner, tx. estrada, n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. centro de información para el desarrollo (cid), lima, perú. fao. 2009. faostat. el mundo de la papa. en: http://www.potato2008.org/es/mundo; consulta: noviembre de 2009. ghislain, m., d. andrade, f. rodríguez, r.j. hijmans y d.m. spooner. 2006. genetic analysis of the cultivated potato solanum tuberosum l. phureja group using rapds and nuclear ssrs. theor. appl. genet. 113(8), 1515-1527. ghislain, m., j. núñez, m.r. herrera y d.m. spooner. 2009. the single andigenum origin of neo-tuberosum-tuberosum potato materials is not supported by microsatellite and plastidios marker analices. theor. appl. genet. 118, 963-969. hawkes, j.g. 1963. a revision of the tuber-bearing solanums. 2a ed. scottish plant breeding station record, roslin, uk. pp. 76, 181. hawkes, j.g. 1990. the potato: evolution, biodiversity and genetic resources. belhaven press, washington dc. hennig, w. 1966. phylogenetic systematic. univ. illinois press, urbana, il. hetterscheid, w.l.a. y w.a. brandenberg. 1995. culton vs. taxon: conceptual issues in cultivated plant systematics. taxon 44, 161-175. hijmans, r., t. gavrilenko, s. stephenson, j. bamberg, a. salas y d.m. spooner. 2007. geographic and environmental range expansion through polyploidy in wild potatoes (solanum section petota). global ecol. biogeogr. 16, 485-495. hijmans, r.j., m. jacobs, j.b. bamberg y d.m. spooner. 2003. frost tolerance in wild potato species: assessing the predictivity of taxonomic, geographic, and ecological factors. euphytica 130, 47-59. hijmans, r.j. y d.m. spooner. 2001. geographic distribution of wild potato species. amer. j. bot. 88, 2101-2112. hijmans, r.j., d.m. spooner, a.r. salas, a. guarino y j. de la cruz. 2002. atlas of wild potatoes. systematic and ecogeographic studies on crop gene pools 10(i-ix). international plant genetic resources institute, roma. huamán, z. y d.m. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (solanum sect. petota). amer. j. bot. 89, 947-965. iwanaga, m. y s.j. peloquin. 1982. origin and evolution of cultivated tetraploid potatoes via 2n gametes. theor. appl. genet. 61, 161-169. knapp, s., l. bohs, m. nee y d.m. spooner. 2004. solanaceae a model for linking genomics with biodiversity. comp. funct. genom. 5, 285-291. lechnovich, v.s. 1971. cultivated potato species. pp. 41-304. en: bukasov, s.m. (ed.). flora of cultivated plants. vol. 9. kolos, leningrad, rusia. lincoln, r.g., g. boxshall y p. clark. 1998. a dictionary of ecology, evolution and systematics. 2a ed. cambridge university press, cambridge, ma. linnaeus, c. 1753. species plantarum. holmiae, estocolmo. mayr, e. 1969. the biologoical meaning of species. biol. j. linn. soc. 1, 311-320. miller, j.t. y d.m. spooner. 1999. collapse of species boundaries in the wild potato solanum brevicaule complex (solanaceae, s. sect. petota): molecular data. plant syst. evol. 214, 103-130. ochoa, c.m. 1990. the potatoes of south america: bolivia. cambridge university press, cambridge, uk. ochoa, c.m. 1999. las papas de sudamérica: pert. cip, lima, perú. ochsmann, j. 2004a. current problems in nomenclature and taxonomy of cultivated plants. acta hort. 634, 53-61. ochsmann, j. 2004b. some notes on problems of taxonomy y nomenclature of cultivated plants. schriften genet. res. 22, 43-50. sokal, r.r. y t.j. crovello. 1970. the biological species concept: a critical evaluation. american naturalist 104, 127-153. spooner, d.m., g.j. anderson y r.k. jansen. 1993. chloroplast dna evidence for the inter relationship of tomatoes, potatoes, and pepinos (solanaceae). amer. j. bot. 80, 676-688. spooner, d.m., g.j. bryan, r.g. van den berg y a. del rio. 2003a. species concepts and relationships in wild and cultivated potatoes. acta hort. 619, 63-75. spooner, d.m., w.l.a. hetterscheid, r.g. van den berg y w. brandenburg. 2003b. plant nomenclature and taxonomy: an horticultural and agronomic perspective. hort. rev. 28, 1-60. spooner, d.m., r.g. van den berg, g. bryan y a. del rio. 2003c. species concepts and relationships in wild and cultivated potatoes. acta hort. 619, 63-75. spooner, d.m. y t.r. castillo. 1997. reexamination of series relationships of south american wild potatoes (solanaceae: solanum sect. petota): evidence from chloroplast dna restriction site variation. amer. j. bot. 84, 671-685. 312 agron. colomb. 27(3) 2009 spooner, d.m., d. fajardo y g.j. bryan. 2007. species limits of solanum berthaultii hawkes and s. tarijense hawkes and the implications for species boundaries in solanum sect. petota. taxon 56(4), 987-999. spooner, d.m. y w.l.a. hetterscheid. 2005. origins, evolution, and group classification of cultivated potatoes. pp. 285-307. en: motley, t.j., n. zerega y h. cross (eds.). darwin’s harvest: new approaches to the origins, evolution, y conservation of crops. columbia university press, ny. spooner, d.m. y s. lara-cabrera. 2001. sistemática molecular y evolución de plantas cultivadas. pp. 57-114. en: hernández, h.m., a. garcía-aldrete, f. álvarez y m. ulloa (eds.). enfoques contemporáneos para el estudio de la biodiversidad. instituto de biología, unam; fondo de cultura económica, méxico df. spooner, d.m., k. mclean, g. ramsay, r. waugh y g. bryan. 2005b. a single domestication for potato based on multilocus amplified fragment length polymorphism genotyping. proc. natl. acad. sci. 102, 14694-14699. spooner, d.m., j. núñez, g. trujillo, m. del r. herrera, f. guzmán y m. ghislain. 2007. extensive simple sequence repeat genotyping of potato landraces supports a major reevaluation of their gene pool structure and classification. pnas 104(49), 19398-19403. spooner, d., f. rodríguez, z. polgár, h.e. ballard y s.h. jansky. 2008. genomic origins of potato polyploids: gbssi gene sequencing data. the plant genome. a supplement to crop science 48(s1), s27-s36. spooner, d.m. y a. salas. 2006. structure, biosystematics, and genetic resources. pp. 1-39. en: gopal, j. y s.m.p. khurana (eds.). handbook of potato production, improvement, and postharvest management. haworth’s press, inc., binghampton, ny. spooner, d.m. y k.j. sytsma. 1992. reexamination of series relationships of mexican and central american wild potatoes (solanum sect. petota): evidence from chloroplast dna restriction site variation. syst. bot. 17, 432-448. spooner, d.m. y r.g. van den berg. 1992. an analysis of recent taxonomic concepts in wild potatoes (solanum section petota). genet. res. crop evol. 39, 23-37. spooner, d.m., r.g. van den berg, a. rodriguez, j. bamberg, r.j. hijmans y s. lara-cabrera. 2004. wild potatoes (solanum section petota; of north and central america. syst. bot. monogr. 68, 1-209. spooner, d.m., r.r. van treuren y m.c. de vicente. 2005a. molecular markers for germplasm y genebank management. techn. bull. 10. international plant genetic resources institute, roma. stuessy, t.f. 1990. plant taxonomy: the systematic evaluation of comparative data. columbia university press, new york, ny. sukhotu, t. y k. hosaka. 2006. origin and evolution of andigena potatoes revealed by chloroplast y nuclear dna markers. genome 49, 636-647. sukhotu, t., o. kamijima y k. hosaka. 2006. chloroplast dna variation in the most primitive cultivated diploid potato species solanum stenotomum juz. et buk. and its putative wild ancestral species using high-resolution markers. genet. resour. crop evol. 53, 53-63. ugent, d. 1970. the potato: what is the origin of this important crop plant, and how did it first become domesticated? sci. 170, 1161-1166. van den berg, r.g., j.t. miller, m.l. ugarte, j.p. kardolus, j. nienhuis y d.m. spooner. 1998. collapse of morphological species in the wild potato solanun brevicaule complex (solanaceae: sect. petota). amer. j. bot. 85, 92-109. watanabe, k. y s.j. peloquin. 1989. ocurrence of 2n pollen and ps gene frequencies in cultivated groups and their related wild species in tuber-bering solanums. theor. appl. genet. 78, 329-336. werner, j.e. y s.j. peloquin. 1991. occurrence and mechanisms of 2n egg formation in 2x potato. genome 34, 975-982. received for publication: 12 may, 2010. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 agrobiologia, empresa brasileira de pesquisa agropecuária (embrapa). seropédica (brasil). alexander.resende@embrapa.br 2 universidade federal rural do rio de janeiro. seropédica (brasil). agronomía colombiana 31(1), 89-94, 2013 artropodes do solo durante o processo de decomposição da matéria orgánica edaphic arthropods during organic matter decomposition alexander silva de resende1, eduardo francia carneiro campello1, gabriela tavares arantes silva2, khalil menezes rodrigues2, willian roberson duarte de oliveira2 e maria elizabeth fernandes correia1 resumo abtract em sistemas agroflorestais (saf), a poda de árvores e arbustos é usada como fonte de nutrientes para as culturas principais, tornando importante a determinação das taxas de decomposição dos mesmos. entre os fatores que influenciam a decomposição de material vegetal, a fauna do solo tem um papel de destaque. o objetivo deste trabalho foi analisar a dinâmica entre as populações da fauna de artrópodes e o processo de decomposição de material vegetal. para a avaliação, utilizaram-se sacolas (litter bags) contendo 50 g de folhas frescas de gliricídia ou ingá, dispostas sobre o solo em um saf. o material foi coletado aos 8, 14, 20, 27, 41, 57 e 78 dias após a implantação do experimento, com duas coletas adicionais somente de ingá aos 128 e 239 dias. depois da coleta, se determinou a matéria seca contida em cada sacola. avaliou-se também a associação da fauna de artrópodes com cada material em cada coleta, através de funis berlese-tüllgren e triagem em laboratório. na gliricídia houve um aumento na abundância da fauna a partir dos 14 dias, com um posterior declínio aos 41 dias. no ingá, o incremento da abundância da fauna só ocorreu a partir dos 57 dias. a fauna do solo varia durante o processo de decomposição e se apresenta de forma diferente em espécies de velocidades de decomposição contrastantes, sendo o teor de polifenol a característica que mais parece influenciar esse comportamento. nem todos os grupos faunísticos acompanharam o processo de decomposição, mas o grupo isopoda foi o que melhor acompanhou essa dinâmica. in agroforestry systems tree pruning is a source of nutrients for the main crops, which makes it important to determine the decomposition rate of these residues. among the factors influencing plant material decomposition, soil fauna plays an outstanding role. thus, the relation between these two parameters was the objective of the current work. the evaluation made use of litter bags filled with 50 g of leaves of gliricídia or ingá and scattered on the ground of an agroforestry system. these materials were collected on days 8, 14, 20, 27, 41, 57 and 78 after setting the experiment, plus two additional ingá sample collections on days 128 and 239. after collection, dry matter content and arthropod fauna (using berlese-tüllgren funis and laboratory screening) associated to plant material in each bag were determined. gliricídia showed an increase in fauna abundance since day 14, to decline after day 41. in the case of ingá, fauna only increased after day 57. soil fauna was observed to vary during the decomposition process and as a function of plant species decomposition rate, polyphenol content being the most influencing factor. while not all faunal groups accompanied the decomposition process, isopoda was the one that most closely did so. palavras chave: fauna do solo, sistemas agroflorestais, nutriente, mineralização. key words: soil fauna, agroforestry, nutrients, mineralization. introdução os sistemas agroflorestais (saf) são formas de uso e manejo do solo nos quais espécies lenhosas (árvores, arbustos e palmeiras) são utilizadas em associação com culturas e/ou animais na mesma área, de maneira simultânea ou sequencial. eles têm como objetivo promover o equilíbrio das funções ecológicas aliadas à rentabilidade econômica. tais benefícios são provenientes das interações entre a componente arbórea e as demais componentes do sistema (passos, 2003; brienza júnior et al., 2009). entre as funções ecológicas que os sistemas agroflorestais podem ter, destaca-se a ciclagem de nutrientes. este processo inclui o enriquecimento das camadas superficiais do solo com matéria orgânica a partir da transferência de biomassa, sendo regulado principalmente pela velocidade de decomposição e mineralização deste material vegetal depositado (silva et al., 2006). os sistemas biológicos envolvidos no processo de decomposição incluem três componentes: um recurso decomponente, ou seja folhas ou raízes que fornecem a matéria orgânica soils, fertilization and management of water 90 agron. colomb. 31(1) 2013 do solo; os microrganismos, que são mediadores da maior parte das transformações químicas; e macro-organismos, que criam condições convenientes para a atividade microbiana em escalas definidas de espaço e tempo (wardle e lavelle, 1997). cabe ressaltar que a qualidade do material a ser decomposto é um dos fatores mais importantes. neste sentido, sob as mesmas condições edafoclimáticas, a velocidade de decomposição dos resíduos de diversas espécies vegetais varia em função da qualidade do material decomponente (gama-rodrigues et al., 2003). os organismos do solo também podem ter efeitos reguladores fortes na decomposição (lavelle, 1993), sendo classificados em microrganismos, compreendendo as bactérias e fungos; e a fauna do solo, que é dividida em: micro, meso e macrofauna (correia e oliveira, 2000). os microrganismos são a componente biótica que atua diretamente no processo de decomposição, pois tem o complemento enzimático mais apropriado para a quebra da serapilheira. a fauna do solo, principalmente a que consome diretamente os resíduos vegetais, desempenha o papel de transformadora da serapilheira (wardle e lavelle, 1997). por causa do seu limitado aparato enzimático, a fauna do solo atua principalmente na fragmentação de detritos vegetais, acondicionando-os para a ação dos microrganismos; na humificação e na redistribuição de partículas orgânicas e minerais do solo (correia e oliveira, 2000). assim, os microrganismos e a fauna do solo possuem funções complementares, sendo que a natureza da interação entre eles regula o processo de decomposição. o objetivo deste trabalho foi observar a dinâmica da comunidade da fauna de artrópodes no processo de decomposição, verificando: 1) se há relação entre a abundância da fauna e a velocidade de decomposição da serapilheira de duas espécies vegetais com composição química contrastante; e 2) se todos os grupos presentes acompanham a taxa de decomposição. materiais e métodos amostras de folhas frescas de gliricidia sepium (jacq) steud. (gliricídia) e inga marginata willd. (ingá) foram coletadas no mês de setembro de 2005. a coleta foi realizada na área jardinada da embrapa agrobiologia, município de seropédica, rj (22°46’ s, 43°41’ o) situada a 33 m de altitude. a região apresenta clima de verões úmidos e invernos secos, com temperatura média anual de 24,6°c e precipitação de 1.200 mm, sendo os meses de julho e agosto os mais secos (ramos et al., 1973). a área possui um planossolo de baixa fertilidade, com uma superfície arenosa e logo abaixo uma camada argilosa e compacta. as amostras consistiram apenas nas folhas intermediárias dos ramos, evitando assim a coleta de folhas jovens e em estágio de maturidade avançada, toda vez que, com a senescência, há translocação de nutrientes entre os órgãos da planta (mason, 1980). amostras de 50 g de folhas frescas de cada espécie vegetal foram colocadas em bolsas de malha plástica com abertura de 5 mm (litter bags). seis bolsas para cada material vegetal foram distribuídas aleatoriamente num sistema agroflorestal na fazendinha agroecológica da embrapa agrobiologia, sendo depositadas sobre a superfície do solo. a matéria seca inicial foi determinada antes da exposição a campo, secando-se as folhas de seis bolsas em estufa a 65°c até peso constante. levada a cabo aos 8, 14, 20, 27, 41, 57 e 78 d após a instalação do experimento, a avaliação da velocidade de decomposição e liberação de nutrientes contou com três repetições por espécie e por data de amostragem. para inga semialata, realizaram-se duas coletas adicionais, aos 128 e 239 d, por sabidamente apresentar decomposição mais lenta que a gliricídia (silva et al., 2006). em cada data de amostragem, as litter bags foram retiradas do solo e transportadas para o laboratório, onde o material vegetal foi seco em estufa a 65°c até atingir peso constante. em seguida foi manualmente triado e triturado para a determinação do teor de nitrogênio segundo metodologia descrita por embrapa (1999). a avaliação da fauna do solo e do material em decomposição contou com seis repetições por data de amostragem e por espécie. uma vez retiradas as litter bags, coletaram-se amostras de solo utilizando um gabarito de 0,25 x 0,25 m até uma profundidade de 5 cm. cada amostra foi transferida para o laboratório, sendo adicionada em funis da bateria de extratores berlese-tüllgren (correia e oliveira, 2000), os quais tinham em sua base um recipiente de vidro contendo 150 ml de álcool (50%). após a transferência de todas as amostras para os funis, a bateria de extratores foi vedada completamente. acima dos funis, acenderam-se lâmpadas de 40 w, as quais permaneceram assim por 13 d, conforme recomendado por correia e oliveira (2000). o conteúdo de cada frasco proveniente dos extratores foi triado, em placas de petri sob lupa binocular. os artrópodes foram separados, contados e identificados ao nível de ordem e os dados expressos em número de indivíduos por m2. a avaliação dos resultados baseou-se na estatística descritiva, estimando-se a média, o desvio e o erro padrão da média. 91resende, campello, silva, rodrigues, oliveira e correia: artropodes do solo durante o processo de decomposição da matéria orgánica resultados e discussão as duas espécies vegetais apresentaram taxas de decomposição bem contrastantes. a gliricídia apresentou massa final de apenas 9% do valor inicial aos 78 d, enquanto o ingá ainda manteve 72% da sua massa inicial aos 239 d (fig. 1). esses resultados são reflexos da composição química de cada espécie. após 14 d de exposição a campo, a gliricídia apresentou uma relação (lignina + polifenol)/n duas vezes menor que o ingá. o mesmo foi observado para a relação c:n, que foi de 19 para o ingá e de 14 para a gliricídia (tab. 1). esses resultados estão de acordo com silva et al. (2006), quem, trabalhando na mesma área, encontraram correlação negativa entre os parâmetros supracitados e a velocidade de decomposição. a presença de altos teores dessas moléculas implica numa redução na taxa de decomposição. a lignina interage com a parede celular fornecendo proteção mecânica à celulose contra a degradação. já os polifenóis podem formar complexos com as proteínas e a parede celular (tornando-as física e quimicamente inacessíveis aos decompositores) ou reagir com grupamentos amino, acarretando uma correlação negativa com a mineralização do nitrogênio (mafongoya et al., 1998). o efeito da qualidade do resíduo vegetal sobre a biota do solo regula a extensão pela qual essa mesma biota facilita a decomposição da serapilheira (wardle e lavelle, 1997). assim, resíduos com qualidades diferentes apresentarão valores diferentes no número total de indivíduos presentes, o que por sua vez, poderá alterar a velocidade de decomposição. neste trabalho observaram-se valores distintos na abundância da fauna de artrópodes presente nas diferentes datas de coleta, possivelmente mais associados às condições climáticas do que a fatores relacionados às características químicas do material (tab. 2). foram encontrados 21 grupos diferentes de artrópodes, sendo que os mais numerosos foram: acari, formicidae, coleoptera, diptera, isopoda, collembola, hemiptera e heteroptera. os outros grupos foram representados por apenas alguns indivíduos. a variação da comunidade de artrópodes ocorreu de forma bastante aleatória, não sendo possível determinar tabela 1. teores de nitrogênio, lignina, polifenol, relação c/n e (lignina+polifenol)/n de gliricidia sepium e inga marginata, em diferentes tempos de decomposição (médias de três repetições). espécies dias após implantação teores (g kg-1) n lignina polifenol c/n (lignina+polifenol)/n ingá 14 23,4 291,4 60,5 19 15,0 gliricídia 33,1 177,0 17,7 14 5,9 ingá 57 20,7 313,3 24,5 22 16,3 gliricídia 18,6 244,3 8,4 24 13,6 ingá 239 23,4 390,2 15,2 19 17,3 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 5 10 15 20 25 nº d e in di ví du os g de s er ra pi lh ei ra dias após instalação decomposição nº de indivíduos 0 8 14 20 27 41 57 78 131 239 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 5 10 15 20 25 nº d e in di ví du os g de s er ra pi lh ei ra dias após instalação 0 8 15 21 28 41 59 90 figura 1. curva de decomposição e número de indivíduos da fauna de artrópodes presentes em ingá (a) e gliricídia (b). as barras em cada ponto significam o erro padrão da média. 92 agron. colomb. 31(1) 2013 um padrão de comportamento. esse resultado corrobora a noção de que os grupos da fauna edáfica apresentam funções diversas na dinâmica do solo, podendo participar de forma direta ou indireta no processo de decomposição, o que leva à formação de complexas relações competitivas e mutualísticas entre diferentes grupos (correia e oliveira, 2000). mudanças na qualidade da serapilheira também são citadas como passíveis de influenciar as interações bióticas e, portanto, a composição taxonômica da população de organismos do solo, mas não em direções previsíveis (wardle e lavelle, 1997; gatiboni et al., 2009). acari foi o mais numeroso dentre os grupos encontrados, correspondendo a 69% do total de indivíduos (tab. 3). este grupo é muito abundante e amplamente distribuído na natureza. várias das suas espécies tendem a ser partenogenéticas, promovendo maior produção de ovos, favorecendo a sua distribuição e, algumas vezes, um aumento considerável da população (franklin et al., 2004; tripathi et al., 2005). embora haja espécies decompositoras, sua alta densidade pode não resultar em maior influência sobre a decomposição (franklin et al., 2004; tripathi et al., 2005). tabela 3. número total de ácaros encontrados e porcentagem no total de indivíduos encontrados em gliricídia e ingá. ingá gliricídia serrapilheira solo serrapilheira solo n° de ácaros 4475 8928 3574 8753 % no total 51,9 76,5 62,9 79,4 estudos têm mostrado que o grupo acari de artrópodes raspadores pode ser mais importante na mobilização de nutrientes do que na contribuição à perda de massa (hanlon e anderson, 1979). eles possuem um aparato bucal capaz de raspar a matéria orgânica no momento em que estão se alimentando da microflora aderida aos resíduos (seartedt, 1984), o que lhes permite manter altos níveis populacionais, embora com porca influência sobre as primeiras etapas do processo de decomposição. já o grupo formicidae possui estrutura social, tendendo a se localizar em determinados pontos. as formigas recolhem resíduos ricos em nutrientes da área que rodeia o ninho e os concentram perto da entrada do mesmo, tornando o solo mais rico em matéria orgânica, n e p do que o solo ao redor (wagner e jones, 2006). o grupo exerce influência sobre a decomposição, no entanto, a direção é muito pontual, gerando um ambiente heterogêneo e, portanto, não apresentando grande relevância em estudos da magnitude do presente. devido a sua reduzida participação no processo de decomposição, acari e formicidae foram excluídos da análise, a qual mostrou uma correlação direta entre o número de indivíduos de cada grupo faunístico e a velocidade de decomposição das espécies vegetais estudadas (fig. 1). para a gliricídia, observou-se um aumento na abundância da fauna a partir dos 14 d, quando a taxa de decomposição passou a ser mais intensa, com um posterior declínio a partir dos 41 d, quando a quantidade de massa remanescente era inferior ao 30% da existente inicialmente. para o ingá, o incremento na abundância da fauna só ocorreu a partir dos 57 d (coincidindo com o começo da perda de matéria seca nos resíduos) e continuou até os 239 d. avaliando-se as características químicas do material nessas datas (tab. 1), nota-se que os teores de polifenol dos resíduos de ingá diminuíram de 60 para 25 g kg-1 entre os 14 e 57 d após a implantação do experimento. embora sejam necessários estudos mais detalhados, os resultados sugerem que o teor de polifenol contido nos resíduos vegetais é determinante para o crescimento da população dos agentes decompositores da fauna do solo e, consequentemente, para a taxa de decomposição do material. a partir destes resultados, tabela 2. riqueza e densidade da fauna edáfica (indivíduos/m2) presente em serapilheira e solo de gliricídia e ingá (média de 6 repetições ± erro padrão da média). ingá gliricídia serapilheira solo serapilheira solo densidade riqueza densidade riqueza densidade riqueza densidade riqueza 8 d 1674±491 13 877±353 10 6778±2294 16 1605±822 11 14 d 3168±2667 18 2928±806 14 933±396 11 1010±469 12 20 d 2186±1830 13 7784±2123 13 1669±901 13 7658±3588 14 27 d 778±587 13 2186±858 11 1410±494 15 4409±1166 14 41 d 2722±899 13 194±110 7 2480±785 14 978±441 8 57 d 1648±384 11 11869±5832 12 821±168 14 11165±9004 12 78 d 4498±1858 13 810±210 12 1066±310 12 3293±1736 11 131 d 1698±466 9 1936±1267 12 239 d 4618±2443 14 2541±1497 13 93resende, campello, silva, rodrigues, oliveira e correia: artropodes do solo durante o processo de decomposição da matéria orgánica buscar-se-á um valor ótimo de liberação de compostos recalcitrantes, a partir do qual se desencadeie o processo de decomposição. essa diferença de comportamento da fauna caracteriza a influência de resíduos com diferentes composições químicas. em geral, os resíduos com menor relação c:n são mais vulneráveis ao efeito dos agentes da decomposição, acelerando essa perda. além disso, esses resíduos oferecem menos resistência à ação da fauna saprófaga, para a qual se tornam mais atraentes, influenciando assim positivamente o tamanho da comunidade faunística e oferecendo melhores condições para os microrganismos. estes, pela sua vez, irão alterar a relação c: nutriente, favorecendo assim uma nova colonização de artrópodes saprófagos (tian et al., 1997). com o passar do tempo, a fração mais lábil da serapilheira reduze-se consideravelmente, restando unicamente a fração recalcitrante, que, composta basicamente de celulose e lignina, vem a ser mais resistente. os grupos encontrados não mostraram padrão algum de variação de densidade, mas, entre eles, isopoda apresentou o comportamento mais representativo da fauna saprófaga como um todo (fig. 2). o grupo é essencialmente saprófago, com sua dieta composta na maior parte de material orgânico deteriorado, como serapilheira, madeira apodrecida, fungos e capas bacterianas. é citado como um regulador-chave das funções de decomposição e ciclagem de nutrientes no ambiente, e a sua diversidade diminui rapidamente em paisagens agrícolas e silviculturais intensivamente trabalhadas e em ambientes pobres em que a matéria orgânica é escassa ou de baixa qualidade (paoletti e hassall, 1999), o que demonstra que o grupo é extremamente sensível às mudanças ambientais. estes resultados reforçam a importância do grupo como um potencial indicador em estudos sobre a fauna do solo e a decomposição da serapilheira. conclusão a fauna do solo varia durante o processo de decomposição de resíduos vegetais e se apresenta de forma diferente em espécies de velocidades de decomposição contrastantes. o teor de polifenol é a característica que mais parece influenciar este comportamento. o grupo isopoda é o que apresenta maior correspondência com o processo de decomposição. agradecimentos à embrapa agrobiologia, universidade federal rural do rio de janeiro, cnpq e faperj pelo apoio e suporte financeiro e pela bolsa de produtividade em pesquisa do primeiro autor. literatura citada brienza júnior, s., r.q. maneschy, m. mourão júnior, a.b. gazel filho, j.a.g. yared, d. gonçalves e m.b. gama. 2009. sistemas agroflorestais na amazônia brasileira: análise de 25 anos de pesquisa. pesq. flor. bras. 60, 67-76. correia, m.e.f. e l.c. oliveira. 2000. fauna de solo: aspectos gerais e metodológicos. documento técnico no. 112. embrapa agrobiologia, seropédica, brasil. embrapa, empresa brasileira de pesquisa agropecuária. 1999. manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes. embrapa informação tecnológica, brasília. franklin, e., t. hayek, e.p. fagundes e l.l. silva. 2004. oribatid mite (acari: oribatida) contribution to decomposition dynamics of leaf litter in primary forest, second growth, and polyculture in the central amazon. braz. j. biol. 64, 59-72. figura 2. curva de decomposição e número de indivíduos do grupo isopoda presente em ingá (a) e gliricídia (b). as barras em cada ponto significam o erro padrão da média. 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 nº d e in di ví du os g de s er ra pi lh ei ra dias após instalação decomposição nº de indivíduos 0 8 14 20 27 41 57 78 131 239 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 nº d e in di ví du os g de s er ra pi lh ei ra dias após instalação 0 8 14 20 27 41 57 78 94 agron. colomb. 31(1) 2013 gama-rodrigues, a.c., n.f. barros e m.l. santos. 2003. decomposição e liberação de nutrientes do folhedo de espécies florestais nativas em plantios puros e mistos no sudeste da bahia. rev. bras. ciênc. solo 2, 1021-1031. gatiboni, l.c., j.l.m. coimbra, l.p. wildner e r.b.n. denardin. 2009. modificações na fauna edáfica durante a decomposição da palhada de centeio e aveia preta em sistema plantio direto. biotemas 22(2), 45-53. hanlon, r.d. e j.m. anderson. 1979. the effects of collembola grazing on microbial activity in decomposing leaf litter. oecologia 38, 93-99. lavelle, p., e. blanchart, a. martin, s. martin, a. spain, f. toutain, i. barois e r.a. schaefer. 1993. hierarchical model for decomposition in terrestrial ecosystems: application to soils of the humid tropics. biotropica 25(2), 130-150. mafongoya, p.l., k.e. giller, e c.a. palm. 1998. decomposition and nitrogen release patterns of tree pruning and litter. agrof. syst. 38, 77-97. mason, c.f. 1980. decomposição. universidade de são paulo, são paulo, brasil. paoletti, m. g., hassall, m. woodlice. 1999. (isopoda: oniscidea): their potential for assessing sustainability and use as bioindicators. agric. ecosyst. environ. 74, 157-165. passos, c.a.m. 2003. aspectos gerais dos sistemas agroflorestais. universidade federal do mato grosso, cuiabá, brasil. ramos, d.p., a.f. castro, e n.m. camargo. 1973. levantamento detalhado de solos da aréa da universidade federal rural do rio de janeiro. pesq. agropec. bras. 8, 1-27. seartedt, t.r. 1984. the role of microarthropods in decomposition and mineralization processes. ann. rev. entomol. 29, 25-46. silva, g.t.a., l.v. matos, p. de o. nóbrega, e.f.c. campello, e a.s. de resende. 2006. correlação entre a composição química e a velocidade de decomposição e liberação de nitrogênio de folhas de dez espécies em um sistema agroflorestal (cd-rom). in: vi congresso brasileiro de sistemas agroflorestais. rio de janeiro, brasil. tian, g., l. brussaard, b.t. kang e m.j. swift. 1997. soil faunamediated decomposition of palnt residues under constrained environmental and residue quality conditions. pp. 107-123. in: cadisch, g. e k.e. giller (eds.). driven by nature: plant litter quality and decomposition. cab international, wallingford, uk. tripathi, g., r. kumari e b.m. sharma. 2005. associação de mesofauna do solo com decomposição de restos vegetais. científica 33(2), 148-151. wagner, d. e j.b. jones. 2006. the impact of harvester ants on decomposition, n mineralization, litter quality, and availability of n to plants in the mojave desert. soil biol. biochem. 38, 2593-2601. wardle, d.a. e p. lavelle. 1997. linkages between soil biota, plant litter quality and decomposition. pp. 107-123. in: cadisch, g. e k.e. giller (eds.). driven by nature: plant litter quality and decomposition. cab international, wallingford, uk. zimmer, m. 2004. effects of temperature and precipitation on a flood plain isopod community: a field history. eur. j. soil biol. 40, 130-146, agronomía 21c.indd agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 49-53 dos nuevas especies de buenoa (heteroptera: notonectidae) de colombia two new species of buenoa (heteroptera: notonectidae) from colombia dora nancy padilla-gil1 1 p r o f e s o r a . d e p a r t a m e n t o d e b i o l o g í a . u n i v e r s i d a d d e n a r i ñ o . a p a r t a d o 1 5 7 4 p a s t o . c o l o m b i a . d p a d i l l a @ u d e n a r. e d u . c o r e s u m e n las especies buenoa amazona n. sp. y buenoa nieseri n. sp. de colombia, son descritas y comparadas con especies similares. también se presenta una clave para determinar las especies colombianas. palabras clave: insectos acuáticos, nadadores de espalda, buenoa nieseri n. sp., buenoa amazona n. sp. s u m m a r y buenoa amazona and buenoa nieseri sp. n. from colombia are described and compared with related species. in addition, a key to colombian species is given. key words: aquatic insects, backswimmers, buenoa amazona n. sp., buenoa nieseri n. sp. i n t r o d u c c i o n a la familia notonectidae pertenece el género buenoa, los notonéctidos son conocidos ¨como “nadadores de espalda”, por su hábito característico de nadar sobre su dorso; son hemípteros acuáticos, dependientes del oxígeno atmosférico, pero bien adaptados para permanecer horas bajo la superficie del agua. buenoa es un género nuevo restringido al hemisferio occidental, con amplia distribución; la mayoría de especies habitan en sudamérica tropical. kirkaldy (1904), estableció el género, incluyó todas las especies de anisops que habitan en el hemisferio occidental, cuyos machos tienen el tarso protorácico bisegmentado; llama anisops a las especies que habitan el hemisferio oriental, los machos tienen el tarso protorácico unisegmentado. truxal (1953) revisó el género buenoa, relacionó 40 especies, 22 de las cuales fueron nuevas. este y el trabajo de kirkaldy son las únicas revisiones que existen del género. desde entonces truxal (1957); nieser (1968, 1970, 1975); roback y nieser (1974); padilla-gil y nieser (1992); nieser y pelli (1994); nieser et al (1997) han descrito catorce especies más en américa del sur. la importancia de las especies del género buenoa radica en ser predadores de larvas de mosquitos de importancia médica, tales como larvas de culex sp y aedes sp. en colombia b. platycnemis es objeto de estudio en laboratorio con miras a su posible aplicación en programas de control biológico sobre larvas de aedes aegypti ( páez y zuluaga, 2002). por otra parte los buenoa presentan características biológicas únicas que llaman la atención sobre su biología, tales son el presentar células con hemoglobina, su capacidad para suspenderse en el agua y ser uno de los pocos insectos planctonicos. este trabajo describe dos especies nuevas: buenoa amazona n. sp. y buenoa nieseri n. sp. y las incluye en una clave para determinar las especies del género buenoa en colombia. las dos nuevas especies fueron colectadas en diferentes regiones de colombia con zonas de vida disímiles, buenoa nieseri n. sp. fue colectada a 600 m de altura, en la zona de vida, bosque seco tropical (bs-t) y buenoa amazona n. sp. a 530 m, en la zona de vida, bosque muy húmedo premontano, transición cálida (bmh-pm) correspondiente a la región de la amazonía. el hábitat de las dos especies coincidió en presentarse en estanques de agua destinados al criadero de peces, buenoa nieseri n. sp. en criaderos de tilapia y buenoa amazona n. sp. en criaderos de cachama. los estanques con fondo arcilloso, escasa vegetación circundante y aguas expuestas. las medidas se presentan en milímetros. en el texto se utilizan las siguientes abreviaturas: braquíptero, braq; macróptero, macr. los especímenes colectados y examinados son depositados en la colección de entomología del instituto de ciencias naturales, universidad nacional de colombia, bogotá (icn) y en la colección personal de la autora (cp). f e c h a d e r e c e p c i ó n 1 d e a g o s t o d e 2 0 0 2 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e m a r z o d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 50 vol. 21 · nos. 1-2 b u e n o a a m a z o n a n . s p . (fig. 1 a-c) del pronoto 1.1 veces el largo medio del escutelo. fémur protorácico no ancho en el ápice, con área estridulante con aproximadamente seis peines (fig. 1b). peine estridulante de la tibia con aproximadamente 24 peines (fig. 1c) los del tercio apical más gruesos y más altos que los otros, los seis más internos (tercio basal) más cortos que el resto. espina del margen caudo-sinistral del séptimo tergito abdominal muy angosta en la parte apical. hembra, características estructurales synthlipsis ligeramente menos de un tercio el ancho anterior del vértex; tylus hinchado, tylus y labro sin mechón de pelos. largo medio del pronoto menos de su ancho humeral, margen posterior recto en la parte media. otras características como el macho. notas comparativas b. amazona n. sp. superficialmente se parece a b. omani truxal (fig. 2 a-c), a b. triangularis truxal (fig. 3 a-c) y a b. koina nieser & pelli (fig. 4 a-b), pero b. amazona difiere de b. omani por tener el fémur protorácico no ancho en el ápice y seis peines esclerotizados en el área estriduladora y 24 dientes tibiales. fig. 1. buenoa amazona n. sp., macho 1a. vista lateral del labio y tylus (escala 0.1 mm) 1b. superficie interna del fémur protorácico (escala 0.6 mm) 1c. peine de la tibia protorácica holotipo: 1 m braq. alotipo 1 h braq. colombia putumayo: mocoa, corporación autónoma regional del putumayo, finca del centro experimental de la amazonia (cea), dista 8 km de mocoa, 1º 08’ n -76° 39’ w, 530 m, 24 ºc, 21 may 1996, d. n. padilla, leg., (icn). paratipos: 2 h braq. y 3 h macr, los mismos datos del holotipo (icn: 1 braq y 2 macr; cp 1 braq y 1 macr). descripción forma braquíptera. dimensiones.largo m 5.9, h 5.5-5.7; ancho de la cabeza m 1.29; h 1.14-1.18. forma macróptera, h, largo 6.1-7.0, ancho de la cabeza 1.3-1.6. color. dorsal: blanco brillante, ojos oscuros. hemélitros hialinos. macho con el último segmento abdominal oscuro, hembra con el último segmento abdominal blanco. esternos de cabeza y tórax blancos; mesotórax con un par de bandas laterales oscuras; esterno del abdomen oscuro. características estructurales del macho. -en vista dorsal, cabeza lateralmente redondeada, anteriormente casi recta con el vértex, ligeramente indentado; ancho de la cabeza aproximadamente cuatro veces el ancho anterior del vértex (1.2/0.3); más angosto que el ancho humeral del pronoto. synthlipsis aproximadamente un tercio del ancho anterior del vértex; a lo largo de la línea media, la cabeza es aproximadamente dos tercios tan larga como el pronoto. tylus hinchado, desnudo; labro tan largo como ancho, con un mechón de pelos. prolongación del labio (fig. 1a) ligeramente más larga que el tercer segmento del labio, ápice puntudo. ancho medio del pronoto 1.5 veces su largo (0.9/1.8), márgenes divergentes posteriormente. escutelo corto, largo medio fig. 2. buenoa omani, macho (según truxal, 1953) 2a. vista lateral del labio y tylus 2b. superficie interna del fémur protorácico 2c. peine de la tibia protorácica fig. 3. buenoa triangularis, macho (según truxal, 1957) 3a. vista lateral del labio y tylus 3b. superficie interna del fémur protorácico 3c. peine de la tibia protorácica padilla-gil: dos nuevas especies... 512003 b. triangularis en la tibia dispone de 18 a 22 dientes, todos los dientes son aproximadamente del mismo tamaño y grosor (fig. 3c); prolongación del labio con ápice redondeado (fig. 3a). b. koina difiere de b. amazona por tener más ancha la cabeza 6.7 veces el ancho del vértex, el escutelo más largo que el largo medio del pronoto; diferente prolongación labial y por la posición de los dientes en el peine de la tibia del macho (fig. 4 a y b). etimología: se refiere a la región del amazonas en colombia, el sitio de colecta esta incluido en esta área. notas ecológicas: colectados en estanque artificial, en aguas cristalinas expuestas, con muy poca vegetación circundante, destinado al criadero de cachamas; 24 ºc, topografía plana, suelo arcilloso. zona de vida bosque muy húmedo premontano, transición cálida (bmh-pm). b u e n o a n i e s e r i n . s p . (fig. 5 a-c) holotipo, 1 m macr. alotipo 1 h. macr. colombia. cauca. suroccidente del municipio del patía, corregimiento de las tallas. estación piscícola upis-tallas, corporación autónoma regional del cauca. microcuenca ubicada entre los 2° 13’ n y 77° 08’ w, 600 m. 6 dic 2000. d. n. padilla, leg. depositado en la colección del icn. paratipos. 1m macr, 1h braq. los mismos datos de colecta del holotipo, todos depositados en icn. descripción forma macróptera. dimensiones.largo m 6.7-7.5, h 7.15; ancho de la cabeza m 1.3-1.45, h 1.35. forma braquíptera. dimensiones.largo h 5.75; ancho de la cabeza h 1.4. color. dorsal: blanco brillante, abdomen con manchas laterales negras, cubierto por hemélitros hialinos. ojos café rojizo. cabeza, pronoto y ápice del escutelo blanco a amarillo claro. laterotergitos del abdomen amarillos con bordes oscuros. manchas triangulares negras en los acetábulos metatorácicos. ventral: cabeza y tórax blanco a amarillo claro; antenas café oscuro; labro y labio negro excepto la prolongación labial que es amarilla; cavidades de la coxa protorácica café oscuro; mechones de pelos negros en las bases de las coxas meso y metatorácicas; abdomen negro. hemélitros hialinos. la hembra difiere del macho en el color del abdomen ventral, el cual es café claro, con vellosidades negras laterales y en la quilla. características estructurales del macho (basadas en la forma macróptera)en vista dorsal, cabeza lateralmente redondeada, anteriormente casi recta con el vértex, ligeramente indentado; ancho de la cabeza aproximadamente cinco veces el ancho anterior del vértex (1.25/0.25); ligeramente más angosto que el ancho humeral del pronoto. synthlipsis aproximadamente la mitad del ancho anterior del vértex; a lo largo de la línea media, la cabeza es más corta que el largo del pronoto. tylus levemente hinchado, con setas cortas; labro más ancho que largo, con un mechón de pelos. prolongación del labio más larga que el tercer segmento labial, su base tiene origen en el tercio distal del tercer segmento del labio y con ápice trunco a ligeramente redondeado (fig. 5 a). ancho medio del pronoto 1.1 veces su largo. pronoto tricarinado, márgenes laterales ligeramente cóncavas, divergentes posteriormente, margen posterior ligeramente cóncavo. largo del pronoto en la línea media mayor que el largo del escutelo. fémur protorácico ancho y redondeado en el ápice, con área estridulante redondeada con aproximadamente cinco peines fuertemente esclerotizados (fig. 5 b). peine estridulante de la tibia con aproximadamente 26 peines, los nueve apicales casi de igual tamaño paralelos, le siguen siete ascendentes y diez descendentes, la parte basal la forma una cola de dientes irregulares, no fig. 4. buenoa koina, macho (según nieser y pelli, 1994) 4a. vista lateral del labio y tylus 4b. peine de la tibia protorácica fig. 5. buenoa nieseri n. sp., macho 5a. vista lateral del labio y tylus (escala 0.025 mm) 5b. superficie interna del fémur protorácico (escala 0.5 mm) 5c. peine de la tibia protorácica agronomía colombiana 52 vol. 21 · nos. 1-2 contados (fig. 5 c). bases de las coxas meso y metatorácicas con mechones de pelos oscuros. espina del margen caudo-sinistral del séptimo tergito abdominal larga y muy angosta en la parte apical. hembra, características estructurales tylus levemente hinchado, sin setas cortas; labro sin mechón de pelos. pronoto tricarinado. otras características como el macho. notas comparativas b. nieseri n. sp. es similar a b. koina nieser & pelli (fig. 4 a y b), a b. gracilis truxal y a b. omani truxal (fig. 2 a-c). b. koina, el pronoto no es tricarinado, el fémur protorácico no es ancho en el ápice y la disposición de los peines de la tibia protorácica es diferente (fig. 4 b). b. gracilis, el fémur protorácico no es ancho en el ápice, posee 6 a 9 peines esclerotizados y en la parte distal ventral de la tibia protorácica hay 4 dientecitos. b. omani tiene cuatro peines en el fémur con disposición diferente (fig. 2 b), la cantidad (16 peines) y disposición de los peines de la tibia protorácica es diferente (fig. 2c). etimología: nombre en homenaje al doctor nico nieser, especialista en los nepomorpha. notas ecológicas: todos los especímenes colectados en estanques para engorde de alevinos de tilapia, 26-31ºc, topografía plana, suelo arcilloso. bosque seco tropical. aguas expuestas, con muy poca vegetación circundante. clave para determinar especies del género buenoa presentes en colombia 1. área estridulante del fémur presente; tibia protorácica sin lados paralelos, prolongación labial con origen lateral, cerca de la parte basal ó media-lateral del tercer segmento labial ................................................. 2 1’. área estridulante del fémur ausente; tibia protorácica con lados casi paralelos, prolongación labial con origen en la parte anterior medial del tercer segmento labial ................................................................................ 8 2. fémur protorácico con 5 peines esclerotizados (fig. 5 b); prolongación labial más larga que el tercer segmento labial, con origen en el tercio distal del tercer segmento del labio y con ápice trunco (fig. 5 a) ...................................................................................................... b. nieseri 2’. fémur protorácico con más de 6 peines esclerotizados ......................................................................................... 3 3. fémur protorácico con 6 a 9 peines esclerotizados ............................................................................................... 4 3’. fémur protorácico con 11 a 22 peines esclerotizados ........................................................................................... 5 4. fémur protorácico con 6 peines esclerotizados (fig. 1 b); ápice ventrolateral de la tibia protorácica sin setas esclerotizadas; prolongación labial un poco más larga que el tercer segmento del labio y con ápice puntudo (fig. 1 a) ............................................................................... b. amazona 4’. fémur protorácico con 6 a 9 peines esclerotizados; ápice ventrolateral de la tibia protorácica con 3 o 4 setas esclerotizadas; prolongación labial igual o un poco más corta que el tercer segmento labial y no proyectada en el borde lateral anterior del labio ...............................b. gracilis 5. prolongación labial proyectada en el margen anterior del tercer segmento labial, en vista lateral; pronoto distintivamente tricarinado .............................................................................b. platycnemis 5’. prolongación labial del labio no proyectada en el margen anterior del tercer segmento labial ............................ 6 6. fémur protorácico más bien angosto, levemente o no ensanchado en el ápice ..................................................... 7 6’. fémur protorácico ensanchado y muy ensanchado en el ápice; prolongación labial curva longitudinalmente ......................................................................................................................... b. pallipes 7. fémur protorácico levemente ensanchado en el ápice; prolongación labial longitudinalmente angulado en la parte anterolateral .................................................................... b. cucunubensis 7’. fémur protorácico ni ancho ni delgado en el ápice. prolongación labial corta y originándose en la mitad lateral del tercer segmento labial ..................................................................... b. pallens 8. margen interno de los ojos convergente hacia la parte posterior, tylus no hinchado; 18 a 20 dientes del peine tibial protorácico, dientes aproximadamente del mismo tamaño ................................. b. salutis 8’. margen interno de los ojos casi recto; tylus muy hinchado; 24 a 32 dientes en el peine de la tibia protorácica, dientes de diferentes tamaños .............................................................................. b. similis padilla-gil: dos nuevas especies... 532003 l i t e r a t u r a c i t a d a kirkaldy, g. w. 1904. uber notonectiden. wiener entomologische zeitung, vol. xxiii, 93-135. nieser, n. 1968. notonectidae of suriname with additional records of other neotropical species. stud. fauna suriname 10 (40): 110-136. --------. 1970. records of south america notonectidae, mainly from the amazon region. studies on the fauna os suriname and other guayanas, 12(46): 71-93. --------. 1975. the water bugs (heteroptera: nepomorpha) of the guayana region. studies on the fauna of suriname and other guayanas 16(59):176-256. nieser, n. & pelli, a. 1994. two new buenoa (heteroptera: notonectidae) from minas gerais (brazil). storkia 3: 1-4, figs. 1-10. nieser, n; lane de melo, a.; pelli, a. & campos, n. d. 1997. a new species of buenoa (heteroptera: notonectidae) from minas gerais (brazil). ent. ber. amst. 57: 129-135. padilla gil, d. n. & nieser, n. 1992. nueva especie del género buenoa kirkaldy (hemiptera, notonectidae) con clave para especies y notas ecológicas. agronomía colombiana. 9(1): 74-84. páez, e. & zuluaga, j. 2002. ciclo de vida y tasa de depredación de buenoa platycnemis (hemiptera: notonectidae) sobre larvas de aedes aegypti (diptera: culicidae) bajo condiciones de laboratorio (no publicado). roback, s. s. and nieser, n. 1974. aquatic hemiptera (heteroptera) from the llanos of colombia. proc. acad. nat. sci. philadelphia. 126(4): 29-49. truxal, f. s. 1953. revision of the genus buenoa. univ. kansas sci. bull. 35: 13511523. --------. 1957. the machris brazilian expedition. entomology: general, systematics of the notonectidae. contr. sci. 12: 1-22. agronomía 21-3 final corregido.indd evaluación agronómica de cuatro accesiones de ají amazónico del banco de germoplasma ex situ del instituto sinchi agronomic evaluation of four amazonian hot pepper accessions from the instituto sinchi’s ex situ germplasm bank mario a. méndez1, gustavo a. ligarreto2, luz marina melgarejo3 y maría soledad hernández4 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: marioalx@hotmail.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: galigarretom@unal.edu.co 3 profesor asociado, departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: lmmelgar@ciencias.unal.edu.co 4 investigador, instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi. e-mail: shernandez@sinchi.org.co fecha de recepción: 17 de octubre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. resumen: el recurso genético del género capsicum presenta una gran oferta de materiales vegetales con características de pungencia, precocidad, alta productividad y demanda comercial que hacen viable su inclusión en cadenas de mercado nacionales e internacionales; por tanto, estos sistemas productivos se clasifican como promisorios. en este trabajo se evaluó la producción de cuatro accesiones de ají provenientes del banco de germoplasma del instituto sinchi, las cuales fueron colectadas en la región amazónica colombiana y establecidas en tres parcelas de productores vinculados al proyecto. la evaluación se realizó por un período de dos meses con una frecuencia de dos veces por semana. las plantas de ají expresaron respuesta heterogénea a las variables de producción, tanto en el número de frutos como en su peso; además, en los frutos fue notoria la diversidad de formas, colores y tamaños. la accesión cs-003 fue la más precoz, pues inició su producción a los 114 días después de la germinación y a los 80 días después del transplante. la accesión cs-032 se identificó como la más tardía, puesto que inició su período de producción a los 156 días después de la germinación y a los 104 días después del transplante; no obstante, esta accesión presentó la mayor producción, con 570 frutos por planta. los frutos con mayor peso correspondieron a la accesión cs-003 con cinco gramos por fruto en promedio. palabras clave: días de la floración a la cosecha, crecimiento, productividad, capsicum. abstract: the capsicum genus represents a potentially wide-ranging genetic supply of vegetal material, combining the characteristics of pungency, precocity, high-profitable and commercial demand, leading to its inclusion in national and international markets, making them promising products in production systems. this research paper evaluates the production of four hot pepper accessions from the instituto sinchi’s ex situ germplasm bank; accessions were collected in the colombian amazonian region and established in the plots of three producers who form part of this project. each accession’s production was evaluated twice a week over a twomonth period. the hot peppers presented a heterogeneous response regarding production variables in both fruit number and weight; they were also characterised by shape, colour and size. accession cs-003 was the earliest to mature, coming into production 114 days after germination and 80 days following being transplanted. accession cs-032 was latest to mature, coming into production 156 days after germinating and 104 days after transplanting; this accession proved to be the most profitable having 570 fruits per plant. the heaviest fruit came from accession cs-003, weighing five grams per fruit on average. key words: days flowering to harvest, growth, productivity, capsicum. agronomía colombiana, 2003. 21 (3): 165-174 introducción el ají es una solanácea propia del nuevo mundo y probablemente tuvo su centro de origen en las localidades de ancón y huaca prieta (perú) (martínez et al., 1989); sin embargo, otros autores afirman que su centro de origen pudo haber estado en bolivia. este género tiene cerca de 7.000 años de domesticación (bosland, agronomía colombiana 166 vol. 21 · no. 3 1996; nuez et al., 1996; nagle et al., 1979) y su distribución va desde el sur de estados unidos hasta argentina, con una mayor concentración en sur américa. en la actualidad el género presenta 25 especies silvestres y cinco especies cultivadas (pickersgill, 1997). el género capsicum juega un importante papel en las chagras de los indígenas, puesto que se encuentra involucrado como una de las especies transitorias, esencial en los arreglos de policultivo; es usado ampliamente como alimento, medicina y ornamento (quintero, 2000). según melgarejo et al. (2000), a pesar de tratarse de un cultivo originario de américa, la producción en colombia es muy baja y básicamente se utilizan variedades foráneas; así, se importaron aproximadamente 10.222 kg de semilla de variedades y 14.000 kg de semilla híbrida por un valor de us $9.975.000 entre 1990 y 1994. en el año 2001 se cultivaron en colombia alrededor de 1.150 ha con fines comerciales, las cuales rindieron cerca de 16.800 ton de fruta fresca; para el año 2003 se estima que el área sembrada fue superior a 2.000 ha (chile pepper institute, 2003). según guzmán (1988), la germinación, la floración y la maduración de los frutos se ven influidos por la temperatura, el clima, la duración del día y la cantidad de luz solar. cuando las temperaturas nocturnas están por debajo de 15º c y las diurnas por encima de 30º c, el número de frutos disminuye debido a la poca floración y a interferencias en la fecundación. el ají se adapta bien a los climas templados y cálidos, resiste más bajas temperaturas, épocas de sequía y mayor nubosidad que otras hortalizas solanáceas. se desarrolla bien en suelos alcalinos con ph entre 5,5 y 7 (daza y peñarete, 1997). las condiciones óptimas para el cultivo del ají son: temperatura entre 18 y 24 ºc, precipitación anual entre 600 y 1.250 mm y una humedad relativa de 70 a 90%. en colombia, los cultivos se encuentran preferiblemente entre 0 y 1.600 m.s.n.m., aún cuando los hay a alturas superiores. las variedades de fruto pequeño resisten mejor las temperaturas altas que las de fruto grande. la mayor necesidad de agua ocurre durante el transplante, el comienzo de la floración y la maduración del fruto (daza y peñarete, 1997). el objetivo de este trabajo fue evaluar la producción de cuatro accesiones de ají en fincas y bajo el manejo agronómico de los productores del departamento del amazonas. para el efecto, se evaluaron características de tipo agronómico a fin de identificar las accesiones de mejor comportamiento e incluirlas en futuros programas de producción y comercialización. materiales y métodos el ensayo se realizó en tres fincas próximas entre sí, localizadas una a 10 km y las otras dos a 12 kms, sobre la vía que de la ciudad de leticia conduce a tarapacá, en el departamento del amazonas, a una altitud de 96 m.s.n.m. y con temperatura promedio anual de 29º c. se tomaron semillas del banco de germoplasma, las cuales se encontraban empacadas a 4º c, y correspondían a las accesiones cs-003 (c. chinense), cs-032, cs049 (c. annuum), y cs-170 (c. baccatum). las semillas se pusieron a germinar en bandejas sobre un sustrato compuesto por una mezcla de gallinaza (25%), suelo de las fincas (25%), arena (25%) y capote de monte (25%). se sembraron en surcos distanciados 10 cm, a una distancia de 2 cm entre semillas y a 1 cm de profundidad; el semillero se cubrió con un techo de polisombra. cuando las plántulas alcanzaron una altura entre 15 y 18 cm fueron transplantadas a las parcelas ubicadas en las fincas de los productores, incorporándoles 20 g de abono (gallinaza) por planta al momento de la siembra. las dimensiones de las parcelas fueron de 1m de ancho por 5 m de largo; la distancia entre las parcelas fue de 0,4 m. se utilizó el sistema de surco doble, con una distancia de 0,6 m entre surcos y una distancia entre plantas de 0,4 m, para un total de 10 plantas por surco y 20 por parcela; para evitar los efectos de borde, las mediciones se realizaron a partir de la segunda planta de cada surco. en cada finca se estableció una parcela por cada material o accesión de ají, es decir, una repetición por finca, lo cual obedeció a la práctica, tradicional en la zona, de realizar ensayos con parcelas sin ajuste a los diseños convencionales; otro factor a considerar fue la escasa cantidad de semilla disponible para la evaluación. en el estudio se evaluaron las variables de producción por planta y por parcela: • producción por planta: se marcaron cinco plantas por accesión en cada finca las cuales se cosecharon dos veces por semana durante dos meses. la producción se pesó (gramos por planta) y también se contabilizó el número de frutos. méndez et al.: evaluación agronómica de cuatro... 1672003 • producción por parcela: a las plantas restantes, es decir, a aquellas que no se marcaron en cada una de las accesiones, se les realizaron dos cosechas semanales durante su período productivo. en cada pase de cosecha se realizó el conteo del número de frutos por parcela. con los datos tomados cada semana se verificó la normalidad del modelo y se realizó una transformación logarítmica para normalizar los datos de las variables peso y número de frutos por planta y por parcela. el procesamiento estadístico se realizó con el programa sas® (versión 8.2), por medio del cual también se aplicó la prueba de no aditividad de tukey para comprobar si efectivamente las fincas se podían manejar como bloques. posteriormente, los datos fueron sometidos a un análisis de medidas repetidas en un diseño de dos vías (bloques completamente al azar) para determinar el comportamiento en el tiempo de las variables peso y número de frutos con la finalidad de evaluar cada accesión y compararlas entre ellas. de esta manera fue posible seleccionar las accesiones más promisorias para la zona, usando para el efecto la prueba de comparación de promedios de duncan. el análisis se realizó de la semana uno a la seis en todas las accesiones, excepto en la cs-032 de la finca 2, en donde se evaluaron sólo cuatro semanas para el rendimiento por planta y tres semanas para el rendimiento por parcela; ello porque se desconocía el estado de madurez de los frutos y su alto grado de abscisión, factores que alteraron una cosecha oportuna y ocasionaron que, en la primera evaluación de la cosecha de esta accesión, se registrara un alto volumen de producción. la evaluación de los caracteres agronómicos y morfológicos se realizó con base en los descriptores propuestos por el ipgri (1995) para el género capsicum. resultados y discusión el análisis de los resultados de esta investigación, mediante la prueba de aditividad de tukey, señaló que las tres fincas se podían manejar como bloques o repeticiones, lo que facilitó realizar el análisis de medidas repetidas para las variables número y peso de frutos por planta y parcela (tabla 1 y tabla 4). para las condiciones de la amazonía, el transplante de las plantas de ají se realizó cuando las plantas presentaron una altura entre 25 y 30 cm; en este momento presentaron un tallo grueso y duro que evitó el ataque de plagas, especialmente de insectos trozadores como el “grillo”, “topo” o “perrito” (orthoptera: gryllidae). producción por planta las plantas de la accesión cs-003 (c. chinense) presentaron mayor precocidad, puesto que fueron las primeras en alcanzar el estado de floración, evento que sucedió a los 41 días después del transplante (ddt). el estado de fructificación inició a los 44 ddt y la primera labor de recolección de frutos se hizo a los 80 ddt. en su orden, le siguieron en precocidad las plantas de la accesión cs-049 cuya primera cosecha se realizó a los 84 ddt. la accesión cs-170 se comenzó a evaluar en promedio a los 95 ddt, mientras la accesión cs-032 se identificó como la más tardía, puesto que la cosecha se inició a los 104 ddt. en general, la cosecha se realizó en diferentes épocas, lo que introdujo un variación significativa en la evaluación de esta variable. las plantas de la accesión cs-003 presentaron un período de producción de 56 días, seguidas de las plantas de la accesión cs-049 con 49 días y las plantas de la accesión cs-170 con 47 días; la accesión con la menor duración del período de cosecha fue la cs-032 con un promedio de 29 días. en la finca 1, la accesión cs-003 inició la producción a los 80 ddt, en la finca 2 se presentó a los 84 ddt y en la finca 3 a los 77 ddt. el máximo pico de producción para esta accesión se presentó en la finca 2, durante la segunda semana de cosecha, con 405,4 g y 60 frutos por planta aproximadamente (figura 1a). en la finca 1 se presentó el pico de producción de cs-003 en la quinta semana, con 367,9 g. la menor producción por planta se presentó durante la segunda semana de producción en la finca 3, cuyo pico máximo fue de 100 g y 22 frutos por planta. la accesión cs-032 se caracterizó por su crecimiento tardío, puesto que fue la última en alcanzar el tamaño ideal para el transplante (15 cm), con un tiempo aproximado de 56 ddt para llegar al estado de fructificación. el inicio de la producción de cs-032 en las fincas 1, 2 y 3 se presentó a los 93, 118 y 101 ddt respectivamente, básicamente porque no se había determinado el estado óptimo de madurez para su recolección (color, firmeza, grado de abscisión del fruto); cuando se lograron identificar los frutos maduros, éstos presentaban un alto grado de abscisión que ocasionaba su caída incluso con agronomía colombiana 168 vol. 21 · no. 3 figura 1. producción promedio por planta (g) de las accesiones cs-003 (a), cs-032 (b), cs-049 (c) y cs-170 (d), durante las seis semanas de producción. un leve movimiento de las ramas, lo que dificultó su cosecha. según jarma et al. (2001), la abscisión de frutos debida a cualquier causa puede originar que los asimilados se dirijan nuevamente a vertederos alternativos lo cual origina cambios en la distribución de la materia seca desde los órganos reproductivos a los vegetativos. los frutos de esta accesión cs-032 presentaron el menor peso (1,28 g) en comparación con los frutos de las otras accesiones; su comportamiento desde el punto de vista productivo fue bastante homogéneo en las fincas 2 y 3 durante las primeras tres semanas de producción, presentando un pico de producción común méndez et al.: evaluación agronómica de cuatro... 1692003 en la segunda semana (figura 1b). la mayor producción por planta se presentó en la finca 1 seguida de la finca 2, con rendimientos de 547,88 g y 338,67 g representadas en 412 y 264 frutos para las seis semanas de cosecha, respectivamente. sin embargo, el pico máximo de producción para esta accesión se presentó en la finca 1, con 135,5 g y 112 frutos por planta en la quinta semana de producción. las plantas de la accesión cs-049 en la finca 1, iniciaron su período de producción a los 75 ddt, seguidas de las plantas de las fincas 3 y 2 con 88 y 91 ddt, respectivamente. el pico máximo de producción se presentó en la finca 1 durante la cuarta semana de producción con 258,83 g y 73 frutos por planta (figura 1c). la finca 2 presentó un pico de producción en la quinta semana con 128,65 g y 41,4 frutos por planta. en general, la máxima producción para la accesión cs-049 se presentó en la finca 1 y ocurrió en la cuarta semana con un potencial de producción de 1 kg de fruta fresca (figura 2). en los días a cosecha de los materiales evaluados se explica por la mayor adaptación de éstos a las condiciones del cultivo y del ambiente, las cuales permiten un mejor y más rápido desarrollo (pineda, 2000). el comportamiento de esta accesión en cada finca se caracterizó por presentar un solo pico de producción en las semanas 2, 3 y 5, para las fincas 3, 2 y 1, respectivamente, con producciones mayores de 100 g por planta (figura 1d). sin embargo, esta accesión presentó un potencial máximo de producción de 770,88 g con 505,4 frutos por planta durante las seis semanas de evaluación (figura 2). el comportamiento de la accesión cs-170 en la finca 3 presentó una marcada disminución de producción, particularmente a partir de la segunda semana, ocasionado por una incidencia del 100% de phytophthora capsici en las plantas, enfermedad que ataca raíces, tallos, hojas y frutos, especialmente durante las épocas de verano y alta humedad; como resultado, los frutos fueron pequeños y poco abundantes (agrios, 1986). en la finca 1 se presentaron las mejores producciones para todas las accesiones, resultado que se deriva del oportuno manejo de las labores culturales prodigadas al cultivo por el productor, como son: tutorado, riego, aporque y fertilización, lo que influyó de manera significativa con el aumento de la producción en cada accesión. por el contrario, en la finca 2, después de la segunda semana, se presentó una disminución de la producción. la baja producción que se presentó en la finca 3 ocurrió por una inadecuada preparación del sustrato en las parcelas y por el escaso riego que se suministró en el estado fenológico de fructificación y durante la época de cosecha. estos resultados coinciden con lo expuesto por quevedo (2002), quien afirma que las condiciones medio ambientales y el manejo agronómico que cada productor le de a su parcela incide en el comportamiento de la producción del cultivo. según el análisis de varianza presentado en la tabla 1, las accesiones tienen un comportamiento similar en cuanto a la producción por planta, tanto en peso como en número de frutos, durante las seis semanas evaluadas; esta misma tabla presenta diferencias significativas entre fincas y semanas e interacción semana por finca. las diferencias significativas en el peso de los frutos se da en las semanas 3, 5 y 6 de producción (tabla 2). según la prueba de duncan, en la tercera semana se presentaron diferencias significativas entre la accesión figura 2. producción (kg) por planta y por finca durante las primeras seis semanas de producción. en la finca 3 las plantas de esta accesión cs-049 presentaron sintomatología de enanismo, posiblemente por estrés en el momento del transplante, ocasionado por una inadecuada preparación del sustrato donde finalmente se establecieron las plantas, ya que se afectó la disponibilidad de agua y de nutrientes, lo que en consecuencia, generó una marcada disminución en la producción de frutos. la accesión cs-170 inició su período productivo a los 88 ddt en la finca 1, seguida de las fincas 3 y 2 con 92 y 106 ddt, respectivamente. la diferencia que se observa agronomía colombiana 170 vol. 21 · no. 3 del fruto, lo que disminuyó su participación promedio en esta variable. además, pudieron intervenir factores como la cantidad de asimilados recibidos desde las hojas, la velocidad de respiración, la síntesis de almidón, etc. (pineda, 2000). no se presentaron diferencias significativas entre las accesiones en las semanas uno, dos y cuatro de producción; sin embargo, la producción de la accesión cs-003 fue evidentemente superior lo cual se atribuye al gran peso de sus frutos (5,04 g) en comparación con el peso de los frutos de las otras accesiones (menor a 3 g). en general, durante las seis semanas de evaluación, los materiales cs-003, cs-032 y cs-170 mantuvieron una producción en ascenso durante las dos primeras semanas con un primer pico de producción; de este punto en adelante la producción disminuye, debido a que el peso de los frutos desciende y se presenta una competencia por asimilados entre el ápice (desarrollo vegetativo) y los frutos (desarrollo reproductivo). la accesión cs-049 presentó un comportamiento particular ya que su producción estuvo en ascenso hasta la cuarta semana, presentando en ese momento su único pico de producción. número de frutos por planta el análisis univariado que presenta la tabla 1 no presenta diferencias significativas para los componentes accesión y la interacción semana*accesión para la variable número de frutos (l-nfr) durante las seis semanas de producción. se presentan diferencias altamente significativas para semana, y entre fincas, y para la interacción semana * finca. según la prueba de duncan (tabla 3) en la primera semana se presentaron diferencias significativas entre la accesión cs-032 y las accesiones cs-049 y cs-003, presentando esta última el menor promedio (3,3 frutos); la producción de la accesión cs049 fue considerablemente inferior a la cs-170. tabla 1. resumen del análisis de medidas repetidas para las variables peso de frutos (l-wfr) y número de frutos (l-nfr) por planta, durante seis semanas, para las accesiones cs-003, cs-049 y cs-170 (leticia, 2002b). f. var g.l. cm l-wfr l-nfr finca 2 8.68106149 * 5.32884028 * acc 3 3.09030927 3.94981624 error (a) 5 0.92193702 0.75351239 semana 5 0.87712811 * 1.27283268 ** semana*finca 10 0.55616895 * 0.59558606 * semana*acc 15 0.28735594 0.28542464 error (b) 25 0.23836458 0.21183131 * significativo al 5%. ** altamente significativo al 1%. tabla 2. prueba de duncan para la variable peso de frutos (wfr) por planta, de la semana 1 a la semana 6 (leticia, 2002b). wfr semana suma accesión 1 2 3 4 5 6 cs-003 28.24 a 110.14 a 92.50 a 76.91 a 105.03 a 83.91 a 496.75 cs-032 39.06 a 44.84 a 35.59b 47.74 a 47.93 ab 47.42 ab 262.58 cs-049 28.96 a 39.10 a 51.30 ab 71.75 a 47.70 ab 37.72 b 276.54 cs-170 22.28 a 45.42 a 41.61 b 47.74 a 30.69 b 15.91 b 205.67 tratamientos con la misma letra son estadísticamente iguales (p<0.05). promedios de tres fincas. cs-003 y las accesiones cs-170 y cs-032; esta última presentó el menor promedio (35,6 g), respuesta que pudo estar afectada por el alto potencial de rendimiento por área de la variedad cs-003. en la quinta semana se presentaron diferencias significativas entre la accesión cs003 con el mayor promedio (105,3 g) y la accesión cs170 con el menor promedio (30,7 g). en la sexta semana se presentaron diferencias significativas entre la accesión cs-003 con el mayor promedio y las accesiones cs-049 y cs-170. las diferencias significativas que se presentaron en la producción en estas dos últimas semanas se pudo deber a la falta de disponibilidad de nutrientes durante la época productiva de las plantas en las fincas 2 y 3, lo que generó una mayor competencia entre las plantas por nutrientes y por fotoasimilados en los frutos. otro aspecto importante en este resultado es la respuesta de cada genotipo a las condiciones ambientales en que se realizó el ensayo, las cuales determinan su periodo productivo ya que la mayoría de los frutos de las accesiones presentaron problemas en cuanto al tamaño méndez et al.: evaluación agronómica de cuatro... 1712003 en la segunda semana se presentaron diferencias significativas entre la producción de frutos de la accesión cs-032, con 35,36 frutos en promedio, y la accesión cs-049 con 8,6 frutos. no se presentaron diferencias significativas entre accesiones para la variable número de frutos en la tercera semana de evaluación; sin embargo, la accesión cs-032 presentó el mayor promedio (28,7 frutos). en la semana cuatro la producción de frutos por planta de la accesión cs-032 fue significativamente superior a la producción de la accesión cs-003. la variable producción de frutos presentó un comportamiento muy similar en las semanas cinco y seis, exhibiendo diferencias significativas entre la accesión cs-032 y las demás accesiones. la accesión cs032 presentó la mayor producción de frutos promedio, seguida de la accesión cs-170; la accesión cs-049 presentó la menor producción durante las seis semanas de evaluación, lo cual se atribuye a la baja producción en la finca 3, puesto que las plantas de esta accesión presentaron una sintomatología de enanismo lo cual ocasionó una menor producción de frutos. producción por parcela la accesión cs-003 presentó un período productivo de nueve semanas, con una producción máxima de 13,37 kg y un mínimo de 6,34 kg para las fincas 1 y 3, respectivamente. el análisis univariado que presenta la tabla 4 muestra diferencias significativas entre fincas para las primeras seis semanas de producción; este comportamiento fue evidente en las semanas 2, 3, 5 y 6, según la prueba de duncan (tabla 5). en el caso particular de la accesión cs-003, y las demás accesiones, las diferencias tabla 5. prueba de duncan para la variable peso de frutos (wfr) por parcela de la semana 1 a la semana 6 (leticia, 2002b). wfr semana accesión 1 2 3 4 5 6 suma cs-003 347.59 a 639.00 a 920.65 a 501.53 a 618.88 a 588.71 a 3616.71 cs-032 447.90 a 181.40 b 326.20 b 176.40 a 297.15 b 319.63 ab 1748.68 cs-049 187.45 a 156.60 b 257.68 b 366.61 a 215.83 b 160.00 b 1344.81 cs-170 167.23 a 266.41 b 391.79 b 189.38 a 273.16 b 351.20 ab 1639.19 tratamientos con la misma letra son estadísticamente iguales (p<0.05). promedios de tres fincas. tabla 3. prueba de duncan para la variable número de frutos (nfr) por planta, de la semana 1 a la semana 6 (leticia, 2002b). nfr semana suma accesión 1 2 3 4 5 6 cs-003 3.30 b 15.80 ab 15.26 a 14.96 b 21.56 b 18.53 b 89.43 cs-032 14.50 a 35.36 a 28.70 a 41.76 a 43.25 a 46.60 a 195.90 cs-049 6.40 b 8.60 b 13.60 a 20.16 ab 14.46 b 11.66 b 74.90 cs-170 12.40 ab 27.00 ab 26.00 a 37.50 ab 20.70 b 11.53 b 135.13 tratamientos con la misma letra son estadísticamente iguales (p<0.05). promedios de tres fincas. tabla 4. resumen del análisis de medidas repetidas para las variables peso de frutos (l-wfr) y número de frutos (l-nfr) por parcela, durante seis semanas, para las accesiones cs-003, cs-049 y cs-170 (leticia, 2002b). f. var g.l. cm l-wfr l-nfr finca 2 7.52927994 * 5.31983302 acc 3 4.87353103 6.50877248 * error (a) 5 1.28635163 1.12440687 semana 5 0.85445748 1.31336332 semana*finca 10 0.87170280 0.64963713 semana*accesión 15 0.58545195 0.45230208 error (b) 25 0.66160946 0.55272666 * significativo al 5%. agronomía colombiana 172 vol. 21 · no. 3 figura 3. producción promedio por parcela (g) de las accesiones cs-003 (a), cs-032 (b), cs-049 (c) y cs-170 (d), durante las seis semanas de cosecha. significativas se dieron en las semanas 2, 3 y 5. en la semana seis se presentaron diferencias significativas entre la accesión cs-003, con el mayor promedio (588,7 g), y la accesión cs-049, con el menor promedio (160 g). la accesión cs-003 presentó el mayor promedio en la mayoría de las semanas a excepción de la semana uno, en la cual la accesión cs-032 presentó el mayor valor; ello se explica por una acumulación de frutos maduros que no se habían cosechado. la producción de la accesión cs-003 presentó dos picos perfectamente demarcados en las semanas 3 y 5 (figura 3a), presentándose la mayor producción en el primer pico (semana 3): en la finca 1, con 2,51 kg, y en la finca 3, el menor valor con 1,09 kg. en la semana cuatro disminuyó la producción a 1,3 kg y 0.4 kg en las fincas 1 y 3, respectivamente; luego aumentaron su producción hasta llegar a un segundo pico en la quinta semana en las fincas 2 y 3 con producciones méndez et al.: evaluación agronómica de cuatro... 1732003 de 1,2 y 1,05 kg, respectivamente; y en la semana 6, en la finca 1, con 1,96 kg. la cosecha para la accesión cs-032 se comenzó a evaluar a los 106 ddt, realizando un seguimiento a lo largo de siete semanas de producción, tiempo durante el cual se presentó un potencial de producción máximo de 5,08 kg y un mínimo de 1,09 kg de fruta fresca durante el período productivo en las fincas 1 y 3, respectivamente. en la finca 1 se presentaron dos picos de producción, siendo mayor el segundo pico hacia la sexta semana y con valores hasta de 1,12 kg; el primer pico de producción se presentó en la semana 3 con 0,88 kg (figura 3b). la finca 3 presentó dos picos de producción: el primero identificado en la semana 3 y el segundo en la semana 5, si bien estas producciones no superaron los 300 g. la producción para la accesión cs-049 se inició a los 86 ddt con una duración de 9 semanas; sólo se identificó un solo pico de producción, el cual se presentó, en la semana 3, en la finca 1 con 1,04 kg, y en la semana 4, en la finca 2, con 1,13 kg (figura 3c). la finca 3 alcanzó su mayor producción en la semana 3 con 236,13 g, aunque posteriormente su producción declinó. la primera cosecha de la accesión cs-170 se realizó a los 92 ddt y tuvo una duración máxima de 10 semanas. esta accesión presentó un pico de producción común para las fincas 1 y 3, hacia la tercera semana, con valores de 0,76 kg y 1,01 kg, respectivamente. la finca 2 presentó el pico de producción en la semana 4 con 0.72 kg (figura 3d). durante la etapa de cosecha, la producción de las fincas fue, por lo general, superior a 300 g y 188 frutos por planta. número de frutos por parcela el análisis univariado del período comprendido entre la semana 1 y la 6, que se muestra en la tabla 4, hace evidente que existen diferencias significativas entre accesiones, mientras los demás componentes no presentaron diferencias significativas. según la prueba de duncan (tabla 6) en la segunda semana la producción de frutos por parcela de la accesión cs-049 fue significativamente inferior a la producción de frutos de la accesión cs-170. en la tercera semana la accesión cs-049 fue significativamente inferior a la producción de las accesiones cs-032 y cs-170. la accesión cs032 obtuvo el mayor promedio, pues presentó diferencias significativas con la producción de frutos de la accesión cs-049 en las semanas cinco y seis. no hay diferencias significativas entre las accesiones en las semanas uno y cuatro. la accesión cs-032 fue la que exhibió la mayor producción promedio de frutos por parcela durante las seis semanas de evaluación, con 1.470,3 frutos, seguida de la accesión cs-170 con 994,33 frutos. la accesión cs-049 presentó el menor promedio de frutos por parcela, con 366,66 frutos; ello fue ocasionado por la baja producción que se presentó en la finca 3 (figura 3c), donde las plantas presentaron enanismo derivado posiblemente de una inadecuada preparación del sustrato donde finalmente se trasplantaron; ello afectó la disponibilidad de agua y de nutrientes que resultó en una disminución de la producción de frutos. el resultado anterior se encuentra asociado con el manejo agronómico que cada productor prodigó a sus parcelas: la finca 1 tuvo la mejor producción, seguida de las fincas 2 y 3, ya que los propiestarios no realizaban las labores de fertilización, riego y control de plagas en el momento adecuado. según salisbury (1994), la planta se ve afectada de una u otra manera por innumerables factores ambientales, fisiológicos y nutricionales, los cuales determinan el nivel de adaptación y la producción de la planta. tabla 6. prueba de duncan para la variable número de frutos (nfr) por parcela, de la semana 1 a la semana 6 (leticia, 2002b). nfr semana suma accesión 1 2 3 4 5 6 cs-003 45.83 a 90.33 ab 156.83 ab 99.50 a 129.16 ab 135.83 ab 657.49 cs-032 315.30 a 141.17 ab 261.83 a 143.75 a 264.00 a 281.25 a 1407.30 cs-049 38.7 a 38.83 b 72.66 b 100.83 a 63.66 b 52.00 b 366.66 cs-170 81.66 a 166.16 a 254.66 a 115.16 a 195.83 ab 180.83 ab 994.33 tratamientos con la misma letra son estadísticamente iguales (p<0.05). promedios de tres fincas. agronomía colombiana 174 vol. 21 · no. 3 los frutos de la accesión cs-003 fueron los de mayor peso, seguido de los frutos de la accesión cs-049. la accesión cs-032 fue la que exhibió menor peso promedio del fruto; no obstante, esto se ve compensado por la producción de un alto número de frutos, característica que la hace interesante para aquellos mercados que prefieren frutos pequeños. como todos los materiales presentaron una disminución en el peso de los frutos, es recomendable realizar labores de manejo como la fertilización, el raleo de frutos,las podas de hojas senescentes y de ramas bajeras, con el fin de reducir este fenómeno; así mismo, las labores de tutorado limitan las condiciones que favorecen el desarrollo de enfermedades. las accesiones cs-003 y cs-032 de ají amazónico, representan una alternativa que puede satisfacer las expectativas de la asociación de productores del amazonas –appa– respecto de la inclusión de nuevos materiales de ají en una cadena de mercadeo, dadas sus notables características de precocidad y producción; la accesión cs-003 desarrolla un mayor tamaño, mientras la accesión cs-032 presenta una alta producción de frutos. agradecimientos a colciencias por la financiación del proyecto “caracterización fisiológica y de uso potencial de accesiones promisorias de ají amazónico con miras a su introducción en las cadenas agroproductivas de la región amazónica colombiana”, bajo el cual se desarrolló este estudio. bibliografía agrios, g. 1986. fitopatología. editorial limusa. méxico d.f. 756 p. chile pepper institute, 2003. www.chilepepperinstitute.org daza, m. y w. peñarete. 1997. algunos métodos para la deshidratación del pimentón (capsicum annuum l.). trabajo de grado, universidad nacional de colombia, facultad de ingeniería. bogotá. guzmán, j. 1988. el cultivo del pimiento y el ají. espasande s.r.l. editores. 1a edición. caracas, venezuela. ipgri. 1995. descriptores para capsicum. roma, 114 p. jarma, a.; j. clavijo y h. aramendiz. 2001. fisiología de la producción del algodonero en colombia: i. efectos del genotipo, el riego y la nutrición sobre la producción y abscisión de estructuras reproductivas. revista comalfi 28 (1), 7-15. martínez, o.; p. hoyos y y. palacios. 1989. análisis de factores principales en la variabilidad de una colección colombiana de ají. revista ica 24(2), 104-109. melgarejo, l.m; f. rodríguez; m. giraldo; g. cardona; m. celis y j.c. arias. 2000. caracterización morfológica, bioquímica y molecular de especies promisorias de la amazonía colombiana pertenecientes al género capsicum para su conservación y uso. cartilla divulgativa, instituto sinchi. bogotá. nagle, b.; b. villalón y e. bums. 1979. color evaluation of selective capsicum. journal of food science 44(2), 416-418. nuez, f.; r. gil y j. costa. 1996. el cultivo de pimiento, chiles y ajíes. ediciones mundi-prensa, madrid, 607 p. pickersgill, b. 1997. genetic resources and breeding of capsicum spp. euphytica 96, 129-133. pineda, h. 2000. evaluación del comportamiento agronómico de diez cultivares de tomate (lycopersicum esculentum mill.) en las condiciones de roldanillo (valle del cauca). trabajo de grado, universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, bogotá. quevedo, e. 2002. manejo de especies perennes cultivadas en sistemas de producción del trópico húmedo. revista comalfi 29 (1), 39-42. quintero, l. 2000. evaluación de la diversidad genética del género capsicum sp., presente en los departamentos de vaupés, guainía y putumayo, por medio de isoenzimas. trabajo de grado, universidad nacional de colombia, facultad de ciencias, bogotá, 59 p. salisbury, f. y c. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica s.a., méxico d.f. 759 p. agronomia 26-2 -profe194).indd garcía, dueñez, fischer, chaves y quintero. el cuajamiento de frutos de feijoa... 217 resumen abstract fecha de recepción: diciembre 13 de 2007. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 ingenieros agrónomos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. garkoz13@yahoo.com; yiovanito@yahoo.com 2 profesores asociados, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gfischer@unal.edu.co; bchavesc@unal.edu.co 3 biólogo, disfruta las feijoas, bogotá. overfeijoas@gmail.com el cuajamiento de frutos de feijoa (acca sellowiana [o. berg] burret) en respuesta a nitrato de potasio, fosfato de potasio y ethephon fruit set response of pineapple guava (acca sellowiana [o. berg] burret) to potassium nitrate, potassium phosphate and ethephon oskar javier garcía1, edgar yiovani duéñez1, gerhard fischer2, bernardo chaves2 y omar camilo quintero3 agronomía colombiana 26(2), 217-225, 2008 en la finca el cortijo, municipio la vega (cundinamarca), ubicada a 2.350 msnm de altitud, con temperatura de 17 °c, humedad relativa de 85%, precipitación de 1.423 mm·año-1, se estudió el efecto de tres productos químicos en árboles de feijoa, clon 41 (‘quimba’), de 6 años de edad, sobre el cuajamiento de los frutos. los productos fueron los fertilizantes foliares kno3 (nitrato de potasio 13-0-46® al 1,0%, 1,5% y 2,0%) y kh2po4 (fosfato de potasio; cosmofoliar al 0-32-43®; 0,5%, 0,75% y 1,0%) y la fitohormona ethephon (ethrel® 48sl, a 100, 150 y 200 mg·l-1), aplicados 4 veces, cada 15 días, a partir de 50 días después de la poda. se evaluaron el número de flores formadas, el número y el porcentaje de frutos cuajados y el nivel de eficacia de los productos aplicados. el kh2po4 al 0,5% presentó los valores significativamente más altos (p≤0,05) en las cuatro variables evaluadas y obtuvo, en su diferencia frente al testigo (0 aplicaciones), aumentos de 447,6% en el número de las flores formadas y de 465,4% en el número de frutos cuajados, destacando la importancia del p en el proceso reproductivo de la feijoa. el segundo mejor tratamiento, con una eficacia positiva (96,55%) en el cuajamiento de frutos, fue el ethephon a 100 mg·l-1. el número de frutos cuajados en las diferentes concentraciones de kno3 no pudo superar el del testigo, presentándose una eficacia negativa y así mismo, fitotoxicidad cuando se emplearon concentraciones al 2%. el porcentaje de cuajamiento en feijoa (66% del testigo) fue relativamente alto comparado con el de otros frutales. palabras clave: ethrel, inducción floral, clon 41, ‘quimba’, producción forzada. in the el cortijo farm, la vega municipality, cundinamarca, colombia (2,350 m altitude, temperature 17 °c, precipitation 1,423 mm year-1, relative humidity 85%), the effects of three chemical products were studied on fruit set of six years old feijoa trees, clon 41 (‘quimba’). the products, also used in f loral induction, were foliar fertilizers kno3 (potassium nitrate 13-0-46® 1.0%, at 1.5% and 2.0%), kh2po4 (potassium phosphate; cosmofoliar 0-32-43®; at 0.5%, 0.75% and 1.0%), and phytohormone ethephon (ethrel® 48 sl; at 100, 150 and 200 mg l-1). applications were made (each 15 days) starting from 50 days after pruning. there were evaluated (1) the number of formed flowers, (2) number and (3) percentage of fruits set, and (4) levels of efficacy of applied products. kh2po4 at 0.5% had highest values (p≤0,05) compared to the control (0 applications) in each of the four variables, which increases in the number of formed flowers of 447.6% and in the number of fruits set of 465.4%, emphasizing the importance of p in the reproductive process of pineapple guava. the second best treatment was ethephon at 100 mg l-1 showing a positive efficacy (96.55%) in fruit setting. the number of fruits set in the different kno3 concentrations did not exceed this one in the control presenting a negative efficacy and also phytotoxicity when kno3 concentrations of 2% were applied. percentage of fruit set in pineapple guava (66% in control plants) was relatively high compared to other fruit trees. key words: ethrel, floral induction, clon 41, ‘quimba’, forced production. introducción la producción de feijoa (acca sellowiana [o. berg] burret, familia mirtaceae) en israel, italia, francia, españa, estados unidos y nueva zelanda no es constante durante el año, debido a las estaciones climáticas. en estos países, la producción y disponibilidad de la fruta se concentra en ciertos meses, lo que reduce notablemente su permanencia y reconocimiento en los mercados. esta condición representa una gran oportunidad para colombia, que puede entrar en el mercado europeo en la época de mayor demanda de productos frescos exóticos (noviembre a marzo) y durante los agronomia 26-2 -profe194).indd 217 06/10/2008 19:40:13 218 agron. colomb. 26(2) 2008 demás meses que presenten una demanda sostenida (cci, 2000). la feijoa se siembra en el país teniendo en cuenta las investigaciones extranjeras o las experiencias personales, pero no hay un modelo tecnológico al que se pueda acoger el cultivador, lo que hace que la explotación del cultivo no sea la más adecuada (rodríguez, 1993). la planta de feijoa es un arbusto originario de la zona subtropical, que se extiende desde el sur del brasil, sobre uruguay y las partes altas del lado occidental del paraguay hasta el noroeste de argentina. la planta se caracteriza por su alta capacidad de adaptarse a diferentes zonas climáticas; en colombia se tienen cultivares comerciales a altitudes entre 1.800 y 2.650 msnm, con temperaturas entre 13 y 21 °c (promedio 16 °c), precipitación anual de 700-1.200 mm, una exposición a la radiación solar de 1.500 horas brillo solar anual y humedad relativa promedio de 70% (fischer et al., 2003). la programación de cosechas mediante aplicación de productos químicos y otras técnicas de manejo de cultivo, prolongan la época de oferta de los frutos, aumentan la competitividad en los mercados nacionales e internacionales y promueven el uso eficiente de los insumos, como fertilizantes y pesticidas, entre otros (davenport y nuñezelisea, 1997). una de las aplicaciones más atractivas de la producción forzada es obtener la cosecha fuera de la época normal para comercializarla a mejor precio. también es posible extender la oferta del producto en el mercado durante más tiempo y aumentar el rendimiento anual por unidad de superficie (garcía y dueñez, 2007). sin embargo, la base genética, los procesos fisiológicos y la manera en que estos son afectados por productos que promueven la inducción floral y el cuajamiento de los frutos, no han sido estudiados por completo (weigel, 1995). la inducción floral es un proceso en el que las yemas de los frutales, originalmente vegetativas, sufren cambios metabólicos que las preparan para transformarse en yemas florales. el proceso que sigue a la inducción floral se conoce como diferenciación floral y corresponde a una manifestación externa o cambio morfológico (yuri et al., 2002), y el cuajamiento marca la transición del ovario de la flor a fruto en desarrollo (agustí, 2004). según agustí (2004), este paso supone la iniciación de un crecimiento rápido de los tejidos del ovario y, si dicho crecimiento no se inicia o una vez iniciado cesa, el ovario se desprende y, por tanto, no cuaja. el desarrollo posterior del ovario es consecuencia de la división celular del pericarpio. faust (1989) indica que para que se presente el cuajamiento se requiere: a) la existencia de yemas florales maduras, bien formadas y nutridas; b) un régimen de temperaturas durante la antesis que asegure una buena polinización, un desarrollo del tubo polínico y una fecundación y c) un aporte adecuado de fotosintatos cuando el ovario inicie su desarrollo. la competencia por elementos minerales durante el desarrollo del ovario puede ser uno de los factores limitantes de la productividad en algunas variedades, teniendo en cuenta la pérdida de materia seca y elementos minerales durante esta fase (agustí, 2003). el cuajamiento de frutos está relacionado con la actividad de fitohormonas y, probablemente, con la nutrición en una forma más indirecta (mengel et al., 2001). las aplicaciones de kno3 estimulan la inducción floral en mango, especialmente en regiones tropicales (núñezelisea, 1985), mientras que el etileno está presente en múltiples aspectos del desarrollo floral, desde la iniciación hasta la senescencia de las flores (klee y clark, 2004). existe evidencia de que el estímulo de floración inducida mediante la aplicación de kno3 en mango está mediado por niveles crecientes de etileno endógeno (lópez, 1984). en variedades de manzano, el ethephon (ácido 2-cloroetilfosfónico) promueve la floración (dennis, 2003). sin embargo, el conocimiento de la floración y el cuajado de frutos en árboles frutales de origen tropical y subtropical ha avanzado en los últimos años, aunque todavía existen muchas cuestiones y detalles que necesitan ser respondidos a través de más investigaciones y observaciones en campo (albrigo y galán saúco, 2004). debido a que la adaptación de la feijoa a zonas tropicales carece de información respecto al cuajamiento, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar la respuesta a la aplicación foliar de productos de nitrato de potasio, fosfato de potasio y ethephon en la etapa de cuajado de fruto del clon 41 ‘quimba’. materiales y métodos el estudio se realizó en la finca el cortijo, ubicada a 2.350 msnm en el municipio de la vega (cundinamarca), situada a 04° 55’ 59” latitud norte y 74° 18’ 59” longitud oeste, con temperatura promedio de 17 °c, brillo solar anual de 1.377 horas, humedad relativa promedio 85% y precipitación promedio anual de 1.423 mm (ideam, 2002). según la clasificación de holdridge, la zona pertenece al bosque húmedo montano bajo (bh-mb). el lote seleccionado presenta una pendiente de 25%, abarca un área de 9.750 m2 y corresponde a 975 plantas sembradas a 2,5 m entre plantas y 4,0 m entre surcos. el suelo presenta una textura agronomia 26-2 -profe194).indd 218 06/10/2008 19:40:13 garcía, dueñez, fischer, chaves y quintero. el cuajamiento de frutos de feijoa... 219 franco-arcillosa; en la tabla 1 se muestran los resultados del análisis de suelos del lote experimental, elaborado por soil and plant laboratory, bogotá. el material vegetal utilizado fue el cultivar clon 41 ‘quimba’, que, al momento de iniciar el experimento, tenía una edad de 6 años y sus ramas se encontraban agobiadas. para la aplicación de los tratamientos se utilizaron 4 ramas del tercio inferior el árbol; luego de la selección, se realizó la poda de las 4 ramas para estimular la formación de nuevos botones florales. los árboles seleccionados se encontraban en la fase reproductiva, en la que si la poda se realiza –teniendo el árbol botones florales, flores, cuajas, frutos o todos a la vez–, la respuesta es la emisión de ramas nuevas con más botones florales (quintero, 2003). la investigación en su parte de campo tuvo una duración de 4 meses, de febrero a junio de 2006. se utilizó un diseño de bloques completos al azar con 10 tratamientos y tres repeticiones (tabla 2), ya que el terreno presentaba una pendiente considerable, y los tratamientos fueron distribuidos al azar en cada uno de los bloques. la unidad experimental estuvo constituida por un árbol del que se seleccionaron 4 ramas en el tercio inferior. las variables que se midieron y calcularon en el ensayo fueron: a) número de flores formadas, b) porcentaje de flores formadas, c) número de frutos cuajados, d) porcentaje de frutos cuajados, con respecto al número de flores formadas y e) nivel de eficacia de los productos inductores. para una mayor eficacia de los productos inductores se empleó 1 cm3·l-1 del coadyuvante cosmo-ind® (alcohol etoxilado, 16,3%; polioxietilen alquil éter, 10,85%; indicador de ph alcalino, 0,03% e ingredientes inertes, 72,82%), de carácter no iónico, reductor de tensión superficial, acelerador de penetración e indicador de alcalinidad del agua y antiespumante. se dejó un árbol intermedio entre cada tratamiento (árbol borde), para evitar la deriva de la aplicación de los tratamientos, ya que puede influir o enmascarar la respuesta del árbol al tratamiento aplicado. inmediatamente después de realizar la poda, se aplicaron los productos en forma asperjada al tercio inferior del árbol, mediante el empleo de una bomba manual (1,6 l). una vez aplicados los tratamientos, se repitieron cada una de las concentraciones cada 15 días, para un total de 4 aplicaciones (tabla 2) durante los 2 primeros meses del ensayo, empezando a partir de 50 días después de la poda. tabla 1. análisis de suelos del lote 5, finca el cortijo, municipio de la vega (cundinamarca). soil and plant laboratory, bogotá. ph n p k ca mg cu zn mn fe b ppm 4,3 78 24 102 379 44 1,0 10 19 255 0,08 tabla 2. descripción de los tratamientos del estudio. cultivo de feijoa (acca sellowiana) cv. clon 41 ‘quimba’. la vega (cundinamarca), febrero-junio de 2006. tratamiento aplicaciones producto dosis 1 4 nitrato de potasio 13-0-46® (kno3) * 1,0% 2 4 nitrato de potasio 13-0-46® (kno3) 1,5% 3 4 nitrato de potasio 13-0-46® (kno3) 2,0% 4 4 cosmofoliar 0-32-43® (kh2po4) ** 0,5% 5 4 cosmofoliar 0-32-43® (kh2po4) 0,75% 6 4 cosmofoliar 0-32-43® (kh2po4) 1,0% 7 4 ethrel® (ethephon)*** 100 mg·l-1 8 4 ethrel® (ethephon) 150 mg·l-1 9 4 ethrel® (ethephon) 200 mg·l-1 10 0 testigo 0 * contiene: 13% n, 0% p2o5 y 46% k2o. ** contiene: 0% n, 32% p2o5 y 43% k2o; además, micronutrientes quelatados con edta: 0,27% cao, 0,28% mgo, 0,25% fe, 0,1% cu, 0,21% zn, 0,05% mn, 0,0019% co, 0,22% b y 0,011% mo. *** contiene: ácido-2-cloro-etilfosfónico, 480 g·l-1. agronomia 26-2 -profe194).indd 219 06/10/2008 19:40:13 220 agron. colomb. 26(2) 2008 las aplicaciones se realizaron en las horas de la mañana, cuando la temperatura no era muy elevada. las labores de manejo (fertilización edáfica, deshierba y control fi tosanitario) se hicieron de forma similar para todo el lote de la fi nca. los muestreos se llevaron a cabo cada 8 días a partir de aplicados los tratamientos hasta el fi nal del ensayo. posteriormente, con los datos obtenidos se realizó un análisis estadístico, que incluyó análisis de varianza (anova) para las variables fl ores formadas y frutos cuajados. se hicieron comparaciones entre grupos de tratamientos a través de contrastes y pruebas de tukey (p≤0,05) y análisis de regresión para establecer el mejor tratamiento; se halló el coefi ciente de determinación y la respectiva ecuación de la forma y = 0 + 1x, donde: y es la respuesta del número de estructuras reproductivas formadas (fl ores formadas, frutos cuajados) en el número de días trascurridos; 0, el intercepto; 1, el número de estructuras formadas por cada día transcurrido (coefi ciente de regresión); x, los días de ejecución del ensayo. se utilizó el paquete estadístico sas 9.1. para el porcentaje de frutos cuajados y el nivel de efi cacia de los productos inductores se realizó una relación matemática expresada en forma de porcentaje (fórmula 1): eficacia de emisión de estructuras reproductivas (% flores formadas y frutos cuajados) = [(total de estructuras reproductivas formadas con el tratamiento – total de estructuras reproductivas formadas en el testigo) x 100] / total de estructuras reproductivas formadas en el testigo resultados y discusión número de flores formadas el análisis de varianza mostró diferencias signifi cativas entre los tratamientos y, según la prueba de tukey (p≤0,05), el kh2po4 al 0,5% fue el mejor tratamiento (fi gura 1). en las pruebas de contrastes se observó una respuesta lineal al kh2po4 y al ethephon. el kh2po4 al 0,5% presentó una mejor respuesta (p≤0,05) a través del ensayo, en comparación con el testigo y los demás tratamientos (tabla 3). el promedio del número de fl ores formadas en 4 ramas por árbol en este tratamiento fue 65,67, lo que signifi ca un aumento de 447,6% respecto al testigo (14,67 fl ores). en consecuencia, se puede plantear que el kh2po4 estimuló progresivamente el número de fl ores formadas a partir de los 50 días de ejecutada la labor de poda y la aplicación del producto (fi gura 1). este resultado concuerda con lo reportado de otros frutales, en los que una aplicación del p aumentó la fl oración (agustí, 2003); además de incrementar el metabolismo en estas yemas, el p fomenta la absorción de mg, elemento que también es fundamental en la formación fl oral y promueve la síntesis de ácidos nucleicos (feucht, 1982). de acuerdo con la afi rmación de marschner (2002), de que el número de fl ores formadas se reduce en el caso de una defi ciencia de p, se puede deducir que la feijoa es muy exigente en p durante la formación de sus órganos reproductivos. además, la fracción de k en el kh2po4 podría estimular la fotosíntesis y el transporte de fotoasimilados, entre otros, lo que es muy importante para la formación de fl ores (swietlik, 2003). figura 1. efecto de 4 aplicaciones de kno3, k2hpo4 y ethephon sobre el número de flores formadas a partir de los botones florales inducidos, acumulados por los tratamientos a través del tiempo. cultivo de feijoa (acca sellowiana) cv. clon 41 ‘quimba’. la vega (cundinamarca), febrerojunio de 2006. agronomia 26-2 -profe194).indd 220 06/10/2008 19:40:14 garcía, dueñez, fischer, chaves y quintero. el cuajamiento de frutos de feijoa... 221 sin embargo, esta misma situación no se presentó en la combinación de k con nitrato (kno3 al 1,0%, 1,5% y 2,0%), cuyos tratamientos tuvieron resultados similares o por debajo del testigo (tabla 2). este efecto no estimulante de la formación floral contrasta con los resultados reportados por machado y reboucas (2000) en mango. george et al. (2003) reportan que aplicaciones de compuestos nitrogenados que contienen no3 ó nh4 + incrementaron los niveles de arginina, compuesto que puede promover la floración. la aplicación de otra fuente de nitrógeno, como urea, incrementó la cantidad de flores formadas en mango, resultando en un mayor número de frutos cuajados por panícula (tiwari y rajput, 1976). también en guayaba, la combinación entre poda y fertilización con urea aumentó la floración y la producción (shigeura y bullock, 1976). en la feijoa, la aplicación de kno3 aumentó demasiado el contenido de los nitratos en las estructuras florales, inhibiendo la iniciación de estas yemas (lakso y flore, 2003). la respuesta a ethephon a 100 mg·l-1 fue menor que al kh2po4 y a su vez, mayor que en el testigo, con valores de 138, 197 y 44 flores formadas, respectivamente, y una relación de 3:1. el ethephon a 100 mg·l-1 inició la formación de flores a partir de los 70 días, acorde con la aparición de botones inducidos. el efecto estimulante del ethephon a 100 mg·l-1 en la floración de la feijoa coincide con lo reportado en mango por saidha et al. (1983), quienes observaron una producción de etileno cinco veces mayor que en los brotes vegetativos. igualmente, en la variedad alternante (fructificación bianual) del mango ‘langra’, el ethephon indujo alta floración y fructificación en un año con poca producción (off year), en una concentración de 200 mg·l-1 (chacko et al., 1974). couto et al. (1996) aplicaron 0,25 ml·l-1 de ethephon (1-3 aplicaciones) y encontraron que estimulaba la diferenciación floral en yemas floríferas. en limón tahití, concentraciones de ethephon de 0,8; 1,2; 1,6 y 2,9 ml·l-1 aumentaron la densidad de brotes florales totales y mixtos (generativos + vegetativos), pero las dosis por encima de 8 ml·l-1 causaron defoliación entre 69% y 95% de los nudos (rojas, 1994). número de frutos cuajados el análisis de varianza mostró diferencias entre los tratamientos y, de acuerdo con la prueba de tukey (p≤0,05), el kh2po4 al 0,5% fue el mejor tratamiento y las pruebas de contrastes arrojaron respuesta lineal del kh2po4. el kh2po4 al 0,5% presentó una mejor respuesta a través del ensayo, en comparación con el testigo (figura 2). el número de frutos cuajados fue 135, mientras en el testigo fue de 29 frutos (tabla 4), por lo que la diferencia entre este producto y el testigo tiene una relación de 4,5:1. por tanto, se puede plantear que el producto de este tratamiento estimuló progresivamente el número de frutos cuajados, a partir de los 65 días de ejecutada la labor de poda y la aplicación del producto. este resultado confirma plenamente lo afirmado por agustí (2003) de que la disponibilidad por elementos minerales se torna crítica tabla 3. resultados del análisis de regresión lineal del número de flores formadas, valores reales y estimados durante 120 días. cultivo de feijoa (acca sellowiana) cv. clon 41 ‘quimba’. la vega (cundinamarca), febrero-junio de 2006. tratamiento r2 ecuación cv (%) valores reales, total de 3 bloques valores estimados* flores formadas por árbol** kno3 1,00% 0,80 y = 6,26 + 0,021·x 65,17 30 18,94 10,00ab *** kno3 1,50% 0,44 y = 8,73 + 0,240·x 197,42 50 20,07 16,67ab kno3 2,00% 0,65 y = 6,45 + 0,190·x 113,72 26 16,35 8,67b kh2po4 0,50% 0,87 y = 46,99 + 1,63·x 48,29 197 148,61 65,67a kh2po4 0,75% 0,89 y = 10,36 + 0,37·x 40,83 41 34,04 13,67b kh2po4 1,00% 0,72 y = 2,87 + 0,090·x 78,92 16 7,93 5,33b ethephon 100 mg l-1 0,60 y = 26,47 + 0,78·x 125,01 138 67,13 46,00ab ethephon 150 mg l-1 0,56 y = 9,87 + 0,330·x 115,39 66 29,73 22,00ab ethephon 200 mg l-1 0,96 y = 1,56 + 0,070·x 18,85 18 6,84 6,00b testigo 0,74 y = 8,90 + 0,280·x 81,37 44 24,7 14,67ab r2, coeficiente de determinación; cv, coeficiente de variación; kno3, nitrato de potasio 13-0-46 ®; kh2po4, cosmofoliar 0-32-43®; ethephon, ethrel®; y, número de flores formadas; x, tiempo en días * según la fórmula 1 en el texto ** promedio de 4 ramas por árbol; valor test f, 0,0192; coeficiente de variación, 95,41; dms, 57,35 *** promedios con letras distintas son significativamente diferentes, según la prueba de tukey (p agronomia 26-2 -profe194).indd 221 06/10/2008 19:40:14 222 agron. colomb. 26(2) 2008 en la época de floración y cuajado y su demanda debe ser convenientemente satisfecha, como es el caso del kh2po4 al 0,5%. la respuesta al ethephon a 100 mg·l-1 fue menor que al kh2po4 y a su vez mayor que en el testigo, con valores de 57, 135 y 29 frutos cuajados, respectivamente y una relación del número de frutos cuajados de 2:1. el ethephon a 100 mg·l-1 inició la formación de frutos a partir de los 93 días, acorde con la aparición de botones inducidos. en otra mirtácea, la guayaba, la doble aspersión con ethephon (1 ml·l-1) generó también el mayor número de f lores y frutos por planta, comparada con el estrés hídrico o las aplicaciones de diferentes nutrientes y el testigo (castelán y becerril, 2004). los tratamientos restantes respondieron de forma similar a la cantidad de frutos formados en el testigo; al transcurrir el tiempo no hubo un aumento proporcional en el número de frutos cuajados, sino que se presentó una tendencia estable, por lo que los tratamientos aplicados no inf luyeron en esta variable. en contraste con estos resultados, las aplicaciones de kno3 mostraron valores inferiores al tratamiento testigo (tabla 3, figura 2), lo que se diferencia de su efecto positivo en la floración del mango (machado y reboucas, 2000; sergent y leal, 1989) y se asemeja más bien a los resultados obtenidos al 2,5% en longan (euphoria longana), donde este producto no indujo un porcentaje mayor de emergencia de flores que en el testigo (sritontip et al., 2005). porcentaje de frutos cuajados las aplicaciones de kh2po4 presentaron el mayor porcentaje de frutos cuajados (tabla 5), con respecto al número de botones florales inducidos y al de las flores formadas, lo que subraya la importancia del fosfato (marschner, 2002) y del k (agustí, 2003) en el cuajamiento de los frutos. por otro lado, se puede observar que en las aplicaciones de kh2po4 y ethephon existe una supuesta compensación, pues en los tratamientos que mostraron un alto porcentaje de frutos cuajados, en relación con el número de botones florales inducidos, éste disminuyó cuando se lo relacionó con el número de flores formadas (tabla 5). probablemente, en los árboles de los tratamientos con alta formación de flores se presentó una competencia por los fotoasimilados (lakso y goffinet, 2003; schumacher, 1989). la respuesta generada por las diferentes concentraciones de kno3 no pudo superar la del testigo. sin embargo, en naranjo ‘navelate’ la aplicación de kno3 en primavera provocó un aumento del contenido porcentual de n, p, k y mg en el fruto, al mismo tiempo que promovió su desarrollo. este efecto es interpretado por agustí (2003) como un estímulo por acción del k en el transporte o la absorción de elementos minerales por parte de la planta. dennis (1996) y faust (1989) consideran la aplicación de tabla 4. resultados del análisis de regresión lineal del número de frutos cuajados, valores reales y estimados durante 120 días. cultivo de feijoa (acca sellowiana) cv. clon 41 ‘quimba’, finca el cortijo, municipio de la vega (cundinamarca), febrero-junio de 2006. tratamiento r2 ecuación cv (%) valores reales, total de 3 bloques valores estimados* frutos cuajados por árbol** kno3 1% 0,52 y = -2,31 + 0,066x 251,20 13 5,61 4,33b *** kno3 1,5% 0,43 y = -3,44 + 0,093x 163,07 20 30,16 6,67b kno3 2% 0,47 y = -3,20 + 0,087x 191,83 17 7,24 5,67b kh2po4 0,5% 0,84 y = -34,05 + 1,13x 24,17 135 101,55 45,00a kh2po4 0,75% 0,84 y = -8,81 + 0,290x 98,88 33 25,99 11,00b kh2po4 1% 0,81 y = -2,54 + 0,080x 296,38 11 7,06 3,67b ethephon 100 mg·l-1 0,62 y = -11,22 + 0,33x 57,25 57 28,38 19,00b ethephon 150 mg·l-1 0,70 y = -3,49 + 0,120x 163,07 20 10,91 6,67b ethephon 200 mg·l-1 0,90 y = -2,53 + 0,130x 271,93 12 13,07 4,00b testigo 0,70 y = -5,99 + 0,190x 112,48 29 16,81 9,67b r2, coeficiente de determinación; cv, coeficiente de variación; kno3, nitrato de potasio 13-0-46 ®; kh2po4, cosmofoliar 0-32-43 ®; ethephon, ethrel®; y, número de flores formadas; x, tiempo en días * según fórmula 1 en el texto. ** promedio de 4 ramas por árbol; valor test f, 0,0466; coeficiente de variación, 119,37; dms, 40,42 ** promedios con letras distintas son significativamente diferentes, según la prueba de tukey (p agronomia 26-2 -profe194).indd 222 06/10/2008 19:40:15 garcía, dueñez, fischer, chaves y quintero. el cuajamiento de frutos de feijoa... 223 n como crucial en el cuajado de frutales caducifolios; en la feijoa, esto no fue confi rmado por la adición de kno3, por lo que se supone que los árboles no tuvieron defi ciencia en este nutriente esencial durante el cuajamiento de los frutos. según agustí (2003), se debe evitar el aporte demasiado alto de fertilizantes, sobre todo si se utilizan nitratos, durante el periodo del cuajado del fruto, ya que con ello se puede promover un desbalance por mayor desarrollo vegetativo que compite con la fructifi cación. los porcentajes de frutos de feijoa cuajados, 66% en el testigo (tabla 5), son mayores que los reportados por schumacher (1989) en frutales caducifolios drupáceos, con 25% en promedio en duraznero y ciruelo europeo, y en pomáceos, con 4%-5% en manzano y peral. nivel de eficacia de los productos aplicados las diferentes concentraciones de kno3 mostraron ineficacia en el cuajamiento de frutos, en comparación con el testigo (tabla 4). por un lado, no existió supuestamente una demanda de nitrato y por otro, el porcentaje negativo de eficacia del kno3 al 2% se puede explicar parcia lmente porque esta dosis causó f itotoxicidad, hiponastia en hojas, necrosamiento de botones f lorales figura 2. efecto de 4 aplicaciones de kno3, k2hpo4 y ethephon sobre el número de frutos cuajados a partir de los botones florales inducidos, acumulados por los tratamientos a través del tiempo. cultivo de feijoa (acca sellowiana) cv. clon 41 ‘quimba’. la vega (cundinamarca), febrerojunio de 2006. tabla 5. porcentaje de frutos cuajados y eficacia de los tratamientos en comparación al testigo. cultivo de feijoa (acca sellowiana) cv. clon 41 ‘quimba’. la vega (cundinamarca), febrero-junio de 2006. tratamiento frutos cuajados (%) eficacia de los tratamientos (%)* por botones florales inducidos por flores formadas frutos cuajados kno3 1,0% 5,13 26,67 -72,41 kno3 1,5% 10,99 40,00 -31,03 kno3 2,0% 15,18 65,38 -41,38 kh2po4 0,5% 38,79 68,53 365,52 kh2po4 0,75% 31,73 80,49 13,79 kh2po4 1,0% 18,64 68,75 -62,07 ethephon 100 mg·l-1 21,19 41,30 96,55 ethephon 150 mg·l-1 5,28 30,30 2,38 ethephon 200 mg·l-1 6,70 66,70 -58,62 testigo 17,26 65,91 kno3, nitrato de potasio 13-0-46 ®; kh2po4, cosmofoliar 0-32-43 ®; ethephon, ethrel® * según fórmula 1 en el texto. agronomia 26-2 -profe194).indd 223 06/10/2008 19:40:16 224 agron. colomb. 26(2) 2008 y frutos formados. este resultado indica también que la feijoa es una especie más susceptible a concentraciones elevadas de kno3 que los cítricos, en los que dosis superiores a 3% causan fitotoxicidad (agustí, 2003). los resultados al tratamiento con kh2po4 al 0,5% fueron los más sobresalientes del ensayo, pues su eficacia fue muy significativa en el cuajado de frutos (365,52%),comparado con el testigo y los demás tratamientos (tabla 5). con concentraciones superiores de kh2po4, de 0,75% y 1,0%, se presentó, respectivamente, desde una disminución en la eficacia (13,79%) hasta un valor negativo (-62,07%), a causa de que algunos efectos inhibidores podrían haber desempeñado un papel importante en este proceso (feucht, 1982). como indica la tabla 5, el ethephon a 100 mg·l-1 mostró una buena eficacia. tal vez esta respuesta se dio por la concentración del producto y además por su fácil asimilación en las yemas reproductivas. se supone que la aplicación de reguladores de crecimiento, como 100 mg·l-1 de ethephon, podría haber estimulado el desarrollo de los óvulos, que, a su vez, producen sustancias de crecimiento que sostienen el crecimiento del fruto (faust, 1989). la respuesta a 150 mg·l-1 de ethephon fue mínima y las concentraciones por encima de 100 mg·l-1 no fueron estimulantes en el cuajamiento de la feijoa. dosis de 200 mg·l-1 de este producto se han mostrado muy ineficaces en la formación de botones florales (-61,60%) (garcía et al., 2008), similar en el cuajamiento (-58,62%); es probable que en esta concentración el producto induzca senescencia prematura de varias yemas reproductivas y genere abscisión de f lores y fruto pequeños (chacko et al., 1974). conclusiones la investigación mostró respuestas importantes a la aplicación de compuestos de nutrientes (kno3 y kh2po4) y fitohormonas (ethephon) en la fase de inducción floral de la feijoa. sin embargo, al no conocerse las concentraciones nutricionales óptimas en el tejido de la yema y los órganos circundantes, las posibles explicaciones fisiológicas son difíciles de sustentar. se vio una respuesta positiva al p en el cuajado de los frutos a una concentración específica y posiblemente influenciada por el compuesto usado (kh2po4 al 0,5%). las concentraciones de kno3 usadas en este estudio no fueron las más adecuadas pues mostraron respuestas bajas en la formación de flores y cuajado de frutos. es posible que en los árboles utilizados en el estudio no existiera una demanda de nitrato en el proceso reproductivo. la respuesta positiva al ethephon a 100 mg·l-1 en el cuajamiento de las feijoas puede ser un efecto estimulante en el desarrollo de los órganos reproductivos. para trabajos futuros en feijoa relacionados con la floración y el cuajamiento de los frutos, se recomienda incluir la parte ecofisiológica (temperatura, luz, agua) y la poda, para tener más conocimiento sobre las bases fisiológicas que influyen en el inicio y el establecimiento de la fase reproductiva de esta especie. literatura citada agustí, m. 2004. fruticultura. ediciones mundi-prensa, madrid. 493 p. agustí, m. 2003. citricultura. segunda edición. ediciones mundiprensa, madrid. 422 p. albrigo, l.g. y v. galán saúco. 2004. flower bud induction, flowering and fruit-set of some tropical and subtropical fruit tree crops with special referente to citrus. acta hort. 632, 81-90. castelán, m. y e. becerril. 2004. fisiología de la producción forzada en guayaba. ii. nutrientes y respuesta floral. universidad de veracruz, méxico. pp. 23-36. corporación colombia internacional (cci). 2000. la feijoa. revista exótica 4(4), 17-21. chacko, k., r.r. kohli y g. randhawa. 1974. investigations on the use of (2-chloroethyl) phosphonic acid (ethephon, cepa) for the control of biennial bearing in mango. sci. hort. 2, 389-398. couto, f.a., j.e.s. rabelo, s.r. nacif, d.l. siquiera y j.c.l. neves. 1996. efeito de pulverizacoes de ethephon e nitrato de potassio na diferenciacacao floral de gemas em mangueira (mangifera indica l.) haden. pp. 300. resumos congresso brasileiro de fruticultura, sociedade brasileira de fruticultura, curitiba. davenport, t. y r. nuñez-elisea. 1997. reproductive physiology. pp. 69-146. en: litz, r.e. (ed.). the mango. botany, production and uses. cab international, wallingford, uk. dennis, f., jr. 2003. flowering, pollination and fruit set and development. pp. 153-166. en: ferree, d.c. e i.j. warrington (eds.). apples. botany, production and uses. cab international publishing, wallingford, reino unido. 660 p. dennis, f.g, jr. 1996. fruit set. pp. 99-106. en: kalb, k.m., p.k. adrews, g.a. lang y k. mullinex (eds.). tree fruit physiology: growth and development. washington state fruit comission, washington. faust, m. 1989. physiology of temperate zone fruit trees. john wiley & sons, nueva york. 338 p. feucht, w. 1982. das obstgehölz. verlag eugen ulmer, stuttgart. 256 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 224 06/10/2008 19:40:16 garcía, dueñez, fischer, chaves y quintero. el cuajamiento de frutos de feijoa... 225 fischer, g., d. miranda., g. cayón y m. mazorra (eds). 2003. cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana berg). produmedios, bogotá. 152 p. garcía, o.j. y e.y. dueñez. 2007. efecto del nitrato de potasio, fosfato de potasio y ethephon en la inducción floral y el cuajado del fruto de feijoa (acca sellowiana [o. berg] burret). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. garcía, o.j., e.y. dueñez, g. fischer, b. chaves y o.c. quintero. 2008. el fosfato de potasio y el ethephon fomentan la inducción floral en feijoa o goiabeira serrana (acca sellowiana [o. berg] burret). revista brasileira de fruticultura 31(3) (en imprenta). george, a.p., r.h. broadley, r.j. nissen y g. ward. 2003. effects of new rest breaking chemicals on flowering shoot production and yield of subtropical tree crops. acta hort. 575, 835-840. ideam [instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales]. 2002. sistema de información ambiental, registros estacionales. estación sabaneta (cundinamarca). klee, h.j. y d.g. clark. 2004. ethylene signal transduction in fruits and flowers. pp. 369-412. en: davies, p.j. (ed.). plant hormones. biosynthesis, signal transduction, action! kluwer publishers, dordrecht, boston. lakso, a.n. y j.a. flore. 2003. carbohydrate partitioning and plant growth. pp. 21-30. en: baugher, t.a. y s. singha (eds.). concise encyclopedia of temperate tree fruit. food products press, nueva york. 387 p. lakso, a.n. y m.c. goffinet. 2003. fruit growth patterns. pp. 91-101. en: baugher, t.a. y s. singha (eds.). concise encyclopedia of temperate tree fruit. food products press, nueva york. 387 p. lópez, m.r. 1984. el nitrato de potasio como promotor de la síntesis endógena de etileno y la inducción floral en mango (mangifera indica) cv. manila. tesis de maestría. universidad autónoma, chapingo, méxico. machado, e. y a. reboucas. 2000. effect of different intervals of potassium nitrate spraying on flowering and production of mango trees (mangifera indica l.) cv. tommy atkins. acta hort. 509, 581-585. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. academic press, londres. 889 p. mengel, k., e.a. kirkby, h. kosegarten y t. appel. 2001. principles of plant nutrition. kluwer academic publishers, dordrecht. 849 p. nuñez-elisea, r. 1985. flowering and fruit set of a monoembrionic and polyembrionic mango as influenced by potassium nitrate sprays and shoot decapitation. proc. florida state hort. soc. 98, 179-183. quintero, o. 2003. selección de cultivares, manejo de cultivo y regulación de cosechas de feijoa. pp. 49-71. en: fischer, g., d. miranda., g. cayón, y m. mazorra (eds). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana. berg). produmedios, bogotá. 152 p. rodríguez, e. 1993. eficiencia técnica del abonamiento edáfico y foliar en el cultivo de la feijoa (acca sellowiana). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. rojas, e. 1994. respuesta floral de la lima (citrus latifolia tan. cv. tahiti) a aspersiones del ácido 2-cloroetil fosfónico. proc. interamer. soc. trop. hort. 38, 95-99. saidha, t., v.n. madhava rao y p. santhanakrishnan. 1983. internal leaf ethylene levels in relation to flowering in mango. indian j. hort. 40, 139-146. schumacher, r. 1989. die fruchtbarkeit der obstgehölze. verlag eugen ulmer, stuttgart. 242 p. sergent, e. y f. leal. 1989. inducción floral en mango (mangifera indica l.) con kno3. rev. fac. agron. u.c.v. 15, 17-32. shigeura, t. y r. bullock. 1976. flower induction and fruit production of guava (psidium guajava l.). acta hort. 57, 247-251. sritontip, c., y. khaosumain, s. chanjaraja y r. poruska. 2005. effect of potassium chlorate, potassium nitrate, sodium hypochlorite and thiourea on off-season flowering and photosynthesis of ‘do’ longan. acta hort. 665, 291-296. swietlik, d. 2003. plant nutrition. pp. 251-257. en: baugher, t.a. y s. singha (eds.). concise encyclopedia of temperate tree fruit. food products press, nueva york. 387 p. tiwari, j. y c.b.s. rajput. 1976. significance of nitrogen on the growth, flowering and fruiting of mango cultivars. acta hort. 57, 29-36. yuri, j.a., g. lobos y v. lepe. 2002. inducción floral. en: pomáceas. boletín técnico, 4 p. http://pomaceas.utalca.cl; consulta: julio de 2006. weigel, d. 1995. the genetics of flower development: from floral induction to ovule morphogenesis. annu. rev. genet. 29, 19-39. agronomia 26-2 -profe194).indd 225 06/10/2008 19:40:16 agronomía colombiana 28(3), 535-541, 2010 las industrias sensibles del departamento de nariño (colombia) the sensitive industries of nariño department (colombia) ilich ruiz-reynel1,2 resumen abstract el presente artículo pone de manifiesto el dilema que tiene el departamento de nariño en materia de su desarrollo rural con enfoque territorial: se debe escoger entre una apuesta regional por la competitividad convencional-exógena, esto es, la industrialización del potencial rural exportable que aquí se denomina “agroindustria inclusiva”, y la apuesta regional por un desarrollo alternativo-endógeno que salvaguarde los modos ancestrales del bienvivir rural, lo que nombramos como “agroecología incluyente”. frente a esta coyuntura, el nudo-tanque de pensamiento “el vuelo del colibrí” de la fundación creactividad con sede en la ciudad de pasto, llevó a la práctica una experiencia pionera de desarrollo “locoglobocional”, correspondiente al hallazgo de un horizonte común para nariño que enlaza las dos opciones mencionadas mediante las denominadas industrias sensibles que obedecen a los procesos de paradigma-región y vocación-región en este departamento colombiano. the present article tries to reveal the dilemma that nariño’s department has as for the rural development with territorial approach, before the decision to choose between the regional bet for a kind of conventional-exogenous competitiveness (industrialization of the rural exportable potential) here known as “inclusive agroindustry” and the regional bet for an alternate-endogenous development (ancient conservation of the manners of rural life of well-being) here known like “agroecology-enclosingly”. opposite to this one conjuncture the knot-tank of thought “the flight of the hummingbird” of the foundation creactividad in pasto city (colombia) takes to the practice the first experience of “locoglobocional” development, correspondent to the finding of a common horizon for nariño on having connected both mentioned options, across the sensitive industries called that obey the process of paradigmregion and vocation-region in that colombian department. palabras clave: complejidad regional, planes gubernamentales, territorio sensible, industrias emergentes. key words: regional complexity, governmental plans, sensitive territory, emergent industries. introducción en el año 2009 tuvieron lugar dos eventos importantes para el proceso de desarrollo regional del departamento de nariño: la formulación del plan regional de competitividad de nariño (prcn), que se concentró en el sector agroindustrial exportable, y el redireccionamiento organizacional y filosófico de la agencia de desarrollo económico local (adel), auspiciada por la nueva administración del programa de las naciones unidas para el desarrollo (pnud) en este departamento, iniciativa que se enfocó principalmente en la agroecología endógena. así, al celebrar en ese año una década de aprendizajes y conceptualizaciones acerca de diversas visiones del desarrollo para el departamento de nariño —que incluyeron reflexiones académicas, planes gubernamentales y procesos sociales-institucionales a partir de los cuales se sentaron precedentes sólidos para atender mejor la dinámica de la competitividad regional en la década 2010-2019—, el nudo-tanque de pensamiento “el vuelo del colibrí” de la fundación creactividad (ntp: vc-fc, en adelante), propuso experimentar con un nuevo postulado teórico. este artículo documenta la experiencia locoglobocional3 en nariño, aplicada al caso de las industrias sensibles4. anotaciones conceptuales un primer aspecto hace distinción entre las concepciones de globalización, glocalización y locogloboción. los confecha de recepción: 9 de julio de 2010. aceptado para publicación: 13 de noviembre de 2010 1 pensador principal. nudo-tanque de pensamiento “el vuelo del colibrí”, fundación creactividad. pasto (colombia). 2 autor de correspondencia: ilichruizreynel@yahoo.com 3 “locogloboción” es un término propuesto por el autor en 2007. se refiere a la síntesis entre el concepto de “globalización” y su antítesis, la “glocalización”: el primero establece y determina el ritmo del flujo de conocimientos, bienes y servicios globales con unos techos y pisos, mientras el segundo asimila diversos parámetros mundiales a lo local para mitigar el efecto de la globalización. por su parte, el neologismo locogloboción adapta sus mundo-formas al sistema predominante, aplicando el principio denominado “efecto mariposa” o “analogía de la mariposa” derivado de la teoría del caos y lo que pretende básicamente es configurar una relación armónica entre el lenguaje endémico perfectible (lep) de lo endógeno y el lenguaje global convencional (lgc ) de lo exógeno. 4 “industrias sensibles” es otro término propuesto por el autor en 2009 como resultado de un planteamiento acerca del paradigma-región de nariño titulado “nariño, territorio sensible”, incluido en la visión del plan regional de competitividad de nariño, 2009. el fundamento conceptual de esta categoría se desarrollará con mayor amplitud más adelante. 536 agron. colomb. 28(3) 2010 ceptos mencionados poseen importancia para cada uno de sus contextos estratégicos, así: las dinámicas globalizantes son compatibles con regiones competitivas ultra-industrializadas; las dinámicas glocalizantes son compatibles con regiones semi-industrializadas emergentes o en recuperación que buscan mejorar su competitividad; finalmente, las dinámicas locoglobocionales son compatibles con regiones no industrializadas que no buscan competir necesariamente, aunque en algún momento se vean condicionadas a hacerlo debido a efectos globalizantes (fig. 1). un segundo aspecto incluye las categorías regional/territorial/local cuya conceptualización se desglosa y especifica en las tabs. 1 y 2. las nociones de área o zona se relacionan con estas tres categorías y se refieren específicamente a la delimitación espacial para la aplicabilidad. la noción de terreno, relacionado también con las tres categorías, se refiere al espacio aplicado en sí. un tercer aspecto es la caracterización del aspecto competitivo desde lo rural, en el cual se advierte polaridad entre los enfoques de agroindustria y agroecología; éstos constituyen expresiones del desarrollo rural con enfoque territorial que representan las dos visiones desarrollistas prevalecientes en nariño, a partir de las cuales se originan procesos institucionales que aún muestran indecisión entre los dos enfoques citados (fig. 2). a partir del desarrollo rural con enfoque territorial, se manifiestan en nariño dos opciones: la agroindustria inclusiva globalización glocalización locogloboción paradigma-región personalidad regional: tótem regional potencial endógeno: marketing territorial vocación-región visión endógena del desarrollo apuestas de competitividad potencial endógeno marketing territorial desarrollo económico local cadenas productivas cadenas de valor competitividad regional clusterización competitividad mundial en lo regional ventajas inexplotadas externalidades: maquilas / economías de escala competitividad mundial figura 1. mapa conceptual para las nociones de globalización, glocalización y locogloboción. industria biotecnológica agroindustria producción más limpia agricultura orgánica agroecología conservación natural figura 2. niveles de competitividad rural. tabla 1. nociones regional-territorial-local. categoría relación ámbito estrategia lenguaje regional identidad político entornos implícito territorial hábitat geográfico ambientes explícito local comunidad dinámico contextos mixto tabla 2. nociones región-territorio-localidad. adjetividad praxis dimensión ser tendencia región pueblo espíritu personalidad vocación territorio tierra cuerpo temperamento potencial localidad decisión mente carácter acción 5372010 ruiz-reynel: las industrias sensibles del departamento de nariño que surgen de regiones con economías emergentes que se encuentran amenazadas por impactos negativos derivados de la crisis financiera mundial. esta reflexión, determinante para el destino de nariño, surge como resultado de su viraje territorial alcanzado al momento de configurar su propio paradigma-región, del que resultan probabilidades para su vocación-región que contribuyen a definir rutas, apuestas y pautas para el desarrollo regional como destino común (fig. 5). el paradigma-región “nariño: territorio sensible” surge de reconocer las características nariñenses de que le otorgan el carácter sensible. la sensibilidad territorial de complejidad virtuosa (cv) está definida por diversos factores, como su biodiversidad panamazónica, su ubicación geográfica fronteriza, su prevaleciente ancestralidad y etnicidad, su historia política contraria a las corrientes centralistas, su cultura creativa-recreativa expresada en las artes. por su parte, la sensibilidad territorial de complejidad viciosa (cv) está determinada por la actual crisis humanitaria con violación de los derechos humanos y del derecho internacional humanitario a raíz del conflicto armado, por el aumento progresivo de cultivos ilícitos, por la emergencia económica desatada por el fenómeno de las captadoras ilegales de dinero, por la constante amenaza de erupción del volcán galeras que tiene efectos negativos sobre el turismo y la inversión, por acontecimientos naturales catastróficos y por la crisis fronteriza como efecto de la crisis diplomática con el gobierno ecuatoriano, entre otros. ante esta sensible realidad de la complejidad nariñense, es apenas lógico que este departamento se haya convertido en foco de inversión para la cooperación internacional la cual se ha concentrado en la reparación y el fomento; por esto nariño es, en el año 2011, el departamento colombiano con mayor presencia de agentes internacionales cooperantes. que hace apuestas competitivas basadas en zonas francas5, y la agroecología incluyente que defiende modos de vida en zonas de protección (reservas naturales y asentamientos poblacionales de nativos indígenas y nativos mestizos campesinos) (figs. 3 y 4). formulación de la propuesta de industrias sensibles desde sus inicios, al departamento de nariño se le ha entendido como un territorio en el que se han propuesto postulados alternativos, distintos de los convencionales, a través de la legitimación de procesos sociales descentralizados. a principios de 2009, de manera simultánea con la formulación del plan regional de competitividad y el redireccionamiento estratégico-filosófico de la adel de nariño, un documento del ntp: vc-fc afirmaba: “nariño será un destino de inversión importante y protagónico cuando como región sea considerada un territorio sensible que personaliza mejor la categoría típica de “territorio alternativo” (aquello que en nariño suele cumplirse, en otras regiones del país no, como si se tratase de una actitud contradictoria)”. el mismo documento plantea que concebir a un territorio desde lo alternativo puede sonar en algunos espacios político-académicos, más interesante que aprehenderlo desde lo sensible; sin embargo, lo sensible en la coyuntura actual de nariño6 y de la economía internacional, parecería más estratégico que alternativo, puesto que hoy se empieza a prestar mayor atención a las iniciativas de desarrollo socialmente justo humanamente armónico económicamente sostenible ambientalmente sustentable ! agroecología incluyente apuesta por los modos de vida de bien vivir figura 4. agroecología incluyente. agroindustria inclusiva apuesta por la competitividad inserción en nuevos mercados encadenamiento productivo y “clusterización” emprendimiento y empresarismo figura 3. agroindustria inclusiva. 5 en la región sur de nariño, antigua provincia de obando, se creó en febrero de 2010 una zona franca dedicada al primer sector competitivo de nariño: la agroindustria, y específicamente a la tercera apuesta competitiva, esto es, la cadena hortifrutícola del brócoli. 6 nariño empieza a sentir los efectos de la emergencia social a finales de 2008 por motivo de la desmedida intervención del estado sobre las llamadas “pirámides” (captadoras ilegales de dinero) que funcionaban bajo el modelo de socialización de la riqueza que se perfila como un sistema financiero alternativo en nariño y otras regiones del país. 538 agron. colomb. 28(3) 2010 a partir de esto, la vocación-región del desarrollo en nariño adquiere su propio despliegue (personalidad-impulsoargumentación-diseño-dinámica-estrategia), empezando a identificarse como una región privilegiada por su biología y cultura; estos dos atributos se ven potenciados por el uso del conocimiento auténtico-autóctono, reconociendo su tradición agropecuaria no-industrializada con economía rural mini-microfundista, su influencia comercial foránea, su peculiar disposición financista, su vocación artística, su arraigo por lo familiar-religioso y su autenticidad intelectual que ha marcado distintas posturas políticas ante el país. ahora bien, si la sensibilidad nariñense histórica-actualfutura radica en su biología y su cultura, parcialmente se supondría que el eje temático territorial, y a la vez el enfoque competitivo, deben optar por la industrialización parte i paradigma-región de nariño paradigma-región de nariño “nariño: territorio sensible” parte ii vocación-región de nariño vocación-región de nariño “industrias sensibles” autoconocimiento del ser regional y de la personalidad regional con ayuda del tótem regional. el vuelo del colibrí. ¿por qué debo ser águila si soy colibrí? visiones endógenas del desarrollo alternativo y de las alternativas de desarrollo. modos de vida del bienvivir y desarrollo humano sostenible. marketing territorial del potencial endógeno a partir de complejidad virtuosa (cv) y complejidad viciosa (cv). cv: diversidad endémica del trópico panamazónico. cv: “las siete plagas de nariño”. apuestas de competitividad consensuadas y apuestas alternativas de competitividad. plan regional de competitividad (prc) por sectores tradicionales. figura 5. proceso locoglobocional en el departamento de nariño. 5392010 ruiz-reynel: las industrias sensibles del departamento de nariño de lo rural. la pregunta inevitable que surge es: ¿qué clase de industrialización conviene? la vocación-región industrias sensibles vista desde el prcn, contempla la multidiversidad-biológica y la pluriculturalidad y, en consecuencia, plantea apuestas competitivas en los temas de agroindustria e industrias culturales, respectivamente; éstas se propusieron en las fases de formulación, estandarización y ajuste del prcn. cabe anotar que se incluye al turismo como derivado estratégico de la cultura y de la biología. el concepto de industrias sensibles abarca las apuestas competitivas incluidas en el prcn, las cuales proponen nuevas industrias y formas de creación de clusters de gran interés para nariño, debido a coyunturas oportunas y tendencias paradigmáticas muy propias del territorio. en la fig. 6 se aprecia un esquema-resumen del paso de paradigmaregión “nariño: territorio sensible” a la vocación-región industrias sensibles: la vocación-región puede presentar varias fases en su evolución, las cuales, desde el contexto territorial se ajustan a los entornos estratégicos de oportunidad de los niveles nacional e internacional; tal es el caso de las industrias sensibles, capaces de lograr la convivencia entre lo convencional y lo alternativo (lgc —lenguaje global convencional— y lep —lenguaje endémico perfectible—). las industrias sensibles de nariño si bien la formulación del paradigma-región “nariño: territorio sensible” fue aceptada en la visión del prcn por los miembros de la comisión regional de competitividad nariñense en 2009, el concepto de vocación-región “industrias sensibles” sólo fue aceptado parcialmente y con relación a las actividades económicas tradicionales. ante esto, el ntp: vc-fc clasificó las industrias sensibles de nariño en dos categorías: las industrias sensibles convencionales (isc) y las industrias sensibles emergentes (ise), las cuales corresponden a las economías tradicionales y a las economías innovadoras, respectivamente. un aspecto importante que se debe destacar es que las ise obedecen al marco interpretativo del postulado teórico denominado “el defecto perfectible”: las “malas” prácticas económicas en nariño resultarían ser una buena causalidad de éxito si se sistematizan como industrias alternativas. dentro de las isc de nariño se encuentran: la isc agroindustrial, que continuó sin modificaciones; la isc turística, que en el último lustro tomó más fuerza que la isc cultural, con la que tiende a fusionarse; por su parte, la isc transportadora es fuerte gracias a una sólida tradición de transportistas nariñenses por las regiones colombianas y por ser pasto una ciudad con un parque automotor en constante renovación, logrando con ello posicionarse en los primeros lugares del país. por su parte, las ise de nariño están representadas por la ise financiera, la ise diplomática, la ise de servicios medioambientales y la ise ludopedagógica. la ise financiera, que cobró visibilidad con el fenómeno de las captadoras ilegales de dinero (las llamadas “pirámides”), pues en nariño existe una gran vocación financista que se asume como oportunidad estratégica para desarrollar un clúster financiero, con pretensiones de convertirse en una zona franca financiera similar a los modelos de uruguay, panamá, islandia o suiza. la ise diplomática surge de la crisis relacional entre los gobiernos de colombia y ecuador a raíz de una operación militar colombiana que culminó con la muerte de raúl reyes, un comandante de la guerrilla fuerzas armadas revolucionarias de colombia (farc) en territorio ecuatoriano; vislumbrar en nariño una ise diplomática, logra aprovechar tres defectos que se pueden transformar en éxitos: 1. la crisis diplomática binacional que contrasta con la tendencia cultural integracionista en la frontera colombo-ecuatoriana; 2. la abundancia de profesionales en derecho de alto nivel desempleados que podrían ser canalidesarrollo potencial de nariño apuestas competitivas de nariño industrias sensibles isc agroindustria isc turística isc cultural isc transporte/logística ise diplomática ise financiera ise servicios medioambientales ise ludopedagógica complejidad virtuosa (cv) + complejidad viciosa (cv) == territorio sensible figura 6. paso del paradigma-región a la vocación-región en el departamento de nariño. isc: industrias sensibles convencionales; ise: industrias sensibles emergentes. 540 agron. colomb. 28(3) 2010 zados hacia la gestión del desarrollo a partir de una región de conocimientos diversos (caracterizada por un dinámico tráfico comercial mundial de tecnologías y patentes inscrito en la sociedad del conocimiento) y, 3. la crisis humanitaria que justifica la masiva presencia de agentes internacionales de cooperación para la reparación de la guerra causada por el narco-terrorismo. la intención de la ise diplomática es convertir a nariño en “territorio sensible”. por su parte, la ise de servicios medioambientales aparece como una estrategia que articula el potencial existente en la biodiversidad colombiana ubicada en tres puntos biogeográficos que limitan con nariño: chocó, putumayo y amazonas; es decir, intenta consolidar la región-propuesta de la “l” del biodesarrollo en colombia7. los servicios medioambientales, considerados como una ise, se enfocan en generar un apalancamiento planetario, puesto que colombia es reconocida como potencia mundial al contar con más del 10% de la biodiversidad del planeta. dicha biodiversidad tiene protagonismo en la “l” del biodesarrollo, con el mayor factor endémico en la región del trópico panamazónico nariñense. las oportunidades de desarrollo que colombia, y en especial la región “l” del biodesarrollo, tienen frente al mundo, se relacionan con la necesidad mundial de regular el calentamiento global, la crisis alimenticia, entre otros tópicos ambientales. finalmente, la ise ludopedagógica busca aprovechar los altos índices de cultura pedagógica en el departamento que propician el aprendizaje de tecnologías informáticas y de telecomunicaciones, basados en la “idiosincrasia del buen humor” acerca de la notable capacidad intelectual y cultural de maestros y estudiantes. se cuenta también con una escenografía paisajística óptima para la realización de eventos lúdico-deportivos exclusivos y con gran capacidad para atraer inversión y consumo de categoría multinacional al convertir a nariño en escenario deportivo de golf, deportes extremos terrestres, acuáticos y aéreos, entre otros. con todo, de las cuatro isc y las cuatro ise sólo fueron acogidas tres de las isc para abanderar la competitividad nariñense: la isc agroindustrial (con apuestas productivas en cafés tipo gourmet especiales, cacao, cadena hortofrutícola con énfasis en brócoli y cadena láctea) y la fusión entre isc cultural y la isc turística (con apuestas relacionadas con el carnaval de negros y blancos de pasto, la industria artesanal, la oferta bioétnica de paisajes y de asentamientos nativos y urbano-religiosos). la isc transportadora y la ise ludopedagógica, quedan en el plano de lo pendiente, pues se deben reflexionar y probar en un mediano plazo. de la ise diplomática y la ise financiera, no se percibe una remota posibilidad en el corto y mediano plazo frente a la competitividad nariñense. finalmente, la agroecología incluyente —propia de los modos de vida nariñenses—, en paralelo con la agroindustria inclusiva —relativa a la competitividad—, dentro del marco del desarrollo rural con enfoque territorial (dret), exhibe amplias posibilidades de implementación que se manifiestan a través del principio locoglobocional en ambientes alternativos de desarrollo. en pocas palabras, la agroecología incluyente respecto de la agroindustria inclusiva, refleja esencialmente una esperanza de desarrollo para el departamento de nariño basada en una alternatividad conservacionista que implica un modelo de desarrollo rural de inclusión territorial. conclusiones el ntp: vc-fc ha concebido un imaginario-región para nariño, poniendo al descubierto una gran oportunidad competitiva hasta ahora invisible a los ojos de los agentes de desarrollo de la región: posicionar al departamento como un territorio sensible. este paradigma-región, se utiliza como fuente de despliegue estratégico a efectos de liderar procesos exitosos de marketing territorial pionero en la región. se resalta el insumo societario de un nariño capaz de definir un horizonte común de desarrollo en la configuración-construcción-disfrute de su propia vocación-región dentro del camino de una región-posible de competitividad para la década 2010-2019 en colombia, donde nariño empieza a responder con una “pro-apuesta alternativa”: las industrias sensibles convencionales y emergentes, las cuales poseen la virtud de conciliar la posición convencional de la agroindustria-exportable-inclusiva y la posición alternativa de la agroecología-incluyente. finalmente, las industrias sensibles de nariño, componen la fórmula que dibuja el puente entre el lenguaje global convencional (lgc) de la competitividad y el lenguaje endémico perfectible del desarrollo alternativo endógeno. literatura consultada adel. 2009. agenda de productividad y competitividad. gobernación de nariño y cámara de comercio de pasto, pasto (nariño, colombia). 7 la “l” del biodesarrollo en colombia, es una concepción creada por el ntp: vc-fc y referida a la unificación industrial-comercial de servicios medioambientales entre departamentos que conforman la “l” del desarrollo: chocó-valle-cauca-nariñoputumayo-amazonas. 5412010 ruiz-reynel: las industrias sensibles del departamento de nariño codecyt nariño. 2005. agenda prospectiva de nariño. cámara de comercio de pasto gobernación de nariño universidad de nariño, pasto (nariño, colombia). comisión regional de competitividad de nariño. 2009. plan regional de competitividad de nariño ruiz-reynel (ed.). cámara de comercio de pasto sistema nacional de competitividad ministerio de industria, comercio y turismo departamento nacional de planeación, bogotá. comisión regional de competitividad de nariño. 2007. visión regional de la competitividad de nariño (parte introductoria del plan regional de competitividad de nariño). cámara de comercio de pasto, pasto (nariño, colombia). consejería privada de la presidencia de la república para la competitividad y las regiones. 2010. paradigma-región y vocaciónregión. primer coloquio de desarrollo rural con enfoque territorial. universidad nacional de colombia, bogotá. consejería privada de la presidencia de la república para la competitividad y las regiones. 2009. la competitividad de nariño. sistema nacional de competitividad y departamento nacional de planeación, bogotá. duque, o. et al. 1997. disoñadores del futuro: para cambiar el rumbo. asociación para el desarrollo campesino y fundación multicolor, bogotá. gobernación de nariño. 2008. “adelante nariño” plan de desarrollo departamental de nariño 2008-2011. empresa editora de la gobernación de nariño, pasto (nariño, colombia). gobernación de nariño. 2007. agenda para el desarrollo departamental de las fronteras de nariño. secretaría departamental de planeación, pasto (nariño, colombia). gobernación de nariño. 2004. “el cambio continua” plan de desarrollo departamental de nariño 2004-2007. secretaría departamental de planeación, pasto (nariño, colombia). gobernación de nariño. 2003. constituyente por nariño. empresa editora de la gobernación de nariño, pasto (nariño, colombia). gobernación de nariño. 2001. “nariño vive” plan de desarrollo departamental de nariño 2001-2003. gaceta departamental, gobernación de nariño, pasto (nariño, colombia). grupo nariño de cooperación internacional. 2009. estrategia regional para la cooperación internacional nariño 2008-2011, pasto (nariño, colombia). oficina departamental de turismo. 2006. “emprende camino, conoce a nariño” plan departamental de turismo, pasto (nariño, colombia). ruiz-reynel, i. y r. mora. 2007. laboratorio de pensamiento para el desarrollo regional del trópico: propuesta a la universidad de nariño. fundación creactividad, pasto (nariño, colombia). ruiz-reynel, i. y r. mora. 2006. laboratorio de pensamiento para el desarrollo tridimensional relacional de la complejidad del municipio cumbitara (nariño). fundación creactividad convocatoria del ii laboratorio de paz (alto patía, macizo colombiano), pasto (nariño, colombia). ruiz-reynel, i. 2005. solidaridad competitiva: el enfoque transdisciplinario. universidad de los andes, bogotá. ruiz-reynel, i. 2004. reflexión sobre un nuevo modelo de desarrollo alternativo a partir del capital cualitativo. universidad de nariño, pasto (nariño, colombia). ruiz-reynel, i. 2001. principios de una economía romántica: ideas sueltas para ensayo. universidad de nariño secretaría de planeación departamental, pasto (nariño, colombia). sabogal, j. 2009. desarrollo humano multidimensional. editorial universitaria universidad de nariño, pasto (nariño, colombia). sabogal, j. 1990. historia del pensamiento económico colombiano. vol. 4, no. 7. plaza y janes, bogotá. secretaría departamental de planeación de nariño. 2005. plan regional “visión nariño 20-30”. quijano, r. (ed.) empresa editora de la gobernación de nariño, pasto (nariño, colombia). swart, i. 2003. ¿does chaos rule the cosmos? en: díaz, j. (ed.). el ábaco, la lira y la rosa. las regiones del conocimiento. fondo de cultura económica, méxico d.f. resumen abstract a pesar de ser la uchuva el segundo fruto de exportación más importante de colombia, existe poca información sobre el efecto de una nutrición deficiente en la producción y calidad de sus frutos. plantas de uchuva, propagadas por semilla, se sembraron en sustrato arena cuarcítica en materas de plástico (25 l) y se mantuvieron durante 135 días en condiciones de invernadero de plástico en bogotá. las deficiencias nutricionales se indujeron a través de soluciones nutritivas, usando el método del elemento faltante y empleando un diseño completamente al azar con 8 tratamientos y 5 repeticiones: 1. testigo con fertilización completa; 2. fertilización completa –n; 3. –p; 4. –k; 5. –ca; 6. –mg; 7. –b y 8. solo agua potable. en producción se evaluó el diámetro, peso y número de los frutos, el rendimiento y el peso seco de frutos y cáliz. para la calidad del fruto se consideraron las variables sólidos solubles totales (sst), acidez total titulable (att) y el ph. el tratamiento –b afectó negativamente las variables de producción como tamaño, peso fresco y seco del fruto y masa seca del cáliz. las plantas deficientes en n y k redujeron el peso fresco y seco de sus frutos considerablemente. comparados con el testigo, todos los otros tratamientos disminuyeron el número de frutos y el rendimiento por planta, los –b, –n y –k disminuyeron en más del 90% la cantidad de frutos producidos y el rendimiento, y el tratamiento –p en un 50%. el contenido de sst en frutos se redujo en plantas deficientes de b, mientras la att se incrementó en aquellas con deficiencia de p, comparada con la de –ca. the cape gooseberry is the second largest export fruit from colombia but little information exists about how deficient nutrition affects production and quality of fruits. seed propagated cape gooseberry plants were kept in 25 l plastic containers filled with quartz sand, under plastic greenhouse conditions, during 135 days in the city of bogotá. through nutrient solutions, nutrient deficiencies were applied using the missing element technique in a completely randomized design with 8 treatments and 5 replicates: 1. the control treatment with complete fertilization; 2. complete fertilization –n; 3. –p; 4. –k; 5. –ca; 6. –mg; 7. –b, and 8. only tap water. the production variables such as diameter, fresh and dry weight, number of fruits, yield, and calyx dry mass were evaluated. for fruit quality the variables total soluble solids (tss), total titratable acids (tta), and ph were evaluated. the treatment without b negatively affected the production variables: diameter, fresh and dry weight of fruit and calyx dry mass. plants with n and k deficiencies had considerably reduced fresh and dry weight of fruits. in comparison with the control all other treatments had diminished fruit quantity and yield per plant. the treatments deficient in b, n and k decreased the amount of fruits and yield by 90%, and in the treatment –p fruit and yield decreased by more 50%. fruit tss content was reduced in plants with b deficiency, whereas tta concentration increased in plants with p deficiencies, compared with those of -ca. key words: nutrient deficiencies, fruit weight, soluble solids, titratable acids, ph. palabras clave: deficiencias nutricionales, peso fruto, sólidos solubles, acidez titulable, ph. fecha de recepción: 3 de junio de 2008. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. femartinezma@unal.edu.co 2 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. jsarmientoc@unal.edu.co 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gfischer@unal.edu.co 4 jefe de asistencia técnica, monómeros colombo-venezolanos, bogotá (colombia). frjimenez@monomeros.com.co agronomía colombiana 26(3), 389-398, 2008 efecto de la deficiencia de n, p, k, ca, mg y b en componentes de producción y calidad de la uchuva (physalis peruviana l.) effect of n, p, k, ca, mg and b deficiency on production and quality components of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fabio ernesto martínez1, jenny sarmiento2, gerhard fischer3 y francisco jiménez4 introducción la uchuva (physalis peruviana l.) es una solanácea originaria de perú, de hábito silvestre o semisilvestre que crece en suramérica en zonas entre 1.500 y 3.000 msnm. en colombia se cultiva en sitios entre 1.800 y 2.800 msnm, con temperaturas promedio de 13 a 18 ºc y precipitaciones de 1.000 a 1.800 mm/año (fischer, 2000). en el país la uchuva es cultivada por pequeños productores con bajo nivel de asistencia técnica; esto ha generado diversas prácticas basadas en la experiencia de cada agricultor, lo que a su vez implica un alto consumo de insumos, ausencia de tecnología y elevado uso de mano de obra (sanabria, 2005). 390 agron. colomb. 26(3) 2008 los efectos nutricionales dependen de la influencia que ejerce cada nutriente en particular sobre los procesos bioquímicos y fisiológicos de la planta (mengel et al., 2001). con respecto al trópico existen muchas imprecisiones en cuanto a las verdaderas respuestas de los frutales plantados con relación a la fertilización y comportamiento agronómico de especies y en lo referido a las deficiencias de elementos y requerimientos de una nutrición mineral garante de buenos rendimientos (avilán et al., 1992). la nutrición de las plantas afecta tanto la calidad interna como la externa, actuando sobre la firmeza y la respiración de los frutos cosechados (villamizar y ospina, 1995). si la concentración de un elemento nutriente esencial en el tejido vegetal está por debajo del nivel necesario para un óptimo crecimiento, indica que la planta es deficiente en ese elemento, produciendo así una alteración en la ruta metabólica en la que participa dicho elemento, afectando además otros procesos inmediatamente involucrados. las degeneraciones metabólicas producidas por deficiencias de nutrientes esenciales se manifiestan eventualmente en anormalidades visibles (epstein y bloom, 2005). samra y arora (1997) describen el nitrógeno (n) como un elemento de gran influencia en el crecimiento y desarrollo de la planta al promover la producción de ramas, hojas y frutos. en general las plantas deficientes en nitrógeno presentan un pobre crecimiento y una baja productividad. según fischer y angulo (1999), el nitrógeno es el elemento que más influye en la disminución de la producción en plantas de uchuva, su deficiencia se manifiesta en una reducción en número y longitud de las ramas lo que afecta la cantidad y el tamaño de los frutos en formación. el contenido de fósforo (p) interviene en la formación de los órganos reproductores, razón por la cual su contenido debe ser suficiente en los frutos (pruiggros y morin, 1985). mengel et al. (2001) reportan el fósforo como un elemento que se utiliza en bajas cantidades que, relacionado con la calidad, interviene en la utilización del azúcar y del almidón. el suministro inadecuado de fosfato impide la exportación de triosas fosfatadas del cloroplasto y por ende la síntesis de sacarosa. además, el efecto de la nutrición con fósforo en la calidad del fruto puede atribuirse a su papel como componente de los fosfolípidos, que son los mayores constituyentes de la membrana celular (knowles et al., 2001). de acuerdo con samra y arora (1997), el potasio mejora la calidad y duración del cultivo y también alivia las condiciones de estrés. el potasio es activador de muchas enzimas que son esenciales en la fotosíntesis y en la respiración, además activa enzimas necesarias para formar almidón y proteínas y es involucrado en el transporte de los fotoasimilados (swietlik, 2003). asimismo, el k es un ión que desempeña un papel fundamental en la osmorregulación celular y su deficiencia produce pérdida de turgencia y marchitamiento, más acentuado cuando hay déficit hídrico (bonilla, 2000), además de dar firmeza a los tejidos y grosor a las paredes celulares; la deficiencia de potasio genera descomposición del tejido parenquimatoso (black, 1975). el calcio (ca) se usa en la síntesis de nuevas paredes celulares, particularmente en la lámina media que separa las nuevas células divididas; se requiere para un normal funcionamiento de las membranas vegetales y ha sido implicado como segundo mensajero en diferentes respuestas de las plantas tanto en señales ambientales como hormonales (taiz y zeiger, 2006). en frutos, el ca es importante porque regula la maduración, activa ciertas enzimas y afecta las tasas de respiración y producción de etileno (ferguson y droback, 1986). el incremento del nivel de ca es una medida para mejorar la resistencia natural a enfermedades y mantiene la calidad del fruto (fallahi et al., 1997). en las células vegetales el magnesio (mg) cumple un rol específico como activador de enzimas envueltas en la respiración, fotosíntesis y síntesis de adn y arn. también forma parte de la molécula de clorofila (taiz y zeiger, 2006). al mg se le atribuye participación en el desarrollo de frutos (bonilla y mahecha, 1990), contribuyendo a la labor de la fructosa 1,6 difosfatasa, la cual regula la síntesis de almidón (clavijo, 2001), factor que puede ser determinante en el nivel de azúcares y la calidad de los frutos. el boro (b) juega un rol primario en la biosíntesis y estructura de la pared celular y en la integridad de la membrana plasmática (marschner, 2002); así mismo se involucra en el transporte de azúcares, la lignificación de la pared celular (loomis y durst, 1992), la elongación celular, síntesis de ácidos nucleicos y respuestas hormonales (taiz y zeiger, 2006). es para considerar que la planta, por regla general, no cuenta con grandes capacidades para almacenar elementos nutricionales por lo que necesita absorberlos constantemente del exterior. esto sucede en especial para macroelementos como el nitrógeno y fósforo, y la ausencia de estos al poco tiempo desarrollará síntomas de deficiencia morfológicos y fisiológicos (schopfer y brennicke, 2006). 3912008 martínez, sarmiento, fischer y jiménez: efecto de la deficiencia de n, p, k, ca, mg y b en componentes de producción y calidad de la uchuva... debido a los pocos conocimientos de las deficiencias nutricionales en la uchuva y el alto número de problemas que se presentan en las plantaciones del país por este desconocimiento, el objetivo de este trabajo fue identificar en plantas de uchuva el efecto de una nutrición deficiente en n, p, k, ca, mg y b sobre la producción y calidad del fruto. materiales y métodos la investigación se llevó a cabo en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, bajo condiciones de invernadero. inició el 28 de junio de 2007 con el trasplante de plantas de uchuva ecotipo colombia, de 1 mes de edad, en materas de plástico con una capacidad de 25 kg; estas se llenaron con arena cuarcítica con un tamaño de grano de 0,5 mm y una conductividad eléctrica (ce) de 0,011 ds·m-1. se ubicaron las materas con un espacio de 1,5 m y se implementó un diseño completamente al azar con 8 tratamientos y 5 repeticiones, distribuidos así: t0: fertilización completa (testigo); t1: fertilización completa menos nitrógeno (–n); t2: fertilización completa menos fósforo (–p); t3: fertilización completa menos potasio (–k); t4: (–ca); t5: (–mg); t6: (–b) y t7: h2o, aplicación de solo agua potable, sin ningún elemento adicional. en el caso sin nitrógeno se adicionó el 15% del nitrógeno aplicado en el tratamiento completo para garantizar un crecimiento mínimo de la planta (martínez, 1997). para evaluar el efecto de los tratamientos se utilizó la solución de hoagland y arnon modificada por d.f. ortega (comunicación personal) (tabla 1), la cual se mezcló para generar soluciones madre en tanques de 40 l; esta se aplicó dos veces por día mediante regadera. al agua de riego se le realizó un análisis fisicoquímico para verificar que fuera apta para el estudio. las fuentes utilizadas fueron: nitrato de amonio líquido, fosfato monopotásico, dap, nitrato de potasio, sulfato de potasio, nitrato de calcio líquido, mainstay calcio, sulfato de magnesio, edta-fe 11%, cosmoquel b y molibdato de amonio. el sistema de tutorado fue en ´v´ y no se realizó ningún tipo de poda. las evaluaciones se hicieron con una frecuencia de 15 días a partir de la fecha de siembra para las variables número de frutos y rendimiento por planta. la calidad de fruto se evaluó tomando muestras de 10 frutos por planta en el día 90 después de trasplante, registrando sólidos solubles totales (sst), acidez total titulable (att) y ph de frutos. para la determinación de los sst se usó un refractómetro portátil carl zeiss; el ph se determinó con un potenciómetro orion, modelo 420a; la att se determinó mediante titulación con naoh 0,1n hasta ph 8,2 y se expresó como porcentaje de ácido cítrico. las variables ph y att no pudieron evaluarse en los tratamientos –k, –b y h2o, debido a la baja cantidad de frutos generados por las plantas a las cuales se aplicaron dichos tratamientos. junto con la calidad de fruto, las variables de producción peso fresco de fruto, peso seco de cáliz y fruto (secado a una temperatura de 72º c por 42 h), diámetro ecuatorial y longitudinal de frutos se determinaron en el laboratorio de fisiología vegetal de la facultad de agronomía, bogotá. en el análisis estadístico de todas las variables se utilizó el paquete sas 9.1 para realizar el análisis de varianza y se compararon promedios mediante la prueba de comparación de tukey. resultados y discusión producción diámetros ecuatorial y longitudinal de frutos se presentaron diferencias significativas entre el tratamiento –b y los restantes en estas variables (p<0,0001) para el diámetro ecuatorial y p<0,0116 para el diámetro longitabla 1. niveles de nutrientes para cada tratamiento dados en mg∙l-1. solución nutritiva hoagland y arnon, modificada por d.f. ortega (comunicación personal), aplicada diariamente. tratamiento nutriente –n –p –k –ca –mg –b t0 h2o ce (ds·m-1) 0,1116 0,1316 0,1150 0,1168 0,1111 0,1385 0,138 0,07 n 18 120 120 120 120 120 120 0 p 25 0 25 25 25 25 25 0 k 150 150 0 150 150 150 150 0 ca 80 80 80 0 80 80 80 0 mg 40 40 40 40 40 40 40 0 b 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0 392 agron. colomb. 26(3) 2008 tudinal). la deficiencia de boro afectó severamente estos diámetros (figuras 1 y 2), observando promedios de 1,15 y 0,95 cm, respectivamente, que, comparados a los 2,48 y 2,26 cm que arrojó el tratamiento testigo, representan una disminución en 53,62 y 57,96%. esta drástica reducción del tamaño de los frutos podría estar, sobre todo, originada por la disminución del transporte de azúcares (loomis y durst, 1992), y en general, por el efecto negativo de la falta de b en la división y el crecimiento celular (taiz y zeiger, 2006; bonilla, 2008) por lo que lo relaciona con la división y el crecimiento celular por lo que el tamaño del fruto podría haber sido reducido en este estudio. por otra parte, el b está involucrado en el mantenimiento del potencial de la membrana celular, posiblemente por reacciones con sistemas enzimáticos que alteran el transporte de electrones en la membrana, más concretamente con la permeabilidad selectiva de na/k. influye en la incorporación de proteínas y precursores dentro de la pared celular. un azúcar en la fracción péctica de las paredes celulares forma esteres con ácido bórico o borato (brown et al., 2002). también en maracuyá (freitas et al., 2006) y en fresa (neilsen y eaton, 1983) se encontró que plantas deficientes de b disminuyeron significativamente el diámetro de los frutos. así mismo, se halló un efecto negativo de la deficiencia de nitrógeno sobre los diámetros ecuatorial y longitudinal de los frutos, aunque en un menor grado que la deficiencia de boro. la deficiencia de n presentó valores promedio de 1,83 y 1,96 cm, respectivamente, que comparados con los valores del tratamiento testigo representaron una reducción apreciable en estas variables del fruto de uchuva. la importancia del n en formación del fruto y en su tamaño fue descrita por samra y arora (1997) en mango y fischer y angulo (1999) en uchuva, siendo este elemento el segundo más abundante en los frutos (osterloh et al., 1996). además, la reducida área foliar de la planta de uchuva en el tratamiento deficiente de n (martínez y sarmiento, 2008) podría haber afectado el crecimiento normal del fruto, siendo la restricción de la fuente por un estrés nutricional una limitante para el crecimiento del fruto (lakso y goffinet, 2003). el tratamiento –mg mostró los mismos tamaños de los frutos del testigo (figuras 1 y 2), lo que coincide con lo reportado por ogawa (1995) en ciruelo y durazno, pero contrasta con lo observado por agustí (2003) en cítricos. aunque el potasio fomenta la expansión celular (agustí, 2004), su deficiencia no resultó en frutos más pequeños que los del testigo (figuras 1 y 2). peso fresco de frutos también en la variable peso fresco del fruto se encontraron diferencias altamente significativas (p<0,0001) entre los tratamientos con respecto al testigo. la figura 3 muestra que los tratamientos –b, –n y –k afectaron el peso de los frutos en su madurez de cosecha, presentando 0,93; 4,15 y 4,66 g, respectivamente, frente al testigo (7,57 g). se nota de nuevo la importancia del boro en la formación y crecimiento del fruto, que radica especialmente en el papel de este elemento en la división y elongación celular (taiz y zeiger, 2006) y la traslocación de carbohidratos (loomis y durst, 1992); de esta manera la expansión del fruto se vio limitada con respecto a plantas con un suministro adecuado de este elemento. estos resultados concuerdan con los de garg y singh (1975) en uchuva, quienes reportaron que las plantas con figura 1. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, k, ca, mg y b sobre el diámetro ecuatorial de frutos de uchuva (physalis peruviana l.). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). d iá m et ro e cu at or ia l ( m m ) 0,5 1,0 1,5 2,5 3,0 2,0 0 b a ab ab ab c a -n -p -k -ca -mg -b test figura 2. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, k, ca, mg y b sobre el diámetro longitudinal de frutos de uchuva (physalis peruviana l.). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). d iá m et ro lo ng itu di na l ( m m ) 2,5 3,0 2,0 1,5 1,0 0,5 0 -n -p -k -ca -mg -b test ab a a ab a b a 3932008 martínez, sarmiento, fischer y jiménez: efecto de la deficiencia de n, p, k, ca, mg y b en componentes de producción y calidad de la uchuva... la formación característica y el peso del cáliz es importante porque la mayoría de las exportaciones de uchuva se envían con este órgano adherido (galvis et al., 2005). hubo un efecto altamente significativo de los tratamientos sobre el peso seco de cáliz según el análisis de varianza (p<0,0001). en la figura 5 se observa que se presentó solamente para el caso del –b una reducción significativa del peso seco del cáliz (0,112 g), comparado con el testigo (0,306 g); así mismo mostró diferencias significativas con los demás tratamientos a excepción de los tratamientos –n y –k. la ausencia de b, según matoh et al. (1996), disminuye o inhibe el crecimiento de estructuras vegetativas (cáliz) y reproductivas (fruto), debido a la pérdida de la plasticidad y estructura de la pared celular (loomis y durst, 1992). deficiencia de n presentaron una reducción del 89,20% y las deficientes en k una reducción del 53,29% en el peso fresco de frutos, con respecto al testigo. también freitas et al. (2006) observaron en maracuyá que las plantas con deficiencia de potasio y boro registraron los menores pesos frescos de frutos, 158 y 177 g, respectivamente, comparados con el testigo (199 g). así mismo en maracuyá carvalho et al. (1999) encontraron frutos de mayor peso en los tratamientos que recibieron k en abundancia. las plantas deficientes de ca produjeron un peso fresco similar al de los frutos del testigo, lo que no concuerda con resultados de cooman et al. (2005) que reportaron en uchuva una reducción del peso usando soluciones nutritivas sin ca. peso seco del fruto y el cáliz hubo diferencias altamente significativas en el peso seco de frutos (p<0,0001) (figura 4). se puede apreciar que, de los elementos mayores, las deficiencias de nitrógeno y potasio afectaron significativamente el peso seco de los frutos en su madurez de cosecha, con valores de 0,579 y 0,736 g/ fruto, respectivamente, en comparación con los 1,093 g/ fruto que desarrolló el testigo. el efecto perjudicial de la deficiencia de k y n en la solución nutritiva sobre el peso de los frutos es explicable también porque estos dos elementos son los de mayor abundancia en este órgano reproductivo (osterloh et al., 1996). la reducción del peso seco de los frutos con deficiencia de boro fue todavía mayor, con valores altamente más bajos que el testigo y los –n y –k, reduciendo drásticamente su peso seco (81,97%) con respecto a los que se sometieron a una fertilización completa. figura 3. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, k, ca, mg y b sobre el peso fresco de frutos de uchuva (physalis peruviana l.). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). figura 4. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, k, ca, mg y b sobre el peso seco de frutos de uchuva (physalis peruviana l.). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). figura 5. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, k, ca, mg y b sobre el peso seco de cáliz de frutos de uchuva (physalis peruviana l). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). pe so fr es co ( g/ fr ut o) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -n -p -k -ca -mg -b c test aa a b a b -n -p -k -ca -mg -b test bc a a a a c d p es o se co ( g/ fr ut o) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 p es o se co c ál iz ( g) abc a a bcd abc cd 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0 d -b test-n -p -k -ca -mg número de frutos desde el inicio de la fructificación hasta los 135 días después del trasplante (ddt) los tratamientos –n, –k y –b presenta394 agron. colomb. 26(3) 2008 ron los menores valores para esta variable, desarrollando solo 34, 17 y 27 frutos/planta a los 135 ddt frente al testigo que generó 349 frutos/planta (figura 6). según fischer y angulo (1999) el nitrógeno es el elemento que más influye en la disminución de la producción de frutos en plantas de uchuva, afectando su número y tamaño. la cantidad de frutos para el tratamiento –p se vio reducida en el tiempo, desde el inicio de la fructificación hasta 135 ddt, en que se desarrollaron en promedio 169 frutos, lo que significa una reducción del 51,5% frente al testigo. en contraste, los tratamientos –ca y –mg tuvieron un comportamiento similar al testigo hasta el día 120 ddt: desarrollaron alrededor de 200 frutos/planta. solo 135 ddt mostraron diferencias significativas, cuando se presentó una reducción de 25,5% con respecto al testigo. el menor número de frutos concuerda con el poco crecimiento longitudinal de las ramas generativas de los tratamientos afectados por las deficiencias nutricionales en la solución nutritiva, comparados con el testigo (martínez y sarmiento, 2008), teniendo en cuenta que la uchuva forma en cada nudo de la rama reproductiva un fruto (fischer, 2000). resultados similares fueron encontrados por garg y singh (1975) en uchuva, donde las plantas deficientes en n, p y k tuvieron una reducción significativa en el número de frutos, desarrollando un promedio de 3,5; 6,5 y 11,5 frutos/planta, respectivamente, en comparación con el testigo (20,8 frutos/planta). también en maracuyá, freitas et al. (2006) reportaron que plantas cultivadas con deficiencia de n, p, k, ca y b redujeron significativamente el número de frutos con respecto al testigo. araújo et al. (2005), estudiando los efectos de la nutrición potásica sobre el crecimiento y producción del maracuyá, verificaron que un incremento de la concentración de potasio en la solución nutritiva provocó un aumento linear en el número de frutos/planta. con respecto al boro, keerati-kasikorn et al. (1993) observaron en maní aborto de frutos y reducidos tamaños de estos. por otra parte, las plantas deficientes en este elemento presentaron necrosis de la yema terminal (taiz y zeiger, 2006) lo que afectó el desarrollo característico de la planta (martínez y sarmiento, 2008) perjudicando la producción de los frutos. rendimiento el rendimiento por planta, que se compone del número de frutos (figura 6) con su respectivo peso fresco (figura 3), fue afectado en la misma forma por las deficiencias nutricionales; se observa en la figura 7 que los tratamientos –k, –b y –n presentaron los menores valores desde el inicio de la producción hasta los 135 ddt. esto significó una disminución de 98,98; 96,83 y 94,68%, respectivamente, con figura 6. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, k, ca, mg y b sobre el número de frutos en uchuva (physalis peruviana l.). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). 0 50 100 150 200 250 300 350 400 15 30 45 60 75 90 105 120 135 -n -p -k -ca -mg -b test a b b c d d d n úm er o de fr ut os /p la nt a días después de trasplante h 2 o 3952008 martínez, sarmiento, fischer y jiménez: efecto de la deficiencia de n, p, k, ca, mg y b en componentes de producción y calidad de la uchuva... figura 7. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, k, ca, mg y b sobre el rendimiento en plantas de uchuva (physalis peruviana l.). promedios seguidos por la misma letra, a los 135 días, no son estadísticamente diferentes, según la prueba de tukey (p≤0,05). 15 30 45 60 75 90 105 120 135 -n -p -k -ca -mg -b test h 2 o a b b c d d, d, d 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 r en di m ie nt o (g /p la nt a) días despues de trasplante respecto al testigo, en el cual se cosechó al final del ensayo 2.649,49 g/planta. en el tratamiento –p se observó desde el día 120 una tendencia a la estabilización que contrasta con el testigo, el cual sigue un comportamiento exponencial. la deficiencia de p tuvo una influencia negativa sobre el rendimiento desde el día 105 hasta el 135, en que se obtuvieron 1.884,04 g/planta, que equivale a una reducción del 55,31% frente al testigo. las deficiencias de ca y mg presentaron un comportamiento similar al testigo hasta el día 120, sin embargo a los 135 días se observó una reducción de 31,96 y 26,63%, respectivamente, en el rendimiento frente al testigo. estos resultados coinciden con los de gordillo et al. (2004) que evaluaron la fertilización en una plantación de uchuva en san raimundo (cundinamarca) y encontraron rendimientos de frutos bajos, de 8,13 kg/planta cuando se aplicaron menores dosis de potasio y de boro (9,65 kg/ planta), en comparación con la producción del testigo (10,93 kg/planta). singh y pandey (1977) hallaron en uchuva que el menor rendimiento lo presentaron las plantas con la menor aplicación de n-p-k (20-40-40 kg·ha-1), con promedios de 32,35 y 39,93 qtl/ha en dos años de evaluación, valores considerablemente más bajos que los de las plantas que se fertilizaron con la dosis más alta (80-80-80 kg·ha-1) las cuales produjeron 47,05 y 56,95 qtl/ha. en el caso que existan concentraciones foliares <1% del potasio (en este ensayo hubo solamente 0,48% k; martínez y sarmiento, 2008) se disminuye severamente la fotosíntesis y a su vez el tamaño del fruto (figuras 1 y 2) y el rendimiento (figura 6) en general (neilsen y neilsen, 2003). con respecto al ca, similares reducciones del rendimiento encontraron cooman et al. (2005) en uchuva, usando soluciones nutritivas carentes de este elemento. calidad de fruto sólidos solubles totales (sst) el análisis de varianza para sst mostró una diferencia significativa entre tratamientos (p<0,0014). la ausencia de boro disminuyó significativamente la concentración de grados brix (8,92) frente al testigo (14,86) (figura 8). esto, supuestamente, se debe a que el b influye indirectamente el metabolismo de azúcares facilitando el transporte desde las fuentes hacia sus vertederos (marschner, 2002). este autor afirma claramente que en condición de deficiencia, la exportación de fotoasimilados desde las hojas se afecta por la 396 agron. colomb. 26(3) 2008 falta de actividad vertedero (como es el crecimiento del fruto de uchuva). aparte del b, el tratamiento –k mostró una tendencia a reducir los sst en el jugo del fruto, encontrándose 2,83 ºbrix, que significó un contenido de sst 13,6% menor que el del testigo, pero esta diferencia no fue significativa. en maracuyá un incremento en la nutrición potásica promovió un aumento lineal en la concentración de sst en el jugo del fruto (carvalho et al., 1999). la deficiencia de nitrógeno no afectó la concentración de los sst lo que concuerda con lo reportado por link (1980) para el manzano. des de manzano, que recibieron fertilizaciones bajas en nitrógeno, concentraciones altas de att y concluyeron que la descomposición de los ácidos en el fruto es más lenta con poca fertilización nitrogenada. singh y pandey (1977) detectaron en uchuvas la att más baja en plantas que recibieron fertilización de n-p-k baja comparada con aquellas que recibieron dosis altas. siendo el ca sumamente importante para la integridad de las membranas de las paredes celulares, una deficiencia de este causará un aumento en la respiración del fruto (dris, 2001), elevando la permeabilidad de estas (stutte, 1995), lo que podría haber jugado un papel importante en la menor concentración de los ácidos en el tratamiento –ca , que, posiblemente, fueron usados en la respiración del fruto (kays, 2004). con respecto al aumento de la att por la deficiencia del p se podría suponer que hubo una influencia por el retardo en la formación del fruto (marschner, 2002) y así una reducción tardía de los ácidos en este órgano, lo que muestra también la figura 10 con una relación de madurez baja en este tratamiento. las plantas deficientes en mg produjeron frutos con los mismos niveles de att y sst que los del testigo, contrario a lo reportado por agustí (2003) en cítricos que desarrollaron frutos con menores contenidos de estos dos ingredientes con una baja fertilización magnésica. posiblemente las uchuvas no son tan susceptibles a las deficiencias magnésicas relacionadas con el contenido de estos dos ingredientes en el fruto comparado con los cítricos (ritenour et al., 2002). relación de madurez (rm) en la gran mayoría de los frutos, incluyendo la uchuva (galvis et al., 2005), durante la maduración se disminuye figura 9. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, ca y mg sobre la acidez total titulable (att) de frutos de la uchuva (physalis peruviana l.). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). figura 10. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, ca y mg sobre la relación de madurez (rm = sst/att) en frutos de la uchuva (physalis peruviana l.). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). at t 2,5 3,0 2,0 1,5 1,0 0,5 0 -n -p -ca -mg test ab a ab b ab 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -n -p -ca -mg test a b b s s t/ a tt a ab figura 8. efecto de la deficiencia nutricional de n, p, k, ca, mg y b sobre los sólidos solubles totales (sst) de frutos de uchuva (physalis peruviana l.). promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). -n -p -k -ca -mg -b test b ab a a a a s s t 0 2 4 6 8 10 12 14 16 a acidez total titulable (att) en el análisis de varianza la f significativa (p<0,0102) evidencia que existió efecto en la att de los frutos a causa de los tratamientos; sin embargo, no hubo diferencias significativas entre el testigo y las deficiencias nutricionales. el tratamiento –ca presentó un menor contenido de ácidos que frutos en plantas con deficiencias fosfóricas (figura 9). en contraste, link (1980) encontró en diferentes varieda3972008 martínez, sarmiento, fischer y jiménez: efecto de la deficiencia de n, p, k, ca, mg y b en componentes de producción y calidad de la uchuva... la proporción de los ácidos y aumentan los azúcares; a mayor rm (sst/att) es más alto el grado de madurez del producto (parra y hernández, 2005). la rm del testigo, 9,0 (figura 10), fue un poco mayor que la reportada por novoa et al. (2006) en uchuva (8,0). los tratamientos –n y –p presentaron las menores rm (6,2 y 5,9, respectivamente) (figura 10), debido a que estas deficiencias tienden a retardar los procesos de maduración del fruto (yoshioka et al., 1989; link, 1980; marschner, 2002). el ca que no está involucrado en la maduración del fruto (ferguson et al., 1999) muestra una rm similar a la del testigo. ph los tratamientos no presentaron efectos estadísticos (p<0,5940) sobre el ph de los frutos que osciló de 3,5 a 3,7, es decir las deficiencias nutricionales conservaron la característica ácida de los frutos. conclusiones el elemento faltante que más afectó la producción de las uchuvas fue el boro que disminuyó el tamaño de los frutos, su peso fresco y seco y también la masa seca de los cálices, indicando su importancia en la traslocación de los carbohidratos. también las deficiencias de k y n disminuyeron el peso fresco y seco de los frutos, siendo estos dos elementos los de mayor abundancia en este órgano. la producción de los frutos disminuyó altamente por las deficiencias de n, k, b y p, coincidiendo con el menor crecimiento de las ramas productivas en estos tratamientos. la calidad del fruto afectó la deficiencia de b referente a la menor concentración de los sólidos solubles, mientras la del ca disminuyó la acidez titulable. en general, las deficiencias nutricionales, excepto la del boro, tuvieron un bajo efecto sobre la calidad interna de los frutos de uchuva, lo que confirma que la mayoría de los factores que controlan su calidad son fijados genéticamente (mengel et al., 2001). agradecimientos l os autores ag radecen a las empresas monómeros colombo-venezolanos, k+s kali gmbh y c.i. frutas comerciales por su apoyo financiero en la realización de esta investigación. literatura citada agustí, m. 2003. citricultura. ediciones mundi-prensa, madrid. 422 p. agustí, m. 2004. fruticultura. ediciones mundi-prensa, madrid. 493 p. araújo, r., c.h. bruckner, h.p. martínez, l.c. salomão, v.h. venegas, j.m. díaz, w.e. pereira y j.a. souza. 2005. crescimento e produção do maracujazeiro-amarelo em resposta à nutrição potássica. rev. bras. frutic. 27(1), 128-131. avilán, l., l. leal y d. batista. 1992. manual de fruticultura. principios y manejo de la producción. segunda edición. editorial américa, caracas. pp. 1387-1401. bonilla, i. 2000. introducción a la nutrición mineral de las plantas. pp. 83-91. en: azcon-bieto, j. y m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. mcgraw-hill interamericana, madrid. bonilla, i. 2008. introducción a la nutrición mineral de las plantas. los elementos minerales. pp. 103-141. en: azcon-bieto, j. y m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. mcgraw-hill interamericana, madrid. bonilla, g. y s. mahecha. 1990. efecto de la fertilización edáfica y foliar sobre la producción del mango (mangifera indica l.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 82 p. black, c. 1975. relaciones suelo-planta. tomo ii. ed. hemisferio sur, buenos aires. 677 p. brown, p., n. bellaloui, m. wimmer, e. bassil, j. ruiz, h. hu, h. pfeffer, f. dannel y v. römheld. 2002. boron in plant biology. plant biol. 4, 205-223. cabezas, m., t. botía y l. medina. 2002. determinación de síntomas por deficiencia inducida de nutrimientos en lulo (solanum quitoense lamb). pp. 176-181. memorias iv seminario nacional de frutales de clima frío moderado, medellín. carvalho, a.j., p.h. monnerat, d.p. martins y s. bernardo. 1999. produtividade e qualidade do maracujazeiro-amarelo em resposta à adubação potássica sob lâminas de irrigação. rev. bras. frutic. 21(3), 333-337. clavijo, j. 2001. metabolismo de los nutrientes en las plantas. pp. 13-28. en: fertilidad de suelos. diagnóstico y control. segunda edición. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. 524 p. cooman, a., c. torres y g. fischer. 2005. determinación de las causas del rajado del fruto de uchuva (physalis peruviana l.) bajo cubierta. ii. efecto de la oferta de calcio, boro y cobre. agron. colomb. 23, 74-82. dris, r. 2001. influence of calcium nutrition on the quality and postharvest behavior of apples. pp. 175-186. en: dris, r., r. niskanen y s.m. jain (eds.). crop management and postharvest handling of horticultural products. vol. 1. quality management. science publishers, enfield, nh. 364 p. epstein, e. y a.j. bloom. 2005. mineral nutrition of plants: principles and perspectives. sinauer associates, sunderland, ma. 400 p. fallahi, e., w. conway, k.d. hickey y c.e. sams. 1997. the role of calcium and nitrogen in postharvest quality and disease resistance of apples. hortscience 32, 831-835. ferguson, i.b. y b.k. droback. 1986. calcium and the regulation of plant growth and senescence. hortscience 23, 262-266. 398 agron. colomb. 26(3) 2008 ferguson, i., r. volz y a. wolf. 1999. preharvest factors affecting physiological disorders of fruit. postharvest biol. technol. 15, 255-262. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo. pp. 9-26. en: flórez, v.j., g. fischer y a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 175 p. fischer, g. y r. angulo. 1999. los frutales de clima frío en colombia. la uchuva. ventana al campo andino 2(1), 3-6. freitas, m., p.h. monnerat, l.g. rocha y a. carvalho. 2006. deficiência de macronutrientes e boro em maracujazeiro doce: qualidade dos frutos. rev. bras. de frutic. 28(3), 492-496. galvis, j.a., g. fischer y o.p. gordillo. 2005. cosecha y poscosecha de la uchuva. pp. 165-190. en: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita y j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 221 p. garg, r.c. y s.k. singh. 1975. primary nutrient deficiencies in cape gooseberry (physalis peruviana l.). progressive hort. 7(2), 53-58. gordillo, o., g. fischer y r. guerrero. 2004. efecto del riego y de la fertilización sobre la incidencia del rajado en frutos de uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de silvania (cundinamarca). agron. colomb. 22(1), 53-62. kays, s. 2004. postharvest biology. exon press, athens, georgia. 568 p. keerati-kasikorn, p., r.w. bell, p. panya, r. gilmour y j.f. loneragan. 1993. comparison of seed yield and quality of peanut (arachis hypogaea l.) cultivars in low fertility soils and their response to boron and complete fertiliser. pp. 409-412. en: barrow, n.j. (ed.). plant nutrition – from genetic engineering to field practice. developments in plant and soil sciences 54. kluwer academic publishers, dordrecht. knowles, l., r. trimble y r. knowles. 2001. phosphorus status affects postharvest respiration, membrane permeability and lipid chemistry of european seedless cucumber fruit (cucumis sativus l.). postharv. biol. technol. 21, 179-188. lakso, a.n. y m.c. goffinet. 2003. fruit growth patterns. pp. 91-101. en: baugher, t.a. y s. singha (eds.). concise encyclopedia of temperature tree fruit. food product press, nueva york. 387 p. link, h. 1980. effects of nitrogen supply on some components of apple fruit quality. acta hort. 92, 285. loomis, w.d. y r.w. durst. 1992. chemistry and biology of boron. biofactors 3, 229-239. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. academic press, londres. 889 p. martínez, f.e. y j. sarmiento. 2008. estudio de los síntomas de deficiencia de n, p, k, ca, mg y b en plantas de uchuva (physalis peruviana l.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. martínez, m. 1997. mineral nutrient deficiency in plantain. ph. d. thesis. hohenheim tropical agricultural series, university of hohenheim, stuttgart. matoh, t., s. kawaguchi y m. kobayashi. 1996. ubiquity of a boraterhamno-galacturonan ii complex in the cell walls of higher plants. plant cell physiol. 37, 636-640. mengel, k., e.a. kirkby, h. kosegarten y t. appel. 2001. principles of plant nutrition. kluwer academic publishers, dordrecht. 849 p. neilsen, g.h. y d. neilsen. 2003. nutritional requirements of apple. pp. 267-302. en: ferree, d.c. e i.j. warrington (eds.). apples – botany, production and uses. cabi publishing, wallingford, uk. 660 p. neilsen, b.v. y g.w. eaton. 1983. effects of boron nutrition upon strawberry yield components. hortscience 18, 932-934. novoa, r.h., m. bojacá, j.a. galvis y g. fischer. 2006. la madurez del fruto y el secado del cáliz influyen en el comportamiento poscosecha de la uchuva (physalis peruviana l.) almacenada a 12 ºc. agron. colomb. 24(1), 68-76. ogawa, j.m. (ed.). 1995. compendium of stone fruit diseases. aps press, st. paul, minnesota. pp. 85-91. osterloh, a., g. ebert, w.-h. held, h. schulz y e. urban. 1996. lagerung von obst und südfrüchten. verlag ulmer, stuttgart. 253 p. parra, a. y j.e. hernández. 2005. fisiología poscosecha de frutas. facultad de ingeniería, universidad nacional de colombia, bogotá. 64 p. pruiggros, j. y c. morin. 1985. nutrición de los cítricos. pp. 249-410. en: morin, c. (ed). cultivo de cítricos. instituto interamericano de cooperación para la agricultura, costa rica. 598 p. ritenour, m., w. wardowski y d. tucker. 2002. postharvest effects of water and nutrients. pp. 117-120. en: boman, b.j. (ed.). water and florida citrus: use, regulation, irrigation systems and management. university of florida, institute of food and agricultural sciences, gainesville. samra, j.s. y y.k. arora. 1997. mineral nutrition. pp. 175-201. en: litz, r.e. (ed.). the mango: botany, production and uses. cab international. 587 p. sanabria, s. 2005. situación actual de la uchuva en colombia. pp. 1-8. en: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita y j. romero (eds.). 2005. avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 221 p. schopfer, p. y a. brennicke. 2006. pflanzenphysiologie. elsevier gmbh, munich. 700 p. singh, u.r., i.c. pandey y r.s. prasad. 1977. effect of n, p and k on growth, yield and quality of cape-gooseberry. punjap hort. j. 17(3-4), 148-151. stutte, c. 1995. laboratory evaluation of tog nh4 on cotton, tomato, and soybean. crop sci. 35, 1069-1073. swietlik, d. 2003. plant nutrition. pp. 251-257. en: baugher, t.a. y s. singha (eds.). concise encyclopedia of temperature tree fruit. food product press, nueva york. 387 p. taiz, l. y e. zeiger. 2006. plant physiology. 2nd ed. sinauer associates, sunderland, massachusetts. 764 p. villamizar, f. y j. ospina. 1995. frutas y hortalizas. manejo tecnológico en poscosecha. sena, bogotá. pp. 19-21. yoshioka, a.h., k. aoba, m. fukumoto y k. fujimoto. 1989. effect of nitrate and potasium nutrition on the storability of apple fruit. j. japan. soc. hort. sci. 58, 475-481. fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular resumen abstract la antracnosis causada por colletotrichum lindemuthianum puede llegar a generar pérdidas hasta del 95% de la producción en fríjol (phaseolus vulgaris l.), por eso es considerada una de las enfermedades más limitantes. con el presente trabajo se inició un programa de mejoramiento utilizando selección asistida por marcadores. se usó como parental resistente el cultivar mesoamericano g2333, para incorporar a fríjoles volubles comerciales de colombia los genes co-5 y co-42, que confieren resistencia a c. lindemuthianum. se obtuvieron progenies rc1f1 provenientes de cruces entre g2333 y siete parentales volubles tipo bola roja y rojo moteado cultivados en zonas productoras de fríjol de cundinamarca y boyacá. la selección de plantas rc1f1 se realizó con los marcadores moleculares scar sab3 y sas13, ligados a los genes co-5 y co-42, respectivamente. en la evaluación genotípica de 1.271 plantas rc1f1, 608 amplificaron con sab3 y 603 con sas13. la segregación para cada marcador se ajustó a la razón 1:1 esperada en pruebas de chi-cuadrado (x2 = 2,38, p = 0,12 para sab3 y x2 = 3,32, p = 0,07 para sas13). un total de 299 plantas rc1f1 amplificaron con ambos scar, ajustándose a la razón esperada (x2 = 1,11, p = 0,78) y confirmando la segregación independiente. estas plantas fueron seleccionadas para continuar el programa de mejoramiento, ya que se espera que porten los genes co-5 y co-42. se logró implementar la selección asistida por marcadores para antracnosis, y acelerar la introducción y piramidación de genes de resistencia en fríjol de importancia económica en colombia. the anthracnose caused by colletotrichum lindemuthianum is one of the most significant diseases in beans (phaseolus vulgaris l.) and can produce yield losses up to 95%. in this study, a breeding program utilizing molecular marker assisted selection (mas) was initiated. in order to obtain commercial colombian climbing beans resistant to c. lindemuthianum, the program incorporated genes co-5 and co-42 taken from g2333, a resistant mesoamerican cultivar. from the crosses between g2333 and seven cultivated andean beans, were obtained progenies bc1f1. the cultivated andean beans included bola roja and rojo moteado types gathered from cundinamarca and boyacá crops. the bc1f1 plants were selected using the scars molecular markers sab3 and sas13 linked to co-42 and co-5 genes, respectively. in a genotypic evaluation of 1.271 bc1f1 plants, 608 and 603 were amplified with sab3 and sas13, respectively. the segregation expected ratio (1:1) in x2 tests was obtained for each molecular marker indicating x2 = 2,38, p = 0,12 for sab and x2 = 33,32, p = 0,07 for sas13. the amplification with both molecular markers was obtained in 299 plants bc1f1, according to the expected ratio (x 2 = 1,11, p = 0,78) adjusted to the independent segregation. these plants were selected to continue the breeding program. in this study, a molecular marker assisted selection was implemented and introduction of resistant genes into commercially important colombian beans was accelerated. key words: colletotrichum lindemuthianum, breeding, genes co-42 and co-5, sab3, sas13. palabras clave: colletotrichum lindemuthianum, fitomejoramiento, genes co-42 y co-5, sab3, sas13. agronomía colombiana 25(2), 207-214, 2007 1. programa de doctorado en ciencias agrarias, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lgarzong@unal.edu.co 2 investigador, international center for tropical agriculture (ciat), cali. m.blair@cgiar.org 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. galigarretom@unal.edu.co introducción el fríjol es una de las leguminosas más importantes en el mundo (broughton et al., 2003). en colombia tiene gran impacto por su volumen de producción, valor alimenticio, generación de empleo y amplia aceptación en la dieta popular con 3,86 kg de consumo por persona al año (mincomex, 2003). en 2001, el fríjol generó un ingreso bruto aproximado para los agricultores colombianos de us$ 98´922.935, además de 12,5 millones de jornales directos, en los que participaron cerca de 125.000 productores (mincomex, 2003). colombia, a pesar de ser un país con variabilidad uso de selección asistida con marcadores para resistencia a antracnosis en fríjol común use of molecular marker assisted selection for resistance to anthracnose in common beans luz nayibe garzón1, matthew w. blair2 y gustavo a. ligarreto3 fecha de recepción: mayo 23 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 208 agron. colomb. 25(2) 2007 genética en fríjol, con cultura de producción y adaptación del cultivo a variados ambientes, presenta una reducción y déficit en la oferta para suplir el mercado interno, por esta razón tiene que realizar importaciones para poder cubrir la demanda nacional (mincomex, 2003). una de las causas principales que ha llevado a la reducción del área cultivada y disminución en la producción es la ocurrencia de enfermedades, de las cuales la antracnosis, ocasionada por el hongo c. lindemuthianum, es considerada una de las más limitantes (pastor-corrales, 1988). la gran variabilidad del patógeno en colombia quedó demostrada por diferentes investigaciones que evaluaron 236 aislamientos de c. lindemuthianum provenientes de antioquia, caldas, cauca, cundinamarca, nariño, santander y valle, en los que se identificaron 61 razas diferentes (otoya et al., 1995; santana y mahuku, 2002; jara et al., 2004). para el control de la antracnosis se han diseñado diversas estrategias de manejo como el físico, cultural y químico; sin embargo, la resistencia varietal se considera la fuente de control más eficiente y económica, pues contribuye a la conservación del medio y reduce la aplicación de agroquímicos (balardin y kelly 1998; beebe y pastor-corrales, 1991; castanheira et al., 1999; silva y santos, 2001). la resistencia a antracnosis en fríjol está condicionada principalmente por diez genes mayores independientes, numerados de co-1 a co-11 (kelly y vallejo, 2004; goncalves-vidigal et al. 2007). el gen co-11 es el último gen descrito y fue reportado por goncalves-vidigal et al. (2007). con excepción de co-7 y co-8, todos los loci descritos han sido mapeados en diferentes grupos de ligamiento. la independencia de estos genes distribuidos a lo largo del genoma, ofrece a los mejoradores la oportunidad de piramidar genes complementarios y, con base en su espectro de resistencia, escoger los alelos más efectivos para obtener una resistencia durable (kelly y vallejo, 2004). el cultivar diferencial g2333 constituye un ejemplo de la ventaja de que un genotipo posea más de un gen para el control de la antracnosis en fríjol (young y kelly, 1996b). g2333 pertenece al acervo mesoamericano y tiene una semilla de color rojo, pequeña, con hábito de crecimiento indeterminado tipo iv (pastor-corrales et al., 1994). pastor-corrales et al. (1994) determinaron que la resistencia en g2333 era controlada por los genes co-4 y co-7. balardin et al. (1997) describieron a uno de los genes de g2333 como co-42, reportando este alelo como uno de los más efectivos frente a razas de c. lindemuthianum con un índice de resistencia del 97%. young y kelly (1996a) mostraron que g2333 también portaba el gen co-5, el cual no fue observado por pastor-corrales et al. (1994), porque utilizaron la raza 521, virulenta frente a este gen. los múltiples genes en g2333 hacen de él un parental apropiado como fuente de resistencia para obtener variedades mejoradas, especialmente para los fríjoles andinos volubles, ya que g2333 también es voluble. la piramidación de genes es difícil de conseguir con métodos clásicos de mejoramiento debido a que los genes de resistencia pueden presentar relaciones epistáticas o penetrancia incompleta de la resistencia; el patógeno puede presentar variabilidad en agresividad y a veces no está disponible y la reacción a la enfermedad por las condiciones ambientales es variable (kelly y vallejo, 2004). adicionalmente, algunas evaluaciones para enfermedad requieren mucho tiempo y solo pueden ser realizadas en algunas zonas, épocas, condiciones agroecológicas o estados específicos del desarrollo de la planta (adam-blondon et al., 1994; marcia y joao, 2001; michelmore, 1995; winter y kahl, 1995; young y kelly, 1996b). el uso de selección asistida por marcadores moleculares (sam), facilita el proceso de mejoramiento y puede acelerar la generación de nuevas variedades, ya que permite la asociación de caracteres fenotípicos con los loci genómicos responsables de esta (winter y kahl, 1995). dentro de los marcadores que se han descrito por estar ligados a genes de resistencia a antracnosis en fríjol se encuentran varios de tipo scar (sequence characterised amplified region), dos de los cuales son específicos para los genes de g2333. el primero es sas13, que amplifica una sola banda dominante y polimórfica con un peso de 950 pb, presente sólo en los materiales resistentes a antracnosis que portan el gen co-42 (young et al., 1998) y el segundo es sab3, que amplifica una sola banda polimórfica de 450 pb asociada a la resistencia conferida por el gen co-5 (vallejo y kelly, 2001). estos marcadores han sido utilizados para el mejoramiento de fríjoles arbustivos (alzate-marín et al., 2004; miklas y kelly 2002; miklas et al., 2003) en brasil y estados unidos, pero nunca se han utilizado los marcadores y los genes en fríjoles volubles de la zona andina. con este trabajo se inició un programa de mejoramiento asistido por los marcadores sab3 y sas13, encaminado a la obtención de variedades de fríjol voluble con resistencia a antracnosis, dirigido a las zonas productoras de cundinamarca y boyacá. se obtuvieron poblaciones rc1f1 provenientes de los cruces entre g2333 como fuente de resistencia y siete variedades andinas tipo bola roja (cabrera, comercial, d. moreno, pesca y simijaca) y rojo moteado (agrario y cargamanto rojo), que a pesar de presentar gran demanda son susceptibles a c. lindemuthianum. el fríjol 209 bola roja se caracteriza por pertenecer al acervo andino, tener hábito de crecimiento voluble, semilla de color rojo y tamaño grande, adaptada a climas medios y fríos, mientras que el fríjol moteado es similar pero tiene grano rojo con crema (cargamanto) o rosado con rojo (agrario) (ligarreto, 1997; santana y mahuku, 2002). materiales y métodos material vegetal el parental resistente g2333 fue suministrado por el banco de germoplasma del ciat (cali, colombia). los fríjoles volubles de las variedades bola roja y rojo moteado utilizados en el presente trabajo provienen de zonas productoras de cundinamarca y boyacá, y fueron colectados por el programa de mejora genética de fríjol de la universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, durante el primer semestre de 2004. se denominaron: 1) agrario, 2) bola roja comercial, 3) cabrera, 4) cargamanto, 5) d. moreno, 6) simijaca, y 7) pesca. la denominación hace referencia al lugar en el que se cultiva o al nombre local. algunas características de los materiales utilizados se encuentran en la tabla 1. obtención de progenies f1 y f1rc1 para transferir los genes de resistencia del parental g2333, hacia los fríjoles volubles andinos se realizaron cruces en condiciones de campo, mediante técnicas de hibridación desarrolladas en la universidad de puerto rico, que no requieren emasculación. la f1 se obtuvo realizando cruzas simples tanto directas (voluble andino x g2333) como recíprocas (g2333 x voluble andino). los cruces se hicieron en el segundo semestre de 2004 en los viveros de cruzas de las estaciones experimentales del ciat, ubicadas en popayán (cauca, 1.737 msnm, temperatura promedio: 19,8 ºc, precipitación: 1.941 mm) y darién (valle del cauca, 1.485 msnm, temperatura promedio: 18 ºc) y en el invernadero del proyecto de leguminosas de la universidad nacional de colombia, sede bogotá (2.650 msnm, temperatura promedio: 14,5 ºc). cada progenie se sembró en dos surcos de 3 m, 30 semillas por cada surco, para un total de 60, la distancia entre surcos fue de 1 m. para coincidir en floración, g2333 tuvo dos épocas de siembra diferentes: 15 días antes y el mismo día que la siembra de las variedades comerciales. la semilla f1rc1 fue obtenida por retrocruzamientos entre la f1 con cada una de las variedades comerciales como parentales recurrentes. en este caso también se hicieron cruzas recíprocas, tomando la f1 como parental madre o padre. se utilizó una tercera parte de la semilla f1 para el vivero de retrocruzas sembrado en febrero de 2005 en el invernadero de bogotá, otro tercio para la estación experimental del ciat en darién sembrada en el mes de marzo y el resto se guardó como reserva. cada una de las variedades comerciales tuvo dos épocas de siembra: 15 días antes y el mismo día de la siembra de la semilla f1, para asegurar que las épocas de floración coincidieran y se pudieran realizar los retrocruzamientos correspondientes. el tamaño de las parcelas varió dependiendo de la disponibilidad de semilla para cada cruzamiento, la distancia entre plantas fue 10 cm y entre surcos 1 m. en los meses de mayo y junio se presentó la floración tanto de los parentales como de las progenies f1 y de esta manera se realizaron los retrocruzamientos hacia cada una de las variedades comerciales. selección asistida por marcadores moleculares (sam) la semilla rc1f1 fue sembrada en el invernadero de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, en agosto de 2005. en promedio, se sembró un 69% de cada uno de los retrocruzamientos y el resto se guardó como reserva. por esta razón, el tamaño de las parcelas varió de acuerdo con la cantidad de semilla para cada progenie. la distancia entre plantas por disponibilidad de espacio fue de 20 cm. a los veinte días se marcó cada planta con una etiqueta que identificaba la genealogía correspondiente y se realizó la cosecha del material vegetal para iniciar el proceso de sam. extracción de adn y amplificación con scar el adn necesario para la amplificación con los scar se obtuvo siguiendo el protocolo de la extracción alcalina, una metodología rápida y económica propuesta por klimyuk et al. (1993), que permite manejar un gran número de muestras en tiempos cortos. usando un folíolo joven con un sacabocados se tomó un disco de tejido de 6 mm de diámetro y con unas pinzas se transfirió a una placa elisa de fondo redondo (corning). cada vez que se tomaba una tabla 1. características y sitio de ubicación de las variedades bola roja y rojo moteado utilizados para los cruzamientos. genotipo clase comercial color primario y secundario peso 100 semillas (g) antesis en días (bogotá) cabrera bola roja rojo sólido 114,94 102 comercial bola roja rojo sólido 100,52 109 d. moreno bola roja rojo sólido 94,52 103 pesca bola roja rojo sólido 116,94 102 simijaca rojo brillante rojo sólido 117,03 114 agrario crema moteado rosado/rojo 73,61 97 fuente: programa de mejora genética de fríjol de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bogotá. 2007 garzón, blair y ligarreto: uso de selección asistida... 210 agron. colomb. 25(2) 2007 muestra nueva tanto el sacabocados como la pinza fueron esterilizados con etanol al 70%, este procedimiento se realizó hasta completar los 96 pozos de la placa. como control positivo se colocó un disco de g2333 cada 30 muestras y en el siguiente pozo una muestra del parental susceptible de la cruza que se estuviera cosechando. las placas con el material vegetal se mantuvieron en neveras de icopor con hielo y se llevaron al laboratorio donde fueron procesadas. para hacer más eficiente la extracción, los reactivos se aplicaron utilizando una pipeta multicanal (5-50 μl). a cada muestra se le agregó 40 μl de naoh 0,25 m y la placa se incubó en baño maría a 100 oc durante 2 minutos, el tejido se maceró y se le agregó 40 μl de hcl 0,25 m. inmediatamente después se neutralizó adicionando 20 μl de tris-hcl 0,5 m ph 8,0, se llevó nuevamente a baño maría 100 oc durante 2 minutos. finalmente, se dejó enfriar y con el extracto obtenido se hizo una dilución 1:20 (5 μl del extracto de adn:95 μl de agua). amplificación por pcr cada reacción de amplificación por pcr, con un volumen final de 15 μl, contenía 5 μl de adn diluido; 1x de buffer pcr (500 mm de kcl, 10 mm de tris hcl ph 8,8, 1% de triton x-100, 1 mg/ml albúmina sérica bovina); 0,10 μm de cada cebador (invitrogen corp. san diego, california), 0,25 mm de cada dntp, 2,5mm de mgcl2, 1 unidad de taq y agua de calidad hplc para completar al volumen final. las amplificaciones de pcr se hicieron en placas de 96 pozos selladas con tapas en silicona y utilizando un termociclador ptc200 (mj research). a cada producto de pcr amplificado se le adicionó 2 μl de buffer carga (glicerol 30%; azul de bromofenol 0,25%) y se analizó en cámara de electroforesis horizontal (fb-sb-2025), utilizando geles de agarosa al 1,5%, teñidos con 0,5 μl/ml de bromuro de etidio. los geles se colocaron en buffer tbe 0.5x (90mm de tris-borato, 2 mm de edta, ph 8,0) y se corrieron a 200-220 v durante 30 minutos. las bandas se visualizaron bajo luz ultravioleta y fueron fotografiadas con cámara kodak dc290. con los datos de amplificación obtenidos para cada marcador se construyó una matriz de ceros y unos, que correspondían a ausencia y presencia de la banda, respectivamente. con la sumatoria de esta información representando la segregación global y dentro de cada pedigree se realizaron pruebas x2 de ajuste para determinar si las segregaciones obtenidas correspondían a las esperadas 1:1, 1:3 o 1:15. resultados y discusión en el presente trabajo se realizaron en total 1.214 cruces simples entre g2333 y las variedades agrario (225), comercial (149), cabrera (168), cargamanto (196), d. moreno (190), pesca (132) y simijaca (159) (tabla 2). en los tres viveros de cruzas se cosechó un total de 589 vainas, esto correspondió a un 49% de eficiencia en el proceso de hibridación variando entre 9 y 85% entre cruzas y 37 y 65% entre localidades. la eficiencia es alta considerando que no se usó emasculación y que ciat (1982) reporta que la eficiencia de la hibridación con emasculación es a veces baja, con valores entre el 35 y 50 %. en el caso de darién se observó un aumento en este porcentaje, comparado con los otros ambientes, alcanzando un 65%. esto puede deberse al ambiente más favorable de darién para uno de los parentales específicamente g2333. se obtuvo un exceso de semilla híbrida de cruzas simples para poder distribuirla en las tres localidades (bogotá, darién y popayán), realizar un gran número de retrocruzamientos con los parentales comerciales y guardar un remanente. aparte de la efectividad de cruzamientos, también hubo variación en el número de semillas producido por vainas. de los cruzamientos simples recíprocos hechos en todo el estudio se cosecharon 589 vainas con un total de 3.300 semillas f1. la distribución de producción en los tres ambientes se muestra en tabla 2. se observó una diferencia considerable entre la cantidad de semilla f1 obtenida cuando g2333 se tomó como parental padre (1.080 semillas) y cuando g2333 fue parental madre (622 semillas). estos valores muestran un aumento considerable del 42% cuando la polinización se efectuó con g2333 como madre. además, g2333 produjo en promedio de 7 a 8 semillas por vaina, que explica el alto número de semilla f1 obtenida de las cruzas con este parental. bogotá darién popayán total cruzas vainas semillas cruzas vainas semillas cruzas vainas semillas cruzas vainas semillas f1 464 199 800 398 259 1.702 352 131 798 1.214 589 3.300 eficiencia 42,89 65,08 37,22 48,52 rc1f1 1.095 494 1.854 1.235 259 1.090 2.330 753 2.944 eficiencia 45,11 20,97 32,32 tabla 2. resumen de cruzas hechas y semilla f1 y rc1f1 obtenida. 211 el éxito del proceso de hibridación sin emasculación usado en este estudio, al parecer, se debió a que al obviar la emasculación de la flor, se maltrató menos la flor, quedando las estructuras reproductivas protegidas por los pétalos y la quilla. adicionalmente, el tiempo de manipulación fue más corto, factores que finalmente incidieron en la obtención de un porcentaje mayor de híbridos y en la disminución del aborto o la caída de botones en los cuales se realizó el cruzamiento. antes de realizar los retrocruzamientos, se verificó que las plantas fueran híbridas y se descartaron las autofecundadas. para esto se tuvieron en cuenta las características más contrastantes entre las plantas f1 versus las plantas autofecundadas. estas características incluyeron color de flor, precocidad de maduración, presencia de estrías en las vainas y presencia de hilium. se determinó que de las semillas f1 sembradas hubo en total 5% de autofecundaciones. este valor es bajo y permite concluir que se puede trabajar con la semilla obtenida de cruzamientos sin emascular y que la probabilidad de polinizaciones efectivas es de 95%. estos resultados corroboran la eficiencia del cruzamiento sin emasculación, que puede ser implementado de manera confiable en los programas de mejoramiento de fríjol aumentando la eficiencia, ya que esta técnica disminuye el tiempo necesario para realizar cada cruzamiento, por lo que se puede hacer un mayor número en menor tiempo. al realizar los retrocruzamientos hacia los parentales bola roja y rojo moteado, de 2.330 cruzamientos se cosecharon 753 vainas con un total de 2.944 semillas (tabla 2). en darién, aunque se realizaron 1.235 retrocruzamientos, las vainas híbridas cosechadas fueron 259, esto corresponde a una eficiencia del 21% , la tercera parte de la eficiencia obtenida cuando se hicieron los cruzamientos simples. los fríjoles comerciales fueron utilizados como parentales recurrentes, equitativamente como padres o madres. las variedades comerciales al proceder de cundinamarca y boyacá estuvieron menos adaptadas a las condiciones ambientales de darién, y esto pudo haber explicado la baja eficiencia. este mismo argumento explica por qué se mantuvo la eficiencia en hibridación con los cruzamientos realizados en bogotá donde se alcanzó un 45% . la buena cantidad de semillas f1 obtenidas (3.300), permitió hacer los retrocruzamientos con un buen número de plantas, realizar hibridaciones en varios lugares y, así generar el gran número de semillas rc1f1 (2.944), cantidad sobresaliente con la que se logra mantener la variabilidad presente en los parentales, y aumentar la probabilidad de encontrar segregantes o recombinantes favorables (singh, 1998 ; vallejo y estrada, 2002). el hecho de haber obtenido una buena cantidad de semilla rc1f1, permite contar con una amplia base genética para continuar el proceso de mejoramiento basado en evaluaciones fenotípicas y moleculares que se describen a continuación. selección asistida con los scar sab3 y sas13 debido a que en sam el número de muestras que se evalúa es grande, es necesario utilizar un tipo de extracción que permita manejar con confiabilidad gran cantidad de muestras en un tiempo corto. la extracción alcalina propuesta por klimyuk et al. (1993), utilizada en el presente trabajo con algunas modificaciones, permitió obtener el adn de las plantas rc1f1 con suficiente calidad para una buena amplificación con los scar. de esta manera se logró disminuir el tiempo, los reactivos y el costo de selección. en total se realizó evaluación de marcadores en 1.355 muestras, discriminadas en 1.271 plantas rc1f1, 42 controles negativos y 42 positivos. el scar sab3 amplificó una banda de 450 pb, como fue reportado por vallejo y kelly (2001) (figura 1). con sas13 la banda amplificada fue de 950 pb, correspondiendo a la reportada por young et al. (1998). en algunas muestras se observó la amplificación de una banda con aproximadamente 250 pb. esta banda inespecífica también fue reportada por melotto et al. (2004) y lo atribuyen a secuencias repetitivas; sin embargo, la banda inespecífica no está asociada a resistencia o susceptibilidad, por lo que no se tuvo en cuenta para la lectura de los geles para la selección. en general, la segregación de los scar de manera individual y conjunta se ajustó a las razones esperadas para cada retrocruza evaluada (tabla 3). para el total de las 1.271 muestras rc1f1 evaluadas, en 608 se observó la banda amplificada con sab3 y 663 no tuvieron la banda, ajustándose a la segregación esperada 1:1 (x2 = 2,38, p = 0,12). esta segregación esperada de 1:1 también se obtuvó con sas13, donde 603 plantas amplificaron la banda y 668 no lo hicieron (x2 = 3,32 y p = 0,07). la combinación de los scar sab3 y sas13 permitió seleccionar 299 plantas rc1f1 que amplificaron con ambos marcadores (esta cantidad se ajusta a lo esperado para segregación digénica y se confirma con el valor x2 = 1,11 (p = 0,78). estas plantas fueron seleccionadas por la probabilidad de tener los dos genes deseados, co-42 y co-5. la presencia y complementariedad de estos dos genes confiere un espectro de resistencia amplio frente a c. lindemuthianum (alzate-marín et al., 2004; campa et al., 2005; kelly y vallejo, 2004). 2007 garzón, blair y ligarreto: uso de selección asistida... 212 agron. colomb. 25(2) 2007 sin embargo, algunas consideraciones deben tenerse en cuenta con el background de los materiales seleccionados mediante la evaluación con los marcadores, dentro de ellos el hecho de que el scar sab3 se encuentra a 12,98 cm del gen co-5 y se pueden presentar eventos de recombinación que generen falsos positivos (vallejo y kelly, 2001). adicionalmente, aunque g2333 ha sido utilizado de manera exitosa para generar materiales mejorados con resistencia (miklas y kelly, 2002; alzate-marín et al., 2004), los reportes hechos por ernest y kelly (2004) enfatizan la necesidad de realizar inoculaciones en alguna etapa del proceso de mejoramiento para corroborar la evaluación genotípica, puesto que el uso de co-4 puede estar limitado a ciertas regiones o grupos varietales. es importante tener en cuenta que el uso de los marcadores moleculares es una herramienta que ayuda a acelerar el proceso de piramidación de genes, pero no reemplaza las técnicas de mejoramiento convencional y además es necesario continuar explorando la complementariedad entre el mejoramiento clásico y el asistido con herramientas biotecnológicas. la presente investigación se convierte en el primer trabajo en colombia que reporta el uso de sam para complementar el proyecto de mejoramiento encaminado a la búsqueda de materiales de fríjol andino con resistencia a c. lindemuthianum. la eficiencia de la selección indirecta de plantas resistentes para antracnosis se ha reportado en trabajos como el de miklas y kelly (2002), quienes lograron ingresar el gen de sab3 sas13 cruza f1rc1 0 1 x2 p 0 1 x2 p total por cruza (agrario x g2333) x agrario (bola roja comercial x g2333) x bola roja comercial (cabrera x g2333) x cabrera (cargamanto x g2333) x cargamanto (d. moreno x g2333) x d. moreno (pesca x g2333) x pesca (simijaca x g2333) x simijaca (g2333 x agrario) x agrario (g2333 x bola roja comercial) x bola roja comercial (g2333 x cabrera) x cabrera (g2333 x cargamanto) x cargamanto (g2333 x d. moreno) x d. moreno (g2333 x pesca) x pesca (g2333 x simijaca) x simijaca agrario x (agrario x g2333) agrario x (g2333 x agrario) bola roja comercial x (bola roja comercial x g2333) bola roja comercial x (g2333 x bola roja comerial) cabrera x (cabrera x g2333) cabrera x (g2333 x cabrera) cargamanto x (cargamanto x g2333) cargamanto x (g2333 x cargamanto) d. moreno x (d. moreno x g2333) d. moreno x (g2333 x d. moreno) pesca x (g2333 x pesca) pesca x (pesca x g2333) simijaca x (g2333 x simijaca) simijaca x (simijaca x g2333) 5 11 18 9 14 32 8 12 15 14 8 10 23 16 52 25 9 10 74 47 51 15 23 35 29 43 18 37 7 17 13 8 12 32 4 12 9 14 11 13 24 12 41 24 14 16 68 46 37 14 18 32 39 31 20 20 0,33 1,29 0,81 0,06 0,15 0,00 1,33 0,00 1,50 0,00 0,47 0,39 0,02 0,57 1,30 0,02 1,09 1,38 0,25 0,01 2,23 0,03 0,61 0,13 1,47 1,95 0,11 5,07 0,56 0,26 0,37 0,81 0,69 1,00 0,25 1,00 0,22 1,00 0,49 0,53 0,88 0,45 0,25 0,89 0,30 0,24 0,61 0,92 0,14 0,85 0,43 0,71 0,23 0,16 0,75 0,02 7 15 17 9 18 31 5 15 14 13 11 9 26 23 39 24 10 18 66 56 43 11 18 38 39 39 18 36 5 13 14 8 8 33 7 9 10 15 8 14 21 5 54 25 13 8 76 37 45 18 23 29 29 35 20 21 0,33 0,14 0,29 0,06 3,85 0,06 0,33 1,50 0,67 0,14 0,47 1,09 0,53 11,57 2,42 0,02 0,39 3,85 0,70 3,88 0,05 1,69 0,61 1,21 1,47 0,22 0,11 3,95 0,56 0,71 0,59 0,81 0,05 0,80 0,56 0,22 0,41 0,71 0,49 0,30 0,47 0,00 0,12 0,89 0,53 0,05 0,40 0,05 0,83 0,19 0,43 0,27 0,23 0,64 0,75 0,05 12 28 31 17 26 64 12 24 24 28 19 23 47 28 93 49 23 26 142 93 88 29 41 67 68 74 38 57 total general 663 608 668 603 1.271 x2 2,38 3,32 p 0,12 0,07 tabla 3. segregación de los marcadores sab3 y sas13 en las poblaciones rc1f1. 213 resistencia co-42 en fríjoles cultivados arbustivos “pinto” también usando el marcador sas13, y liberar una línea resistente registrada como uspt-ant-1. adicionalmente, alzate-marín et al. (2004) realizaron la selección con rapd de la cual se derivaron los scar sab3 y sas13 (opabo3 ligado al gen co-5 y opas13 ligado al gen co-4) y lograron desarrollar líneas de fríjol arbustivo también, pero tipo “carioca” resistentes. el objetivo a largo-plazo de esta investigación es obtener segregantes de fríjoles volubles de tipo bola roja, agrario y cargamanto similares a los parentales comerciales usados en este estudio, pero con resistencia a c. lindemuthianum conferida por los genes co-42 y co-5 transferidos desde el cultivar g2333. se espera que estas líneas complementen variedades liberadas anteriormente como las las109 para el departamento de antioquia y dos de tipo mortiño para nariño que tuvieron resistencia a antracnosis pero que no tuvieron aceptación comercial (ligarreto, 1997). figura 1. selección asistida con marcadores en la generación rc1f1 de cruzamientos entre g2333 y variedades comerciales de fríjol voluble de colombia para dos marcadores de tipo scar: a) sab3 con tres siembras en un mismo pozo, banda de 450 pb (flecha) g: control positivo g2333, n: control negativo, parental susceptible bola roja. b) sas13, amplificación de la banda esperada con 950 pb (flecha) y la banda inespecífica con 250 pb (x´), g: control positivo g2333, n: control negativo, parental susceptible bola roja. a. sab3 b. sas13 3a siembra 2a siembra 1a siembra x’ agradecimientos los autores agradecen al instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y tecnología francisco josé de caldas (colciencias), por la financiación para la realización de este trabajo, en el marco del proyecto “obtención de nuevas variedades de fríjol común con atributos de rendimiento y potencial para nuevos mercados, utilizando selección convencional y asistida por marcadores moleculares”. a los integrantes de la línea de investigación en leguminosas de la universidad nacional y del ciat por su apoyo, a alcides hincapié, césar cajiao y jesús cuesto por su colaboración en campo, a linda rincón por su asesoría en fitopatología, al profesor david cuéllar por su valiosa ayuda y a héctor buendía, teresa mosquera y óscar oliveros por el apoyo en laboratorio. 2007 garzón, blair y ligarreto: uso de selección asistida... g n g n 214 agron. colomb. 25(2) 2007 literatura citada adam-blondon, a.f., m. sévignac, h. bannerot y m. dron. 1994. scar, rapd and rflp markers linked to a dominant gene (are) conferring resistance to anthracnose in common bean. theor. appl. genet. 88, 865-870. alzate-marín, a.l., k.m. arruda, k.a. souza, e.g. barros y m.a. moreira. 2004. introgression of co-42 and co-5 anthracnose resistance genes into “carioca” common bean cultivars. crop breeding appl. biotechnol. 4, 446:451. balardin, r.s., j.s. smith y j.d. kelly. 1997. virulence and molecular diversity in colletotrichum lindemuthianum, from south, central and north america. phytopathol. 87, 1184-1191. balardin, r.s. y j.d. kelly. 1998. interaction among races of colletotrichum lindemuthianum and diversity in phaseolus vulgaris. j. amer. soc. hort. sci. 123, 1038-1047. beebe, s.e. y m. pastor-corrales. 1991. breeding for disease resistance. pp. 561-617. en: schoonhoven, a. van y o. voysest (eds.). common beans: research for crop improvement. cab internacional, oxon, uk. broughton, w.j., g. hernández, m. blair, s. beebe, p. gepts y j. vanderleyden. 2003. bean (phaseolus spp.)-model food legumes. plant soil 252, 55–128. campa, a., c. rodríguez-suárez, a. pañeda, r. giradles y j.j. ferreira. 2005. the bean anthracnose resistance gene co-5, is located in linkage group b7. annu. rep. bean improvement coop. 48, 68-69. castanheira, a.l.m., j.b. santos, d.f. ferreira y l.c. melo. 1999. identif ication of common bea n a l leles resista nt to a nthracnose using r apd. genet. mol. biol. 22(4), 519-524. ciat. 1982. cruzamiento de fríjol. guía de estudio para ser usado como complemento de la unidad audotutorial sobre el mismo tema. ciat, cali. 36 p. ernest, e.g. y j.d. kelly. 2004. the mesoamerican anthracnose resistance gene, co-42, does not confer resistance in certain andean genetic backgrounds. annu. rep. bean improvement coop. 47, 245-246. gonçalves-vidigal, m.c., c.r. silva, f.p.s. vidigal, a. gonela y m.v. kvitschal. 2007. allelic relationships of anthracnose (colletotrichun lindemuthianum) resistance in the common bean (phaseolus vulgaris l.)cultivar michelite and the proposal of a new anthracnose resistance gene, co-11. genet. mol. biol. 30(3), 589-593 jara, c., j. fory, g. castellanos, j.b. cuasquer y g. mahuku. 2004. pathogenic characterization of colletotrichum lindemuthianum isolates from different regions of colombia. annu. rep. bean improvement coop. 47, 160-161. kelly, j.d. y v.a. vallejo, 2004. a comprensive review of the major genes conditioning resistance to anthracnose in common bean. hortscience 39(6), 1196-1207. klimyuk, v.i., b.j. carroll, c.m. thomas y j.d.g. jones 1993. alkali treatment for rapid preparation of plant material for reliable pcr analysis. plant j. 3, 493-494. ligarreto, g. 1997. variedades y mejoramiento de fríjol. fenalce –sena–sac, bogotá. 14 p. marcia, v.s. y b.s. joão. 2001. identificaçao de marcador rapd ligado ao alelo co-42 de resistencia do feijoeiro comun ao agente causal da antracnose. ciencias agrotecnicas, 25(5), 1097-1104. melotto m., m.f. coelho, a. pedrosa-harand, j.d. kelly y l.e.a. camargo. 2004. the anthracnose resistance locus co-4 of common bean is located on chromosome 3 and contains putative disease resistance-related genes. theor. appl. genet. 109, 690-699. michelmore, r.w. 1995. molecular approaches to manipulation of disease resistance genes. annu. rev. phytopatol. 15, 393-427. miklas, p.n. y j.d. kelly. 2002. the use of mas to develop into bean germplasm possessing co-42 gene for anthracnose resistance. annu. rep. bean improvement coop. 45, 68-69. miklas, p.n., j.d. kelly y s.p. singh. 2003. registration of anthracnose-resistant pinto bean germplasm line uspt-ant-1. crop sci. 43, 1889-1890. mincomex. 2003. estudio de mercado de fríjol en colombia. subdirección de inteligencia de mercados, bogotá. 10 p. otoya, m.m., s. restrepo y m. pastor-corrales. 1995. amplificación al azar del adn polimórfico para evaluar la diversidad genética de colletotrichum lindemuthianum en colombia. fitopatología colombiana 19, 7-14. pastor-corrales, m.a. 1988. la antracnosis del fríjol común, phaseolus vulgaris, en américa latina. documento de trabajo no. 113, ciat, cali. pastor-corrales, m.a., o.a. erazo, e.i. estrada y s.p. singh. 1994. inheritance of anthracnose resistance in common bean accession g2333. plant dis. 78, 959-962. santana, g.e. y g. mahuku. 2002. diversidad de razas de colletrotrichum lindemuthianum en antioquia y evaluación de germoplasma de fríjol crema-rojo por resistencia a antracnosis. agronomía mesoamericana 13(2), 95-103. silva, m.v. y j.b. santos. 2001. identificação de marcador rapd ligado ao alelo co-42 de resistência do feijoeiro comum ao agente causal da antracnose. revista ciencia e agrotecnologia 25, 1097-1104. singh, s.p. 1998. uso de marcadores y selección de gametos para el mejoramiento simultáneo de caracteres múltiples de fríjol (phaseolus vulgaris l.) para mesoamérica y el caribe. agronomía mesoamericana 9, 1–9. vallejo f.a. y e.i. estrada. 2002. mejoramiento genético de plantas. universidad nacional de colombia, palmira. 402 p. vallejo, v. y j.d. kelly. 2001. development of a scar marker linked to co-5 locus in common bean. annu. rep. bean improvement coop. 44, 121-122 winter, p. y g. kahl. 1995. molecular marker technologies for plant improvement. world microbiol. biotechnol. 11, 438-448. young, r.a. y j.d. kelly. 1996a. characterization of the genetic resistance to colletotrichum lindemuthianum in common bean differential cultivars. plant dis. 80, 650-654. young, r.a. y j.d. kelly. 1996b. gene pyramiding using marker assisted selection for stable resistance to bean anthracnose. annu. rep. bean improvement coop. 39, 57-58. young, r. a., m. melotto, r.o. nodari y j.d. kelly. 1998. marker assisted dissection of the oligogenic anthracnose resistance in the common bean cultivar, “g2333”. theor. appl. genet. 96, 87-94. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf agron. colomb. 25(1), 2007 62 efecto de bombus atratus (hymenoptera: apidae) sobre la productividad de tomate (lycopersicon esculentum mill.) bajo invernadero en la sabana de bogotá, colombia effect of bombus atratus (hymenoptera: apidae) on tomato production (lycopersicon esculentum mill.) in greenhouse in bogotá plateau, colombia johanna aldana 1 , josé ricardo cure 2 , maría teresa almanza 2 , daniela vecil 1 y daniel rodríguez 2 1 estudiantes, facultad de ciencias, programa de biología aplicada, universidad militar nueva granada, bogotá. 2 docentes, facultad de ciencias, programa de biología aplicada, universidad militar nueva granada, bogotá. e-mail: jrcure@umng.edu.co, daniel.rodriguez@ umng.edu.co resumen: en varios países se utilizan con éxito especies de abejorros del género bombus para la polinización de tomate, reportándose incrementos de productividad hasta del 40%. en la sabana de bogotá existen varias especies nativas del género, por lo que se planteó examinar su potencial, desde el punto de vista de su cría en cautiverio y de su utilización como polinizadores de tomate y otras solanáceas. en este trabajo se evaluó el potencial de la especie nativa bombus atratus como polinizador de tomate, mediante la introducción al cultivo de colonias criadas en cautiverio. se comparó la autopolinización espontánea de la planta, frente a la obtenida con ayuda de las obreras de b. atratus. los frutos visitados por ellas presentaron incrementos significativos para las variables ‘peso fresco del fruto’ (40,9%), ‘número de semillas’ (103,3%), ‘diámetro ecuatorial’ (14,3%) y ‘proporción de lóculos bien desarrollados’ (42,2%). la relativa facilidad para la cría de esta especie en cautiverio, y el potencial demostrado en el aumento de productividad del tomate bajo invernadero, muestran la necesidad de profundizar en estos estudios en colombia. palabras clave: polinización por vibración, producción en tomate, abejorros. abstract: in europe and north america, the use of bumblebees for pollination improved tomato production up to 40%. in bogotá plateau, colombia, there are also various bumblebee species that could be managed in captivity in order to increase greenhouse production of tomato and other solanaceae crops. this particular work studied a potential of the native bumblebee species bombus atratus for pollination purposes in tomato through introducing bumblebee populations growing in captivity into tomato culture. in this study, the results of the comparison among self-pollination and pollination done by worker bumblebees of bombus atratus are presented. fruits obtained from pollination performed by b. atratus had significantly more fresh weight (40.9%), larger equatorial diameter (14.3%), and presented significantly more seeds (103.3%) and proportion of well developed locules (42.2%) as compared with fruits obtained from self-pollination. the results of the study on rearing of b. atratus in captivity and increases in the quality of fruits produced by bumblebee-affected pollination are promising and encourage more specific pollination studies in tomato and other solanum species in colombia. key words: buzz pollination, tomato production, bumblebees. fecha de recepción: 20 de noviembre de 2006 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 introducción entre los factores que reducen la productividad y calidad del cultivo de tomate se encuentran la falta de polinización, las temperaturas desfavorables para la antesis, una iluminación insuficiente, el exceso o falta de nutrientes y la humedad relativa (hr): cuando es alta se dificulta la liberación del polen por las anteras, mientras que cuando es baja se obstaculiza su germinación (vallejo, 1999; esmeijer, 2000). agronomía colombiana 25(1), 62-72, 2007 aldana et al.: efecto de bombus atratus (hymenoptera: apidae) ... 63 2007 la flor de tomate tiene mecanismos que le permiten lograr hasta 98% de autopolinización, la cual, sin embargo, no es suficiente para producir frutos de alta calidad. se ha comprobado que el tamaño del fruto depende directamente de la cantidad de granos de polen que se depositan sobre el estigma; así, a menor cantidad, se producen frutos más pequeños, con pocas semillas y deformes (free, 1970). la liberación de buenos volúmenes de polen de las anteras poricidas necesita de agentes externos, sean mecánicos o biológicos, que por vibración liberen el polen o modifiquen las condiciones fisiológicas de la flor. con esta finalidad se han utilizado polinizadores eléctricos manuales (morandin et al., 2001) y reguladores de crecimiento para mejorar la partenocarpia de los frutos; no obstante, su uso incrementa la labor y los costos de producción (kaftanoglu, 2000). la utilización de abejorros para la polinización mejora la fecundación, la producción de semillas y, por tanto, la calidad del fruto (free, 1970, kevan et al., 1991, van ravestijin y van der sande, 1991, schoonhoven et al., 1998). las especies comúnmente utilizadas a nivel mundial son b. terrestris y b. impatiens, las cuales han sido introducidas a diferentes países como japón, donde se han reportado efectos no deseables como el cruce con especies nativas y la introducción de enfermedades (free, 1970, alford, 1975, kaftanoglu, 2000). en nuestro país no hay reportes sobre utilización de abejorros como parte del proceso regular de producción de tomate. sin embargo, los productores han manifestado su interés de contar con esta posibilidad, pues saben de las ventajas que representan a productores de otros países. en este contexto, se hace relevante desarrollar los estudios pertinentes en colombia a partir de especies nativas, de tal forma que la presión por mejorar las productividades no acabe abriendo las puertas a la importación de especies foráneas o de especies nativas producidas en el exterior. el desarrollo de esta tecnología en el país es urgente y se encuadra dentro de los tres grandes objetivos establecidos en el convenio de diversidad biológica: conservación de la biodiversidad, utilización sostenible de sus componentes y la participación justa de los beneficios, resultado del uso de los recursos genéticos (instituto alexander von humboldt, 2003). algunos antecedentes que representan la base de los estudios sobre la biología de las especies nativas del género bombus en colombia, son los de osorno y osorno (1938), en el que se anotan algunos aspectos bionómicos de su nidificación y abundancia en los alrededores de la ciudad de bogotá; así mismo, los de liéavano et al. (1991 y 1994) que muestran la distribución altitudinal de varias especies y ofrecen llaves de identificación y, más recientemente, los estudios de nates y gonzález (2000). nuestros trabajos con las especies del género bombus se iniciaron hace siete años combinando la gran tradición de estudios en abejas que tiene el brasil y las experiencias compartidas con el grupo de investigaciones en abejas de la universidad de bonn en alemania. en estos trabajos nuestro grupo adquirió importantes conocimientos en la cría de abejorros y la ecología de la polinización (vergara et al., 2003; almanza et al., 2006 a, b). con base a lo anterior, se planteó este proyecto con el objetivo principal de valorar la eficiencia de la actividad polinizadora que presenta b. atratus sobre la producción final de los frutos en cultivos semi-comerciales de tomate sembrados bajo condiciones de invernadero. materiales y métodos manejo del cultivo el estudio se realizó en un cultivo semi-comercial de tomate variedad ‘durinta larga vida’, en un área de 250 m2 bajo invernadero localizado en el centro experimental de la universidad militar nueva granada en el municipio de cajicá, situado a 39 km al norte de bogotá. la altitud es de 2.558 msnm y la temperatura media anual de 14°c. la siembra se distribuyó en seis camas con dos hileras de 77 plantas cada una y una densidad de 3 plantas/m2, para un total de 892 plantas. cuando se presentaron eventos de ataque de plagas el manejo se realizó mediante la utilización de controladores biológicos como encarsia formosa contra la mosca blanca, aphelinus sp. contra los pulgones y apanteles sp. contra el barrenador del tomate (tuta absoluta). los agentes de control biológico se obtuvieron de la cría permanente existente en las instalaciones de la universidad militar (bustos, 2004). el fertirriego, las labores culturales, el monitoreo de las plagas, el control de las liberaciones de los agentes de control biológico y la aplicación de los fungicidas, se realizaron de acuerdo con el protocolo implementado en la universidad. no se utilizaron insecticidas durante todo el ciclo del cultivo, pero sí fungicidas en cinco oportinidades, contra sphaerotheca, botrytis y phytophtora, ocasiones en las cuales se impidió la salida de las abejas. agron. colomb. 25(1), 2007 64 descripción y manejo de las colonias de abejorros se utilizaron dos colonias. la primera colonia se ubicó en el centro del cultivo de tomate el 13 de septiembre, cuando las plantas tenían su tercer racimo y se retiró el 28 de octubre de 2004, cuando estas tenían el séptimo racimo en producción. la colonia contaba con 13 obreras y dos celdas de huevo, había perdido la reina y se encontraba en fase de producción de machos. la ausencia de la reina fundadora no afectó la actividad forrajera de la colonia dado que en esta especie se presenta el reemplazo de la reina por una reina falsa. esta es una obrera, generalmente de gran tamaño, que toma el control de la colonia y que puede llegar a producir nuevas obreras, reinas y machos cuando se aparea (silva-matos y garófalo, 1995). para el 20 de septiembre había siete obreras muertas. la segunda colonia se introdujo el 10 de noviembre de 2004, cuando el cultivo estaba en su séptimo racimo y permaneció hasta el 6 de enero de 2005, cuando se había producido el racimo once. esta colonia se ubicó en una esquina del invernadero. provenía de una reina obtenida de un cruce realizado en el laboratorio y contenía en el momento de ser introducida 26 obreras, 5 celdas de huevo, 13 celdas de larva y 13 celdas de pupa. la reina murió dos días antes de su introducción en el cultivo, pero sin embargo, las obreras presentaban un comportamiento normal de cuidado y alimentación de la cría. las colonias fueron colocadas a un metro de altura en un pedestal elaborado en madera con un par de cintas color amarillo e icopor en las partes inferior y superior (figura 1). como el néctar no lo brinda la flor del tomate se les proveía agua azucarada en relación 1:1 en volumen, manteniendo diariamente el recurso en bebederos de aves de 20 ml a un lado de la caja y reemplazándolo cada dos días para evitar la fermentación. durante los experimentos se observaron visitas constantes de abejorros provenientes de nidos silvestres de la misma especie. el área de estudio se encontraba cubierta en su mayor parte por pastizales, los cuales ofrecen condiciones muy propicias para la nidificación de b. atratus (liévano et al., 1994). hay también en el área alguna actividad agrícola bajo invernadero y a campo abierto. en la zona hay alguna actividad agrícola bajo invernadero y a campo abierto, con presencia de cultivos de hortalizas florecidos, así como de plantas silvestres (diente de león, carretón, abutilón y alcaparro), conjunto vegetal que les proporciona suficientes recursos de polen y néctar necesarios para el desarrollo de las colonias. las visitas de abejorros silvestres aportó a la actividad polinizadora de las obreras de la colonia ubicada en el cultivo con tal propósito pero tal contribución es difícil de estimar. registro de datos. el registro de la información y la toma de datos se realizó diariamente desde el 13 de septiembre del 2004 hasta el 6 de enero del 2005, entre las 7:00 am. y la 1:00 pm. experimentos realizados en este estudio se llevaron a cabo tres ensayos: a) evaluación de métodos para evitar la polinización por abejorros; b) comparación entre polinización libre con y sin empleo de bolsa cerrada, y c) efecto de la polinización con abejorros sobre la producción y calidad de frutos. evaluación de métodos para evitar la polinización por abejorros. este experimento se realizó evaluando los racimos 9 a 11 con el objetivo de establecer si se generó un efecto inhibitorio sobre la polinización por falta de ventilación dentro de bolsas colocadas sobre los botones florales, que pudiera afectar la liberación del polen y, por tanto, la calidad final del fruto. los tratamientos evaluados fueron: ‘polinización mediante visita por las obreras’, ‘polinización espontánea mediante el embolsamiento de botones florales con bolsas totalmente cerradas’ y ‘polinización espontánea mediante el embolsamiento de botones florales con bolsas abiertas en la parte inferior’ (figura 2). figura 1. caja de la colonia mostrando el bebedero, entrada al nido y bandas amarillas para orientación de las obreras. aldana et al.: efecto de bombus atratus (hymenoptera: apidae) ... 65 2007 para la elaboración de las bolsas se empleó velo suizo, material recomendado por wyatt et al. (1992) (citado en kearns e intuye, 1993), quien afirma que mantiene constante y no influye en gran medida sobre la humedad relativa ni la temperatura de la flor, de manera que no se afectan ni la esperanza de vida de las flores ni la calidad final del fruto. para este experimento los resultados fueron analizados mediante un análisis de varianza completamente al figura 2. racimos y botones florales embolsados de tomate ‘durinta’: a) racimos embolsados con bolsa cerrada; b) racimos embolsados con bolsa abierta. a b azar con estructura de tratamientos factorial, asumiendo como factores el racimo y el tipo de polinización. efecto de la polinización libre y del uso de bolsa cerrada o abierta. este ensayo fue realizado en el racimo 6 con el fin de establecer si el embolsado podría generar algún efecto en la polinización diferente a la polinización libre en ausencia de bolsa, caso en el cual no podría considerarse como un testigo representativo de la condición presente; en efecto, esto ocurre en cultivos comerciales, donde la polinización ocurre de forma espontánea. los tratamientos evaluados fueron: ‘polinización obtenida de flores visitadas por las obreras’, ‘polinización espontánea mediante el embolsamiento de botones florales con bolsas totalmente cerradas’ y ‘polinización espontánea sin embolsar los botones’; para ello se realizó un seguimiento de las flores que estaban expuestas a los abejorros pero que no fueron visitadas. éstas se reconocieron por la ausencia de la marca necrótica en el cono de la antera (figura 3). los resultados se analizaron bajo un diseño experimental completamente al azar y se asumieron como tratamientos los tres tipos de polinización. figura 3. flores de tomate variedad ‘durinta larga vida’ cultivada bajo invernadero: a) cono de la antera sin marca; b) cono de la antera marcada por la visita del abejorro. a b agron. colomb. 25(1), 2007 66 efecto de la polinización con abejorros sobre la producción y calidad de frutos. este experimento se realizó con el fin de comparar el efecto de la polinización con abejorros y la polinización espontánea que se logró mediante el empleo de bolsa cerrada. los tratamientos evaluados fueron: ‘exclusión de abejorros mediante bolsa cerrada’ y ‘polinización obtenida mediante abejorros’. para este experimento se consideraron los racimos 4 a 11. los resultados se analizaron mediante un diseño completamente al azar con estructura de tratamientos factorial. como factores se evaluaron el tratamiento de polinización y el racimo. este último factor se evaluó adicionalmente porque en plantas de crecimiento indeterminado, como el tomate, las características de los frutos (variables medidas en el presente trabajo) pueden cambiar por el efecto que tiene el desarrollo de la planta y el racimo del que hace parte. por esta razón, en el análisis se quiso discriminar el efecto que tiene el efecto del tratamiento de polinización con el del racimo. en todos los experimentos realizados se evaluaron como variables de respuesta el peso de los frutos, el diámetro, número de semillas y porcentaje de lóculos bien desarrollados. así mismo, para todos los casos, el pedúnculo se marcó con el número del racimo embolsado y el tipo de bolsa empleada para poder distinguir el fruto en el momento de la cosecha. en cuanto al manejo de las bolsas, éstas se iban corriendo hacia la parte distal del tallo a medida que los frutos del racimo iban cuajando, dejando expuestos los frutos ya formados y cubiertos los botones y flores restantes en el racimo. métodos de campo empleados en los diferentes ensayos tiempo entre polinización y fructificación. se definió el momento de cuajado del fruto, que era cuando la flor estaba senescente (figura 4a). para estimar el tiempo de cuajamiento de las flores no visitadas, se hizo seguimiento a 70 plantas escogidas aleatoriamente en el racimo 10 (incluyendo plantas con botones embolsados tanto con bolsa abierta como con bolsa cerrada). para conocer el tiempo de cuajamiento de las flores visitadas por los abejorros, se marcaron las flores con una etiqueta registrando la fecha de visita (figura 4b). para ambos casos se realizó un seguimiento diario y se registró el tiempo que transcurría desde que la flor estaba totalmente abierta hasta el momento en que cuajaba el fruto. marcación de las flores por las abejas. al visitar una flor, las obreras de abejorro se agarran del cono de las anteras con las mandíbulas y hacen vibrar la flor con movimientos de los músculos del tórax. esta vibración permite la polinización de la flor al mismo tiempo que deja sobre las anteras un daño mecánico que es fácilmente distinguible como una marca de visita (esmeijer, 2000). para medir el grado de marcado de las flores y su relación con la actividad polinizadora se adaptó la escala de morandin et al. (2001) para describir la intensidad de marcaje en la flor por el abejorro (figura 3b). los tipos de marca se diferenciaron por la intensidad y extensión de la coloración oscura sobre la porción central del cono formado por las anteras. el nivel 1 se caracterizaba por una pequeña marca necrótica, que no se extendía alrededor de todo el cono de las anteras; en el nivel 2 había más de una marca pero su conjunto tampoco circulaban totalmente la mitad del cono formado por las anteras; en el nivel de marcaje 3 las marcas rodeaban la mitad del cono de las anteras; en figura 4. evaluación del tiempo de cuajamiento: a) flor senescente; b) fruto con la etiqueta colocada a las flores visitadas. a b aldana et al.: efecto de bombus atratus (hymenoptera: apidae) ... 67 2007 el nivel 4 la marca era completa, rodeando totalmente el cono de las anteras. se relacionó la calidad del fruto con la intensidad del marcaje y con la duración de las vistas de las obreras; en efecto, con ayuda de un cronómetro se midió la duración de la vibración del abejorro en la flor. después de cronometrar la visita, la flor se marcó usando una etiqueta (figura 4b) con información sobre el racimo, la fecha, el tiempo de visita de la obrera y el nivel de marcaje (1-4). en cuanto al análisis estadístico se calcularon correlaciones para las variables con respecto al nivel de marcaje y la duración de las visitas, usando la aplicación proc corr del sas para obtener los coeficientes de spearman y pearson (sas institute, 2001). cosecha de los frutos. los frutos se cosecharon utilizando como criterio el punto de corte (entre 3 y 4) según la tabla de colores propuesta por el centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa-universidad jorge tadeo lozano, bogotá). los frutos fueron pesados en fresco, se midió el diámetro ecuatorial, se contó el número de lóculos bien desarrollados y el número total de semillas por fruto, luego de ser extraídas en su totalidad. resultados y discusión evaluación de métodos para evitar la polinización por abejorros en la tabla 1 puede verse que para todas las variables evaluadas se encontró un efecto altamente significativo, tanto del racimo, como del método de polinización. también se encontró en todos los casos que la interacción es altamente significativa, lo que indica que el efecto de la polinización depende en alguna medida del racimo. lo anterior se puede corroborar al observar la figura 5, donde se encontró que hay una diferencia altamente significativa en todas las variables evaluadas a los frutos. se puede observar que los métodos de embolsado (bolsa abierta y bolsa cerrada) no difieren notablemente entre sí, por lo que no hay efecto de bolsa que afecte la calidad final del fruto, pero la polinización con abejorros permite obtener un peso promedio, diámetro, número de semillas y porcentaje de lóculos bien desarrollados significativamente superior al logrado con cualquiera de los dos métodos de embolsado, comportamiento que fue similar en todos los racimos. efecto de la polinización libre y del uso de bolsa cerrada o abierta en todas las variables que fueron evaluadas en los frutos se encontró una diferencia altamente significativa en cuanto al método de polinización empleado (anova, f>0,1347 en todos los casos, g. l = 2 en todos los casos, p<0,05 en todos los casos) (figura 6). los tratamientos que excluyen la visita de los abejorros (bolsa cerrada y polinización espontánea sin visita de abejorro) no difieren notablemente entre sí, lo que indica que el embolsado no afecta la calidad final del fruto producido; así mismo, puede decirse que no hay ningún efecto en la polinización libre en ausencia de bolsa por lo que es un testigo confiable y representativo de la condición de los cultivos comerciales, donde la polinización se da de forma espontánea. respecto de la polinización espontánea mediada por los abejorros si hay diferencias significativas que muestran que mediante este tratamiento se favorece peso del fruto, su diámetro, el número de semillas y el porcentaje de lóculos bien desarrollados de los frutos, pues fueron significativamente superiores a lo obtenido incluso con el testigo (polinización espontánea sin visitas de abejorros). efecto de la polinización con abejorros en variables de producción y calidad de frutos en la tabla 3 es evidente que en todas las variables evaluadas en los frutos hay un efecto altamente significatabla 1. efecto de la polinización sobre las diferentes variables de los frutos. f.v. variable probablidad (p>f) peso diámetro no. sem % loc b. d. racimo 0,00067** 0,00227** 0,128 0,00017** polinización 0,0000** 0,0000** 0,0000** 0,0000** racimo*polinización 0,0229* 0,02597* 0,00024** 0,129 no. sem: número de semillas; % loc b.d.: porcentaje de lóculos bien desarrollados. anova: * p<0,05 diferencia significativa; ** p< 0,001 diferencia altamente significativa. nota: los valores que aparecen en la tabla son las probabilidades asociadas a la prueba f (pr>f) del análisis de varianza. en general este valor se asume significativo cuando p<0,05. por ejemplo, en la tabla los valores de 0,00 son probabilidades menores a 0,05 lo que indica que el efecto de los tratamientos resulta significativo. como este valor por sí solo es suficiente para interpretar si hay o no significancia, no se consideró necesario incluir convenciones adicionales como letras. agron. colomb. 25(1), 2007 68 figura 5. efecto de los tratamientos de polinización sobre diferentes variables medidas en los frutos: a) efecto sobre el peso final; b) efecto sobre el número de semillas; c) efecto sobre el porcentaje de lóculos bien desarrollados; d) efecto sobre el diámetro. ba: bolsa abierta, bc: bolsa cerrada, vis: polinización espontánea mediada por abejorros. figura 6. comparación entre polinización libre con y sin uso de bolsa cerrada con la polinización mediada por abejorros sobre las diferentes variables medidas en los frutos: a) efecto sobre el peso final de los frutos; b) efecto sobre el número de semillas; c) efecto sobre el porcentaje de lóculos bien desarrollados; d) efecto sobre el diámetro. bc: bolsa cerrada; no vis: polinización espontánea sin visitas de abejorros; vis: polinización espontánea mediada por abejorros. a b c d aldana et al.: efecto de bombus atratus (hymenoptera: apidae) ... 69 2007 tivo, tanto del racimo, como del método de polinización. así mismo, se encontró en todos los casos que la interacción es altamente significativa, por lo que puede afirmarse que el efecto de la polinización depende del racimo en alguna medida. al realizar la comparación de medias –como se muestra en la tabla 4 y la figura 7–; se encontraron diferencias significativas en todas las variables evaluadas sobre los frutos para valorar el efecto de la polinización con y sin abejorros. se puede observar que entre los dos tratamientos empleados (exclusión de abejorros mediante bolsa cerrada y polinización espontánea mediada por abejorros) hay diferencias altamente significativas para todas las variables de los frutos y en todos los racimos siempre a favor de las flores visitadas por abejorros. lo anterior indica el efecto positivo de la polinización mediada por abejorros sobre el fruto resultante en cuanto al peso, diátabla 3. anova realizada para valorar el efecto de la polinización sobre las diferentes variables de los frutos. f.v. probabilidad (p>f) peso diámetro no. sem % loc b. d. racimo 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 polinización 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 racimo*polinización 0,0000 0,0000 0,0000 0,0078 no. sem.: número de semillas, % loc b.d. porcentaje de lóculos bien desarrollados. e.v.: fuente de variación, p<0,05: diferencia significativa; p< 0,001: diferencia altamente significativa. metro, número de semillas y porcentaje de lóculos bien desarrollados, indicadores de la calidad final del fruto. en términos generales se encontró que los frutos provenientes de flores visitadas por abejorros presentaron diferencias altamente significativas con respecto a todos los demás tratamientos, y que ellos a su vez no difirieron significativamente entre sí, demostrándose que hubo un efecto positivo sobre el tomate producido debido a la acción del insecto polinizador. de esta forma, los frutos con mayor peso, diámetro, semillas y mayor uniformidad se desarrollaron a partir de flores visitadas por b. atratus (figuras 5 a 7). el desarrollo del fruto depende de una adecuada fecundación de los óvulos y éstos, su vez, de la cantidad adecuada de granos de polen transferidos al estigma. en casos donde hay baja deposición de polen se producen frutos más pequeños, con pocas semillas y deformes (fletcher y gregg, 1907, citados por free, 1970). aunque el peso es una característica determinada por varios factores como las condiciones de la planta y los recursos disponibles para la fructificación (picken, 1984, citado por morandin et al., 2001), también se debe considerar la polinización como proceso importante (fletcher y gregg, 1907, citados por free, 1970) en la producción, como puede resaltarse de este resultado puesto que los frutos provenían de plantas desarrolladas bajo las mismas condiciones y del mismo estado fenológico. los frutos obtenidos a partir de las visitas realizadas por los abejorros presentaron un mayor número de setabla 4.valores promedio del peso, el diámetro, número de semillas y proporción de lóculos bien desarrollados para los tratamientos evaluados y los racimos 4 a 11. la letras en el margen derecho muestra los grupos de la prueba anova. tratamiento/ racimo peso (g) r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10 r11 bolsa cerrada 86,15 ef 106,62 c 105,16 c 91,57 ef 86,96 def 68,61 g 71,55 fg 63,06 g visita abejorro 137,35 a 122,09 b 121,57 b 97,77 cde 102,10 cd 95,82 cde 88,59 cde 92,94 cde diametro (cm) r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10 r11 bolsa cerrada 5,94 de 6,11 cd 6,00 d 5,81 de 5,58 ef 5,08 g 5,23 fg 5,01 g visita abejorro 6,88 a 6,50 b 6,42 bc 5,99 d 6,05 d 5,86 de 5,92 de 5,82 de numero semillas r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10 r11 bolsa cerrada 58,04 d 88,23 bc 92,47 b 86,37 bc 94,24 b 67,22 cd 80,31 bc 49,25 d visita abejorro 152,09 a 143,48 a 152,86 a 135,80 a 148,66 a 137,50 a 143,12 a 154,55 a proporcion loculos bien desarollados r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10 r11 bolsa cerrada 0,33 0,57 cd 0,57 cd 0,73 bc 0,78 bc 0,54 cd 0,90 b 0,53 cd visita abejorro 0,95 a 0,96 a 0,81 a 0,86 a 0,85 a 0,84 a 0,72 a 0,87 a agron. colomb. 25(1), 2007 70 millas respecto de los frutos no polinizados por medio de abejorros, siendo este resultado significativo y congruente con otros estudios realizados en tomate (kevan et al., 1991; van ravestijn y van der sande, 1991). el número de semillas es un criterio importante a estudiar porque es indicador directo de una buena productividad correlaciona con otras características del fruto como peso, volumen y diámetro (meisels y chiasson, 1997) que constituyen criterios importantes de producción y comercialización. a pesar de que la variedad ‘durinta’ es multilocular (western seed, 2003), el porcentaje de lóculos bien desarrollados muestra un efecto benéfico de la polinización con abejorros sobre el desarrollo y la forma del fruto. los polinizados por abejorros, no sólo tuvieron un mayor diámetro, sino que además presentaron formas más regulares y redondeadas como resultado del desarrollo uniforme de más lóculos (figura 8). esta característica se vio influida por la polinización, ya que la formación de semillas dentro del ovario estimula el desarrollo y crecimiento del fruto (salisbury y ross, 1992). los anteriores resultados fueron congruentes con lo encontrado por dogterom et al., (1998), quienes hallaron un aumento en dichas variables en frutos de tomate provenientes de racimos polinizados por b. vonesenskii. así, los aumentos de peso y diámetro también fueron significativamente mayores en los frutos polinizados por abejorros como resultado de una mejor polinización, lo que repercute en mejores calidad y comercialización, como plantean morandin et al. (2001). tiempo entre polinización y fructificación no se observaron diferencias entre los dos tipos de bolsas empleadas para la exclusión de abejorros en los ensayos de polinización, como se observa en la figura 9. allí es evidente que las flores visitadas por las abejas cuajaron más rápido (en promedio 1,6 días) que aquellas embolsadas (2,83 días). morandin et al. (2001) reportaron que las flores de tomate no visitadas por b. impatiens permanecen sobre las plantas más tiempo (longevidad 50,7% mayor) que aquellas visitadas. no sabemos las implicaciones que este hecho tendría sobre la productividad de la planta. figura 7. comparación de medias que muestra el efecto de la polinización con abejorros en comparación con la exclusión mediante bolsa cerrada sobre las diferentes variables mediadas a los frutos: a) efecto sobre el peso final de los frutos; b) efecto sobre el número de semillas; c) efecto sobre el porcentaje de lóculos bien desarrollados; d) efecto sobre el diámetro. bc: bolsa cerrada, vis: polinización espontánea mediada por abejorros. aldana et al.: efecto de bombus atratus (hymenoptera: apidae) ... 71 2007 marcación de las flores por las abejas la intensidad de la vibración que efectúan las obreras sobre la flor se puede traducir en una mejor polinización por efecto de una mayor deposición de granos de polen sobre el estigma (morandin et al., 2001). muchos agricultores utilizan el marcaje que efectúan las obreras sobre las anteras de las flores para monitorear la actividad polinizadora de los abejorros en sus cultivos (morandin et al., 2001). por esta razón, se evaluó el nivel de marcaje que efectúa la obrera durante la vibración de la flor con relación al peso, diámetro del fruto y número de semillas, para determinar si el aumento de estas variables correlaciona positivamente con la actividad forrajera del abejorro. las correlaciones arrojaron relación estrecha entre el nivel de marcaje de las flores visitadas, el peso y el diámetro de los frutos, con probabilidades de 0,45 y 0,35 (p<0,05) respectivamente. en cuanto a la correlación de las variables con el tiempo de visita, la única que la presentó fue el diámetro, con una probabilidad de 0,31 (p<0,05). al igual que lo que se ha encontrado en tomate con las visitas que efectúan las obreras de b. impatiens (morandin et al., 2001), si existe una correlación positiva entre el nivel de marcaje, el peso y el diámetro del fruto. sin embargo, en el presente estudio no se encontró correlación entre el marcaje y el número de semillas. este es un resultado interesante porque sugiere que no necesariamente un mayor marcaje indica una mayor deposición de granos de polen al estigma. es posible que la categoría de marcaje más fuerte se origine de un número mayor de vibraciones, lo cual puede ocurrir en el caso en que el abejorro encuentra una cantidad menor de polen extraíble. el tiempo de visita no presentó la misma correlación positiva, puesto que únicamente se correlacionó con el diámetro. por lo tanto, podría decirse que el tiempo de visita no implica un nivel mayor de polinización porque no se encontró correlación con el número de semillas. la no correlación del número de semillas con las dos anteriores variables de comportamiento de la obrera, puede resultar interesante en el sentido que, grandes cantidades de polen transferidas al estigma, pueden llegar a afectar el éxito reproductivo, de manera que basta con niveles intermedios de polinización para obfigura 8. lóculos de los frutos: a) fruto que muestra un desarrollo poco uniforme de los lóculos; b) fruto con los tres lóculos armónicamente desarrollados. figura 9. promedio del tiempo de cuajamiento de los frutos en los diferentes tratamientos empleados. ab: bolsa abierta (n=200), ce: bolsa cerrada (n=200), vis: polinización espontánea mediada por abejorros (n=129). 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0 a b abstractresumen en el presente documento, y de acuerdo con importantes indicadores mundiales, se exploran los principales factores que inciden en la competitividad de las pyme en colombia, y se analizan las dificultades que estas enfrentan, en especial aquellas de tipo macro y microeconómico, todo ello con el fin de contribuir al mejoramiento de su competitividad. como pregunta de investigación se planteó si resultaba posible identificar los elementos actuales que afectan a las pequeñas y medianas empresas colombianas, identificando sus retos a futuro, para finalmente proponer la integración empresarial como alternativa de desarrollo. according to international micro and macro economical indicators, and in order to improve the competitiveness of colombian smes, this paper explores the main factors affecting this parameter, as well as the difficulties faced by these companies. it is inquired if it is possible to identify the factors that currently affect these enterprises, as well as their future challenges, to finally propose integration between firms as a development alternative. key words: economics, enterprises, productivity, businesses. palabras clave: economía, empresas, productividad, negocios. fecha de recepción: 20 de abril de 2009. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010 1 administración de empresas, facultad de ciencias económicas, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 3 departamento de ingeniería de sistemas e industrial, facultad de ingeniería, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 4 autor de correspondencia. alexandra.montoya@gmail.com agronomía colombiana 28(1), 107-117, 2010 la ventaja competitiva sostenida se logra cuando la empresa alcanza estos resultados destacados en varios años (hill y jones, 2005). a pesar de la utilidad de esta concepción, muchos autores conciben la competitividad no solo como ventaja competitiva o una propiedad o atributo de una organización, sino también como una medida de su capacidad operativa (desde el diseño a la venta y posventa) para ofrecer un conjunto de atributos que permitan satisfacer de manera competente las necesidades de los clientes, y que diferencian su actividad de los rivales en el mercado. para solleiro y castañón (2005), la competitividad es un concepto complejo sobre el cual no existe una definición única, en parte debido a que su utilidad reside en la posibilidad de identificar vías para fomentar empresas nacionales que contribuyan a la elevación real de los niveles de bienestar. bejarano señaló que, a pesar de la variedad en el concepto, es necesario no perder de vista que son las empresas situación de la competitividad de las pyme en colombia: elementos actuales y retos current competitiveness of colombian smes: determining factors and future challenges alexandra montoya r.1, 4, iván montoya r.2 y oscar castellanos3 introducción la dinámica de las organizaciones en los últimos años ha venido enfocándose en el logro de un desempeño superior y una ventaja competitiva sostenida, debido a diversos factores tales como la liberalización generalizada de los mercados, así como la de los mercados de capitales, lo que ha ampliado el ámbito de operación pero también de rivalidad y concurrencia de las organizaciones en sus sectores productivos y en los mercados de los países. el desempeño superior suele referirse a que una empresa logre, frente a otras similares en el mismo tipo de negocio y rivales, alcanzar mejores objetivos. en términos generales, se reconoce en la literatura que la rentabilidad es una medida idónea del desempeño superior, asociada con el rendimiento que tiene el capital que se ha invertido en tal empresa. sin embargo, la sola idea de rentabilidad puede resultar limitada para describir esfuerzos de organizaciones. de este desempeño en términos de rentabilidad se dice que deriva en ventaja competitiva cuando la rentabilidad de una empresa es mayor que el promedio de todas las empresas que pueden sustituirle en el mercado y que conforman una industria. 108 agron. colomb. 28(1) 2010 las que compiten y no los países, y que la competitividad no es un objetivo de política de corto o mediano plazo, sino la búsqueda de una condición sostenible, caracterizada por su permanencia (bejarano, 1995a), dirigida hacia los mercados (roldán, 2004) y con la coexistencia de varios actores, entre los que se destacan el sector productivo, el gobierno y los usuarios o clientes (bernal y laverde, 1995). objetivo a partir de revisión de literatura sobre el concepto de competitividad y el estado de la misma en las pyme colombianas, se formuló como pregunta de investigación si resultaba posible identificar los elementos actuales que la afectan, así como los retos en el futuro que presenta tal atributo. el objetivo del presente trabajo es señalar los principales elementos actuales y los retos de la competitividad para las pyme en colombia, de tal manera que sea posible reflejar mejor la problemática de dichas organizaciones, para orientar esfuerzos e incidir favorablemente en su capacidad competitiva. métodos para la realización de la investigación se siguieron las siguientes fases, provenientes de un uso reflexivo de la metodología de sistemas suaves propuesta por checkland y scholes (1994): fase 1. revisión de literatura. para perfeccionar el planteamiento de la pregunta de investigación, la cual orienta la realización del documento, se hizo necesario efectuar en una primera fase una amplia revisión en los aspectos conceptuales y métodos sobre el concepto de competitividad y su medición. fase 2. identificación de la pregunta de investigación. posterior a la fase de revisión, se precisaron la pregunta y el objetivo del documento. los autores encontraron que las pyme colombianas poseen atributos competitivos específicos, y que resulta de interés discriminar los elementos actuales que inciden en su competitividad y sus futuros retos. fase 3. estudio de fuentes secundarias e identificación de elementos de la competitividad del país y de sus pyme. fase 4. propuesta de elementos con base en la metodología propuesta. resultados: elementos de competitividad en colombia, en las pyme y retos futuros elementos de competitividad en colombia según las mediciones internacionales de competitividad, colombia tiene muchas oportunidades para mejorar. tres indicadores internacionales de competitividad muy comunes lo colocan en una media, el índice de competitividad global, preparado por el foro económico mundial (fem), que para el año 2009 posiciona al país en el puesto 69 (perdiendo 5 puestos con respecto al año anterior) entre 134 países; el índice de competitividad del institute for management development (imd, 2009) de suiza, con el puesto 51 entre 55 países y el índice de facilidad para hacer negocios (doing business, db) del banco mundial con la posición 37 para el año 2010 y 49 para 2009 entre 183 países. (doing business, 2010; conpes, 2008). la fig. 1 muestra la posición relativa de colombia en cuanto a competitividad. este desempeño depende en especial de los indicadores sobre los que es medido el país y de los cuales acata directamente el enfoque macroeconómico las características gubernamentales y los planes de gobierno, los planes de desarrollo y, por supuesto, su ejecución. de igual forma, el componente microeconómico será vital para entender el fortalecimiento de las empresas, especialmente en tres indicadores: su capacidad de integrarse, su capacidad de innovar y su flexibilidad para adaptarse a los mercados y desarrollar productos que puedan encontrar su nicho. en la tab. 1 se puede observar el desempeño en cada uno de los indicadores del índice global de competitividad para colombia, donde se resalta que el principal atraso que ha tenido el país está directamente relacionado con los factores de innovación y sofisticación de negocios; siendo estos los factores que más fácilmente pueden ser impactados por las compañías, es de gran interés el trabajo sobre ellos. el esfuerzo deberá realizarse en el desarrollo de bienes y servicios altamente adaptados a procesos productivos eficientes y que respondan a las necesidades de los mercados, procesos innovadores y la capacidad de las organizaciones de integrarse para aprovechar las sinergias propias del desarrollo de canales adecuados de formación, información, desarrollo tecnológico, impacto en el medio ambiente, entre otros. de esta información es significativo resaltar que el esfuerzo empresarial se centra en los dos últimos pilares (sofisticación e innovación), en los cuales se verifica el compromiso de fortalecer varios indicadores. en general se considera que una posición por encima de 60 puntos es desventajosa 1092010 montoya r., montoya r. y castellanos: situación de la competitividad de las pyme en colombia: elementos actuales y retos 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 calificación foro económico mundial países mejor calificados que colombia 71 73 80 75 87 90 88 85 69 61 61 49 51 69 74 69 94 88 84 75 67 77 38 41 51 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 calificación del imd países mejor calificados que colombia 64 tabla 1. desempeño de colombia en los factores del índice global de competitividad. factor puesto 2008 puesto 2007 puesto 2006 posición relativa 2007 posición relativa 2006 cambio de puesto número de países 130 131 122 na na na posición global 73 69 63 47 48 -6 requerimientos básicos 77 73 70 44 43 -3 instituciones 87 79 67 40 46 -12 infraestructura 80 86 76 34 39 -10 macroeconomía 88 63 62 52 50 -1 salud y educación básica 67 64 70 51 44 6 promotores de eficiencia 70 63 62 52 49 -1 educación superior y capacitación 68 69 66 47 47 -3 eficiencia del mercado de bienes 82 85 74 35 41 -11 eficiencia del mercado laboral 92 74 63 44 50 -11 sofisticación del mercado financiero 81 72 67 45 46 -5 disponibilidad tecnológica 80 76 71 42 43 -5 tamaño del mercado 37 30 31 77 75 1 factores de innovación y sofisticación 60 66 51 50 58 -15 sofisticación de negocios 64 65 49 50 61 -16 innovación 61 72 58 45 54 -14 fuente: adaptado de conpes (2008), con datos wef (2008). figura 1. posición relativa de colombia en competitividad. fuente: adaptado de wef (2010) e imd (2010). para la productividad del país; en este sentido, los procesos productivos, los mercados, los procesos de integración empresarial definidos como el desarrollo de los clústeres, la capacidad de gestión en términos de disposición para delegar autoridad y los elementos de la innovación deben ser reforzados para alcanzar mejores niveles de competitividad empresarial. obviamente el impulso microeconómico no es suficiente; también se requiere que el gobierno ponga especial énfasis en los otros pilares. complementario a esta información, puede apreciarse en la fig. 2 el índice de competitividad del país y la cercanía de la medición para el país con aquellas naciones que tienen economías orientadas a la eficiencia. política nacional de competitividad y productividad teniendo en cuenta estos resultados, el gobierno nacional colombiano publica en el conpes 3527, de junio de 2008, su política nacional de competitividad y productividad, desarrollada por el consejo nacional de política económica y social, el cual, apoyado en la ley 811 de 2003 sobre el desarrollo de cadenas productivas, establece cinco pilares para la política de competitividad del país. el primer elemento tiene que ver con el desarrollo de modelos de integración empresarial basados en el fortalecimiento de los sectores, clústeres y cadenas productivas de clase mundial, a la par que con el estudio de la importancia de zonas francas, parques industrias y tecnológicos, entre otros. un segundo ítem se refiere al fortalecimiento en la productividad y su 110 agron. colomb. 28(1) 2010 relación con el empleo vinculado con el tercer pilar que implica el mejor desarrollo del talento humano y finalmente un nivel más institucional caracterizado por el fomento a la ciencia, la tecnología y la innovación, y el desarrollo de estrategias transversales de promoción de la competencia y la inversión. de igual forma, el informe evidencia las dificultades para que colombia sea más competitiva, centrándose en doce elementos sobre los cuales se fijará una política: 1. poca sofisticación y baja agregación de valor en los procesos productivos. 2. baja productividad y capacidad de generación de empleo en los sectores formales. 3. baja productividad del sector agropecuario. 4. altos niveles de informalidad empresarial y laboral. 5. bajos niveles de innovación y absorción de tecnologías. 6. poca profundidad y sofisticación del mercado financiero. 7. deficiencias en la infraestructura de transporte y energía. 8. baja calidad y poca pertinencia de la educación. 9. estructura tributaria poco amigable a la competitividad. 10. rezago en penetración de tecnologías de información y conectividad. 11. degradación ambiental como limitante de la competitividad. 12. debilidad de la institucionalidad relacionada con la competitividad (conpes, 2008). el gobierno formula la visión del año 2032 como política de competitividad fundamentándose en la innovación y basado en tres elementos fundamentales (conpes, 2008): 1. desarrollo de sectores/clústeres de clase mundial. 2. salto en la productividad. 3. formalización empresarial y laboral. las pyme: su situación en colombia colombia define la pyme según sus activos totales y el número de empleados (ley 905 de 2004), sin importar la actividad que desempeñe. en estados unidos y europa, la pyme se define dependiendo de su sector. sin importar cuál sea el criterio (ventas, activos, empleados, etc.), el ideal es que el tamaño de las compañías sea relativo a su propio sector. tabla 2. clasificación según el tipo de empresa en colombia. tipo de empresa planta de personal activos totales en salarios mínimos mensuales vigentes mediana 51-200 5.001-15.000 pequeña 11-50 501-5.000 microempresa hasta 10 inferior a 500 fuente: ley 905 de 2004. gobierno nacional, república de colombia. las pyme mantienen su comportamiento en colombia, como en la mayoría de los países de la región. en 2004 representaban el 96% de las empresas del país, generaban el 66% del empleo industrial, realizaban el 25% de las exportaciones no tradicionales y pagaban el 50% de los salarios, de acuerdo con los datos del ministerio de desarrollo (velásquez, 2004). para 2005, la pyme colombiana representó alrededor del 97% de los establecimientos, casi una tercera parte de la producción y de las exportaciones no tradicionales y un 57% del empleo industrial, así como un 70% del empleo total (garzón, 2005). su distribución en diferentes áreas se concentra en el comercio, con un 54,66%, servicios con un 31,60%, industria con un 12,22% y otros con un 1,52% (giraldo, 2007). figura 2. índice global de competitividad de colombia en 2008. fuente: wef (2008). 0 2 4 6 instituciones infraestructura estabilidad macroeconómica salud y educación primaria educación superior eficiencia de mercado de... eficiencia de mercado de... sofisticación de tecnología tamaño del mercado sofisticación de negocios innovación colombia otros países mercado... estado de desarrollo factores 2. eficiencia 3. innovación transición 1-2 transición 2-3 1. requerimientos 1112010 montoya r., montoya r. y castellanos: situación de la competitividad de las pyme en colombia: elementos actuales y retos en cuanto a los sectores que impactan, se puede ver en la fig. 3 el predominio de los servicios, seguido del comercio, la industria y, finalmente, el sector agropecuario. con respecto a su ubicación geográfica, se concentra la mitad en bogotá, seguida de medellín y cali, como se aprecia en la fig. 4. en cuanto a su crecimiento, los sectores con mayor potencial son las cajas de compensación y el turismo, seguidos de la ganadería y los alimentos; entre los estancados están los abonos, los fármacos y el tabaco. se puede comparar el crecimiento de la utilidad operacional y el crecimiento en ventas en igual lapso. el patrón ideal de crecimiento estaría si todas las pyme están en los sectores que crecen rentablemente. en ese “cielo competitivo” están el turismo, productos cárnicos, restaurantes, vehículos y construcción (34%). en caso contrario entre las pyme que tienen ventas y utilidades decrecientes se encuentran el comercio minorista de alimentos, las bebidas y el tabaco, los licores, las droguerías, las confecciones, los productos e insumos agrícolas, y el cemento con el (28%). los sectores que disminuyeron sus ventas pero no su utilidad operacional son aquellos que atraviesan una etapa de reducción de costos. esa es una estrategia normal de las épocas de recesión: sectores de comercio mayorista de alimentos y bebidas, ganadería, asesorías, y fabricación de maletas y bolsos, y representa el 10%. restan los que crecen de una forma no rentable, ya que su incremento en ventas no es acompañado por un crecimiento en la utilidad operacional. se trata del 28% de los sectores. allí están los textiles, metales básicos y los no ferrosos, papel, celulosa y cartón ondulado, enseres domésticos y productos plásticos (dinero, 2006). el 50% de las empresas exportadoras en el país corresponde a pequeñas y medianas empresas (pyme), pero apenas 18,6% de ellas vende con éxito en el exterior, según la infigura 3. sectores de las pyme en colombia. fuente: fundes (2003). figura 4. ubicación geográfica de las pyme en colombia. fuente: fundes (2003). vestigación perfil de la pyme exportadora exitosa: el caso colombiano, de la fundación para el desarrollo sostenible (fundes colombia). el estudio analizó 8.325 empresas exportadoras colombianas de la industria manufacturera, con base en información oficial del dane, proexport, supersociedades, confecámaras y la propia fundes (2006). al igual que las pyme latinoamericanas, las colombianas enfrentan diversos obstáculos. uno de los principales tiene que ver con su corta duración y su alta tasa de mortalidad (cámara de comercio, 2009), lo mismo que la inseguridad general prevaleciente en el país como consecuencia del agudo conflicto interno. un diagnóstico realizado por expertos muestra que este conflicto afecta profundamente las diversas dimensiones que entran en la determinación de la competitividad. en segundo lugar se encuentran tres problemas, estrechamente relacionados entre sí, que requieren la máxima atención de la política pública si se quiere que el país mejore su competitividad: i) la inestabilidad en las reglas de juego para la actividad económica privada, ii) la corrupción en la administración pública, y iii) las limitaciones del sistema judicial. en tercer lugar, la restauración de la estabilidad macroeconómica evidenciada por los siguientes temas: i) la reforma del sistema de transferencias de las entidades territoriales; ii) la reforma del sistema de pensiones; iii) el control cuidadoso del endeudamiento público para evitar que la relación de la deuda al pib continúe creciendo; iv) una nueva reforma tributaria, y v) el impulso a una ley de responsabilidad fiscal que imponga reglas para la conducción de la política fiscal. en cuarto lugar se encuentran la escasez y el costo del crédito, el escaso desarrollo del mercado de capitales y, posteriormente, la necesidad de mayor innovación (melo, 2003). un estudio realizado por acopi señaló que el 47,5% de los empresarios encuestados eran afectados por el contrabando, el cual sigue igual o en aumento, mientras que servicios 37% comercio 34% agro 7% industria 22% bucaramanga 4% barranquilla 5% cali 11% medellín 13% resto y agro 17% bogotá 50% 112 agron. colomb. 28(1) 2010 el 67,2% lo eran por el incremento en las tasas de interés. frente a las variables financieras, el 60,7% considera que son regulares las condiciones de acceso a capital de trabajo. el 50,8% opina que las líneas de acceso a crédito de largo plazo son también estables. muy a pesar de bajar el costo del crédito, el 78,7% de las pyme se mantuvo igual o aumentó el nivel de endeudamiento al finalizar el año 2007, con una dinámica en expansión que se aprovechó en actualización tecnológica de cara a las nuevas condiciones de mercado por acuerdos comerciales próximas a legitimarse como el tlc. respecto al crédito extrabancario, el 50% de las pyme expresó no utilizarlo, y por primera vez en varios años se presentó un comportamiento de disminución entre quienes acudían a este: cerca del 16,4%, muy por debajo del reporte del tercer trimestre de 2007 cuando fue del 28,9%, y del 23,0% en el último trimestre del año anterior (núñez, 2008). de estos obstáculos, se señaló la recesión económica itinerante en los últimos tiempos como un problema de alta gravedad y jerarquía, seguido en dificultad por el tipo de cambio, el cual pasa de devaluación fuerte a reevaluación; los bajos niveles de inversión y desinversión; el desempleo y la contracción de demanda. para los empresarios los últimos factores son solucionables de forma más fácil con política pública que el primero. una cuantificación de algunos de ellos se puede observar en la fig. 5. ante estas dificultades, el gobierno nacional ha realizado algunos esfuerzos por crear un ambiente de competitividad favorable, tales como los encuentros de productividad y competitividad, la conformación de clústeres (minindustria, 2010), la conformación de cadenas productivas (cámara de comercio de bogotá, 2007; minindustria, 2010), los comités asesores regionales de comercio exterior, carce, la agenda de conectividad, el sistema administrativo nacional de competitividad, la ley pyme, el fondo colombiano de modernización y desarrollo tecnológico de las micro, pequeñas y medianas empresas, fomipyme (mincomercio, 2007) y la visión 2019. de igual forma se ha adoptado el enfoque de competitividad sistémica por parte de organismos estatales y privados; es así como se tienen en cuenta todos los diferentes factores que afectan la competitividad desde un punto de vista integral y a nivel global. sin embargo, se requieren herramientas o técnicas que posibiliten sacar provecho de dichos conceptos. la ley 590 permite crear bases en el nivel macro y meso para una competitividad sistémica, pero es evidente que la desarticulación de todos los actores que podrían ayudar al fortalecimiento y desarrollo real del sector es un gran inconveniente, dado que aunque se tienen programas orientados al apoyo de los proyectos de las pyme, se dificulta su operacionalidad, se duplican esfuerzos, recursos, y finalmente se frustran las aspiraciones del pequeño empresario así como los resultados esperados de cada institución comparados con los objetivos inicialmente propuestos (morales, 2007). entre las áreas críticas para conseguir ese fortalecimiento y desarrollo del sector están la infraestructura vial, la informalidad, la eficiencia de la justicia y la calidad en la educación, entre otros. de lograr mejorarlas, el país podría conseguir más fácilmente la meta de tener en 2032 un ingreso por habitante cercano a los us$20.000, una tasa de pobreza menor a 15%, una tasa de informalidad laboral 0 5 10 15 20 25 inestabilidad del gobierno pobre salud pública reguladores de divisas fuerza de trabajo sin ética inestabilidad política regulaciones de impuestos corrupción criminalidad acceso al financiamiento impuestos regulaciones al trabajo fuerza de trabajo no educada inflación infraestructura inadecuada burocracia ineficiente figura 5. factores que afectan los negocios en colombia. fuente: wef (2008). 1132010 montoya r., montoya r. y castellanos: situación de la competitividad de las pyme en colombia: elementos actuales y retos por debajo de 40%, y una mayor convergencia social y económica entre los departamentos (gómez, 2009). los recientes avances se dan en campos más específicos, como las aprobaciones de la ley contable, la ley de ciencia, tecnología e innovación, la reforma financiera, la reforma legal a la ley estatutaria de la administración de justicia, y la ley de tic. también se reglamentaron la ley 590 de 2000 que facilita el pago gradual de los parafiscales, y la ley de insolvencia; se lanzaron las políticas de educación para la primera infancia y de emprendimiento, y se lograron grandes progresos en el programa de transformación productiva que lidera el ministerio de comercio, industria y turismo. adicionalmente, se dieron avances significativos en simplificación de trámites, los cuales le permitieron a colombia pasar del puesto 53 al 37 entre 183 países en el indicador sobre facilidad de hacer negocios del banco mundial (grupo del banco mundial, 2010). el consejo privado de competitividad de colombia propone ocho frentes que permitirán conseguir las metas de largo plazo: 1. formalización: la informalidad, tanto laboral como empresarial, en colombia supera el 55% y no se han logrado reducciones sustanciales en los últimos años. así mismo, se establece que los costos laborales no salariales en colombia ascienden al 58%, cifra que debe reducirse para disminuir los incentivos de ser informal. el cpc propone impulsar una ley pro formalización para que de manera transversal simplifique y reduzca sustancialmente las obligaciones tributarias, laborales y contables a las pyme en sus tres primeros años de existencia. 2. ciencia, tecnología e innovación:  en colombia los insumos necesarios para innovar son escasos, lo que hace evidente que la innovación en el país requiere un ambiente más favorable para el emprendimiento productivo, en particular, capacidad de absorción tecnológica y disponibilidad de capital de riesgo. con este propósito es indispensable revertir la tendencia decreciente que en la última década presenta el presupuesto destinado a colciencias. 3. infraestructura, transporte y logística:  una de las principales restricciones al crecimiento económico de colombia es el rezago en infraestructura vial, no solo por los atrasos, sino también por la ineficiencia en los procesos aduaneros y la falta de una industria competitiva de servicios de logística. es urgente el fortalecimiento institucional del sector creando una comisión de regulación que, tal como ocurrió en el sector eléctrico, gracias a la estabilidad y una adecuada regulación, logre atraer la inversión local y extranjera en las cuantías requeridas. 4. tecnologías de la información y las comunicaciones (tic): este sector presentó un crecimiento de 6,4%, tasa de crecimiento representativa entre 2002 y 2008. sin embargo, aún existe una brecha digital en el acceso a bienes y servicios relacionados con tic, lo que hace necesario focalizar políticas que permeen los beneficios de estos servicios. una de las propuestas que presenta el cpc está dirigida a ampliar los niveles de bancarización a través de banca móvil y a reducir significativamente los elevados costos de acceso a la banda ancha, que impide su masificación en las pyme y en los hogares de estrato medio. 5. educación: la cobertura de educación preescolar en colombia es la más baja de los países de referencia, hecho que limita de entrada el desarrollo de la capacidad de aprendizaje de los niños. la alta prevalencia de anemia en menores de cinco años y mujeres embarazadas en colombia preocupa por su relación con retrasos en el desempeño intelectual, baja productividad y bajo desarrollo económico y social de las personas. 6. bancarización y asignación eficiente del ahorro: el sistema financiero colombiano se ha fortalecido y mantenido un crecimiento destacable durante los últimos dos años, al lograr avances sustanciales en los indicadores de bancarización, el crédito, los activos y el mercado de capitales. los retos se concentran en ampliar el acceso al crédito a las pyme y mantener la dinámica de colocación de bonos privados en el mercado. 7. sistema tributario: las tarifas de los impuestos corporativos y de los procedimientos tributarios (más engorrosos) continúan siendo considerablemente más altas en colombia que en el promedio mundial. a pesar de que colombia ha avanzado significativamente en materia de simplificación y acceso al sistema tributario nacional, todavía hay mucho camino por recorrer. el sistema tributario colombiano continúa generando distorsiones por concepto de tratos preferenciales y sobrecargas tributarias. 8. justicia: pese al aumento de los recursos públicos dirigidos al sector, el tiempo y los costos incurridos para hacer cumplir un contrato continúan obstaculizando la competitividad del país. aunque la productividad media por juez ha mejorado en los últimos dos años, esta última todavía no es suficiente para satisfacer la demanda de justicia que existe en el país. es fundamental implementar la oralidad en el régimen civil y comercial, un procedimiento expedito para las pequeñas causas y los ejecutivos hipotecarios (gómez, 2009). 114 agron. colomb. 28(1) 2010 retos de la competitividad parece existir un consenso en que la integración en redes empresariales soluciona los problemas de competitividad de las empresas, no solo de las pyme sino también de las grandes e incluso de las microempresas. en diferentes países, porter en sus estudios monitor y en invitaciones particulares, promueve la utilización de esquemas productivos y de trabajo integrado en los sectores económicos, como herramientas indispensables para alcanzar ventajas competitivas. estos estudios fueron la base para adelantar posteriores investigaciones que originaron políticas que incluían prácticas empresariales fundamentadas en las cadenas productivas. en la cadena de valor genérica, el autor hace referencia a este término como una forma de análisis de la actividad empresarial, mediante la cual se descompone una empresa en sus partes constitutivas, buscando identificar fuentes de ventaja competitiva en las actividades que generan valor. lo anterior permite concluir que en cada empresa, que integra una cadena productiva, están inmersas las cadenas de valor. en 1995, bejarano realizó un estudio acerca de la relación entre cadenas productivas y competitividad, en el cual se hace una descripción del concepto de cadena productiva y aquellos términos relacionados con ella. este autor vio en las cadenas productivas la mejor forma de aprehender los elementos del sistema pertinentes para el análisis de la competitividad. así mismo, relacionó el concepto de cadena productiva con un campo de la organización económica, en el cual se genera una serie de eslabonamientos entre conjuntos de unidades de producción, los cuales participan tanto en la producción como en la distribución del producto desde que aparece como materia prima, hasta que sale del campo o es consumido. en esta medida, se afirma que la combinación de relaciones verticales y horizontales, las alianzas y rivalidades profesionales, la competencia por segmentos definidos de mercado y por ganancias, es lo que forma una cadena productiva (bejarano, 1995). los beneficios que reporta la integración dependen de la capacidad productiva de las empresas y de la competitividad de cada una de ellas. de no ser así, se necesitaría comprar o vender en el mercado abierto para evitar incurrir en mayores costos (también se incluyen los costos de transacción) que ocasionarían desventajas competitivas. el propósito de la integración empresarial se basa en la promoción de la generación de organizaciones productivas que adopten esquemas eficientes de relación entre empresas independientes, permitiendo a estas últimas lograr ventajas competitivas que no podrían alcanzar si operaran aisladamente. la respuesta más eficiente para esta problemática está tanto dentro de las empresas individuales como en factores externos y colectivos. la colectividad permite a las empresas individuales operar a niveles de eficiencia que de otra forma no podrían alcanzar (garzón, 2005). diferentes mecanismos se han desplegado en las organizaciones para alcanzar estos propósitos: alianzas financieras, operativas, de mercado, de recursos humanos y administrativas. este tipo de integraciones ha demostrado ser exitoso en contextos internacionales: clústeres (kothandaraman y wilson, 2001), distritos industriales (guerrieri y pietrobelli, 2004; zeriali, 2005), cadenas productivas (cerdan, 2005), aglomeraciones productivas (caporali, 2005), mecanismos de desarrollo local (conzanelli, 2004), sistemas agroalimentarios (gis-syal, 2010), entre otros. estos esfuerzos han sido implementados con éxito (porter, 1980); sin embargo es necesario para el contexto regional de los países en desarrollo y con dificultades de competitividad una aplicación conceptual que le dé apropiación y pertinencia para la dinamización de los procesos. una de las estrategias empresariales más efectivas para operar en el contexto competitivo de negocios es una gestión fuertemente basada en la generación de vínculos de colaboración con otros agentes del entorno cercano. a través de la especialización y la colaboración, las empresas pueden acelerar sus procesos de aprendizaje, alcanzar economías de escala y concentrarse en los ámbitos donde poseen mayores ventajas competitivas. en la economía global no son las empresas individuales las que compiten, sino las redes o cadenas de empresas junto a las instituciones con las que interactúan y que las apoyan en la generación de conocimiento (bid, 2002). la integración empresarial, desde una aproximación basada en los resultados, favorece las posibilidades de las organizaciones que se integran, en las siguientes áreas (garzón, 2005): • posibilita el reforzamiento de competencias • genera ventajas vía integración vertical • genera ventajas vía integración horizontal • produce las ventajas en eficiencia de estrategias coordinadas entre agentes • incrementa el poder de negociación de las empresas integradas 1152010 montoya r., montoya r. y castellanos: situación de la competitividad de las pyme en colombia: elementos actuales y retos • posibilita la creación de nuevas combinaciones de negocios, nuevas combinaciones de activos o nuevos usos de activos combinados también existen ventajas de la integración entre los sectores público y privado, por ejemplo en cuanto permite consolidar el ejercicio empresarial asociativo, y, en la actualidad, la marca e imagen de una región (garzón, 2005). cuando los agentes están articulados o agremiados, la problemática de la integración está referida a contradicciones o distanciamientos entre los intereses propios de los dirigentes y algunos intereses específicos de productores. cuando los empresarios y productores no están articulados, el problema fundamental es la ausencia de un canal de comunicación con las instancias del acuerdo, y que conduce a marginamientos e intensificación del entorno competitivo (roldán, 2004). para velázquez (2004), la integración se hace indispensable la concertación de voluntades, el establecimiento de contratos formales de compromiso, la posibilidad de constituir nuevas formas jurídicas y evitar las prácticas de competencia desleal y oportunismo en el ejercicio de la misma. de otra parte, inspirados en la experiencia de los distritos industriales italianos, la promoción de asociaciones de pyme regionales, locales, entre otras, genera una mayor participación en el mercado y un fortalecimiento de las mismas. por medio de la asociación se puede adquirir conocimiento, “know how”, i&d, materias primas. los empresarios de las pyme deberían utilizar sus capacidades de trabajo en red para recopilar información y construir alianzas. una red personal se apoya en las relaciones entre empresarios y otros empresarios, proveedores, inversionistas, amigos, etc. estos contactos personales pueden ayudarle a tomar decisiones más eficaces, proporcionándole información que reduzca la incertidumbre del negocio. los empresarios de las pyme deben elaborar redes personales a través de una búsqueda activa de individuos con los mismos intereses. una red personal puede crearse a través de la participación en asociaciones profesionales, clubes de negocios, ferias comerciales y redes empresariales. una empresa puede formar una red de cooperación pyme con el objeto de sacar partido a los nuevos productos o servicios innovadores que éstos estén desarrollando. a través de las licencias, que proporcionan un acceso limitado a la tecnología, o de las alianzas estratégicas para compartir recursos, un empresario puede tener acceso a expertos de mercadeo y finanzas de las grandes corporaciones e incluso obtener dinero que permita ingresar a nuevos mercados. de esa manera se constituye una red de negocios que es un marco de alianzas creado entre diferentes empresas con el fin de alcanzar objetivos beneficiosos para todos (velásquez, 2004). de este esquema se sigue que la integración productiva de las pyme y empresas grandes es posible en la medida en que existan mecanismos de organización de la producción a nivel local y estos se centren en el desarrollo de redes empresariales, las cuales han demostrado ser los motores ideales para impulsar la especialización y el aumento de productividad (cepal, 2001; chavarría, 2002; farah, 2004). la cooperación interempresarial que logra la eficiencia colectiva se traduce en reducción de costos que eleva la competitividad, al igual que aumenta las ganancias y los salarios, mejora las condiciones del trabajo y fortalece la flexibilidad y la capacidad de respuesta de la empresa a las condiciones cambiantes de la demanda del mercado (maya, 2005). la competitividad en el nivel micro está basada en la interacción. el aprendizaje por interacción (learning-by-interacting) es clave en el proceso de innovación, especialmente cuando se constituyen ventajas competitivas dinámicas. asimismo, se plantea que un entorno que favorece la competitividad se encuentra arraigado en un sistema nacional de normas, reglas, valores e instituciones que definen los incentivos, lo cual moldea el comportamiento de las empresas y donde el estado asume el papel decisivo de definir el desarrollo industrial y la reestructuración productiva de un país, especialmente en las nuevas y emergentes modalidades de gestión pública (cepal, 2001). se considera entonces que para mejorar la capacidad competitiva y lograr una apropiada sinergia se necesita una base productiva local organizada y estructurada, externalidades derivadas de las economías de aglomeración y el aumento de eficiencia colectiva de una economía de aprendizaje. conclusiones el presente documento inicia resaltando la idea de la competitividad como el elemento fundamental de desarrollo tanto de las empresas como de los sectores y los países. existe consenso en cuanto a que no se ha logrado determinar una única definición de competitividad; lo que sí se encuentra en la bibliografía es que este es un concepto integral que involucra el nivel micro, meso, meta y macro. de igual forma se pudo establecer que debido a la importancia en la composición empresarial, la pequeña y mediana empresa se consolidan como una posibilidad de 116 agron. colomb. 28(1) 2010 mejoramiento de la competitividad, y por ello deben desarrollarse las condiciones internas de las empresas con el fin de generar un contexto político y económico en el cual las mismas puedan perfeccionarse y superar las dificultades que su tamaño trae. finalmente, se propone como solución a dichas problemáticas la integración entre las empresas, que ha demostrado ser la alternativa más eficiente para alcanzar rápidamente avances en este sentido. literatura citada bejarano, j. 1995a. la competitividad en el sector agropecuario. cuadernos de desarrollo agrícola 1(1), 46-56. bejarano, j.a. 1995b. las cadenas productivas y la competitividad. cuadernos de desarrollo agrícola 1(1), 19-28. bejarano, j.a. 1998. elementos para un enfoque de la competitividad en el sector agropecuario. en: colección de documentos iica, serie competitividad no. 2. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogotá. bernal, c.e. y j. laverde. 1995. proyecto de modernización de las pymes. gestión tecnológica. servicio nacional de aprendizaje (sena), bogotá. cámara de comercio de bogotá. 2007. estudios de pymes. bogotá. cámara de comercio de bogotá. 2009. estructura empresarial. bogotá. canzanelli, g. 2004. el desarrollo local. cámara de comercio de bogotá, bogotá. caporali, r. 2005. aglomeraciones productivas locales. cámara de comercio de bogotá, bogotá. chavarría, h., s. sepúlveda, p. rojas. 2002. competitividad: cadenas agroalimentarias y territorios rurales. vol. 1. iica, san josé de costa rica. cepal, comisión económica para américa latina y el caribe. 2001. elementos de competitividad sistémica de las pequeñas y medianas empresas (pyme) del istmo centroamericano. en: http://www.eclac.cl/publicaciones/mexico/9/lcmexl499/ l499.pdf; consulta: marzo de 2010. checkland, p., y j. scholes. 1994. la metodología de los sistemas suaves en acción. colección megabyte. editorial noriega, méxico. dinero, 2006. pyme ¿cómo crece la pyme? en: http://www.dinero. com/edicion-impresa/caratula/como-crece-pyme_25840.aspx; consulta: marzo de 2010. dnp, consejo nacional de política económica y social. 2008. política nacional de competitividad y productividad. documento conpes 3527. departamento nacional de planeación, bogotá. farah jr., m.f. 2004. pequeña empresa y competitividade. juruá editora, curitiba, pr, brasil. ferraz, j.c., d. kupfer y l. haguenauer. 1996. made in brazil: desafíos competitivos para la industria. editora campus, são paulo. wef, world economic forum. 2007. annual report. en: http:// www.weforum.org/pdf/annualreport/2007/annual_report. pdf; consulta: marzo de 2010. wef, world economic forum. 2008. annual report. en: http:// www.weforum.org/pdf/annualreport/2008/ar08.pdf; consulta: marzo de 2010. wef, world economic forum. 2009. annual report. en: http:// www.weforum.org/pdf/annualreport/annual_report_2009. pdf; consulta: marzo de 2010. wef, world economic forum. 2010. annual report. en: http:// w w w.weforum.org /pdf/globa lagenda 2010.pdf; consu lta: marzo de 2010. fundes, 2006. empresas exportadoras colombianas. bogotá. garzón d., r. 2005. programa sobre operaciones colectivas entre empresas. en: seminario iboamericano sobre integración empresarial y cooperativa: cooperar y exportar para ganar. con venio bid-atn/me 7856 co, www.iberpymeonline.org/ venezuela130705/ricardogarzon.pdf; consulta: marzo de 2010. giraldo r., b.e. 2007. estadísticas de la microempresa en colombia: análisis comparativo 1990-2005. corporación para el desarrollo de las microempresas, bogotá. gis-syal. 2010. los sistemas agrolimentarios localizados, http:// gis-syal.agropolis.fr/; consulta: marzo de 2010. gómez, h. 2009. cómo mejorar en competitividad. en: revista dinero mayo de 2009. http://www.dinero.com/economia/productividad/como-mejorar-competitividad_65389.aspx; consulta: marzo de 2010. grupo del banco mundial. 2010. doing business 2010 colombia. en: http://espanol.doingbusiness.org/exploreeconomies/?ec onomyid=46; consulta: marzo de 2010. guapatín, c. 2003. observatorio mipyme-bid: compilación estadística para 12 países de la región. bid, washington dc. guerrieri, p. y c. pietrobelli. 2004. industrial districts evolution and technological regimes: italy and taiwan. technovation 24(11), 899-914 hill, w.l.c. y g.r. jones. 2005. administración estratégica, un enfoque integrado. 6a ed. mcgraw-hill, méxico df. imd, the international institute for management development. 2009. the world competitiveness yearbook, http://www.imd. ch/research/publications/wcy/world-competitiveness-yearbook-results/" \l "/wcc-custom-reports/"http://www.imd.ch/ research/publications/wcy/world-competitiveness-yearbookresults/#/wcc-custom-reports/; consulta: marzo de 2010. imd, the international institute for management development. 2010. the imd world competitiveness yearbook (wcy), http://www.imd.ch/research/publications/wcy/wcy_book.cfm; consulta: marzo de 2010. kothandaraman, p. y d. wilson. 2001 the future of competition value-creating networks. ind. market. manag. 30(4), 379-389. llisterri, j.j. y p. angelelli. 2002. guía operativa para programas de competitividad para la pequeña y mediana empresa (en línea). serie de buenas prácticas del departamento de desarrollo sostenible msm-117, banco interamericano de desarrollo (bid), http://idbdocs.iadb.org/wsdocs/getdocument. aspx?docnum=635770; consulta: marzo de 2010. lópez c., c. 2003. lecciones aprendidas sobre cadenas productivas como estrategias de desarrollo. corporación andina de fomento, medellín. maya a., g.l. 2005. alternativas de desarrollo empresarial para la pequeña y mediana empresa en colombia. universidad de california, berkeley, ca. melo, a. 2003. colombia: los problemas de competitividad de un país en conflicto. documento c-103. en: bid, http://idbdocs. 1172010 montoya r., montoya r. y castellanos: situación de la competitividad de las pyme en colombia: elementos actuales y retos iadb.org/wsdocs/getdocument.aspx?docnum=787921; consulta: marzo de 2010. minindustria, ministerio de comercio, industria y turismo. 2010. xi encuentro colombia compite, http://www.colombiacompite. gov.co/index.php?p=presentacion&phpsessid=7263447546 132380b0abed615e022550; consulta: marzo de 2010. mincomercio, ministerio de comercio exterior. 2007. productividad y competitividad., http:/www.micomex.gov.co: consulta: marzo de 2010. morales r., m.e. y o.f. castellanos d. 2007. estrategias del fortalecimiento de las pyme de base tecnológica a partir del enfoque de competitividad sistémica. innovar 17(29), 115-136. núñez, g. 2008. los nubarrones de las pymes (en línea). en: revista dinero de agosto de 2008, http://www.dinero.com/on-line/ nubarrones-pymes_46501.aspx; consulta: marzo de 2010. puyana s., d.g. 2006. la pyme y su situación en colombia (en línea). civilizar 6, http://www.usergioarboleda.edu.co/civilizar/ pyme_situacion_colombia.htm; consulta: marzo de 2010. ramírez, j. 2007. reflexiones sobre estrategia regional. universidad de los andes, bogotá. rodríguez, a.g. 2003. la realidad de la pyme colombiana: desafío para el desarrollo. fundes, bogotá. roldán, d. y c.f. espinal. 2004. ¿son posibles los acuerdos de competitividad en el sector agroproductivo? colección de documentos iica, serie competitividad no. 3, bogotá. solleiro, j.s. y r. castañón. 2005. competitividad y sistemas de innovación, los retos para la inserción de méxico en el contexto global. programa de apoyo a proyectos de investigación e innovación tecnológica de la dgapa-unam, méxico df. velásquez v., f. 2004. la estrategia, la estructura y las formas de asociación: fuentes de ventaja competitiva para las pymes colombianas. estudios gerenciales 093, 73-97. zerialli, s. 2005. consorcios y distritos industriales italianos. mcgraw-hill, bogotá. fecha de recepción: 5 de octubre de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 departamento de ciencias agronómicas, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín (colombia). 3 autores para correspondencia. migomezj@unal.edu.co; cenuztezl@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 255-263, 2010 hasta formar galerías dentro del tubérculo, permaneciendo en este hasta el momento de pupar (alvarado et al., 1993). la importancia del cultivo de la papa es evidente, dado que se considera el cuarto alimento básico en el mundo, después del maíz, el trigo y el arroz, con una producción de 314,14 millones de toneladas a nivel mundial para el año 2008 (fao, 2010); adicionalmente se concibe como el más importante del área andina colombiana (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005), con una participación de 10,4% de la superficie cultivada en productos transitorios, ocupando cerca de 135.000 ha en 250 municipios localizados entre los 2.000 y los 3.500 msnm (fedepapa, 2004; ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005; fao, 2010). efecto insecticida de los aceites esenciales de algunas lamiáceas sobre tecia solanivora povolny en condiciones de laboratorio insecticidal effect of labiate essential oils on tecia solanivora povolny in laboratory julián ernesto ramírez1, maría isabel gómez j.1, 3, josé miguel cotes2 y carlos eduardo ñústez 1, 3 introducción la polilla guatemalteca de la papa (tecia solanivora povolny) es un lepidóptero de la familia gelechiidae, perteneciente al complejo de polillas que atacan los tubérculos de la papa. originaria de centroamérica, donde es considerada la principal plaga del cultivo, se reportó en colombia por primera vez en 1985, y puede causar infestaciones en cultivo superiores al 90%, con pérdidas del 25% en producción y hasta el 100% en almacenamiento (alvarado et al., 1993; niño, 2004). las hembras de t. solanivora depositan los huevos en el suelo, cerca de la base de las plantas de papa o sobre los tubérculos en almacén. una vez que la larva emerge, se orienta hacia el tubérculo, raspa su superficie, penetra debajo de la epidermis y luego barrena más profundamente resumen abstract la papa, el producto agrícola más importante en la economía de los andes colombianos, tiene en la polilla guatemalteca (tecia solanivora povolny) su principal plaga, cuyo control se basa en el uso intensivo de plaguicidas. una alternativa potencial a la aplicación de estos insumos es el uso de productos vegetales. en condiciones controladas, el presente trabajo evaluó el efecto de los aceites esenciales de ocimum basilicum, o. majorana, m. piperita, o. vulgare, p. cablin, r. officinalis, s. officinalis y t. vulgaris sobre los huevos, larvas y adultos de t. solanivora al ser aplicados directamente sobre los tubérculos, y sobre la superficie del suelo. no se encontró ningún efecto de los tratamientos sobre el desarrollo larval ni sobre la longevidad de los adultos. en las dos modalidades de aplicación estudiadas, los aceites de p. cablin y t. vulgaris en una concentración del 0,25% produjeron una reducción significativa en la viabilidad de los huevos. al aumentar la humedad del suelo y el volumen de aplicación de los aceites, los aceites de o. basilicum, o. majorana, m. piperita, r. officinalis también tuvieron acción ovicida. estos resultados son evidencia del potencial de estos aceites como controladores de tecia solanivora. potato, the most important agricultural product in the colombian andean economy, has in the guatemalan potato moth (tecia solanivora povolny) its principal pest, the management of which is based on intensive use of pesticides. a potential alternative to these chemical agents is the application of plant products. under controlled conditions, the current research study tested the effect of essential oils from o. basilicum, o. majorana, m. piperita, o. vulgare, p. cablin, r. officinalis, s. officinalis and t. vulgaris, on eggs, larvae and adults of t. solanivora, as applied directly on the soil and to the tubers. the treatments had no significant effect on larval development or adult longevity. under both application modes, the patchouli and thyme oils at a 0.25% dose determined significant egg viability reductions. under increased soil moisture and oil volume application the o. basilicum, o. majorana, m. piperita and r. officinalis treatments had a significant ovicidal action too. these results reveal the potential of these essential oils for the control of t. solanivora. palabras clave: papa, solanum tuberosum, plantas aromáticas, ovicida, plaguicidas alternativos. key words: potato, solanum tuberosum, aromatics plants, ovicide, pesticide alternative. revagronomiacol 28(2).indb 255 27/11/2010 12:24:20 p.m. 256 agron. colomb. 28(2) 2010 actualmente la demanda por productos con inocuidad y respeto por el ambiente ha generado cambios sustanciales en lo que tiene que ver con el uso de productos de síntesis química para el control de problemas fitosanitarios en los sistemas productivos. la papa no es ajena a estas tendencias, y aunque los principales mecanismos de control empleados para t. solanivora tienen relación con la prevención gracias a un manejo integrado de plagas -control químico, cultural y biológico-, junto con medidas de control etológico como trampas de feromonas (fedepapa, 2004), el uso de plaguicidas para combatirla es muy alto. la papa se considera como el producto de origen agrícola en colombia que posee la mayor demanda por insecticidas, con un gasto de 107 mil millones de pesos a nivel nacional (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005). adicionalmente, el cultivo es una gran fuente de trabajo por la exigencia de uso de mano de obra para diferentes labores; se estima que el sistema productivo demanda 20 millones de jornales al año, vinculando de forma directa más de 110.000 familias; por tal razón es una necesidad generar alternativas que redunden en una mayor seguridad para el sistema productivo de ese cultivo, con bajo impacto ambiental (osorio et al., 2001). una buena opción ante esta situación es el uso de plantas aromáticas y sus productos, cuya actividad repelente o insecticida sobre diferentes insectos y otros artrópodos plaga ha sido reportada en diversos estudios (srivastava et al., 2001; finch et al., 2003; hori, 2003; macchioni et al., 2004). en algunos casos también se mencionan efectos sub-letales, que alteran el desarrollo y la reproducción de insectos (rao et al., 1999; gökçe et al., 2006). en diferentes estudios se ha evaluado el efecto de plantas aromáticas, sus extractos y aceites esenciales sobre diferentes estados de desarrollo de phthorimaea operculella, una especie perteneciente al complejo de plagas de la papa en el que se encuentra tecia solanivora (lal, 1991; das, 1995; kroschel y koch, 1996; iannacone y lamas, 2003; álvarez et al., 2004; guerra et al., 2007). entre las plantas pertenecientes a la familia lamiaceae, varias se han reportado como poseedoras de propiedades insecticidas, repelentes o deterrentes de oviposición, entre ellas ocimum kilimandscharicum y ocimum kenyense (bekele y hassanali, 2001), mesona procumbens (dover, 1985), ocimum basilicum (dube et al., 1989), rosmarinus officinalis (hori, 1998), hyssopus officinalis, lavandula officinalis, perilla frutescens, mentha viridis, mentha piperita, origanum vulgare, origanum majorana (hori, 2003), salvia officinalis, majorana hortensis, mentha spicata, micromeria fruticosa, melissa officinalis, hyssopus officinalis (mansour et al., 1986), lavendula angustifolia (mauchline et al., 2005) y origanum syriacum (tunç y şahinkaya, 1998). el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de aceites esenciales de las lamiáceas, albahaca (ocimum basilicum l.), mejorana (origanum majorana l.), menta (mentha piperita l.), orégano (origanum vulgare l.), pachulí (pogostemon cablin [blanco] benth.), romero (rosmarinus officinalis l.), salvia (salvia officinalis l.) y tomillo (thymus vulgaris l.), sobre la longevidad de adultos, viabilidad de huevos y desarrollo larval de t. solanivora, en condiciones de laboratorio, con el fin de estimar su uso potencial como alternativa en el manejo de la plaga. materiales y métodos insectos, aceites esenciales y material vegetal para todos los ensayos se emplearon insectos provenientes de la cría de t. solanivora de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. el procedimiento de cría empleado fue el previamente establecido en el laboratorio de cría de insectos. la colonia de polillas fue suplementada con larvas y pupas colectadas de campo al comienzo del estudio y mantenida a 17±2°c en un cuarto oscuro. después de su emergencia, los adultos se colectaron y mantuvieron en frascos de vidrio que contenían algodón con agua. estos frascos fueron tapados con papel absorbente y ubicados de forma invertida para que la oviposición se realizara en el papel. a la semana, los papeles fueron retirados y colocados sobre tubérculos en cajas plásticas con arena estéril en el fondo para favorecer la formación del capullo. el aceite de o. majorana se extrajo mediante el proceso de destilación por arrastre con vapor de agua en el laboratorio de productos naturales de la facultad de química de la universidad nacional de colombia. los aceites esenciales comerciales se obtuvieron por este mismo proceso de acuerdo con los productores (green andina ltda. [bogotá] m. piperita, t. vulgaris, o. basilicum, r. officinalis y o. vulgare; all care ltda. [bogotá] p. cablin y esenciales de colombia [bogotá] s. officinalis). los tubérculos empleados para los diferentes ensayos son de la especie solanum phureja juz. et buk variedad criolla colombia. los ensayos simularon las condiciones en las que los diferentes estados de desarrollo de t. solanivora se ven sometidos a los plaguicidas aplicados en almacenamiento y campo. aplicación de aceites esenciales sobre tubérculos para evaluar el efecto de los aceites esenciales de p. cablin, m. piperita, t. vulgaris, o. basilicum, r. officinalis, s. revagronomiacol 28(2).indb 256 27/11/2010 12:24:20 p.m. 2572010 ramírez, gómez j., cotes y ñústez: efecto insecticida de aceites esenciales de algunas lamiáceas sobre tecia solanivora povolny... officinalis, o. vulgare y o. majorana sobre la viabilidad de huevos y el desarrollo larval de t. solanivora, se preparó una emulsión de agua-aceite esencial al 0,5% con una adición de etanol al 95%, manteniendo una concentración final de 0,3% del solvente en la emulsión. esta concentración de aceite ha sido previamente empleada en evaluaciones de aceites esenciales y extractos vegetales sobre p. operculella y otros insectos (passino et al., 1999; álvarez et al., 2004; moawad y ebadah, 2007; sharaby et al., 2009). esta emulsión se aplicó por inmersión a tubérculos de solanum phureja variedad criolla colombia. como control se aplicó una solución de agua-etanol al 0,3% para así descartar el posible efecto del etanol sobre las variables evaluadas. se realizaron ocho réplicas por tratamiento. luego de la aplicación de los aceites se permitió la evaporación del etanol durante 30 min. cada tubérculo se colocó de forma independiente en un recipiente de icopor de 16 onzas previamente forrado en el interior con papel aluminio, al que se adicionó arena para permitir la posterior formación del capullo. para cada tratamiento se ubicaron diez huevos de t. solanivora, obtenidos y contados 3 d luego de la oviposición (fig. 1). figura 1. montaje para la evaluación del efecto de aceites esenciales aplicados sobre tubérculos en viabilidad de huevos y desarrollo larval. once días después del montaje se contabilizaron los huevos para establecer el porcentaje de emergencia de larvas. luego de 33 d de la inoculación con los huevos, se realizó un conteo de pupas y larvas presentes en los tubérculos y se cuantificaron los porcentajes de daño; para esto, se dividió cada tubérculo en cuatro y se realizó una valoración visual directa del nivel de daño. posteriormente, se seleccionaron los aceites que redujeron significativamente el porcentaje de emergencia de huevos en esta primera evaluación, para realizar un segundo ensayo y evaluar una concentración menor buscando la reducción de costos en una aplicación para el manejo de esta plaga. se evaluaron los mismos parámetros de viabilidad de huevos, porcentaje de daño y desarrollo larval realizando un montaje similar al descrito anteriormente para evaluar el efecto de dichos aceites con diluciones al 0,25 y 0,5%. aplicación de aceites esenciales sobre suelo para evaluar el efecto de la aplicación de los aceites esenciales sobre huevos y sobre el desarrollo larval en condiciones cercanas a las de campo, se hizo un primer ensayo con cajas de icopor de 16 onzas, a las que se les adicionaron 63 cm3 de suelo, suficiente para evitar que el tubérculo tuviera contacto con la superficie de icopor; posteriormente se puso un tubérculo de papa de la variedad criolla colombia, el cual se cubrió completamente con 184 cm3 de suelo. a este suelo se aplicaron por aspersión 2,5 ml de aceite emulsionado en agua por agitación de acuerdo con la metodología reportada por álvarez et al. (2004), en una concentración de 0,5%. este volumen se calculó a partir de los volúmenes aplicados en campo en cada uno de los puntos de siembra (100 ml de agua en 10 kg de suelo). la aplicación de la solución con cada uno de los aceites se realizó con un aspersor de tipo casero previamente calibrado (se calculó el volumen por aspersión) como el mostrado en la fig. 2. posteriormente se dispusieron sobre el suelo 15 huevos próximos a eclosionar. las cajas se taparon con velo y la tapa de icopor con una abertura. se realizaron cinco réplicas por cada tratamiento. el control tuvo las mismas condiciones pero se aplicó solamente agua (fig. 2). figura 2. montaje para la evaluación del efecto de aceites esenciales aplicados sobre suelo en viabilidad de huevos y desarrollo larval. en un segundo ensayo se repitió el experimento adicionando en la misma forma y cantidad el suelo, pero se agregaron 10 ml de agua a cada recipiente media hora antes de la aplicación de 10 ml de la solución aceite:agua al 0,5%. tapa de icopor 10 huevos de tecia solanivora próximos a eclosionar papa impregnada por inmersión. al ambiente 30 min para permitir evaporación de etanol arena papel aluminio caja de icopor sln aceite ensayo 1 ensayo 2 tapa de icopor con apertura + velo 15 huevos próximos a eclosionar aspersión 2,5 ml de solución aspersión 10 ml de solución 184 cm3 de suelo + tubérculo + 63 cm3 de suelo 10 ml de agua + 184 cm3 de suelo + tubérculo + 63 cm3 de selo caja de icopor revagronomiacol 28(2).indb 257 27/11/2010 12:24:21 p.m. 258 agron. colomb. 28(2) 2010 longevidad de adultos para evaluar el efecto de los aceites esenciales sobre la longevidad de adultos de t. solanivora, se emplearon cajas de icopor de 16 onzas forradas con papel aluminio, las cuales tenían 60 cm3 de suelo; sobre este suelo se aplicaron por aspersión 3,33 ml (lo equivalente a cinco aspersiones, volumen requerido para humedecer toda la superficie del suelo) de la solución de aceite emulsionado con agua mediante agitación, en una concentración de 0,5%. en cada réplica se liberaron cuatro hembras y dos machos de la misma edad previamente sexados mientras estaban anestesiados con éter. las liberaciones se hacían tan pronto se asperjaba el suelo, y de inmediato las cajas eran tapadas con velo y la tapa de la caja se dejaba con una abertura para evitar la salida de los adultos, pero para permitir la volatilización normal del aceite esencial (fig. 3). figura 3. montaje para evaluar longevidad de adultos. cada 2 d se realizaron conteos del número de adultos muertos, hasta que todos murieron (27 d después del montaje del ensayo), para calcular la longevidad por tratamiento. se realizaron cinco réplicas por tratamiento. como control se aplicó agua por aspersión. análisis estadísticos el análisis lineal generalizado se empleó para todos los experimentos, usando como función de ligamiento logit, debido a que las variables evaluadas son binomiales (mccullagh y nelder, 1989). para el ensayo de longevidad de adultos se asumió una distribución gamma, la cual es común para ese tipo de variables. para encontrar un efecto significativo de los tratamientos se realizó la prueba de comparación de medias de tukey. los análisis estadísticos se realizaron con la ayuda del software sas® v9.1.3 (sas institute inc., cary, nc). resultados y discusión aplicación de aceites esenciales sobre tubérculos para la variable de porcentaje de eclosión, los resultados evidenciaron diferencias significativas (p≤0,01) entre el control (68,75%) y los aceites de p. cablin (31,25) y t. vulgaris (18,75), siendo en estos tratamientos en donde se encontró el menor porcentaje de eclosión (fig. 4). los tratamientos no mostraron diferencias significativas para las variables número total de individuos emergidos de los tubérculos y porcentaje de daño en tubérculos. debido a la reducción considerable en el porcentaje de emergencia de huevos tratados con los aceites de p. cablin y t. vulgaris, estos fueron seleccionados para un segundo ensayo, en el que se evaluaron dos concentraciones de solución. se encontraron reducciones notables para el parámetro de porcentaje de eclosión en las dos concentraciones de p. cablin (p≤0,01) y la concentración de 0,5% de t. vulgaris con respecto al control (p≤0,01) (fig. 5), hallándose la menor proporción de eclosión en la concentración de 0,5% de p. cablin, a diferencia del anterior ensayo en el que t. vulgaris mostró un mejor resultado; adicionalmente, esta concentración presentó diferencias significativas con todos los demás tratamientos. por último, no se halló diferencia significativa entre el tratamiento con aceite de p. cablin al 0,25% y el de t. vulgaris al 0,5% (p≈0,67); esto indica que aunque con t. vulgaris se presentan disminuciones importantes, p. cablin afecta con mayor contundencia la viabilidad de los huevos. no se presentaron diferencias significativas para las variables número de individuos emergidos de tubérculos y porcentaje de daño entre los tratamientos y el control. aplicación de aceites esenciales sobre suelo con respecto a la eclosión de huevos, nuevamente en el tratamiento con aceite de p. cablin se obtuvo la menor tasa (mayor reducción en eclosión) presentando diferencia significativa en relación con el control (p≤0,01), mostrando en los dos ensayos mejores resultados que en t. vulgaris, que también manifestó efecto ovicida (fig. 7). a pesar de que en el primer ensayo no se reportaron diferencias significativas entre los demás tratamientos y el control, en el segundo ensayo -en el que se empleó mayor humedad en el suelo y una dosis de aceite esencial más alta (10 ml de agua antes de la aplicación de 10 ml de la velo + tapa de icopor con apertura 6 adultos (4 hembras 2 machos) aspersión 3,33 ml de solución suelo 60 cm3 papel aluminio caja de icopor revagronomiacol 28(2).indb 258 27/11/2010 12:24:23 p.m. 2592010 ramírez, gómez j., cotes y ñústez: efecto insecticida de aceites esenciales de algunas lamiáceas sobre tecia solanivora povolny... 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 p ro po rc ió n hu ev os e cl os io na do s o. basilicum o. majorana m. piperita o. vulgare p. cablin r. officinalis s. officinalis t. vulgaris control * * 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 pachulí tomillo control p ro po rc ió n de h ue vo s ec lo si on ad os 0,25 0,5 dosis solución agua:aceite 0,5%)-, hubo respuesta en la reducción de huevos eclosionados para los aceites de o. majorana, m. piperita, r. officinalis y o. basilicum (p≤0,01); adicionalmente, se encontró interacción significativa de aceite experimento, lo cual evidencia el efecto de las dosis sobre la respuesta de esta variable y la influencia de la humedad del suelo, ya que se observó una importante variación en la respuesta en cada tratamiento para los dos experimentos y la diferencia del control en el segundo experimento con respecto a los demás tratamientos (fig. 6). es de resaltar que o. majorana y t. vulgaris no presentan diferencias significativas en este último ensayo con respecto al tratamiento con p. cablin; sin embargo, la proporción de huevos eclosionados encontrados en el tratamiento con p. cablin fue significativamente menor que con los aceites de m. piperita, o. basilicum y r. officinalis (p≤0,01). no se detectó una reducción significativa en el porcentaje de daño ni en el número de individuos obtenidos de los tubérculos con ninguno de los tratamientos en comparación con el control para los dos ensayos realizados con esta metodología. figura 4. proporción de huevos eclosionados bajo tratamientos con aceites esenciales aplicados sobre tubérculos. el asterisco indica diferencias significativas con respecto al control según la prueba de tukey (p≤0,05). las barras sobre las columnas indican error estándar. figura 5. efecto de dos concentraciones de p. cablin y t. vulgaris sobre la eclosión de huevos de t. solanivora. las barras corresponden al error estándar. revagronomiacol 28(2).indb 259 27/11/2010 12:24:24 p.m. 260 agron. colomb. 28(2) 2010 longevidad de adultos no se hallaron diferencias significativas en la longevidad de los adultos entre los tratamientos y el control (fig. 7). los adultos permanecieron vivos entre 1 y 27 d. discusión se encontró que los aceites de o. basilicum, o. majorana, m. piperita, r. officinalis, t. vulgaris y p. cablin tienen un alto potencial como controladores de t. solanivora por su actividad ovicida. sin embargo, esta propiedad es dependiente de la dosis y se favorece por las condiciones de humedad del suelo. solamente los aceites de tomillo y pachulí mantuvieron su efecto letal sobre huevos en un volumen de aplicación de 2,5 ml. moawad y ebadah (2007) encontraron para p. opercullela un porcentaje de eclosión dependiente de la dosis del tratamiento con aceites esenciales de cuatro plantas, entre ellas r. officinalis, especie cuyo aceite, como en este trabajo, tuvo un efecto ovicida con la aplicación directa sobre los huevos de una figura 7. longevidad de adultos de t. solanivora bajo tratamientos con aceites esenciales. las barras sobre las columnas indican error estándar. * * * * * * * * 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 p ro po rc ió n de h ue vo s ec lo si on ad os exp1 exp2 controlo. basilicum o. majorana m. piperita o. vulgare p. cablin r. officinalis s. officinalis t. vulgaris 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 lo ng ev id ad d e ad ul to s (d ) controlo. basilicum o. majorana m. piperita o. vulgare p. cablin r. officinalis s. officinalis t. vulgaris figura 6. proporción de huevos eclosionados en dos experimentos bajo tratamientos con aceites esenciales aplicados sobre suelo. los asteriscos indican diferencias significativas con respecto al control según la prueba tukey (p≤0,05). las barras sobre las columnas indican error estándar. revagronomiacol 28(2).indb 260 27/11/2010 12:24:24 p.m. 2612010 ramírez, gómez j., cotes y ñústez: efecto insecticida de aceites esenciales de algunas lamiáceas sobre tecia solanivora povolny... solución al 0,02; 0,03 y 0,05% (58, 36 y 31% de eclosión, respectivamente). en el presente trabajo se encontró una tasa de eclosión del 42% al aplicar el aceite de r. officinalis en solución del 0,5% sobre la superficie del suelo en condiciones de mayor humedad. keita et al. (2001) encontraron una reducción en la eclosión de huevos con el aceite de o. basilicum aplicado en polvo de caolín aromatizado. en otro estudio en el que se evaluó el efecto del aceite esencial de m. piperita sobre p. operculella, se encontró una reducción del 34,4% en la eclosión al aplicar una solución al 1% por inmersión (sharaby et al., 2009). no obstante, en el presente trabajo, con este mismo aceite se halló una eclosión del 37% de los huevos, mientras que en el control fue del 79%. este efecto ovicida puede ser atribuido a una toxicidad aguda o a la alteración de procesos fisiológicos y químicos del desarrollo embrionario por la penetración de los compuestos volátiles de los aceites dentro de los huevos (sharaby et al., 2009). sin embargo, para poder asegurar qué causa el efecto ovicida por parte de los aceites empleados se deben realizar estudios complementarios. especies como allium sativum han mostrado un fuerte efecto ovicida de sus volátiles sobre diferentes especies de nóctuidos, y se han encontrado efectos crónicos sobre huevos de helicoverpa armigera que dieron como resultado un menor desarrollo de las larvas (gurusubramanian y krishna, 1996). en este trabajo se evaluó el efecto de aplicar los aceites esenciales en estado de huevo sobre el desarrollo larval medido como la proporción de individuos emergidos de los tubérculos con respecto a los huevos eclosionados. en estudios previos se ha reportado un efecto larvicida sobre culex pipiens, musca domestica y ceratitis capitata del aceite esencial de teucrium leucocladum, una lamiáceae cuyo aceite esencial tiene como principal componente el patchoulol, alcohol sesquiterpeno predominante en el aceite esencial de p. cabli (el-shazly y hussein, 2004). así mismo, se ha reportado que el thymol, principal componente del aceite esencial de t. vulgaris, tiene efectos letales, sub-letales y anti-alimentarios sobre larvas de spodoptera litura (hummelbrunner e isman, 2001). clemente et al. (2003) encontraron efectos letales y sub-letales de extractos de o. basilicum, o. vulgare, r. officinalis y t. vulgaris al ser aplicados a la dieta de larvas de tribolium castaneum. al evaluar el número de individuos emergidos de tubérculos tratados con aceite esencial, no se encontró un efecto significativo de los tratamientos. esto puede deberse a que la metodología empleada, planteada con el fin de evaluar la aplicabilidad de los aceites esenciales como plaguicidas, no permitió que las larvas estuvieran suficientemente expuestas al efecto insecticida de los aceites. en el presente estudio se evaluó el efecto de los aceites esenciales sobre la longevidad de los adultos de t. solanivora al ser aplicados sobre la superficie del suelo en donde estos permanecieron hasta morir; es decir, estuvieron expuestos tanto a la fase volátil como al contacto directo con el aceite esencial. en estas condiciones no se encontró una reducción en esta variable en ninguno de los tratamientos al compararlos con el control. estudios del efecto tóxico sobre insectos adultos de diversas especies bajo el efecto de los aceites esenciales aquí evaluados han sido previamente reportados. passino et al. (1999) encontraron que al alimentar a adultos de c. capitata con un mucilago adicionado con diferentes concentraciones de aceite esencial de romero y salvia, no se produjo un incremento en su mortalidad. en un estudio más reciente, moawad y ebadah (2007) detectaron que una exposición permanente a la fase volátil del aceite de r. officinalis redujo la longevidad de adultos de p. operculella, y kéita et al. (2001) encontraron este mismo efecto sobre el coleóptero callosobruchus maculatus con el aceite esencial de o. basilicum bajo la misma metodología, en ambos casos con una respuesta dependiente de la concentración empleada. al evaluar el efecto de la fase volátil del aceite esencial de o. vulgare, se halló mortalidad sobre tetranychus urticae (acari: tetranychidae) y bemisisa tabaci (hemiptera: aleyrodidae) (çalmaşur et al., 2006). el-nahal et al. (1989), al evaluar la fase volátil del aceite esencial de acorus calamus (acoraceae) sobre plagas de granos almacenados, concluyeron que el efecto tóxico sobre adultos depende más del tiempo de exposición que de la dosis. en el presente estudio los aceites esenciales se aplicaron solamente al inicio del tratamiento, mientras que en los trabajos reportados previamente se daba un suplemento alimenticio constante con una dosis de aceite esencial, o se mantenía aceite puro dentro de un recipiente donde permanecían los insectos a una exposición continua a altas concentraciones de los volátiles. la metodología planteada en este trabajo respondió a la necesidad de evaluar en condiciones cercanas a las reales el efecto de los aceites esenciales sobre los diferentes estados de desarrollo de t. solanivora, buscando evaluar su potencial para el manejo de esta polilla. esta diferencia metodológica podría ser la causa de la ausencia de respuesta significativa para las variables evaluadas. conclusión dadas las características insecticidas previamente reportadas para muchos de los aceites evaluados -y que se pudieron evidenciar en la actividad ovicida presentada por los aceites de o. basilicum, o. majorana, m. piperita, r. officinalis, t. vulgaris y p. cablin-, se puede inferir que una de las razones revagronomiacol 28(2).indb 261 27/11/2010 12:24:24 p.m. 262 agron. colomb. 28(2) 2010 por las que no se encontró un efecto significativo sobre el número de individuos emergidos de tubérculos tratados ni sobre la longevidad de adultos, puede ser la dificultad para asegurar la persistencia de los aceites esenciales en el ambiente dada su alta volatilidad. estos resultados indican que aunque los aceites evaluados tienen una alta actividad ovicida, es necesario realizar evaluaciones con un amplio espectro de dosis y buscar alternativas de formulación que permitan su aplicación como herramientas para el manejo de esta plaga. agradecimientos por el financiamiento del ministerio de agricultura y desarrollo rural de la república de colombia a través del proyecto “identificación del potencial de aceites esenciales de especies aromáticas de las familias verbenaceae y labiatae en el manejo integrado de phytophthora infestans y tecia solanivora, en el cultivo de la papa (solanum tuberosum l.)”. madr 2007v7163-59-597/2007. literatura citada alvarado, j.j., e. ortega y j. acevedo. 1993. evaluación de la densidad de trampas de feromona en la captura de la polilla centroamericana de la papa (tecia solanivora povolny). rev. latinoam. papa 5/6(1), 77-88. álvarez, j., a. espinosa, c. núñez, e. bautista y r. pinzón. 2004. actividad insecticida del aceite esencial de mintostachys mollis (hbk) griseb y sus componentes. rev. col. cienc. quím. farm. 33(2), 137-144. bekele, j. y a. hassanali. 2001. blend effects in the toxicity of the essential oil constituents of ocimum kilimandscharicum and ocimum kenyense (labiatae) on two post-harvest insect pests. phytochemistry 57, 385-391. çalmaşur, ö., í. aslan y f. şahin. 2006. insecticidal and acaricidal effect of three lamiaceae plant essential oils against tetranychus urticae koch and bemisia tabaci. genn. ind. crop prod. 23(2), 140-146. clemente, s., g. mareggiani, a. broussalis, v. martino y g. ferraro. 2003. insecticidal effects of lamiaceae species against stored products insects. bol. san. veg. plagas 29, 421-426. das, g. 1995. plants used in controlling the potato tuber moth, phthorimaea operculella (zeller). crop prot. 14(8), 631-636. dover, j. 1985. the responses of some lepidoptera to labiate herb and white clover extracts. entomol. exper. appl. 39(2), 177-182. dube, s., p. upadhyay y s. tripathi. 1989. antifungal, physicochemical, and insect-repelling activity of the essential oil of ocimum basilicum. can. j. bot. 67(7), 2085-2087. el-nahal, a., g. schmidt y e. risha. 1989. vapour of acorus calamus oil-a space treatment for stored product insects. j. stored prod. res. 25(4), 211-216. el-shazly, a. y k. hussein. 2004. chemical analysis and biological activities of the essential oil of teucrium leucocladum boiss. (lamiaceae). biochem. syst. ecol. 32(7), 665-674. fao. 2010. faostat. production quantity. en: http://faostat.fao.org/ site/567/default.aspx#ancor; consulta: julio de 2010. fedepapa, federación colombia na de productores de papa. 2004. guía ambiental para el cultivo de la papa. en: http:// www.siame.gov.co/siame/documentos/guias_ambientales/ gu%c3%adas%20resoluci%c3%b3n%201023%20del%20 28%20de%20julio%20de%202005/agricola%20y%20pecuario/guia%20ambiental%20para%20el%20cultivo%20 de%20la%20papa.pdf; consulta: julio de 2010. finch, s., h. billiald y r. collier. 2003. companion planting –do aromatic plants disrupt host-plant finding by the cabbage root fly and the onion fly more effectively than non-aromatic plants? entomol. exper. appl. 109, 183-195. gökçe, a., l. stelinski, r. isaacs y m. whalon. 2006. behavioural and electrophysiological responses of grape berry moth (lep. tortricidae) to selected plant extracts. j. appl. entomol. 130(910), 509-514. guerra, p., i. molina, e. yábar y e. gianoli. 2007. oviposition deterrence of shoots and essential oils of minthostachys spp. (lamiaceae) against the potato tuber moth. j. appl. entomol. 131(2), 134-138. gurusubramanian, g. y s. krishna. 1996. the effect of exposing eggs of four cotton insect pests to volatiles of allium sativum (liliaceae). bull. ent. res. 86, 29-30. hori, m. 1998. repellency of rosemary oil against myzus persicae in a laboratory and in a greenhouse. j. chem. ecol. 24(9), 1425-1432. hori, m. 2003. repellency of essential oils against the cigarette beetle, lasioderma serricorne (fabricius) (coleoptera: anobiidae). appl. entomol. zool. 38(4), 467-473. hummelbrunner, l. y m. isman. 2001. acute, sublethal, antifeedant, and synergistic effects of monoterpenoid essential oil compounds on the tobacco cutworm, spodoptera litura (lep., noctuidae). j. agric. food. chem. 49(2), 715-720. iannacone, j. y g. lamas. 2003. efecto insecticida de cuatro extractos botánicos y del cartap sobre la polilla de la papa phthorimaea operculella (zeller) (lepidoptera: gelechiidae), en el perú. entomotropica 18(2), 95-105. kéita, s., c. vincent, j. schmit, j. arnason y a. bélanger. 2001. efficacy of essential oil of ocimum basilicum l. and o. gratissimum l. applied as an insecticidal fumigant and powder to control callosobruchus maculatus (fab.) [coleoptera: bruchidae]. j. stored prod. res. 37, 339-349. kroschel, j. y w. koch. 1996. studies on the use of chemicals, botanicals and bacillus thuringiensis in the management of the potato tuber moth in potato stores. crop prot. 15(2), 197-203. lal, l. 1991. effect of inter-cropping on the incidence of potato tuber moth, phthorimaea operculella (zeller). agric. ecosys. environ. 36, 185-190. macchioni, f., s. perrucci, f. cecchi, p. cioni, i. morelli y s. pampiglione. 2004. acaricidal activity of aqueous extracts of camomile flowers, matricaria chamomilla, against the mite psoroptes cuniculi. med. vet. entomol. 18, 205-207. mansour, f., u. ravid y e. putievsky. 1986. studies of the effects of essential oils isolated from 14 species of labiatae on the carmine spider mite, tetranychus cinnabarinus. phytoparasitica 14(2), 137-142. mauchline, a., j. osborne, a. martin, g. poppy y w. powell. 2005. the effects of non-host plant essential oil volatiles on the revagronomiacol 28(2).indb 262 27/11/2010 12:24:25 p.m. 2632010 ramírez, gómez j., cotes y ñústez: efecto insecticida de aceites esenciales de algunas lamiáceas sobre tecia solanivora povolny... behaviour of the pollen beetle meligethes aeneus. entomol. exper. appl. 114, 181-188. mccullagh, p. y j. nelder. 1989. generalized linear models. 2nd ed. chapman & hall/crc, boca ratón, fl. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2005. la cadena de la papa en colombia, una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. en: http://201.234.78.28:8080/dspace/ bitstream/123456789/622/1/2005112163731_caracterizacion_papa.pdf; consulta: julio de 2010. moawad, s. e i. ebadah. 2007. impact of some natural plant oil on some biological aspects of the potato tuber moth, phthorimaea operculella, (zeller) (lepidoptera: gelechiidae). res. j. agr. biol. sci. 3(2), 119-123. niño, l. 2004. revisión sobre la polilla de la papa tecia solanivora en centro y suramérica. supl. rev. latinoam. papa, 4-21. osorio, p.a., e. espitia y e. luque. 2001. natural enemies recognition of tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae) in colombian potato grower localities. rev. col. entomol. 27(34), 177-185. passino, g., e. bazzoni, m. moretti y r. prota. 1999. effects of essential oil formulations on ceratitis capitata wied. (dipt. tephritidae) adult flies. j. appl. entomol. 123, 145-149. rao, p., k. mahesh, s. singh y b. subrahmanyam. 1999. effect of artemisia anuua oil on development and reproduction of dysdercus koenigii f. (hem. pyrrhocoridae). j. appl. entomol. 123, 315-318. sharaby, a., h. abdel-rahman y s. moawad. 2009. biological effects of some natural and chemical compounds on the potato tuber moth, phthorimaea operculella zell. (lepidoptera:gelechiidae). saudi j. biol. sci. 16, 1-9. srivastava, s., m. gupta, v. prajapati, a. tripathi y s. kumar. 2001. insecticidal activity of myristicin from piper mullesua. pharm. biol. 39(3), 226-229. tunç, i. y s. şahinkaya. 1998. sensitivity of two greenhouse pests to vapours of essential oils. entomol. exper. appl. 86(2), 183-197. revagronomiacol 28(2).indb 263 27/11/2010 12:24:25 p.m. revagronomiacol 28(2).indb 264 27/11/2010 12:24:25 p.m. received for publication: 29 may, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author: fapachona@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 543-551, 2010 rural development perceptions between farmers and policy executors in the tequendama province (cundinamarca, colombia) percepciones sobre el desarrollo rural entre campesinos y ejecutores de políticas en la provincia del tequendama (cundinamarca, colombia) fabio alberto pachón-ariza1, 2 and maría nelly argüello-blanco1 abstract resumen this paper presents the results of the perceptions of rural development between farmers who are part of the nuclei of rural entrepreneurs in the tequendama province of the department of cundinamarca (colombia), as well as between public and private personnel who execute rural policies in this region. the results show that among respondents there is confusion between the concept of rural development and agrarian development, given their answers are oriented to privileging productivity, modernization, and technology aspects, above those who place the inhabitants of the rural sector as first. this confusion could be explained in that during the 1950s it was thought that rural development had to be oriented toward issues that claim the rural sector economic activity, regardless of its inhabitants and their cultural aspects, values and dignity. this aspect shows the need to reassess the meaning of the rural environment and its importance for the nation’s development. este trabajo muestra los resultados de las percepciones sobre el desarrollo rural que existen entre los campesinos que hacen parte de los núcleos de emprendedores rurales de la provincia del tequendama en el departamento de cundinamarca (colombia), al igual que entre los funcionarios públicos y privados que ejecutan la política rural en esta región. los resultados muestran que los encuestados confunden lo que significa desarrollo rural y desarrollo agrícola, puesto que sus respuestas privilegian aspectos productivistas, modernizantes y tecnológicos, por encima de aquellos que priorizan a los habitantes del sector rural. ello se explica por cuanto a mediados del siglo pasado se pensaba que el desarrollo rural debía orientarse hacia aquellos aspectos que reivindicaban la actividad económica del campo, sin tener en cuenta a los habitantes y sus aspectos culturales, valores y dignidad. este aspecto señala la necesidad de revalorar el significado del medio rural y su importancia para el desarrollo del país. key words: reassessment of the rural sector, multi-functionality, multiple activities, rural public policies. palaras clave: revaloración del sector rural, multifuncionalidad, pluriactividad, políticas públicas rurales. introduction this work shows the most recent results of research started in 2005, dealing with the perceptions of different players who are part of the rural sector on conceptual aspects related with rural development (rd). some of the progress has been shown in other publications (pachón, 2005, 2006, 2007). these have revealed the strong influence of the idea of development associated to economic growth, both on conceptual aspects on rural development (rd) and which is confused with agricultural development (ad), as well as on those referring to the execution of public policies on rural development. to hold a conceptual discussion on that issue, we will show some orientations on rd, along with an alternative view of what the rural setting would mean, which becomes the basis to redirect rd. the confusion between rd and ad exists, given that —as previously mentioned— rd has historically had an orientation quite close to development; in this regard, plaza argues that: “we usually tend to confuse rural development […] with all the actions or proposals seeking to improve production conditions and the income of peasant farmers to achieve better standards of living and participation, and overcome their poverty” (plaza, 1998). other authors offer elements to the discussion: traditionally, it has been considered that rural development exists when acceptable levels of production and productivity have been achieved in peasant agriculture, besides a certain well-being of the rural population. this vision is limited to economic aspects and to some indicators of well being. (chiriboga and plaza, 1998) 544 agron. colomb. 28(3) 2010 these statements show the ongoing tendency to confuse two aspects, which although they are similar, they are not the same: rd is not the same as ad. the latter refers to the economic activity, seeking to increase productivity and increase the income of rural producers. undoubtedly, it is very close to the traditional notion of development associated to economic growth, increased productivity, and improvement of activities closely related to agricultural production, inherent of the rural sector. on the other hand, rd refers to the cultural aspects within an environment where its economic activities take place, the rural sector, inhabited by individuals with a culture, values, and idiosyncrasies, which are, for obvious reasons, connected to their economic activity. these conceptions, which are manifested in direction of the professional training, inquiring on the perceptions of rural development of different players involved in the training; specifically, for the case of universidad nacional de colombia in bogotá (pachón, 2006). under this perception of rural development combined with that of agricultural development, different programs have been proposed for the rural sector; thus, the objective of the development has traditionally concentrated […] on promoting the transformation of agricultural production in the farm, through a package that traditionally included technical assistance, credit support, and training. whatever was outside the farm and which was not strictly complementary to it, like commercialization of products or the construction of roads and irrigation infrastructure, was considered an activity foreign to rural development. this had to do with a vision that reduced rural development to economic and productive aspects and which did not consider issues related to public participation, the need for new organizations and institutions, and the role of local bodies elected by the population like the municipalities. (chiriboga, 1999) upon retaking this concept, it turns out interesting to highlight the findings from a work by pachón (2005), which permits perceiving a certain influence of the tendency that has just been mentioned. for example, most students of agricultural engineering conceive rural development as a process of technical automation of rural activities through which a change is begun of the social conditions of its inhabitants. students of agronomy engineering consider rural development as the possibilities the inhabitants of the rural sector have of carrying out change to improve their living and economic conditions by implementing new and improved technologies. for their part, students of veterinary medicine think rural development is a process of change and technical modernization of productive activities in the rural sector to improve the living conditions of its inhabitants. finally, students of animal sciences conceive rural development as a process of technical modernization of productive activities in the rural sector to improve the living conditions of its inhabitants, but they also bear in mind aspects of political participation and of its internal relationships. these findings confirm the affirmation made by pérez (2001): “[…] the study of the curricula shows a close relationship among the models and conceptions of development in general and rural development in particular, with the thematic content and the objectives of the programs”. this phenomenon is manifested, for example, in that for students, rd consists of increased income for farm families through the technical modernization of their production systems. within this conception, new players come into the scene aside from the peasant farmers, which could open the door for new views of the rural sector and the role the different players have therein. based on this discussion, it is necessary to reassess the rural setting to understand its multi-functionality and multiple activities, as previously mentioned, to avoid confusing rd with ad. it is necessary to see the rural setting in a different manner and transcend to that traditional perception that merely associates it with agricultural production. therein new views arrive to open the spectrum of the multi-functionality of the rural sector, as well as the multiple activities that take place in the sector. a vision of the rural setting frame worked within a territory opens a new way of perceiving it and its development. this discussion centers on what amtmann states as: […] before, the concept of rural setting was mainly related to agricultural production activities and to the way of life resulting from these work forms. this conception is not currently satisfactory, given the important influence from other areas and activities and the rural question must be addressed comprehensively. (amtmann, 2001) on the other hand, guiberteau contributes to the discussion by saying: […] the rural environment is the non-urban social setting marked by the traditional economic activity, agriculture with its own culture, apparently defined, although not so much in reality. rural is not the same as agrarian. the first is a culture; the latter is an economic activity –certainly by far the eco5452010 pachón-ariza and argüello-blanco: rural development perceptions between farmers and policy executors in the tequendama province... nomic activity of the rural world– which has contributed to the rural much of its values and singularities, even though it has not been the only activity. (guiberteau, 2002) based on these conceptual differentiations, we now find profound distinctions between rd and ad, which must necessarily be manifested in how we try to conduct rd. likewise, pérez states that in: “[…] developing  countries reassessment of the rural setting is also being promoted, trying to overcome the dichotomy between agricultural and rural sectors and the marginal role assigned to the rural sector in the development” (pérez, 2001). also, for márquez “[…] the rural setting nowadays has different meanings, which are linked to the landscape, the environment, the space, the territory, development, etc”. and continues by arguing that “[…] the rural setting is today a polyvalent term, analyzed in different areas of knowledge, geography, anthropology, sociology, agronomics, economics, and environmental planning among others” (márquez, 2002). thus, the discussion opens on the multidimensional and multiple-activity role of the rural sector. said multiple activities are represented in the ways rural producers adapt to new conditions of rural work, seeking to diversify their activities to manage to survive in a globalized world (schneider, 2003). upon reassessing the rural sector, it is no longer a productive problem what is related with the rural setting; hence, other areas of knowledge must come into play and contribute in the search, from their own areas, to solutions to the different problems arising there. thus, atchoarena and gasperini define the rural area as: a space where human settlements and infrastructure occupy only a small part of the landscape; a natural environment dominated by pastures, forests, mountains, and deserts; a low-density settlement (between 5,000 and 10,000 inhabitants); a place where most of the people work on agricultural exploitation; the availability of land at relatively low cost; and a place where activities are affected by high transaction costs, associated with great distances from the cities and poor availability of infrastructure. (atchoarena and gasperini, 2004) for the world bank (2002), in its publication reaching the rural poor: new strategy for rural development “[…] it uses the rural areas in the sense that includes small and medium sized towns, according to national definitions”. on the contrary, mora and sumpsi propose that the concept of rural space must abandon the census definitions from which a distinction is made between rural and urban, given that they lack sense for rural development because they define it as urban, merely because they are capital cities, some agglomerations lacking population density, infrastructure and intensity of significant links to remote areas. (mora and sumpsi, 2004) when using demographic definitions, or those associating the rural setting as backward, inhabited by individuals who do not know how to use available technology to improve their productive processes, we immediately bring to mind the guidelines that during the 1940s and early 1950s originated the idea of development, and in whose name we analyzed in the previous chapter the consequences these have brought to humanity. an idea of what the rural setting can be is frame worked in that: “the rural space is a space intertwined with the urban. because of this, it is necessary to break the dichotomy between rural and urban development, i.e., break from the general idea that the rural setting is backward and the urban setting is developed” (pérez, 1998). regarding the activities carried out in the rural areas, these […] are involved with the use of natural resources: mining, fishery, agriculture, small-scale forest resource extraction, etc. when defined in these terms, we see how the rural setting is strongly involved with environmental aspects and the administration of natural resources; hence, and this is another conclusion from the point of view of rural development, the rural setting is strongly related to the development of natural resources or to the use we make of these. (llambi, 2001) as evidenced, now we have the possibility of a multi-functional of the rural sector and of its close relationship with the greatest concern of our days, environmental aspects. just as the rural setting is multi-functional, it is pluriactive; that is, different activities are conducted therein: “the rural area is understood as the set of regions or areas with diverse activities (agriculture, handicrafts, small and medium industries, trade, services) and where towns, villages, small towns and regional centers are settled, along with natural and cultivated areas” (pérez, 1998). besides the activities cited, […] there is also livestock, fisheries, mining, natural resource extraction and tourism.” the rural environment is, then, a socio-economic entity within a geographic space, with four basic components: 1) a territory functioning as a source of resources. 2) a population that based on its culture, practices different economic activities that make up an intricate framework. 3) a number of settlements related 546 agron. colomb. 28(3) 2010 amongst themselves and with the external environment exchanging goods, individuals, and information. 4) a set of public and private institutions that articulate the system amid a legal framework (pérez, 1998) effectively, the rural sector is multi-functional and pluriactive. this is how we must understand it to comprehend its immense complexity and, thus, get closet o its reality to propose real solutions to real problems, overcoming the traditional view. “the rural transcends the agrarian. in the rural environment develops, besides merely agricultural activities, activities involving crafts, forestry, industry, agribusiness, and tourism; thereby, programs and projects of rural development cannot only be of agricultural nature, but must involve all the rural activities.” (pérez, 1998) evidently, there are differences between the rural and agricultural settings as has been shown. nevertheless, for the discussion we must add an additional element that turns out to be the center of all this, the objective that guides the processes started for the rural sector, and without a doubt it is the people living there, its inhabitants, who different authors identify as those who have traditionally regarded as last in rural development. materials and methods data was collected through a survey conducted with peasant farmers who were part of the nuclei of entrepreneurs with which the research group on rural development and management at universidad nacional de colombia has been working with for five years. in total, information was gathered from 98 peasants from 15 nuclei of entrepreneurs from the province. a total of 54 individuals were also surveyed; these were employed by the public institutions called umatas (acronym for unidades municipales de asistencia técnica agropecuaria, municipal units of agricultural technical support) at the municipalities of the province, as well as other types of institutions present in the province like the colombia international corporation, the national federation of panela (brown sugar) producers (fedepanela), and the national federation of coffee growers, among others. the survey revolved around a central open question: “for you, what is rural development?” to which the respondents answered what rd meant for them, how to conduct rd, why conduct this development, and who should engage in it. nevertheless, on some occasions, they mentioned several aspects in each category; for this reason, sometimes the number of answers can surpass the total number of respondents from each population group. all the questions were computed and the frequency of responses was analyzed to infer the inclination the respondents had toward topic being asked, mainly if there was confusion between rd and ad, previously mentioned. results and discussion hereinafter, we will show the most important findings of the surveys conducted with the personnel and with the peasant farmers. regarding professional training of the groups surveyed, among the personnel there were different careers in their professional training: 7.4% were agricultural engineers, 24.1% were agronomy engineers, 20.4% were veterinarians, 9.8% were from other careers, and a vast 38.9% were not professionals. among the peasants, only 2 of them, corresponding to 2% had studied economics; the remaining 98% did not have higher education. concerning having benefited from some rd program, 57% manifested they had benefited at some opportunity, and mentioned mainly food security programs and delivery of inputs (raw materials). it is worth mentioning that for the colombian rural sector, one of the programs that has been implemented in recent years and which has had greater coverage is that of food safety; thus, it is normal that response tendencies are aimed in that direction, and it is very likely that others that were carried out be forgotten like one of the most important programs in colombia: the integrated rural development (ird) program, which was an aspect that turned out to be more relevant if we bear in mind that 47% of the peasant farmers surveyed have been living and producing in the same place for over 21 years. regarding the main question of the survey form: “for you, what is rural development?” respondents answered in four different categories. the first of these refers to the concrete aspect of “what is rural development?” to which they responded as shown in (fig. 1). the personnel mostly responded by 37% (20 responses / 54 total responses) relating rd to technical modernization processes of productive activities, followed by 29.6% (16 responses / 54 total responses) with an orientation toward the dignity of what the rural setting means, of its activities and the rural life. for their part, the farmers privileged dignity by 25.5% (25 responses / 98 total responses), followed by 21.4% (21 responses / 98 total responses) for the comprehensive support to the rural sector, not only its activities, and with the same percentage going for the technical modernization of productive activities. based on the answers found, we may state that among the personnel, there is confusion between rd and ad, and 5472010 pachón-ariza and argüello-blanco: rural development perceptions between farmers and policy executors in the tequendama province... 1 3 3 1 5 1 0 4 20 16 54 1 0 7 5 21 5 2 11 21 25 98 0 20 40 60 80 100 120 does not respond political process change relations with the field support to rural sector practices in the rural sector seek solutions to problems cultural recognition technification dignification total responses n o. r es po ns es farmer personnel figure 1. what is rural development? 25 31 7 3 15 3 0 1 2 31 3 121 19 38 5 5 43 15 7 1 6 65 4 208 0 50 100 150 200 250 social improvement economic improvement environmental improvement to offer knowledge to seek competitiveness political activities to manage resources research food safety comprehensive evolution nation's economic base total responses n o. r es po ns es farmer personnel figure 2. why engage in rural development? the peasants guide their answers towards a vision of rd understood not so much toward the economic activity, but toward aspects placing people first, i.e., themselves as peasant farmers. the following category of answers is oriented towards “why engage in rural development?” regarding the farmers, 31.25% (65 responses / 208 total responses) refers about comprehensive evolution of rural conditions, 20.7% (43 responses / 208 total responses) mentioned that rd must be conducted to seek competitiveness in which their products are paid better in the market, followed by 18.3% (38 responses / 208 total responses) who are oriented toward improving economic activities. for their part, the personnel highlight by 25.6% the aspects related, both, to economic improvement and comprehensive evolution of rural conditions (31 responses / 121 total responses),improving revenue, followed by improving the social aspects (20.66%, 548 agron. colomb. 28(3) 2010 22 23 5 1 5 4 6 66 25 53 14 9 14 29 10 154 0 50 100 150 200 technological transfer improved productive activities develop skills avail of resources economic and cultural activities political activities training total responses n o. r es po ns es farmer personnel figure 3. how to conduct rural development? 5 2 1 2 10 24 9 0 1 34 0 5 10 15 20 25 30 35 40 state private business farmers' organizations all players total responses n o. r es po ns es farmer personnel figure 4. who should conduct rural development? 25 responses / 121 total responses) of the inhabitants of the rural area (fig. 2). regarding these answers, contradictions are evident among those surveyed because if the previous answers are compared it would be expected that each of the groups surveyed would continue orienting their answers toward the first item featured, but their answers are removed from that previously mentioned. the results from the third category answered: “how to conduct rd?” are shown in (fig. 3). some 34.8% (23 responses / 66 total responses) of the personnel highlight improving the productive activities as a way of conducting rd, followed by 33.3% (22 responses / 66 total responses) say that it requires technology transfer. for their part, the farmers first highlight with 34.4% (53 responses / 154 total responses) improving the productive activities, followed by 18.8% (29 responses / 154 total responses) with an aspect that was not kept in mind by personnel like integration in political activities, along with technology transfer with 16.2% (25 responses / 154 total responses). the groups surveyed revealed their orientation toward the modernization paradigm and the technology transfer model from the 1950s (kay, 2005). nevertheless, it is important to mention that the peasants highlight the policy aspects as the way of conducting rd; this could be interpreted as that 5492010 pachón-ariza and argüello-blanco: rural development perceptions between farmers and policy executors in the tequendama province... 0 12 10 19 13 54 1 36 27 16 18 98 0 20 40 60 80 100 120 does not respond productive emphasis modernizing emphasis comprehensive social process technological emphasis total responses n o. r ep on se s farmer personnel figure 5. appreciation of rural development. in addition to the economic activity ways must be sought to dignify the rural dweller, as they mentioned it in (fig. 1). the last category computed in the central question of the form was “who should conduct rd?” (fig. 4). the farmer reported that rd should be mainly conducted by the state (70.6%) (24 responses / 34 total responses), followed by 26.5% (9 responses / 34 total reponses) who said it should be conducted by private company. they do not distinguish the peasant organizations as those that should conduct rd. the personnel, for their part 50% (5 responses / 10 total responses) said the state should conduct rd, followed by 20% (2 responses / 10 total responses) who responded that private companies should conduct it and all the players; however, did not particularly suggest the peasant organizations as responsible for conducting rd. it is indicated, then, that rd is fundamentally a state function, more than from private initiatives. the information collection instrument contained a categorized question as a control for the central question of the form, it requested those surveyed to select among four emphases that rd has had along recent years (appreciation of rural development, fig. 5). in 36.7% (36 responses / 98 total responses) of the cases, the peasants selected the productive emphasis, followed by the modernizing emphasis with 27.6% (27 responses / 98 total responses). there is a notable contradiction within this population group, when mentioning that rd was the dignity of the rural dweller (fig. 1), in these answers they were oriented toward productive aspects and not toward a comprehensive social emphasis, in which dignity was included. for their part 35.2% (19 responses / 54 total responses) of the personnel responded toward a comprehensive social emphasis, followed by 24% (13 responses / 54 total responses) toward the technological emphasis. the personnel also showed a contradiction, given that in fig. 1 they mentioned the aspects related toward productivity, and in this response, there is orientation toward the comprehensive social emphasis. finally, the survey inquired the peasant farmers on the future of rd in colombia for the next decade. these responses were organized showing the differences between those who believe that it would be accomplished and those who did not, and the reasons to justify their answers, which could be because of any of the two aspects, i.e., their arguments could be used affirmatively or negatively (fig. 6). the policies are mentioned by farmers as the reasons why there would or would not be rd with very similar percentages 30.8% (19 responses / 52 total affirmative responses) and 33.3% (13 responses / 39 total negative responses), this means that the orientation of the public policies during this century in the nation are seen by their beneficiaries as positive and as negative in similar percentages by the peasant farmers, although not benefiting from them, as previously mentioned. nearly 19.2% (10 responses / 52 affirmative responses) of the peasant farmers who believe there will be rd think that currently good projects are being developed. close to 12.8% (5 responses / 39 negative responses) of the peasant farmers claim the armed conflict is responsible for the negative future of rd in colombia. 550 agron. colomb. 28(3) 2010 11 1 2 0 1 4 1 3 0 3 1 27 12 0 1 1 1 3 3 0 1 0 0 22 0 5 10 15 20 25 30 policies research conflict little time structural lag population change cultural changes good projects educational support comparative advantages does not apply total responses no yes figure 7. reasons why personnel believe there will be rural development in colombia in 10 years. 16 2 5 0 0 1 2 4 4 10 5 2 1 52 13 5 3 4 1 1 0 3 1 5 2 1 0 39 0 10 20 30 40 50 60 policies conflict technology transfer little time structural lag agrarian reform academia population change cultural changes good projects educational support comparative advantages trade groups total responses no yes figure 6. reasons why the peasant farmers believe there will be rural development in colombia in 10 years. 5512010 pachón-ariza and argüello-blanco: rural development perceptions between farmers and policy executors in the tequendama province... finally, fig. 7 shows the results to the same last question for the personnel. as with the peasant farmers, the policies were considered affirmatively and negatively (40.7%, 11 responses / 27 affirmative responses; and 54.5%, 12 responses / 22 negative responses, respectively), with the negative aspect being greater than the positive one. as far as other aspects, 14.8% (4 responses / 27 affirmative responses) of the personnel felt there would be rd due to changes being undertaken by the rural population; although this same argument was used by a 13.6% (3 responses / 22 negative responses) response frequency to believe there would not be rd. the findings in this work confirm that the confusion between two closely related but not identical concepts like rd and ad is still present among many of the individuals who have a close relationship with the rural sector, in this case peasants from a determined zone of the nation and the personnel working there. this means that academia needs to delve into the conceptual aspects related to rd, which can help to overcome the confusion that still prevails and does not deliver and value the rural sector its role in the nation’s development. acknowledgements we express special thanks to the peasant farmers who are part of the nuclei of entrepreneurs of the tequendama province, and the personnel working in this province, especially those from the umata of the municipality of la mesa. we also thank the research division of universidad nacional de colombia, bogota branch, who financed this work. literature cited amtmann, c. 2001. la formación profesional para el desarrollo rural en américa latina. pp. 303-322. in: paper presented at international seminar la nueva ruralidad en américa latina. maestría en desarrollo rural 20 años. vol i. pontificia universidad javeriana, bogota. atchoarena, d. and l. gasperini. 2004. education for rural development: towards new policy responses. food and agriculture organization of the united nations (fao); international institute for educational planning (iipe); united nations educational, scientific and cultural organization (unesco), paris. chiriboga, m and o. plaza. 1998. desarrollo rural microrregional y descentralización. in: desarrollo rural: enfoques y métodos alternativos. fondo editorial pontificia universidad católica del perú, lima. chiriboga, m. 1999. ¿qué hemos aprendido del desarrollo rural en los 90? evaluación de las políticas combate a la pobreza en ecuador. prolocal; mbs; iica; prodar publication, lima. guiberteau, a. 2002. fortalezas y debilidades del modelo de desarrollo rural por los actores locales. pp. 85-100. in: márquez f., d. (ed.). nuevos horizontes en el desarrollo rural. universidad internacional de andalucía. ediciones akal s.a., madrid. kay, c. 2005. enfoques sobre el desarrollo rural en américa latina y europa desde mediados del siglo veinte. pp. 1-53. in: paper presented at international seminar formas de enseñanza del desarrollo rural. maestría en desarrollo rural 25 años. pontificia universidad javeriana, bogota. llambi, l. 2001. globalización, ruralidad, nueva ruralidad y desarrollo rural. pp. 41-48. in: paper presented at international seminar la nueva ruralidad en américa latina. maestría en desarrollo rural 20 años. vol ii. pontificia universidad javeriana, bogota. márquez, d. 2002. bases metodológicas del desarrollo rural. pp. 1-28. in: márquez f., d. (ed.). nuevos horizontes en el desarrollo rural. universidad internacional de andalucía; ediciones akal s.a., madrid. mora, j. and j. sumpsi. 2004. desarrollo rural: nuevos enfoques y perspectivas. cuadernos fodepal, santiago. pachón, f. 2005. el concepto de desarrollo rural en las carreras relacionadas con el sector agropecuario de la universidad nacional de colombia sede bogotá. in: paper presented at international seminar formas de enseñanza del desarrollo rural. maestría en desarrollo rural 25 años. pontificia universidad javeriana, bogota. pachón, f. 2006. percepciones de desarrollo rural dentro de la academia colombiana. el caso de diversas disciplinas de la universidad nacional de colombia. tesis de maestría en desarrollo rural. facultad de estudios ambientales y rurales, pontificia universidad javeriana, bogota. pachón, f. 2007. desarrollo rural: más que desarrollo agrícola. rev. fac. med. vet. zoot. 54(1), 50-61. pérez, e. 1998. una visión del desarrollo rural en colombia. cuad. desarro. rural 41, 7-19. pérez, e. 2001. el desarrollo rural y la formación de profesionales en américa latina. pp. 1-8. in: paper presented at international seminar la nueva ruralidad en américa latina. maestría en desarrollo rural 20 años. pontificia universidad javeriana, bogota. plaza, o. 1998. cambio social y desarrollo rural. pp. 261-278. in: plaza, o. (ed.). desarrollo rural: enfoques y métodos alternativos. fondo editorial pontificia universidad católica del perú, lima. schneider, s. 2003. a pluriactividade na agricultura familiar. editora universidade federal do río grande do sul. porto alegre, brasil. world bank. 2003. reaching the rural poor: a renewed strategy for rural development. in: http://web.worldbank.org/wbsite/ external/topics/extard/0,,contentmdk:22269382 ~menupk:6370169~pagepk:210058~pipk:210062~thesite pk:336682,00.html; consulted: december, 2010. fecha de recepción: 1 de abril de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 programa de biología aplicada, facultad de ciencias, universidad militar nueva granada, bogotá (colombia). 2 centro de investigación, floramérica ltda., cajicá (colombia). 3 autor de correspondencia. ecologia@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 28(2), 273-280, 2010 por el empleo de agrotóxicos y la resistencia a muchos de estos por parte de plagas de importancia económica, han generado la necesidad de encontrar estrategias alternativas para el control de los problemas fitosanitarios. además de las exigencias internacionales en cuanto a la reducción en el uso de plaguicidas y el incremento en el uso de estrategias de bajo impacto ambiental, incentiva el uso de controladores biológicos (páramo et al., 1986). bioensayo para evaluar la compatibilidad de adultos de neoseiulus californicus (parasitiformes: phytoseiidae) con algunos pesticidas de uso comercial en condiciones semicontroladas bioassay for evaluating the compatibility of adults of neoseiulus californicus (parasitiformes: phytoseiidae) with some commercial use pesticides under semicontrolled conditions jennifer j. forero-patiño1, zulma p. argüelles2, fernando cantor r.1 y daniel rodríguez1, 3 introducción la floricultura es la actividad agrícola que genera más ganancias al país después del café. colombia es el segundo exportador más grande de flor de corte a nivel mundial, siendo esta muy apreciada por su calidad y características (mcgowan, 2006). el incremento en los costos de producción generados por los precios de los insumos, especialmente de agroquímicos, la contaminación generada resumen abstract neoseiulus californicus es un depredador de tetranychus urticae en cultivos comerciales de rosa. sin embargo, en este cultivo se aplican agroquímicos que no permiten usarlo como controlador. debido a que no existe un protocolo para evaluar la compatibilidad de ácaros depredadores con productos químicos y a que es necesario definir cuáles de estos productos podrían emplearse en controles fitosanitarios sin afectar al depredador, el presente trabajo buscó determinar una metodología para evaluar la compatibilidad de algunos de estos agroquímicos con adultos del depredador. para ello se estandarizó tanto la aplicación de los productos como sus métodos de aspersión (superficie tratada y aspersión directa), e igualmente se estableció la planta sustrato más recomendable para su evaluación. finalmente, se determinó la compatibilidad de algunos productos químicos con los ácaros depredadores. se encontró que la especie más apropiada para los ensayos es la rosa, y que la distancia ideal de aspersión es de 1 m, con tres pases de aplicación del producto. no se encontraron diferencias significativas entre los métodos de aspersión (p = 0,15222). por último, se determinó que metomil (0,5 g l-1) no es compatible con n. californicus, mientras que los productos procloraz (0,6 cm3 l-1), bupirimato (1,0 g l-1) y bifenazate (0,3 g l-1) sí lo son (mortalidad promedio±se: 17±3%), por lo que se recomienda el empleo de estos últimos junto con el depredador en el manejo del cultivo. neoseiulus californicus is a predator of tetranychus urticae in commercial rose crops, which, however, receive agrochemical applications that prevent the use of the insect as a biological controller. given the need to define the chemical agents that can be used in phytosanitary controls without affecting the predator, the present research study sought to define a methodology to determine the compatibility of a series of agrochemicals with the adults of n. californicus. for this purpose, we established both the application mode of the products and the spraying methods (direct application and treated surface); the adequate substrate plant species for the bioassay; and the compatibility of the chemical products with the predator. the substrate plant was observed to be the rose, sprayed at a 1 m distance in three applications of the product. no significant differences were detected between the two spraying methods (p = 0.15222). while methomyl (0.5 g l-1) was found not to be compatible with a. californicus, prochloraz (0.6 cm3 l-1), bupirimate (1.0 g l-1) and bifenazate (0.3 g l-1) did show such compatibility (mean mortality±se: 17±3%), and are therefore recommended to be used together with the predator in the management of this crop. palabras clave: cultivo de ornamentales, aspersión de plaguicidas, ácaros depredadores, manejo integrado de plagas. key words: ornamental cultivation, pesticide spraying, predator mites, integrated pest management. revagronomiacol 28(2).indb 273 27/11/2010 12:24:29 p.m. 274 agron. colomb. 28(2) 2010 una de las principales plagas en los cultivos de flores es el ácaro fitófago tetranychus urticae koch. su producción de telaraña favorece la colonización de otros sectores y dificulta la llegada de los productos para su control. sus colonias inician en el envés de las hojas, pero en grandes densidades puede cubrir toda la planta. su daño se aprecia como puntos cloróticos en el haz de las hojas, que en gran número afectan la productividad de las plantas y la calidad del producto (sabelis y dicke, 1985). neoseiulus californicus es considerado uno de los más eficaces depredadores de t. urticae, pues su ciclo de vida es corto y rápido respecto al de su presa, con una duración de cuatro días a 25°c. además, no posee estadios quiescentes, razón por la cual hay dos generaciones del depredador por cada generación de la presa a la misma temperatura. su establecimiento en los cultivos tiene cierta ventaja, ya que su población blanco es baja y está concentrada (focos). su acción controladora puede apreciarse en menor tiempo que cuando la población es muy alta debido a su respuesta funcional tipo ii. neoseiulus californicus es un depredador de t. urticae en todos sus estadios, prefiriendo consumir los estadios de larva y ninfa (forero et al., 2008). el manejo integrado de plagas comprende la búsqueda de una integración viable del control biológico y químico (hoyt, 1969; spollen e isman, 1996; hardman et al., 2003; acheampong y stark, 2004; riquelme et al., 2006). esto plantea como un inconveniente principal el hecho de que los plaguicidas generan mortalidad también sobre los enemigos naturales afectando su densidad poblacional, distribución espacial y la “estructura de edad” de la plaga, aspectos que dificultan el establecimiento del depredador, generando pérdidas económicas y haciendo ver al control biológico como una estrategia poco eficiente (opit et al., 2009). para favorecer el empleo conjunto de las dos estrategias, se puede definir el momento adecuado de aspersión, buscando un menor traslape entre la aplicación del producto y la liberación del enemigo natural o sus picos de actividad, así como la aplicación de plaguicidas específicos y compatibles con los enemigos naturales (opit et al., 2009). la identificación de estos plaguicidas se logra mediante la estandarización de metodologías en laboratorio, semicontroladas o en campo. existen varios estudios que evalúan la compatibilidad de productos químicos con ácaros depredadores. ramírez (2003) evaluó la compatibilidad de varios enemigos naturales con diversos productos en condiciones de laboratorio, encontrando que ingredientes como el metomil (0,5 g l-1) y el methiocarb (1,0 g l-1) son perjudiciales a p. persimilis y a amblyseius sp., provocándoles la muerte inmediata. además, se halló que los productos evaluados por ingestión tienen un menor efecto que por contacto sobre el depredador. por lo anterior, con el presente trabajo se planteó estandarizar la metodología de evaluación, desde los criterios de aspersión y el momento de aspersión de los productos respecto al momento de liberación del depredador (interacción producto-depredador) –lo cual en adelante será mencionado en el artículo como “métodos de aspersión de los productos”– y la planta a usar como sustrato, además de evaluar la compatibilidad de algunos productos utilizados para el control de problemas fitosanitarios en rosa con n. californicus. materiales y métodos esta investigación se realizó durante los meses de diciembre de 2006 a septiembre de 2007, en el laboratorio de sanidad vegetal y en el invernadero de americaflor ltda., ubicado en el municipio de cajicá, colombia, a una altitud de 2.558 msnm y con una temperatura media de 14°c. el material biológico se obtuvo de las crías de neoseiulus californicus y tetranychus urticae, implementadas según los procedimientos del laboratorio de sanidad vegetal. los ensayos se hicieron con base en la metodología propuesta por overmeer (1985). de igual forma, la metodología para las evaluaciones de compatibilidad de los productos sobre n. californicus se realizó con apoyo de los protocolos desarrollados por el laboratorio de sanidad vegetal de americaflor ltda. la cría de n. californicus se inició en plantas de rosa (var. charlotte) de cuatro semanas después de la activación de yemas y plantas de fríjol (var. bola roja) de tres semanas de desarrollo foliar, infestadas con adultos de t. urticae, las cuales fueron ubicadas dentro de jaulas de 80 x 80 x 80 cm. se realizó la rotación de plantas infestadas por plantas sanas para tener una cría permanente de t. urticae en las jaulas, y así producir de manera continua los ácaros depredadores n. californicus. a partir de esta cría, se obtuvieron cohortes de hembras de t. urticae con cero a seis días después de emergidas, para realizar evaluaciones de compatibilidad con los productos evaluados. estandarización de criterios de aspersión y planta sustrato debido a que el presente trabajo requirió la estandarización de criterios de aplicación para la evaluación de la revagronomiacol 28(2).indb 274 27/11/2010 12:24:29 p.m. 2752010 forero-patiño, argüelles, cantor r. y rodríguez: bioensayo para evaluar la compatibilidad de adultos de neoseiulus californicus... compatibilidad de algunos productos comerciales de uso común en cultivos de rosa, y de la definición de la planta considerada el sustrato para utilizar en dichas aspersiones, se tomaron como unidades experimentales plantas de fríjol (var. bola roja) de tres semanas de desarrollo foliar y plantas de rosa (var. freedom) de ocho a once semanas después de injertadas. se usaron plantas de fríjol, teniendo en cuenta los protocolos desarrollados por el laboratorio de sanidad vegetal de americaflor ltda., para la evaluación de la efectividad de agroquímicos sobre t. urticae. su uso como sustrato en este tipo de ensayos resulta favorable por su practicidad, facilidad de producción y economía conseguida con su manejo respecto a otras plantas (argüelles et al., 2007; hincapié et al., 2008; montoya et al., 2008). por otra parte, se usaron plantas de rosa, considerando que la utilidad práctica principal del bioensayo sería dentro del sector floricultor, además de la susceptibilidad comprobada que presenta la variedad freedom al fitófago t. urticae a nivel comercial. cada unidad experimental se preparó como se muestra en la fig. 1., evaluándose la planta sustrato por utilizar (rosa var. freedom y fríjol var. bola roja). sobre cada unidad experimental se realizó una aspersión con agua, empleando un aerógrafo, a un metro de distancia de la planta, con una presión de 2.757,9 kpa, variando el número de pases (uno, dos y tres veces) dirigidos hacia el haz y el envés de las hojas por planta. este ensayo se realizó según un diseño completamente al azar con arreglo de tratamientos factorial (2 x 3 x 2), donde los factores evaluados fueron la planta sustrato (dos niveles: fríjol y rosa), el número de pases (tres niveles: uno, dos y tres pases) y la aplicación en el haz o el envés (dos niveles). para estimar el porcentaje de cobertura se realizó un análisis de regresión tomando como variables el número de gotas y el tamaño de gota, encontrándose un r2 = 96. además, se hizo un análisis de varianza para un diseño completamente al azar con estructura factorial, y se realizaron pruebas de tukey para comparar los promedios de los tratamientos. para todos los análisis estadísticos se empleó el programa estadístico r versión 2.6.1 (free software foundation, inc., boston, ma). la uniformidad horizontal en la distribución de las gotas se estimó con el coeficiente de variación, en donde se trabajó con un factor de expansión de gota igual a 1. con los resultados anteriores se definieron los siguientes criterios de aspersión para los posteriores ensayos de este trabajo: aspersión con un aerógrafo sobre plantas de rosa (p = 4,47·10-09) a 1 m distancia, con una presión de 2.757,920 kpa en el compresor y 5¾ giros al tornillo para ajustar la nube de aspersión. la aplicación se hace con tres pases hacia el haz y tres hacia el envés (p = 0,14), acompañados de un giro de 180° a la planta. el aerógrafo, dispuesto en un ángulo de inclinación de 45° con respecto al eje horizontal hacia abajo, cuando la aspersión se dirige hacia el haz, y hacia arriba cuando es hacia el envés. estandarización de un método de aspersión de los productos químicos para evaluar su compatibilidad con adultos de n. californicus con el propósito de definir el método de aspersión más adecuado para la determinación de la compatibilidad de algunos productos con los ácaros depredadores, se evaluaron cuatro tratamientos con tres repeticiones por cada uno, los cuales consistieron en dos metodologías de aspersión (aspersión directa y superficie tratada), cada una con dos composiciones poblacionales (sólo n. californicus y n. californicus junto con t. urticae) en plantas de rosa (tab. 1). en cada tratamiento se registró el porcentaje de mortalidad de adultos de neoseiulus californicus. las metodologías de aspersión se hicieron según lo establecido en el laboratorio de sanidad vegetal de americaflor ltda., en donde para la evaluación del método de “aspersión directa” se registra el porcentaje de mortalidad del depredador luego de la aplicación del producto sobre el mismo solo y éste junto con su presa, mientras que para el registro del porcentaje de mortalidad del depredador en el método figura 1. montaje para la aspersión en plantas de fríjol. a) matera plástica con capacidad para 549,25 cm3 de sustrato (cascarilla: suelo 3:1); b) bandeja de plástico de 14,5 cm de diámetro; c) plato plástico calibre siete dispuesto como cono invertido. las flechas indican las regiones en las cuales se aplicó el bioadhesivo, para evitar el escape de los individuos. revagronomiacol 28(2).indb 275 27/11/2010 12:24:30 p.m. 276 agron. colomb. 28(2) 2010 “superficie tratada”, se realiza la liberación del depredador después de que la presa ha sido asperjada con el producto. las aspersiones se realizaron con agua más coadyuvante (isooctil fenoxipolietoxietanol a 1 ml l-1). tabla 1. tratamientos evaluados para estandarizar el método de aspersión de productos químicos sobre adultos de n. californicus. metodología de aspersión composición poblacional aspersión directa n. californicus + t. urticae aspersión directa n. californicus superficie tratada n. californicus + t. urticae superficie tratada n. californicus se tomó como unidad experimental plantas de rosa (var. freedom) de nueve a once semanas después de injertadas. se utilizó un diseño completamente al azar, en donde se tomaron al azar dos hojas apicales de cinco plantas, para estimar el área foliar promedio por planta con el software scion image® (scion corporation, frederick, md). la infestación de las plantas se realizó con hojas de frijol con 0,25 hembras de t. urticae de cero a seis días después de emergidas por centímetro cuadrado. las hembras del fitófago se dejaron en las plantas durante 3 d, al término de los cuales se retiraron con un aspirador bucal. se realizaron conteos destructivos en tres plantas al azar, registrando el número de huevos e inmaduros móviles de t. urticae a los 10, 12 y 14 d después del retiro de las hembras de t. urticae, con el fin de determinar el momento de aspersión y liberación del ácaro depredador. en cada monitoreo se llevó a cabo un conteo destructivo de tres plantas al azar. el momento de realización de la aspersión y liberación del depredador se hizo cuando la población de inmaduros móviles del fitófago fueran superiores o iguales al 60% con relación al total de la población encontrada en ese momento en la planta, y cuando el número de inmaduros móviles permitiera la evaluación de mínimo tres depredadores teniendo en cuenta la proporción 20:1 (presa:depredador) (forero et al., 2008). para la aspersión se dejaron sólo las cuatro hojas más apicales en cada planta. tres días después de la aspersión y liberación se hizo el conteo de los individuos muertos en cada uno de los tratamientos evaluados. el ensayo se realizó según un diseño completamente al azar con arreglo factorial, en donde la variable dependiente fue el porcentaje de mortalidad del depredador y los factores de variación fueron: metodología de aspersión (directa y superficie tratada) y composición poblacional (depredador + presa o depredador solo). los datos obtenidos fueron transformados con el factor pseny 1− . finalmente, se realizó análisis de varianza y pruebas de comparación múltiple de tukey. determinación de la compatibilidad de algunos productos comerciales con adultos de n. californicus con el fin de determinar el grado de compatibilidad de algunos productos de uso comercial en cultivos de rosa para el control de problemas fitosanitarios con el ácaro depredador, a partir de la metodología estandarizada en el ensayo anterior se evaluaron en el mismo momento dos métodos de aspersión (aspersión directa y superficie tratada), dos composiciones poblacionales (n. californicus junto con t. urticae y n. californicus solo) (tab. 2), cada uno con cuatro repeticiones. los tratamientos evaluados fueron un testigo por método de aspersión, y cuatro productos: un insecticida (metomil 0,5 g l-1), un acaricida (bifenazate 0,3 g l-1), y dos fungicidas (procloraz 0,6 ml l-1 y bupirimato 1,0 g l-1), así como también dos composiciones poblacionales por producto aplicado. tabla 2. tratamientos evaluados para determinar la compatibilidad de algunos productos químicos con adultos de neoseiulus californicus. tratamientos metodología de aspersión composición poblacional testigo1 aspersión directa n. californicus + t. urticae superficie tratada n. californicus + t. urticae producto2 + isooctil fenoxipolietoxietanol (1 ml l-1) aspersión directa n. californicus + t. urticae n. californicus superficie tratada n. californicus + t. urticae n. californicus 1 agua destilada + isooctil fenoxipolietoxietanol (1 ml l-1). 2 producto de uso comercial evaluado por separado: metomil (0,5 g l-1), bifenazate (0,3 g l-1), procloraz (0,6 ml l-1) y bupirimato (1,0 g l-1). debido a que el resultado del anterior ensayo fue obtenido asperjando únicamente agua, se decidió verificarlo al probar los dos métodos de aplicación con los diferentes productos, para confirmar que el efecto del método no cambiara entre diferentes productos. como unidad experimental se usaron plantas de rosa infestadas con 0,25 hembras de t. urticae/cm2 para la aplicación de cada producto. veinticuatro horas después de esto se realizó la infestación y se hizo la aspersión, la liberación y el registro de variables. el ensayo contó con un diseño completamente al azar con arreglo factorial. los factores de variación para cada producto fueron metodología de aspersión y composición poblacional, y se registró el número de individuos muertos del depredador después de la aplicación del producto o de agua + coadyuvante (testigo). se registraron como muertos revagronomiacol 28(2).indb 276 27/11/2010 12:24:31 p.m. 2772010 forero-patiño, argüelles, cantor r. y rodríguez: bioensayo para evaluar la compatibilidad de adultos de neoseiulus californicus... aquellos depredadores inmóviles o con dificultades en su desplazamiento (según el mecanismo de acción del producto evaluado). resultados y discusión estandarización de un método de aspersión de productos químicos para evaluar su compatibilidad con adultos de n. californicus al evaluar el efecto de las metodologías de aspersión sobre la mortalidad del depredador, no se encontraron diferencias significativas entre estas (f = 2,50; p = 0,15), con un porcentaje promedio de mortalidad de 28,7%, y por tanto se consideró que la evaluación de los productos sobre neoseiulus californicus puede hacerse con cualquiera de estos métodos de aspersión (aspersión directa o superficie tratada), tomando un tiempo de 3 a 5 min entre la aplicación del producto y la liberación del enemigo natural y viceversa. sin embargo, este resultado podría variar si existiera un mayor tiempo de diferencia entre la aplicación del producto y la liberación del depredador, tal y como lo reporta blair (1964), por lo que se podría decir que en esta parte del trabajo se consideró únicamente el efecto físico-mecánico del método de aspersión, al realizarlo únicamente con agua y coadyuvante. este ensayo permite conocer qué tanto del efecto de un plaguicida (que se quiera evaluar más adelante con el bioensayo estandarizado) podría provenir del método de aspersión y no del modo-mecanismo de acción plaguicida, ya que lo que se busca con la estandarización del bioensayo es que, al hacer la aplicación de plaguicidas (en el siguiente ensayo), se determine su compatibilidad “real” con el ácaro depredador. en un estudio realizado por ruiz y de moraes (2008), se evaluó la toxicidad residual de diferentes productos aplicados en pomáceas, empleando un esquema similar de exposición del depredador al de “superficie tratada” utilizado en el presente trabajo, en donde al evaluar la mortalidad de adultos de n. californicus a 1, 3, 6 y 10 d después de la aspersión, se registró una disminución en el porcentaje de mortalidad de este depredador a un mayor tiempo de diferencia entre la liberación del depredador y el momento de aspersión de los productos evaluados, mientras que en el testigo (agua) el porcentaje de mortalidad estuvo entre 0 y 3,3% en los diferentes tiempos de evaluación considerados, después de la aspersión del producto. este tipo de resultados podría establecer diferencias en la utilización de uno u otro método, aunque las metodologías de aspersión se definan de forma diferente en los estudios. un ejemplo de esto es el trabajo de ramírez (2003), donde el método de “aspersión directa” es equivalente a “por contacto”, y “superficie tratada” es equivalente a “por ingestión”. sin embargo, al igual que en el presente trabajo, en el estudio de ramírez (2003) no se encontraron diferencias entre los dos métodos de aspersión cuando la aplicación se realizó únicamente con agua (testigo) empleando el método por “contacto directo” sobre phytoseiulus persimilis, razón por la cual en este trabajo no se evaluó este método con amblyseius sp. las diferencias encontradas por ruiz y de moraes (2008) y ramírez (2003) entre los métodos de aspersión evaluados en condiciones controladas para los tratamientos con agroquímicos podrían ampliarse con otros estudios, especialmente en condiciones semi-controladas, razón por la cual se hizo el siguiente ensayo presentado en este artículo. además, en estudios posteriores podría considerarse la evaluación de los efectos subletales asociados con fecundidad y sobrevivencia del depredador en la(s) siguiente(s) generación(es) a diferentes tiempos de exposición al agroquímico o diferentes tiempos de evaluación del depredador después de la aspersión en condiciones semicontroladas, similarmente a como se encuentra en el trabajo de duso et al. (2008), realizado con phytoseiulus persimilis, en condiciones controladas. por otra parte, la composición poblacional de los tratamientos mostró un efecto significativo (p≤0,05) sobre la mortalidad del depredador, donde la ausencia de la presa generó una mortalidad cercana al 47%, mientras que en el tratamiento con presencia de la presa la mortalidad registrada estuvo entre el 8 y el 18%, en donde se estima que los últimos valores corresponden a la mortalidad natural del depredador (f = 14,62; p = 0,00506). determinación de la compatibilidad de algunos productos comerciales con adultos de n. californicus considerando el resultado obtenido en el ensayo anterior asperjando únicamente agua y coadyuvante, y la diferencia encontrada en ramírez (2003) y ruiz y de moraes (2008), en la compatibilidad de los agroquímicos evaluados en condiciones controladas empleando uno o los dos métodos de aspersión, se decidió adelantar este ensayo para probar los dos métodos de aspersión con diferentes plaguicidas e igualmente incluir el tratamiento de aspersión con agua (testigo) para confirmar que el efecto del método de aspersión no cambia entre los diferentes productos, en condiciones semicontroladas. de lo anterior, se encontró que no hay diferencias significativas entre los métodos de aspersión, independientemente revagronomiacol 28(2).indb 277 27/11/2010 12:24:31 p.m. 278 agron. colomb. 28(2) 2010 del producto que se evalúe y de la composición poblacional (tab. 3). el anterior resultado no concuerda con lo encontrado por ramírez (2003) para los diferentes plaguicidas evaluados en su estudio, para quien el nivel de mortalidad ocasionado al depredador phytoseiulus persimilis, por los agroquímicos, varió entre los métodos de aspersión según el tipo de plaguicida, es decir, no hubo diferencia en la mortalidad si se trataba de fungicidas o coadyuvantes (coincidiendo con el resultado de este ensayo), mientras que con insecticidas y acaricidas, en algunos casos la mortalidad siempre fue baja (0-35%) como en el caso de spinosad, beauveria bassiana, carbofuran, bifenazate. para otros plaguicidas, la mortalidad pasó de ser media-alta (36-70%) al ser evaluados con el método por “contacto”, a ser mortalidad baja al ser evaluados con el método por “ingestión”. se considera que esta diferencia presentada respecto a lo encontrado en este trabajo se debe a su realización en condiciones semicontroladas, donde la “aspersión directa” del agroquímico no fue tan drástica como la empleada por ramírez (2003) en su estudio en condiciones controladas. esto favoreció la no diferencia encontrada entre los métodos de aspersión, al igual que menores porcentajes de mortalidad por aspersión directa que por superficie tratada para la mayoría de productos evaluados (tab. 3). por otra parte, en el trabajo realizado por ruiz y de moraes (2008) se encontró que con el método de aspersión “superficie tratada” en condiciones controladas, en la mayoría de los productos (exceptuando el azinphos-methyl a 100 g l-1) se registró un porcentaje de mortalidad del depredador mayor a 50% 24 h después de la aspersión, mientras que en el presente estudio, al adelantar la evaluación en condiciones semicontroladas, el porcentaje de mortalidad del depredador estuvo entre 30 y 55% (para el caso de los insecticidas y acaricidas) y de 20 y 29% para los fungicidas (tab. 2). lo anterior podría deberse a las diferencias microambientales presentes en la evaluación en condiciones semicontroladas más cercanas a la situación en campo, donde la presa tiene opciones para escapar del producto y el depredador tiene la posibilidad de encontrar alimento con menor cantidad de plaguicida en su superficie o tejidos internos, incrementando así su probabilidad de sobrevivir. cabe señalar también que al comparar el efecto de los productos evaluados sobre el porcentaje de mortalidad del depredador según su composición poblacional, se encontró que la ausencia de la presa resulta nociva para la sobrevivencia del depredador, independientemente del producto aplicado; incluso en ausencia de la presa puede resultar tan perjudicial aplicar agua (testigo), como aplicar productos considerados según blair (1964) como tóxicos para el depredador como metomil (0,5 g l-1) (tab. 4). este resultado, refleja la consecuencia económica que puede tener liberar un gran número de depredadores sin tener en cuenta la población de la presa o de aplicar en campo productos muy eficaces sobre la presa cuando el depredador está presente (forero et al. 2008). al estimar el grado de compatibilidad de los productos con el depredador en los tratamientos con presencia de la presa, se halló que tanto en el testigo (aplicación con agua + coadyuvante) como en los productos evaluados se generan valores muy cercanos de mortalidad para el depredador (promedio±es: 13,8±4,51%) (tab. 4), independientemente del producto evaluado y del método de aspersión empleado, por lo que se decidió considerar un rango entre un 0 y un 20% como mortalidad natural del depredador, y se interpretó por consiguiente que no hubo mortalidad por efecto del agua + coadyuvante en el testigo. según el anterior criterio, se aplicó la fórmula de henderson y tilton para corregir el porcentaje de mortalidad encontrado, en donde, para el testigo, al encontrarse un porcentaje de mortalidad de 0 a un 20%, este se asumió como mortalidad natural y se interpretó por consiguiente que no hubo mortalidad tabla 3. porcentaje de mortalidad promedio de adultos de n. californicus según el método de aspersión con cada uno de los productos evaluados, independientemente de la composición poblacional. ingrediente activo del producto evaluado dosis mortalidad promedio±es p>f aspersión directa superficie tratada metomil 0,5 g l-1 50,90±12,40 54,50±12,53 0,793574 bifenazate 0,3 g l-1 16,67±13,61 33,33±8,61 0,140658 procloraz 0,6 ml l-1 16,67±11,38 27,78±10,24 0,190240 bupirimato 1,0 g l-1 29,17±10,54 25,00±8,54 0,970370 agua (testigo) 10,80±6,39 16,90±7,54 revagronomiacol 28(2).indb 278 27/11/2010 12:24:31 p.m. 2792010 forero-patiño, argüelles, cantor r. y rodríguez: bioensayo para evaluar la compatibilidad de adultos de neoseiulus californicus... por efecto del agua + coadyuvante en el testigo. con este dato se realizó la ecuación (1) de henderson y tilton para estimar la compatibilidad de los productos: % mortalidad = (1 (td * ca) / (ta * cd)) * 100 (1) en donde td es el número de individuos vivos en el tratamiento, después de haber estado en contacto con hoja tratada; ta, número de individuos vivos en tratamiento antes de haber estado en contacto con hoja tratada; cd, número de individuos vivos en testigo después de haber estado en contacto con hoja tratada (agua + coadyuvante), y ca, número de individuos vivos en testigo antes de haber estado en contacto con hoja tratada (agua + coadyuvante). como resultado, en cuanto al grado de compatibilidad de los productos con el depredador en los tratamientos con presa, se encontró que el metomil (0,5 g l-1) es nocivo para n. californicus (mortalidad promedio±se: 54±5,3%) (tab. 4) -corroborando lo establecido por ramírez (2003), quien reporta una mortalidad del depredador entre el 55 y el 100%y que este producto genera una reducción en el potencial controlador del mismo superior al 75% en condiciones diferentes. por tanto, el metomil (0,5 g l-1) no debe usarse junto con neoseiulus californicus en programas de manejo integrado de plagas, debido a que su uso con el control biológico haría difícil el establecimiento del enemigo natural. el bifenazate (0,3 g l-1), al igual que los fungicidas procloraz (0,6 ml l-1) y bupirimato (1,0 g l-1) son compatibles con este enemigo natural, pues provocaron mortalidades entre el 8 y el 25% aproximadamente, valores cercanos a los presentados en el testigo cuando la presa está presente (tab. 4). este último resultado concuerda con lo mencionado por ramírez (2003) en su trabajo, en donde se establece que los fungicidas son al parecer menos nocivos para el depredador que los insecticidas y algunos acaricidas (ruiz y de moraes, 2008). por otro lado, en cuanto al acaricida bifeazante, alzoubi y çobanoğlu (2007) corroboran que este producto es moderadamente perjudicial para n. californicus, y que por tanto puede usarse en conjunto para el control de t. urticae. los resultados anteriores permiten recomendar el uso de estos productos junto con la liberación de n. californicus para controlar t. urticae en un programa de manejo integrado de plagas. por último, se confirma que la ausencia de presa provoca una drástica disminución en la población del depredador disponible para ejercer control, lo que también dificulta su establecimiento en el cultivo y no permite un control correspondiente con lo esperado. para futuras investigaciones se sugiere la evaluación de estadios del depredador diferentes al de adulto, así como la evaluación de los efectos subletales sobre los sobrevivientes luego de la implementación de la metodología. finalmente, para la aplicación de productos de síntesis química sobre adultos de n. californicus, y con el fin de determinar su grado de compatibilidad, se propone el siguiente protocolo: • estimar la densidad de infestación con hembras de t. urticae de 0 a 6 d después de emergidas por planta de rosa según área foliar a partir de cinco plantas escogidas al azar. • retirar las hembras de t. urticae 3 d después de la infestación. • monitorear a los 10, 12 y 14 d después de infestación, para hacer seguimiento a la población de huevos dejada por las hembras. en cada uno, se hace un registro destructivo de tres plantas infestadas escogidas al azar contando únicamente inmaduros móviles y huevos de t. urticae. • aspersión y liberación del depredador, si la población de inmaduros móviles en promedio encontrada en las plantas monitoreadas alcanza un 60% o más de la población total considerada, y si este porcentaje tabla 4. porcentaje de mortalidad de adultos de n. californicus según la composición poblacional de los tratamientos evaluados, independientemente del método de aspersión utilizado. ingrediente activo del producto evaluado dosis mortalidad promedio±es p>f n. californicus + t. urticae n. californicus metomil 0,5 g l-1 54,50±5,25 86,40±4,55 0,006999 bifenazate 0,3 g l-1 20,83±7,55 66,67±16,71 0,001671 bupirimato 1,0 g l-1 18,75±6,68 65,50±0 0,021000 procloraz 0,6 ml l-1 12,50±6,10 66,67±0 0,024540 agua (testigo) 13,82±4,51 45,45±5,25 revagronomiacol 28(2).indb 279 27/11/2010 12:24:32 p.m. 280 agron. colomb. 28(2) 2010 permite la evaluación de mínimo tres depredadores según proporción 20:1 (presa:depredador). • registrar la mortalidad de n. californicus 3 d después de aspersión y liberación. • si la mortalidad promedio del depredador en el testigo para los productos evaluados estuvo entre un 0-20%, este valor se asume como mortalidad natural, y se implementa la fórmula de henderson y tilton para estimar la compatibilidad de los productos con el depredador. • si la mortalidad del depredador en el testigo supera el 20% en el promedio de los productos evaluados, y si se encuentran porcentajes de mortalidad negativos, se sugiere repetir el ensayo. • a menor mortalidad provocada por el producto evaluado al depredador, más compatible es con éste. agradecimientos a la universidad militar nueva granada por el apoyo logístico y financiero del proyecto registrado con el código cias-2003-007, y a la empresa c.i. americaflor ltda. por el apoyo financiero, la asesoría y orientación durante el desarrollo del mismo. literatura citada acheampong, s. y j. stark. 2004. can reduced rates of pymetrozine and natural enemies control the cabbage aphid, brevicoryne brassicae (homoptera: aphididae), on broccoli? int. j. pest manage. 50(4), 275-279. alzoubi, s. y s. çobanoğlu. 2007. effects of sublethal dose of different pesticides on the two-spotted spider mite “tetranychus urticae koch” and its predatory mites under greenhouse conditions. world j. agric. sci. 3(6), 764-770. argüelles, a., n. plazas, l. táutiva, f. cantor, a. bustos y d. rodríguez. 2007. evaluación de un método a campo abierto para la producción de tetranychus urticae – koch (acari: tetranychidae) como suministro de presas para phytoseiulus persimilis – athias. revista facultad de ciencias básicas 2(1), 117-122. blair r., b. 1964. the toxicity of some pesticide residues to adult amblyseius hibisci, with a compilation of the effects of pesticides upon phytoseiid mites. j. econ. entomol. 57(4), 559-563. duso, c., v. malagnini, a. pozzebon, f. buzzetti y p. tirello. 2008. a method to assess the effects of pesticides on the predatory mite phytoseiulus persimilis (acari: phytoseiidae) in the laboratory. biocontrol sci. technol. 18(10), 1027-1040. forero, g., m. rodríguez, f. cantor, d. rodríguez y j.r. cure. 2008. criterios para el manejo de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) con el ácaro depredador amblyseius (neoseiulus) sp. (acari: phytoseiidae) en cultivos de rosas. agron. colomb. 26(1), 78-86. hardman, j.m., j.m. franklin, d.l. moreau y n.j. bostanian. 2003. an index for selective toxicity of miticides to phytophagous mites and their predators based on orchard trials. pest manage. sci. 59(12), 1321-1332. hincapié, c., g. lópez y r. torres. 2008. comparación y caracterización de extractos de bulbos de ajo (allium sativum l.) y su efecto en la mortalidad y repelencia de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae). chilean j. agric. res. 68(4), 317-327. hoyt, s.c. 1969. integrated chemical control of insects and biological control of mites on apple in washington. j. econ. entomol. 62(1), 74-86. mcgowan, c.l. 2006. spotlight on south america: see how colombia and ecuador work to grow their share of the floral market. en: superflora retailing magazine, http://www.padf. org/documents/newsstories/060927_super_floral_retailing_magazine_spotlight_south_america_asocolflores. pdf; consulta: junio de 2010. montoya, a., h. rodríguez, i. miranda y m. ramos. 2008. evaluación de la reproducción masiva de amblyseius largoensis (muma) en casas de malla. rev. protección veg. 23(3), 168-175. opit, g.p., j. perret, k. holt, j.r. nechols, d.c. margolies y k.a. williams. 2009. comparing chemical and biological control strategies for twospotted spider mites (acari: tetranychidae) in commercial greenhouse production of bedding plants. j. econ. entomol. 102(1), 336-346. overmeer, w.p.j. 1985. toxicological methods. pp. 183-189. en: helle w. y m.w. sabelis (eds.). spider mites. their biology, natural enemies and control. world crop pests. vol. 1b. natural enemies of the tetranychidae. editorial elsevier, amsterdam. páramo, g., m. sánchez y d. corredor. 1986. tabla de vida y parámetros poblacionales fundamentales de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) en rosa sp. en condiciones de laboratorio. agron. colomb. 3(1-2), 83-95. ramírez g., a. 2003. estudio de la compatibilidad de agentes de control biológico de tres plagas de rosa. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. riquelme v., m.b., e.n. botto y c. lafalce. 2006. evaluación de algunos insecticidas para el control de la “polilla del tomate”, tuta absoluta (lepidoptera: gelechiidae) y su efecto residual sobre el parasitoide trichogrammatoidea bactrae (hymenoptera: trichogrammatidae). rev. soc. entomol. argent. 65(3-4), 57-65. ruiz, m. y g. de moraes. 2008. mortalidade do ácaro predador neoseiulus californicus (acari: phytoseiidae) em testes de toxicidade residual de insecticidas e acaricidas usuais em pomáceas. rev. bras. frutic. 30(4), 919-924. sabelis, m.w. y m. dicke. 1985. long-range dispersal and searching behaviour. pp. 141-160. en: helle, w. y m.w. sabelis (eds.). spider mites. their biology, natural enemies and control. world crop pests. vol. 1b. natural enemies of the tetranychidae. editorial elsevier, amsterdam. spollen, k.m. y m.b. isman. 1996. acute and sublethal effects of a neem insecticide on the commercial biological control agents phytoseiulus persimilis and amblyseius cucumeris (acari: phytoseiidae) and aphidoletes aphidimyza (diptera: cecidomyiidae). j. econ. entomol. 89(6), 1379-1386. revagronomiacol 28(2).indb 280 27/11/2010 12:24:32 p.m. received for publication: 22 january, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 doctoral program in science-biology, biodiversity and conservation line, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author: celopezc@unal.edu.co agronomía colombiana 29(1), 27-34, 2011 gene silencing and applications for functional gene validation: the case of geminiviruses silenciamiento génico y aplicaciones para la validación funcional de genes: el caso de los geminivirus simón pedro cortés1 and camilo ernesto lópez2, 3 abstract resumen plants are able to recognize and degrade double-strand rna molecules employing the mechanism of post-transcriptional gene silencing (ptgs). ptgs is both a vegetal defense strategy against viral infections and a conserved eukaryotic mechanism for regulate endogenous gene expression. the vigs methodology (virus induced gene silencing) uses this mechanism to selectively silence genes employing viral vectors, which contain the target gene, becoming a tool for functional gene validation. geminiviridae family, with the begomovirus, curtovirus, mastrevirus and topocuvirus genera, encompass viruses of circular, single-strand dna packed in icosahedric geminated particles, and some of them had been evolved to infect particular plant species. classification of these genera is based in the genome organization, the type of host plants and the insect vector that transmits the virus. geminiviruses are able to induce gene silencing (gs) and therefore they have been used to develop vigs–based methodologies for functional gene silencing. this review describes the molecular mechanism of gene silencing, with emphasis in gene silencing induced by geminiviruses and the applications for a staple crop as cassava. las plantas reconocen y degradan moléculas de arn de doble cadena a través del mecanismo de silenciamiento génico post-transcripcional (ptgs). se trata de una estrategia de defensa vegetal contra infecciones virales y, simultáneamente, de un mecanismo conservado en los eucariotas para regular la expresión endógena de genes. la metodología vigs (virus induced gene silencing) aprovecha el ptgs para silenciar genes selectivamente empleando vectores virales que contienen el gen blanco, constituyéndose en una herramienta para la validación funcional de genes. la familia geminiviridae, con los géneros begomovirus, curtovirus, mastrevirus y topocuvirus comprende virus con adn de cadena circular sencilla empacado en partículas icosahédricas geminadas, algunos de los cuales han evolucionado para infectar especies particulares de plantas. la clasificación de estos géneros se basa en la organización del genoma, el rango de plantas hospederas y el insecto vector que los transmite. los geminivirus inducen silenciamiento génico (sg) y han sido empleados como herramientas de vigs para la validación funcional de genes. esta revisión describe la base molecular del mecanismo de silenciamiento génico con énfasis en el silenciamiento inducido por geminivirus y las aplicaciones a un cultivo de seguridad alimentaria como la yuca. key words: gene silencing, functional genomics, geminivirus, manihot esculenta. palabras clave: silenciamiento génico, genómica funcional, geminivirus, manihot esculenta. introduction viral diseases represent great limitations in crop production of agronomic interest. in response to viral infection, plants have developed different kinds of immunities, one of which involves gene silencing (gs), which produces the degradation of the double-strand rna molecules of viral origin produced in the process of virus replication. this phenomenon has been used to implement strategies for the functional validation of genes, inhibiting gene expression and evaluating the resulting phenotype. this is how the biotechnological exploitation of plant-virus interactions has permitted elucidating the function of multiple genes. this review conducts a description of the gs mechanism with emphasis to that produced by geminiviruses and its application for the functional validation of genes in plants. types of silencing gene silencing controls viral replication within the host cells and avoids the invasion of characteristic dna fragments like transposons and regulates gene endogenous expression (chapman and carrington, 2007). gs is highly conserved evolutionarily and involves the degradation of 28 agron. colomb. 29(1) 2011 sons (mosher et al., 2008). the srnas induce epigenetic silencing by generating rna-directed dna methylation (rdrm) (chan et al., 2005). ptgs is mediated by micrornas (mirnas). the mirnas are a fundamental part for the regulation of the expression of endogenous genes in plants and animals and participate in multiple processes and responses to biotic and abiotic stresses (brodersen and voinnet, 2009). mirnas are transcribed by rna polymerase ii, forming the primary mirna (lee et al., 2002). these primary mirnas are processed in the nucleus by drosha-type proteins making up mirnas precursors, which are exported to cytoplasm and processed by dicer, forming mature mirnas (chapman and carrington, 2007). as with sirna from the virus (see below), mirnas are recruited by risc where one of the rna strands (denominated passenger rna*) is lost. the mirna:risc complex interacts with the complementary mrna molecule producing its cut and degradation (voinnet, 2009). the first ptgs case was discovered in plants as a defense mechanism against viral infections (hamilton and baulcombe, 1999). many virus infecting plants are made up of single-strand rna, which in order to replicate go through an intermediary stage where double-strand molecules are produced, which are recognized by dicer and cut into sirnas (voinnet, 2009). these sirnas are incorporated to risc, where a strand of the sirna is cut and degraded. rna molecules (chen and rajewsky, 2007). it was initially reported in plants, where it was denominated as post transcriptional gene silencing (ptgs) (napoli et al., 1990), but it was subsequently described in fungus (quelling) (cogoni and macino, 1997) and recently in animals, where it is known as rna interference (rnai) (fire et al., 1998). gs consists of the junction between a short rna sequence of approximately 20-30 nucleotides (nts) with an rna target sequence for its degradation (fire et al., 1998). there are several paths activating the degradation mechanism of rna molecules, which is related to the evolutionary histories of each of the different organisms and the functions gs must fulfill (voinnet, 2009). gs starts with the presence of a double-strand rna (dsrna) recognized by the dicer enzyme, which has rnaase lll activity and, specifically cuts dsrnas producing duplex rnas of 21 to 24 nts called sirna (small interfering rnas). dicer is evolutionarily conserved in diverse organisms (bernstein et al., 2001). the sirnas generated by dicer are recruited by the multienzyme risc complex (rna-induced silencing complex), which contains argonaut (ago) (hammond et al., 2001). within risc, one of the sirna strands remains joined to the complex and the complementary strand is hydrolyzed, possibly by ago (hutvagner and simard, 2008). when risc has been charged with sirna, it begins to recognize messenger rna sequences (mrna) complementary to sirna, cutting them off or repressing their translation (baulcombe, 2005) (fig. 1). silencing may extend due to a rna-dependent rna polymerase (rdrp), which amplifies the signal producing additional sirnas migrating from the infection site to remote cells (voinnet, 2008). the origin of the dsrnas defines the different gs mechanisms in the organisms. rna silencing may occur at the transcriptional level (transcriptional gene silencing, tgs), as well as at the post-transcriptional (ptgs) level (brodersen and voinnet, 2006). in drosophila germ cells, a type of small (between 24-30 nts), noncoding rna has been described, denominated piwirna, which originates from a single-strand rna precursor without needing the dicer. the piwi complex would join the transcripts emerging from the transposable elements (te), recruiting chromatin remodeling or assembly factors and activating the transcription (klattenhoff and theurkauf, 2008). tgs involves the methylation of promoter regions reducing or inactivating the genetic expression (bao et al., 2004). this silencing is related to controlling the te invasion in the genome (obbard et al., 2009). methylation-based gs is begun by small rnas (srnas) of 24 nts from transpodouble strand rna siarn messenger rna messenger rna degraded complementarity rna cleavage dicer risc risc dicer figure 1. scheme of gene silencing process mediated by sirnas. dicer recognizes the dsrna, cutting it in sirnas, which are loaded in the risc complex that degrades the rna strand complementary to sirna, and subsequently recognizes the messenger rna to be silenced through complementarity of bases with loaded sirna. once the double-strand fragment is generated between the sirna and the complementary region of mrna, the cut and degradation of the mrna is produced by risc. 29cortés and lópez: gene silencing and applications for functional gene validation: the case of geminiviruses the single-strand sirna remaining in the risc, being complementary to the viral rna sequence, will make up a duplex where the viral rna is digested, generating resistance to the infection (baulcombe, 2005). in various eukaryotes, there is rdrp, which permit producing more sirnas, amplifying the signal and making it systemic (ding and voinnet, 2007). suppressors the interaction between plants and virus can be seen as an “arms race” (waterhouse and fusaro, 2006). in this sense, viruses have generated mechanisms to block the gs and in consequence the resistance of the host (deleris et al., 2006) through silencing suppressors, initially characterized as viral pathogenicity factors (voinnet et al., 1999). gs suppressor proteins are not similar at the sequence level, but act at different levels within the same gs route, suggesting they have originated via convergent evolution processes (soosaar et al., 2005). the first suppressor identified was hc-pro in potyvirus (pruss et al., 1997). hc-pro acts as a suppressor joining dicer, interfering with its activity and trapping the sirnas (voinnet, 2005). other suppressors acting similarly are p19 from the tombusvirus (tombusviridae) and p21 from byv (beet yellow virus) (lakatos et al., 2006), p38 from tcv (turnip crinkle virus), and 2b from cmv (cucumber mosaic virus) (deleris et al., 2006). recently, p0 was characterized from bwyv (beet western yellow virus), which presents an f-box motive implicated in protein degradation and interacts with ago degrading it and blocking gs (bortolamiol et al., 2007). gene silencing and functional genomics the most widely used mechanism to determine gene function is the generation of mutants of genes of interest, causing the loss of function or expression through mutations in the promoters (page and grossniklaus, 2002). the collection of mutants generated is evaluated to identify the resulting phenotype. the way of applying this methodology involves the insertion of dna sequences (transposons or t-dna elements in plants) (page and grossniklaus, 2002), homologous recombination (bacteria and animals) (kile and hilton, 2005; shuman and silhavy, 2003), treatment with mutagenic agents like sodium azide (rines, 1985), ethyl methanesulfonate (ems) (katavic et al., 1995), or gamma radiation exposure (vizir et al., 1994) to just name the most important. identifying the gs mechanism in plants and animals generated new methodological strategies that have permitted guided silencing of target genes for their functional validation (boutros and ahringer, 2008). in drosphila melanogaster and caenorhabditis elegans, silencing has been implemented by rnai (dorsett and tuschl, 2004). initially long dsrna were employed, which were cleaved in intra-cellular manner by dicer in functional sirnas (fire et al., 1998; hammond et al., 2000). nevertheless, these long dsrnas are not very efficient in activating the silencing in many mammal cells (grimm, 2004). alternatively, cells are transfected with synthetic sirnas or cloned in plasmids (jackson et al., 2006; berns et al., 2004). thus using for example, sirna libraries, functional genomics experiments have been conducted to determine the phenotypic effect of inactivating the genes annotated through complete genome sequencing strategies (berns et al., 2004; boutros et al., 2004; paddison et al., 2004). there are sirna libraries available in public and private research centers (boutros and ahringer, 2008). for c. elegans, the ingestion of bacteria containing plasmids with sirnas permits introducing these into the nematode cell cytoplasm, inducing silencing of the endogenous target gene (jorgensen and mango, 2002), while in drosophila or cell cultures it is necessary to transfect to incorporate sirnas into the cytoplasm (boutros and ahringer, 2008). in plants, the virus-induced gene silencing (vigs) strategy was developed in which a gene or part of such is introduced into a viral vector in antisense direction (eamens et al., 2008), is inoculated in plants and a couple of weeks later the silencing of the endogenous gene occurs, by producing sirnas generated by dicer from dsarn produced during viral replication, and which includes the production of dsrnas complementary to the target gene to be silenced. the vigs system has been widely used mainly in plants from the solanaceae family while in others it has been difficult to implement. it can be explained considering the difficulty finding a balance between the replication capacity of the viral construct and the plant’s relative resistance against infection. to avoid a phenotype product of the virus instead of the target gene to be silenced is troublesome (purkayastha and dasgupta, 2009). alternatively, the strategy known as rnai has been developed, which consists of introducing, via genetic transformation, a sense-antisense construction of the target gene to be silenced. this way, the transcription of the “transgen” in the plant cell will produce dsrnas, which will be recognized by dicer and sirnas are generated complementary to the endogenous gene to silence (wesley et al., 2001). this strategy takes up more time given that transgenic lines must be generated with the silencing construct; this is a rather inefficient process in plants recalcitrant to genetic transformation (purkayastha and dasgupta, 2009). 30 agron. colomb. 29(1) 2011 geminiviruses are part of the game although most viruses infecting plants have rna genomes, there are exceptions like viruses from the caulimoviridae, geminiviridae, and circoviridae families; curiously, in prokaryotes, invertebrates, and vertebrates, most viral infections are caused by dna viruses (rojas et al., 2005). caulimoviruses are formed by dsdna, which is replicated via an rna intermediary by reverse transcription (schoelz, 2008). geminiviruses and nanoviruses have single-strand dna or ssdna, replicating via an intermediary dsdna molecule through the rolling circle mechanism (hanleybowdoin et al., 2000). since the beginning of 20th century, the first plant infections caused by geminiviruses were recognized, although they were much later associated to vector insects. isolation and characterization of geminiviruses was undertaken in the 1970s (mumford, 1974). geminiviral diseases affect production of crops like corn, bean, cassava and tomato (fargette et al., 2004; mansoor et al., 2006), to name just some cases. geminiviruses have a genome composed of one (monopartite) or two (bipartite) circular ssdna molecules whose sizes range between 2.5 and 3.0 kb. these viruses use a mechanism for bidirectional transcription and genetic overlap that maximizes the use of their genome (rojas et al., 2005). structurally, they present twin icosahedral virions, which gives them their name (from the latin geminis: twin) (matthews and hull, 2002). geminiviruses present the rep protein (replication-associated protein), essential for replication, and whose genomic position, sequence and function is conserved in all the geminiviruses (matthews and hull, 2002). geminiviruses are grouped in the geminiviridae family, made up of four genus according to their genomic arrangement, host range, and vector specificity: geminiviruses with monopartite genomes and transmitted by insects from the cicadellidae family to monocotyledon plants belong to the mastrevirus genus. geminivirus with the characteristics of mastrevirus but transmitted to dycotyledon plants are curtovirus. the topocuvirus genus is monopartite and infects dicotyledon plants through insects from the membracidae family. the begomovirus genus is one of the most diverse geminiviruses; it is transmitted exclusively by the bemisia tabaci whitefly complex to dycotyledon plants and contains mono and bipartite members (vanitharani et al., 2005). one of the evolutionary advantages permitting geminiviruses (like dna virus) to infect plants may have been their bipartite genomic structure (rojas et al., 2005). as with other virus families, there is a close co-evolution of geminiviruses with their vector insects to ensure expansion and transmission, which is evidenced in the generation of symptoms that produce yellowing of the leaves of plants infected by geminiviruses, attracting plant sucking insects and allowing the propagation of these viruses (rojas et al., 2005). silencing produced by geminiviruses: we are part of the solution although geminiviruses are made up of dna and do not present rna intermediaries during their replication, they can induce ptgs, as initially observed when using tomato golden mosaic virus (tgmv) as vector to silence reporter genes (kjemtrup et al., 1998). then came reports of virus-induced gene silencing (vigs) in tomato (lucioli et al., 2003), as in geminiviruses infecting cassava like the african cassava mosaic virus cameroon (acmv-cm), the east african cassava mosaic cameroon/uganda (eacmc/ ug/v), the sri-lanka cassava mosaic virus (slcmv), and the indian cassava mosaic virus (icmv) (patil and fauquet, 2009). currently, the vigs strategy is being used in several plants (tab. 1). several hypotheses suggest how geminiviruses could induce gs. the most accepted of these states that bidirectional transcription of transcripts produced by regions with opposing polarity would produce overlaps that would be recognized by dicer as dsrnas (vanitharani et al., 2005). table 1. geminiviruses used as genetic silencing vectors. virus silencing host natural transmission mode pathogenesis host infection mechanism for vigs reference tgmv n. benthamiana tomato white fly tomato microparticle bombardment lucioli et al, 2003 calcuv arabidopsis broccoli white fly cabbage, broccoli, cauliflower microparticle bombardment hill et al., 1998 phyvv pepper mechanical peppers agroinfiltration stewart et al., 2005 clcrv cotton mechanical cotton microparticle bombardment tuttle et al., 2008 acmv cassava white fly cassava microparticle bombardment fofana et al., 2004 31cortés and lópez: gene silencing and applications for functional gene validation: the case of geminiviruses geminiviruses could induce or suppress gs. the potato virus x (pvx) trap protein (voinnet et al., 1999) was one of the first suppressors identified. then c2, from certain begomoviruses and ac4 from acmv-cm, and slcmv were characterized as ptgs suppressors (vanitharani et al., 2004), given that transgenic plants expressing ac2 or c2 were more susceptible to the virus (rojas et al., 2005). geminiviruses are used as vectors to carry out vigs. some examples are tobacco curly shoot virus (tbcsv), tomato yellow leaf curl china virus (tylccnv), tomato golden mosaic virus (tgmv), and cabbage leaf curl virus (calcuv) (peele et al., 2001; turnage et al., 2002; tuttle et al., 2008; golenberg et al., 2009). these vectors offer some advantages over rna-based viruses: high sequence conservation among geminiviruses permits adapting a virus to be used in vigs through information from another related virus, greater genetic stability with respect to vectors based on rna virus and can infect meristematic tissue (padmanabhan and dinesh-kumar, 2008). they also have a broader range of hosts, including plants of agronomic interest (golenberg et al., 2009). there are disadvantages for geminiviruses as vigs inducers: symptoms can be present in the inoculated plants, it is necessary to co-inoculate plasmids with the a and b genomes (padmanabhan and dinesh-kumar, 2008) and the size of the inserts the geminiviral vectors can host is small. nevertheless, to trigger silencing big fragments are not necessary (100 base pairs may be enough) (vanitharani et al., 2005). geminiviruses and cassava cassava (manihot esculenta) originated in the amazon river basin and constitutes the nutritional base for almost one billion people (faostat, 2009). cassava is attacked by cassava mosaic geminiviruses (cmgs) causing the cassava mosaic disease (cmd) (patil and fauquet, 2009). cmd is transmitted by the bemisia tabaci whitefly complex (legg and fauquet, 2004), with isolates of such in africa and india (maruthi et al., 2002). the genome of the virus responsible for this disease, african cassava mosaic virus (acmv) was sequenced in 1983 (stanley and gay, 1983). cmd has been reported in at least nine african countries, causing losses near us$2-billion (legg and fauquet, 2004). recently, various african and indian strains have been identified and classified (patil and fauquet, 2009). cmd is found in africa and india but not in america, although the vector, the white fly (bemisia tabaci) is present in the old and the new worlds. it is possible the fly’s specific biotype (b) cannot colonize cassava in america (carabali et al., 2005). cassava arrived to the african continent in the 16th century (cock, 1982). it is possible that the geminivirus, already present in this continent and infecting other types of hosts, took advantage of the extension of the cassava cultivation in africa for its colonization. cmd expansion in africa has been facilitated by the use of susceptible varieties, the exchange of material among geographical regions and the exchange among geminiviruses (patil and fauquet, 2009). one of the influential factors in the expansion of cmgs is the high diversity they present in the a genome due to the frequent recombination processes between strains and species (fondong et al., 2000; patil and fauquet, 2009), among which there is also high synergy, increasing the severity of the cmd symptoms (fondong et al., 2000). genetic composition cmgs belong to the begomovirus genus, geminiviridae family; they have two molecules of single-strand dna, a and b forms (patil and dasgupta, 2006). the a-dna presents six open reading frames, each one for a specific protein. ac1 is the protein associated with replication (rep), ac2 is the transcriptional activator protein (trap). gene ac3 codifies for a protein that enhances replication (ren). finally, ac4 is a silencing suppressor (patil and dasgupta, 2006). in the complementary sense, there are av1 and av2 codifying for capsid proteins. in b-dna there is bv1 codifying nuclear-shuttle protein (nsp) and bc1 codifying movement protein (mp) implied in intraand-intercellular movement (pita et al., 2001). the a and b components of begomoviruses have a common region of approximately 200 nucleotides with 80% identity (harrison and robinson, 1999), which contain several regulatory elements and “iteron” copies, junction sites for the protein associated to replication (rep) (hanleybowdoin et al., 2000). cmgs have used strategies that permit them to generate a high diversity for their adaptation, among which there is a high recombination rate between a and b components (lefeuvre et al., 2009), which may be favored by the mixed infection present in cassava cultivations where different cmg strains or species can cohabit in the same plant (patil and fauquet, 2009). silencing in cassava by geminiviruses geminiviruses can induce gs or ptgs. among those inducing ptgs, there are cmgs. in infected tobacco and cassava 32 agron. colomb. 29(1) 2011 plants sirnas associated to ptgs are produced (chellappan et al., 2004). for some viruses, like acmv and slcmv, there is the recovery phenomenon (rodríguez-negrete et al., 2009), which has been correlated with ptgs and with sirna production (padmanabhan and dinesh-kumar, 2008). however, in other cases, although sirnas have been identified, the plants do not show recovery, suggesting that there must be other viral or suppressor genetic factors that could counter silencing (patil and fauquet, 2009). most sirnas identified correspond to the c-terminal of ac1 that overlaps with the n-terminal region of the ac2 gene from the a-dna component. in some cases, sirnas from the bc1 gene of the b-dna component have been detected (chellappan et al., 2004). vigs in cassava: silencing the genome! the vigs system has been utilized with cmgs for functional validation of genes in cassava. fofana et al. (2004) introduced a multi-cloning region (mcs) within the orf codifying for the capsid protein of the genome a component of acmvcm; subsequently, it was subcloned in pbluescript to generate a silencing construct. to validate the correct functioning of silencing in cassava, phytoene desaturase (pds) and sulfur (su) genes were used (fofana et al., 2004) whose silencing phenotype is easily visible, plants showing bleaching and/ or yellowing, respectively (kumagai et al., 1995). from nicotiana benthamiana dna constructions were made of these genes within the acmv vector (acmv+su and acmv+pds, respectively) and cassava 60444 variety and tobacco plants were infected. in tobacco photo-bleaching was observed in plants silenced with pds; unlike cassava did not show photo-bleaching (fofana et al., 2004). by using the su gene, yellowing was observed in cassava and tobacco leaves, revealing that the vigs system using acmv works adequately (fofana et al., 2004). to demonstrate that the system works for gene validation, fofana et al. tested the silencing of cyp79d2, a gene involved in linamarin byosynthesis, and through rt-pcr they verified the cyp79d2 and cyp79d1 silencing, which shares 89% identity with cyp79d. additionally, linamarin content was reduced by close to 70% in cassava leaves silenced plants (fofana et al., 2004). recently, we used the vigs strategy in cassava to silence rxam1, a candidate gene for resistance to vascular cassava bacterial blight. the acmv-rxam1 construct was generated and gene silencing was sought in varieties 60444 and sg107-35. although yellowing was clearly observed in plants from the 60444 variety, only one of seven plants from the sg107-35 variety revealed a clear phenotype, suggesting that vigs can be dependent on the variety of the plant used (cortés and lópez, 2010). conclusions geminiviruses are among the main limitations in the production of several agricultural importance crops, including cassava. plants activate gs in response to geminiviruses, which has been used for functional validation of genes. this strategy has been implemented in cassava and has proven to be a useful tool in this plant, as well as being a great aid in the new era of functional genomics in cassava, with the recent release of its complete genome sequence (http://www. phytozome.net/cassava). acmv has not been reported in america and for bio-security, these kinds of strategies can only be carried out in countries where cmd is present or in regions of the world where cassava is not cultivated and under strict control measures. it would be interesting to try to establish if from the viruses infecting cassava in the american continent, which present a very low incidence, viral vectors could be developed for vigs in cassava. acknowledgements we thank doctors claude fauquet, patil basavaprabhu, and nigel taylor for the training in the application of the vigs system in cassava. we also thank the anonymous evaluators for the critical revision of the manuscript. this work was sponsored by research división bogota at universidad nacional de colombia (project no. 7915-2008): “validación de genes candidatos de resistencia a la bacteriosis vascular en yuca mediante vigs”. literature cited bao, n., k.w. lye, and m.k, barton. 2004. microrna binding sites in arabidopsis class iii hd-zip mrnas are required for methylation of the template chromosome. dev. cell 7, 653-662. baulcombe, d. 2005. rna silencing. trends biochem. sci. 30, 290-293. berns, k., e.m. hijmans, j. mullenders, t.r. brummelkamp, a. velds, m. heimerikx, r.m. kerkhoven, m. madiredjo, w. nijkamp, b. weigelt, r. agami, w. ge, g. cavet, p.s. linsley, r.l. beijersbergen, and r. bernards. 2004. a large-scale rnai screen in human cells identifies new components of the p53 pathway. nature 428, 431-437. bernstein, e., a.a. caudy, s.m. hammond, and g.j. hannon. 2001. role for a bidentate ribonuclease in the initiation step of rna interference. nature 409, 363-366. bortolamiol, d., m. pazhouhandeh, k. marrocco, p. genschik, and v. ziegler-graff. 2007. the polerovirus f box protein p0 targets argonaute1 to suppress rna silencing. curr. biol. 17, 1615-1621. 33cortés and lópez: gene silencing and applications for functional gene validation: the case of geminiviruses boutros, m., a.a. kiger, s. armknecht, k. kerr, m. hild, b. koch, s.a. haas, r. paro, and n. perrimon. 2004. genome-wide rnai analysis of growth and viability in drosophila cells. science 303, 832-835. boutros, m. and j. ahringer. 2008. the art and design of genetic screens: rna interference. nat. rev. genet. 9, 554-566. briddon, r., j. brown, e. moriones, j. stanley, m. zerbini, x. zhouy, and c.m. fauquet. 2008. recommendations for the classification and nomenclature of the dna-b satellites of begomoviruses. arch. virol. 153, 763-781. brodersen, p. and o. voinnet. 2006. the diversity of rna silencing pathways in plants. trends genet. 22, 268-280. brodersen, p. and o. voinnet. 2009. revisiting the principles of microrna target recognition and mode of action. nat. rev. mol. cell biol. 10, 141-148. brown, j.k. 2008. plant resistance to viruses: geminiviruses. pp. 52-58. in: mahy, b.w.j, and m.h.v van regenmortel (eds.). desk encyclopedia of plant and fungal virology. academic press, san diego, ca. carabali, a., a. bellotti, j. montoya-lerma, and m. cuellar. 2005. adaptation of bemisia tabaci biotype b (gennadius) to cassava, manihot esculenta (crantz). crop prot. 24, 643-649. chan, s.w., i.r. henderson, and s.e jacobsen. 2005. gardening the genome: dna methylation in arabidopsis thaliana. nat. rev. genet. 6, 351-360. chapman, e.j. and j.c. carrington. 2007. specialization and evolution of endogenous small rna pathways. nat. rev. genet. 8, 884-896. chellappan, p., r. vanitharani, j. pita, and c.m. fauquet. 2004. short interfering rna accumulation correlates with host recovery in dna virus-infected hosts, and gene silencing targets specific viral sequences. j. virol. 78, 7465-7477. chen, k., and n. rajewsky. 2007. the evolution of gene regulation by transcription factors and micrornas. nat. rev. genet. 8, 93-103. cock, j.h. 1982. cassava: a basic energy source in the tropics. science 218, 755-762. cogoni, c., and g. macino. 1997. isolation of quelling-defective (qde) mutants impaired in posttranscriptional transgene-induced gene silencing in neurospora crassa. proc. natl. acad. sci. usa 94, 10233. cortés, s. and c. lópez. 2010. estrategia de silenciamiento génico en yuca para la validación de genes de resistencia. acta biol. colomb. 15(2), 1-23. deleris, a., j. gallego-bartolome, j. bao, k.d. kasschau, and j.c. carrington. 2006. hierarchical action and inhibition of plant dicer-like proteins in antiviral defense. science 313, 68-71. ding, s.w. and o. voinnet. 2007. antiviral immunity directed by small rnas. cell 130, 413-426. dorsett, y. and t. tuschl. 2004. sirnas: applications in functional genomics and potential as therapeutics. nat. rev. drug. discov. 3, 318-329. eamens, a., m.b. wang, n.a. smith, and p.m. waterhouse. 2008. rna silencing in plants: yesterday, today, and tomorrow. plant physiol. 147, 456-468. faostat. 2009. fao database. food and agriculture organization of the united nations, http://faostat.fao.org/site/567/desktopdefault.aspx?pageid=567#ancor; consulted: december, 2010. fargette, d., g. konaté, c. fauquet, e. muller, m. peterschmitt, and j.m. thresh. 2006. molecular ecology and emergence of tropical plant viruses. annu. rev. phytopathol. 44, 235-60. fire, a., s. xu, m.k. montgomery, s.a. kostas, and s.e. driver. 1998. potent and specific genetic interference by double-stranded rna in caenorhabditis elegans. nature 391, 806-811. fofana, i.b., a. sangare, r. collier, c. taylor, and c.m. fauquet. 2004. a geminivirus-induced gene silencing system for gene function validation in cassava. plant mol. biol. 56, 613-624. fondong, v.n., j.s. pita, m.e.c. rey, a. de kochko, r.n. beachy, and c.m. fauquet. 2000. evidence of synergism between african cassava mosaic virus and a new double-recombinant geminivirus infecting cassava in cameroon. j. gen. virol. 81, 287-297. golenberg, e., d. sather, l. hancock, k. buckley, and n. villafranco. 2009. development of a gene silencing dna vector derived from a broad host range geminivirus. plant methods 5, 9. grimm, s. 2004. the art and design of genetic screens: mammalian culture cells. nat. rev. genet. 5, 179-189. hamilton, a.j. and d.c. baulcombe. 1999. a species of small antisense rna in posttranscriptional gene silencing in plants. science 286, 950-952. hammond, s.m., e. bernstein, d. beach, and g.j. hannon. 2000. an rna-directed nuclease mediates post-transcriptional gene silencing in drosophila cells. nature 404, 293-296. hammond, s.m., s. boettcher, a.a. caudy, r. kobayashi, and g.j. hannon. 2001. argonaute2, a link between genetic peele, ch., ch.v. jordan, n. muangsan, m. turnage, e. egelkrout, p. eagle, l. hanley-bowdoin, and d. robertson. 2001. silencing of a meristematic gene using geminivirus-derived vectors. plant j. 27, 357-366. pita, j.s., v.n. fondong, a. sangare, g.w. otim-nape, s. ogwal, c. m. fauquet1. 2001. recombination, pseudorecombination and synergism of geminiviruses are determinant keys to the epidemic of severe cassava mosaic disease in uganda. j. gen. virol. 82, 655-665. pruss, g., x. ge, x.m. shi, j.c. carrington, and v. bowman. 1997. plant viral synergism: the potyviral genome encodes a broadrange pathogenicity enhancer that transactivates replication of heterologous viruses. plant cell 9, 859-868. purkayastha, a., and i. dasgupta. 2009. virus-induced gene silencing: a versatile tool for discovery of gene functions in plants. plant physiol. biochem. 47, 967-976. rines, h.w. 1985. sodium azide mutagenesis in diploid and hexaploid oats and comparison with ethyl methanesulfonate treatments. environ. exp bot. 25, 7-16. rodríguez-negrete, e .a., j. carrillo-tripp, and r.f. r iverabustamante. 2009. r na silencing against geminiv irus: complementary action of posttranscriptional gene silencing and transcriptional gene silencing in host recovery. j. virol. 83, 1332-1340. robertson, d. 2004. vigs vectors for gene silencing: many targets, many tools. annu. rev. plant biol. 55, 495-519. 34 agron. colomb. 29(1) 2011 rojas, m.r., c. hagen, w.j. lucas, and r.l. gilbertson. 2005. exploiting chinks in the plant's armor: evolution and emergence of geminiviruses. annu. rev. phytopathol. 43, 361-394. shuman, h.a., and t.j silhavy. 2003. the art and design of genetic screens: escherichia coli. nat. rev. genet. 4, 419-431. schoelz, j.e. 2008. caulimoviruses: general features. pp. 147-155. en: mahy, b.w.j., and m.h.v. van regenmortel (eds.). desk encyclopedia of plant and fungal virology. academic press, san diego, ca. soosaar, j.l., t.m. burch-smith, and s.p. dinesh-kumar. 2005. mechanisms of plant resistance to viruses. nat. rev. microbiol. 3, 789-798. stanley, j., and m. gay. 1983. nucleotide sequence of cassava latent virus dna. nature 301, 260-262. stewart, c.s., b.c. kang, k. liu, m. mazourek, s.l. moore, i. paran, m. jahn. 2005. the pun1 gene for pungency in pepper encodes a putative acyltransferase. plant j. 42, 675-688. turnage, m.a., n. muangsan, ch. peele, and d. robertson. 2002. geminivirus-based vectors for gene silencing in arabidopsis. plant j. 30, 107-114. tuttle, j.r., a.m. idris, j.k. brown, c.h. haigler, and d. robertson. 2008. geminivirus-mediated gene silencing from cotton leaf crumple virus is enhanced by low temperature in cotton. plant physiol. 148, 41-50. umbach, j.l., and b.r. cullen. 2009. the role of rnai and micrornas in animal virus replication and antiviral immunity. gene dev. 23, 1151-1164. vanitharani, r., p. chellappan, j.s. pita, and c.m. fauquet. 2004. differential roles of ac2 and ac4 of cassava geminiviruses in mediating synergism and suppression of posttranscriptional gene silencing. j. virol. 78, 9487-9498. vanitharani, r., p. chellappan, and c.m. fauquet. 2005. geminiviruses and rna silencing. trends plant sci. 10, 144-151. vizir, i.y., m.l. anderson, z.a, wilson, and b.j. mulligan. 1994. isolation of deficiencies in the arabidopsis genome by gammairradiation of pollen. genetics 137, 1111-1119. voinnet, o. 2005. induction and suppression of rna silencing: insights from viral infections. nat. rev. genet. 6, 206-220. voinnet, o. 2008. use, tolerance and avoidance of amplified rna silencing by plants. trends plant sci. 13, 317-328. voinnet, o. 2009. origin, biogenesis, and activity of plant micrornas. cell 136, 669-687. voinnet, o., y.m. pinto, and d.c. baulcombe. 1999. suppression of gene silencing: a general strategy used by diverse dna and rna viruses of plants. proc. natl. acad. sci. usa. 96, 14147-14152. waterhouse, p.m., and a.f. fusaro. 2006. plant science. viruses face a double defense by plant small rnas. science 313, 54-55. wesley, s.v., c.a. helliwell, n.a. smith, m.b. wang, d.t. rouse, q. liu, p.s gooding, s,p singh, d. abbott, p.a stoutjesdijk, s.p robinson, a.p gleave, a g green, p.m waterhouse. 2001. construct design for efficient, effective and high-throughput gene silencing in plants. plant j. 27, 581-590. abstract resumen the emerging trend in the literature is an acknowledgment that no single approach to rural service delivery will satisfy the needs of all natural resource users. rural resources users are grouped broadly into farm families with access to markets, rural communities with diversified livelihoods that include onfarm income, and communities that access common property resources as part of their livelihoods. each group has very distinct needs, and in many cases privatized systems leave out those that are least able to link to markets. the potential of alternative systems is explored with a theoretical foundation based on systems thinking, knowledge systems, and the applied fields of information and communication technologies (icts) and communication for development. the paper projects three complementary types of service delivery levels that respond to three broad natural resource groups: farmers with access to markets, subsistence households with migrant family members, and community organizations and federations. for each of these groups, the scenarios address the level of analysis and action, service delivery levels, the nature of the information sought, and the communication functions that best respond to each groups needs. a second projection describes several ict demand and supply issues that require clarification for each major group of stakeholders. a third projection describes the strategic planning dimension, with emphasis on the characteristics of the outcomes and outputs in terms of natural r esource and information and communication. the paper closes with a review of the principles that may help guide the design of the different targeted delivery systems. hay una creciente aceptación de que no existe un único enfoque para el suministro de servicios rurales que pueda satisfacer las necesidades de todos los usuarios de los recursos naturales. agrupamos a los usuarios según las siguientes categorías: familias agrícolas con acceso a mercados, comunidades rurales con ingresos derivados de una variedad de actividades, y comunidades con acceso a recursos de propiedad común. cada grupo tiene necesidades particulares y en muchos casos los sistemas privatizados dejan por fuera aquellos con menos capacidad para relacionarse con los mercados. exploramos el potencial de sistemas alternativos basado en: el enfoque de sistemas, sistemas de conocimiento, las tecnologías de comunicación e información (tic) y la comunicación para el desarrollo. se proyectan tres tipos de entrega de servicios que responden a tres grupos de usuarios de recursos naturales: productores con acceso a mercados, hogares con producción de subsistencia y organizaciones comunitarias. para cada grupo, se contempla el nivel de análisis y acción y de entrega de servicios, la naturaleza de la información buscada, y las funciones de la comunicación. una segunda proyección describe los temas de demanda y oferta de tic para cada grupo. una tercera proyección aborda la dimensión de planificación estratégica, con énfasis en las características de los resultados e impacto en términos de recursos naturales y de información y comunicación. el artículo concluye con una revisión de aquellos principios que pueden ayudarnos en el diseño de los diferentes sistemas de entrega de servicios que responden a las necesidades de cada grupo de usuarios. palabras clave: recursos naturales, servicios rurales, tecnología de comunicación de información, suministro de servicios, proyección. key words: natural resources, rural services, information and communication technology, targeting, projection agronomía colombiana 25(2), 357-366, 2007 1 independent researcher-consultant. guelph, ontario, canada. rramirez@uoguelph.ca 2 executive director, colombian centre for innovation in floriculture ceniflores, bogotá, colombia. rebeccal@asocolflores.org introduction during the last few decades a major policy thrust in rural development in both developing and industrialized countries has been the privatization and decentralization economía y desarrollo rural of rural service delivery (beijer and holtman, 2001). in developing countries, rural agricultural extension systems that were centrally staffed by governmental departments are now the responsibility of local governments. the new services are often publicly funded but privately delivered. service delivery systems for natural resource stakeholders: targeting, information and communication functions and policy considerations sistemas para el suministro de servicios a usuarios de recursos naturales: enfoque, funciones de información y comunicación y consideraciones de política ricardo ramírez1 and rebecca a. lee2 fecha de recepción: febrero 12 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 358 agron. colomb. 25(2) 2007 the agricultural extension staff of the past are being asked to become consultants and bid for technical advice contracts tendered through local governments. in the case of agricultural extension, privatization is subject to a wide range of service delivery options and hence of interpretations. a simple transfer of the extension programme from public to private responsibility has been found to be insufficient as the problems of the public mechanism also get passed on (beijer and holtman, 2001). chapman and tripp (2003) explore a range of cases including purely market-based extension services, extension services linked to private provision of inputs or purchase of outputs, cost-recovery schemes for public services, and public programmes that provide a partial subsidy for private extension providers. table 1 shows the range of options for extension service financing and provision. there are several examples of publicly-funded, privately delivered extension services using contracts and vouchers. these approaches aim to increase the eff iciency and effectiveness of extension services by creating a competitive environment along with mechanisms for quality control (rivera and zijp, 2002). one of the key variables across the different strategies is the value of information and farmers’ willingness to pay for it. alex et al. (2002) suggest that the diverse types of information need to be channelled t hrough a range of ser v ices : • information closely associated with market goods (i.e. purchased inputs) is best left to the private sector; • information associated with toll goods can be effectively provided by combined public and private sector efforts; • information relative to management of common pool goods (water, forests, common grazing lands) is best provided by cooperative or voluntary institutions; and • only when market and participation failures are high should information provision be financed by the public sector, and even in these cases, the public sector might well finance private sector delivery (alex et al., 2002: 13). the emerging trend in the literature is an acknowledgment that no single approach to rural service delivery will satisfy the needs of all natural resource users. for the purposes of this paper we broadly group rural resources users into farm families with access to markets, rural communities with diversified livelihoods that include on-farm income, and communities that access common property resources –pastures, watershed, forests– as part of their livelihoods. each group has very distinct needs, and in many cases privatized systems leave out those that are least able to link to markets. key variables that will need to be taken into account when considering delivery strategies in the future include the value of information and farmers’ willingness to pay for it, the diverse types of information to be channelled, and the integration of delivery systems, user groups and technology into policy making and planning efforts. this is the challenge this paper addresses. theoretical and contextual background we explore the potential of alternative systems using a theoretical foundation based on systems thinking and knowledge systems, as well as the applied fields of information and communication technologies (icts) and communication for development. in particular, we consider that communication and information are key dimensions of agricultural knowledge and information systems (akis), that communication is a strategic element for innovation in natural resource management (ramírez and quarry, 2004a) and that icts need to embedded in people’s existing information and communication networks first and must respond to their needs, rather than create a new set of expectations driven by outside forces (allen et al., 2001, pretty, 1994). icts must be demand-driven (heeks, 2002) and appropriate to specific situations on the basis of who is involved, what information they seek and what decisionmaking process that information is meant to facilitate. information and communication in the context of pluralism and sustainable livelihoods communication and information are key dimensions of agricultural knowledge and information systems, especially within the akis perspective. in the past, information was seen as flowing from a centralized expert source in a financing extension providing extension public provision private provision public finance free public extension service subsidies to private extension, extension contracts, voucher schemes private finance cost-recovery by government agents private enterprise table 1. mixed strategies for financing and providing extension (kidd et al., 2000). 359 unidirectional fashion to information users. however, as the plurality of relevant stakeholders has received attention, their multiple information flows have become evident. the realization that all stakeholders are nodes in a network of information exchange -at times providing information and at other times demanding ithas created a new context for communication and information planning (lawrence, 1995; o’farrell, 2001; ramírez, 1997; biggs and matsaert, 2004). the strategic use of a wide range of methods and media to support learning among stakeholders has gained prominence (ramírez, 1999). major stakeholder groups will exhibit their own and unique set of information needs and communication channel preferences; no one-fits-all approach or system is expected. it is therefore not surprising that agricultural extension analysts are ack nowledging that dif ferent groups will need specific advice systems that respond to their unique predicament (alex et al., 2002; rivera, 2001). for those groups that are not able to link to markets, privatized agricultural advice systems may be of limited relevance in terms of productivity increases. in other cases they may be relevant in terms of reducing the costs of production for self-consumption. beyond those groups that are not closely linked to markets, will also lie those whose livelihood depends on having access to forests and grasslands under open access regimes. in these cases they will be engaged in natural resource management strategies at another level of analysis (larger landscape areas), one where once again privatized agronomic services will not be of relevance. this third group will need methodologies for collaborative management and other approaches that respond specifically to their needs (borrini-feyerabend et al., 2000 ; borrini-feyerabend, 1996). communication for development communication for development refers to “…the use of communication processes, techniques and media to help people towards a full awareness of their situation and their options for change, to resolve conflicts, to work towards consensus, to help people plan actions for change and sustainable development, to help people acquire the knowledge and skills they need to improve their condition and that of society, and to improve the effectiveness of institutions” (fraser and restrepo-estrada, 1998: 63). in other words, it is much broader than simply using media to convey information. its role and potential respond rather well to the notion of sustaining multiple livelihoods. communication is now perceived as a strategic element for innovation in natural resource management (ramírez and quarry, 2004a). communication for development has several distinct functions. fraser and restrepo-estrada (1998) talk about educational, institutional, and social communication to underscore its educational, policy, and empowerment d i mensions . röl i ng (1994) i n t u r n sug ge st s t h ree functions: i. educational communication making things visible: this is about transferring know-how, which röling describes as central to the transfer of technolog y approach (tot) which was the hallmark of the training and visit systems (t & v). ii. ma king policies k nown: broadcasting norms and regulations, a function that governmental organizations and institutions readily embrace. iii. facilitative communication: establishing platforms for stakeholder interaction, learning, and negotiation. this is a function associated with facilitated group interaction and learning processes, sometimes at the grassroots, other times across different levels of analysis (lightfoot et al., 2001). additional functions can be added that address timesensitive communication (prices, weather, etc.) and organizational learning. table 2 provides further analysis of major communication functions with attention to their purpose, who initiates the effort and on what ground success may be gauged. the fifth function – communication for development, is based on active interaction between experiences in the field and adjustment within the extension process. where electronic communication was first a one-way information provider, then a two-way discussion medium with the internet, it can now progress to the hypernet with smart communicating devices everywhere linking to the internet (tapscott, 2004, 1995). examples include cl i mat ic i n for mat ion col lec ted f rom a net work of meteorological stations that can be downloaded onto an operator-less platform that analyzes the data for subsequent use by farmers (examples of such networks can be found in spain in the horticultural sector of murcia and almería, and in colombia, in the sugar cane and coffee sectors). qualifying the power of information the type of barriers organizations and individuals face are not just about access to information and technology; they often also involve mental barriers (weber, 2001) as well as 2007 ramírez and lee: service delivery systems for natural resource stakeholders... 360 agron. colomb. 25(2) 2007 finding applications that actually reduce costs or improve their negotiating power. the digital divide is not only about having access to a computer and an affordable phone line (van dijk, 2001). whether and how the technology is used depends on a series of factors and constraints linked to the farmers’ socio-cultural and economical context and the interaction with the new information received. a better understanding of the factors that determine the use of information, and how risk is perceived on the basis of those factors, will improve both farmers’ and facilitators’ ability to create new or build on existing learning platforms. research about telecentres has shown that information and communication technology investments need to be developed as part of an integrated rural development strategy; otherwise they are likely to offer services that are not relevant nor affordable to local users (parkinson and ramírez, 2006; parkinson, 2005). in order for farmers to be able to make informed decisions and weigh the associated risk, appropriate information must be available, they must have access to it, and be motivated to access it. the information must provide the means to design systems that work, are appropriate, and that are acceptable at the same time to the farmers (lee, 2002). the system must be in line with or be supported by national and/or international policy. let us look at these points more closely, as we are moving beyond a focus solely on the characteristics of agricultural information provided, to appreciate the predicament of those that are on the demand side of information. 1. availability of appropriate information. as hansen points out, “information must address a need that is both real and perceived”, provide “viable decision options” and be “relevant to viable decisions” (2002). more and better information is needed, as well as building the capacity to communication function purposes initiator evidence of success policy communication: managing the external environment making policies, programmes, and the evolving procedures known governmental agency stakeholders demonstrate awareness by applying procedures or suggesting modifications to them educational communication: making things known, sharing knowledge making technical know-how accessible to increase knowledge about the production, transformation, organization and marketing dimensions of agriculture; including price information. worldwide there is a trend towards a closer engagement by farmers in the technology development and adaptation process in contrast with the conventional role of passive receiver of extension messages service providers and farmers (with training on accessing content and transforming it) service providers are able to seek and find information sources and repackage materials for farmer learning. farmers adopt practices or reject them knowledgeably; farmers utilize communication methods and media to enhance farmerto-farmer linkages social or facilitative communication: platforms for participation and debate providing platforms for stakeholders to exchange perspectives, explore new ideas and programmes, appreciate differences of opinions, negotiate common goals, develop partnerships, propose changes to programmes and become confident participants able to articulate needs and opinions farmer groups, district authorities, service providers, and local groups/organizations stakeholders participate, become empowered, take action, and take ownership over the programme time sensitive communication keeping in touch with family, prices and weather3 anybody, especially those with access to a public pay phone or cellular phone the private sector expands infrastructure to respond to growing rural demand; rural projects and the private sector finds ways to provide agricultural, health and educational content that is timesensitive in a cost-effective manner communication for learning listening actively; inviting feedback for course correction government organization; sectorbased research centre the organization adjusts procedures on the basis of field experiences and keeps stakeholders informed about the changes and process for future evolution table 2. communication functions and their attributes (adapted from ramírez and quarry, 2004b). 3 the business case for many telecentres and for all private telephone operators is based on the willingness to pay by all people for phone calls and services. it is the demand for phone services that drives the expansion of rural and remote telecommunications infrastructure. 361 innovate based on increasing knowledge, as suggested by staver (2002). he describes the case of central american agriculture, in which research institutions gradually moved f rom recommending varieties a nd inputs packages, to recommendations based on integrated pest management (ipm) strategies targeting specific pests, and finally to using local resources to substitute imported inputs. as a result, the farmers have turned to working with ecological processes based on their abilities “for observation, experimentation and decisionmaking” (staver, 2002). 2. access to information. due to geographical, educational, socia l, cu ltura l or ot her circu msta nces, fa rmers have var ying degrees of access to information. in isolated areas, information exchange will no doubt be restricted to informal networks among the locals. as distance to large centres decreases and education level increases, farmers tend to demand more of information d ist ribut ion cha nnels such as ex tension systems and seek access to projects that may help to develop interchange and learning among the different actors of the agroecosystem. public extension systems may play a role of ‘levelling the field’ of opportunities to access knowledge and information” (berdegué and escobar, 2002). one such example is provided by the colombian national federation of coffee growers which provides different levels of attention through their extension and transfer programme: on-farm individual or personalized attention mainly for medium and large sized growers, group training for small and medium sized growers, and mass communication using radio, television and the newspapers for large campaigns (federation nacional de cafeteros de colombia, 2007). this method has allowed the federation to reach and effect change in the most distant areas of the country. 3. motivation to access it. a first step in projecting the relevance of information for rural development is the acceptance that current values, beliefs and ensuing practices are possibly not the most appropriate, and that learning is necessary in order to remedy that situation even if that puts at risk one’s societal acceptance (michael, 1995). furthermore, each person in these human subsystems has built up their own vision of reality, based on their culture and their life experiences. therefore, new information will be integrated into each person’s knowledge framework differently and be interpreted differently (pretty, 1994; allen et al., 2001). acceptance of new information requires the weighing of the risk implied in the resulting change. risk, or the perception of risk, is also very subjective. weber (2001) mentions that factors with an effect on perception of risk include the range of possible outcomes of the new option, the probability and/or magnitude of loss, dread (perceived lack of control) and risk of the unknown. in fact, gender can also have an effect (blais and weber, 2001), as can cultural background (weber and hsee, 1998). in summary, motivation to access is influenced by a number of factors including decision-making and risk-taking, which are context specific. 4. knowing what information to access. the ability to access useful information, which is typically fragmented, and maintain it updated, is another challenge (allen, 2001). how to then ana lyse the information and integrate knowledge so that it is useful for decisionmaking requires additional skills. in many countries, appropriate use of knowledge to improve processes, rather than increased investment, has helped farmers to increase productivity. info-mediaries or brokers are therefore increasingly referred to; they can develop the expertise to match information needs and supply, and they may be in a better position -relative to rural groups to invest in information and communication services and technologies to access global sources. the above four points focus on farmer’s information needs, and similar requirements would be applicable to the other natural resource user groups described in this paper. organizational and planning challenges as suggested above, making the link between rural needs and demands on the one hand, and a private sector that responds to global markets within an urban, commercial logic on the other, requires some sort of intermediary. the role of intermediate organizations that can work as brokers and ‘mediate’ between the needs of the grassroots, the regulatory context, the grants and projects and the private sector is becoming centrally important (o’farrell, 2001; ramírez, 2001a). these intermediary organizations have thus far received little attention, and yet from the point of view of the communication functions described above, could fulfill a combination of educational, facilitative and time sensitive communication that few provide today. a european example underlined the role of professional organizations as spaces for decision-making about software purchases by members of the organizations. when faced w ith multiple vendors of sof t ware, the professiona l gatherings constitute a safe place in which to ask questions a nd ma ke decisions w it h peers. the orga ni z at ions effectively help the members mediate between their 2007 ramírez and lee: service delivery systems for natural resource stakeholders... 362 agron. colomb. 25(2) 2007 individual decisions and the market (swan et al., 1999). in the canadian rural development context, community based organizations play a comparable role by representing the needs of the community in discussions with government programmes. they mediate decisions by providing a space for discussion and analysis (lotz, 1977). in colombia, an innovative model for information exchange and research prioritization is prov ided by the f lower sector. the members of the colombian flower exporters association implemented a “virtual” research and innovation center based entirely on digital communication through the internet to articulate between the growers (who demand innovation) and the researchers (providers of solutions) as well as to acquire research funds and share information (fonseca et al., 2004; lee, 2006). emerging service delivery systems in the next ten years, the policy environment will need to embrace a range of service delivery systems that respond to the different types of natural resource users. whether in industrialized or in developing countries, we expect to see a division between privatized extension systems that serve farmers who can link to markets, and small public extension systems for those who cannot. a third type of service will emerge that addresses environmental stewardship and collaborative resource management, possibly with other ministries and donors involved. the first will address farm challenges; the second community challenges; the third watershed/ecosystem challenges. there will be farmers and farmer groups that do not exactly fit into a particular category or who shift from one to another; there will also be systems that offer services that cover more than one natural resource user group or level of analysis. overall, the privatized system will work along a demanddriven and contractual approach focusing on production, processing and marketing. the public system may work more along a sustainable livelihoods approach looking at how to support existing multiple survival strategies, not just production oriented ones. the third will embrace collaborative management approaches. they will all be dependent on supportive national agricultural, rural development, environmental, research and economic policy. the water crisis will be central to this challenge. global agricultural subsidy policies and trade agreements will influence the first group most immediately in that their behaviour will be more closely linked to commodity prices. while the above scenarios are generic, there will be variations. some systems will attempt to work with both farmers that can link to markets while also catering to the needs of other groups. the village extension system in lao is one such example. the ‘generalist’ extension workers are expected to adapt the approach to the needs of each particular village; in fact the extension workers are selected from within the village and will be the key persons ensuring the system is driven by local demands (scheuermeier, 2004). each t y pe of ser vice and natural resource user will display unique information needs and communication requirements. each service will harness information and communication technologies (icts) and communication for development strategies differently due to the specific accessibility and e-readiness levels of each group. the second system may benefit from the lessons from some telecentre experiences as mediators of information across different sectors, although such access may be limited or non-existent in remote areas. the demand and supply of telecommunications and group media will influence the roles and delivery considerations by the service providers. increasingly more stakeholders will gain power to demand natural resource user groups level of analysis and action type of service and content type of information sought communication function farmers with access to markets farm, farming system, access to market 1. private, demand based extension with a focus on production and marketing input and output prices, commodity production / protection and processing, technology, marketing advice i. tot ii. policy iii. time-sensitive subsistence households (with migrant family members) household/ communities in weakly integrated areas 2. public, with attention to multiple livelihoods strategies some of the above plus off farm opportunities (jobs, safety net projects, health, education) i. tot ii. policy iii. facilitative iv.time-sensitive community organizations, federations watershed / ecozone 3. public, with attention to collaborative and adaptive management strategies regulations and opportunities for negotiation and capacity building ii. policy iii. facilitative iv. time-sensitive table 3. natural resource user groups, levels of analysis, service delivery and info-com requirements (bold text suggest communication functions of primary major importance). 363 services; however, in some cases, infrastructural upgrades will first be required to increase the access of potential users. the three types of services will have little choice but to deal with an increasing number and variety of demands. projecting scenarios in table 3, we project three complementary ty pes of service delivery levels that would respond to three broad natural resource groups. this is a rough generalization of stakeholder groups and it is expected that there will be many situations where stakeholder groups may lie in between the categories. we draw attention to the continuum in service delivery levels, to the tentative listing of types of information sought, and to the relative importance that each communication function will have for the respective service delivery level. an example of the first service is the cell-phone-based market information system available today in uganda. a partnership between foodnet, a regional agricultural development net work, a nd mt n, a private mobi le phone operator, allows farmers to use text messaging to obtain district specific market information on major commodities (ferris, 2004). an example of the second is the work advanced by scott robinson in mex ico with rural communities and migrant workers to reduce the cost incurred by migrant workers when they send remittances home. in many countries, migration is part of rural livelihoods, and the use of information and communication technology offers the potential to reduce transaction costs (robinson, 2001). robinson a rg ue s t hat i n t he c ent ra l a mer ic a n contex t, t he combined effect of migrant workers and remittances is quantitatively and qualitatively a more significant rural development effort relative to any development project (robinson, 2001). the third case can be exemplified with ngos that are involved in facilitating collaborative management of protected areas by convening the different stakeholders, providing mediation structures between government agencies and local people, and enabling a sharing of information for all stakeholders to negotiate use and access to resources within existing legal frameworks. in this case the basis of the service is not just information provision, but facilitation of the coming together of different parties to negotiate under structured conditions (fisher, 1995). table 4 describes several ict demand and supply issues that require clarification. we are referring here to demand and supply of ict infrastructure (the hardware), though the drivers for these are the services (applications). as mentioned before, communication services are often a major driver for infrastructure. on the demand side, those farmers with market access will ‘go at it alone’ and buy the information and communication equipment and services that they can afford, initially cell phones. for the telecommunication carriers these customers are the easiest to grabwhat is known in the industry as “cherry picking”, though in rural areas they are often only a fraction of the public with a measurable willingness to pay. the other user groups will have strength in numbers, with an individual spending capacity limited to about 3% of their total monthly expenditures (kayani and dymond, 1997; song and bertolini, 2002). when aggregated, this population of users can become a substantial driver for rural phone expansion, especially in high density areas; bangladesh being one well documented example (richardson et al., 2000). the business case to attract infrastructure 4 an anchor tenant is a client that provides a large part of the business: government programmes are often anchor tenants that ensure the financial viability of independently owned and operated telecommunications businesses. table 4. the nature of ict demand and supply and implications for service delivery. natural resource user groups type of information sought ict demand considerations ict supply considerations service delivery considerations farmers with access to markets private, demand based extension with a focus on production and marketing go at it alone cherry picking limited role for mediating organizations; tot communication training for service providers subsistence family public, with attention to multiple livelihoods strategies aggregation though intermediating organizations public-subsidy/anchor tenant4 role for mediating organizations such as telecentres community public, with attention to collaborative and adaptive management strategies aggregation though intermediating organizations public-subsidy/anchor tenant role for mediating organizations such as telecentres 2007 ramírez and lee: service delivery systems for natural resource stakeholders... 364 agron. colomb. 25(2) 2007 investments will depend both on an aggregated demand by institutional clients and on public access phone shops or telecentres. some telecentres are good examples of mediating organizations that aggregate demand and provide training and orientation services that are most relevant for the second two user groups (legris et al., 2003; parkinson, 2005; warren, 2007). discussion and implications we expect that development projects will tend to use the narrative for service levels 2 or 3 (participation, empowerment, poverty alleviation) but will be under pressure to shift towards a delivery mode that fits more along the service level 1 for a number of reasons. legislators and donors need to show hard results, the type of service providers and technology that can be offered on a private basis is predominantly commodity-based, the bulk of service providers will have training in the hard sciences and will be more likely to engage with user groups that are more sophisticated, accessible and able to engage in contractual arrangements. this will be the challenge of programmes the combine the goal of improving productivity (which focuses attention on farmers that can access the market) with reducing poverty (which shifts the focus to a wider set of commodities used to mitigate risk, often closely linked to women’s priorities). from a policy perspective it will be important to note that programmes working in level 2 will be under pressure to shift towards quick production results, in other words level 1. collaborative management and collaborative learning are approaches that come from the fields of conservation and protected area management and forestry. they tend to look at larger landscape units. the organizations that take on these level 2 and 3 services will attract personnel with more skills in the third communication function (facilitative communication). for the second and third groups of users, the importance of intermediary organizations will grow beyond the provision of the first three communication functions (a tall order in itself) and in some cases it will also include orientation and training to help people take advantage of the fourth function (time-sensitive communication) described in table 2. innovative approaches will include the blending of media to overcome barriers, such as providing rural radio stations with internet access. for those mediating organizations that seek to aggregate demand, a study by fao, odi and dfid suggests a number of principles that will be important to follow (fao et al., 2002): • defining who pays for the service • seeking universal access • promoting local content • strengthening existing policies and systems • building capacity • using realistic accessible technologies • building partnerships the scope of each item above lies beyond the focus of this paper, but the thrust is part of a growing number of experiences that advocate a compatible set of balanced principles (see the “eight good habits” of www.bridges.org, the seven proposals by gómez and casadiego (2002) and the five principles by gómez et al. (2004)). safe to say that inter-departmental and indeed interministeria l coordination w ill be necessar y to avoid duplication of ef for ts. fao’s experience developing national communication policies in west african countries may be an inspiring place to start (fao, 2002). what is clear from this article is that there will be a continuum of services, with distinct target user groups, and that the communication functions of each service and the manner in which they generate demands and provide responses will need to become more strategic and informed on the basis of existing communication and information strategy and experiences. literature cited alex, g., w. zijp, and d. byerlee (with input from the akis thematic team). 2002. rural extension and advisory services: new directions. rural development strategy background paper #9. world bank, agriculture and rural development department, washington, dc. allen, w., o. bosch, m. kilvington, j. oliver, and m. gilbert. 2001. benefits of collaborative learning for environmental management: applying the integrated systems for knowledge management approach to support animal pest control. environ. mgt. 27(2), 215-223. beijer, w. and g. holtman. 2001. privatisation of agricultural extension: comparing the motivation and mechanisms in the netherlands with countries in transition” pp.14-17 in: proceedings of the 15th european seminar on extension and education integrating multiple landuse for a sustainable future. wageningen, the netherlands. berdegué, j.a. and g. escobar. 2002. rural diversity, agricultural innovation policies and poverty reduction. agren network paper no. 122. odi, london. borrini-feyerabend, g. 1996. collaborative management of protected areas: tailoring the approach to the context. iucn, gland, switzerland. 365 borrini-feyerabend, g., m.t. farver, j.c. nguinguiri, and v. ndangang. 2000. co-management of natural resources: organising, negotiating and learning-by-doing. gtz and iucn, heidelberg. biggs, s. and h. matsaert. 2004. strengthening poverty reduction programmes using an actor-oriented approach: examples from natural resources innovation systems. agricultural research and extension network paper no. 134. odi, london. blais, a. r. and e.u.weber. 2001. domain-specificity and gender differences in decision making. risk and decision policy 6, 47-69. fao, odi and dfid. 2002. a livelihoods approach to information and communication. in: http://www.livelihoods.org/info/linksevents_sub/linksevents_fao_icts.html (accesed 21/9/07). fao. 2002. the design and implementation of national information and communication policies for sustainable development in africa: issues and approaches. fao, rome. federación nacional de cafeteros de colombia. 2007. servicios al caf icultor. extensión y transferencia. in: http://w w w. cafedecolombia.com/servcaficultor/extensiony transferencia/estrategias.html ferris, s. 2004. foodnet: information is changing things in the marketplace. ict update no. 18, 3. fisher, r.j. 1995. collaborative management of forests for conservation and development. iucn, gland, switzerland. fonseca, s., d. forero, r.a. lee and f. barriga. 2004. la innovación tecnológica en el sector de la floricultura colombiana –ceniflores. revista asocolflores 65, 8-18. fraser, c. and s. restrepo-estrada. 1998. communicating for development: human change for survival. i.b.taurus publishers, london and new york. gómez, r., m. beltrán and y. beaulieu. 2004. facing the screen: icts in latin america and the caribbean: a visual journey. kuala lumpur, ottawa, bogotá: global knowledge partnership, idrc, bellanet, fundación colombia multicolor. gómez, r. and b. casadiego. 2002. letter to aunt ofelia: seven proposals for human development using new information and communication technologies. idrc, pan america, raíces mágica, itdg, ottawa. hansen, j.w. 2002. realizing the potential benefits of climate prediction to agriculture: issues, approaches, challenges. agricultural systems 74 (3), 309-330. heeks, r. 2002. i-development not e-development. special issue on icts and development. intl. dev. 14(1), 1-11. kayani, r. and a. dymond. 1997. options for rural telecommunications development. the world bank, washington d.c. kidd, a.d., j.p.a. lamers, p.p. ficarelli and v. hoffmann. 2000. privatizing agricultural extension: caveat emptor. j. rural studies 16, 95-102. lawrence, a. 1995. the neglected uplands: innovation and environmental change in matalom, philippines. agricultural extension and rural development department, aerdd, the university of reading, reading, uk. lee, r.a. 2002. interactive design of farm conversion: linking agricultural research and farmer learning for sustainable small scale horticulture production in colombia. phd thesis. dissertation. wageningen university, the netherlands. lee, r.a. and c. gonzález. 2006. administrating a “virtual” research center: the case of the colombian centre for innovation in floriculture. pp.557-560 in: computers in agriculture and natural resources, proceedings of the 4th world congress. asabe, st. joseph, michigan. legris, p., ingham, j., and collerette, p. 2003. why do people use information technology? a critical review of the technology acceptance model. info. mgt. 40(3), 191-204. lightfoot, c., r. ramírez, a. groot, r. noble, c. alders, c., f. shao, d. kisauzi and i. bekalo. 2001. learning our way ahead: navigating institutional change and agricultural decentralisation. gatekeeper series, vol. 98. iied, london. lotz, j. 1977. understanding canada: regional and community development in a new nation. nc press, toronto. michael, d.n. 1995. barriers and bridges to leaning in a turbulent human ecology. pp: 461-485. in: gunderson, l.h., c.s. holling and s.s. light (eds), barriers and bridges to the renewal of ecosystems and institutions. columbia university press, new york. o’farrell, c. 2001. information flows in rural and urban communities: access, processes and people. different poverties, different policies. uk development studies association. university of manchester, uk. parkinson, s. 2005. telecentres, access and development: experience and lessons from uganda and south africa. itdg, fountain publishers and idrc, warwickshire, uk. parkinson, s. & ramírez, r. 2006. using a sustainable livelihoods approach to assessing the impact of icts in development. community informatics 2(3): special issue telecentres (online) http://ci-journal.net/index.php/ciej/article/view/310/269 (accessed 21/9/07). pretty, j. h. 1994. alternative systems of inquiry for sustainable agriculture. ids bulletin 25 (2), 37-49. ramírez, r. 1997. understanding farmers’ communication networks: combining pra with agricultural knowledge systems analysis. gatekeeper series 66. iied, london. ramírez, r. 1999. participatory learning and communication approaches for managing pluralism: implications for sustainable forestry, agriculture and rural development. pp. 117-152. in: fao, pluralism and sustainable forestry and rural development. fao, rome. ramírez, r. 2001a. a model for rural and remote information and communication technologies: a canadian exploration. telecommunications policy 25(5), 315-330. ramírez, r. and w. quarry. 2004a. communication for development: a medium for innovation in natural resource management. idrc and fao, ottawa and rome. ramírez, r. and w. quarry. 2004b. communication strategies in the age of decentralization and privatization of rural services: lessons from two african experiences. agricultural research and extension network paper no.136. odi, london. richardson, d., r. ramírez and m. haq. 2000. grameen telecom’s village phone programme: a multi-media case study. in: www.telecommons.com/villagephone (accessed 21/9/07). 2007 ramírez and lee: service delivery systems for natural resource stakeholders... 366 agron. colomb. 25(2) 2007 rivera, w. m. 2001. agricultural and rural extension worldwide: options for institutional reform in developing countries. fao, rome. rivera, w. m. and w. zijp. 2002. contracting for agricultural extension: international case studies and emerging practices. cabi publishing, oxon, uk. robinson, s.s. 2001. rethinking telecenters: knowledge demands, ma rg i na l ma rket s, m icroba n k s a nd rem it t a nce f lows. ontheinternet magazine 6(2). in: http://www.isoc.org/oti/ articles/0401/robinson.html (accessed 21/9/07). röling, n. 1994. communication support for sustainable natural resource management. ids bulletin 25(2), 125-133. scheuermeier, u. 2004. the village extension system of the lao people’s democratic republic. berateriinnen news 1. lbl, switzerland. song, g. and r. bertolini. 2002. information and communication technologies (icts) for rural development: an example from rural laos. landnutzung und landentwicklung 43(2), 64-70. staver, s. 2002. aprendizaje de agricultores vinculado con procesos ecológicos para un mejor manejo de plagas: retos para el catie y sus socios. revista manejo de integrado de plagas e agroecología no. 65. in: http://web.catie.ac.cr/informacion/ rmip/rev65/foro2.htm swan, j., s. newell and m. robertson. 1999. central agencies in the diffusion and design of technology: a comparison of the uk and sweden. organization studies 20 (6), 905-931. tapscott, d. 2004. las redes virtuales revolucionaran los negocios. in: proceedings expogestion, bogotá, colombia, june 1-3. tapscott, d. 1995. the digital economy: promise and peril in the age of networked intelligence. mcgraw-hill, new york. van dijk, j. 2001. the ideology behind ‘closing digital divides’: applying static analysis to dynamic gaps. paper presented at the iamcr/ica symposium on the digital divide. university of texas, austin, texas, 15-17 november. warren, m. 2007. the digital vicious cycle: links between social disadvantage and digital exclusion in rural areas. telecommunications policy 31(6-7), 374-388 weber, e.u. 2001. risk: empirical studies on decision and choice. international encyclopedia of the social and behavioral sciences, 13347-13351. weber, e.u. and c. hsee. 1998. cross-cultural differences in risk perception, but cross-cultural similarities in attitudes towards perceived risk. mgt. sci. 44(9), 1205-1217. introduction the reflection takes the following pages is inspired by a territory located in the central region of guatemala, the municipality of san juan comalapa, whose cultural richness is invaluable, since, until today, it retains much of its traditions and customs, characteristic cakchiquel maya indigenous group. this is explained in large part because, of the 35.441 inhabitants to the municipality, 97% are indigenous. the theoretical basis of this document, as far as capital is concerned, is based on the concept presented by pierre bourdieu, considering that it makes a comprehensive analysis of the human capital that is capable of possessing, the enhancement makes bourdieu the intangible but crucial to individual and social structures is crucial in this analysis. in addition to the above, and relating to the development, has joined the regional development as the goal behind which can be approached in an organized and strategic expressions of symbolic capital that latin american social groups have given their ancient cultures, but until the far have not provided an opportunity to break out of underdevelopment. make that leap in improving the living conditions that involves moving from underdevelopment to development, is what motivates a deeper study of the issues mentioned above. in representations as naive painting, traditional sweets, handicrafts, textiles, among others, materialize is what bourdieu calls symbolic capital, which is part of cultural capital. but combining and / or generates other types of capital, social capital and economic capital are explained throughout the document. the forms of capital according to bourdieu: “capital is accumulated labor in the form of matter, either as internalized or incorporated” (2001: 131). the distribution structure of different types and subtypes of capital, given at a certain point in time, corresponds to the inherent structure of the social world, ie., the totality of forces that are inherent, and by which it determines the durable operation of social reality, and decided the chances of success of the practices. as currently used the term ‘capital’, resulting in a reduction of the universe of social relations to the simple exchange of goods exchange, which is objectively and subjectively orireceived for publication: 15 june, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 academic coordinator, faculty of economics and business; researcher at institute for social and economic sciences, universidad rafael landívar, guatemala. email: alcid@url.edu.gt agronomía colombiana 29(1), 115-123, 2011 potentiality of symbolic capital in the rural space as generator of territorial development potencialidad del capital simbólico en el espacio rural como generador de desarrollo territorial alma lorena del cid1 abstract resumen the article emphasizes the importance of cultural or symbolic capital together with social and economic capital, and its potential for the achievement of territorial development. particular importance is given to the assignment of value to the distinct forms of objectified capital which different ethnic groups possess, as evidenced by the case of san juan comalapa, particularly with respect to the naif paintings elaborated there since over a century ago. el artículo expone la importancia del capital cultural o simbólico, en conjunto con el capital social y económico, y su potencial para lograr el desarrollo territorial. se resalta la importancia de asignar valor a las distintas formas de capital objetivado que poseen distintos grupos étnicos, se ejemplifica el caso de san juan comalapa, en especial las pinturas naif que allí se elaboran desde hace casi un siglo. key words: economic capital, social capital, cultural, identity and naïf painting. palabras clave: capital económico, capital social, capital cultural, identidad, pintura naif. economy & rural development 116 agron. colomb. 29(1) 2011 ented toward profit maximization and directed by personal interest or proper. the author indicates that in this way, economic theory implicitly defines all other forms of social exchange and economic relations are not disinterested. bourdieu notes that the capital may occur in three fundamental ways, as shown below in fig. 1. the precise way in which it occurs will depend on what the appropriate scope, as well as the greater or lesser amount of processing costs, which are a precondition for effective appearance. the following describes each, although it will emphasize the cultural capital that is interested in highlighting and understanding for this reflection. economic capital it is directly and immediately convertible into money, and is particularly suitable for institutionalization in the form of property rights. according to the author, in economic theory the concept of capital has been developed from an economic praxis, historical invention of capitalism. the four major phases summarize the evolution of the capitalist mode of production (amin, 1999): 1. how mercantilist assumed full acceptance of the logic of capital accumulation (economic). 2. the classical model, emerged from the industrial revolution, which from then defined the basic forms of capitalism in the peripheries remained rural, nonindustrialized, and their participation in the international division of labor is produced through agriculture and mineral production. 3. the post-war period: it was the industrialization of the periphery with enormous inequalities. there was a restructuring of national production systems as elements of a global integrated production system (globalization). 4. the most recent period, from 1990, as the author says, a period when the balance has collapsed global characteristic of the system, giving way to global disorder. the author attributes the chaos, among other factors that the system has been unable to develop new forms of social and political organization beyond the nation-state, a requirement of the globalized system of production and social and political relations able to reconcile the rise of industrialization in the new peripheral areas of asia and latin america with the objective of global growth. the position of a country in the global hierarchy is defined by its ability to compete in the global market. but unlike other authors, amin makes a very important signal “[…] competitiveness is a complex product that converge multiple economic, political and social”. it is clear that he approaches his particular perspective of bourdieu’s approach in the sense that capital is not confined to economics. the cultural or symbolic capital under certain conditions can become economic capital, and is suitable for institutionalization, mainly in the form of academic degrees. it can exist in three forms or states, as shown in fig. 2. cultural forms of capital social economic relationships network interchange relationships goods exchange benefit maximization property rights interiorized symbolic institutionalized figure 1. forms of capital (authors’ calculations based on bourdieu, 2001). 117del cid: potentiality of symbolic capital in the rural space as generator of territorial development 1. interiorized or incorporated, in the form of durable dispositions of the body. the accumulation of culture presupposes a process of internalization, which, while involving a period of teaching and learning takes time. at this point is determining the indication of the author: the incorporation of cultural capital can not be done by another, here is excluded from the principle of delegation. because, who strives to acquire culture, work on himself, “is forming”, which involves a personal cost to “pay with their own person”. the capital incorporated is a possession that has become an integral part of the person, in habitus. “[…] having emerged ‘being’. built capital, having been internalized, it can not be transmitted instantaneously by gift, inheritance, sale or exchange (as opposed to money, property rights or titles of nobility)” (bourdieu, 2001: 140). and as a corollary, the author notes that with the above, explains the difficulty of the use or exploitation of the cultural capital for the holders of economic or political capital. 2. objectified has a number of properties that are determined in relation to the cultural capital incorporated or internalized. cultural capital is transferable through its hardware in the form of cultural goods: paintings, books, dictionaries, tools or machines, which are the result and display of intellectual disputes, theories and their criticism (fig. 3). you can transfer legal ownership, the marketing of cultural goods, but it is important to note that the element that allows the true ownership is not necessarily transferable. for the true ownership, you need to have cultural capacities to understand and enjoy the cultural property acquired (fig. 3). cultural property may be appropriate physically, for which economic capital is required, or symbolically, which presupposes cultural capital. 3. institutionalized. a form of objectification which must be considered separately, because it confers encultural capital structure institutionalized academic titles simbolic cultural goods teaching / learning interiorized figure 2. cultural capital structure (authors' calculations based on bourdieu, 2001). cultural goods can be appropriated materially symbolically presupposes economic capital presupposes cultural capital figure 3. cultural property (authors’ calculations based on bourdieu, 2001). 118 agron. colomb. 29(1) 2011 tirely original properties of the cultural capital that should ensure, for example diplomas. for bourdieu, the educational qualification is a certificate of cultural competence which confers on its holder a conventional value and lasting legally guaranteed. the title is a conversion of cultural capital, economic capital, which then become the appropriate economic capital and market the cultural capital accumulated. the social conditions of the transmission and acquisition of cultural capital are less noticeable than the economic capital, so it is conceived as symbolic capital, ignoring the true nature of capital (fig. 4). the author believes that the performance of educational action depends on the cultural capital previously invested by the family, and displays an undeniable fact: the social and economic performance of academic social capital depends, also inherited that can be mobilized to support it. social capital it is a capital of obligations and social relations, is also convertible, under certain conditions, economic capital, and can be institutionalized in the form of peerages. social capital consists of all the resources associated with potential or actual possession of a durable network of more or less institutionalized relationships of mutual acquaintance and recognition, means belonging to one or more groups. bourdieu points out that these relations of exchange that is based on social capital, material and symbolic aspects are inextricably linked, to the extent that can only be operated and maintained as this union is recognizable. social capital has a multiplier effect on the capital actually available, the benefits of belonging to a group form the basis of solidarity that makes them possible, although these benefits are not consciously pursued. the forms of capital described above, are configured differently in each territory, especially with regard to cultural capital. it is easily observable differences exist between countries, between cities and between groups within a municipality, which depend on multiple factors. in he case of countries like guatemala, particularly the san juan comalapa, the historical fact of the mayan culture, coupled with the spanish influence, being in the modern (electronic communications, social networking, globalization) have created a series of capital that have led to modest progress in its development. with regard to economic capital, is taking a turn, from agriculture as the main economic activity, to trade, which currently prevails in the area. using an ocular count was determined that for the year 2009 in the town of the department head were 720 organizations, mostly trade, but there is also the presence of banking institutions, cooperatives, churches, among others. with regard to social capital, to the internal networks are strong relationships, and very social initiative to form fields that allow them to better exploit the opportunities presented to them. out of the municipality regarding opportunities diminish, and is part of what we have to work from a regional development plan. cultural capital religion history symbolic monuments material writings figure 4. cultural capital (authors’ calculations based on bourdieu, 2001). 119del cid: potentiality of symbolic capital in the rural space as generator of territorial development as for cultural capital, despite being exposed to the influences of globalization, have managed to maintain their identity, and are interested in re-productive that identify these differences, to increase their economic capital. besides this, several of its inhabitants have at least a college degree, and have more mid-level careers. family structures and other forms of socialization that exist in san juan comalapa enable the process of appropriating objectified cultural capital, since in that area families have a very strong cultural capital in the forms of socialization periods become simultaneously accumulation of symbolic capital. for the real capital held by comalapans persists as symbolic capital and economic capital to materialize, it is essential to an appropriation by them, and they translate into cultural production, which promoted an organized and strategic market and promote the development of the territory. this will open the door for an organized and strategic in a virtuous cycle, originated and maintained by the convertibility of the different types of capital (fig. 5). territorial development the current trend of territorial development, agrees a lot with bourdieu’s vision as to comprehensively consider human beings and human groups. this facilitates integrity, while more complex, the fact of understanding and to better promote its development. to tell marchioni (1989) the territory is a physical and social entity, not just urban in coming to meet and sometimes to confront the contradictions, conflicts, social relations, institutions and population. the territory is the first base of any cultural identity (ci). from it are made symbolic references and historical accounts that allow a group of people share the same traditions and cultural expressions” and “the rural territorial development concept is based on the confluence of all the players, the consensus of interests that benefit the community.” (ranaboldo and schejtman, 2009: 9, 11). to identify a rural community, brenes (2007) identifies six classic features: life in the countryside, farming, livestock and fishing settlements scattered low density; own behaviors, strongly attached to the place, mainly economic logic tied to subsistence or survival; distinct culture of the people of the city, with a greater sense of solidarity and friendship. velarde, garat and marasas (2001) referring to the territorial dimension show that not only exists as a geographical space, if that space is occupied by people who share a number of factors: history, technical and production, cultural capital to capital convertibility economic capital to social capital to figure 5. convertibility of capital (authors' calculations based on bourdieu, 2001). 120 agron. colomb. 29(1) 2011 cultic, economic, because the geographical itself, which defines ecological conditions of production, is energized by social and cultural aspects that define the area, and which form a key aspect to differentiate a product. the result of this translates into a multiplicity of actors with different interests, but responsible, voluntarily or involuntarily, the joint construction of the territory. the authors claim that the local construction of the territory is expressed in local identity. among the factors that identify a group of people is the main language used, are also part of the identity of their crafts, food, festivals, art forms, landscapes, etc. these authors point out that the necessary political and administrative joints and economic articulation, add the articulation of cultural identity. identity as is known, the identity traits are formed over time, from generation to generation, which does not necessarily mean that they are static. the behaviors and ways of doing things are changing under the influence of the environment. in these times of globalization, the trend is to homogenize, the identity traits could be modified. but the opposite situation occurs due to the homogenization, when a territory is different from the rest, arouses curiosity in other cultures, and there is the interest of knowing what’s so different. this represents an opportunity to objectify aspects of cultural capital which could become a form of economic capital. we all have individual identities are determined by many aspects: gender, age, economic status, marital status, role in society, etc. but there are also collective identities, which are driven by various factors that determine individual identity and by new factors and/or common interests that generate collective identities. smith (1997), referring to the collective identity, including the category of space and territory: belonging to a locality or region generates cohesion among its inhabitants. he mentions that in the case of religion, seen as identity, integrated into various classes in a common interest, whose identity can encompass both small and large geographical areas. religious identity is born of communication and socialization processes, which are based on cultural issues including: values, symbols, myths and traditions, among others. the author notes that there are similarities between religious and ethnic identities, are rooted in cultural criteria, strengthen each other, are able to mobilize and sustain strong communities. smith (1997) refers to the ethnic groups, as groups who share customs and traditions passed down from generation to generation, and who share certain standard of living. weight that highlights the religious rites and customs in shaping a nation. there are two approaches that attempt to explain the concept of ethnicity, one of which is the primary focus is supported by sociology in recent times. he believes that ethnic traits exist naturally, which is one of the qualities given of human existence. on the other hand, the approach, which considers that ethnicity is a matter of attitudes, perceptions and feelings, and can change according to situations. ethnic traits are modifiable and adaptable, this feature makes them very few groups that remain almost invariant over time in their habits, both aspects of daily life and in social attitudes, with the passage of time coexistence with other cultures, the exchange of goods in different shapes and other factors exert some influence there is communication between nations. smith (1997) points out some attributes of an ethnic community: an adjective, a myth (shared historical memory) of common origin, and elements of culture that make it different from other groups, association with a specific country, and solidarity toward certain significant sections of the population. dary (2003) in turn defines the ethnic group as one community where: largely biologically self-perpetuating, shares fundamental cultural values, integrates a field of communication and interaction, and includes members who identify themselves, and are identified by others, constituting a category distinguishable from other categories in the same order. the same author states that define cultural content to an ethnic group: signs or overt signs, such as dress, language, the way home, lifestyle, and the orientations and values, moral standards and excellence. he adds that the cultural difference between two groups is a crucial fact of ethnicity and that only when cultural differences are perceived as important, and become socially relevant, then the social relationships have an element of ethnicity. the territory in which this study focuses, meets several of the characteristics that define an ethnic group with a strong ethnic identity, whose vocation was primarily agricultural. this article mentions some forms of objectification of that identity or what would be the same symbolic capital: naif paintings, traditions and customs have been preserved as kachiquel ethnicity, as well as customs and traditions arising from the fusion product the spanish conquest, making the area a special place. 121del cid: potentiality of symbolic capital in the rural space as generator of territorial development despite this, comalapa, like other people “have never been able to accumulate and store a considerable amount of surplus” (lienbardt, 1994: 126) is also taking into account the remark made by sachs (2007), in that another possible reason for the persistence of poverty is cultural in regard to discrimination against women. taking the above aspects, and giving value to the various capitals, it is considered that san juan comalapa has enormous potential to develop tourism as a strategy to generate regional development. this assertion is betting they do and schejtman ronaboldo (2009:10) in that “[…] the search for the exotic and the other encourages cultural reference in terms of recreation or enhancement of tangible and intangible cultural expressions”. meanwhile, it refers to a tourism boom linked to rural and natural areas, whose authenticity and value is the success of its development. some key aspects to be taken as a starting point when planning the design of a rural tourism strategy is to take into account the resources available to the state where they are and whether they should maintain, enhance or transform, take care identities subject to not affect the arrival of people from other cultures. it is important to assess the scope, capabilities and weaknesses of the population, since the intervention in an area could also lead to loss of identity rather than strengthen it. as the author notes, “[…] cultural appreciation linked to territorial development processes is expressed in diverse, heterogeneous, with different actors that detect different and sometimes divergent interests”. according ampuero (2005) the participation of stakeholders is part of regional competitiveness, including: • social competitiveness: coordination at all levels. • environmental competitiveness: promoting an environment, making it distinctive. • economic competitiveness: achieving added value through sector-based interaction. • positioning in global context. within its territorial development perspective, the author states as a first determinant of productive transformation, which amounts to a new vision of rural, agricultural approach that overcomes or productivity alone. he points out that what is important, among other things, is to articulate and sustain competitive production of a particular territory, external dynamic markets, access to new technologies, upgrading the role of local actors and strengthening their capacities. in the case of san juan comalapa, in addition to the exchange that can be done directly exporting their handicrafts, paintings, sweets, etc., to other markets, the goal is to attract the foreign market in that territory, that is, domestic tourists and foreigners, to know and value their culture and are willing to appropriate material and symbolic part of objectified cultural capital, especially in regard to the naive paintings. a second element mentioned by ampuero (2005), institutional development is the shared responsibility of institutions at local, intermediate and national levels, to facilitate interaction and cooperation between all actors, whether local or external, with broad participation in the process and its benefits. it is based on the author’s claim so as to external demand is the engine of change, the urban-rural interface, supports the development of agricultural and nonagricultural activities. naive painting as a form of objectification of symbolic capital a unique activity in san juan comalapa, developed for about 100 years, is the naive painting; another important activity is the production of sweets that are supplied nationally, performing multiple rites, customs and practice of ancestral. this study focuses attention on the naive painting as a form of symbolic capital objectified, which concentrates multiple identities, and has become for the residents in structuring and structured structure. naive painting is also known by other names, such as painting primitive, naïve art, naive paintings, folk paintings, folk art, and painting maya. these works are self representations made by painters about various facets of daily life, both individually and in their community. in the paintings are realities that history being shaped, and typically occurs in different countries, each with his personal seal and representing different realities. mayor (1999: 10) states that “[…] among all this wealth of creative and imaginative life, oblivious to the problems that concern us in the cities, working on his canvas and wood, old and young, and boys and girls indigenous artists, the same naive style, customs and landscapes that offer their works to friends and strangers”2.1. 2 federico mayor zaragoza, director general of unesco when preparing the study naive art in guatemala. 122 agron. colomb. 29(1) 2011 in comalapa has become a traditional practice of this art, while today there are approximately 2,000 painters, say the same artists. several have had the opportunity to travel to different continents showing their works, have produced paintings whose destination is other countries have been visited by several personalities, including ambassadors from other countries. gabaldon (2006) relates directly to the economic sustainability of the development of a society’s ability to continually increase their wealth, widely understood that only the material, but being aware that they must generate income to raise the standard of living of the inhabitants. this type of art, like many other representations that are made in social groups, beyond the tangible work set out in the market, are evidence of an ancient culture that has been formed and become a way to externalization of feelings, beliefs, traditions, usually fragments of life that shape the identity of individuals. as mentioned above, is considered to have great potential comalapa appropriate and assign economic value to the various manifestations of objectified symbolic capital they possess. as stated in tentori (1980), all human society, must have an economic organization that is regulated by a set of operational rules may be possible and cooperation between groups. in the present study, the proposal focuses on developing the territory with a focus on the tourism sector, as such, and as stated ampuero (2005), in the case of rural tourism business, generating demand chain services, and this requires the participation of various actors in a region, rescue cultural values and knowledge that enable economic and employment alternatives, strengthening the link urban-rural market as a driving force. rural tourism promotes economic activity that requires entrepreneurs, finance and human resource skills. these activities may be related to cultural events, religious dates give a reference to a particular geographic area, among others, the world tourism organization(unwto, 1998) calls attractions, which must respond not only to meet needs of tourists, but also to meeting the needs of local community residents, and the preservation of the quality of the area’s resources. it also generates what brugger et al. (1994) calls social value added, which is achieved when small business success means economic growth for many people, also become training centers and the promotion of equal opportunities between men and women. the challenge in the short and medium term is to make diagnoses that establish the current status of various capital that san juan comalapa, assess their real potential based on the diagnosis, develop a proposal to guide the productive transformation of the territory, establish limits that protect their identity and their cultural capital in general, social, economic and environmental. setting the capacity of the territory which prevents the unwto (1999) is feared to bring the excessive commercialization of cultural traditions that can distort the cultural heritage of the territory. all this is part of the preparation of a strategy of territorial development. a crucial issue at present in all industries, including tourism is globalization and its implications, which are not necessarily negative, for example, hypothesis the territory of san juan comalapa and ethnic identity has objectified symbolic capital, which together with the valuation of other resources, could lead to a change in production based on the development of a strategy of ecological and cultural tourism. literature cited amin, s. 1999. el capitalismo en la era de la globalización. ediciones paidós ibérica, barcelona (spain). ampuero, a. 2005. insumos esenciales para el estado del arte y el mapa regional. proyecto de desarrollo territorial rural a partir de servicios y productos con identidad. in: territorios con identidad cultural, http://www.rimisp.org/getdoc.php?docid=3596; consulted: march, 2010. bourdieu, p. 2001. poder, derecho y clases sociales. 2nd. ed. editorial desclée de brourwer, bilbao (spain). brenes, c. 2007. comunidades rurales. criterios y herramientas para su diagnóstico. 1st. ed. euned, san josé (costa rica). brugger, e., j. nelson, and l. timberlake. 1994. forjadores de porvenir: la pequeña empresa y el desarrollo. mcgraw gill interamericana, santiago de chile. dary, c. 2003. identidades étnicas y tierras comunales en jalapa. serviprensa, guatemala. gabaldon, a. 2006. desarrollo sustentable: la salida de américa latina. random house mondadori, méxico d.f. lienbardt, g. 1994. antropología social. 2ª ed. (5ª reimp.). fondo de cultura económica. méxico, d.f. marchioni, m. 1989. planificación social y organización de la comunidad. 4ª ed. editorial popular, madrid. un-wto. 1998. introducción al turismo. 1ª ed. organización mundial del turismo, españa. 123del cid: potentiality of symbolic capital in the rural space as generator of territorial development un-wto. 1999. guía para administraciones locales: desarrollo turístico sostenible. organización mundial del turismo, españa. ranaboldo, c. and a. schejtman. 2009. el valor del patrimonio cultural. 1ª ed. rimisp & ier, lima (perú). sachs, j. 2007. el fin de la pobreza: como conseguirlo en nuestro tiempo. 2ª ed. debate, buenos aires. smith, a. 1997. la identidad nacional. editorial trama, madrid. tentori, t. 1981. antropología cultural. editorial heder, s.a., españa. mayor, f. (1999). arte naïf en guatemala. unesco-bancafe. ciudad de guatemala. velarde, i., j. gárat, and m. marasas. 2001. promoción de producciones típicas: un enfoque territorial con productores familiares de la región rioplatense, argentina. agroalimentaria 12. agronomia 26-2 -profe194).indd 292 agron. colomb. 26(2) 2008 fisiología y tecnología poscosecha resumen abstract fecha de recepción: febrero 27 de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 profesor titular, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). mespitia@sinu.unicordoba.edu.co 2 profesor titular, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). haramendiz@hotmail.com 3 profesor titular, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). ccardona@sinu.unicordoba.edu.co correlaciones para algunas propiedades físicas y químicas del fruto y jugo de maracuyá (passiflora edulis var. flavicarpa degener) correlations for some physical and chemical properties of fruit and juice of passion fruit (passiflora edulis var. flavicarpa degener) miguel espitia-camacho1, hermes araméndiz-tatis2 y carlos cardona-ayala3 agronomía colombiana 26(2), 292-299, 2008 el estudio tuvo como objetivos estimar las correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales entre 16 caracteres agronómicos en maracuyá, analizar el efecto de cinco tamaños de muestra (20, 40, 60, 80 y 100%) en la estimación de las correlaciones y calcular las correlaciones canónicas entre dos propiedades del fruto con tres del jugo, bajo las condiciones de montería (córdoba, colombia). se seleccionaron 10 lotes comerciales; en cada uno de ellos, 10 plantas y en cada planta, 4 frutos (repeticiones). los datos se analizaron bajo un diseño anidado con frutos dentro de planta y plantas dentro de lotes. los resultados señalaron que las correlaciones genéticas fueron superiores a las fenotípicas y las ambientales (magnitud y significancia). el peso del fruto (pfr) presentó correlación genética positiva y alta (r >0,78) con el peso de la cáscara (pca), peso de la semilla con arilo (psc) y peso de la semilla sin arilo (psa). el índice de madurez del fruto (inm) presentó correlación genética directa con los grados brix (gbr, r = 0,61) e inversa con la acidez del jugo (acj, r = 0,85). las estimaciones de los coeficientes de correlación para los cinco tamaños de muestra utilizados presentaron valores promedios muy similares (r = 0,80-0,84). cuando se utilizaron las correlaciones genéticas, la primera correlación canónica explicó 88,37% de la variación total y fue significativa (r = 0,60). los coeficientes canónicos señalan que la selección de frutos con mayor pfr aumenta el psc y la acj. palabras clave: coeficientes canónicos, tamaño de muestra, sólidos solubles, acidez the objectives of this work were to estimate the phenotypic, genetic and environmental correlations, among 16 agronomic traits in passion fruit, analyze the effect of five sample sizes (20, 40, 60, 80 and 100%) in the estimation of correlations and calculate the canonical correlations among two properties of fruit with three ones of juice under the environmental conditions of montería (córdoba, colombia). ten commercial lots, in each of these 10 plants and four fruits on each plant (repetitions) were selected. the data were analyzed under a hierarchical design with plants within lots and fruits within plants. the results indicated that the genetic correlations were higher (magnitude and significance) than the phenotypic and environmental correlations. the weight per fruit (pfr) presented positive and high genetic correlation (r>0.78) with the weight of shell (pca), weight of seed with aril (psc) and weight of the seed without aril (psa). the index of fruit maturity (inm) presented a direct genetic correlation with brix degrees (gbr: r = 0.61) and inverse one with the acidity of juice (acj: r = -0.85). the estimate of correlation coefficients for the five sample sizes used showed that mean values were very similar (r = 0.80 to 0.84). when the genetic correlations were used, the first canonical correlation explained 88.37% of the total variation and was significant (r = 0.60). the canonical coefficients indicate that the selection of fruits with more pfr increases the psc and acj. key words: canonical coefficients, sample size, soluble solids, acidity. introducción en colombia la siembra comercial de maracuyá (passiflora edulis var. flavicarpa degener) se inició en los años sesentas y fue hasta la década de los ochentas que se lanzó al mercado internacional. la superficie cultivada en 2005 fue de 4.570 ha, con una producción de 80.397 t, un rendimiento promedio de 17,6 t·ha-1 y costos de producción variables en poblaciones orientadas a mercados, en ciclo de 3 años, que van de us$180 a us$290 por tonelada, con ganancias netas de us$1.500 por hectárea (schwentesius y gómez, 2008; agronet, 2008). ecuador es el principal exportador de jugo concentrado, superando a brasil, hacia estados unidos, agronomia 26-2 -profe194).indd 292 06/10/2008 19:41:06 espitia-camacho, araméndiz-tatis y cardona-ayala. correlaciones para algunas propiedades físicas... 293 alemania, chile, argentina y brasil; su uso es reforzar el sabor de otras frutas, sobre todo del durazno, en jugos mezclados, yogures, quesos, etc. el maracuyá es una de las especies hortofrutícolas priorizadas en la agenda interna del departamento de córdoba, por el valor alimenticio de su jugo y por el potencial que ofrece la utilización de la cáscara y la semilla. córdoba es el tercer productor a nivel nacional, con 887 ha, una producción de 15.978 t y un rendimiento de 18 t·ha-1. la mayor área se encuentra localizada en el corregimiento de san isidro, con rendimientos de 15 t·ha-1, muy por debajo del rendimiento promedio de ecuador, que es de 25 t·ha-1. esta baja productividad es causada, entre otros factores, por la gran variabilidad en los campos comerciales y la falta de genotipos altamente productivos, que permitan satisfacer la demanda interna y abrir paso a los mercados internacionales (sperizen, 2004; agronet, 2008). en este sentido, pocos son los esfuerzos realizados en el caribe colombiano para explotar la variabilidad y desarrollar cultivares para nuestras condiciones ambientales. meletti y bruckner (2001) señalan que el consumo de fruta fresca requiere frutos de forma ovalada para una buena clasificación comercial, buena apariencia, resistencia al transporte y con reducidas pérdidas durante el almacenamiento y comercialización. de igual manera, el sector agroindustrial prefiere frutas con todas sus cavidades llenas de pulpa, alto contenido de ácidos y sólidos solubles y un color uniforme. actualmente, el sector industrial en brasil demanda frutos con porcentaje de pulpa superior a 50%, contenidos de sólidos solubles totales mayores de 15 °brix, compactos y de color amarillo (meletti et al., 2000). la variabilidad genética es muy amplia dentro del género y dentro de la mayoría de las especies cultivadas de p. edulis f. flavicarpa (cunha, 1996; fajardo et al., 1998; de moraes et al., 2005; gonçalves et al., 2007). en este sentido, se han adelantado muchos estudios con el fin de estandarizar las características importantes en la comercialización del fruto (meletti et al., 2000). el conocimiento de las correlaciones entre caracteres es de vital importancia cuando el objetivo es la selección simultánea de caracteres o cuando un carácter de interés posee baja heredabilidad, siendo de difícil identificación y respuesta para obtener ganancia genética. así mismo, la selección en un carácter que tenga alta heredabilidad, fácil identificación y alta correlación con el carácter deseado, permitirá al fitomejorador obtener progresos rápidos en la selección directa (ceballos, 2003; falconer y mackay, 1996). las correlaciones entre los caracteres de interés en el fitomejoramiento se evalúan por medio de correlaciones fenotípicas, genotípicas y ambientales. la correlación fenotípica se estima directamente de los valores medios fenotípicos de campo, siendo resultante, por tanto, de causas genéticas y ambientales. la correlación genotípica, en cambio, corresponde a la porción genética de la correlación fenotípica. ésta se emplea para orientar programas de mejoramiento, por ser la única de naturaleza heredable (cruz y regazzi, 1997; falconer y mackay, 1996). de moraes et al. (2005) reportaron en maracuyá correlaciones genéticas positivas y altas entre rendimiento de fruto y número de frutos (0,86), peso de fruto (0,35), longitud de fruto (0,39); ancho de fruto (0,32), porcentaje de pulpa (0,12), con excepción del contenido de sólidos solubles (-0,35). el mejoramiento genético del maracuyá en colombia es muy poco y no existen estudios sobre correlaciones entre caracteres de fruto y sus implicaciones en el mejoramiento genético que contribuyan a un proceso de selección mucho más seguro en el avance genético, en aras de satisfacer las necesidades de los productores y del sector agroindustrial. por lo tanto, los objetivos de este trabajo fueron estimar las correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales entre 16 caracteres agronómicos en maracuyá, analizar el efecto de cinco tamaños de muestra (20%, 40%, 60%, 80% y 100%) en la estimación de las correlaciones y calcular las correlaciones canónicas entre dos propiedades del fruto con tres del jugo. materiales y métodos el estudio se realizó en 2006 en la vereda san isidro, municipio de montería (córdoba), ubicada a 8° 35’ 09” de latitud norte y 75° 53’ 42” de longitud oeste, a 48 msnm, con humedad relativa promedio de 85%, precipitación media de 1.600 mm anuales, temperatura media de 28 °c y perteneciente a la zona agroecológica cj (palencia et al., 2006; igac, 1985). con la participación activa de productores líderes, en toda la zona se seleccionaron 10 lotes comerciales de buena producción, con coordenadas: 1) 8° 35’ 09” n y 75° 53’ 42” w; 2) 8° 35’ 05” n y 75° 53’ 44” w; 3) 8° 35’ 04” n y 75° 53’ 40” w; 4) 8° 35’ 41” n y 75° 54’ 17” w; 5) 8° 34’ 54” n y 75° 54’ 68” w; 6) 8° 34’ 54” n y 75° 53’ 34” w; 7) 8° 34’ 03” n y 75° 54’ 33” w; 8) 8° 34’ 07” n y 75° 54’ 35” w; 9) 8° 34’ 31” n y 75° 52’ 53” w; 10) 8° 34’ 28” n y 75° 52’ 49” w; en agronomia 26-2 -profe194).indd 293 06/10/2008 19:41:07 294 agron. colomb. 26(2) 2008 cada uno de éstos se eligieron 10 plantas fenotípicamente deseables por sus características agronómicas, sanidad vegetal, precocidad, prolificidad y propiedades comerciales del fruto, para un total de 100 plantas. en cada planta se seleccionaron 4 frutos por sus características comerciales deseables. todos los frutos fueron llevados al laboratorio de fitomejoramiento de la universidad de córdoba, donde se realizó la estimación de los siguientes caracteres: 1) peso del fruto (pfr); 2) peso de la cáscara (pca); 3) diámetro ecuatorial (dec); 4) diámetro polar (dpo); 5) relación dpo/dec = pcu; 6) peso de la semilla con arilo (psc); 7) peso de la semilla sin arilo (psa); 8) relación psc/pfr = ssf; 9) relación psa/pfr = saf; 10) diámetro de la cavidad de la semilla (dca); 11) grosor de la cáscara (gca); 12) índice de semilla (ind); 13) grados brix (gbr); 14) acidez del jugo (acj); 15) ph del jugo (phj) y 16) índice de madurez del fruto (inm). los datos obtenidos se analizaron bajo un diseño experimental anidado con 10 lotes de maracuyá, 10 plantas dentro de cada lote y 4 frutos (repeticiones) de cada planta. la estimación de los coeficientes de correlación fenotípicos (rf), genéticos (rg) y ambientales (ra) para cada par de caracteres y las correlaciones canónicas se realizó mediante el uso del programa computacional genes versión windows (2004.2.1), desarrollado por cruz (2004). el programa aplica las formulas clásicas de correlación: correlación fenotípica a) rf(xy) = covf(xy)/sf(x) sf(y) correlación genética b) rg(xy) = covg(xy)/sg(x) sg(y) correlación ambiental c) re(xy) = cove(xy)/se(x) se(y) donde: r(xy) y cov(xy) son la correlaciones y covarianzas fenotípicas (f), genéticas(g) y ambientales (e) entre los caracteres x, y, respectivamente; s(x) y s(y) son la desviaciones estándar fenotípicas (f), genéticas(g) y ambientales (e) de x, y, respectivamente. para determinar el efecto del tamaño de muestra sobre la estimación de los coeficientes de correlación, se tomaron al azar tamaños de muestras de 20%, 40%, 60%, 80% y 100% de los datos; posteriormente, con cada grupo de datos (tamaño de muestra) se estimaron las correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales entre las variables pfr, pca, psc y psa, mediante el uso del programa genes. una vez estimados los coeficientes de correlación, se confirmó la significancia estadística para cada , planteando la hipótesis nula ho: = 0, vs. la hipótesis alterna ha: 0, mediante una prueba de t, dada por la siguiente fórmula: la t calculada (tc) se comparó con una t tabla (tt) al nivel de significancia seleccionado: 0,05 y 0,01 y con (n-2) grados de libertad. la regla de decisión fue: si tc tt, entonces el valor de es estadísticamente diferente de cero. resultados y discusión las correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales están contenidas en la tabla 1. la correlación genética es la de mayor interés, ya que involucra la parte heredable que puede ser utilizada con fines de mejoramiento genético (cruz y regazzi, 1997), en tanto que las fenotípicas son de menor importancia porque pueden conducir a resultados riesgosos y erróneos, por la interacción genotipo-ambiente, así como entre caracteres indeseables a nivel genético, como lo anotan varios autores (espitia et al., 2005; ceballos, 2003; cruz y regazzi, 1997; yadav et al., 1997; falconer y mackay, 1996). los resultados muestran, con pocas excepciones, a las correlaciones genéticas con mayor magnitud que las fenotípicas, lo que concuerda con lo reportados por carpentieripipolo y bruel (2002) y de moraes et al. (2005). de las 120 correlaciones, sólo 27 fenotípicas (22,5%), 39 genéticas (32,5%) y 25 ambientales (20,8%) resultaron ser significativas (p<0,01 ó p<0,05). el peso de fruto registró correlación genética positiva y alta con respecto al diámetro ecuatorial (0,88), diámetro polar (0,78), peso de cáscara (0,97), peso de semilla sin arilo (0,92), peso de semilla con arilo (0,78), grosor de la cáscara (0,69) y diámetro de las cáscara (0,73). considerando que el número máximo de frutos producidos en una planta está en función del número de flores producidas y de semillas por la cantidad de óvulos en el gineceo, es posible ampliar el diámetro ecuatorial y polar del fruto, al igual que su compactación, lo que redundaría en una mayor resistencia al transporte a grandes distancias, ya que frutos más pesados estarían asociados a un mayor rendimiento de pulpa y, por lo tanto, las cavidades del fruto estarían mucho más llenas como reflejo de una buena polinización y fecundación previa (meletti et al., 2000; vasconcellos et al., 2001; martins et al., 2003; polverente et al., 2005). de esta manera, se reducen las posibilidades de pérdidas por transporte y el consumidor final puede encontrar un fruto agronomia 26-2 -profe194).indd 294 06/10/2008 19:41:07 espitia-camacho, araméndiz-tatis y cardona-ayala. correlaciones para algunas propiedades físicas... 295 tabla 1. correlaciones fenotípicas (rf), genéticas (rg) y ambientales (re) entre 16 variables medidas en frutos de maracuyá cultivados en el municipio de montería (córdoba). variable correlación variable dec dpo pcu pca psc saf psa ind ssf gca dca gbr acj phj inm pfr rf rg re 0,88† 0,89 0,85 0,76 0,78 0,70 0,07 0,13 -0,08 0,95 0,97 0,88 0,87 0,92 0,87 -0,23 -0,60 0,31 0,79 0,78 0,86 -0,32 -0,46 -0,04 -0,23 -0,54 0,26 0,50 0,69 0,17 0,71 0,73 0,68 -0,04 -0,09 0,09 0,12 0,12 0,12 -0,02 -0,03 -0,01 -0,11 -0,12 -0,08 dec rf rg re 0,74 0,77 0,67 -0,10 -0,03 -0,27 0,87 0,89 0,81 0,71 0,77 0,69 -0,34 -0,72 0,15 0,61 0,60 0,70 -0,25 -0,32 -0,07 -0,35 -0,65 0,19 0,40 0,53 0,15 0,87 0,91 0,81 -0,07 -0,08 -0,04 0,20 0,22 0,17 0,04 0,08 -0,03 -0,18 -0,18 -0,19 dpo rf rg re 0,58 0,62 0,47 0,75 0,78 0,63 0,61 0,68 0,59 -0,31 -0,60 0,17 0,57 0,59 0,63 -0,35 -0,46 -0,09 -0,22 -0,44 0,22 0,28 0,38 0,06 0,66 0,69 0,61 0,03 0,06 -0,04 0,09 0,06 0,15 0,11 0,16 0,00 -0,03 0,01 -0,16 pcu rf rg re 0,07 0,12 0,09 0,05 0,12 0,05 -0,05 -0,10 0,02 0,10 0,19 -0,01 -0,23 -0,32 -0,06 0,09 0,13 0,03 -0,04 -0,04 -0,05 -0,08 -0,04 -0,16 0,11 0,18 -0,04 -0,10 -0,16 -0,03 0,12 0,16 0,04 0,17 0,23 0,01 pca rf rg re 0,67 0,80 0,56 -0,51 0,82 -0,12 0,67 0,74 0,65 -0,31 -0,39 -0,09 -0,34 -0,55 0,06 0,61 0,74 0,36 0,65 0,70 0,55 -0,08 -0,11 0,00 0,17 0,18 0,15 0,01 0,02 -0,02 -0,15 -0,16 -0,14 psc rf rg re 0,25 -0,35 0,72 0,82 0,81 0,82 -0,22 -0,40 -0,02 -0,01 -0,39 0,37 0,29 0,60 -0,05 0,63 0,65 0,63 0,04 -0,04 0,16 0,02 -0,03 0,07 -0,05 -0,11 0,00 -0,01 -0,03 0,01 saf rf rg re 0,12 -0,20 0,43 0,16 0,20 0,03 0,56 0,70 0,41 -0,42 -0,40 -0,36 -0,15 -0,50 0,27 0,15 0,10 0,19 -0,20 -0,30 -0,03 -0,06 -0,10 0,00 0,18 0,20 0,12 psa rf rg re -0,25 -0,45 -0,01 0,39 0,15 0,64 0,33 0,59 0,05 0,51 0,44 0,62 0,.10 0,11 0,09 -0,01 -0,06 0,06 0,16 0,27 0,04 0,07 0,12 -0,01 ind rf rg re 0,05 0,07 0,03 -0,10 -0,11 -0,08 -0,16 -0,22 -0,06 -0,11 -0,16 -0,02 -0,07 -0,13 0,01 0,04 0,03 0,04 0,01 0,01 0,02 ssf rf rg re -0,22 -0,26 -0,17 -0,27 -0,63 0,28 0,19 0,26 0,07 -0,19 -0,29 -0,06 0,25 0,39 0,08 0,26 0,35 0,11 gca rf rg re 0,04 0,13 -0,12 -0,14 -0,14 -0,12 -0,03 -0,02 -0,05 -0,08 -0,10 -0,05 -0,04 -0,05 -0,03 dca rf rg re -0,07 -0,07 -0,07 0,25 0,27 0,20 -0,02 -0,02 -0,02 -0,22 -0,22 -0,21 gbr rf rg re -0,16 -0,17 -0,16 0,32 0,52 -0,02 0,59 0,61 0,53 acj rf rg re -0,35 -0,38 -0,29 -0,83 -0,85 -0,80 phj rf rg re 0,46 0,56 0,30 pfr, peso del fruto; dec, diámetro ecuatorial; dpo, diámetro polar; pcu, relación dpo/dec; pca, peso de la cáscara; psc, peso de la semilla con arilo; saf, relación psa/pfr; psa, peso de la semilla sin arilo; ind, índice de semilla; ssf, relación psc/pfr; gca, grosor de la cáscara; dca, diámetro de la cavidad de la semilla; gbr, grados brix; acj, acidez del jugo; phj, ph del jugo e inm, índice de madurez del fruto †correlaciones en negrilla son significativas (p<0,05 ó p<0,01). agronomia 26-2 -profe194).indd 295 06/10/2008 19:41:08 296 agron. colomb. 26(2) 2008 de mejor apariencia en el mercado, elevada proporción de pulpa y mayor contenido de sólidos solubles totales, lo que es interesante para la agroindustria y exportadores de jugo concentrado (meletti et al., 2000). se identificaron correlaciones genéticas negativas y significativas entre el peso de fruto y las relaciones peso de semilla con arilo/peso de fruto (-0,54) y peso de semilla sin arilo/peso de fruto (-0,60), sin ninguna significancia con respecto al índice de semilla (-0,46). estas relaciones negativas comprometen la compactación del fruto por la cantidad de óvulos fecundados y, por ende, la cantidad de semilla formada. factores genéticos ligados a la incompatibilidad por ciertas combinaciones genéticas (ho y shii, 1986; souza et al., 2004) y factores fisiológicos de la planta madre y ambientales relacionados con la cantidad y calidad de polen viable en las primeras 5 h después de la antesis (polverente et al., 2005), por efectos de lluvia y humedad relativa (souza et al., 2004; polverente et al., 2005; cardoso, 2005; meletti et al., 2005), agroquímicos y temperatura (da silva et al., 1999), son determinantes en la polinización, fecundación y producción de semillas; además existen variantes intrapoblacionales que posibilitan la selección de plantas. por lo tanto, la selección por frutos más pesados debe asociarse a una cantidad mayor de semillas por fruto y, en consecuencia, a un rendimiento mayor de jugo, como lo anotan nascimento et al. (2003). hay evidencia de que las fallas en el proceso de polinización en las primeras horas de la antesis son causa de aparición de frutos menos pesados, susceptibles de ser abortados (aponte y jáuregui, 2004). de otra parte, se identificaron correlaciones genéticas de poco valor entre el peso de fruto y la acidez y ph del jugo, lo que probablemente obedezca a un control genético independiente, dada su carencia de significancia y coeficientes de correlación cercanos a cero. la correlación negativa entre el peso de fruto y los grados brix (-0,09) mostró la misma tendencia pero diferente magnitud a la reportada por de moraes et al. (2005), quienes señalan que la selección para incrementar rendimientos puede conducir a una reducción en el contenido de sólidos solubles totales, por lo que se considera conveniente conocer el límite fisiológico que beneficie tanto al productor como al sector agroindustrial, ya que durante el período de almacenamiento del fruto, la reducción puede incrementarse por consumo de los azúcares reductores y no reductores en el proceso de respiración (da motta et al., 2006). los grados brix presentaron correlación genética positiva con el índice de madurez del fruto (0,61), lo que indica que, en la medida en que aumenta la madurez del fruto, se obtiene una mayor acumulación de sólidos solubles, a causa de la disminución de los ácidos orgánicos en el proceso de maduración por la conversión en azúcares del fruto (brody, 1996; da silva et al., 1999). el índice de madurez del fruto presentó correlación negativa (-0,85) con la acidez del jugo, lo que obedece a la participación de los ácidos como sustratos durante la senescencia (mata et al., 2003), ya que dichos ácidos pueden ser oxidados o convertidos en azúcares durante el almacenamiento (kays, 1991). en la tabla 2 se presentan las estimaciones de las correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales para las variables peso del fruto, peso de la cáscara, peso de la semilla con arilo y peso de la semilla sin arilo, con tamaños de muestra de 20%, 40%, 60%, 80% y 100% de los datos, respectivamente. se observa que las correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales para los diferentes tamaños de muestra resultaron altas, positivas y con estimaciones promedias muy similares (0,80-0,84), sugiriéndose que los tamaños de muestras utilizados no influyeron en la estimación de las correlaciones. de esta forma, es posible obtener información básica para emplearla en los procesos de selección de programas de mejoramiento de maracuyá con uso racional de los recursos, ya que una muestra del 20% es suficiente para obtener información tan confiable como con una del 100% de la población (de moraes et al., 2005). los coeficientes de correlación obtenidos para los diferentes tamaños de muestra corroboran la influencia que tienen el peso de la cáscara, el peso de la semilla con arilo y el peso de la semilla sin arilo sobre el peso del fruto, descritos anteriormente. por lo tanto, la selección por frutos más pesados permitirá también contar frutos con mayor pulpa, un parámetro importante en la calidad industrial, además por ser más resistentes el transporte a largas distancias en los mercados nacionales por su peso de la cáscara mayor. las correlaciones canónicas entre el grupo de las propiedades del fruto (peso del fruto, peso de la semilla con arilo) y las propiedades del jugo (grados brix), acidez y ph del jugo) se presentan en la tabla 3. la primera y segunda correlación canónica estimadas con base en las correlaciones fenotípicas explicaron el 82% y el 18% de la variación total, respectivamente, y acusaron ausencia de significancia (0,13 y 0,07, respectivamente). sin embargo, se encontró que frutos con mayor acidez en el jugo (0,68) y menos sólidos solubles (r -0,51) son determinantes en el peso del fruto y el peso de la semilla con arilo. cuando se utilizaron las correlaciones genéticas, la primera correlación canónica explicó el 88,37% de la variación total y fue significativa (0,60), mientras que la segunda sólo agronomia 26-2 -profe194).indd 296 06/10/2008 19:41:09 espitia-camacho, araméndiz-tatis y cardona-ayala. correlaciones para algunas propiedades físicas... 297 explicó el 11,67% de la variación y resultó no significativa (0,08). se encontró una vez más que la mayor acidez del jugo (0,61) estuvo relacionada con frutos de mayor peso (pfr) y con mayor peso de la semilla con arilo (psc), señalando que los dos grupos de variables no son independientes. estos resultados concuerdan con los reportados por meletti et al. (2000). dado que el sector agroindustrial demanda frutos de alto contenido de sólidos solubles totales, lo que le otorga mayor sensación de dulzura al producto, los resultados obtenidos en el análisis de las correlaciones canónicas sugieren que frutos con alta acidez influyen en un mayor peso del fruto y con mayor peso de semilla con arilo; estos resultados coinciden con los reportados en tomate por rodríguez et al. (2005 y 2006). de igual manera, un periodo reducido de almacenamiento del maracuyá de hasta 8 días (da motta et al., 2006) lleva a que los ácidos orgánicos puedan ser oxidados o convertidos en azúcares durante el almacenamiento, incrementando de esta manera el contenido de sólidos solubles totales. la presencia de correlaciones canónicas significativas cuando se utilizaron las correlaciones genéticas a cambio tabla 2. estimación de las correlaciones fenotípicas (rf), genéticas (rg) y ambientales (re) entre las variables: peso del fruto (pfr), peso de la cáscara (pca), peso de la semilla con arilo (psc) y peso de la semilla sin arilo (psa), para 5 tamaños de muestra de maracuyá cultivado en el municipio de montería (córdoba). variables correlación tamaño de la muestra 20% 40% 60% 80 % 100% pca psc psa pca psc psa pca psc psa pca psc psa pca psc psa pfr rf 0,97 0,92 0,83 0,95 0,89 0,83 0,95 0,89 0,81 0,95 0,90 0,82 0,95 0,87 0,79 rg 0,99 0,96 0,82 0,99 0,96 0,82 0,97 0,96 0,80 0,98 0,97 0,83 0,97 0,92 0,78 re 0,87 0,86 0,88 0,85 0,84 0,85 0,86 0,84 0,85 0,88 0,86 0,84 0,88 0,87 0,86 pca rf 0,80 0,75 0,72 0,71 0,71 0,69 0,73 0,72 0,67 0,67 rg 0,91 0,78 0,91 0,75 0,86 0,72 0,89 0,78 0,80 0,74 re 0,49 0,62 0,43 0,62 0,50 0,65 0,54 0,65 0,56 0,65 psc rf 0,85 0,85 0,85 0,85 0,82 rg 0,84 0,90 0,93 0,91 0,81 re 0,91 0,81 0,76 0,79 0,82 promedio 0,94 0,91 0,84 0,93 0,90 0,83 0,93 0,90 0,82 0,94 0,91 0,83 0,93 0,89 0,81 promedio general 0,84 0,82 0,81 0,83 0,80 tabla 3. correlaciones canónicas entre los grupos de variables: 1) peso del fruto (pfr), peso de la semilla con arilo (psc) y 2) grados brix (gbr), acidez del jugo (acj), ph del jugo (phj); medidas en frutos de maracuyá cultivados en el municipio de montería (córdoba), usando correlaciones fenotípicas y genéticas. variables pares canónicos correlaciones fenotípicas (rf) correlaciones genéticas (rg) 1 2 1 2 grupo 1 pfr 0,35 0,94** 0.22 -0,18 psc -0,16 0,99** 0,18 0,98** grupo 2 gbr -0,51* 0,29 -0,23 -0,77** acj 0,68* 0,73** 0,61* 0,51* phj 0,20 -0,63* 0,34 -0,92** coeficiente de correlación (r) 0,11 0,07 0,60* 0,08 variación total (%) 82,00 18,00 88,37 11,67 * diferencias significativas (p<0,05); ** diferencias altamente significativas (p<0,01) agronomia 26-2 -profe194).indd 297 06/10/2008 19:41:10 298 agron. colomb. 26(2) 2008 de las correlaciones fenotípicas para su estimación, se debe al hecho de que factores ambientales estaban afectando la correlación real de los dos grupos de variables, de manera similar a lo encontrado en tomate por rodríguez et al. (2005). conclusiones el peso de la cáscara es el componente de mayor asociación con el peso del fruto, por lo que resulta de interés para seleccionar frutos de cáscara compacta y delgada. las propiedades del fruto y del jugo no son independientes, ya que la selección de frutos más pesados está relacionada con mayor acidez del jugo y mayor peso de la semilla con arilo. el tamaño de muestra no tiene influencia en la estimación de las correlaciones fenotípicas y genotípicas, por lo que el uso de una muestra del 20% es suficiente para obtener información tan confiable como con una del 100% de la población. literatura citada agronet, 2008. http://www.agronet.gov.co; consulta: 23 de enero de 2008. aponte, y. y d. jaúregui. 2004. capacidad reproductiva: formación de frutos y semillas en passiflora edulis f. flavicarpa degener y passiflora cincinnata mast. revista facultad de agronomía (luz) 21(3), 353-361. brody, a.l. 1996. envasado de alimentos en atmósferas controladas, modificadas y a vacío. acribia, zaragoza. 220 p. carpentieri-pipolo, v. y d.c. bruel. 2002. correlações fenotípicas, genotípicas y ambientais em aceroleira. revista brasileira de fruticultura 24(1), 115-119. cardoso, a.i.i. 2005. polinização manual em abobrinha: efeitos nas produções de frutos e sementes. horticultura brasileira 23(3), 731-734. cruz, c.d. y a.j. regazzi. 1997. modelos biométricos aplicados al mejoramiento genético. 2ª ed. editorial ufv, brasil. 390 p. cruz, c.d. 2004. programa genes. versao windows. aplicativo computacional em genética e estatística. editora ufv, universidade federal de viçosa (brasil). en: www.ufv.br/dbg/genes/ genes.htm; consulta: 16 de enero de 2005. ceballos, h. 2003. genética cuantitativa y fitomejoramiento. documento de texto universitario. universidad nacional de colombia, palmira. 524 p. cunha, m.a.p. 1996. recursos genéticos e modificações em métodos de seleção para produtividade em maracujá. revista brasileira de fruticultura 18(3), 413-423. da motta, w., l.c. chamhum, c.r. lacerda, g. polete y l.l. de melo. 2006. uso de cera carnaúba e saco plástico políolefinico na conservação pós-colheita do maracujá amarelo. revista brasileira de fruticultura 28(2),190-193. da silva, m.m., c.h. bruckner, m. picanço y c. cruz. 1999. fatores que afetam a germinação do grão de pólen do maracujá: meios de cultura e tipos de agrotóxicos. pesquisa agropecuária brasileira 34(3), 347-352. de moraes, m.c., i.o. geraldi, f. matta y m.c. carneiro. 2005. genetic and phenotypic parameter estimates for yield and fruit quality traits from a single wide cross in yellow passion fruit. hortscience 40(7), 1978-1981. espitia, m., f. vallejo y d. baena. 2005. correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales en cucurbita moschata duch. ex poir. revista acta agronómica 54(1), 1-9. fajardo, d., a. fernando, m. grum, j. tohme, m. lobo, w. roca e i. sanchez. 1998. genetic variation analysis of the genus passiflora l. using rapd markers. euphytica 101(3), 341-347. falconer, d.s. y t.f.c. mackay. 1996. introducción a la genética cuantitativa. 4ª ed. longman scientific and technical, essex, reino unido. 464 p. gonçalves, g.m., a.p. viana, f.v. bezerra, m.g. pereira y t.n.s. pereira. 2007. seleção e heredabilidad na predição de ganhos genéticos em maracujá amarelo. pesquisa agropecuária brasileira 42(2), 193-198. ho,w.f. y c.t. shii. 1986. incompatibility system in passion fruit (passiflora edulis sims). acta horticulturae 194, 31-38. igac [instituto geográfico agustín codazzi]. 1985. zonificación agroecológica de colombia. memoria explicativa. litografía instituto geográfico agustín codazzi, bogotá. 57 p. kays, s.j. 1991. post harvest physiology of perishable plant products. avi book, van nostrand reinhold, nueva york. 532 p. martins, m.r., j.c. de oliveira, a.o. di mauro y p.c. da silva, 2003. avaliação de populações de maracujazeiro doce (passiflora alata curtis) obtidas de polinização aberta. revista brasileira de fruticultura 25(1),111-114. meletti, l.m.m., m.d. soares-scott y l.c.bernacci. 2005. caracterização fenotípica de três seleções de maracujazeiro roxo (passiflora edulis sims). revista brasileira de fruticultura 27(2), 268-272. meletti, l.m.m. y c.h. bruckner. 2001. melhoramento genético. pp.345-385. en: bruckner, c.h. y m.c. picanço (eds.). melhoramento de fruteiras tropicais. cinco continentes, porto alegre (brasil). 395 p. meletti, l.m.m., r.r. dos santos y k. minamis. 2000. melhoramento do maracujazeiro-amarelo: obtenção do cultivar ‘composto’ iac-27. scientia agricola 57(3), 491-498. mota, w.f., l.c. salomao, p.r. cecon y f.l. finger. 2003. ceras e embalagem plástica na conservação pós-colheita do maracujá amarelo. scientia agricola 60(1), 51-57. nascimento, w.m., a. tavares, m. de oliveira, c. müller y j.e. de carvalho. 2003. seleção de progênies de maracujazeiro amarelo (passiflora edulis var. flavicarpa) quanto á qualidade de frutos. revista brasileira de fruticultura 25(1), 186-188. agronomia 26-2 -profe194).indd 298 06/10/2008 19:41:10 espitia-camacho, araméndiz-tatis y cardona-ayala. correlaciones para algunas propiedades físicas... 299 palencia, g., t. mercado y e. combatt. 2006. estudio agroclimático del departamento de córdoba. editorial gráficas del caribe ltda., montería (colombia). 126 p. polverente, m.r., d. carneiro y a.i. cardoso. 2005. produção e qualidade de sementes de berinjela em função do horário de polinização manual. bragantia 64(3), 467-472. rodríguez, e., g. pratta, p. zorzolli y e. picardi. 2005. caracterización de la generación segregante de un híbrido de tomate con genes nor y silvestres. pesquisa agropecuária brasileira 40(1), 105-117. rodríguez, e., g. pratta, p. zorzolli y e. picardi. 2006. evaluación de caracteres de planta y frutos en líneas recombinantes autofecundadas de tomate obtenidos por cruzamiento entre lycopersicom esculentum y l. pimpinellifolium. ciencia e investigaciones agraria 33(2), 133-141. schwentesius, r.r. y m.a. gómez. 2008. el mercado de maracuyá. en: revista electrónica latinoamericana en desarrollo sustentable. http://vinculado.org; consulta: 15 de febrero de 2008. souza, m.m., t.n. santana, a.p. viana, m. gonzaga, a.t. amaral y h.chaga. 2004. flower receptivity and fruit characteristics associated to time of pollination in the yellow passion fruit passiflora edulis sims. f. flavicarpa degener (passifloraceae). scientia hort. 101, 373-385. sperizen, e. 2004. estudio “oportunidades de negocio. maracuyá”. asociación gremial de exportadores de productos no tradicionales (agexpront), guatemala. 20 p. vasconcellos, m.a., e.t. savazaki, h. grassi, r. busquet y j.l. mosca. 2001. caracterização física e quantidade de nutrientes em frutos de marcujá doce. revista brasileira de fruticultura 23(3), 690-694. yadav, d.s., a. prasad y n.d. singh. 1997. characters association in brinjal (solanum melongena l). indian j. horticulture 54(2), 171-175. agronomia 26-2 -profe194).indd 299 06/10/2008 19:41:10 resumen abstract se evaluó el efecto del fraccionamiento de la fertilización edáfica con nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio y la aplicación de boro, manganeso y zinc, sobre el crecimiento, desarrollo, rendimiento y calidad de tubérculo en la variedad de papa criolla colombia. se utilizó un diseño de bloques al azar con estructura factorial 24+2. se presentaron diferencias estadísticas para las variables de crecimiento y desarrollo, rendimiento y calidad de tubérculos. no se observó efecto de los tratamientos para la interacción entre elementos menores, por lo cual el análisis se centró en el efecto del fraccionamiento de n-p-kmg y los niveles de fertilización con boro, manganeso y cinc. la fertilización sin fraccionamiento de n-p-k-mg favoreció mejor desarrollo foliar y mayor potencial de rendimiento, por lo cual no se recomienda su fraccionamiento. se observaron respuestas positivas a la aplicación de boro para la variable rendimiento y se encontró que su respuesta es complementaria al acompañamiento de nitrógeno, fósforo, potasio y magnesio en la fertilización. la variable gravedad específica presentó valores mayores a 1,088 mientras que el contenido de materia seca fue mayor en los tratamientos testigos y en el fraccionamiento; la aplicación de manganeso estuvo relacionada con incrementos en el contenido de materia seca posiblemente por contribuir a una mayor fotosíntesis neta. effect of soil fractionated fertilization with nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium, and application boron, manganese and zinc was evaluated on the growth, development, yield and tuber quality in the potato variety “criolla colombia”. a randomized blocks design was used in a factorial structure 24+2. statistical differences were presented for growth and development, yield and tuber quality variables. any effect on interactions among minor elements was observed, thus the analysis was focused on n-p-k-mg fractionated fertilization effect and fertilization with boron, manganese and zinc. the non-fractionated fertilization with n-p-k-mg favoured better foliage development and increased yield, therefore fractioned fertilization is not recommended. a positive response to boron application was reflected on yield. it was found that its response is complementary to the accompaniment of nitrogen, phosphorus, potassium and magnesium fertilization. the specific gravity variable presented values higher than 1.088 while dry matter content was higher in the control treatment and in those where the fractionated fertilization was carried out; manganese application was related with increases in dry matter content possibly contributing to higher net photosynthesis. key words: micro-elements, production, specific gravity, dry matter. palabras clave: microelementos, producción, gravedad específica, materia seca. fecha de recepción: 19 de febrero de 2008. aceptado para publicación: 5 de noviembre de 2008 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lcperezni@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lerodriguez@unal.edu.co 3 director de investigación y desarrollo, microfertisa s. a., bogotá (colombia). migomez@microfertisa.com.co agronomía colombiana 26(3), 477-486, 2008 efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes b, mn y zn en el rendimiento y calidad de papa criolla (solanum phureja) variedad criolla colombia effect of soil fractionated fertilization with n, p, k, mg and micronutrient (b, zn, mn) response yield and quality of solanum phureja criolla colombia variety liliana c. pérez1, luis e. rodríguez2 y manuel i. gómez3 introducción el cultivo de papa criolla (solanum phureja) representa entre 5 y 10% del área de papa cultivada en el país, y la exportación de ese producto asciende a mil toneladas al año (agencia de noticias de ciencia y tecnología de colombia, 2005). la papa criolla representa el 5,3% del área sembrada en cundinamarca, el 4% en boyacá (censo nacional de la papa, 2003) y el 6% en nariño (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2006); estos son los departamentos de mayor importancia en la producción de papa criolla. esta especie se cultiva entre 1.800 y 3.200 msnm; es óptima la altura comprendida entre 2.300 y 2.800 msnm, lo que equivale a un rango de temperatura promedio de 10-20 ºc. requiere una precipitación promedio anual de 900 mm; sin 478 agron. colomb. 26(3) 2008 embargo, el cultivo se desarrolla bien con precipitaciones superiores. el suelo para su cultivo debe presentar una textura franca, con pendiente máxima del 30%, ph entre 5,2 y 5,9 y altos contenidos de materia orgánica (ardila, 2001). en el cultivo de la papa la fertilización es uno de los rubros con más peso dentro de los costos totales de producción: cerca del 39% (porras, 2005); además, se ha hecho énfasis en el estudio de los elementos nitrógeno, fósforo y potasio, debido al evidente efecto que tienen sobre la producción y la respuesta positiva a la aplicación simultánea de estos (garcía y pantoja, 1998); sin embargo, una fertilización con dichos elementos solo puede ser exitosa cuando todos los nutrientes requeridos por la planta están disponibles en cantidades suficientes en el suelo (guerrero et al., 2000). de acuerdo con guerrero (1998), el efecto de las épocas de aplicación y del fraccionamiento del fertilizante depende de varios factores, como la variedad, el ciclo de cultivo, la distribución de los estolones y las raíces y el régimen de precipitación. así las respuestas de las diferentes variedades a las épocas de aplicación se deben principalmente a la diferencia de tiempo en la formación de los estolones y la duración del ciclo de cultivo (garcía y pantoja, 1998). estudios preliminares sobre la disponibilidad de elementos menores en suelos del altiplano cundiboyacense indican que los contenidos de boro son deficientes y que las mayores probabilidades de respuesta a micronutrientes se encontrarían con elementos como el boro, el cobre y el cinc (barrera, 2000). se han definido algunos parámetros regionales para elementos secundarios y menores en suelos cultivados en papa en los departamentos de nariño, boyacá y cundinamarca, donde se demuestra alta posibilidad de respuesta agronómica a elementos como magnesio, manganeso y boro; en una menor proporción cinc, azufre, cobre y calcio y muy baja para hierro. estos índices se han determinado con investigaciones de campo en papa de las variedades diacol capiro y parda pastusa (gómez, 2005). el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del fraccionamiento de la fertilización con nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio y la aplicación de boro, manganeso y cinc sobre el crecimiento, desarrollo, rendimiento y calidad de tubérculos de la variedad criolla colombia (s. phureja). materiales y métodos localización la investigación se realizó durante el segundo semestre de 2006 en la finca “la cabaza”, vereda corinto, municipio de usme (cundinamarca), a una altura de 2.800 msnm, con una temperatura promedio de 13 °c y un rango de precipitación promedio anual de 800-1.000 mm. el suelo presentó una textura franco-arenosa, ph 5,43, fuertemente ácido, bajos contenidos de fósforo y una baja saturación de bases. clasificación taxonómica typic dystrudept (gómez, 2006). las características físico-químicas del suelo se presentan en la tabla 1, donde se muestra la deficiente concentración de los elementos mg, b, zn y mn. material vegetal se utilizó semilla de la variedad criolla colombia (s. phureja), que se caracteriza por tener hábito de crecimiento erecto, buen desarrollo de follaje, color de flor lila oscuro, tubérculos de forma redonda, ojos semiprofundos, color de piel y carne amarillo intenso, maduración temprana (120 días), gravedad específica de 1,088. ausencia de periodo de reposo y rendimiento promedio de 13-15 t·ha-1. tabla 1. análisis de suelos. resultado ph co n p k ca mg na al % mg.kg-1 cmol.kg-1 5,43 5,72 0,49 20,3 0,60 2,29 0,19 0,05 0,00 ideal 6,6-7,3 5,8-7,0 25-40 0,3-0,4 5,0-10 2,5-3,0 <1,0 <1,0 textura ar l a cic mn zn fe cu b franco-arenoso % cmol.kg-1 mg.kg-1 16 27 57 3,28 0,10 0,31 39 0,10 0,22 ideal 15-20 3,0-4,0 50-100 2-3 0,4-0,6 métodos de análisis: ph, relación suelo:agua (1:1); carbono orgánico (co): método de walkley-black; n: estimado a partir del co (factor empleado: 0,0862); ca, mg, na, k intercambiables: extracción con acetato de amonio 1n ph 7; al e h de cambio: extracción con kcl 1m; cic (capacidad de intercambio catiónico): desplazamiento del nh4 intercambiado con nacl 1m; p aprovechable: método de bray ii; mn, zn, fe, cu: extracción con dtpa; b: extracción con fosfato monobásico (azometina-h). fuente: laboratorio de aguas y suelos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 4792008 pérez, rodríguez y gómez: efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes... diseño experimental la evaluación se estableció bajo un diseño de bloques completos al azar con una estructura factorial 24+2, dieciséis tratamientos con tres repeticiones por tratamiento; los factores fueron fraccionamiento n-p-k-mg, presencia o ausencia de b-mn-zn y dos testigos, uno sin fertilización y otro que incluyó solo la fertilización con elementos menores. el tamaño de la unidad experimental fue de 20 m2, con un metro de distancia entre surcos y 0,25 m entre plantas, para una densidad de siembra de 80 plantas por parcela. épocas de fertilización se evaluaron dos fraccionamientos de la fertilización np-k-mg, una que incluía la totalidad de la fertilización a la siembra y otra en la cual se fraccionó la mitad a la siembra y el resto al momento de la deshierba (veintiséis días después de emergencia); adicionalmente los tratamientos incluían la presencia o ausencia de los elementos b-mn-zn; se incluyeron dos testigos, uno sin fertilización y otro con la aplicación de elementos menores. el plan de fertilización (tabla 2) se planteó teniendo en cuenta el contenido de nutrientes en el suelo y sus relaciones iónicas así como los requerimientos nutricionales de la planta. además para los micronutrientes se tuvieron en consideración las respuestas agronómicas encontradas en estudios previos realizados por bernal y gómez (2004), gómez et al. (2006), aguirre y preciado (2005). variables evaluadas caracterización morfológica en el periodo de plena floración se realizaron mediciones de las características: número de inflorescencias por planta y número de flores por inflorescencia, pues se sugiere que una interrelación entre el fotoperiodo, la temperatura y la nutrición controla la floración (chang y rodríguez, 2002). también se midió el área del foliolo terminal, área del foliolo lateral y área de la hoja, para lo cual se seleccionaron hojas del tercio superior y en cada uno de los foliolos se midió el largo y el ancho, para luego establecer a través del cálculo del área de la elipse el área de los foliolos terminal y lateral y de la hoja. se muestreó en cinco plantas por repetición de cada tratamiento. análisis foliar durante el periodo de floración (74-78 dds) se tomó una muestra de pecíolo de la cuarta hoja después de los ápices a fin de realizar análisis foliar completo para determinar si existía algún efecto de los tratamientos sobre la concentración de elementos por la planta. tabla 2. plan de fertilización para los tratamientos. tratamiento n-p-k-mg dosis de b dosis de mn dosis de zn kg∙ha-1 1 140-126-168-28 sin fraccionamiento (aplicación a la siembra) 0 0 0 2 3 3 3 0 4 3 5 1,5 0 0 6 3 7 3 0 8 3 9 140-126-168-28 con fraccionamiento (aplicación a la siembra y al deshierbe) 0 0 0 10 3 11 3 0 12 3 13 1,5 0 0 14 3 15 3 0 16 3 17 testigos 1,5 3 3 18 0-0-0-0 0 0 0 las fuentes utilizadas para la aplicación de los elementos mayores fueron abono 15-15-15 (n total 15%, p205 15%, k2o 15%), rafos (n total 12%, p2o5 24%, k2o 12%), urea (n total 46%), kcl (k2o 60%) y para la aplicación de elementos secundarios y menores se empleó (mf kiesemag® 28% mgo, 21% s), borogranulado® (10% b), mf microman® (20% mn), microzinc® (3% p2o5, 22% zn, 7% s). el aporte de micronutrientes para los tratamientos que los contenían se realizó en la siembra incluso para los tratamientos de aplicación fraccionada. 480 agron. colomb. 26(3) 2008 rendimiento en la cosecha se clasificaron los tubérculos en sus diferentes categorías: primera (diámetro > 4 cm), segunda (diámetro 2-4 cm), tercera (diámetro < 2 cm) y el rendimiento total. se realizó la conversión a toneladas por hectárea asumiendo una densidad de 40.000 plantas/ha. gravedad específica (ge) en la cosecha se tomó una muestra aleatoria de diez tubérculos de categoría primera por parcela para determinar la ge por el método de la doble pesada, el cual consiste en pesar los tubérculos en el aire, después sumergirlos en agua para obtener su peso y aplicar la siguiente ecuación ge=(paire)/(paire-pagua) (talburt y smith, 1975). materia seca los tubérculos usados en la determinación de gravedad específica se secaron en la estufa a 72 °c por un periodo de 120 horas realizando el pesaje de los mismos cada 24 horas hasta encontrar un peso estable. conociendo el peso fresco y el peso seco se estimó el contenido de materia seca. análisis estadístico todas las variables se describieron mediante gráficas para caracterizarlas en términos de dispersión y tendencia; para las variables que no cumplieron los supuestos para análisis paramétrico se usó el análisis de varianza y posteriormente pruebas de comparación lsd (diferencia mínima significativa) protegida de fisher. de acuerdo con los efectos de los tratamientos y para las variables involucradas en la respuesta de estos se realizó prueba de contrastes ortogonales. el grado de asociación entre las variables de interés se realizó usando los coeficientes de correlación de spearman ya que no todas fueron normales y homogéneas. el análisis de los datos se realizó con el paquete estadístico sas 9.0 (sas institute inc., cary, nc, usa). resultados y discusión no se evidenció interacción de los elementos menores sobre las variables evaluadas, por lo cual el análisis se centró en el efecto del fraccionamiento de n-p-k-mg y los niveles de fertilización con boro, manganeso y cinc. por consiguiente no se puede establecer dentro de los tratamientos evaluados cuál fue el mejor; solo se puede establecer cuál de los factores tiene efecto sobre las variables de interés. caracterización morfológica la aplicación de manganeso indujo una disminución en el número de inflorescencias por planta con diferencias significativas para el nivel de aplicación de manganeso (tabla 3), con promedios de 9,04 para los tratamientos con ausencia del elemento (0 kg·ha-1 mn) y 7,74 para los tratamientos que lo contenían (3 kg·ha-1 mn). para los demás factores no se observaron diferencias. esto puede implicar un menor gasto de energía de la planta y mejor conversión en materia seca que puede ser favorable en este cultivo. el no fraccionamiento de n-p-k-mg favorece un mayor desarrollo de foliolos laterales, terminales y hojas; esto se traduce en una mayor área lo que puede ser importante tabla 3. probabilidad f (p>f) de los análisis de varianza para las variables evaluadas en criolla colombia, con una confianza del 95%. variable factor n-p-k-mg boro manganeso cinc bloque error pr>f inflorescencias por planta 0,2101 0,9073 0,0266* 0,8158 0,0982 3,8714 flores por inflorescencia 0,0004** 0,0572 0,8055 0,3917 0,1416 1,2515 área foliolo terminal 0,0006** 0,7122 0,5641 0,7758 0,0449* 10,7018 área foliolo lateral 0,0045* 0,6550 0,0718 0,8973 0,3471 40,9432 área hoja <,0001** 0,5519 0,1303 0,7773 0,0413* 774,3264 rendimiento categoría 1 0,0833 0,9278 0,9410 0,8433 0,0080** 0,9211 rendimiento categoría 2 0,0092** 0,0287* 0,5757 0,8917 0,2823 5,2522 rendimiento categoría 3 0,4081 0,5864 0,5864 0,9346 0,3332 1,0432 rendimiento total 0,0006** 0,0283* 0,9443 0,9340 0,8112 6,2076 gravedad específica 0,0078* 0,8991 0,0409* 0,7705 0,8477 0,0001 materia seca 0,0390* 0,4853 0,0151* 0,2895 0,8327 3,6494 * diferencias significativas (α=0,05); ** diferencias altamente significativas (α=0,01). 4812008 pérez, rodríguez y gómez: efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes... para un mayor rendimiento y coincide con lo encontrado en el análisis de correlación (tabla 5). análisis foliar se presentaron diferencias significativas en los niveles de nitrógeno, calcio y potasio del tejido foliar, como efecto de los tratamientos con boro, con los mayores promedios para el nivel de 1,5 kg·ha-1 de boro. en la figura 1 los resultados permiten observar que un nivel de fertilización de 1,5 kg·ha-1 de boro propicia una mejor absorción de nitrógeno, calcio y potasio. la respuesta de estos elementos coincide con lo sugerido por gómez (2005), la disponibilidad de nitrógeno aumenta en presencia de boro debido a que estimula en etapas iniciales el crecimiento radicular, la del k porque junto al b se relacionan en procesos eficientes de traslocación de azúcares; además se observa una relación favorable a nitrógeno y potasio, que puede tener un efecto indirecto en la mayor concentración de k; esto comprueba la mayor área de la hoja ya que la planta de papa presenta mayores tasas de crecimiento cuando hay mejor disponibilidad de nitratos, lo cual puede favorecer una mayor absorción de potasio, resultado que concuerda con lo sugerido por power y woods (1997), citados por yamada (2000). por lo anterior el manejo del b puede ser una alternativa para mejorar la eficiencia de la fertilización nitrogenada y potásica. 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 n ca k 0 kg·ha-1 boro b a b a b a % e le m en to t ej id o fo lia r 1,5 kg·ha-1 boro figura 1. porcentaje de nitrógeno, calcio y potasio en el tejido foliar de la variedad criolla colombia de acuerdo con el nivel de fertilización con boro. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de dms (p≤0,05). para los niveles de fertilización con manganeso los contenidos de calcio y cobre en el tejido foliar presentaron diferencias significativas con el mayor promedio de calcio para el nivel de 3 kg·ha-1 de mn, corroborando lo planteado por gómez (2006) quien sugiere que el manganeso estimula la utilización de calcio. el mayor contenido de cobre se presentó con 0 kg·ha-1 de mn. así, de acuerdo con los resultados de este trabajo se puede inferir que el manganeso favorece la absorción de calcio pero puede ser antagónico con el cobre. para los niveles de fertilización con zinc los porcentajes de magnesio presentaron diferencias significativas con los promedios más altos de magnesio para el nivel de 3 kg·ha-1 de zn, lo cual sugiere que la presencia de cinc estimula la utilización de magnesio debido a que los dos participan de manera activa en procesos de fotosíntesis (marschner, 1995) (figura 2). 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 mg na 0 kg·ha-1 zn 3 kg·ha-1 zn % e le m en to t ej id o fo lia r b a a b figura 2. porcentaje de magnesio y sodio en el tejido foliar de la variedad criolla colombia según el acuerdo al nivel de fertilización con cinc. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de dms (p≤0,05). rendimiento de tubérculos las variables rendimiento de tubérculos presentaron diferencias altamente significativas por efecto del fraccionamiento n-p-k-mg, junto a la aplicación de boro mas no para las interacciones entre los elementos menores evaluados (tabla 3); el efecto independiente de los micronutrientes coincide con las respuestas encontradas por aguirre y preciado (2005) y bernal y gómez (2004). rendimiento de tubérculos categoría comercial el rendimiento de tubérculos categoría comercial (segunda) presentó diferencias altamente significativas para el fraccionamiento n-p-k-mg (tabla 3). los mejores promedios corresponden al no fraccionamiento, con una producción para esta categoría de 9,65 t·ha-1 respecto a 8,53 t·ha-1 para el fraccionamiento, valores que están dentro del rango de rendimiento para esta categoría y variedad (8-15 t·ha-1). de acuerdo con los resultados obtenidos por este trabajo, el fraccionamiento de la fertilización n-p-k-mg no es necesario para este tipo de suelos en la variedad criolla colombia, lo cual disminuye costos de producción. el aporte de boro presentó diferencias significativas con el nivel de 1,5 kg·ha-1, elemento que favoreció el rendimiento de tubérculos de categoría segunda (figura 3), corroborando lo planteado por bernal y gómez (2004) quienes evaluaron la respuesta de la papa criolla a diferentes dosis de micro482 agron. colomb. 26(3) 2008 elementos (cu, mo, fe, zn, mn, b) en el municipio de el rosal, cundinamarca, y encontraron efecto significativo en los tratamientos de boro (0,8-1,6 kg·ha-1) y cinc (5-15 kg·ha-1) para las variables rendimiento total y calidad por tamaños, aunque no reportan efectos en los contenidos de materia seca, proteína y densidad. las respuestas positivas a la aplicación de boro se pueden explicar a partir de sus funciones, ya que el boro participa en el crecimiento y división celular, en el metabolismo de carbohidratos y proteínas y en papa se está produciendo básicamente almidón y carbohidratos constituyentes de los tubérculos. el boro, como micronutriente más importante para obtener altos rendimientos en los cultivos, en papa puede estar relacionado en parte con la participación de ese elemento en la síntesis de citoquininas las cuales son necesarias en el proceso de tuberización; es así como los tratamientos a los cuales se les suministró boro se caracterizaron por presentar un rendimiento mayor que los que no lo contenían. esta respuesta concuerda con lo encontrado por barrera (2000), bernal y gómez (2004) y aguirre y preciado (2005). también las condiciones de baja precipitación durante el semestre en que se realizó la investigación pueden favorecer esta respuesta. de otra parte, es posible que en el momento en que se realizó el aporte de elementos n-p-k-mg en la deshierba ya se hubiese iniciado la tuberización y por lo tanto se pudo causar una reversión de tubérculos a estolones debido al aporte de nitrógeno afectando el rendimiento de esos tratamientos, coincidiendo con lo propuesto por prat (2004) quien en cultivos hidropónicos de papa encontró que la adición de nitrógeno a la solución después que las plantas de papa han iniciado la tuberización causa una reversión de tubérculos a estolones posiblemente por el aumento de ácido giberélico y la inducción de brotes y raíces que reducen la cantidad disponible de carbohidratos para los tubérculos. sin embargo, no se debe descartar que fraccionamientos más cortos, por ejemplo siembra y emergencia con porcentaje de aporte diferente, tengan un efecto positivo sobre el rendimiento ya que las variedades precoces forman los estolones más rápidamente que las tardías. 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 1,5 kg·ha-1 boro 0 kg·ha-1 boro r en di m ie nt o tu bé rc ul os ca te go rí a se gu nd a (t ·h a1 ) a b 0 2 4 6 8 10 12 14 16 r en di m ie nt o to ta l de t ub ér cu lo s (t ·h a1 ) a c npkmg siembra npkmg fraccionado b sin npkmg figura 3. promedios de rendimiento de tubérculos de la categoría segunda en la variedad criolla colombia según el nivel de fertilización con boro. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de dms (p≤0,05). rendimiento total de tubérculos en la figura 4 se puede observar cómo el promedio de rendimiento más bajo corresponde a los tratamientos testigos (8,56 t·ha-1), seguido por el fraccionamiento n-pk-mg (11,93 t·ha-1), siendo el no fraccionamiento el mayor promedio de rendimiento (13,87 t·ha-1). lo anterior puede explicarse por una mayor eficiencia en la toma de nutrientes por parte del cultivo en los primeros días de establecimiento debido al ciclo vegetativo corto que presenta la variedad; esta respuesta concuerda con los trabajos de garcía y pantoja (1998) en las variedades ica-nariño y criolla donde el fraccionamiento del abonamiento no incrementó las producciones; es posible que cuando se fracciona la fertilización en la variedad los nutrientes no se alcancen a absorber y traslocar, pues no hay senescencia del follaje; figura 4. promedios de rendimiento total de tubérculos en la variedad criolla colombia sometida a diferentes tratamientos de fertilización. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de dms (p≤0,05). el boro tiene una influencia importante sobre el rendimiento total, con diferencias altamente significativas entre los tratamientos sin fraccionamiento n-p-k-mg y n-p-kmg-b, corroborado por el análisis de contrastes (tabla 4), con una relación directa con el incremento de rendimiento en la categoría segunda, lo que corrobora los efectos positivos de este elemento en el manejo nutricional del cultivo complementario a n-p-k-mg. gravedad específica en cuanto a la variable gravedad específica se presentaron diferencias significativas para el fraccionamiento de n-p-kmg respecto a los testigos, mas no para los demás factores, 4832008 pérez, rodríguez y gómez: efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes... lo que sugiere que las dosis evaluadas de los elementos boro y cinc no influyeron respecto a la calidad de los tubérculos de la variedad; esto concuerda con lo encontrado por bernal y gómez (2004). el promedio de esta variable estuvo alrededor de 1,110; 1,099 y 1,093 para los testigos, fraccionamiento n-p-k-mg y no fraccionamiento, valores que concuerdan con lo propuesto por rivera et al. (2006) quienes establecen los parámetros de calidad en papa criolla para la elaboración de chips como masa seca mayor de 23% y gravedad específica mayor de 1,08. materia seca se encontraron diferencias y respuestas para el nivel 3 kg·ha-1 de manganeso con un incremento del 8%, respecto a la no aplicación de este elemento (figura 5). estas dosis coinciden con investigaciones realizadas en colombia para la especie s. tuberosum, en las cuales se presenta respuesta positiva a la aplicación de manganeso con dosis entre 4,06,0 kg·ha-1 para la variedad diacol capiro y 3,0-4,0 kg·ha-1 para la variedad parda pastusa (gómez et al., 2006). cabe anotar que el manganeso es, después del hierro, el micronutriente que más requiere el cultivo (bertsch, 2003, citado por gómez et al., 2006), pues su deficiencia sí incide de manera negativa sobre el rendimiento por ser un elemento que activa complejos enzimáticos durante la fotosíntesis (loué, 1998). sin embargo, vitosh (1990) reporta baja respuesta a la aplicación de manganeso en suelos con ph menores de 7,0. gómez et al. (2006) evaluaron el efecto de la aplicación edáfica de sulfato de manganeso granulado sobre el rendimiento de s. tuberosum en dos suelos contrastantes, andic eutrudepts utilizando la variedad diacol capiro y typic hapludands usando la variedad parda pastusa, y encontraron respuestas positivas en andic eutrudepts con dosis de manganeso de 5,0-6,0 kg·ha-1 y en typic hapludands con dosis de manganeso de 3,0-4,0 kg·ha-1 con incrementos entre 10 y 17% en rendimiento. el efecto del mn en la acumulación de materia seca se debe a que plantas con contenidos adecuados de este elemento tienden a presentar una mayor fotosíntesis neta (salisbury y ross, 1994; mengel y kirkby, 2000) (figura 5). aunque se debe tener en cuenta que no por acumular mayor cantidad de materia seca el rendimiento en campo es mayor, lo cual se evidencia en el grado de correlación de las variables materia seca y rendimiento de tubérculos categoría primera (tabla 5); además el semestre durante el cual se desarrolló la investigación se caracterizó por una condición de clima frío seco, con alta radiación, lo que favorece un alto contenido de materia seca en tubérculos de papa según lo sugiere castro (1998), citado por ávila y rodríguez (2000). tabla 4. cuadrado medio del error y probabilidad para el contraste npkmg vs. npkmgb sin fraccionamiento en la variedad criolla colombia, con una confianza del 95%. contraste variable npkmg vs. npkmgb (siembra) rendimiento categoría 2 rendimiento total número de tubérculos categoría 2 número de tubérculos total cm error 33,94291007 46,53742798 25618063991 2130012434 pr>f 0,0157* 0,0098** 0,0157* 0,1019 ns * diferencias significativas (α=0,05); ** diferencias altamente significativas (α=0,01); ns, no significativo. tabla 5. coeficientes de correlación de spearman para algunas variables evaluadas en la variedad criolla colombia sometida a diferentes tratamientos de fertilización. variable rendimiento número de tubérculos ge ms área hoja b mn zn categoría 1 categoría 2 total categoría 1 total rendimiento categoría 1 1 rendimiento categoría 2 0,38** 1 rendimiento total 0,56** 0,85** 1 ge -0,20 -0,05 -0,19 -0,26 -0,24 1 ms -0,15** 0,00 -0,08 -0,20 -0,16 0,90** 1 área hoja 0,50** 0,31* 0,41** 0,47** 0,18 -0,43** -0,34* 1 b -0,46* -0,09 -0,26 -0,47** -0,06 0,25 0,19 -0,47** 1 mn -0,09 -0,13 -0,14 -0,08 -0,02 -0,45* -0,36 0,12 -0,11 1 zn -0,68** -0,11 -0,22 0,62** 0,17 -0,21 -0,19 -0,32 0,18 0,19 1 * diferencias significativas (α=0,05); ** diferencias altamente significativas (α=0,01). 484 agron. colomb. 26(3) 2008 de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. ardila, l. 2001. papa criolla. en: http://www.angelfire.com/ia2/ ingenieriaagricola/ papa_criolla. html; consulta: septiembre de 2006. ávila, o. y d. rodríguez. 2000. respuesta de la papa criolla (solanum phureja) variedad yema de huevo a la aplicación de fuentes y dosis de boro en un suelo de cundinamarca. trabajo de grado. carrera de ingeniería agronómica, universidad de ciencias aplicadas ambientales (udca), bogotá. barrera, l. 2000. el boro: importante en el cultivo de papa en suelos de cundinamarca y boyacá. pp. 90-95. en: papas colombianas con el mejor entorno ambiental. fedepapa, bogotá. bernal, h. y p. gómez. 2004. comportamiento de la papa criolla (solanum phureja) a la aplicación de elementos menores fe, cu, mn, zn, b en suelos de la serie bermeo. trabajo de grado. carrera de ingeniería agronómica, universidad de ciencias aplicadas ambientales (udca), bogotá. censo nacional de la papa. 2003. revista papa 23, noviembre de 2003. chang, m. y a. rodríguez. 2002. inducción fotoperíodica para lograr floración en cinco genotipos de camote (ipomoea batatas l. lam). ecología aplicada 1(1). en: http://www.lamolina.edu. pe; consulta: 13 de junio de 2008. garcía, b. y c. pantoja. 1998. fertilización del cultivo de la papa en el departamento de nariño. pp. 8-26. en: guerrero, r. (ed.). fertilización de cultivos de clima frío. segunda edición. monómeros colombo-venezolanos, bogotá. 370 p. gómez, m. 2005. análisis de suelos como herramienta de diagnóstico en la evaluación química de la fertilidad en el cultivo de papa. en: fisiología y nutrición vegetal en el cultivo de la papa. cevipapa, bogotá. 99 p. gómez, m. 2006. manual técnico de fertilización de cultivos. microfertisa, bogotá. 116 p. gómez, m., m. lópez y y. cifuentes. 2006. el manganeso como factor positivo en la producción de papa (solanum tuberosum l.) y arveja (pisum sativum l.) en suelos del altiplano cundiboyacense. agron. colomb. 24(2), 340-347. guerrero, r. 1998. fertilización de cultivos de clima frío. segunda edición. monómeros colombo-venezolanos, bogotá. 370 p. guerrero, r., v. montenegro y m. ross. 2000. fertilización con magnesio para más y mejores rendimientos en papa. pp. 9699. en: papas colombianas con el mejor entorno ambiental. fedepapa. bogotá. loué, a. 1998. microelements in the agriculture. ediciones mundiprensa, madrid. 354 p. marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. second edition. academia press ltd., londres. 889 p. mengel, k. y e.a. kirkby. 2000. principios de nutrición vegetal. cuarta edición. instituto internacional del potasio, basilea, suiza. 607 p. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. i censo departamental del cultivo de papa, nariño, iv separata de resultados, producción y rendimiento, semestre a de 2006. 25,5 26,0 26,5 27,0 27,5 28,0 m at er ia s ec a (% ) 3 kg·ha-1 manganeso 0 kg·ha-1 manganeso a b figura 5. contenido de materia seca en la variedad criolla colombia de acuerdo con el nivel de fertilización de manganeso. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de dms (p≤0,05). para establecer el grado de correlación entre las variables que presentaron respuesta significativa se realizó la prueba de coeficientes de correlación de spearman (tabla 5). de acuerdo con la prueba de correlación de spearman, existe una correlación positiva entre el área de la hoja y el rendimiento de las categorías segunda, primera y total pues se tiene mayor área para captura de luz lo que se traduce en una mayor eficiencia fotosintética y por tanto hay una mayor conversión de biomasa. conclusiones y recomendaciones de acuerdo con las condiciones de este trabajo no se recomienda el fraccionamiento de la fertilización n-p-k-mg en la variedad criolla colombia posiblemente por una mayor eficiencia en la toma de nutrientes por parte del cultivo en los primeros días de establecimiento dado el ciclo vegetativo corto que presenta la variedad y la baja precipitación. de otra parte, dado que la cosecha de la variedad se realiza sin que haya senescencia de follaje, posiblemente al realizar fraccionamiento los nutrientes no se alcanzan a absorber y translocar. el balance nutricional y la oferta de nutrientes en forma oportuna mejoran el área foliar y el rendimiento de tubérculos de categoría segunda en la variedad criolla colombia de modo que hay una eficiencia en la toma de los fertilizantes. el suministro de boro en etapas tempranas puede favorecer la absorción de fósforo y potasio y por consiguiente un buen crecimiento del cultivo. literatura citada agencia de noticias de ciencia y tecnología de colombia. 2005. boletín: colombianos producen tres nuevas variedades de papa criolla con gran potencial de exportación. enero 19 de 2005. aguirre, a. e i. preciado. 2005. evaluación del efecto de la aplicación foliar de b, ca y zn sobre el rendimiento de tubérculos en la variedad de papa roja nariño (solanum tuberosum l.). trabajo 4852008 pérez, rodríguez y gómez: efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes... porras, p. 2005. problemática general del sistema productivo de papa con énfasis en fisiología y manejo de suelos. en: fisiología y nutrición vegetal en el cultivo de la papa. cevipapa, bogotá. 99 p. prat, s. 2004. hormonal and daylength control of potato tuberization. pp. 538-559. en: davies, p. j. (ed.). plant hormones: biosynthesis, signal transduction, action. academic publishers, boston. 750 p. rivera, j., a. herrera y l.e. rodríguez. 2006. evaluación sensorial en productos procesados de papa criolla (solanum phureja) y su importancia para el fitomejoramiento. fitotecnia colombiana 6(2), 9-25. salisbury, f. y c. ross. 1994. fisiología vegetal. cuarta edición. grupo editorial iberoamérica, méxico d.f. 759 p. talburt, w.f. y o. smith. 1975. the potato of processing. the avi publishing, inc. westport, connecticut. 705 p. vitosh, m.l. 1990. manganese recommendations. extension bulletin e-2220. en: www.msue.msu.edu; consulta: enero de 2007. yamada. 2000. boro: ¿será que estamos aplicando a dosis suficientes para el adecuado desarrollo de las plantas? informaciones agronómicas 90, 1-5. 486 agron. colomb. 26(3) 2008 received for publication: 11 july, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 department of agronomy, universidad de cordoba. monteria (colombia). 2 department of chemistry, universidad de cordoba. monteria (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 4 corresponding authors: r-cabrales-2009@hotmail.com y jlmarrugon@hotmail.com agronomía colombiana 29(1), 43-48, 2011 evaluation of seed yield and oil contents in four materials of ricinus communis l. evaluación del rendimiento de semilla y contenido de aceite en cuatro materiales de ricinus communis l. roberto antonio cabrales r.1,4, josé luis marrugo n.2, and guido armando plaza t.3 abstract resumen four castor materials were evaluated in 2009 in the middle region of valle del sinu, colombia. the variables were phenological development, plant height, seed production and oil yield, in order to determine the best material for commercial purposes. all materials reported high yields of oil seeds and highlighting the commercial genotype nordestina brs149, 2.2 t ha-1 seed and 47% oil content. planting distances were 1.5 x 1.5 m and 2.0 x 2.0 m, with densities of 6,666 and 3,906 plants ha-1, respectively. the plant height, seed productivity and oil yield showed significant differences for the interaction density × material; while comparing each material density, seed production only showed differences. these variables were significantly different between population densities, which shows that the higher the plant height, lower productivity. the planting distance of 2.0 x 2.0 m, provides higher productivity per plant values but seed oil yields were not different between densities. the oil quality parameters were assessed using free fatty acid value, iodine, acidity index, saponification, refraction and specific gravity, found that planting distance does not affect the quality of oil. se evaluaron cuatro materiales de higuerilla en la región media del valle del sinú, en el año 2009. las variables fueron desarrollo fenológico, altura de planta, producción de semillas y rendimiento de aceite, con la finalidad de determinar el mejor material para fines comerciales. todos los materiales reportaron altos rendimientos en semillas y aceite destacándose el genotipo comercial nordestina brs149, con 2,2 t ha-1 en semillas y 47% en aceite. las distancias de siembra fueron 1,5 x 1,5 m y 2,0 x 2,0 m, con densidades de 6.666 y 3.906 plantas ha-1. las variables altura de planta, productividad de semillas y rendimiento de aceite, presentaron diferencias significativas para la interacción material × densidad; por otra parte, al comparar la densidad de cada material, solo la producción de semillas mostró diferencias. estas variables fueron significativamente diferentes entre densidades poblacionales, lo cual muestra que, a mayor altura de planta menor productividad. la distancia de siembra de 2,0 x 2,0 m, proporcionó los valores más altos de productividad de semillas por planta, en tanto que los rendimientos de aceite no presentaron diferencias entre densidades. la calidad de los aceites se evaluó mediante su contenido de ácidos grasos libres y yodo, y los índices de acidez, saponificación y refracción, así como la gravedad específica, encontrándose que la distancia de siembra no afecta la calidad de los aceites. key words: castor bean, castor oil, biofuels, seed yield, oil yield. palabras clave: frutos de higuerilla, aceite de higuerilla, biocombustibles, productividad de semillas, productividad de aceite. introduction the castor bean (ricinus communis l.) is a plant that is distributed throughout much of the world in the wild and small crops in warmer regions (tongoona, 1993; vijaya, 1997). its great feature is the potential for the production of industrial oils, which have various applications in fields such as medicine, cosmetics and more recently, the energy in the production of biodiesel that aims to reduce consumption of petroleum and reduce environmental pollution, making the species in an operational alternative for men (gutierrez et al., 2007). in colombia, the castor is a promising species due to the great adaptability in most of its thermal levels, achieving high yields of seed yield and quality of their oils, allowing its application in various industrial sectors (delgado, 2006). in some colombian regions, such as antioquia, caldas, santander and tolima, were evaluated on a small scale some native materials using pattern matching as brazilian and ecuatorian genotypes. these in order to improve farming techniques and to obtain 44 agron. colomb. 29(1) 2011 high quality oils and yields, which determine the viability of castor crop projection on a large scale for industrial production of the oils in these areas. gutierrez et al. (2007) confirm this with the evaluation of four genotypes of castor oil in warm area of the department of caldas, where the two genotypes identified imported from ecuador show higher productivity (12.74 kg plot-1) from the national native cauca valley coffee region of manizales (average of 6.0 kg plot-1). as for the quality of castor oil, bailey et al. (2005) recommended some of the characteristics established by the american oil chemists society (aocs) of the tab. 1. table 1. physicochemical parameters for the evaluation of castor oil (aocs, 1990 and akpan et al., 2006). parameters value author refractive index 1.473 – 1.477 aocs, 1990 acidity index 1.48 akpan et al.(2006) saponification index 176 187 aocs iodine value 81 91 aocs specific gravity 0.9587 akpan et al.(2006) castor oil is distinguished from others by its high rate of acetyl or hydroxyl, and other oils with similar iodine because of its high density. unlike other oils, is miscible in all proportions with alcohol, but at room temperature is only slightly soluble in petroleum ether (bailey, 2005). currently, the department of cordoba, where the castor grows wild in most parts of the territory, reaching heights up to 4 m and there is no knowledge on the productive performance in terms of seeds and oils of native and imported materials that could be grown in warm weather conditions and silty clay soils that characterize this region (igac, 1983). therefore, this study aims at evaluation of four materials of r. communis in the production and the quality of the oils, in search of alternatives viable and profitable production in the study area, valle del sinu. materials and methods agronomic evaluation this study was conducted at the experimental farm, faculty of agricultural sciences, university of cordoba (unicor), located in the middle region of valle del sinu, which belongs to the municipality of monteria, cordoba, located 15 meters, annual rainfall of 1,303 mm, 80% relative humidity and average temperature of 28° c. the area is characterized by a soil usually composed of fine materials (silt, clay and fine sand), less permeable, allowing water logging in rainy and dry periods cracking (igac, 1983). the four materials used in this research castor were three natives: monteria, ciénaga de oro and los córdobas (names taken from the collection sites in the department) and the improved variety and imported from brazil (nordestina brs149). the planting was three (3) seeds per site, making a thinning at 40 days, leaving only one plant (1) and a population of 100% between plots and subplots. in the test group, the materials were evaluated during a period of 8 months. planting was done the first week of february 2009 (summer time and application of sprinkler irrigation). we used a split-plot experimental design, arranged at random with three repetitions. the main plots were the genotypes monteria, cienaga de oro and a commercial control nordestina brs 149. the subplots were in two-plant spacing of 1.5 m x 1.5 m in subplots of 6 x 7.5 m, with 30 plants for a plant density of 6,666 plants ha-1 (a), and 2 x 2 meters, in subplots of 8 m x 8 m, with 25 plants for planting density of 3906 plants ha-1 (b). the total experimental units were 12 plots and 24 subplots for a total area of 1,344 m2 per experimental sampling unit and as all the plants in each subplot (including plants border). the variables evaluated were: phenological development, days to germination, days to produce the first flowers, days to flowering, days from start to completion of harvest (these variables were assessed at the time when the population reached more than 50% change phenological stage), plant height and seed production. the data of plant height and seed production were analyzed with the method of analysis of variance (anova p ≤ 0.05) and mean comparison tests (duncan test) with sas software version 9.1. oil extraction the seeds collected from each material were dried initially grown under conditions suggested by madrid et al. (1997) (tab. 2). this process prior to oil extraction, was required to determine the water content of castor seeds for experimental material, in plots and subplots (a and b). subsequently, each subplot was taken by three (3) samples of 10 g. dry seed, crushed shell and for determining the oil content by ether extraction method (aoac, 1990) using benzine as extractant (tab. 2). thus extractions were performed 24 total, 6 per material and 4 plot subplot. the data obtained were analyzed using analysis of variance (anova p ≤ 0.05) and mean comparison tests (duncan test) with sas software version 9.1. evaluation of oil quality the oil quality analysis were made according to astm standards (2000), for the determination of free fatty acid 45rodríguez, marrugo, and plaza: evaluation of seed yield and oil contents in four materials of ricinus communis l. content (astm d5555), saponification value (astm d5558) and iodine value (atsm d5554), as well measurement of specific gravity (astm d5355). moreover, the refractive index was calculated using an abbe refractometer model lr45227 (fisher scientific) with a temperature of 25 °c. table 2. experimental conditions used for determining the oil content of castor seeds. process parameters value drying amount of seed drying temperature drying time 10 g. approx. 110 ± 2 °c 4 hours solvent extraction sample shell crushed dried 10 g. approx. amount of solvent 180 ml extraction temperature 58°c rate of condensation 3-6 drops/sec. extraction time 8 hours distillation mixture distilled time 3 hours temperature of distillate >58°c results and discussion the seedling emergence was between 7 and 9 days after sowing, highlighting the potential for germination earliness and nordestina brs149 genotype, this is most certainly improved the quality of the seed. it is established that the emergence of the seedling of castor in hot weather (typical of the middle region of valle del sinu, 28° c) with temperatures above 30° c, occurring at 6 days (soares and souza, 2007) (fig. 1). as at the beginning of flowering, native material was the most precocious monteria (53 days) on the other materials, ciénaga de oro, los cordobas and nordestina brs149 (60, 65 and 76 days respectively), the latter being the latest. in other places where the material is grown nordestina brs149, the onset of flowering was 80 days (camacho et al., 2008). the duration of the flowering stage of the four materials averaged 82 days, however, there was contrast between the times of flowering of native materials with the commercial, as this was more delayed 102 days, which may be favorable to obtain high yields of seed and oil yield. the harvest of native materials initiated earlier (109 days on average) than the material nordestina brs149 (137 days), presenting the material monteria earlier age (103 days). normally the seed crop is considered precocious if it started at 120 days and 150 days late (mag, 2006). furthermore, the completion of the harvest which determines the cycle of the crop of castor, did not show marked differences between native materials (243 days on average), which proved to be more precocious than the commercial genotype statistically significant difference, culminating the growth cycle in 273 days. with respect to the duration of the harvest was so prominent earlier material (monteria) with completion of harvest to 241 days and nordestina brs149 (late variety) with production times of 188 and 197 days respectively, while the other materials (los cordobas and the ciénaga de oro) had less productive ranges (180 and 183 days respectively). the production time was considered from the beginning of flowering until the end of the harvest. 0 50 100 150 200 250 300 germination flowering beginning flowering length harvest beginning harvest completion a b b b a b b b a a a a a a a a a b b b days crop stages nordestina los córdobas ciénaga de oro montería figure 1. development of materials castor from central part of the valle del sinu, cordoba (colombia). 46 agron. colomb. 29(1) 2011 as shown in height of the plant parameter and seed production, genotypes, no statistically significant differences, while the oil yield significant differences between native and commercial materials. the genotype nordestina brs149 stands with higher values in oil yield (3% higher), probably due to the duration of flowering and production (gutierrez et al., 2007). among the native materials were no significant differences (p = 0.05) in mean values for the variables seed production and oil yield. the ciénaga de oro native material stands with values greater seed production (0.73 kg) the materials monteria and los cordobas, which presented similar productions (9.72 and 9.34 kg). plant height of the four materials tested showed a mean of 3.50 ± 0.10 m, which allows sorting of tall (values greater than 2 m size are considered high) (escoto, 2006). the values obtained for plant height, seed production and oil yield for each material densities (subplot a: 1.5 x 1.5 m: 6,666 plant ha-1 and subplot b: 2.0 x 2.0 m: 3,906 plant ha-1) are shown in tab. 3. the effect of competition between plants is clearly reflected in the variable height, where taller plants presented with planting distance of 1.5 meters (higher density of planting), except, in the cienaga de oro material in the which the highest value was obtained at a greater distance (shortest distance from sowing) (tab. 3). regarding seed production, the highest values were obtained with the material and within the nordestina with the greatest distance (12.52 kg plant-1). among the native materials, it is highlighted monteria production of 10 kg plant-1 at planting distance 1.5 x 1.5 m. it is important to note that seed production was higher at greater distances from seed, except in monteria in which material was greater than 1.5 x 1.5 m (tab. 3). on the other hand, the material at a shorter distance los cordobas showed the lowest seed yield with 37% less production than the highest value obtained at follow up (nordestina: 2.0 x 2.0 m). the highest values of the percentage of oil yield improved material presented in the two planting distances, values statistically higher than those obtained with native materials. among the group of native materials are not significant differences and the highest values were obtained with the distance of 1.5 x 1.5 m except ciénaga de oro, the least explicit material difference between the two distances (0.46 %) (tab. 3). by adding the above results to those obtained in the variables beginning of flowering, flowering time, start and end of crop harvest, there is the benefit to the genetic improvement of native materials, nordestina brs149 case, expressed in facilities benefit agronomic management of these cultivars as cash crops. the same comparison between native materials does not show significant differences. the results presented in tab. 4, indicate that the four materials tested can be adapted for planting densities of 6,666 plants ha-1, using plant spacing of 1.5 x 1.5 m, giving an average production of seeds 2,126 kg ha-1 (2.2 t ha-1 approximately) and average oil yield of 44%. which turns out to be quite good when compared to the improved material, such as brs149 northeastern variety, in other places its production of seeds was 2 to 5 t ha-1 oil yields reaching 49% (embrapa, 2008). it also emphasized that the results obtained in this study for the four materials evaluated in seed production and oil yield were good. the having bet ter com mercia l produc t ion nordest i na br s149 genotype (2177.8 kg ha-1) and oil yield of 47 %, followed table 3. response of four materials of castor seed at two densities in plant height (m), seed production (kg plant-1) and oil yield (%). materials treatments planting density distance between plants (m) height (m) seed production (kg plant-1) oil yield (%) montería a 6,666 1.5 x 1.5 3.79 ab 10.00 bcd 43.87 bc b 3,906 2.0 x 2.0 3.25 bc 8.68 cd 42.45 c ciénaga de oro a 6,666 1.5 x 1.5 3.14 c 9.57 bcd 43.15 bc b 3,906 2.0 x 2.0 3.25 bc 11.33 ab 43.61 bc los córdobas a 6,666 1.5 x 1.5 3.77 ab 7.91 d 44.14 bc b 3,906 2.0 x 2.0 3.27 bc 11.52 ab 42.87 c nordestina a 6,666 1.5 x 1.5 4.04 a 10.80 abc 45.55 ab b 3,906 2.0 x 2.0 3.15 c 12.52 a 47.63 a squares means 0.26 ns 6.25 * 4.09 ns *the mean plant height and oil yield for each variety of population density are not significantly different by (least squares means at p = 0.05), in seed production if significant differences. 47rodríguez, marrugo, and plaza: evaluation of seed yield and oil contents in four materials of ricinus communis l. by material cienaga de oro (1948.0 kg ha-1) and oil yield of 43%, those of lower production were monteria and los cordobas with values of 1788.8 kg ha-1 and 1779.2 kg ha-1 respectively and the same oil yields (43%). in tab. 5 are the average values of physicochemical analysis evaluated oils castor materials. through an analysis of variance shows no significant differences between the results obtained for the subplots a and b of any of the four materials, therefore studied planting distances are not a factor influencing the quality of oil. of particular interest is lower acidity and percentage of free fatty acids in native materials (monteria, ciénaga de oro and los cordobas) which for all parcels were below the nordestina commercial material, indicating that the oils of the materials natives could be oxidized with a bit more difficult. point is very important too, that all the parameters are within the ranges of the tab. 1, except some saponification values that are above what is expected for all native materials (monteria, los cordobas and ciénaga de oro) showing another difference with the commercial material nor destina. although saponification is usually related to the average molecular weight of oil, this is a difficult measure accurately when defining oil. conclusions this research showed that agro-climatic conditions of the middle region of valle del sinú are suitable for the cultivation of castor, for it was evident that the four materials tested had good results in production of seed and oil yield, also showed a characteristic phenology early materials, which may allow the development of two production cycles per year. it highlights the commercial genotype for high seed production (2,177.75 kg ha-1) and oil yield (47%) compared to native materials analyzed. the ciénaga de oro native material is known for its high seed yield (1948.03 kg ha-1) with no difference in the yield of oil (43%). the comparison between densities shows significant differences in plant height and seed production and, at higher altitudes lowers productivity but no differences in oil yield. the study highlights the planting distance of 2.0 x 2.0 m, with values higher seed productivity than the distance of 1.5 x 1.5 meters. table 4. effect of two-plant spacing on the variables of plant height (m), seed production (kg plant-1) and oil yield (%). treatments & distance between plants planting density (ha plant-1) height (m) seed production (kg plant-1) oil yield (%) a: 1.5 x 1.5 m 6,666 3.68 a 9.57 b 44.18 a b: 2.0 x 2.0 m 3,906 3.22 b 11.56 a 44.14 a squares means† 1.25 ** 12.57 * 0.10 ns error 0.10 1.65 1.96 † the mean plant height and seed production among population densities are significantly different by multiple range test of duncan (p = 0.05), while the oil yield no significant differences. table 5. mean values for physicochemical parameters evaluated at the four materials oils of castor. materials treatments free fatty acids (%) acidity index ** (mg koh g-1) iodine value (g.i100g -1) saponification index (mg koh g-1) refractive index specific gravity montería a 0.48 0.96 87.86 187.7 1.47511 0.960 b 0.48 0.96 87.85 187.8 1.47511 0.960 los cordobas a 0.47 0.94 87.08 188.6 1.47181 0.959 b 0.47 0.93 87.08 188.3 1.47182 0.959 ciénaga de oro a 0.55 1.10 87.03 188.4 1.47513 0.959 b 0.56 1.11 87.03 188.4 1.47512 0.959 nordestina a 0.90 1.79 87.46 186.9 1.47639 0.960 b 0.90 1.79 87.46 186.9 1.47638 0.960 **the acid index was calculated by multiplying the experimental values of % free fatty acids by a factor of 1.99 (akpan et al., 2006). 48 agron. colomb. 29(1) 2011 the quality of the oils is not significant differences by relating them to the variable spacing. meanwhile, some physicochemical properties such as acidity and saponification, show different values together for all native materials compared to commercial material nordestina. literature cited akpan u.g., a. jimoh and a.d. mohammed. 2006. extraction, characterization and modification of castor seed oil. leonardo j. sci. 5(8): 43-52. aoac (association of official analytical chemists). 1990. official methods of analysis. 15th edition. aoac. washington d.c. 1422 p. astm (american society for testing and materials). 2000. methods of analysis d5355, d5554, d5555 and d5558. book of standards, volume 15.05. washington d.c. 2959 p. bailey, a.e. 2005. industrial oil and fat products. 6th edition. volume 1. jhon wiley & sons. new jersey, usa, 606 p. camacho, a., l. soares y j. águila. 2008. evaluación de cuatro cultivares de higuerilla (ricinus communis l.) en la selva del perú, región de ucayali (2007). in: iii congreso brasileiro de mamona. salvadorbahía (brasil), http://cnpa.embrapa.br/ produtos/mamona/publicacoes/cbm3/trabalhos/melhoramento%20genetico/mg%2017.pdf; consulta: abril de 2010. delgado, f. 2006. la higuerilla: petróleo verde. in: http://rds.org. co/aa/img _upload/fc51bb4fd8b1d87cba819ab602ad30b8/ la_higuerilla.pdf; consulta: enero de 2010. embrapa (empresa brasilera de pesquisa agropecuaria). 2008. higuerilla brs 149 nordestina. in: http://colbio.com/nordestina.pdf; consulta: enero de 2010. escoto, t. 2006. taller para el aprovechamiento de la higuerilla y tule en la elaboración de amate y papiro en amatitán. revista vinculación y ciencia, 9: 54-58. gutierrez, g., a. hurtado y j.f. restrepo. 2007. evaluación de cuatro genotipos de higuerilla (ricinus communis l.) en zona cálida del departamento de caldas. in: memorias primer congreso internacional del cultivo, procesamiento y aplicaciones de la higuerilla. universidad eafit, medellin (colombia), 220p. igac (instituto geográfico agustín codazzi). 1983. estudio general de los suelos de los municipios que conforman la parte media y baja de la cuenca del sinú (departamento de córdoba). informe técnico. litografía igac, bogotá, 236 p. madrid, v., c. del castillo y c. madrid. 1997. manual de aceites y grasas comestibles. primera edición. ediciones madrid vicente. barcelona, españa, 345p. mag (ministerio de agricultura y ganadería). 2006. aspectos técnicos sobre 45 cultivos agrícolas de costa rica: higuerilla. dirección general de investigaciones y extensión agrícola. san josé, costa rica. in: http://www.mag.go.cr/bibioteca_virtual_ciencia/tec-higuerilla.pdf; consulta: febrero de 2010. soares, l. y t. souza. 2007. el cultivo de la higuerilla. in: memorias primer congreso internacional del cultivo, procesamiento y aplicaciones de la higuerilla, universidad eafit, medellin (colombia), 220p. tongoona, p. 1.993. castor (ricinus communis l.) research and production prospects in zimbabwe. industrial crops and products, 1: 235-239. vijaya, p. 1.997. influence of moisture, thermal and photoperiodic regimes on the productivity of castor beans (ricinus communis l.). agricultural and forest meteorology, 88: 279-289. resumen abstract la “mancha de madurez” de los frutos de banano es un desorden fisiológico causado por una absorción baja de calcio por parte de la planta en épocas secas. varios reportes científicos demuestran la relación estrecha de la enfermedad con las deficiencias de calcio en épocas de sequía. la fertilización y el comportamiento del calcio con respecto a otros nutrientes del suelo son también factores que inciden en la mancha de madurez, incidencia que es reducida con fertilizaciones de nitrato de calcio. se analizan las funciones del calcio en la planta, su participación en la división y extensión celulares, el balance hídrico de las células, el envío de señales de respuesta a un estímulo externo y sus funciones estructurales en las paredes y membranas celulares. se discute el papel del calcio en el cultivo de banano, su movilidad en el suelo, la relación que tiene con otras bases, el proceso de asimilación a través de las raíces y su relación con la incidencia de la mancha de madurez de los frutos. the “maturity bronzing” in banana fruits is a physiological disorder caused by a low calcium uptake by the plant in dry season. several scientif ic reports demonstrated the close relationship of the disease with the calcium deficiencies during drought seasons. the fertilization and behavior of calcium with respect to other soil nutrients contributed to the incidence of “maturity bronzing”, indicated that the incidence is reduced with calcium nitrate fertilizations. the role of calcium in plants, its participation in cellular division and extension, hydric balance of cells, signalling cascade as response to an external stimulus, and its structural functions in the cellular walls and membranes are analyzed. the role of calcium in banana culture, its mobility in soil, relationship with other bases, the process of ca assimilation through the roots, and its relationship with the incidence of “maturity bonzing” of fruits are discussed. key words: plant physiology, mineral nutrition, nutrient absorption, deficiency of mineral nutrients, fertilization. palabras clave: fisiología de plantas, nutrición mineral, absorción de nutrientes, deficiencia de minerales, fertilización. 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. andreadiazismael@gmail.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. dgcayons@unal.edu.co 3 director centro de investigaciones del banano (cenibanano) augura, carepa. jmira@augura.com.co introducción en el cultivo del banano, la deficiencia de calcio durante las fases de diferenciación floral y desarrollo de los frutos induce la aparición de un desorden fisiológico que se identifica en los frutos por un bronceado pardo claro a rojizo, cuya presencia es castigada en el momento de la selección de los frutos para la exportación. dicho desorden se conoce como “mancha de madurez” (daniells et al., 1992) y se caracteriza porque en meses posteriores a veranos prolongados o intensos se incrementa la fruta rechazada, siendo el calcio un elemento regulador en la calidad del fruto (segura, 2003; daniells, 1985). el porcentaje de pérdida de fruta por ha y año atribuido a este defecto está en un rango de 3 a 5% del total de las pérdidas en épocas de incidencia baja y del 18% en épocas de incidencia alta (díaz, 2004, 2005). los análisis de suelos de la zona de urabá (colombia) muestran que el 68% de las fincas bananeras tiene una relación baja ca/mg, 26% media y 6% alta (ospina, 2000). además, se encuentran concentraciones altas de calcio, pero no necesariamente esos valores expuestos en los análisis coinciden con las cantidades que presenta la planta, es decir, con la cantidad real de calcio absorbido por la misma, especialmente en épocas de verano, cuando la humedad en el suelo disminuye y consigo el movimiento de calcio en el perfil (finck, 1988; guerrero et al., 1999). lo anterior confirma la poca movilidad del calcio en el suelo y su baja absorción en la planta, sumado a factores como el antagonismo con otros elementos, condiciones físicas y químicas del suelo y desarrollo de las raíces (guerrero, 1991). las relaciones de equilibrio que deben guardar el ca, mg y k son esenciales para una buena asimilación agronomía colombiana 25(2), 280-287, 2007 metabolismo del calcio y su relación con la “mancha de madurez” del fruto de banano. una revisión calcium metabolism and its relationship with “maturity bronzing” in banana fruits. a review andrea díaz1, gerardo cayón2 y john jairo mira3 fecha de recepción: junio 22 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 281 de nutrientes en la planta y tienen una analogía estrecha con la cantidad de calcio cambiable en el suelo (turner y bull, 1970; guerrero, 1991; guerrero et al., 1999; espinosa y mite, 2002). la capacidad de absorción de las raíces de banano guarda una relación estrecha con el sistema foliar exuberante de la planta, pero el desarrollo radical no guarda proporción con el tamaño de la planta; por tanto, es necesario suplir las demandas de algunos elementos con fertilizantes minerales (jurado y vargas, 1977; soto, 2001; guerrero, 2004b). los niveles freáticos presentes en la zona de urabá y la compactación de los suelos por ciertas prácticas de cultivo limitan el crecimiento normal de las raíces en época lluviosa (vallejo 1997, jurado y vargas 1977). según mejía et al. (1995) en estos suelos se presentan arcillas tipo 2:1 predominando micas, vermiculitas y motmorillonitas, con alta capacidad de intercambio catiónico (cic) y altos contenidos de ca, p y k lo cual ha contribuido a desbalances iónicos en el suelo (rojas, 2001; estrada, 2001). en el norte de queensland (australia), el defecto por mancha de madurez o bronceado de la madurez, es un problema de importancia económica para los productores de banano desde 1960. el primer trabajo realizado para estudiar este problema fue realizado por campbell y williams (1976), quienes empezaron a identificar factores asociados a este, descartando la presencia de virus, patógenos o insectos. a partir de 1980 se incrementa el interés por resolver e investigar la causa de la mancha y, actualmente, se conoce un poco más sobre el comportamiento de este fenómeno y su relación con el clima, el diámetro de los dedos y la influencia que tiene el calcio (daniells, 1985; williams et al., 1990). en la zona de urabá, la presencia marcada de meses secos (enero-marzo), fincas sin sistemas de riego y desequilibrios catiónicos en el suelo que limitan la entrada de calcio a la planta, son factores que han venido aumentando progresivamente. dichos factores han contribuido a que la mancha de madurez se presente con mayor incidencia en los últimos años, especialmente en plantaciones que no se preparan para veranos prolongados. datos promediados del año 2003 en fincas del norte, centro y sur del eje bananero (río grande, el cortijo y la segunda) y comunicación verbal con productores y administradores de otras fincas, demuestran la presencia de la mancha de madurez en la zona y su relación con la transición de verano a invierno (díaz, 2005). sintomatología en los frutos de banano la mancha de madurez se presenta en las células epidérmicas de la cáscara, en la parte superior de los dedos (figura 1). la mancha se asemeja a un bronceado de color marrón claro a rojizo y se encuentra, en mayor proporción, en las extremidades de las manos (williams et al., 1990). las células más alargadas son sensibles al rompimiento de las paredes y desintegración de las membranas celulares, por tanto, los dedos con la mayor elongación y curvamiento presentan primero los síntomas de la mancha de madurez. cuando la planta emite la bacota, las células epidermales de los frutos se organizan paralelamente a la longitud de los dedos. la cera epicuticular es la encargada de dar rigidez a las células y aparece en los primeros 14 a 28 días después de la emergencia del racimo, en consecuencia, durante este periodo, la deficiencia de calcio es más crítica. a los 42 días de emergido el racimo las paredes presentan fracturas que varían en tamaño y profundidad; posteriormente se presenta decoloración del contenido citoplasmático de las células que luego se esparcen en los espacios intercelulares (williams et al., 1988). la relación de los síntomas con el calcio se da porque, en la medida en que las deficiencias del nutriente se presentan en los frutos, las membranas pierden su propiedad de expandirse y se desintegran fácilmente (marschner, 1986). cuando el rompimiento de las paredes y desintegración de las membranas se lleva a cabo, el fluido interno de las células queda en los espacios intercelulares de la epidermis. la dopamina es un producto de la oxidación del fluido de las células que genera la coloración marrón claro a rojiza mostrando el bronceado denominado mancha de madurez (segura, 2003; williams et al., 1990; daniells, 1985). figura 1. síntomas de la mancha de madurez en frutos de banano. 2007 díaz, cayón y mira: metabolismo del calcio... 282 agron. colomb. 25(2) 2007 en banano, la diferenciación floral se da en el interior del cormo, formándose la inflorescencia o bacota, la cual inicia su desarrollo al ascender desde la base del cormo hacia el sistema foliar; en este momento, la cáscara de los frutos ya ha culminado la división celular e inicia su expansión con el llenado del fruto. cuando la pulpa aumenta su tamaño, las células de la cáscara que están deficitarias en ca2+ se desintegran y manifiestan el bronceado (segura, 2003). varios trabajos (campbell y williams 1976; daniells et al., 1987), demuestran que el diámetro de los dedos está directamente relacionado con la severidad de la mancha de madurez, razón por la cual la fruta se corta con 12 ó 13 semanas de maduración. estudios realizados en panamá (segura, 2003) coinciden con el comportamiento de la mancha de madurez en la zona de urabá, estableciéndose que los meses de julio, agosto y septiembre son los de mayor incidencia de la enfermedad al ser la fruta que creció durante un periodo de sequía marcado (febrero y marzo). funciones del calcio en las plantas el calcio es un elemento estructural en la planta ya que constituye la lámina media, las paredes y membranas de la célula y, además, participa en la división y extensión celulares, influye en la compartimentalización de la célula, modula la acción de hormonas y señales, estabiliza la pared y membrana, y contribuye al equilibrio iónico de la célula (marschner, 1986). para la compartimentalización de la célula, la distribución del calcio se da según la cantidad de iones ca2+ absorbidos por la raíz. cuando hay una buena absorción, la mayor proporción de calcio total está en la lámina media, seguido por las membranas, los organelos y por último el citosol. las concentraciones en el citosol son de 0,1 a 0,2 μm, mientras que en los vacuolos se encuentra 105 veces más, en el cloroplasto presenta un rango de 6,5 a 15 nm y en el estroma 2,4 a 6,3 μm (marschner, 1986). en el apoplasto las concentraciones son más altas que en cualquier otro organelo, lo cual es lógico al saber que es la vía en donde este elemento se mueve mejor a través de toda la planta (white, 1998); sin embargo, el ca2+ no se encuentra libre en el apoplasma sino que está unido en un 51% a pectatos, 27% al agua soluble, 17% a fosfatos, 4% a oxalatos y 1% en forma residual (marschner, 1986). las concentraciones bajas de calcio en el citosol se dan porque las membranas tienen una baja permeabilidad al elemento (marschner, 1986), lo cual es importante porque actúa como mensajero secundario dado por estímulos externos, inducen respuestas fisiológicas y permite el flujo del ca2+ hacia todas las células de la planta (sanders et al., 2002; white, 2001). cuando las concentraciones de calcio libre en el citosol aumentan, la acción de las membranas es remover este elemento hacia el apoplasma o acumulado en los organelos por medio de bombas de ca-atpasa, manteniendo así concentraciones bajas en el citosol. las diferentes concentraciones de calcio en el citoplasma y apoplasma permite que haya diferenciación entre cada uno de ellos y, por ende, la compartimentalización (marschner, 1986). otra de las funciones del calcio es generar estabilización de la pared y las membranas celulares mediante su interacción con el ácido péptico que está entre la pared celular y la lámina media. esta reacción genera el pectato de calcio o pectinas, las cuales confieren estabilidad e integridad a la pared celular y, en general, a todos los tejidos de la planta (salisbury y ross, 1994) que a menudo son degradadas por la poligaracturonasa generando una desintegración de la pared celular. el calcio también inhibe drásticamente la acción de la poligaracturonasa, porque los niveles altos de calcio en el apoplasma de las células generan mayor proporción de pectatos y así mayor resistencia a la desintegración de las paredes (marschner, 1986; romeis et al., 2001; garcía, 2001; uhm et al., 2002). en las membranas, el calcio cumple un rol estabilizador gracias a los grupos fosfato y carboxilo de los fosfolípidos y a proteínas de la superficie de la membrana. deficiencias de este elemento ocasionan la desintegración de todos los componentes de estas, principalmente los cuerpos lipídicos (salisbury y ross, 1994). otras de sus funciones en la membrana son regular el flujo de solutos e inhibir el escape de los mismos del citoplasma al apoplasto u organelos así como proteger bajo condiciones de estrés (marschner, 1986; white, 2000). este elemento influye en el crecimiento radical por su participación en la división y extensión de las células que componen este sistema, por tanto, una disminución o ausencia de calcio en la solución del suelo conduce a un detenimiento del crecimiento de las raíces. cuando el ca que está unido a las pectinas del apoplasto se desprende por acción de las auxinas, los iones ca2+ quedan libres y activan canales en la membrana que permiten la entrada de solutos y, por consiguiente, la extensión celular (sanders et al., 2002). cuando se inicia la entrada de solutos en la célula, los iones ca2+ también entran generando un aumento del calcio citoplasmático (cacit), el cual permite que se genere la síntesis de precursores que conducen a la secreción de calcio al apoplasma y a los organelos (white, 2000; thuleau et al., 1998); esta secreción se da mediante vesículas en la pared celular, las cuales también están constituidas por calcio, y cuya función es mantener la polarización de la célula y no permitir la entrada de iones e inhibidores de crecimiento en sentido basípeto (marschner, 1986). 2832007 díaz, cayón y mira: metabolismo del calcio... el equilibrio iónico y la osmorregulación también son controlados por el calcio. en los vacuolos es donde se almacena la mayor proporción de ca2+, lo cual contribuye al balance entre cationes y aniones orgánicos e inorgánicos de la célula. cuando se aumentan los niveles de calcio en el citoplasma, muchos de estos aniones se precipitan al vacuolo en forma de oxalatos de calcio permitiéndose así mantener una osmorregulación de la célula (kordyum, 2003; griffiths y parry, 2002). el movimiento estomatal también es regulado por el ca ya que en las células guardas este ión actúa como mensajero secundario al inducir señales de respuesta por medio del ácido abscisico (aba) cuya acción depende de la cantidad de calcio entrante a las células guardas. según white (2000) y grabov y blatt (1998), la entrada de ca2+ y aba a través de la membrana genera una hiperpolarización de la célula al aumentarse las concentraciones de cacit; este aumento produce una respuesta en el cierre de los estomas, pues se induce la salida de iones de potasio y cloro al apoplasma y vacuolos donde finalmente las células pierden turgencia reduciendo la apertura del ostíolo (evans et al., 2001; white, 2000). la señalización del calcio en la planta, una de las funciones más estudiada, ocurre porque la inducción de señales se da por estímulos en la planta que pueden activar canales de calcio en las membranas, incrementando así la entrada de ca2+ en el citoplasma (bush, 1995). la entrada de iones ca2+ ocasiona un aumento del cacit y este, a su vez, genera cascadas de respuesta, por lo cual se le denomina “mensajero secundario” (sanders et al., 2002; giraudat, 1995). según yang y poovaiah (2003) las señales recibidas en la membrana son transmitidas por el calcio que hay en el retículo endoplasmático y el vacuolo hacia unas proteínas del citoplasma llamadas calmodulinas (cam) y proteínas dependientes de ca-kinasas (cdpk). las cam siempre están unidas a cuatro iones de ca2+, por tanto, la concentración de ca2+ en el citoplasma determina una mayor o menor acción de las proteínas ante cualquier tipo de señal (marschner, 1986). cuando los iones de ca2+ se ubican sobre la membrana plasmática se inicia la señalización y se activan canales de calcio que permiten la entrada o salida de dicho catión además del potasio y cloro; este tipo de canales también se presentan en los vacuolos, retículo endoplasmático, cloroplasto y núcleo (white y davenport, 2002; grabov y blatt, 1998; white, 2000; sanders et al., 2002). algunas de las funciones principales que tienen estos canales es mantener la polarización de las células, permitir el intercambio catiónico con otros elementos e inducir una reacción a diferentes estímulos, especificándose una reacción diferente a cada tipo de canal (kordyum, 2003; white y davenport, 2002; thuleau et al., 1998). en la membrana celular se distinguen diferentes tipos de canales de calcio, entre los cuales se incluyen los que activan la hiperpolarización, activadores de la depolarización, canales mecano-sensitivos, de cationes incentivados por voltaje (vic), de cationes rectificadores de salidas (korc o norc) y rectificadores de mensajeros secundarios (sanders et al., 2002; white, 1998). los canales activadores de la depolarización generan señales primitivas universales y son los que activan todos los demás canales al recibir el estímulo (thuleau et al., 1998). los activadores de la hiperpolarización permiten la entrada de ca2+ en células de la raíz, lo que genera la división y elongación de las células de este sistema (evans et al., 2001; white, 2000; grabov y blatt, 1998). los canales mecano-sensitivos permiten la regulación del turgor de las células y determinan la alometría, expansión celular y morfogénesis. los kork controlan la salida de iones de ca2+ teniendo propiedades de autorregulación (white, 2000). los canales vic mantienen constante las concentraciones del cacit por cargas de voltaje y los canales activadores de mensajeros secundarios participan principalmente en respuestas de defensa (yang y poovaiah, 2003; white y davenport, 2002; uhm, et al., 2002; thuleau et al., 1998). absorción y movimiento del calcio en la planta el calcio es absorbido por la planta en forma de ión ca2+. el calcio presenta una alta densidad de carga neta en su superficie, lo que le permite unirse a las moléculas de agua, es decir, como ión hidratado se absorbe con más lentitud que un catión monovalente (salisbury y ross, 1994; white y davenport, 2002), por lo cual la entrada de ca2+ a la célula es exclusivamente por medio de canales en la membrana. según white (2001) el movimiento del calcio en la raíz se da primero por vía apoplasto hasta llegar a las células endodermales y cuando los iones de ca2+ no pueden superar la barrera física de la endodermis por dicha vía, entran a las células por medio de canales que les permiten continuar el trayecto hasta el xilema; sin embargo, la movilidad a través del simplasto sigue siendo restringida por las concentraciones bajas de cacit, inhibiendo así las corrientes citoplasmáticas de dicho catión (thuleau et al., 1998). en la raíz, la permeabilidad de las células endodermales al ca2+ varía según el estado de maduración que presenten. estados inmaduros son muy permeables al paso de ca2+, pero en la medida en que haya acumulación de polímetros de suberina alifática, lignina y carbohidratos en el interior de las paredes circundantes de las células se genera una baja permeabilidad al calcio y otros solutos (white, 2001); así, el máximo reparto del calcio hacia el xilema 284 agron. colomb. 25(2) 2007 se da en la zona apical de la raíz. cuando el elemento ya ha sido absorbido por las raíces es transportado hacia las hojas en el interior de la planta a lo largo de la corriente de transpiración a través de los vasos xilemáticos (salisbury y ross, 1994). así, el proceso para que el calcio pueda moverse mejor en el xilema es el intercambio con grupos moleculares cargados negativamente, como las pectinas y ligninas (cardona, 2002). el movimiento del calcio en la planta se da exclusivamente por la corriente xilemática desde las raíces hacia órganos como las hojas y frutos. las hojas, en comparación con los frutos, presentan una mayor tasa de transpiración y, por tanto, la llegada de ca2+ es mayor en dichos tejidos y menor en los frutos (marschner, 1986). el porcentaje de calcio que llega al fruto ocurre, principalmente, durante las primeras etapas de crecimiento, lo cual corresponde al periodo en que el xilema es el principal proveedor de agua y solutos (segura, 2003; clover, 1991). en la medida en que el fruto se desarrolla, los conductos floemáticos de dicho órgano aumentan con respecto a los xilemáticos y el suministro de nutrientes se da principalmente por la savia floemática (marschner, 1986; clover, 1991); por esta razón se afirma que el fruto es el órgano de la planta que se desarrolla en el menor tiempo y en muchos casos la demanda de calcio no alcanza a ser suplida durante la expansión celular (cardona, 2002). trabajos realizados en tomate (clover, 1991; cardona, 2002) demuestran que la distribución del calcio dentro del fruto no es uniforme por la distribución de la relación xilema/floema y la tasa de expansión del fruto. en banano, la mayor tasa de expansión del fruto se da en la zona más curvada de los dedos (longitud interna) que es precisamente donde primero se manifiesta un bronceado rojizo atribuido a las deficiencias de calcio, desorden que recibe el nombre “mancha de madurez” (segura, 2003; williams et al., 1990; daniells, 1985; williams et al., 1988). la deficiencia de calcio en los frutos de banano, tomate y otras especies se debe al mal funcionamiento de las membranas deficitarias de este elemento lo cual genera un desorden de la compartimentalización de las células y deterioro de todas las endomembranas y el plasmalema (white, 2000; williams et al., 1988; marschner, 1986), la pared celular empieza a tornarse oscura y aparecen aberturas a través de ella (williams et al., 1990; daniells et al., 1992). el calcio en las plantas de banano en la planta de banano, las mayores concentraciones de ca2+ se encuentran en el pecíolo, las hojas y el seudotallo y, a medida que la planta crece, dichas concentraciones aumentan, principalmente al final del ciclo vegetativo (guerrero, 1991; clavijo, 1994; soto, 2001); por el contrario, durante el crecimiento de los frutos, las concentraciones de calcio disminuyen (cardona, 2002), indicando que el llenado del fruto se da principalmente por el floema por lo cual la acumulación de calcio es baja en este órgano. así, los síntomas de deficiencia son más pronunciados en los sitios de división y extensión celular en los frutos en formación. los síntomas de deficiencia en el banano se manifiestan primero en las hojas más jóvenes, iniciándose un aumento del espesor de las nervaduras secundarias o laterales; posteriormente, aparecen escoriaciones superficiales que toman un color pardo rojizo culminando en un estado necrótico que coincide con la deformación de la hoja, dando una apariencia de hoja en forma de sierra (lópez y espinosa, 1995; soto, 2001; lópez et al., 2001). el raquitismo vegetativo en banano también se da por deficiencias de calcio, ya que induce una reducción de la emisión foliar, acompañado de una descenso en la longitud de las hojas ya emitidas (lópez et al., 2001), las raíces son más cortas, muy ramificadas y más susceptibles a nemátodos y ataques fungosos (soto, 2001; marschner, 1986). la asimilación de calcio es baja en los frutos de banano en comparación con las hojas, porque el poco calcio asimilado directamente del suelo se desvía principalmente hacia las hojas por su mayor capacidad transpiratoria (clover, 1991); así, es de esperar que las concentraciones de este elemento sean muy variables y poco sensibles al suministro de fuentes solubles y poco solubles dirigidas al suelo (chacín et al., 1999, guerrero et al., 1999; guerrero 2004a). fertilización con calcio y mancha de madurez el calcio como elemento estructural en la planta tiene funciones importantes en el crecimiento y cumple un papel fundamental en el mantenimiento de la condición fitosanitaria del cultivo por su acción protectora contra algunos patógenos. la mancha de madurez es un claro ejemplo del comportamiento del calcio en los frutos y la planta, demostrando que el elemento estructural de las células también participa en funciones de regulación hídrica de las células, señalización, crecimiento y división celular. así, se ha podido comprobar que existe una relación de la mancha de madurez con las deficiencias de calcio en los frutos de banano en épocas de verano, que coinciden con el periodo de formación y elongación de los frutos. la posición de la mancha de madurez coincide con las células que más se alargan durante el crecimiento de los dedos y que posteriormente se desintegran por la ausencia o deficiencia de calcio en las paredes y la lámina media en estos tejidos (segura, 2003; díaz, 2005). por esto, el síntoma se atribuye a deficiencias de ca que hay durante la diferenciación floral y, 285 posteriormente, durante el crecimiento rápido de los dedos (campbell y williams, 1978; daniells et al., 1992; segura, 2003). la fertilización es otro factor importante en la presencia de la mancha de madurez y se ha observado que cuando el ca, mg, b y cu se encuentran en menor concentración en los frutos hay mayor incidencia del bronceado (campbell y williams, 1978). la disponibilidad de calcio depende del ph del suelo y puede ser reducida cuando este se encuentra por debajo de 5,5 (parra et al., 2006). según bayona (1983) las fuentes más utilizadas en el eje bananero son úrea y kcl, y como fuentes de calcio la cal y el yeso que se emplean como enmiendas en el suelo y no como fertilizantes. otras fuentes como nitrato o sulfato de calcio son más solubles y se utilizan en menor proporción. el aporte de calcio de cada fuente difiere según el portador, es así como el nitrato de calcio aporta un 27% de cao, mientras que la cal 40% y el yeso 33% de cao (inpofos, 2004). en un estudio realizado en gran enano en la zona de urabá con tres fuentes de calcio, se observó que las plantas de banano respondieron positivamente a la fertilización con calcio aumentando el vigor del seudotallo, mayor área foliar, mayor peso de racimo, mejor calibración de frutos y mayor ratio (parra et al., 2006). los trabajos de garcía (2001) demuestran que las aplicaciones de nitrato de calcio en los frutos de tomate disminuyen la pudrición apical de los mismos, fenómeno también atribuido a deficiencias de calcio en el fruto. otros trabajos en banano han demostrado que temperaturas altas, intensidad lumínica alta, corriente de aire baja y humedad relativa alta en la zona limítrofe de la hoja aumentan considerablemente la incidencia de la mancha de madurez (campbell y williams, 1976; daniells, 1992), lo cual se debe, probablemente, a que se inhibe la tasa de transpiración y hay menos flujo de calcio en la planta, principalmente hacia el fruto (campbell y williams, 1976; daniells et al., 1987). díaz et al. (2006) estudiaron en tres fincas de la zona de urabá el efecto del nitrato de calcio (220 g) disuelto en agua (100 cm3) inyectado en el seudotallo de plantas de banano recién cosechadas, cuyos puyones estuvieran próximos a la diferenciación floral (1,8–2,0 m). se encontró una relación marcada entre la dosis de calcio aplicada y la incidencia de la mancha de madurez, pero no hubo diferencias entre tratamientos con respecto al peso del racimo, número de manos, número de dedos de la segunda mano y longitud del dedo central de dicha mano; por lo que se presume que esas variables son poco sensibles. resultados similares son reportados por campbell y williams (1978), quienes demostraron que la relación entre el calcio y los frutos de banano se da principalmente por la presencia de la mancha de madurez y no en el aumento de la producción. la tabla 1 muestra que la fruta perdida y la incidencia de la mancha de madurez en las manos y frutos de los racimos fue menor con las aplicaciones de ca(no3)2. en los tratamientos con 200 y 400 kg·ha-1 se presentó la menor incidencia de mancha de madurez, lo cual sugiere que las aplicaciones de estas dosis del fertilizante en épocas de verano y bajo suministro de agua, contribuyen de manera significativa a la disminución de la mancha de madurez. garcía y mora (2006) también estudiaron la respuesta del banano a la aplicación de una fuente de calcio hidrosoluble (nitrabor®) (0, 117, 234 y 351 kg·ha-1·año-1). el porcentaje de incidencia de mancha de madurez en los racimos disminuyó por la aplicación de calcio, siendo significativamente menor en las dosis de 234 y 351 kg·ha-1 (figura 2) lo cual, posiblemente, se debió a la activación o incremento de alguna respuesta de defensa en las plantas al aumentar el nivel de ca disponible en el suelo. es clara la relación entre el contenido de calcio en la planta y la incidencia de la mancha de madurez y que las plantas de banano se predisponen a dicho desorden fisiopatogénico figura 2. influencia de la aplicación de ca hidrosoluble sobre la incidencia de mancha de madurez en racimos de banano (díaz, 2005). dosis ca(no3) 2 (kg·ha-1) fruta perdida (kg) número de manos con mm frutos/mano con mm 0 1,64 a 3,15 a 1,62 a 200 0,72 b 2,28 b 1,47 b 400 0,91 b 2,12 b 1,37 b 600 1,35 ab 2,80 b 1,95 b significancia (pr > f) * * * tabla 1. efecto del nitrato de calcio en la incidencia de la mancha de madurez (mm) y las pérdidas de fruta exportable (díaz et al., 2006). 2007 díaz, cayón y mira: metabolismo del calcio... 286 agron. colomb. 25(2) 2007 por ciertas condiciones ambientales, principalmente en épocas de precipitación baja. como elemento estructural y promotor en la activación de algunas enzimas que participan en la defensa contra algunos patógenos y desórdenes fisiológicos, el calcio puede actuar como amplificador de ciertas señales de defensa contra la mancha de madurez e incrementar la velocidad de respuesta de la planta frente a la incidencia. la fertlización con fuentes de calcio se presenta como una alternativa para proteger el cultivo del banano y reducir la incidencia de este desorden fisiológico de los frutos. literatura citada bayona, r. 1983. correlación lineal entre fertilización con n, p, k y la cantidad de cajas de banano en urabá. revista augura 9(2), 21-31. bush, d.s. 1995. calcium regulation in plant cells and its role in signaling. annu. rev. plant physiology plant mol. biol. 46, 95-122. campbell, s.j. y w.t. williams. 1976. factors associated with “maturity bronzing” of banana fruit. aust. j. expt. agr. animal husbandry 16, 428-432. campbell, s.j. y w.t. williams. 1978. mineral relationships in “maturity bronzing” of banana fruit. aust. j. expt. agr. animal husbandry, 18, 603-608. cardona, c.e. 2002. efecto de la aplicación foliar de ca sobre la incidencia de la pudrición apical y la calidad de los frutos de tomate (lycopersicon esculentum mill). trabajo de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 87 p. chacín, j., m. moreno, l. fernández y a. del villar. 1999. efecto de la fertilización potásica, cálcica y magnésica sobre el contenido de nutrientes del fruto del banano (musa aaa, subgrupo cavendish, clon gran enano). revista de la facultad de agronomía 16(1), 102-113. clavijo, j. 1994. metabolismo de los nutrientes en las plantas. pp. 1328. en: silva, f. (ed.). fertilidad de suelos: diagnóstico y control. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. clover, a. 1991. a new theory on calcium transport. grower, 8-11. daniells, j.w. 1985. the maturity bronzing disorder of banana fruit. queensland agr. j. 111, 239-240. daniells, j.w., b.j. watson, p.j. o’farrell y j.c. mulder. 1987. soil water stress at bunch emergence increases maturity bronzing of banana fruit. queensland j. agr. animal sci. 44(2), 97-100. daniells, j.w., a.t. lisle, y p.j. o’farrell. 1992. effect of bunchcovering methods on maturity bronzing, yield, and fruit quality of bananas in north queensland. aust. j. expt. agr. 32, 121-125. díaz, a.c. 2004. influencia del ca sobre la “mancha de madurez” en frutos de banano en la zona de urabá. boletín técnico cenibanano 6, 1-3. díaz, a.c. 2005. respuestas fisiológicas, productivas y de calidad del banano (musa aaa cv. gran enano) a la aplicación de ca en la zona de urabá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 55 p. díaz, a.c., j.j. mira, y d.g. cayón s. 2006. aplicaciones de calcio para el control de la mancha de madurez en banano. p. 310. en: xvii reunión de la asociación para la cooperación en investigaciones de banano en el caribe y en américa tropical (acorbat). memorias. joinville, brasil. evans, n.h., m.r. mcainsh y a.m. hetherington. 2001. calcium oscillations in higher plants. current opinion plant biol. 4, 415-420. espinosa, j. y f. mite. 2002. estado actual y futuro de la nutrición y fertilización del banano. informaciones agronómicas del instituto de la potasa y el fósforo 48, 5. estrada, g. 2001. disponibilidad del calcio, magnesio y azufre, su análisis en los suelos y plantas y su interpretación. pp. 85-104. en: silva, f. (ed.). los elementos secundarios (ca, mg, s) y el silicio en la agricultura. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. finck, a. 1988. fertilizantes y fertilización. fundamentos y métodos para la fertilización de cultivos. reverté s.a., barcelona. pp. 181-242. garcía, j. 2001. importancia del ca en la resistencia de las plantas a enfermedades. pp.72-84. en: silva, f. (ed.). los elementos secundarios (ca, mg, s) y el silicio en la agricultura. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. garcía, j. y i. mora. 2006. efecto del calcio soluble en rendimiento e incidencia de sigatoka negra y mancha de madurez en banano. p. 377. en: xvii reunión de la asociación para la cooperación en investigaciones de banano en el caribe y en américa tropical (acorbat). memorias, joinville, brasil. giraudat, j. 1995. abscisic acid signaling. current opinion cell biol. 7, 232-238. grabov, a. y m.r. blatt. 1998. membrane voltage initiates ca2+ waves and potentates ca2+ increases whit abscisic acid in stomatal guard cell. plant biol. 95, 4778-4783. griffiths, h. y m.a.j. parry. 2002. plant responses to water stress. ann. bot. 89, 801802. guerrero, r. 1991. fertilización de cultivos en clima cálido. monómeros colombo-venezolanos, venezuela. 300 p. guerrero, r., j. gadbán y j. ospina. 1999. significado de algunas variables edáficas de fertilidad sobre los componentes de productividad del banano para la exportación (clon “gran enano”) en un inseptisol de ciénaga (magdalena) colombia. sociedad colombiana de la ciencia del suelo 29(2), 120-124. guerrero, r. 2004a. el diagnóstico cuantitativo de la fertilidad del suelo. edición monómeros colombo-venezolanos, barranquilla. 4 p. guerrero, r. 2004b. propiedades generales de los fertilizantes. manual técnico. monómeros colombo-venezolanos, barranquilla. 46 p. inpofos. 2004. fuentes de nutrientes. potash y phosphate institute. en: northern latin america. www.inpofos.org; consulta: 18 de mayo de 2004. 287 jurado, r. y a. vargas. 1977. discusión de los resultados de algunos análisis de suelos de la zona bananera de urabá, antioquia. revista augura 2(7), 11-21. kordyum, e.l. 2003. calcium signaling in plant cell in altered gravity. institute of botany of the national academy of sciences of ukraine 32(8), 1621-1630. lópez, a., a. vargas, j. espinosa y r. vargas. 2001. guía de campo. síntomas de deficiencias nutricionales y otros desórdenes fisiológicos en el cultivo de banano (musa aaa). instituto de la potasa y el fósforo, quito. 53 p. lópez, a. y j. espinosa. 1995. manual de nutrición y fertilización del banano. instituto de la potasa y el fósforo, quito. 76 p. marschner, h. 1986. mineral nutrition of higher plants. academic press, londres. pp. 7-73, 285-299. mejía, g.a., g.j. elejalde y f. monroy. 1995. caracterización agronómica de la producción bananera entre 1993 y 1995 y fertilidad de los suelos de urabá entre 1985 y 1995. asociación de bananeros de colombia (augura), medellín. 93 p. ospina, o. 2000. el yeso (sulfato de ca ) como fertilizante y enmienda de suelos. cales río claro, apartadó, colombia. 68 p. parra, l.f., a.c. díaz, j.j. mira y d.g. cayón s. 2006. respuesta en desarrollo y rendimiento de banano (musa aaa simmonds) a la aplicación de calcio. p. 370. en: xvii reunión de la asociación para la cooperación en investigaciones de banano en el caribe y en américa tropical (acorbat). memorias. joinville, brasil. rojas, l. 2001. calcio y magnesio en suelos ácidos tropicales. pp. 13-23. en: silva, f. (ed.). los elementos secundarios (ca, mg, s) y el silicio en la agricultura. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. romeis, t., a.a. ludwiig, r. martin y j.d.g. jones. 2001. calcium dependent kinases play an essential role in a plant defense response. embo j. 20(20), 55565567. salisbury, f. y c. ross. 1994. fisiología vegetal. cuarta edición. grupo editorial iberoamérica s.a. méxico, d.f. pp. 3-177. sanders, d., j. pelloux, c. brownlee y j.f. harper. 2002. calcium at the crossroads of signaling. plant cell s401-s417. segura, a. 2003. factores que determinan la incidencia de la mancha de madurez. documento sin publicar. soto, m. 2001. bananos, cultivo y comercialización. litografía e implante lil., costa rica. 1985 p. thuleau, p., j.i. schroeder y r. ranjeva. 1998. recent advances in the regulation of plant calcium channels: evidence for regulation by gproteins, the cytoskeleton and second messenger. current opinion plant biol. 1, 424427. turner, d.w. y j.h. bull. 1970. some fertilizer problems with bananas. agr. gaz. nsw 81, 365-367. uhm, k.h., i.p. ahn, s. kim y y.h. lee. 2002. calcium/ calmodulin dependent signaling for penetration development in colletotrichum gloesporoides. biochem. cell biol. 93(1), 82-87. vallejo, g.g. 1997. factores que afectan la productividad del cultivo del banano en urabá y sugerencias para su mejoramiento. p. 107. en: memorias. seminario manejo integral y sostenible de la fertilización en banano, buscando competitividad mundial y rentabilidad. apartadó, antioquia. white, p.j. 1998. calcium channels in plasma membrane of root cell. ann. bot. 81, 173-183. white, p.j. 2000. calcium channels in higher plants. biochemical et biophysical acta 1465, 171-189. white, p.j. 2001. the pathways of calcium movement to the xylem. j. expl. bot. 52(358), 891-899. white, p.j. y r.j. davenport. 2002. the voltageindependent cation channel in the plasma membrane of wheat roots in permeable to divalent cations and be involved in cytosolic ca2+ homeostasis. plant physiol. 130, 1386-1395. williams, m.h., m. vesk y m.g. mullins. 1988. characteristics of the surface of banana peel in cultivars susceptible and resistant to maturity bronzing. can. j. bot. 67, 2154–2160. williams, m.h., m. vesk y m.g. mullins. 1990. development of the banana fruit and occurrence of the maturity bronzing disorder. ann. bot. 65, 9–19 yang, t. y b.w. poovaiah. 2003. calcium/calmodulinmediated signal network in plants. trends plant sci. 8(10), 505-512. 2007 díaz, cayón y mira: metabolismo del calcio... received for publication: 9 june, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 unit of natural national parks of colombia. bogota (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author: fapachona@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 553-558, 2010 socio-political effects of the urra i hydroelectric construction in the embera catio indigenous community (colombia) efectos sociopolíticos de la construcción de la hidroeléctrica urrá i en la comunidad indígena embera catío (colombia) madelaide morales-ruiz1 and fabio alberto pachón-ariza2, 3 abstract resumen the embera catio people live in the nudo de paramillo (high sinu river, western mountain chain at colombian andes) since ancient times. despite the circumstances that have surrounded them, they retain part of their culture and have sought to keep their forms of government and social relationships that govern life in community. however, the construction of the urra i hydroelectric encountered the embera catio with the deterioration of a significant part of their territory, losing sacred sites and lands for cultivation, as well as the emergence of social conflicts they were previously unaware of. this situation forced the indigenous group to change its social and organizational behavior, and to adapt to new environmental conditions. this work shows a parallel between before and after the construction of the urra i hydroelectric and subsequent effects on social and political organization brought by the river damming. el pueblo embera catío del alto sinú habita en el nudo de paramillo (curso alto del río sinú en la cordillera occidental de los andes colombianos) desde tiempos ancestrales. pese a las circunstancias que los han rodeado, conservan parte de su cultura y han procurado mantener sus formas de gobierno y las relaciones sociales que rigen la vida en comunidad. no obstante, la construcción de la hidroeléctrica urrá i, enfrentó al pueblo embera catío al deterioro de una parte importante de su territorio, perdiendo lugares sagrados y tierras para cultivo, así como al surgimiento de conflictos sociales que anteriormente desconocían. esta situación obligó a este grupo indígena a modificar sus costumbres sociales y organizativas, y a adaptarse a las nuevas condiciones del medio. este trabajo muestra un paralelo entre el antes y el después de la construcción de la hidroeléctrica urrá i y los efectos posteriores que sobre la organización social y política, trajo el represamiento del río. key words: indigenous peoples, electric power generation, social and political characteristics. palabras clave: pueblos indígenas, generación energía eléctrica, características sociales y políticas. introduction the embera catio people of alto sinú river inhabit the southern part of the department of córdoba, in northern colombia. since ancient times, this indigenous group has occupied part of the territory of the nudo de paramillo, currently under the figure of indigenous reservation. they have sought to preserve the particular vision of their world by using their own autonomous government rules managed by their authorities. however, the start of the urra i hydroelectric construction, in 1997, sets a new stage in the customs of this indigenous people, since both socially and politically focuses. this work analyzes the effects of the hydroelectric construction on the social and political characteristics of the 21 indigenous communities in the reservation, seeking to respond to the question: if there were changes in the sociopolitical issues of the embera catio people, what effects did they have on their lifestyle? the objectives of this study aim at: analyzing the effects of the urra i hydroelectric construction on the social and political issues of the embera catio indigenous communities, and furnishing elements that contribute to the process of adaptation to the new conditions of that community from the reservation. the embera catio indians the embera catio indians are located to the south of the department of córdoba on the sinú, esmeralda, and verde rivers. their reservation occupies approximately 103,000 ha and it was created through resolution no. 052 of november 1998; it is at 51 m a.s.l., with an average annual 554 agron. colomb. 28(3) 2010 rainfall of 1,525 mm and an average temperature of 28°c. the embera catio reservation of alto sinú is inhabited by an approximate population of 2,400 people, grouped into 450 families, distributed in 21 indigenous communities along the sinú, verde, and esmeralda rivers (dane, 2005; plan jenene, 1997). the embera people can be divided into three major categories: 1. river people –embera dobidá– (their life cycle revolves around big river basins); 2. forest people –embera oibidá– (settled along the streams farther from main waterways; their territory is the most inaccessible to settlers, maintaining relative isolation); and, 3. mountain people –embera eyábida– (their communities are located very near urban areas, with very strong acculturation processes). the embera catio, the chamí, and the embera indians from alto andagueda belong to the last group (uaespnn, 2009). the river, along which their tambos or traditional houses are constructed, is also an important of their worldview. worldview is understood as an individual’s inclusive conception or image of the world and the relations that individual has with it. the worldviews generally shared by all the members of a society make up that that society’s worldview. the river is then the element that permits interrelationships amongst men and with nature. the river is nature, and also culture. without rivers, the embera community would perhaps not exist (plan jenene, 1997; orewa, 2002). the social structure of the embera catios is based on extended families, on a kinship system that recognizes relatives from paternal and maternal lineages. according to their social norms, it is forbidden to marry any member of parentela (household), a term used by this community to refer to the group of relatives: the set of family members of an individual for up to four degrees of consanguinity, or with a non-indigenous person. the internal social control is exerted by the family chief, generally the eldest, who guides the settlement site, assigns productive lands for the family members and solves internal conflicts; problems generated by other crimes are resolved by the respective indigenous council (vargas, 1993; vasco, 1993, 2004). in this sense, article 2 of decree 2164 of 1995 defines the indigenous council as “a special public entity, whose members belong to an indigenous community, elected and recognized by such, with a traditional sociopolitical organization, whose function is to legally represent the community, exert authority, and carry out the activities attributed by the laws, its uses, customs, and the internal guidelines in each community” (agricultural ministry, 1995). within the whole kin (all the family from the father and mother’s side), there are subsets who live in the same region; these local kinships constitute the base of the embera catio social organization, who are organized within a sector of the river inhabited by a series of families related to each other. the social organization revolves around local groups of relatives and neighbors participating in common social activities like mingas (collective work) and festivities. but the limits of the social group and the territories do not have a strict definition (martínez and marín, 1995). regarding the political organization, the figure of the chieftain, essential for the organization in ancient times, started getting replaced in the 1980s by local and zonal councils, allowing the communities to demand land titling, education, healthcare, agrarian production programs, and legal mechanisms to confront conflicts with external players who threatened the territory. initially, it was suggested that the local councils, whose members are elected by the community, to select young people who knew how to read and write, spoke spanish, and were perceived as leaders. nevertheless, the remoteness of said councils forced the promotion of larger councils, seeking to encompass several communities at the same time. although the figure of the council is fundamental for the external relationships of the community, intimately, its development depends highly on the traditional authorities to establish forms of social control. nowadays, the larger councils of the sinú and verde rivers of the embera catio reservation from alto sinú are conformed by two noko mayores (elder nokos) or elder governors (one for each river), two nokoweras or women governors, and the coordinators from each of the social, productive, and organizational programs conducted by the council. likewise, the governors of each of the indigenous communities inhabiting the reservation are part of the assembly. the urra i hydroelectric project the urra hydroelectric central is located in northwestern colombia, on the sinu river, 30 km south of the municipality of tierralta in the department of cordoba. its main source of water supply is the sinu river and its tributaries, which originates in the paramillo natural national park. the urra i hydroelectric central has land access, through a paved 110-km road, from the municipality of monteria. the hydroelectric has an installed annual capacity of 340 5552010 morales-ruíz and pachón-ariza: socio-political effects of the urra i hydroelectric construction in the embera catio indigenous community (colombia) mw, flooding 7,400 ha at a cost of 800-million us dollars financed by the world bank (molano, 2008). the company in charge of managing the hydroelectric plant (urra s.a. e.s.p.) was created in 1992 and its main objective was the construction of the urra i multipurpose project. construction began in 1997 and the plant began operations on february 15, 2000, when it began commercializing with energy; it was finally officially inaugurated in july of the same year. in may 2007, it was certified by the research and technological development center (corporación centro de investigación y desarrollo tecnológico del sector eléctrico) a power sector corporation (cidet for its name in spanish) through ntc-iso 9001:2000 norm (empresa urra, 2008). methodology the data collection presented is supported by fieldwork experience carried out in the embera catio reservation in alto sinu river; the data was obtained by using social mapping, polls, interviews, and direct observation as tools. the reservation is made up of 21 communities. the information for the analysis of this work was obtained from 17 of these communities over a six-month research period, during which time there was support from the indigenous organization: embera catio main council (camaenka). the discussion centers on changes taking place in the social and political aspects of the indigenous communities inhabiting the reservation after the construction of the urra i hydroelectric. results and discussion based on fieldwork experience with the indigenous communities from the reservation, the data analysis was done by discussing the results in two parts: the first part shows the effects on social aspects (tab. 1), and the second part shows the political aspects (tab. 2). the construction of the urra i hydroelectric brought a number of positive and negative effects, which influenced upon the social aspects in many ways. the role of women in the community changed: they went from being wives and mothers to holding positions of authority according to their experience and age, leading processes of social change like access to education, training on health issues (previously delegated to the authority of the jaibaná), which until then had been unknown to them. likewise, the men had to learn to share the power and authority they traditionally had over the family group and accept new insertion forms in the society and in managing resources. both men and women learnt to speak and write in spanish, because this was the way they could socialize and communicate with individuals foreign to their culture; it was the means by which they could express their nonconformity against what they considered an invasion of their territory and demanded for their basic needs to be satisfied. however, this incursion into the “non-indigenous world”, broadened the gap between the power of the jaibaná (which they began to perceive with fear) and the sociopolitical management of the territory, given that the jaibaná is no longer who directs and coordinates the daily activities and states the rules of coexistence and social control (tab. 1). another significant change noticed is that related to the family structure, which goes from being a meeting point to being a point of conflict. in several of the communities visited, we evidenced abandonment of families by the father figures, given that they had another family nucleus in another community and when not being able to take on the responsibility for both families, they abandon one, consequently leaving the women as heads of household, albeit their not being prepared to assume the dual role of mother and father. in the 17 communities visited, there is consensus in that one of the greatest effects on the catio people is the change in their feeding habits. with the loss of the fishing resource and the few opportunities for hunting, the food safety the communities enjoyed has seriously deteriorated as they have had to replace traditional foods (fish, forest-animal meat) for foods foreign to the tradition that in most cases they did not consume or did not know how to prepare (bienestarina, feed product with corn meal and grains such as lentils and chickpeas). the consequences are evident in infant malnutrition, given that those foods are also used to feed domestic animals (pigs and chickens). many of their eating habits have changed; for example, they stopped extracting molasses (and/or collecting honey) to end up consuming sugar, which they do not produce and must buy at high prices in nearby urban areas. probably, one of the most damaging effects on the indigenous communities is the financial compensation, which urra s.a. has to pay for the environmental permit: the enterprise has to make payments to each family to compensate for damages caused by the flooding. in most cases, this money is issued through a check payable to the head of household, 556 agron. colomb. 28(3) 2010 who cashes it and uses it in celebrations that include alcohol and prostitution. few cases have been identified where part of the money has been destined to buy food and/or goods useful for the entire family. with this situation, many young indigenous women left their reservation to work in bars and taverns in nearby villages, abandoning their traditions and exposing themselves to what their own culture sees as a punishable fault, in that sense, many do not return and decide to live in the places where they work. according to what was stated by hernández (1993), the socio-economic processes that have affected the regions where the embera indigenous communities inhabit have led to the reduction of plant and animal species and to social changes. among others causes, we can list mining and quarry industries, increased black agricultural population and indigenous population, and urban growth demanding all kinds of natural resources. table 2 shows the effects on political aspects brought by the construction of the hydroelectric. the farewell to the river (do wanburá) brought as a favorable consequence not only the visibility of embera catio people, but it also managed to gain world solidarity. the problem and the discussion against the construction of the hydroelectric plant transcended borders and different governments and international organizations joined the table 1. hydroelectric construction effects on embera catio social aspects. item before flooding after flooding effects women’s daily activities. care for food garden, care for the chagra (farm). child rearing. teach and learn traditions and cultural values (chicha preparation, use of body paint, food preparation) care for food garden, care for the chagra (farm), care for domestic animals. child rearing. teach and learn traditions and cultural values (chicha preparation, use of body paint, food preparation). learn another language (spanish) women must learn and go to school, many without parental or partner consent. they assume leadership roles within their communities. upon losing some foods, they also lost part of their traditional knowledge, which are replaced by new values men’s daily activities care for the chagra (farm). fish. hunt. teach activities like construction of tambos and canoes. the children selected become jaibaná apprentices care for the chagra (farm). teach activities like construction of tambos the men begin a process of organizational leadership and policy learning. in some cases, respect for the elderly and jaibaná is lost family organization men can only have a family when they demonstrate to the parents of the woman that they can hunt an animal, fish, plant a crop, build a tambo and a canoe. and women can only find a partner when they show they know how to keep and care for a house, prepare and use body paints, and prepare basic food (especially chicha). every man can have one or more wives, if and only if, he shows that he can build and maintain a home for each one men and women have put aside many of requirements needed to start a home and join without regard for tradition. many men organize several families, but they are not capable of supporting all of them because they do not have enough financial capacity to assume the responsibility for two homes single mothers, women heads of household, orphans or abandoned children, family conflicts housing the tambo is a symbolic representation of worlds that make up the embera cosmogony. tambos are round constructions, without walls, covered with palm leaves, with a kitchen area and broad central space for the room tambo is no longer a representation of their world; it takes on characteristics of a rural house: a square structure with walls dividing rooms, and wooden structures resembling beds. likewise, the concept of schools is also introduced, as well as prisons, and cement-built latrines for the benefit for the whole community cement, bricks, and zinc become part of their everyday life; traditional construction elements are lost along with their significance food and nutrition forest-animal meat and fish are part of their basic diet, supplemented with corn, cassava, plantain and fruits providing a proper nutritional balance upon losing part of their hunting and fishing possibilities, protein is lost and replaced by other foods (especially canned foods) the culture of consuming other foods foreign to the traditions and local knowledge (powdered milk, tuna, canned sardines, sugar, alcohol, vegetables) others among the urra s.a. responsibilities there are: indemnity to the embera catio people with a monthly payment for each family this cash indemnity results in alcoholism, fights, prostitution, along with fraud from local merchants (who charge the indigenous community higher prices for their products) 5572010 morales-ruíz and pachón-ariza: socio-political effects of the urra i hydroelectric construction in the embera catio indigenous community (colombia) table 2. hydroelectric construction effects on embera catios political aspects. item before flooding after flooding effects visibility contact of catio tribes with the outside world (non-indigenous) was minimal, it was limited to exchange or sale of agricultural and consumer products (like salt) in towns closest to the reservation (crucito, saiza, tucurá) on the imminent flooding and damming of the river, the communities organize a “farewell to the river”, which the call ‘do wamburá’ in embera language. they came from the most remote parts of the reservation (sorando and kapupudo communities) to the town of lorica, manifesting opposition to the construction of the hydroelectric plant until prior to the “farewell to the river”, many residents of the riverbank and the department were unaware of the presence of the indigenous communities, this manifestation made them visible to the world political organization they are an indigenous people who inhabit the riverbanks of the sinú, verde and esmeralda rivers, joined by their beliefs, language, and traditions they achieve official recognition of their reservation, which includes all the communities from the three rivers. governors and legal representatives of their indigenous organization were named. the autonomy of the catio people was consolidated to govern through their own rules urra company incites a political-administrative division of the embera catio people and negotiates with fraction of the group the amounts of compensation and alternative projects for the communities. a process of internal division and struggle for power and recognition as the highest authority was produced others the world recognized the autonomy and freedoms of the indigenous people and expresses solidarity with the embera cause. great indigenous political leaders surged, who become targets of illegal groups. many of these leaders are missing or have been killed indigenous cause, as pointed out by kimy pernia (missing leader) when explaining the importance of the canadian government support: "there we were hosted by senators and people from high government who listened closely to our claims..., while here in this country the governments do not have ears for our problems..." nevertheless, this male leadership marked the history of the embera catio indigenous people against the armed conflict, given that they became targets for the illegal armed groups, who controlled the territory or were in favor of the construction of the hydroelectric plant. the indigenous people were caught in the cross fire, and for this reason many are missing, several were threatened and many others tortured and killed. this contributed to changes in the structure of the family group and in the role of women within the indigenous organization. they went from being disenfranchised individuals to leading government and authority processes and reclaiming a preponderant role in decision making. another aspect worth highlighting is the urra intromission into the political organization of the indigenous authorities; initially, they were a single large embera catio reservation, but when they started the process of negotiation and agreement with the company, already evident divisions within the indigenous organization merely deepened, which favored the agreement between urra enterprise and the indigenous faction that decided to separate from the rest of its people. by 2005, the embera catio territory had been divided into five indigenous reservations, the largest of which was the embera catio indigenous reservation from alto sinu, with whom this research was conducted, and which has 21 indigenous communities. conclusions and recommendations the discussion of the results revealed that while some effects were positive for the embera catio indigenous communities (political and organizational enhancement, for example), but most of its consequences seriously affected the social and cultural structure (sacred concerns) of the indigenous people. other negative consequences of the construction of the dam have been the effect associated with prostitution and alcoholism, derived from the financial compensation provided to “compensate” for the environmental damages caused in the flooded area of the reservation, and although not everything having to do with this indemnity is bad, many of its effects have caused more damage than benefit. regarding the social aspects, it may be concluded that: • the preponderant role played by women should be strengthened in social and political aspects, respecting 558 agron. colomb. 28(3) 2010 their traditions, but inviting them to seek training and get involved with the different activities that are changing for the embera catio people. • reevaluate and assess the role of the jaibaná as a traditional authority and consider recovering his ancestral knowledge (wisdom) through the “creation of schools for jaibanás”, which involve children and young members of the community in their customs, which seeks to not only reestablish land management, but also retakes the course of the embera catio spiritual world. • given that it is not feasible to avoid the payment of the financial compensation, there will have to be mechanisms established to contribute knowledge in managing financial resources, thereby, looking to educate the community about the concept of savings. • seek support from programs in education, culture, social enhancement, healthcare, nutrition, and gender perspective. regarding the political aspects, it must be pointed out that: • the visibility of embera catio people must be exploited by recovering the bonds of trust with governments and partner organizations to uphold the legislation that protects them and prevent its continued violation by the enterprise and the national government. • it is necessary to exploit the political and social situations and maintain the conviction with respect to the demands for their rights as an indigenous people. • the human capacity of the group should be promoted, given its great potential in organizational terms, as well as the emergence of new leaders, men and women, who support the restructuring process of catio people. • seek to strengthen the internal organization, its autonomy and governance, and try to restore the broken ties with other local indigenous governments, looking to retake the course of a single indigenous political structure. • reorient the embera catio life plan (ethno-development plan or jenene plan), through monitoring the adaptation processes of the socio-geographic conditions. • consolidate organizational processes of local autonomy and government. literature cited agricultural ministry of colombia. 1995. decreto 2164 de 1995. por el cual se reglamenta parcialmente el capítulo xiv de la ley 160 de 1994 en lo relacionado con la dotación y titulación de tierras a las comunidades indígenas para la constitución, reestructuración, ampliación y saneamiento de los resguardos indígenas en el territorio nacional. diario oficial, december 7, 1995, bogota. dane , departamento naciona l de estadística. 2005. censo poblacional. in: http://www.dane.gov.co/censo/; consulted: december, 2010. empresa urra s.a. e.s.p. 2008. información institucional. in: www. urra.com.co; consulted: december, 2010. hernández, c. 1993. indígenas embera. pp. 301305. in: leyva, p. (ed.). colombia pacífico. vol i. fondo para la protección del medio ambiente; financiera energética nacional (fen), bogota. james, a.j. and d.a. jiménez. 2004. materia, energía y conciencia entre los emberá. pp. 151-179. in: james, a.j. and d.a. jiménez. (eds.). chamanismo. el otro hombre, la otra selva, el otro mundo. entrevistas a especialistas sobre la magia y la filosofía amerindia, instituto colombiano de antropología e historia, bogota. martínez, e. and r. marín. 1995. los indios katios: aspectos socioculturales: cátedra sobre etnoeducación. instituto misionero antropológico (ima); universidad pontificia bolivariana, medellin, colombia. molano, a. 2008. viaje al corazón del alto sinú: los reparos a un megaproyecto hidroeléctrico. el espectador. edition of december 20, 2008. bogota. orewa, asociación de cabildos indígenas del chocó. 2002. lo que queremos y pensamos hacer en nuestro territorio. red de solidaridad social, ministerio del medio ambiente, bogota. plan jenene. 1997. plan de vida de las comunidades indígenas del alto sinú. resguardo mayor indígena de los ríos sinú y verde, tierra alta, cordoba, colombia. uaespnn, unidad administrativa especial del sistema de parques nacionales naturales de colombia. 2009. comunidades: los embera. in: http://w w w.parquesnaciona les.gov.co/pnn/ portel/libreria/php/decide.php?patron=01.1702; consultated: december, 2010. vargas, p. 1993. los embera, los waunana y los cuna. pp. 295-297. in: leyva, p. (ed.). colombia pacífico. vol i. fondo para la protección del medio ambiente; financiera energética nacional (fen), bogota. vasco, l.g. 1993. jaibaná, brujo de la noche. pp. 306-311. in: leyva, p. (ed.). colombia pacífico. tomo i. fondo para la protección del medio ambiente; financiera energética nacional (fen), bogota. vasco, l.g. 2004. los embera catío. pp. 151-179. in: james, a. and a. jiménez (eds.). chamanismo. el otro hombre, la otra selva, el otro mundo. entrevistas a especialistas sobre la magia y la filosofía amerindia. instituto colombiano de antropología e historia, bogota. agronomía 22-2 final.indd evaluación de la aplicación de urea, melaza y aminoácidos sobre el crecimiento y rendimiento de la cebolla de bulbo (allium cepa l. grupo cepa) híbrido yellow granex, en condiciones de la sabana de bogotá evaluation of the application of urea, molasses and amino acids on growth and yield of onion plants (allium cepa l. group cepa) in the bogotá savanna harvey arjona d.1, javier e. herrera b.2, josé a. gómez g.3 y juan ospina a.4 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-amil:hearjona@unal.edu.co 2 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: javiherr@netscape.net 3 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: aphidius22@hotmail.com 4 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. fecha de recepción: 17 de febrero de 2004. aceptado para publicación: 01 de diciembre de 2004. resumen: el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de las aplicaciones de urea, melaza y aminoácidos al follaje y al suelo en dosis convencionales y en todas sus posibles combinaciones, sobre el crecimiento y el rendimiento del cultivo de la cebolla de bulbo (allium cepa l.) en la sabana de bogotá. se pudo determinar que, bajo las condiciones particulares del ensayo, ningún producto o combinación de productos presentó un mejor comportamiento agronómico que el testigo absoluto para las variables evaluadas. en cambio, se detectaron efectos adversos al crecimiento de las plantas causados principalmente por las combinaciones: 1) urea con aminoácidos vía foliar en ausencia de aminoácidos al suelo, 2) urea con aminoácidos al suelo en ausencia de aminoácidos vía foliar, 3) melaza con aminoácidos al suelo, y 4) melaza en ausencia de aminoácidos vía foliar; lo que sugiere la existencia de relaciones complejas entre productos que condicionan la respuesta fisiológica de la planta a sus aplicaciones. así mismo se observó que aquello que afectó de manera significativa el crecimiento de las plantas, se vio reflejado en los rendimientos. palabras claves: fertilización foliar, fertilización edáfica, área foliar. abstract: the purpose of this trial was to evaluate the effect of the applications of urea, molasses and amino acids to the leaves and to the soil, applying single products and in combination, on the growth and yield of a bulb onion crop in the bogotá savanna. under the particular conditions of this research, no product or combination of products showed a better agronomic behavior as compared to the absolute control for all the evaluated variables. on the contrary, adverse effects were detected on plant growth caused mainly by the following combinations: 1) urea with foliar amino acids in absence of amino acids to the soil, 2) urea with amino acids to the soil in absence of foliar amino acids, 3) molasses with amino acids to the soil, and 4) molasses in absence of foliar amino acids. it was also observed that anything affecting plant growth affects yields. keywords: foliar fertilization, edaphic fertilization, leaf area. agronomía colombiana, 2004. 22 (2): 177-184 introducción la producción de hortalizas está ligada al desarrollo agrícola y rural de un país. el carácter intensivo de estos cultivos hace de esta actividad una fuente de ocupación de mano de obra, contribuye a la alimentación de familias de bajos recursos y ayuda a mejorar los niveles nutricionales (ica, 1988). en colombia, la cebolla es quizás la segunda hortaliza de mayor importancia después del tomate desde el punto de vista del valor de la producción anual. a pesar de que la cebolla de bulbo es un cultivo de importancia en el país, su nivel tecnológico es bajo y en muchos casos los sistemas de producción son ineficientes, lo cual contribuye a incrementar los costos de producción. así por ejemplo, la fertilización se hace de forma empírica y las dosis, las fuentes y el momento de aplicación no son siempre los más indicados (arjona, 1998). agronomía colombiana 178 vol. 22 · no. 2 existen reportes en la literatura que afirman que ciertos aminoácidos y otros compuestos nitrogenados presentes de forma natural en las plantas, intervienen en la regulación endógena del crecimiento y desarrollo vegetal, particularmente cuando éstas están sometidas a algún tipo de estrés. según estos reportes, los aminoácidos exógenos pueden ser absorbidos e incorporados por las plantas tanto por la vía radical como por la foliar e integrarse así al metabolismo vegetal (atlántica agrícola, 1995). estudios realizados en el valle de samacá, boyacá, indican que aplicaciones foliares de 2,5 ml∙l-1 de un producto hecho a base de aminoácidos libres, efectuadas a los 45, 60 y 90 días después del transplante, incrementaron el rendimiento en 11,2 t∙ha-1 (37%) con respecto a un testigo (arias et al., 2001). sagiorato et al. (1993) hallaron que aplicaciones de aminoácidos incrementaron el rendimiento de cebolla con respecto a un testigo, aunque los autores aclaran que no se presentaron diferencias estadísticas en dicho ensayo. aunque se han encontrado respuestas agronómicas positivas a la aplicación de estos productos en éste y otros cultivos, no existe evidencia que mezclas de aminoácidos aplicados a las plantas puedan hacerse partícipes en procesos de regulación del crecimiento, teniendo en cuenta la dinámica del metabolismo del nitrógeno y su complejo control en la planta (comalfi, 2001). la urea es considerada una fuente de nitrógeno foliar muy apropiada, debido a su rápida absorción, translocación y asimilación y por su amplio y adecuado espectro de ph en solución (wen et al., 1999). por su parte, la melaza se ha usado en el cultivo de algodón como fertilizante (dunn et al., 1999), y se halló que aplicaciones foliares de vinaza de remolacha azucarera, concentrada y despotasificada en ryegrass, incrementaron la producción de materia seca (murillo et al., 1993). las aplicaciones foliares de urea y melaza son una práctica agronómica a la que recurre el agricultor con cierta frecuencia, principalmente cuando el cultivo presenta síntomas de estrés, y su función puede ser análoga a la que realizan los aminoácidos como fuente nitrogenada. la presente investigación tuvo como objetivo evaluar los efectos de las aplicaciones de aminoácidos, urea y melaza al follaje, aminoácidos aplicados al suelo y los efectos de aplicar sus posibles combinaciones generando información científicamente válida respecto a una alternativa de fertilización relativamente nueva en el mercado, como son los aminoácidos de aplicación foliar y edáfica, y a las alternativas frecuentemente usadas por el agricultor. materiales y métodos el presente ensayo se realizó en condiciones de campo en terrenos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, en la ciudad de bogotá, durante el primer semestre del año 2001. para este trabajo se utilizó el híbrido de cebolla de bulbo yellow granex f1 prr. plántulas de dos meses de edad, de 0,5 cm de diámetro al nivel del cuello se transplantaron al sitio definitivo en la última semana del mes de enero, en camas de 15 cm de altura por un metro de ancho, separadas entre sí 40 cm. las distancias de siembra fueron de 15 cm entre plantas y 25 cm entre hileras, para un total de cuatro hileras por cama. las condiciones climáticas registradas durante los cinco meses de cultivo en campo fueron: temperatura media de 15,1°c, humedad relativa promedio del 74,3%, precipitación acumulada de 266,2 mm, evaporación acumulada de 451,7 mm, y un promedio de brillo solar de 4,6 horas∙día-1. se dispuso un total de 68 parcelas de 2 m2 con 52 plantas cada una. se usó un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. en cada bloque se establecieron 17 tratamientos consistentes en la combinación de cuatro productos cada uno en dos niveles: presencia y ausencia. los productos evaluados fueron: 1) aminoácidos de aplicación foliar (aminocat®) en mezcla de 0,2% v/v. 2) aminoácidos de aplicación edáfica (aminocat-s®) en mezcla de 0,2% v/v. 3) urea para aplicación foliar en mezcla de 1,5% p/v. 4) melaza para aplicación foliar en mezcla de 2% p/v. adicionalmente, se consideró un testigo absoluto sin fertilización edáfica. los cuatro productos evaluados fueron aplicados simultáneamente durante cinco oportunidades con intervalos de 25 días a partir del transplante. los productos foliares se aplicaron con un equipo de aspersión manual con boquilla de cono hueco y a las diferentes mezclas siempre se les adicionó el adyuvante agrotin® en dosis de 0,5% v/v. el volumen de aspersión para cada unidad experimental fue constante, garantizando la total cobertura del follaje. para el caso de los aminoácidos al suelo, la aplicación se realizó mediante “drench” dirigido al cuello de la planta y el volumen de aplicación fue constante para todas las unidades experimentales en cada aplicación. arjona et al.: evaluación de la aplicación de urea,... 1792004 aminocat y aminocat-s (de aplicación foliar y edáfica respectivamente) utilizados en el experimento son producidos por la compañía española atlántica agrícola. aminocat está compuesto por aminoácidos libres derivados de hidrólisis enzimática de proteína vegetal (10%), materia orgánica (18%), nitrógeno total (3%), nitrógeno protéico (1,8%), nitrógeno amínico (1,4%), fósforo total p 2 o 5 (1,0%) y potasio total k 2 o (1,0%). aminocat-s está compuesto por aminoácidos libres procedentes de proteína vegetal hidrolizada (5%), nitrógeno total (3,5%), nitrógeno protéico (0,9%), nitrógeno amínico (0,7%), materia orgánica (8%), fósforo total p 2 o 5 (6%) y potasio total k 2 o (3%). el análisis de cromatografía líquida de alta resolución (hplc) del aminocat, indica que la composición de aminoácidos libres es de 104,31 g∙l-1, dentro de los cuales figuran: ácido glutámico y aspártico (43,2%), cistina, isoleucina y leucina (25,1%), glicina (10,8%), serina (1,9%), histidina (1,3%), arginina (1,7%), treonina (2,0%), alanina (2,6%), prolina (2,1%), tirosina (1,1%), valina (2,6%), metionina (1,2%), fenilalanina (1,8%) y lisina (2,4%) (atlántica agrícola, 1995). la urea y la melaza de caña utilizadas en el experimento son las comúnmente empleadas para uso agrícola en colombia. las frecuencias de aplicación, las dosis y las condiciones de uso de aminocat y aminocat-s, fueron las recomendadas por los fabricantes de los productos para cultivos hortícolas (atlántica agrícola, 1995). por su parte, las dosis de urea y melaza empleadas fueron las que normalmente emplean los productores de cebolla de bulbo. urea hasta 4% en aplicaciones foliares durante el cultivo y melaza hasta 10% en las mismas condiciones. previamente al transplante se incorporó al suelo materia orgánica (bobinaza) a razón de 12 t∙ha-1. la fertilización convencional se fraccionó aplicando 100 kg∙ha-1 de fertilizante compuesto 15-15-15 una semana antes del transplante y 300 kg∙ha-1 del mismo fertilizante 3 meses después. las demás prácticas de cultivo se realizaron siguiendo el esquema tradicional de un productor, considerando el manejo técnico que asegurara una condición sanitaria óptima durante el ciclo de cultivo (arjona, 1998). las variables de respuesta evaluadas se dividen en dos grupos así: variables de crecimiento: fueron evaluadas en cuatro oportunidades con un intervalo de 30 días a partir del primer mes del trasplante. las evaluaciones se realizaron sobre 4 plantas marcadas en el área central de cada unidad experimental. en este grupo se incluyeron las variables: 1) altura de planta, medida en cm desde el nivel del suelo hasta el ápice de la hoja más larga. 2) número de hojas por planta. 3) área foliar estimada, para la cual se desarrolló el modelo de regresión: √at = 0,17079 + 0,18693*l + 0,01197*ddt, donde: √at corresponde a la raíz cuadrada del área foliar de una hoja, l es la longitud de la hoja en cm y ddt los días después de trasplante. el coeficiente de determinación (r2) para el modelo es de 0,98. el área foliar total correspondió a la suma del área estimada de sus hojas individuales; se expresó en cm2. variables de cosecha: fueron evaluadas al final del ciclo de cultivo, considerando los siguientes subgrupos: 1. variables evaluadas para 22 plantas de la zona central de cada parcela: 1) agobio de rama: se evalúo a los cinco meses del transplante y fue determinado como el porcentaje de plantas de la zona central de cada unidad experimental cuya parte aérea se había colapsado. 2) rendimiento total: se tomó el peso fresco total de plantas sin raíz y se extrapoló a toneladas por hectárea. 3) rendimiento de bulbos: se determinó extrapolando la producción total de bulbos en el centro de cada unidad experimental a toneladas por hectárea. 2. variables evaluadas para las cuatro muestras fijas: corresponden al promedio de los valores para las cuatro plantas marcadas por parcela. 1) diámetro ecuatorial de bulbo: fue determinado con un calibrador y se expresó en cm. 2) peso fresco de rama: corresponde al peso fresco de la parte aérea de la planta, considerada a partir de un cm por encima del bulbo; se expresó en g. 3) peso fresco de bulbo: se expresó en g. 4) peso seco de rama: la parte aérea de las plantas fue sometida a una temperatura de 70° c durante 72 horas y el peso se expresó en g. 5) peso seco de bulbo: los bulbos fueron fraccionados y secados a una temperatura de 70° c durante 72 horas y el peso seco se expresó en g. 6) materia seca de bulbo: se determinó como la relación entre el peso seco y el peso fresco del bulbo y se expresó en porcentaje. para el procesamiento estadístico de los datos se tomó en cuenta un efecto permanente de covarianza sobre 7 de las 68 unidades experimentales, cuya sigagronomía colombiana 180 vol. 22 · no. 2 nificancia fue siempre sometida a prueba. la información obtenida de las variables de crecimiento fue sometida a análisis de varianza con medidas repetidas en el tiempo usando el método de análisis univariado y multivariado. para las variables de cosecha se realizó análisis de varianza, considerando la composición factorial de los tratamientos. se determinó la significancia de cada producto evaluado tanto en su efecto principal como en las posibles interacciones de primero, segundo y tercer orden. también se consideró el efecto de la no-fertilización edáfica en el testigo absoluto. sobre las interacciones significantes se realizaron pruebas de d.m.s. para los efectos simples. todos los análisis se realizaron mediante el programa estadístico sas (sas institute inc., 1994). resultados y discusión la significancia estadística de los factores urea, melaza, aminoácidos de aplicación foliar y aminoácidos de aplicación edáfica, de sus interacciones de primero, segundo y tercer orden, su efecto en el tiempo (para las variables de crecimiento) y el efecto de la fertilización edáfica, se presentan en la tabla 1, para cada variable evaluada. para el análisis de resultados solo se tuvieron en cuenta aquellos efectos que mostraron niveles de significancia estadística con p<0,05 de probabilidad. 1. interacción aminoácidos de aplicación edáfica-melaza: en todos los casos, la combinación de aminoácidos de aplicación edáfica y melaza generó reducciones con respecto a la aplicación individual de cada factor o a su no-aplicación. esta aplicación fue significante para las variables área foliar estimada (en su tasa de crecimiento), altura de planta (como efecto promedio en el tiempo), rendimiento total, rendimiento de bulbo y peso fresco de rama. las aplicaciones conjuntas de aminoácidos al suelo y melaza redujeron el peso fresco de rama en un 31,2% respecto a las aplicaciones individuales de melaza. las reducciones en rendimiento de bulbo por la combinación de los dos productos fue en promedio del 11,6% (5,5 t∙ha-1) (figura 1). tabla 1. significancias estadísticas para efectos principales, interacciones de primero, segundo y tercer orden, fertilización y tiempo (en variables de crecimiento), para las variables evaluadas en el experimento. variables af as u m af *a s af *u af *m as *u as *m u* m af *a s* u af *a s* m af *u *m as -u -m af -a sum fe rti liz ac ión tie m po c.v . componentes del factorial tiempo lambda wilks (análisis multivariado) 1. altura de la planta * ** 2. área foliar estimada * * * ** 3. número de hojas planta ** efecto promedio en el tiempo 1. altura de la planta * * * * 9,4 2. área foliar estimada ** * ** 24,7 3. número hojas planta ** * 11,4 4. agobio de rama * * 30,1 5. rendimiento total ** * * * 12,0 6. rendimiento bulbo ** * ** * 11,1 7. diámetro ecuatorial de bulbo * 7,7 8. peso fresco de rama * * ** 36,9 9. peso fresco de bulbo * * * 18,8 10. peso seco de rama * ** 20,8 11. peso seco de bulbo * * 20,7 12. materia seca de bulbo * * 10,1 13. índice cosecha peso seco * 4,26 *: significancia al nivel del 5% (p<0.05); **: significancia al nivel del 1% (p<0.01); af: aminoácidos foliar; as: aminoácidos al suelo; u: urea; m: melaza; c.v.: coeficiente de variación. arjona et al.: evaluación de la aplicación de urea,... 1812004 el efecto adverso generado sobre el área foliar con la aplicación combinada de aminoácidos al suelo y de melaza sugiere la posibilidad de que exista una relación de antagonismo entre los dos productos. las aplicaciones combinadas de los dos productos podrían estar aumentando la senescencia de los tejidos o su susceptibilidad a patógenos hacia el final del ciclo de cultivo. lo anterior pudo presentarse al aportar melaza sin que simultáneamente se aplicara una fuente de nitrógeno al follaje, lo cual estaría desbalanceando la relación c/n, razón por la cual no se observaron decrementos para las combinaciones de melaza con urea o con aminoácidos vía foliar. el retraso inicial en el área foliar y su pérdida drástica a partir del tercer mes de cultivo, pudieron haber determinado la reducción en los rendimientos total y de bulbos, al disponer de una menor proporción de follaje como fuente de fotoasimilados. 2. interacción aminoácidos de aplicación foliar-melaza: la adición de aminoácidos vía foliar a la solución de melaza atenuó o eliminó el efecto adverso generado por esta última. la interacción de los dos productos fue significativa como efecto promedio en el tiempo para las variables altura de planta y área foliar estimada; y para rendimiento total, rendimiento de bulbos y peso fresco de bulbo. el efecto de la interacción no se puede ubicar en una etapa particular del cultivo, por lo que se puede intuir que su efecto fue permanente a lo largo del ciclo. el efecto reductor de la melaza en el crecimiento repercutió en los rendimientos del cultivo que decrecieron en un 11,6% (5 t∙ha-1) en comparación cuando no se aplica melaza (figura 2). al parecer, la melaza generó una condición de estrés en las plantas y por su parte, los aminoácidos de aplicación foliar atenuaron o eliminaron el efecto de la melaza posiblemente porque los cambios en las propiedades físico-químicas de la mezcla de los dos productos hicieron dicha combinación innocua a la planta, o porque su mezcla constituyó un balance donde los aminoácidos de aplicación foliar compensaron el desequilibrio causado por los aportes de la melaza, quizás sobre la relación c/n. 3. interacción aminoácidos de aplicación foliar-aminoácidos de aplicación edáfica-urea: en general, las variables presentaron descensos en sus promedios cuando se combinó urea con aminoácidos al suelo en ausencia de aminoácidos de aplicación foliar o cuando se combinó urea con aminoácidos de aplicación foliar en ausencia de aminoácidos al suelo, excepto el peso seco de rama y el peso seco de bulbos, que solo presentaron reducciones en la combinación de aminoácidos de aplicación edáfica con urea en ausencia de aminoácidos de aplicación foliar. en contraste, las aplicaciones individuales de aminoácidos vía foliar, aminoácidos al suelo y de úrea, o su triple combinación, no provocaron reducciones en ninguna variable. la interacción presentó los mencionados descensos en las variables área foliar estimada (hasta el segundo mes de transplante), altura de planta y número de hojas por planta (como promedio en el tiempo), peso fresco de rama (48,2%), peso seco de rama (30,0%), peso seco de bulbo (26,6%) (figura 3) y diámetro ecuatorial de bulbo (con p=0,06). el peso seco del bulbo, que indica acumulación de materia seca (componente de calidad), se redujo por figura 1. respuestas en el rendimiento de bulbo a las aplicaciones de aminoácidos al suelo-melaza (as-m). 0” y “1” indican ausencia o presencia del producto respectivamente. figura 2. respuestas en el rendimiento de bulbos a las aplicaciones de aminoácido vía foliar-melaza (af-m). “0” y “1” indican ausencia o presencia del producto respectivamente. agronomía colombiana 182 vol. 22 · no. 2 la combinación de aminoácidos al suelo-urea mientras que la de aminoácidos vía foliar-urea no causo dicho efecto. ello puede indicar que, aunque exista antagonismo entre los dos productos de aminoácidos con la urea, la combinación con aminoácidos al suelo puede estar afectando la producción o translocación de fotoasimilados, ya que la materia seca de la parte aérea presentó idéntico comportamiento. 4. efecto principal de la urea: las aplicaciones de urea provocaron reducciones en las variables altura de planta (entre el primer y el segundo mes de cultivo) (figura 4), peso fresco de bulbo (10,35%) y para los rendimientos total (7,7%) y de bulbos (8,5% o 5 t∙ha-1). las reducciones en altura de planta durante la primera etapa de crecimiento, resultaron inesperadas debido a la alta demanda de nitrógeno. pudo ocurrir que, en las condiciones específicas del cultivo, los aportes adicionales de nitrógeno se hayan tornado excesivos por las dosis y frecuencias de aplicación lo que es causal de retardo en la formación del bulbo y de decrementos en los rendimientos (higuita y jaramillo, 1984), representando una condición de estrés para las plantas. también cabe la posibilidad de que este resultado esté relacionado con el que se muestra en la interacción aminoácidos de aplicación foliar-aminoácidos de aplicación edáfica-urea; es decir, que las mezclas de urea con aminoácidos de aplicación foliar y de urea con aminoácidos de aplicación edáfica pueden estar contribuyendo a reducir el promedio general de la tasa de crecimiento en altura de planta observado en la aplicación individual de urea. 5. efecto principal de la melaza: las aplicaciones de melaza retardaron el colapso de la parte aérea (doblado de rama), visto éste como indicador de precocidad (brewster, 1977). esto indica que el suministro de melaza podría estar retardando el colapso radical natural en las plantas. la reducción en el peso seco de bulbos causada por la melaza (13,1%) puede estar ligada a todos los posibles efectos bioquímicos o fisiológicos ya mencionados o a su interacción con aminoácidos al suelo, que presentó un nivel de significancia con p=0,06. sin embargo, se observa que no en todas las combinaciones y no en todos los momentos del crecimiento en área foliar, el factor melaza resulta nocivo, lo cual podría significar que el uso de melaza en condiciones adecuadas potencialmente puede incrementar los rendimientos, lo que podría ser objeto de un nuevo estudio. 6. interacción aminoácidos de aplicación al suelo-urea-melaza: la aplicación de aminoácidos al suelo provocó una reducción del 6,1% en la producción de materia seca, lo que podría deberse a que este producto causa algún efecto sobre la producción o translocación de fotoasimilados al bulbo. esto también podría estar ligado a los efectos causados por la interacción entre aminoácidos al suelo con urea que estuvo muy cerca de ser significante p=0,06, la cual también redujo el área fotosintética y por lo tanto la disponibilidad de fotoasimilados translocables al bulbo. 7. interacción aminoácidos de aplicación foliar-aminoácidos al suelo: esta doble interacción figura 3. respuesta a las combinaciones de aminoácidos vía foliar (af) y aminoácidos al suelo (as) en presencia de urea (u), para peso seco de rama y peso seco de bulbo. “0” y “1” indican ausencia o presencia del producto respectivamente. figura 4. curvas de crecimiento en altura de planta sin y con aplicaciones de urea (u). “0” y “1” indican ausencia o presencia del producto respectivamente. arjona et al.: evaluación de la aplicación de urea,... 1832004 sólo fue significante para el número de hojas por planta. los aminoácidos de aplicación foliar y la melaza se comportan de manera diferente dependiendo de la presencia o ausencia de urea en la mezcla. el mismo patrón con respecto a la urea se observó en la interacción aminoácidos de aplicación foliaraminoácidos al suelo-urea. en presencia de urea, las aplicaciones individuales de aminoácidos vía foliar o de melaza reducen el promedio del número de hojas durante el ciclo de cultivo, lo que no se observa en la combinación de los tres productos. se carece de información que pueda orientar una interpretación coherente de los resultados observados, ya que la compleja naturaleza de los factores involucrados dificulta la identificación del lugar, la forma y el momento en que interactúan los productos. 8. interacción aminoácidos de aplicación foliar-aminoácidos al suelo: las aplicaciones de aminoácidos vía foliar en ausencia de aminoácidos al suelo retardaron el colapso de la parte aérea (doblado de rama), visto éste como indicador del momento de cosecha. esta observación podría indicar que la aplicación de aminoácidos vía foliar retarda el colapso radical natural en las plantas, o mantiene el metabolismo de la parte aérea cuando la raíz está en proceso de colapso. 9. efecto de la fertilización convencional en el testigo absoluto: la comparación entre el testigo absoluto y todos los factores dentro del experimento factorial demostró que no existieron diferencias estadísticas en cuanto a las variaciones de crecimiento y de cosecha, excepto para la variable “materia seca”, la cual aumentó un 10% en los tratamientos con aplicaciones de los fertilizantes evaluados, incluyendo la fertilización con 15-15-15, con respecto al testigo absoluto, donde no se aplicó ningún producto. estos resultados indican que el nivel de fertilidad del suelo era el adecuado para el cultivo, lo que acompañado de la incorporación generalizada de materia orgánica pudo jugar un papel importante en el aporte y disponibilidad de nutrientes presentes en el suelo. el aporte adicional de los productos evaluados y del abono químico edáfico, no tuvo efecto sobre las variables de crecimiento y rendimiento de manera significativa, pero sí mejoró la calidad del bulbo aumentando su acumulación de materia seca. de la evaluación del comportamiento agronómico de la cebolla de bulbo con respecto a la aplicación de los cuatro productos, se puede concluir que aunque no hubo respuesta de ninguno de estos con respecto al testigo, se observaron relaciones entre los productos manifestadas en el comportamiento diferencial de cada uno en las distintas combinaciones. así mismo, no se observó ninguna respuesta o relación sinérgica para el tratamiento que efectúa el agricultor cuando el cultivo se encuentra estresado (aplicación de urea con melaza). la respuesta positiva a las aplicaciones de aminoácidos al suelo y a la melaza en las primeras etapas de crecimiento puedo obedecer a la condición de estrés del cultivo derivada del transplante y a la escasez temporal de agua. con respecto a la melaza, no se tienen pruebas para afirmar que actúe como adyuvante o que optimice el efecto de otro fertilizante. dada la compleja naturaleza y la composición de los productos a base de aminoácidos y la melaza, es difícil orientar una explicación de la respuesta fisiológica de la planta a sus aplicaciones; bajo las condiciones particulares del presente estudio se encontraron principalmente respuestas adversas de combinaciones particulares de productos, o productos aplicados individualmente, sobre variables de crecimiento y rendimiento en cebolla de bulbo; sin embargo, es posible que bajo condiciones diferentes estos productos puedan mostrar ventajas agronómicas. bibliografía arias, g.; j. castillo y g. venegas. 2001. evaluación de épocas y dosis de aplicación foliar de aminoácidos como complemento a la fertilización edáfica en el cultivo de cebolla de bulbo (allium cepa l.) en samacá, boyacá. en: memorias del xxxi congreso anual de comalfi: fisiología de la regulación en la producción de cultivos. bogotá. arjona, h. 1998. el cultivo de la cebolla de bulbo (allium cepa l.). facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. mimeografiado. atlántica agrícola. 1995. monografía sobre el uso de aminoácidos en la agricultura. alicante, españa. 40 p. brewster, j. l. 1977. the physiology of the onion. horticultural abstracts 47(1), 17-23. comalfi, 2001. memorias xxxi congreso anual de la sociedad colombiana del control de malezas y fisiología vegetal: fisiología de la regulación en la producción de cultivos. bogotá. dunn, d.; g. stevens; b. phipps y p. dugger. 1999. the use of concentrated molasses soluble(cms) as a nitrogen and sulfur fertilizer in cotton production. en: richter, d. agronomía colombiana 184 vol. 22 · no. 2 (ed.). 1999 proceedings beltwide cotton conferences. orlando, florida. pp. 1275-1276. higuita, f. y j. jaramillo. 1984. cebolla de bulbo. en: hortalizas, manual de asistencia técnica n°28. instituto colombiano agropecuario (ica), bogotá. ica. 1988. guía para la producción de hortalizas. curso de producción de hortalizas en el valle de cauca, cali. marquinez, x. y g. corchuelo. 1998. metabolismo y asignación de fotoasimilados en los cultivos. revista comalfi 25(1-3), 59-80. murillo, j.; f. cabrera y r. lópez. 1993. influencia de la vinaza de remolacha, concentrada y despotasificada, sobre la emergencia, producción de biomasa y contenido de nutrientes de ryegrass. investigación agraria: producción y protección vegetal 8(1), 37-47. sagiorato, j. a.; c. l. pinhotti; m. i. lobo; n. t. teixeira y j. r. oliveira. 1993. bioestimulantes e adubos foliares na cultura da cebola (allium cepa l.) var. baia periforme. ecosistema 18(10), 27-31. sas institute inc. 1994. sas/stat user’s guide vol. 2, version 6.0. 4° ed. cary, n.c. wen, x.; h. ikeda y m. oda. 1999. absorption, translocation and assimilation on foliar-applied urea compared with nitrate and ammonium in tomato plants. soil sci. plant nutr. 45(3), 609-616. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen los abonos orgánicos se vienen utilizando como ente supresor de enfermedades de la raíz de la planta, debido a la gran cantidad de microorganismos que interactúan en ellos, lo que ha llevado a considerarlos como parte de las estrategias de control biológico. en este contexto, se evaluó la diversidad de la micoflora de dos sustratos orgánicos (suelo orgánico y lombricompuesto) y su efecto sobre el control del hongo rhizoctonia solani. la diversidad de la micoflora de los sustratos se determinó a través del método de dilución de placas de warcup, que permitió contar el número de colonias e identificar los hongos. los aislamientos más abundantes de cada sustrato fueron seleccionados para realizar cultivos duales con rhizoctonia solani. se encontraron 16 aislamientos de hongos pertenecientes a tres ordenes y ocho géneros, incluyendo (penicillium sp., aspergillus sp., fusarium sp. y trichoderma harzianum rifai). en el lombricompuesto se encontró una micoflora significativamente más abundante (p≤0,05) que en el suelo orgánico. en los cultivos duales, t. harzianum presentó un porcentaje de inhibición de r. solani significativamente superior (p≤0,05) al del resto de los hongos. con la incorporación del lombricompuesto no se introdujeron nuevos hongos, pero sí se incrementaron las poblaciones existentes en la micoflora nativa. t. harzianum resultó ser el hongo de mayor crecimiento y mayor porcentaje de inhibición, lo que sugiere que es un controlador biológico de r. solani, y que es factible incorporarlo al suelo durante la preparación del mismo. the use of organic manures for root disease control, which results from the remarkable diversity of microorganisms that interact there, has led to consider them as part of biological control strategies. in this context, we evaluated the mycological diversity of two organic substrates, (organic soil and vermicompost) and their effect on the control of the fungus rhizoctonia solani. the mycoflora of the two organic substrates was assessed through warcup’s soil plate method, which allowed identifying the fungi and counting the number of colonies. the most abundant isolates were grown against r. solani in dual cultures. the results allowed identifying 16 isolates belonging to three orders and eight genera of fungi, including penicillium sp., aspergillus sp., fusarium sp. and trichoderma harzianum rifai. a significantly more abundant mycoflora (p≤0.05) was found in the vermicompost substrate. in the dual cultures, t. harzianum attained a higher pathogen inhibition percentage (p≤0.05) than the other fungi. the vermicompost substrate did not determine the growth of new fungi, but enhanced the development of the pre-existing native ones. not only having shown the best results in controlling r. solani, but also the most vigorous growth among the identified fungi, t. harzianum comes up as a promissory biological controller of the pathogen, that can be incorporated to the soil during its preparation. key words: biological control, antagonism, soil fungi, vermicompost. palabras clave: control biológico, antagonismo, hongos del suelo, lombricompuesto. fecha de recepción: 5 de febrero de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 1 laboratorio de fitopatología y control biológico, núcleo universitario rafael rangel, universidad de los andes, trujillo (venezuela). 2 escuela técnica agropecuaria “adolfo navas coronado”, ministerio de educación, trujillo (venezuela). 3 autor de correspondencia. cguedez@ula.ve agronomía colombiana 27(3), 395-399, 2009 de las características del material utilizado (cotxaterra et al., 2002). incorporar abonos orgánicos al agroecosistema provenientes de diferentes materiales vegetales y animales ha demostrado tener ciertos efectos supresivos hacia algunas micoflora asociada a dos sustratos orgánicos y su efecto en el control de rhizoctonia solani kühn mycoflora of two organic substrates and its effect on the control of rhizoctonia solani kühn clemencia guédez1, 3, luis miguel cañizalez1, carmen castillo1 y rafael olivar2 introducción las enmiendas orgánicas constituyen una fuente de carbono y otros nutrientes, lo cual favorece la actividad microbiana y mejora la estructura del suelo, creando así un medio adecuado para el crecimiento de las plantas. sin embargo, la respuesta es variable y depende del cultivo, tipo de suelo, factores climáticos, prácticas de manejo y 396 agron. colomb. 27(3) 2009 enfermedades, debido a una situación especial de las poblaciones microbianas (craft y nelson, 1996; hoitink et al., 1997; hoitink y bohem, 1999; bulluck et al., 2002; cotxaterra et al., 2002). y muchos autores señalan que el fenómeno de supresión de patógenos de suelo por la adición de enmiendas orgánicas está asociado fundamentalmente al antagonismo ejercido por estimulación de la actividad microbiana y que, como tal, debiera ser considerado como un fenómeno de control biológico (baker y cook, 1974). el efecto de las enmiendas sobre la composición cualitativa y cuantitativa de la micoflora ha sido señalado como un indicador de la supresividad potencial de este método (hoitink y boehm, 1999; dissanayake y hoy, 1999). el hongo rhizoctonia solani kühn es un hongo del suelo que se encuentra repartido por todo el mundo atacando a muchos cultivos, y forma parte de un conjunto de hongos que provocan el damping off o caída de plántulas producto del estrangulamiento y necrosis del tallo en cuello en plantas recién germinadas. durante mucho tiempo, su gran variabilidad impedía que se le atribuyese inequívocamente a ciertos hospedadores. hoy se sabe de innumerables estudios que existen distintas razas clasificadas en grupos de anastomosis, debido a lo cual puede atacar a distintos cultivos. este hongo se conserva en el suelo en forma de esclerocio o de micelio viviendo de la materia orgánica, y por su alto potencial saprófito puede sobrevivir en forma de micelio durante tres años. la actividad del hongo comienza cuando suben las temperaturas del suelo (>15°c). después de desarrollarse en la superficie de la raíz, las hifas penetran el tejido vegetal por medio de enzimas que disuelven las paredes celulares (wiese, 1987). las pruebas de antagonismo se realizan a través del enfrentamiento del patógeno y el antagonista en una caja de petri con medio de cultivo artificial, y tiene por finalidad determinar el crecimiento de ambos hongos, y al mismo tiempo se detectar alguna actividad antagónica, ya sea del tipo micoparasitismo, competencia por sustrato o antibiosis; es considerado un estudio preliminar que permite determinar si un aislamiento de un hongo tiene posibilidades como controlador biológico, realizando posteriormente pruebas in vivo para confirmar su potencial biológico. la diversidad microbiana como indicador de calidad del suelo ha sido muy discutido en la última década con el surgimiento de las técnicas de biología molecular (johnson et al., 2003). sin embargo, se le ha dado poca importancia a la cuantificación de la relación benéfica entre diversidad microbiana, funcionamiento del suelo y sustentabilidad del ecosistema (kennedy y smith, 1995). el fenómeno de supresividad de r. solani sobre poroto chaucha puede responder a la estimulación general de la micoflora más que al antagonismo de alguna cepa en particular (nico et al., 2003). la utilización de índices de diversidad puede funcionar como bioindicador de microorganismos en comunidades microbianas del suelo, que pueden obtenerse en medios de cultivo definidos (atlas, 1984). el índice de diversidad asume que los individuos fueron muestreados al azar de una población indefinidamente grande y que todas las especies están presentes en la muestra (ecuación 1). h’ = pi ln pi (1) donde, pi es la proporción de individuos encontrados de la iésima especie. este valor es estimado por ni/n, donde ni es el número de individuos de la especie i y n es el número total de individuos muestreados (promedios totales por hábitat). en esta investigación se evalúa la diversidad de la micoflora de dos sustratos, y se determina el comportamiento antagónico in vitro de los hongos aislados con más frecuencia frente a r. solani. materiales y métodos micoflora del sustrato el estudio de micoflora se realizó sobre dos sustratos (suelo orgánico y lombricompuesto) y dos muestras por sustrato (m1 y m3 para suelo orgánico y m2 y m4 para lombricompuesto), en la localidad de san pablo, valera, estado trujillo (9º13”48’ n; 70º40”15’ w). el sustrato de suelo orgánico de la zona (materia orgánica [mo] 22,41%; ph 5,9; c/n 8,96; nitrógeno total [nt] 0,45%) y sustrato de lombricompuesto: producto del cultivo de lombriz californiana de suelo franco-arenoso, excremento de caballeriza y materia vegetal (ph 4,20; mo 30,45%; c/n 11,90 y nt 0,60%). los sustratos de los germinadores utilizados se dejaron secar al aire durante 8 d; la unidad experimental la constituyeron cuatro muestras de 10 submuestras cada una. el estudio de la micoflora se realizó de acuerdo con el método de dilución en placas (warcup, 1950). de cada una de las mezclas se pesó un gramo, se colocó en una fiola y se agregaron 99 ml de agua destilada estéril. esta mezcla se colocó a agitación continua por 15 min, y con la suspensión aún en movimiento se pipeteó una porción para diluirla en volumen suficiente de agua destilada estéril según la concentración final deseada (10-2, 10-3 y 10-4). se procedió 3972009 guédez, cañizalez, castillo y olivar: micoflora asociada a dos sustratos orgánicos y su efecto en el control de rhizoctonia solani kühn a la siembra en cajas de petri con pda + antibiótico (cloranfenicol) colocando 1 ml de la suspensión de suelo, se sembraron 10 cajas de petri por muestra que representó un tratamiento y se incubaron a temperatura ambiente (27°c±1) y cada día durante 5 d se determinó el número de colonias presentes y la identificación de las mismas. los datos correspondientes a las 10 cajas de petri se promediaron y expresaron como unidades formadoras de colonia (ufc) por gramo de suelo (previamente secado al aire y tamizado). en cada tratamiento se calculó la diversidad de la micoflora fúngica recurriendo al índice d de diversidad de shannon y weaver (1963). los promedios obtenidos en los registros de número total de ufc e índice de diversidad fueron sometidos a anova y separación de medias por test de tukey al 5% de significancia. posteriormente se efectuó análisis de correlación entre abundancia total e índice de diversidad, por un lado, y los valores de índice de supresividad. cultivos duales de hongos presentes en estos sustratos, se realizaron previamente ensayos donde se evaluó el efecto de t. harzianum sobre r. solani, observándose en este estudio que donde se aplicó t. harzianum como controlador no se presentó la enfermedad por r. solani en germinadores de tomate, y donde no se aplicó t. harzianum sin esterilizar el sustrato se presentó, lo que sugiere que existe la posibilidad de supresión de la micoflora presente en los sustratos. de los hongos identificados del estudio de la micoflora se seleccionaron los aislamientos más abundantes en cada tratamiento y se realizaron estudios de antagonismo in vitro frente a rhizoctonia solani. la técnica utilizada fue la de cultivos duales (mariano, 1993): en cajas de petri con pda se “sembraron” dos discos de agar, uno con el patógeno y el otro con el antagonista, separados 5 cm entre sí. las cajas se mantuvieron a temperatura ambiente a 27°c±1 durante 48 h y al cabo de las mismas se midió el desarrollo de ambas colonias para calcular el porcentaje de inhibición del crecimiento del patógeno según la ecuación 2 desarrollada por camporota (1985). i=de/dt x 100 (2) donde: i = porcentaje de inhibición del crecimiento del patógeno. de = radio de la colonia del patógeno en el sentido del eje que enfrenta al antagonista. dt = diámetro mayor de la colonia del patógeno. resultados y discusión estudio cualitativo y cuantitativo de la micoflora un total de 16 cepas diferentes fueron aisladas de los tratamientos pertenecientes a tres órdenes y ocho géneros de hongos, siendo penicillium spp., aspergillus spp., fusarium sp. y trichoderma harzianum las cepas más abundantes (tab. 1). las muestras de los sustratos presentaron diferencias significativas (p≤0,05) en cuanto a la abundancia total y la diversidad. las muestras m2 y m4 del sustrato de lombricompuesto mostraron una micoflora significativamente más alta (p≤0,05) que la registrada en las muestras m1 y m3 del sustrato de suelo orgánico, que presentaron poblaciones significativamente menos abundantes que el resto de las muestras de los sustratos. los resultados de los índices de diversidad correspondientes a las poblaciones de hongos no exhibieron variabilidad con los valores de abundancia. las unidades formadoras de colonias (ufc) de población microbiana aislada de las muestras del lombricompuesto (m2 y m4) resultó significativamente más alta en un 30% que las muestras (m1 y m3) del suelo orgánico (p≤0,05). las ufc identificadas resultaron diferentes para cada una de las muestras. aspergillus spp., penicillium spp. y trichoderma sp. fueron los géneros que se presentaron con mayor abundancia en las muestras m1 y m3 en el suelo orgánico. en las muestras m2 y m4 del lombricompuesto se encontró a aspergillus spp., penicillium spp., fusarium spp. como los géneros más abundantes. ávila y gutiérrez (2000), budge y whipps (2001) y whipps (2001) sostienen que el conocimiento de relaciones ecológicas, como el parasitismo, la competencia y predación ha implicado la búsqueda y evaluación de diversos microorganismos del suelo cuyas estrategias de sobrevivencia les permiten controlar ciertas enfermedades radicales en cultivos hortícolas de importancia económica. la abundancia de los hongos saprofitos penicillium spp. y aspergillus spp. se debe a que son hongos que están asociados a las raíces de las plantas, alimentándose de exudaciones radicales, capaces de movilizar el fósforo y el nitrógeno del suelo (atlas y bartha, 1998). según booth (1971), fusarium es un hongo ampliamente distribuido en el suelo y sobrevive en asociación con las plantas, posee especies patógenas como saprófitas y es específica para cada cultivo. cultivo duales de hongos presentes los hongos escogidos para este estudio fueron aspergillus sp. (a1), penicillium sp. (p2), trichoderma sp., hongos más frecuente en las muestras del suelo orgánico m1 y m3; los 398 agron. colomb. 27(3) 2009 más frecuentes en las muestras m2 y m4 del lombricompuesto fueron penicillium sp. (p11), aspergillus sp. (a22) y fusarium sp. (f1). sólo en la muestra m4 del lombricompuesto se encontró el hongo rhizoctonia solani, debido al control previo con trichoderma harzianum. t. harzianum presentó un porcentaje de inhibición significativamente superior (p≤0,05) al resto de las especies (tab. 2). la cepa p1 de penicillium y la cepa a22 de aspergillus presentaron porcentajes medios de inhibición que no difirieron significativamente entre sí (p≤0,05), pero sólo aspergillus sp. cepa a1 provoca inhibición a distancia. el resto de las especies muestra una capacidad antagónica significativamente inferior (p≤0,05). fusarium sp. (f1) y penicillium sp. (p11) presentaron un antagonismo débil, por lo cual cabe concluir que no son los responsables de la supresividad mostrada por el sustrato. en cambio aspergillus sp. cepa a1, el hongo saprófito más abundante, exhibió in vitro una moderada capacidad antagónica. la adición de un sustrato en particular determina el desarrollo preferencial de aquellas especies más adaptadas al consumo de la fuente de nutrición (kwasna et al., 2000; harman et al., 2004) y, a su vez, en el corto plazo, la conformación de poblaciones menos diversificadas. lewis y lumsden (2001), cotxaterra et al. (2002) y donoso et al. (2008) encontraron que el agregar enmiendas orgánicas al suelo controlaba hongos como rhizoctonia solani, fusarium oxysporum, pythium ultimun y sclerotinia sclerotiurum. t. harzianum presentó un comportamiento apropiado en el estudio de antagonismo in vitro, si se considera el porcentaje medio de inhibición del patógeno. por otra parte existen antecedentes exitosos referidos al control biológico de r. solani con t. harzianum (elad et al., 1980; chet y baker, 1980; lewis y lumsden, 2001; alonso et al., 2002; ezziyyani et al., 2004; osorio-nila et al. 2005; hoyos-carvajal et al., 2008). mónaco et al. (1994) y alonso et al. (2002) interpretan que un buen comportamiento antagónico in vitro no alcanza predecir un control biológico en condiciones naturales, pero permite descartar ciertos factores como causa probable del fenómeno de supresividad. t. harzianum, además de capacidad biocontroladora, tiene una acción positiva como promotor de crecimiento vegetal, lo que lo convierte en bioproducto potencialmente efectivo. broadbent et al. (1971) y harman (2000) sostienen que puede ocurrir que un antagonista de buen comportamiento in vitro funcione posteriormente mal en campo, pero nunca puede suceder que un agente que haya mostrado ser ineficiente en laboratorio se comporte bien en el terreno; allí radica la importancia de estos estudios in vitro. tabla 1. abundancia e índice de diversidad de hongos presentes en sustratos de suelo orgánico y lombricompuesto en dos muestreos en valera (venezuela). hongo sustrato suelo orgánico sustrato lombricompuesto m1 m3 m2 m4 aspergillus sp. (a11) 2,00 4,00 5,00 6,00 aspergillus sp. (a1) 16,25 12,00 0,00 4,00 aspergillus sp. (a22) 0,00 0,00 16,75 12,25 aspergillus sp. (a2) 4,00 4,00 9,50 3,00 trichoderma sp. (tha) 4,50 9,50 0,00 2,00 trichoderma sp. (t1) 0,00 0,00 2,75 0,00 penicillium sp. (p2) 9,50 9,50 0,00 5,75 penicillium sp. (p1) 0,00 0,00 5,75 0,00 penicillium sp. (p11) 0,00 2,00 9,25 7,50 gliocladium sp. (g1) 0,00 0,00 1,00 1,00 fusarium sp. (f1) 5,75 4,00 8,25 6,50 fusarium sp. (f2) 0,00 0,00 2,75 3,25 cladosporium sp. (c1) 0,00 0,00 0,75 0,75 rhizopus sp. (r1) 0,25 0,00 0,75 0,00 rhizoctonia sp. (rs1) 0,00 0,00 0,00 3,75 rhizoctonia sp. (rs2) 0,00 2,00 0,00 9,50 abundancia total/muestra 42,25 b 47,00 a 62,50 b 65,25 a índice de diversidad 1,60 1,34 2,01 2,38 m1, m2, m3 y m4, muestra integral compuesta con 10 sub-muestras. promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p tabla 2. porcentaje de inhibición de rhizoctonia solani frente a hongos encontrados en sustratos de suelo orgánico y lombricompuesto en dos muestreos en valera (venezuela). hongos inhibición aspergillus sp. (a1) 11,06 a aspergillus sp. (a22) 30,95 b trichoderma sp. (tha) 64,31 c penicillium sp. (p2) 34,88 b penicillium sp. (p11) 10,61 a fusarium sp. (f1) 8,10 a promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p conclusiones agregar al suelo sustratos orgánicos no determinó la introducción significativa de nuevos hongos, sino más bien una modificación de la cantidad preexistente de la micoflora nativa y el establecimiento de trichoderma harzianum. 3992009 guédez, cañizalez, castillo y olivar: micoflora asociada a dos sustratos orgánicos y su efecto en el control de rhizoctonia solani kühn trichoderma harzianum resultó tener mayor velocidad de crecimiento en cultivos duales y un alto porcentaje de inhibición del hongo rhizoctonia solani, lo cual confirma que este hongo controla efectivamente a rhizoctonia solani, independientemente de la micoflora presente. literatura citada alonso r., r., b. barranco m., g. gracia r. y g. jiménez m. 2002. actividad in vivo de trichoderma harzianum sobre sclerotium rolfsii en plántulas de tomate. manejo integr. plagas agroecol. 66, 45-48. atlas, r.m. 1984. use of microbial diversity measuremenst to assess environmental stresses. pp. 540-545. en: klug, m.j. y c.c. reddy (eds.). 1984. current perspectives in microbial ecology. american society for microbiology, washington dc. atlas, r. y r. bartha. 1998. microbial ecology fundamentals and applications. 4a ed. benjamin/cummings publ. co., menlo park, ca. ávila, de m.c. y a. gutiérrez. 2000. biocontrol de sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary en lechuga (lactuca sativa l.). fitopatol. colomb. 16, 172-179. baker, k.f. y r.j. cook. 1974. biological control of pathogens. w.h. greeman co., san francisco, ca. booth, c. 1971. the genus fusarium. commonwealth mycologycal institute, kew, uk. broadbent, p., k.f. baker e y. waterworth. 1971. bacteria and actynomycetes antagonistic to fungal root pathogens in australian soils. aust. j. biol. sci. 24, 925-944. budge, s.p. y j.m. whipps. 2001. potential for integrated control of sclerotinia sclerotiorum in glasshouse using coniothyrium minitans and reduced fungicide application. phytopathol. 91, 221-227. bulluck iii, l.r., m. brosius, g.k. evanylo y j.b. ristaino. 2002. organic and synthetic fertility amendments influence soil microbial, physical and chemical properties on organic and conventional farms. appl. soil ecol. 19, 147-160. camporota, p. 1985. antagonisme en vitro de trichoderma spp. vis a vis de rhizoctonia solani kühn. agronomie 5, 613-629. chet, i. y r. baker. 1980. induction of suppresiveness to rhizoctonia solani in soil. phytopathol. 70, 994-998. cotxaterra, l., m.i. trillas-gay, c. steinberg y c. alabouvette. 2002. use of sewage sludge compost and trichoderma asperellum isolates to suppress fusarium wilt of tomato. soil biol. biochem. 34, 467-476. craft, c.m. y e.b. nelson. 1996. microbial properties of compost that suppress damping-off and root rot of creeping bentagrass caused by pythium gramminicola. appl. environ. microbiol. 65(5), 1550-1557. dissanayake, n. y j.w. hoy. 1999. organic material soil amendment effects on root rot and sugarcane growth and characterization of the materials. plant dis. 83, 1039-1046. donoso, e., g.a. lobos y n. rojas. 2008. efecto de trichoderma harzianum y compost sobre el crecimiento de plántulas de pinus radiata en vivero. bosque 29(1), 52-57. elad, y., i. chet y j. katan. 1980. trichoderma harzianum: a biocontrol agent effective against sclerotium rolfsii and rhizoctonia solani. phytopathol. 70, 119-121. ezziyyani, m., c. pérez s., a. sidahmed, m.e. requena y m.e. candela. 2004. trichoderma harzianum como biofungicida para el biocontrol de phytophthora capsici en plantas de pimiento (capsicum annuum). ann. biol. 26, 35-45. harman, g. 2000. myths and dogmas of biocontrol. changes in perceptions derived from research on trichoderma harzianum t-22. plant dis. 84, 377-393. harman, g., c. howell, a. viterbo, i. chet y m. lorito. 2004. trichoderma species-opportunistic, avirulent plant symbionts. nat. rev. microb. 2, 43-56. hoitink, h.a., w. zhang, d.y. han y w.a. dick. 1997. making compost to suppress plant disease. biocycle 38, 40-42. hoitink, h.a.h. y m.j. boehm. 1999. biocontrol within the context of soil microbial communities: a substrate-dependent phenomenon. annu. rev. phytopathol. 37, 427-451. hoyos-carvajal, l., p. chaparro, m. abransky, i. chet y s. orduz. 2008. evaluación de aislamientos de trichoderma spp. contra rhizoctonia solani y sclerotium rolfsii bajo condiciones in vitro y de invernadero. agron. colomb. 26(3), 451-458. johnson, m.j., k. lee y k.m. scow. 2003. dna fingerprint reveals links among agricultural crops, soil properties and composition of soil microbial communities. geoderma 114(3-4), 279-303. kennedy, a.c. y k.l. smith. 1995. soil microbial diversity and the sustainability. j. soil water conserv. 50(3), 243-348. kwasna, h., z. sierota y g.l. bateman. 2000. fungal communities in fallow soil before and after amending with pine sawdust. appl. soil ecol. 14, 177-182. lewis, j.a. y r.d. lumsden. 2001. biocontrol of damping-off of green house-grown crops caused by rhizoctonia solani with a formulation of trichoderma spp. crop protection 20, 49-56. mariano, r.l. 1993. métodos de seleção in vitro para o control e microbiológico de patógenos de plantas. revis. anu. patol. plantas 1, 369-409. mónaco, c., a. perelló y m.c. rollán. 1994. ensayos in vitro del comportamiento antagónico de trichoderma spp. frente a especies patógenas de la zona hortícola de la plata, argentina. microbiol. sem 10, 423-428. nico, a.i., c.i. monaco, g. dal bello y h. alippi. 2003. efecto de la adición de enmiendas orgánicas al suelo sobre la capacidad patogénica de rhizoctonia solani: test de patogenicidad y actividad biológica de metabolitos volátiles y difusibles. rev. invest. agrop. 32, 173-192. osorio-nila, m.a., l.m. vázquez-garcía, m.l. salgado-siclán y c.e. gonzález-esquivel. 2005. efecto de dos enmiendas orgánicas y trichoderma spp. para controlar sclerotinia spp. en lechuga. rev. chapingo ser. hortic. 11(2), 203-208. shannon, c. y w. weaver. 1963. the mathematical theory of communication. university of ilinois press, urbana, il. warcup, j.h. 1950. the soil plate method for isolation of fungi from soil. nature 166, 117-118. whipps, j.m. 2001. microbial interactions and biocontrol in the rhizosphere. j. exp. bot. 52, 487-511. wiese, m.v. 1987. compendium of wheat diseases. aps press, st. paul, mn. agronomía 21-3 final corregido.indd estudio de residuos de plaguicidas en frutas y hortalizas en áreas específicas de colombia pesticide residue studies in fruits and vegetables from specific areas of colombia jairo arturo guerrero1 1 profesor asociado, facultad de ciencias, departamento de química, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jaguerrerod@unal.edu.co fecha de recepción: 01 de septiembre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. resumen: la utilización incorrecta de los plaguicidas, debida principalmente a la sobredosificación y la aplicación inadecuada por parte de los agricultores, entre otros factores, puede ocasionar la presencia de residuos de plaguicidas en las frutas y las hortalizas. ello origina riesgos para la salud humana y también afecta la comercialización en diferentes mercados mundiales. el presente estudio tiene por objeto evaluar la presencia de residuos de plaguicidas de alto riesgo en los cultivos de fresa, repollo, uchuva y tomate, representativos de diferentes regiones de colombia, y determinar la calidad de estos alimentos, requisito importante para satisfacer convenios internacionales relacionados con la inocuidad de alimentos y su comercialización. el estudio de campo se efectuó en varios municipios de cundinamarca y huila, colombia. en la mayoría de las muestras (95,4%) no se encontraron residuos que sobrepasaran los límites máximos de residuos, lmrs. se encontraron dos muestras positivas con residuos de plaguicidas de clorpirifos en tomate (4,7%). para la evaluación de las muestras se diseñaron y validaron metodologías multirresiduo por cromatografía de gases con detectores de µ-ecd y npd para compuestos organoclorados, organofosforados y piretroides. estas metodologías permitieron determinar concentraciones de estos compuestos cercanas a los límites máximos de residuos permisibles para cada una de la matrices. palabras clave: cromatografía de gases, límites máximos de residuos, método multirresiduo, organoclorados, organofosforados, piretroides. abstract: the inappropriate use of pesticides, mainly their excessive use (i.e. over-dosage, dosage changes and lack of background information regarding agricultural practice), could produce pesticide residues in colombian fruits and vegetables. pesticide residues occurring above maximum residue limits (mrl) lead to public health risks and affect international trade. this study determines high-risk pesticide residues in strawberries, cabbages, cape gooseberries and tomatoes from representative areas in colombia aimed at evaluating food quality and safety (important requirements for international agreements regarding the sale of food). field-studies and sampling were carried out in the colombian departments of cundinamarca and huila. most samples (95.4%) contained residues below mrls. two tomato samples had chlorpyriphos exceeding mrl (4.7%). multi-residue methods were implemented and validated by gas chromatography for evaluating potentially high pesticide risk residues using parallel µ-ecd and npd detectors for determining organochlorine, organophosphorus and pyrethroid compounds. these methods allow quantifying concentrations around the mrls for each matrix. key words: gas chromatography, maximum residue limits, multi-residue method, organochlorine compounds, organophosphorus, pyrethroids. introducción el hombre ha desarrollado la agricultura como una de sus principales fuentes alimentarías y, ante el ritmo vertiginoso del crecimiento poblacional, ha tenido que implementar modelos de producción agrícola de alto rendimiento para suplir con suficiente cantidad y buena calidad el mercado mundial. existen diferentes estrategias para aumentar la productividad alimentaria, tales como: nuevas técnicas agrícolas, el empleo de semillas mejoradas y el uso de productos de protección de cultivos, grupo dentro del cual están los plaguicidas agronomía colombiana, 2003. 21 (3): 198-209 guerrero: estudio de residuos de plaguicidas... 1992003 (moreno, 2001). cuando se aplica una o varias de estas estrategias combinadas se puede multiplicar la cosecha normal de un cultivo. colombia es un país agrícola por excelencia y el uso de plaguicidas se ha convertido en una necesidad básica en los cultivos de frutas y hortalizas, como una herramienta eficaz para controlar enfermedades, insectos, malezas y otros organismos que interfieren la producción de cultivos. sin embargo, la utilización inapropiada de plaguicidas, particularmente su uso en exceso, su aplicación en tiempos no apropiados y en cultivos en los que no han sido registrados, hacen de estas sustancias un riesgo potencial para la salud humana y para el ambiente en general, ya que se trata de productos generalmente tóxicos, que pueden permancer como residuos en el producto final que va al consumidor, y por tanto, reducen su calidad (muñoz, 1992). aunque los beneficios de los plaguicidas son claros en la producción agrícola, es necesario hacer un buen uso y manejo de los mismos controlando los riesgos que se originan en todas las etapas de su producción, transporte, almacenamiento y aplicación; esta última fase de su manipulación es la más importante por los riesgos de contaminación del medio ambiente, el aire, el agua y el suelo, así como por los residuos que pueden quedar en los alimentos y afectan gravemente la salud humana, a la vez que impiden su comercialización en diferentes mercados. en colombia ocurre una utilización indiscriminada de plaguicidas debido a que una de las prácticas agrícolas más frecuentes es el monocultivo no tecnificado, además del bajo nivel educativo de quienes manejan el producto en el campo; ello ocasiona un incremento en el nivel de riesgo, para los agricultores, los consumidores finales y el medio ambiente. con el objetivo de proteger la salud humana y asegurar que se aplique a los alimentos solamente la cantidad mínima de plaguicida que realmente es necesaria para combatir una plaga, la legislación colombiana acoge los límites máximos de residuos (lmr). los lmr indican la cantidad máxima de residuo de un plaguicida en un determinado producto, basándose en estudios de ingesta diaria promedio de ese alimento y en la toxicidad de ese plaguicida en particular (codex alimentarius, 1996). para la determinación de residuos de plaguicidas en productos de cosecha tales como frutas y hortalizas, es necesario montar y estandarizar técnicas analíticas, adecuadas, sensibles, reproducibles, confiables y debidamente validadas, que permitan su determinación y cuantificación; de esta forma es posible evaluar la calidad y el grado de inocuidad de los productos que ingiere el consumidor (andersson y palsheden,1991; sawyer et al., 1990; tekel y hatrik, 1996; torres et al.,1996). esta investigación tuvo como objetivo principal determinar residuos de plaguicidas organoclorados, organofosforados y piretroides en cosechas de alto riesgo como la fresa,el repollo, la uchuva y el tomate en los departamentos de cundinamarca y huila. constatando de manera tangible la presencia de residuos en estos productos, será posible plantear estrategias de educación al agricultor para hacerlo conciente del riesgo para la salud humana, así como para educarlo en la aplicación adecuada y no indiscriminada de plaguicidas (bourdon, 2002; farias, 2003; montaño, 2001; moreno, 2001). materiales y métodos toma de las muestras de campo siguiendo un diseño de muestreo aleatorio estratificado, y basados en un estudio de nausa (2004, sin publicar), se analizaron 20 muestras de fresa tomadas en los municipios de facatativa (una finca), sibaté (13 fincas) y guasca (6 fincas), departamento de cundinamarca, los mayores productores de este fruto en colombia. siguiendo el mismo diseño, y basados en el trabajo de santiago (2000), se analizaron muestras de repollo en el municipio de madrid (5 fincas), departamento de cundinamarca. para el muestreo de uchuva se tuvo en cuenta la población encuestada por nausa (2004, sin publicar) en el municipio de granada, departamento de cundinamarca; allí se utilizó un método de muestreo estratificado desproporcionado, con ocho estratos de seis fincas cada uno, se tomó una muestra por cada estrato, con un total de ocho muestras para la evaluación de campo. las muestras de tomate se recolectaron en el municipio de gigante, departamento del huila, mediante un muestreo simple aleatorio sin reemplazo, tomando un total de 10 muestras correspondientes a 10 fincas del municipio y teniendo como base la encuesta realizada por farias (2003). en todos los casos, la muestra de laboratorio fue de 1 kg proveniente por cuarteo de una muestra de campo agronomía colombiana 200 vol. 21 · no. 3 entre 6 y 8 kg. al llegar la muestra al laboratorio, se procedió a su preparación retirando restos de tejidos tales como sépalos, el cáliz, las hojas en mal estado, el suelo, dependiendo de la matriz, y lavando con agua del grifo. las muestras se almacenaron a –20o c en bolsas de polietileno debidamente codificadas. procedimiento de extracción y limpieza teniendo en cuenta las características de la matriz y de los analitos a determinar, se aplicó una misma metodología de extracción para compuestos tales como organoclorados, organofosforados y piretroides, de manera que pudieran determinarse por cromatografía de gases. la metodología aplicada se obtuvo como resultado de una evaluación y adaptación de las técnicas usadas en diferentes laboratorios de control a nivel internacional (ghods, 2000; hernández, 1990). en las tablas de resultados se muestran los plaguicidas evaluados en cada una de las matrices frente a los límites máximos de residuos establecidos por el codex alimentarius (1996) y adoptados por colombia según decreto 1843 de 1991 del ministerio de salud (1991). puesto que en el país no existe regulación para uchuva se consideraron los lmr establecidos para solanáceas, pues esta fruta pertenece a esta familia botánica. se buscó eliminar pasos como la partición líquido-líquido, los cuales son muy dispendiosos y requieren grandes cantidades de solventes, aunque actualmente siguen siendo muy usados por los organismos de control en el análisis de residuos de plaguicidas en material vegetal (sawyer et al., 1990). una vez homogeneizada la muestra se realizó la extracción de la muestra analítica con acetato de etilo, ya que por no ser completamente miscible con el agua no requiere de particiones adicionales. además, el acetato de etilo posee baja toxicidad y su miscibilidad con el agua es apropiada para permitir una buena penetración en las células vegetales (torres et al., 1996). la limpieza para este tipo de compuestos, organoclorados, organofosforados y piretroides, se realizó mediante gpc para eliminar interferentes de alto peso molecular que contienen las matrices en estudio, como clorofilas, pigmentos, ceras, proteínas, carotenos, entre otros. la limpieza emplea una fase móvil compuesta por acetato de etilo y ciclohexano, solventes de baja toxicidad. para el caso de repollo se llevó a cabo una limpieza adicional mediante una minicolumna empacada con silicagel y de la cual se eluyeron los plaguicidas con acetato de etilo (kadenczki et al.,1992). el procedimiento se muestra en la figura 1. figura 1. procedimiento de extracción y limpieza en la determinación de organoclorados, organofosforados y piretroides por cromatografía de gases con detector µ-ecd y npd. guerrero: estudio de residuos de plaguicidas... 2012003 proceso de separación, identificación y cuantificación una vez realizada la extracción y limpieza de cada una de las matrices, se procedió a la separación e identificación de cada uno de los plaguicidas mediante cromatografía de gases con detector de microcaptura electrónica (µ-ecd) y detector de nitrógeno-fósforo (npd) para los plaguicidas organoclorados, organofosforados y piretroides (lee, 1991). instrumentación y condiciones cromatográficas se utilizó un cromatógrafo de gases hewlett-packard® 6890 plus (palo alto, ca, usa) con control electrónico de presión, equipado con un detector de microcaptura electrónica µ-ecd 63ni y un detector de nitrógeno-fósforo npd, acoplados en paralelo mediante un divisor de flujo (y) de borosilicato al final de la columna capilar hp-5 (30 m x 0,35 mm d.i., df 0,25 µm). las condiciones cromatográficas comunes utilizadas en el análisis de los plaguicidas en las diferentes matrices fueron las siguientes: volumen de inyección 2 µl; inyección en modo splitless pulsado con un pulso de presión. se utilizó nitrógeno como gas de transporte en modo de presión constante. tanto el detector µ-ecd como el detector npd trabajaron con flujo de nitrógeno como gas auxiliar. el programa de temperatura utilizado para cada matriz fue diferente puesto que los plaguicidas evaluados eran diferentes. todas las muestras se inyectaron en acetato de etilo. en el proceso de extracción y limpieza se utilizaron un homogenizador stephan blender® 2010, un homogenizador de alta velocidad ultraturrax® t25 (ika) y un equipo de gpc kl-sx-3 de redemend bt®, este último empacado con un polímero de estireno-divinilbenceno con 3% de entrecruzamiento. las condiciones de este equipo fueron: solvente de elución acetato de etilo-ciclohexano (1:1); flujo de elución 1 ml/min. materiales de referencia, reactivos y soluciones los materiales de referencia de plaguicidas con porcentajes de pureza entre 97-100% se obtuvieron del dr. ehrensthorfer (augsburg, alemania). el acetato de etilo y el ciclohexano con grado residuos de plaguicidas; bicarbonato de sodio y silica gel (60-200 mesh) con grado analítico, y sulfato de sodio anhidro con grado residuos, se obtuvieron de j.t. beaker y mallinckrodt. se prepararon soluciones madre de los materiales de referencia en concentración cercana a 1.000 µg/ml en acetato de etilo, las cuales se almacenaron a –20o c. muestras blanco para la obtención de las matrices blanco, exentas de plaguicidas, se obtuvieron de fincas donde se cultivan productos orgánicos. estas matrices se analizaron cromatograficamente para verificar su utilización como blancos. resultados y discusión a partir de los resultados obtenidos de los estudios agronómicos realizados por la facultad de agronomía de la universidad nacional, se seleccionaron los plaguicidas de alto riesgo a evaluar en cada una de las matrices en estudio (farias, 2003; santiago, 2000). los plaguicidas organoclorados, organofosforados y piretroides se determinaron simultáneamente por cromatografía de gases con detector µ-ecd y detector de nitrógeno-fósforo npd, mediante un divisor de flujo (y) que permite su determinación simultánea con una sola inyección. validación de las metodologías una vez se determinaron las condiciones cromatográficas, y realizados los procesos de extracción y limpieza de los plaguicidas de interés en cada una de las matrices en estudio, se validaron las metodologías bajo los parámetros de especificidad y selectividad, linealidad, precisión, exactitud, límites de detección, límites de cuantificación y robustez (montaño y guerrero, 2001; moreno y guerrero, 2002). especificidad y selectividad. se inyectaron los extractos blancos, exentos de plaguicidas, correspondientes a cada una de las matrices. las metodologías demostraron ser específicas y selectivas puesto que los programas de temperatura en cromatografía de gases permitieron separar adecuadamente los analitos analizables de los interferentes en las matrices. la figura 2 muestra como ejemplo el cromatograma de la mezcla de plaguicidas en extracto de matriz de fresa al segundo nivel de calibración por µ -ecd y npd. precisión. la precisión se evaluó en todas las matrices a través de todo el rango de calibración bajo agronomía colombiana 202 vol. 21 · no. 3 condiciones de repetibilidad y de precisión intermedia con tres réplicas en fresa y repollo y cuatro réplicas en uchuva y tomate, expresando los resultados como coeficientes de variación para visualizar la dispersión de los datos. en general, se observó para todas las matrices un perfil claro de precisión, aumentando la dispersión a valores más pequeños de concentración. también se encuentró que la dispersión es mayor en los estudios de precisión intermedia para la mayoría de los compuestos, ya que estos ensayos implican la variación debida a las fluctuaciones del equipo, analista, soluciones, etc. en diferentes días, mientras que la repetibilidad muestra la variación en un único día de análisis. se observó también una mayor dispersión para aquellos compuestos que eran detectados por npd, principalmente debido a problemas de inestabilidad en este detector y a la asimetría que presentan muchos de los picos, principalmente los más polares, lo cual impide una cuantificación más precisa. algunos compuestos tales como clorotalonil, captan y algunos organofosforados han sido ampliamente estudiados por su inestabilidad durante el procesamiento de la muestra. el captan tiende a ser pirolizado muy rápidamente durante la inyección en cromatografía de gases, generando tetrahidroftalimida. este producto de degradación también puede ser formado metabólicamente, por lo que es probable que ocurra en el procesamiento de la muestra durante las metodologías planteadas (hill et al., 2000). así mismo, hill et al. (2000) reportan anomalías en la respuesta de algunos compuestos en matrices frutales, lo que necesariamente conduce a que la dispersión presente valores altos. en fresa dieron como resultado valores de cv menores a 20 % y 28% para los estudios de repetibilidad y precisión intermedia respectivamente (montaño y guerrero, 2001). en uchuva, tanto en el estudio de repetibilidad como en el de precisión intermedia, se obtuvieron valores menores del 21% (bourdon, 2002). para repollo dieron como resultados valores menores de 22% para figura 2. cromatograma de extracto de fresa fortificado con mezcla de los plaguicidas organoclorados y organofosforados: a) usando detector µ-ecd, superior y b) detector npd, inferior. guerrero: estudio de residuos de plaguicidas... 2032003 repetibibilidad y 34% para precisión intermedia (moreno y guerrero, 2002). en tomate, los resultados obtenidos para el ensayo de repetibilidad mostraron coeficientes de variación por debajo del 16%, excepto el triflumuron, que presentó un cv de 21% y en el ensayo de precisión intermedia se encontraron valores entre 1,7% y 32%. ocurrieron dispersiones grandes para triflumuron, tebuconazol y metamidofos, estos dos últimos detectados por npd (farias, 2003). en la tabla 1 se presentan, como ejemplo, los resultados del estudio de repetibilidad para aquellos compuestos detectados por npd en uchuva. pigmentos, lípidos etc.), que muchas veces no pueden ser separados de los analitos durante el proceso de limpieza, parecen proteger a los plaguicidas de la adsorción o descomposición catalítica en el inyector, permitiendo que una mayor cantidad de muestra se transfiera a la columna. como consecuencia del error asociado a este efecto es necesario evaluar la respuesta de los analitos en solvente puro y compararla con la respuesta en extracto de matriz para determinar si el efecto es representativo por medio de diferentes herramientas estadísticas (bourdon, 2002; farias, 2003; soboleva et al., 2000). en fresa se encontró que 10 compuestos detectados por µ-ecd y 11 compuestos detectados por npd presentaron efecto matriz (montaño, 2001). en repollo la mayoría de los compuestos detectados por npd presentan efecto matriz, mientras que por µ-ecd 6 de 15 compuestos dieron positivo el efecto matriz (moreno, 2001). en uchuva se encontró que todos los compuestos tanto por µ-ecd como por npd presentan efecto matriz (bourdon, 2002). en tomate se encontró que todos los compuestos presentan efecto matriz a excepción de λ-cihalotrina (farias, 2003). teniendo en cuenta los resultados de las pruebas estadísticas realizadas, en las cuales la mayoría de los compuestos presentan efecto matriz en cada una de las matrices evaluadas, se decidió realizar las curvas de calibración para la cuantificación de las muestras con curvas de calibración en extracto de matriz fortificado con cada una de las mezclas de plaguicidas a evaluar en cada una de las matrices. linealidad. las curvas de calibración se generaron a partir de las áreas de las señales cromatográficas correspondientes a cada uno de los plaguicidas. se prepararon las curvas de calibración a cuatro niveles de concentración para fresa y repollo, y cinco niveles de concentración para uchuva y tomate con un número de 4 y 5 réplicas realizadas durante días diferentes para todas las matrices. los niveles de concentración de cada plaguicida se prepararon en tal forma que el lmr estuviera dentro del rango de la curva de calibración. las curvas de calibración se prepararon en extracto de matriz, puesto que en cromatografía de gases se encontró efecto matriz para la mayoría de los plaguicidas. las curvas de calibración se modelaron según el método de mínimos cuadrados simple (iupac, 1998). se evaluatabla 1. repetibilidad de la metodología y lmr para uchuva por npd. item compuesto c.v. n5 c.v. n4 c.v. n3 c.v. n2 c.v. n1 lmr 1 monocrotofos 4,21 4,05 10,0 7,38 6,94 1,0 2 metalaxil 2,75 2,43 4,85 6,60 5,87 0,5 3 tiabendazol 4,45 2,36 4,26 2,13 8,03 2,0 4 profenofos 2,75 1,85 4,00 1,72 5,87 2,0 5 iprodion 6,66 6,69 5,06 7,24 15,4 10,0 * el valor del lmr esta dado en mg/kg teniendo en cuenta las concentraciones tan bajas a las cuales se trabajó y la complejidad de las matrices estudiadas, se encontró que la matriz repollo, es una de las más complejas razón por la cual fue necesario un proceso adicional de limpieza con sílica. a pesar de esta limpieza, fue la matriz en la que mayor dispersión se encontró, tanto en el estudio de repetibilidad, como en el estudio de precisión intermedia. también se puede estimar que las grandes dispersiones para aquellos compuestos detectados por npd son consecuencia de la inestabilidad del detector y a la asimetría que presentan estos picos en el mismo. efecto matriz. uno de los mayores inconvenientes en la cuantificación por cromatografía de gases es el denominado “efecto matriz”, el cual consiste en el aumento de la respuesta del analito cuando se encuentra en presencia de la matriz (godula et al., 1999; haslova et al., 1998; soboleva et al., 2000). este incremento se presenta cuando los componentes de la matriz u otros plaguicidas en una mezcla compleja compiten con los analitos por los sitios activos en el inyector, principalmente en el liner, protegiéndolos de la absorción o degradación. los componentes de la matriz (ceras, agronomía colombiana 204 vol. 21 · no. 3 ron la pendiente y el intercepto mediante un estadístico de t-student (iupac, 1998; meier y zund, 1993) y la regresión y desvío de la linealidad mediante un análisis de varianza anova con estadístico f de fisher (meier y zund, 1993). en la tabla 2 se muestran las concentraciones de las curvas de calibración en extracto de matriz para repollo. en general, como análisis de las pruebas de linealidad en las diferentes matrices (fresa, repollo, uchuva y tomate) se concluye que las curvas de calibración, en el rango de calibración trabajado y bajo las condiciones instrumentales previamente diseñadas, presentan comportamiento lineal; por tanto, los resultados son proporcionales a la concentración en las curvas de calibración en matriz. se presentaron algunos problemas en la cuantificación en fresa, repollo y tomate principalmente con aquellos compuestos detectados por npd como metamidofos donde debido al ensanchamiento y forma irregular del pico se obtuvieron coeficientes de correlación por debajo de 0,999 opor que hubo un desvío de la linealidad (bourdon, 2002; farias, 2003; montaño, 2001; moreno, 2001). la figutabla 2. concentraciones de las curvas de calibración en extracto de matriz de repollo. compuesto nivel 1 (µg/ml) 0,25 l.a. nivel 2 (µg/ml) 0,5 l.a. nivel 3 (µg/ml) l.a.* nivel 4 (µg/ml) 2 l.a. metamidofós 3,07 6,14 12,27 24,55 diclorvos 2,62 5,24 10,48 20,97 acefato 4,95 9,90 19,80 39,59 hcb 0,25 0,50 1,00 2,01 dimetoato 2,50 4,99 9,99 19,98 γ-hch 0,76 1,51 3,03 6,05 monocrotofós 3,05 6,09 12,19 24,38 diazinón 0,90 1,80 3,61 7,21 clorotalonil 0,99 1,99 3,98 7,96 m-paratión 0,50 1,00 2,00 4,00 metalaxil 2,49 4,98 9,97 19,94 malatión 6,71 13,41 26,83 53,65 clorpirifos 0,25 0,50 0,99 1,99 captan 1,24 2,48 4,96 9,93 endosulfán 2,00 4,00 8,00 16,00 fenamifos 0,25 0,50 1,00 2,00 profenofos 0,47 0,93 1,87 3,73 ddt 0,63 1,25 2,50 5,00 pirazofos 2,48 4,96 9,92 19,84 *la. es la concentración en µg/ml equivalente al lmr. ra 3 muestra la curva de calibración con sus límites de confianza en fresa mediante µ-ecd para malation. figura 3. curva de calibración en extracto de matriz de fresa fortificado para malatión por µ-ecd. límites críticos. la cantidad mínima detectable (cmd) y la cantidad mínima cuantificable (cmc) se calcularon por el método de la iupac (long y winefordner, 1983) para todas las matrices a excepción de tomate, los cuales se calcularon por el método de meier y zund (1993). en todos los casos se utilizaron las curvas de calibración en extracto de matriz. en la tabla 3 se muestran los rangos para los límites críticos encontrados para los plaguicidas evaluados en cada una de las matrices. como se puede ver, las metodologías son lo suficientemente sensibles pues permiten determinar concentraciones del orden de los µg/kg para la mayoría de los plaguicidas de interés. además, la cmc se encuentra por debajo del límite máximo de residuos establecido por el codex alimentarius, lo que permite determinar concentraciones cercanas al lmr con exactitud y precisión. en repollo se encontró que no es posible cuantificar monocrotofos a concentraciones cercanas a lmr (0,2 mg/kg); pues se determinó para este compuesto una cmd de 0,61 mg/kg, valor muy por encima del límite máximo de residuos. tabla 3. rangos de cmd y cmc para plaguicidas evaluados en diferentes matrices. µ-ecd npd cmd (µg/kg) cmc (µg/kg) cmd (µg/kg) cmc (µg/kg) uchuva 15,0 78,0 15,0 200,0 16,0 42,0 40,0 – 400,0 fresa 16,0 44,0 17,0 400,0 10,0 1800,0 17,0 2900,0 repollo 30,0 – 520,0 50,0 – 520,0 10,0 – 930,0 20,0 – 990,0 tomate 4,0 – 178,0 7,0 – 282,0 31,0 – 62,0 49,0 – 98,0 guerrero: estudio de residuos de plaguicidas... 2052003 exactitud. este parámetro se evaluó por medio del porcentaje de recuperación a través de todo el rango de calibración, con cuatro réplicas para uchuva, cinco réplicas para fresa repollo y tomate. se tomaron porciones analíticas de blanco de cada una de las matrices y se fortificaron con la mezcla de plaguicidas correspondiente a cada matriz. se analizó cada porción analítica bajo la metodología planteada anteriormente. con los resultados de recuperación obtenidos se realizó una prueba con estadístico g de cochran para evaluar si la variabilidad de los resultados se ve afectada por los niveles de concentración, y una prueba con estadístico de t-student para evaluar si los porcentajes de recuperación difieren del 100%. en fresa, para aquellos compuestos detectados por µ-ecd se encontraron recuperaciones promedio entre 80 y 101%; para ocho compuestos se determinó la influencia de la concentración en el %r y para diclorvos y p,p’ddt se encontró que las recuperaciones son diferentes al 100%. los compuestos detectados por npd presentaron porcentajes de recuperación promedio entre 55 y 98%. acefato y metamidofos presentaron %r menores a 70%. tres compuestos presentaron porcentajes de recuperación significativamente diferentes al 100% y dos compuestos presentaron influencia de la concentración en el porcentaje de recuperación (montaño y guerrero, 2001). en repollo para aquellos compuestos detectados por µ-ecd se encontraron recuperaciones promedio entre 100-124% a excepción de captan, compuesto en el que se han reportado problemas en su análisis (ambrus et al., 2000; hill et al., 2000). para la mayoría de los compuestos no existe influencia en la concentración en el porcentaje de recuperación, y en 9 de los 15 compuestos determinados por este detector, existe diferencia significativa del 100%. los compuestos detectados por npd presentaron porcentajes de recuperación promedio entre el 62 y el 124%. metamidofos y acefato presentaron bajas recuperaciones debidas principalmente a sus propiedades fisicoquímicas las cuales los hace muy solubles en agua. el dimetoato presentó influencia de la concentración en el porcentaje de recuperación y 7 de los 12 compuestos determinados por este detector difieren estadísticamente del 100% (moreno, 2001). para uchuva se encontraron recuperaciones promedio entre 72 y 105% para los compuestos detectados por µecd y entre 80 y 103% para los compuestos detectados por npd. en todos los compuestos no se encontró influencia de la concentración en el porcentaje de recuperación y solamente para monocrotofos, metalaxil y tiabendazol no hay que realizar corrección del porcentaje de recuperación, pues para estos tres compuestos el porcentaje de recuperación es estadísticamente igual al 100% (bourdon, 2002). en tomate se encontraron recuperaciones promedio del 90% teniendo en cuenta los dos detectores, y en todos los analitos no se encontró influencia de la concentración en el porcentaje de recuperación; pero para todos los compuestos se encontró que sus recuperaciones eran estadísticamente diferentes al 100% (farias, 2003). en la tabla 4 se presentan los resultados de la exactitud en fresa para los compuestos detectado por µ-ecd con sus respectivas pruebas estadísticas de homogeneidad de varianzas y t-student para porcentaje de recuperación. robustez. con el objetivo de determinar los parámetros críticos que pueden afectar la reproducibilidad de los resultados se evaluó la robustez mediante variaciones deliberadas en parámetros del método para las mismas muestras. la evaluación estadística se realizó por el modelo experimental de youden-steiner donde se toman siete factores determinantes y ocho experimentos. en el caso de uchuva el análisis estadístico se llevo a cabo por un diseño factorial incompleto de dos niveles (bourdon, 2002). en fresa se encontró necesario mantener especial cuidado con la temperatura del evaporador rotatorio al concentrar los extractos. en repollo se encontraron como parámetros críticos la temperatura del evaporador rotatorio, el volumen del solvente de extracción y la fracción recogida en el proceso de limpieza. en uchuva se encontraron como parámetros críticos el ajuste en la respuesta del detector npd y la temperatura del inyector; y en tomate se encontró que no se debe llevar a sequedad en el proceso de concentración en el evaporador rotatorio. sería importante controlar cada una de las variables críticas encontradas en cada una de las metodologías. análisis de muestras siguiendo las metodologías validadas se determinaron los residuos de plaguicidas evaluados en cada una de las matrices de acuerdo con el muestreo citado previamente. agronomía colombiana 206 vol. 21 · no. 3 en fresa en el municipio de facatativá se encontraron residuos de malation a nivel de trazas y de captan por debajo del lmr. de acuerdo con el estudio realizado por nausa (sin publicar) estos dos plaguicidas tenían un 100% de uso en este cultivo en este municipio. en sibaté se encontró captan en el 46% de las fincas pero en ninguna sobrepaso los lmr. en dos muestras se encontró clorotalonil y en una muestra se encontró malation en concentración cuantificable. se encontraron clorpirifos (dos muestras), dimetoato (una muestra) y profenofos (dos muestras) en concentración a nivel de trazas. el estudio de nausa mostró que en este municipio el porcentaje de uso de estos plaguicidas encontrados era bastante bajo siendo el más alto el de clorpirifos, captan y endosulfan con porcentajes de uso de 76%, para clorpirifos y de 60,8% para captan y endosulfan. en el municipio de guasca se encontró captan en el 50% de las muestras analizadas a concentración cuantificable pero por debajo del lmr. este plaguicida presentó un porcentaje de uso de 52,9 % en esta región. en repollo, en ninguna de las muestras analizadas del municipio de madrid se encontraron residuos de plaguicidas. de acuerdo con el estudio de santiago (2000) realizado en el municipio de madrid, cundinamarca, en el repollo se aplicaban 25 ingredientes activos donde se destaca el insecticida clorpirifos con más de un 60% de uso, también se reportó el uso de dimetoato, profenofos, clorotalonil, metamidofos y captan, pero en porcentajes mucho menores, los cuales también fueron evaluados en este estudio y no se encontraron residuos. de acuerdo con el estudio de nausa (sin publicar), en uchuva los productos más usados fueron profenofos con el 28% de uso, metalaxil 22%, difenoconazol 20% y deltametrina 16%, pero no encontrándose residuos de los 13 plaguicidas evaluados en ninguna de las muestras analizadas. en tomate se encontró clorpirifos en el 50% de las muestras analizadas, presentándose en dos muestras concentraciones que sobrepasaron el lmr. propargite fue el segundo plaguicida más frecuente, encontrándose en dos muestras a concentración cuantificable pero por debajo del lmr y en una muestra a nivel de trazas. tritabla 4. porcentajes de recuperación y pruebas estadísticas para compuestos detectables por µ-ecd en fresa. compuesto n1 n2 n3 n4 evaluadores %r cv %r cv %r cv %r cv t g diclorvoz 63,4% 23 80,9% 7,2 80,3% 8,9 96,7% 5,1 r nr hcb 75,4% 8,3 96,4% 13 88,5% 4,7 119% 4,8 nr nr dimetoato 108% 41 113% 18 96,3% 6,4 124% 8,2 nr r -hch 81,5% 18 93,4% 5,8 89,4% 5 115% 4,8 nr r clorotalonil 74,2% 20 93,6% 5,9 89,8% 6,9 115% 7,1 nr nr m-paration 87,5% 17 96,2% 3,2 92,8% 4,9 118% 5,8 nr r malation 93,1% 16 99,8% 3,6 96,5% 5,6 114% 3,1 nr r clorpirifos 83,6% 16 94,5% 5,3 90,0% 4,3 119% 4,4 nr r captan 85,0% 13 91,6% 9,4 86,4% 11 114% 12 nr nr -endosulfan 81,7% 17 95,9% 5,2 90,4% 4,6 117% 3,3 nr r profenofos 102% 10 99,4% 5,7 91,7% 11 111% 5,2 nr nr -endosulfan 85,8% 15 96,5% 4,4 92,4% 5,3 121% 3,4 nr r p,p’-ddt 86,9% 11 89,4% 6,6 84,3% 6,1 109% 7,9 r nr pirazofos 81,2% 22 92,8% 15 85,0% 18 112% 6,0 nr nr endosulafanes 83,4% 16 96,1% 4,5 91,2% 4,8 119% 3,3 nr r n = nivel de calibración %r = porcentaje de recuperación al nivel especificado c.v. = coefieciente de variación para n=5, donde n es el número de réplicas t = evaluador de t-student para el % de recuperación g = evaluador de cochran r = rechaza la hipótesis nr = no rechaza la hipótesis. guerrero: estudio de residuos de plaguicidas... 2072003 flumuron presentó residuos en una muestra a concentración más baja que el lmr. λ-cihalotrina se encontró en una finca por debajo del lmr y en dos muestras a nivel de trazas, lo mismo que endosulfan. permetrina, cipermetrina, λ-ciflutrina y metamidofos se encontraron a nivel de trazas en algunas fincas y en otras no fueron detectables. la información que entregó la encuesta de patrones de uso y manejo en las fincas muestreadas en el municipio de gigante, huila (farias, 2003) mostró que los plaguicidas de mayor uso son los piretroides, tales como λ-cihalotrina, permetrina y λ-ciflutrina y de estos compuestos no se encontraron residuos que sobrepasaran los lmr. en el caso de clorpirifos donde se encontraron dos muestras positivas no se reportó el uso de ese plaguicida, lo cual lleva a pensar en la omisión de los patrones de uso por parte del agricultor. el porcentaje de uso de este plaguicida en el municipio de gigante en tomate sólo fue del 13,8 %. las muestras positivas se analizaron por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas verificando por medio del espectro de masas del clorpirifos la confirmación de las dos muestras positivas en tomate en el municipio de gigante, huila. las tablas 5 y 6 muestran los resultados de las muestras en fresa y tomate. la figura 4 muestra el cromatograma de una de las muestras positivas con clorpirifos en tomate. de acuerdo con los resultados que se obtuvieron, se observa en general, la no presencia de residuos de plaguicidas que sobrepasen los límites máximos de residuos. cuando los plaguicidas se aplican indiscriminadamente, y no bajo las recomendaciones técnicas para su aplicación, existe mayor posibilidad de encontrar muestras positivas; ello fue lo que sucedió con las dos muestras de tomate, donde posiblemente se omitió la información verídica por parte del agricultor. para evitar riesgos es necesario promover un uso adecuado de los plaguicidas dentro de las buenas prácticas agrícolas haciendo énfasis en las recomendaciones técnicas para su aplicación. esto garantiza productos adecuados e inocuos para el consumo humano. figura 4. cromatograma de tomate, muestra no. 8, gigante (huila), con residuos de clorpirifos. como conclusión los resultados de este estudio son muy importantes para colombia pues las posibilidades de comercialización y exportación de los productos colombianos son muy altas si se asegura la no presencia de residuos de plaguicidas en nuestras frutas y hortalizas. también es importante recalcar que este estudio es un aporte para la comunidad pues el hecho de consumir productos libres de plaguicidas, garantiza productos apropiados para el consumo humano eliminando el riesgo para la salud humana. las metodologías aplicadas y validadas ofrecen al país una herramienta analítica de gran valor, confiabilidad e idoneidad que facilitaran estudios y monitoreo en la determinación de residuos de plaguicidas en frutas y hortalizas. agronomía colombiana 208 vol. 21 · no. 3 tabla 6. resultados de la evaluación de residuos en tomate. muestra compuesto concentración mg/kg lmr (mg/kg) toa001 propargite trazas toa002 triflumuron 0,040 ± 0,02 0,05 clorpirifos 2,66 ± 0,12 0,5 endosulfan trazas propargite 0,652 ± 0,55 2,0 permetrina trazas toa003 cipermetrina n.d. toa004 λ-cihalotrina 0.04 ± 0,002 0,05 toa005 clorpirifos trazas 0,5 endosulfan 0,254 ± 0,07 2,0 propargite n.d. toa006 clorpirifos 0,095 ± 0,01 0,5 toa007 λ-ciflutrina n.d. metamidofos trazas λ-cihalotrina trazas toa008 clorpirifos 0,862 ± 0,02 0,5 λ-cihalotrina trazas toa009 clorpirifos trazas toa010 endosulfan trazas propargite 1,357 ± 0,68 2,0 trazas: concentraciones entre cmd y cmc n.d. concentraciones menores a cmd practices of method validation. mpg books ltd. bodmin, cornwall, uk, pp. 75-88. farias, d.m. 2003. estudio de residuos de plaguicidas en tomate. tesis de grado (maestría en ciencias químicas). universidad nacional de colombia, departamento de química, facultad de ciencias. bogotá. 92 p. ghods, a. 2000. principles and practice of extraction and clean-up for pesticide residue analysis. seibersdorf: fao/ iaea training and reference center for food and pesticide control. 42 p. godula, m.; j. haslova y a. katerina. 1999. pulsed splitless injection and the extent of matriz effects in the analysis of pesticides. j. high resol. chromatogr. 22, 395-402. bibliografía andersson, a. y h. palsheden. 1991. comparison of the efficiency of different glc multi-residue methods on crops containing pesticide residues. fresenius j. anal. chem. 339, 365-367. bourdon, r.d. 2002. evaluación de la residualidad de plaguicidas en uchuva (physalis peruviana l.) en el departamento de cundinamarca. trabajo de grado. universidad nacional de colombia, departamento de química, facultad de ciencias. bogotá. 107 p. el-bidaoui, m.; o. jarju; b. maestroni; y. phakaeiw y a. ambrus. 2000. testing the effect of sample processing and storage on the stability of residues. en: principles and tabla 5. resultados de la evaluación de residuos en fresa. cod. muestra compuesto concentración (mg/kg) lmr (mg/kg) fra001 facatativá # 01 malation trazas 1,0 captan 2,8 ± 0,34 20,0 fra002 sibaté # 01 clorotalonil 0,25 ± 0,07 captan 1,13 ± 0,28 20,0 fra003 sibaté # 02 clorpirifos trazas fra004 sibaté # 03 fra005 sibaté # 04 captan 0,709 ± 0,31 20,0 fra006 sibaté # 05 malation 0,138 ± 0,04 1,0 profenofos trazas fra007 sibaté # 06 fra008 sibaté # 07 captan 0,628 ± 0,31 20,0 fra009 sibaté # 08 clorotalonil 1,14 ± 0,07 captan 1,41 ± 0,27 20,0 fra010 sibaté # 09 fra011 sibaté # 10 captan 2,76± 0,34 20,0 fra012 sibaté # 11 clorpirifos trazas fra013 sibaté # 12 dimetoato trazas 1,0 profenofos trazas fra014 sibaté # 13 captan 0,767 ± 0,30 20,0 fra015 guasca # 01 captan 0,659 ± 0,31 20,0 fra016 guasca # 02 fra017 guasca # 03 fra018 guasca # 04 captan 0,461 ± 0,33 20,0 fra019 guasca # 05 fra020 guasca # 06 captan 1,38 ± 0,27 20,0 trazas: concentraciones entre cmd y cmc. guerrero: estudio de residuos de plaguicidas... 2092003 haslova, j.; k. holadova; v. kocourek; j. poustka; m. godula; p. cuhra y m. kempny. 1998. matrix-induced effects: a critical point in the chromatographic analysis of pesticide residues. j. chrom. a 800, 283-295. hernández, f.; j. grases; j. beltrán y j. sancho. 1990. a comparative study of different multiresidue methods for the determination of pesticides in fruit samples by gas chromatography. chromatographia 29(9/10), 459-466. hill, a.; c. harris, c. y a. warburton. 2000. effects of sample processing on pesticide residues in fruits ands vegetables. en: principles and practices of method validation. mpg books ltd. bodmin, cornwall, uk, pp. 41-48. iupac. 1998. guideline for calibration in analytical chemistry. pure and applied chem. 70, 993. kadenczki, l.; z. arpad e i. gardi. 1992. column extraction of residues of several pesticides from fruits and vegetables: a simple multiresidue analysis method. j. aoac int. 75(1), 53-61. lee, s.m. 1991. comparison of the atomic emission detector to other element-selective detectors for the gas chromatographic analysis of pesticide residues. j. agric. food. chem. 39, 2192-2199. long, g.l. y j.d. winefordner. 1983. limit of detection. a closer look at the iupac definition. report. anal. chem. 55, 712a-715a. meier, p.c. y r.e. zund. 1993. statistical methods in analytical chemistry. en: wineforder, j.d. (ed). a series of monographs on analytical chemistry and its applications. john willey y sons. usa. vol 123, 321 p. ministerio de salud de colombia. decreto 1843 de 1991. uso y manejo de plaguicidas. capítulo xii. montaño, m. 2001. evaluación de la residualidad de plaguicidas en fresa (fragaria spp.) en el departamento de cundinamarca. trabajo de grado. universidad nacional de colombia, departamento de química, facultad de ciencias. bogotá. 97 p. montaño, m. y j.a. guerrero. 2001. validación de una metodología multirresiduo para la determinación de residuos de plaguicidas en fresa (fragaria spp.) por cromatografía de gases. revista colombiana de química 30(1), 37-46. moreno, m.l. 2001. evaluación de la residualidad de plaguicidas en el repollo (brassica oleracea var. capitata) en el departamento de cundinamarca. trabajo de grado. universidad nacional de colombia, departamento de química, facultad de ciencias. bogotá. 127 p. moreno, m.l. y j.a. guerrero. 2002. validación de una metodología multiresiduo para la determinación de residuos de plaguicidas en repollo. (brassica oeracea var. capitata) por cromatografía de gases. revista colombiana de química 31(1), 19-32. muñoz, v.h. 1992. situación y perspectivas de la horticultura en colombia. en: primer curso de horticultura de clima frio. conferencia. ica tibaitatá. mosquera. nausa, o.f. sin fecha. diagnóstico de patrones de uso y manejo de plaguicidas en frutales de clima frío en el departamento de cundinamarca. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. programa conjunto fao/oms sobre normas alimentarias. codex alimentarius. 1996. 2 ed. roma: organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación, organización mundial de la salud. roma. 473 p. santiago, j.c. 2000. diagnóstico de uso y manejo de plaguicidas en tres cultivos hortícolas en la sabana de bogotá y propuesta de un índice de predicción de residuos de plaguicidas. trabajo de grado. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. bogotá. 60 p. sawyer, l.; b. mcmahon; w. newsome y g. parker. 1990. pesticide and industrial chemical residues. en: helrich, k. (ed.) official methods of analysis. association of official analytical chemists, agricultural chemicals, contaminants and drugs. volume 1. association of official analytical chemists. arlington, va, usa. pp. 274-290. soboleva, e.; n. rathor; a. mageto y a. ambrus. 2000. estimation of significance of matrix-induced chromatographic effects. en: principles and practices of method validation. mpg books ltd. bodmin, coenwall, uk, pp. 138-156. tekel, j. y s. hatrik. 1996. pesticide residue analyses in plant material by chromatographic methods: clean-up procedures and selective detectors. j. chrom. a 754, 397-410. torres, c.m.; y. pico y j. mañes. 1996. determination of pesticide residues in fruit and vegetables. j. chrom. a 754, 301-331. soil, climate, and management practices associated with the prevalence of clubroot in colombia received for publication: march 3, 2022. accepted for publication: july 14, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.101461 1 universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 department of agricultural, food and nutritional science, university of alberta. alberta (canada). * corresponding author: cgarciad@unal.edu.co agronomía colombiana 40(2), 228-236, 2022 abstract resumen clubroot disease caused by plasmodiophora brassicae is a major constraint for cruciferous crops in colombia; however, information regarding its spread and the relationship between environmental and crop management practices with its occurrence in the country is scarce. this research established clubroot prevalence in the main cruciferous productive areas in colombia and the relation of its occurrence with crop management practices, soil, and climatic characteristics. in total, 127 fields were visited along eight departments. clubroot infestation was determined either by direct inspection of roots of host plants for clubroot symptoms or by report of previous observation of the disease symptoms by the farmers. soil samples were collected for physical and chemical analysis, climatic information was obtained, and farmers were surveyed on the management practices of the production systems. the survey confirmed the presence of the disease in 53.6% of the visited fields. the only department where the disease symptoms were not observed nor reported was nariño. a negative correlation was found between the disease occurrence and the content of aluminum in the soil, the number of days with rain per year, and the cultivation of clubroot-resistant hybrids. moreover, a positive correlation was observed with the inclusion of cruciferous crops in the rotation scheme, the effective cation exchange capacity of the soil, soil ph, and the content of phosphorus, calcium, boron, and copper in the soil. la hernia de las crucíferas, causada por plasmodiophora brassicae, es una de las mayores limitantes para la producción de crucíferas en colombia; no obstante, la información sobre su prevalencia, y la relación entre las condiciones ambientales y prácticas de manejo con su ocurrencia es escasa. esta investigación estableció la prevalencia de la hernia de las crucíferas en las principales zonas productoras de crucíferas en colombia y la relación entre su ocurrencia, las prácticas de manejo y algunas condiciones edafo-climáticas. en total se visitaron 127 lotes en ocho departamentos. la infestación por hernia de las crucíferas se determinó por inspección directa de raíces de hospederos susceptibles y por reporte de observación de síntomas por parte del agricultor. se colectaron muestras de suelo para análisis fisicoquímicos; además se obtuvo información climática y se encuestó a los agricultores con respecto a sus sistemas de producción. la investigación determinó que el 53.6% de los lotes visitados estaban infestados. el único departamento donde no se observaron ni reportaron síntomas de la enfermedad fue nariño. se encontró una correlación negativa entre la presencia de la enfermedad y el contenido de aluminio en suelo, el número de días con lluvia al año y el cultivo de híbridos resistentes a la enfermedad. además, se encontró una correlación positiva entre la presencia de la enfermedad y la inclusión de especies crucíferas en el esquema de rotación, la capacidad de intercambio catiónico, el ph del suelo y el contenido de fósforo, calcio, boro y cobre en el suelo. key words: pathogen spread, point biseria l correlation, soilborne disease, epidemiology, plasmodiophora brassicae. palabras clave: dispersión de patógenos, correlación biserial puntual, patógeno de suelo, epidemiología, plasmodiophora brassicae. soil, climate, and management practices associated with the prevalence of clubroot in colombia suelo, clima y prácticas de manejo asociadas a la prevalencia de la hernia de las crucíferas en colombia andrea botero ramírez1, 2, fabián leonardo padilla-huertas1, and celsa garcía1* introduction clubroot disease is caused by plasmodiophora brassicae woronin, a soilborne protozoan. in latin america, this disease has been reported from mexico, costa rica, guatemala, bolivia, venezuela, ecuador, peru, chile, brazil, and colombia; however, studies reporting the disease severity and economic losses it causes are not available (botero et al., 2019). clubroot reduces yield in vegetable crops of the brassicaceae family that, in 2017 occupied 2600 ha in colombia (3.5% of the cultivation area in vegetable crops in the country) (madr, 2018). disease symptoms are observed as galls in the plant roots that impede nutrients and water uptake and cause growth delay, https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.101461 mailto:cgarciad@unal.edu.co 229botero ramírez, padilla-huertas, and garcía: soil, climate, and management practices associated with the prevalence of clubroot in colombia wilting, chlorosis, and even plant death when symptoms are severe (dixon, 2009). the disease cycle is divided into three main stages. during the primary infection, resting spores in soil detect root exudates of a host plant and induces their germination into a primary zoospore that swims towards the plant root hairs. once in the root hairs, penetration occurs; and a primary plasmodium develops. this plasmodium will later cleave into a zoosporangium that produces secondary zoospores that are responsible for the secondary infection. during the secondary stage, cells of the root cortex are infected; and the disease symptoms become visible. the last stage happens when resting spores are produced in the root galls to be later released into the soil. those resting spores will serve as primary inoculum for future infections (kageyama & asano, 2009). clubroot management is quite difficult, mainly because of the production of resting spores that can survive in soil in the absence of a host for up to 17 years (wallenhammar, 1996). however, their average lifespan is around five to six years (hwang et al., 2015). this is one of the main features that makes clubroot disease one of the major threats to cruciferous crop production around the world, including colombia (jaramillo & díaz, 2006; dixon, 2009). incidence and severity of diseases are modulated by the disease triangle components (host, environment, and pathogen) (agrios, 2005). among the environmental conditions affecting clubroot development, the most important are temperature, soil moisture, and soil properties. the most studied are soil ph, boron, and calcium contents. the optimum ph range for clubroot development has previously been determined to be between 5 and 6.5 (webster & dixon, 1991b; narisawa et al., 2005; niwa et al., 2007, 2008; gossen et al., 2013; rashid et al., 2013). an increase of concentration of both the nutrients calcium and boron is related to a reduction in the primary infection of the pathogen and plasmodia dehiscence (webster & dixon, 1991a, 1991b). soil moisture is regarded as one of the most important factors affecting clubroot development, with disease incidence and severity increasing together with moisture levels (samuel & garrett, 1945; hamilton & crête, 1978; dobson et al., 1982; narisawa et al., 2005). finally, previous reports have found that the optimal conditions for clubroot development include a temperature between 20 and 25°c, a soil ph between 5 and 5.6, and an inoculum density of 106 resting spores per plant (sharma et al., 2011; gossen et al., 2012, 2013). while the planting of resistant cultivars is the most efficient and convenient method for clubroot management, intensive cropping of clubroot resistant cultivars (cr) exerts significant selection pressure on the pathogen (holtz et al., 2018). this pressure can result in shifts in the virulence of pathogen populations, favoring the emergence of pathotypes that can break or overcome resistance, as has already been observed in canola and chinese cabbage in japan, canada, and europe (kuginuki et al., 1999; diederichsen et al., 2014; orgeur et al., 2016; strelkov et al., 2016). understanding the spatial patterns of pathogen populations or diseased plants is crucial to design disease management strategies (madden et al., 2007). in colombia, clubroot research is scarce and has been focused mainly on disease management (velandia et al., 1998; botero et al., 2015; botero-ramírez et al., 2016). furthermore, currently, clubroot preva lence in colombia and the relationship of its occurrence in the main cruciferous crops (cabbage (brassica oleracea var. capitata), broccoli (b. oleracea var. italica) and caulif lower (b. oleracea var. botrytis)) with field management practices, soil properties and climatic characteristics are unknown. given the lack of knowledge on clubroot prevalence in colombia and the relationship of the disease occurrence with soil properties, climate, and crop management strategies, this research sought to achieve two main objectives: i) to determine the disease prevalence in the most important regions where cruciferous crops are grown in colombia; ii) to evaluate the correlation between the soil properties, climate characteristics, and crop management strategies with the disease occurrence. this knowledge is needed to understand the impact of production practices of cruciferous crops on clubroot disease to outline more accurate disease management strategies. materials and methods in total, 127 fields were visited in february and march of 2017 to establish the prevalence of clubroot throughout the main productive regions of cruciferous crops in colombia. the fields were located in the departments of cundinamarca, antioquia, nariño, boyacá, valle del cauca, norte de santander, caldas, and cauca. caldas was included because it was the first department where clubroot was reported in 1969 (torres, 1969). the number of samples collected in each department was defined based on the cropped area in cabbage, broccoli, and caulif lower in 2016 (madr, 2016) (tab. 1). 230 agron. colomb. 40(2) 2022 table 1. cultivated area of cruciferous crops in the most productive departments of colombia and the number of fields visited in each department. department area in cruciferous crops in 2016* (ha) number of fields visited cundinamarca 731.7 33 antioquia 831.3 29 nariño 522.4 28 boyacá 117.2 10 valle del cauca 221.9 10 norte de santander 233.4 9 cauca 37.6 3 caldas 51.9 3 *the data presented are based on statistics of production from the ministry of agriculture and rural development (madr, 2018). clubroot infestation a field was determined as clubroot infested either by direct observation of typical symptoms (galling on roots) in cruciferous crops or weeds or after being reported by the farmer. when the field was with cruciferous crops at the time of the visit, plants were evaluated for the presence of symptoms; when a different crop was grown, cruciferous weeds were assessed. when cruciferous crops were growing, twenty plants were extracted and assessed for the presence of root galls, ten were evaluated at the field entrance, and ten more following the “w” pattern sampling. when a different crop was growing, nine points were assessed following the “w” pattern sampling for the presence of cruciferous weeds, and when present, those were removed and evaluated for the presence of typical clubroot symptoms. in either case, once the disease symptoms were observed the sampling was stopped, and the field was set as clubroot infested. in those cases, were the farmer confirmed previous observations of the disease symptoms, plants were also evaluated at the patches where clubroot had been observed before. soil samples at each sampling site, a composite soil sample of 500 g was collected from the top 20 cm of the soil profile. at the central point of the “w” a metal cylinder with unperturbed soil was collected for bulk and particle density estimation. chemical and physical analyzes of the samples were performed at the soil and water laboratory of the faculty of agricultural sciences at the universidad nacional de colombia. crop management information information regarding the management of the fields and clubroot disease was obtained by surveying the farmers in the visited fields. the farmers were interviewed if they were familiar with clubroot symptoms; if they were not familiar with clubroot symptoms, photographs of typical symptoms of the disease were shown, and they were asked again if they had observed them before. on management strategies, farmers were asked about the period during which the farmer had been growing the field, the cultivated area, the rotation scheme, the cruciferous cultivars planted, the propagation strategy, the machinery used and its provenance, the type and application frequency of liming materials and compost, and harvest residue management. in total, 98 farmers were surveyed, since at some places it was impossible to contact the field owner or worker. climatic information climatic information was obtained from the closest ideam weather station to the sampling point. the dataset consisted in the historical normalized data from 1982 to 2010 (ideam, 2014). analysis included average, maximum and minimum temperature, relative humidity, monthly precipitation, and number of rainy days per year. statistical analysis data analysis was performed using the sas software (version 9.4 for windows, sas institute inc., cary, nc, usa). point biserial correlation analysis were done to correlate continuous (climatic variables, soil properties) and dichotomic variables (crop management practices and disease infestation) (kornbrot, 2014) using the corr procedure. results description of cruciferous crops in colombia cruciferous crops were grown in 80 of the 127 surveyed fields. in those the main identified crops included green cabbage (64 fields representing 80% of the fields grown in cruciferous crops), red cabbage (5 fields representing 6.25% of the fields grown in cruciferous crops), broccoli (6 fields representing 7.5% of the fields grown in cruciferous crops), and caulif lower (5 fields representing 6.25 % of the fields). the most commonly grown green cabbage cultivars were the susceptible hybrids ‘delus’ (semillas arroyave, 2006), and ‘globe master’ (agroglobal s.a, 2022a), and the cr hybrid ‘tekila’ (syngenta, 2016). those hybrids were grown in different regions, ‘delus’ was cultivated mainly in cundinamarca and boyacá, while ‘globe master’ was mostly grown in caldas and norte de santander. on the other hand, the cr hybrid ‘tekila’ predominated in antioquia. 231botero ramírez, padilla-huertas, and garcía: soil, climate, and management practices associated with the prevalence of clubroot in colombia in all other departments, farmers do not know the name of the variety they were growing. none of the other cruciferous species showed a clear pattern in the department where they were grown. of the 25% of farmers cultivating red cabbage, 67% of the farmers growing broccoli, and 60% of those growing caulif lower did not know the name of the variety they grew. half of the farmers cultivating red cabbage grew the hybrid ‘ruby king’ (agroglobal s.a, 2022b) and 25% of them grew the hybrid ‘sombrero’ (bejo eurosemillas, 2022). for broccoli, 33% of the farmers cultivated the hybrid ‘legacy’ (bayer, 2022), and, for caulif lower, 40% of the farmers employed the hybrid ‘skywalker-f1’ (bejo, 2022). it must be pointed out that none of the cropped varieties of red cabbage, broccoli or caulif lower are clubroot resistant. cruciferous crops are grown in small areas; the national average size of the fields was 3 ha. the size of the fields was different among departments. antioquia, cundinamarca, valle del cauca, and nariño were the only departments with fields larger than 1 ha with average sizes of 7.1, 3.3, 1.8 and 1.6 ha, respectively. production of cruciferous crops in the country had high agroclimatic variability and these are allocated at altitudes between 1600 and 3000 m a.s.l. from the surveyed field, 10% of the fields were at altitudes between 1600 and 2000 m a.s.l., 20% were between 2000 and 2500 m a.s.l., and the remaining 30% were between 2500 and 3100 m a.s.l. in cundinamarca, boyacá, nariño, and norte de santander (half of the visited crops) cruciferous crops were allocated at altitudes between 2500 to 3600 m a.s.l. in antioquia and the norte de santander cruciferous crops were at altitudes between 2000 and 2500 m a.s.l. in cauca, valle del cauca and caldas, the fields were at altitudes between 1674 and 2343 m a.s.l. clubroot prevalence in colombia the prevalence of clubroot was established within the departments where most of the cruciferous crops are grown in the country (fig. 1). those fields where the disease symptoms were observed in any host plant or where the farmer reported its occurrence in previous cycles of cruciferous crops were reported as clubroot infested. clubroot was present in 53.6% of the sampled fields; from these, 48.8% were fields where the disease was observed by the researchers. the remaining 4.8% were assumed as positives as the farmer reported to have observed the disease in previous crop cycles. the disease was observed in all visited departments with the exception of nariño (figs. 1 and 2). in nariño, boyacá, and caldas, most of the farmers were not familiar with the disease symptoms (data not shown). in the municipalities of sogamoso (boyacá) and popayán (cauca), plants with typical clubroot symptoms were observed in fields of farmers who were not familiar with the disease and could not recognize its symptoms. furthermore, they attributed yield losses, and symptoms such as wilting and reduction in the crop (caused by plant death) to different stresses such as water deficit and nutritional deficiencies. in antioquia, the disease symptoms were not observed in green cabbage. according to the farmers, clubroot was observed the first time around 2001 in cundinamarca, 2011 in boyacá, and 2013 in norte de santander. it was impossible to determine the approximate year when the disease was observed for the first time in antioquia, caldas, valle del cauca, and cauca. d is ea se p re va le nc e (% ) 0 50 40 30 20 10 60 90 80 70 100 antioquiavalle del cauca norte de santander boyacátotal departaments nariñocaucacundinamarca caldas figure 1. clubroot prevalence in the main productive departments of cruciferous crops in colombia. the graph shows the percentage of fields where clubroot symptoms were observed in any susceptible host (dark bars) or where farmers reported observation of clubroot symptoms in previous cycles of cruciferous crops (white bars). percentages were estimated using a total of 127 fields visited in 2017. 232 agron. colomb. 40(2) 2022 relationship between the soil, environmental characteristics, and clubroot infestation a correlation between clubroot infestation, soil characteristics, and environmental variables was established (tab. 2). from the evaluated variables, calcium, phosphorus, boron, copper, soil ph and the effective cation exchange capacity (ecec) were positively correlated with the disease infestation (tab. 2). those results show that as levels in these variables increase, the odds of observing the disease in a field increases as well. however, aluminium content in soil and the average of rainy days per year showed a negative correlation with clubroot infestation. this implies that the odds of finding the disease in a field are reduced as the aluminium content in soil and the number of rainy days per year increase. relationship between crop management and clubroot infestation analysis showed that the probability of finding a clubrootinfested field is higher whenever cruciferous crops are included in the rotation scheme, and these chances are reduced when cr cultivars are included in the rotation scheme (tab. 3). soil and climatic characteristics and their relationship with the clubroot infestation only the soil ph, the ecec, the aluminium, phosphorous, calcium, boron and copper contents in soil and the number of rainy days per year correlated with clubroot infestation. the ph of the sampled soils was between 4.45 and 7.75. in cundinamarca, soil ph was between 4.66 and 7.07, in figure 2. clubroot prevalence in the main productive areas of cruciferous crops in colombia. the map presents the departments were a survey for clubroot disease was conducted in 127 fields; the color cyan shows the only department where clubroot symptoms were not observed nor reported; in red the departments where clubroot symptoms were observed and/or reported. 233botero ramírez, padilla-huertas, and garcía: soil, climate, and management practices associated with the prevalence of clubroot in colombia boyacá it was between 5.11 and 7.7, between 4.75 and 6.93 in caldas, between 6.12 and 7.75 in norte de santander, between 4.68 and 7.72 in valle del cauca, between 4.45 and 6.47 in cauca, between 4.85 and 7.33 in nariño, and between 4.85 and 7.33 in antioquia. the ecec was highly variable, ranging from 1.03 to 85 meq 100 g-1, and cundinamarca and boyacá had the highest averages (33 and 30 meq 100 g-1, respectively). calcium, aluminium, phosphorus, copper, and boron contents in soil had average values of 17.22 meq 100 g-1, 0.76 meq 100 g-1, 21.99 mg kg-1, 2.23 mg kg-1, and 0.59 mg kg-1, respectively. the national average of number of rainy days per year was 149, and departmental averages were 135 d in boyacá, 180 d in caldas, 171 d in norte de santander, 213 d in cauca, 161 d in valle del cauca, 195 d in nariño, and 217 d in antioquia. discussion this research reports on the first clubroot survey conducted in colombia, and to our knowledge in latin america. the research allowed the estimation of the disease prevalence in the main productive areas of cruciferous crops in colombia. it also assessed the correlation between clubroot infestation and soil and climatic characteristics, and crop management strategies. this survey confirmed that clubroot is present in all departments where cruciferous crops are grown in colombia with the exception of nariño. these results expand previous reports from torres (1969) and jaramillo and díaz (2006), who confirmed the disease presence in cundinamarca, antioquia and caldas, therefore, confirming for the first time clubroot infestation of fields in norte de santander, cauca, valle del cauca and boyacá. though in nariño disease symptoms were not observed, the department cannot be declared ‘clubroot free’ yet; further confirmation is required by the application of molecular techniques for p. brassicae detection in soil such as endpoint pcr and/ or qpcr (cao et al., 2007; rennie et al., 2011). given the widespread presence of the pathogen in the country, it is likely that some inoculum of p. brassicae is already present in the fields of nariño, but the inoculum densities are below the required threshold to cause visible disease symptoms under the predominant environmental conditions. hwang et al. (2011) reported that for consistent symptoms of development under highly conductive conditions, a minimum table 2. point biserial correlation of clubroot infestation and soil properties or environmental characteristics in the main productive areas of cruciferous crops in colombia. variable point biserial correlation coefficient p-value soil chemical properties ph 0.272 0.0037* ececa 0.259 0.0058* organic carbon (%) -0.056 0.556 nitrogen (%) -0.057 0.550 calcium (meq/100 g) 0.268 0.004* potassium (meq/100 g) 0.084 0.375 magnesium (meq/100 g) 0.168 0.074 sodium (meq/100 g) 0.140 0.139 aluminum (meq/100 g) -0.259 0.030* phosphorus (mg kg-1) 0.413 <0.0001** copper (mg kg-1) 0.268 0.0042* iron (mg kg-1) -0.141 0.137 manganese (mg kg-1) 0.129 0.176 zinc (mg kg-1) 0.112 0.241 boron (mg kg-1) 0.289 0.002* environmental characteristics altitude (m a.s.l.) -0.165 0.092 rainfallb (mm) -0.188 0.060 number of rainy days per yearb -0.297 0.002* average temperatureb (°c) 0.070 0.620 maximum temperatureb (°c) 0.133 0.370 minimum temperature b(°c) 0.102 0.491 a effective cation exchange capacity. b annual average of the historical normalized data from 1981-2010. the asterisks (*) show the variables which are correlated with clubroot infestation (p<0.05). table 3. point biserial correlation of clubroot presence and crop management variables in the productive areas of cruciferous crops in colombia. variable point biserial correlation coefficient p-value use of seedlings instead of direct sowing -0.069 0.535 inclusion of cruciferous crops in rotation scheme 0.763 <0.0001* cruciferous cultivars included in rotation scheme -0.489 0.0006* property of the mechanisation equipment -0.007 0.949 application of liming materials -0.211 0.053 application of organic matter 0.042 0.701 application of fresh organic matter -0.031 0.823 incorporation of harvest residues 0.110 0.311 the asterisks (*) show the variables that are correlated with clubroot infestation (p<0.05). 234 agron. colomb. 40(2) 2022 inoculum density of 1x103 resting spores per gram of soil is required. the department either has lower inoculum densities or the environmental conditions are not conducive for symptom development. our results show that about half of the fields where cruciferous crops are grown in colombia are infested with clubroot (national prevalence 53.6%). however, this estimation is likely skewed, and the percentage of infested fields is even higher. such skewing might have been caused by antioquia, since in this department clubroot symptoms were not found in fields grown with white cabbage since all of them were grown with the cultivar ‘tekila’. therefore, it is likely that p. brassicae inoculum is already present in those fields, but they were reported as non-infested since disease symptoms were not observed by the researchers nor by the farmers in that department. the fields where clubroot was reported and/or observed were grown with red cabbage, broccoli, or caulif lower, given that resistant cultivars with highly commercial acceptance are not available. a positive relationship was observed between the diseasé s presence and some edaphic conditions such as ph, ecec, and aluminium, phosphorus, calcium, boron, and copper contents in soil. calcium content in soil and ph are crucial for clubroot development (webster & dixon, 1991b). previous research shows a weak correlation between clubroot and soil ph, where alkaline soils (with ph higher than 7.2) can reduce disease levels even under highly conductive scenarios (wallenhammar, 1996; gossen et al., 2013). these results at first glance would indicate a disagreement of previous reports with ours, since our results show that as the ph increases so does the likelihood of finding an infested field. conducive ph levels for clubroot development are between 5.0 and 6.5 (webster & dixon, 1991a; narisawa et al., 2005; niwa et al., 2007, 2008; ruaro et al., 2010; gossen et al., 2013; rashid et al., 2013). from the collected soil samples 83.6% were acidic, from those, 76% were in the range between 5.0 and 6.5 the most favourable ph for the disease development. this might indicate that the observed ph values in this research are below or very close to the optimum required for disease development. for that reason, as the ph levels are increased the conditions for the disease development are improved, explaining the observed correlation. as calcium and boron content in soil increased, the chance of finding clubroot in a field increased. these results differ from previous research reporting that an increment in calcium and boron concentrations cause a reduction in the number of infections and expression of the disease symptoms (webster & dixon, 1991a, 1991b). the effect of these nutrients over the disease symptoms is negatively correlated with the inoculum levels; and thus, under high inoculum pressure, disease reduction is diminished (webster & dixon, 1991a, 1991b; gossen et al., 2014). in most of the infested fields, disease was very severe (data not shown); as disease severity is positively corelated with high inoculum densities (murakami et al., 2002) we can presume that inoculum levels in the infested fields is high, hindering the calcium and boron effect on it. bhering et al. (2017) reported that low ph values and high aluminium contents in soil are favourable for clubroot development; however, our results show the opposite pattern. the negative correlation between clubroot infestation and aluminium contents in soil might be explained mainly by the negative effect of aluminium over the reduction of root branching in the host roots (marschner, 1995); it can lower the infection probability and along with it the chance of finding the disease in a field. however, that hypothesis needs to be proved by further research. the largest correlation coefficient with disease occurrence was for the inclusion of cruciferous crops in the rotation scheme; that agrees with reports from gossen et al. (2014) and dixon (2009), who state that clubroot incidence and severity increases as cruciferous crops are intensified. finally, a negative correlation was found in the number of rainy days per year and clubroot infestation. bhering et al. (2017) indicates a lower chance of observing clubroot disease in areas with low precipitation and well drained soils, but f luctuations in the amount of precipitation (rainy seasons, with precipitation levels over the average, followed by drought seasons) can cause epidemics. it is also important to dig deeper into this observation, since it might be a spurious result; the departments with more rainy days per year were antioquia and nariño that also are the ones with the lowest number of infested fields, the first one because mostly cr cabbage is grown and the second because it might be clubroot free or the inoculum densities are low. this research confirmed the presence of clubroot in the main productive departments of cruciferous crops in colombia with the exception of nariño. based in the current methodology, nariño appears to be clubroot-free; however, further confirmation is required. this is the first research that attempts to establish clubroot disease status 235botero ramírez, padilla-huertas, and garcía: soil, climate, and management practices associated with the prevalence of clubroot in colombia in colombia, and it becomes a starting point for the design and implementation of integrated management practices for the disease. acknowledgments this research was funded by colciencias contract no 082-2016. we acknowledge camilo rincón for his support during sampling, edgar benitez sastoque for his technical support in the designing of the sampling strategy, diana carolina martínez for her administrative support, and all technicians and farmers that helped during the sampling process. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions abr, cgd, and flph contributed to development of the research concept. abr and cgd secured funding support and supervised and administered the project. abr and flph designed and directed sample collection and processing, abr performed statistical analyses and wrote the first draft of the manuscript. all authors contributed to manuscript revision, read, and approved the submitted version. literature cited agrios, g. (2005). plant pathology (5th ed.). elsevier academic press. agroglobal, s. a. (2022a, february). repollo bola verde: repollo globe master f1. https://www.agroglobal.com.co/images/ fichas_tecnicas_2022/ficha_tecnica_repollo_globe_master.pdf agroglobal, s. a. (2022b, february). repollo morado: repollo ruby king f1. https://www.agroglobal.com.co/images/fichas_tecnicas_2022/ficha_tecnica_repollo_ruby_king.pdf bayer. (2022, january). broccoli legacy. https://www.vegetables. bayer.com/us/en-us/seminis-products/broccoli/details.html/ broccoli_legacy_usa_seminis_fresh_market_open_field_ fresh_market_west.html bejo. (2022, december). skywalker f1. bejo usa. https://www. bejogt.com/colif lor/skywalker-f1-0 bejo eurosemillas. (2022, december). repollo morado. bejo eurosemillas. https://eurosemillascr.com/bejo/repollo-morado/ bhering, a. s., carmo, m. g. f., matos, t. s., lima, e. s. a., & sobrinho, n. m. b. a. (2017). soil factors related to the severity of clubroot in rio de janeiro, brazil. plant disease, 101(8), 1345–1353. https://doi.org/10.1094/pdis-07-16-1024-sr botero, a., gómez, i., benítez, é., & garcía, c. (2015). liming with dolomite reduces the efficacy of the biocontrol fungus trichoderma koningiopsis against cabbage clubroot. agronomía colombiana, 33(1), 49–57. https://doi.org/10.15446/agron. colomb.v33n1.46759 botero-ramírez, a., garcía-domínguez, c., & cotes, a. m. (2016). ef fect of three trichoderma species on clubroot disease in cabbage [master thesis, universidad nacional de colombia]. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/57400 botero, a., garcía, c., gossen, b. d., strelkov s. e., todd, c. d., bonham-smith, p. c., & pérez-lópez, e. (2019). clubroot disease in latin america: distribution and management strategies. plant pathology, 68(5), 827–833. https://doi.org/10.1111/ppa.13013 cao, t., tewari, j., & strelkov, s. e. (2007). molecular detection of plasmodiophora brassicae, causal agent of clubroot of crucifers, in plant and soil. plant disease, 91(1), 80–87. https:// doi.org/10.1094/pd-91-0080 diederichsen, e., frauen, m., & ludwig-müller, j. (2014). clubroot disease management challenges from a german perspective. canadian journal of plant pathology, 36(sup1), 85–98. https:// doi.org/10.1080/07060661.2013.861871 dixon, g. r. (2009). the occurrence and economic impact of plasmodiophora brassicae and clubroot disease. journal of plant growth regulation, 28, 194–202. https://doi.org/10.1007/ s00344-009-9090-y dobson, r., gabrielson, r. l., & baker, a. s. (1982). soil water matric potential requirements for root-hair and cortical infection of chinese cabbage by plasmodiophora brassicae. phytopathology, 72(12), 1598–1600. gossen, b. d., adhikari, k. k. c., & mcdonald, m. r. (2012). effects of temperature on infection and subsequent development of clubroot under controlled conditions. plant pathology, 61(3), 593–599. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02536.x gossen, b. d., deora, a., peng, g., hwang, s. f., & mcdonald, m. r. (2014). effect of environmental parameters on clubroot development and the risk of pathogen spread. canadian journal of plant pathology, 36(sup1), 37–48. https://doi.org/10.1080/07 060661.2013.859635 gossen, b. d., kasinathan, h., cao, t., manolii, v. p., strelkov, s. e., hwang, s. f., & mcdonald, m. r. (2013). interaction of ph and temperature affect infection and symptom development of plasmodiophora brassicae in canola. canadian journal of plant pathology, 35(3), 294–303. https://doi.org/10.1080/070 60661.2013.804882 hamilton, h. a., & crête, r. (1978). inf luence of soil moisture, soil ph, and liming sources on the incidence of clubroot, germination and growth of cabbage produced in mineral and organic soils under controlled conditions. canadian journal of plant science, 58(1), 45–53. https://doi.org/10.4141/cjps78-010 holtz, m. d., hwang, s. f., & strelkov, s. e. (2018). genotyping of plasmodiophora brassicae reveals the presence of distinct populations. bmc genomics, 19, article 254. https://doi. org/10.1186/s12864-018-4658-1 hwang, s. f., ahmed, h. u., zhou, q., strelkov, s. e., gossen, b. d., peng, g., & turnbull, g. d. (2011). inf luence of cultivar resistance and inoculum density on root hair infection of canola (brassica napus) by plasmodiophora bra ssicae. plant patholog y, 60 (5), 820 –829. ht t ps://doi. org/10.1111/j.1365-3059.2011.02457.x hwang, s. f., ahmed, h. u., zhou, q., turnbull, g. d., strelkov, s. e., gossen, b. d., & peng, g. (2015). effect of host and non-host crops on plasmodiophora brassicae resting spore concentrations and clubroot of canola. plant pathology, 64(5), 1198–1206. https://doi.org/10.1111/ppa.12347 https://agroglobal.com.co/semillas-de-hortalizas/repollo-globe-master-f1-detail?tmpl=component&format=pdf https://agroglobal.com.co/semillas-de-hortalizas/repollo-globe-master-f1-detail?tmpl=component&format=pdf https://agroglobal.com.co/semillas-de-hortalizas/repollo-globe-master-f1-detail?tmpl=component&format=pdf https://www.agroglobal.com.co/images/fichas_tecnicas_2022/ficha_tecnica_repollo_ruby_king.pdf https://www.agroglobal.com.co/images/fichas_tecnicas_2022/ficha_tecnica_repollo_ruby_king.pdf https://www.vegetables.bayer.com/us/en-us/seminis-products/broccoli/details.html/broccoli_legacy_usa_seminis_fresh_market_open_field_fresh_market_west.html https://www.vegetables.bayer.com/us/en-us/seminis-products/broccoli/details.html/broccoli_legacy_usa_seminis_fresh_market_open_field_fresh_market_west.html https://www.vegetables.bayer.com/us/en-us/seminis-products/broccoli/details.html/broccoli_legacy_usa_seminis_fresh_market_open_field_fresh_market_west.html https://www.vegetables.bayer.com/us/en-us/seminis-products/broccoli/details.html/broccoli_legacy_usa_seminis_fresh_market_open_field_fresh_market_west.html https://www.bejogt.com/coliflor/skywalker-f1-0 https://www.bejogt.com/coliflor/skywalker-f1-0 https://doi.org/10.1094/pdis-07-16-1024-sr https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.46759 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.46759 https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/57400 https://doi.org/10.1111/ppa.13013 https://doi.org/10.1094/pd-91-0080 https://doi.org/10.1094/pd-91-0080 https://doi.org/10.1080/07060661.2013.861871 https://doi.org/10.1080/07060661.2013.861871 https://doi.org/10.1007/s00344-009-9090-y https://doi.org/10.1007/s00344-009-9090-y https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02536.x https://doi.org/10.1080/07060661.2013.859635 https://doi.org/10.1080/07060661.2013.859635 https://doi.org/10.1080/07060661.2013.804882 https://doi.org/10.1080/07060661.2013.804882 https://doi.org/10.4141/cjps78-010 https://doi.org/10.1186/s12864-018-4658-1 https://doi.org/10.1186/s12864-018-4658-1 https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02457.x https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02457.x https://doi.org/10.1111/ppa.12347 236 agron. colomb. 40(2) 2022 ideam. (2022, january). servicios ideam. ideam instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales http:// www.ideam.gov.co/web/atencion-y-participacion-ciudadana/ tramites-servicios jaramillo, j., & díaz, c. (2006). el cultivo de las crucíferas: brócoli, colif lor, repollo, col china. corporación colombiana de investigación agropecuaria, corpoica. https://repository. agrosavia.co/handle/20.500.12324/13457 kageyama, k., & asano, t. (2009). life cycle of plasmodiophora brassicae. journal of plant growth regulation, 28(3), 203– 211. https://doi.org/10.1007/s00344-009-9101-z kornbrot, d. (2014). point biserial correlation. in n. balakrishnan, t. colton, b. everitt, w. piegorsch, f. ruggeri, & j. teugels (eds.), wiley statsref: statistics reference online. john wiley & sons. https://doi.org/10.1002/9781118445112.stat06227 kuginuki, y., yoshikawa, h., & hirai, m. (1999). variation in virulence of plasmodiophora brassicae in japan tested with clubroot-resistant cultivars of chinese cabbage (brassica rapa l. ssp. pekinensis). european journal of plant pathology, 105, 327–332. https://doi.org/10.1023/a:1008705413127 madden, l. v., hughes, g., & van den bosch, f. (eds.). (2007). the study of plant disease epidemics. american phytopatologycal society. marschner, h. (1995). mineral nutrition of higher plants. gulf professional publishing. madr. ministerio de agricultura y desarrollo rural. (2016). estadísticas agrícolas: área, producción, rendimiento y participación departamental por cultivo. agronet-ministerio de agricultura. madr. ministerio de agricultura y desarrollo rural. (2018). estadísticas agrícolas: área, producción, rendimiento y participación departamental por cultivo. agronet-ministerio de agricultura. murakami, h., tsushima, s., & shishido, y. (2002). factors affecting the pattern of the dose response curve of clubroot disease caused by plasmodiophora brassicae. soil science and plant nutrition, 48(3), 421–427. https://doi.org/10.1080/00380768. 2002.10409220 narisawa, k., shimura, m., usuki, f., fukuhara, s., & hashiba, t. (2005). effects of pathogen density, soil moisture, and soil ph on biological control of clubroot in chinese cabbage by heteroconium chaetospira. plant disease, 89(3), 285–290. https:// doi.org/10.1094/pd-89-0285 niwa, r., kumei, t., nomura, y., yoshida, s., osaki, m., & ezawa, t. (2007). increase in soil ph due to ca-rich organic matter application causes suppression of the clubroot disease of crucifers. soil biology and biochemistry, 39(3), 778–785. https:// doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.09.027 niwa, r., nomura, y., osaki, m., & ezawa, t. (2008). suppression of clubroot disease under neutral ph caused by inhibition of spore germination of plasmodiophora brassicae in the rhizosphere. plant pathology, 57(3), 445–452. https://doi. org/10.1111/j.1365-3059.2007.01817.x orgeur, g., jestin, c., delaunay, a., lebourg, d., bagot, p., corbel, a. l., perrot, s., manzanares-dauleux, m. j., & grimault, v. (2016). caractérisation des pathotypes de hernie des crucifères en france et mise au point d’un test pour l’évaluation de la résistance des variétés de colza. innovations agronomiques, 50, 145–155. rashid, a., ahmed, h. u., xiao, q., hwang, s. f., & strelkov, s. e. (2013). effects of root exudates and ph on plasmodiophora brassicae resting spore germination and infection of canola (brassica napus l.) root hairs. crop protection, 48, 16–23. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2012.11.025 rennie, d. c., manolii, v. p., cao, t., hwang, s. f., howard, r. j., & strelkov, s. e. (2011). direct evidence of surface infestation of seeds and tubers by plasmodiophora brassicae and quantification of spore loads. plant pathology, 60(5), 811–819. https:// doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02449.x ruaro, l., neto, v. c. l., & motta, a. c. v. (2010). efeito do ph do solo em diferentes níveis de concentração de inóculo no controle de plasmodiophora brassicae. summa phytopathologica, 36(1), 16–20. https://doi.org/10.1590/s0100-54052010000100002 samuel, g., & garrett, s. d. (1945). the infected root-hair count for estimating the activity of plasmodiophora brassicae woron. in the soil. annals of applied biology, 32(2), 96–101. https://doi. org/10.1111/j.1744-7348.1945.tb06767.x semillas arroyave. (2021, january). repollo delus. https://semillasarroyave.com/categoria-producto/hortalizas-y-frutas/ brassicas/repollo/ sharma, k., gossen, b. d., & mcdonald, m. r. (2011). effect of temperature on primary infection by plasmodiophora brassicae and initiation of clubroot symptoms. plant pathology, 60(5), 830–838. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02458.x strelkov, s. e., hwang, s. f., manolii, v. p., cao, t., & feindel, d. (2016). emergence of new virulence phenotypes of plasmodiophora brassicae on canola (brassica napus) in alberta, canada. european journal of plant pathology, 145, 517–529. https://doi.org/10.1007/s10658-016-0888-8 syngenta. (2016, june 30). tekila. syngenta. https://www.syngenta. com.co/tekila torres, e. (1969, september 14). brote epidémico de la hernia del repollo. el espectador. velandia, j., galindo, r., & ávila de moreno, c. (1998). evaluación de la gallinaza en el control de plasmodiophora brassicae en repollo. agronomía colombiana, 15(1), 1–6. https://revistas. unal.edu.co/index.php/agrocol/article/view/21488 wallenhammar, a. c. (1996). prevalence of plasmodiophora brassicae in a spring oilseed rape growing area in central sweden and factors inf luencing soil infestation levels. plant pathology, 45(4), 710–719. https://doi.org/10.1046/j.1365-3059.1996. d01-173.x webster, m. a., & dixon, g. r. (1991a). boron, ph and inoculum concentration inf luencing colonization by plasmodiophora brassicae. mycological research, 95(1), 74–79. https://doi. org/10.1016/s0953-7562(09)81363-4 webster, m. a., & dixon, g. r. (1991b). calcium, ph and inoculum concentration inf luencing colonization by plasmodiophora brassicae. mycological research, 95(1), 64–73. https://doi. org/10.1016/s0953-7562(09)81362-2 http://www.ideam.gov.co/web/atencion-y-participacion-ciudadana/tramites-servicios http://www.ideam.gov.co/web/atencion-y-participacion-ciudadana/tramites-servicios http://www.ideam.gov.co/web/atencion-y-participacion-ciudadana/tramites-servicios https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/13457 https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/13457 https://doi.org/10.1007/s00344-009-9101-z https://doi.org/10.1002/9781118445112.stat06227 https://doi.org/10.1023/a:1008705413127 https://doi.org/10.1080/00380768.2002.10409220 https://doi.org/10.1080/00380768.2002.10409220 https://doi.org/10.1094/pd-89-0285 https://doi.org/10.1094/pd-89-0285 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.09.027 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.09.027 https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2007.01817.x https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2007.01817.x https://doi.org/10.1016/j.cropro.2012.11.025 https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02449.x https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02449.x https://doi.org/10.1590/s0100-54052010000100002 https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1945.tb06767.x https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1945.tb06767.x https://semillasarroyave.com/categoria-producto/hortalizas-y-frutas/brassicas/repollo/ https://semillasarroyave.com/categoria-producto/hortalizas-y-frutas/brassicas/repollo/ https://semillasarroyave.com/categoria-producto/hortalizas-y-frutas/brassicas/repollo/ https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2011.02458.x https://doi.org/10.1007/s10658-016-0888-8 https://www.syngenta.com.co/tekila https://www.syngenta.com.co/tekila https://revistas.unal.edu.co/index.php/agrocol/article/view/21488 https://revistas.unal.edu.co/index.php/agrocol/article/view/21488 https://doi.org/10.1046/j.1365-3059.1996.d01-173.x https://doi.org/10.1046/j.1365-3059.1996.d01-173.x https://doi.org/10.1016/s0953-7562(09)81363-4 https://doi.org/10.1016/s0953-7562(09)81363-4 https://doi.org/10.1016/s0953-7562(09)81362-2 https://doi.org/10.1016/s0953-7562(09)81362-2 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e received for publication: july 16, 2022. accepted for publication: october 28, 2022 doi: 10.15446/agron.colomb.v40n3.103742 1 instituto federal de educação, ciência e tecnologia do espírito santo, es (brasil). 2 universidade federal do espírito santo, es (brasil). * corresponding author: julielsonoliveira@hotmail.com agronomía colombiana 40(3), 364-369, 2022 abstract resumen the chrysanthemum is one of the main ornamental species in the world. it has great relevance in the market. aphids are the main pests that affect the chrysanthemum crop and cause various types of damage to this plant. the objective of this study was to evaluate the inf luence of different cropping systems using photoselective screens on the population density of aphids in cut chrysanthemum. the study was carried out in an experimental area of the federal institute of espírito santo – campus itapina (brazil) in a randomized complete block design, according to the split-plot scheme over time. the experiment was established in 3 blocks of 12 m in length with plots of 3 m containing different photoselective screens (red, silver, and black) and the control treatment (open field). repeated evaluations at different times were done at 0, 15, 30, 45, and 60 d. data were checked for normality and homoscedasticity and submitted to the tukey’s test (p<0.05) and a non-parametric method of smoothing a dispersion graph with local weight (loess regression). regardless of the color of the photoselective screen, there was a lower incidence of aphids compared to the open field treatment in the chrysanthemum culture with an average reduction of 84%. for the different sampling times, the tukey test did not show significant differences between the means of aphid incidence in the evaluated period. black, red, and silver photoselective screens promoted significant reductions in aphid populations in chrysanthemums of the variety zembla in the environmental conditions of southeastern brazil. el crisantemo es una de las principales especies ornamentales en el mundo con gran relevancia en el mercado. los áfidos son la principal plaga que afecta al crisantemo, causando diferentes daños. el objetivo del presente trabajo fue evaluar la inf luencia de diferentes sistemas de cultivo bajo diferentes pantallas fotoselectivas sobre la densidad poblacional de áfidos en crisantemo. el estudio se realizó en un área experimental del instituto federal de espírito santo – campus itapina (brasil); se empleó un diseño en bloques completamente al azar, con un arreglo de parcelas divididas a través del tiempo. el experimento se estableció en 3 bloques de 12 m de largo, con parcelas de 3 m de largo que contenían las diferentes pantallas fotoselectivas (roja, plateada y negra) y el tratamiento testigo (campo abierto). las evaluaciones repetidas en el tiempo fueron a los 0, 15, 30, 45 y 60 d. los datos fueron verificados por normalidad y homocedasticidad y sometidos a la prueba de tukey (p<0.05) y un método no paramétrico de suavizado de un gráfico de dispersión con peso local (regresión loess). independientemente del color de la pantalla fotoselectiva, hubo una menor incidencia de áfidos en comparación con el tratamiento de campo abierto en el cultivo de crisantemo, con una reducción promedio del 84%. para las diferentes fechas de muestreo, la prueba de tukey no mostró diferencias significativas entre medias de incidencia de áfidos durante el período evaluado. las pantallas fotoselectivas negras, rojas y plateadas promovieron reducciones significativas en las poblaciones de áfidos en crisantemos de la variedad zembla en las condiciones ambientales del sureste de brasil. key words: cut f lowers, mechanical barrier, behavioral changes. palabras clave: f lores de corte, barrera mecánica, cambios de comportamiento. population density of aphids in chrysanthemums grown under photoselective screens densidad poblacional de áfidos en crisantemos cultivados bajo pantallas fotoselectivas caio henrique binda de assis1, ronilda lana aguiar1, anderson mathias holtz1, evandro chaves de oliveira1, julielson oliveira ataide2*, joão marcos louzada1, and robson prucoli posse1 introduction chrysanthemum, chrysanthemum morifolium ramat., stands out as one of the main ornamental species in the world with great relevance in the cut f lowers and potted plants market (bhargavi et al., 2018). it is a common plant in the northern hemisphere, mainly asia and europe, and is one of the main f lower species commercialized in countries like india, colombia, and brazil (dhiman et al., 2018; zandonadi et al., 2018; parrado-moreno et al., 2019; sreedhar et al., 2020). in brazil, commercial f loriculture has greatly expanded and become more competitive in recent years, proving to scientific note https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n3.103742 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 365assis, aguiar, holtz, oliveira, ataide, louzada, and posse: population dynamics of aphids in chrysanthemum cultivated under photoselective screens be a very promising commercial sector (souza et al., 2020). currently, the ornamental chain in the country has 8,000 producers of f lowers and plants that together produce more than 2,500 species, including the chrysanthemum, which is among the main species cultivated for cut f lowers and potted plants (instituto brasileiro de floricultura, 2021). ease of cultivation, high return, great beauty and durability of inf lorescences and especially great diversity are characteristics that contribute to the great worldwide popularity of chrysanthemum and make them suitable for various purposes, including interior and exterior decorations of houses, use in exhibitions, and production of garlands and bouquets (heidemann & barbosa, 2017; dhiman et al., 2018; thakur et al., 2018). however, the crop is affected by several factors, especially pest attacks, such as aphids, caterpillars, mites, white f lies, and thrips (saicharan et al., 2019). aphids are considered the most common pests that infest the crop with several species recorded such as macrosiphoniella sanborni gillette, myzus persicae sulzer, acyrthosiphon pisum harris, and aphis gossypii glover (ali, 2017). these are small, sap-sucking insects that affect several plant species and can cause a wide range of damage, including weakening and yellowing, sprout deformation, honeydew secretion and consequent fungal development, and virus transmission that cause diseases (singh & singh, 2016). biotic factors, such as natural enemies and interspecific and intraspecific interactions, and abiotic factors, such as climatic conditions, presence of insecticides, and use of anti-insect and photoselective screens affect population dynamics and insect behavior (nyamukondiwa et al., 2013). photoselective screens are tools that are being increasingly used in agricultural and ornamental crops. these screens function as a physical barrier for pests and act by modifying the spectrum and scattering light, a condition that directly inf luences pest behavior (shahak et al., 2008). in addition, photoselective screens also impact the morphology and physiology of plants, promoting beneficial actions in the development and productivity of crops (abbasnia et al., 2019; bastías et al., 2021). researchers around the world have evaluated the inf luence of photoselective screens on populations of various pest species (ngelenzi et al., 2019; candian et al., 2020). however, in brazil, studies with photoselective screens are focused on their impact on plants (almeida et al., 2021; sales et al., 2021). there is a gap in relation to the inf luence of these screens on agricultural pests in the conditions found in brazil. in this context, it is urgent to understand the impact of using photo-selective screens on pest populations and to assess their potential for use in ornamental crops under environmental conditions in brazil. the objective of this study was to evaluate the influence of photoselective screens on the population density of aphids in the cut chrysanthemum variety zembla. materials and methods the study was carried out in the experimental area of the federal institute of espírito santo – campus itapina, located in the district of itapina in colatina – es (brazil). the region has a tropical climate according to the köppen classification, characterized by seasonal rainfall and high temperatures (köppen, 1936; peel et al., 2007). the soil of the experimental area is classified as dystrophic red-yellow latosol (santos et al., 2018). before installing the experiment, two simple samples were collected at a depth of 0 to 20 cm from each bed with a probe-type auger. the samples were homogenized in a clean container to form a composite sample, from which a sample was taken for chemical analysis at the laboratory of soil analysis of ifes campus itapina. this information was used to make fertilization recommendations for the cultivation of the variety zembla chrysanthemum (white). the variety of chrysanthemum zembla (white), acquired from the company terra viva located in the municipality of holambra, são paulo, was used in the experiment. the experiment was conducted during the winter, between the months of july and september 2019 (july 24 to september 24). maximum and minimum air temperature and relative air humidity were obtained from an automatic station of the national institute of meteorology (inmet), located in marilândia es, 45 km away from the study (fig. 1). the experiment was conducted in a randomized block design, according to a split-plot scheme over time. the primary factor (plots) consisted of 4 different cropping systems: red, silver, and black photoselective shading screens and field conditions (control); and the secondary factor consisted of repeated evaluations over time (0, 15, 30, 45, and 60 d). we established 3 blocks that consisted of beds 12 m long by 1.20 m wide and 7 planting lines covered by a 2.10 m pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 366 agron. colomb. 40(3) 2022 high cultivation tunnel (except for the areas related to the control treatment). these were established with a rotating hoe. the plots referring to the different treatments were 3 m long and consisted of 28 plants with a spacing of 15 x 15 cm between them. during the vegetative period, luminous supplementation was performed, supplied by 25 w lamps for 4 h until the plants reached a commercial stem height of 70 cm. plants were irrigated using a micro sprinkler system. all screens used offered 35% shading. the infestation of aphids on chrysanthemum plants was natural. to monitor the incidence and population density of this pest, one yellow checkered adhesive trap (10 x 19.5 cm) was used per plot, placed at a height of 10 cm from the plants. each plot of the block received a trap distributed equidistantly and the evaluations for counting the aphids were carried out every two weeks. data were checked for normality and homoscedasticity and submitted to the tukey’s test (p<0.05) to compare treatment means. as for the time factor, the non-parametric method of smoothing a scatterplot with local weight (loess regression) was applied that estimates curves and surfaces through reference-free smoothing of an explicit mathematical model. the data violated the assumption of normality and homogeneity of variance; and it was necessary to apply a logarithmic transformation (in base 10), mainly to stabilize the variance between treatments. due to the fact that the data contains a lot of zeros, the formulation z=log (x + 1) was used, where x represents the original data and z the transformed values. after processing the analyses, the data were returned to the original scale. results and discussion from the analysis of variance, there was no significant interaction between the crop systems under photoselective screens and the evaluation period for the population density of chrysanthemum aphids. for this reason, the factors were analyzed independently (figs. 2-3). for the different cropping systems under photoselective screens (f=13.11, p<0.01), the results of the tukey test at the 5% significance level showed that the mean incidence of aphids in the control or field treatment (47.3) differed statistically from the mean values of the other treatments. the data were as follow: 10.7 (black color screen), 7.27 (red color screen) and 5.4 (silver color screen) (fig. 2). a ir te m pe ra tu re ( °c ) 21 19 23 25 27 45 6030150 days maximum minimum a temperature r el at iv e hu m id ity ( % ) 70 65 60 75 80 85 45 6030150 days maximum minimum b humidity figure 1. maximum and minimum air temperature and relative air humidity during the experimental period (july 24 to september 24, 2019). inmet automatic station, marilândia – es (brazil), 2019. a b b b a ph id p op ul at io n 30 20 10 0 40 50 60 silverredblackfield screens figure 2. effects of photoselective screens on aphid populations in a crop of chrysanthemum morifolium variety zembla. ifes, colatina-es (brazil), 2019. means followed by the same letter do not differ from each other by the tukey test at 5% significance. bars represent the standard error. results obtained from the transformation of data into log10 and are presented in its original form. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 367assis, aguiar, holtz, oliveira, ataide, louzada, and posse: population dynamics of aphids in chrysanthemum cultivated under photoselective screens therefore, regardless of the color of the screen used, the cultivation of chrysanthemum under photoselective screens promoted a lower incidence of aphids compared to the open field treatment. the adoption of cultivation techniques aimed at protecting plants and soil has been widely used in agriculture to improve production, yield, and product quality (shahak, 2014). photoselective screens or nets have been employed with the aim of protecting plants from adverse conditions such as excessive solar radiation, drought, wind and hail, in addition to their use in protecting against insect attack (shahak et al., 2008; silva et al., 2013; shahak, 2014). although photoselective screens have holes large enough for pests such as aphids, thrips, and whitef lies to pass freely, several studies have demonstrated different responses of these insects to these screens (shahak et al., 2004; ben-yakir et al., 2008; shahak, 2014). chromatic additives and dispersive and ref lective elements added to the composition of photoselective screens allow them to act as spectral modifiers and light disperses (shahak et al., 2008). the fraction of light that passes through the screen holes remains unchanged in terms of its quality, while the light that reaches the wires has its spectrum modified and dispersed (shahak et al., 2004). red photoselective screens absorb light in ultraviolet, blue, and green wavelengths of solar radiation and enrich the red and far-red spectral region. gray screens absorb ultra violet, blue, green, yellow, far red, and infrared radiation and are not good light dispersants, while black ones only act on the amount of light, not altering its quality (shahak, 2008). they act as a mechanical barrier for insects as a plastic structure that is placed around the plants, preventing them from reaching the crops and consequently causing direct damage and virus transmission. they also act on the behavior of the aphids, since the perception of ultraviolet light is fundamental for insects for initial f light stimulation, in the location of hosts, in the dispersion within the cultures and in the orientation during the f light, all modified by the photoselective screens (kigathi & poehling, 2012). however, as highlighted previously, black screens do not modify the quality of light; and their action is limited to a physical barrier, a condition that may be associated with a higher incidence of aphids in them, although it does not differ statistically from the others (fig. 2). insect vision is promoted by the presence of photoreceptors present in their ocelli and compound eyes. these have ocular photoreceptors capable of recognizing the spectrum of electromagnetic energy in the bandwidth of the ultraviolet (200-400 nm), visible or photosynthetically active radiation (400-700 nm), and far red light (700-800 nm). however, for spectral discrimination to occur, a minimum of two types of photoreceptors located in different parts of compound eyes is necessary (diaz & fereres, 2007). thus, when artificial modifications are made to uv photons, as in the case of photoselective screens, the recognition of the host plant by herbivorous insects is compromised; and, consequently, there is a change in its orientation (gulidov & poehling, 2013). modifications in pest populational dynamics by using photoselective screens agree with results obtained by ngelenzi et al. (2019) who observed reductions in aphid and whitef ly populations in bean (phaseolus vulgaris l.) plants grown under photoselective screens compared to open field treatment. similarly, candian et al. (2020) obtain significant reductions in the populations of halyomorpha halys stal and drosophila suzukii matsumura in apple plants (malus domestica borkh.) cultivated under photoselective screens. as for the different epochs, the analysis of variance did not show a significant difference between the averages of aphid incidence in the period evaluated (f=0.8798, p=0.48) (fig. 3). a ph id p op ul at io n 10 0 20 30 40 45 6030150 days figure 3. populational fluctuation of aphids in chrysanthemum morifolium variety zembla cultivated between the months of july and september, 2019. ifes, colatina-es (brazil). bars represent the standard error. results were obtained from the transformation of data into log10 and presented in its original form. the local regression method (loess) was used to adjust the data considering the variation between epochs within the different levels of the crop system. it is possible to notice that the photoselective screens showed practically the same behavior around a constant value with mild oscillations where both curves remained within the confidence limits pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 368 agron. colomb. 40(3) 2022 (fig. 4). however, the effect of different epochs in the control level (field) stood out; the data showed a well-defined non-linear trend. so, it was possible to establish a cubic polynomial model with an r2=99.7% (fig. 5). author’s contributions chba carried out the experiments; rla, amh, eco, and joa carried out the laboratory and protected cultivation experiment, collected the data; jml, joa, and rpp carried out the data analysis and writing. all authors reviewed the final version of the manuscript. literature cited abbasnia, s. k. z., sedaghathoor, s., padasht dahkaei, m. n., & hashemabadi, d. (2019). the effect of light variations by photoselective shade nets on pigments, antioxidant capacity, and growth of two ornamental plant species: marigold (calendula officinalis l.) and violet (viola tricolor). cogent food & agriculture, 5(1), article 1650415. https://doi.org/10.1080/2 3311932.2019.1650415 ali, h. b. (2017). seasonal population abundance of the chrysanthemum aphids (homoptera, aphididae) in the middle of iraq with pictorial key to species. bulletin of the iraq natural history museum, 14(4), 315–328. https://doi.org/10.26842/ binhm.7.2017.14.4.0315 almeida, j. m., calaboni, c., & rodrigues, p. h. v. (2021). pigments in f lower stems of lisianthus under different photoselective shade nets. ornamental horticulture, 27(4), 535–543. https:// doi.org/10.1590/2447-536x.v27i4.2389 bastías, r. m., losciale, p., chieco, c., & corelli-grappadelli, l. (2021). red and blue netting alters leaf morphological and physiological characteristics in apple trees. plants, 10(1), 127. https://doi.org/10.3390/plants10010127 ben-yakir, d., hadar, m. d., offir, y., chen, m., & tregerman, m. (2008). protecting crops from pests using optinet® screens and chromatinet® shading nets. acta horticulturae, 770, 205–212. https://doi.org/10.17660/actahortic.2008.770.24 bhargavi, s., hemla, b. n., chandrashekar, s., ganapathi, m., & kantharaj, y. (2018). efficacy of bio-stimulants on morphology, f lowering and yield of chrysanthemum (dendranthema grandif lora) cv kolar local under fan and pad greenhouse. international journal of chemical studies, 6(5), 1831–1833. candian, v., pansa, m. g., santoro, k., spadaro, d., tavella, l., & tedeschi, r. (2020). photoselective exclusion netting in apple orchards: effectiveness against pests and impact on beneficial arthropods, fungal diseases and fruit quality. pest management science, 76(1), 179–187. https://doi.org/10.1002/ps.5491 dhiman, s. r., gupta, y. c., thakur, p.; kashyap, b., sharma, m., & sharma, k. (2018). effect of different black-out materials on off-season pot mum production of chrysanthemum (dendranthema grandif lora). indian journal of agricultural sciences, 88(4), 601–605. diaz, b. m., & fereres, a. (2007). ultraviolet-blocking materials as a physical barrier to control insect pests and plant pathogens in protected crops. pest technology, 1(2), 85–95. gulidov, s., & poehling, h. m. (2013). control of aphids and whitef lies on brussels sprouts by means of uv-absorbing plastic films. journal of plant diseases and protection, 120(3), 122–130. https://doi.org/10.1007/bf03356463 heidemann, j. c., & barbosa, j. g. (2017). production and quality of three varieties of chrysanthemum grown in pots with different a ph id p op ul at io n 0 40 80 120 45 6030150 days field silver treatments black red y = 86.08 3.067x + 0.0415315x2 r2 = 99.7% a ph id p op ul at io n 50 40 30 60 70 80 45 6030150 days figure 4. overview of loess regression analysis across all treatments, disregarding screen effects over time (d). ifes, colatina-es (brazil), 2019. figure 5. loess regression curve between the number of aphids and time (d) in open field treatment. ifes, colatina-es (brazil), 2019. conclusion black, red, and silver photoselective screens promote significant reductions in aphid populations in chrysanthemums of the variety zembla in the environmental conditions of southeastern brazil. acknowledgments the authors express their gratitude to the conselho nacional de desenvolvimento científico e tecnológico (cnpq) (brazil) for the scholarship and instituto federal of espírito santo for the support. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. https://doi.org/10.1080/23311932.2019.1650415 https://doi.org/10.1080/23311932.2019.1650415 https://doi.org/10.26842/binhm.7.2017.14.4.0315 https://doi.org/10.26842/binhm.7.2017.14.4.0315 https://doi.org/10.1590/2447-536x.v27i4.2389 https://doi.org/10.1590/2447-536x.v27i4.2389 https://doi.org/10.3390/plants10010127 https://doi.org/10.17660/actahortic.2008.770.24 https://doi.org/10.1002/ps.5491 https://doi.org/10.1007/bf03356463 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 369assis, aguiar, holtz, oliveira, ataide, louzada, and posse: population dynamics of aphids in chrysanthemum cultivated under photoselective screens npk rates. ornamental horticulture, 23(4), 426–431. https:// doi.org/10.14295/oh.v23i4.1020 instituto brasileiro de floricultura. (2021, november 5). o mercado de f lores no brasil. https://www.ibraf lor.com.br/numeros-setor k igat hi, r ., & poeh ling, h. m. (2012). u v‐absorbing f i l ms a nd nets a f fect t he dispersa l of western f lower t hrips, frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae).  journal of applied entomology,  136(10), 761–771. https://doi. org/10.1111/j.1439-0418.2012.01707.x köppen, w. (1936). das geographische system der klimate. in w. köppen, & r. geiger (eds.), handbuch der klimatologie. gebruder borntrager. http://koeppen-geiger.vu-wien.ac.at/pdf/ koppen_1936.pdf ngelenzi, m. j., otieno, o. j., & mwanarusi, s. (2019). improving water use efficiency and insect pest exclusion on french bean (phaseolus vulgaris l.) using different colored agronet covers. journal of agricultural science, 11(3), 159–171. https://doi. org/10.5539/jas.v11n3p159 nyamukondiwa, c., weldon, c. w., chown, s. l., le roux, p. c., & terblanche, j. s. (2013). thermal biology, population f luctuations and implications of temperature extremes for the management of two globally significant insect pests. journal of insect physiology, 59(12), 1199–1211. https://doi.org/10.1016/j. jinsphys.2013.09.004 parrado moreno, c. a., hernández ricardo, r. e., velásquez arredondo, h. i., lopera castro, s. h., & hasenstab, c. (2019). an environmental evaluation of the cut-f lower supply chain (dendranthema grandiflora) through a life cycle assessment. revista eia, 16(31), 27–42. https://doi.org/10.24050/reia.v16i31.747 peel, m. c., finlayson, b. l., & mcmahon, t. a. (2007). updated world map of the köppen-geiger climate classification. hydrology and earth system sciences, 11(5), 1633–1644. https:// doi.org/10.5194/hess-11-1633-2007 saicharan, m., anitha, v., sridevi, d., & kameshwari, l. (2019). a brief review on chrysanthemum aphid: macrosiphoniella sanbornii (gillette) and its management. international journal of current microbiology and applied sciences, 8(4), 278–283. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2019.804.031 sales, r. a., oliveira, e. c., buzatto, e., almeida, r. f., lima, m. j. a., berili, s. s., aguiar, r. l., lovo, m., posse, r. p., santos, j. c., quartezani, w. z., salles, r. a., siman, f., s., & siman, f. c. (2021). photo-selective shading screens as a cover for production of purple lettuce. scientific reports, 11(1), article 14972. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94437-5 santos, h. g., jacomine, p. k. t., anjos, l. h. c., oliveira, v. a., lumbreras, j. f., coelho, m. r., almeida, j. a., filho, j. c. a., oliveira, j. b., cunha, t. j. f. (2018). sistema brasileiro de classificação de solos (5th ed.). embrapa. https://www. embrapa.br/solos/busca-de-publicacoes/-/publicacao/1094003/ sistema-brasileiro-de-classificacao-de-solos shahak, y. (2008). photo-selective netting for improved performance of horticultural crops. a review of ornamental and vegetable studies carried out in israel. acta horticulturae, 770, 161–168. https://doi.org/10.17660/actahortic.2008.770.18 shahak, y., gal, e., offir, y., & ben-yakir, d. (2008). photoselective shade netting integrated with greenhouse technologies for improved performance of vegetable and ornamental crops. acta horticulturae, 797, 75–80. https://doi.org/10.17660/ actahortic.2008.797.8 shahak, y., gussakovsky, e. e., gal, e., & ganelevin, r. (2004). colornets: crop protection and light-quality manipulation in one technology. acta horticulturae, 659, 143–151. https:// doi.org/10.17660/actahortic.2004.659.17 shahak, y. (2014). photoselective netting: an overview of the concept, research and development and practical implementation in agriculture. acta horticulturae, 1015, 155–162. https://doi. org/10.17660/actahortic.2014.1015.17 silva, c. r., vasconcelos, c. s., silva, v. j., sousa, l. b., & sanches, m. c. (2013). crescimento de mudas de tomateiro com diferentes telas de sombreamento. bioscience journal, 29(s1), 1415–1420. singh, r., & singh, g. (2016). aphids and their biocontrol. in omkar (ed.), ecofriendly pest management for food security (pp. 63–108). academic press. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-803265-7.00003-8 souza, j. n. c., diniz, j. w. m., silva, f. a. o. & almeida, n. d. r. (2020). economic overview of ornamental f lowers and plants in brazil. scientific electronic archives, 13(5), 96–102. https:// doi.org/10.36560/1352020943 sreedhar, m., vasudha, a., & syed khudus. (2020). insect-pests complex studies on chrysanthemum in pantnagar region. journal of entomology and zoology studies, 8(2), 1644–1646. thakur, n., nair, s. a., kumar, r., bharathi, t. u., dhananjaya, m. v., & venugopalan, r. (2018). evaluation of chrysanthemum (dendranthema grandif lora tzvelev) for desirable horticultural traits. international journal of current microbiology and applied sciences, 7(8), 565–574. https://doi.org/10.20546/ ijcmas.2018.708.062 zandonadi, a. s., maia, c., barbosa, j. g., finger, f. l., & grossi, j. a. s. (2018). inf luence of long days on the production of cut chrysanthemum cultivars. horticultura brasileira, 36(1), 33–39. https://doi.org/10.1590/s0102-053620180106 https://doi.org/10.14295/oh.v23i4.1020 https://doi.org/10.14295/oh.v23i4.1020 https://www.ibraflor.com.br/numeros-setor https://doi.org/10.1111/j.1439-0418.2012.01707.x https://doi.org/10.1111/j.1439-0418.2012.01707.x http://koeppen-geiger.vu-wien.ac.at/pdf/koppen_1936.pdf http://koeppen-geiger.vu-wien.ac.at/pdf/koppen_1936.pdf https://doi.org/10.5539/jas.v11n3p159 https://doi.org/10.5539/jas.v11n3p159 https://doi.org/10.1016/j.jinsphys.2013.09.004 https://doi.org/10.1016/j.jinsphys.2013.09.004 https://doi.org/10.24050/reia.v16i31.747 https://doi.org/10.5194/hess-11-1633-2007 https://doi.org/10.5194/hess-11-1633-2007 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2019.804.031 https://doi.org/10.1038/s41598-021-94437-5 https://www.embrapa.br/solos/busca-de-publicacoes/-/publicacao/1094003/sistema-brasileiro-de-classificacao-de-solos https://www.embrapa.br/solos/busca-de-publicacoes/-/publicacao/1094003/sistema-brasileiro-de-classificacao-de-solos https://www.embrapa.br/solos/busca-de-publicacoes/-/publicacao/1094003/sistema-brasileiro-de-classificacao-de-solos https://doi.org/10.17660/actahortic.2008.770.18 https://doi.org/10.17660/actahortic.2008.797.8 https://doi.org/10.17660/actahortic.2008.797.8 https://doi.org/10.17660/actahortic.2004.659.17 https://doi.org/10.17660/actahortic.2004.659.17 https://doi.org/10.17660/actahortic.2014.1015.17 https://doi.org/10.17660/actahortic.2014.1015.17 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-803265-7.00003-8 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-803265-7.00003-8 https://doi.org/10.36560/1352020943 https://doi.org/10.36560/1352020943 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2018.708.062 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2018.708.062 https://doi.org/10.1590/s0102-053620180106 resumen abstract se realizó un experimento en condiciones de laboratorio e invernadero, con el propósito de evaluar el efecto de la cepa nativa tcn-014 y la cepa comercial tcc-005 de trichoderma harzianum sobre la germinación y el crecimiento temprano del maracuyá. se adecuaron inóculos de 104, 106 y 108 conidias/ml para cada cepa y se aplicaron a semillas de maracuyá; se evaluó el número de semillas germinadas durante 15 días; se calculó el porcentaje de germinación, el índice de velocidad de germinación y el tiempo medio de germinación. posteriormente las semillas germinadas se llevaron a condiciones de invernadero, y transcurridos dos meses se midió la altura de las plántulas, el grosor del tallo, el número de hojas, la longitud de la raíz y el peso seco total. todos los tratamientos estimularon la germinación de las semillas y el desarrollo de las plántulas; sin embargo la cepa nativa en concentraciones 106 y 108 conidias/ ml mostró resultados superiores frente a la cepa comercial. los resultados sugieren una acción efectiva de t. harzianum como promotor de crecimiento vegetal, mostrando que tiene potencial para la elaboración de un bioproducto útil para el manejo ecológico del cultivo de maracuyá. a greenhouse and laboratory experiment was conducted with the aim of evaluating the effect of a native (tcn-014) and a commercial (tcc-005) t. harzianum strains on passion fruit germination and early growth. seed germination was evaluated during two weeks under 104, 106 and 108 conidia/ml inoculation treatments of each strain. calculations of germination percentage, germination rate index, and average germination period were based on measurements of number of germinated seeds. the latter were then grown under greenhouse conditions for two months, after which measurements of plant height, stem basal thickness, number of real leaves, root length and total dry biomass were taken. all treatments proved to stimulate seed germination and plant early growth. however, the 106 and 108 conidia/ml native strain treatments exhibited better results when compared to the commercial strain. the results point at the effectiveness of the native strain of trichoderma harzianum as a plant growth promoter, and reveal its potential for the creation of a useful bio-product for the ecological management of passion fruit. key words: seeds, seedlings, native strain, commercial strain, colombia. palabras clave: semillas, plántulas, cepa nativa, cepa comercial, colombia. fecha de recepción: 20 de agosto de 2008. aceptado para publicación: 19 de febrero de 2009 1 departamento de microbiología, universidad popular del cesar, valledupar (colombia). 2 autor de correspondencia. juancubillos@unicesar.edu.co agronomía colombiana 27(1), 81-86, 2009 trichoderma harzianum como promotor del crecimiento vegetal del maracuyá (passiflora edulis var. flavicarpa degener) trichoderma harzianum as a plant growth promoter in yellow passion fruit (passiflora edulis var. flavicarpa degener) juan cubillos-hinojosa1, 2, nelson valero1 y lauris mejía1 introducción el género trichoderma está compuesto por un grupo de especies de hongos saprofitos del suelo y de la madera (jensen y wolffhechel, 1995) y es ampliamente conocido por el efecto antagónico contra un amplio rango de fitopatógenos. debido a su ubicuidad, facilidad de aislamiento y cultivo, crecimiento rápido en un gran número de sustratos, y al hecho de no atacar a las plantas superiores, diferentes especies de trichoderma son utilizadas para el control de hongos patógenos del suelo, principalmente de los géneros phytophthora, rhizoctonia, sclerotium, colletotrichum, pythium y fusarium, entre otros (gonzález et al., 2002). los mecanismos de acción de hongos del género trichoderma frente a fitopatógenos son fundamentalmente de tres tipos: competición directa por el espacio o por los nutrientes (chet e inbar, 1994; belanger et al., 1995), producción de metabolitos antibióticos de naturaleza volátil o no volátil y parasitismo directo de determinadas especies de trichoderma sobre los hongos fitopatógenos (chet et al., 1997; sid-ahmed et al., 2003). el maracuyá (passiflora edulis var. flavicarpa degener) es un cultivo tropical promisorio para colombia, que ocupa el segundo lugar en producción a nivel mundial. la zona bananera del departamento del magdalena tiene características agroecológicas adecuadas para su cultivo (gómez, 2005). sin embargo, desde el año 2006 se ha registrado una importante disminución de la producción en esta zona, originada por el desestímulo en el manejo agronómico 82 agron. colomb. 27(1) 2009 del cultivo y el abandono por problemas fitosanitarios, provocados principalmente por patógenos como fusarium oxisporum y f. solani, causantes de la enfermedad conocida como pudrición seca, marchitez, fusariosis o secadera. en la estación experimental caribia de la corporación colombiana de investigación agropecuaria, corpoica, se han realizado ensayos de antagonismo in vitro e invernadero para controlar estos patógenos, utilizando cepas comerciales del hongo t. harzianum (tcc-001, tcc005, tcc-006 del centro de investigaciones el roble). sin embargo, en suelos de cultivo de palma africana en la zona bananera se han aislado y seleccionado tres cepas nativas de este hongo (tcn-009, tcn-010, tcn-014), de las cuales la cepa tcn-014 presentó un efecto antagónico frente a fusarium oxisporum y f. solani, superior a las cepas comerciales (suárez et al., 2008). además del efecto biocontrolador de patógenos, se ha comprobado que la inoculación de t. harzianum aporta otros beneficios a las plantas; a través de la descomposición de materia orgánica, libera nutrientes en formas disponibles para la planta (howell, 2003; godes, 2007), y presenta actividad solubilizadora de fosfatos (valencia et al., 2007; valero, 2007; vera et al., 2002), por lo cual se utiliza frecuentemente como un organismo biofertilizante en diferentes productos comerciales (moreno et al., 2007); promueve el crecimiento y desarrollo de los cultivos produciendo metabolitos que estimulan los procesos de desarrollo vegetal (sutton y peng, 1993); tiene la capacidad de multiplicarse en el suelo y colonizar las raíces de las plantas liberando factores de crecimiento (auxinas, giberelinas y citoquininas) que estimulan la germinación y el desarrollo de las plantas (altomare et al., 1999). se ha reportado la producción de ácido 3-indol acético (aia), sustancia que actúa como hormona vegetal favoreciendo el desarrollo del sistema radical, entre otros beneficios (valencia et al., 2005). estas sustancias producidas por t. harzianum actúan como catalizadores o aceleradores de los tejidos meristemáticos primarios en las partes jóvenes de la planta, acelerando su reproducción celular, logrando que las plantas se desarrollen más rápido en comparación con plantas que no han sido tratadas con dicho microorganismo (valencia et al. 2007), t. harzianum también ha sido reportado como promotor del crecimiento vegetal en cultivos de berenjena, arveja, fríjol, café, tomate, papa, especies forestales, entre otros (zambrano, 1989; börkman et al., 1998; dandurand y knudsen, 1993). la presente investigación tuvo como objetivo comprobar la potencialidad de la cepa nativa tcn-014, frente a la cepa comercial tcc-005 de t. harzianum, como inoculante biopromotor del crecimiento del maracuyá, mediante la evaluación de su efecto sobre la germinación y el desarrollo temprano de las plantas, con el propósito de contribuir al desarrollo de una estrategia para el manejo integrado del cultivo, mediante la elaboración, evaluación y aplicación de bioproductos con un efecto multifuncional ocasionado por la actividad biocontroladora de patógenos, sumada a la actividad fitoestimuladora y biofertilizante. materiales y métodos la investigación se realizó en el laboratorio de microbiología y fitopatología y en el invernadero de la estación experimental caribia de corpoica, ubicado en la zona bananera, corregimiento de sevilla (departamento del magdalena), con una altitud de 40 msnm, localizado en un ecosistema de bosque seco tropical (rodríguez, 1998), con una temperatura promedio de 29°c, precipitación anual de 1.400 mm y humedad relativa de 83% (carbonó de la hoz y cruz, 2005). la cepa nativa tcn-014 de t. harzianum fue aislada del suelo del cultivo de palma africana (elaeis guineensis) en la estación experimental caribia de corpoica, y la cepa comercial tcc-005 se obtuvo del cepario del centro de investigación el roble (suárez et al., 2008). las cepas se reactivaron en cajas petri con agar avena, incubándose a una temperatura de 25°c durante 5 d. a partir de estos cultivos esporulados, se prepararon suspensiones del orden de 104, 106 y 108 conidios/ml en agua destilada estéril. germinación in vitro de semillas en cajas de petri se colocaron círculos de papel filtro sobre algodón y fueron esterilizadas en autoclave a 121°c con 15 psi por 15 min. posteriormente a cada caja se le adicionó agua destilada estéril hasta saturar el soporte, y seguidamente se colocaron 15 semillas de maracuyá obtenidas de frutos maduros previamente desinfectadas con alcohol a 70% e hipoclorito de sodio al 1%. se siguió un diseño experimental de bloques al azar en arreglo factorial con tres repeticiones por tratamiento, tomando como factores las cepas tcc-005 (comercial) y tcn-014 (nativa) de t. harzianum y tres concentraciones del inóculo (104, 106 y 108 conidios/ml). cada unidad experimental fue inoculada con 1 ml de la suspensión de t. harzianum de la cepa y la concentración correspondiente; al tratamiento testigo (sin inocular) sólo se le agregó 1 ml de agua destilada estéril. todas las cajas se mantuvieron en oscuridad a 28±2°c. se realizaron observaciones diarias 832009 cubillos-hinojosa, mejía y valero: trichoderma harzianum como promotor del crecimiento vegetal del maracuyá... durante 15 d, registrando el número de semillas germinadas, considerando semillas germinadas aquellas cuya radícula alcanzó 2 mm de longitud. a partir de los datos registrados se determinó el porcentaje de germinación (pg) expresado como el porcentaje total de semillas germinadas a los 15 d. a esta variable también se le llama capacidad de germinación. el índice de velocidad de germinación (ivg) se calculó de acuerdo a la fórmula propuesta por brown y mayer (1988): ivg = p1/t1 + p2/t2+.....+pn/tn donde: p = número de semillas germinadas; t = tiempo en que germinaron; y n = d del último control. el tiempo medio de germinación (tmg) se calculó de acuerdo con garcía, et al. (1982): tmg = [(x1 d1)+ (x2 d2)+ ... (x15 d15)]/x15 donde: x1, x2, x15 son las semillas germinadas en el d 1, 2,…15; d1, d2,... d15 son los días de incubación, y x15 es el número total de semillas germinadas en el d 15 cuando se realizó el conteo final de semillas germinadas. desarrollo de plántulas una vez evaluada la germinación, se tomaron cinco semillas de cada tratamiento y cada una fue sembrada a 1 cm de profundidad en recipientes con 250 g de suelo abonado con lombricompuesto previamente esterilizado en autoclave a 121°c con 15 psi por 30 min. después de trasplantadas las semillas al suelo, fueron inoculadas nuevamente con 4 ml de las suspensiones de 104, 106 y 108 conidios/ml de t. harzianum tcn-014 y tcc-005, respectivamente, y un testigo sin inocular. las plántulas se mantuvieron en condiciones de invernadero con humedad relativa de 7080% y temperatura de 31-34°c, donde el volumen de aire, luminosidad y ataque de plagas se encontraban controlados con riego diario por nebulización cada 30 min durante 10 s. se utilizó un diseño de bloques completos al azar, con dos factores, conformado por las dos cepas, nativa y comercial, y las tres concentraciones del inóculo. cada tratamiento contó con cinco repeticiones. después de dos meses se registró el número de hojas verdaderas, se midió la altura, el grosor del tallo en la base y la longitud de la raíz con la ayuda de un metro, y se determinó el peso seco total de cada una de las plantas. para los dos experimentos se realizaron análisis de varianza y comparación de los promedios de tratamientos mediante la prueba de rangos múltiples de duncan (p≤0,05) utilizando el paquete estadístico statgraphics plus versión 5.1. resultados y discusión germinación in vitro de semillas los datos obtenidos para el porcentaje acumulado de germinación diaria muestran que todos los tratamientos excepto tcc-005 104 (42,2%) incrementaron la germinación de las semillas de maracuyá, con valores que oscilan entre 64,4% y 93,3%, de semillas germinadas en comparación con el tratamiento testigo que presentó un porcentaje de germinación de 53,3% (fig. 1). los tratamientos tcn-014 106, tcn-014-108 y tcc-005-108 presentaron los porcentajes de germinación (pg) más altos, con valores de 93,3%, 91,7% y 91,1% respectivamente, y diferencia estadísticamente significativa (p≤0,05) en comparación con el tratamiento testigo, de acuerdo con la prueba de rangos múltiples de duncan (tab. 1). este resultado muestra un mayor efecto estimulador de la germinación a mayor concentración del inóculo para la cepa comercial, y un efecto similar de la cepa nativa a concentraciones de 106 y 108 conidios/ml, indicando además que con una concentración más baja del inóculo de la cepa nativa se obtienen resultados similares a los presentados al aplicar una concentración mayor de la cepa comercial. resultados similares fueron reportados para semillas de café tratadas con t. harzianum (ingrediente activo del producto comercial tricho-d) donde se obtuvo 90% de germinación en comparación con 70% en el tratamiento testigo (castro y rivillas, 2005). estos resultados concuerfigura 1. germinación de semillas de maracuyá durante 15 d después de la inoculación trichoderma harzianum. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 g er m in ac ió n ac um ul ad a (% ) tiempo (d) t.h. n 104 t.h. n 106 t.h. n 108 t.h. c 104 t.h. c 106 t.h. c 108 testigo sin inocular t.h., trichoderma harzianum; n, nativa; c, comercial. 84 agron. colomb. 27(1) 2009 dan con los reportes sobre la producción de factores de crecimiento (auxinas, giberelinas y citoquininas) por t. harzianum, los cuales son liberados al medio y estimulan la germinación y los desarrollos de las plantas (altomare et al., 1999; valencia et al., 2005). los valores del ivg para todos los tratamientos fueron mayores con respecto al tratamiento testigo sin inocular (tab. 1), lo que indica que semillas de maracuyá tratadas con t. harzianum germinan a mayor velocidad, con valores de ivg que van desde 1,25 hasta 2,62 con respecto al testigo, que presenta un ivg de 0,99, lo cual demuestra que t. harzianum tcn-014 y tcc-005, en concentraciones de 104,106 y 108, favorecen la velocidad de germinación. sin embargo, únicamente la concentración de 108 conidias/ml presenta diferencia significativa (p≤0,05) con respecto al tratamiento testigo, de acuerdo con la prueba de duncan, con valores medios de ivg de 2,62 y 2,28 para tcn-014 y tcc-005, respectivamente. según estos resultados, se deduce que a mayor concentración de conidias de t. harzianum inoculado, mayor es la velocidad de germinación de las semillas. tabla 1. porcentaje de germinación (pg); índice de velocidad de germinación (ivg) y tiempo medio de germinación (tmg) de semillas de maracuyá tratadas con t. harzianum tcn-014 y tcc-005 in vitro. tratamientos pg ivg tmg (d) tcn-014-104 66,7 abc 1,828 abc 6,6 ab tcn-014-106 93,3 a 1,962 abc 6,5 a tcn-014-108 91,7 ab 2,621 a 5,97 a tcc-005-104 43,3 c 1,249 bc 7,17 ab tcc-005-106 64,4 abc 1,725 abc 6,7 ab tcc-005-108 91,1 ab 2,275 ab 6,9 ab testigo sin inocular 53,3 c 0,994 c 9,13 b promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de duncan (p≤0,05). el tmg indica el tiempo requerido para que germine 50% de las semillas. los resultados muestran que el tmg para todos los tratamientos fue menor que para el tratamiento testigo, pero únicamente los tratamientos tcn-014 106 y tcn-014 108 presentaron diferencias significativas (p≤0,05), con un tmg de 6,5 y 6,0 d al compararlos con el testigo, que presentó un tgm de 9,1 d (tab. 1). de lo anterior se deduce que la inoculación con la cepa nativa disminuyó el tiempo de germinación de las semillas de maracuyá, con respecto al control y a la cepa comercial. en concordancia, besnard y davet (1993) reportaron que semillas de pepino inoculadas con t. harzianum germinan en promedio dos días antes que aquellas sin inocular. los resultados demuestran que se alcanza mayor velocidad de germinación en la concentración de 108 para las dos cepas evaluadas, pero la concentración de 106 de la cepa nativa favorece un mayor número de semillas totales germinadas, y solamente la cepa nativa reduce el tiempo promedio de germinación, lo cual demuestra que, en conjunto, esta cepa presenta mejor comportamiento, hecho que puede ser atribuido a una mejor adaptación de la cepa nativa a las condiciones ambientales locales. desarrollo de plántulas en la tab. 2 se presentan los valores promedio para las variables evaluadas después de dos meses de la inoculación con las dos cepas de t. harzianum en las diferentes concentraciones. los tratamientos tcn-014 106 tcc-005 108, y tcn-014 108, en su orden, presentaron mayores efectos sobre la longitud del tallo (lt) con diferencia estadísticamente significativa (p≤0,05), con respecto al control. todos los tratamientos, excepto tcc-005 104, presentaron efecto positivo significativo sobre el grosor del tallo en la base (gtb), siendo tcn-014 106 el tratamiento con mejor efecto. todos los tratamientos ocasionaron un efecto superior significativo sobre el número de hojas verdaderas (nhv) con respecto al control, siendo tcn-014 108 el tratamiento con mayor efecto, el número de hojas osciló entre 7-8 por plántula tratada y de 5 por plántula no tratada. todos los tratamientos mostraron efecto positivo sobre la longitud de la raíz (lr), con mejores resultados para las plantas tratadas con tcn-014 108, tcc-005 108 y tcn-014 106, con incrementos de 89%, 73% y 63%, respectivamente, en comparación con el tratamiento testigo. los tratamientos tcn-014 108, tcn-014 106 y tcc-005 106 y tcc-005 108 presentaron resultados significativamente superiores sobre el peso seco total (pst), con incremento de 210%, 125%, 125% y 117%, respectivamente, con respecto al control. los resultados anteriores concuerdan con reportes de varios autores que han señalado importantes incrementos en el crecimiento de plántulas inoculadas con t. harzianum. por ejemplo, el aumento de la biomasa de plantas de fríjol dandurand y knudsen, 1993), plántulas de manzana más largas y vigorosas (windham et al., 1986), incremento en la biomasa de plantas de tomate (zambrano, 1989), mayor crecimiento del sistema radicular de plantas de maíz (börkman et al., 1998) y mejor desarrollo de plantas de crisantemo, petunia, pimienta, tomate, lechuga, zanahoria, col, pepino, algodón, guisantes, fríjol, entre otras, tras la aplicación de un producto comercial a base de trichoderma, llamado promot plus® (trichoderma fungi, promot growth, fight diseases). igualmente, se puede inferir que los resultados benéficos de t. harzianum observados sobre 852009 cubillos-hinojosa, mejía y valero: trichoderma harzianum como promotor del crecimiento vegetal del maracuyá... el crecimiento de las plantas de maracuyá en el presente trabajo (fig. 2) se deben posiblemente a la sumatoria de varias características reportadas previamente para diferentes aislamientos de esta especie en suelos cálidos tropicales, entre las cuales se puede mencionar su capacidad de producir ácido indolacético (valencia et al., 2005), sustancia que favorece el alargamiento de las raíces permitiendo una mejor captura de nutrientes en el suelo por parte de la planta: la capacidad de transformar la materia orgánica del suelo y solubilizar fosfatos orgánicos e inorgánicos (vera et al., 2002 y godes, 2007), contribuyendo de esta manera a una mejor nutrición vegetal, y finalmente su efecto biocontrolador de fitopatógenos en el suelo, razón por la cual diferentes aislamientos han sido utilizados como ingrediente activo de diferentes bioprodutos comerciales para la agricultura en colombia (moreno et al., 2007). conclusiones además del efecto antagónico reportado contra f. oxysporum y f. solani, causantes de la secadera del maracuyá, por parte de las cepas nativa (tcn-0014) y comercial (tcc-005) de trichoderma harzianum, estas cepas también tienen un efecto estimulador de la germinación in vitro de semillas de maracuyá, pero la inoculación con la cepa nativa mejora los resultados en porcentaje de germinación, aumenta la velocidad de germinación y disminuye el tiempo promedio de germinación hasta 3 d. igualmente las dos cepas evaluadas promueven significativamente el desarrollo de las plántulas, con importantes incrementos en todas las variables evaluadas, sobresaliendo el efecto sobre la biomasa total y la longitud de raíces. sin embargo, la cepa nativa presenta un efecto superior en todas las variables con respecto a la cepa comercial; este hecho indica la conveniencia de usar microorganismos locales para la elaboración de productos biofertilizantes, biopromotores o biocontroladores, dada su mejor adaptación a las condiciones climáticas y edáficas de la zona agroecológica donde se esperan aplicar en condiciones de campo. por lo anterior se concluye que es pertinente avanzar en el desarrollo y la evaluación en campo de un bioproducto multifuncional para el control de hongos fitopatógenos y para promover el crecimiento y desarrollo del maracuyá en la zona bananera del caribe colombiano. tabla 2. medias para longitud del tallo (lt), grosor del tallo en la base (gtb), número de hojas verdaderas (nhv), longitud de la raíz (lr) y peso seco total (pst); de las plántulas de maracuyá establecidas en el invernadero durante dos meses. tratamientos lt (cm) gtb (mm) nhv lr (cm) pst (g) tcn-014-104 17,4 bc 0,98 b 7,0 b 9,4 c 0,195 bc tcn-014-106 19,5 b 1,32 a 7,0 b 12,2 b 0,243 ab tcn-014-108 23,7 a 1,12 b 8,5 a 14,2 a 0,335 a tcc-005-104 16,9 bc 0,93 bc 6,8 b 9,3 c 0,193 bc tcc-005-106 18,4 bc 1,09 b 7,0 b 10,2 c 0,243 ab tcc-005-108 20,1 ab 1,12 b 7,8 ab 13,0 ab 0,235 b testigo sin inocular 14,5 c 0,84 c 5,0 c 7,5 d 0,108 c promedios con letras distintas indican diferencia significativa según la prueba de duncan (p≤0,05). a b figura 2. plántulas de maracuyá después de ser tratadas con t. harzianum nativa (a) y comercial (b) en las concentraciones correspondientes 104, 106 y 108 celulas/ml. 86 agron. colomb. 27(1) 2009 agradecimientos los autores del presente trabajo expresan sus agradecimientos a la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), estación experimental caribia, donde se desarrolló la investigación, a la compañía envasadora del atlántico (cea) por la cofinanciación y a la universidad popular del cesar, valledupar. literatura citada altomare, c., w.a. norvell, t. björkman y g.e. harman. 1999. solubilization of phosphates and micronutrients by t he plant-growth-promoting and biocontrol fungus trichoderma harzianum rifai 1295-22. appl. environ. microb. 65(7), 29262933. belanger, r., n. dufuor, j. caron y n. benhamou. 1995. chronological events associated with the antagonistic properties of trichoderma harzianum against botrytis cinerea: indirect evidence for sequential role of antibiotics and parasitism. biocontrol sci. technol. 5, 41-54. besnard, o. y p. davet. 1993. mise en évidence de souches de trichoderma spp. à la fois antagonistas de pythium ultimum et stimulatrices de la croissance des plantes. agron. j. 13, 413-421. börkman, t., l. blanchard y g. harman. 1998. growth enhancement of shrunken-2 sweet corn by trichoderma harzianum: effect of environmental stress. j. amer. soc. hort. sci. 23(1), 295-322. brown, r. y d. mayer. 1988. representing cumulative germination. 1. a critical analysis of single value germination indices. ann. bot. 61, 117-125. carbonó de la hoz, e. y z. cruz. 2005. identificación de coberturas promisorias para cultivo de banano en la zona de santa marta colombia. intropica 2, 7-22. castro, a. y c. rivillas. 2005. bioregulación de rhizoctonia solani en germinadores de café. boletín cenicafé. avance técnico n° 336, chinchiná, colombia. chet, i. y j. inbar. 1994. biological control of fungal pathogens. appl. biochem. biotechnol. 48, 37-43. chet, i., j. inbar e i. hadar. 1997. fungal antagonists and mycoparasites. pp. 165-192. en: wicklow, d. y b. söderström (eds.). the mycota iv: environmental and microbial relationships. springer verlag, new york. dandurand, l. y g. knudsen. 1993. inf luence of pseudomonas fluorescent on hyphal growth and biocontrol activity of trichoderma harzianum in the spermosphere and rhizosphere of pea. phytopathol. 83(3), 265-270. garcía, j., j. monteith y g. squire. 1982. time, temperature, and germination of pearl millet (pennisetum typhoides s. & h.). j. exp. bot. 33, 288-296. godes, a. 2007. perspectivas de los inoculantes fúngicos en argentina. pp. 11-14. en: izaguirre-mayoral, m.l., c. labandera y j. sanjuán (eds.). biofertilizantes en iberoamérica: una visión técnica, científica y empresarial. imprenta denad internacional, montevideo. gómez, g. 2005. maracuyá, nueva opción para zona bananera del magdalena. en: presidencia de la república de colombia, http://www.presidencia.gov.co/sne/2005/junio/10/08102005. htm; consulta: 7 de febrero de 2009. gonzález, m., i. torres y h. guzmán. 2002. búsqueda de resistencia natural contra patógenos de raíz phytophthora capsici, fusarium solani y fusarium oxysporum en colectas de chile. en: proc. 16th intl. pepper conf. 10 de noviembre de 2002. tampico y tamaulipas, méxico. howell, c.r. 2003. mechanisms employed by trichoderma species in the biological control of plant diseases: the history and evolution of current concepts. plant dis. 87, 4-10. jensen, d. y h. wolffhechel. 1995. the use of fungy, particularly trichoderma spp. and gliocladium spp. to control root rot and damping diseases. pp. 117-189. en: heikki m., t. hokkanen y m. james (eds.). biological control: benefits and risks. cambridge university press, cambridge, uk. moreno-sarmiento, n., l. moreno-rodríguez y d. uribe-vélez. 2007. biofertilizantes para la agricultura en colombia. pp. 38-45. en: izaguirre-mayoral, m.l., c. labandera y j. sanjuán (eds.). biofertilizantes en iberoamérica: una visión técnica, científica y empresarial. imprenta denad internacional, montevideo. rodríguez, p. 1998. frutos de la investigación corpoica cinco años. compendio de productos y procesos de investigación y desarrollo tecnológico. corpoica, bogotá. sid-ahmed, a., m. ezziyyani, c. pérez-sánchez y m. candela. 2003. effect of chitin on biological control activity of bacillus spp. and trichoderma harzianum against root rot disease in pepper (capsicum annuum) plants. eur. j. plant pathol. 109, 418-426. statistical graphics corporation. 2000. stagraphics plus para windows 5.1. warrenton, va. suárez, c., r. fernández, n. valero, r. gámez y a. páez. 2008. antagonismo in vitro de trichoderma harzianum rifai sobre fusarium solani (mart.) sacc., asociado a la marchitez en maracuyá. rev. colomb. biotechnol. 10(2), 35-43. sutton, j. y g. peng. 1993. biocontrol of botrytis cinerea in strawberry leaves. phytopathol. 83, 615-621. valencia, h., j. sánchez y n. valero. 2005. producción de ácido indolacético por microorganismos solubilizadores de fosfato presentes en la rizósfera de espeletia grandiflora y calamagrostis effusa del páramo el granizo. pp. 177-193. en: bonilla, m. (ed.). estrategias adaptativas de plantas de páramo y del bosque altoandino en la cordillera oriental de colombia. unibiblos, bogotá. valencia, h., j. sánchez, d. vera, n. valero y m. cepeda. 2007. microorganismos solubilizadores de fosfatos y bacterias fijadoras de nitrógeno en páramos y región cálida tropical (colombia) pp. 169-183. en: sánchez, j. (ed.). potencial biotecnológico de microorganismos en ecosistemas naturales y agroecosistemas. universidad nacional de colombia, bogotá. valero, n. 2007. determinación del valor fertilizante de microorganismos solubilizadores de fosfato en cultivos de arroz. pp. 169-183. en: sánchez, j. (ed.). potencial biotecnológico de microorganismos en ecosistemas naturales y agroecosistemas. universidad nacional de colombia, bogotá. vera, d., h. pérez y h. valencia. 2002. aislamiento de hongos solubilizadores de fosfatos de la rizosfera del arazá (eugenia stipitata, myrtaceae). acta biol. colomb. 7, 33-40. windham, m., y. elad y r. baker. 1986. a mechanism for increased plant grow induced by trichoderma spp. phytopathol. 76, 518-521. zambrano, c. 1989. efecto de la concentración de inóculo de trichoderma harzianum sobre el desarrollo de macrophomina phaseolina. p. 56. en: resúmenes xi seminario nacional de fitopatología. sociedad venezolana de fitopatología. 19 al 23 de noviembre 1989. trujillo, venezuela. agronomía 24-1f.pdf l a revista agronomía colombiana cuenta con un nuevo comité editorial ampliado, compuesto por seis investigadores externos y cinco profesores de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, cada uno de ellos experto en un área diferente y quienes, a partir de este año, han tomado las riendas de agronomía colombiana. con la aprobación del tratado del libre comercio (tlc) y del eurep-gap, el sector agrícola colombiano está viviendo cambios importantes en las exigencias del mercado internacional, que presionan por desarrollos urgentes en la investigación sobre producción agrícola, con énfasis en la calidad de los productos. tema que se ve reflejado en varios artículos de este número de la revista, dedicados a los resultados de proyectos orientados hacia nuevas metodologías y tecnologías que harán más competitivo al agro colombiano. en esta edición, la sección “suelos, fertilización y manejo de aguas” muestra avances importantes en esta área. tres trabajos, provenientes del departamento de boyacá, investigan el problema de los suelos sulfatados ácidos que afecta a esta región; otros dos están dedicados al cultivo de papa, el primero demostrando la importancia de la fertilización fosfórica y el segundo evaluando un modelo novedoso para la calidad de las tierras paperas en las zonas altas de colombia. otras dos secciones que se destacan en este número son “fisiología de cultivos” y “fisiología y tecnología poscosecha”, con cuatro artículos cada una. el primero es una revisión exhaustiva sobre el tema de la osmorregulación en plantas; en el caso del segundo artículo, se trata de la continuación de los resultados de la investigación sobre estevia que realiza un grupo de la universidad de córdoba, mientras que los dos restantes se orientan al desarrollo y maduración, respectivamente, del fruto del plátano popocho (musa abb simmonds) y de la feijoa (acca sellowiana berg). en la sección sobre poscosecha, los tres trabajos tratan de frutos promisorios en colombia: uno sobre la maduración de frutos de dos clones de feijoa en las condiciones ambientales de la sabana de bogotá; un segundo sobre uchuva, cosechada en diferentes estados de madurez y con diferentes temperaturas del secado del cáliz y el último sobre arazá, especie frutal cultivada en la región amazónica, en el que se reporta una investigación referida al almacenamiento congelado de la pulpa. en “fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular”, área que se ha destacado en el país con un gran desarrollo investigativo y hallazgos importantes en los últimos años, se presenta un trabajo que describe las características agronómicas y la calidad del grano en fríjol común, tipo reventón, y otro que establece una metodología para la inducción de regenerantes de arveja. en la sección “protección de cultivos”, se sigue con la tendencia de investigar en el control biológico para conservar un ambiente sano, esta vez mediante la acción combinada de entrophospora colombiana,trichoderma sp. y pseudomonas fluorescens para controlar el marchitamiento vascular causado por fusarium oxisporumf. sp. phaseoli en fríjol. en esta oportunidad, la sección “economía y desarrollo rural” presenta dos temas con enfoque internacional y dos con énfasis en otras tantas zonas colombianas. el primero tiene que ver con la decisión de los agricultores de la zona tropical de cochabamba, en bolivia, de cultivar coca en lugar de productos alternativos recomendados por el estado y en el segundo se hace una revisión bibliográfica extensa sobre los principales enfoques conceptuales explicativos del proceso de internacionalización de empresas, haciendo referencia a temas como la internacionalización del capital de las empresas y las estrategias de exportación, entre otros. en uno de los trabajos regionales se muestra la dinámica del sistema agroforestal de chagras como eje de la producción indígena en el trapecio amazónico de colombia, información hasta ahora no reportada en el ámbito de las revistas agronómicas colombianas; el otro se refiere a la zona de duitama, en boyacá, y en él se elabora un plan estratégico de mercadeo para la cadena hortícola en el distrito de riego del alto chicamocha. por otra aparte, son de resaltar dos hechos de importancia para el avance de la investigación en el campo de la agronomía en colombia. de un lado, la recieneditorial agronomía colombiana 24(1): 5-6, 2006 te fundación de la sociedad colombiana de ciencias hortícolas por expertos de varias universidades y centros de investigación, reflejando el desafío que enfrenta el sector para cumplir con las exigencias de un mercado internacional que crece y cambia rápidamente y requiere nuevos productos agrícolas de alta calidad. del otro, está el nombramiento del nuevo decano de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en bogotá: se trata de gustavo ligarreto, un reconocido investigador en el área de los recursos genéticos, de quien hemos publicado varios artículos en esta revista y, en esta oportunidad, uno más. le damos la bienvenida. gerhard fischer director comité editorial 6 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana nota aclaratoria del editor: por solicitud de cenipalma (corporación centro de investigación en palma de aceite) y de carlos eduardo galeano, autor del artículo “estandarización de la técnica molecular de aflp en palma de aceite tipo dura (elaeis guineensis jacq.) y estudio preliminar de caracterización”, publicado en esta revista (agronomía colombiana 23(1), 42-49, 2005), hacemos la aclaración de que los experimentos presentados en él fueron parte del trabajo de grado del ingeniero agrónomo galeano en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia y se realizaron en las instalaciones de cenipalma, con apoyo de instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología, francisco josé de caldas (colciencias). la investigación se desarrolló bajo la dirección de pedro rocha, investigador de cenipalma, y óscar oliveros, profesor asociado de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. la publicación del citado artículo la decidió el autor a título personal, sin contar con la autorización previa de cenipalma y sin dar los créditos pertinentes. received for publication: 21 december, 2010. accepted for publication: 28 july, 2010. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 faculty of agriculture and horticulture, division urban plant ecophysiology, humboldt-universität zu berlin, berlin (germany). 3 corresponding author. dmirandal@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 165-172, 2010 (ferti)irrigated agricultural areas where drainage is insufficient (larcher, 2002). it has been estimated that one-third of irrigated lands worldwide is being significantly affected by salinity (tester and davenport, 2003). fisiología de cultivos dry matter accumulation and foliar k, ca and na contents in salt-stressed cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants acumulación de masa seca y contenido foliar de k, ca y na en uchuva (physalis peruviana l.) bajo estrés por salinidad diego miranda1, 3, christian ulrichs2, and gerhard fischer1 introduction salinity problems occur in semiarid and arid regions where the amount of rainfall is insufficient for substantial leaching of salt from the soil (marschner, 2002), and in intensively abstract resumen a pot experiment aimed at determining the effect of five nacl concentrations (namely 0, 30, 60, 90 and 120 mm, determining respective ec values of 0.8, 3.0, 6.0, 9.0 and 12.2 ds m-1) on cape gooseberry plants was set up at humboldt university’s greenhouse in berlin, germany. dry weight (dw) of roots, stems and leaves, as well as foliar content of ions k+, ca2+ and na+ and the relationship they hold with one another, were determined over a 75-day period. dw of all plant organs was observed to decrease with increasing salinity. the lowest values of this variable, which were recorded from the 120 mm nacl plants, were found to be significantly smaller than those recorded at 60 mm and lower salt concentrations. salt stress effects on dry matter (dm) accumulat ion were observed to increase with plant age. leaf k+ content increased with salinity and peaked at 90 mm nacl, where the value was significantly higher than that observed at 120 mm. foliar ca2+ content remained unchanged at the different salt concentrations, whilst na+ content increased together with salt stress. the relationship among ion concentrations was significantly influenced only by 90 mm or higher nacl concentrations, which determined a progressive increase of the na+/ca2+ ratio and a similar decrease of the k+/ na+ ratio. according to the results, cape gooseberry can be considered as moderately tolerant to salt, as shown by the 30 mm nacl treatment, which did not affect dm accumulation in plant organs. this tolerance is also supported by steady leaf ca2+ contents at all levels of salinity, indicating that cape gooseberry uses k+ as an osmoprotectant, at least up to 90 mm nacl. con el fin de determinar el efecto de cinco concentraciones de nacl (0, 30, 60, 90 y 120 mm, las cuales determinan valores de conductividad eléctrica de 0,8; 3,0; 6,0; 9,0 y 12,2 ds m-1, respectivamente) sobre plantas de uchuva, se llevó a cabo un experimento en el invernadero de la universidad de humboldt (berlín, alemania). durante un periodo de 75 días se evaluó el peso seco (dw) de las raíces, tallos y hojas, y el contenido foliar de k+, ca2+ y na+, así como las relaciones que estos iones mantienen entre si. dw disminuyó con el aumento de la salinidad, mostrando los menores valores a la concentración nacl 120 mm. estos valores fueron significativamente más bajos que los encontrados a 60 mm y a concentraciones menores. se pudo constatar que la edad de la planta afectó la acumulación de dw como respuesta al estrés salino. el contenido foliar de k+ aumentó con la salinidad y fue significativamente mayor a la concentración nacl 90 mm que a 120 mm. a los diferentes niveles de salinidad estudiados, el contenido foliar de ca2+ se mantuvo constante, mientras que el de na+ registró un aumento. las relaciones entre los contenidos iónicos fueron significativamente diferentes a concentraciones iguales o superiores a nacl 90 mm, las cuales determinaron un progresivo aumento de la relación na+/ca2+, y un decremento similar en la relación k+/na+. dado que a la concentración nacl 30 mm no se afecta la acumulación de dw, los autores consideran que la uchuva es moderadamente tolerante a la salinidad. esta tolerancia es respaldada por el contenido foliar de ca2+, el cual permaneció estable a los diferentes niveles de salinidad que fueron evaluados, indicando que la planta de uchuva usa el k+ como osmoprotectante, por lo menos hasta la concentración nacl 90 mm. key words: dry weight, na+/ca2+ ratio, k+/na+ ratio, salttolerant, osmoprotectant. palabras clave: peso seco, relación na+/ca2+, relación k+/na+, tolerante a la sal, osmoprotectante. revagronomiacol 28(2).indb 165 27/11/2010 12:23:15 p.m. 166 agron. colomb. 28(2) 2010 marschner (2002) clearly established that nutrient misbalance is the greatest limitation for plant growth in saline substrates, due to uptake and/or shoot transport restrictions and unequal mineral nutrient distribution. taiz and zeiger (2006) described injury effects of salt stress as a) osmotic ones, determined by dissolved solutes in the root zone, which lower osmotic potential and consequently reduce soil water potential; and b) those resulting from ion toxicity when injurious concentrations of, for example, na+, cl-, or so42-, accumulate in the cells. the factors that influence a plant’s response to a given level of salinity include ion concentration and composition in the soil solution and plant genotype (cramer, 2004). salts in soil act in concert with their effects on plants, rather than independently. such is the case of the interactions between na+ and ca2+ (tester and davenport, 2003). the na+ concentrations in plants grown in saline soils are usually higher than those of k+ or ca2+, due to passive accumulation of na+ in roots and shoots (bohra and doerffling, 1993). elevated na+ levels tend to displace ca2+ from root membranes, which in turn change their integrity, and consequently their selectivity for k+ uptake from the external solution (cramer et al., 1985). as the absorption of this ion regulates its loading into the system (engels and marschner, 1992), na+ salinity is likely to determine lower shoot and higher root k+ contents, because in addition to reducing k+ uptake rate, na+ also interferes considerably with k+ translocation from root to shoot, as confirmed by kant and kafkafi (2002). salinity-related increments in na+ content and decrements in k+ and ca2+ contents, and in k+/na+ and ca2+/na+ ratios in plants have been extensively reported in the literature (e.g., ruiz et al., 1997; cramer et al., 1985). biomass production in plants provides reliable criteria for assessing of salinity stress since growth processes are especially sensitive to excessive salt applications (larcher, 2002). leaves are more vulnerable to na+ than roots because the latter accumulate lower na+ and clconcentrations than the shoots (tester and davenport, 2003). with regards to the experimental control of salinity, the use of solution cultures under greenhouse and laboratory conditions –where mineral concentrations are uniform in space and time– has led to a better understanding of salttolerance and physiological mechanisms of nutrient uptake and discrimination in crops (grattan and grieve, 1999). in colombia, cape gooseberry (physalis peruviana l., solanaceae) is one of the most important export fruits, and is partially grown in soils where nacl levels are relatively high (ec > 4 ds m-1). on these grounds, the current research study aimed to determine the effect of increasing nacl concentrations in the substrate on foliar k+, ca2+ and na+ contents, with regards to vegetative growth response expressed as organ dry matter accumulation. materials and methods the experiment was carried out in a glass greenhouse at the faculty of agriculture and horticulture of humboldt university in berlin, germany (13°30’ n, 52°30’ w), between april and july of 2007. forty five-day-old seedobtained plants of the colombia ecotype of p. peruviana were transplanted to black plastic pots (2 l) containing perlite as substrate, where they grew over a period of 75 d. the climatic conditions in the greenhouse during the experiment were 23°c mean air temperature and 60.2% mean relative humidity. the plants were staked with a polypropylene fiber, but not pruned. the pots were placed in double rows on elevated tables inside the greenhouse, at a 0.5 m distance between rows, and 0.35 m between plants, resulting in a density of 5.7 plants/m2. before starting the experiment, the plants were supplied with a commercially formulated complete fertilizer. a 0.2 g l-1 nutrient solution of kristalontm (19-6-20-3: n, p, k, ca + micronutrients) in water was prepared for the adult cape gooseberry plants. water electrical conductivity (ec) was 0.8 ds m-1, while the nutrient solution registered a value of 1.4 and an average ph of 5.2. the solution was applied with a dosatron connected to a humidity sensor in the substrate, at a rate of 0.5% in two daily applications taking three minutes each. over a period of 75 d, five treatments of 0, 30, 60, 90 and 120 mm nacl were evaluated in plots containing 68 plants each, with three repetitions per treatment. the saline solutions were applied to the plants every two days using a 500 ml beaker. four samplings were carried out at 45, 55, 65 and 75 d after transplanting (dat). at 45, 55, 65 and 75 dat, three randomly selected plants per treatment and replication were chosen for root, leaves, stems and total dw determination. the samples were dried at 70°c for 48 h. for mineral content determination, 250 mg of foliar samples were taken from the medium third of each plant and its branches. the samples were washed in deionised and bidistilled water and placed in 0.1 n hno3 for a week. revagronomiacol 28(2).indb 166 27/11/2010 12:23:15 p.m. 1672010 miranda, ulrichs, and fischer: dry matter accumulation and foliar k, ca and na contents in salt-stressed cape gooseberry... ca2+, k+ and na+ contents were determined using atomic absorption spectrometry (perkin elmer model aas 4100). irrigation water ec was measured directly twice a week using a ph con ductivimeter (hanna instruments, hi 9811). after temperature adjustment, the average results of all the measurements taken along the experiment were 0.79 (nonsaline control), 3.94 (30 mm nacl), 6.36 (60 mm nacl), 9.62 (90 mm nacl) and 12.53 ds m-1 (120 mm nacl). the ph of the different solutions was also recorded, averaging 7.90, 7.96, 8.06, 8.11 and 8.12, respectively. the data were analyzed using sas 9.1 software anova procedures; mean comparison was carried out through tukey’s test (p≤0.05). results and discussion plant dry weight vegetative growth and plant organ dm have been reported as the most commonly used criteria for identifying salttolerance (kepenek and koyuncu, 2002). according to our results, root, stem, leaf and total dw increased with crop age, showing differences between nacl treatments (tab. 1). during the first 45 d, root dw accumulation did not differ between salt treatments, whereas stem dw accumulation was not-affected until day 35. however, leaves and total dw accumulation were significantly reduced by increasing nacl concentrations from 0 to 120 mm since the first sampling date. the lowest leaf dw at the highest nacl concentration. this could be due to decreased leaf area expansion as a water saving measure (dodd and davies, 2004) to compensate for the fact that salt-stressed plants absorb less water than non-stressed ones (marschner, 2002). as the experiment progressed, in most cases the highest salt concentrations (90 and 120 mm nacl) significantly decreased accumulated dm as compared to lower salt levels. the fundamental effects of sodium chloride on morphophysiological indicators have to do with ion toxicity, which determines consequent reductions in growth and mitotic cell division (casierra-posada, 2006; mohamedin et al., 2006), as well as in water absorption and metabolic activity (ghoulam et al., 2002). similarly, ion interference has been observed to produce nutrient deficiencies, which in turn trigger additional limitations (grattan and grieve, 1999). inhibited nutrient uptake, transport and utilization by the plant as a result of table 1. root, stems, leaves and total dw of cape gooseberry plants subjected to different nacl concentrations at five sampling dates. dat nacl (mm) 0 30 60 90 120 root (g) 35 0.2 a 0.2 a 0.2 a 0.2 a 0.2 a 45 1.0 a 0.9 a 0.8 a 0.8 a 0.6 a 55 2.7 a 2.1 ab 2.0 ab 1.9 b 1.7 b 65 4.9 a 4.7 ab 4.5 b 4.0 bc 3.6 c 75 7.7 ab 8.0 a 7.2 b 6.2 bc 5.1 c stems (g) 35 0.2 a 0.2 a 0.2 a 0.2 a 0.2 a 45 0.9 ab 1.2 a 0.9 ab 0. 8 b 0.7 bc 55 3.9 a 3.0 ab 2.7 b 2.6 ab 2.4 ab 65 10.0 a 9.3 a 8.2 b 7.7 bc 6.2 c 75 18.9 ab 20.3 a 17.5 b 15.9 c 15.0 c leaves (g) 35 0.6 a 0.5 ab 0.5 ab 0.5 ab 0.4 b 45 2.8 a 2.1 ab 1.9 b 1.9 b 1. 8 b 55 4.7 ab 5.0 a 4.4 b 4.3 b 3.9 c 65 8.2 ab 8.4 a 8.0 b 7.8 c 7.8 c 75 16.6 ab 18.2 a 16.1 ab 14.8 c 14.8 c total (g) 35 1.0 a 0.9 ab 0.9 ab 0.9 ab 0.8 b 45 4.7 a 4.2 ab 3.6 b 3.5 b 3.1 c 55 11.3 a 10.1 ab 9.1 b 8.8 bc 8.0 c 65 23.1 a 22.4 ab 19.6 b 19.8 b 17.6 c 75 43.3 ab 46.5 a 40.0 b 36.9 bc 34.9 c means in the same line followed by different letters indicate a significant difference according to tukey’s test (p≤0.05). revagronomiacol 28(2).indb 167 27/11/2010 12:23:16 p.m. 168 agron. colomb. 28(2) 2010 high salinity-stress probably contribute to growth reduction as well (marschner, 2002). due to the lack of statistical differences in dm accumulation between 0 and 30 mmol nacl, cape gooseberry can be classified as moderately tolerant to salinity when compared to other solanaceae fruit species such as lulo (solanum quitoense l.) (ebert et al., 1999; flórez et al., 2008) and tomato (solanum lycopersicum l.) (cuartero and fernández-muñoz 1999). similarly, bergmann (1993) classified tomato, which is a relative of cape gooseberry, as well tolerant to salinity. ion content potassium slightly affected by increasing nacl content, potassium levels in the studied cape gooseberry leaves reached a peak at about 60 to 90 mm nacl (tab. 2). from days 55 to 75, they were significantly lower at the highest salt concentration than at 90 mm nacl. interestingly, however, 0 and 120 mm nacl determined nearly the same average leaf k+ content (tab. 2). table 2. foliar k+ content (% of dw) of cape gooseberry plants subjected to different nacl concentrations at five sampling dates. dat nacl (mm) 0 30 60 90 120 35 4.25 ab 4.40 ab 4.73 a 4.54 ab 4.36 ab 45 4.05 ab 4.13 ab 4.30 a 4.65 a 4.03 ab 55 3.65 b 4.06 ab 4.30 a 4.17 ab 3.35 c 65 3.27 b 3.31 ab 3.31 ab 3.56 a 3.27 b 75 2.65 c 3.28 a 3.20 ab 3.28 a 3.03 b mean 3.57 bc 3.84 ab 3.97 a 4.04 a 3.60 b means in the same line followed by different letters indicate a significant difference according to tukey’s test (p≤0.05). several horticultural crop studies have shown that k+ concentration in leaf tissue decreases with increasing salinity (e.g., grattan and grieve, 1999; miranda et al., 2008). ebert et al. (1999) found that foliar k+ content was reduced significantly from 0 through 30 to 60 mm nacl in lulo. also, bayuelo-jiménez et al. (2003) described severely reduced k+ root uptake rates at increased salinity (0 to 80 mm nacl). in contrast, the present work registered a tendency to accumulate k+ with increasing salt concentration (up to 90 mm). this result coincides with data reported by cachorro et al. (1993), who found that k+ levels in the cells of bean leaves increased with increasing nacl-salinity. this could indicate either a compensation effect through k+ re-translocation from roots and stems to leaves (romero et al., 1994), or a sustained acquisition persisting in spite of higher na+ uptake (lynch et al., 1982). additionally, k+ can act as a compatible inorganic solute favoring the osmotic adjustment process that allows the plant to withstand hyperosmotic ion stress (taiz and zeiger, 2006). probably because of increasing leaf injuries at 120 mm nacl (miranda et al., 2010), this osmoprotectant function was less effective at this salinity-stress level. also, the adequate ca2+ level in the substrate could have influenced k+/na+ selectivity by shifting the uptake ratio in favor of k+ at the expense of na+ (grattan and grieve, 1999), which partially agrees with the finding that there were no significant mean k+/na+ ratio differences between 0 and 60 mm nacl. calcium in general, calcium content was observed to decrease slightly as the plant age (tab. 3). leaf ca2+ content was only slightly affected by the salinity treatments until the third sampling date, when it started to show significant differences. paralleling k+ behavior, from 55 to 75 dat, calcium content was significantly lower at 120 than at 90 mm nacl (tab. 3). the lower potassium levels recorded at 120 mm nacl after day 55 indicate that high salinity probably alters ca2+ uptake and transport within the plant (bayuelojiménez et al., 2003). also, high leaf na+/ca2+ ratios (tab. 5) at this salt concentration may represent restricted ca2+ transport from the roots. most of all, it must be highlighted that with increasing salt concentration in the root zone, there is a concomitant increment in the plant's requirement for ca2+ (grattan and grieve, 1999). table 3. foliar ca2+ content (% of dw) of cape gooseberry plants subjected to different nacl concentrations at five sampling dates. dat mm nacl 0 30 60 90 120 35 2.34 ab 2.43 ab 2.31 ab 2.34 ab 2.59 a 45 2.58 a 2.55 a 2.36 ab 2.42 ab 2.74 a 55 2.08 b 2.28 b 1.97 c 2.76 a 2.17 b 65 2.11 a 2.16 a 2.12 a 2.06 a 1.94 b 75 2.06 b 2.19 ab 2.28 ab 2.37 a 2.07 b mean 2.23 a 2.32 a 2.21 a 2.39 a 2.31 a means in the same line followed by different letters indicate a significant difference according to tukey’s test (p≤0.05). the absence of significant differences between mean ca2+ concentrations indicates that salt stress was not intense enough to considerably affect membrane permeability. a similar behavior has been reported by lycoskoufis revagronomiacol 28(2).indb 168 27/11/2010 12:23:16 p.m. 1692010 miranda, ulrichs, and fischer: dry matter accumulation and foliar k, ca and na contents in salt-stressed cape gooseberry... et al. (2005) in salinized pepper plants. bergmann (1993) described a reduced ca2+ uptake due to excessive na+ application, but this effect was not pronounced in cape gooseberry at the salt concentrations studied in the present work. moreover, external ca2+ facilitates k+ and minimizes na+ uptake (taiz and zeiger, 2006) through the closure of specific na+ transport channels (rus et al., 2001). sodium in plants with a fair degree of tolerance to sodicity, na+ substitutes k+ in nonspecific homeostatic functions (epstein and bloom, 2005). leaves being the preferred organs for na+ accumulation (tester and davenport, 2003), it was no surprise to see it increase with nacl concentration in the present experiment. at 120 mm nacl, na+ content was significantly different from those at lower salt concentrations (tab. 4). increasing foliar na+ concentrations have been directly tied to increasing nacl concentrations in irrigation water (casierra-posada et al., 2000; carter and grieve, 2008). in general, na+ content was found to decrease along the experiment, such behavior being more pronounced at low and zero salt applications. table 4. foliar na+ content (% of dw) of cape gooseberry plants subjected to different nacl concentrations at five sampling dates. dat nacl concentration (mm) 0 30 60 90 120 35 3.67 d 4.69 c 4.47 c 5.66 b 7.63 a 45 1.39 c 2.01 b 2.17 b 2.15 b 8.18 a 55 1.79 b 0.82 c 1.36 b 1.31 b 3.19 a 65 0.50 d 0.93 c 0.94 c 1.83 b 2.29 a 75 0.47 c 1.03 b 0.50 c 1.87 b 3.31 a mean 1.56 d 1.89 c 1.88 c 2.56 b 4.92 a means in the same line followed by different letters indicate a significant difference according to tukey’s test (p≤0.05). besides the dilution effect that results from plant aging, reduced na+ concentration at late sampling dates could indicate a certain ability of cape gooseberry to reduce sodium transport from root to shoot through ca2+activity. assuming that ca2+ is directly involved in na+ exclusion and retention mechanisms, melgar et al. (2006) proposed that the former ion could act as an inhibitor (and therefore a regulator) of na+ transport from root to shoot in olives. this could be one of the plant’s most vital abilities for surviving in low saline conditions. the toxicity symptoms of older leaves (yellowing, marginal necrosis and final abscission) observed in the 120 mm nacl treated plants are consistent with those described in the literature for salt stress, specifically regarding na+ toxicity (bergmann, 1993; tester and davenport, 2003). leaf abscission is a mechanism for preventing excessive solute buildup in the cell wall water (nobel, 1999). na+/ca2+ ratio the rising na+ (tab. 4) and nearly constant ca2+ concentrations (tab. 3) that accompanied increasing salinity deter mined concomitant na+/ca2+ ratio increments (tab. 5), which were more pronounced with increasing plant age. at day 75, the leaves of the plants treated with the 120 mm nacl solution had an 87% higher ratio than the control plants. as in the case of lulo (ebert et al., 1999), the plants tended to maintain a low na+/ca2+ ratio. because ca2+ content is associated to ion-selectivity of membranes (marschner, 2002), maintaining an appropriate na+/ca2+ balance is vital for non-halophytes to survive in a salt-affected environment (grattan and grieve, 1999). cramer (2004) concluded that growth, photosynthesis, plant nutrition and water and ion transport in plants are affected by plant genotype-modulated na+-ca2+ interactions. the effect of the significantly higher na+/ca2+ ratios found in the leaves of the plants treated with 90 and 120 mmol nacl as compared to those resulting from lower salt concentrations (tab. 5) is reflected in their lower leaf dw (tab. 1). bernstein et al. (1993) observed a leaf length reduction in sorghum plants treated with 100 mm nacl. this shortening was prevented by increasing ca2+ concentration in the nutrient solution from 1 to 10 mm. the premature senescence of these older leaves was most probably the result of na+ toxicity at high na+/ca2+ ratios and ca2+ toxicity at low na+/ca2+ ratios. calcium toxicity may also be a factor in the reduction of shoot growth at high external ca2+ levels (yamanouchi et al., 1983). table 5. na+/ca2+ ratio in leaves of cape gooseberry plants subjected to different nacl concentrations at five sampling dates. dat nacl (mm) 0 30 60 90 120 35 1.56 c 1.93 b 1.93 b 2.41 ab 2.94 a 45 0.53 d 0.78 c 0.91 b 0.88 b 2.98 a 55 0.86 b 0.35 c 0.69 b 0.47 c 1.47 a 65 0.23 d 0.43 c 0.44 c 0.88 b 1.18 a 75 0.22 c 0.47 bc 0.21 c 0.79 b 1.59 a mean 0.68 c 0.79 c 0.83 c 1.08 b 2.03 a means in the same line followed by different letters indicate a significant difference according to tukey’s test (p≤0.05). na+/ca2+ ratio decrease with increasing plant age may be indicating that the latter promotes a growing na+ tolerance revagronomiacol 28(2).indb 169 27/11/2010 12:23:17 p.m. 170 agron. colomb. 28(2) 2010 that hampers the excessive accumulation of this mineral observed in foliar tissues. a similar situation was reported in tomato by pérez-alfocea et al. (1996), who observed that salinity reduced k+, ca2+ mg2+ and no3foliar concentrations, and that plants absorbing more of these nutrients from the medium could have much lower na+/ca2+ ratios and a nutrient equilibrium similar to that of non-salinized plants, especially in younger leaves undergoing active development. ca2+/k+ ratio in general, nacl salt-stress did not cause significant changes in mean leaf ca2+/k+ ratio (tab. 6). however, in three of the five sampling dates, this ratio was higher at the highest salt level (tab. 6). this indicates that the plants tended to maintain a stable ca2+ content at this elevated salt level, whereas k+ did not withstand. table 6. ca2+/k+ ratio in leaves of cape gooseberry plants subjected to different nacl concentrations at five sampling dates. dat nacl (mm) 0 30 60 90 120 35 0.55 a 0.55 a 0.48 c 0.51 b 0.59 a 45 0.62 ab 0.61 ab 0.54 b 0.52 b 0.68 a 55 0.57 b 0.56 b 0.45 c 0.66 a 0.65 ab 65 0.64 a 0.65 a 0.63 a 0.55 c 0.59 b 75 0.77 a 0.66 b 0.71 c 0.72 c 0.68 ab mean 0.63 a 0.60 a 0.56 a 0.59 a 0.64 a means in the same line followed by different letters indicate a significant difference according to tukey’s test (p≤0.05). k+/na+ ratio k+/na+ ratios decreased significantly with increasing nacl concentrations, this effect being more pronounced with plant aging (tab. 7). at day 75, 120 mm nacl treated plants had an 84% lower ratio than the control plants, whereas it was only 51% at day 35. table 7. k+/na+ ratio in leaves of cape gooseberry plants subjected to different nacl concentrations at five sampling dates. dat nacl concentration (mm) 0 30 60 90 120 35 1.15 a 0.93 ab 1.05 ab 0.80 bc 0.57 c 45 2.91 a 2.05 ab 1.98 b 2.16 ab 0.49 c 55 2.03 b 4.95 a 3.16 ab 3.18 ab 1.05 c 65 6.54 a 3.55 b 3.52 b 1.94 bc 1.42 c 75 5.63 ab 3.18 b 6.40 a 1.75 bc 0.91 c mean 2.28 a 2.03 ab 2.11 ab 1.57 bc 0.73 c means in the same line followed by different letters indicate a significant difference according to tukey’s test (p≤0.05). decreasing k+/na+ ratios have also been found by yildiz et al. (2008) in strawberry and by ebert et al. (1999) in lulo, among others. ioneva (1988) attributed foliar k+/na+ ratio reductions to increased na+ contents resulting from competition between na+ and k+ ions at plant root absorption sites. ashraf and mcneilly (2004) suggested that constantly high k+/na+ tissue ratios feature salt-tolerance in brassica sp. sodium induced k+ deficiency has been implicated in abnormal growth and reduced yield in several crops including tomato (song and fujiyama, 1996; lópez and satti, 1996), spinach (chow et al., 1990), rosemary (tounekti et al., 2008), fennel (graifenberg et al., 1996) and corn (botella et al., 1997). kant and kafkafi (2002) reported that besides reducing k+ uptake rate, na+ salinity also interferes to a great extent with k+ translocation from root to shoot, which results in lower shoot and higher root k+ contents. in working with maize seedlings, botella et al. (1997) observed that the inhibitory effect of salinity on k+ translocation was stronger at low k+ concentrations in the nutrient solution. conclusions the present research study suggests that cape gooseberry is moderately tolerant to salt, as it can be seen in the 30 mm nacl treated plants, whose organs showed no dm accumulation differences with the control plants. there is some evidence, indicated by the increasing foliar k+ concentrations with increasing nacl salinity (up to 90 mm), that cape gooseberry plants use potassium as a compatible solute for osmotic adjustment. cited references ashraf, m. and t. mcneilly. 2004. salinity tolerance in brassica oil seeds. critical rev. plant sci. 23, 157-174. bayuelo-jiménez, j.s., d.g. debouck, and j.p. lynch. 2003. growth, gas exchange, water relations, and ion composition of phaseolus species grown under saline conditions. field crops res. 80, 207-222. bergmann, w. 1993. ernährungsstörungen bei kulturpflanzen. 3. auflage. gustav fischer verlag, jena, germany. bernstein, n., a. läuchli, and w.k. silk. 1993. kinematics and dynamics of sorghum (sorghum bicolor l.) leaf development at various na+/ca2+ salinities. i. elongation growth. plant physiol. 103, 1107-1114. bohra, j.s. and k. doerffling. 1993. potassium nutrition of rice (oryza sativa l.) varieties under nacl salinity. plant soil 152, 299-303. botella, m.a., v. martinez, j. pardines, and a. cerda, a. 1997. salinity induced potassium deficiency in maize plants. j. plant physiol. 150, 200-205. revagronomiacol 28(2).indb 170 27/11/2010 12:23:17 p.m. 1712010 miranda, ulrichs, and fischer: dry matter accumulation and foliar k, ca and na contents in salt-stressed cape gooseberry... cachorro, p., a. ortiz, and a. cerda. 1993. growth, water relations and solute composition of phaseolus vulgaris l. under saline conditions. plant sci. 95, 23-29. carter, c.t. and c.m. grieve. 2008. mineral nutrition, growth, and germination of antirrhinum majus l. (snapdragon) when produced under increasingly saline conditions. hortscience 43(3), 710-718. casierra-posada, f. 2006. distribución y producción total de materia seca en guayabo (psidium guajava l. cv. palmira ica-1) bajo estrés salino. orinoquia 10(2), 59-66. casierra-posada, f., g. ebert, and p. lüdders. 2000. efecto de la salinidad por cloruro de sodio sobre el balance de nutrientes en plantas de lulo (solanum quitoense l.). agron. colomb. 17, 85-90. chow, w.s., m.c. ball, and j.m. anderson. 1990. growth and photosynthetic responses of spinach to salinity: implications of k. nutrition for salt tolerance. aust. j. plant physiol. 17, 563-578. cramer, g.r. 2004. sodium-calcium interactions under salinity stress. pp. 205-228. in: läuchli, a. and u. lüttge (eds.). salinity: environment – plants – molecules. kluwer academic publ., new york, ny. cramer, g.r., a. läuchli, and v.s. polito. 1985. displacement of ca2+ from the plasmalemma of root cells. plant physiol. 79, 297-211. cuartero, j. and r. fernández-muñoz. 1999. tomato and salinity. scientia hort. 78, 83-125. dodd, i.c. and w.j. davies. 2004. hormones and the regulation of water balance. pp. 493-512. in: davies, p.j. (ed.). plant hormones: biosynthesis, signal transduction, action! kluwer academic publ., dordrecht, the netherlands. ebert, g., f. casierra, and p. lüdders. 1999. influence of nacl salinity on growth and mineral uptake of lulo (solanum quitoense l.). j. appl. bot. 73, 31-33. engels, c. and h. marschner. 1992. adaptation of potassium translocation into the shoot of maize (zea mays l.) to shoot demand: evidence for xylem loading as a regulating step. physiol. plant. 86, 263-268. epstein, e. and a.j. bloom. 2005. mineral nutrition of plants: principles and perspectives. sinauer associates publ., sunderland, ma. flórez, s.l., d. miranda l., b. chaves, g. fischer, and s. magnitskiy. 2008. growth of lulo (solanum quitoense lam.) plants affected by salinity and substrate. rev. bras. frutic. 30(2), 402-408. graifenberg, a., l. botrini, l. giustiniani, and m. lipucci di paola. 1996. salinity affects growth, yield and elemental concentration of fennel. hortscience 31, 1131-1134. grattan, s.r. and c.m. grieve. 1999. mineral nutrient relations in horticultural crops. scientia hort. 78, 127-157. ghoulam, c., a. foursy, and k. fares. 2002. effects of salt stress on growth, inorganic ions and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in five sugar beet cultivars. environ. exp. bot. 47, 39-50. ioneva, z.s. 1988. effect of potassium ion na+ uptake by plants in conditions of chloride salinity. fiziolo. rasten. 14, 42-47. kant, s. and u. kafkafi. 2002. potassium and abiotic stresses in plants. pp. 233-251. in: pasricha, n.s. and s.k. bansal (eds.). role of potassium in nutrient management for sustainable crop production in india. potash research institute of india, guargaon, haryana, india. kepenek, k. and f. koyuncu. 2002. effect of salt expression of resistance in some domestic foreign strawberry cultivars. acta hort. 573, 289-295. larcher, w. 2002. physiological plant ecology. ecophysiology and stress physiology of functional groups. 4th ed. springer verlag, berlin. lópez, m.v. and s.m.e. satti. 1996. calcium and potassiumenhanced growth and yield of tomato under sodium chloride stress. plant sci. 114, 19-27. lycoskoufis, i.h., d. sav vas, and g. mavrogianopoulos. 2005. growth, gas exchange and nutrient status in pepper (capsicum annuum l.) grown in recirculating nutrient solution as affected by salinity imposed to half of the root system. scientia hort. 106(2), 147-161. lynch, j., e. epstein, and a. läuchli. 1982. na+-k+ relationship in salt stressed barley. pp. 347-352. in: scaife, a. (ed.). proc. 9th intl. plant nutr. coll., warwick. commonw. agr. bureau, farnham royal, bucks, uk. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. academic press, san diego, ca. melgar, j.c., m. benlloch, and r. fernández-escobar. 2006. calcium increases sodium exclusion in olive plants. scientia hort. 109, 303-305. miranda l., d., c. carranza, and g. fischer. 2008. calidad de agua de riego en la sabana de bogotá. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, bogotá. miranda l., d., g. fischer, and ch. ulrichs. 2010. growth of cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants affected by salinity. j. appl. bot. food qual. 83(2) 175-181. mohamedin, a.a.m., a.a. abd el-kader, and n.m. badran. 2006. response of sunflower (helianthus annus l.) to plants salt stress under different water table depths. j. appl. sci. res. 2(12), 1175-1184. nobel, p.s. 1999. physicochemical and environmental plant physiology. 2nd ed. academic press, san diego, ca. pérez-alfocea, f., m.e. balibrea, a. santa cruz, and m.t. estan. 1996. agronomical and physiological characterisation of salinity tolerance in a commercial tomato hybrid. plant soil 180, 251-257. romero, j.m., t. marañon, and j.m. murillo. 1994. long-term responses of melilotus segetalis to salinity. i. growth and partitioning. plant cell environ. 17, 1243-1248. ruiz, d., v. martínez, and a. cerdá. 1997. citrus response to salinity: growth and nutrient uptake. tree physiol. 17, 141-150. rus, a., s. yokoi, a. sharkuu, m. reddy, b.h. lee, t.k. matsumoto, h. koiwa, j.k. zhu, r.a. bressan, and p.m. hasegawa. 2001. athkt1 is a salt tolerance determinant that controls na+ entry into plant roots. proc. natl. acad. sci. usa 98, 14150-14155. song, j.q. and h. fujiyama. 1996. difference in response of rice and tomato subjected to sodium salinization to the addition of calcium. soil sci. plant nutr. 42, 503-510. taiz, l. and e. zeiger. 2006. plant physiology. 4th ed. sinauer associates publ., sunderland, ma. revagronomiacol 28(2).indb 171 27/11/2010 12:23:18 p.m. 172 agron. colomb. 28(2) 2010 tester, m. and r. davenport. 2003. na+ tolerance and na+ transport in higher plants. ann. bot. 91, 503-527. tounekti, t., a.m. vadel, a. bedoui, and h. khemira. 2008. nacl stress affects growth and essential oil composition in rosemary (rosmarinus officinalis l.). j. hort. sci. biotechnol. 83(2), 267-273. yildiz, k., ö. uzal, and h. yilmaz. 2008. consequences of nacl salinity on growth and ion accumulation in selected strawberry cultivars. eur. j. hort. sci. 73(2), 69-72. yamanouchi, m., y. shimada, and s. yoshida. 1983. the effects of calcium ion to reduce the toxicity of sodium chloride for rice plant. jap. j. soil sci. plant nutr. 54, 499-504. revagronomiacol 28(2).indb 172 27/11/2010 12:23:18 p.m. resumen abstract el presente trabajo es una recopilación de casos comprobados de actividad biológica de extractos y sustancias de origen vegetal para el control de arvenses, plagas y enfermedades en el sector agrícola. de esta forma, se pone en evidencia que una de las familias con mayor número de reportes en este tipo de actividad biológica es la piperaceae, esto las convierte en una de las más promisorias para la búsqueda de extractos o compuestos que tengan aplicaciones en la solución de problemas fitosanitarios. debido a la importancia de piperaceae y en especial del género piper, los grupos de investigación bioguavio/agroudec de la universidad de cundinamarca y estudio químico y de actividad biológica de rutaceae y myristicaceae colombianas de la universidad nacional de colombia con el apoyo de colciencias, desarrollan un proyecto titulado “bioprospección participativa de comunidades vegetales asociadas a la familia piperaceae en la región del sumapaz medio y bajo occidental” (código 1101-05-17783) que busca identificar y comprobar en las especies prospectadas aplicaciones de interés en el sector agrícola. the present work is a compilation of verified cases of biological activity of extracts and substances of vegetal origin used to control weeds, plagues, and diseases in agricultural sector. it may be evidenced that one of the families with a high number of reports on biological activity is piperaceae that turns it to be one of most promissory for search extracts o compounds that have applications in the solution of plant health problems. due to the importance of piperaceae family and, especially, piper genus, the investigation groups bioguavio/agroudec of the university of cundinamarca and chemical study and biological activity of colombian rutaceae and myristicaceae of national university of colombia with the support of colciencias developed the project “participative bioprospecting of plant communities associated with piperaceae family in occidental medium and low sumapaz region (code 110105-17783)” in order to identify and verify, in the prospected species, applications of interest in the agricultural sector. key words: biological activity, bioprospecting, secondary metabolites. palabras clave: actividad biológica, bioprospección, metabolitos secundarios. fecha de recepción: octubre 29 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de2008 1 profesores, oficina del sistema de investigación, universidad de cundinamarca, fusagasugá. acelisforero@yahoo.es; cmendozaf@yahoo.com; pachon10 @gmail.com; omarcardona2002@yahoo.com 2 profesor asociado, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. wadelgadoa@unal.edu.co 3 profesor titular, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. lecucas@unal.edu.co introducción las plantas han desempeñado un papel fundamental en la vida del hombre, quien las ha utilizado para suplir necesidades básicas como alimento, medicina, vivienda y vestido, incluso en actos rituales. el uso de las plantas es una práctica que existe desde los inicios de la especie humana. la etnobotánica es la ciencia que investiga la relación entre las plantas y la cultura humana en diferentes ambientes, la cual surge como un instrumento para rescatar tradiciones milenarias sobre los diversos usos que el hombre le ha dado a estas y como alternativa de dar valor agregado a los recursos vegetales (pino y valois, 2004). en colombia, aparentemente, existen muchos trabajos en etnobotánica, pero, dada la gran diversidad florística, estos son insuficientes. se pueden citar los de pérez-arbeláez (1996) sobre plantas medicinales y venenosas, schultes (1951) con la flora amazónica y garcía (1974) con la flora medicinal de colombia. las plantas y sus derivados han mostrado efectos controladores contra ácaros, roedores, nematodos, bacterias, virus, hongos e insectos (grainge y ahmed, 1988). especies de plantas como ajo (allium sativum), ají (capsicum frutecens), higuerilla (ricinus comunis), nim (azadirachta indica) y paraíso (melia azedarach) son materia prima de varios insecticidas comerciales (rodríguez y nieto, 1997). dentro de la familia piperaceae, se destaca que especies del género piper son utilizadas como condimento por sus frutos aromáticos y picantes (p. nigrum) y otras se han extractos vegetales utilizados como biocontroladores con énfasis en la familia piperaceae. una revisión plant extracts used as biocontrol with emphasis on piperaceae family. a review álvaro celis1, cristina mendoza1, marco pachón1, josé cardona1, wilman delgado2 y luis enrique cuca3 agronomía colombiana 26(1), 97-106, 2008 98 agron. colomb. 26(1) 2008 empleado por lo general como fuente de insecticidas y en la medicina natural (keller et al., 1963; morton, 1981). debido a sus diversos usos, se considera que esta familia es bien tolerada por el hombre (arnason et al., 2005). químicamente los constituyentes más comunes de este género son alcaloides, amidas como isobutilamina, piperidina y pirrolidina, propenilfenoles, lignanos, neolignanos, terpenos, flavonoides, kawalactonas, butenólidos y epóxidos del ciclohexano entre otros (sengupta y ray, 1987; parmar et al., 1997; delgado et al., 2007). una cualidad de las plantas de este género es la presencia de aceites esenciales, que podrían ser característicos de cada especie. se han efectuado estudios acerca de la composición de varios aceites esenciales del género piper, encontrándose como constituyentes principales fenilpropanoides, monoterpenoides y sesquiterpenoides (nigam y purohit, 1962; gupta et al., 1985; ramos et al., 1986). por ejemplo, se halló un 58% de dilapiol 1 en p. aduncum (smith y kassim, 1979), un 74,5% en p. aduncum var. aduncum y un 88,4% en p. aduncum var. cordulatum (gottlieb et al., 1981); un 70 a 85% de safrol 2 en p. auritum (castro y poveda, 1983; gupta et al., 1985), 69% en p. callosum y 89% en p. hispidinervum (gottlieb et al., 1981); 90,5% de eugenol 3 en p. betle (sharma et al., 1983) y un 80,5% de trans-anetol 4 en p. marginatum (hussain et al., 1990). en 1994, cicció obtuvo el aceite esencial de las hojas de piper terrabanum, con un rendimiento de 0,1% en relación con el peso del material fresco. se analizó la composición del aceite y se identificaron 42 compuestos en forma total o parcial, correspondientes a un 90,2% del aceite como hidrocarburos terpénicos y el alcohol sesquiterpénico cisnerolidol. estos aceites cumplen funciones ecológicas como la atracción de polinizadores y causar efectos alelopáticos, por lo cual este género tiene un uso potencial para controlar arvenses, plagas y enfermedades (harborne, 1985). a continuación se describen los usos como biocontroladores de extractos vegetales de diferentes plantas y, adicionalmente, se presentan los estudios en los que se han evaluado extractos de la familia piperaceae. control de arvenses la interferencia de las malezas con los cultivos es la suma de la competencia por agua, luz, nutrientes y co2, lo que produce como resultado pérdidas en calidad y cantidad de los productos agrícolas, y el desperdicio de enormes cantidades de energía. el control de malezas se originó desde el inicio de la agricultura. el hombre ha dedicado grandes esfuerzos para combatirlas manualmente y, luego, empleando herramientas y equipos para mejorar la eficiencia en su control. actualmente existen sofisticados equipos mecánicos para su remoción y sustancias químicas o biológicas para prevenir o retardar su germinación o crecimiento. en las últimas décadas se han logrado significativos avances para obtener sustancias químicas o biológicas que sean menos tóxicas para el ambiente y el hombre y, al mismo tiempo, más selectivas respecto a los cultivos donde se usen. dentro del control biológico se ha planteado la utilización de compuestos alelopáticos en la formulación de herbicidas (chiapusio et al., 2004). el término alelopatía se refiere a los efectos detrimentales de una especie de planta superior o donante sobre la germinación, crecimiento y desarrollo de otra especie de planta receptora. sin embargo, algunos investigadores incluyen efectos estimulantes bajo condiciones alelopáticas, asemejándolos al caso de algunos herbicidas en bajas concentraciones, que activan el crecimiento por efectos hormonales aun cuando continúan siendo clasificados como herbicidas ; chiapusio et al., 2004). una manera de examinar las propiedades alelopáticas de una especie es mediante bioensayos en los que se cuantifica la germinación o emergencia de plántulas y se mide la radícula o hipocótilo (lovett y ryuntyu, 1992). una ventaja de los compuestos aleloquímicos en el desarrollo de pesticidas naturales es que son fácilmente biodegradables y muchos de ellos son seguros y limpios desde el punto de vista ambiental (rizvi et al., 1992). fajardo et al. (2005) sostienen que, debido a la situación existente en la producción agrícola, se han encontrando nuevas vías para obtener una agricultura sostenible basada en recursos naturales y renovables. una de las soluciones a esta situación ha sido la alelopatía. estos autores realizaron un ensayo donde evaluaron el efecto de extractos acuosos de girasol (helianthus annuum) al 50% v/v. se encontraron diferencias significativas en la germinación de las malezas en comparación con el testigo, al mostrar un mayor efecto inhibitorio en la germinación y en el retardo del crecimiento. el potencial alelopático de exudados radicales fue estudiado por miquilena y lazo (2005), quienes encontraron que las malezas amaranthus dubius, echinochloa colona y trianthema portulacastrum influían sobre el porcentaje de germinación y la longitud radical de las especies cultivadas cebolla, pepino, lechuga, tomate y arroz. los resultados permitieron concluir que los extractos metanólicos de las plantas donadoras ejercieron efectos potencialmente alelopáticos, estimulatorios e inhibitorios sobre la longitud radical de las especies indicadoras, según el tratamiento aplicado, el sustrato utilizado y la especie receptora. 99 la actividad alelopática y tipos de metabolitos presentes en el follaje de lantana trifolia l. fueron estudiados por valerino et al. (2005), con el fin de obtener compuestos puros potencialmente activos, a partir de extractos de plantas con actividad alelopática contra malezas. se determinó la actividad alelopática en condiciones de laboratorio de extractos de n-hexano y etanol, al evaluarse los índices de vigor y reducción de plántulas de pepino, tomate y trigo frente a dichos extractos. se observó que ambas fracciones redujeron el crecimiento de la raíz y el coleóptilo, estando más marcado este efecto en el extracto etanólico. en l. trifolia se detectó la presencia de triterpenos/esteroides y flavonoides en el extracto clorofórmico y triterpenos/esteroides, flavonoides y glicósidos en el extracto de n-butanol. en ambos extractos se determinaron las concentraciones mínimas inhibitorias frente a las plántulas estudiadas. blanco et al. (2005) evaluaron el efecto de extractos acuosos de malezas sobre el desarrollo radical temprano del plátano (musa aab). para ello, se sembraron cormos de ‘plátano hartón’, con eliminación previa de raíces, los cuales fueron tratados cada tres días con extractos acuosos provenientes de tres malezas: cyperus rotundus, rottboellia cochinchinensis y commelina diffusa y agua como testigo. se midió número, longitud, peso fresco y peso seco de raíces de plátano. adicionalmente, los extractos fueron aplicados sobre semillas de maíz, fríjol y guandul para verificar el poder alelopático de los extractos, al determinarse la longitud radical. se obtuvieron diferencias significativas a los 21 días después de la siembra, donde las especies c. rotundus y r. cochinchinensis favorecieron el desarrollo radical del plátano, mientras que la c. diffusa ocasionó una reducción del 70, 50 y 61% en el número, longitud total y peso fresco de raíces, respectivamente, comparado con el testigo. también hubo efecto alelopático de los extractos sobre maíz, fríjol y guandul, observado en el incremento ocasionado en la longitud total de raíces. estos resultados indicaron un potencial alelopático de estas malezas sobre el cultivo del plátano. mediante análisis fitoquímicos en laboratorio y campo, alfonso et al. (2005) estudiaron el efecto alelopático de extractos acuosos de nerium oleander, aleuritis fordii, ocimun sanctum, gliricidia sepium y thevetia peruviana sobre la germinación de semillas y desarrollo del eje radículo-hipocotilar en cinco especies de malezas. todos los extractos evidenciaron efectos inhibitorios, los metabolitos secundarios más frecuentes fueron triterpenos, fenoles y flavonoides. cuevas (2007) evaluó los extractos etanólicos de swinglia glutinosa murray y lantana camara en ensayos de preemergencia y posemergencia, con aplicaciones de siete concentraciones (0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 y 5,0% v/v) a cinco especies de arvenses (chilinchil, bledo, lengüevaca, gualola y nabo) y cinco de cultivos comerciales (arroz, maíz, zanahoria, lechuga y tomate). en los ensayos de preemergencia se observó que el extracto de s. glutinosa inhibió la germinación y disminuyó la longitud radicular de las arvenses, cuando se aplicó a las semillas con la concentración más baja (0,5%). para los extractos de l. camara, se requirió de una dosis media de 2,0% para observar el efecto de control en las variables evaluadas. los estudios sobre el efecto de extractos de piperaceae sobre semillas y plántulas de arvenses y cultivos indicadores de fitotoxicidad son escasos. robayo y rodríguez (2006) evaluaron el efecto alelopático de extractos etanólicos de swinglia glutinosa y piper aduncum, en tres dosis diferentes, sobre semillas de cinco arvenses asociadas a cultivos de clima cálido. se presentó inhibición de germinación para todas las especies estudiadas en las diferentes concentraciones. así mismo, al evaluar el efecto de los extractos sobre plántulas germinadas de las mismas especies de arvenses, se observó fitotoxicidad en un alto grado. chávez y pérez (2008) evaluaron el efecto de seis extractos: fruto y madera de piper aduncum, hojas y raíz de piper hispidium, parte aérea de piper holtonii y madera de piper eriopodon, sobre germinación y desarrollo de plántulas de caminadora (rotboellia cochichinensis), sorguillo (sorghum halepense), nabo (brassica rapa), frijolillo (phaseolus lathyroides), bledo (amaranthus dubius) y lengüevaca (rumex crispus). también se evaluaron estos extractos en semillas de cultivos que pueden indicar fitotoxicidad como maíz, arroz, lechuga, tomate y zanahoria. los principales resultados indican que los diferentes extractos en las diferentes concentraciones inhiben germinación en las arvenses y en los cultivos indicadores de fitotoxicidad sobresalen los extractos de madera de p. adumcun y raíz p. hispidium. igualmente, los extractos mencionados produjeron reducciones fuertes en el desarrollo radicular y en la parte aérea de las arvenses y las plantas de cultivo. estos resultados se atribuyeron a la presencia de metabolitos secundarios en los extractos de piper sp., los cuales contienen terpenos (delgado et al., 2007), compuestos precursores del ácido abscísico (aba). sin embargo, de acuerdo con estudios realizados por zamorano y fuentes (2005), en los que evalúan el potencial alelopático de extractos de nabo silvestre y raigrás sobre las arvenses de la sabana de bogotá, cenizo, malva blanca y bledo, se determinó que no se puede generalizar el efecto herbicida de los extractos, debido a una posible selectividad. por esta razón se sugiere realizar estudios específicos con extractos vegetales para cada especie de arvense a controlar. 2008 celis, mendoza, pachón, cardona, delgado y cuca: extractos vegetales utilizados como biocontroladores... 100 agron. colomb. 26(1) 2008 control de insectos plagas las plagas constituyen la principal limitante de la producción agrícola. cada año, una tercera parte de la producción de alimentos debe destruirse, por plagas de cultivos y de productos almacenados, por lo cual se hace imprescindible el estudio de nuevas vías para su control (medina, 2001). este se ha basado, tradicionalmente, en el uso de productos químicos sintéticos, muchos de los cuales han producido, como efecto secundario, problemas de desequilibrio ambiental, salud humana y el surgimiento de poblaciones de plagas más agresivas (fao, 2002). son responsables además de resistencia a insecticidas por parte de los insectos (bourguet et al., 2000) y la pérdida de predadores naturales y polinizadores (freemark, 1995), que han visto alterado su ciclo de vida a causa de estos productos. en humanos, existe referencia de una alta incidencia de enfermedades y diversos cuadros clínicos por intoxicación, al encontrarse elevados niveles de pesticidas en la población (waterhouse, 1996; ramírez, 2001). estos problemas han llevado a la búsqueda de alternativas de control incluidas en el desarrollo de agrosistemas sostenibles, basados en un manejo integrado del cultivo sin alterar el equilibrio del sistema (bunch, 1997). una de estas alternativas es el uso de extractos vegetales que actúan como biocontroladores, debido a la presencia de metabolitos secundarios (cuttler y schmutteres, 1999; ducrot, 2005). las plantas producen sustancias de bajo peso molecular conocidas como metabolitos secundarios. estos son normalmente no esenciales para el proceso metabólico básico de la planta. entre ellos se encuentran terpenos, lignanos, alcaloides, esteroides y ácidos grasos. esta diversidad química es consecuencia del proceso evolutivo que ha llevado a la selección de especies con mejores defensas contra el ataque microbiano o la predación de insectos y animales (dixon, 2001; ducrot, 2005). actualmente se sabe que estos metabolitos secundarios tienen un rol importante en el mecanismo defensivo de las plantas (jacobson, 1989); por tanto, en los últimos años, se está retornando al uso de las plantas como fuente de pesticidas más seguros para el medio ambiente y la salud humana (mansaray, 2000; ottaway, 2001). los insecticidas naturales a partir de extractos vegetales constituyen una interesante alternativa de control de insectos, además que solo se han evaluado muy pocas plantas en relación a la fuente natural que ofrece el planeta, por lo que las perspectivas futuras en investigación, son aún mayores. a partir de la necesidad por encontrar una nueva alternativa natural para el control de insectos plagas y reemplazar así los pesticidas sintéticos, aparecen los insecticidas botánicos que ofrecen seguridad para el ambiente y son una eficiente opción agronómica (céspedes et al., 2000; medina, 2001). como alternativa, los productos naturales provenientes de una gran variedad de plantas actúan inhibiendo, repeliendo, disuadiendo o eliminando insectos plagas de distinto tipo (rastreros, voladores, chupadores, defoliadores, etc.) y también estimulando procesos vitales de los cultivos para fortalecerlos y así protegerse de los ataques de las distintas plagas. algunas de estas plantas han sido estudiadas científicamente y otras siguen vigentes por leyenda popular (duke, 1990). la mayoría de las especies de plantas que se utilizan en la protección vegetal exhiben un efecto insectistático más que insecticida, es decir, inhiben el desarrollo normal de los insectos. esto lo pueden hacer de varias maneras: reguladores de crecimiento. efecto que se manifiesta de diversas formas. por un lado, se presentan moléculas que inhiben la metamorfosis, al evitar que esta se produzca en el momento preciso. otros compuestos hacen que el insecto tenga una metamorfosis precoz y se desarrolle así en una época poco favorable. también se ha observado que determinadas moléculas pueden alterar la función de las hormonas que regulan estos mecanismos, de modo que se producen insectos con malformaciones, estériles o muertos (silva et al., 2002). inhibidores de la alimentación. es el modo de acción más estudiado de los compuestos vegetales como insecticidas. un inhibidor de alimentación es un compuesto que, luego de una pequeña prueba, hace que el insecto se deje de alimentar y muera por inanición. muchos de los compuestos que muestran esta actividad pertenecen al grupo de los terpenos y se han aislado principalmente de plantas medicinales originarias de áfrica y la india (cuttler y schmutteres, 1999). repelentes. el uso de plantas como repelentes es muy antiguo, pero no se le ha brindado la atención necesaria para su desarrollo (tripathi et al., 2000). esta práctica se realiza con compuestos que tienen mal olor o efectos irritantes, como el ají y el ajo. un ejemplo se observa en las prácticas realizadas por indígenas de costa rica, que espolvorean con ají los recipientes en los que almacenan maíz y fríjol para que no se infesten de plagas (silva et al., 2002). numerosos compuestos químicos se producen naturalmente y funcionan en algún grado como insecticidas (molina, 2001). el rango de su efecto protector va desde repelencia, disuasión de la alimentación y oviposición, hasta toxicidad aguda e interferencia con el crecimiento 101 y desarrollo de los insectos. los insecticidas vegetales presentan la ventaja de ser compatibles con otras opciones de bajo riesgo aceptables en el control de insectos, como feromonas, aceites, jabones, hongos entomopatógenos, depredadores y parasitoides, lo que aumenta enormemente sus posibilidades de integración a un programa de manejo integrado de plagas (molina, 2001). entre los compuestos aislados de plantas usadas para fines insecticidas se encuentra la rotenona extraída de derris elliptica y lonchocarpus utilis y es un flavonoide que se extrae, respectivamente, en un 13% y un 5% de las raíces de estas plantas. este compuesto es un insecticida de contacto e ingestión y repelente. su modo de acción implica una inhibición del transporte de electrones a nivel de mitocondrias, bloqueando de esta forma la fosforilación del adp a atp. por esto actúa inhibiendo el metabolismo del insecto. los síntomas que presentan los insectos intoxicados con rotenona son disminución del consumo de oxígeno, depresión en la respiración y ataxia que provocan convulsiones y conducen finalmente a la parálisis y muerte del insecto por paro respiratorio (silva et al., 2002). otro grupo de compuestos con propiedades insecticidas son las piretrinas, obtenidas de flores del piretro (chrysantemum cinaerifolium). los componentes de esta planta con actividad insecticida reconocida son ésteres, formados por la combinación de los ácidos crisantémico y pirétrico y los alcoholes piretrolona, cinerolona y jasmolona. estos compuestos atacan el sistema nervioso central y periférico, lo que ocasiona descargas repetidas, seguidas de convulsiones. estos compuestos taponan las entradas de los iones de sodio a los canales, lo que genera que dichos canales sean afectados al alterarse la conductividad del ión en tránsito. la característica más importante de estos compuestos es su efecto knock down que hace que el insecto, al entrar en contacto con la superficie tratada, deje de alimentarse y muera. las piretrinas son el mejor ejemplo de la copia y modificación de moléculas en laboratorio, porque dieron origen a la familia de los piretroides (silva et al., 2002). la nicotina es un alcaloide derivado especialmente de tabaco (nicotiana tabacum). sus propiedades insecticidas fueron reconocidas en la primera mitad del siglo xvi. la nicotina es básicamente un insecticida de contacto no persistente y su modo de acción consiste en mimetizar la acetilcolina al combinarse con su receptor en la membrana postsináptica de la unión neuromuscular. el receptor acetilcolínico es un sitio de acción de la membrana postsináptica que reacciona con la acetilcolina y altera la permeabilidad de la membrana. la actividad de la nicotina ocasiona la generación de nuevos impulsos que provocan contracciones espasmódicas, convulsiones y, finalmente, la muerte. hoy se encuentran en el mercado insecticidas conocidos como neonicotinoides, que son copias sintéticas o derivadas de la estructura de la nicotina como imidacloprid, thiacloprid, nitempiram, acetamiprid y thiamethoxam, entre otros. azadiractina es un tetraterpenoide característico de la familia meliaceae especialmente del árbol neem (azadirachta indica). este compuesto se encuentra en la corteza, hojas, frutos y, principalmente, en la semilla del árbol (valladares et al., 1997). en el extracto se han identificado alrededor de 18 compuestos, entre los que se destaca azadiractina, que se encuentra en mayor concentración. muestra acción antialimentaria, reguladora del crecimiento, inhibidora de la oviposición y esterilizante. actualmente se pueden encontrar formulaciones comerciales de neem como neem gold, neemazal, econeem, neemark, neemcure y azatin, entre otros (grainge et al., 1988). de plantas de la familia rutaceae, se han aislado numerosos limonoides (naturales y modificados) para estudiar los efectos antialimentarios que provocan sobre especies de insectos plagas pertenecientes a lepidopteros (suresh et al., 2002). hortalizas tan comunes como papa, tomate y berenjena (familia solanaceae) producen alcaloides conocidos como chaconina, solanina, tomatina, atropina y escopolamina, que poseen un efecto insecticida poderoso en la mayoría de los insectos, aunque algunas especies han desarrollado tolerancia a estas toxinas (menjívar, 2001). el papel de los metabolitos secundarios de las plantas como agentes de control ha sido establecido por baladrin et al. (1985) y una aproximación de identificación de los compuestos de posible valor práctico se pueden tener al identificar plantas que son resistentes al ataque de insectos y al separar sus principios activos. muchas familias de plantas como las myrtaceae, asteraceae y piperaceae son bien conocidas por tener principios como los terpenoides y grupos de amidas que tienen efecto antialimentario, repelente e insecticida que inhibe el desarrollo y el crecimiento de muchos insectos del orden lepidóptera (srivastava et al., 2000). carrero y lizarazo (2006) estudiaron el efecto de extractos acuosos, etanólicos y de diclorometano de hojas de carbonero (calliandria pittieri), hierba mora (solanum nigrum) y barbasco (polygonum hydropiperoides), en diferentes dosis y encontraron que el extracto de p. hydropiperoides obtenido con diclorometano produjo un efecto antialimentario e insecticida 2008 celis, mendoza, pachón, cardona, delgado y cuca: extractos vegetales utilizados como biocontroladores... 102 agron. colomb. 26(1) 2008 tipo know down de importancia económica en larvas de spodoptera frugiperda criadas en condiciones de laboratorio. scott et al. (2004) trabajaron con extractos de tres especies de plantas de la familia piperaceae, piper nigrum, p. guineense y p. tuberculatum, que fueron evaluados en insectos de cinco órdenes. las tres especies contenían isobutyl amidas, compuestos secundarios de plantas que actúan como neurotoxinas contra los insectos. estos compuestos se consideran seguros para los mamíferos, ya que piper ha sido usado por siglos como especia y elemento medicinal. en esta investigación los valores de ld50 de p. nigrum fueron comparados entre insectos-plagas y las especies más sensibles en orden del incremento de la concentración letal fueron: malacosoma antericanum, neodiprion sertifer, yponomeuta cagnagella, pyrrhalta viburni, acalymma vittatum, leptinotarsa decemlineata, popillia japonica y blissus leucopterus hirtis. los mismos autores encontraron que las formulaciones de piper sp. también tienen una actividad repelente, protegen las hojas de las plantas de comedores de follaje, adultos, larvas y de oviposición. soberón et al. (2006) evaluaron la acción biocida de extractos de piper tuberculatum sobre larvas de diatrea saccharalis. utilizaron extractos acuosos, diclorometano-metanol y etanólico de hojas, tallos y espigas maduras, en larvas del tercer estadio. los extractos de diclorometano-metanol y etanólico de espigas maduras y extracto de diclorometanometanol de plantas in vitro mostraron niveles significativos de mortalidad larval. la aplicación de extractos etanólicos de diez especies de piper presentes en la región del sumapaz (cundinamarca) en larvas de spodoptera frugiperda de tercer instar ocasionó un efecto antialimentario y altos porcentajes de mortalidad, similares al presentado con el testigo comercial biológico (bacillus thurigiensis). estos resultados se pueden deber a la acción de los metabolitos secundarios presentes (delgado et al., 2007) y a una posible asociación de plantas del género piper con b. thuringiensis, lo que se evidencia en la similitud de la sintomatología en las larvas tratadas con el control biológico (bt) (murcia y bermúdez, 2008). control de enfermedades el control biológico de enfermedades de plantas constituye una práctica ampliamente difundida y sigue siendo objeto de investigación y desarrollo. un concepto amplio de control biológico incluye nociones como las de prácticas de cultivo y resistencia a las enfermedades. desde esta perspectiva se acepta que es “la reducción de la cantidad del inóculo o en la actividad en la producción de la enfermedad producida por un patógeno o parásito en su estado activo o latente, por acción de uno o más organismos, efectuado naturalmente o por medio de la manipulación del ambiente, del huésped o del antagonista o por la inducción de uno o más antagonistas” (izquierdo et al., 1995). por otra parte, se encuentra el concepto clásico que se restringe a que control biológico es el uso deliberado de un organismo para controlar a otro. sin embargo, y en relación a este último concepto, es necesario considerar que las interacciones de múltiples variables presentes en el medio ambiente pueden modificar las interacciones entre los microorganismos y su entorno, muchas de las cuales pueden favorecer o impedir un control biológico efectivo (mcspadden-gardener, 2002). fusarium oxysporum f. sp. lycopersici es el causante de la marchitez del tomate y otros productos agrícolas y se ha observado que los fungicidas actuales tienen poca efectividad en su control, por lo que se buscan alternativas de control biológico utilizando extractos vegetales. con ese objetivo se colectaron hojas sanas de dos euphorbiaceae (croton rhamnifolius var. caudatus y otra aún sin identificar) y una sterculiaceae (waltheria sp.), se prepararon extractos que se adicionaron a un medio semisólido sobre el cual se sembró el hongo. se determinó el diámetro de la colonia, se calculó el porcentaje de reducción del crecimiento en relación al testigo y se encontraron diferencias significativas. los resultados muestran un potencial de uso de estos extractos en un programa de control del patógeno (rodríguez et al., 2003). garcía et al. (2006), al realizar la evaluación de la actividad antifúngica con los aceites esenciales obtenidos en plantas aromáticas, determinaron una mayor actividad biológica con limonaria (cymbopogum citratus) y tomillo (thymus vulgaris). se realizó la evaluación fitotóxica sobre plantas de tomate de árbol, mostrando que la aplicación sistemática y en altas concentraciones no ocasionó ninguna lesión de las contempladas en las escalas de daño a las plantas evaluadas. stauffer et al. (2000) evaluaron los extractos de 98 especies vegetales pertenecientes a 46 familias botánicas (7 monocotiledóneas; 46 dicotiledóneas; 1 conífera y 2 pteridofitas) para determinar su posible efecto fungicida o bactericida, con la factibilidad de ser utilizados en el control de enfermedades en plantas. nueve de los extractos evaluados (ajo, cebolla, quebracho colorado, agrial, palo santo, chirca, guayaba, eucalipto y pino) demostraron inhibición de 103 crecimiento de la bacteria xanthomonas campestris pv. campestris. la inhibición del crecimiento fungoso solo se obtuvo con extractos de ajo y cebolla (utilizados como referencia), así como con el extracto de mamón contra colletotrichum sp. el extracto de ajo tuvo efecto inhibidor sobre siete especies de hongos (penicillium italicum, aspergillus flavus, fusarium sp., rhizoctonia solani, alternaria sp., colletotrichum sp. y pythium sp.). el efecto de la cebolla fue menor en intensidad y afectó sólo a fusarium sp., alternaria sp., colletotrichum sp. y pythium sp. también se ha evaluado el efecto de extractos vegetales sobre bacterias. loaiza et al. (1996) determinaron el potencial biocida de extractos de veinte plantas del bosque tropical de costa rica. se obtuvieron extractos hidroalcohólicos de diferentes partes de cada planta. se utilizó un cultivo de bacterias desarrollado en el medio pda. de los extractos evaluados picramia antidesma, platimicium pleiostachium, jacquinea pungens, vatairea lundeli, ateleia herbert y cassia emerginata exhibieron los mayores halos de inhibición en comparación de los testigos comerciales para las bacterias evaluadas. los metabolitos secundarios identificados a los cuales se les aduce la acción inhibitoria son de naturaleza antroquinónica y flavonoides de naturaleza catequínica. puente et al. (2005) sostienen que el uso indiscriminado de pesticidas en las prácticas agrícolas ha causado contaminación ambiental, problemas a la salud humana y productos agrícolas inseguros. por tal motivo, realizaron un trabajo en condiciones de campo con el objetivo de estudiar el efecto del extracto vegetal de phyla strigullosa var. sericea, sobre el hongo fitopatógeno del suelo sclerotium rolfsii sacc., causante de pudriciones en el cuello y la raíz de plántulas de cultivos susceptibles, al evaluarse el efecto de estos extractos al 50% de concentración. estos extractos mostraron actividad inhibitoria frente a este hongo fitopatógeno y su potencial como especie alelopática. srivastava et al. (2001) describen en un estudio la actividad antibacterial de aislamientos de piper longum y taxus baccata. los aislamientos de p. longum fueron activos contra bacterias gram-positivas y moderadamente activas contra bacterias gram-negativas. arciniegas et al. (2002) realizaron la evaluación de extractos etanólicos crudos a partir de diferentes partes de las plantas pertenecientes a trece familias, entre las que se encontraba la piperaceae. diferentes concentraciones de estos extractos se estudiaron bajo condiciones in vitro y se midió el efecto de la actividad antifúngica contra mycosphaerella fijiensis, causante de la sigatoka negra en plátanos y bananos. de veinte extractos etanólicos, solo los de ocho especies (commelina difussa, momordica charantia, pavonea sp., plenas sp., sida rhombifolia, sysygium aromaticum, piper hispidum y piper peltatum) mostraron actividad antifúngica, tanto en germinación de esporas como en desarrollo de colonias de m. fijiensis, y en algunos casos eran más efectivos que el fungicida comercial propiconazole, por lo que estos extractos fueron rotulados como promisorios. el fraccionamiento de estos extractos crudos mediante diclorometano reveló que los constituyentes antifúngicos activos en la planta son reencontrados en una u otra de las fracciones analizadas. estos resultados podrían permitir aislar estos compuestos para utilizarlos como sustancias promisorias para el control de la sigatoka negra. silva et al. (2002), en un estudio sobre plantas de la familia piperaceae separaron amidas, con un alto contenido de isobutyl, pyrrolidina, dihydropyridona y piperidina. al realizar una separación de bioactivos por fraccionamiento, piper arboreum presentó dos nuevas amidas: n-(10-(13,14methylenediox y phenyl) -7(e),9 (z) -pentadienoyl) -pyrrolidina y arboreumina y otros compuestos conocidos n-(10-(13,14-methylenedioxyphenyl)-7(e)-pentaenoyl)pyrrolidina y n-(10-(13,14-methylenedioxyphenyl)-7(e), 9(e)-pentadienoyl)-pyrrolidina. también se separaron seis amidas y dos derivados antifungosos cinnamoyl derivados de semillas y hojas de piper tuberculatum. la mayoría de estos compuestos mostraron actividad antifungosa contra cladosporium sphaerospermum. un estudio realizado por hernández y vásquez (2007) determinó que la aplicación de extractos vegetales de hojas de piper aduncum y thymus vulgaris y de flores de matricharia chamomilla permite controlar, bajo condiciones in vitro y en plántulas, el desarrollo del hongo colletotrichum gloeosporoides, causante de la antracnosis en el tomate de árbol. los resultados obtenidos en este estudio mostraron que el mayor control del hongo se obtuvo con el extracto floral de m. chamomilla. debido a la actividad biológica de la familia piperaceae, los autores sugieren realizar estudios para determinar si existe una mayor inhibición de c. gloeosporoides con extractos de inflorescencias de p. aduncum, debida a la presencia de lignanos y flavonoides. a partir de los resultados anteriormente expuestos queda claro que es necesario desarrollar nuevos sistemas de manejo integrado basados en productos naturales de plantas, que reduzcan la dependencia de los productos sintéticos y, por tanto, menos contaminación ambiental y mayor calidad en los alimentos agrícolas producidos. 2008 celis, mendoza, pachón, cardona, delgado y cuca: extractos vegetales utilizados como biocontroladores... 104 agron. colomb. 26(1) 2008 literatura citada alfonso, m., r. villasana, y. lorenzo, me. álvarez, d. pérez y h. uranga. 2005. análisis fitoquímico de cinco plantas con actividad alelopática. pp. 592-595. en: memorias xvii congreso de la asociación latinoamericana de malezas (alam). varadero, matanzas, cuba. álvarez, m y e. rodríguez. 1986 determinación del posible efecto alelopático de tres especies malezas sobre el desarrollo vegetativo del cultivo de soya (glycine max. (merr). trabajo de grado. facultad de agronomía, ucv, maracay, venezuela. arciniegas a., a.s. riveros y j.e. loaiza. 2002. efecto de extractos vegetales sobre el desarrollo in-vitro de mycosphaerella fijensis, agente causal de la sigatoka negra en musáceas. pp. 593-595. en: memorias xv reunión de la asociación de bananeros “augura”, cartagena. arnason j.t., t. durst y b.j.r. philogene. 2005. phytochemical discovery of new botanical insecticides. pp. 37-46. en: regnault, r.c., philogene, b.j.j., vincent c. (eds.). biopesticides of plant origin. lavoiser and intercept, ltd., paris and andover. 313 p. baladrin m.f., j.a. klocke, e. wurtele y h. bollinger. 1985. natural plant chemicals. sources of industrial and medicinal material. science 228,1154-1160. blanco, g., d. sánchez., o. hernández y a. pérez. 2005. evaluación preliminar del efecto de extractos acuosos provenientes de tres especies malezas en el desarrollo radical temprano del plátano (musa aab). pp. 604-609. en: memorias xvii congreso de la asociación latinoamericana de malezas (alam). varadero, matanzas, cuba. bourguet d., a. genissel y m. raymond. 2000. insecticide resistance and dominance levels. j. econ. entomol. 93, 1588-1595. bunch, r. 1997. principios de la agricultura orgánica. hoja a hoja (costa rica) 20, 2-6. carrero r. y k. lizarazo. 2006. evaluación de los efectos de extractos vegetales obtenidos a partir de barbasco (polygonum hydropiperoides), hierba mora (solanum nigrum) y carbonero (calliandra pittieri) sobre larvas de spodoptera frugiperda (je. smith) en segundo instar, bajo condiciones controladas. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad de cundinamarca, fusagasugá. 75 p. castro, o. y l.j. poveda. 1983. piper auritum (h.b.k.) familia piperaceae. estudio preliminar del aceite esencial de sus hojas. ingeniería y ciencia química 7, 24-25. céspedes, c.l., j.s. calderón, l. lina y e. aranda. 2000. growth effects on fall armyworm spodoptera frugiperda of some limonoids isolated from cedrela spp. (meliaceae). j. agr. food chem. 48, 1903-1908. chávez, d.c. y y.j. pérez. 2008. efectos alelopaticos de extractos de piperaceae sobre germinación y emergencia de arvenses y plantas cultivadas bajo condiciones controladas. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad de cundinamarca, fusagasugá. 96 p. chiapusio, g., f. pellissier y c. gallet. 2004. uptake and translocation of phytochemical 2-benzoxazolinone (boa) in radish seeds and seedlings. j. exp. bot. 55(402), 1587-1592. ciccio, j.f. 1994. constituyentes del aceite esencial de las hojas de piper terrabanum (piperaceae). centro de investigaciones en productos naturales (ciprona) y escuela de química, universidad de costa rica, san josé. cuevas, j.c. 2007. aspectos fisiológicos en el proceso germinativo de especies de arvenses y plantas de cultivo y el efecto inhibitorio producido por extractos de swinglia glutinosa murray y lantana camara l. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias. universidad de cundinamarca, fusagasugá. 81 p. cuttler, p. y h. schmutteres. 1999. natural pesticides from the neem seed and other plants. j. ethnopharmacology 333, 11-19. delgado, w., m.e. pachón, a. celis, c. mendoza, j.o. cardona, m. bustamante, m. daza, l.e. cuca. 2007. informe técnico de avance proyecto “bioprospección participativa de comunidades vegetales asociados a la familia piperaceae en la región del sumapaz medio bajo occidental”. colciencias-universidad nacional de colombia-universidad de cundinamarca. 55 p. dixon, r. 2001. natural products and plant disease resistance. nature 411, 843 847 duke, s.o. 1990. natural pesticides from plants. pp. 517-523. en: janick, j. y j. e. simon (eds.). advances in new crops. timber press. portland, oregon. 829 p. ducrot, p.h. 2005. organic chemistry ś contribution to the understanding of biopesticida activity of natural products from higher plants. pp. 47–58. en: regnault, r.c., b.j.j. philogene y c. vincent (eds.). biopesticides of plant origin. lavoiser and intercept, ltd., paris and andover. 313 p. fajardo, c.e., m. puentes, s. torres, a. fierro y r. espinosa. 2005. efecto alelopático de extracto acuoso de girasol (helianthus annuus l.) en la germinación y desarrollo de malezas en diferentes épocas del año. pp. 610-616. en: memorias xvii congreso de la asociación latinoamericana de malezas (alam). varadero, matanzas, cuba. fao. 1999. cultivating our future. documento expositivo: el carácter multifuncional de la agricultura y la tierra. conferencia fao/países bajos sobre el carácter multifuncional de la agricultura y la tierra. en: http://www.fao.org/docrep/ x2777s/x2777s00.htm; consulta: marzo de 2007. freemark k. y c. boutin. 1995. impacts of agricultural herbicide use on terrestrial wildlife in temperate landscapes: a review with special reference to north america. agr. ecosystems environ. 52(2), 67-91. garcía b.h. 1974. flora medicinal de colombia. botánica médica. tomo ii. imprenta nacional, bogotá. garcía c., g. mier, d. alzate, a. mora y k. afanador. 2006. evaluación de la actividad biológica de aceites esenciales contra collectotrichum acutatum y su acción fitotóxica sobre solanum betacea (cav) sendt. pp. 8-31. en: memorias xxvi congreso ascolfi, bogotá. gottlieb, o.r., m. koketsum, m.t., magalhaes, j.g.s. maia, p.h. mendez., a.i da rocha., m.l. da silva y v.c. wilberg. 1981. óleos essenciais da amazônia vii. acta amazônica 11, 143-148. grainge, m. y s. ahmed. 1988. handbook of plant with pest-control properties. john wiley and sons, nueva york. 470 p. gupta, m.p., t.d. arias, n.h. williams, r. bos y d.h.e. tattje. 1985. safrole, the main component of the essential oil from piper auritum of panama. j. natural products 48, 330–343. 105 harbone, j.b. 1985. introducción a la bioquímica ecológica. ed. alambra, madrid. 355 p. hernández, j., d. rodríguez., g. blanco y n. sanabria. 2005. efecto de extractos etanólicos de heliotropium indicum l., lippia origanoides hbk. y phyllanthus niruri l. en plantas de banano ‘cambur manzano’ (musa aab) para el control de mycosphaerella fijiensis morelet en yaracuy, venezuela. pp. 617-618. en: memorias xvii congreso de la asociación latinoamericana de malezas (alam). varadero, matanzas, cuba. hernández e. y j.a. vásquez. 2007. evaluación de tres extractos vegetales para el control de antracnosis (colletotrichum gloeosporoides (penz) & sacc.) en tomate de árbol (cyphomandra betaceae (cav.) sendt). trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias. universidad de cundinamarca, fusagasugá. 86 p. hussain, r.a., l.j. poveda, j.m. pezzuto, d.d. soejarto y a.d. kingjorn. 1990. sweetening agents of plant origin: phenilpropanoid constituents of seven sweet-tasting plants. econ. bot. 44, 174-182. izquierdo, j., l. ciampi y e. garcía. 1995. biotecnología apropiable: racionalidad de su desarrollo y aplicación en américa latina y el caribe. oficina regional de la fao para américa latina y el caribe. santiago. en: http://www.rlc.fao.org/prior/segalim/ prodalim/prodveg/aprop.pdf; consulta: marzo de 2007. jacobson, m. 1989. botanical pesticides: past, present and future. pp. 1–10. en: arnason, j. t., b.j.r. philogene y p. morand (eds.). insecticides of plant origin. acs symposium series 1989. 387 p. keller, f y m.w. klohs. 1963. a review of the chemistry and pharmacology of constituents of piper methistycum. llodya 26, 1-15. loaiza, j., g. rivera., m. barrios y o. castro. 1996. evaluación in-vitro del efecto de extractos vegetales sobre las bacterias erwinia carotovora, xanthomonas campestres y pseudomonas solanacearum. pp. 118. en: memorias del iii congreso de fitopatología san josé, costa rica. lovett, j. y m. ryuntyu. 1992. allelopathy: broadening the context. pp. 11-19. en: rizvi, s.j.h. y v. rizvi (eds.). allelopathy: basic and applied aspects. chapman y hall, londres. mansaray, m. 2000. herbal remedies food or medicine?. chem. ind. 20(16), 677678. mcspadden-gardener, b. y d. fravel. 2002. biological control of plant pathogens: research, commercialization and application in the usa. online. plant health progress 10:1094/php-20020510-01-rv. medina, n. 2001. uso de extractos botánicos en control de plagas y enfermedades. avances en el fomento de productos fitosanitarios no sintéticos. manejo integrado de plagas (costa rica). 59, 76–77. menjívar, r. 2001. insecticidas naturales. riesgos y beneficios. en: http://www.elsalvador.com/hablemos/ediciones/290701/actualidad.htm; consulta: febrero de 2007. miquilena, l y j.v. lazo. 2005. evaluación del potencial alelopático de exudados radicales de las especies amaranthus dubius mart, echinochloa colona link y trianthema portulacastrum l. sobre especies cultivadas, ubicadas en agroecosistemas de los estados aragua y falcón, venezuela. pp. 625-630. en: memorias xvii congreso de la asociación latinoamericana de malezas (alam). varadero, matanzas, cuba. molina, n. 2001. uso de extractos botánicos en el control de plagas y enfermedades. pp. 56-59. en: avances en el fomento de productos fitosanitarios no sintéticos. manejo integrado de plagas. catie, costa rica. morton, j.f. 1981. atlas of medicinal plants of middle america. charles c. thomas. springfield, illinois.1420 p. murcia, a.m. y h. bermúdez. 2008. evaluación de la actividad insecticida de extractos vegetales de la familia piperaceae, sobre spodoptera frugiperda smith, en condiciones semicontroladas. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad de cundinamarca, fusagasugá. 105 p. nigam, s.s. y r.m. purohit. 1962. chemical examination of the essential oil of the leaves of piper betle. riechstoffe aromen 12, 185-190. ottaway, p.b. 2001. the roots of a health diet. chem. ind. 22, 42-44. parmar, v., s. subhash, c. jain, k.s. bisht, r. jain, p. taneja, a. jha, o.d. tyagi, a.k. prasad, j. wengel, c.e. olsen y p.m. boll. 1997. phytochemistry of the genus piper. phytochem. 46(4), 597–673. pérez-arbeláez, e. 1996. plantas útiles de colombia. quinta edición. fondo fen colombia. dama, jardín botánico “josé celestino mutis”, bogotá. 831 p. pino, n. y h. valois. 2004. ethnobotanical of four black communities of municipality of quibdó, choco-colombia. lyona j. ecol. application 7(2). en: http://www.lyonia.org/wviewarticle.php?articleid=312; consulta: febrero de 2007. puente, m., a. campos y a.l. león. 2005. efecto fungicida o fungistático de un extracto vegetal sobre plantas susceptibles al hongo fitopatógeno del suelo sclerotium rolfsii sacc. en condiciones de cultivo protegido. pp. 637-643. en: memorias xvii congreso de la asociación latinoamericana de malezas (alam). varadero, matanzas, cuba. putman, a.r. 1985. weed allelopathy. pp. 131-155. en: duke, s.o. (ed.). weed physiology. vol i. reproduction and ecophysiology. crc press, boca raton. ramírez l. 2001. efectos agudos crónicos de los plaguicidas en la salud humana. p. 30. en: memorias simposio impacto de los agroquímicos en el occidente del país. barquisimeto, lara, venezuela. ramos, l.s., m.l. da silva, a.i.r. luz, m.g.b. zoghbi y j.g.s. maia. 1986. essential oil of piper marginatum. j. natural products 49, 712-713. rizvi, s.j., h. haque, v.k. singh y v. rizvi. 1992. a discipline called allelopathy. pp. 1-10. en: rizvi, s.j. y v. rizvi (eds.). allelopathy: basic and applied aspects. chapman, londres. robayo, d. y y. rodríguez. 2006. determinación de la actividad alelopática de extractos de swinqlia qlutinosa murray y piper aduncum l., sobre germinación de semillas de arvenses. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias. universidad de cundinamarca, fusagasugá. 84 p. rodríguez, h.c. y d. nieto. 1997. anonáceas con propiedades insecticidas. pp. 229-239. en: rebouças são jose, a., i. vilas boas, o. magalhães y r. hojo (eds). anonáceas, produção e mercado (pinha, graviola, atemóia e cherimólia). bahía, brasil. 2008 celis, mendoza, pachón, cardona, delgado y cuca: extractos vegetales utilizados como biocontroladores... agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 136-142 interpretación de procesos redox en suelos sulfatados ácidos del distrito de riego del alto chicamocha, boyacá1 interpreting redox processes in acid sulphate soils in the upper chicamocha river basin, boyaca1 manuel iván gómez2, hugo e. castro3 y dimas malagón4 resumen: la génesis de suelos sulfatados ácidos (ssa) ubicados en el valle fluvio-lacustre de la cuenca alta del río chicamocha (boyacá, colombia) fue determinada mediante la oxidorreducción del hierro y el azufre, procesos que promueven una acidificación y modificación extremas de las características fisicoquímicas del medio. mediante el comportamiento de los parámetros: eh (mv), ph (ph en agua, 1:1), phox (ph en peróxido de hidrógeno al 30%, 1:1) y al+3, se estableció la existencia de una degradación severa de estos ssa que se relacionó con la presencia de materiales orgánicos o minerales que forman parte de horizontes sulfúricos diagnósticos. la mayor parte de los horizontes sulfúricos estudiados coinciden con eh (mv) positivos >400; ph menores <3,7 y al3+ >5 cmol· kg-1, indicadores que demuestran una fuerte evolución (oxidación) y determinan las limitantes de productividad agrícola presentes en los ssa del distrito de riego del alto chicamocha. palabras clave adicionales: suelos sulfatados, oxidorreducción, acidez, indicadores. abstract: the presence of acid sulphate soils (ass) in the upper chicamocha river basin (boyaca, colombia) is due to iron and sulphur oxide-reduction processes being located there, influencing the extreme acidification and modification of the area’s physicochemical characteristics. this research was aimed at establishing parameters through observing the behaviour of eh (mv), ph (1:1, soil-water), phox (1:1, soilperoxide hydrogen 30%) and al+3. these parameters indicate severe ass degradation and its relationship to the presence of organic materials or minerals constituting diagnostic sulphuric horizons. most sulphuric horizons agree with positive eh (mv) >400; ph <4.0 and al+3 >5 cmol· kg-1. these indicators illustrated the heavy oxidation and limitations on agricultural productivity regarding ass in the upper chicamocha basin irrigation area. additional key words: sulphate soils, redox, acidity, indicator. fecha de recepción: 2 de marzo de 2005 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 trabajo del grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat-colciencias). 2 director de investigación y desarrollo microfertisa s.a., bogotá. e-mail: migomez@microfertisa.com.co 3 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: hcastro@tunja. uptc.edu.co 4 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: dmalagonc@unal.edu.co introducción la oxidorreducción cambia drásticamente el comportamiento de los elementos en el suelo. la oxidación es la pérdida o donación de electrones y la reducción es la aceptación o ganancia de electrones. en la naturaleza, la oxidorreducción siempre ocurre de manera simultánea y no quedan electrones libres; su importancia radica en que es un proceso que origina las reacciones de energía dada por la transferencia de electrones. oxígeno (o), carbono (c), nitrógeno (n), azufre (s), hierro (fe) y manganeso (mn) son los elementos involucrados en la capacidad redox y determinan en gran parte la génesis de suelos sulfatados ácidos (hinrich, 2002; hicks et al., 2002). c, o, s y fe presentan una fuerte dinámica geobioquímica en la generación de acidez extrema en los ssa porque están involucrados directamente con los factores y procesos de formación: a) alta acumulación de mategómez et al.: interpretación de procesos redox ... 1372005 ria orgánica, b) condiciones acuicas actuales o pasadas, c) una fuente continua de azufre, d) una fuente de hierro y 5) aireación (hicks et al., 2002). la solubilidad y formación de minerales de fe, al y s en ssa dependen del ph y el potencial redox (dear et al., 2002). la solubilidad de fe y s es controlada por reacciones redox del fe catalizadas mediante la oxidación microbial de compuestos de carbón (zapata, 2004). la energía que generan las reacciones redox en ssa, se intensifica por el rompimiento de la molécula orgánica y el flujo fuerte de electrones, lo cual es aprovechado por parte de las bacterias reductoras de s y fe para formar sulfuros de hierro estables en medios anegados con potenciales redox negativos que varían entre 0 y -220 mv (dent y dawson, 2000; lamontagne et al., 2004). en contraste, cuando se oxigena el medio por prácticas de aireación (labranza y drenaje) la oxidación se incrementa y se generan valores positivos de eh (mv) por el paso de los diferentes estados de oxidación del hierro ( fe+2, fe+3) y el azufre (s0, so 4 -2) que permanecen estables en medios ácidos (van bremen, 1982; brock, 1987). cuando ocurre oxidación simultánea de fe y s en los ssa, como puede verse en la ecuación siguiente, existe la formación de un producto final de la oxidación, la jarosita, mineral de apariencia amarilla el cual se deposita como un recubrimiento sobre los poros y canalículos de las raíces o en las grietas, bajo condiciones muy ácidas con fuerte oxidación y formación consecuente de ácido sulfúrico a ph <3,7 y eh >400 mv (dent y dawson, 2000; dear et al., 2002; hicks et al., 2002). fes 2(s) + 15/4 o 2 (aq) + 5/2 h 2 o (l) + 1/3 k+ (aq) → kfe(so 4 ) 2 (oh) 6(s) + 4/3 so 4 -2 (aq) + 3h+ (aq) jarosita ácido sulfúrico la jarosita también es gradualmente transformada a óxido de hierro cuando el ph aumenta por condiciones temporales redox de saturación de agua, debido al intercambio de electrones del hierro que son más reversibles que los del azufre (van bremen, 1982; dent y dawson, 2000; hicks et al., 2002). kfe(so 4 ) 2 (oh) 6(s) → 3feo· oh (s) + 3h+ (aq) + so 4 -2 (aq) jarosita goethite ácido sulfúrico los diferentes estados de oxidación y la secuencia en la formación de minerales no ocurren necesariamente exactamente en el mismo punto. caracterizaciones micromorfológicas y de campo realizadas en suelos sulfatados ácidos han mostrado la distinción de pirita y de los productos ocre de oxidación, jarosita y yeso en un mismo horizonte del perfil (van bremen, 1982; mensvoort et al., 1988). mediante la caracterización de campo y análisis de laboratorio, esta investigación pretendió estimar el comportamiento de los procesos redox, eh (mv) y su relación con la acidez de ssa (ph, phox y aluminio intercambiable) a partir de parámetros de identificación de estas condiciones en árear de ssa del distrito de riego del alto chicamocha. los resultados forman parte del proyecto colciencias-uptc-usochicamocha realizado por el gissat en 2004. en una caracterización de ssa del distrito de riego del alto chicamocha se encontró que las condiciones de mayor oxidación predominan en horizontes superficiales, mientras que la oxidación es reducida en horizontes subsuperficiales minerales por debajo de 1,5 m (gissat, 2004). entre las características morfogenéticas se observan con frecuencia formaciones redoximórficas amarillas (jarosita), naranjas (gohetita) y rojizas (hematita) a través del perfil (dent y dawson, 200) (figura 1). estas expresiones demuestran la oxidación dinámica de sulfuros de hierro (condiciones redoximórficas) y el aumento de las concentraciones de estos elementos que se depositan en el suelo bajo en forma de recubrimientos y nódulos ocres. las marcas evidencian condiciones redox y de acidificación extremas en los suelos de estudio. materiales y métodos se estudiaron unidades de ssa de fases superficiales del valle alto del río chicamocha (los typic sulfihemists, typic sulfohemists, terric sulfosaprists y typic sulfaquepts de fase superficial) y los sulfic endoaquepts de fase moderadamente profunda, distribuidos en áreas depresionales de basines en los sectores de ayalas, cuche y vargas del distrito de riego del alto chicamocha. estas unidades representan secuencialmente diferentes estados de formación y acidez de estos suelos a lo largo de la planicie fluvio-lacustre de la cuenca alta del río chicamocha, diferenciados por sus características geomorfológica, micromorfológicas y la composición de materiales minerales y orgánicos (gissat, 2004). agronomía colombiana 138 vol. 23 · no. 1 resultados y discusión relación del ph en agua del ph en peróxido de hidrógeno la prueba del peróxido acelera los procesos oxidorreductores, simulando los efectos del potencial de acidificación. esto se debe a la reacción del agente oxidante que ataca los materiales oxidables de los ssa y transforma rápidamente los sulfuros del suelo a ácido sulfúrico y a so 2 en forma de gas, lo que produce una caída dramática del ph e identifica ssa potenciales si el ph desciende a valores cercanos o menores de 3,5 (dent y dawson, 2000; ahrent et al., 2004). parámetros determinados por dent y dawson (2000), y la experiencia adquirida en el análisis de estas propiedades de los suelos del distrito de riego del alto chicamocha (gissat, 2004), han permitido establecer criterios de figura 1. los procesos redox que ocurren en horizontes sulfúricos de ssa del distrito de riego del alto chicamocha, se hacen evidentes a través del contraste de colores de las diferentes características redoximórficas con transformación de los minerales de fe, s y al. figura 2. determinación del potencial redox en campo. nótense la lectura mayor de 400 mv en horizontes sulfúricos. se evaluaron 50 sitios a través en las unidades de suelos mediante la técnica de cajuela y se tomaron 117 muestras, las cuales se empacaron herméticamente; posteriormente se caracterizaron las variables relacionadas con los procesos redox y acidez en ssa: ph (1:1, suelo-agua), phox (1:1, suelo-h 2 o 2 30%) y eh (mv) in situ. estos parámetros se determinaron con los electrodos específicos de un medidor digital potenciométrico (figura 2). la cuantificación del al+3 de cambio se hizo por el método de yuang, kcl 1n (usda, 1999) en laboratorio. para acelerar los procesos de oxidorreducción se analiza el phox de las muestras por el método del peróxido de hidrógeno (h 2 o 2 ) al 30%. estas pruebas preliminares sirven para conocer el estado de madurez (oxidación) de las condiciones sulfatadas ácidas y su potencialidad de acidificación (usda, 1999; dent y dawson, 2000; ahern et al., 2004). con estos resultados se determinaron los estadígrafos de tendencia central y de dispersión de los datos obtenidos, y se estableció una correlación con las variables directas y las variables estimadas (ph, phox, eh (mv), al+3). para el analisis e interpretación se establecen modelos de correlación significativa que expresan la tendencia de los procesos redox y su relación con la acidez en los ssa. gómez et al.: interpretación de procesos redox ... 1392005 interpretación uniformes para la identificación de ssa actuales y potenciales (figura 3). los ssa actuales (evolucionados) no son reactivos porque ya han sufrido un proceso acelerado de oxidación y acidificación; en esta clase de suelos se identifican los horizontes sulfúricos. en contraste, los ssa potenciales (inmaduros) son reactivos y pueden generar reacciones de oxidación y acidificación mediante la exposición de materiales sulfhídricos. en la figura 4 se observa que el ph de los suelos evaluados en h 2 o presentaron una correlación positiva con el phox bajo un modelo exponencial . se observó que 75% de las muestras caracterizadas presentaron reacción al peróxido con phox menores de 2,5, lo que identifica ssa actuales y una mayor evolución de las condiciones sulfatadas ácidas. los ssa actuales maduros del distrito de riego pertenecen a los horizontes bj, aj y o comunes de los terric sulfosaprists, typic sulfohemists y typic sulfaquepts, con ph en agua menores de 4 y de reacción ultra-ácida al medir el ph con peróxido. en ssa fuertemente oxidados se identifican minerales de jarosita y goethita que reflejan los estados intermedios y finales de oxidación del hierro y el azufre (van bremen, 1982). también se pueden evidenciar en menor grado horizontes de ssa potenciales o ssa de evolución media con ph en agua entre 4 y 6, horizontes minerales bg de los typic sulfaquepts y horizontes o, de los typic sulfihemists que presentan una reacción al peroxido por debajo de 3. estos se encuentran generalmente a profundidad mayor a 1 m, lo cual sugiere que la adecuación de drenajes y obras de ingeniería para riego no debe perturbar estos materiales porque su oxidación puede generara un impacto severo de acidificación y toxicidad. de acuerdo con hicks et al. (2002) y lamontagne et al. (2004), en estos horizontes se encuentran materiales figura 3. diagrama de decisión para establecer la clasificación de suelos sulfatados de acuerdo con su grado de acidificación (adaptado de dent y dawson, 2000 y hicks et al., 2002). figura 4. comportamiento de la medida del ph en agua y su relación con el ph en peróxido de hidrógeno en ssa del distrito de riego del alto chicamocha (boyacá). ph ox (h 2o 2) y minerales aún por oxidar, como sulfuros de hierro. la presencia de yeso manifiesta auto-neutralización como ocurre en los typic sulfihemist estudiados. relación del potencial redox-eh y la acidez ph en agua la figura 5 muestra que para el tipo de suelos del distrito de riego del alto chicamocha el potencial redox es inveragronomía colombiana 140 vol. 23 · no. 1 samente proporcional a grados de mayor acidez, y por lo tanto, se establecen modelos lineales para los horizontes b y o en los cuales ph por encima de 6,0 expresan condiciones reducidas por saturación continua de la lámina freática en horizontes subsuperficiales. en estas circunstancias por la disolución de sulfatos y sulfuros se forma pirita con ph mayores a 6,0 y eh (mv) negativos caracterizando materiales sulfhídricos (mensvoort et al., 1988; lamontagne et al., 2004). los procesos de reducción en el suelo aumentan el ph por el consumo continuo de protones o hidrógeno; en cambio, las reacciones de oxidación disminuyen el ph por la producción de protones que acidifican el medio (zapata, 2004). en ssa del distrito de riego del alto chicamocha se observa una alto dominio de horizontes orgánicos que en toda la parte depresional del valle se encuentran en el fondo lacustre colmatado por sedimentos minerales o se exponen a superficie formando suelos típicos orgánicos, característica evidenciada en la descripción y definición de perfiles modales de las unidades taxonómicas caracterizadas (gissat, 2004). la abundancia o no de estos materiales orgánicos y minerales en los ssa, junto con las características de fluctuación en el nivel hídrico y la fuente continua de sulfatos proveniente de aguas freáticas salubres, determinan la dinámica de los procesos redox, la acidez y, por tanto, la formación de minerales de azufre, hierro y aluminio en ssa continentales como ocurre en el área de estudio y corrobora investigaciones hechas por dent y dawson (2000), van breemen (1986) y mensvoort et al. (1988) para ssa tropicales en asia meridional. es importante notar que para los horizontes a se presenta la misma relación pero bajo un modelo potencial, donde a medida que aumenta el ph no se obtienen valores negativos en el potencial redox. el fenómeno anterior se explica porque estos horizontes son superficiales, con menos afectación por las condiciones acuicas que los b y o y, además, son más alterados por efectos de laboreo y exposición al ambiente. presentan escasas condiciones redoximórficas evidentes en campo, a excepción de horizontes aj que presentan mayor impacto por la generación de extrema de acidez, que se expresa en áreas escaldadas y crecimiento restringido de pastos. la mayor parte de los horizontes analizados (figura 5) presentan eh (mv) positivos mayores a 400 con ph menores a 4,0 que demuestran, una vez más, la fuerte evolución de los ssa del distrito del riego del alto chicamocha. los severos procesos actuales de oxidación y acidificación inciden en una extrema sulfatación generando horizontes diagnósticos sulfúricos (bj, aj) con la consecuente formación de minerales de jarosita, gohetita y otros óxidos férricos (tabla 1). estos minerales son identificables morfológicamente en campo con condiciones redoximórficas abundantes y contrastantes de colores amarillos a rojizos en los typic sulfaquepts y horizontes minerales de los terric sulfosaprists presentando limitantes severas en manejo y producción de cultivos; cubren un 70% de los ssa del distrito de riego del alto chicamocha. en la figura 5, la menor pendiente del modelo lineal del ph y eh (mv) muestra que horizontes sulfúricos de ssa actuales orgánicos en el distrito de riego del alto chicamocha presentan procesos dinámicos de acidificación y oxidación con ph menores de 3,5 y eh (mv) no mayores de 450, con una menor evolución de las condiciones redox de los horizontes minerales (aj y bj) que presentan eh (mv) figura 5. relación del potencial redox y el ph medido en agua en horizontes diagnósticos de ssa actuales del distrito de riego del alto chicamocha (boyacá). gómez et al.: interpretación de procesos redox ... 1412005 mayores de 500 y ph menores de 3,5. estos parámetros diferencian e identifican horizontes sulfúricos orgánicos, minerales y estiman los minerales involucrados en esta dinámica (tabla 1); así mismo, coinciden con parámetros determinados por van breemen, (1986), mensvoort et al. (1988) y hicks et al. (2002). tabla 1. formación de minerales que identifican ssa con respecto al ph y el potencial redox-eh (mv) (adaptado de van breemen, 1986; mensvoort et al., 1988). ph eh (mv) mineral precipitado color < 3,7 2,0-7,0 4,5-12,0 <4 <4 5-8 3,5-7,0 400 a 1.200 100 a 500 -400 a 1.000 300 a 400 -100 a 200 -500 a 0 jarosita gohetita otros óxidos férricos sulfatos ferrosos sulfuros de hierro pirita yeso amarillo naranja rojizos gris a negro rojizo gris oscuro negro cristales traslúcidos trabajos hechos por mensvoort et al. (1988) concluyen que la ausencia de jarosita en ssa es debida a la mayor constitución de materiales orgánicos que regula el potencial redox con niveles de eh (mv) menores a 400 para suelos sulfatados orgánicos y eh (mv) entre 400 a 500 para ssa con una mezcla mineral orgánica. bajo estas condiciones extremas de acidez en la formación de ssa orgánicos, los sulfuros de hierro se oxidan a sulfato ferroso y no a jarosita, presentando, al igual que en ssa minerales, limitaciones en el ámbito agrícola y ambiental. relación del ph, aluminio de cambio y potencial redox-eh la presencia de la acidez intercambiable en los ssa del distrito de riego se determinó principalmente por el al+3 y la abundancia de formas tóxicas con valores hasta 15 cmol· kg-1 que se presentan a ph menores de 3,5, como se observa en la figura 6. esta relación se presenta bajo un modelo sigmoideal en el que, en un rango de ph entre 3,5 y 4,5, se presenta una gran capacidad buffer. lo anterior facilita la interpretación y uso de enmiendas que neutralicen el aluminio a un ph no mayor de 4,5. una vez se confirma este parámetro como herramienta importante en el diagnóstico y manejo de estos suelos (gómez y castro, 2004). aunque la dinámica del al+3 no depende naturalmente de las condiciones redox sino de los procesos de hidrólisis (fassbender, 1982; zapata, 2004), en los ssa los productos de hidrólisis del al+3 se relacionan indirectamente con las condiciones redox por su reacción con compuestos oxidados de fe y s que forman sulfatos metálicos como la alunita, y porque la disolución de minerales arcillosos por parte del ácido sulfúrico, produce formas libres de al+3 en solución (frink, 1972). lo anterior se evidencia en la figura 7, con una correlación significativa directa y proporcional entre el eh (mv) y el aluminio de cambio, de tal manera que la mayor figura 6. relación del ph y la solubilidad del aluminio de cambio (al+3) kcl 1n, en horizontes diagnósticos de ssa actuales del distrito de riego del alto chicamocha (boyacá). al +3 (c m ol . kg -1 ) agronomía colombiana 142 vol. 23 · no. 1 oxidación genera mayor acidificación y disolución de formas de aluminio intercambiable en un rango crítico con valores superiores a 5 cmol· kg-1 de al+3, ph menores de 4 y eh mayores de 400 mv. parámetros que en conjunto se establecen como identificación de ssa evolucionados en el distrito de riego. en este rango, a partir de diagramas eh (mv)-ph hechos para ssa, cuyos resultados se resumen en tabla 1 (van bremen, 1982) y de mediciones en campo hechas por gissat (2004), se evidencian formas de jarosita principalmente en horizontes bj, con un impacto en los ssa minerales y orgánicos por la generación adicional de acidez y toxicidad que ejerce este elemento bajo las condiciones sulfatadas ácidas. agradecimientos agradecimos a los integrantes del grupo de investigación de suelos sulfatados ácidos tropicales y a las entidades financiadoras uptc, colciencias y usochicamocha. literatura citada ahern, c.r.; a.e. mcelnea y l.a. sullivan. 2004. acid sulfate soils laboratory methods guidelines. queensland department of natural resources, mines and energy, indooroopilly, queensland. 132 p. brock, d.t.; s. smith y m.t. madigan. 1987. biology of microorganisms. first edition. prentice hall, new york. pp. 250750. dent, d. y b. dawson. 2000. the acid test: an expert system for acid sulphate soils. university of east anglia, norwich. 38 p. dear, s.e.; n.g. moore; s.k. dobos; k.m. watling y c.r. ahern. 2002. soil management guidelines. en: queensland acid sulfate soil technical manual. department of natural, mines and energy, indooroopilly, queensland. 71 p. fassbender, h.w. 1982. química de suelos con énfasis en suelos de américa latina. iica, san josé. 398 p. frink, c.r. 1972. aluminum chemistry in acid sulphate soil. the connecticut agricultural experiment station. technical inform. new haven, connecticut. 49 p. gissat. 2004. caracterización de la problemática de suelos sulfatados ácidos improductivos y evaluación del manejo para su habilitación agrícola. proyecto uptc, colciencias y usochicamocha. tunja. 23 p. gómez, m.i. y h. castro. 2004. parámetros de formación e identificación in situ de suelos sulfatados ácidos (ssa) continentales figura 7. comportamiento del potencial redox y la solubilidad del aluminio de cambio (al+3) kcl 1n, en horizontes diagnósticos de ssa actuales del distrito de riego del alto chicamocha (boyacá). en el distrito de riego del alto chicamocha. informe técnico. proyecto colciencias, uptc y gissat. tunja. 24 p. hinrich, l. 2002. soil chemistry. third edition. john wiley & sons, ontario. 306 p. hicks, w.; g. bowman y r. fitzpatrick. 2002. the geochemistry of australian tropical acid sulfate soil and their environmental hazard. symposium no 63. paper no. 238. 17th world congress in soil science, thailand, 2002. lamontagne, s.; w. hicks; r. fitzpatrick y s. roger. 2004. survey and description of sulfidic material in wetlands of the lower river murray floodplains: implications for floodplain salinity management. csiro land and water technical report 165. sydney. 63 p. mensvoort, v. y t.l. quang. 1988. morphology and genesis of actual acid sulphate soils without jarosite in the ha tien plain, mekong delta, vietnam. en: symposium on acid sulphate soil. ilri, wageningen. van bremen, n. 1982. genesis, morphology and clasisification of acid sulfate soil in coastal plain. en: acid sulfate weathering. soil science society of america. madison, wisconsin. pp. 95109. soil survey staff. 2003. keys to soil taxonomy. 8th edition. usda. soil conservation service, washington d.c. 306 p. zapata, r. 2004. química de la acidez del suelo. primera edición. cargraphics, cali. 207 p. propagación y cultivos de tejido agronomía colombiana 26(1), 16-22, 2008 resumen abstract el agraz es una baya de la familia la ericaceae que crece de forma espontánea en la zona alto andina de colombia y presenta un alto potencial de exportación, aunque es difícil su propagación por medio de estacas. el presente trabajo tuvo el objetivo de caracterizar viabilidad y potencial de enraizamiento de estacas de agraz en dos diferentes sustratos bajo invernadero utilizando auxinas aib (ácido indolbutírico), ana (ácido naftalenacético) y aia (ácido indolacético) en diferentes concentraciones. el estudio se dividió en dos fases, la primera tenía el objetivo de evaluar el efecto de tres auxinas aia, aib y ana en diferentes concentraciones (1, 10, 20 mg·l-1 de ana, 50, 200 y 500 mg·l-1 de ana y aib), sobre la viabilidad y enraizamiento de agraz en dos sustratos (suelo + turba en relación 1:1 y turba). la segunda fase tenía como objetivo evaluar aib en distintas concentraciones (0, 50, 100, 500, 1.000 y 2.000 mg·l-1), sobre un solo sustrato (escoria + suelo en relación 1:1), para analizar el potencial de enraizamiento de la especie. los resultados de investigación mostraron que los tratamientos con aib y aia aumentan la viabilidad de las estacas de agraz. las estacas jóvenes de agraz demuestran actividad rizogénica y el uso de hormonas es viable para inducir el desarrollo de las raíces adventicias en esta especie. los resultados sugieren que el mejor tratamiento para enraizar las estacas fue aib 200 mg·l-1 aplicado a la base de las estacas mezclado con talco, el porcentaje de enraizamiento del tratamiento después de dos meses de aplicación fue 18,7% y, a su vez, presentó el mayor número de raíces por planta, con un promedio de 3,3. andean blueberry is a berry that grows in spontaneous way in the colombian andean region and presents a high exportation potential, while it is difficult to propagate it using cuttings. the present research was done in order to characterize the viability and rooting potential of andean blueberry cuttings in two different substrates under greenhouse conditions using auxins indolebutyric acid (iba), naphthaleneacetic acid (naa) and indoleacetic acid (iaa) in three concentrations. the research was divided in two phases, the first had the objective to test the effect of iaa, iba, naa in different concentrations (1, 10, and 20 mg·l-1 iaa, 50, 200 and 500 mg·l-1 naa and iba) on the viability and rooting of andean blueberry cuttings in two substrates (soil + peat moss 1:1 and peat moss only). the second phase tested iba in different concentrations (0, 50, 100, 500, 1000 and 2000 mg·l-1) over one substrate (coal dross + soil in relation 1:1), in order to analyze the rooting of the specie. the result of the experiments showed that treatments with iaa and iba increased the viability of cuttings. the young cuttings of andean blueberry demonstrated the rhizogenic activity and the use of hormones is viable to induce the formation of adventitious roots. the results suggested that the best treatment to induce rooting was 200 mg·l-1 iba applied at the base of cuttings in a mixture with talc reaching 18,7% rooting after two months after application and the highest average number of adventitious roots per plant 3,3. key words: ericaceae, berry, indolebutyric acid, napthtaleneacetic acid, indoleacetic acid. palabras clave: ericaceae, baya, ácido indolbutírico, ácido naftalenacético, ácido indolacético. fecha de recepción: diciembre 13 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 estudiante, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. jccastrillonf@unal.edu.co 2 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. ecarvajalt@unal.edu.co 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. galigarretom@unal.edu.co 4 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. svmagnitskiy@unal.edu.co introducción el agraz (vaccinium meridionale swartz) es una de las especies productoras de frutos comestibles de la familia ericaceae que crece de forma espontánea en la zona alto andina de colombia, ecuador, perú, en venezuela y jamaica. el género vaccinium comprende diferentes especies de alto interés comercial a nivel nacional e internacional, tales como vaccinium corymbosum l. (mora azul, arándano azul, highbush) y vaccinium ashei reade (arándano, ojo de conejo, rabbiteye) (schick, 1993; salinas y betancur, 2007). el agraz, conocido además por sus nombres locales como el efecto de auxinas sobre el enraizamiento de las estacas de agraz (vaccinium meridionale swartz) en diferentes sustratos the effect of auxins on rooting of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) cuttings in different substrates juan carlos castrillón1, edwin carvajal2, gustavo ligarreto3 y stanislav magnitskiy4 17 mortiño, agrás, uvito de monte, arándano azul o jamaican bilberry presenta un alto potencial de exportación y actualmente ha sido admitida en la lista de especies con mercado a los estados unidos, aunque la ausencia de protocolos viables para su propagación (vallejo, 2000; arjona, 2001) dificulta la introducción de esta especie en cultivo. entre sus usos más frecuentes se encuentra el consumo como fruta fresca o en jugos, mermeladas, tortas, helados y la novedosa producción de vinos caseros (schick, 1993; arjona, 2001; medina y lobo, 2004). la propagación sexual de esta especie se encuentra con varios problemas asociados con la dificultad del manejo y germinación de las semillas, incluyendo su diminuto tamaño, variación en el tamaño, número y forma de las semillas, bajos porcentajes de germinación, posibles características fotoblásticas de las semillas –dependencia de luz para la germinación (giba et al., 1995; medina y lobo, 2004) – u otros casos de latencia (magnitskiy y ligarreto, 2007). se sugiere que las semillas de agraz son ortodoxas (medina y lobo, 2004) y se reportan altos (60% -65%) y bajos (20% -25%) porcentajes de germinación en semillas grandes y pequeñas, respectivamente (valencia y ramírez, 1993). las plántulas producidas de semillas pequeñas tienen menor porte y raíces cortas (valencia y ramírez, 1993), aunque en la literatura no se encuentra información sobre el vigor de las semillas de agraz o las tasas de supervivencia de plántulas producidas de semillas. el agraz es un arbusto ramificado que alcanza 1 ó 2 m de altura en el periodo de su plena producción, y su propagación asexual, tal como por estacas, es viable desde de un punto de vista práctico, porque podría ser un método económico y simple que le permite al productor evitar los problemas de incompatibilidad y bajo vigor de la planta y obtener mayor uniformidad y calidad en la producción por la ausencia de variación del efecto patrón (hartmann et al., 2002). además, en su hábitat natural, las plantas de la familia ericaceae se propagan asexualmente por rizomas (luby et al., 1991). las desventajas de propagación asexual de agrás incluyen el bajo potencial de enraizamiento de las estacas en condiciones controladas. existen las técnicas de propagación de vaccinium sp. in vitro (morrison et al., 2000; litwinczuk et al., 2005; debnath, 2007), aunque hasta ahora este método no es accesible para los productores de este fruto. los factores más relevantes a tener en cuenta para realizar el enraizamiento por estacas son: fuentes del material vegetativo, medios para enraizamiento, tratamientos con estimuladores de enraizamiento y condiciones ambientales adecuadas para el enraizamiento (couvillon, 1988; hartmann et al., 2002). el uso de reguladores de crecimiento es una de las prácticas más comunes para inducir la formación de raíces adventicias (couvillon, 1988), y los más usados son las auxinas, tal como los ácidos indol-3-acético (aia), naftalenacético (ana) e indolbutírico (aib). además se reporta el uso de citoquininas para inducir la formación de rizomas en las especies vaccinium (gates, 1985; morrison et al., 2000). entre las auxinas, el aib es más utilizado, ya que no es tóxico en un amplio rango de concentraciones para un gran número de especies y químicamente más estable que el aia, al contacto con el sustrato de propagación (couvillon, 1988; hartmann et al., 2002). los métodos más comunes de aplicación de auxinas para enraizar las estacas son: remojo prolongado por dos horas en la solución, inmersión rápida por cinco segundos en una solución concentrada del producto –concentración que varía entre 500 y 10.000 mg·l-1– o tratando la base de la estaca con una hormona mezclada con un portador inerte, como talco, que mantiene la sustancia enraizadora por más tiempo en contacto con la estaca (hartmann et al., 2002). las estacas de muchas especies enraízan con facilidad en una gran diversidad de medios, como suelo, arena, turba, vermiculita, piedra pómez, perlita, agregados de plástico sintéticos y corteza desmenuzada como aserrín o virutas de madera (richards et al., 1964; bures, 1997), pero en aquellas que lo hacen con dificultad, como las de la familia ericaceae, el tipo de medio de enraizamiento puede tener una gran influencia no solamente en el porcentaje de estacas enraizadas, sino también en la calidad del sistema radical formado (long, 1932; pokorny y austin, 1982). para el enraizamiento de estacas de agraz no se reporta el sustrato óptimo. en su hábitat natural las plantas de este fruto, tal como las otras de esta familia (luby et al., 1991), crecen en suelos ácidos con niveles de ph 4,5-5,0 y los bajos contenidos de nitrógeno, fósforo y calcio (juan david muñoz, 2006, datos no publicados). las plantas del género vaccinium se caracterizan por la baja tolerancia de salinidad (luby et al., 1991), aunque se reporta el crecimiento adecuado de agraz en suelos que contienen los contenidos elevados de cloruros y sulfatos (juan david muñoz, 2006, datos no publicados). en la zona alto andina de colombia, este fruto se encuentra frecuentemente bajo la sombra de robles (quercus sp.) y se caracteriza por tener alta presencia de micorrizas en el suelo. en colombia, existe una gran demanda para un protocolo de propagación de agraz que sea rápido, efectivo, simple y accesible para los pequeños productores, aunque no se conocen las condiciones óptimas de su propagación asexual, 2008 castrillón, carvajal, ligarreto y magnitskiy: el efecto de auxinas sobre el enraizamiento de las estacas... 18 agron. colomb. 26(1) 2008 incluyendo los sustratos, condiciones de iluminación y tratamientos con sustancias enraizadoras. en el presente trabajo se realizó una primera aproximación para determinar la viabilidad y enraizamiento de estacas de agraz al tratarlas con auxinas aib, ana y aia en dos sustratos bajo las condiciones de invernadero. materiales y métodos los estudios se realizaron en los bancos de enraizamiento de los invernaderos de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. el estudio fue dividido en dos experimentos: el primero tenía el fin de evaluar el efecto de tres hormonas en diferentes concentraciones sobre el porcentaje de estacas enraizadas en dos sustratos, el segundo tenía el objetivo de evaluar la mejor hormona del primer experimento en diferentes concentraciones y sobre un solo sustrato. para el primer experimento, el material de agraz se obtuvo de ramas de árboles establecidos en el municipio de machetá (cundinamarca, colombia, 2.094 msnm, temperatura anual promedio de 17 ºc) y fue trasladado al laboratorio de fisiología de cultivos, universidad nacional de colombia, sede bogotá, en donde se seleccionaron 400 estacas jóvenes con características homogéneas, en el estado turgente de hojas y de buen vigor. las plantas madres eran plantas adultas de 5 a 10 años y no presentaban síntomas visuales de deficiencias nutricionales o problemas fitosanitarios. se seleccionaron ramas vegetativas; las estacas herbáceas contaron con una longitud promedio de 8 cm y con promedio de 4 pares de hojas, ya que se ha demostrado que en especies difíciles de enraizar, tales como las de la familia ericaceae, es necesario recurrir a estacas con hojas (hoffmann et al., 1995), las cuales sirven como una fuente de auxinas endógenas y ejercen una acción estimulante sobre la inducción de formación de las raíces adventicias (davis, 2004). se utilizaron estacas jóvenes porque los resultados preliminares mostraron que las estacas de agraz caracterizadas con consistencia leñosa en sus tallos no exhiben actividad rizogénica después del tratamiento con aib o aia (ligarreto et al., 2006). este material se mantuvo durante tres días en condiciones adecuadas de humedad y temperatura (10-15 ºc) del ambiente. como medio de enraizamiento se utilizaron los sustratos a): suelo recolectado de la zona de origen del material de propagación mezclado en una proporción 1:1 con la turba fina ((fa. klasmann-deilmann gmbh, geeste-alemania) y el sustrato b): la turba base fina (fa. klasmann-deilmann gmbh, geeste-alemania). el sustrato a se utilizó debido a los requerimientos de ph ácidos, además de una posible asociación con micorrizas ericoides; la mezcla con turba tendría que presentar las condiciones físicas óptimas para mantener la aireación y la retención del agua en el sustrato. las soluciones de hormonas se prepararon tomando 20 mg de aia (ácido indolacético), 500 mg de aib (ácido indolbutírico) y 500 mg de ana (ácido naftalenacético), diluyendo en 10 ml de alcohol etílico y completando 1 l con agua destilada, obteniéndose una solución de 20 mg·l-1 de aia, 500 mg·l-1 de aib y 500 mg·l-1 de ana, a partir de la cuales se hicieron las respectivas diluciones con agua destilada para preparar las soluciones de 1 y 10 mg·l-1 de aia, 50 y 200 mg·l-1 de aib, y 50 y 200 mg·l-1 de ana. el método de aplicación de las hormonas consistió en inmersión del extremo basal de las estacas en las soluciones de hormonas a cada concentración, durante un tiempo prolongado de dos horas; posteriormente, se sembraron en el sustrato dentro del invernadero de propagación. se utilizó un banco de propagación de 30 m de largo por 1,20 m de ancho y 0,40 m de profundidad, de la cual se tomaron 8,4 m2. se instaló un sistema de riego con nebulización, producido por una boquilla de deflexión y alimentada con tubo central instalado por debajo de la cama, y el riego se realizó dos veces al día (en la mañana y en la tarde), con una duración de cinco minutos por riego. para el segundo experimento, las plantas enteras con un promedio de altura de 0,50 a 0,80 m fueron colectadas en marzo de 2007, en el municipio de guachetá (cundinamarca, colombia, 2.750 msnm, temperatura anual promedio de 14 ºc) y trasladadas al laboratorio de fisiología de cultivos, universidad nacional de colombia, sede bogotá, donde se seleccionaron con el fin de sacar estacas provenientes de primordios apicales jóvenes. las estacas presentaban características homogéneas y de buen vigor. se seleccionaron ramas vegetativas con características homogéneas, una longitud promedio de 4 cm y un promedio de dos pares de hojas. para el medio de enraizamiento se utilizó escoria de carbón mezclada con suelo de origen de la especie en proporción 1:1. la escoria eran residuos de alto horno de estructura media, cuyas características granulométricas evitaban problemas de baja retención de agua en el sustrato de la escoria fina o su mal drenaje en la escoria gruesa. la respectiva solución de hormonas se preparó tomando 2.000 mg de aib, diluyendo en 10 ml alcohol etílico y completando un litro con agua destilada. a partir de esta solución se diluyeron con agua destilada las respectivas soluciones de 100, 200, 500 y 1.000 mg·l-1 aib; dosis que fueron mezcladas con un talco industrial. el método de 19 aplicación de aib consistió en realizar una mezcla de la solución de la hormona con un material inerte (talco) en una proporción tal que produjera una mezcla de consistencia pastosa. posteriormente, se introdujeron las estacas en la mezcla y, al recubrir la base de la estaca, estas se sembraron en el sustrato, en recipientes de polietileno con cubierta transparente de plástico, lo que permite, en estacas de especies que se enraízan con dificultad, mantener la temperatura en el banco de enraizamiento, reducir las pérdidas de agua por las hojas y mantener viva la estaca hasta que forme raíces (loach, 1977). en ambos experimentos se instaló una polisombra de maya negra sintética que soportó al 50% sobre el banco, para disminuir la intensidad solar sobre las estacas y mantener una humedad relativa elevada. las variables a evaluar en el primer experimento fueron: (a) el tiempo promedio de la viabilidad de las estacas, estimada por la presencia de por lo menos dos hojas, (b) la falta de clorosis en las hojas y (c) porcentaje de estacas enraizadas después de ocho semanas al iniciar el experimento. se utilizó un diseño completo al azar con 20 tratamientos, compuesto por tres hormonas (aia, aib, ana), tres concentraciones por hormona y dos sustratos. por cada tratamiento se hicieron 20 repeticiones, con el fin de tener material de evaluación en caso de la muerte de estacas. el diseño del segundo experimento se realizó completamente al azar, con 6 tratamientos y 16 repeticiones. dentro de las variables se evaluaron el tiempo promedio de la viabilidad de las estacas, porcentaje de aquellas que estaban enraizadas, número de raíces y longitud de estas, después de ocho semanas de iniciado el experimento. se realizó un anova para el análisis de los tratamientos y se utilizó el paquete estadístico sas. resultados y discusión al inicio y durante el primer experimento se observó marchitamiento de las hojas y presencia de clorosis en las mismas, seguido por necrosis de las hojas y del tallo, razón por la cual se decidió evaluar el periodo en que las estacas permanecen vivas después de la aplicación de las hormonas, esto con el fin de obtener información acerca del efecto que estas producen sobre la longevidad de las estacas. para la evaluación de este ensayo se tomó en cuenta la variable de mortalidad de las estacas a través del tiempo. el enraizamiento en el primer experimento fue nulo, ya que todas las estacas murieron gradualmente a lo largo de casi un mes. la defoliación de las estacas en este experimento se puede relacionar con la falta de enraizamiento de las mismas, ya que en vaccinium sp. una correlación negativa directa fue establecida entre la permanencia de hojas en las estacas y su capacidad de producir raíces adventicias (hoffmann et al., 1995). las hojas en las estacas aumentan la pérdida de agua por la transpiración, pero sirven como una fuente de auxinas endógenas o carbohidratos para el enraizamiento de las estacas (hartmann et al., 2002). al observar la duración de las estacas vivas en el sustrato a (suelo con turba), el promedio de estas en el control fue de 20,6 días, mientras que los promedios para los tratamientos con aia, ana y aib fueron de 25,1. 25,0 y 36,3 días, respectivamente. se evidenciaron diferencias significativas entre los tratamientos, en los que los mayores promedios de estacas vivas fueron registrados, en su orden, en 30,7. 43,3 y 35,4 días. estos valores corresponden a los tratamientos con la misma hormona aib en concentraciones 50, 200 y 500 mg·l-1, donde el tratamiento con 200 mg·l-1 aib fue el mejor, al soportar la viabilidad de las estacas por el mayor tiempo, esto es, 43,3 días (tabla 1). para el sustrato b (solo turba) y sus respectivos tratamientos se detectaron diferencias significativas entre los promedios de los tratamientos evaluados, en donde el prerremojo de las estacas con una solución de 200 mg·l-1 aib fue el mejor (tabla 1). se presentaron los modelos de regresión polinómico para el sustrato a (y = – 10,2x2 + 43,15x – 2,2; r2 = 1) y el sustrato b (y = – 6,715x2 + 26,57x + 12,50; r2 = 1) obtenido entre la variable de duración de la viabilidad de las estacas y las respectivas concentraciones de la hormona aib en los dos sustratos, lo que indica una correlación directa significativa entre estas variables y muestra que la mejor concentración de aib para los dos sustratos fue de 200 mg·l-1. el modelo de regresión polinómico (y = – 2,187x2 + 13,21x + 10,71; r2 = 0,921) obtenido entre el promedio del periodo tratamientos concentración (mg·l-1) sustrato a (suelo + turba) sustrato b (turba) control 20,6 a* 21,3 a aia 1 20,2 a 29,7 bcd 10 25,2 ab 29,4 bcd 20 30,0 bcd 29,0 cb aib 50 30,7 bcd 32,4 cd 200 43,3 f 38,8 ef 500 35,4 de 31,8 cd ana 50 28,3 cb 31,8 cd 200 21,6 a 26,2 abc 500 25,2 ab 31,1 bcd tabla 1. tiempo promedio (días) de viabilidad de las estacas de agraz (vaccinium meridionale swartz) tratadas con hormonas. *promedios con letras distintas son estadísticamente diferentes, según la prueba de duncan (p ≤0,05). 2008 castrillón, carvajal, ligarreto y magnitskiy: el efecto de auxinas sobre el enraizamiento de las estacas... 20 agron. colomb. 26(1) 2008 de viabilidad de las estacas y las concentraciones de aia muestra para el sustrato a una correlación directa altamente significativa entre estas variables, al indicar que se puede esperar que, a medida que se aumenta la concentración de aia, el tiempo de viabilidad de las estacas también aumenta. al realizar el respectivo análisis estadístico no se presentaron diferencias significativas que permitan seleccionar uno de los dos sustratos como el mejor, ya que no registraron diferencias significativas entre las estacas sembradas en los dos sustratos, pero, por otro lado, en el sustrato con pura turba fue difícil mantener la humedad por su baja capacidad de retención de agua. por eso, desde del punto de vista práctico, no se recomienda su uso. se propone que los sustratos inorgánicos, a base de carbón (black y zimmerman, 2002) pueden ser adecuados solo para el crecimiento de plantas adultas de vaccinium sp., y los elaborados a base de vermiculita (hoffmann et al., 1995) son igualmente inadecuados para el enraizamiento de las estacas de estas plantas. por otro lado, el uso del suelo de origen para enraizar las estacas de agraz no es factible, porque sus características físicas, tales como la estructura laminar fina, dificultan la penetración del agua al sustrato. se puede recomendar como prepararación del sustrato para enraizamiento mezclar la base orgánica con escoria (el primer experimento) o arena (hoffmann et al., 1995; medina y lobo, 2004). en el segundo experimento, el porcentaje de estacas muertas se evaluó después de dos meses del tratamiento con aib. dentro de los resultados se observó que los tratamientos de 100 y 200 mg·l-1 aib presentaron el menor porcentaje de estacas muertas con el mismo valor de 12,5%, mientras que los tratamientos con 0, 500, 1.000 y 2.000 mg·l-1 aib presentaron una mortalidad del 25,0; 50,0; 31,2 y 18,7%, respectivamente. los resultados indican que el tratamiento de las estacas con aib en una mezcla con talco (experimento 2) fue más efectivo si se compara con el prerremojo de las estacas (experimento 1), porque, posiblemente, el contacto de la estaca con la hormona por más tiempo induce el enraizamiento. en el segundo experimento, el mejor tratamiento consistió en iba 200 mg·l-1 con el porcentaje de enraizamiento de las estacas después de dos meses de 18,7%, una longitud promedio de raíces de 10,2 mm, aunque no era uniforme, y el número de raíces por planta con un promedio de 3,3 mm (figuras 1 y 2), lo que confirma las bajas tasas del crecimiento de las raíces adventicias en las estacas de vaccinium sp. (miller et al., 2006) y puede dificultar el transplante exitoso de las estacas. conclusiones los resultados de investigación muestran que los tratamientos con aib y aia aumentan la viabilidad de las esfigura 1. el enraizamiento de las estacas de agraz (vaccinium meridionale swartz) tratadas con aib en diferentes concentraciones. testigo aib 100 aib 200 aib 500 aib 1.000 aib 2.000 ppm 21 tacas de agraz. se concluye que las estacas jóvenes de agraz demuestran actividad rizogénica y que el uso de hormonas es viable para inducir el desarrollo de las raíces adventicias en esta especie. el estudio demostró que no hay diferencias significativas entre la viabilidad o enraizamiento de las estacas en los diferentes sustratos, aunque enraizar las estacas en turba no es práctico por la baja capacidad de retención de humedad. la propagación asexual de agraz es posible con el uso de 200 mg·l-1 aib aplicado a la base de las estacas, mezclado con talco, aunque será necesaria una investigación adicional para aumentar el porcentaje de enraizamiento y disminuir la duración de la rizogénesis. se recomienda evaluar la dosis de ácido indolbutírico entre 100 a 300 mg·l-1 en estacas apicales, para determinar la concentración óptima en el enraizamiento. agradecimientos los autores agradecen a colciencias por la financiación del trabajo de investigación como parte integral del proyecto “zonificación de especies de agraz y una aproximación a su manejo agronómico” realizado por la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. además, se agradece a david muñoz la contribución en la información sobre sitios de colecta del material vegetal y su aporte en el proyecto a través de la georeferenciación de la especie agraz. figura 2. las raíces adventicias de las estacas de agraz (vaccinium meridionale swartz) después de 2 meses con previo tratamiento de 200 mg·l-1 aib. literatura citada arjona, b.b. 2001. el mortiño o agraz (vaccinium meridionale, ericaceae) como planta promisoria en la región del parque arví (antioquia, colombia). en: seminario de plantas promisorias. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, medellín. 15 p. black, b.l. y r.h. zimmerman. 2002. mixtures of coal ash and compost as substrates for highbush blueberry. j. amer. soc. hort. sci. 127(5), 869-877. bures, s. 1997. sustratos. editorial aerotécnicas, madrid. 342 p. couvillon, g.a. 1988. rooting response to different treaments. acta hort. 227, 187-196. debnath, s.c. 2007. propagation of vaccinium in vitro: a review. intl. j. fruit sci. 6, 47-71. davis, p.j. 2004. plant hormones. biosynthesis, signal transduction, action. kluwer academic publ., londres. 750 p. gates, j.c. 1985. effects of the cytokinin 6-(y,y-dimethylallylamino)-purine on rhizome development of lowbush blueberry. tesis de maestría, university of maine. 200 p. giba, z., d. grubisic y r. konjevic. 1995. the involvement of phytochrome in light-induced germination of blueberry (vaccinium myrtillus l.) seeds. seed sci. technol. 23, 11-19. hartmann, h., j. kester, f. davies y r. geneve. 2002. plant propagation principles and practices. 7th edition. prentice hall. 710 p. hoffmann, a., j.c. fachinello y a.m. santos. 1995. enraizamiento de estacas de duas cultivares de mirtilo (vaccinium ashei reade) em diferentes substratos. rev. bras. agrociência 1(1), 22-30. 2008 castrillón, carvajal, ligarreto y magnitskiy: el efecto de auxinas sobre el enraizamiento de las estacas... 22 agron. colomb. 26(1) 2008 ligarreto, g.a., c.i. medina, m.l. arias, l.j. martínez, h. corredor, j.d. muñoz y p. patiño. 2006. zonificación de las especies de agraz (vaccinium spp.) y una aproximación de su manejo agronómico como cultivos promisorios para la zona alto andina colombiana. segundo informe de actividades. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 26 p. litwinczuk, w., g. szczerba y d. prona. 2005. field performance of highbush blueberries (vaccinium corymbosum l.) cv. ‘herbert’ propagated by cuttings and tissue culture. scientia hort. 106, 162-169. loach, k. 1977. leaf water potential and the rooting of cuttings under mist and polythene. physiol. plant. 40, 191-197. long, j. 1932. the influence of rooting media on the character of roots produced by cuttings. proc. amer. soc. hort. sci. 29, 352-355. luby, j.j., j.r. ballington, a.d. draper, k. pliszka y m.e. austin. 1991. blueberries and cranberries (vaccinium). acta hort. 290, 393-458. magnitskiy, s.v. y g.m. ligarreto. 2007. el efecto del nitrato de potasio, el ácido giberélico y ácido indolacético sobre la germinación de semillas de agraz (vaccinium meridionale swartz). rev. colomb. sci. hort. 1(2) (en prensa). medina, c.i. y m.a. lobo. 2004. colecta, conservación y caracterización de diversas poblaciones de vaccinium meridionale (mortiño), presentes en los bosques alto andinos de la jurisdicción de corantioquia para promover su utilización sostenible. informe final técnico del proyecto. corpoica, c.i. la selva, rionegro. 32 p. miller, s.a., e.k. rawnsley, j. george y n. patel. 2006. a comparison of blueberry propagation techniques used in new zealand. acta hort. 715, 397-402. morrison, s., g.m. smagula y w. litten. 2000. morphology, growth, and rhizome development of vaccinium angustifolium ait. seedlings, rooted softwood cuttings, and micropropagated plantlets. hortscience 4, 550-570. pokorny, f.a. y m.e. austin. 1982. propagation of blueberry by softwood terminal cuttings in pine bark and peat media. hortscience 17(4), 640-642. richards, s., j. warneke y f. aljibury. 1964. physical properties of soil mixes used by nurseries. calif. agr. 18(5), 12-13. salinas, r.n. y j. betancur. 2007. novedades taxonómicas de las ericaceas del suroccidente de colombia. caldasia 29(1), 51-58. schick, c. 1993. overview of the blueberry industry in south america. acta hort. 346, 27-32. valencia, m.l.c. de y f. ramírez. 1993. notas sobre la morfología, anatomía y germinación del agraz (vaccinium meridionale swartz). agron. colomb. 10(2), 151-159. vallejo, d.a. 2000. fomento al mortiño (vaccinium meridionale) como especie promisoria del parque regional arví. corantioquia, medellín. abstractresumen la captación y uso eficiente de la radiación en estevia, especie productora de edulcorantes no calóricos, es un aspecto fundamental de su explotación en regiones cálidas del neotrópico colombiano. sin embargo, los trabajos sobre estos aspectos son escasos. la presente investigación se realizó en el municipio de montería (córdoba, colombia) durante las estaciones secas de 2007 y 2008 (e1 y e2), para determinar el efecto de la radiación fotosintéticamente activa (rfa) sobre la producción de biomasa de los genotipos morita 1 (m1) y morita 2 (m2), establecidos a densidades de siembra de 25,00; 12,50 y 6,25 plantas/m2. en ambas estaciones se usó un diseño experimental de bloques completos al azar con arreglo factorial 2 x 3. se utilizó un modelo matemático que calculó la tasa de acumulación diaria de masa seca (ms) en hojas y tallo (simulada con el método de integración de euler), a partir de la rfa, la fracción de la rfa interceptada por el dosel (flint) y el uso eficiente de la radiación (uer). en e1 se presentaron en promedio 3 mj m-2 día-1 más que en e2, y un desarrollo del índice de área foliar iaf (3,12±0,02) que fue casi tres veces el registrado en e2. consecuentemente, el valor más alto del coe ficiente de extinción de luz a través del dosel (k = 0,21) lo registró m2 durante la estación e1, a la densidad de 25 plantas/m2. durante este mismo periodo se observaron los valores más altos de uer (2,04 g mj rfa) y el máximo porcentaje de distribución de ms total hacia las hojas, que fue del 60% en m2. the capture and efficient use of solar radiation in stevia, a noncaloric sweetener producing species, is a fundamental aspect of its cultivation in the hot neotropical regions of colombia. notwithstanding, works dealing with this aspect are currently scarce. on these grounds, the present research study sought to determine the effect of photosynthetically active radiation (par) on the biomass production of stevia genotypes morita 1 (m1) and morita 2 (m2), at planting densities of 25.00, 12.50 and 6.25 plants/m2. the experiment was conducted in the municipality of monteria (cordoba, colombia), during the dry seasons of 2007 and 2008 (e1 and e2). in both occasions, a completely randomized block design with a 2 x 3 factorial arrangement was applied. a mathematical model calculated calculated the cumulative daily rate of dry matter (dm) production for leaves and stem (simulated with euler’s integration method), using light use efficiency (lue), par and its intercepted-by-the-canopy fraction (flint) as inputs. during e1, the dry mass record was 3 mj m-2 day-1 larger than that of e2; and the foliar area index (fai) (3.12±0.02) was almost three times that of e2. as a consequence, the highest value of the light extinction coefficient (k= 0.21) was recorded in the 25 m2 plants/m2 experiment during e1. this same season allowed the highest lue values (2.04 g mj par), as well as the largest record of dm distribution to the leaves, which raised up to 60% in the case of m2. key words: dry matter distribution, simulation models, photosynthetically active radiation, sweetness. palabras clave: distribución de materia seca, modelos de simulación, radiación fotosintéticamente activa, dulzura. fecha de recepción: 16 de febrero de 2010. aceptado para publicación: 5 de marzo de 2010. 1 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 3 asesor particular, bogotá (colombia). 4 autor de correspondencia. ajarma@sinu.unicordoba.edu.co agronomía colombiana 28(1), 37-46, 2010 vez más creciente público que consume productos naturales bajos en calorías (fronza y folegatti, 2003). el cultivo de estevia puede realizarse en áreas pequeñas o grandes, con excelente opción de rentabilidad en ambos casos; algunos trabajos sobre la fisiología de la especie en fisiología de cultivos captación y uso de la radiación en plantas de estevia (stevia rebaudiana bert.) en el caribe colombiano light capture and use by plants of stevia (stevia rebaudiana bert.) in the colombian caribbean alfredo jarma o.1, 4, carlos carranza g.2 y jairo clavijo p.3 introducción estevia (stevia rebaudiana bert.) es una especie cultivada en muchos países debido a su poder edulcorante que puede a ser hasta 300 veces más potente que la sacarosa (jarma, 2008). sus dos principales edulcorantes, esteviósido y rebaudiósido a, son altamente consumidos no solo por personas con diabetes o dietas especiales, sino por el cada 38 agron. colomb. 28(1) 2010 el caribe colombiano han reportado valores de área foliar entre 878 y 1.700 cm2 a los 225 días después de trasplante (ddt) y de hasta 27 g de hoja seca por planta (jarma, 2008). sin embargo, después de cultivarse hace aproximadamente diez años en colombia, aún se desconocen aspectos básicos de su comportamiento fisiológico en función de la oferta ambiental, lo que ha ocasionado que se siembren de manera indistinta y sin criterios objetivos los dos genotipos con que se cuenta, en una gran diversidad de ambientes que, en algunos casos, ha llevado a fracasos en su explotación comercial (jarma et al., 2005). factores como la alta radiación en la época seca del caribe húmedo colombiano, pueden ocasionar efectos deletéreos tales como foto inhibición y reducción del crecimiento en plantas no adaptadas. con base en ello, las poblaciones juegan un papel importante al variar aspectos morfológicos y probablemente alterar la captación y uso eficiente de la radiación interceptada. hunt (1982) indica que el crecimiento, en el contexto de plantas individuales, puede definirse como un aumento irreversible en el tiempo, y que estos cambios pueden ser en tamaño, forma y ocasionalmente en número. generalmente los análisis de crecimiento se hacen con masa seca, y plantas que crecen en condiciones normales han mostrado en sus primeros estados la misma curva típica. no obstante, cambios en la masa seca (ms) total pueden variar debido al estado fisiológico de desarrollo (ioslovich y gutman, 2005), la relación fuente−demanda (dayan et al., 2004) y el uso eficiente de la radiación (jarma et al., 2006) entre otros, por lo que, para modelar el crecimiento, es necesario recurrir a herramientas capaces de comparar diferentes factores. olesen y grevsen (2000) proporcionaron un modelo que incorpora los efectos del ambiente sobre el crecimiento y desarrollo del cultivo, y que incluye su aclimatación; se puede usar para predecir cosechas en diferentes condiciones ambientales. sin embargo, aunque en muchos países se han utilizado los modelos de simulación de crecimiento en diversas especies, estas herramientas no han sido de uso frecuente en colombia (salazar et al., 2008). en ausencia de estrés, la acumulación de biomasa por el cultivo depende de la radiación fotosintéticamente activa (rfa) incidente, la cual es función de la localidad, año, fecha de siembra y fenología del cultivo, y la rfa interceptada por el dosel (flint), la cual es función del índice de área foliar (iaf) y del coeficiente de extensión de lux, k. según monteith (1977), la relación entre biomasa y rfa incidente generalmente es descrita como uso eficiente de la radiación, uer (g mj-1); así, el éxito de un modelo de crecimiento estará fundamentado en una adecuada descripción del iaf, el k y el uer (ruiz y bertero, 2008). en este trabajo fue evaluada la hipótesis de que el aumento de la densidad de plantas por hectárea afectaría la interceptación y uso eficiente de la radiación de dos genotipos de estevia sembrados en diferentes épocas de siembra. al considerar que los modelos de simulación generalmente son específicos para cada especie y propósito del mismo, este trabajo tuvo como objetivo establecer un modelo simple de distribución de biomasa de dos genotipos de estevia en función de la época de siembra y la población por m2, bajo la oferta ambiental del caribe colombiano. materiales y métodos localización y material experimental el trabajo se realizó en la universidad de córdoba (montería, colombia), a 13 msnm, 8°52’ n y 76°48’ w, temperatura anual de 28°c, 80% de humedad relativa, 1.200 mm de precipitación y brillo solar de 2.108,2 h año-1 (palencia et al., 2006). en los semestres a y b de 2007, se sembraron los genotipos morita 1 (m1) y morita 2 (m2) en poblaciones de 25,00; 12,50 y 6,25 plantas/m2, a distancias entre surcos y plantas de 0,4 x 0,4; 0,4 x 0,2 y 0,2 x 0,2 m, bajo un diseño experimental de bloques completos al azar con cuatro repeticiones y arreglo factorial de 2 (épocas) x 2 (genotipos) x 3 (poblaciones). durante la investigación no se presentaron factores externos limitantes; el riego se realizó por goteo y se mantuvo una lámina de humedad adecuada; el manejo agronómico del cultivo se basó en las recomendaciones técnicas del cultivo para el caribe colombiano a excepción de las poblaciones que fueron precisamente objeto del presente estudio (espitia et al., 2008). muestreos del material vegetal para determinar ms, el primer muestreo se realizó 30 días después de siembra (dds) y 15 d después de la poda de formación; los muestreos posteriores se realizaron cada 7 d en tres plantas al azar hasta floración; en el primer experimento (e1) se efectuaron nueve muestreos entre febrero 20 y abril 17 de 2007, y en el segundo (e2) once, entre noviembre 20 de 2007 y enero 30 de 2008. el área foliar se determinó por el método gravimétrico en cada estrato del dosel y la ms en estufa a 70°c, hasta obtener peso constante. adicionalmente se registró el brillo solar convertido a rfa mediante la metodología de angström (1924). la tab. 1 registra las principales variables climáticas presentadas durante cada época de evaluación. 392010 jarma o., carranza g. y clavijo p.: captación y uso de la radiación en plantas de estevia... componentes del modelo para cada época, genotipo y población se usó un modelo matemático determinístico que calculó la tasa de acumulación diaria de ms (ecuación 1) a partir de rfa, fracción de luz interceptada por el follaje (flint) y uer. δwt = rfat flintt uer (1) donde δwt es el incremento diario del crecimiento (g m-2 d-1), rfat es la radiación fotosintéticamente activa incidente en el tiempo t (mj m-2 d-1), flintt es la fracción de luz interceptada por el cultivo en el tiempo t y uer es el uso eficiente de la radiación medido en g mj-1 de rfa interceptada. uer representa la suma de procesos de fotosíntesis y respiración, por lo que cada factor que afecte estos dos procesos lo afectará consecuentemente. flintt, un coeficiente adimensional expresado como 1-e-k iaf, depende del k y del iaf, el cual es estimado a partir del área foliar específica (afe) en m2 g-1 (lee y heuvelink, 2003; awal et al., 2004). la estimación de los parámetros k y uer se realizó por el método de optimización no lineal usando solver de excel®. este método iterativo minimiza la suma de cuadrados de la diferencia entre el valor observado y el valor simulado (carranza et al., 2008). simulación la simulación es la integración numérica de la tasa de crecimiento diario del cultivo. con el propósito de obtener la masa acumulada en el día t (wt), se usó el método de euler con un δt = 1 d (ecuación 2). las unidades de wt son g m-2 d-1 wt = wt-1 + δwt δt (2) modelo de distribución de ms se designaron como coeficientes de distribución αo las proporciones de la ms que se asignaron a hojas y tallos. la ms de cada órgano se simuló con la ecuación de euler (ecuación 3): wot = wot-1 + αo δwt δt (3) donde wot es la ms total de las hojas (wht) o del tallo (wtt) en el día t, expresada en g m-2 d-1; wot-1 es la ms total de cada órgano en el día t-1, expresada en g m-2 d-1; αo es el coeficiente de distribución de ms para hojas (αh) o tallos (αt); δwt es la tasa de crecimiento diario de la ms total, expresada en g m-2 d-1 y δt es el incremento a través del tiempo (1 d). la estimación del parámetro αo se realizó mediante el programa solver de excel. análisis de la información los valores de k, uer, αh y αt se analizaron por anova con el programa satistical analysis system (sas)® versión 9.1 para windows; como fuentes de variación se consideraron épocas, genotipos, poblaciones y sus interacciones. el efecto de los factores individuales se analizó con la prueba de tukey (p≤0,05 y p≤0,01). aunque no se presentaron, las interacciones que resultaran significativas se descompondrían numéricamente a través de un anova con el estadístico f (5%). el análisis de la masa acumulada en el tiempo (wt) se efectuó con base en las gráficas obtenidas al aplicar el modelo de euler. resultados y discusión radiación fotosintéticamente activa la fig. 1 registra la rfa de cada época; en e1 se observó un promedio de 21,61 mj m-2 d-1 y en e2 de 18,28 mj m-2 d-1. las diferencias en los ciclos de cultivo podrían estar explicadas porque la mayor radiación en e1, induciría temperaturas más altas (tab. 1), con efectos sobre la velocidad de reacción enzimática (ley de vań t hoff ), que derivaría en un crecimiento más acelerado; otros efectos de la rfa entre épocas se verán reflejados en el iaf y uer, pero se discutirán más adelante. aunque para estevia como especie tabla 1. promedios diarios de radiación fotosintéticamente activa rfa (mj m-2 d-1), temperaturas máximas y mínimas (oc) y totales de precipitación y evaporación (mm), en dos épocas de siembra de estevia en el caribe colombiano. factor época 1 (sem. a 2007) época 2 (sem. b 2007) feb-07 mar-07 abr-07 nov-07 dic-07 ene-08 rfa 22,36 21,85 20,62 16,87 18,66 19,32 temperatura máxima 34,68 33,85 32,79 31,41 32,42 33,88 temperatura mínima 23,84 24,81 24,63 23,75 23,47 23,85 precipitación 0 78,00 0 22,80 53,30 8,80 evaporación 117,30 152,00 113,30 101,10 128,00 131,06 40 agron. colomb. 28(1) 2010 ia f 0,07 0,12 0,17 0,22 0,27 0,32 fl in t 0,0003 0,0005 0,0007 0,0009 0,0011 0,0013 0,0015 0,0017 iaf flint ia f 0,05 0,09 0,13 0,17 0,21 fl in t 0,0004 0,0007 0,0010 0,0013 0,0016 días después de siembra (dds) 30 40 50 60 70 80 90 ia f 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 fl in t 0,0001 0,0004 0,0007 0,0010 0,0013 0,0016 0,0019 ia f 0,3 0,9 1,5 2,1 2,7 3,3 fl in t 0,0005 0,0029 0,0053 0,0077 0,0101 0,0125 ia f 0,02 0,52 1,02 1,52 2,02 2,52 3,02 fl in t 0,0001 0,0031 0,0061 0,0091 0,0121 0,0151 0,0181 días después de siembra (dds) 30 40 50 60 70 80 90 ia f 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 fl in t 0,0015 0,0045 0,0075 0,0105 0,0135 0,0165 0,0195 a b c d e f días después de siembra (dds) 30 40 50 60 70 80 90 100 r ad ia ci ón fo to si nt ét ic am en te a ct iv a (m j m -2 d -1 ) 10 15 20 25 época 1 época 2 figura 1. radiación fotosintéticamente activa durante dos épocas de evaluación de estevia en el caribe colombiano (época 1 = febrero abril 2007; época 2 = noviembre 2007 enero 2008). hortícolas han demostrado correlación lineal positiva entre temperatura y precocidad (real-rosas et al., 2002; ortegón et al., 2006). fracción de luz interceptada las fig. 2.1 y 2.2 registran respectivamente el comportamiento del iaf y la flint en e1 y e2; en todos los casos, los registros de m2 fueron significativamente superiores a los de m1. aunque no se muestran de manera independiente al genotipo o la época, a los 100 dds, los mayores y menores valores promedios del iaf se observaron al establecer 25,00 y 6,25 plantas/m2 (1,46 vs. 0,37, respectivamente), de manera coincidente con trabajos que demuestran correlación lineal positiva del iaf con la población (chaimsohn, 2006; ruiz y bertero, 2008); esto probablemente sea consecuencia de una distribución más equitativa del dosel cuando los espacios entre surcos son más angostos y hay un mayor número de hojas (datos no mostrados). sin embargo, es importante considerar que, aunque la intercepción de la radiación solar figura 2.1 índice de área foliar (iaf) por dos genotipos de estevia cultivados entre febrero y abril de 2007, bajo tres densidades de población (a, b y c = morita 1 a 25,00; 12,50 y 6,25 plantas/m2, respectivamente; d, e y f = morita 2 a 25,00; 12,50 y 6,25 plantas/m2, respectivamente). subtropical y otras especies tropicales, estudios que relacionen efectos combinados de radiación y temperaturas son escasos (rondón et al., 2007), diversos trabajos en especies 412010 jarma o., carranza g. y clavijo p.: captación y uso de la radiación en plantas de estevia... figura 2.2 fracción de luz interceptada (flint) por dos genotipos de estevia cultivados entre noviembre de 2007 y enero de 2008, bajo tres densidades de población (a, b y c = morita 1 a 25,00; 12,50 y 6,25 plantas/m2, respectivamente; d, e y f = morita 2 a 25,00; 12,50 y 6,25 plantas/ m2, respectivamente). ia f fl in t ia f fl in t días después de siembra (dds) ia f fl in t ia f fl in t ia f fl in t días después de siembra (dds) ia f fl in t 0,43 0,53 0,63 0,73 0,0011 0,0013 0,0015 0,0017 0,0019 0,0021iaf flint 0,29 0,31 0,33 0,35 0,37 0,39 0,41 0,0014 0,0015 0,0016 0,0017 0,0018 0,0019 0,0020 0,0021 30 40 50 60 70 80 90 100 0,09 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 0,0011 0,0013 0,0015 0,0017 0,0019 0,0021 0,0023 0,00 0,30 0,60 0,90 1,20 1,50 1,80 0,0005 0,0015 0,0025 0,0035 0,0045 0,0055 0,02 0,12 0,22 0,32 0,42 0,52 0,0010 0,0019 0,0028 0,0037 0,0046 0,0055 0,0064 30 40 50 60 70 80 90 100 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,0003 0,0006 0,0009 0,0012 0,0015 0,0018 a b c d e f incidente que asegura las máximas tasas de crecimiento del cultivo se encuentra cuando el iaf aumenta hasta el valor crítico, un excesivo autosombreamiento podría ocasionar decrecimientos en la tasa fotosintética media por unidad de área foliar con detrimentos en la biomasa total por planta. el iaf crítico se presenta cuando se intercepta el 95% de la rfa incidente (andrade et al., 1993), por lo que se podría concluir que, dados los valores observados de la flint, el iaf crítico de estevia estuvo lejos de ser hallado en la presente investigación. por otra parte, los resultados evidencian un comportamiento diferencial del iaf de los genotipos en función de la radiación a los 100 dds, tal como lo reportó jarma et al. (2005). al pasar de e1 a e2, m2 aumentó el iaf en un 95% en tanto que m1 lo redujo en 45%. esto podría estar explicado en parte porque m1 sería más eficiente en reducir su fotorrespiración o aumentar su fotosíntesis a radiaciones menores como las de e2 (menor temperatura interna de la hoja), como lo proponen taiz y zeiger (2006), traduciendo esta ventaja en mayor desarrollo de su iaf (aunque esto no conducirá necesariamente a mayores rendimientos de masa seca enviada a las hojas, como se discutirá más adelante). los máximos valores de iaf observados fueron de 3,15 para m2 (e1) y 0,73 para m1 (e2), que estarían dentro del rango de iaf reportados para estevia, 0,35 (lima-filho, 2004) a 4,83 (fronza y folegatti, 2003). tal como se reporta para otras especies hortícolas, la flint siguió una tendencia paralela al iaf (carranza et al., 2008), aunque independientemente a la población, estos valores fueron inferiores para m1 (0,001) respecto a m2 (0,01). en colombia no existen reportes de flint en estevia, y por ello estos resultados, que pueden considerarse muy bajos respecto a otras especies, no tienen referencias; el rango de luz interceptada por el dosel demuestra muy baja eficiencia para estos genotipos en las condiciones del estudio. valores de flint en otros cultivos (0,6 en brócoli o 0,9 en repollo al final del ciclo) han sido reportados por carranza et al. (2008). 42 agron. colomb. 28(1) 2010 coeficiente de extinción, uso eficiente de la radiación y distribución de biomasa no se presentaron efectos significativos de las interacciones para ninguna de las variables (k, uer, αh y αt), aunque sí para factores individuales (tab. 2). el coeficiente de extinción fue afectado por la población, el uer por la época (p≤0,01) y los αh y αt por la época y el genotipo (p≤0,05). coeficiente de extinción (k) aunque no se tienen referencias para estevia, los valores observados de k, que oscilaron entre 0,03 (e2, m2, 6,25 plantas/m2) y 0,21 (e1, m2, 25 plantas/m2), pueden considerarse como bajos respecto a cultivos como maíz (0,29), papa (0,45), fríjol (0,55), palma de aceite (0,66) y banano (0,68) (rodríguez, 2009). la tab. 3 muestra las diferencias del k al aumentar la población (p≤0,05); el mayor valor de k (0,15), al establecer 25 plantas/m2, sugiere que para esta población se presenta mejor interceptación de rfa como consecuencia directa de un mayor valor del iaf; esto podría estar explicado por un mejor ordenamiento espacial del dosel respecto a distancias rectangulares o bajas poblaciones que no alcanzan el cierre de surcos. tendencias similares de aumento del k en función de la población se han reportado en café (castillo et al., 1996), tomate (heuvelink, 1996), papa (cabezas y corchuelo, 2005) y otras especies (flenet et al., 1996; ruíz y bertero, 2008). sin embargo, algunos autores han encontrado decrecimientos del k al aumentar la población en cebada (kemanian et al., 2004), brócoli (francescangeli et al., 2006) y maíz (westgate et al., 1997), aunque estos últimos indicaron que el decrecimiento del k al aumentar la población no se afectó por la distancia entre surcos antes del cierre del dosel. es sabido que, en general, genotipos de una misma especie con valor bajo de k, pueden cultivarse a densidades más altas porque, a pesar del hacinamiento en que crecen estas plantas, las estructuras de sus doseles y disposición de sus hojas logran distribuir mejor la luz incidente. uso eficiente de la radiación (uer) el valor promedio estimado de uer (2,02 g mj-1), puede considerarse como normal dentro del rango típico de cultivos c3 (vieira et al., 2009); este valor estaría por debajo de trigo (2,70 g mj-1, abbate et al., 1997) y cebada (2,63 g mj-1, bingham et al., 2007), similar a maní (2,0 g mj-1, kiniry et al., 2005) y pasto raygrass (2,01 g mj-1, akmal y janssens, 2004) y mayor que guisante (1,52 g tabla 2. significancia estadística de variables ecofisiológicas de estevia en función de la época, el genotipo y la población por hectárea. montería, córdoba, 2007. parámetro fuente de variación estadísticos e g p cv cme media coeficiente de extinción (k) ns ns * 24,8 43·10-5 0,08 uso eficiente de la luz uer ** ns ns 0,05 1·10-7 2,02 coeficiente de distribución de ms en el tallo (αh) * * ns 7,3 17·10-3 0,57 coeficiente de distribución de ms en la hoja (αt) * * ns 9,8 17·10-3 0,42 e, época; g, genotipo; p, población; cv, coeficiente de variación; cme, cuadrado medio del error; ns, no significativo; * significativo (p≤0,05); ** altamente significativo (p≤0,01). tabla 3. comparación de medias de parámetros fisiológicos de estevia en función de la época, el genotipo y la población por hectárea. montería, córdoba, 2007. parámetro época genotipo población (plantas/m2) e1 e2 m1 m2 6,25 15,50 25,00 k 0,09 a 0,07 a 0,07 a 0,09 a 0,04 b 0,05 b 0,15 a uer (g mj-1) 2,04 a 1,99 b 2,02 a 2,02 a 2,02 a 2,02 a 2,02 a α tallo 0,48 a 0,65 b 0,62 a 0,51 b 0,60 a 0,58 a 0,52 a α hoja 0,51 a 0,34 b 0,37 a 0,48 b 0,39 a 0,41 a 0,47 a e1, época 1; e2, época 2; m1, morita 1; m2, morita 2. promedios con letras distintas dentro de un mismo factor y parámetro indican diferencia significativa según la prueba de tukey (p≤0,05). 432010 jarma o., carranza g. y clavijo p.: captación y uso de la radiación en plantas de estevia... mj-1, o’connell et al., 2004) y soya (1,2-2,0 g mj-1, egli y bruening, 2000). el uer fue mayor en 0,05 g mj-1 en e1 respecto a e2 (tab. 3); en e1 se presentaron igualmente mayores niveles de rfa, confirmando lo propuesto por jarma et al. (2005): que m1 y m2 responden positiva pero diferencialmente en la producción de biomasa al aumentar la oferta de luz. probablemente, los mayores valores de tejido foliar por unidad de área observados en e1, principalmente de m2, contribuyan a explicar estas diferencias que traerían como consecuencia mayores tasas fotosintéticas respecto a e2. aunque en pimienta, vieira et al. (2009) no encontraron efectos de la época de siembra sobre el uer, resultados similares a este estudio han sido reportados para otros cultivos (squire, 1990; gower et al., 1999). es importante considerar que estevia es una planta perenne subtropical, y que para este caso el uer se estimó con base en la biomasa del dosel; esto puede ser relevante debido a que el uer en cultivos perennes es más complejo de interpretar respecto a cultivos anuales, ya que la biomasa producida no solo depende de la eficiencia en la conversión de la rfa interceptada, si no que también desempeña un papel fundamental la removilización de reservas acumuladas, probablemente en raíz (guzmán et al., 2007). por otra parte, aunque en e1 los niveles de radiación fueron altos, al parecer no afectaron negativamente la fotosíntesis, y probablemente la radiación difusa aprovechable por el dosel sería mayor que en e2. en este sentido, ruiz y bertero (2008) indican que el uer podría incrementarse con un aumento en la fracción difusa, ya que se eleva la proporción de área fotosintética que está operando a niveles de radiación no saturantes. por último, la temperatura también ayudaría a explicar las diferencias en el uer entre épocas. aunque existirá un punto de saturación por altas temperaturas no determinado en este trabajo, la diferencia de 1,2oc/d a favor de e1 podría mejorar la eficiencia en el uso de la radiación respecto a e2, tal como se ha reportado para otros cultivos como colza de invierno (justes et al., 2000) y alfalfa (brown et al., 2006). distribución de masa seca los resultados indicaron que la eficiencia en el envío de asimilados hacia la hoja fue significativamente mayor (p≤0,05) en e1 (51% respecto a 34% de e2), sugiriendo que probablemente la alta demanda de asimilados de las hojas en esta época explicaría las diferencias a favor del iaf y uer, como fue discutido anteriormente, y que las demandas del tallo no tendrían mayor efecto sobre este parámetro. al considerar el genotipo, la distribución de asimilados en m2 fue significativamente mayor hacia las hojas (p≤0,05), respecto a m1. esto evidenciaría que la eficiencia de m2 en producir casi tres veces más tejido asimilatorio por unidad de área de suelo en e1 (3,15 vs. 0,33 de m1) sería una consecuencia de su eficiencia en el envío de ms para el desarrollo de hojas, independientemente de la época o la población, coincidiendo con lo reportado por jarma et al. (2005). aunque existen escasas referencias de coeficientes de distribución de biomasa en estevia, algunos trabajos con esta especie concluyeron que, inicialmente, la biomasa se localiza de manera prioritaria en hojas y posteriormente en tallos, llegando a proporciones de 3 a 1 (lima-filho, 2004). tendencias similares reportaron jarma et al. (2005), aunque las diferencias a favor del tallo (2 a 1) fueron evidentes a partir de los 90 d. los resultados en las condiciones del presente trabajo indicaron que en e1, m1 envía igual proporción de biomasa a tallos y hojas bajo cualquier población (fig. 3.1 a, b y c), registrando valores máximos de 4,1 g/planta; m2 muestra una tendencia similar hasta 60 d, pero posteriormente la distribución hacia hojas es mayor, manteniéndola hasta cosecha y alcanzando valores de 19 g/planta; esto explicaría las diferencias de esta variable entre épocas, ya que en la e2, aunque la ms de m2 es el 53% respecto a sí mismo en e1 (fig. 3.2), esta ms es significativamente más alta en un 55% que la registrada por m1, aunque la tendencia de la distribución sea similar. los resultados de biomasa total observados para e1 confirmarían que, en estevia, el incremento de la intensidad de luz puede aumentar el crecimiento vegetativo (midmore y rank, 2002), y que intensidades menores lo reducirían (jarma et al., 2006), aunque, además de los efectos sobre el ciclo productivo útil, habría que considerar el efecto del genotipo y el ambiente, que también desempeñarían un papel definitivo en la producción de biomasa (jarma et al., 2005). conclusiones las diferencias observadas en la rfa entre épocas (3 mj m-2 d-1 a favor de e1), así como el efecto del genotipo fueron los factores más determinantes en las respuestas de las variables evaluadas en el presente estudio. el iaf fue afectado de manera diferencial, siendo un 95% mayor para m2 en la e1. aunque la flint siguió la misma tendencia del iaf, los 44 agron. colomb. 28(1) 2010 figura 3.1 masa seca (g) de dos genotipos de estevia cultivados entre febrero y abril de 2007 bajo tres densidades de población (a, b y c = morita 1 a 25,00; 12,5 y 6,25 plantas/m2, respectivamente; d, e y f = morita 2 a 25,00; 12,50 y 6,25 plantas/m2, respectivamente). a m as a se ca ( g) 0 1 2 3 4 simulada total tallo hojas b m as a se ca ( g) 0 1 2 3 4 c días después de siembra (dds) 30 40 50 60 70 80 90 m as a se ca ( g) 0 1 2 3 4 d m as a se ca ( g) 0 2 4 6 8 10 12 14 e m as a se ca ( g) 0 3 6 9 12 15 18 21 f días después de siembra (dds) 30 40 50 60 70 80 90 m as a se ca ( g) 0 3 6 9 12 15 18 21 rsme 0,326 rsme 0,0454 rsme 0,0506 rsme 0,3876 rsme 0,0631 rsme 0,0619 rsme 0,2824 rsme 0,0728 rsme 0,069 rsme 0, rsm e 0,2724 rsm e 0,1415 rsm e 0,4419 rsm e 0,3216 rsm e 0,1154 rsm e 0,5586 rsm e 0,1678 rsme 0,319 valores observados para esta variable, y consecuentemente para el k, pueden considerarse como bajos al compararlos con otras especies de crecimiento similar. el uer fue significativamente más alto en e1, diferencia que estaría explicada por el mayor desarrollo del tejido asimilatorio de m2 respecto a m1. este comportamiento indica una mayor eficiencia de m2 en el aprovechamiento de la rfa en e1, el cual estaría demostrado por una mejor distribución de biomasa hacia las hojas, cuyos valores por planta pueden estar entre 11,1 y 11,9 g (60% de la biomasa total del dosel de la planta), al establecer entre 6,25 y 12,50 plantas/m2, respectivamente. literatura citada abbate, p.e., f.h. andrade, j.p. culot y p.s. bindraban. 1997. grain yield in wheat: effects of radiation during spike growth period. field crops res. 54, 245-257. akmal, a. y m.j. janssens. 2004. productivity and light use efficiency of perennial ryegrass with contrasting water and nitrogen supplies. field crops res. 88, 143-155. 452010 jarma o., carranza g. y clavijo p.: captación y uso de la radiación en plantas de estevia... andrade, f., s.a. uhart y m.i. frugone. 1993. intercepted radiation at flowering and kernel number in maize: shade vs. plant density effects. crop sci. 33, 482-485. awal, m.a., i. wan, j. endan y m. haniff. 2004. determination of specific leaf area and leaf area–leaf mass relationship in oil palm plantation. asian j. plant sci. 3(3), 264-268. bingham, i., j. blake, m.j. foulkes y j. spink. 2007. is barley yield in the uk sink limited? i. post-anthesis radiation interception, radiation-use efficiency and source–sink balance. field crops res. 101, 198-211. brown, h., d. moot y e. teixeira. 2006. radiation use efficiency and biomass partitioning of lucerne (medicago sativa) in a temperate climate. eur. j. agron. 56(4), 319-390. cabezas, m. y g. corchuelo. 2005. estimación de la interceptación de la radiación solar en papa criolla (solanum phureja juz. et buk.) en tres localidades colombianas. agron. colomb. 23(1), 62-73. carranza, c., o. lanchero, d. miranda, m. salazar y b. chaves. 2008. modelo simple de simulación de distribución de masa seca en brócoli (brassica sp.) variedad coronado y repollo (brassica oleracea) híbrido delus cultivados en la sabana de bogotá. agron. colomb. 26(1), 23-31. castillo, e., a. jaramillo, j. arcila y j. sanabria. 1996. coeficientes de extinción de la radiación fotosintéticamente activa en coffea arabica l. atmósfera 24, 65-70. chaimsohn, f. 2006. producción y calidad del palmito al natural, en función de la población, del arreglo de plantas y del tipo de figura 3.2 masa seca (g) de dos genotipos de estevia cultivados entre noviembre de 2007 y enero de 2008 bajo tres densidades de población (a, b y c = morita 1 a 25,00; 12,50 y 6,25 plantas/m2, respectivamente; d, e y f = morita 2 a 25,00; 12,50 y 6,25 plantas/m2, respectivamente). d m as a se ca ( g) 0 2 4 6 8 10a m as a se ca ( g) 0 1 2 3 4 5 simulada total tallo hojas b m as a se ca ( g) 0 1 2 3 4 5 c días después de siembra (dds) 40 60 80 100 m as a se ca ( g) 0 1 2 3 4 5 e m as a se ca ( g) 0 1 2 3 4 5 f días después de siembra (dds) 40 60 80 100 m as a se ca ( g) 0 2 4 6 8 rsme 0,2613 rsme 0,3481 rsme 0,1177 rsme 0,2831 rsme 0,3495 rsme 0,1002 rsme 0,2703 rsme 0,3257 rsme 0,1484 rsm e 0,5772 rsm e 0,9125 rsm e 0,2981 rsm e 0,3751 rsme 0,346 rsm e 0,1209 rs me 0,49 rsm e 0,1715 rsm e 0,8201 46 agron. colomb. 28(1) 2010 fertilización. tesis de doctorado. universidad de costa rica, costa rica. dayan, e., e. presnov y m. fuchs. 2004. prediction and calculation of morphological characteristics and distribution of assimilates in the rosgro model. math. comput. simul. 65(1-2), 101-116. egli, d. y w. bruening. 2000. potential of early-maturing soybean cultivars in late plantings. agron. j. 92, 532-537. espitia, m., r. montoya y a. jarma. 2008. stevia en el caribe colombiano. universidad de córdoba, montería, colombia. flenet, f., j. kiniry, j. board, m. westgate y d. reicosky. 1996. row spacing effects on light extinction coefficients of corn, sorghum, soybean, and sunflower. agron. j. 88(2), 185-190. francescangeli, n., m. sangiacomo y h. martí. 2006. effects of plant density in broccoli on yield and radiation use efficiency. scientia hort. 110, 135-143. fronza, d. y m. folegatti. 2003. water consumption of the estevia (stevia rebaudiana bertoni) crop estimated through microlysimeter. sci. agric. 60(3), 595-599. gower, s., c. kucharik y j. norman. 1999. direct and indirect estimation of leaf area index, fapar and net primary production of terrestrial ecosystems. rem. sens. environ. 70, 29-51. guzmán, c., m. del c. spada y j.c. mombelli. 2007. eficiencia del uso de la radiación de cultivares de alfalfa de distinto grado de reposo en córdoba, argentína. en: appa; alpa (cusco, perú). sitio argentino de producción animal, http://www. produccion-animal.com.ar/produccion_y_manejo_pasturas/ pasturas_cultivadas_alfalfa/83-guzman-radiacion.pdf; consulta: marzo de 2010. heuvelink, e. 1996. dry matter partitioning in tomato: validation of a dynamic simulation model. ann. bot. 77, 71-80. hunt, r. 1982. plant growth curves. the functional approach to plant growth analysis. edward arnold publishers, london. ioslovich, i. y p. gutman. 2005. on the botanic model of plant growth with intermediate vegetative–reproductive stage. theor. pop. biol. 68(3),147-156. jarma, a. 2008. estudios de adaptación y manejo integrado de estevia (stevia rebaudiana bert.): nueva alternativa agroindustrial del caribe colombiano. una revisión. rev. colomb. cienc. hortíc. 2(1), 109-120. jarma, a., t. rengifo y h. aramendiz. 2005. aspectos fisiológicos de estevia (stevia rebaudiana bertoni) en el caribe colombiano. i. efecto de la radiación incidente sobre el área foliar y la distribución de biomasa. agron. colomb. 23(2), 207-216. jarma, a., t. rengifo y h. aramendiz. 2006. aspectos fisiológicos de estevia (stevia rebaudiana bertoni) en el caribe colombiano. ii. efecto de la radiación incidente sobre los índices de crecimiento. agron. colomb. 24(1), 38-47. justes, e., p. denoroy, b. gabrielle y g. gosse. 2000. effect of crop nitrogen status and temperature on the radiation use efficiency of winter oilseed rape. eur. j. agron. 13(2-3), 165-177. kemanian, a., c. stöckle y d. huggins. 2004. variability of barley radiation-use efficiency. crop sci. 44, 1662-1672. kiniry, j., c. simpson, a. schubert y j. reed. 2005. peanut leaf area index, light interception, radiation use efficiency, and harvest index at three sites in texas. field crops res. 91, 297-306. lee, j. y e. heuvelink. 2003. simulation of leaf area development based on dry matter partitioning and specific leaf area for cut chrysanthemum. ann. bot. 91, 319-327. lima-filho, o. 2004. análise quantitativa do crescimento da estévia. embrapa agropecuária oeste, dourados, ms, brasil. midmore, d. y a. rank. 2002. a new rural industry stevia to replace imported chemical sweeteners. rural industries research and development corporation (rirdc), kingston, australia. monteith, j.l. 1977. climate and the efficiency of crop production in britain. phil. trans. r. soc. lond. b 281, 277-294. o’connell, m., g. o’leary, d. whitfield y d. connor. 2004. interception of photosynthetically active radiation and radiationuse efficiency of wheat, field pea and mustard in a semi-arid environment. field crops res. 85, 111-124. olesen, j. y k. grevsen. 2000. a simulation model of climate effects on plant productivity and variability in cauliflower (brassica oleracea l. botrytis). scientia hort. 83, 83-107. ortegón, a., f. díaz, j. gonzález e i. garza. 2006. la temperatura en la etapa reproductiva del cultivo de canola (brassica napus l.). agric. téc. méx. 32(3), 259-265. palencia, g., t. mercado y e. combatt. 2006. estudio agrometeorológico del departamento de córdoba. facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba. gráficas del caribe, montería, colombia. real-rosas, m.a., a. lucero-arce, m. toyota, r. lópez-aguilar y b. murillo-amador. 2002. variedades precoces de brécol para la diversificación agrícola en zonas áridas. inci 27(5), 247-251. rodríguez, w. 2001. capítulo viii. interceptación de la luz y fotosíntesis del dosel. en: universidad técnica federico santa maría, http://www.mgta.usm.cl/assets/uploads/captulointerceptacinluzfotosntesis.pdf; consulta: consulta: marzo de 2010. rondón, j., l. zaidan, m. domingos, c. barbero y r. figueiredo. 2007. vegetative responses to temperature and photoperiod in saplings of brazilwood (caesalpinia echinata lam., leguminosae). braz. j. plant physiol. 18(4), 467-474. ruiz, r. y h. bertero. 2008. light interception and radiation use efficiency in temperate quinoa (chenopodium quinoa willd.) cultivars. eur. j. agron. 29, 144-152. salazar, m., j. jones, b. chaves y a. cooman. 2008. a model for the potential production and dry matter distribution of cape gooseberry (physalis peruviana l.). scientia hort. 115, 142-148. squire, g. 1990. the physiology of tropical crop production. cab international, wallingford, uk. taiz, l. y zeiger, e. 2006. plant physiology. 4a ed. sinauer associates inc., sunderland, ma. vieira, m., j. de melo-abreu, m. ferreira y a. monteiro. 2009. dry matter and area partitioning, radiation interception and radiation-use efficiency in open-field bell pepper. scientia hort. 121, 404-409. westgate, m., f. forcella, d. reicosky y j. somsen. 1997. rapid canopy closure for maize production in the northern us corn belt: radiation-use efficiency and grain yield. field crops res. 49, 249-258. agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 55-61 caracterización palinológica y viabilidad polínica de physalis peruviana l. y physalis philadelphica lam. physalis peruviana l. and physalis philadelphica lam. palynological characterization and pollen viability tulio césar lagos1, creuci maría caetano2, franco alirio vallejo3, jaime eduardo muñoz4, hernando criollo5 y cristián olaya6 resumen: physalis peruviana l. y p. philadelphica lam. son dos solanáceas de importancia económica para colombia y méxico. existen grandes vacíos en el conocimiento de la palinología y viabilidad polínica de estas dos especies. por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue caracterizar su grano de polen y determinar su viabilidad bajo condiciones contrastantes de climas frío y cálido. la caracterización del polen se hizo a través de la técnica de acetólisis (en microscopía de luz) y por microscopía electrónica de barrido. se determinaron variables como el eje polar, el diámetro ecuatorial, el número, posición y carácter de las aberturas (npc), lado de apocolpo/ apoporo, forma polínica, contorno en vista polar y en vista ecuatorial, tipos de área polar y de abertura, y el tipo polínico. estas variables permitieron describir y caracterizar el grano de polen de los genotipos estudiados. con el empleo de técnicas de fijación de flores en antesis y tinción con acetocarmín, se hizo un análisis de la viabilidad polínica bajo microscopía de luz. las dos especies presentan un grano de polen zono-tricolporado, de tamaño mediano en p. peruviana y pequeño en p. philadelphica. los ambientes marginales reducen la viabilidad del polen pero no afectan su fertilidad. palabras clave adicionales: solanáceas, morfología polínica, tinción, acetólisis, microscopía de luz. abstract: physalis peruviana l. and p. philadelphica lam. represent two solanaceae species which are economically important for colombia and mexico, respectively. little is currently known regarding p. peruviana and p. philadelphica palynology and pollen viability. this work was thus aimed at characterising these two species’ pollen grains and determining pollen viability in contrasting cold and warm climate conditions. acetolysis (light microscopy) and scanning electron microscopy were employed for pollen characterisation. the following traits were determined: polar axis, equatorial diameter, aperture number, position and character (npc), apocolpus/apoporus side, pollen morphology, axis and equatorial contour, polar area and aperture and pollen types. this led to describing and characterising the pollen grains of the genotypes being studied. flower fixation during anthesis, followed by acetocarmin staining, was used for establishing pollen viability; observations were made by light microscope. the two species displayed a medium-sized pollen grain zono-tricolporate in p. peruviana and a small-sized one in p. philadelphica. marginal environments reduced pollen viability but did not affect fertility. additional key words: solanaceae, pollen morphology, staining, acetolysis, light microscopy. fecha de recepción: 2 de febrero de 2005. aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005. 1 profesor asistente, facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto. e-mail: tclagos3@yahoo.com 2 consultora ipgri américas. e-mail: mrhcaetano@yahoo.com.br 3 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, palmira. 4 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad de colombia, palmira. 5 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto. e-mail: hcriollo@hotmail.com 6 unidad de microscopia electrónica, centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali. agronomía colombiana 56 vol. 23 · no. 1 introducción el género physalis fue establecido por linneo en 1753. comprende aproximadamente 100 especies entre herbáceas anuales y perennes. cinco de éstas se cultivan por su fruto: p. peruviana y p. pruinosa l. se consumen en fresco y en mermeladas; p. ixocarpa brot. y p. philadelphica se utilizan como hortalizas, mientras que p. alkekengi l. es ornamental. en algunos casos, se ha ubicado a p. philadelphica bajo la sinonimia de p. ixocarpa, pero son distintas. p. peruviana y p. philadelphica han sido señaladas como de importancia económica para colombia y méxico. sin embargo, los estudios básicos para el mejoramiento y el manejo de los recursos genéticos de las dos especies, principalmente para p. peruviana, son escasos (menzel, 1951; moriconi et al., 1997 y mccain, 1993). existen grandes vacíos respecto a la viabilidad y caracterización del grano de polen de p. peruviana y p. philadelphica. la cantidad y calidad del polen producido por una flor es uno de los aspectos más importantes en estudios evolutivos y en la adaptación de los genotipos. por lo tanto, es necesario establecer la viabilidad y caracterizar el polen en las dos especies. el grano de polen es la fase discreta y móvil del gametofito masculino de las plantas superiores. en un sentido amplio, se considera al proceso de polinización como la transmisión del grano de polen al gametofito femenino. a su vez, la germinación y crecimiento del gametofito masculino hace parte de la fertilización o fecundación. los mecanismos de polinización y fecundación tienen una relación decisiva sobre los procesos de fitomejoramiento y producción de cultivos (frankel y galun, 1977). las fallas en la formación y desarrollo del polen son una causa primaria de inviabilidad de especies o de híbridos. en este caso, la inviabilidad del polen puede deberse a gametos no reducidos (de tamaño más grande), o que no tienen un número cromosómico balanceado (de menor tamaño). las causas no genéticas que afectan negativamente al polen incluyen la temperatura, la humedad, la fertilidad del suelo, las enfermedades, las plagas y la edad (delph et al., 1997; caetano et al., 2003). el estudio del polen recibe el nombre de palinología (del griego palynein que significa dispersar). erdtman (1952) indica que la palinología es una ciencia que estudia las paredes de las esporas y los granos de polen sin tener en cuenta su contenido protoplásmico. dentro de la caracterización morfológica, el estudio y el análisis de los descriptores relacionados con el polen son vitales para diferenciar y relacionar especies, debido a que la forma y la ornamentación de la exina son características genéticamente determinadas y, por tanto, muy conservadas (sasakuma y yamada, 1988). la gran diversidad de formas, tamaños, aperturas, caracteres estructurales y esculturales de la exina es una manifestación de la adaptación, que asegura que el polen pueda llegar hasta el estigma de la flor de la misma especie por varios vectores como la gravedad, el viento, el agua, y los insectos, entre otros (erdtman, 1986; uribe y fonnegra, 1979). en muchos casos el tipo de polen de un taxón es característico y constante, siendo denominado ‘estenopalinológico’. en otros taxones, los tipos de polen varían considerablemente en abertura, escultura, estratificación de la exina, tamaño o forma. éstos conforman el taxón ‘euripalinológico’. los grupos europalinológicos son los más frecuentes, por tanto, de gran importancia para la clasificación taxonómica y sistemática, como también para caracterizar los recursos genéticos de un género o de una especie (fonnegra, 1989). según erdtman (1986) los granos de polen de la familia solanaceae, en donde se ubica el género physalis, son (2-)3-5(-6)-colpado, -colporoide, -colporado, algunas veces inaperturado y oblato-prolato. la longitud de los ejes oscila entre 14,5 µm (solanum dulcamara) y 61 µm (nierembergia frutescens). el trabajo se llevó a cabo con el objeto de caracterizar el grano de polen de p. peruviana y p. philadelphica, y determinar la viabilidad polínica bajo condiciones contrastantes de clima frío y cálido de las dos especies. materiales y métodos descripción del material experimental para la caracterización palinológica y la viabilidad del polen (porcentaje de granos de polen viables) se utilizaron las accesiones un-40 (nariño), un-49 (nariño), unpu054 (felidia, valle), unpu099 (silvania, cundinamarca) y kenya (bogotá) de p. peruviana y tepehuan (estados unidos) de p. philadelphica. las principales características de estos genotipos son: lagos et al.: caracterización palinológica... 572005 un-40. forma silvestre colectada en el municipio de potosí (nariño) a 2.669 m.s.n.m. presenta una ramificación basal dicotómica y un hábito de crecimiento erguido. la pubescencia es escasa en el tallo y abundante en las hojas. según la norma icontec (1999), presenta frutos calibre c con un diámetro de 20,05 mm. esta norma clasifica los frutos de p. peruviana en calibres a (≤15 mm de diámetro), b (15,1-18 mm), c (18,1-20 mm), d (20,1-22 mm) y e (>23 mm). su rendimiento promedio es de 581 g/planta y semana. la pulpa del fruto maduro (estado 6 de maduración en la norma citada) contiene 13,6° brix, 1,58% de ácido cítrico (ac) y ph de 4,6 (hejeile e ibarra, 2001; criollo et al., 2001). un-49. colectada en el municipio de yacuanquer (nariño) a 2.755 m.s.n.m., cultivada en huerto. su ramificación es basal dicotómica con hábito de crecimiento erguido. la pubescencia es abundante, tanto en el tallo como en las hojas. presenta frutos de calibre e con un diámetro de 25,64 mm. su rendimiento promedio es de 587 g/planta y semana. la pulpa del fruto estado 6 contiene 14,2° brix, ph de 4,6 y 1,54% de ac (hejeile e ibarra, 2001; criollo et al., 2001). unpu054. colectada en la vereda felidia (valle del cauca) a 1.720 m.s.n.m. se encontró como una forma espontánea en jardín. sus frutos son de calibre a con un diámetro de 14 mm. el peso del fruto oscila entre 2,4 y 3,8 g; su pulpa contiene entre 12 y 14° brix (bonilla y espinosa, 2003). unpu099. cultivar comercial colombiano proveniente de silvania (cundinamarca). el peso promedio del fruto es de 4 a 5 g. los frutos presentan una mejor coloración y un mayor contenido de azúcares, cualidades que los hacen apetecibles en el mercado. kenya. se introdujo a finales de los años ochenta al departamento de boyacá (almanza y fischer, 1993). es una planta de porte bajo, con hojas grandes. el fruto tiene un peso de 6 a 10 g, con menos contenido de azúcares que el genotipo comercial de granada y silvania. p. philadelphica var. tepehuan. tallo herbáceo, hoja oval-lanceolada, flores solitarias con presencia de lóbulos en la corola de los cuales cinco tienen una longitud menor que la mitad del largo de la corola. el cáliz es pubescente, con diez aristas longitudinales y un aspecto inflado a la madurez del fruto. el diámetro del fruto oscila entre 4 a 8 cm. las semillas son redondeadas (rodríguez y azurdia, 1996). localización las accesiones de p. peruviana se sembraron en la granja experimental botana de la universidad de nariño y en el centro experimental de la universidad nacional de colombia, sede palmira (ceunp). botana está localizada a 2.820 m.s.n.m., 01°09’12” latitud n y 77°18’31” longitud o, en el altiplano de pasto (nariño), con una temperatura promedio de 13°c y precipitación promedia anual de 840 mm (lagos et al., 2001). ceunp está ubicado a 927 m.s.n.m., 2° 06’ latitud n y 65° 03’ longitud o, en el corregimiento el carmelo, municipio de candelaria (valle). la precipitación promedio anual es de 1.100 mm, la temperatura promedia de 24°c y humedad relativa de 70% (gutiérrez, 1997). el análisis de las muestras se realizó en el laboratorio de microscopía de la unidad de virología del centro internacional de agricultura tropical (ciat), localizado en palmira, valle del cauca. caracterización y viabilidad del grano de polen en la caracterización del grano de polen se emplearon los genotipos un-49 y kenya de p. peruviana, y tepehuan de p. philadelphica. al polen se le tomaron fotografías a través del microscopio electrónico de barrido (meb). igualmente, se utilizó la técnica de acetólisis (erdtman, 1952) para la observación bajo el microscopio de luz, en donde se evaluaron diez campos por placa, que correspondieron a cincuenta observaciones por accesión. la viabilidad polínica se determinó en todos los genotipos. de cada accesión se tomaron cinco flores en antesis y con cada flor se preparó una placa según la metodología convencional. la tinción se hizo con acetocarmín al 2%. se observó en un microscopio de luz marca aristoplan® con el objetivo de 25/0,65. en cada una de las placas se realizó el conteo de los granos de polen viables (teñidos de rojo) y no viables (incoloros). variables evaluadas con base en las fotografías del meb y en las observaciones de polen acetolizado bajo microscopía de luz, se determinó el eje polar (p), el diámetro ecuatorial (e), e agronomía colombiana 58 vol. 23 · no. 1 en vista polar (ep), y la relación entre p y e (p/e). el eje p corresponde la longitud del polen de un polo a otro en el plano ecuatorial. el diámetro e es la longitud de la línea ecuatorial del grano de polen. se describieron las características estructurales de la exina, la forma del grano de polen, el número de aberturas y la distancia promedia entre aberturas. todas las mediciones se hicieron en micrómetros (µm). además, se estableció el índice de área polar (iap) y los tipos de área polar y de abertura según el iap (relación entre la distancia entre dos aberturas y el diámetro ecuatorial en vista polar). análisis de la información para el análisis de los descriptores de caracterización, se utilizaron las medidas de tendencia central y de dispersión. los datos sobre viabilidad polínica se sometieron al análisis de varianza (andeva) y a la prueba de significancia de medias (dms). resultados y discusión caracterización palinológica de p. peruviana y p. philadelphica bajo la meb, el polen p. peruviana y de p. philadelphica se presenta como una mónada isopolar con simetría radial. las accesiones unpu099, un-49, kenya y tepehuan presentan polen tricolporado, zonoaperturado (figura 1), aunque en el material kenya se pueden encontrar granos tetracolporados. esto se debe a la presencia de microsporas no reducidas o con mayor número de cromosomas. acorde con las accesiones estudiadas, la morfología polínica del género physalis corresponde a un taxón estenopalinológico, monomórfico excepto para la accesión kenya, similar a lo observado por benítez de rojas y magallanes (1998). lo mismo es válido también para p. angulata l., p. cordata millar. diet., p. lagascae r. et s., p. pubescens l. y p. peruviana. estas especies se distribuyen en venezuela principalmente como vegetación figura 1. vistas polar y ecuatorial del polen de p. peruviana accesión unpu099 (silvania) (a, b), kenya (c, d), y de p. philadelphica (e, f). lagos et al.: caracterización palinológica... 592005 adventicia, producto de la intervención antrópica, con amplitud de distribución en cuanto a niveles de temperatura y pisos altitudinales (benítez de rojas y magallanes, 1998). la ornamentación de la exina en vista superficial es granulosa y escabrosa para p. philadelphica, mientras que es granulosa y equinada (erizada o espinosa) en p. peruviana (figura 1). contrariamente, benítez de rojas y magallanes (1998) indican que la esculturación de la exina es de tipo verrugoso para las especies p. angulata, p. cordata, p. lagascae, p. pubescens y p. peruviana. las formas polínicas, según el índice p/e para p. peruviana y p. philadelphica, corresponden a prolato-esferoidal y prolato, en su orden. el contorno en vista polar es circular para un-49 y angular-triangular-agudo-convexo para kenya. en su vista ecuatorial es rómbico para ambas. el polen de p. philadelphica es angular-triangular-obtuso-convexo en el ámbito polar y elíptico en su contorno ecuatorial (tabla 1). similarmente, benítez de rojas y magallanes (1998) reportan que el polen de las cinco especies ya mencionadas, en su vista polar, es triangular-obtuso-convexo y elíptico-acuminado-obtuso. tabla 1. forma polínica de algunas accesiones de p. peruviana y p. philadelphica, según el índice p/e y el contorno del grano de polen en vista polar y vista ecuatorial. accesión meb acetólisis promedio forma vista polar vista ecuatorial p. peruviana: un-49 kenya 1,01 1,09 1,09 1,00 1,05 1,05 pe pe circular atac rómbico rómbico p. philadelphica 1,98 1,02 1,50 p atoc elíptico p = prolato, pe = prolato esferoidal, c = circular, a = angular, t = triangular, a = agudo, o = obtuso, c = convexo. en la tabla 2 se muestran las medidas del eje polar (p) y del diámetro ecuatorial (e) en polen acetolizado de las accesiones un-49 y kenya de p. peruviana y tepehuan de p. philadelphica. en general, el polen de p. peruviana es de mayor tamaño que el p. philadelphica. el p para la primera es de 31,6 a 33,03 µm y para la segunda de 21,3 µm; el e es de 30 a 31,7 µm y 20,8 µm, en su orden. en las accesiones de p. peruviana, el p oscila entre 27 y 37,8 µm, presentando un tipo polínico mediano. en cambio, el tipo polínico de p. philadelphica es pequeño, debido a que su rango de p es de 16,2 a 24,3 µm (tabla 2). tabla 2. eje polar (p) y diámetro ecuatorial (e) de las accesiones un-49 y kenya de p. peruviana y tepehuan de p. philadelphica (2003b). ac ce si ón un-49 kenya tepehuan p e p e p e f µm f µm f µm f µm f µm f µm 1 2 17 9 1 27,0 29,7 32,4 35,1 37,8 6 15 8 1 27 29,7 32,4 35,1 3 9 12 6 27,0 29,7 32,4 35,1 1 10 16 2 1 27 29,7 32,4 35,1 37,8 1 4 22 3 16,2 18,9 21,6 24,3 1 9 18 2 16,2 18,9 21,6 24,3 media 33,03 30,06 31,59 31,68 21,33 20,79 d.e. 10,23 10,14 2,47 9,70 1,64 1,76 cv (%) 30,97 33,73 7,82 30,62 7,69 8,46 rango p 27-37,8 27-35,1 16,2-24,3 tp/p mediano mediano pequeño f = frecuencia, µm = micrómetro, d.e. = desviación estándar, cv = coeficiente de variación, tp/p = tipo polínico según la longitud del p. los valores para p. peruviana son mayores a los obtenidos por benítez y magallanes (1998), quienes encontraron un p de 17,70 µm y un e de 11,83 µm. esto indica que dentro de la especie p. peruviana puede existir cierta variabilidad genética relacionada con la distribución geográfica. por otro lado, el tipo de área polar (tap) va desde pequeña hasta mediana, con aberturas largas a muy largas en p. peruviana, y mediana con abertura larga para p. philadelphica (tabla 3). tabla 3. tipos de área polar (tap) según el índice de área polar iap bajo meb. accesión la e en vp iap tap abertura p. peruviana un-49 kenya unpu099 p. philadelphica 5,52 4,54 5,42 3,87 19,14 21,52 20,00 11,60 0,288 0,211 0,271 0,333 mediano pequeña mediano mediano larga muy larga larga larga viabilidad polínica de p. peruviana l. y p. philadelphica lam. los porcentajes de viabilidad polínica para p. peruviana y p. philadelphilca, obtenidos bajo condiciones del altiplano de pasto (botana, nariño) y ceunp (candelaria, valle del cauca) fueron estadísticamente diferentes entre las dos localidades y entre las accesiones a través de las dos localidades. la interacción genotipo por ambiente fue significativa; por lo tanto, existe un comportamiento diferencial de cada genotipo en cada una de las localidades (tabla 4). agronomía colombiana 60 vol. 23 · no. 1 tabla 4. viabilidad polínica promedia de las accesiones de p. peruviana y tepehuan de p. philadelphica. datos de los andevas combinado e individuales. andeva combinado andeva individual fv gl cm fv gl cm botana cm ceunp localidad (l) accesión (a) a*l error 1 5 5 588 17.545,174** 1.558,691** 2.113,098** 79,752 accesión repetición error 5 49 245 1.422,985** 40,646ns 57,921 2.248,804** 80,392 109,276 viabilidad promedia 85,835 91,242a 80,427b cv (%) 10,40 8,341 12,997 medias con diferente letra son estadísticamente diferentes, ** = diferencias altamente significativas. el mayor porcentaje de viabilidad se obtuvo en botana con un 91,24%. esta localidad presenta diferencias altamente significativas con ceunp (80,43%). a pesar de la menor viabilidad observada en ceunp, los rangos obtenidos se consideran normales, puesto que no afectan la fertilidad de la especie. dentro de cada localidad, se obtuvieron diferencias altamente significativas entre las accesiones (tabla 4). en botana, los porcentajes de viabilidad oscilaron entre 81,7 y 98%. un-49 presentó el máximo promedio de viabilidad con diferencias altamente significativas respecto a las demás accesiones (tabla 5). le siguen en su orden unpu054 (93,5%), un-40 (92,2%), unpu099 (91%) y kenya (91%), las cuales no presentaron diferencias significativas entre ellas. tepehuan, con 81,7% de viabilidad, fue la de menor promedio. los altos porcentajes de viabilidad presentados por las accesiones de p. peruviana en botana se deben a su alto grado de adaptación para las condiciones ambientales de esta localidad. con respecto al rango de adaptación, la especie crece en zonas altas desde chile hasta venezuela como planta silvestre y semisilvestre, entre los 1.500 y los 3.000 msnm (fischer, 2000 y zapata et al., 2002). el porcentaje de viabilidad polínica obtenido en ceunp fue de 80,4 % (tabla 5). a pesar de que los valores obtenidos son bajos, no afectan la fertilidad de la especie. puesto que el crecimiento y desarrollo de las plantas fue normal y la viabilidad del polen no fue afectada por las condiciones ambientales extremas del trópico seco (altitud de 1.000 m.s.n.m., temperatura promedia de 24°c y una humedad relativa del 70%), es probable que el rango de adaptación de p. peruviana puede ser más amplio. es posible también que en regiones como la zona cafetera existan ambientes potenciales para desarrollar cultivos comerciales, lo que requiere previa evaluación y selección de genotipos adecuados. tabla 5. viabilidad polínica (%) de diferentes genotipos de p. peruviana y tepehuan de p. philadelphica, bajo condiciones de nariño y valle del cauca (2003b). localidad accesión n viabilidad (%) desviación estándar botana (nariño) botana (nariño) botana (nariño) botana (nariño) botana (nariño) botana (nariño) un-49 un-40 unpu054 unpu099 kenya tepehuan 50 50 50 50 50 50 97,978 a 92,194 b 93,458 b 91,097 b 91,027 b 81,700 c 4,601 3,764 5,413 8,366 5,537 12,845 promedio 91,242 ceunp (valle) ceunp (valle) ceunp (valle) ceunp (valle) ceunp (valle) ceunp (valle) un-49 un-40 unpu054 unpu099 kenya tepehuan 50 50 50 50 50 50 81,708 bc 86,260 a 80,245 c 81,764 bc 67,541 d 85,046 ab 6,957 6,175 9,782 7,799 15,570 11,887 promedio 80,427 dos localidades dos localidades dos localidades dos localidades dos localidades dos localidades un-49 un-40 unpu054 unpu099 kenya tepehuan 100 100 100 100 100 100 89,843 a 89,227 ab 86,851 bc 86,430 c 79,284 e 83,373 d 10,064 5,897 10,293 9,314 16,567 12,426 media 85,834 medias con diferente letra son estadísticamente diferentes. todos los genotipos presentaron menor viabilidad en ceunp, variando de 67,5% para kenya hasta 86,26% para un-40 (tabla 5). esto se puede explicar por una respuesta de adaptación a condiciones ambientales extremas, como alta temperatura y baja humedad relativa, conforme lo explican delph et al. (1997) y caetano et al. (2003). al igual que p. ixocarpa, p. philadelphica se encuentra en forma silvestre en la costa del pacífico, desde california hasta centro américa (peña y santiaguillo, 1999). a pesar de su origen (regiones templadas y semitempladas), el porcentaje de viabilidad de tepehuan no fue afectado por las condiciones ambientales del trópico de altura de botana (nariño). esto permite ubicarla como un componente del pool genético primario de p. peruviana, para efectos de utilizarla en programas de mejoramiento, como una fuente opcional de variabilidad genética. al respecto, california rare fruit growers (crfg, 2003) indica que las especies relacionadas de p. peruviana son: physalis heterophylla, p. ixocarpa, p. philadellagos et al.: caracterización palinológica... 612005 phica, p. pruinosa, p. pubescens y p. viscosa. se conocen los híbridos entre estas especies. en comparación con botana, tepehuan obtuvo una mayor viabilidad polínica en ceunp (85,05%), en donde no presentó diferencias significativas con el promedio más alto obtenido por un-40 (86,26%). además, superó significativamente a las otras accesiones de p. peruviana. con base en los resultados obtenidos, se puede establecer que p. philadelphica puede adaptarse más fácilmente a condiciones de trópico seco que a las condiciones de trópico de altura. conclusiones las dos especies poseen un grano de polen zono-tricolporado, aunque en el cultivar kenya se pueden encontrar polen tetracolporado. el polen es mediano en p. peruviana y pequeño en p. philadelphica. las formas polínicas corresponden a prolato-esferoidal en p. peruviana y prolato en p. philadelphica. existen pocas variaciones en la ornamentación de la exina como en la forma en su vista polar y ecuatorial. los genotipos evaluados de p. peruviana y de p. philadelphica presentaron una alta viabilidad de polen. ambientes marginales como el del valle del cauca reducen esta viabilidad, sin alterar la fertilidad de las especies. literatura citada almanza, p. y g. fischer. 1993. nuevas tecnologías de la uchuva physalis peruviana l. agro-desarrollo 4(1-2), 292-304. benítez de rojas, c. y a. magallanes. 1998. el género physalis (solanaceae) de venezuela. acta botánica 21(2), 11-42. bonilla, m. y k. espinosa. 2003. colección, caracterización fenotípica, molecular de poblaciones de uchuva physalis peruviana l. trabajo de grado. facultad de agronomía. palmira, universidad nacional de colombia, palmira. 94 p. caetano, c.m.; g. coppens; n.m. stenzel; c.a. olaya; j.a. arroyave; j.a. campo; d.g.c. nunes; b.r.c. nunes y j. vega. 2003. estimativa da viabilidade polínica em quatro subgéneros de passiflora: eficiencia de diferentes métodos. arquivos da apadec 7(supl.), 26-27. criollo, h.; t.c. lagos; p. criollo y m. guerrero. 2001. caracterización de materiales de uvilla o uchuva (physalis peruviana l.) por sus características de calidad. revista de ciencias agrícolas 18(2),168-180. crfg. california rare fruit growers. 1997. cape gooseberry: physalis peruviana l. en: http://www.crfg.org/pubs/ff/cape-gooseberry.html. consulta: diciembre, 2004. delph, l.f.; m.h. johannsson y a.g. stephenson. 1997. how environmental factors affect pollen performance: ecological and evolutionary perspectives. ecology 78(6), 1623-1639. erdtman, g. 1952. pollen morphology and plant taxonomy: angiosperms. almqvist and wiksall, estocolmo. 450 p. erdtman, g. 1986. pollen morphology and plant taxonomy: angiosperms: an introduction to palynology. leiden, new york. 553 p. fischer. g. 2000. crecimiento y desarrollo. en: flórez v.j.; g. fischer y a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 175 p. fonnegra, c. 1989. introducción a la palinología. métodos de estudio palinológico. medellín, universidad de antioquia. pp. 11-43. frankel, r. y e. galun. 1977. pollination mechanisms, reproduction and plant breeding. springer-verlag, new york. 281 p. gutierrez, j.a. (ed). 1997. programa de investigación en hortalizas: semillas unapal. universidad nacional de colombia, palmira. 62 p. hejeile, h. y a. ibarra. 2001. colección y caracterización de recursos genéticos (physalis peruviana l.) en algunos municipios del sur del departamento de nariño. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto. 123 p. icontec. 1999. norma técnica colombiana ntc 4580: frutas frescas: uchuva. instituto colombiano de normas técnicas y certificación. bogotá. 15 p. lagos, t.c.; h. criollo y c. mosquera. 2001. evaluación preliminar de cultivares de uvilla o uchuva (physalis peruviana l.) para escoger materiales con base en la calidad del fruto. revista de ciencias agrícolas 18(2), 82-94. mccain, r. 1993. goldenberry, passionfruit & white sapote: potential fruits for cool subtropical areas. pp. 479-486. en: janick, j. y j.e. simon (eds.). new crops. wiley, new york. menzel, m. 1951. the cytotaxonomy and genetics of physalis. proceedings of the american philosophical society 65(2), 132-183. moriconi, d.n. rush, m.c. y h. flores. 1990. tomatillo: a potential vegetable crop for louisiana. pp. 407-413. en: janick, j. y j.e. simon (eds.). advances in new crops. timber press, portland, or. en: http://www.hort.purdue.edu/newcrop/proceedings1990/ v1-407.html#fig.%201; consulta: diciembre, 2004. peña, a. y f. santiaguillo. 1999. variabilidad genética de tomate de cáscara en méxico. boletín técnico no. 2. programa nacional de investigación en olericultura, departamento fitotecnia, universidad autónoma chapingo, méxico. 26 p. rodríguez, f. y c. azurdia. 1996. distribución geográfica y características agromorfológicas de los cultivares de miltomate (physalis spp.) de guatemala. en: azurdia, c. (ed.) lecturas en recursos fitogenéticos. instituto de investigaciones agronómicas, facultad de agronomía, universidad de san carlos, guatemala. pp. 72-73. sasakuma, i.y. y y. yamada. 1988. pollen: illustrations and scanning of electronmicrographs. kodansha, tokyo and springer-verlag. 198 p. uribe, f. y r. fonnegra. 1979. importancia de la forma, estructura y tamaño del polen en la determinación de la familia melastomataceae. actual. biol. 8(27-28), 3-9. zapata, j.l; a. saldarriaga; m. londoño y c. díaz. 2002. manejo del cultivo de la uchuva en colombia. boletín técnico 14. corpoica, pronatta, rionegro, antioquia. 40 p. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf abstractresumen la enfermedad del moko, causada por ralstonia solanacearum, es uno de los problemas fitosanitarios más importantes de la agroindustria bananera de urabá. esta bacteria se caracteriza por presentar una gran plasticidad genética, lo cual dificulta el diseño de estrategias para su control. con el fin de determinar los componentes del complejo de especies de r. solanacearum presentes en la región de urabá, en esta investigación se realizó la caracterización genotípica de una población de r. solanacearum procedente de plantas de banano, arvenses y suelos de diversas plantaciones de esta zona. la evaluación se realizó mediante pcr múltiple y secuenciación de tres regiones del genoma (genes egl, flic y región 16s del adnr). los resultados indican que todas las cepas bacteriales estudiadas están asociadas al filotipo ii, y en su mayoría pertenecen al secuevar 4, aunque en el caso de algunos aislamientos no fue posible su filiación con ninguno de los tres secuevares reportados para la raza 2. dos aislamientos obtenidos del departamento del magdalena, utilizados con fines comparativos, resultaron estar asociados al secuevar 6. los resultados de esta investigación plantean importantes aspectos epidemiológicos a ser tenidos en cuenta en el manejo de la enfermedad del moko en las plantaciones de banano del urabá antioqueño. moko disease, caused by ralstonia solanacearum, is one of the most important phytopathological problems of the banana agribusiness in uraba (colombia). this bacterium is featured by having high genetic plasticity, which difficults the design of control strategies. the aim of the present research was to establish the components of the r. solanacearum species complex, through the study of the genotypic features of a series of strains isolated from banana plants, weeds and soils from different plantations in uraba. the analysis was carried out through multiple pcr and sequencing of three genomic regions (egl and flic genes, and region 16s of 16s rdna). the results indicate that all the studied isolates are associated to phylotype ii, and most of them belong to sequevar 4. however, in the case of some strains, it was not possible to associate the pcr results with the sequevars that have been reported for race 2. interestingly, two isolates from the department of magdalena used as comparative controls for the bacterial population of uraba, were found to belong to sequevar 6. these results raise important epidemiological aspects of the management of moko disease in the banana growing region of uraba. key words: rdna 16s, endoglucanase, phylotype, flageline, moko disease, sequevar. palabras clave: adnr 16s, endoglucanasa, filotipo, flagelina, moko, secuevar. fecha de recepción: 16 de febrero de 2009. aceptado para publicación: 2 de julio de 2009 1 laboratorio de biología celular y molecular, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín. 2 centro de investigaciones del banano (cenibanano), augura, medellín; actualmente: investigación y desarrollo, bayer cropsscience s.a., carepaantioquia (colombia). 3 autor de correspondencia. mamarinm@unalmed.edu.co agronomía colombiana 27(2), 203-210, 2009 caracterización molecular del complejo de especies ralstonia solanacearum en la zona bananera de urabá molecular characterization of the ralstonia solanacearum species complex in the banana growing region of uraba carolina cardozo1, paola rodríguez2 y mauricio marín1, 3 introducción la enfermedad del moko del plátano y banano causada por ralstonia solanacearum (smith) yabuuchi et al. es uno de los problemas fitosanitarios más limitantes de este cultivo en colombia, siendo los departamentos de antioquia (en la región de urabá) y quindío las áreas más afectadas por esta enfermedad (obregón, 2007). r. solanacearum es un fitopatógeno altamente agresivo, con una distribución global y un inusual amplio rango de hospederos de al menos 50 familias botánicas diferentes, incluyendo cultivos como papa, tomate, tabaco, banano, heliconias, anturios y maní (hayward et al., 1998). en diferentes estudios se ha encontrado que r. solanacearum es una especie heterogénea que debe considerarse como un complejo, es decir, como un grupo de aislamientos relacionados cuyos miembros individuales pueden representar más que una especie (taghavi et al., 1996; fegan y prior, 2005). tradicionalmente los miembros de r. solanacearum han sido subdivididos en cinco razas con base en su rango de hospederos y en cinco biovares según su capacidad metabólica para la utilización de diversas fuentes de carbono. una variante tropical del biovar 2 (2t o n2) es considerada por hayward et al. (1992) como un sexto biovar. desde el punto de vista genético, la especie se ha 204 agron. colomb. 27(2) 2009 segmentado en dos divisiones (i y ii) (cook et al., 1989). la división i comprende representantes de los biovares 3, 4 y 5, principalmente encontrados en asia, mientras que la división ii contiene los biovares 1, 2 y n2, de origen americano. esta agrupación fue posteriormente confirmada mediante análisis de las secuencias 16s del adnr (taghavi et al., 1996). por otra parte, poussier et al. (2000) demostraron la existencia de un subgrupo de aislamientos de origen africano dentro del biovar 1. fegan y prior (2005) plantean la existencia de cuatro grupos genéticos denominados filotipos y correspondientes a diferentes orígenes geográficos (asia sensu lato, américa, indonesia y áfrica). cada filotipo está conformado por un número de secuevares, que son definidos como un grupo de cepas con una secuencia altamente conservada dentro de una región determinada del genoma, que para el caso de r. solanacearum corresponde al gen endoglucanasa (egl). los secuevares incluyen un número de líneas clonales identificadas a partir de análisis con marcadores moleculares tipo aflp o rep-pcr (fegan y prior, 2005). uno de los primeros análisis genéticos de los aislamientos de r. solanacearum raza 2 fue realizado por cook et al. (1989), quienes mediante la utilización de rflp encontraron la existencia de tres genotipos definidos como mlg 24, mlg 25 y mlg 28. posteriormente, con el desarrollo de los conceptos de filotipos y secuevares, se determinó que la raza 2 de r. solanacearum está asociada al filotipo ii, y que las cepas de los mlg 24, 25 y 28 correspondían a los secuevares 3, 4 y 6, respectivamente (fegan, 2005). más recientemente, fegan y prior (2006), basados en secuencias del gen egl, demostraron que las cepas causantes del moko tenían un origen polifilético, con algunos genotipos muy relacionados con aislamientos patogénicos a tomate y papa. a pesar de los avances en la caracterización genética de las cepas de la raza 2 de r. solanacearum, es necesario continuar evaluando el grado de variabilidad de este patógeno en diferentes agroecosistemas, por cuanto se cree que la diversidad de dicha raza está subestimada (fegan y prior, 2006). esta investigación se planteó con el fin de obtener la información relacionada con los componentes del complejo de especies de r. solanacearum en la zona bananera de urabá, como una herramienta para el apoyo de los programas de manejo del moko de las musáceas en colombia. materiales y métodos cepas bacteriales el estudio incluyó 50 aislamientos, 33 de los cuales hacen parte de una colección de cepas bacteriales previamente establecida por cenibanano en plantas de banano y arvenses asociadas al cultivo (obregón, 2007), mientras que las otras 17 cepas fueron aisladas y purificadas en esta investigación a partir de cultivos de banano y suelos de la región de urabá y el departamento del magdalena; estas últimas cepas fueron utilizadas con fines comparativos. adicionalmente se incluyeron como control positivo dos cepas representativas del filotipo ii proveídas por el ciat (tab. 1). aislamiento y purificación de las bacterias en medio de cultivo una vez detectadas las plantas de banano con sintomatología de marchitez bacterial, se procedió a aislar la bacteria a partir de pequeñas porciones de tejido vascular siguiendo la metodología de gómez et al. (2005). para el caso de las muestras de suelo provenientes de los focos de la enfermedad, se tomaron 500 g alrededor de las plantas y a una profundidad de 5 cm. una vez en el laboratorio se realizaron diluciones seriadas en buffer fosfato 0,05 m a partir de 1 g de suelo, obteniendo 100 μl de las diluciones 10-1 y 10-3 para su siembra en medio smsa modificado. confirmación de la identidad de los aislamientos en todos los aislamientos utilizados en la investigación se verificó su identidad taxonómica mediante la utilización de los cebadores 759/760 (759: 5́ gtc gcc gtc aac tca ctt tcc 3́ ; 760: 5́ gtc gcc gtc agc aat gcg gaa tcg 3´) (fegan y prior, 2005). para esta prueba se tomó una lupada bacterial de cada aislamiento en 100 μl de agua destilada estéril y se llevó a ebullición al baño maría por 5 min, utilizándose 1 μl en las reacciones de pcr. caracterización del complejo de especies r. solanacearum se utilizó la técnica de pcr múltiple para la definición de filotipos con los cebadores nmult21:1f (5́ cgt tga tga ggc gcg caa ttt 3´), nmult21:2f (5́ aag tta tgg acg gtg gaa gtc 3´), nmult23:af (5́ att acs aga gca atc gaa aga tt 3´), nmult22:inf (5́ att gcc aag acg aga gaa gta 3´) y el cebador reverso nmult22:rr (5́ tcg ctt gac cct ata acg agt a 3´), siguiendo la metodología descrita por fegan y prior (2005). para el diagnóstico de los secuevares causantes del moko del banano se utilizaron los cebadores mus20-f (5́ cgg gtc gct gag acg aat atc 3´) mus20-r (5́ gcc ttg tcc aga atc cga atg 3´); mus35-f (5́ gca gta aag aaa ccc ggt gtt 3´) mus35-r (5́ tct ggc gaa aga cgg gat gg 3́ ), mus06-f (5́ gct ggc att gct ccc gct cac 3´) mus06-r (5́ tcg ctt ccg cca aga cgc 3´) y s128-f (5́ cgt tct cct tgt cag cga tgg 3́ ) s128-r (5́ ccc gtg tga ccc cga tag c 3´). las condiciones del pcr fueron similares a las descritas por prior y fegan (2005). 2052009 cardozo, rodríguez y marín: caracterización molecular del complejo de especies ralstonia solanacearum en la zona bananera de urabá tabla 1. aislamientos de ralstonia solanacearum utilizados en este estudio, indicando su origen de colección, filotipo y secuevar determinado mediante pcr múltiple. aislamiento planta hospedante (nombre científico – nombre común) lugar de colección filotipo/secuevar col1 musa sp. banano apartadó ii/4pb col2 cissus sicyodes uvilla apartadó ii/4pb col3 solanum nigrum hierbamora apartadó ii col4 musa sp. banano santa marta ii col5 musa sp. banano carepa ii/4pb col 6 musa sp. banano carepa ii/4pb col 7 musa sp. banano apartadó na col 8 desmodium pega pega apartadó ii/4pb col 9 solanum nigrum hierbamora apartadó ii/4pb col 10 ipomoea trifida batatilla carepa na col 11 desmodium incanum fabaceae carepa ii/4pb col 12 piper sp. santa maría carepa ii/4pb col 13 solanum nigrum hierbamora carepa na col 14 cissus sicyodes uvilla carepa ii/4pb col 15 musa sp. banano chigorodó ii/4pb col 16 solanum nigrum hierbamora chigorodó ii/4pb col 17 portulaca oleracea verdolaga chigorodó ii/4pb col 18 emilia sonchifolia emilia chigorodó ii/4pb col 19 ipomoea trifida batatilla chigorodó ii/4pb col 20 euphorbia hirta lecherito chigorodó ii/4pb col 22 musa sp. banano carepa ii col 24 musa sp. banano chigorodó ii col 26 cissus sicyodes uvilla chigorodó ii/4pb col 28 peperonia pellucida apartadó ii col 29 musa sp. banano apartadó ii/4pb col 30 musa sp. banano apartado ii col 31 musa sp. banano carepa ii col 37 musa sp. banano carepa ii col 41 musa sp. banano chigorodó ii/4pb col 42 musa sp. banano chigorodó ii/4pb col 44 tripogandra cumanensis suelda con suelda carepa ii/4pb col 47 tripogandra cumanensis suelda con suelda turbo ii col 48 musa sp. banano chigorodó ii/4pb col 51 solanum nigrum hierbamora carepa ii/4pb col 52 portulaca oleracea verdolaga carepa ii/4pb col 60 cissus sicyodes uvilla chigorodó ii/4pb col 66 musa sp. banano carepa ii/4pb col 71 suelo apartadó ii/4pb col 72 suelo apartadó ii/4pb col 75 suelo apartadó ii/4pb col 76 suelo chigorodó ii/4pb col 77 suelo chigorodó ii/4pb col 78 suelo chigorodó ii/4pb col 80 musa sp. banano carepa ii/4pb col 82 musa sp. banano carepa ii/4pb col 85 musa sp. banano chigorodó ii col 87 musa sp. banano apartadó ii col 88 musa sp. banano apartadó ii col 94 musa sp. banano santa marta ii/6 col 95 musa sp. banano santa marta ii/6 ciat 1008 musa sp. banano ibagué, tolima ii/4 ciat rs074 musa sp. banano nd ii na: no amplificó. los aislamientos subrayados fueron empleados en la secuenciación de los genes egl, flic y adnr, sus números de accesión incluidos en la base de datos del genbank corresponden al rango: eu795331 a eu795360. 206 agron. colomb. 27(2) 2009 para aquellos aislamientos en los que no fue posible la obtención de amplicones con alguno de los dos juegos de cebadores, se variaron las condiciones del pcr y se utilizaron dos metodologías adicionales de extracción de adn: kit dneasy plant mini (qiagen, ca, usa) y el método convencional de sds (sambrook y russell, 2001). análisis de secuencias de aislamientos de r. solanacearum se seleccionaron diez aislamientos de diferentes hospederos (tab. 1) para la secuenciación parcial de la región 16s del adnr utilizando los cebadores oli1 (5́ ggg ggt agc ttg cta cct gcc 3´) y y2 (5́ ccc act gct gcc tcc cgt agg agt 3´) (seal et al., 1993), el gen egl con los cebadores endo-f (5́ atg cat gcc gct ggt cgc cgc 3´) y endo-r (5` gcg ttg ccc ggc acg aac acc 3 )̀ (fegan et al., 1998) y el gen flic (flagelina c) con los cebadores rsol_flic-f: (5́ gaa cgc caa cgg tgc gaa ct 3´) y rsol_flic-r (5́ ggc ggc ctt cag gga ggt c 3´) (sehonfeld et al., 2003). el programa de amplificación constó de una desnaturalización inicial a 94°c por 3 min, seguida por 35 ciclos de 94°c durante 2 min; 62°c para flic, 64°c para la región 16s del adnr o 70°c para egl, por 1 min; 72°c por 2 min y un periodo final de extensión a 72°c durante 7 min. los productos amplificados fueron purificados mediante el kit qiaquick pcr purification (qiagen, ca, usa) para proceder a su secuenciación directa en ambas direcciones en la compañía macrogen (corea del sur). las secuencias obtenidas con cada cebador fueron editadas mediante los programas bioedit 6.0.6 y chromas 1.45. paralelamente, se obtuvieron del genbank secuencias de los genes estudiados de cepas de r. solanacearum de diferentes regiones del mundo y hospederos, para su alineación con las generadas en este proyecto mediante el software clustal w. la matriz de alineación fue empleada para el análisis filogenético basado en máxima parsimonia con soporte de bootstrap (1000 permutaciones) y utilizando paup 4.0b. resultados confirmación de la identidad de los aislamientos la utilización de la prueba de pcr con los cebadores 759/760 permitió la selección de los 50 aislamientos incluidos en la investigación como asociados al complejo r. solanacearum, al obtenerse la amplificación del fragmento esperado de 282 pb. caracterización del complejo de especies r. solanacearum la realización de las reacciones de pcr múltiples dirigidas a determinar los filotipos arrojó la amplificación de un fragmento de 372 pb en 47 de las cepas evaluadas (fig. 1), mientras que no fue posible la obtención del amplicón en los aislamientos col 7 (de musa sp.), col10 (de ipomoea trifida) y col13 (de s. nigrum). la ocurrencia de este amplicón permite asociar dichas cepas con el filotipo ii y confirmar la presencia de dicho filotipo en hospederos tan diversos como musa sp., cissus sicyodes, solanum nigrum, desmodium sp., piper sp., portulaca oleraceae, emilia sanchifolia, ipomoea trifida, euphorbia hirta, peperonia pellucida, tripogandra cumanenses, y en cepas aisladas a partir de suelos cultivados con banano (tab. 1). con respecto a los pcr para secuevares, se logró la amplificación de un fragmento de 351 pb en 33 aislamientos y en la cepa de referencia rs 074 ciat, mientras que en los aislamientos col94 y col95 la banda obtenida correspondió a 167 pb (fig. 1). este resultado permite identificar al primer grupo como cepas patogénicas a banano del secuevar 4, y al segundo grupo como cepas del secuevar 6. es importante resaltar que en 15 de los aislamientos no fue posible la amplificación de ningún fragmento, a pesar de la modificación de diferentes variables del pcr. análisis de secuencias de aislamientos de r. solanacearum gen egl (endoglucanasa) para el análisis filogenético del gen egl se incluyeron secuencias de 34 aislamientos, 24 del genbank, con al menos una cepa representativa de cada uno de los cuatro filotipos. el alineamiento final de las secuencias incluyó 686 sitios, de los cuales 107 resultaron informativos para el análisis de parsimonia (fig. 2a). el filograma presentó cuatro clados bien definidos, que representan los cuatro filotipos del complejo. sin embargo el filotipo i se presentó segmentado en un grupo principal con tres cepas (jt523, r292 y r292) y tres ramas independientes correspondientes a las cepas gmi100, cfbp2968 y ncppb3190, cuyo origen corresponde a la división “asiática”. el filotipo ii se presenta con un fuerte soporte estadístico (99%) y dividido en cuatro subgrupos, uno de los cuales incluye todas las cepas secuenciadas en esta investigación y procedentes de diferentes hospederos en la región de urabá, además de una cepa obtenida de plátano en colombia (fegan y prior, 2005). el grupo constituyendo el filotipo iii presentó un alto soporte estadístico (99%) y estuvo conformado por tres aislamientos procedentes de papa y berenjena de países de áfrica, mientras que el filotipo iv sólo estuvo representado en el análisis por el aislamiento psi7 obtenido de tomate en indonesia. 2072009 cardozo, rodríguez y marín: caracterización molecular del complejo de especies ralstonia solanacearum en la zona bananera de urabá i y el filotipo ii, respectivamente. sin embargo, el bajo grado de polimorfismo encontrado entre las secuencias analizadas de r. solanacearum para esta región del genoma no permitió generar altos soportes de bootstrap para dichos grupos. discusión en este estudio se realizó una caracterización molecular de los componentes del complejo de especies de r. solanacearum a partir de una población de 50 aislamientos procedentes de cultivos de banano, suelos y plantas arvenses de al menos ocho familias botánicas (asteraceae, commelinaceae, convolvulaceae, euphorbiaceae, fabaceae, piperaceae, portulacaceae y vitaceae) colectadas en la región de urabá. los resultados indican que los 50 aislamientos evaluados están asociados al complejo r. solanacearum, tal como se desprende de la obtención de un amplicón de 282 pb en todas las cepas estudiadas. la secuenciación de la región 16s del adnr permitió asociar a dichos aislamientos con la subdivisión 2a sensu (poussier et al., 2000), la cual está conformada fundamentalmente por miembros del biovar 1, 2 y n2, aunque la definición original basada en análisis de rflp que indica a la división 2 como “americana” y planteada por cook et al. (1989) queda desvirtuada en estos análisis, al incluir indistintamente aislamientos africanos y asiáticos obtenidos de musáceas y otros hospederos en estos continentes, lo cual reafirma la mayor resolución que ofrece el análisis de secuencias para plantear este tipo de hipótesis taxonómicas. de acuerdo con los resultados 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 100 pb 500 pb 1000 pb figura 1. determinación mediante pcr múltiple de los secuevares (izquierda) y filotipos (derecha) y de aislamientos de ralstonia solanacearum procedentes de las regiones bananeras de urabá (antioquia) y magdalena. líneas 1, 10, 19: marcador de 100 pb; 2, 11: col 41; 3, 12: col 44; 4, 13: col 60; 5, 14: col 94; 6, 15: col 95; 7, 16: col 3; 8, 17: control positivo; 9, 18: control negativo. gen flic (flagelina c) para el análisis filogenético del gen flic se incluyeron secuencias de 30 aislamientos, 20 de las cuales fueron obtenidas del genbank, incluyendo cuatro representantes de la especie r. pickettii, y dos cepas de pseudomonas putida y r. eutropha como grupos externos para el análisis (fig. 2b). el alineamiento final de las secuencias incluyó 428 sitios, de los cuales 150 resultaron informativos. el árbol filogenético generado presentó dos clados bien soportados, que claramente separan las especies r. pickettii y r. solanacearum. en este último clado, se presentan varios subgrupos, pero con un débil soporte. estos subgrupos no están diferenciados por filotipos, procedencia geográfica u hospedante, aunque todos los aislamientos obtenidos en la región de urabá se agruparon en un solo clado, con un soporte del 86%. región 16s del adnr para el análisis filogenético de la región 16s del adnr se incluyeron secuencias de 26 aislamientos, 16 de las cuales fueron obtenidas del genbank, dos cepas de p. syzygii, una cepa de bdb y cupriavidus necator (r. eutropha) y p. syringae como grupos externos (fig. 2c). el alineamiento final incluyó 289 sitios, nueve de los cuales resultaron informativos. el filograma generado presentó un clado bien soportado (93%) y claramente diferenciado de los grupos externos. este clado representa el complejo de especies r. solanacearum, incluyendo p. syzygii, bdb y r. solanacearum sensu stricto. en el clado se presentaron tres subgrupos que representan el filotipo iv, el filotipo 208 agron. colomb. 27(2) 2009 figura 2. árbol filogenético generado con secuencias parciales de los genes egl (a) (longitud: 190; ic: 0,789; ir: 0,940 e ih: 0,211), flic (b) (longitud: 491; ic: 0,85; ir: 0,84 e ih: 0,14) y 16s del adnr (c) (longitud: 55; ic: 0,98; ir: 0,96 e ih: 0,018) de aislamientos de ralstonia solanacearum de la zona bananera de urabá (colombia) y otras regiones del mundo. los números romanos en a y c indican los filotipos; en b indican los clados mayores. los valores de bootstrap ≥50 se presentan sobre las ramas. ic: índice de consistencia, ir: índice de retención e ih: índice de homoplasia. af295251. r.s. gmi1000. tomate. guyana francesa. ef371806. r.s. cfbp2968. berenjena. guadalupe. af295252. r.s. jt523. papa. isla reunión. dq657635. r.s. r292. morus alba. china. af295255. r.s. r292. morus alba. china. ef371810. r.s. cfbp765. tabaco. japón. af295263. r.s. icmp7963. papa. kenia. ef192970. r.s. k60. tomate. estados unidos. ef371814. r.s. ipo1609. papa. holanda. af295258. r.s. jt516. papa. isla reunión. af295260. r.s. uw477. papa. perú. af295261. r.s. ncppb3987. papa. brasil. ef371841. r.s. molk2. musa sp. filipinas. af295257. r.s. uw9. heliconia. costa rica. ef371808. r.s. cfbp1409. musa sp. honduras. col8. r.s. desmodium sp. apartadó – colombia. dq011550. r.s. uw070. musa sp. (plátano). colombia. col11. r.s. desmodium incanum. carepa – colombia. col41. r.s. musa. aaa. chigorodó – colombia. col48. r.s. musa. aaa. chigorodó – colombia. col12. r.s. piper sp. carepa – colombia. col9. r.s. s. nigrum. apartadó – colombia. col26. r.s. cissus sicyodes. chigorodó – colombia. col52. r.s. portulaca oleracea. carepa – colombia. col60. r.s. cissus sicyodes. chigorodó. col71. r.s. suelo. apartadó – colombia. ef371812. r.s. a3909. heliconia. hawaii. af295266. r.s. cfbp2958. tomate. guadalupe. ef371809. r.s. cfbp2972. papa. le lamentin. af295276. r.s. ncppb332. papa. zimbabue. af295274. r.s. cfbp734. papa. madagascar. af295270. r.s. cfbp3059. berenena. burkina faso. ef371804. r.s. psi7. tomate. indonesia. af295253. r.s. ncppb3190. 65 56 99 77 99 98 99 61 100 100 61 71 94 97 88 100 94 60 99 71 i ii iii iv i i sec 4 sec 3 sec 6 ay192716. r. pickettii. lmg5942. ay192717. r. pickettii. dsm6297. ay192719. r. pickettii. lmg7001. ay192718. r. pickettii. lmg6871. dq657690. r.s. r292. morus alba. china. dq657662. r.s. uw477. papa. perú. dq657692. r.s. pd1610. papa. bélgica. dq657705. r.s. uw34. tabaco. zambia. dq657704. r.s. jt525. geranio. isla reunión. dq657703. r.s. ncppb332. papa. zimbabue. dq657701. r.s. cfbp3059. berenjena. burkina faso. dq657700. r.s. k. eucaliptus sp. sudáfrica. dq657699. r.s. cc. eucaliptus sp. r. d. congo. dq657698. r.s. ck. eucaliptus sp. r. d. congo. dq657697. r.s. maff211402. papa. japón. ay192724. r.s. dsm9544. tomate. estados unidos. dq657702. r.s. ant307. anturio. antillas francesas. dq657672. r.s. k60. tomate. estados unidos. col 11. r.s. desmodium incanum. carepa – colombia. col41. r.s. musa. aaa. chigorodó – colombia. col48. r.s. musa. aaa. chigorodó – colombia. col12. r.s. piper sp. carepa – colombia. col8. r.s. desmodium sp. apartadó – colombia. col9. r.s. s. nigrum. apartadó – colombia. col26. r.s. cissus sicyodes. chigorodó. col52. r.s. portulaca oleracea. carepa – colombia. col60. r.s. cissus sicyodes. chigorodó – colombia. col71. r.s. suelo. apartadó – colombia. c4970241. p. putida. kt2440. 2673212. r. eutropha. h16. 100 70 100 90 56 72 81 i ii i dq924956. r.s. n6211. ab21403. p. syzygii. atcc49543t. aj270255. p. syzygii. ral08. ef016361. r. syzygii. lmg. 2299. x67036.1. p. solanacearum. atcc11696. ab095535. bdb. banana. indonesia. dq924952. r.s. sl2029. u28231. b.s. bsu28231. r639. ay464962. r.s. e186. solamun melongena. filipinas. bsu28227. b.s. cip10. ay464975. r.s. maff211479. z. officinale. japón. dq924957. r.s. tw56. ef585152. r.s. pc. agastache rugosa. china. ef585134. r.s. dg2. solanum melongena. china. col8. r.s. desmodium sp. apartadó – colombia. col11. r.s. desmodium incanum. carepa – colombia. col41. rs. musa. aaa. chigorodó – colombia. col48. r.s. musa. aaa. chigorodó. col12. r.s. piper sp. carepa – colombia. col9. r.s. s. nigrum. apartadó – colombia. col26. r.s. cissus sicyodes. chigorodó – colombia. col52. r.s. portulaca oleracea. carepa – colombia. col60. r.s. cissus sicyodes. chigorodó – colombia. col71. r.s. suelo. apartadó – colombia. eu024158. c. necator. cip.104763. p. syringae. 93 59 63 74 58 88 div 1 subdiv 2b subdiv 2a iv ii i 2092009 cardozo, rodríguez y marín: caracterización molecular del complejo de especies ralstonia solanacearum en la zona bananera de urabá de la pcr múltiple con los cebadores de la serie nmult, todos los aislamientos corresponden al filotipo ii de r. solanacearum, grupo que incluye además los biovares 1, 2 y 2t de origen americano, la raza 3, patogénica a papa y con distribución global, y la raza 2 conocida como el agente causal del moko de las musáceas. con respecto a los secuevares, se encontró que, de las 50 cepas analizadas, 33 se pueden identificar como pertenecientes al secuevar 4 y dos al secuevar 6, mientras que en 15 cepas no fue posible la amplificación, situación que sugiere la existencia de otros secuevares dentro de la raza 2 de r. solanacearum. un resultado similar fue encontrado por fegan y prior (2006), quienes determinaron que las cepas icmp6782 e icmp9600, obtenidas de plantas de banano en brasil, no se agruparon en los clados que definían los secuevares 3, 4 y 6 en su estudio basado en el análisis de secuencias del gen egl. la ausencia del secuevar 3 y el bajo número de aislamientos del secuevar 6 encontrados en este trabajo fue inesperado, por cuanto dichos secuevares se han reportado frecuentemente en países cultivadores de banano de centro y suramérica, con los cuales existen vínculos comerciales y de intercambio de material de propagación con las zonas bananeras del país. así por ejemplo, el secuevar 3, previamente definido como el mlg 24 (cook y sequeira, 1994) se reporta en cultivos de banano, plátano y heliconia de costa rica, honduras y panamá (prior y fegan, 2005), este último país, fronterizo con la región de urabá. el secuevar 6, previamente definido como el mlg 28 (cook y sequeira, 1994), ha sido detectado en honduras, venezuela (prior y fegan, 2005) y recientemente en guatemala por sánchez et al. (2008). de otra parte, todos los aislamientos definidos como secuevar 4 (mlg25) en nuestro estudio presentaron la banda de 167 pb que identifica a dichas cepas como putativamente patogénicas a musa sp. (prior y fegan, 2005). la patogenicidad en banano de las cepas procedentes de arvenses fue probada en un trabajo reciente realizado por obregón (2007) en plantas del clon gran enano. de gran interés resultó el hecho que las especies desmodium sp., p. pellucida y t. cumanenses no habían sido reportadas como hospederos de la bacteria, y que la especie c. sicyodes representa el primer registro de la familia vitaceae como hospedante de r. solanacearum. estos hallazgos basados en pruebas de patogenicidad y evaluaciones moleculares amplían el conocimiento sobre la diversidad genética de esta bacteria en suramérica y refuerzan las hipótesis de fegan y prior (2006), que plantean que es posible que el nivel de variabilidad que presenta r. solanacearum raza 2 sea mayor que el hasta ahora encontrado en los estudios realizados a nivel mundial. el análisis filogenético realizado con las secuencias parciales del gen egl agrupó las cepas procedentes del urabá con la cepa uw070, cuya secuencia (dq011550) fue depositada en el genbank por fegan y prior (2005) y que fue aislada de una planta de plátano en colombia. esta cepa había sido caracterizada como perteneciente al filotipo ii/secuevar 4 sfr (small, fluidal, round), lo cual coincide con el alto número de cepas que fueron encontradas en el presente estudio como pertenecientes a este secuevar. este grupo se presentó asociado (con un soporte del 100%) al clado que contenía cepas que causan marchitamiento vascular en heliconia (costa rica) y musa sp. en filipinas (bugtok) y honduras (moko), así como con el secuevar 1 que contiene cepas causantes de pudrición bacterial en papa. adicionalmente, estos grupos se relacionaron con las secuencias representativas de cepas del secuevar 6 (heliconia, hawai) y del secuevar 5 (papa, isla martinica y tomate, isla de guadalupe). todo el clado presenta un soporte del 99%, constituyéndose en el subclado b reportado por wicker et al. (2007), y confirmado por el análisis de castillo y greenberg (2007) con base en el análisis de secuencias de cinco genes del cromosoma bacterial y tres genes del megaplásmido. los demás clados que se conformaron en el análisis (subclado filotipo ii-a, clado filotipo iii y clado filotipo iv) tuvieron altos soportes bootstrap indicando su naturaleza monofilética. sin embargo esta situación no ocurrió así para el filotipo i, que aunque en el análisis de máxima parsimonia se presentó como un solo grupo, no tuvo soporte estadístico, y por el contrario fue dividido en al menos tres grupos de cepas. este resultado difiere del reportado por villa et al. (2005), quienes utilizando análisis de secuencias de egl y hrpb confirmaron el carácter monofilético de este grupo de “origen asiático”. es evidente que dicha discrepancia se origina de las diferentes cepas utilizadas en los dos estudios, y hace necesario que futuros estudios incluyan un mayor número de aislamientos que confirmen o rechacen la hipótesis del carácter monofilético de dicho grupo. de otra parte, el filograma generado a partir del análisis de secuencias del gen flic generó dos grupos principales, que separaron las cepas de r. pickettii de aquellas representantes del complejo de especies r. solanacearum. sin embargo este análisis no presentó el nivel de resolución necesario para diferenciar los filotipos en que se divide este complejo, ya que algunos clados estuvieron compartidos por aislamientos de diferentes orígenes filogenéticos. este resultado sugiere que la utilidad del análisis de este gen debe restringirse al empleo de cebadores específicos rsol_flic para la detección de los miembros del complejo, aunque 210 agron. colomb. 27(2) 2009 la sola prueba de pcr es insuficiente para lograr esto, pues se ha demostrado que dichos cebadores amplifican un fragmento de similar tamaño en p. syzigii, haciéndose necesaria la secuenciación de los fragmentos amplificados o el uso de la técnica dgge previamente reportada por schonfeld et al. (2003). conclusiones los hallazgos de esta investigación y de aquella realizada por obregón (2007) reafirman la necesidad de eliminar completamente las plantas arvenses de los focos detectados con la enfermedad de moko en la región de urabá, evitar al máximo el transporte de suelos infestados con la bacteria y garantizar la correcta desinfestación de las herramientas de trabajo utilizadas en las prácticas culturales, por cuanto la población de r. solanacearum en esta zona presenta un alto potencial de ser patogénica a plantas de banano. el establecimiento de prácticas cuarentenarias es fundamental para el manejo de esta enfermedad en la zona bananera de urabá, de manera que se evite el ingreso de nuevos genotipos bacteriales en esta región, como por ejemplo de aquellos asociados al secuevar 6 detectados en este estudio en el departamento del magdalena, o de cepas de otros países, que claramente en los análisis filogenéticos de secuencias se agruparon en clados diferentes a los ocupados por las cepas colombianas de esta bacteria. agradecimientos esta investigación tuvo financiación de colciencias (824207-16025), augura y la universidad nacional de colombia, sede medellín. los autores agradecen a mónica obregón y a elizabeth álvarez del ciat, por proveer algunas de las cepas utilizadas en el estudio. literatura citada castillo, j.a. y j.t. greenberg. 2007. evolutionary dinamics of ralstonia solanacearum. appl. environ. microbiol. 73, 1225-1238. cook, d., e. barlow y l. sequeira. 1989. genetic diversity of pseudomonas solanacearum: detection of restriction fragment polymorphism with dna probes that specify virulence and hypersensitive response. mol. plant microbe interact. 2, 113-121. cook, d. y l. sequeira. 1994. strain differentiation of pseudomonas solanacearum by molecular genetic methods. pp. 77-93. en: hayward, a.c. y g.l. hartman (eds.). bacterial wilt: the disease and its causative agent, pseudomonas solanacearum. cab international, wallingford, uk. fegan, m. 2005. bacterial wilt diseases of banana: evolution and ecology. pp. 379-386. en: allen, c., p. prior y a.c. hayward (eds.). bacterial wilt: the disease and the ralstonia solanacearum species complex. aps press, st. paul, mn. fegan, m. y p. prior. 2005. how complex is the “ralstonia solanacearum species complex”? pp. 449-461. en: allen, c., p. prior y a.c. hayward (eds.). bacterial wilt: the disease and the ralstonia solanacearum species complex. aps press, st. paul, mn. fegan, m. y p. prior. 2006. diverse members of the ralstonia solanacearum species complex cause bacterial wilts of banana. australas. plant pathol. 35, 93-101. gómez, e.a., e. álvarez y g. llano. 2005. identificación y caracterización de cepas de ralstonia solanacearum raza 2, agente causante del moko de plátano en colombia. fitopatol. colomb. 28, 71-75. hayward, a.c., l. sequeira, e.r. french, h.m. el-nashar y u. nydegger. 1992. tropical variant of biovar 2 of pseudomonas solanacearum. phytopathol. 82, 608. hayward, a.c., j.c. elphinstone, d. caffier, j. janse, e. stefani, e. french y a.j. wrigth. 1998. round table on bacterial wilt (brown rot) of potato. pp. 420-430. en: prior, p., c. allen y j.g. elphinstone (eds.). bacterial wilt disease: molecular and ecology aspects. springer-verlag, berlin. obregón, m. 2007. diagnóstico, hospederos y sobrevivencia de la bacteria ralstonia solanacearum en banano y aplicaciones al control integrado de la enfermedad en la zona de urabá. tesis de maestría. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. prior, p. y m. fegan. 2005. diversity and molecular detection of ralstonia solanacearum race 2 strains by multiplex pcr. pp. 405-414. en: allen, c., p. prior y a.c. hayward (eds.). bacterial wilt: the disease and the ralstonia solanacearum species complex. aps press, st. paul, mn. sambrook, j. y d.w. russell. 2001. molecular cloning: a laboratory manual. 3a ed. cold spring harbor laboratory press, cold spring, harbor, ny. sánchez, a., l. mejía, m. fegan y c. allen. 2008. diversity and distribution of ralstonia solanacearum strains in guatemala and rare occurrence of tomato fruit infection. plant pathol. 57, 320-331. schonfeld, j., h. heuer, j.d. van elsas y k. smalla. 2003. specific and sensitive detection of ralstonia solanacearum in soil on the basis of pcr amplification of flic fragments. appl. environ. microbiol. 69, 7248-7256. seal, s.e., l.a. jackson, j.p. young y m.j. daniels. 1993. differentiation of a pseudomonas solanacearum, pseudomonas syzygii, pseudomonas pickettii and the blood disease bacterium by partial 16s rrna sequencing: construction of oligonucleotide primers for sensitive detection by polymerase chain reaction. j. gen. microbiol. 139, 1587-1594. taghavi, m., c. hayward, l. sly y m. fegan. 1996. analysis of the phylogenetic relationships of strains of burkholderia solanacearum, pseudomonas syzygii, and the blood disease bacterium of banana based on 16s rrna gene sequences. inter. j. syst. bacteriol. 46, 10-15. villa, j.e., k. tsuchiya, m. horita, m. natural, n.y. opina y m. hyakumachi. 2005. phylogenetic relationships or ralstonia solanacearum species complex strains from asia and others continents based on 16s rdna, endoglucanase, and hrpb gene sequences. j. gen. plant pathol. 71, 39-46. agrocol_vol27_3finalsinguias.pdf abstractresumen en el marco de la creciente tendencia a la agroindustrialización de la yuca, y dado que las características del almidón definen el potencial industrial de estas raíces, aquellas herramientas moleculares que permitan identificar variantes de interés deben integrarse a programas de mejoramiento genético para seleccionar eficientemente nuevos materiales parentales. en este trabajo se compararon los resultados de la técnica tilling de genética reversa (modificada en cuanto a la visualización directa de los productos de digestión en gel de agarosa), con el método tradicional que utiliza gel de acrilamida y plataforma li-cor. la comparación se llevó a cabo a través de la evaluación de polimorfismo en 10 genes con control metabólico mayor de la ruta del almidón. en 150 líneas endocriadas m2, derivadas de semillas irradiadas, fueron identificadas fenotípicamente como probables mutantes y analizadas por tilling. solo 30% de los cebadores utilizados produjo datos de buena calidad pues la mayoría amplificó más de un blanco. adicionalmente, la detección visual de snp en agarosa no corresponde con los registros obtenidos a partir del genotipado por li-cor, pues con ella no se logró detección de snp, ni en plantillas de mezclas de adn, ni en muestras individuales. in t he contex t set by t he cont i nuously g row i ng ag ro industrialization of cassava, and given that starch traits define tuber industrial potential, molecular tools that allow identifying variants of interest should be integrated into breeding programs for efficient selection of parental materials. the present research study compared the tilling reverse genetics technique (modified by directly visualizing cleaved products in agarose gel) to the traditional acrylamide gel and li-cor platform method. both techniques were applied to polymorphism evaluation in 10 genes with major control of the starch metabolic route. a group of 150 m2 inbred lines derived from irradiated germplasm were phenotypically identified as probable mutants and analyzed by tilling. only 30% of the primers used produced good quality data, for most of them amplified more than one target. additionally, visual detection of snps in agarose was not achieved in mixtures of dna templates nor in individual samples, so the results cannot be said to correspond with those obtained by li-cor genotyping. key words: primer synthesis, single nucleotide polymorphism (snp), reverse genetics, induced mutations, starch quality, genotyping platform. palabras clave: síntesis de cebadores, polimorfismo en nucleótidos individuales (snp), genética reversa, mutación inducida, calidad de almidón, plataformas de genotipado. fecha de recepción: 12 de abril de 2009. aceptado para publicación: 6 de noviembre de 2009 artículo derivado de tesis doctoral en ciencias agrarias de la primera de los autores. 1 centro de investigación motilonia, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), codazzi (colombia). 2 departamento de agroindustriales, facultad de ingenierias y tecnológicas, universidad popular del cesar, valledupar (colombia). 3 facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. 4 programa de mejoramiento de yuca, centro internacional de agricultura tropical (ciat), palmira (colombia). 5 departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 6 autor de correspondencia. atofino@corpoica.org.co agronomía colombiana 27(3), 313-321, 2009 en la actualidad se diversificó su utilización, pues, además del consumo fresco, alimentación animal, comidas procesadas y producción de bioetanol, las raíces ingresaron en el mercado global del almidón y sus derivados (tofiño et al., 2007). los procesadores de yuca, requieren almidones novedosos como cambios en proporción de amilosa, tamaño, forma y composición química de gránulos, para mejorar validación de tilling en evaluación de progenies endocriadas de yuca irradiada (manihot esculenta crantz) validation of tilling in the evaluation of inbred progenies of irradiated cassava (manihot esculenta crantz) adriana tofiño1, 6, diana cabal2, hernán ceballos3, juan carlos pérez4 y hernán mauricio romero5 introducción en países tropicales y subtropicales, los recursos amiláceos más importantes son la palma sago, papa y yuca (rickard et al., 1991; moorthy, 2004). la yuca, mandioca, tapioca, manihot esculenta crantz, se siembra en tierras bajas de asia, áfrica y suramérica por sus raíces amiláceas cuyo contenido fluctúa entre 73,7 y 84,9% del peso seco total (ceballos et al., 2006). 314 agron. colomb. 27(3) 2009 la competitividad y disminuir el impacto ambiental de los procesos industriales. este es el caso de la producción de alcohol carburante en la que se requieren raíces con mayor conversión por unidad de biomasa, relacionada con contenido alto de amilosa. en este sentido, una limitante del aprovechamiento industrial es el desconocimiento de la variabilidad genética del almidón, ya que la alta heterocigosidad de la especie dificulta la identificación de variantes alélicas de interés (ceballos et al., 2004; ceballos et al., 2006). el avance en la comprensión de la estructura genética del cultivo y la secuenciación completa del genoma posibilitarán análisis de rasgos complejos en el acervo genético y posterior introgresión en variedades comerciales mediante ingeniería genética, mejoramiento convencional y mutagénesis (tofiño et al., 2007). adicionalmente, se ha difundido la mutagénesis debido al acople entre tecnologías de secuenciamiento de bajo costo con colecciones de secuencias expresables (est) y estrategias de genética reversa como tilling (bouck y vision, 2007). esta técnica deriva su nombre de las siglas (targeting induced local lesions in genomes). este método, desarrollado en arabidopsis, consiste en la inducción e identificación de mutaciones puntuales en genes específicos, y se emplea exitosamente en especies animales y vegetales (sood et al., 2006; wang et al., 2006; cooper et al., 2008). generalmente, en tilling se utilizan mutagénicos químicos como etilmetanosulfonato (ems) que presenta efectos alquilantes sobre el adn como transiciones g:c a a:t. sin embargo, se registran investigaciones con radiaciones ionizantes como rayos gamma y neutrones rápidos, que producen sustituciones de un nucleótido, deleciones de 2-4 pb y de más de 6 mb, no transmisibles a la progenie. aunque la tasa de mutación observada depende de la especie y el órgano expuesto, se ha sugerido que la densidad de mutaciones puntuales producidas por ems es superior a gamma, mientras que las mutaciones inactivantes de genes “knockout” generados por gamma, son superiores a las de ems (ahloowalia et al., 2004; wu et al., 2005; otani et al., 2006; sato et al., 2006; tofiño et al., 2007; xin et al., 2008). datos más precisos corroboran esta tendencia, pues se ha registrado con gamma densidades de mutación de 1/6190 kb en arroz; mientras que ems produce 1/526 kb y, en general, mayores densidades de mutación en la mayoría de cultivos (till et al., 2007); en arabidopsis 1/300 kb (greene et al., 2003), soya 1/140 kb (cooper et al., 2008) y sorgo 1/526 kb (xin et al., 2008). el tilling se adaptó para la identificación de diversidad natural mediante ecotilling (wang et al., 2006). ambas técnicas, acopladas a herramientas de haplotipado, se utilizan en mejoramiento genético, identificación de variación alélica en genes de expresión correlacionable con fenotipos, estudios de caracterización de germoplasma, identificación de genes candidatos y series alélicas en loci de diferentes rasgos; robustecimiento de bases de estudio en familias de genes, mapeo en plantas diploides y poliploides (weil, 2005; wang et al., 2006; wang et al., 2007; balvan et al., 2008; cooper et al., 2008). el tilling aprovecha la actividad endonucleasa de cel i, que digiere heterodúplex en posiciones de un solo nucleótido o bucles de inserciones pequeñas debido a mutaciones (gilchrist y haughn, 2005; wang et al., 2007). en la detección de polimorfismos de un solo nucleótido (snp) dentro de una población, se generan mezclas de adn en las que el locus blanco se amplifica mediante pcr, se somete a la formación de heterodúplex y al corte con cel i. recientemente, además de cel i se identificaron, en brassica y arabidopsis, endonucleasas con mayor especificidad de corte (sato et al., 2006; triques et al., 2007). actualmente, la electroforesis en poliacrilamida acoplada al uso de plataformas de genotipificación de alta resolución como li-cor constituye el método usual para identificar productos de digestión. el uso masivo del tilling en países del tercer mundo depende de la detección de productos de digestión en gel de agarosa, sin genotipado por li-cor o marcaje de cebadores con fluorescencia (raghavan et al., 2007). en respuesta a las demandas de la industria almidonera, se planteó un proyecto de mejoramiento basado en mutagénesis, cuyo objetivo es producir e identificar variables de interés en la calidad de raíces, especialmente del almidón. sin embargo, no existen reportes de tilling en germoplasma de yuca, y el desarrollo de la técnica es fundamental para el análisis rápido de secuencias de interés en poblaciones mutantes grandes. el programa de mejoramiento de yuca de ciat trabajó en la estandarización de la técnica tilling para validarla como alternativa eficiente, barata y aplicable en países productores, en la identificación de mutantes comercialmente útiles, en genes de la ruta del almidón. esta iniciativa cobró relevancia, pues la identificación del mutante de gránulo pequeño (ceballos et al., 2008); otros mutantes del almidón aún no registrados, como gránulo hueco, bajo almidón, resistencia al deterioro fisiológico y posible apomíxis, se lograron con técnicas microscópicas acopladas a pruebas fisicoquímicas, en una población m2 pequeña cuya inversión en tiempo, recursos humanos y financieros ha sido considerable. por tanto, la sostenibilidad 3152009 tofiño, cabal, ceballos, pérez y romero: validación de tilling en evaluación de progenies endocriadas de yuca irradiada... de la mutagénesis en yuca dependerá de la estandarización e implementación del tilling. materiales y métodos material vegetal en 2003, se irradiaron con rayos γ de 200 gy (a partir de cobalto 60) 1.400 semillas de cinco familias de hermanos completos y medios hermanos; los parentales se referencian en la tab. 1. las plántulas m1 se trasplantaron al campo, y en 2004 inició la floración. seguidamente, se realizó autopolinización en plantas m1, para obtener semillas m2. las plantas m2 se trasplantaron en 2005, y se cosecharon en 2006. evaluación plantas m2 para selección del subgrupo a analizar por tilling se realizaron evaluaciones fenotípicas para seleccionar posibles mutantes, mediante identificación en m2, de quimeras registradas en m1. esta información se complementó con microscopía óptica para identificar cambios en la forma y el tamaño del gránulo y pruebas de tinción con yodo para identificar cambios importantes en el contenido de amilosa. tabla 1. subgrupo de genotipos con almidón y gránulo atípicos, seleccionados a partir de 150 mutantes probables identificados fenotípicamente. identificación del genotipo padre madre abuelo abuela información fenotípica c4n83-9 c4n83 c4n83 tms30555 tme3 gránulos huecos tai-8 c4g28m1 c4g28 c4g28 tms30555 tme3 gránulos rotos c4g160-13 c4g160 c4g160 tms30555 tme3 gránulos pequeños y huecos c4g20m1 c4g20 c4g20 tms30555 tme3 gránulos pequeños c4g190-11 c4g190 c4g190 tms30555 tme3 bajo almidón gm155g89m1 gm155g89 gm155g89 sm 2102-34 mtai 1 control c4n14-5 c4n14 c4n14 tms30555 tme3 bajo almidón sm3015g23-34 sm3015g23 sm3015g23 unknown mcol 1505 gránulos rotos c4n34m1 c4n34 c4n34 tms30555 tme3 bajo almidón c4g102m1 c4g102 c4g102 tms30555 tme3 gránulos rotos cm9331g67-36 cm9331g67 cm9331g67 mnga 1 sm 1210-10 bajo almidón gm155g28-9 gm155g28 gm155g28 sm 2102-34 mtai 1 gránulos huecos c4n124m1 c4n124 c4n124 tms30555 tme3 gránulo polifacético c4n14-14 c4n14 c4n14 tms30555 tme3 bajo almidón c4g21-5 c4g21 c4g21 tms30555 tme3 gránulos pequeños c4g76m1 c4g76 c4g76 tms30555 tme3 gránulos rotos c4g160-16 c4g160 c4g160 tms30555 tme3 gránulos pequeños y huecos c4g160m1 c4g160 c4g160 tms30555 tme3 gránulos pequeños gm155g28m1 gm155g28 gm155g28 sm 2102-34 mtai 1 gránulos huecos waxy control baja amilosa c4 tms30555 tme3 control no irradiado c4n85m1 tms30555 tme3 gránulos rotos c4g127m1 tms30555 tme3 gránulo polifacético c4g185m1 tms30555 tme3 gránulos dañados c4g28-10 c4g28 c4g28 tms30555 tme3 gránulos huecos cm9331g67-27 cm9331g67 cm9331g67 mnga 1 sm 1210-10 pocos gránulos y azulados c4n34-3 c4n34 c4n34 tms30555 tme3 bajo almidón c4g90m1 tms30555 tme3 gránulos pequeños, rotos gm155g75-1 gm155g75 gm155g75 sm 2102-34 mtai 1 gránulos rotos los parentales con g indican irradiación con gamma, y n indica irradiación con neutrones. se aprecia que el mayor número de individuos con anormalidades del almidón se derivan de semillas irradiadas con gamma. 316 agron. colomb. 27(3) 2009 a partir de los resultados, se identificaron 150 genotipos para análisis tilling modificado, por presentar características inusuales en variables de calidad de raíces con respecto a valores máximos y mínimos registrados en análisis del banco de germoplasma de yuca, que incluyen los parentales no irradiados (ciat, 2005). dentro de ese grupo, 30 individuos con alteraciones del gránulo también se evaluaron por tilling convencional (tab. 1). extracción de adn y diseño de cebadores se extrajo adn de 150 individuos m2, parentales m1, individuos no irradiados de las familias evaluadas, genotipos control como tai 8, en el que se han evaluado un gran número de marcadores ssr y yuca waxy. en la tab. 1 se relacionan 30 genotipos de este subgrupo enviados a iaea para el desarrollo del método estándar de tilling, con electroforesis en acrilamida, lectura por li-cor y secuenciación de productos de amplificación de cebadores. se diseñaron y sintetizaron cebadores a partir de secuencias disponibles de 10 enzimas relacionadas con la biosíntesis del almidón en especies de plantas superiores, disponibles en la web del genebank como sintetasa del almidón ligada al gránulo i (gbssi), con tamaño variable entre especies desde 2.800 a 3.572 pb; enzima ramificadora del almidón ii (sbeii); enzima deramificadora del almidón ii (dbeii); sacarosa sintetasa (susy); sintetasa del almidón soluble ii (ssii); sacarosa fosfato sintetasa (sps); invertasa; transportador de sacarosa 1 (sut1) y transportador de maltosa1 (mex1). las enzimas se seleccionaron por la tasa de control elevada sobre el flujo metabólico de la ruta (tetlow et al., 2004) (tab. 2). posteriormente, se comparó la similitud entre secuencias de enzimas conocidas con secuencias expresadas est de la genoteca de yuca, disponibles en el sitio web de ciat y el institute of chinese academy of tropical agricultural science. una vez identificadas cuáles secuencias ortólogas del gen de interés en las plantas consideradas presentaban mayor homología con fragmentos est de yuca, se procedió a diseñar cebadores, con apoyo del programa coddle (greene et al., 2003) y primer3 (rozen y skaletsky, 2000). en la extracción de adn se utilizó tejido foliar y el método de mini extracción dellaporta, modificado. la calidad de adn se verificó en agarosa al 3%, tinción con bromuro de etidio y cuantificación de concentración mediante fluorómetro. desarrollo del tilling la pcr se desarrolló en volumen de 20 μl consistente en dh2o, 1 × pcr buffer (promega corp., madison, wi), 1,5 mm mgcl2 (promega corp.), 0,2 mm dntps (promega corp.), 0,0625 u taq polymerase (promega corp.), 0,2 μm de oligonucleótidos en sentido y antisentido sin marcar con fluorescencia (operon biotechnologies, inc., huntsville, al), 3,125 mg ml-1 pvp, 0,125 mg ml-1 bsa (new england biolabs, ipswich, ma), y 0,875 1,25 ng de adn. las condiciones del termociclador fueron 95°c por 5 min para desnaturalización inicial, 40 ciclos de 95°c por 1 min, 63–69°c por 1 min, 72°c por 1 min, un ciclo de 72°c por 10 min y 4°c. los productos pcr se visualizaron en agarosa al 3% con tinción con bromuro de etidio. los productos tabla 2. secuencias específicas de cebadores de enzimas clave de la biosíntesis del almidón. gen secuencia del cebador dbe _ f aggaaggaggaaggaaaccatggaaca dbe _ r ctcagaccaatctggcacacaagggta invertase _ f tcctctttgctctcttctttggctatggag invertase _ r tattgttctcaggggtgggtgccatta het _ f tgaggctcatggatatctctggaagaagg het _ r tggtttcccactctcagttgttcttgga mex1 _ 1f agaatcttttggcgggaaacaataccg mex1 _ 1r ggcgtttatggcgtgtacattcattca mex1 _ 2f gtattgatattcccgtgttctcctcgctct mex1 _ 2r tagcgaaccagtgagccacatcaaatc sbii _ f acagatgccccgagtaaatccttgctg sbii _ r tggccatagacactcttcccccttaacc sps _ 1f gaggagcaaatcaactaatggctggcaac sps _ 1r gaccgatacatcacctgctgcatctcc sps _ 2f aaggcatccacagtggcaaaaggataatg sps _ 2r cttctgtcctttctctttcaacggcatca ssii _ 1f gtttgatgaaccccatctcaagctgttg ssii _ 1r accccatcaatgaaggcttggaagtatg ssii _ 2f acatctgaaggtggttggggtcttcac ssii _ 2r gtccacccacagcgtgtactacaggaa ssii _ 3f atgtcccatgtggtggagtctgctatg ssii _ 3r gtcaccactcatcacatccaaaccatcct ssii _ 4f ccagttcttccgagtagctatgtccattca ssiii _ f gaaggtggacggagtgcaaacaagact ssiii _ r cctgcttagagcataatcaacgccagca susy _ 1f ggatttcttcccagatgaaccgagtga susy _ 1r attgatgaaaagggctcaacagccaaa susy _ 2f cgtgttatcactcgcgttcacagcatc susy _ 2r caatttcctggaacctgtgctcggaact susy _ 3f gtatctcactgcattgtcacccgatactcc susy _ 3r ttgttttctcgagagcatgagcaatgg susy _ 4f aattgctggaagcaaggacactgttggtc susy _ 4r ggctttcgcgacgatcaagcttagagac sut1 _ f tcgttgctgtggctgttttccttattg sut1 _ r cattgcttttcgcgaacgtaagtgagag cebadores nombrados de acuerdo con la sigla del gen en inglés. letras f y r indican la hibridación del cebador en la cadena molde de adn. 3172009 tofiño, cabal, ceballos, pérez y romero: validación de tilling en evaluación de progenies endocriadas de yuca irradiada... una vez realizados los ajustes a las especificaciones del kit de invitrogen, se verificó la estandarización de la técnica en germoplasma de yuca en gbssi. en la fig. 2 se presentan los resultados de la hibridación, considerando diferentes controles del kit, genotipos cultivados y silvestres de yuca. se puede observar la formación de heterodúplex tanto en los controles como en los individuos de yuca. figura 2. ensayo de hibridación del adn en productos de amplificación del cebador de zona media gbssi, en yuca. pozo 2, heterodúplex control; pozo 3, c control; pozo 4, g control; pozos 5-6 y 10-11, yuca silvestre correspondiente a genotipos de manihot neussana; pozos 7-8 y 12-13, yuca cultivada, correspondientes a los individuos sin irradiar 5, 7, 10 y 15 de la familia c4. los pozos 1, 9 y 14, corresponden a marcadores de peso molecular. los controles corresponden a adn del kit para verificar formación de heterodúplex en tilling estandarizado apropiadamente. en los pozos de yuca también se visualizan heterodúplex. se identificó en la población m2, mediante caracterización fenotípica, mutantes de características del almidón como gránulo pequeño (ceballos et al., 2008). igualmente, la caracterización fenotípica de m2 permitió identificar individuos con otras anormalidades del gránulo y, por tanto, con probabilidad elevada de polimorfismo en genes del almidón. a partir de este grupo, se evaluó el sistema tilling modificado, pues la probabilidad de formación de bucles detectables por cel i era mayor. uno de los aspectos sensibles del tilling fue la obtención de adn de alta calidad. en este sentido, se evaluó la amplificación de cebadores sintetizados en mutantes putativos (tab. 2). posterior a la verificación de la calidad del adn, se evaluó la amplificación de cebadores de genes de interés, previamente a la aplicación del tilling. durante la aplicación de la técnica en los genes seleccionados, se observó ausencia de productos de digestión, indicadores de cambio en la secuencia de adn (fig. 3). entonces, se diseñó un ensayo para definir si la ausencia de polimorfismo en genes de las enzimas de la ruta biosintética del almidón se debía a carencia de mutaciones, anomalías en diseño de cebadores o número bajo de individuos evaluados (fig. 4). en la figura se aprecia la amplificación del adn de genotipos m2 con cuatro cebadores. las muestras se ubicaron entre marcadores invitrogen de peso molecular de precisión elevada. los productos cercanos a 400 pb pcr se calentaron y enfriaron para formar heterodúplex a través de un ciclo de 99°c por 10 min para inactivar la taq polimerasa, 70 ciclos de 20 s a partir de 70°c disminuyendo 0,3°c. una vez formados los heterodúplex, los productos pcr se trataron con cel i (transgenomic, inc. omaha, ne) y limpieza para evitar el exceso de primer/dimer con polietilenglicol y etanol 250 μl. los productos de digestión se incubaron a 42°c por 20 min, para digestión de secuencias de baja alineación en los bucles. se aplicó solución de parada (transgenomic, inc.) y se visualizaron los productos de digestión en geles de agarosa de 1,5 y 3,0%. resultados y discusión la técnica tilling se caracteriza por su exigencia elevada en calidad del adn molde y cebadores empleados en amplificación por pcr (till et al., 2007). se sintetizaron cebadores de genes de nueve enzimas del almidón y tres pares para amplificar gbssi, debido a su gran tamaño. posteriormente, se estandarizaron las condiciones de amplificación por pcr en todos los genes. en la tab. 2 se relaciona la lista de genes evaluados y sus respectivos cebadores para tilling. se evaluó la amplificación de cebadores sintetizados en germoplasma mutante y se realizaron ajustes para garantizar amplificación en cada uno de ellos. en la fig. 1 se presentan productos de amplificación por pcr en condiciones estandarizadas. la estandarización de la técnica en germoplasma de yuca se inició con la evaluación de cebadores del inicio, medio y final de gbssi, para verificar calidad de amplificación en los individuos cra013, cw14-11, mcol-1508 y mcol-2269. se observan bandas bien definidas e intensas en la amplificación de cada cebador. 4 5 6 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 figura 1. verificación de calidad de productos de amplificación en cebadores de secuencias de inicio, media y final de gbssi en germoplasma no irradiado y mutante de yuca, en agarosa. 1: pozo 1, amplificación gbssi (1) inicio en parental no irradiado de familia c4; 2: pozos 3-6 amplificación cebador gbssi (1) de los genotipos 30, 60 y 90 m2 de familia c4; 3: pozo 8 cebador gbssi (2) parental no irradiado familia c4; 4: pozos 9-14 amplificación gbssi (2) de los genotipos m2 30, 60 y 90 de familia c4; 5: pozo 16 amplificación cebador gbssi (3) –final en parental c4 no irradiado; 6: pozo 18 amplificación cebador gbssi (3) –final individuo m2 30 de la familia c4. pozos 2, 7, 14, 16 corresponden a marcadores de peso molecular. 318 agron. colomb. 27(3) 2009 son apropiados para tilling; por tanto, el primero y el segundo par de cebadores exhiben productos inapropiados para la técnica (raghavan et al., 2007). este ensayo develó la posibilidad de cebadores inapropiados para tilling; por tanto, se enviaron a la iaea muestras del germoplasma y las secuencias de cebadores para realizar análisis complementarios que señalaran los aspectos críticos que impidieron el análisis exitoso de mutantes de yuca mediante el protocolo modificado de tilling (tab. 1). en la iaea se desarrollaron análisis de calidad de adn, diseño de cebadores y productos de amplificación, mediante pruebas de secuencia de amplificaciones y validación de productos de digestión por li-cor (figs. 5 y 6). esta metodología se utilizó en la identificación de cebadores que amplificaron más de un blanco y ocasionaron ineficacia en la identificación de mutaciones con tilling en soya. en soya, se evitó redundancia de blancos con la aplicación de pretratamiento del adn total con una enzima de restricción (cooper et al., 2008). la superposición de picos, en la salida inferior de cromatogramas de secuencias amplificadas en yuca, surgió debido a la amplificación por el cebador de diferentes fragmentos en el gen objetivo (fig. 5). los resultados indican que únicamente cebadores de sps, ss iii, 4f/1r de ss ii y f/7r de susy presentaron la especificidad en amplificación requerida por tilling. los otros cebadores analizados son inespecíficos. los datos obtenidos muestran eficiencia de 30% en la síntesis de cebadores. resultados similares se identificaron en soya, donde se alcanzó 37% de efectividad en síntesis de cebadores con alta especificidad (cooper et al., 2008). este problema podría estar asociado con genes blanco con copias cercanas, lo cual es típico en especies poliploides o miembros de familias de genes. lo anterior, en concordancia con el conocimiento actual de la evolución del cultivo y de las características genéticas de algunas enzimas de la ruta biosintética del almidón en yuca, como sbe, gbssi y ss. específicamente, en ss y gbss, se han identificado dos isoformas, y en dbe cuatro (tetlow et al., 2004; sakurai, et al., 2007; cooper et al., 2008). la secuenciación completa del genoma de las especies facilitaría la definición de cebadores específicos para un solo gen, pues el conocimiento de las secuencias de genes homólogos encaminaría el diseño de cebadores hacia regiones menos conservadas o identificación de enzimas de restricción que solo detecten uno de los homólogos, evitando redundancia de blancos (cooper et al., 2008). en aquellas especies que no cuentan con esa facilidad, se hace necesaria la implementación de pruebas previas de amplificación en geles de agarosa y posterior secuenciación para eliminar cebadores inespecíficos y así mejorar la eficiencia en la detección de mutaciones (slade et al., 2005). en este sentido, se han presentado iniciativas importantes para alcanzar la secuenciación completa de yuca, como la planteada por el departamento de energía en asocio con el genome institute de estados unidos (sakurai et al., 2007). algunas técnicas moleculares más simples, como microsatélites (ssr) o conformación en la secuencia de hebras simples de adn (sscp), se han utilizado con éxito en yuca en selección asistida por marcadores y mapeo genético con alta eficiencia, bajo costo y requerimientos mínimos de laboratorio, por lo cual se han convertido en herramientas 4 5} } figura 3. digestión por cel i de amplificados pcr en individuos silvestres y cultivados. individuos silvestres, correspondientes a individuos de manihot neussana se agrupan en corchete 4 y en el 5 genotipos cultivados, correspondientes a los individuos sin irradiar 5, 7 y 10 de la familia c4. pozos 1 y 4, marcadores de peso molecular. en este grupo de individuos no hay productos de digestión en gbssi. figura 4. validación en geles de agarosa del tamaño de fragmentos de amplificación de cebadores, mediante contraste con marcadores de peso molecular. pozo 2, parental no irradiado familia c4; pozos 3-5, genotipos m2 30, 60 y 90 familia c4; pozo 7, parental no irradiado familia c4; pozos 8-10, genotipos m2 30, 60 y 90 familia c4; pozo 12, parental no irradiado familia c4; pozos 13-15, genotipos m2 30, 60 y 90 familia c4. pozo 16, parental no irradiado familia c4; pozos 17-19 genotipos m2 30, 60 y 90. en la parte superior se agrupan los individuos en los que se amplificó un cebador común con su identificación correspondiente. los pozos 1, 6, y 11 corresponden a marcadores de peso molecular. marcadores de peso molecular de arriba hacia abajo: (2.000 bp = 200 ng, 1.200 bp = 120 ng, 800 bp = 80 ng, 400 bp = 40 ng, 200 bp = 20 ng, 100 bp = 10 ng). 3192009 tofiño, cabal, ceballos, pérez y romero: validación de tilling en evaluación de progenies endocriadas de yuca irradiada... figura 5. salida de cromatogramas en análisis de secuencia de fragmentos de amplificación de cebadores, en dos genes de la ruta del almidón. se visualizan secuencias de huellas de dos muestras independientes con amplificaciones de buena calidad (parte superior) y baja calidad (parte inferior) obtenidas a partir de la amplificación de los cebadores de sut y het en el individuo m2 30 de la familia c4. en la salida superior, sut, hay ausencia de picos sobrepuestos en las regiones 231 a 360 pb y 197 a 372 pb. en la inferior, het, la amplificación de las regiones 170 a 1.240 pb y 170 a 1.226 pb muestra traslape de picos, indicador de amplificación simultánea de diferentes productos con secuencias similares. figura 6. electroforesis de acrilamida acoplada a li-cor de productos de digestión en germoplasma m2 de yuca. en pozos 5, 13, 20, 21, 32, 36, 37, 44, 46, 50, 52, 55, 59, 68, 70, 72, 76, 79, 80, 82, 84, 85, 86 y 88 se aprecian productos de digestión con tamaño variable, indicador de cambio en la secuencia de sps, ss y susy. 0% 1499 1400 1200 1000 800 700 650 600 565 530 500495 460 400 364 350 300 255 204200 145 100 100% 50 320 agron. colomb. 27(3) 2009 clave en investigación en países en vías de desarrollo (fregene et al., 2001; okogbenin et al., 2006; ayeh et al., 2008). sin embargo, estas estrategias moleculares no alcanzan la eficiencia del tilling en la identificación de mutantes inducidos en genes específicos. la efectividad alta en detección de snp por tilling ha estado apoyada en el uso de primers marcados con fluorescencia, electroforesis en geles de acrilamida y acople al li-cor para detección de productos de digestión (greene et al., 2003; triques et al., 2007; till et al., 2007; cooper et al., 2008; xin et al., 2008). las pruebas realizadas en li-cor con los cebadores diseñados apropiadamente, sugieren que la calidad del adn mutante es adecuada para la técnica, pues al aplicar tilling bajo el protocolo convencional en 17 genotipos mutantes, se observaron productos de digestión de tamaño diferente (fig. 6). de acuerdo con lo anterior, el análisis directo del gel de agarosa resultó ineficiente, pues los individuos evaluados con li-cor en iaea se habían analizado previamente en agarosa, sin identificación de productos de digestión. el sobrecosto de la electroforesis de acrilamida disminuye las posibilidades de financiación del análisis de más de 10.000 individuos, como se reporta en proyectos de mutagénesis en otras especies (balvan et al., 2008). por otro lado, a diferencia de yuca, en arroz se evaluó exitosamente la detección de snp en agarosa mediante tilling (raghavan et al., 2007). en arroz, la modificación de tilling mostró eficiencia en detección de productos de digestión, similar a la exhibida con genotipificación por li-cor; con nivel de resolución en productos de digestión hasta de 3 kb en mezclas de adn de ocho individuos. la disponibilidad de la secuenciación completa del genoma de arroz favorece la síntesis de cebadores específicos aun para amplificación de isoformas, comunes en enzimas de la ruta del almidón (balvan et al., 2008). por tanto, el desarrollo de esta técnica compleja en una especie cuya arquitectura genética no se conoce plenamente es un gran reto. conclusiones los avances obtenidos muestran las posibilidades del tilling para evaluar germoplasma mutante de yuca. sin embargo, se requieren técnicas complementarias, apoyo de avances en la secuenciación y saturación est para desarrollar eficientemente la técnica, y así implementar proyectos de mejoramiento basado en mutagénesis inducida en países en vías de desarrollo. en mayor detalle, se observó que la metodología de extracción de adn aplicada es adecuada para el tilling. de igual forma, los resultados indican que el sistema li-cor es fundamental especialmente para visualizar productos de digestión en genes con isoformas en yuca. adicionalmente, debido a la complejidad de la arquitectura genética del cultivo, los estándares en síntesis de cebadores son exigentes y demandan pruebas de amplificación y secuenciación complementarias al uso de coddle y primer3 en el diseño de cebadores. así mismo, para optimizar el tilling en yuca se requiere la utilización de endonucleasas con mayor especificidad que cel i o que reconozcan secuencias específicas de genes homólogos. también se evidenció que gamma es fuente de mutación apropiada para yuca, pues el mayor porcentaje de individuos seleccionados para análisis con tilling y los mutantes identificados por li-cor en iaea descienden de semillas irradiadas con gamma. finalmente, es importante precisar que una limitante en el análisis de resultados de la técnica en yuca está asociada con el efecto de la reproducción sexual y la endogamia en m2, sobre el genoma heterocigoto, lo cual permite la expresión de genes recesivos, no expresados durante la reproducción vegetativa; por tanto en tilling no puede diferenciarse si los mutantes identificados corresponden a variaciones por alelos múltiples recesivos o al efecto de la mutación inducida en loci de interés. literatura citada ahloowalia, b., m. maluszynski y k. nichterlein. 2004. global impact of mutation derived varieties. euphytica 135, 187-204. ayeh, k.o. 2008. expressed sequence tags (ests) and single nucleotide polymorphisms (snps): merging molecular marker tools for improving agronomic traits in plant biotechnology. afr. j. biotechnol. 7(4), 331-341. balvan, n., o. sreenivasulu., p. riera y s. azhaguvel. 2008. mutagenesis and high-throughput functional genomics in cereal crops: current status. adv. agron. 98, 357-417. bhat, r.s., n.m. upadhyaya, a. chaudhury, ch. raghavan, f. qiu, h. wang, j. wu, k. mcnally, h. leung, b. till, s. henikoff y l. comai. 2007. chemicaland irradiation-induced mutants and tilling. pp. 148-180. en: upadhyaya, n.m. (ed.). rice functional genomics challenges, progress and prospects. springer, new york, ny. bouck, a. y t. vision. 2007. the molecular ecologist̀ s guide to expressed sequence tags. mol. ecol. 16(5), 907-924. ceballos, h., m.a. fregene, z. lentini, t. sánchez, y.j. puentes p., j.c. pérez v., a. rosero y a.p. tofiño. 2006. development and identification of high-value cassava clones. acta hort. 703, 63-70. ceballos, h., c. iglesias, j. pérez y a. dixon. 2004. cassava breeding: opportunities and challenges. plant mol. biol. 56(4), 503-516. ceballos, h., t. sánchez, k. denyer, a.p. tofiño, e.a. rosero, d. dufour, a. smith, n. morante, j.c. pérez y b. fahy. 2008. induction and identification of a small-granule, high-amylose 3212009 tofiño, cabal, ceballos, pérez y romero: validación de tilling en evaluación de progenies endocriadas de yuca irradiada... mutant in cassava (manihot esculenta crantz). j. agric. food chem. 56 (16), 7215-7222. ciat. 2005. project ip3, improved cassava for the developing world. annual report. centro internacional de agricultura, cali, colombia. cooper, j.l., b.j. till, r.g. laport, m.c. darlow, j.m. kleffner, a. jamai, t. el-mellouki, s. liu, r. ritchie, n. nielsen, k.d. bilyeu, k. meksem, l. comai y s. henikoff. 2008. tilling to detect induced mutations in soybean. bmc plant biol. 8, 9. fregene, m., e. okogbenin, c. mba, f. ángel, m. suárez, j. gutiérrez, p. chavarriaga, w. roca, m. bonierbale y j. tohme. 2001. genome mapping in cassava improvement: challenges, achievements and opportunities. euphytica 120(1), 159-165. gilchrist, e.j. y g.w. haughn. 2005. tilling without a plough: a new method with applications for reverse genetics. curr. opin. plant biol. 8(2), 211-215. greene, e.a., c.a. codomo, n.e. taylor, j.g. henikoff, b.j. till, s.h. reynolds, l.c. enns, c. burtner, j.e. johnson, a.r. odden, l. comai y s. henikoff. 2003. spectrum of chemically induced mutations from a large-scale reverse-genetic screen in arabidopsis. genetics 164, 731-740. moorthy, s.n. 2004. tropical sources of starch. pp. 321-359. en: eliasson, a.c. (ed.). starch in food. crc press, boca ratón, fl. okogbenin, e., j. marín y m. fregene. 2006. an ssr-based molecular genetic map of cassava. euphityca 147(3), 433-440. otani, m., h. saito, t. abe y t. shimada. 2006. induction of mutations in sweetpotato plants by heavy-ion beam irradiation. acta hort. 703, 171-174. rickard, j.e., m. asaoka y j.m.v. blanshard. 1991. the physicochemical properties of cassava starch. trop. sci. 31, 189-207. rozen, s. y h. skaletsky. 2000. primer3 on the www for general users and for biologist programmers. methods mol. biol. 132, 365-386. sakurai, t., g. plata, f. rodríguez-zapata, m. seki, a. salcedo, a. toyoda, a. ishiwata, j. tohme, y. sakaki, k. shinozaki y m. ishitani. 2007. sequencing analysis of 20,000 full-length cdna clones from cassava reveals lineage specific expansions in gene families related to stress response. bmc plant biol. 7, 66. sato, y., k. shirasawa, y. takahashi, m. nishimura y t. nishio. 2006. mutant selection from progeny of gamma-ray –irradiated rice by dna heteroduplex cleavage using brassica petiole extract. breed. sci. 56, 179-186. slade, a.j., s.i. fuerstenberg, d. loeffler, m.n. steine y d. facciotti. 2005. a reverse genetic, nontransgenic approach to wheat crop improvement by tilling. nat. biotechnol. 23(1), 75-81. sood, r., m.a. english, m. jones, j. mullikin, d.m. wang, m. anderson, d. wu, s.c. chandrasekharappa, j. yu, j. zhang y p. liu p. 2006. methods for reverse genetic screening in zebrafish by resequencing and tilling. methods 39(3), 220-227. tetlow, i., m.k. morell y m.j. emes. 2004. recent developments in understanding the regulation of starch metabolism in higher plants. j. exp. bot. 55(406), 2131-2145. till, b.j., j. cooper, t.h. tai, p. colowit, e.a. greene, s. henikoff y l. comai. 2007. discovery of chemically induced mutations in rice by tilling. bmc plant biol. 7, 19. tofiño r., a.p., h.m. romero, m.a. fregene y a. rosero. 2007. posibilidades y alcances del mejoramiento genético basado en mutación inducida en yuca (manihot esculenta crantz). fitot. colomb. 7(1), 1-12. triques, k., b. sturbois, s. gallais, m. dalmais, s. chauvin, c. clepet, s. aubourg, c. wang, z.-x. sun e y.-z. tao. 2006. aplication of tilling in plant improvement. acta genetica sinica 33(11), 957-964. wang, g.x., m.k. tan, s. rakshit, h. saitoh, r. terauchi, t. imaizumi, t. ohsako y t. tominaga. 2007. discovery of single-nucleotide mutations in acetolactate synthase gene by ecotilling. pest. biochem. physiol. 88(2), 143-148. weil, c. 2005. single base hits score a home run in wheat. trends biotechnol. 23(5), 220-222. wu, j.-l., c. wu, c. lei, m. baraoidan, a. bordeos, m.r.s. madamba, m. ramos-pamplona, r., mauleon, a. portugal, v.j. ulat, r. bruskiewich, g. wang, j. leach, g. khush y h. leung. 2005. chemicaland irradiation-induced mutants of indica rice ir64 for forward and reverse genetics. plant mol. biol. 59(1), 85-97. xin, z., m.l. wang, n.a. barkley, g. burow, c. franks, g. pederson y j. burke. 2008. applying genotyping (tilling) and phenotyping analyses to elucidate gene function in a chemically induced sorghum mutant population. bmc plant biol. 8, 103. agronomía 24-1f.pdf control biológico del marchitamiento vascular causado por fusarium oxysporum f. sp. phaseoli en fríjol phaseolus vulgaris l., mediante la acción combinada de entrophospora colombiana, trichoderma sp. y pseudomonas fluorescens biological control of phaseolus vulgaris bean vascular wilt caused by fusarium oxysporum f. sp. phaseoli with combined entrophospora colombiana, trichoderma sp. and pseudomonas fluorescens action camila avendaño1, germán arbeláez2 y guillermo rondón (qepd)3 abstract: entrophospora colombiana, trichodermasp., pseudomonas fluorescens and a combination of these organisms were evaluated as antagonists in biological control of fusarium oxysporumf. sp.phaseoli on ‘ica tundama’ variety bean plants. the research was carried out in one of corpoica’s mesh-houses using a completely randomized design, with 5 treatments, an absolute control treatment (no microorganisms present) and an infected control treatment (pathogen only). evaluation was made during flowering, podfilling and harvesting. the results revealed the low effectiveness of the organisms applied and they did not seem to be very promising in terms of controlling vascular diseases. however, good colonisation of bean roots by entrophospora colombiana was observed, but without invigorating plant growth. pseudomonas fluorescens increased plant growth and vigour. applyingtrichoderma sp. did not present any antagonistic effect, although it was the best treatment when compared to the other treatments. additional key words: antagonism, pathogen, vascular disease, ‘ica tundama’ variety resumen:entrophospora colombiana, trichoderma sp., pseudomonas fluorescens y una combinación de estos antagonistas fueron evaluados como biocontroladores defusarium oxysporum f. sp. phaseoli en plantas de fríjol de la variedad ‘ica tundama’. el ensayo se estableció en una casa de malla del programa nacional de manejo integrado de plagas (mip) de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), en el centro de investigación tibaitatá, mosquera (cundinamarca), utilizando un diseño completamente aleatorizado, con 5 tratamientos más un testigo absoluto y un testigo infectado. las evaluaciones se realizaron durante la floración, el llenado de vainas y la cosecha. los resultados fueron poco efectivos con los organismos utilizados y no parecen ser muy promisorios para el manejo de este tipo de enfermedades vasculares. sin embargo, se encontraron valores destacables de colonización en las raíces de fríjol por parte de e. colombiana, pero sin mostrar un efecto vigorizante en el crecimiento de las plantas. la presencia de p. fluorescens aumentó el vigor de las plantas y dio como resultado un mayor crecimiento. la aplicación detrichoderma sp. no presentó un poder antagónico aceptable, aunque fue el mejor resultado de control con respecto a los demás tratamientos. palabras claves adicionales: antagonismo, patógeno, enfermedades vasculares, variedad ‘ica tundama’ fecha de recepción: 12 de julio de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 microbióloga, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: caven74@yahoo.com 2 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: garbelaezt@unal.edu.co 3 investigador, programa nacional de manejo integrado de plagas (mip), corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigaciones tibaitatá, mosquera (colombia). protección de cultivos agronomía colombiana 24(1): 62-67, 2006 avendaño et al.: control biológico del marchitamiento... 63 2006 introducción uno de los problemas fitosanitarios de gran importancia en colombia y en la zona andina es el marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporumf. sp. phaseoli. el manejo convencional de esta enfermedad por los agricultores es difícil, teniendo que recurrir a la aplicación de fungicidas que, a veces, resultan deficientes, incrementan los costos de producción, contribuyen a la contaminación ambiental y deterioran la biota del suelo. la rotación de cultivos es un método de control utilizado que sólo proporciona una reducción parcial del inóculo del patógeno. el tratamiento químico de las semillas puede eliminar parcialmente el problema al controlar el inóculo presente en ellas, pero sin ocasionar mayor efecto contra el patógeno en el suelo. la resistencia genética como alternativa de control, a pesar de ser la de más fácil aplicación, es una solución de difícil desarrollo, en especial para hongos vasculares, por la complejidad del medio en que se presenta la interacción patógeno-hospedero y por el tiempo que toma la obtención de variedades resistentes. por ello, ante las limitaciones en el manejo de la enfermedad, surge la necesidad de plantear alternativas sustitutivas o complementarias a las existentes, como el control biológico, importante para la recuperación del equilibrio de los agroecosistemas y para el aprovechamiento del potencial antagonista natural de ciertos microorganismos contra patógenos vulnerables. los objetivos del presente trabajo fueron evaluar, bajo condiciones de invernadero, el efecto biocontrolador del hongo trichoderma sp., de la endomicorriza entrophospora colombiana y de la bacteria pseudomonas fluorescens sobre el marchitamiento vascular del fríjol ocasionado por fusarium oxysporumf. sp.phaseoli,como contribución al desarrollo de una alternativa para el manejo integrado de la enfermedad. materiales y métodos los aislamientos de trichoderma sp. utilizados se obtuvieron de diversos suelos de la sabana de bogotá. p. fluorescens provino del banco del centro de investigaciones microbiológicas (cimic) de la universidad de los andes y el inóculo de la micorriza, de plantas de yuca del banco de microorganismos de corpoica, centro de investigación tibaitatá. las pruebas de antagonismo se realizaron mediante la técnica de enfrentamiento en cajas de petri con mediopda (papa-dextrosa-agar), colocando el patógeno en un disco de pda de 5 mm de diámetro a 1 cm del borde de la caja y, de manera equidistante, en forma opuesta se colocó un disco de micelio de trichoderma sp. esta prueba se evaluó mediante la fórmula: antagonismo (%) = [(crecimiento del antagonista – crecimiento del patógeno)/crecimiento del patógeno] · 100 las pruebas de antagonismo entre f. oxysporum y p. fluorescens se realizaron de dos maneras: se sembró un disco de agar con el patógeno en un extremo de la caja de petri y en el otro, la bacteria en estría, evaluando el crecimiento del patógeno cada día. la segunda prueba de antagonismo se realizó sembrando la bacteria en todo el medio de cultivo a punto de solidificarse y, a los 4 d, se sembraron 3 discos del patógeno sobre el medio, evaluando de manera directa cada 2 d el crecimiento de f. oxysporum. pruebas de patogenicidad se transplantaron semillas de fríjol germinadas a suelo inoculado con el patógeno en una relación de 30% en peso por matera de 2 kg. la evaluación se realizó a partir del sexto día, con el propósito de registrar el número de plantas con síntomas del marchitamiento vascular. el patógeno se aplicó 2 d antes de la siembra, mediante la inoculación de 4 g de sustrato (arroz) conteniendo el hongo en cada matera y su mezcla posterior con el suelo. trichoderma sp. se aplicó de manera similar 5 d antes de la siembra, en una dosis de 2 g pormatera. la bacteria p. fluorescens se aplicó al momento de la siembra mediante la inmersión de las semillas en una suspensión bacterial con una concentración 1· 108 ufc· ml-1. de la micorriza se aplicaron en el momento de la siembra 2 g por matera del inóculo completo. tratamientos. los tratamientos definidos para la investigación fueron: 1) testigo absoluto, sin ningún microorganismo adicional; 2) f. oxysporum; 3) f. oxysporum +trichoderma sp.;4) f. oxysporum + e. colombiana;5) f. oxysporum + p. fluorescens; 6) f.oxysporum +trichoderma sp. + e. colombiana; 7) f. oxysporum + p. fluorescens + e. colombiana. se utilizó un diseño completamente al azar con 7 tratamientos y 10 repeticiones. las evaluaciones se realizaron al momento de la floración, del llenado de vainas y la cosecha, utilizando 64 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana la escala establecida por el centro internacional de agricultura tropical (ciat) (abawi y pastor-corrales, 1990). en cada evaluación se tomaron 10 plantas por tratamiento. las variables para evaluar fueron: longitud de la parte aérea y de la raíz, número de vainas por planta, número de granos por planta, número de granos por vaina, incidencia y severidad de la enfermedad, tasa de colonización y esporulación de la micorriza. la información obtenida se sometió a análisis de varianza, pruebas de rango múltiple y correlaciones. resultados y discusión prueba de antagonismo in vitro en las pruebas de antagonismo in vitro,trichodermasp. inhibió el crecimiento de f. oxysporum f. sp. phaseoli, deteniendo su crecimiento a los 3 d; a los 7 d se presentó una invasión total del micelio del patógeno. trichoderma sp. se caracterizó por un crecimiento radial, capaz de inhibir 64% el crecimiento de f. oxysporum, en tanto que p. fluorescens ocasionó una inhibición parcial del crecimiento de fusarium oxysporum, sin formación del micelio aéreo característico y sin tomar la coloración típica de la colonia. pruebas de patogenicidad en plantas de fríjol en la prueba de patogenicidad en plantas de fríjol se confirmó el carácter patogénico de la cepa de f. oxysporum f. sp.phaseoli utilizada, con 70% de infección y un índice de severidad entre 5 y 7. las observaciones realizadas permitieron confirmar el efecto negativo de la infección causada por f. oxysporumf. sp.phaseolisobre el desarrollo normal de la planta, constituyéndose en un factor depresivo importante de su crecimiento. el promedio de altura de las plantas en el tratamiento únicamente con el patógeno fue, para la evaluación en floración, 12,03 cm y, al momento de la cosecha, 7,53 cm. la mayor altura de las plantas se presentó en el tratamiento con p. fluorescens, con un valor promedio de la planta al momento de la floración de 32,87 cm y del llenado de vainas de 21,56 cm. con los demás tratamientos se presentaron alturas menores que con el tratamiento bacteriano, pero mucho mayores que con la inoculación de f. oxysporum solo. la actividad protectora de la micorriza e. colombiana no fue muy eficiente en estimular el crecimiento de la planta, por su capacidad de colonización lenta, lo que se traduce en una protección pobre y muy deficiente contra el patógeno; sin embargo, estos resultados no coinciden con lo reportado por allen (1996) y sylvia et al. (1999) sobre la acción protectora de esta micorriza, descrita ampliamente en la literatura. la aplicación de la combinación de micorriza e. colombiana con trichodermasp. y con p. fluorescens no mostró ningún efecto sinergístico. en las aplicaciones con trichoderma sp. se esperaba una mejor respuesta en el crecimiento de las plantas, al considerar su efecto benéfico sobre diversas clases de plantas (campbell, 1989; elías et al., 1993; borda y arbeláez, 1993; carver et al., 1996); sin embargo, fue menos eficiente en estimular el crecimiento de la planta, aun cuando se encontraba en asocio con un hongo micorrizógeno. esta respuesta podría sugerir que la combinación de trichoderma sp. y e. colombiana presentaefectos sinergísticos en contra de la acción bioestimulante de los microorganismos sobre el crecimiento de la planta. eventos similares podrían haber sucedido en la combinación e. colombiana y p. fluorescens, tratamiento que presentó un comportamiento prácticamente igual al anterior. todos los tratamientos mostraron un buen crecimiento de las raíces, con excepción del tratamiento con el patógeno solo, que presentó al momento de la floración una longitud de 10,33 cm y de la cosecha tan sólo 4,00 cm, resultado de la infección y del daño generalizado por la presencia del patógeno. en cuanto a los tratamientos de control biológico, todos superaron significativamente el crecimiento, con respecto al testigo de infección y al testigo absoluto. únicamente la aplicación individual de p. fluorescens presentó un menor crecimiento de las raíces. una primera observación de este resultado indica que no existió una relación directa entre la altura de la planta y la longitud de la raíz, ya que el testigo absoluto presentó la mayor altura de la planta, pero también uno de los menores crecimientos de la raíz. esta relación se observó en los demás tratamientos, aunque con diferencias menos marcadas. el tratamiento con mayor estímulo al crecimiento radical fue con e. colombiana en forma individual, seguido de la combinación de la micorriza con trichoderma sp. y del tratamiento de la micorriza más p. fluorescens. a lo largo de todo el ensayo se destacó el gran crecimiento de las raíces, de manera similar a lo reportado por sieverding (1983), allen (1989) y sánchez y sieverding avendaño et al.: control biológico del marchitamiento... 65 2006 (1984), ya que la micorriza le facilita a las raíces la exploración de una mayor área de suelo. estos resultados fueron semejantes a los de duarte y gil (1997) para el control biológico de f. oxysporum y rhizoctonia solani, quienes además encontraron un buen estímulo de la micorriza sobre el crecimiento radical del fríjol con la aplicación de la micorriza acaullospora mellea. severidad de la enfermedad en todos los tratamientos se evidenció la sintomatología típica de la enfermedad ocasionada por f. oxysporumf. sp. phaseoli.lossíntomas se presentaron con una severidad alta en el tratamiento testigo de infección, mostrando la raíz un gran número de lesiones y una disminución significativa de raíces secundarias y raicillas, de manera similar a lo registrado por abawi y pastor-corrales (1990). la evaluación del daño ocasionado por el patógeno a través de todo el ciclo del cultivo permitió observar cómo en el testigo de infección la severidad de la lesión alcanzó en el momento de la floración el grado 6,0 y en la cosecha 7,4, lo que significa que aproximadamente 50% de las hojas y ramas presentaron marchitamiento, clorosis, necrosis limitada y enanismo de las plantas. en términos generales, en los tratamientos para el control biológico de la enfermedad se presentaron infecciones poco severas, destacándose aquéllos con aplicación de trichoderma sp., que mostraron al momento de la floración una severidad de 1,4, del llenado de vainas de 3,0 y de la cosecha de 2,2. la aplicación de la micorriza e. colombiana combinada con trichoderma sp. produjo en el momento de la floración y del llenado de vainas un grado de severidad de 2,2 y en la cosecha de 2,6; valores que representan síntomas escasos de la enfermedad y decoloración vascular limitada en el cuello de la raíz y en algunas raíces secundarias. el tratamiento con e. colombiana + p. fluorescens presentó en el momento de la floración una severidad de 2,2 grados y en la cosecha de 3,0, seguidos por el tratamiento con aplicación individual de la micorriza: en la floración con 2,8 grados de severidad, en el llenado de vainas con 3,6 grados y en la cosecha con 3,0. estos tratamientos también se diferenciaron del testigo de infección en forma altamente significativa. los daños en las plantas fueron leves, con presencia de pocas hojas marchitas, decoloración vascular limitada en los tejidos radicales y en el hipocotilo; el desarrollo de la planta no se afectó en forma significativa, como tampoco la capacidad productiva de la planta. es importante aclarar que la supresión de la enfermedad por trichoderma sp. se encuentra influenciada positivamente por la presencia de los elementos b, fe, mg y zn y por altos contenidos de materia orgánica –que se encontraban en cantidades apropiadas en el suelo utilizado– y por su capacidad de adaptación a suelos ácidos. una de las razones para explicar la baja eficiencia de la cepa de e. colombiana pudo ser que la cepa utilizada perdió actividad o que el método de multiplicación, la época, dosis y frecuencia de aplicación no fueron los más adecuados para lograr una acción eficaz y duradera como antagonista. en cuanto a las micorrizas, se ha visto que factores biológicos como el crecimiento del tubo germinativo, la penetración en la raíz y la formación de apresorios, pueden estar influenciados por otros microorganismos existentes en el suelo y, por esto, los resultados obtenidos con la micorriza quizás no fueron tan efectivos, contrario a los resultados obtenidos por pérez y leguizamón-caycedo (1998) en el control de fusarium spp. con la combinación de micorrizas nativas colombianas y pseudomonas spp. el tratamiento más eficiente en la protección de la planta fue la aplicación de p. fluorescens, que presentó una severidad de 5,8 al momento de la floración, reduciéndose a 4,4 en el llenado de vainas y finalizó al momento de la cosecha en 3,8, lo que se tradujo en aproximadamente 15%-20% de hojas y ramas marchitas, clorosis y necrosis limitada y lesiones, tanto en las raíces principales y secundarias, como en el hipocotilo. lo anterior contrasta con los múltiples ensayos registrados en los que se ha utilizado pseudomonassp. como biocontrolador, con disminución de la severidad de varias enfermedades, como marchitamientos vasculares (xi et al., 1996; schisler et al., 1997). por lo tanto, es posible inferir que los resultados obtenidos pueden deberse a diferencias en las condiciones de ph y el contenido de materia orgánica del suelo, la cantidad del inóculo aplicado y la capacidad controladora de la cepa, pues, aunque inhibe el normal desarrollo del hongo, no detiene de manera total el crecimiento micelial. es importante tener en cuenta que, aun cuando las plantas presentaron una severidad significativa de la infección, llegaron a producción y no mostraron pérdida total de la masa radical, comparado con el testigo infectado. el comportamiento general de los tratamientos para el control biológico de f.oxysporum f. sp. phaseoli indica 66 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana que los antagonistas utilizados ejercieron algún grado de control de la enfermedad, protección que no fue del todo suficiente. una alternativa para mejorar el efecto benéfico de los antagonistas podría ser aumentar la dosis aplicada, concentrando las aplicaciones hacia la época de siembra y aumentando el número de aplicaciones durante el ciclo de cultivo, y, por supuesto, controlar la calidad de las cepas. incidencia de la enfermedad la incidencia de la enfermedad, determinada por el número de plantas enfermas, fue alta, observándose pocas plantas muertas. en los tratamientos con aplicación de e. colombiana en forma individual y combinada con trichoderma sp. y p. fluorescens, se evidenció un aumento importante en el volumen de la raíz y en el número de raicillas; este resultado pudo haber incrementado las posibilidades de que las plantas fueran infectadas por el patógeno, al existir un contacto mayor, lo que se tradujo en una mayor incidencia de la enfermedad en el tratamiento con la micorriza o en la combinación con p. fluorescens. cabe destacar que en los tratamientos con trichoderma sp. solo o combinado con la micorriza y en el tratamiento de la bacteria sola se presentó una incidencia menor de la enfermedad a lo largo del estudio, lo que podría indicar una protección mayor de la raíz por parte de estos antagonistas. sin embargo, es de resaltar que la incidencia de la enfermedad en todos los tratamientos fue en general muy alta, lo que indica muy poca eficiencia de los tratamientos en la prevención de la infección. al considerar la intensidad de la enfermedad por tratamiento (relación de la incidencia con la severidad), se pudo observar que este indicador fue muy alto para la época de la cosecha en todos los tratamientos, en comparación con el testigo absoluto. con base en los resultados sobre infección es evidente que, en comparación con el testigo absoluto, todos los tratamientos presentaron un alto grado de infección, destacándose la aplicación de trichoderma sp. como el tratamiento con mayor protección para las plantas de fríjol, ya que para la cosecha presentó la menor incidencia y los menores daños en las raíces y en las plantas. este tratamiento mantuvo un comportamiento similar a lo largo de todo el ciclo de cultivo, por lo que merece considerarse como una posibilidad para el manejo de esta enfermedad, siempre y cuando se agoten otras instancias en la investigación, como un aumento en la concentración de inóculo y en la dosis, así como la modificación de las frecuencias de aplicación. colonización y número de esporas de e. colombiana para la variable porcentaje de colonización de la micorriza e. colombiana, no se observaron diferencias significativas entre los diferentes tratamientos de la micorriza, sola y combinada con trichodermasp. y con p. fluorescens. la colonización de las raíces de fríjol presentó variaciones amplias entre los tratamientos aplicados. cabe anotar que e. colombiana no ha sido observada en suelos con ph mayor a 5,5 y que la presencia de esta micorriza no se ha relacionado con otras características del suelo diferentes al ph (sánchez y sieverding, 1984). esto indica su adaptación a condiciones muy específicas y que con el ph del suelo utilizado pudo verse afectada la sobrevivencia de las esporas. la colonización por e. colombiana al momento de la floración fue 54,2%, al llenado de vainas, 68,8% y a la cosecha, 47,7%. sin embargo, se esperaba una mayor infección de la micorriza al momento de la cosecha, con respecto a las dos evaluaciones anteriores, aspecto que no se observó en la presente investigación. el tratamiento con la micorriza en combinación con p. fluorescens presentó la infección más baja, con 37,6% al momento de la floración, 33,9% al llenado de vainas y 34,0% a la cosecha. los factores causantes de la baja colonización de las plantas podrían estar relacionados con el sinergismo entre los dos organismos, ya que ellos compiten por nutrientes del suelo y por espacio en la raíz; con una reducción en la viabilidad de las esporas o con una germinación deficiente. la baja tasa de infección de la micorriza también podría deberse a un contacto irregular con las raíces del fríjol y a su distribución al azar en el suelo, lo que podría evitarse con una inoculación de las plántulas en el momento de la siembra. este tratamiento con la micorriza presentó una menor esporulación: 19,9 al momento de la floración, 12,8 al llenado de vainas y 18,8 a la cosecha. el tratamiento de la micorriza más p. fluorescens presentó un número de esporas similar al de la micorriza sola, con 28,0 esporas al momento de la floración, 11,1 avendaño et al.: control biológico del marchitamiento... 67 2006 esporas al llenado de vainas y 15,5 a la cosecha. esta baja esporulación podría indicar que, ante las limitaciones para la infección, el proceso reproductivo se vio afectado; esta situación quizá esté también relacionada con la invasión de la raíz y con la presencia de algunos factores desfavorables a la esporulación. literatura citada abawi, g. y m. pastor-corrales. 1990. roots rots of beans in latin america and africa: diagnosis, research methodologies and management strategies. centro internacional de agricultura tropical (ciat), palmira (colombia). allen, m. 1996. the ecology of arbuscular mycorrhizas: a look back into the 20th century and a peek into the 21st. mycology res. 100, 769-782. borda, f. y g. arbeláez. 1993. determinación del antagonismo del aislamiento t-95 de trichoderma harzianum sobre fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum en plantas de pepino cohombro. agronomía colombiana 10, 45-51. campbell, r. 1989. biological control of microbial plant pathogens. cambridge university press, cambridge. carver, c., d. pitt y d. rhodes. 1996. an etiology and biological control of fusarium wilt of pinks (dianthus caryophyllus) using trichoderma aureoviride. plant pathol. 45, 618-630. duarte, m. y e. gil. 1977. control biológico de fusarium oxysporum y rhizoctonia solani en fríjol phaseolus vulgaris, mediante la acción combinada e individual de trichoderma sp. y micorrizas arbusculares. trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad distrital francisco josé de caldas, bogotá. elías, r., o. arcos y g. arbeláez. 1993. antagonismo de algunas especies de trichoderma aisladas de suelos colombianas para el control de fusarium oxysporum y rhizoctonia solani. agronomía colombiana 10, 52-61. pérez, j. y j. leguizamón-caicedo. 1998. interacciones entre micorrizas nativas, pseudomonas spp. fluorescentes y calcio en el manejo de fusarium spp. en esparragos. cenicafé 49, 211-223. sánchez, m. y e. sieverding. 1984. estudio de la fitosanidad de inóculos de micorriza vesiculo arbuscular. suelos ecuatoriales 14, 149-150. schisler, d.a., p.j. silinger y r.j. bothast. 1997. effects of antagonist cell concentration and two-strain mixtures on biological control of fusarium dry rot of potatoes. phytopathol. 87, 177-183. sieverding, e. 1983. manual de métodos para la investigación de la micorriza vesículo arbuscular en el laboratorio. centro internacional de agricultura tropical (ciat), palmira (colombia). sylvia, d., b. graham y t. garner. 1999. principles and applications of soil microbiology. prentice hall, new york. xi, k., h. sthephens y h. verma. 1996. application of formulated rhizobacteria against root rot of field pea. plant pathol. 45, 1150-1158. agronomía 23-2. 2005.pdf determinación de las etapas críticas en el desarrollo fenológico del cultivo de la papa solanum phureja, frente al ataque de la polilla guatemalteca tecia solanivora (lepidóptera: gelechiidae) determining critical stages in the solanum phureja potato crop’s phenological development regarding guatemalan potato moth tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae) attack jaiver danilo sánchez1, aristóbulo lópez2 y luis ernesto rodríguez3 abstract: the critical stage of creole potato solanum phureja ‘criolla colombia’ variety’s phenological development, regarding the guatemalan potato moth tecia solanivora (povolny), was determined in the present work. four stages were established according to the crop’s phenological development: vegetative growing, blooming, fruit formation and ripening to senescence. a treatment was applied for each stage. there were four releases of 60 t. solanivora pairs, one per week, keeping the remaining time pest-free. the witness treatment was kept pest-free during the whole development cycle. treatments were evaluated using a completely randomized design with five treatments and two replications. tuber weight and number per category and total obtained at harvest and incidence and severity of injury on tubers affected by the guatemalan moth were the variables which were evaluated. the results demonstrated that the fourth crop stage was the most critical regarding pest attack, since it presented the highest weight of affected tubers, although the pest causes injury from the very start of tuber formation. affected tubers evaluated during the phenological stages presented no differences regarding severity of injury, demonstrating that tuber injury intensity does not depend on the crop stage during which the pest occurs. pest cycle length was roughly 66–68 days in experiment conditions. additional key words: creole potato, injury severity, injury incidence, critical stage resumen: bajo condiciones semicontroladas en casa de malla, se determinó el ciclo de vida de la polilla guatemalteca tecia solanivora (povolny) y su relación con la etapa crítica en el desarrollo fenológico de la papa criolla solanum phureja variedad ‘criolla colombia’, en la que el cultivo fue más vulnerable al ataque de la plaga. de acuerdo al desarrollo fenológico del cultivo, se establecieron cuatro etapas: crecimiento vegetativo, floración, fructificación y madurez; cada etapa correspondió a un tratamiento en el que se realizaron cuatro liberaciones de 60 parejas de t. solanivora (una por semana). el tratamiento testigo se mantuvo sin plaga durante todo el ciclo de desarrollo. la evaluación se realizó bajo el diseño completamente al azar con cinco tratamientos y dos repeticiones. las variables evaluadas en la cosecha fueron: peso y número de tubérculos por categoría, e incidencia y severidad de daño en los tubérculos afectados por la polilla guatemalteca. los resultados mostraron que la duración del ciclo de la plaga fue de aproximadamente 66-68 d, y la etapa fenológica en que el cultivo fue más vulnerable al ataque de la plaga estuvo entre la madurez y la senescencia, presentando el mayor peso de tubérculos afectados, aunque la plaga ocasionó daños desde el inicio de la tuberización. los tubérculos afectados no presentaron diferencias en la severidad de daño, lo que demuestra que ésta no depende de la etapa en la que se presenta la plaga en el cultivo. palabras claves adicionales: papa criolla, incidencia, severidad, ciclo de vida fecha de recepción: 01 de septiembre de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 ingeniero agrónomo, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jadasato@yahoo.com 2 investigador principal, programa nacional de manejo integrado de plagas (mip), corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), c.i. tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: alopez@corpoica.org.co 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: lerodriguezmo@unal.edu.co prote c c ión de cultivos agronomía colombiana 23(2): 230-238, 2005 sánchez et al.: determinación de las etapas críticas... 2312005 introducción la introducción de la polilla guatemalteca de la papa, tecia solanivora (povolny), en colombia y su dispersión a las principales zonas productoras del tubérculo, viene ocasionando pérdidas económicas significativas a los productores. esta plaga ataca a todas las variedades cultivadas. para intentar controlarla se ha intensificado la utilización de productos químicos. esto ha generado el aumento de los costos de producción y la disminución de la rentabilidad del cultivo. la polilla guatemalteca tiene una estrecha relación con la papa, y este tubérculo se considera como el único sustrato alimenticio para las larvas de esta especie. se cree que la planta posee algunas sustancias atrayentes para los adultos del insecto, emitidas por la planta con mayor intensidad cuando se inicia el proceso de tuberización. por esta razón, cuando se lleva la vigilancia de la población con trampas de feromona sexual, las capturas semanales de machos aumentan (trillos y arias, 1998). luna et al. (1998) encontraron en el municipio de sibaté (cundinamarca) que las mayores poblaciones de machos capturados semanalmente por trampa se presentaron en el momento del aporque y en la maduración y cosecha de las principales variedades cultivadas en la zona (‘parda pastusa’ y ‘criolla’). soriano y pedraza (1998), en un estudio sobre la relación entre el comportamiento de la población de machos de t. solanivora y el desarrollo del cultivo de papa, encontraron que el inicio de la formación de tubérculos es el estímulo que provoca el pico de población más alto registrado a lo largo del cultivo. son varios los factores que determinan el nivel de población del insecto, entre ellos, la disponibilidad de tubérculos susceptibles al ataque y el nivel de precipitación (hernández y león, 1998). por su parte, eraso y echevarría (1998), al estudiar la apetencia de t. solanivora en condiciones de almacenamiento en las variedades ‘ica nariño’, ‘parda pastusa’, ‘diacol capiro’, ‘ica san pedro’, ‘mambera’ y ‘criolla amarilla’, encontraron que ninguna de ellas presentaba resistencia o tolerancia al ataque de la plaga. cañón (1999), al evaluar dos sistemas de cultivo de papa criolla como monocultivo y en asocio con arveja, encontró que no había diferencias entre los daños producidos por la polilla en ambos sistemas. el desarrollo del cultivo de papa puede dividirse en: crecimiento vegetativo, desarrollo de las partes vegetativas cosechables, desarrollo reproductivo y senescencia (valbuena, 2000). el desarrollo vegetativo comprende cuatro estadios principales, según la escala bbch: germinación-brotación, desarrollo de hojas, formación de brotes laterales y crecimiento longitudinal de brotes principales; durante estos estadios se presenta el inicio de la brotación del tubérculo-semilla y el desarrollo de brotes, comienza la formación de raíces y tallos con su posterior emergencia, se forman los brotes laterales y se da el crecimiento longitudinal de los brotes principales. en papa criolla la emergencia se inicia 15 días después de la siembra (dds), pero sólo hasta 21 dds ha emergido más de 50% de la población de plantas. el crecimiento de raíces y estolones a 30 dds es progresivo; en plantas que provienen de tubérculos-semillas de categoría primera y segunda, los estolones se forman hasta los 51 dds y, en plantas provenientes de tubérculos-semillas categoría tercera, hasta los 58 dds (bello y pinzón, 1997). en las primeras semanas del cultivo, el aumento en el número de hojas es lento y a partir de los 65 dds es acelerado, hasta alcanzar un punto máximo 107 dds; luego, se observa un descenso gradual hasta los 121 dds, cuando se realiza la cosecha (meier, 2001). el desarrollo de las partes vegetativas cosechables del cultivo se inicia con la formación de los tubérculos, cuando las puntas del primer estolón se hinchan dos veces el diámetro del resto del estolón, para continuar con el desarrollo del tubérculo hasta alcanzar el máximo de su masa total; los tubérculos se pueden desprender fácilmente de los estolones, pero la piel aún no está madura: se quita fácilmente con el pulgar. posteriormente, se presenta la maduración de la piel: en el extremo apical del tubérculo, la piel no se quita con el pulgar (meier, 2001). este estadio se puede subdividir en tres etapas: la primera es la formación del tubérculo, entre 8 y 13 semanas; la segunda, engrosamiento y diferenciación, entre 13 y 16 semanas, y la tercera, el llenado final, a partir de las 16 semanas después de siembra (alvarado, 1986). en papa criolla la formación de tubérculos se inicia a partir de los 51 dds; después de 79 dds y hasta la cosecha, sigue un periodo de engrosamiento y diferenciación, que se caracteriza por un aumento acelerado en el peso y el tamaño de los tubérculos (bello y pinzón, 1997). el crecimiento reproductivo del cultivo corresponde a la aparición del órgano floral, en donde se presenta el desarrollo que va desde la antesis hasta el final de floración; a continuación se inicia la formación de fruto, que incluye su desarrollo y maduración final. en papa criolla los primeros botones florales se 232 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana observan, para más de 50% de la población, 44 dds, mientras que la senescencia del cultivo se inicia desde el comienzo del amarillamiento de las hojas hasta la cosecha (meier, 2001). el objetivo de este trabajo fue determinar la etapa o las etapas fenológicas críticas del desarrollo del cultivo de papa criolla solanum phureja variedad ‘criolla colombia’ ante al ataque de tecia solanivora; además, profundizar en el conocimiento de la plaga y su relación con el cultivo y, a partir del conocimiento de la biología del insecto, elaborar recomendaciones preliminares sobre la etapa o etapas en que se deben aplicar las medidas de control. materiales y métodos la investigación se llevó a cabo en el centro de investigación tibaitatá de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), localizado en el municipio de mosquera (cundinamarca), a 4º 42’ latitud norte y 74º 12’ longitud oeste, con una altitud de 2.550 msnm, temperatura media anual de 14 ºc, precipitación promedia anual de 657 mm y humedad relativa promedia de 80%. se realizó un experimento en condiciones semicontroladas en la casa de malla del programa nacional de manejo integrado de plagas (mip) de corpoica, realizando un control estricto de la población de polilla guatemalteca en cada tratamiento. la temperatura promedio durante el tiempo del experimento en la casa de malla fue 15 ºc. material biológico los adultos de polilla guatemalteca utilizados se obtuvieron de las unidades de cría establecidas en el laboratorio de entomología del mip. para la obtención de los adultos de t. solanivora utilizados en la investigación se colocaron parejas de adultos de t. solanivora en cámaras de oviposición (frascos de vidrio de 250 ml). los frascos se taparon con muselina y se colocaron boca abajo sobre una bandeja. las hembras ovipositaron sobre toallas de papel puestas debajo de las cámaras. estos papeles se recogieron diariamente. los adultos se alimentaron con ayuda de un algodón impregnado de solución de miel de abeja al 10%. los papeles con las posturas se mantuvieron durante 7 d en cajas de petri. un día antes de la eclosión, los huevos fueron trasladados a las cámaras de desarrollo, donde se colocaron sobre tubérculos sanos. como cámaras de desarrollo se utilizaron cubetas plásticas semitransparentes de 33 cm de longitud, 26 cm de ancho y 10 cm de altura; la parte superior de la cubeta se cubrió con muselina, permitiendo la circulación de aire en el interior la cámara. en estas cámaras se desarrollaron los cuatro estados larvales y la pupa hasta la emergencia del adulto. los adultos se recolectaron y se trasladaron a las cámaras de oviposición para iniciar de nuevo el ciclo. el periodo transcurrido desde la postura hasta la emergencia del adulto fue aproximadamente de 48 d, bajo condiciones del laboratorio de entomología, con temperatura promedio de 25 ºc y humedad relativa de 80%. material de campo se utilizó semilla seleccionada libre de plagas y enfermedades de solanum phureja variedad ‘criolla colombia’, con un diámetro de 2-3 cm. antes de la siembra, los tubérculos se protegieron con el fungicida vitavax® (3 g de producto comercial por kilogramo de semilla) y con el insecticida lorsban 2,5% dp® (1 g de producto comercial por litro), para evitar la entrada de plagas o enfermedades en el cultivo. con el fin de garantizar la ausencia de polilla guatemalteca y otras plagas, como gusano blanco, se construyó una casa de malla en un lote del centro de investigación tibaitatá donde no se había sembrado ningún cultivo durante más de cinco años y alejado de otros lotes sembrados con papa. las especificaciones de la casa de malla fueron 40 m de longitud y 8 m de ancho, con estructura metálica completamente cubierta con muselina y un zócalo de plástico en el borde inferior enterrado 30 cm. se dividió en 10 compartimientos, cada uno de 8 m de longitud y 4 m de ancho, totalmente aislados entre sí con muselina y con el zócalo de plástico para evitar el paso de insectos entre los compartimientos y el exterior. cada compartimiento tenía entrada independiente, constituida por una cabina de 2 x 2 m, para garantizar un aislamiento total entre el compartimiento y el exterior mediante un sistema de doble puerta. en la casa de malla se instaló un pluviómetro y se realizó el registro diario para establecer la precipitación acumulada durante cada una de las etapas de desarrollo del cultivo. el registro de temperatura se hizo cada día con un termómetro de máxima y mínima. sánchez et al.: determinación de las etapas críticas... 2332005 tratamientos evaluados para evaluar el daño de t. solanivora en el cultivo de solanum phureja variedad ‘criolla colombia’, se determinaron cuatro etapas fenológicas durante el ciclo de crecimiento del cultivo (tabla 1). los tratamientos evaluados se presentan en la tabla 2. los adultos, una vez emergieron de la pupa, se recolectaron en frascos de vidrio de 125 ml y se mantuvieron un día en él, antes de ser liberados, para asegurar la cópula. durante este tiempo se alimentaron con solución de miel. en cada frasco se aisló a 10 parejas. en cada introducción del insecto en la casa de malla, se liberaron 60 parejas, para un total de 240 parejas en cada etapa evaluada del cultivo. los frascos se abrieron en el interior de la casa de malla, haciendo con ellos desplazamientos en zig-zag para ayudar a que las poblaciones liberadas de polillas se distribuyeran homogéneamente en el cultivo. diseño experimental se aplicó un diseño completamente al azar con submuestreo, con cinco tratamientos (t1-t5) y dos repeticiones por tratamiento. como unidad experimental se utilizó cada uno de los compartimientos de la casa de malla, con un área de 32 m2. en cada unidad experimental se sembraron cinco surcos de papa criolla, con una distancia de siembra de 0,75 m entre surcos y 0,25 m entre plantas. tabla 1. etapas del desarrollo del cultivo de papa criolla solanum phureja var. ‘criolla colombia’ evaluadas en la investigación (meier, 2001; bello y pinzón, 1997; valbuena, 2000). etapa dds* etapa fenológica estadios según escala bbch descripción de la etapa descripción del desarrollo del tubérculo i. 1-35 crecimiento vegetativo germinación-brotación, desarrollo de hojas, formación de brotes laterales y crecimiento longitudinal de brotes. desde la siembra del tubérculo-semilla hasta el inició de floración, que coincide con el inicio de la tuberización. se inicia con la siembra del tubérculo-semilla. luego comienza la emergencia y el desarrollo de las puntas de los estolones, hasta que se inicia el desarrollo de tubérculos. ii. 36-65 floración aparición del órgano floral y floración. desde la aparición de los primeros botones florales hasta cuando la planta inicia el incremento acelerado en la producción de área foliar (cierre de calles). formación de tubérculos a partir de la punta del estolón; la iniciación del tubérculo es controlada por reguladores hormonales de crecimiento. iii. 66-90 fructificación formación de fruto y maduración del fruto. se inicia con el incremento acelerado de número de hojas en la planta hasta cuando se termina la emisión de nuevas hojas y empieza la senescencia de la planta. engrosamiento y diferenciación de los tubérculos, con un incremento acelerado en su tamaño y peso. iv. 91-120 madurez y senescencia se detiene la emisión de hojas, la fotosíntesis decrece gradualmente y el follaje eventualmente muere. la tasa de crecimiento del tubérculo es lenta. el contenido de materia seca en los tubérculos alcanza el máximo valor, la piel del tubérculo se endurece aumentando su espesor. dds = días después de siembra tabla 2. descripción de los tratamientos para evaluar el daño de tecia solanivora en las distintas etapas de desarrollo del cultivo de papa criolla solanum phureja. tratamiento 1 cuatro introducciones de t. solanivora durante el crecimiento vegetativo (etapa i). las liberaciones se realizaron 14, 21, 28 y 35 dds. se mantuvo el cultivo libre de plaga durante el resto del ciclo. una vez se inició la emergencia de la segunda generación de la plaga, se realizó control químico para evitar que ésta produjera daño. tratamiento 2 cuatro introducciones de t. solanivora durante la floración (etapa ii). las liberaciones se realizaron 41, 48, 55 y 62 dds, manteniendo el resto del ciclo del cultivo libre de plaga. ante la emergencia de la segunda generación de la plaga, se efectuó control químico de estas poblaciones. tratamiento 3 cuatro introducciones de t. solanivora durante la fructificación (etapa iii), manteniendo libre de plaga el resto del ciclo del cultivo. las liberaciones se realizaron 69, 76, 83 y 90 dds. tratamiento 4 cuatro introducciones de t. solanivora en la fase de madurez y senescencia (etapa iv). las liberaciones se realizaron 92, 99, 105 y 112 dds. tratamiento 5 se mantuvo el cultivo libre de plaga durante todo el ciclo de desarrollo del cultivo. dds = días después de siembra 234 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana variables evaluadas en la cosecha se tomaron cinco muestras de cuatro plantas consecutivas, ubicadas en un metro lineal del surco de los tres surcos centrales. no se tuvieron en cuenta las plantas de los extremos para eliminar el efecto de bordes. los tubérculos cosechados se lavaron, secaron y clasificaron en tres categorías según el diámetro, así: primera o gruesa, con diámetro mayor a 4 cm; segunda o pareja, con diámetro entre 2 y 4 cm, y tercera o riche, con diámetro inferior a 2 cm. se determinó y registró la información de las variables (peso y número de tubérculos total y por categoría), discriminando en cada caso entre peso y número de tubérculos sanos y afectados; también se evaluó la severidad de daño (tabla 3), de acuerdo con la escala propuesta por arias et al. (1996b). para medir la severidad de daño en cada tubérculo, éste se fraccionó en cuatro partes: si sólo una de las partes se encontraba afectada, se asumía un 25% de daño y así sucesivamente. insecticidas tuvo como objetivo eliminar los adultos de la segunda generación, para evitar una nueva generación que ocasionara daño en los tubérculos. vigilancia de t. solanivora una vez iniciadas las introducciones de polilla guatemalteca en las unidades experimentales de acuerdo con cada tratamiento, se instalaron trampas en las unidades experimentales contiguas, para vigilar que las polillas liberadas no se pasaran a ellas; no hubo capturas en las trampas, lo que confirmó las condiciones apropiadas de la casa de malla. en los tratamientos, se vigiló la emergencia de la segunda generación de los insectos introducidos por medio de trampas con feromona. análisis estadístico para las variables peso y número de tubérculos en total y por categoría, sanos y afectados por tecia solanivora, se realizó prueba de normalidad y análisis de varianza. en aquellas variables en las que se encontraron diferencias entre tratamientos con el análisis de varianza, se realizó la prueba de comparación de medias de tukey. para evaluar la severidad de daño en los tubérculos afectados, a las proporciones de tubérculos según el grado de severidad se les realizó la prueba de normalidad y se transformó por raíz cuadrada; los datos se ajustaron a una distribución normal, por lo que se realizó el análisis de varianza para determinar si los tratamientos presentaban diferencias. resultados y discusión rendimiento del cultivo el peso y número de tubérculos obtenidos en total y por categoría no presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos (tabla 4). los tubérculos de categoría segunda representaron entre 59% y 66% del peso total. el peso de tubérculos de categoría primera representó en los distintos tratamientos un rendimiento entre 5,4% y 9,5% y el de los tubérculos de categoría tercera, entre 24,6% y 35,2%. el mayor número de tubérculos correspondió a la categoría tercera, con excepción del t3 que presentó el mayor número de la categoría segunda. el número de tubérculos de primera representó un porcentaje bajo del total. el tamaño de los tubérculos obtenidos en la investigación fue menor, teniendo en cuenta la densidad de siembra utilizada (arias et al., 1996a). tabla 3. escala de severidad de daño de tubérculos ocasionada por la polilla guatemalteca tecia solanivora (arias et al., 1996b). grado escala de daño 0 25% 1 50% 2 75% 4 100% teniendo en cuenta que las introducciones de polilla guatemalteca en la casa de malla se realizaron de forma controlada, se determinó la duración del período huevo-adulto del insecto en las condiciones del experimento. este periodo fue el comprendido entre la primera liberación de polilla guatemalteca y la aparición de adultos de la segunda generación, detectada con la colocación de trampas de feromona. para conocer la duración del periodo, se instalaron trampas de feromona en los tratamientos t1 y t2. estas trampas se instalaron 25 d después de la cuarta introducción de polilla guatemalteca en cada tratamiento, y de esta manera se evitó que los adultos liberados cayeran en las trampas. las trampas se revisaron cada dos días y se registraron las capturas. una vez se presentó la segunda generación, se realizaron aplicaciones con el insecticida lorsban® (i.a. chlorpyrifos) y se continuó el registro de las capturas. la aplicación de los productos sánchez et al.: determinación de las etapas críticas... 2352005 el análisis de las variables de rendimiento –peso y número de tubérculos, total y por categoría– no presentó diferencias significativas entre tratamientos. esto se debe a que el ataque de la plaga no afecta la distribución de la materia seca a los tubérculos y, por lo tanto, tampoco afecta el rendimiento biológico, pero sí la calidad del tubérculo y el rendimiento comercial del cultivo. incidencia de daño por t. solanivora en el peso de tubérculos total y de categoría segunda afectados por t. solanivora, se encontraron diferencias significativas entre tratamientos. para el peso de tubérculos de primera y tercera afectados no se encontró diferencias entre tratamientos (tablas 5 y 6). para el número de tubérculos totales y de las categorías primera y segunda afectados se presentaron diferencias significativas, pero no para el número de tubérculos de categoría tercera afectados (tablas 5 y 6). el número de tubérculos afectados durante las etapas ii, iii y iv fue similar, lo que confirma que el tabla 4. peso y número de tubérculos por categoría en papa criolla solanum phureja. tratamiento peso total de tubérculos número total de tubérculos categoría primera (%) categoría segunda (%) categoría tercera (%) peso total (g) categoría primera (%) categoría segunda (%) categoría tercera (%) número t1etapa i 5,4a 59,4a 35,2a 685,88a 1,6a 36,0a 62,4a 48,4a t2 etapa ii 9,5a 62,9a 24,6a 525,99a 4,1a 43,0a 53,0a 34,2a t3 etapa iii 8,2a 65,9a 25,8a 672,33a 3,1a 51,9a 45,0a 39,3a t4 etapa iv 7,2a 61,8a 30,9a 658,05a 2,9a 43,6a 53,5a 41,5a t5 testigo 6,6a 60,6a 30,6a 518,20a 2,9a 46,3a 50,7a 41,0a p > f 0,936 0,726 0,366 0,380 0,763 0,716 0,399 0,233 coeficiente de variación 45,25 56,28 53,42 42,14 15,56 28,04 29,97 18,67 valores con la misma letra en la misma columna no presentaron diferencias significativas (p > 0,05). tabla 5. peso y número de tubérculos sanos y afectados de papa criolla solanum phureja por tecia solanivora en la variedad ‘criolla colombia’, según tratamiento. tratamiento peso de tubérculos sanos (%) peso de tubérculos afectados (%) número de tubérculos sanos (%) número de tubérculos afectados (%) t1 etapa i 84,4 4,0b 84,7 4,1b t2 etapa ii 65,5 24,9c 54,9 28,7c t3 etapa iii 70,4 20,3c 65,4 26,2c t4 etapa iv 54,8 33,4d 60,5 28,9c t5 testigo 84,7 0,0a 88,2 0,0a p > 0,05 0,0013 0,0004 coeficiente de variación 49,87 20,99 valores con la misma letra en la misma columna no presentaron diferencias significativas (p > 0,05). tabla 6. peso y número de tubérculos de papa criolla solanum phureja afectados por tecia solanivora, según categoría y tratamiento. tratamiento peso de tubérculos de primera afectados (%) peso de tubérculos de segunda afectados (%) peso de tubérculos de tercera afectados (%) número de tubérculos de primera afectados (%) número de tubérculos de segunda afectados (%) número de tubérculos de tercera afectados (%) t1 etapa i 0,00a 68,00ab 32,00a 0,00a 45b 55a t2 etapa ii 21,54a 43,99b 34,46a 6,12bc 32,65c 61,22a t3 etapa iii 4,09a 49,12b 46,78a 0,97ab 34,95c 64,07a t4 etapa iv 14,98a 67,94c 17,08a 5,75c 56,66c 37,5a t5 testigo 0,00a 0,00a 0,00a 0,00a 0,00a 0,00a p > f 0,0834 0,0072 0,1118 0,0472 0,0011 0,0621 coeficiente de variación 52,89 62,49 67,78 49,46 33,26 35,86 valores con la misma letra en la misma columna no presentaron diferencias significativas (p 0,05) ataque de la plaga se presenta desde el inicio de tuberización; por lo tanto, la plaga no tiene preferencia por un determinado estado de desarrollo de los tubérculos. 236 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana en los tratamientos en los que se realizaron introducciones de t. solanivora, se evidenció que el mayor peso de tubérculos afectados correspondió a la categoría segunda, pues, al ser los más abundantes, tuvieron mayor probabilidad de ser encontrados y afectados por las larvas de polilla. el testigo no presentó tubérculos afectados por t. solanivora, ya que las poblaciones del insecto se controlaron estrictamente en la casa de malla, y se puede afirmar, por lo tanto, que los resultados reflejan la capacidad de daño que tiene el insecto en cada etapa de desarrollo del cultivo, con las poblaciones introducidas en cada tratamiento y con las condiciones ambientales presentes. durante el desarrollo vegetativo del cultivo (etapa i), 4,0% del rendimiento y 4,1% de los tubérculos fueron afectados por t. solanivora, y la incidencia de daño, comparada con las demás etapas, fue baja por la falta de tubérculos disponibles para ser afectados por la plaga. el daño ocasionado durante la etapa i fue causado probablemente por la descendencia de las polillas introducidas en la cuarta liberación, realizada 35 dds, que encontraron tubérculos ya formados (en papa criolla, esto ocurre a los 50 dds) y se observó, dos semanas después, un aumento de la población de larvas que atacan a los tubérculos. de esta manera, la descendencia de las introducciones uno, dos y tres de t. solanivora no encontró en la etapa i tubérculos formados que pudiera afectar. las etapas ii, iii y iv del cultivo son estadísticamente similares en número de tubérculos afectados por t. solanivora. sin embargo, el peso afectado fue mayor en la etapa iv y se diferenció estadísticamente de las etapas ii y iii (tabla 6). la diferencia en peso se explica porque en las etapas ii y iii los tubérculos son órganos dominantes de depósito de fotoasimilados y tal vez éstos sean asignados en mayor cantidad hacia los tubérculos más competitivos, que fueron los no afectados, mientras que los tubérculos afectados son posiblemente órganos de demanda menos eficientes. esto teniendo en cuenta que el máximo crecimiento de un tubérculo depende de su potencial de llenado, de la disponibilidad de órganos fuente y de la competencia interna entre los tubérculos y otros órganos demanda (cabezas, 2002). en la etapa de madurez y senescencia (etapa iv), los tubérculos están cerca de alcanzar o han alcanzado el tamaño de cosecha y su tasa de crecimiento es lenta, porque la distribución de materia seca es baja (valbuena, 2000). durante esta etapa, la mayor parte de los fotoasimilados ya ha sido distribuida entre los distintos órganos de demanda y la planta al parecer no los removiliza al presentarse el ataque de la plaga, por lo que una mayor cantidad de materia seca puede quedar almacenada en tubérculos afectados durante esta etapa. la etapa de madurez y senescencia del cultivo de papa criolla es la más crítica frente al ataque de la plaga, pues, a pesar de que se introdujo la misma proporción de población en todas las etapas de desarrollo del cultivo, durante ésta fue mayor la disminución en el peso de tubérculos aptos para la comercialización; otra razón para considerarla como una etapa crítica es que durante el desarrollo del cultivo la población de la plaga se incrementa en los lotes comerciales de papa (luna et al., 1998; ñústez et al., 1998). a pesar de que la plaga no ocasiona disminución en el potencial de rendimiento del cultivo, sí afecta la rentabilidad del cultivo, al disminuir la cantidad y el peso de tubérculos con calidad comercial. si se suman los daños ocasionados en cada etapa del cultivo, el peso afectado por la plaga desde la siembra sería 82,6% y desde el inicio de la tuberización, 78,6%, y el número de tubérculos afectado desde la siembra, 87,9% y desde el inicio de la tuberización, 83,1%. esto muestra la capacidad potencial de daño de la plaga si no se implementan prácticas de manejo para la población del insecto. severidad de daño por t. solanivora para evaluar la severidad de daño ocasionado por la polilla guatemalteca, se estableció la escala de daño; de acuerdo con el número de tubérculos afectados en cada categoría, se obtuvo el porcentaje de tubérculos en cada uno de los grados (tabla 7). entre las diferentes etapas de desarrollo del cultivo no se presentaron diferencias en la severidad del daño de los tubérculos afectados. la severidad del daño causado a los tubérculos no depende de la etapa fenológica en la cual se presenta el ataque de la polilla guatemalteca; depende seguramente de factores de tipo físico, como el lugar donde se realiza la oviposición, la cercanía del tubérculo a la superficie o a grietas del suelo. de acuerdo con estas condiciones se presenta una mayor o menor oportunidad de que un mismo tubérculo sea atacado por un mayor número de larvas. esto concuerda con lo afirmado por cañón (1999), que no encontró diferencias en la severidad del daño ocasionado por t. solanivora sánchez et al.: determinación de las etapas críticas... 2372005 en papa criolla en monocultivo y asociada con arveja. ramos et al. (1995), con diferentes láminas de riego aplicadas al cultivo de papa, determinaron, a través de un modelo lineal, que la humedad tenía sólo un efecto de 11% en la severidad del daño ocasionado por la plaga. duración del período de huevo-adulto de t. solanivora se determinó la duración del periodo comprendido entre la primera liberación de adultos de t. solanivora y el inicio de la captura de adultos de la segunda generación. en este periodo la polilla guatemalteca completa su ciclo de vida: una vez liberados los adultos de un día de emergidos de la pupa, las hembras inician al día siguiente la oviposición; de igual forma, una vez que emergen los adultos de la segunda generación, las hembras inician la oviposición dos días después. en los tratamientos se realizó la vigilancia de la emergencia de la segunda generación de los insectos introducidos por medio de trampas con feromona, y sólo en los t1 y t2 se presentaron capturas de polillas. en el t1, la primera liberación se hizo 14 dds y la primera captura de adultos, 68 d después de esta liberación. en el t2, la captura de los primeros adultos de la segunda generación se registró 66 d después de la primera liberación de adultos, realizada a su vez 41 dds. de acuerdo con esto y bajo las condiciones del experimento, la polilla guatemalteca completó su ciclo de vida en un período de 66-68 d. para implementar el programa de manejo integrado de polilla guatemalteca en campo, es necesario el conocimiento de aspectos de la biología y ecología del insecto. uno de éstos es la duración del periodo en que el insecto completa su ciclo de vida (huevo-adulto), de manera que con una vigilancia adecuada de la plaga se podrá predecir en qué etapa del cultivo se presentan las mayores poblaciones del insecto y tomar una acertada decisión sobre su manejo. en un lote de cultivo, sin residuos de cosecha, la llegada de la polilla guatemalteca se presentaría a partir del inicio de tuberización y del ciclo del insecto de la población presente en el lote, que daría origen a una sola generación de reproducción en el lote. sin embargo, si hay fuentes de infestación anteriores o nuevas a partir del inicio del cultivo, las poblaciones dependerían de la cantidad de población inicial, de la población inmigrante y dos generaciones de reproducción en el campo de cultivo. también es importante considerar que en variedades de papa de ciclo más largo, el número de generaciones de polilla que se podría presentar es mayor. para realizar un manejo racional y eficiente de la polilla guatemalteca de la papa y evitar el daño económico al productor, se debe realizar una vigilancia oportuna y constante de las poblaciones y relacionar el ciclo de desarrollo del cultivo de papa con el ciclo de vida del insecto, con el fin de predecir los periodos de mayor emergencia de adultos del suelo y optimizar el control de la plaga. conclusiones se determino que la etapa de madurez y senescencia del desarrollo fenológico de la papa, comprendida entre el inicio de la senescencia del cultivo y la cosecha, es tabla 7. severidad de daño en tubérculos de papa criolla solanum phureja afectados por tecia solanivora, según categoría y tratamiento. tratamiento severidad en tubérculos de primera (%) severidad en tubérculos de segunda (%) severidad en tubérculos de tercera (%) grado grado grado 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 t1 etapa i 0 0 0 0 21,5 7,15 7,15 64,25 25 33,3 16,6 25 t2 etapa ii 16,6 16,6 11,1 55,5 15,4 38,0 11,3 35,0 11,2 23,8 28,8 36,2 t3 etapa iii 33,3 33,3 33,3 0 19,4 44,4 13,8 22,2 0 0 30,9 69,1 t4 etapa iv 20 10,0 36,7 33,3 33,0 27,7 5,5 33,3 0 37,5 6,2 56,3 t5 testigo 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 0 0 0 p > f 0,871 0,730 0,142 0,103 0,236 0,139 0,626 0,277 0,178 0,257 0,74 0,172 coeficiente de variación 58,77 50,29 36,13 30,96 45,08 40,04 57,35 49,88 34,97 43,79 21,51 42,05 no se presentaron diferencias significativas (p > 0,05). 238 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana altamente crítica frente al ataque de la polilla guatemalteca, ya que, con el mismo nivel de población, la plaga ocasionó una pérdida mayor en peso de tubérculos aptos para la comercialización. las poblaciones de adultos de la polilla guatemalteca presentes en el cultivo desde el inicio de la tuberización tienen incidencia significativa en el daño a los tubérculos y ésta depende de los niveles de la población. la severidad del daño causado a los tubérculos no depende de la etapa fenológica en que se presenta el ataque de la polilla guatemalteca. en condiciones de cultivo de casa de malla, con temperatura media de 15 °c, la polilla guatemalteca completa su ciclo de vida en un período de 66-68 d. se recomienda tener en cuenta la duración del ciclo de vida de la polilla, determinada en este estudio, para predecir aumentos drásticos de la población debidos a la emergencia de adultos de una primera generación de reproducción en el campo de cultivo. de esta manera es posible utilizar los recursos para el control del insecto con mayor eficiencia y con mejores resultados. con base en los resultados de este trabajo, se recomienda realizar investigaciones en las que se determinen con mayor precisión los umbrales de advertencia y toma de decisiones con respecto al control de la polilla guatemalteca. literatura citada alvarado, l.f. 1986. crecimiento del cultivo de la papa. pp. 161169. en: memorias del curso “control integrado de plagas en papa”. centro internacional de la papa (cip) e instituto colombiano agropecuario (ica). arias, v., p. bustos, c.e. ñustez. 1996a. evaluación del rendimiento en papa criolla (solanum phureja) variedad ‘yema de huevo’ bajo diferentes densidades de siembra en la sabana de bogotá. agronomía colombiana 13(2), 152-161. arias, j.h., j.a. jaramillo, e. arévalo, n.r. rocha y l. muñoz. 1996b. evaluación de la incidencia y severidad del daño de la polilla gigante de la papa tecia solanivora en el departamento de antioquia. ministerio de agricultura y desarrollo rural, instituto colombiano agropecuario (ica), corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). 24 p. bello, m.l y b.n. pinzón. 1997. evaluación del efecto del tamaño del tubérculo semilla sobre el rendimiento de la papa criolla, variedad ‘yema de huevo’ solanum phureja juz et buk. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. cabezas, g.m. 2002. estimación de la interceptación de la radiación solar en papa criolla (solanum phureja juz et buk) en tres localidades colombianas. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 95 p. cañón, l. 1999. rendimiento de papa criolla solanum phureja y arveja pisium sativum l. e incidencia y severidad del daño causado por la polilla guatemalteca tecia solanivora (povolny) en dos sistemas de cultivo. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 82 p. eraso, l.e y c. echeverría. 1998. apetencia de tecia solanivora (povolny) (lepidóptera: gelechiidae) a seis variedades de papa en el municipio de pasto. p. 46. en: taller “planeación estratégica para el manejo de tecia solanivora en colombia”. conclusiones y memorias. universidad nacional de colombia, bogotá. luna, j., y. luna y m. benavides. 1998. comportamiento poblacional de la polilla guatemalteca tecia solanivora (povolny) y estrategias de manejo en el municipio de sibaté. p. 54. en: taller “planeación estratégica para el manejo de tecia solanivora en colombia”. conclusiones y memorias. universidad nacional de colombia, bogotá. meier, u. 2001. estadios de las plantas monoy dicotiledóneas. bbch monografía. centro federal de investigaciones biológicas para agricultura y silvicultura. 149 p. midmore, d.j. 1986. respuesta de la planta de papa (solanum spp.) al daño de insectos: algunos efectos de compensación. pp. 176201. en: memorias del curso “control integrado de plagas en papa”. centro internacional de la papa (cip) e instituto colombiano agropecuario (ica). ñústez, c.e., d.f. álvarez, l. barandica, c.a. gómez, a. naranjo, y d.h. trujillo. 1998. evaluación de la dinámica poblacional de machos de tecia solanivora en un lote comercial de papa variedad ‘diacol capiro’. pp. 46-48. en: taller “planeación estratégica para el manejo de tecia solanivora en colombia”. conclusiones y memorias. universidad nacional de colombia, bogotá. ramos, s.g., r.c. lacruz, f.a. garcía y m.f. becerra. 1995. efecto de la humedad sobre el cultivo de la papa y la incidencia de plagas a nivel de tubérculos, en bailadores, estado mérida. revista facultad de agronomía (luz), venezuela 12, 133-144. soriano, j. y n. pedraza. 1998. relación entre el comportamiento poblacional de machos de tecia solanivora y el desarrollo del cultivo de la papa (solanum tuberosum). pp. 54-55. en: taller “planeación estratégica para el manejo de tecia solanivora en colombia”. conclusiones y memorias. universidad nacional de colombia, bogotá. trillos, o. y arias r.j. 1998. aspectos de la biología de tecia solanivora. pp. 10-11. en: taller “planeación estratégica para el manejo de tecia solanivora en colombia”. conclusiones y memorias. universidad nacional de colombia, bogotá. valbuena, b.i. 2000. aspectos básicos sobre el crecimiento y desarrollo en el cultivo de la papa. manejo integrado del cultivo de la papa en colombia. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), bogotá. introduction one of the alternatives raised in the global energy agenda to overcome the dependence on fossil fuels, is to replace or supplement from the production of fuels from agricultural raw materials directly called agrifuels. this circumstance has given way to a nascent global biofuel market with the production of ethanol and biodiesel. the production of ethanol or fuel ethanol derived from crops rich in starch and sugar as cane, corn, beets, wheat, barley, cassava, among others, on the other hand, biodiesel is obtained from various types of species such as palm oil, rapeseed, sunflower and soybean. the production of ethanol and biodiesel blends require set levels, needs a large-scale agricultural production, which means expanding cultivated areas of so-called energy crops to supply the needed supply in the process of conversion of fuel conventional ones. thus, the countries concerned to establish the mixing system must have the growing conditions and availability of suitable land to develop these crops or find the required supply of raw materials for biofuels in other territories and meet the demand for its park automotive. latin american countries with export-oriented tradition of some of these raw materials have seen in the emerging market opportunity to boost agro-energy and diversify their economies primary (pistonesi, 2008). consequently, their governments have initiated a policy to promote the production, marketing and consumption of biofuels, raising economic benefits and promoting the benefits that these countries can receive advance projects “sustainable” or environmentally friendly to reduce the share of greenhouse gas emissions of industrialized countries, taking advantage of the mechanisms established under the kyoto protocol2 countries called “in developing”. received for publication: 16 june, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 researcher, environmental studies institute, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). e-mail: sandramejiaa@gmail.com 2 it was signed on december 11, 1997, in the city of kyoto and entered into force on february 16, 2005. the protocol reaffirms the principle of common but differentiated responsibilities and establishes a series of mechanisms that provide flexibility for the parties to fulfill their commitments. this mechanism of “offset” emissions becomes a source of foreign investment and foreign exchange markets with great potential for countries like the american, as annex i countries can invest in projects to reduce or capture emissions in sectors such as energy, industry, transport, agriculture, waste management and forestry. kyoto protocol to the nations framework convention on climate change. united nations, 1998. agronomía colombiana 29(1), 133-140, 2011 agrofuels policy in colombia: expectations and rural development la política de agrocombustibles en colombia y sus expectativas en el desarrollo rural sandra liliana mejía a.1 abstract resumen the debate over the current biofuels policy has two positions: first, those considering it as an alternative aimed at reducing dependence on fossil fuels and contribute to reducing greenhouse gas emissions that contribute to global warming; secondly, those who argue about the distributional conflicts that can bring socio-environmental adoption of these policies at local level. this article presents the national policy settings and scenarios of biofuel production based on agro-energy projects, which are used raw materials such as palm oil to produce biodiesel, sugar cane, sugar loaf cane and cassava for the distillation of ethanol. thus regional dynamics observed that intersect with the new rural environment in the colombian countryside connection between the local and global that generate expectations to achieve rural development goals. el debate en torno a la política de agrocombustibles parte de dos posiciones: en primer lugar, quienes la consideran como una alternativa orientada a disminuir la dependencia de los combustibles fósiles y a aportar en la reducción de emisiones de gases efecto invernadero que contribuyen al calentamiento global; en segundo lugar, quienes discuten sobre los conflictos socio-ecológicos distributivos que puede traer la adopción de estas políticas a nivel local. en este artículo se presenta la configuración de la política nacional de agrocombustibles y sus escenarios productivos tomando como base los proyectos agroenergéticos en los que se emplean materias primas como palma de aceite para la producción de biodiesel, caña de azúcar, caña panelera y yuca para la destilación de etanol. de esta manera se observan dinámicas regionales que se entrecruzan con las nuevas ruralidades del campo colombiano en su conexión entre lo local y lo global, las cuales generan expectativas para alcanzar metas de desarrollo rural. key words: biofuels, agro-energy policy, biodiesel, ethanol, rural development. palabras clave: biocombustibles, política agroenergética, biodiesel, etanol, desarrollo rural. 134 agron. colomb. 29(1) 2011 setting up a national agro-energy policy the promotion of agrofuel production in colombia is justified by the national government as beneficial to the country in pursuit of national energy independence, rural development expressed in boosting agricultural production and productive employment. additionally argues that this new leadership is important for the international order to combat climate change, adopted by the country in its accession to the kyoto protocol3. consistent with the regional trend of south america, has adopted a regulatory framework aimed at the promotion, marketing and consumption of biofuels: first, it encourages the cultivation of raw materials with the expansion of energy crops, and second, it stimulates the production and marketing of biofuels through tax and financial incentives, and third, regulating domestic consumption of ethanol and biodiesel to the establishment of mixing ratios on e-10 (10% ethanol and 90% conventional gasoline) for cities with more than 5,000 inhabitants and b-5 (5% biodiesel and 95% diesel fuel) across the country. in this way regulates a domestic market that ensures domestic consumption increases in the percentages of mixed and permanent over time. there is talk of setting up a national agro-energy policy, because in reality biofuels are part of a list of prioritized as promising export products that require a package of specific measures to ensure their continued access to international markets and achieve goals in terms of area planted, production and yields. bet enrolled in agricultural exports from the ministry of agriculture and rural development 20062020 (mard, 2006), arranged by the national government and the agro-industrial country. among the products prioritized by the government are the traditional exportable coffee, flowers and bananas; late yield crops like oil palm, rubber and forest and are included as export promising “biofuels: ethanol from sugar cane, cassava and sugarloaf cane and biodiesel from palm oil”. for the madr “continued access to foreign markets is necessary for agricultural development because it allows having enough demand to absorb the increasing production and induces specialization in those products that provide higher incomes to the country”. the orientation towards specialization of agricultural production for the international market has been a constant of the agricultural policies of latin american countries that promotes the creation of 3 this protocol is part of colombian legislation under act 629 of 2000. new production expectations for large, medium and small agribusiness in new settings. agribusiness scenario configuration the national federation of biofuels fedebiocombustibles, grouped those producers that establishes the core agribusiness, and aims to assist the national government and local authorities in implementing regulations to achieve the expected levels of production. in this sense it begins to set up a regional map in terms of agricultural production centers geared to the production of energy crops for the distillation of ethanol and biodiesel. agroindustrial complex of the domestic production of ethanol fig. 1 shows the regionalization of the country on production of raw materials for ethanol. there he observed the participation of the traditional region of valle del cauca sugarcane include sugarcane regions such as antioquia, santander, boyacá, quindio, tolima and appears a new region as the meta. cassava cultivation involves the departments of the caribbean as bolivar, cordoba and sucre, and includes the orinoco with the meta. do not include cultivation of beet for ethanol production, designed for the department of boyaca. figure 1. colombian regionalization of raw materials for ethanol. source: madr, 2007. in october 2005, began production of the first two fuel alcohol distilleries in the country, located in the mills incauca and providencia. these two breweries supplied the southwest of the country, specifically the departments of valle, cauca, nariño, risaralda, caldas and quindio, until february 2006, when he entered bogota oxygenation program and began to operate the mills distilleries risaralda, mayaguez and manuelita, in mid-2007 the supply was extended to the departments of santander, norte de santander, boyaca and cesar partially. 135mejía: agrofuels policy in colombia: expectations and rural development the distillation process of ethanol in colombia is in charge of these five sugar mills, the potential of the region of cauca river valley is limited, with the production of sugar cane. distilling plants are supplied with 3.8 million tons of sugarcane, or 16% of production in the country with an area under cultivation for ethanol production estimated at about 35,300 hectares. the industrial complex has a capacity to produce 340,200,000 liters / year, and a planted area of 37,732 hectares. which, according to the madr, generate 6962 direct jobs. agro-industrial projects to expand production of ethanol the guild sugar cane producer is aware that increasing domestic demand and the extent to consolidate the business of international biofuels, the potential of the region of the cauca river valley is limited both by the important need to maintain sugar production to supply the domestic market and the limited availability of land. therefore, to expand ethanol production in the country and develop a biofuel export industry, you need to design new production centers both sugar cane as the traditional sugarcane. this new geography of sugarcane for energy industry provides for the inclusion of other regions as producers of sugar cane agribusiness and the meta, bolívar, cesar, sucre and tolima which they take ethanol plants projected private investment and transnational capital. these projects will open prospects for small and medium producers in these regions and rural employment generation such projects propose to create (tab. 1). tab. 2 shows the projected plants for the production of ethanol from sugarcane and sugarloaf cane. it shows the projection of eight plants that include the participation of the rural economy (bejarano, 1998) in five regions traditionally producing “panela” (sugarloaf) as hoya del río suarez, norte de santander, quindio, antioquia, caldas and tolima. the use of cassava as a feedstock for ethanol production produces high expectations in the departments of cesar, córdoba, sucre and meta. tab. 3 shows the projection of three ethanol distilleries with public investment, private and transnational levels, which are intended to include traditional small farmers and generate employment in agriculture in these regions. beetroot is another crop that takes force within the projects for ethanol. this project began with a 47 fanegadas plantation in the municipality of tuta, department of boyaca. the inauguration of the construction of the plant was table 1. projected ethanol plants from sugarcane. investor promotor installed capacity (l/day) municipal / regions department / region ingenio central castilla 200 zona rural de pradera valle del cauca ingenio riopaila 150 corregimiento de la paila valle del cauca bioenergy s.a., luis ricardo roa 150 puerto lopez meta ecb (etanol consortium board) sekab (svensk etanol kemi ab) 300 mahetes, arjona y marialabaja bolivar ecb 300 san onofre y tolu viejo sucre ecb 300 momil y purísima cordoba programa life pnud 200 250 canal del dique, san onofre, san pedro bolvar ecopetrol petrobrás 200 puerto gaitan meta source: table prepared from the report development and consolidation of the biofuel market in colombia. upme, 2007. table 2. projected ethanol plants from sugarcane and sugarloaf cane. investor promotor installed capacity (l/day) municipal / regions department / region alcohol s.a. (alcoholes rio suarez) development & investment consulting group 150 350 güepsa (hoya del río suarez) santander boyaca goldam & bradstreet 300 hoya del río suarez santander boyacá faquin 150 tebaida, montenegro, caicedonia quindío central cooperativa del nordeste cecoonor 100 vegachi antioquia gobernación de caldas 150 via manizales – medellin, km 41 caldas gobernación norte de santander 250 zulia norte de santander gobernación de tolima fabrica de licores 50 ibague tolima source: table prepared from the report development and consolidation of the biofuel market in colombia. upme, 2007. 136 agron. colomb. 29(1) 2011 conducted in late november 2007 and is projected to distill 300,000 liters of fuel alcohol per day. this project has generated great expectations in the region to become a new core agro-energy production that will generate 6 000 direct and indirect jobs. is projected with a strong transnational capital investment, estimated at 270 million dollars and made by the company ed & f man, united kingdom. putschi german multinational companies with bma group and the swedish engineering chematur provide equipment and technology to install automated production system, which includes a reduction of stillage4. operation was expected in mid 2009 and if the model is successful, its implementation will be screened four departments of cundinamarca, cesar, magdalena and guajira (ochoa, 2007). agribusiness scenario for biodiesel production within mard estimates, the raw material with higher yield for the production of palm biodiesel is with 5,550 liters per ha per year. the country’s agro-climatic conditions allow the production of this crop has had a rapid ascent and has established a guild with high expectations agroindustrial inclusion in the market for biofuels. fig. 2 shows the distribution of palm oil in the national territory proposed to be used as feedstock for biodiesel production. identifies four strategic areas to supply domestic and foreign market for palm oil and priority departments in which the crop is expected to expand. 4 president uribe and queen of sweden laid the foundation stone of fuel alcohol in boyacá. press released by secretary of the presidency of the republic. november 5, 2007. the commercialization of biodiesel in colombia began january 1, 2008 with a mixture of 5% biodiesel and 95% diesel fuel. so far only one plant covers the production of biodiesel nationwide, oleoflores sa, located in the cesar department and supplied with raw material from the north of the country. according fedepalma export production projected for 2007 of 250,000 tonnes of palm oil reaches loosely to meet local demand for biodiesel in the mixture of 5%, and there would still be a volume to sell abroad. the union claims that palm acreage and production that now it will be obtained at the end of this decade, it will be possible to meet a percentage of higher biodiesel blend without affecting the traditional market (fedepalma, 2007). to achieve these goals the palm guild has the support of the national government, which gives the necessary conditions for the expansion of cultivation to a minimum of 422,000 hectares by 2010, as outlined in the 2007-3477 conpes. as for potential areas of expansion of plantations, according to a study by the upme, potential land use for the development of the cultivation of oil palm in colombia, it is estimated a potential area of 140,274 hectares, which is 82% in ten departments: meta, casanare, magdalena, cesar, antioquia, bolívar, córdoba, santander, la guajira and norte de santander (upme, 2007). agro-industrial projects to expand production of biodiesel to meet the biodiesel market are under construction five production plants with an installed capacity will amount to 315,000 tons per year of biodiesel made from palm oil. also found in feasibility stage four plants whose capacity would amount to 400,000 tons / year extra. however, it is observed that the production of biodiesel is not yet comparable with the rates of ethanol production provided by the sugar mills. tab. 4 shows the biodiesel plants under construction, which are located in the departments of cesar, magdalena, and cundinamarca. three of these projects are located in the table 3. projected ethanol plants from cassava. investor promotor installed capacity (l/day) municipal / regions department / region petrotesting s.a. 20 puerto lopez meta surcol s.a. gobierno colombiano 100 vía sincelejo monteria km 7 sucre wood group colombia diseños energeticos conyucor (consorcio yucas de córdoba) 330 monteria, san bernardo, lorica córdoba de sargo ltda. central sicarare 100 codazzi cesar source: table prepared from the report development and consolidation of the biofuel market in colombia. upme, 2007. figure 2. colombian regionalization of palm crops to biodiesel. source: madr, 2007. 137mejía: agrofuels policy in colombia: expectations and rural development northern palm production, and there is a project for the andean region will be supplied with raw material from the eastern plains, mainly meta and casanare. tab. 5 presents the feasibility of biodiesel plants built in the departments of meta, santander and nariño. to the east are identified two projects, one of which belongs to the group oils manuelita sa, the same agro-industrial sugar cane for ethanol. for the central region is the partnership between ecopetrol and seven palm oil companies in the middle magdalena5, which make up society ecodiesel colombia sa with a screening of building a plant in barrancabermeja to produce 100 thousand tons of biodiesel (ecopetrol, 2007). to the west, it is located a project of great interest as tumaco initiative by the national government. local-regional stage: prospects for rural development the expectations raised in the regional scenario for the production of biofuels attracted to large, medium and small producers, who saw an open market to meet the demands of national, regional and global levels, from a sort of “incommensurability” the market where everyone would have a significant interest. however, statements issued by 5 the seven companies are: central sa extraction, oil palm bucarelia, extraction monterrey, oilseeds las brisas, puerto wilches palm, palmas del cesar and agroince ltd. the government and the unions themselves contrast with the local reality. so far, agricultural production and processing to the market for biofuels in colombia is concentrated in two agro-industrial complex. ethanol demand is supplied by five sugar mills, located in the cauca river valley, and the production of biodiesel in the agroindustrial complex oil palm hacienda las flores, located in the municipality of codazzi, cesar. these large producers have benefited from the policy of promoting the production, marketing and consumption of biofuels. no increased risks to your investment, this agribusiness have told a legislative framework that allows comparative advantage in setting up zones that reduce the costs of technology transfer for the assembly of their plants exemptions from income tax, and ensure a permanent and growing domestic market in time, with high expectations for export. the encouragement of agro-energy production raised expectations of the international market for rural development with the expansion of agricultural production, employment generation and participation of large, medium and small producers (fig. 3). however, the distribution of the benefits offered by the national agro-energy policy does not meet on equal terms to those who produce the raw material for biofuels that those who produce ethanol and biodiesel. table 4. biodiesel plants under construction. department municipal investor capacity ton/year capacity gal/ year area employment cesar codazzi oleoflores s.a. 50,000 15,155,700 11,111 3,000 magdalena santa marta odin energy santa marta corp 36,000 10,912,104 8,000 2,160 magdalena santa marta biocombustibles sostenibles del caribe s.a. 100,000 30,311,400 22,222 6,000 cundinamarca facatativa bio d.s.a. 100,000 30,311,400 22,222 6,000 source: strategy for development of biofuels: implications for the agricultural sector. madr, 2006. table 5. biodiesel plants in constructability. department municipal investor capacity ton/year capacity gal/ year has. employment meta castilla la nueva biocastilla s.a. 10,000 3,031,140 22,222 600 santander barrancabermeja ecodiesel de colombia s.a. 100,000 30,311,400 22,222 6,000 meta san carlos de guaroa aceites manuelita s.a. 100,000 30,311.400 22,222 6,000 nariño tumaco biodiesel de colombia s.a. 100,000 30,311,400 22,222 6,000 zona norte p.d. biocosta s.a. 100,000 30,311,400 22,222 6,000 source: strategy for development of biofuels: implications for the agricultural sector. madr, 2006. 138 agron. colomb. 29(1) 2011 figure 3. farmers sugarloaf cane. hoya del río suárez (boyacasantander, colombia). this is explained, first, because the market generated expectations agroenergy transnational investment with investment in refining facilities for ethanol and biodiesel, in association with the medium producer of commodities such as sugarcane, beet and cassava, without. however, these projects have not yet been finalized and have been in studies of the performance of raw materials, so you have created false expectations for small producers to venture into the agro-energy business as evidenced by the case of sucre, cesar with cassava and the case of the hoya del río suárez in the departments of santander and boyaca. second, the benefits you can get the small farmers with the market lies in the agrofuel expansion in demand for these commodities, however, within the guiding framework for agro-energy policy there is no additional benefit to this type of producers. in recurrent cases analyzed is the position of small producers, stating that such benefits are not reflected in the price of raw materials, there are clear differences in the market. in the case of system partnerships, in which small producers are associated with a great producer, this distribution of benefits can be relativized. for example, the growing conditions are crucial to the success or failure of such agreements, the provision of infrastructure for irrigation and agricultural input costs can be limiting and excluding the distribution of profits in the commodities market for biodiesel. when these small producers do not have conditions that ensure production, end up not being credit recipients or beneficiaries of the agricultural income insurance program, as observed in the case of asopalchí in cesar (fig. 4). in the case of tumaco, small farmers have seen their palm plantations affected by the illness of heart rot, and therefore have been forced to create contingency plans renewal of crops and opt for diversified systems such as 70 / 30. third, rural employment generation promised by the policy of promoting biofuels do not reflect the dynamics of creating new rural jobs. in the case of the plantations of the valle del cauca, the guild does not report in their reports the number of jobs generated by the ethanol industry and states that this production has been supplemented with a percentage of their export share. in the case of hacienda las flores raw material supply system works with partnerships, however, the specific provision of biodiesel have been formed new alliances, because the system works holistically to supply the raw material oil market as biodiesel. figure 4. palm plantation worker. associated work cooperatives cta, promoted by act 50 of 1990, are the joints of the rural workforce. in the case of valle del cauca wits, cutters shaped the work stoppages in the work denouncing the disadvantages of this system of piece contracting (alvarez, 2007). in the case of the palm in the region of meta, recruitment as the cta has been exclusive to the local workforce, because it has privileged foreign, in tumaco, the recruitment system of rural labor has worked according to historical contingencies, the same evolution of the industry palm and conditions of high or low productivity. the provision of manpower for the new kernels projected ethanol production from sugarcane, involves a floating population of people who have been involved or are victims of armed conflict in colombia. thus, in the departments of bolivar and sucre projects include plans for employment for demobilized rebels from paramilitary groups, coordinated by the united states agency for international development usaid, in the case of the ethanol project meta ecopetrol coordinated by carimagua involves people displaced by violence. 139mejía: agrofuels policy in colombia: expectations and rural development fourth, the dynamics of promoting the production of biofuels set of power relations and resistance inscribed within the new rurality. thus, traditional cultures such as farmers or organic farmers, indigenous communities and afrodescendendientes include in their social and ecological discourse denouncing new forms of appropriation of nature (perez, 2008). this does not mean the abandonment of old deeds and struggles for land and respect for autonomy over their territories. as observed in the case of the cauca river valley where, around the production of ethanol, there have been claims socio-ecological-distributional by the coordination campesina del valle del cauca ccvc (2008), which are expressed in terms of identity, territoriality and sustainability processes that question the productive forms of appropriation of nature by the agro-industry sugarcane. in this historical process claim ownership of the land that causes the displacement of indigenous communities, rural and peripheral regions black, lack of autonomy in decisions about their territory, pressure on their traditional production methods and low conditions agro-industrial model. literature cited alvarez, r.p. 2007. los agrocombustibles en boga: el caso del etanol en colombia. grupo semillas, http:// www.semillas.org.co/ sitio.shtml?apc=i1----&x=20155556; consulted: june, 2008. bejarano, j. 1998. economía de la agricultura. universidad nacional. facultad de ciencias económicas. iica-fonade, tercer mundo. bogotá. ccvc. 2008. agrocombustibles la tragedia del campesinado. coordinación campesina del valle del cauca. ponencia presentada a la sesión del senado de la república. pradera, valle del cauca, colombia. junio 14 de 2008. http://colombia.indymedia.org/ news/2008/06/88877.php; consulted: august, 2008. ecopetrol. 2007. alianza entre ecopetrol y palmicultores para producir biodiesel. vanguardia liberal, bucaramanga, 19 de abril de 2007. fedepa lma. 2007. ba lance económico del sector pa lmero en colombia 2007. fedepalma. http://www.fedepalma.org/ documen/2008/informe_labores_fedepalma.pdf; consulted: april, 2008. madr, 2006a. apuesta exportadora agropecuaria del ministerio de agricultura y desarrollo rural 2006 – 2020. http://www. minagricultura.gov.co; consulted: june, 2008. madr, 2006b. estrategia de desarrollo de biocombustibles: implicaciones para el sector agropecuario. misterio de agricultura y desarrollo rural. república de colombia. http://w w w. minagricultura.gov.co/archivos/biocombustibles.pdf ; consulted: may, 2008. madr, 2007. los biocombustibles en colombia. ministro de agricultura y desarrollo rural. santa marta. república de colombia. http://www.minagricultura.gov.co/archivos/biocombustibles_septiembre.pdf ; consulted: may, 2008. ochoa, o. 2007. primera planta de alcohol carburante con remolacha. in: innovación y desarrollo empresarial. colciencias, bogotá. perez, m. 2008. los agrocombustibles: ¿sólo canto de sirenas? in: h. vélez and i. vélez. agrocombustibles: llenando tanques, vaciando territorios. censat agua viva – amigos de la tierra colombia. proceso de comunidades negras. bogotá. pistonesi, h., g. nadal, v. bravo, and d. bouille. 2008. aporte de los biocombustibles a la sustentabilidad del desarrollo en américa latina y el caribe: elementos para la formulación de políticas públicas. comisión económica para américa latina y el caribe – cepal. santiago de chile. upme. 2007. desarrollo y consolidación del mercado de biocombustibles en colombia. unidad de planeación minero energética. ministerio de minas y energía. biofules consulting. bogotá. fecha de recepción: 10 de julio de 2010. aceptado para publicación: 13 de noviembre de 2010 1 grupo de investigación en gestión y desarrollo rural. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). oagutierrezr@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 525-533, 2010 desarrollo de la metodología innovación rural participativa en la zona andina central de colombia development of methodology participatory rural innovation in the central andean region of colombia omar gutiérrez1 resumen abstract este ensayo aporta nuevos enfoques sobre el desarrollo rural, así como algunas estrategias para que éstos sean exitosos como proceso transdisciplinario en el cual la relación entre la entidad ejecutante, los profesionales de apoyo al agricultor y las organizaciones de productores funcionen colaborativamente y constituyan un punto de partida para un verdadero progreso de las comunidades rurales. la innovación rural participativa (irp) representa una nueva estrategia metodológica que incentiva la interacción de iniciativas técnicas, de crecimiento social, personal y empresarial de las comunidades, con el fin de buscar soluciones colectivas a problemas reales de los grupos que gestionan la irp. esto se logra mediante la adecuada interacción de los agricultores con los profesionales de acompañamiento, donde la comunidad prioriza los aspectos a trabajar y periódicamente evalúa la estrategia y los puntos donde se deben aplicar cambios, para fortalecer el proceso en su conjunto. this essay delivers new approaches about rural development and some strategies to help them to be successful, as transdisciplinary process where the relationship between entity performing, professional support and farmer organizations, actually works and is a starting point for real progress of the communities rural areas. participatory rural innovation (pri) was created as a new methodological approach where strategies interacting technical, social and personal growth of communities and entrepreneurial, to seek solutions to real problems of the groups who develop the irp. this is achieved through proper interaction of farmers with professional accompaniment, where the community decides all aspects to develop and regularly evaluate the strategy and the points where changes should be implemented to strengthen the whole process. palabras clave: desarrollo rural, investigación participativa, acompañamiento, bienestar. key words: rural development, participatory research, accompaniment, welfare. introducción a finales del año 2007 el centro de investigación y extensión rural (cier) de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, fue invitado a participar como acompañante técnico en la formulación y desarrollo de proyectos enmarcados en la segunda convocatoria del programa andino de innovación tecnológica (paitec, iniciativa de la comunidad andina). en colombia, dicho programa ha sido liderado por la corporación para el desarrollo participativo y sostenible de los pequeños agricultores (corporación pba). estos proyectos se guían según un enfoque metodológico denominado “innovación rural participativa” (irp, en adelante), el cual tiene como característica principal el aporte activo y constante de las comunidades a las cuales beneficia mediante una visión holística de los procesos de formación y cambio en los aspectos tecnológico, organizativo y empresarial. el proceso desarrollado por la corporación pba ha dado lugar a la formulación e implementación del enfoque irp, pues estrategia ha sido construida desde el año 1993 en la búsqueda de soluciones para responder a las necesidades manifestadas por los pequeños productores y a la dinámica de la realidad local de cada una de las zonas de trabajo. este enfoque inicia en la finca de cada uno de los agricultores y asciende hacia la vereda, el municipio, la provincia y el departamento hasta finalizar en el conjunto de la región, con lo que se garantiza la recolección de iniciativas y el establecimiento de prioridades y necesidades, que en la dinámica propia del avance de cada una de ellas se convierten en objetivo final de cada trabajo en desarrollo (perry, 2003). 526 agron. colomb. 28(3) 2010 inicialmente el trabajo de la corporación pba se centralizó en los siete departamentos de la costa atlántica colombiana (la guajira, bolívar, sucre, cesar, magdalena, atlántico y córdoba), pero hoy día se ha extendido a la zona andina (cundinamarca, boyacá, santander, tolima, antioquia y nariño), así como a los llanos orientales (casanare y vichada) (perry, 2004). componentes del enfoque de innovación rural participativa (irp) el método irp consiste en una secuencia de pasos para llevar a cabo una intervención social basada en la participación y la sostenibilidad. en este enfoque, el desarrollo sostenible se entiende como un proceso integral de fomento a las potencialidades locales en las dimensiones organizativa, política, educativa, económico/productiva, investigativa y cultural. es una metodología integral, en el sentido que aborda simultáneamente las dimensiones citadas y no solamente una de ellas, privilegiando un tipo de acción transdisciplinar (perry, 2004; bejarano, 1998). naturalmente, es necesario que exista una organización de fomento significativa que se encargue de promover el modelo. si este requisito se cumple, los momentos clave de la metodología se plantean de la siguiente manera: • identificación de los lugares de intervención. • identificación de los actores locales (comunidades, instituciones). • promoción (creación de condiciones locales, socialización, divulgación, primeros talleres). • creación de grupos participativos locales (gpl) y promoción del desarrollo organizativo. • formulación participativa de proyectos. • investigación agrícola participativa, dirigida en especial al mejoramiento tecnológico participativo. • empoderamiento. • desarrollo empresarial. • expansión a nuevas comunidades. en lugar de un proceso secuencial lineal, la ejecución de una iniciativa de irp es más un conjunto de procedimientos paralelos o simultáneos, que interactúan unos con otros (fig. 1). las comunidades de pequeños agricultores paso 1: creación de una organización de fomento paso 3: promoción paso 5: creación de gpl paso 2: identificación de lugares de intervención paso 4: formulación de proyectos paso 6: nuevos proyectos fomentados por las comunidades instancias de decisión nacional instancias de decisión regional investigación participativa empoderamiento aliados locales (públicos y privados) desarrollo empresarial participativo figura 1. esquema de la metodología de innovación rural participativa (irp). 5272010 gutiérrez: desarrollo de la metodología innovación rural participativa en la zona andina central de colombia están involucradas desde el principio en todas las fases del proceso, tanto en la planificación, como en la ejecución y el seguimiento. esta metodología capacita a los pequeños productores rurales para que sean actores influyentes en el desarrollo local, elevando su autoestima, potenciando sus capacidades de gestión, fomentando su autonomía y fortaleciendo sus competencias productivas. se basa en el principio de que la mejor manera de fomentar un desarrollo rural sostenible es estimulando las competencias sociales e individuales de los pequeños productores y sus familias. en la metodología de irp, las dimensiones personales y colectivas están ligadas, así como lo están las acciones tecnológicas y productivas con las culturales y educativas. las comunidades de pequeños agricultores están involucradas desde el principio en todas las fases del proceso, tanto en la planificación, como en la ejecución y el seguimiento (molina et al., 2008). cada grupo de actores tiene un papel específico. las comunidades, que son los actores principales en todos los momentos del proceso, están presentes en las actividades de planeación, capacitación, inversión y gasto, conducción de negocios, investigación agrícola, etc. en el enfoque de irp se garantiza la participación ciudadana por cuanto la conducción general del proceso está en manos de una corporación conformada por instituciones de acompañamiento y apoyo y por las mismas organizaciones de productores, a diferencia de los modelos convencionales en donde una organización no gubernamental (ong) externa orienta el programa. los profesionales y especialistas tienen un lugar en este esquema, como soporte técnico, pero las estructuras rectoras de la estrategia general incluyen a las organizaciones de base y a sus dirigentes. en la medida en que las comunidades se involucran, miembros suyos integran instancias directivas, primero locales, después regionales, hasta llegar a los niveles nacional e internacional (molina et al., 2008). la apropiación del proceso se consolida en la medida en que las comunidades que han participado en la metodología están en capacidad de compartir el aprendizaje con otras comunidades, así como liderar réplicas de menor escala en sus regiones. investigación agrícola: mejoramiento tecnológico participativo con pequeños agricultores las actividades de investigación se realizan mediante núcleos de investigación participativa (nip), los cuales se crean a partir de los diagnósticos y la formulación colectiva de los proyectos. los nip son específicos en cuanto a población participante y beneficiaria, zona, tema y características de la investigación. en la consolidación de los nip, es fundamental la planeación y ejecución participativa de los experimentos con el constante acompañamiento de los investigadores, además del seguimiento participativo de toda la comunidad, lo que genera un diálogo e intercambio de saberes y un conocimiento que enriquece el resultado final de la investigación. con ello se busca que los resultados obtenidos en una parcela, espacio en el cual la comunidad pone a prueba su capacidad de innovar y construir su propio proceso de desarrollo tecnológico, sean replicables en otros espacios. en los nip se evalúan y reevalúan las nuevas metodologías y las prácticas tradicionales a partir de la observación y la discusión permanentes entre los actores participantes del proceso (perry, 2004; quirós et al., 1991). un factor importante que vale la pena analizar y destacar es que los investigadores se integran como parte de la comunidad, desempeñando un rol de acompañantes, es decir, siguen el proceso pero no lo dirigen ni lo coordinan. son los grupos participativos locales y las organizaciones de productores quienes cumplen con estas funciones, se organizan y designan la estructura más adecuada para adelantar el proceso de investigación. si bien no es la única posible, una configuración usual del proceso de mejoramiento tecnológico participativo podría serla siguiente: 1. selección participativa de terrenos o parcelas de investigación: el espacio de trabajo debe ser un terreno, en lo posible, de propiedad de la organización o de alguno de sus socios, o entregado en comodato por una entidad local o territorial. debe contar con buenas características agrológicas, hidrológicas y fisicoquímicas, y estar ubicado de manera estratégica para facilitar la participación y el acceso del grupo beneficiario de la investigación. 2. conformación detallada del subcomité de investigación según la estructura organizacional definida para el proyecto. 3. planeación y diseño participativo del experimento: con el acompañamiento de los investigadores se procede al diseño detallado del experimento y a una planeación específica para llevarlo a cabo en el tiempo. 4. acciones necesarias para iniciar la actividad de investigación: preparación de terrenos, adquisición de insumos, diseño y adecuación de infraestructura, recolección de germoplasma, etc. 528 agron. colomb. 28(3) 2010 5. establecimiento participativo de procesos y diseño participativo de registros para la toma de información. 6. seguimiento participativo del nip: mantenimiento, toma de información, sistematización, análisis y evaluación parcial de resultados. 7. análisis y evaluación final, formulación de nuevas propuestas según resultados; avance, continuidad y/o mejoramiento e innovación de procesos; escalamiento y/o ampliación de cobertura. con esta metodología también se realizan intercambios de experiencias entre productores para compartir, difundir y fortalecer los resultados de la investigación participativa. por su parte, con las entidades de investigación que apoyan los procesos de investigación participativa, se adelantan las actividades que requieran realizarse en un centro de investigación (laboratorios, invernaderos, casas de malla, etc.) en concordancia con las acciones definidas por los agricultores. durante la investigación se deben programar visitas de los productores a otras experiencias productivas, con el fin que conozcan y se vinculen a las actividades realizadas en estas iniciativas y en los centros de investigación. el enfoque participativo las actitudes de participación y las posibilidades de ejercicio democrático dentro de las organizaciones de pequeños productores están muy marcadas por la timidez y la falta de confianza en sí mismos, limitaciones que responden a décadas de marginamiento y menosprecio social. por esta razón, se busca que los pequeños agricultores adquieran confianza en su capacidad para experimentar y contribuir a la solución de sus problemas tecnológicos, productivos y empresariales; así mismo, que desarrollen su creatividad, comiencen a experimentar por iniciativa propia y enriquezcan los procesos y los resultados de la innovación con sus iniciativas (plaza, 1998; pachón, 2007; salgado, 2004; pérez, 1998). los agricultores participan en todas las etapas de la metodología, desde el análisis de su problemática hasta la elaboración de los planes de formación y acompañamiento para llegar a la multiplicación del proceso. su participación se realiza, tanto de manera individual, como en grupo. la metodología tiene en cuenta las características y condiciones de cada grupo de productores, ya que destaca las capacidades que ellos tienen, fortalece aquellas que no han desarrollado suficientemente y genera nuevas habilidades para que, al final del proceso, no sólo se apropien de la metodología y la repliquen con otros grupos, sino también que la usen en sus proyectos, procesos de desarrollo y de asociación. el aprendizaje experiencial parte del principio de que las personas aprenden mejor haciendo y reflexionando sobre el mismo hacer. esta modalidad no se limita a la sola exposición de conceptos, sino que, mediante la realización de ejercicios, simulaciones o dinámicas con sentido, busca que la persona asimile los principios y los ponga en práctica, desarrollando sus competencias personales y ocupacionales (pachón, 2007; plaza 1998; salgado, 2004). los procesos de investigación participativa desarrollados en colombia por la corporación pba parten de la necesidad de las comunidades de resolver un problema particular o de mejorar y/o fortalecer un determinado proceso con el fin de contribuir con el desarrollo y el bienestar de su región. los problemas son identificados por las comunidades de pequeños agricultores y responden a sus propios intereses. con el apoyo de técnicos e investigadores se formulan de manera consensuada las acciones que se deben emprender con cada uno de los grupos comunitarios, teniendo en cuenta el conocimiento y las herramientas biotecnológicas que pudieran contribuir a solucionar los problemas identificados, a la vez que se consideran aquellas iniciativas, conocimientos o inquietudes planteados por los pequeños productores. así, en las actividades mencionadas los técnicos e investigadores desempeñan un rol de facilitadores de los procesos y no de ejecutores y/o dueños absolutos del conocimiento, las tecnologías o la misma investigación (parrado et al., 2009; molina et al., 2008; de boef et al., 2008). para adelantar las actividades de investigación participativa en el marco de los proyectos formulados, las organizaciones y grupos de productores han conformado estructuras organizativas para su ejecución, las cuales están compuestas por lo general por una asamblea, un comité directivo (conformado mayoritariamente por agricultores), un comité de seguimiento y evaluación, y diferentes subcomités de trabajo según las actividades y temas de investigación. en la mayoría de los casos, el director del proyecto es un pequeño agricultor elegido por la comunidad que cuenta con un equipo administrativo encargado del manejo y administración de una parte de los recursos de los proyectos (perry 2004; durson, 2006; fals borda, 1998). desarrollo organizativo para la innovación (doi) se parte de la premisa que, para llevar a cabo un proceso de innovación tecnológica y empresarial, todo grupo de individuos debe desarrollar e implementar el proceso organizativo 5292010 gutiérrez: desarrollo de la metodología innovación rural participativa en la zona andina central de colombia que más se acomode a sus necesidades, tanto individuales como colectivas, así como a las de la región y el territorio en el que se van a realizar (douthwaite et al., 2006). características del doi el desarrollo organizativo para la innovación tiene cuatro características: la participación, la autonomía, la apropiación y la replicación. participación: los actores involucrados conocen, analizan y definen su forma de organización. autonomía: con las herramientas que proporciona la metodología los actores logran, de manera autónoma, llegar a la toma de decisiones, a la creación y establecimiento de directrices y a la gestión de recursos para la organización. apropiación: como el desarrollo organizativo para la innovación se basa en elementos de educación para adultos y en educación experiencial, las herramientas, los instrumentos y las técnicas son fácilmente apropiables por los agricultores. replicación: es fácilmente replicable, por esto en colombia para el año 2010 se contaba con 87 organizaciones de pequeños productores creadas a partir de los grupos participativos locales y del fortalecimiento de cooperativas y asociaciones ya establecidas. fases y acciones del doi fase 1. diagnóstico participativo de la organización y/o grupo: 1. conformación de grupo participativo local. 2. diagnóstico y sensibilización para la conformación de grupos informales organizados para adelantar los proyectos y las labores de investigación (grupos participativos locales). 3. dirección participativa y colegiada de los proyectos (comités directivos de proyectos conformados mayoritariamente por pequeños agricultores) con designación de representantes significativos como directores de proyecto (chambers, 1992; bentley y baker, 2002; quirós et al., 1991; pérez, 1998). 4. establecimiento de subcomités que se constituyan en espacios amplios de participación de los pequeños productores, los cuales son definidos por los mismos productores de acuerdo con sus condiciones, intereses y necesidades. fase 2. plan de acompañamiento y capacitación: 1. promoción del grupo participativo local. 2. diagnóstico de la alternativa de organización asociativa a establecer, de acuerdo con la oportunidad de negocio que haya elegido la comunidad y con el entorno socio-geográfico. 3. fortalecimiento de los lazos de cohesión grupal alrededor del proyecto empresarial. 4. desarrollo de la estructura organizacional, manual de funciones y procedimientos de acuerdo con las áreas o labores de especialización. fase 3. constitución y formalización legal de la organización de productores: 1. capacitación y acompañamiento para la constitución y legalización. fase 4. consolidación de las asociaciones: 1. formulación participativa de los proyectos y planes de acción. 2. administración de los proyectos y de los recursos por parte de las organizaciones de pequeños productores. 3. conformación de empresas de base tecnológica. fase 5. gestión del cambio organizacional: 1. formación en gerencia social, gestión del cambio y otros enfoques actuales de dirección de procesos organizativos sociales; así mismo, introducción de herramientas formales de programación, administración, seguimiento y control de proyectos y programas. 2. introducción de enfoques de cambio organizacional. 3. empoderamiento de los pequeños productores rurales. la metodología doi acompaña y capacita a los pequeños productores rurales para que sean actores influyentes en el desarrollo local, elevando su autoestima, recuperando la confianza en sí mismos, potenciando sus capacidades de gestión, fomentando su autonomía y fortaleciendo sus competencias productivas (narayan-parker, 1993; douthwaite et al., 2006). el doi promueve los siguientes atributos personales y colectivos: crecimiento personal: este componente favorece en los participantes el desarrollo de habilidades y aptitudes individuales de trabajo en equipo, autoestima y recuperación de la confianza, comunicación efectiva y manejo de 530 agron. colomb. 28(3) 2010 conflictos; identifica y fortalece las personas con liderazgo en las diferentes organizaciones, para conformar grupos multiplicadores y motivadores que den sostenibilidad a los grupos existentes y promuevan la creación de nuevos grupos. capacidades para la gestión: este componente tiende a la creación, conformación y consolidación de equipos y procesos integrales de innovación participativa: • equipos de productores/investigadores y facilitadores/ investigadores, que desarrollan capacidades para la formulación y gestión de proyectos. • sinergia con entidades públicas y privadas del orden municipal, departamental, nacional e internacional. • creación de capacidades para la formulación participativa de proyectos por parte de las organizaciones de productores. dirección y decisión participativas: busca que los pequeños productores aprendan a participar, de manera colegiada, en la toma de las decisiones que afectan el desarrollo de sus comunidades y se responsabilicen por ellas. se establece la participación activa y con responsabilidades de los productores en todas las instancias colectivas de dirección de los procesos, desde la formulación, presentación, manejo y dirección de los proyectos, administración de los recursos. desarrollo empresarial participativo (dep) fase 1. fortalecimiento administrativo y organizacional de los pequeños productores: como parte integral de los proyectos de innovación participativa se han desarrollado esquemas de fortalecimiento administrativo y gerencial. este proceso incluye herramientas de capacitación en contabilidad, así como la implementación de software contable y otros recursos logísticos informáticos (equipo de cómputo, línea telefónica, conexión a internet). esto permite generar capacidades locales que favorecen la vinculación a cadenas productivas y a la prestación de servicios generados a partir del desarrollo de procesos de innovación tecnológica en el área agrícola. el desarrollo de la capacidad administrativa y gerencial de las organizaciones permite analizar y sistematizar los resultados de los procesos de innovación, los cuales reportan ventajas comparativas en cuanto productos y servicios de tecnología agrícola (producción de semilla limpia, abonos orgánicos, cosecha, desarrollo de procesos de secado de yuca para alimentación balanceada, servicios en el área técnica y de acompañamiento organizacional a otros grupos, entre otros). este proceso se desarrolla mediante acompañamiento constante y capacitación específica, a partir de la identificación de las necesidades de las organizaciones fase 2. identificación de cadenas productivas y formulación colectiva de proyectos: mediante el trabajo colectivo se identifican las cadenas productivas donde los grupos pueden participar con los productos de innovación derivados de las investigaciones. a partir de este proceso se contactan aliados y se formulan proyectos conjuntos. fase 3. formulación participativa de planes de negocios: la identificación de los mercados y el desarrollo de la actividad productiva de los grupos, hicieron que fuera relevante cualificar la noción de los productores sobre su interrelación con los mercados y el consecuente desarrollo de negocios. de esta manera se definió una metodología de trabajo que permitió adaptar la teoría sobre formulación de planes de negocios, con procesos participativos y con productos de biotecnología desarrollados por pequeños productores de manera asociativa (fida, 2004). de esta manera se desarrolló material de trabajo, juegos, guías y un sistema de talleres acompañados por tutorías en campo que facilitaron el trabajo y optimizaron el resultado final de formulación e implementación de planes de negocios participativos en este proceso se introducen conceptos acerca del plan de negocios y se identifica el producto o servicio que se quiere planificar. se trabaja el marco conceptual y la identificación del producto, así como los sistemas productivo y organizacional. la experiencia de la metodología irp en los departamentos de cundinamarca y boyacá el trabajo que ha adelantado la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia con la corporación pba introdujo nuevos retos derivados de los diferentes enfoques y métodos de investigación que se ha logrado cohesionar, así como de la intervención de la población beneficiada y de la forma de interactuar de los investigadores con la comunidad. para los tres años de la primera fase del convenio, que finaliza en el año 2012, están planeados más de 21 trabajos de investigación en diferentes áreas, como el manejo integrado de plagas y enfermedades (mipe), el mejoramiento participativo de nuevas variedades y el desarrollo de estrategias para el manejo y conservación de suelos, entre otros. durante el año 2011 se trabajan cinco proyectos de 5312010 gutiérrez: desarrollo de la metodología innovación rural participativa en la zona andina central de colombia la segunda convocatoria del programa andino de investigación participativa, con cobertura en 14 municipios de cundinamarca y boyacá, y con los que se pretende aportar soluciones concretas a problemas de diferente naturaleza en cultivos como papa criolla, fríjol, arveja, maíz y habichuela, los cuales constituyen la base de la economía en estas comunidades. como lo describe el enfoque metodológico de innovación rural participativa (irp), el papel de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en dichos proyectos ha sido el de acompañante técnico, responsable de concertar, diseñar y desarrollar —conjuntamente con los productores— estrategias específicas para la solución de problemas; éstos, por lo general, presentan un carácter histórico en el que las soluciones tradicionales no han aportado resultados deseables y, lamentablemente, carecen de sostenibilidad económica y ambiental. los proyectos en los cuales la facultad de agronomía participa como acompañante técnico son: 1. agricultura más limpia y competitiva en el cultivo de papa criolla (solanum phureja) en los municipios de granada y sibaté, en el departamento de cundinamarca. en este proyecto se acompaña a la comunidad con diversos trabajos de investigación participativa en las áreas de mejoramiento de variedades, desarrollo de estrategias para el control de enfermedades como la producida por el hongo rhizoctonia sp., producción limpia de semillas de papa criolla con alta calidad y nuevas alternativas de fertilización enfocadas en una producción más limpia y sostenible del cultivo. aquí se han desarrollado cinco trabajos de investigación, en el trascurso de tres años, gestionados a través de 12 nip. 2. innovación participativa para la producción agroecológica del cultivo de habichuela en el municipio de fómeque, departamento de cundinamarca. este proyecto pretende solucionar el problema fundamental que tiene el cultivo de la habichuela: el uso indiscriminado de sustancias químicas de uso agrícola para la disminuir los problemas de incidencia de plagas y enfermedades, lo que genera deterioro del medio ambiente en los lugares donde se desarrolla la actividad, así como riesgos para la salud de los productores y consumidores. en esta línea se desarrollan seis trabajos de investigación con 16 nip. se trabajan aspectos como la producción de semillas de calidad, manejo integrado de plagas y enfermedades (mipe), alternativas de fertilización biológica y manejo sostenible del suelo. 3. sistemas sostenibles de producción con pequeños agricultores, proyecto que se desarrolla en los municipios de soracá, motavita, ventaquemada, tunja y siachoque, ubicados en la provincia centro del departamento de boyacá. es el más ambicioso de los proyectos que se manejan en este convenio, puesto que realiza trabajos de investigación en los cultivos de papa criolla (solanum phureja), arveja (pisum sativum) y maíz (zea maíz), como alternativa de producción al tradicional cultivo de la papa (solanum tuberosum) el cual, en los últimos años, ha presentado precios bajos, altos costos de producción y gran cantidad de problemas sanitarios que han golpeado fuertemente la economía campesina de la región. en este proyecto se realizan siete investigaciones participativas mediante 18 nip desarrolladas conjuntamente con la comunidad. 4. desarrollo participativo de alternativas sostenibles de producción y comercialización de fríjol (phaseolus vulgaris) en los municipios de tipacoque y covarachía, departamento de boyacá. al igual que el proyecto anterior, pretende aportar nuevas herramientas y experiencias en el cultivo del fríjol a los agricultores de la zona, como salida a la compleja situación que vive hoy día la producción y comercialización del cultivo del tabaco (nicotiana tabacum), que desde las últimas décadas del siglo xix ha sido prácticamente la única fuente de ingresos de los agricultores allí asentados y motor de progreso de toda la provincia norte del departamento de boyacá. en estos municipios son pocos los programas que se han desarrollado para apoyar a los agricultores y la documentación existente para identificar estas experiencias es escasa. para el caso del fríjol, no han existido trabajos anteriores y, por tanto, se hace necesario empezar este proceso de cero. en este proyecto se planea realizar cinco investigaciones participativas con 13 nip. 5. innovación y desarrollo tecnológico participativo para la agricultura más limpia y sostenible del cultivo de arveja (pisum sativum) en los municipios de samacá, viracachá, ciénega y ramiriquí, en el departamento de boyacá. el cultivo de arveja en la zona ha padecido diversos problemas sanitarios y de comercialización que se acentuaron durante la última de década. a lo anterior se le debe sumar múltiples problemas ambientales, entre los que se destaca la degradación de los suelos de cultivo que origina una disminución significativa en la fertilidad de los mismos. el objetivo central de este proyecto es brindar alternativas de solución a estas problemáticas mediante el desarrollo de nuevas tecnologías de carácter participativo, combinando 532 agron. colomb. 28(3) 2010 aspectos fundamentales de orden técnico, social y empresarial. para este proyecto se han planeado ocho trabajos de investigación participativa con 20 nip en los cuatro municipios citados. la facultad de agronomía ha determinado designar a estudiantes de últimos semestres como investigadores acompañantes de las comunidades, con el apoyo permanente de un profesor tutor, quien será su director de tesis. con esta experiencia el estudiante, no solo cumple con el requisito para obtener su título profesional, sino que también gana experiencia y habilidades en el trabajo de campo. el estudiante lidera el proceso de investigación aprovechando los conocimientos y saberes que el pequeño productor puede aportar al proceso de construcción colectiva. desde la recolección de la información inicial, pasando por la identificación de prioridades, y la determinación de los problemas y las posibles soluciones, esta alianza entre la universidad y los pequeños productores es la encargada de aportar una guía constante y sistemática al proceso de irp. de esta manera, el estudiante logra fortalecer sus capacidades y mejorar su contextualización para poder desarrollar procesos basados en investigación participativa con comunidades rurales. adicionalmente, el desarrollo de estos proyectos genera una interacción sinérgica con las instituciones educativas de la región (escuelas, colegios, etc.), puesto que los estudiantes también se desempeñan como agricultores, se integran al núcleo familiar de los socios del proyecto, forman parte de la comunidad que se beneficia del proceso y pueden ser sujetos de cambio de la misma, ya que están abiertos al conocimiento y a la innovación. consideraciones finales la irp no es una “receta de cocina”; por el contrario, en todo momento está retroalimentándose de su mismo proceso y avance, fundamentando su evolución en la creación colectiva y la posibilidad de transformación de la propuesta en ejecución. en tal sentido, se plantea la necesidad conceptual de utilizar el término “acompañamiento” en lugar del término “intervención”, haciendo referencia al reconocimiento de las capacidades de las comunidades para diagnosticar sus problemas y el respeto que se debe tener sobre las decisiones que tomen las organizaciones rurales o núcleos de emprendedores en los aspectos técnicos, organizacionales y empresariales. se considera que el proceso tiene su fundamento en la construcción colectiva y la retroalimentación e interacción permanentes; se concreta alrededor de unas bases de respeto mutuo, equidad, comprensión y desarrollo permanente de quienes interactúan en el mismo. a diferencia de otras metodologías y enfoques sobre el desarrollo rural basadas en el paternalismo y el asistencialismo, la irp no pretende “dar el pescado”, ni tampoco “enseñar a pescar” porque se considera que ambas concepciones son erradas y no dan soluciones reales a los problemas. por el contrario, la irp se invita a la comunidad a “pescar juntos”. literatura citada bejarano, j. 1998. el concepto de lo rural: ¿qué hay de nuevo? revista nacional de agricultura 922-923, 9-14. bentley, j. y p. baker. 2002. manual para la investigación colaborativa con agricultores de escasos recursos. cabi commodities. egham (uk). chambers, r. 1992. diagnósticos rurales participativos: pasado, presente y futuro. bosques, árboles y comunidades rurales 15-16, 4-9. de boef, w.s., m. thijssen, j. bernardi-ogliari y b. sthapit. 2006. estrategias participativas de manejo da agrobiodiversidade. florianópolis-sc & neabio, florianópolis (santa catarina, brasil). durson, j. 2006. el capital social campesino en la gestión del desarrollo rural: díadas, equipos, puentes y escaleras. comisión económica para américa latina y el caribe (cepal), naciones unidas, serie cepal, santiago de chile. douthwaite, b., a. carvajal, s. álvarez, e. claros y l. hernández. 2006. building farmers’ capacities for networking (part i): strengthening rural groups in colombia through network analysis. km4d journal 2(2), 4-18. fals borda, o. (comp.) 1998. participación popular: retos del futuro. icfes, iepri y colciencias, bogotá. fida. 2004. política del fida en materia de empresas rurales. fondo internacional de desarrollo agrícola, roma. en: http://www. ifad.org/pub/policy/re-spa.pdf; consulta: mayo 2009. narayan-parker, d. 1993. participatory evaluation: tools for managing change in water and sanitation. world bank technical paper no. 207, world bank, washington dc. molina, j.p., j., parra, y. aranda, j. barrientos, l. bermúdez, j. restrepo, g. muñoz, r. oses, h. díaz, l. rodríguez y m. rubiano. 2008. aportes para la construcción de procesos de desarrollo local. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. grupo de investigación en gestión y desarrollo rural. bogotá d.c. pachón, f. 2007. desarrollo rural: más que desarrollo agrícola. revista facultad de medicina veterinaria y de zootecnia 54 (1), 60-72. parrado, a., y. aranda, j. molina, v. villarraga, o. gutiérrez, f. pachón, c. parra, j. parra y j. ángel. 2009. núcleos de emprendedores rurales: una propuesta para el desarrollo rural con enfoque territorial. universidad nacional de colombia – ecoe ediciones, bogotá. 5332010 gutiérrez: desarrollo de la metodología innovación rural participativa en la zona andina central de colombia plaza, o. 1998. desarrollo rural. enfoque y alternativas. pontificia universidad católica del perú, fondo editorial, lima. pérez, e. 1998. una visión del desarrollo rural en colombia. cuadernos de desarrollo rural. 41, 7-19. perry, s. 2003. working with smallholders towards achieving sustainable development. the foundation for the participatory and sustainable development of the small farmers (pba foundation). policy matters 11, 116-119. perry, s. 2004. innovación participativa: experiencias con pequeños productores agrícolas en seis países de américa latina. cepal, serie desarrollo productivo no. 159, pp. 2729. quirós, c.a., t. gracia y j.a. ashby. 1991. manual para la evaluación de tecnología con productores. ciat. cali (colombia). salgado, c. 2004. estado del arte sobre desarrollo rural. pp. 157-192. en: machado, a. (ed.). la academia y el sector rural. tomo 3. unibiblos-universidad nacional de colombia, bogotá. agronomia 26-2 -profe194).indd 300 agron. colomb. 26(2) 2008 resumen abstract fecha de recepción: enero 29 de 2008. aceptado para publicación: julio 10 de 2008 1 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. fanor.casierra@uptc.edu.co 2 estudiante, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. oskareduardo1@hotmail.com calidad en frutos de tomate (solanum lycopersicum l.) cosechados en diferentes estados de madurez quality of tomato fruits (solanum lycopersicum l.) harvested at different maturity stages fánor casierra-posada1 y óscar e. aguilar-avendaño2 agronomía colombiana 26(2), 300-307, 2008 el tomate es una de las hortalizas de más alto volumen de consumo en fresco; sus pérdidas en la comercialización suelen comenzar en la cosecha y van hasta la poscosecha a través del manejo. el experimento se realizó en tunja (colombia) con el objetivo de evaluar cambios en la calidad en frutos de tomate, dependientes de los diferentes estados de madurez en que fueron cosechados. los frutos se seleccionaron de acuerdo con su porcentaje de coloración verde y roja. los híbridos de tomate evaluados fueron sofía, marimba y bravona. los parámetros de respuesta fueron: firmeza, sólidos solubles totales, acidez titulable, ph, índice de madurez y pérdida de peso. los resultados mostraron que la pérdida de peso, la acidez titulable y la firmeza disminuyen al ser cosechados los frutos en estados más tardíos de maduración, mientras que los sólidos solubles totales y el índice de madurez se incrementaron únicamente cuando los frutos se cosecharon en estados más tardíos de maduración. los valores de ph variaron muy poco respecto al tiempo de cosecha de los frutos. el comportamiento poscosecha de los híbridos fue muy diferente para todas las variables dependientes. finalmente, el mejor estado de madurez para cosechar los híbridos bravona y marimba fue cuando los frutos alcanzaron una coloración 75% verde y 25% rojo; los frutos de sofía pueden ser colectados con 50% verde y 50% rojo, con el fin de mantener sus características organolépticas y una mejor calidad. palabras clave: firmeza, sólidos solubles totales, acidez titulable, ph, índice de madurez, pérdida de peso. tomato is one of the highest volume vegetables sold for fresh consumption; losses on tomato business chain start at harvest and go until postharvest through handling. an experiment was carried out in tunja (colombia) aimed to evaluate the changes in tomato fruit quality in dependence of different maturity stages at harvest. fruits were selected according to their green and red color percentage. evaluated tomato hybrids were sofia, bravona and marimba. the response parameters were firmness, total soluble solids, titratable acidity, ph, maturity index, and weight lose. the results showed that weight lose, titrable acidity and firmness decrease as fruits were harvested at late maturity stages, while total soluble solids and maturity index were increased only when fruits were harvested at late maturity stages. ph values were very little modified by harvest timing of fruits. the postharvest behavior of hybrids was very different for all dependent variables; finally, the better maturity stage to harvesting in bravona and marimba hybrids was when fruits reached 75% green and 25% red; sofia fruits can be picked at 50% green and 50% red in order to keep the organoleptic characteristics and better quality. key words: firmness, total soluble solids, titratable acidity, ph, maturity index, weight loss. introducción el tomate (solanum lycopersicum l.) es uno de los cultivos más importantes en todo el mundo, utilizado como hortaliza (chapagain y wiesman, 2004). en países en vía de desarrollo, las pérdidas en frutas y hortalizas durante la poscosecha se ubican entre 20% y 50% (kader, 1992; okezie, 1998). el cultivo de tomate en colombia ocupó 0,6% del área total sembrada en cultivos transitorios durante 2006. por su parte, en boyacá se sembró en el mismo año 10,4% del área total cultivada en tomate a nivel nacional, con un rendimiento de 45,7 t ha-1, superado sólo por caldas, cuyo rendimiento fue 47,5 t ha-1; lo que indica la importancia del cultivo para los agricultores boyacenses (corporación colombia internacional, 2006). las pérdidas poscosecha en cultivos hortícolas están relacionadas principalmente con la manipulación desde la agronomia 26-2 -profe194).indd 300 06/10/2008 19:41:11 casierra-posada y aguilar-avendaño. calidad en frutos de tomate (solanum lycopersicum l.)... 301 cosecha hasta el consumidor. las pérdidas se originan por daños mecánicos, almacenamiento inadecuado, manipulación, transporte incorrecto y por el tiempo en vitrina (ferreira et al., 2005). las modificaciones en la calidad de los tomates pueden ser de naturaleza mecánica, fisiológica o patológica (mohsenin, 1986). los daños mecánicos pueden causar alteraciones metabólicas y fisiológicas, dando una apariencia anormal externa (fluck y halsey, 1973) o interna (moretti et al., 1998) y alteraciones en el metabolismo respiratorio (galvis, 1987), sabor (moretti y sargent, 2000) y firmeza (jackman et al., 1990). los daños físicos también pueden afectar significativamente la composición fisicoquímica del pericarpo y del tejido locular en frutos de tomate (ferreira et al., 2005). el valor nutricional de especies de hortalizas depende de muchos factores, siendo el más importante la variedad botánica y el cultivar (khadi et al., 1987; kolota y adamczewska-sowinska, 2001). otros factores relevantes que influyen en la composición química de las hortalizas son las condiciones climáticas, la fertilización, el sistema de producción, el riego, así como el estado de desarrollo de la planta al momento de la cosecha (kaniszewski, 1982; picha y hall, 1982; guttormsen y hoe, 1985; sørensen et al., 1995; cebula y kalisz, 1996). cuando el tomate se destina a la agroindustria, sus principales parámetros de calidad son peso seco, sólidos solubles, acidez titulable (equivalente de ácido cítrico), ph, viscosidad (flujo bostwick) y color. puesto que los valores de la pasta de tomate pueden predecirse a partir de las mismas mediciones realizadas en fruta fresca homogeneizada –también llamada pulpa o puré–, los análisis deben realizarse en los frutos al momento de la cosecha (renquist y reid, 1998). usualmente el tomate se consume con su máxima calidad organoléptica, que se presenta cuando el fruto ha alcanzado por completo el color rojo, pero antes de un ablandamiento excesivo. por tanto, el color en tomate es la característica externa más importante en la determinación del punto de maduración y de la vida poscosecha y un factor determinante en la decisión de compra por parte de los consumidores. el color rojo es el resultado de la degradación de la clorofila, así como de la síntesis de cromoplastos (fraser et al., 1994). se ha reportado que en el proceso de maduración de los frutos de tomate tiene lugar un incremento en el contenido de materia seca y la cantidad de azúcar y vitamina c (elkner, 1994). la vida poscosecha se define como el periodo en el cual un producto mantiene un nivel predeterminado de calidad bajo condiciones específicas de almacenamiento (shewfelt, 1986). un gran número de procesos fisicoquímicos se llevan a cabo en las hortalizas durante el almacenamiento. además, la calidad de la mayoría de frutas y hortalizas se ve severamente afectada por las pérdidas de agua durante el almacenamiento, que dependen de la temperatura y de la humedad relativa (perez et al., 2003). por otro lado, se ha mencionado que el almacenamiento a bajas temperaturas es el método más eficiente para mantener la calidad en frutas y hortalizas, por su efecto sobre la reducción de la tasa de respiración, transpiración, producción de etileno, maduración y desarrollo de pudriciones (hardenburg et al., 1986). la temperatura juega un papel importante en el mantenimiento de la calidad de cosecha en tomates (ball, 1997). el efecto de la temperatura de almacenamiento sobre la calidad y la cantidad de cambios fisicoquímicos en frutos de tomate es altamente dependiente del cultivar (abou-aziz et al., 1976), el tiempo de exposición (hobson, 1981) y las condiciones de cosecha (autio y bramlage, 1986). el objetivo de este trabajo fue determinar la influencia del grado de maduración al momento de la cosecha sobre las características fisicoquímicas de los frutos de tomate, así como las propiedades químicas de los frutos cuando alcanzaban el grado de maduración de consumo. materiales y métodos se utilizaron los híbridos de tomate marimba, sofía y bravona, tomados de un cultivo comercial en el municipio de santa sofía (boyacá). los factores evaluados fueron el híbrido (marimba, sofía y bravona) y el grado de madurez en que fueron colectados (tabla 1). una vez cosechados los frutos, se agruparon por híbrido y grado de madurez; se hizo un seguimiento de la apariencia de los frutos en grado de madurez 1 a 4 y, cuando éstos alcanzaron el grado 5 de madurez, se realizaron las pruebas de calidad de manera inmediata, al momento de la cosecha. de este modo fue posible hacer una comparación de los parámetros que determinan la calidad de los frutos tabla 1. grados de maduración en que se recolectaron los frutos evaluados de tomate, híbridos marimba, sofía y bravona. grado de madurez color (%) verde rojo 1 100 0 2 75 25 3 50 50 4 25 75 5 0 100 agronomia 26-2 -profe194).indd 301 06/10/2008 19:41:11 302 agron. colomb. 26(2) 2008 cosechados en los estados 1 a 4, cuando alcanzaban el estado 5 de maduración. esto con el fi n de determinar si el grado de maduración en el momento de la cosecha afecta la calidad del fruto cuando llega a la maduración (estado 5) durante la poscosecha. los frutos se mantuvieron a temperatura ambiente en el laboratorio de fi siología vegetal de la facultad de ciencias agropecuarias de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). la temperatura promedio durante la realización del ensayo fue de 15±2 °c y la humedad relativa de 71%±5%. los parámetros de calidad medidos en los frutos fueron: días transcurridos hasta que los frutos alcanzaron el estado de maduración 5, pérdida de peso (g), fi rmeza (penetrometría medida en lb pulg-2), sólidos solubles totales (grados brix), ph del jugo, acidez titulable (expresada como porcentaje de ácido cítrico), índice de madurez (sólidos solubles totales/acidez titulable). adicionalmente, se registró el diámetro ecuatorial del fruto al momento de la cosecha. tanto el tiempo de almacenamiento como la medición de todos los parámetros de calidad se determinaron al momento en que los frutos, con grados de madurez 1 a 4, alcanzaron el estado de madurez 5. el ensayo tuvo un arreglo bifactorial completamente al azar, con un primer factor constituido por tres híbridos y un segundo factor formado por cinco grados de maduración. la unidad experimental estuvo conformada por un solo fruto; de igual manera, cada uno de los tratamientos defi nidos por el híbrido y el grado de madurez se replicó 15 veces. la información obtenida se analizó mediante el programa spss, versión 11.5, con el cual se realizó un análisis de variancia clásico mediante una tabla anova, y la prueba de tukey para la separación de promedios, en aquellos tratamientos que mostraron diferencias. resultados y discusión con respecto a la pérdida de peso, se encontró diferencia altamente signifi cativa (p<0,01) entre los híbridos evaluados, y en orden de menor a mayor pérdida de peso se encontraron sofía, marimba y bravona. en el análisis del factor grado de maduración se encontró diferencia altamente signifi cativa (p<0,01) del estado 4 con los tres estados restantes; de hecho, del estado 1 a 3 no hubo diferencia signifi cativa, y fueron los estados que perdieron mayor porcentaje de peso durante la poscosecha, con valores comprendidos entre 9,1% y 9,9%, mientras que los frutos cosechados en el estado 4 perdieron sólo 7,4% del peso después de la recolección. hubo una respuesta diferencial entre los frutos cosechados en diferentes grados de maduración y los tres híbridos evaluados (fi gura 1). la variedad que más perdió peso cuando fue cosechada en el estado 1, fue sofía. en esta variedad, los frutos cosechados en estado 1 perdieron 87,4% más peso, comparados con los cosechados en estado 4. seguidamente el híbrido marimba perdió 58,5% más peso en frutos cosechados en estado 1 con respecto a los cosechados en estado 4. finalmente el híbrido bravona perdió 37,5% más peso en frutos cosechados en iguales condiciones que las mencionadas, lo que implica que los frutos de sofía deben cosecharse con grado de maduración más avanzado que los demás híbridos evaluados. por su parte, los frutos del híbrido bravona pueden cosecharse en un grado inferior de maduración con respecto a marimba y sofía. cabe resaltar la mayor sensibilidad del híbrido bravona a la pérdida de peso con respecto a sofía. se reporta que, básicamente, los factores que determinan la pérdida de peso en los frutos de lulo (solanum quitoense) son: la relación área superfi cial/volumen, la naturaleza de la pared del fruto y el estado del fruto (galvis y herrera, 1999). sin embargo, en el presente ensayo la pérdida de agua por transpiración se debió tanto al estado del fruto como a la relación área superfi cial/volumen, dado que los frutos de los híbridos marimba y sofía fueron 49,6% y 58,6% respectivamente más grandes que los frutos del híbrido bravona, de modo que este último material tenía una mayor área superfi cial a través de la cual se facilitaba la pérdida de humedad (fi gura 1). adicionalmente la mayor pérdida de peso registrada con los frutos cosechados en el grado 1 de maduración se debió a que estos frutos fueron cosechados más temprano y alcanzaban su madurez en un mayor número de días, en contraste con los que se cosecharon en estados más tardíos figura 1. pérdida de peso en frutos de tomate de tres híbridos cosechados en diferentes grados de maduración. promedios con letras iguales no presentan diferencias significativas, según la prueba de tukey (p<0,01). agronomia 26-2 -profe194).indd 302 06/10/2008 19:41:12 casierra-posada y aguilar-avendaño. calidad en frutos de tomate (solanum lycopersicum l.)... 303 de maduración; por tanto, el mayor periodo de exposición a la oferta ambiental sufrida por los frutos cosechados en el grado 1 de maduración les causaba una mayor pérdida de humedad y, por consiguiente, de peso. a pesar de que la pérdida de agua y de peso reducen la turgencia de los tejidos y es un factor sugerido como causal del ablandamiento de los frutos (beaulieu y gorny, 2001), los frutos cosechados en los grados tempranos de maduración presentaron un mayor grado de fi rmeza, como se discutirá más adelante. al realizar le análisis estadístico de cada uno de los factores por separado, se encontraron diferencias altamente signifi cativas (p<0,01) para el factor híbrido y estado de maduración, así como en la interacción de estos dos factores. la máxima variación para los sólidos solubles totales, determinados cuando los frutos cosechados en el estado 1 alcanzaron el estado 5, comparados con aquéllos que se habían cosechado directamente en el estado 5, se presentó en la variedad marimba, con un valor promedio de 36,6% de variación en los grados brix, seguido del híbrido sofía con 12,7% y del híbrido bravona con 11,8%. esto signifi ca que los frutos del híbrido marimba deben cosecharse a partir del estado 2 para lograr un mínimo cambio en la concentración de sólidos solubles cuando los frutos inmaduros alcancen el estado 5; sin embargo, en los híbridos sofía y bravona la modifi cación fue mínima, aún cuando los frutos se cosecharon en el grado 1 de maduración (fi gura 2). este resultado concuerda con lo reportado por renquist y reid (1998), quienes encontraron diferencias en distintos cohortes de tomates, en el porcentaje más bajo de sólidos solubles lo presentaron aquellos frutos cosechados más temprano en cuanto a su grado de desarrollo; estos autores explican el comportamiento de los tomates en algún tipo de dilución por la cual la toma de agua durante el desarrollo del fruto excede la producción de azúcares y ácidos orgánicos. por su parte, salunkhe et al. (1974) también encontraron que los niveles más bajos en sólidos solubles totales se presentaron en frutos de tomate cosechados en estados tempranos de desarrollo, en comparación con aquéllos que se habían tornado rojos. adicionalmente, el hecho de cosechar los frutos en estados muy tempranos del desarrollo implica que éstos no alcanzan a acumular un alto contenido de sólidos solubles, dado que entre 29 y 36 días hasta el momento de la cosecha (64 días después de plena fl oración) los híbridos sofía, bravona y granitio manifestaron un incremento en el contenido de sólidos solubles, como lo reportaron casierra-posada et al. (2007). el hecho de cosechar los frutos de tomate en grados tempranos de maduración afecta el contenido de sólidos solubles cuando los frutos alcanzan el grado de madurez de consumo, como se evidenció en los resultados del presente trabajo. para la variable acidez titulable hubo diferencia altamente signifi cativa (p<0,01); para los factores híbrido y estado de maduración, así como para la interacción híbrido-estado de maduración. en el híbrido bravona, se presentó la máxima variación en cuanto a la acidez titulable; sus frutos cosechados en el estado 1 de madurez tuvieron 68,7% mayor contenido de ácidos orgánicos que aquéllos cosechados en el estado 5. en cuanto a los frutos de marimba y sofía cosechados en el estado 1, la variación en la acidez titulable con respecto a aquéllos recolectados en el estado 5 fue 26,8% y 14,5% más alta, respectivamente (fi gura 3). resultados similares a los encontrados en el presente ensayo fueron reportados por galvis y herrera (1999) para frutos de solanum quitoense, quienes encontraron valores de acidez titulable (expresada como ácido cítrico) entre 7,8 y 9,3, en el período comprendido entre el primero y el séptimo día después de la cosecha. por su parte, casierra-posada et al. (2004) también encontraron diferencias signifi cativas figura 2. sólidos solubles totales (grados brix) en frutos de tomate de tres híbridos cosechados en diferentes grados de maduración. promedios con letras iguales no presentan diferencias significativas, según la prueba de tukey (p<0,01). figura 3. acidez titulable, expresada como porcentaje de ácido cítrico, en frutos de tomate de tres híbridos cosechados en diferentes grados de maduración. promedios con letras iguales no presentan diferencias significativas, según la prueba de tukey (p<0,01). agronomia 26-2 -profe194).indd 303 06/10/2008 19:41:13 304 agron. colomb. 26(2) 2008 en diferentes materiales de lulo, lo que implica que en los frutos cosechados en estados muy tempranos de maduración tal vez no se llevan a cabo plenamente los procesos bioquímicos que conducen a que los ácidos orgánicos se transformen en otros compuestos que determinan el sabor y el aroma de los frutos. las mediciones registradas para la variable índice de madurez, que relaciona los sólidos solubles totales y la acidez titulable, arrojó diferencias altamente signifi cativas (p<0,01) para los factores híbrido y estado de maduración, así como para la interacción de los dos factores. para los tres híbridos evaluados se observó un incremento en el índice de madurez en la medida en que los frutos fueron cosechados en grados de maduración más tardíos (fi gura 4). el valor del índice de madurez permaneció prácticamente invariable cuando los frutos del híbrido sofía se cosecharon en el estado de maduración 1 a 4, mientras que en los híbridos marimba y bravona las diferencias fueron más marcadas, como lo muestra la fi gura 4. es así como el valor del índice de madurez registrado en frutos que habían sido cosechados en el grado de maduración 1 fue 29,1% menor que el medido en frutos del híbrido sofía cosechados en el grado 5 de maduración, mientras que esta variación fue de 38,3% y 46,9% para los híbridos marimba y bravona, respectivamente. resultados similares al comportamiento del índice de madurez obtenidos en este ensayo fueron reportados por casierra-posada et al. (2004), quienes encontraron un incremento en el índice de madurez de solanum quitoense var. septentrionale, pero también una reducción en la variedad botánica quitoense, lo que implica un comportamiento diferencial en los contenidos de sólidos solubles y ácidos orgánicos en los frutos de esta solanácea, dependiendo del punto de cosecha. el comportamiento del índice de madurez en el presente ensayo es la resultante de la reducción de la acidez titulable y del aumento en los sólidos solubles totales en proporción directa con los grados de maduración más tardíos. con base en este parámetro, no sería conveniente la cosecha de los frutos de los híbridos marimba y bravona en el grado 1 de maduración, debido a que la relación entre los azúcares y los ácidos es un factor importante que determina el sabor de los frutos (landwher y torres, 1995); por tanto, la recolección de frutos en estados de desarrollo muy tempranos daría lugar a una reducción en su calidad organoléptica, con excepción del híbrido sofía, para el que es indiferente el punto de corte entre el grado de madurez 1 a 4. el valor de ph no sufrió modifi caciones en frutos de la variedad sofía cosechados en los grados de maduración evaluados; mientras que en las variedades marimba y bravona se presentaron diferencias signifi cativas (p<0,01), tanto para los factores híbrido y grado de maduración como para la interacción entre ellos; a pesar de ello, la variación del valor de ph determinada en el jugo de frutos cosechados en el grado 1 de maduración y los cosechados en el grado 5 fue bastante pequeña (tabla 2). este comportamiento de los valores de ph bajo las condiciones propias del presente ensayo coincide con los resultados reportados por galvis y herrera (1999) y th ompson (1998) para otra solanácea; estos autores observaron que durante el periodo de maduración del lulo (solanum quitoense), el valor del ph es muy similar y varía entre 2,9 y 3,2, entre el primero y el séptimo día después de cosecha. los factores híbrido y grado de maduración, así como su interacción, arrojaron diferencias signifi cativas (p<0,01) para la variable resistencia de la pulpa, registrada con el penetrómetro; el grado de resistencia de la pulpa permaneció invariable en los frutos del híbrido marimba cosechados en cualquier estado de maduración, mientras que en el híbrido sofía los frutos fueron 3,3% más fi rmes cuando se cosecharon en el grado 1 de maduración, en relación con los que se cosecharon en el grado 5. la variación más drástica en los frutos cosechados en el estado 1 y estado 5 de maduración se encontró en el híbrido bravona, con una diferencia de 18,9%. los frutos de tomate están compuestos predominantemente por células de parénquima y microfi brillas de células suspendidas en una matriz de glicoproteínas, agua, pectina y polisacáridos de hemicelulosa (redgwell y fischer, 2002; scheible y pauly, 2004). estos compuestos le confi eren consistencia a los tejidos y con ellos adquieren una mayor resistencia al penetrómetro; por tanto, cuando los frutos figura 4. índice de madurez en frutos de tomate de tres híbridos cosechados en diferentes grados de maduración. promedios con letras iguales no presentan diferencias significativas, según la prueba de tukey (p<0,01). agronomia 26-2 -profe194).indd 304 06/10/2008 19:41:13 casierra-posada y aguilar-avendaño. calidad en frutos de tomate (solanum lycopersicum l.)... 305 se cosechan en grados tempranos de maduración, la actividad enzimática que desnaturaliza los compuestos que le confieren rigidez a los frutos es menor que en aquellos frutos cosechados en estados tardíos de desarrollo, como sucedió en los tres híbridos evaluados (tabla 2). con respecto al tiempo transcurrido entre el momento de la cosecha y en el que se alcanza el grado 5 de maduración, los híbridos sofía y marimba tuvieron un comportamiento similar cuando se cosecharon en el grado 1 de maduración; no sucedió así con el material bravona, que se demoró en madurar alrededor de 25 días cuando fue cosechado en el mismo estado de madurez. en cuanto a esta variable se presentaron diferencias altamente significativas (p<0,01), lo que fue corroborado con la prueba de tukey (tabla 2). de igual manera se encontraron diferencias en el tiempo comprendido entre el tiempo de corte y el de maduración, en dependencia con el grado de maduración en que fueron cosechados los frutos (ferreira et al., 2005). los frutos de tomate, a pesar de tener un comportamiento climatérico, deben cosecharse con un grado de madurez que permita un almacenamiento prolongado sin que se vean alteradas las características fisicoquímicas de los frutos (gonzáles, 2001). durante la poscosecha de los frutos, también se debe considerar la fuerte influencia de la variedad sobre el comportamiento de los frutos de tomate, en relación con el tiempo comprendido en el tiempo de corte y su maduración. agradecimientos este estudio se desarrolló con el apoyo de la dirección de investigaciones de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, en el marco del plan de trabajo del grupo de investigación ecofisiología vegetal, adscrito al programa de ingeniería agronómica de la facultad de ciencias agropecuarias. literatura citada abou-aziz, a.b., s.m. el-nataway, f.k. adel-wahab y a.a. kader. 1976. the effect of storage temperature on quality and decay percentage of ‘pairi’ and ‘taimour’ mango fruit. scientia hort. 5, 65-72. auito, w.r. y w.j. bramlage. 1986. chilling sensitivity of tomato fruits in relation to ripening and senescence. j. amer. soc. hort. sci. 111(2), 201-205. tabla 2. valores promedio para el ph medido en el jugo y la resistencia de la pulpa al penetrómetro en frutos de tomate de tres híbridos cosechados en diferentes grados de madurez. híbrido grado de maduración ph firmeza (lb pulg-2) tiempo para maduración (d) marimba 1 4,45 ab 9,17 ab 15 e 2 4,46 ab 9,08 ab 9 bc 3 4,58 bc 9,17 ab 8 b 4 4,68 bc 9,06 ab 4 a 5 4,87 c 9,10 ab sofia 1 4,34 ab 10,00 bcd 15 e 2 4,48 ab 10,20 cd 14 e 3 4,38 ab 9,99 bcd 11 d 4 4,36 ab 9,79 abcd 10 cd 5 4,43 ab 9,68 cd bravona 1 4,22 a 10,56 e 26 f 2 4,58 cd 9,52 abc 15 e 3 4,55 abc 9,80 abcd 9 bc 4 4,49 ab 9,41 abc 9 bc 5 4,67 bc 8,88 a cv (%) 5,24 6,83 38,56 cv, coeficiente de variación. promedios con letras iguales no presentan diferencias significativas, según la prueba de tukey (p<0,01). agronomia 26-2 -profe194).indd 305 06/10/2008 19:41:14 306 agron. colomb. 26(2) 2008 ball, j.a. 1997. evaluation of two lipid-based edible coatings for their ability to preserve post harvest quality of green ball peppers. m.sc. thesis. blacksburg, virginia. 89 p. beaulieu, j.c. y j.r. gorny. 2001. fresh-cut fruits. pp. 1-49. en: gross, k.c., m.e. saltveit y c.y. wang (eds.). the commercial storage of fruits, vegetables, and florist and nursery stocks. usda handbook 66. usda, washington, d.c. casierra-posada, f., m.c. cardozo y j.f. cárdenas-hernández. 2007. análisis del crecimiento en frutos de tomate (lycopersicon esculentum mill.) cultivados bajo invernadero. agron. colomb. 25(2), 299-305 casierra-posada, f., e.j. garcía y p. lüdders. 2004. determinación del punto óptimo de cosecha en lulo (solanum quitoense lam., var. quitoense y septentrionale). agron. colomb. 22(1), 32-39 cebula, s y a. kalisz. 1996. [effect of the degree of fruit maturity and partial defoliation on the growth, yields and quality of sweet pepper in greenhouse production.] biul. warzywn. 44, 15-27. [en polaco con resumen en inglés] chapagain, p.b. y z. wiesman. 2004. effect of potassium magnesium chloride in the fertigation solution as partial source of potassium on growth, yield and quality of greenhouse tomato. scientia hort. 99, 279-288. corporación colombia internacional. 2006. oferta agropecuaria ena. cifras 2006. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogotá. pp. 14-62. elkner, k. 1994. [the effect of stage of ripening and time of storage after harvest on the quality of tomato for processing.] biul. warzywn. 41, 135-155. [en polaco con resumen en inglés]. ferreira, m.d., t.o.a. franco, r.f. kasper, a.c.o. ferraz, s.l. honório y m. tavares. 2005. post-harvest quality of freshmarketed tomatoes as a function of harvest periods. scientia agricola (piracicaba) 62(5), 446-451. fluck, r.c. y l.h. halsey. 1973. impact forces and tomato bruising. florida agricultural experiment station journal series 5109, 239-242, fraser, p.d., m.r. truesdale, c.r. bird, w. schuch y p.m. bramley. 1994. carotenoid biosynthesis during tomato fruit development. plant physiol. 105, 405-413. galvis, j.a. y a. herrera. 1999. el lulo solanum quitoense lam. manejo de poscosecha. convenio sena universidad nacional de colombia, bogotá. 59 p. galvis-vanegas, j.a. 1987. fisiologia pós-colheita de tomate (lycopersicon esculentum mill.) cultivar ângela. tesis de maestría. unicamp, fea, campinas (brasil). 123 p. gonzáles, m. 2001. cosecha y postcosecha. pp. 99-103. en: escobar, h. y r. lee (eds.). producción de tomate bajo invernadero. centro de investigaciones y asesorías agroindustriales, universidad de bogotá jorge tadeo lozano, bogotá. guttormsen, g. y j. hoe. 1985. climatic effects in chinese cabbage for early production. acta hort. 122, 77-79. hardenbrg, r.e., a.e. watada y c.y. wang. 1986. the commercial storage of fruits, vegetables, and f lorist, and nursery stocks. agric. handbook nº 66. u.s. department of agriculture. 130 p. hobson, g.e. 1981. the short-term storage of tomato fruit. j. hort. sci. 56, 363-368. jackman, r.l.; a.g. marangoni y d.w. stanley. 1990 measurement of tomato fruit firmness. hortscience 25, 781-783. kader, a.a. 1992. postharvest biology and technology: an overview. pp. 15-20. en: kader, a.a. (ed.). postharvest technology of horticultural crops. publication 3311. university of california, division of agriculture and natural resources, california. kaniszewski, s. 1982. [influence of irrigation and nitrogen fertilization on the yield and plants nutrient status of leek.] biul. warzywn. 26, 95-106. [en polaco con resumen en inglés] khadi, b.m., j.v. goud y v.b. patil. 1987. variation in ascorbic acid and mineral content in fruits of some varieties of chili (capsicum annum l.). plant food hum. nutr. 37, 9-15. kolota, e. y k. adamczewska-sowinska. 2001. evaluation of new leek cultivars for early growing. veg. crops res. bull. 54, 29-34. landwehr, t. y f.a. torres. 1995. capítulo 3: maduración de las frutas e índices de madurez. pp. 27-41. en: manejo poscosecha de frutas. instituto universitario juan de castellanos, tunja. 234 p. mohsenin, n.n. 1986. physical properties of plant and animal materials. gordon and breach science publishers, nueva york. 841 p. moretti, c.l. y s.a. sargent. 2000 alteração de sabor e aroma em tomates causado por impacto. scientia agricola 57, 385-388. moretti, c.l., s.a. sargent, d.j huber, a.g. galbo y r. puschmann. 1998. chemical composition and physical properties of pericarp, locule, and placental tissues of tomatoes with internal bruising. j. amer. soc. hort. sci. 123, 656-600. mozofar, a. 1994. plant vitamins: agronomic, physiological and nutritional aspects. crc press, boca raton, fl. okezie, b.o. 1998. world food security: the role of postharvest technology. food technol. 52, 64-69. perez, k., j. mercado. y h. soto-valdez. 2003. effect of storage temperature on the shelf life of hass avocado (persea americana). food sci. tech. int. 10(2), 73-77. picha, d. y c.b. hall. 1982. effect of potassium fertilization and season on fresh market quality characters. hortscience 17, 634-635. renquist, r.a. y j.b. reid. 1998. quality of processing tomato (lycoperscion esculentum) fruit from four bloom dates in relation to optimal harvest timing. new zeal. j. crop hort. sci. 26, 161-168 redgwell, r.j. y m. fischer. 2002. fruit texture, cell wall metabolism and consumer perceptions. pp. 46-88. en: knee, m. (ed.). fruit quality and its biological basis. sheffield academic press, sheffield. salunkhe, d.k., s.j. jadhav y m.h. yu. 1974. quality and nutritional composition of tomato fruit as influenced by certain biochemical and physiological changes. qualitas plantarum 24, 85-113. agronomia 26-2 -profe194).indd 306 06/10/2008 19:41:14 casierra-posada y aguilar-avendaño. calidad en frutos de tomate (solanum lycopersicum l.)... 307 scheible, w.r. y m. pauly. 2004. glycosyltransferases and cell wall biosynthesis: novel players and insights. curr. opin. plant biol. 7, 285-295 shewfelt, r.l. 1986. postharvest treatment for extending the shelf life of fruits and vegetables. food tech. 40, 70-80. sørensen, j.n., a.s. johansen y k. kaack. 1995. marketable yield and nutritional quality of leeks affected by water and nitrogen supply and plant age at harvest. j. sci. food agric. 68(3), 367-373. thompson, a.k. 1998. tecnología post-cosecha de frutas y hortalizas. convenio sena-reino unido, armenia (colombia). 262 p. agronomia 26-2 -profe194).indd 307 06/10/2008 19:41:14 fecha de recepción: 15 de mayo de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 grupo de investigación en moscas de las frutas, gimfrut, facultad de ingeniería agronómica, universidad del tolima, ibagué, colombia. 2 autor de correspondencia. nacanal@ut.edu.co agronomía colombiana 28(2), 265-271, 2010 gerstaecker (aluja, 1996). el género anastrepha es de origen neotropical y se extiende desde el sur de los estados unidos de américa hasta argentina (stone, 1942; norrbom y kim, 1988; norrbom y foote, 1989). hasta el momento para este género se han descrito más de 200 especies (norrbom y korytkowski, 2007), siete de ellas de importancia cuarentenaria, con cinco especies presentes en colombia: a. fraterculus (wiedemann), a. grandis (macquart), a. obliqua (macquart), a. serpentina (wiedemann) y a. striata schinner (hernández-ortiz y aluja, 1993; vélez, 1997; norrbom et al., 2000). en la actualidad, en colombia se conocen en total 47 especies de anastrepha (canal, 2010). especies, distribución y hospederos del género anastrepha schiner en el departamento del tolima, colombia species, distribution and hosts of the genus anastrepha schiner in the department of tolima, colombia maría del rosario castañeda1, armando osorio f.1, nelson a. canal1, 2 y pedro édgar galeano1 introducción las verdaderas moscas de la fruta son insectos del orden diptera, familia tephritidae, muchas de las cuales son plagas de importancia económica a nivel mundial, que limitan el comercio interno y externo de frutas. existen alrededor de 4.000 especies de tefrítidos en 500 géneros (white y elson-harris, 1992); de estas aproximadamente 861 especies se encuentran en el continente americano (hernández-ortiz y aluja, 1993). los géneros de mayor importancia son bactrocera frabicius, ceratitis maccleay, rhagoletis loew, anastrepha schiner y toxotrypana resumen abstract las moscas del género anastrepha constituyen una de las principales plagas de la fruticultura colombiana. el cono cimiento de la diversidad de especies presentes en un área es el primer paso en el diseño de estudios tendientes a establecer tecnologías apropiadas de manejo. además de un listado de las especies de anastrepha identificadas en el laboratorio de entomología de la univer sidad del tolima desde 1988 hasta la fecha a través de diversos estudios realizados en este departamento, el presente trabajo incluye también la distribución y hospederos de dichas especies provenientes de diez municipios del departamento, con alturas entre 300 y 2.500 msnm. se identificaron 60.688 especímenes pertenecientes a 24 especies de anastrepha. mediante la recolección de frutos se asociaron 16 especies de hospederos (in cluyendo cinco nuevos reportes) a nueve especies de anastrepha. las especies a. distincta greene, a. sororcula zucchi y a. striata schiner fueron las que presentaron una distribución altitudinal más amplia (300 a 2.200 msnm). por su parte, a. obliqua solo se encontró desde los 300 hasta los 1.550 msnm. especies de importancia cuarentenaria como a. fraterculus (wiedemann), a. grandis macquart y a. serpentina (wiedemann) se encontraron por arriba de los 1.100, 960 y 900 msnm, respectivamente. the flies of the genus anastrepha are one of the most important pests affecting colombian fruit production. knowing the diversity of species that can be found in a given area is the first step leading to the conduction of the necessary studies to establish adequate management technologies. besides a list of the anastrepha species that have been identified in the entomology laboratory of the university of tolima, coming from diverse studies conducted in this department since 1988, the current work includes the hosts and distribution of such species. a total of 60,688 specimens belonging to 24 anastrepha species were identified in ten municipalities of the department, ranging from 300 to 2,500 m a.s.l. by means of fruit collection, 16 hosts (including five newly reported ones) were associated to 9 anastrepha species. wide altitudinal distributions (ranging from 300 to 2,200 m a.s.l.) were found for a. distincta greene, a. sororcula zucchi and a. striata schiner. in turn, a. obliqua was found between 300 and 1,550 m a.s.l. important quarantine species such as a. fraterculus (wiedemann), a. grandis (macquart) and a. serpentina (wiedemann) were found above 1,100, 960 and 900 m a.s.l., respectively. palabras clave: mosca de la fruta, plantas hospedantes, distribución geográfica. key words: fruit fly, host plants, geographical distribution. revagronomiacol 28(2).indb 265 27/11/2010 12:24:25 p.m. 266 agron. colomb. 28(2) 2010 el género anastrepha es el más diverso y de mayor distribución en colombia. el primer trabajo en colombia relacionado con la diversidad de moscas de las frutas fue hecho por núñez (1981), quien refirió 13 especies y tres especies sin identificar. levantamientos sistemáticos se han realizado en los departamentos de antioquia, donde se encontraron 18 especies en 30 municipios (yepes y vélez, 1989; arévalo et al., 1997); valle, con 25 especies en 15 municipios (carrejo y gonzález, 1994); cundinamarca (martínez y serna, 2005), donde hay 18 especies en 22 municipios, y en cafetales de santander (núñez et al., 2004) y nariño (portilla et al., 1994). descripciones o reportes individuales han sido elaborados por steyskal (1977), carrejo y gonzález (1993), norrbom (1991, 1997, 2002), norrbom et al. (2005), martínez (2007) y canal (2010). el manejo de moscas de las frutas -considerando la importancia de su daño y las exigencias de los mercados consumidoresdebe basarse en el conocimiento profundo de su biología y ecología, para llegar a proponer medidas que tiendan a la erradicación o área libre (exigencia cuarentenaria), con pocos residuos tóxicos en el producto y el ambiente (aluja, 1999; aluja y mangan, 2008). el primer paso para el diseño de estudios de biología y ecología es el adecuado reconocimiento de la biodiversidad del grupo en la región y su relación con hospederos conocidos (aluja et al., 2003). en el presente trabajo se presentan las especies de moscas de la fruta en el departamento del tolima, y se aportan datos bioecológicos respecto a su distribución y relación con frutos hospederos, a partir de material recibido en el museo de entomología de la universidad del tolima desde el año 1988 hasta el presente. materiales y métodos se identificaron especímenes de moscas de la fruta depositados en el museo de entomología de la universidad del tolima, provenientes de diversos estudios, desde 1988 hasta los proyectos que actualmente lidera el grupo de investigación en moscas de las frutas, gimfrut; además, algunos especímenes provenientes del instituto colombiano agropecuario, ica, y se registra información de material que ocasionalmente llega al laboratorio proveniente de otras fuentes. la mayor parte de especímenes, sin embargo, proviene de estudios liderados por uno de los autores (n.a. canal). la mayor parte de los ejemplares fueron colectados en trampas tipo mcphail cebadas con proteína hidrolizada y bórax 1% u obtenidos a partir de muestreos de frutos. algunos fueron colectados en trampas caseras o con otro tipo de atrayentes. las trampas capturaron adultos, los cuales semanalmente se transferían a frascos con alcohol 70% y eran llevados al laboratorio. los frutos muestreados fueron llevados al laboratorio acondicionados en vermiculita o arena húmeda para la obtención de pupas, las cuales se transfirieron a frascos con el mismo sustrato para la obtención de los adultos. la revisión taxonómica de las especies fue hecha por uno de los autores de esta publicación (n.a. canal). para la identificación se hizo la preparación de las hembras, lo cual consistió en la separación del abdomen para posteriormente extraer el aculeus y exponer las escamas dorsobasales de la membrana eversible. se utilizaron las claves de steyskal (1977), stone (1942), korytkowsky (2004) y descripciones publicadas. los especímenes voucher, así como información adicional de las colectas se encuentran en el museo de entomología de la universidad del tolima, en ibagué, tolima, colombia. las plantas hospederas de moscas fueron identificadas en el herbario toli de la universidad del tolima o, a través de este, en el instituto de ciencias naturales de la universidad nacional de colombia. resultados y discusión se identificaron 60.688 individuos de anastrepha schiner, incluyendo hembras y machos, pertenecientes a 24 especies (tab. 1), colectados mediante trampas mcphail y recolección de frutos hospederos. en los muestreos de frutos se encontraron hospederos pertenecientes a 16 especies de frutos en 11 familias, de los cuales emergieron y se identificaron 2.913 individuos de anastrepha (tab. 2). king (2005) refirió diez especies en el departamento del tolima. sólo a. nunezae steyskal no fue identificada en este trabajo; sin embargo, canal (2010) sugiere revisar el estatus de esta especie, que debe corresponder a a. mucronota stone, una especie comúnmente identificada en los levantamientos adelantados recientemente en el tolima. en el presente trabajo se registra la especie a. fraterculus (wiedemann); según estudios genéticos, citogenéticos y morfológicos, esta parece corresponder a un complejo de varias especies (al menos cuatro) (selivon y perontini, 2007). no obstante, las citaciones en el presente trabajo se refieren a la identificación de a. fraterculus sensu lato, entendiéndola como el complejo, toda vez que en colombia no se han adelantado estudios específicos que permitan ubicarla dentro del conocimiento actual de la variabilidad de la especie. revagronomiacol 28(2).indb 266 27/11/2010 12:24:26 p.m. 2672010 castañeda, osorio f., canal y galeano: especies, distribución y hospederos del género anastrepha schiner... tabla 1. especies de anastrepha, su frecuencia y distribución en el depar tamento del tolima. municipios del tolima total especies cajamarca chaparral coello el espinal falan fresno ibagué líbano mariquita rovira a. acuminata canal 1 1 a. alveata stone 171 1 172 a. carreroi canal 30 30 a. distincta greene 14 3 2 259 3 281 a. fraterculus (wiedemann) 404 47 2.593 734 43 3821 a. grandis (macquart) 1 1 28 4 34 a. lanceola stone 1 1 a. limae stone 1 1 a. manihoti lima 2 2 176 2 182 a. manizalensis norrbom y korytkowski 2 12 22 150 186 a. montei lima 14 14 a. mucronota stone 1 1 58 210 7 11 288 a. obliqua (macquart) 338 47.497 1 3 445 11 48295 a. ornata aldrich 151 5 156 a. palae stone 1 1 a. pallidipennis greene 2 2 a. panamensis greene 1 5 6 a. perdita stone 8 8 a. pickeli lima 1 1 1 3 a. rheediae stone 13 13 a. serpentina (wiedemann) 2 1 88 91 a. sororcula zucchi 19 4 26 4 12 65 a. sinuosa canal 1 1 a. striata schiner 305 17 842 1 7 1.656 1.052 14 229 4123 total 900 1 533 48.366 7 72 5.284 1.996 153 463 57775 tabla 2. frutos hospederos de anastrepha en el departamento del tolima (colombia). familia hospederos nombre común especie de mosca de la fruta número de individuos annonaceae annona squamosa l. anón a. carreroi 30 annonaceae rollinia mucosa jacq. anón amazónico a. carreroi 186 bombacaceae matisia cordata h. y b. zapote a. mucronota 221 clusiaceae mammea americana l. mamey a.serpentina 64 juglandaceae juglans neotropica diels. cedro negro a. manizalensis 150 myrtaceae psidium guajava l. guayaba común a. fraterculus, a. striata, a. ornata 1.207 myrtaceae psidium guineense sw. guayaba agria a. fraterculus, a. striata 74 passifloraceae passiflora quadrangularis l. badea a. pallidipennis 8 passifloraceae passiflora edulis var. flavicarpa degener maracuyá a. pallidipennis 30 passifloraceae passiflora tripartita var. mollissima kunth. curuba de castilla a. fraterculus 76 rhamnaceae condalia cf. hookeri madera azul brasileña a. alveata 90 rosaceae rubus glaucus benth. mora de castilla a. fraterculus 29 rubiaceae coffea arabica l. café a. fraterculus, a. striata 736 rutaceae citrus reticulata blanco mandarina a. fraterculus 1 solanaceae capsicum annuum l. ají a. fraterculus 7 solanaceae solanum nudum h. y b. cucubo a. fraterculus 4 total 2.913 revagronomiacol 28(2).indb 267 27/11/2010 12:24:27 p.m. 268 agron. colomb. 28(2) 2010 en colombia se han reportado 47 especies de anastrepha (canal, 2010); en el tolima están representadas 49% del total de especies en colombia y casi el 12% del total de las especies del género. los especímenes de anastrepha identificados provinieron de diez de los 47 municipios que conforman el departamento. el municipio de ibagué fue el que presentó el mayor número de especies (20), seguido de los municipios de cajamarca (10), mariquita (10) y fresno (8) (tab. 1). se debe tener en cuenta que los especímenes provienen de varios estudios y, por tanto, los esfuerzos de muestreo son diferentes para los municipios. los muestreos en espinal, coello, chaparral y mariquita se hicieron en áreas de baja altitud (entre 300-800 m); en rovira, cajamarca, fresno y líbano, se hicieron en áreas altas, generalmente por encima de 1.500 m; en ibagué, los muestreos abarcan zonas desde los 800 hasta cerca de los 1.800 m, es decir, se tiene un espectro altitudinal de mayor diversidad faunística. en el municipio de el espinal se han adelantado diversos estudios sobre biología, ecología y manejo dirigidos a la especie a. obliqua en cultivos de mango; de allí el gran número de ejemplares identificados. el hecho de ser encontrada una mayor diversidad de especies en ibagué, la única localidad con levantamientos sistemáticos en altitudes medias (1.000-1.500 m), y que concuerda con lo referido por arévalo et al. (1997), sugiere que es la zona ecológica más adecuada en colombia para el establecimiento de especies de este género. en el departamento del tolima se identificó un mayor número de especies que en cundinamarca (martínez y serna, 2005) y antioquia (yepes y vélez, 1989; arévalo et al., 1997), a pesar de incluir un menor número de municipios, pero apenas una especie menos que en el valle del cauca (carrejo y gonzález, 1994), aunque en este último departamento se muestrearon mayor número de municipios. siete especies son comunes a los levantamientos sistemáticos realizados en los cuatro departamentos: a. distincta greene, a. fraterculus, a. grandis, a. manihoti lima, a. obliqua, a. pallidipennis greene y a. serpentina, y siete especies aparecen referidas sólo en el tolima: a. acuminata canal, a. carreroi canal, a. lanceola stone, a. montei lima, a. panamensis green, a. perdita stone y a. sinuosa canal. las especies predominantes en el departamento fueron a. striata, a. fraterculus y a. obliqua. king (2005) y giraldo et al. (2008) encontraron que estas mismas especies fueron las más abundantes en el tolima y en el valle del cauca. estas especies son conocidas dentro del género por su polifagia y gran capacidad de adaptación (aluja et al., 2003), por lo cual no sorprende su distribución y abundancia en los levantamientos colombianos. la especie más común en el tolima es a. striata, pues se encuentra en la mayoría de los municipios, a excepción del municipio de chaparral, lo cual puede deberse a diferencias en el esfuerzo de muestreo. a. fraterculus se capturó en los municipios de cajamarca, fresno, ibagué, líbano y rovira; a. obliqua se colectó en coello, espinal, falan, fresno, ibagué y mariquita; a. grandis se encontró en los municipios de falan, ibagué y mariquita, y a. serpentina se detectó en los municipios de cajamarca, ibagué y mariquita (tab. 1). de acuerdo con lo reportado por hernández-ortiz y aluja (1993), vélez (1997) y norrbom et al. (2000), en colombia se hallan cinco de las siete especies consideradas de importancia económica en el continente americano (a. fraterculus, a. grandis, a. obliqua, a. serpentina y a. striata), todas ellas presentes en el departamento del tolima. en los muestreos de frutos se obtuvieron nueve de las 24 especies colectadas, a. fraterculus, a. striata, a. manizaliensis norrbom & korytkowski, a. ornata aldrich, a. mucronota, a. carreroi, a. pallidipennisi, a. serpentina y a. alveata stone (tab. 2). los únicos hospederos que albergaron a más de una especie de mosca fueron café (coffea arabica l.) y las especies de guayaba psidium guajava (l.) y psidium guineense sw. la especie más polífaga fue a. fraterculus, que se encontró atacando café, cucubo (solanum nudum h&b), ají (capsicum annuum l.), mandarina (citrus reticualata blanco), mora (rubus glaucus benth), curuba (passiflora tripartita b. var. mollissima kunth) y las dos especies de guayaba colectadas. todos los hospederos referidos corresponden a colectas en campo; sin embargo, algunos de ellos se pueden considerar ocasionales, como son el caso del cucubo y del ají. la mosca suramericana, a. fraterculus, comparte con a. ornata el hospedero psidium guajava, mientras con a. striata comparte las dos especies de guayaba y el café; por otro lado, las especies a. mucronota y a. manizaliensis se vieron asociadas a un solo hospedero; además, a. carreroi se halló asociada a dos especies de anonáceas: annona squamosa l. y rollinia mucosa jacq. (tab. 2). otros estudios (aluja et al., 2003), han mostrado resultados similares; las especies más polífagas están asociadas a más de un hospedero y están en capacidad de compartirlos, en tanto que las especies monófagas no comparten sus plantas asociadas, quizás por poseer mayor capacidad para competir por el uso del recurso. las especies polífagas –las cuales son, además, las de mayor importancia económica– usan diferentes hospederos, algunos incluso compartidos con otras especies polífagas, como estrategia ecológica para mantener poblaciones significativas en épocas de poca presencia de frutos, por ejemplo en los meses en los cuales los hospederos comerciales no se encuentran en revagronomiacol 28(2).indb 268 27/11/2010 12:24:27 p.m. 2692010 castañeda, osorio f., canal y galeano: especies, distribución y hospederos del género anastrepha schiner... cosecha. las especies a las cuales no se los conoce hospedero posiblemente presentan tendencias a la monofagia y están asociadas con hospederos poco convencionales y no son colectadas en los muestreos de rutina; la mayor parte de estas especies se encuentran en las áreas de mediana altitud. estudios en búsqueda de hospederos de moscas de las frutas, según martínez y serna (2005) y aluja et al. (2003), son una herramienta fundamental para entender las razones evolutivas dentro de este grupo taxonómico. investigaciones de hospederos de moscas de la fruta en colombia las han realizado olarte (1980), núñez (1981), yepes y vélez (1989) y carrejo y gonzález (1994), en las cuales también se han buscado hospederos silvestres. en el departamento del tolima, tan solo existían hasta el momento las referencias de frutos posibles hospederos de mosca dados por el instituto colombiano agropecuario, ica. la gran mayoría de frutos hospederos de moscas referidos en este trabajo ya han sido reportados (carrejo y gonzález, 1994; king, 2005; martínez y serna, 2005; norrbom, 2004). los registros de cucubo (solanum nudum), ají (capsicum annuum) y curuba (passiflora tripartita var. mollissima) son las primeras referencias de hospederos para a. fraterculus, mientras annona squamosa lo es para a. carreroi y condalia cf. hookeri m.c. jhonston para a. alveata. no se han identificado especies de anastrepha en trampas mcphail por encima de los 2.444 msnm, pese a haberse realizado muestreos hasta los 3.300 msnm. las especies a. distincta, a. sororcula y a. striata son las de mayor distribución altitudinal (300-2.444 msnm) (fig. 1). martínez y serna (2005) encontraron registros de a. fraterculus, a. obliqua y a. striata a los 2.600 msnm, atribuyéndolo a la presencia de hospederos en la zona; igualmente, en el trabajo de arévalo et al. (1999) a. obliqua y a. striata fueron capturadas desde los 0 hasta los 2.500 m de altitud, mientras a. fraterculus lo fue desde los 1.000 hasta los 2.500 msnm. en el tolima se encontró a. fraterculus sólo por encima de los 1.100 msnm hasta cerca de los 2.200 msnm, mientras que a. obliqua se capturó hasta los 1.550 msnm (fig. 1). korytkowski (2001) argumenta que los reportes para a. obliqua por encima de los 1.200 msnm deben ser considerados como de baja ocurrencia. anastrepha grandis, otra de las especies de importancia cuarentenaria, presenta una distribución altitudinal entre los 950 y los 1.600 m, lo cual es relevante porque la zona productora de melón en el tolima se localiza en altitudes menores a los 500 m. el primer factor que debe incidir sobre la distribución altitudinal de las especies de anastrepha es la presencia de su hospedero. a. distincta y a. sororcula son especies de poca importancia económica, la primera de ellas asociada exclusivamente a plantas del género inga, ampliamente distribuido en colombia; a la segunda especie no se le conocen hospederos en colombia, pero ha sido reportada asociada principalmente a frutos de la familia myrtacea y ocasionalmente a otras cuatro familias de plantas (zucchi, 2000). a. striata, la tercera especie con amplia distribución altitudinal, está asociada principalmente con guayaba y se distribuye siguiendo la distribución de su planta hospedera. la especie predominante en las zonas bajas es a. obliqua, la cual se asocia principalmente con mango y especies del género spondias; su distribución en el tolima también está asociada con la presencia ocasional de estos hospederos en zonas de altitud media, aunque probablemente esté asociada a otros frutales además de los indicados. además del tolima, a. fraterculus ha sido reportada en cafetales de nariño, santander, valle del cauca, cundinamarca figura 1. distribución altitudinal de las especies de anastrepha en el departamento del tolima (colombia). 0 300 600 900 1.200 1.500 1.800 2.100 2.400 2.700 3.000 a lti tu d (m sn m ) revagronomiacol 28(2).indb 269 27/11/2010 12:24:28 p.m. 270 agron. colomb. 28(2) 2010 y antioquia (todos en la región andina). la distribución altitudinal de a. fraterculus en el tolima coincide con los resultados encontrada por arévalo et al. (1997) y martínez y serna (2005), pero llama la atención que a pesar de su polifagia y amplia distribución en el continente, en la región andina colombiana no se encuentra en zonas bajas. la verdad es que las especies polífagas pueden tener un comportamiento oligófago en determinada región (aluja et al., 2003). considerando la importancia cuarentenaria de esta especie y de a. grandis, la restricción en su localización altitudinal es fundamental para la declaración o mantenimiento de áreas libres o de baja prevalencia de la especie; sin embargo, sería conveniente adelantar estudios bioecológicos para conocer los mecanismos por los cuales se activa esta restricción ecológica. a. alveata fue encontrada solamente a altitudes bajas entre los 300 y los 900 m. siete especies se encontraron a una sola altitud: a. palae (350 msnm), a. acuminata, a. pallidipennis, a. rheediae stone (1.107 msnm), a. sinuosa (1.448 msnm), a. perdita (1.480 msnm) y a. limae stone (1.500 msnm). además, a. mucronota y a. ornata alcanzan a encontrarse a altitudes elevadas (2.444 msnm) con respecto a las demás especies (fig. 1). la presencia de ciertas especies en un determinado rango puede deberse a la disponibilidad de la planta huésped; es por ello que para el estudio de moscas de las frutas se requiere la búsqueda de los hospederos alternativos, con el fin de conocer la relación planta hospedero, y determinar la secuencia temporal de la presencia de la plaga, al igual que para tener una idea real de la diversidad de especies en la región. agradecimientos a todas las personas que nos han ofrecido sus muestras de moscas de las frutas para identificación, particularmente a los i.a. jesús perdomo y vicente lópez y al sr. manuel ignacio suárez del instituto colombiano agropecuario, ica; al i.a. juan carlos cristancho; a los estudiantes bladismir rodríguez, josé hember ramírez y sara gimena gómez. el material examinado durante este trabajo fue colectado en proyectos financiados por el comité central de investigaciones de la universidad del tolima, pronatta, la agencia internacional de energía atómica y el comité departamental de cafeteros del tolima. literatura citada aluja, m. 1996. future trends in fruit fly. management. pp. 309-320. en: mcpheron, b.a. y g.j. steck (eds.). fruit fly pests. a world assessment of their biology and management. delray st. lucie press, beach, fl. aluja, m. 1999. fruit fly (diptera: tephritidae) research in latin america: myths, realities and dreams. an. soc. entomol. bras. 28, 565-594. aluja, m. y r. mangan. 2008. fruit fly (díptera: tephritidae) host status determination: critical conceptual, methodological, and regulatory considerations. annu. rev. entomol. 53, 473-502. aluja, m., j. rull, j. sivinski, a. norrbom, r.a. wharton, r. macíasordóñez, f. díaz-fleischer y m. lópez. 2003. fruit flies of the genus anastrepha (diptera: tephritidae) and associated native parasitoids (hymenoptera) in the tropical rainforest biosphere reserve of montes azules, chiapas, mexico. environ. entomol. 32, 1377-1385. arévalo, p.e., a.a. restrepo y g.m.a. aleiza. 1997. las moscas de las frutas del género anastrepha schiner (diptera: tephritidae) en el departamento de antioquia-colombia. pp. 271-282. en: memorias aconteceres entomológicos para comprender los insectos y estudiarlos. medellín, colombia. canal, n.a. 2010. new species and records of anastrepha schiner (diptera: tephritidae) from colombia. zootaxa 2425, 31-44. carrejo, n.s. y o.r.r. gonzález. 1993. una nueva especie de anastrepha schiner, 1868 (diptera: tephritidae) de colombia. boletín del museo entomológico de la universidad del valle 1(2), 47-53. carrejo, n.s. y r. gonzález. 1994. lista preliminar de las moscas de la fruta del género anastrepha (diptera: tephritidae) en el departamento del valle del cauca, cali, colombia. boletín del museo entomológico de la universidad del valle 1(2-1), 85-93. giraldo, m.j., m. herberth y r.a. zucchi. 2008. monitoreo de moscas de las frutas (diptera: tephritidae) en nueve municipios, valle del cauca. p. 89. en: resúmenes xxxv congreso de la sociedad colombiana de entomología. socolen, cali, colombia. hernández-ortiz, v. y m. aluja. 1993. listado de especies del género neotropical anastrepha (diptera: tephritidae) con notas sobre su distribución y plantas hospederas. fol. entomol. mex. 88, 89-101. king, w. 2005. detección y determinación taxonómica de moscas de la fruta en el departamento del tolima. p. 106. en: resúmenes xxxii congreso de la sociedad colombiana de entomología. socolen, bogotá. korytkowski, g.c. 2001. situación actual del género anastrepha schiner, 1868 (diptera: tephritidae) en el perú. rev. per. ent. 42, 97-158. korytkowski g., c. 2004. manual de identificación de mosca de la fruta. parte ii. género anastrepha schiner, 1868. universidad de panamá. panamá. martínez a., .j.o. y j.s. serna. 2005. identificación y localización geográfica de especies anastrepha (diptera: tephritidae) en cundinamarca (colombia). agron. colomb. 23(1), 102-111. martínez a., j. 2007. nuevos registros del género anastrepha (diptera: tephritidae) para colombia. rev. colomb. entomol. 33(1), 36-42. norrbom, a.l. 1991. the species of anastrepha (diptera: tephritidae) with a. grandis-type wing pattern. proc. entomol. soc. washington 93(1), 101-124. revagronomiacol 28(2).indb 270 27/11/2010 12:24:28 p.m. 2712010 castañeda, osorio f., canal y galeano: especies, distribución y hospederos del género anastrepha schiner... norrbom, a.l. 1997. revision of the anastrepha benjamini species group and the a. pallidipennis complex (diptera: tephritidae). insecta mundi 11(2), 141-157. norrbom, a.l. 2002. a revision of the anastrepha serpentina species group (diptera: tepritidae). proc. entomol. soc. washington 104(2), 390-436. norrbom, a.l. 2004. host plant database for anastrepha and toxotrypana diptera: tephritidae: toxotrypanini. en: diptera data dissemination disk 2, http://www.sel.barc.usda.gov:591/ diptera/tephritidae/tephintro.html; consulta: julio de 2010. norrbom, a.l. y c.k. kim. 1988. a list of reported host plants of the species of anastrepha (dip: tephritidae). aphis ppq, hyattsville, md. norrbom, a.l. y r.h. foote. 1989. the taxonomy of the genus anastrepha (dip: tephritidae). pp. 15-25. en: robinson, a.s. y g. hooper (eds.). fruit flies their biology, natural enemies and control. vol. 3. elsevier science publ., amsterdam. norrbom, a.l., r.a. zucchi y v. hernández-ortiz. 2000. phylogeny of de genus anastrepha and toxotrypana (trypetinae: toxotrypanini) based of morphology. pp. 299-342. en: aluja, m. y a.l. norrbom (eds.). fruit flies (tephritidae) phylogeny an evolution of behavior. crc press, boca raton, fl. norrbom, a.l., ch.a. korytkowski, f. gonzales y b. orduz. 2005. a new species of anastrepha from colombia related to mexican fruit fly (diptera: tephritidae). rev. colomb. entomol. 31(1), 67-70. norrbom, a.l. y ch.a. korytkowski. 2007. a new species, new synonymy, and taxonomic notes in the anastrepha schausi group (diptera: tephritidae). zootaxa 1497, 47-55. núñez, l. 1981. contribución al reconocimiento de las moscas de las frutas (diptera: tephritidae). rev. inst. colomb. agr. 16(4), 173-179. núñez, l.b., r.g. santos, g. guarín y g. león. 2004. moscas de las frutas (díptera: tephritidae) y parasitoides asociados con psidium guajava l. y coffea arabica l. en tres municipios de la provincia de vélez (santander, colombia). parte 2: identificación y evaluación de parasitoides del orden hymenoptera. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 5(1), 13-21. olarte, e.w. 1980. dinámica poblacional del complejo constituido por las moscas de las frutas anastrepha striata schiner y anastrepha fraterculus wiedemann en el medio ecológico del sur de santander. división de investigaciones, universidad industrial de santander, bucaramanga, colombia. portilla, m., g. gonzáles y l. núñez. 1994. infestación, reconocimiento e identificación de moscas de las frutas y sus enemigos naturales en café. rev. colomb. entomol. 20(4), 261-266. selivon, d. y a.l.p. perondini. 2007. especies crípticas del complejo anastrepha fraterculus en brasil. pp. 101-117. en: hernándezortiz, v. (ed.). moscas de las frutas en latinoamérica (diptera: tephritidae): diversidad, biología y manejo. s y g editores, méxico df. steyskal, g.c. 1977. pictorial key to species of the genus anastrepha (diptera: tephritidae). entomol. soc. washington, washington dc. stone, a. 1942. the fruit flies of the genus anastrepha. p. 112. en: usda miscellaneous publications 493. washington, dc. vélez a., r. 1997. anastrepha fraterculus (wiedemann), a. striata schiner y a. spp. (diptera: tephritidae). pp. 418-430. en: vélez á., r. (ed.). plagas agrícolas de impacto económico en colombia: bionomía y manejo integrado. universidad de antioquia, medellín, colombia. white, i.m. y m.m. elson-harris. 1992. fruit flies of economic significance: their identifications and bionomics. cab international, wallingford, uk. yepes r., f. y r. vélez a. 1989. contribución al conocimiento de las moscas de las frutas (tephritidae) y sus parasitoides en el departamento de antioquia. rev. fac. nac. agron. medellín 42(2), 73-98. zucchi, r.a. 2000. espécies de anastrepha, sinonímias, plantas hospedeiras e parasitóides. pp. 4148. en: malavasi, a. y r.a. zucchi (eds.). moscas-das-frutas de importância econômica no brasil. conhecimento básico e aplicado. ribeirao preto, holos, brasil. revagronomiacol 28(2).indb 271 27/11/2010 12:24:28 p.m. revagronomiacol 28(2).indb 272 27/11/2010 12:24:29 p.m. agronomía 21c.indd agronomía colombiana, 2001. 21 (1-2): 55-67 nueva especie de tachygerris y nuevos registros de colecta de las gerridae (hemiptera: heteroptera) de colombia a new species of tachygerris and new collection dates of the gerridae (hemiptera: heteroptera) from colombia dora nancy padilla-gil1 y nico nieser2 r e s u m e n se describe a tachygerris dentiferus sp. n. de colombia; se describe el macho áptero de eurygerris atrekes y se registra por primera vez para colombia la especie telmatometra whitei; se incluyen nuevos registros de colecta para varias especies de gerridae. palabras clave: gerridae, colombia, tachygerris, nueva especie. s u m m a r y tachygerris dentiferus sp. n. from colombia is described; for the first time the male of eurygerris atrekes is described, the telmatometra whitei is herein first recorded from colombia, and new collection dates referred to several species of gerridae are provided. key words: gerridae, colombia, tachygerris, new species. i n t r o d u c c i o n las gerridae son cosmopolitas, habitan en ecosistemas acuáticos de aguas continentales y en aguas marinas. con excepción de unas pocas especies de asia tropical que viven sobre paredes de rocas húmedas, siempre se las encuentra asociadas a la película superficial del agua, por eso se les conoce como insectos “patinadores o zapateros”. el empuje de arquímedes, la tensión superficial, la viscosidad superficial y la repulsión al agua (aire atrapado en pelos y/o revestimiento ceroso) dotan a los gerridos de un sostén firme cuando tiene las patas secas. entonces no sólo pueden mantenerse en el agua sobre las seis patas, sino que les es posible traspasar su peso a sólo cuatro para acicalarse. en muchas ocasiones saltan, sin embargo nunca atraviesan la superficie del agua (walker 1984). es posible que puedan servir como bioindicadores de aguas, ya que toda sustancia que afecte la viscosidad superficial y por tanto la tensión superficial impedirá su presencia. en colombia hay varias publicaciones sobre hemipteros acuáticos, realizadas en diferentes localidades del país: en los llanos orientales (roback y nieser 1994), antioquia (alvarez y roldan 1983), isla gorgona y buenaventura (manzano et al. 1995), costa pacífica (polhemus y manzano 1992). trabajos puntuales sobre gerridae en colombia: la revisión del género potamobates en colombia (polhemus y polhemus 1995), y la revisión de aristizábal (2002). el presente estudio describe la especie tachygerris dentiferus sp. n. de colombia, así como el macho áptero de eurygerris atrekes, se brindan nuevos registros de colecta, en todas las especies que incluyen material examinado; se registra por primera vez en colombia a telmatometra whitei. se incluye la sinonimia abreviada para cada una de las especies y algunas figuras inéditas que contribuyen a determinarlas; en el caso del género rheumatobates se incluye la especie r. peculiaris y una clave para identificarla. las abreviaturas empleadas son: ápt: áptero (s); braq: braquiptero (s); macr: macróptero (s); m: macho; h: hembra. las mediciones son en mm y las de la especie nueva se presentan como media (x) basados en cinco machos y cuatro hembras. en el largo y ancho se dan también la desviación (s) y el valor de éstas medidas del holótipo entre paréntesis {}. el trabajo se fundamenta en la revisión de la colección personal de la autora (cp), realizada en los departamentos de cundinamarca, nariño, putumayo y cauca. también se revisaron los gerridae de la colección del laboratorio de entomología de la universidad de nariño, pasto (c-udenar) y la colección de n. nieser (nctn). el número de ejemplares y las siglas de las colecciones son mencionadas entre paréntesis en “material examinado”. depósitos: cp, colección padilla, bogotá, colombia. c-udenar, colección del laboratorio de entomología de la universidad de nariño, pasto, colombia. nctn, colección nieser, tiel, paises bajos; rmnh, museo nacional de historia natural, leiden, paises bajos; icn-mhn, instituto de ciencias naturales, museo de 1 d e p a r t a m e n t o d e b i o l o g í a , u n i v e r s i d a d d e n a r i ñ o . p a s t o . c o l o m b i a . d n p a d i l l a @ u d e n a r. e d u . c o . 2 h t g . e d u a r d s t r. 1 6 4 0 0 1 r g ti e l . h o l a n d a . b u g s . 0 1 @ f r e e l e r. n l . f e c h a d e r e c e p c i ó n 1 d e a g o s t o d e 2 0 0 2 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e m a r z o d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 56 vol. 21 · nos. 1-2 historia natural, colección de entomología, universidad nacional de colombia, bogotá, colombia. r e s u l t a d o s subfamilia gerrinae • del género eurygerris se consideran las especies: e. beieri, e. kahli y e. atrekes, para diferenciarlas se tiene en cuenta el márgen ventral del fémur anterior (figs. 1, 2, 3). chachaguí, dista 26 km de pasto, 1800 m, 6 jun 1991, s.f, leg., (c-udenar). 1h apt, imués, 1° 03’ 40”n -77° 29’ 45”w, 2550 m, 14 ºc, 15 ene 1987, l. españa, leg., (c-udenar); 1h apt, pilcuán, al sureste de imués del cual dista 15 km por carretera, 20 jun 1999, m. enriquez, leg., (c-udenar). 1h apt, ipiales, 0° 49’ 43”n -77° 38’ 30”w, 2897 m, 12 ºc, nov 1988, m. bustos, leg., (cudenar). 1h apt, 1m apt, la florida, 1° 18’ n -77° 24’w, 2180 m, 17 ºc. matituy, noreste de la florida de la cual dista 24 km por carretera, jul 1988, i. gamboa, leg., (c-udenar); 1 m apt, la misma localidad, jun 1999, m. geneco, leg., (c-udenar). 1h apt, la cruz, 1° 35’n -76° 56’w, 2162 m, 17 ºc, belén, al oeste de sandoná, del cual dista 23 km por carretera, 15 jun 1991, m. muñoz, leg., (c-udenar); 1h apt, la unión, 1° 36’ 06”n -77° 09’ 15”w, 1727 m, 19 ºc, 16 jul 1991, s. ortega, leg., (c-udenar). 1h apt, pasto, 1° 13’ 04”n -77° 16’ 40”w, 2527 m, 15 ºc, 10 may 1989, a. miranda, leg., (cudenar); 2m apt, la misma localidad, 5 feb 1990, b. canchalá, leg., (c-udenar); 1m apt, la misma localidad, 22 jul 1991, y. collazos, leg., (c-udenar); 1 ninfa, catambuco, dista 8 km de pasto, 15 ene 1987, g. bastidas, leg., (c-udenar); 1h apt, la misma localidad, 2 nov 1986, a. gonzalez, leg., (c-udenar); 1m apt, obonuco, al oeste de pasto, del cual dista 5 km, 30 dic 1987, c, achicanoy, leg., (c-udenar); 1h apt, vda. mapachico, 26 jun 1999, j. zambrano, leg., (c-udenar); 1m apt, vía panamericana, 15 km de pasto, 7 sep 2000, n. bacca, leg., (c-udenar); 1h apt, 1m apt, nariño, 2596 m, 27 sep 2000, j. paz, leg., (c-udenar). 8h apt, 11m apt, policarpa, vda. bellavista, 1500 m, 7 dic 2000, d. n. padilla, leg., (cp). 5h apt, 15m apt, ricaurte, camino hacia pialapí, 1800-2100 m, 4 nov. 1995. d. n. padilla, leg., (icn y cp). 1m apt, sandoná, 1° 17’ 22”n -77° 28’ 00”w, 1817 m, 18 ºc, 20 abr 1989, b. bastidas, leg., (c-udenar); 1m apt, la misma localidad, 5 jul 1989, s. benavidez, leg., (c-udenar); 1m apt, el ingenio, al noreste de sandoná del cual dista 5 km por carretera, 2 dic 1987, c. achicanoy, leg., (c-udenar); 1h macr, 5 km vía sandoná, 13 ene 2001, c. florez, leg., (cp). 1 h apt, ?sotomayor, la llanada ins. policia. 2000m, j.r., leg., (c-udenar). 1h apt, taminango, 1° 34’ 23”n -77° 15’ 30”w, 1500 m, 20 ºc, 10 jun1989, g. rodriguez, leg., (cudenar); 1m apt, corregimiento remolinos, 800 -900 m, 5 dic 2000, d. n. padilla, leg., (cp). colombia. putumayo: 3h apt, 10m apt, sibundoy, valle del sibundoy, 2500 m, 20 oct 1989, g. castillo, leg., (cp); 3h apt, 2m apt, 5ninfas, la misma localidad, 26 may 1997, y. castillo, leg., (cp); 12m apt, 4m macr, 9h apt, 4h macr, la misma localidad, 2 jun 1994, d. n. padilla, leg., (cp). colombia. valle del cauca: 2m apt, 1h apt, peña blancas, 3 feb 1986, r. gonzález, leg., (nctn); 2m apt, 1h apt, misma localidad, arroyo pequeño, 6 oct 1988, n. nieser, leg., (nctn). eurygerris atrekes drake, 1963: 93, 95. (fig. 3) colombia: departamentos: antioquia: medellin. cundinamarca material examinado: colombia. cundinamarca: 15h apt, 20m apt, municipio tena, laguna de pedropalo, 2000 m, 22 dic 1990, d. n. padilla, leg., (cp); 1h figs. 1, 2, 3: fémur anterior del macho de eurygerris, escala 1mm: 1 e. beieri 2 e. kahli 3 e. atrekes. eurygerris beieri (drake & harris) (fig. 1) gerris beieri drake & harris, 1934: 200. eurygerris beieri drake, 1963: 95.nieser, 1977: 356. material examinado: cuba. prov. de oriente: 1m, 1h apt, 1m macr, río indio, gran piedra, 26 mar 1973, decu & negrea, leg., (nctn). comentarios. fue descrita por drake & harris (1934) con localidad colombia sin mas datos. no hay aviso subsecuente en colombia. eurygerris kahli (drake & harris) (fig. 2) gerris kahli drake & harris, 1934: 199.kuitert, 1942: 124. eurygerris kahli.drake, 1963: 95.froeschner, 1981: 36.alvarez & roldán, 1983: 40, fig. 23.aristizábal, 2002: 45. material examinado: colombia. nariño: 1m apt, 1m macr, 1h apt, 1h macr, 7 ninfas, buesaco, corregimiento rosal del monte, 1° 18’ 38.5”n -77° 10’ 31.2”w, 2455-2420 m, 24 oct 2000, d. n. padilla, leg., (cp); 1h macr, la misma localidad y fecha, w. bonilla, leg., (cp); 3h macr, 1m macr, la misma localidad y fecha, a ojeda, leg., (cp). 1m apt, consacá, 1° 12’ 20”n -77° 27’ 50”w, 1645 m, 19 ºc, 23 oct 1989, p. noguera, leg., (c-udenar); 1m apt, la misma localidad, 10 jul 1999, d. e. cruz, leg., (c-udenar); 1m macr, 1 m apt, la misma localidad, 19 nov 2000, a. rojas, leg., (c-udenar). 1m macr, padilla-gil y nieser: nueva especie de tachygerris... 572003 apt, 13m apt, la misma localidad, 12 may 1991, d. n. padilla, leg., (icn, cp); 6m apt, la misma localidad, 8 dic 1991, d. n. padilla, leg., (cp). 3m apt, municipio tausa, 5° 11’ 56’’ n -73° 53’ 34’’ w, 2981 m, 12 ºc, río neusa parque recreacional de la car, 5 nov 1989, d. n. padilla, leg., (cp). macho aptero, biometría y descripción biometría (mm) medidas n=5 rango x s largo 6.4-7.3 7.04 0.02 ancho acet. interm. 1.87-2.12 2.06 0.09 ancho acet. posterior 1.58-1.78 1.712 0.069 fórmula antenal i:ii:iii:iv 1.168: 0.952: 1.08: 1.06 color. cuerpo cubierto con setas cortas doradas brillantes. márgenes laterales de los acetábulos y laterotergitos del abdomen con manchas plateadas. ojos marrón. cabeza negra, con manchas amarillas, una curva cerca del vertex y otra en la parte anterior de cada ojo. pronoto negro con una macha amarilla en la línea media dorsal, la cual no alcanza el borde posterior del pronoto. mesonoto negro. metanoto amarillo oscuro, con dos manchas oscuras paralelas a lado y lado de la línea media dorsal, acetábulo metatorácico negro. en la pleura se presentan franjas alternas de colores, de dorsal a ventral, amarilla, negra angosta, amarillo claro. abdomen dorsal negro, laterotergitos amarillos, con manchas negras en su parte central. patas amarillas excepto la pata protorácica con márgenes dorsal y ventral negros y segmentos tarsales cafés. toda la parte ventral amarilla, excepto el último segmento del rostro que es negro, antenas amarillo a café claro. características estructurales: ancho de la cabeza a través de los ojos 2.2 mm y vértex 0.82 mm. labio se extiende hasta la parte anterior del mesoesterno. pronoto con proyección hacia atrás con forma de escudo, aproximadamente un tercio tan larga como el lóbulo frontal, cubriendo un tercio del mesonoto. metanoto ancho, repujado apicalmente, margen posterior truncado. onfalio del metaesterno con una mancha oscura ligeramente repujado. abdomen uniformemente angosto posteriormente, margen posterior del vii segmento trunco dorsal y cóncavo a cada lado. conexivo ligeramente levantado perpendicularmente; tergito vii casi dos veces tan largo como el segmento precedente. patas largas, largo del fémur posterior 4.3 mm, extendiéndose mas allá del ápice del abdomen un poco mas de las dos terceras partes de su largo. comentarios.localidad tipo medellin. drake 1963, describe sólo la hembra aptera, con desconocimiento del macho y formas macropteras. rango de distribución desde 1486 a los 2981 m. en la laguna de pedropalo se encuentra en las orillas, asociada a vegetación superficial emergente. • del género limnogonus se consideran las especies: l. aduncus y l. franciscanus, en la primera se distingue el macho por tener el primer segmento genital, una saliente curva pequeña en el margen ventral apical (fig. 4); l. franciscanus, no tiene saliente curva en el primer segmento genital del macho y presenta los márgenes de los lados del lóbulo anterior del pronoto con delineación continua amarilla y con un par de listas longitudinales en la línea media dorsal (fig. 5). figs. 4, 5: limnogonus, 4 l.aduncus, ápice del abdomen del macho, vista lateral (según nieser & lane de melo 1997), 5 l. franciscanus, macho, vista dorsal, escala 2mm. limnogonus aduncus drake y harris, fig 4 limnogonus aduncus drake y harris 1933: 110; 1934: 209.nieser 1970: 106.froeschner 1981: 36.mazzucconi & bachmann 1995: 364.nieser & lane de melo 1997: 116.aristizábal, 2002: 52-55. limnogonus franciscanus (stál), fig. 5 gerris franciscanus stál, 1859: 265. limnogonus guerini drake & harris, 1934: 206-207, pl. 24e; cobben, 1960: 12-13, figs. 1 y 2. limnogonus franciscanus wolcott, 1941: 65; nieser, 1970: 103-104, figs. 133 y 134.nieser & alkins koo, 1991: 70, fig. 148.manzano, nieser & caicedo, 1995: 52.aristizábal, 2002: 57. material examinado: colombia. cauca: 7m apt, 2m macr, 3h apt, suroccidente del municipio del patía, corregimiento de las tallas. estación piscícola upistallas, corporación autonoma regional del cauca. microcuenca ubicada entre los 2° 13’ n y 77° 08’ w, 600 m, 26-31ºc, 6 dic 2000, d. n. padilla, leg., (icn, cp). colombia meta: 1h apt, cumaral, 4° 17’n -73° 30’w, 480 m, 26 ºc, vía cumaral, 25 ago 1989, m. henao, leg., (cp). comentarios.rango de distribución desde 40 hasta 600 m. los especímenes fueron colectados en estanques de cultivo de peces destinados a engorde de alevinos de tilapia oreochromis sp. • del género neogerris se consideran las especies: n. magnus y n. lubricus, en la primera el largo del macho entre 7.5-8.25 mm; márgenes laterales del primer tergito genital en su mitad caudal convergentes. margen agronomía colombiana 58 vol. 21 · nos. 1-2 caudal recto o casi recto (fig. 6); hembra, ápice del abdomen (fig. 7). n. lubricus: largo del macho 5.8 mm; márgenes laterales del primer tergito genital paralelos y margen caudal en los dos extremos redondeados y en el centro levemente curvo (fig. 8); hembra, ápice del abdomen (fig. 9), fémur anterior (fig. 10). neogerris magnus (kuitert), figs. 6 y 7 limnogonus celeris magnus kuitert, 1942: 128. limnogonus profugus nieser 1970: 102-103 (error en identificación).roback y nieser 1974: 36 (error en identificación).aristizábal, 2002: 50-52 (transcribe error en identificación). neogerris magnus nieser, 1994: 30, figs. 2, 10, 16. neogerris lubricus (white) figs. 8, 9 y 10 limnogonus (neogerris) lubricus white, 1879: 489. limnogonus lubricus drake & harris 1934: 212 (redescripción).kuitert 1942: 128.nieser 1970: 108-110, fig. 141. roback & nieser, 1974: 35. limnogonus (neogerris) lubricus bachmann 1966: 210.mazzucconi & bachmann 1995: 365 figs. 6, 7: neogerris magnus, escala 0.5 mm (según nieser 1994): 6 macho, ápice del abdomen, vista dorsal 7 hembra, ápice del abdomen, vista lateral. figs. 8, 9, 10: neogerris lubricus, escala 0.5 mm (según nieser 1994): 8 macho, ápice del abdomen, vista dorsal 9 hembra, ápice del abdomen 10 hembra, fémur protorácico. fig. 11. tachygerris opacus. macho ápice del abdomen, escala 0.5 mm (según nieser 1970). neogerris celeris nieser & alkins koo, 1991: 71, fig. 172, 174 (error en identificación). neogerris lubricus nieser 1994: 29, figs. 4, 12, 13, 15. aristizábal, 2002: 62-65. • del género tachygerris se consideran las especies: t. opacus y t. dentiferus sp. n. tachygerris opacus (champion), fig. 11 limnometra opaca champion, 1901: 150-151, pl. 9, fig. 16. tenagogonus opacus kuitert, 1942: 133, fig. 1. tachygerris opacus nieser, 1970: 115-116, fig. 149. roback & nieser, 1974: 36.froeschner, 1981: 36. manzano, nieser & caicedo, 1995: 53.aristizábal, 2002: 75-78. material examinado: colombia. cauca: 1m 2h, isla gorgona, 31 dic 1989, m. baena, leg., (nctn) colombia valle del cauca : 1m macr 1hmacr, buenaventura, río san cipriano, pequeñas lagunas, 5 nov 1988, m.r. manzano & g. caicedo, leg., (nctn). tachygerris dentiferus sp. n. material típico. holótipo macho macróptero, colombia, nariño, municipios tumaco y barbacoas, resguardo indígena awa: nulpe medio, 720 hasta 1100 m, enero 7, 1996, d. n. padilla, leg. (rmnh). paratipos, los mismos datos del holótipo, 5m 4h todos macrópteros (2m 2h rmnh, 3m 2h (icn-mhn). dimensiones. largo m 7.02 s = 0.14 {7.20}, h 8.16 s = 0.22; ancho m 1.79 s = 0.057 {1.60}; h 2.27 s = 0.076. patas, fémur: tibia: tarso1: tarso2, protorácica m 2.19: 1.85:0.30:0.32 h 2.60:2.14:0.39:0.42 mesotorácica m 5.32:3.72:2.26:0.35 h 6.09:4.18:2.61:0.43 metatorácica m 5.30:2.30:0.62:0.30 h 5.74:2.77:0.76:0.33. color. en general: vista dorsal marrón anaranjado y vista ventral amarillo pálido con tono verde claro. cabeza marrón, ojos castaño oscuro, marcas oscuras ligeras en el espacio interocular. pronoto marrón, lóbulo anterior con una raya mediana longitudinal clara, arrugas submarginales del lóbulo posterior llenos de pelos dorados y plateados. hemiélitros marrón, venas algo más oscuras, cubiertas con pelos muy cortos o pequeñas escamas doradas que son más densos en la mitad proximal. antenas y patas marrón claro. rostro pálido con segmento apical negro. hembra parte anterior de los acetábulos intermepadilla-gil y nieser: nueva especie de tachygerris... 592003 dios y posteriores con manchas plateadas, especialmente las anteriores a los acetábulos intermedios muy grandes. macho macroptero: color, dorsal: ojos negros; cabeza, café claro con una mancha café oscuro paralela a la parte anterolateral del ojo. pronoto, lóbulo anterior con una cinta amarilla media dorsal, parte media del pronoto con una macha café oscuro en la línea media dorsal, el resto café claro. pleura torácica con franjas laterales en dirección antero posterior con alternancia de color, en el limite con el tergo franja amarilla, luego café oscuro y se repite de nuevo. abdomen café oscuro excepto los últimos segmentos que son amarillos. vientre: cabeza y tórax amarillo a verde claro, abdomen verde claro, laterotergitos amarillos. ultimo segmento del labio negro. antenas cafés. patas, todas las coxas, trocanteres y fémures verde claro, el resto de segmentos cafés. alas cafés, con dos celdas basales. hembra macroptera: igual color del macho, difiere en el color del abdomen ventral y laterotergitos que son cafés. características estructurales. -largo de los segmentos antenales i:ii:iii:iv m 1.42:1.12:2.35:3.13; h 1.45:1.16: 2.24:3.21. rostro bastante largo, llegando a mitad del mesoesterno. estrechamiento entre lóbulos anterior y posterior poco desarrollado. macho. arruga central mesoesternal distintiva. metaesternón con una cresta central distintiva la cual continua hasta el esternito abdominal iv. fémur anterior delgado y curvo (fig. 14). último esternito abdominal en la línea media un poco más corto que los dos precedentes conjuntos. margen posterior del último esternito abdominal con un recorte profundo y ancho, ápices de los conexivos redondeados sin, aguijones. parte ventral del segundo segmento genital (pigoforo), borde dorsal proximal con un diente pequeño (fig. 16). parte dorsal del segundo segmento genital (proctiger) en vista dorsal triangular (fig. 12). hembra. arruga central mesoesternal y cresta metaesternal distintivamente menos pronunciados que en el macho. fémur anterior delgado, casi recto. ápices de los conexivos con espinas de largo medio. largo del último esternito abdominal en su línea media igual a los dos precedentes conjuntos. margen posterior del último esternito abdominal con un saliente ancho que llega hasta las puntas de las espinas conexivales, o los sobrepasa ligeramente, (figs. 18, 19). etimología. dentiferus (lat. “llevando un diente”) refiere al pequeño diente en el margen dorsal del pigoforo del macho. hábitat: se colectó en pequeña charca de agua estancada, expuesta, sin algas, de poca profundidad, muy cerca de la escuela de nulpe medio. notas comparativas. muy similar a t. spinulatus kuitert en que el macho tiene también un pequeño diente en el margen dorsal del pigoforo. sin embargo, en t. spinulatus este diente se halla más distal (fig. 17). en vista dorsal el proctiger de t. spinulatus es cónico (fig. 13) no triangular como en t. dentiferus (fig. 12). también hay diferencias pequeñas en el fémur anterior del macho, en t. spinulatus es ligeramente más ancho en su parte distal (figs. 14, 15). en la hembra las espinas conexivales son figs. 12, 13: ápice del abdomen del macho, vista dorsal, escala 1 mm: 12 tachygerris dentiferus sp. n., 13 t. spinulatus kuitert. figs. 14, 15: fémur anterior del macho, escala 1 mm: 14 tachygerris dentiferus sp. n., 15 t. spinulatus kuitert. figs. 16, 17: ápice del abdomen del macho, vista lateral, escala 1 mm: 16 tachygerris dentiferus sp. n., 17 t. spinulatus kuitert. menos largas y el último esternito abdominal de t. spinulatus la saliente caudal sobrepasa distintivamente los ápices de las espinas conexivales y en su margen caudal agronomía colombiana 60 vol. 21 · nos. 1-2 tiene una pequeña incisión (fig. 20). además t. dentiferus es un poco más pequeña que t. spinulatus que según kuitert (1942) tiene un largo de 8-11,7 mm en machos y 10,5-12,3 mm en hembras. en t. opacus (champion) la otra especie de tachygerris registrada en colombia los hemiélitros son más obscuros que el pronoto mientras en t. dentiferus son más o menos de mismo color. machos de t. opacus no tienen diente en el margen dorsal del pigoforo (fig. 11) y el proctiger es cónico; hembras de esta especie tienen el saliente caudal del último esternito abdominal distintivamente más delgado. potamobates anchicaya j. polhemus & d. polhemus (figs. 23 y 24) potamobates anchicaya j. polhemus & d. polhemus, 1995: 353-356, figs. 7-13, 21.aristizábal, 2002: 94-97. material examinado: colombia. nariño: 3 h apt, 5m apt, 1m macr, municipio ricaurte, resguardo indígena awa, gran sábalo, 1° 17’n -78° 14’w, 580-700 m, 21 ago 1995, d. n. padilla, leg., (icn, cp); 6 m, tumaco, 19-22 ene 1996, d. n. padilla, leg., (cp); 1 m macr, 3 ninfas, tumaco, corregimiento la espriella, inspección candelillas, copalmaco: reserva natural cortina verde mandela, 150-250 m, 26 sep 1996, d. n. padilla, leg., (cp y nctn). figs. 18, 19, 20: ápice del abdomen de la hembra, escala 1 mm: 18 tachygerris dentiferus sp. n vista lateral, 19 t. dentiferus vista ventral, 20 t. spinulatus kuitert vista ventral. subfamilia cylindrostethinae • el género platygerris se distingue por: ojos con margen interior quebrado no reniforme (figs. 21, 22); rostro corto no extendiéndose hasta la base del proesterno; segundo segmento tarsal protorácico tres veces el largo del primer segmento (fig. 22). la única especie presente en colombia es p. depressus. platygerris depressus white, figs. 21 y 22 platygerris depressus white 1883: 36.hungerford 1932: 178-182.aristizábal, 2002: 118-121. material examinado: colombia. nariño: 2m apt, tumaco, resguardo indígena awa saudé, 19-22 ene 1996, d. n. padilla, leg., (cp); 2 m apt, tumaco, corregimiento la espriella, inspección candelillas, copalmaco: reserva natural cortina verde mandela, 150-250 m, 26 sep 1996, d. n. padilla, leg., (cp, icn). • del género potamobates se incluyen varias especies, los caracteres clave para determinarlas son: en los machos la disposición (forma) de los segmentos abdominales viii, ix y x y en las hembras la forma del viii segmento abdominal (dorsal y ventral). figs. 21, 22: platygerris depressus. macho, escala 1 mm 21 vista dorsal 22 parte anterior del cuerpo, vista lateral. figs. 23, 24: potamobates anchicaya, macho, escala 1 mm 23 vista dorsal 24 ápice del abdomen, vista ventral. padilla-gil y nieser: nueva especie de tachygerris... 612003 potamobates horvathi esaki (fig. 25) potamobates horvathi esaki, 1926: 254.j. polhemus & d. polhemus, 1995: 358.aristizábal, 2002: 100-102. material examinado: colombia. caldas: 1h apt, la dorada, 178 m, 8 abr 1977, l. zapata, leg., (cp). fig. 25. potamobates horvathi, hembra, vista dorsal, escala 0.5 mm potamobates carvalhoi j. polhemus & d. polhemus (figs. 26 y 27) potamobates carvalhoi j. polhemus & d. polhemus, 1995: 351-352, figs. 1-6, 19.aristizábal, 2002: 98-99. figs. 26, 27: potamobates carvalhoi (según polhemus & polhemus 1995) 26 macho, parte terminal del abdomen, vista lateral 27 hembra, parte terminal del abdomen, vista dorsal. potamobates manzanoae j. polhemus & d. polhemus (figs. 28 y 29) potamobates manzanoae j. polhemus & d. polhemus, 1995: 356-358, figs. 14-18, 20.aristizábal, 2002: 102-104. figs. 28, 29: potamobates manzanoae 28 macho, parte terminal del abdomen, vista lateral, escala 05 mm 29 hembra, parte terminal del abdomen, vista dorsal (según polhemus & polhemus 1995). figs. 30, 31: potamobates vivatus, escala 0.25 mm 30 hembra, vista dorsal, 31 macho, vista dorsal. material examinado: colombia. cundinamarca: 1m apt, municipio de medina, dista de bogotá 192 km, se localiza en 4° 38’ 54” n73° 19’ 37”w, 431-576 m, 25ºc, 15 oct 1989, d. n. padilla, leg., (cp). potamobates tridentatus esaki, 1926 potamobates tridentatus esaki, 1926: 251; hungerford, 1937: 145.j. polhemus & d. polhemus, 1995: 358. .manzano, nieser & caicedo, 1995: 53. potamobates unidentatus champion, 1898: 155. esaki, 1926.j. polhemus & d. polhemus, 1995: 360.aristizábal, 2002: 108-109. potamobates vivatus drake & roze (figs. 30 y 31) potamobates vivatus drake & roze, 1954.j. polhemus & d. polhemus, 1995: 362.aristizábal, 2002: 109-111. agronomía colombiana 62 vol. 21 · nos. 1-2 material examinado: colombia. cundinamarca: 1 h apt, 1m apt, municipio de medina, dista de bogotá 192 km, se localiza en 4° 38’ 54” n73° 19’ 37”w; 431576 m, 25ºc, quebrada de la granja agropecuaria, 17 oct 1989, d. n. padilla, leg., (cp); 1h apt, 1m apt, el mismo municipio, mesa de cura 800 m, 20 oct 1989, d. n. padilla, leg., (cp); 2h apt, el mismo municipio, río gazaguancito, 22 oct 1989, d. n. padilla, leg., (cp). subfamilia charmatometrinae • el género charmatometra es monotípico y se caracteriza por tener el primer segmento de la pata anterior más largo que el segundo (fig. 32). del pronoto y del abdomen cafés; segmentos genitales del macho no prominentes (fig. 33). b. unca, color marron a café; segmentos genitales del macho prominentes, clasper distintivo (fig. 35); hembra (fig. 34). fig 32. charmatometra bakeri. macho, vista dorsal, escala 0.5 mm. charmatometra bakeri (kirkaldy), fig. 32 brachymetra bakeri kirkaldy, 1898: 101 charmatometra bakeri kirkaldy, 1899a: 509.kirkaldy & torre-bueno, 1909: 211.froeschner, 1981: 36.aristizábal, 2002: 123-126. material examinado: colombia. huila: 1 h macr, municipio de oporapa, 2° 03’ 25’’ n -75° 58’ 00’’ w, 1250 m, 22 ºc, 4 ene 2001, w. bonilla, leg., (cp); 1h apt, 3m apt, el mismo municipio, vda alto san francisco, cabecera charco alto, quebrada caparrosa, 13601395 m, 10 abr 2001, w. bonilla, leg., (cp). colombia nariño: 6 h apt, 5 m apt, municipio ricaurte, resguardo indígena awa pialapí, camino de la reserva natural la planada e inicio del camino a pialapí, 1° 08’ 12”n-78° 02’ 03”w, 1300-1800 m, 4 nov. 1995, d. n. padilla, leg., (icn, cp);1 h apt, el tambo, 1° 24’ 30”n -77° 23’ 30”w, 2.216 m, 16 ºc, 26 dic 1986, g. muñoz, leg., (c-udenar); 1 m apt, 1 ninfa, muncipios mallama-piedrancha, resguardo indígena awa gualcalá, 1° 19’ 47”n-77°, 55’ 21”w, 1100-1200, 18-22 dic 1996, g. castillo, leg., (c-udenar). • del género brachymetra se incluyen b. albinervis y b. unca, la primera de color anaranjado, con bordes figs. 33, 34, 35: brachymetra, escala 0.25 mm 33 b. albinervis, macho, parte apical del abdomen, vista lateral 34-35 b. unca, 34 hembra, vista dorsal 35 macho, cápsula genital. brachymetra albinervis (amyot & serville), fig. 33 halobates albinervis amyot & serville, 1843: 412. brachymetra albinerva shaw, 1933: 228-229, fig. 1. brachymetra albinervis hynes, 1948: 346.nieser, 1970: 121, fig. 160.froeschner, 1981: 35.alvarez y roldán 1983: 40, fig. 22 .nieser y alkins-koo, 1991: 69, fig. 158-166.manzano, nieser & caicedo, 1995: 53.aristizábal, 2002: 128-131. brachymetra albinerva albinerva mazzucconi & bachmann 1995: 365. material examinado: colombia. nariño: 11 h apt, 1 m apt, municipio ricaurte, resguardo indígena awa gran sábalo, 1° 17’n -78° 14’w, 580-700 m, 21 ago 1995, d. n. padilla, leg., (cp). 1h apt, municipio tumaco, corregimiento la espriella, inspección candelillas, copalmaco: reserva natural cortina verde mandela, 150-250 m, 26 sep 1996, d. n. padilla, leg., (cp). brachymetra unca shaw (figs. 34 y 35) brachymetra unca shaw, 1933: 222-223, fig. 2.-nieser, 1970: 123-124, fig. 159.nieser & alkins koo, 1991: 96, figs. 151, 163, y 164.aristizábal, 2002: 133-136. material examinado: colombia. cundinamarca, 2h apt, municipio de medina, dista de bogotá 192 km, se localiza en 4° 38’ 54” n73° 19’ 37”w; 431-576 m, 25ºc, quebrada de la granja agropecuaria, 17 oct 1989, d. n. padilla, leg., (cp); 2h apt, 2m apt, 4 ninfas, el mismo municipio, quebrada cercana a la granja agropecuaria, 17 oct 1989, d. n. padilla, leg., (cp); 1h apt, el mismo municipio, río gazamumo, 18 oct 1989, d. n. padilla, leg., (cp); 1h apt, 1m apt, el mismo municipio, río gazaguancito, 22 oct 1989, d. n. padilla, leg., (cp); padilla-gil y nieser: nueva especie de tachygerris... 632003 1m macr, municipio de ubalá, inspección san pedro de jagua, vda. gibraltar, escuela rural gibraltar, 500 m, 12 sep 1987, d. n. padilla, leg., (cp). colombia nariño: 7h apt, 1m macr, 2m apt, entre los municipios tumaco y barbacoas, resguardo indígena awa, nulpe medio, 1° 06’ 59”n-78° 13’ 30”w, 720-1100 m, 7 ene, 1996, d. n. padilla, leg., (cp). subfamilia trepobatinae • el género telmatometra se caracteriza por tener el tercer segmento de la antena más de dos ( 2.2-2.4) veces el largo del segundo segmento . t. whitei como en la figura 36. figs. 36. telmatometra whitei, macho, vista dorsal, escala 0.25 mm. telmatometra whitei bergroth (fig. 36) telmatometra whitei bergroth, 1908: 374.kenaga, 1941: 173-174, fig. 7.nieser & alkins koo, 1991: 73, fig. 154. distribución: america central: costa rica, mexico y puerto rico, trinidad, colombia. material examinado: colombia. nariño: 1m apt, municipio de tumaco, resguardo indígena awá alto albí, 1° 22’n-78° 28’w, 220-280 m, 10 nov 1995, d. n. padilla, leg., (cp); 4h apt, 7m apt, municipio tumaco, resguardo indígena awa saundé, 1° 30’ 12”n-78° 20’ 12”w, 300-350 m, 19-22 ene 1996, d. n. padilla, leg., (cp). comentarios. -primer registro para colombia. se distribuye en centroamérica desde costa rica al parecer hasta colombia. rango altitudinal desde 220 hasta 350 m • del género trepobates se incluyen tres especies, los caracteres clave para separar las especies son: en el macho, el ápice del fémur anterior (figs. 37 a 39) y la forma del viii esternito abdominal y la disposición de pelos en dicho segmento (figs. 40 a 42). en la hembra el vii esternito abdominal (figs. 43 a 45). figs. 37 a 39 fémur anterior del macho de trepobates, escala 1 mm: 37 t. panamensis, 38 t. taylori 39 t. trepidus. figs. 40 a 42. ápice del abdomen del macho en trepobates, vista lateral, escala 1 mm: 40 t. panamensis, 41 t. taylori, 42 t. trepidus. figs. 43 a 45. ápice del abdomen de la hembra en trepobates, vista ventral, escala 1 mm: 43 t. panamensis, 44 t. taylori, 45 t. trepidus. agronomía colombiana 64 vol. 21 · nos. 1-2 trepobates panamensis drake & hottes (figs. 37, 40 y 43) trepobates panamensis drake & hottes, 1952: 35-37. drake & chapman 1953: 112.kittle 1977: 99-110, figs. 81-92.aristizábal, 2002: 186-189. material examinado:colombia cundinamarca: 1h, 1m apt, municipio fusgasugá, chinauta, 4° 20’ 49’’ n -74° 21’ 53’’ w, 1731 m, 19 ºc, 9 feb 1992, d. n. padilla, leg., (cp); 1h apt el ocaso, 25 may 1990, d. n. padilla, leg., (cp).. colombia boyacá: 1h apt, 3m apt, chitaraque, 1575 m, 13 feb 1993, d. n. padilla, leg., (cp). colombia putumayo: 1h apt, 1m apt, mocoa, corporación autónoma regional del putumayo, finca del centro experimental de la amazonia (cea), dista 8 km de mocoa, 1º 08’ n -76° 39’ w, 530 m, 24 ºc, 21 may 1996, d. n. padilla, leg., (nctn). trepobates taylori (kirkaldy), figs. 38, 41 y 44 kallistometra taylori kirkaldy, 1899b: 28-29. trepobates comitialis drake & harris, 1932: 117-118, fig. 10. trepobates taylori drake & hottes, 1925: 37.cobben, 1960: 13-15, figs. 3-5.bachmann, 1963: 158.nieser, 1970: 131-132.-roback & nieser, 1974: 36.kittle, 1977: 160-174, figs. 127-139.nieser y alkins-koo, 1991: 73, fig. 155.manzano, nieser & caicedo, 1995: 54.mazzucconi & bachmann 1995: 367.aristizábal, 2002: 178-181. material examinado: colombia cundinamarca, 1h macr, municipio fusgasugá, chinauta, 4° 20’ 49’’ n -74° 21’ 53’’ w, 1731 m, 19 ºc, 9 feb 1992, d. n. padilla, leg., (cp); 3h apt, 5m apt, la misma localidad, 1 km después del retén de chinauta, 29 mar 1992, d. n. padilla, leg., (cp). trepobates trepidus drake & harris (figs. 39, 42 y 45) trepobates trepidus drake & harris, 1928: 27. trepobates trepidus drake & harris, 1932: 117, figs. 8-9. drake & hottes, 1952: 38. kittle, 1977: 176-193, figs. 140-153; alvarez & roldan, 1983:41, fig. 25.aristizábal, 2002: 181-186. material examinado: colombia boyacá: 1h, 1m apt, chitaraque, 1575 m, 13 feb 1993, d. n. padilla, leg., (cp). colombia cundinamarca: 1h apt, municipio de medina, dista de bogotá 192 km, se localiza en 4° 38’ 54” n73° 19’ 37”w; 431-576 m, 25ºc, quebrada de la granja agropecuaria, 17 oct 1989, d. n. padilla, leg., (cp); 7h apt, 8m apt, municipio fusgasugá, 1 km después del retén de chinauta, 4° 20’ 49’’ n -74° 21’ 53’’ w, 1731 m, 19 ºc, 29 mar 1992, d. n. padilla, leg., (cp); 1h apt el ocaso, 25 may 1990, d. n. padilla, leg., (cp). colombia cauca: 16 m apt, 6h apt, suroccidente del municipio del patía, corregimiento de las tallas. estación piscícola upis-tallas, corporación autonoma regional del cauca. microcuenca ubicada entre los 2° 13’ n y 77° 08’ w, 600 m, 26-31ºc, 6 dic 2000, d. n. padilla, leg., (icn, cp). colombia huila: 6 h macr, 3m macr, municipio de oporapa, vda la vega, río magdalena, 1105 m, 14 feb 2001, w. bonilla, leg., (cp). colombia putumayo: 11 h apt, 2m apt, 1h y 1m macr, municipio mocoa, corporación autónoma regional del putumayo, finca del centro experimental de la amazonia (cea), dista 8 km de mocoa, 1º 08’ n -76° 39’ w, 530 m, 24 ºc, 21 may 1996, d. n. padilla, leg., (cp). colombia valle del cauca, 2h apt, 5m apt, municipio palmira, corregimiento la quisquina, finca villa carmen, 1750 m, 21 abr 2000, d. n. padilla, leg., (cp); 2m 1h apt, sin localidad, 8 mar 1985, von lili, leg., (nctn). • el género telmatometroides es monotípico, se caracteriza por: el tercer segmento de la antena, menos de dos veces el largo del segundo segmento (1.41.7) veces. espacio interocular con franja longitudinal oscura. primer esterno del abdomen ausente o fusionado con el metaesterno, ovipositor de la hembra bien desarrollado. t. rozeboomi, presenta una seta larga ocular (fig. 46) y parámero (fig. 47). figs. 46, 47: telmatometroides rozeboomi: 46 cabeza, flecha indica seta larga ocular 47 paramero, escala 5 mm (según polhemus & manzano 1992). telmatometroides rozeboomi ((drake & harris), figs. 46 y 47 telmatometra rozeboomi drake & harris, 1937: 358359, fig. 2b. kenaga, 1941: 175-176, fig. 5a telmatometroides rozeboomi; polhemus, 1991: 78-81, figs. 1-4. polhemus & manzano 1992: 309.aristizábal, 2002: 199-202. distribución: colombia, ecuador, panama. colombia: departamentos: cauca, chocó, nariño, valle del cauca. comentarios.colectado en zona de manglar, comparte el habitat con r. probolicornis. (polhemus & manzano 1992) subfamilia rhagodotarsinae • las especies de rheumatobates habitan en ecosistemas de manglar y estuarios; el género presenta varias especies, aristizabal (2002) no incluyó la especie r. peculiaris, por tanto se presenta una clave que la contiene. rheumatobates probolicornis polhemus & manzano (fig. 48) rheumatobates probolicornis polhemus & manzano 1992.aristizábal, 2002: 164-167. padilla-gil y nieser: nueva especie de tachygerris... 652003 rheumatobates carvalhoi drake & harris (fig. 49) rheumatobates carvalhoi drake & harris, 1944: 269272, fig. 1. hungerford, 1954: 551-552, figs. 9-9a; polhemus & manzano 1992: 306-307.aristizábal, 2002: 151-152. distribución: brasil, colombia, ecuador. colombia: chocó, valle del cauca comentarios. colectada en zona de manglar y en estuarios; polhemus & manzano (1992) ponen en duda la veracidad de la localidad típica “brasil, minas gerais, carmo do rio claro”. esta región no tiene borde con el mar y tampoco áreas salinas endorreicas. nieser colectó en este área y no encontró dicha especie. rheumatobates longisetosus polhemus & manzano. (figs. 50 y 51) rheumatobates longisetosus polhemus & manzano 1992: 308, figs. 20.54 y 20.56.aristizábal, 2002: 162-164. rheumatobates peculiaris polhemus & spangler (figs. 52 y 53) rheumatobates peculiaris polhemus & spangler, 1989: 421-423, figs. 1-5.manzano, nieser & caicedo, 1995: 54. comentarios.se registra en cuerpo pequeño de agua dulce de la isla gorgona con vegetación ribereña tipo manglar y ocasional condición salobre en marea máxima, se encontro a m. mulsanti y r. peculiaris, manzano et al. (1995). figs. 48 a 51: rheumatobates (según polhemus & manzano 1992). 48 r. probolicornis, antena vista dorsal, escala 1 mm 49 r. carvalhoi, antena, escala 0.5 mm 50, 51: r. longisetosus 50 porción del tórax y abdomen, vista posterolateral 51 antena, escala 0.5 mm. figs. 52, 53: rheumatobates peculiaris macho: 52 segmentos i y ii de la antena 53 coxa y trocánter de la pata posterior (adaptado de polhemus & spangler, 1989). clave para identificar machos de las especies del género rheumatobates 1. primer segmento de la antena muy engrosado y extendido distalmente (fig. 48) .........................r. probolicornis 1’. primer segmento de la antena fusiforme, no extendido distalmente (fig. 49) ....................................................... 2 2. tercer segmento de la antena fusiforme, sin modificaciones (fig. 52); pata posterior modificada con coxa larga y distalmente provisto con un manojo de setas largas, trocánter menos largo que la coxa con una espina distal que consiste en setas duras (fig. 53); esternos del abdomen sin cepillos de setas largas .............................................................................. r. peculiaris 2’. tercer segmento de la antena sinusoide con tres setas largas (aparecen como una espina) ventralmente en la parte basal (figs. 49, 51); pata posterior no modificada con coxa corta sin manojo de setas y trocánter más largo que la coxa, distalmente con unas setas fuertes; por lo menos el cuarto esterno del abdomen con cepillos de setas largas (fig. 50) ..................................................... 3 3. sólo el cuarto esternito abdominal con cepillos de setas muy largas (fig. 50) ............................... r. longisetosus 3’. todos los esternitos abdominales con cepillos de setas largas ............................................................ r. carvalhoi agronomía colombiana 66 vol. 21 · nos. 1-2 a g r a d e c i m i e n t o s maria del rosario manzanoy a thomas henry por el envio de la literatura solicitada. l i t e r a t u r a c i t a d a alvarez, l. y roldan, g. 1983. estudio del orden hemiptera (heteroptera) en el departamento de antioquia en diferentes pisos altitudinales. act. biol. 12(14): 31-46. amyot, e. & serville, a. 1843. histoire naturelle des insectes, hemipteres. paris. aquatic heteroptera: 409-454. aristizábal, h. 2002. los hemípteros de la película superficial del agua en colombia. parte 1. familia gerridae. academia colombiana de ciencias exactas físicas y naturales. editora guadalupe ltda. bogotá, colombia. 239 p. bachmann, a. o. 1963. el género trepobates en la argentina (hemiptera gerridae). physis 24: 24158. --------. 1966. catálogo sistemático y clave para la determinación de las subfamilias, géneros y especies de las gerridae de la república argentina. (insecta, hemiptera). physis (b. aires) 26: 207-218. bergroth. 1908. ohio nat. viii, p. 374. cobben, r. h. 1960. the heteroptera of the netherlands antilles ι. gerridae, veliidae, mesoveliidae (water striders). stud. fauna curaçao 11(50): 134. champion, g. c. 1897-1901. insecta, rhynchota, (hemipteraheteroptera) vol ii, 416 p en: goodwin and salvin (eds) biologia centrali-americana. london. drake, c. j. 1963. a new neotropical water-strider (hemiptera, gerridae). journal of kansas entomological society, 36 (2): 93-95. drake, c. j. & chapman, h. c. 1953. a new species of trepobates uhler from florida (hemiptera, gerridae).florida entomologist 36: 109-112. drake, c. j. & harris, h. m. 1928. three new gerrids from north america. proceedings of the biological society of washington 41: 25-29. --------. 1932. a survey of the species of trepobates uhler (hemiptera, gerridae). bull. brooklyn ent. soc. 27: 113-123. --------. 1933. some miscellaneous gerridae in the collection of the museum of comparative zoology (hemiptera). psyche, 39(4): 107-112. --------. 1934. the gerrinae of the western hemisphere (hemiptera). ann. carneg. mus. 23: 179-240. --------. 1937. notes on american halobatinae (gerridae, hemiptera).revista de entomologia 7: 357-362. --------. 1944. a new rheumatobates from brazil, with a note on r. imitator (uhler) (hemiptera-gerridae). revista de entomología 15(3): 269-272. drake, c. j. & hottes, f. c. 1925. four undescribed species of waterstriders (hemiptera-gerridae). ohio j. sci. 25: 46-50. --------. 1952. genus trepobates herrich-schaeffer (hemiptera; gerridae). the great basin naturalist 12: 35-38. drake, c. j. & roze, j. a. 1954. new venezuelan gerridae (hemiptera). proceedings of the biological society of washington 67: 227-230. esaki, t. 1926. on some new species of potamobates (hemiptera: gerridae). annales musei nationalis hungarici 23: 251-257. froeschner, r. c. 1981. heteroptera or true bugs of ecuador: a partial catalog. smithsonian contributions to zoology n. 322. hynes, h. b. n. 1948. notes on the aquatic hemipteraheteroptera of trinidad and tobago, b.w.i., with a description of a new species of martarega b. white (notonectidae). trans. r. ent. soc. lond. 99(10): 341-360. hungerford, h. b. 1932. a new platygerris with notes on p. caeruleus champion (gerridae). bull. brokl. ent. soc. 27: 178-182. --------. 1937. second new potamobates from peru s. a., with notes on other species (hemiptera gerridae). bull. brooklyn ent. soc. 32: 144-147. --------. 1954. genus trepobates herrich-schaeffer (hemiptera; gerridae). the great basin naturalist 12: 35-38. kenaga, e. 1941. the genus telmatometra bergroth (hemiptera: gerridae) kans. univ. sci. bull. 27: 169-183. kirkaldy, g. w. 1898. notes on aquatic rhynchota, 2. entomologist 31(420): 101-103. --------. 1899a. aquatic rhynchota in the collection of the royal museum of belgium. annales de la société entomologique de belgique, 43(10): 505510. --------. 1899b. on some aquatic rhynchota from jamaica. entomologist 32: 28-30. kirkaldy, g. w. & de la torre-bueno, j. r. 1909. a catalogue of american aquatic and semiaquatic hemiptera. proceedings of the entomological society of washington. 10(3-4): 173215. kittle, p. 1977. a revision of the genus trepobates uhler (hemiptera: gerridae). ph.d. thesis. university of arkansas. 255p. (unpublished) kuitert, l. c. 1942. gerrinae in the university of kansas collections. univ. kansas sci. bull. 28(1): 113-143. manzano, m del r., nieser, n. y caicedo g. 1995. lista preliminar de heteropteros acuáticos en la isla gorgona y llanura del pacifico. bibl. j.j. triana (11): 47-72. mazzucconi, s. & bachmann, a. 1995. geographic distribution of the gerridae in argentina (insecta, hetroptera). insecta mundi 9 (3-4): 363370. nieser, n. 1970. gerridae of surinam and the amazon. stud. fauna suriname 121 (47): 94-138. --------. 1977. aquatic and semiaquatic heteroptera from cuba. résultats des expédutions biospéologiques cubano-roumaines à cuba 1: 355-360. padilla-gil y nieser: nueva especie de tachygerris... 672003 --------. 1994. a new species and a new status in neogerris matsumura (heteroptera: gerridae) with a key to american species. storkia 3: 27-37. nieser & alkins-koo. 1991. the water bugs of trinidad & tobago. occasional paper n. 9. zoology department. university of the west indies. st agustine, trinidad. nieser, n. & lane de melo, a., 1997. os heterópteros aquáticos de minas gerais. editora ufmg. belo horizonte. brasil. 177p polhemus, j. t. 1991. two new neotropical genera of trepobatinae (heteroptera: gerridae) from south america. j. new york entomol. soc. 99: 78-86. polhemus, j. t & manzano m. r. 1992. marine heteroptera of the eastern tropical pacific (gelastocoridae, gerridae, mesoveliidae, saldidae, veliidae) p. 302-320. en: quintero, d. & aiello a. (eds.). insects of panama and mesoamerica. oxford. university press. 692 p. polhemus, j. t. & polhemus, d. a. 1995. a phylogenetic review of the potamobates fauna of colombia (heteroptera: gerridae) with descriptions of three new species. proc. entomol. soc. wash. 97 (2): 350-372. polhemus, j. t. & spangler, p. j. 1989. a new rheumatobates bergroth from ecuador and distribution of the genus (heteroptera: gerridae). proc. entomol. soc. wash. 91(3): 421-428. roback, s. s. and nieser, n. 1974. aquatic hemiptera (heteroptera) from the llanos of colombia. proc. acad. nat. sci. philadelphia. 126(4): 29-49. shaw, j. g. 1933. a study of the genus brachymetra. kans. univ. sci. bull. 21: 221-233. spangler, p. j., froeschner, r. c. & polhemus, j. t. 1985. comments on a water strider, rheumatobates meinerti from the antilles and a checklist on the species of the genus (hemiptera: gerridae). entomological news 96: 196-200. stål, c. 1859. hemiptera en: kongl. sv. fregattens eugenies resa zoologi 4: 219-298. walker, j. 1984. taller y laboratorio. contemplando la conducta de los zapateros, insectos que patinan (y corren) sobre el agua. investigación y ciencia. 88: 110115. white, f. b. 1879. description of new hemiptera. ι j. linnaean soc. zool. 14: 482-489. wolcott, g. n. 1941. a supplement to “insectae borinquensis”. j. agr. univ. puerto rico 25(2): 33-67. agronomía colombiana 25-1-2007.pdf arévalo et al.: desbotone en diferentes estadios de desarrollo... 73 2007 clavel estándar (dianthus caryophyllus l.) var. nelson (dianthus caryophyllus l.) var. nelson gabriel alexander arévalo 1 , daniel alberto ibarra 1 y víctor julio flórez 2 fecha de recepción: 2 de septiembre de 2005 aceptado para publicación: 06 de junio de 2007 1 ingenieros agrónomos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: garevalog@gmail.com, daibarra@gmail.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: vjflorezr@unal.edu.co resumen: los mayores costos de producción del clavel estándar se asocian con la mano de obra que se utiliza en las labores del cultivo; el desbotone es una de las actividades que demanda mayor uso de mano de obra y tiempo. el objetivo del estudio fue determinar el efecto del desbotone en diferentes estadios de desarrollo del botón principal, sobre la producción y calidad en poscosecha del clavel estándar variedad nelson en el primer pico de cosecha. se evaluaron los estadios conocidos popularmente como botón ‘arveja’, ‘garbanzo’, ‘barril’, ‘estrella’, ‘bala’ y ‘punto de corte’. las variables medidas incluyeron producción total a primera cosecha, grados de calidad y algunos criterios de clasificación en poscosecha. se concluyó que el desbotone en los estadios evaluados no influye significativamente en la producción total del clavel en la primera cosecha. sin embargo, en la clasificación por grados de calidad, se encontraron diferencias significativas: el desbotone en botón ‘arveja’, ‘garbanzo’ y ‘barril’ mostró mayores promedios en el número de tallos grado ‘select’, mientras que el desbotone en botón ‘estrella’, ‘bala’ y ‘punto de corte’ reflejó mayores promedios para los grados ‘fancy’ estándar y nacional. el desbotone en diferentes estadios de desarrollo del botón principal afectó el número de tallos torcidos, sin aumentar significativamente el número de tallos débiles. el ensayo permitió definir que la etapa crítica para el desbotone son los estadios de desarrollo del botón principal previos al estadio ‘barril’, pues pasado este punto disminuye la calidad del producto. palabras clave: flor de corte, labores culturales, producción, grados de calidad, criterios de clasificación. abstract: in standard carnations, the largest production costs are associated with the labor required to carry out all the tasks for the crop, where disbudding is one that demands the most labor and time use. the aim of this research was to evaluate the effect of disbudding of the main bud at different developmental stages on production and postharvest quality of standard carnation variety nelson at the first harvest peak. disbudding was evaluated at developmental stages known commonly as ‘bud pea’, ‘chickpea’, ‘barrel’, ‘star point’, ‘bullet’, and ‘cut point’. the variables evaluated included total production at the first harvest peak, quality degrees, and some classification criteria at postharvest. based on the results, it was concluded that disbudding of the main floral bud at different developmental stages did not significantly influence total production at first harvest. however, in quality grades of classification, significant differences were observed, where disbudding at bud ‘pea’, ‘chickpea’ and ‘barrel’ had higher averages in the number of stalks for the grade ‘select’, while disbudding at bud ‘star point’, ‘bullet’, and ‘cut point’ reflected their highest averages on grades ‘fancy’, standard and national. disbudding at different developmental stages of the main floral bud affected mainly the number of bent flowering stems, without increasing significantly the number of weak stalks. the trial allowed defining the developmental stages of main floral bud prior to ‘barrel’ stage as a critical phase for the disbudding, when one performed after this point of time decreases the quality of the product. key words: cut flowers, cultural labors, production, grades of quality, classification criteria. agronomía colombiana 25(1), 73-82, 2007 agron. colomb. 25(1), 2007 74 introducción en el desarrollo del clavel estándar se observan siete estadios fenológicos que dependen de la variedad y las condiciones climáticas, así: 1) fijación de la raíz después del transplante, semana 0 a 6; 2) desarrollo de brotes laterales posterior al despunte, semana 5 a 15; 3) elongación de tallos, semana 14 a 25; 4) desarrollo de botón principal y laterales, semana 16 a 30; 5) primera cosecha, semana 23 a 34; 6) segundo periodo vegetativo, semana 30 a 50; 7) segunda cosecha, semana 48 a 65 y producción continua, semana 64 a 104. durante el segundo periodo vegetativo y de producción prosigue el desarrollo de brotes laterales, la elongación de los tallos y el desarrollo de los botones principales y laterales. en el cultivo del clavel se realizan una serie de labores culturales que influyen en la productividad y calidad. dichas labores se programan para estadios específicos del desarrollo del cultivo, ya que su ejecución las define la propia planta. por ejemplo, el despunte se realiza en promedio a la sexta semana después de la siembra, dependiendo de la variedad. el despunte influye en el número de tallos por planta, la concentración de la producción y el ciclo a primera cosecha. en clavel estándar el desbotone es una práctica de cultivo indispensable que consiste en quitar los brotes o botones laterales de un tallo floral desde el nudo más próximo al botón principal hasta el nudo donde se va a cortar la flor. con esto se busca obtener sólo una flor proveniente del botón principal o yema apical del tallo floral y que ésta se desarrolle vigorosamente, que su tallo sea fuerte, que el tamaño de la flor sea grande y que complete satisfactoriamente su desarrollo (dpto. técnico grupo chía, 1994). además, al remover los botones laterales se disminuye la competencia entre vertederos por fotoasimilados. otro concepto indica que el desbotone busca aumentar el diámetro del botón principal y, a su vez, adelantar un poco la apertura de la flor. esta práctica se debe hacer cuando los botones laterales tengan entre 1,5 y 2 cm de longitud; si los botones laterales se quitan demasiado pronto la vara principal se tuerce por debajo del botón floral (salmerón, 1981). otro autor indica que el desbotone debe realizarse cuando el botón principal alcance 15 mm de diámetro y la primera yema por debajo de éste, sea larga y fácil de remover (larson, 1980). para pérez (2003) la fase de desbotone varía dependiendo de la finca y de la variedad; en la sabana de bogotá se acostumbra realizar esta labor cuando los botones del segundo nudo alcanzan la altura de la base del botón principal; la frecuencia con que se hace el desbotone estaría dirigida a evitar que se encuentren tallos pasados de este punto. arreaza (2000) comenta que la época recomendada para desbotonar está entre la semana 16 y 26 del cultivo, sin especificar características de los botones laterales ni del botón principal. por otro lado, se encontró que el criterio utilizado para definir el momento de realizar el desbotone en algunas fincas de la sabana de bogotá, es la semana en la que se espera el pico de producción menos ocho o nueve semanas; es decir, si el pico se espera para la semana 27 del cultivo entonces el desbotone debe iniciar en la semana 19 (bohórquez, 1982). con el desbotone se busca concentrar el envío de los fotoasimilados hacia el botón principal con el fin de obtener flores de la mejor calidad. el transporte de fotoasimilados está definido por la relación fuente-vertedero, que a su vez es controlada por factores hormonales, así como por la fuente, el vertedero y la misma vía de transporte (vásquez y torres, 1982). las hormonas juegan un papel importante en la relación fuente-vertedero. se han encontrado altas concentraciones de citoquininas durante el crecimiento de semillas de dicotiledóneas; su presencia coincide con altas tasas de mitosis en las células del endospermo. en general, niveles altos de auxinas y giberelinas se han asociado con dos fases de desarrollo reproductivo: crecimiento de frutos y crecimiento activo de semillas por expansión celular (brenner y cheikh, 1995). las fuentes son los órganos de la planta capaces de fotosintetizar y de esta forma generar carbohidratos para las partes de la planta que no son capaces de producir su propio alimento o donde su capacidad para hacerlo es disminuida por lo joven de sus tejidos; a estos últimos se les conoce como vertederos (daie, 1985). también hay órganos que en etapas tempranas de crecimiento son considerados vertederos, pero al no consumir esos carbohidratos los almacenan para una etapa posterior, cuando retraslocan sus reservas hacia nuevos vertederos y, entonces, son considerados fuente; tal es el caso de los culmos del maíz, que en las etapas de crecimiento vegetativo son vertederos pero cuando comienza el crecimiento del grano retraslocan sus reservas hacia la mazorca más próxima (tanaka y yamaguchi, 1972). esta partición de los asimilados producidos por los órganos fuente desempeña un papel importante en la productividad de los cultivos y en la calidad del producto final. arévalo et al.: desbotone en diferentes estadios de desarrollo... 75 2007 la dirección del transporte en el floema está determinada por la localización relativa de las zonas que suplen y las que se benefician de la utilización de los productos de la fotosíntesis. esta localización relativa indica que los vertederos no se suplen equitativamente de todas las fuentes de una planta; en su lugar, fuentes específicas surten vertederos específicos. en plantas herbáceas el transporte de fotoasimilados desde la fuente hasta el vertedero cumple reglas básicas de desarrollo y anatomía vegetal (taiz y zeiger, 1991). se podrían definir cuatro reglas que rigen el transporte de fotoasimilados: la primera de ellas indica que la proximidad entre la fuente y el vertedero es un factor significante; así, las hojas superiores envían sus productos para el desarrollo de la yema apical y de las hojas inmaduras próximas a ésta; por su parte, los fotoasimilados producidos por las hojas inferiores son utilizados por el sistema radical, mientras las hojas restantes o intermedias desvían sus productos en ambas direcciones (taiz y zeiger, 1991). la segunda regla indica que la distribución puede cambiar durante el desarrollo de la planta; así ocurre durante el crecimiento vegetativo, donde los vertederos principales son las yemas terminales en tallo y raíz, mientras que, en la etapa reproductiva, tienen prioridad por los fotoasimilados los botones florales, las flores, los frutos y las semillas (parra, 2003). la tercera regla define que las hojas-fuente surten de fotoasimilados a los vertederos que tienen conexión vascular directa con ellas; ejemplo de esto es el llenado de la panícula de una planta de arroz, el cual está a cargo de las tres hojas más cercanas a ésta, de las cuales, la que tiene una participación mayoritaria es la hoja bandera (tanaka y yamaguchi, 1972). cuando por alguna razón existe pérdida de área foliar cercana a los vertederos, la planta regula la traslocación aumentando la demanda de fotoasimilados de las hojas restantes, induciendo un aumento de la actividad fotosintética en dichas hojas (tanaka y yamaguchi, 1972). a esto se refiere la cuarta regla, donde se evidencia cómo la posición de las hojas-fuente con respecto a los vertederos y sus conexiones vasculares directas, aunque tienen una clara influencia sobre la distribución de fotoasimilados, no constituyen un control absoluto sobre la partición de los mismos. es allí donde se advierte la importancia de las interconexiones vasculares de las distintas fuentes a través de la planta (taiz y zeiger, 1991). ensayos en tomate muestran que al hacer una remoción selectiva de hojas, los frutos reciben fotoasimilados de todas las hojas sin importar su proximidad con los frutos; además, se observó un incremento en la acumulación de masa seca en los frutos debido, posiblemente, a una reducción en el sombreamiento de las hojas, lo que aumenta la tasa fotosintética neta (martínez et al., 2001). además, debe tenerse en cuenta la influencia de los vertederos en esta relación pues al mismo tiempo en una planta se pueden presentar varios vertederos que necesitan ser llenados por las mismas fuentes. tal es el caso del tomate de árbol que cuenta con racimos de frutos en diferentes partes de la planta o del mango variedad ‘tommy atkins’, que sufre de un raleo en su proceso productivo, ya que si se dejaran crecer indiscriminadamente todos los frutos de un mismo racimo ninguno se podría exportar, pues no cumplirían con la calidad necesaria en peso, contenido de fibra y azúcares que exige el mercado (infoagro, 2005; mag, 2005). en esto radica la importancia de la competencia entre los vertederos, otro factor determinante en la distribución de fotoasimilados que depende fundamentalmente de la fuerza del vertedero que se mide a través de dos factores: tamaño y actividad. esto último se refiere a la tasa de captación de fotoasimilados por unidad de peso, mientras que el tamaño se mide como el peso total del vertedero (taiz y zeiger, 1991). la fuerza de un vertedero también depende de la ubicación con respecto a la fuente: un vertedero recibe más fotoasimilados que otro si este último se encuentra más lejos de las fuentes; además, si un vertedero inicia primero su llenado se favorece en la captación de fotoasimilados. la desaparición de uno de los vertederos favorece el llenado de los otros; esto se busca con el raleo de frutos que, al reducir el número de los mismos, atrae los asimilados a los frutos restantes, aumentándolos de peso y tamaño (rusell y morris, 1983, citados por parra, 2003). en clavel estándar el objetivo del desbotone, que elimina los botones laterales, es inducir el transporte de fotoasimilados al botón principal, para lograr una mejor calidad del producto final. generalmente las diferentes labores culturales (corte, encanaste y encauche, entre otras) y sanitarias (monitoreos, erradicaciones y aspersiones) del cultivo, coinciden con los picos de desbotone. esta labor se caracteriza por agron. colomb. 25(1), 2007 76 ser una de las que demandan mayor cantidad de mano de obra y de tiempo, especialmente para el primer pico de cosecha (salinger, 1991). lo anterior ocasiona variaciones en el momento de la realización de la labor que deben ser compensadas con aumento en el número de operarios y horas extras. la falta de claridad acerca del efecto real del desbotone en los diferentes estadios de desarrollo del botón principal, sobre la producción y la calidad de los tallos, dificulta establecer en qué grado se afecta la calidad y así planear el tiempo máximo permisible para realizar esta labor con un número y distribución de la mano de obra racional y justificado. el objetivo del estudio fue determinar el efecto del desbotone en diferentes estadios de desarrollo del botón principal sobre la producción y calidad en poscosecha del clavel estándar variedad ‘nelson’ en el primer pico de cosecha. materiales y métodos el trabajo se llevó a cabo en la empresa flores de serrezuela s. a. ubicada en el occidente de la sabana de bogotá, en el departamento de cundinamarca; kilómetro 2 de la vía madrid – facatativá, con coordenadas 4° 44´ 46” norte y 74° 17´ 16” oeste, y una altitud de 2.580 msnm. en esta zona las condiciones climáticas son: temperatura media de 14,4°c, humedad relativa promedio del aire de 81% y brillo solar mensual de 126,4 horas (ideam, 2005). la investigación se desarrolló en un invernadero tradicional de doce camas por nave, cada cama compuesta de dos canaletas plásticas de 35 m de largo y 0,25 m de ancho, separadas entre sí 0,3 m y suspendidas a 0,25 m sobre el suelo. se utilizó el sistema de cultivo en sustrato; para tal fin se emplearon 1,5 m 3 de cascarilla de arroz por cama: 70% quemada y 30% cruda, esta última en el fondo de la canaleta. el tutorado se realizó con cinco pisos de malla prefabricada, cada malla con cuadros de 0,11 m de lado. el transplante se efectuó en la semana 29 de 2004 ubicando una planta por cuadro, observando una densidad de 1.240 plantas por cama (29,2 plantas/m 2 /invernadero). la humedad del follaje y del sustrato se mantuvo mediante riegos con ‘poma’ hasta la cuarta semana. el despunte se realizó en el sexto nudo a la sexta semana después del transplante. de la segunda semana en adelante se utilizó una línea de goteros por canaleta para la fertirrigación, empleando dos fórmulas de fertilización (tabla 1), con cinco pulsos diarios cada uno de 20 litros por cama, espaciados aproximadamente dos horas. se mantuvo un manejo agronómico convencional de las plantas durante el desarrollo del trabajo, con aplicaciones de productos para el control fitosanitario de acuerdo con el monitoreo. las labores culturales de rutina, como subida de mallas, guiada de plantas y cosecha de tallos, se realizaron de acuerdo a los estadios fenológicos del cultivo. el desbotone en cada uno de los cinco tallos que resultaron del despunte de la planta, se realizó bajando desde el primero hasta el sexto nudo, entre las semanas 18 y 31 del cultivo. para el desbotone se tuvo en cuenta los estadios del botón principal definidos popularmente como: botón ‘arveja’, ‘garbanzo’, ‘barril’, ‘estrella’, ‘bala’ y ‘punto de corte’, como se muestra en la figura 1. la diferencia entre estadios sucesivos de desarrollo del botón principal fue de siete días aproximadamente. la cosecha y la toma de datos iniciaron en la semana 24 y se extendieron hasta la semana 31 del cultivo. tabla 1. fórmulas de fertilización suministradas de acuerdo al estadio fenológico de desarrollo del cultivo de clavel estándar variedad ‘nelson’. fórmula semanas del cultivo n p k ca mg s zn cu fe mn b mo (mg · l -1 ) vegetativo 2 a 14 204 40 120 160 50 50 0,5 0,3 3 0,5 1 0,02 producción 15 a 32 118 40 250 160 50 170 0,5 0,3 3 0,5 1 0,02 arévalo et al.: desbotone en diferentes estadios de desarrollo... 77 2007 a: botón ‘arveja’ diámetro = 8 mm y longitud = 16mm b: botón ‘garbanzo’ diámetro = 13 mm y longitud = 22 mm c: botón ‘barril’ diámetro = 18 mm y longitud = 30mm d: botón ‘estrella’ diámetro = 21 mm y longitud = 40 mm e: botón ‘bala’ diámetro = 22 mm y longitud = 51 mm f: punto de corte diámetro = 27 mm y longitud = 52 mm figura 1. estadios de desarrollo del botón principal de clavel estándar variedad nelson que se tuvieron en cuenta para determinar el inicio del desbotone. vista lateral, superior y promedios de diámetros y longitudes. agron. colomb. 25(1), 2007 78 los tallos se cortaron en el octavo nudo, tal y como es rutina en la empresa, con el fin de dejar yemas para la segunda cosecha. en poscosecha para cada una de las repeticiones del ensayo se registraron diariamente las siguientes variables: número total de tallos cosechados en punto de corte, número de tallos clasificados por los criterios de longitud, vigor y torcedura del tallo. como resultado de estos criterios, se obtuvo el número total de tallos por grado de calidad ‘select’, ‘fancy’, estándar y nacional, de acuerdo a la norma estadounidense ‘standard grades for carnations’ de la society of american florists and ornamental horticulturists (saf, 1981) (tabla 2). en este estudio el grado ‘short’ corresponde al grado nacional. tabla 2. criterios de clasificación usados para determinar los grados de calidad en clavel estándar variedad nelson, desbotonado en diferentes estadios de desarrollo del botón principal. grados de calidad criterios de clasificación longitud (cm) vigor-débil (grados)* torcedura (índices) select > 65 <10 0 fancy 55 64 10 20 1 estándar 45 54 20 30 2 nacional < 44 > 30 3 *grados de desviación del tallo respecto a la horizontal. fuente: saf (1981). cada grado de calidad fue condicionado por el criterio de clasificación que más afectaba al producto; por ejemplo, un tallo con 25 grados en vigor y un índice de 0 en torcedura fue catalogado en el grado de calidad estándar. la longitud se tomó desde la punta inferior del tallo hasta el borde de los pétalos, empleando las líneas marcadas en la mesa de clasificación que indican la longitud inferior para cada grado. esta es la principal característica que define los grados de calidad. para evaluar el vigor (tallo débil), entendido como el grado relativo de consistencia que tiene el tallo para sostener la flor, se midió el grado de desviación horizontal contra un tablero graduado. se tomó el tallo a dos o tres centímetros de la punta inferior, poniéndolo en posición horizontal y haciéndolo girar entre los dedos hasta que la cabeza de la flor alcanzara el punto más bajo debido a su peso (figura 2a). este criterio se corroboró empleando una báscula con sensibilidad de 0,1 g para pesar cada tallo. la torcedura causada por desviaciones del tallo se determinó observando las regiones (índices) ocupadas por el tallo y la flor. se utilizó un tablero con cuatro regiones de 4 cm de ancho cada una, dispuestas perpendicularmente a una guía en madera, en la cual se apoyaron los primeros nudos rectos del extremo inferior del tallo (figura 2b). para el experimento se usó un diseño de bloques completos al azar (bca) compuesto por seis tratamientos figura 2. método empleado en poscosecha para determinar: a) el criterio vigor (débil) y b) el criterio de torcedura de los tallos de clavel variedad nelson, sometidos a desbotone en diferentes estadios de desarrollo del botón principal. a b arévalo et al.: desbotone en diferentes estadios de desarrollo... 79 2007 distribuidos aleatoriamente en una canaleta, cada uno con cuatro repeticiones ubicando una por canaleta (bloque). el tamaño de la unidad experimental fue de 34 plantas estimando producir 170 tallos florales al final de la primera cosecha. la recolección de datos se realizó diariamente mediante el diligenciamiento de registros los cuales se almacenaron, procesaron y analizaron empleando el programa de análisis estadístico sas versión 8.1. se realizó análisis de variancia y prueba de tukey con un nivel de significancia del 5% para cada variable. resultados y discusión la producción total de tallos no fue significativamente diferente en ningún tratamiento, como se muestra en la figura 3e. en dicha figura se constata que la mayor cantidad de tallos se clasificaron en el grado de calidad ‘select’, seguidos en su orden, por los grados ‘fancy’, ‘estándar’ y ‘nacional’. las diferencias en el total de tallos clasificados en calidad ‘select’ para cada tratamiento fueron altamente significativas (tabla 3). los mayores promedios de tallos se observaron cuando el desbotone se realizó en los estadios ‘arveja’, ‘garbanzo’ y ‘barril’. el promedio más bajo y significativamente diferente a todos los demás se vio en el desbotone en botón ‘bala’. sin embargo, las diferencias en la cantidad de tallos débiles y torcidos que se aceptaron en la calidad ‘select’ para cada tratamiento no fueron significativas (figura 3a). para el grado de calidad ‘fancy’ se observaron diferencias significativas, donde las medias más altas las consiguieron los tratamientos con desbotone en botones ‘estrella’ y ‘bala’, mientras que el menor número de tallos se obtuvo con el tratamiento de desbotone en ‘garbanzo’ (tabla 3). de otro lado, las diferencias en cantidad de tallos ‘fancy’ por el criterio de clasificación débil no fueron significativas (figura 3b); para ‘fancy’ torcidos las diferencias fueron significativas: la media más baja corresponde al tratamiento en botón ‘garbanzo’ y la media más alta al desbotone en botón ‘bala’; los demás tratamientos fueron clasificados en un grupo intermedio de respuesta. para la cantidad de tallos clasificados en el grado de calidad ‘estándar’ las diferencias entre tratamientos fueron altamente significativas (tabla 3). se diferencian dos grupos bien marcados, donde los tratamientos con mayor promedio de tallos en grado ‘estándar’ fueron para los desbotones en ‘punto de corte’ y en botones ‘estrella’ y ‘bala’, sin encontrar diferencias significativas entre ellos; mientras que, los promedios con menor número de tallos fueron los tratamientos con desbotone en ‘arveja’, ‘garbanzo’ y ‘barril’. de manera análoga, los promedios de tallos clasificados en el grado de calidad ‘estándar’ por el criterio de tallos torcidos mostraron diferencias altamente significativas (figura 3c), donde los tratamientos con mayor promedio de tallos torcidos fueron los desbotones en ‘estrella’, ‘bala’ y ‘punto de corte’ diferenciándose del grupo de los menores promedios, para los tratamientos de desbotone en ‘arveja’, ‘garbanzo’ y ‘barril’. ya para el número de tallos clasificados en ‘estándar’ débil no se reflejaron diferencias significativas (figura 3c). para el número de tallos clasificados como grado de calidad ‘nacional’ también se observaron diferencias altamente significativas (tabla 3): el tratamiento con desbotone en ‘punto de corte’ mostró el mayor prometabla 3. número promedio de tallos de clavel estándar var. nelson provenientes de plantas sometidas a desbotone en diferentes estadios de desarrollo del botón principal. estadio del botón grados de calidad tallos totales select fancy estándar nacional arveja 111,7a 12,5ab 4,5b 3,5b 132,2a* garbanzo 119,2a 11,0b 6,2b 3,2b 139,7a barril 115,5a 13,2ab 6,2b 5,7ab 140,7a estrella 98,0ab 21,2a 14,0a 12,0ab 145,2a bala 80,7b 20,0a 13,5a 8,5ab 122,7a punto de corte 97,0ab 18,7ab 15,0a 13,0a 143,7a *promedios seguidos con la misma letra no presentan diferencia significativa según la prueba de tukey (p > 0,05). agron. colomb. 25(1), 2007 80 dio y los tratamientos con desbotone en ‘arveja’ y ‘garbanzo’ reflejaron los menores valores. por su parte, para el caso de los tallos clasificados por el criterio de torcidos también se observaron diferencias altamente significativas (figura 3d), donde el tratamiento con desbotone en ‘punto de corte’ muestra el mayor promedio y los tratamientos con desbotone en ‘arveja’ y ‘garbanzo’ muestran los menores promedios. la cantidad de tallos clasificados como ‘nacional’ por el criterio de clasificación débil no mostró diferencias significativas entre tratamientos (figura 3d). mediante el análisis estadístico se constató que no hubo diferencias significativas en la producción para cada tratamiento (figura 3e), tampoco para la cantidad de tallos clasificados como ‘select’ torcido, ‘fancy’ débil, ‘estándar’ débil y ‘nacional’ débil (figura 3 a, b, c y d, respectivamente). sin embargo, para los promedios de los grados de calidad ‘select’, ‘fancy’, ‘estándar’ y ‘nacional’ (tabla 3), así como, para los criterios de clasificación ‘fancy’ torcido, ‘estándar’ torcido, y ‘nacional’ torcido (figura 3 b, c y d, respectivamente) se encontraron diferencias significativas entre los distintos tratamientos. se observó una influencia significativa de los tratamientos sobre la clasificación de las flores por grado de calidad y criterio de clasificación. los promedios de tallos clasificados por el criterio ‘débil’, para cada uno de los grados de calidad, no mostraron diferencias significativas entre los diferentes tratamientos de desbotone; por el contrario, el criterio principal para clasificación fue el grado de torcedura evaluado por los promedios de tallos torcidos para cada uno de los grados de calidad, de los cuales solo ‘select’ torcido no mostró diferencias significativas. la producción de tallos calidad ‘select’ para los tratamientos de desbotone en los estadios correspondientes a botones florales en ‘arveja’, ‘garbanzo’ y ‘barril’ fue mayor y su comportamiento influyó en los otros grados de calidad. los demás tratamientos mostraron un aumento en el número de tallos para calidades inferiores y, en consecuencia, una reducción en la producción de tallos calidad ‘select’. es probable que la relación fuente:vertedero para la flor principal no se vea afectada por el desbotone, ya que la cantidad de tallos clasificados en los diferentes grados de calidad por el criterio de vigor (número de tallos débiles) no fue representativa; por el contrario, el permitir el desarrollo del sistema vascular de los brotes laterales puede influir sobre el grado de torcedura del tallo principal, definido como la desviación de los tallos en los nudos o entrenudos (bohórquez, 1982). en este estudio se observó que, a medida que se desarrollan los botones laterales como resultado de los diferentes desbotones aplicados según la evolución del botón principal, aumentó el número de tallos en grados de calidad inferior clasificados por el criterio de torcidos; esto indicaría que el desbotonar prematuramente no induce la torcedura de los tallos por debajo del botón floral (salmerón, 1981). la recolección de la cosecha no se adelantó para ninguno de los tratamientos de desbotone aplicados según los estadios de desarrollo del botón principal, lo que probablemente indica que no existe influencia del desbotone sobre la apertura de la flor (salmerón, 1981). la producción total esperada para cada unidad experimental era de 170 tallos, y los niveles de cumplimiento observados fueron de 77,8% para desbotone en ‘arveja’, 82,2% para ‘garbanzo’, 82,8% para ‘barril’, 85,4% para ‘estrella’, 72,2% para ‘bala’ y 84,5% para ‘punto de corte’. la longitud y el peso de los tallos no fueron criterios determinantes en la clasificación por grados de calidad, puesto que todos los tallos superaron los 65 cm de longitud y los 26 gramos de peso exigidos para ser clasificados en el grado de calidad ‘select’ (tabla 4). es probable que el desbotone no determine la velocidad ni el completo desarrollo de la flor ya que no se observó un desarrollo acelerado en ninguno de los tratamientos; tampoco se registraron pérdidas por un desarrollo no satisfactorio de las flores. esto indicaría que la fase en la que se realice el desbotone no tiene implicaciones sobre la producción total. la fase crítica para realizar el desbotone se encuentra antes que el botón principal llegue a estadio de botón ‘barril’, pues hasta este punto el número de tallos con calidad ‘select’ no se ve comprometido; pasado este estadio, los efectos sobre la calidad muestran una reducción en grado ‘select’, mientras aumenta el número de tallos clasificados en un grado inferior de calidad. teniendo en cuenta la fase crítica definida anteriormente, se recomienda desbotonar antes que el botón principal alcance el estadio ‘barril’ como punto máximo incluyendo desbotonar los estadios ‘arveja’ y arévalo et al.: desbotone en diferentes estadios de desarrollo... 81 2007 figura 3. producción de tallos florales de clavel estándar var. nelson discriminados por criterios de clasificación y grado de calidad, provenientes de plantas sometidas a desbotone en diferentes estadios de desarrollo del botón principal: a) grado ‘select’: las barras con tramas corresponden al número de tallos clasificados como ‘select’ que no mostraron debilidad o algún grado de torcedura, mientras el color negro muestra el número de tallos con grado de torcedura aceptable para la calidad ‘select’; b) grado ‘fancy’; c) grado estándar; d) grado nacional; y e) producción total discriminada por grados de calidad. promedios seguidos por la misma letra, no muestran diferencias significativas según la prueba de tukey a b c d e agron. colomb. 25(1), 2007 82 ‘garbanzo’ con el fin de obtener la mayor cantidad de tallos en grado ‘select’. la obtención de más tallos en grado ‘select’ permite un manejo versátil de la demanda de los diferentes grados de calidad ya que si el mercado solicita un grado de calidad inferior es posible incluir tallos de grado superior manejando únicamente su longitud. agradecimientos los autores agradecen a la empresa flores de serrezuela s.a. y, en especial, al ingeniero agrónomo pedro miguel samper por su colaboración en el suministro de los elementos necesarios para la realización del trabajo de campo. también, al profesor guillermo corredor por su importante y constante asesoría en el análisis estadístico. literatura citada arreaza, p. 2000. técnicas básicas del cultivo del clavel. en: pizano de márquez, m. (ed.). clavel. ediciones hortitecnia ltda., bogotá. pp. 15-40. brenner, m. y n. cheikh. 1995. the role of hormones in photosynthate partitioning and seed filling. en: davies, p. (ed.). plant hormones, physiology, biochemistry and molecular biology. kluwer academic publishers, dordrecht. pp. 649-670. bohórquez, t. 1982. proceso de producción de clavel. universidad nacional de colombia, bogotá. 248 p. daie, j. 1985. carbohydrate partitioning and metabolism in crops. hort. rev. 17, 69-108. departamento técnico grupo chía. 1994. manual para el cultivo de clavel estándar y mini clavel. bogotá. 135 p. ideam. 2005. reporte agrometeorológico de la sabana de bogotá y del valle de ubaté. en: http://www.ideam.gov.co; consulta: marzo 2005. infoagro. 2005. el cultivo del mango. en: http://www.infoagro. com; consulta: abril 2005. larson, r. 1980. introduction to floricultura. academic press ltd., orlando. pp. 49-78. martínez, s., m. grimaldi y m. garbi. 2001. efecto de la defoliación en tres momentos fenológicos sobre el rendimiento en tomate (lycopersicon esculentum mill.) en invernadero. agricultura técnica 61(4), 522-526. ministerio de agricultura y ganadería de costa rica (mag). 2005. guía para el cultivo del mango en costa rica. en: http:// www.mag.go.cr/; consulta: abril 2005. parra, g. e. 2003. estudio de la relación fuente-vertedero en tomate de árbol (gyphomandra betacea). tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 5-43. pérez, s. j. 2003. manual de establecimiento y practicas de manejo para el cultivo de clavel (dianthus caryophyllus) en colombia. trabajo final. especialización en horticultura, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 128 p. salinger, j. p. 1991. producción comercial de flores. ed. acribia s.a., zaragoza. pp. 207-221. salmerón, j. 1981. las flores y su cultivo. 2ª edición. ministerio de agricultura de españa, madrid. 273 p. society of american florists and ornamental horticulturists (saf). 1981. standard grades for carnations. alexandria, virginia. tanaka, a. y yamaguchi. 1972. producción de materia seca, componentes del rendimiento y rendimiento del grano de maíz. colegio de postgraduados. chapingo, méxico. 124 p. taiz, l. y e. zeiger. 1991. plant physiology. the benjamín cummings pub., redwood city, usa. 565 p. vázquez e. y s. torres. 1982. fisiología vegetal. ed. pueblo y educación, la habana. pp. 312-316. 29(2)_17_peasantschool.indd recceived for publication: 10 june, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 2 corresponding author. mfmejial@gmail.com agronomía colombiana 29(2), 309-314, 2011 rural school in the tenza valley, rural education and agroecology reflections on rural “development” escuela campesina del valle de tenza educación rural y agroecología reflexiones sobre el “desarrollo” rural miguel fernando mejía1 abstract resumen the municipality of sutatenza (boyaca), constitutes an important reference for rural education in colombia due to “radio sutatenza”(educational radio) and the people’s cultural action in the mid-twentieth century. currently, in the same town, a process called the campesina community school del valle de tenza has been brewing, under an agroecological approach, guided in its work to the cultural and productive andean farmers, their families and their young people to cultivate in them a return the field. this article addresses this educational experience for contrasting approaches of “development” with the perceptions and visions that emerge from the rural world, without being radically different, it raises important questions for the call for and controversy of development, from the local. el municipio de sutatenza (boyacá) constituye un referente importante para la educación rural campesina en colombia puesto que allí tuvo lugar la experiencia de las escuelas radiofónicas ó “radio sutatenza” y la acción cultural popular a mediados del siglo xx. actualmente en el mismo municipio se viene gestando un proceso comunitario denominado la escuela campesina del valle de tenza que, bajo un enfoque agroecológico, orienta su trabajo al acervo cultural y productivo de los campesinos andinos, sus familias y sus jóvenes para cultivar en ellos el retorno al campo. en este artículo se aborda esta experiencia educativa para contrastar enfoques de “desarrollo” con las percepciones y visiones que emergen del mundo rural, que sin ser radicalmente opuestas plantean interrogantes importantes para pensar el llamado y controvertido desarrollo, desde lo local. key words: rural, development, agroecology, education. palabras clave: rural, desarrollo, agroecológico, educación. “the colombian agricultural economy is based on a narrow fabric woven with the threads of economic and political domination, which intertwine commercial farming areas with rural counties on which capitalism quietly advances, and which are squeezed out without compensation” darío fajardo montaña introduction: the context before the spanish arrived to the region of valle de tenza (1537), chibcha indians who inhabited the region had domesticated some plants such as tubers, medicinal species, grains like quinoa and animals such as the guinea pig (fals, 1973). the crops were planted in the dry portions of the inter-andean plateaus and terraces built on the hillsides. among other practices, the indians used controlled fire to clear land especially late in the dry season when the rains were coming; working with the land was defined by gender roles in which women had a very important role. the rural population of the valle de tenza inherited from the chibcha, the hoe, which in turn was appropriated by the conquistadores, transforming the stick for planting. in addition, they also inherited the rudimentary plow. the accumulation of knowledge on the environment has enabled farmers to reproduce their conditions of existence, the same knowledge known today and on which agriculture today in part depends (mejía, 2009). scientific and technical developments of the mid-twentieth century, various implemented synthetic chemical inputs, machinery, tools and infrastructure to increase food production and profitability of agriculture, the so-called “advances” were introduced and appropriated by the rural culture. the purposes of increasing productivity and profitability-with the green revolution, generated contradictory social, economic, political and biophysical effects. people’s cultural action (acpo, its spanish acronym) in 1947, the people’s cultural action (acpo) gave rise to educational radio and radio sutatenza. this process led by 310 agron. colomb. 29(2) 2011 monsignor jose joaquin salcedo was looking for improvement in the life of rural colombia through an educational strategy based on the use of media, radio, newspaper and primers for the formation of rural leaders in different areas of health, production, “culture”, economics and christian thought on values grounded in the catholic religion and western culture. the effectiveness of the acpo strategy was demonstrated mainly in its coverage reaching thousands of farmers in colombia and for this reason was taken as a reference to be implemented in other southern countries and four continents (zalamea, 1994). acpo was an essential part of the strategy development of a model agency for tax and its main sponsors were the world bank, usaid, the vatican and others, at a time when the nonconformity of the countryside in latin america was growing. the noble intentions of the church through their leadership gradually coincided in several respects with developmental speech and what escobar has called the “invention of the third world” (1998). progressive ideas disseminated by acpo based on cultural change, the transformation of the basic technical and economic rationality and accumulation management, allowed the entry of the green revolution into colombia through the implementation of its own strategy for this model, development arrived at the countryside. the imagery of a “comprehensive development” included the use of efficient means of communication in rural areas, through media outreach for the dissemination of technology and the introduction of knowledge “modernizers.” the theory of diffusion of innovations (rogers, 1962) is based on the assumption that the ability and willingness to adopt technology is related to the level of knowledge and education, and this in turn to the processes of diffusion, as such traditional agriculture was seen as a barrier to the technological change deemed necessary for the change of perception, overcame by the efficient generation and use of methodologies for the persuasion of farmers by making them more responsive to new ideas and introducing patterns of technological consumption. educational radio, the newspaper “el campesino” and rural leadership training institutes centered in sutatenza based their strategy on the promotion of technological change, the model was used by capitalist development and soviet development, under the premise of being instrumental in the passage from traditional societies to industrial societies, the acpo strategy in turn meant a cultural change beyond the means of production, tended towards the formation of christian values combined with the construction of a reactionary leadership with a community vision of being docile and subservient and the formation of a new man with “ western culture” and “citizen values” (houtart, 1960). thus the wide influence of the acpo generated in the countryside and much of colombia feelings of pride and shame, during a confrontation between traditional and progressive values and presented as “modern” (mejía, 2007 ). this phenomenon could be read as the continuation of training and tax values instilled in the spanish colonization, where western culture was imposed under the category of race as a strategy of capitalist domination in latin america (quijano, 2000) and that for the case of valle de tenza a special set of rural identity that denies its indigenous roots to be part of the “other non-western” (gonzález, 2008), building a fragile identity, injured territorial emancipatory construction and internal confrontation of a model contrasts the social relations of production of a traditional sector “retarded” and a modern sector “growth”. nature and dynamics of capitalist modernization the origins of capitalist rural development in latin america, at least in the references given to its generic conception, were directed from rural visions of what their joint project to settlement patterns and urban consumption, are distinguished in this respect two ways: farmer who characterizes the capitalist rural farmer as self-sufficient, and the view adopted institutionally in colombia in the middle of last century of junker which seeks the weakening of the rural-based agrarian structure, through the support and encouragement of economic exploitation, i.e. productivity gains under a monopoly model, which involved breaking down the social relations of production in traditional order (moncayo, 1985). “capitalist modernization ‘in agriculture has specific characteristics in guidance to its goals to modify the conditions of life through economic growth generated by a joint agro-industry and commerce, a scenario that, according to garcia (1981) takes on a nature of its own: 1) a model that concentrates resources, power, capital and market. 2) a model of technology implementation, changing patterns of use of natural resources and implements a business and market economy. 3) a system under cost-benefit rationality, work/area and yield/ha. 4) modifying the physical integration of countries, social relationships, types of urban settlements, state agencies and departments. 5) a transnationally driven model. these features substantially alter the social and structural relations of production, while modifying the resource 311mejia: rural school in the tenza valley, rural education and agroecology reflections on rural “development” tenure, generating marginalization in the occupation, possession and production, polarized distribution of income, from which emerges a proletariat of underemployment and under-consumption. also, this structural change modifies the relationship with nature, water management and land, as the hub model requires a change in the technical structure (roads, irrigation), a high-input and a demand for foreign technology (fertilizers, fungicides, insecticides, seeds, tractors, planters, plows, concentrates, etc..) impacting the natural environmental conditions, generating dependence, producing environmental imbalances, and paradoxically, stifling internal development of science and technology. the impulse for “rural enterprise” and management model calls for farms where records are kept and controls for the planning of production, are part of the values of capitalist economic rationality that have been promoted for more than half a century, some by subtle mechanisms such as comprehensive farm calls, and others by technocratic mechanisms such as agribusiness. in the case of acpo, developmental values promoted were gradually diminishing for various reasons, one due to the agrarian structure of the andean peasantry has been sustained on a smallholder basis, which in the case of valle de tenza fals (1973) defined as prevalently microcast family farms, despite the generation of a business linked to emeralds and its related activities. another circumstance is generated by the difficulties of appropriating the new values by the majority of the countryside, not due to ignorance, but perhaps due to a strong hold that is expressed in a clear-cultural resistance, which for some intellectual development has been presented as a limiting factor or as others call it contradictory: a “resistance to change.” but it is evident that the new values and international cooperation was conceived as paternalistic welfare for the rural community and did not allow profound changes in social structure as noted by torres at the time (1970), making an assessment of the people’s cultural action. the model itself has been seen for the irrelevance of its implementation in rural society; sutatenza is an example of this, perhaps because it is a society of farmers with an ancestry of farmers, because the plow is still one of their cultural symbols, because on the national level they are farmers who have a stake of more than 50% of the food production. a society that despite the adoption of many techniques and the redefinition of others, has demonstrated the wisdom and the ability to manage resources with a holistic and complex linear paradigm facing a homogenizer. to summarize and reflect on the review of rural development experience promoted since the mid-twentieth century, the monument to san isidro labrador in the municipality of sutatenza (fig. 1) clearly represents the vision of technological change, cultural and biophysical development and raises questions in the light of time and our current reality such as: does economic growth actually modify the conditions of life for the common good?, is economic growth synonymous with agricultural development?, do the technological paradigm and modernizing actually create free subjects?, what is the validity, relevance and timeliness of the lore and technologies in food production? rural school tenza valley today’s world presents tenza valley’s rural landscape as a place where commercial agriculture practices converge with the traditional. on one side, the greenhouse for growing tomatoes -which apply high doses of “pesticides”on the other, some farmers plant their gardens in the fashion typical of the andes, through traditional practices such as a rudimentary plow pulled by ox team and hoe planter; these practices are performed in the time approaching rains to the region and are accompanied by traditional religious rituals, where the votes of faith and hope are the best of the tithes paid to bring the harvest gods (mejía, 2009). from this cultural heritage and character of the rural community, the “school campesina del valle de tenza” (has been brewing in the town of sutatenza escavalle, its spanish acronym). initially the process was sponsored by the universidad pedagógica nacional that came to rethink education in forming context-graduates as biology educators, who have in their curriculum an area of interest in rural education and agroecology (mejía, 2009). figura 1. monument to san isidro labrador sutatenza boyacá. 312 agron. colomb. 29(2) 2011 the “rural school” emerges as an alternative space that is constructed from a community-based process of knowledge and dialogue that is woven into the educational community regardless of academic qualifications in order to collectively develop knowledge and skills about agri-food and environmental problems of the region, proposing alternative organizational, production and improvement in the welfare of rural communities to strengthen cultural identity and territorial belonging. rural education and agroecology the field of interest in rural education and agroecology, assumes the agroecological approach as a proposal for work in the rural context that takes into account the ecological, and cultural production in a comprehensive holistic complex. training educators, students of the universidad pedagógica nacional centro valle de tenza come forward in a process of interpretation and understanding of the rural world in each agro-ecosystem from escavalle, with reality gradually engaging in formal educational processes and research in partial work study and design of agroecosystems and developing grade work such as “andean garden: family, education, farming and food sovereignty agroecological strategy” and “the agroforestry system as an alternative to agriculture, and biodiversity conservation strategy for the learning”. also the students’ educational praxis includes non-formal educational processes led as an impact on the local media of radio and television broadcasts which include aspects of agroecology, and foster organization and mobilization in defense of the economy and rural culture food sovereignty, which contributes to their pedagogical principle of “studying the living and defending life”. agroecological farmers network the “rural school” has created a agro-woven network of growers among farmers, artisans and producers with important attributes from generations of young people and old farmers and others of the countryside, who interweave a real social network of affection, mutual aid, solidarity, networks of learning and unlearning, agro-food networks that recover and exchange seeds, and knowledge. cultivators of the land, culture, spirit, collective dreams, hopes: contribute to a new colombia. agroecologist assume a focused approach to thought and action in the generation of knowledge and practices of life from an emerging paradigm that challenges and confronts the conventional views of rural development. agroecological growers move toward self-sufficiency with healthy food as a form of consciousness and autonomy, while self-managing new markets in order to break the gap of economic intermediation and create a fair market with the perspective of healthy food as a human right. for example, we see the experience of the organic tomato growers’ marketing, supply entering university restaurants from local production and the experiences of farmers markets in bogota. farmer to farmer teaching the “rural school” is a process of community-based and non-formal education based foundations in popular education, the pedagogy of farmers’ knowledge, the ecopedagogía, la pedagogía de la tierra, el aprender haciendo – enseñar, by showing, and campesino a campesino learning. for its part, the area of interest of rural education and agroecology structures its formal educational practice on the construction of a conception of pedagogy of to and from the rural, teaching and building life in the actual rural world. in the area of interest, the rural school is part of learning to read and think for world co-participation, a communicative act in a dialogic relationship as suggested by freire (1985), and likewise makes a methodological hybridization like the one shown by medina (2001), i.e. making use of all forms of perception of the natural world, physical and social, appropriate and implement all possible methods to create and recreate endlessly in the context of a proposed open and flexible knowledge taking into account the particular forms of learning and research of each other, creating identity with the earth and planetary consciousness as noted by boff (1995) and moacir (2002). it is a pedagogy that promotes learning and everyday life as an event which has a special relationship with the living and the culture in the rural context, in an educational process that begins by recognizing the andean culture in our tropical context. countryside and agroecology the approach taken in the escavalle reflects on the countryside of the century. rural sociology and rural studies have contributed important elements to agrarian and rural society, beyond the discussions about category of class, partial or minority society, among others, they give the historical perspective of existence to rural society as a social subject with particular forms of natural resource management and technology related to different levels, depending on the historical moment, which necessarily leads us to believe in the existence of different degrees of ruralism (seville, 2008). the continued existence and diverse character of rural society of today, compared to the model of development 313mejia: rural school in the tenza valley, rural education and agroecology reflections on rural “development” promoted for more than six decades invites us to think on the interstices of the capitalist system. in this sense, the agroecological approach is a strategic relation in rural practice, the notion that agroecology provides experience is constructed by the rural farmer recognizing rural society as an energy-based social group, or an organic society with agricultural activities whose characteristics, according to seville, relate to the family economy, mutual support, lines of kinship, cultural ethical code and multiple use of the land. and so the degree of ruralism can be found in rural farms, agro-production, continuing production, diversity, family work, knowledge and technology, a level of self-sufficiency which constitutes a particular “worldview” on the use and management of nature (toledo, 2008). however, the rural experiences at the collective level -like the interstices of the capitalist systemhave aspects that need to be analyzed and understood, especially political ones, insofar as these are tied to complex situations in the territory and on the stage of social movements. the processes of the rural school-for example, gradually gained autonomy and independence as an organized community, was created and strengthened in alternative to developments at the universidad pedagógico nacional, which could become a differential element to the of conceptions and practices of the acpo. the curriculum at escavalle is built collectively and permanently from local realities and with the people involved. the themes of “rural school” are real problems and needs that become problems of knowledge, which are discussed between students and teachers (farmers, students, teachers). the main virtue is the interaction with researchers, farmers and other national and regional rural organizations in the identification and practice of creative practices more convenient to solving environmental problems and agri-food from biological knowledge, local knowledge and collective action, as is the case of the collective construction of a biodigester, participation in regional committee in defense of the rural economy and dialogue with other organizations of the same character such as the fundation san isidro en boyacá, fundaexpresión en santander, participation in the second ecological camp organized by the asociación campesina del valle del río cimitarra and contributions to the creation of a escuela nacional agroecológica bakata. in short, a curriculum for non-formal rural education that transcends the thematic and spatial preconceptions and goes beyond local unilateral actions, showing existing trails of rural organization in colombia, which despite its stigmatization and persecution in this country refuses to disappear and proposes alternatives for the rural way of life. however, this “school” takes some elements from the acpo and educational radio and redefines the political and educational foundations of these processes for a more critical and emancipatory objective, as its legacy is clear in the large buildings it created here that are now in ignominy, desolation and futility, leaving a rural community with deep scars of dependency and marginalization. indeed, these are the main difficulties and one of the urgent and necessary challenges for both the grassroots rural organization and the pedagogy of farmers’ knowledge as suggested by nunez (2007), which achieves the emancipation of rural societies from the existing tax homogenizer model and formal education methods, such as extension models that ignore and override their status and their real potential. in conclusion: dialogue of discourses the contrast between these two experiences characterize the differential in both historical situations, modes of rural being, and in the ways of thinking from their different meanings-called development, calling into question the comparative analysis allows learning to contrast between local concepts and practices of different developments, which demands keeping the required proportions and far-reaching deconstruction, because one is the experience of over thirty years of development and another is a local initiative that does not necessarily arise from the ashes of the another, but the evolution of rural life itself, at the confluence of the contradiction of the proposals, the confrontation of powers and interests, the deconstruction of the imaginary in relation to the progress and development and where it is the only thing clear after fifty years of a discourse and the practical implementation of policies for the progress and capitalist economic development in the field. rural communities with their diverse ways of being and living demonstrate their validity and strength indicating an alternative path marginalized by the dominant culture and demonstrating the potential force in productive ways of building a more just and equitable society, the rural way. the contrast between these experiences can enhance the implementation of new educational approaches and working in the “rural world”, a notion of ruralism which refers to interdisciplinary work and academia committed to political action. the agroecological approach allows a field of knowledge in the making and performing dynamic knowledge, which shows that the complexity of rural areas requires specific teaching, a context of practical interest, 314 agron. colomb. 29(2) 2011 both technical and emancipatory. this process accounts for the synergy between research training, social organization and the social construction of knowledge. one of the challenges in rural organization is to return to the elders and show young people and children the perception of the countryside as a possible world that is attractive, valid, worthy, and re-appropriate it with an educational practice that is formal and informal and that is innovative with the potential acquired from ruralism. literature cited boff, l. 1995. ecología: grito de la tierra, grito de los pobres. editorial atica. sao paulo, brasil. escobar, a. 1998. la invención del tercer mundo: construcción y reconstrucción del desarrollo. editorial norma, bogotá. fajardo, d. 1984. haciendas, campesinos y políticas agrarias en colombia, 1920-1980. editorial oveja negra, bogotá. fals b., o. 1973. el hombre y la tierra en boyacá. 2nd ed. punta de lanza editores. bogotá. freire, p. 1973. extensión o comunicación, la concientización en el medio rural. siglo xxi méxico df. gadotti, m. 2002. pedagogía de la tierra. siglo xxi editores. méxico df. garcía, a. 1981. desarrollo agrario y la américa latina. fondo de cultura económica. bogotá. gonzález, a. 2006. aproximación a la construcción representacional del otro no occidental, como elemento para interpretar la configuración identitaria en el valle de tenza, boyacá. rev. colomb. educ. 51, 160. houtart, f. and g. pérez. 1960. acción cultural sus principios y medios de acción. consideraciones teológicas y sociológicas. editorial ándes. bogotá. medina, c. 2001. la enseñanza problémica. rodrigo quito editores. bogotá. mejía, j. and s. londoño. 2007. la cultura como espacio de las mediaciones en torno a la representación del campesino: apuntes en el caso de acción cultural popular. in: xii congreso de antropología en colombia. universidad nacional de colombia, bogotá. mejía, m. 2009. campo de interés educación rural y agroecología para la formación de licenciados en biología. rev. bras. agroecologia 4(2), 3014-3017. moncayo, v. 1985. la política agraria y el desarrollo capitalista. facultad de derecho y ciencias políticas, universidad nacional de colombia, bogotá. rogers, e. 1962. diffusion of innovations. free press, new york, ny. núñez, j. 2004. los saberes campesinos: implicaciones para una educación rural. investigación y postgrado 19(2), 13-60. quijano, a. 2000. colonialidad del poder, eurocentrismo y américa latina. in: lander, e. (ed.). la colonialidad del saber: eurocentrismo y ciencias sociales. clacso; unesco, buenos aires. sevilla, e. and m. gonzalez. 2008. sobre a evolução do conceito de campesinato. expressão popular, brasilia. toledo, v. and n. barrera. 2008. la memoria biocultural. la importancia ecológica de las sabidurías tradicionales. icaria editorial. barcelona, españa. torres, c. 1970. cristianismo y revolución. ediciones era, méxico df. zalamea, l. 1994. un quijote visionario. relatos periodísticos sobre monseñor josé joaquín salcedo y la lucha a favor de la educación de los campesinos en américa latina. j. plazas editores. bogotá. agronomía 24-2i.indd resumen: el potasio es uno de los principales nutrientes que necesita el cultivo de plátano (musa aab simmonds), por lo tanto, es importante conocer las condiciones que presentan los suelos de las zonas productoras del departamento de córdoba (colombia) para proveer este nutriente a las plantas en el corto y largo plazo. las evaluaciones se realizaron en diferentes sitios del municipio de moñitos con el objetivo de evaluar las formas de k en el suelo y la relación existente entre cada una de ellas. los métodos utilizados para estas determinaciones fueron: k soluble, por extracción a partir de pasta de saturación; k intercambiable, por extracción con acetato de amonio; k no intercambiable o k interlaminar, por extracción con hno 3 ; k estructural, por diferencia entre k total y las otras formas de k, y k total, por el método de digestión húmeda con hf. el resultado de este estudio mostró altos contenidos de k en los suelos cm-ca y pm de esta zona productora de plátano, y una buena fuente de reserva para el mediano plazo para los suelos de colina cm-ca y baja para los suelos pm (terrazas marinas). las formas menos disponibles –k interlaminar y k estructural– representaron cerca de 90% del k en el suelo, principalmente en los suelos cm-ca, donde los valores encontrados fueron altos. palabras claves adicionales: extractantes químicos, nutrientes, plátano abstract: potassium is one of the principal nutrients in cultivation of plantain musa aab simmonds. therefore, it is important to know the conditions in soils of productive zones of cordoba in order to provide this nutrient to the plants in short and long terms. the evaluation were made in different sites of moñitos municipality with the objective to evaluate the k forms in soil and the existent relation among them. the methods used for these determinations were: soluble k (extraction from saturation pasta), exchangeable k (extraction with ammonium acetate), non exchangeable k, interlaminar k (extraction whit hno 3 ), structural k (difference between total k and other k forms), total k (humid digestion with hf). the result of this study showed high contents of k in soils cm-ca and low ones in soils pm of plantain productive zone, and a good reserve source of k in medium term for soils cm-ca and low one for soils pm. the less available forms (interlaminar and structural k) represented about 90% k in soil principally in the zone cm-ca, where the estimated values were high. additional key words: chemical extractants, nutrients, plantain evaluación de las diferentes formas de potasio en suelos de la zona platanera de córdoba (colombia) evaluation of the different forms of potassium in soils of plantain plantation zone of córdoba (colombia) andrea ramos1, jorge durango2, garnier grandett3, basilio díaz4 y josé l. barrera5 fecha de recepción: 14 de marzo de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 químico, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: andrearamosh@gmail.com 2 químico, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: jmariodp@gmail.com 3 docente, departamento de ingeniería agronómica y química, universidad de córdoba, montería (colombia). 4 docente, departamento de ingeniería agronómica y química, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: bdiaz@sinu.unicordoba.edu.co 5 docente, departamento de ingeniería agronómica y química, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: jbarrera@sinu.unicordoba.edu.co agronomía colombiana 24(2): 334-339, 2006 introducción en el departamento de córdoba (colombia) el área sembrada con plátano se ha incrementado progresivamente en la última época, contando con una proyección de 32.993 ha. en los municipios de moñitos, lorica, los córdobas, puerto escondido y san bernardo del viento, los más productores de la zona, este cultivo se ha explotado durante muchas décadas como monocultivo en forma intensiva y se ve afectado por problemas fitosanitarios –plagas y enfermedades– y mal manejo agronómico, destacándose los planes insuficientes de ramos et al.: evaluación de las diferentes formas... 3352006 nutrición, que se reflejan en algunas zonas como deficiencias nutricionales de las plantas (corpoica, 2001). el k puede estar en la solución del suelo, adsorbido en la superficie de las arcillas, fijado entre la capa de arcilla y en los minerales primarios del suelo, haciendo parte del enrejado cristalino. todas estas formas se encuentran en equilibrio en el suelo, a través de los procesos de absorción-desorción, fijación, inmovilización, meteorización, originando cambios de una forma a otra y movimientos de una forma a otra (hoa, 2003). la determinación de las diferentes formas en que se encuentra el k en el suelo es de gran interés, ya que no existe una metodología de extracción que se utilice de manera general (bohn et al., 1993); además, la cantidad de k que se obtiene depende de la solución extractora que se utilice en cada procedimiento y de la facilidad con que éste se encuentre disponible en el suelo para las plantas. en razón a que los estudios realizados en esta zona de córdoba –una de las principales productoras de plátano del país– son escasos, se realizó esta investigación para conocer los contenidos de k en los suelos de esta región platanera. materiales y métodos el estudio se llevó a cabo en dos etapas: una en campo, en los suelos cultivados de plátano (musa aab simmonds) en el municipio de moñitos, teniendo en cuenta las distintas unidades de suelo existentes en esta zona de córdoba: a) suelos de colina (cm-ca), que poseen predominio de arcillolitas y están clasificados principalmente como inceptisoles y, en menor proporción, como vertisoles y b) terrazas marinas (pm), suelos con variación granulométrica clasificados como inceptisoles. estas unidades están basadas en un sistema geológico y geomorfológico incluido en el plan de ordenamiento territorial del municipio de moñitos (alcaldía municipal de moñitos y costa atlántica ltda., 2001). se utilizó un muestreo al azar estratificado, en el que cada unidad de suelo constituía un estrato y cada muestra estuvo conformada por cuatro submuestras tomadas en un área de 10 m2, a una profundidad de 0 a 20 cm en cada uno de los puntos seleccionados, en época lluviosa y seca. una vez tomadas las muestras –de 2 kg, cada una–, se empacaron en bolsas de polietileno y se rotularon para su transporte inmediato. la etapa de análisis se realizó en el laboratorio de suelos y aguas para riegos de la universidad de córdoba, en montería, y consistió inicialmente en la homogenización de las muestras, a través de secado y tamizado en una malla de 2 mm; la realización de los análisis de caracterización fisicoquímica se llevaron a cabo utilizando las metodologías recomendadas por el instituto geográfico agustín codazzi (igac, 1990). se hizo un estudio de las propiedades fisicoquímicas de 24 muestras recolectadas en la zona de estudio y, luego, los análisis necesarios para observar el comportamiento de las muestras en cada unidad de suelo. se seleccionaron las muestras más representativas, de acuerdo a los resultados obtenidos en el muestreo previo, y en la cantidad de suelo cultivado con plátano. para la determinación de las diferentes formas de k se utilizaron los siguientes métodos: k soluble, por extracción a partir de pasta de saturación; k intercambiable, por extracción con acetato de amonio 1 n ph 7,0 (sadzawka, 1990), ph 8,2 y ph 8,0, cloruro de sodio 1 n; k no intercambiable, o interlaminar, por extracción con hno 3 1 n en ebullición (knudsen et al., 1982); k estructural, por diferencia entre k total y las otras formas de k en el suelo, y k total, por el método de digestión húmeda con hf (page et al., 1982). el proceso de cuantificación de k se realizó con un espectrofotómetro de absorción atómica perkin-elmer 3110, en el modo de emisión. para el análisis de las diferentes formas de k en el suelo se realizaron pruebas de hipótesis y análisis de correlación con la ayuda de softwares estadísticos (addinsoft xlstat, 2006). resultados y discusión caracterización química de los suelos la tabla 1 muestra las propiedades fisicoquímicas de los suelos de la zona platanera del municipio de moñitos (córdoba), divididos en dos grandes unidades, de acuerdo a su ubicación geomorfológica. se observaron: ph moderadamente ácidos a neutros; contenidos medios de materia orgánica (2-3%); bajos contenidos de azufre y fósforo en los suelos cm-ca (menos de 20 ppm y entre 0-20 ppm, respectivamente), notándose la influencia del arrastre por las lluvias desde las colinas hasta las zonas de planicie, expresada por un leve aumento en la concentración en éstas. los cationes intercambiables se encontraron dentro de los límites aceptables, según lo reportado por el instituto colombiano agropecuario (1992), con contenidos de calcio y magnesio alrededor de los 20 ppm; los valores mayores se hallaron en las zonas cm-ca. en cuanto a los elementos menores, los 336 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana contenidos estuvieron en el rango de bajo a medio; estos límites están de acuerdo con los reportados por el instituto colombiano agropecuario (1992). los resultados obtenidos en este estudio mostraron variaciones entre los parámetros fisicoquímicos que más afectan la dinámica del k en el suelo y la disponibilidad de este elementos para las plantas, como son: el contenido de materia orgánica, la capacidad de intercambio catiónico y el contenido de ca y mg entre las unidades geomorfológicas analizadas, como se puede observar en la tabla 1. las pruebas estadísticas t-student y f-fisher realizadas para comparar las propiedades de las dos unidades de suelo estudiadas se encuentran en la tabla 2 y confirmaron las diferencias de las propiedades; para el resto de los parámetros las diferencias no fueron significativas. por la importancia que tienen estas propiedades para la dinámica del k se estudiaron como suelos diferentes. formas de k en el suelo la cantidad de k intercambiable en las muestras difiere según las soluciones utilizadas para extraerlo del suelo, como lo evidencian los resultados en la tabla 3: las soluciones extractoras con ion índice sodio extrajeron mayor cantidad de k que las soluciones con amonio como ion índice; con la solución extractora de acetato de sodio 1 n ph 8,0 se obtuvieron valores muy altos y mayor similitud con el resto de las metodologías de extracción estudiadas. esto se confirmó al comparar las medias de las cantidades de k intercambiable en los suelos a través del test estadístico t-student, mostrando diferencias significativas con respecto a la metodología de acetato de amonio 1 n ph 7,0. en el estudio realizado por rojas et al. (2000) en suelos de la región andina, también se obtuvieron resultados diferentes con cada metodología implementada para extraer esta forma de k, lo que demuestra que el comportamiento de las metodologías utilizadas para extraer k intercambiable depende de las características fisicoquímicas de los suelos que se estudien, por lo que es necesario saber en qué casos se puede estar sobrestimando los contenidos. en las unidades cm-ca las concentraciones promedios fueron de 1,3 meq de k por 100 g de suelo y en los suetabla 1. resultados de los análisis de caracterización fisicoquímica de las muestras de suelo del municipio de moñitos, en la zona bananera de córdoba (colombia). muestra ph mo s p ca mg na cice cu fe zn mn ce arena arcilla limo (%) (ppm) (ppm) (meq por 100 g de suelo) ds · m-1 % cm-ca1 6,7 1,89 5,1 12,0 13,5 10,0 0,3 24,7 0,8 10,0 3,6 83,2 0,357 38,2 12,5 49,3 cm-ca 2 6,3 1,75 7,7 3,5 19,0 11,5 0,4 31,9 0,4 7,2 3,6 50,4 0,337 36,7 21,1 42,2 cm-ca 3 7,1 3,96 5,1 45,0 25,0 12,0 0,3 38,8 0,4 2,0 3,6 36,8 0,290 49,6 18,2 32,2 cm-ca 4 6,4 2,24 7,7 13,2 16,0 20,0 0,3 37,8 0,8 23,2 3,2 43,6 0,288 53,9 16,8 29,3 pm1 7,6 2,41 62,0 59,8 21,0 8,0 0,8 30,2 0,8 18,0 3,6 58,0 1,047 29,6 31,1 39,3 pm2 6,8 2,75 28,4 62,1 13,5 14,0 0,4 28,6 0,8 24,8 4,0 56,0 0,408 23,9 22,5 53,6 pm3 7,3 2,75 28,4 5,2 12,0 11,0 0,3 23,9 1,2 62,0 5,2 50,8 0,577 32,5 13,9 53,6 pm4 6,5 1,89 48,9 0,7 16,0 6,5 0,3 23,3 0,8 17,2 6,4 69,8 0,262 28,2 15,3 56,5 media 6,7 2,43 19,3 19,71 15,7 11,1 0,3 29,2 0,7 21,2 4,3 60,4 0,389 36,6 18,9 44,5 ds 0,4 0,79 15,7 19,98 3,6 3,9 0,2 5,6 0,2 18,0 1,6 22,0 0,191 9,8 5,6 9,7 cv 5,9 32,69 81,5 101,32 23,1 35,5 39,8 19,3 37,8 84,9 37,6 36,5 49,11 27,0 30,0 22,0 cm-ca, suelos de colina; pm, terrazas marinas; ds, desviación standard; cv, coeficiente de variación; cice, capacidad de intercambio catiónico efectiva ; ce, conductividad eléctrica. tabla 2. pruebas de significancía para las propiedades fisicoquímicas de los suelos cm-ca y pm del municipio de moñitos, en la zona bananera de córdoba (colombia). variable cm-ca vs. pm t -observado f observado ph 0,098 2,203 % mo 2,124* 1,153 ca 2,959* 2,071 mg 1,855 0,884 cic 3,095* 0,902 ce 0,431 0,963 s 1,951 1,504 mo, materia orgánica; cic, capacidad de intercambio catiónico; ce, conductividad eléctrica. * diferencias significativas entre cm-ca y pm con una confianza 95%. tcrítico, 2,074; f-crítico 3,474. ramos et al.: evaluación de las diferentes formas... 3372006 los pm, de 0,6 meq por 100 g de suelo; en estos suelos, las cantidades de k intercambiable fueron altas, según lo reportado por garavito (1979), para quienen los valores por encima de 0,3 meq son valores altos de k. los suelos de las zonas cm-ca y pm presentaron diferencias significativas en los contenido de k intercambiable, tanto en las épocas secas como en las de lluvias. con respecto a las épocas de muestreo, se presentaron pequeñas variaciones en los contenidos de k intercambiable: en el periodo de lluvias, el promedio fue 0,98 meq de k por 100 g de suelo, mientras que en el periodo seco fue 0,90 meq de k por 100 g de suelo; esta situación es consistente con lo reportado por roldán et al. (2004), quienes la atribuyen a cambios en la humedad del suelo. este comportamiento refleja un flujo de nutrientes desde las zonas altas cm-ca hacia las zonas de playa pm, el paso de k no disponible a k intercambiable con facilidad. en la tabla 4 se muestran los contenidos de las diferentes formas de k en el suelo. para la época seca, el k soluble se encontró en concentraciones cercanas a 0,50 meq· l-1 (19,5 mg· l-1), observándose en los suelos pertenecientes a las zonas cm-ca las mayores cantidades, en promedio, de esta forma de k; para la época lluviosa se encontraron niveles cercanos a 0,39 meq· l-1 (15,21 mg· l-1), notándose en esta época una disminución de los contenidos para ambas unidades de suelo. los contenidos encontrados para estos suelos variaron de medios a bajos, según lo establecido por zhu y luo (1993), que consideran baja una concentración de k del orden de 0,51 meq· l-1; sin embargo, están por encima de los encontrados por silva et al. (2001) en suelos del valle del cauca y rojas et al. (2000) en suelos del quindío. la determinación del k no intercambiable se discriminó en k recientemente fijado y k estructural. el k recientemente fijado, que se encuentra entre las capas de las arcillas 2:1 de estos suelos, presentó valores entre 1,01 y 4,39 meq por 100 g suelo, con un promedio de 2,13 meq por 100 g suelo, resultado de los altos contenidos encontrados para la unidad cm-ca, que, de acuerdo a amiri (1995), posee una gran reserva de este nutriente, considerando como buenos contenidos de k interlaminar niveles superiores a 2,56 meq k/100 g suelo. por su parte, la zona pm mostró contenidos bajos –alrededor de 1,6 meq por 100 g de suelo–, a causa de las propiedades fisicoquímicas de esta unidad. esta forma de k se encuentra principalmente en la parte más soluble ó mas susceptible al movimiento hacia las formas intercambiable y/o soluble, como lo indica el que la mayor parte –en promedio, el 70%– se haya solubilizado en el menor tiempo con la solución extractora, mostrándose la facilidad que tiene el k en estos suelos para pasar a formas más disponibles para la planta. tabla 3. potasio intercambiable (meq en 100 g de suelo) por cada metodología de extracción evaluada, en suelos de moñitos, en la zona bananera de córdoba (colombia). metodología muestra acetato de amonio 1 n ph 7,0 acetato de amonio 1 n ph 8,2 acetato de sodio 1 n ph 8,0 cloruro de sodio 1 n época seca época lluviosa época seca época lluviosa época seca época lluviosa época seca época lluviosa cm-ca1 1,54 0,87 1,63 0,92 2,22 1,25 1,76 0,99 cm-ca3 1,40 1,10 1,48 1,17 2,02 1,58 1,60 1,25 cm-ca7 1,56 1,55 1,65 1,64 2,25 2,23 1,78 1,77 cm-ca10 1,01 1,46 1,07 1,55 1,45 2,10 1,15 1,66 pm1 0,54 0,44 0,51 0,42 0,78 0,63 0,72 0,59 pm2 0,68 0,68 0,65 0,65 0,98 0,98 0,91 0,91 pm7 0,41 0,55 0,39 0,52 0,59 0,79 0,55 0,74 pm9 0,68 0,55 0,65 0,52 0,98 0,79 0,91 0,74 media 0,98 0,90 1,00 0,92 1,41 1,29 1,17 1,08 ds 0,44 0,40 0,49 0,45 0,63 0,58 0,45 0,41 *t-calculado 0,153 2,165 1,206 f-calculado 0,796 0,481 0,941 cm-ca, suelos de colina; pm, terrazas marinas; ds, desviación standard. *t-calculados entre acetato de amonio 1n ph 7.0 y las metodologías de extracción restantes.15 gl confianza 95%. t-crítico, 2,042 y f-crítico, 2,862. 338 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana la fracción del k no intercambiable correspondiente al k estructural presentó contenidos altos que estuvieron cerca de los 37 meq por 100 g suelo (14,346 mg· kg-1 suelo), similares a los reportados por bedrossian y signh (2004) para suelos cultivados con algodón en australia, los mayores valores se registraron para la unidad cm-ca. los contenidos de k en las estructura de los minerales primarios representaron entre 86% y 95% de los contenidos totales de este nutriente en el suelo, mostrando que posee grandes cantidades de material parental sin meteorizarse. los contenidos de estas formas no disponibles para las plantas marcan gran diferencia entre los dos suelos estudiados, lo que se puede corroborar con las pruebas t-student (t-calculado: 5,23 t-crítico). las correlaciones entre las diferentes formas de k presentes en el suelo para las diferentes épocas de muestreo mostraron la correlación existente entre las formas de k no disponibles entre sí (k estructural k interlaminar), con un coeficiente de r = 0,91 para ambas épocas de muestreo, y entre el k intercambiable con el k estructural y el k interlaminar, con r = 0,87 y 0,70, respectivamente. las demás correlaciones fueron bajas, indicando que las formas de menor disponibilidad para la plantas son las responsables de mantener los niveles de k intercambiable en estos suelos y corroborando que el paso fácil de k interlaminar que se observó en este estudio es de gran influencia para la forma disponible para las plantas. las correlaciones realizadas con las cantidades de arcillas y arena en los suelos fueron en su mayoría bajas para todas las formas de k, con excepción del k interlaminar y el k estructural, que presentaron correlaciones medias con la cantidad de arcilla en estos suelos (r = 0,82 y 0,80, respectivamente), lo que muestra que la mayor parte del k aún está en la estructura mineral de los suelos sin meteorizar, también denominados ‘jóvenes’ (alcaldía de moñitos y costa atlántica ltda., 2001). la correlación entre el k interlaminar y la arcilla del suelo es baja en las dos épocas de muestreo: 0,42 para la época de lluvias y 0,55 para la seca; en época seca se notaron mejores regularidades, por los procesos de encerramiento de iones dentro del enrejado cristalino. lo anterior es muy interesante para estos suelos, ya que la mayor dependencia de esta clase de k es con las arcillas tipo 2:1, deduciéndose que, a pesar de las buenas cantidades de esta forma de k en las zonas cm-ca, existe un factor variable respecto a las cantidades de arcillas tipos 2:1 que posean, las cuales deben ser bajas en comparación con las demás clases de arcillas. conclusiones los suelos cultivados con plátano en la zona productora de córdoba varían sus propiedades fisicoquímicas de acuerdo a su unidad geomorfológica, dando a cada unidad características diferentes para la dinámica del k. en general, los suelos de esta zona presentan altos contenidos de k, pero en su gran mayoría se encuentra en las formas menos disponibles para las plantas. tabla 4. formas de potasio en suelo muestreado de moñitos, en la zona bananera de córdoba (colombia), en dos épocas del año: época seca y época lluviosa. muestras época seca época lluviosa k soluble k interlaminar k estructural k total k soluble k interlaminar k estructural k total meq · l-1 meq por 100 g suelo meq · l-1 meq por 100 g suelo cm-ca1 0,63 2,39 53,05 57,04 0,25 3,57 51,35 55,81 cm-ca2 0,66 1,38 37,81 40,66 0,39 2,28 39,32 42,74 cm-ca3 0,49 2,5 54,59 58,7 0,40 4,39 53,82 59,8 cm-ca4 0,36 2,67 49,37 53,09 0,89 2,3 44,26 48,11 pm1 0,28 1,1 22,16 23,83 0,21 1,53 22,9 24,89 pm2 0,69 1,01 23,37 25,13 0,24 1,84 29,26 31,8 pm3 0,29 1,18 21,51 23,13 0,32 1,8 27,39 29,78 pm4 0,58 1,94 35,58 38,26 0,42 2,1 30,96 33,65 media 0,50 1,77 37,18 39,98 0,39 2,48 37,41 40,82 ds 0,16 0,64 13,08 14,06 0,20 0,92 10,80 11,99 cv 0,32 0,36 0,35 0,35 0,52 0,37 0,29 0,29 ds, desviación standard; cv, coeficiente de variación. ramos et al.: evaluación de las diferentes formas... 3392006 las metodologías de extracción utilizadas –exceptuando la del acetato de sodio 1 n ph 8,0– extrajeron cantidades de k similares a las obtenidas con acetato de amonio 1 n ph 7,0, método utilizado en los laboratorios de análisis a nivel mundial. la mayor parte del k interlaminar de los suelos cmca y pm se puede convertir en una fuente mediata de k intercambiable y soluble, necesitando los suelos de la zona pm una mayor intervención con fertilizante, ya que sus reservas son pobres. agradecimientos al laboratorio de suelos y aguas para riego de la universidad de córdoba, montería, y al proyecto de investigación “evaluación e implementación de alternativas de producción orgánica en el cultivo de plátano (musa aab) y banano (musa aaa) en las zonas productoras de córdoba y urabá antioqueño”, financiado por el centro de investigaciones de la universidad de córdoba. literatura citada alcaldía de moñitos y costa atlántica ltda. 2001. generalidades urbano-rurales, componente urbano, cabecera municipal de moñitos, esquema de ordenamiento territorial del municipio de moñitos. moñitos, córdoba (colombia). 873 p. amiri, r. 1995. forms of potassium and clay mineralogy in some paddy soils of northern iran. potash rev. 02, 1-12 bedrossian, s. y s. balwant. 2004. potassium adsorption characteristics and potassium forms in some new south wales soils in relation to early senescence in cotton. australian j. soil. 42(7), 747-753. bohn, h.l., b.l. mcneal y g.a. o’connor. 1993. química de suelos. limusa editores, méxico df. 370 p. conti, m.e. 2000. dinámica de la liberación y fijación de k en el suelo. archivos agronómicos nº 4. inpofos cono sur. corporación colombiana de investigación agropecuaria [corpoica]. 2001. diagnóstico de competitividad de la cadena hortifrutícola. núcleo plátano. ministerio de agricultura y desarrollo rural, centro de investigaciones turipaná, córdoba. garavito, n.f. 1979. propiedades químicas de los suelos. 2a edición. bogotá. pp. 275-288. hoa, n. 2003. soil potassium dynamics under intensive rice cropping. a case study in the mekong delta, vietnam. doctoral thesis, wageningen university, wageningen, the netherlands. 216 p. instituto colombiano agropecuario [ica]. 1992. fertilización en diversos cultivos. manual de asistencia técnica nº 25. 5a edición. instituto colombiano agropecuario (ica), bogotá. 64 p. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 1990. métodos analíticos del laboratorio de suelos. 5a edición. olarte editor, bogotá. 345 p. knudsen, d., g.a. peterson y p.f. pratt. 1982. lithium, sodium and potassium. pp. 225-246. en: page, a.l., r.h. miller y d.r. keeney (eds.). methods of soil analysis. chemical and microbiological properties. part 2. american society of agronomy, soil science society of america, madison, wi. miller, j.c. y j.n. miller. 1993. estadística para química analítica. adisson-wesley iberoamericano. 210 p. roldán, m.f., c.a. venialgo y n.c. gutiérrez. 2004. potasio disponible, de reserva y energía de reemplazamiento en suelos y el nivel foliar en rye-grass. universidad nacional del nordeste (argentina). comunicaciones científicas y tecnológicas a-072, pp. 1-3. rojas, l.a., l.m. chacón y e.l. lópez. 2000. mineralogía de suelos de clima medio de la región andina (quindío) y su relación con la disponibilidad de potasio en suelos cultivados con plátano. suelos ecuatoriales 30(2), 141-146. sadzawka, a. 1990. métodos de análisis de suelos. instituto de investigaciones agropecuarias la platina n°16, estación experimental la platina, chile. 130 p silva, a.f., g.a. dávila y a. domínguez. 2001. disponibilidad y fraccionamiento de potasio en suelos cultivados con cítricos (naranja ‘valencia’) del municipio de caicedonia, valle del cauca. suelos ecuatoriales 31(2), 152-160. zhu, y.g. y j.x. luo. 1993. release of non-exchangeable soil k by organic-acids. pedosphere 3(3), 269-276. received for publication: 17 august, 2011. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 organic crop management group (grupo manejo biológico de cultivos), universidad pedagógica y tecnológica de colombia. tunja (colombia). 2 faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia. tunja (colombia) 3 corresponding author. sviteri@uptc.edu.co agronomía colombiana 30(1), 124-132, 2012 verification of alternatives for sustainable onion production (allium cepa l.) in cucaita, boyaca verificación de alternativas para la sostenibilidad de la producción de cebolla (allium cepa l.) en cucaita, boyacá silvio edgar viteri r.1, 3, martha jeanneth méndez z.2, and jorge enrique villamil c.1 abstract resumen in cucaita, onion production represents the basis of the economy and is concentrated in the valley but as yield declines due to deterioration of the soil, cultivation is shifting to the slopes, where unsustainability is more prominent. the aim of this study was to verify the potential of three alternatives for sustainable farming, using a split plot design on two farms. the alternatives were: 1) bocashi chicken manure, super broth four, fertilizer (bcmsb4f), 2) bocashi cow manure, rhizosphere broth, super broth four, fertilizer (bcmrbsb4f), 3) green manure, rhizosphere broth, super broth four, fertilizer (gmrbsb4f) and 4) regional control (rc). this study determined disease incidence, plant height, stem and bulb diameter, healthy and diseased bulb weight and yield. the results indicated that regardless of the alternative, the agro-ecological conditions of the farm are critical to plant health and consequently to crop production. in el arenal, where disease incidence was lower, the highest values for healthy bulb weight, bulb diameter and yield were revealed. the alternatives only differed in disease incidence at 30 and 45 days after transplant, with the lowest percentages corresponding to the green manure alternative. for revenue, the three alternatives were favorable, especially the bcmrbsb4f alternative which exceeded the rc. the results show that the alternatives gmrbsb4f and bcmrbsb4f have the most potential and are the most viable for sustainable onion production in cucaita, boyaca. en cucaita, la producción de cebolla que representa la base de la economía se concentra en el valle pero a medida que los rendimientos disminuyen debido al deterioro de los suelos el cultivo se desplaza a las laderas, donde el riesgo de insostenibilidad es mayor. el objetivo de la presente investigación fue verificar el potencial de tres alternativas para la sostenibilidad del cultivo, utilizando el diseño de parcelas divididas en dos fincas. las alternativas fueron: 1) bocashi gallinaza, caldo súper cuatro, fertilizante (bgcsf), 2) bocashi bovinaza, caldo rizósfera, caldo súper cuatro, fertilizante (bbcrcsf), 3) abonos verdes, caldo rizósfera, caldo súper cuatro, fertilizante (avcrcsf) y 4) testigo regional (tr). se determino incidencia de enfermedades, altura de planta, diámetro de tallo y bulbo, peso bulbos sanos y enfermos y rendimiento. los resultados indicaron que independientemente de la alternativa las condiciones agroecológicas de la finca son decisivas para la sanidad fitosanitaria y en consecuencia para la producción del cultivo. en la finca el arenal, donde la incidencia de enfermedades fue menor, se produjo el mayor peso de bulbos sanos, diámetro del bulbo y rendimiento. entre alternativas se presentaron diferencias únicamente en incidencia de enfermedades a los 30 y 45 días del trasplante, correspondiendo los menores porcentajes a la alternativa de los abonos verdes. en rentabilidad las tres alternativas resultaron favorables, especialmente la alternativa bbcrcs4f que supero al tr. se concluye que las alternativas bbcrcs4f y avcrcs4f son las de mayor potencial y las más viables para la producción sostenible de cebolla en cucaita, boyacá. key words: sustainable alternatives, bocashi, green fertilizer, rhizosphere broth, super broth four. palabras clave: alternativas sostenibles, bocashi, abonos verdes, caldo rizósfera, caldo súper cuatro. introduction onion cultivation has represented the basis of the economy for several years in cucaita (méndez, 2007). currently, production is concentrated as monoculture in the valley, but as yields decline due to the deterioration of the soil, cultivation is gradually moving to the hillside. monoculture inevitably leads to degradation because it facilitates erosion and loss of organic matter (troeh et al., 1980; proyecto checua, 2000; gómez, 2000). local farmers have changed the practices of their ancestors by importing technology, which instead of promoting synergy within the agroecosystems (altieri, 1996), destroys 125viteri r., méndez z., and villamil c.: verification of alternatives for sustainable onion production (allium cepa l.) in cucaita, boyaca the ecological balance through intensive use of external resources (viteri, 2002). accordingly, the cultivation is based on an unsustainable platform. the cucaita scenario, similar to that of other regions that have adopted the model of the green revolution, forces researchers to continue the search for alternatives that actually lead to the recovery of resources and reorientation of agricultural development in a manner that positively responds to the basic needs and possible advancement of the communities (altieri, 1996). recent research has found that bocashi combined with rhizosphere broth and super broth four has beneficial effects on the biological potential and soil nutrient content (méndez and viteri, 2007) and in cold climates, certain associations of green manure represent a viable source of organic matter (viteri and méndez, 2003; viteri and velandia, 2006; viteri et al., 2008a); therefore, the objective of this research was to verify the potential of these alternatives for sustainable cultivation under the agro-ecological conditions of cucaita. the alternatives, which basically focus on the recovery of the productive capacity of soils and the decrease in the use of agrochemicals, were selected in conjunction with the producers, through participatory workshops conducted to share the results of two research projects carried out by the group manejo biológico de cultivos at the escuela de ingeniería agronómica at the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (tunja, colombia), during the years 2002 to 2005, financed by pronatta, colciencias, ocensa and the municipalities of tibasosa and cucaita. materials and methods the study was conducted on the farms luvita and el arenal in cucaita (05°32’45” n, 73°27’26” w), altitude 2,650 m, average temperature 14.2°c and annual rainfall 760 mm. the verified alternatives were: 1) bocashi-chicken manure, super broth four and fertilizer (bcmsb4f), 2) bocashi-cow manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer (bcmrbsb4f), 3) green manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer (gmrbsb4f) and 4) regional control (rc). we used a split plot design with two replications (gómez and gómez, 1984). the main plot was represented by the farm and the subplot by the sustainability alternative. the experimental unit area was 75 m2. on each farm, in the lot assigned by the farmer, the soil was prepared with two ploughings and one compaction. following preparation, a representative sample was taken for soil physicochemical analysis. in the field, the soil was classified as dystrustept (igac, 2005), the physicochemical characteristics are shown in tab. 1. the layout was made according to the experimental design and in the plots corresponding to the gmrbsb4f alternative, green manure was spread. the green manure table 1. physico-chemical properties of the soil in cucaita farm, boyaca. determination luvita el arenal result critical level result critical level texture clay loam clay loam ph 5.4 highly acidic 6.5 slightly acidic organic matter (%) 1.7 low 1.6 low p (mg kg-1) 12.5 low 114 high al (cmol kg-1) 0.2 low ca (cmol kg-1) 11.5 high 9.4 high mg (cmol+ kg-1) 2.5 medium 2.0 medium k (cmol+ kg-1) 0.4 medium 0.9 high na (cmol+ kg-1) 0.3 normal 0.3 normal cice (cmol+ kg-1) 14.9 medium 12.6 medium s (mg kg-1) 36.2 high 16.1 high fe (mg kg-1) 122 medium 28.5 low mn (mg kg-1) 4.3 low 3.2 low cu (mg kg-1) 1.7 low 0.9 low zn (mg kg-1) 6.6 high 2.8 low b (mg kg-1) 0.3 low 0.2 low electrical conductivity (ds m-1) 2.0 normal 2.0 normal source: soil testing laboratory, uptc, tunja (castro and gomez, 2010). 126 agron. colomb. 30(1) 2012 used was the common vetch (vicia sativa) with common oats (avena sativa) and radish (raphanus sativus) with a density of 30, 33 and 6 kg ha-1, corresponding to 33.33% of the recommended seeding rate for each species in monoculture, respectively (proyecto checua, 2000). the green manure was broadcasted, the same as triple fertilizer 15, with an application rate of 150 kg ha-1. after two months, the biomass produced in each plot was quantified, then cut with a scythe and incorporated into the soil with a rake. for quantification, an area of 1 m2 was selected in a plot representative of growth, all plants were cut at ground level, including weeds, and fresh weight was measured. for dry weight, a sample was removed from each plant species and subjected to a temperature of 80°c for 24 h. two weeks after incorporation of the green manure, the onion seed was sowed on each farm, using 500 g of the ‘yellow granex’. to prevent disease in the nursery, two applications of trichoderma harzianum (tricho-d®) were used following the label recommendations. along with planting, bocashi and rhizosphere broth and super broth four preparation began on each farm, according to the procedure described by méndez and viteri (2007). these same authors reported on the chemical and microbiological composition of each of these bio-products, the data have been corroborated in other studies (viteri et al., 2005; viteri et al., 2008b). the reports highlight the great variability of nutrients and beneficial microorganisms that exist in each of the bio-products, which support sustainable farming. at two weeks after incorporation of the green manure, onions were transplanted in the lot. following the methodology used previously by méndez and viteri (2007), bocashi was broadcasted (6 t ha-1) before transplantation, super broth four 5% at 20, 40 and 60 d and rhizosphere broth 10% at 27, 47 and 67 days after transplant (dat), as supplemental fertilization. in the gmrbsb4f alternative, not including the roots, the amount of organic matter incorporated by green manure was 2.4 and 3.3 t ha-1 in luvita and el arenal, respectively. the amount of fertilizer applied in the three alternatives was 317 t ha-1, equivalent to a third of the amount generally used by the farmer. the control received a total fertilizer dose of 950 t ha-1. the weeds were controlled in the crops with the herbicide oxifluorden following the label recommendations. irrigation supplemented rainfall when necessary. phytosanitary control was performed preventively with liquefied applications of fern (pteridium aquilinum) 5%, alternated weekly, with cape gooseberry (physalis peruviana) 2% (viteri et al., 2005). additionally, after 2 months, every 8 d, a bordeaux mixture from the saferâ company was applied. during onion growth, disease incidence, plant height and stem diameter were determined. disease incidence was determined at 30, 45, 60, 75, 90 and 105 dat, counting the number of plants in an area of 1 m2 that had symptoms of any illness. plant height and stem diameter were measured at 60, 75, 90, 105 and 120 dat. at harvest, weight for healthy and diseased bulbs, bulb diameter and yield were quantified. the data for each variable were subjected to analysis of variance and in dependence of the significance to the duncan test, using the statistical program spss (ibm®-spss 11.5). finally, based on production costs and the value of the product in the market at harvest time, we calculated the cost of each alternative. results and discussion incidence of diseases the data in tab. 2 indicate that the differences between farms in incidence of diseases were significant at the end of the growing season, with the lowest percentages at el arenal. the alternatives had significant differences between the beginning of the growing season, with the green manure (gmrbsb4f) alternative excelling, equaling the regional control. at the end of the growing season, the alternatives did not differ from the control, with control having 100% agrochemical phytosanitation. similar results have been reported by méndez and viteri (2007). the disease incidence was lowest in the green manure alternative, very close to that observed in the regional control, including in the final stage of the crop (tab. 2, fig. 1). the lower incidence of pathogens in this alternative could be possible for at least two reasons: 1) the wide range of nutrients from the organic matter of the green manure positively contributed to the nutritional balance of the plants, favoring crop health and 2) the incorporation of green manure promoted the growth and activity of microorganisms in the soil and those introduced through the broths, especially the rhizosphere broth (viteri et al., 2005; méndez and viteri, 2007), generating a microbial interaction that was not favorable to the pathogens. the first consideration is based on the trophobiosis (restrepo, 2000) theory that organic defenses of the plant are determined by balanced nutrition, which prevents the formation of free sugars and amino acids that are essential for 127viteri r., méndez z., and villamil c.: verification of alternatives for sustainable onion production (allium cepa l.) in cucaita, boyaca the invasion and spread of fungi, bacteria and viruses (agrios, 1996). th e anova also showed that at 75 and 90 dat a farm x sustainability alternative interaction 1% existed, indicating that at this time of crop development the alternatives eff ect on crop health depended on farm conditions. while in luvita incidence rates were close to 100%, in el arenal, they were considerably lower, as illustrated in fig. 1. according to agrios (1996), factors which mainly infl uence the initiation and development of crop diseases are temperature, humidity, light, nutrients and ph of the soil. in this particular study, the diff erences were mainly seen for ph and nutrient content in the soil (tab. 1). as for ph, luvita farm soil may have favored the presence of peronospora destructor, alternaria porri, stemphylium sp. and sclerotium cepivorum, known in the region as the main fungi that cause disease in onion crops. th e infl uence of ph could be exercised directly on the pathogen (agrios, 1996) or through the weakening of the plant due to nutrition imbalance (tisdale et al., 1993). th e prevalence of fungi in the microbial community in acid soils has been reported by several authors (carlile and watkinson, 1996; sylvia et al., 2005). in relation to nutrient content, the diff erences were in terms of phosphorus (p), potassium (k), iron (fe) and zinc (zn); highlighting the high p and k content at el arenal. although fungi require a wide range of nutrients in higher amounts for their growth (carlile and watkinson, 1996), it has been reported that higher p contents reduce the severity of some diseases and that k can reduce or increase the severity through its direct eff ect on the stages of the establishment of the pathogen in the host (agrios, 1996). th is allows us to infer that table 2. effects of sustainability alternatives on the incidence of diseases (%) in growing onion bulbs. cucaita, boyaca. source of variation days after transplant 30 45 60 75 90 105 farm (a) luvita 40.5 50.5 47.6 99.0 99.0 98.7 b el arenal 43.5 49.1 28.5 29.4 46.7 87.2 a significance ns ns ns 1% 1% 5% alternative (b) bcmsb4f 72.2 c 69.5 c 35.5 75.0 76.0 97.7 bcmrbsb4f 39.5 b 69.5 c 37.2 63.0 86.5 92.2 gmrbsb4f 29.0 a 32.1 a 32.7 62.5 67.2 91.7 regional control 27.2 a 29.0 a 46.7 56.2 61.7 90.2 significance 1% 1% ns 1% 5% ns interaction(a x b) ns ns ns 1% 1% ns bcmsb4f, bocashi-chicken manure, super broth four and fertilizer; bcmrbsb4f, bocashi-cow manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer; gmrbsb4f, green manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer; ns, not significant. means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to duncan’s test (p≤0.05). figure 1. farm x alternative interaction related to the variable of incidence of diseases 90 dat. cucaita, boyaca. bcmcs4f, bocashi-chicken manure, super broth four and fertilizer; bcmrbsb4f, bocashi-cow manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer; gmrbsb4f, green manure, rhizosphere broth, super broth four and fer tilizer; rc, regional control. 0 20 40 60 80 100 120 bgcs4f bbcs4crf avcs4crf t. regional in ci de nc e (% ) luvita el arenal 128 agron. colomb. 30(1) 2012 the high content of p and k in the soil of el arenal was a major factor in the lower incidence of diseases in the crop. it is also important to emphasize that among the chemical elements introduced through microbial broths and bocashi (viteri et al., 2005, 2008b), calcium (ca), copper (cu) and mainly sulfur (s) are noted as controllers of the determined pathogens. s inhibits the growth of fungi and bacteria (bruzon, 1998) by blocking cell respiration and inhibition of nucleic acid and protein synthesis (cruz, 2001), ca greatly influences the types and species of pathogens (castaño et al., 1996) and cu is recognized for its broad antifungal action (agrios, 1996). plant height and stem diameter the effects of the sustainability alternatives on these two variables are presented in tab. 3. analysis of variance showed that plant height differences were significant for the farms 5% at 120 dat, obtaining the greatest height at el arenal. statistical analysis also showed significance for the farm x alternative interaction in the variables plant height 5% at 60 dat and stem diameter 5% at 60 and 75 dat. overall, the data in tab. 3 showed that in the first phase of development of the cultivation, luvita exceeded el arenal both in plant height and stem diameter, but as the development advanced, the el arenal crop equaled or surpassed luvita, suggesting important agronomic differences by the end of the growing season, as shown in tab. 4. effects of alternatives on crop production the results in tab. 4 show that at the farm level, there were highly significant differences in weight and yield of healthy bulbs and significant differences for bulb diameter. the yield reported for el arenal was within the range (40-50 t ha-1) usually obtained through the use of agrochemicals by farmers in cucaita (méndez, 2007). for the alternatives, there were no significant differences in any of the evaluated variables in relation to crop production. the relation for weight of diseased bulbs presented in the farm x alternative interaction (fig. 2) indicates that this variable is affected by the alternatives and the conditions of the farm. according to fig. 2, the losses due to the number of diseased bulbs were lower at luvita. at el arenal, the losses were higher with the bcmrbsb4f alternative and intermediate with the gmrbsb4f alternative. considering that the fungus s. cepivorum is the major causative agent of disease in bulbs in cucaita, it is contrasting that the effectiveness of the green manure alternative has not been the best, since it includes radishes, a species that has shown potential for significantly lower infestation levels of s. cepivorum in soil (alba and vargas, 2007; castellanos and rojas, 2007; velandia and viteri, 2008). the lack of a more effective result from this alternative could be for two reasons: 1) the bulbs in addition to s. cepivorum can be damaged by other pathogens and 2) s. cepivorum in the cultivated lots appears in spots clearly defined, thus hindering the scope and effectiveness of any alternative. the better production results reported for el arenal (tab. 4) are consistent with the fact that the soil of that farmoffered better conditions for crop growth and development, especially in terms of ph and content of p and k (tab. 1), therefore the disease incidence rates in the crop were also lower, especially at the end of the growing season (tab. 2). considering the amount of fertilizer (950 kg ha-1) and fungicides [dithane® 80 wp (mancozeb), 30 kg; forum® 500 wp (dimetomorph), 8 kg; acrobat® wp (dimetomorph table 3. effects of the sustainability alternatives on plant height and stem diameter in onion crops. cucaita, boyaca. source of variation plant height (cm) stem diameter (mm) days after transplant 60 75 90 105 120 60 75 90 105 120 farm (a) luvita 62.7 61.5 63.7 58.6 39.1 a 16.8 17.0 17.7 15.4 12.9 el arenal 54.5 57.2 66.5 57.7 51.2 b 15.2 15.0 19.5 17.2 13.4 significance 1% ns ns ns 5% 1% 5% ns ns ns alternative(b) bcmsb4f 61.5 63.2 71.0 63.5 45.7 15.0 14.7 20.0 18.2 13.5 bcmrbsb4f 54.7 60.0 61.5 60.7 48.0 15.0 16.5 18.2 15.5 12.5 gmrbsb4f 60.0 57.0 64.2 53.0 43.2 16.7 16.7 19.0 17 12.5 regional control 58.2 57.2 63.7 55.5 43.7 17.5 17.0 17.2 14.5 14.0 significance ns ns ns ns ns 1% ns ns ns ns interaction (axb) 5% ns ns ns ns 5% 5% ns ns ns bcmcs4f, bocashi-chicken manure, super broth four and fertilizer; bcmrbsb4f, bocashi-cow manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer; gmrbsb4f, green manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer. ns, not significant. means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to duncan’s test (p≤0.05). 129viteri r., méndez z., and villamil c.: verification of alternatives for sustainable onion production (allium cepa l.) in cucaita, boyaca + mancozeb) 10 kg and sectin (fenamidone + mancozeb), 10 kg] that were applied in the regional control, it is noteworthy that the evaluated alternatives had the potential to equal production of the conventional farming method from the start. according to previous recommendations (méndez and viteri, 2007), each of the alternatives includes a source of organic matter (bocashi or green manure) that is essential to ensure not only the multiplication of the variety of microorganisms introduced through the bocashi or the trophobiotic broths (viteri et al., 2005) but also the native soil biota (poincelot, 2004). meanwhile, both bocashis and the trophobiotic broths provide nutrients (viteri et al., 2005, 2008b) that are critical to the growth and development of the crop. according to hochmuth et al. (2004), b is important for the normal development of the meristem and root tips and zn for the activation of enzymes required for the synthesis of indole acetic acid. peña and davila (1999) claim that zinc sulfate promotes oil production significant to onion flavor and yield, according to castro et al. (2007), because zn promotes better expression or layers of the bulb. mg stimulates the onset of bulbing and is involved in the absorption of n, k, and p (mengel and kirby, 2001; marschner and horst, 1995). ca stimulates root growth (bruzon, 1998) and influences the absorption of n, mg and k (castro, 1998). with the fact that production variables showed no differences between the alternatives, it should be clarified that the amount of organic matter incorporated through the green manure alternative (2.4 t ha-1 luvita and 3.4 t ha-1 table 4. effect of sustainability alternatives on some of the variables related to crop production. cucaita, boyaca. source of variation healthy bulb (kg) diseased bulb (kg) bulb diameter (cm) yield (kg ha-1) farm (a) luvita 34.8 b 0.17 7.1 b 35.0 b el arenal 42.1 a 0.54 8.0 a 42.7 a significance 1% ns 5% 1% alternative (b) bcmsb4f 38.5 0.1 7.6 38.6 bcmrbsb4f 40.4 0.6 7.5 41.0 gmrbsb4f 32.8 0.4 7.6 33.1 regional control 42.4 0.3 7.5 42.6 significance ns ns ns ns interaction (a x b) ns 1% ns ns bcmcs4f, bocashi-chicken manure, super broth four and fertilizer; bcmrbsb4f, bocashi-cow manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer; gmrbsb4f, green manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer. means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to duncan’s test (p≤0.05). figure 2. farm x alternative interaction in relation to the variable diseased bulb weight. cucaita, boyaca. bcmcs4f, bocashi-chicken manure, super broth four and fertilizer; bcmrbsb4f, bocashi-cow manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer; gmrbsb4f, green manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer. 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 luvita el arenal d is ea se d bu lb w ei gh t ( kg h a1 ) farm bgcs4f bbcs4crf avcs4crf t. regional 130 agron. colomb. 30(1) 2012 el arenal) was much lower than that of bocashi (6.0 t ha-1). the idea of allowing growth in the green manures for only two months was to equal the time taken for the development of the trophobiotic broths and bocashi, unfortunately the amount of dry biomass produced in that period of time was much lower. however, the results of research conducted with other green manure in cold climate regions of boyaca indicate that depending on the local agro-ecological conditions, the maximum dry matter accumulation occurs between 75 and 120 dat, with yields ranging between 4.5 and 34 t ha-1, excluding the contribution of the root system (orjuela, 2000; tamayo, 2001; viteri, 2002; viteri and méndez, 2003; viteri and velandia, 2006; viteri et al., 2008a). this suggests that in the case of green manure, the best option is to delay the date of its use until maximum dry matter accumulation and thus be able not only to meet but far exceed the 6.0 t ha-1 with bocashi, an amount that was used following the protocol of previous research (méndez and viteri, 2007). the high contribution of organic matter from green manure obviously accelerates the recovery process for the physical, chemical and biological soil properties for development and sustainability of the crop. cost: benefit the projected economic benefits that farmers would receive when applying these alternatives are presented in tab. 5. all alternatives were profitable at very acceptable levels especially the bcmrbsb4f alternative that exceeded even the regional control. this observation allows us to infer that if the onion crop is implemented using bioinputs that would effectively lead to the recovery of the productive capacity of the soils and balanced crop nutrition, application of fertilizers and pesticides may well be reduced without affecting profitability; on the contrary, income may be higher and guaranteed in the future with the resulting impact on sustainable farming. the profitability of the green manure alternative was not the best due, no doubt, to the very low input of organic matter compared to bocashi manure. however, with respect to this alternative, it has already been emphasized that if the use of green manure occurs with maximum dry matter accumulation, the potential is such that it could far exceed the amount of organic matter incorporated through bocashi (6 t ha-1) and therefore also the effects on the sustainability and profitability of farming. even under conditions with acid sulphate soils, dry matter intake from the radishes could reach 8 t ha-1 (hernández and viteri, 2006). it should also be noted that the radishes can contribute to the recovery of production lots of onions that have been lost due to s. cepivorum infestation (alba and vargas, 2007; castellanos and rojas, 2007; velandia and viteri, 2008). other advantages of green manures to the farmer are: 1) the seed can be produced on farms and become an internal input, helping to reduce production costs and 2) it is a practice that can be used by small, medium and large farmers because it allows mechanization. it is anticipated that the bocashi alternative (bcmsb4f) is costly and wasteful. expensive because the price of the manure used is high, because it must be composted to avoid the risk of infesting the soil with fusarium sp. (viteri et al., 2005) and properly composted manure is wasteful because it is not easy to get in the market. the analysis and interpretation of the results of this research verify the potential of the alternatives gmrbsb4f and bcmrbsb4f for sustainable cultivation of onion in cucaita. the implementation of these alternatives with the sustainable approach proposed by altieri and anderson (1986); altieri (1995); altieri and nicholson (2000), requires understanding and effort not only from producers but also from public and private entities, that envision the management of natural resources not only from the economic point of view but also value other aspects critical to the welfare and progress of the communities such as the impact to the environment, production resources, public health and the preservation of local culture and small farms. conclusions regardless of the sustainability alternative, agroecological conditions of the farm are critical to disease incidence and crop production. consistent with the lower incidence table 5. profitability of sustainable alternatives for growing onion. cucaita, boyaca. 2004b. treatment production cost (ha/$) onion yield (kg ha-1) production value ($)* profit ($) bcmsb4f 8,675,000 48,250 13,510,000 4,835,000 bcmrbsb4f 8,360,000 51,250 14,350,000 5,990,000 gmrbsb4f 7,870,100 41,375 11,585,000 3,714,900 regional control 9,088,000 53,250 14,910,000 5,822,000 bcmcs4f, bocashi-chicken manure, super broth four and fertilizer; bcmrbsb4f, bocashi-cow manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer; gmrbsb4f, green manure, rhizosphere broth, super broth four and fertilizer. $, colombian pesos (cop). * price per kg in the local market: $280. 131viteri r., méndez z., and villamil c.: verification of alternatives for sustainable onion production (allium cepa l.) in cucaita, boyaca of diseases, el arenal produced the highest healthy bulb weight, bulb diameter and yield. the differences between the alternatives were significant only in incidence of diseases at 30 and 45 dat, with the green manure alternative excelling, together with the regional control. during the period of vegetative development of the crop the effect of the alternatives on disease incidence, plant height and stem diameter and at harvest on diseased bulb weight depended at certain times on the conditions of the farm. notably, the bcmrbsb4f alternative indicates that from the biological point of view in the onion crop, it is possible to match, from a production standpoint, and outperform, in terms of profit, the conventional application of agrochemicals. for profit, the three alternatives were favorable, but especially the bcmrbsb4f alternative ($5,990,000cop) which exceeded the regional control ($5,822,000cop). the results show that the alternatives gmrbsb4f and bcmrbsb4f have the most potential and are the most viable for sustainable onion production in cucaita. acknowledgements the authors wish to thank mr. alfonso hernández and mr. fructuoso borda for providing lots for the verification of the alternatives, and colciencias, ocensa, uptc and the municipality of cucaita for financing this project. literature cited agrios, n. 1996. fitopatología. editorial limusa, mexico df. alba m., s. and m. vargas, 2007. evaluación de abonos verdes y trichoderma sp en el control de sclerotium cepivorum berk en cebolla de bulbo (allium cepa) en el municipio de cucaita, boyacá. tunja. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. altieri, m. 1995. el "estado del arte" de la agroecología y su contribución al desarrollo rural en américa latina. pp. 151-203. in: marín, c. (ed.). agricultura y desarrollo rural sostenible. ministerio de agricultura, pezca y alimentación (mapa), madrid. altieri, m. and m. anderson. 1986. an ecological basis for the development of alternative agricultural systems for small farmers in the third world. agriculture 1, 30-38. altieri, m. and c. nicholls. 2000. agroecología: teoría y prácticas para una agricultura sustentable. pnuma, mexico df. bruzon, s. 1998. el cultivo de la cebolla de bulbo. pp. 92-95. in: asiava, guía para la producción de hortalizas. secretaria de agricultura y fomento del valle del cauca; ica; universidad nacional de colombia, palmira, colombia. carlile, m. and s. watkinson. 1996. the fungi. academia press, london. pp. 121-139. castaño, j., e. villegas, g. gaviria, c. villegas, m. márquez, and j. pérez. 1966. manejo de enfermedades en plantas. una revisión. fitopatol. colomb. 20(2), 60-80. castellanos, j. and a. rojas. 2007. efecto de cuatro siembras consecutivas de nabo forrajero (raphanus sativus) para el control de s. cepivorum en el cultivo de cebolla de bulbo (allium cepa) en el municipio de sora (boyacá). undergradute thesis. faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. castro, h. 1998. fundamentos para el conocimiento y manejo de suelos agrícolas. instituto universitario juan de castellanos; editorial produmedios, tunja, colombia. castro f., h.e. and m.i. gómez s. 2010. fertilidad de suelos y fertilizantes. pp. 217-298. in: burbano h. and f. silva m. (eds.). ciencia del suelo: principios básicos. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogota. cruz, m. 2001. uso del azufre como fungicida en vides: ventajas y desventajas. informativo agropecuario, bioleche; inia quilamapu, santiago. gómez, j. 2000. la materia orgánica en los agroecosistemas. universidad nacional de colombia, cali, colombia. gómez, k. and a. gómez. 1984. statistical procedures for agricultural research. 2nd ed. john wiley and sons, new york, ny. hernández, d. and s. viteri. 2006. selección de abonos verdes para el manejo y rehabilitación de los suelos sulfatados ácidos de boyacá (colombia). agron. colomb. 24(1), 131-137. hochmuth, g., d. maynad, c. vavrina, and e. simonne. 2004. plant tissue analysis and interpretation for vegetable crop production in florida. institute of food and agricultural sciences, university of florida, berkeley, fl. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2005. estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento de boyacá. tomos i and ii. bogota. marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, new york. méndez, m. 2007. caracterización del sistema de producción del cultivo de cebolla (allium cepa) y evaluación de tres alternativas de fertilización para su sostenibilidad en cucaita-boyacá. m.sc. thesis. rural development, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. méndez, m. and s. viteri. 2007. alternativas de biofertilización para la producción sostenible de cebolla de bulbo (allium cepa) en cucaita, boyacá. agron. colomb. 25(1), 168-175. mengel, k. and e.a. kirby. 2001. principles of plant nutrition. 5th ed. kluwer academic publishers, london. orjuela, r. 2000. evaluación de seis especies vegetales por su potencial como cultivos de cobertura y/o abonos verdes para regiones de clima frío. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. peña, c. and b. davila. 1999. respuesta de la cebolla (allium cepa) a la aplicación de azufre, magnesio, zinc y boro en un suelo alcalino. rev. forest. venez. 43(2), 173-182. 132 agron. colomb. 30(1) 2012 poincelot, r. 2004. sustainable horticulture: today and tomorrow. prentice hall, upper saddle river, nj. proyecto checua. 2000. cultivar sin arar: labranza mínima y siembra directa en los andes. car; kfw; gtz, bogota. restrepo, j. 2000. la teoría de la trofobiosis, plantas enfermas por el uso de venenos en la agricultura. servicio de información mesoamericano sobre agricultura sostenible, managua. sylvia, d., j. fuhrmann, p. hartel, and d. zuberer. 2005. principles and applications of soil microbiology. 2nd ed. pearson prentice hall, upper saddle river, nj. tamayo, p. 2001. evaluación de 12 especies vegetales con potencial de cobertura y/o abono verde para las zonas de clima frío en ventaquemada, boyacá. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. tisdale, s., w. nelson, j. beaton, and j. havlin. 1993. fertilizantes y fertilizantes del suelo. 5th ed. publicaciones macmillan, new york, ny. troeh, f.r., j.a. hobbs, and r.l. donahue. 1980. soil and water conservation, for productivity and environmental protection. prentice hall, upper saddle river, nj. velandia, j. and s. viteri. 2008. efecto de los abonos verdes en el control de la densidad de inóculo de s. cepivorum en un suelo de samacá, boyacá. pp 92-95. in: salamanca g., g. (com.). propiedades fisicoquímicas y sistemas de procesado: productos hortofrutícolas en el desarrollo del sistema agroalimentario. ii seminario hortofrutícola colombiano. bogota. viteri, s. 2002. selección de cultivos de cobertura con potencial para el desarrollo agrícola sostenible en el municipio de samacá, boyacá. m.sc. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. viteri, s. and m. méndez. 2003. abonos verdes: selección e introducción de abonos verdes para la sostenibilidad de los sistemas de producción en los municipios de samacá, turmequé, tunja y paipa, boyacá. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. viteri, s., m. méndez, and d. restrepo. 2005. investigación participativa hacia un manejo ecológico de la cebolla de bulbo en cucaita y tibasosa (boyacá). apuntes para un manejo ecológico. serie 5. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. viteri, s. and j. velandia. 2006. evaluación de asociaciones vegetales por su potencial como fuente de materia orgánica para los suelos de samacá (boyacá). agron. colomb. 24(1), 138-146. viteri, s., w. martínez, and a. bermúdez. 2008a. selección de abonos verdes para los suelos de turmequé (boyacá). agron. colomb. 26(2), 332-339. viteri, s., m. granados, and a. gonzález. 2008b. potencial de los caldos rizósfera y súper cuatro como biofertilizantes para la sostenibilidad del cultivo de cebolla de bulbo (allium cepa). agron. colomb. 26(3), 517-524. fecha de recepción: 7 de diciembre de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 autor de correspondencia. ljmartinezm@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 281-290, 2010 recursos genéticos, zonificación de aptitud de tierras, hasta la agricultura de precisión, entre otras (martínez, 2006; breckling et al., 2009; muñoz et al., 2009). en colombia, el uso de los datos provenientes de sensores remotos ha sido aplicado principalmente en estudios de cobertura vegetal en los cuales los cultivos se agrupan como una clase general; en consecuencia, son pocos los trabajos enfocados a la diferenciación de cultivos y a la obtención de información aplicable específicamente a la agricultura. las imágenes de satélite se han utilizado como fuentes de datos en diversos proyectos agrícolas donde el arroz (oryza sativa l.) es un componente importante. xiao et al. (2006) utilizaron imágenes del sensor modis para detectar cambios y evaluar la expansión de los cultivos de arroz bajo riego en 13 países de asia, y encontraron que a escala nacional hubo alta correlación con los datos de las estadísticas oficiales y menores correlaciones al nivel subnacional. también se emplearon para evaluar el aumento método para identificación de cultivos de arroz (oryza sativa l.) con base en imágenes de satélite satellite image based method for rice (oryza sativa l.) crop identification sergio andrés garcía j.1 y luis joel martínez m.1, 2 introducción para lograr los objetivos de la competitividad y la sostenibilidad del sector agrícola es fundamental contar con información confiable, oportuna y pertinente sobre los cultivos, en aspectos como ubicación, extensión, distribución espacial, relaciones entre los tipos de uso, entre otros. el uso de imágenes de sensores remotos en la agricultura se ha planteado como una alternativa para obtener datos cuantitativos que permiten ubicar y caracterizar los cultivos con el fin de tomar decisiones para la planificación y el manejo. en los últimos años, debido al gran avance en el desarrollo de los sensores remotos en cuanto al número de sistemas disponibles, la resolución espacial, espectral y temporal y la tendencia a disminuir el costo, ha surgido un número mayor de aplicaciones que van desde la identificación y el monitoreo de cultivos, estado nutricional, manejo del agua, manejo sanitario, predicción de cosechas (jensen, 2000, french et al., 2008; garcía-torres et al., 2008) resumen abstract la presente investigación desarrolló un método de identificación de cultivos de arroz en algunas áreas de los departamentos de cundinamarca y tolima (colombia), mediante imágenes de satélite landsat 7 etm+ y aster. el método integra diversos procesos, a saber: pre-procesamiento de imágenes; elaboración de máscaras basadas en valores de ndvi y de textura promedio, a través de procedimientos de lógica difusa; procesamiento digital mediante análisis de componentes principales; extracción de endmembers mediante visualizador n-dimensional; clasificación de coberturas por sam, y evaluación de resultados. el método permitió identificar los cultivos de arroz con una exactitud global superior al 70% y valores kappa entre 0,45 y 0,74. esto permite considerarlo como una buena estrategia de generación de información sobre áreas cultivadas cuando se busca apoyar la toma de decisiones en la agricultura. a method for identifying rice crops through landsat 7 etm+ and aster satellite images was developed in some areas of the departments of cundinamarca and tolima (colombia). the method integrates image preprocessing, crea tion of ndvi and average texture data based masks by means of fuzzy logic; digital processing through principal compo nent analysis; endmember extraction through n-dimensional display; sam classification of coverage areas, and evaluation of results. the method allowed the identification of rice crops with a global accuracy of more than 70% and appropriate kappa values (i.e., ranging from 0.45 to 0.74). based on the results, the method can be said to constitute a good approach to the generation of cropping area information intended to support decision making in agriculture. palabras clave: ndvi, endmember, sam, textura promedio. key words: ndvi, endmember, sam, average texture. suelos, fertilización y manejo de aguas revagronomiacol 28(2).indb 281 27/11/2010 12:24:32 p.m. 282 agron. colomb. 28(2) 2010 de áreas cultivadas en arroz mediante análisis de series de tiempo en vietnam (sakamoto, 2009). las imágenes landsat se utilizaron para identificar cultivos de arroz y estimar áreas en el japón, donde se presentó confusión con algunos algoritmos en algunos sitios, mientras que los índices entre las bandas 4 y 5 permitieron una buena discriminación de los cultivos de arroz (ishiguro et al., 1993); igualmente en china se han utilizado imágenes landsat con el apoyo de otros datos para estudiar el desarrollo agrícola (welch y pannell, 1982). el principio físico de la percepción remota se basa en la ley de la conservación de la energía, mediante la cual una vez la energía llega a la superficie de la tierra, una parte es absorbida, otra transmitida y otra reflejada. durante la transmisión a través de un objeto la energía es absorbida selectivamente por los componentes químicos del objeto y luego es reflejada. en el caso de las plantas, la energía transmitida a una hoja sufrirá una absorción selectiva por los pigmentos de la hoja como la clorofila y luego será reflejada desde las paredes celulares (mccloy, 1995). estas características son la base para identificar los objetos mediante sensores que pueden captar la energía reflejada por los cuerpos y convertirla en valores digitales. en particular, las imágenes de satélite almacenan las señales espectrales en diferentes longitudes de onda, y después de diversos análisis se efectúa la interpretación; de allí se obtiene la información sobre las características y los tipos de objeto presentes en el área de estudio aunque en otros países existen avances importantes en el uso de las imágenes de satélite para identificar cultivos, no es recomendable hacer extrapolaciones dadas las características particulares de nuestros sistemas productivos y, en consecuencia, es fundamental investigar la utilidad de dichas tecnologías en nuestro país. características específicas como extensión y forma de los lotes cultivados, sistemas de manejo del suelo y siembra, condiciones atmosféricas, características fisiológicas de la planta (altura, tamaño, forma de las hojas y etapas de desarrollo del cultivo), variedades sembradas y patrón de distribución espacial de los cultivos influyen en la diferenciación e identificación de los cultivos. varios autores comparan los métodos tradicionales de obtención de datos agrícolas basados principalmente en encuestas o en estimaciones indirectas, al igual que en métodos basados en la percepción remota para la estimación del área agrícola y en la discriminación de cultivos; concluyen que los primeros son costosos, requieren mucho tiempo y poseen una variedad de errores en términos de tipos y fuentes de los datos; las evaluaciones mediante percepción remota, en cambio, pueden ser más eficientes al generar información confiable y actualizada, de bajo costo, y son fáciles de llevar a cabo (pradhan, 2001; tsiligirides, 2008). con base en lo anterior se realizó la presente investigación con el objetivo de desarrollar un método para identificación de cultivos de arroz con base en imágenes de satélite, como una contribución a la generación de información oportuna para mejorar la competitividad de la agricultura. materiales y métodos área de estudio se seleccionó una zona de 451.901 ha en los departamentos de cundinamarca y tolima, comprendida entre las coordenadas 3°49’12,35’’ y 4°30’39,20’’ lat. n; 75°1’23,5’’ y 74°32’35,83’’ long. w, la cual incluye parte de los municipios de el espinal, el guamo, flandes, girardot, ricaurte, saldaña y tocaima (fig. 1). el paisaje dominante es el valle del río magdalena, con relieve de plano a ligeramente inclinado y pendientes de 1 a 3%, de forma plana y plano cóncava; el clima es cálido con temperatura superior a 26°c y precipitación anual entre 1.200 y 1.500 mm. imágenes empleadas se utilizaron tres imágenes landsat 7 etm+ (landsat enhanced thematic mapper plus) con fechas del 14 de agosto de 2000, 16 de julio 2001 y 1 de agosto de 2001. estas imágenes cuentan con una resolución espacial de 30 m x 30 m, una resolución temporal de 16 días, una resolución radiométrica de 8 bits, un cubrimiento de 185 km por 185 km y cobertura de nubes entre 5-10%. también se utilizó una imagen aster (advanced spaceborne thermal emission reflection radiometer) con fecha del 1 de febrero de 2008. el sistema aster consta de tres subsistemas separados: el visible-infrarrojo cercano (vnir), el infrarrojo de onda corta (swir) y el infrarrojo termal (tir). las imágenes generadas por este sensor tienen la particularidad de manejar una amplia resolución espectral, lo que permite manejar un número mayor de bandas (9-14) superior a las del satélite landsat 7 etm+ (ersdac, 2007), tienen una resolución espacial de 15 m en su subsistema (vnir) y de 30 m en su subsistema (swir). el área de cobertura de las imágenes se muestra en la fig. 1. pre-procesamiento y análisis de los datos las imágenes se corrigieron geométricamente mediante el algoritmo del vecino más cercano (nearest neighbor resampling) (richards y jia, 2006) y se obtuvieron los valores de reflectancia de las imágenes landsat 7 etm+ mediante revagronomiacol 28(2).indb 282 27/11/2010 12:24:33 p.m. 2832010 garcía j. y martínez m.: método para identificación de cultivos de arroz (oryza sativa l.) con base en imágenes de satélite el software envi 4.6 (itt, 2008). se utilizaron imágenes aster con nivel 2 de pre-procesamiento, que registran los datos como porcentajes de ref lectancia. mediante estas correcciones se remueve el efecto de las condiciones atmosféricas mejorando la clasificación de las superficies, en especial las áreas agrícolas. posteriormente se remuestrearon las bandas del subsistema swir a 15 m mediante la utilización del algoritmo de transformación espectral gram-schmidt. muestreo en campo para entrenamiento y validación mediante gps se georreferenció el perímetro de algunos lotes cultivados en arroz, además de otras coberturas relevantes presentes en el área de estudio (tab. 1) y se crearon polígonos con el software arcgis 9.3 (mccoy, 2004), los cuales posteriormente fueron exportados a envi 4.6 como regiones de interés (roi) para extraer los pixeles de referencia en la fase de entrenamiento y de verificación de la clasificación de las imágenes. el tamaño de los roi se expresó en número de hectáreas de acuerdo con las coberturas presentes en la escena (tab. 1). tabla 1. número de pixeles de entrenamiento promedio por cober tura. landsat 7 etm+ cobertura pixeles hectáreas cultivos arroz 2.427 218,43 forestal-arbustivo 1.521 136,89 pasturas 2.130 192,57 urbano 1.288 115,98 cuerpos de agua 1.005 90,48 nubes 1.955 176,01 eos-aster cultivos arroz 14.796 332,91 forestal-arbustivo 10.716 241,11 pasturas 10.044 225,99 urbano 10.085 226,91 cuerpos de agua 673 15,14 nubes 2.014 45,31 cálculo del índice de vegetación de diferencia normalizado (ndvi) los valores del ndvi varían entre -1 y 1, donde el cero corresponde a un valor aproximado de no vegetación. valores negativos representan superficies sin vegetación, mientras valores cercanos a 1 contienen vegetación densa. el ndvi se calcula mediante la ecuación (1). ndvi = nir – r nir + r (1) donde r y nir se refieren a los valores de reflectancia medidos por las bandas del rojo (r) e infrarrojo cercano (nir). creación de máscaras el objetivo principal de la creación de máscaras fue mejorar la exactitud de la clasificación digital de los cultivos de arroz excluyendo las coberturas no vegetales y las de tipo forestal, preservando así únicamente las coberturas de tipo agrícola. se efectuó con base en los valores del ndvi y de textura promedio utilizando la extracción por objetos. cálculo de la textura promedio la textura se define como la variación existente en la tonalidad del contorno o patrón de los niveles de gris para una región de pixeles (tso y mather, 2001). la textura promedio es el valor promedio de los pixeles que comprenden una región dentro del kernel (haralick et al., 1973). un kernel es un arreglo de pixeles usado para limitar una operación a un grupo de pixeles. la textura promedio se calculó con base en el infrarrojo cercano mediante un filtro de ocurrencia 3 x 3, el cual mide el número de veces que se presenta cada nivel de gris en la escena (anys et al., 1994; shrivastava y gebelein, 2007). figura 1. localización del área de estudio. revagronomiacol 28(2).indb 283 27/11/2010 12:24:35 p.m. 284 agron. colomb. 28(2) 2010 segmentación y clasificación de las imágenes se efectuó la segmentación de la imagen mediante un método de clasificación basada en reglas de lógica difusa construidas con sustento en valores de ndvi y de textura que se procesaron mediante el módulo feature extraction de envi zoom 4.5 (itt, 2008) para generar una máscara que separara la cobertura agrícola presente en las imágenes. para modelar la distribución de los valores calculados del ndvi y de textura promedio, se utilizó lógica difusa mediante una función de pertenencia tipo sigmoidal. el grado de tolerancia difusa que maneja el feature extraction se da en porcentaje en un rango entre 0-20% de confidencia; entre mayor sea el porcentaje de confidencia, más objetos aparecerán en el área de transición de la característica. esto permitió que las coberturas agrícolas no fueran aisladas usando condiciones binarias, sino se consideró la información a partir de todas las condiciones para realizar la clasificación. los pixeles con mayor valor de confidencia fueron tomados en cuenta para las siguientes etapas de transformación y clasificación de la imagen. análisis de los componentes principales (acp) la identificación de los endmember pertenecientes a los cultivos de arroz georreferenciados en la escena requirió un análisis de los componentes principales (acp) con el fin de eliminar la redundancia propia de los datos utilizados. la naturaleza multiespectral o multidimensional de las imágenes puede ajustarse mediante la construcción de un espacio vectorial con un número de ejes o dimensiones igual al número de componentes asociados con cada pixel. esta transformación genera un conjunto de bandas que corresponden a cada valor propio y son organizadas de acuerdo con la estimación de ruido (de menor a mayor ruido). es común la presencia de ruido en las imágenes multiespectrales; por esta razón, para obtener un resultado confiable en la caracterización de los perfiles espectrales de los cultivos es necesario remover dicho ruido de la imagen; sin embargo, se debe evitar tanto como sea posible la pérdida de datos (richards y jia, 2006). visualizador n-dimensional y extracción de los endmember los endmember son materiales únicos espectralmente puros presentes en una escena (itt, 2008). cuando un pixel es representado en una gráfica de dispersión de puntos espectrales, aquellos espectralmente más puros siempre se encuentran en las esquinas de la nube de pixeles; los pixeles espectralmente mixtos siempre estarán dispuestos dentro de la nube de puntos. se ingresaron en el visualizador n-dimensional las regiones de interés (roi) anteriormente construidas, permitiendo localizar, identificar y agrupar los pixeles puros con mayor respuesta espectral en sus respectivos endmember. dependiendo de la distribución de la nube de pixeles en el espacio ndimensional se estimó el número de endmember para cada imagen. de esta forma, se escogieron de la nube 10 pixeles puros por endmember de acuerdo con bastidas (2006), tomando como espacio dimensional de referencia el número de componentes principales escogido para cada una de las imágenes. los perfiles espectrales pertenecientes a los endmember identificados de los cultivos de arroz fueron sintetizados en un perfil espectral promedio con su varianza como espectro referencia para el clasificador angular sam, siguiendo a south et al. (2004). posteriormente se evaluaron los ángulos espectrales en el sam que mejor discriminaran los cultivos de arroz con base en los datos tomados en campo. clasificador angular sam (spectral angle mapper) el clasificador angular sam compara la similitud entre dos espectros a partir de su desviación angular, asumiendo que forman dos vectores en un espacio n-dimensional (siendo n el número de bandas disponibles) (chuvieco, 2002). el clasificador sam viene dado por la ecuación (2). cos xy x x (2) donde α es el ángulo formado entre el espectro de referencia y el espectro de la imagen, x es el espectro de la imagen, y y es el espectro de referencia. el valor del sam se expresa en radianes donde el menor ángulo α representa la mayor similitud entre las curvas. el ángulo α presenta una variación entre 0 y ∏/2 radianes. el clasificador angular requiere la asignación de un umbral mínimo que restrinja o amplíe el rango de variación entre los vectores espectrales de los endmember y los vectores espectrales de cada píxel sin clasificar. evaluación del método de clasificación la evaluación de las imágenes clasificadas mediante el clasificador sam se llevó a cabo usando matrices de confusión. estas matrices mostraron el grado de precisión obtenido en la clasificación, haciendo una comparación entre los resultados clasificados y la información del terreno. la exactitud global se calculó mediante la suma de los pixeles clasificados correctamente y el número de pixeles totales. en este caso, los datos tomados en el trabajo de campo fueron utilizados como datos de entrenamiento para el clasificador y como datos de verdad del terreno. adicionalmente se evaluaron los porcentajes de los errores por comisión y omisión. los errores por comisión representaron el porcentaje de los revagronomiacol 28(2).indb 284 27/11/2010 12:24:35 p.m. 2852010 garcía j. y martínez m.: método para identificación de cultivos de arroz (oryza sativa l.) con base en imágenes de satélite pixeles que, perteneciendo a otra cobertura de vegetación, se clasificaron como arroz. los errores por omisión representaron el porcentaje de pixeles que, perteneciendo a la clase arroz, no fueron clasificados como esta. finalmente se cuantificaron las áreas correspondientes a los cultivos de arroz en hectáreas. resultados y discusión valores del ndvi en la tab. 2 se indican los valores del ndvi para las diferentes coberturas analizadas. el arroz presentó los mayores valores del ndvi con un promedio de 0,57, aunque muy cercano a la cobertura forestal que tuvo un promedio de 0,5 mientras que los pastos mostraron valores bajos con promedio de 0,1. de acuerdo con ren et al. (2008), la vegetación verde fotosintéticamente activa se encuentra entre 0,2 a 0,8 y los cultivos tienden a estar entre 0,4 y 0,9 dependiendo en gran parte del índice de área foliar y de la disposición en el terreno. igualmente en el ndvi influye el porcentaje de cobertura del suelo, y se presenta la mejor correlación cuando la cobertura está entre el 25% y el 80%. los valores bajos presentados por los pastos se deben posiblemente a poca cobertura, por debajo del 15%, en cuyo caso el ndvi no indica con precisión el grado de biomasa de la vegetación, ya que está afectado por la reflectancia del suelo desnudo (boken, 2005). tabla 2. valores del ndvi para las diferentes coberturas analizadas (promedio para todas las imágenes). cobertura máximo mínimo promedio arroz 0,71 0,36 0,57 bosques 0,67 0,19 0,50 pastos 0,49 -0,11 0,10 nubes 0,20 0,13 0,05 centros urbanos 0,30 0,18 -0,02 la similitud espectral entre los valores del ndvi para el arroz y los bosques limitó una discriminación basada únicamente en el cálculo del ndvi, lo cual indica la importancia de utilizar e involucrar otras variables para obtener una clasificación apropiada. las coberturas vegetales presentaron los valores más altos del ndvi en comparación con las coberturas restantes (tab. 2). en otras investigaciones (wardlow y egbert, 2008) han encontrado rangos entre -0,2 a 0,2 para coberturas urbanas, suelo desnudo, nubes y cuerpos de agua. riaño (2006) menciona como un rango crítico del ndvi para discriminar las coberturas vegetales los valores entre 0,1 y 0,5 para la vegetación bastante densa y entre -0,58 y -0,25 para las cubiertas con un ndvi bajo, típicos de áreas urbanas, cuerpos de agua o suelos erosionados, y de 0 a 0,07 para las coberturas con suelo desnudo o poca vegetación. valores de textura promedio en la tab. 3 aparecen los resultados del análisis de la textura promedio en las cuatro imágenes utilizadas. las nubes presentaron los valores más altos, y los cuerpos de agua, los más bajos. los cultivos de arroz mostraron valores mayores de textura promedio frente a las coberturas forestales y pasturas. la cobertura forestal presenta una textura muy gruesa que permite distinguirla de pastizales o de cultivos anuales, de acuerdo con shrivastava y gebelein (2007), quienes propusieron utilizar la textura promedio de la banda 4 (nir) en imágenes del sensor landsat 5 mss para distinguir entre áreas forestales y los cultivos de cítricos en el estado de la florida, debido a la semejanza espectral existente entre estas dos coberturas. para ser definidas como regiones texturalmente distinguibles, los niveles de gris deben presentar un alto grado de homogeneidad (anys et al., 1994). tabla 3. textura promedio (con base en el infrarrojo cercano). cobertura máximo mínimo promedio arroz 0,36 0,16 0,27 bosques 0,29 0,16 0,20 pastos 0,24 0,10 0,17 nubes 0,63 0,30 0,55 centros urbanos 0,20 0,10 0,14 cuerpos de agua 0,40 0,12 0,05 evaluación de la separabilidad entre coberturas se evaluó el grado de separabilidad existente entre las coberturas tomando en cuenta el valor promedio, el cual indica la tendencia espectral-textural, y la desviación estándar, que se refiere al grado de homogeneidad que aparece en torno al valor central. de esta forma se calcularon los valores mínimos y máximos de los rangos para cada una de las coberturas mediante la adición y sustracción de dos veces la desviación estándar al valor central del ndvi y la textura aparente. en general, la desviación estándar tuvo valores bajos alrededor de 0,0611 en promedio para el ndvi y alrededor de 0,028 para la textura promedio. esto indicó que los polígonos de entrenamiento para todas las coberturas tuvieron un elevado grado de homogeneidad. se utilizó el rango del ndvi entre 0,463 y 0,703, y entre 0,213 y 0,32 de textura promedio para aislar el área de tipo agrícola en las cuatro imágenes. revagronomiacol 28(2).indb 285 27/11/2010 12:24:36 p.m. 286 agron. colomb. 28(2) 2010 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 arroz pasturas bosques agua urbanas nubes n d v i 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 arroz pasturas bosques agua urbanas nubes te xt ur a pr om ed io con base en estos rangos se procedió a generar las cuatro máscaras correspondientes a las imágenes landsat 7 etm+ y aster mediante una segmentación basada en una función de lógica difusa sigmoidal s. los porcentajes de tolerancia para los valores del ndvi y la textura promedio variaron entre 5 y 10% de confidencia. en la tab. 4 se muestran las áreas agrícolas obtenidas mediante las máscaras, reduciendo el área total entre un 20% y un 37%. el uso de estas máscaras fue importante ya que permitió enfocar la clasificación en áreas con mayor probabilidad de encontrar cultivos de arroz excluyendo otras que tienen otras coberturas, lo cual evita mezclas de clases de cobertura que son indeseables al momento de clasificar. tabla 4. extensión del área agrícola obtenida mediante las máscaras. imagen área (% del área total) área (ha) landsat 7 etm+ 14/08/2000 80,1 362.379 landsat 7 etm+ 16/07/2001 81,0 366.491 landsat 7 etm+ 01/08/2001 93,5 422.663 aster 01/02/2008 63,0 123.730 en la fig. 2 se pueden observar los traslapes entre las coberturas tomando los rangos promedio del ndvi para las cuatro imágenes. se denota traslape (0,36 y 67,00) entre las coberturas forestales y los cultivos de arroz; las pasturas, cuerpos de agua, urbana y nubes no presentan rangos que puedan mezclarse con la cobertura arroz. en la fig. 3 se pueden apreciar los rangos calculados para la textura promedio de cada cobertura. las coberturas arroz y forestal reducen el nivel de traslape (0,16-0,29) en contraste con el ndvi. figura 2. valores del ndvi promedio para las cuatro imágenes (tres de landsat 7 etm+ y una de aster). figura 3. textura promedio para las cuatro imágenes (tres de landsat 7 etm+ y una de aster). componentes principales (acp) en la tab. 5 se observan los resultados del análisis de los componentes principales calculados para las cuatro imágenes con su respectiva máscara construida. en todos los casos, el primer componente retiene la mayor parte de la información espectral disponible, mientras los últimos, sólo unas pequeñas o ruido. con el fin de efectuar la identificación y clasificación de los endmember, se eligieron los dos primeros componentes de las tres imágenes landsat 7 etm+ para tener en promedio el 93,5% de la información. este cálculo fue consistente con van der meer (2002) donde, en el caso de landsat, el 90% de la variabilidad espectral se ubicó en el componente principal 1 y el componente principal 2; y con riaño (2006), cuyo análisis de componentes principales retuvo el 96,17% para una imagen landsat 5 tm en los dos primeros componentes. para la imagen aster se eligieron los tres primeros componentes por retener el 88,7% de la información (tab. 5). identificación y clasificación de los endmember espectrales para los cultivos de arroz l os dos pr i meros componentes pr i ncipa les f ueron utilizados como ejes de referencia en el visualizador ndimensional para el caso landsat; para la imagen aster se utilizaron los tres primeros componentes generando un espacio tridimensional. de esta forma, se extrajeron los pixeles extremos de la nube para cada una de las imágenes evaluadas. con la ayuda del visor de perfiles espectrales se identificaron las características radiométricas de los pixeles extremos dependiendo de su distribución en la nube de pixeles y sus porcentajes máximos de reflectancia en el nir, de manera que aquellos pixeles con una cobertura uniforme de vegetación presentaron valores altos de reflectancia en esta banda. se identificaron tres endmember pertenecientes al cultivo de arroz en las imágenes landsat etm+ del 14/08/2000 y 16/07/2001; para la imagen landsat etm+ 01/08/2001 se identificaron cuatro endmember, y para la imagen aster se revagronomiacol 28(2).indb 286 27/11/2010 12:24:37 p.m. 2872010 garcía j. y martínez m.: método para identificación de cultivos de arroz (oryza sativa l.) con base en imágenes de satélite identificaron cinco endmember. de acuerdo con xie et al. (2007), la nube de pixeles y el número de endmember varían considerablemente entre las distintas fechas para un cultivo, incluso entre imágenes adquiridas en meses consecutivos. debido a esta variación causada principalmente por la variación atmosférica y por las condiciones de iluminación, se presentan grandes limitaciones para la construcción de bibliotecas espectrales genéricas de los cultivos, aplicables para cualquier región del país. en la clasificación de los endmember se utilizaron los perfiles espectrales promedio, mínima desviación estándar y máxima desviación estándar, eliminando los valores máximos y mínimos, para la clasificación de los cultivos de arroz en las imágenes con sus correspondientes máscaras. los porcentajes mínimos de reflectancia para las imágenes landsat 7 etm+ del 14/08/2000, 16/07/2001, 01/08/2001 y aster tuvieron valores de 0,04; 0,05; 0,05 y 0,06, respectivamente; los porcentajes de reflectancia máximos tuvieron valores alrededor de 0,37; 0,35; 0,38 y 0,37 pertenecientes a las bandas del infrarrojo cercano (nir); la varianza tuvo valores bajos de 0,07; 0,06; 0,08 y 0,08, lo que indicó un alto grado de homogeneidad entre los diferentes perfiles espectrales utilizados en la fase de clasificación. con base en el trabajo de campo se evaluaron distintos umbrales en radianes para cada perfil espectral (promedio, mín. desv. y máx. desv.), para catalogar los cultivos de arroz mediante el clasificador sam. estos umbrales sam dados en radianes variaron entre un rango de 0,5 a 1,7 (tab. 6). la fig. 4 muestra una imagen landsat 7 etm+ catalogada mediante el clasificador sam. tabla 6. umbrales finales del sam utilizados en la clasificación de los endmember para el cultivo de arroz. imagen perfil espectral umbral sam landsat 7 etm+ 14/08/2000 mínima desviación 1,7 promedio 1,4 máxima desviación 1,7 landsat 7 etm+ 16/07/2001 mínima desviación 1,0 promedio 0,5 máxima desviación 1,5 landsat 7 etm+ 01/08/2001 mínima desviación 0,3 promedio 1,5 máxima desviación 1,0 aster 01/02/2008 mínima desviación 3,0 promedio 1,5 máxima desviación 0,8 evaluación de la clasificación y cuantificación de áreas sembradas en la tab. 7 se pueden ver los porcentajes de exactitud global obtenidos con el clasificador sam según la matriz de confusión. se obtuvieron porcentajes por encima del 70% de exactitud global, un desempeño relativamente bueno del clasificador sam, y valores kappa entre 0,45 y 0,74. de acuerdo con chuvieco (2002), el coeficiente kappa intenta delimitar el grado de ajuste debido sólo a la exactitud de la clasificación, prescindiendo del causado por factores aleatorios; sus valores varían entre -1 y 1; si el valor es 1 significa un acuerdo pleno entre la realidad y la imagen clasificada; cuando es cero indica que el acuerdo observado es puramente debido al azar. como se observa en la tab. 7, el valor de kappa fue relativamente alto (>0,70) para las imágenes aster y para la landsat de julio del año 2001, tabla 5. porcentajes de retención y de acumulación de la información de los componentes principales. imagen/fecha componente valor propio retención (%) acumulación (%) landsat 7 etm+ 14/08/2000 1 0,001783 63,3 63,3 2 0,000877 31,1 94,5 3 0,000120 4,3 98,8 4 0,000024 0,9 99,6 5 0,000008 0,3 99,7 6 0,000003 0,1 1,0 landsat 7 etm+ 16/07/2001 1 0,001996 64,9 64,9 2 0,000836 27,2 92,0 3 0,000219 7,1 99,2 4 0,000015 0,5 99,6 5 0,000007 0,2 99,9 6 0,000004 0,1 1,0 landsat 7 etm+ 01/08/2001 1 0,002000 63,6 63,6 2 0,000955 30,4 94,0 3 0,000144 4,6 98,5 4 0,000034 1,1 99,6 5 0,000008 0,3 99,9 6 0,000004 0,1 1,0 aster 01/02/2008 1 2028,2426 54,9 54,9 2 799,94 21,7 76,6 3 445,67 12,1 88,7 4 191,43 5,2 93,9 5 150,03 4,1 97,9 6 39,52 1,1 99,0 7 29,70 0,8 99,8 8 6,96 0,2 1,0 9 0,43 0,01 1,0 revagronomiacol 28(2).indb 287 27/11/2010 12:24:37 p.m. 288 agron. colomb. 28(2) 2010 mientras que fue relativamente bajo para las imágenes landsat de 2000 y de agosto de 2001. los valores altos de omisión que se presentaron para la imagen landsat de agosto de 2001 (40,25) indican que áreas cultivadas con arroz no quedaron bien clasificadas, y esto se debe, probablemente, al efecto de las fechas de toma de las imágenes en relación con el estado fenológico del cultivo y a diferencias en la ubicación de los cultivos de arroz en ese periodo con relación a los lotes tomados en campo como base para la evaluación del método. la clasificación de la imagen aster (fig. 4) arrojó un total de 27.962 ha sembradas con arroz en la zona de estudio para el 1 de febrero de 2008. estos datos son similares a las estadísticas de fedearroz, según las cuales en el semestre b de 2007 se sembraron 28.218 ha y para el semestre a de figura 4. clasificación de la imagen aster donde se aprecian las áreas que estaban cultivadas con arroz el 1 de febrero de 2008. 2008, 27.169 ha. para los otros años no se efectuó la comparación entre las áreas obtenidas a partir de las imágenes y los datos estadísticos por dificultad en la consecución de estos últimos. conclusiones la creación de máscaras con base en la textura y el ndvi asignado en grados de pertenencia mediante una función de lógica difusa permitió mejorar la clasificación final de las imágenes y lograr una buena confiabilidad utilizando el clasificador sam. sin embargo, las diferencias entre los estados fenológicos del cultivo, las características atmosféricas y del sensor influyen en la confiabilidad de los resultados, ya que se tomaron imágenes de épocas diferentes. la colección e identificación de los endmember mediante el uso del visualizador n-dimensional en envi fue interesante para extraer los pixeles más puros y evaluar la disposición de los endmember en la nube. esta es una herramienta interactiva que depende en gran medida del conocimiento de expertos. los umbrales (máximo ángulo) para el clasificador sam son muy sensibles a los resultados de la clasificación. la selección del valor del umbral requiere una búsqueda exhaustiva utilizando los datos del terreno y de la experiencia del intérprete. en el caso de colombia, donde generalmente se cuenta con poca disponibilidad de imágenes, y para el caso de tabla 7. matrices de confusión para el sam para el cultivo de arroz. imagen/fecha clase comisión (%) omisión (%) landsat 7 etm+ 14/08/2000 cultivos de arroz 18,26 9,82 otros cultivos 11,47 53,71 exactitud global (%) 76,85 kappa 0,444 landsat 7 etm+ 16/07/2001 cultivos de arroz 10,08 17,85 otros cultivos 8,81 9,15 exactitud global (%) 87,47 kappa 0,744 landsat 7 etm+ 01/08/2001 cultivos de arroz 0,81 40,25 otros cultivos 34,62 1,69 exactitud global (%) 72,72 kappa 0,516 aster 01/02/2008 cultivos de arroz 2,35 22,81 otros cultivos 24,24 2,43 exactitud global (%) 85,50 kappa 0,710 revagronomiacol 28(2).indb 288 27/11/2010 12:24:39 p.m. 2892010 garcía j. y martínez m.: método para identificación de cultivos de arroz (oryza sativa l.) con base en imágenes de satélite los cultivos de ciclo corto, se debe tener especial cuidado con la variabilidad que presentan las áreas sembradas de un semestre a otro y a través de los años, puesto que esto influye en la confiabilidad de las estimaciones históricas que se efectúan. una alternativa es conocer la historia de los lotes mediante registros que pueden llevarse en un sistema de información geográfica. el método propuesto es una alternativa confiable para la identificación y cuantificación de cultivos de arroz, y en consecuencia se deben realizar investigaciones para establecer su utilidad en otros cultivos y en otras condiciones ambientales. si se tiene buena disponibilidad de imágenes se puede explorar el uso de aquellas tomadas en diferente estado fenológico para caracterizar mejor el comportamiento espectral del cultivo. agradecimientos la presente investigación como parte del proyecto “imágenes de satélite y modelos digitales de elevación como fuente de datos para la evaluación de la aptitud de tierras agrícolas” financiado por la división de investigación de la universidad nacional de colombia, sede bogotá (dib). literatura citada anys, h., a. bannari, d.c. hee e y.d. morin. 1994. texture analysis for the mapping of urban areas using airborne meis-ii images. pp. 231-245. en: proc. 1st international airborne remote sensing conference and exhibition. vol. 3. estrasburgo, francia. bastidas, e. 2006. crop area estimations from temporal unmixing: a case study using meris with artificial neural networks. tesis de maestría. wageningen university, wageningen, the netherlands. boken, v.k. 2005. monitoring and predicting agricultural drought: a global study. oxford university press, cary, nc. breckling, b., h. laue y h. pehlke. 2009. remote sensing as a data source to analyse regional implications of genetically modified plants in agriculture—oilseed rape (brassica napus) in northern germany. ecological indicators. en: http://dx.doi. org/10.1007/s12302-009-0080-210.1016/j.ecolind; consulta: marzo de 2009. chuvieco, e. 2002. fundamentos de teledetección espacial. 2a ed. editorial rialp, madrid. french, a.n., t.j. schmugge, j.c. ritchie, a. hsu, f. jacob y k. ogawa. 2008. detecting land cover change at the jornada experimental range, new mexico with aster emissivities. remote sens. environ. 112, 1730-1748. garcía-torres, l., j.m. peña-barragán, f. lópez-granados, m. jurado-expósito y r. fernández-escobar. 2008. automatic assessment of agro-environmental indicators from remotely sensed images of tree orchards and its evaluation using olive plantations. comput. electron. agr. 61, 179-191. haralick, r., m. shanmugan e i. dinstein. 1973. textural features for image classification. ieee trans. syst. man cyber. 3(6), 610-621. ishiguro, e., m.k. kumar, y. hidaka, s. yoshida, m. sato, m. miyazato y j.y. chen. 1993. use of rice response characteristics in area estimation by landsat/tm and mos-1 satellites. isprs j. photogramm. remote sens. 48(1), 26-32. itt. 2008. envi user’s guide. itt visual information solutions, boulder, co. jensen, j. 2000. remote sensing of the environment: an earth resource perspective. prentice hall series, saddle river, nj. martínez, l.j. 2006. modelo para evaluar la calidad de las tierras agrícolas. agron. colomb. 24, 96-110. mather, p.m. 2004. computer processing of remotely-sensed images an introduction. 3a ed. john wiley & sons inc., the atrium, uk. mccloy, k.r. 1995. resource management information systems process and practice. taylor y francis, london. mccoy, j. 2004. geoprocessing in arcgis. esri, redlands, ca. muñoz, j.d., l.j. martínez y g. ligarreto. 2009. caracterización de los ambientes agroecológicos del agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz), en la zona altoandina de colombia. pp. 29-56. en: ligarreto m., g.a. (ed.). perspectivas del cultivo del agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz), en la zona altoandina de colombia. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. pradhan, s. 2001. crop area estimation using gis, remote sensing and area frame sampling. intl. j. appl. earth observ. geoinform. 3, 86-92. ren, j., z. chen, q. zhou y h. tang. 2008. regional yield estimation for winter wheat with modis-ndvi data in shandong, china. intl. j. appl. earth observ. geoinform. 10, 403-413. riaño, o. 2006. desarrollo de un método basado en imágenes de satélite para detectar cambios y evaluar la erosión como indicador de la calidad de las tierras dedicadas al cultivo de la papa en provincias al nororiente de cundinamarca. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. richards, j.a. y x. jia. 2006. remote sensing digital image analysis: an introduction. 4th ed. springer-verlag, berlín. sakamoto, t., c. van phung, a. kotera, k. duy nguyen y m. yokozawa. 2009. analysis of rapid expansion of inland aquaculture and triple rice-cropping areas in a coastal area of the vietnamese mekong delta using modis time-series imagery. landscape urban plan. 92(15), 34-46. shrivastava, r.j. y j.l. gebelein. 2007. land cover classification and economic assessment of citrus groves using remote sensing. isprs j. photogramm. remote sens. 61, 341-353. south, s., j. qi y d.p. lusch. 2004. optimal classification methods for mapping agricultural tillage practices. remote sens. environ. 91, 90-97. tsiligirides, t.a. 2008. remote sensing as a tool for agricultural statistics: a case study of area frame sampling methodology in hellas. comput. electron. agr. 20, 45-77. revagronomiacol 28(2).indb 289 27/11/2010 12:24:39 p.m. 290 agron. colomb. 28(2) 2010 tso, b. y p.m. mather. 2001. classification methods for remotely sensed data. taylor & francis, london. van der meer, f. 2002. image classification trough spectral unmixing. pp. 185-194. en: stein, a., f. van der meer y b. gorte (eds.). spatial statistics for remote sensing. kluwer academic publ., dordrecht, the netherlands. wardlow, b.d. y s.l. egbert. 2008. large-area crop mapping using time-series modis 250 m ndvi data: an assessment for the u.s. central great plains. remote sens. environ. 112, 1096-1116. welch, r. y c.w. pannell. 1982. mapping recent agricultural developments in china from satellite data. adv. space res. 2(8), 111-125. xiao, x., s. boles, s. frolking, c. li, j.y. babu, w. salas y b. moore. 2006. mapping paddy rice agriculture in south and southeast asia using multi-temporal modis images. remote sens. environ. 100(15), 95-113. revagronomiacol 28(2).indb 290 27/11/2010 12:24:39 p.m. agronomía 21-3 final corregido.indd análisis sobre el desarrollo y la madurez fisiológica del fruto de la uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de sumapaz (cundinamarca)1 analysing cape gooseberry fruit (physalis peruviana l.) development and physiological maturity in the sumapaz area (cundinamarca)1 manuel fernando mazorra2, ángela patricia quintana2, diego miranda3, gerhard fischer3 y bernardo cháves3 1 investigación desarrollada dentro del proyecto “desarrollo de tecnologías de cosecha y poscosecha en mora, mango común, lulo, pitahaya y uchuva”, convenio servicio nacional de aprendizaje (sena), cial y la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 ingeniero agrónomo. universidad nacional de colombia, bogotá. 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mails: dmirandal@unal.edu.co; gfischer@unal.edu.co; bchavesc@unal.edu.co fecha de recepción: 15 de septiembre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. resumen: con el fin de determinar los índices de cosecha de los frutos de uchuva (physalis peruviana l.) cultivados en la zona de subia, en cundinamarca, se realizó el seguimiento de los estados fenológicos durante la fase reproductiva. el trabajo se llevó a cabo en dos huertos comerciales de la localidad. el primero, ubicado en subia (4° 28’ n y 74° 22’ w), a una altura de 1.900 m.s.n.m., temperatura promedio anual de 17,5° c, humedad relativa del 77% y precipitación promedio anual de 1.290 mm. el segundo huerto, ubicado en la localidad de san raimundo, se encuentra a 4° 29’ n y 74° 21’ w, a una altura de 2.100 m.s.n.m., temperatura promedio anual de 16° c, humedad relativa del 78% y precipitación promedio anual de 1.300 mm. se seleccionaron frutos provenientes de las ramas principales y de las secundarias, los cuales se tomaron a partir del cuajamiento del fruto, cada cinco días. las variables consideradas fueron: peso fresco, peso seco, diámetro y porcentaje de germinación de semillas, además de la determinación del color, tanto para el fruto como para el cáliz. los datos de peso fresco, peso seco y diámetros generaron una curva de crecimiento de tipo sigmoidal, a la cual se le ajustó un modelo de crecimiento logístico que describió la dinámica de crecimiento del fruto. las semillas presentaron un porcentaje de germinación alto, superior a 90%, en frutos de 50 días de edad. de acuerdo con los resultados obtenidos, se estableció que el momento óptimo para la cosecha es a partir de los 50 días después del cuajamiento del fruto (dcf), lo que coincide con el surgimiento de una coloración amarillo-verdoso del fruto y una verde-amarillo del cáliz. palabras clave: crecimiento, germinación, ramas, color, peso, curva sigmoidal. abstract: the phenological stages of the reproductive phase of the cape gooseberry fruit (physalis peruviana l.), grown in the subia area of cundinamarca (colombia), were studied for determining harvest indices. the work was carried out in two commercial orchards in the area. the first was located in subia at 4° 28’ n and 74° 22’ w, 1.900 meters above sea level (masl), 17.5° c average annual temperature, 77% relative humidity and 1.290 mm average annual rainfall. the second orchard was located in san raimundo at 4° 29’ n and 74° 21’ w, at 2.100 masl, 16° c average annual temperature, 78% relative humidity and 1.300 mm average annual rainfall. fruit was selected from main and secondary branches, from which fresh weight, dry weight, fruit diameters, percentage of seed germination and fruit and calyx color were determined each five days, beginning at fruit setting (dfs). a sigmoidal growth curve was constructed from fresh weight, dry weight and diameter data; a logistical growth model was adjusted to it for describing fruit growth behaviour. the seeds presented a high percentage of 50-day old fruit germination (greater than 90%). according to the obtained results it was established that the optimal moment for harvesting occurs 50 days past fruit set (dfs), coinciding with yellow-greenish fruit colouring and a green-yellow calyx. key words: growth, germination, branches, colour, weight, sigmoidal curve. agronomía colombiana, 2003. 21 (3): 175-189 agronomía colombiana 176 vol. 21 · no. 3 introducción la uchuva (physalis peruviana l.) se ha convertido en el segundo fruto de exportación de colombia después del banano; los frutos presentan buena calidad vitamínica y contenidos apropiados de β-caroteno y ácido ascórbico, razones que han favorecido su cultivo, especialmente en el altiplano cundiboyacense, zona con la mayor área en producción del país (fischer y martínez, 1999). desde 1985 este cultivo se considera promisorio para departamentos como nariño, cauca, huila, antioquia, cundinamarca y boyacá, lo cual constituye una importante alternativa para los sistemas de producción agrícolas de las zonas frías (rodríguez y botia, 2000; franco, 2000; lópez, 2000). el desconocimiento del momento óptimo de cosecha, de acuerdo con la madurez fisiológica del fruto, constituye un inconveniente para productores y exportadores, ya que se presentan pérdidas por rechazos de producto que no satisface los requerimientos exigidos por el mercado. se ha recomendado cosechar cuando el fruto tiene un color amarillo (3/4 de maduración) si los frutos van para el mercado externo; o cuando aparece el color naranja si es para el mercado nacional. se afirma que el color del cáliz es un indicador de fácil utilización en campo para determinar la calidad y la madurez de la uchuva (fischer y martínez, 1999; fischer y angulo, 1999). según almanza y espinosa (1995), el cambio de color del cáliz, de verde a amarillo, indica el comienzo de la maduración del fruto. no obstante, muchos frutos se recolectan sin haber alcanzado la madurez fisiológica; por tratarse de un fruto posiblemente no climatérico (villamizar et al., 1993), no consigue alcanzar la madurez de consumo ni las características exigidas por los consumidores. de igual forma, se desconocen los cambios anatómicos y fisiológicos que ocurren durante el desarrollo del fruto de la uchuva, a partir del momento de la iniciación floral, en las condiciones de la región cundinamarquesa de subia; esta información es necesaria para determinar de manera precisa el momento de la madurez fisiológica en esta zona, ubicada entre 1.900 y 2.100 m.s.n.m., que se considera como una de las de mayor producción y abastecimiento de uchuva, tanto para el mercado interno, como para el de exportación. en colombia, la uchuva se comporta bien en sitios entre 1.800 y 2.800 m.s.n.m., con temperaturas entre 13 y 18° c; las precipitaciones deben oscilar entre 1.000 y 2.000 mm anuales, bien distribuidos; la humedad relativa (hr) apropiada está entre 70 y 80% (fischer, 2000). puesto que cada especie frutícola tiene un rango de temperatura en el cual se desarrolla más eficientemente (boshell, 1982), la región de subia reúne las características agroclimáticas adecuadas para la producción de uchuva, pues se localiza entre 1.900 y 2.100 m.s.n.m., cuenta con una temperatura promedio anual de 17° c, una humedad relativa de 77% y una precipitación promedio anual de 1.300 mm. fue necesario determinar los grados de maduración de la uchuva en las condiciones de la zona de subia, mediante diferentes métodos que involucran el estudio y seguimiento del desarrollo de las diferentes estructuras reproductivas a través de observaciones en campo y laboratorio. el objetivo del presente estudio fue establecer los estados fenológicos de la fase reproductiva de la uchuva, partiendo de la determinación de dos índices de crecimiento: la tac (tasa absoluta de crecimiento) y la trc (tasa relativa de ccrecimiento) de los frutos; de acuerdo con los resultados es posible proponer un momento de cosecha adecuado para la uchuva en esta región. materiales y métodos localización el material vegetal fue recolectado en dos huertos comerciales establecidos en la zona de subia. el primero ubicado en la localidad de subia, a 4° 28’ n y 74° 22’ w, a una altura de 1.900 m.s.n.m. el segundo lote estaba en la localidad de san raimundo, que se encuentra a 4° 29’ n y 74° 21’ w, a una altura de 2.100 m.s.n.m. el huerto de subia tenía una temperatura promedio anual de 17,5° c, una humedad relativa de 77% y una precipitación promedio anual de 1.290 mm. el huerto de san raimundo tenía una temperatura promedio anual de 16° c, una humedad relativa de 78% y una precipitación promedio anual de 1.300 mm. las características climáticas imperantes en la zona durante la realización del trabajo (septiembre 2001 enero 2002) se presentan en la tabla 1. mazorra et al.: análisis sobre el desarrollo y la madurez... 1772003 material vegetal las plantas de los huertos seleccionados tenían cuatro meses de edad, momento en que la uchuva comienza su etapa productiva. de acuerdo con la arquitectura de las plantas y el método de tutorado usado en los huertos, se seleccionaron ramas principales y secundarias, criterio que se empleó para estratificar el muestreo. en los lotes se seleccionaron 500 plantas que habían iniciado su producción hace cinco meses; en cada una de ellas se marcaron ocho botones florales de 5 mm de longitud: cuatro en ramas principales y cuatro en ramas secundarias. la unidad de muestreo la constituyeron 30 estructuras o frutos de cada una de las ramas, tanto principales como secundarias, procedentes de aquellas plantas marcadas en cada uno de los lotes; con ello se dispuso de 120 estructuras o frutos en cada muestreo. la recolección de estructuras florales, y posteriormente de los frutos, se realizó cada cinco días, seleccionándolas al azar entre las ramas marcadas para tal fin, durante las 12 semanas del estudio; ello tuvo el propósito de hacer un seguimiento detallado del desarrollo de esas estructuras. una vez recolectadas, fueron transportadas al laboratorio de fisiología vegetal de la facultad de agronomía de la universidad nacional, sede bogotá, refrigeradas en nevera de icopor y con papel periódico húmedo, a fin de evitar los daños y la deshidratación de las estructuras y los frutos; allí se realizaron los procedimientos para determinar el peso fresco, el peso seco, los diámetros del fruto, el color del fruto y el cáliz, además de pruebas de germinación. material de laboratorio los materiales y equipos empleados en la investigación, se describen en la tabla 2. germinación de las semillas para conseguir la germinación de las semillas se seleccionaron 10 frutos de cada una de las edades comprendidas entre 30 y 65 días después del cuajado del fruto (dcf); con un intervalo de cinco días, se les extrajo la semilla, secándolas durante un lapso de 24 horas, para posteriormente desinfectarlas con vitavax® (2 ml/l de agua), de acuerdo con las recomendaciones de angulo (1998). posteriormente, para cada edad, se pusieron a germinar 100 semillas en cajas de petri sobre papel de filtro húmedo. la información se tomó cada tercer día contando las semillas germinadas a lo largo de un período de 102 días. análisis de la información los promedios de los datos obtenidos sobre peso fresco, peso seco y diámetros, se analizaron con el programa sas® (statistical analysis system) versión 8.2. se ajustaron las ecuaciones correspondientes a los modelos de gompertz y logística, y se seleccionó el modelo logístico por ser el que mejor describió el comportamiento sigmoidal del crecimiento del fruto y del cáliz para cada una de las variables. dicho modelo ha sido empleado en otros estudios de crecimiento vegetal (hunt, 1982 y 1990; opara, 2000). tabla 1. condiciones climáticas de la localidad de san raimundo (cundinamarca) durante los meses de estudio. parámetro mes septiembre 2001 octubre 2001 noviembre 2001 diciembre 2001 enero 2002 precipitación (mm) 89.8 142 87.9 234.2 23.1 temperatura (°c) 17.3 18.7 18.2 17.9 18 humedad relativa (%) 75 76 80 83 76 fuente: ideam, estación valsálice. tabla 2. metodología para la medición de las variables en estudio. variable método peso fresco balanza analítica 0.001 g peso seco estufa 105° c, bbalanza analítica 0.001 g diámetro transversal calibrador nonio diámetro longitudinal calibrador nonio color diccionario de color y rhs colour chart. germinación germinador a 25° c y 80% h. r. agronomía colombiana 178 vol. 21 · no. 3 el modelo logístico tiene la siguiente expresión: y t= ____a 1-b•e-ct donde, y t = promedio del peso fresco o diámetro en el tiempo t. a = máximo valor o asíntota, expresión del peso o diámetro de acuerdo al modelo ajustado. b = parámetro de posición o desplazamiento de la curva. e= base de logaritmo natural. c = tasa de crecimiento relativo. t = tiempo en días. la tasa absoluta de crecimiento (tac) se calcula como la derivada de la ecuación del modelo ajustado con respecto al tiempo; por su parte, la tasa relativa de crecimiento (trc) se obtiene al dividir la tac por el valor estimado de la variable de crecimiento ajustada. resultados y discusión desarrollo del fruto luego de cinco días de presentarse la antesis, se observa el fruto cuajado con un peso fresco entre 0.031 y 0.095 gramos, y un diámetro ecuatorial entre 0.38 y 0.58 centímetros; este estadio se caracteriza por la caída de la corola junto con los estambres y el estilo, a la vez que el cáliz inicia su crecimiento. el ovario convertido en fruto, como resultado de la fecundación, presenta forma alargada y una constricción hacia el centro, en sentido longitudinal, que refleja la unión de los dos carpelos. anatómicamente, las paredes del fruto presentan nueve capas en el mesófilo y la epidermis interna se distingue por las ondulaciones resultantes del proceso de expansión y crecimiento de las células del mesófilo hacia los lóculos (valencia, 1985; mazorra y quintana, 2003). esto concuerda con lo señalado por bidwell (1993) y grange (1993) quienes afirman que a continuación de la polinización empieza el desarrollo del fruto, considerando que éste ha cuajado tras la división de las células del ovario, luego de lo cual comienza su crecimiento. según bidwell (1993), en este estado del desarrollo de los frutos la concentración de ácidos orgánicos y azúcares puede empezar a aumentar y el descenso resultante en el potencial osmótico se relaciona probablemente con un aumento de la absorción de agua y con el crecimiento de las células por alargamiento. la inserción de un nuevo fruto cuajado de uchuva en el siguiente nudo de la misma rama tomó, en promedio, cinco días; este comportamiento fue similar a lo observado por fischer (2000) en uchuva bajo condiciones de invernadero. el desarrollo del fruto de uchuva presentó un patrón de crecimiento de tipo sigmoidal simple, el cual se describe por medio de una curva en forma de s resultado de graficar el peso o tamaño de la planta o de sus órganos en función del tiempo (hunt, 1982). este comportamiento también se observa en varios tipos de frutos (hernández et al., 2002; gonzález et al., 2001; salazar et al., 1994; coombe, 1976). en las curvas de crecimiento que se construyeron con base en el peso fresco de los frutos de uchuva, fue posible diferenciar tres etapas: una fase inicial de crecimiento lento comprendida entre cero (cuajamiento de fruto) y 20 días después del cuajamiento del fruto (dcf); una segunda fase de crecimiento exponencial o acelerado comprendida entre 21 y 60 días; y una tercera fase de desacerelación que va desde los 61 hasta los 80 días, momento en que los frutos empiezan a presentar sobremaduración y entran en la fase de senescencia. estas fases concuerdan con otros resultados reportados para frutos con curvas sigmoides (opara, 2000; grange, 1993; coombe, 1976; bollard, 1970). los frutos producidos en la localidad de san raimundo, a 2.100 m.s.n.m., presentaron mayor peso fresco (6,95 gramos en promedio) en comparación con los producidos a 1.900 m.s.n.m. en la localidad de subia (5,12 gramos). fischer et al. (1998) encontraron una producción de frutos más pesados, del ecotipo colombia, a mayor altitud (2.690 m.s.n.m. contra 2.300 m.s.n.m.) para las condiciones de tunja y villa de leyva en el departamento de boyacá. esto difiere de lo reportado para el tomate, en donde temperaturas elevadas (las cuales se presentarían en zonas de menor altitud) incrementaron el tamaño individual del fruto y acortaron el tiempo de desarrollo (grange, 1993). en el caso de la uchuva, los resultados disímiles en el comportamiento de la variable “peso fresco” se pueden atribuir a las características de adaptación de la especie, ya que a 1.900 m.s.n.m., ésta se encuentra cerca del límite inferior del rango altitudinal óptimo preferido por la uchuva en colombia, que está comprendido entre 1.800 y 2.800 m.s.n.m. (fischer y angulo, 1999). el crecimiento del fruto presentó comportamientos similares en las dos localidades para la variable “peso fresco”, mazorra et al.: análisis sobre el desarrollo y la madurez... 1792003 tanto en ramas principales como en secundarias, presentándose un leve incremento del peso del fruto obtenido de ramas principales, comparado con las ramas secundarias entre los días 30 a 75 (figura 1). la diferencia de pesos entre los frutos provenientes de ramas principales y secundarias se puede explicar por la competencia que existe entre estos tipos de ramas. los frutos en las ramas principales presentan un mayor grosor con respecto a las secundarias; lo que indica una mayor acumulación de asimilados en sus diferentes tejidos y una mayor posibilidad de traslocación de estos hacia los frutos (demandas) producidos sobre ellas. esto se explicaría como una mayor potencia de la demanda, la cual está relacionada con su tamaño y actividad (marquínez y corchuelo, 1998). esto coincide con lo reportado en kiwi en donde se encontró que las últimas flores en abrirse se forman predominantemente en ramas laterales cortas, menos vigorosas que las ramas laterales largas, y que presentan ovarios más pequeños y por tanto frutos de menor tamaño. (grange, 1993). el descenso en el peso fresco para la localidad de san raimundo, se inició hacia el día 70, día en el cual se dio el máximo valor del peso fresco; mientras que para la localidad de subia éste período no se llegó a evidenciar antes del día 80, día hasta el cual se realizaron mediciones y en que se alcanzó el máximo peso fresco para esta localidad, siendo un fruto sobremaduro y con características comerciales no aceptables. este descenso se relaciona con el inicio de los cambios degradativos naturales, que se dan con la disolución de uniones intracelulares y la erosión de la pared celular, propios de la fase de senescencia (opara, 2000; hobson, 1993). el comportamiento de la variable “peso seco del fruto” también presentó una curva de tipo sigmoidal. se observó inicialmente un período de crecimiento lento hasta el día 30, luego de lo cual se evidencia un leve aumento del peso entre los 35 y 75 días. el peso seco promedio final de frutos obtenidos en san raimundo fue de 1,19 g, contra 0,89 g promedio de los provenientes de subia. la mayor acumulación de masa seca en los frutos obtenidos a mayor altura (2.100 m.s.n.m.), puede deberse a una mayor tasa de asimilación por el cultivo, debido a que ésta se relaciona con la altitud, ya que a mayor altitud el índice de área foliar de la uchuva disminuye y por tanto la tasa de asimilación neta tan tiende a aumentar, además, un índice de área foliar demasiado alto reduce la productividad mediante tasas de respiración muy altas, teniendo en cuenta que los carbohidratos asimilados en las hojas son cargados en el fruto y finalmente acumulados en sus vacuolas (cayón, 1992; fischer y lüdders, 2002; ferree y palmer 1982; yamaki, 1995). el comportamiento para la variable “peso seco de los frutos” desarrollados sobre ramas principales y ramas secundarias es similar al observado para la variable peso fresco, presentándose valores superiores para frutos desarrollados sobre ramas principales (figura 2). éstas diferencias se pueden presentar por lo argumentado anteriormente frente al comportamiento de la demanda, que permite al fruto, no solamente acumular una mayor masa fresca, sino también un mayor peso seco, en el caso de las estructuras que se desarrollan sobre ramas vigorosas, como sucede en el caso de las ramas principales en las cuales se evidenció un mayor diámetro. figura 1. curva logística del crecimiento del fruto de uchuva expresado como peso fresco, en ramas principales y ramas secundarias. localidades de san raimundo (i, izquierda) y subia (ii, derecha). agronomía colombiana 180 vol. 21 · no. 3 se encontraron diferencias estadísticas entre los pesos secos de las localidades, teniendo en cuenta los intervalos o límites de confianza para el parámetro b (máximo valor o asíntota de la variable), lo cual muestra que ésta diferencia en términos de ubicación del cultivo es importante, pues a menor altitud la productividad del cultivo tiende a disminuirse. diámetro del fruto los cambios de magnitud expresados en los diámetros transversal y longitudinal presentaron una curva de tipo exponencial ajustada al modelo logístico (figura 3). allí, el diámetro longitudinal y transversal del fruto crece constantemente sin mostrar descenso hasta el final (día 80), lo que indica que aunque se presente degradación de los tejidos por la sobremaduración, como fue evidente en los muestreos, el tamaño del fruto hasta ese momento no disminuye, observándose más bien una tendencia a que la presión de turgencia haga que el fruto se reviente. al igual que sucede con el peso, los diámetros de frutos desarrollados sobre ramas secundarias son menores a aquellos desarrollados sobre ramas principales y los diámetros de los frutos provenientes de la localidad de figura 2. curva logística del crecimiento de peso seco del fruto de uchuva en ramas principales y ramas secundarias. i. peso seco de frutos en san raimundo. ii. peso seco de frutos en subia. figura 3. curva logística representando los cambios de magnitud del fruto de uchuva según la localidad y tipo de ramas. i. diámetros de fruto en san raimundo. ii. diámetros de fruto en subia. pt: diámetro transversal frutos ramas principales, pl: diámetro longitudinal frutos ramas principales. st: diámetro transversal frutos ramas secundarias, sl: diámetro longitudinal frutos ramas secundarias. mazorra et al.: análisis sobre el desarrollo y la madurez... 1812003 subia son menores a los muestreados en san raimundo. los valores aproximados entre el diámetro transversal y el diámetro longitudinal confirman que estos presentan una forma esférica (villamizar et al., 1993). el diámetro ecuatorial o transversal alcanzado en el día 50 (día en donde se ubica la madurez fisiológica) está entre 17 y 19,9 mm, lo cual se encuentra dentro del rango de aceptación según la norma icontec ntc 4580, los cuales se han establecido entre 15 y 22 mm (herrera, 2000; lópez et al., 2000). tasas de crecimiento del fruto tasa absoluta de crecimiento (tac). la tasa absoluta de crecimiento determinada con base en el peso fresco presentó mayores valores para las estructuras formadas sobre ramas primarias hasta el día 55 para san raimundo y en el día 50 para subia con valores respectivos de 0,1278 y 0,0944 g/día, comparado con 0,1303 y 0,0927 g/día para frutos de ramas secundarias alcanzados en los días 65 y 60 para la localidad de san raimundo y subia, respectivamente (figura 4). las tasas con respecto al peso seco de frutos ubicados sobre ramas primarias alcanzaron los máximos valores en san raimundo en el día 50 con un valor de 0,022 g/día y en subia en el día 45 con un valor de 0,0198 g/día, lo cual indica que aunque en subia este valor se alcanza mas temprano, el cultivo presentó una menor acumulación de masa seca. con respecto a los frutos de ramas secundarias, estos alcanzaron los mayores valores de tac en los días 65 para san raimundo y 50 para subia con valores de 0,0226 y 0,0173 g/día, respectivamente, lo cual muestra por un lado que estas tasas son menores para los frutos de ramas secundarias y por otro que en subia se alcanza una tasa máxima en menor tiempo aunque con valores inferiores a los de san raimundo (figura 5). figura 4. tasa absoluta de crecimiento con base en el peso fresco de fruto. i: san raimundo. ii: subia. figura 5. tasa absoluta de crecimiento con base en el peso seco de fruto. i: san raimundo. ii: subia. agronomía colombiana 182 vol. 21 · no. 3 los mayores valores de la tasa absoluta de crecimiento para frutos formados sobre ramas secundarias, posiblemente se deba a que estos no compiten eficientemente por fotoasimilados con los frutos ubicados sobre ramas principales, los cuales, por su mayor tamaño, probablemente sean mas eficientes en la toma y asimilación de fotoasimilados, tomándoles menos tiempo alcanzar su máxima tasa, aunque esta sea menor, comparados con los frutos ubicados sobre ramas secundarias. estos resultados indican que la tac como índice de crecimiento (utilizada en esta caso para frutos), es muy útil para determinar valores puntuales del crecimiento del fruto en el tiempo, comparar las dos localidades y los dos tipos de ramas; sin embargo, muestra limitaciones para evaluar la eficiencia de las plantas como tal. tasa relativa de crecimiento (trc). la tasa relativa de crecimiento presenta mayores valores iniciales para los frutos obtenidos en la localidad de subia, con 0,0815 y 0,0645 g/g-día, para frutos formados sobre ramas principales y secundarias respectivamente. para la localidad de san raimundo, estos valores fueron de 0,0617 y 0,0471 g/g-día para frutos formados sobre ramas principales y secundarias respectivamente. los valores finales alcanzados en la localidad de subia (0,0053 y 0,0098 g/g-día, para frutos formados sobre ramas principales y secundarias respectivamente) son menores a los alcanzados por los frutos en la localidad de san raimundo (0,0092 y 0,0188 g/g-día, para frutos formados sobre ramas principales y secundarias respectivamente). este contraste entre valores iniciales y finales para las dos localidades indican que aunque se presentan mayores valores para la localidad de subia, el comportamiento de la trc es más constante en el tiempo en la localidad de san raimundo. este resultado permite corroborar que la trc es un parámetro de crecimiento muy sensible a las condiciones climáticas donde se desarrolla el cultivo, y en este caso el factor altitudinal puede estar influyendo en su comportamiento. se observa que la tasa relativa de crecimiento tuvo mayores valores para los frutos producidos en las ramas principales, lo cual está de acuerdo con la acumulación de peso fresco y seco, argumentado anteriormente (figura 6). los valores antes mencionados indican que las ramas primarias son más eficientes en la acumulación y posterior traslocación de fotoasimilados hacia los frutos cuajados y en desarrollo, pero existe un período importante que se presentó en el día 50 después del cuajamiento en san raimundo y en el día 55 en subia (que en las curvas se representa por un punto de inflexión). esto indica que los fotoasimilados se destinan a terminar el llenado del fruto a partir de este momento, y las ramas principales son igualmente más eficientes para contribuir al llenado, lo que se manifiesta por la caída abrupta de la curva. no ocurre lo mismo para las ramas secundarias que por su estado de desarrollo más joven, sólo empiezan a acumular y a llenar los frutos con fotoasimilados disponibles, con una diferencia superior a los cinco días. estos resultados corroboran que éste índice es más adecuado para determinar la eficiencia de la planta de uchuva para producir material nuevo (ramas y frutos en figura 6. tasa relativa de crecimiento con base en el peso de fruto. i: san raimundo. ii: subia. mazorra et al.: análisis sobre el desarrollo y la madurez... 1832003 este caso), pero que los valores están condicionados en buena parte por la ontogenia del fruto. la diferencia en el punto de inflexión de la tasa absoluta de crecimiento (tac) entre las localidades indica que una diferencia de cinco días en el momento de la cosecha puede ser significativa, ya que al adelantarse la cosecha en dicho lapso de tiempo en la localidad ubicada a mayor altitud, el agricultor podrá ganar tiempo al realizar una recolección anticipada de frutos, y favorecerse en caso de una alta demanda de la fruta. peso fresco del cáliz con base en el modelo de crecimiento logístico, se representó gráficamente el crecimiento del cáliz de acuerdo a la variable de peso fresco según se indica en la figura 7. el patrón de crecimiento fue similar en ambas localidades, observándose mayores valores para san raimundo, lo cual demostró que existe una relación directa entre el crecimiento del fruto y del cáliz. el comportamiento de la curva muestra que en los primeros 15 días se presentó un incremento acelerado de peso fresco del cáliz, el cual llega a su máximo valor y se estabilizó a partir del día 20, presentándose un fuerte descenso en el día 80, el cual coincide con el estado pergaminoso que éste presenta debido a la deshidratación. este comportamiento es similar a lo descrito por fischer et al. (1997) bajo condiciones de invernadero en berlín, en donde la curva resultante presentó un incremento proporcional hasta el día 15, descendiendo fuertemente después de los 55 días. en contraste, almanza y espinoza (1995) obtuvieron un máximo peso fresco del cáliz entre los días 49 y 56 bajo condiciones de invernadero para la ciudad de tunja (2690 m.s.n.m.). de esta manera, los resultados obtenidos en el presente estudio mostraron que el cáliz alcanza un desarrollo mayor antes de que el fruto lo haga, posiblemente en función de su papel de síntesis y translocación de fotoasimilados hacia el fruto (fischer et al., 1997). peso seco del cáliz según lo representa la curva logística de la figura 7, la acumulación de materia seca presenta un crecimiento rápido en los primeros 20 días, alcanza el mayor punto hacia el día 30 para estabilizarse a partir de este momento. se presentan mayores valores en el cáliz desarrollado sobre ramas principales, lo cual tiene relación con lo explicado anteriormente frente al peso fresco y seco de los frutos desarrollados sobre dichas ramas. teniendo en cuenta que el crecimiento se mide principalmente frente a la acumulación de masa seca, es de suponerse que hasta el día 30 el cáliz compite por fotoasimilados con el fruto, pero también estaría en capacidad de aportarle asimilados para su desarrollo. es importante destacar que el peso fresco máximo se alcanza antes que el peso seco (20 y 30 días respectivamente), indicando que una rápida acumulación de agua le permite continuar con procesos fotosintéticos para completar su desarrollo en un corto período de 10 días. con base en el comportamiento del peso fresco y el seco observados en el cáliz, se puede corroborar figura 7. curvas logísticas de crecimiento del cáliz con base en el peso fresco y peso seco. i. san raimundo. ii. subia. fp: fresco principales, fs: fresco secundarias, sp: seco principales, ss: seco secundarias. agronomía colombiana 184 vol. 21 · no. 3 que esta estructura tiene gran capacidad para acumular agua y fotoasimilados en solución, lo cual debe aprovechar para su desarrollo en los primeros 30 días. también para estas estructuras se observa la eficiencia de traslocación de las ramas primarias respecto a las ramas secundarias, esto debido a la mayor traslocación por parte de las primeras, de agua y nutrientes en solución hacia el cáliz. tasas de crecimiento de cáliz en la localidad de san raimundo, la tac para el cáliz presentó los valores mínimos cuando se utilizó el peso fresco los días 0 (0,0551 g/día) y 25 (0,0001 g/día), para el caso de las ramas primarias, presentándose un comportamiento similar con valores de 0,0421 y 0,0001 g/día para el cáliz de las ramas secundarias. el comportamiento del peso seco del cáliz de las ramas primarias fue menor los días 0 y 50, con valores de 0,0048 y 0,0001 g/día respectivamente para el caso de las ramas primarias. un comportamiento similar se observó para las ramas secundarias cuyos valores fueron 0,0041 y 0,0001 g/día para los días 0 y 50 respectivamente. en cuanto a los valores máximos de tac, calculados con base en el peso seco, estos se presentaron en el día 10 y fueron de 0,0090 g/día para las ramas primarias y 0,0088 g/día para las ramas secundarias. para este caso, los primeros diez días de desarrollo del cáliz, muestran que las ramas primarias aportan a la formación y crecimiento del cáliz en una forma más eficiente, sin embargo, a partir del día 15 su crecimiento es similar independientemente de la rama (figura 8-i y figura 9-i). figura 8. tasa absoluta de crecimiento de cáliz con base en el peso fresco. i: san raimundo. ii: subia. figura 9. tasa absoluta de crecimiento de cáliz con base en el peso seco. i: san raimundo. ii: subia. mazorra et al.: análisis sobre el desarrollo y la madurez... 1852003 en la localidad de subia, la tac para el cáliz presentó valores mínimos de crecimiento el día 0 (cuajamiento del fruto) con 0,0214 g/día y el día 35 con 0,0001 g/día y valores máximos de 0,0532 y 0,0517 g/día alcanzado en los días 5 a 10 para el caso de ramas principales. un comportamiento similar presentó el cáliz ubicado en ramas secundarias corroborándose que para dicho período (hasta el día 20 inclusive) éste acumula gran cantidad de agua en los dos tipos de ramas (figura 8-ii). la tac determinada con base en el peso seco, mostró valores mínimos de 0,0027 g/día (en el día 0) y 0,0001 g/día a partir del día 50. los valores máximos de tac para el cáliz provenientes de ramas primarias fue de 0,0084 y 0,0094 g/día obtenidas en los días 10 y 15 respectivamente. en este caso las ramas primarias mostraron una menor tac en comparación con las ramas secundarias en los primeros 20 días de desarrollo del cáliz. esto indica que para las condiciones de esta localidad, en los estados tempranos de desarrollo del fruto, los asimilados producidos por las ramas primarias son destinados a la formación y desarrollo del fruto en primera instancia y en segundo lugar al cáliz, lo cual se manifiesta en la caída abrupta de crecimiento a partir del día 20, mientras las ramas secundarias continúan su acumulación y formación tanto de fruto como del cáliz, cuyo desarrollo ontogénico es menor (figura 9-ii). en san raimundo, con unas condiciones más adecuadas para el cultivo, la acumulación y distribución de asimilados por las ramas primarias se destinan inicialmente (primeros 10 días del desarrollo del fruto) a la formación y crecimiento del cáliz y fruto en forma más rápida, mientras que las ramas secundarias lo hacen en forma más lenta, lo cual está asociado con su ontogenia. en subia, las mayores temperaturas hacen que el cáliz desarrollado sobre ramas primarias reciba en forma más acelerada los fotoasimilados y que estos se redistribuyan a un mayor número de estructuras en la rama, mientras que en las ramas secundarias los asimilados pueden acumularse más lentamente. estos resultados corroboran que este índice (tac) para dicha estructura, también se vio afectado por las condiciones agroclimáticas que influyen sobre el desarrollo. dimensiones del cáliz las curvas de crecimiento del diámetro del cáliz (figura 10) muestran que éste presenta un desarrollo acelerado en los primeros 15 días y en el día 25 se estabiliza, tanto para el diámetro longitudinal como para el diámetro transversal, lo cual indica que el cáliz crece antes que el fruto dándole de esta manera espacio para su desarrollo dentro del cáliz. se presenta un mayor crecimiento longitudinal que transversal, ya que el cáliz es mas largo que ancho debido posiblemente a una característica del ecotipo colombia (fischer et al., 1997). germinación de semillas la semilla es el producto de la fecundación del óvulo por el polen, bien sea en forma autógama o con ayuda figura 10. curva logística del crecimiento del cáliz de uchuva. i. dimensiones de cáliz, san raimundo. ii. dimensiones de cáliz subia. pt: diámetro transversal cáliz ramas principales, pl: diámetro longitudinal cáliz ramas principales. st: diámetro transversal cáliz ramas secundarias, sl: diámetro longitudinal cáliz ramas secundarias. agronomía colombiana 186 vol. 21 · no. 3 de agentes polinizadores, estando el desarrollo de esta relacionada con el desarrollo del fruto. en el caso de la uchuva, uno de los parámetros utilizados para determinar la madurez fisiológica ha sido la germinación de semillas teniendo en cuenta que estas presenten los mayores niveles de germinación como punto indicador de la madurez fisiológica. la maduración de la semilla comprende una serie de transformaciones morfológicas, fisiológicas y funcionales que suceden en el óvulo fertilizado y culminan en el punto en que la semilla alcanza el máximo poder germinativo o máximo vigor, siendo por esto denominado punto de madurez fisiológica (bidwell, 1993; garcía y primo, 1993; barceló et al., 2001; salisbury y ross, 1994). las semillas influyen en la maduración del fruto, ya que las hormonas que producen tienden a retrasar la maduración. la madurez fisiológica ocurre cuando la fruta está botánicamente en un estado de desarrollo en donde todas sus partes y en especial su semilla está fisiológicamente desarrollada, madura y apta para la reproducción (grange, 1993). los componentes de reserva de la semilla pueden estar almacenados en el embrión, por ejemplo, las proteínas de reserva están localizadas en los cotiledones (garcía y primo, 1993). en frutos no climatéricos la variable de porcentaje de germinación es importante para encontrar el momento de madurez fisiológica de la fruta, ya que al recolectarla antes de este estado, ella detendría su desarrollo físico y los cambios químicos propios de la maduración (almanza y espinoza, 1995). ya que el climaterio del fruto de uchuva se encuentra en discusión, debido a los reportes de fruto no climatérico por villamizar et al. (1993) y el reporte de estudios en argentina como un producto climatérico (trinchero et al., 1999), el determinar la madurez fisiológica por medio de la germinación sería un parámetro igualmente útil para indicar un momento inicial de recolección, lo cual favorece el mercadeo de este producto. los resultados encontrados en el presente estudio (figura 11) muestran que en frutos de 30 días de cuajado ya hay indicios de germinación que no superan el 35%, lo cual es lógico pues se trata de frutos inmaduros y probablemente aún no hay una adecuada síntesis proteica que de lugar a formación de enzimas hidrolíticas que producen la movilización de las reservas, como lo señalan garcía y primo (1993), lo cual ocurre seguramente en frutos a partir de 50 días de desarrofigura 11. porcentajes de germinación de semillas para diferentes edades del fruto en dos localidades. llo, donde se observó una germinación mayor al 90%, lo cual indica que partir de este momento el fruto ha reunido las características que garantizan la propagación de buena parte de sus semillas y una buena capacidad para su posterior desarrollo y maduración, si se trata de un fruto climatérico. estos resultados coinciden con los obtenidos por criollo e ibarra (1992), quienes determinaron que las semillas de frutos maduros mostraron los mayores porcentajes de germinación, en contraste con menores porcentajes en las semillas de frutos verdes. el porcentaje alcanzado de germinación, superior al 90% a partir del día 45 para la localidad de subia, indica que ya se ha alcanzado una madurez fisiológica, señalando que los frutos ya pueden ser cosechados. para la localidad de san raimundo se consigue un porcentaje similar hacia el día 50. este parámetro indica que el fruto a partir de este momento ha adquirido la madurez fisiológica. aun así, las características de tamaño, peso y color, como lo indican los valores promedio de este estudio, se encuentran por debajo de las expectativas de productores y comerciantes, por lo cual, se podría suponer que aunque a partir de este momento el fruto se puede cosechar, valdría la pena esperar a que éste gane peso y tamaño para cumplir con las exigencias del mercado. este rango de espera podría llegar hasta el día 60, pues hacia el día 65 los porcentajes de germinación tienden a declinar. las diferencias en los porcentajes de germinación, pueden deberse a aspectos relacionados con la madurez del embrión, el cual puede ser afectado por la madurez del fruto, como lo señalan criollo e ibarra (1992). estos mazorra et al.: análisis sobre el desarrollo y la madurez... 1872003 tabla 3. determinación del color del fruto y del cáliz de uchuva. estado edad ( días) color rhs colour chart color dictionary of color descripción fruto cáliz fruto cáliz fruto cáliz 1 35 143 b 143 a plate 20 k-l, 7-8 plate 19 h-j, 5 v v 2 40 144 c 143 a plate 18 i-j, 5-6 plate 19 h-j, 5 vc v 3 45 n144 a 143 b plate 18 j-k, 3-4 plate 19 h-j, 5 va v 4 50 13 a 143 b plate 18 i-j 1 plate 17 j2 av va 5 55 21 a 144 b plate 10 j-k, 4-5 plate 17 k, 3-7 a va 6 60 24 a 151 a plate 9 k-l, 7-8 plate 9 j 3 an av 7 65 n25 c 162 b plate 10 j-k, 9-10 plate 10 j 2 n a v: verde; vc: verde claro; va: verde amarillo; av: amarillo verdoso; a: amarillo; n: naranja; an: amarillo naranja. mismos autores señalan que los mayores porcentajes de germinación se obtuvieron con semillas almacenadas durante una semana y con semillas sin almacenamiento, lo cual puede indicar que el tiempo de secado y almacenamiento de las semillas para el presente trabajo (24 horas) no influyó en la germinación de las mismas, tal como lo señala almanza (2000). cabe resaltar que la uchuva, por ser una planta alógama y de propagación principalmente por semilla sexual, presenta una gran variabilidad fenotípica en la población. esta característica no es deseada cuando lo ideal es obtener variedades comerciales de calidad uniforme, alta productividad y con un hábito particular de crecimiento (bernal, 1986; santana y angarita, 1997). color los cambios en el color son una característica común pero no universal de la maduración (hobson, 1993). con el fin de relacionar el desarrollo de la uchuva con los cambios de color, tanto para el fruto como para el cáliz, en el presente estudio se determinaron siete estados de color (tabla 3), tomando como referencia la rhs (royal horticulture society) colour chart y el diccionario del color de maerz y paul (1950). actualmente, algunos agricultores de la zona toman como principal parámetro de cosecha el color del cáliz, siendo su indicativo un color mas cercano al amarillo que al verde, distinguiéndose en las cosechas una gran variabilidad en los colores del cáliz. según las observaciones hechas en el presente estudio, el color correspondiente a la maduración fisiológica (50 días después de cuajado el fruto) es amarillo verdoso para el y para el fruto, y verde amarillo para el cáliz en la zona de subia y san raimundo. sin embargo, como se discutía anteriormente, el tamaño y el peso para este momento estarían por debajo de las exigencias del mercado y de las expectativas del productor, por lo cual, dependiendo el destino del producto y del comportamiento climatérico o no de la uchuva, la cosecha puede efectuarse en el rango de los 50-60 días después de cuajado el fruto. un fruto con las características que presenta a los 65 días, es decir un color de fruto naranja y de cáliz amarillo, se consideraría sobremaduro, además que estos frutos presentan mayor tendencia a rajarse. almanza y espinoza (1995) encontraron para la zona de boyacá que el ecotipo colombia en el día 49 presenta una coloración de fruto amarillo verdoso y de cáliz verde oliva, el color del cáliz se torna amarillo hasta el día 70 y el del fruto anaranjado en el día 77. esto muestra que en la zona de subia los procesos de maduración ocurren mas rápido, presentándose coloraciones del cáliz amarillas en el día 65 y de fruto anaranjadas para este mismo día, lo cual indica que en esta zona la recolección debe hacerse en un periodo de tiempo menor. bibliografía almanza, p. 2000. propagación. en: flórez, v.; g. fischer, y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.), unibiblos, bogotá, pp. 27-40. almanza, p. y c. espinosa. 1995. desarrollo morfológico y análisis físico químico de frutos de uchuva physalis peruviana l. para identificar el momento óptimo de cosecha. tesis de postgrado, facultad de agronomía, uptc, tunja. agronomía colombiana 188 vol. 21 · no. 3 angulo, r. 1998. uchuva (physalis peruviana l.). memorias del curso frutales de clima frío. federación nacional de cafeteros. tibacuy. pp. 110-112. bernal, j. 1986. la uchuva (physalis peruviana l.), historia, taxonomía y biología. memorias primer curso nacional de uchuva. uptc, tunja, pp. 1-5. barceló, j.; g. rodrigo, b. sabater y r. sánchez. 2001. fisiología vegetal. ediciones pirámide, madrid, 566 p. bidwell, r. g. 1993. fisiología vegetal. segunda edición. a.g.t. editores, méxico d. f. bollard, e. 1970. the physiology and nutrition of developing fruits. en: a. c. hulme (ed.). the biochemistry of fruits and their products. vol. 1. academic press, londres, pp. 387-428. coombe, b. 1976. the development of fleshy fruits. ann. rev. plant physiology 27, 207-228. boshell, j. 1982. influencia del clima en el rendimiento y la calidad de los frutales. en: fruticultura tropical. federación nacional de cafeteros, bogotá, pp. 30-31. cayón, g. 1992. fotosíntesis y productividad de cultivos. revista comalfi 19 (2), 23-31. criollo, h. y v. ibarra. 1992. germinación de la uvilla (physalis peruviana l.) bajo diferentes grados de madurez y tiempo de almacenamiento. acta horticulturae 310, 183187. ferree, d. y j. w. palmer. 1982. effect of defoliation and ringing during bloom on fruiting, fruit mineral level, and netphotosynthesis of ‘golden delicious’ apple. journal of the american society for horticultural science 107, 1182-1186. fischer, g. y p. lüdders. 2002. efecto de la altitud sobre el crecimiento y desarrollo vegetativo de la uchuva (physalis peruviana l.). revista comalfi 29(1), 1-10. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo. en: flórez, v.; g. fischer y a. sora (eds.), producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, bogotá, pp. 9-23. fischer, g. y r. angulo. 1999. los frutales de clima frío en colombia: la uchuva. ventana al campo andina 2(1), 3-6. fischer, g. y o. martínez. 1999. calidad y madurez de la uchuva (physalis peruviana l.) en relación con la coloración del fruto. agronomía colombiana 16(1-3), 35-39. fischer, g.; f. torres y p. lüdders. 1998. efecto de la altitud sobre los componentes de la producción en uchuva (physalis peruviana l.). ciencia y agricultura 4, 156-170. fischer, g. y p. lüdders. 1997. developmental changes of carbohydrates in cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits in relation to the calyx and the leaves. agronomía colombiana 14(2), 95-107. fischer, g.; p. lüdders y f. torres. 1997. influencia de la separación del cáliz de la uchuva (physalis peruviana l.) sobre el desarrollo del fruto. revista comalfi 24(1-2), 3-16. franco, o. 2000. mercado nacional. en: flórez, v.; g. fischer y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, bogotá, pp. 109-127. garcía, p. y e. primo. 1993. germinación de semillas. en: azcon-bieto, j. y m. talon (eds). fisiología y bioquímica vegetal. mcgraw-hill interamericana, bogotá, pp. 419433. gonzález, v.; m. hernández; a. herrera; j. barrera; o. martínez y d. páez. 2001. desarrollo del fruto e índices de cosecha de la carambola (averrhoa carambola l.) producida en el piedemonte amazónico colombiano. agronomía colombiana 18(1-3), 53-62. grange, r. 1993. crecimiento del fruto. en: azcon-bieto, j. y m. talon (eds). fisiología y bioquímica vegetal. mcgrawhill interamericana, bogotá, pp. 449-462. hernández, m.; h. arjona; b. coba; g. fischer y o. martínez. 2002. crecimiento físico y anatómico del fruto de arazá (eugenia stipitita mc vaught). agronomía colombiana 19(1-2), 13-21. hernández, m. 1991. análisis del crecimiento y desarrollo reproductivo de la pitaya amarilla (cereus triangularis. haw). tesis de maestría. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. bogotá. herrera, a. 2000. manejo poscosecha. en: flórez, v.; g. fischer y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.), unibiblos, bogotá, pp.109-127. hobson, g. 1993. maduración del fruto. en: azcon-bieto, j. y m. talon (eds). fisiología y bioquímica vegetal. mcgrawhill interamericana, bogotá, pp. 463-478. hunt, r. 1982. plant growth curves. the functional approach to plant growth analysis. edward arnold publishers ltd., londres. mazorra et al.: análisis sobre el desarrollo y la madurez... 1892003 hunt, r. 1990. basic growth analysis: plant growth analysis for beginners. unwin hyman, londres. lópez, a. 2002. mercado internacional. en: flórez, v.; g. fischer y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, bogotá, pp. 147-160. lópez, j.; g. aristizabal; c. gómez; m. chaparro; a. peñuela y j. rojas. 2002. caracterización y normalización. en: flórez, v.; g. fischer y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, bogotá, pp. 147-160. maerz, a. y m. paul. 1950. a dictionary of color. segunda edición. mc graw-hill book company inc., nueva york. marquínez, x. y g. corchuelo. 1998. metabolismo y asignación de fotoasimilados en los cultivos. revista comalfi 24 (1-3), 59-79. mazorra, m. y a. quintana. 2003. desarrollo del fruto y aspectos anatómicos de las estructuras reproductivas de la uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de subia (cundinamarca). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. opara, l. 2000. fruit growth measurement and analysis. horticultural reviews 24, 373-431. rodríguez, l. y b. botia. 2000. economía y gestión de la producción. en: flórez, v.; g. fischer y a. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, bogotá, pp. 91-108. salazar, m; b. cháves; h. riaño; j. arcila y r. jaramillo. 1994. crecimiento del fruto de café coffea arabica l. var. colombia. revista cenicafé 45(2), 41-50. salisbury, f. y c. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial ibero américa. méxico d.f., 759 p. santana, g. y a. angarita. 1997. regeneración adventicia de somaclones de uchuva (physalis peruviana l.). agronomía colombiana 14(1), 59-65. trinchero, g.; g. sozzi; a. cerri; f. vilella y a. fraschina. 1999. ripening related changes in ethylene production, respiration rate and cell-wall enzyme activity in golden berry (physalis peruviana l.), a solanaceous species. postharvest biology and technology 16, 139-145. valencia, m. l. de. 1985. anatomía del fruto de uchuva (physalis peruviana l.). acta biológica colombiana 1(2), 63-89. villamizar, f.; a. ramírez y m. meneses. 1993. estudio de la caracterización física morfológica y fisiológica poscosecha de la uchuva (physalis peruviana l.) agro-desarrollo 4(1-2), 305-320. yamaki, s. 1995. physiology and metabolism of fruit development. acta horticulturae 398, 109-119. agronomía 21-3 final corregido.indd inducción de embriogénesis somática en alstroemeria spp. induction of somatic embryogenesis in alstroemeria spp. iván guillermo cruz1, antonio angarita2 y teresa mosquera3 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: phytovan@yahoo.com 2 profesor asistente (q.e.p.d.), facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 profesora asociada, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. fecha de recepción: 31 de octubre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. resumen: esta investigación se llevó a cabo con el objetivo de inducir la embriogénesis somática en el genotipo de alstroemeria aaz59 como alternativa ante las dificultades que presenta su propagación y por su importancia como flor de corte. a tal fin, se evaluó el tipo de explante con mayor potencial embriogénico y su interacción con reguladores de crecimiento, la consistencia del medio de cultivo y el fotoperiodo. así mismo, se probaron cinco reguladores de crecimiento: 2,4-d, tidiazuron (tdz), picloran, bencilaminopurina (bap) y ácido indolbutírico (aib), en tres combinaciones y diferentes concentraciones; también se evaluaron medios de cultivo sólidos con adición de 5,7 g/l de agar y medios líquidos. se estudiaron diferentes tipos de explantes: tres tipos de hojas en diferentes estados de desarrollo y segmentos de pedicelo provenientes de plantas establecidas en campo, además de segmentos de brotes sacados de plántulas in vitro. todos los tratamientos fueron evaluados bajo dos condiciones de fotoperiodo: la primera condición con 16 horas luz (5.000 lux) y ocho horas de oscuridad, y la segunda condición en oscuridad total. se logró la embriogénesis somática directa a partir de segmentos de pedicelo y de segmentos de brotes in vitro, establecidos en medios de cultivo de consistencia sólida bajo condiciones de oscuridad total y con la interacción de los reguladores de crecimiento tdz 1,5 mg/l y aib 0,5 mg/l. se recomienda continuar con el desarrollo de los estudios para determinar los factores que regulan las etapas de maduración y posterior germinación de los embriones del genotipo de alstroemeria aaz59. palabras clave: reguladores de crecimiento, explantes, fotoperiodo, tidiazuron, pedicelo. abstract: given the importance of alstroemeria as a cut flower and the difficulties it displays on being propagated, research was carried out to induce somatic embryogenesis, using the alstroemeria aaz59 genotype as an alternative for its propagation. the type of explant having the greatest embryogenic potential was evaluated and its interaction with growth regulators, culture medium consistency and photoperiod. five growth regulators have been evaluated in three different combinations and concentrations: 2,4-d, thidiazuron (tdz), pycloran, 6-benzylaminopurine (bap) and indolbutyric acid (iba). solid culture mediums having added 5.7 g/l agar and liquid medium were evaluated, as were different kinds of explants: three types of leaves in different stages of development and pedicel segments, both from plants grown in the field and shoot segments corresponding to plantlets grown in in vitro conditions. all treatments were evaluated in terms of two photoperiods: the first used a 16-hour light (5,000 lux) and eight-hour dark photoperiod whilst the second photoperiod involved total darkness. direct somatic embryogenesis was obtained from pedicel segments and in vitro shoot segments. these were established in solid medium cultures in total darkness and tdz 1.5 mg/l and iba 0.5 mg/l growth regulator interaction. it is recommended that these studies be carried further for determining factors regulating alstroemeria aaz59 genotype embryo maturation stages and their later germination. key words: growth regulators, explants, photoperiod, thidiazuron, pedicel. introducción alstroemeria es una especie que pertenece a la familia alstromeriaceae y se propaga por rizomas; sin embargo, su constante propagación conduce a pérdida de vigor y a disminución de la productividad. además, este sistema de propagación incrementa el riesgo de diseminar patógenos. en los sistemas in vitro convencionaagronomía colombiana, 2003. 21 (3): 121-128 agronomía colombiana 122 vol. 21 · no. 3 les, alstroemeria presenta baja tasa de multiplicación y riesgos de manejo a consecuencia de la contaminación endógena y la oxidación, todo lo cual genera un alto costo de producción por plántula (us$5) comparado con otras especies ornamentales; por lo tanto, esta no es una solución factible económicamente para que los productores renueven sus cultivos. una posible solución podría ser la aplicación de otras técnicas in vitro que incrementen la tasa de multiplicación y ayuden a superar las dificultades existentes en esta especie de naturaleza recalcitrante (hutchinson et al., 1997). en este contexto, surge la necesidad de estudiar diferentes alternativas que ofrece la biotecnología vegetal, como es la embriogénesis somática con fines de propagación vegetativa. esta técnica consiste en la inducción de embriones de manera directa o indirecta a partir de células somáticas sin la necesidad de la fusión de gametos. los embriones somáticos son estructuras bipolares con un eje radicalapical y no poseen conexión vascular con el tejido materno. estas estructuras bipolares tienen la capacidad de crecer y formar plantas normales (kosky, 1998). la embriogénesis somática puede ser inducida a partir de tejidos diferenciados y órganos en muchas especies, por ejemplo el polen, las células de mesófilo, los tallos, raíces y protoplastos. este proceso es obtenido gracias a la acción de los reguladores de crecimiento, especialmente auxinas y citoquininas (liu et al., 1993). en el caso de alstroemeria spp. se reporta la obtención de embriones somáticos a partir de secciones de embriones cigóticos, obteniendo embriones globulares en 16 semanas de cultivo mediante el uso de 2,4-d (0,5 2,0 mg/l) con adición de bap (0,5 1,0 mg/l) (van schaik et al., 1996 y lin et al., 2000). trabajos en arroz (rueb et al., 1994) y cebada (ruíz et al., 1992), reportan el uso de 2,4-d (1,0 mg/l) y bap (0,5 mg/l), como reguladores importantes en la inducción de embriones somáticos a partir de explantes de hojas jóvenes. de igual manera, se reporta un estudio en ginger (zingeber officinale rosc.), una planta de morfología similar a alstroemeria en la cual el picloran (0,05 mg/l) y 2,4-d (1,0 mg/l) muestran su acción en la inducción de embriogénesis somática. phillips et al. (1987), reportan el uso de picloran (0,1 mg/l) y bap (0,5 mg/l) como reguladores importantes de la embriogénesis somática en el ajo. por otro lado, huetteman y preece (1993), reportan que el tdz en cultivos in vitro es un regulador de crecimiento que facilita la propagación de muchas especies recalcitrantes, especialmente en la inducción de embriones somáticos utilizando concentraciones entre 0,1 mg/l y 2 mg/l en especies herbáceas y leñosas. el objetivo en esta investigación fue desarrollar algunos estudios que permitieran la inducción de embriones somáticos como vía para la multiplicación in vitro de alstroemeria. materiales y métodos esta investigación se realizó en el laboratorio de micropropagación de la empresa flores de los andes. se emplearon brotes in vitro y brotes provenientes de campo del genotipo de alstroemeria identificado como aaz59. para la inducción de embriones somáticos se evaluó la interacción de los brotes con el 4-amino-3,5,6-ácido tricloropicolínico (picloran); el 2,4-ácido diclorofenoxiacético (2,4-d) y la 6-benzilaminopurina (6-bap). posteriormente, se evaluó el efecto del 1-fenil-3-(1,2,3tiadiazol-5il)urea (tidiazuron,tdz) en interacción con el ácido indol-3-butírico (aib). los reguladores de crecimiento 2,4-d, picloran, bap y aib, se evaluaron en el rango entre 0 y 1,0 mg/l , mientras el tdz se evaluó en el rango entre 0 y 2,0 mg/l. el medio de cultivo básico usado fue el de murashige y skoog, 1962 (m&s) y las vitaminas m&s. los medios contenían 3% de sacarosa y se ajustó el ph a 5,7. para evaluar la consistencia del medio se trabajaron medios sólidos con adición de 5,7 g/l de agar y medios líquidos desprovistos de agar. para los ensayos anteriores se tomaron en campo hojas de 3 cm de longitud, procedentes de segmentos apicales de brotes; a continuación se escindió la base de las hojas para sembrar explantes de 5 x 5 mm. a fin de determinar el explante con mayor potencial embriogénico, se evaluaron cinco tipos de explantes, así: tres tipos de hojas cada una dividida en base y ápice, pedicelos provenientes de plantas establecidas en campo y brotes de plántulas in vitro (figura 1). estos ensayos se realizaron después de seleccionar el medio con mayor respuesta en la inducción de embriones somáticos. para evaluar el efecto de la luz en la inducción de embriones somáticos se evaluó el fotoperiodo; a tal fin se tomó un tratamiento de 16 horas luz y 8 oscuridad versus condiciones de oscuridad total, simultáneamente con el tipo de explante. en todos los ensayos realizados se tuvo como base un diseño completamente al azar, y las variables evaluadas cruz et al.: inducción de embriogénesis somática... 1232003 figura 1. tipos de explantes utilizados en la inducción de embriogénesis somática en alstroemeria genotipo aaz59. a: brote de campo con 15 cm de longitud; b: brote con los tres tipos de hojas usadas para ensayo y su división en base y ápice; c: brote con pedicelos; d: botones florales individuales en los que se resaltan los pedicelos y los cortes transversales hechos; e: brote de planta establecida in vitro y los cortes realizados para su siembra en cajas de petri. agronomía colombiana 124 vol. 21 · no. 3 fueron en todos los casos explantes con inducción de embriones somáticos, con inducción de callo y con necrosis, como consecuencia de la fenolización del tejido. estas respuestas fueron registradas a través del tiempo. para cada tratamiento se sembraron cinco cajas de petri con diez explantes, para un total de 50 explantes o repeticiones por tratamiento. resultados y discusión se encontró efecto de los reguladores de crecimiento, tanto en medios sólidos como en medios líquidos, hallándose tres tipos de respuesta: 1) inducción de embriones somáticos (ies) medida en el momento en el cual los explantes mostraron embriones con forma globular; 2) explantes con necrosis (en) y, 3) explantes con tendencia a la inducción de callo (ic). los tratamientos que contenían 2,4-d fueron los únicos en los que se presentó tendencia a la ic. el efecto de diferentes concentraciones de tdz y aib se presentan en la tabla 1, en la que se indica la mayor inducción de embriones somáticos con la interacción 1,5 mg/l de tdz y 0,5 mg/l de aib en medio de cultivo sólido. con relación a los ensayos realizados para determinar el explante con mayor potencial embriogénico y el efecto del fotoperiodo, la ies fue mayor cuando se cultivaron explantes provenientes de pedicelos y de brotes in vitro, bajo condiciones de oscuridad (figura 2, tabla 2). al respecto, hutchinson et al. (1997) afirman que son dos los requerimientos importantes en la inducción de embriones somáticos en monocotiledóneas; primero, la presencia de reguladores de crecimiento y, segundo, el uso de tejidos jóvenes como embriones cigóticos, yemas, inflorescencias o regiones basales de hojas, los cuales presentan alta actividad meristemática. la inducción de embriones somáticos se puede iniciar a partir de tejidos diferenciados debido al estado totipotencial de las células vegetales. la formación de la estructura del embrión depende de la habilidad de las células para dividirse y diferenciarse. por otra parte, tanto la división como la diferenciación celular dependen de la percepción de varias señales externas, ya sea nutrientes, luz, reguladores de crecimiento o señales internas de la célula. en la comunicación de estas señales externas se encuentra la participación tabla 1. efecto de los reguladores de crecimiento tdz y aib en medio sólido, en la inducción de embriogénesis somática y de necrosis en alstroemeria genotipo aaz59. tratamiento reguladores mg/l explantes sembrados no. explantes ies no. explantes en19 ddstdz aib 1 0.00 0.0 50 50 2 0.00 0.5 50 50 3 0.00 1.0 50 50 4 0.1 0.0 50 10 40 5 0.1 0.5 50 12 38 6 0.1 1.0 50 10 40 7 0.5 0.0 50 16 34 8 0.5 0.5 50 18 32 9 0.5 1.0 50 14 36 10 1.0 0.0 50 22 28 11 1.0 0.5 50 30 20 12 1.0 1.0 50 25 25 13 1.5 0.0 50 29 31 14 1.5 0.5 50 45 5 15 1.5 1.0 50 35 15 16 2.0 0.0 50 37 13 17 2.0 0.5 50 38 17 18 2.0 1.0 50 36 14 ies: inducción de embriones somáticos. en: explantes con necrosis. dds: días después de la siembra. figura 2. inducción de embriones somáticos. a y b: a partir de segmentos de pedicelos; c: a partir de segmentos de brotes in vitro; d: a partir de base de hoja. cruz et al.: inducción de embriogénesis somática... 1252003 tabla 2. resultados del efecto del fotoperiodo y del tipo de explante en la inducción de embriogénesis somática en alstroemeria genotipo aaz59 cultivado en un medio sólido con tdz 1,5 mg/l y aib 0,5 mg/l. tratamiento origen del explante tipo de explante segmento del explante condición de luz (*) ies en no. dds no. dds 1 campo hoja 1 ápice oscuridad 16 12 12 18 2 base 22 12 10 22 3 hoja 2 ápice oscuridad 17 14 10 16 4 base 32 14 14 25 5 hoja 3 ápice oscuridad 10 19 15 12 6 base 15 19 10 12 7 pedicelos cortes transversales oscuridad 45 10 8 in vitro brotes cortes transversales oscuridad 46 10 9 campo hoja 1 ápice fotoperiodo 10 14 23 10 10 base 19 14 15 10 11 hoja 2 ápice fotoperiodo 21 14 26 15 12 base 28 14 16 15 13 hoja 3 ápice fotoperiodo 5 19 25 8 14 base 10 19 18 8 15 pedicelos cortes transversales fotoperiodo 32 12 10 10 16 in vitro brotes cortes transversales fotoperiodo 35 10 5 10 el número de explantes sembrados por tratamiento fue de 50. (*)oscuridad: condición de oscuridad total. fotoperiodo: 16 horas luz y 8 oscuridad. ies: explantes con inducción de embriones somáticos. en: explantes con necrosis. dds: días después de la siembra. de algunos grupos de genes. un modelo de este proceso se encuentra en arabidopsis con el grupo de genes cycd, en donde cyd 2 y cyd 4 responden a la disponibilidad de azúcar, mientras cyd 3 responde a la presencia de citoquininas y brasinoesteroides. en términos generales, los patrones de división celular y la determinación de sus vías de desarrollo parecen estar controladas por señales durante la inducción y los estados tempranos de la embriogénesis. las señales son importantes porque envían mensajes que indican la expresión de factores específicos de transcripción; más adelante en el desarrollo estos procesos transcripcionales se estabilizan por mecanismos autónomos de la célula (boniotti y griffith, 2002). las respuestas de los tejidos a la adición externa de reguladores de crecimiento pueden ser el resultado de la interacción con contenidos endógenos de otros reguladores presentes en el tejido vegetal, y en algunos casos, las respuestas dependen de dos o más reguladores o de un regulador que induce la síntesis de otro (taiz y zeiger, 1998). la inducción de embriogénesis somática en los tejidos estudiados puede atribuirse en parte a que las citoquininas son rápidamente tomadas por el tejido vegetal, como lo reportan taiz y zeiger (1998). en este caso, el tdz que se empleó es un regulador sintético que pertenece al grupo de las fenilureas, sustancias conocidas por su alta acción citoquinina, siendo mayor su actividad en comparación con otros reguladores con la misma acción como la zeatina, la bencilaminopurina y la kinetina; ello posiblemente porque el tdz actúa estimulando la síntesis de citoquininas endógenas y de otros metabolitos afines a ellas (mok et al., 1982). además, el tdz se reporta como altamente resistente a la degradación por acción de la enzima citoquinina oxidasa (mok et al., 1987), lo cual contribuiría a su mayor actividad, ya que esta enzima inactiva o limita las respuestas de las citoquininas (kaminek y armstrog, 1990). con referencia al aib, se reporta que las auxinas promueven la elongación y la división celular en los callos. la división celular se promueve en sinergismo agronomía colombiana 126 vol. 21 · no. 3 con una citoquinina; y en el medio de cultivo, el azúcar prolonga la respuesta de la auxina, ya que favorece la actividad osmótica que mantiene la turgencia de las células durante la elongación celular (taiz y zeiger, 1998). de vries et al. (1988), plantearon que la presencia de la auxina en los tejidos estimula la hidrólisis de fosfatidilinositol (ptdlns), induce alteraciones en el ph del citoplasma y la pared celular y, además, provoca varias divisiones asimétricas al alterar la polaridad de las células, lo cual llevara a la formación del estado globular de los embriones. los cambios de ph y la hidrólisis de ptdlns son importantes ya que desempeñan el papel de mensajeros secundarios en el transporte y trasducción de señales internas de la célula ante la percepción de una señal. de igual manera, ambos mensajeros estimulan cambios en los niveles libres del ión calcio que se considera el principal mensajero en la trasducción de señales en las células eucarióticas (bethke et al., 1995). ambos reguladores, citoquininas y auxinas, participan en la dinámica del ciclo celular, importante en el proceso de diferenciación y posterior desarrollo de embriones somáticos. los estudios realizados sugieren que, tanto auxinas como citoquininas, actúan en el control de la actividad de las kinasas dependientes de ciclinas (cdk), y junto con las ciclinas, conforman el complejo enzimático regulador del ciclo celular cdk/ciclinas. las auxinas regulan la expresión del gen cdc2 que codifica para la enzima cdk-1. soni et al. (1995), encontraron que en arabidopsis las citoquininas participan en la expresión del gen que codifica la ciclina d3; y que además, la sacarosa está involucrada en la expresión del gen que codifica la ciclina d2. tanto d2 como d3 hacen parte del grupo de ciclinas que acompañan a las cdk en la progresión de la fase g1 del ciclo celular. la interacción de estas tres señales –auxinas, citoquininas y sacarosa–, favorece la formación de un complejo cdk/ciclinas en la fase g1, el cual permite la transición de la fase g1 a la fase de síntesis (s) del ciclo celular. además de inducir la expresión de la ciclina d3, las citoquininas actúan en el progreso de la fase g2 a la fase de mitosis (m), lo cual ocurre por la activación del complejo cdk/ciclinas como resultado de la defosforilación de la treonina 14 y la tirosina 15 por una enzima fosfatasa. es en este punto donde actúan las citoquininas, ya que, como lo plantean zhang et al. (1996), son ellas las que controlan la actividad de la fosfatasa para la remoción de los grupos fosfatos, permitiendo que el complejo cdk/ciclinas (cdc2) se active y entre a la fase de mitosis. la formación de callos en los tratamientos por influencia de 2,4-d y bap, establece una de las vías para la obtención de embriones somáticos. en este caso, las células no embriogénicas (csne) del tejido deben sufrir varias divisiones mitóticas en presencia de una auxina durante la inducción del estado de célula embriogénica. este proceso se conoce como ‘embriogénesis somática indirecta’ y se usa para indicar que una fase se interpone entre el explante original y la aparición de embriones somáticos; la inducción de la división celular como una respuesta a esta enzima puede resultar en un callo con crecimiento desorganizado o bien en un crecimiento polarizado coordinado para la formación de un embrión (sharp et al., 1984). la obtención de embriones somáticos a partir de tejidos de hojas, pedicelos y brotes in vitro de alstroemeria genotipo aaz59 se relaciona con la presencia de células somáticas determinadas preembriogénicamente (csdpe). en este caso, un estímulo para la división celular es suficiente para la formación de embriones somáticos a partir del tejido del explante. el proceso es conocido como ‘embriogénesis somática directa’, es decir, la formación de embriones desde una estructura organizada (sharp et al., 1984). por tanto, se puede plantear que en los tejidos seleccionados –y particularmente en la base de hojas, pedicelos y brotes in vitro de alstroemeria genotipo aaz59–, se encuentran células pro-embriogénicamente determinadas que, ante la percepción de ciertas señales, en este caso los reguladores de crecimiento y los nutrientes del medio de cultivo, presentan alta competencia embriogénica y dan origen al desarrollo de embriones somáticos. esto coincide con los estudios realizados por guidernoni y demarly (1988), quienes establecieron la presencia de zonas embriogénicas dentro de la lámina foliar en caña de azúcar; y el trabajo de pedroso y pais (1995) en camellia japonica, quienes encuentran tejidos de alta competencia embriogénica, tanto en las hojas, como en segmentos de tallo y de cotiledones. la oxidación de los explantes fue uno de los resultados más observados en esta investigación. este fenómeno se presentó en todos los ensayos realizados, pero tuvo mayor incidencia cuando se emplearon medios líquidos bajo condiciones de fotoperiodo de 16 horas luz y 8 de oscuridad. la excisión de los explantes generó daño de cruz et al.: inducción de embriogénesis somática... 1272003 las membranas celulares lo que ocasionó liberación de fenoles que oxidaron el material vegetal. es importante destacar en esta investigación el hecho de haber logrado la inducción de embriones somáticos a partir de tejido somático, lo cual estaría contribuyendo a mantener la estabilidad genética en las plántulas que se obtengan por este sistema de multiplicación, aspecto importante en la propagación de alstroemeria, especie en la que los genotipos cultivados son híbridos y la propagación vegetativa es fundamental. finalmente, vale la pena destacar la importancia de continuar con el desarrollo de nuevos estudios para determinar aquellos factores que regulan la etapa de maduración de los embriones inducidos de alstroemeria genotipo aaz59, su posterior germinación y la obtención de las plántulas. en esta etapa final es indispensable realizar estudios genéticos para determinar si en el proceso de embriogénesis somática se inducen variantes somaclonales. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a la empresa flores de los andes ltda. por la financiación, el apoyo y la disponibilidad del laboratorio de biotecnología. bibliografía bethke, p.c.; s. gilroy y r.l. jones. 1995. calcium and plant hormone. en: davies, p.j. (ed.). physiology, biochemistry and molecular biology. kluwer academic publishers. dordrecht (holanda). pp. 298-317. boniotti, m.b. y m.e. griffth. 2002. cross talk between cell division cycle and develoment in plants. the plant cell 14, 11-16. de vries, s.c.; h. booij; p. meyerink; g. huisman; h.d. wilden; l.t. terry y a. van kammen. 1988. acquisition of embryogenic potential in carrot cell suspension culture. planta 176, 196-204. guidernoni, e. y y. demarly. 1988. histology of somatic embryogenesis in cultured leaf segments of sugar plantlets. plant cell, tissue and organ culture 14, 71-88. huetteman, c.a. y preece, j.e. 1993. thidiazuron: a potent cytokinin for woody plant tissue culture. plant cell, tissue and organ culture 33, 105-119. hutchinson, m.j.; t. senaratna; j.m. tsujita y p.k. saxena. 1997. somatic embryogenesis in liquid cultures of a tetraploid alstroemeria. plant cell, tissue and organ culture 47, 293-297. kaminek, m. y d.j. armstrong. 1990. genotypic variation in cytokinin oxidase from phaseolus callus cultures. plant physiology 93, 1530-1538. kosky, r.g. 1998. embriogénesis somática. en: propagación y mejora genética de plantas por biotecnología. instituto de biotecnología de las plantas. santa clara, cuba. pp. 57-79. lin, h.s.; c. vander toorn; k.j. raemakers; r.g. visser; m.j. de jeu y e. jacobsen. 2000. development of a plant regeneration system based on friable embryogenic callus in the ornamental alstroemeria. plant cell reports 19, 529-534. liu, c.; z. xu y n. chua. 1993. auxin polar transport is essential for the establishment of bilateral symmetry during early plant embryogenesis. plant cell 5, 621-630. mok, c.; d.w.s. mok y d.j. armstrong. 1982. citokinin activity of n-phenyl-n´-1,2,3-thiadiazol-5-ylurea (thidiazuron). phytochemistry 21, 1509-1511. mok, m.c.; d.w.s. mok; j.e. turner y c.v. mujer. 1987. biological and biochemical effects of cytokinin-active phenylurea derivates in tissue cultere systems. hortsciencie 22, 1194-1197. pedroso, m.c. y m.s. pais. 1995. factors controlling somatic embryogenesis. plant cell, tissue and organ culture 43, 147-154. phillips, g.c. y j.f. hubstenberger. 1987. plant reneration in vitro of select allium species and interspecific hybrids. hortsience 22(1), 124-125. rueb, s.; m. leneman; r.a. schilperoort y l.a.m. hensgens. 1994. efficient plant regeneration through somatic embryogenesis induced on mature rice embryos (oriza sativa l.). plant cell, tissue and organ culture 36, 259-264. ruíz, m.l.; j. rueda; m.j. peláez; f.j. espinoso; m. candela; a.m. sendino y a.m. vásquez. 1992. somatic embryogenesis, plant regeneration and variation somaclonal in barley. plant cell, tissue and organ culture 28, 97-101. sharp, w.r.; m.r. sondahl; l.s. caldas y s.b. maraffa. 1984. the physiology of in vitro asexual embryogenesis. horicultural reviews 2, 268-310. agronomía colombiana 128 vol. 21 · no. 3 soni, r.; j.p. carmichael; z.h. shah y j.a.h. murray. 1995. a family of cyclin-d homologs from plants differentially controlled by growth regulators and containing the conserved retinoblastoma protein interaction motif. plant cell 7, 85-103. taiz, l. y e. zeiger. 1998. plant physiology. second edition, sinauer associates inc. sunderland, massachusetts. pp. 472, 543-589, 621-650. van schaik, c.e.; a. posthuma; m.s. de jeu y e. jacobsen. 1996. plant regeration through somatic embryogenesis from callus induced in immature embryos of alstroemeria spp. l. plant cell reports 15, 377-380. zhang, k.; d.s. letham y p.c.l. jhon. 1996. cytokinin controls the cell cycle at mitosis by stimulating the tyrosine dephosphorylation and activation of p34cdc2-like h1 histone kinase. planta 200, 2-12. 29(2)_8 crisisenergeticabrasil.indd agronomía colombiana 29(2), 231-240, 2011 crise energética mundial e o papel do brasil na problemática de biocombustíveis global energy crisis and the brazilian role in the bio-fuels issue marcelo francisco pompelli1, 3, alfredo de jesús jarma o.2, marciel teixeira de oliviera1, bruno rafael monteiro rodrigues1, mariana oliveira barbosa1, mauro guida santos1, antônio fernando morais de oliveira1, and jarcilene silva de almeida-cortez1 resumo abstract o tema dos biocombustíveis gera grandes expectativas, tanto na população como na comunidade científica em geral. os biocombustíveis têm notáveis efeitos na economia mundial, mas ainda quando relacionados à proteção dos ecossistemas, já que sua utilização pode promover a redução dos gases gerados pelo uso excessivo de compostos originários do petróleo, que produzem o efeito estufa. neste cenário, países como o brasil têm um papel fundamental, toda vez que podem liderar a produção mundial de biocombustíveis de origem vegetal. as principais espécies utilizadas como fonte de biocombustíveis no brasil são a soja (glycine max l.), e mais recentemente o pinhão-manso (jatropha curcas l. e jatropha molissima pohl. ex. baill). estes fatos, aliados à grande disponibilidade de terras no brasil, fazem dele um país pioneiro na produção de biocombustíveis, que, junto com outros na mesma linha, atualmente está enfrentando o problema. com esse fim, está-se procurando estabelecer novas espécies e sistemas de cultivo para viabilizar o plantio comercial de espécies nativas com grande potencial biocombustível. the bio-fuels topic generates great expectations worldwide, not only for their effect on the world economy, but also because of issues related to environmental protection, provided that the use of these fuels can help reduce greenhouse gas emissions resulting from the excessive consumption of petroleum derivates. concerning this scenario, countries like brazil are called to play a fundamental role in leading the production of bio-fuels. the most frequently used species for this purpose are soybean (glycine max l.) and purging nut (jatropha curcas l. and jatropha molissima pohl. ex. baill.). these facts, coupled to the huge land availability of this country, make it a pioneer one in the production of bio-fuels. currently, together with other countries featuring similar conditions, brazil is facing the problem directly by searching for the establishment of new species and cropping systems to advance the commercial planting of native species with great bio-fuel production potential. key words: jatropha curcas, jatropha molissima, glycine max, gases efeito estufa, combustíveis vegetais, mudança climática. palabras clave: jatropha curcas, jatropha molissima, glycine max, greenhouse effect gases, plant fuels, climate change. introdução a evolução do ser humano descreve uma trajetória de demanda crescente sobre os recursos naturais, sendo que uma parcela superior ao 50% da superfície terrestre e sua produtividade já são utilizadas (vitousek et al., 1997). estima-se, por exemplo, que a escassez de água atingirá 40% da população do planeta em 2030 (onu, 2002). a partir do processo de industrialização da sociedade humana, com a revolução industrial como marco inicial comumente aceito, a utilização de energia observou aumento exponencial. parcela substancial deste aumento deve-se à utilização da matriz fóssil como geradora de energia. com isto, carvão e petróleo são pano de fundo para uma das mais rápidas e intensas modificações das sociedades humanas em sua história no planeta. como efeito, a atmosfera terrestre observa um aumento gradual, mas persistente, na concentração de gases que alteram seu balanço energético, definindo um quadro não análogo ao observado nos últimos setecentos mil anos (hendriks e graus, 2004; siegenthaler et al., 2005). o processo de geração de energia é considerado um dos grandes marcos de referência na história da humanidade. é tido como limitante, e como forte entrave para o desenvolvimento sócio-econômico mundial. existem inúmeras formas de obtenção de energia, desde a hidroelétrica, que é a mais comum, até a nuclear, passando pela energia gerada por meio dos biocombustíveis (katwal e soni, 2003; dovi et al., 2009). recceived for publication: 29 june, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 laboratório de ecofisiologia vegetal, departamento de botânica, centro de ciências biológicas, universidade federal de pernambuco. recife (brasil). 2 faculdade de ciências agrícolas, universidade de córdoba. montería (colômbia). 3 autor para correspondência. mpompelli@yahoo.com.br 232 agron. colomb. 29(2) 2011 a primeira e principal fonte de energia utilizada pela humanidade foi e continua sendo representada pela energia fóssil, gerada em períodos geológicos passados a partir de matéria orgânica fossilizada. esse tipo de energia não renovável está representada atualmente pelo petróleo, carvão mineral e gás natural. os combustíveis fósseis constituem cerca de 80% da energia primária consumida no mundo, e mais de 57% daquela utilizada no setor de transportes (lindfeldt e westermark, 2009). os combustíveis fósseis enfrentam atualmente uma forte crise devida ao contínuo aumento na demanda e o preço do petróleo, e ao imenso prejuízo que causam no meio ambiente, sendo este último um dos fatores mais agravantes, principalmente em se tratando do aquecimento global (escobar et al., 2009). a combustão proveniente deste tipo de combustível gera uma quantidade significativa de gases de efeito estufa, sendo os mais importantes o dióxido de carbono (co2) e o dióxido de enxofre (so2-). desde meados do século passado, a concentração atmosférica de co2 vem se elevando e atingindo níveis assustadores (obersteiner et al., 2001; pettersson e harvey, 2010), devido em parte à utilização crescente de combustíveis fósseis. acredita-se que seja este um dos fatores que contribuem sobremaneira às mudanças climáticas que o planeta vem sofrendo, e que têm vindo manifestando fortes precedentes como alteração na intensidade e distribuição das chuvas, elevação do nível dos oceanos, e um crescente aumento na frequência e intensidade de fenômenos climáticos extremos (escobar et al., 2009). a partir dessa problemática, os governos têm partido em busca de novas fontes de energia que sejam renováveis e ambientalmente limpas. entre elas encontram-se os biocombustíveis, que, pudendo ser líquidos, gasosos ou sólidos, são gerados a partir dos mais variados tipos de matéria-prima, como a cana-de-açúcar, plantas oleaginosas, biomassa de florestas, e outras fontes de matéria orgânica (nass et al., 2007), incluindo as promissoras pesquisas com microalgas biocombustíveis (chisti, 2007; greenwell et al., 2010; radakovits et al., 2010). eles podem ser utilizados tanto isolados quanto adicionados a combustíveis convencionais. como exemplos têm-se o bioetanol, biodiesel, biometanol, biogás e bio-hidrogênio. o bioetanol, como o biocombustível mais tradicional, é gerado a partir da cana-de-açúcar, milho, trigo e beterraba, enquanto o biodiesel é comumente obtido a partir de sementes de plantas oleaginosas como soja, canola, algodão, girassol e mamona (demirbas, 2009). em 1998, essas fontes de energia renováveis eram muito insignificantes, correspondendo a apenas 2% de toda a energia consumida mundialmente (undp, 2000). atualmente, esse tipo de energia tem ganhado muito destaque na imprensa internacional, visto suas inúmeras vantagens, e.g., a segurança energética, diminuição com as perturbações ambientais e vantagens socioeconômicas e ambientais. dessa forma, acredita-se que em 2050 esse tipo de energia represente pelo menos o 50% de toda a energia consumida pelos países em desenvolvimento (demirbas, 2009). neste contexto, o objetivo da presente revisão é apresentar de forma clara as principais espécies oleaginosas potencialmente biocombustíveis que estão sendo pesquisadas e utilizadas no brasil como alternativa à soja nos programas de substituição do diesel de petróleo. biocombustíveis e a questão ambiental os biocombustíveis são tidos como ecologicamente favoráveis, toda vez que liberam 50% menos material particulado, e 98% menos enxofre, além de serem biodegradáveis e não tóxicos (nass et al., 2007; demirbas, 2009). o biodiesel tem as seguintes características: (a) é virtualmente livre de enxofre e compostos aromáticos, (b) tem um alto teor de cetanos e (c) um teor médio de oxigênio (em torno de 11%), (d) possui maior viscosidade e maior ponto de fulgor que o diesel convencional, e (e) tem um nicho de mercado específico diretamente associado a atividades agrícolas; (f) no caso do biodiesel de óleo de fritura, ele se caracteriza por um grande apelo ambiental, e finalmente, (g) tem preço de mercado relativamente superior ao diesel comercial (ramos, 1999). apesar das vantagens da utilização dos biocombustíveis, na sua produção e utilização final podem-se gerar graves impactos ambientais, como a utilização de grandes quantidades de água, a destruição das florestas, a redução na produção de alimentos e o aumento da degradação do solo (escobar et al., 2009). para padronizar a produção dos biocombustíveis têm-se desenvolvido algumas ferramentas úteis que determinam seu possível impacto ambiental. uma delas é a análise do ciclo de vida (acv), i.e., uma avaliação do consumo e os impactos em todas as fases do ciclo de vida do produto. para o bioetanol existem estudos que apontam para um acv com impactos positivos, e outros que sugerem impactos negativos. entretanto, é digno de nota que esse impacto pode variar dependendo do ambiente em que as culturas são produzidas. por exemplo, a obtenção de bioetanol a partir de plantas ricas em açúcares (e.g. milho, sorgo, beterraba) torna-se muito mais vantajosa quando produzido em países tropicais do que em regiões temperadas (escobar et al., 2009). outros indicadores, como o potencial de substituição dos combustíveis fósseis e a relação energia fóssil/renovável para diferentes matérias-primas, também podem ser utilizados para carac233pompelli, jarma o., oliviera, rodrigues, barbosa, santos, oliveira, and almeida-cortez: crise energética mundial e o papel do brasil... terizar as vantagens dos biocombustíveis. porém, todos os indicadores convergem para um mesmo lado, no sentido de que a seleção do tipo adequado de cultura para uma determinada região, e os benefícios que ela traz consigo, podem atenuar ou até mesmo eliminar o possível impacto ambiental associado (escobar et al., 2009). relação custo/benefício dos biocombustíveis dentre os itens que se somam ao custo dos biocombustíveis podem-se citar as despesas de produção, capital e trabalho. porém, o maior peso é advindo do custo da matéria-prima utilizada. o custo total de um biocombustível é calculado desde a obtenção da matéria-prima até sua transformação em biocombustível propriamente dito. esse custo ainda pode variar dentro de um mesmo tipo de biocombustível, dependendo da sua matéria prima. por exemplo, o biodiesel produzido a partir de gordura animal ou óleo reciclado tem um menor custo em relação ao produzido a partir de óleos vegetais nobres, como soja, algodão e milho (gerpen, 2005). contudo, um dos grandes desafios no uso dos biocombustíveis está em superar o baixo custo da produção dos derivados do petróleo (tab. 1), o qual influencia diretamente a viabilidade econômica daqueles. ao longo dos anos, porém, o custo dos combustíveis derivados do petróleo tem vindo encarecendo devido ao aumento contínuo do preço do óleo bruto, o que resulta numa promoção potencial dos biocombustíveis. assim, à medida que o custo internacional do petróleo continue a aumentar, a rentabilidade da produção de biocombustíveis a partir de diferentes matérias primas será muito mais elevada, somando-se ao fato de que são menos prejudiciais ao meio ambiente (demirbas, 2009). o biodiesel no mundo a grande vantagem do biodiesel em relação aos demais combustíveis advém da sua semelhança com o diesel em termos de viscosidade e poder calorífico, o que faz dele uma ótima alternativa a ser utilizada em motores sem nenhuma modificação no seu funcionamento (castellanelli et al., 2008), gerando assim uma economia na cadeia de produção dos motores a diesel atuais. em 2006, a produção mundial de biodiesel foi de 4,1 milhões de toneladas. os países da união européia juntos detêm cerca de 80% desta fração (sebrae, 2009). entretanto, o montante de biodiesel produzido atualmente não é suficiente para atender o mercado mundial em ascensão (gerpen, 2005). contudo, a produção mundial está muito aquém de sua capacidade, a qual seria de 52 bilhões de litros anuais, sendo os cinco principais países produtores (i.e. malásia, indonésia, argentina, estados unidos e brasil) os responsáveis por cerca de 80% desta produção (johnston e holloway, 2007). dados revelam que os estoques globais de petróleo se esgotarão por completo por volta de 2046, desconsiderando a tendência de crescimento no consumo. no entanto, mesmo antes de seu esgotamento é possível que o preço de seus derivados atinja patamares muito elevados, o que os tornaria economicamente inviáveis. logo, a inserção dos biocombustíveis na malha energética dos países poderia agir como regulador de mercado, diminuindo a dependência dos combustíveis fósseis (lima-filho et al., 2008). atualmente se discute tratar os biocombustíveis de outra forma, incentivando seu uso e produção. uma das formas de se fazer isto seria uma tributação específica sobre o diesel de petróleo, incentivos tributários para a cadeia tabela 1. propriedades complementares atribuídas ao biodiesel em comparação ao óleo diesel comercial. características propriedades complementares características químicas apropriadas livre de enxofre e compostos aromáticos, alto número de cetanos, ponto de combustão apropriado, excelente lubricidade, não tóxico e biodegradável ambientalmente benéfico nível de toxicidade comparável ao do sal ordinário, com diluição tão rápida quanto a do açúcar (pompelli, 2008) menos poluente reduz sensivelmente as emissões de (a) partículas de carbono (fumaça), (b) monóxido de carbono, (c) óxidos sulfúricos e (d) hidrocarbonetos policíclicos aromáticos economicamente competitivo complementa todas as novas tecnologias do diesel com desempenho similar e sem necessidade de instalação de nova infraestrutura ou implementação de política de treino alguma. reduz aquecimento global o gás carbônico liberado é absorvido pelas oleaginosas durante o crescimento, o que equilibra o balanço negativo gerado pela emissão na atmosfera economicamente atraente permite a valorização de sub-produtos de atividades agro-industriais, aumento na arrecadação regional de icms (imposto sobre circulação de mercadorias e serviços), aumento da fixação do homem no campo e de investimentos complementares em atividades rurais regionalização diferentes tipos de plantas para produção de biodiesel podem ser instaladas em diferentes regiões do país, aproveitando a matéria prima disponível em cada local (negrello e zenti, 2007) 234 agron. colomb. 29(2) 2011 produtiva, alterações na legislação de meio ambiente, e subsídios concedidos aos produtores (lima-filho et al., 2008). grande parte dos países desenvolvidos, como itália e japão, já adota ou está aprimorando políticas similares. ademais, tais países já manifestaram interesse em importar matéria-prima para produção de óleos biocombustíveis, principalmente ao levar em consideração o atual cenário mundial para o diesel de petróleo. biodiesel no brasil em relação aos biocombustíveis, o brasil se encontra em posição confortável, principalmente por ser o líder mundial na produção de bioetanol, e também pelo seu enorme potencial natural e agrícola para produção de biomassa para biodiesel (nass et al., 2007). em 13 de janeiro de 2005 foi editado o projeto de lei 11097/05 que institui o programa nacional de produção e uso de biodiesel (pnpb) com o intuito de inserir na matriz energética brasileira um novo produto que venha promover a sua independência energética, agregando valores sociais, econômicos e ambientais (gazzoni, 2009). esse programa encontra-se ainda em fase de implantação e tem como principal diretriz a criação de um programa sustentável que promova a inclusão social e garanta preços competitivos, qualidade e suprimento, além de produzir biodiesel a partir de diversas oleaginosas em regiões diversas do país (negrello e zenti, 2007). o cultivo de matérias-primas e a produção industrial de biodiesel têm grande potencial de geração de emprego, que é uma forma de inclusão social, especialmente quando se considera o amplo potencial produtivo da agricultura familiar. nas regiões áridas e semi-áridas do mundo, e especialmente em solos brasileiros, a inclusão social é ainda mais premente. para promover a inclusão social através do cultivo de espécies vegetais biocombustíveis, o governo brasileiro instituiu o selo de combustível social, concedido a empresas que garantam a compra de matéria-prima de pequenos agricultores em percentual mínimo de 50% para a região nordeste ou em geral para climas semi-áridos, 10% para a região norte ou centro oeste, e ainda 30% para as regiões sudeste e sul. com isso, a empresa garante alíquotas de pis/pasep4 e cofins5 com coeficientes de redução diferenciados, e acesso às melhores condições de financiamento junto ao banco nacional de desenvolvimento econômico e social (bndes) e suas instituições financeiras creden4 programa de integração social (pis) e programa de formação do patrimônio do servidor público (pasep) 5 contribuição para o financiamento da seguridade social ciadas. o produtor de biodiesel também poderá usar o selo para fins de promoção comercial de sua empresa. os pequenos produtores, por outro lado, também terão acesso a linhas de crédito que facilitem a produção de oleaginosas. deste modo, acredita-se que a implantação desse programa permita ao biodiesel gerar uma economia de divisas ao reduzir a dependência das importações de petróleo (ecoterra brasil, 2009; sebrae, 2009), o que conferiria ao país uma clara vantagem estratégica. logo, o brasil apresenta condições reais para se tornar um dos maiores produtores de biodiesel do mundo; principalmente por dispor de solo e clima adequados ao cultivo de oleaginosas (lima-filho et al., 2008). além das áreas agricultáveis já utilizadas, o país ainda dispõe de aproximadamente 140 milhões de hectares agricultáveis, incluindo terras pouco viáveis para a produção de outras espécies alimentícias. assim, o brasil se torna um dos poucos, se não o único, país do mundo capaz de expandir sua produção para os mais variados fins, incluindo as oleaginosas. a partir daí, acredita-se que o brasil tem condições suficientes para liderar a produção mundial de biodiesel, possibilitando a substituição do 60% da produção mundial de óleo diesel (sebrae, 2009). espécies promissoras para o brasil existem diversas espécies oleaginosas disponíveis para serem usadas nos programas de biodiesel (tab. 2) e outras tantas que estão sendo estudadas (tab. 3) como fontes potenciais de biodiesel no brasil. abaixo são apresentadas as principais características de cada uma destas espécies já em uso ou potencialmente utilizáveis na produção de biocombustíveis no brasil e no mundo. primeiramente são apresentadas algumas oleaginosas que já estão sendo usadas na alimentação humana e animal, e que apresentam potencial de uso como biocombustíveis. por último apresentam-se três outras espécies, que são moringa, pinhão-manso e pinhão-bravo, sendo que a primeira já é usada nas regiões semi-áridas do brasil para purificar a água de consumo, por apresentar a capacidade de aglutinar partículas em suspensão e precipitá-las (ferreira et al., 2008; guirra, 2008). as duas últimas espécies estão entre as mais estudadas pelas suas propriedades oleaginosas. entre elas, jatropha molissima é nativa do brasil, apresentando forte resistência à seca. soya (glycine max l.) a soja, com uma tecnologia agrícola já bem estabelecida, é hoje a principal matéria-prima na produção de biodiesel. parte disso se deve a arranjos produtivos muito bem estudados e implantados em boa parte do território brasileiro, sendo esta sua principal vantagem em relação às outras 235pompelli, jarma o., oliviera, rodrigues, barbosa, santos, oliveira, and almeida-cortez: crise energética mundial e o papel do brasil... oleaginosas. do ponto de vista do balanço energético, da ocupação de terras e da inclusão social, a soja não é a melhor opção. porém, do ponto de vista econômico, e visando um baixo uso de fertilizantes nitrogenados e boa disponibilidade de sementes e tecnologia, a soja é, sim, muito importante como matéria-prima para a produção de biodiesel (devries et al., 2010). a soja é um vegetal nobre, já que possui destinos variados, especialmente aqueles ligados com a alimentação animal e humana, com fortes impactos sobre a balança comercial dos países produtores (acikgoz et al., 2009). além disso, o cultivo desta leguminosa exige condições edafoclimáticas específicas, que não se dão em diversas áreas que necessitam desenvolvimento. entre as oleaginosas, a soja ocupa o topo da lista no ranking brasileiro de matérias-primas para a produção de biodiesel. cerca de 80% do óleo biocombustível produzido no brasil vem da soja. assim, muitos países vêm pesquisando fontes alternativas para o óleo de soja de forma a diminuir o impacto que a subtração desse tipo de óleo tem na alimentação humana e animal, e desmitificar o uso do óleo biocombustível como o causador da fome no mundo, como recentemente foi veiculado nos meios de comunicação. na verdade a indústria do petróleo encontra-se em alerta, tendo em vista a possibilidade dos biocombustíveis como biodiesel e bioetanol reduzirem parte dos seus lucros. a área agrícola destinada ao cultivo de oleaginosas é dezenas de vezes menor quando comparada às áreas voltadas para alimentação. a idéia que os biocombustíveis podem levar ao desmatamento é outro mito, pois as áreas desmatadas são consequência da monocultura, da pecuária extensiva e da extração de madeiras, principalmente na região norte do brasil. dessa forma, o governo brasileiro tem direcionado uma parcela significativa de recursos para viabilizar estudos de fontes alternativas de oleaginosas não convencionais, bem como nativas, visando a inclusão de tabela 2. características das principais oleaginosas produtoras de matéria prima para biodiesel no brasil. adaptado de ramos (1999). espécie órgão fonte de óleo conteúdo de óleo (%) rendimento (t ha-1) arachis hypogaea l. (amendoim) semente 40 – 43 0,6 – 0,8 attalea speciosa mart. (babaçú) semente 66 0,1 – 0,3 brassica napus l. (canola) grão 40 – 48 0,5 – 0,9 cocos nucifera l. (coco) fruto 55 – 60 1,3 – 1,3 elaeis guineensis jacq. (dendê) semente 22 3,0 – 6,0 glycine max (l.) merr. (soja) semente 18 0,2 – 0,6 gossypium hirsutum l. (algodão) semente 15 0,1 – 0,2 helianthus annuus l. (girassol) semente 38 – 48 0,5 – 1,9 persea americana mill. (abacate) fruto 7,0 – 35,0 1,3 – 5,0 ricinus communis l. (mamona) semente 45 – 48 0,5 – 1,0 tabela 3. espécies que estão sendo atualmente investigadas como potenciais fontes de biodiesel no brasil. dados gerados a partir de bereau et al., 2001; ferreira et al., 2008; mayworm et al., 1998; melo et al., 2006; nass et al., 2007; tiwari et al., 2007. espécie família botânica acrocomia aculeata (jacq.) lodd. ex. mart. (macaúba) arecaceae astrocaryum murumuru mart. (murumuru) arecaceae astrocaryum vulgare mart. (tucumã) arecaceae attalea geraensis (indaiá-rateiro) arecaceae attalea humilis mart. ex. spreng (pidoba) arecaceae attalea oleifera barb. rodr. (andaiá) arecaceae attalea phalerata mart. ex. spreng (uricuri) arecaceae caryocar brasiliense camb. (pequi) caryocaraceae cucumis melo l. (melão) cucurbitaceae jatropha curcas l. (pinhão-manso) euphorbiaceae jatropha molissima (pohl) baill. (pinhão-bravo) euphorbiaceae joannesia princeps vell. (cutieira) euphorbiaceae licania rigida benth. (oiticica) chrysobalanaceae mauritia flexuosa l. (buriti) arecaceae maximiliana maripa (aubl.) drude (inaja) arecaceae sesamum indicum l. (gergelim) pedaliaceae theobroma grandiflorum willd. ex. spreng. k. schum. (cupuaçu) sterculiaceae zea mays l. (milho) poaceae 236 agron. colomb. 29(2) 2011 pequenos agricultores nas regiões mais carentes do país, tal como o nordeste. algodão (gossypium hirsutum l.) o óleo de algodão é um dos mais representativos no mercado mundial, ocupando o 9° lugar entre os mais produzidos (li et al., 2009). em 2006, o algodão representou 7% do mercado de óleos comercializados no brasil, ficando atrás apenas da soja (abiove, 2007). há muito tempo que o algodoeiro é reconhecido no brasil, principalmente na região nordeste, como importante fonte de renda e geração de emprego para a agricultura familiar. o óleo do algodão apresenta um perfil químico compatível com sua utilização como biodiesel, toda vez que suas sementes encerram cerca de 20% de óleo (li et al., 2009), constituído por ácidos graxos insaturados, especialmente ácidos oléico e linoléico. além disso, esta cultura possui outras utilidades, como a produção de fibras e torta (reddy et al., 2004). dentre as oleaginosas, é a segunda mais produzida nas regiões nordeste e centro-sul do brasil (sebrae, 2009). porém, no listado das 10 melhores oleaginosas brasileiras avaliadas em termos da produção de óleo, g. hirsutum aparece em último lugar devido a seu baixo rendimento de óleo por hectare (cerca de 0,1 a 0,2 t ha-1) (sebrae, 2009). isto faz com que a potencialidade da espécie para a produção de biodiesel fica comprometida. entretanto, resultados ainda preliminares de uma pesquisa mais recente que levou em consideração os custos de produção e conservação do meio ambiente, entre outros fatores, indicam que o plantio de algodão voltado para a produção de biodiesel pode ser uma boa opção para os produtores das regiões áridas e semi-áridas do brasil. porém, o estudo questiona, preliminarmente também, sua viabilidade econômica. amendoim (arachis hypogaea l.) os maiores produtores mundiais de amendoim são a china e a índia. porém, esta cultura também merece destaque no brasil, pois se apresenta em 3° lugar dentre as mais utilizadas, ficando atrás apenas do óleo de soja e de algodão (lourenzani e lourenzani, 2009). o amendoim alcançou seu auge de cultivo no país no ano de 1972, com a produção de 972 t. a partir de então, apesar de que houve certo decréscimo devido aos altos custos de produção, ele ainda se mantém firme. o teor de óleo no amendoim varia entre 40 e 50%, sendo rico em ácidos graxos insaturados, e.g. oléico e linoléico, com cerca de 40 e 36%, respectivamente (gunstone et al., 2007). dentre as oleaginosas com perfil de uso energético no brasil, o amendoim ocupa a oitava posição. outro fator importante em relação com o amendoim é sua facilidade de cultivo, sendo totalmente passível de mecanização, além de tolerar fortemente muitos problemas climáticos (i.e. seca, frio, salinidade). além disso, o fruto produz um farelo de excelente qualidade nutricional para rações animais e para alimentos, a mais de ser útil na geração de calor em usinas termoelétricas a partir da combustão das suas cascas. no nordeste do brasil, esta oleaginosa é cultivada em condições de sequeiro, estando, portanto, sujeita aos riscos causados pelas variações climáticas típicas deste sistema de cultivo. entretanto, a espécie mostra-se muito bem adaptada às condições locais de déficit hídrico. de fato, algumas variedades foram desenvolvidas objetivando uma melhor adaptação a estas condições, em razão das suas características físicas e fisiológicas. entre elas destaca sua capacidade de aprofundar as raízes para captar água em solos mais profundos, o que a torna uma planta valiosa do ponto de vista agrícola (dramé et al., 2007). nesta região, o amendoim é uma excelente alternativa em razão da riqueza nutricional de suas sementes e sua adaptação ao clima. o nordeste do brasil produz até 14 mil toneladas anuais. entretanto, essa produção é muito inferior ao necessário para abastecer o mercado regional, representando menos do 30% da demanda. o restante 70% é importado de outros estados brasileiros (principalmente são paulo) ou mesmo da argentina (santos et al., 2005). girassol (helianthus annuus l.) o girassol, uma planta anual originária do peru, é a quarta oleaginosa mais produzida e consumida no mundo, depois da soja, da palma e da canola. tem como principais produtores à rússia, os estados unidos, a argentina e a índia, e como principais consumidores de novo à rússia e os estados unidos, além da turquia (grompone, 2004). no brasil, é a terceira oleaginosa mais cultivada, perdendo apenas para a soja e o algodão, com cerca de 300 mil hectares em 2008 (marçal, 2007). dependendo do solo, do clima e do tipo de adubação usada, suas sementes produzem cerca de 40 a 50% de óleo, o que rende cerca de 600 kg ha-1 de óleo, contra 450 kg ha-1, em média, obtidos com a soja (marçal, 2007). mais ainda, estudos conduzidos pela empresa brasileira de pesquisa agropecuária, situada em roraima, boa vista, convergem para uma variedade de girassol que é duas a três vezes mais produtiva, com teores de óleo que podem chegar até a 55% (marçal, 2007). o principal interesse na produção agrícola do girassol é a extração do óleo, considerado um dos óleos vegetais de melhor qualidade nutricional e organoléptica, já que é rico em ácidos graxos do tipo oléico, linoléico e 237pompelli, jarma o., oliviera, rodrigues, barbosa, santos, oliveira, and almeida-cortez: crise energética mundial e o papel do brasil... palmítico (salas et al., 2004). além disso, a massa resultante da extração do óleo rende uma torta altamente protéica, usada na produção de ração. por seu alto teor e qualidade de óleo, o girassol ocupa um lugar de destaque entre as oleaginosas potencialmente biocombustíveis (marçal, 2007). gergelim (sesamum indicum l.) originário da áfrica, o gergelim tem como seus principais produtores e consumidores à índia e a china. em suas sementes apresenta cerca de 50 a 60% de óleo comestível de boa qualidade, seus principais ácidos graxos sendo oléico e linoléico. este óleo apresenta grandes quantidades de substâncias antioxidantes que auxiliam na estabilidade e manutenção de suas propriedades químicas (kochhar, 2002), impedindo um rápido deterioro. esta característica, que compartilha com o pinhão-manso, faz do óleo de gergelim uma importante matéria prima para a indústria de biocombustíveis. estas duas culturas, juntamente com o babaçu e o amendoim, têm sido consideradas como alternativas de cultivo nas regiões semi-áridas do brasil, já que apresentam características de tolerância à seca (beltrão, 1995). moringa (moringa oleifera lam.) também chamada de lírio-branco e quiabo-de-quina, é uma árvore nativa da áfrica tropical, que foi introduzida no brasil como planta ornamental (matos, 1998). a moringa tem crescimento rápido, podendo atingir até 10 m de altura. é tolerante à seca, além de se desenvolver em solos pobres com níveis elevados de ph (i.e. ph 6 a 9) (morton, 1991). alguns estudos indicam que a espécie pode produzir até 3 t de semente por hectare, a qual rende cerca de 39% de óleo rico em ácido oléico (78%). isto indica que o produto é adequado para a obtenção de um biodiesel com baixo teor de insaturações (guirra, 2008), que pela sua vez, e mais estável diante da oxidação, facilitando o transporte e o armazenamento. o biodiesel produzido a partir de sementes de moringa apresenta alta viscosidade e massa específica, dentro das determinações exigidas pela agência nacional do petróleo, gás natural e biocombustíveis (guirra, 2008). pinhão-manso (jatropha curcas l.) dentre as plantas com potencial de utilização nos programas de agroenergia, o pinhão-manso mostra-se muito promissor. j. curcas apresenta sementes que encerram entre 25 e 32% de óleo (pompelli et al., 2010b), podendo render até 1,5 t ha-1 de óleo ano em plantas de pelo menos 5 anos de idade (openshaw, 2000; tiwari et al., 2007). a semente produz um óleo com excelentes características físico-químicas e boa proporção de ácidos graxos insaturados (teixeira, 1987) os mais cobiçados para estes fins. segundo o centro experimental de ségou, na antiga áfrica ocidental francesa, a produtividade média anual estimada do pinhão-manso é de 8.000 kg ha-1 de sementes (ungaro et al., 2007). se não bastasse, o pinhão-manso pode ainda render uma torta rica em nitrogênio, potássio, fósforo e matéria orgânica. outras aplicações dos subprodutos do pinhão-manso incluem o uso da casca como carvão vegetal e matéria-prima na fabricação de papel. esses fatores aliados favorecem a cultura do pinhão-manso junto com suas principais vantagens, que consistem em possuir um óleo resistente ao deterioro (tiwari et al., 2007), de baixa acidez e grande facilidade de colheita em relação a outras espécies ricas em óleo, como as palmáceas (tiwari et al., 2007). o pinhão-manso é considerado uma boa opção agrícola, principalmente para as regiões semi-áridas do globo. embora seja exigente em insolação, apresenta forte tolerância à seca. porém, estudos mostram que a utilização comercial da espécie seria dependente de precipitações nunca menores a 600 mm ano-1 (arruda et al., 2004; abou e atta, 2009; pompelli et al., 2010a). embora j. curcas tenha mostrado moderada tolerância à seca (abou e atta, 2009; achten et al., 2010; pompelli et al., 2010a), estudos recentes têm mostrado que o estresse osmótico, atrelado ou não ao estresse hídrico, é fortemente inibitório do crescimento desta planta (nery et al., 2009; hsie et al., 2011). pinhão-bravo (jatropha mollissima (pohl) baill.) o pinhão-bravo é um pequeno arbusto da família euphorbiaceae, nativo do semi-árido brasileiro, vegetando com muita freqüência em áreas degradadas da caatinga, um ecossistema típico do nordeste do brasil. com frutos deiscentes e folhagem caduca no período de seca (leal et al., 2007), apresenta um alto teor de óleo (cerca de 38%) em suas sementes (mayworm et al., 1998). porém, dependendo das características intrínsecas do fruto, e da sua forma de cultivo e colheita, esses teores podem ser significativamente diferentes (teixeira, 1987). embora haja estudos sobre a ecologia (leal et al., 2007) e fenologia de j. mollissima (neves et al., 2010), são raros os trabalhos que abordam as características ecofisiológicas ou mesmo produtivas da espécie. estudos recentes têm mostrado que ela pode apresentar significativas reduções (na ordem de 90%) nas taxas fotossintéticas líquidas durante os períodos mais secos do ano (aqueles com precipitações inferiores a 300 mm). 238 agron. colomb. 29(2) 2011 perspectivas futuras a maior motivação para o uso de biocombustíveis é seu potencial de reduzir a emissão de gases de efeito estufa de uma forma sustentável. a importância da agroenergia para a matriz energética brasileira de combustíveis exige uma definição de objetivos estratégicos nacionais de médio e longo prazo. dessa forma seria possível subscrever um pacto entre a sociedade e o estado, para que juntos promovam a redução do uso de combustíveis fósseis, a ampliação da produção e consumo de biocombustíveis, a proteção do meio ambiente, o domínio do mercado internacional, e, por fim, a contribuição para a inclusão social. com esse fim, o plano nacional de agroenergia estabeleceu um marco e um rumo para as ações públicas e privadas de geração de conhecimento e tecnologias que contribuam para uma produção agrícola sustentável encaminhada à geração de energias limpas e ao uso racional das mesmas. dito marco tem por meta prioritária tornar competitivo o agronegócio brasileiro e dar suporte às políticas públicas voltadas à inclusão social, à regionalização do desenvolvimento e à sustentabilidade ambiental. em 2009, o governo brasileiro aprovou a lei que determina o aumento da adição de óleo vegetal no diesel, fato que deve alavancar as pesquisas e o cultivo de espécies oleaginosas destinadas à produção de biocombustíveis. as condições econômicas estão postas para que o agronegócio brasileiro incorpore o biodiesel como um de seus componentes de maior importância, o qual viria se somar ao bioetanol e demais formas de agroenergia. as pressões sociais (e.g. emprego, renda, fluxos migratórios) e ambientais (e.g. mudanças climáticas, poluição) reforçam e consolidam essa postura, além de antecipar cronogramas. o brasil tem uma série de vantagens que o qualificam para liderar a agricultura e o mercado da bioenergia em escala mundial. a primeira é a possibilidade de dedicar novas terras à agricultura de energia, sem necessidade de reduzir a área utilizada na agricultura de alimentos, e com impactos ambientais circunscritos ao socialmente aceito. em muitas áreas do país, é possível fazer múltiplos cultivos sem irrigação, em um ano, apesar de que com irrigação a produtividade seria muito maior (maes et al., 2009a; maes et al., 2009b; achten et al., 2010; behera et al., 2010; pompelli et al., 2010a; pompelli et al., 2010b; reubens et al., 2011), fato que também pode impulsionar o brasil neste crescente mercado mundial. no âmbito mundial, as pressões são crescentes a cada ano que passa neste início de século xxi, seja devido à crise econômica ou às mudanças climáticas. isso fará com que nas próximas décadas, países que antes eram importadores de matéria prima de combustíveis fósseis, passem a exportar biocombustíveis. essa mudança será um passo definitivo rumo aos países hoje tidos como centrais serem equiparados àqueles atualmente periféricos. neste cenário enquadram perfeitamente o brasil, a china e a índia. ademais, quando se observa o panorama geral da produção de biodiesel no brasil, vê-se que mais do 70% do biodiesel produzido é originário da soja, um produto alimentício nobre com grande impacto econômico que, de quebra, traz para as regiões áridas e semi-áridas uma situação de maior dependência dos estados do centro-sul, fato que nos leva a importar biodiesel dessas regiões. é digno de nota, porém, que o brasil não somente tem outras espécies promissoras nesse sentido, mas também o interesse a partir do qual está incentivando pesquisas científicas que visam levantar dados sobre a real capacidade de substituir o óleo de soja por óleos de outras oleaginosas. é possível que em um curto prazo não se consiga a substituição total do biodiesel de soja pelo produzido por outras espécies vegetais, mas acredita-se que o brasil e outros países emergentes têm forte capacidade de liderar o mercado de oleaginosas alternativas. se a idéia for gerar emprego e renda nas regiões menos desenvolvidas, há que se fazer algo urgentemente em prol desse objetivo. neste sentido, a vontade de conciliar a viabilidade econômica com o ambientalmente sustentável e socialmente inclusivo acaba por dificultar um pouco o crescimento da produção nacional de biodiesel. para alguns, aliás, a solução seria investir ainda mais em soja e procurar alternativas de geração de emprego e renda para as regiões menos favorecidas. com isso, abre-se uma questão: como tornar o produtor rural, carente de educação e tecnologia, numa parte importante dessa cadeia de produção de biodiesel, sem que para isso se tenha de inviabilizar a produção economicamente? acreditamos que somente pesquisas massivas e discussões como esta podem e devem contribuir para o esclarecimento destas pendências, tanto no brasil como em outros países. referências bibliográficas abiove, associação brasileira das indústrias de óleos vegetais. 2007. capacidade instalada da indústria de óleos vegetais. em: http://www.abiove.com.br/capacidade_br.html; consulta: junho, 2011. abou, kheira a.a. e n.m.m. atta. 2009. response of jatropha curcas l. to water deficit: yield, water use efficiency and oil seed characteristics. biomass bioenerg. 33, 1343-1350. 239pompelli, jarma o., oliviera, rodrigues, barbosa, santos, oliveira, and almeida-cortez: crise energética mundial e o papel do brasil... achten, w.m.j., w.h. maes, b. reubens, e. mathijs, v.p. singh, l. verchot e b. muys. 2010. biomass production and allocation in jatropha curcas l. seedlings under different levels of drought stress. biomass bioenerg. 34, 667-676. acikgoz, e., m. sincik, a. karasu, o. tongel, g. wietgrefe, u. bilgili, m. oz, s. albayrak, z.m. turan z.m. e a.t. goksoy. 2009. forage soybean production for seed in mediterranean environments. field crops res. 110, 213-218. arruda, f.p., n. beltrão, a. andrade, w. pereira e l. severino. 2004. cultivo de pinhão manso (jatropha curcas) como alternativa para o semi-árido nordestino. rev. bras. ol. fibros. 8, 789-799. behera, s.k., p. srivastava, r. tripathi, j.p. singh e n. singh. 2010. evaluation of plant performance of jatropha curcas l. under different agro-practices for optimizing biomass. a case study. biomass bioenerg. 34, 30-41. beltrão, n.e.m. 1995. importância da cultura de gergelim para a região nordeste. cnpa informa 19, 1-10. bereau, d., b. benjelloun-mlayah e m. delmas. 2001. maximiliana maripa drude mesocarp and kernel oils: fatty acid and total tocopherol compositions. j. am. oil chem. soc. 78, 213-214. castellanelli, m., s.n.m. souza, s.l. silva e e.k. kailer. 2008. desempenho de motor ciclo diesel em bancada dinamométrica utilizando misturas diesel/biodiesel. eng. agríc. 28, 145-153. chisti, y. 2007. biodiesel from microalgae. biotechnol. adv. 25, 294-306. demirbas, a. 2009. biofuels: green energy and technology. springer, londres. devries, s.c., g.w.j. van de ven, m.k. van ittersum e k.e. giller. 2010. resource use efficiency and environmental performance of nine major biofuel crops processed by first generation conversion techniques. biomass bioenerg. 34, 588-601. dovi, v.g., f. friedler, d. huisingh e j.j. klemes. 2009. cleaner energy for sustainable future. j. clean. prod. 17, 889-895. ecoterra brasil. 2009. biodiesel: o novo combustível do brasil. em: programa nacional de produção e uso de biod iesel, ht t p://w w w.ecoter rabra si l.com.br/ home/i ndex . php?pg=destaques&cd=1412; consulta: junho, 2011. escobar, j.c., e.s. lora, o.j. venturini, e. yanez e e.f. castillo. 2009. biofuels: environment, technology and food security. renew. sustain. energ. rev. 13, 1275-1287. ferreira, p.m.p., d.f. farias, j.t.a. oliveira e a.f.u. carvalho. 2008. moringa oleifera: bioactive compounds and nutritional potential. ver. nutr. 21, 431-437. gazzoni, d.l. 2009. mercado de biocombustíveis: uma análise. biodieselbr 2, 10-25. gerpen, j.v. 2005. biodiesel processing and production. fuel process. tech. 86, 1097-1107. greenwell, h.c., l.m.l. laurens, r.j. shields, r.w. lovitt e k.j. flynn. 2010. placing microalgae on the biofuels priority list: a review of the technological challenges. j. r. soc. interface 7, 703-726. grompone, m.a. 2004. sunflower oil. pp. 655-730. em: shahidi, f. (ed.). bailey’s industrial oil and fat products. 6a ed. vol. 2. wiley interscience, nova iorque, ny. guirra, f. 2008. moringa e o biodiesel: 1001 utilidades. biodieselbr 8, 30-34. gunstone, f.d., j.l. harwood e a.j. dijkstra. 2007. the lipid handbook, 3a ed. crc press, nova iorque, ny. hendriks, c. e w. graus. 2004. global carbon dioxide storage: potencial and cost. ecofys utrecht, the netherlands. hsie, b.s., m.l.o. campos, j.a.a. granja, r.m. correia, s.r.s. silva, j.s. almeida-cortez e m.f. pompelli. 2011. photosynthetic changes, osmoregulation and protective mechanisms in saltstressed jatropha curcas plants. j. agron. crop sci. aprovado para publicação. johnston, m. e t. holloway. 2007. a global comparison of national biodiesel production potentials. environ. sci. technol. 41, 7967-7973. katwal, r.p.s. e p.l. soni. 2003. biofuels: an opportunity for socioeconomic development and cleaner environment. indian for. 129, 939-949. kochhar, s.p. 2002. sesame, rice-bran and flaxseed oils. pp. 297326. em: gunstone, f.d. (ed.). vegetable oils in food technology, composition, properties and uses. blackwell publishing, oxford, uk. leal, i.r., r. wirth e m. tabarelli. 2007. seed dispersal by ants in the semi-arid caatinga of north-east brazil. ann. bot. 99, 885-894. li, w., z. zhou, y. meng, n. xu e m. fok. 2009. modeling boll maturation period, seed growth, protein, and oil content of cotton (gossypium hirsutum l.) in china. field crops res. 112, 131-140. lima-filho, d.o., v. prado-sogabe e t.c. costa-calarge. 2008. mercado de biodiesel: un panorama mundial. espacios 29, 5-27. lindfeldt, e.g. e m.o. westermark. 2009. biofuel production with ccs as a strategy for creating a co2-neutral road transport sector. energ. procedia 1, 4111-4118. lourenzani, w.l. e a.e.b.s. lourenzani. 2009. perspectivas do agronegócio brasileiro de amendoim. inf econ 39, 55-68. maes, m.h., w.m.j. achten, b. reubens, r. samson e b. muys. 2009a. plant-water relationships and growth strategies of jatropha curcas l. saplings under different levels of drought stress. j. arid environ. 73, 877-884. maes, w.h., a. trabucco, w.m.j. achten e b. muys. 2009b. climatic growing conditions of jatropha curcas l. biomass bioenerg. 33, 1481-1485. marçal, r. 2007. o poder das flores. biodieselbr 1, 22-26. matos, f.j.a. 1998. farmácias vivas: sistema de utilização de plantas medicinais projetados para pequenas comunidades. ufc, fortaleza, brasil. mayworm, m.a.s., a.s. nascimento e a. salatino. 1998. seeds of species from the caatinga: proteins, oils and fatty acid contents. rev. bras. bot. 21, 299-303. melo, j.c., j.c. teixeira, j.z. brito, j.g.a. pacheco e l. stragevitch. 2006. produção de biodiesel de óleo de oiticica. pp. 164-169. em: i congresso da rede brasileira de tecnologia de biodiesel. vol. 2. biodieselbr, brasília. morton, j.f. 1991. the horseradish tree, moringa pterygosperma (moringaceae): a boon to arid lands? econ. bot. 45, 318-333. 240 agron. colomb. 29(2) 2011 nass, l.l., p.a.a. pereira e d. ellis. 2007. biofuels in brazil: an overview. crop sci. 47, 2228-2237. negrello, l. e l. zenti. 2007. revolução verde. biodieselbr 1, 12-17. nery, a.r., l.n. rodrigues, m.b.r. silva, p.d. fernandes, l.h.g. chaves, j. dantas-neto e h.r. gheyi. 2009. crescimento do pinhão-manso irrigado com águas salinas em ambiente protegido. rev. bras. eng. agr. amb. 13, 551-558. neves, e.l., l.s. funch e b.f. viana. 2010. comportamento fenológico de três espécies de jatropha (euphorbiaceae) da caatinga, semi-árido do brasil. rev. bras. bot. 33, 155-166. obersteiner, m., c.h. azar, p. kauppi, k. möllersten, j. moreira, s. nilsson, p. read, k. riahi, b. schlamadinger, y. yamagata, j. yan e j.p. ypersele. 2001. managing climate risk. science 294, 786-787. onu. 2002. relatório da onu alerta: escassez de água já afeta 40% da população mundial. em: http://www.ecopress.org. br/eco+watch/relatorio+da+onu+alerta+escassez+de+agua+ ja+afeta+40+da+populacao+mundial; consulta: junho, 2011. openshaw, k. 2000. a review of jatropha curcas: an oil plant of unfulfilled promise. biomass bioenerg. 19, 1-15. pettersson, k. e s. harvey. 2010. co2 emission balances for different black liquor gasification biorefinery concepts for production of electricity or second-generation liquid biofuels. energy 35, 1101-1106. pompelli, g. 2008. biofuels. p. 18. em: international conference on sorghum for biofuels. houston, tx. pompelli, m.f., r.m. barata-luís, h.s. vitorino, e.r. gonçalves, e.v. rolim, m.g. santos, j.s. almeida-cortez e l. endres. 2010a. photosynthesis, photoprotection and antioxidant activity of purging nut under drought deficit and recovery. biomass bioenerg. 34, 1207-1215. pompelli, m.f., d.t.r.g. ferreira, p.p.g.s. cavalcante, t.l. salvador, b.s. hsie e l. endres. 2010b. environmental influence on the physico-chemical and physiological properties of jatropha curcas l. seeds. aust. j. bot. 58, 421-427. radakovits, r., r.e. jinkerson, a. darzins e m.c. posewitz. 2010. genetic engineering of algae for enhanced biofuel production. eukaryot. cell 9, 486-501. ramos, l.p. 1999. papel dos biocombustíveis no cenário brasileiro. p. 233. em: anais do congresso brasileiro de soja. centro nacional de pesquisa de soja; empresa nacional de pesquisa agropecuária, londrina, brasil. reddy, k.r., s. koti, g.h. davidonis e v.r. reddy. 2004. interactive effects of carbon dioxide and nitrogen nutrition on cotton growth, development, yield, and fiber quality. agron. j. 96, 1148-1157. reubens, b., w.m.j. achten, w.h. maes, f. danjon, r. aerts, j. poesen e b. muys. 2011. more than biofuel? jatropha curcas root system symmetry and potential for soil erosion control. j. arid environ. 75, 201-205. salas, j.j., e. martínez-force e r. garcés. 2004. biochemical characterization of a high-palmitoleic acid helianthus annuus mutant. plant physiol. biochem. 42, 373-381. santos, r.c., i.j. godoy e a.p. fávero. 2005. melhoramento do amendoim. pp. 123-192. em: santos, r.c. (ed.). o agronegócio do amendoim no brasil. embrapa algodão, campina grande, brasil. sebrae, serviço brasileiro de apoio às micro e pequenas empresas. 2009. biodiesel. em: http://www.sebrae.com.br; consulta: junho, 2011. siegenthaler, u., t. stocker, e. monnin, d. luthi, j. schwander, b. stauffer, d. raynaud, j.-m. barnola, h. fischer, v. massondelmotte e j. jouzel. 2005. stable carbon cycle-climate relationship during the late pleistocene. science 310, 1313-1317. teixeira, j.p.f. 1987. teor e composição do óleo de sementes de jatropha spp. bragantia 46, 151-157. tiwari, a., a. kumar e h. raheman. 2007 biodiesel production from jatropha oil (jatropha curcas) with high free fatty acids: an optimized process. biomass bioenerg. 31, 569-575. undp, united nations development programme. 2000. energy and the challenge of sustainability. em: http://www.undp.org; consulta: junho, 2011. ungaro, m.r.g., u.l.k. morais, a. regitano-neto e i.j. godoy. 2007. espaçamento e poda na cultura do pinhão-manso (jatropha curcas l.). p. 272. em: castro-neto, p., a.c. fraga (eds.). iv congresso brasileiro de plantas oleaginosas. ufla, varginha, brasil. vitousek, p.m., j.d. aber, r.w. howarth, g.e. likens, p.a. matson, d.w. schindler, w.h. schlesinger e d.g.tilman. 1997. human alteration of the global nitrogen cycle: sources and consequences. ecol. appl. 7, 737-750. agronomía 24-1f.pdf caracterización fisicoquímica del proceso de maduración del plátano ‘papocho’ (musa abb simmonds) physical-chemical characterisation of ‘papocho’ plantain (musa abb simmonds) maturing abelardo javier arrieta1, ubaldo miguel baquero2 y josé luis barrera3 resumen: la investigación se realizó en el municipio de corozal, corregimiento las llanadas (sucre), con precipitación promedio anual de 1.200 mm, temperatura promedio de 27 °c y humedad relativa promedio de 75%; la zona corresponde ecológicamente a la denominación bosque seco tropical. este experimento fue realizado en el segundo semestre de 2005 con el objeto de determinar las características físicoquímicas del proceso de maduración del plátano ‘papocho’ (musa abb simmonds) en diferentes etapas del llenado del fruto. para lograr los objetivos se planteó un diseño completamente al azar, con 4 tratamientos y 3 repeticiones. los tratamientos evaluados fueron las distintas épocas de corte del racimo (la octava, novena, décima y undécima semana) después de emergida la bacota. se cosecharon 3 racimos por tratamiento y se almacenaron a temperatura ambiente (24 °c y 85% de humedad relativa) para continuar su proceso natural de maduración. los resultados más importantes indicaron que la época optima de corte del racimo del plátano ‘papocho’ es la novena semana después de emergida la bacota, con un periodo de maduración de 21 d. en general, la caracterización físico-química muestra que entre los frutos de cada tratamiento hay diferencias apreciables en el largo, grosor, contenido de azúcares y ph; estas diferencias se mantienen durante el proceso de maduración. palabras claves adicionales: fruto, calidad, postcosecha, grados brix abstract: this research was carried out in the municipality of corozal (sucre) in las llanadas settlement, having 75% average humidity, 1,200 mm annual average rainfall and 27 °c average temperature, ecologically corresponding to the denomination of tropical dry forest. the research was carried out in the sucre department during the last six months of 2005 to determine the physical-chemical characteristics of papocho (musa abb simmons) during different stages of maturing. a completely random design was used, having four treatments and three repetitions where the treatments to be evaluated were different cluster cutting times (eighth, ninth, tenth and eleventh weeks after the bunch formed). three clusters were harvested per treatment and stored at room temperature (24 °c and 85% relative humidity) where they continued their natural maturing. the results revealed that the optimal time for cutting a “papocho” cluster is the ninth week after the bunch has formed, having a 21-day maturing period. physical-chemical characterisation generally showed that there were appreciable differences between the fruit from each treatment regarding length, thickness, sugar content and ph, such differences being maintained during maturing. additional key words: fruit, quality, post-harvest, brix degrees fecha de recepción: 01 de febrero de 2006 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 ingeniero agrónomo, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (córdoba). e-mail: abearrieta@yahoo.com 2 ingeniero agrónomo, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (córdoba). 3 docente, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (córdoba). e-mail: jbarrera11@sinú.unicordoba.edu.co introducción en colombia, las pérdidas en la cosecha y postcosecha del plátano se han estimado en 300.000 t· año-1, representando un valor cercano a los 35 millones de dólares. las causas de estas pérdidas se atribuyen a la baja tecnificación de los cultivos, a la manipulación deficiente del producto desde el sitio de producción hasta el consumidor final y a su cosecha inadecuada, entre otras (cayón et al., 2000). la determinación del momento en que se agronomía colombiana 24(1): 48-53, 2006 arrieta et al.: caracterización físico-química... 49 2006 realiza ésta última es fundamental para cumplir con las exigencias de mercados nacionales e internacionales, ya que está condicionada por las normas que regulan la calidad de la fruta, el sistema de transporte y el mercado de destino; siendo así, cuando la fruta se exporta hacia un mercado europeo por barco, el corte de los racimos, respecto a la edad o ‘estado verde’, debe ser más temprano que si se trata de un embarque con destino a centroamérica (belalcázar, 1991). además, la madurez para el consumo de los plátanos no es única, ya que generalmente la población los utiliza en estado verde, aunque existen algunas preferencia para su consumo en estado maduro (cayón et al., 2000). tras su recolección, las frutas sufren numerosos cambios físico-químicos determinantes de su calidad al llegar al consumidor. después de cosechados, los frutos climatéricos como el plátano pasan por cuatro estados de desarrollo fisiológico: preclimatérico, climatérico, maduración de consumo y senescencia; mostrándose como objetivo comercial, en el caso del plátano, la prolongación al máximo de este primer estadio (preclimatérico), ya que en esta etapa los frutos están verdes, con textura rígida y su actividad metabólica es baja. además, el período de maduración de los frutos varía inversa y significativamente con la edad de la cosecha, y el proceso de maduración de los frutos de corta edad se altera en sus cualidades organolépticas, mostrándose como un fruto ‘pasmado’ (cayón et al., 2000). el cultivo de plátano del clon ‘papocho’ o ‘popocho’ (musa abb simmonds) se muestra cada vez más como una gran alternativa de producción por su resistencia al ataque de mycosphaerella fijiensis morelet y a condiciones adversas del clima, atribuidas a la dominancia de genoma balbisiana que le confiere rusticidad a esta planta; caso contrario ocurre con los clones ‘dominico hartón’ y ‘hartón’, que cada día se hacen menos sostenibles para el productor (cayón et al., 1998). del plátano clon ‘papocho’ no hay información suficiente sobre su manejo agronómico y postcosecha del fruto, así como tampoco de las características fisicoquímicas del fruto y su época de corte apropiada, variables importantes para su comercialización internacional por haber ocasionado pérdidas económicas por la maduración del fruto durante el transporte. el objetivo de este estudio es caracterizar las propiedades fisicoquímicas del proceso de maduración del ‘papocho’ en la etapa de postcosecha, así como definir la época óptima de corte del racimo con fines de exportación, teniendo en cuenta la demanda de este fruto por parte de las comercializadoras internacionales. metodología el estudio se realizó en el segundo semestre de 2005 en la finca la dorada, localizada en el corregimiento las llanadas del municipio de corozal (sucre); las muestras obtenidas se procesaron en el laboratorio de fisiología vegetal de la universidad de córdoba, ubicada en montería (córdoba). en campo, los tratamientos se establecieron en un diseño completamente al azar, con 4 tratamientos y 3 repeticiones; los tratamientos evaluados fueron los distintos momentos de corte del racimo (cosecha en la octava, novena, décima y undécima semanas después de emergida la bacota). semanalmente, se cosecharon tres racimos por tratamiento, se almacenaron a temperatura ambiente (24° c y 85% de humedad relativa), para continuar su proceso natural de maduración. la evaluación de los estados de maduración de los frutos se realizó de acuerdo a la escala propuesta por von loesecke (1950) para banano ‘gross michel’ y adaptada por cayón et al., (2000) para plátano ‘dominico hartón’, que describe los estados verde oscuro (v), verde claro (vc), verde amarillo (v-a), amarillo (a) y muy amarillo (m-a). de cada racimo se seleccionaron dos frutos centrales de las manos 1, 3 y 5 para determinarles su largo, grosor, peso fresco y seco de la pulpa y cáscara, ph, grados brix, periodo de los estados de maduración y firmeza. el peso del fruto se determinó con una balanza digital de precisión, y los grados brix se midieron por refractometría en la escala de 1 a 30 grados; para obtener el peso seco, las muestras se deshidrataron en un horno de ventilación forzada a 80 °c por 24 h. a los datos obtenidos se les realizó un análisis de varianza y pruebas de separación de medias. resultados y discusión características físicas del fruto largo y grosor del fruto:estas variables fueron afectadas de manera lineal por los tratamientos en cada uno de los estados de maduración del fruto, destacándose de manera significativa los frutos cosechados en la undécima semana (t4). este comportamiento puede explicarse por el hecho de que estas variables dependen de la cantidad de fotoasimilados, la tasa relativa de crecimiento 50 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana y el tiempo que transcurre hasta la época de cosecha (turner, 1994). además, en todos los tratamientos se presentó una reducción del largo y el grosor de los frutos a medida que éstos fueron avanzando en sus estados de maduración (tabla 1). peso fresco y seco de la cáscara: las cáscaras del ‘papocho’ en sus pesos fresco y seco presentaron un comportamiento similar al registrado por las variables anteriores: aumentaron de manera lineal con los tratamientos evaluados y presentaron una disminución progresiva con la maduración de los frutos. esto concuerda con von loesecke (1950), que afirma que el contenido de humedad de la cáscara baja gradualmente durante el proceso de maduración (tabla 2). peso fresco y seco de la pulpa:según la prueba de comparación de medias (tabla 3), se vio que los frutos cosechados a la undécima semana (t4) presentaban significativamente los valores promedios más altos en todos los estados de maduración del fruto para estas dos variables. esto puede explicarse porque los frutos, que se comportan fisiológicamente como vertederos, dispusieron de más tiempo para almacenar los fotoasimilados producidos por la planta. para estas dos variables, todos los tratamientos evaluados presentaron un comportamiento análogo en cuanto a la reducción progresiva del peso fresco y seco de la pulpa a medida que el fruto pasaba por sus estados de maduración. estos resultados contrastan con los obtenidos por von loesecke (1950), quien afirma que durante el proceso de maduración el contenido de humedad de la pulpa aumenta, debido a la hidrólisis del almidón y al movimiento osmótico del agua de la cáscara hacia la pulpa y por la concentración más rápida de azúcares en la pulpa, incrementando la relación del peso pulpa/cáscara. tabla 1. influencia del momento de la cosecha sobre el largo y el grosor del fruto de plátano ‘papocho’ (musa abb simmonds) y su variación durante el periodo de maduración. tratamiento semana de corte verde oscuro verde claro amarillo verde amarillo muy amarillo largo (cm) grosor (cm) largo (cm) grosor (cm) largo (cm) grosor (cm) largo (cm) grosor (cm) largo (cm) grosor (cm) t1 8 16,2c 3,7b 16,2c 3,7b 16,1c 3,7a 16,1c 3,5b 15,8c 2,9c t2 9 18,4b 3,8ab 17,2c 3,7ab 17,2b 3,6a 16,0bc 3,5b 16,0bc 3,1c t3 10 18,3b 3,8ab 18,2b 3,8ab 17,4b 3,7a 17,2b 3,6b 17,2b 3,4b t4 11 20,4a 3,9a 20,4a 3,9a 20,3a 3,8a 20,3a 3,7a 20,2a 3,7a cv (%) 4 2,6 3,1 2,6 2,1 2,9 3,9 2,1 4,1 4,0 significancia ** * ** * ** ns ** * ** ** * diferencia estadística significativa a nivel del 5%. ** diferencia estadística significativa a nivel del 1%. ns: diferencia estadística no significativa; cv, coeficiente de variación. promedios con la misma letra en cada columna no son significativamente diferentes, según la prueba dms. tabla 2. influencia del momento de cosecha sobre el peso fresco y seco de la cáscara del fruto de plátano ‘papocho’ (musa abb simmonds) y su variación durante el periodo de maduración. peso de la cáscara del ‘papocho’ (g) tratamiento semana de corte verde oscuro verde claro amarillo verde amarillo muy amarillo peso fresco peso seco peso fresco peso seco peso fresco peso seco peso fresco peso seco peso fresco peso seco 1 8 53,3a 6,1b 52,2b 5,9b 51,1b 5,7b 40,7c 4,6c 40,2b 3,6b 2 9 57,0a 7,2ab 54,9ab 5,9b 52,2b 6,0b 43,9bc 5,9b 41,5a 5,9a 3 10 57,4a 7,3ab 54,1ab 6,0b 53,5b 5,9b 51,0ab 6,5ab 42,3a 6,1a 4 11 64,8a 7,6a 65,1a 7,4a 62,9a 7,5a 60,0a 6,8a 45,0a 6,2a cv (%) 17,4 10,7 12,84 10,72 5,9 7,4 9,8 7,5 6,5 5,8 significancia ns * * * ** ** ** ** ** ** * diferencia estadística significativa a nivel del 5%. ** diferencia estadística significativa a nivel del 1%. ns: diferencia estadística no significativa; cv, coeficiente de variación. promedios con la misma letra en cada columna no son significativamente diferentes, según la prueba dms. arrieta et al.: caracterización físico-química... 51 2006 tabla 3. influencia del momento de la cosecha sobre el peso fresco y seco de la pulpa del fruto de plátano ‘papocho’ (musa abb simmonds) y su variación durante el periodo de maduración. peso de la pulpa (g) tratamiento semana de corte verde oscuro verde claro amarillo verde amarillo muy amarillo peso fresco peso seco peso fresco peso seco peso fresco peso seco peso fresco peso seco peso fresco peso seco t1 8 50,1b 12,5c 50,1b 12,1b 50,1b 12,0b 48,9b 11,7b 48,9b 4,9c t2 9 50,0b 16,3b 50,0b 13,6b 50,1b 13,1b 48,8b 13,4b 42,0c 7,9b t3 10 50,0b 17,0b 49,1b 15,7b 48,9b 14,4b 47,8b 14,0b 45,8bc 9,3b t4 11 70,0a 19,8a 71,1a 19,8a 71,1a 19,1a 71,1a 18,6a 70,0a 11,2a cv (%) 12,3 6,1 11,4 11,1 7,3 9,3 5,5 9,9 6,2 20,4 significancia * ** ** ** ** ** ** ** ** * * diferencia estadística significativa a nivel del 5%. ** diferencia estadística significativa a nivel del 1%. ns: diferencia estadística no significativa; cv, coeficiente de variación. promedios con la misma letra en cada columna no son significativamente diferentes, según la prueba dms. por otra parte, los frutos cosechados en la octava, novena y décima semanas y correspondientes a los tratamientos t1, t2 y t3, respectivamente, presentaron para el peso fresco de la pulpa valores estadísticamente iguales en los cuatro primeros estados de maduración del fruto (verde oscuro, verde claro, verde amarillo y amarillo), mientras que en su último estado (muy amarillo) los frutos cosechados en la novena semana (t2) presentaron de manera significativa el valor promedio más bajo. en cuanto al comportamiento del peso seco de la pulpa en los tratamientos t1, t2 y t3 en los diferentes estados de maduración, el t1 presentó el valor promedio estadísticamente significativo más bajo en el primer y último estado de maduración (verde oscuro y amarillo), mientras que los estados intermedios presentaron un comportamiento estadísticamente igual. periodo de maduración:los resultados para esta variable (tabla 4) muestran que los frutos del plátano ‘papocho’ respondieron de modo diferencial a las semanas de corte de los racimos, sin que estas diferencias sean estadísticamente significativas. además, no se presentó ningún patrón de respuesta lineal de esta variable a los tratamientos ni entre los estados de maduración de cada tratamiento. sin embargo, se puede destacar el que los estados verde claro y amarillo verde hayan mostrado los mayores valores numéricos en todos los tratamientos, siendo la novena semana de cosecha (t2) la que presentó el mayor tiempo (21 d) para alcanzar el último estado de maduración. firmeza del fruto: en la prueba de comparación de medias (tabla 4), se observó que los frutos cosechados a la tabla 4. influencia del momento de la cosecha sobre el periodo de maduración y firmeza del fruto de plátano ‘papocho’ (musa abb simmonds). periodo de los estados maduración (d) y firmeza del fruto (kg·cm-2) del plátano ‘papocho’ tratamientos semana de corte verde oscuro verde claro amarillo verde amarillo muy amarillo total (d) t1 8 3 8,5a 4 7,7ab 3 5,4b 2 3,8b 3 2,5a 15 t2 9 4 8,5a 5 7,9a 6 6,2a 4 4,7a 2 2,6a 21 t3 10 3 7,7b 5 7,2b 4 5,7b 3 4,2b 2 2,6a 17 t4 11 2 8,2a 3 7,6ab 3 6,0a 3 3,9b 3 2,4a 14 cv (%) 0,5 3,3 0,7 4,8 1,0 2,6 0,5 5,6 0,8 11,4 significancia ns * ns * ns ** ns ** ns ns * diferencia estadística significativa a nivel del 5% ** diferencia estadística significativa a nivel del 1% ns: diferencia estadística no significativa; cv, coeficiente de variación. promedios con la misma letra en cada columna no son significativamente diferentes, según la prueba dms. 52 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana novena semana (t2) presentaron los promedios más altos de firmeza en todos los estados de maduración. además, se puede apreciar una reducción de esta variable a medida que el fruto supera sus estados de maduración. esto puede explicarse ya que, a medida que avanza la maduración del fruto, la firmeza se hace menor por la acción de las pectinasas sobre la pectina y el almidón y también, por los cambios en la pared de los polisacáridos pépticos, que pueden llegar a ser más solubles y mostrar una reducción en el peso molecular (smith et al., 1989; seymour et al., 1993; cayón et al., 2000). ph y soludos solubles totales (sst):la prueba de comparación de medias (tabla 5) mostró un incremento lineal de la acidez con relación a los tratamientos evaluados, o sea, que ésta aumentaba a medida que al fruto se le otorgaba mayor tiempo en la planta para su desarrollo, siendo el t4 estadísticamente superior en los tres primeros estados de maduración del fruto y estadísticamente igual en el resto de tratamientos en sus dos últimos estados. igual comportamiento se observó en cada tratamiento, en los que, a medidaque los frutos superaban los estados de maduración, aumentaba su acidez. investigaciones similares de villalonga (1981) y hobson (1993) sustentan principalmente la acidez en los frutos en el incremento de los ácidos ascórbico y málico hasta su completo desarrollo fisiológico, para empezar a decrecer, a partir de ese momento, a medida que madura la fruta. con relación a los solidos solubles totales (grados brix), éstos se incrementaron en función a la prolongación de las semanas de corte de los racimos y a los estados de maduración de los frutos, siendo el t4 el tratamiento que registró los valores promedios significativamente superiores en todos los estados de maduración. según hubbard et al. (1990) y seymour et al. (1987), los grados brix aumentan durante la maduración porque el almidón se degrada rápidamente, acumulándose azúcares, principalmente glucosa, fructosa y sacarosa. los azúcares son el componente mayoritario de los sst, por lo que éstos se usan como criterio para establecer normas de maduración de algunas frutas; además, su calidad comestible suele correlacionarse mejor con el contenido de sst (wills et al., 1984). conclusiones el momento óptimo de corte del racimo correspondió a la novena semana después de emergida la bacota, lo que es importante para fijar la época de corte con fines de comercialización internacional. el largo, la masa fresca y la masa seca de la pulpa de los frutos son afectados significativamente por los tratamientos evaluados (semana de cosecha después de emergida la bacota) durante el período de llenado del fruto. las masas seca y fresca de la cáscara de los frutos no son afectadas significativamente por los tratamientos evaluados (semana de cosecha después de emergida la bacota) en el estado inicial de maduración verde, durante el periodo de llenado del fruto. los sst (grados brix) de los frutos son afectados significativamente por los tratamientos evaluados (semanas de cosecha después de emergida la bacota) durante el período de llenado del racimo, con valores promedios tabla 5. influencia del momento de la cosecha sobre las características químicas (ph y sólidos solubles totales) del fruto de plátano ‘papocho’ (musa abb simmonds) y su variación durante el periodo de maduración. características químicas del plátano ‘papocho’ tratamiento semana de la cosecha verde oscuro verde claro amarillo verde amarillo muy amarillo ph ºbrix ph ºbrix ph ºbrix ph ºbrix ph ºbrix t1 8 5,8a 10,6b 5,8a 12,4b 5,4a 14,8c 4,6a 19,3c 4,6a 19,8c t2 9 5,7b 11,1b 5,8ab 15,1a 5,3a 19,0b 4,6a 20,7bc 4,6a 22,2bc t3 10 5,7b 13,4a 5,7b 15,2a 4,8ab 21,2a 4,6a 24,0ab 4,6a 25,0b t4 11 5,5c 14,3a 5,4c 16,0a 4,6b 21,8a 4,5a 26,34a 4,5a 27,2a cv (%) 0,8 5,5 0,7 3,2 7,3 3,8 3,1 6,5 2,1 6,5 significancia ** ** ** ** * ** ns ** ns ** * diferencia estadística significativa a nivel del 5%. ** diferencia estadística significativa a nivel del 1%. ns: diferencia estadística no significativa; cv, coeficiente de variación. promedios con la misma letra en cada columna no son significativamente diferentes, según la prueba dms. arrieta et al.: caracterización físico-química... 53 2006 de 10,6% a la octava semana de corte del racimo y 14,3% a la onceava semana de corte del racimo en el estado de maduración verde. el ph de los frutos es afectado significativamente por los tratamientos evaluados (semanas de cosecha después de emergida la bacota) en el estado inicial de maduración verde durante el período de llenado del racimo, con valores de ph promedios de 5,8 para la octava semana de corte del racimo y 5,5 para la onceava semana de corte del racimo. en general, la caracterización fisicoquímica muestra que entre los frutos de cada tratamiento hay diferencias apreciables en los valores de la concentración de humedad, el largo, el grosor, el perímetro, los azúcares y el ph. estas diferencias se mantienen durante el proceso de maduración y se explican por las condiciones ambientales del cultivo. literatura citada barrera, j.l. y d.g. cayón, 2004. contribución fisiológica de las hojas y del epicarpio del fruto del plátano ‘hartón’ (musa aab simmonds) al llenado y calidad del racimo, córdoba (colombia). pp. 13-17. en: orozco, j., m. orozco-santos, r. zapataaltaminaro, a. vizcaíno-guajardo, a. morfin-valencia y j.a. hernández-bautista (eds.) memorias xvi reunión internacional acorbat, oaxaca (méxico), septiembre 26 a octubre 01 de 2004. acorbat, oaxaca (méxico). 189 p. belalcázar, s., j.a. valencia y j.e. lozada. 1991. capítulo 2: la planta y el fruto. pp. 44-89. en: el cultivo del plátano para el trópico. manual de asistencia técnica nº 50. ica, uid, comité de cafeteros del quindío. inibap, feriva, cali (colombia). 376 p. cayón, d.g., s. belalcázar y j.e. lozada, 1998. ecofisiología del plátano. pp. 221-236. en: cardona, m.j.g., s. belalcázar, d.g.c. salinas y r.g.b. isaza (eds.). memorias. seminario internacional sobre producción de plátano. armenia (colombia), mayo 4 a 8 de 1998. coporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), armenia (colombia). cayón, d.g., g.a. giraldo y m.i. arcila, 2000 fisiología de la maduración. en: poscosecha y agroindustria del plátano en el eje cafetero de colombia. corpoica, comité de cafeteros, universidad del quindío, asplat, colciencias, fudesco, armenia (colombia). pp. 27-37. hobson, g.e. 1993. maduración del fruto. en: azcón-bieto, j. y m. talon. fisiología y bioquímica vegetal. mcgraw-hill interamericana, madrid. pp. 463-478. hubbard, n.l., d.m. pharr y s.c. huber, 1990. role of sucrose biosynthesis in ripening bananas and relationship of the respiratory climacteric. plant physiol. 94, 201-208. seymour, g.b., p. john y a.k. thompson. 1987. inhibition of degreening in the peel of bananas ripenet at tropical temperatures. 2. role of ethylene, oxygen and carbon dioxide. ann. appl. biol. 110, 153 161. seymour, g.b., j.e. taylor y g.a. tucker. 1993. biochemistry of fruit ripening. chapman & hall, london. 454 p. smith, n.j.s., g.a. tucker y m.j. jeger. 1989. softening and cell wall changes in bananas and plantains. aspects appl. biol. 20, 57-65. turner, d.w. 1994. bananas and plantains. en: shaffer, b. y p.c. andersen (eds.). handbook of environmental physiology of fruit crops. volumen ii: subtropical and tropical crops. pp. 37-64. villalonga, a. 1981. caracterización físico-química en algunas variedades de bananas. rev. fac. agron. (maracay) 12, 95-107. von loesecke, h.w. 1950. bananas. 2nd edition. interscience publishers, new york. wills, r.h.h., t.h. lee, w.b. mcglasson, e.g. hall y d. grahan. 1984. fisiología y manipulación de frutas y hortalizas pos-recolección. acribia editores, zaragoza (españa). pp. 73-135. recebido para publicação: 13 maio, 2011. aceito para publicação: 1 março, 2012. 1 departamento de solos, universidade federal de viçosa. viçosa (brasil). 2 departamento de produção vegetal, centro de ciências agrárias (cca), universidade federal do espírito santo (ufes). alegre (brasil). 3 autor de correspondência: matheus-ufes@hotmail.com agronomía colombiana 30(1), 41-45, 2012 omissão de macronutrientes em mudas de biribazeiro (rollinia mucosa [jacq.] baill) cultivadas em solução nutritiva omission of macronutrients in seedlings of biribazeiro (rollinia mucosa [jacq.] baill) crown in nutrient solution matheus fonseca de souza1, 3, madlles queiroz martins2, mailson félix de oliveira silva1 e ruimário inácio coelho2 resumo abstract biribazeiro é uma planta frutífera da família annonaceae, nativa da amazônica e que se desenvolve bem em diferentes habitats. é uma planta que pode atingir altura média de 8 m. cada nutriente exerce uma função específica na planta, sendo que sua falta pode gerar perdas irreparáveis, podendo levar a planta à morte. o objetivo deste trabalho foi avaliar o desenvolvimento inicial de mudas de biribazeiro submetidas a omissão de macronutrientes em solução nutritiva. os tratamentos foram: solução nutritiva completa (snc) = (k; p; ca; n; mg; s; fe; cu; b; mo; mn; zn); deficiência de potássio (-k) = (snc-k); deficiência de fósforo (-p) = (snc-p); deficiência de cálcio (-ca) = (snc-ca); deficiência de nitrogênio (-n) = (snc-n); deficiência de magnésio (-mg) = (snc-mg); deficiência de enxofre (-s) = (snc-s). o tratamento com solução nutritiva completa promove maior média para diâmetro do caule. observa-se redução generalizada na altura e diâmetro do caule nas plantas cultivadas na solução deficiente em nitrogênio. para todas as características avaliadas, as plantas cultivadas em soluções deficientes em nitrogênio (-n) e cálcio (-ca) apresentaram sempre os menores valores. isto demonstra a importância desses nutrientes para o crescimento do biribazeiro. native of the amazon forest, biribazeiro is a fruit crop of the annonaceae family, that performs well in different habitats, reachingup to 8 m height. each mineral nutrient performing a specific function, their absence might generate irreparable losses and induce plant death. thus, the aim of this study was to evaluate the initial growth of seedlings of biribazeiro subjected to macronutrient deficiency of s in nutrient solution. the treatments were: complete nutrient solution (snc) = (k, p, ca, n, mg, s, fe, cu, b, mo, mn, zn), potassium deficiency (-k) = (snc-k); phosphorus deficiency (-p) = (snc-p), calcium deficiency (-ca) = (snc-ca), nitrogen deficiency (-n) = (snc-n), magnesium deficiency (-mg) = (snc-mg), sulphur deficiency (-s) = (snc-s). the treatment with the complete nutrient solution had a greater average with respect to stem diameter. there is reduction in stem height and diameter in plants grown in nitrogen deficient solutions. for all the evaluated features, the plants grown in solutions nitrogen deficient (-n) and calcium (-ca) consistently showed the lowest values. this shows the importance of these macronutrients in the development of biribazeiro. palavras chave: annonaceae, deficiência, fruta, nutrição. key words: annonaceae, deficiency, fruit, nutrition. introdução o biribazeiro (rollinia mucosa [jacq.] baill) é uma frutífera da família annonaceae, nativa da amazonia, e que se desenvolve bem em diferentes habitats. com uma altura média de 8 m (simão, 1998), seu fruto, quando maduro, é de coloração amarela, globoso, composto por diversas partes hexagonais, muito unidas, dando um aspecto característico. sua polpa é de cor esbranquiçada a creme, com muitas sementes de cor escura, e um aroma agradável, podendo pesar até 1,3 kg (lorenzi, 1998). os frutos têm grande aceitação popular, sendo consumidos in natura. devido à ampla dispersão geográfica desta cultura, seu fruto é conhecido como biriba, biriba do pará, fruta da condessa, biriba de pernambuco, pinha, anona e jaca de pobre (costa e müller, 1995). os nutrientes têm funções essenciais e específicas no metabolismo das plantas. dessa forma, quando um dos elementos essenciais não está presente em quantidades satisfatórias, ou pouco disponível, a sua deficiência nas células promove alterações no metabolismo das plantas. os sintomas de carências minerais são mais ou menos característicos para cada nutriente, dependendo também da severidade, da espécie, da cultivar e de fatores ambientais (coelho et al., 2002). o sintoma visual é o fim de uma série de eventos, que têm início com alterações celulares (malavolta et al., 1997). 42 agron. colomb. 30(1) 2012 embora as relações fundamentais entre nutrição mineral e crescimento sejam as mesmas, tanto para as espécies arbóreas quanto para as demais espécies, o conhecimento acerca da necessidade de nutrientes para o crescimento de uma determinada espécie é à base da identifi cação e correção de suas defi ciências nutricionais, e contribui para a sua supervivência em diferentes tipos de solo (nambiar, 1989). para este tipo de estudos utiliza-se a técnica do cultivo de plantas em solução nutritiva, pois esta permite controlar mais adequadamente, a composição do meio e eliminar a heterogeneidade e complexidade que são próprias dos cultivos em solo (sarruge, 1975). na literatura são raras as informações disponíveis sobre as exigências nutricionais do biribazeiro durante o seu crescimento, assim como a sintomatologia de defi ciências para macronutrientes. diante desse contexto, objetivou-se com este experimento avaliar o desenvolvimento inicial das mudas do biribazeiro submetidas a omissão de macronutrientes em solução nutritiva. material e métodos o experimento foi conduzido na casa de vegetação do centro de ciências agrárias da universidade federal do espírito santo (cca-ufes), localizada no município de alegre es (20°46’ s e 41°33’ w, altitude de 277 m, temperatura média anual de 22,6°c e umidade relativa média anual de 75 a 80%. as sementes de biribá, obtidas de frutos maduros colhidos em pomar doméstico, foram semeadas em caixa de madeira (80 x 80 x 12 cm) contendo areia de granulometria média (entre 1,2 e 2,4 mm) (fig. 1). a emergência das plântulas teve início aos 32 d após a semeadura, permanecendo na caixa de areia até 70 d após a semeadura, quando foram retiradas, lavada suas raízes e transferidas para solução nutritiva a ¼ de força da solução nutritiva proposta por hoagland (hoagland e arnon, 1950) e ph 5,5, onde foram mantidas por 15 d. após esse período, foi efetuada a troca do volume total da solução nutritiva completa pelas soluções nutritivas que constituíam os tratamentos experimentais com defi ciência de nutriente. o experimento foi instalado num delineamento inteiramente casualizado com 7 tratamentos e 4 repetições, sendo uma planta por parcela, totalizando 28 plantas (fig. 2). as plantas foram colocadas em garrafas pet cortadas na altura mediana e encapadas com papel alumínio, atingindo capacidade para 1 l de solução nutritiva. os tratamentos foram: solução nutritiva completa (snc) = (k; p; ca; n; mg; s; fe; cu; b; mo; mn; zn); defi ciência de potássio (-k) = (snc-k); defi ciência de fósforo (-p) = (snc-p); defi ciência de cálcio (-ca) = (snc-ca); defi ciência de nitrogênio (-n) = (snc-n); defi ciência de magnésio (-mg) = (snc-mg); defi ciência de enxofre (-s) = (snc-s). o nível da solução nutritiva nos vasos foi mantido pela reposição diária na medida necessária para repor o volume até 1 l. durante o estudo as soluções foram oxigenadas durante 30 s a cada 2 d. foi realizada a troca do volume total da solução nutritiva a cada 15 d em todos os tratamentos. com o término do experimento após seis meses da semeadura, as mudas foram colhidas e transportadas para o laboratório de fi siologia vegetal e nutrição mineral de plantas figura 1. sementeira da biribá (rollinia mucosa). figura 2. delineamento experimental com deficiência de nutriente da biribá (rollinia mucosa). 43souza, m.f., m.q. martins, m.f.o. silva e r.i. coelho: omissão de macronutrientes em mudas de biribazeiro (rollinia mucosa [jacq.] baill)... para avaliação das seguintes características: diâmetro do caule (dc) a 5 cm do colo da planta, utilizando-se de um paquímetro; altura (alt), medida desde o colo da planta até o ápice caulinar, com uma régua graduada em centímetros; número de folhas (nf); massa da matéria seca da raiz (msr), do caule (msc) e da folha (msf), mensuradas através de balança analítica. para a determinação da massa da matéria seca, as amostras permaneceram em estufas de circulação forçada de ar a 70°c, até peso constante. os dados experimentais foram submetidos a análise de variância, e as médias comparadas pelo teste de scott knott a 5% de probabilidade, utilizando-se o software saeg 9.1. resultados e discussão o tratamento com solução nutritiva completa apresentou a maior média com relação ao diâmetro do caule, diferindo significativamente das soluções deficientes em nitrogênio, potássio e cálcio, mas não dos demais tratamentos (tab. 1). verifica-se pelos resultados que as omissões de nitrogênio, potássio e cálcio afetam o crescimento em diâmetro das plantas de biribazeiro, sendo a omissão de nitrogênio (com 3,00 mm) e omissão de cálcio (com 2,88 mm), as mais determinantes quando comparadas com o tratamento completo, cujo diâmetro foi de 6,13 mm. num experimento com gravioleira, avilán (1975) verificou que os tratamentos com omissão de nitrogênio e fósforo foram os que mais limitaram o crescimento em solução nutritiva, concordando em parte com os resultados da presente pesquisa. batista et al. (2003) reportam resultados semelhantes, nos quais observa-se que as omissões de nitrogênio, cálcio e fósforo foram as que mais limitaram o crescimento de mudas de gravioleira, tanto em diâmetro, quanto em altura. as plantas cultivadas em solução nutritiva completa e com deficiência em s foram estatisticamente superiores às submetidas aos demais tratamentos, não havendo entre eles diferença significativa para a característica altura (tab. 1). observou-se também redução generalizada na altura e diâmetro do caule nas plantas cultivadas na solução deficiente em nitrogênio (tab. 1). avilán (1975) e silva et al. (1986), trabalhando com a gravioleira, e piza júnior (1988), com fruta-do-conde, observaram comportamentos semelhantes para deficiência de nitrogênio. com relação à massa seca do caule, a solução completa apresentou a maior média (tab. 1). para a massa seca da raiz e das folhas não houve diferença significativa entre as plantas cultivadas nas soluções deficientes em fósforo, magnésio e solução completa; porém, estas diferem estatisticamente dos demais tratamentos (tab. 1). segundo andreotti et al. (2001), uma maior produção de matéria seca significa maior produtividade. em consequência da omissão de s, observa-se diminuição significativa para as características massa seca da raiz, do caule e da folha, embora não ocorra diferença significativa para diâmetro do caule, altura da planta e número de folhas, quando comparados ao tratamento completo (tab. 1). de acordo com andrew (1962), a deficiência de enxofre reduz a quantidade de nitrogênio convertida á forma orgânica, resultando em restrição ao crescimento da planta por conta da proporção entre esses nutrientes nas proteínas. para todas as características avaliadas, as plantas cultivadas em soluções deficientes em nitrogênio (-n) (fig. 3) e cálcio (-ca) (fig. 4) apresentaram sempre os menores valores, e não diferiram estatisticamente entre si, mas sim dos demais tratamentos (tab. 1). nota-se que a omissão de nitrogênio afeta as variáveis de crescimento e estado nutricional. houve desenvolvimento de sintomas visuais nas plantas, como folhas menos verdes. segundo malavolta et al. (1997), este sintoma está associado com uma menor produção de clorofila, ocasionando modificação nos cloroplastos. verifica-se ainda que as plantas de biribazeiro apresentam folhas com tamanho reduzido. quando o tabela 1. valores médios do diâmetro do caule (dc) em mm, altura do caule (alt) em cm, número de folhas (nf), massa seca da raiz (msr), massa seca do caule (msc) e massa seca da folha (msf), estes últimos três parâmetros expressos em g dos deficiência de nutriente da biribá (rollinia mucosa). trat. dc alt nf msr msc msf snc 6,13 a 30,10 a 17,50 a 2,90 a 1,42 a 2,84 a -n 3,00 c 15,88 c 9,00 b 0,71 d 0,31 d 0,45 c -p 5,63 a 29,10 b 15,50 a 2,69 a 1,26 b 2,68 a -k 4,38 b 26,85 b 16,75 a 1,19 c 0,69 c 1,93 b -ca 2,88 c 14,68 c 8,25 b 0,63 d 0,30 d 0,47 c -mg 5,75 a 29,45 b 16,00 a 2,79 a 1,24 b 2,68 a -s 5,50 a 31,60 a 16,75 a 2,14 b 1,15 b 1,97 b médias com mesma letra na mesma coluna não diferem entre si pelo teste de scott knott a p≤0,05. 44 agron. colomb. 30(1) 2012 crescimento é subótimo, o crescimento é retardado, o n que está mobilizado nas folhas adultas é translocado para as mais novas, ocorrendo os sintomas típicos de defi ciência, tais como o aumento na senescência das folhas mais velhas (marschner, 1995). as plantas sofrem redução no crescimento pela paralisação do desenvolvimento apical. no processo metabólico, o cálcio afeta a atividade de hormônios e de enzimas, como os que regulam a senescência e a abscisão de folhas e frutos (malavolta, 1980; mengel e kirkby, 1987; marschner, 1986). conclusões a omissão de macronutrientes (n, p, k, ca, mg, s) limita o o crescimento das mudas de biribazeiro, quando comparado ao tratamento completo. o biribazeiro possui maior exigência em n e ca para o crescimento das mudas durante a fase de viveiro. o tratamento com omissão de s promove redução no acúmulo de massa seca da raiz e da parte aérea das mudas de biribazeiro. literatura citada andrew, c.s. 1962. infl uence of nutrition on nitrogen fi xation and growth of legumes. pp. 130-146. em: commonwealth scientifi c industrial research organization. a review of nitrogen in the tropics with particular reference to pastures. a symposium, csiro, melbourne. andreotti, m., e.c.a. souza e c.a.c. crusciol. 2001. componentes morfológicos e produção de matéria seca de milho em função da aplicação de calcário e zinco. scientia agric. 58(2), 321-327. avilán, l.r. 1975. efecto de la omisión de los macronutrientes en el desarrollo y composición química de la guanábana (annona muricata l.) cultivada en soluciones nutritivas. agron. trop. 25(1), 73-79. batista, m.m.f., i.j.m. viégas e d.a.c. frazão. 2003. efeito da omissão de macronutrientes no crescimento, nos sintomas de defi ciências nutricionais e na composição mineral de gravioleiras. rev. bras. frutic. 25(2), 315-318. coelho, a.m., j. m. waquil, d. karan, c.r. casela e p.m. ribas. 2002. seja o doutor do seu sorgo. potafos, piracicaba, brasil. costa, j.p.c. e c.h. müller. 1995. fruticultura tropical: o biribazeiro (rollinia mucosa jack baill). embrapa; cpatu, belém, brasil. hoagland, d.r. e d.i. arnon. 1950. th e water-culture method for growing plants without soil. california agricultural experiment station, berkeley, ca. lorenzi, h. 1998. árvores brasileiras: manual de identifi cação e cultivo de plantas arbóreas nativas do brasil. editora plantarum, nova odessa, ucrânia. malavolta, e. 1980. elementos de nutrição mineral de plantas. ceres, são paulo, brasil. malavolta, e., g.c. vitti e s.a. oliveira. 1997. avaliação do estado nutricional das plantas; princípios e aplicações. potafos. piracicaba, brasil. marschner, h. 1986. mineral nutrition of higher plants. academic press, londres. marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. 2do ed. academic press, londres. figura 3. planta deficiente em nitrogênio (-n) da biribá (rollinia mucosa). figura 4. plantas deficientes em cálcio (-ca) e planta cultivada em solução nutritiva completa (snc) da biribá (rollinia mucosa). 45souza, m.f., m.q. martins, m.f.o. silva e r.i. coelho: omissão de macronutrientes em mudas de biribazeiro (rollinia mucosa [jacq.] baill)... mengel, k. e e.a. kirkby. 1987. principles of plant nutrition. potash institute, berna. nambiar, e.k.s. 1989. plantation forests: their scope and perspective on plantation nutrition. pp. 1-15. em: bowen, g.b. e e.k.s. nambiar (eds.). nutrition of plantation forests. academic press, londres. piza júnior, c. de t. 1988. fruta-do-conde (annona squamosa l): manual técnico da cultura. cati, campinas, brasil. sarruge, j.r. 1975. soluções nutritivas. summa phytopathol. 1(3), 231-233. silva, a.q., h. silva, m.l. roque e e. malavolta. 1986. nutrição mineral da graviola (annona muricata l). i. sintomas de carência nutricionais. pp. 297-303. em: congresso brasileiro de fruticultura. sbf, brasília df. simão, s. 1998. anoneira. pp. 313-318. em: simão, s. (ed.). tratado de fruticultura. fealq, piracicaba, brasil. recceived for publication: 23 march, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 department of biology, faculty of science, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. celopezc@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 373-381, 2010 artificial micrornas and their applications in plant molecular biology microarns artificiales y sus aplicaciones en biología molecular de plantas álvaro luis pérez-quintero1 and camilo lópez1, 2 abstract resumen artificial micrornas (amirnas) are modified endogenous microrna precursors in which the mirna:mirna* duplex is replaced with sequences designed to silence any desired gene. amirnas are used as part of new genetic transformation techniques in eukaryotes and have proven to be effective and to excel over other rna-mediated gene silencing methods in both specificity and stability. amirnas can be designed to silence single or multiple genes, it is also possible to construct dimeric amirna precursors to silence two non-related genes simultaneously. amirna expression is quantitative and allows using constitutive, inducible, or tissue-specific promoters. one ma i n appl icat ion of a mi r nas is gene functional validation and to this end they have been mostly used in model plants; however, their use can be extended to any species or variety. amirna-mediated antiviral defense is another important application with great potential for plant molecular biology and crop improvement, but it still needs to be optimized to prevent the escape of viruses from the silencing mechanism. furthermore, amirnas have propelled research in related areas allowing the development of similar tools like artificial trans-acting small interference rnas (tasiarns) and artificial target mimicry. in this review, some applications and advantages of amirnas in plant molecular biology are analyzed. los microarns artificiales (amiarns) consisten en precursores de microarns (miarns) nativos en los que se reemplazan las secuencias del dúplex miarn:miarn* con secuencias diseñadas para silenciar cualquier gen deseado. los amiarns son utilizados en transformación genética de eucariotas y han mostrado ser efectivos, superando otros métodos de silenciamiento génico mediado por arn en cuanto a especificidad y estabilidad. los amiarns pueden ser diseñados para silenciar uno o múltiples genes, su expresión es cuantitativa y permite la utilización de promotores constitutivos, inducibles o tejido-específicos. una de sus principales aplicaciones es la validación funcional de genes, y para este fin han sido utilizados hasta ahora principalmente en plantas modelo, pero su uso puede extenderse a cualquier especie o variedad. otra aplicación con gran potencial es la defensa contra virus mediada por amiarns, sin embargo, aun debe ser optimizada para prevenir el escape de los virus al mecanismo de silenciamiento. los amiarns han impulsado además la investigación en áreas relacionadas y el desarrollo de herramientas como los ta-siarns (trans actins small interference rnas) artificiales y la imitación de blancos o target mimicry. en esta revisión se analizan algunas de las aplicaciones y ventajas de los amiarns en biología molecular de plantas. key words: mirnas, amirnas, viruses, gene silencing, rna interference. palabras clave: miarns, amiarns, virus, silenciamiento génico, arn de interferencia. introduction eukaryotes use post transcriptional gene silencing (ptgs) as a mechanism of gene regulation and natural defense against invasive nucleic acids, transposons, and other highly repetitive genomic sequences (bartel, 2004). this mechanism is mediated by different kinds of small rnas, among which the most widely studied are micrornas (mirnas) and small interference rnas (sirnas). mirnas are molecules of approximately 22 nt originating from nuclear genes. a gene codifying for a mirna (mirna) is first transcribed by the rna polymerase ii in a primary mirna (pri-mirna) whose size can range from 100 nt to several kilobases (kb). it is then processed to an intermediate rna called mirna precursor (pre-mirna) by dicer-like 1 (dcl1) in plants. pre-mirnas have a characteristic secondary “hairpin-like” structure, with high and negative fold-free energy, these can have widely varying sizes, commonly between 70 and 400 nt. then, the pre-mirna is processed to amirna:mirna* duplex again by dcl1 in plants. the duplex is recruited by the rnainduced silencing complex (risc) where the strand with the least stability in the 5’ extreme (the mature mirna) will be retained by an argonaut protein (ago), while the passenger strant (mirna*) will be degraded, then this 374 agron. colomb. 28(3) 2010 complex will guide the cleavage ortranslational repression of messenger rnas complementaryto the mature mirna (targets) (bartel, 2004; zhang et al., 2006; zhu, 2008). in contrast, sirnas originate from transgenes, viruses, and transposons and form perfectly complementary doublestrand rna precursors (dsrnas) (aravin et al., 2003; filipowicz et al., 2005). sirnas silence the same gene from which they come and, from a sirna precursor multiple sirnas can be generated and these can be transmitted among cells (bartel, 2004). mirnas have been identified as important gene expression regulators in plants and animals (jones-rhoades et al., 2006). among the different functions established for mirnas in plants, there are physiological aspects as important as morphogenesis and organ polarity, identity of floral organs and flowering time, hormone signaling, transition from juvenile to adult states, reproduction, and response to different kinds of biotic and abiotic stress (dugas and bartel, 2004; jones-rhoades et al., 2006; mallory and baucheret, 2006). mirnas have been studied extensively during recent years, among other reasons because by it being a very elegant and precise mechanism of gene regulation, its manipulation through different methods would offer new possibilities for genetic improvement of eukaryotes. one way of using the mirnas path to alter the expression of certain genes is by employing artificial mirnas (amirnas), which are precursors of endogenous mirnas modified for silencing any desired target. this work will analyze some applications of artificial amirnas in plants, including functional validation of genes and defense against viruses. design of artificial micrornas artificial mirnas are designed from a precursor of an endogenous mirna, used as structural support and in which the region of the mature mirna is replaced with a specific amirna sequence complementary to the desired target sequence (ossowski et al., 2008; park et al., 2009). the procedure was first developed in animals (zeng et al., 2002) and then in plants (parizotto et al., 2004). a mirna precursor can be modified without affecting its natural processing, as long as the same secondary structure is maintained (parizotto et al., 2004; vaucheret et al., 2004). for this, we must replace the mature mirna sequence along with that of the complementary strand or mirna* without changing structural aspects like non-complementary regions (mismatches) orbulges (ossowski et al., 2008). the first step in designing amirnas consists of selecting an amirna sequence complementary to the desired gene, which must be optimal regarding specificity and effectiveness (schwab et al., 2010). if what is sought is to silence one or multiple genes, it is necessary to verify that there is no random mating with other genome regions. to avoid these types of situations, it is ideal to have an annotation of the genome or a significant collection of expressed sequence tags (ests) of the studied species. optimizing by effectiveness is mainly based on the calculation of hybridization energy between the amirna and the desired target, ideally the amirnas with the lowest hybridization energy, less than -30 kcal/mol should be chosen (schwab et al., 2010). there is a quick and easy way of designing amirnas by using the microrna designer (wmd) web application (schwab et al., 2006), which has been widely used in recent years (khraiwesh et al., 2008; ossowski et al., 2008; warthmann et al., 2008; molnar et al., 2009). to ensure amirna effectiveness, there are other considerations based on in vivo mating of endogenous mirnas with their targets. total complementarity is preferred of the ~21nt of the amirna with the target; if there are mismatches, these should never be in positions 10 or 11 (5’-3’ sense), given that this is the cleavage site of the mirna: target pair, also, mismatches should preferably not be in the 5’ region (mallory et al., 2004; schwab et al., 2006). additionally, some authors consider it important to introduce mismatches in the 3’ region (moissiard et al., 2007; khraiwesh et al., 2008). it is preferable for the mirna to have an a or a u in position 10 and a u in the first position given that these nucleotides are overrepresented in natural plant mirnas (mallory et al., 2004; reynolds et al., 2004; schwab et al., 2006). also, a higher au content in the 5’ extreme and greater gc content in the 3’ extreme yields instability to the 5’ extreme, which is considered necessary to incorporate the mature strand to the risc complex (schwab et al., 2006). there might also be important effects caused by the mrna structure next to the targeted region; thereby, we must bear in mind the energy of the mirna union to the target, as well as the energy needed to “open” the union site (kertesz et al., 2007; warthmann et al., 2008). the designed amirna and its amirna* sequence must replace the mirna:mirna* duplex from an endogenous pre-mirna, some recommended precursors are mir319a from arabidopsis, mir528 from rice, and mir1157 from chlamydomonas reinhardtii (tab. 1). once we have the cloned precursors in plasmids, the sequences may be in3752011 pérez-quintero and lópez: artificial micrornas and their applications in plant molecular biology corporated to the precursors, through guided mutagenesis or overlapping pcr (schwab et al., 2010). an alternative for replacing the mirna:mirna* sequences is the method developed by molnar et al. (2009), which involves the use of double-strand dna oligonucleotides to replace dna from the precursor in the plasmid by using restriction enzymes. this process, however, may be restricted to small mirna precursors and has only been implemented until now in c. reinhardtii (molnar et al., 2009). a terminator sequence and a promoter sequence must also be added to the plasmid with the precursor. silencing mediated by amirnas occurs in quantitative manner. constructions containing strong promoters are highly expressed; promoters like 35s from cauliflower mosaic viruses (cmv) have been broadly used (ossowski et al., 2008; zhao et al., 2008; schwab et al., 2010). however, it is possible to also use inducible or tissue-specific promoters (schwab et al., 2006). amirna can then be inserted in the plant via traditional genetic transformation methods like agrobacterium-mediated transformation (schwab et al., 2010). it is recommended that studies on transformed plants confirm the reduction of transcripts of the desired gene through rt-pcr (schwab et al., 2010); race-pcr could also be used to verify that the mrna scission occurs in the desired site (kasschau et al., 2003; álvarez et al., 2006; schwab et al., 2010). silencing of endogenous amirna-mediated genes one of the most common ways to characterize gene function is by analyzing individuals with loss-of-function alleles or mutant genes, in this way the gene’s biological activity is inferred from the resulting phenotype (lukowitz et al., 2000). several tools have been successful for this type of approach in plants like transpose on tagging, insertional mutagenesis, and tilling, which have been applied successfully, producing extensive and detailed collections of these types of mutants in various species (alonso and ecker, 2006; molnar et al., 2009; schwab et al., 2010). nevertheless, saturating complete genomes through this approach requires very large populations of the desired specie and the strategy is normally restricted to certain genetic “contexts” or varieties. besides, the method can be limited by selectivity in the mutation process and commonly does not permit partial or regulated function loss, which is necessary for studying genes when their null alleles are lethal (warthmann et al., 2008, molnar et al., 2009, schwab et al., 2010). alternative methods to obtain loss of gene function are based on rna-mediated gene silencing (interference rna or ptgs). rna transgenes are dominant and can be applied to any variety and to species in which extensive collections of mutants are not yet available. also, these approaches allow simultaneous silencing of related genes, and gene silencing in an inducible or tissue specific manner (ossowski et al., 2008; warthmann et al., 2008). common methods of gene silencing are based on the production of dsrnas that will produce sirnas to silence the desired gene. the most usual ones consist of 1) the overexpression of a transgene, usually antisense, from the gene sought to be silenced (co-suppression or antisense rna) (jorgensen et al., 2006), 2) the sense and antisense expression for the gene to be silenced thus forming a hairpin rna or hprna (watson et al., 2005), or 3) the insertion of the gene to be silenced in genomes of viruses inoculated on the plant which generate dsrnas during their replication, this strategy is better known as virus-induced gene silencing (vigs) (lu et al., 2003). although these tools have been broadly used for gene validation and discovery, they still have some difficult ties hindering their broader use in species of agronomic interest (warthmann et al., 2008). among its main disadvantages, there are specificity and stability. these strategies normally use inserts of relatively long size (>200 base pairs), which can generate a great number of sirnas complementary to distinct regions of the desired gen. long inserts will most probably generate sirnas with effective silencing, but will also possibly generate sirnas complementary or partially complementary to unwanted genome regions (schwab et al., 2006; khraiwesh et al., 2008; warthmann et al., 2008; molnar et al., 2009). the vast number of possible sirnas generated by a transgene makes it difficult to predict the unwanted targets (schwab et al., 2006). it is estimated that between 50 and 70% of the genes in an organism can produce sirnas complementary to unwanted targets if they are used in interference rna methods (xu et al., 2006). furthermore, the transgenes can be self-silenced, resulting in loss of silencing after several generations (zhao et al., 2008; molnar et al., 2009). amirnas become a gene silencing alternative with all the advantages of previous methods of ptgs-mediated silencing and with additional advantages regarding specificity and durability. successful experiments of amirnas-mediated gene silencing have been conducted in dicotyledonous (arabidopsis, tomato, tobacco) monocotyledonous (rice), mosses (physcomitrella patens), and algae (c. reinhardtii) (tab. 1). different precursors have been used and it has been shown that precursors from different plants can 376 agron. colomb. 28(3) 2010 be expressed in others sharing the same mirna family, producing effective silencing that permits standardizing methods for broad phyologenetic groups (álvarez et al., 2006; khraiwesh et al., 2008). amirnas can be designed and optimized to silence one or several genes with similar sequences, including tandem genes, (álvarez et al., 2006; schwab et al., 2006; choi et al., 2007) and have a specificity as high as that of natural plant mirnas, without formation of secondary sirnas and without non-autonomous effects (parizotto et al., 2004; schwab et al., 2005; warthmann et al., 2008). given that an amirna produces a unique mirna with the capacity to silence a specific target, potential unwanted targets can be predicted and avoided from the design (schwab et al., 2010). in addition, amirna transgenes are dominantly inherited and remain stable and active in the progeny (warthmann et al., 2008; liu and chen, 2010). in chlamydomonas amirna activity has remained for up to six months (zhao et al., 2008) and 500 generations (molnar et al., 2009). in all, these advantages allow amirnas to be considered the most suitable strategy to generate transgenic plants and improve crops (liu and chen, 2010). as with sirna transgenes, amirnas can be expressed in constitutive or inducible manner or via specific tissue according to the promoter used; it has even been possible to generate amirnas under the control of the promoter from the same gene sought to be silenced (schwab et al., 2006). also, the small size of the precursors used for amirnas (<300 base pairs) has allowed for two functional amirnas to be simultaneously produced from the same transgene, permitting for two unrelated genes to be simultaneously silenced (niu et al., 2006; lin et al., 2009). given their specificity, amirnas can be designed to silence specific alleles or specific forms (e.g., produced via alternative splicing) of certain genes (ossowski et al., 2008; schwab et al., 2010). there is yet no systematic study comparing and showing the advantages of amirnas over other interference rna methods, although qu et al. (2007) reported a case in which amirnas were more effective than hprnas in producing silencing. the rate of success of amirna-mediated silencing, inferred from published studies, may vary from 90% (álvarez et al., 2006; niu et al., 2006; choi et al., 2007; mathieu et al., 2007; qu et al., 2007; schwab et al., 2006) to 75% (ossowski et al., 2008). the reasons why some genes cannot be silenced by amirnas are not yet clear (park et al., 2009; schwab et al., 2010). a possible explanation is the difficulty in accessing the target mrna by the risc complex (ameres et al., 2007; kertesz et al., 2007; warthmann et al., 2008; molnar et al., 2009). this difficulty may, nevertheless, be compensated by thermodynamically modeling the rna-rna interactions during the design, as previously described. another yet unproven possibility may be through negative regulation, such that the silencing produced is compensated with higher rates of transcription that overcome the amirna activity (ossowski et al., 2008). an additional consideration when working with amirnas must be the fact that, although cleavage of the messenger rna is the predominant mode of action for mirnas in plants, mrna translational inhibition has also been reported without knowing yet any adequate way of determining in which instances it occurs (brodersen et al., 2008). when amirna-mediated translational inhibition occurs, the silencing and the phenotypic effects will not be different from those given by mrna cleavage (jones-rhoades et al., 2006; ossowski et al., 2008). however, this activity may not be monitored and quantified through usual rt-pcr methods (kasschau et al., 2003; schwab et al., 2010). in spite of the potential of the amirna method, it has only been used until now in model species (tab. 1), particularly in arabidopsis thaliana, for which there are even efforts to have a library of amirnas covering all the annotated genes (ossowski et al., 2008), as there is for humans and mice (chang et al., 2006). nevertheless, it is only a matter of time for this strategy to expand to other species. among the arabidopsis genus amirnas have already been used in wild varieties or in non-model lines (bomblies et al., 2007). likewise, given the novelty of micrornas, most studies conducted have concentrated on showing their suitability using genes with already known functions and with those for which we already have null mutants (tab. 1). some successful and novel functional analysis experiments have been conducted on a. thaliana. for example, by using the tissue-specific expression of amirnas, mathieu et al. (2007) showed that the ft protein and not its mrnais the mobile signal to induce flowering. choi et al. (2007) used amirnas to demonstrate that h2az genes are necessary to activate gene transcription in similar manner as in yeast. finally, bomblies et al. (2007) used amirnas to show that nbs-lrr type genes at5g41740/at5g41750 are involved in the necrosis produced in arabidopsis hybrid crosses as an autoimmune response. amirna-mediated defense against viruses one of the applications of amirnas with the greatest agricultural could be the defense against viruses. interference rna methods had already been used in plants to increase 3772011 pérez-quintero and lópez: artificial micrornas and their applications in plant molecular biology table 1. endogenous plant genes silenced using amirnas. specie silenced gene function pre-mirna references a. thaliana arf auxin-response factor ath-mir164b álvarez et al. (2006) a. thaliana nga trancription factor ath-mir164a álvarez et al. (2006) a. thaliana at5g41740/at5g41750 nbs-lrr, autoinmune response ath-mir-319a bomblies et al. (2007) a. thaliana h2az trancription factor ath-mir-319a choi et al. (2007) a. thaliana pp2aa phosphatase, auxin distribution ath-mir-319a michniewicz et al. (2007) a. thaliana gfp (transgen) green fluorescent protein ath-mir171 parizotto et al. (2004) a. thaliana ap1 floral identity ath-mir-319a park et al. (2009) a. thaliana cal floral identity ath-mir-319a park et al. (2009) a. thaliana crc adaxial polarity regulation ath-mir319a, ath mir172a schwab et al. (2006) a. thaliana gun4 chlorophyll biosynthesis ath-mir319a, ath mir172a schwab et al. (2006) a. thaliana ino, yab3 floral organs distribution ath-mir319a, ath mir172a schwab et al. (2006) a. thaliana lfy floral identity ath-mir319a, ath mir172a schwab et al. (2006) a. thaliana sep1-4, shp1-2, ap1, cal floral organs distribution ath-mir319a, ath mir172a schwab et al. (2006) a. thaliana soc1, maf1-3, anr1 nutrient uptake and flowering time ath-mir319a, ath mir172a schwab et al. (2006) a. thaliana try, cpc, etc2 trichome regulation ath-mir319a, ath mir172a schwab et al. (2006) a. thaliana ft flowering time ath-mir319a, ath mir172a schwab et al. (2006), mathieu et al. (2007), schwartz et al. (2009) c. reinhardtii cox90 cytochrome oxidase c subunit cre-mir1157 molnar et al. (2009) c. reinhardtii dcl1 small rna processing cre-mir1157 molnar et al. (2009) c. reinhardtii psy phytoenesinthase cre-mir1157 molnar et al. (2009) c. reinhardtii maa7 tryptophan synthesis cre-mir1162 zhao et al. (2008) c. reinhardtii rbcs1/2 rubisco small subunit cre-mir1162 zhao et al. (2008) n. tabacum arf auxin-response factor ath-mir164b álvarez et al. (2006) o. sativa eui1 internode elongation osa-mir528 warthmann et al. (2008) o. sativa pds phytoenedesaturase osa-mir528 warthmann et al. (2008) o. sativa spl11 lesion formation osa-mir528 warthmann et al. (2008) p. patens ftsz2-1 chloroplast division ath-mir319a khraiwesh et al. (2008) p. patens gnt1 n-acetilglucosaminiltransferase ath-mir319a khraiwesh et al. (2009) s. lycopersicum arf auxin-response factor ath-mir164b álvarez et al. (2006) s. lycopersicum nga transcription factor ath-mir164a álvarez et al. (2006) their defenses against viruses (waterhouse et al., 1998; helliwell and waterhouse, 2005), in spite of presenting the difficulties mentioned in the case of endogenous genes: poor specificity due to the high probability of unwanted targets and low stability due to self-silencing. plants naturally use ptgs to defend themselves against viruses, mainly by sirna production (ding et al., 2004; mahmood-ur-rahman et al., 2008), and until now, a natural role of plant mirnas for defense against viruses has not been found, as it has been observed in animals (lecellier et al., 2005). several authors suggest that plant mirnas have a potential for defense against viruses (llave, 2004; dunoyer and voinnet, 2005; lecellier et al., 2005; simón-mateo and garcía, 2006; lu et al., 2008) and bioinformatics analyses supports this hypothesis (pérez-quintero et al., 2010). by using amirnas, it has been possible to show that the mirna path can work efficiently in defense against viruses. transgenic a. thaliana and n. benthamiana plants were created with resistance to turnip mosaic virus (tmv), turnip yellow mosaic virus (tumv), and cucumber mosaic virus (cmv) using amirnas aimed against sequences of these viruses (tab. 2). inthese cases, it was shown that resistance occurs at cellular level and is inheritable and that amirnas can successfully block virus replication and avoid its mobility and translocation (niu et al., 2006). it has also been shown that it is possible 378 agron. colomb. 28(3) 2010 to create transgenic plants expressing dimeric amirnas aimed against two types of viruses resulting in plants resistant to a broad viral spectrum (niu et al., 2006; lin et al., 2009). as with amirnas aimed against endogenous genes, accessibility to the target mrna of the virus can affect amirna effectiveness (niu et al., 2006; simón-mateo and garcia, 2006; duan et al., 2008). the secondary structure of the long viral mrna in vivo is difficult to predict and model. duan et al. (2008) suggested an experimental method to design effective amirnas ensuring target mrna accessibility. for this, a test is carried out by inoculating wild and mutant arabidopsis plants lacking dcls (proteins responsible for processing small rnas) with the unwanted viral rna, viral rna cleavage sites are compared and, thus, sensitive sites to sirna-mediated cleavage are identified; these sites could then be used to design amirnas against the virus analyzed. there are other aspects to consider when applying amirnas as a strategy to increase plant resistance against viruses. first, many viruses codify silencing suppressors that directly interfere with the mirna machinery (llave, 2004; zhang et al., 2006; duan et al., 2008). the relatively simple solution of designing amirnas aimed against silencing suppressors has proven to be effective (niu et al., 2006; qu et al., 2007). the second objection and perhaps the most important is that viral genomes evolve much faster than plant mirnas, and it has been noted that eventually viruses can evade amirna attacks through mutations or deletions in the target region (simón-mateo and garcía, 2006; lin et al., 2009). this has also been an obstacle in developing gene therapy against viruses like hiv in humans (das et al., 2004; westerhout et al., 2005). it is felt that the key to overcome this obstacle lies in the “polymeric strategy”, i.e., create transgenic plants with amirnas aimed against several regions of the same virus (and even of several viruses), preferably using highly conserved regions (niu et al., 2006; duan et al., 2008; lin et al., 2009). the effectiveness of this strategy has not yet been shown in plants. amirna sin defense against viruses offer as an advantage the preventive feature of this type of defense, meaning that the plant can be resistant to viruses without ever having found them (lu et al., 2008). besides, it has been suggested that amirna-mediated silencing would pose less problems regarding bio-safety and environmental security with respect to other strategies (liu and chen, 2010), bearing in mind that the size of the inserts is relatively small, reducing the probabilities for horizontal transfer of genes and that viral genomes are not used in the transformation. production of new allergens or toxic proteins in transgenic plants is equally less likely than with other strategies (niu et al., 2006). however, studies have not been conducted to extensively assess the safety of this strategy. perspectives on research with amirnas in plants the field of plant transformation with amirnas is quite novel and we are perhaps far from obtaining plants with desirable agronomical traits through this strategy. applications in functional gene validation are more immediate and the method is already being accepted as an usual and effective tool in research. there are still many aspects to be clarified on the function of amirnas in plants, among others, the way of evaluating and differentiating mrna cleavage and translational inhibition. for the case of resistance to viruses, we must evaluate the durability of such in transgenic plants obtained with the polymer strategy. research with amirnas has also influenced development of related techniques like artificial trans-acting small interference rnas (ta-sirans) orata-sirnas (gutiérrez-nava et al., 2008). ta-sirnas are a third type of small rna involved in ptgs whose processing and activity involves sirna and mirnas machinery. ta-sirnas are coded by nuclear genes, whose transcript mrnais a target for mirnas, table 2. studies using silencing mediated amiarns in virus defense in plants. species virus viral region reference a. thaliana turnip yellow mosaic virus (tumv) p69 niu et al. (2006), lin et al. (2009) a. thaliana turnip mosaic virus (tmv) hc-pro niu et al. (2006) a. thaliana cucumber mosaic virus (cmv) 3 _ utr duan et al. (2008) a. thaliana turnip yellow mosaic virus p69 (tumv-p69) chimeric p69 lin et al. (2009) n. benthamiana cucumber mosaic virus (cmv) 2b (silencing suppressor) qu et al. (2007) n. benthamiana turnip mosaic virus (tmv) p69 lin et al. (2009) n. benthamiana turnip yellow mosaic virus p69 (tumv-p69) chimeric p69 lin et al. (2009) 3792011 pérez-quintero and lópez: artificial micrornas and their applications in plant molecular biology one of the mrna segments resulting from mirna scission will produce a dsrna that will then be processed to produce several sirnas, which will have as target nuclear genes different to that from which they originate; hence, it is said they act in trans. gutiérrez-nava et al. (2008) managed to replace the sirna region in the ta-sirna coding gene tasc1 (which requires activity from mirna mir173 to produce sirnas), successfully silencing the gene from the fatty acid desaturase 2 (fad2). gutiérrez-nava et al. (2008) stated that with this strategy multiple genes could be silenced with a sole construct in a simpler manner than with amirnas and that for this strategy the secondary structure considerations are not critical. likewise, another promising strategy is target mimicry, which consists of inserting a non-cleavable rna that will act in non-productive manner with a mirna inhibiting its activity (franco-zorrilla et al., 2007). this strategy will permit modulating the level of endogenous micrornas and allow greater expression of genes that are normally under microrna regulation and, thus, perhaps improve some agronomic features. this application, however, has not yet been extensively evaluated (franco-zorrilla et al., 2007; liu and chen, 2010). the discovery of gene silencing mechanisms mediated by small rnas, and their implication in defense processes against viruses and regulation of endogenous genes in plants has permitted designing new approaches like amirnas to modify gene expression in plant sand, as a result, allow functional gene validation, without needing large populations or completely sequenced genomes for their application. this is of special importance in countries like colombia where efforts are currently underway for genetic improvement of plants with practically unknown genomes. amirnas will surely contribute largely to the development of plant genetics being that it is a simple and effective mechanism, with advantages on specificity, stability, and environmental safety; besides, it is expected that it will allow the development of improved varieties in crops of agricultural interest in a world where increased population and climate change phenomena make up heavy pressure towards safe, innovative, and productive means of agriculture. acknowledgments the authors thank the research division in universidad nacional at bogota and colciencias for the financial support. literature cited alonso, j.m. and j.r. ecker. 2006. moving forward in reverse: genetic technologies to enable genome-wide phenomic screens in arabidopsis. nat. rev. genet. 7, 524-536. álvarez, j., p.i. pekker, a. goldshmidt, e. blum, z. amsellem, and y. eshed. 2006. endogenous and synthetic micrornas stimulate simultaneous, efficient, and localized regulation of multiple targets in diverse species. plant cell 18, 1134-1151. ameres, s.l., j. martinez, and r. schroeder. 2007. molecular basis for target rna recognition and cleavage by human risc. cell 130, 101-112. aravin, a.a., m. lagos-quintana, a. yalcin, m. zavolan, d. marks, b. snyder, t. gaasterland, j. meyer, and t. tuschl. 2003. the small rna profile during drosophila melanogaster development. dev. cell 5, 337-350. bartel, d.p. 2004. micrornas: genomics, biogenesis, mechanism, and function. cell 116, 281-297. bomblies, k., j. lempe, p. epple, n. warthman, c. lanz, j. dangl, and d. weigel. 2007. autoimmune response as a mechanism for a dobzhansky-muller-type incompatibility syndrome in plants. plos biol. 5(9), e236. brodersen, p., l. sakvarelidze-achard, m. bruun-rasmussen, p. dunoyer, y.y. yamamoto, l. sieburth, and o. voinnet. 2008. widespread translational inhibition by plant mirnas and sirnas. science 320(5880), 1185-1190. chang, k., s.j. elledge, and g.j. hannon. 2006. lessons from nature, microrna-based shrna libraries. nat. methods 3, 707-714. choi, k., c. park, j. lee, m. oh, b. noh, and i. lee. 2007. arabidopsis homologs of components of the swr1 complex regulate flowering and plant development. development 134, 1931-1941. das, a.t., t.r. brummelkamp, e.m. westerhout, m. vink, m. madiredjo, r. bernards, and b. berkhout. 2004. human immunodeficiency virus type 1 escapes from rna interference mediated inhibition. j. virol. 78, 2601-2605. ding, s.w., h. li, r. lu, f. li, and w.x. li. 2004. rna silencing, a conserved antiviral immunity of plants and animals. virus res. 102, 109-115. duan, c.g., c.h. wang, r.x. fang, and h.s. guo. 2008. artificial micrornas highly accessible to targets confer efficient virus resistance in plants. j. virol. 82, 11084-11095. dugas, d. and b. bartel. 2004. microrna regulation of gene expression in plants. curr. opin. plant biol. 7, 512-520. dunoyer, p. and o. voinnet. 2005. the complex interplay between plant viruses and host rna-silencing pathways. curr. opin. plant biol. 8, 415-423. filipowicz, w., l. jaskiewicz, f.a. kolb, and r.s. pillai. 2005. posttranscriptional gene silencing by sirnas and mirnas. curr. opin. struct. biol. 15(3), 331-41. franco-zorrilla, j.m., a. valli, m. todesco, i. mateos, m.i. puga, i. rubio-somoza, a. ley va, d. weigel, j.a. garcía, and j. paz-ares. 2007. target mimicry provides a new mechanism for regulation of micror na activity. nat. genet. 39(8), 1033-1037. 380 agron. colomb. 28(3) 2010 gutiérrez-nava, m.l., m.j. aukerman, h. sakai, s.v. tingey, and r.w. williams. 2008. artificial trans-acting sirnas confer consistent and effective gene silencing. plant physiol. 147, 543-551. helliwell, c.a. and p.m. waterhouse. 2005. constructs and methods for hairpin rna-mediated gene silencing in plants. meth. enzymol. 392, 24-35. jones-rhoades, m.w., d.p. bartel, and b. bartel. 2006. micrornas and their regulatory roles in plants. annu. rev. plant biol. 57, 19-53. jorgensen, r.a., n. doetsch, a. muller, q. que, k. gendler, and c.a. napoli. 2006. a paragenetic perspective on integration of rna silencing into the epigenome and its role in the biology of higher plants. cold spring harb. symp. quant. biol. 71, 481-485. kasschau, k.d., z. xie, e. allen, c. llave, e.j. chapman, k.a. krizan, and j.c. carrington. 2003. p1/hc-pro, a viral suppressor of rna silencing, interferes with arabidopsis development and mirna function. dev. cell 4, 205-217. kertesz, m., n. iovino, u. unnerstall, u. gaul, and e. segal. 2007. the role of site accessibility in microrna target recognition. nat. genet. 39, 1278-1284. khraiwesh, b., s. ossowski, d. weigel, r. reski, and w. frank. 2008. specific gene silencing by artificial micrornas in physcomitrella patens; an alternative to targeted gene knockouts. plant physiol. 148, 684-693. lecellier, c.h., p. dunoyer, k. arar, j. lehmann-che, s. eyquem, c. himber, a. saïb, and o. voinnet. 2005. a cellular microrna mediates antiviral defense in human cells. science 308(5721), 480-481. lin, s., h. wu, s. elena, k. chen, q. niu, s. ye, c. chen, and n. chua. 2009. molecular evolution of a viral non-coding sequence under the selective pressure of amirna-mediated silencing. plos pathog. 5(2), e1000312. liu, q. and y.q. chen. 2010. a new mechanism in plant engineering: the potential roles of micrornas in molecular breeding for crop improvement. biotechnol. adv. 28(3), 301-307. llave, c. 2004. micrornas: more than a role in plant development? mol. plant pathol. 5(4), 361-366. lu, r., a.m. martin-hernandez, j.r. peart, i. malcuit, and d.c. baulcombe. 2003. virus-induced gene silencing in plants. methods 30, 296-303. lu, y., q. gan, x. chi, and s. qin. 2008. roles of microrna in plant defense and virus offense interaction. plant cell rep. 27, 1571-1579. lukowitz, w., c.s. gillmor, and w. scheible. 2000. positional cloning in arabidopsis. why it feels good to have a genome initiative working for you. plant physiol. 123, 795-805. mahmood-ur-rahman, a.i., t. husnain, and s. riazuddin. 2008. rna interference: the story of gene silencing in plants and humans. biotechnol. adv. 26(3), 202-209. mallory, a.c., b.j. reinhart, m.w. jones-rhoades, g. tang, p.d. zamore, m.k. barton, and d.p. bartel. 2004. microrna control of phabulosa in leaf development, importance of pairing to the microrna 59 region. embo j. 23, 3356-3364. mallory, a. and h. vaucheret. 2006. functions of micrornas and related small rnas in plants. nat. genet. 38(7), 850. mathieu, j., n. warthman, f. kuttner, and m. schmid. 2007. export of ft protein from phloem companion cells is sufficient for floral induction in arabidopsis. curr. biol. 17, 1055-1060. michniewicz, m., m. zago, l. abas, d. weijers, a. schweighofer, i. meskiene, m.g. heisler, c. ohno, j. zhang, f. huang, r. schwab, d. weigel, e.m. meyerowitz, c. luschnig, r. offringa, and j. friml. 2007. antagonistic regulation of pin phosphorylation by pp2a and pinoid directs auxin flux. cell 130, 1044-1056. moissiard, g., e.a. parizotto, c. himber, and o. voinnet. 2007. transitivity in arabidopsis can be primed, requires the redundant action of the antiviral dicer-like 4 and dicer-like 2, and is compromised by viral-encoded suppressor proteins. rna 13, 1268-1278. molnar, a., a. bassett, e. thuenemann, f. schwach, s. karkare, s. ossowski, d. weigel, and d. baulcombe. 2009. highly specific gene silencing by artificial micrornas in the unicellular alga chlamydomonas reinhardtii. plant j. 58(1), 165-174. niu, q., s. lin, j. reyes, k. chen, h. wu, s. ye, and n. chua. 2006. expression of artificial micrornas in transgenic arabidopsis thaliana confers virus resistance. nat. biotechnol. 24(11), 1420-1427. ossowski, s., r. schwab, and d. weigel. 2008. gene silencing in plants using artificial micrornas and other small rnas. plant j. 53, 674-690. parizotto, e.a., p. dunoyer, n. rahm, c. himber, and o. voinnet. 2004. in vivo investigation of the transcription, processing, endonucleolytic activity, and functional relevance of the spatial distribution of a plant mirna. genes dev. 18, 2237-2242. park, w., j. zhai, and j. lee. 2009. highly efficient gene silencing using perfect complementary artificial mirna targeting ap1 or heteromeric artificial mirna targeting ap1 and cal genes. plant cell rep. 28, 469-480. pérez-quintero, a.l., r. neme, a. zapata, and c. lópez. 2010. plant micrornas and their role in defense against viruses, a bioinformatics approach. bmc plant biol. 10(1), 138-150. qu, j., j. ye, and r. fang. 2007. artificial microrna-mediated virus resistance in plants. j. virol. 81, 6690-6699. reynolds, a., d. leake, q. boese, s. scaringe, w.s. marshall, and a. khvorova. 2004. rational sirna design for rna interference. nat. biotechnol. 22, 326-330. schwab, r., j. palatnik, m. riester, c. schimmer, m. schmid, and d. weigel. 2005. specific effects of microrna on the plant transcriptome. dev. cell 8, 517-527. schwab, r., s. ossowski, m. riester, n. warthmann, and d. weigel. 2006. highly specific gene silencing by artificial micrornas in arabidopsis. plant cell 18, 1121-1133. schwab, r., s. ossowski, n. warthman, and d. weigel. 2010. directed gene silencing with artificial micrornas. pp. 71-89. in: meyers, b.c. and p.j. green (eds.). plant micrornas, methods in molecular biology. vol. 592. humana press, clifton, nj. schwartz, c., s. balasubramanian, n. warthman, t.p. michael, j. lempe, s. sureshkumar, y. kobayashi, j. maloof, j.o. borevitz, j. chory, and d. weigel. 2009. cis-regulatory changes at flowering locus t mediate natural variation in flowering responses of arabidopsis thaliana. genetics 183, 723-732. 3812011 pérez-quintero and lópez: artificial micrornas and their applications in plant molecular biology simón-mateo, c. and j. garcía. 2006. microrna-guided processing impairs plum pox virus replication, but the virus readily evolves to escape this silencing mechanism. j. virol. 80(5), 2429-2436. vaucheret, h., f. vazquez, p. crete, and d.p. bartel. 2004. the action of argonaute1 in the mirna pathway and its regulation by the mirna pathway are crucial for plant development. genes dev. 18, 1187-1197. warthmann, n., h. chen, s. ossowski, d. weigel, and p. herve. 2008. highly specific gene silencing by artificial mirnas in rice. plos one 3, e1829. waterhouse, p.m., m.w. graham, and m.b. wang. 1998. virus resistance and gene silencing in plants can be induced by simultaneous expression of sense and antisense rna. proc. natl. acad. sci. usa 95, 13959-13964. watson, j.m., a.f. fusaro, m. wang, and p.m. waterhouse. 2005. rna silencing platforms in plants. febs lett. 579, 5982-5987. westerhout, e.m., m. ooms, m. vink, a. das, and b. berkhout. 2005. hiv-1 can escape from rna interference by evolving an alternative structure in its rna genome. nucl. acids res. 33, 796-804. xu, p., y. zhang, l. kang, m.j. roossinck, and k.s. mysore. 2006. computational estimation and experimental verification of offtarget silencing during posttranscriptional gene silencing in plants. plant physiol. 142, 429-440. zeng, y., e.j. wagner, and b.r. cullen. 2002. both natural and designed micrornas can inhibit the expression of cognate mrnas when expressed in human cells. mol. cell 9, 1327-1333. zhang, b., x. pan, g.p. cobb, and t. anderson. 2006. plant microrna, a small regulatory molecule with big impact. dev. biol. 289, 3-16. zhao, t., w. wang, x. bai, and y. qi. 2008. gene silencing by artificial micrornas in chlamydomonas. plant j. 58(1), 157-164. zhu, j. 2008. reconstituting plant mirna biogenesis. proc. natl. acad. sci. usa 105(29), 9851-9852. agronomía 24-2i.indd comportamiento de la mandarina arrayana en seis patrones en suelos ácidos del piedemonte llanero de colombia performance of arrayana mandarin on six rootstocks in acid soils of the piedemonte llanero of colombia javier orlando orduz-rodríguez1, laura arango-wiesner2, hernán monroy3 y gerhard fischer4 resumen: los cultivos de mandarina arrayana en el piedemonte llanero se encuentran injertados en mandarina cleopatra y presentan una entrada tardía en producción, por lo que es necesario seleccionar patrones que mejoren la producción y calidad de la mandarina arrayana en las primeras cosechas. en el experimento, establecido en julio de 1997 en suelos de la terraza alta del piedemonte del meta (typic haplustox), se evaluaron seis patrones usados en la citricultura colombiana. antes del transplante se aplicaron correctivos para aumentar la saturación de bases por encima del 60%. la mayor producción de frutos acumulada de cinco cosechas se obtuvo con swingle, superando a volkameriana y detrás de éste, los patrones sunki × english y cleopatra, sin diferencias estadísticas entre ellos, seguidos por sunki × jacobson y por último, con la menor producción, por carrizo. en la última lectura, la altura de la planta fue igual para todos los patrones, con excepción de carrizo, que presentó el menor tamaño, así como también el menor volumen de copa. la mayor eficiencia productiva del volumen de copa promedio de cinco cosechas se obtuvo con swingle, seguida, en su orden, con los patrones volkameriana, sunki × english y sunki × jacobson –sin diferencias estadísticas entre ellos–, cleopatra y en el último lugar carrizo. el mayor tamaño de fruta se produjo en volkameriana y swingle, seguidos, en su orden, por sunki × english, sunki × jacobson, carrizo y cleopatra. todos los patrones presentaron calidad de fruta similar, con excepción de volkameriana, que demostró un menor contenido en sólidos solubles totales (sst) y en la relación sst/acidez total titulable. palabras claves adicionales: producción, tamaño del árbol, calidad del fruto, citrus reticulata abstract: in the piedemonte llanero, arrayana mandarins grafted on cleopatra mandarin are slow to come into bearing. for this purpose, it is necessary to select rootstocks, which improve the production and quality of arrayana mandarins in the first harvests. in the experiment established in july 1997 in soils of the higher terrace of piedemonte of meta (typic haplustox), six rootstocks were used in the colombian citriculture. before transplanting correctives were applied to increase the base saturation over 60%. trees on citrumelo swingle rootstock had higher cumulative yield for five harvests surpassing volkameriana lemon, and later were sunki × english, and cleopatra mandarin rootstocks without statistical differences among them, followed by sunki × jacobson, and the lowest yield observed on carrizo rootstock. in the last monitoring, the tree height was similar for all rootstocks except carrizo, which presented the smallest height and canopy volume. the highest yield efficiency of canopy volume, on an average over five harvests, was registered on trees of swingle, followed by volkameriana, sunki × english, and sunki × jacobsen, respectively (without statistical differences among them), followed by cleopatra and, finally, carrizo. the highest fruit size was developed on volkmeriana and swingle rootstocks, followed by sunki × english, sunki × jacobsen, carrizo, and cleopatra, respectively. all rootstocks presented similar fruit quality, except vokmeriana, which had lowest total soluble solids (tss) content and tss/total titratable acid ratio. additional key words: production, tree size, fruit quality, citrus reticulata fecha de recepción: 06 de septiembre de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 investigador, centro de investigación la libertad, corporación colombiana agropecuaria (corpoica), villavicencio (meta). e-mail: orduzjavier@hotmail.com 2 investigadora, centro de investigación la libertad, corporación colombiana agropecuaria (corpoica), villavicencio (meta). e-mail: lawiesner4@hotmail.com 3 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: hjml182@hotmail.com 4 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gerfischer@gmail.com agronomía colombiana 24(2): 266-273, 2006 orduz-rodríguez et al.: comportamiento de la mandarina arrayana... 2672006 introducción la mandarina arrayana es la variedad más cultivada en colombia y en los llanos orientales, por la calidad del fruto (tamaño, fácil pelado y agradable sabor) y por su buena adaptación a las condiciones climáticas de la región. se calcula que pueden existir en el piedemonte llanero entre 800 y 1.200 ha plantadas en 2006. el patrón tradicionalmente utilizado en la región es la mandarina cleopatra (citrus reticulata blanco), que es tolerante a phytophthora y a las principales enfermedades virales de cítricos transmitidas por injerto (castle, 1987); sin embargo, presenta una tardía entrada en producción, lo que ocasiona tasas de retorno lentas para los productores y, eventualmente, el abandono de los cultivos. la investigación con patrones para una variedad determinada debe hacerse localmente ya que los resultados varían entre las diferentes regiones citrícolas, por diferencias de clima, de suelos, de enfermedades y de prácticas de cultivo (wutscher y bistline, 1988). por otra parte, la mandarina arrayana es una variedad colombiana que no se cultiva en otros países y de la que no se tienen reportes sobre su comportamiento sobre patrones comerciales en la citricultura colombiana ni de los llanos orientales. el propósito de esta investigación fue conocer el comportamiento productivo, crecimiento vegetativo y calidad de la producción de la mandarina arrayana sobre cinco patrones usados en la citricultura colombiana, comparados con el testigo regional, cleopatra, durante los primeros ocho años después del transplante, en condiciones de suelos ácidos del piedemonte llanero de colombia. materiales y métodos los patrones evaluados fueron: limón volkameriana (citrus volkameriana ten. y pasq.); citrumelo swingle (citrus paradisi macf. × poncirus trifoliata (l.) raf.), también conocido como citrumelo cpb 4475; citrange carrizo (citrus sinensis osb. × poncirus trifoliata (l.) raf.); sunki × english (citrus sunki hort. ex tan. × poncirus trifoliata (l.) raf.); sunki × jacobson (citrus sunki hort. ex tan. × poncirus trifoliata (l.) raf.) y mandarina cleopatra (citrus reticulata blanco). los patrones se seleccionaron por su importancia y buen comportamiento en condiciones tropicales. los patrones fueron propagados de semillas provenientes de árboles madres del centro de investigación palmira de la corporación colombiana agropecuaria (corpoica), en valle del cauca. los patrones se injertaron, con el método de t invertida, con yemas de mandarina arrayana provenientes de plantas de la finca las brisas, de cumaral (meta) y éstas, a su vez, de plantas nucelares de guamal (meta), en el piedemonte llanero. los árboles fueron plantados en julio de 1997 en un lote del centro de investigación la libertad de corpoica, en villavicencio (meta), ubicado a latitud 4º 03’ norte y longitud 73º 29 oeste y a una altitud de 336 msnm. los árboles se dispusieron con una distancia de plantación de 8 m × 5 m, con 250 plantas por hectárea. el tipo de suelo del área experimental se clasifica como typic haplustox, de textura f.a.; estos suelos se conocen como suelos clase iv (terrazas altas) en la clasificación regional y son los suelos recomendados para cítricos en la región (orduz y baquero, 2003). las características químicas del suelo antes del transplante eran: ph 4,5 en los primeros 30 cm de la superficie del suelo, con una saturación de bases de 26%, 13 ppm de p 2 o 5 , 2,8% de materia orgánica, niveles bajos de cu y b (0,22 y 0,9 ppm, respectivamente), medios de zn (11 ppm) y altos de fe y mn (34 y 8 ppm, respectivamente). dos meses antes del transplante se aplicaron correctivos con el fin de elevar la saturación de bases hasta el 70%, utilizando la fórmula sugerida por malavolta (1995). la fertilización, el manejo agronómico y sanitario se realizaron siguiendo las recomendaciones de orduz y baquero (2003) para el piedemonte llanero. la clasificación climática de la región corresponde a bosque húmedo tropical (igac, 2004), la temperatura media anual es 26 ºc y la precipitación media anual, 2.918 mm, con exceso de humedad para el cultivo durante nueve meses –marzo a noviembre– y déficit de diciembre a febrero. el diseño experimental utilizado fue de bloques completos al azar, con cuatro plantas por unidad experimental y tres repeticiones. el experimento estuvo bordeado por plantas de naranja valencia en mandarina cleopatra. el área entre las filas se sembró con maní forrajero como cobertura viva. anualmente las plantas recibieron dos aplicaciones de glifosato en el área de plateo y dos pases de guadaña de tractor entre las filas. la fertilización se aplicó tres veces al año. los árboles no recibieron riego. los frutos cosechados se pesaron en cada cosecha anual, a partir de noviembre y hasta enero, dependiendo de la época de floración. las medidas vegetativas de las plantas se tomaron anualmente en la época seca, entre diciembre y febrero, al finalizar la temporada de 268 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana crecimiento. el volumen de la copa se calculó usando la fórmula de turrel (1946), v = 0,5236· h· d2, en la que h es la altura de la copa y d, su diámetro. la relación entre el volumen de la copa y la producción anual proporciona el índice de eficiencia, expresado en kilogramos de fruta producida por metro cúbico de copa del árbol. después de la cosecha se tomó una muestra de diez frutos por cada parcela, a los que se les realizó análisis de calidad de fruta. los frutos se pesaron y se les extrajo el jugo con un exprimidor eléctrico. el contenido de jugo se midió con probeta graduada; los sólidos solubles totales se determinaron usando un refractómetro manual y la acidez total titulable, como equivalente del ácido cítrico, por titulación con naoh 0,1 n. las variables se analizaron usando el programa sas para análisis de varianza, con el fin de determinar los efectos de los patrones sobre la mandarina arrayana. para la separación de medias se utilizó la prueba de rango múltiple de tukey al 5%. resultados y discusión producción en la tabla 1 se presenta la información de la producción de la mandarina arrayana durante cinco cosechas. los patrones sobre los que se obtuvieron las mejores producciones en las primeras dos cosechas fueron volkameriana y swingle; los de menores producciones, la mandarina cleopatra y carrizo y los demás con una producción intermedia. en las siguientes cosechas, swingle superó a volkameriana y a los demás patrones. en el acumulado de las cinco cosechas, el patrón de mejor comportamiento fue citrumelo swingle, superando a volkameriana en 188,3 kg por planta y al testigo regional cleopatra en 364 kg por planta; los patrones sunki × english y sunki × jacobson presentaron un comportamiento similar a cleopatra (aunque estadísticamente diferente entre ellos). la menor producción acumulada se obtuvo sobre citrange carrizo, con una amplia diferencia de producción con respecto a swingle (618,7 kg por planta) y a cleopatra (244,2 kg por planta). el buen comportamiento productivo de swingle se ha reportado con toronja en texas (wutscher y shull, 1975; wutscher y dube, 1977; roose y maxwell, 1979); con tangelo minneola en california (roose et al., 1989), con tangelo orlando (wutscher y shull, 1976) y con la naranja marss (wutscher y shull, 1976); sin embargo, no ha tenido buen comportamiento con naranjas (navel y valencia), ni con limón eureka en california (roose et al., 1989), ni con naranja shamouti en chipre (georgiou y gregoriu, 1999); aunque presentó un buen comportamiento en producción en la zona cafetera de colombia (lópez y cardona, 2005). volkameriana ha sido un patrón relacionado con altas producciones en diferentes localidades y con diferentes variedades (wutscher, 1979; castle, 1987; pérez-zamora et al., 2002), lo que se confirma con los resultados de este experimento. en evaluaciones con mandarina ponkan en el estado de paraná, sur de brasil (stenzel et al., 2003), volkameriana obtuvo la segunda mejor producción dentro de siete patrones, aunque sin presentar diferencias con seis de ellos. el mandarino cleopatra –testigo regional– se menciona como de inicio de producción tardía, alcanzando su comportamiento mejor después del décimo año (castle, 1987); los resultados obtenidos en el experimento comprueban la falta de precocidad de este patrón y señalan a esta característica como su debilidad principal para ser utilizado como patrón de la mandarina arrayana en la región. sunki × english presenta un comportamiento intermedio en la producción entre los seis patrones evaluados, superando en la producción acumulada a cleopatra, en 38 kg por planta (sin presentar diferencias estadísticas), y a sunki × jacobson, en 76 kg por planta, con diferencia estadística en el acumulado de las cinco cosechas. ambos patrones presentan un comportamientabla 1. producción anual y acumulada por árbol de mandarina arrayana en seis patrones durante 2000 y 2004. c.i. la libertad, villavicencio (meta). árboles plantados en 1997. patrón / año producción por árbol (kg) 2000 2001 2002 2003 2004 acumulado carrizo 1,54c* 14,88c 16,03d 27,96e 73,68de 134,10e swingle 15,02b 41,00a 114,70a 221,30a 350,77a 742,79a cleopatra 1,68c 10,91c 64,43c 187,54b 113,75cd 378,31cd sunki × english 15,83b 16,46bc 80,98bc 170,04c 133,08c 416,39c sunki × jacobson 6,98bc 26,16b 97,77ab 146,32d 62,92e 340,14d volkameriana 29,8a 42,17a 77,7 bc 191,33b 213,80b 554,52b significancia ** ** ** ** ** ** coeficiente de varianza 32,45 15,07 9,74 3,34 10,39 4,70 * valores con letras iguales en cada columna no son estadísticamente diferentes, según tukey (p ≤ 0,05). orduz-rodríguez et al.: comportamiento de la mandarina arrayana... 2692006 to cercano al testigo regional y, por lo tanto, no aportan mejoras en el rendimiento con la variedad arrayana en el piedemonte del meta en las primeras cinco cosechas. sunki × english y sunki × jacobson están reportados con buen comportamiento con naranja garcía valencia, en la zona cafetera de colombia (1.350 msnm), pero no hay información para el trópico bajo. estos dos patrones deben seguirse evaluando en la región con la variedad arrayana con el fin de establecer su comportamiento en un mayor número de cosechas. la producción menor se obtuvo con citrange carrizo, superado cinco veces por swingle en la producción acumulada y con producción inferior a la mitad de la obtenida con mandarina cleopatra, testigo regional. el comportamiento deficiente de este patrón podría estar influenciado por las condiciones climáticas, así como también por su escasa adaptación a los suelos ácidos. crecimiento vegetativo en la evaluación hecha en 2004, el patrón que indujo el mayor tamaño de planta (tabla 2) fue cleopatra, aunque sólo presentó diferencias estadísticas con carrizo, y los patrones restantes fueron estadísticamente iguales a cleopatra. en las evaluaciones realizadas a partir de 2000, todos los patrones promovieron un crecimiento similar, con excepción de las realizadas en 2003, en las que no hubo diferencias estadísticas entre patrones. el patrón que de forma consistente presentó la mayor altura de planta durante en todas las evaluaciones fue cleopatra, superior a carrizo en seis de las siete evaluaciones. volumen de copa el volumen de la copa es un indicador de la influencia de las condiciones climáticas sobre el crecimiento vegetativo de la planta. la información sobre el volumen de copa se presenta en la tabla 3. en el séptimo año después del transplante (2004), el patrón que indujo el volumen de copa mayor fue la mandarina cleopatra, aunque estadísticamente igual a swingle, sunki × english, sunki × jacobson y volkameriana; a su vez, este grupo superó a carrizo (en 2004, cleopatra obtuvo más del doble del volumen de carrizo); este comportamiento fue similar en los años 2001, 2002 y 2003. el volumen de copa obtenido con todos los patrones –con excepción de carrizo– se considera grande para la edad de las plantas, comparado con información de otras regiones citrícolas. tabla 2. altura de planta de la mandarina arrayana en seis patrones, durante 1998-2004. c.i. la libertad, villavicencio (meta). árboles plantados en 1997. patrón/año altura de planta (m) 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 carrizo 1,26b* 1,96b 2,20b 2,43b 2,66b 3,10a 3,65b swingle 1,28b 2,28ab 2,72ab 2,98ab 3,24ab 3,63a 4,17ab cleopatra 1,70a 2,72a 2,85ab 3,13a 3,40a 3,77a 4,26a sunki × english 1,27b 2,24ab 2,58ab 2,86ab 3,15ab 3,37a 3,98ab sunki × jacobson 1,28ab 2,14b 2,58ab 2,82ab 3,06ab 3,33a 3,73ab volkameriana 1,60ab 2,73a 2,90a 3,15a 3,40a 3,47a 4,08ab significancia * ** * * * ns * coeficiente de varianza 10,67 7,51 9,17 7,71 6,79 6,98 4,8 *valores con letras iguales en cada columna no son estadísticamente diferentes, según tukey (p ≤ 0,05). tabla 3. volumen de copa de la mandarina arrayana en seis patrones, durante 1998-2004. c.i. la libertad, villavicencio (meta). árboles plantados en 1997. patrón/año volumen de copa (m3 por planta) 2000 2001 2002 2003 2004 carrizo 2,70a* 4,03b 5,79b 7,65b 18,40b swingle 5,22a 8,38ab 12,61ab 20,01a 31,52ab cleopatra 7,53a 12,03a 18,04a 23,26a 40,12a sunki × english 5,09a 7,64ab 10,95ab 14,69ab 29,89ab sunki × jacobson 4,33a 6,93ab 10,40ab 4,81ab 24,28ab volkameriana 7,41a 10,20ab 13,62ab 18,93a 31,65ab significancia ns * * ** * coeficiente de varianza 36,79 31.06 27,00 21,91 22,83 * valores con letras iguales en cada columna no son estadísticamente diferentes, según tukey (p ≤ 0,05). en naranja valencia, lópez y cardona (2005) reportan que los patrones sunki × english, sunki × jacobson y citrumelo swingle presentaron en la zona cafetera de colombia un volumen menor de copa que el mandarino cleopatra y volkameriana, lo que podría estar influenciado por la temperatura media menor (21,6 ºc) a 1.350 msnm, comparada con los 26 °c a 340 msnm en el piedemonte del meta. también se indican diferencias en el volumen de copa entre algunos de los patrones evaluados en condiciones de paraná (sur de brasil): con la mandarina ponkan (citrus reticulata blanco) como copa, cleopatra alcanzó 72,3 m3, superando a volkameriana, que 11 años después del transplante obtuvo 38,5 m3. con tangelo minneola en california (roose et al., 1989), carrizo obtuvo el mayor tamaño, superando a cleopatra y a swingle en 23% y 28%, respectivamente; mientras que en colima 270 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana (méxico), con naranja valencia, volkameriana obtuvo el mayor tamaño de copa con 32,2 m3 y superó a carrizo que obtuvo 23,7 m3 y a cleopatra con 18,4 m3 (pérez-zamora et al., 2002). la información anterior señala la diferente respuesta en el desarrollo vegetativo, en el que influyen el patrón utilizado y su adaptación a las condiciones climáticas –radiación, temperaturas y precipitación–, a las características del suelo –físicas, químicas, profundidad efectiva, etc.– y a la interacción con la variedad injertada. las altas temperaturas medias y constantes en el transcurso del año y la abundante precipitación en el piedemonte del meta, eliminan la diferencia de los patrones en el crecimiento vegetativo reportada en otras regiones citrícolas del subtrópico o de alturas medias en condiciones tropicales. el patrón que presentó tamaño menor fue carrizo, lo que podría explicarse por una adaptación menor a las condiciones edafoclimáticas de la región. eficiencia de producción de la copa en la tabla 4 se presenta la información de cinco cosechas y el promedio obtenido por planta para cada patrón evaluado. la eficiencia media de producción varió desde 0,26 kg· m-3 en el primer año en la mandarina cleopatra, hasta 11,83 kg· m-3 en la última cosecha evaluada (2004) en citrumelo swingle. todos los patrones presentaron un aumento de la eficiencia productiva con el aumento de la edad, menos en el último año de evaluación (2004), cuando todos presentaron disminución del índice de eficiencia; las excepciones fueron swingle y carrizo, que lograron aumentar ligeramente la eficiencia productiva de la copa, comparada con el año anterior (2003). el patrón que presentó la mayor eficiencia productiva promedia fue el citrumelo swingle, con 8,02 kg· m-3, superando al testigo regional cleopatra en 135%. swingle, además de presentar la mayor eficiencia medida, también estuvo en el grupo estadístico de los que presentaron las producciones más altas en todas las cosechas y tuvieron rendimientos crecientes en cada una de ellas. la alta eficiencia productiva de swingle se ha reportado antes con toronja en texas (wutscher y shull, 1975; rouse y maxwell, 1979) y tangelo minneola (roose et al., 1989), pero presenta un comportamiento moderado con otros cultivares (castle, 1987). la eficiencia productiva de la planta y la producción total del patrón swingle con la mandarina arrayana señalan una buena adaptación a los suelos ácidos y a las condiciones climáticas del piedemonte del meta. el patrón que presentó el segundo lugar en eficiencia productiva fue volkameriana, con 6,26 kg· m-3, superando a cleopatra en 85%; pero no eviedenció diferencias estadísticas con sunki × english ni con sunki × jacobson, con 5,76 y 5,59 kg· m-3, respectivamente. volkameriana es un patrón que se caracteriza por altas producciones y alta eficiencia productiva con diferentes copas (castle, 1987; pompeu-junior, 1991). los patrones sunki × english y sunki × jacobson presentaron un comportamiento intermedio en la eficiencia productiva de la copa, resultando iguales entre sí. sunki × english y sunki × jacobson superaron al testigo regional cleopatra en 71% y 65% en el promedio de cinco cosechas. si bien los híbridos entre mandarina sunki × trifoliado estuvieron dentro del grupo de patrones con mayor eficiencia en las cuatro primeras evaluaciones, el deficiente comportamiento en el último año disminuyó la eficiencia productiva de estos híbridos, en comparación con los otros patrones, en el promedio de las cinco cosechas. los patrones con menor eficiencia productiva fueron el mandarino cleopatra y el citrange carrizo. cleopatra es el patrón de mayor altura y de mayor volumen de copa (tablas 2 y 3), lo que, sumado a la tardía entrada en producción (wutscher, 1979; castle, 1987), ocasiona una baja eficiencia productiva en los primeros años de cosecha, como se comprobó en este experimento. cleopatra obtiene los máximos rendimientos de fruta entre los años tabla 4. eficiencia de producción de la copa de la mandarina arrayana en seis patrones, durante 1998-2004. c.i. la libertad, villavicencio (meta). árboles plantados en 1997. patrón/año eficiencia de producción de la copa (kg • m-3) 2000 2001 2002 2003 2004 promedio carrizo 0,65bc* 3,76ab 2,83c 3,74b 4,09b 3,0c swingle 2,90abc 4,90a 9,12a 11,34a 11,83a 8,0a cleopatra 0,26c 1,03c 4,04c 8,67ab 2,95b 3,4bc sunki × english 3,15ab 2,16bc 7,43ab 11,59a 4,46b 5,8ab sunki × jacobson 1,71abc 3,79ab 9,59a 10,21a 2,64b 5,6ab volkameriana 4,21a 4,20a 5,80bc 10,24a 6,85b 6,3a significancia ** ** ** ** ** ** coeficiente de varianza 45.41 18 17.5 20,36 29,43 6,96 * valores con letras iguales en cada columna no son estadísticamente diferentes, según tukey (p ≤ 0,05). orduz-rodríguez et al.: comportamiento de la mandarina arrayana... 2712006 10 a 15 después del transplante, además de que su comportamiento productivo está relacionado con su afinidad con la variedad con que es injertada (castle, 1987); esto, sumado al hecho de que cleopatra presenta la tolerancia y resistencia mayor a las virosis conocidas de cítricos y a su tolerancia a phytophthora (castle y gmitter, 1999), explica el porqué es un patrón ampliamente usado en la citricultura colombiana y de los llanos orientales. la eficiencia productiva menor se obtuvo con citrange carrizo, sin presentar diferencia con cleopatra. carrizo obtuvo una eficiencia en producción 11% menor que la del testigo cleopatra, afectada además por el tamaño menor de la planta. el citrange carrizo es el patrón más usado en españa (forner-valero et al., 2003) y en florida (castle y gmitter, 1999), a causa de su vigor y producción en todos los suelos, excepto los que presentan niveles altos de calcio disponible. el comportamiento deficiente de carrizo en el experimento puede estar relacionado con una adaptación escasa a suelos ácidos, a la alta acumulación de unidades de calor que se presenta en el trópico bajo o a una escasa afinidad con la variedad arrayana. calidad de la fruta y el jugo la mandarina se consume como fruta fresca. la variedad arrayana fue seleccionada por su capacidad para producir frutas grandes, que son las de mayor demanda en el mercado nacional. la información sobre la calidad de los frutos de la mandarina arrayana sobre los patrones evaluados se presenta en la tabla 5. los patrones se pueden clasificar por el tamaño de los frutos en 3 grupos: 1) el grupo de patrones de fruta grande, conformado por los frutos producidos por los patrones volkameriana y swingle; 2) el grupo de patrones que producen fruta mediana, conformado por los híbridos, sunki × english y sunki × jacobson; 3) el de los patrones que producen fruta pequeña, en el que están carrizo, separado estadísticamente de la mandarina cleopatra, que produce los frutos más pequeños (los dos últimos patrones presentan diferencias estadísticas). si bien, no se han realizado trabajos sobre cuáles son las características ideales del fruto de la mandarina arrayana, se considera que el tamaño apropiado de la variedad estaría entre 150 y 180 g por fruto. swingle se caracteriza por producir frutas de tamaño medio y volkameriana, por producir frutas de tamaño grande (castle y gmitter, 1999). en experimentos con mandarina ponkan, volkameriana desarrolló el mayor tamaño de la fruta (stenzel et al., 2003); sunki × english, sunki × jacobson presentan fruta del mismo tamaño, y no se tienen reportes del comportamiento de estos patrones en la literatura científica. el patrón cleopatra está reportado como uno que disminuye el tamaño de la fruta, en tanto que carrizo produce un tamaño de fruta intermedio a grande (castle, 1987; castle y gmitter, 1999). no existen diferencias estadísticas entre el contenido de jugo de la fruta, siendo el valor más alto el de volkameriana y el más bajo el de la mandarina cleopatra; los contenidos de jugo de los demás patrones están dentro de los de estos dos patrones. los contenidos de jugo obtenidos se consideran altos para una mandarina, teniendo en cuenta que la mandarina ponkan (una de las más cultivadas en el mundo) obtuvo en un experimento 27,4% de contenido de jugo en promedio para siete patrones (stenzel et al., 2003). la concentración mayor de sólidos solubles totales la alcanzaron el citrumelo swingle y la mandarina cleopatra, seguidos por sunki × jacobson, sin diferencia estadística entre ellos, al igual que con sunki × english y carrizo. los tres primeros patrones superaron estadísticamente a volkameriana, que presentó la concentración menor de los patrones evaluados, pero sin diferencia estadística con carrizo y sunki × english. las concentraciones de la acidez total titulable no presentaron diferencias estadísticas para todos los patrones, siendo la mayor la de sunki × jacobson y volkameriana y la menor la de la mandarina cleopatra. el índice de madurez (relación sst/att) más tabla 5. calidad del fruto y del jugo (promedio de cinco cosechas, 2000-2004) de la mandarina arrayana en seis patrones. c.i. la libertad, villavicencio (meta). árboles plantados en 1997. patrón contenido de jugo (%) sst (%) att (%) relación sst/att peso fresco de frutos (g) carrizo 39,10a* 7,74ab 0,60a 12,9ab 166,86c swingle 39,89a 8,19a 0,67a 12,2ab 184,08a cleopatra 38,48a 8,13a 0,60a 13,5a 159,25d sunki × english 39,46a 7,75ab 0,65a 11,9ab 173,54b sunki × jacobson 39,53a 8,04a 0,72a 11,2ab 173,15b volkameriana 40,34a 7,25b 0,72a 10,1b 184,72a significancia ns * ns * ** coeficiente de varianza 5,53 2,44 9,21 8,58 0,79 * valores con letras iguales en cada columna no son estadísticamente diferentes, según tukey (p ≤ 0,05). sst = sólidos solubles totales, att = acidez total titulable. 272 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana alto lo presentó la mandarina cleopatra y el menor, volkameriana, con diferencias estadísticas entre ellos; los demás patrones mostraron valores intermedios. cleopatra es un patrón que se recomienda para su uso en florida con la mandarina temple e híbridos de mandarina –orlando, nova, murcott, robinson y minneola–, por la buena calidad de fruta que producen sobre este patrón (hearn y hutchison, 1977). el segundo valor de índice de madurez es para el citrange carrizo (12,9), que es usado en florida para varios cultivares (castle y gmitter, 1999) y en españa para mandarinas y naranjas, por las buenas características que transmiten a la fruta (forner et al., 2003); le siguen: swingle con 12,2, los híbridos de sunki × english con 11,9, sunki × jacobson con 11,2 y, en el último lugar, volkameriana con 10,2. el índice de madurez menor de volkameriana –híbrido natural del limonero– puede estar relacionado con el hecho de ser un patrón con alta conductividad hidráulica, lo que ocasiona una mayor dilución de los sólidos solubles totales y de la acidez y puede influir en una calidad menor de la fruta (davies y albrigo, 1994). conclusiones • los resultados obtenidos por el citrumelo swingle en las variables: producción por planta, eficiencia de producción, precocidad, peso y calidad del fruto; lo señalan como un patrón promisorio para la mandarina arrayana en condiciones del piedemonte del meta. • las plantas de arrayana injertadas en mandarina cleopatra –testigo regional– y en los patrones híbridos de mandarina sunki con naranja trifoliada (sunki × english y sunki × jacobson) presentan un comportamiento intermedio en rendimiento y en eficiencia productiva de la copa, así como buen tamaño y calidad de fruta. es necesario continuar su evaluación en un número mayor de cosechas para determinar su evolución en producción y sanidad en la región. • el patrón volkameriana ocupa el segundo lugar en producción acumulada y en eficiencia de producción por volumen de copa. este patrón produjo frutas grandes y de calidad aceptable, por lo que puede ser una alternativa adicional para su utilización por los citricultores llaneros. • el patrón citrange carrizo presentó los niveles más bajos de producción por planta y de eficiencia productiva de la copa entre los patrones evaluados, lo que señala su escasa adaptación a las condiciones climáticas y edáficas de la región. • las condiciones climáticas del piedemonte del meta, en especial la temperatura media alta, la acumulación de unidades de calor y la precipitación, así como las condiciones del suelo, disminuyen la influencia que ejerce el patrón sobre la altura de la planta, el volumen de copa (sólo carrizo fue menor), el porcentaje de jugo y acidez de la fruta de la mandarina arrayana. la obtención de plantas de tamaño menor para disminuir los costos de manejo del cultivo no fue posible con los patrones evaluados en el experimento. agradecimientos los autores expresan su agradecimiento a heberth velásquez, capitolino ciprian, david lópez y alfredo pardo, encargados del manejo de los experimentos de cítricos en el centro de investigación la libertad de corpoica, en villavicencio (meta), y a los directivos y personal administrativo del centro porque sin su apoyo no habría sido posible obtener la información utilizada en este trabajo. esta investigación fue cofinanciada con recursos del plan nacional de transferencia de tecnología (pronatta) en 1996-1998 y 2000-2003, del ministerio de agricultura y desarrollo rural en 2004-2005 y por la corporación colombiana agropecuaria (corpoica) desde el inicio de la investigación. literatura citada castle, w.s. 1987. citrus rootstocks. en: rom, r.c. y r.c. carlson (eds.). rootstocks for fruit crops. jhon wiley and sons, new york. pp. 361-369. castle, w.s. y f.g. gmitter. 1999. rootstock and scion selection. en: timmer, l.w. y l.w. duncan (eds.). citrus health management. university of florida, aps press, st. paul, mn. pp. 21-35. davies, f.s. y l.g. albrigo. 1994. citrus. cab international, wallingford (uk). 254 p. forner, j.b., m.a. forner-giner y a. alcaide. 2003. forner-alcaide 5 and forner-alcaide 13: two new citrus rootstocks released in spain. hortscience 38(4), 629-630. georgiou, a. y c. gregoriou. 1999. growth, yield and fruit quality of shamouti orange on fourteen rootstocks in cyprus. scientia hort. 80, 113-121. hearn, c.j. y d.j. hutchison. 1977. the influence of robinson and page citrus hybrids on 10 rootstocks. proc. florida state hort. sci. 90, 44-47. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 2004. estudio general de suelos y zonificación de tierras. departamento de meta. bogotá. orduz-rodríguez et al.: comportamiento de la mandarina arrayana... 2732006 lópez, a. y j.h. cardona. 2005. evaluación de portainjertos para cítricos en la zona cafetera. memorias. v congreso nacional de citricultores, pereira. malavolta, e. 1995. nutrición y fertilización de los cítricos. en: guerrero, r. (ed.). fertilización de cultivos de clima medio. 2ª edición. monómeros colombo-venezolanos, bogotá. pp. 133-169. orduz, j. y j. baquero. 2003. aspectos básicos para el cultivo de los cítricos en el piedemonte llanero. revista achagua 7(9) 7-19. pérez-zamora, o., v. medina y s. becerra. 2002. crecimiento y rendimiento de naranja valencia injertada en 16 portainjertos de cítricos establecidos en suelo calcimórfico, y calidad del jugo. agrociencia 36, 137-148. pompeu-junior, j. 1991. porta-enxertos. en: rodriguez, o., j. viegas, j. pompeu-junior y a. amaro (eds.). citricultura brasileira. fundacao cargill, campinas. pp. 265-280. roose, m.l. y n.p. maxwell. 1979. performance of mature nucellar redblush grapefruit on 22 rootstocks in texas. j. amer. soc. hort. sci. 104, 449-451. roose, m.l., d.a. cole, d. atkin y r.s. kupper. 1989. yield and tree size of four citrus cultivars on 21 rootstocks in california. j. amer. soc. hort. scic 114(4), 678-684. stenzel, n., c. neves, j. gomes y c. medina. 2003. performance of ponkan mandarin on seven rootstocks in southern brazil. hortscience 38 (2), 176-178. turrel, f.m. 1946. tables of surfaces and volumes of spheres and of prolates and oblates spheroides and spheroidal coefficients. university of california press, berkeley, ca. wutscher, h.k.1979. citrus rootstocks. hort. rev. 1, 230–269. wutscher, h.k. y f.w. bistline. 1988. performance of hamlin orange on 30 citrus rootstocks in southern florida. j. amer. soc. hort. sci. 113, 493–497. wutscher, h.k. y a.v. schull. 1975. yield, fruit quality, growth, and leaf nutrient levels of 14 year-old grapefruit citrus paradisi macf. trees on 21 rootstocks in south texas. j. amer. soc.hort. sci. 100, 290-294. wutscher, h.k. y a.v. schull. 1976. performance of marrs early orange on eleven rootstocks in south texas. j. amer. soc. hort. sci. 101, 158-161. resumen abstract el objetivo de este trabajo fue cuantificar variables asociadas al crecimiento y desarrollo de la planta de lulo bajo polisombra. la fase de campo se llevó a cabo en el municipio de cajicá, cundinamarca (2.597 msnm, 13 ºc y 80% hr). se sembraron 210 plantas en un área de 900 m2; se realizó el seguimiento del cultivo desde la siembra hasta las primeras etapas de floración, y se efectuaron muestreos destructivos quincenales, de tres plantas seleccionadas aleatoriamente durante diez meses. se determinó el peso seco de las diferentes estructuras de la planta a lo largo del crecimiento, así como la duración de las diferentes etapas fenológicas de dichas estructuras. se estimaron las tasas de crecimiento exponencial y lineal para hojas (0,002702 g·g-1·dd-1y 0,006096 g·dd-1), tallo principal (0,0036240 g·g-1·dd-1 y 0,05421 g·dd-1) y estructuras florales del racimo (0,004538 g·g-1·dd-1 y 0,0021270 g·dd-1); la tasa de producción de hojas (0,001119 h·h-1·dd-1) y de botones (0,037006 botones/dd) y, la duración de estados fenológicos como botón (59 dd), botón maduro (44 dd) y flor (44 dd) (dd = grados día, acumulación de unidades térmicas por encima de un umbral de crecimiento de 8 oc). the objective of this research was to quantify growth and development parameters of lulo plants under shading. the field experiment was carried out in cajicá, cundinamarca (2,597 m a.s.l., 13 ºc and 80% rh), where 210 plants were sowed in a 900 m2 area and sampling was done every two weeks during a ten month period, starting from planting up to first flowering stages. three plants were taken randomly per sample and the dry weight of each plant organ was measured. linear and exponential growth rates were obtained for leaves (0.002702 g·g-1·dd-1 y 0.006096 g·dd-1), main stem (0.0036240 g·g-1·dd-1 y 0.05421 g·dd-1) and flowers (0.004538 g·g-1·dd-1 y 0.0021270g·dd-1); production rates for new leaves (0.001119 h·h-1· dd-1) and new flowering structures (0.037006 flower bud/dd) were also estimated. duration of phenological stages were calculated for flower bud (59 dd), mature flower bud (44 dd) and flowers (44 dd) (dd = degree days, termic units accumulation above a growing threshold of 8 ºc ). key words: phenological stages, physiological time, simulation parameters. palabras clave: estados fenológicos, tiempo fisiológico, parámetros de simulación. introducción el lulo (solanum quitoense var. septentrionale) es un frutal originario de la zona central de colombia, panamá y costa rica (heiser, 1972), que ha sido considerado por el dane (2004) como una fruta agroindustrial promisoria, según el censo realizado entre el segundo semestre de 2003 y el primero de 2004. ello se debe a su alto valor nutricional, sabor y apariencia, que como el de muchas solanáceas exóticas son muy apetecidas en europa (huyskens-keil et al., 2001). en el país, la producción de la fruta refleja un incremento del 2,6% anual según los registros de 1995 hasta el 2000 (torres, 2002), en parte porque se está empleando como alternativa a los cultivos ilícitos (múnera, 2002) y porque su consumo a nivel agroindustrial es cada vez mayor (morales et al., 2002). en el país se siembran cerca de 5.750 ha (cci, 2006) en las que los agricultores se enfrentan a problemas agronómicos –como plagas y enfermedades y desarrollo vegetativo y reproductivo limitado– que se traducen en rendimientos bajos de las cosechas o necesidad de eliminar el cultivo antes de terminar el ciclo (estrada, 1992). estos problemas se manifiestan en la necesidad de importar la fruta desde ecuador para suplir las demandas internas del producto. en este aspecto, las importaciones de lulo se han incrementado en 51,6% entre 1996 y 2000 (torres, 2002). para los cultivos de mayor importancia económica, muchos de los aspectos fisiológicos, ecológicos, el manejo de plagas y enfermedades han sido estudiados; sin embargo, la integración de esta información muchas veces se dificulta desarrollo y fenología del lulo solanum quitoense var. septentrionale bajo polisombra desde siembra hasta primera fructificación development and phenology of lulo (solanum quitoense var. septentrionale) plants under shading from seeding to first fructification paola cruz1, kristell acosta2, josé ricardo cure3 y daniel rodríguez4 agronomía colombiana 25(2), 288-298, 2007 1 bióloga, universidad militar nueva granada, bogotá. u0500142@umng.edu.co 2 bióloga, universidad militar nueva granada, bogotá. u0500133@umng.edu.co 3 docente, universidad militar nueva granada, bogotá. jrcure@umng.edu.co 4 docente, universidad militar nueva granada, bogotá. daniel.rodriguez@umng.edu.co fecha de recepción: agosto 8 de 2007. aceptado para publicación: octubre 1 de 2007 289 y su utilización es limitada, entre otras cosas, porque es producida de forma independiente y con metodologías no comparables (cure, 1996). el lulo no escapa de esta situación (nacional research council, 1989). en este estudio se pretende obtener información básica sobre el crecimiento, desarrollo y fenología de la planta, para elaborar un modelo de crecimiento y desarrollo que permita simular, de forma integrada, la influencia de diversos factores sobre la productividad de la planta. la base teórica empleada corresponde al modelo de reserva metabólica (metabolic pool, gutiérrez, 1996) el cual incluye los conceptos de adquisición y asignación de recursos en la planta conforme se describe a continuación. de acuerdo con gutiérrez (1996), los procesos de crecimiento y desarrollo de plantas y animales pueden describirse y explicarse, en buena medida, en términos de jerarquía de asignación de recursos, que viene determinada genéticamente, y de adquisición de los mismos a partir del medio circundante, que básicamente constituye el efecto de los factores abióticos. la dinámica de este proceso se puede describir mediante el concepto de reserva metabólica. este asume que la tasa de asimilación a de un individuo en la edad a, en el instante t y temperatura t, corresponde a la diferencia entre los recursos adquiridos s(•) y la respiración basal (z(•)), expresada por unidad de masa (respiración/gramo de masa). así, (z(•)) m(t)) es la respiración del individuo completo, pues m(t) es la masa metabólicamente activa. corrigiendo por los costos de conversión l –de radiación a carbohidratos por ejemplo, en nuevos tejidos y órganos– arroja a(t;)=g(t)+r(t)={s(•) – z(•) m(t)}l, donde los asimilados deberán ser distribuidos para el crecimiento vegetativo g(t) o reproductivo r(t). las demandas de respiración son prioritarias y parten de la base de la regla q10 para poiquilotermos, en la que la tasa base de respiración (z10, intrínseca a cada especie) es doblada con cada incremento en 10 ºc en la temperatura t por encima del umbral de la especie q z(•,t,t)= z0[2 t–q/10] para q≥t de esta forma, una vez adquiridos, los recursos son repartidos en las subunidades de la planta siguiendo en su orden prioridades de respiración, crecimiento reproductivo y vegetativo (gutiérrez, 1996, gutiérrez et al., 1998, 1987, 1975; hopkins, 1995; larcher, 2003, salisbury y ross, 1994; wermelinger et al., 1991). el modelo más simple que describe la asimilación de recursos en términos de acumulación de masa m en un tiempo t corresponde a: m(a+1, t+1)= m(a,1) + a(t). el desarrollo fenológico se encuentra afectado por factores abióticos y bióticos. dentro de estos, la temperatura en los organismos poiquilotermos tiene una gran incidencia, incrementando su duración cuando esta es baja y aumentando en caso contrario. las unidades de tiempo fisiológico se denominan en grados día (dd, por sus siglas en inglés) y corresponden a unidades del tiempo fisiológico que se calculan en términos de temperatura acumulada en un tiempo específico sobre un umbral de temperatura que tarda un organismo poiquilotermo, una planta por ejemplo, en completar una etapa fenológica determinada (gutiérrez, 1996) y se estima por la ecuación do=t(t)(t–q), donde do es el tiempo fisiológico requerido para completar el desarrollo del estadio t, son los días requeridos para alcanzar el desarrollo a una temperatura t y q, el umbral de temperatura para el desarrollo. este último se calcula sobre la base de una regresión lineal de la tasa de desarrollo (gutiérrez, 1996). a pesar de que los estudios en lulo no han sido tan numerosos como en otras especies de importancia comercial, existe información sobre algunos aspectos fisiológicos de la planta como los de garcía (2003), gómez et al. (2003), medina (2003), cabezas y novoa (2000) y hernández y martínez (1993). el análisis del crecimiento tradicional requiere la compilación de datos primarios simples como el peso fresco y seco, el área y el volumen según afirman hunt (1990) y salisbury y ross (1994). a partir de estos, es posible calcular los parámetros de desarrollo y fenología. los parámetros tienen un significado físico o de comportamiento cuantificable y se obtienen separando las subunidades correspondientes, contándolas y obteniendo la biomasa en intervalos regulares durante los diferentes estadios de la planta (gutiérrez, 1996). en el presente ensayo se cuantificaron las variables fisiológicas asociadas al crecimiento y el desarrollo de la planta desde la siembra hasta las primeras etapas de floración, estudiando la arquitectura de la planta y estableciendo las tasas de crecimiento y otros parámetros de desarrollo y fenología. 2007 cruz, acosta, cure y rodríguez: desarrollo y fenología del lulo... 290 agron. colomb. 25(2) 2007 teniendo en cuenta el objetivo de largo plazo del presente estudio, que es desarrollar un modelo agroecológico para el manejo del lulo, el enfoque propuesto permitirá incluir otros parámetros de importancia como los que se refieren a aspectos fitosanitarios, que disminuyen la estructura vegetativa de la planta en diferentes fases de su crecimiento. de la misma forma, se pretende incluir variables de polinización dirigida, que tienen un efecto sobre el cuajamiento de los frutos y, en consecuencia, sobre la distribución de los asimilados entre las estructuras de la planta. materiales y métodos localización la investigación se llevó a cabo en la facultad de biología de la universidad militar nueva granada, estación experimental río grande, ubicada en el municipio de cajicá, cundinamarca, a una altura de 2.597 msnm, 4º 56’ 42,8” norte y 74º 00’ 41,3” oeste, desde marzo hasta diciembre de 2005. material vegetal y condiciones del terreno se trabajó con 210 plantas de lulo s. quitoense var. septentrionale provenientes del municipio de fusagasugá, cundinamarca, y con 24 plantas de las mismas características, provenientes del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) de la universidad jorge tadeo lozano. ambos grupos de plantas fueron mantenidos en bolsas plásticas negras bajo condiciones de invernadero antes de ser sembradas en campo. el transplante al campo se hizo en un terreno de 30 x 30 m con las siguientes características climáticas: temperatura promedio anual diaria de 13 ºc, humedad relativa en torno a 80%, precipitación acumulada diaria de 2,90 mm bajo un patrón anual bimodal, promedio de radiación instantánea diaria de 135,74 w·cm2·s-1 y velocidad del viento promedio de 0,50 m·s-1. el suelo incluyó preparación con incorporación de cascarilla de arroz, materia orgánica en forma de compost inicialmente, y antes de la siembra se aplicó una mezcla, en partes iguales, de fertilizante y cal (aproximadamente 30 g por 3 m2), según las recomendaciones del primer análisis de fertilidad del suelo. después de la primera floración, se realizó un segundo análisis de fertilidad y de acuerdo con este, se realizaron fertilizaciones foliares y en corona. la distancia entre filas e hileras de plantas fue de 2 m y se sembraron a 0,2 m de profundidad el cultivo estuvo cubierto con polisombra negra al 33% (luminosidad 67%) en la parte superior a 2 m de altura sobre el suelo y polisombra blanca al 33% alrededor el cultivo, a fin de generar condiciones de luminosidad similares a las encontradas en el hábitat natural. las plantas se podaron dejando cuatro tallos principales a partir de la primera ramificación, desde el primer cojín reproductivo. debajo de este, todos los chupones fueron retirados. de la misma forma, se retiraron las hojas que por su peso u otras razones no se mostraban turgentes, evitando su posterior caída. metodología de muestreo el muestreo se realizó en dos fases a fin de obtener las curvas completas de la fase exponencial y el primer ciclo reproductivo. la primera tuvo en cuenta las plantas provenientes de fusagasugá y correspondientes a la fase de campo, y la segunda, a las plantas del ciaa, desde la germinación hasta la fase de campo. inicialmente, 210 plantas de fusagasugá, cundinamarca, se sembraron en el lote experimental en marzo de 2005 bajo un diseño de muestreo estratificado que permitió considerar la pendiente existente en el terreno. los muestreos se realizaron tomando al azar tres plantas quincenalmente, procurando que éstas estuvieran en competencia completa, es decir, con plantas que se encontraban al interior y no en el borde del terreno. se tomó una muestra aleatoria de tres plantas, una por estrato, quincenalmente, durante los ocho primeros muestreos. con las plantas procedentes del ciaa se realizaron nueve muestreos destructivos durante cuatro meses, uno cada quince días, con tres repeticiones por fecha de muestreo. los datos obtenidos de estas plantas fueron acoplados a los ya existentes de las plantas procedentes de fusagasugá, de acuerdo con la masa asimilada y número de estructuras por planta de una fecha de muestreo a la siguiente, teniendo en cuenta que fueran consecutivas. este proceso fue facilitado por la medición del tiempo en unidades fisiológicas de grados día. así, el muestreo nueve de las plantas del ciaa fue reemplazado por el primero de las plantas de fusagasugá ya que las masas y, aún más importante, el tiempo fisiológico, fueron equivalentes en este punto. a cada una de las plantas extraídas para los muestreos se les registraron las siguientes variables: altura de la planta, longitud de la raíz principal, número de hojas, número de ramas (incluyendo el tallo principal y los tallos secundarios), número de inflorescencias, número de flores, número de frutos, peso fresco y seco de las estructuras individuales de la planta, raíz, tallos, hojas, cojines florales, botones, flores y frutos. igualmente, se estimó el área foliar a partir de la materia seca, la cual se transformó en área mediante el método tradicional del sacabocados. adicionalmente, se 2912007 cruz, acosta, cure y rodríguez: desarrollo y fenología del lulo... estableció el patrón de ramificación y la ubicación de estructuras dentro de la planta mediante observación directa de las mismas en las diferentes fechas de muestreo. parámetros de crecimiento y desarrollo a partir de los datos de materia seca, se obtuvieron parámetros de crecimiento como la acumulación de materia seca para hojas, tallos y estructuras reproductivas en forma de tasas de crecimiento. estas tasas de crecimiento se estimaron con base en la metodología descrita por gutiérrez (1996), la cual separa el crecimiento en dos etapas, la primera exponencial y la segunda lineal. la primera fase se estimó ajustando el siguiente modelo exponencial: m(t)=aeg*b, para la fase lineal se empleó el modelo de regresión lineal: m(t)=bg+a, donde m(t), es la masa de la estructura en un momento dado a, es la masa inicial g, es la tasa de incremento de masa, y es la edad en tiempo fisiológico. debido a que el crecimiento exponencial implica que la masa acumulada cada día depende a su vez de la masa acumulada en días previos, esta se expresa en g·g-1·dd-1. por el contrario, en la fase de crecimiento lineal, la acumulación de masa es constante a través del tiempo y no es afectada por la biomasa acumulada previamente. por esta razón, la tasa de crecimiento en la fase lineal se expresa en g·dd-1. los parámetros calculados a partir de estos modelos fueron obtenidos empleando el programa r: a language and environment for statistical computing, desarrollado por r. development core team (2006). se determinó la tasa y el tiempo que tardan en aparecer las hojas, tallos, flores y frutos en las plantas en base al modelo exponencial para hojas y lineal para las demás. para las estructuras reproductivas, se emplearon cinco estadios de desarrollo, los cuales fueron descritos y de cada uno de ellos se tuvo en cuenta el tiempo de desarrollo. el umbral de temperatura empleado (8 ºc) fue una aproximación basada en las temperaturas presentes en el rango altitudinal en las que crece el lulo. a partir del umbral y la temperatura se obtuvo el tiempo fisiológico acumulado por la planta diariamente para cada una de las fechas de muestreo. factores abióticos se registraron diariamente las siguientes variables: temperatura máxima, mínima y promedio, humedad relativa, precipitación diaria acumulada, radiación diaria promedio y velocidad del viento con la estación meteorológica metos compact/98 disponible en la estación experimental para las plantas cuando estas fueron transplantadas al campo. durante la fase de invernadero, se registró únicamente la temperatura diaria con un termómetro de máximas y mínimas. resultados y discusión aspectos generales de crecimiento y desarrollo la biomasa acumulada por la planta es distribuida entre las estructuras vegetativas y reproductivas según las prioridades (gutiérrez et al., 1998, 1994, 1987, 1985; gutiérrez, 1996; wermelinger et al., 1991 y villacorta et al., 1985). como se presenta en la figura 1, la acumulación de masa en las diferentes estructuras o subunidades fue graficada en términos de tiempo fisiológico (grados día, dd), obteniendo el comportamiento esperado de las curvas para la fase evaluada, de acuerdo con el patrón estándar del crecimiento vegetal y que semeja la acumulación de materia seca obtenida por medina (2003). para analizar la tendencia del crecimiento adecuadamente, se tuvieron en cuenta factores circunstanciales abióticos y bióticos presentes en el ciclo del cultivo, que tuvieron un efecto marcado sobre su proceso. así, los principales eventos ocurridos en su desarrollo se emplearon como patrón para dividirlo en diferentes periodos. el primero de ellos tiene lugar desde el inicio de la toma de datos hasta alrededor de los 2.700 dd cuando inicia la época de lluvias (figura 1). se caracteriza porque se producen el acople de los datos de las plantas provenientes del ciaa y los de las plantas procedentes de fusagasugá a los 2.095 dd y posterior transplante a campo a los 2.300 dd. a continuación de este evento, se produce el transplante a campo y se observa crecimiento lento de las estructuras mientras las plantas se adecuan a las nuevas condiciones ambientales. se debe anotar que el sustrato de las plantas durante la estancia en el invernadero no fue modificado y ello pudo ser un motivo para que las raíces no acumularan masa en este periodo (figura 1). el siguiente corresponde al periodo de inundación comprendido entre 2.700 dd y 3.700 dd, cuando finaliza la época de lluvias. se denominó de esta manera debido a la alta precipitación que se presentó y a la textura arcillosa del suelo que en conjunto, provocaron inundación sobre el terreno. durante este periodo es evidente la reducción en la acumulación de masa en las raíces y que coincide con la producción del primer brote reproductivo a los 2.828 dd (figura 1). después de este suceso, las hojas presentan una leve caída en la acumulación de 292 agron. colomb. 25(2) 2007 materia seca pero se recupera rápidamente. la reducción se atribuye en términos generales, al efecto que tuvo la intensa temporada de lluvias y a la propagación de nemátodos. ello es corroborado con los datos de precipitación, descartando así la posibilidad de un cambio en la distribución de los recursos como ocurre en otras especies cuando inician la etapa reproductiva (gutiérrez, 1996; gutiérrez et al., 1994, 1988, 1975 y villacorta et al., 1985). a los 3.100 dd, de acuerdo con las recomendaciones de un análisis de fertilidad de suelos, se inició un programa de fertilización que incluyó la corrección de la concentración de manganeso, excesiva para ese entonces. a partir de ese momento, hojas, tallos y en su momento, estructuras reproductivas, incrementan la masa asimilada hasta finalizada la recolección de datos en campo. las raíces sólo se recuperan luego de la culminación de la época de lluvias, cuando retoman el crecimiento. la identificación de fusarium oxysporum y otros microorganismos fitopatógenos en el suelo cerca de los 3.500 dd, es un factor biótico que afectó al cultivo en épocas posteriores. las estructuras vegetativas en la última etapa continúan en fase de crecimiento, por lo que para el periodo evaluado no se encontró un efecto evidente de la etapa reproductiva sobre la asignación de recursos. arquitectura de la planta la arquitectura de la planta de lulo se explica según la ramificación y localización de estructuras en el tiempo. en términos generales, el primer brote reproductivo de la planta, el racimo 1 del tallo principal, se presenta a los 2.828 dd, una vez se han formado y desarrollado las cinco primeras hojas. las siguientes estructuras reproductivas aparecen después de la primera una vez se han formado y desarrollado tres hojas más. el desarrollo de nuevos tallos tiene el siguiente comportamiento: se genera una nueva estructura cada seis hojas (o dos racimos) como se observa en la figura 2. este patrón de crecimiento se repite de igual manera sobre los demás tallos. esta secuencia de aparición de estructuras vegetativas y reproductivas, asegura una oferta de frutos constante en la planta ratificando su condición de planta perenne (franco et al., 2002). parámetros de crecimiento y desarrollo los parámetros obtenidos hacen referencia a los tiempos de desarrollo, duración de los estadios y tiempo fisiológico de aparición de cada una de las estructuras, así como a las tasas de crecimiento, coeficiente de conversión de masa foliar a área foliar durante la etapa vegetativa y a los primeros estadios reproductivos del cultivo. parámetros vegetativos se estimaron las tasas de acumulación de materia seca de hojas y tallos así como la tasa de aparición de hojas, los cuales se presentan en la tabla 1. figura 1. tendencia de acumulación de biomasa en hojas, tallos, raíces y racimos en lulo s. quitoense var. septentrionale y factores bióticos y abióticos que afectaron la tendencia de acumulación sobre las estructuras de la planta. 2932007 cruz, acosta, cure y rodríguez: desarrollo y fenología del lulo... la producción de hojas se ajusta apropiadamente a una curva de tipo exponencial (figura 3); así se obtiene una tasa de 0,001119 h·h-1·dd-1, indicando que no se alcanzó a incluir la fase de estabilización en el periodo evaluado. después de la aparición de las primeras estructuras reproductivas (a los 2.828 dd), la tasa de aparición varía ampliamente entre plantas y entre muestreos, siendo evidencia del estrés al que las plantas fueron sometidas y que impidió la continuación del seguimiento de la aparición de hojas. este comportamiento se asocia posiblemente a los eventos abióticos ya nombrados, en especial la época de inundación (desde finales de abril hasta mediados de octubre) que impactó sobre ciertas zonas del cultivo en función de la pendiente del terreno y la baja capacidad de drenaje del suelo. en relación al número de hojas obtenido por medina (2003), se observa que existen grandes diferencias, ya que comparando el periodo evaluado hasta la época de reproducción, el acumulado es cercano a 100 hojas y el del presente estudio no supera las 40 hojas. esta diferencia puede figura 2. patrón de ramificación y ubicación de estructuras en el lulo durante la fase experimental. se observa el tallo principal de color negro oscuro y grueso. los demás tallos, se encuentran representados por líneas de la misma tonalidad pero más delgadas que las del tallo principal. las hojas se encuentran simbolizadas por las líneas más cortas de color negro y los racimos por las líneas grises que finalizan en circunferencia. el tiempo fisiológico en el que aparece cada estructura se encuentra señalado al lado de cada estructura. tabla 1. parámetros calculados para las estructuras vegetativas. parámetro valor tasa de producción de hojas (h·h-1·dd-1) 0,001119 valor inicial (h·h-1·dd-1) 1,323 producción de tallos (dd) 1 por cada 6 hojas tasas de crecimiento hojas masa inicial (g) 0,0002905 exponencial (g·g-1·dd-1) 0,002702 lineal (g·dd-1) 0,006096 tallo principal masa inicial (g) 0,0001865 exponencial (g·g-1·dd-1) 0,0036240 lineal (g·dd-1) 0,05421 tallos secundarios masa inicial (g) 0,00002910 exponencial (g·g-1·dd-1) 0,003639 lineal (g·dd-1) 0,025884 294 agron. colomb. 25(2) 2007 estar asociada a las diferentes características climáticas de las dos zonas, incluyendo las características de sombra del presente estudio. de acuerdo con la estructura establecida de arquitectura y como se ilustra en la figura 4, la acumulación de masa a través del tiempo en las hojas es muy similar en los diferentes ramos, por lo que se optó por hallar una sola tasa promedio de acumulación de masa de las hojas (tabla 1), para la fase exponencial 0,002702 g·g-1·dd-1 y lineal 0,006096 g·dd-1. en esta figura, es posible observar que las hojas 1, 2 y 3 del tallo principal, después de los 2.900 dd no siguen acumulando masa, ello se debe a que estas hojas fueron retiradas como parte de la poda de formación. como se observa en la figura 4, la acumulación de materia seca en las hojas no se estabiliza y por las observaciones realizadas, el crecimiento se mantuvo hasta la terminación de los muestreos, motivo figura 3. acumulación de nuevas hojas en la planta en tiempo fisiológico durante el periodo vegetativo. figura 3. acumulación de tiempo fisiológico, materia seca de las hojas (a) tallo 1 (b), tallo 2 (c), tallo 3 y (d) tallo 4 en tiempo fisiológico. 2952007 cruz, acosta, cure y rodríguez: desarrollo y fenología del lulo... por el cual no fue posible determinar la longevidad de las estructuras vegetativas. la aparición de tallos es escalonada (figura 5). este patrón implica que deben desarrollarse seis hojas antes de la formación de un nuevo tallo. la acumulación de materia seca en esta estructura, asume el comportamiento esperado, obteniéndose crecimiento exponencial en la primera fase para todos los tallos y una lineal en la segunda, para los tallos 1 y 2. sin embargo, se observaron diferencias en las curvas de crecimiento entre estos, motivo por el que se asumieron dos curvas diferentes, una para el tallo principal y otra para los demás. así, los valores de estas tasas fueron 0,0036240 g·g-1·dd-1 para la fase exponencial y 0,05421 g·dd-1 para la fase lineal para el tallo principal. para los demás tallos, la tasa de crecimiento exponencial fue hallada a partir del promedio de los datos de acumulación de masa de los tallos 2, 3 y 4 siendo 0,003639 g·g-1·dd-1 y la lineal se obtuvo de la masa acumulada por el tallo 2, único tallo del que se obtuvieron suficientes datos para este segmento y cuyo valor es 0,025884 g·dd-1. como se observa en la figura 4, después de los 3.300 dd, la materia seca no se continúa acumulando a la misma tasa, esto se atribuye a que el tallo empieza a lignificarse. parámetros reproductivos la estimación de los parámetros reproductivos (tabla 2), consiste en determinar los tiempos de aparición (figura 2) y duración de los diferentes estadios hasta el cuajado del fruto (fructificación). el periodo del experimento no permitió determinar la tasa de aparición de racimos ni la duración de los frutos. el primer cojín floral de la planta emerge a los 2.828 dd. este estadio de “cojín floral” se caracteriza por ser una estructura uniforme, en la cual se observa únicamente una masa de tejido de coloración morada sobresaliendo del tallo. la duración de este estadio aumenta en forma constante según la aparición de los botones –en grupos de tres botones–, siendo el botón 1 el que permanece menos tiempo en forma de “cojín floral” y el botón 11 (según los datos obtenidos) el que tarda más tiempo en desarrollarse a este estadio; por ello, se estimó la tasa de aparición de botones en la planta que tiene un valor de 0,037006 botones/dd (figura 8). a esta ecuación se adiciona el tiempo fisiológico en el que figura 5. acumulación de tallos en la planta en tiempo fisiológico. figura 6. acumulación de materia seca de los tallos en términos de tiempo fisiológico. 296 agron. colomb. 25(2) 2007 parámetro valor edad a la primera floración (dd) 2.469 edad a la primera fructificación (dd) 2.927 duración (dd) cojín (nbt+n=0.036118*ddt+n1.8953)+ddt0(cojín) botón 58 botón maduro 44 flor 44 tasa de producción de botones (botones/dd) 0,037006 tasas de crecimiento del racimo exponencial (g·g-1·dd-1) 0,004538 lineal (g·dd-1) 0,0021270 tabla 2. parámetros calculados para los estadios reproductivos. nb: número del botón para el cual la tasa de aparición está siendo hallada. aparece el cojín (tabla 2) y así se obtuvo la duración en el estadio de cojín para el botón deseado. el estadio de “botón” tiene una duración promedio de 58 dd. en el estadio de “botón”, el cojín ya se ha diferenciado, y se pueden apreciar estructuras independientes de la misma coloración, la flor se encuentra totalmente cubierta por los sépalos que están rodeando los pétalos. la duración de este estadio en todos los botones del racimo es similar y ocurre desfasada en el tiempo. una vez las estructuras reproductivas completan el estadio de “botón”, la maduración de estos se hace evidente, los sépalos inician su apertura gradualmente y se pueden distinguir con facilidad los pétalos de coloración blanca que están recubriendo las estructuras femeninas y masculinas de la flor. este periodo se denominó “botón maduro” y tiene una duración promedio de 44 dd. una vez el botón maduro se abre completamente, es evidente el paso al estadio de “flor”, en el cual los sépalos se abren y sostienen los pétalos de color morado en el envés y blanco en el haz. se puede distinguir igualmente, el ovario figura 7. acumulación de materia seca en el racimo 1 de la planta y duración promedio de los estadios. la duración del estadio “cojín floral” es un promedio de la duración en este estadio de todos los botones del racimo. figura 8. tasa de aparición de botones sobre un racimo en tiempo fisiológico. 2972007 cruz, acosta, cure y rodríguez: desarrollo y fenología del lulo... de coloración amarilla, el estigma verde con el filamento amarillo y las anteras de color amarillo. la flor permanece en este estadio alrededor de 44 dd hasta que la fertilización se lleva a cabo y el fruto cuaja. la acumulación de materia seca sobre los racimos es muy homogénea (figura 9), hecho que posibilita la observación de la fase exponencial claramente y una mayor uniformidad de la acumulación de biomasa en los racimos con respecto a la de biomasa en las hojas y demás estructuras vegetativas, ello se explica por la prioridad que tienen las primeras sobre las segundas (gutiérrez, 1996, villacorta et al., 1985). literatura citada angulo, r. 2003. frutales exóticos de clima frío. bayer crop science, bogotá. 136 p. azcón-bieto, j. y m. talón. 2001. fundamentos de fisiología vegetal. editorial mcgraw hill, madrid. 536 p. bernal, j., o. córdoba, g. franco, m. londoño, j. rodríguez y n. guevara. 1996. cultivo del lulo (solanum quitoense lam.). pp. 61-80. en: botero, r., g. franco, m.j. giraldo y d. abad. (eds.). memorias i seminario de frutales de clima frío moderado. centro de desarrollo tecnológico de frutales, manizales. cabezas, m. y d.l. novoa. 2000. efecto de la remoción de hojas y frutos en la relación fuente demanda en lulo (solanum quitoense lam.). pp. 69-75. en: giraldo, m.j. (ed.). memorias iii seminario de frutales de clima frío moderado, centro de desarrollo tecnológico en frutales, manizales. corporación colombia internacional (cci). 2006. perfil del producto, inteligencia de mercados: lulo. en: http://www.cci.org. co, 15 p.; consulta: octubre de 2006. cure, j.r. 1996. modelos de simulación en ecología aplicada. en: memorias seminario internacional modelos de simulación: su aplicación al estudio de los agroecosistemas y otras áreas de las ciencias básicas. corpoica, bogotá. davis, f. y c. castaño. 1968. crecimiento: introducción a la fisiología de cultivos tropicales. publicación miscelánea no. 9. pp. 1-18. departamento administrativo nacional de estadística (dane). 2004. i censo nacional de 10 frutas agroindustriales y promisorias. bogotá. 305 p. estrada i. 1992. potencial genético del lulo (solanum quitoense) y factores que limitan su expresión. acta hort. 310, 171-182. franco, g., j. bernal, m. giraldo, p. tamayo, o. cataño, a. tamayo, j. gallego, m. botero, j. rodríguez, n. guevara, j. morales, m. londoño, g. ríos, j. rodríguez, j. cardona, j. zuleta, j. castaño y m. ramírez. 2002. el cultivo del lulo: manual técnico. corpoica regionales 9 y 4, colombia. 103 p. garcía, j. 2003. evaluación del crecimiento de dos ecotipos de lulo amazónico (solanum sessiliflorum dunal) bajo tres ambientes en el piedemonte amazónico del caquetá. tesis de maestría. universidad nacional de colombia, bogotá. 63 p. gómez, c., g. franco y j.l. gallego. 2003. análisis de crecimiento de lulo “la selva” (solanum quitoense lam.), en condiciones del departamento de caldas. en: memorias: congreso sociedad colombiana de fitomejoramiento y producción de cultivos. universidad nacional de colombia, bogotá. 57 p. gurevith, j., s. scheiner y g. fox. 2002. the ecology of plants. sinauer associates, sunderland. 523 p. gutiérrez, a.p. 1996. applied population ecology: a supply-demand approach. jhon wiley & sons, nueva york. 300 p. gutiérrez, a.p., l.a. falcon, w. loew, p.a. leipzig y r. van den bosch. 1975. an analysis of cotton production in california: a model for alcala cotton and the effects of defoliators on its yields. environ. entomol. 4(1), 125-136. figura 9 acumulación de materia seca en las estructuras reproductivas a las que se les realizó el seguimiento en tiempo fisiológico. t hace referencia al tallo al cual cada racimo pertenece. 298 agron. colomb. 25(2) 2007 gutiérrrez, a.p., e.j. mariot, j.r. cure, c.s. wagner riddle, c.k. ellis y a.m. villacorta. 1994. a model of bean (phaseolus vulgaris l.) growth types i-iii: factors affecting yield. agr. systems 44, 35-63. gutiérrez, a.p., f. schulthess, l.t. wilson, a.m. villacorta, c.k. ellis y j.u. baumgätner. 1987. energy acquisition and allocation in plants and insects: a hypothesis for the possible role of hormones in insect feeding patterns. can. entomologist 119, 109-129. gutiérrez, a.p., a.m. villacorta, j.r. cure y c.k. ellis. 1998. tritrophic analysis of the coffee (coffea arabica)coffee berry borer [hypothenemus hampei (ferrari)]-parasitoid system. anais da sociedade entomológica do brasil 27, 357-386. gutiérrez, a.p., b. wermelinger, f. schulthess, j.u. baumgätner, h.r. herren, c.k. ellis y j.s. yaninek. 1988. analysis of biological control of cassava pests in africa. i. simulation of carbon, nitrogen and water dynamics in cassava. j. appl. ecol. 25, 901-920. heiser, c.b. 1972. the relationships of the naranjilla, solanunm quitoense. biotropica 4(2), 77-84. hernández m. y o. martínez. 1993. modelos de crecimiento para el fruto del lulo (solanum quitoense lam). agricultura tropical 30(3), 85-97. hopkins, w. 1995. introduction to plant physiology. john wiley & sons, nueva york. huyskens-keil, s., h. prono-widayart, m. schreiner y p. ludders. 2001. effect of surface coating and film packing on the keeping quality of solanaceous crops (solanum muricatum ait, solanum quitoense lam). acta hort. 553, 621-625. hunt, r. 1990. basic growth analysis. unwin hyman, london. 112 p. larcher, w. 2003. physiological plant ecology. 4th edition. springer, berlín. 513 p. medina, c.i. 2003. estudio de algunos aspectos fisiológicos del lulo (solanum quitoense lam.) en el bosque húmedo montano bajo del oriente antioqueño. tesis de maestría. universidad nacional de colombia, medellín. 249 p. morales, j.e., f.j. lópez, j.c. pérez, g. ríos, d.i. echeverri y m.a. murillo. 2002. evaluación agroeconómica del cultivo del lulo (solanum quitoense lam.) en la región central cafetera de colombia. pp. 319-325. en: giraldo, m.j. y j.p. higuera. (eds.). memorias iv seminario de frutales de clima frío moderado. corpoica, universidad pontificia bolivariana, centro de desarrollo tecnológico de frutales, medellín. múnera, g.e. 2002. nemátodos asociados con el cultivo del lulo. pp. 135-141. en: giraldo, m.j. y j.p. higuera. (eds.). memorias iv seminario de frutales de clima frío moderado. corpoica, universidad pontificia bolivariana, centro de desarrollo tecnológico de frutales, medellín. national research council. 1989. lost crops of the incas: littleknown plants of the andes with promise for worldwide cultivation. national academy press, washington. pp. 267-275. r. development core team. 2006. a language and environment for statistical computing. en: http://www.r-project.org; consulta: octubre de 2007. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamericana, méxico d.f. 759 p. torres, a. 2002. inteligencia de mercados para lulo, mora y uchuva. pp. 326-330. en: giraldo, m.j. y j.p. higuera. (eds.). memorias iv seminario de frutales de clima frío moderado. corpoica. universidad pontificia bolivariana, centro de desarrollo tecnológico de frutales, medellín. villacorta, a., a.p. gutiérrez, w.j. dos santos y m.a. pizzamiglo. 1985. análise do crescimento e desenvolvimento do algodoneirono paraná: um modelo de simulação para a variedade iac-17. pesquisa agropecuaria brasileira, brasilia 20 (1), 115-128. wermelinger, b., j. baumgärtner y a.p. gutiérrez. 1991. a demographic model of assimilation and allocation of carbon and nitrogen in grapevines. ecol. modeling 53, 1-26. agronomía 23-2. 2005.pdf resumen: se determinó el efecto del uso del suelo sobre las poblaciones de hongos solubilizadores de fosfato (hsf) y bacterias fijadoras biológicas de nitrógeno (bfn), aislando y caracterizando especies de estos grupos bajo cuatro condiciones de uso diferentes: cultivos de papa ‘parda pastusa’ (p), cultivo de papa ‘pastusa suprema’ (s), suelos cultivados con papa actualmente en descanso (d) y suelos de bosque (b). se aislaron hongos en estado activo, mediante la técnica de lavado del suelo (14 géneros), micelios estériles, con clamidosporas y tipo basidiomycete. se presentó baja incidencia de mucorales en suelos cultivados y en descanso, a excepción de mucor racemosus. en (d) predominaron especies de los géneros circinella, mucor y zygorrhynchus, evidenciándose la selección de hongos por efecto de uso del suelo. la determinación cuantitativa de la actividad solubilizadora evaluada en medio líquido, registró porcentajes altos en los hongos trichocladium canadense, mucor sp1 y penicillium sp2, aislados de (d) y (b), los cuales solubilizaron más de 15% del fosfato. no hubo relación entre el fósforo solubilizado y la biomasa, pero sí entre éste y el ph. en las bfn se comprobó el efecto significativo de la condición de uso del suelo sobre los recuentos de sus poblaciones. se identificaron cuatro morfotipos aislados de (d), dos de (p), tres de (s) y tres morfotipos de (b), correspondientes a especies de los géneros azospirillum, beijerinckia, pseudomonas y derxia. se evidenció una respuesta sensible al uso del suelo por parte de los grupos funcionales estudiados. palabras claves adicionales: microorganismos del suelo, micelio activo, bioindicadores de calidad del suelo abstract: the effect of land use on phosphate-solubilising fungi (psf) and nitrogen-fixing bacteria (nfb) populations was investigated. the soils selected were that from two potato crop varieties [‘parda pastusa’ (p) and ‘pastusa suprema’ (s)], agricultural soil at present lying fallow (d) and soil from beneath forested areas (b). active fungi (14 genera) and sterile chlamydosporeand basidiomycete-like mycelia were isolated by washing the soil. mucorales presented low incidence in cultivated soil, except for mucor racemosus. circinella, mucor and zygorrhynchus genera were predominant in forest (b) soil. the most efficient calcium phosphate solubilisation assessed in liquid medium was registered for trichocladium canadiense, mucor sp1 and penicillium sp2 isolated from (d) and (b), (>15% psolubilisation). no correlation was found between fungal biomass and p solubilising efficiency; however, there was negative correlation with ph. qualitative differences were found between land use and psf, while significant differences were registered between nfb and bacterial populations. azospirillum, beijerinckia, pseudomonas and derxia dizotrophic bacterial species were isolated. the study revealed the functional groups’ sensitive response to the microorganisms being evaluated, according to land use. additional key words: soil microorganisms, active mycelium, soil quality bioindicators efecto del uso del suelo sobre hongos solubilizadores de fosfato y bacterias diazotróficas en el páramo de guerrero (cundinamarca) the effect of land use on phosphate solubilising fungi and diazotrophic bacteria on the bleak uplands of páramo of guerrero, cundinamarca department claudia moratto1, luis joel martínez2, hernando valencia3 y jimena sánchez4 fecha de recepción: 29 de julio de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 microbióloga industrial, programa de maestría en microbiología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ccmorattos@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ljmartinezm@unal.edu.co 3 profesor asociado, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: havalenciaz@unal.edu.co 4 profesora asistente, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jsanchezn@unal.edu.co agronomía colombiana 23(2): 299-309, 2005 300 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana introducción en colombia, los bosques altoandinos y los páramos ubicados en la alta montaña tropical juegan un papel importante como generadores, reguladores y almacenadores del recurso hídrico, por su riqueza paisajística, el albergue de gran número de especies animales y vegetales endémicas, así como de la microbiota asociada al suelo, que es la base del sustento para el establecimiento y desarrollo de las comunidades vegetales allí encontradas (castaño, 2002; garcía et al., 2005). en la actualidad, el ecosistema de páramo ha sido un recurso sobre-explotado y desplazado por otros tipos de paisajes semiurbanos y agrícolas (castaño, 2002). es vital conocer los cambios que ocurren en este ecosistema por la acción antrópica, para la adopción de medidas de protección y recuperación. por esta razón, en los últimos años ha crecido la necesidad de conocer el impacto que producen las prácticas agrícolas implementadas a lo largo de muchos años, en especial con cultivos de papa, sobre la diversidad biológica presente en la región paramuna. la comunidad microbiana es el componente funcional más importante de la biota del suelo, ya que juega un papel importante en el flujo de energía, la transformación de nutrientes y el ciclaje de elementos en el ambiente (filip, 2002; hoffman et al., 2003). las actividades de estos organismos son irremplazables en las transformaciones de la materia orgánica, pues la biomasa microbiana contribuye en la formación del humus, la conservación de la estructura del suelo y la biodegradación de contaminantes (hoffman et al., 2003). los microorganismos influyen directamente sobre la fertilidad y productividad de suelos agrícolas, en particular, con respecto a la disponibilidad de nutrientes, la supresión de enfermedades para las plantas nativas (van elsas et al., 2002; anderson, 2003), así como la degradación de diferentes plaguicidas, derivando de ellos energía y nutrientes para su metabolismo (das et al., 2003). esto demuestra que un buen estatus de los microorganismos del suelo (alta cantidad, actividad y/o diversidad) es un prerrequisito de su buena calidad y fertilidad (foissner, 1999; hoffman et al., 2003). además, el componente microbiológico del suelo es potencialmente uno de los indicadores biológicos sensibles utilizados para evidenciar disturbios o perturbaciones en él (pankhurst y doube, 1997). en algunos casos, cambios en las poblaciones microbianas o en sus actividades pueden predecir modificaciones detectables en las propiedades físicas y químicas del suelo (nielsen y winding 2002). uno de los enfoques usados para estudiar la calidad de los suelos es medir funciones microbianas tales como las transformaciones específicas de carbono, nitrógeno y fósforo, puesto que afectan directamente la disponibilidad de nutrientes y, por tanto, pueden reflejar mejor los cambios en el funcionamiento del ecosistema y la calidad de los suelos (pankhurst y doube, 1997). además, las funciones, el tamaño y la composición de las poblaciones microbianas han sido usados para ver los cambios en la biota en respuesta al uso del suelo y, por tanto, son indicadores de su estado biológico (pankhurst y doube 1997). con base en lo anterior, se planteó esta investigación, cuyo objetivo fue aislar, identificar y cuantificar hongos solubilizadores de fosfato (hsp) y bacterias fijadoras biológicas de n (bfn) y determinar el efecto del uso del suelo (cultivos de papa, suelos cultivados en descanso y bosque) sobre estos grupos funcionales de microorganismos. materiales y métodos área de estudio la investigación se realizó en el municipio de zipaquirá (cundinamarca), vereda páramo guerrero oriental, finca puente de tierra (04° 08’ latitud norte, 74° 02’ longitud oeste), a una altitud de 3.373 msnm. el principal uso que se le da a estos suelos es el cultivo de papa, en rotación con pastos; también se encuentran algunos relictos de bosques naturales. la toma de muestras se realizó en: suelos cultivados con papa solanum tuberosum variedad ‘parda pastusa’ (p) y variedad ‘pastusa suprema’ (s); suelos que se encuentran en descanso (d), utilizados durante 25 años alternado cultivos de papa y pastos, y suelos de bosque (b). los muestreos se realizaron en tres épocas del año (septiembre y noviembre de 2004 y enero de 2005). los suelos (p) y (s) correspondieron a tres estados fonológicos diferentes (emergencia, floración y cosecha), cuyas cosechas pertenecen al segundo período de siembra luego del arado. los agroquímicos empleados para ambos cultivos de papa incluyeron: manzate® (3 kg· ha), tamaron® (900 ml· ha-1), cosmoin-d® (750 ml· ha-1), cosmoquel-balance® (1,5 kg· ha-1), lorsban® (1,5 l· ha-1), carbofuran® (1,5 l· ha-1), methavin® (300 g· ha), cymoxanyl® (1,5 kg· ha-1), validacin® (1,5 l· ha-1), sandofan® (1,5 kg· ha-1) y rhodax® (2 kg· ha-1). en el caso de la variemoratto et al.: efecto del uso del suelo... 3012005 dad ‘pastusa suprema’, se realizaron tres aplicaciones y para la variedad ‘parda pastusa’, siete. en los suelos en descanso predomina calamagrostis sp. y en suelos de bosque se encuentran especies de weinmannia, hypericum, hesperomeles, diplostephium, entre otras. toma de muestras en los suelos con cultivos el muestreo se realizó en forma aleatoria, tomando 10 plantas al azar, tres puntos por cada planta. las muestras fueron tomadas en la base de las plantas, cubriendo el área cercana a la raíz en los primeros 15 cm del suelo (n = 3), según valencia (2005). en los sitios en descanso y de bosque, se realizó un muestreo tipo extensivo al azar, en tres transectos de aproximadamente 2 x 2 m, tomando cinco submuestras de 20 g de los primeros 15 cm de suelo. todas las submuestras se mezclaron para obtener una muestra integrada de 300-400 g de cada tipo de uso de suelo (n = 3). a todas las muestras de suelo se les midió el ph en campo con un potenciómetro digital. adicionalmente, se les determinó la textura por el método de bouyoucos y el contenido de c orgánico por el método de walkley-black, a partir del cual se calculó el porcentaje de materia orgánica y de n total; la capacidad de intercambio cationico se determinó por el método de bray ii mediante desplazamiento con nacl y p, según la metodología del laboratorio de agua y suelos de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia (tabla 1). el ph fue extremadamente ácido, muy fuertemente ácido y fuertemente ácido para los suelos de bosque, en descanso y de cultivos, respectivamente. por otro lado, los suelos (d) y (b) presentaron una textura franca y franca arcillosa, respectivamente, mientras que en los suelos cultivados (p) y (s) fue franca arenosa. el porcentaje de materia orgánica (mo) indicó contenidos altos en todos los tipos de uso, ya que superaron el 10%. de igual modo, en el porcentaje de n total se registraron valores altos en todos los suelos con diferente uso. el estimativo conceptual de la capacidad de intercambio catiónico fue alto (>20 meq· 100 g-1 de suelo) para todos los suelos. el p disponible presentó los valores más altos en los cultivos de papa ‘parda pastusa’ y ‘parda suprema’ (99,5 y 65,6 ppm, respectivamente) por efecto de la fertilización y para los suelos en descanso y bosque fue 16,0 y 5,9 ppm, respectivamente. aislamiento de hongos del suelo y selección de hsf a partir de micelio activo se aislaron hongos a partir de partículas de suelo mediante la técnica de lavado del suelo que, según gams y domsch (1967), permite el aislamiento de micelios adheridos a las partículas en estado activo y no, a partir de esporas y/o propágulos, como es lo usual por el método con diluciones de suelo. las partículas se pasaron con ayuda de pinzas estériles a diferentes medios de cultivo; para el caso de hongos del suelo en estado de micelio activo, se utilizó agar-harina de maíz (cabello y arambarri, 2002), mientras que para el aislamiento de hsf el medio empleado fue el srs (sundara rao y sinha, 1963). se colocaron cinco partículas por cada caja de petri, para un total de 50 partículas por réplica (n = 3) para cada medio de cultivo empleado. se incubaron a temperatura ambiente durante 8 d, para proceder luego a la determinación del porcentaje de colonización de partículas. las cepas aisladas se transfirieron a cajas que contenían papa-dextrosa-agar (pda), extracto de malta (aem) y agar czapeck (acz), para su purificación e identificación taxonómica siguiendo las claves propuestas de von arx (1974) y domsch et al. (1980). capacidad relativa de solubilización de fosfatos se determinó la eficiencia relativa de solubilización de los aislamientos sobre el medio original de aislamiento (srs), según sundara rao y sinha (1963), en el que las colonias que desarrollan actividad solubilizadora se detectan mediante la formación de halos de transparencia y/o la acidificación del medio alrededor de ellas. se tomó cada una de las cepas puras de hsp y se realizó un repique (disco de 8 mm de diámetro) en medio srs (n = 4). se dejó incubar a temperatura ambiente, registrando a los tabla 1. propiedades de los diferentes suelos según tipos de uso de la finca puente de tierra, páramo de guerrero (zipaquirá, cundinamarca). propiedad uso del suelo (p) (s) (d) (b) ph 5,2-5,3 5,0-5,4 4,1-5,0 3,4-4,0 materia orgánica (%) 19,4 38,1 62,0 53,5 nitrógeno total (%) 0,97 1,91 0,77-3,10 0,87-2,67 cic (meq · 100 g-1) 53,1 69,6 42,2-53,9 48,6-58,2 fósforo (ppm) 99,5 65,6 16,0 5,9 (p), suelo cultivado con papa ‘parda pastusa’; (s), suelo cultivado con papa ‘pastusa suprema’; (d) suelo en descanso; (b) suelo de bosque; cic, capacidad de intercambio cationico. 302 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana 10 d el diámetro de la colonia y de los halos de solubilización. se calculó la relación diámetro de solubilización por diámetro de la colonia por cien para determinar la eficiencia de solubilización (lapeyre et al., 1990). solubilización de ca 3 (po 4 ) 2 en medio líquido aquellas cepas de hongos que presentaron mayor halo de solubilización, se inocularon en medio srs sólido y se dejaron durante 7 d a temperatura ambiente. posteriormente, se prepararon tubos con 45 ml de medio srs líquido con ca 3 (po 4 ) 2 como fuente mineral de fosfato (poco soluble) y sin indicador de ph, manteniéndose una concentración de p equivalente a 2,29 g· l-1 de p 2 o 5 . estas alícuotas fueron inoculadas con discos de micelio de 8 mm de diámetro de los hongos con 8 d de crecimiento en srs sólido, utilizando dos réplicas para cada aislamiento (narsian et al., 1993). se incubaron a temperatura ambiente durante 7 d con agitación constante de 160 rpm. los controles negativos se realizaron utilizando alícuotas de 45 ml del medio sin inóculo, incubados bajo las mismas condiciones. se tuvo un control positivo con un microorganismo de referencia (penicillium janthinellum) utilizado como solubilizador de fosfato en un producto comercial (fosfosol®). luego del período de incubación, las muestras fueron centrifugadas a 7.000 rpm por 10 min. se registró el ph de cada muestra y se determinó el contenido de p disponible presente mediante un análisis espectrofotométrico, utilizando el método del molibdovanadato por medio de la prueba analítica spectroquant® fósforo (vm) merck. finalmente, se determinó la biomasa alcanzada para cada hongo por diferencia de peso, a través de filtración al vacío y secado a 95 °c por 24 h (cunningham y kuiack, 1992). recuento de bacterias fijadoras de n las muestras se procesaron para el conteo de células viables por series de dilución y la siembra en placa con medio nfb (nitrogen free broth) (n = 3), que permite el aislamiento selectivo de bacterias con el sistema enzimático de la nitrogenasa (döbereiner, 1994). se incubaron a temperatura ambiente durante 3-5 d. se realizaron los recuentos y la descripción macro y microscópica de los aislamientos obtenidos de las diluciones más altas. para la caracterización de las cepas, se tomaron colonias puras a partir de medio sólido para su identificación, utilizando el sistema analítico de paneles de identificación rápida bbl crystal®. adicionalmente, se realizaron pruebas bioquímicas complementarias para todos los morfotipos, tales como: prueba de oxidasa; fermentación de lactosa, glucosa, maltosa y sacarosa; reducción de nitratos; rojo de metilo (mr); prueba de voges-proskauer (vp), de citrato, de tsi (siglas en inglés de triple azúcar hierro), de lia (siglas en inglés de agarlisina-hierro), de sim (siglas en inglés de medio selectivo inductor de brotes) e hidrólisis de gelatina (koneman, 2001). para aquellos morfotipos que presuntamente pertenecían al género azospirillum, se realizó la descripción morfológica de colonias en medio rojo congo, según stanley et al. (1994). análisis estadístico con ayuda del programa statgraphics versión 5.0, se realizaron análisis de regresión simple para determinar la relación entre el p solubilizado y la biomasa producida, así como su relación con el ph. se realizó un análisis de varianza de una sola vía, para ver si había diferencias entre los hongos por su actividad solubilizadora, y la prueba de comparaciones múltiples de duncan, para establecer cuáles eran los hongos con mayor o menor actividad solubilizadora. para los recuentos de bfn se realizó un análisis de varianza factorial, con el fin de ver el efecto del tipo de uso del suelo sobre sus poblaciones, y una prueba de comparaciones múltiples de duncan, para establecer en qué tipo de uso del suelo se presentó el mayor o menor número de bfn. resultados y discusión se obtuvo un total de 1.096 aislamientos distribuidos entre los cuatro suelos con diferente uso, a partir de un total de 1.800 partículas de suelo analizadas. el porcentaje de colonización por hongos en estado activo fue similar en los cuatro tipos de uso estudiados, con un rango entre 79% y 100% (figura 1). el medio agar-harina de maíz sirve de sustrato a un espectro amplio de hongos. no se presentaron diferencias en el porcentaje de colonización de las partículas lavadas, pero sí, en los morfotipos de hongos obtenidos con respecto al uso del suelo (tabla 2). se identificaron 14 géneros de microhongos, además de cinco en estado de micelio estéril, un micelio con presencia abundante de clamidosporas y uno del tipo basidiomycete. los suelos en descanso y de bosque presentaron el mayor número de morfotipos de hongos moratto et al.: efecto del uso del suelo... 3032005 (doce cada uno), con relación a los suelos cultivados con las dos variedades de papa [seis y ocho morfotipos para (p) y (s), respectivamente] (tabla 2); esto puede deberse a que aquéllos se hallan respectivamente en proceso de recuperación y no intervenidos, situación en la que se puede encontrar mayor cantidad de microorganismos funcionando de forma activa, mientras que en los suelos cultivados puede ocurrir la inhibición de ciertos grupos por efecto de los agroquímicos empleados (nielsen y winding, 2002), evidenciada gracias a la técnica de aislamiento empleada. wardle et al. (1994) también registraron una reducción de las poblaciones de hongos activos en suelos cultivados con aplicación de plaguicidas y fertilizantes y una alta presencia de hongos en estados latentes, como propágulos de resistencia. en cuanto a los suelos cultivados, los de la variedad ‘parda suprema’ presentaron un ligero aumento en el número de morfotipos aislados (seis) con respecto a los de la variedad ‘parda pastusa’ (ocho), posiblemente por la menor aplicación de agroquímicos en estos suelos. en los aislamientos de los microhongos, mucor racemosus presentó una distribución amplia, excepto en los suelos de bosque, de donde no se aisló. esta especie ha sido reportada habitando ambientes extremos y con diferentes grados de contaminación; es un hongo típico figura 1. porcentaje de colonización de partículas por hongos en suelos con diferente condición de uso. (p): cultivo de papa ‘parda pastusa’; (s): cultivo de papa ‘pastusa suprema’; (d): en descanso; (b): bosque. tabla 2. hongos en estado de micelio activo aislados de suelos con diferentes usos. morfotipo, género y/o especie uso del suelo (p) (s) (d) (b) acremonium sp. x alternaria sp. x circinella sp. x cylindrocarpon sp. x gilmaniella humícola x gilmaniella sp. x gliocladium catenulatum x gliocladium roseum x humicola grisea x mortierella sp. x mucor sp1 x mucor sp2 x mucor racemosus x x x penicillium frecuentans x penicillium glabrum x penicillium sp1 x penicillium sp2 x penicillium sp3 x penicillium sp4 x rhizoctonia sp. x trichocladium asperum x trichocladium canadense x trichoderma koningii x trichoderma sp1 x x trichoderma sp2 x trichothecium sp1 x zygorrhynchus sp. x micelio estéril sp1 x micelio estéril sp2 x micelio estéril sp3 x micelio estéril sp4 x micelio estéril sp5 x micelio con clamidosporas x x micelio de basidiomycete x total morfotipos 6 8 12 12 (p), suelo cultivado con papa ‘parda pastusa’; (s), suelo cultivado con papa ‘pastusa suprema’; (d) suelo en descanso; (b) suelo de bosque; x, indica presencia. del suelo y la fertilización con npk estimula su crecimiento (domsch et al., 1980). estos resultados ayudan a explicar el que se haya encontrado preferentemente en suelos de cultivo activo y en suelos en descanso. en los suelos cultivados se encontraron aislamientos de cylindrocarpon, género que se caracteriza por presen304 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana tar un alto número de especies fitopatógenas que afectan cultivos de papa. de la misma forma, especies de los géneros trichoderma y gliocladium roseum, ahora reclasificado como clonostachys rosea (schroers et al., 1999), se aislaron de los suelos cultivados; estos hongos son micoparásitos de muchos hongos patógenos de plantas, aun de aquéllos que afectan a la papa (li et al., 2002; harman et al., 2004). en el caso de especies de trichoderma, los mecanismos clásicos para biocontrol, además del micoparasitismo, incluyen antibiosis, competencia e inducción de respuestas de defensa en las plantas hospederas (altomare et al., 1999). en los suelos en descanso se presentaron dos especies de trichocladium y una de alternaria, comúnmente reportados como hongos celulolíticos, pero no se encontraron en los suelos de bosque y cultivos. es probable que estas especies se seleccionaran, ya que su crecimiento es favorecido cuando las condiciones de uso se modifican. en contraste, otras cepas nativas, como mucor sp1 y sp2, ven reprimida su actividad y no logran permanecer en los suelos donde se implementan las prácticas del monocultivo de papa. respecto al micelio de basidiomycete, se ha encontrado que ciertas especies de macrobasidiomycetes son potencialmente más importantes en la determinación de las tasas de descomposición y mineralización de nutrientes, además de ser vulnerables a disturbios debidos, en especial, al estrés por humedad y a las sales provenientes de fertilización (lodge et al., 1996); esto podría explicar el hecho de haberlo aislado únicamente de los suelos de bosque. en general, se presentaron especies exclusivas en los suelos con diferente uso. la técnica empleada de aislamiento a partir de su estado activo permitió diferenciarlas de aquellas especies provenientes de propágulos obtenidos por técnicas de aislamiento a partir de diluciones. en los suelos con las dos variedades de papa (‘parda pastusa’ y ‘parda suprema’), se aislaron trichoderma sp1, micelio con clamidosporas y mucor racemosus, que se encontró además en el suelo en descanso. es de anotar que, tanto en el suelo en descanso como de bosque, los aislamientos registrados corresponden a especies o morfotipos exclusivos, con excepción de mucor racemosus, como se indicó arriba. de otra parte, es importante señalar que los mucorales circinella sp., mucor sp1, mucor sp2 y zygorrhynchus sp., presentes sólo en suelos de bosque, pueden ser microorganismos de interés como indicadores de uso, dada su sensibilidad a los fungicidas. los microhongos tipo micelio estéril predominaron en el suelo en descanso, así como dos especies de trichocladium (t. asperum y t. canadense). capacidad relativa de solubilización los valores más altos del índice de solubilización se presentaron en las cepas de mucor sp1, penicillium sp2, aislamientos s2 y d5 y mucor racemosus (tabla 3). en todos los aislamientos hubo acidificación del medio de cultivo, evidenciado por el color del indicador de ph. los aislamientos donde se presentaron los índices más bajos de solubilización fueron: alternaria sp, seguido por trichoderma koningii, trichocladium canadense y penicillium sp4. estos valores superaron en algunos casos al mayor valor registrado por valero (2003) para la bacteria pseudomonas sp., con un índice de solubilización de 2,04 en ensayos en cultivos de arroz evaluados con la misma metodología. actividad solubilizadora de ca 3 (po 4 ) 2 en medio líquido los porcentajes más altos de p solubilizado se obtuvieron para los aislamientos d2, b2 y b6, correspondientes a trichocladium canadense, mucor sp1 y penicillium sp2, que solubilizaron más de 15% del p insoluble presente en el medio (tabla 3). trichocladium canadense presentó el porcentaje de solubilización más alto (17,4%), mientras que la especie t. asperum mostró uno de los valores más bajos (3,47%). los aislamientos con menor capacidad solubilizadora de fosfato fueron p1, b4, d3 y s2, pertenecientes a los diferentes tipos de uso del suelo. estos datos fueron confirmados con la prueba de duncan, en la que este grupo de hongos resultó con la menor actividad solubilizadora. de la misma forma, los porcentajes de solubilización obtenidos para todos los aislamientos fueron más bajos, respecto al control empleado (penicilliumn janthinellum), pero mayores a los registrados por cepeda et al. (2005) para hongos aislados en el páramo el granizo, en donde el mayor porcentaje de solubilización fue para penicillium spinulosum (16,35%) y el menor, para mucor circinelloides (2,31%), evaluados con la misma metodología. la mayor eficiencia de solubilización fue encontrada en hongos aislados en suelos con uso en descanso y de bosque. probablemente la aplicación de fertilizantes inhibe la actividad solubilizadora de microhongos en cultivos de papa ‘parda pastusa’ y ‘parda suprema’, en donde se registraron valores altos de p (>40 ppm) en el suelo. en otras investigaciones, se ha encontrado que moratto et al.: efecto del uso del suelo... 3052005 la actividad solubilizadora de fosfato en diferentes microorganismos es afectada por la presencia de fosfatos solubles en el medio (mikanová y novaková, 2002). al respecto, goldstein (1986) comprobó que el incremento de la concentración de fosfato dicálcico en el medio de cultivo genera represión de la solubilización de fosfatos minerales en erwinia herbicola. esta bacteria inhibe parcialmente su capacidad de solubilización a partir 1 mm de fosfato dicálcico y completamente a una concentración de 20 mm. chhonkar y subba-rao (1967) determinaron la actividad solubilizadora de fosfato mineral de varios hongos en un medio que contenía también una fuente de fosfato soluble (kh 2 po 4 ), comprobando la inhibición de la solubilización con el fosfato soluble y una alta actividad solubilizadora en el medio sin esta fuente de fosfato. este efecto inhibitorio in vitro de altas concentraciones de fosfatos disponibles sobre la actividad solubilizadora microbiana presenta analogía en condiciones de campo. así, las bajas concentraciones de p disponible encontrado en los suelos en descanso y de bosque (<20 ppm) propician el crecimiento y la actividad solubilizadora de los hongos. los altos valores de solubilización registrados para los aislamientos b2 y b6, correspondientes a mucor sp1 y penicillium sp2, coinciden con los resultados obtenidos en medio sólido. en contraste, los aislamientos s3, d2, d6, b1, b3 y b5, que corresponden a penicillium sp4, trichocladium canadense, alternaria sp., penicillium sp1, mucor sp. y humicola grisea, presentaron porcentajes altos de solubilización en medio líquido y los índices relativos de solubilización más bajos. de la misma forma, gliocladium catenulatum, micelio de basidiomycete, micelio con clamidiosporas sp1, trichocladium asperum y los aislamientos b4, p1, d3 y s2 presentaron índices relativamente altos en medio sólido, aunque las eficiencias de solubilización fueron las más bajas. esto coincide con resultados obtenidos por otros autores, en los que no siempre una evaluación en medio sólido concuerda con lo obtenido en medio líquido (whitelaw et al., 1999). estos mismos investigadores comprobaron que el método cuantitativo es más sensible, lo que está acorde con los resultados obtenidos en ensayos de eficiencia en pruebas de campo. los aislamientos s3 y b6, correspondientes a especies de penicillium, registraron valores altos del porcentaje de solubilización. es bien conocida la catabla 3. índice de solubilización de fosfatos en medio sólido y determinación cuantitativa de la actividad solubilizadora de ca 3 (po 4 ) 2 en medio líquido (n = 2). aislamiento morfotipo, género y/o especie índice de solubilizacióna eficiencia p solubilizado total (%) biomasa (g) b ph finalb s1 micelio con clamidosporas 5,86 12,58 0,170 4,57 s2 micelio tipo basidiomycete 9,63 3,56 0,183 5,11 s3 penicillium sp4 3,17 14,20 0,211 4,08 p1 micelio con clamidosporas 7,27 3,07 0,163 4,83 p2 mucor racemosus 9,30 8,52 0,228 4,68 d1 trichoderma koningii 2,94 7,409 0,140 4,72 d2 trichocladium canadense 3,03 17,42 0,143 4,40 d3 trichocladium asperum 6,35 3,47 0,160 5,42 d4 nd 3,93 4,43 0,215 5,25 d5 nd 9,52 11,05 0,218 4,84 d6 alternaria sp. 2,38 12,09 0,225 4,72 b1 penicillium sp1 4,35 9,45 0,185 4,92 b2 mucor sp1 17,02 16,49 0,215 4,67 b3 mucor sp2 4,85 14,72 0,091 4,29 b4 gliocladium catenulatum 5,3 3,10 0,066 5,07 b5 humicola grisea 4,44 10,78 0,240 4,5 b6 penicillium sp2 10,94 15,34 0,218 4,5 control (+) penicillium janthinellum 26,5 0,216 3,43 a resultados del promedio de cuatro réplicas. b resultados de promedios de tres réplicas. (p), suelo cultivado con papa ‘parda pastusa’; (s), suelo cultivado con papa ‘pastusa suprema’; (d) suelo en descanso; (b) suelo de bosque; nd: no determinado. 306 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana pacidad solubilizadora de fosfato entre especies de este género (whitelaw et al., 1999), con las que se han desarrollado biofertilizantes comerciales, como es el caso del fosfosol ® en el país. relación de p soluble y biomasa producida por hsf después de incubación el análisis de varianza demostró que la biomasa producida no es estadísticamente significativa (p > 0,05). el análisis de regresión entre el logaritmo natural del p solubilizado y la biomasa mostró una relación baja entre las dos variables, puesto que la biomasa explica sólo un 9,56% de la variabilidad en el p soluble. los aislamientos que solubilizaron mayor cantidad de p en el medio (d2, b2, b6, b3 y s3) produjeron cantidades similares de biomasa, con respecto a cepas con menor capacidad solubilizadora y al control. el aislamiento b3, perteneciente a una especie de mucoral, si bien presentó una baja producción de biomasa, su porcentaje de p solubilizado se encontró entre los valores más altos (14,72%). esto permitió evidenciar el hecho de que una alta producción de biomasa no está necesariamente acompañada de una alta capacidad de solubilización de fosfatos. relación de fósforo soluble y ph el análisis de varianza mostró que el ph es significativo, con un 95% de confianza (p < 0,05). el análisis de regresión para el p solubilizado (ppm) y el ph producido por las cepas de hsp luego del período de incubación estableció que el ph explica un 54,9% del p solubilizado. el ph está inversamente relacionado con el p solubilizado, como se observa en la figura 2 (m = -88,6). en estas condiciones experimentales, una disminución en 0,1 unidaextracción de varios metales provenientes de minerales que los contienen y también en el contexto de la fertilización mineral para incrementar la productividad de los cultivos (vassilev et al., 1995). el hecho de que ciertos microorganismos del suelo sean capaces de disolver formas no solubles de compuestos fosfatados, abre la posibilidad de inducir la solubilización microbiana de fosfatos en el suelo (goenadi et al., 2000), puesto que se ha visto que hongos que poseen actividad solubilizadora también participan en la promoción del crecimiento vegetal (whitelaw et al., 1998). recuento y aislamiento de bacterias diazótrofas el mayor recuento de bacterias fijadoras de n se obtuvo en los suelos de bosque, excepto para el primer muestreo, en el que se registró el menor valor (tabla 4) por corresponder a una muestra del mantillo y no edáfica. se observó un efecto estadísticamente significativo del uso del suelo sobre los recuentos de poblaciones de bacterias diazotróficas, con el mayor valor para los suelos que se encuentran en descanso, con respecto a los cultivados. figura 2. regresión lineal del fósforo solubilizado (ppm) y la producción de biomasa luego del período de incubación. des del ph implica el aumento en 8,9 ppm del p solubilizado. así mismo, las cepas que solubilizaron más p en el medio registraron valores de ph más bajos (4,4–4,6), como fue el caso de trichocladium canadense, mucor sp1, penicillium sp2. esto permite inferir que la producción de ácidos orgánicos es el principal mecanismo utilizado por estos microorganismos para la solubilización de fosfatos, como se registra en otros trabajos (halstead y mc kerchner, 1975). la producción de ácidos orgánicos por los microorganismos solubilizadores de fosfato, además de ser una alternativa promisoria en la solubilización de fosfatos, puede emplearse con éxito en el tratamiento de contaminantes, en la tabla 4. recuento de bacterias diazotróficas (n = 3). uso del suelo muestreo (ufc/g) 1 2 3 cultivo (p) 49 · 105 50 · 105 58 · 105 cultivo (s) 72 · 105 43 · 105 78 · 105 descanso 88 · 105 57 · 105 95 · 105 bosque 46 · 105 75 · 105 11 · 106 (p): papa ‘parda pastusa’; (s): papa ‘parda suprema’. moratto et al.: efecto del uso del suelo... 3072005 estos últimos no presentaron diferencias significativas (p > 0,05). en forma análoga se ha comprobado un efecto significativo del uso del suelo sobre la abundancia de las poblaciones nativas de rizobios (escobar, 2003). las muestras de suelo en el cultivo de papa ‘parda pastusa’ presentaron el menor número de bacterias diazotróficas, debido posiblemente a la mayor aplicación de agroquímicos requeridos en esta variedad. es conocida la inhibición de poblaciones de bfn en presencia de altas concentraciones de n combinado, como úrea, nitratos y amonio (balows et al., 1992). por otro lado, se registraron los valores más altos de los recuentos de bfn en el tercer muestreo (cosecha), debido a que en esta época ya no se hace ninguna aplicación a los cultivos. se sabe que factores ambientales, tales como disponibilidad de fuentes de c y energía, presencia de n fijado, ph y humedad, afectan la abundancia y distribución de diazótrofos. la fijación de n por diazótrofos de vida libre se favorece en ambientes en donde hay deficiencia de n asimilable (balows et al., 1992). adicionalmente, los aislamientos de bacterias diazotróficas de los suelos en cultivo de papa pertenecen a géneros conocidos por presentar gránulos de reserva. se ha reportado que la acumulación, degradación y utilización de poli ß-hidroxibutirato por parte de las bacterias en condiciones de estrés es un mecanismo que favorece su establecimiento, proliferación, supervivencia y competencia, especialmente en ambientes donde las fuentes de c y energía son limitadas (park et al., 2005). los suelos en descanso (d), donde los recuentos de bfn fueron altos, presentaron la mayor variedad de morfotipos (cuatro), en comparación con los demás tipos de uso del suelo: en suelos cultivados, dos morfotipos en suelos (p) y tres morfotipos predominantes en suelos (s), y en suelos (b), tres morfotipos (tabla 5). se sabe que la fijación biológica es una forma eficiente de incorporar n, con un papel importante en la actividad microbiana y, en consecuencia, en procesos de remediación, recuperación y fertilidad del suelo (zahran, 2001; bossuyt et al., 2001). los resultados de las pruebas bioquímicas revelaron especies de los géneros azospirillum, beijerinckia, pseudomonas y derxia (tabla 5). estos géneros han sido ampliamente reconocidos como bfn de vida libre (balows, 1992). las especies del género derxia, encontradas en los suelos (s) y (d), están ampliamente distribuidas en suelos tropicales con alta humedad. en condiciones de páramo, los suelos presentan por lo general un contenido alto de humedad; este factor, junto con las condiciones de ph, favorecieron su presencia en estos suelos. de otro lado, especies del género beijerinckia, encontradas en los suelos (p) y (d), se caracterizan por habitar suelos muy ácidos de las regiones tropicales y sus requerimientos minerales están generalmente relacionados con el estado mineral de los suelos, estos microorganismos pueden ser usados como indicadores del contenido de hierro en suelos tropicales, puesto que pueden tolerar niveles extremadamente altos. en este caso los niveles de hierro fueron 180 ppm para (p) y 114 ppm para (d). también soportan valores de ph bajos (5,5–4,0 y algunas veces hasta 3,0) (ballows, 1992), lo que explica el hecho de encontrarlos también en los suelos de bosque. en suelos cultivados y de bosque se encontraron cepas pertenecientes a pseudomonas. estos microorganismos han sido aislados de la rizósfera de diversos cultivos de plantas (park et al., 2005). además, es bien conocida su versatilidad bioquímica, por la variedad de fuentes de c que pueden asimilar, permitiendo la colonización de varios ambientes (madigan et al., 1998). en general, los resultados obtenidos demuestran que grupos funcionales de microorganismos, como son los hsf y las bfn, pueden ser susceptibles a las perturbaciones que ocurren con el cambio en el uso del suelo, tabla 5. géneros y especies de bacterias diazotróficas aisladas de suelos con diferente uso. aislamiento género y/o especie bfn-p1 beijerinckia sp. bfn-p2 pseudomonas saccharophila bfn-s1 derxia sp. bfn-s2 azospirillum sp. bfn-s3 pseudomonas sp. bfn-d1 azospirillum sp. bfn-d2 azospirillum lipoferum bfn-d3 beijerinkia indica bfn-d4 derxia sp. bfn-b1 azospirillum lipoferum bfn-b2 beijerinckia sp. bfn-b3 pseudomonas saccharophila bfn: bacteria fijadora de nitrógeno. (p), suelo cultivado con papa ‘parda pastusa’; (s), suelo cultivado con papa ‘pastusa suprema’; (d) suelo en descanso; (b) suelo de bosque. 308 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana reduciendo el número de sus poblaciones y su diversidad en cuanto a morfotipos aislados. se observó que en suelos en descanso y de bosque, con relación a los suelos de cultivos existen condiciones más favorables para el desarrollo de hongos, puesto que en los dos primeros se obtuvo mayor variedad de morfotipos, con predominancia de mucorales en los suelos de bosque. estos suelos, de donde se originaron los sistemas agrícolas en estudio, mostraron morfotipos de hongos exclusivos, altas poblaciones de bfn y cepas de hsf con alta eficiencia de solubilización de fosfato. la técnica de lavado del suelo empleada en este estudio, con la que se obtienen hongos a partir del estado de micelio activo, permitió el aislamiento de especies y/o morfotipos exclusivos de hongos según la condición de uso del suelo, diferenciándolos de aquellas especies provenientes de propágulos que se obtienen por aislamiento a partir de diluciones. nutrientes como el n y el p son limitantes del crecimiento vegetal; por esta razón, es fundamental el estudio y seguimiento de los grupos funcionales de microorganismos tratados en este trabajo, conjuntamente con los procesos fundamentales que ellos median, para poder diseñar estrategias que conduzcan al manejo sostenible de estos sistemas agrícolas, ya que la inhibición o disminución de las poblaciones en cuestión afecta directamente la fertilidad y la productividad de los suelos. agradecimientos los autores expresan su agradecimiento al instituto para el desarrollo de la ciencia y la tecnología francisco josé de caldas (colciencias), el servicio nacional de aprendizaje (sena) y la división de investigación sede bogotá de la universidad nacional de colombia (dib) por el apoyo financiero de esta investigación, parte del proyecto “modelo para evaluar la calidad de las tierras dedicadas al cultivo de la papa en cundinamarca”. igualmente al laboratorio de microbiología del suelo, departamento de biología, universidad nacional de colombia, sede bogotá, por la cofinanciación de este proyecto. literatura citada altomare, c., w.a. norvell, t. björkman y g.e harman. 1999. solubilization of phosphates and micronutrients by the plantgrowth-promoting and biocontrol fungus trichoderma harzianum rifai 1295-22. appl. environ. microbiol. 65 (7), 2926-2933. anderson, t.h. 2003. microbial eco-physiological indicators to asses soil quality. agr. ecosys. environ. 98, 285-293. balows, a., h.g. truper, m. dworkin, w. harder y k.h. schleifer. 1992. the prokaryotes. a handbook on the biology of bacteria: ecophysiology, isolation, identification, applications. 2nd edition. new york. 4126 p. bossuyt, h., k. denef, j. six, s.d. frey, r. merckx y k. paustian. 2001. influence of microbial populations and residue quality on aggregate stability. appl. soil. ecol. 16,195-208. cabello, m. y a. arambarrí. 2002. diversity in soil fungi from undisturbed and disturbed celtis tala gill. ex planch and scutia buxifolia reiss forests in the eastern buenos aires province (argentina). microbiol. res. 157(2), 115-125. castaño, c. (ed.). 2002. páramos y ecosistemas altoandinos de colombia en condición hotspot y global climatic tensor. instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales (ideam). bogotá. 387 p. cepeda, m.l., a.m. gamboa, h. valencia y a. lozano. 2005. hongos solubilizadores de fosfatos minerales aislados de la rizósfera de espeletia grandiflora del páramo el granizo. en: bonilla, m.a. (ed). estrategias adaptativas de plantas del páramo y del bosque altoandino en la cordillera oriental de colombia. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 353 p. chonkar, p.k. y n.s. subba-rao. 1967. phosphate solubilization by fungi associated with legume root nodules. can. j. microbiol. 13, 749-753. cunningham, j. y k. kuiack. 1992. production of citric and oxalic acids and solubilization of calciumphosphate by penicillium bilaii. appl. environ. microbiol. 58, 1451-1458. das, a.c., a. debnath y d. mukherjee. 2003. effect of the herbicides oxadiazon and oxyfluorfen on phosphates solubilizing microorganisms and their persistence in rice fields. chemosphere 53, 217-221. dobereiner, j. 1994. isolation and identification of aerobic n 2 fixing bacteria from soil and plants. pp.1-16. en: methods in applied soil microbiology and biochemistry. academic press, london. domsch k.h. y w. gams. 1980. compendium of soil fungi. vol. 1, 2. academic press, london. 859 p. escobar, l.f. 2003. efecto del sistema de uso del suelo sobre la abundancia de poblaciones nativas de rizobios en la microcuenca potrerillo, departamento del cauca. trabajo de grado. facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. filip, z. 2002. international approach to assessing soil quality by ecologically-related biological parameters. agr. ecosys. environ. 88, 169-174. foissner, w. 1999. soil protozoa as bioindicator: pros and cons, methods, diversity, representative examples. agr. ecosys. environ. 74, 95-112. gams, w. y k.h. domsch. 1967. beiträge zur anwendung der bodenwaschtechnik für die isolierung von bodenpilzen mit selektiven verfahren. zentbl. bakt. parasit. kde abt. 1 suppl. 1, 461-485. garcía, j.f., d.c. garcía y m. correa. 2005. incidencia de micorrizas arbusculares y vesículo-arbusculares como estrategia adaptativa de plantas del páramo y del bosque altoandino. en: bonilla, m.a. (ed.). estrategias adaptativas de plantas del páramo y del bosque altoandino en la cordillera oriental de colombia. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 353 p. goenadi, d., h. siswanto y y. sugiarto. 2000. bioactivation of poorly soluble phosphate rocks with a phosphorus-solubilizing fungus. soil sci. soc. amer. j. 64, 927-932. moratto et al.: efecto del uso del suelo... 3092005 goldstein, a.h. 1986. bacterial solubilization of mineral phosphates: historical perspective and future prospects. amer. j. alternat. agric. 1, 51-57. halstead, r.l. y r.b. mckercher. 1975. biochemistry and cycling of phosphorus. en: paul, e.a. y a.d. mclaren (eds.). soil biochemistry. vol. 4. marcel dekker, new york. pp. 50-54. harman, g.e., c.r. howell, a. viterbo, i. chet y m. lorito. 2004. trichoderma species opportunistic, avirulent plant symbionts. nature microbiol. rev. 2, 43-56. hoffman, j., j. bezchlebová, l. dusek, l. dolezal, i. holoubek, p. andel, a. ansorgová y s. maly. 2003. novel approach to monitoring of the soil biological quality. environ. intl. 28, 771-778. holt, j.g., n.r. krieg, p.h.a. sneath, j.t. staley y s.t. williams (eds.). 1994. bergey´s manual of determinative bacteriology. ninth edition. william and wilkins, baltimore, md. 787 p. koneman, e.w. 2001. diagnóstico microbiológico: texto y atlas a color. quinta edición. editorial médica panamericana, buenos aires. 533 p. lapeyre, r., j. ranger y d. vairelles. 1990. phosphate-solubilizing activity of ectomycorrhizal fungi in vitro. can. j. microbiol. 69, 342-346. li, g.q., h.c. huang, e.g. kokko y s.n. acharya. 2002. ultrastructural study of mycoparasitism of gliocladium roseum on botrytis cinerea. bot. bull. acad. sin. 43, 211-218. lodge, d.j., d.l. hawksworth y b.j. ritchie. 1996. microbial diversity and tropical forest functioning. en: orians, g.h., r. dirzo y j.h. cushman.(eds.). biodiversity and ecosystem processes in tropical forests. springer-verlag, berlin. pp. 69-100. madigan, m.t., j.m. martinko y j. parker. 1998. brock biology of microorganisms. prentice hall iberia, madrid. 986 p. mikanová, o. y j. novaková. 2002. evaluation of the p-solubilizing activity of soil microorganisms and its sensitivity to soluble phosphate. rostl. vyr. 48(9), 397-400. narsian, v., j. thakkar y h. patel. 1993. solubilization of natural rock phosphates and pure insoluble inorganic phosphates by aspergillus awamori. indian j. expt. biol. 31, 747-749. nielsen, m.n y a. winding. 2002. microorganisms as indicators of soil health. technical report (388). national environmental research institute, denmark. 84 p. pankhurst, c. y b.m. doube. 1997. biological indicators of soil health. cab international, washington. 451 p. park, m., c. kim, j. yang, h. lee, w. shin, s. kim y t. sa. 2005. isolation and characterization of diazotrophic growth promoting bacteria from rhizosphere of agricultural crops of korea. microbiol. res. 160, 127-133. schroers, h.j., g.j. samuels, k.a. seifert y w. gams. 1999. classification of the mycoparasite gliocladium roseum in clonostachys as c. rosea, its relationship to bionectria ochroleuca, and notes on other gliocladium-like fungi. mycologia 91(2), 365-385. steenhoudt, o. y j. vanderleyden. 2000. azospirillum, a free-living nitrogen-fixing bacterium closely associated with grasses: genetic, biochemical and ecological aspects. fems microbiol. rev. 24(488), 487-506. sundara, r. y m. sinha. 1963. organisms phosphate solubilizers in soil. soil sci. plant nutr. 9(2), 45-49. valencia, h. 2005. manual de prácticas en microbiología. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 140 p. valero, v.n. 2003. potencial biofertilizante de bacterias diazotrofas y solubilizadoras de fosfatos asociadas al cultivo de arroz (oryza sativa l.). tesis de maestría. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. van elsas, j.d., p. garbeva y j. salles. 2002. effects of agronomical measures on the microbial diversity of soils as related to the suppression of soil-borne plant pathogens. biodegradation 13, 29-40. vassilev, n., m. baca, m. vassileva, i. franco y r. azcon. 1995. rock phosphate solubilization by aspergillus niger grown on sugar-beat waste medium. appl. microbiol. biotechnol. 44, 546-549. von arx, j.a. 1974. the genera of fungi sporulating in culture. ar gantner verlag y strauß and cramer gmbh, leutershausen (germany). 315 p. wardle, d.a., k.s. nicholoson y a. rahman. 1994. influence of herbicide applications on the decomposition, microbial biomass, and microbial activity of pasture shoot and root litter. new zealand j. agr. res. 37, 29-39. weber, o.b., l.m. cruz, j.i. baldani y j.d. bereiner. 2001. herbaspirillum-like bacteria in banana plants. braz. j. microbiol. 32(3), 201-205. whitelaw, m. 1998. growth promotion of plants inoculated with phosphate solubilizing fungi. soil biol. biochem. 33, 4-19. whitelaw, m., t. harden y k. helyar. 1999. phosphate solubilisation in solution culture by the soil fungus penicillium radicum. soil biol. biochem. 31, 655-665. zahran, h.h. 2001. rhizobia from wild legumes: diversity, taxonomy, ecology, nitrogen fixation and biotechnology. j. biotechnol. 91, 143-153. agronomía colombiana. 1989. volumen vi: págs. 45-46 número de cromosomas de a/nus acuminata h.b. k. i bertha coba de gutierrez2 y cecilia alvarado de coral3 resumen. el árbol de aliso, alnus scuminsta h.b.k. es una de -las especies más recomendadas en reforestación y por su eco nom ía es motivo de estudio. se comprobó que su número cromosómico es de 2n= 28. palabras claves: aliso, alnus acuminata h.b.k. cromosomas. chromosomes number of specie alnus ecuminets h.b.k. abstrsct. the aliso tree, alnus acuminata h.b.k., is one of fue species more recommended in reforestation, and studed due to its economical value.. it was reconfirmed that its chl'omosome nllmber is 2 n= 28_ iinniroiiluccion el árbol de ahso, pertenece a lit familia betulaceae, género alnus. generalmente crece en climas fríos y templados entre 1900 y 3200 m sobre el,niver del mar. se presenta en forma natural en sitios húmedos, márgenes de quebradas, bosques secundarios, pastizales, derrumbes y suelos removidos (cáce, res y oyola, 1!981)_esta es una de las especies más recomendadas en programas de reforestación.; por sui ráp"¡do crecimiento, mejora del suelo y die la vegetación asociada i contribución especiali del departamento de biol'oglfa. uni!¡en'idad nae[cli:laf de' colombia_ boganá. proyecto. "a!liso":. iilecibfdo para publicación ev116ide, agpsto de 11989',. 2 ilabof'a:t1ll1:istal en i:nves1iigaciórmfacultad de ciencias; departamento, de, biol'ogíal_ ur:rliversidad nad.orraii de colbmbia, .. bogotá, 3,profesora: asistente'.. facultad d'e' ciencias departamento' de, b'fc¡¡jbgí'81.ur:riverrsidad nacional' de, coi'0ml:tia,lilogq1iá. (brigges et al citado por molina, 1981). además esta especie es de gran importancia en el campo económico por la utilización de su madera (falla 1973; cáceres y oyola 1981). gram et al (1942) reporta que todas las especies americanas de alnus tienen un número cromosómico de 2 n = 28. el mismo autor señala que citogenéticamente en el género alnus se presentan cuatro niveles de . poliploidla, aunque la condición más común es 2 n = 28 cromosomas; y que hay especies europeas y asiáticas que presentan 2 n = 14 cromosomas; 2 n= 42 cromosomas y 2 n= 56 cromosomas. el encontró que la meiosis se presenta en forma irregular y que el polen es de mala calidad en especies de 42 cromosomas como en alnus cordata, a subcordata y a orientstis y que en plantas que tienen 2 n = 56 cromosomas, la meiosis es regular y el polen está bien f~rmado. todas las especies reportadas con 2 n= 28 cromosomas presentan una meiosis normal excepto los híbridos entre a incana ssp a rugosa y a serrulsts, mientras que los que tienen 42 cromosomas pueden haber sido el resultado de una hibridación entre 2 n = 28 y 2 n= 56 (woodworth 1929, 1930, 1931). el objetivo de este trabajo fue encontrar el número de cromosomas en alnus acuminata h.b.k. el cual no ha sido reportado hasta el momento. materiales y i\iietodos las semillas de alnus ecuminste fueron recolectadas de estróbilos maduros procedentes de árbolesde la nabarra, hoya hidrográfica del río blanco, cerca de manizales (departamento de caldas). las semillas fueron desinfectadas con hipoclorito de sodio al 50/0 por 3 minutos; 45 ·w' i•"", ," i,. ~, ,.... , ~r figura 1. microfotografla del cariotipo de aliso alnus acuminata h.b. k. obtenida de un meristemo radical. etanol al 700/0 durante un minuto y luego lavadas con agua destilada; se colocaron para su germinación en cajas de petri sobre papel de filtro húmedo. cuando las plántulas desarrollaron las primeras hojas fueron transplantadas en materos con tierra y mantenidas en el invernadero durante un año aproximadamente, tiempo en que las plántulas se encontraron fuertes para extraer los meristemos radicales, los cuales fueron colocados en prettatamiento con p-diclorobenceno durante dos horas; luego hidrolizadas con hcl 1 n por 5 minutos, lavadas y coloreadas con orceina lactopropiónica, calentando suavemente para proceder al aplastamiento según la metodología establecida por coral y gutiérrez, 1987. de las láminas obtenidas se tomaron microfotografías. resultados alnus acuminata h.b.k. presenta un número cromosómico de 2 n = 28 cromosomas (figura 1) al igual que la mayoría de las especies americanas reportadas por gram et al (1942). por poseer 28 cromosomas al igual que otras especies americanas, alnus acuminata h.b.k. presenta una meiosis normal. el tiempo óptimo para extraer meriste46 mos radicales que contengan mayor número de células en estado metafásico fue en días soleados entre 1:00 pm y 2: pm. literatura citada 1. cáceres, h. oyola g. 1981. estudio preliminar sobre la obtención de pulpa al sulfato a partir de aliso [alnus jorullensis]. bucaramanga. universidad industrial de santander. centro de investigaciones en celulosa y papel. 90 p. 2. coral, c., gutiérrez b. 1987. determinaci6n de una metodología a nivel citogenético aplicada a brugmansia. agronomía colombiana. vol. iv: 19-22 p. 3. falla, a. 1973. monografía de a. jorullensis h.b.k., bogotá s,e9p. 4. gram, k.c., m. larsen y m. westergaard. 1942. contributions to the cytogenetics of forest trees. 11 alnus studies kongelige veterinaerog landbohoojskole aarsskrift. p. 44-58. 5. molina, r. 1981. ectomycorrizal specifities in th genusalnus can. j. bot. 59: 325-334. 6. woodworth, r.h. 1929. cytological studies in the betulaceae 11 corylus and alnus. bot gaz, 88: 383-399. 7. woodwortl), r.h. 1930. cytologial studies in the betulaceae111 parthenogenesisand polyembryony in alnus rugosa. bot. gaz. 89: 402-409. 8. woodworth, r.h. 1931. polyploidy in the betulaceae, jour. arnold arb. 12: 206-217. efficiency of herbicides for weed control in chickpea and effect of their residues on wheat growth received for publication: december 3, 2021. accepted for publication: august 3, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.101580 1 department of plant production and genetics, university of kurdistan, sanandaj (iran). 2 plant protection research department, lorestan agricultural and natural resources research and education center, agricultural research, education and extension organization (areeo), khorramabad (iran). 3 agricultural research center and natural resources of kermanshah, agricultural research, education and extension organization (areeo), kermanshah (iran). 4 dryland agricultural research institute, sararood branch, agricultural research, education and extension organization (areeo), kermanshah (iran). * corresponding author: s.babaei@uok.ac.ir agronomía colombiana 40(2), 249-257, 2022 abstract resumen in order to determine the best time to use and the adequate dose of four herbicides to control weeds in dryland chickpea (cicer arietinum l.) fields, we performed the present experiment in 4 × 5 m plots. fourteen treatments were carried out that from 1 to 9 included trif luralin. treatments 1, 2, and 3 were with increasing doses of trif luralin (480, 720, and 960 g ai ha-1) applied 30 d before planting. treatments 4, 5, and 6 included increasing doses of trif luralin (480, 720, and 960 g ai ha-1) applied 15 d before planting. treatments 7, 8 and 9 consisted of increasing doses of trif luralin (480, 720, and 960 g ai ha-1) applied at the time of planting. treatments 10, 11, and 12 included pyroxasulfone (85 g ai ha-1), f lumioxazin (51 g ai ha-1) and imazethapyr (100 g ai ha-1), respectively. these last three treatments were carried out at the time of planting; treatments 13 and 14 were: weed-infested (without weed control) and weed-free (manual weeding during the entire season). flumioxazin 66% and pyroxasulfone 57% (mean of two samples) reduced weed dry weight compared to uncontrolled treatment. the results showed that the treatments were significantly different for 100-seed weight, biological yield, and seed yield of chickpea. weed-infested and weed-free plants had the lowest and highest grain yield, respectively. herbicide treatments of f lumioxazin, trif luralin 960 g ai ha-1, and pyroxasulfone at planting produced 55%, 44%, and 40% higher grain yield, respectively, than the weed-infested plots. also, none of the herbicide treatments reduced chickpea yield and biomass. the herbicide residues had no adverse effect on wheat growth in the next crop season. con el fin de identificar el mejor momento de uso y la dosis adecuada de cuatro herbicidas para el control de malezas en campos áridos de garbanzo (cicer arietinum l.), el presente experimento se realizó en parcelas de 4 × 5 m. se realizaron 14 tratamientos donde, del 1 al 9 incluyeron trif luralina; los tratamientos 1, 2 y 3 fueron con dosis crecientes de trif luralina (480, 720, and 960 g ia ha-1) aplicada 30 d antes de la siembra; los tratamientos 4, 5 y 6 incluyeron dosis crecientes de trif luralina (480, 720, y 960 g ia ha-1) 15 d antes de la siembra. los tratamientos 7, 8 y 9 consistieron en dosis crecientes de trif luralina (480, 720, y 960 g ia ha-1) al momento de la siembra. los tratamientos 10, 11 y 12, incluyeron piroxasulfona (85 g ia ha-1), f lumioxazina (51 g ia ha-1) e imazetapir (100 g ia ha-1) respectivamente. estos tres últimos tratamientos se realizaron al momento de la siembra; los tratamientos 13 y 14 fueron: infestado de maleza (sin control de maleza) y libre de maleza (desmalezado manual durante toda la temporada). la f lumioxazina al 66% y la piroxasulfona al 57% (media de dos muestras) redujeron el peso seco de las malezas en comparación con la parcela infestada de malezas. los resultados mostraron que los tratamientos fueron significativamente diferentes para el peso de 100 semillas, el rendimiento biológico y el rendimiento de semillas de garbanzo. las plantas infestadas de malezas y libres de malezas tuvieron el rendimiento de grano más bajo y alto respectivamente. los tratamientos con herbicidas f lumioxazina, trif luralina 960 g ia ha-1, y piroxasulfona en la siembra, mostraron un rendimiento de grano 55%, 44% y 40% mayor, respectivamente, que las parcelas infestadas de malezas. además, ninguno de los tratamientos con herbicida redujo el rendimiento y la biomasa del garbanzo. los residuos del herbicida no tuvieron efecto adverso sobre el crecimiento del trigo en la siguiente temporada de cultivo. key words: dryland conditions, f lumioxazin, imazethapyr, rotation, trif luralin. palabras clave: condiciones áridas, f lumioxazina, imazetapir, rotación, trif luralina. efficiency of herbicides for weed control in chickpea and effect of their residues on wheat growth eficacia de herbicidas para el control de malezas en garbanzo y efecto de sus residuos en el crecimiento del trigo sirwan babaei1*, sahar lahooni1, sayed karim mousavi2, iraj tahmasebi1, payman sabeti3, and abdolvahab abdulahi4 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.101580 250 agron. colomb. 40(2) 2022 introduction according to fao statistics, the primary producers of chickpea worldwide are india, turkey, and russia, and the chickpea grain yield average is 1,038 kg ha-1 worldwide (fao, 2021). the area under cultivation of chickpea in iran is about 456 thousand ha, with an average grain yield of 439 kg ha-1, which is very low compared to the global average yield. weeds are the biggest challenge to food production worldwide and reduce crop yields due to high competitiveness (naghib et al., 2020). the competitive capacity of chickpea is lower than other crops compared to weeds, so productivity is seriously affected by weeds (abdulahi et al., 2012). there are different reports of weed damage to chickpea fields under the free control of weeds. some studies reported a 92% reduction in performance and a damage rate of up to 97% (paolini et al., 2006; mousavi et al., 2007). in western iran (kurdistan), a 77.5% reduction in yield because of weed interference is estimated (fathi et al., 2017). another research estimates the amount of damage in weed-free control as 48.3% in kermanshah and 66.4% in tabriz (mohammadi et al., 2005). due to the long growing season and rainfall in autumn and winter, weeds are a massive problem in winter cultivation of chickpeas and sometimes heavy weed infestations can cause 88% crop failure, while in spring cultivation with plowing before planting, a large volume of weeds are controlled (knott & halila, 1988). important and dominant broadleaf weeds of chickpea fields in kermanshah were chicory (cichorium intybus l.), bindweed (convolvulus arvensis l.), stickywilly (galium aparine l.), jeweled distaff thistle (carthamus oxyacantha m. bieb.), and cowcockle (vaccaria pyramidata medik.). the narrow leaf weeds were wild barley (hordeum spontaneum koch.), wild oat (avena ludoviciana durieu.), and bermuda grass (cynodon dactylon l. pers.) (chalechale et al., 2015). the dinitroaniline chemical group has the aniline construction as a basis containing no2 molecules. trif luralin and pendimethalin belong to this group with more than ten different herbicides. trifluralin has been used in agriculture since 1963 (grover et al., 1997). this herbicide is registered in various countries for controling weeds separately or in mixtures, and it is used in the following crops: glycine max, citrus, gossypium hirsutum, arachis hypogaea, phaseolus vulgaris, and allium sativum (rodrigues & almeida, 2018). its application at pre-planting mixed alone with soil or in combination with the post-emergent herbicides is one of the standard methods to control weeds in bean crops (rouse et al., 2018). pyroxasulfone is a herbicide that inhibits the biosynthesis of very-long-chain fatty acids (vlcfas) (tanetani et al., 2009). this herbicide is a pre-emergent discovered amongst several herbicidal 3-sulfonylisoxazoline derivatives (ito et al., 2015). another pre-emergent herbicide imazethapyr belongs to the imidazolinone group, a class of herbicides that inhibits acetohydroxyacid synthase in synthesizing branched-chain amino acids in plants (tan et al., 2005). imazethapyr is used in weed control of soybeans, alfalfa, corn, rice, and peanuts (barnett & brundage, 2010). the pre-emergent herbicide f lumioxazin is an herbicide that blocks protoporphyrinogen oxidase (ppo) activity (iwashita et al., 2022). flumioxazin is used in the fabaceae family since it provides a wide range of protective action against weeds (norsworthy et al., 2012). providing available, effective, low-cost control solutions for the presence of weeds has economic importance in chickpea cultivation. the number of herbicides introduced to control chickpea weeds in iran and other countries is not comparable to cereal products. hence, this study was conducted to estimate the appropriate dose and time of application of trif luralin and evaluates the effect of three other herbicides at planting: imazethapyr, pyroxasulfone, and f lumioxazin for weed control in chickpea under dryland conditions. also, possible residual growth effects on wheat growth and yield have been studied. materials and methods the experiment was conducted in the dryland agricultural research sub-institute-sararood in kermanshah, iran (34º20’n, 47º19’e, 1351 m a.s.l.) during the 2018-19 growth season. the climate at the experimental site was semi-arid and moderately cold with long-term total annual rainfall and maximum and minimum rainfall of 449 and 171 mm. the average annual temperature was 13.8°c, the absolute minimum temperature was -24°c, and the absolute maximum temperature was 44°c. total rainfall during the experimental conduction (2018-2019) was 783 mm. figure 1 shows the monthly precipitation of sararood station in 2018-2019. the experiment was performed in a randomized complete block design with four replicates. treatments applied in 4 x 5 m plot size included trif luralin (48%) applications 30 d before planting (dbp) (480, 720, and 960 g ai ha-1 for treatments 1, 2, and 3); trif luralin applied 15 dbp (480, 720, and 960 g ai ha-1 for treatments 4, 5, and 6); trif luralin applied at planting time (480, 720, and 960 g ai ha-1 for treatments 7, 8, and 9); pyroxasulfone (85%) at planting time (85 ai g 251babaei, lahooni, mousavi, tahmasebi, sabeti, and abdulahi: efficiency of herbicides for weed control in chickpea and effect of their residues on wheat growth ha-1 for treatment 10); f lumioxazin (51%) at planting (51 g ai ha-1 for treatment 11); imazethapyr (10%) at planting time (100 g ai ha-1 for treatment 12); weed-infested and weed-free (treatment 13 and 14) (tab. 1). a matabi backpack sprayer was used to spray herbicides with calibrated nozzles based on 300 l ha-1 of water. at each stage, immediately after applying the herbicide, a surface disking operation was performed to mix the herbicide with the surface layer of the soil. chickpea seeds (cv. mansour) were planted mechanically using an aske 2200 (sazeh kesht bukan company, iran) on march 19, 2019. each plot consisted of seven rows with 35 cm row-spacing. the distance between chickpea seeds on planting rows was 8 cm, and the planting depth was 5 cm (35 plants/m2). during two stages, one at the beginning of the growing season and another at the chickpea f lowering stage, weeds were manually removed from the plots as weeding check treatment. no control operations were performed in weed-infested (wi) plots. chickpea harvest was done manually, and seeds and straw were separated and measured manually. chickpea growth traits measurements were taken at two different chickpea growth stages, in the 8-10 leaf stage (may 8, 2019) and at the beginning of pod formation (may 24, 2019), using a quadrat (with dimensions of 70 x 50 cm) that included two rows of planting with a length of 50 cm. biologic yield (total biomass + yield), grain yield, plant height, number of pods m-2, number of seeds per plant, 100-seed weight, plant dry weight (stems+leaves) at two sampling stages, number of seeds per pod, and plant density of chickpea were measured. in order to measure weed density and dry weight, samples were taken separately from each plot in each treatment. after collecting the samples, weeds were counted per species. then, to determine the dry weight of the weeds, the samples were dried separately in an oven at 75°c for 48 h. wheat traits these consisted of the visual assessment of the effects of herbicides on wheat growth. the assessment of possible herbicidal effects on the plants was done using a scoring method with a range of 0 to 100. a score of 0 indicated no adverse effect, and a score of 100 indicated plant death. at the end of the growth season, after the complete wheat growth (growth stage 22 according to the zadox method), the number of tillers was measured in five randomly selected plants in each plot. to measure the 100-seed weight and grain yield, the plot area was harvested and weighed by considering the marginal plot effect at the time of full ripening, and the data were registered in kg ha-1. statistical analysis to determine the richness, the shannon-wiener diversity index and their relative frequency at two chickpea growth stages (8-10 leaves) were used using a frame (70 × 50 cm) contained two rows of crop. after collecting the samples, weed plants were counted by species. the samples were then placed in an oven with a temperature of 75ºc for 48 h to determine the weed dry weight. weed species richness, shannon-wiener diversity index, and their relative frequency were calculated as follow: a) weed species richness indicates the number of weed species present in each treatment (poggio, 2005); b) relative frequency of weeds is the ratio of each weed in the sample to the total number of weeds multiplied by 100 (booth et al., 2003); c) shannon-wiener diversity index was calculated using the following equations: h = −∑[pi(lnpi)] and pi = ni/n where ni is the number of weeds (i) in the sample, and n is the total number of weeds in the sample. one-way anova procedure was applied using sas software (version 8.1) to assess all effects. significant differences among treatment means were identified by least significant differences test (lsd) (p<0.05) (sas institute, 1998). p re ci pi ta tio n (m m ) 0 200 150 100 50 250 d ec em be r ja nu ar y fe br ua ry ap ril m ar ch m ay ju ne ju ly n ov em be r o ct ob er 2018-19 long term figure 1. monthly precipitation at sararood station (iran) in 2018-19 and comparison with monthly long-term precipitation. 252 agron. colomb. 40(2) 2022 results and discussion weeds hare’s ear (bupleurum rotundifolium l.) had the highest relative frequencies in all treatments (average 25%), followed by bitter bean (sophora alopecuroides l.) (average 11%), field bindweed (convolvulus arvensis l.) (average 10%), syrian cephalaria (cephalaria syriaca l.) (average 7%), chicory (cichorium intybus l.) (average 8%), and prickly lettuce (lactuca scariola l.) (average 7%). moreover, other weeds with relatively low frequencies were present in some treatments (tab. 2). pyroxasulfone had the lowest relative frequency for hare’s ear, although no significant difference was generally observed in relative frequency in different treatments. researchers stated that the herbicide trif luralin could control lemongrass properly (mirkamali & maddah, 1974); also, they reported better control of lemongrass by trif luralin than imazethapyr (moradi, 2009). results of analysis of variance in the first stage of weed sampling showed that the effect of treatments on the richness of weed species was insignificant (tab. 3). most species richness was related to weed-infested plants. on the other hand, treatments 10 and 11 (pyroxasulfone and f lumioxazin) had the lowest species richness (tab. 3). analysis of weed species richness variance in the second sampling stage showed a significant difference (p<0.01) between treatments. the herbicide treatment of trif luralin 960 g ai ha-1 at planting had the loweste species richness. the pyroxasulfone and f lumioxazin were in the next class, and other treatments were not different from the weed-infested (wi) plot (tab. 4). changes in the management of field activities may table 1. list of herbicides and characteristics used in the experiment. common name trade name chemical group recommended dose, g ha-1 ai† and formulation mode of action trifluralin treflan dinitroanilines 720 48% ec inhibitors of microtubule assembly imazethapyr pursuit imidazolinone 100 10% sl als, ahas inhibitor of biosynthesis of amino acids pyroxasulfone sakura pyrazole 85 85% wg blocking heme and chlorophyll biosynthesis flumioxazin chateau n-phenyl phthalimide 21 51% wdg ppo inhibition † active ingredient. ec, emulsion concentrate; sl, soluble liquid; wg, wettable granule; wdg, water dispersible granule. table 2. relative frequencies of weed species in treatments 30 d after herbicide application. the data is the mean of four replicates. treatments weeds 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 bupleurum rotundifolium 0.28 0.29 0.40 0.22 0.35 0.21 0.24 0.36 0.38 0.00 0.15 0.08 0.32 sophora alopecuroides 0.08 0.18 0.09 0.05 0.04 0.23 0.07 0.15 0.10 0.08 0.15 0.18 0.05 cichorium intybus 0.09 0.20 0.09 0.15 0.05 0.08 0.03 0.08 0.05 0.08 0.00 0.00 0.17 convolvolus arvensis 0.10 0.02 0.05 0.00 0.20 0.07 0.00 0.00 0.32 0.19 0.06 0.18 0.08 glycyrrhiza glabra 0.06 0.09 0.01 0.06 0.00 0.03 0.08 0.13 0.00 0.23 0.00 0.27 0.00 lactuca scariola 0.05 0.08 0.02 0.06 0.07 0.06 0.12 0.07 0.00 0.20 0.00 0.09 0.10 triticum aestivum 0.00 0.04 0.00 0.07 0.00 0.08 0.00 0.00 0.00 0.07 0.06 0.00 0.00 anthemis cotula 0.02 0.04 0.06 0.04 0.00 0.00 0.00 0.08 0.00 0.00 0.08 0.00 0.04 cephalaria syriaca 0.14 0.00 0.03 0.14 0.08 0.03 0.22 0.05 0.05 0.15 0.00 0.00 0.10 erodium multifida 0.00 0.02 0.17 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.08 0.00 lathyrus sp. 0.02 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.04 0.00 cynodon dactylon 0.00 0.00 0.07 0.11 0.00 0.00 0.00 0.00 0.08 0.00 0.38 0.04 0.00 carthamus oxyacantha 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.13 0.00 0.00 galium aparine 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 cardaria draba 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 euphorbia helioscopia 0.00 0.00 0.00 0.00 0.20 0.15 0.14 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 tragopogon major 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 vicia sp. 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.06 0.00 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 neslia apiculata 0.03 0.00 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.07 adonis aestivalis 0.05 0.03 0.00 0.06 0.00 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.05 1, 2, and 3: trifluralin 30 d before planting (480, 720, and 960 g ai ha-1), 4, 5, and 6: trifluralin 15 d before planting (480, 720, and 960 g ai ha-1), 7, 8 and 9: trifluralin applied at planting time (480, 720, and 960 g ai ha-1), 10, 11 and 12: pyroxasulfone, flumioxazin, and imazethapyr at planting time, and 13: weed-infested (no weed control). 253babaei, lahooni, mousavi, tahmasebi, sabeti, and abdulahi: efficiency of herbicides for weed control in chickpea and effect of their residues on wheat growth change the species richness in the field. field operations may create the conditions for the invasion of one species and make the conditions unfavorable for the presence of other species (liebman et al., 2001). managing various factors, especially the chemical management of weeds causes a change in the species richness of the field (liebman et al., 2001). the combination of various weeds in the field indicates the presence of plants with different abilities in the utilization of water and nutrients that makes it more difficult for the crop to compete with the weeds and then restricts the crop growth (mousavi et al., 2005). the effect of different treatments on the shannon diversity index at the first stage of sampling was insignificant, and vice-versa was significant in the second stage of sampling. flumioxazin and trif luralin at 960 g ai ha-1 had the lowest effects at planting treatments, indicating that these treatments effectively reduced weed diversity. an investigation by examining the diversity index in imazethapyr, trif luralin, and control plots (without herbicide) reported that the value of this index in different stages of chickpea growth in check and imazethapyr was more than trif luralin herbicide treatment (abbasian, 2011). weed density in both sampling stages was affected by herbicides (tab. 5). in the first stage of sampling, pyroxasulfone, f lumioxazin, and trif luralin 960 g ai ha-1 applications at planting produced the lowest number of weeds. these herbicides had 67, 51, and 48% reduction compared to the wi. the other treatments with wi were in the same class. weed control in two sampling stages has no significant difference in weed density by the chemical control method (nourbakhsh, 2013). pyroxasulfone and f lumioxazin followed by trif luralin 960 g ai ha-1 at planting resulted in the lowest weed dry weight (fig. 2) and the lowest weed density (fig. 3). table 3. anova for weeds richness and shannon’s index. source of variation degree of freedom mean square richness1‡ richness2 shannon1‡ shannon2 replicate 3 1.25ns 0.173ns 0.123ns 0.0037ns treatment 12 1.91 3.67** 0.13 0.288** residual 36 1.67 0.90 0.17 0.102 total 51 1.70 1.51 0.15 0.140 cv% 34 23 38 26 ‡ first stage (8-10 leaf stage of chickpea). second stage (the beginning of chickpea pod formation). ns, no significant difference; ** significant difference at p<0.01. table 4. mean comparison of richness and shannon’s index in different treatments at two sampling stages. treatments treatment richness 1‡ richness 2 shannon 1‡ shannon 2 trifluralin 480 g ai ha-1 30 dbp† 1 4.3 5.3 1.1 1.6 trifluralin 720 g ai ha-1 30 dbp 2 3.8 5.0 1.1 1.4 trifluralin 960 g ai ha-1 30 dbp 3 3.3 4.5 1.0 1.2 trifluralin 480 g ai ha-1 15 dbp 4 4.3 5.5 1.2 1.6 trifluralin 720 g ai ha-1 15 dbp 5 3.8 3.3 1.1 1.0 trifluralin 960 g ai ha-1 15 dbp 6 3.8 4.3 1.3 1.3 trifluralin 480 g ai ha-1 at planting 7 4.5 3.8 1.2 1.2 trifluralin 720 g ai ha-1 at planting 8 3.3 3.8 0.9 1.1 trifluralin 960 g ai ha-1 at planting 9 3.5 2.8 1.1 0.9 pyroxasulfone 85 g ai ha-1 at planting 10 2.8 3.0 0.9 1.1 flumioxazin 51 g ai ha-1 at planting 11 2.5 3.3 0.7 0.8 imazethapyr 100 g ai ha-1 at planting 12 3.8 3.3 1.1 1.0 weed-infested (wi) 13 5.0 5.3 1.3 1.6 lsd 0.05 1.9 1.4 0.6 0.5 † days before planting. ‡ first stage (8-10 leaf stage of chickpea). second stage (the beginning of chickpea pod formation). 254 agron. colomb. 40(2) 2022 table 5. anova of weeds density and weeds weight in 2 sampling stages. source of variation degree of freedom weed density 1‡ weed dry weight 1‡ weed density 2 weed dry weight 2 replicate 3 0.538ns 0.739ns 0.974ns 10.392ns treatment 12 23.840** 3.290** 61.244** 58.547** error 36 6.18 0.975 6.363 9.277 cv% 27 26.7 25.1 26.4 ‡ first stage (8-0 leaf stage of chickpea). second stage (the beginning of chickpea pod formation). ns, no significant difference; ** significant difference at p<0.01. w ee d dr y w ei gh t ( g m -2 ) 0 15 10 5 20 first stage second stage tr ifl ur al in ( 8) tr ifl ur al in ( 7) tr ifl ur al in ( 6) tr ifl ur al in ( 5) tr ifl ur al in ( 4) tr ifl ur al in ( 3) tr ifl ur al in ( 2) tr ifl ur al in ( 1) tr ifl ur al in ( 9) py ro xa su lfo ne ( 10 ) fl um io xa zi n (1 1) im az et ha py r ( 12 ) w ee din fe st ( 13 ) w ee d de ns ity ( w ee ds /m 2 ) 0 15 10 5 20 first stage second stage tr ifl ur al in ( 8) tr ifl ur al in ( 7) tr ifl ur al in ( 6) tr ifl ur al in ( 5) tr ifl ur al in ( 4) tr ifl ur al in ( 3) tr ifl ur al in ( 2) tr ifl ur al in ( 1) tr ifl ur al in ( 9) py ro xa su lfo ne ( 10 ) fl um io xa zi n (1 1) im az et ha py r ( 12 ) w ee din fe st ( 13 ) table 6. anova for biologic yield (bioy), grain yield (gy), plant height (ph), number of pods per m2 (nsm), number of seeds per plant (nsp), 100-seed weight (100-sw), plant weight at two sampling stages (pw1, pw2), number of seeds per pod (nspod), plant density (pd) of chickpea in different treatments. source of variation df bioy gy ph nsm nsp 100-sw pw1 pw2 nspod pd replication 3 30628.2ns 4600.75ns 13.64* 502.97ns 3.089ns 4.755ns 0.260* 0.329ns 0.010ns 1.93ns treatment 13 24811* 7497.17** 1.683ns 300.72ns 2.572ns 5.971* 0.0053ns 0.173ns 0.061* 1.8ns error 39 12536.1 1737 2.957 389.3 3.57 2.41 0.013 0.140 0.029 1.400 cv% 14.7 13.2 7.4 19.7 21.9 4.3 18.1 18.7 12.5 7.4 ns, no significant difference; * significant difference at p<0.05. ** significant difference at p<0.01. figure 2. weed dry weight (g m-2) in treatments at two sampling stages (bars represent standard error). 1, 2, and 3: trifluralin 30 d before planting (480, 720, and 960 g ai ha-1), 4, 5, and 6: trifluralin 15 d before planting (480, 720, and 960 g ai ha-1), 7, 8 and 9: trifluralin applied at planting time (480, 720, and 960 g ai ha-1), 10, 11 and 12: pyroxasulfone, flumioxazin, and imazethapyr at planting time, and 13: weedinfested (no weed control). figure 3. weed density (weeds/m2) intreatments at two sampling stages (bars represent standard error). 1, 2, and 3: trifluralin 30 d before planting (480, 720, and 960 g ai ha-1), 4, 5, and 6: trifluralin 15 d before planting (480, 720, and 960 g ai ha-1), 7, 8 and 9: trifluralin applied at planting (480, 720, and 960 g ai ha-1), 10, 11 and 12: pyroxasulfone, flumioxazin, and imazethapyr at planting time, and 13: weed-infested (no weed control). chickpea the effect of treatments was significant only for the 100seed weight, biologic yield, and grain yield (tab. 6). the one hundred seed weight is one of the characteristics related to the quality of chickpea seeds and is essential in terms of marketability and price, since the higher the seed weight, the greater is the chickpea marketability (abdulahi et al., 2012). the lowest and the highest of 100-seed weight was related to wi and weed-free at 34.2 and 38.2 g. pyroxasulfone and trif luralin 960 g ai ha-1 at planting were also in this class (tab. 7). another study showed that the highest amount of 100-seed weight of chickpea was obtained under weed-free conditions followed by pyridate herbicide, and the lowest 100-seed weight was related to wi (shahsavari, 2017). when increasing the number of pods and consequently increasing the number of seeds 255babaei, lahooni, mousavi, tahmasebi, sabeti, and abdulahi: efficiency of herbicides for weed control in chickpea and effect of their residues on wheat growth per plant, the 100-seed weight decreased (samaei et al., 2006). this may be due to the limitations of photosynthetic compounds produced and stored. in this experiment, probably due to drought stress (tab. 1), the number of seeds per plant was reduced in all treatments, but 100-seed weight of chickpeas was normal and similar to average climatic conditions, and this agrees with the results of others that the sensitivity of this trait to the number of seeds per plant and drought stress is lower (samaei et al., 2006; yousefi et al., 2006). the highest grain yield was found in the weed-free plots with 408 kg ha-1, and the lowest yield was found in the wi with 245 kg ha-1. the f lumioxazin, trif luralin 960 g ai ha-1 at planting, and pyroxasulfone produced 55%, 44%, and 40% higher grain yields than the wi. many researchers have reported the decreased yield of chickpea in weed competition conditions (nezami et al., 1997; mousavi et al., 2007; nasari, 2010; abdulahi et al., 2012; mahmoudi et al., 2012; nourbakhsh, 2013; shahsavari, 2017). another study stated that no herbicide alone can achieve the same grain yield as a weed-free crop (moradi, 2009); and, therefore, the use of herbicides in this study alone was not sufficient and could not be equivalent to grain yield in a weed-free treatment. consequently, including a weeding step in the weed management program is necessary. wheat growth wheat plants in the tillering stage were examined by visual evaluation for residual herbicide effect. none of the herbicide treatments had any adverse effect on wheat growth. analysis of variance of wheat tiller number per plant, 1000 grain weight, number of plants per m2, and grain yield of wheat showed that the effect of treatments on these traits was not significant. conclusions several pre-emergent and pre-planting herbicides have been applied in chickpea crops that helped to control many broadleaf weeds. even if pre-emergent herbicides control the initial wave of weed growth at the beginning of the growing season, the persistence period of the herbicide may not be able to control the weeds later in the season; late-emerging weeds make it especially difficult to harvest. therefore, control of broadleaf weeds in chickpea cultivation requires pre-planting herbicides and the subsequent use of post-emergent herbicides or other management methods to control the remaining weeds. applications of f lumioxazin, trif luralin 960 g ai ha-1 at planting, and pyroxasulfone reduced weed number and subsequently resulted in higher grain yields in chickpea. the study of herbicide residual on wheat growth in the next cropping seasons showed no adverse effect. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions sb and skm designed the experiments, sl and aa carried out the field and laboratory experiments, sb, ps and it table 7. mean comparisons of biologic yield (bioy), grain yield, and 100-sw of chickpea in different treatments. treatments biologic yield (kg ha-1) 100-sw (g) grain yield (kg ha-1) trifluralin 480 g ai ha-1 30 dbp 745 abcd† 36.5 abc 278 de trifluralin 720 g ai ha-1 30 dbp 700 bcd 35.6 abc 296 cde trifluralin 960 g ai ha-1 30 dbp 634 d 34.8 bc 284 de trifluralin 480 g ai ha-1 15 dbp 749 abcd 35.9 abc 289 cde trifluralin 720 g ai ha-1 15 dbp 737 abcd 36.8 abc 286 cde trifluralin 960 g ai ha-1 15 dbp 750 abcd 36.5 abc 318 bcd trifluralin 480 g ai ha-1 at planting 818 abcd 34.9 bc 311 cde trifluralin 720 g ai ha-1 at planting 798 abcd 35.9 abc 310 cde trifluralin 960 g ai ha-1 at planting 784 abcd 37.6 a 354 abc pyroxasulfone 85 g ai ha-1 at planting 837 abc 37.7 a 344 abcd flumioxazin 51 g ai ha-1 at planting 861 ab 37.1 ab 380 ab imazethapyr 100 g ai ha-1 at planting 674 bcd 34.9 bc 315 bcd weed-infested 653 cd 34.2 c 245 e weed-free 901 a 38.2 a 408 a † means with the same letter in the same column are not significantly different according to test lsd (p<0.05). seed weight. 256 agron. colomb. 40(2) 2022 contributed to the data analysis, sb and sl wrote the article. all authors have read and approved the final version of the manuscript. literature cited abbasian, a. (2011). effect of tillage methods on darkness and light and application of imazethapyr and trif luralin herbicides on weed control, yield, and yield components of chickpea [msc thesis, ferdowsi university of mashhad]. abdulahi, a., dabbagh mohammadi nassab, a., nasrolahzadeh, s., zehtab salmasi, s., & pourdad, s. s. (2012). evaluation of wheat-chickpea intercrops as inf luenced by nitrogen and weed management. american journal of agricultural and biological science, 7(4), 447–460. https://doi.org/10.3844/ ajabssp.2012.447.460 barnett, j. b., & brundage, k. m. (2010). immunotoxicology of pesticides and chemotherapies. in d. lawrence (ed.), comprehensive toxicology (2nd ed. vol. 5 immune system toxicology, pp. 467–487). elsevier inc. https://doi.org/10.1016/ b978-0-08-046884-6.00627-8 booth, b. d., murphy, s. d., & swanton, c. j. (2003). studying community structure and dynamics. in b. d. booth, s. d. murphy, & c. j. swanton (eds.). weed ecology in natural and agricultural systems (pp. 255–276). cabi. http://doi. org/10.1079/9780851995281.0000 chalechale, y., minbashi moeini, m., & shirani rad, a. h. (2015). weed map distribution of chickpea (cicer arietinum l.) fields and prediction of their presence in agricultural fields of kermanshah province with using geographic information system (gis). journal of weed ecology, 2(2), 95–112. fao. (2021). food outlook biannual report on global food markets, november 2021. fao. fathi, e., tahmasebi, i., & timori, n. (2017). effect of sowing date and weed interference on chickpea seed quantitative and traits in genotypes under dryland conditions. iranian journal of dryland agriculture, 5(2), 135–155. https://doi.org/10.22092/ idaj.2016.109662 grover, r., wolt, j. d., cessna, a. j., & schiefer, h. b. (1997). environmental fate of trif luralin. in g.w. ware (ed.), reviews of environmental contamination and toxicology (vol. 153. pp. 1–64). springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-2302-3_1 ito, m., nakatani, m., fujinami, m., & hanai, r. (2015). 3-sulfonylisoxazoline derivatives as novel herbicides. in p. maienfisch, & t. m. stevenson, discovery and synthesis of crop protection products. acs symposium series vol. 1024 (ch. 19, pp. 261–276). american chemical society. https://doi.org/10.1021/ bk-2015-1204.ch019 iwashita, k., hosokawa, y., ihara, r., miyamoto, t., otani, m., abe, j., asano, k., mercier, o., miyata, k., & barlow, s. (2022). flumioxazin, a ppo inhibitor: a weight-of-evidence consideration of its mode of action as a developmental toxicant in the rat and its relevance to humans. toxicology, 472, article 153160. https://doi.org/10.1016/j.tox.2022.153160 knott, c. m., & halila, h. m. (1988). weeds in food legumes: problems, effects and control. in r. j. summerfield (ed.), world crops: cool season food legumes. current plant science and biotechnology in agriculture (vol. 5. pp. 535–548). springer. https://doi.org/10.1007/978-94-009-2764-3_45 liebman, m., mohler, c. l., & staver, c. p. (2001). weed evolution and community structure. in m. liebman, c. l. mohler, & c. p. staver (eds.), ecological management of agricultural weeds (pp. 444–493). cambridge university press. https://doi.org/10.1017/ cbo9780511541810 mahmoudi, g., ghanbari, a., & mohammadabadi, a. (2011). assessment of corn densities on ecological indices of weed species. iranian journal of field crop research, 9(4), 685–693. https:// doi.org/10.22067/gsc.v9i4.13276 mirkamali, h., & maddah, m. b. (1974). some herbicides for control of weeds in cotton in iran. iranian journal of plant pathol og y, 10 (1/2), 21–22 . ht t ps://eu rek a ma g.c om /re search/000/502/000502284.php mohammadi, g., javanshir, a., khooie, f. r., mohammadi, s. a., & zehtab salmasi, s. (2005). critical period of weed interference in chickpea. weed research, 45(1), 57–63. https://doi. org/10.1111/j.1365-3180.2004.00431.x moradi, a. (2009). evaluation of the herbicides of imaztapir, oxyfluorfen, terf lan, pendimethalin, and manual weeding in chickpea fields in the mashhad region [undergraduate thesis, ferdowsi university of mashhad]. mousavi, s. k., pezeshkpour, p., & shahverdi, m. (2007). weed population response to chickpea (cicer arietinum l.) variety and planting date. journal of science and technology of agriculture and natural resources, 11(40), 167–176. mousavi, s. k., zand, e., & saremi, h. (2005). physiological function and application of herbicides. zanjan university press. naghib alsadati, m., babaei, s., tahmasebi, i., & kiani, h. (2020). evaluation of airborne dust effect on the efficiency of atlantis od, clodinafop propargyl and 2,4-d+mcpa herbicides on weed control in wheat. iranian journal of field crop science, 50(4), 1–11. https://doi.org/10.22059/ijfcs.2019.278717.654599 nezami, a., bagheri, a., mohammadabadi, a. a., & langari, m. (1997). investigation of the effects of weed weeding and density on yield and yield components of chickpea. journal of agricultural science and technology, 11, 53–64. https://profdoc. um.ac.ir/paper-abstract-1011812.html norsworthy, j. k., ward, s. m., shaw, d. r., llewellyn, r. s., nichols, r. l., webster, t. m., bradley, k. w., frisvold, g., powles, s. b., burgos, n. r., witt, w. w., & barrett, m. (2012). reducing the risks of herbicide resistance: best management practices and recommendations. weed science, 60, 31–62. https://doi. org/10.1614/ws-d-11-00155.1 nourbakhsh, f. (2013). investigation of the effect of chickpea plant density and different weed control methods on yield, yield components of chickpea [undergraduate thesis, razi university of kermanshah]. paol i n i, r ., fau st i n i, f., s ac c a rdo, f., & cr i nò, p. (2 0 0 6). competitive interactions bet ween chick-pea genot y pes and weeds. weed research, 46(4), 335–34 4. https://doi. org/10.1111/j.1365-3180.2006.00513.x poggio, s. l. (2005). structure of weed communities occurring in monoculture and intercropping of field pea and barley. agriculture, ecosystems & environment, 109(1-2), 48–58. https:// doi.org/10.1016/j.agee.2005.02.019 https://doi.org/10.3844/ajabssp.2012.447.460 https://doi.org/10.3844/ajabssp.2012.447.460 https://doi.org/10.1016/b978-0-08-046884-6.00627-8 https://doi.org/10.1016/b978-0-08-046884-6.00627-8 http://doi.org/10.1079/9780851995281.0000 http://doi.org/10.1079/9780851995281.0000 https://doi.org/10.22092/idaj.2016.109662 https://doi.org/10.22092/idaj.2016.109662 https://doi.org/10.1007/978-1-4612-2302-3_1 https://doi.org/10.1021/bk-2015-1204.ch019 https://doi.org/10.1021/bk-2015-1204.ch019 https://doi.org/10.1016/j.tox.2022.153160 https://doi.org/10.1007/978-94-009-2764-3_45 https://doi.org/10.1017/cbo9780511541810 https://doi.org/10.1017/cbo9780511541810 https://doi.org/10.22067/gsc.v9i4.13276 https://doi.org/10.22067/gsc.v9i4.13276 https://eurekamag.com/research/000/502/000502284.php https://eurekamag.com/research/000/502/000502284.php https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.2004.00431.x https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.2004.00431.x https://ijfcs.ut.ac.ir/article_74822_30c94dc94d41db29f85faa1aa67eec0a.pdf?lang=en https://profdoc.um.ac.ir/paper-abstract-1011812.html https://profdoc.um.ac.ir/paper-abstract-1011812.html https://doi.org/10.1614/ws-d-11-00155.1 https://doi.org/10.1614/ws-d-11-00155.1 https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.2006.00513.x https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.2006.00513.x https://doi.org/10.1016/j.agee.2005.02.019 https://doi.org/10.1016/j.agee.2005.02.019 257babaei, lahooni, mousavi, tahmasebi, sabeti, and abdulahi: efficiency of herbicides for weed control in chickpea and effect of their residues on wheat growth rodrigues, b. n., & almeida, f. s. (2018). guia de herbicidas (7th ed). independent. https://liv raria.f unep.org.br/product/ guia-de-herbicidas-7a-edicao/ rouse, c. e., roma-burgos, n., estorninos, l. e., & penka, t. m. (2018). assessment of new herbicide programs for cowpea production. weed technology, 32(3), 273–283. https://doi. org/10.1017/wet.2017.115 samaei, m., akbari ali, g., & zand, e. (2006). the study of redroot pigweed (amaranthus retrof lexus) competition and density effects on morphological chractristics, yield and yield components of soybean (glycine max) cultivars. journal of agricultural sciences, 12(1), 41–55. sas institute. (1998). sas/stat® user’s guide, release 8.1 edition. sas institute inc. shahsavari, n. (2017). evaluation of integrated weed management in autumn dryland chickpeas [undergraduate thesis, university of tabriz]. tan, s., evans, r. r., dahmer, m. l., singh, b. k., & shaner, d. l. (2005). imidazolinone-tolerant crops: history, current status and future. pest management science 61(3), 246–257. https:// doi.org/10.1002/ps.993 tanetani, y., kaku, k., kawai, k., fujioka, t., & shimizu, t. (2009). action mechanism of a novel herbicide, pyroxasulfone. pesticide biochemistry and physiology, 95(1), 47–55. https://doi. org/10.1016/j.pestbp.2009.06.003 yousefi, a. r., alizadeh, h., rahimian, h., & jahansooz, m. r. (2006). investigation on single and integrated application of different herbicides on chickpea (cicer arietinum l.) yield and its components in entezari sowing date. iranian journal of agricultural science, 37(1), 337–346. https://jijas.ut.ac.ir/ article_17732.html https://livraria.funep.org.br/product/guia-de-herbicidas-7a-edicao/ https://livraria.funep.org.br/product/guia-de-herbicidas-7a-edicao/ https://doi.org/10.1017/wet.2017.115 https://doi.org/10.1017/wet.2017.115 https://doi.org/10.1002/ps.993 https://doi.org/10.1002/ps.993 https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2009.06.003 https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2009.06.003 agronomía colombiana. 1987. volumen iv: 9-15. patrones de búsqueda y respuesta funcional del acaro phytoseiidae neoseiu/us anonymus (chant & baker), depredando a tetranychus urticae (koch) mauricio sanchez1 gabriel param01 y darlo corredor2 resumen. las respuestas de hembras adultas de tetrenychus urtieae (koch) a condiciones variables de luz y topografía (reportadas en publicación anterior por los mismos autores). fueron comparadas con los patrones de búsqueda desarrollados por neoseiulus anonymus (chant & baker) bajo las mismas condiciones experimentales. mediante la medida de tales patrones se determinó la velocidad de búsqueda y se multiplicó por el campo de percepción con el fin de determinar el área total de búsqueda del depredador. en una segunda parte se examinó la respuesta funcional del depredador a varias densidades de huevos de t. urtieae (1,2,4,7,10, 13,19 y 30 huevos por disco de hoja de rosa de dos centímetros de diámetro). en general el presente estudio determina los potenciales de búsqueda y depredación de n. anonymus y los compara con los de amblyseius herbieolus (chant) y neoseiulus ehilenensis (desse) determinados y publica' dos previamente. abstract. adult female of tetranyehus urticae (koch) response to variable conditions of light and topography (reported in a previous publication by the authors), were compared with searching panerns developed by neoseiulus anonymus (chant & baker) under the same experimental conditions, by determined and multiplied by the perception earnp, establishing the total searching area of the predator. in a second part, the predator's functional response was examined at various densities 1 biólogo, universidad nacional de colombia. a.a. 35785 bogotá. 2 profesor, facultad de agronomía, universtdad nacional de colombia. a.a. 14490 bogotá. on t. urticee eggs (1,2,4,7,10,13,19 y 30 eggs per leaf disk, each with a diameter of two centimeters), offered as prev, this work determines the searching and preying potentiality of n. anonymus and compares them with amblyseius herbieolus (chant) and neoseiulus ehilenensis (dosse) determined and reported in a previous work. introduccion este segundo trabajo forma parte de una se· rie de evaluaciones de los ácaros depredadores amblyseius herbieolus (chant) y neoseiulus ehilenensis (dosse), como controladores naturales del ácaro fitófago tetrsnyehus urtieae (koch) con el fin de determinar su posible utilización en plantaciones de interés comercial. se integra en el presente a tales evaluaciones a neoseiulus anonymus (chant & baker), especie poco conocida y estudiada. para nivelar :el reconocimiento de n. snonvmus como potencial controlador, se hizo necesario desarrollar sus patrones de búsqueda y respuesta funcional, ya alaboradas y publicados para las dos primeras especies. por lo tanto, aquellas serán los elementos de comparación de la eficiencia y perspectivas de la especie evaluada en el presente. la mayoría de evaluaciones de los ácaros phytoseiidae a gran escala en campo o en invernadero, se han realizado presentándoles como presa a t. urticae y considerando la acción de diferentes factores medioambientales. hamai & huffaker (1978), determinaron el potencial de depredación de metaseiulus oeeidentalis (nesbit) sobre plantas de fresa -con diferentes niveles de fertilización de nitrógeno; burnet (1970 y 1971). evaluó a amblyseius fal/aeis (garman) sobre alfalfa 9 en invernadero, considerando los efectos de la temperatura, la densidad inicial de la presa y la hora de muestreo. los resultados obtenidos por estos autores indican que las dos especies logran controlar a t. urticse, reduciendo notablemente sus poblaciones. a pequeña escala y en condiciones controladas en laboratorio, la capacidad reguladora de los phytoseiidae ha sido determinada analizando los valores de la respuesta funcional. cuando la presa ofrecida ha sido el estadio de huevo o inmóvil, la respuesta obtenida es siempre del tipo ii del sistema descrito por holling (1959), esto es que hay incremento en el consumo de presa a medida que su densidad aumenta, llegándose a un punto máximo a partir del cual no se aprecia cambio en la respuesta así se aumente la densidad de la presa. mori (1967), evaluando a amblyseius longispinosus (evans) y sánchez, et al (1978), evaluando a a. herbicolus y n. chitensls, obtuvieron respuestas del tipo descrito anteriormente al ofrecer huevos de t. urticae como presa. por otro lado, cuando se ofrece un estadio móvil se presentan respuestas de formas diferentes. así, el mismo mori (1967) determina para a. longispinosus alimentándose de protoninfas una respuesta en forma de domo; sadness & mcmurtry (1970) para amblyseius concordis (chant), amblyseius largoensis (muma) y typhlodromus floridanus (muma) alimentándose de adultos, respuestas de los tipos ii y 111 (forma de s), y everson (1979) para phytoseiulus persimilis (a-ii) consumiendo hembras, una respuesta del tipo 11. esta gran variedad de formas cuando la presa es un estadio móvil, probablemente sea el resultado de la interacción de factores tales como la interferencia entre la presa y el depredador, confusión del depredador, presencia de telaraña, etc., que no operan o no se dan cuando la presa es el estadio de huevo. . materiales y metodos todo el procedimiento metodológico seguido en el presente estudio es igual al desarrollado por sánchez et al (1987), cuando evaluaron a a. herbicolus y n. chilenensis. 10 debido a que dicha publicación es la base de comparación de la eficiencia de n. anonymus, tomamos aquí además información de la misma. se anotan a continuación, sin embargo, las fuentes originales de las metodologías usadas en cada uno de los pasos de las evaluaciones. los patrones de distribución de t. urticae o respuestas a luz y topografía y los patrones de búsqueda del depredador, siguen el procedimiento descrito por fleschner (1950), con algunas modificaciones; la respuesta funcional del depredador a la densidad de la presa se determinó usando las metodologías anotadas en everson (1979) y boykin & campbell (19821, bajo condiciones controladas de temperatura (23,20c) y humedad relativa (85,50/0) dentro de una cámara bioclimática. resultados y discusion patrones de distribución de t. urticae. determinados y discutidos en el primer estudio de la serie, se presentan a continuación (ver ¡-igura 1) para ser comparados con los patrones de búsqueda de n. anonymus. en aquella ocasión se reconoció que t. urticae presenta respuestas fototácticas y geotácticas negativas (sobreponiéndose estas últimas a las primeras); es decir, que sobre los universos experimentales prefirió las superficies no iluminadas a las iluminadas y el ascenso por las pirámides a permanecer sobre las zonas planas. patrones de búsqueda de n. anonvmus. describimos a continuación el desarrollo de los patrones universo por universo. universo tipo 1. búsqueda de mediana amplitud y poca intensidad sin ningún tipo de preferencia sobre la superficie, por lo que no se manifiesta tendencia en la respuesta fototáctica. hacia la zona central, el trazado se caracteriza por la descripción de círculos irregulares y hacia los lados es más lineal aunque también irregular (ver figura 2a.). universo tipo 11. el 500/0 del patrón se desarrolla en la superficie iluminada (l), siendo la búsqueda poco intensa y más o + a. universo tipo l. .11\ ~ c. universo tipo iv. i i b. universo tipo 11. ~ \v d. universo tipo v. figura 1. patrones de distribución de t. urticae. 11 a. universo tipo l. c. universo tipo" 1. b. universo tipo 11. d. universo tipo iv. 12 figura 2. patrones de búsqueda de n. anonymus. menos amplia; el 500/0 restante desarrollado en la zona oscura (o) es de menor amplitud pero de mayor intensidad que en la parte iluminada. el trazado se caracteriza por una tendencia a la descripción de líneas largas e irregulares en la superficie iluminada y líneas más cortas con menor irregularidad en la superficie no iluminada (ver figura 2b). es mucho más claro en este patrón que n. anonymus al parecer, no responde a la luz, por lo que se puede decir que presenta fototactismo del tipo neutro. universo tipo 111. búsqueda de poca amplitud pero de gran intensidad, especialmente en una de las pirámides en la que cubre principalmente el tercio superior y las aristas; en la superficie plana desarrolla cerca de una tercera parte del patrón. el trazado sobre la pirámide se caracteriza por la descripción de círculos en torno a ésta (ver figura 2c.). el desarrollo del presente patrón muestra una respuesta geotáctica negativa debido a que la búsqueda se desarrolla principalmente sobre las pirámides. universo tipo iv. tres cuartas partes se desarrollan en la parte iluminada, donde la búsqueda se realiza principalmente sobre la pirámide abarcando toda una cara y sus dos aristas; hay muy poca búsqueda en la parte plana. la cuarta parte restante se desarrolla en la zona no iluminada, repartida entre la superficie plana y una base de la pirámide (ver figura 2d.). la tendencia geotáctica de este patrón coincide con la del anterior, por lo que en general, se puede decir que n_ anonymus presenta geotactismo negativo y tototactismo neutro. debido a la naturaleza distinta de respuesta fototácitca con respecto a la presa, podemos decir que n. anonymus presenta una más baja probabilidad de encuentro con t. urticae que la determinada para a. herbicolus y n. chilenensis, lo que, si recordamos, respondieron a luz y topografía de manera semejante con la presa. velocidades, campo de percepción y áreas de búsqueda de n. anonymus. las velocidades de búsqueda desarrolladas por esta especie son muy parecidas en todos los universos experimentales (ver cuadro 1), oscilando entre 263 cms/hora en el tipo 111 con la menor y 295 cms/hora en el tipo i con la mayor. tal semejanza de velocidades se debe probablemente a que como esta especie presenta respuesta fototáctica neutra, el cambio en condiciones de iluminación no altera la búsqueda; además, la tendencia geotáctica parece ser de poca intensidad. de las tres especies de phvtoseiidae vemos que n. anonymus presenta las menores velocuadro 1. velocidades y áreas de búsqueda de los depredadores a. herbicolus, n. chilenensis y n. anonymus. velocidad de búsqueda area total buscada (cms/hora) (cms2) universo tipo sp1 sp2 sp3 sp1 sp2 sp3 573 440 295 33,86 18,56 12,00 11 774 502 272 45,74 21,18 11,07 111 727 517 263 42,96 21,81 10,70 iv 750 583 270 44,32 24,60 10,98 sp1. a. herbicolus (campo de percepción 9,0591 cms) sp2. n. chilenensis (campo de percepción 0,0422 cms) sp3. n. anonymus (campo de percepción 0,0407 cms) 13 cuadro 2. respuesta funcional del depradador n. anonymus consumiendo huevos de t. urtieae. no. huevos no. huevos ofrecidos consumidos n on-1 3,14 cms2 x 1,0 0,821 40 0,390 2,0 1,638 40 0,592 4,0 3,025 40 0,919 7,0 4,275 40 1,314 10,0 4,416 40 1,416 13,0 5,750 40 1,996 19,0 6,035 40 2,252 30,0 7,550 40 2,183 14 13 12 11 10 '"c'o 9 "'o "e 8 a 7 e o 6u '" 5i] ~ 4 n, 3 2 a. herbicolus -//-/---,,.:,,,,, n. chilenensis .> -----------,,' .:.--,." ,.".,'",.'""..... /,,1 "/»:,/ ~i o 12 4 7 10 13 19 presasofrecidas figura 3. respuestas funcionales comparadas de los depredadores a. herbicolus, n. chilenensis y n. anonymus consumiendo huevos de t. urticae. cidades de búsqueda en todos los universos experimentales y además el menor campo de percepción, traduciéndose en que las áreas totales buscadas son entre tres y cuatro veces menores que las de a. herbieolus y entre una y dos veces menores que las de n. chilenensiso respuesta funcional de n. anonymus como se observa en el cuadro 2, se presenta un incremento en el consumo de huevos a medida que el número de presas ofrecidas también se incrementa. en las tres primeras densidades las diferencias entre lo ofrecido y lo consumido no son muy grandes, pero a partir de la densidad cuatro las diferencias son cada vez más grandes, constituyéndose 14 en una respuesta funcional del tipo 1i del sistema descrito por holling. la forma de la respuesta es mucho más clara si se observa la figura 3, que es su representación gráfica y en la que se compara con la de a. herbieolus y n. ehilenensis. a pesar de que las tres respuestas presentan la misma forma, n. anonymus en todas las densidades está siempre por debajo de las otras dos especies, consumiendo en el punto máximo de 30 huevos solamente el 25,10/0 de las presas ofrecidas, mientras que a. herbieolus consume casi el 500/0 y n. ehi/enensis el 29,2%, conclusiones se determinó para n. anonymus una respuesta geotáctica negativa poco intensa y una respuesta fototáctica del tipo neutro, 30 como resultado de la diferencia en la naturaleza de la respuesta fototáctica de n. snonvmus con t. urticse, los patrones de búsqueda de aquel coinciden muy poco con los patrones de distribución de la presa y es por lo tanto de las tres especies de phytoseiidae la que presenta menor probabilidad de encuentro. n. anonymus presentó en todos los universos experimentales velocidades de búsqueda muy parecidas entre sí y mucho más bajas que las de a. herbieolus" y n. ehilenensis, como resultado de la naturaleza de sus respuestas geotácticas y fototácticas. si a las bajas velocidades de búsqueda de n. anonymus se suma el menor campo de percepción de los tres phytoseiidae, concluimos que presenta las menores áreas de búsqueda de la presa. se determinó para n. anonymus una respuesta funcional del tipo 1i con forma parecida a las de a. herbíeolus y n. chllenensís, pero con valores más bajos. n. anonymus a pesar de presentar los valores más bajos en todos los aspectos de la presente evaluación no debe ser descartado para su uti lización en programas de control de t. urtícae en cultivos comerciales, por los hechos de no necesitar de dieta alterna como a. herbico/us y presentar una respuesta funcional más o menor próxima a la de n. cbltenensis. literatura citada 1. boykin, l. and campbell, w. 1982. rate of population increase of the two-spotted spider mite (acarina: tetranvchidael on peanut leaves treated with pesticides, j. econ. entomol. 75(6) :966-971. 2. burnett, t. 1970. effect of temperature on a greenhouse acarine predator-prev population. can. j. zool. 48(3) :555-562. 3. burnett, t. 1971. prey consumption in acarine predator-prey populations reared in a gre¡¡nhouse. can j. zool. 49:903-913. 4. everson, p. 1979. the functional response of phytoseiulus persimilis (acarina: phvtoseiidae) to various densíties of tetranychus urticae(acarina: tetranychidae). can entomol.111:7-10. 5. fleschner, ch. a. 1950. studies un searching capacitv of the larva of th ree predators of the citrus red mite (paratctranvchus citri}. hilgardia. 20( 13) :233-265. 6. hamai, j. and huffaker, c.b. 1978. potential of predation by metasciulus orcidcntalis in compensating for increased, nutritional induced, power of increased of tetranvchus urticae. entomophaga. 23(3) :225-237. 7. hollinq, c.s. 1959. some characteristics of simple tvpes of predation and parasitismo can. entomol.6:163-182. 8. mori h the influence of prey density on the ~redation of amblyseius longispinosus (evans). procc , lntern , congr. acarol. 2ed., sutton boninqton, enqland. 1967. pp. 149153. 9, sánchez, s.m., paramo, r.g. y corredor, p.d. 1987. patrones de búsqueda y respuesta funcional de los ácaros phytoseiidae amhlyseius herbicolus (chant) y neoseiulus chilenensis (dosse), depredando a tetranychus urticae koch. revista de la sociedad colombiana de entomolog(a. en prensa. 10. sandness, j.n. and mcmurtry, j.a. functional response of three species of phytoseiidae (acarina) to prey densitv , can. entomol. 102:692-704,1970. 15 agronomía 24-1f.pdf dinámica del sistema agroforestal de chagras como eje de la producción indígena en el trapecio amazónico (colombia) chagras’ agroforestal system dynamics as the basis for indigenous production in the amazonian trapezium (colombia) luz amparo triana-moreno1, nohra cecilia rodríguez2 y jesús garcía3 resumen: la tradición indígena, la pertenencia a la cuenca amazónica y la cercanía a un importante centro urbano como leticia (amazonas, colombia) son factores que aportan elementos característicos al sistema de producción de ciudad jitoma y lo diferencian de otras formas de producción indígena y no-indígena, incluso dentro de la misma región amazónica. en el presente estudio se ilustra el sistema de producción de esta comunidad a partir de la observación de los elementos que lo conforman y sus interrelaciones; se identifica al sistema agroforestal de chagras como el eje de las actividades productivas de la comunidad y se presenta una descripción de cada una de las etapas que hacen parte de este ciclo productivo. se comentan los demás elementos del sistema de producción y se reconoce su importancia como fuentes adicionales de ingresos para el núcleo familiar indígena. se hace una breve comparación con algunas prácticas de manejo de chagras de dos comunidades ticunas del río amazonas. finalmente, se discuten los factores que identifican al sistema de chagras como un modelo sostenible para la producción agrícola en la amazonia. palabras claves adicionales: sistema de producción, agricultura sostenible, amazonia colombiana, ciudad jitoma, huitoto abstract: the indigenous tradition, the pertinence of the amazonian catchment basin and proximity to an important urban centre like leticia in colombia are elements characterising ciudad jitoma’s production system; such factors distinguish it from other forms of indigenous and non-indigenous production found in the same amazonian region. this community’s production system is illustrated in the present study by observing the elements making up its interrelationships. the chagras’ agroforestal system is identified as being the basis of the community’s production activities; each stage of this production cycle is described. other elements in the production system are commented on as is their importance as additional sources of income for indigenous families. additional key words: production system, sustainable agriculture, colombian amazonian region, ciudad jitoma, huitoto fecha de recepción: 29 de agosto de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 bióloga, programa de maestría en biología, facultad de ciencias, departamento de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: latrianam@unal.edu.co 2 bióloga, programa de maestría en agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ncrodriguezc@unal.edu.co 3 miembro de la comunidad de ciudad jitoma, km 7 vía leticia-tarapacá, amazonas (colombia). e-mail: fisido@msn.com introducción el norte de suramérica es una de las regiones con más riqueza étnica y lingüística en el planeta. colombia cuenta con más de treinta etnias, distribuidas desde los páramos hasta las tierras bajas, con una gran diversidad en el departamento del amazonas, donde por siglos han convivido la selva y el hombre gracias a la carga mitológica que para los residentes nativos tienen los animales, las plantas y los paisajes de su entorno. aunque la densidad poblacional de esta extensa zona es muy baja, hay un continuo aprovechamiento de la tierra. las comunidades indígenas locales llevan a cabo agronomía colombiana 24(1): 158-169, 2006 triana-moreno et al.: dinámica del sistema agroforestal... 159 2006 actividades agroforestales que representan un bajo impacto para la selva (jimeno, 1991; nugkuag, 1991), mientras que, por el contrario, el colono actúa como pionero en el uso extensivo de grandes áreas para ganadería y para monocultivos, algunos de carácter industrial, lo que genera condiciones inequitativas, muchas veces asociadas a la ilegalidad y la violencia en esta zona, ubicada más allá de la frontera agrícola andina (acosta et al., 1997). el sistema itinerante de producción agraria practicado por las comunidades indígenas de toda la amazonia ha despertado el interés de investigadores de diversas disciplinas, en primer lugar, por sus peculiaridades simbólicas, antropológicas y administrativas y, en segundo lugar, por las características edáficas, agronómicas y ecológicas propias de esta provincia fitogeográfica. la unidad básica de este sistema agrícola es la ‘chagra’, espacio productivo que resulta análogo a la parcela de los campesinos del altiplano. desde el punto de vista simbólico, para la comunidad amazónica yukuna-matapí la chagra es considerada como un área de humanización de la selva, donde las plantas útiles corresponden a seres con un espíritu humano (van der hammen y rodríguez, 1996). para la familia de etnias huitotos, en el principio, cuando la palabra tomó forma humana, todos los seres eran hombres y algunos de ellos merecieron por castigo convertirse en plantas, animales o lugares (preuss, 1994). estas referencias mitológicas permiten establecer jerarquías entre las especies cultivadas, que se manifiestan en la organización de la plantación y, al mismo tiempo, son un reflejo de las interrelaciones sociales. teniendo como objetivo principal la subsistencia de las comunidades, se ha desarrollado con el paso del tiempo el sistema de chagras, un modo de policultivo en apariencia sencillo, en torno al que giran las demás actividades productivas de la población, pero que implica un manejo del tiempo, del espacio y de la identidad cultural que incrementa la complejidad del sistema. varios autores concuerdan al reconocer el sistema de chagras como un modelo de producción agro-silvicultural e incluso agro-silvo-pastoril, pues han detectado que, como consecuencia de la transmisión de los conocimientos de manejo del bosque dentro de las comunidades indígenas, se ha logrado una práctica productiva que garantiza la recuperación y el reaprovechamiento de los recursos florísticos y faunísticos después de la extracción de los productos cultivados (eden, 1980; walschburger y von hildebrand, 1988; nugkuag, 1991; vélez y vélez, 1992; van der hammen y rodríguez, 1996). en ciudad jitoma se llevan a cabo actividades productivas representativas de una comunidad indígena cercana a los asentamientos urbanos. con este estudio se pretende caracterizar los elementos de estas formas de producción y sus interrelaciones, prestando especial atención a la dinámica anual de manejo y explotación de la chagra como eje del sistema productivo, pero considerando las actividades extractivas u otras formas de captación de recursos. con estos elementos se busca elaborar un modelo de la dinámica económica de la comunidad estudiada. descripción del área de estudio ciudad jitoma es una comunidad de la etnia muinane, perteneciente a la familia lingüística huitoto. fue fundada el 25 de septiembre de 1983 y está localizada al norte de la ciudad de leticia, en el km 7 de la vía a tarapacá, en límites con brasil (figura 1). ocupa una superficie de 289 ha dentro del resguardo ticuna-huitoto, que tiene una extensión total de 7.560,52 ha (murillo, 2001). actualmente está conformada por cerca de 100 habitantes que conforman 21 familias, pertenecientes en especial a las etnias huitoto-muinane y a las etnias ticuna, bora y andoque; entre ellos, cerca de 35% son hombres, 25% mujeres y 40% niños menores de 15 años. la cobertura vegetal dentro del resguardo ticunahuitoto corresponde a bosque medio moderadamente denso en vegas de ríos pequeños y a bosque alto moderadamente denso sobre superficies disectadas (murillo, 2001). el clima de la zona de estudio se caracteriza por una precipitación que no excede a 3.000 mm anuales; la temperatura promedio anual varía de 25,0 a 26,2 ºc. según esto, y teniendo en cuenta el sistema de caldaslang, el clima se clasifica como cálido húmedo (eslava et al., 1986). el régimen de precipitaciones es monomodal, con un período de bajas precipitaciones de junio a septiembre y una época de lluvias de noviembre a abril. las menores temperaturas se observan en junio, julio y agosto, mientras que las más altas se dan de octubre a diciembre (rangel y luengas, 1997). para los meses con menor precipitación (junio-septiembre), los valores promedio son de 156 a 235 mm, en tanto que para los meses con mayor precipitación (noviembre-abril), los valores ascienden hasta 254 mm. la temperatura no varía significativamente; los valores más bajos se presentan de junio a agosto, tiempo durante el cual sucede 160 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana miembros de la comunidad, tanto en las chagras como en la maloca de ciudad jitoma. las preguntas formuladas hicieron referencia: al trabajo que requiere una chagra; al tiempo, los recursos y la mano de obra invertidos en cada una de sus etapas; a la producción que de ella se obtiene; a sus componentes vegetales; al manejo del territorio destinado a las chagras; al aprovechamiento de los productos animales y vegetales de la selva y a las relaciones comerciales con el exterior. con los datos obtenidos se construyó un modelo dinámico del sistema agropastoril de ciudad jitoma. se realizaron otras visitas breves a comunidades del río amazonas pertenecientes a la etnia ticuna, en las comunidades de palmeras y san martín de amacayacu. éstas se comparan en busca de afinidades y contrastes entre los métodos de producción agrícola. resultados y discusión a partir de la identificación de las fuentes de recursos, se ilustra el modelo del sistema de producción de ciudad jitoma (figura 2). éste se fracciona en cinco campos principales, correspondientes al manejo y explotación de la chagra, la extracción vegetal y animal del bosque, el aprovechamiento de los figura 1. localización del área de estudio. el fenómeno de ‘friaje’, ocasionado por las corrientes frías de los vientos alisios del sur (pinilla, 1996). las facilidades de acceso y comunicación que existen con esta comunidad desde el casco urbano de leticia son factores que inciden fuertemente en su elección como sitio de estudio, pues, además de permitir un fácil acceso, proporciona elementos singulares para la descripción del sistema de producción. materiales y métodos la metodología desarrollada para el trabajo de campo presenta dos componentes: las visitas, que fueron realizadas en época de aguas altas, a una serie de chagras en diferente estado de desarrollo y las entrevistas con los recursos para el núcleo familiar y la interrelación con otras comunidades en lo referente a fuentes de ingresos; componentes que se amplían a continuación: manejo del sistema de chagras es una actividad centrada en el núcleo familiar, con asignación de labores entre todos los miembros. la siembra y la recolección, la preparación de alimentos y el cuidado de los niños están a cargo de las mujeres, mientras que la socala, la tumba, la quema, la caza y la pesca son desarrolladas principalmente por hombres. en la actualidad, estas actividades no son exclusivas de cada sexo. las 21 familias de la comunidad se abastecen de 22 chagras en producción actual. en ciudad jitoma el número de chagras mantenidas por cada familia varía triana-moreno et al.: dinámica del sistema agroforestal... 161 2006 figura 2. modelo del sistema de producción de la comunidad huitoto de ciudad jitoma (amazonas, colombia). entre una y cuatro. se considera que cada familia debe poseer al menos una chagra en producción, una en regeneración y una en siembra. sin embargo, estas cifras fluctúan según la capacidad de mano de obra disponible en cada unidad familiar, que, a su vez, depende del número de individuos que la componen y se encuentren en capacidad de desarrollar el tipo de trabajo que implica la posesión y el manejo de una chagra. una familia numerosa debe trabajar un mayor número de chagras o chagras de mayor extensión que una familia pequeña, o reducir el tiempo de descanso de los rastrojos. así mismo, el trabajo de socala, tumba y quema será más prolongado para una familia con un número menor de personas aptas para esta labor. sin embargo, en otras áreas de la selva el número de chagras por familia no depende de la mano de obra disponible sino del tiempo de asentamiento de la unidad familiar en el territorio; de modo que, en las comunidades indígenas del medio caquetá, cada familia posee un número de chagras igual o mayor al número de años que lleva de haberse establecido (vélez y vélez, 1992) el tiempo se maneja en dos niveles: en el largo plazo, entre chagras, y en el corto plazo, dentro de las chagras. en el primer nivel, el conjunto de chagras con que cuenta una unidad familiar está sometido a un manejo destinado tanto a la producción actual como a la producción futura, que depende, a su vez, de la regeneración de las áreas de cultivo utilizadas en años anteriores, lo que involucra una escala temporal que varía de 3 a más de 20 162 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana años. en el segundo nivel, a partir del momento en el que se encuentra dispuesto el terreno para sembrar la chagra, se hace necesaria la administración del tiempo, para asegurar el abastecimiento suficiente de los productos vegetales que la unidad familiar demande durante el período de producción, que varía entre 1 y 4 años. el manejo del sistema itinerante de producción agrícola consiste en la realización cíclica de ocho actividades: 1) elección del terreno, 2) socala, 3) tumba y repique, 4) quema, 5) siembra, 6) cosecha, 7) rastrojo y 8) abandono (figura 2, etapas a-h). se aplican las técnicas tradicionales para el desarrollo de las etapas que requieren trabajo humano, aunque, dependiendo de la magnitud de la explotación, se puede involucrar mecanización en alguna de las fases del proceso. no se acostumbra la compra de semillas, la aplicación de insumos químicos ni la utilización de cercas. 1) elección del terreno (figura 2, etapa a): cada unidad familiar dispone de ciertas áreas dentro del territorio de la comunidad, ya sea por herencia, por compra o por adjudicación; dado que la historia del terreno es bien conocida por los ancianos y se informa a través de la tradición oral, se elige un bosque bajo o antiguamente empleado en chagras. el empleo de zonas vírgenes tiene un requerimiento especial: presentar árboles de bajo porte, en tanto que la utilización de terrenos de antiguas chagras tiene la restricción de su tiempo de regeneración, que idealmente debe estar entre 10 y 20 años. en lo posible, las chagras deben estar localizadas cerca de las viviendas; algunas de las chagras visitadas estaban ubicadas detrás de la casa de la familia, pero hubo otras a 20 ó 30 min de camino. la totalidad de las chagras visitadas se estaba en áreas de bosque de tierra firme y su tamaño varió alrededor de 1 ha. de una elección adecuada dependerá en buena medida el éxito en la producción. walschburger y von hildebrand (1988) identificaron en una comunidad indígena del río mirití los criterios aplicados para la elección del terreno, que básicamente son los mismos empleados en ciudad jitoma pero con elementos adicionales como: la composición florística del área elegida, pues si se reconocen especies dominantes alelopáticas, éstas pueden perjudicar la productividad de las plantas cultivadas; que el terreno elegido no presente un tapete denso de raicillas, pues esto trae como consecuencia una baja fertilidad del suelo y un mayor nivel de toxicidad; la distancia mínima preferida entre chagras debe ser de 500 m, para reducir las probabilidades de migración de plagas y, por último, los suelos elegidos deben ser bien drenados y no presentar humedad permanente, para evitar la descomposición de los tubérculos y raíces tuberosas. en ciudad jitoma el área de chagras está localizada cerca del poblado, pero, a diferencia de las comunidades del río mirití (walschburger y von hildebrand, 1988), la distancia entre ellas es menor. la posibilidad de construir chagras más distantes entre sí está limitada en algunos sectores, pues el territorio es recorrido por pequeñas quebradas o presenta zonas de vega inundable, no aptas para el establecimiento de chagras. sin embargo, los niveles de producción actual satisfacen las necesidades de la comunidad e incluso permiten el mercadeo de algunos productos. 2) socala (figura 2, etapa b): es una de las actividades tradicionalmente masculinas, pero en ocasiones cuenta con la participación de las mujeres. consiste en cortar con machete las plantas de estrato herbáceo y arbustivo. una persona tarda un día en socalar una hectárea de terreno, dedicándose exclusivamente a esta actividad; si dedica sólo algunas horas por jornada, puede tardar hasta 5 d en terminarla. el material vegetal que se corta se mantiene en el terreno hasta secarse, de modo que pueda usarse posteriormente como combustible para iniciar el proceso de quema; terminada la socala, sólo quedan en pie los árboles grandes. esta labor se lleva a cabo preferiblemente entre junio y septiembre, meses con menor precipitación que permiten un secado más rápido y efectivo. 3) tumba y repique (figura 2, etapa c): es la etapa que demanda mayor esfuerzo físico, por lo que se acostumbra a convocar un grupo de personas a la realización de una minga, consistente en una jornada de trabajo en la que el dueño de la chagra ofrece alimento como contraprestación a las personas que participan en la tumba. esta actividad contribuye a preservar las relaciones simbólicas, a fortalecer las relaciones sociales entre los miembros de la comunidad y, a su vez, demuestra la influencia de las oposiciones en la tradición indígena, en este caso la oposición complementaria entre lo femenino y lo masculino: el hombre y el hacha (masculinos) transforman el monte para entregárselo a la mujer, quien tendrá a su cargo el cuidado del cultivo (nieto, 1989). en esta etapa se realiza el corte de los árboles grandes presentes en la chagra, para lo que se aplican dos métodos, según la calidad de la madera: el primero corresponde a la forma tradicional, haciendo uso de hatriana-moreno et al.: dinámica del sistema agroforestal... 163 2006 chas; el segundo se aplica a árboles de maderas finas, utilizando la motosierra. cuando los árboles presentan bambas (raíces tabulares altas), se construyen andamios con troncos delgados y se aseguran con lianas, de modo que sea posible hacer el corte por la parte más delgada. la alta demanda de energía externa que implica la etapa de tumba y repique es reducida en gran medida por la aplicación del ‘efecto dominó’: así, el peso de los árboles grandes se aprovecha para tumbar otros más pequeños que se encuentren alineados y a los que se les ha hecho un tajo para facilitar y dirigir su caída. algunos troncos altos se dejan en pie, con el fin de propiciar la visita constante de aves que remuevan del terreno larvas o insectos perjudiciales para los cultivos, por lo que estos troncos cumplen la función de ‘guardianes de la chagra’. el tiempo de tumba puede durar desde 5 h, si se usa motosierra; hasta 2 d, con hacha, trabajando varias personas, o una semana, si lo hace una sola persona. una vez extraída la madera, la chagra continúa su proceso de secado, que varía de acuerdo con las condiciones climáticas, desde algunas semanas hasta 3 meses. durante el proceso de tumba se realiza la extracción de otros productos útiles encontrados en los árboles derribados, como miel y/o animales que habitan en los troncos y son aptos para consumo. una vez realizada la tumba, el proceso continúa con el repique o corte de las ramas y su acumulación en montones; éstos al secarse servirán como focos de la quema. el tiempo requerido para que el material alcance unas condiciones de secado adecuadas para la quema depende del régimen hidrológico: si es época de bajas precipitaciones, el secado puede tardar 12 semanas, mientras que en período de alta pluviosidad, el tiempo de secado puede alcanzar los 7 meses. 4) quema (figura 2, etapa d): la chagra se quema con el propósito de enriquecer el suelo con los minerales contenidos en la ceniza y reducir el brote de plantas no deseadas durante el tiempo de producción. el fuego se inicia con las ramas, hojas secas y carbón de palo, únicos elementos combustibles utilizados; es necesario iniciar el fuego en varios puntos con tizones sacados de las primeras llamas, que se distribuyen en los sitios donde el material seco está acumulado. cuando el fuego se apaga sin haber concluido la quema satisfactoriamente, es necesario reencenderlo. este proceso tarda de 1 a 3 d y se realiza generalmente durante la época seca, más o menos 2 meses antes del inicio de la temporada de lluvias. el manejo del fuego permite observar algunas relaciones con la naturaleza, pues la humedad del ambiente es un factor limitante para la propagación de las llamas, que hace necesaria una mayor atención por parte de las personas encargadas del proceso para distribuir de forma apropiada los puntos de concentración de la quema y garantizar que se lleve a cabo correctamente, de modo que se favorezca la adecuada nutrición del suelo y el desarrollo de los productos cultivados. simultáneamente, la misma humedad atmosférica es el factor que garantiza que el fuego no se extienda al resto de la selva y afecte las áreas de bosque aledañas a la chagra. aunque la temperatura puede estimular la germinación de algunas semillas, la quema, a su vez, reduce la invasión de especies secundarias (walschburger y von hildebrand, 1988). 5) siembra (figura 2, etapa e): es la etapa más compleja del manejo de la chagra pues implica un manejo estricto del tiempo y del espacio. esta fase es desarrollada principalmente por las mujeres y se realiza de manera intermitente: se va sembrando en diferentes tiempos para garantizar que se pueda cosechar con cierta constancia, sin acumular cantidades que puedan desperdiciarse (tabla 1). la yuca es el producto más importante, por ello se siembra con mayor densidad a partir de estacas seleccionadas. esta planta es el ‘alma de la chagra’: la chagra vive mientras dé buenas cosechas de yuca. la propagación vegetativa se hace además con la piña, el plátano, el ñame, la batata y la caña de azúcar; este tipo de propagación, adoptada desde hace cientos de años, facilita el proceso de domesticación, selección de mejores plantas, fijación de los mejores cruzamientos intra e interespecíficos y permanencia de los genotipos originales, sin que con ello se pierda la capacidad de reproducción sexual y la diversidad que de ella se deriva (peroni y martins, 2000). las especies de árboles frutales se siembran usando semillas que provenientes de otras chagras en producción o directamente de la selva. en las primeras etapas de la chagra se realizan siembras simultáneas de varios productos, como yuca, plátano, piña y caña de azúcar (figura 3). posteriormente, se siembran los demás productos en diferentes intervalos de tiempo durante el período productivo, aunque algunos se siembran permanentemente para mantener su cosecha durante todo el año (tabla 1). no se emplean agroquímicos; los únicos elementos fertilizantes empleados son los residuos de la quema, que determinan la distribución de algunas especies 164 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana producto nombre huitoto primeras etapas año 1 año 2 año 5 a s o n d e f m a m j j a s o n d e f m a m j j a s o n d e f m a m j j a s o n d abrir nueva chagra piña rosille yuca brava jue yuca dulce fareca plátano ógodo banano ógodo caña de azúcar gononoki maíz bellado tabaco diona ají jifigi lulo lulo ñame acaiji maní mazaca batata refigi zapayo mamogoji tomate tomate pimentón naimegojifiji albahaca jaibiki chontaduro jumeki uva caimarona firicoji maraca-cacao musedo copuazú copuazú guamo jizaño caimo jificoyi humarí necazi etapas socala tumba quema siembra cosecha tabla 1. dinámica anual de las principales plantas cultivadas en las chagras de los huitotos de ciudad jitoma (amazonas). dentro de la chagra, como el tabaco, las plantas medicinales, las hortalizas y algunos frutales, pues se prefiere sembrarlos donde haya acumulaciones de ceniza, cuya composición de minerales favorezca el crecimiento de la planta. en particular, para obtener plátano de mejor calidad se siembran los colinos en donde previamente se ha depositado el carbón de palo producido en la quema. van der hammen y rodríguez (1996) reconocieron patrones determinados principalmente por simbolismos –plantas con carácter femenino no tienen la misma distribución que las plantas masculinas– o por conveniencia para el desarrollo del cultivo –un anillo externo de una variedad de yuca tóxica no comestible que funciona como amortiguadora de plagas–, lo que modifica la visión de desorden aparente de los cultivos. no se observaron plagas que afecten significativamente la producción. en algunas chagras se evidencia la asociación de una larva formadora de agallas en las hojas de yuca, pero su presencia no afecta el tamaño ni la calidad de la raíz y tampoco parece afectar la salud de otras especies cultivadas, razón por la que no se hace necesaria la aplicación de plaguicidas. 6) cosecha (figura 2, etapa f ): las cosechas producidas en la chagra se consumen en su mayoría dentro del núcleo familiar; los productos cosechados se almacenan en cantidades acordes con el número de personas (figura 2, f, q, r). la yuca constituye el producto fundamental, por ser una fuente importante de carbohidratos; con ella se elaboran productos característicos de las culturas locales, como el casabe, la farinha y la caguana, bebida ritual a base de jugo de frutas y almidón de yuca. eden (1980) reporta la composición de un cultivo típico huitoto en el medio caquetá de tal manera que la yuca representa el mayor porcentaje de plantas cultivadas en la chagra (83,5%), seguido por la piña (7,5%), y la coca (3,5%). en ciudad jitoma, como en el resto de la amazonia, la yuca es el cultivo más importante y su triana-moreno et al.: dinámica del sistema agroforestal... 165 2006 presencia es indispensable en la chagra para satisfacer la constante demanda de la comunidad; sin embargo, tanto la proporción de los cultivos como la diversidad varían con el tiempo (tabla 1) y dependen del ciclo de crecimiento de cada especie y de las condiciones físico-químicas del terreno, condicionadas a su vez por la calidad de la quema (walschburger y von hildebrand, 1988). la yuca es el indicador del tiempo de producción de la chagra: así, cuando las concentraciones de nutrientes del suelo se han reducido al punto en que la producción de yuca desmejora, es el momento de dar paso a la fase de rastrojo, con producción de frutales en el largo plazo, y a la posterior regeneración del bosque. los excedentes, tanto de yuca como de otros productos como piña y plátano, son comercializados en leticia (figura 2, etapas y, z). con 20 plantas de yuca se produce un bulto y medio de tubérculo, de los cuales uno se vende en el mercado de leticia; la piña se cosecha en la temporada seca, de agosto a octubre. en cuanto al plátano, se producen diferentes variedades, cuyo precio por racimo depende del número de unidades que tenga; la más comercializada es el hartón. durante el tiempo de siembra y cosecha se produce el desarrollo de plantas no deseadas, que hace necesario el deshierbe permanente. este procedimiento es realizado principalmente por las mujeres, en quienes recae el cuidado del cultivo, y se lleva a cabo al menos tres veces al mes. se presenta la regeneración vegetativa de algunas especies no comestibles, a través de retoños de estacas subterráneas. éste es el caso de los platanillos (calathea sp.), una de las primeras especies en regenerarse; otros bejucos y palmas (geonomasp.) también presentan este comportamiento, mientras que la regeneración reproductiva se da por semillas dispersadas por aves o por el banco de semillas. su germinación se estimula por la quema o por una mayor recepción de luz, ya que la apertura de un gran claro en el bosque favorece la regeneración de especies heliófilas depositadas por la lluvia de semillas. el deshierbe es una actividad indispensable durante el tiempo de siembra y cosecha, pues en esta etapa sucede regeneración, tanto vegetativa como reproductiva, de plantas que generan competencia por recursos dentro de la chagra. esta circunstancia hace necesario el deshierbe constante, para disminuir la interferencia por pérdida de nutrientes y la competencia por luz, que pueden perjudicar el desarrollo de las plantas útiles 7) rastrojo (figura 2, etapa g): después de cumplido el período de producción de cultivos transitorios, que dura de 4 a 5 años, los árboles productores de frutos comestibles son mantenidos y continúan proporcionando cosechas en el largo plazo; entre estos árboles frutales se encuentran: la uva caimarona (pourouma cecropiifolia), el copoazú (theobroma grandiflorum), el cacao (theobroma cacao), la guama (ingaspp.), el chontaduro (bactris gasipaes), el humarí (poraqueiba cericea) y la surva o huanzoco (couma macrocarpa) (figura 2, l). este espacio tiene importancia como sitio de cacería (figura 2, etapa m), ya que durante la época de fructificación los animales son atraídos, no sólo por la abundancia de alimento en el rastrojo, sino también porque coincide con la época de escasez de frutos silvestres, lo que los obliga a desplazarse hasta los frutales cultivados (walschburger y von hildebrand, 1988). 8) abandono (figura 2, etapa h): cuando disminuye la producción de los árboles frutales y de los principales cultivos por la proliferación de especies arbóreas y herbáceas no consumibles que reducen la disponibilidad de luz y nutrientes, la chagra entra en una etapa de recuperación. cuando el tiempo de descanso del terreno excede los 20 años, ocurre la regeneración natural del bosque, lo que implica el desplazamiento de los frutales cultivados y las especies secundarias. durante el proceso sucesional, el suministro de materia orgánica al suelo, a partir de la hojarasca y de restos animales, permite la recuperación de la calidad nutricional del área de uso agrícola. como lo destaca swift (1997), esta práctica denota que en la tradición indígena de uso de la tierra hay conciencia de que la acción del medio ambiente regula favorablemente los niveles de recursos que estarán disponibles para cultivos posteriores. el resultado final de este proceso de regeneración será la obtención de un bosque maduro, que puede ser elegido para abrir de nuevo una chagra, reiniciando el ciclo de uso de la tierra en la selva amazónica. otras actividades productivas el autoabastecimiento para las familias de ciudad jitoma está representado no sólo por el producto de la chagra sino también por la caza, la pesca y diversas labores que algunos de los habitantes realizan fuera de la comunidad, como carpintería, fabricación de artesanías, pesca y prestación de servicios en calidad de mano de obra en las comunidades rurales y/o urbanas (figura 2, etapa v). a continuación se presenta la descripción de algunas de estas actividades: 166 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana 1) extracción maderera (figura 2, etapa k): esta actividad se deriva del proceso de tumba de la chagra. por lo general, en los sitios elegidos para abrir la chagra hay árboles de madera fina, cuya extracción frecuentemente se hace ‘entrando a medias’, es decir, cuando el dueño de la chagra no tiene la maquinaria requerida para el corte, se establece una alianza con otra persona que aporta la motosierra; el dueño de la chagra proporciona el combustible y la madera se reparte equitativamente entre los dos. parte de la madera procedente de las chagras se utiliza en la comunidad para la construcción de viviendas, canoas, herramientas para caza, pesca y utensilios de uso doméstico o ritual, aunque una parte importante se vende en leticia. 2) extracción de frutales del bosque: los frutos de la amazonia se clasifican en dos grandes grupos: frutos cultivados, que corresponden a los presentes en los rastrojos, y frutos extraídos del bosque, que crecen en la selva no intervenida. los principales frutos extraídos de la selva son la surva (couma macrocarpa), el asahí (euterpe precatoria), el huito (genipa americana), el aguaje (mauritia flexuosa) y el milpesos (oenocarpus bataua) (pulido y cavelier, 2001). estos frutos se recolectan principalmente para consumo familiar y aunque, en comparación con los frutales cultivados, no tienen gran representatividad en el mercado, son comercializados en leticia, lo que representa otra fuente de ingresos para el núcleo familiar (figura 2, etapa j). recursos animales la caza y la pesca son las principales formas de adquisición de productos de origen animal para el consumo de la familia indígena (figura 2, etapas i y n). las jornadas de caza se realizan dos o tres veces a la semana y pueden durar de 8 a 12 h; durante el día se puede realizar la caza de micos y aves o en la noche, la caza de armadillos (dasypussp.), borugas (agouti paca), dantas (tapirus terrestris) y otros mamíferos. en el año varía el producto de la caza según los períodos de fructificación de los árboles, de modo que en la época de las ‘pepas’ abundan los micos y las aves, mientras que el jabalí y el cerrillo son capturados principalmente después de la cosecha de frutos; la boruga, la danta y el armadillo se cazan durante todo el año. además, se aprovechan las cosechas de la chagra para la caza: por ejemplo, se cazan armadillos y cerrillos en la cosecha de piña y roedores en la de yuca. la pesca se realiza durante todo el año. la técnica más aplicada es la atarraya; se usa también el barbasco, aunque con una baja frecuencia, pues para un mismo cuerpo de agua debe transcurrir un lapso prudencial de tiempo entre una y otra aplicación para permitir la recuperación de las especies afectadas por la toxicidad de esta preparación. además es usual la caza de tortugas, como la charapa (podocnemis expansa) y otras especies. algunas familias crían animales domésticos para su propio consumo, por lo que hay abastecimiento de huevos, pollo y patos. la práctica de la ganadería es incipiente, con unas pocas reses que pertenecen a toda la comunidad. los productos que se obtienen de éstas son distribuidos entre las familias, al igual que su cuidado, ya que se mantienen en potreros cercados de propiedad comunitaria (figura 2, o). aprovechamiento todos los productos cultivados en la chagra o extraídos de la selva son administrados por el núcleo familiar, cuyos miembros deciden su destino (figura 2, q). cada producto se almacena durante algún tiempo, hasta que se decide su consumo directo (figura 2, t) o su transformación y venta dentro de la comunidad (figura 2, s, u) o su transporte a leticia para ser comercializado (figura 2, eapas y, z ). con el dinero generado a partir del manejo de la chagra y de las demás actividades productivas hay quienes destinan algún porcentaje para ahorro (figura 2, etapa w) y con lo demás se compran algunos productos, como granos, aceite, leche, sal, utensilios de cocina, herramientas, vestido, calzado y electrodomésticos, y se costean algunos servicios, como energía eléctrica, educación, salud y transporte (figura 2, etapa x). productos como enlatados, comestibles, sal y bebidas, se adquieren en leticia y se transportan a la comunidad para ser vendidos. dentro de la comunidad se usan las mismas unidades monetarias que en leticia, es decir, el peso colombiano y el real brasilero. otras comunidades es importante resaltar que el manejo de las chagras depende, no sólo de las condiciones locales y las tradiciones de cada comunidad indígena, sino que en gran medida la influencia del ‘blanco’ ha logrado determinar el manejo y la producción agrícola indígena; por ejemplo, en el sistema agroforestal modificado que se aplica actualmente en la comunidad ticuna de palmeras, localizada cerca al parque natural nacional amacayacu sotriana-moreno et al.: dinámica del sistema agroforestal... 167 2006 bre la margen del río amazonas, las condiciones locales hacen que sólo se realice la quema en el momento de la primera apertura de una chagra, ya que, por su cercanía al río, la composición de nutrientes de origen aluvial que presenta el suelo proporciona un sustrato suficientemente enriquecido, haciendo que la quema sea utilizada más como una forma de despejar el terreno que como un aporte de nutrientes al suelo. la intervención del hombre blanco en las técnicas de manejo es notable en procesos como la regeneración; así, en la actualidad se aplica la reforestación con plántulas de especies nativas germinadas específicamente para tal fin. con el propósito de mejorar la competitividad en el mercado, en san martín de amacayacu se han introducido cultivos como el cacao, cuya mayor capacidad de producción se encuentra en la región andina o en la orinoquia. en este sistema, la fase de rastrojo se convierte en un monocultivo de algún frutal, como el copoazú, con el que se pretende abastecer las demandas de un mercado que ejerce presión para que la comunidad cumpla con una producción determinada; esta presión y las fluctuaciones en el mercado pueden, a largo plazo, modificar drásticamente las técnicas de cultivo tradicionales de la amazonia. tal parece ser la tendencia en la amazonia ecuatoriana, en donde cultivos perennes, como el café, y anuales, como el arroz y el maíz, han aumentado su extensión con el paso de los años (bilsborrow et al., 2004). en el trapecio amazónico colombiano, estas modificaciones en las técnicas tradicionales de cultivo inducidas por el hombre blanco, aunque bienintencionadas, han llevado nuevos problemas agronómicos a las comunidades indígenas, aún sin soluciones evidentes, pues desafortunadamente con ellas se ha promovido la proliferación de algunas enfermedades propias de los cultivos introducidos. las condiciones singulares de la amazonia, unidas al conocimiento indígena de la selva, han posicionado al sistema de chagras como la forma más efectiva de producción agrícola en esta región, pues se aprovechan los recursos que la selva ofrece, sin pretender inducir cambios permanentes, sin utilizar insumos agrícolas externos y garantizando la recuperación de las áreas de uso; contrario a lo que ocurre con los sistemas de producción de los colonos, quienes han tratado de implantar en la selva amazónica las formas de cultivo aplicadas en sus regiones de origen, dejando como resultado áreas de deforestación irrecuperables, además de inversiones energéticas muy altas para compensar el estado nutricional de los suelos (acosta et al., 1997). la combinación de los métodos aplicados en el manejo de chagras está adaptada exclusivamente a las condiciones de la selva amazónica. es así como los intentos de implantar técnicas de cultivo que resultan exitosas en otras regiones han traído consecuencias desfavorables en la amazonia, aun cuando se trate tan sólo de hacer leves modificaciones al sistema tradicional, como es el caso de la comunidad ticuna de palmeras. tratar de establecer el sistema de chagras en otras regiones naturales o las técnicas aplicadas en alguna de sus etapas también puede ser negativo, a pesar de su perfecto funcionamiento en la selva. la organización en surcos paralelos dada en los cultivos del interior del país se debe a la dependencia de un sistema de riego y drenaje y a la necesidad de recoger toda la cosecha en un mismo momento; por estas razones no se podría aplicar la forma de siembra que se hace en las chagras, donde las condiciones de precipitación y humedad proveen el agua suficiente para el desarrollo de los cultivos y las condiciones de drenaje del suelo se han seleccionado desde la primera etapa de preparación del terreno. los procesos de tumba y quema serían especialmente desfavorables para ecosistemas diferentes a la selva amazónica pues, en el caso de la tumba aplicada a otra región, una menor densidad de vegetación aledaña no aseguraría la provisión suficiente de semillas para regenerar el área tumbada y, en el caso de la quema, una menor carga de humedad en la atmósfera propiciaría la extensión del fuego, ocasionando incendios forestales que pueden ser incontrolables y traer consecuencias nefastas. adicionalmente, no hay que olvidar que la intención fundamental de la construcción de una chagra es la subsistencia de la familia indígena, mientras que los cultivos del interior del país tienen una intención comercial (bishop, 1982; hecht, 1982), razón por la que los agricultores no estarían dispuestos a permitir tiempos tan extensos de recuperación del ecosistema como los aplicados en el sistema de chagras. conclusiones el cultivo de la chagra, como actividad cotidiana para las comunidades indígenas amazónicas, ha adoptado técnicas derivadas de un largo proceso de adaptación a las condiciones propias de la selva. el conocimiento adquirido por la aplicación de este sistema de producción agrícola a lo largo de muchos años, convierte a la chagra en la base de la economía en las comunidades indígenas del amazonas. esta experiencia se manifies168 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana ta en el uso sostenible de la selva, pues de ella se toman todos los elementos necesarios para la subsistencia, pero se le da un manejo tal que permite la recuperación de estos recursos e, incluso, un aprovechamiento paralelo al proceso de recuperación, como sucede en los rastrojos, que se convierten en sitio de recolección y caza mientras ocurre la regeneración de la antigua área de cultivo. las técnicas aplicadas en cada etapa del proceso productivo se han ido depurando en lo relativo al trabajo mismo, a las relaciones con el entorno y a las relaciones sociales, tanto dentro como fuera de la comunidad. a pesar de la exhuberancia de la selva, hay conciencia de que los recursos que ella ofrece son limitados, en particular en las áreas de uso intensivo. la forma actual de administración del espacio y del tiempo permite tener sitios que abastecen de forma suficiente a los núcleos familiares, tanto en la tierra como en el agua, y que además no requieren desplazamientos a sitios alejados, reduciéndose el consumo de energía en la adquisición de alimento. el manejo que se da a estas áreas hace posible que con el paso del tiempo puedan seguir aprovechándose con la misma intensidad. en definitiva, el sistema de producción aplicado en ciudad jitoma está determinado, tanto por las condiciones ambientales de la selva amazónica, como por el conocimiento y la tradición que estas mismas condiciones han generado en las comunidades indígenas a través de los siglos. la cercanía a la zona urbana ha tenido importancia en la economía, en especial en los procesos comerciales, pero no hay gran influencia del hombre blanco en el desarrollo mismo de la producción agrícola, que es la base de la subsistencia de la comunidad y se mantiene fiel a las tradiciones indígenas, asegurando un manejo sostenible de los recursos de la selva. agradecimientos al departamento de biología de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, en particular al profesor orlando vargas por su valiosa orientación. a la universidad nacional de colombia, sede leticia, por el apoyo brindado a los autores. a los habitantes de ciudad jitoma y en ella muy especialmente a la familia garcía tejada y a sebastián guetty. a víctor ángel pereira y demás habitantes de la comunidad de san martín de amacayacu. a don pedro y a estanislao, en la comunidad de palmeras. a nancy murillo y rosalba jordán, funcionarias del parque natural nacional amacayacu. a leonidas triana, por su orientación para la elaboración del modelo del sistema de producción de ciudad jitoma y a los evaluadores, por la revisión crítica del manuscrito. literatura citada acosta, l.e., c.a. salazar, n.r. anzola, g. fajardo, c. arias y c. torres. 1997. estructura y dinámica social, cultural y económica del área pat. pp. 267-364. en: instituto geográfico agustín codazzi (ed.). zonificación ambiental para el plan modelo colombo-brasilero (eje apaporis-tabatinga: pat). editorial linotipia bolívar, bogotá. bilsborrow, r.e., a.f. barbieri y w. pan. 2004. changes in population and land use over time in the ecuadorian amazon. acta amazónica 34, 635-647. bishop, j.p. 1982. sistemas agroforestales para el trópico húmedo al este de los andes. pp. 423-436. en: hecht, s.b. (ed.). amazonia. investigación sobre agricultura y uso de tierras. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali. eden, n.j. 1980. a traditional agro-system in the amazon region of colombia. pp. 509 517. en: furtado, j.i. (ed.). tropical ecology and development. proceedings of the fifth international symposium of tropical ecology, 16 21 de abril de 1979, kuala lumpur (malasia). international society of tropical ecology, kuala lumpur. eslava r., j.a., v.a. lópez y g. olaya. 1986. los climas de colombia (sistema de caldas-lang). atmósfera 7, 41-77. hecht, s.b. 1982. los sistemas agroforestales en la cuenca amazónica: práctica, teoría y límites de un uso promisorio de la tierra. pp. 347-390. en: hecht, s.b. (ed.). amazonia. investigación sobre agricultura y uso de tierras. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali. jimeno, m. 1991. diversidad cultural y medio ambiente. etnoecología 3,8-19. murillo, j.c. 2001. participación indígena y territorio: ordenamiento territorial en leticia. universidad nacional de colombia, leticia. nieto g., j.a. 1989. el espacio ordenado: una manifestación de las relaciones culturales en el medio ambiente (apropiación de recursos en la comunidad indígena de villa azul en el medio río caquetá). pp. 281-289. en: ángel, m, p. gómez y m.a. roldán (eds.). memorias de los simposios sobre lingüística, selvas tropicales y ecología. instituto colombiano de antropología e instituto colombiano de cultura, bogotá. nugkuag, e. 1991. autodesarrollo indígena. etnoecología 3,29-31 peroni, n. y p.s. martins. 2000. influência da dinâmica agrícola itinerante na geração da diversidade de etnovariedades cultivadas vegetativamente. interciencia 25, 22-29. pinilla, a. 1996. aproximación al conocimiento etnobiológico de la avifauna en la comunidad uitoto del km 11, leticia, amazonas. trabajo de grado. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. preuss, k.t. 1994. religión y mitología de los uitotos. volumen 2. introducción a los textos. editorial universidad nacional de colombia, instituto colombiano de cultura (colcultura), instituto colombiano de antropología y corporación colombiana para la amazonia araracuara, bogotá. pulido, m.t. y j. cavelier. 2001. comercialización de productos vegetales no maderables en los mercados de leticia y florencia, triana-moreno et al.: dinámica del sistema agroforestal... 169 2006 amazonia colombiana. en: duivenvoorden, j.f., h. balslev, j. cavelier, c. grandez, h. tuomisto y r. valencia (eds.). evaluación de recursos vegetales no maderables en la amazonia noroccidental. institute of biodiversity and ecosystem dynamics, universiteit van amsterdam, amsterdam. rangel, e. y b. luengas. 1997. clima aguas. pp. 47-68. en: instituto geográfico agustín codazzi (ed.). zonificación ambiental para el plan modelo colombo-brasilero (eje apaporis-tabatinga: pat). editorial linotipia bolívar, bogotá. swift, m.j. 1997. the biological management of soil fertility as a component of sustainable agriculture: perspectives and prospects with particular reference to tropical regions. pp. 137-159. en: brussaard, l. y r. ferrera (eds.). soil ecology in sustainable agricultural systems. lewis publishers, new york. van der hammen, m.c. y c.a rodríguez. 1996. sembrar para nietos y bisnietos. manejo de la sucesión forestal por los indígenas yukuna-matapí de la amazonia colombiana. cespedesia 21,257-270. vélez, g.a. y a.j. vélez. 1992. sistema agroforestal de ‘chagras’ utilizado por las comunidades indígenas del medio caquetá (amazonia colombiana). colombia amazónica 6,101-134. walschburger, t. y p. von hildebrand. 1988. observaciones sobre la utilización estacional del bosque húmedo tropical por los indígenas del río mirití (amazonas, colombia). colombia amazónica 3, 51-67. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e received for publication: july 29, 2022. accepted for publication: november 25, 2022 doi: 10.15446/agron.colomb.v40n3.103969 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, medellín (colombia). 2 facultad de minas, universidad nacional de colombia, medellín (colombia). 3 centro nacional de investigaciones en banano-cenibanano, carepa (colombia). 4 grupo de investigación fitotecnia tropical, universidad nacional de colombia, medellín (colombia). * corresponding author: emaciase@unal.edu.co agronomía colombiana 40(3), 353-363, 2022 abstract resumen fusarium wilt is the greatest threat to musaceae production worldwide; remote sensing techniques based on ref lectance spectroscopy are proposed for its detection. the spectral response of leaves of healthy plants and plants infected with fusarium oxysporum f. sp. cubense race1 (foc r1) from two banana cultivars during the incubation period of the disease were characterized. spectra of 400-1000 nm were measured in healthy and foc r1-infected plants on gros michel (gm: susceptible) and williams (w: resistant) bananas with an ocean optics hr2000+ portable spectrometer. similar general patterns were obtained in the spectra for both cultivars for the vis, around 25% in the green region, but, as the foliar development progressed, ref lectance decreased throughout the entire spectral range, close to 12.5% (green region of vis range) on leaf 4 of both. four wavelengths were discriminant for the healthy plants in the cultivars. additionally, ref lectance increased in the infected plants in the incubation period throughout the range, decreasing rapidly once the first visible symptoms appeared. the results suggested that an increase in ref lectance at discriminating wavelengths can be used to diagnose diseased plants in the asymptomatic period, and a rapid decrease in this suggests the onset of the symptomatic phase. la marchitez por fusarium es la mayor amenaza para la producción mundial de musáceas, para su detección se proponen técnicas de detección remota basadas en espectroscopía de ref lectancia. se caracterizó la respuesta espectral de hojas de plantas sanas e infectadas con fusarium oxysporum f. sp. cubense raza1 (foc r1) en dos cultivares de banano, durante el periodo de incubación de la enfermedad. se midieron los espectros de 400-1000 nm en plantas sanas e infectadas con foc r1 de banano gros michel (gm: susceptible) y williams (w: resistente) con un espectrómetro portátil ocean optics hr2000+. se obtuvieron patrones generales en los espectros similares para ambos cultivares en el vis, alrededor al 25% en la región del verde, pero al avanzar el desarrollo foliar disminuyó la ref lectancia en todo el rango espectral, cerca al 12.5% (región verde del rango vis) en la hoja cuatro de ambos. cuatro longitudes de onda fueron discriminantes para plantas sanas en los cultivares. adicionalmente, la ref lectancia aumentó en las plantas infectadas en el periodo de incubación en todo el rango, disminuyendo rápidamente una vez se presentaron los primeros síntomas visibles. los resultados sugirieron que un aumento de la ref lectancia en longitudes de onda discriminantes puede usarse para diagnosticar plantas enfermas en el periodo asintomático y una rápida disminución sugiere el inicio de la fase sintomática. key words: early detection, spectrum, vascular disease, fungus, fusarium wilt. palabras clave: detección temprana, espectro, enfermedad vascular, hongo, marchitez por fusarium. spectral behavior of banana with foc r1 infection: analysis of williams and gros michel clones comportamiento espectral de banano con infección de foc r1: análisis de clones williams y gros michel estefanía macias-echeverri1*, lilliana maría hoyos-carvajal1, verónica botero-fernández2, sebastián zapata-henao3, and juan carlos marín-ortiz4 introduction plants are the main source of food for humans and animals worldwide (ratnadass et al., 2012; barbedo, 2013). however, during cultivation, they are affected by different types of diseases that reduce production and quality and, therefore, decrease their economic value (dordas, 2008; martinelli et al., 2015). plant infections in the agricultural and food sectors have been reported to account for more than 30% of total production losses in most developing countries (rizzo et al., 2021). losses can be reduced or eradicated through early detection, monitoring and management of https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n3.103969 mailto:emaciase@unal.edu.co pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 354 agron. colomb. 40(3) 2022 diseases (zhang et al., 2019). to date, studies have reported that there are more than 50,000 plant diseases worldwide, parasitic and non-parasitic (pimentel, 2011). plantains and bananas are fundamental in the diet of african and latin american countries. in the world, only 15% of the total production is exported to non-producing regions and the remaining product is traded in national markets for local consumption (varma & bebber, 2019). for 2019, world banana exports, excluding cooking bananas, reached a maximum of 20.2 million t, with this product being fourth in consumption worldwide after wheat, rice, and corn (fao, 2020). the disease known as banana fusarium wilt, or fusariosis, is a disease caused by fusarium oxysporum f. sp. cubense race 1 (foc r1), which has more recently been intensified by foc tropical race 4 (foc tr4) in cavendish banana (wang et al., 2020), recently classified as fusarium odoratissimum by maryani et al. (2018), who currently consider this the greatest threat to global production of musaceae in general. it is a disease in which the pathogen invades, colonizes, and blocks the xylem vessels of the roots and interrupts the translocation of water and nutrients, causing severe wilting (li et al., 2014). its typical symptoms include yellowing and wilting of the leaves, vascular discoloration within the rhizome and pseudostem, and death of the infected plant (ploetz, 2006). there is no known effective chemical control to treat this fungus, and, since it is a vascular pathogen, its detection and diagnosis are complex. in recent decades, the development and application of various non-invasive techniques for plant disease detection that is sensitive, consistent, fast, and cost-effective have increased (zhang et al., 2019). the most popular are: f luorescence spectroscopy, visible/near-infrared spectroscopy (vis/nir), f luorescence imaging, and hyperspectral imaging (sankaran et al., 2010). several studies have already been carried out regarding spectroscopy, especially with the use of vis radiation in the detection of diseases in symptomatic plants (mahlein et al., 2013, abukhalaf & salman, 2014; szuvandzsiev et al., 2014, thomas et al., 2018). some of this research has focused on early detection of plant diseases (marín et al., 2018) and detection of diseases that can “mask” symptoms (abdulridha et al., 2019). knowing the location, extent, and severity of the appearance of diseases and pests is essential to guide phytosanitary procedures. conventional monitoring and diagnosis of diseases and pests in the field are laborious, subjective, and generally inefficient, while remote sensing techniques can monitor plant diseases and pests on a large scale and early (mahlein, 2016). vascular-type diseases, such as fusarium wilt, are difficult to detect early. other types of diseases, such as localized or superficial ones, can be detected with the observation of symptoms; however, for vascular-type diseases, visible symptoms indicate that the fungus or pathogenic organism has already invaded the vascular tissue (garcía-bastidas et al., 2020). by observing interactions between the pathogen and hosts, a variety of symptoms and damage to plants can be identified, providing a basis for monitoring with remote sensing (zhang et al., 2019). however, early detection requires the ability to identify those characteristics that make each infection unique, even in the absence of external symptoms. the behavior of healthy plants must be compared with that of diseased plants for successful diagnoses (zhang et al., 2012). an early detection system based on spectroscopy techniques can reduce losses in crops with more speed, sensitivity, and selectivity by avoiding propagation of diseases, avoiding the sowing of plants carrying the pathogen, and avoiding the need to destroy samples for analysis (chaerle & van der straeten, 2000). the main objective of this research was to characterize the spectral response of healthy plants and plants infected with foc r1 from two banana groups (one susceptible and one resistant) using ref lectance spectroscopy during the incubation period of the infection. materials and methods plant material and location gros michel (gm) and williams (w) banana plants of in vitro origin were purchased from a commercial nursery. the study was carried out at the universidad nacional de colombia, medellin campus. twenty ml of a general hydroponic solution formula were used every 8 d, containing (milli-equivalents): no3 (12.0), po4 3(1.0), k (1.7), mg (1.5), ca (2.8) and so4 2(0.5), and micro-equivalents of fe (70.0), mn (18.0), zn (7.7), cu (1.5), b (27.5), and mo (0.5). the plants were planted in 2 kg nursery bags, with a 1:1 mixture (v/v) of peat (mikskaar mks1) and coconut fiber (commercial products) as substrate. the internal environmental conditions in the greenhouse during the experiment were: average temperature of 32°c and 80% relative air humidity. microorganisms the varonesa strain of foc r1 was used, provided by the centro de investigaciones del banano (cenibanano) pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 355macias-echeverri, hoyos-carvajal, botero-fernández, zapata-henao, and marín-ortiz: spectral behavior of banana with foc r1 infection: analysis of williams and gros michel clones and isolated from symptomatic pseudostems of manzano banana (aab) plants collected from the “varonesa” commercial farm (7º63’23’’ n, 76º36’20’’ w) in urabá, colombia. plant inoculation the foc r1 varonesa strain was multiplied in a potato dextrose agar (pda) culture medium. after 7 d of growth, its surface was washed with sterile, distilled water to obtain a suspension with a concentration of 1x106 conidia/ml. for the infection, the methodology proposed by jie et al. (2009) was used: when the plants reached the 1030 development stage according to the bbch scale, a scalpel was used to make a cut at the base of the root of each plant, which was immediately inoculated with 15 ml of the conidia suspension. spectroscopy ref lectance spectra were obtained with a usb2000+ portable spectroscope (ocean optics, largo, fl) with an hl2000-hp tungsten halogen light source (wavelength range 360-2400 nm), a model ws-1 diffuse ref lectance standard (ref lectivity > 98% in the 250-1,500 nm range), and a qr600-7-vid-125f 600 µm premium grade ref lectance probe (ocean optics, largo, fl, usa). the measurements were taken in a closed environment when the plants had five functional leaves with the optical fiber on the adaxial surface of the leaf, obtaining three spectra for each leaf. the integration time was 6 s, with an average of 5 readings per measurement and an “interval time” of 2000 µs. the time range of the measurements corresponded to the incubation period of the disease, defined as that from inoculation to the development of the first symptoms. statistical analysis a completely randomized design was used to compare two treatments: susceptible (gm) and resistant (w) plants, both inoculated with foc r1 and uninoculated. ref lectance measurements were taken every 2 d after infection. four data sets with 140 spectra each (28 leaves per treatment) were collected for each sampling day (560 spectra/sampling day). spectra with noise, distortion or reading errors were eliminated. the selection for removal was confirmed with an analysis of outliers identified in a principal component analysis (pca) without data pretreatment. the variant normal standard transformation (snv) provided good grouping of the plants in the treatments according to the results of the tests. after pretreatment, the data were analyzed with the relief-type classification algorithm and with the wavelengths that had the greatest weight. a linear discriminant analysis (lda) was performed for the classifications. all analyses were performed with the software r-project® version 4.1.2 (de mendiburu, 2022). results difference in the spectral response of healthy williams and gros michel banana plants the general behavior of the ref lectance of both cultivars was similar in the vis spectrum; however, the w had a lower ref lectance in the nir range. a detailed analysis showed that the spectral response of the leaves varied according to the stage of development. the first leaf, with an expanding leaf lamina (according to the bbch 1000 scale), had a higher ref lectance, around 25% in the vis for both, with respect to the rest of the leaves. however, in the nir, the values increased by 87% for w and 75% for gm. as the stage of the leaf development advanced to other positions (2nd, 3rd, and 4th leaves), the ref lectance decreased throughout the entire spectral range, to values close to 12.5% in leaf 4 in both clones (fig. 1a-b). the relief type classification algorithm defined a greater weight (0.10) for four ref lectance regions. this algorithm “assumes” that these variables are strongly relevant if they easily distinguish between two observations of different classes, that is, between gm and w in this specific case (fig. 1c). the wavelengths selected from the relief-type algorithm in the discriminant analysis correctly classified 98% of the plants in the early plant development stages (fig. 1d). spectral response of healthy plants and plants infected with foc r1 figure 2 shows the spectral response of leaves from healthy banana plants and plants inoculated with foc r1 from 7 d post-inoculation (dpi). no change was observed in the average ref lectance spectra during the first week. in the gm (susceptible) plants inoculated with foc r1, ref lectance increased during the incubation period of the disease (fig. 2a-c) in the entire range of the measured spectrum, exceeding 50% in the vis range and 96% in the nir range, as compared to the uninoculated plants. once the symptoms of the disease became visible, i.e., after the incubation period was over, the ref lectance rapidly decreased throughout the entire spectral range (fig. 2d). for w (resistant), the spectral response of the leaves of healthy plants inoculated with foc r1 did not show significant variation during the pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 356 agron. colomb. 40(3) 2022 r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) 1st leaf 2nd leaf 3rd leaf 4th leaf a r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) 1st leaf 2nd leaf 3rd leaf 4th leaf b w ei gh t 0.05 0 0.10 0.15 0.20 1000800600400 wavelength (nm) c c ou nt 1 0 2 3 4 1 0 2 3 4 5 2.50-2.5 d correctly classified = 98% w ill ia m s g ro s m ic he l figure 1. spectral response with healthy williams and gros michel banana plant leaves at 8 weeks of age. a) reflectance spectra of the first four leaves measured in the williams; b) reflectance spectra of the first four leaves measured in the gros michel; c) weights defined by the relief type algorithm for all wavelengths in the measured range (400-1000 nm); d) linear discriminant analysis using the evaluated plant as discrimination classes. first 21 dpi (fig. 2e-g); however, ref lectance decreased throughout the range starting at the fourth week (fig. 2). relationship between the spectral response and the intensity of vascular wilt symptoms in gros michel plants susceptible to foc r1 table 1 shows the spectral response to foc r1 of a group of leaves and its evolution in symptoms in gm banana plants. from the spectral point of view, three states were denoted in the vis: a first, basal state (category 0), a second state of ref lectance elevation resulting from the loss of photosynthetic pigments (categories 1, 2, 3 and 4), and a third state for a drop in ref lectance to minimum values throughout the measured range (categories 5 and 6) (fig. 3). category 0 had a ref lectance of 13% in the vis, a basis for comparison of the evolution of subsequent responses, which corresponds to an uninoculated plant. after 10 dpi and until day 27, categories 1, 2 and 3 had a spectral response in the vis that increased up to 70%. the leaves remained active but ref lected most of the incident energy, which was observed until category 4. once category 5 was reached, the ref lectance had a value of 63% in the vis, which rapidly decreased over 48 h, reaching 3% (category 6), indicating that the organ was not functional. ref lectance differed in the nir (700 to 1000 nm), with values oscillating between 57 and 68% in categories 0 to 3. starting at category 4, it increased to 68% and then dropped to 9% in category 6. the healthy susceptible plants (category 0) had ref lectance percentages of 13% in the vis and 58% in the nir. this variable increased by up to 70% in the vis and 68% in the nir in category 4 leaves, where the leaf blade had yellowing. then, in the final stage of the infection, a rapid deterioration of the leaves was observed, coinciding with a decrease in ref lectance values to less than 10% in the entire spectral range (category 6) (fig. 3). pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 357macias-echeverri, hoyos-carvajal, botero-fernández, zapata-henao, and marín-ortiz: spectral behavior of banana with foc r1 infection: analysis of williams and gros michel clones r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) a gros michel r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) e r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) b r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) f r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) c r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) g r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) d r ef le ct an ce ( % ) 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength (nm) h williams 7 dpi 14 dpi 21 dpi 28 dpi figure 2. reflectance spectra from leaves of gros michel (a-d) and williams (e-h) cultivars at 7, 14, 21, and 28 dpi. green line: control plants; orange line: plants infected with foc r1. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 358 agron. colomb. 40(3) 2022 table 1. symptoms and spectral response of the gros michel plants susceptible to foc r1 infection. category dpi visible symptoms on leaf lamina spectral response: reflectance (%) vis (400-700 nm) nir (700-1000 nm) 0 0 no symptoms: homogeneous dark green, fully expanded 0% at 400 nm (blue) 13% at 550 nm (green) 0% at 700 nm (red) 58% at 750 nm 48% at 1000 nm 1 10 homogeneous light green throughout the leaf, fully expanded 0% at 400 nm (blue) 20% at 550 nm (green) 0% at 700 nm (red) 63% at 750 nm 51% at 1000 nm 2 20 light yellow on the edge and light green in the center, fully expanded 3% at 400 nm (blue) 35% at 550 nm (green) 3% at 700 nm (red) 58% at 750 nm 48% at 1000 nm 3 24 bright yellow in more than 90% of the leaf, green areas near the main vein. fully expanded 6% at 400 nm (blue) 55% at 550 nm (green) 25% at 700 nm (red) 57% at 750 nm 43% at 1000 nm 4 27 homogeneous pale yellow throughout the leaf, with loss of turgor in small areas. leaf edge necrosis 7% at 400 nm (blue) 70% at 550 nm (green) 70% at 700 nm (red) 68% at 750 nm 52% at 1000 nm 5 31 pale yellow with loss of turgor in more than 80% of the leaf. necrosis on the edge and large central areas of the leaf 7% at 400 nm (blue) 63% at 550 nm (green) 63% at 700 nm (red) 62% at 750 nm 52% at 1000 nm 6 33 homogeneous brown throughout the leaf. loss of turgor and necrosis throughout the leaf 0% at 400 nm (blue) 3% at 550 nm (green) 5% at 700 nm (red) 9% at 750 nm 9% at 1000 nm reflectance percentages at each wavelength are approximate. r ef le ct an ce 25 0 50 75 100 1000800600400 wavelength category 123456 0 1 2 3 4 5 60 figure 3. spectral categorization of the gros michel plants susceptible to foc r1 infection. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 359macias-echeverri, hoyos-carvajal, botero-fernández, zapata-henao, and marín-ortiz: spectral behavior of banana with foc r1 infection: analysis of williams and gros michel clones discussion differences in the spectral response in healthy plants of williams (resistant) and gros michel (susceptible) the ref lectance graphs for the first four leaves of both cultivars are similar in the vis spectrum, as reported by sinha et al. (2020), who spectrally characterized 12 banana genotypes. however, ref lectance varies as a function of many leaf properties, such as leaf shape and thickness, pigment content, nutrient status, age, moisture content, and phenological stage (hatfield et al., 2008; martínez & solís, 2018). in this case, the curves of both cultivarshad low reflectivity in the vis spectrum, as described by mather and koch (2011), who confirmed that vigorous vegetation has low ref lectivity in the visible spectrum, with a relative maximum around 550 nm, because the ref lectance of a wavelength in this range decreases with an increase in the content of chlorophyll in the leaf (hatfield et al., 2008), indicating that the incident light is being used. as the phenological stage of leaves progresses, there is a general decrease in the entire spectrum; in the vis range this is due to the increase in the chlorophyll content to the maximum possible for a mature leaf (dray et al., 2012; castañeda et al., 2018), which decreases when senescence begins. leaves in early stages of development may have a different spectral imprint than mature leaves because they have less cellulose and lignin in the cell wall than mature leaves (durgante et al., 2013) and because the pigments and leaf blade are just reaching their full potential for development peaks (durgante et al., 2013). changes in the carotenoid content of leaves and their ratio to chlorophyll are widely used to diagnose the physiological state of plants during development, senescence, acclimatization, and adaptation to different environments and types of stress (young & britton, 1990; demmig‐adams et al., 1996). on the other hand, the spectral ref lectance in the broad portion of vis and nir has been related to plant chlorophyll content, leaf health and water content, while the red edge band (nir) has been related to photosynthesis and foliar nitrogen (verrelst et al., 2015; féret et al., 2017, silva-perez et al., 2018). in the nir, healthy vegetation has high ref lectivity, which gradually decreases towards the mid-infrared (mather & koch, 2011). in this case, although the two cultivars peaked in this range of the spectrum, the w reached higher ref lectance in the nir range (infrared spectrum, 700-1000 nm). specifically, the spongy mesophyll has cavities that scatter most of the incident energy in the near-infrared band of the electromagnetic spectrum (mather, 2004). for this reason, any healthy leaf will have high ref lectivity in the near infrared but very low ref lectivity in the visible spectrum (chuvieco, 2008). a large difference was observed between the vis bands (especially in the red light) and the near infrared. some authors have studied the importance of this relationship, proposing as a general principle that the greater the contrast between these bands (red and near infrared), the greater the vigor of the observed plants (chuvieco, 2008). here, the leaves of the healthy plants of the two cultivars presented very similar curves in the measured spectral range, with differences in the infrared spectrum, possibly, because of subtle differences in the structure of their tissues and the water content they can store (chuvieco, 2008). the differential spectral response measured in the cultivars identified specific wavelengths that can be used for their classification. in recent decades, this technology has been used to discriminate closely related forest species, using discriminant analysis of spectral data, which confirmed the existence of spectral signatures in species, with a correct identification rate of over 96% (durgante et al., 2013). sohn et al. (2021) used vis-nir spectroscopy to discriminate amaranthus sp. with an accuracy rate of up to 99.7%, recommending the use of this technology for species recognition even in juvenile stages. in addition, these authors suggested the use of vis-nir spectroscopy in combination with pre-processing, spectral libraries, and appropriate models for the identification and discrimination of varieties and plant species. spectral response of plants infected with foc r1 infection by f. oxysporum causes a series of physiological and morphological changes, both internally and externally (pérez et al., 2014). likewise, stress will manifest itself as a variation in the spectral response of healthy plants (chuvieco, 2008). in the gm plants, an increase in ref lectance was initially observed throughout the spectrum. when a banana plant is infected by foc r1, there are structural and biochemical changes that result in plant senescence (dong et al., 2014). plant wilting is generally attributed to vessel obstruction or systemic toxicity (berestetskiy, 2008). the plugging theory has been proposed for the specific case of foc r1 infections, which suggests that the vessels of infected plant become clogged with fungal hyphae, callose, tylose, and gel, which hinders water transport and, finally, causes a water deficit (pivonia et al., 2002). when the water content in the leaves decreases, ref lectivity increases, especially in the mid-infrared light, since there is no plant water to absorb energy (chuvieco, 2008). additionally, in the https://www.redalyc.org/journal/4517/451755941013/html/ pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 360 agron. colomb. 40(3) 2022 colonization process of plants, microorganisms can secrete phytotoxins capable of reducing the vital activity of plant cells. for example, there are toxins that have their site of action in the cytoplasmatic membrane, with the formation of transmembrane ion channels being the mechanism of action (feigin et al., 1996). the formation of these channels causes alteration in the ion transport, the massive exit of electrolytes from the interior of the cells and, finally, death (lavermicocca et al., 1997). likewise, when a plant is infected, chlorophyll degrades faster than carotenoids (sanger, 1971). this effect generates an increase in the ref lectance of the red-light wavelengths because of the reduction of absorbed chlorophyll. the loss of chlorophyll in a leaf produces greater reflectivity between the blue and red wavelengths (which is why the leaf turns yellow) because carotenes and xanthophylls, which absorb blue light and ref lect green and red light, are dominant (boyer et al., 1988). finally, when a leaf is senescent, its internal cellular structure deteriorates, with lower reflectivity in the near infrared spectrum (martínez & solís, 2018). when leaves die, brown pigments (tannins) appear, and leaf ref lectance and transmittance in the wavelength range between 400 nm and 750 nm decrease (boyer et al., 1988). this behavior was observed in the leaves of the susceptible cultivar, where the accumulation of internal and external symptoms ended with senescence. in the w leaves, a constant trend was observed for the ref lectance throughout the spectrum during the study. however, although these plants are resistant, they were still subjected to inoculation stress, where the roots were injured, and foc r1 structures were added. for this reason, a slight increase in the ref lectance was noted in the infrared peak, which stabilized, resulting in a similar curve to that in the control plants. this can be attributed to a temporary accumulation of anthocyanins in response to inoculation; since these pigments serve as stress indicators for many plant species, their detection and quantitative evaluation provide information on the response and adaptation of plants to different types of stress (chalker-scott, 1999). in short, this group is stressed by the presence of the pathogen, being tolerant rather than resistant. relationship between the spectral response and the intensity of vascular wilt symptoms in gros michel plants susceptible to foc r1 the data related the spectral response with the intensity of the symptoms of vascular wilt in gros michel. pérez et al. (2014) proposed a scale of external and internal symptoms for banana plants in greenhouses, in which five important stages in the infection process are considered; the description of these stages was accompanied by photographs and a description of typical external and internal symptoms for each one. in the present study, a complementary scale was proposed with the description of the ref lectance obtained between 400 and 1000 nm in banana plants infected by foc r1 under greenhouse conditions. although it is similar to that of pérez et al. (2014), it offers greater detail for monitoring the progress of the disease. the spectral characterization, complementary to other diagnostic methods, facilitates the diagnosis and identification of diseased plants in early stages. to conclude, it is necessary to identify discriminating wavelengths in the nir since, in the initial stages, the appearance of symptoms is very subtle. wavelengths must be specific to the phenomenon to differentiate between healthy and sick plants. categories based on the intensity of the visible symptoms observed during the different stages of the infection are recommended. conclusions a method for detecting and discriminating the spectral response of two varieties of banana plants was tested using ref lectance spectroscopy in healthy plants and in foc r1-infected plants. the results showed that visnir spectroscopy, in combination with appropriate pre-processing methods and multivariate data analysis, is an efficient tool for effectively classifying gm and w banana plants. spectral fingerprints for the plants were elucidated in each variety for leaves in different stages of development. the differences in the vis range of the spectrum were very evident. the results suggested that the biochemical and biophysical changes generated in banana plants by foc r1 infection can be detected and discriminated before visible symptoms appear using ref lectance spectroscopy in the vis/ nir ranges. specifically, gros michel plants (susceptible to foc r1) infected by foc r1 presented a spectrum that differentiated them from healthy plants of the same variety and from williams plants in the asymptomatic period of the disease. the spectral characterization differentiated diseased plants, making it an objective tool for diagnosis of banana wilt and its identification in early stages. additionally, it is possible to improve the precision and efficiency of this diagnostic method for plant diseases with a scale of symptoms based on the spectral response of leaves in each stage of pathogenesis development. pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 361macias-echeverri, hoyos-carvajal, botero-fernández, zapata-henao, and marín-ortiz: spectral behavior of banana with foc r1 infection: analysis of williams and gros michel clones acknowledgments the authors thank the universidad nacional de colombia for funding and the centro de investigaciones del banano (cenibanano/augura) for supplying the foc r1 strain to inoculate the plants. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions lmhc and jcmo designed the experiments; eme , jcmo and lmhc carried out the field and laboratory experiments; eme, jcmo, lmhc and vbf contributed to the data analysis; and eme, jcmo and lmhc wrote the article. all authors reviewed the final version of the manuscript. literature cited abdulridha, j., batuman, o., & ampatzidis, y. (2019). uav-based remote sensing technique to detect citrus canker disease utilizing hyperspectral imaging and machine learning. remote sensing, 11(11), article 1373. https://doi.org/10.3390/rs11111373 abu-khalaf, n., & salman, m. (2014). visible/near infrared (vis/ nir) spectroscopy and multivariate data analysis (mvda) for identification and quantification of olive leaf spot (ols) disease. palestine technical university research journal, 2(1), 1–8. https://doi.org/10.53671/pturj.v2i1.21 barbedo, j. g. a. (2013). digital image processing techniques for detecting, quantifying and classifying plant diseases. springerplus, 2(1), article 660. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-660 berestetskiy, a. o. (2008). a review of fungal phytotoxins: from basic studies to practical use. applied biochemistry and microbiology, 44(5), article 453. https://doi.org/10.1134/s0003683808050013 boyer, m., miller, j., belanger, m., hare, e., & wu, j. (1988). senescence and spectral ref lectance in leaves of northern pin oak (quercus palustris münchh.). remote sensing of environment, 25(1), 71–87. https://doi.org/10.1016/0034-4257(88)90042-9 castañeda, c. s., almanza-merchán, p. j., pinzón, e. h., cely, g. e., & serrano, p. a. (2018). estimación de la concentración de clorofila mediante métodos no destructivos en vid (vitis vinífera l.) cv. riesling becker. revista colombiana de ciencias hortícolas, 12(2), 329–337. https://doi.org/10.17584/ rcch.2018v12i2.7566 chaerle, l., & van der straeten, d. (2000). imaging techniques and the early detection of plant stress. trends in plant science, 5(11), 495–501. https://doi.org/10.1016/s1360-1385(00)01781-7 chalker‐scott, l. (1999). environmental significance of anthocyanins in plant stress responses. photochemistry and photobiology, 70(1), 1–9. https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.1999. tb01944.x chuvieco, e. (2008). teledetección ambiental. la observación de la tierra desde el espacio (3rd ed.). ariel. de mendiburu, f. (2022, february). agricolae: statistical procedures for agricultural research. r v. 4.1. 2. http://cran.r-project.org/ package=agricolae demmig‐adams, b., gilmore, a. m., & adams iii, w. w. (1996). in vivo functions of carotenoids in higher plants. the faseb journal, 10(4), 403–412. https://doi.org/10.1096/fasebj.10.4.8647339 dong, x., xiong, y., ling, n., shen, q., & guo, s. (2014). fusaric acid accelerates the senescence of leaf in banana when infected by fusarium. world journal of microbiology and biotechnology, 30(4), 1399–1408. https://doi.org/10.1007/s11274-013-1564-1 dordas, c. (2008). role of nutrients in controlling plant diseases in sustainable agriculture. a review. agronomy for sustainable development, 28(1), 33–46. https://doi.org/10.1051/ agro:2007051 dray, f. a., center, t. d., & mattison, e. d. (2012). in situ estimates of waterhyacinth leaf tissue nitrogen using a spad-502 chlorophyll meter. aquatic botany, 100, 72–75. https://doi. org/10.1016/j.aquabot.2012.03.005 durgante, f. m., higuchi, n., almeida, a., & vicentini, a. (2013). species spectral signature: discriminating closely related plant species in the amazon with near-infrared leaf-spectroscopy. forest ecology and management, 291, 240–248. https://doi. org/10.1016/j.foreco.2012.10.045 fao (the food and agriculture organization of the united nations). (2020). análisis del mercado del banano. panorama general de febrero de 2020. http://www.fao.org/3/ca9212es/ ca9212es.pdf feigin, a. m., takemoto, j. y., wangspa, r., teeter, j. h., & brand, j. g. (1996). properties of voltage-gated ion channels formed by syringomycin e in planar lipid bilayers. the journal of membrane biology, 149(1), 41–47. https://doi.org/10.1007/ s002329900005 féret, j. b., gitelson, a. a., noble, s. d., & jacquemoud, s. (2017). prospect-d: towards modeling leaf optical properties through a complete lifecycle. remote sensing of environment, 193, 204–215. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.03.004 garcía-bastidas, f. a., quintero-vargas, j. c., ayala-vasquez, m., schermer, t., seidl, m. f., santos-paiva, m., noguera, a. m., aguilera-galvez. c., wittenberg, a., hofstede, r., sørensen, a., & kema, g. h. j. (2020). first report of fusarium wilt tropical race 4 in cavendish bananas caused by fusarium odoratissimum in colombia. plant disease, 104(3), 994–994. https://doi.org/10.1094/pdis-09-19-1922-pdn hatfield, j. l., gitelson, a. a., schepers, j. s., & walthall, c. l. (2008). application of spectral remote sensing for agronomic decisions. agronomy journal, 100(s3), s-117–s-131. https://doi. org/10.2134/agronj2006.0370c jie, l., zifeng, w., lixiang, c., hongming, t., patrik, i., zide, j., & shining, z. (2009). artificial inoculation of banana tissue culture plantlets with indigenous endophytes originally derived from native banana plants. biological control, 51(3), 427–434. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2009.08.002 lavermicocca, p., iacobellis, n. s., simmaco, m., & graniti, a. (1997). biological properties and spectrum of activity of pseudomonas syringae pv. syringaetoxins. physiological and molecular plant pathology, 50(2), 129–140. https://doi.org/10.1006/ pmpp.1996.0078 https://doi.org/10.3390/rs11111373 https://doi.org/10.53671/pturj.v2i1.21 https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-660 https://doi.org/10.1134/s0003683808050013 https://doi.org/10.1016/0034-4257(88)90042-9 https://doi.org/10.17584/rcch.2018v12i2.7566 https://doi.org/10.17584/rcch.2018v12i2.7566 https://doi.org/10.1016/s1360-1385(00)01781-7 https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.1999.tb01944.x https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.1999.tb01944.x http://cran.r-project.org/package=agricolae http://cran.r-project.org/package=agricolae https://doi.org/10.1096/fasebj.10.4.8647339 https://doi.org/10.1007/s11274-013-1564-1 https://doi.org/10.1051/agro:2007051 https://doi.org/10.1051/agro:2007051 https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2012.03.005 https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2012.03.005 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2012.10.045 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2012.10.045 http://www.fao.org/3/ca9212es/ca9212es.pdf http://www.fao.org/3/ca9212es/ca9212es.pdf https://doi.org/10.1007/s002329900005 https://doi.org/10.1007/s002329900005 https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.03.004 https://doi.org/10.1094/pdis-09-19-1922-pdn https://doi.org/10.2134/agronj2006.0370c https://doi.org/10.2134/agronj2006.0370c https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2009.08.002 https://doi.org/10.1006/pmpp.1996.0078 https://doi.org/10.1006/pmpp.1996.0078 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 362 agron. colomb. 40(3) 2022 li, m. h., xie, x. l., lin, x. f., shi, j. x., ding, z. j., ling, j. f., xi, p. g., zhou, j. n., leng, y., zhong, s., & jiang, z. d. (2014). functional characterization of the gene fooch1 encoding a putative α-1, 6-mannosyltransferase in fusarium oxysporum f. sp. cubense. fungal genetics and biology, 65, 1–13. https:// doi.org/10.1016/j.fgb.2014.01.005 mahlein, a. k. (2016). plant disease detection by imaging sensors– parallels and specific demands for precision agriculture and plant phenotyping. plant disease, 100(2), 241–251. https://doi. org/10.1094/pdis-03-15-0340-fe mahlein, a. k., rumpf, t., welke, p., dehne, h. w., plümer, l., steiner, u., & oerke, e. c. (2013). development of spectral indices for detecting and identifying plant diseases. remote sensing of environment, 128, 21–30. https://doi.org/10.1016/j. rse.2012.09.019 marín, j. c., hoyos-carvajal, l., & botero-fernández, v. (2018). detección de plantas asintomáticas de solanum lycopersicum l. infectadas con fusarium oxysporum usando espectroscopia de ref lectancia vis. revista colombiana de ciencias hortícolas, 12(2), 436–446. https://doi.org/10.17584/rcch.2018v12i2.7293 martinelli, f., scalenghe, r., davino, s., panno, s., scuderi, g., ruisi, p., villa, p., stroppiana, d., boschetti, m., goulart, l. r., davis, c. e., & dandekar, a. m. (2015). advanced methods of plant disease detection. a review. agronomy for sustainable development, 35(1),1–25. https://doi.org/10.1007/s13593-014-0246-1 martínez, r., & solís, g. a. (2018). caracterización espectral y detección de f lecha seca en palma africana en puntarenas, costa rica. revista geográfica de américa central, 2(61), 349–377. https://doi.org/10.15359/rgac.61-2.13 maryani, n., lombard, l., poerba, y. s., subandiyah, s., crous, p. w., & kema, g. h. j. (2018). phylogeny and genetic diversity of the banana fusarium wilt pathogen fusarium oxysporum f. sp. cubense in the indonesian centre of origin. studies in mycology, 91(1), 79–99. https://doi.org/10.1016/j.simyco.2018.06.003 mather, p. (2004). computer processing of remotely-sensed images (2nd ed.). john wiley & sons. mather, p., & koch, m. (2011). pre-processing of remotely-sensed data. in p. mather, & m. koch, computer processing of remotelysensed images: an introduction (4th ed., pp. 87–124). john wiley & sons. https://doi.org/10.1002/9780470666517.ch4 pérez vicente, l. f., dita, m., & martínez de la parte, e. (2014). technical manual: prevention and diagnostic of fusarium wilt (panama disease) of banana caused by fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4 (tr4). fao. pimentel, d. (2011). biological invasions: economic and environmental costs of alien plant, animal, and microbe species (2nd ed). crc press. pivonia, s., cohen, r., katan, j., & kigel, j. (2002). effect of fruit load on the water balance of melon plants infected with monosporascus cannonballus. physiological and molecular plant pathology, 60(1), 39–49. https://doi.org/10.1006/pmpp.2001.0375 ploetz, r. c. (2006). fusarium wilt of banana is caused by several pathogens referred to as fusarium oxysporum f. sp. cubense. phytopathology, 96(6), 653– 656. https://doi.org/10.1094/ phyto-96-0653 ratnadass, a., fernandes, p., avelino, j., & habib, r. (2012). plant species diversity for sustainable management of crop pests and diseases in agroecosystems: a review. agronomy for sustainable development, 32(1), 273–303. https://doi.org/10.1007/ s13593-011-0022-4 rizzo, d. m., lichtveld, m., mazet, j. a., togami, e., & miller, s. a. (2021). plant health and its effects on food safety and security in a one health framework: four case studies. one health outlook, 3(1), 1–9. https://doi.org/10.1186/s42522-021-00038-7 sanger, j. e. (1971). quantitative investigations of leaf pigments from their inception in buds through autumn coloration to decomposition in falling leaves. ecology, 52(6), 1075–1089. https://doi.org/10.2307/1933816 sankaran, s., mishra, a., ehsani, r., & davis, c. (2010). a review of advanced techniques for detecting plant diseases. computers and electronics in agriculture, 72(1), 1–13. https://doi. org/10.1016/j.compag.2010.02.007 silva-perez, v., molero, g., serbin, s. p., condon, a. g., reynolds, m. p., furbank, r. t., & evans, j. r. (2018). hyperspectral ref lectance as a tool to measure biochemical and physiological traits in wheat. journal of experimental botany, 69(3), 483–496. https://doi.org/10.1093/jxb/erx421 sinha, p., robson, a., schneider, d., kilic, t., mugera, h. k., ilukor, j., & tindamanyire, j. m. (2020). the potential of in-situ hyperspectral remote sensing for differentiating 12 banana genotypes grown in uganda. isprs journal of photogrammetry and remote sensing, 167, 85–103. https://doi.org/10.1016/j. isprsjprs.2020.06.023 sohn, s. i., oh, y. j., pandian, s., lee, y. h., zaukuu, j. l. z., kang, h. j., ryu, t. h., cho, w. s., cho, y. s., & shin, e. k. (2021). identification of amaranthus species using visible-nearinfrared (vis-nir) spectroscopy and machine learning methods. remote sensing, 13(20), article 4149. https://doi. org/10.3390/rs13204149 szuvandzsiev, p., helyes, l., lugasi, a., szántó, c., baranowski, p., & pék, z. (2014). estimation of antioxidant components of tomato using vis-nir ref lectance data by handheld portable spectrometer. international agrophysics, 28(4), 521–527. https:// doi.org/10.2478/intag-2014-0042 thomas, s., kuska, m. t., bohnenkamp, d., brugger, a., alisaac, e., wahabzada, m., behamnn, j., & mahlein, a. k. (2018). benefits of hyperspectral imaging for plant disease detection and plant protection: a technical perspective. journal of plant diseases and protection, 125(1), 5–20. https://doi.org/10.1007/ s41348-017-0124-6 varma, v., & bebber, d. p. (2019). climate change impacts on banana yields around the world. nature climate change, 9(10), 752–757. https://doi.org/10.1038/s41558-019-0559-9 verrelst, j., camps-valls, g., muñoz-marí, j., rivera, j. p., veroustraete, f., clevers, j. g., & moreno, j. (2015). optical remote sensing and the retrieval of terrestrial vegetation bio-geophysical properties – a review. isprs journal of photogrammetry and remote sensing, 108, 273–290. https://doi.org/10.1016/j. isprsjprs.2015.05.005 wang, d., peng, c., zheng, x., chang, l., xu, b., & tong, z. (2020). secretome analysis of the banana fusarium wilt fungi foc r1 and foc tr4 reveals a new effector oastl required for full pathogenicity of foc tr4 in banana. biomolecules, 10(10), article 1430. https://doi.org/10.3390/biom10101430 https://doi.org/10.1016/j.fgb.2014.01.005 https://doi.org/10.1016/j.fgb.2014.01.005 https://doi.org/10.1094/pdis-03-15-0340-fe https://doi.org/10.1094/pdis-03-15-0340-fe https://doi.org/10.1016/j.rse.2012.09.019 https://doi.org/10.1016/j.rse.2012.09.019 https://doi.org/10.17584/rcch.2018v12i2.7293 https://doi.org/10.1007/s13593-014-0246-1 https://doi.org/10.15359/rgac.61-2.13 https://doi.org/10.1016/j.simyco.2018.06.003 https://doi.org/10.1002/9780470666517.ch4 https://doi.org/10.1006/pmpp.2001.0375 https://doi.org/10.1094/phyto-96-0653 https://doi.org/10.1094/phyto-96-0653 https://doi.org/10.1007/s13593-011-0022-4 https://doi.org/10.1007/s13593-011-0022-4 https://doi.org/10.1186/s42522-021-00038-7 https://doi.org/10.2307/1933816 https://doi.org/10.1016/j.compag.2010.02.007 https://doi.org/10.1016/j.compag.2010.02.007 https://doi.org/10.1093/jxb/erx421 https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2020.06.023 https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2020.06.023 https://doi.org/10.3390/rs13204149 https://doi.org/10.3390/rs13204149 https://doi.org/10.2478/intag-2014-0042 https://doi.org/10.2478/intag-2014-0042 https://doi.org/10.1007/s41348-017-0124-6 https://doi.org/10.1007/s41348-017-0124-6 https://doi.org/10.1038/s41558-019-0559-9 https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2015.05.005 https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2015.05.005 https://doi.org/10.3390/biom10101430 pr ev iew a cc ep te d a rt icl e 363macias-echeverri, hoyos-carvajal, botero-fernández, zapata-henao, and marín-ortiz: spectral behavior of banana with foc r1 infection: analysis of williams and gros michel clones you ng, a. j., & brit ton, g. (1990). ca rotenoids a nd ox idative stress. in m. ba ltschef fsk y (ed.), current research in photosynthesis (pp. 3381–3384). springer. https://doi. org/10.1007/978-94-009-0511-5_759 zhang, j., huang, y., pu, r., gonzalez-moreno, p., yuan, l., wu, k., & huang, w. (2019). monitoring plant diseases and pests through remote sensing technology: a review. computers and electronics in agriculture, 165, article 104943. https://doi. org/10.1016/j.compag.2019.104943 zhang, j., pu, r., huang, w., yuan, l., luo, j., & wang, j. (2012). using in-situ hyperspectral data for detecting and discriminating yellow rust disease from nutrient stresses. field crops research, 134, 165–174. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2012.05.011 https://doi.org/10.1007/978-94-009-0511-5_759 https://doi.org/10.1007/978-94-009-0511-5_759 https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.104943 https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.104943 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2012.05.011 agronomia colombiana, 1991. volumen 8, número 2: 280 -.282 maracuya, pass/flora edul/s sims, un cultivo promisorio en la costa de mississippp harvey arjona diaz2 resumen. con el fin de estudiar la factibilidad de producir maracuyá morado en la zona de la costa del estado de mississippi, la cual goza de un clima que se acerca a las condiciones semitropicales, plantas de esta especie se transplantaron en la estaci6n experimental de frutales menores del departamento de agricultura de los estados unidos de américa, en poplarville, mississippi, en los meses de octubre de 1988 y mayo de 1989. las plantas transplantadas en octubre de 1988 toleraron bien las bajas temperaturas del invierno bajo una cubierta de ritidoma pero finalmente murieron como consecuencia de las heladas tardías que se presentaron en el mes de abril de 1989. las plantas transplantadas en mayo de 1989 se desarrollaron normalmente y dos de ellas produjeron frutos comerciales los cuales mantuvieron un color verde durante el tiempo que estuvieron adheridos a la planta. una vez se desprendieron de la misma los frutos adquirieron el color morado característico. summary. in order to study the feasibility of producing purple passion fruit on the eeastal area of mississippi, purple passion fruit vines were transplanted at the usda small fruit research station, poplarville, mississipi, during october 1988 and may 1989. plants transplanted in october 1988 withstood the low winter temperatures protected by a bark mulch but finally they died as a consequence of the late frosts that ocurred in april 1989. plants transplanted in may 1989 developed normally and two of them beared 1 recibido para publicaci6nel30 de julio de 1991,' 2. profesor asociado, facultad de a9ronom(a, universidad nacional de colombia, santafé de bo90tá, d.c., a.a. 14990, santafé de bogotá, d.c. colombia. 280 commercial fruits which remained green in color as long as they were attached to the vine. once fuits absiced from the vine they acquired the characteristic purple color. introduccion durante los últimos años ha habido un incremento importante en la demanda de frutas tropicales en europa, japón y los estados unidos de américa. como resultado de ésto, frutas que eran totalmente desconocidas en estas regiones hace una década han comenzado a aparecer en áreas metropolitanas, particularmente en aquellas con una gran diversidad étnica. algunas de éstas frutas comienzan a ser familiares en los supermercados y están siendo incorporadas lentamente en la dieta de los habitantes de las regiones mencionadas (campbell, 1986; vietmeyer, 1985). un buen ejemplo de ésto lo constituye el kiwi (actinidia deliciosa (a. chev) c.f. liang et a. r. ferguson) que, como resu itado del esfuerzo gubernamental y de la empresa privada en nueva zelandia, actualmente es bien conocido en el mundo entero (sale, 1985). kiwi y muchas otras especies de frutas tropicales, tales como carambola, mango, etc., son solo unos pocos ejemplos en la larga lista de frutas tropicales con un gran potencial de consumo en la zona templada. entre las diferentes especies de frutas tropicales que tienen una demanda creciente en los estados unidos y en varios otros pafses de la zona templada, está el maracuyá (p. edulis, sims), cuyo jugo es una importante fuente de vitaminas a y c, lo mismo que de calcio y f6sforo (campbell y knight, 1983; knight y sauls, 1983). el maracuyá se originó en américa tropical, probablemente brasil, y actualmente se cultiva comercialmente, se procesa y se mercadea en muchas partes tropicales y subtropicales del mundo (pruthi, 1963). la producción comercial de maracuyá incluye áreas en australia, nueva zelandia, africa del este y del sur, centro y sur-américa, fiji, papua, nueva guinea, sri lanka y los estados unidos de américa. en los estados unidos el maracuyá se cultiva comercialmente en callforn ia, florida y puerto rico (pruthi, 1963; campbell y knight, 1983). passiflora incaranta, conocida como "rnavpop", crece como una maleza en los estados de la florida, pennsylvania, iilinois, missouri, arkansas, kansas, y mississipi. esta especie produce un fruto pequeño comestible pero la especie no se cultiva comercialmente (bailey y bailey, 1976). el género passiflora incluye varias especies cultivadas de frutas, pero el maracuyá morado (p. edutis, sims) y el maracuyá arnarllío (p_ edulls f flavicarpa, degener) son dos de las especies de mayor importancia comercial dentro del género (campbell, 1986). el maracuyá se puede consumir como una fruta fresca, en jugo o en ensaladas. el jugo es un excelente aditivo a otros jugos y bebidas, o puede ser usado para preparar mermeladas, pies, helados, etc. cerca del 50% de la producción mundia i de jugo es enlatada ya sea como jugo natural o como jugo concentrado y es exportado (knight y sauls, 1983). con el creciente incremento de la demanda de maracuyá en europa, norte américa y el japón, existe una excelente oportunidad para el desarrollo de suministros estables de fruta fresca y de jugo. teniendo ésto en mente, se condujeron algunos ensayos encaminados a evaluar la posibilidad de cultivar comercialmente maracuyá en el área de la costa del estado de mississippi, estados unidos de américa, lo cual permite además, ofrecer a los agricultores de esta región una nueva alternativa de producción y una nueva fuente de ingreso. materiales y metodos estudios preliminares se condujeron en. los invernaderos del departamento de horticultura de la universidad estatal de mississippi y en la estación experimental de frutales menores del departamento de agricultura de los estados unidos en poplarville, mississippi. plantas de maracuyá morado (p. edulis, sims) y plantas nativas de "mav-pop" (p. incarnata l.) se transplantaron en poplarville en octubre de 1988. las plantas se establecieron bien, pero durante las tres semanas siguientes al transplante el crecimiento fue lento, debido a las temperaturas moderadamente bajas de octubre y noviembre. con el fin de proteger las plantas del daño ocasionado por las bajas temperaturas propias del invierno, una cobertura de corteza de árboles de aproximadamente 10 cm de profundidad se aplicó en noviembre 17 de 1988. las primeras heladas ocurrieron un dla después de aplicada la cobertura. la temperatura descendió a -2.2c y las partes de la planta que hab(an quedado expuestas al ambiente murieron. una inspección de las plantas el día 2 de febrero, dos meses después de la primera helada, reveló que las partes de la planta protegidas por la cobertura permanecieron vivas y sanas. sin embargo, todas las plantas murieron con las heladas tardras que se presentaron en el mes de abril de 1989. nuevas plantas se transplantaron en mayo de 1989. las plantas se establecieron relativamente bien, aun cuando la residualidad de herbicidas en el terreno debido a experimentos previos parecieron afectar el crecimiento de las plantas, lo cual se manifestó por deformación de los pecíolos y encrespamiento de las hojas. resultados y discusion la floración de las plantas transplantadas en mayo de 1989 comenzó aproximadamente 2 meses después del transplante y hacia el final del verano, dos plantas de maracuyá morado habían producido cerca de 30 frutos bien desarrollados. las plantas de may pop se desarrollaron normalmente y produjeron abundantes frutos. a diferencia de los frutos de las plantas de maracuyá morado cultivadas en el invernadero, los frutos producidos a libre exposición nunca cambiaron de color en la planta, pero estos comenzaron a adquirir el color morado caracterfstico una vez que se desprendieron de la misma. el hecho de que los frutos hayan permanecido verdes se debe muy posiblemente a una inhibición en la síntesis de etileno, como consecuencia de 281 las altas temperaturas del verano, lo cual concordada con lo manifestado por brady (1987). las plantas que se transplantaron en el invernadero en la universidad estatal de mississippi en diciembre de 1988, crecieron durante 1989 y completaron satisfactoriamente su ciclo reproductivo durante este año. las primeras flores en estas plantas abrieron al final de mayo y el máximo de la floración ocurrió al final de junio, es decir, un mes más tarde. la producción de flores disminuyó en julio, a medida que .l~_temp~ratura aumentó y cesó completamente en agosto. muy pocas flores se produjeron en septiembre y en octubre y las que se produjeron fueron rápidamente abortadas. no hubo producción de flores después de octubre. la disminución en la producción de flores durante los meses más cálidos puede deberse a una reducida provisión de carbohidratos hacia los vertederos como consecuencia del aumento en la respiración por las altas temperaturas, en tanto que la inhibición en la floración a partir de octubre y durante los meses de invierno puede ser consecuencia de los días cortos en combinación con las bajas temperaturas. los frutos en las plantas producidas en invernadero se desprendieron en forma natural de la planta entre los 70 y los 80 días después de la antesis. los frutos desarrollaron un color morado normal, lo mismo que su apariencia, consistencia, sabor, ph, sólidos solubles y contenido de azúcares cuando se compararon con frutos producidos comercialmente en la florida. en algunos países tropicales, en las zonas .montañosas, donde pueden ocurrir daños por heladas, se ha ensayado la producción comercial de maracuyá bajo cubierta, con incrementos en las producciones de 2 y 3 veces a las obtenidas a libre exposición. se necesita más investigación relacionada con la producción de maracuyá en la región de la costa del estado de mississippi antes de que se intenten ensayos a nivel comercial. los resultados obtenidos hasta ahora son ciertamente alentadores y es posible que pronto se pueda presentar este cultivo como 282 alternativa de producción a los agricultores de esta parte del estado. conclusiones 1. es posible producir maracuyá morado bajo invernadero en la zona centro del estado de mississippi o a libre exposición en la zona de la costa de éste estado. 2. cuando las plantas se siembran a libre exposición es necesario proveer algún tipo de protección a las bajas temperaturas durante los meses de invierno. 3. las altas temperaturas del verano inhiben el desarrollo del color morado normal de los frutos como consecuencia, seguramente, de una inhibición en la síntesis de etileno. 4. es necesario hacer más investigación para ver la factibilidad de producir maracuyá morado en la zona de la costa del estado de mississippi a nivel comercial. literatura citada 1. bailey, lh. y e.z. bailey.1976. hortus third. a concise dictionary of plants cultivated in the united states and canadá. macmillan publishing company. new york, london. 2. brady, c.j. 1987. fruit ripening. ann. rev. plant physiol. 38: 155-178. 3. campbell, c.w. y r.j. knight jr. 1983. producci6n de granadilla. comunicaci6n xiii congreso norcofel. ministerio de agricultura, pescay alimentaci6n. islas canarias. españa 223-231. 4. campbell, c.w. 1986. tropical fruits in florida. a rapidly changing situation. proc. fla. state hort. soco99: 217-219. 5.. knight, r.j. y j.w. saulus. 1983. the passion fruit. fruit crop fact sheet. fc60. fla. coop. ext. servo4pp. 6. pruthi, j.s. 1963. physiology, chemistry and technology of passion fruit. in: advances in food research. vol. 12 academic press,new york and london. 7. sale, p.r. 1985. kiwifruit culture. 2nd edition. v.r. ward, government printer, wellington, new zealand. 8. vietmeyer, noef~ 1985. exotic edibles are altering america's diet and agriculture. smithsonian. december 1985. 34-43. agronomía colombiana. 1988. volumen v: 3.7 germinación, emergencia y crecimiento temprano de arroz rajo y cuatro variedades de arroz jairo clavijo p.i y john b. baker2 resumen. varios experimentos fueron realizados con el objeto de estudiar la qerrninación, emergencia y crecimiento temprano del arroz rojo y cuatro variedades de arroz: mars, saturn, lemont y bellemont. el arroz rojo presentó un alto porcentaje de germina· ción y fue mayor que el de lemont, mars y saturno sin embargo, cuando se midió el indice de la tasa de germinación (itg), saturn fue el más rápido seguido por arroz rojo. aunque no se presentaron diferencias en el porcentaje de emergencia entre arroz rojo y las variedades, el índice de la tasa de ernergencia (ite) mostró que el arroz rojo ernergió primero que las variedades. la longitud de la rad ícula en el momento de la germina· ción y la longitud y peso seco de las ra íces y tallos a los 10 días después de la emergencia fueron consideradas como caracter ísticas de crecimiento temprano. en todos estos parémetros, el arroz rojo obtuvo los más altos valores y fueron diferentes a los de las variédades. también se calculó la relación tallo/ raíz con base en peso seco y se encontró que saturn reportó la más alta relación seguido por arroz rojo. estos resultados sugieren que la capacidad de interferencia que tiene el arroz rojo se debe principalmente a la alta velocidad con que germina, emerge y crece en los primeros estados de desarrollo de la planta. 1 profesor asociado facultad de agronom ía, universidad nacional de' colombia. bogotá. 2 profesor, dept, of plant pathology and crop phvsioloqv , louisiana agricultural experiment station louisiana state university agricultural center: batan rouge, la 70803. usa. aprobado para publicación como manuscrito no. 88-382091. germination, emergence ano early seeoling growth of red rice ano four rice cultivars summery, germination, emergence and early seedling growth were analyzed for red rice and rice cultivars mars, saturn, lemont and bellemont. the red rice germination percentage was higher than that of lemont, mars and saturno however, when the germi. nation rate index (gri) was analyzed, saturn had the quickest germination followed by red rice. there were no significant differences between varietal emergence percentages, but differences in the emergence rate index (eri) of red rice and the four cultivars were significant, indicating that the red rice emerged more quickly. radicle length at germination and length and dry weight of shoots and roots 10 days after emergence were recorded as characteristics of early seedling growth. in all cases, a significant difference between red rice and the four cultivars was found with red rice showing the highest value. when the shootl root ratio was calculated on a dry weight basis saturn had the highest ratio followed by r~d rice. these results suggest that the rapid germination and emergence and early growth of both shoots and roots exhibited by red rice may contribute to its competitive ability by enabling it to preempt more resources at early stages of stand developmento introouccion ,la interferencia entre los cultivos y las malezas puede ocurrir durante la etapa veqe3 tativa, la etapa reproductiva' o durante todo el período de crecimiento d~1 cultivo. en el caso de interferencia durante la etapa vegetativa, tanto los cultivos como las' malezas deben exhibir características tales como rápida emergencia y crecimiento temprano de tallos y raíces, si quieren sobrevivir y establecerse (glaunier y holzner, 1982; harper, 1977; zimbahl, 1980). se ha sugerido que la habil idad por competir de una especie es determinada por la cantidad de recursos que pueda tomar al principio de su crecimiento, la velocidad a la cual esos recursos son tomados y la facilidad para explotar el recurso limitativo (spitters, y van den bergh, 1982). ciertas características de las plantas se asocian con carácter ísticas para competir tales como semillas grandes, germinación y emergencia rápida, crecimiento rápido de tallos y raíces, abundante macollamiento, hojas grandes y una etapa vegetativa corta. la mayoría de estas características han sido estudiadas en varios cultivos y malezas (patterson, 1985 y zimbahl, 1980). la habiiidad de ciertos híbridos y líneas de sorgo para interferir con las malezas ha sido corre-. lacionada con características de la plántula. se concluyó que la ventaja del sorgo para interferir con las malezas se debía a su rápida germinación y emergencia y a la gran velocidad de crecimiento de sus tallos y ra íces durante los primeros días de su desarrollo (guneyli, burnside y nordquist, 1969). la .plasticidad genotípica y fenotípica también juega un papel importante en la interferencia. en un estudio con 25 variedades de arroz de diferentes hábitos de crecimiento se concluyó que la competencia intraespec ífica, la competencia con malezas y la densidad de siembra se correlacionaron entre sí sugiriendo que estas características estarían controladas por los mismos factores genéticos. los caracteres más sobresalientes fueron: vigor vegetativo, gran área foliar, mayor altura de planta y una alta tasa de absorción de nitrógeno en las primeras etapas del desarrollo (kawano, gonzález y lucena, 1974). la mayoría de los estudios de competencia entre variedades de arroz y malezas son reportados por zimbahl (1980). por su parte, el arroz rojo ha sido señalado como una 4 maleza importante en el cultivo del arroz y muchas de sus características morfológicas se relacionan con su habilidad para competir (baker y sonnier, 1983; craigmiles, 1978). las principales diferencias morfológicas y de crecimiento entre algunos biotipos de arroz rojo también han sido estudiadas (diarra, smith y talbert, 1985). sin embargo, pocas investigaciones se han centrado en el estudio de las características de la plántula como un criterio para evaluar su capacidad de interferencia. el objetivo del presente estudio fue el de analizar y comparar la germinación, emergencia y crecimiento temprano del arroz rojo y cuatro variedades de arroz para establecer las ventajas morfológicas y fisiológicas asociadas con la competitividad del arroz rojo en la etapa de plánt~la. materiales y metodos las semillas de arroz rojo fueron cosechadas manualmente de plantas individuales y secadas a 200c para bajar su contenido de humedad del 22 al 11 por ciento. posteriormente. fueron iimpiad.as .y almacenadas .oor cuatro semanas en la oscuridad a 30oc. este procedimiento liberó la semilla dormante y se obtuvo un promedio de germinación del 96 por ciento (cohn y huges, 1981). las cuatro variedades de arroz fueron seleccionadas teniendo en cuenta sus características morfofisiológicas y de competencia. así, lemont y bellemont fueron escogidas por su alto rendimiento, resistencia al vuelco, corta estatura y hojas erectas. mars y saturn se seleccionaron por su alto vigor de plántula, buen rendimiento, alta estatura y una gran capacidad para macollar. el arroz rojo utilizado se caracterizó por su alta estatura, gran profusión de macollas y facilidad para desgranarse. se calculó el índice de semilla tanto para el arroz rojo como para las variedades con el objeto de conocer el peso de las semillas utilizadas. para este efecto, se seleccionaron y pesaron al azar 100 semillas de cada variedad y de la maleza. se utilizó un diseño completamente al azar con dos replicaciones y los resultados se expresaron en g/loo semillas. las pruebas de germinación se llevaron a cabo en cajas de petri usando dos capas de papel de germinación y 10 mi de agua destilada. las cajas se colocaron en un incubador a 300c por siete días en la oscuridad. se consideraron semillas germinadas aquellas que ten ían una plúmula de un cm. la germinación se contó cada día y se expresó en porcentaje o como índice de tasa de germinación (itg), el cual representó una medida del tiempo gastado por las semillas para germinar. el itg fue calculado de acuerdo a la siguiente fórmula: itg = (g1!tl + g2/t2 + + gn/t n) / ojog donde: g1 = porcentaje de semillas qerrninadas en t 1. g2 = porcentaje de semillas germinadas entretlyt2· gn = porcentaje de semillas germinadas al final. t 1 = días al primer conteo. t2 = días al segundo conteo. tn = d (as al conteo final. %g = porcentaje total de germinación. un diseño completamente al azar con cuatro replicaciones fue usado y los promedios fueron separados de acuerdo a la mds de fisher. la longitud de la radícula al momento de la germinación se consideró como una característica indicativa del vigor temprano. las pruebas de .emergencia y crecimiento temprano fueron conducidas durante 10 días en una cámara de crecimiento a 300c. las semillas fueron colocadas a chorrillo en hileras espaciadas cinco cm y a 2,5 cm de profundidad. se utilizaron unas cajas plásticas de 30 x 25 x 10 cm y el sustrato fue arena. aquellas plántulas que salían a una altura de un cm se consideraban emergidas y se contaban diariamente. la emergencia se expresó en porcentaje y como índice de la tasa de emergencia (ite), el cual se. calculó de la misma forma que el itg. se usó un diseño de bloques al azar con tres replicaciones y los promedios se separaron de acuerdo a la mds de fisher. el crecimiento temprano se determinó midiendo la longitud de los tallos y raíces, el peso seco de los mismos y calculando la relación tallo/ra íz a los 10 días después de la emergencia. en todos los casos, las plántulas se sacaron de la arena, se lavaron, se secaron al horno y se pesaron. se utilizó un diseño de bloques completos al azar con tres replicaciones y los promedios se separaron de acuerdo a la mds de fisher. resultados y discusion indice de semillas. el análisis del índice de semilla demostró que las semillas de arroz rojo fueron significativamente más pesadas que las de las variedades (cuadro 1). se ha comprobado ql.l.e entre más grandes y mayor peso tengan las semillas, las reservas energéticas y de minerales son mayores, y por lo tanto, soportan mejor los procesos de germinación y emergencia, los cuales presentan altas tasas de respiración. así, entre más pesada sea la semilla, se espera una germinación más vigorosa. esto le da a la plántula una oportunidad de expandir rápidamente su sistema radical y explotar mejor los recursos disponbiles en el medio (radosevich y holt, 1984; spitters y van den bergh, 1982). germinación. el porcentaje de germinación de arroz rojo fue el más alto y diferente del de lemont, mars y saturno no se encontraron diferencias significativas entre arroz rojo y bellemont, o entre las cuatro variedades (cuadro 1). el itg indicó que saturn germinó más rápido y fue diferente del resto. no se encontraron diferencias significativas entre arroz rojo, mars y bellemont (cuadro 1). se ha indicado que la cantidad y la velocidad son los parámetros más apropiados para analizar un proceso (patterson, 1985). en este caso, el arroz rojo mostró el más alto porcentaje de germinación y un valor intermedio en cuanto a la velocidad de germinación. la rápida germinación es definitivamente un atributo de habilidad para competir (radosevich y holt, 1984). emergencia. no se encontraron diferencias significativas entre arroz rojo y las cuatro variedades en cuanto a porcentaje de erner5 cuadro 1. germ inación y emergencia de arroz rojo y cuatro variedades de arrozj'. longitud peso de la indice de la de la indice de la arroz rojo o semilla germinación tasa de radícula b emergencia tasa de variedad (g/100 semillasl (o/al germinación icm) (o/al emergencia arroz rojo 3,26a 100,oa 25,ob 5,9a 100,oa 22,6a lemont 2,76b 88,4b 22.0c 5,3ab 89,2a 19,1b mars 2,52c 87,5b 25,8b 4,6bc 92,5a 19,3b saturn 2,40d 81,7b 28,1a 4,3c 90,8a 20,1b bellemont 2,33e 90,8ab 24,4b 4,2c 90,oa 19,4b a promedias dentro de una columna seguidos par la misma letra no son significativamente diferentes con p>o,05. b tomada en el momento de la germinación. cuadro 2. crecimiento de la planta de arroz rojo y cuatro variedades de arroz a los 10 días después de la ernerqencta". longitud (cm) peso seco (mg) arroz rojo relación o cultivar tallo raíz tallo raíz t/rb arroz rojo 14,oa 6,2a 9,8a 6,5a 1,52b lemont 8,7c 3,8c 6,8bc 5,5b 1,25c mars 10,1b 4,4b 5,9c 5,obc 1,19c saturn 10,ob 4,3bc 7,1b 4,2c 1,71 a bellemont 7,8d 3,2d 6,2bc 4,7bc 1,34c a promedios dentro de una columna seguidos por la misma letra no son significativamente diferentes con p>o,05. b relación tallo/raíz en peso seco. gencia se refiere. sin embargo, elite mostró diferencias significativas entre arroz rojo y las variedades. el arroz rojo emergió más rápidamente (cuadro 1). la mayor ventaja de una mezcla resultar ía de combinar una rápida emergencia (radosevich y holt, 1984) y un gran número de plantas al inicio del cultivo (spitters y van den bergh, 1982). una planta que emerge primero tiene la oportunidad de utilizar una mejor calidad de los recursos por más tiempo y por lo tanto puede crecer más rápidamente (glaunier y holzner, 1982). crecimiento temprano. aunque la rad ícula del arroz rojo fue la más larga al momento de la germinación, éste valor no fue diferente del de lemont (cuadro 1). existieron diferencias significativas entre arroz rojo y 6 mars, saturn y bellemont. se ha comprobado que la ra íz crece primero que la plúmula cuando el arroz está enterrado (radosevich y holt, 1984) y que la competencia en el suelo por agua y nutrimentos puede empezar primero que la competencia aérea (harper, 1977). por consiguiente, el éxito de una plántula para sobrevivir depende de la habilidad de su raíz para crecer rápidamente y expandirse con el objeto de explotar mejor los recursos (glaunier y holzner, 1982; harper , 1977). se encontró diferencia significativa entre arroz rojo y las cuatro variedades cuando la longitud del tallo y las ra íces fue medida a los 10 días después de la emergencia. el arroz rojo presentó la mayor longitud tanto de raíces como tallos mientras que la variedad bellemont obtuvo los menores valores (cuadro 2). una situación similar se observó con respecto a la materia seca de tallos y ra íces medidos 10 días después de la emergencia. en amoos casos el arroz rojo exhibió el mayor valor (cuadro 2). en un estudio real izado con ocho variedades de arroz secano se demostró que el vigor de la plántula se correlacionó positivamente con el peso seco y la tasa de crecimiento de la misma (chauhan, gupta y o'toole, 1985). en el cuadro 2 también se reportan los resultados de la relación tallo/ra (z con base en peso seco. la más alta relación es la de la variedad saturn seguida por arroz rojo y luego las otras tres variedades. una alta relación tallo/raíz puede indicar dos cosas: primero, una inhabilidad de la planta para usar eficientemente la luz en fotos(ntesis y asf ubicar más asimilados en sus ra íces resultando en una desventaja para la competencia radical y segunda, la presencia de un eficiente sistema radical el cual suministra adecuadas cantidades de agua y nutrientes a los tallos los cuales crecen rápidamente y capturan más luz (holt y radosevich, 1983). guneyli et al. (1969) mostraron que la habil idad competitiva del sorgo se correlacionó altamente con el índice de la tasa de germinación y concluyeron que este índice deber ía ser ten ido en cuenta para describir competitividad en otros cultivos y malezas. también se ha reportado que el arroz rojo germina y emerge más rápidamente de diferentes profundidades del suelo que algunas de las variedades de arroz (diarra, smith y talbert, 1985; helpert y eastin, 1978). kawano et al. (1974) encontraron que el peso de la planta en las etapas tempranas de crecimiento se relacionó significativamente con la habilidad competitiva de 25 variedades de arroz. los resultados del presente estudio sugieren que existen diferencias entre las tasas de germinación, emergencia y crecimiento temprano de tallos y raíces entre arroz rojo y las variedades de arroz. estas caracter ísticas contribuyen a la habilidad de interferencia del arroz rojo. literatura citada 1. baker, j.b. y e.a. sonnier. 1983. red rice and its control. pages327-333 in irri.iwss. proc. conf. on weed control in rice irri. los baños, laguna, phillippines. 2. cohn, m.a. y j.a. hughes. 1981. seed dorrnancv in red rice. l. effect of temperature on drv-atterripeninq. weed sci. 29: 402-404. 3. chauhan, v" p. gupta y j. o'toole. 1985. relation of seedling vigor to stand establishment in some upland rice genotypes. irri newsletter 10(6): 15. 4. craigmiles, j.p. 1978. introduction. pages5-6 in e.f. eastin: ed. red rice: research and control. texas agric. exp. stn. bull. b-1270. 5. diarra. a .. r.j. srnith , jr.. y r.e. talbert. 1985. growth and morphological characteristics of red rice [ory za sativa] biotvpes. weed sci. 33: 310-314. 6. evetts, l.l. y o.e. burnside. 1972. germination and seedling development of common milkweed and other species. weed sci. 20: 371-378. 7. glaunier, j. y w. holzner. 1982.lnterference between weeds and crops: a review of literature, pages 149-159 in w. holzner and n. numata, eds. biology and ecology of weeds. dr. w. junk publishers,the hague. 8. guneyli, e., o.e, burnside, y p.t. nordquist. 1969. influence of seedling characteristics on weed competitive ability of sorghum hybrids and inbred lines. crop sci. 9: 713-716. 9. harper, j.l. 1977. population biology of plants. academic presslondon. 10. helpert, c.w. y e.f. eastin. 1978. basic red rice research in texas. pages27-29 in e.f. eastin, ed, red rice: research and control. texas agric. exp. stn. aun. b.1270. 11. holt, j. y r.s. radosevich. 1983. differential growth .of two common groundsel (senecio vulgaris} biotvpes, weed sci, 31: 112-120. 12. kawano, k., h. gonzález y m. lucena. 1974. intraspecific competition, competition with weeds, and spacinq responsein rice. crop sci, 14: 841-845. 13. patterson, d.t. 1985. cornparative eccphvsiology of weeds and crops, pages 102-124 in s. duke, ed, weed phvsloloqv, vol. l. reproduction and ecophvsíoloqv , crc press, florida. 14. radosevich, r.s. y j. holt. 1984. weed ecoloqv, implications for vegetation managementojohn wiley and sons, new york. 15. spitters, c.j. y j.p. van den bergh. 1982. competition between crops and weeds: a svstern approach, pages149-159 in w. holzner and n. numata, eds. bioloqv and ecology of weeds. orow. junk publishers, the hague. 16. zimdahl, r.l. 1980. weed-crop competition: a review. ippc, oregon state universitv. 195 p. 7 received for publication: 23 may, 2011. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 plant pathology laboratory, tibaitatá research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia). josorio@corpoica.org.co. agronomía colombiana 30(2), 222-229, 2012 screening of microbial culture filtrates, plant extracts and fungicides for control of mango anthracnose screening de filtrados de cultivos microbianos, extractos vegetales y fungicidas para el control de la antracnosis del mango jairo a. osorio1, erika p. martínez1, and juan c. hío1 abstract resumen anthracnose (colletotrichum gloeosporioides) induces losses of up to 40% in most mango growing regions in colombia. a series of exploratory experiments were carried out to evaluate 14 potentially antagonistic microorganisms, six plant extracts and 10 fungicides for disease control based on their ability to inhibit spore germination, mycelium growth and development of symptoms on detached fruits. in vitro experiments showed that spore germination of c. gloeosporioides was strongly inhibited (p≤0.0001) by all microbial culture filtrates, all fungicides and two plant extracts, suggesting that some of these treatments may hold promise for disease control. similarly, all microbial filtrates, most fungicides and two plant extracts caused a significant (p≤0.0001) inhibition in mycelium growth of the pathogen. results from this study indicated small effects of fungicides or plant extracts on anthracnose development on inoculated fruits, while microbial filtrates induced a significant reduction (p≤0.05) in lesion size. these results are very promising since current control practices rely on fungicides or costly physical treatments. la antracnosis (colletotrichum gloeosporioides) induce pérdidas de hasta 40% en la mayoría de zonas productoras de mango en colombia. se realizó una serie de experimentos exploratorios para evaluar 14 antagonistas potenciales, seis extractos vegetales y 10 fungicidas en el control de la enfermedad, con base en su capacidad para inhibir la germinación de esporas, el crecimiento del micelio y el desarrollo de síntomas en frutos desprendidos. los experimentos in vitro mostraron que la germinación de esporas de c. gloeosporioides fue inhibida (p≤0,0001) por todos los filtrados crudos microbianos, todos los fungicidas y dos de los extractos vegetales; indicando que algunos de estos tratamientos pueden ser promisorios para el control de la enfermedad. asimismo, todos los filtrados microbianos, varios fungicidas y dos extractos vegetales causaron una inhibición significativa (p≤0,0001) en el crecimiento del micelio del patógeno. los resultados de este estudio mostraron un bajo efecto de los fungicidas ó los extractos vegetales en el desarrollo de antracnosis en frutos inoculados, mientras que los filtrados microbianos mostraron una reducción significativa (p≤0,05) en el tamaño de lesión. esto es muy promisorio pues las prácticas actuales de control se basan en fungicidas ó tratamientos físicos costosos. key words: colletotrichum gloeosporioides, fruit protection, non-conventional control methods. palabras clave: colletotrichum gloeosporioides, protección de frutos, control no convencional. introduction several varieties of mango (mangifera indica, l.) such as haden, irwin, keitt and tommy atkins are grown in colombia, as well as local varieties that are used in the industry (madr, 2009). mango orchards in all regions are affected by anthracnose (colletotrichum gloeosporioides [penz.] penz. & sacc., teleomorph: glomerella cingulata [stoneman] spaulding & von schrenk); this disease induces field losses of up to 40% and postharvest losses of up to 70% in the most susceptible cultivars (páez-redondo, 1995; afanador et al., 2003; madr, 2009) in mexico, india, australia and south africa (chowdhury et al., 2007; kumar et al., 2007; rojas-martínez et al., 2008). typical symptoms of anthracnose are sunken, necrotic, dark brown to black lesions on mango fruit (bailey et al., 1992). the size and shape of these lesions vary with the cultivar, amount of quiescent infections and age of the infected organs (arauz, 2000; beno-moualem and prusky, 2000; wharton and diéguez-uribeondo, 2004; osorio, et al., 2006). various anthracnose control methods are used by farmers including fungicides, calcium carbonate, antagonists and sanitation (benítez et al., 2004; sundravadana et al., 2006; korsten, 2006; korsten et al., 1997; stockwell and stack, 2007). in colombia, fungicide sprays and occasional 223osorio, martínez, and hío: screening of microbial culture filtrates, plant extracts and fungicides for control of mango anthracnose sanitation are used by mango growers once symptoms of the disease are visible, but the effectiveness of these measures is limited (osorio et al., 2000; osorio et al., 2006; castro et al., 2007; moral et al., 2009). fungicide tolerance in populations of c. gloeosporioides was reported more than 20 years ago (liyanage et al., 1992), and has resulted in reduced biological activity and increased fungicide residues on harvested fruits. this has prompted efforts to develop alternate methods for anthracnose control on various crops (cheng et al., 2006), including prediction models based on weather information (dodd, 1991; arauz, 2000). methods used for post-harvest anthracnose control include fungicides, biocides, calcium carbonate, chemical inducers, microorganisms (benítez et al., 2004), hyperbaric pressure treatments, antioxidants, radiation, heat shock and, -at the experimental stagegenetic manipulation (korsten, 2006). three recent studies carried out by corpoica examined the survival strategy and population structure of the anthracnose pathogen (c. gloeosporioides) that affects mango orchards in colombia (ospina and osorio, 2005; cadavid et al., 2007; martínez et al., 2009) and tamarillos (reyes et al., 2007); the results suggested the need to explore diverse alternative control methods for this disease. here, we report the results from laboratory studies carried out to determine the biological activity of microbial antagonists, plant extracts and fungicides against c. gloeosporioides; focusing on the source of the inoculum and symptom suppression in mature fruits. materials and methods two sets of studies were conducted at the plant pathology laboratory of corpoica (tibaitata research center, mosquera, colombia) to determine the ability of microbial culture filtrates (in 2007), plant extracts and commercial fungicides (in 2008) to inhibit spore germination and mycelium growth of c. gloeosporioides and prevent symptom development in fruits. pathogen isolates. two single spore isolates (cg-917 and cg-935), obtained from “hilacha” mango fruits harvested in coello (tolima, colombia) and identified as c. gloeosporioides by morphology, growth on selective media and species-specific rdna amplification profiles, were used in this study. the two isolates were similar in spore morphology, colony growth habit, pathogenicity and ssr (microsatellites) profiles, according to previous studies (cadavid et al., 2007). the two isolates also showed similar germination and mycelium growth responses to fungicides, plant extracts and culture filtrates in exploratory trials. microorganisms and liquid culture filtrates. isolates of potential antagonists were obtained from field samples (leaves, flowers, fruits) collected between october/2006 and march/2007 at two locations (sevilla, magdalena and espinal/guamo, tolima). the plant material was processed for microbial isolation according to published protocols (paterson and bridge, 1994; barnett et al., 2000; schaad, 2001). the fungal, yeast and bacterial colonies were purified and stored at -20°c in 20% glycerol stock solutions. identification of fungal and bacterial isolates was made by morphological comparisons and standard biochemical tests, respectively. five liquid media were prepared to obtain crude culture filtrates: reelse and mandels medium for trichoderma, czapeck medium for verticillium and paecilomyces growth, tsa medium for bacteria, yeg medium for actinomycetes and nybb medium for yeasts. pure colonies of each isolate were used to inoculate 500 ml flasks containing 250 ml of a specific liquid media, before incubation in an orbital shaker, following specific protocols (tab. 1) (paterson and bridge, 1994; donadio et al, 2002; abril et al., 2008). following incubation, microbial biomass was separated by table 1. liquid media and incubation conditions for microbial groups used in this study. microbial group liquid medium incubation time (d) incubation temperature (°c) trichoderma sp. reelse & mandels 3 28 paecilomyces sp. czapeck 12 28 verticillium sp. czapeck 7 28 bacillus sp., pseudomonas sp. tsa 5 28 actinomycetes yeg 3 37 yeasts nydb 5 28 filtration through cheesecloth, centrifugation (8000 g, 20 min) and filtration through millipore membrane filters (0.1 or 0.3 micrometers in diameter, according to the type of microorganism). plant extracts. five commercially available plant extracts were obtained from local suppliers: capsialil® (sulfur compounds of liliaceaes+protoalcaloides of solanaceous), ecoswing® (terpeniods from swinglea glutinosa), desfan-100® (citrus seed extract), xplode sl (capsaicin+alisin), swinglea extract (terpeniods). additionally, an aqueous extract of the xeric lefaria cactus (cereus deficiens) was prepared by grinding and drying tissue from the middle portion of fully 224 agron. colomb. 30(2) 2012 c. gloeosporioides isolate cg-935, a completely randomized design displayed in a factorial arrangement with four repetitions was used. spore suspensions were mixed at a 1:1 ratio with each one of the fungicide treatments, incubated and evaluated as described above. mycelium growth assays. a completely randomized design with three repetitions was used in an experiment to test the effect of culture filtrates from 14 microbial isolates (six fungi, four bacteria, two actinomycetes, and two yeasts) on mycelium growth of the c. gloeosporioides isolate cg-917. petri plates were prepared by mixing 9 ml of pda with 1 ml of culture filtrate and left to solidify, inoculated with 5-mm disks of pda + mycelium of cg-917 and incubated at 27°c in the dark for 7 d. after this period, the colony diameter was measured. mycelium growth of the isolate cg-935 in the presence of plant extracts (tab. 2) was determined in a randomized block experiment with a factorial arrangement and three repetitions. petri plates were prepared by mixing 9 ml of pda with 1 ml of plant extract at each concentration. once solidified, 5-mm disks of pda with actively growing cg-935 mycelium were placed in the center of each plate. inoculated plates were incubated at 27°c in the dark for 7 d, at which time the colony diameter was measured. the effect of ten fungicides at different concentrations (tab. 2) on mycelium growth of the c. gloeosporioides isolate cg-935 was tested in a completely randomized experiment with a factorial arrangement and four repetitions. extended branches. a 20 g sample was fully homogenized in 400 ml of distilled water and filtered through cheesecloth before use. four different concentrations of each extract were evaluated. fungicides. ten commercial fungicides were used in this study: score® 250ec (difenoconazole), kocide® 101 (copper hydroxide), alarm® 80wp (mancozeb), amistar® 50wg (azoxystrobin), mertec® 500sc (thiabendazole), elosal® 720sc (sulphur), carbendazim ac® (carbendazim), kasumin® 2sl (kasugamycin), validamycin (validamycin) and rovral® 5owp (iprodione). four concentrations of each fungicide were evaluated. spore germination assays. exploratory tests were performed with isolates cg-917 and cg-935 in order to determine spore germination and standardize incubation conditions (cerón et al., 2005). fresh colonies of the two isolates were produced on marthuŕ s medium incubated at 28°c in darkness for 10 d. spore suspensions (1∙105 spores/ ml) were prepared on either a) sterile water amended with tween®-80 (0.05% v/v) or b) a 10% aqueous sucrose solution amended with tween-80 (0.05% v/v); and incubated at 28°c and 100% relative humidity on glass slides. germination counts were carried out every 2 h and for up to 24 h, germination was higher on water (10-15%) as compared to the sucrose solution (3%). based on these results, all germination assays used 1.5 ml of spore suspensions of 1∙10 5 spores/ml in water + tween®-80 (0.05% v/v), using eppendorf tubes incubated at 27°c for 18 h. a completely randomized design with three repetitions was used to compare the inhibitory activity of crude filtrates from liquid cultures of 14 microbial isolates (six fungi, four bacteria, two actinomycetes, and two yeasts) on spore germination of the isolate cg-917. for this, spore suspensions were mixed at a 1:1 ratio with the culture filtrates in 2 ml eppendorf tubes, and incubated as described above. following incubation, 50 µl were taken from each tube and poured into a neubauer chamber to determine germination. a randomized block design displayed in a factorial arrangement with three repetitions was used to compare six plant extracts in four concentrations (tab. 2) by their inhibitory activity on spore germination of the isolate cg-935 of the mango pathogen. spore suspensions prepared as described were mixed at a 1:1 ratio with each one of the plant extract treatments, incubated and evaluated as described above. to test the efficacy of ten fungicides, at different concentrations (tab. 2), to inhibit spore germination of the table 2. plant extracts and fungicide treatments used in this study. plant extract concentration (mg l-1) d1 d2 d3 d4 capsialil® 0.950 0.700 0.450 0.200 ecoswing® 2.000 1.500 1.000 0.500 desfan-100® 0.250 0.200 0.150 0.100 xplode 5.000 4.000 3.000 2.000 swinglea extract 20.000 15.000 10.000 5.000 lefaria extract 2.000 1.000 0.500 0.250 difenoconazole 0.375 0.250 0.125 0.075 cupper hydroxide 1.500 1.000 0.500 0.250 mancozeb 0.300 0.200 0.100 0.050 azoxystrobin 0.450 0.300 0.150 0.075 thiabendazole 0.675 0.450 0.225 0.115 sulphur 1.440 0.720 0.360 0.072 carbendazim 2.000 1.000 0.50 0.100 kasugamycin 3.000 1.500 0.750 0.370 validamycin 3.000 1.500 0.750 0.370 iprodione 2.000 1.000 0.500 0.100 d2 is a reference concentration equivalent to the manufactureŕ s recommendation. d1 is a higher concentration, whereas d3 and d4 are lower concentrations. 225osorio, martínez, and hío: screening of microbial culture filtrates, plant extracts and fungicides for control of mango anthracnose petri plates were prepared by mixing 9 ml of pda with 1 ml of fungicide solution. once solidified, 5-mm disks of pda with actively growing mycelium of either isolate of c. gloeosporioides were placed in the center of each plate. inoculated plates were incubated at 27°c in the darkness for 7 d, at which time the colony diameter was measured. fruit protection assays. the best treatments from all previous experiments were tested for anthracnose control on detached mango fruits. a completely randomized experiment replicated three times was used to evaluate the protection ability of 14 microbial filtrates on fruits inoculated with the isolate cg-917 of the anthracnose pathogen. similarly, a completely randomized experiment in a factorial arrangement replicated three times was used to test the effectiveness of five fungicides on fruits inoculated with the isolate cg-935 of the mango pathogen. likewise, a completely randomized factorial experiment was used to test the effectiveness of two plant extracts at two concentrations each at preventing anthracnose development on fruits inoculated with the isolate cg-935. mango fruits (hilacha cultivar, e2 growth stage) were washed, superficially disinfected with 1% naocl, and rinsed in distilled water. treatments of fruits with culture filtrates from antagonists, plant extracts or fungicide solutions consisted of a 30-min immersion, followed by air drying at room temperature. treated fruits were then inoculated by placing two 5-mm disks of a sporulating colony of the pathogen on the fruit surface (5 cm apart). after inoculation, the fruits were kept inside plastic boxes (two fruits per box) containing moist paper towels, at 25ºc in alternating 12/12 dark/light conditions. lesion diameter, resulting from inoculation, was assessed after 8 d. data analysis. all statistical analyses were performed with sas® version 9.3. standard anova and tukey studentized range test (hsd) for mean separation (p≤0.05) were performed on data from spore germination and mycelium growth experiments. similarly, data from fruit protection assays were analyzed by anova and treatment means were separated using hsd (p≤0.05). results biological activity of microbial culture filtrates. four exploratory tests were initially carried out in 2007 with four microbial groups (bacteria, fungi, actinomycetes, yeasts), resulting in 14 isolates being selected for further testing against the pathogen c. gloeosporioides isolate cg-917 (tab. 3). culture filtrates from all 14 isolates reduced spore germination (p≤0.0001) in the range of 43 to 69% as compared to the control treatment; and some of them induced germ tube malformations (data not shown).the tukey (hsd) test indicated greater effects for the isolates actin-38, bacte-15, bacte-40, bacte-59, paeci-85 and trich-19. mycelium growth of the pathogen on filtrate-amended medium was reduced by all microbial isolates (p≤0.0001), with greater reductions (9095% colony growth reduction) induced by the isolates actin-35, bacte-59, bacte-40, bacte-73 and yeast-05 (tab. 3). table 3. effects of culture filtrates of 14 microbial isolates on germination and mycelium growth of c. gloeosporioides (isolate cg-917) and lesion size on inoculated mango fruits. isolate spore germination (%)1 colony diameter (cm)2 lesion diameter (cm)3 control 8.16 a 8.73 a 1.27 a bacte-73 4.66 b 0.63 c 0.15 c yeast-08 4.10 b 0.66 c 0.32 b yeast-05 3.76 bc 0.60 c 0.30 b trich-01 3.73 c 1.66 b 0.17 c actin-35 3.60 c 0.53 d 0.27 b verti-79 3.46 c 1.70 b 0.27 b verti-77 3.40 c 0.93 b 0.70 a paecil-83 3.23 cd 0.86 c 0.22 bc trich-19 3.13 cd 1.26 b 0.12 c paecil-85 2.93 d 0.90 bc 0.12 c bacte-59 2.86 d 0.56 c 0.25 bc bacte-40 2.70 d 0.56 c 0.22 bc bacte-15 2.60 d 0.73 c 0.20 bc actin-38 2.56 d 1.23 b 0.12 c cv 14.04 18.55 60.01 f **, p≤0.0001 **, p≤0.0001 *, p≤0.05 1 spore germination counts were performed after 18 h of incubation. a total of 100 spores were observed in each replicate. 2 diameter of fungal colonies was determined after incubation for 7 d. 3 inoculated fruits were incubated for 8 d before measurements of lesion diameter were taken. mango fruits that were superficially sprayed with culture filtrates of five isolates (paeci-85, trich-19, trich-1, bacte-73 and actin-38) before inoculation with cg-917, showed lesion size reductions around 80% when compared with the untreated control (p≤0.05); however, caution should be exercised when interpreting these results due to the high variation coefficient in this experiment. this suggests the need for additional studies with a larger number of fruits to take into consideration factors like the presence of quiescent infections on the surface and the nutritional status of fruit tissues, which lead to intrinsic variability among mango fruits of the same developmental stage e-2. biological activity of fungicides. ten fungicides were initially tested on spore germination and mycelium growth assays, and five were selected for fruit protection assays; the data from these experiments are presented as general 226 agron. colomb. 30(2) 2012 treatment means in tab. 4. the variation coefficient for the spore germination experiment was moderate to high (37.6%), suggesting that factors related to fungicide solubility in water or conditions for optimal contact or uptake by the fungal spores were not adequately controlled in the preparation of the spore germination assays. dose effects of three fungicides (copper hydroxide, kasugamycin, validamycin) on colony growth were statistically significant, while two fungicides (azoxystrobin and thiabendazole) had a significant dose effect on spore germination. eight fungicides reduced (p≤0.0001) spore germination by 80-100%, with two of them (carbendazim and iprodione) causing total inhibition (tab. 4). mycelium growth of the pathogen was significantly inhibited by all tested fungicides (p≤0.0001), but the strongest inhibition presented in a culture medium amended with carbendazim or difenoconazole. based on these results, five fungicides (azoxystrobin, carbendazim, thiabendazole, difenoconazole and validamycin) were used in fruit protection assays where significant (p≤0.05) but moderate effects were observed for three fungicides (carbendazim, azoxystrobin and thiabendazole), with lesion size reductions around 50% in relation to the unprotected control. table 4. effects of fungicides on germination and mycelium growth of c. gloeosporioides (isolate cg-935) and lesion size on inoculated mango fruits. fungicide spore germination (%)1 colony diameter (cm)2 lesion diameter (cm)3 control 4.75 a 7.96 a 2.14 a kasugamycin 1.31 b 4.95 b sulphur 1.00 b 5.74 b validamycin 0.95 b 3.88 c 2.38 a thiabendazole 0.68 bc 0.58 e 1.30 b difenoconazole 0.68 bc 0.05 f 1.68 b copper hydroxide 0.62 c 1.05 d azoxystrobin 0.51 c 0.99 de 1.47 b mancozeb 0.37 d 1.68 d iprodione 0 e 3.58 c carbendazim 0 e 0 f 1.17 b cv 37.44 14.47 31.10 f **, p≤0.0001 **, p≤0.0001 *, p≤0.05 1 spore germination counts were performed after 18 h of incubation. a total of 100 spores were observed in each replicate. 2 diameter of fungal colonies was determined after incubation for 7 d. 3 inoculated fruits were incubated for 8 d before measurements of lesion diameter were taken. biological activity of plant extracts. tab. 5 shows the effect of six plant extracts on germination, colony growth and fruit infection by the c. gloeosporioides isolate cg-935. most plant extracts tested did not produce a strong effect on the pathogen. among the plant extracts, desfan and ecoswing had significant dose effects on mycelium growth of the pathogen, with higher effects at the highest dose as detected in the colony growth tests. however, this effect was not evident on spore germination or fruit infection assays. therefore, data from plant extract experiments are presented as general treatment means of plant extracts. reduction of spore germination was statistically significant (p≤0.0001) with one treatment (desfan), inducing 98% inhibition of germination; this plant extract also caused a significant (p≤0.05) reduction (88%) in colony growth. when applied on the mango fruit surface however, none of the extracts significantly reduced lesion size (tab. 5). discussion the effects of c. gloeosporioides inoculum on mango include: immediate lesion development following infection of the flowers, establishment of quiescent infections on immature fruits, or causation of anthracnose lesions fol low ing new infections of physiologica l ly mature fruits (arauz, 2000). since heavy losses result from fruit anthracnose, we focused on features of the pathogen important for the onset of infection and development of fruit symptoms. various studies describing the lifecycles of anthracnose pathogens (bailey et al., 1992) suggest that spore germination needs to be blocked in order to prevent quiescent infections and reduce fruit disease. other studies (benito et al., 2000; osorio et al., 2006; moral et al., 2009) indicate that flower infection as well as quiescent infections on foliage could be important sources of inoculum for fruit infection. protecting mango fruits from anthracnose development is a common practice which relies mostly on fungicide spray programs or physical treatment following harvest (dodd, 1991; chowdhury et al., 2007); consequently, finding alternative treatments is desirable but little progress has been made. fruit anthracnose development in mango may be influenced by a complex array of conditions that determine the effects of the inoculum and the infection of host tissues (wharton and diéguez-uribeondo, 2004). the results from this study are preliminary and represent only a small set of conditions related to the development of this disease; promising treatments identified in this study should be tested for effectiveness on anthracnose control under a wider set of conditions and a greater number of pathogen isolates, representing the diversity and complexity of the c. gloeosporioides population associated with mango. 227osorio, martínez, and hío: screening of microbial culture filtrates, plant extracts and fungicides for control of mango anthracnose of quiescent infections on the fruit surface. postharvest treatments for anthracnose control focus on this later stage of the interaction (arauz, 2000; arias and carrizales, 2007). all microbial filtrates, most fungicides and two plant extracts (tabs. 3, 4, 5) caused a strong inhibition in mycelium growth of the isolates cg-917 and cg-935 of the pathogen; therefore, it would be of interest to evaluate some of these products for their ability to specifically inactivate quiescent infections of c. gloeosporioides on mango fruits. mycelium growth, and its associated enzymatic activity (huckelhoven, 2007), may be responsible for flower damage by c. gloeosporioides in mango; therefore, flower protection by some of the products tested in this study is worth trying, particularly with microorganisms which may be able to colonize developing reproductive structures. the lesion size of e-2 mango fruits inoculated with sporulating colonies of the isolates cg-917 or cg-935 showed high variation coefficients (31-61%) across the experiments; some intrinsic factors of the used plant material or differences in the inoculum load could explain this variability in the results. mango fruits at the e-2 growth stage were used for inoculations based on previous studies; however there is some degree of uncertainty about the age of fruits of similar size and shape; this could explain why the reaction to the inoculation was not uniform. results from this study indicated only small effects of fungicides or plant extracts on anthracnose development in inoculated fruits, while microbial filtrates showed significant reduction in lesion size. this is very promising since current control practices rely on fungicides or costly physical treatments (kumar et al., 2007; sundravadana et al., 2007). anthracnose development from late infections of mature fruits and from quiescent infections of immature fruits may proceed at different rates. these differences may be due to: a) the metabolic stage of the inoculum, b) the amount of active propagules at the infection site on the fruit surface and c) the time taken for initial colonization or lesion progress (moral et al., 2009). all these factors have to be taken into consideration in future studies aiming to test potential control products with detached mango fruits, since natural disease development takes place not only from recent infection events but also from quiescent infections occurring in early stages of fruit growth. furthermore, how much spore load migrates to the developing mango fruit and from what sources is a question that needs to be answered in order to understand some of the conditions for disease onset on the fruit and design or adjust control practices based on chemical or biological products. table 5. effects of plant extracts on germination and mycelium growth of c. gloeosporioides (isolate cg-935) and lesion size on inoculated mango fruits. plant extract spore germination (%)1 colony diameter (cm)2 lesion diameter (cm)3 control 2.50 a 3.30 a 2.25 xplode 2.18 a 1.18 b lefaria extract 1.68 b 1.09 bc capsialil® 1.46 b 1.30 b ecoswing® 1.18 b 0.68 c 2.01 swinglea extract 0.62 c 1.15 b desfan-100® 0.06 d 0.38 d 2.13 cv 18.60 7.71 61.40 f **, p≤0.0001 *, p≤0.05 1 spore germination counts were performed after 18 h of incubation. a total of 100 spores were observed in each replicate. 2 diameter of fungal colonies was determined after incubation for 7 d. 3 inoculated fruits were incubated for 8 d before measurements of lesion diameter were taken. separate experiments with microbial filtrates, fungicides and plant extracts were conducted, whereby spore germination was assessed after 18 h of incubation. spore germination is affected by factors like age, temperature and light or chemical composition of the medium (abril et al., 2008); which could explain the variation in germination levels observed among the experiments. in this study, overall spore germination levels were low, suggesting that the fungus may have unidentified internal constraints or regulatory mechanisms for survival similar to spore dormancy, as described for several plant pathogens (de wolf and isard, 2007). alternatively, c. gloeosporioides spores may lose viability very rapidly after removal from their source, but data were not taken to support this hypothesis. spore germination of c. gloeosporioides was strongly inhibited by microbial culture filtrates, fungicides and two plant extracts, suggesting that some of these treatments may hold promise for disease control. these should be tested more thoroughly, particularly microbial isolates since they also caused a highly significant inhibition of mycelium growth of the pathogen originating from the mango tissue surfaces and therefore, could have the ability to adapt and colonize host tissues. in addition, more experiments with fungicides and plant extracts are necessary to account for factors related to product solubility in water and optimize exposure or uptake by the fungal spores. colony growth of c. gloeosporioides on culture medium was stable across the experiments and appears to be a reliable trait to study sensitivity of the pathogen to various products. mycelium growth in natural settings could be targeted for control at two specific stages: after spore germination but before penetration or during activation 228 agron. colomb. 30(2) 2012 conclusions spore germination and mycelium growth of c. gloeosporioides can be inhibited or reduced in vitro by fungicides, plant extracts and microbial liquid culture filtrates; these types of experiments can be used to identify substances with high biological activity against the pathogen. development of anthracnose lesions on inoculated mango fruits was strongly reduced by filtrates from the liquid culture of various microorganisms, suggesting that some antagonists may be potential biocontrol agents of c. gloeosporioides and should be tested further in the field and for postharvest conditions. acknowledgements the authors thank mr. jorge arguelles for helping with the data analysis, mr. jaime aguirre for his work in the fungicide experiments and mr. josé dimas segura for collecting field samples for microbial isolation. literature cited abril, m., k.j. curry, b.j. smith, and d.e. wedge. 2008. improved microassays used to test natural product-based and conventional fungicides on plant pathogenic fungi. plant dis. 92, 106-112. afanador, l., d. minz, m. maymon, and s. freeman. 2003. characterization of colletotrichum isolates from tamarillo, passiflora, and mango in colombia and identification of a unique species from the genus. phytopathology 93, 579-587. arauz, l.f. 2000. mango anthracnose: economic impact and current options for integrated management. plant dis. 84, 600-611. arias, b. and l. carrizales. 2007. control químico de la antracnosis del mango (mangifera indica l.) en pre y postcosecha en el municipio de cedeño, estado monagas, venezuela. bioagro 19(1), 1-8. bailey, j.a., r.j. o’connell, r.j. pring, and c. nash. 1992. infection strategies of colletotrichum species. pp. 88-120.in: bailey, j.a. and m.j. jeger (eds.). colletotrichum: biology, pathology and control. cab, wallingford, uk. barnett, j.a., r.w. payne, and d. yarrow. 2000. yeasts: characteristics and identification, 3rd ed. cambridge university press, cambridge, uk. benítez, t., a. rincón, m. limón, and a.c. codón. 2004. biocontrol mechanisms of trichoderma strains. intl. microbiol. 7, 249-260. benito, e.p., m. arranz, and a. eslava. 2000. factores de patogenicidad de botrytis cinerea. rev. iberoam. micol. 17, s43-s46. beno-moualem, d. and d. prusky. 2000. early events during quiescent infection development by c. gloeosporioides in unripe avocado fruits. phytopathology 90(5), 553-559. cadavid, m., s. kelemu, and j.a. osorio. 2007. genetic diversity in the anthracnose pathogen infecting tropical fruits in colombia. phytopathology 97(7), s-16. castro, a., j. romero, j.a. osorio, e. martínez, and j. hio. 2007. distribución temporal y espacial de fuentes de inoculo de colletotrichum acutatum en el follaje sano de tomate de árbol. fitopatol. colomb. 31(1)1-5. cerón, l., m. higuera, m. sánchez, s. bustamante, and g. buitrago. 2005. crecimiento y desarrollo de colletrotrichum gloesporioides f. alatae durante su cultivo en medios liquidos. acta biol. colomb. 11(1), 99-109. cheng, w., h. ishii, and k. nishimura. 2006. fungicide sensitivity and phylogenetic relationships of anthracnose fungi isolated from various fruits in japan. plant dis. 90, 506-512. chowdhury, m.; m. rahim, k. khalequzzaman, m. humauan, and m. alam. 2007. effect of plant extracts and time of application on incidence of anthracnose, yield and quality of mango. intl. j. sustain. crop prod. 2(5), 59-68. de wolf, e.d. and s.a. isard. 2007. disease cycle approach to plant disease prediction. annu. rev. phytopathol. 45, 203-220. dodd, j.c. 1991. pre and postharvest control of mango anthracnose in the philippines. plant pathol. 40, 576-583. donadio, s., p. monciardini, r. alduina, and p. mazza. 2002. microbial technologies for the discovery of novel bioactive metabolites. j. biotechnol. 99, 187-198. huckelhoven, r. 2007. cell wall-associated mechanisms of disease resistance and susceptibility. annu. rev. phytopathol. 45, 101-127. korsten, l. 2006. advances in control of postharvest diseases in tropical fresh produce. intl. j. postharv. technol. innov. 1, 48-61.  korsten, l., e. de villiers, r.c. wehner, and j.m. kotzet. 1997. field spray of bacillus subtilis and fungicides for control of pre-harvet fruit disease of avocado in south africa. plant dis. 81, 455. kumar, a., n. reddy, k. reddy, and m. devi. 2007. evaluation of fungicidal resistance among colletotrichum gloeosporioides isolates causing mango anthracnose in agri export zone of andhra pradesh, india. plant pathol. bull. 16, 157-160. liyanage, h., m. millan, and h. kistler. 1992. two genetically distinct populations of colletotrichum gloeosporioides from citrus. phytopathol. 82(11), 1371-1376. madr, misterio de agricultura y desarrollo rural. 2009. anuario estadístico de frutales y hortalizas 2004-2008 y sus calendarios de siembras y cosechas. bogota. martínez, e., j. hio, j.a. osorio, and m.f. torres. 2009. identification of colletotrichum species causing anthracnose on tahiti lime, tree tomato and mango. agronomía colombiana 27 (2): 211-218.  moral, j., r.oliveira, and a. trapero. 2009. elucidation of the disease cycle of olive anthracnose caused by colletotrichum acutatum. phytopathology 99, 548-556. osorio, j.a., e. viáfara, and n. murcia. 2000. aspectos epidemiológicos y de manejo de la antracnosis de los cítricos. pp. 41-48. in: memorias del seminario nacional sobre enfermedades de los cítricos. pereira, colombia. osorio, j.a., m.f. torres, j.c. hio. 2006. detección y análisis de la distribución de infecciones latentes de colletotrichum 229osorio, martínez, and hío: screening of microbial culture filtrates, plant extracts and fungicides for control of mango anthracnose acutatum j. h. simmonds en árboles de frutales tropicales. fitopatol. colomb. 29(2), 45-52. ospina, c.a. and j.a. osorio. 2005. caracterización de poblaciones del género colletotrichum causante de la antracnosis de los cítricos. fitopatol. colomb. 29(1), 15-22. páez-redondo, a. 1995. uso de variedades tolerantes: alternativa para el manejo de antracnosis (colletotrichum gloeosporioides) en mango (mangifera indica). ascolfi-informa 21, 36-39. paterson, r. and p.d. bridge. 1994. biochemical tecniques for filamentous fungi. imi technical handbooks no. 1. cab, wallingford, uk. reyes, a., j.a. osorio, e. martínez, and j. hio. 2007. estudio de la relación fenológica reproductiva y el comportamiento de las infecciones latentes de colletotrichum acutatum en tomate de árbol. fitopatol. colomb. 31(2), 37-42. rojas-martínez, r., e. zavaleta, d. nieto, and m. acosta. 2008. virulence and genetic variation of colletotrichum gloeosporioides (penz.) penz. and sacc. on mango (mangifera indica l.) cv. haden. rev. mex. fitopatol. 26, 21-26. schaad, n.w. 2001 laboratory guide for identification of plant pathogenic bacteria. departament of plant pathology, university of georgia, st. paul, mn. stockwell, v. and j. stack. 2007. using pseudomonas spp for integrated bio-control. phytopathology 97, 244-249. sundravadana, s., d. alice, s. kuttalam, and r. samiyappan. 2006. control of mango anthracnose by azoxystrobin. tunis. j. plant protection 1, 109-114. sundravadana, s., d. alice, s. kuttalam, and r. samiyappan. 2007. efficacy of azoxystrobin on colletotrichum gloeosporiodes penz growth and on controlling mango anthracnose. j. agr. biol. sci. 2(3), 10-15. wharton, p.s. and j. diéguez-uribeondo. 2004. the biology of colletotrichum acutatum. anales del jardín botánico de madrid 61, 3-22. received for publication: 10 march, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 tibaitatá research center, instituto colombiano agropecuario (ica). mosquera (colombia). eeebraitr@unal.edu.co; everth.ebratt@ica.gov.co 2 faculty of sciences, universidad de los andes. bogota (colombia). 3 master of science, instituto politécnico nacional (ceprobi). yautepec (mexico). 4 agroecological engineering program, corporación universitaria minuto de dios. bogota (colombia). 5 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 31(1), 58-67, 2013 tomato spotted wilt virus (tswv), weeds and thrip vectors in the tomato (solanum lycopersicum l.) in the andean region of cundinamarca (colombia) tomato spotted wilt virus (tswv), malezas y vectores de trips en el tomate (solanum lycopersicum l.) en la región andina de cundinamarca (colombia) everth e. ebratt r.1, rocio acosta a.2, olga y. martínez b.3, omar guerrero g.4, and walther turizo a.5 abstract resumen the presence and distribution of the tswv, weeds and thrip vectors in major tomato producing areas in the andean department of cundinamarca (oriente, sumapaz and ubate provinces) were assessed with the das elisa technique, evaluating the presence of the tswv in tomato tissue, associated thrips and weeds. high incidences were observed in different provinces of the andean department of cundinamarca. the average viral incidence reached 23.3% in sumapaz, 19.4% in oriente and 4% in ubate. the symptoms observed were: brown spots and concentric rings in the leaf area, stems and fruits; browning and spotting in the flower; and wilting in the leaves, stems and flowers. the thrip species with the highest presence were frankliniella occidentalis, followed by thrips palmi and thrips tabaci. we determined the important role of weeds as inoculum sources and vector reservoirs for the species emilia sonchifolia and amaranthus dubius. la presencia y distribución de tswv, arvenses y los trips vectores en las principales zonas productoras de tomate en la región andina del departamento de cundinamarca (provincias de oriente, sumapaz y ubaté), se confirmó mediante la técnica das elisa, se evaluó la presencia del virus tswv en tejido de tomate, arvenses y trips asociados. se observaron incidencias altas en diferentes provincias de la región andina del departamento de cundinamarca. la incidencia viral alcanzó promedios de 23,3% en el sumapaz, el 19,4% en oriente y el 4% en ubaté. los síntomas característicos observados correspondieron a manchas de color café y anillos concéntricos en el área foliar, tallos y frutos, bronceado, manchas en flor y marchitez en hojas, tallos y flores. las especies de trips con mayor presencia fueron frankliniella occidentalis, seguida de thrips palmi y thrips tabaci. se determinó el importante papel de las arvenses como fuente de inóculo y reservorio de vectores en las especies emilia sonchifolia y amaranthus dubius. key words: frankliniella occidentalis, thrips palmi, thrips tabaci, weeds, tospovirus. palabras clave: frankliniella occidentalis, thrips palmi, thrips tabaci, arvenses, tospovirus. introduction in colombia, the tomato (solanum lycopersicum l.) covers 11,304 ha with the principal participation in the departments of norte de santander, boyacá, antioquia, santander and cundinamarca, the latter of which has 600 ha planted, both in open fields and under cover (encuesta nacional agropecuaria 2011; agrocadenas, 2010). phytosanitary problems caused by viral agents are of interest because of the difficulty in diagnosis and the high handling costs. among these is the tomato spotted wilt virus (tswv), which is a pathogen that, once it infects plants, cannot be controlled (persley et al., 2007; tamayo and jaramillo, 2006). the tswv belongs to the bunyanviridae family and the tospovirus genus and is widely distributed throughout the world in more than 500 species of ornamental, vegetable and fruit plants (agrios, 2005), with losses estimated at 25 to 50% (cho et al., 1998; cho et al., 1998). in colombia, the losses in ornamental crops due to the tswv are above 70% and in the tomato, the incidence is reported at 20 to 30% (corredor, 1999; tamayo and jaramillo, 2006; rodríguez et al., 2008). the dispersion of the tswv is attributed to the complex plant, virus and insect vector interaction (mound and teulon, 1995) with an important role of thrips as vectors of the virus (wijkamp et al., 1993; corredor, 1999; kritzman et al., 2002; hogenhout et al., 2008); thrips transmit four virus groups corresponding to the genera crop protection 59ebratt r., acosta a., martínez b., guerrero g., and turizo a.: tomato spotted wilt virus (tswv), weeds and thrip vectors in the tomato (solanum... ilarvirus, sobemovirus, carmovirus and tospovirus (morse and hoodle, 2006). currently, 5,500 species of thrips are known and only 0.2% are reported as viral transmitters. according to mound (1996, 2005) and ohnishi et al. (2006), among the species involved, efficient vectors of tospovirus include frankliniella occidentalis, f. schultzei, f. intonsa, f. fusca, f. bispinosa, f. zucchini, f. cephalica, thrips tabaci, thrips palmi, t. setosus and scirtothrips dorsalis (nagata et al., 2004; funderburk et al., 2007). at this time, of the 235 genera of the thripinae subfamily and 1,700 valid species, only eleven species in three genera are reported as efficient tospovirus vectors in the world (mound, 1996; mound and teulon, 1996; ohnishi et al., 2006). in colombia, the tswv was detected in 1987 on the sabana de bogota in pompom plants (chrysanthemum sp.), however, it was mistaken for other diseases and not until 1990 was the true causal agent determined by serological techniques (angarita, 1995). currently, the method used to diagnose infections with the tswv is serological tests by the enzyme-linked immuno-sorbent assay elisa method, because of their convenience, speed, ease of use and efficiency, allowing the examination of a large number of samples in a short time (gonsalves and trujillo, 1986; huguenot et al., 1990; wang and gonsalves, 1990; de avila et al., 1993, de avila et al., 1990). although tswv detection is done with the das elisa technique on plant material, gonsalves and trujillo (1986), cho et al. (1988) and nagata et al. (2002) modified this test to detect the tswv in thrip individuals. in colombia, this technique has been applied to ornamental plants, thrips, plants, weeds, and tomato crops (vasquez, 1996; corredor, 1999; tamayo and jaramillo, 2006, rodríguez et al., 2008). the complex nature of the interaction between thrips, tospoviruses and host plants was first recognized when it was discovered that the tswv multiplies in vector insects with a persistent circulative-propagative type virus-thrip ratio (ullman et al., 1993; wijkamp et al., 1993; hogenhout et al., 2008); however, ullman (1996) put forth that infective, adult thrips are only produce when the acquisition of the virus occurs in the larval stages. corredor (1999), showed that the minimum time required by f. occidentalis nymphs to ingest and obtain the tswv was 5 min, increasing the likelihood of ingesting more virus particles and the efficient acquisition of the virus, extending the feeding time in infected leaves; and determined that the minimum latency time required by the tswv in f. occidentalis nymphs was 8 d. this study was undertaken to determine the distribution of the tswv (tomato spotted wilt virus) and associated thrips as vectors in the tomato (s. lycopersicum) in the andean department of cundinamarca; specifically to detect the presence and distribution of the virus in tomato-producing provinces, establishing viral prevalence, diagnosis and characterization of symptoms in respect to genetic material of field tomatoes and the presence of the virus in plants, weeds and thrips associated with the crop. materials and methods this research was conducted at the c. i. tibaitata of instituto colombiano agropecuario (ica-corpoica), national phytosanitary laboratory diagnosis, entomology area (04°41’46.7’’ n, 74°12’12.8’’ w and 2569 m a.s.l.). the field monitoring was conducted in three regions of the cundinamarca department: oriente province in the municipalities of fomeque, choachi, ubaque and caqueza; sumapaz province in the municipality of fusagasuga; and ubate province in the municipality of ubate (tab. 1). three tomato producing farms were randomly selected in each municipality, for a total of 18. sampling was conducted in each crop, with random sites in three rows, two lateral and one central to the planted area. in each row, five tomato plants were taken randomly, for a total of 15 plants per crop, observing the presence of viral symptoms, presence and capture of thrips and collecting associated weeds. the prevalence of the tswv was determined by the number of plants with symptoms over the total number of sampled plants in each parcel, as according to farooq and akanda (2007). plant sample the tomato sample consisted of two leaves from the upperthird of the plant, inflorescences and fruit, the latter of which was used only in the characterization of viral symptoms. each sample was wrapped in paper towels and then in foil with the basic data of location and type of plant material planted. in the laboratory, the presence of the tswv was determined with the das-elisa technique with agdia® (elkhart, in) commercial kits and the recommended protocol: the plate was sensitized with the capture antibody (1:200), which was diluted in the buffer media (1x), 100 ml of the mixture were placed in each well and incubated overnight in a moist chamber at 4°c. then the plate was washed with a cleaning buffer (1x pbst) three times. the samples were macerated in a general extraction buffer (1x geb), one gram of the sample in 10 ml of extraction buffer 1x, 100 ml of the sample were added to each well, together with the respective reaction controls (positive, negative and blank ). then, the plate was incubated overnight in a moist chamber at 4°c. after incubation, the plate was washed with a cleaning buffer 1x (1x pbst) seven times. 60 agron. colomb. 31(1) 2013 the conjugated antibody with alkaline phosphatase (1:200) was diluted in the eci-1x buffer, 100 ml of the enzyme conjugate-eci 1x buffer mixture were added to each well, and the plate was incubated for two hours at room temperature. after incubation, the plate was washed with a cleaning buffer 1 x (1x pbst) eight times and 100 ml of the pnp solution were added to each well. the plate was incubated in a moist chamber in the dark for one hour and the measurements or readings were taken at an absorbance of 405 nm (a405), in a opsys mr-dymex® (richfield, mn) spectrophotometer, every 15 min. insect material thrip material was collected on each of the 18 farms with taps on the upper-third, leaves and inflorescences of the tomato plants, preferably symptomatic, over a flat surface with white cotton fabric and the help of a 20x magnifying glass and 000 brush, capturing and introducing the thrips into vials with 150 μl of extraction buffer or 75% ethyl alcohol. identification of the thrips was carried out with the microassembly methodology proposed by mound and geoffrey (1998); genus and species were determined using the keys and descriptions proposed by mound and marullo (1996), mound and gillespie (1997), and eppo (2002). the species identified were compared with literature reports on tswv vectors according to mound (2001), murray (2001) and kirk (2001); also the focal thrip species was selected according to the highest number of capture events, presence and efficiency as a tswv vector, as according to ullman (1993, 1996). for the detection of the tswv in thrips, the das elisa technique was implemented, modified for insect materials from the methodology described by matsuura et al. (2002), corredor (1999) and sakurai (personal communication). thrip samples, like the plants, were visually analyzed spectrophotometrically at an absorbance of 405 nm (a405) in an opsys mr-dymex reader, using das-elisa agdia® protocol. for detection of tswv in thrips, adult insects were used per sample. with this methodology, tswv values greater than twice the average of the negative controls were considered positive, as according to bautista et al. (1995), sakurai et al. (2004) and farooq and akanda (2007). weed plant material the identification of the weeds present in the crop was carried out by direct comparison with photographs of the proposed field manual by cayon and mendoza (1989). of the weeds observed, the predominant species were selected as according to lucena (1992) and persley et al. (2007) and viral presence was determined by a das-elisa test (agdia®). results and discussion tswv in producing regions the results indicated the presence of the tswv in the oriente province, in the municipalities of caqueza, choachi, ubaque and fomeque, with symptoms characterized by reduced plant growth, chlorosis and brown table 1. regions sampled for detection of the tswv in the department of cundinamarca. municipality farm district owner altitude geoposition n w caqueza f1 giron de resguardo hidelbrando arias 1,624 04°25’01.7’’ 073°57’01.3’’ f2 resguardo jaime torrijos 1,649 04°25’20’’ 073°56’44.7’’ f3 moyas jaime torrijos 1,731 04°25’38.8’’ 073°56’37.9’’ choachi f4 masa angel machado 1,935 04°34’04.1’’ 073°54’24.6’’ f5 masa angel machado 1,885 04°33’00.8’’ 073°54’39.9’’ f6 masa isidro varón 1,756 04°28’51.8’’ 073°55’38.8’’ ubaque f7 centro afuera salvador herrera 1,731 04°28’50.9’’ 073°55’38.8’’ f8 fistega wilson daza 1,732 04°28’41.5’’ 073°55’24.8’’ f9 romero bajo nelson lavado 1,596 04°29’19’’ 073°54’50.5’’ fomeque f10 carrizal manuel agudelo 1,761 04°29’24.3’’ 073°54’09.2’’ f11 resguardo jaime torrijos 1,620 04°29’59’5 073°23’48.1’’ f12 carrizal salomón rincón 1,780 04°30’00.4’’ 073°52’43.8’’ fusagasuga f13 alto del molino humberto bolívar 1,994 04°19¡00.2’’ 074°20’26.6’’ f14 novilleros henry ortíz 1,521 04°20’36.4’’ 074°23’30.2’’ f15 betel jose moreno 1,911 04°18’55.5’’ 074°21’06.2’’ ubate f16 ticha nelson melo 2,539 05°23’49.9’’ 073°45’01.9’’ f17 giuacheta javier vela 2,547 05° 24’22.2’’ 073°42’51.2’’ f18 patera centro germán ascencio 2,572 05°17’55.0’’ 073°48’41.5’’ 61ebratt r., acosta a., martínez b., guerrero g., and turizo a.: tomato spotted wilt virus (tswv), weeds and thrip vectors in the tomato (solanum... spots on leaves and stems; and brown, concentric rings on the surfaces of the fruits. in the province of sumapaz in fusagasuga, symptoms similar to those mentioned were observed, along with brown spots dispersed on the leaflets and ribs; brown, concentric rings across the entire surface of fruits and cracks in ripe tomatoes. in the province of ubate, plants were observed with scattered brown spots on the leaf surface and concentric rings on the underside. according to antignus et al. (1997), low plant development is characterized by little foliage; along with new shoots that are symptomatic and slow growing in flowers and fruits. initially, the mid-leaves had dispersed, chlorotic spots before the appearance of dark, brown spots, as affirmed by cho et al. (1989) and farooq and akanda (2007), characterizing these symptoms as initial chlorosis in leaves and shoots which can lead to browning and necrosis. the most representative symptom corresponded to spots in the form of concentric rings as described by adkins (2005), sang-hoon et al. (2005), persley et al. (2007), and farooq and akanda (2007). these symptoms began at the base of the leaflets and spread towards the apex, or clustered in isolated patches (fig. 1a). the rings were clearly observed on the underside of the affected leaves (fig. 1b), the spots may appear scattered throughout the leaves (fig. 1c) or concentrated towards the ribs (fig. 1d) and wilted and crinkled leaves (fig. 1: e and f). the young fruits showed irregular spots which may be poorly marked (fig. 2); no ripe fruit was found with characteristics of irregular, yellow or orange mottling, as opposed to cho et al. (1989), morris (2004) and persley et al. (2007); however, it was seen that infected, ripe fruit showed necrosis (fig. 2j), which even led to tissue breakdown. in some cases, according to agrios (2005) and persley et al. (2007), brown, concentric rings that start near the stem or particularly scattered throughout the fruit are seen (fig. 2c). the stems presented dark brown spots, some dispersed in the form of rings and others grouped together to form a general spot (fig. 2). the das elisa technique (agdia®) was adequate for detecting the tswv in tomato plants and weeds because of its sensitivity and speed of viral localization according to gonsalves and trujillo (1986), okazaki et al. (2007), sherwood et al. (1989), huguenot et al. (1990), and wang and gonsalves (1990). the analysis of the samples, using this technique, allowed for qualitative results which indicated the presence or absence of the tswv in the plant material analyzed (tab. 2). prevalence of the tswv in the tomato the 18 farms evaluated presented ranges of from 20 to 53% for incidence of the tswv; at least one property in each municipality presented viral incidence (fig. 3). thrip populations in each culture were found to average 1.3 individuals per plant, representing a low level of infestation for insect pests, however, there were relatively high incidences of the tswv, possibly due to mechanical propagation according to ullman (1996, 1993); however, low levels of thrips (0.1thrips/plant) have the ability to propagate the tswv to the host when the virus pressure is high, according to bennison et al. (2002). it was also determined that 44.4% of the crops sampled had a tswv incidence of zero, possibly due to the control measures aimed at thrips and weed control, which could directly influence the reduction of the spread of the tswv, as indicated by momol et al. (2002). presence of the tswv in cultivated tomato materials tomato materials grown in the andean region of cundinamarca were represented, by percentage, by the varieties and hybrids: ‘calima’ (27.7%), ‘daniela’ (16.6%), ‘sheila’ (11.1 %), ‘granitio’ (11.1%), ‘alboran’ (5.5%), ‘kyndio’ (5.5%), ‘rocio’ (5.5%), ‘santa clara’ (5, 5%), ‘yola’ (5.5%) and ‘rolin’ (5.5%) (tab. 3). according to the technical specifications of the materials planted, they have no resistance to the tswv, allowing high incidences and possibly facilitating viral dispersion in the presence of thrip vectors and weeds in crop areas. the 70% of the material analyzed presented a tswv infection, and even higher in cultures with a high thrip infestation and presence of weeds (tab. 4), this confirms the findings of persley et al. (2007), regarding the use of resistant varieties as an effective control method for managing the tswv. in colombia, three hybrids are currently marketed as tswv resistant, but they are little used in the producing regions, possibly due to their high costs and table 2. das elisa reaction in tomato plants and weeds in the studied municipalities. caqueza choachi ubaque fomeque fusagasuga ubate f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 f15 f16 f17 f18 t + + + + + + + + + + + w + * * + + + * * f=farm, t = tomato, a =weeds, *= no weeds, + a405 (≥0,54); a405 (≤0,265). 62 agron. colomb. 31(1) 2013 figure 1. symptoms of the tswv in tomato leaves (a); scattered patches in leaf area (b); underside, concentric rings (c); isolated spots (d); spots on ribs (e, f). wilting and crinkling. (photos: acosta, r. and e. ebratt). figure 2. symptoms of the tswv in the stem, flower and fruit. a, spots on stem; b, wilting flower; c, spotting of fruit; d, concentric rings; e, f, g and h, generalized rings; i and j, necrosis and rupture. (photos: acosta, r. and e. ebratt). adaptability to growing conditions, moreover, they do not have adequate commercial dissemination. mitidieri et al. (1996) stated that the use of commercial hybrids with resistance to the tswv is meant as a phytosanitary measure to reduce the incidence of this disease, in combination with other cultural, biological and chemical management practices that target vectors and weeds. tswv weed plants the results showed that farms without the presence of weeds (f3, f4, f17 and f18) (tab. 4) showed low to no viral impact except farm f4, which could have presented an early infection from nursery seedlings; while farms with plenty of weeds (f1, f6, f7, f9, f10, f11, f12, f14 and f15) reached incidence of viral levels of 20 and 53%. according to duffus (1971), the epidemiology of viral illness may be a phenomenon that involves the interaction of cultures, insect vectors and host weeds as sources of inoculum and vector hosts. prevalence of the tswv in relation to weeds and thrips in the 14 farms with weeds and thrips (tab. 4), the species recognized were: red spinach (amaranthus dubius), guasca (galinsoga parviflora) and lilac tasselflower (emilia sonchifolia), all reported as hosts of the tswv by lucena (1992), and amaranthus sp. a thrip host plant according to persley et al. (2007). of these weeds, 21.4% of the samples analyzed demonstrated a positive response to the tswv a b c d e f a b c d e f g i j h 63ebratt r., acosta a., martínez b., guerrero g., and turizo a.: tomato spotted wilt virus (tswv), weeds and thrip vectors in the tomato (solanum... with the das elisa test (agdia®). the presence of weeds and thrips in 77.7% of the sampled tomato crops and the presentation in 71.4% of symptoms characteristic of the tswv indicate that the poor management of these plants allows for the spread of the disease by acting as viral reservoirs (duffus, 1971; tamayo and jaramillo, 2006), this is consistent with that proposed by okazaki et al. (2007), who argued that thrips and weeds play an important role in the cycles of tswv infection in cultivated fields. this study found that the presence of the tswv is positively correlated with the presence of weeds (r = 0.6740, p = 0.002, n = 54). there is also a positive correlation between the presence of thrips with the presence of weeds (r = 0.4725, p = 0.048, n = 54), but there was no correlation between the presence of the tswv and thrip vectors (r = 0.3636, p = 0,138, n = 54), making them occasional transmitters of the tswv according to nagata et al. (2004), who found a low probability of finding viruliferous thrips and, due to the host conditions, that they prefer weeds associated with the crop. this suggests that for tswv management, weed eradication could be the first step and possibly the most effective way to break the cycle of tswv infection, as framed within an integrated tospovirus and thrip management program in tomato crops. identification of thrip species of the individuals collected in the tomato plants and weeds, three predominant species were identified: frankliniella occidentalis, dark and pale forms, thrips palmi and thrips tabaci (fig. 4). it was determined that f. occidentalis was figure 3. tswv viral incidence in the provinces of oriente, sumapaz and ubate in the depar tment of cundinamarca (colombia). 0 10 20 30 40 50 60 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 f15 f16 f17 f18 caqueza choachi ubaque fomeque fusagasuga ubate oriente sumapaz ubate % in ci de nc e farm table 4. tswv incidence in relation to the presence of weeds and thrips. municipality farm tswv incidence % weed presence caqueza f1 47 + f2 33 + f3 0 choachi f4 20 f5 0 f6 0 + ubaque f7 27 + f8 33 + f9 33 + fomeque f10 40 + f11 0 f12 0 + fusagasuga f13 53 + f14 0 + f15 20 + ubate f16 33 + f17 0 f18 0 (+). presence farms; (-). farm without presence. table 3. regional presence of the tswv for the genetic material planted. municipality farm genetic material tswv presence caqueza f1 calima + f2 calima + f3 calima choachi f4 granitio + f5 granitio f6 calima ubaque f7 daniela + f8 daniela + f9 calima + fomeque f10 sheila + f11 kindio f12 daniela fusagasuga f13 yola + f14 sheila f15 santa clara + ubate f16 alborán + f17 rocío f18 rolín 64 agron. colomb. 31(1) 2013 found in 100% of the capture events, followed by t. tabaci at 88% and t. palmi at 55% (tab. 5). detection of the tswv in f. occidentalis in the detection of the tswv with the das elisa test, the adult stage of f. occidentalis was chosen because of their continued presence in crops and role as a more efficient vector of the tswv, as reported by ullman (1996) and okazaki et al. (2007). in this work the validity of the methodology used for the detection of viral particles in the insect vector was determined. this coincides with that proposed by cho et al. (1988), wijkamp et al. (1993), bautista et al. (1995), matsuura et al. (2002) and sakurai (2004), who endorsed the use of the test in different species of thrips. in this study, samples of adult f. occidentalis were positive for the tswv at 16.6%, in contrast to the average viral prevalence in tomato plants of from 18.83 to 55.55% on the sampled farms (tab. 2; tab. 6). these results agree with those of maris et al. (2004), reporting a proportional ratio of thrip populations with regard to the presence of the tswv; however, in the present study, there was no correlation between the tswv infected plants and the presence of thrips, possibly due to the low figure 4. morphological characteristics of thrips associated with tomato crops in cundinamarca; f. occidentalis, dark form (a, b, c, d); f. occidentalis, pale form (e, f, g, h); t. palmi (i, j, k, l); t. tabaci (m, n, o, p) (photos: ebratt, e.). a b c d e f g h i j k l m ñ o p 65ebratt r., acosta a., martínez b., guerrero g., and turizo a.: tomato spotted wilt virus (tswv), weeds and thrip vectors in the tomato (solanum... probability of the presence of infective insect vectors of tswv (21.4%) in the sample, according to nagata et al. (2004), who identified a tswv transmission efficiency by f. occidentalis of 31.6%. medeiros et al. (2004) and van de wetering et al. (1996) observed that insects collected in symptomatic tomato plants tested negative for the presence of the tswv as an autoimmune response of the adult stage of the insect to the viral infection prevents detection. currently, it is known that adult thrips carrying viral particles only acquire and infect the tswv during the development of immature stages in affected plants (eppo, 2002; ullman, 1996), making them economically important insects that are difficult to manage with implementation of unilateral chemical control tactics in complete ignorance of the insectvirus-weed relationship. although this study did not consider or evaluate the role of colored forms, especially the dark form of f. occidentalis, as possibly more efficient transmitters of the tswv, since there is evidences from sakimura (1969) that the dark forms of several species of thrips are infective vectors responsible for the high prevalence of the tswv in several crop species. conclusions the disease known as “tomato spotted wilt” or “black death” is related to the presence of the tswv in weeds and the thrip vectors f. occidentalis, t. palmi and t. tabaci associated with tomato crops in the andean region of the cundinamarca department. the presence of asymptomatic weeds that are positive for the tswv and which are associated with the crop confirms their role as viral reservoirs and hosts for thrip vectors. this raises the imminent need for managing weed plants associated with crops, as they are a key element of high phytosanitary risk in the production of the tomato s. lycopersicum l. acknowledgements the authors wish to thank the instituto colombiano agropecuario (ica), seccional cundinamarca; dr. jorge evelio ángel díaz; corporación universitaria minuto de dios (uniminuto); dr. luis f. salazar; to tomato producers of table 5. thrip species associated with tomato crops and weeds in the andean region of cundinamarca. municipality farm district altitude species geoposition f. occidentalis t. tabaci t. palmi n w caqueza f1 girón de resgurado 1,624 x x x 04°25’01,7’’ 73°57’01.3’’ f2 resguardo 1,649 x x x 04°25’20’’ 73°56’44.7’’ f3 moyas 1,731 x x x 04°25’38.8’’ 73°56’37.9’’ choachi f4 masa 1,935 x x 04°34’04.1’’ 73°54’24.6’’ f5 masa 1,885 x x 04°33’00.8’’ 73°54’39.9’’ f6 masa 1,756 x x x 04°28’51.8’’ 73°55’38.8 ubaque f7 centro afuera 1,731 x x x 04°28’50.9’’ 73°55’38.8’’ f8 fistega 1,732 x x x 04°28’41.5’’ 73°55’24.8’’ f9 romero bajo 1,596 x x x 04°29’19’’ 73°54’50.5’’ fomeque f10 carrizal 1,761 x x x 04°29’24.3’’ 73°54’09.2’’ f11 resguardo 1,620 x x x 04°29’59’5 73°23’48.1’’ f12 carrizal 1,780 x x 04°30’00.4’’ 73°52’43.8’’ fusagasuga f13 alto del molino 1,994 x x 04°19¡00.2’’ 74°20’26.6’’ f14 novilleros 1,521 x x x 04°20’36.4’’ 74°23’30.2’’ f15 betel 1,911 x x 04°18’55.5’’ 74°21’06.2’’ ubate f16 ticha 2,539 x 05°23’49.9’’ 73°45’01.9’’ f17 guacheta 2,547 x 05° 24’22.2’’ 73°42’51.2’’ f18 patera centro 2,572 x 05°17’55.0’’ 73°48’41.5’’ table 6. das elisa reaction in f. occidentalis in the regions studied. caqueza choachi ubaque fomeque fusagasuga ubate f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 f15 f16 f17 f18 t + + * + * * * t= thrips; *= without thrips; + a405 (≥0.54); a405 (≤0.265). 66 agron. colomb. 31(1) 2013 the municipalities of caqueza, choachi, ubaque, fomeque, fusagasuga y ubate; to jaime torrijos official of the instituto colombiano agropecuario and officials the municipals secretarias de agricultura. literature cited agrios, g. 2005. plant pathology. 5th ed. elsevier academic press, burlington, ma. agrocadenas. 2010. acuerdo de competitividad de la cadena de hortalizas. in: http://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j& q=&esrc=s&source=web&cd=1& ved= 0cdaqfjaa& url= http%3a%2f%2fwww.sich.unal.edu.co%2fsich%2fdatos_ publicos%2facuerdo_competitividad_hortalizas.pdf&ei=9 kl2uyf ejq7x0wgo8igibq&usg=afqjcngsxlwnom2aij odxr1v0q8vwgwxuq&bvm=bv.45512109,d.dmq&cad=rja; consulted: march, 2013. angarita, a. 1995. síntomas, detección y control de virus y viroides en crisantemo. p. 114. in: memorias ii simposio nacional de crisantemo, plagas y enfermedades. asocolflores, rionegro, colombia. antignus, y, m. lapidot, n. ganaim, j. cohen, o. lachman, m. pearlsman, b. raccah, and a. gera. 1997. biological and molecular characterization of tomato spotted wilt virus in israel. phytoparasitica 25(4), 319-330. bautista, r., r. mau, j. cho, and d. custer. 1995. potencial of tomato spotted wilt virus tospovirus plant host in hawai as reservoirs for transmisión by frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae). phytopathology 85(9), 953-958. bennison, j., k. maulden, i. barker, j. morris, n. boonham, p. smith, and n. spence. 2002. reducing spread of tswv on ornamentals by biological control of western flower thrips. pp. 157-162. in: proceedings of the seventh international symposium on thysanoptera, reggio calabria. cayon, d. and a. mendoza. 1989. manual de semillas de malezas. convenio ica; sena, ibagué, colombia. cho, j., r. mau, t. german, r. hartmann, l. yudin, d. gonsalves, and r. prowldentl. 1989. a multidisciplinary approach to management of tomato spotted wilt virus in hawaii. plant dis. 73(5), 375-383. cho, j., r. mau, r. hamssak, and d. gonsalves. 1988. detection of tomato spotted wilt virus in individual thrips by enzyme l i n ked i m mu nosorbent a ss ay. phy topat holog y 78(10), 1348-1351. cho, j., r. mau, s. pang, m. wang, c. gonsalves, j. watterson, d. custer, and d. gonsalves. 1998. approaches for controlling tomato spotted wilt virus. pp. 547-564. in: hadidi, a., r.k. khetarpal, and h. koganezawa (eds.). plant virus disease control. aps press, st. paul, mn. corredor, c. 1999. determinación de las principales características de la transmisión biológica del virus tswv vía el vector frankliniella occidentalis. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. de avila, a., p. de haan, r. kormelink, r. resende, r. goldbach, and d. peters. 1993. classification of tospoviruses based on phylogeny of nucleoprotein. j. gen. virol. 74, 153-159. de avila, a.c., c. huuenot, r. resende, e. kitajima, r. goldbach, and d. peters. 1990. serological differentiation of 20 isolates of tomato spotted wilt virus. j. gen. virol. 71, 2801-2807. duffus, j. 1971. role of weeds in the incidence of virus diseases. ann. rev. phytopathol. 9, 319-340. encuesta nacional agropecuaria. 2011. oferta agropecuaria. cifras. in: ministerio de agricultura desarrollo rural, http://www. agronet.gov.co/w w w/htm3b/public/ena/ena _ 2010.pdf; consulted: march, 2013. eppo, european and mediterranean plant protection organization. 2002. diagnostic protocols for regulated pests: frankliniella occidentalis. bull. eppo 32, 241-243. farooq, a. and a.m. akanda. 2007. symptoms and prevalence of tomato spotted wilt virus (tswv) infection in bangladesh. intl. j. sustain. crop prod. 2(5), 51-58. funderburk, j., s. diffie, j. sharma, a. hodges, and l. osborne. 2007. thrips of ornamentals in the southeastern us. eny-845 (in754). entomology & nematology department, florida cooperative extension service, institute of food and agricultural sciences, gainesville, fl. gonsalves, d. and e. trujillo. 1986. tomato spotted wilt virus in papaya and detection of the virus by elisa. plant dis. 70(6), 501-506. hogenhout, s.a., el-d. ammar, a.e. whitfield, and m.g. redinbaugh. 2008. insect vector interactions with persistently transmitted viruses. ann. rev. phytopathol. 46, 327-359. huguenot, c., g. van den dobbelsteen, p. de haan, c.a. wagemakers, g.a. drost, a.d.m.e. osterhaus, and d. peters. 1990. detection of tomato spotted wilt virus using monoclonal antibodies and riboprobes. arch. virol. 110, 47-62. kirk, w.d.j. 2001. the pest and vector from the west: frankliniella occidentalis. pp. 33-42. in: proceedings of the 7th international symposium on thysanoptera, australian national insect collection; csiro, canberra, australia. kritzman, a., a. gera, b. raccah, j. lent, and d. peters. 2002. the route of tomato spotted wilt virus inside the thrips body in relation to transmission efficiency. arch. virol. 147, 2143-2156. lucena, e. 1992. estudio de la detección del marchitamiento moteado del tomate (tsw v) en el cu ltivo del pompón (chrysantemun morifolium), en malezas y trips asociados. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. maris, p., n. joosten, r. goldbach, and d. peters. 2004. tomato spotted wilt virus infection improves host suitability for its vector frankliniella occidentalis. phytopathology 94(7), 706-711. matsuura, s., s. hoshino, h. hayashi, t. kohguchi, k. hagiwara, and t. omura. 2002. effects of latent infection of stock plants and abundance of thrips on the occurrence of tomato spotted wilt virus in chrysantemun fields. j. gen. plant pathol. 68, 99-102. medeiros, r., r. resende, and a. de ávila. 2004. the plant virus tomato spotted wilt tospovirus activates the immune system 67ebratt r., acosta a., martínez b., guerrero g., and turizo a.: tomato spotted wilt virus (tswv), weeds and thrip vectors in the tomato (solanum... of its main insect vector, frankliniella occidentalis. j. virol. 78(10), 4976-4982. mitidieri, m., i. de mitidieri, and e. dalbó. 1996. evaluation of tomato hybrids resistant to tswv under greenhouse conditions in argentina. acta hort. 559, 775-779. momol, m.t., j. funderburk, s. olson, and j. stavisky. 2002. management of tomato spotted wilt tospovirus (tswv) on tomatoes with uv-reflective mulch and acibenzolar-s-methyl. pp. 111-116. in: proceedings of the 7th international symposium on thysanoptera, australian national insect collection, canberra, australia. morris, j. 2004. diagnostic protocol for the tospoviruses tomato spotted wilt virus (tswv), impatiens necrotic spot virus (insv) and watermelon silver mottle virus (wsmov). protocol for the diagnosis of quarantine organisms. bolletin oepp/ eppo 34, 271-279. morse, j. and m. hoddle. 2006. invasion biology of thrips. annu. rev. entomol. 51, 67-89. mound, l. 2005. plants, thrips, tospoviruses – the enigmatic triad. in: viii international symposium on thysanoptera and tospoviruses. csiro entomology, canberra, australia. mound, l. and k. geoffrey. 1998. thisanoptera an identification guide. cab international, wallingford, the netherlands. mound, l. and p. gillespie. 1997. identification guide to thrips associated with crops in australia. nsw agriculture, orange & csiro entomology, canberra, australia. mound, l.a. 1996. the thysanoptera vector species of tospoviruses. acta hort. 431, 298-306. mound, l. and r. marullo. 1996. the thrips of central and south america an introduction (insecta: thysanoptera). mem. entomol. intl. 6, 487. mound, l. and d. teulon. 1995. thysanoptera as phytophagous opportunists. pp. 3-20. in: parker, b.l., m. skinner, and t. lewis (eds.). thrips biology and management. plenum, new york, ny. murray, t. 2001. the pest and vector from the east: thrips palmi. pp. 19-32. in: proceedings of the 7th international symposium on thysanoptera, australian national insect collection, canberra, australia. nagata, t., a. almeida, r. resende, and a. de ávila. 2004. the competence of four thrips species to transmit and replicate four tospoviruses. plant pathol. 53, 136-140. nagata, t., a. inoue-nagata, j. lent, r. goldbach, and d. peters. 2002. factors determining vector competence and specificity for transmission of tomato spotted wilt virus. j. gen. virol. 83, 663-671. ohnishi, j., h. katsuzaki, and s. tsuda. 2006. frankliniella cephalica, a new vector for tomato spotted wilt virus. plant dis. 90(5), 685. okazaki, s., m. okuda, k. komi, h. yoshimatsu, and t. iwanami. 2007. overwintering viruliferous frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) as an infection source of tomato spotted wilt virus in green pepper fields. plant dis. 91, 842-846. persley, d., m. sharman, j. thomas, l kay, s. heisswolf, and l. michael. 2007. thrips and tospoviruses. a management guide. department of primary industries and fisheries. queensland, australia. rodríguez, m., n .niño, c. carranza, o. lanchero, d. miranda, and s. magnitskiy. 2008. diseminación de virus y patógenos de suelo en las principales áreas productoras de tomate (solanum lycopersicum l.) de los municipios de fómeque, fusagasugá y villa de leyva (colombia). in: book of abstract, simposio internacional de tomate en el trópico. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, villa de leiva, colombia. sakimura, k. 1969. frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae), a vector of the tomato spotted wilt virus, with special reference to the color forms. ann. entomol. soc. amer. 55, 387-89. sakurai, t. 2004. transmission of tomato spotted wilt virus by de dark form of frankliniella schultzei (thysanoptera: thripidae) originating in tomato fields in paraguay. appl. entomol. zool. 39(1), 189-194. sang-hoon, s., b. mcnulty, g. kennedy, and j. moyer. 2005. viral genetic determinants for thrips transmission of tomato spotted wilt virus. pnas 102(14), 5168-5173. sherwood, j.l., m.r. sanborn, g.c. keyser, and l.d. myers. 1989. use of monoclonal antibodies in detection of tomato spotted wilt virus. phytopathology 79, 61-64. tamayo, p. and p. jaramillo. 2006. enfermedades del tomate, pimentón, ají y berenjena en colombia guía para su diagnóstico y manejo. corpoica, rionegro, colombia. ullman, d.e. 1996. thrips and tospoviruses: advances and future directions. acta hort. 431, 310-332. ullman, d., t. german, j. sherwood, d. westcot, and f. cantone. 1993. tospovirus replication in insect vector cells: immunocytochemical evidence that the nonstructural protein encoded by the s rna of tomato spotted wilt tospovirus is present in thrips vector cells. phytopathology 83, 456-463. van de wetering, f., r. golbach, and d. peters. 1996. tomato spotted wilt virus ingestion by first instar larvae of frankliniella occidentalis is a prerequisite for transmission. phytopathology 86(9), 900-905. vásquez, s. 1996. purificación, producción de un antisuero policlonal y evaluación de la técnica de elisa indirecto para la detección del virus del marchitamiento moteado del tomate (tswv) y virus de la mancha necrótica del impatiens (insv) en el cultivo del crisantemo. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. wang, m. and d. gonsalves. 1990. elisa detection of various tomato spotted wilt virus isolates using specific antisera to structural proteins of the virus. plant dis. 75, 154-158. wijkamp, i., j. lent, r. kormelink, r. goldbach, and d. peters. 1993. multiplication of tomato spotted wilt virus in its insect vector, frankliniella occidentalis. j. gen. virol. 74, 341-349. agronomía colombiana. 1990. volumen 7:40-46 determinacion de las razas fisiologicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel en la sabana de bogota jase francisco cevallos1, darlo gonzalez1 y german arbelaez2 resumen. el marchitamiento vascular del clavel ocasionado por el hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi es la enfermedad más limitante en el cultivo del clavel en la sabana de bogotá. aunque el uso de variedades resistentes es un método promisorio y económ ico para el manejo de la enfermedad, algunas variedades no se comportan de una manera similar en su resistencia en diferentes fincas, y hay evidencias de la variabilidad del patógeno. el objetivo del trabajo fue determinar las posibles razas fisiológicas del hongo en la sabana de bogotá. cien aislamientos del patógeno se obtuvieron en 49 fincas de plantas de clavel estándar, ecotipos "americano" y "mediterráneo", y de clavel miniatura afectadas por la enfermedad y ubicadas en diferentes áreas, los aislamientos del hongo se inocularon en las variedades diferenciales duca, pink calypso, raggio di sole y san remo. noventa y siete de los cien aislamientos probados correspondieron a la raza 2, que es la raza más frecuente en el mundo y los otros tres aislamientos correspondieron a la raza 4, que es prevalente en italia. determination of physiolog ical races o f fussrium oxysporium f. sp. dianthi in carnation in the savanaof bogot~ summsrv, -vascular wilt caused by the fungus fusarium oxysporum f. sp. dianthi is the most important disease on carnation in colombia. although the use of resistant 1biólogo, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, a.a. 35785, bogotá. 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, a.a. 14490, bogotá. 40 varieties is an economical and promlsmg method for the management of the disease, some varietiss do not behave in a similar way in different farms, and there are evidences of the variability ofthe pathogen. the objective of this research was to determine the presence of physiological races ,of the pathogen. in the bogota plateau. one hundred isolates of the pathogen were obtained in 49 farms from different varieties of standar and miniature carnation affected by the disease. the isolates of the fungus were ínoculated in four differential varieties: duca, pink calypso, raggio di sole and san remo. ninety seven isolates corresponded to the race 2, that is the most frequent race in the world and the other three isolates belong to the race 4, that is a race prevalent in italy. introduccion el cultivo de flores para exportación es una industria de desarrollo reciente en colombia y que ha tenido un incremento notable en los últimos veinte años. el clavel es el cultivo más importante y para el año 1988 el valor de las exportaciones fue de 82.2 millones de dólares para el clavel estándar y de 12.6 millones de dólares para el clave miniatura, lo que representó el 46.30/0 del valor total de las exportaciones de flores colombianas (asocoflores, 1989). el marchitamiento vascular causado por el hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi (prill. et delacr.) snyder et hansen, es actualmente la enfermedad más limitante del cultivo del clavel en colombia. esto se debe especialmente a la importación de material de propagación infectado, a la diseminación rápida del patógeno por diversos medios, a su alta persistencia en el suelo y al alto costo y baja eficiencia de las medidas de control utilizadas (arbeláez, 1987). desde hace varios años diversos investigadores han evidenciado la variabilidad patogénica y la existencia de razas fisiológicas del hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi en italia (garibaldi, 1975; garibaldi, 1977), francia (tramier et al, 1983). españa (cebolla et al, 1979), reino unido (matthews, 1978) y estados unidos (hood y stewart, 1957). no obstante la importancia de la enfermedad, en cotcmbía no se había realizado ningún trabajo sobre la variabilidad del patógeno, aunque se habían hecho observaciones que mostraban alguna respuesta diferencial al patógeno, según la variedad de clavel sembrada y según el origen del material de propagación. la determinación de las razas fisiológicas existentes en el país es de gran importancia para entender el comportamiento de las variedades frente al patógeno y para la obtención de materiales resistentes, aspecto que toma cada vez más importancia como uno de los métodos más económicos y eficientes en el manejo de la enfermedad. el objetivo del trabajo fue el estudio de la variabilidad morfológica y patogénica de cien aislamientos de fusarium oxysporum f. sp. dienthi obtenidos de diferentes variedades de clavel estándar y miniatura recolectados en distintas empresas de la sabana de bogotá. . materiales y metodos durante los meses de febrero y marzo de 1988 se tomaron muestras de material afectado por fusarium oxysporum f. sp, dianthi en 49 fincas que cultivaban clavel estándar de los ecotipos "americano" y "mediterráneo" y clavel miniatura; estas fincas estaban ubicadas en diferentes municipios de la sabana de bogotá y presentaban distintos grados de infestación de la enfermedad. los aislamientos del patógeno se obtuvieron de plantas de 2 a 6 meses de edad y que presentaban los síntomas típicos de la enfermedad. para el aislamiento del patógeno se realizaron siembras de trozos de tallos afectados previamente desinfestados durante un minuto en hipoclorito de sodio al 10/0, etanol del 700/0 y enjuagados dos veces en agua destilada estéril; los trozos se colocaron en cajas de petri con el medio papa-dextrosa-agar y se incubaron a 200c. los aislamientos se identificaron de acuerdo a las características de las colonias y de las esporas según booth (1971). de los 220 aislamientos del hongo obtenidos, se seleccionaron cien de acuerdo a la variedad de clavel y a la finca, para que fueran bien representativos. la identificación de las razas fisiológicas de f. oxysporum f. sp, dianthi se hizo mediante pruebas de patogenecidad en las variedades diferenciales duca, pink calypso, raggio di sale y san remo, de acuerdo a la metodología propuesta por garibaldi (cuadro 1). las pruebas de patogenecidad se hicieron mediante la inoculación de cada aislamiento del hongo en 10 plantas de cada variedad diferencial. por razones de espacio, la mitad de las plantas se colocó en un invernadero de vidrio con una temperatura promedio de' 260c y la otra mitad se colocó en un invernadero metálico con cubierta de polietileno, similar a los utilizados comercialmente en la producción de clavel y con una temperatura promedio de 180c. en cada invernadero se utilizó un diseño experimental de parcelas divididas con 5 plantas de cada una de las variedades diferenciales para un total de 20 plantas por aislamiento del patógeno. los esquejes de clavel enraizados se sembraron en forma individual en bolsas de polietileno negro de 1 kg de capacidad que contenían suelo pasterizado a 820c durante una hora. el inóculo del patógeno se preparó mediante la siembra de tres trozos de micelio en erlenmeyers de 125 mi con el medio de cultivo líquido caseína hidrolizada esterilizado a 1210c durante 15 minutos y se colocaron en agitación continua por 7 días a 240c. la inoculación de los esquejes se hizo, inmediatamente antes de la siembra mediante la inmersión de las raíces de los esquejes durante 15 segundos en una suspensión que contenía un millón de conidias por mililitro. en'cada invernadero se utilizaron 50 plantas testigo para cada una de las variedades diferenciales y las raíces de dichos esquejes se trataron con agua destilada estéril antes de la siembra. la respuesta de las plantas de clavel a los 41 'diferentes aislamientos del patógeno se nizo utilizando una escala de o a 4 y se realizaron observaciones cada siete días durante 18 semanas! las razas fisiológicas del patógeno se determinaron de acuerdo a la reacción de resistencia o susceptibilidad de las 4 variedades diferenciales utilizadas por garibaldi (información personal) (cuadro 1). cuadro 1. reacción de las variedades diferenciales de clavel a 4 razas de fusarium oxysporum f. sp, dianthi. razas fisiologicas variedad 2 3 4 duca r r r r pink calypso r s s r raggio di sole r s r r san remo s s s s r resistente s susceptible resultados y discusion los cien aislamientos obtenidos de variedades de cla /el estándar de los ecotipos "americano" y "mediterráneo", y de clavel miniatura afectados por el marchitamiento vascular se identificaron como fusarium oxvsporum f. sp. dianthi mediante las características de las microconidias, las macronidias y las clamidosporas. alguna variabilidad se observó entre los aislamientos del hongo en la tasa de crecimiento del micelio, la pigmentación de la colonia y la producción de esporas. el medio de cultivo líquido caseína hidrolizada fue muy eficiente para la producción de esporas y según los aislamientos se produjeron entre 29 y 129 millones de conidias por militro. de acuerdo con la respuesta patológica de los cien aislamientos de f. oxysporum f. sp, dianthi en las variedades diferenciales, se determinó la presencia de las razas fisiológicas 2 y 4 del patógeno en la sabana de bogotá. noventa y siete de los cien aislamientos inoculados correspondieron a la raza 2; dichos aislamientos se obtuvieron de variedades de los ecotipos "americano" y "mediterráneo" de clavel estándar y de variedades de clavel miniatura (figura 1). tres aislamientos del patógeno correspon42 dieron a la raza fisiológica 4 y provinieron de tres variedades del ecotipo "mediterráneo" de clavel estándar (figura 2). la. mayor frecuencia de la raza 2 encontrada en colombia, es similar a lo que ocurre en otras áreas del mundo dedicadas al cultivo del clavel como italia, holanda, francia, españa, reino unido y estados unidos (baayen, 1988; cebolla et al, 1979; garibaldi, 1975; hood y stewart, 1957; matthews, 1978; tramier et al, 1983). esto se atribuye a la importación masiva de esquejes de clavel de diferentes empresas de esos países, que en ocasiones se encuentran infectados por el patógeno. la menor frecuencia de la raza 4 se debe posiblemente al poco material de propagación importado de italia, país en donde esta raza fisiológica es prevalente (baayen et al, 1988; garibaldi, 1977; schiva et al, 1982). los noventa y siete aislamientos de la raza 2 y los tres aislam ientos de la raza 4 presentaron muy poca variabilidad patogénica entre sí y las variedades diferenciales mostraron un comportamiento bastante homogéneo frente al patógeno, tanto en el invernadero de vidrio como en el invernadero con cubierta plástica. sin embargo el desarrollo de la enfermedad fue más rápido en el invernadero de vidrio, debido a la temperatura más alta prevalente en dicho invernadero (figuras 3 y 4). esto es similar a lo encontrado por harling et al (1988) y por hood y stewart (1957). de esta manera es posible obtener resultados en menor tiempo en trabajos similares. los resultados del trabajo permitieron concluir que: • los cien aislamientos de fusarium oxysporum f. sp, dianthi obtenidos de variedades de clavel estándar y miniatura presentaron alguna variabilidad principalmente en la pigmentación de la colonia y en la producción de conidias. • el medio de cultivo líquido caseína hidrolizada en agitación fue muy eficiente para la producción de conidias del hongo. • la raza 2 del patógeno fue la más frecuente en los cultivos de clavel de la sabana de bogotá y correspondió al 970/0 de los aislamientos inoculados. ~. la raza 4 del patógeno fue poco frecuente y correspondió al 3% de los aislamientos inoculados. 'o "e ""~ "e 2.0 "s ti -e "e -e e 'o qo o. 00 02 00 '. invernadero de vidrio / / .. _-c-> ; . .: -----o~~o-:', o o, 00, o· // , o· ,'.... ': ':r,,. /: duco . • _. pink colypso _____ roqq'o di sole .... .••.••• son remo ,.,. ;!" --,., , .., o i o·.:.' !4 .2 .0 .. .• , ;.o_''''~· •. '0 00 ,. ,r. "0 ,]o•• ro •02 '0 tiempo coias) figura 10 respuesta de 4 variedades diferenciales de clavel al aislamiento 43 de la raza 2 de f. oxysporum f. sp, dianthi. a o -e e -e "e.. e " !: 20 "-e ~ 'o qo 00 o. 02 o 00 ln-vernadero de vidrio duco • -• __ o pink colypso -------roqgiodisole .... _ .. 0____ son remo /. o o ,. '0 51 ..................... ~ ... ............__0-0--___ 0---/ 00 •• '00 "ooo • ,.. "o02 '0 tlfmpo (oien) figura 2. respuesta de 4 variedades diferenciales de clavel al aislamiento 4 de la raza 4 de f. oxysporum f. sp, dianthi. 43 4.0 "o o "o.. e-:! 0:.0 e.. 2.. 2.0 '".. u "e 1.0 o' 0.8 0.4 a2 o o invernadero de vi dr io ouca pónl< calypso r09910 di sol. san remo ...-~;,.""'--------. _o."._0 _-----• .; •••• lo· "i i .0° • " ' ,,' / / 1m / / / "" ---, 0······ . ." .. ',~., o··· iii •• 8 74 12 eo tiempo (oóas) 108 114 122 110 invernadero pio s trc c 40 '"o "o • e3.0.: e.. 2.. z.o"o.. u ~ e .0 all »:q6 q4 .-" a2 o o zs 34 42 _' _' _,-... ............... '_.... -_o'. ....". ..... ¿j'--" .•.•• 00 •• o ..... -: ••• , ,:,:,:, ,,:, , .,, .'~ .. _-,/ ,; _...' / / / 74 12 90 1011 122 13.114 130 tiempo (días) figura 3. respuesta de 4 variedades diferenciales de clavel al aislamiento 18 de la raza 2 de f. oxyspomm f, sp. dianthi en los 2 invernaderos. 44 4.0 u 'j o -.> r: ¡p ... r: .:: " ao -o "o .;; e '.0 08 0.8 04 0.2 o o 4.0 -e o u.. e " 3j) e.. ~ ~ e.o ".. " '"~ '.0 0.8 ae :la .~ o o invernadero de vrdr ro ouco p,nk colypso roqg'o d, sol. son r. mo -_'.-_ . 114 122,oe34 42 tiempo (días) invernadero p lo s t i co ........__.-./ .... / ' ... --l , '06 114l4 58 68 9874 122 '30 '31182 tiempo (o(os) figura 4. respuesta de 4 variedades diferenciales de clavel al aislamiento 93 de la raza 4 de f oxysporum f. sp, dianthi en los 2 invernaderos. 45 los cien aislamientos del patógeno pertenecientes a las razas 2 y 4 presentaron un comportamiento muy homogéneo y poca variabilidad patogénica en las cuatro variedades de clavel inoculadas. • el desarrollo de la enfermedad en las variedades diferenciales fue más rápido en el invernadero de vidrio debido a la mayor temperatura imperante. por lo tanto bajo tales condiciones ambientales se pueden obtener resultados en menor tiempo. ag radecimientos los autores expresan su agradecimiento a asocolflores y proexpo por la ayuda económica, al doctor angelo garibaldi por algunas recomendaciones en la metodología del trabajo, a las empresas dianthicola colombiana, suata plants y jardines de los andes por el suministro de algunos materiales para el trabajo, a martha pizano, leonardo salviatti, josé guillermo daza, camilo herrera, ignacio gómez, fernando jaramillo por su apoyo y a todas las empresas y técnicos que permitieron le toma de muestras del material enfermo. literatura citada 1. arbeláez, g. 1987. enfermedades fungosas y bacteria les del clavel en colombia. agronomía colombiana 4: 3-8. 2. asocolfores. 1989. informe estadístico. revista asocolflores 18: 66-76. 3. baayen, r.p. 1988. fusarium wilt of camation. disease developrnent, resistance mechanism of the host and taxonomy of the pathogen. ph. d. thesis. university of utrecht. 4. baayen, r.p., d.m. elgersma, j.e. demmink y l.d. sparnaai]. 1988. differences in pathogenesis observed among susceptible interactions of carnation with four racesof fusarium oxysporum f. sp. dianthi. netherlands journal of plant pathology 94: 81-94. 46 5. booth, c. 1971. thé genus fusarium, cornmonwealth mycological institute. kew, surrey. england. 6. cebolla, v.. montan, c., carrasco, p. y rodríguez, a. 1979. la importancia de las razas 1 y 2 de fusarium oxysporum f. sp. dianthi en los suelos españoles. instituto nacional de investigaciones agr ícalas. cabrils, barcelona. '4 pp.. 7. demmink, j.f., baayen, r.p. y sparnaai], l.d. 1988. evaluation of the virulence of races 1, 2, and 4 of fusarium oxysporum f. sp, dianthi in carnation. euphytica 38: 115122. 8. garibaldi, a. 1975. race differentiation in fusarium oxysporum f. sp. dianthi (prill. et dei.) snyd. et hansen. med. fac. landboww. rijksuniv. gent. 40: 531-537. 9. garibaldi, a. 1977. race differentiation in fusarium oxysporum f. sp. dianthi and varietal susceptibititv. acta horticulturae 71: 97-101. 10. garibaldi, a. 1983. resistenza qi cultivar di garofano nei confronti di atto patotipi di fusarium oxysporum f. sp, dianthi (prill. et del.) snyd. et hans. riv. ortoflorofrutt. ital. 67: 261-270. 11. harlinq, r., tavlor, g.s" matthews, p. y arthur, a.e. 1988. the effect of temperature on svrnptorn expression and colonization in resistant and susceptible carnation cultivars infected with fusarium oxysporum f. sp, dianthi, j. phytopathology 121: 103-117. 12. hood, j.r. y stewart, r.n. 1957. factors affecting symptom expression in fusarium wilt of dianthus. phytopathology 47: 173178. 13. matthews, p. 1978. variation in english isolates of fusarium oxysporum f. sp. dianthi, proceedingsof the eucarpia meeting on carnation and gerbera. allasio. p. 115-126. 14. schiva, t., dalla guida, c., daquilla, f., bianchini, c. y garibaldi, a. 1982. garofano seteziones per la resistenza a fusarium oxysporum f. sp, dianthi. ann. lst. sper. flor. 13 (1): 1-17. 15. tramier, r., antonini, c., bettacchini, a. y metay c. 1983. studies on fusarium wilt resistance in carnation. acta horticulturae 141: 49-54. agroncol_27_2_16spt4pm.pdf resumenabstract in colombia, citrus, tree tomato and mango crops are likely to suffer considerable losses from anthracnose caused by several colletotrichum species, which were identified by the present study on infected organs of the three fruit crops, sampled in different regions of the country. identification was based on their morphological and molecular characteristics, as well as on fungicide (benomyl and copper hydroxide) sensitivity and pathogenicity tests. the latter assessed infectivity on both the original hosting crop and the other two crops (crossed infection), by putting the fungi in contact with organs taken from the three fruit crops. molecular identification of the colletotrichum species was carried out through amplification of rdna its regions by means of c. gloeosporioides (cgint) and c. acutatum (caint2) specific primer pcr combining the use of its4 universal primer. the results indicate that c. acutatum is the infectious agent in tahiti lime and tree tomato, and so is c. gloeosporioides in mango. although c. acutatum is the infectious agent in two different fruit species, the strains proved to be specific of their original hosts. en colombia los cultivos de cítricos, tomate de árbol y mango presentan elevadas pérdidas en su producción a causa de la antracnosis ocasionada por varias especies del género colletotrichum. por esta razón, en este estudio se identificaron las especies de colletotrichum de los tres frutales, provenientes de varias zonas productoras del país, mediante sus características morfológicas, patogénicas, moleculares y de sensibilidad a los fungicidas benomil e hidróxido de cobre. para la prueba de patogenicidad se colocó el hongo en contacto con órganos desprendidos de los tres frutales, para evaluar la infectividad de cada aislamiento sobre su hospedero de origen, y sobre las otras dos especies, a fin de detectar infección cruzada. la identificación molecular de las especies de colletotrichum se realizó mediante amplificación de secuencias de las regiones its del adn ribosomal por medio de pcr, utilizando cebadores específicos de c. gloeosporioides (cgint) y de c. acutatum (caint2), en combinación con el iniciador universal its4. de acuerdo con los resultados obtenidos, se determinó que c. acutatum es el agente causal de la antracnosis en lima tahití y en tomate de árbol, en tanto que c. gloeosporioides lo es en mango. a pesar de ser el agente causal de la enfermedad en dos especies frutales diferentes, c. acutatum mostró especificidad hacia su hospedero de origen. palabras clave: colletotrichum acutatum, colletotrichum gloeosporioides, frutas tropicales, enfermedades. key words: colletotrichum acutatum, colletotrichum gloeosporioides, tropical fruit, diseases. received for publication: 29 october, 2008. accepted for publication: 2 july, 2009 1 laboratory of phytopathology, centro de investigación tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera (colombia). 2 corresponding author. josorio@corpoica.org.co agronomía colombiana 27(2), 211-218, 2009 identification of colletotrichum species causing anthracnose on tahiti lime, tree tomato and mango identificación de las especies de colletotrichum causantes de antracnosis en lima tahití, tomate de árbol y mango erika p. martínez1, juan c. hío1, jairo a. osorio1, 2 and maría f. torres1 introduction colletotrichum induced anthracnose is considered an important disease in colombian fruit crops, due to the considerable losses it determines. in tahiti lime (citrus latifolia tanaka), it is featured by mainly attacking the flowers, determining total fruit rottening and premature dropping (agostini et al., 1992), and lowering productivity by 50% in the citrus growing regions of the country (osorio, 2000). in tree tomato (solanum betaceum cav.), anthracnose directly affects the fruit, producing oily stains that turn black as they grow in size. in commercial crops that receive continuous fungicide applications, losses range from 10 to 25% of the harvested fruit. when management measures are not efficient, losses can go up to 80 or even 100% of the harvest. this is, therefore, the most expensive of all the crop’s issues, sometimes determining its abandonment or substitution (tamayo, 2001). 212 agron. colomb. 27(2) 2009 in mango, (mangifera indica l.) anthracnose mainly attacks inf lorescences and fruits (both during ripening and post harvest), occasionally affecting young leaves. in physiologically mature fruits, the disease is featured by causing black or brown superficial damage (arauz, 2000), determining losses that go up to 35% of the harvested fruit (páez, 1995). controlling colletotrichum is still a deficient task, as is our knowledge about the basic aspects of its biology such as the infectious agent and its genetic variability, inoculum dispersal and host specificity (one single colletotrichum species has been found causing crossed infection on several hosts). c. gloeosporioides and c. acutatum are the two species that have been commonly found in anthracnose infected fruit crops. their identification is therefore a fundamental criterion in the development of more efficient control measures, as far as it allows better knowledge of the pathogen’s epidemiological behavior (freeman et al., 1998). however, due to their morphological variability, the ample range of their hosting crops, and the wide variety of their cultured isolates, they are partially difficult to identify by traditional taxonomic methods, which must then be complemented with molecular techniques (andrade et al., 2007; whitelawweckert et al., 2007). c. gloeosporioides and c. acutatum specific oligonucleotides have been widely used in differentiating these two species by means of pcr (freeman et al., 1998, 2001; peres et al., 2002b; afanador et al., 2003; sanabria, 2007). the clear identification of the infectious agent allowed by this technique has sometimes led to discarding crossed infection hypotheses (i.e. those stating that just one fungal species accounts for infecting different fruit crops) (freeman and katan, 1997). in this framework, the objectives of the present work were to identify, by means of molecular and conventional identification techniques, the colletotrichum species that are associated to anthracnose in tahiti lime, tree tomato and mango in the main productive regions of colombia; and to explore the possibility of crossed infection taking place between these fruit species. materials and methods three hundred and fifty one merck pda grown colletotrichum isolates were obtained from anthracnose affected organs (tahiti lime flowers, and mango and tree tomato fruits), collected in different productive provinces3 of colombia (tab. 1). the morphology of the colonies and fungal structures was registered after 10 days of inoculation at 23ºc. the isolates were included and documented in the colombian colletotrichum collection, with an internal code in the corresponding data base of the laboratory of phytopathology of corpoica, at centro de investigación tibaitata4. each of the isolates was purified through monosporic culturing and then preserved in filter paper embedded in a 20% glycerol solution. table 1. origin and number of the colletotrichum spp. isolates obtained for the study. fruit crop province no. of isolates obtained tahiti lime santander 26 meta 26 coffee zone 70 tree tomato antioquia 40 cundinamarca 68 mango tolima 45 cundinamarca 76 morphological analysis out of the above mentioned 351 isolates, 60 (20 of each fruit crop) were randomly chosen for their morphological analysis, which, after 5 days of growing at 25ºc, consisted in registering color, general aspect, edge morphology and growth mode of the cultured colonies. the morphological analysis of the conidia was carried out on 80 spores from each isolate. they were classified in three classes, according to their morphology: 0 (conidia rounded on both ends); 1 (1 round, 1 sharp ended conidia); and 2 (both end sharpened conidia) (sutton, 1992). length and width of each conidia were additionally measured. the obtained results were statistically analyzed through a ward algorithm conglomerate analysis (respective maximum and minimum inter and intra group variation), applied with a version 9.1.3 sas® software package. the mycelium obtained from the pda and micro cultures was described through observing and registering length and general features of the terminal hyphae (barnet and barry, 2003) on trypan blue lactophenol optic microscope (40x) preparations. a statistical analysis of such morphometrical data was carried out by means of analysis of variance. 3 in the original in spanish “departamentos”, which are the administrative units of the country. translatoŕ s note. 4 tibaitata research center. translator’s note. 2132009 martínez, hío, osorio and torres: characterization of colletotrichum species causing anthracnose on tahiti lime, tree tomato and mango benomyl and copper hydroxide susceptibility tests in order to determine fungicide susceptibility of the pathogens, a hundred 0.5 cm agar discs were taken from equal number of randomly chosen isolates of each fruit crop (for a total of 300 isolates), to be grown in solid culture media containing either benomyl or copper hydroxide as fungicides. the benomyl medium was prepared with a 2 μg ml-1 solution of the product dissolved in pda. after 72 h of incubation in the darkness at 27°c, colony diameter was measured and compared to that of a non-fungicide added medium. the (copper hydroxide) selective medium contained 42 mg of metallic copper (kocide 2000: 53.8% of cu (oh)2) plus 300 mg of streptomycin sulfate per liter of pda. after incubation, and under the same conditions of the benomyl test, color and diameter of the colonies were compared to those of the control test. the results of the two tests were interpreted according to the classification chart shown in tab. 2. table 2. classification of the colletotrichum species according to fungicide sensitivity tests (abang et al., 2003). selective medium benomyl medium classification fgo (fast growing olive): susceptible c. gloeosporioides sgo (slow growing orange): tolerant c. acutatum sgg (slow growing gray): susceptible c. gloeosporioides fgs (fast growing salmon): susceptible c. gloeosporioides pathogenicity tests pathogenicity tests were carried out by inoculating randomly chosen isolates on: 1) organs of the original hosting crop (20, 31 and 30 respective tahiti lime, tree tomato and mango colonies; and 2) organs of the other two crops (9, 18 and 18 respective tahiti lime, tree tomato and mango colonies), with the aim of determining crossed infection. the lime flowers were taken from active plantations, packed in air containing plastic bags, and transported in a styrofoam cool box. once in the laboratory, 320 petals were chosen to be disinfected in a 0.5% sodium hypochlorite (naocl) solution for 45 s, and then washed with water and aspersed with a 70% alcohol solution. after disinfection, they were inoculated with 0.5 ml of a water suspension containing 1x106 isolate spores per ml. for the original host infection tests, a completely random experimental design was applied to measure anthracnose symptom manifestation. the necessary conditions for the development of the disease were provided by placing the petals into a moist chamber (90% rh) at 12±2°c for 12 h. regarding tree tomato, 128 green big fruits were taken from active plantations of the ‘common red’ variety. after having been packed in individual paper bags and transported to the laboratory in a plastic styrofoam cool box, they were disinfected in a 2.6% naocl solution for 30 s, and washed and aspersed with a 70% alcohol solution. agar discs taken from the colletotrichum spp. isolates (1x106 spores/ ml) were then placed at two points on each fruit. again, a completely randomized design with four repetitions per isolate was applied to measure anthracnose symptom manifestation. the fruits were incubated in moist chambers (90% rh) at 20±2°c for 30 d. finally, 124 mango fruits at first maturation stages were obtained from active plantations of ‘hilacha’ variety. they were harvested and packed in individual paper bags, which were in turn placed into plastic ones, and then transported to the laboratory in a styrofoam cool box. the disinfection protocol was the same as for mango, with the only difference that naocl immersion took one minute, after which the fruits were washed with sterile distilled water and aspersed with the same alcohol solution. then, except for the spore concentration of the agar discs, which was 1x105 spores/ml, the inoculation process was also the same, and so was the experimental design. moist chamber incubation took 14 d at 25±2°c, during which anthracnose symptoms were daily registered. for the crossed infection tests, fruits and petals were collected, transported and disinfected in the same mode described above, but remaining in the moist chambers for 72 h (lime), 96 h (tree tomato), and 28 d (mango). the data from both tests were treated with a sas® completely randomized design analysis applying the chi-square dependency test (p≤0.05) for the hypotheses that colletotrichum spp. isolates are capable of reproducing anthracnose symptoms in: 1) their original hosting crops, and 2) the other two studied crops. molecular determination of the species identification of the species of the pathogen was carried out on 293 of its monosporic isolates, which had been grown in v8® liquid medium at 28°c and 130 rpm for 8 d. mycelium from such cultures was macerated for dna extraction and purification, which followed the method proposed by kelemu et al. (1997; 1999). the solution was adjusted to a final concentration of 20 ng μl-1 for amplification of rdna its region sequences by means of pcr with species specific primers. using c. gloeosporioides cgint (5´-ggcctcccgcctccgggcgg-3´) and c. acutatum caint2 (5´-ggggaagcctctcgcgg-3’) specific primers, and in combination with its4 universal primer (freeman et al., 2000; afanador et al., 2003), such procedure allowed identifying the species. 214 agron. colomb. 27(2) 2009 in determining c. acutatum, amplification took place in a final volume of 20 μl containing promega® taq polymerase buffer, 1.5 mm of mgcl2, 200 μm of each dinucleotide, 0.3 μm of each primer, 1 unit of taq polymerase enzyme, and 40 ng of dna. the amplification profile consisted of an initial cycle of 5 min at 95°c, 40 cycles of 30 s at 95°c, 30 s at 60°c, 1 min at 72°c, and a final extension of 7 min at 72°c. its4 and cgint primers were used in the identification of c. gloeosporioides. amplification started with an initial denaturation at 95°c for 5 min, followed by 40 amplification cycles (30 s denaturation at 95°c, 65°c annealing for 30 s, and a 1 min extension at 72°c), plus a final extension cycle of 7 min at 72°c. in estimating size of the amplified products a kb dna ladder marker with molecular weight of 1, ranging between 10,000 and 250 bp was used. positive controls consisted in dna taken from the following ciat isolates: tom 021 (c. acutatum) (afanador et al. 2003), and 1613 (c. gloeosporioides) (kelemu et al., 1997; kelemu et al., 1999). 120-col (c. lindemuthianum) (tamayo et al., 1995) was used as negative control. results and discussion morphology of colonies and conidia most of the isolates coming from citrus crops formed grey and salmon cottony colonies. tree tomato isolates formed orange colonies with a rather flattened mycelium, and grey or white bottom color. although mango isolate colonies showed wider variety, abundant green, white, grey or orange cottony mycelium was dominant, sometimes showing luxuriant orange conidial masses with grey or white bottom color (fig. 1). from the results, it can be said that lime and tree tomato isolate colonies showed typical colletotrichum colors, coinciding with simmonds’ (1965) and von arx’s (1957) descriptions of c. acutatum. in turn, mango isolate colonies corresponded to descriptions of c. gloeosporioides published by sutton (1980) and baxter (1983). however, the morphology of colletotrichum colonies varies within and among groups, depending on culture medium, substrate and temperature, among other factors (contreras, 2006). the analysis of conidial morphology showed that one single colony may contain two different types of spores. some of the tahiti lime isolates gave rise to classes 0 and 1 conidia. isolates coming from tree tomato showed several types (0, 1 and 2; or 0 and 1). on the other hand, most of the 20 mango isolate colonies grew class 1 conidia, and a few of them exhibited classes 0 and 1 (fig. 2). mango isolates stood out by exhibiting bigger average conidia (21.5 μm), whereas tree tomato and lime ones proved to be smaller. conglomerate data analysis of these features showed great variability. a c e b d f figure 1. characteristics of the colletotrichum colonies in pda. a and b: tahiti lime isolates; c and d: tree tomato isolates; e and f: mango isolates. 2152009 martínez, hío, osorio and torres: characterization of colletotrichum species causing anthracnose on tahiti lime, tree tomato and mango pda grown hyphae were observed to be hyaline, with defined septa, sometimes exhibiting cytoplasmic contents, and sometimes intercellular spaces. microscopic characterization of the micro-cultured hyphae of the different fruit crop isolates showed no significant differences in the anova test (p≤0.05). this is, therefore, a character of little use in differentiating these species. fungicide susceptibility the results obtained through the benomyl and copper hydroxide tests allowed identifying the 100 mango isolates as c. gloeosporioides (tab. 3), due to their high growth rate, grey and salmon color in the selective medium, and susceptibility to benomyl (agostini and timmer, 1992). in turn, the 100 tree tomato isolates were identified as c. acutatum for presenting tolerance to benomyl, low growth rate after 72 h of incubation, and orange color in the selective medium (tab. 3). eighty seven of the tahiti lime isolates were found to be benomyl tolerant, and therefore classified as sgo (c. acutatum). the resting 13 ones were identified as c. gloeosporioides due to their benomyl susceptibility, high growth rate, and orange or grey color in the selective medium (tab. 3). table 3. classification and identification of the colletotrichum isolates according to the fungicide sensitivity tests. original host benomyl classification in selective medium species tahiti lime tolerant sgo c. acutatum susceptible fgo c. gloeosporioides tree tomato tolerant sgo c. acutatum mango susceptible fgg c. gloeosporioidessusceptible sgg susceptible fgs it can be seen how the mango isolates have a different growth pattern from the tahiti lime and tree tomato ones, which were similar in either medium. this indicates the possibility that the population of c. gloeosporioides is inherently variable (dodd et al., 1991; estrada et al., 2000; afanador et al., 2003). these results can also be used to infer isolate virulence. abang (2003) found category sgg fungi to be the most aggressive ones, due to the degrading enzymes they posses, which are capable of destroying the cell membranes of young plant tissues. notwithstanding, other studies point at c. acutatum as the most infectious species, because of its resistance to several fungicides (peres et al., 2002a). pathogenicity out of the 20 evaluated tahiti lime isolates, those identified as c. acutatum provoked anthracnose symptoms in 188 out of 320 inoculated tahiti lime petals (58.8%) 72 h after inoculation (fig. 3). the pathogen was recovered and re-isolated from the infected tissue, thus proving that this species is the anthracnose infectious agent in this crop. regarding tree tomato, the first symptoms of the disease caused by this crop’s isolates were seen on the 13th day after inoculation; on day 30th, the infection had reached medium incidence (fig. 4). again, the original pathogen was re-isolated from the infected fruits. in the case of mango, out of the 30 isolates of the pathogen tested for original host infection, 19 were able to produce the first symptoms on 22 fruits on the fourth day after inoculation. by day 14th, the incidence of the disease had reached 100% of the fruit; on days 4th and 5th, the pathogen was grown again from infected fruit tissue samples in pda medium. these results allowed determining that the evaluated isolates are highly infectious (p≤0.05). finally, the crossed infection tests gave negative results, as no symptoms of the disease were detected in organs inoculated with isolates taken from other crops (tab. 4). thus, the pathogens can be said to be host specific, which is confirmed by studies on the genetic diversity of the same collection analyzed in this work (osorio et al., unpublished results). molecular determination of the species out of the 293 isolates amplified in the present study, 182 were identified as c. acutatum, and 111 as c. gloeosporioides (fig. 6). all the tree tomato isolates were identified as c. acutatum, and all the mango ones as c. gloeosporioides. out n úu m be r of is ol at es 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 lime tomato mango class 0 class 1 class 2 classes 0 and 1 figure 2. tahiti lime, tree tomato and mango isolates, classified according to conidial morphology. 216 agron. colomb. 27(2) 2009 of the 93 tahiti lime isolates, 83 corresponded to c. acutatum, and 10 to c. gloeosporioides. these results confirm those obtained with the morphological analysis and fungicide sensitivity tests. similarly, afanador et al. (2003) and timmer and brown (2000) characterized colletotrichum spp. isolates obtained from different fruit crops, identifying c. acutatum as the anthracnose infectious agent in lime and tree tomato. nevertheless, anthracnose affected plants of the latter crop infected by c. gloeosporioides have also been reported (aranzazu and rondón, 2001). both species can be found in citrus, but only c. acutatum is responsible for premature fruit drop. the other species is just an associated saprophyte (timmer and brown, 2000). conclusions 1. the morphological, molecular, pathogenicity and fungicide sensitivity analyses conducted on the pathogens that determine anthracnose in the three studied crops allowed identifying them as colletotrichum spp. 2. in colombia, anthracnose in tahiti lime and tree tomato is caused by c. acutatum, while in mango it is determined by c. gloeosporioides. the three infectious agents proved to be host specific, as far as no crossed infection among crops was seen. 3. given that the therapeutic management tools and strategies currently in use for controlling the pathogens in a b c a b c a b c figure 3. pathogenicity test on tahiti lime petals. a: 1 h after inoculation; b: 72 h after inoculation; c: colony of the pathogen re-isolated from the petals. figure 5. anthracnose infection process in fruits of mango. a: healthy fruits; b: initially infected fruits; c. fruits with 80 to 90% anthracnose incidence. figure 4. fruits of tree tomato inoculated with colletotrichum spp. isolates. a and b: fruits with anthracnose symptoms. c: control fruit inoculated with sterile agar discs. 2172009 martínez, hío, osorio and torres: characterization of colletotrichum species causing anthracnose on tahiti lime, tree tomato and mango table 4. incidence of anthracnose symptoms in organs of the three studied fruit crops inoculated with isolates obtained from their original hosting crops, and from the other two crops. evaluated isolates* isolate origin anthracnose incidence (%)** tree tomato fruits mango fruits tahiti lime petals c-189 lime 31.0 0,0 100.0 c-595 lime 0.0 0.0 0.0 c-774 lime 0.0 0.0 100.0 c-799 tree tomato 6.2 0.0 95.0 c-832 tree tomato 31.0 0.0 100.0 c-869 tree tomato 43.7 0.0 95.0 c-917 mango 25.0 100.0 95.0 c-957 mango 6.2 100.0 100.0 c-1011 mango 0.0 100.0 95.0 control 6.2 0.0 0.0 * national colletotrichum collection code of the isolate. ** symptom presence calculated as: (number of infected organs / number of inoculated organs) x 100. figure 6. identification of tahiti lime colletotrichum spp. isolates with species specific primers. a: c. acutatum (caint2/its4); b: c. gloeosporioides (cgint/its4). (ca): c. acutatum positive control; (cg): c. gloeosporioides positive control; (cl): c. lindemuthianum negative control; (-): negative control. colombia have not been sufficiently effective in reducing the impact of the disease, its affecting productivity or fungicide application levels, the newly acquired knowledge contributed by the present research study allows developing alternative disease management protocols. this is due to the fact that the two studied colletotrichum species present different reactions to control measures, among which we can count fungicides. the alternative scheme would focus on preventive control strategies, which, systematically applied to the plantations, would be in condition to reduce the incidence of the disease to more manageable levels, with less intense use of agrochemicals, and lower costs for the producer. 2000 pb 1000 pb 750 pb 500 pb 2000 pb 1000 pb 750 pb 500 pb 1000 pb 500 pb 250 pb 1000 pb 500 pb 250 pb 218 agron. colomb. 27(2) 2009 literature cited abang, m., s. winter, h. mignouna, k. green, and r. asiedu. 2003. molecular taxonomic, epidemiological and population genetic approaches to understanding yam anthracnose disease. afr. j. biotechnol. 2(12), 486-496. andrade, e., c. uesugi, b. ueno, and m. ferreira. 2007. caracterização morfocultural e molecular de isolados de colletotrichum gloeosporioides patogênicos ao mamoeiro. fitopatol. bras. 32, 21-31. afanador, l., d. minz, m. maymon, and s. freeman. 2003. characterization of colletotrichum isolates from tamarillo, pasiflora and mango in colombia and identification of a unique species from genus. phytopathol. 93(5), 579-587. agostini, j.p. and l.w. timmer. 1992. selective isolation procedures for differentiation of two strains of colletotrichum gloeosporioides from citrus. plant dis. 76, 1176-1178. aranzazu, l. and g. rondón. 2001. manejo productivo del cultivo de tomate de árbol y de la antracnosis. bol. divulgativo, corpoica, bogota. arauz, l.f. 2000. mango anthracnose: economic impact and current options for integrated management. plant dis. 84(6), 600-611. barnet, h.l. and b. barry. 2003. ilustrated genera of imperfect fungi. 4th ed. aps press, st. paul, mn. pp. 188-191. baxter, a., g.c.a. westhuizen, and a. eicker. 1983. morphology and taxonomy of south african isolates of colletotrichum. s. afr. j. bot. 2, 259-289. brown, a.e., s. sreenivasaprasad, and l.w. timmer. 1996. molecular characterization of slow-growing orange and key lime anthracnose strains of colletotrichum from citrus as c. acutatum. phytopathol. 86, 523-527. burdon, j. and j. silk. 1997. sources and patterns of diversity in plant pathogenic fungi. phytopathol. 87(7), 664-699. contreras, c. 2006. caracterización y pruebas de patogenicidad cruzada entre aislamientos de colletotrichum spp. obtenidos de frutos de lulo, tomate de árbol, granadilla, mango y tallos de mora con síntomas de antracnosis. undergraduate thesis. facultad de ciencias básicas, pontificia universidad javeriana. bogotá, colombia. dodd, j.c., r. bugante, i. koomen, and p. jeffries. 1991. pre-and post-harvest control of mango anthracnose in the philippines. plant pathol. 40, 576-583. estrada, a., j. dodd, and p. jeffries. 2000. effect of humidity and temperature on conidial germination and appressorium development of two philippine isolates of the mango anthracnose pathogen colletotrichum gloeosporioides. plant pathol. 49(5), 608-618. freeman, s. and t. katan. 1997. identification of colletotrichum species responsible for anthracnose and root necrosis of strawberry in israel. phytopathol. 87, 516-521. freeman, s., t. katan, and e. shabi. 1998. characterization of colletotrichum species responsible for anthracnose diseases of various fruits. plant dis. 82, 596-605. freeman, s., d. minz, e. jurkevitch, m. maymon, and e. shabi. 2000. molecular analysis of colletotrichum species from almond and other fruits. phytopathol. 90, 608-614. freeman, s., d. minz, m. maymon, and a. zveibil. 2001. genetic diversity within colletotrichum acutatum sensu simmonds. phytopathol. 91, 586-592. kelemu, s., j.l. badel, c.x. moreno, j. miles, w.s. chakraborty, c.d. fernándes, and m.j. charchar. 1997. biodiversity, epidemiology and virulence of colletotrichum gloeosporioides. i. genetic and pathogenic diversity in colletotrichum gloeosporioides isolates from stylosanthes guianensis. trop. grasslands 31, 387-392. kelemu, s., d. skinner, j. badel, c. moreno, c. rodríguez, c. fernándes, m. charchar, and s. chakraborty. 1999. genetic diversity in south american colletotrichum gloeosporioides isolates from stylosanthes guianensis, a tropical forage legume. eur. j. plant pathol. 105, 261-272. páez, a.r. 1995. uso de variedades tolerantes: alternativa para el manejo de antracnosis (colletotrichum gloeosporioides) en mango (mangifera indica). ascolfi-informa 21, 36-39. peres, n., n. souza, s. zitko, and l. timmer. 2002a. activity of benomyl for control of postbloom fruit drop of citrus caused by colletotrichum acutatum. plant dis. 86, 620-624. peres, n., e. kuramae, m. dias, and n. souza. 2002b. identification and characterization of colletotrichum spp. affecting fruit after harvest in brazil. j. phytopathol. 150, 128-134. peres, n.a., l.w. timmer, j.e. adaskaveg, and j.c. corell. 2005. lifestyles of colletotrichum acutatum. plant dis. 41, 84-95. sanabria, a. 2007. caracterización de la diversidad genética de colletotrichum spp. como agente causante de antracnosis en limón, tomate de árbol y mango. m.sc. thesis. instituto de biotecnología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota. simmonds, j. 1965. a study of the species of colletotrichum causing ripe fruit rots in queensland. queensland j. agr. sci. 22, 437-459. sutton, b. 1980. the coleomycetes. fungi imperfecti with pycnidia, acervula and stromata commonwealth. mycological institute. kew, uk. sutton, b.c. 1992. the genus glomerella and its anamorph colletotrichum. pp. 1-27. in: bailey, j.a. and m.j. jeger (eds.). colletotrichum: biology, pathology and control. cab, wallingford, uk. tamayo, p.j. 2001. principales enfermedades del tomate de árbol, la mora y el lulo en colombia. corpoica, centro de investigación la selva. bol. tec. 12, rionegro, colombia. tamayo, p.j., m.m. otoya, and m.a. pastor-corrales. 1995. diversidad de razas de colletotrichum lindemuthianum, el patógeno de la antracnosis de fríjol en rionegro, antioquia. fitopatol. colomb. 19(1), 1-6. timmer, l.w. and g.e. brown. 2000. biology and control of anthracnose diseases of citrus. pp. 317-336. in: freeman, s., d. prusky, and m. dickman (eds.). colletotrichum, host specificity, pathology, and host pathogen interaction. aps press, st. paul, mn. von arx, j.a. 1957. die arten der gattung colletotrichum cda. phytopathol. zeitschrift 29, 413-468. whitelaw-weckert, m., s. curtin, r. huang, c. steel, c. blanchard, and p. roffey. 2007. phylogenetic relationships and pathogenicity of colletotrichum acutatum isolates from grape in subtropical australia. plant pathol. 56, 448-463. fisiología de cultivos resumen abstract el experimento se realizó en el centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia, ubicado en el kilómetro 12 vía bogotá-mosquera, coordenadas 4° 42’ n 74° 12’ w, a 2.516 msnm, temperatura media 13,7 ºc, precipitación 669,9 mm·año-1 y brillo solar 4,2 h diarias. en tres parcelas de 300 m2 cada una, con 8,3 y 11,1 plantas/m2 para brócoli y repollo respectivamente, regadas con aguas del distrito la ramada, se realizaron muestreos cada ocho días, se midió el área foliar, el peso seco, la temperatura media y horas de brillo solar. las horas de brillo solar se transformaron en radiación fotosintéticamente activa (par). se usó un modelo matemático multiplicativo determinístico con los siguientes componentes: par, fracción de luz interceptada (flint), en función del índice de área foliar, del coeficiente de extinción (k) y uso eficiente de la luz (lue). la masa seca total y su partición de acuerdo con los órganos de la planta, se simuló con el método de integración de euler. se estimó k igual a 0,5120 y 0,5052, lue igual a 0,2289 y 0,1181 g·mj-1 para brócoli y repollo, respectivamente. en brócoli, el 32,72% y 30% de la masa seca se distribuyó en el tallo; el 45,28% y el 30%, en las hojas; el 22% y el 17,83%, en la raíz en las etapas vegetativas y reproductiva, respectivamente. en repollo se distribuyó el 28,41% en el tallo; el 65,28%, en las hojas y el 6,31%, en la raíz. the experiment was carried out in the agricultural center marengo of the national university of colombia located on the km 12 route bogotá-mosquera with coordinates 4° 42’ n 74° 12’ w, at 2,516 m a.s.l. 13.7 ºc average temperature, 669.9 mm/year precipitation, 4.2 h daily light. three plots with 300 m2 each one, with 8.3 and 11.1 plants/m2 for broccoli and cabbage, respectively, were applied with water of the district the ramada. the samplings were realized every 8 days with 7 and 8 samplings for broccoli and cabbage, respectively. leaf area, dry weight, hours of light and average temperature were measured. the light hours were transformed in photosynthetically active radiation (par). deterministic multiplicative mathematical model was used taking into account the following components: photosynthetic active radiation (par), fraction of intercepted light (flint), which depends on the leaf area index and, the coefficient of extinction parameter k, and the parameter light use efficiency (lue). the entire plant dry weight and its partition among the plant organs were simulated by the method of integration of euler. parameters k as 0.5120 and 0.5052, and lue as 0.2289 and 0.1181 g·mj-1 were estimated for broccoli and cabbage, respectively. the percentage of dry weight distributed during the vegetative and reproductive stages were 32.72 and 30% in the stem, 45.28 and 30% in the leaves, and 22 and 17.83% in the root. in cabbage, the dry weight distribution was 28.41% in the stem, 65.28% in the leaves, and 6.31% in the root. key words: simulation, extinction coefficient, light use efficiency. palabras clave: simulación, coeficiente de extinción, uso eficiente de luz. agronomía colombiana 26(1), 23-31, 2008 fecha de recepción: mayo 23 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 ingeniero agrónomo, universidad nacional de colombia, bogotá. cecarranzag@unal.edu.co 2 ingeniero agrónomo, universidad nacional de colombia, bogotá. jolancherod@unal.edu.co 3 profesores asociados, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. dmirandal@unal.edu.co; bchavesc@unal.edu.co 4 profesora, facultad de ingeniería, universidad de la sabana, bogotá. melba.salazar@unisabana.edu.co introducción el brócoli (brassica sp.) pertenece a la familia brassicaceae y se cultiva principalmente en cundinamarca, boyacá, caldas y, en menor escala, en antioquia y nariño (asohofrucol, 2007). en 2006, se sembraron 134 ha, de las que se cosecharon 106, para completar un volumen cosechado de 1.201 t (cci, 2006). el repollo (brassica oleracea) pertenece a la familia brassicaceae. según la encuesta nacional agropecuaria realizada por el ministerio de agricultura y desarrollo rural-cci modelo simple de simulación de distribución de masa seca en brócoli (brassica sp.) variedad coronado y repollo (brassica oleracea) híbrido delus cultivados en la sabana de bogotá a simple simulation model of dry matter distribution in broccoli (brassica sp.) variety coronado and cabbage (brassica oleracea) hibrid delus cultivated in bogotá plateau carlos carranza1, octavio lanchero2, diego miranda3, melba ruth salazar4 y bernardo chaves3 24 agron. colomb. 26(1) 2008 en 2006, en colombia se sembraron 2.186 ha, de las que se cosecharon 2.150 ha para un volumen total de 50.767 t (cci, 2006) y, en el 2007, se sembraron en la sabana de bogotá 500 ha con una producción anual de 14.457 t (asohofrucol, 2007). otras zonas productoras incluyen sectores de los departamentos de cundinamarca, boyacá, antioquia, nariño, tolima y caldas (semillas arroyave, 2006). el híbrido delus es semitardío, se cosecha de 115 a 120 días después del transplante, tiene buena tolerancia a bajas temperaturas y es medianamente resistente a la salinidad (semillas arroyave, 2006). dentro de la clasificación americana de suelos, soil taxonomy, se estableció que, a partir de 2 ds·m-1, el suelo se considera salino y las propiedades morfológicas y fisicoquímicas del perfil quedan fuertemente influenciadas por el carácter salino. por otra parte, el laboratorio de salinidad de los estados unidos estableció como límite 4 ds·m-1 para que la salinidad comience a ser tóxica para las plantas (greenway y munns, 1980; marschner, 2002). existe también un espectro continuo de tolerancia de plantas a condiciones salinas, que va desde las glicófitas, que son sensibles a la sal, hasta las halófitas, que sobreviven en concentraciones muy altas de sales (volkmar et al., 1998). los modelos matemáticos son herramientas útiles para probar hipótesis, sintetizar el conocimiento, describir, entender sistemas complejos y comparar diferentes escenarios. se usan como soporte para la toma de decisiones en sistemas, control climático de invernaderos, predicción y planeación de la producción (lentz, 1998; marcelis et al., 1998). un modelo es una representación matemática de un sistema y la modelación es el proceso para desarrollar dicha representación; para que un modelo opere y produzca una imitación del mundo real, es necesario que se dé el proceso de simulación (goudriaan y van laar, 1994). penning de vries et al. (1989) clasifican los modelos en descriptivos o explicativos. descriptivos, estadísticos o empíricos son aquellos que usan regresiones y reflejan poco o nada los mecanismos que causan el comportamiento del sistema, mientras que los explicativos consisten en una descripción cuantitativa de esos mecanismos y procesos. así mismo, france y thornley (1984) clasifican los modelos en: empíricos, cuando sirven para describir; mecanísticos, si describen con cierto grado de comprensión; estáticos, aquellos que no tienen en cuenta el tiempo, y dinámicos, aquellos en los cuales esta variable es explícita. los modelos determinísticos predicen cantidades sin asociarles ninguna distribución probabilística, en cambio, los modelos estocásticos, que contienen elementos de azar, contemplan una distribución de probabilidad al hacer la estimación. en un modelo de simulación bien fundamentado de un cultivo es posible conocer el comportamiento de este ante variaciones ambientales y prácticas culturales, como respuesta a valores totales diarios u horarios de radiación solar, temperatura, lluvia o riego. también, se puede predecir cómo reacciona este a los manejos culturales, como densidad de siembra y fertilización, entre otros. dependiendo del objetivo, la estructura y complejidad del modelo, se obtienen diferentes tipos de salidas y usos. acerca del cultivo se puede obtener información sobre fenología, acumulación de masa seca por diferentes órganos de la planta y contenidos de nitrógeno en cada órgano, entre otros (jones y ritchie, 1990). en brassicas se han realizado trabajos en coliflor por olesen y grevsen (1997), quienes presentaron un modelo simple para el efecto de la temperatura y la radiación solar sobre la expansión del área foliar y la acumulación de masa seca. con el uso de modelos de simulación dinámicos, también se describen los efectos del clima sobre la adaptación de las plantas y, por ejemplo, se puede determinar duración, en términos de la acumulación de grados día, el periodo de poscosecha en coliflor (olesen y grevsen, 2000). un modelo que incorpora efectos de ambiente tanto en crecimiento como en desarrollo del cultivo y que incluye la aclimatación de la planta se puede usar para predecir cosechas para diferentes condiciones ambientales (olesen y grevsen, 2000). algunos modelos usan un parámetro de conversión de radiación solar a masa seca acumulada, los cuales no incluyen específicamente los procesos de fotosíntesis y respiración, ya que diversos estudios han mostrado que la relación de respiración a fotosíntesis es constante en muchos cultivos (gifford, 1995; dewar, 1996). como lo demuestran los experimentos de olesen y grevsen (1997), para coliflor, y por wheeler et al. (1993), para lechuga, el valor del coeficiente de conversión decrece con el incremento en la intensidad de la luz. la función de demanda de asimilados se presenta no solo para regular su asimilación, sino que también sirve como mecanismo para su distribución en varios órganos. muchos modelos usan un esquema simple en el que el coeficiente de partición depende de la edad del cultivo (weir et al., 1984; spitters et al., 1989). la partición de la masa seca es el resultado final del flujo de asimilados transportados desde los órganos fuente hasta los órganos de demanda (marcelis, 1996). los modelos de simulación disponibles actualmente son específicos para las especies; la aproximación a la simulación depende del tipo de cultivo estudiado y del objetivo 252008 carranza, lanchero, miranda, salazar y chaves: modelo simple de simulación de distribución... del modelo. el genotipo, el estado de desarrollo de la planta, diferentes condiciones de crecimiento y la regulación interna de la planta pueden afectar la partición de masa seca (marcelis, 1996). la partición de la masa seca dentro de los órganos cosechables contribuye al rendimiento del cultivo, por lo que es importante hacer correctamente la simulación de la partición de la masa seca (marcelis et al., 1998). el objetivo de este estudio fue establecer un modelo simple de simulación de distribución de masa seca en brócoli (brassica sp.) y repollo (brassica oleracea) cultivados en la sabana de bogotá. materiales y métodos ubicación y material vegetal el ensayo se realizó en el centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, ubicado en el kilómetro 12 vía bogotá-mosquera, coordenadas 4° 42’ n 74° 12’ w, a 2.543 msnm, temperatura anual 12,6 ºc, precipitación 669,9 mm·año-1 y brillo solar 4,2 h diarias. para cada especie se establecieron tres parcelas de 300 m2, con la siembra de plántulas de brócoli variedad coronado a una distancia de 40 x 30 cm para una densidad de 8,3 plantas/m2 y para repollo híbrido delus de 30 cm x 30 cm, para una densidad de 11,1 plantas/m2. la fertilización se realizó a partir del análisis de suelo (tabla 1), los nutrientes faltantes se suplementaron con fertilizantes químicos edáficos. el suelo presentó una conductividad eléctrica de 2,16 ds·m-1 y el agua de riego, 0,95 ds·m-1. el manejo agronómico de malezas, plagas y enfermedades se efectuó oportunamente, dependiendo de las poblaciones, niveles y síntomas. por último, no hubo problemas relevantes que afectaran el ciclo de desarrollo de las plantas. muestreos material vegetal los muestreos se realizaron cada ocho días en tres plantas por parcela, para un total de siete en brócoli y ocho en repollo. el área foliar se determinó mediante un acumulador li-cor® 3000a (li-cor, estados unidos), se registraron datos de número de hojas por planta, peso fresco y seco de hojas, tallo y de raíz, mediante su secado en un horno a 60 °c durante 72 h, además se registraron variables de clima, como horas de brillo solar y temperatura media, en la estación meteorológica de c.i. corpoica tibaitatá entre los meses de septiembre y noviembre de 2006. componentes del modelo para la generación del modelo, las horas de brillo solar se transformaron en radiación fotosintéticamente activa (par en mj), según metodología propuesta por angstrom (1924). se usó un modelo matemático multiplicativo determinístico con estos componentes: radiación fotosintéticamente activa (par), fracción de luz interceptada (flint), en función del índice de área foliar y de los parámetros coeficiente de extinción de luz (k) y uso eficiente de luz (lue). tasa de crecimiento diario del cultivo (g·m-2·d-1) se determinó, con la siguiente ecuación propuesta por monteith (1996), gosse et al. (1986) y kooman (1995): dwt = flintt·part·lue, donde: wt: es el incremento de la masa seca total de la planta (g·m-2) en el tiempo t. flintt =(1-e-k·lai), es la fracción de luz interceptada en el tiempo t; k es el coeficiente de extinción de la luz y lai es el índice de área foliar del cultivo. part: es la radiación fotosintéticamente activa en el tiempo t (mj·m-2·d-1). lue: es el uso eficiente de la luz (g·mj-1). simulación la simulación es la integración numérica de la tasa de crecimiento diario del cultivo. para obtener la masa acumulada en el tiempo t (wt), se usó el método de euler con δt=1 (día). wt = wt-1 + dwtδt la estimación de los parámetros k y lue se llevó a cabo a través del método de optimización no lineal usando solver de excel. este método iterativo minimiza la suma de cuadrados de la diferencia entre el valor observado y el valor simulado. tabla 1. resultados análisis de suelos lote 5, centro agropecuario marengo5 ph co n ca k mg na cic p cu fe mn zn b ar l a t % meq / 100 g mg·kg-1 % 5,59 4,08 0,35 10,5 0,46 3,51 4,94 27,8 48,1 1,04 4,26 1,49 21,8 0,94 17 47 36 franco 5 laboratorio de suelos y aguas, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 26 agron. colomb. 26(1) 2008 modelo de distribución de masa seca los coeficientes de distribución αo son las proporciones de la masa seca total que se asignan a hojas, tallos y frutos, dependiendo del estado de desarrollo vegetativo o reproductivo (marcelis, 1994; kooman, 1995). en repollo, la distribución de la masa seca total se llevó a cabo en los órganos: hojas, tallo, raíz. en brócoli, se tuvieron en cuenta los estados vegetativo y reproductivo y se modeló la masa seca de hojas, tallo, raíz y flor, respectivamente. la masa seca de cada órgano se simuló con la ecuación de euler, así: wot = wot-1 + αodwtδt, donde: wot: es masa seca total de un órgano: hojas (wlt), tallos (wst), flores (wft) o raíz (wrt) en el día t (g·m -2·d-1). wo (t-1): es la masa seca de hojas (wlt-1), tallos (wst-1), flores (wft-1) o raíz (wrt-1) en el día t-1 (g·m -2·d-1). αo: es el coeficiente de distribución de hojas (αl), tallos (αs), flores (αf) o raíz (αr) y ∑αo=1. dwt: es la tasa de crecimiento diario de masa seca total (g·m-2·d-1). δt: es el incremento a través del tiempo (1 día). resultados y discusión radiación fotosintéticamente activa y fracción de luz interceptada la radiación fotosintéticamente activa (rfa) durante los meses de septiembre-noviembre de 2006 en el centro agropecuario marengo (figura 1) presentó una fluctuación entre 9,3 y 22,8 mj·m-2·día-1. en modelos basados en fotosíntesis, primero se calcula la intercepción de la luz por el área foliar para simular la producción de fotosintatos; posteriormente, se calculan los fotosintatos usados para la respiración, la conversión a masa seca estructural, la partición de asimilados o masa seca de los diferentes órganos de la planta y, por último, el peso fresco se puede estimar a partir del peso seco (marcelis et al., 1998). en brócoli, 50 días después del transplante (ddt) se presentó el máximo índice de área foliar (iaf) igual a 1,76, menor 2,3 veces al máximo encontrado en estudios realizados en diferentes densidades de brócoli por francescangeli et al. (2006), donde a una densidad de 8 plantas/m2 el iaf fue igual 4,04; la flint fue de 0,7 a los 84 ddt, superior a la máxima encontrada en esta investigación, que fue de 0,59, constante desde los 44 días hasta el final del ensayo (figura 2). en repollo, a los 68 ddt, se alcanzó un iaf de 5,17 y la flint fue igual a 0,92 (figura 3). a pesar de la importancia del desarrollo del área foliar sobre el crecimiento del cultivo, su estimación es imprecisa, aspecto que se considera débil en el estudio de modelos de crecimiento, así mismo, no se ha entendido realmente qué controla la tasa de desarrollo foliar. en varios estudios no se ha simulado el área foliar o iaf; sin embargo, contribuye mucho a la estructuración del modelo. salazar et al. (2008), en un estudio de modelación de la biomasa de uchuva (physalis peruviana l.), simuló el iaf a partir del área foliar específica y la masa seca foliar. el desarrollo del área foliar se puede ver como la combinación de cuatro figura 1. comportamiento de la radiación fotosintéticamente activa durante los meses de septiembre a noviembre de 2006. figura 2. comportamiento del índice de área foliar (iaf) y la fracción de luz interceptada (flint) en brócoli en un suelo del centro agropecuario 27 procesos: tasa de emisión foliar, tasa y duración de expansión de hojas individuales y duración de hojas individuales (marcelis et al., 1998). en cultivos hortícolas se presentan valores promedio del coeficiente de extinción de la luz (k) en un rango de 0,5 a 0,8. el coeficiente de extinción depende de la inclinación de los rayos de luz incidente, la posición y la orientación de las hojas. de wit (1965) y ross (1981) han desarrollado modelos más detallados en los que se incluyen otros aspectos que no se consideran usualmente en la estructuración de modelos. en este trabajo en brócoli y repollo se estimó k igual a 0,5120 y 0,5052, respectivamente (tabla 2). el coeficiente de extinción para brócoli es mayor que el obtenido en estudios realizados por olesen y grevsen (1997), en coliflor y brócoli encontraron valores de 0,55 y 0,45, respectivamente. se asume que el coeficiente de extinción usualmente depende del tipo de planta, según los estudios realizados por weir et al. (1984), en trigo, graf et al. (1990), en arroz, y steer et al. (1993), en girasol; y presenta pocas variaciones durante el ciclo del cultivo. sin embargo, yunusa et al. (1993), en trigo, imai et al. (1994), en canna edulis, y kubota et al. (1994), en pennisetum purpureum, evidenciaron que el coeficiente de extinción cambió con la edad de la planta en los cultivos evaluados. las hojas de brócoli son más anchas en el ápice que en la base, esto incrementa la captura de la radiación fotosintéticamente activa debido a que se presenta menor agrupación de hojas cerca al tallo y el área foliar es uniforme (francescangeli et al., 2006). los pecíolos de las hojas también incrementan la intercepción de la radiación solar, debido a la reducción de los aglomerados de las hojas alrededor del tallo (teh, 2004). en cualquier posición dentro del dosel de la planta, la radiación fotosintéticamente activa está conformada de contribuciones desde todas las direcciones, que se agrupan de acuerdo a su dirección zonal y acimut (marcelis et al., 1998). el ángulo de incidencia de la radiación en una hoja depende de la orientación de la hoja y la dirección de la radiación. en repollo, al inicio del cultivo, las hojas tienen iaf menores a 2. en esta etapa las hojas son más erectófilas y se presenta mayor penetración de la radiación fotosintéticamente activa a través del dosel de la planta. a medida que el iaf alcanza su máximo (5,17) a los 68 ddt, las hojas del tercio superior e intermedio se compactan formando la cabeza, que finalmente se cosecha; las hojas del tercio inferior captan parte de la radiación directa y los tercios superiores captan radiación difusa. en valores bajos de iaf, las hojas forman ángulos adecuados para interceptar la luz, con lo que se incrementa el valor del coeficiente de extinción hasta cerca de la unidad. por otra parte, en doseles escasos, las hojas se pueden presentar formando racimos, con lo que se reduce el coeficiente de extinción. no obstante, para estas especies hortícolas el valor del coeficiente de extinción se encuentra por debajo de 0,7 según marcelis et al. (1998). de acuerdo con trabajos realizados por gijzen (1995) a nivel del dosel, la captación de la radiación es mayor debido a su dispersión, que hace que las hojas puedan tener múltiples oportunidades para captarla. para un iaf superior a tres unidades, aproximadamente el 90% de la par la absorbe el dosel. uso eficiente de la luz (lue) a través de modelos empíricos es posible estimar la producción de masa seca como resultado de la radiación interceptada y empíricamente se derivan valores de lue (monteith, 1977; gallagher y biscoe, 1978; jones y kiniry, 1986; williams et al., 1989). en modelos de crecimiento de cultivo debido figura 3. comportamiento índice de área foliar (iaf) y la fracción de luz interceptada (flint) en repollo en un suelo del centro agropecuario parámetros brócoli repollo vegetativo reproductivo k 0,5120 0,5120 0,5050 lue (g·mj-1) 0,2280 0,2280 0,1180 hojas 0,4662 0,1418 0,6530 tallo 0,4513 0,3643 0,2841 raíz 0,0825 0,2709 0,0630 flor -0,2230 -tabla 2. parámetros estimados del modelo en brócoli y repollo. 2008 carranza, lanchero, miranda, salazar y chaves: modelo simple de simulación de distribución... 28 agron. colomb. 26(1) 2008 básicamente a su simplicidad y a la evidencia experimental disponible, el lue es una aproximación para calcular la conversión de mj (mega joule) a gramos de masa seca total. monteith (1977), gallagher y biscoe (1978) y garcía et al. (1988) aseguran que la relación entre el tiempo integral de intercepción de la radiación y la producción de masa seca es constante. análisis teóricos realizados por hammer y wright (1994), dewar (1996), haxeltine y prentice (1996), dewar et al. (1998), medlyn (1998) y kage et al. (2001a) presentan al lue, en un amplio rango de días, como equivalente a la suma de la radiación fotosintéticamente activa, en un efecto combinado de la adaptación del aparato fotosintético a la radiación ambiental dentro del dosel y en el tiempo (kage et al., 2001b). para las condiciones de este experimento, en brócoli se estimó un lue de 0,2289 g·mj-1 y en repollo, de 0,1181 g·mj-1 (tabla 2). estos valores son inferiores comparados con otros cultivos hortícolas como coliflor donde olesen y grevsen (1995, 1997) encontraron valores de 3,2 y 4,1. para otras especies, como el pasto ryegrass, se obtuvo un lue de 2,01 g·mj-1 (akmal y janssens, 2004); en cereales, un rango de 1 a 4 g·mj-1 (curt et al., 1998); en maíz, 1,6 g·mj-1 y sorgo, 1,25 g·mj-1 (muchow y davies, 1988); en cebada, 1,4 g·mj-1 (monteith, 1969); sin embargo, pueden ocurrir pequeñas variaciones de lue en plantas de la misma especie, establecidas en un mismo sitio de plantación, como consecuencia de variaciones microclimáticas (kage et al., 2001a). distribución de la masa seca durante las etapas vegetativa y reproductiva, la masa seca se distribuyó respectivamente así: en brócoli, el 45,13% y 36,43%, en el tallo; el 46,62% y el 14,18%, en las hojas; el 8,25% y el 27,10%, en la raíz. en repollo se distribuyó el 28,41% en el tallo, el 65,28% en las hojas y el 6,31% en la raíz (figura 4). algunos autores dicen que existe bastante información sobre los progresos en la cuantificación y modelación de la partición de masa seca en frutas (wermelinger et al., 1991; grossman y dejong, 1994) y hortalizas (dayan et al., 1993a,b; marcelis, 1994; de koning, 1994; heuvelink, 1996). el genotipo, la etapa de desarrollo de la planta, las condiciones ambientales para el crecimiento y la regulación interna de la planta también pueden afectar la partición de la masa seca (marcelis, 1996). la masa seca en los órganos cosechables contribuye al rendimiento del cultivo, esto indica la importancia de simular correctamente la partición de la masa seca. sin embargo, para plantas pequeñas (jóvenes) de crecimiento rápido, la partición de la masa seca dentro de las hojas es importante, porque una fracción grande de luz todavía no es interceptada por las hojas. además, en muchos cultivos, como hortalizas y frutas, donde los órganos cosechables se producen durante un periodo extenso, se debe mantener un balance óptimo entre la partición en los órganos cosechables, la productividad a corto plazo y la otra parte de la planta (partes vegetativas: la futura capacidad de producción) (marcelis et al., 1998). conclusiones • a pesar de las diferencias encontradas con otros autores, los valores de la raíz cuadrada del cuadrado medio del error (rsme), tanto para la biomasa total como para figura 4. partición de la masa seca total en raíz, tallo, hoja y flor de brócoli. 29 las particiones en los diferentes órganos, demuestran el buen ajuste de los modelos generados. • para brócoli, durante el cambio de la fase vegetativa a la reproductiva, algunas de las estructuras que actúan como demandas (tallos y hojas) redistribuyen sus asimilados hacia los órganos reproductivos en formación y, posteriormente, para llenado. es así como la planta redistribuye el 32% de los fotoasimilados de la hoja, el 9% del tallo (estas estructuras actúan como fuentes) y estos asimilados a su vez son distribuidos a la raíz (19%) y la flor (22%). • en repollo, más del 65,3% de la biomasa se acumuló en las hojas –que es la parte comercializable–, un 28,4%, en el tallo y el 6,3%, en la raíz. • no es posible extrapolar este modelo a otras condiciones, debido a las particulares características tanto del suelo como del riego, sin embargo, es posible usarlo para las características ambientales del área cubierta por el distrito de riego la ramada –zona más representativa de la producción hortícola en la sabana de bogotá–. • futuros trabajos deben incluir otras condiciones ambientales, el análisis de sensibilidad de los parámetros estimados y la validación de estos modelos. a largo plazo, se deben modelar los aspectos relacionados con el suministro de agua y nutrientes y con el manejo de plagas y enfermedades. literatura citada akmal, a. y m.j.j. janssens. 2004. productivity and light use efficiency of perennial ryegrass with contrasting water and nitrogen supplies. field crops res. 88, 143-155. angstrom, a. 1924. solar and terrestrial radiation. quart. j. royal meteorol. soc. 50, 121-125. asohofrucol, 2007. repollo. en: http://frutasyhortalizas.com.co; consulta: diciembre de 2007. corporación colombia internacional (cci). 2006. entorno nacional. pp. 41-44. en: plan hortícola nacional. corporación colombia internacional, bogotá. 511 p curt, m.d., j. fernández y m. martínez. 1998. productivity and radiation use efficiency of sweet sorghum (sorghum bicolor l. moench cv. keller) in central spain. biomass bioenergy 14, 169-178. dayan, e., h. van keulen, j.w. jones, i. zipori, d. shmuel y h. challa. 1993a. development, calibration and validation of a greenhouse tomato growth model: i. description of the model. agric. syst. 43, 145–163. dayan, e., h. van keulen, j.w. jones, i. zipori, d. shmuel y h. challa. 1993b. development, calibration and validation of a greenhouse tomato growth model: ii. field calibration and validation. agric. syst. 43, 165–183. dejong, t.m. y y.l. grossman. 1994. a supply demand approach to modelling annual reproductive and vegetative growth of deciduous fruit trees. hortscience 29, 1435-1442. dewar, r.c., b.e. medlyn y r.e. mcmurtrie. 1998. a mechanistic analysis of light and carbon use efficiencies. plant cell environ. 21, 573-588. dewar, r.c., 1996. the correlation between plant growth and intercepted radiation: an interpretation in terms of optimal nitrogen content. ann. bot. 78, 125-136. figura 5. partición de la masa seca total en raíz, tallo y hoja de repollo. 2008 carranza, lanchero, miranda, salazar y chaves: modelo simple de simulación de distribución... 30 agron. colomb. 26(1) 2008 de wit, c.t. 1965. photosynthesis of leaf canopies. pudoc, wageningen. de koning, a.n.m. 1994. development and dry matter distribution in tomato: a quantitative approach. dissertation. wageningen agric. univ., wageningen, 240 p. france, j. y j.h.m. thornley. 1984. mathematical models in agriculture. a quantitative approach to problems in agriculture and related sciences. butterworths, londres. 335 p. francescangeli, n., m.a. sangiacomo y h. marti. 2006. effects of plant density in broccoli on yield and radiation use efficiency. scientia hort. 110, 135-143. gallagher, j.n. y p.v. biscoe. 1978. radiation absorption, growth and yield of cereals. j. agric. sci. 91, 47-60. garcia, r., e.t. kanemasu, b.l. blad, a. bauer, j.l. hatfield, d.j. major, r.j. reginato y k.g. hubbard. 1988. interception and use efficiency of light in winter wheat under different nitrogen regimes. agric. for. meteorol. 44, 175-186. gifford, r.m. 1995. whole plant respiration and photosynthesis of wheat under increased co2 concentration and temperature: long-term vs. short-term distinctions for modelling. glob. change biol. 1, 385–396. gijzen, h. 1995. short term crop responses. en: bakker, j.c., g.p.a. bot, h. challa y n.j. van de braak (eds.) greenhouse climate control, an integrated approach. wageningen pers, wageningen. pp. 16-35. gosse, g., c. varlet-grancher, r. bonhomme, m. chartier, j. allirand y g. lemaire. 1986. production maximale de matiére seche et rayonnement solaire intercepté par un couvert vegetal. agronomie 6, 47–56. goudrian, j. y van laar, h.h. 1994. current sigues in production ecology. modelling potential growth processes. text book with exercises. kluwer academic publishers, londres. graf, b., o. rakotobe, p. zahner, v. delucchi y a.p. gutierrez. 1990. a simulation model for the dynamics of rice growth and development: part i the carbon balance. agric. syst. 32, 341-365. greenway, h. y r. munns. 1980. mechanisms of salt tolerance in non-halophytes, annu. rev. plant physiol. 31, 149–190. grossman, y.l. y t.m. dejong. 1994. peach: a simulation model of reproductive and vegetative growth in peach trees. tree physiology 14(4), 329-345. hammer, g.l. y g.c. wright. 1994. a theoretical analysis of nitrogen and radiation effects on radiation use efficiency in peanut. aust. j. agric. sci. 45, 575-589. haxeltine, a. e i.c. prentice. 1996. a general model for the light-use efficiency of primary production. funct. ecol. 10, 551-561. heuvelink, 1996. dry matter partitioning in tomato: validation of a dynamic simulation model. ann. bot. 77, 71-80. imai, k., k. shimabe, k. tanaka y t. kawana. 1994. studies on matter production of edible canna (canna edulis ker.). jpn. j. crop sci. 63, 345-51. jones, c.a. y j.r. kiniry. 1986. ceres-maize. a simulation model of maize growth and development. a&m university press, texas. jones, j.w. y j.t. ritchie. 1990. crop growth models. pp 63-69. en: hofman, g.j., t.a. howell y k.h. solomon (eds.). management of farm irrigation systems. asae, st. joseph. kage, h., c. alt y h. stützel. 2001a. predicting dry matter production of cauliflower (brassica oleracea l. botrytis) under unstressed conditions. i. photosynthetic parameters of cauliflower leaves and their implications for calculations of dry matter production. scientia hort. 87, 155-170. kage, h., h. stützel y c. alt. 2001b. predicting dry matter production of cauliflower (brassica oleracea l. botrytis) under unstressed conditions part ii. comparison of light use efficiency and photosynthesis-respiration based modules. scientia hort. 87, 171-190. kooman, p. l. 1995. yielding ability of potato crops as influenced by temperature and daylength. phd. thesis. landbouw universiteit wageningen. kubota, f., y. matsuda, w. ágata y k. nada, 1994. the relationship between canopy structure and high productivity in napier grass, pennisetum purpureum schumach. field crops res. 38, 105-10. lentz, w. 1998. model applications in horticulture: a review. scientia hort. 74, 151–174. marcelis, l.f.m., e. heuvelink y j. goudriaan. 1998. modelling biomass production and yield of horticultural crops: a review. scientia hort. 74, 83–111. marcelis, l.f.m. 1996. sink strength as a determinant of dry matter partitioning in the whole plant. j. exp. bot. 47, 1281–1291. marcelis, l.f.m. 1994. a simulation model for dry matter partitioning in cucumber. ann. bot. 74, 43-52. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. academic press, londres. medlyn, b.e. 1998. physiological basis of the light use efficiency model. tree physiol. 18, 167-176. monteith, j.l. 1969. light interception and radiation exchange in crop stands. en: easten, j.d. (ed.). physiological aspect of crop yield. asa, madison, wi, pp. 89-111. monteith, j.l. 1977. climate and the efficiency of crop production in britain. philos. trans. r. soc. london ser. b 281, 277-294. monteith, j.l. 1996. the quest for balance in crop modeling. agron. j. 88, 695-697. muchow, r.c. y r. davies. 1988. effect of nitrogen supply on the comparative productivity of maize and sorghum in a semi-arid tropical environment. radiation interception and biomass accumulation. field crops res. 18, 17-30. olesen, j.e. y k. grevsen, 2000. a simulation model of climate effects on plant productivity and variability in cauliflower (brassica oleracea l. botrytis). scientia hort. 83, 83-107. olesen, j.e. y k. grevsen. 1997. effects of temperature and irradiance on vegetative growth of cauliflower (brassica oleracea l. botrytis) and broccoli (brassica oleracea l. italica). j. exp. bot. 48, 1591-1598. penning de vries, f.w.t., d.m. jansen, h.f.m. berger y a. bakema. 1989. simulation of ecophysiological processes of growth in several annual crops. pudoc. wageningen. 271 p. 31 ross, j. 1981. the radiation regime and architecture of plant stands. dr. junk publishers, the hague. 391 pp. salazar, m.r., j.w. jones, b. chaves y a. cooman. 2008. a model for the potential production and dry matter distribution of cape gooseberry (physalis peruviana l.). scientia hort. 115, 142-148. semillas arroyave, 2006. repollo delus. en: http://www.semillasarroyave.com; consulta: diciembre de 2007. spitters, c.j.t., h. van keulen y d.w.g. van kraalingen. 1989. a simple and universal crop growth simulator: sucros87. pp. 107-122. en: rabbinge, r., s.a. ward y h.h. van laar (eds.). simulation and systems management in crop protection. pudoc, wageningen. steer, b.t., s.p. milroy y r.m. kamona. 1993. a model to simulate the development, growth and yield of irrigated sunflower. field crops res. 32, 83-99. teh, c.b. 2004. effect of leaf shape on the interception of solar radiation. en: proc. 15th malaysian society of plant physiology conference and the agri congress. volkmar, k.m., y. hu y h. steppuhn. 1998. physiological responses of plants to salinity: a review. can. j. plant sci. 78, 19-27. weir, a.h., p.l. bragg, j.r. porter y j.h. rayner. 1984. a winter wheat crop simulation model without water or nutrient limits. j. agric. sci. 102, 371-382. wermelinger, b., j. baumgartner y a.p. gutıerrez. 1991. a demographic model of assimilation and allocation of carbon and nitrogen in grapevines. ecol. model. 53, 1–26. wheeler, t.r., p. hadley, r.h. ellis y j.i.l. morison. 1993. changes in the growth and radiation use by lettuce crops in relation to temperature and ontogeny. agric. forest meteorol. 66, 173-186. williams, j.r., c.a. jones, j.r. kiniry y d.a. spanel. 1989. the epic crop growth model. trans. am. soc. agric. eng. 32, 497–511. yunusa, i.a.m., k.h.m. siddique, r.k. belford y m.m. karimi, 1993. effect of canopy structure on efficiency of radiation interception and use in spring wheat cultivars during the preanthesis period in a mediterranean-type environment. field crops res. 35, 113-22. 2008 carranza, lanchero, miranda, salazar y chaves: modelo simple de simulación de distribución... agronomía 23-2. 2005.pdf resumen: el alto costo y la limitada eficacia de las medidas de manejo para el mildeo velloso ocasionado por peronospora sparsa, determinan su importancia en el cultivo de rosas de exportación. esta investigación tuvo como objetivo ampliar el conocimiento sobre la biología del patógeno y evaluar su relación con la temperatura y la variedad del hospedante, bajo condiciones de laboratorio. esporangios de p. sparsa se tomaron de hojas de rosa afectadas y se recogieron en agua destilada estéril. una suspensión de 30.000 esporangios/ml se utilizó para la inoculación de folíolos de rosa sanos provenientes de plantas de las variedades ‘charlotte’, ‘classy’ y ‘first red’ injertadas en cada uno de los portainjertos ‘natal briar’ y ‘manetti’ y como estacas. las temperaturas evaluadas correspondieron a 10, 14, 18 y 22 ºc, bajo condiciones de 12 h de luz seguidas de 12 h de oscuridad. a los 7 días de la inoculación, se estableció el índice de esporulación (ie) y se cuantificó la producción de esporangios/cm2 del folíolo. se observaron períodos de latencia más cortos en la variedad ‘classy’, intermedios en la variedad ‘charlotte’ y más prolongados en ‘first red’. temperaturas superiores a 18 ºc fueron favorables para la esporulación del patógeno. ‘classy’ fue la variedad que presentó mayor índice de esporulación, ‘charlotte’ mostró valores intermedios y ‘first red’ tuvo los menores índices a las cuatro temperaturas evaluadas. las variaciones en el período de latencia y la esporulación fueron específicas, de acuerdo a la temperatura y la variedad. palabras claves adicionales: mildeo velloso, ciclo de patogénesis, portainjerto, sabana de bogotá abstract: expensive handling, the low efficacy of downy mildew management strategies and the strong relationship with weather conditions place great importance on this disease in producing roses for export. this research was aimed at studying the pathogen’s biology to understand its relationship with temperature and host variety in laboratory conditions. sporangia of peronospora sparsa from rose leaves with sporulation were collected in sterile water. a 30,000 sporangia per millilitre suspension was used for inoculating healthy detached leaves from ‘charlotte’, ‘classy’ and ‘first red’ varieties grafted onto ‘manetti’ and ‘natal briar’ rootstocks and others rooted directly. the research was carried out at 10, 14, 18 and 22 ºc with regulating 12-hour periods of light and dark. the sporulation index (si) and sporangia production per cm2 leaflet were evaluated after seven days’ inoculation. classy presented the shortest latent period in this study whilst the longest was observed in ‘first red’. temperatures higher than 18 ºc were favourable for pathogen sporulation. the highest si was observed in the ‘classy’ variety, ‘charlotte’ presented a medium value and ‘first red’ showed the lowest si at the different temperatures evaluated. variations in latent period and sporulation intensity were specific according to variety and temperature. additional key words: downy mildew, pathogenicity cycle, rootstocks, sabana de bogotá efecto de la temperatura en el periodo de latencia y producción de esporangios de peronospora sparsa berkeley en tres variedades de rosa effect of temperature on the latent period and sporangia production of peronospora sparsa berkeley in three rose varieties sandra gómez1 y germán arbeláez2 fecha de recepción: 01 de septiembre de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesora asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: sgomezc@unal.edu.co 2 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: garbelaezt@unal.edu.co introducción el mildeo velloso, ocasionado por peronospora sparsa, viene afectando los cultivos de rosa colombianos desde hace aproximadamente 35 años. en los últimos ocho años, esta enfermedad se ha convertido en el principal problema sanitario de este cultivo en la sabana de bogotá, incidiendo sensiblemente en la productividad agronomía colombiana 23(2): 239-245, 2005 240 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana de las plantas, la calidad del producto, el volumen proyectado de exportación y los costos de producción. los sobrecostos para su manejo a que se han enfrentado los productores de rosa en la sabana de bogotá son debidos al mayor número de aplicaciones de fungicidas, a la utilización de productos más costosos y al manejo cultural de esta enfermedad, en relación con el manejo habitual. actualmente, los productores estiman las pérdidas en 10% de la producción bruta anual, lo que corresponde a $55 millones en una hectárea sembrada con una variedad susceptible. bajo condiciones húmedas y frías, los esporangióforos y los esporangios de mildeo velloso se desarrollan en forma conspicua en el envés de las hojas, pero en condiciones menos favorables, la producción de esporas es escasa y difícil de detectar, comportamiento que determina el nombre específico del agente causal peronospora sparsa (horst, 1998). las lesiones típicas de la enfermedad presentan un color marrón claro, y la presencia de los esporangióforos y esporangios le dan una apariencia vellosa o algodonosa a la lesión (arbeláez, 1999). en el ambiente nocturno de un invernadero, los mildeos vellosos encuentran temperaturas bajas y humedades en el punto de saturación que determinan condiciones muy favorables para los procesos de infección y reproducción. el conocimiento de estas relaciones puede servir de fundamento a investigaciones puntuales tendientes a mejorar el manejo de clima, haciéndolo menos propicio para el desarrollo del patógeno (torres, 1996). en el mildeo velloso de cebolla ocasionado por peronospora destructor, el ciclo de infección del patógeno se caracterizó por presentar períodos de latencia largos (9-16 d) ó muy cortos (1-2 d), dependiendo de las condiciones ambientales; la infección de nuevas hojas se vio favorecida por la dispersión del patógeno durante la esporulación (hildebrand y sutton, 1982). en algunos estudios se han cuantificado relaciones importantes de las variables climáticas con el ciclo de infección de este patógeno; es así como la relación del clima y p. destructor se usó para desarrollar criterios de predicción de la esporulación y la infección por el patógeno (hildebrand y sutton, 1984). aegerter et al. (2003), con dos aislamientos de p. sparsa de california y la variedad de rosa ‘europeana’, observaron períodos de latencia cortos de 7-8 d a 10 °c; la esporulación ocurrió en 4-5 d a 15, 20 y 25 °c, sugiriéndose para esos aislamientos una temperatura óptima de colonización entre 20 y 25 °c. además de encontrar variaciones significativas en el período de latencia con relación a la temperatura, estos autores evidenciaron la interacción de éste con el origen del aislamiento. en cuanto a la capacidad de esporulación, bresse et al. (1994) con aislamientos de p. rubi, agente causal del mildeo velloso en rubus sp., observaron la mayor esporulación a 15 °c y, con temperaturas superiores a 23 °c, su reducción. en colombia, en investigaciones previas realizadas por giraldo et al. (2002) se determinó en 20 ºc la temperatura más favorable para la producción de esporangios en la variedad susceptible de rosa ‘charlotte’. a pesar de que en el país la investigación con mildeo velloso en rosa se ha desarrollado formalmente en universidades o centros de investigación desde 2001, la información publicada sobre el desarrollo del patógeno y su relación con los factores ambientales colombianos sigue siendo limitada. el objetivo de esta investigación fue estudiar, bajo condiciones controladas de laboratorio, la biología de p. sparsa y evaluar, tanto el efecto la temperatura sobre la duración del período de latencia, como la capacidad de producción de esporangios del patógeno en tres variedades de rosa injertadas en dos portainjertos y como estacas, previamente inoculadas con el patógeno. materiales y métodos esta investigación se desarrolló en el laboratorio de fitopatología de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. para el desarrollo de la investigación se seleccionaron las variedades de color rojo: ‘charlotte’, ‘classy’ y ‘first red’, con base en las diferencias marcadas que presentan entre sí en lo relativo a su susceptibilidad a los ataques del patógeno bajo condiciones de cultivo comercial. las plantas de las tres variedades utilizadas fueron injertadas en los portainjertos ‘natal briar’ y ‘manetti’; adicionalmente, se realizaron evaluaciones sobre plantas de las tres variedades sin injertar, es decir, provenientes de estacas. la investigación contempló nueve tratamientos, que correspondieron a cada variedad en las tres diferentes condiciones de injertación. la fuente de inóculo inicial de p. sparsa se recolectó de hojas afectadas provenientes de diferentes variedades de rosa durante períodos de epidemias de mildeo velloso en cultivos comerciales de la sabana de bogotá. las hojas frescas con lesiones de la enfermedad se colectaron y de gómez y arbeláez: efecto de la temperatura en el período... 2412005 inmediato se guardaron dentro de bolsas plásticas con papel húmedo, para evitar la deshidratación del material durante el transporte. los esporangios provenientes de estas hojas se recolectaron en agua destilada estéril y se utilizaron como fuente del inóculo para ser evaluada en esta investigación. p. sparsa, por ser a un parásito obligado, se propagó directamente sobre su hospedante bajo condiciones de laboratorio, empleando plantas de rosa de la variedad ‘charlotte’ como material vegetal para el mantenimiento del inóculo. período de latencia para la evaluación del período de latencia, definido como el tiempo en días desde la inoculación hasta la esporulación del patógeno, se empleó la metodología de la hoja cortada utilizada en otras investigaciones en tabaco, con p. tabacina (winglesworth et al., 1994); en girasol, con plasmopara halstedii (sackston y vimard, 1988) y en rosa, con p. sparsa (giraldo et al., 2002). los esporangios de p. sparsa se tomaron de hojas de rosa con presencia de esporulación de 7 d de inoculadas y se recogieron con pincel en agua destilada estéril. se preparó una suspensión de 30.000 esporangios/ml en agua destilada estéril y se le agregó tween 80 al 0,01% para dispersar los esporangios en suspensión. los folíolos jóvenes de rosa, previamente desinfestados, provenientes de plantas de las variedades ‘charlotte’, ‘classy’ y ‘first red’ injertadas en cada uno de los dos portainjertos ‘natal briar’ y ‘manetti’ y como estacas, se inocularon por el método de inmersión en la suspensión de esporangios por 5 s. posteriormente, se colocaron cuatro folíolos inoculados por caja de petri y se almacenaron en cámaras bioclimáticas, bajo cada temperatura para evaluar, correspondientes a 10, 14, 18 y 22 ºc, bajo condiciones de fotoperíodo normal de 12 h de luz, seguidas de 12 h de oscuridad. en cada caja de petri o unidad experimental, a intervalos de 24 h se evaluó la presencia de esporulación del patógeno en cada folíolo, para establecer el período de latencia de p. sparsa en cada tratamiento. capacidad de producción de inóculo la capacidad de producción de inóculo del patógeno se evaluó bajo las mismas condiciones ambientales consideradas para el período de latencia. se realizaron dos tipos de evaluaciones: con la primera se estableció el índice de esporulación (ie) del patógeno y con la segunda, la cantidad de esporangios producidos por centímetro cuadrado de hoja en cada tratamiento. en el primer caso se empleó la metodología de evaluación del índice de esporulación propuesta en esta investigación. en cada folíolo que componía la unidad experimental, se midió diariamente la presencia de esporulación de p. sparsa; con este fin, se consideró su presencia o ausencia en cada una de las ocho secciones de cada folíolo. por cada sección se evaluó la proliferación de la esporulación, en términos del número de esporangíoforos con esporangios presentes: la proliferación escasa (e) correspondió a la presencia entre 1 y 12 esporangíoforos con esporangios; la intermedia (i), entre 3 y 25, y la abundante (a), de más de 26. con los parámetros de proliferación de la esporulación del patógeno por folíolo, se generó el índice de esporulación (ie), que permitió interpretar la capacidad de producción de inóculo del patógeno en cada tratamiento. el ie se estimó de la siguiente manera: ie = [(ex1) + (ix2) + (ax3)] / 8 donde: e, frecuencia de esporulación escasa en el folíolo; i, frecuencia de esporulación intermedia en el folíolo; a, frecuencia de esporulación abundante en el folíolo; 1, 2 y 3, valores constantes asignados a cada característica, así: 1, característica escasa; 2, característica intermedia; 3, característica abundante, y 8, número de secciones por folíolo. en el segundo caso, la cantidad de esporangios/cm2 de hoja producidos en cada tratamiento se evaluó 7 d después de la inoculación, período al cabo del cual los cuatro folíolos de la unidad experimental se colocaron en 5 ml de agua destilada estéril y se agitaron en vortex por 3 min. posteriormente, se cuantificó la cantidad de esporangios/ml de la suspensión con la ayuda de un hematocitómetro. una vez concluido el conteo de esporangios, se realizaron las mediciones del área foliar de los folíolos que componían la unidad experimental, empleando un medidor li-cor, modelo li 3000. en la evaluación del período de latencia, índice de esporulación y producción de esporangios, se emplearon tres cajas de petri como unidad experimental. las pruebas se realizaron bajo un diseño experimental de parcelas divididas en un diseño básico de bloques completos al azar, con tres repeticiones. como parcelas principales se consideraron las temperaturas evaluadas y como subparcelas, las tres variedades injertadas en los diferentes portainjertos. las pruebas de comparación de promedios, utilizadas para las variables índice de esporulación, producción de 242 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana esporangios y período de latencia, fueron de contrastes ortogonales y polinomiales, que evaluaron los efectos principales y sus interacciones. para tal efecto se empleó el procedimiento mixed del programa estadístico sas, versión 8.2. resultados y discusión período de latencia la esporulación del patógeno se observó consistentemente por el envés de las hojas en todas las variedades evaluadas y en sus diferentes condiciones de injertación. los primeros síntomas de la enfermedad en folíolos jóvenes de rosa, que presentan coloraciones rojizas propias de su estado de desarrollo, manifestaron manchas irregulares de color verde en los sitios de infección del patógeno. según la variedad del hospedante y la temperatura, estos cambios de color se presentaron 3 ó 4 d después de la inoculación y la esporulación del patógeno, en estos sitios de la hoja 4 ó 5 d más tarde. en general, la variedad ‘classy’ presentó los períodos de latencia más cortos a las cuatro temperaturas evaluadas, y los períodos más largos se observaron en la variedad ‘first red’. las temperaturas superiores a 18 ºc fueron favorables para la esporulación del patógeno, ya que en todas las variedades los períodos de latencia más cortos se presentaron en estas temperaturas. el número de días hasta esporulación del patógeno tuvo repuesta lineal (p = 0,0002) y cuadrática (p = 0,0531) a la temperatura, es decir, p. sparsa respondió proporcionalmente al incremento de la temperatura y existió un valor mínimo para esta etapa de desarrollo del patógeno cercano a 22 °c. no se encontró efecto de la condición de injertación en el número de días hasta esporulación, o sea que el patógeno en cada variedad injertada en ‘natal briar’ o en ‘manetti’, así como en la condición de estaca, mostró períodos de latencia similares. en la presente investigación los períodos de latencia mostraron variaciones asociadas al genotipo del hospedante y a la temperatura. las diferencias en los períodos de latencia entre ‘charlotte’ y ‘classy’, comparados con ‘first red’, y entre ‘charlotte’ y ‘classy’ fueron altamente significativas (p = 0,035). con una disminución en la temperatura de 14 a 10 ºc, el período de latencia se incrementó en 1 ó 2 d, dependiendo de la variedad. los períodos de latencia en cada variedad de rosa evaluada se presentan en la tabla 1. capacidad de producción de inóculo índice de esporulación. los mayores valores del índice de esporulación, 7 d después de la inoculación del patógeno, se presentaron a 22 °c en las variedades ‘classy’ y ‘charlotte’. ‘classy’ fue la variedad que presentó el mayor índice de esporulación; ‘charlotte’ mostró valores intermedios y ‘first red’ tuvo los menores índices a las cuatro temperaturas evaluadas (figura 1a-c). el análisis mostró un efecto significativo de la temperatura después del día 4 de evaluación (p = 0,014) y un efecto altamente significativo del genotipo del hospedante en todos los días de la evaluación; sin embargo, la presencia de esporulación no se asoció de forma independiente a la variedad o a la temperatura, ya que la interacción de estas dos condiciones fue altamente significativa (p < 0,001). en los contrastes ortogonales, en el día 3 después de la inoculación, la temperatura no presentó efecto sobre el ie. entre variedades sí se presentaron diferencias en los valores del grupo de ‘charlotte’ vs. ‘classy’, para todos los portainjertos (p < 0,049). en el día 4, la temperatura presentó efecto sobre la variable, pero únicamente en la variedad ‘classy’ y en ‘charlotte’ sobre ‘natal briar’, mostrando un incremento proporcional del ie con aumentos en la temperatura; para el resto de las variedades no se observó este comportamiento. en el día 5 se conservó el efecto nulo del tipo de portainjerto sobre el ie y para este tiempo la variedad ‘charlotte’ fue afectada por la temperatura, en el mismo sentido que la variedad ‘classy’; en la variedad ‘first red’ la temperatura no afectó el ie. en el día 6 hubo dos cambios en la tendencia de los datos: primero, los promedios del ie se diferenciaron para ‘manetti’ vs. ‘natal briar’ y los valores en la condición de estaca fueron iguales en promedio a los obtenidos en los dos portainjertos, y, segundo, el efecto de la temperatura en ‘classy’ mostró una tendencia cuadrática que ubica el punto óptimo para el ie cerca de 18 °c. en el día 7, la tendencia se conservó, pero en ese momento ‘charlotte’ tabla 1. período de latencia de peronospora sparsa en tres variedades de rosa a diferentes temperaturas bajo condiciones de laboratorio. variedad período de latencia (d) 10 ºc 14 ºc 18 ºc 22 ºc ‘classy’ 6,0 4,0-5,0 4,0 3,0 ‘charlotte’ 7,0 5,0 3,0 3,0 ‘first red’ 7,0 5,0-6,0 5,0-6,0 5,0 gómez y arbeláez: efecto de la temperatura en el período... 2432005 ción. el genotipo (variedad) tuvo un efecto altamente significativo (p < 0,0001) y existió interacción entre el genotipo y la temperatura en la producción de esporangios (p = 0,003), es decir, que cada variedad, según la temperatura, tuvo una capacidad diferente de producción de inóculo del patógeno. en la producción de esporangios, aunque se presentó efecto de la temperatura, esta tendencia sólo fue aplicable a las variedades ‘charlotte’ y ‘classy’, ya que para ‘first red’ la producción de esporangios fue insensible a la temperatura. no se establecieron diferencias entre estacas y portainjertos (p = 0,4478) ni entre portainjertos (p = 0,6692) para todas las variedades (resultados no presentados); sin embargo, se debe considerar las condiciones particulares de cada interacción portainjerto por variedad. dentro de las combinaciones de variedades y portainjertos, la única que no estabilizó la producción de esporangios fue ‘charlotte’ sobre ‘manetti’, lo que indica que el valor óptimo de temperatura para este material es superior a los trabajados en este ensayo. la variedad ‘charlotte’ produjo la mayor cantidad de inóculo a 22 ºc. la variedad ‘classy’ mostró la mayor producción de inóculo a 18 ºc y un descenso en la capacidad de producción a temperaturas superiores. comparando el potencial de las tres variedades, ‘classy’ produjo la mayor cantidad de esporangios por unidad de área de la hoja, ‘charlotte’ produjo una cantidad intermedia, mientras que ‘first red’ fue la variedad que menor capacidad de producción de esporangios presentó a las diferentes temperaturas evaluadas (figura 2). ‘charlotte’, a temperaturas entre 14 y 22 °c, profigura 1. índice de esporulación de peronospora sparsa a diferentes temperaturas, siete días después de la inoculación: a) chn, ‘charlotte’ en ‘natal briar’; chm, ‘charlotte’ en ‘manetti’; che, ‘charlotte’ en estaca. b) cn, ‘classy’ en ‘natal briar’; cm, ‘classy’ en ‘manetti’; ce, ‘classy’ en estaca. c) frn, ‘first red’ en ‘natal briar’; frm, ‘first red’ en ‘manetti’; fre, ‘first red’ en estaca. sobre ‘natal briar’ y como estaca alcanzaron un punto óptimo alrededor de 22 °c. producción de esporangios. el análisis de los datos mostró un efecto altamente significativo de la temperatura (p = 0,0029) a la que se dio el proceso de esporulafigura 2. producción de esporangios de peronospora sparsa en tres variedades de rosa a diferentes temperaturas, siete días después de la inoculación. 244 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana dujo entre 20.000 y 30.000 esporangios/cm2 de hoja; ‘classy’, en el rango de 14-18 ºc, produjo entre 30.000 y 50.000 esporangios/cm2 de hoja y mostró diferencias muy marcadas en la producción de inóculo en cada una de las temperaturas evaluadas. en la investigación no se encontró un efecto común de la condición de injertación sobre cada una de las etapas de desarrollo del patógeno y de la enfermedad en las tres variedades. los períodos de latencia fueron similares para cada variedad en los portainjertos ‘natal briar’ y ‘manetti’ o como estaca, y las variaciones significativas se encontraron asociadas a la variedad. sin embargo, al analizar la interacción portainjerto por variedad, se observó en el índice de esporulación y en la producción de esporangios que el portainjerto afectó de manera diferente la respuesta del patógeno a la temperatura. la variedad ‘charlotte’ en ‘natal briar’ requirió temperaturas menores y menor tiempo para alcanzar el máximo ie y la máxima producción de esporangios, mientras que sobre ‘manetti’ las temperaturas óptimas fueron superiores a las consideradas en esta investigación. de igual forma, ‘classy’ en ‘manetti’ requirió temperaturas mayores para alcanzar el mayor ie. bajo condiciones de laboratorio, en la variedad ‘classy’ se observaron períodos más cortos de latencia; en la variedad ‘charlotte’, intermedios y en ‘first red’, más prolongados. para las tres variedades, los períodos más cortos se observaron a 22 °c y los más prolongados, a 10 °c; estos resultados permiten concluir que la presencia de esporulación de p. sparsa es favorecida por temperaturas mayores a 18 °c. una tendencia similar en el período de latencia con relación a la temperatura se observó en p. sparsa infectando rosa en california (aegerter et al., 2003); sin embargo, con los aislamientos de p. sparsa de la sabana de bogotá en rosa variedad ‘charlotte’ se han registrado períodos de latencia de la enfermedad más cortos, según lo encontrado en esta investigación y en el trabajo realizado por giraldo et al. (2002). aunque las diferencias encontradas se pueden atribuir a las características propias de cada aislamiento, también debe considerarse que la respuesta de la variedad de rosa utilizada como hospedante a la infección del patógeno condiciona de manera importante el desarrollo de la enfermedad, como se observó en esta investigación y como lo evidencian las epidemias en invernaderos comerciales. en laboratorio, los síntomas observados en cajas de petri, así como la calidad de la esporulación observada, no correspondieron exactamente a los que se presentan en campo. bajo condiciones de laboratorio, al no existir limitante en la humedad relativa, el desarrollo de la infección es rápido y la producción de esporangios abundante, por lo que los síntomas y la esporulación difieren de los presentados bajo condiciones comerciales; en éstas, la enfermedad se desarrolla bajo alternancia de los períodos de humedad relativa y de temperatura que condicionan, tanto el desarrollo y la expresión de los síntomas, como la calidad de la esporulación del patógeno. el conocimiento de la esporulación de p. sparsa ante incrementos de la temperatura en las tres variedades evaluadas permite entender el comportamiento de las epidemias en estos materiales bajo condiciones de producción comercial, en las que la variedad ‘charlotte’ es severamente afectada durante un gran número de semanas, mientras que en ‘classy’ y ‘first red’ las epidemias pueden ser menos importantes. en este trabajo la variedad ‘charlotte’ mostró un gran potencial de producción de esporangios a 22 °c, temperatura superior a la reportada previamente por giraldo et al. (2002). la respuesta lineal de esta variedad a incrementos de la temperatura sugiere la posibilidad de que la temperatura óptima de esporulación en esta variedad sea superior a las consideradas en esta investigación. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a asocolflores por la financiación de la investigación, a la empresa flores mocari s.a. y a todas las personas que hicieron posible el desarrollo del trabajo. literatura citada aegerter, b.j., j.j. nuñez y r.m. davis. 2003. environmental factors affecting rose downy mildew and development of a forecasting model for a nursery production system. plant dis. 87, 732-738. arbeláez, g. 1999. el mildeo velloso del rosal ocasionado por peronospora sparsa berkeley. acopaflor 6, 37-39. breese, w.a., r.c. shattock, b. williamson y c. hackett. 1994. in vitro spore germination and infection of cultivars of rubus and rosa by downy mildew from both hosts. ann. appl. biol. 125, 73-85. giraldo, s.l., c. garcía y f. restrepo. 2002. influencia de la luz y la temperatura en la germinación de esporangios de peronospora sparsa berkeley, en rosa cultivar ‘charlotte’. agronomía colombiana 20, 31-37. horst, r.k. 1998. compendio de enfermedades en rosa. aps press, minnesota. gómez y arbeláez: efecto de la temperatura en el período... 2452005 hildebrand, p.d. y j.c. sutton. 1982. weather variables in relation to an epidemic of onion downy mildew. phytopathology 72, 219-224. hildebrand, p.d. y j.c. sutton. 1984. relationships of temperature, moisture and inoculum density to the infection cycle of peronospora destructor. can. j. plant pathol. 6,127-134. sackston, w.e. y b. vimard. 1988. leaf disk inmersion (ldi) inoculation of sunflower with plasmopara halstedii for in vitro determination of host-pathogen relationships. plant dis. 72, 227-229. torres, e. 1996. epidemiología y sus aplicaciones en el manejo de enfermedades: el caso de los mildeos en las rosas de corte. en: seminario taller “mildeos en rosas”. 13 a 16 de agosto de 1996. acopaflor y universidad nacional de colombia, bogotá. winglesworth, m.d., w.c. nesmith, m.r. siegel, m.r. bonde y c.e. main. 1994. distinguishing isolates of peronospora tabacina from geographic regions utilizing tobacco leaf disks and fluorescence microscopy. plant dis. 78, 456-460. ag ronom la colombiana volumen i no.1 :....agosto diciembre de 1983 facultad de agronomia sede bogota universidad nacional de colombia apartado aereo 14490 bogota colombia contenido pág. presentación 5 a propósito de los veinte años . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 determinación de fuentes de resistencia a la roya amar i lla de la cebada (puccinia striiformis f. s.p. hordei) en colombia. luis e. castiblanco g. 11 comparación de dos tipos de poda a dos edades en cinco variedades de clavel estandar. ricardo martínez becerra y mario e. gonzález g. 21 sustitutos de la fertilización. jairo a. gómez l. 35 mercados y producción en agricultura: café y maíz en colombia. jorge torres o. 43 « un punto de vista sobre el sentido de la educación en extensión. henry polanco r. 57 agronomia colombiana es una revista de carácter científi· co y técnico, de aparición semestral con el objeto de divulgar los resultados de la investigación que tanto profesores como estudientes, realizan a través de los programas propios de cada departa. mento. sin embargo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y no necesariamente reflejan el criterio de la facultad de agrono· mía bogotá. editada en noviembre de 1983 por montoya & araújo ltda. (gráficas fepar). agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno, el 24 de marzo de 1983 resolucion numero 000852 rector decano : fernando sanchez torres : jairo clavijo porras consejo directivo decano vice-decano director de carrera representante consejo superior representante de profesores representante com ite de directores de departamento luis fernando ortiz m. representante estudiantes luis gustavo camacho c. secretario jairo clavijo . jairo a. gomez·l. henry polanco r. alfredo carrasco v. gabriel alvarado a. armando campos r. jefe de redaccion comite editor comite editorial luis armando bermudez g. jairo clavijo p. jairo a gomez l. jesus e. luque z. . jorge torres o. francisco gallano s. -:lu is gonzaga zu luaga m. presentacion la facultad de agranam ía de la universidad nacianal de colombia sede bagatá, se complace en presentar a todos las estudiosos de las ciencias agrícolas, este primer número de su revista agronomia colombiana, can ocasión de la celebración de las veinte (20) años de su fundación. can este evento. la facultad culmina una serie de inquietudes y antiguas aspiraciones y lagra alcanzar una meta de vital importancia para el desarrollo de la investigación y de ,la participación directa en la solución de algunas de las problemas que aquejan al agro. colombiano. agronomia colombiana será una. revista de carácter científica y técnica, que en principia aparecerá semestralmente, can el objeto de divulgar las resultadas de la investigación que tanta profesores cama estudiantes realizan a través de iqspragramas propios de cada departamento. dentro. de este contexto es necesaria hacer un reconocimiento atadas aquellas personas que de unau otra farma prestaran su concurso e interés para que esta iniciativa se hiciera realidad. 5 a proposito de los 20 años la facultad de agronomía de bogotá fue creada mediante acuerdo no. 048 del 12 de junio de 1963, con los estudiantes que en dicha época estaban cursando los tres (3) primeros años académicos de la carrera en el curso básico de agronom ía, adscrito al instituto de ciencias naturales de la universidad nacional cíe colombia, los cuales ascendíana213. este curso básico se inició en 1960 con 71 estudiantes, quienes al finalizar el primer año y después de aprobar todas las asignaturas deber ían trasladarse a palmira o medell ín , para continuar sus estudios. para el funcionamiento de estos tres (3) primeros años se contaba con muy pocas facilidades físicas, puesto que en el edificio del instituto de ciencias naturales, sólo se le asignaron dos (2) oficinas para la administración y, en cuanto a aulas y laboratorios, se utilizaban los de éste, los cuales compartían las carreras de biología, geología y, por consiguiente, agronomía. una vez creada la facultad, se nombró como primer decano al doctor daniel mesa bernal, quien con su magnífico empuje y visión académica consiguió que el ministerio de agricultura le diese un auxilio que sirvió para la construcción de cuatro (4) aulas y un auditorio anexas al edificio del instituto y la adecuación de (jos (2) laboratorios del mismo y de cuatro (4) oficinas para profesores y la adquisición de un veh ículo para el transporte de los alumnos a sus prácticas de campo. posteriormente, el consejo académico de la universidad, por medio del acuerdo no. 096 del 3 de diciembre de 1963, estableció el plan de estudios de la carrera, y fijó el sistema de calificaciones y el régimen de materias previas. en 1964, la universidad nacional de colombia y el instituto colombiano agropecuario ica suscribieron un contrato de integración y colaboración con dicho instituto y las facultades de agronomía de medeliín y palmira, excluyendo la de bogotá, pero gracias a las presiones que hicieron los dirigentes estudiantiles de ese entonces, el 19 de junio del mismo año se logró que se incluyese nuestra unidad docente, con lo cual se logró que varios profesionales del ica se vinculasen a ella como profesores de cátedra y que las facilidades físicas del centro nacional de investigaciones agropecuarias "tibaitatá" se utilizasen para docencia e investigación. a finales de 1966, la universidad adquirió la hacienda "marengo" ubicada en el municipio de mosquera (cundinamarca) y colindante' con el centro nacional de investigaciones agropecuarias "tibaitatá" y el centro agropecuario de cundinamarca del servicio nacional de aprendizaje sena con una extensión de 100 hectáreas, con el objeto de mejorar las prácticas docentes de campo y estimular la investigación en las carreras' de agronomía, medicina veterinaria y zootecnia, tal como sucede en la actualidad, en que tanto profesores como estudiantes, ade7 agronomía colombiana lantan proyectos de investigación y a éstos últimos se les capacita en las labores de icampo de las asignaturas que lo requieren. además de la estrecha colaboración que existe entre la facultad y el ica, lo mismo que con la facultad de medicina veterinaria y zootecnia, es necesario destacar que otros institutos como el instituto interamericano de cooperación agrícola, el instituto colombiano de la reforma agraria, el instituto de asuntos nucleares, el ministerio de agricultura y otras entidades nacionales e internacionales, han sido valiosos auxiliares para el mejor desarrollo y progreso de la facultad. debido al resultado del amplio y proqresivo desarrollo de la facultad, las directivas de la universidad tomaron conciencia de que era necesario continuar impulsando este progreso y la dotaron de un edificio propio para su funcionamiento, que posee cuatro (4) plantas y en ellas están instalados sus laboratorios y las oficinas de la administración y de su cuerpo docente. posteriormente, por iniciativa de las directivas y profesores de la facultad, se elaboró un nuevo plan de estudios, que fue aproo bado por el consejo superior universitario por medio del acuerdo no. 072 del 6 de sep.tiembre de 1977 y está vigente con su organización administrativa que comprende cinco (5) departamentos que son agua y suelos, desarrollo rural, mecanización y procesos agrícolas, fisiología de cultivos y sanidad vegetal. en la actualidad, la facultad cuenta con los servicios de 55 docentes, de los cuales 43 tienen estudios de postgrado, y la cantidad de alumnos inscritos y matriculados asciende a 592 de los cuales 63 son mujeres. hasta la fecha, han obtenido el grado de ingeniero agronomo 1.117 estudian8 tes, quienes han tenido una magnífica acoqida tanto en el sector privado como en el público y han ocupado posiciones importantes como las gerencias del inderenayel ica. también es necesario destacar la estrecha colaboración que la facultad tiene con el programa para graduados peg, producto del convenio firmado entre la universidad nacional de colombia y el instituto colombiano agropecuario ica, la cual consiste en los servicios docentes que le prestan varios de sus profesores y las facilidades que se prestan a sus alumnos en el aspecto físico, ya que se utilizan sus aulas para algunas ciases y las instalaciones de sus laboratorios para la ejecución de los trabajos de tesis o . para las prácticas de algunas asignaturas. en el aspecto investigativo, la facultad tienen una estrecha y activa participación en varios proyectos, de los cuales vale la pena destacar los siguientes: proyecto parque simón bol ívar proyecto piloto de desarrollo regional usme mejoramiento genético de la cebada manejo de enfermedades en flores manejo de enfermedades en cacao servicio de análisis de suelos formas de energía no convencional aplicadas a la agricultura cultivo de tejidos vegetales. los trabajos que se ejecutan en estos proyectos son dirigidos por profesores de la facultad designados para tales fines y además, varios estudiantes intervienen en subproyectos concretos que les sirven como tesis de grado. luis armando bermúdez garcía jairo f. clavijo porras decanos de la facultad de agronomia desde su fundacion hasta la fecha: daniel mesa bernal juan orjuela navarrete santiago fonseca martinez ·javier esparza duque fabio tobon londoño hector h. murcia cabra alfredo carrasco villamizar luis a. bermudez garcia rafael mendoza acosta nilson lopez soto ricardo martinez becerra jaime rodriguez lara (encargado) jairo f. clavijo porras agronomía 24-1f.pdf caracterización fisicoquímica del crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4 physical-chemical characterisation of the growth and development of pineapple guava fruit (acca sellowiana berg) clones 41 (quimba) and 8-4 mariela rodríguez1, harvey e. arjona2 y héctor a. campos3 resumen: la feijoa (acca sellowiana berg) se cultiva en la región andina colombiana, sin embargo, no se tiene reportes del crecimiento y desarrollo de los frutos de clones importantes como el clon 41 (quimba) y el clon 8-4. en este estudio se evaluaron los cambios físicos desde la antesis hasta la madurez fisiológica, mientras que los cambios bioquímicos se evaluaron en la última etapa del crecimiento. los clones 41(quimba) y 8-4 en las variables: diámetro transversal, diámetro longitudinal, peso fresco y peso seco, exhibieron una curva de tipo sigmoidal. así mismo, se determinó que los frutos de feijoa tienen muy bajos contenidos de almidón. además, utilizando la técnica de cromatografía líquida de alto desempeño (hplc), se encontró que los azúcares más abundantes eran fructosa, sacarosa y glucosa. otras variables medidas fueron los sólidos solubles totales (sst), el ph y la acidez total titulable, que se incrementaron gradualmente durante el desarrollo del fruto. palabras claves adicionales: cambios físicos, cambios bioquímicos, almidón, sólidos solubles totales, acidez total titulable, azúcares abstract: pineapple guava fruit (acca sellowiana berg) clones 41 (quimba) and 8-4 are cultivated in the colombian andean region. however, no studies regarding pineapple guava fruit growth and development are known. physical changes from anthesis up to physiological maturity were evaluated in this study; biochemical changes were determined during the last stage of development. clones 41 (quimba) and 8-4 exhibited a typical sigmoid curve for transverse diameter, longitudinal diameter, fresh weight and dry weight. it was determined that pineapple guava fruit have very low starch content. the most abundant sugars were fructose, sucrose and glucose by hplc. other variables such as total soluble solids (tss), ph and titratable total acidity were also measured. additional key words: physical changes, compositional changes, starch, total soluble solids, titrable total acidity, sugars fecha de recepción: 18 de enero de 2006 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 docente ocasional, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: mrodriguezs@unal.edu.co 2 asesor fisiología vegetal, basf colombia, bogotá. e-mail: hearjonad@unal.edu.co 3 profesor asistente, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. bogotá. e-mail: hacamposm@unal.edu.co introducción la feijoa es un fruto de origen subtropical, que se adapta bien en las zonas tropicales y en la región andina colombiana. tal es el caso de los clones 41 (quimba) y 8-4, que se perfilan como frutos de excelente calidad para exportación. sin embargo, no se conocen reportes que expliquen los cambios fisiológicos durante el crecimiento y desarrollo de estos frutos en colombia. en general, la información relacionada con los cambios fisicoquímicos en el fruto de feijoa es mínima; sin embargo, seymour et al. (1993) reportan que la variedad de feijoa ‘triumph’, cultivada en nueva zelanda, tiene un crecimiento de tipo sigmoidal doble, el mismo comportamiento que se reporta en frutos de guayaba (mercado et al., 1998). desafortunadamente, los autores no informan acerca del modelo matemático que explique el crecimiento de los frutos. por otra parte, se conoce que en frutos carnosos, dependiendo de la especie, se pueden acumular cantidades variables de azúcares (arntzen y ritter, 1994; thompson, 1996; taiz y zeiger, 1998; barceló et al., 2001). en guayaba, los azúcaagronomía colombiana 24(1): 54-61, 2006 rodríguez et al.: caracterización fisicoquímica... 55 2006 res totales se incrementaron gradualmente durante las etapas de desarrollo, al igual que el contenido de sólidos solubles totales. así mismo, se reportó en este mismo fruto que, al momento de la cosecha, los azúcares más abundantes eran fructosa y sacarosa (bulk et al., 1997). la falta de información sobre el crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa puede ser un inconveniente para productores y exportadores, ya que al cosechar frutos que aún no han alcanzado la madurez fisiológica o sobremaduros, se pueden presentar pérdidas por rechazos, debido a que no se cumple con las exigencias del mercado en cuanto a la vida útil del producto en la poscosecha. en este sentido, el objetivo del presente trabajo fue realizar un seguimiento a los cambios de las variables fisicoquímicas durante el crecimiento y el desarrollo de los frutos de los clones 41 (quimba) y 8-4, en el municipio de la vega (cundinamarca). metodología se realizó el estudio del crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa en los clones 41 (quimba) y 8-4 en el municipio de la vega (cundinamarca). las características generales de la localidad son: localización, 04º54’ de latitud norte y 74º18’ de longitud oeste; altitud promedio, 1.900 msnm; precipitación promedio anual, 1.800 mm; temperatura promedio anual, 17 oc. el muestreo se hizo tomando 10 frutos de cada clon cada 7 d, a partir de la antesis. las muestras se transportaron en una nevera de icopor con hielo recubierto con papel periódico. los frutos se depositaron en bolsas plásticas selladas para evitar el contacto directo con el hielo. los análisis de las características fisicoquímicas se llevaron a cabo en el laboratorio de fisiología de cultivos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bogotá. las determinaciones físicas, como los diámetros transversal ( t) y diámetro longitudinal ( l), se midieron con un calibrador vernier (maub, de 0,05 mm de precisión). así mismo, se determinó el peso fresco (pf) y el peso seco (ps). en cuanto a las determinaciones químicas: los sólidos solubles totales (grados brix) se midieron con un refractómetro carl zeiss; el ph se determinó con un potenciómetro orion, modelo 420; la acidez, mediante titulación con naoh 0,1 n hasta ph 8,2; la acidez se expresó como porcentaje de ácido cítrico. los contenidos de azúcares (sacarosa, glucosa y fructosa) se determinaron por cromatografía líquida de alta resolución (hplc, siglas en inglés de high performance liquid cromatography). estas determinaciones se hicieron en el clon 41 (quimba) durante las últimas 6 semanas de desarrollo y en el clon 8-4, durante las últimas 5 semanas de desarrollo, cuando hubo suficiente cantidad de jugo en los frutos para realizar los análisis. el contenido de almidón de los frutos se determinó por el método enzimático: en el clon 41 (quimba), se determinó durante las últimas 6 semanas de desarrollo de los frutos y en el clon 8-4 se hizo durante las últimas 5 semanas del desarrollo. para esta determinación se tomaron 200 g de tejido fresco en cada muestreo, se liofilizaron y molieron y después se les midió el contenido de almidón por el método de amilasa/amiloglucosidasa, con el kit de ensayo para almidón sigma sta-20. el peso de las semillas se determinó en 20 frutos de distintos tamaños en estado de madurez comercial. las semillas se extrajeron del fruto con una cuchara. para separar las semillas de los demás tejidos se uso una tela de muselina a manera de cedazo. el análisis estadístico de la información se hizo para las variables físicas y químicas; para ello se utilizaron los programas syntax y spss. en las variables físicas diámetro transversal, diámetro longitudinal, peso fresco y peso seco se aplicaron análisis uniy multivariantes, como anovas, correlaciones, regresiones, análisis canónico discriminante y análisis de componentes principales. así mismo, para cada una de las variables físicas se postularon modelos polinomiales hasta el grado 3, como también el modelo logístico. la escogencia del modelo se hizo con base en el r2 (hair et al., 1998), teniendo en cuenta una significancia (p ≤ 0,05) de los coeficientes en el modelo seleccionado. ya que en ambos clones se presentaron curvas de crecimiento de tipo sigmoidal con el mismo tipo de modelo, en este artículo se presentan sólo las curvas del clon quimba. los resultados de las variables químicas y físicas se analizaron en conjunto durante las últimas semanas de desarrollo con un análisis canónico y un análisis de componentes principales. resultados y discusión días desde la antesis hasta la madurez fisiológica los frutos de feijoa evidenciaron una maduración escalonada, es decir, que los frutos provenientes de flores polinizadas en el mismo día pueden alcanzar su madu56 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana rez fisiológica en distinta fecha. en general, se encontró que frutos mejor polinizados y con dominancia apical tuvieron un período más corto de desarrollo que los frutos cercanos al fruto dominante. para los frutos intermedios, en los que el peso final fluctuó entre 65 y 80 g, el período de crecimiento fue de 154 d para el clon 41 (quimba) y de 147 d para el clon 8-4. por otra parte, se hizo un análisis de regresión para frutos de distintos tamaños y el peso de las semillas. la variable dependiente es el peso del fruto y la independiente es el peso de las semillas. en esta publicación sólo se presenta la curva de regresión para el clon 8-4, teniendo en cuenta que el clon quimba presenta la misma tendencia, aunque con un r2 menor. clon 41 (quimba): pf = y = –14107x3 + 5241,2x2 + 181,03x + 0,169 r2 = 0,69 clon 8-4: pf = 5284,5x3 – 4371,6x2 + 1150,6x – 8,2744 r2 = 0,724 de acuerdo con en el análisis de regresión, el clon 41 (quimba) presentó un r2 = 0,69 y el clon 8-4 un r2 = 0,724 (figura 1), evidenciándose la importancia del peso de las semillas en el desarrollo del fruto, ya que esta variable es capaz de explicar en más del 60% el peso final de los frutos. al respecto, patterson (1989) reporta que la polinización manual en feijoa mejoró la calidad de la fruta, aumentando el peso del fruto y el peso de la pulpa, además de acortarse el tiempo desde la polinización hasta la cosecha. por otra parte, henton et al. (1999) señalan que la actividad del vertedero, el tamaño y la acumulación de carbono dependen de procesos tales como la fotosíntesis, la respiración del fruto y otros propios del fruto, como la división celular y el desarrollo de la semilla. diámetros longitudinal ( l) y transversal ( t) los diámetros longitudinal y transversal siguieron una curva sigmoidal simple en los dos clones. los modelos que mejor describieron el crecimiento del fruto para cada uno de los dos diámetros fueron modelos polinomiales de tercer grado, comparados con los modelos cuadrático y logístico (tabla 1). figura 1. curva de regresión que representa el peso del fruto de feijoa del clon 8-4 en función del peso de la semilla. tabla 1. modelos polinomiales para el crecimiento del fruto de feijoa con base en los diámetros longitudinal y transversal en los clones 41 (quimba) y 8-4. modelo r2 clon 41 (quimba) diámetro longitudinal ( l) l= 1,67·10-6 x3 + 4,31·10-6 x2 – 0,0046 x + 1,25 0,98 diámetro transversal ( t) t= 8,28·10-7 x3 + 6,2x10-5 x2 – 0,0053 x + 0,52 0,99 clon 8-4 diámetro longitudinal ( l) l=2,99·10-7 x3 + 0,000281x2 – 0,008 x + 1,31 0,96 diámetro transversal ( t) t=2,6·10-7 x3 + 0,00148 x2 – 0,0015 x + 0,36 0,98 x = días después de antesis los interceptos positivos se consideraron en el modelo debido a que el fruto proviene de un ovario ínfero, es decir, que el modelo registra el tamaño del ovario aun antes de la antesis. el aumento de los diámetros transversal y longitudinal para los frutos de los clones 41(quimba) y 8-4 presentó tres fases: en el clon 41(quimba), la primera fase es de crecimiento lento y va hasta los 70 d; la segunda etapa, un período de mayor crecimiento, va desde los 70 d hasta los 126 d y la tercera etapa tiene un crecimiento, rápido y va hasta la madurez fisiológica. en el clon 8-4, de acuerdo con rodríguez (2005), la primera etapa de crecimiento lento va hasta los 56 d; la segunda etapa, desde los 56 d hasta los 126 d y la tercera etapa, desde los 126 d hasta la madurez fisiológica. en la primera etapa de crecimiento no se observaron incrementos significativos en los diámetros, lo que concuerda con varios autores en cuanto al crecimiento y el desarrollo del fruto (salisbury y ross, 1992; barceló et al., 2001). según la revisión de seymour et al. (1993), la variedad de feijoa ‘triumph’, que se cultiva en nueva zelanda, tiene un crecimiento sigmoidal doble; sin embargo, los clones 41 (quimba) (figura 2) y 84 presentaron una tendencia de crecimiento sigmoidal simple, en concordancia con los estudios realizados en arazá (hernández et al., 2002). rodríguez et al.: caracterización fisicoquímica... 57 2006 peso fresco (pf ) y seco (ps) los pesos fresco y seco presentaron una tendencia de crecimiento de tipo sigmoidal simple. así mismo, el aumento de los pesos se puede explicar por modelos polinomiales de tercer grado, que fueron los que mejor ajuste presentaron en los análisis (tabla 2). en el clon 41(quimba) se observaron tres etapas de crecimiento (figura 3): en la primera etapa, que va hasta el día 70, el incremento de peso fresco y de peso seco fue mínimo, ya que al final del período sólo alcanzó un peso fresco de 0,43 g y un peso seco de 0,14 g; en la segunda etapa, que va desde los 70 d hasta los 126 d, se alcanzó un peso fresco de 8,74 g y un peso seco de 1,79 g; en la tercera etapa, tanto el peso fresfigura 2. curva de crecimiento del fruto de feijoa del clon quimba, expresado como diámetro transversal ( t) y diámetro longitudinal ( l) en un modelo cúbico. figura 3. curva de crecimiento del fruto de feijoa del clon quimba, expresado como peso fresco (pf ) y peso seco (ps) en un modelo cúbico. tabla 2. modelos polinomiales para el crecimiento del fruto de feijoa con base en los pesos fresco y seco en los clones 41 (quimba) y 8-4. modelo r2 clon 41 (quimba) peso fresco (pf) pf = 7,39 ·10-5 x3 – 0,013 x2 + 0,65x – 7,10 0,93 peso seco (ps) ps = 8,92·10-6 x3 – 0,0015 x2 + 0,07x – 0,73 0,94 clon 8-4 peso fresco (pf) pf = 8,10·10-5 x3 – 0,013 x2 + 0,62x -6,78 0,94 peso seco (ps) ps = 3,23·10-6 x3 – 0,00017 x2 + 0,00312x + 0,038 0,92 x = días después de antesis co como el peso seco se incrementaron significativamente, pasando de 8,75 a 64,31 g en peso fresco y de 1,79 g a 9,03 g en peso seco. este mismo comportamiento se evidenció en el clon 84, de acuerdo con rodríguez (2005). en este clon, la primera etapa va hasta los primeros 56 d después de antesis y el incremento en peso también fue mínimo durante este lapso, alcanzando al final un peso fresco de 0,67 g y un peso seco de 0,19 g. en la segunda etapa, que va hasta los 126 d, el fruto logró un peso fresco de 15,54 g y un peso seco de 3,48 g. en la tercera etapa, es decir, durante los últimos 28 días de desarrollo, los pesos fresco y seco se incrementaron significativamente, alcanzando un peso fresco de 70,13 g y un peso seco de 8,70 g. estos resultados concuerdan con la teoría de crecimiento de frutos carnosos que tienen crecimiento de tipo sigmoidal simple (salisbury y ross, 1992). por otra parte, las máximas tasas de crecimiento ocurrieron en la etapa dos, tanto para los diámetros como para los pesos, lo que coincide con lo reportado en eugenia stipitata (hernández et al., 2002). por otra parte, el aumento en los diámetros longitudinal y transversal y en los pesos fresco y seco se debe, entre otras razones, a la multiplicación y expansión celular durante el desarrollo, así como a la acumulación de fotoasimilados en la última etapa de crecimiento del fruto (grange, 1996). análisis estadístico análisis canónico los análisis univariantes para cada una de las variables evaluadas en el crecimiento y desarrollo del fruto de fei58 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana joa no mostraron diferencias estadísticas significativas entre los dos clones. en el análisis multigrupo se obtuvo una variable canónica, pero los clones no mostraron diferencias estadísticas entre sí, según los parámetros x2 = 3,05 y de wilks = 0,574, lo que indica que ambos clones son estadísticamente similares. estos resultados concuerdan con un estudio a nivel molecular en el que se compararon 11 variedades comerciales y se encontró que no hay mayor diversidad, tal vez por compartir un ancestro común (dettori y palombi, 2000). análisis de componentes principales en el clon 41 (quimba) se generaron 8 componentes, de los cuales los dos primeros ejes explican el 67,2%. las variables de mayor impacto son: diámetro longitudinal, con 98,3%; diámetro transversal, con 95,7% y glucosa, con 85,5%. en el clon 8-4 se obtuvieron 6 componentes principales, de ellos los dos primeros ejes explican el 66,7% y las variables de mayor impacto son: glucosa con 88,3%, diámetro transversal con 83,2%, diámetro longitudinal con 79,2%, peso fresco con 74,8% y sacarosa con 73,3%. análisis de correlaciones en el clon 41 (quimba), a mayor peso fresco hay aumento en las variables: diámetro transversal, diámetro longitudinal, peso seco, ph y acidez total titulable. en el clon 8-4, a mayor peso fresco hay aumento en las variables sacarosa, diámetro transversal, diámetro longitudinal y peso seco. cambios bioquímicos en el fruto contenido de almidón el almidón se midió en los dos clones a partir del día 112 después de la antesis. el valor más bajo para el almidón se obtuvo en ambos clones el día 112: en el clon 41 (quimba) fue 0,55% y en el clon 8-4, 0,38%; las determinaciones se hicieron en masa seca de frutos previamente deshidratados. el valor más alto se alcanzó para el clon 41(quimba) el día 147 y para el clon 8-4 el día 140. en ambos casos, el porcentaje más alto de almidón se detectó una semana antes de la madurez fisiológica, después de lo cual descendió: en el clon 41 (quimba) hasta 0,99% y en el 8-4 hasta 0,66% (figura 4). estos resultados concuerdan con lo reportado en frutos de manzana, en los que el almidón tiene un valor máximo unos días antes de la cosecha, para luego disminuir (salisbury y ross, 2003). por otra parte, es importante considerar que no todos los frutos almacenan almidón en su desarrollo, como es el caso de la pera, que se considera libre de almidón (martin et al., 1994). contenido de sólidos solubles totales el contenido de sólidos solubles totales aumentó en ambos clones durante la última etapa de desarrollo. para el clon 41 (quimba), el día 112 se obtuvo un valor de 8,4 ºbrix y se incrementó hasta 9,4 ºbrix al momento de la madurez fisiológica. en el clon 8-4, el día 112 los sólidos solubles alcanzaron 7,2 ºbrix y al momento de la madurez fisiológica, 9,7 ºbrix (figura 5). es importante figura 4. variación del contenido de almidón en frutos de feijoa de los clones 41 (quimba) y 8-4 durante la última etapa de crecimiento y desarrollo. figura 5. variación de los sólidos solubles totales (grados brix) durante la última etapa de crecimiento y desarrollo de los clones 41 (quimba) y 8-4. rodríguez et al.: caracterización fisicoquímica... 59 2006 resaltar que en ambos clones los gradosbrix disminuyeron una semana antes de alcanzar la madurez fisiológica, cuando el contenido de almidón fue máximo, lo que se explica si se tiene en cuenta que durante la última semana de observación los frutos experimentaron un aumento considerable en el peso fresco, lo cual implica un incremento en el metabolismo del fruto. si bien en feijoa no se reportan otros estudios de crecimiento y desarrollo, se sabe que en guayaba los sólidos solubles se incrementan gradualmente con el desarrollo del fruto (bulk et al., 1997; mercado, 1998), lo mismo que se reporta para arazá (hernández, 2001). ph el ph en los dos clones disminuyó desde el día 112 hasta el momento de la madurez fisiológica: en el clon 41 (quimba), el día 112 se registró un ph de 3,4 y al momento de la madurez fisiológica disminuyó hasta 2,1. en el clon 8-4, el ph descendió desde 2,6 el día 112 hasta 2,3 al momento de la cosecha (figura 6). el bajo ph puede estar asociado con dos aspectos: 1) altos contenidos de ácidos almacenados por la vacuola y 2) el crecimiento de las células, que necesita bajos niveles de ph (salisbury y ross, 2003). como se evidencia, en este estudio hubo poca variación del ph, lo que concuerda con los resultados en guayaba (paull y goo, 1983). pa de crecimiento del fruto y un incremento gradual hasta alcanzar 2,4% (figura 7). en el clon 8-4 la acidez titulable al final de la segunda etapa de crecimiento del fruto fue 2,2% y en la madurez fisiológica, luego de un pequeño incremento, fue 2,3%. es importante destacar la poca diferencia que hay para esta variable entre los dos clones. los valores indican que hay un aumento en el contenido de ácidos orgánicos, concordando con lo reportado en guayaba, en la que la acidez titulable aumenta progresivamente desde el final de la segunda etapa hasta el final de la tercera (mercado et al., 1998). figura 6. variación del ph durante la última etapa de crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa de los clones 41(quimba) y 8-4. acidez total titulable (att) desde el día 112 hasta la madurez fisiológica los valores de la acidez titulable presentaron poca variación. sin embargo, se observó una tendencia al aumento en el clon 41 (quimba), con un porcentaje de acidez de 1,6% al final de la segunda y al inicio de la tercera etafigura 7. variación de la acidez total titulable durante la última etapa de crecimiento y desarrollo en frutos de feijoa de los clones 41(quimba) y 8-4. contenido de azúcares en general, el contenido de fructosa, glucosa y sacarosa presentó en ambos clones muy poca variación desde el día 112 hasta la madurez fisiológica. el azúcar más abundante en la etapa final del desarrollo del fruto de feijoa en los clones 41(quimba) y 8-4 fue la fructosa, seguida por sacarosa y glucosa (figuras 8 y 9). la cantidad final de fructosa, sacarosa y glucosa en el clon 41 (quimba) fue 4,1%, 3,3% y 1,7%, respectivamente y en el clon 8-4, 4,9%, 3,5% y 3,0%, respectivamente. en guayaba se reporta que el azúcar más abundante es la fructosa, con una concentración del 4,0%, seguida por la glucosa con 2,8% y la sacarosa con 0,3% (rezende et al., 1984; paull y goo, 1983). según el análisis de componentes principales, en el clon 41(quimba) una de las variables de mayor impacto es la glucosa, mientras que en el 8-4 la glucosa y la sacarosa son variables que tienen un alto impacto en 60 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana el crecimiento y desarrollo del fruto. esto en razón a que la glucosa y la sacarosa son usadas como sustratos para suplir la demanda metabólica que implica el crecimiento celular en la última etapa de crecimiento del fruto. en el clon 8-4 la demanda metabólica es mayor, ya que el fruto tiene mayor peso y tamaño que el clon 41 (quimba), lo que explica una alta demanda de glucosa y sacarosa. conclusiones el crecimiento del fruto de feijoa de los clones 41 (quimba) y 8-4, en las condiciones agroecolológicas del municipio de la vega (cundinamarca), fue de tipo sigmoidal y se puede explicar por modelos polinomiales de tercer grado para las variables diámetro transversal, diámetro longitudinal, peso fresco y peso seco. la curva de crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa de los clones 41(quimba) y 8-4 presentó tres fases de crecimiento: la primera se caracterizó por tener un crecimiento lento y la segunda y tercera fases presentaron las mayores tasas relativas de crecimiento. en los clones evaluados, la tercera fase se caracterizó por un crecimiento rápido del peso fresco. el peso fresco de los frutos estuvo directamente correlacionado con el peso de las semillas. a mayor peso de las semillas mayor peso del fruto, aunque esta relación no siempre se cumple. los clones 41(quimba) y 8-4 se comportaron de manera muy similar a nivel fisiológico, sin embargo, los frutos del clon 8-4 tuvieron mayor tamaño, mayor peso fresco y mayor peso seco. en el clon 41(quimba), el peso fresco de los frutos estuvo directamente correlacionado con el diámetro transversal, el diámetro longitudinal, el peso seco y la acidez total titulable, mientras que en el clon 8-4, el peso fresco de los frutos se correlacionó directamente con la sacarosa, el diámetro transversal, el diámetro longitudinal y el peso seco. los días transcurridos desde la antesis hasta la madurez fisiológica dependieron del cultivar y del peso de las semillas. a mayor peso de las semillas, los frutos fueron más grandes y menor el tiempo transcurrido desde la antesis hasta la madurez fisiológica. los frutos de feijoa tienen bajos contenidos de almidón, y los azúcares más abundantes son fructosa, sacarosa y glucosa. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a camilo quintero, por su apoyo al desarrollo de esta investigación a través del cenaf (centro nacional de la feijoa); a rafael cruz, técnico del laboratorio de fisiología de cultivos de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá y al profesor gerhard fischer, por su asesoría. este proyecto fue financiado parcialmente por la división de investigación sede bogotá de la universidad nacional de colombia (dib). literatura citada arntzen, ch.j. y e.m ritter. 1994. food biochemistry: lipids, carbohydrates and nucleic acids. pp 221-242. en: arntzen, ch.j. y ritter, e.m. (eds.). encyclopedia of agricultural science. vol. 2. academic press, california. barceló, j., g.n. rodrigo, b. sabater y r. sánchez. 2001. fisiología vegetal. ediciones pirámide, madrid. pp. 275-306. figura 8. variación de los azúcares (fructosa, glucosa y sacarosa) durante la última etapa del crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa del clon 41(quimba). figura 9. variación de los azúcares (fructosa, glucosa y sacarosa) durante la última etapa del crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa del clon 8-4. rodríguez et al.: caracterización fisicoquímica... 61 2006 bulk, r.e., el-f. babiker y el-t. abdullahi. 1997. changes in chemical composition of guava fruits during development and ripening. food chem. 59(3), 395-399. dettori, m.t. y m.a. palombi. 2000. identification of feijoa sellowiana berg. accessions by rapd markers. scientia hort. 86, 279290. grange, r. 1996. crecimiento del fruto. pp. 449-462. en: azcónbieto, j. y m. talón (eds.). fisiología y bioquímica vegetal. interamericana mcgraw-hill, madrid. hair, j.f., r.e. anderson, r.l. tathem y w.c.black. 1998. multivariate data analysis. fifth edition. prentice hall, nj. 730 p. henton, s.m., g.j. piller y p.w. gandar. 1999. a fruit growth model dependent of both carbon supply and inherent fruit characteristics. ann. bot. 83, 509-514. hernández., m.s. 2001. conservación del fruto de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) durante la poscosecha mediante la aplicación de diferentes técnicas. tesis doctoral. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 219 p. hernández, m.s., h. arjona, b. coba, g. fischer y o. martínez. 2002. crecimiento físico y anatómico del fruto de arazá (eugenia stipitata mc vaugh). agronomía colombiana 19 (1-2), 13-21. martin, m.a., k.w. waldron, r.r selvendran, m.l. parker y g. k. moates. 1994. ripening-related changes in the cell walls of spanish pear (pyrus communis). physiol. plant. 91, 671-679. mercado, s., p.b. bautista y m. garcía. 1998. fruit development, harvest index and ripening changes of guavas produced in central mexico. postharvest biol.technol. 13,143-150. patterson, k.j. 1989. effects of hand pollination on fruit set and fruit quality of the feijoa (acca sellowiana berg). acta hort.240, 197-200. paull, r.e. y t. goo. 1983. relationship of guava (psidium guajava l.) fruit detachment force to the stage of fruit development and chemical composition. hortscience 18(1), 65-67. rezende, r.v., l.o. marteleto, a.c. gomes, v.w. dias y a.r. conde. 1984. productividade e qualidade dos frutos de dez variedades de goiaba, em visconde do rio blanco, minas gerais, visando ao consumo ao natural e a industrialização. revista ceres 31(177), 360-387. rodríguez, m. 2005. estudio del crecimiento y desarrollo y de la maduración del fruto de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4, en condiciones del municipio de la vega (cundinamarca). tesis de grado. programa de maestría, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 97 p. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1992. plant physiology. 4th edition. wadsworth publishing, belmont. 662 p. salisbury, f.b. y c.w. ross. 2003. fisiología de las plantas: desarrollo de las plantas y fisiología ambiental. vol 3. thompson editores spain, paraninfo, madrid. pp. 529-562. seymour, g.b., j.e. taylor y g.a. tucker. 1993. biochemistry of fruit ripening. chapman & hall, london. pp. 173-174. taiz, l. y e. zeiger. 1998. plant physiology. 2th edition. sinauer associates, sunderland, ma. 792 p. thompson, a.k. 1996. postharvest technology of fruits and vegetables. blackwell science, oxford. pp. 26-55. agronomía colombiana. 1987. volumen iv: 16-18. reconocimiento e identificación de las especiesde chrysopas verdes (neuroptera: chrysopidae) en la zona de puerto wilches camilo vargas serrano! ,jesus emilio luque z? y alexander villanueva g.3 resumen. en el área de puerto wilches bajo la influencia del cultivo de la palma de aceite se encontraron 8 especies de chrysopas verdes (neuróptera: chrvsopidae], que fueron identificadas por el dr. p. a. adams del departamento de ciencias biológicas de la universidad estatal de california, fullerton como: chrysoperla externa, cerseochrysa cubana, cereeochryss smithi, cereeochrysa scspuleris, craeochrysa claveri y nodita spp, (especies a, b, c.). abstract. in the puerto wilches area under the vegetal oil palm cultivation eight (8) species of green lacewings vlíere found they were identified by doctor p. a. adams from the department of biological sciences of the university of california fullerton, as: chrysoperla externa, ceraeochrysa smithi, ceraeochrysa scsputerls, ceraeochrysa cubana, ceraeochrysa claveri and nodita spp, (species a, b, cj. introduccion aunque la familia chrysopidae es relativamente muy pequeña, sus miembros son generalmente muy similares morfológicamente y se encuentran en casi todos los agro pecosistemas del mundo, sin embargo, las diferentes especies presentan diferencias extremadamente diversas tanto en hábitat como en sus hábitos (comportamiento, alimenticios, reproducción etc.). desde el punto de vista económico la familia chrysopidae es una de las más importantes y está atrayendo considerablemen1 anteriormente, estudiante fac. de agrono. mía, universidad nacional. bogotá. 2 profesor asociado fac. de agronomía, universidad nacional, bogota. 3 subgerente técnico. palmas oleaginosas bucarelia s.a. a.a. 050364 bogota 16 te la atención como uno de los agentes de control biológico más pro misarios a ser utilizado en varios programas contra importantes plagas. en colombia hay una gran cantidad de especies, en varios cultivos de importancia económica, ocupando un puesto destacado dentro de los insectos benéficos registrados en el pa ís, sin embargo no hay una sola clasificación de una de estas especies. el presente trabajo tiene como objetivo el reconocimiento e identificación de las diferentes especies de chrysopas verdes existentes en la zona de puerto wilches (santander) bajo la influencia del cultivo de la palma de aceite. chrysopidae es una pequeña familia del orden neuróptera. esta familia corrientemente contiene cuatro sub-familias: mesochrvsopinae (representado únicamente por fósiles). noto chrysinae o dictyochrysinae (representado por fósiles y formas existentes). apochrysinae y chrysopinae, (adams, 1967). . taxonomía phyllum: subphyllum: superclase: clase: artropoda euarthropoda mandibulata insecta (endoterigota, holometabola) neuróptera planipennia hemerobioidea chrysopidae chrysopinae orden: suborden: superfamilia: familia: subfamilia: algunos de los géneros de mayor importancia reportados a nivel mundial son: chrysope, italochrysa, glenochrysa, meleoma, anísochrysa, notochrysa, anomalochrysa nodíta, chrysoperla, ceraeochrysa, etc. (adams, 1967; tauber and tauber, 1975). dentro de los grupos más conocidos por su importancia económica y que están siendo utilizados en varios programas de control biológico son: grupo "carnea" con varias especies, grupo "sensu strictu", grupo "cincta" "sensulatu". (tauber and tauber, 1975; flint, comunicación personal). el género ceraeochrysa fue reclasificado recientemente por adams; anteriormente los miembros de este género se clasificaron dentro del género chrysopa y la especie más conocida es ceraeochrysa cubana (hagen) (= chrysopa lateralis guerin = chrysopa cubana hagen). este género es común de las zonas subtropicales y tropicales de américa. materiales y metodos el primer paso desarrollado en esta investigación, fue el reconocimiento del material nativo. para ello se procedió a recolectar muestras de especímenes que se encontraban en forma natural en el campo, realizando capturas a diferentes horas de la noche, utilizando jamas y trampas de luz. la identificación inicial de las diferentes especies de chrvsopa, se basó en las características de su morfología externa. en esta identificación preeliminar se tuvo en cuenta la coloración del flagelo antenal, base del escapo antenal, palpos maxilares, la venación de las alas, manchas sobre el tórax y el abdomen', presencia de setas en sus alas, la bifurgación de las venas radio y media y finalmente el tamaño de su cuerpo. el material recolectado se remitió a distintos centros y especialistas, dentro de los cuales se incluyeron: el dr. richard c. froeschner del departamento de entomología (museo nacional de historia natural) washington d. c., el dr. olivier s. flint del mismo instituto, el dr. george d. butler j. r. del laboratorio de investigación de algodón en el oeste (departamento de entomología de los estados unidos) phoenix, arizona y el dr. phillip a. adams del departamento de ciencias biológicas (universidad del estado de california). fullerton. cal. resultados con base en las diferentes muestras de adultos enviados a clasificar a los estados unidos, el dr. oliver s. flint del departamento de entomología del museo nacional de historia natural del smithsonian lnstitution, realizó una clasificación superficial de este material pero a .su vez lo remitió a! dr. phillip a. adarns . del departamento de ciencias biológicas de la universidad estatal de california, fullerton, quien identificó ocho (8) especies de chrysopas verdes pertenecientes a tres (3) géneros. los géneros de chrysopas hallados por el dr. adams son: chrysoper/a, nodita y cerseochryse. dentro del género chrysoperla ubicó la especie c. externa (hagen); en el género nodita determinó tres (3) especies denominándolas a, b, c, esta última posiblemente como nodita cruentata (scheneider) y en el género ceraeochrysa ubicó . cuatro (4) especies: c. cubana (hagen). c_ scapularis (navas). c. clsveri (navas) y c_ smithi (navas). c. cubana (hagen) la más común en los trópicos americanos, se encuentra en arbustos y no gusta mucho de volar en los árboles (difícil distribución). su tamaño es pequeño, pronoto corto, venación única de la tercera celda cubital al margen de las alas y palpos maxilares con el segmento terminal oscuro. no hay manchas en el mesonoto y la venación de las alas no es tan oscura, como en c. scepuleris. c_ scapularis (navas) tiene unas manchas negras en el mesonoto y en la base de la vena radial. es muy parecida al c. cubana. c. smithi (navas) solamente halló un espécimen. como la mayoría de las ceraeochrysa, tienen un par de rayas rojas en el pronto. es muy abundante en los cultivos de cítricos en la florida y centro américa y según el doctor adams, éste sería un excelente candidato para control biológico. c. c/averi (navas) esta especie tiene una línea oscura' en la mitad del escape y el flagelo antenal es oscuro. su tamaño es más o menos igual al tamaño del c. smithi y definitivamente más grande que cubana. este es un 17 predator muy común en cultivos de e ítricos y banano, por lo tanto puede ser también un buen candidato para control biológico en palma. los miembros de este género colocan sus huevos en líneas paralelas de 6, 12 y hasta 18 huevos, su tamaño es bastante reducido, adultos con 9 a 15 mm. de largo, poseen un par de rayas rojas longitudinales en los costados del pronoto y expelen un olor al iáceo, bastante concentrado y característico. el dr. adams detectó también tres especies de nodita las cuales están en proceso de identificación. este género se caracteriza por colocar sus huevos en espiral y en grupos de 24 a 48. los adultos son los de mayor tamaño (de 20 a 32 mm. de largo) con antenas 18 pálidas y tan largas que sobrepasan el largo del cuerpo. poseen unas manchas oscuras en la base del estigma de sus alas. las venas transversales y longitudinales forman celdas triangulares. la última especie reconocida por el doctor adams fue chrvsoperls externa (hagen) cuya principal característica es que la larva es desnuda, o sea que no cargan mugre ni residuos en el cuerpo, debido a que sus tubérculos y setas son rudimentarios. la venación de sus alas es de color verde. esta especie prefiere campos abiertos por lo que su cría podría tener más futuro para resolver problemas en pastos y arroz. agronomia colombiana. 1990. volumen 7:11().117 consideraciones sobre el comportamiento de gotas de aspersion fabio r. leiva1 palabras claves: técnicas de aplicación de pesticidas; teoría de gotas; aspersiones., resumen. se revisan aspectos básicos y apl icados sobre los fenómenos que gobiernan el comportamiento de las gotas de aspersión, explicando parámetros físicos comúnmente considerados en aplicaciones de tratamientos qu ímicos y discutiendo sus interrelaciones. se analizan las pérdidas causadas por condiciones ambientales adversas y los factores que determinan la eficiencia de _impacto y captura de gotas en las superficies de las plantas. some considerations about the behaviour of spray droplets summsry, basic and applied features of the phenomena which determine the behaviour of spray droplets are reviewed. the physical parameters concerned with pesticide application techniques and their relationships are explained. losses due to adverse environmental conditions and the main factors which determine both the droplet impaction and the catch efficiency on plant surfaces, are analized. introduccion el comportamiento de las gotas de aspersi6n se rige por una serie de fenómenos más _ o menos complejos que tienen que ver con aspectos físicos, aerodinámicos, meteorológicos, qu(micos y bioquímicos. el conocimiento de dichos fenómenos es una poderosa herramienta para la toma de decisiones por parte de quienes tienen que ver con las apli1 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. apdo. aéreo 78299, bogotá, o.e., colombia. 110 caciones de tratamientos químicos, lo cual seguramente redundará.en una mejor técnica de aplicación y en una disminución en los costos. si bien el artículo está dirigido básicamente hacia las aplicaciones en forma iíquida (aspersión), parte de los conceptos que se analizan tienen igualmente validez en aplicaciones sólidas del tipo espolvoreo. definiciones cuando se realiza una aplicación en forma líquida el producto es asperjado en gotas pequeñas de forma aproximadamente esférica. la gota constituye el vehículo o medio de transporte para hacer llegar la sustancia activa al blanco (planta,o sus partes constitutivas, suelo, insecto). volumen de una gota. partiendo del supuesto de que las gotas son de tamaño esférico, su volumen puede determinarse de acuerdo con la fórmula: donde: v: volumen; 1(: constante; r: radio de acuerdo con esta fórmula, una disminución del radio r a la mitad causa una disminución del volumen en ocho (8) veces. en otras palabras, si con un volumen v se produce una gota de radio r, con el mismo volumen se puede producir ocho (8) gotas de radio igual a r/2. dicha fórmula además muestra que el número de gotas de radio r que pueden producirse variará en la misma proporción en que se modifique el volumen v. por ejemplo, con un volumen igual a 4 veces v se pueden producir cuatro (4) gotas de radio r. densidad de cobertura. la densidad' de cobertura, o simplemente cobertura, se define como el número de gotas por centlmetro que llegan y son retenidas por el blanco. la cobertura es un parámetro bastante importante en aplicaciones de tratamiento químicos puesto que la efectividad biológica de una aplicación se ve afectada en alto grado por ella. ciba (s.f. b) reportó ensayos realizados en diferentes sitios del mundo en los cuales se encontró que es posible conseguir alta efectividad biológica con densidades de cobertura adecuadas, incluso utilizando dosis de pesticidas inferiores a las recomendadas comercialmente. ciba (1987) recomendó las siguientes densidades de cobertura para un' adecuado control: para herbicidas en preemergencia y la mayoría de insecticidas 20 gotas/cm2 en 'el blanco; para herbicidas de post-emergencia 30-40 gotas/cm2; para productos que actúan sólo por contacto 50-70 gotas/cm2• obviamente estos valores sirven únicamente como guía y en ningún caso se interpretarán en términos absolutos. la determinación precisa de la densidad de cobertura debe consultar el complejo biológico-químico entre la plaga y el ingrediente activo, así para productos sistémicos, debido a su traslocación, la densidad de cobertura será menor que para productos de contacto. según meijer (s.f.), los insectos-plaga móviles tienen una probabilidad alta de entrar en contacto con el químico, por lo cual la cobertura necesaria puede ser bastante baja (aún hasta 5 qotas/cm/}. para el control de insectos-plaga inmóviles, hongos y enfermedades microbianas se debe conseguir un cubrimiento casi total del follaje, así en un momento dado se pueden requerir hasta 100 gotas/cm2, de acuerdo con los planteamientos hechos anteriormente sobre producción de gotas, obsérvese que la densidad de cobertura depende del volumen de la aplicación y del tamaño de la gota (radio de la gota). dicho tamaño se expresa normalmente en función del diámetro de la gota medido en micras (¡..t= 10-3 mm). en, la figura 1 se muestra i~relación entre densidad de cobertura esperada (teórica) y tamaño de gota para diferentes volúmenes de aplicación. nótese que para aumentar la densidad de cobertura se requiere aumentar el volumen de aplicacióri y/o disminuir el tama2 aun cuando los discos rotatorios producen gotas de tamaño más uniforme que aquellas producidas por las boquillas hidráulicas, 111 ñ e u <, e ~ 10 :::> 12 '"al 8 '"o o <3.... ul z '"o d.l • l. lliiii :il1o 400 &00 -liwa:j1il de cara (p.) figura 1. densidad de cobertura teórica (gotas/ cm2) vs. tamaño de gota para diferentes volúmenes de aplicación, ño de la gota. sin embargo es importante insistir en que la relación entre volumen de aplicación y densidad de cobertura es lineal y directa, mientras que la cobertura es inversamente proporcional al cubo del diámetro de la gota. esto indica que una variación en el tamaño de la gota tendrá un efecto mayor sobre la densidad de cobertura (relación cúbica), que aquel causado por una variación en el volumen aplicado (relación lineal). diámetro promedio de gota. no existe un dispositivo de atomización (boquilla, disco rotatorio, etc) que produzca gotas del mismo tamaño". realmente en una aspersión se encuentra un sinnúmero de gotas de diferentes tamaños el cual se denomina espectro de gotas. este hecho resulta desventajoso si se considera que las gotas más finas pueden ser arrastradas por el viento, mientras que las más gruesas pueden escurrir desde el follaje hasta el suelo. para poder describir y comparar diferentes patrones de aspersión es necesario referirse a un tamaño promedio de gotas. diversos parámetros han sido propuestos para referirse al tamaño promedio de gota de una aspersión, entre los cuales están el diámetro volumétrico medio (vmd), el diámetro numérico medio (nmd), el diámetro sauter 111 y el diámetro medio de masa (mmd). el más comúnmente usado es el vmd, el cual se define como aquel que divide el espectro de gotas en dos porciones, de tal manera que la suma de los volúmenes de todas las gotas mayores que el vmd es igual a la suma de los volúmenes de todas las gotas menores que el vmd. en la figura 2 se ilustra el concepto de vmd, mostrando una distribución aproximadamente normal en la cual el vmd divide la curva en dos porciones, ocupando cada una de éstas el 50010 del área bajo la curva. el vmd se expresa en micras y de acuerdo con ciba (s.f. a) corresponde aproximadamente a 0.45 del diámetro máximo. el diámetro numérico medio (nmd) se define como el diámetro de gota seleccionado de tal manera que el número de gotas de tamaño superior al nmd es igual al número de gotas de tamaño inferior al nmd. en una aspersión el vmd será mayor que el nmd, puesto que el primero considera el volumen de las gotas dando por consiguiente mayor énfasis a las gotas más grandes. crossley y kilgour (1983) llamaron relación de dispersión a la relación vmd/nmd, indicando que una baja relación de dispersión muestra un mejor control del tamaño de gota, lo cual es usualmente más eficiente en términos de cantidad de químico y de agua requeridos; además sugirieron que una relación de dispersión inferior a 1.6 es recomendada para obtener mejores resultados. el diámetro medio en masa (mmd) es similar al vmd pero calculado con base en la cantidad de masa de las gotas. cuando' la densidad del líquido de una gota no varía con el tamaño de la misma, esto es cuando la evaporación es despreciable, la distribuvolllmeii figura 2. diámetro volumétrico medio para una aspersión. 112 ción de gotas con base en volumen es idéntica a la distribución con base en masa, resultando el vmd igual al mmd (meijer, s.f.). el diámetro sauter es otro parámetro comúnmente usado y se refiere a la relación entre el volumen total de gotas y la superficie total de las mismas. según meijer (s.f.}, en general un solo parámetro resulta inadecuado para evaluar el funcionamiento de un dispositivo de atomización, por lo cual se recomienda dar el vmd junto con el diámetro de gota al 16 y al 84010 del volumen acumulado ("d16" y "d84"), o bien el vmd y el nmd, indicando el método de muestreo; otras veces se incluye el diámetro máximo de gota. condiciones meteorologicas cuando se realiza una aspersión solamente una parte del volumen total asperjado llega al área tratada (ver figura 3). una parte del total de gotas se pierde por evaporación y otra es arrastrada por el viento (fenómeno de deriva). deriva. la deriva se refiere a la cantidad de gotas que son desplazadas por efecto del viento fuera del área tratada. además de las pérdidas del producto aplicado se corre el riesgo de causar contaminación, con los consecuentes efectos tóxicos sobre personas, animales o cultivos cercanos al área bajo tratamiento. el fenómeno de deriva es esencialmente una función de la relación entre la velocidad de caída de las gotas y la velocidad horizontal del viento, siendo mayor con bajas velocidades de caída y altas velocidades del viento. según spillman (1980) y matthews (1979), volumen asperjado evaporacion deriva volumen que llega al area tratada filura 3. volume" que ulp al área tratada. una gota que cae libremente con aire en calma se acelera por la fuerza de la gravedad, hasta un punto en el que la resistencia del aire contrarresta dicha fuerza; a partir de dicho punto la gota continúa su movimiento a una velocidad constante, conocida con el nombre de velocidad terminal. dichos autores sugierieron utilizar la ley de stokes para predecir la velocidad term inal de una gota bajo las condiciones anotadas, así: donde: vs = velocidad terminal de la gota (mis); g densidad de la gota (kg/m3) g constante gravitacional (m/s2) d diámetro de gota (m) j1 viscosidad del aire (n_s/m2) en la figura 4 se ilustra la velocidad. terminal (calculada con la ley de stokes) para gotas de agua de diferentes tamaños. obsérvese que se presenta una considerable variación en dicha velocidad con pequeños cambios en el tamaño de la gota. sin embargo, según spillman (1980), la mencionada ley predice bien la velocidad terminal de gotas pequeñas, pero tiende a sobreestimarla en la medida en que se incrementa el tamaño de gota. la distancia (s) a que se desplaza una gota de aspersión por efecto del viento puede calcularse de acuerdo con la slgu iente fórmula (matthews, 1979): s= hu/vs donde: h = altura de caída de la gota u = velocidad del viento ciba (s.f. b) propuso una gráfica para relacionar el porcentaje esperado de deriva en función del tamaño de gota y de las condiciones del viento (figura 5). de acuerdo con dicha gráfica las gotas con diámetros inferiores a 80 j1 se encuentran bastante expuestas a ser arrastradas por el viento, m ientras que aqueo ilas con diámetros superiores a 250 j1 solamente sufrirán arrastre con "vientos fuertes". la deriva también depende de la distancia desde el punto de emisión hasta el blanco. así entre mayor sea dicha distancia, mayor será el riesgo de deriva; aspecto particular10 ~ 0.1 i 0.01 figura 4. velocidad terminal de gotas de agua de diferentes tamaños (a 200c). figura 5. volumen (010) de gotas que pueden desplazarse bajo condición de vientos ligeros a y de vientos fuertas b (ciba, s.f. b). 113 mente importante en aplicaciones aéreas. sin embargo debe anotarse que el arrastre de las gotas por efecto del viento no es necesariamente un aspecto negativo. en primer lugar, las aplicaciones a campo abierto deben evitarse cuando no hay presencia de viento, puesto que la distribución de las gotas en el cultivo puede resultar muy pobre; y en segundo lugar, el mencionado efecto ha sido usado con equipos manuales en las denominadas aspersiones de deriva ("drift spraying"), en las cuales se aprovecha el viento para transportar pequeñas gotas «70 micras) dentro del cultivo, incrementando sensiblemente el ancho de pase (matthews, 1979; meijer, s.f.). evaporación. la evaporación se refiere a la cantidad de gotas que pasan del estado líquido al estado gaseoso durante la aspersión. la evaporación ocurre con mayor facilidad en una aspersión de gotas finas debido a que existe una mayor superficie de contacto con el aire. el fenómeno de evaporación es esencialmente un proceso de transferencia de calor y de transferencia de masa (una parte o la totalidad de la masa de las gotas se transfiere al aire en forma de vapor). como consecuencia de las di ferencias entre la temperatura del aire y de la gota de aspersión, y por efecto de la humedad relativa del aire. amsden cietado por matthews (1979). propuso la siguiente fórmula para calcular el tiempo de extinción (t) de una gota de agua, medido en segundos: t = d2 /80t:.t donde: d = diámetro de la gota (micras) t:.t= diferencia de temperaturas entre los termómetros de bulbo seco y bulbo húmedo. en la figura 6 se ilustra el tiempo de extinción o tiempo que tarda la gota en evaporarse en función del tamaño de gota para diferentes t:.t. . matthews (1979) propuso calcular la distancia teórica de caída de una gota de agua por efecto de la gravedad antes de que eva3 himel, citado por matthews (1976), denominó a este fenómeno "endoderiva", en contraste con "exoderiva", proceso en el cual el viento arrastra las gotas fuera del área tratada. 114 pare toda el agua, mediante la siguiente fórmula: 1.5 x 10-3 d4 dt = ----:----:80 t:.t donde: dt = distancia teórica de evaporación (cm) d = diámetro de la gota (micras) en general, se puede afirmar que la evaporación será mayor en aspersiones acuosas, con temperaturas ambientales altas y/o humedades relativas del aire bajas (es común hablar del 600/0 de h. r. como iímte inferior para realizar aplicaciones con soluciones acuosas). igualmente, habrá mayor evaporación en la medida en que se incremente la distancia entre el punto de emisión y el blanco, puesto que la gota estará expuesta duran: te más tiempo a las condiciones adversas del medio ambiente antes de alcanzar el blanco. como se mencionó anteriormente, durante el proceso de evaporación las gotas transfieren masa al aire circundante, disminuyendo su tamaño. este hecho puede resultar bastante crítico, puesto que adicional a las pérdidas por evaporación se aumenta el riesgo de deriva. volumen recuperado anteriormente se anotó que del total de gotas asperjadas, una parte se pierde por deriva y otra debido a evaporación. esto no significa que todo el volumen que llega al cultivo logre impactar y sea efectivamente retenido por el blanco. a pesar de que el volumen asperjado permanece dentro del área tratada, sólo una parte alcanza y permanece en el btanco ' (p. ej. pérdidas por escurrimiento de producto desde las hojas hasta el suelo). al volumen que finalmente alcanza y es retenido por el blanco se le denomina volumen recuperado o recuperación (ver figura 7). la eficiencia con la cual las gotas son retenidas por el blanco se encuentra afectada por el tamaño y velocidad terminal de la gota, y por las características del blanco (forma, tamaño y estructura de la superficie). condiciones para impacto. en la figura 8 se ilustra el patrón que sigue una corriente '"q ~1¡_----~~~~~~--~~~~~~ 10 100 • 1000 tamaño de gota (lo} figura 6. tiempo de extinción versus tamaño de gota para diferentes valores de d.t. de gotas avanzando a una cierta velocidad v, cuando se aproximan a un obstánculo. obsérvese que las gotas de mayor tamaño impactan en el obstáculo, mientras que las' gotas más finas se mueven alrededor del obstáculo superándolo. esto ocurre debido a que las gotas más finas tienen poco impuls04, por lo cual no logran penetrar la pel ícula de aire que rodea la superficie del obstáculo (meijer s.f.). esto sugiere que una mayor captura de gotas se obtiene con gotas de mayor diámetro y/o aumentando la velocidad de las m ismas. sin embargo, ese comportamiento de las gotas más finas es una ventaja en aplicac;f,nes en las cuales se requiere alcanzar el envés de las hojas o cuando se busca una mejor penetración del pesticida al interior del follaje. este hecho puede asimilarese a un tamiz en el cual las hojas y tallos de la planta retienen las gotas de mayor ta. maño permitiendo que las gotas más finas penetren al interior del follaje. a medida que disminuye el tamano de un 4 impulso o cantidad de movimiento es igual a la masa del cuerpo multiplicada por su velocidad. s tensión superficial es la propiedad de la peiícula superficial de ejercer una tensión y es la fuerza necesaria para mantener la unidad de longitud de la película en equilibrio (streeter. 1971). volumen asperjado evaporacion exoderiva endoderiva volumen recuperado figura 7. volumen recuperado. objeto la peltcuta de aire superficial que lo rodea decrece, por lo cual las gotas más finas pueden penetrar con relativa facilidad la película y ser capturadas por el objeto. en resumen se puede afirmar que los objetos de mayor tamaño sonmalos colectores de gotas finas, en tanto que los objetos pequeños (pelos, antenas, etc.) son buenos colectores de gotas finas (meijer s.f.). angulo de impacto. el ángulo con el cual la gota impacta sobre una superficie también afecta la retención. entre menor sea el ángulo de impacto (más cerca a la vertical) mayor será la probabilidad de que la gota sea retenida por la superficie (ver figura 9). a medida que se incrementa el ángulo de impacto habrá mayor probabilidad de que la gota golpee la superficie y rebote (meijer, s.f.). angulo de contacto. el ángulo que se forma entre la suprficie de la gota y la superficie de la planta es una medida importante de la eficiencia de captura de las gotas por la planta (ver figura 10). cuando ex excede 1500 las gotas se depositan pobremente sobre la superficie y fácilmente pueden resbalar y caer. cuando ex es menor de 1000 las gotas se depositan más facilmente sobre la superficie ,y por lo tanto pueden ser retenidas. el· ángulo de contacto depende de 'las características de la superficie de la planta (p. e], en hojas cerosas el ángulo exserá grande) y de la tensión superficials del caldo de aspersión. a mayor tensión superficial el ángulo ex será mayor y por consiguiente menor la retención (meijer, s.f.). otro aspecto a tener en cuenta, es el hecho de que a medida que se incrementa el ángulo de contacto, se disminuye el área de contacto entre la gota y la superficie; así 115 figura 8. corriente de aire con gotas de diferente diámetro aproximándose a un obstáculo. angulo de hipacto i i i i i / ~ / "\ \ \ \,\\:\ \ \ \ \ \ \ figura 9. angulo dé impacto de una gota contra una superficie. (adaptado de meijer, s.f.). con valores altos de o: se disminuve la efectividad del pesticida, aún en el caso de que la gota sea retenida. la figura 11 muestra la relación entre el diámetro promedio de gota, la tensión superficial y la retención (en porcentaje) sobre hojas de guisantes (según pfeiffer, dewey y branskill, citados por meijer, s.f.). obsérvese que los mayoresporcentajes de retención se encontraron con gotas de diámetros cercanos a 112 y que al aumentar la tensión superficial se disminuye dicho porcentaje. una medida práctica para mejorar la retención es mediante el uso de surfactantes. los surfactantes del tipo humectadores o hipotensores disminuyen la tensión superficial; los del tipo detergentes ayudan a quitar la grasa y la mugre de las superficies; y, los del tipo adherentes ayudan a pegar el pesticida a la superficie. 116 / "/.-,4"~,, 0(<. \00° mejor retencion 0\ >150· tendencia resbalar figura 10. angulo de contacto entre una gota y la superficie de una hoja (adaptado de meijer, s.f.). ~... 100 z s <.j z 80 '".. "''" 60 figura 11. relación entre tamaño de gota, tensión superficial y retención sobre. hojas de guisantes (según pfeiffer, deweyy branskill). escurrimiento. la cantidad de producto que se deposita sobre la planta depende del volumen de aplicación. en la figura 12 puede notarse que el depósito sobre una hoja se incrementa a medida que se aumenta el volumen aplicado hasta que se alcanza uri punto en el cual se inicia el escurrimiento (lake, 1980). volúmenes de aplicación superiores a dicho valor son ineficientes puesto que además de la pérdida de producto que se produce por escurrimiento se disminuye el volumen depositado sobre la hoja. deposito en'" hoja punto de escurltlmiento volumen aplicado figura 12. relación entre el volumen de aplicación y el depósito sobre una hoja (lake, 1980). literatura citada 1. ciba-geigy. técnicas de aplicación de agroquímicos. i parte. ciba-geigy colombiana. sin fecha. 2. ciba-geigy. técnicas de aplicación de agroquímicos. ii parte. ciba-geigy colombiana. sin fecha. 3. ciba-geigy. 1987. técnicas de muestreo en el campo y criterios para evaluar un patrón de aspersión. ciba-geigy ltda. basilea. 4. crosslev, p., kilgour, j. 1983. small farm mechanization for developing countries. john willey and sonsoméxico. 253 pp. 5. lake, j.r. 1980. particle capture by natural surfaces. conferencia en aerial application of pesticide, volumen 1, short course. cranfield, gran bretaña. 6. matthews, g.a. 1979. pesticide application methods. longman, new york. 7. matthews, g.a. 1976. the biological target. presentado en el simposio droplets in air, part 2. gran bretaña. 8. meijer, r.j.m. crop protection. conferencia en international course on plant protection. mimeografiado. waganingen, tha natherlands. sin fecha. 9. streeter. 1971. mecánica de los fluidos. mc graw hill. méxico. 747 pp. 117 agronomía 21c.indd agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 69-73 1 i n g e n i e r o a g r ó n o m o , p h . d . , u p t c fa c i at, a p a r t a d o a é r e o 6 6 1 , tu n j a – b o y a c á / c o l o m b i a . e m a i l : f a n o r @ g m x . n e t 2 i n g e n i e r a a g r ó n o m a , u p t c fa c i at 3 p r o f . d r. p e t e r l ü d d e r s y d r. h a b i l . g e o r g e b e r t . h u m b o l d t u n i v e r s i t ä t z u b e r l i n , f a c h g e b i e t o b s t b a u . a l b r e c h t t h a e r we g 3 , d 1 4 1 9 5 b e r l i n . crecimiento de frutos y ramas de manzano ‘anna’ (malus domestica borkh) cultivado en los altiplanos colombianos fruits and shoots growth of ‘anna’ apple trees (malus domestica borkh) grown in the colombian highlands fanor casierra-posada1, dora i. hernandez2, peter lüdders3 y georg ebert3 s u m m a r y growth curves of fruits and shoots in relation to time after full bloom of “anna” apple trees growth at 2470 m altitude were determined in paipa (colombia). the evaluated parameters in fruits every four days were: fresh weight, dry weight, length /diameter ratio of fruits. shoot growth was meassured at the same periodicity that by fruits. the regression ecuations for evaluated parameters are reported in this paper. the fresh weight increase of fruits was slow until 46 days after full bloom (dafb), then it was quickly until 62 dafb; among 62 and 74 dafb appeared a slow growth phase again; and finally, the growth intensity increased until the ripening time. the dry weight increase of fruits was slow until 58 dafb; and then it was quickly until 94 dafb und finally decresased from 94 dafb. the length /diameter ratio decreased until 90 dafb and then it stabilished. shoots grew quickly until 70 dafb, and then their growth intensity decreased among 70 and 94 dafb; and finally, their growth delayed from 94 dafb. with this information it is possible to make a more rationale plan for some culture activities at this apple variety cultured in the colombian highlands, that present similar agroecological conditions to those in which this study was done. key words: fruit diameter, length /diameter ratio of fruits, dry weight, fresh weight, growth curves. r e s u m e n en paipa (colombia) se realizó un estudio de campo con miras a establecer las curvas de crecimiento de frutos y ramas del manzano ‘anna’ con respecto al tiempo después de plena floración. los árboles se cultivaron a una altura de 2470 msnm. los parámetros evaluados en frutos, cada cuatro días fueron: peso fresco, peso seco, diámetro longitudinal, diámetro ecuatorial, relación diámetro longitudinal / diámetro ecuatorial. en las ramas se determinó su crecimiento con igual periodicidad que en los frutos. en este artículo se reportan las ecuaciones de regresión para los parámetros evaluados. el incremento en peso fresco de los frutos fue lento hasta 46 días después de plena floración (ddpf), luego fue rápido hasta 62 ddpf; entre 62 y 74 ddpf se presentó de nuevo una fase de crecimiento lento, y por último, se aumentó la intensidad de su crecimiento hasta la época de cosecha. el incremento en peso seco de los frutos fue lento hasta 58 ddpf; posteriormente, la ganancia en peso seco fue rápida hasta 94 ddpf y luego el peso seco decreció a partir de ese momento. la relación diámetro longitudinal / diámetro ecuatorial fue decreciente hasta 90 ddpf y luego se estabilizó. las ramas crecieron rápidamente hasta 70 ddpf, luego se redujo la intensidad de su crecimiento entre 70 y 94 ddpf, y por último, se detuvo su crecimiento a partir de 94 ddpf. con esta información es posible hacer una planeación más racional de algunas de las labores de cultivo en esta variedad de manzano cultivada en los altiplanos colombianos que presenten condiciones agroecológicas similares a aquellas en que se realizó este estudio. descriptores: diámetro de frutos, relación longitud / diámetro de frutos, peso seco, peso fresco, curvas de crecimiento. abreviaturas. ddpf: días después de plena floración. i n t r o d u c c i o n las curvas de crecimiento en los vegetales son un reflejo del comportamiento de una planta en un ecosistema particular con respecto al tiempo. su elaboración es indispensable para la aplicación racional de las labores culturales en el momento adecuado, para garantizar una respuesta óptima del vegetal de acuerdo con nuestras necesidades y exigencias. el crecimiento de los frutos se puede cuantificar mediante el seguimiento de parámetros como: diámetro, volumen, longitud, peso seco, peso fresco, etc.; sin embargo, de todos ellos, el diámetro y la longitud son los parámetros más frecuentemente utilizados con este propósito (barceló et al., 1987). en términos generales, el crecimiento del fruto se divide en dos periodos principales: (1) división celular y (2) elongación celular (faust, 1989). por otra parte, f e c h a d e r e c e p c i ó n 1 2 d e f e b r e r o d e 2 0 0 2 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e m a r z o d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 70 vol. 21 · nos. 1-2 se ha realizado una división más específica de las etapas de crecimiento y desarrollo de frutos en los frutales de pepita; según esta división, estos frutales presentan tres fases bien definidas de crecimiento y desarrollo de frutos: (1) período de multiplicación celular, que dura de cuatro a cinco semanas. en manzano hay dos millones de células aproximadamente en el momento de la antesis y 40 millones al momento de la recolección; para llegar a estos valores en número de células, se necesitan 21 duplicaciones celulares antes de la antesis y sólo 4,5 después. en este período de crecimiento, el fruto crece más en longitud que en diámetro (barceló et al., 1987). (2) período de crecimiento acelerado por elongación celular, el cual puede durar de cinco a diez semanas. entre las células se forman espacios llenos de aire que están interconectados y facilitan el intercambio gaseoso intercelular. en este periodo la acumulación de materia seca del fruto aumenta considerablemente. (3) luego de la diferenciación celular se inicia el período de maduración, el cual comienza realmente antes de la culminación del período anterior. en este momento, en el fruto, tienen lugar una serie de procesos fisicoquímicos que culminan con la aparición de las características de color, textura, sabor, acidez etc., propias de la variedad (westwood, 1982; fischer, 1993 y friedrich, 2000). las primeras semanas después de la plena floración son de gran importancia para el desarrollo del fruto del manzano golden delicious, pues el diámetro de los frutos aumenta rápidamente hasta los 30 días después de plena floración y luego tiene un crecimiento reducido, que se denomina punto de transición (reichel y schmidt, 1989). a pesar de que la duración e intensidad de las fases de crecimiento y desarrollo de los frutos dependen ampliamente del genotipo, existe una estrecha relación entre la temperatura ambiente, la humedad relativa, la radiación y el estado hídrico de las plantas, con el desarrollo del fruto (grange, 1996 y friedrich, 2000). mientras westwood (1982), dennis (1986) y friedrich (2000) reportan que el crecimiento de los frutos del manzano, desde la antesis hasta que alcanzan la madurez, describe una curva de tipo sigmioide, magein (1989) concluyó que el crecimiento de la manzana describe una curva doble sigmoide, pues el crecimiento de esta fruta tiene un periodo corto de crecimiento que coincide con la división celular post-antesis, que dura 40 días aproximadamente; una vez culminado este periodo, los frutos pasan por una fase de crecimiento lento, de una duración aproximada de dos semanas, atribuido más a cambios en la fisiología del árbol que en la fisiología del fruto. mediante la metodología utilizada en el presente estudio se determinó periódicamente el crecimiento de los frutos y ramas del manzano ‘anna’, desde los 30 días después de plena floración hasta la cosecha, con el fin de establecer las curvas de crecimiento de estos órganos en la localidad donde se realizó el ensayo. teniendo en cuenta las curvas obtenidas se pueden planear con mayor eficiencia las labores culturales en las plantaciones de manzano de esta variedad, de tal modo que no afecten el crecimiento de los frutos; además, se puede utilizar esta información en otras localidades que presenten condiciones agroecológicas similares a las que presenta la zona donde se realizó este estudio. m e t o d o l o g i a localidad y material vegetal. en el ensayo se utilizaron seis árboles de siete años de manzano ‘anna’ (golden delicious x adassim red) sobre patrón mm106, plantados a una distancia de 2 x 3,5 m, en la granja “tunguavita” en paipa (boyacá), propiedad de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, ubicada a una altura de 2470 msnm. la localidad presenta 13,8 °c de temperatura en promedio y 74% de humedad relativa, con régimen bimodal de lluvias que aportan 835 mm de precipitación promedio al año. metodología. las mediciones se realizaron entre 30 y 120 días después de plena floración. la unidad experimental estuvo representada por un árbol. en cada uno de los seis árboles seleccionados se marcaron diez frutos en los que se midió el diámetro longitudinal y ecuatorial cada cuatro días. además, se seleccionaron 5 ramas por árbol, en las que se midió su crecimiento con la misma periodicidad con que se midió el diámetro de los frutos. los árboles fueron manejados según la técnica para la obtención de cosechas continuas (rest avoidance technique) descrita por fischer y lüdders (1995). toma y análisis de muestras. cada cuatro días se colectaron cinco frutos por árbol para determinar su peso fresco y seco. el peso seco se determinó después del secado de las muestras en una mufla, a una temperatura de 65°c. los parámetros peso fresco, peso seco, diámetro longitudinal y diámetro ecuatorial de frutos, así como el crecimiento de ramas se expresan en porcentaje, con base en el valor máximo alcanzado. análisis estadístico. cada unidad experimental se replicó seis veces y con la información obtenida en el ensayo se realizó un análisis de regresión con un nivel de significancia de 1%, mediante la aplicación spss (8.0). r e s u l t a d o s y d i s c u s i o n modelos de regresion. la cuantificación del crecimiento mediante el uso de ecuaciones de regresión ha sido ampliamente documentada (barceló et al., 1987) y utilizada (marini, 1999). mediante esta metodología se ha podido estimar el comportamiento de una variedad en condiciones determinadas. para las condiciones del presente ensayo se obtuvo una serie de ecuaciones de regresión, presentadas en la tabla 1, con las cuales es posible estimar los parámetros de crecimiento y desarrollo de frutos y ramas en manzano ‘anna’, con respecto al tiempo después de plena floración en paipa (boyacá). en la tabla 1, las variables dependientes se encuentran casierra-posada et al.: crecimiento de frutos y ramas... 712003 en la columna de parámetros, y en todos los casos, la variable independiente es el tiempo (días) después de plena floración. para la variable independiente se analizó la información obtenida entre 30 y 120 días después de plena floración. peso fresco del fruto. la ganancia en peso fresco de los frutos (figura 1) sigue una distribución sigmoide típica, tal como la describen westwood (1982), dennis (1986) y friedrich (2000) para otras variedades de manzano cultivadas en zonas templadas. schmidt (1989), y grange (1996). para las condiciones del presente estudio, la temperatura presentó oscilaciones entre 11 y 17°c, y la humedad relativa estuvo en el rango 54 90% (figura 2.), condición que no afectó considerablemente el peso fresco de los frutos, dado que se suministró riego adicional a las plantas, de acuerdo con las recomendaciones de castro (1993), con el fin de minimizar el riesgo de estrés hídrico. tabla 1: modelos de regresión para los parámetros evaluados en manzano ‘anna’, con respecto a los días después de plena floración. parametro r2 ecuacion de regresion peso fresco (%) 0,99 ** y = 0,6913 x + 0,0223 x2 0,00008 x3 peso seco (%) 0,97 ** y = 82,0774 – 5,2247 x + 0,1022 x² – 0,0005 x³ diámetro longitudinal de frutos (%) 0,99 ** y = 19,094 + 1,9705 x – 0,0097 x2 + 0,000013 x³ diámetro ecuatorial de frutos (%) 0,99 ** y = 20,832 + 1,2941 x + 0,0012 x2 – 0,00003 x3 relación long. / diám. del fruto 0,99 ** y = e 1,2408 – 0,026 x + 0,00022 x² – 0,00000072 x³ longitud de ramas (%) 0,99 ** y = 2,229 x – 0,0157 x2 + 0,000032 x3 ** altamente significativo en el nivel de 1 % e = 2,718281 (constante de euler) figura 1. porcentaje del peso fresco de frutos de manzano ‘anna’ cultivados en altiplanos colombianos, con base en el peso fresco máximo alcanzado por los frutos. los datos observados muestran un aumento lento en peso fresco de los frutos hasta 46 ddpf; a partir de ese momento, los frutos ganan peso fresco hasta el momento de la cosecha, con excepción de un lapso de tiempo entre 62 y 74 ddpf, durante el cual el peso fresco de los frutos se estabiliza. la pendiente de la curva, que determina la intensidad del crecimiento en un período determinado de tiempo, es la resultante de estímulos inherentes a la variedad de manzano; sin embargo, ésta se puede ver influenciada por factores de tipo ambiental, nutricional, o por factores causantes de estrés, como lo mencionan reichel y figura 2. promedios diarios de temperatura (°c) y humedad relativa (%) en la granja “tunguavita”, en paipa (boyacá), durante el periodo de desarrollo del ensayo. el lapso de tiempo, comprendido entre 62 y 74 ddpf, cuando se presentó una estabilización en el peso fresco de los frutos, fue reportado también por magein (1989) y reichel y schmidt (1989), quienes describen un corto periodo, de duración aproximada a dos semanas, durante el cual el aumento en peso seco de los frutos es lento; aumento atribuido más a cambios en la fisiología del árbol que en la fisiología del fruto. a pesar de que en este lapso de tiempo se presenta poco aumento en peso fresco del fruto, el incremento en peso seco se intensifica, como lo muestra figura 3. esta etapa de crecimiento del fruto se presenta dentro del segundo periodo de crecimiento o período de crecimiento acelerado por elongación celular, en el cual la acumulación de materia seca del fruto aumenta considerablemente. agronomía colombiana 72 vol. 21 · nos. 1-2 con base en esta información se puede sugerir que el raleo de frutos se debe realizar hasta 46 ddpf, de acuerdo con la metodología propuesta por ebert et al. (1988), pero después de la caída de frutos no polinizados, con el fin de lograr un mejor efecto de esta práctica sobre el desarrollo de los frutos restantes y para evitar competencia entre frutos en la etapa de ganancia rápida de peso fresco y seco, la cual sucede después de 46 ddpf. si fuera necesaria la aplicación de nutrientes vía foliar, ésta se debe realizar de igual manera hasta 46 ddpf, pues de esta manera, los elementos estarían disponibles para la producción de materia seca en la etapa de incremento rápido de peso fresco y seco de los frutos; además, según un estudio realizado por casierra-posada et al. (2002a y 2002b), a los 46 ddpf tiene lugar la máxima concentración de la mayoría de los elementos nutritivos analizados en el tejido foliar. peso seco del fruto. como se muestra en la figura 3, la acumulación de materia seca en los frutos es lenta entre 30 y 58 ddpf; posteriormente, los frutos presentan un incremento marcado en el contenido de materia seca, que dura hasta 94 ddpf, reflejado en el incremento en la pendiente de la curva; por último, el contenido de materia seca decrece. este comportamiento de la curva es una manifestación de los tres períodos de crecimiento de los frutos del manzano: multiplicación celular, elongación celular y maduración, descritos por dennis (1986) y barceló et al. (1987). las fases de crecimiento descritas con base en la acumulación de materia seca en los frutos se presentan también en la curva que representa el comportamiento del peso fresco (fig. 1), debido a que los procesos que determinan cada una de las fases de crecimiento de los frutos afectan tanto al peso seco como al peso fresco de los frutos del manzano. incluye el incremento de la tasa respiratoria, la síntesis de enzimas, el ablandamiento de la pulpa, la conversión de almidón en azúcares, la síntesis de compuestos volátiles, etc. (dennis, 1986). por lo tanto, estos cambios en los frutos pudieron ser la causa la reducción de la materia seca en los frutos, como consecuencia de los cambios fisicoquímicos de la fruta durante la maduración. longitud y diametro de frutos. la forma de los frutos del manzano es una característica importante desde el punto de vista del mercadeo. los frutos de manzano ‘anna’ son reconocidos en el mercado por su forma alargada, como consecuencia de la falta de polinización. en el presente estudio, se hizo un seguimiento de los diámetros longitudinal y ecuatorial y con esa información se hizo un análisis de regresión, cuyos resultados se encuentran en la tabla 1. con base en la información obtenida para estos dos parámetros, se obtuvo la relación diámetro longitudinal / diámetro ecuatorial (fig. 4), dado que según westwood (1982) esta relación es el parámetro más importante para expresar la forma de fruto. figura 3. porcentaje del peso seco del fruto del manzano ‘anna’ en los altiplanos tropicales, con base en el peso seco máximo alcanzado por los frutos. el descenso marcado del peso seco a partir de 94 ddpf pudo ser la manifestación de los procesos involucrados en la maduración de los frutos. la manzana, por ser un fruto climatérico, presenta bajos niveles endógenos de etileno, pero al final del desarrollo de los frutos, estos niveles se incrementan drásticamente, lo cual permite la maduración de la fruta. el proceso de maduración de la manzana figura 4. relación diámetro longitudinal / diámetro ecuatorial de frutos de manzano ‘anna’ cultivado en los altiplanos tropicales. en un ensayo realizado por westwood (1962), el valor de la relación longitud / diámetro de las manzanas delicious se reduce drásticamente ente 30 y 90 ddpf y luego su valor se estabiliza; en el presente estudio se presentó una reducción leve en el valor de dicha relación entre 30 y 98 ddpf y luego tiende a estabilizarse hasta el momento de la cosecha. esta reducción en la relación diámetro longitudinal / diámetro ecuatorial implica que en los primeros días de desarrollo de los frutos, prevalece el crecimiento longitudinal sobre el ecuatorial; pero en el último tercio de su periodo de desarrollo, la relación tiende a la unidad, lo que significa una equivalencia entre la longitud y el diámetro ecuatorial de los frutos, dando como resultado, frutos de forma redondeada. longitud de ramas. el crecimiento de las ramas fue bastante intenso aproximadamente hasta 70 ddpf, y luego se reduce su intensidad hasta detenerse a partir de 94 ddpf (fig. 5). el crecimiento rápido de las ramas coincide con el período de incremento lento en casierra-posada et al.: crecimiento de frutos y ramas... 732003 peso fresco y seco de lo frutos (figuras 1 y 3 respectivamente), en su primera etapa del crecimiento. esta situación se presenta dado que existe competencia mutua entre el crecimiento de frutos y ramas. de ingeniero agrónomo, uptc-faciat, tunja / boyacá. 97 p. casierra-posada, f.; cortes, l. f.; ramirez, j. y castro franco, h. 2002a. estado nutricional del manzano ‘anna’ durante la estación de crecimiento en los altiplanos colombianos: i. contenido de elementos minerales. (artículo en preparación). casierra-posada, f.; cortes, l. f.; ramirez, j. y castro franco, h. 2002b. estado nutricional del manzano ‘anna’ durante la estación de crecimiento en los altiplanos colombianos: ii. relaciones e interacciones entre nutrientes. (artículo en preparación). castro, j. 1993. consideraciones generales del riego en frutales caducifolios en el altiplano. agrodesarrollo 4(1-2): 201-213. dennis (jr), f. g. 1986. apple. en: handbook of fruit set and development. monselise, s. p., (ed.) crc press, inc., boca ratón, florida. p. 144. ebert, a.; kreuz, c. l.; zaffari, g. r. y petri, j. l. 1988. raleio de frutos em macieira no alto vale do rio do peixe em santa catarina. empasc, florianópolis / brazil. 65 p. faust, m. 1989. physiology of temperate zone fruit trees. john willey & sons, inc., nueva york. p. 169-234. fischer, g. 1993. fisiología y manejo de frutos en pre y poscosecha. editorial presencia, bogotá. 97-116. fischer, g. y lüdders, p. 1995. der apfelanbau im hochland kolumbiens. erwerbsobstbau 37(2): 58-62. friederich, g. 2000. entwicklung, wachstum, bau und funktion der reproduktiven organe. en: physiologische grundlagen des obstbaues (friedrich, g. y fischer, m., eds.). editorial ulmer, stuttgart (alemania). p. 62-86. grange, r. i. 1996. crecimiento del fruto. en: fisiología y bioquímica vegetal (azcón-bieto, j. y talon, m., eds.). ediciones interamericana-mcgraw-hill, madrid (españa). p. 449-462. magein, h. 1989. growth and abscission dynamics of ‘cox’s orange pippin’ and ‘golden delicious’ apple fruits. journal of horticultural science, 64: 265-273. marini, r. 1999. estimating apple diameter from fruit mass measurements to time thinning sprays. hortechnology 9(1):109-113. reichel, m. y schmidt, g. 1989. die zunahme des fruchtdurchmessers bei ‚golden delicious‘ bis zum 60. tag nach der vollblüte unter dem einfluß vom blühzeitpunkt und einigen meteorologischen faktoren. archiv f. gartenbau 37: 96-107. westwood, n. h. 1962. seasonal changes in specific gravity and shape of apple, pear and peach fruits. proc. am. soc. hort. sci. 86: 90-96. westwood, n. h. 1982. fruticultura de zonas templadas. ediciones mundi prensa, madrid. 461 p. figura 5. porcentaje del crecimiento de ramas de manzano ‘anna’ cultivado en los altiplanos tropicales, con base en la longitud máxima alcanzada. la determinación del momento en que cesa o disminuye el crecimiento de las ramas reviste gran importancia desde el punto de vista de la iniciación floral, pues westwood (1982) y faust (1989) reportan que las plantas perennes de hoja caduca inician la diferenciación morfológica de las flores una vez cesa el crecimiento vegetativo y cuando las hojas están maduras. en la misma localidad donde se realizó el presente ensayo, camargo (1994), mediante cortes al micrótomo de yemas florales en manzano ‘anna’, encontró que a los 79 ddpf aproximadamente, los tejidos adyacentes al meristemo comienzan su diferenciación hacia la formación de los órganos que constituirán la flor, lo cual coincide con el período en que, según la información obtenida en el presente estudio, se reduce el crecimiento de ramas (a partir de 70 ddpf). a g r a d e c i m i e n t o s los autores expresan su agradecimiento al dr. josé c. pacheco por sus aportes en la redacción de este documento, así como a jairo julio casallas y a sus colaboradores en la granja “tunguavita” en paipa (boyacá), por el apoyo en la realización del presente estudio. l i t e r a t u r a c i t a d a barceló, j.; nicolás rodrigo, g.; sabater, b. y sánchez tamés, r. 1987. fisiología vegetal. ediciones pirámide, madrid. 823 p. camargo s., j. 1994. determinación de la época de inducción floral en manzano ‘anna’ (malus domestica b.) en condiciones tropicales. tesis resumen abstract robert koch, médico alemán, es señalado como uno de los pioneros de la microbiología y de la bacteriología médica. durante el apogeo del ántrax y de la tuberculosis en el viejo mundo en el siglo xix, desarrolló la teoría microbiana de la enfermedad que planteaba que las enfermedades infecciosas son de origen microbiano y, de paso, elaboró un revolucionario protocolo experimental –los postulados de koch– con el fin de establecer cuándo un microbio putativo es la condición necesaria y suficiente para ocasionar una patología cualquiera. esta reseña pretendió revelar las raíces de dicha teoría que se remontan a la edad media, su esencia, su lucha con otras doctrinas, las numerosas y genuinas experimentaciones que se anticiparon a dicha teoría y su relación con el desarrollo de la fitopatología. se analizaron las limitaciones de la versión original y algunas de las enmiendas propuestas desde la década del treinta hasta la era de las herramientas moleculares, y se dedujo finalmente que los postulados de koch han superado la prueba del tiempo, gracias a su consistencia, su estabilidad, su coherencia conceptual y el uso del razonamiento lógico. robert koch, german physician, is known as one of the pioneers of microbiology and medical bacteriology. during the prevalence of anthrax and tuberculosis in the old world in the 19th century, he developed the germ disease theory that states that infectious diseases are caused by microorganisms. in doing that, he also developed a revolutionary experimental protocol – koch postulates – in order to establish whether a microbe is in necessary and sufficient condition to cause a given disease. this review discusses the roots of his theory, with origins in the middle ages, its essence, its antagonists, the numerous and genius experiments that anticipated the given theory and their relationship with the development of plant pathology. the limitations of the original version of the postulates are discussed, along with the amendments proposed since the 30’s to today era of molecular tools. it is deducted that, due to its consistency, stability, conceptual coherence, and logical reasoning, koch postulates have withstood the test of time. key words: diseases, origins, anthrax, tuberculosis, saffron, experimental protocol. palabras clave: enfermedad, orígenes, ántrax, tuberculosis, azafrán, protocolo experimental. fecha de recepción: septiembre 30 de 2007. aceptado para publicación: abril 9 de 2008 1 profesor titular (r), facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín. cvolcy@unalmed.edu.co introducción el año 1882 representa una fecha crucial en la historia de la microbiología y de la patología: el médico alemán robert koch, mediante estudios sobre la etiología de la tuberculosis, había sepultado la teoría espontánea de la vida o abiogénesis, según la cual los seres vivientes aparecían de repente en la materia orgánica. en cambio, había demostrado experimentalmente que la tuberculosis era una enfermedad infecciosa y bacteriana al igual que el ántrax –tema de sus estudios precedentes–. después de perfeccionar la técnica bacteriológica en cuanto a los medios de cultivo e inoculación, proclamó, el 24 de marzo de 1882, ante la sociedad de fisiología de berlín, que pudo llegar a esta conclusión gracias a un protocolo experimental que de ahora en adelante se iba a denominar “los postulados de koch” (gröschel, 1982). los apelativos y las denominaciones pueden enmascarar algunos acontecimientos históricos y no reflejan siempre su evolución natural y cronológica, dado que los descubrimientos suelen ser a menudo el producto acumulado de eventos, ensayos y errores recogidos por científicos que están separados por el tiempo y por el espacio. de otra parte, hay que señalar que la teoría microbiana de la enfermedad plasmada en los postulados de koch había sido insinuada siglos atrás, a menudo de manera especulativa y empírica, y que eclosionó en el momento justo caracterizado por la liberación ideológica, las crisis religiosas y el surgimiento de la era de la experimentación bajo condiciones controladas, en reemplazo de los discursos teóricos y apriorismos. esta reseña pretendió ahondar en el análisis histórico de la causa de la enfermedad antes de koch, resaltar los nombres de los pioneros sobresalientes de la era prekochiana, explogénesis y evolución de los postulados de koch y su relación con la fitopatología. una revisión genesis and evolution of koch postulates and their relationship with phytopathology. a review charles volcy1 agronomía colombiana 26(1), 107-115, 2008 108 agron. colomb. 26(1) 2008 rar el origen de los postulados de este científico y su relación con la antigua fitopatología y señalar su vigencia mediante la aplicación de nuevos criterios metodológicos o de modernas herramientas moleculares. así, se dará continuidad a la labor de rescate y de difusión del rol de la fitopatología en la génesis de la teoría del germen de la enfermedad, algo que ha estado enmascarado por la ciencia médica. los postulados de koch en su versión más sencilla, dichos postulados contemplan cuatro enunciados –tres en la versión original– que, acompañados de la experimentación, ayudan a resolver la cuestión de la causa de las enfermedades. en primer lugar, plantean la necesidad de la asociación constante de un agente biótico con el hospedero enfermo, para proceder luego a su aislamiento, su caracterización y su cultivo in vitro en ausencia de otros microorganismos (barnes, 2000; carter, 1985; falcone, 1999; fredricks y relman, 1996; grimes, 2006; keitt, 1959). una vez lograda esta segunda fase bajo condiciones axénicas, la inoculación de un hospedero sano con los propágulos de este microorganismo (células, esporas, etc.) debe reproducir y desencadenar el mismo cuadro patológico inicial, es decir, el mismo síndrome de la enfermedad con su típica sintomatología y alteraciones en el hospedero y, finalmente, los dos aislamientos del agente biótico –el natural y el cultivado– deben coincidir en sus rasgos morfológicos y biológicos relevantes. lo anterior corresponde a la interpretación del siguiente fragmento original de koch sobre la tuberculosis: “para demostrar que la tuberculosis es una enfermedad parasítica, es decir causada por la invasión de los bacilos, es necesario aislarlos del cuerpo, multiplicarlos en cultivos puros hasta que estén libres de cualquier producto mórbido del animal sobre el cual están adheridos, inyectar los bacilos aislados a animales y reproducir la misma condición mórbida conocida a partir del material tuberculoso original...” (fredricks y relman, 1996). de una forma similar, se había expresado sobre la etiología del ántrax (koch, 1876). en síntesis, son cuatro los elementos críticos en este proceso probatorio: asociación específica del microorganismo putativo con la enfermedad; concordancia científica entre las evidencias microbiológicas, patológicas y clínicas; su aislamiento en medios de cultivo artificiales y, finalmente, la reproducción de la enfermedad por inoculación del organismo cultivado en un hospedero sano (fredricks y relman, 1996). bajo esta óptica, los postulados de koch descansan sobre la premisa “una causa una enfermedad”, corresponden al modelo unitario de etiología microbiana (gradmann, 2004), se resumen con las expresiones “sí y solamente sí” (barnes, 2000) o causa vera sine qua non (carter, 1985) que indican que existe una causa real o verdadera de un evento sin la cual dicho evento no ocurre (barnes, 2000; carter, 1985) o mediante la ecuación a + b = c, donde a es el organismo que manifestará la enfermedad, b el agente causal o patógeno y c la enfermedad resultante de la interacción (mountain, 2002). consecuencias de la edificación de los postulados de koch los postulados de koch, comparables por sus efectos a un tsunami científico, derrumbaron la teoría espontánea de la vida y todas aquellas equivocadas tesis relacionadas con el origen de las enfermedades (coury, 1967; english, 1985; horsfall y dimond, 1959; kaufmann, 2003) y se convirtieron en el soporte experimental de la emergente teoría microbiana de la enfermedad o teoría del germen. una de las afectadas fue la teoría punitiva, demoníaca o mágico-religiosa que corresponde a la formulación elemental de las civilizaciones primitivas para intentar explicar muchos eventos naturales malignos, como las enfermedades y las catástrofes climáticas, entre otras (cohen, 1953; coury, 1967; feezer, 1921). en este contexto, se decía que las enfermedades eran castigo de los dioses en respuesta a la transgresión de las normas culturales, morales o ecológicas, y que se desvanecían mediante encantamientos, sortilegios, rituales, oraciones al cielo y sacrificios de animales, todo con el fin de aplacar la ira de tales dioses. esta percepción estuvo también profundamente anclada en la agricultura. en el pasado lejano, la intrusión de las fuerzas intangibles, misteriosas y maléficas en los cultivos podía “neutralizarse” con barreras vivas compuestas de terneros y cerdos, y las mujeres que estaban en periodo menstrual debían alejarse de los sembrados por el supuesto efecto nocivo de su “mal de ojo” (orlob, 1973). igualmente, los babilonios rendían culto a dioses para proteger sus cultivos de cebada de las enfermedades fungosas “samana” y “mehru”, y las festividades robigalia y floralia de la antigua agricultura romana fueron concebidas en honor a los dioses protectores robigus y flora, respectivamente (horsfall y dimond, 1959; keitt, 1959; orlob, 1973). otra tesis que se debilitó fue la teoría humoral, conocida en los tiempos de hipócrates y dominante en la edad media (coury, 1967; english, 1985; feezer, 1921). esta recalcaba el equilibrio de los humores o líquidos corporales (sangre, flema, bilis amarilla y bilis negra) para gozar de buena 109 salud y, por ende, su desequilibrio para enfermarse. esta teoría endógena o de causas internas estaba basada en la acumulación de la materia maligna o materia peccans que, al no poder ser liberada por las vías naturales, debía ser extraída por otros procedimientos, como la trepanación –que consistía en abrir un hueco en el cráneo del enfermo– y las sesiones de sangría (cohen, 1953). de otro lado, aquella teoría fue incorporada sutilmente en la patología vegetal, sobre todo en la agricultura de la india, puesto que allá se hacía referencia a enfermedades internas causadas por la bilis y relacionadas con el exceso de sustancias frías o dulces y las causadas por la flema y sustancias agrias o saladas (orlob, 1973). hubo otras teorías que sucumbieron ante las evidencias aportadas por los postulados de koch. la miasmática concibió el origen de la enfermedad en el aire malsano, la putrefacción y los gases liberados (miasmas) por la materia orgánica en descomposición y fue uno de los sólidos argumentos para explicar las pandemias de peste negra, cólera, fiebre amarilla y malaria (feezer, 1921; halliday, 2002; molgaard y brodine, 1992; quevedo, 2000; summers, 2000), del mismo modo que se creyó que la roya de los cereales provenía de los vapores de los ríos y pantanos y que la gota de la papa (“el cólera de la papa”) era por el humo de las locomotoras o por la electricidad atmosférica (large, 1940). así mismo, el añublo foliar del manzano, apodado “ántrax de árboles frutales”, era atribuido a fenómenos eléctricos, puesto que “aparecía de manera súbita unos pocos días después de violentas tempestades, debido a explosiones eléctricas” (baker, 1971), y la quemazón foliar por infección de royas llegó a relacionarse con la acción de los rayos solares que actuaban como “lentes cáusticas” o “vidrios ardientes” (delaporte, 1997). a principios del siglo xx, se intentó dar unas confusas interpretaciones fisiológicas de enfermedades de plantas, tales como subproducción o sobreproducción de alguna enzima (reynolds, 1918), o congelamiento de la savia por el frío del otoño o del invierno (baker, 1971). lindley, profesor de botánica, insinuó, en la polémica sobre la causa de la gota de la papa, que era debida a una acumulación excesiva de agua o de savia en los tejidos a raíz de una disminución en su tasa de transpiración (large, 1940), lo que podía corregirse con punzones a intervalos específicos en los puntos de crecimiento en los tallos (keitt, 1959). igualmente, el profesor de fisiología vegetal –unger– interpretaba las enfermedades de las plantas como desorganización de los tejidos internos y los microorganismos allí presentes como productos secundarios (keitt, 1959), opinión que difiere poco de la de virchow –defensor de la teoría de la patología celular– quien afirmó que la enfermedad era el resultado de cambios químicos o físicos en la célula y, por lo tanto, una reacción del cuerpo (english, 1985; grimes, 2006). por lo expuesto, se presume que la aceptación de la teoría infecciosa condujo a una lucha encarnada por el prestigio de los filósofos, médicos e instituciones que enarbolaban banderas diferentes. en concreto, tuvo que enfrentarse al control hegemónico de la iglesia, a las posiciones de galeno, de thomas syderman “el hipócrates inglés”, de max von pettenkofer, de samuel hahnemann y del médico patólogo virchow –con su dominante tesis celular desde 1860–. en el terreno agrícola, como lo señalan varios autores (keitt, 1959; paulin, ridé y prunier, 2001), sus mayores contradictores fueron los autogenetistas unger y justus von liebig y alfred fischer, profesor emérito de botánica, quien negaba el rol de las bacterias como patógenas de plantas, con el argumento de que no encuentran nutrientes en los espacios intercelulares por lo que viven como saprófitos secundarios a expensas de las lesiones provocadas por los hongos –únicos patógenos de las plantas–. en resumen, el dominio final de la ley de koch fue construido por etapas o fases a lo largo de varios siglos. fase intuitiva girolamo fracastoro, médico y humanista italiano, esbozó en su documento “syphilis sive morbi gallici” que la sífilis podía diseminarse de una persona a otra, al menos por seminaria (delacy y cain, 1995; howard-jones; 1977; nutton, 1983), aunque no se apartó del todo de las causas astrológicas. de acuerdo con la mayoría de los historiadores médicos, hacía alusión a las “semillas” de la enfermedad, es decir, a microbios o seres vivientes, pero en opinión de howard-jones (1977), fracastoro creía en la generación espontánea, en el papel de las constelaciones para producir contagio y en animales míticos (catablepha) con poder para matar a distancia. coincidiendo con delacy y cain (1995), howard-jones (1977) afirma además que el significado de seminaria en el contexto medieval era ambiguo, ya que podía ser “partículas contagiosas activas, catalizadores químicos; espíritus, partículas imperceptibles duras o viscosas y aun sustancias emanadas de las frutas cítricas, de los metales o de la pirita”. el naturalista médico y alquimista medieval conocido como paracelso se suma a la lista de los primeros contradictores de la teoría humoral de hipócrates y de galeno (pirog, 2000). elaboró una compleja teoría química sobre la etiología de las enfermedades, según la cual el estado físico de la materia descansa sobre tres elementos creativos: la 2008 volcy: génesis y evolución de los postulados de koch y su relación con la fitopatología... 110 agron. colomb. 26(1) 2008 sal, el azufre y el mercurio. cada individuo tiene su tríada específica, y la enfermedad es el resultado del desajuste entre estos principios. otros influyentes personajes que se adhirieron tímidamente a la muy incipiente visión microbiana fueron robert boyle y thomas sydenham: el primero, con su teoría corpuscular, y el segundo, con su teoría de partículas morbíficas (keele, 1974). para boyle, los corpúsculos responsables de la enfermedad son imperceptibles a simple vista, sufren metástasis y son el resultado de la combinación de efluvios subterráneos (keele, 1974). de modo similar “el hipócrates inglés” se refería a las partículas mórbidas presentes en la atmósfera y comparaba las enfermedades con una planta, puesto que ambas nacen, crecen y maduran (keele, 1974). en el siglo xviii, se popularizó la llamada doctrina contagium animatum, contagium vivum o exanthemata viva, tesis que asocia las enfermedades con agentes infecciosos animados, casi siempre pequeños y microscópicos (animálculos), aunque todavía, como en los casos anteriores, bajo la influencia de la corriente miasmática. por ejemplo, el jesuita metafísico alemán athanasius kircher observó “gusanos” microscópicos en la sangre de personas afectadas por la plaga (bubónica) y asoció esta enfermedad con efluvios, es decir, con miasmas “compuestos por diminutos e imperceptibles seres vivientes” (doetsch, 1964), y giovanni maría lancisi, prominente médico italiano a servicio del papa clemente xi, afirmó que “uno de los componentes de la enfermedad era orgánico y que estaba integrado por multitud de gusanos y huevos que flotan en la atmósfera” (wainwright, 2003). con esta misma percepción se pronunciaron el médico benjamin marten y daniel drake, prestigioso profesor de medicina en ohio (estados unidos) (doetsch, 1965). no obstante esta presunción, muy pocos se referían a la especificidad de los animálculos para causar enfermedades, excepto william oliver (doetsch, 1964), marko anton plen i (marcus plenciz) (stropnik, 2002) y john nyander (delacy y cain, 1995). antesala experimental la fase de transición hacia la verdadera teoría microbiana fue dominada por john snow, philip ignaz semmelweis, friedrich jacob henle y edwin klebs, quienes le concedieron mayor importancia a la práctica y a los procedimientos experimentales que a las conjeturas. a raíz de la segunda pandemia de cólera entre 1829 y 1851 que tuvo un gran impacto en inglaterra, el médico anestesiólogo snow acopió datos estadísticos que le permitieron validar una hipótesis sobre el modo de diseminación de esta enfermedad a través del agua contaminada, rechazando de plano la tesis de los factores predisponentes, como el mal aire (halliday, 2002; smith, 2002). sin embargo, el médico inglés william budd había insistido antes que el cólera era causado por un organismo vivo, aunque el italiano filippo pacini fue quien observó por vez primera la bacteria vibrio cholerae en las descargas de los enfermos coléricos, 35 años antes que robert koch (wainwright, 2003). por su parte, el médico húngaro semmelweis contribuyó a dilucidar la etiología de la fatal enfermedad llamada fiebre puerperal, causada por la bacteria streptococcus pyogenes (kübler, 2003; wainwright, 2003). a partir de un análisis más estadístico que experimental, pudo concluir que la tasa de mortalidad de las parturientas en el hospital de viena entre 1846 y 1847 estaba relacionada con la suciedad de las manos de los estudiantes y médicos que habían practicado la autopsia de pacientes muertas y que, por lo tanto, habían transmitido las “partículas cadavéricas” de las parturientas fallecidas a las parturientas sanas. al parecer, henle y klebs fueron quienes más influyeron sobre la posición científica de koch (fredricks y relman, 1996). para el médico alemán henle, anatomista y patólogo, la causa de la enfermedad provenía del reino vegetal, era transportada a grandes distancias por corrientes de aire y la enfermedad en sí era el resultado de la reproducción de este extraño contagio en el cuerpo (wainwright, 2003). al respecto, decía lo siguiente: “se puede probar empíricamente que (los organismos) son realmente efectivos solamente si se pueden aislar los organismos contagiosos de los fluidos contagiosos, con el fin de observar la potencia de cada uno por separado” (fredricks y relman, 1996). finalmente, klebs, discípulo de virchow, reclamó la sujeción a un protocolo casi idéntico al de koch, que comprendía el estudio microscópico de los órganos afectados, la caracterización, identificación y cultivo del germen asociado exclusivamente con el evento patológico y, finalmente, la producción de la misma enfermedad mediante la inoculación del germen cultivado en animales sanos (fredricks y relman, 1996; grimes, 2006). para concluir, con los llamados postulados de loeffler de 1883 que son una réplica de los anteriores (grimes, 2006), se conformó una sólida tripleta de argumentos en defensa de la naciente teoría del germen. genuinas primicias prekochianas fueron al menos cinco las investigaciones claves y genuinas, separadas casi por dos siglos y que conforman el bloque 111 denominado “primicias de la patología prekochiana”, con un aporte relevante de la patología vegetal y el esclarecimiento de la etiología fungosa de tres enfermedades en azafrán, trigo y papa. la sarna del cuero cabelludo es la primera enfermedad cuyo estudio etiológico se ciñó al método científico, con formulación y verificación experimental de una hipótesis, en parte, gracias al descubrimiento y la observación de bacterias por antón van leeuwenhoek, en 1683. cuatro años más tarde, se demostró el carácter contagioso de esta enfermedad que estaba ligada a la presencia del ácaro sarcoptes scabiei, mas no a una afección de los humores, mezcla de sangre, atrabilis y pituita o presagio de la lepra (jannier, 1994; ramos-e-silva, 1998). en 1687, dos investigadores extrajeron el ácaro del cuero cabelludo de individuos con sarna, lo observaron al microscopio y aportaron una información adecuada sobre su anatomía. esta teoría parasitaria, si bien incompleta en su protocolo experimental por la ausencia de la fase de la reproducción artificial de la enfermedad, fue reforzada en 1834 por el estudiante de medicina simon françois renucci en su tesis de grado, aunque cometió la misma omisión que sus predecesores. la comprobación del carácter parasitario de la muerte del azafrán se acerca aún más a los postulados de koch y es considerada por rapilly (2001) como el verdadero comienzo de la formulación de los protocolos experimentales en la patología, a pesar de la desafortunada omisión de que ha sido objeto en la historia de las ciencias biológicas. para ello, duhamel du monceau (1728) formuló sin rodeos la noción de agente patógeno, luego de un proceso de investigación ordenado y analítico. recurrió sin éxito a consultas bibliográficas y a entrevistas con los cultivadores de esta planta, para luego pasar a la fase experimental, en la cual recopiló información de campo acerca del progreso y la sintomatología de la enfermedad. en los tejidos infectados descubrió cuerpos globosos (¿esclerocios?) de un color rojo oscuro parecidos a trufas y delgados filamentos violáceos que surcan caminos debajo del tegumento, por lo que concluyó que el agente causal era una planta parásita de nombre “tuberoides”. igualmente, pudo reproducir la enfermedad en lirio, narciso y tulipán, sembrados en suelo virgen que, una vez inoculado con el putativo hongo, recobró los mismos filamentos violáceos. a su turno, el carbón hediondo del trigo, verdadero flagelo en el pasado, atrajo la atención de mathieu du tillet y de isaac bénédict prévost. du tillet concibió en 1755 un protocolo experimental con 120 parcelas, siete tratamientos de semilla, seis fechas de siembra y cinco modalidades de abonamiento y concluyó, por un lado, que el polvillo negro era contagioso a pesar de no haber hallado las esporas del hongo (rapilly, 2001) y, por otro lado, que el “veneno” causante podía ser controlado parcialmente mediante un “antídoto” como el sulfato de cobre (keitt, 1959). sin embargo, prévost, al cabo de diez años de experimentación controlada, publicó en 1807 unas memorias donde aportó detalles acerca del proceso de germinación de unos “glóbulos” microscópicos hallados en las semillas de trigo, del protocolo para multiplicarlos en cultivo puro y del uso del polvillo como material de inoculación a plantas sanas. de acuerdo con keitt, prévost concluyó que la causa “inmediata” de esta enfermedad era una planta microscópica del “género de los uredos” o de un “género estrechamente relacionado” perteneciente a la categoría de parásito interno. más tarde, agostino maría bassi indagó acerca del origen y la cura de la enfermedad denominada “muscardina, mal segno, calcinaccio, calcino o calcinetto” que amenazaba la próspera industria de gusano de seda en italia y francia (porter, 1973; summers, 2000). después de varios años de fracasos, observó cómo un gusano de seda sano se había enfermado a partir del contacto con otro animal que había muerto y que la florescencia blanca (“calcino”) que se había formado sobre los gusanos muertos era un hongo designado inicialmente botrytis bassiana en su honor y finalmente beauveria bassiana. hizo público su hallazgo con una demostración en la universidad de pavía en 1834 y en dos monografías publicadas en 1835 y 1836 (porter, 1973). otro destacado aporte de la fitopatología fue el estudio etiológico de la gota de la papa a raíz de su primera migración de norteamérica al viejo mundo en la década de 1840, que causó la hambruna de irlanda (keitt, 1959; large, 1940; scholthof, 2003). el doctor john lindley, eminente y prestigioso profesor de botánica, afirmaba que la epidemia habría sido causada por la combinación de factores ambientales únicos, sin negar la presencia de un hongo, el cual, a su modo de ver, era un producto secundario aparecido de manera espontánea. refutaba así a joseph berkeley, experto micólogo inglés, quien creía en cambio que la epidemia de gota era causada por un hongo parecido a botrytis infestans (keitt, 1959; moura, 2002; rapilly, 2001). en opinión de estos investigadores, la prueba final que selló la controversia a favor de berkeley y de su antecesor, el alemán von martius, fue aportada por anton de bary, quien mediante pruebas experimentales en la década de 1860 pudo reproducir la enfermedad en hojas y tubérculos y demostró los mecanismos de diseminación del hongo a través del agua. 2008 volcy: génesis y evolución de los postulados de koch y su relación con la fitopatología... 112 agron. colomb. 26(1) 2008 al lado de duhamel y prévost, se conformó la trilogía de los primeros investigadores en demostrar el carácter patógeno de los hongos en las plantas. en cuanto a la fitobacteriología (baker, 1971; kennedy, widin y baker, 1979; paulin, ridé y prunier, 2001, théodoridès, 1966), hubo también reportes relevantes entre 1845 y 1879, en los que se aplicó al menos una de las etapas de dichos postulados: la necrosis de la pera por erwinia amylovora, las pudriciones por pectobacterium, la gomosis de la caña de azúcar por xanthomonas campestris pv. vasculorum y las infecciones de granos de trigo por e. rhapontici. no obstante, la primera gran contribución de la bacteriología estuvo a cargo del médico francés casimir davaine, a través de sus estudios sobre la etiología del ántrax que publicó entre 1863 y 1880 (théodoridès, 1966), lo que refutó su trasfondo religioso y bíblico (hawley, 2001). en su publicación de 1863, informó de la muerte fulminante de dos conejos y de una rata que habían sido inoculados con la sangre de una oveja fallecida por una infección de “charbon malin”, “carbunco” o ántrax y describió las bacterias aisladas de la sangre infectada como “filamentos rectos, muy delgados, inflexibles, cilíndricos, y no móviles” (théodoridès, 1966). años más tarde, enfatizó sobre la necesidad de separar la bacteria por filtración y sobre el uso experimental de placenta, demostró que dicha bacteria perdía su virulencia y que dejaba de ser infecciosa si se calentaba la sangre fresca a una temperatura de 52 ºc durante cinco minutos, mas no en sangre seca y calentada a 100 ºc. finalmente, en 1869, es decir trece años antes de la investigación definitiva de koch, pudo establecer el agente patogénico del ántrax sobre un grupo de cobayos inoculados, teniendo otro grupo como testigo (théodoridès, 1966). limitaciones y revisiones de los postulados de koch a pesar de ser una herramienta útil en el estudio etiológico de las enfermedades, el protocolo de koch no puede ser aplicado siempre con el rigor requerido cuando se trata de patógenos obligados que no crecen en medios sintéticos de laboratorio. para neutralizar esta percepción dogmática, rivers (1937) sugirió adoptar dos criterios para demostrar la causalidad entre virus y enfermedades en humanos: la asociación del virus específico con la enfermedad con cierta regularidad, y su presencia no accidental en un individuo enfermo. por lo tanto, desechó los criterios de propagación en medios de cultivo y la cuestión de la asociación permanente del virus, y propuso a la vez distintos procedimientos para el logro de su protocolo experimenta l. otros investigadores propusieron criterios epidemiológicos de causalidad, al enfatizar sobre el grado de asociación, su consistencia, su especificidad, su temporalidad, su gradiente biológico, su coherencia y su verosimilitud (fredricks y relman, 1996). la reciente propuesta de inglis (2007) contempla cuatro pilares para la definición de la etiología de las enfermedades: “congruencia” entre la presencia del patógeno y los rasgos clínicos, patológicos y epidemiológicos, “consistencia” de las respuestas biológicas del hospedero a la introducción del presunto patógeno, “disonancia acumulativa” expresada en una serie progresiva de cambios a cualquier nivel de la organización biológica del hospedero infectado y “reducción”, entendida como el aborto del proceso infectivo en respuesta a la eliminación o remoción del patógeno candidato. en cambio, otros autores combinan criterios epidemiológicos con criterios microbiológicos (molgaard y brodine, 1992). otras debilidades de los postulados se originaron por no tener en cuenta las infecciones latentes, silenciosas o subclínicas (fredricks y relman, 1996; hayward, 1974; verhoeff, 1974) y la cuestión de la dosis infecciosa (théodoridès, 1966). hayward (1974) y verhoeff (1974) analizaron en detalle los casos de infecciones latentes de bacterias y hongos en las plantas, respectivamente, y aportaron diferentes hipótesis para explicar el fenómeno. a su turno, davaine, en sus experimentaciones sobre el ántrax, inoculó cobayos con sangre “antrácica” diluida a diferentes concentraciones (théodoridès, 1966), con lo que resaltó la importancia de la dosis infecciosa, aspecto aparentemente no estudiado por koch. la fitopatología ha debido generar nuevos conceptos para enriquecer y adaptar la versión original de los postulados de koch. en este sentido, bos (1981, 1976) dividió el proceso de diagnóstico de virus de plantas en “mandamientos” que van desde los “datos del paciente” (rango de hospedero, sintomatología, distribución e incidencia de la enfermedad) hasta la etiología (inoculación o injertos en serie, persistencia de la infectividad en la savia, microscopía electrónica, propiedades fisicoquímicas), para luego contemplar cuatro postulados (bos, 1981): a) la asociación o concomitancia del virus con la enfermedad, b) su aislamiento de la planta enferma para separarlo de los contaminantes, multiplicarlo sobre una planta indicadora y conocer sus características físico-químicas, c) su inoculación en plantas sanas para reproducir la enfermedad y d) su reaislamiento de las plantas experimentales inoculadas. respecto de los fitonematodos, la demostración formal de su patogenicidad se hizo realidad tan solo a partir de la 113 segunda mitad del siglo pasado y, al parecer, el estudio de la asociación de pratylenchus en tabaco marcó esta nueva era y fue posible gracias al desarrollo del medio de cultivo de white, que permitía la obtención de poblaciones del nematodo bajo condiciones estériles (mountain, 2002) y, luego, por la producción de nematodos axénicos y su valoración pictórica de daños en plantas. ahora, el proceso probatorio de una nematosis se rige de cierto modo por los siguientes parámetros: a) observación clínica del problema, b) identificación y multiplicación de fitonematodos sobre plantas indicadoras sembradas en suelo esterilizado, c) pruebas de bioensayo, evaluación de daños y reaislamiento del nematodo. así, se abandona la antigua metodología que consistía en comparar la población de nematodos y el rendimiento de plantas en lotes tratados con nematicidas y en lotes no tratados (allen, 1960), aunque esta última fase se asimila a uno de los principios etiológicos de inglis (2007). finalmente, existen propuestas de “postulados” para el diagnóstico de patógenos “emergentes” como protozoos, fitoplasmas y bacterias rickettsioides. por ejemplo, para el protozoo flagelado phytomonas, dollet (1984) sugiere que su diagnóstico podría basarse en un cultivo puro del organismo, su introducción en insectos sanos y criados en el laboratorio y la inoculación final de los insectos infectados a plantas obtenidas de semillas. a su turno, la enfermedad de pierce y otras enfermedades causadas por rickettsias se diagnosticaron a partir de los criterios señalados por hopkins (1977) y, para los fitoplasmas, se recurre a las herramientas moleculares (lee et al., 1995). en efecto, la visión molecular ha tenido una fuerte acogida tanto en la fitopatología como en las disciplinas médicas (falcone, 1999; falkow, 2004; fredricks y relman, 1996; hall y lemoine, 1991) y ha sido adoptada para el diagnóstico de infinidades de patógenos de plantas, como pseudohongos del reino chromista (phytophthora, pythium), verdaderos hongos (mycosphaerella, fusarium, phaeoisariopsis, rhizoctonia), bacterias (ralstonia, erwinia), virus y nematodos (meloidogyne, radopholus, rotylenchulus). por ejemplo, morales y colaboradores (2001) establecieron una relación de identidad superior al 97% entre un potyvirus aislado de plantas de maracuyá y aislamientos del mosaico de la soya (smv) y, de acuerdo con el diagnóstico molecular realizado por ángel et al. (2001), existen dos razas del virus del síndrome de la hoja amarilla de la caña de azúcar en colombia. en resumen, el diagrama de flujo general para una versión molecular de los postulados de koch contemplaría los siguientes pasos: a) extracción del ácido nucléico del patógeno de hospederos enfermos, mas no de los sanos, b) su amplificación, clonación y secuenciación, c) pruebas de patogenicidad sobre hospederos sanos y evaluación con base en la ausencia o poca presencia de las copias de las secuencias del ácido nucléico del presunto patógeno o disminución de las copias de la secuencia de este patógeno en los hospederos infectados y tratados (fredricks y relman, 1996). es útil para el diagnóstico de patógenos con gran diversidad morfológica y genética o que producen síntomas idénticos, pero se debilita cuando la taxonomía se basa en numerosos marcadores fenotípicos estables. no obstante el aporte de estas técnicas, el estudio etiológico de las enfermedades infecciosas de las plantas no ha renunciado al uso de los métodos tradicionales basados en marcadores fenotípicos, histopatológicos, serológicos y ecológicos y, al contrario, propende hacia la complementariedad de los dos enfoques. la investigación de lee et al. (1995) ilustra a cabalidad lo beneficioso del uso de marcadores complementarios, y señala, entre otras, que no basta recopilar información sobre el genoma de un fitoplasma, si la supuesta relación de causalidad de que es responsable carece de sentido ecológico y si dicha relación no es creíble. los postulados de koch. esencia filosófica y vigencia koch se ciñó a los tipos de conocimiento llamados experimental o científico y crítico o reflexivo cuando mejoró los métodos de cultivo y de tinción bacteriana y cuando se apoyó en la microfotografía, amén de la defensa de sus postulados en el documento final de 1890. como lo expuso münch (2003), su contribución recae sobre dos pilares: uno experimental y otro hermenéutico-analítico. la fase experimental incluyó la recolección de materiales biológicos, el análisis estadístico del evento patológico y su manipulación en condiciones in vitro. la fase hermenéutica abarcó el análisis de la información en su contexto ecológico y social con el fin de extraer deducciones lógicas por analogía. entre líneas, definió la causa como una condición o un evento que produce efectos y, como lo analizó carter (1985), empleó dos reglas de la lógica durante la elaboración de sus postulados: la necesidad y la suficiencia. un factor x es suficiente para un evento a si su presencia asegura la ocurrencia del evento; y es necesario, si el evento a no ocurre en su ausencia. dicho de otro modo, una causa es necesaria si el efecto no sucede en su ausencia, y es suficiente si dicho efecto ocurre con su presencia estando o no presentes otros factores. esta combinación de criterios parece ser uno de sus mayores aciertos (carter, 1985). 2008 volcy: génesis y evolución de los postulados de koch y su relación con la fitopatología... 114 agron. colomb. 26(1) 2008 recientes investigaciones biomédicas reafirman la validez de dicho protocolo. para identificar el agente etiológico de la neumonía atípica o síndrome agudo respiratorio severo (sars), fouchier et al. (2003) aplicaron los criterios requeridos para el diagnosis de enfermedades virales propuestos por rivers hace más de seis décadas. así mismo y a pesar de las controversias, existen criterios análogos a los postulados de koch para afirmar que el vih es necesario y suficiente para desarrollar el sida (harden, 1992), incluso tales protocolos pueden ser útiles en el estudio de la relación de las toxinas ambientales y las enfermedades en humanos (fredricks y relman, 1996). en otras palabras, el método científico no es estático, evoluciona con el tiempo, descansa sobre principios hipotético-deductivos y permite la incorporación de novedosas herramientas tecnológicas, sin traicionar su esencia filosófica. conclusiones de la exposición anterior, se concluye que los más auténticos antepasados y embriones de los postulados de koch están integrados por seis experimentaciones que se iniciaron en 1687 con el estudio de la etiología de la sarna del cuero cabelludo del hombre, seguido de la investigación sobre la muerte del azafrán en 1728, del carbón hediondo del trigo en 1807, de la “muscardina” o “mal segno” del gusano de seda en 1834-1836, para finalizar con las pruebas aportadas en la década de 1860 acerca de la naturaleza fungosa del tizón tardío de la papa y de la causa bacteriana del ántrax. a pesar de su historia secular, dicha ley ha superado la prueba del tiempo por su esencia filosófica y su estabilidad conceptual y, por otro lado, debido a su relativa independencia, ha permitido la incorporación de nuevos marcadores y protocolos experimentales propios de cada disciplina, sin renunciar a sus principios filosóficos. literatura citada allen, m.w. 1960. nematicides: pp. 603-638. en: horsfall, j. g. y dimond, a.e. (eds). plant pathology, an advanced treatise. vol. 2. academic press, nueva york. ángel, j.c., f. ángel y j.i. victoria. 2001. diagnóstico molecular de razas de virus del síndrome de la hoja amarilla en caña de azúcar (scylv) en colombia. fitopatol. colomb. 25, 19-22. baker, k.f. 1971. fire blight of pome fruits: the genesis of the concept that bacteria can be pathogenic to plants. hilgardia 40, 603-633. barnes, d.s. 2000. historical perspectivas on the etiology of tuberculosis. microbes infect. 2, 431-440. bos, l. 1981. hundred years of koch´postulates and the history of etiology in plant virus research. neth. j. plant pathol. 87, 91-110. bos, l. 1976. problems and prospects in plant virus identification. eppo bulletin 6, 63-90. carter, k. c. 1985. koch’s postulates in relation to the work of jacob henle and edwin klebs. med. hist. 29, 353-374. cohen, h. 1953. the evolution of the concept of disease. proc. royal. soc. med. 48, 155-160. coury, c. 1967. the basic principles of medicine in the primitive mind. med. hist. 11, 111-127. delacy, m.e. y a.j. cain. 1995. a linnean thesis concerning contagium vivum: the “exanthemata viva” of john nyander and its place in contemporary thought. med. hist. 39, 159 185. delaporte, f. 1997. la novedad en patología. historia y sociedad 4, 69-85. doetsch, r. n. 1978. benjamin marten and his “new theory of consumptions”. microbiol. rev. 42, 521-528. doetsch, r. n. 1965. daniel drakes̀ s aetiological views. med. hist. 9, 365-373. doetsch, r. n. 1964. john crawford and his contribution to the doctrine of contagium vivum. bacteriol. rev. 28, 87-96. dollet, m. 1984. plant diseases caused by flagellate protozoa (phytomonas). annu. rev. phytopathol. 22, 115-132. drews, g. 2000. the roots of microbiology and the influence of ferdinand cohn on microbiology of the 19th century. fems microbiol. rev. 24, 225-249. duhamel du monceau, h. l. 1728. explication physique d`une maladie qui fait périr plusieurs plantes dans le gâtinais et particulièrement le safran. mem. acad. sci. math. phy. 4, 100-12. english, p.c. 1985. diphtheria and theories of infectious disease: centennial appreciation of the critical role of diphtheria in the history of medicine. pediatrics 76, 1-9. falcone, g. 1999. i postulate di koch: passato e presente. gimmoc 3, 177-184. falkow, s. 2004. molecular koch`s postulates applied to bacterial pathogenicity a personal recollection 15 years later. nat. rev. microbiol. 2, 67-72. feezer, l.w. 1921. theories concerning the causation of disease. am. j. public health 11, 908-912. fouchier, r.a.m., t. kuiken, m. schutten, g. van amerongen, g.j.j. van doornum, b.g. van den hoogen, m. peiris, w. lim, k. stöhr y a.d.m.e. osterhaus. 2003. koch´postulates fulfilled for sars virus. nature 423, 240. fredricks, d. n. y d. a. relman. 1996. sequence-based identification of microbial pathogens: a reconsideration of koch´postulates. clin. microbiol. rev. 9, 18-33. gradmann, c. 2004. a harmony of illusions: clinical and experimental testing of robert koch`s tuberculin 1890-1900-. stud. hist. phil. biol. & biomed. sci. 35, 465-481. grimes, d.j. 2006. koch`s postulatesthen and now. microbe 1, 223-228. gröschel, d.h.m. 1982. the etiology of tuberculosis: a tribute to robert koch on the occasion of the centenary of his discovery of the tubercle bacillus. asm news 48, 248-250. hall, p.a. y n.r. lemoine. 1991. koch´postulated revisited. j. pathol. 164, 283-284. halliday, s. 2002. commentary: dr john sutherland, vibrio cholerae and “predisposing causes”. int. j. epidemiol. 31, 912-914. harden, v.a. 1992. koch`s postulates and the etiology of aids: an historical perspective. hist. phil. life sci. 14, 249-269. 115 hawley, h.b. 2000. anthrax: blains upon man. antimicrob. infect. dis. newsl. 18, 65-71. hay ward, a.c. 1974. latent infections by bacteria. annu. rev. phytopathol. 14, 87-99. hopkins, d.l. 1977. diseases caused by leaf hopper-borne, rickettsialike bacteria. annu. rev. phytopathol. 17, 277-294. horsfall, j.g. y a.e. dimond. 1959. the diseased plant: pp. 117. en: horsfall, j.g. and dimond, a.e. (eds). plant pathology, an advanced treatise. vol i. academic press, nueva york. howard-jones, n. 1977. fracastoro and henle: a re-appraisal of their contribution to the concept of communicable diseases. med. hist. 21, 61-68. inglis, t.j.j. 2007. principia aetiologica: taking causality beyond koch ś postulates. j. med. microbiol. 56, 1419-1422. jannier, m. 1994. histoire du sarcopte de la gale. hist. sci. méd. 28. en: http://www.bium.univ-paris5.fr/sf hd/ecrits/sarcopte. htm. 06;. consulta: noviembre de 2005. kaufmann, s,h.e. 2003. a short history of robert koch ś fight against tuberculosis: those who do not remember the past are condemned to repeat it. tuberculosis 83, 86-90. keele, k.d. 1974. the sydenham boyle theory of morbific particules. med. hist. 18, 240-248. keitt, g.w. 1959. history of plant pathology: pp. 61-97. en: horsfall, j. g. y dimond, a.e. (eds.). plant pathology, an advanced treatise. vol i. academic press, nueva york. kelman, a. y p.d. peterson. 2002. contributions of plant scientists to the development of the germ theory of disease. microbes infection 4, 257-260. kennedy, b.w., k.d. widin e i.f. baker. 1979. bacteria as the cause of disease in plants: a historical perspective. asm news 45, 1-5. koch, r. 1876. the etiology of anthrax, based on the life history of bacillus anthracis. beiträge zur biologie der pflanzen 2(2), 277-310. en: http://ce.ecn.purdue.edu /~piwc /w3-history/ koch/koch-anthrax.html; consulta: julio de 2003. kübler, t. 2003. philippe ignace semmelweis, la vérité prématurée. la recherche 363, 44-47. lakhani, s.r. 1993. early clinical pathologists: robert koch (1843 1910). j. clin. pathol. 46, 596-598. large, e.c. 1940. the advance of the fungi. dover publications, nueva york. lee, i.-m., a. bertaccini, m. vibio y d.e. gundersen. 1995. detection of multiple phytoplasmas in perennial fruit trees with decline symptoms in italy. phytopathology 85, 5728-735. molgaard, c.a. y s.k. brodine. 1992. epidemiological concepts: pp. 95-105. en: lederberg, j. (ed.). encyclopedia of microbiology, vol 2. academic press, california. morales, f., i. lozano, c. muñoz, m. castaño, j. arroyave, f. varón, b. chávez y g. castillo. 2001. caracterización molecular de los virus que afectan al maracuyá (passiflora edulis sims) y otras pasifloras en colombia. fitopatol. colomb. 25, 99-102. mountain, w.b. 2002. historical concepts of pathogenicity by soil nematodes. nematol. newsl. 48 (3), 1-5. moura, r.m. 2002. relembrando anton de bary e sua obra fitopatológica. fitopatol. bras. 27, 337-343. münch, r. 2003. robert koch. microbes infect. 5, 69-74. nutton, v. 1983. the seeds of diseases: an explanation of contagion and infection from the greeks to the renaissance. med. hist. 27, 1-39. o‘bannon, j.h. y a.l. taylor. 1968. migratory endoparasitic nematodes reared on carrot disc. phytopathology 58, 385. orlob, g.b. 1973. ancient and medieval plant pathology. pflanzenschutz nachrichten bayer 26, 65-294. paulin, j.-p., m. ridé y j.-p. prunier. 2001. découverte des bactéries phytopathogènes il y a cent ans: controverses et polémiques transatlantiques. c.r. acad. sci. paris, sciences de la vie 324, 905-914. pirog, e. 2000. the paracelsus story. j. rel. psych. res. 23, 218222. porter, j. r. 1973. agostino bassi bicentennial (1773 1973). bacteriol. rev. 37, 284-288. puttemans, a. 1940. some data concerning the history of phytopathology in brasil and the first notices of diseased plants in the country. j. agric. univ. puerto rico 24, 77-107. quevedo, l. 2000. el tránsito desde la higiene hacia la salud pública en américa latina: pp. 18-76. en: memorias del curso itinerante la salud colectiva a las puertas del siglo xxi. universidad de antioquia-universidad nacional de colombia. vol. 1. medellín. ramos-e-silva, m. 1998. giovan cosimo bonomo (1663-1696): discoverer of the etiology of scabies. intl. j. dermatol. 37, 625-630. rapilly, f. 2001. champignons des plantes: les premiers agents pathogènes reconnus dans l`histoire des sciences. c. r. acad. sci. paris, sciences de la vie 324, 893 898. reynolds, e.s. 1918. two tomato diseases. phytopathology 8, 535542. rivers, t. m. 1937. viruses and koch postulates. j. bacteriol. 33, 1 12. scholthof, k-b. g. 2003. one foot in the furrow: linkages between agriculture, plant pathology, and public health. annu. rev. public health 24, 153-174. smith, g.d. 2002. commentary: behind the broad street pump: aetiology, epidemiology and prevention of cholera in mid-19th century britain. intl. j. epidemiol. 31, 920-932. stropnik, z.c. 2002. plencic (1705 1786): might we call him a microbiologist? fems circular 52, 7. summers, w.c. 2000. history of microbiology. en: encyclopedy of microbiology. academic press. en: http://info.med.yale. edu/therarad/summers/histmicro.pdf. 18 p; consulta: octubre de 2003. théodoridès, j. 1966. casimir davaine (1812-1882): a precursor of pasteur. med. hist. 10, 155-165. verhoeff, k. 1974. latent infections by fungi. annu. rev. phythopathol. 14, 99-110. wainwright, m. 2001. microbiology before pasteur. microbiol. today 28, 19-21. wainwright, m. 2003. an alternative view of the early history of microbiology. adv. appl. microbiol. 52, 333-355. 2008 volcy: génesis y evolución de los postulados de koch y su relación con la fitopatología... agronomía 24-2i.indd influencia del seudotallo de la planta madre cosechada sobre el crecimiento y producción del hijo de sucesión en banano (musa aaa simmonds) influence of the harvested mother plant pseudostem on follower sucker growth and yield in banana (musa aaa simmonds) carolina rodríguez1, gerardo cayón2 y john jairo mira3 resumen: se estudió el efecto de la altura de corte del seudotallo de la planta recién cosechada sobre el crecimiento y producción del siguiente ciclo de producción en plantas de banano cultivar gran enano. el experimento se realizó en la región de urabá (antioquia, colombia), en dos fincas comerciales de banano y durante dos épocas del año, con un mismo promedio de precipitación. los tratamientos comprendieron tres alturas de corte desde la superficie del suelo (2, 1,2 y 0 m) al momento de la cosecha de la planta madre. las alturas de corte de 2 y 1,2 m aumentaron la altura y el diámetro del seudotallo del hijo de sucesión y disminuyeron el tiempo hasta la floración, en comparación con los hijos de sucesión de las plantas madres a las que se les eliminó la totalidad del seudotallo. en las dos fincas, los hijos de sucesión de la altura de corte de 2 m incrementaron significativamente el peso del racimo, comparados con los hijos de sucesión sin seudotallo de la planta madre. la longitud y el calibre de los dedos no fueron afectados por los tratamientos. los resultados indican que existe una influencia del seudotallo de la planta madre cosechada sobre el hijo de sucesión. esto favorece el crecimiento temprano del hijo de sucesión, debido al suministro de reservas y agua por parte de esta estructura, lo que se refleja en el incremento del rendimiento. palabras claves adicionales: fisiología vegetal, crecimiento, producción, frutas, ciclos productivos abstract: a study was carried out to determine the effect on the cutting height of the recently harvested pseudostem over the growth and yield of grand naine banana plant from its follower sucker. the experiment was established in the urabá region (antioquia, colombia) using two commercial farms and during two seasons of the year, in which the same average precipitation rate was presented. treatments comprised three cutting heights from ground surface (2.0, 1.2 and 0 m) at the moment of mother plant harvest. the suckers that presented cutting heights of the 2 and 1.2 m, increased plant height, pseudostem diameter and decreased time to flowering compared with the mother plant suckers, whose pseudostem was totally eliminated. over the two farms, the suckers with a cutting height of 2 m increased significantly bunch weight compared to the mother plant suckers without a pseudostem. the length and caliber of the fingers were no affected by the treatments. results show that there is an influence of the harvested mother plant pseudostem over the follower sucker. this favores early sucker growth caused by reserves and water supplies from the part of this structure, which is reflected by an increase in yield. additional key words: plant physiology, growth, production, fruits, productivity cycles fecha de recepción: 21 de febrero de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: crodriguezg142@yahoo.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail:dgcayons@unal.edu.co 3 director, centro de investigaciones del banano (cenibanano) augura, carepa (colombia). e-mail: jmira@augura.com.co agronomía colombiana 24(2): 274-279, 2006 introducción el sistema foliar de la planta de banano está conformado por apéndice, limbos, seudopecíolos y vainas. el seudotallo de banano está formado por la unión apretada y enrollada de las vainas de las hojas, soportando en su interior el tallo aéreo que conduce la inflorescencia hacia el ápice. las vainas son circulares e inicialmente cubren por completo el tallo aéreo, pero, más tarde, los márgenes libres de las vainas son forzados a separarse rodríguez et al.: influencia del seudotallo... 2752006 por el crecimiento de nuevas hojas dentro del seudotallo (stover y simmonds, 1987). el seudotallo presenta estomas en una densidad muy baja (7-12 estomas· mm-2), comparado con las hojas (stover y simmonds, 1987). la función del tallo aéreo es proveer conexión vascular entre las hojas, las raíces y los frutos, soporte al sistema foliar, el tallo aéreo y la inflorescencia (stover y simmonds, 1987; belalcázar et al., 1991) y, además, sirve de reservorio de agua, carbohidratos y nutrimentos a la planta (simmonds, 1962). la práctica de destronque o eliminación del seudotallo de la planta madre recién cosechada está dirigida, principalmente, al manejo de plagas y enfermedades. el corte gradual permite que los restos del seudotallo sirvan como reserva de agua y minerales para los hijos de sucesión en desarrollo (hds), pero más tarde, al descomponerse, podrían actuar como atrayentes de plagas y enfermedades de importancia económica. si se hace una eliminación inmediata del seudotallo, aunque evita la incidencia de plagas y patógenos, se descarta la recirculación de agua y nutrimentos de la planta cosechada a los hijos del siguiente ciclo de producción (belalcázar et al., 1998). durante la época de verano, el seudotallo se convierte en un material de reserva de agua y nutrimentos, por lo que se acostumbra dejarlo a una altura determinada para que el hds lo aproveche. durante las primeras semanas después de la cosecha existe translocación significativa de minerales desde el seudotallo de la planta madre hacia los hds (turner y barkus, 1973; shanmugavelu y balakrishnan, 1980; daniels y o’farrel, 1987; wortman et al., 1994) y hay un incremento en el peso del racimo del segundo ciclo de producción cuando se aumenta la altura de corte del seudotallo de la planta madre (walmsley y twyford, 1968; araya y vargas, 2000). esto sugiere que el seudotallo de la planta madre, aun después de la cosecha, actúa como reservorio, apoyando el desarrollo de los hijos de sucesión hasta que adquieran su independencia fisiológica. el objetivo de este estudio fue establecer el efecto que ejerce la altura de corte del seudotallo de la planta madre cosechada sobre el crecimiento y producción hds en la unidad productiva. materiales y métodos el estudio se realizó entre agosto de 2004 y mayo de 2005, en dos fincas comerciales de banano (paraíso y arizona) ubicadas en la región del urabá antioqueño (30 msnm; pluviosidad promedio anual, 2.896 mm; evaporación, 1.303 mm; temperatura media anual, 27º c y humedad relativa, 87%), durante dos épocas climáticas contrastantes por precipitación: lluviosa, entre julio y noviembre, con un promedio de 1.430 mm en el período, y seca, de diciembre a marzo, con un promedio de 472 mm; situación históricamente normal en la región de urabá; sin embargo, durante este período experimental no se presentó ninguna situación marcada de sequía en toda la región (tabla 1), por lo que no fue posible hacer un análisis combinado entre las épocas climáticas. tabla 1. precipitación media durante el experimento en las fincas arizona (carepa, antioquia) y paraíso (currulao, antioquia). urabá antioqueño, agosto de 2004 a mayo de 2005. época precipitación (mm) finca arizona finca paraíso lluviosa (julio a noviembre) 768,9 393,4 seca (enero a abril) 758,0 310,5 la finca paraíso está ubicada en la zona norte de la región, en el sector de currulao (municipio de turbo, antioquia), que presenta condiciones de baja precipitación (2.323 mm anuales) y suelos arcillosos con ph 5,82. la fertilización del experimento se realizó de acuerdo con el plan convencional de fertilización de la plantación comercial, de ocho ciclos anuales de aplicación edáfica y tres ciclos anuales de fertilización foliar. la finca arizona se encuentra en carepa en la zona centro de la región, con precipitación promedia anual de 2.945 mm y suelos de textura arcillo-limosa y franco-arcillosa, bajos en p, k y zn y con fertilidad moderada; la fertilización en este predio es de nueve ciclos anuales y, adicionalmente, se realizan aplicaciones de materia orgánica incorporada. se utilizaron plantas de banano musa aaa, subgrupo cavendish, cultivar gran enano. en un lote de cada finca se escogieron plantas próximas a cosechar, de acuerdo con la cinta correspondiente y con hds de 1,50 m de altura mínima, y se aplicaron los tratamientos de destronque al momento de la cosecha de la planta madre. en la tabla 2 se presentan los tratamientos, que consistieron en tres alturas de corte del seudotallo consideradas a partir de la superficie del suelo. se utilizó el diseño experimental completamente al azar (dca), tres tratamientos y 15 repeticiones por tratamiento –cada planta se consideró como una repetición. 276 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana durante el crecimiento vegetativo del hds, cada 15 días y hasta la floración, se evaluaron las siguientes variables: altura; diámetro del seudotallo, medido a 1 m de la superficie del suelo; emisión foliar y porcentaje de plantas florecidas (bacoteadas). en la cosecha se evaluó: peso del racimo, número de manos, longitud y diámetro del dedo central de la segunda mano, merma –porcentaje de fruta rechazada que no cumple los parámetros de calidad– y ratio –número de cajas exportables por racimo–. los datos de cosecha fueron sometidos a análisis de varianza y se utilizó la prueba de tukey (p < 0,05) para la comparación de medias. los datos del crecimiento en altura y del diámetro del puyón se utilizaron para efectuar un análisis de regresión. resultados y discusión el experimento fue diseñado para ser evaluado durante dos épocas climáticas –lluviosa y seca– características de la región de urabá; sin embargo, por factores climáticos atípicos, durante el período experimental no hubo una sequía marcada. por esta razón, se determinó que las variables de crecimiento vegetativo de los hds no fueron afectadas durante las épocas evaluadas, debido al promedio similar de la precipitación registrada durante estas dos épocas (tabla 1), lo que permitió utilizar el total de las observaciones de cada finca para los promedios. las figuras 1 y 2 presentan las curvas de crecimiento en altura y diámetabla 2. tratamientos relativos a la altura de corte del seudotallo de la planta madre desde la superficie del suelo, al momento de la cosecha. musa aaa, cv. gran enano. tratamiento altura de corte del seudotallo (m) t1 2,0 t2 1,2 t3 0 figura 1. efecto de la altura de corte del seudotallo de la planta madre cosechada sobre el crecimiento del hijo de sucesión: a) finca arizona; b) finca paraíso. musa aaa, cv. gran enano. t1, corte a 2,0 m; t2, corte a 1,2 m y t3, corte a 0 m. tro del seudotallo del hds. los modelos de crecimiento se ajustaron a un modelo lineal creciente. en las dos fincas, durante todo el crecimiento los hds de los tratamientos t1 (altura de corte 2 m) y t2 (altura de corte 1,2 m) mostraron mayor altura y diámetro del seudotallo con respecto a los hds del t3 (altura de corte 0 m), lo que indica que la presencia del seudotallo de la planta madre cosechada contribuye al crecimiento de hds en la unidad productiva. rodríguez et al.: influencia del seudotallo... 2772006 el seudotallo. daniels y o’farrel (1987) indicaron que en plantas de banano existe translocación de nutrimentos de la planta madre recién cosechada hacia su respectivo hds. esta aseveración es confirmada por walmsley y twyford (1968), quienes indicaron que la práctica de mantener el seudotallo hasta su degradación completa después de ser cosechado el racimo contribuye a la nutrición del siguiente ciclo de producción. de acuerdo con esto, la eliminación total del seudotallo genera reducción en el crecimiento del hds y aumento del tiempo hasta la floración, por la pérdida de reservas que hubieran podido ser translocadas al siguiente ciclo. la emisión foliar presentó un promedio de dos hojas cada 15 d, lo que corresponde al valor registrado en la región de urabá durante la época lluviosa, indicando que la tasa de emisión de hojas no fue afectada por los tratamientos (figura 4). en ambas fincas, las plantas hds de los tratamientos t1 y t2 iniciaron su floración más temprano que las plantas hds del tratamiento t3 (figura 5). el tiempo transcurrido hasta la floración en los hds que conservaron el seudotallo de la planta madre fue menor que los hds a los que se les hizo un destronque inmediato (t3), debido tal vez a que esos hds presentaron mejor desarrollo en altura y grosor del seudotallo al momento de la cosecha de la planta madre. esto ocurre como consecuencia del suministro de nutrimentos y carbohidratos y la dependencia con su planta madre, lo que fue demostrado en figura 2. efecto de la altura de corte del seudotallo de la planta madre cosechada sobre el grosor del seudotallo del hijo de sucesión: a) finca arizona; b) finca paraíso. musa aaa, cv. gran enano. t1, corte a 2,0 m; t2, corte a 1,2 m y t3, corte a 0 m. al momento de la emisión de la inflorescencia, se registró el crecimiento final de los hds en altura de la planta y diámetro del seudotallo (figura 3) y se evidenció que los hds de los tratamientos que mantuvieron una porción del seudotallo de la planta madre presentaron altura y diámetro de la planta mayores que los puyones a los que se les eliminó la totalidad del seudotallo de la planta madre. la altura de corte de la planta madre al momento de la cosecha tiene un efecto directo sobre el crecimiento de la siguiente generación, debido a que existe una conexión entre el seudotallo de la planta madre y su hds, permitiendo la transferencia de nutrimentos presentes en estudios de translocación de 14c desde la planta madre hacia su hijo de sucesión (eckstein et al., 1995). en la tabla 3 se presentan los efectos de los tratamientos de destronque sobre los componentes del rendimiento del hds en cada tratamiento. en la finca arizona, el peso del racimo, el número de manos, la longitud del dedo y el ratio fueron significativamente superiores en los tratamientos que conservaron el seudotallo de la planta madre (t1 y t2). el diámetro del dedo y las pérdidas no fueron afectados por los tratamientos de destronque. en la finca paraíso, el peso del racimo, el número de manos y 278 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana figura 3. altura y diámetro del seudotallo del hijo de sucesión bajo diferentes alturas de corte del seudotallo de la planta madre. barras con la misma letra, en cada finca, no difieren significativamente, según la prueba de tukey (p < 0,05). musa aaa, cv. gran enano. figura 4. emisión de hojas del hijo de sucesión a través del tiempo en las fincas arizona y paraíso. musa aaa, cv. gran enano. t1, corte a 2,0 m; t2, corte a 1,2 m y t3, corte a 0 m. figura 5. efecto de la altura de corte del seudotallo de la planta recién cosechada sobre el porcentaje de plantas florecidas (bacoteadas) en las fincas arizona y paraíso. musa aaa, cv. gran enano. t1, corte a 2,0 m; t2, corte a 1,2 m y t3, corte a 0 m. rodríguez et al.: influencia del seudotallo... 2792006 el ratio presentaron diferencias significativas entre los hds que conservaron la mayor altura de corte del seudotallo de la planta madre (t1 y t2) y los hds con destronque inmediato del seudotallo de la planta madre (t3). la longitud y el diámetro del dedo no presentaron diferencias significativas entre los tratamientos. en las dos fincas se presentaron incrementos en el peso del racimo, número de manos y ratio –número de cajas exportables por racimo– cuando se aumentó la altura de corte del seudotallo de la planta madre. estos resultados coinciden con los de hasan et al. (2000), que demostraron un aumento en la cantidad de manos por racimo del hijo de sucesión cuando se mantuvo el seudotallo de la planta madre. este aumento en el peso del racimo de los hijos de sucesión confirma un efecto positivo en mantener el seudotallo de la planta madre después de ser cosechada, puesto que se obtienen hijos de sucesión más vigorosos y de altura mayor. daniels y o’farrel (1987) sostienen que el destronque no afecta el tamaño del fruto y que el aumento en el peso del racimo en los hijos de sucesión que conservan el seudotallo de la planta madre se debe al incremento en el número de dedos por racimo; además, indican que a mayor altura de corte del seudotallo de la planta madre al momento de la cosecha, se presentan los mayores rendimientos en los hijos de sucesión. se observó que el porcentaje de pérdidas por fruta rechazada fue mayor en el t3 (tabla 3), en el que los hds no tuvieron la influencia del seudotallo de la planta madre, aunque el alto coeficiente de variación no permita una conclusión acertada al respecto. es probable que algunos factores fitosanitarios y de manejo poscosecha hayan influenciado en mayor proporción la selección de la fruta que los mismos tratamientos de destronque. el ratio –medida del rendimiento exportable que depende de la calidad de la fruta del banano y de la productividad del cultivo– fue significativamente mayor en los hds que mantuvieron el seudotallo de la planta madre (t1 y t2), hecho relacionado directamente con el incremento en el peso del racimo mostrado por estos tratamientos en las dos fincas del experimento. los resultados indican una fuerte influencia del seudotallo de la planta madre sobre el hijo de sucesión, favoreciéndose el crecimiento temprano de éste por el suministro de reservas, lo que se refleja en el incremento de los rendimientos del segundo ciclo de producción del cultivo del banano. literatura citada araya, m. y a. vargas. 2000. efecto de la altura de corte del pseudotallo de la planta recién cosechada de banano (musa aaa, cv. gran enano) y de la altura de su hijo de sucesión sobre la producción. corbana 26(53), 35-46 belalcázar, s., g. cayón y m.i. arcila. 1998. manejo de plantaciones. pp. 237-246. en: seminario internacional sobre producción de plátano. armenia, colombia. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), universidad del quindío, comité de cafeteros del quindío y servicio nacional de aprendizaje (sena). belalcázar, s., j.a. valencia y j.e. lozada. 1991. la planta y el fruto. pp. 43-89. en: belalcázar, s. (ed.). el cultivo de plátano en el trópico. ica-inibap-ciid-comité de cafeteros del quindío. feriva. daniels, j. y p. o’farrel. 1987. effect of cutting height of the parent pseudostem on yield and time of production of the following sucker in banana. scientia hort. 31, 89-94. eckstein k., j.c. robinson y j. davie. 1995. physiological responses of banana (musa aaa, cavendish sub-group) in the subtropics. iii. gas exchanges, growth analysis and source-sink interaction over a complete crop cycle. j. hort. science 70(1), 169-180. hasan, m.a., b. mathew y p.k. chattopadhayay. 2000. efecto de manipulación poscosecha del pseudotallo progenitor sobre la productividad del banano en el primer ciclo de cultivo. infomusa 9(1), 35. shanmugavelu, k. y r. balakrishnan. 1980. growth and development of banano. nacional seminar on banana technology. tamil nadu agricultural university, india. pp. 67-72. simmonds, n. 1962. the evolution of the bananas. ed. john willey y sons inc., new york. 170 p. stover, r.h. y n.w. simmonds. 1987. bananas. 3rd edition. longman scientific & technical, london. 468 p. turner, w. y b. barkus. 1973. loss of mineral nutrients from banana pseudostems after harvest. tropical agric. 50(3), 229-233. walmsley, d. y i.t. twyford. 1968. the translocation of phosphorus within a stool of robusta bananas. tropical agric. 45(3), 229-233. wortman, c., e. karamura y c. gold. 1994. nutrient flows from harvested banana pseudostems. african crop sci. j. 2(2), 179-182. tabla 3. efecto de la altura de corte del seudotallo de la planta madre cosechada sobre la producción del hijo de sucesión (hds) de musa aaa, cv. gran enano. tratamiento peso racimo (kg) número manos longitud dedo (cm) diámetro dedo (cm) pérdidas (%) ratio finca arizona 1 29,2 a 7 a 24,9 a 3,6 26,7 0,9 a 2 27,2 a 7 a 24,3 a 3,6 27,3 0,9 a 3 22,8 b 6 b 23,2 b 3,5 37,4 0,6 b coeficiente de varianza (%) 23,7 16,1 5,4 19,5 37,1 11,9 f (tratamiento) 0,03 * 0,02 * 0,01 * 0,56 ns 0,6 ns 0,02 * finca paraíso 1 39,8 a 9 a 24,7 3,5 13,3 1,6 a 2 34,8 b 8 b 24,3 3,5 14,7 1,4 b 3 34,1 b 8 b 24,3 3,5 19,8 1,2 b coeficiente de varianza (%) 11,0 10,6 14,5 18,1 57,3 15,9 f (tratamiento) 0,0005 * 0,005 * 0,69 ns 0,92 ns 0,5 ns 0,02 * promedios con la misma letra no difieren significativamente según la prueba de tukey (p < 0,05). * prueba de f significativa (p < 0,01). ns: prueba de f no significativa. agronomía 21c.indd procesamiento de papa criolla precocida y congelada mediante la tecnica de congelacion individual (iqf), en seis genotipos promisorios de papa criolla (solanum phureja) processing of creole potatoes (s. phureja) trough individual quick freezing and precooking (iqf), of six promising genotypes jesús elías rivera velasco1 aníbal herrera arévalo2 luis ernesto rodríguez molano2 agronomía colombiana, 2003. 21 (1-2): 95-101 1 i n g e n i e r o a g r ó n o m o , u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a 2 p r o f e s o r e s a s o c i a d o s , u n i v e r s i d a d n a c i o n a l d e c o l o m b i a , f a c u l t a d d e a g r o n o m í a r e s u m e n se evaluó el comportamiento industrial de seis clones promisorios de papa criolla provenientes de hibridación interespecífica cultivados en tres localidades (soacha, duitama y mosquera) en los procesos de papa precocida y congelada iqf (individual quick freezing). como testigo se utilizó la variedad común yema de huevo o “clon 1”. las variables evaluadas fueron: peso seco, gravedad específica, rendimiento en el proceso, numero de ojos por tubérculo, profundidad de los ojos y tipo de piel. se encontró que la mayoría de las variables, a pesar de ser definidas por el genotipo, son afectadas por las condiciones ambientales. los tubérculos producidos en marengo, presentaron bajos contenidos de materia seca, característica apropiada para la elaboración de papa precocida. el clon 98-71.26, presentó alto potencial para ser procesado en forma precocida, debido a sus bajas pérdidas en precocción y sus características organolépticas similares al “clon 1”, adicionalmente presentó un alto valor heterótico para la variable rendimiento. en la papa precocida y congelada la ausencia de defectos, el aroma y sabor y el color de la piel son los atributos más importantes. la papa precocida conservó sus características organolépticas iniciales por mas de seis meses de almacenamiento. a partir de las exigencias de los consumidores en los diferentes productos se debe priorizar la búsqueda, por parte de los fitomejoradores, de los atributos de calidad necesarios para el proceso de precocción, entre estos se destacan: tubérculos redondos y pequeños, con ojos superficiales, piel lisa, color característico a la papa criolla y bajo contenido de materia seca. palabras claves: papa criolla, procesamiento industrial, papa precocida y congelada, análisis sensorial, materia seca, gravedad específica, evaluación de clones. s u m m a r y six promising hybrid clones of solanun phureja were tested in three colombian locations (experimental stations of icasan jorge, (soacha), at 3000 mosl, icasurbata, (duitama) at 2500 mosl, and un-marengo, (mosquera) at 2600 mosl). in addition to yield, they were evaluates for quality of precooking and freezing conditions for caning (individual quick freezing, iqf). the moss cultivated clone in the country cvr yema de huevo, (clone no. 1) was used as a comparative check. the factors studied on the tubers were dry weight, specific gravity, number of eyes, eyes depth, kind of peel and final total yield alter processing. it was found the most characters studied were not only affected by the genotype but also by the environmental conditions. the tubers from marengo soled low contents of dry matter which is better for precook potato treatment. the hybrid clone 98-71.26 presented higher yields for precooking, and the organoleptic characters were as good as the check variety yema de huevo, and in addition had heterosis for higher general yield, keeping its good organoleptic characters during six months in storage. the most important characters for the cooking and freezing potato treatments are the frigate and skin color. the most desirable characters for the consumer acceptance of new cultivar of s. phureja are round and small tubers (+/ 2-3cm), shallow eyes, smooth peel, and low contents of dry matter which prevents tuber disintegrations. key words: clones evaluation, precook and frozen potato, organleptic characters, dry matter, specific gravity. f e c h a d e r e c e p c i ó n 3 d e j u n i o d e 2 0 0 2 a c e p t a d o p a r a p u b l i c a c i ó n 2 5 d e m a r z o d e 2 0 0 3 agronomía colombiana 96 vol. 21 · nos. 1-2 i n t r o d u c c i o n el uso mundial de la papa está trasladando el mercado de papas frescas y como alimento para ganado, hacia los productos procesados tales como papas fritas (hojuelas), papas prefritas (a la francesa) y papas congeladas y deshidratadas. el procesamiento de la papa es el sector de más rápido crecimiento dentro de la economía mundial de este tubérculo, tendencia que puede ser vista en países como argentina, china, colombia y egipto (cip/fa, citado por moreno, 2000). la tendencia reciente en el procesamiento de la papa se concentra en productos deshidratados (harinas, hojuelas, gránulos, conglomerados, tajadas secas y otros productos congelados derivados de la papa), papa pelada, almidón, alcohol y papa precocida (estrada, 2000). la papa criolla es un cultivo alimenticio típico de las tierras altas de los andes, cuya calidad depende del microclima, altura, radicación solar y luminosidad de los ecosistemas donde se produce. un programa de exportación de papa amarilla, procesada, beneficiaría directamente a pequeños agricultores, generando un mercado para sus excedentes de producción e incrementándose de este modo la rentabilidad del producto al diversificar sus destinos (fano et al. 1988). a partir de a partir de 1994, durante la apertura económica colombiana, se inició la industrialización de este cultivo en las presentaciones de papa precocida y congelada, papa enlatada y papa envasada (porras, 2000). dentro de las ventajas que presenta para su industrialización están su ciclo vegetativo corto, bajos costos de producción (henao, 1998) y menor perdida de vitaminas durante su procesamiento (agricultura de las américas, 1995). la papa criolla común en el mercado, se caracteriza por presentar una alta diversidad genética, que impide estandarizar algunos procesos industriales, la ausencia de periodo de reposo del tubérculo, hace indispensable ofrecerla en fresco o en distintos grados de elaboración (del valle, 1994). otras desventajas que muestra la papa criolla para su industrialización son: la fluctuación de los precios, la escasa investigación a nivel agroindustrial, la susceptibilidad a la gota (p. infestans) y a las heladas (suárez, 2001). actualmente en colombia el cultivar yema de huevo “clon 1” es el único genéticamente homogéneo, que ha demostrado su alta calidad culinaria y aptitud para ser procesado en forma precocida congelada, pero no reúne las características para procesos industriales, como el enlatado o encurtido, por lo cual, se hace indispensable la generación de nuevos cultivares que reúnan las características de calidad procesable según el producto a elaborar (rodríguez y ñustez, 2002). la papa criolla precocida y congelada iqf, se considera como el principal producto procesado de este cultivo y se caracteriza por conservar las características de la papa en fresco (pineda, 1996). presenta un precio de 1.8 $us a 2.0 $us la libra, en los supermercados de miami y houston (estados unidos), y es muy apetecida por el nicho latino, especialmente por los andinos (león, 2001)3. sin embargo, este precio es muy superior a los us$ 0.6 que valen cinco libras de papa blanca americana; diferencia abismal que no se puede sustentar solo por la calidad, lo que hace necesario adoptar un conjunto de acciones de desarrollo tecnológico y generación de valor agregado que reduzcan los precios unitarios (fano et al. 1998). en papa la criolla la calidad externa la constituyen, la profundidad de los ojos, el color de la piel y la pulpa, la forma, el tamaño, el verdeamiento, los tubérculos deformados, los agujeros, el corazón hueco, las pudriciones, rajaduras por sequía en la producción (andrade, 2002). otros factores importantes en la calidad externa, son la clasificación de lis tubérculos en función del producto a elaborar; para la papa criolla precocida y congelada se debe utilizar tubérculos de 2.5 a 4.5 cm de diámetros (gómez y ramírez, 2000). dentro de las ventajas que presentan los productos iqf, son la fácil y rápida preparación, conservan el sabor, textura y valor nutritivo del producto fresco, ocasionan bajos desperdicios al no necesitar descongelarse del todo, no necesitan de preservantes para su conservación y gracias a los cambios dramáticos de temperatura se reduce de forma importante la presencia de microorganismos (infoagro.com. 2001). el objetivo de este trabajo fue evaluar la respuesta de seis genotipos híbridos avanzados, en el proceso de elaboración de papa precocida y congelada mediante la técnica iqf. m a t e r i a l e s y m e t o d o s se utilizaron tubérculos con diámetros de dos a cuatro centímetros de genotipos redondos amarillos provenientes de hibridación interespecífica del programa de mejoramiento genético de la universidad nacional de colombia (cuadro 1), seleccionados preliminarmente por gutiérrez y medina (2000), por su color, forma, profundidad de ojos y potencial de rendimiento de tubérculos. su cultivo se realizó en el centro de investigación marengo (mosquera, cundinamarca), y los centros experimentales icasan jorge (soacha, cundinamarca) e ica-surbata (duitama, boyacá). el manejo agronómico de los materiales fue el acostumbrado para un cultivo comercial. el procesamiento se realizó en las instalaciones de la planta de vegetales del instituto colombiano de tecnología de alimentos (icta) de la universidad nacional de colombia. la congelación iqf y almacenamiento de la papa precocida se efectuó en la empresa colfrigos s.a. 3 i n g e n i e r í a a g r ó n o m a , i n t e r e s a d a e n l a e x p o r t a c i ó n d e p a p a c r i o l l a p r e c o c i d a y c o n g e l a d a . c o n v e r s a c i ó n p e r s o n a l . rivera et al.: procesamiento de papa criolla precocida... 972003 descripción de los procesos de elaboración de cada material se seleccionaron diez kg. de tubérculos sanos. a estos se les realizó un lavado asperjando chorros de agua caliente a presión, al tiempo que se agitaban los tubérculos manualmente dentro de una canasta. después de este proceso se evidenciaron tubérculos con galerías y otros daños que no se habían detectado, por lo que hubo necesidad seleccionar por sanidad (figura 1). la precocción se realizó en agua caliente, utilizando una marmita abierta. para establecer el tiempo de precocido, se ejecutaron ensayos preliminares usando como indicador la prueba de la peroxidaza, prueba que consiste en adicionar una gota de solución de agua oxigenada y una de guayacol en una de las mitades del tubérculo. la presencia de manchas cafés o rojizas en una de las partes, indica que la enzima aún esta activa por lo que el proceso se debe extender por más tiempo, hasta lograr que éstas no aparezcan. cuadro 1. genealogía de los clones evaluados y su potencial productivo clon progenitores rendimiento (kg/ha)madre padre 98-70.17 s. gon (var. amarilla tumbay) x s. phu (var. clon 1)” 14.557 98-71.26 s. phu (var. clon 1) x s. gon (var. amarilla tumbay) 19.422 98-71.9 s. phu (var. clon 1) x s. gon (var. amarilla tumbay) 15.372 98-69.6 s. tub (var. parda pastusa) x s. phu (var. clon 1) 12.187 98-69.9 s. tub (var. parda pastusa) x s. phu (var. clon 1) 13.888 variedad yema de huevo “clon 1” selección clonal (2x = 2n = 24) 13.863 fuente: gutiérrez y medina, 2000. figura 1: flujo de procesos para la elaboración de la papa criolla precocida congelada iqf el enfriado se llevo a cabo, por inmersión en agua a cinco grados centígrados, por espacio de 20 minutos. para el escurrido se emplearon canastillas metálicas de acero inoxidable en donde permanecieron por 15 minutos y cuyo objeto fue eliminar el agua adherida a los tubérculos para evitar la formación de cristales de hielo dentro de la bolsa al momento de realizar la congelación iqf. en el empacado se emplearon bolsas de polietileno transparente calibre dos. previo a la congelación, se pasaron agronomía colombiana 98 vol. 21 · nos. 1-2 por un túnel de ventilación donde se acondicionaron a tres grados centígrados y posteriormente ingresaron al túnel iqf. este mecanismo consta de ventiladores que emiten aire forzado a –30 ºc, el cual evita que las piezas individuales se peguen; adicionalmente, la banda del túnel produce vibración que ayuda a romper cualquier unión entre las piezas. finalmente los tubérculos precocidos congelados permanecieron en almacenamiento por un periodo de cinco meses en un cuarto frío con temperaturas de – 18 a 22 ºc. se realizó un análisis sensorial para determinar el comportamiento de las características organolépticas de los clones precocidos. para ello se efectuaron pruebas periódicas por espacio de cinco meses empleando ocho jueces previamente instruidos y cuya metodología se explica en rivera (2002). variables evaluadas se calculó el peso seco y la gravedad especifica de cada material, tomando seis tubérculos al azar. el peso seco se determinó, secando las muestras en un horno a temperatura de 105 ºc durante dos días. la gravedad específica se determinó por el método de peso en aire y peso en agua, propuesto por gould (1999). para determinar el rendimiento en precocción de la papa, se determinó en porcentaje de papas completas después del proceso, para el análisis estadístico se utilizaron tres repeticiones, como testigo se utilizó el “clon 1”. los datos se analizaron mediante un dca, con estructura factorial 3x6 (tres localidades y seis tratamientos o genotipos). para comparación de las medias se aplicó la prueba de tukey. también se calculó la velocidad de congelación en la papa precocida durante el paso por el túnel de congelación iqf. para esto se colocó una termocupla en el interior del tubérculo y otra en la superficie de este, que midieron la temperatura cada minuto. a los datos obtenidos se les aplicó formula: v= diámetro papa/2t, en donde t es el tiempo necesario para llevar la papa desde cero ºc hasta 10 ºc por debajo del punto de inicio de la congelación (guzmán y segura 1991). cuadro 2: cuadrados medios para el rendimiento de los clones después de la precocción. fuente de variación g.l ms cv r2 localidad (a) 2 1120.41 ** 9.91 88.74 clon (b) 5 215.514 ** a*b 10 60.1677 * error 36 13.8146 nota: gl, grados de libertad; ms, materia seca; cv, coeficiente de variación; r, coeficiente de determinación. **, significativo al 1%. figura 2: comportamiento de los clones y localidades después de la precocción. p < 0.05 rivera et al.: procesamiento de papa criolla precocida... 992003 r e s u l t a d o s y d i s c u s i o n rendimiento durante la precocción se encontró que la inactivación de la enzima peroxidaza en las papas precocidas depende del diámetro del tubérculo. los tubérculos de surbata y marengo que en promedio fueron los más grandes, se precocieron a los 18 minutos, mientras que los provenientes de san jorge, por ser más pequeños, fue a los 16 minutos. la respuesta de los materiales a la precocción, presentó diferencias altamente significativas entre clones, localidades y su interacción (cuadro 2). los clones 9898-71.26 y 98-70.17 presentaron pérdidas menores al testigo “clon 1”, mientras que el clon 98-69.9 presentó el mayor porcentaje de tubérculos abiertos en las tres localidades debido posiblemente a su alto contenido de materia seca. la interacción clon por localidad (grafico 5), indica que el rendimiento de los clones fue diferente en cada localidad. sin embargo esto se atribuye posiblemente a un diferencial de humedad de las muestras al realizar el pesado. la prueba de comparación de medias, indica que el rendimiento en precocción presenta diferencias altamente significativas entre localidades. la localidad marengo presentó el rendimiento más alto, debido a su menor contenido de materia seca, esto es corroborado por el coeficiente de correlación negativo hallado entre las dos variables (r = 0.624), el cual indica que a medida que aumenta el nivel de materia seca en la papa, se produce mayor desintegración de la misma, en el momento de la precocción. además, se encontró que los clones provenientes de la localidad marengo son más aptos para el proceso de enlatado, ya que el proceso térmico requiere una etapa de esterilización a 120 ºc por espacio de 15 a 20 minutos, el cual afecta la ruptura de los tubérculos con alto contenido de materia seca. también se observó que los tubérculos de mayor diámetro se abren con mayor frecuencia, lo que puede ser la explicación de las mayores pérdidas ocurridas en el clon 98-69.9. una explicación morfológica sería que los tubérculos grandes presentan una epidermis más delgada que los pequeños, constituida por células grandes y delgadas, que son más susceptibles a la ruptura durante el proceso térmico. una alternativa para disminuir la ruptura de los tubérculos en el proceso de precocción consiste en sumergir los tubérculos en agua con cloruro de calcio (cacl2), además este mejora considerablemente la textura de la papa precocida (rubiano y reina 2002). también se puede optar por aumentar la dosis de calcio en la fertilización, nutriente que le da más resistencia a la epidermis y evita la presencia de corazón negro en los tubérculos grandes (calderón y rojas 1996). proceso de congelación iqf la velocidad de congelación obtenida, durante el paso de la papa precocida por el túnel de congelación iqf, fue de 0.74 (cm/h), valor que se encuentra dentro la congelación rápida, por ser mayor de 0.5 cm/h. en la figura 3 se puede observar el comportamiento de la temperatura, en el túnel de congelación, durante los primeros 50 minutos para la superficie de la papa y el del centro de esta. la temperatura de la superficie de la papa descendió de 20 ºc a cero ºc en los primeros 2.5 minutos, necesitando 35 minutos para que se produzca su congelación. figura 3: comportamiento de la temperatura del túnel iqf y la interna de la papa, durante los primeros 50 minutos de congelacion rápida agronomía colombiana 100 vol. 21 · nos. 1-2 después de la congelación, se observaron cristales de hielo en la mayoria de las bolsas de papa precocida, lo que indica que el tiempo de enfriado y escurrido no fue suficiente para eliminar el vapor de agua emitido por la papa despues de la precocción. por lo que se sugiere retirar toda el agua superficial mediante un túnel de secado y luego efectuar la congelación iqf. este procedimiento mejora la apariencia del producto y facilita el proceso de manipulación durante el empacado. considerando las apreciaciones de pino (1995) y ranken (1993), sobre la perdida de nutrientes que ocasiona la precocción con agua y las ventajas que ofrece el vapor vivo, el proceso ajustado para la elaboración de papa precocida y congelado iqf, contemplaría las siguientes etapas: recepción y pesado, selección, lavado, selección por sanidad, pesado, precocido (vapor vivo), enfriado, escurrido, preenfriado, congelación iqf, empacado y almacenamiento. como conclusiones de este trabajo se puede decir que la mayoría de las variables, a pesar de ser definidas por el genotipo, se ven afectadas por las condiciones ambientales. marengo, por presentar tubérculos con bajos contenidos de materia seca, resultó la localidad más apropiada para producir tubérculos destinados a la elaboración de papa precocida. el clon 98-71.26, presenta alto potencial para ser procesado en forma de encurtido o papa precocida, debido a las bajas pérdidas en precocción y características organolépticas similares a la variedad yema de huevo “clon 1”. de acuerdo al producto que se quiere elaborar, se debe buscar el mejor ambiente para sembrar. para consumo fresco o elaborar productos deshidratados se recomienda sembrar en zonas altas y de buena luminosidad, de tal manera que se produzcan tubérculos de tamaño grande y alto contenido de materia seca. en cambio si se quiere obtener papa para encurtir o precocer, se recomiendan zonas de baja altitud, suelos livianos, alta luminosidad, humedad constante que favorezcan bajos contenidos de materia seca en el tubérculo, condición que reduce las perdidas en precocción. para el proceso de elaboración de papa precocida se recomienda realizar la congelación iqf antes de empacar el producto y efectuar la precocción en un escaldador de vapor vivo para conservar mejor cualidades nutricionales de la papa criolla. adicionalmente se deben buscar alternativas para la utilización de los tubérculos que sobren en el proceso de elaboración de la papa precocida y congelada o los encurtidos, ya que las pérdidas son altas (30 a 40 %). realizar ensayos en campo, adecuando dosis de fertilización con el fin de disminuir los contenidos de materia seca en tubérculo y así evitar la ruptura de los tubérculos en el proceso de precocción. también se recomienda estudiar las dosis de cloruro de calcio aplicada en el agua de inmersión para fortalecer la epidermis de los tubérculos antes de someterlos a la precocción. b i b l i o g r a f i a agricultura de las americas, 1995. a fritar más papa. edición no. 229. año 25: 20-23. colombia. bonierbale, m. 2001. estrategias y desafíos para el mejoramiento de papa para procesamiento. centro internacional de la papa. lima peru; (on-line): http://www.redepapa.org/boletindieciseis.html borruey a., cotrina f., mula j., vega c. en: pascualena j. ritter e. (ed.) (2000) calidad industrial y culinaria de las variedades de patata por. libro de actas del congreso iberoamericano de investigación y desarrollo en patata. patata 2000. 3-6 de julio, vitoria-gasteiz, españa. patata. (on-line): http://www.redepapa.org/ culinaria.pdf. bradshaw j. e y mackay g.r. 1994. potato genetics. cab international. cambridge. calderon y rojas (1995). diseño de proceso y especificaciones de equipos para la obtención de papa criolla precocida y congelada. tesis de grado (ingeniero químico). universidad nacional de colombia. bogotá. del valle a. 1994. papa amarilla yema de huevo o papa criolla colombiana. revista papa, no. 10. bogotá. estrada r. n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. cip, ipgri, pracipa, ibta, proinpa, cosude y el cid. fano, h. carmona, g. ordinola, m. y scott, g. 1998. experiencias de exportación de la papa amarilla peruana. cip. lima-perú gould w. a. 1999. potato processing, and technology. cti publications, inc. oakway road, timonium, maryland, usa. guerra l.p. 1989. análisis de algunos componentes químicos y tecnológicos relacionados con la calidad de la papa (solanum tuberosum, l.). instituto nacional de ciencias agrícolas (inca). la habana cuba. boletin no.5. gutierrez b.a. y medina r.j. 2000. ensayos preliminares de rendimiento en veintiséis clones f1 provenientes de hibridación ínter específica en papa. tesis de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. guzman y segura, 1991. introducción a la tecnología de alimentos. unisur, bogotá henna l. c., 1998. estudio de factibilidad para el montaje de una planta productora de puré deshidratado de papa criolla “solanum phureja” en santa fe de bogota. tesis de grado, facultad de ingeniería de alimentos. universidad agraria. infoagro.com, 2001. la congelación iqf en los alimentos. on line: www.infoagro.com leon, y. 2001. conversación personal. monroy l. p. y reynales sd. 2001. evaluación de variables agronómicas y fisiológicas de mejoramiento de papas diploides en dos localidades de cundinamarca. tesis de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. rivera et al.: procesamiento de papa criolla precocida... 1012003 moreno j.d. 2000. calidad de la papa para usos industriales. en: papas colombianas 2000, con el mejor entorno ambiental, 2 edición. pag 44 –47. pineda, r. 1996. perspectivas para el desarrollo agroindustrial del cultivo de papa en colombia. en: revista papas colombianas. revista papa n° 13, fedepapa. pag. 6 y 8. pino m. 1995. proceso de industrialización de la papa criolla precosida congelada revista papa no. 13. fedepapa, bogotá. porras, p. 2000. guía para papa criolla. clon 1 fedepapa. en: papas colombianas 2000 con el mejor entorno ambiental, 2 edición. pag. 44 – 47. ranken m.d. 1993. manual de la industria de los alimentos. ed. acribias, s.a zaragosa, españa. restrepo, p. 2001. conversación personal. rodriguez, l.e. 2002. conversación personal. rodriguez, l.e. 2002. evaluación del potencial de rendimiento y aptitud para procesamiento industrial en clones avanzados de papa criolla en tres localidades de antioquia. universidad nacional de colombia cevipapa, bogotá. rubiano b. s. y reina n. 2002. diseño de una linea de producion de papa criolla (solanum phureja juz, et buk) empacada al vacio. tesis de grado, facultad de ingenieria de alimentos, universidad agragria de colombia. bogota. suarez, c. m. 2001. evaluación de la calidad industrial de 50 accesiones de papa criolla (solanum phureja) de la colección central de colombiana. tesis de grado, facultada de ciencias técnicas de ingeniería de alimentos; universidad incca de colombia, bogotá. capitulo iv uso de la compatibilidad vegetativa en la identificacion de las razas fisiologicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi xiomara sinisterra 1, gregorio medina2 y germán arbeláez3 introduccion la propagación eminentemente asexual de los hongos imperfectos, entre los cuales se encuentra fusarlum oxysporum f.sp. dianthi, les permite una rápida adaptación a un ambiente cambiante; por esta razón, se puede esperar una población del patógeno en la cual puede existir una gran variación y, sólo, se necesita una presión de selección determinada para aumentar o disminuir sus frecuencias génicas (van der plank, 1982). una de las mayores fuentes de variación la constituye el ciclo parasexual, en el cual ocurre la fusión de micelio y de núcleos provenientes de aislamientos diferentes, originándose un micelio heterocarionte; dicha compatibilidad o complementación vegetativa puede ocurrir dentro o entre razas o formas especiales preexistentes, con la consecuente aparición de variantes patogénicas. la compatibilidad vegetativa ha sido usada para establecer la variabilidad genética existente en los hongos imperfectos, encontrándose que los aislamientos compatibles, con capacidad de anastomosarse y formar heterocariontes estables, son similares en caracterlsticas, como el tamaño de la colonia, la producción de antibióticos, los patrones de isoenzimas y la virulencia (anagnostakis, 1982; leach y yoder, 1983; bosland y williams, 1987; katan et al, 1989). mediante el uso de mutantes del hongo que no utilizan nitratos como fuente de nitrógeno (mutantes nit), puhana (1985) estableció una técnica para determinar la relación existente entre distintos aislamientos de fusarium, permitiendo que ocurra la complementación sobre un medio de cultivo rníní, microbiologa, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa14490, santafé de bogotá, d.c. , laboratorista, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá, d.c. , profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá, d.c. 28 mo, el cual contiene nitrato de sodio como única fuente de nitrógeno; la aparición de micelio tipo "salvaje" en el punto de contacto entre los aislamientos se considera como reacción positiva. con esta metodologla, puhana (1985) demostró que aislamientos que pertenecen a diferentes formas especiales de fusarlum oxysporum pueden clasificarse en grupos de compatibilidad diferentes que contienen los genes que determinan la compatibilidad vegetativa y los genes que condicionan la patogenicidad. probablemente dichos genes quedaron fijados en el mismo grupo de ligamento a través de la evolución, originando grupos de compatibilidad vegetativa caracterizados por una virulencia especifica. el análisis de los grupos decompatibilidad vegetativa se ha usado para la caracterización de aislamientos no patogénicos de fusarlum oxysporum, pudiendo comprobarse que estos aislamientos pertenecen a grupos de compatibilidad diferentes de los aislamientos patogénicos de fusarium oxysporum (corren y puhana, 1986a; katan et al, 1989; wright et al, 1992). además, la compatibilidad vegetativa se ha utifizado para caracterizar razas de algunas formas especiales de fusarium oxysporum, tales como f. oxysporum f.sp. dianthi (katan et al, 1989), f. oxysporum f.sp. apii (corren et al, 1986b), f. oxysporum f.sp. conglutinans (bosland y williams, 1987), f. oxysporum f.sp. vasinfectum (katan y katan, 1988), f. oxysporum f.sp. iycopersici (ellas y schneider, 1988), f. oxysporum f.sp. cubense (ploetzycorren, 1988), f. oxysporumf.sp. me/onis (jacobson y gordon, 1988), f. oxysporum f.sp. asparag (elmer y stefens, 1989) y fusarium sección "elegans" (baayen y kleijn, 1989). en estudios sobre la ecofisiologla y la dinámica de las poblaciones de los aislamientos patogénicos y no patogénicos de fusarium oxysporum, se han usado la compatibilidad vegetativa y los grupos de compatibilidad como marcadores genéticos naturales (corren y puhalla, 1986a; katan et al, 1989). para la caracterización y la identificación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, se han utilizado métodos tales como las pruebas de patogenicidad sobre variedades diferenciales (garibaldi, 1983), la determinación de patrones de isoenzimas (belalcazar, 1984), el estudio de las caracterlsticas morfológicas y de la tasa de crecimiento micelial (correll st al, 1986b) y el polimorfismo de la longitud de fragmentos de dna (manicon et al, 1987; kristler et al, 1991). sin embargo, los estudios de compatibilidad vegetativa son de fácil ejecución, ya que no necesitan equipos especializados para su realización, ni reactivos demasiado costosos y no requieren mucho espacio, ni se ven afectados por condiciones ambientales y se pueden obtener resultados en corto tiempo. el objetivo de este estudio fue la determinación de los grupos de compatibilidad vegetativade fusarium oxysporum f.sp. dianthi como criterio para su utilización en la identificación de las diferentes razas de dicho patógeno. materiales y metodos para el ensayo se utilizaron 60 aislamientos de f. oxysporum f. sp. dianthi, colectados en diferentes cultivos de clavel ubicados en la sabana de bogotá . por cevallos et al (1990) y 14 aislamientos provenientes de estados unidos, holanda e italia; igualmente, se utilizaron tres aislamientos no patógenos de f. oxysporum. cada uno de estos aislamientos se cultivó en el medio papa-dextrosaagar(pda)yse incubó a 24°c durante5dlas, antes de iniciar las pruebas de compatibilidad vegetativa. obtención de mutantes que no utilizan nitratos (nit). de cada uno de los aislamientos se tomaron discos de 0,5 cm de diámetro, los cuales fueron transferidos a cajas de petri con pda suplementado con clorato de potasio, en concentraciones de 1,5; 3,0; 5,0; 7,oy9,0% yseincubaron a24°c por siete dlas. posteriormente, se escogieron, como mutantes, las colonias de rápido desarrollo, cuyo micelio era poco denso y presentaba un crecimiento totalmente pegado a la superficie del agar. de cada aislamiento, se obtuvieron por lo menos dos mutantes. pruebas de compatibilidad vegetativa. inicialmente, se determinó la autocompatibilidad permitiendo el contacto entre el micelio en crecimiento y, de cada pareja de mutantes sobre un medio mlnimo para fusarium (mmf); este medio es rico en sales (na2n03 2 gil; kh2po, 1 gil; mgso,.7h20 0,5 gil), ytiene nitrato de sodio como única fuente de nitrógeno. la aparición de micelio tipo "salvaje" en el punto de unión del micelio se consideró como reacción positiva; lareacción negativa consistió en el cese de crecimiento del micelio en el punto de contacto de los aislamientos. para determinar la complementaridad entre los diferentes aislamientos del hongo, una pareja de mutantes autocompatibles y un mutante proveniente de otro aislamiento se cultivaron en una caja de petri sobre el medio mlnimo para fussrium y se incubaron a 24 ·c; las lecturas se hicieron a los 7 y a los 14 dlas. resultados la menor concentración de clorato de potasio de la cual se pudieron obtener mutantes de todos los aislamientos de f. oxysporum fue del 5 % y, a partir de los mutantes que se desarrollaron en dicha concentración, se obtuvieron aquéllos que se usaron en las pruebas de auto y heterocompatibilidad vegetativa. en la investigación se establecieron siete grupos de compatibilidad vegetativa (cuadro 4.1). en tres de esos grupos se colocaron los aislamientos extranjeros de la raza 2 y la mayorla de los aislamientos colombianos clasificados como raza 2 por cevallos et al (1990). los otros cuatro grupos de compatibilidad correspondieron a los aislamientos de las razas 1, 4 y 8 del patógeno. la mayorla de los aislamientos colombianos de la raza2 pertenecen a un solo grupo de compatibilidad (grupo 2001), mientras que el aislamiento 200-02, proveniente de holanda, y el aislamiento csu 2, proveniente de los estados unidos, ambos pertenecientes a la raza 2, correspondieron cada uno a un grupo de compatibilidad diferente. el aislamiento csu 2 fue el único que presentó el fenómeno de autoincompatibilidad, elcual consiste en laimposibilidad de obtener mutantes que puedan complementarse vegetativamente. los aislamientos no patogénicos c5csu, c14csu y 618-9 de fusarium oxysporum pertenecen al mismo grupo de compatibilidad que la mayorla de los aislamientos colombianos de la raza 2. los aislamientos 310 de italia, f-4 de holanda y los aislamientos colombianos 3, 4 y 93, identificados como de la raza 4 del patógeno, se clasificaron en un solo grupo de compatibilidad; además, a este grupo pertenecen los aislamientos 72,73,75 y79 de la raza 2. 29 cuadro 4.1. grupos de compatibilidad vegetativade fusal1um oxyspotllm f.sp. dlanthl. grupos de compatibilidad vegetativa raza fisiologica' aislamiento no. 1001 20012 aislamientos no patogénicos 2002 2003 4001 8001 9001 2 2 2 2 4 8 1 2 200-01 (holanda) 5,8,9,10,11,13,15,17,18,20,21,22,23, 24,25,26,28,32,33,34,37,38,41,43,44, 46,52,54,58,59,62,66,69,83,85,87,89, 90,95,97, 100 (colombia) 200-04 (holanda) cscsu (estados unidos) c14csu (estados unidos) 618-9 (holanda) 200-02 (holanda) csu-2 (estados unidos) 3, 4, 75, 79, 93 (colombia) 310 (italia) f4 (holanda) f8 (holanda) 8f1 (italia) f2 (italia) f8 (italia) . según pruebas de patogenicidad los aislamientos italianos que pertenecen a las razas 1, 2 y 8 se colocaron en otro grupo de compatibilidad. en pruebas realizadas con la variedad nora bario, bajo condiciones controladas en elinvernadero, dos mutantes y el heterocarionte formado en la prueba de autocompatibilidad del aislamiento colombiano 18, que pertenece a la raza 2, conservaron su patogenicidad. discusion la compatibilidad vegetativa ha probado ser una herramienta útil para la caracterización de la diversidad entre iosaislamientos defusariumoxysporum, como lo han demostrado correll y puhalla (1986a), correll et al (1987), katan et al (1989) y wrigth et al (1992). de esta manera, fue posible colocar en distintos grupos de compatibilidad vegetativa a los aislamientos colombianos y extranjeros de las razas 1, 2, 4 y 8, con excepción de los aislamientos italianos de las razas 1, 2 y 8 que pertenecen al mismo grupo de compatibilidad; ésto parece significar que existe un origen vegetativo común entre ellos, diferente del de los aislamientos holandeses, norteamericanos y colombianos que pertenecen a esas mismas razas. la presencia de los aislamientos no patogénicos 30 c5csu, c14csu y 618-9 de f. oxysporum en el grupo de compatibilidad 2001, junto con aislamientos patogénicos de f. oxysporum f.sp. dianthi, indica que estos aislamientos se originaron, posiblemente, por mutaciones de aislamientos de la raza 2, afectando los genes que gobiernan la patogenicidad y no a los genes que gobiernan la compatibilidad vegetativa. además, el aislamiento 618-9 mostró mayor patogenicidad y los aislamientos c5csu y c14csu fueron ligeramente patogénicos en los trabajos de rodrlguez et al (1992) y sánchez y rojas (1992). la existencia de varios grupos de compatibilidad vegetativa para-la raza 2, indica que existe una variabilidad adicional en esta raza, que, en este caso, es mayor que en las razas 1, 4 y 8, lo cual coincide con lo observado por arbeláez y calderón (1992); sin embargo, lacaracterización de una raza por esta metodologla tiene que englobar toda la variabilidad posible, representada en todos los grupos de compatibilidad que puedan establecerse entre aislamientos de diverso origen. la autoincompatibilidad presentada por el aislamiento csu-2 es un fenómeno que ya ha sido descrito por otros autores, como puhalla (1985), correll et al (1986a), bosland y williams (1987) y jacobson y gordon (1988), pero no se ha determinado su importancia ni su frecuencia a nivel de la población; se cree que este fenómeno resulta de la inhabilidad de un aislamiento para iniciar o completar la formación de l:ieterocariontes, debido a una doble mutación en algunos de los mutantes nit (papas, 1986). las pruebas de compatibilidad vegetativa junto con las pruebas de patogenicidad pueden proveer una valiosa información sobre la diversidad genética de las poblaciones naturales de f. oxysporum; además, la técnica de la compatibilidad vegetativa es potencialmente útil para el diagnóstico de razas a nivel de laboratorio, para la caracterización de aislamientos no patogénicos del hongo y como criterio para determinar el riesgo de su uso como agente de control biológico en términos de su capacidad de combinación. bibllografia 1. anagnostakis, s .l. genetic analyses of endothla parasillca: linkage data for four single genes and three vegetative compatibilily iypes. genetics 102: 25-28. 1982. 2. arbeláez, g. and o.l. calderón. determination ofthe physiological races of fusarlum oxysporum f.sp. dianthi on camation in colombia. acta horticulturae 307: 43-49. 1992. 3. baayen r.p. and j. kleijn. the elegansfusaria causing wilt diseases of camalion. 11. distinction of vegetative compatibilily groups. netherlands joumal of plant pathology 95: 185-194. 1989. 4. belalcazar, s. untersuchungen zur differenzierung verschiedener rassen und formaespeciales von fusarlumoxysporumund anderen fusarlu~ arten anhand der muster multipler esterase-formen nach eleldrophoretischer trennung. doldortitel these. institut fur pflanzen pathologie und pflanzen schultz der georgaugust universitat gollingen. gollingen. 1984. 5.bosland, p.w. and p.h. williams. an evaluation of fusarlum oxysporum from crucifers based on pathogenicily, isozyme polymorphism, vegetative compatibilily and geographical origen. canadian jornal of botany 65: 2067-2073. 1987. 6. cevallos, j.f., d. gonzález y g. arbeláez. determinación de las razas fisiológicas de fusarlumoxysporum f.sp. dianthi en clavel en la sabana de bogotá. agronomia colombiana. 7: 4~. 1990. 7. correll, j.c., j.e. puhalla, r.w. schneider and j.m. kraft. differenliating races of fusarlum oxysporum f.sp. plsl based on vegetative compatibilily. (abstr.) phytopathology 75: 1347.1985. 8. correll, j.c., j.e. puhalla and r.w. schneider. vegetative compatibilily groups among nonpathogenic root colonizing strains of fusarlumoxysporum. canadian joumal of botany 64: 2358-2361. 1986a. 9. correll, j.c., j.e. puhalla and r.w. schneider. identification of fusarlum oxysporum f.sp. apllon the basis of colony size, virulence and vegetative compatibilily. phytopathology 76: 396-400. 1986b. 10. correll, j.c., c.j.r. klittich and j.f. leslie. nitrate nonutilizing mutants of fusarlum oxysporum and their use in vegetative compatibility tests. phytopathology 77: 1640-1646. 1987. 11. elias, k.s. and r.w. schneider. lsozyme analysis of races and vegetative compatibililygroup& of fusarlum oxysporumf. sp.lycoperslcl and nonpathogenic strains of f. oxysporum. (abstr.) phytopathology 78: 1543. 1988. 12. elmer, w.h. and c.t. stephens. classification of fusarlum oxysporum f.sp. asparagl into vegetative compatible group&. phytopathology 79: 88-93. 1989. 13. garibaldi, a. resistenza di cultivar di garofano nei confronti di 0110 patotipi di fusarlum oxysporumf.sp. dlanthl (prill. et del) snyd. et hans. rivista della ortoflorofrutticoltura italiana 67: 261-270. 1983. 14. katan, t. and j. katan. vegetative-compatibilily grouping of fusarlum oxysporum f.sp. vaslnfectum from tissue and the rhizosphere of collon plants. phytopathology 78: 852-855.1988. 15. katan, t., e. hadar and j. katan. vegetative compatibilily of fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl from camation in israel. plant pathology 38: 376-381. 1989. 16. kistler, h.c., ea momol and u. benny. repetitive genomic sequences for determining relatedness among strains of fusarlum oxysporum. phytopathology 8: 331-336. 1991. 17. jacobson, d.j. and t .r. gordon. vegetative compatibilily and self-incompatibilily within fusarlumoxys~ rumf.sp. meionis. phytopathology 78: 668-672.1988. 18. leach, j. and o.c. voder. heterokaryon incompatibilily in the plant-pathogenic fungus cochllobolus heterostrophus. j. hered. 74: 149-152. 1983. 19. manieon, b.a., m. bar.joseph,a. rosner, h. vigodskyhaas and j.m. kotze. potential application of dna probes and restriction fragment length polymorphism in the taxonomy of the fusaria. phytopathology 77: 669-672.1987. 20. papas, k.e. heterokaryon incompatibilily in aspergilius flavus. mycologia 78: 98-101.1986. 21. ploetz, r.c. ans j.c. correll. vegetativecompatibilily among races of fusarlum oxysporum f.sp. cubense. plant disease 72: 325-328.1988. 22. puhalla, j.e. classification of strains of fusarlum oxysporum on the basis of vegetative compatibilily. canadian joumal of botany 63: 179-183. 1985. 23. rodriguez, j.c., p. rodriguez y g. arbeláez. control biológico del marchitamiento vascular del clavel miniatura ocasionado por fusarlum oxysporum f.sp. 31 d1antlll con aislamientos no palógenos de fusarlum oxysporom. agronomla colombiana 9: 19-29. 1992. 24. sánchez, j.l. y j. rojas. control del marchitamiento vascular ocasionado por fusarlum oxysporom f.sp. d1antlll en clavel estándar (dlantllus caryophyllus l.) con aislamientos no patógenos de fusarlumoxyspt> rumo tesis de grado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. 1992. 32 (.. ~. 25. van der plank, j.e. host-pathogen interactions in plant disease. academic press. new york. 1982. 26. wrigth, k.g., 1. pascoe, r. van heeswijck, d. guest and s. wimalajeewa. characterization of isolates of fusarlum oxysporumfrom camation in victoria. acta horticulturae 307: 65-72. 1992. agronomía 24-2i.indd resumen: en dos suelos contrastantes, andic eutrudepts (funza, cundinamarca) y typic hapludands (saboyá, boyacá), se evaluó la respuesta agronómica a la aplicación de manganeso de solanum tuberosum l. y pisum sativum l. en s. tuberosum se realizó la investigación en dos localidades, funza y saboyá, evaluando dosis de mn de 0,0; 3,0; 4,0; 6,0 kg· ha-1, respectivamente, aplicado en mezcla con el fertilizante npk en siembra; en saboyá se contó con un testigo sin aplicación de fertilizante. las variedades utilizadas en la investigación fueron ‘diacol capiro’ en funza y ‘parda pastusa’ en saboyá. en p. sativum la evaluación se llevó a cabo en la localidad de funza y se valoraron dosis de mn de 0,0; 2,5; 5,0; 10,0; 15,0 kg· ha-1 aplicadas en mezcla con el fertilizante recomendado npk. en todos los casos, se utilizó como fuente sulfato de mn granulado (microman, 20% mn). los ensayos estuvieron bajo un diseño de bloques completos al azar con tres réplicas. se observó una respuesta positiva en s. tuberosum bajo andic eutrudepts con dosis de mn de 5,0 a 6,0 kg· ha-1 y en typic hapludands con dosis de mn de 3,0 a 4,0 kg· ha-1, respuesta que provocó un incremento significativo del rendimiento entre 10% y 17%, con relación al tratamiento sin aplicación. en p. sativum la aplicación de mn generó incrementos altamente significativos en el rendimiento, favorables a dosis de mn de 2,5 a 3,0 kg· ha-1. esta investigación es extrapolable a unidades de suelos con características similares y demuestra que existen factores nutricionales pasivos que pueden disminuir la brecha en el potencial de rendimiento. palabras claves adicionales: fertilización, dosis, micronutrientes, ‘diacol capiro’, ‘parda pastusa’ abstract: in two contrast soils, andic eutrudepts (funza, cundinamarca) and typic hapludands (saboyá, boyacá), the agronomic response of potatoes (solanum tuberosum l.) and pea (pisum sativum l.) to the application of manganese was evaluated. in s. tuberosum, the investigation was made in two localities, funza and saboyá, evaluating mn doses of 0.0, 3.0, 4.0, or 6.0 kg· ha-1, respectively, applied in mixture with npk fertilizer. additionally, in saboyá, a control treatment had no fertilizer applied. the varieties used in the investigation were ‘diacol capiro’ (funza) and ‘parda pastusa’ (saboyá). in p. sativum, the evaluation was carried out in the locality of funza, and the doses of mn were 0.0, 2.5, 5.0, 10.0, or 15.0 kg· ha-1 applied in mixture with recommended fertilizer npk. in all cases, granulated manganese sulphate was used as a source of mn (microman; 20% mn). the experiments were arranged in a random complete block design with three replicates. the application of mn from 5.0 up to 6.0 kg· ha-1 in s. tuberosum in andic eutrudepts and from 3.0 up to 4.0 kg· ha-1 mn in typic hapludands increased yield on 10% and 17%, respectively, compared to the control without application. in p. sativum, the application of mn caused highly significant increases in yield, favourable to mn dose between 2.5 and 3.0 kg· ha-1. this investigation may be extrapolated to soil units with similar characteristics and show that passive nutritious factors could increase yield potential. additional key words: fertilization, dose, micronutrients, ‘diacol capiro’, ‘parda pastusa’ el manganeso como factor positivo en la producción de papa (solanum tuberosum l.) y arveja (pisum sativum l.) en suelos del altiplano cundiboyacense manganese as a positive factor in the potato (solanum tuberosum l.) and pea (pisum sativum l.) production in soils of cundiboyacense high plain manuel iván gómez1, miguel ángel lópez2 y yenny carolina cifuentes3 fecha de recepción: 09 de julio de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 director de investigación, microfertisa sa, bogotá. e-mail: migomez@microfertisa.com.co 2 investigador asistente, microfertisa sa, bogotá. e-mail: mlopez@microfertisa.com.co 3 investigadora asistente, microfertisa sa, bogotá. e-mail: ycifuentes@microfertisa.com.co agronomía colombiana 24(2): 340-347, 2006 gómez et al.: el manganeso como factor positivo... 3412006 introducción el manganeso (mn) en la corteza terrestre se encuentra en forma de óxidos, carbonatos y silicatos. su contenido total en el suelo generalmente varía entre 200 y 3.000 mg· kg-1 y se puede encontrar en forma divalente, trivalente o tetravalente. sin embargo, las formas más oxidadas son menos asimilables para las plantas. para la nutrición vegetal la forma más importante es mn2+, catión divalente que en condiciones ácidas es adsorbido por minerales arcillosos, mientras que en presencia de elevados contenidos de materia orgánica forma complejos orgánicos (loué, 1988). el mn se considera inmóvil dentro de la planta (floema) y su disponibilidad para los cultivos está influenciada por los factores del suelo que intervienen en el proceso de oxidorreducción, particularmente el ph, el contenido de materia orgánica, el estado hídrico del suelo y la actividad microbiana. su disponibilidad es más elevada en los suelos ácidos debido a la solubilización de los compuestos que contienen mn. a medida que aumenta el valor de ph se reduce su disponibilidad, ya que por cada aumento en una unidad de ph la concentración de este nutriente se reduce 100 veces; de esta manera en suelos de alta saturación catiónica puede existir mayor sensibilidad a la deficiencia (fageria et al., 2002; loué, 1988). los contenidos altos de materia orgánica pueden ocasionar deficiencias, por la formación de complejos mn-materia orgánica. bajo condiciones ácuicas, la oxido-reducción incrementa la disponibilidad de mn y en algunos casos, la toxicidad, siempre y cuando el contenido nativo edáfico sea adecuado. adicionalmente, puede presentarse un antagonismo entre el hierro y el manganeso (fageria et al., 2002). este catión se encuentra involucrado en procesos de activación de las enzimas fosfotransferasa, dehidrogenasas y fosfomutasas. interviene en la síntesis de clorofila y en sistemas de oxido-reducción del proceso de fotosíntesis. el mn es esencial en el proceso de respiración, la síntesis de proteínas, el metabolismo de nitrógeno (fase inicial de la reducción de nitratos) y azúcares. plantas con contenidos adecuados de este elemento tienden a presentar una mayor fotosíntesis neta (salisbury y ross, 1994; marschner, 1995). cuando ocurre deficiencia de mn en la planta, los contenidos de lípidos del cloroplasto disminuyen, lo que puede ser explicado por el papel desempeñado por el mn en la biosíntesis de ácidos grasos, carotenoides y compuestos relacionados (marschner, 1995). según loué (1988) y fageria et al. (2002), las principales condiciones del medio que favorecen la deficiencia del mn son: suelos orgánicos ricos en materia orgánica, suelos calcáreos mal drenados ricos en materia orgánica o minerales, suelos muy aireados, suelos ligeramente ácidos o alcalinos, suelos ácidos muy arenosos lavados pobres en mn, suelos ricos en hierro. en general, los suelos se consideran bajos en mn si su contenido edáfico hallado por el método de olsen es menor a 10 mg· kg-1 (gómez, 2005). en suelos de la planicie cundiboyacense se acrecienta la deficiencia y baja disponibilidad de mn debido al uso intensivo de los suelos en la producción de cultivos de alto rendimiento, la aplicación constante de npk, la baja tasa de restitución de micronutrientes y el manejo inadecuado de enmiendas, que ocasionan en algunos casos sobreencalamiento. de acuerdo a vitosh (1990), las recomendaciones de aplicación del mn pueden basarse en sus concentraciones nativas y en el tipo de reacción (ph) del suelo, considerando que en suelos minerales a niveles de ph mayores a 6,0 existe una alta probabilidad de respuesta, mientras que a ph menores a 6,0 la respuesta es menor. la tabla 1 resume algunas recomendaciones del mn en el cultivo de papa bajo condiciones de la zona templada. las dosis evaluadas en el presente estudio se fundamentan en el requerimiento promedio para papa, que puede tabla 1. recomendaciones de mn para la zona templada de estados unidos, de acuerdo al ph y al nivel del suelo (hcl 1 n) (vitosh, 1990). mn nivel del suelo (mg · kg-1) ph < 5,8 6,2 6,6 7,0 mn recomendado (kg · ha-1) 4 0 2,5 4,0 5,5 8 0 1,5 3,5 5,0 12 0 1,0 3,0 4,5 16 0 0 2,0 4,0 20 0 0 1,5 3,0 24 0 0 1,0 2,5 28 0 0 0 2,0 32 0 0 0 1,5 36 0 0 0 1,0 40 0 0 0 0 342 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana estar alrededor de 25-30 g de mn por tonelada producida (bertsch, 2003) y una eficiencia de la fuente entre 10% y 20%, dependiendo del ph del suelo (tabla 1). cabe anotar que el mn es, después del hierro (80 g· t-1), el micronutriente más requerido por el cultivo (bertsch, 2003). respecto a los antecedentes de manejo de la fertilidad de cultivos intensivos en la región, las deficiencias de mn son notorias al realizar el diagnóstico integral mediante análisis de suelos, análisis foliar y diagnóstico visual en campo, como lo referencian investigaciones llevadas a cabo por microfertisa (2003). el síntoma de deficiencia en campo del mn se manifiesta a través de un color amarillo bronce intervenal de las hojas del tercio superior de la planta, de la reducción del tamaño de la lámina foliar y la producción de sintomatología semejante al moteado (vitosh et al., 1997; loué, 1998). en algunas ocasiones no se expresan los síntomas, pero sí inciden de manera negativa sobre el rendimiento debido al ‘hambre oculta del cultivo’, por ser un elemento que activa complejos enzimáticos durante la fotosíntesis (loué, 1998.; havlin et al., 1999). bajo el esquema actual de fertilización del cultivo de papa y arveja, la aplicación de micronutrientes, y más específicamente de mn, no es de uso frecuente ya que los planes de fertilización no contemplan a cabalidad el concepto de integralidad en el balance nutricional, hecho que puede llegar a subestimar la importancia de la aplicación de mn, más si se considera que es un elemento con bajos contenidos nativos en suelos de la sabana de bogotá (microfertisa, 2003). esta investigación es una primera aproximación en el país a la importancia del mn en el manejo de la fertilidad de los cultivos, evaluando de modo exploratorio la respuesta agronómica del cultivo de papa s. tuberosum y arveja p. sativum a la aplicación edáfica de dosis crecientes de este elemento; en consecuencia, se determinaron los niveles de recomendación técnica relacionados con procesos y factores que inciden en la baja disponibilidad de mn en los dos suelos de estudio –andic eutrudepts y typic hapludands. además, hace parte de la investigación macro sobre micronutrientes en la agricultura que realiza la empresa microfertisa en cultivos tropicales. materiales y métodos la investigación se realizó durante 2004 y 2005 en dos localidades. en la granja experimental microfertisa (gem) en funza (cundinamarca), a una altura de 2.534 msnm y una precipitación promedio anual de 1.500 mm, bajo un suelo andic eutrudepts francoso mezclado isomésico; allí se evaluó la respuesta de la papa ‘diacol capiro’ y arveja ‘santa isabel’ a la aplicación de mn. por su parte, en el sector de saboyá (boyacá), a 2.650 msnm y una precipitación anual promedio de 1.000 mm, se evaluó la respuesta de la papa ‘parda pastusa’ en un typic hapludands francoso mezclado isomésico (fase desaturada). la caracterización del suelo a nivel de familia se realizó de acuerdo a la metodología propuesta por la soil survey staff 2003 y se analizó químicamente la cantidad de mn a partir de una extracción con dtpa y posterior determinación por absorción atómica (lora, 1991), teniendo en cuenta factores relacionados con el manejo de las muestras de suelo (lindsay y cox, 1984). luego de realizar el análisis, se encontró que son suelos con niveles bajos de mn (< 10,0 mg· kg-1). para determinar los factores que inciden en los bajos contenidos de mn en este tipo de suelos, se realizó un diagnóstico fisiográfico, morfológico, fisicoquímico y biológico, considerando los parámetros relacionados con la baja disponibilidad del mn presentados por loué (1988) y fageria et al. (2002). el estudio de la respuesta agronómica y la determinación del requerimiento de mn en el cultivo de s. tuberosum y p. sativum se llevó a cabo mediante la instalación de tres ensayos experimentales exploratorios en campo, dos en papa y uno en arveja. los ensayos de papa estuvieron ubicados en las localidades de funza y saboyá, donde se evaluó la aplicación de mn en dosis de 0,0; 2,0; 4,0; 6,0 kg· ha-1 y 0,0; 3,0; 6,0 kg· ha-1, respectivamente; además, en el caso de saboyá se contó con un testigo absoluto adicional, en ausencia de fertilizante. las variedades de papa utilizadas en la investigación correspondieron a las tradicionalmente cultivadas en cada zona, es decir, ‘diacol capiro’ en funza y ‘parda pastusa’ en saboya. el ensayo de arveja (‘santa isabel’) se estableció en la localidad de funza, valorando las dosis de mn de 0,0; 2,5; 5,0; 10,0 y 15,0 kg· ha-1. la aplicación de mn en la localidad de funza para los dos cultivos se realizó como complemento de un plan de fertilización establecido de acuerdo al análisis de suelos, mientras que en saboyá se realizó como complemento al plan de fertilización tradicional del agricultor (175 n, 475 p 2 o 5 , 175 k 2 o). la fuente utilizada en todos los casos fue sulfato de manganeso (mnso 4· h2o) granulado (20% mn, microman), por ser la fuente edáfica más eficiente para los cultivos (havlin et al., 1999; vitosh, 1990). gómez et al.: el manganeso como factor positivo... 3432006 los ensayos se hicieron bajo un diseño de bloques completos al azar, con tres réplicas, en los que los tratamientos correspondieron a las dosis de mn arriba mencionadas y establecidas considerando las bajas concentraciones edáficas en los dos tipos de suelos (< 6,0 mg· kg-1) (tabla 2), el requerimiento de los cultivos y la eficiencia a nivel del suelo (10-20%); además, se usaron dosis altas para inducir respuesta negativa por toxicidad y se tuvo en cuenta la respuesta positiva de las leguminosas (loué, 1988) y de la papa a la aplicación de mn, que fluctúa alrededor de 2,0-3,0 kg· ha-1 (vitosh, 1997; kelling, 2001). la aplicación del producto en el cultivo de papa se llevó a cabo al momento de la siembra, a través de una mezcla física con los demás fertilizantes. el método de aplicación fue el tradicionalmente utilizado, es decir, corona alrededor de los tubérculos de semilla. para el cultivo de arveja, la aplicación se realizó en mezcla con los demás fertilizantes a los 30 d después de emergencia, utilizando como método la banda superficial. la evaluación de los resultados se hizo mediante análisis de varianza y pruebas de comparación de medias (duncan y tukey). los niveles o rangos de aplicación –óptimo técnico– se establecieron a partir de análisis de regresiones estadísticas de tipo polinomial. resultados y discusión identificación de factores que inciden en la baja disponibilidad de mn se determinó que los factores que afectan la disponibilidad del mn2+ (forma asimilable por la planta) en los suelos de estudio ocasionan en conjunto las bajas concentraciones determinadas (< 10,0 mg· kg-1); concentraciones que a su vez están relacionadas con el bajo contenido de mn proveniente de los minerales del material parental: i) por ser suelos derivados de minerales amorfos y por el alto contenido de c orgánico (> 8,0%) que sugiere la formación de complejos organometálicos que fijan el mn2+; ii) por ser suelos moderadamente bien drenados, los cuales aceleran la oxidación del mn2+ a formas no disponibles para la nutrición vegetal como mn3+ y mn4+; iii) por efectos antagónicos con el hierro, relaciones fe/mn mayores a 35,0 en ambas localidades, alta saturación de bases con elevado porcentaje de saturación de ca en andic eutrudepts (funza) y alta saturación de al (> 60%) para typic hapludands (saboyá) y iv) por el régimen de temperatura isomésico que incide en la baja movilidad de este elemento en el suelo. los anteriores factores también han sido identificados en otros suelos del trópico (kelling y speth, 2001; fassbender, 1982). respuesta a la aplicación de mn y determinación de la dosis óptima en arveja ‘santa isabel’ en un andic eutrudepts de la sabana de bogotá la figura 1 muestra el efecto positivo del mn sobre la variable rendimiento de arveja (p. sativum), como complemento a un plan de fertilización npk mg s. al realizar la prueba de comparación de promedios de duncan y el análisis de varianza se observan diferencias estadísticas altamente significativas entre tratamientos (tabla 3). en la figura 1 y la tabla 3, se observa la interacción positiva en rendimiento (t· ha-1) de arveja a la aplicación de mn + npk mg s. al realizar la prueba de duncan, se observa que con dosis de mn de 2,5 kg· ha-1 se obtietabla 2. principales características químicas de los suelos utilizados en el estudio. zona mo(%) ph ca mg k al cice p s zn cu fe mn b cmol · kg-1 mg · kg-1 saboyá 19,68 4,11 1,02 0,19 0,55 3,02 4,90 40,97 11,62 2,55 0,65 235,00 5,30 0,29 funza 11,74 6,30 24,00 4,36 1,71 30,37 173,08 21,75 28,90 4,40 65,00 1,70 2,98 mo, materia orgánica; cice, capacidad de intercambio catiónico efectiva. figura 1. respuesta en rendimiento del cultivo de arveja ante la aplicación de mn en un andic eutrudepts de la sabana de bogotá (gómez et al., 2004). promedios con letras diferentes presentan diferencia estadística significativa (p < 0,05). 344 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana ne el mayor rendimiento (7,36 t· ha-1), con diferencias altamente significativas (p < 0,01). además, se observa un incremento de 127% respecto al tratamiento control (3,2 t· ha-1) y a la aplicación de mn de 15,0 kg· ha-1 (3,2 t· ha-1), en los que los rendimientos son los más bajos por la no aplicación de mn y el efecto negativo causado por toxicidad al aplicar dosis de mn mayores a 5,0 kg· ha-1 (figura 2). en la figura 2 se observa que la respuesta del rendimiento en función de la dosis de mn sigue un modelo polinomial de segundo grado, en el que aumentos en la dosis de este nutriente responde con incrementos en el rendimiento; pero dicho incremento es marginal a dosis de mn mayores a 4,0 kg· ha-1 por la aparición de toxicidad. la dosis óptima técnica se presenta cuando se aplican dosis de mn entre 2,5 y 3,0 kg· ha-1. el intervalo de aplicación comprendido entre 3,0 y 4,0 kg· ha-1 incrementa los rendimientos con respecto al testigo, pero también implica mayores costos de aplicación para el productor. se puede deducir que en este rango puede existir un consumo de lujo o acumulación de mn por parte del cultivo de arveja. en papa ‘parda pastusa’ en un typic hapludands del altiplano cundiboyacense la respuesta de la aplicación de mn en un suelo typic hapludands (fase desaturada) con niveles excesivos de fe (230,0 mg· kg-1) y bajos de mn (5,3 mg· kg-1) es presentada en la figura 3. de acuerdo a la prueba de tukey y el análisis de varianza (tabla 4), se observan diferencias estadísticas significativas entre las dosis (p < 0,05): con dosis de mn entre 3,0 y 6,0 kg· ha-1 se producen rendimientos estadísticamente superiores a las demás dosis, con un incremento en rendimiento de 17% respecto al testigo sin aplicación y en más de 50% con relación al testigo absoluto, sin fertilizante npk. lo anterior plantea que la aplicación de mn ejerce un estímulo favorable sobre la producción de tubérculos y, por ende, sobre el rendimiento del cultivo. tabla 3. promedios por tratamiento y análisis de varianza para la aplicación de mn en el cultivo de arveja en un andic eutrudepts de la sabana de bogotá. tratamiento npk mg s + mn rendimiento (t · ha-1) ∆ rendimiento (%) cv (%) mn 0,0 kg · ha-1 3,24b 0,00 5,50 mn 2,5 kg · ha-1 7,36a 127,16 4,28 mn 5,0 kg · ha-1 6,01a 85,49 3,84 mn 10,0 kg · ha-1 6,00a 85,19 8,41 mn 15,0 kg · ha-1 3,22b -0,62 2,96 p > f < 0,0001 significancia ** ** diferencia altamente significativa (p < 0,01). cv, coeficiente de varianza. figura 2. modelo respuesta del rendimiento de arveja p. sativum ‘santa isabel’ a la aplicación de mn en un andic eutrudepts de la sabana de bogotá (gómez et al., 2004). figura 3. respuesta de la papa ‘parda pastusa’ a la aplicación de mn en un typic hapludands del altiplano cundiboyacense (gómez et al., 2004). promedios con letras diferentes presentan diferencia estadística significativa (p < 0,05). la respuesta positiva a dosis altas de mn de 6,0 kg· ha-1 en typic hapludands se debe posiblemente a la elevada relación fe/mn existente en el suelo y a los altos contenidos de materia orgánica, características que limitan la disponibilidad del mn para la nutrición vegetal debido al antagonismo con el fe y a la formación de complejos organometálicos entre el mn y la materia orgánica (kelling y speth, 2001; fageria, 2002). de esta manera, la aplicación de mn en dosis de 3,0 y 6,0 kg· ha-1 induce al incremento de los contenidos edáficos del nutriente, mejorando así el balance fe/mn gómez et al.: el manganeso como factor positivo... 3452006 –disminuye su relación– y, consecuentemente, la disponibilidad y absorción del mn por parte del cultivo. además, provoca una formación menor de complejos organometálicos debido al predominio de mn en la fase solución e intercambiable del suelo. en la figura 4 se observa que la respuesta del rendimiento en función de la dosis de mn sigue un modelo polinomial de segundo grado, en el que a aumentos en la dosis de este nutriente se responde con incrementos en el rendimiento; sin embargo, este incremento es marginal a dosis de mn mayores a 5,0 kg· ha-1 debido a la aparición de toxicidad. la dosis óptima técnica se presenta cuando se aplican dosis de mn cercanas a 4,0 kg· ha-1. el intervalo de aplicación comprendido entre 4,0 y 5,0 kg· ha-1 incrementa los rendimientos con respecto al testigo. se puede deducir que a niveles de mn mayores a este rango puede existir un consumo de lujo o acumulación de mn por parte del cultivo de papa. en papa ‘diacol capiro’ en un andic eutrudepts de la sabana de bogotá en la figura 5 se observa el efecto positivo sobre el rendimiento, expresado en calidad de primera y comercial (gruesa + pareja), ejercido por la aplicación de mn + npk mg. este efecto se refleja en mayores rendimientos promedios en los tratamientos en que se adicionaron aplicaciones de mn al plan de fertilización npk mg. estas aplicaciones complementarias de mn en dosis de 3,0; 4,0 y 6,0 kg· ha-1 promovieron incrementos, con respecto al testigo sin aplicación, en la variable rendimiento en papa gruesa de 3,3% (1,29 t· ha-1), 5,98% (2,33 t· ha-1) y 10,47% (4,08 t· ha-1), respectivamente (tabla 5). de igual manera, las aplicaciones de mn en dosis de 3,0; 4,0 y 6,0 kg· ha-1 también produjeron incrementos relativos en la variable rendimiento en papa comertabla 4. promedios por tratamiento y análisis de varianza para la aplicación de mn en el cultivo de papa ‘parda pastusa’ en un typic hapludands del altiplano cundiboyacense. tratamiento papa comercial(t · ha-1) ∆ rendimiento (%) cv (%) papa de primera (t · ha-1) cv (%) testigo absoluto 20,57a -35,80 31,23 15,80 33,29 npk + mn 0,0 kg · ha-1 32,04a 0,00 27,15 23,49 27,72 npk + mn 3,0 kg · ha-1 37,52b 17,10 15,49 31,38 17,64 npk + mn 6,0 kg · ha-1 37,68c 17,60 10,45 30,27 7,27 p > f 0,036 0,027 significancia * * *diferencia significativa p < 0,05. figura 4. modelo respuesta del rendimiento de papa ‘parda pastusa’ a la aplicación de mn en un typic hapludands del altiplano cundiboyacense. figura 5. respuesta en rendimiento del cultivo de papa ‘diacol capiro’ a la aplicación de mn en un andic eutrudepts de la sabana de bogotá. 346 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana cial (gruesa + pareja) de 4,77% (2,08 t· ha-1), 10,50% (4,58 t· ha-1) y 12,69% (5,54 t· ha-1), respectivamente. el menor incremento sobre el rendimiento en papa en el andic eutrudepts en funza, respecto a la evaluación hecha en el typic hapludands en saboyá, se debió al alto nivel de fertilidad presente en los suelos de funza, característica que induce a una diferencia menor entre el rendimiento obtenido y el rendimiento potencial. sin embargo, el hecho de que la dosis óptima técnica de mn sea mayor, alrededor de 6,0 kg· ha-1 (figura 6), puede indicar que, a medida que el ph es cercano a 6,0, los requerimientos de mn se incrementan como consecuencia de la disminución de la solubilidad y la tasa de disociación de los compuestos que contienen mn (kelling y speth, 2001). en la figura 6 se presenta la regresión estadística para la variable rendimiento comercial (gruesa + pareja) en función de la dosis de mn aplicada al cultivo. el modelo que sigue esta regresión es de tipo polinomial de segundo grado. la figura sólo esquematiza la parte creciente de la curva, lo que indica que los retabla 5. análisis de varianza y promedios para las variables rendimiento de papa gruesa y comercial (gruesa + pareja), variedad ‘diacol capiro’, en función de la dosis de mn aplicada en un andic eutrudepts de la sabana de bogotá. tratamiento npk + mg papa gruesa (t · ha -1) ∆ rendimiento (%) cv (%) papa comercial (t · ha-1) ∆ rendimiento (%) cv (%) testigo 39.00 0,00 10,5 43,67 0,00 8,61 mn 3,0 kg · ha-1 40,29 3,31 17,1 45,75 4,77 13,79 mn 4,0 kg · ha-1 41,33 5,98 8,9 48,25 10,50 10,40 mn 6,0 kg · ha-1 43,08 10,47 9,2 49,21 12,69 6,33 p > f 0,771 0,471 significancia ns ns ns, diferencia no significativa (p > 0,05). querimientos de mn en suelos saturados con ph cercanos a la neutralidad son mayores y, por tanto, ante dosis consideradas altas no evidencian efectos tóxicos. la dosis óptima técnica de mn se encuentra en el rango de 5,0 a 6,0 kg· ha-1. conclusiones la aplicación de mn ejerce una respuesta positiva en el manejo de la fertilidad de cultivos de papa, con incrementos de 10% en el rendimiento respecto a la fertilización convencional en suelos con alto nivel de fertilidad (andic eutrudepts) e incrementos de 17% en suelos con bajo nivel de fertilidad (typic hapludands). esto representa una alternativa importante en la optimización de la producción del cultivo, y los incrementos dependen además del nivel tecnológico de éste. respecto al cultivo de arveja, las respuestas fueron más significativas con dosis técnicas alrededor de 2,0 a 3,0 kg· ha-1, con mayores incrementos relativos y menor dosis optima técnica de mn respecto al cultivo de papa en andic eutrudepts (funza), lo que sugiere una mayor eficiencia en absorción por parte de p. sativum. al comparar las dosis óptimas técnicas de mn en el cultivo de papa bajo los dos tipos de suelos, se puede concluir que la diferencia en las dosis óptimas técnicas de aplicación de 5,0-6,0 kg· ha-1 en andic eutrudepts (funza), respecto a los 3,0-4,0 kg· ha-1 en typic hapludands, se puede deber a factores relacionados con la reacción del suelo y con los contenidos nativos de mn, ya que en andic eutrudepts en funza el ph del suelo es mayor (alrededor de 6,0) y el nivel de mn (1,73 mg· kg-1) es menor respecto al typic hapludands de saboyá (ph < 5,0 y mn > 5,0 mg· kg-1), características que favorecen la disponibilidad de mn y, por ende, provocan requerimientos de aplicación menores. figura 6. respuesta en rendimiento, expresada en papa comercial, ante la aplicación de mn en un andic eutrudepts de la sabana de bogota (gómez et al., 2005). gómez et al.: el manganeso como factor positivo... 3472006 las variedades ‘parda pastusa’ y ‘diacol capiro’ responden positivamente a la aplicación de mn, con una mayor respuesta en ‘parda pastusa’, expresada en mayores incrementos relativos. sería importante evaluar y ajustar aún más los requerimientos de mn por parte de las distintas variedades de papa, así como evaluar su influencia en variables fisiológicas específicas y de calidad. la evaluación de la fertilidad, teniendo en cuenta las diferentes clases de suelos, facilita aún más la interpretación, el manejo y la extrapolación de las respuestas dentro de la recomendación de la fertilización de los cultivos, porque se tienen en cuenta procesos específicos en cada área modal representativos para cada unidad de suelos. literatura citada bertsch, f. 1995. absorción de nutrimentos por los cultivos. asociación costarricense de la ciencia del suelo. colorgraf sa, costa rica. 307 p. fageria, n., v. baligar y r. clark. 2002. los micronutrientes en la producción de cultivos. elsevier science. pp. 185-286. fassbender, h.w. 1982. química de suelos con énfasis en suelos de américa latina. iica, san josé (costa rica). 398 p. gómez, m.i. 2005. análisis de suelos como herramienta de diagnóstico en la evaluación química de la fertilidad en el cultivo de papa. en: fisiología y nutricion vegetal en el cultivo de la papa. cevipapa, bogotá. 99 p. havlin, b., s. tisdale y w.l. nelson. 1999. soil fertility and fertilizers. 3rd edition. mcmillan, new york. pp. 150-184. kelling a. y p. speth. 2001. soil conditions favoring micronutrient deficiencies in hankon and sponer. responses on potato tuber. public report. department of soil science, university of wisconsin-madison. 21 p. lindsay, w.l. y f.r. cox. 1985. micronutrient soil testing for the tropics. pp. 169-200. en: vlek, p.l.g. (ed.). micronutrients in tropical food crop production. martinus nijhoff/dr. w. junk publishers, dordrecht. lora, r. 1991. análisis de suelos para microelementos. pp. 215-226. en: fundamentos para la interpretación de análisis de suelos, plantas y aguas para riego. 2ª edición. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. loué, a. 1998. microelements in the agriculture. ediciones mundiprensa, madrid. 354 p. marschner, p. y g. horts. 1995. mineral nutrition of higher plants. 2nd edition. academic press, san diego (ca). pp. 313-396. microfertisa, 2003. diagnóstico de elementos menores en suelos de la sabana de bogotá. documento interno. bogotá. 15 p. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. ed. grupo iberoamericana sa, méxico d.f. 667 p. sas institute inc. 1987. sas/stat guide for personal computer, versión 6. sas institute inc., cary (nc). 1028 p. vitosh, m.l. 1990. manganese recommendations. extension bulletin e-2220. en: www.msue.msu.edu; consulta: julio 2006. vitosh, m.l. 1997. potato fertilizer recommendations. extension bulletin e-2220. en: www.msue.msu.edu/imp/modf1; consulta: julio 2006. agronomía colombiana. 1988. volumen v: 86 96 prácticas agrícolas y consecuencias genéticas que permitieron una mejor adaptación de los indígenas a la amazonía colombiana hellodoro arguello ariasl resuman. se revisa en este trabajo la domesticación de plantas por parte de las comunidades indígenas andoque, puinave y ticunas; incluidos dentro de los más conocidos de los numerosos grupos etno-lingü ísticos de la amazon ía colombiana. las selecciones realizadas por los. ind (genas en tuberosas, cereales y frutos; basados en prácticas y creencias, tuvieron como consecuencias genéticas la producción de cerca a 400 cultivares. se destaca en esta revisión la incidencia de este proceso en yuca (manihot esculenta), piña (ananas sp.}, chontaduro (bactris gasipaes), ñame (dioscorea sp.) y se discuten las consecuencias en términos de las adaptaciones de las comunidades indígenas que les ha permitido desarrollar y mantener su cultura en la selva. agricultural practices ano inoigenous tribes aoaptation to the colombian amazonia summsrv, this work is mainly concern about the procedure developed by some amazonian-indigenous tribes (andoque, puinave and tikunas) for selection of crops. based on believes and ceremonies, these tribes have selected near of 400 varieties of tubers, cereals, and fruits; cassava (manihot esculenta), pineapple (ananas sp.), pejibaye (bactris gasipaes), and yam (dioscorea sp.) are among the more important varieties obtained by this procedure. on the other hand, this fact has had a notorious influence on the local adaptation of this communities and has helped them to develop and preserve their own culture. 1 profesor asistente. facultad de agronom(a, universidad nacional de colombia, bogotá. 86 introouccion mediante las prácticas agrícolas que durante cientos de años vienen real izando los indígenas de la amazonía, se han domesticado algunas plantas de importancia para la alimentación en las. zonas tropicales; entre ellas se destacan algunas tuberosas como la yuca (manihot esculente), el ñame (dioscorea so.) y frutales como el caimo (pouteria caimito), la uva caimarona (pouroma cecropiaefolia) , sapota (quararibea cordata), pejibaye o chontaduro (bactris gasipaes) y piña (ananas sp.i. todas estas especies aparecen entre las comunidades ind ígenas de la región amazónica colombiana, con un alto número de cultivares, cada una adaptada a las condiciones del sitio en donde están plantadas. la explicación del logro de este número alto de especies está en la influencia de la horticultura, que lleva consigo una dinámica de domesticación, y que involucra el manejo de la propagación vegetativa en las tuberosas y la piña, y una cuidadosa selección de caracteres deseados en los otros frutales que se propagan por semilla. los datos sobre estas prácticas se refieren principalmente a las comunidades indígenas de los andoques, puinaves y ticunas, habitantes de la amazon (a colombiana. el conocimiento científico, relacionado con las plantas de importancia económica, tradicionalmente ha sido reconocido solamente por los técnicos e investigadores de altos grados académicos. sin embargo, es invaluable el conocimiento de numerosas plantas que tienen los ind ígenas precolombinos. este conocimiento abarca tanto el medio propicio para desarrollarse, como de las 'rácticas agrícolas que posibiliten buenos rendimientos (de acuerdo a la potencialidad de las tierras), y aún adaptaciones genéticas. desafortundamente los técnicos muy poco han hecho por aprovechar estos conocimientos involucrándolos en planes de investigación. hasta ahora ese papel ha sido limitado a las ciencias sociales, especialmente por antropólogos. el objetivo de este trabajo es recopilar parte de la información existente al respecto, resaltando aquellos aspectos que puedan interesar a los técnicos. aspectos historicos la domesticación de plantas americanas parece ser un proceso de tal antigüedad, que a la llegada de los europeos ya hab ían las principales plantas alimenticias, como maíz, fríjoles, yuca, batata, zapallos y otras (patiño, 1958). se encontraban ecotipos y microtipos aptos para cada terreno. según triana (1985), el hecho de si la amazonía fue habitada por grupos de recolectores y cazadores en las épocas tempranas, o si este estadía de la cultura de la selva tropical se derivó de poblacionesmás densas, es motivo de controversia entre los antropólogos. los grupos de cazadores parece ser que entraron en su, ramérica antes del año 15.000 a.c., alcanzando su expansión hasta el estrecho de magallanes en el año 9.000 a.c., triana (1985) agrega que la revisión del sitio del pleistoceno tard ío y del post-pleistoceno temprano, indica con la evidencia disponible, que las primeras ocupaciones estuvieron confinadas a las áreas de vegetación relativamente abierta: praderas altas, praderas estacionales y selva abierta. para estos grupos con una tscnoloq ía y sistema social bien adaptados a la caza cooperativa en las praderas, la selva tropical pudo no haber sido un ambiente atractivo para una ocupación permanente y una intensa utilización, sin embargo, no existe una evidencia directa arqueológica de cuando ocurrió esta penetración. la primera penetración demostrable de la selva tropical de la cuenca amazónica estuvo orientada a alcanzar la riqueza de los recursos acuáticos, según triana (1985), ésto además es refrendado por estudiosos de la selva tropical, tales como sauer, lowie, steward y goldman quienes han observado que la cultura de la selva tropical es menos una adaptación a la selva como tal y más una adaptación al ambiente ribereño, ya que los asentamientos se dieron principalmente en las áreas accesibles por rutas acuáticas. las ventajas del ambiente acuático sobre las zonas elevadas interibereñas incluyen no solo una mayor disponibilidad de proteína animal sino también un mayor potencial agrícola. las congruencias entre la distribución de los estilos cerámicos, la distribución de familias y subfamilias lingüísticas y las evidencias arqueológicas, apoyan la explicación de que existieron intensas y continuas presiones de población que empujaron a los grupos a dispensarse por el área. considerando que este proceso fue continuo desde cerca del año 2000 a.c. hasta el tiempo del contacto. simoes, citado por kerr y clements (1980), relata algunos análisis de c14 para cerámica de la amazon (a, revelando que las más antiguas van de 1500 años atrás casi en los límites de brasil con perú y colombia, 1550 en manacapuru, 1400 en manaus, y 3000 en marajó. tales cerámicas son indicadoras de que los ind ígenas ya habían domesticado algunas plantas, puesto que se supone su uso para cocer algunos productos vegetales. los indigenas de la amazonia colombiana mendoza (1983) describe la población indígena que habita las regiones selváticas de la amazonía como muy diferenciada. en la actualidad hay comunidades que apenas han ten ido contacto con la población "blanca". mientras que otras mantienen un contacto cultural permanente con ella hasta presentar avanzada etapa de aculturación e índices de lo que se llama "deculturación", paralelamente se pueden observar las mezclas étnicas. hay grupos de ind ígenas compuestos por miembros de una sola tribu; otros cuyas familias, tienen dos o más vínculos tribales. donde avanza la aculturación, tarde o temprano se presenta el fenómeno de mezclas étnicas entre colonos e indígenas entre los diferentes grupos humanos. es difícil definir cuáles siguen siendo indígenas y cuáles ya pasaron a la condición de campesinos, en 87 todo parecido a los colonos. si un grupo conoce y habla todavía su idioma propio, conserva por lo menos algunas de sus creencias y costumbres, se supone que sus miembros aún se consideran ind ígenas. en cambio, si ya no hay nadie que recuerde el idioma original, sí se han perdido todas las características culturales en una comunidad, se cuentan sus miembros entre la población "blanca" . "las poblaciones" mayores de 25 habitantes, siempre están situadas a orillas de ríos, caños y quebradas. en la actualidad se estima la población aborigen de la amazon ía colombiana en 57.320 personas. regiones predominantemente ind ígenas son la comisaría del vaupés con 83 por ciento de indígenas la comisaría de guainía con 62 por ciento y .ia comisaría del amazonas con 60 por ciento. según mendoza (1983) en la amazonía colombiana existen 54 grupos étnicos, distribuidos en 14 grupos lingüísticos; entre estos están los siguientes: los andoque. se encuentran sobre los ríos caquetá y puturnavo, en la comisaría del amazonas. en el departamento del caquetá, están asentados sobre el río vario en total los andoque suman unas 620 personas. al principio de este siglo eran mucho más numerosos. fueron víctimas de las prácticas genocidas en la casa arana durante la época cauchera. los puinave. son originarios de los r íos negro y atabapo, están distribuidos ampliamente allá y sobre los ríos guainía, inírida y el bajo guaviare, dentro de la comisaría del guainía. en total los puinave son unas 4.000 personas. los ticuna. originarios del río amazonas, se encuentran sobre el mismo amazonas, sus afl uentes menores y el río calderón dentro del trapecio, y además sobre los ríos pupuña y cotué, afluentes del putumayo. es una tribu grande de unas 5.500 personas concentradas en su territorio origi nal. la horticultura y la domesticacion existen dos efectos a los cuales se les puede atribuir consecuencias de índole adaptativa y genética, gracias a la magnitud amplia 88 del tiempo en que se vienen usando. uno de ellos es la escogencia de terrenos y enclaves y el otro, la adaptación hort ícola. en cuanto al primero, patiño (1958) señala que no se ha encontrado ninguna referencia sobre los principios que guiaron a los indígenas ecuatoriales en la escogencia de los lugares más favorables y de las tierras aptas para cada cultivo. en algunos lugares se pudo tener en cuenta la presencia de árboles o plantas indicadoras. según clements2 este efecto generaría cambios en la expresión genética, ya que en el medio natural con restricciones, algunos genes no pueden expresarse, debido al enmascaramiento del ambiente. sin embargo, estos mismos genes pueden aparecer con su real dominancia, en condiciones don-: de el ambiente les es más propicio. respecto a la adaptación hortícola, según patiño (1958) se conocen dos grandes sistemas de cultivo en las regiones de américa intertropical donde las lluvias son suficientes para asegurar las cosechas. en uno de ellos, por imposiciones climáticas (lluvias excesivas), se siembra sin quemar. en el otro, es requisito indispensable la quema de árboles y arbustos derribados con anterioridad. ambos tienen de común que el terreno se puede ocupar consecutivamente por mucho tiempo, y ambos aplican la restauración de la capa superficial del terreno mediante un reposo', durante el cual crece la vegetación secundaria (rastrojo) hasta el punto de poderse cortar nuevamente. la horticultura es una técnica que demanda un gran conocimiento especializado del ambiente, pues deben conocerse con precisión los períodos exactos en los cuales se roza, tala y tumba; cuando se quema para evitar que los vientos produzcan incendios forestales; tipos de suelos y clases de cultivos para cada tipo, así como la topografía de los sitios en que se va a sembrar. fuera del conocimiento básico del movimento de los astros y del auxilio que prestan los diversos métodos de registrar el tiempo, señales indicadoras de la proximidad de las épocas propicias para las siembras, se obren ían mediante la observación de fenómenos natura2 comunicación personal, universidad de costa rica, 1985. les periódicos o estacionales. entre los andoques, según pineda (1982) el calendario tradicional se in icia con el "sol del gusano" (agosto y mitad de septiembre), prosigue con el "sol del calmo" (septiembre y octubre), el "sol, de la piña" (finales de octubre, -noviernbre y primeros días de diciembre), el "sol de chontaduro " (diciembre y enero) y el "sol de uva del monte" (febrero a abril); termina en la "creciente del quacure" (finales de abril hasta julio inclusive). la creciente ocurre cuando la "boa-colorada" abandona su gran maloca, situada en el fondo de los r íos. la tumba del bosque se efectúa durante el "sol del chontaduro" o en la "creciente del guacure". en' ambos per íodos se suspende la recolección y extracción de las gomas, de tal forma que pueden dedicarse a cuidar sus cultivos. idealmente, en cada "sol del caimo " se abandona un huerto, el cual es sustituido por la chacra sembrada en el "sol de chontaduro" anterior; este será, a . la vez reemplazado por un cultivo plantado en aquella época del calendario. para la siembra se selecciona preferencialmente un lugar de vegetación primaria, de suelo arenoso y permanentemente seco. se evita los parajes habitados por el' bejuco, yodi, de olor desagradable, cuya presencia se toma como indicio de un terreno estéril; al mencionado bejuco se le atribuye el empobrecimiento del suelo y el exterminio de las otras plantas. para' sembrar la chagra, la quema se realiza durante el "sol de chontaduro"; a veces el "sol de calmo". la selva abatida .en julio se quema, en algunas ocasiones, en el "sol de chontaduro" siguiente. se espera para proceder a ello, la inminencia de las lluvias. la yuca, la piña, el ñame, etc, son plantados en pocos días. la siembra se hace poco a poco; no existe un período fijo para ello. el ciclo de plantación puede resumirse de la siguiente manera: yuca -otros tubérculos piña chontaduro plátano coca-tabaco frutales (pineda, 1982). el campo semeja una maraña dominada por la yuca, la piña, la coca, el ñame, el achiote, etc, y la vegetación secundaria, entre ella los yarumos (cecropia sp.). esta disposición de plantas, no es arbitraria, sino cuidadosamente adaptada al ambiente. se evita al máximo la competencia por nutrimentas semejantes y las especies domésticas se protegen contra el acecho de plagas. para los puinaves (prance, campbell y neison, 1977), la apertura de una nueva sementera o "conuco" está estrictamente relacionada con los ciclos climáticos (estación seca, estación lluviosa), y otra serie de fenómenos naturales; los puinaves diferencian varios tipos de suelo. la tierra-nities de varias clases: "nitishao " tierra pedregosa especial para la yuca; "nitipi" tierra negra de mejor calidad para cultivar caña, yuca y frutales; "nitijut " tierra amarilla utilizada para piso y paredes de las casas; "jure" tierra arenosa blanca que solo es útil para el cultivo de la piña, lulo silvestre y marañón. para escoger la tierra, los ind ígenas prefieren las zonas con declives suaves y por lo tanto con una superficie bien drenada, en la elección del sitio para desmonte, el color, la textura del suelo y las características de la vegetación adyacente son indicativos de la baja o relativa fertilidad del suelo. zonas de moricha les no son aptas para sus cultivos por ser anegables y esto lo reconoce el indígena gracias a la presencia del moriche rebalsero (mauritia flexuosa) y la abundancia de helechos (asplenium sp.l. en cambio los suelos negruzcos de frutales y partes no inundables, caracterizadas por la presencia del seje (jessenia policarpa), moriche alto (mauritia casona) y chontaduro (bactris gasipaes) son los elegidos. entre los cubeos vecinos a la amazon ía colombiana, el hombre provee la porción de proteínas y la mujer la porción de carbohidratos; siendo la pesca el más importante alimento. para sembrar la yuca, el hombre se encarga de hacer los aclareos, pero la mujer se encarga del resto. en la cosecha, la mujer luego de arrancar la planta corta los tubérculos con el machete. cada planta rinde en promedia seis tubérculos, dos de los cuales son grandes, 2 pequeños y 2 medianos (goldrnan, 1963). la hija de la mujer cubea es su asistente y aprendiz. ella separa cada tubérculo lo limpia de la tierra y lo coloca en un cesto: cuando el cesto está lleno reúne todos los tallos de la planta, poda sus hojas y amontona las estacas limpias. ella quema las hojas para adicionar las cenizas al suelo, no reptan89 ta los esquejes inmediatamente, sino que los deja reposar por algunos días. después la mujer ded ica una mañana a replantar. para el replante, la mujer cubea remueve el suelo en los segmentos que se han cosechado y forma pequeños montículos, sobre cada uno de los cuales coloca un número determinado de esquejes formando un ángulo agudo. generalmente plantan sobre 25 yardas cuadradas. despoués del replante, la cosecha podría esperar de medio a un año, pero para la total madurez toma dos años. cada 25 yardas cuadradas rinden de 25 a 60 libras de yuca, o una carga (goldman 1963). dinamica de la domesticacion kerr y clements (1980) anotan que los ind ígenas sudamericanos domesticaron un gran número de plantas (comestibles) en los últimos 10 a 20 mil años de ocupación de este continente .. la yuca, es una de las más antiguas, solamente superada por el ma íz, en virtud a que el ma íz es capaz de ocupar casi todos los pisos térmicos. anotan además, que las selecciones hechas por los indígenas en tuberosas, cereales y frutos, se basan en prácticas y creencias que tuvieron como consecuencia genética la producción de decenas de especies con un total de cerca de 400 cultivares. refiriéndose a la manutención de la heteregeneidad genética en la naturaleza, indican que las plantas de la amazon ía poseen alta frecuencia en especies de fecundación cruzada obl igatoria; indicando gran importancia al producirse una enorme cantidad de genotipos para ocupar, en competencia intra e interespecífica, un número grande de nichos ecológicos. este mecanismo es una de las causas por las cuales la selva amazónica y en general el bosque tropical húmedo, sea especialmente rico en especies. por ejemplo, klinge y rodríguez (1971) encontraron en un área de 0,2 ha 505 especies de plantas superiores a 1,5 m de altura, pertenecientes a 59 familias diferentes. esta enorme diversidad biológica, según odum (1976) no deja duda al afirmar que en algunas pocas hectáreas de la selva tropical, pueden existir más especies de plantas e insectos que toda la flora y fauna de europa. 90 al lado de este mecanismo diversificador e innovador existe otro altamente conservador: la propagación vegetativa asexual, por medio de rizomas, brotamiento de tallos, brotes de raíces, bulbos, etc. este mecanismo permite a las plantas un máximo de preservación de la especie (kerr y clements, 1980). harían (1975) señala que mediante la propagación vegetativa de plantas, la selección es absoluta y el efecto inmediato. para el caso de la yuca los clones encontrados y 'probados para determinar baja o mayor toxicidad, mayor o menor productividad, etc, pueden ser propagados' y los cultivares desarrollados inmediatamente. hartan (1975) indica que en el caso del ñame y la yuca, algunos clones tienen bajo poder de reproducción sexual, ellos pueden no florecer en su totalidad, o las flores aparecen deformadas y estériles. estos clones han sido completamente domesticados y enteramente dependientes del hombre para su supervivencia. en yuca esto parece ocurrir más frecuentemente con los tipos más tóxicos, sugiriendo que el hombre ha hecho selección para incrementar el contenido de ácido cian ídrico. en los trópicos húmedos especialmente, esto proporciona algún grado de protección contra insectos y algunos rnam íferos. los métodos de detoxificación son laboriosos, pero los indígenas tienen un perfecto dominio de ellos. por ejemplo la cultura de los ind ígenas de la amazon ía, está íntimamente ligada con la utilización de la fariña como parte esencial de su alimentación; aquí, el volumen de su producción dobla a la del maíz, llegando a constituir prácticamente dos tercios de la al imentación básica de la población. para la preparación de la fariña (harina de yuca), los indígenas inventaron el tipití,. que permite una rápida separación del jugo y de la masa que pasa luego a ser secada y al mismo tiempo liberarse del ácido cianh ídrico (maravalhas, 1964). según kerr y clements (1980), de esta manera la yuca debe tener más de 4.000 años de cultivo mientras que especies como el ñame (dioscorea sp.l, sapota (quararibea cordata), la uvilla (pouroma cecropiaefolia) y algunas especies de fríjol (phaseolus sp.l, que son apenas conocidas en algunas tribus, deben haber sido domesticadas más recientemente (1.000 a 2.000 años); otras especies serían medianamente antiguas como el chontaduro, el cacao, el banano, etc. (2.000 4.000 años). las plantas más antiguas de los indios sudamericanos posiblemente son: maíz, yuca y zapa 110 (cucurbita sp.). las tres son monoicas y los indios tienen un enorme número de cultivares de ellas. (kerr y clements, 1980). según la ligeratura revisada por goodman y smith y citados por kerr y clement (1980), sobre ma íz, hay relatos de haberse encontrado polen de 60.000 años. los zapalos como cidra cayote, calabaza, melón, han sido asociados con el hombre en las américas por lo menos desde hace 10.000 años (whitaker, 1976). galvao citado por albuquerque (1969) y jennings (1976) señalan que la yuca es una de las primeras plantas domesticadas por los indios en la amazon ía, tal vez hace 4 a 5.000 años atrás. la domesticación es un proceso evolutivo que opera bajo la influencia de las actividades humanas. puesto que es evolucionante, se espera un relativo cambio y gradual progresión del estado selvático silvestre a un estado de domesticación incipiente, es decir a formas que difieren más y más de sus progenitores. en el caso de la selección natural, se visual iza la domesticación de cereales empezando con la cosecha de semillas. gramíneas silvestres; se ha observado que estas semillas fueron comunes a lo largo de generaciones. en tan larga actividad humana confi nada a cosechar, cualquier efecto genético sobre las poblaciones silvestres es probablemente sin importancia. son las semillas que escapan de la cosecha las que producen la próxima generación, de tal forma que la presión selectiva podría ser en favor de algunos caracteres de tipo silvestre perjudiciales, como crecimiento indeterminado con un largo período de maduración, dormancia de semillas, etc. pero tan pronto como el hombre comienza a plantar lo que él ha cosechado, la situación cambia drásticamente (harlan, 1975). de acuerdo con nassar (1978) la yuca no crece en forma silvestre. la gran variación de los cultivares de yuca se debe al mantenimiento de su reproducción vegetativa por cientos de años. esto hace' pensar que los caracteres de esta especie no aparecen por selección natural. híbridos entre algunas especies silvestres pudieron haber sido domesticados y mantenidos mucho tiempo después a través de la reproducción vegetativa. esta afirmación es confirmada por algunos cruzamientos experimentales y observaciones hechas sobre frecuente hibridación de cultivares de manihot esculenta y especies locales silvestres; observándose que en este género el sistema de barrera genética y citológica no está todav ía bien establecido. otra confirmación proviene de smidf, citado por nassar (1978) quien manifiesta acerca de la respuesta muy rápida de selección en diferentes especies silvestres para incrementar el contenido de almidón en tuberosas a través de un bajo número de generaciones; observándose que algunas especies silvestres tienen .potencial idad para incrementar la formación de tubérculos y su contenido en almidón. vavilov citado por rogers (1965) considera al nordeste de brasil como el más posible punto de origen de los cultivares de manihot esculenta. vavilov llega a esta consideración basado en el hecho de que un alto número de cultivares fueron encontrados en esta área. la variabilidad genetica y su relacion con la variabilidad ecologica kerr y clements (1980) mediante observaciones directas e informaciones de indígenas sobre el número de cultivares de yuca cultivados por los indios desana y ticuna en la selva amazónica, demuestran al constatar que los primeros manejan 40 cultivares y los segundos 13, que aprovechándose de la variabilidad genética, los indios amazónicos consiguieron vencer y usar la variabilidad ecológica, es decir consiguierdñ' cultivares que se adaptan a medios ecológicos diferentes como tierra firme, varzea, tiempos de sequía relativa, tiempos lluviosos, con mucha luz, con sombra, etc. estas observaciones han sido hechas por otros investigadores en el área amazónica. prance et al. (1977) narran que entre los indios paumari en la amazonía central, encontraron como hecho sorprendente que 91 cultivaban en sus chagras 14 diferentes variedades de yuca; cantidad no esperada para una tribu nómada. este alto número indica que ellos habían sido cultivadores de yuca por un largo tiempo. según triana (1985) los puinaves, en la amazonía colombiana conocen y distinguen 28 variedades de yuca cuyos nombres están asociados a las características físicas de la planta, o tienen nombres de animales o plantas (cuadro 1). cuadro 1. nombres de 28 variedades de yuca conocidas y distinguidas por los puinave, asociados con características morfológicas de la planta, o con animales u otras plantas. (fuente: triana, 1985). nombres en puinave nombres en español tirn-uoan-kadi aowogre timjurot timpi-o t acre wuankerot ipairoót tai -pundiot timbogotot tirn-arn-ot tim-uik kut-de-ot kut-duc buro yoiro shire yov-tirn-de-ot det-tim-ot tu-tim-ot wot-rrot buri-rot . wou-tim-ot masocarrot cauna irrot bonande-ot tondé-ot coc-pi-ro-ot utpire-ot yuca roja yuca amarilla yuca negra yuca azul yuca morada yuca morada . yuca bajita yuca blanca yuca verde yuca de estrella yuca de cafuche yuca de cafuche yuca de mico yuca de pescado yuca diente de guache yuca diente de perro yuca de lapa yuca de guaiacoco yuca de garza yuca de maicero mico yuca de babilla yuca de mañoco yuca de paounagua (río) (cupirraco) yuca de almidón yuca de viejita yuca de mata de aj í negro yuca de mata de hueso espina de pescado 92 la rotta (1983), indica que los andoques, quienes viven cerca de araracuara sobre el río caquetá, cultivan 10 cultivares de manihot esculenta, además de la especie manihot dulcis (cuadro 2). pineda (1982) en la misma comunidad encontró otras cinco diferentes a las citadas por la rotta. entre la gran cantidad de frutas útiles a la alimentación humana, ha habido impresionantes selecciones, entre ellas están: en pouteria caimito; la variedad silvestre posee frutos que llegan a pesar 30 gramos. en el alto solimoes en la frontera entre colombia y brasil, los indios ticunas seleccionaron variedades que alcanzan hasta 1800 g por fruto (kerr y clements 1980). pouruma cecropiaefolia tiene infrutescencias parecidas a un racimo de uva. kerr y clernents (1980) encontraron cerca a manaus y aripuaná variedades silvestres poco productivas. los indios tikuna mejoraron considerablemente esa especie encontrándose los mejores cultivares en los alrededores de leticia en colombia, como fruto de esa selección. quararibea cordata (humb y bonpl) vischer -una bombacaeaeen su estado silvestre produce frutos apenas de 9 a 12 cm de largo por 3-5 cm de diámetro. las selecciones de los indios ticuna en los alrededores de leticia, llevaron a árboles que producen de 3000 a 8000 frutos, casi esféricos, de 10 a 15 cm de diámetro, pesando 400 a 1300 g. siendo de cáscara dura, de 7 a 13 cm de grosor, aguantan bien el transporte para su comercialización (kerr y clements, 1980)_ bactris gasipaes hbk es una planta tan útil como la yuca para muchas tribus de la amazon ía; pero no es de igual importancia pues apenas produce durante 3-4 meses del año, mientras la yuca se produce todo el ~iempo. sin embargo, según patiño (1958), su importancia se acentúa en las tradiciones, mitos y creencias religiosas, de las que los viajeros y naturalistas que han estado en los afluentes del orinoco y del amazonas y han convivido con los indios el tiempo suficiente para apreciar sus costumbres, saben que las fiestas de cosecha del pejibay o chontaduro se suceden hasta nuestros d ías. también usan el tronco (macana) para arcos y flechas, cuadro 2. algunas diferencias entre las diversas clases de yuca reconocidas por los andoque (fuente: la rotta cuéllar, 1983). nombre nombre científico andoque significado características del tubérculo manihot dulcis jokó yuca del blanco blanco, blando (introducida). m. esculenta aapá yuca de borugo blanco, cáscara rosada. m. esculenta dudapá yuca del trueno cáscara morada. m. esculenta fonipá yuca lavada al descortezarla queda limpia. m. esculenta jaihopó yuca de paloma amarilla, porosa sin almidón. m. esculenta kokopá yuca de sapo koko amarilla. m. esculenta pana yuca del brasil introducida por los brasileros, color amarillo, muy duro. m. esculente pantaapá yuca de asaí blanco, con mucho almidón, hoja semejante a la de la palma asaí. m. esculenta paepá yuca blanca blanco, poroso, sin almidón. m. esculenta siajepá yuca de tintín blanco, cáscara amarilla. m. esculenta yesipá yuca de palo podrido blanco. además de otros utensil ios. la madurez de ciertos frutos comestibles ha servido también como punto de referencia para el cómputo del tiempo, especialmente entre las tribus del área amazónica. se ha destacado la importancia de las fiestas de cosecha que coinciden con la madurez de frutos y principalmente con bactris gasipaes (patiño, 1963). según schultes, citado por patiño (1958), y quien viajó mucho tiempo por la amazonía colombiana, los indios yucunas del río mirití-paraná, afluente del caquetá, celebran anualmente tres importantes danzas en relación con la maduración de algunos frutos entre ellos bactris gasipaes. son muchos los usos relacionados con esta planta; galváo, citado por kerr v clements (1980) indica que el chontaduro goza de tal reputación entre los baniwa, que éstos la consideran como "palmera sagrada"; antes de la construcción de una casa, en una nueva aldea, los indios colocan varias mudas de chontaduro. la selección de esta especie de acuerdo con el uso dado por los ind ígenas, se puede presumir en tres formas (patíño,1958): (1) solo util izaban como madera los estipes de palmas muertas por accidentes o enemigos naturales, o por haber completado su ciclo vital (ejemplares decrépitos de escasa producción). (2) exist ía una técnica de cultivo que limitaba a un número determinado los estipes por cepa, raleando o entresacando de tiempo en tiempo los sobrantes. (3) una selección que elimina, no astiles aislados sino cepas enteras productoras de frutos de baja cal idad, con mucha fibra en el sarcocarpo. según pineda (1982) dentro de la cornunidad andoque, la multiplicidad de variedades de piñas sugiere la importancia de las mismas, pero no todas se consumen de igual forma, la piña "foei", se cocina previamente para eliminar su superficie carrasposa. pro93 cuadro 3. algunas diferencias entre las diversas clases de piñas reconocidas por los andoque. (fuente: la rotta cuéllar, 1983). nombre andoque significadocaracterísticas del fruto adudi piña de guacamayo. batudí chefad í fitiodí foeidí jetsobad í kekekad í poñeidí popaydí tamadí el color del epicarpio es rojo como las plumas de esta ave. el color del epicarpio va cambiando en el transcurso de su maduración, verde, azul, negro como el fruto de esta palma. el epicarpio tiene rayas como la cola de este mico. el epicarpio es cenizoso como el color de esta hormiga. la consistencia al comer es carrasposa como este bejuco. su forma se parece a la trampa para peces. piña que en el tiempo místico pertenecía a la rana. la consistencia fibrosa del mesocarpio se asemeja a las fibras del cumare. el mesocarpio blanco como la flor del popav. el epicarpio se parece a la piel de la babilla. piña de milpeso piña del mico cosumbe. piña de la hormiga fifio. piña del bejuco foei. piña de la trampa jetsobé. piña de rana kekebad í piañ de cumare. piña del popav, piña de babilla. bablemente con la "piña de cumare" se elaboraban fibras para fabricar hamacas. las mujeres cultivan su colino, con excepción de la "piña popai ". otras variedades de piña cultivados por este grupo de ind ígenas citadas por pineda son: "piña babilla", "piña mico cojumbe", "piña guacamayo", "piña panguanito"), "piña hormiga", "piña ranita kekecan", "piña mil pesos", "piña trampa". algunas diferencias entre las piñas cultivadas por los andoque se anotan en el cuadro 3. el cuadro 4 resume el conocimiento de las especies citadas y de otras comunes entre los indios ticuna. finalmente, vale la pena destacar que la actividad de domesticación de plantas importantes ya sea para consumo alimenticio o como símbolos religiosos o señaladoras de 94 los calendarios, comenzó desde hace más de 4.000 años en la amazonía. las selecciones fueron logradas con base en el dominio adquirido especialmente en la propagación vegetativa para las plantas tuberosas, y en una cuidadosa selección de caracteres para las frutales propagados por semilla. todas estas selecciones tenían como base asociada creencias que se transmitían de generación en generación. los nativos "aprovecharon" la variabil idad genética de estas especies para vencer y usar la variabil idad ecológica del medio amazónico .. ante el peligro de la pérdida de la identidad étnica por el proceso de aculturación que tienen las comunidades ind ígenas se hace necesario conocer más de cerca las prácticas agrícolas que ellos utilizan, puesto que son productos de la acumucuadro 4. conocimiento de varios alimentos por los indios tikuna, residentes en arauca, amazonas, colombia (adaptado de kerr y clements, 1980). especies número de cultivares nombre tikúná persea americana ananas comosus pouteria caimito euterpe oleracea psidium guajava gynerium sp, oenocsrpus bacaba rheddia benthamiana rheddia macrophyl/a musa acuminata ipomea batatas rollinia deliciosa mauritia flexuosa theobroma cacau anecsrdium occidentale dioscorea amazonum berthol/etia excelsa cocos mucifera theobroms grandiflorum artocarpus comunis myrciaria floribunda anona muricata inga cinnamomea inga edulis artocarpus heterophyllus swartzia ulei manihot dulcis manihot esculenta pouroma cecropiaefolia zea mays jessenia bataua bactris gasipaes quararibea cordata colocasia esculenta spondias mombin 2g 2 2 3f goumá tiená taú uaira taué eirú boróá kói pókuri pói coré vénuá temá tchaperé kóú oi katáia koko kópú páotchane oratchá djaca t6ú lnqauacú jaca jurumun hé moneka o oua tieá tchaú die entú oteré nó djaurnéru 1 9 . 3 c 2a 1 2 1 2d 1 1 e 1 1 4 1 1 b 1 1 e 2 5 5 2b 1 1 2a 1 1 2h a tanto de bactris como de rollinia existe una variedad silvestre en los rastrojos. b en toda la amazon ía, existe pouroma sin domesticar, silvestre de frutos pequeños./. cinnamomea también silvestre. los tikúna reconocen dos variedades: morado y verde. e tres cultivares: blanca. amarilla y morada. d blanco y violeta. e introducción relativa reciente. f pueden ser 3 especies: una roja, otra negra y otra gris. g morado y verde. h anaranjado y rojo. 95 lación de experiencias de cientos de años, e investigar sus efectos en la expresión genética de las especies utilizadas. literatura citada 1. albuquerque, m.de. a. 1969. mandioca na amazonia. belém brasil sudan, 275 p. 2. goldman, l. 1963. the cubeo; indians of the north west amazon. iliinois, the university of 111inois press. 305 p. 3. harlan, j.r. 1975. crops and mano madison, w isconsin, american society of aqronornv. 295p. 4. jennings, d. l. 1976. cassava. in simmonds, evolution of crop plants, new york, longmano pp. 64-69. 5. kerr, w.e. y clements, c.r. 1980. prácticas agrícolas de consecuencias genéticas que possibilitaram aos indios da amazonia una mel hor adaptacao as condicoes ecológicas da reqiáo, acta :amaztinica 10(2): 251-261. 6. klinge, h. y rodrigues, w.a. 1971. materia orgánica y nutrientes na mata de terra firme perto da manaus. acta amazonica 1 (1): 69-72. 7. la rotta cuéllar, c. 1983. observaciones etnobotánicas sobre algunas especies util izadas por la comunidad indígena andoque (amazonas colombiana). bogotá, tesis biol. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. 117p. 8. maravalhas, n. 1964. cinco estudos sobre a farinha de mandioca. manaus, inpa, publicacao no. 6. 9. mendoza, a. 1983. los indígenas de la amazonia colombiana. revista amazonia, del 96 comando unificado del sur. (colombia), pp. 11-15. 10. nassar, n.m.a. 1978. conservation of the genetic resources of cassava [manihot esculenta); determination of wild spacies tocallties with emphasis on probable origino economic botany 32: 311-320. 11. patiño, v.m. 1958. el cachipay o pibijay en la cultura de los ind ígenas de la américa intertropical. méxico instituto indigenista interamericano, ediciones especiales no. 39, 1620. 12. patiño, v.m. 1963. plantas cultivadas y animales domésticos en américa equinoccial; frutales. cali, imprenta departamental. 547p. 13. patiño, v.m. 1965, historia de la actividad agropecuaria en américa equinoccial. cali , colombia, imprenta departamental. 601p. 14. odum, e.p. 1976. ecología. sao paulo, pionera/mec.206p. 15. pineda, r. 1982. chagras y cacerías de la garza siringuera; sistema hortícola andoque, amazon ía colombiana. bogotá. comité de publicaciones de dram, pp. 1<57. 16. prance, g.t. campbell, d.g. y neison, b.w. 1977. the ethnobotany of the paumari 1 ndians. economic botany 31 (2): 129-139. 17. robers, d. 1965. some botanical and ethnological considerations of manihot esculenta. crantz. economic botany 19 (4): 369-377. 18. triana. g. 1985. los puinaves del inírida; formas de subsistencia y mecanismos de adaptación. bogotá, universidad nacional de colombia. 122p. 19. whitaker, t.w. 1976. cucurbits. en: evolution of croo plants. simmonds, ed, new york, longman, pp.64-69. agronomía 23-1.indd la calidad de suelos de ladera a partir del conocimiento de agricultores de caldono en el suroeste de colombia farmers’ local knowledge regarding the quality of hillside soil in caldono, southeastern colombia carmen patricia cerón1 y yilton riascos2 agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 143-153 resumen: el propósito de este estudio fue conocer la calidad de inceptisoles en paisajes de ladera mediante la interrelación entre el conocimiento empírico de las tierras por parte de los agricultores locales y las propiedades fisicoquímicas del suelo. los agricultores de la microcuenca potrerillo, municipio de caldono (cauca, colombia) diferenciaron tres categorías culturales: ‘tierra brava’, ‘tierra cansada’ y ‘tierra buena’. por otra parte, se tomaron muestras de suelo a una profundidad entre 0 y 20 cm en esas tres fracciones culturales y bajo dos usos: café con sombrío y bosque, con cuatro réplicas para un total de l6 muestras. se evaluó color, porcentaje de arcillas, tamaño y estabilidad de los agregados, nitrógeno mineral (n-no 3 + n-nh 4 ), carbono total, fraccionamiento de materia orgánica, ph, fósforo disponible y cationes intercambiables (k, ca, mg, al). los datos se procesaron estadísticamente usando análisis de varianza, prueba duncan, correlaciones y análisis de componentes principales. se encontró que los agricultores consideraron como ‘tierra buena’ aquella que presentaba las mejores condiciones del horizonte superficial, expresadas en una mayor densidad de miriápodos, colores pardos oscuros y mayores contenidos de n mineral, c total y fracción liviana de materia orgánica. las tierras de menor calidad presentaban cambio de colores, disminución en el contenido de las anteriores variables y deterioro de los agregados. palabras clave adicionales: conocimiento local de tierras, inceptisoles, ‘tierra brava’, ‘tierra cansada’ y ‘tierra buena’. abstract: this study was aimed at exploring the quality of inceptisol in hilly areas by relating local soil knowledge to soil properties. this study was carried out with farmers from the potrerillo microwatershed, caldono, colombia, who identified 3 cultural categories regarding soil known as being ‘angry land’, ‘tired land’ or ‘good land’. soil samples were taken in ‘angry land’, ‘tired land’ and ‘good land’ having two uses: shaded coffee and woods. experiments were repeated four times to give a total of 16 samples (0-20 cm depth). the following aspects were evaluated: colour, clay, size and aggregate stability, mineral nitrogen (n-no 3 + n-nh 4 ), total carbon, organic matter, ph, available phosphorous and exchangeable cations (k, ca, mg, al). variance analysis, duncan’s test, correlation and main component analysis were used for statistically processing the data. it was found that farmers considered ‘good land’ to be that having better surface horizon conditions. such ‘good land’ was characterised by having a high density of myriapoda, dark brown colours and a greater amount of mineral n, total c and light fraction soil organic matter. inferior quality soil presented changes in colour, a decrease in the previous variables and aggregate deterioration. additional key words: local soil knowledge, inceptisols, ‘angry soil’, ‘tired soil’ and ‘good soil’. fecha de recepción: 20 de octubre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 profesora departamento de ciencias sociales, universidad de nariño, pasto. e-mail: patriciaceron@coomevamail.com 2 profesor departamento de matemáticas, universidad del cauca, popayán. agronomía colombiana 144 vol. 23 · no. 1 introducción la calidad del suelo se define como función de su capacidad para producir cultivos seguros y nutritivos de manera sostenible a largo plazo, promoviendo la salud humana y la biodiversidad, sin impactar los recursos naturales o contaminar el ambiente (parr et al., 1992). la estimación de la calidad se asocia con el uso de parámetros sensibles y dinámicos que permitan documentar su condición. para valorar la calidad del suelo se han generado metodologías cuantitativas y cualitativas: las primeras son más utilizadas por los académicos mientras las segundas se asocian por lo general con los agricultores. en este documento se asume que estas herramientas son complementarias y que el conocimiento acerca de los suelos tropicales se construye a partir de dos actores sociales: académicos y agricultores; así mismo, se reconoce que el diálogo entre las diversas maneras de conocer y de ser logra una mejor comprensión del entorno así como una visión integral para enfrentar los problemas sociales y ambientales. las investigaciones en el tema muestran que la comunicación entre saberes distintos no consiste en el traspaso directo de un conocimiento a otro. se requiere una comprensión del carácter social, cultural e histórico que incide en una construcción diferente entre las formas del conocer. por su parte, los académicos se ubican en una relación teórica con el mundo y por ello se valen de evaluaciones de las propiedades físicas, químicas y biológicas en campo y laboratorio asociadas con modelos conceptuales de las ciencias del suelo. por otra parte, los agricultores se basan en una relación empírica con el entorno mediada por su cosmovisión, su experiencia con los suelos que trabajan cotidianamente y de acuerdo con unas condiciones particulares en las que elaboran y le son posibles ciertas formas de concepción, clasificación, uso y manejo del suelo. en este contexto, este estudio se plantea como objetivo caracterizar la calidad de inceptisoles de ladera mediante la interrelación entre categorías de percepción cultural sobre las tierras construidas por los agricultores de la microcuenca potrerillo, en el municipio de caldono (cauca, colombia), y las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. dicha interrelación se aborda a través de metodologías cualitativas propias de la antropología y de los métodos cuantitativos de las ciencias del suelo. por tanto, se trabaja el conocimiento de los productores desde la etnografía, lo que hace posible un acercamiento que tiene en cuenta las perspectivas y prácticas sociales de los pobladores, para luego identificar la correspondencia conceptual con el conocimiento académico, a través de la información derivada de las propiedades del suelo. los resultados sugieren que el conocimiento de las tierras por parte de los agricultores se basa en un saber cultural sobre la dinámica de la materia orgánica en ellas. por consiguiente, se plantea como hipótesis que, para diferenciar la calidad de los suelos de las tierras ‘brava’, ‘cansada’ y ‘buena’, es pertinente tener en cuenta y relacionar variables como color, carbono total y nitrógeno mineral. materiales y métodos se trabajó con agricultores que habitan la microcuenca potrerillo, municipio de caldono en el departamento del cauca, ubicado en el suroeste de colombia, en la vertiente occidental de la cordillera central, entre las coordenadas 2°48’ y 2°49’ de latitud norte, y 76°32’ y 76°33’ de longitud oeste. la zona comprende alturas entre 1.411 y 1.564 m.s.n.m., temperaturas entre 17 y 24 °c, y una precipitación promedio anual de 1.982 mm. los suelos están parcialmente afectados por cenizas volcánicas y se clasifican como oxic dystropepts (igac, 1976). en una investigación realizada en inceptisoles de la región se encontró que presentaban buena infiltrabilidad y alto grado de agregación (ruppenthal, 1995); respecto de las propiedades químicas hay tendencia marcada a la acidez y a ser pobres en nutrientes, principalmente en bases de intercambio y fósforo; además muestran amplia variabilidad espacial (buitrago, 1995). para lograr el acercamiento al conocimiento local, se recorría con el agricultor la unidad de producción, al tiempo que se dialogaba sobre la diferenciación de tierras, la historia de uso y las prácticas de manejo. los agricultores usan la denominación ‘tierra’ como sinónimo de suelo y establecen asociaciones con la ubicación y la biota asociada. a partir del conocimiento de los pobladores se determinaron tres categorías culturales para diferenciar las tierras: ‘brava’, ‘cansada’ y ‘buena’. se tomaron 16 muestras de suelo, a una profundidad entre 0 y 20 cm, en suelos de ladera con pendientes ≥ 20%, en la temporada seca del mes de julio, con cuatro (4) réplicas por cada categoría: ‘brava’ (t1), ‘cansada’ (t2) y ‘buena’, y bajo dos usos: bosque (t3) y café con sombrío (t4). cerón y riascos: la calidad de suelos de ladera..... 1452005 las muestras de t1 se tomaron de lotes con barbecho natural; las de t2, de lotes con barbecho natural que estaban antecedidos por 2 o 3 cosechas de yuca durante las cuales habían sido arados y recibido fertilización, generalmente gallinaza (250 g/planta) y calfos; las muestras de suelo procedentes de t3 tenían como uso el bosque secundario y las de t4, café (coffea arabica) con sombrío de árboles maderables y frutales, en especial guamo (inga sp.). al igual que t1, los lotes de t3 y t4 no habían recibido fertilización ni plaguicidas. las muestras fueron analizadas en el laboratorio de suelos del centro internacional de agricultura tropical (ciat) en lo concerniente a textura (dispersión sónica e hidrómetro), estabilización de agregados (tamizado en húmedo), tamaño de agregados (separación en tamices de 6,3, 2,1, 0,5, 0,25 y 0,125 mm), color (según la tabla munsell cuyos datos se convirtieron a valores numéricos a partir de la fórmula propuesta por thompson y bell, 1996), ph en kcl (1:1), k (bray ii), ca y mg (naoh 0,05m), al (volumetría, kcl 1n), p disponible (bray ii), c total (según protocolo de walkey-black, oxidación con dicromato de potasio y ácido sulfúrico), n mineral (extracción con kcl 1m y determinación de nitrato y amonio) y fraccionamiento de materia orgánica (tamaño y densidad, según lo descrito por barrios et al., 1996), para obtener la fracción liviana referenciada como ll (>150 µm, <1,13 g· cm–3 en solución ludox), la fracción media representada como lm (>150 µm, 1,13-1,37 g· cm–3) y la fracción pesada, lh (>150 µm, >1,37 g· cm–3). la información de las variables físicas, químicas y materia orgánica está registrada en cerón (2001). adicionalmente, se tomaron datos sobre macroinvertebrados del trabajo de sevilla (2002) quien trabajó en la misma zona ocho meses después, con cinco réplicas de cada tierra, cuatro de las cuales correspondían a los mismos sitios de este estudio; finalmente, se introdujeron los datos de hojarasca y profundidades 1-10 cm y 10-20 cm. los datos se procesaron estadísticamente con el programa sas®, mediante análisis de varianza (anova) con prueba de medias de duncan, correlación de pearson y análisis de componentes principales. para este último análisis se usaron las siguientes variables: color, porcentaje de arcilla, tamaño de agregados 2,0-6,3 mm y 0,12-0,25 mm, estabilidad de agregados, n mineral, c total, fracción liviana ll, ph, k, ca y al. resultados y discusión conocimiento de los agricultores sobre las tierras los agricultores de la zona en su mayoría son campesinos e indígenas. siembran cultivos perennes y transitorios, dinámica influida por el café que es la planta que más se cultiva y ocupa mayor cantidad de tierra. como se mencionó, los suelos estudiados se localizan en zona de ladera, denomindad como ‘loma’ o ‘falda’ por el agricultor. la calidad de los suelos o ‘tierras’, como ellos les llaman, se diferencia empíricamente a partir de criterios culturales relacionados con el uso y el manejo, las características físicas del suelo y la biota asociada; con ello establecen tres categorías, a saber: ‘tierra brava’, ‘tierra cansada’ y ‘tierra buena’. tierra brava. en los espacios cultivados, la denominación ‘tierra brava’ hace referencia al suelo donde se dificulta el crecimiento y la producción de las plantas; atendiendo al manejo, es la tierra que requiere mayor fertilización así como mayor esfuerzo físico en su laboreo. en los espacios no cultivados, corresponde a los suelos cuyo horizonte superficial es de color ‘rojo’ o ‘amarillo’, mientras la tierra presenta una textura ‘ceruda’, lo que, según los productores, se debe a que retiene más humedad. en el periodo seco la ‘tierra brava’ toma una consistencia dura mientras que en las lluvias se convierte en barro debido a su mayor adherencia a la mano y las herramientas y por su plasticidad, como se evidencia en la siguiente narración de un agricultor: “‘ceruda’ es cuando se vuelve una masa, uno aprieta la tierra así [con la mano] y puede hacer hasta una bola, o uno la moja y sirve es para hacer un ladrillo, mientras la arenosa usted no la puede hacer, se desmorona toda” (reinel rivera). es esta fracción crecen plantas silvestres como helechillo (dichranopteris flexuosa), paja garrapatera (paspalum pilosum), chifladera (epidendrum ibaguense), chusco (sobralia sp.), caracucho (bejaria glauca), paja (andropogon leucostachyus), paja (andropogon bicornis), paja de cerro (gramínea sin identificar), chilco de loma (clidemia sp.), cole mula (digitaria insularis), chondur de loma (sisyrinchium bogotense) y centaura (eupatorium amygdalinum). algunas de estas plantas son utilizadas por la población; por ejemplo, la paja garrapatera se mezcla con barro en la construcción de viviendas, de las hojas de chifladera se fabrican pitos para que jueguen los niños, el caracucho se usa agronomía colombiana 146 vol. 23 · no. 1 contra cucarachas, el chondur de loma es medicinal y la centaura es usada contra enfermedades del ganado. los productores opinan que la tierra brava se recupera mediante arado para aflojar la tierra, la fertilización, especialmente con gallinaza, y la descomposición de la materia orgánica obtenida por residuos de cosecha y deshierba. atribuyen a la gallinaza una mayor producción y diversidad de arvenses y el cambio de color de la tierra: “es cuando sembramos una mata y no te produce nada, por el color de la tierra que es tierra colorada. la gallinaza compone el suelo porque después de dos a tres cultivos usted ya puede sembrar un cultivo de maíz que ya le da sin tener que abonar, la gallinaza ya va arreglando el suelo y le va cambiando el color al suelo también” (gerardo jiménez). por esta razón, en la ‘tierra brava’ los agricultores siembran (o arriendan para sembrar) un cultivo de ciclo corto destinado al mercado, como el tomate, el cual se prefiere cultivar en ladera y con una inversión de recursos económicos en arado y gallinaza, lo que consideran, inicia la recuperación de la tierra. el tomate recibe abundante fertilización, pues al momento de la siembra se usa gallinaza, que a veces se mezcla con cal, y después se reabona una o dos veces con fertilizante compuesto: “el tomate [mejora el suelo] porque hay que aplicar más orgánico como gallinaza [...], porque después del tomate yo comencé a ver que habían malezas como la pakunga, y el color del suelo también [había cambiado] y las malezas que nacen, nacen bien verdes y bonitas, entonces yo vi que la tierra estaba buena para meter plátano” (carlos trujillo). tierra cansada. los productores asocian la ‘tierra cansada’ con la disminución en la producción agrícola, el aumento de enfermedades e insectos, la reducción del espesor de la capa arable, el menor tamaño de los agregados y el cambio de color del suelo. mencionan como causas de la ‘tierra cansada’ el trabajo contínuo −en especial el monocultivo con productos de ciclo corto−, el uso excesivo de fertilizantes −principalmente los de síntesis química−, y el uso constante del arado en la preparación del terreno de ladera, implemento que revuelve la tierra y la expone al sol y al agua, con lo cual se seca o es arrastrada a la parte baja de la colina por la lluvia: “antes la tierra no necesitaba abono porque no estaba tan trabajada; no ve que ahora pelan una loma, van y le meten esos bueyes, aran y eso queda la tierra que eso llueve y toda esa tierra se va llevando el alimento, se lo va llevando el agua, el alimento queda por allá en los zanjones, en los ríos. le echan una cantidad de abono, sacan esa cosecha, al otro año vuelven y le meten otra vez esos bueyes y eso va quedando es la roca pelada y eso vuelven y aran y sacan otro pedazo de tierra de más abajo y eso vienen otra vez las lluvias y barren con todo, otra vez. por eso, es que la tierra va quedando tan pobre, que ya no tiene nada de alimento para las matas” (blanca delgado). la ‘tierra cansada’ presenta como características su color ‘café’ o de ‘tierra revuelta’, ser ‘tierra seca’ o ‘tierra polvosa’, y la pérdida del espesor de la capa arable. la ‘tierra polvosa’ es la que no forma grano; una manera como los productores diferencian la ‘tierra granosa’ de la ‘polvosa’ consiste en tomar suelo con la mano y dejarlo caer: si es ‘granosa’ cae verticalmente porque es pesada, pero si es ‘polvosa’ es arrastrada por el viento, por lo cual en su caída toma una dirección oblicua. en lo que corresponde a la biota asociada, en la ‘tierra cansada’ disminuye la producción de los cultivos mientras que algunas arvenses toleran mejor esta condición. también ha identificado que ocurre un aumento de enfermedades e insectos plaga, en especial, mencionan la abundancia de larvas de la familia melolonthidae (coleoptera) en el cultivo de yuca: “uno sabe que la tierra está cansada en enfermedades, si se agarra y métale y métale cultivos, va a llegar un tiempo en que la tierra así métale el abono que le meta ya no le va a producir, ya se llena de gota o chamusquina o tanta cosa que le cae, entonces ya es seña de que la tierra ya está cansada, tiene que dejar enmalezar siquiera unos dos años que la tierra ajuste” (alberto rivera). cuando la tierra está ‘muy cansada’ los agricultores optan por ‘dejarla descansar’, lo que consiste en no dedicar a actividades agropecuarias para crezca el barbecho natural. la recuperación se atribuye al aumento de materia orgánica y a las raíces de las plantas que vuelven reversible la característica ‘polvosa’: “una tierra está cansada porque lleva varias siembras de yuca. cuando la tierra está cansada hay que dejarla como cinco años. es polvosa por tanto trabajarla pero con el monte queda firme, está apretada otra vez, la raíz del monte aprieta la tierra” (tranquilino mosquera). cerón y riascos: la calidad de suelos de ladera..... 1472005 los agricultores conocen la ‘tierra descansada’ por la edad del barbecho. si bien consideran que el período adecuado para el descanso es igual o mayor de cinco años, es frecuente que el barbecho sólo se deje dos o tres años por necesidad de volver a utilizar ese terreno. además, expresan que recuperar la tierra cansada es más costoso que la tierra brava, pues esta última se recupera a través del arado y la fertilización con gallinaza, mientras que la tierra cansada, aunque se fertilice, no mejora la producción y se debe usar mayor cantidad de fertilizante y plaguicidas: “la tierra [cansada] se recupera pero cuesta muchísimo, la tierra cansada usted tiene que meterle una cantidad de abonos, de plaguicidas, porque hay mucha plagas por haber habido tantos cultivos, por haber sido tan trajinada, entonces va a ser más duro recuperar esa tierra que esté así cansada que una tierra como la de loma [brava], esa tierra uno muele, se le echa los abonos y no tan rápido pero es más fácil de recuperar que la tierra cansada” (reinel rivera). tierra buena. la tierra considerada como ‘buena’ se relaciona con aquellos suelos con vegetación arbórea, los cuales presentan necesidades de fertilización menores, son de fácil laboreo y presentan características físicas que resultan en mejores condiciones del horizonte superficial o capa arable. teniendo en cuenta las formas de uso, la ‘tierra buena’ incluye los cultivos de café con sombrío y las zonas boscosas, que se consideran de calidad similar puesto que son poco trabajadas en labores agropecuarias, que en opinión de los agricultores locales ‘cansan la tierra’: “tierra buena en los montes espesos, esos no han sido sembrados ni rozados; porque no la han trabajado hay monte espeso, cascarillo, cucharo. las cafeteras se parecen a la del monte por la humedad y la hojarasca de las hojas, en las cafeteras vieja” (luis cifuentes). el área forestal está constituida por guadua y bosque secundario. en el caso de los cultivos de café, predominan las variedades caturra y típica; los cultivos sembrados en los últimos años suelen tener como sombrío la papaya o el plátano, tendencia que va en aumento ya que esos productos también pueden destinarse al mercado. el café más antiguo presenta un arreglo espacial de policultivo en el cual están dispuestos, en forma irregular, el plátano y diferentes especies forestales y frutales, en especial guamo. en lo que atañe al manejo, la tierra ‘buena’ es aquella que requiere menos fertilización; se la califica de ‘blanda’ o ‘floja’ cuando se facilita la ejecución de las labores de preparación del terreno y desyerba; se considera ‘blanda’ la tierra con mayores contenidos de materia orgánica: “esta tierra es buena porque cuando se siembra una mata pues da. es más floja, la tierra es blanda que hasta me gusta desyerbarla, esa tierra es buena para sembrar, se le echa un poquito de gallinaza y da buen maíz, la tierra floja es buena. es buena donde la tierra sea negra que es floja, es más fácil de sembrar porque le echa un poquito de abono y ya produce la mata” (maría méndez). en lo concerniente a las características físicas, una tierra se percibe como ‘buena’ cuando tiene un mayor espesor en la capa arable, es ‘negra’, de textura ‘granosa’ (lo cual se refiere a un mayor tamaño de los agregados) y contiene una cantidad de humedad adecuada. con relación a la vegetación predominante los agricultores asocian la ‘tierra buena’ con una coloración intensa y mayor grado de crecimiento, vigor y producción de las plantas cultivadas y silvestres. en los terrenos cultivados se menciona con frecuencia la pakunga (bidens pilosa) y gran diversidad y crecimiento de arvenses, entre ellas verbena negra (stachytarpheta cayennensis), cabello de ángel (emilia sonchifolia), hierba de chivo (ageratum conyzoides), botoncillo (stemmatella sodiroi), yantén (plantago lanceolata), cadillo (triumfetta mollissima), escoba (sida rhombifolia) y conejo (oplismenus burmannii). consideran que hay plantas que ayudan a mantener la humedad de la huerta como ortiga (urera baccifera), flor ardiente (impatiens balsamina), nacedero (trichanthera gigantea), cachimbo (erythrina sp.) y guamo (inga sp.). en cuanto a la presencia de invertebrados, los agricultores mencionan que en la ‘tierra buena’ hay ‘más animalitos’ que en la ‘tierra brava’. se relaciona a la lombriz con la ‘tierra húmeda’ y algunos agricultores asociaron con la tierra buena a ciertos coleópteros y a los miriápodos. propiedades físicas y químicas de los suelos los agricultores también usan el color como criterio para identificar la calidad de los suelos. expresan que la ‘tierra brava’ es ‘colorada’ o ‘amarilla’ lo que corresponde a rojo amarillento (5yr5/6) y amarillo rojizo (5yr6/6); la ‘tierra cansada’ es ‘café’ o ‘tierra revuelta’, que es pardo amarillento (10yr5/4); la ‘tierra buena’ es ‘negra’, lo que hace referencia a los colores pardo osagronomía colombiana 148 vol. 23 · no. 1 curo (10yr3/3), pardo grisáceo muy oscuro (10yr3/2) y pardo amarillento oscuro (10yr4/4). el análisis cuantitativo del color muestra diferencias estadísticamente significativas (p ≤ 0,01) entre los valores promedio de las tierras, donde t1 se diferencia de t2 y éstas de t3 y t4, lo que concuerda con la percepción cultural (tabla 1). el color del suelo está influido por la dinámica de la materia orgánica: los colores claros correlacionaron con la presencia de arcilla (r = 0,61), mientras los oscuros, con c (r = 0,87), n (r = 0,74), fracción ll (r = 0,71), humedad del suelo (r = 0,84), estabilidad de agregados (r = 0,73), densidad de lombriz (r = 0,70), biomasa de lombriz (r = 0,52) y densidad de miriápodos (r = 0,71). a la ‘tierra brava’ se le atribuye ser ‘ceruda’. t1 tiene una alta proporción de arcillas (67%), con diferencias estadísticamente significativas (p ≤ 0,01) en comparación con las demás tierras, lo cual permite inferir que la ‘tierra ceruda’, se relaciona con esta característica (tabla 1). en términos de la estabilidad de los agregados en agua, el comportamiento estimado a través del diámetro medio ponderado (dmp) muestra a t1 como el suelo de menor estabilidad, pues presenta diferencias estadísticamente significativas (p ≤ 0,01). se destaca la influencia de la materia orgánica en esta propiedad ya que presenta correlación negativa con la arcilla (r = -0,78) y positiva con colores oscuros (r = 0,73), c (r = 0,71), n (r = 0,56), humedad del suelo (r = 0,55), densidad de lombriz (r = 0,53), densidad de coleópteros (r = 0,61) y densidad de miriápodos (r = 0,53) (tabla 1). un indicador cultural de la tierra cansada es la ‘tierra polvosa’. en la estimación del tamaño de agregados se observa que t2 muestra mayor porcentaje de agregados de menor tamaño, con diferencias estadísticamente significativas con relación a los diámetros de los agregados: (p ≤ 0,05) para 0,25 mm y (p ≤ 0,01) para 0,125 mm (tabla 1). dado que t2 tiene un porcentaje menor de agregados grandes y mayor de agregados pequeños, se puede inferir la pérdida de estructura en la ‘tierra cansada’ y, a su vez, que la ‘tierra polvosa’ corresponde a los agregados de menor tamaño. los agricultores manifiestan que la ‘tierra buena’ es húmeda, la ‘tierra cansada’ es seca y la ‘tierra brava’ toma una consistencia dura en temporada seca y se convierte en barro durante las lluvias. escobar (2003) realizó una medición de humedad del suelo en el área de estudio; en el mes de julio, los resultados expresaron diferencias estadísticas significativas (p ≤ 0,01) entre la ‘tierra buena’ frente a las de menor calidad (tabla 1). la estimación de las propiedades físicas de los suelos permitió establecer correspondencia conceptual con el conocimiento local. el análisis cuantitativo del color diferencia las tres categorías culturales de tierras de los agricultores. la ‘tierra brava’ presentó mayor contenido de arcillas y menor estabilidad de agregados. la ‘tierra cansada’ se asocia con mayor porcentaje de agregados pequeños a partir de 0,25 mm de diámetro. la humedad del suelo es mayor en la ‘tierra buena’ en comparación con las tierras de menor calidad. los agricultores relacionan la ‘tierra buena’ con las mejores condiciones de la capa arable. evidentemente, se constató que los contenidos de c total, n mineral (n-no 3 + n-nh 4 ) y fracción ll son más altos en la ‘tierra buena’ con diferencias estadísticamente significativas (p ≤ 0,01) frente a las tierras ‘brava’ y ‘cansada’ (tabla 2). el c total presenta menor contenido en t1, seguido de t2 y es similar en t3 y t4. el n mineral es similar en las tierras de menor calidad y es más alto en t4 con diferencias estadísticamente significativas (p ≤ 0,01) de otras tierras, incluso t3. posiblemente el mayor contenido de n en el cafetal se debe a la presencia de leguminosas como el guamo. la proporción de materia orgánica tiende a ser más alta en la fracción liviana (ll), seguida de las fracciones media (lm) y la pesada (lh), así: ll > lm > lh; ello representa entre 77 y 92% de la suma de las fracciones. esta tendencia también fue registrada en suelos de la tabla 1. propiedades físicas de los suelos estudiados. tierras color arcilla (%) % de hu medad* estabi lidad dmp (mm) % de tamaño de agregados (mm) 6,3 2,0 1,0 0,5 0,25 0,125 t1 36 a 67 a 27 a 1,03 b 67 a 15 a 8 b 3 b 03 b t2 25 b 29 b 32 a 1,85 a 37 b 16 a 14 a 8 a 13 a t3 10 c 35 b 46 b 2,04 a 55 ab 16 a 10 ab 5 b 06 b t4 13 c 33 b 50 b 1,86 a 57 ab 16 a 10 ab 4 b 06 b p ≤ 0,05 0,00 0,00 0,00 0,00 0,06 0,28 0,14 0,02 0,00 t1: tierra brava, t2: cansada, t3: buena (bosque), t4: buena (cafetal). en letras iguales no hay diferencias estadísticas entre los promedios a p ≤ 0,05. n = 4 (promedio de 4 réplicas). * adaptado de escobar (2003). cerón y riascos: la calidad de suelos de ladera..... 1492005 zona durante un estudio sobre barbechos mejorados (phiri et al., 2001), aunque difiere de la encontrada por barrios et al. (1996) en kenya, áfrica, en un suelo kandic rhodustalfs en donde la tendencia de la materia orgánica fue lh > ll > lm. la fracción ll se acerca al criterio de calidad de acuerdo con los agricultores, dado que los contenidos son más bajos en las tierras consideradas de menor calidad en relación con t3 y t4. la fracción lm es más alta en t3 con diferencias estadísticas significativas (p ≤ 0,05) frente a tierras de menor calidad. en el caso de la fracción lh, los contenidos no varían estadísticamente, en los suelos estudiados (tabla 2). en lo concerniente a las propiedades químicas, no se constató una distribución acorde con el criterio cultural debido a que la ‘tierra cansada’ presentó las mejores condiciones y la ‘tierra brava’ y el bosque mostraron contenidos similares. se presentaron diferencias estadísticamente significativas (p ≤ 0,01) en ph, k, ca y al. en contraste no se demostraron diferencias estadísticas a p ≤ 0,05 en p y mg (tabla 3). el ph es más alto en t2, posiblemente por influencia de la fertilización que incluyó calfos. en efecto, el ph correlacionó con ca (r = 0,92), k (r = 0,69), mg (r = 0,65), agregados de menor tamaño (r = 0,79) y biomasa de coleópteros (r = 0,56), mientras que correlacionó negativamente con porcentaje de arcillas (r = -0,70), al (r = −0,90) y agregados de mayor tamaño (r = -0,73), característicos de la ‘tierra cansada’. los contenidos de potasio más altos se hallaron en t2 y t4 con diferencias estadísticamente significativas de t1 y t3. en t2 se presentó el mayor contenido de calcio y el más bajo de aluminio, con diferencias estadísticamente significativas en comparación con las otras tierras. en síntesis, las propiedades químicas parecen estar influidas por la fertilización que, a través del tiempo, los agricultores aplicaron en la ‘tierra cansada’. por esta razón, t2 presentó condiciones favorables expresadas en mejores valores de ph, ca y al. igualmente, el nivel de k es de los más altos aunque no se diferenció estadísticamente de t4. en lo que atañe a la presencia de macroinvertebrados del suelo, en la ‘tierra brava’ se observó una marcada reducción, mientras que hubo diferencias estadísticas en densidad de lombriz y miriápodos en comparación con los dos usos de ‘tierra buena’; así mismo, en cuanto coleópteros, hormigas y arañas en relación con el bosque (tabla 4). la ‘tierra cansada’ se asocia con el aumento de enfermedades e insectos plaga. se encontró que en este suelo habita una densidad intermedia de lombrices, hormigas y arañas, mientras que disminuye la de miriápodos en comparación con la ‘tierra buena’. los coleópteros presentaron una mayor biomasa con diferencias estadísticas (p ≤ 0,05) frente a tabla 2. propiedades del suelo relacionadas con la materia orgánica. tierras carbonototal (%) n mineral (mg · kg-1 suelo) materia orgánica (g · kg-1 suelo) fracción ll fracción lm fracción lh t1 1,41 c 6,73 c 1,84 b 0,58 b 0,04 a t2 4,23 b 11,43 c 0,91 b 0,45 b 0,08 a t3 8,63 a 18,40 b 5,27 a 1,32 a 0,14 a t4 8,68 a 33,45 a 5,90 a 0,79 ab 0,22 a p ≤ 0,05 0,00 0,00 0,01 0,05 0,52 t1: tierra brava, t2: cansada, t3: buena (bosque), t4: buena (cafetal). en letras iguales no hay diferencias estadísticas a p ≤ 0,05. n= 4. tabla 3. propiedades químicas en los suelos estudiados. tierras ph fósforomg · kg-1 potasio cmol · kg-1 calcio cmol · kg-1 magnesio cmol · kg-1 aluminio cmol · kg-1 t1 3,8 c 0,7 a 0,1 b 0,4 b 0,2 b 4,4 a t2 4,8 a 1,7 a 0,4 a 2,7 a 0,6 a 0,6 c t3 4,0 bc 1,8 a 0,2 b 0,6 b 0,4 ab 3,9 ab t4 4,2 b 1,3 a 0,4 a 1,2 b 0,4 ab 2,6 b p ≤ 0,05 0,00 0,57 0,00 0,01 0,19 0,00 t1: tierra brava, t2: cansada, t3: buena (bosque), t4: buena (cafetal). en letras iguales no hay diferencia estadística entre los promedios a la probabilidad señalada. n=4. tabla 4. macroinvertebrados en los suelos estudiados. tierras lombrices coleópteros hormiga araña miriápodos densidad biomasa densidad biomasa densidad densidad densidad t1 32 b 2,27 a 67 c 1,88 b 1.136 b 10 b 6 c t2 224 ab 12,41 a 333 ab 39,41 a 1.658 ab 38 ab 38 c t3 448 a 15,76 a 413 a 18,24 ab 4.182 a 112 a 371 a t4 336 a 28,85 a 160 bc 2,39 b 582 b 22 b 176 b p ≤ 0.05 0,03 0,19 0,01 0,03 0,05 0,05 0,00 t1: tierra brava, t2: cansada, t3: buena (bosque), t4: buena (cafetal). en letras iguales no hay diferencia estadística entre los promedios a p ≤ 0,05. n=5. fuente: adaptado de sevilla (2002). agronomía colombiana 150 vol. 23 · no. 1 t1 y t4. la densidad y la biomasa resultaron similares a los valores hallados en el bosque, aunque es probable una diferencia en la complejidad estructural, si se atiende a sevilla (2002) quien plantea que en el bosque hay especies depredadoras (carabidae, staphylinidae, elateroidea y tenebrionoidea) y mayor complejidad en gremios de lombrices y artrópodos (hormigas y coleópteros) en comparación con los barbechos de ‘suelo cansado’. se esperaba que en t2 las larvas rizófagas de la familia melolonthidae afectaran negativamente la producción, como lo señalaron los productores; en este sentido, pardo (2003) estimó que en cultivos de yuca de la región se pueden presentar hasta 160.000 larvas/ha, lo que podría desencadenar un problema fitosanitario dependiendo de la proporción de larvas con hábitos rizófagos; en esta región se ha estimado que las pérdidas en los cultivos de yuca por esta causa alcanzan un 23%. este mismo autor no encontró diferencias estadísticas significativas en la abundancia de larvas entre cultivos de yuca y bosque, aunque sí con referencia al café con sombrío. vale decir que la densidad y la biomasa de coleópteros correlacionan con algunas variables asociadas con la ‘tierra cansada’. por una parte, la densidad correlaciona negativamente con el tamaño de los agregados grandes (r = −0,55) y positivamente con el tamaño de los agregados pequeños entre 0,25 y 0,125 mm (r = 0,56). por otra parte, la biomasa correlaciona con ph (r = 0,56), p (r = 0,80), ca (r = 0,64) y mg (r = 0,53). en la ‘tierra buena’ se encontró una mayor densidad de miriápodos que son los macroinvertebrados que más se ajustan al criterio cultural de los agricultores; en efecto, su población disminuyó en las tierras de menor calidad con diferencias estadísticamente significativas (p ≤ 0,01) de la ‘tierra buena’; a su vez hay mayor número de miriápodos en t3 con relación a t4. las lombrices, los miriápodos y las arañas correlacionan entre sí y con variables asociadas con la materia orgánica. los miriápodos correlacionan con c (r = 0,77), fracción ll (r = 0,53), fracción lm (r = 0,72), estabilidad de agregados (r = 3), colores oscuros (r = 0,71), humedad del suelo (r = 0,79), densidad de lombriz (r = 0,62) y densidad de arañas (r = 0,75). por su parte, la densidad de lombriz correlaciona con c (r = 0,58), fracción ll (r = 0,59), color oscuro (r = 0,70), estabilidad de agregados (r = 0,53) y humedad del suelo (r = 0,59); la biomasa de lombriz correlaciona con n (r = 0,52), fracción ll (r = 0,68) y color oscuro (r = 0,52). las arañas correlacionaron con la fracción lm (r = 0,52). la calidad de los suelos a partir de las ‘tierras’ los suelos de ‘tierra brava’ carecen de un horizonte superficial claramente diferenciado; muestran colores rojo amarillento o amarillo rojizo, mayor proporción de arcillas, agregados muy inestables al agua y disminución de los contenidos de c total, con diferencias estadísticas frente a las demás tierras. decrece el n mineral, la fracción ll y la fracción lm en forma similar a ‘tierra cansada’. en cuanto a las propiedades químicas, la ‘tierra brava’ presenta los niveles más bajos de ph, menores contenidos de k y alto contenido de al, diferenciándose estadísticamente de la ‘tierra cansada’ y el cafetal, aunque con promedios similares al bosque. disminuye la densidad de macroinvertebrados, lombrices y miriápodos en comparación con la ‘tierra buena’; también se redujeron coleópteros, hormigas y arañas en relación con el bosque. la vegetación está compuesta por arvenses silvestres, algunas de las cuales son usadas como juguete, medicina, insecticida y material para la vivienda. los agricultores recuperan estos suelos a partir de uso del arado, la fertilización con gallinaza y la descomposición de la materia orgánica. se puede deducir que esta tierra se puede asociar con procesos fuertes de erosión del suelo, es decir, con la pérdida de la capa arable por el impacto de los agentes causantes, principalmente el agua (tabla 5). los suelos de la ‘tierra cansada’ se caracterizan por un color pardo amarillento, mayor proporción de agregados pequeños a partir de 0,25 mm y disminución de c total, con diferencias estadísticas de las otras tierras; decrecen así mismo los contenidos de n mineral, fracción ll y fracción lm, de manera similar a la ‘tierra brava’. la ‘tierra cansada’ presenta propiedades químicas favorables con niveles más altos de ph y mejores contenidos de ca y al, con diferencias estadísticas de otras tierras; el k es similar al cafetal. disminuyen los miriápodos en comparación con la ‘tierra buena’, siendo habitada por coleópteros rizófagos y una cantidad intermedia de lombrices de tierra, hormigas y arañas. fue evidente que el uso y manejo de este tipo de tierra, con cultivos anuales y ubicación en ladera, disminuye la calidad de los suelos, ante lo cual los agricultores responden con insumos externos. este manejo a través del tiempo influye en el aumento del ph y de algunas bases, así como en la reducción del al intercambiable. pese a que la evaluación de las propiedades químicas se muestra favorable en comparación con las otras tierras, cerón y riascos: la calidad de suelos de ladera..... 1512005 tabla 5. las tierras a partir de los conocimientos local (1) y académico (2). criterio t1 ‘tierra brava’ t2 ‘tierra cansada’ t3 ‘tierra buena’ (bosque) t4 ‘tierra buena’ (cafetal) uso 1. ninguno. 2. no usada en labores agropecuarias; se usan plantas en medicina, juegos, construcción e insecticidas. 1. yuca. 2 productos de ciclo corto como maíz con fríjol – yuca o 2 a 3 cultivos continuos de yuca – barbecho natural. 1. monte 2. bosque secundario para protección de fuentes de agua, extracción de leña, madera y suelo para semilleros. 1. cafetera. 2. café con sombrío. suelo y hojarasca se usan para abono y para acondicionar cajuelas de suelos de menor calidad. manejo 1. ninguno. 2. sin fertilización. 1, 2. arado, fertilización con calfos y gallinaza. 1. ninguno. 2. sin fertilización ni plaguicidas. 1. ninguno. 2. sin fertilización, a veces abonos orgánicos en la siembra. vegetación 1. helecho crespo. 2. dichranopteris flexuosa. 1. paja garrapatera. 2. paspalum pilosum. 1, 2. disminuye la producción de cultivos; crecen algunas arvenses silvestres. 1. monte. 2. vegetación arbórea característica de selva subandina o bosque húmedo premontano. 1. pakunga, más hierbas. 2. bidens pilosa; mayor diversidad y crecimiento de arvenses silvestres entre los cultivos. fauna 1. menos animalitos. 2. hay hormigas; menor densidad de macrofauna en especial miriápodos. 1. viringo y chamusquina. 2. aumento de larvas rizófagas melolonthidae (coleoptera) en yuca. 1. lombriz en tierra húmeda; animal que hace nido especial. 2. mayor densidad de especies depredadoras, más miriápodos. 1. lombriz en tierra húmeda, cucarrón negro y verde; animal que hace nido especial. 2. mayor densidad miriápodos. textura 1. ‘ceruda’. 2. mayor proporción de arcillas (67%). 2. franco arcillosos (29% arcillas). 1. suelta. 2. franco arcilloso (35% arcillas). 1. suelta. 2. franco arcilloso (33% arcillas). agregados 1. granosa. 2. agregados grandes pero poco estables al agua. 1. polvosa. 2. más proporción de agregados a partir de 0,25 mm (22%). 1. granosa. 2. menor proporción de agregados a partir de 0,25 mm (11%). 1. granosa. 2. menor proporción de agregados, a partir de 0,25 mm (10%). color 1. colorada o amarilla. 2. rojizo amarillento. 1. café o revuelta. 2. pardo amarillento. 1. negra. 2. pardos oscuros. 1. negra. 2. pardos oscuros. humedad 1. seca en verano. 2. promedio de 33% humedad. 1. seca. 2. promedio 43% de humedad. 1. húmeda. 2. promedio 63% de humedad. 1. humedad dada por árboles. 2. promedio 55% de humedad. variables químicas 2. menor ph (3,8) y mayor aluminio (4,4 cmol · kg-1) con diferencias de t2 y t4. más ph (4,8) y ca (2,7), menos al (0,6) con diferencias de t1, t3 y t4; más k (0,4) con diferencias de t1 y t3. 2. bajo ph (4), k (0,2 cmol · kg-1) y alto al (3,9), similar a t1; ph y al similar a t4. 2. más k (0.4 cmol c · kg-1) similar a t2. variables relacionadas con materia orgánica menos c total (1,4%) con diferencias de otras tierras; menos n (6,7 mg · kg-1 suelo) y fracción ll (1,8 g · kg-1 suelo) con diferencias de t3 y t4. menos c total (4%) con diferencias de otras tierras; menos n (11 mg · kg-1 suelo) y fracción ll (0,9 g · kg-1 suelo) con diferencias de t3 y t4. mejor c total (9%), n (18 mg · kg-1 suelo), fracción ll (5,3 g · kg-1 suelo) y lm (0,7 g · kg-1 suelo) con diferencias estadísticas de t1 y t2. más n (33 mg · kg-1 suelo) con diferencias frente a otras tierras; mejor c (9%); fracción ll (6) con diferencia estadística de t1 y t2. probablemente a causa de la fertilización aplicada por los agricultores. la pérdida de materia orgánica afecta negativamente las condiciones físicas, especialmente la estructura del suelo; además, el monocultivo reiterado en el espacio y el tiempo conlleva a un aumento de enfermedades y plagas. como consecuencia disminuye la producción, razón por la cual los agricultores dejan la tierra en barbecho para la recuperación natural. por lo tanto, la tierra cansada se puede relacionar con los procesos de degradación del suelo por agotamiento, es decir, la reducción de la fertilidad del suelo debido a la remoción de nutrientes por las cosechas, el agua o alteraciones en la vida del suelo. la ‘tierra buena’ corresponde a los terrenos dedicados a la vegetación arbórea, al café con sombrío y al bosque secundario. los suelos muestran colores pardos oscuros, contenidos más altos de c total, n mineral, fracción ll y humedad del suelo, mayor densidad de miriápodos y de lombrices de tierra; en el caso del bosque, también se presenta mayor densidad de especies depredadoras. los usos en bosque y cafetal exhiben propiedades similares, excepto para n y k que presentan contenidos más altos en los suelos cultivados con café, y una mayor densidad de hormigas, coleópteros, arañas y miriápodos en el bosque. los agricultores consideran como ‘tierras buenas’ aquellas en las que, por poseer mejores condiagronomía colombiana 152 vol. 23 · no. 1 ciones de la capa arable, se facilita el laboreo y se pueden utilizar sin mayor inversión en insumos externos; así, extraen suelo del cafetal para acondicionar tierras de menor calidad y cajuelas para la siembra de café y plátano. se infiere que la mayor calidad de esta tierra se basa en la dinámica de la materia orgánica. al analizar la proporción de la variabilidad total de las muestras de suelo a partir de los componentes principales, se observa que los componentes 1 y 2 explican el 79,7% de esta variabilidad. en el primer componente (48,8%) las variables originales de mayor importancia se asocian con valores decrecientes de al, porcentaje de arcilla y de agregados de mayor tamaño, e incremento de ph, k y agregados pequeños. es decir, propiedades físicas y químicas características de la ‘tierra cansada’ (tabla 6). en el segundo componente (30,9%) tienen más influencia las variables relacionadas con la dinámica de la materia orgánica, lo que corresponde a las características de la ‘tierra buena’: colores oscuros y mayores contenidos de c total, n mineral y fracción ll. estas variables correlacionan entre sí y con estabilidad de agregados al agua y humedad del suelo. así por ejemplo, c total correlaciona con n (r = 0,74), fracción ll (r = 0,71), color oscuro (r = 0,87), estabilidad (r = 0,71) y humedad del suelo (r = 0,84).  componente 1: 0,35 ph kcl + 0,33 potasio + 0,33 agregados (0,25 – 0,125 mm) – 0,39 arcilla – 0,35 aluminio – 0,33 agregados grandes (6,3–2 mm).  componente 2: 0,44 fracción ll + 0,41 n mineral + 0,40 carbono total – 0,41 color. al calcular los componentes con los datos de cada réplica se observa que con el componente 1 se obtienen valores numéricos que diferencian la ‘tierra cansada’ de la ‘tierra brava’, donde la principal influencia la ejercen las propiedades físicas del suelo. por tanto, con los porcentajes de agregados y de arcillas se pueden estimar valores numéricos para diferenciar las dos tierras sin necesidad de evaluar todas demás las variables. en cambio, usando el componente 2 se obtienen valores numéricos que posibilitan diferenciar claramente las tres tierras. incluso el resultado es similar sin tener en cuenta la estimación de alguna de las variables, especialmente la fracción ll. las réplicas de ‘tierra brava’ proporcionan valores negativos entre –14 y –8, las de ‘tierra cansada’ entre –6 y –1, mientras que en ‘tierra buena’ los valores oscilan entre 5 y 20 (tabla 7). esta información permite plantear la hipótesis que, para estimar la calidad de los suelos de las tierras ‘brava’, ‘cansada’ y ‘buena’ en inceptisoles de ladera y bajo las condiciones en las que se tomaron las muestras para este estudio, es pertinente comprobar la interacción entre variables como color, carbono y nitrógeno. ello, sin desconocer que las propiedades fisico-químicas del suelo permiten establecer correspondencias conceptuales con el conocimiento tabla 6. análisis de componentes principales. variable componente 1 (48,8%) componente 2 (30,9%) % arcilla -0,39 -0,10 ph en kcl 0,35 -0,22 carbono total 0,22 0,40 nitrógeno mineral 0,15 0,41 fracción liviana 0,05 0,44 potasio 0,33 0,03 calcio 0,30 -0,22 aluminio -0,35 0,23 color -0,21 -0,41 tamaño 6,3-2 mm -0,33 0,18 tamaño 0,25-0,12 mm 0,33 -0,24 estabilidad estructural 0,29 0,25 tabla 7. aplicación del componente principal 2 a veinte réplicas de suelos. réplica carbono % n mg · kg-1 suelo ll g · kg-1 suelo color total total sin fracción ll t1 1,0 4,1 0,2 -16,0 -11 -11 t1 0,7 2,5 1,0 -13,3 -9 -10 t1 0,5 2,6 1,9 -13,3 -8 -10 t1 0,0 1,8 0,2 -16,0 -14 -14 t1 0,2 1,7 0,4 -14,8 -12 -13 t2 0,8 2,8 0,3 -10,3 -6 -7 t2 1,6 4,9 0,4 -10,3 -3 -4 t2 1,8 4,6 0,8 -10,3 -3 -4 t2 2,1 7,1 0,2 -10,3 -1 -1 t2 2,1 4,2 0,3 -10,3 -4 -4 t3 3,6 10,5 2,0 -3,4 13 11 t3 3,0 7,7 4,1 -3,4 11 7 t3 4,5 5,0 2,4 -6,8 5 3 t3 3,3 7,9 2,2 -3,4 10 8 t3 2,7 7,0 0,9 -3,4 7 6 t4 2,4 11,2 1,8 -10,3 5 3 t4 4,4 15,5 3,7 -3,4 20 16 t4 3,9 12,4 2,7 -3,4 16 13 t4 3,0 12,6 2,0 -6,8 11 9 t4 2,5 14,4 1,9 -6,8 12 10 fórmula materia orgánica: 0,44 fracción ll + 0,41 n mineral + 0,40 carbono total – 0,41 color. cerón y riascos: la calidad de suelos de ladera..... 1532005 local. no obstante, con las propiedades físicas sólo se diferencian características específicas de la ‘tierra brava’ o ‘cansada’ que están asociadas con la dinámica de la materia orgánica. a partir de los macroinvertebrados no es fácil establecer diferencias definidas entre tierras a causa de su variabilidad, aunque es sugerente lo reportado sobre los miriápodos que es necesario profundizar. las propiedades químicas no posibilitan una clara diferenciación porque se ven afectadas por la fertilización previa, por los valores similares entre bosque y ‘tierra brava’, y por su amplia variabilidad espacial (buitrago, 1995). para terminar, se puede decir que la caracterización y el manejo de tierras de ladera que llevan a cabo los agricultores coinciden con lo que se infiere a partir del análisis de las propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo. en términos del conocimiento académico, la ‘tierra buena’ se traduce en suelos con colores pardos oscuros, mejores contenidos de carbono total, nitrógeno mineral, fracción ll y humedad del suelo, así como mayor densidad de miriápodos. en oposición, las tierras ‘brava’ y ‘cansada’ se asocian con suelos de menor calidad derivados de la degradación de la capa arable, lo que se expresa en cambio del color, disminución de las variables antes mencionadas y deterioro de los agregados. la relación entre carbono total, nitrógeno mineral y color genera valores cuantitativos pertinentes para diferenciar la calidad de los suelos en concordancia con el criterio cultural local. se sugiere realizar otros estudios que permitan indagar si se puede generalizar dicha inferencia a cualquier muestra de inceptisoles de ladera de las tierras brava’, ‘cansada’ y ‘buena’ en la microcuenca potrerillo del municipio de caldono. agradecimientos agradecemos a todas las personas y entidades que apoyaron la realización de este estudio, en especial a los agricultores de la microcuenca potrerillo; así mismo, a edmundo barrios y tomas oberthur del ciat, a marina sánchez de la universidad nacional de colombia y a hugo ruiz de la universidad de nariño. literatura citada barrios e.; r. buresh y j. sprent. 1996. organic matter in soil particle size and density fractions from maize and legume cropping systems. soil biol. biochem. 28(2), 185-193. buitrago, c. 1995. estudio sobre la variabilidad espacial de las propiedades químicas de un suelo bajo dos condiciones cobertura de bosque natural y laboreo permanente. trabajo de grado. universidad nacional de colombia, palmira. 112 p. cerón, p. 2001. uso manejo y clasificación local de suelos entre agricultores de la microcuenca potrerillo (cauca). trabajo de grado. universidad nacional de colombia, palmira. 155 p. escobar, l.f. 2003. efecto del sistema de uso del suelo sobre la abundancia de poblaciones nativas de rizobios en la microcuenca potrerillo, departamento del cauca. trabajo de grado. facultad de estudios ambientales y rurales, carrera de ecología, pontificia universidad javeriana, bogotá. 72 p. igac (instituto geográfico agustín codazzi). 1976. estudio general de suelos de los municipios de santander de quilichao, piendamó, morales, buenos aires, cajibio y caldono (departamento del cauca). bogotá. 470 p. pardo, l. 2003. abundancia de chisas rizófagas (coleoptera: melolonthidae) en agroecosistemas de caldono y buenos aires, cauca (colombia). revista colombiana de entomología 29(2), 177-183. parr, j.; s. papendick; s. hornick y r. meyer. 1992. soil quality: attribute and relationship to alternative and sustainable agricultural. american journal of alternative agriculture 7(1,2), 5-11. phiri, s.; e. barrios; i. rao y b. singh. 2001. changes in soil organic matter and phosphorus fractions under planted fallows and a crop rotation system on a colombian volcanic-ash soil. plant and soil 231(2), 211-223. ruppenthal, m. 1995. soil conservation in andean cropping systems. verlag margraf, weikersheim. 307 p. sevilla, f. 2002. distribución y abundancia de la macrofauna asociada con unidades locales de clasificación de suelos en la microcuenca potrerillo, cauca, colombia. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, palmira. 129 p. thompson, j. y j. bell. 1996. color index for identifying hydric conditions for seasonally saturated mollisols in minnesota. soil science society of america journal 60, 1979-1988. agronomía colombiana. 1992. volumen 9 no. 1: 4g·· 56 administracion y rentabilld)~den las fincas cafeteras. ' nilson lopez soto· obeo ramrrez ramírez • resumen la caficultra nacional es una actividad económica de primer orden que trasciende el ámbito sectorial; en la actualidad atravieza una difícil coyuntura por la situación de los mercados mjundiales, que a partir de la terminación del pacto cafetero de cuotas, presentan una fuerte baja en precios y una alta acumulación de existencias en manos de los tostadores. en este artículo se hace un esfuerzo de carácter exploratorio a nivel de la empresa, para buscar soluciones que contribuyan -junto a otras de carócter macroeconómicoa mantener en un nivel adeucado el ingreso cafetero; al mejoramiento de las eficiencias internas productivas y a la técnica de la administración rural, se les conceden especial relevancia., para los efectos anotados. palabras claves: café mercado mundia. finca cafetera. eficiencia interna productiva. administración rural. abstract the coffee production is the main activity of the colombian agricultural sector. however, artículo preparado para el curso internacional "administración de fincas cafeteras", unisarg, julio, 1992 y la revista agronomía colombiana vol. 9 no.1. profesores asociados, universidad nacional ele colombia, apartado aéreo 14490, santafé die bogotá d.c. en un estudio muy completo sobre el tema, otras referencias sobre microeconomía cafeteray en particular sobre administración de fincas cateteras· son escasas. véase: samper (1988). coffee production, at the present time, is going through the worst crisis in its history due to the coffee prices at the new york and london eschanges. we discuss some farm management principies and other practices within the farm as very important factors besides macroeconomic policies to take into account to overcome the problems faced by the coffee growers. introduccion en general, los estudios microeconómicos en la agricultura nacional no son numerosos; el caso del cultivo del café no constituye una excepción sobre el particular, en los resumenes analíticos de "cenicafe 50 años" aparecen cinco trabajos sobre el tema publicados en 1951 , 1952, 1961, 1970 y 1975; a éstos debieran añadirse las partes pertinentes de los conocidos estudios globales sobre la industria cafetera dirigidos por roberto junquito en 1978 y 1991 (ref: economía cafetera colombiana y producción de café en colombia) 3. en cambio, los estudios de caracter macroeconómico para el caso del café son bastante numerosos a través del tiempo, entre otras razones, por la alta incidencia que el desenvolvimiento de este producto ha tenido en el desarrollo del país. en este artículo de carácter exploratorio, se plantea la hipótesis de que la coyuntura presente, caracterizada por una caida acelerada de los precios del grano en el mercado mundiala partir de la terminación del pacto cafetero de cuotas en una mejora 49 de la eficiencia interna productiva de los diferentes tipos de fincas cafeteras, debe centralizarse básicamente la acción de la entidad gremial, para mantener adecuados niveles de ingreso de los productores, castigado en 1991 por una reducción del precio real interno, y aún por una del 7,5% en el precio corriente a comienzos de este año. se quiere enfatizar que las perspectivas de precios son negativas por la evolución del mercado, la demora en la firma de un nuevo convenio cafetero e inclusive por una eventual revaluación del peso. básicamente, se considera que la incorporación, a nivel de la firma cafetera, de conceptos e instrumentos económicos y administrativos, es un complemento necesario en las actuales circunstancias para que este negocio, como tal, siga siendo rentable, dado que factores externos que, en el pasado, han tenido una alta incidencia positiva-precio y mercado seguros, tecnología disponible, subsidios, entre otrostienden a desaparecer o se van a modificar en forma sustancial. administracion y negocio agropecuario el negocio agropecuario, entendido como un establecimiento de producción que aporta utilidades o pérdidas y proyectado como una forma de vivir, además de componente y aportante a la riqueza de un país, es la unidad básica primaria a través de la cual el sector cumple su papel en el desarrollo. en su adecuado manejo le cabe a los sistemas de administración una importante función, en cuanto al mejor uso de los factores de la producción, a través del diseño de planes de explotación del suelo, gestión financiera y organización del trabajo 4. una ampliación de la importancia del negocio agropecuario y su administración, se encuentra en lopez (1988). 50 varios autores puntualizan que una buena administración es necesaria para la operación eficiente de cualquier negocio; ello implica aplicar correctamente las denominadas por ellos, funciones de administración (planeación, implementación, control) en las áreas de producción, mercadeo y finanzas. también, se identifican algunos factores internos y externos que afectan los ingresos del negocio agropecuario. unos de caracter interno que en una u otra forma moviliza el productor y sobre los cuales tiene algún grado de control; entre ellos, se destacan el tamaño de la empresa, la tecnologí a usada, la eficiencia en el uso de los recursos de trabajo y capital, el tipo de actividades o rubros.y el tipo de productor. otros son de caracter externo, relacionados con el medio y la política agraría: ventajas comparativas regionales, precios, mercados, crédito, infraestructura, asistencia técnica, legislación, gremios, estructura institucional y políticas específicas. la función de un buen administrador es integrar adecuadamente las anteriores variables para un manejo correcto de la empresa. es interesante anotarque, en los paises desarrollados, los factores externos tienen una incidencia mayor en el resultado final, dado que se asume una alta eficiencia interna; en nuestro país, ambos son importantes, pues en la generalidad de las.fincas existen fallas en el manejo interno y las condiciones externas no presentan mucha continuidad, por la tradicional inestabiidad de las distintas políticas. el problema actual la industria cafetera, como es fácil comprobarlo en varios documentos sobre el tema, atravieza en la actualidad múltiples problemas por la suspensión del pacto mundial de cuotas en julio de 1989, que se ha traducido en una baja acelerada del precio externo del grano yen una acumulación de inventarios en poder de los tostadores. de otra lado, las finanzas del fondo nacional del café se han visto seriamente resentidas por el diferencial de precio interno y externo; además, otras políticas de caracter macroeconómico relacionadas con el manejo cambiario han afectado negativamente al gremio. pero a nosotros nos interesa ver que está pasando en la unidad de producción cafetera. el problema en términos sencillos, pero dramáticos y claros, podría definirse "el café dejó de ser negocio". si lo anterior fuera válido, las consecuencias para el país serían de extrema gravedad, pues bien se sabe que el valor de la cosecha cafetera -ia sumatoria de los valores de las distintas fincas se contituyen en uno de los determinantes básicos del nivel de la actividad económica interna, por su influencia sobre el empleo y los salarios 5. hasta ahora, en gracia de discusión, se puede afirmar que el café ha sido un buen negocio; entre otras razones, porque los factores externos involucrados en esta actividad han sido excepcionalmente favorables, si se los compara con cualquiera otra del sector: precios internos competitivos previamente fijados, mercado seguro, crédito favorable, infraestructura adecuada, tecnología y asistencia técnica excepcionales (inclúyanse subsidios) legislación apropiada, la entidad gremial más fuerte; en general, adecuada concertación institucional y normativa. pero, como ya se anotó, lo anterior, está cambiando y no será posible volver atrás, aunque se firme un nuevo convenio mundial de cuotas, pues la internacionalización de la econo5 véase corchuelo, a. (1989). 6 en seguida, se hace referencia específica al segundo de ellos, junguito y pizano (1991). mía y la promoción de los mercados libres son la tónica imperante en el comercio mundial. una forma de contribuir a resolver el problema señalado es impulsando, por diversos mecanismos, el manejo adecuado de los factores internos de la empresa cafetera, asignandole a la administración un papel esencial. lo anterior no es excluyente y, porel contrario, complementa medidas que buscan regular la oferta por reducción transitoria (renovación, soqueo, sombrio) o absoluta (disminución área sembrada) de la producción e impulso a la diversificación, las cuales junto a la perspectiva a mediano plazo de un nuevo pacto cafetero, deberían posibilitar una salida a la crisis recurrente cuando no hay bonanzas y que, en la coyuntura, aparece con características muy graves. niveles de rentabilidad una de las pocas estimaciones conocidas sobre la rentabilidad de fincas cafeteras, se encuentran en los estudios citados de junquito 6. a partir de una combinación de datos experimentales, muestras de fincas cafeteras e información contenida en el estudio "indicadores técnicos yeconómicos de la caficultura: consensos sectoriales", fedecafé, mimeografiado, 1988, se calcularon ingresos y costos, para distintos sistemas de producción, en tecnologías modernas y tradicional, y diferenciados por variedad (colombia, caturra), solo sombrio, densidad, cinco tipos de siembra (doble, triple, una, combinación con una y dos zocas), precios diferentes (interno, fertilizantes, mano de obra, oxicloruro de cobre). en total, se realizaron 810 evaluaciones, para cada una de las cuales se construyó el respectivo flujo de ingresos y egresos, para el cálculo de los indicadores de valor presente neto (vpn) y tasa interna de retorno (tir). 51 para tecnología moderna (5 tipos de siembra; sol o sombra; densidades 5.000 y 7.500 arboles/ha; precio promedio interno de $49.000 pesos de 1988, carga) y tecnología tradicional. (un solo tipo con 2.000 arboles/ha; idem precio), la evaluación financiera o privada muestra que todos los vpn/ha (sin incluir costos de tierra) son positivos, con una tasa de descuento del 12% anual real y un horizonte de 18 años. lo anterior implica que el cultivo es rentable aún el tradicional con el vpn más bajo, pero positivo y superior a $500.000 de 1988 y su tir es mayor que el costo de oportunidad del capital en la economía; bastante rentable se podría añadir, si por ejemplo, se lo compara al azar, con las estimaciones hechas por la misma federación para las actividades agropecuarias de diversificación. en este estudio, también, se presenta un análisis de sensibilidad a una disminución en el precio interno, encontrándose que la rentabilidad es muy afectada por esta variable; una baja del 50%, sólo, deja como opción el café tradicional y las alzas de precios favorecen fuértemente las areas tecnificadas. por el lado de los costos, los fertilizantes (en la instalación representan en promedio un 25% de los costos totales yen el mantenimiento, hasta un 50%) si no fueran subsidiados, la reducirían entre un 20% y un 70%, según las diferentes alternativas de uso. es interesante anotar que la evaluación social muestra que la rentabilidad del cultivo moderno tiende a reducirse por el precio sombra más alto de los 7 no sobra anotar que el precio real interno en tres años 1988 1991, prácticamente, no ha variado, la carga de 125 kgs en pesos de 1978, ajustada por ellpc nacional, valía$5.939y$5.824 ($49.000 y $100.000 val. corr.). bei patrón de costos actual podría modificarse hacia arriba por el control (nuevo) de la broca del cafeto (hlpothenemus hampei). 52 fertilizantes a pesar de la baja en el respectivo de la mano de obra (el rubro mayor de costos); aquí la tecnología tradicional tiende a ser relativamente mejor que muchas de las definidas como modernas 7. conocida esta información que se presume de la mayor confiabilidad, se quiere hacer ahora un análisis sobre las perspectivas de algunas de las variables que inciden sobre los ingresos netos de los productores. a partir de la conocida relación: in = it (yp ) ct (cf +cv), para sus diferentes y , componentes se podrían presentar, entre otras, las siguientes situaciones: eventuales modificaciones en y/ha por ajustes en densidad, estímulo al sombrío, eliminación areas marginales, nuevas variedades. expectativas de precios internos del producto (py) completamente negativas. expectativas de precios de insumos (ct) al alza, por eliminación de subsidios (fertilizantes, otros agroquí micos, crédito), tendencias conocidas del costo de la mano de obra. difícilmente se puede prever en qué medida, la apertura económica podría incidir en los precios de los insumos de capital. cambios en la función de producción (modificaciones en la proporción y/o combinacióri de los insumos más importantes). modificación de la fuentes de in, disminuyendo la dependencia del café, a través de la diversificación de actividades. reducción de los costos de producción (ct) b por cambios en los sistemas de producción (tecnología aplicada) y promoción del uso de administración en las explotaciones. de todas las anteriores, la más viable de abordar en el corto plazo, al interior de las fincas para evitar caidas fuertes en ell.n. y mantener el negocio en un nivel aceptable sería la última, pues sobre ella tienen algun grado de control los productores, en términos de las cantidades físicas de insumas utilizadas y la convicción de que, hasta ahora, las prácticas administrativas no han sido muy usadas, particularmente en lo que respecta al factor trabajo. la administracion de las fincas cafeteras en general, la última afirmación es válida, si se toman en cuenta las escasas referencias sobre el particular y las evidencias mismas en el terreno; añádase a ello la difundida modalidad de "administración delegada", que muchos propietarios hacen recaer en personal de regular preparación. lo anterior no desconoce los esfuerzos institucionales por modificar dicha situación (sar, servicio de administración rural, en algunos comites; serga, en risaralda; elaboración de materiales técnicos como el "cuaderno de cuentas", en quíndio, etc), pero sin la relevancia que se le adjudica y los resultados a otros programas técnicos de la federación. en la 11reunión internacional de gerencia agrícola (manizales, agosto, 1990), este tema fué uno de los puntos centrales de la discusión; por ejemplo, en el panel de "formación agroempresarial" eafit (escuela de administración y finanzas, medellín) presentó un estudio realizado en la zona central de caldas, que muestra, en una de las regiones cafeteras de más alto desarrollo, una baja utilización de elementos e instrumentos de administración rural, tales como: contabilidad, planillas de jornales, registros, flujo de fondos, planificación de mercados en diversificación, programación de renovación de cafetales y cronograma de actividades. en diversas discusiones que los autores han tenido con especialistas de fedecafé, se reconoe que existe un "vacio" en el área. la poca difusión de la misma se podría atribuir, según las mismas fuentes, a los siguientes aspectos: no existe interés por la administración entre los distintos tipos de productores, pues el café, como hasta ahora se ha manejado, siempre ha sido un buen negocio. el extensionista de la federación la ve como una carga más para su trabajo. fallas en los planes de estudio y cursos continuados para profesionales del sector, que omiten un adecuado tratamiento del tema. de aquí, puede derivarse la actitud de muchos técnicos que le conceden al mismo escasa importancia. falta intercambio de experiencias entre .los productores más eficientes posiblemente ellos si aplican en mayor escala los métodos administrativos y los técnicos, como una fuente para la difusión de mejores prácticas y formas de trabajo. paternalismo equivocado de la entidad gremial. los técnicos poco conocen la empresa como tala través de diagnosticas adecuados y, por lo tanto, no la pueden asesorar más alla de la parte tecnologica. otros argumentos genéricos apuntan a que la administración y la gerencia, de todas formas, son temas complejos, los mismos no se valoran como insumas importantes, que inclusive deben tener un costo como en otros paises. por último, hace falta una decisión 53 institucional, que entre a modificar en buena parte todo lo señalado. aunque implícito, se debe entender que la atención a varios de los puntos anteriores es un requisito necesario para poner en práctica la propuesta, de la reducción de costos, junto con el estudio de modificaciones en las opciones tecnológicas disponibles; sobre esto último se harán, más adelante, algunas consideraciones, así como se dejarán planteados algunos interrogantes para su estudio y discusión. no sobra puntualizar, enseguida, algunos aspectos administrativos que deberían ser tenidos en cuenta en forma prioritaria, para el logro de los propósitos buscados: identificación y análisis de la racionalidad de los diferentes tipos de productores, en términos de sus objetivos económicos y/o de otra índole, aversión al riesgo, márgenes de seguridad, etc. necesidad de planificar la empresa; capacidad de ajuste ante cambios imprevistos; programación adecuada de actividades; programación financiera. impulso al uso de instrumentos de administración rural operativos, sencillos y útiles: registros, cuentas, flujos de caja. promoción de métodos operativos de cálculo para evaluar la toma de decisiones, como, por ejemplo, presupuestos y valor actual. enfasis en el estudio del factor trabajo, en cuanto a procesos, tiempos, incentivos, productividad, etc. 9 medidas para la coyuntura tomadas por el último congreso nacional cafetero. 54 uso institucional de la información sistematizada de las distintas fincas, para el diseño de estrategias y el desarrollo de acciones más efectivas en los niveles local y regional. al final, se quiere insistir en la importancia que adquiere el manejo adecuado de los factores internos de la empresa a través de la incorporación de prácticas administrativas en un nuevo contexto nacional e internacional, muy desfavorable para la actividad cafetera. algunas consideraciones sobre tecnologia en la propuesta de centrar en el mejoramiento de las eficiencias internas, una buena parte de las posibilidades de supervivencia del negocio cafetero a nivel de los productores se planteó la necesidad de explorar algunos ajustes tecnológicos de caracter operativo. el tema es muy complejo y en la oportunidad, se hará una primera y breve aproximación sobre algunos aspectos, en los cuales sería conveniente estudiar la facilidad de introducir modificaciones que contribuyan al objetivo de mantener una rentabilidad económica adecuada. en la tecnología del café existen una serie de características generalmente aceptadas, entre otras, generación, transferencia, adopción adecuadas; alta heterogeneidad en su aplicación; subsidios importantes caso excepcional para su uso. el gremio, en diciembre de 1991.9, fijó las políticas a seguir en el corto plazo en este campo, enmarcadas en una estrategia de regulación de la oferta y muy relacionadas, con incentivar a los productores que adopten prácticas de renovación por soca o por siembra nueva e instalación de sombríos productivos en cafétales a plena exposición solar. otros elementos tecnológicos a desarrollar tienen que ver con la busqueda, desde la siembra, de la ampliación de la vida útil del ciclo de producción del cafeto, para diferir aún más la inversión inicial; mejorar el aprovechamiento del área foliar; diseñar métodos para mejorar la eficiencia de la mano de obra en el control de malezas, control sanitario, fertilización y en especial, en la recolección; mejorar el flujo de caja a través de la creación de "centrales de beneficio"; en general, buscar una disminución al máximo de los costos de producción con el uso de prácticas alternativas. todo lo anterior debe estar adecuada mente integrado con una filosofía y acción de protección y recuperación del medio ambiente, dentro de un concepto de agricultura sostenible. a nuestro juicio unas nuevas opciones tecnológicas para el grano, en absoluto distintas a las anteriores, pero sí enfatizando algunas prioridades, deberían explorar las posibilidades de la mecanización excepto la recoleción en areas de topografía viable para el efecto; diseñar prácticas de renovación y manejo de plantaciones (podas, entresaques, descopes, soqueos, etc) que amplíen la vida útil del cafeto; reducir la alta diferenciación en las densidades de siembra y las consecuencias que, de ello, se derivan (p.e. distancia 1 x 1 m debe ser renovado a los 7 años; distancia 2 x 1.5 m puede extenderse hasta 15 años); igualmente reducir la exagerada variabilidad que se presenta en las recomendaciones sobre dosis de fertilizantes '0; buscar la reducción de los costos en el proceso de beneficio, implementando en forma muy heterogenea en cuanto a tipo de construc10 una cifra que en términos de costo social debe "amar la atención, es el subsidio a los abonos para los caficultores, que en 1989, fue de $8.162'000.000 (tasa equivalente: 1 dolar = $400,00). ver fedecafé (1.990) ciones, equipos y combustibles; aprovechar los estudios de zonificación de areas y su respectiva aptitud para tomar decisiones sobre localización óptima de la producción (p.e. aproximadamente un 10% del área cafetera está en suelos pesados dificiles de manejar); insistir en la necesidad de desarrollar estudios sobre la mejor organización del trabajo, dada su alta incidencia en los costos. mic roeconom iacafetera. interrogantes para la discusion en lo que puede constituir un resumen de lo planteado hasta ahora, se proponen para la discusión y estudio de los involucrados en el problema, los siguientes tópicos relacionados con la situación de la finca cafetera en la coyuntura actual. 1. por qué el productor cafetero y eventualmente la entidad gremial han subestimado la variable administracion dentro de su empresa, frente, por ejemplo, a la importancia que le da a la parte técnica? 2. a partir de su supuesto bastante real sobre perspectivas negativas para el precio del café y con base en un análisis representativo del patrón de costos vigente, en cuáles componentes sería posible reducir y/o ajustar los costos de producción?: reducción en alguna forma de la heterogeneidad tecnológica (dualismo). nuevas variedades densidades de siembra (productividad v.s. sostenibilidad). manejode plantaciones (socas, descopes, renovaciones, etc.). retorno a la caficultura de sombrío. 55 dosis adecuadas de abonos (químicos y subsidios, pulpa, otros orgánicos). mejoras en prácticas culturales (reducción, mecanización). disminución de personal permanente y transitorio (grandes, medianos). mejoras en los métodos y organización del trabajo en general y en particular, racionalizar su uso en la recolección. promoción de formas de agricultura orgánica. racionalización en la aplicación de agroquímicos (precios, subsidios). aumento de la eficiencia en la labor de beneficio; p.e., promoción de formas asociativas en pequeños ("centrales de beneficio"), alternativas de combustible y secado. identificación de elementos de eficiencia en los sistemas de administración vigentes; p.e., convite, minga en pequeños; características de participación de utilidades en grandes y medianos. -otros: organización, controles, registros, cuentas, etc ... 3.la reconocida dispersión tecnológica, como afecta la difusión de las prácticas administrativas? 56 4.están los profesionales y técnicos del cultivo mentalizados sobre la importancia de impulsar las técnicas de gestión en la empresa?, cómo vencer la apatía o resistencia de los productores a este tipo de innovación? 5.hasta dónde es viable la diversificación por los riesgos, los mercados, y la misma cultura cafetera? 6.es necesaria la definición de una politica institucional en aspectos relacionados con asignación adecuada de recursos (precios de mercado y subsidios), determinación de áreas óptimas para el cultivo, etc.? literatura citada 1.corchuelo, g.. empleo y salarios en la actividad cafetera. rev. economía colombiana. no. 221, bogotá, septiembre, 1989. 2.fedecafé. comportamiento de la industria cafetera colombiana durante 1989. bogotá. 1990. 3.junquito, r. y d. pizano. (coordinadores). producción de café en colombia. bogotá. fedesarrollo fondo cultural cafetero, 1991. 4.lópez, n .. administración de fincas. bogotá. ed. universidad nacional de colombia, 1988. 5.samper, a. (compilador). los estudios microeconómicos agrícolas en colombia. bogotá: fes, 1988. agronomia colombiana volumen xi no. 1 enero junio de 1994 agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno, el24 de marzo de 1993 resolución no. 000862 issn no. 0120-9965 rector antanas mockus sivickas decano henry polanco rodriguez director editor alfredo acosta gomez editor luis armando bermudez g. comite editor teresa mosquera v. david cuellar g. fabio r. leiva b. harvey e. arjona d. darlo corredor p. aqronomia colombiana, es una revista de carácter cicntiñco y técnico de aparición semestral, creada con el objeto de divulgar los resultados de la investigación que, tanto profesores como estudiantes, realizan en los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y, necesariamente, no reflejan el criterio de la facultad de aqronornia de la universidad nacional de colombia. universidad nacional de colombia facultad de agronomia apartado aereo 14490, santafe de bogota, d. c., colombia suramerica agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 62-73 fisiología de cultivos estimación de la interceptación de la radiación solar en papa criolla (solanum phureja juz. et buk.) en tres localidades colombianas estimating yellow potato (solanum phureja juz. et buk.) solar radiation interception in three colombian localities marco cabezas1 y germán corchuelo2 resumen: para medir y comparar los patrones de interceptación de la radiación fotosintéticamente activa en s. phureja, se establecieron tres experimentos simultáneos en tres localidades colombianas (firavitoba, carmen de carupa y bogotá). se evaluaron tres densidades de siembra (8,33; 4,17 y 2,67 plantas/m2) bajo un diseño de bloques completos al azar, con cuatro repeticiones y una unidad experimental compuesta por cinco surcos de cuatro m de largo. se midió la radiación fotosintéticamente activa incidente total (rfa), la rfa reflejada, la rfa transmitida y la rfa absorbida. se estableció el coeficiente de extinción k de rfa en los doseles a partir del modelo de monsie y saeki. se presentaron diferencias significativas entre localidades y densidades, pero no en la interacción para el componente iaf. la radiación incidente total tuvo mayores valores en las localidades situadas a mayor altitud. la distribución de rfa en los estratos alto y bajo fue similar en todos los casos y se demostró que la arquitectura de la planta permite una adecuada repartición de la rfa en el dosel. el coeficiente de extinción k se vio afectado principalmente por el desarrollo foliar. los valores oscilaron entre 0,39 y 0,61. se demuestra que a alturas superiores a los 2.800 m.s.n.m., es posible que la planta se sature rápidamente por efectos lumínicos y esto induzca a condiciones estresantes que interfieren con el desarrollo foliar y con la distribución de fotoasimilados al tubérculo, afectando así el rendimiento agronómico. palabras clave adicionales: fotosíntesis, extinción, poblaciones, dosel. abstract: three experiments were simultaneously carried out in three colombian localities (firavitoba, carmen de carupa y bogotá) to measure and compare photosynthetically active radiation (par) interception patterns in solanum phureja. three random complete block design planting densities (8,33, 4.17 and 2.67 plants/m2) were evaluated, having four replicates and an experimental unit consisting of five four-metre-long rows or planting lines. overall par, reflected par, transmitted par and absorbed par were determined. the monsie and saeky model was used for establishing the par k extinction coefficient in canopies. results revealed statistically significant differences within localities and plant densities, but not for lai interaction. there was a higher overall incidence of radiation in those localities situated at high altitudes. par distribution was similar in high and low stratum in all cases, proving that plant architecture allows a suitable distribution of par within the canopy. the k extinction coefficient was mainly affected by leaf development. values ranged from 0.39 to 0.61. it was revealed that plants may become quickly saturated above 2,800 m a.s.l. due to effects of luminescence, thus inducing stressful conditions interfering with leaf development and therefore distribution of tuber photo-assimilation, so affecting agronomic yield. additional key words: photosinthesys, extintion, plant-density, canopy. fecha de recepción: 23 de febrero de 2005 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005. 1 docente investigador, universidad de ciencias aplicadas y ambientales -udca-, bogotá. e-mail: mcgutier@hotmail.com 2 profesor escuela de postgrados, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. cabezas y corchuelo: estimación de la interceptación de la radiación... 632005 introducción en los vegetales y especialmente en las plantas superiores cultivadas, el crecimiento y el desarrollo de sus órganos están regulados por factores ambientales y genéticos. bajo condiciones naturales, la cantidad y calidad de la luz, determinan la producción continua de asimilados, la morfogénesis y el rendimiento biológico y agronómico (hay y walker, 1989). la radiación solar fotosintéticamente activa (raf), entendida como la cantidad total de energía proveniente del sol en forma de fotones y con longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros (nm), ha sido establecida como uno de los factores determinantes para calcular los rendimientos potenciales de los cultivos, ya sean densos o sembrados en arreglos especiales (de castro y fetcher, 1998; wünsche, 2000; castillo et al.,1997). en la medida en que está cambiando el concepto productivo hacia la agricultura sostenible, se ha infundido mayor preponderancia al manejo de las características de las plantas para captar la luz y su habilidad para utilizarla en la fotosíntesis. el tamaño, forma, distribución y contextura del dosel, hacen parte fundamental de dicha capacidad en los vegetales cultivados, para poder mantener rendimientos altos en cuanto a producción de biomasa y conversión de ésta en órganos agrícolamente aprovechables (vos y van der putten, 2001). gawronska y dwelle (1989), concluyen que los niveles bajos de irradianza, entre 125 y 250 µmol· m-2· s-1 de fotones, afectan a s. tuberosum especialmente en cuanto a cambios en algunas de sus características morfológicas, disminución total de la biomasa, descenso en la producción de tubérculos y alteraciones en las relaciones fuente-demanda de asimilados y la distribución de la materia seca. para la misma especie, vos y van der putten (2001) mostraron cómo las hojas sombreadas, con poca cantidad de luz disponible en su superficie, senecieron más rápido y acumularon menor cantidad de nitrógeno que hojas sometidas a una adecuado flujo de fotones de luz fotosintéticamente activa. la radiación solar se trasmite a través de las hojas y la densidad de flujo radiante, entendida como la cantidad de fotones por área y por tiempo, cambia rápidamente con la profundidad del dosel. la interceptación de la luz en los distintos estratos de las plantas se relaciona estrechamente con el índice de área foliar (iaf), sobre todo con el iaf crítico –aquel que es requerido para interceptar un 95% de la irradianza–, y por consiguiente, con la arquitectura de la planta (gardner et al., 1985; idinoba et al., 2002). boote y pickering (1994) indican que la radiación rfa que llega a la superficie de las hojas externas de un dosel en un cultivo puede tomar las siguientes vías: radiación directa, la cual se percibe a cielo abierto y sin interferencia de ninguna clase; difusa, aquella fracción dispersada por efectos atmosféricos y la nubosidad; la radiación difusa provocada por el autosombreamiento del dosel, es decir de estratos externos o superiores sobre estratos bajos e internos y la emitida por la superficie del suelo. la disipación de la radiación directa hacia las partes bajas o estratos foliares inferiores en las plantas, así como la penetración en ellos de la radiación difusa, son determinantes en la asimilación fotosintética del área foliar, debido a dos aspectos: el primero hace referencia al rendimiento total del iaf, pues se ha establecido que un 10 a 15 % de la luz directa pasa a las hojas bajeras; segundo, que las hojas bajeras absorben gran cantidad de radiación difusa, lo que hace suponer que éstas se adaptan a bajos puntos de compensación de luz lo que constituye en una ventaja bajo condiciones de sombra (boote y pickering,1994; hunt et al., 1998; lakso y musselman, 1976). una correcta y apropiada distribución de radiación solar, entre y dentro de los doseles, dará como resultado un trabajo más homogéneo del iaf, mejor aprovechamiento de la luz, aumento en la eficiencia fotosintética, menos respiración de mantenimiento y, por tanto, mayores rendimientos agronómicos (lee et al., 2000). kooman et al. (1996) trabajaron con ocho variedades de papa triploide en la zona tropical de áfrica, donde correlacionaron varios aspectos climáticos con el rendimiento de tubérculos, la distribución de la materia seca en la parte aérea y la calidad de los tubérculos. se encontró que la radiación solar era el factor más importante en el mejoramiento de dichas variables y que respondía positivamente al incremento comparando los lugares de experimentación. en dicho ensayo no se encontraron diferencias entre variedades que tenían uso eficiente de radiación solar similar, iaf parecido, aun cuando se sembraron en distintas épocas del año. los iaf determinados se encontraban entre 4 y 5,5; la rfa osciló entre 1.200 y 2.300 µmol· m-2· s-1 de fotones. agronomía colombiana 64 vol. 23 · no. 1 khurana y mclaren (1982), realizaron un estudio sobre el efecto del iaf sobre la interceptación solar en s. tuberosum y la rfa respecto al rendimiento de tubérculos y la producción de materia seca en la planta y demostraron que a partir de un iaf de 3, el porcentaje de interceptación solar dejaba de aumentar, llegando casi a una etapa de saturación. el peso seco de la planta siempre aumentó en la medida en que se incrementó la rfa en la superficie superior del dosel y se encontró una relación directa entre la tasa de crecimiento relativo (tcr) con la rfa interceptada. el incremento en la densidad de siembra es uno de los principales manejos que se hacen para mejorar la captura de radiación solar por los cultivos (idinoba et al., 2002). en busca de contribuir con estudios fisiológicos aplicados a las condiciones tropicales, se seleccionaron tres zonas ecofisiológicamente representativas para el desarrollo del cultivo de s. phureja, donde se realizaron tres ensayos simultáneos con los siguientes objetivos: 1) comparar los patrones de interceptación de radiación fotosintéticamente activa en tres localidades de la zona andina colombiana. 2) establecer los coeficientes de extinción de radiación solar bajo tres densidades de siembra y en diferentes estratos. 3) correlacionar la captación de energía solar con la caracterización del dosel de la papa criolla a partir del iaf. materiales y métodos este trabajo se realizó en forma consecutiva en tres localidades aptas para el cultivo de s. phureja en colombia. la primera localidad se encuentra en la vereda san luis, municipio de firavitoba (boyacá), la segunda en el municipio de carmen de carupa (cundinamarca) y la tercera en la zona de influencia de la sabana de bogotá, en jurisdicción del distrito capital, sede de la universidad de ciencias aplicadas y ambientales, udca. en la tabla 1 se describen las características ambientales de cada localidad. en cada una de las localidades se estableció un experimento similar, sembrados con quince días de diferencia entre ellos para poder realizar un seguimiento adecuado sin sobreponer actividades. se tomaron sendas muestras de suelo para realizar el análisis respectivo y con base en dichos resultados se procedió a fertilizar los lotes buscando que en todos los casos la nutrición mineral fuera la óptima para la planta. tabla 1. condiciones climáticas de las tres localidades evaluadas. localidad precipitación, mm anuales* altitud m.s.n.m. temperatura media ºc formación agroecológica** firavitoba 760 2.720 13 bosque seco montano bajo carmen de carupa 870 2.960 11 bosque seco montano alto udca bogotá 750 2.560 14 bosque seco montano bajo *régimen bimodal de lluvias para las tres localidades. **holdridge, 1987. se utilizó un conjunto de experimentos en serie, con diseño básico de bloques completos al azar, con cuatro repeticiones en cada caso y tres tratamientos por experimento, con el objetivo de conocer el efecto de la interacción de tratamientos por localidad, efecto de las localidades y efecto simple de los tratamientos (martínez y martínez, 1997). como tratamientos se utilizaron tres densidades de siembra, conservando el mismo arreglo de surcos, pero variando la distancia o separación entre tubérculos semilla, como se indica a continuación: tratamiento 1. distancia entre plantas de 0,15 m y entre surcos de 0,8 m, con una población aproximada de 83.300 sitios de siembra/ha (8,33 plantas/m2). tratamiento 2. distancia entre plantas de 0,30 m y entre surcos de 0,8 m, con una población aproximada de 41.670 sitios de siembra/ha (4,17 plantas/m2). tratamiento 3. distancia entre plantas de 0,45 m y entre surcos de 0,8 m, con una población aproximada de 27.780 sitios de siembra/ha (2,67 plantas/m2). en cada caso se procedió a homogeneizar el número de tallos por sitio de siembra para disminuir la variación debida a la brotación poco uniforme de los tubérculos madre, cuando las plantas alcanzaron la etapa de desarrollo de hojas, de acuerdo con la escala propuesta por hack et al.,(1993). esta labor se realizó de forma manual para dejar cinco tallos principales por sitio, los demás se eliminaron. cada parcela o unidad experimental estuvo compuesta por cinco surcos de 4,5 m de largo, lo cual representa un área de 18 m². cada experimento constaba de doce parcelas. se tomaron datos y se evaluaron variables en los tres surcos centrales; en cada uno de ellos se descartaron las dos plantas finales en cada extremo para evitar el efecto de borde. la rfa se midió de forma directa en el centro de cada parcela mediante el uso de un medidor de luz dataloger® con barra cuántica, li-cor® nº 3000, durante tres épocas definidas del ciclo fenológico del cabezas y corchuelo: estimación de la interceptación de la radiación... 652005 cultivo: a) la floración, la cual correspondió en promedio para los tres localidades a 60 días después de la emergencia del cultivo; b) la tuberización, momento en el cual se presenta la máxima actividad de llenado de tubérculos y coincide con los 75-80 días después de la emergencia; y finalmente c) la maduración, a los 90-95días de la emergencia, momento en el cual se supone que el tubérculo alcanza la madurez fisiológica (hack et al., 1993). la barra cuántica se colocó en distintas partes del dosel de los cultivos de tal forma que se pudieron identificar dos estratos foliares en el primer estado fenológico referenciado y tres estratos foliares en los dos restantes. para esto se dividió la altura de la planta en tres partes iguales, de acuerdo con la altura total y en la frontera de cada una se tomó la medición. las mediciones se realizaron en condiciones de cielo despejado, cubierto y semicubierto, entre las 8 am y las 4 pm, para sacar un promedio de ellas. de igual forma se midió la radiación reflejada por el follaje y la radiación proveniente del suelo. con estos datos se procedió a calcular los porcentajes de rfa absorbida (ra), rfa transmitida (rt) radiación reflejada (rr) y el albedo. un total de 18 mediciones fueron tomadas durante el ciclo del cultivo, en cada unidad experimental. estas mediciones se tomaron en los tres estados fenológicos del cultivo, floración; formación de frutos, en el caso de la variedad yema de huevo al no haber formación de bayas generalizada, se tomó el momento de caída de flores; y en engrosamiento de tubérculos lo cual coincide con la formación de semilla sexual, según la escala de hack et al. (1993). para la estimación del iaf instantáneo se tomaron cinco plantas representativas por cada parcela en el momento de la tercera medición de rfa, 90 días después de la emergencia, por considerar este periodo donde se alcanza una máxima expansión de la planta y, por ende, el mayor desarrollo de follaje. el área foliar se dividió en tres estratos: alto, medio y bajo, se marcaron y contaron las hojas para cada uno y luego se pasaron por un planímetro digital marca li-cor® en el laboratorio de fisiología vegetal de la facultad de agronomía de la universidad nacional. con los datos allí consignados se procedió al cálculo del iaf para cada estrato. se empleó el modelo de monsi y saeki (saeki, 1993), propuesto para doseles continuos, el cual se basa en la ley de lambert-beer, estableciendo así el respectivo coeficiente de extinción de luz para cada uno de los niveles foliares descritos. no se empleó el modelo de jackson y palmer por considerar que el cultivo en este estado de desarrollo ya había cerrado calle y por lo tanto, se comportaba como un dosel continuo. los datos fueron sometidos a un análisis de varianza combinado clásico, para las variables radiación incidente, reflejada, transmitida, rendimiento, coeficientes de extinción y área foliar instantánea. en cada caso se utilizó una prueba de comparación dms, debido al tamaño de cada ensayo. posteriormente, se realizó una prueba de homogeneidad de variables de barlett, entre localidades, para finalmente someter los datos a un análisis combinado de varianza. resultados y discusión variación del iaf y el área foliar por planta para la variable área foliar individual por planta se presentaron diferencias altamente significativas entre densidades y diferencias significativas entre localidades, pero no en la interacción localidades por densidades (tabla 2). en las tres localidades se nota la misma tendencia, en la cual a medida que se aumentó la población, el área foliar por planta decreció, cumpliendo así los postulados de la competencia intraespecífica propuestos por duncan (1984) y gardner et al. (1985). los datos variaron entre 5.660 cm²/planta en carmen de carupa, con la densidad de siembra más alta y 12.260 cm²/planta en bogotá, con la densidad más baja. tabla 2. distribución del índice de área foliar (iaf) y área foliar por planta en dos estratos de s. phureja en tres localidades y bajo tres densidades de siembra. localidad densidad plantas/m² área foliar/ planta* (cm²) iafinf* iafsup* iaftot* firavitoba 8,33 5.721,24c 2,30a 2,46a 4,76a 4,17 6.626,80c 1,49b 1,27b 2,76b 2,67 8.697,93b 1,19b 1,23b 2,41b c. de carupa 8,33 5.660,49c 2,20a 2,52a 4,72a 4,17 6.265,60c 1,33b 1,28b 2,61b 2,67 9.033,84b 1,31b 1,20b 2,51b bogotá 8,33 6.104,26c 2,40a 2,68a 5,08a 4,17 7.836,29b 1,65b 2,02ab 3,44b 2,67 12.260,33a 1,38b 1,79b 3,41b r² 0,85 0,77 0,82 0,89 cv 12,36 16,52 17,14 12,00 * promedio de cuatro repeticiones. iaf inf, iaf sup. y iaf tot. hacen referencia al índice de área foliar en el estrato inferior, superior y total respectivamente. valores seguidos de la misma letra dentro de la misma columna no difieren significativamente, dms 0,01. agronomía colombiana 66 vol. 23 · no. 1 la localidad que mostró el área foliar por planta más alto fue bogotá, con un promedio de 8.733,63 cm², seguida por firavitoba con 7.015,32 cm² y la menor fue carmen de carupa con 6.986,64 cm². entre la primera y las dos restantes localidades se presentaron diferencias significativas pero no entre ellas. el hecho de tener mayor área de captación de rfa en los doseles es un aspecto trascendente, pues define las directrices de la conformación del iaf y la conformación de los estratos de absorción de la luz. en carmen de carupa y en firavitoba las plantas, por estar a una mayor altura y menor temperatura, muy posiblemente se ven obligadas a disminuir la longitud de sus entrenudos y el área de la hoja es igualmente restringida para evitar condiciones estresantes por acción de una mayor radiación directa, rica en rayos infrarrojos y ultravioleta, aspecto que concuerda con lo expresado por christiansen y lewis (1991). en la sabana de bogotá, con mayor temperatura promedio y nubosidad más alta, las hojas alcanzan mayor desarrollo gracias a la plasticidad fenotípica y eso hace que las plantas dentro de las hileras de siembra cierren más rápido formando un dosel continuo. es posible que este aspecto permita unas tasas mayores de crecimiento, hecho que no fue medido en el presente trabajo, y que las densidades bajas alcancen un desarrollo foliar exuberante, copando rápidamente los espacios entre hileras y aprovechar toda la radiación fotosintética disponible. distribución del iaf entre los estratos evaluados la distribución del iaf entre los dos estratos foliares en estudio presentó diferencias altamente significativas entre localidades y entre densidades, pero no hubo diferencias para la interacción localidad por densidad. eso quiere decir que, aunque en las tres localidades se presentaron valores estadísticos superiores a favor de una de ellas, el comportamiento de las densidades entre las localidades tuvo la misma tendencia. en el caso de la distribución de iaf entre los estratos, en algunas ocasiones el superior estuvo por encima del inferior y caso contrario se presentó en otras combinaciones de factores. esto demuestra que no hay un patrón definido entre la cantidad de follaje dispuesto en la parte superior de la planta y la parte inferior y que más bien existe una distribución bastante uniforme del iaf en el cultivo, para las condiciones experimentales probadas en este ensayo. informes diferentes a lo encontrado en esta investigación se encuentran en los trabajos realizados en café por castillo et al. (1997), donde sí se evidencia diferencia en el porcentaje de iaf que cada uno de los estratos acumula. de la misma forma se difiere con otros datos reportados por kernich y halloran (1997) en cebada e idinoba et al. (2002) en maíz, maní y fríjol, donde la mayor cantidad de iaf se localiza en la parte superior del cultivo al final del periodo vegetativo. para el caso de la presente investigación, la distribución del iaf entre los estratos evaluados fue aproximadamente de 50% para cada uno, tal y como se evidencia en la figura 1. esta situación es muy importante ya que en la relación fuente demanda de asimilados, la proximidad de las fuentes efectivas a las demandas va a garantizar un adecuado llenado; en el caso de la papa, las hojas del estrato inferior muy posiblemente serán las encargadas de la formación y llenado del tubérculo. las hojas del estrato superior en cambio, tendrán como función el llenado de meristemos reproductivos, frutos y semillas. de esta forma, al haber una distribución equitativa de la masa foliar en el cultivo, es posible obtener una interceptación de rfa homogénea, tal y como se esboza posteriormente. el iaf total presentó un comportamiento contrario a lo reportado en el área foliar por planta. en este caso, se presentaron diferencias altamente significativas entre densidades y entre localidades, pero no en la interacción de dichos factores. figura 1. distribución porcentual del índice de área foliar (iaf) en dos estratos de s. phureja bajo tres densidades de siembra. cabezas y corchuelo: estimación de la interceptación de la radiación... 672005 estadístico, no se encontraron diferencias significativas para la radiación incidente entre estados fenológicos (floración, tuberización y fructificación), pero si se encontraron diferencias altamente significativas entre localidades. para la interacción localidad por estados fenológicos tampoco hubo diferencias y la prueba de barlett (martínez y martínez, 1997), permitió establecer la homogeneidad de varianzas entre localidades para realizar el análisis combinado de los experimentos. para la localidad de mayor altura sobre el nivel del mar, carmen de carupa, se encontraron los mayores valores de rfa en los tres estados de desarrollo, mientras que en la localidad con menor altitud, los valores fueron más bajos durante el tiempo de experimentación. el valor de fotones de 2.475,6 µmoles· m−2· s−1 supera los reportados como promedios en el trópico (sánchez, 1976), pero se debe tener en cuenta que la zona en estudio se ubica en los límites del páramo andino, donde los valores de radiación solar son regularmente más altos que los de otras regiones. para firavitoba se obtuvo un dato cercano al promedio reportado para zonas altas tropicales, 2.000 µmoles· m−2· s−1. este municipio se localiza en el valle de sugamuxi, zona que históricamente se ha caracterizado por las altas radiaciones solares, clima seco y baja pluviosidad. es evidente que al realizar las mediciones no se encontró homogeneidad entre los momentos de registro, pues la diferencia entre densidades estuvo a favor de la población de plantas más alta, mientras las otras dos no presentaron diferencias. según las localidades evaluadas, bogotá presentó el mayor índice el cual en promedio se acercó a cuatro, mientras las otras dos localidades sólo alcanzaron un valor de 3,3. un r² de 0,88 y un cv de 12% demuestran la alta dependencia de esta respuesta con los tratamientos probados y la homogeneidad de los datos. en las figuras 2 a y 2 b se observa el comportamiento de esta variable a nivel de efectos simples. al comparar los datos obtenidos del iaf en la presente investigación con los reportados por khurana y mclaren (1982), se encuentra concordancia entre éstos, pues dichos investigadores encontraron un iaf óptimo para s. tuberosum entre 3 y 4, así como iaf máximo cercano a seis. estos valores, son relativamente inferiores a los encontrados por gonzález y romero (2000), quienes reportan un iaf para s. phureja entre cinco y seis, con densidades de siembra que oscilaron entre 33.000 y 47.000 plantas/ha. interceptación de rfa de acuerdo con la tabla 3, se observa que para las tres localidades, la rfa se comportó de manera similar en el tiempo de crecimiento del cultivo. al realizar el análisis tabla 3. radiación fotosintéticamente activa (rfa) en un cultivo de s. phureja en tres localidades colombianas bajo distintas densidades de siembra. localidad floración tuberización madurez fisiológica d1* d2 d3 d1 d2 d3 d1 d2 d3 firavitoba 2501a** 2298a 2602a 1877a 1926a 1738a 1518b 2484a 1690b carmen de carupa 2378a 2517a 2316a 2549a 2353a 2061a 1543b 2787a 3775a bogotá 1296b 1359b 1362b 864b 1087b 1017b 2114ab 2209ab 2030ab las unidades de rfa están expresadas en fotones (µmoles · m-2 · s-1). * d1: 8,33 plantas/ m², d2: 4,17 plantas/m² y d3: 2,78 plantas/m². ** promedios provenientes de 18 lecturas por tratamiento. valores seguidos por la misma letra dentro de los estados de fenológicos, no difieren significativamente, dms 0,0 figura 2. a) comportamiento del iaf en s. phureja en tres localidades. b) efecto de tres distancias de siembra en el iaf de la misma especie. plantas/m2 agronomía colombiana 68 vol. 23 · no. 1 los días siempre tuvieron alta variación en cuanto a nubosidad, con pocos momentos de plena exposición solar. no obstante, el promedio de 18 mediciones hace que se pueda analizar el resultado de forma eficaz. la localidad 2 está ubicada en una planicie de subpáramo, con menor cantidad de barreras atmosféricas para que los rayos solares incidan en las superficies; en algunos casos se reportaron mediciones de hasta 4.000 µmoles· m−2· s−1 mientras las otras dos localidades, y en especial la sabana de bogotá tiene mayor presencia de nubosidad y por tanto la incidencia de rayos solares se restringe un poco, lo cual explica en parte las diferencias significativas encontradas en esta variable. respecto a la localidad 3, ubicada en la sabana de bogotá, presentó los menores valores de rfa (1.291 µmoles· m−2· s−1) y fue estadísticamente diferente a las dos localidades mencionadas anteriormente. también, mostró el valor instantáneo más bajo en todo el tiempo de observación, menos de 300 µmoles· m−2· s−1. para el análisis se obtuvo un r² de 0,77, lo cual permite establecer una alta relación entre el comportamiento de los cambios en los patrones de rfa para las tres localidades y los tres estados de desarrollo. el cv fue de 17,7%, dato de buen nivel ya que al realizar directamente los ensayos en diferentes ambientes demuestra una alta confiabilidad. distribución de la radiación solar entre estratos este punto es de mayor importancia en cuanto a efectos ecofisiológicos en los cultivos que la misma cantidad de radiación incidente de las zonas en estudio. si bien la cantidad total de irradianza va a determinar el uso potencial de esta energía para el proceso fotosintético, la manera como se distribuya en el dosel es la responsable de hacer más eficiente el trabajo de las hojas, tanto superiores como medias, e incluso las ubicadas en la parte baja de las plantas de papa. es sabido que las plantas con fijación del carbono tipo c3 pueden saturarse rápidamente por cantidades altas de luz, pero no así por cantidades altas de co 2 (taiz y zeiger, 2003; lawson et al., 2001). a este respecto se puede observar que durante el estado de floración, la localidad con menor rfa incidente presenta mayores valores de interceptación, posiblemente por un desarrollo mayor de iaf o debido a que el grueso de rfa tiene un mayor componente difuso, el cual presenta mayores cantidades de interceptación. al comparar otros estudios, los reportes de wünsche (2000) y lakso y musselman (1976) así lo ratifican e incluso afirman que un mayor componente de radiación difusa no solo garantiza mayor posibilidad de interceptación sino mejores rendimientos agrícolas. distribución de la rfa en el estado de floración aunque en el primer estado fenológico evaluado, la floración, sólo se tomaron mediciones en los niveles alto y bajo del cultivo, correspondiendo a la superficie alta de las plantas y el nivel del suelo, dada la altura de las mismas, los mayores porcentajes de interceptación los mostró la localidad 3 (figura 3), la cual tiene menores valores de rfa total incidente; por su parte, las dos restantes, con valores significativamente superiores, no interceptan la rfa con la misma eficiencia. es posible que la saturación de las hojas produzca cambios en los ángulos de inserción foliar o efectos de cambio en el ordenamiento de los cloroplastos, evitando así daños por exceso de radiación, efectos que son confirmados por los trabajos de jackson (1980) y kooman et al. (1996). la radiación transmitida en el dosel mostró diferencias significativas entre localidades y entre densidades pero no en la interacción entre ellas. esto demuestra que el comportamiento de las densidades en la interceptación de rfa fue similar entre las tres localidades, pero que entre ellas existen diferencias debidas a la cantidad de rfa incidente en cada uno de los lugares estudiados. un r² de 0,82 y coeficiente de variación de 10,33% le dan fortaleza a la presentación de dichos resultados. durante el estado de floración se presenta la elongación de estolones, y así mismo se inicia la conversión de fotoasimilados para la formación de tubérculos. estos aspectos hacen suponer entonces que la cantidad de rfa en las hojas bajas del dosel cumplirá un papel fundamental en el desarrollo de estructuras de llenado y que un iaf no tan alto, con una adecuada tasa de asimilación neta (tan) serán garantes de adecuada producción de tubérculos. la radiación reflejada mostró diferencias significativas sólo entre localidades pero no entre densidades de siembra, ni para la interferencia entre ellas. los valores netos de rr, dependen de la radiación incidente y por tanto una mayor cantidad de radiación disponible en la cabezas y corchuelo: estimación de la interceptación de la radiación... 692005 parte superior del dosel dará como resultado una mayor cantidad de reflexión. el r² fue de 0,78 y 17,34% de cv, lo cual coincide plenamente con los datos de la radiación incidente total. distribución de rfa en el estado de tuberización para el estado de desarrollo 2, 75 días después de la emergencia, la cual coincide con la formación de frutos y la caída de pétalos en el clon evaluado, se observó un comportamiento similar al discutido para el estado fenólogico anterior para la radiación incidente. en la localidad 2 se encontraron los mayores valores de rfa incidente y en la localidad 3 el menor promedio de la misma, mostrándose diferencias significativas entre éstas. la localidad 1 presentó unos valores intermedios, aunque no estadísticamente significativos con la 2 pero sí con la 3. un r² de 0,43 y un cv de 15,38% demuestran que aunque el comportamiento de la variable obedece en baja proporción a los tratamientos y el efecto de las localidades, la homogeneidad y normalidad de los datos permiten realizar un análisis combinado de esta variable. en este estado de desarrollo se ha alcanzado el máximo valor de iaf, pues la gran mayoría de tallos se han diferenciado y los que no lo han hecho seguramente se inhibirán. por tal razón, es de gran importancia mirar figura 3. porcentaje de interceptación de la radiación fotosintéticamente activa (rfa) en cultivos de papa criolla (s. phureja), en tres localidades y tres densidades de siembra. estado de desarrollo 1: floración. datos provenientes de 18 lecturas. la cantidad de radiación incidente en el dosel y la forma como es distribuida dentro de él. el porcentaje de rfa absorbida total por el dosel mostró diferencias estadísticamente significativas para las localidades, pero no para las densidades entre las localidades, ni tampoco para la interacción localidad por densidad. los valores para la localidad 3 fueron en promedio 21% superiores a los de las otras localidades; esto demuestra que el desarrollo foliar de la planta, el cual fue superior en esta localidad, está determinando ampliamente el nivel de absorción de rfa en la papa criolla cuando se logra el iaf óptimo en el cultivo. además, es importante destacar que en este momento del ciclo vegetativo es cuando la planta comienza a completar el llenado de tubérculos al no tener otras estructuras de diferenciación. como ya se mencionó anteriormente, el clon utilizado en el ensayo difícilmente forma frutos, por tanto, los fotoasimilados estarán dedicados a cumplir con otros papeles en el modelo fuente demanda. los niveles más bajos de rfa incidente se encontraron en la localidad con mayor valor de radiación absorbida, lo cual hace suponer que el enriquecimiento de la radiación difusa en la parte baja del dosel es ventajoso para esta especie, lo que de alguna manera explicaría porque el cultivo se ha comportado agroecológicamente bien en zonas de baja radiación directa disponible agronomía colombiana 70 vol. 23 · no. 1 (tabla 4). de otro lado, al presentarse menores valores de irradianza, la temperatura de la hoja puede presentar valores bajos, hecho que inducirá a diminuir la tasa de fotorespiración y por tanto se alcanza mayor fotosíntesis neta (taiz y zeiger, 2003; hay y walker, 1989). el albedo no mostró diferencias significativas entre las fuentes de variación pero se pudo demostrar que puede variar entre el 1,97% y el 2,68% de la radiación incidente total, valor que está por debajo de lo reportado por board (2000), castillo et al. (1997) y dosio et al. (2000), quienes encontraron datos superiores a 5% en plantas como soya, café y girasol. distribución de rfa en el estado de madurez fisiológica para el estado fenológico 3, el cual coincide con el llenado final del tubérculo y la madurez fisiológica de la planta, el dosel en los tres sitios estudiados cerró completamente y se comenzó a notar el inicio de la senescencia en el follaje bajero, lo cual se constituye en indicio de un transporte activo e intenso de fotoasimilados hacia los propágulos subterráneos. en este momento se presentaron cambios en la incidencia de la rfa en la parte superior del dosel entre localidades, tal y como se mencionó en la parte inicial de esta discusión. en la localidad 3, se reportaron los valores más altos de rfa incidente durante el ensayo y los más bajos para las otras tres localidades. en cuanto a la radiación absorbida, transmitida al suelo y reflejada los datos se pueden observar en la tabla 5. tabla 4. distribución de la rfa en s. phureja, bajo tres densidades de siembra en tres localidades colombianas. estado fenológico 2: tuberización. localidad d* pl./m² r i** % r.a. %r.t. albedo firavitoba 8,33 1.898,13ab 58,77b 41,23a 2,08a 4,17 1.925,88ab 59,22b 40,78a 2,05a 2,78 1.737,88b 55,24b 44,76a 2,34a c. de carupa 8,33 2.548,79a 53,31b 46,69a 2,32a 4,17 2.353,00a 59,59b 40,41a 2,81a 2,78 2.060,71ab 56,04b 43,96a 2,68a bogotá 8,33 864,25c 79,62a 20,38b 2,34a 4,17 1.087,00c 80,15a 19,85b 2,07a 2,78 1.017,25c 77,53a 22,47b 1,97a r ² 0,43 0,68 0,68 0,76 cv 15,38 13,07 23,63 14,00 *d, representa las tres densidades evaluadas. **promedio de cuatro repeticiones y 18 mediciones. promedios seguidos de la misma letra dentro de la columna no difieren significativamente, dms 0,01. ri hace referencia a radiación incidente, %r.a. a la fracción porcentual absorbida y %r.t. a la transmitida. tabla 5. distribución de la rfa en doseles de s. phureja en tres localidades y bajo tres densidades de siembra. estado fenológico 3: madurez fisiológica. localidad d* pl./m² rfainc** %r.a. %r.t. albedo firavitoba 8,33 1954,5a 86,73a 13,27d 2,61b 4,17 1834,9ab 80,97b 19,03c 2,54b 2,78 1814,7ab 75,55c 24,45b 2,12c c. de carupa 8,33 1488,8b 76,81c 23,19b 2,49b 4,17 1874,4ab 70,66d 29,34a 2,04c 2,78 2185,2 a 77,04c 22,96b 2,06c bogotá 8,33 2114,0a 88,10a 11,90d 3,24a 4,17 2209,0a 86,34a 13,66d 2,89b 2,78 2030,0 a 85,51a 14,49d 3,06ab r ² 0,36 0,83 0,83 0,68 cv 18,70 2,93 12,60 7,14 *d hace referencia a las tres densidades evaluadas. **promedio de 4 repeticiones y 18 mediciones. valores dentro de la misma columna, seguidos de la misma letra, no difieren significativamente dms 0,01. para la variable porcentaje de rfa absorbida por los estratos foliares, se presentaron diferencias altamente significativas entre localidades, entre densidades y en la interacción densidad por localidad. la localidad 3 en todas las densidades fue la que mayores porcentajes de ra registró, superando el 85%. solamente un tratamiento en la localidad 1 tuvo valores similares a estos, el cual correspondió a la densidad de siembra más alta. en las localidades 1 y 3, las densidades mayores reportaron los niveles más altos de interceptación de rfa y por tanto los más bajos de radiación transmitida al suelo. si se compara estas cifras con la radiación total incidente se nota cómo el follaje hace uso de una determinada cantidad de la misma, en este caso un mínimo de 85%, independiente del valor alto o bajo de la radiación incidente. caso contrario se puede vislumbrar para las otras densidades de siembra, pues en el caso del mayor distanciamiento entre plantas se notó un descenso en la rfa absorbida por el follaje en la parte final del ciclo de crecimiento de las plantas. en el carmen de carupa el mayor porcentaje de interceptación se localizó en la densidad de siembra más baja. este hecho es difícil de atribuirlo a algún tipo de comportamiento fisiológico propio de las plantas que crecen en ese ambiente y más bien se atribuye a efectos de cambios bruscos en el nivel de irradianza al momento de la toma de datos ya sea en la parte superior o inferior de los doseles. es muy posible que los cambios en la nubosidad hayan modificado la uniformidad de las mediciones y aunque se tomaron 18 de ellas, los promedios no se ajustaron debidamente, de ahí la diferencia con las otras localidades y la incidencia sobre el efecto combinado. cabezas y corchuelo: estimación de la interceptación de la radiación... 712005 estimación del coeficiente de extinción de rfa, k basados en el modelo de monsie y saeki, citado por castillo et al. (1997) para las tres localidades y las tres densidades evaluadas, se encontraron los coeficientes de extinción los cuales se presentan en la tabla 6. se aclara que esta variable fue estimada solo para el tercer estado fenológico del cultivo, pues para los dos primeros estados no se tomaron datos de área foliar, debido al efecto que pudiera tener el muestreo destructivo secuencial en la composición del dosel. se observa que para las tres localidades, se presentan mayores valores de iaf con la mayor densidad de siembra, alcanzando valores altos de desarrollo foliar y con diferencias estadísticamente significativas respecto a la densidad más baja. en este estado de desarrollo del cultivo fue el único momento en que los valores de rfa incidente fueron mayores en la localidad tres, pues en los otros momentos siempre se presentaron diferencias significativas a favor de las otras dos localidades en cuanto a dicha variable. también es interesante observar que el follaje en las plantas de dicha localidad absorbió en promedio más radiación que en los otros dos sitios evaluados. tabla 6. coeficientes de extinción k, para s. phureja en tres localidades colombianas y bajo tres densidades de siembra. localidad densidad pl./m² i0 i iaf k firavitoba 8,33 1.903,18 248,44 4,76a 0,57a 4,17 1.788,31 338,58 2,76b 0,39b 2,78 1.776,57 436,27 2,41b 0,42b carmen de carupa 8,33 1.452,02 338,26 4,71a 0,69a 4,17 1.836,83 572,71 2,61b 0,52b 2,78 2.140,40 481,08 2,51b 0,41c bogotá 8,33 2.676,73 316,79 5,08a 0,57a 4,17 2.709,81 372,96 3,44b 0,42b 2,78 2.731,60 404,42 3,41b 0,42b cv 8,72% r ² 0,80 el coeficiente de extinción de rfa tuvo valores entre 0,39 y 0,69 dependiendo de las densidades y de las localidades. estos resultados son inferiores en la mayoría de casos, al 0,7 reportado por khurana y mclaren (1982) en s. tuberosum, debido posiblemente al mayor desarrollo foliar de la esta especie, hecho confirmado en el mismo trabajo con los valores más altos de iaf. en firavitoba se observó un valor más alto de k para el tratamiento con mayor población de plantas, mostrando diferencias significativas con los otros dos espaciamientos. al revisar los datos de rfa interceptada y iaf, se encontró que el factor determinante en estas diferencias es el iaf, pues los datos de radiación disponible en la zona superior del dosel foliar fueron similares en las tres densidades, lo cual descarta el efecto de la disponibilidad de rfa sobre el coeficiente de extinción, k. debe recordarse que un mayor volumen foliar disponible en los cultivos hace más difícil la distribución de la rfa y que la forma como se ubiquen las hojas y la cantidad de estas en cada estrato serán los factores determinantes de altos coeficientes de extinción. el k es una respuesta exponencial al tamaño y profundidad del follaje, por tanto será mayor cuanto más denso sea el dosel y a su vez el dosel es una respuesta directa de mayor iaf (hunt et al., 1998; purcell et al., 2002; lakso y musselman, 1976). por tanto, iaf altos e interceptaciones de rfa bajas, producirán coeficientes de extinción mayores que cuando el iaf tiene valores altos pero la interceptación por los distintos estratos es alta, tal y como sucedió en carmen de carupa. la respuesta lineal decreciente presentada en entre la densidad de siembra y el coeficiente de extinción k, contrasta con lo encontrado en las otras dos localidades, pues en estas se presentó un comportamiento decreciente hasta las 41.667 plantas por ha, para luego estabilizarse por debajo de dicha densidad de siembra. de esta forma, se evidencia que la densidad de plantas la cual afecta al iaf, también lo hace con el k del cultivo, independiente de la rfa en la parte superior del dosel. en bogotá no se presentaron diferencias significativas entre la densidad media y baja, pero sí entre ellas con la mayor densidad de siembra. al igual que en firavitoba, el mayor k se obtuvo con el mayor iaf, lo que corrobora las afirmaciones realizadas al discutir la variable en dicha localidad. en bogotá se presentó el mayor valor promedio de rfa incidente, pero así mismo, la absorción de ella por el follaje en cada densidad fue mayor al encontrado en las otras localidades. esto pone de manifiesto que en dicha localidad, hubo alta eficiencia de las plantas a ordenar su follaje para captar mayor radiación, lamentablemente el ángulo de inserción de ellas no fue medido para poder ser más contundentes en la mencionada apreciación. al realizar el análisis combinado de varianza, se encontraron diferencias altamente significativas entre localidades, entre densidades y significativas en la interacción. bogotá superó ampliamente los promedios de las otras dos localidades, gracias a la alta cantidad de rfa incidente, y el alto porcentaje de absorción de su dosel, aunque también presentó los valores mayoagronomía colombiana 72 vol. 23 · no. 1 res de iaf. las densidades con menores valores de k fueron las dos más bajas, evento que concuerda con los resultados de castillo et al. (1997) en café, quienes reportan un alto k en poblaciones altas y menores valores con poblaciones bajas de plantas. para la comparación entre el iaf y el coeficiente de extinción k (figura 4), se encontró una relación de tipo lineal positivo en donde los bajos valores de iaf reportan también bajos k, entre 2,41 y 5,08. la regresión lineal indica un aumento de 8,13% en el k por cada unidad de iaf incrementada, aspecto que concuerda con lo encontrado por khurana y mclaren (1982) y castillo et al. (1997), en coffea arabica y s. tuberosum respectivamente. las diferencias significativas en la interacción se debieron a que en el carmen de carupa hubo un comportamiento distinto entre densidades, siendo las tres diferentes entre sí y no conservando la misma tendencia encontrada en los otros sitios experimentales. conclusiones al comparar los patrones de interceptación de rfa en el cultivo de s. phureja en las tres localidades evaluadas, se nota una amplia variación en la rfa incidente debido al efecto de la nubosidad, la ubicación de los lotes experimentales y la altura sobre el nivel del mar, pero se demuestra que la absorción total de energía solar en la especie es alta, especialmente en las fases finales del periodo de tuberización. esto influye considerablemente en el llenado de los tubérculos, pues el estrato inferior de hojas se verá favorecido por la disponibilidad de rfa para fotosintetizar y no inhibirse por efectos de baja irradianza. el incremento del iaf estuvo afectado por la densidad de siembra de forma directa en las tres localidades y a su vez incrementó el coeficiente de extinción de luz k. mayores valores de iaf permitieron obtener mayor k, cuando la cantidad disponible en la superficie del dosel de rfa fue similar. la variable que en mayor proporción afectó el coeficiente de extinción k fue el iaf, más no la radiación incidente. esto demuestra que la planta de papa criolla absorbe buena proporción de radiación aún cuando esta tenga bajos valores absolutos, lo cual supone que esta especie aprovecha eficientemente el componente difuso de la rfa. el hecho de presentarse diferencias significativas entre localidades para la interceptación de rfa, iaf y k, pero no para rendimiento agronómico, hace pensar que las localidades ubicadas a menor altitud son ambientalmente más favorables para el cultivo de esta especie y que se deben evaluar los tratamientos figura 4. relación entre el iaf y el coeficiente de extinción k en una plantación de s. phureja. datos provenientes de tres localidades y tres densidades de siembra. y = 0,2037+0,0813x r² = 0,70 cabezas y corchuelo: estimación de la interceptación de la radiación... 732005 económicamente para complementar los resultados obtenidos en el presente trabajo. se presentaron variaciones amplias en el k del cultivo, especialmente en la localidad de carmen de carupa; no obstante se puede decir, que el rango de dicho valor para s. phureja, bajo las condiciones del presente ensayo está entre 0,39 y 0,69. el iaf óptimo encontrado fue de 5,08. el iaf máximo no se pudo calcular al no haber incluido densidades de siembra mayores a 8,33 plantas/m². literatura citada board, j. 2000. light interception efficiency and light quality affect yield ompensation of soybean at ow lant opulations. crop science 40, 2.285-2.294. boote, k. j. y n.b. pickering. 1994. modelling photosynthesis of row crop canopies. hortscience 29(12), 1.423-1.434. castillo r.e.; p.j. arcila, r.a. jaramillo y j. sanabria. 1997. interceptación de la radiación fotosintéticamente activa y su relación con el área foliar de coffea arabica. cenicafe 48(3), 182-194. christiansen, m. n. y c.f. lewis. 1991. mejoramiento de plantas en ambientes poco favorables. 1ª edición. noriega editores, méxico. pp. 257-305. de castro, f. y n. fetcher. 1998. three dimensional model of the interception of light by a canopy. agricultural and forest meteorology 90(39), 215-233. dosio, a.g.; l.a. aguirrezabal; f. andrade y v. pereyra. 2000. solar radiation intercepted during seed filling and oil production in two sunflower hybrids. crop science 40, 1.637-1.644. gardner, f.p.; r.b. pearce y r.l. mitchell. 1985. physiology of crop plants. iowa state university, ames. 658 p. gawronska, h. y r.b. dwelle. 1989. partitioning of photoassimilates by potato plants (solanum tuberosun l.) as influenced by irradiance: i. partitioning patterns in cultivar “russet burban” grown under high and low irradiance. american potato journal 66(4), 201-213. gonzález, j. y h. romero. 2000. incidencia de la época de aporque sobre la papa criolla (solanum phureja juz. et buk.), bajo tres densidades de siembra en dos localidades. trabajo de grado. institución universitaria de ciencias aplicadas y ambientales udca 114 p. hack, v. h.; h. gall; th. klose y r. meier. 1993. phänologische entwicklungsstadien der kartoffel (solanum tuberosum l.). nachrichtenblatt des deutschen pflanzenschutzdienstes. 45(1), 11-19. hay, r.k. y a.j. walker. 1989. an introduction to the physiology of crop yield. longman scientific & technical, new york. 292 p. holdridge, l.r. 1987. ecología basada en zonas de vida. iica. san josé, costa rica. 217 p. hunt, l.a.; l. kuchar y c.j. swanton. 1998. estimation of solar radiation for use in crop modelling. agricultural and forest metereology 91(3-4), 293-300. idinoba, m.e.; p.a. idinoba y a.s. gbadegesin. 2002. radiation interception and its efficiency for dry matter production in the three crop species in the transitional humid zone of nigeria. agronomie 22(7), 273-281. jackson, j.e. 1980. light interception and utilization by orchard systems. horticultural reviews 2, 208-267. jackson, j.e. y j.w. palmer. 1979. a simple model of light transmission and interception by discontinuos canopies. annals of botany 44, 381-388. kernich, g.c. y g.m. halloran. 1997. the influence of irradiance on rate of development and components of yield in barley. journal of agriculture and crop science 178(3), 165170. khurana, s.c. y j.s. mclaren. 1982. the influence of leaf area, light interseption and season on potato growth and yield. potato research 25, 329-322. kooman, p.l.; m. fahem; p. tegera y a.j. haverkort. 1996. effects of climate on different potato genotypes: 1. radiation interception, total and tuber dry matter production. european journal of agronomy 5(3-4), 193-205. lakso, a.n. y r.c. musselman. 1976. effects of cloudiness on interior diffuse light in apple trees. journal of the american society horticultutal science 101(6), 642-644. lawson, t.; j. craigon; a.m. tulloch y c.r. black. 2001. photosynthetic responses to elevated co 2 and o 3 in field-grown potato (solanum tuberosum). journal of plant physiology 158, 309-323. lee, d.w.; s.f. oberbauer y p. johnson. 2000. effects of irradiance and spectral quality on leaf structure and function in seedlings of two southeast asian hopea (dipterocarpaceae) species. american journal of botany 87(4), 447-455. martínez, b.r. y r.n. martínez. 1997. diseño de experimentos. análisis de datos estándar y no estándar. 1ª ed.fondo nacional universitario, bogotá. 480 p. purcell, l.c.; r.a. ball; j.d. reaper y e.d. vories. 2002. radiation use efficiency and biomass production in soybean at different plant population densities. crop science 42(3), 172-177. sánchez, p. a. 1976. suelos del trópico: características y manejo. cap. 1. en: el ambiente tropical. primera edición. raleigh. pp. 1-52. taiz, l. y e. zeiger. 2003. plant physiology. 3ª ed. sinauer associates publishers, sunderland (massachusets). 690 p. vos, j. y p. e. van der putten. 2001. effects of partial shading of the potato plant on photosynthesis of treaded leaves, leaf area expansion and allocation of nitrogen and dry matter in components plants parts. european journal of agronomy 14(3), 209-220. wünsche, j.n. 2000. the relationship between leaf area and light interception by spur and extension shoot leaves and apple orchard productivity. hortscience 35(5), 1.202-1.206. agronom(a colombiana, 1991, volumen 8, número 2: 283·,285 produccion de frutas tropicales en el estado de la florida, estados unidos de americai harvey arjona diaz2 resumen. los cultivos de frutas tropicales han sido importantes en el estado de la flori· da durante el último siglo. durante este tiem· po han ocurrido cambios en estos cultivos debido a presiones económicas sociales v ambientales. el sur de la penfnsuta de la florida tiene un clima que permite el cultivo de una gran cantidad de frutas tropicales y subtropicales. las bajas temperaturas que se presen· tan en los meses de diciembre, enero y febrero son el factor más limitante en la producción. los problemas relacionados de íntermación acerca de éstos cultivos necesitan superarse para que la industria tenga un mayor desarrollo. a pesar de estos problemas, actualmente hay un gran interés en la producción de frutas tropicales en la florida, lo cual representa un reto importante para los productores, los hombres de negocios y los investigadores. summary. tropical fruit crops have been economically important in florida for neariy a century. changes in these crops have occurred due to economic, environmental and social pressures. the southern half of the florida penninsula has aclimate which is favorable for growing a large number of tropical and subtropical fruit species. low air temperatures during december, january and february are the most limiting factors. problems related to propagation, cultivars, mineral nutrition, pests and disea· ses, lack of information about the cropa, and acceptance by the general public of new fru1 recibido para la publicaci6n el 30 de [ullo de 1991. :2 profesor asociado, facultad de agronomra, universidad nacional de colombia, santafé de bo· gotá,d.c. its need to be overcome. regardless of these problems, presently there is a great interest in tropical fruit production in florida, which represents an interesting challange for producers, researches, and bussiness people. introduccion la parte sur de la penlnsula de la florida posee un clima que es favorable para la producción de un gran número de especies de frutas tropicales y subtropicales. la precio pitación, que varia entre 114 y 165 mm al afio, es generalmente adecuada para la producción de la mavorte de estas especies. aunque las fluctuaciones de temperatura entre el dfa y la noche y entre el invierno y el verano son mínimas, las bajas temperaturas son un factor limitante para la producción de frutas tropicales y subtropicales. olas de frlo ocurren cada año y si las temperaturas alcanzan el punto de congelación, las plantas jóvenes mueren y las plantas adultas pueden sufrir dafios de consideración. las bajas temperaturas del aire durante los meses de diciembre, enero y febrero son el principal factor limitante de la producción. por ello, la producción comercial está restringida a las partes más cálidas de la región de la costa sur-este y cerca a cuerpos grandes de agua en el interior (campbell, 1971; carnpbell, 1986). a pesar de los limitantes debidos al clima. una gran cantidad de frutas tropicales se han introducido a la florida y algunas de ellas se producen con gran éxito actualmente. durante los años ha habido cambios importantes en cuanto a las áreas dedicadas a la producción de una determinada fruta, debido a cambios en los hábitos de consumo, competencia con mercados extranjeros, y a 283 eventos climáticos tales como heladas (carnbell, 1971; campbell, 1986). historia los españoles que se establecieron a lo largo de la costa de la florida en el siglo 16 han recibido el crédito por la introducción de frutas tales como uva, granada, naranjas, higos, aceitunas, limón, plátanos, piña, papaya, guayaba, y posiblemente coco (ledin, 1957). el doctor henry perrine, cónsul de los estados unidos en la península de yucatán de 1827 a 1837, se estableció en cayo indian en 1838 donde estableció un vivero y comenzó a propagar algunas de las frutas tropicales que había observado en méjico. el general sanford, quien se estableció en la florida en 1869 introdujo mangos, aguacates, guayabas, macadamia y lychee. en 1888 la sociedad de horticultura del estado de la florida fue fundada y en 1933 se creó la sección krome memorial, la cual tiene que ver con todo lo relacionado con frutas tropicales y subtropicales diferentes de los cftricos (ledin, 1957; sturrock, 1959;w olfe, 1937). la universidad de la florida estableció la estación experimental en homestead, en 1930 para trabajar con frutas y hortalizas de origen tropical. en la estación se trabaja en el desarrollo y mejoramiento de nuevas variedades, prácticas culturales, control de enfermedades e insectos plagas en frutales tales como aguacate, mango, papaya, limón guayaba y muchas otras frutas tropicales (ledin, 1957; sturrock, 1959). estado actual de la industria fruticola de la florida la producción de cultivos tradicionales como aguacate, banano, limón, papaya y mango, entre otros, ha permanecido estática o ha disminuido como consecuencia de la competencia con california o con otros países, o como consecuencia de problemas fltopatológicos o de insectos plagas. tal es el caso de la mancha de anillo y de la mosca de la fruta en papaya que han hecho que este cultivo disminuya considerablemente en la península (campbell, 1986). 284 durante los últimos años ha habido un incremento importante en la producción de frutas tropicales. como resultado de ésto, frutas que anteriormente se cultivaban únicamente en los antejardines de las casas, se cultivan ahora en forma comercial. las razones de estos cambios parecen ser variadas, destacándose las siguientes 1) un creciente flujo de grupos étnicos de américa y de asia tropical, 2) un incremento en la demanda, en países industrializados, de frutas nuevas y exóticas, y 3) un creciente interés, deseo y habilidad de los productores en regiones tropicales de satisfacer la demanda creciente de éstos productos en países industrializados. aunque hay algunos problemas en la producción de frutas tropicales en la florida, derivados de problemas debidos a insectos plagas y enfermedades, irregularidad en la producción, cuajamiento de frutos, tiempo a floración, etc., parece cierto que las siembras de estas frutas continuarán en el futuro. la principal preocupación de los productos se basa en saber que tanto se pueden incrementar las áreas sembradas antes de que los volúmenes de fruta producida depriman los precios al punto que éstos no sean rentables (carnpbell, 1986; campbell y knight, 1983). problemas en la produccion según el doctor carl campbell (1986) de la universidad de la florida, algunos de los problemas más importantes que enfrenta la producción de frutas tropicales en la florida sor! 1. las bajas temperaturas durante los meses de diciembre, enero y febrero. este es el factor más limitante en la producción y en la distribución de frutas tropicales en éste estado. 2. algunas especies son difíciles de propagar yen algunos casos no se han desarrollado sistemas adecuados de propagación. 3. carencia de buenos cultivares para muchas especies de frutales. 4. problemas derivados de la nutrición mineral. estos ocurren debido parcialmente al hecho de que la producción se lleva a cabo en suelos alcalinos y arenosos en las zonas costeras, donde en ocasiones hay un severo lavado de nutrientes. 5. problemas debidos a enfermedades e insectos plagas. las medidas de control para algunas de estas plagas no se han desarrollado o carecen de aprobación gubernamental. 6. costos de producción. el rápido incremento en la población ha llevado a la urbanización del llamado "cinturón de sol" con el consecuente incremento en los precios de la tierra, en la mano de obra yen los impuestos. 7. falta de información referente a cultivares, prácticas culturales y mercadeo y en algunas especies, carencia absoluta de ésta. cultivos comerciales y promisorios de acuerdo a las investigaciones realizadas por los doctores campbell (1976, 1986), knight y sauls (1983), y knight, lamberts y bunch (1984), las especies de frutas tropicales que se cultivan actualmente en la florida en forma comercial son las siguientes ate moya (híbrido entre chirimoya y anón), aguacate (persea americana), banano y plátano (hfbridos de musa), carambola (a verrhoa carambola), guayaba (psidium guajava), limón tahiti [critrus x "iahlti), longan {euphoria longana), iychee (litchi chinensisl, mamey sapote (celocerpum sapota), mango (mangifera indica), papaya (carica papaya), maracuyá (passiflora edulis), piña (ananas comosus), níspero (manilkara zapota) y anón (annona squamosa). los mismos autores señalan que algunas de las especies tropicales con potencial para la producción comercial en florida son zapote negro (diospvros digyna), jaboticaba (myrciaria ceutittora), balazo (monstera deliciosa), pitaya (cereus spp.], mamoncillo (melicocus bijugatus), caimito (chrysophyllum cainito), tamarindo (tamarindus indica) zapote blanco {cesimír08 edulis}: conclusiones 1. la producción comercial de frutas tropicales en el estado de la florida, u.s.a., es posible solamente en las partes cálidas de la costa sur-oriental de la pen fnsula y en el interior de la misma cerca a masas grandes de agua. 2. algunos frutales menores, especialmente aquellos de porte bajo podrfan ser cultivados en invernaderos más al norte pero los precios pueden ser muy altos para que sean rentables. 3. es diffcil predecir el futuro de estos cultivos, pero la demanda constante del público por nuevas y exóticas frutas está en aumento en la mayorfa de las ciudades del estado de la florida. literatura citada 1. campbell, c.w. 1971. commercial production 01 minor tropical iruit crops in florida. proc. fla. state hort. soe. 84: 320-323. 2. campbell, c.w. 1976. present and luture 01 minor tropical iruit speeiesin florida and similar areas. aeta hortieulturae 57: 89-96. 3. campbell, c.w. 1986. tropieal fruit crops in florida a rapidly ehanging situation. proe. fla. srate hort. soe. 99:217-219. 4. knight, r.j. jr., y j.w. sauls. 1983. the passion !ruit. fruit crops faet sheet. florida coop. extension service. 5. knight, r.j. jr., m. lamberts y j.s. buneh. 1984. world and loeal importance of sorne tropical iruit erops grown in florida. proe. fla. state. hort. soe. 97: 351-354. 6. ledin, r.b. 1957. tropical and subtropieal iruits in florida. eeon. bol. 11: 349-376. 7. sturroek, d. 1959. fruits for southern florida. southestern printing co. ine. stuart, florida. 8. wolle, h.s. 1937. filty years of tropical fruit culture. proe. fla. state hort. soe. 50: 72-78. 285 agronomía 21-3 final corregido.indd efectos de la aplicación de soluciones de cloruro de calcio (cacl2) sobre la vida de almacenamiento y la calidad del fruto de mango (mangifera indica l.) variedad van dyke the effects of applying calcium chloride solution (cacl2) on van dyke mango fruit (mangifera indica l.) storage life and quality jesús antonio galvis1, harvey arjona2 y gerhard fischer3 1 profesor asociado, instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta), universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jagalvisv@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: hearjonad@unal.edu.co 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gfischer@unal.edu.co fecha de recepción: 10 de octubre de 2003. aceptado para publicación: 28 de noviembre de 2003. resumen: se cosecharon mangos de la variedad van dyke en su estado de madurez fisiológica en la finca frutol, localizada en el municipio de el espinal, departamento del tolima, situado a una altura de 431 m.s.n.m., con precipitación promedio anual de 1.368 mm, temperatura promedio de 29° c y humedad relativa (hr) promedio del 70%. los frutos se seleccionaron por su sanidad y grado de madurez, y se llevaron al laboratorio de poscosecha de la planta piloto de vegetales del icta de la universidad nacional, sede bogotá, donde fueron lavados y desinfectados. posteriormente se sumergieron en soluciones de cloruro de calcio (cacl 2 ) en concentraciones de 0, 10, 15 y 20% (p/v) a temperatura ambiente. luego, los frutos se almacenaron a una temperatura de 12° c y hr de 85 a 90%, por 10, 20 y 30 días, con maduración complementaria de cinco días a 18° c y 70% de hr. el tratamiento con cacl 2 al 10% prolongó la vida útil del fruto, respecto de otros tratamientos y del testigo, y permitió la maduración de los frutos luego del período de almacenamiento. concentraciones de cacl 2 del 15 y del 20% resultaron perjudiciales en la conservación del mango porque impidieron la maduración luego del almacenamiento. se pudo establecer una correlación directa entre el contenido de calcio en el exocarpio y el contenido de calcio en el mesocarpio de la fruta. esta relación resultó ser de tipo lineal. las pérdidas de peso fueron inversamente proporcionales al contenido de calcio en la pulpa. finalmente, se encontró que la combinación de la temperatura óptima de almacenamiento (12° c) y el tratamiento de cacl 2 en concentración adecuada (10%) permite prolongar la vida útil del mango variedad van dyke, puesto que retrasa la maduración de los frutos. palabras clave: poscosecha, vida útil, firmeza, pared celular, azúcares. abstract: mature green mangos cv. van dyke were harvested in the frutol orchard located in el espinal, tolima department. average climatic conditions were: 29° c temperature, 431 m.a.s.l. altitude, 70% relative humidity (rh) and 1.368 mm/year rainfall. fruit was graded by sanity and maturity after being harvested and then treated with 0, 10, 15 and 20% (w/v) calcium chloride solution at room temperature and then stored at 12° c, 85-90% rh for 10, 20 and 30 days with complementary 5-day maturation at 18° c and 70% rh. it was found that 10% cacl 2 extended the shelf-life of the fruit, allowing fruits to ripen after storage. 15% and 20% cacl 2 concentrations were harmful, since they impeded maturation. it was found that there was a direct correlation between calcium content in the exocarp and calcium content in the fruit’s mesocarp. this ratio was lineal. weight losses were inversely proportional to calcium content in the pulp. it was also found that the combination of an adequate storage temperature (12° c) and using 10% cacl 2 allows post-harvest mango cv. van dyke shelf-life to become extended, reducing the fruits’ ripening speed. key words: post-harvest, shelf-life, firmness, cellular wall, sugars. agronomía colombiana, 2003. 21 (3): 190-197 galvis et al.: efectos de la aplicación de soluciones... 1912003 introducción el ablandamiento de los frutos carnosos se encuentra fuertemente asociado con la disminución de los niveles de calcio extracelular conforme la fruta madura (ferguson et al., 1995). las causas del ablandamiento son posiblemente debidas a cambios en la estructura de las moléculas pécticas de la pared celular durante la maduración. cualquier aumento de los fragmentos pécticos solubles durante la maduración del fruto resulta en un cambio del equilibrio entre la pared celular y el calcio libre (mitcham y mcdonald, 1992). por su parte, la disminución de los niveles de calcio puede afectar la función del plasmalema causando pérdida de la permeabilidad de la membrana (conway et al., 1995a). el calcio es esencial para el mantenimiento de la estabilidad de las membranas celulares y su deficiencia ocasiona aumento del flujo de compuestos de bajo peso molecular (azúcares) desde el citoplasma hacia el apoplasto, lo que favorece el desarrollo de hongos. el calcio confiere resistencia a los materiales de la pared celular contra el ataque de enzimas hidrolíticas (poovaiak, 1988; murillo y chitarra, 1999). diversos factores, como el lugar de producción, la variedad, el grado de madurez, etc., afectan la absorción de calcio y la respuesta del fruto al nutriente. otros estudios comprueban que la aplicación de calcio aumenta la vida útil del fruto. sin embargo, las aplicaciones de calcio antes de la cosecha puede presentar dificultades por las posibles lesiones que se causa en hojas y frutos, lo que limita la concentración de sales que se usa en la aplicación. de otra parte, la baja movilidad del calcio en el floema y su baja translocación a partir del lugar de aplicación, pueden hacer inefectivo el tratamiento in situ con calcio (mason, 1976; murillo y chitarra, 1999). selvaraj y kumar (1989), afirman que la maduración del mango puede ser retardada por infiltraciones de calcio al vacío, como se ha hecho con manzanas. sin embargo, el principal problema que se presenta al aplicar calcio al vacío a los mangos se deriva de daños en la corteza del fruto, lo cual limita su uso comercial. según murillo y chitarra (1999), la aplicación de calcio a presión atmosférica normal es viable, no causa daños en el fruto y la inversión en instalaciones es muy baja. el objetivo de este experimento fue estudiar el efecto de la aplicación de diferentes concentraciones de cloruro de calcio (cacl 2 ) en la conservación del mango (mangifera indica l.) variedad van dyke, mediante la evaluación de algunas características físicas, químicas y bioquímicas. materiales y métodos se cosecharon frutos de mango (mangifera indica l.) variedad van dyke en el estado de madurez fisiológica, en la finca frutol, localizada en el municipio de el espinal, departamento de tolima. la temperatura media de la zona es de 29° c y la altitud es de 431 m.s.n.m. una vez cosechada la fruta se seleccionó según su sanidad y grado de madurez, y se llevó al laboratorio de poscosecha de la planta piloto de vegetales del icta (instituto colombiano de tecnología alimentaria) en la universidad nacional de colombia, sede bogotá, donde fue lavada y desinfectada con una solución de tiabendazol a la concentración de 200 ppm. los tratamientos con cloruro de calcio (cacl 2 ) consistieron en sumergir los frutos de mango en tres soluciones diferentes de cloruro de calcio (10%, 20% y 30%) durante 30 minutos. el grado de pureza del cacl 2 utilizado fue de 97%. fueron utilizados como testigo mangos sin tratar con cacl 2 . se emplearon 60 mangos por tratamiento. para retirar la humedad superficial de la fruta después de la inmersión en la solución de cacl 2 , la fruta se dejó por tres horas a temperatura ambiente. una vez libre de humedad externa, la fruta se almacenó a temperatura de 12° c + 1° c y hr del 85 a 90% por períodos de 10, 20 y 30 días, al término de los cuales se les sometió a maduración complementaria de 5 días a temperatura ambiente (tabla 1). las variables medidas fueron: (1) contenido de ca en la corteza, (2) contenido de ca en la pulpa, (3) firmeza del fruto, (4) firmeza de la pulpa, (5) sólidos solubles, (6) contenido de sacarosa, (7) contenido de glucosa, (8) contenido de fructosa y (9) pérdida de peso. los azúcares se analizaron mediante cromatografía líquida de alta precisión (hplc). se utilizó una columna empacada con una resina microparticulada cálcica marca waters®. la fase móvil empleada fue agua bidestilada. el flujo utilizado fue de 0,6 ml/min y la presión de 750 psi; la temperatura de la columna fue de 85° c. la detección de los azúcares fue hecha a través de un detector refractométrico diferencial de la compañía waters®. hubo necesidad de purificar las muestras con el fin de eliminar los iones de calcio presentes, ya que estos impiden la separación de azúcares y ácidos orgánicos dentro de las columnas de cromatografía. la separación se agronomía colombiana 192 vol. 21 · no. 3 obtuvo mediante la adición de 0,3 g de amberlita mixta a 10 ml de solución lista para inyectar al cromatógrafo. para la obtención de la amberlita mixta se mezclaron 40% de amberlita ir 120 plus sigma y 60% de amberlita ir 420c sigma, de acuerdo con las recomendaciones del distribuidor del equipo cromatográfico. obtenida la mezcla de muestra y amberlita, se agitó durante 15 minutos en plancha de agitación y por otros 5 minutos a 2.000 rpm en centrífuga a temperatura ambiente. finalmente, se tomaron 20 µl de sobrenadante y se hizo la inyección al sistema cromatográfico. también se determinó el contenido de calcio en la corteza y en la pulpa del mango al inicio y al final de cada almacenamiento con maduración complementaria. esta determinación se hizo en el equipo de absorción atómica del laboratorio de suelos de la facultad de agronomía de la universidad nacional. la metodología seguida consistió en tomar 10 g de tres frutos de cada tratamiento los cuales fueron calcinados. posteriormente se preparó la dilución correspondiente y se hizo la determinación en el equipo de absorción. análisis estadístico la unidad experimental estuvo conformada por tres frutos. cada tratamiento fue repetido tres veces y los tratamientos se arreglaron en un diseño completamente al azar con arreglo factorial 4 x 3; cuatro dosis de cacl 2 (0, 10, 15 y 20%) y tres tiempos de almacenamiento 15, 25 y 35 días (martínez y martínez, 1997) (tabla 1). los promedios de las variables se analizaron mediante una regresión en la que se evaluó la interacción lineal de los factores “concentración de la solución de cacl 2 ” y “tiempo de almacenamiento” y los efectos lineal y cuadrático de esa interacción (khuri y cornell, 1987). se examinó la parte factorial generada por las combinaciones de concentración de cacl 2 y el tiempo de almacenamiento, las cuales conforman superficies de respuesta. resultados y discusión la tabla 2 muestra los cuadrados medios del análisis de regresión para los contenidos de calcio en la corteza, calcio en la pulpa, pérdida de peso, firmeza del fruto y firmeza de la pulpa. tabla 1. tratamientos con cloruro de calcio (cacl 2 ) aplicados a mangos variedad van dyke. tratamiento concentración cacl 2 % p/v tiempo de almacenamiento días a 12° c + 5 días a 18° c 1 10% cacl 2 15 2 10% cacl 2 25 3 10% cacl 2 35 4 15% cacl 2 15 5 15% cacl 2 25 6 15% cacl 2 35 7 20% cacl 2 15 8 20% cacl 2 25 9 20% cacl 2 35 10 (testigo) 0% cacl 2 15 11 (testigo) 0% cacl 2 25 12 (testigo) 0% cacl 2 35 tabla 2. cuadrados medios del análisis de varianza para calcio en corteza, calcio en pulpa, pérdida de peso, firmeza del fruto y firmeza de la pulpa de frutos de mango variedad van dyke tratados con soluciones de cacl 2 y almacenados a 12° c por 10, 20 y 30 días con maduración complementaria a 18° c por 5 días. f de variación gl ca corteza ca pulpa pérdida de peso firmeza del fruto firmeza de la pulpa tiempo almacenamiento (ta) 2 12997* 43548** 72,40** 102,41** 21,52* solución cacl 2 3 331284** 15350** 115,24** 325,56** 205,88** interac. ta x sol. cacl 2 1 4483ns 534,93** 1,29ns 83,87** 0,5150ns efecto lineal (ta x sol) 2 46633** 21504** 250,46** 506,86** 329,40** efecto cuad. (ta x sol) 2 45501** 1639** 29,71** 51,23** 11,8ns error total 30 2221 24,091 43,34 8,247 5,65 probabilidad: *,** significativo al p≥0,05 ó 0,01, respectivamente. ns: no significativo galvis et al.: efectos de la aplicación de soluciones... 1932003 contenidos de calcio (ca) en la corteza y en la pulpa el contenido de calcio en la corteza aumentó con la concentración de cacl 2 de la solución aplicada. durante el almacenamiento se presentó un pequeño aumento de ca en la corteza de los frutos de todos los tratamientos con mayor incremento en los tratamientos de 15 y 20% de cacl 2 (tabla 3). la pulpa. el calcio en la pulpa de los frutos se incrementó a medida que aumentó el calcio en la corteza, y ambos, con la concentración de cacl 2 utilizada en los tratamientos. el coeficiente de correlación estimado fue de 0.9362 con α < 0.05 (figura 2). tabla 3. valores promedio de calcio (µg de ca/g) en la corteza y en la pulpa de mango variedad van dyke sometidos a inmersión en diferentes soluciones de cacl 2 , almacenados a 12° c + 1, hr: 90%, por períodos de 10, 20 y 30 días y posteriormente colocados a 18° c por 5 días en maduración complementaria. almacenamiento (días) tratamientos cacl 2 0% 10% 15% 20% calcio en corteza (µg/g) 1 303 368 468 628 15 323 341 591 642 25 293 400 609 763 35 365 395 642 799 calcio en pulpa (µg/g) 1 102 115 135 165 15 125 139 181 207 25 132 154 189 219 35 118 153 185 234 el contenido de calcio en la pulpa se incrementó con el aumento de la concentración de cacl 2 y con el tiempo de almacenamiento (figura 1). estos resultados concuerdan con los obtenidos por souty et al. (1995), quienes trabajaron con albaricoques. ellos encontraron que después de nueve días de almacenamiento refrigerado y dos días de maduración complementaria, el contenido de ca en la pulpa de los frutos aumentó y fue proporcional a la concentración de la solución de cloruro de calcio (cacl 2 ). el aumento pudo deberse a la migración de iones de ca desde la corteza hacia el interior de la fruta. mir et al. (1993), también reportan incrementos en el contenido de ca en la pulpa de manzanas después de 45 días de almacenamiento con tratamientos previos de cacl 2 en diferentes concentraciones. se observó una correlación positiva lineal entre el contenido de ca en la corteza y el contenido de ca en figura 1. superficie de respuesta del contenido de calcio en la pulpa de mango van dyke, sometida a tratamientos de soluciones de cacl 2 , almacenado a 12° c ± 1° c por 10, 20 y 30 días, y posterior maduración complementaria a 18° c por 5 días. figura 2. correlación entre el contenido de ca en la corteza y en la pulpa del mango variedad van dyke. el contenido de ca en la pulpa aumentó durante el almacenamiento de 15.6% (frutos testigo) a 42% (frutos tratados con solución de 20% de cacl 2 ) (figura 1). agronomía colombiana 194 vol. 21 · no. 3 pérdida de peso el tiempo de almacenamiento, la solución de cloruro de calcio y los efectos lineal y cuadrático fueron altamente significativos en las pérdidas de peso de los mangos (tabla 2). en todos los tratamientos las pérdidas de peso aumentaron con el tiempo de almacenamiento, pero el porcentaje de pérdidas disminuyó en los frutos conforme subió la concentración de cacl 2 en los tratamientos. los frutos testigo presentaron las mayores pérdidas, mientras que los frutos sometidos al tratamiento con 20% de cacl 2 alcanzaron las menores pérdidas (tabla 4). firmeza del fruto los frutos perdieron firmeza con el tiempo de almacenamiento en todos los tratamientos. las pérdidas fueron menores a mayor concentración de la solución de cacl 2 (tabla 4). los frutos tratados con solución del 10% de cacl 2 mantuvieron su firmeza durante los primeros 15 días de almacenamiento. el día 25 la fruta presentó un 53% de pérdida de firmeza respecto al inicio, y el día 35, el porcentaje de pérdida fue de 66%, inferior al porcentaje de pérdida presentado por los frutos testigo (72%), pero muy superior al porcentaje de pérdida presentado por los mangos sometidos al 15% (24,6%) y 20% (19,3%), respectivamente. este comportamiento indica que los mangos tratados con solución de cacl 2 al 10%, maduraron, aunque la pérdida de firmeza fue menor que la presentada por el testigo. esto, pudo ser debido al efecto de estabilización que el calcio tiene sobre la pared celular, lo cual retarda la solubilización de los poliuránidos de la pared, disminuyendo su degradación y por consiguiente el ablandamiento del fruto. en mangos tratados con soluciones del 15% y del 20% de cacl 2 , la firmeza del fruto se mantuvo alta a lo largo de todo el almacenamiento (tabla 4). según conway et al. (1995), ello puede deberse a la inhibición de la actividad de la poligalacturonasa por exceso de calcio en la lamela media. por su parte, matta y mosqueda (1995) sostienen que infiltraciones de cloruro de calcio aplicadas al vacío retardan la maduración del mango. sin embargo, los mismos autores afirman que concentraciones mayores de 4% pueden ser perjudiciales para la fruta debido a que se originan daños en la piel y facilitan el ataque de hongos. firmeza de la pulpa la firmeza de la pulpa de los frutos disminuyó con el tiempo de almacenamiento en todos los tratamientos. el porcentaje de pérdida de firmeza fue menor cuanto mayor fue concentración de cacl 2 en la solución. esto explica la mayor pérdida de firmeza de los frutos testigo en los tres períodos de almacenamiento (tabla 4). de otra parte, los valores de firmeza de la pulpa en todos los tratamientos, siempre fueron inferiores a los valores de firmeza del fruto entero (con corteza). estos resultados eran de esperarse y están de acuerdo con los tabla 4. efecto de diferentes aplicaciones de cloruro de calcio (cacl 2 ) sobre las características físicas del mango variedad van dyke, almacenado a 12° c + 1, hr: 90% por períodos de 10, 20 y 30 días y maduración complementaria de 5 días a 18° c. variable días tratamientos cacl 2 0% 10% 15% 20% % pérdida de peso 15 8,98 5,81 5,78 5,64 25 14,72 8,35 8,18 7,97 35 15,03 10,60 9,18 9,00 firmeza fruta (kgf) 1 30,00 30,00 30,00 30,00 15 18,00 23,30 23,50 26,40 25 10,60 14,00 19,00 25,50 35 8,30 10,30 22,60 24,20 firmeza pulpa (kgf) 1 30,00 30,00 30,00 30,00 15 7,20 8,90 14,60 14,10 25 5,30 6,80 13,90 13,70 35 3,00 6,00 9,40 12,30 el comportamiento que presentaron los frutos respecto de la pérdida de peso es similar al que reportan galvis y hernández (1995). ellos trabajaron con mangos de la variedad tommy atkins y encontraron que, a mayor concentración de la solución de cacl 2 , menor es la pérdida de peso de los frutos en iguales condiciones de almacenamiento. los efectos benéficos de la aplicación de calcio en la disminución de las pérdidas de peso en duraznos también es reportada por otros autores. la disminución de las pérdidas de peso, con el aumento en el contenido de ca puede deberse a que el calcio prolonga la integridad de la pared y de la membrana de la célula (conway et al., 1995). galvis et al.: efectos de la aplicación de soluciones... 1952003 reportados por mitcham y mcdonald (1992), quienes sostienen que la actividad de la poligalacturonasa es siempre mayor en el mesocarpio que en el exocarpio, lo cual sugiere que el ablandamiento del mango se presenta desde el interior de la fruta hacia el exterior. el porcentaje de pérdida de firmeza varió del 90% en los frutos testigo, al 59% en los frutos tratados con solución del 20% de cacl 2 . es posible, según conway et al. (1995), que el calcio libre en la lamela media disminuya la actividad de las poligalacturonasas. los mangos tratados con solución de cacl 2 al 10% maduraron, aunque la pérdida de firmeza de la pulpa fue menor que la presentada por los frutos testigo. conway et al. (1995) sugieren que el calcio puede tener un efecto estimulador sobre la síntesis de varios componentes de la pared de la célula, de tal manera que la formación puede exceder la degradación, y la pared celular es degradada más lentamente. ambos factores, el efecto de estabilización y su efecto estimulador sobre la formación, pueden contribuir al mantenimiento de la integridad de la pared celular y, de esta manera, prolongar la calidad de la fruta durante el almacenamiento. sólidos solubles totales (°brix) el contenido de sólidos solubles totales aumentó durante el almacenamiento en todos los tratamientos. en los frutos tratados con cacl 2, el aumento en los sólidos solubles fue menor a mayor concentración de cacl 2 en la solución. los mangos tratados con solución al 10% de cacl 2 presentaron el mayor contenido de sólidos solubles en todos los períodos de almacenamiento. galvis y hernández (1994), encontraron un comportamiento similar en mangos de la variedad tommy atkins tratados con soluciones de cacl 2 . sin embargo, murillo y chitarra (1999), trabajando con mangos de la variedad tommy atkins tratados con solución de cacl 2 en concentraciones de 2 y 4% no encontraron diferencias entre los tratamientos y el testigo. el mango es un fruto con alto contenido de almidón (gómez-lim, 1997), el cual se degrada durante la maduración dando azúcares reductores y no reductores. la figura 3 muestra que aunque los sólidos solubles aumentaron durante el almacenamiento, este incremento fue menor a mayor concentración de cloruro de calcio en la solución. azúcares sacarosa. el contenido de sacarosa de los frutos aumentó durante el almacenamiento en todos los tratamientos, incluido el testigo (figura 4). sin embargo, la síntesis de este azúcar en los tratamientos con cacl 2 , disminuyó con la concentración de la solución de cacl 2 . durante el crecimiento el fruto almacena almidón el cual es desdoblado a azúcares reductores y no reductores durante la maduración. por lo tanto, resulta lógico esperar que el contenido de sacarosa aumente figura 3. superficie de respuesta de los sólidos solubles totales del mango variedad van dyke sometido a inmersión en soluciones de cacl 2 . temperatura de almacenamiento 12° c, hr 85-90% y maduración complementaria de 5 días a 18° c con hr de 65%. figura 4. superficie de respuesta de la sacarosa en mango variedad van dyke sometido a tratamiento de cacl 2 , almacenado a 12° c por 10, 20 y 30 días, y posterior maduración complementaria a 18° c por 5 días. agronomía colombiana 196 vol. 21 · no. 3 durante el almacenamiento. todo parece indicar que el contenido de calcio en la pulpa tiene efecto sobre el desdoblamiento del almidón a sacarosa, lo cual explicaría los menores contenidos de este azúcar en los tratamientos que recibieron cacl 2 . comportamiento similar reporta hernández (2001) en frutos de arazá tratados con diferentes dosis de cacl 2 . glucosa. el contenido de glucosa aumentó en los frutos testigo y en aquellos tratados con solución de cacl 2 al 10% en los tres tiempos de almacenamiento. el aumento fue mayor en los frutos testigo. se observó que a mayor concentración de cacl 2 , menor fue el contenido de glucosa en los frutos. esta tendencia se observa en la figura 5 donde se aprecia que, en los frutos tratados con concentraciones del 20% de cacl 2 , no hubo variación en el nivel de este azúcar entre el día 15 y el final del almacenamiento, día 35. hernández (2001), encontró mayores contenidos de glucosa en frutos de arazá tratados con soluciones de cacl 2 respecto al testigo al final del almacenamiento, aunque a medida que aumenta la concentración disminuyó la síntesis de glucosa. esto puede deberse a que en concentraciones muy altas de cacl 2 , la actividad de la invertasa ácida puede ser afectada, disminuyendo la síntesis de glucosa y fructosa o a un aumento en la respiración de estos azúcares. fructosa. al igual que la glucosa, la fructosa aumentó con el tiempo de almacenamiento en los frutos testigos y en los frutos sometidos al tratamiento con cacl 2 al 10% (figura 6). sin embargo, la superficie de respuesta muestra una tendencia de disminución de este azúcar en los frutos tratados con solución de cacl 2 mayores al 10%. figura 5. superficie de respuesta de la glucosa en mango variedad van dyke sometido a tratamiento con cacl 2 , almacenado a 12° c por 10, 20 y 30 días, y posterior maduración complementaria a 18° c, hr 65% por 5 días. figura 6. superficie de respuesta de la fructosa en mango variedad van dyke sometido a tratamiento con cacl 2 , almacenado a 12° c por 10, 20 y 30 días, y posterior maduración complementaria a 18° c, hr 65% por 5 días. como en el caso anterior, es posible que la cantidad de invertasa ácida disminuya a medida que aumenta el contenido de calcio en los frutos o que la respiración de este azúcar aumente al incrementarse el contenido de calcio. bibliografía conway, w.s.; c.e. sams y a.e. watada. 1995a. relationship between total and cell wall bound calcium in apples following postharvest pressureinfiltration of calcium chloride. acta horticulturae 398, 31-39. conway, w.s.; c.e. sams y a. kelman. 1995b. enhancing the natural resistance of plant tissues to postharvest disease through calcium applications. hortscience 29 (7), 751-754. ferguson, j.b.; r.k. volz; f.r. harker; c.b. watkims y p.l. brookfield. 1995. regulation of postharvest fruit physiology by calcium. acta horticulturae 398, 23-30. galvis, j.a. y m.s. hernández. 1994. influencia del cloruro de calcio en la conservación del mango (mangifera indica galvis et al.: efectos de la aplicación de soluciones... 1972003 l.) variedad tommy atkins. revista agronomía colombiana 11 (1), 68-72. gómez-lim, m.a. 1997. postharvest physiology. en: litz, r.e. (ed). the mango: botany, production and uses. cab international, nueva york. pp. 425-445. hernández, m.s. 2001. conservación del fruto de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) durante la poscosecha mediante la aplicación de diferentes técnicas. tesis doctoral en ciencias agrarias. universidad nacional de colombia. bogotá. pp. 103-144. khuri, a. y j.a. cornell. 1987. response surfaces: designs and analyses. library of congress. nueva york. pp. 1-102. martínez, r. y n. martínez. 1997. experimentos factoriales. en: diseño de experimentos. fondo nacional universitario. editorial guadalupe ltda. bogotá. pp. 149-191. mason, j.l. 1976. calcium concentration and firmness of stored “mcintosh” apples increased by calcium chloride solution plus thicker. horticultural science 11 (5), 500-504. matta, i. y r. mosqueda. 1995. la producción del mango en méxico. noriega editores. méxico d.f. pp. 135 147. mir, n.a., j.n. bhat y a.r. baht. 1993. effect of calcium infiltration on storage behaviour of red delicious apples. indian journal plant physiology 36 (1), 65-66. mitcham, e.j., y r.e. mcdonald. 1992. cell wall modification during ripening of ‘keitt’ and ‘tommy atkins’ mango fruit. journal of the american society for horticultural science 117, 917-924. murillo, f.j. y a.b. chitarra. 1999. efeito do aplicacáo do cloreto de calcio nos frutos da manga ‘tommy atkins’ tratados hidrotérmicamente. pesquisa agropecuaria brasileira 34 (5), 761-769. poovaiah, b. w. 1988. molecular and cellular aspects of calcium action in plant. hortscience 23, 267-271. selvaraj, y y r. kumar. 1989. studies on fruit softening enzymes and polyphenol oxidase activity in ripening mango (mangifera indica l.). journal of food science and technology 26, 218-222. souty, m.; m. reich; l. breuils; y. chambroy y g. jacquemin. 1995. effects of postharvest calcium treatments on shelf-life and quality of apricot fruit. acta horticulturae 384, 619-625. agronomía 23-2. 2005.pdf resumen: el presente trabajo se desarrolló en los laboratorios de suelos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, con el propósito de estudiar la respuesta de un suelo salino a la aplicación de agua de riego con diferentes tratamientos de temperatura y frecuencia. el suelo utilizado es un humic haplustands tomado del lote 4 del centro agropecuario marengo. el diseño experimental utilizado fue completamente al azar, con arreglo factorial 3 x 2, en el que el primer factor fue la temperatura del agua de riego (18, 23 y 30 ºc) y el segundo factor, el fraccionamiento de la lámina de riego (lámina fraccionada y lámina total aplicada). todos los tratamientos fueron sometidos a una corriente directa de 2 v. las variables analizadas para cada tratamiento fueron: ph, conductividad eléctrica, sulfatos, cloruros, carbonatos, bicarbonatos y bases totales (ca, mg, na, k), medidas en el extracto de saturación, antes y después de aplicar los tratamientos. el análisis de resultados permitió concluir que la mayor reducción en los contenidos de ca y mg se presentó cuando el agua de riego se encontraba a 30 ºc; en las demás variables medidas no se presentó respuesta a los cambios de temperatura. la aplicación de 2 v de corriente directa disminuyó significativamente los contenidos de ca, mg, na, k y cl, así como los valores de la conductividad eléctrica. en cuanto a las frecuencias de aplicación de las láminas de riego, ninguna de las variables mostró respuesta. palabras claves adicionales: salinidad, suelos, conductividad eléctrica, sulfatos, cloruros, carbonatos abstract: this work was carried out in the universidad nacional de colombia’s soil laboratory to study a saline soil’s response to irrigation water being applied having different temperature and frequency treatments. the soil used was a humic haplustands taken from lot 4 on the marengo farm centre. a totally random experimental design used a 3 x 2 factorial arrangement, the first factor being irrigation water temperature (18, 23 and 30 ºc) and the second dividing the irrigation water up (partial and total applied water). 2 v direct current was applied to all treatments. the variables analysed for each treatment were ph, electric conductivity, sulphates, chlorides, carbonates, bicarbonates and total bases (ca, mg, na, k) measured in saturation extract before and after applying the treatments. the results led to concluding that the greatest reduction in ca and mg content was presented when irrigation water was 30 ºc. there was no response to changes of temperature in the other variables measured. applying 2 v direct current significantly reduced ca, mg, na, k and cl content, as well as electric conductivity values. none of the variables presented a response regarding frequency of applying irrigation water. additional key words: salinity, soils, electric conductivity, sulphates, chlorides, carbonates efecto de la aplicación de una lámina de riego a diferentes temperaturas y frecuencias sobre un andisol salino tratado con corriente eléctrica effect of applying irrigation water to different temperatures and frequencies on saline andean soil treated with electric current javier giovanni álvarez1, carlos alberto luengas2 y jaime torres3 fecha de recepción: 01 de septiembre de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesor asistente, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. e-mail: jagial@mail.com 2 profesor ocasional, universidad de cundinamarca, fusagasugá (colombia). e-mail: carlfabus@yahoo.com 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jtorresb@unal.edu.co introducción la salinidad de los suelos en cualquiera de sus manifestaciones ha sido la causante, en mayor o menor grado, de la reducción en la capacidad productiva de muchas regiones del mundo. estudios de la fao (1985) indican que debido a la salinización existe hoy 1,5 veces más tierra improductiva que la que se maneja bajo riego. agronomía colombiana 23(2): 327-333, 2005 328 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana en general, la presencia de suelos salinos y/o salinosódicos obedece a la meteorización de los minerales primarios, que liberan cationes; éstos son transportados a otros lugares de depósito, en donde pasan a ser constituyentes de nuevos suelos, los cuales seguramente tendrán limitaciones para los cultivos. en colombia no se tiene información precisa y actualizada sobre el incremento de la salinidad. se sabe que en los suelos ha alcanzado valores preocupantes, tanto en áreas bajo riego, como en zonas con regímenes arídicos o ústicos (mejía, 1981). tenorio (1979) reporta que, en el caso del valle del cauca, la tasa de salinización se incrementa en 7% cada año y las áreas sometidas a recuperación son relativamente insignificantes. se estima que un 3% del total del área cultivable en colombia presenta problemas de sales (33.600 km2), y, en general, estas áreas se encuentran en zonas de producción intensiva, como es el caso de la costa atlántica, en donde más de 25.000 km2 manifiestan salinidad. algunos suelos de la sabana de bogotá presentan problemas de drenaje debido a la presencia de arcillas lacustres en sus horizontes subsuperficiales: adicionalmente, la calidad del agua usada en el riego, proveniente del río bogotá, ha inducido la presencia de altos contenidos de sales en el suelo, lo que ha generado una limitación para la productividad de ciertos cultivos sensibles a los suelos salinos, disminuyéndose así la competitividad del sector agrícola de esta región. la situación que actualmente presenta el centro agropecuario marengo (cam) es preocupante, ya que, del área total de 0,97 km2, un 87% presenta salinidad; esta situación ha traído como consecuencia la disminución en la producción de cultivos que tradicionalmente se han sembrado y la búsqueda de cultivos tolerantes, como la remolacha azucarera que, aunque presenta buenos rendimientos en producción, no genera resultados económicos comparables a otros cultivos con mejores perspectivas de mercado. para la corrección de la salinidad existe una serie de prácticas de riego que pueden ayudar a resolver estos problemas, entre ellas, el manejo de la frecuencia de riego y el riego en presiembra, cuyo fin es mantener un nivel de humedad constante a través de todo el ciclo del cultivo, para evitar sequías entre riegos que permitan la acumulación superficial de sales en forma de costras, que afectan la mayoría de los cultivos (ayers y wescot, 1987). estas prácticas buscan inducir un lavado de la mayor parte de las sales hasta profundidades lo suficientemente alejadas de la zona radicular de los cultivos; esta operación es factible, si se dispone de suficiente agua de buena calidad (baja en sales), a bajo costo y con una infraestructura de drenaje adecuada. watts (1971) realizó en el departamento de irrigación e ingeniería agrícola de la universidad de utah (estados unidos) un estudio de recuperación de suelos salinos en las zonas planas del atlántico colombiano influenciadas por los sedimentos marinos; se aplicaron láminas de agua de hasta 500 mm con el fin de realizar un lavado de las sales del suelo. según donahue et al. (1977), cuando se va a hacer un lavado por inundación, se requiere una lámina de aproximadamente 300 mm de agua (baja en sales) para remover de 70% a 80% de las sales a una profundidad de 30 cm. así mismo, el uso de adiciones fraccionadas de agua ha demostrado ser un método más eficiente para el lavado de las sales y aparentemente reduce en un 70% la cantidad de agua que normalmente se requiere por el método de inundación o lavado continuo. según reeve (1974), citado por mejía (1981), para remover un 90% de las sales del suelo, debe aplicarse una lámina de 900 mm. en áreas salinas en donde se dispone de una irrigación muy limitada por la escasez o el precio elevado del agua, es necesario recurrir a otro tipo de técnicas para la corrección de los suelos salinos, como es el caso de la utilización de corriente eléctrica. estudios realizados por somani (1985) demostraron la eficiencia de la aplicación de corriente eléctrica al suelo en la corrección de suelos salinos y sódicos. del mismo modo, algunos autores han trabajado recientemente (job et al., 1998 y robinson et al., 2004) en metodologías para perfeccionar la corrección de la salinidad de los suelos mediante inducción electromagnética y corriente eléctrica. torres (2002) encontró, en estudios sobre recuperación de suelos salinos con corriente eléctrica, que tratamientos con 2 y 4 v mostraron los mejores resultados, y que para efectos de estudios posteriores se podría replicar el tratamiento de 2 v, que demostró ser más eficiente en la disminución de sales en el suelo. de acuerdo a lo expuesto, se hace necesario buscar e implementar alternativas de manejo, viables desde el punto de vista económico, ambiental y operacional, que reduzcan los niveles de sales en el suelo. por tal motivo, el objetivo principal de esta investigación fue determinar, álvarez et al.: efecto de la aplicación de una lámina de riego... 3292005 bajo una corriente eléctrica directa de 2 v, la frecuencia de riego y la temperatura del agua de riego adecuadas para corregir con mayor eficiencia el problema de sales en el lote 4 del centro agropecuario marengo. materiales y métodos la investigación se realizó en los laboratorios de suelos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, con muestras disturbadas no mezcladas de suelos tomadas al azar a una profundidad de 15 a 50 cm, en el lote 4 del cam, ubicado en mosquera (cundinamarca), a 4° 42’ de latitud norte y 74° 12’ de longitud oeste, a una altitud de 2.643 msnm, con temperatura promedio de 13 ºc, humedad relativa de 78% y precipitación promedio anual de 650 mm. estos suelos están clasificados taxonómicamente como humic haplustands. el diseño experimental utilizado fue un completamente al azar, con arreglo factorial 3 x 2, en donde el primer factor fue la temperatura del agua de riego (18, 23 y 30 ºc) y el segundo factor, el fraccionamiento de la lámina de riego: lámina fraccionada en dos riegos (lf), uno por día durante dos días, y lámina total aplicada en un solo riego (lt); para un total de seis tratamientos (tabla 1) con tres repeticiones, correspondientes a 18 unidades experimentales. se utilizaron cilindros de 25 cm de diámetro por 60 cm de largo recubiertos internamente con polietileno negro calibre 3 perforado en el fondo, en donde se colotabla 1. tratamientos utilizados en el ensayo. tratamiento temperatura del agua (ºc) lámina t1 ambiente (18 ºc) lt t2 ambiente (18 ºc) lf t3 23 lt t4 23 lf t5 30 lt t6 30 lf lf: lámina fraccionada en dos riegos y lt: lámina total aplicada en un solo riego. tabla 2. características químicas del agua de riego utilizada en los tratamientos. ph conductividad eléctrica (ds · m-1) ca (meq · l -1) mg (meq · l-1) k (meq · l-1) na (meq · l-1) so 4 = cualitativo cl (meq · l-1) 7,07 0,93 1,81 1,93 0,71 14,17 (-) 6,67 có el suelo (50 kg aproximadamente); se dejó en reposo con el fin de que éste se acomodara por su propio peso y poder simular las condiciones naturales de drenaje de campo. previo al llenado de los cilindros, se tomaron 500 g de suelo de cada muestra para preparar el extracto de saturación, en los que se midieron los valores iniciales de las variables de respuesta (conductividad eléctrica, ph, sulfatos, carbonatos, bicarbonatos, cloruros y bases totales). se calculó la razón de absorción de sodio (ras), a partir de la fórmula: ras = na √(ca + mg)/2 donde, na, ca y mg son las concentraciones en meq· l-1. las muestras se llevaron a capacidad de campo (10 kpa), utilizando agua de la bocatoma del cam, que presenta en promedio las características señaladas en la tabla 2. luego de una semana, se realizó la aplicación de los tratamientos, a los que se les calculó la lámina de lavado total (lt), dependiendo de los resultados de salinidad obtenidos en laboratorio con las pastas de saturación. los volúmenes hallados coinciden con los reportados por torres (2002), quien aplicó un volumen de 6.010 ml para lograr dicha lámina. adicionalmente, a todas las muestras se les aplicó una corriente eléctrica directa de 2 v. posterior a la aplicación de los tratamientos, se recogió el agua drenada y 500 g de suelo de cada muestra para elaborar el extracto de la pasta de saturación y así conocer los valores finales de las variables medidas, tanto en el agua, como en la pasta. se hizo un análisis de varianza y una prueba de tukey para la comparación múltiple con los promedios de las diferentes variables de respuesta, a un nivel de confianza de 5%. también se determinó si era significativa la reducción entre los valores iniciales y finales de cada una de las variables tomadas . resultados y discusión en la tabla 3 se muestra el efecto de los diferentes tratamientos sobre las propiedades del suelo, evaluadas en la 330 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana pasta de saturación. el ph no presentó diferencias entre tratamientos ni tampoco entre los valores iniciales (5,76) y finales (5,77), tal vez debido a que el agua de riego disminuye los contenidos de los elementos presentes en la solución del suelo al lixiviarlos, haciendo que los iones h+ ligados al complejo de cambio pasen a la solución del suelo; no obstante, este efecto se ve disminuido por varias razones, entre ellas, el hecho de realizar el riego con agua de la misma finca, que contiene cantidades considerables de sales y un ph más alto, y restituye buena parte de los elementos en la solución del suelo. así mismo, la alófana y la materia orgánica presentes en el suelo hacen que el ph muestre una gran estabilidad y sea difícilmente susceptible a cambios; la aplicación de una corriente eléctrica de 2 v no afectó el ph, contrario a lo descrito por torres (2002), quien encontró reducciones en el ph cuando se aplicó en el suelo una corriente de 2 v. la conductividad eléctrica no se vio afectada por la temperatura del agua ni por la frecuencia de riego ni por su interacción, pero disminuyó significativamente después de la aplicación de los tratamientos, ya que pasó de 2,2 a 0,8 ds· m-1, un 61% menos en promedio (figura 1), lo que hace que suelos clasificados como salinos, según el united states salinity laboratory, riverside (estados unidos), pasen a ser suelos normales; esto indica un efecto del lavado y, al aplicar una corriente eléctrica de 2 v, una disminución de la conductividad eléctrica del suelo de manera significativa, haciéndolo apto para el desarrollo óptimo de cualquier cultivo comercial. el contenido de sulfatos (so 4 =) no presentó diferencias significativas entre tratamientos ni tampoco entre los valores iniciales y finales. la estimación de los sulfatos se realizó de manera cualitativa, sin encontrarse diferencia antes y después de la aplicación de los tratamientos; se presentaron valores muy altos, indicando que en este suelo se puede encontrar altas concentraciones de sales formadas a partir de sulfatos. por su parte, la presencia de carbonatos y bicarbonatos fue muy baja y no hubo diferencias entre los valores iniciales y finales, debido a la poca concentración de éstos, tanto en el suelo como en el agua de riego. la presencia de cloruros (cl−) tampoco mostró diferencias significativas entre temperaturas del agua de riego ni entre frecuencias de aplicación; a pesar de ello, los valores de los cloruros disminuyeron en un promedio de 78%, al pasar de 12,4 a 2,74 meq· l-1, lo que indica que la aplicación de una corriente eléctrica de 2 v favorece el lavado del cloro del suelo. lo anterior está tabla 3. análisis del extracto de saturación antes y después de los tratamientos. tratamiento ph conductividad eléctrica (ds · m-1) cloruros ca mg na k (meq · l-1) a d a d a d a d a d a d a d 1 5,5 5,6 17,8 8,1 121,6 29,0 5,3 3,8 31,7 15,0 64,2 20,9 4,2 2,9 2 5,7 5,9 26,5 13,1 180,1 29,3 5,6 4,4 47,5 26,3 106,4 41,4 6,9 4,3 3 5,8 5,9 23,4 13,1 150,7 35,3 5,6 5,1 58,5 31,7 120,5 44,2 8,4 5,5 4 5,7 5,7 20,4 6,2 104,7 22,3 5,7 4,6 32,4 21,0 79,9 32,4 8,6 4,5 5 5,9 5,6 17,6 5,2 94,6 26,1 5,5 2,5 31,8 14,1 62,7 20,9 6,6 3,2 6 6,0 6,0 21,4 5,2 94,7 22,4 5,4 0,8 37,7 14,8 80,3 22,8 7,2 3,2 a: antes del tratamiento y d: después del tratamiento. figura 1. conductividad eléctrica de un suelo sometido a diferentes frecuencias y temperaturas del agua de riego. lf, lámina fraccionada en dos riegos, uno por día; lt, lámina total aplicada en un solo riego; inicial, antes de aplicar la corriente eléctrica y final, después de la aplicación. álvarez et al.: efecto de la aplicación de una lámina de riego... 3312005 de acuerdo con lo reportado por torres (2002), quien encontró que corrientes de 2 v fueron las que más desplazaron cloruros. el análisis estadístico del ca presentó diferencias altamente significativas entre las temperaturas del agua de riego aplicadas; sin embargo, no hubo efecto de las frecuencias de riego. la temperatura de 30 ºc disminuyó el contenido de ca en 69%, mientras que temperaturas de 18 y 23 ºc lo hicieron en 25% y 14%, respectivamente (figura 2). esto indica que, cuando la temperatura del agua de riego es 30 ºc, se realiza un muy buen lavado del ca presente en el suelo, ya que a esta temperatura se solubilizan formas en las que se encuentra el elemento, permitiendo que pueda ser liberado y lixiviado con más facilidad. esta condición no es favorable para el desarrollo de cultivos, ya que los porcentajes de saturación de cationes no estarían en su relación ideal. aplicada, más no así entre tratamientos ni frecuencias de aplicación. en la figura 3 se observa la influencia de la temperatura del agua de riego sobre el lavado del mg: el agua a 30 ºc redujo el contenido de mg en 58%, mientras que para temperaturas de 23 y 18 ºc, la reducción fue de 42% y 47%, respectivamente. figura 2. efecto de la temperatura en los contenidos de ca de un suelo sometido a diferentes frecuencias y temperaturas del agua de riego. inicial, antes de aplicar la corriente eléctrica, y final, después de la aplicación. al promediar los tratamientos antes y después de las aplicaciones, los contenidos de ca presentaron valores de 5,5 y 3,5 meq· l-1, respectivamente, indicando una disminución de 36%; este porcentaje se debe a la aplicación de una corriente eléctrica directa de 2 v. de lo anterior se deduce que la mayor disminución en el contenido de ca se obtiene cuando la temperatura del agua de riego es 30 ºc y se aplica una corriente eléctrica de 2 v, de acuerdo con lo descrito por torres (2002), quien encontró que con esta corriente se presentan también las mayores disminuciones en el contenido de ca en el suelo. el mg, según el análisis estadístico, mostró diferencias significativas entre las temperaturas del agua de riego figura 3. efecto de la temperatura en los contenidos de mg en el suelo sometido a diferentes frecuencias y temperaturas del agua de riego. inicial, antes de aplicar la corriente eléctrica, y final, después de la aplicación. en general, la disminución promedio para todos los tratamientos entre los contenidos iniciales y finales fue de 48%, al pasar de 3,99 a 2,04 meq· l-1, lo que indica que para obtener un mayor lavado del mg, la corriente eléctrica de 2 v tiene una mayor influencia (82%) que la temperatura del agua de riego a 30 ºc (18%). estos resultados son acordes a lo encontrado por torres (2002), duque y rincón (1978) y lince (1990), quienes afirman que los contenidos de mg en el suelo disminuyen con la aplicación de corriente eléctrica, mientras que aumentan en el extracto de saturación. se podría decir que la temperatura del agua de riego influye levemente en el desplazamiento de mg, pues, como se evidencia en la figura 3, el desplazamiento del elemento fue proporcional al contenido inicial en el suelo, pero no indica el efecto real de los tratamientos. esto podría deberse a que el mg no presenta problemas de lavado con aumentos graduales de la temperatura del agua de riego (mejía, 1981). al realizar el análisis del lixiviado (tabla 4), se ven claramente las cantidades desplazadas de los diferentes iones del suelo por efecto del lavado y la corriente eléctrica. en general, los valores obtenidos indican reducciones en los contenidos de na del suelo, pero al mismo tiempo una pérdida de ca, mg y k que sugiere la disminución de los niveles de fertilidad. 332 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana de lo anterior se puede inferir que los aumentos en la temperatura del agua de riego generan el desplazamiento y la lixiviación del ca presente en el suelo. esto podría explicar en parte la formación de suelos magnésicos en zonas de clima cálido, donde se aplican riegos con aguas a temperaturas cercanas a 30 ºc ó se realizan en días muy calurosos, produciéndose la pérdida del catión predominante en los suelos para dar esta función al mg; esta apreciación podría ser el punto de partida de futuras investigaciones con el fin de corroborarla. de otra parte, garcía y gonzález (2000) afirman que, además de la temperatura del agua de riego, el mg de por sí influye en la pérdida de ca de varias formas, ya que forma calcitas magnésicas cuya actividad es varias veces mayor que la de la calcita, lixiviando más fácil el ca; además, el ion mg+2 favorece la precipitación de aragonita al inhibir la transformación de aragonita diagenética a calcita. el ion mg+2 también puede afectar el equilibrio del carbonato por interacción con la fase sólida, debido a la adsorción superficial de los iones mg+2 y so 4 = y de los iones constitutivos del caco 3 sobre la superficie del cristal, aumentando su solubilidad. el contenido de na no presentó diferencias significativas entre tratamientos ni entre las temperaturas y frecuencias de riego; aun así, el contenido de na en el suelo pasó de 85,6 a 30,43 meq· l-1, lo que equivale a una reducción significativa de 62% en promedio e indica que la aplicación de corriente eléctrica favorece el lavado de este elemento. el k, al igual que el na, no presentó diferencias significativas para ninguno de los factores analizados; sin embargo, su reducción entre los contenidos iniciales y finales fue en promedio de 43%, al pasar de 0,69 a 0,39 meq· l-1. esta situación indica que la aplicación de 2 v de corriente directa disocia las diferentes formas en las que se asocia el k en el suelo, generándose la lixiviación de este nutriente. en cuanto a la razón de absorción de na (ras), al comparar los valores inicial y final (39,15 y 18,26) mostró una disminución de 53%, valor que supera lo encontrado por torres (2002) e indica que la lámina de lavado más la temperatura y la aplicación de corriente directa son una buena combinación para reducir este parámetro. tabla 4. resultados del análisis del lixiviado. tratamiento muestra (n°) ph conductividad eléctrica (ds · m-1) cloruros ca mg na k (meq · l-1) 1 13 6,0 5,65 26,0 0,96 27,09 44,91 5,21 17 6,1 15,01 26,0 1,03 35,08 77,08 4,01 18 5,9 24,58 29,0 1,23 48,52 109,59 5,69 2 14 6,6 38,64 18,0 1,37 50,33 125,19 9,39 2 6,5 28,54 32,0 1,28 45,70 120,13 8,89 12 5,9 41,62 29,0 1,26 49,34 106,48 7,34 3 1 7,0 26,75 24,0 1,21 47,55 120,33 8,06 11 7,2 17,84 28,0 1,13 29,48 60,78 4,99 3 7,1 47,56 26,0 1,3 67,49 219,7 0,56 4 6 6,8 22,60 24,0 1,14 35,00 73,27 8,69 7 6,8 30,91 30,0 1,27 48,48 125,69 9,27 16 6,9 13,08 21,0 1,18 16,94 35,19 4,24 5 5 7,5 7,73 26,0 0,95 20,24 47,05 4,94 8 6,6 8,32 24,0 3,29 26,69 48,48 7,30 15 6,8 1,13 23,0 1,12 18,31 38,12 3,77 6 4 6,8 4,16 33,0 1,64 9,59 23,89 2,38 9 6,7 29,73 40,0 1,22 46,8 109,35 8,50 10 7,3 3,86 32,0 0,96 9,77 15,06 2,86 álvarez et al.: efecto de la aplicación de una lámina de riego... 3332005 así mismo, los porcentajes de reducción de todos los elementos evaluados al aplicar los tratamientos fueron altos, aunque no lo suficiente para el caso del na, dado que el valor que quedó de este elemento en el suelo siguió siendo excesivo y se expresó en el alto valor de ras. a pesar de esto, los resultados muestran una tendencia positiva en la reducción de la salinidad en el suelo, que coincide con lo encontrado por torres (2002), quien trabajó con la misma lámina de lavado, el mismo voltaje y el mismo suelo, pero las reducciones que logró no fueron tan altas como en este trabajo. con base en todo lo anterior, se puede afirmar que el fraccionamiento de la lámina de riego no afectó el lavado de las sales debido a que la frecuencia de riego manejada fue alta; así mismo, la corriente eléctrica de 2 v ayudó a disminuir la conductividad eléctrica y los contenidos de ca, mg, na, k y cl, siendo la temperatura de 30 ºc la que logró el mayor lavado de ca y mg. literatura citada ayers r.s. y d.w. wescot. 1987. la calidad del agua en la agricultura. riego y drenaje nº 29, revisión 1. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación (fao), roma. 174 p. bernstein, l. y l.e. fracois. 1973. leaching requirement studies: sensitivity of alfalfe to salinity of irrigation and drainage waters. soil sci. soc. amer. proc. 37, 931-943. de jong, e., a.k. ballantyne, d.r. cameron y d.w.l. read. 1979. measurement of apparent electrical conductivity of soils by electromagnetic induction probe to acid salinity surveys. soil sci. soc. amer. j. 43, 810-812. donahue, r.l., r.w. millar y j.c. shickuna. 1977. soils. an introduction to soils and plant growth. prentice-hall inc., englewood cliffs, new jersey. 626 p. duque, m.f. y o.l. rincón. 1978. estudio de algunas variables en el electromejoramiento de suelos salinos y salino-sódicos. trabajo de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, palmira. garcía, a. y a. gonzález. 2000. química de los carbonatos y génesis de suelos magnésicos. programa y resúmenes. x congreso nacional de la sociedad colombiana de la ciencia del suelo (sccs) “el suelo, un componente del medio natural”. job, j., m. rivera y j. gonzález. 1998. algunos usos de la inducción electromagnética en el estudio de los suelos salinos. terra 16(4), 309-315. lince, a. 1990. evaluación de la técnica de electrodiálisis en el mejoramiento de doce suelos de colombia con problemas de sales y/o sodio. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, palmira. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación (fao). 1985. water quality for agriculture irrigation and drainage paper. vol. 29. 387 p. robinson, d.a., i. lebron, s.m. lesch. y p. shouse. 2004. minimizing drift in electrical conductivity measurements in high temperature environments using the em-38. soil sci. soc. amer. j., soil physics 68(2), 339-345. somani l.l. 1985. electromelioration of saline. alkali soils: a review. anales de edafología y agrobiología 44(7-8), 1009-1014. tenorio, m. 1979. ponencia de la corporación autónoma regional del valle del cauca (cvc). vi coloquio de suelos sobre el problema de la salinidad y/o sodio en el valle del cauca. vi coloquio de suelos, sociedad colombiana de la ciencia del suelo (sccs), palmira (colombia). torres, j. 2002. mejoramiento de suelos salinos con el empleo de corriente eléctrica. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. van horn, j. y r. van aart. 2002. the use of saline water for irrigation. en: http://www.alterra.wur.nl/internet/webdocs/ilripublicaties/publicaties/pub27/pub27-h12.pdf. agronomla colombiana, 1992, volumen 9, número 2: 221-229 importancia de los estudios fisiologicos en los cultivos de flores de exportacion martha orozco de amézquita1 introducción. la fisiologla vegetal estudia el funcionamiento de las plantas y los procesos vitales que regulan su crecimiento, desarrollo y producción. en últimas, las respuestas de los vegetales dependen de lo que ocurre a nivel molecular, de organelos subcelulares, de células, de tejidos y órganos y de las interrelaciones entre ellos, todo ésto modulado por las condiciones ambientales. de la anterior definición, se deduce la importancia que tiene la investigación de los procesos fisiológicos en el desarrollo de la floricultura. en la actualidad, el manejo de plantas productoras de flores bajo invernadero en la sabana de bogotá está basado en el interés de los floricultores por mejorar y aumentar la calidad de la producción, lo cual ha originado un importante conocimiento emplrico, acompañado del empleo de técnicas recomendadas por expertos internacionales, que han suplido los requerimientos necesarios para la producción. por lo anterior, arbeláez (1985) opina que un aspecto de vital importancia en el desarrollo futuro de la industria de flores será el poder contar con investigación suficiente que genere la tecnologla adecuada a las necesidades y condiciones colombianas. teniendo en cuenta los aspectos sel'lalados, a continuación se presentan, a manera de ejemplo sobre la importancia de la investigación en fisiologia vegetal, tres experimentos que se realizaron, con el objeto de analizar aspectos básicos del crecimiento y desarrollo de chrysanthemum morito/íum ramat cv. polaris, dianthus caryophyl/us l. cv. barbara y gypsophi/a paniculata l. cv. perfecta. los resultados de estos experimentos originan conocimientos sobre el comportamiento de plantas 1 profesora asociada. departamentode biologia. facultad de cien· cias. universidad nacional de colombia. bogotá d.c. productoras de flores de corte en la sabana de bogotá, recomendaciones para el manejo cultural y ampllan la posibilidad de nuevas investigaciones sobre la fisiologla de las especies utilizadas en floricultura. la fase de campo de los ensayos sel'lalados se realizó en las instalaciones de las empresas jardines de los andes, horticultura de la sabana y en la finca ucrania de agrodex s.a., ubicadas en la sabana de bogotá, a 2600 m.s.n.m. la evaluación del material se efectuó en el laboratorio de fisiologla vegetal del departamento de biologla de la universidad nacional de colombia. en la realización de los ensayos, participaron los biólogos jorge gil, adriana arteaga, ernesto puertas, nubia rojas y martha orozco de amézquita, los estadlsticos humberto ramirez y alberto lópez y se contó con la asesorla de los ingenieros agrónomos alberto caro, fernando jaramillo y del biólogo jorge baquero. ensayo no. 1. efecto de las heladas simuladas sobre algunas variables de crecimiento de chrysanthemum morlfollum ramat cv. polaris. este trabajo se propuso teniendo en cuenta las bajas temperaturas que se presentan en diferentes épocas del año en la sabana de bogotá, las cuales, en términos meteorológicos se denominan "heladas" y según salisbury y ross (1989), corresponden a épocas del año en que la temperatura se hace igualo menor a cero grados centlgrados a una altura de 2 metros por encima del suelo y de acuerdo con artunduaga (1982) las heladas se originan esencialmente por fenómenos relacionados con inversiones térmicas y ocasionan pérdidas severas en la producción agricola en el altiplano cundiboyacense. además, se tuvo en cuenta que, en crisantemo, las relaciones entre las temperaturas diurna y nocturna afectan el balance de cantidad y calidad de flores y la duración de las fases de desarrollo, como lo 221 manifiestan mastalerz (1977), parups y butler (1982) y kofranek (1992). el objetivo del ensayo fué cuantificar el daño que ocasionan las heladas simuladas sobre diferentes variables del crecimiento en plantas de crisantemo. como material básico. se emplearon esquejes enraizados de c. morifolium ramat cv. polaris, los cuales fueron cosechados a una misma altura y de un mismo bloque de plantas madres. los esquejes se sembraron en bolsas plásticas con arena húmeda a la cual se agregó la solución de nutrientes requerida para un crecimiento óptimo. adicionalmente, de acuerdo con las técnicas utilizadas comercialmente, se aplicó la iluminación necesaria, el desbotone y el control de áfidos y botrytis cinerea. se analizaron 12 tratamientos, los once primeros correspondieron, en orden, a cada una de las semanas en las cuales se aplicó el tratamiento de helada y el 120, fué el testigo al cual no se aplicó frio y, además, se utilizó un tratamiento de referencia ó patrón sembrado en suelo. los tratamientos se hicieron llevando a las 5 de la mañana, las plantas correspondientes a cada edad hasta una sección de preenfriamiento (más ó menos 4° a 2°c), donde se inició la disminución de la temperatura, proceso que duró de 15 a 20 minutos; luego, las plantas se ubicaron en el sitio donde las temperaturas eran de oa -3°c y alll permanecieron, durante 50 minutos, con aplicación de 3 5 mi de agua cada 10 minutos; después, el material se pasó a la sección de preenfriamiento y, por último, se retornó al invernadero de crecimiento, a las 6:30 de la mañana. periodicamente, se realizaron análisis foliares, con el fin de corregir problemas de deficiencia y/o toxicidad de nutrientes. se evaluaron las siguientes variables: altura, peso fresco total, peso fresco de los 80 cm superiores de la planta, longitud de pedicelos superiores, número de hojas dañadas, peso seco y fresco de las flores y duración del ciclo de producción. se utilizó un diseño completamente al azar des balanceado. dado que la intensidad y la duración de la helada fué la misma para todas las unidades experimentales, se consideró como tratamiento la aplicación de una helada a cada parcela de determinada edad en semanas. los resultados mostraron que la duración del ciclo de producción de c. morifolium cv. polaris varió poco por efecto de los tratamientos con baja temperatura. el promedio fluctuó entre 84,9 dfas, para el tratamiento 90. y 86,4 dfas para el tratamiento 20.; 222 el testigo floreció a los 84,8 dfas y el material de referencia (sembrado en suelo) a los 84,2 dfas. lo anterior evidencia un ligero aumento en la duración del ciclo de crecimiento cuando se aplicó la helada a plantas de dos semanas. en el cuadro 1, se resume la respuesta obtenida en los anava univariados y las correspondientes a las pruebas de comparación entre promedios. se encontraron diferencias significativas para las variables longitud del pedicelo y número de hojas dañadas; al comparar los promedios de los tratamientos con los correspondientes al testigo, se observó que los tratamientos 20. y 90. fueron, con mayor frecuencia, diferentes al material no sometido a tratamiento de heladas. el efecto de las heladas simuladas sobre el marchitamiento de las hojas se manifestó, inicialmente, con un color bronceado en el follaje y, luego, se evidenció la necrosis. estos síntomas han sido reportados como respuesta a bajas temperaturas en crisantemo por kofranek (1992). cuadro 1. análisis de varianza y comparación de promedios para el efecto de baja temperatura sobre variables del crecimiento en c. morifolium cv. polaris variable anava tratamientos altura ns ninguno peso fresco aéreo ns t2 tg peso fresco comercial ns t2 longitud pedicelo tg hojas dañadas ts a t,o peso fresco flor ns t2 r, peso seco flor ns t2 ns: no presentan diferencias estadfsticas **: diferencias altamente significativas en relación con la disminución del peso fresco de la parte aérea con respecto al testigo, es posible que la respuesta de los tratamientos 20. y 90. (en los cuales se sometieron las plantas de 2 y 9 semanas de edad a heladas) pueda deberse a un desajuste en el sistema fotosintético, el cual ocasiona una reducción en la capacidad de crecimiento y acumulación de materiales, por lo menos en el perfodo inmediatamente siguiente a la aplicación de la helada, según lo manifestado por alden y herman (1971) y por herber y santarius (1976). con el objeto de determinar diferencias entre tratamientes y teniendo en cuenta el conjunto de variabies, se realizó un análisis de varianza multivariado y una comparación múltiple de medias. la primera prueba señaló, que, por lo menos, un tratamiento era diferente en el conjunto de variables y la segunda prueba concluyó que los tratamientos 50., 60., 90. y 100. afectaron, en mayor proporción, a las plantas de la variedad polaris. parece que hay dos épocas claras en que las plantas son susceptibles al daño por congelamiento. la primera hacia las semanas 5a. y 6a. que corresponden a la época de gran crecimiento, en la cual la planta invierte los fotoasimilados en la slntesis de nuevas estructuras vegetativas. esto ocasiona escasez en las reservas, caracterlstica que se ha asociado con mayor susceptibilidad al frlo según levitt, citado por alden y herman (1971) y pellet y carter (1981). en las semanas 9a. y 10a., la planta está desarrollando sus estructuras reproductivas e invirtiendo en ellas toda su enerqía, con la consecuente disminución en los materiales de reserva y aumento en la sensibilidad al frlo. kofranek (1992) señala que, adicional al marchitamiento foliar, por efecto de bajas temperaturas, se observa clorosis general, cambio de color en los pétalos, muerte de las flores y/o retardo en la inducción floral. ensayo no. 2. enraizamiento de esquejes de dianthus earyophyllus l. cv. bárbara con diferentes concentraciones de auxinas. con relación a las fltohormonas en floricultura es reconocido su empleo para inducir o mejorar el enraizamiento y la floración. en el caso del clavel, el material de propagación se obtiene a partir de ramas laterales a las cuales se aplican auxinas en su base y el tiempo de enraizamiento oscila entre 2 y 4 semanas, dependiendo, entre otros factores, de la variedad y de las condiciones ambientales en el invernadero (duran, 1974; feldman, 1984; whealy, 1992). sin embargo, en la sabana de bogotá, independientemente de la variedad de clavel utilizada, suelen emplearse métodos y concentraciones iguales de enraizadores. por lo tanto, se propuso este trabajo con el fin de evaluar el efecto de diferentes dosis de las auxinas ala (ácido-3-indol-acético), aib (ácido-3-indol-butlrico) y ana (ácido-1-naftalenacético) para el enraizamiento de esquejes de clavel (d. earyophyllus ev. bárbara). para este ensayo, se emplearon esquejes cosechados a una misma altura y de un mismo bloque de plantas madres, los cuales se almacenaron en cuarto frlo a o°c por un periodo de 10 dlas. una vez que los esquejes se retiraron del cuarto frío, se agruparon en paquetes para aplicar en la base de ellos, mediante el uso de pistolas plásticas de aspersión, el tratamiento correspondiente. los 64 tratamientos resultaron de un arreglo factorial de 4x3; cuatro concentraciones hormonales, a saber: o;500; 1.000 y 1.500 ppm y los tres tipos de auxinas: aib, ala y ana. las soluciones hormonales se prepararon en buffer fosfato de ph 7. se aseguró que la solución impregnara hasta saturación los esquejes y se efectuó la siembra en escoria coquizada fina, en una densidad de 1.000 esquejes por metro cuadrado. luego de la siembra, los bancos de enraizamiento se sometieron al riego recomendado por la empresa para la obtención de material comercial. los tratamientos se distribuyeron en tres bloques (repeticiones), dos de los cuales estaban en el mismo invernadero. se efectuaron cuatro muestreos (a los 18; 21; 24 y 27 dlas después de la siembra) y, en cada uno, se tomaron al azar quince esquejes, cinco de los cuales se emplearon para determinar la biomasa acumulada en las ralces y con las diez restantes se efectuó la prueba del azul de metileno (dunham, 1958, modificado). en clavel, el cultivar barbara inició el desarrollo de la raíz entre o y 6 dlas después del tratamiento hormonal, observándose la presencia de callo hacia el dla 100. y la emergencia de las primeras ralees entre los días 140. y 180. los análisis estadlsticos mostraron diferencias entre las repeticiones, lo cual señala que las respuestas obtenidas estuvieron bajo la influencia de factores ambientales, entre los cuales vale la pena señalar la temperatura del medio de enraizamiento y la del ambiente y la composición granulométrica de la escoria en los bancos, lo cual se evidenció con los registros de estas variables en los invernaderos utilizados para el ensayo. se estableció, en los resultados totales, una correlación lineal y positiva entre las variables absorción y peso seco de raíz. el enraizamiento, medido con base en la acumulación de biomasa en la raíz, mostró diferencias significativas entre los tratamientos. en la figura 1, se representan las respuestas de acumulación de biomasa de algunos tratamientos. la mejor respuesta, debida a la interacción de las tres hormonas, se obtuvo con t 54 (ala 1.500 ppm, aib 500 ppm, ana 500 ppm). el t35 (ala 1.000 ppm + ana 1.000 ppm) fue el tratamiento con dos hormonas que originó mayor acumulación de biomasa en la raíz. el te (aib 500 ppm + ana 500 ppm) fué la mejor mezcla de aib y ana. el t11 (aib 223 peso (g) 18 21 días a partir de la siembra 24 27 ot11l1li t54 ii1ii t35 • t8 figura 1. efecto de auxinas sobre la biomasa de la raíz 1.000 ppm + ana 1.000 ppm) corresponde al patrón utilizado comercialmente. lo anterior permite recomendar, para la cv. barbara, el tratamiento 6 (aib 500 ppm + ana 500 ppm) y esta dosis de hormonas es menor que la utilizada comercialmente (aib 1.000 ppm + ana 1.000 ppm). también, los resultados señalan una mejor interacción doble entre aib y ana, posiblemente, porque, según barcelo et al (1985) opinan que estos reguladores del crecimiento no compiten con los mismos receptores a nivel de membrana, que las mezclas entre ellos y el ala. el efecto del ala no fué muy claro en el enraizamiento de la variedad estudiada, lo cual ha sido interpretado por hartman y kester (1984) quienes consideran que esta hormona no origina una respuesta universal y que puede, inclusive, inhibir la formación de raices adventicias en esquejes. ensayo 3. efecto de la zona de localización del esqueje en la planta madre y del almacenamiento a baja temperatura en respuestas de crecimiento en gypsophila paniculata l cv. peñecta. la especie con mayor demanda en el mercado es el clavel, seguida por el crisantemo, el pompón y la rosa. sin embargo, el valor y demanda de "otras flores" hacia estados unidos ha ido aumentando, 224 ocupando gypsophila paniculata l. cv. perfecta, un lugar importante dentro del grupo. hartman y kester (1984) manifiestan que una caracteristica, frecuentemente observada en el cultivo de esta especie, es la asincronia en el crecimiento, especialmente en las primeras fases del cultivo, como consecuencia de factores internos y ambientales, entre los cuales, se pueden señalar la condición fisiológica de la planta madre, en cuanto a su estado nutricional, edad y sanidad, tipo de esqueje seleccionado, niveles endógenos de auxina y de otros cofactores de enraizamiento y contenido de carbohidratos en el esqueje. por ejemplo, kusey y weiler (1977) han señalado que, en g. paniculata, los esquejes provenientes de plantas jóvenes originan raices más largas y raulston et al (1977) consideran que esquejes que hayan iniciado el proceso de alargamiento, no se deben emplear para la propagación. teniendo en cuenta las observaciones que se han adelantado, se propuso evaluar la incidencia de .ia zona de localización del esqueje en la planta madre y el efecto de dos tratamientos de vernalización sobre algunos aspectos del crecimiento, desarrollo y producción. para el ensayo, los esquejes se clasificaron en superiores, medios e inferiores, estableciendo que 105 superiores eran aquéllos que se encontraban más cerca del ápice de la planta o en el tercio superior de la misma. por cada piso de crecimiento, se seleccionaron 600 esquejes, procurando que las estacas tuvieran una longitud entre 6 y 10 cm, alrededor de 10 entrenudos y de 12 a 20 pares de hojas. los esquejes fueron escogidos teniendo en cuenta que su aspecto fuese similar en cuanto a color y vigor y que presentaran una única yema terminal. antes de la siembra, a cada esqueje se le aplicó un enraizador hormonal, en un medio de talco, que fue aplicado directamente sobre la base de los tallos limpios. las estacas tratadas se sembraron en bancos elevados de enraizamiento, colocando cada individuo en un vaso comolsa a una profundidad de 1 a 2 cm y con una densidad de 389 esquejes por metro cuadrado, o sea, la misma empleada para cultivos comerciales. el experimento se propuso bajo un diseno experimental completamente al azar con 4 réplicas por cada piso o zona de procedencia. el medio de propagación elegido fue escoria de carbón, la cual se esterilizó con vapor de agua a una temperatura de 82°c, por 2 horas, hasta cuando se logró que toda la cama tuviera uniformidad térmica. se planearon 4 muestreos, que se iniciaron a los 21 cías después de la siembra y se continuaron cada 8 días. para cada muestreo, se escogieron al azar 8 plantas por réplica, a las cuales se les hicieron las siguientes medidas: a. determinación colorimétrica de la densidad de ralees producidas por esqueje, según el método de dunham modificado o método de verde de metilo, desarrollado por puertas y rojas en 1988; y b. determinación de biomasa o peso seco de la raíz, como estimativo de la producción de materia orgánica. en cada muestreo, se tuvo en cuenta el porcentaje de plantas enraizadas y se detallaron las características de crecimiento de las plántulas. en el segundo experimento de este ensayo, una vez obtenidas las plantas con raíz, se procedió al almacenamiento en frro y se evaluó su efecto a los treinta y setenta días de almacenamiento a o°c. se obtuvo un total de 6 tratamientos, tres procedencias o localización en la planta madre y almacenamiento ó no en frro. las plantas se sembraron en camas de producción bajo condiciones de invernadero comercial y con densidad de siembra de 6 plantas por metro cuadrado. para evitar el efecto de iluminación desigual, se tendió para cada cama, una linea adicional de bombillas cubiertas con caperuza y distanciadas a un metro. se efectuó un seguimiento detallado de los procesos de crecimiento y desarrollo, que involucran la floración como son: desarrollo del tallo floral, aparición del botón floral, antesis y el lapso entre un evento y otro. la producción floral se estimó llevando un registro final de los siguientes parámetros: altura total de la planta antes del primer corte; diámetro del tallo vegetativo en su base, antes de iniciar la ramificación; número de ramificaciones principales de la planta antes del primer corte; diámetro de cada ramificación floral luego del corte y peso de las ramas florales. el ensayo se proyectó según un modelo completamente al azar. dentro de las respuestas obtenidas, se encontró que, durante los primeros 20 dlas de desarrollo, los esquejes formaron un callo del cual emergieron las ratees, desde el momento en que empezó a formarse el callo, en las estacas que provenran del estrato superior de la planta, se observó un crecimiento más lento que el correspondiente a aquéllas provenientes de las zonas media e inferior. para la primera fecha de muestreo (21 dlas después de la siembra), en cualquiera de los ensayos empleados, los esquejes del piso superior presentaron porcentajes de enraizamiento del 85-90%, mientras que los provenientes de los otros dos niveles alcanzaron porcentajes de 98 y 100% de enraizamiento. estas diferencias de crecimiento se ilustran en la figura 2, en donde se presenta la acumulación de biomasa radical en el tiempo y se hace evidente que hay diferentes tasas de crecimiento, representadas como distintas capacidades para acumular materia seca. según los valores de peso seco analizados, se concluyó que las estacas de las zonas media e inferior iniciaron más rápidamente el proceso de emergencia de ralees. por qué hay un tipo de esquejes que enraizan más rapido que los otros? muy probablemente, porque al momento de seleccionarlos eran diferentes fisiológicamente. por una parte, los esquejes debían tener edad diferente, debido a su localización y, por consiguiente, tenran distinta actividad metabólica y, por otra parte, su capacidad de almacenamiento era desigual. las diferencias en actividad metabólica se reñejan 225 en tasas de crecimiento desiguales, las cuales originan, dentro de la planta, una distribución no uniforme de los reguladores de crecimiento (hormonas), que, como se sabe, están intimamente ligados a respuestas de desarrollo y diferenciación. por otra parte, según hartman y kester (1984), se requieren concentraciones óptimas de reguladores para inducir el enraizamiento. si existe desbalance hormonal, la respuesta se retarda o no se presenta. esto pudo ser lo sucedido con los esquejes de la zona superior que desarrollaron ralees más lentamente que los otros. con relación al posible efecto de la capacidad de almacenamiento, las estacas de los pisos medio e inferior debieron tener mayores reservas de alimentos, pues, por su localización y por la misma consistencia de sus tejidos, aparentemente, hubo mayor cantidad de sólidos y menos agua que en las estacas superiores que eran más suculentas y delgadas. se encontró que el método del verde de metilo es un buen estimador del proceso de desarrollo radical. para comprobarlo, se realizaron análisis de regresión entre las dos variables, las cuales demostraron un nivel de correlación significativo con comportamiento lineal. para la segunda parte de este ensayo, en esquejes obtenidos a partir de cualquier tercio de la planta madre, se observó que el almacenamiento por 30 dlas, a cero grados centlgrados, no afectó su calidad, ni su capacidad de establecimiento en el campo, ya que ninguna de las plantas enfriadas murió durante el proceso y, además, mantuvieron su viabilidad luego del transplante. estos resultados se contraponen con los obtenidos comercialmente, pues algunos cultivadores registran altas tasas de mortalidad enel transplante, luego del preenfriamiento. la contradicción entre las experiencias parece deberse a que, en instalaciones comerciales, el cuarto fria no mantiene estable la temperatura, mientras que, en el empleado en el ensayo, la humedad y la temperatura fueron iguales durante todo el tiempo de almacenamiento. se observó que las plantas enfriadas, independientemente de su piso de selección, empezaron a desarrollarse más rápido, lo mismo que su inducción floral fue más rápida que en las no vernalizadas provenientes de la misma posición en la planta madre. a los dos meses de cultivo, se comprobó que el 40% de las plantas vernal izadas hablan iniciado el proceso de floración, mientras que las no almacenadas estaban en un 15 a 20%. a los tres meses de cultivo, el1 00% de las plantas vernalizadas o 21 días a partir de la siembra 29 37 45 figura 2. efecto del estrato sobre la biomasa de raices 226 iniciaba el proceso de floración y, en las no enfriadas, la inducción floral alcanzaba un valor de 95%. el análisis de varianza para el diámetro del tallo vegetativo. mostró diferencias estadisticas entre los tratamientos. los valores promedios más altos correspondieron a las plantas vernal izadas provenientes del estrato medio. en general, se observó una tendencia de mayores diámetros para las plantas enfriadas. la prueba de duncan señalé que el promedio correspondiente a plantas del piso medio sometidas a enfriamiento fué diferente al de las plantas del piso inferior sin vemalización (cuadro 2). aparentemente, el enfriamiento ocasionó cambios en el metabolismo, tal vez de azúcares y reguladores de crecimiento, que se reflejó en una mayor capacidad de asimilación, translocación yacumulación de sustancias en el tallo, lo cual originó, a su vez, mayor diámetro de los mismos. para la variable número total de ramificaciones por planta, el análisis de varianza senaló diferencias altamente significativas entre los tratamientos. las plantas de los estratos medio e inferior vemalizadas presentaron menor número de ramificaciones (cuadro 3). parece que existe un mecanismo de respuesta a los tratamientos que origina, en plantas vemalizadas, aumento en el diámetro y reducción en el número de ramificaciones y, en plantas de la zona inferior, se observó más evidentemente esta respuesta. se puede pensar que la energia que la planta utiliza para producir ramas es canalizada, por efecto de la vemalización, para producir mayor diámetro de los tallos y reducir el número de ramificaciones vegetativas. la producción de flores en el cultivo se inició a los cuatro meses. en el cuadro 3, se observan las diferencias entre los tratamientos. las plantas que produjeron un menor número de ramos florales fueron las de los pisos superior e inferior no sometidas a tratamiento frlo, lo cual parece indicar que la vemalización tiene capacidad de inducir un aumento en las ramificaciones florales y en el peso de las mismas. las plantas con mayor producción provenian de la zona media sometidas a preenfriamiento. el pico de producción se obtuvo a los cinco meses de la siembra. adicionalmente, los datos señalan que las estacas de la zona superior de la planta madre y vernalizadas son casi iguales a las seleccionadas en la zona media y no sometidas a preenfriamiento. en conclusión, los datos obtenidos senalan que las mejores respuestas correspondieron a plantas preenfriadas obtenidas del tercio medio de la planta cuadro 2. promedio y prueba de duncan para el efecto de los tratamientos almacenamiento en frio sobre el diámetro del tallo de g. paniculata cv. perfecta. tratamiento diámetro tallo (mm) medio con vemalización inferior con vernalización superior con vemalización medio sin vernalización superior sin vemalización inferior sin vernalización 15,92 a 15,86 a 15,18 ab 14,69 ab 14,52 ab 14,34 b a tratamientosletras iguales corresponden estadísticamente iguales. cuadro 3. promedio y prueba de duncan para el efecto de almacenamiento en frio sobre el número de ramificacionesde g. paniculata cv. perfecta tratamiento número de ramificaciones medio sin vernalización 21,26 a superior sin vemalización 19,25 a superior con vernalizaclón 18,23 a b inferior sin vemalización 14,53 b c medio con vemalización 14,52 b c inferior con vemalización 13,68 c promedios con letras iguales son estadísticamente iguales. madre y permiten senalar que la procedencia del esqueje es un factor determinante en los procesos de crecimiento y en las diferencias de desarrollo encontradas en g. paniculata. además, se confirma lo afirmado por barceló et al (1983) que el tratamiento con frio estimula la floración de esta especie, la cual se comporta como una especie facultativa. con relación al almacenamiento por dos meses, se observó que los esquejes del piso superior fueron afectados por el preenfriamiento, con un porcentaje de mortalidad del 37%. los esquejes provenientes de los tercios medio e inferior, al ser retirados de la nevera, no presentaron aspecto saludable y vigoroso como el de los esquejes preenfriados durante un mes. aparentemente, el tratamiento de dos meses de frio originó un desbalance metabólico, a causa del gasto de reservas. a los quince dias del transplante, las plántulas del piso superior y vernal izadas fueron las más afectadas y el 77% de ellas murió al igual que el 19 y 20 % de los estratos medios e inferior, respectivamente. 227 cuadro 4. efecto de los tratamientos de vemalización sobre el diámetro de las ramas vegetativas y florales y el número de ramificaciones de g. paniculata cv. perfecta. tratamiento diametro numero de diametro tallo ramas rama vegetativo florales floral superior vernallzado 17.8 29.50 3.85 inferior vernallzado 15.8 23.82 3.78 medio vernalizado 15.7 20.27 3.89 medio sin vernallzar 14.9 25.26 3.83 inferior sin vernallzar 14.9 25.25 3.83 superior sin vernallzar 14.2 27.73 3.81 800 r---------------------------------------------------~ 700 600 500 400 300 200 100 o 2 3 semanas de cosecha 4 5 11 • m si. o."m,.,o' intenorsmv5tl8llzar figura 3. número de ramos florales por bloque adicionalmente, parece que las reservas de las estacas de la zona superior son menores a las de las que provienen de los estratos medio e inferior, lo cual hace que las primeras sean más sensibles al frio y al ataque de rnicroorganísrnoá. lo anterior corrobora la importancia que tiene la localización de las estacas en la planta madre. una vez establecidas las plantas en el campo, las que se sometieron a dos meses de almacenamiento en frio, se desarrollaron más rápidamente. a los dos meses de cultivo, todas las plantas vernalizadas estaban en la etapa de inducción floral y las no 228 tratadas en la nevera presentaban porcentajes cercanos al 50%; sólo hasta los tres meses y medio se observó inducción floral en el 90% de las plantas no preenfriadas. los análisis de varianza para las variables altura, diámetro del tallo, número de ramificaciones y diámetro de tallos vegetativos florales mostraron diferencias estadisticas entre los tratamientos. en general, el hecho para destacar es que los mayores valores de altura y número de ramificaciones correspondieron a las plantas de esquejes del piso superior sometidas a dos meses de enfriamiento (cuadro 4), pero vale la pena decir que fa disminución en la densidad de población de estas plantas pudo incidir en las respuestas, porque, en definitiva, debido a la alta mortalidad y al consecuente espaciamiento entre plantas, debió existir menor competencia por luz, nutrimentos yagua, factores que tienen gran incidencia en los procesos de crecimiento y desarrollo de g. paniculata y las pruebas de duncan corroboraron estas repuestas. para la variable diámetro de las ramas florales, que es un parámetro relacionado con la calidad, se observó que la mejor respuesta se obtuvo en las plantas obtenidas del tercio medio de la planta madre y sometidas a vernalización por dos meses. sin embargo, para este ensayo, se considera que las respuestas obtenidas fueron enmascaradas por la presencia de una variable adicional no controlada, lo cual hace necesario repetir esta parte del ensayo, contando con plantas adicionales, con el fin de reemplazar aquéllas que mueren en el transplante por efecto del tratamiento con bajas temperaturas durante dos meses. adicionalmente, debe tenerse en cuenta el efecto de la vernalización durante dos meses sobre la iniciación de la producción (quince días antes que en las plantas no vernalizadas). bibliografía. alden. j. and r.k. herman. aspects of the coldhardinessmechanism in plants. botanical review 37: 37-143. 1971. 2. arbeláez, g. colombia, primer exportador de clavel estándar en el mundo. horticultura moderna 1: 16-18. cali. 1985. 3. artunduaga, r. principios básicos de ocurrencia de heladas y su control. boletin técnico no 97. ica. tibaitata. 34pp. 1982. 4. barceló, j., g. nicolas, b. sabater y r. sánchez. fisiologia vegetal. edñorial piramide sa madrid. 780pp. 1983. 5. dunham, c.w. use of metf1ylene blue lo evaluate rootin¡¡ of cutlings. americansocie,ty.forhorticultural science 72 450..4s3t: 1958. 6. durán, d. conferencias sobre floricultura. memorias curso de floricultura. ica, tibaitata. 155pp. 1974. 7. feldman, l.j. regulation of rootdevelopmen!. annual rev. plant physiol. 35: 223-242. 1984. 8. hartman, t.h. y d.e. kester. propagación de plantas. principios y prácticas. compañia ednorial continental s.a. méxico. 815pp. 1984. 9. herber, u. and k.a. santarius. water stress during freezing. in: o.l. lange, l. kappenand e.d. schulze (eds.). waterand plant life. springer-verlag. berlin. 1976. 10. kofranek, a.m. cut chrysantemums. p. 3-42. in: r.a. larson (ed.). introduction to floriculture. second edition. academic press. san diego. 1992. 11. kusey, w.e. y t. weiler. propagación de gypsophi/a psniculata por medio de esquejes. reporte investigativo de bradenton rec-gc. 1977. 12. mastalerz, w.j. the greenhouse environmenl john wyley & sonso newyork. 629pp:1977. 13. parups, e. v. and g. buller. comparative growth of chryssnthemum at differentnigth temperature. j. amer. soco hort. scl 107: 6q0.804. 1982. 14. pellet h.m. and j.w. carter. effectof nutritionalfactors in cold hardinessofplants. hortlcultural reviews3:144-171.1981. 15. puertas, e.j. y n.s. rojas. evaluación del enraizamiento de esquejes de clavel (dianthus csryophyllus l. ev. barbara) bajo diferentes concentraciones de auxinas (ala, aib y ana). trabajo de grado. departamento de biología. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. bogotá d.c. 66pp.1988. 16. raulston, j.c., s. l. poe y f.j. morousky. producción de gypsophi/a psmculsts en la florida. reporte ínvestígativo de bradenton, arec-gc. 1977. 17. salisbury, f.b. and c. ross. plant physiology. wadsworth, belmon!. cal~omia. 540pp. 1989. 18. whealy, ca carnations. p 43-64. in: r.a. larson (ed). introducbon to floriculture. second edition. academic press. san diego. 636pp. 1992. 229 agronomía colombiana. 1991. volumen 8, número 2: 364 378 una vision del problema de las malezas en colombia! cilla l. fuentes2 y carlos e. romer03 resumen. este trabajo, son notas a cerca del problema que significa la vegetación adventicia en los sistemas de cultivos de un país tropical como colombia. se consideran entre otros aspectos, la actitud de los diversos estamentos involucrados en la producción aqrfcola frente al problema de las malezas, la estimación de pérdidas en los cultivos debidas a las malezas, se mencionan algunas de las especies de arvenses de importancia económica de acuerdo con la altitud, los métodos y tecnologías utilizadas para manejar estas especies y finalmente, se hacen algunas consideraciones acerca del estado actual en colombia sobre la investigación, decencia y extensión en malherbología. importancia de las malezas el problema de las malezas en zonas tropiclaes es talvéz más complicado que en zonas templadas, debido a que: 1. son más "agresivas", "rústicas" y diffclles de controlar que aquellas que crecen en zonas templadas, por sus características morfológicas, de crecimiento y reproducción (e. g. pueden producir propágulos durante todo el año). 2. las condiciones ambientales, las cuales son muy erráticas y variables, hacen diff1 participación en el "taller de entrenamiento en manejo mejorado de malezas para los países andinos". lima, perú, 5 al 9 de septiembre de 1988. 2 profesora de malherbolog(a. facultad de agronomía bogotá, univ. nacional de colombia. aa 14490, bogotá, colombia. 3 investigador del instituto colombiano agropecuario (lca). ci tibaitatá mosquera, cundinamarca. colombia. 364 ciles las labores de labranza y manejo de las arvenses; como también, el crecimiento de los cultivos resulta muchas veces impredecible. 3. se requiere de una mayor inversión para su' control, lo cual disminuye la rentabilidad de la actividad agrícola. así por ejemplo, se puede observar en el cuadro 1 el costo que implica el control de las malezas, expresado en porcentaje del costo total. el cuadro 2 contiene estadísticas del número de desyerbas y jornales que se requieren para el control de malezas en varios cultivos en colombia. actitud de los diversos estamentos agricolas frente al problema de las malezas agricultor empresarial. el agricultor empresarial reconoce la importancia del manejo de las malezas en sus cultivos y las pérdidas que ellas causan. de esta forma, ellos se han asociado en gremios de acuerdo con las actividades o el cultivo más importante de cada zona agrícola del país. algunas de las federaciones de agricultores más importantes son: fedearroz (federación de arroceros) fedecafe (federación de cafeteros) f enalce (federación nacional de cultivadores de cereales) federalgodon (federación de algodoneros) fedepalma (federación de cultivadores de paima africana). fedegan (federación de ganaderos). analac (asociación nacional de productores de leche). fedecacao (federación de cultivadores de cacao). cuadro 1. porcentaje del costo total destinado al control de malezas en varios cultivos en colombia, con el uso de herbicidas (1986). cultivos porcentaje del costo total destinado al control de malezas (0.0) maíz tecnificado arroz de riego arroz de secano sorgo trigo cebada soya caña panel era fríjol 3,7 4,2 5,9 2,0 6,5 3,1 4,1 2,0 3,0 fuente: estadísticas del instituto colombiano agropecuario (l.e.a.) 1986. fedepapa (federación de cultivadores de papa). estas agremiaciones por lo general poseen departamentos técnicos que dan asesada a sus asociados, la cual incluye el manejo de las malezas en sus fincas. el pequeño agricultor. en general, los pe· queños agricultores de un país en vías de desarrollo como colombia, operan con irnplementas agrícolas rudimentarios. además, muchos son analfabetas, lo que hace difícil en muchos casos que la tecnología agrícola que se genera pueda ser adoptada y entendida. por otra parte, los rendimeintos de sus cultivos son bajos, pero la producción es relativamente estable. por último, muchos investigadores desconocen los sistemas de producción en estas fincas. bajo estas condiciones, el problema de las malezas y el impacto de ellas sobre los cultivos en las pequeñas fincas, es bastante sever o. sin embargo, estos agricultores sí se han dado cuenta desde hace mucho tiempo del daño que causan las malezas, aunque siempre las localizan como un problema secundario después de los insectos y los patógenos. actitud de la empresa privada. existen en colombia unas 15 compañías productoras y comercializadoras de herbicidas, que como en el caso de los agricultores empresariales, tienen departamentos técnicos con personal calificado. dichas compañías normalmente, al mismo tiempo que venden sus productos a los agricultores, proporcionan una asistencia técnica gratuita a sus clientes. también, hay en el país empresas productoras de semillas que efectúan contratos con los agricultores para el manejo integral de los cultivos, lo cual involucra una asesoría para el manejo de las malezas. actitud del gobierno. los investigadores que prestan servicios al sector oficial reconocen las malezas como uno de los problemas limitativos en la producción de cultivos. también, son conscientes de los altos costos de los insumas para el país, especialmente en los últimos años. ellos están tratando de buscar soluciones principalmente por medio del mejoramiento de sistemas de manejo de las malezas. actualmente el gobierno, aunque ha tomado en cuenta algunas de las recomendaciones hechas por los gremios y los institutos de investigación, requiere de una mayor acción, sobre todo en lo que respecta al desarrollo de una mayor actividad para dar un mejor cubrimiento en la transferencia de tecnología, especialmente hacia el pequeño agricultor. estimacion de perdidas y periodos criticos de competencia pérdidas causadas por las malezas. la estimación más aproximada que aún se tiene a la fecha sobre pérdidas en los rendimientos ocasionados por las malezas en los principales cultivos de colombia, se ha tomado de 365 ¡;; co en .. :c e q "ou e....g '<: :; u .~.. > e.. g¡ n.. ¡;; e..~ "o t; e q u lb ¡;; e.a .g q a; e .:::j e >.... ..c a; ~..~..~ f!.. e .:::j 2 !'oí f!~ lo :::j u ~ o u ji¡ q ffi~ x~ o 'z ct &tiei).._ ~13o a:,.j wct,z'llt >2 .... el)a: .....woo.., m w o ci 2 n el) o ~ 1,.j ::j u 366 .. x o n <on tci &ti <o tri ~ u') ig ~ ~ 'lit .. o 'lit m o n om o 'litc'l~ on om 0'<1'c'l on omco 0'<1'c'l~ oc'l oc'l 0'<1'c'l oc'l<o 00'<i'n o'<1' o'<1' 00000'<i'nc'lm'<i' o'<1' 0000000'<i'nmc'l'<l'~'<i' ..&tiooolooloolooo o'<i'nlolo'<i'c'l'<l''<i''<i'co'<l' co o'<1' o en rcxi o'<1' o'<1' o'<1' o <o o <o ° °le ze:~~ 00001.000nncxlnnmlo cti .. .j:: .j::u u ~ ~ ~ ~ 8 ~ u u u u "'811 oo~mll loze:le8°c'l .11 ca ~ ~ -.. s¿ ro m~c'\i-nn lololooc:onnloc'lc'l 01.0 n~ 01.0 n~ 01.0 n ~ 01.0 n~ 00nn 00nn 00nn 00nc'l 1.01.0nc'l °le~ m s e ql e cti "o cti e qj 'c e '""o '":::j c. '""o estudios realizados por el instituto colombiano agropecuario (cuadro 3). para obte·ner estos resultados se comparó el testigo mecánico con el testigo absoluto, es decir, el tratamiento que se mantuvo limpio según la usanza en la zona. cuadro 3. disminución del rendimiento de varios cultivos causada por la competencia de malezasa. cultivo disminución promedia(°,b) algodón 31 arroz 54 fríjol 51 maíz 56 cebada 63 papa 17 trigo 29 ajo 90 remolacha 56 lechuga 63 a promedio de datos en 12 años de investigaciones realizadas por el ica en colombia. períodos críticos de competencia. en general, se ha dicho que las malezas son más perjudiciales en los estados iniciales del crecimiento de los cultivos. el cuadro 4 contiene datos acerca del período crítico de competencia, el número y frecuencia de las desyerbas en varios cultivos en colombia, de acuerdo con ensayos efectuados en varios centros experimentales del país. sin embargo, es necesario revisar estos resultados y enfocarlos desde el punto de vista de la determinación de umbrales. en el caso del café, anualmente durante los primeros años del cultivo se realizan un azadoneo y cuatro macheteas, y el uso de herbicidas es relativamente bajo en este cultivo. principales malezas de acuerdo con reconocimientos efectuados por varias entidades y a través de ensayos en diferentes zonas de colombia, se han encontrado como predominantes las especies de malezas que se citan en el cuadro 5. algunas de las especies de malezas que en los últimos años han aparecido como nuevos problemas, se citan en el cuadro 6. manejo de las malezas la agricultura moderna exige la inteqración de todos los factores de producción, como variedad, fertilidad, manejo del agua, de las plagas, de los patógenos y de la rnaleza, entre otros. además, es de gran importancia tener en cuenta que la labor agrícola debe ser una labor rentable. el cuadro 7 muestra las diferencias en el manejo de las prácticas culturales del agricultor empresarial y el pequeño en colombia. el agricultor empresarial normalmente usa, además de las prácticas culturales adecuadas, herbicidas y equipos para el control mecánico de las malas hierbas, como cultivadoras, rotovatores, azadones rotativos, entre otros. los pequeños agricultores por su parte, utilizan implementos para preparar el suelo y mantenerlo libre de especies indeseables. los procedimientos más utilizados por el pequeño agricultor, son (1) desyerbe con azadón, (2) desyerbe con machete y mano, (3) desyerbe en franjas alternas con azadón y machete, y (4) en menor escala el uso de herbicidas. desyerbe con azadón. el azadón es el implemento más generalizado para controlar las malezas, pero también es un método erosivo. de acuerdo con estudios efectuados por la federación de cafeteros de colombia, se ha encontrado que la pérdida del suelo, cuando se desyerba con azadón, es tres veces mayor que cuando se hace con machete. el azadón por lo general, remueve una capa de suelo de varios centímetros que después es arrastrada por las aguas lluvias, máxime si la pendiente es pronunciada como es el caso de un gran porcentaje de las zonas agrícolas de colombia. por otra parte, si la desyerba con azadón se hace sobre suelo húmedo resulta muy deficiente, ya que lo único que se logra es transplantar la maleza de un sitio a otro. además, el uso de azadón destruye plantas y muchas raíces de los cultivos y puede causar heridas a los tallos, esto último favorece la penetración de patógenos. desyerbe con machete y a mano. el arranque a mano es muy utilizado en cultivos hortícolas como ajo, zanahorfa, remolacha, 367 cuadro 4. epoca crítica de competencia, número y frecuencia de desyerbas en varios cultivos de colombia. cultivo epoca crítica no. frecuencia de desyerbas desde la ernerde competencia desyerbas /gencia o transplante (días) fuente (días) 75 limpio durante los primeros revista comalfi arroz 75 d(as. 1990· vol. 17: 37·41 40 limpio durante los primeros ica 40 d(as. remolacha 40 4 cada 10 días ica lechuga (a) 20 15 ....... ica cebolla (a) 80 10 cada ocho d(as ica ajo 70 5 cada 14 d(as ica repollo (a) 30 2 15 y 30 · ... ica tornare (a) 30 2 15 y 30 · .. ica zanahoría 40 4 cada 10 d(as ica papa 30 2 15 y 30 · .. ica fríjol 45 3 cada 15 días ica ma{z (clima frío) 40 3 cada 15 días ica ma{z (clima caliente) 30 2 cada 15 días ica algod6n 45 3 cada 15 días ica sorgo 35 2 10y20d{as. ica soya 30 2 10 y 20 días . ica yuca 120 3 20,40,60 .. ciat (a) cultivo de transplante ica: instituto colombiano agropecuario ciat: centro internacional de agricultura tropical cuadro 5. malezas predominantes asociadas con los cultivos sembrado en colombia, de acuerdo a la altitud. altitud (m ns) nombre cientlfico nombrecomun (msnm) más de 2000 gramíneas avena fatua bromus catharticus lolium sp. (ppl.l multiflorum} poa annua pennisetum clandestinum avena negra cebadilla, maicillo ballico, ray-grass pasto azul kikuyo dicotiledóneas amaranthus hybridus spergula arvensis lamiun amplexicaule stellaria media chenopodium petiolare galinsoga spp. senecio vulgaris veronica persica sonchus oleraceus capsella bursa-pastoris brassica rapa lepidium bipinnatifidum raphanus raphanistrum malva parviflora urocarpidium limense saliva mutissi polygonum segetum bledo miona mosquera pajarera cenizo guasca senecio golondrina, azulina cerraja bolsa del pastor nabo mastuerzo rábano siivestre malva morada malva blanca yerba de las almorranas gualola 368 continuación cuadro 5... 1200a200 (otros taxa) rumex crispus rumex acetosella urtica urens gramineas cynodon dactylon digitaria spp. eleusine indica leptochloa spp. panicum maximun paspalum virgatum setaria spp. sorghum halepense cyperaceas cyperus esculentus cypera luzulae cyperus rotundus rynchospera nervosa (dichromena ciliata} dicotiledóneas amaranthus retroflexus ipomoea spp. drymaria cordata ageratum conyzoides bidens pilosa emilia spp. cucumis melo acalypha virgtntca chamaecyse spp. (euphorbia} mimosa pudica macroptilium latyroides (phaseolus latyroides) boerhaavia spp. physalis angulata sida spp. varios géneros (principalmente pteridium} menos de 1200 dicotiledóneas acanthospermun hispidum amaranthus dubius amaranthus viridis achyranthes aspersa boerhaavia erecta senna tora [cassia tora) corchorus orinocensis desmodíum tortuosum eclipta alta chamaecyse spp. (euphorbia spp.) heliotropium índícum ipomea spp. kallstroemia maxima macfadiena ungís-ca tí ludwigia spp. phyllanthus niruri lengua de vaca sangre de toro ortiga pasto argentina guarda rocío pata de gallina paja mona pasto guinea maciega rabo de zorro pasto johnson cotadera cortadera coquito estrellita bledo batatilla primaria manrubio amor seco berlitas meloncillo gusanillo yerba de sapo dormidera frijolillo rodilla de pollo uchuva escoba helechos cizaña bledo bledo blanco cadillo cadillo legaña chilinchil espadilla amor seco botón blanco canchalangua, leche-leche, rabo de alacrán campanita, baratilla atarraya uña de gato palo de agua balsilla, viernes santo 369 portulaca oleracea sida rhombifolia sida acuta tribulus cistoides cleome spp. gramíneas oryza sativa l cenchrus brownii cenchrus echinatus cynodon dactylon digitaria spp. echinochloa colonum eleusine indica leptochloa spp. panicum maximun panicum spp. setaria sp. rottboellia cochinchinensis (r. exaltata) urochloa (brachiaria) decumbens . verdolaga escoba negra escoba mancatigre plantanito arroz rojo cadillo carretón cadillo carretón pasto argentina guardarocío liendrepuerco grama de horqueta paja mona pasto india varias especies lava frascos caminadora braquiaria cyperaceas cyperus compressus torulinium (cyperus) [erax mariscus (cyperus) flavus cyperus rotundus cyperus esculentus fimbristilis annua paja de pisco cortadora cortadera coquito morado coquito amarillo barba de indio cuadro 6. problemas relativamente nuevos de malezas en colombia. biotipos de echinochloa colonum biotipos de oriza sativa (arroz rojo) luziola subintegra eragrostis curvula partenium hysterophorus paspalum pilosum panicum pilosum arroz arroz arroz arroz frutales ce clima cálido (e.g. maracuyá) arroz cultivos anuales de clima cálido (e.g.: sorgo en el valle del cauca) algodón arroz algodón arroz julocroton argenteus paspalum hydrophyllum cleome spp, paspalum hirtum cuadro 7. manejo de las prácticas culturales por el pequeño agricultor y el agricultor empresarial. agricultor empresarial pequei'iio agricultor usa semilla certificada excesiva preparación del suelo (usa maquinaria pesada) acceso al riego hace control de plagas y enfermedades siembra en monocultivo principalmente no usa semilla certificada poco uso de la mecanización (usa implementos manuales y animales). no acceso al riego hace control de plagas y enfermedades siembra sus cultivos en asociación (lo cual hace diferente el manejo de las rnalezas). sí rota por lo general sus cultivos (ej. papa y cereales menores). rota sus cultivos en algunos casos. pero en general no rota (ej. arroz). 370 lechuga, entre otros. la combinación del uso del machete y el arranque a mano es más recomendada para árboles frutales y algunos cultivos asociados; consiste en limpiar a mano alrededor de las plantas y cortar las malezas de las calles con machete a una altura de 1 a 5 cm del suelo. efectuando este tipo de desyerbes hay poca remoción del suelo. sinembargo, el uso del machete (que tiene un efecto de poda) promueve el aumento de poblaciones de especies gramíneas. fajas alternas. esta modalidad se usa con frecuencia en cultivos de árboles frutales y en cafetales. consiste en alternar los dos métodos anteriores. el huerto se divide en fajas, las que se desyerban de manera alterna con azadón y machete, haciendo rotación entre ellas. es decir, una faja se desyerba con azadón la primera vez y la siguiente se desyerba con machete, o viceversa. con herbicidas. unos pocos de los "pequeños agricultores" aplican en sus cultivos herbicidas, debido al costo y al hecho que comercialmente se venden en empaques grandes, mientras que las cantidades requeridas por los agricultores son pequeñas. lo anterior va unido a la diversidad de cultivos en las pequeñas fincas, a los cuidados especiales para su aplicación y a la dificultad de encontrar en el comercio productos selectivos, hacen que el control químico de las malezas no se utilice ampliamente en las pequeñas fincas. acceso y disponibilidad de productos quimicos y equipos existen gran número de compuestos herbicidas en el mercado de colombia. el cuadro 8 muestra por ejemplo, las ventas de herbicidas en 1990. para los pequeños agricultores sin embargo, los cuales en su mayoría se dedican a la siembra de hortalizas y cultivos asociados, tienen poca disponibilidad de herbicidas selectivos. esto ha llevado a que se hagan evaluaciones de los productos que existen en el mercado con el fin de adaptarlos a las condiciones del pequeño agricultor. respecto a los equipos, hay suficiente disponibilidad de ellos, tanto aéreos como terrestres, los cuales se pueden encontrar en el mercado en diferentes modelos, calidades y capacidades. estado actual en colombia sobre la investigacion, docencia y extension en malherbologia con la finalidad de evaluar el estado de las actividades de investigación, docencia y extensión en malherbología en colombia, se realizó una encuesta durante los meses de mayo y junio de 1988 entre los diferentes estamentos del país que de una u otra manera tienen ingerencia sobre el problema de las malezas en la agricultura. se realizaron un total de 35 encuestas, distribuidas de la siguiente manera: 15 en la industria de agroquímicos, 2 instituto de investigación, 8 federaciones de agricultores y 10 facultades de agronomía. se obtuvo respuesta del 54% de los encuestados. resultados. en el cuadro 9 se especifica el número de profesionales que trabajan de alguna manera con malherbología en las diferentes instituciones, su formación académica y el tiempo que dedican a la investigación, docencia y extensión en esta disciplina, en colombia. en el instituto colombiano agropecuario (lca), hay actualmente 10 profesionales en el área de malherbología que dedican en promedio un 20% de su tiempo al trabajo de investigación en este tópico y ninguno a actividades de extensión. esto se debe a que los investigadores en esta disciplina en el ica, deben abordar investigaciones en otras áreas. no existe entonces, un programa exclusivo de malherbología en esta institución. de las 10 compañías de agroquímicos que respondieron la encuesta, se registraron un total de 49 profesionales que dedican en promedio un 32% de su tiempo a la investigación y 35% al desarrollo de herbicidas. en cuatro de las federaciones de agricultores hay un total de 11 profesionales que asignan 24 y 19% de su tiempo a actividades de investigación y extensión en malherbología, respectivamente. en colombia existen diez facultades de agronomía, de las cuales se obtuvo la información requerida en seis. en estas seis facultades hay nueve docentes en el área de malherbología. sin embargo, todos no trabajan tiempo completo en esta disciplina. en promedio, dedican el 20% a investigación y el 371 cuadro 8. ventas de herbicidas en colombia (1990). producto ingrediente activo (kg.) 2,4·0 acifluorfen sodico alaclor ametrina atrazina benzulfuron metll bentazon bromacll butaclor cycloxidim dalapon sodico dicamba diclofop· metll diclorprop difenamida difenzoquat dimetametrina diuron eptc fenoxaprop-etll fluazifop-p-butll fluometuron flurenol glifosato glufosinato de amonio haloxifop metll hexazinona ioxinlloctanato linuron mcpa metolaclor metribuzina metsu lfuron-metll mollnate msa oxadiazon oxifluorfen paraquat dicloruro pendimetalina piperofos+ dimetametrina pretllaclor prometrina propanll quinclorac quizalofop etll sethoxidim terbutrina tiobencarbo trifluralina vernolate 1'307.619 1.383 119.267 250.898 499.825 151 66.310 8.796 305.652 775 18.234 16.279 955 48.165 258 316 11.140 356.160 7.501 10.068 4.008 96.646 3.064 629.713 7.996 1.500 730 6.010 16.252 9.575 394.725 12.730 62.093 6.676 138.255 103.655 23.027 330.428 130.389 12.622 12.050 12.775 1.037.203 19.655 328 877 906 105.111 239.031 15.494 total 6'570.444 fuente: estadísticas del instituto colombiano agropecuario (lca) división de insumos agricolas. 372 cuadro 9. número de profesionales que trabajan de una u otra manera con malezas,preparación académica de los mismos y tiempo que dedican a investigación, docencia y extensión en malezasen colombia. (1988). (actualizado parcialmente a 1991). no.de porcentaje promedio de su tiempo profesio· dedicado a: nales investigación extensibn docencia desarrollo ica (instituto colombiano agropecuario) ingenieros agrónomos 2 (sin postgrado) con maestría 5 con doctorado 3 sub-total 10 20,0 industria (10 compañías) ing. agrónomo o profesionales 44 afines (sin postgrado) con maestría 3 con doctorado 2 sub·total 49 320.0 invest. 350.0 desarrollo federaciones de agricultores (4 federaciones) ing. agrónomo (sin postgrado) 9 con maestría 2 con doctorado _0_ sub·total 11 24,0 19,0 facultades de agronomia (6 fac.) ing. agrónomo (sin postgrado) 4 con maestría 4 con doctorado 1 sub-total 9 20,0 2,5 58,0 total: ingeniero agrónomo (sin postgrado) 59 con maestría 14 con doctorado 6 suma 79 a las actividades de "desarrollo de herbicidas" solo corresponden a la industria de agroqufmicos. 2.5% a extensión, pero si un mayor porcentaje a la docencia (58% l. en total, se pudieron registrar 79 profesionales que realizan actividades en malherboloqía, de los cuales 14 tienen maestría, 6 doctorado y los restantes 50 son ingenieros agrónomos o profesionales afines sin postgrado. el papel de los institutos de investigacion el instituto colombiano agropecuario (ical programa y planifica la investigación en proyectos para cinco años. como actividades de extensión, en los "programas de cultivos" del ica los investigadores hacen extensión bajo el programa de "investiga3/3 ción en fincas" yen los creced por otra parte, el ica ofrece cursos de capacitación en cultivos y praderas, y en estos se incluyen tópicos acerca del manejo de las malezas. estos cursos están dirigidos principalmente a ingenieros agrónomos con responsabilidades de asistencia técnica. también se efectuan días de campo dirigidos a los agricultores, con la finalidad de efectuar demostraciones de nuevas tecnologías. los avances y logros de la investigación en malherbología se publican principalmente en los informes anuales que preparan los programas. se puede tener acceso a esta información visitando las bibliotecas de la institución. otras publicaciones que edita esta entidad son los anuales de producción de cultivos, folletos y plegables. el programa de control de malezas del centro internacional de agricultura tropical (ciat) funcionó hasta 1976. en adelante, los programas de arroz, yuca, pastos tropicales y fríjol efectúan algunas investigaciones en malherbología en estos cultivos. a parti r de 1976 y hasta 1988 se produjeron 16 unidades audiotutoriales sobre malherbologfa, con temas principales sobre los principios básicos para el manejo y control de las malezas. estos materiales didácticos se han distribuido principalmente en américa latina. los contenidos de estos programas se basaron especialmente en los resultados de las investigaciones efectuadas por el programa de control de malezas del ciat. cabe anotar que esta tecnología todavía se sigue utilizando. el papel de la industria de agroauimicos la industria de agroquímicos ha jugado un papel importante en el desarrollo y manejo de herbicidas en el país. el mayor número de profesionales que trabajan en esta área están en la industria (49 profesionales en 10 compañías), que dedican un 32% de su tiempo a la investigación con herbicidas y un 4 una unidad audiotutorial consiste en el desarrollo de un tema en audiovisual preparado para la capacitación de profesionales. consta de un juego de transparencias, una cinta grabada sincronizada con las transparencias, un guión (copia de la grabación) y una gura de estudio del tema. 374 32% al desarrollo de estos productos. dos compañías tienen granjas experimentales muy bien dotadas y organizadas, y otras 7 empresas realizan sus trabajos de investigación en lotes alquilados. algunas compañías, dentro de sus programas de desarrollo efectúan reuniones para la actualización en el control de malezas y en el manejo de herbicidas,dirigidos.a ingenieros agrónomos (asistentes técnicos) y en alqunos casos a agricultores. también realizan días de campo con fines demostrativos del uso y manejo de herbicidas. en el cuadro 10 se listan los temas de los proyectos de investigación y desarrollo que está llevando a cabo la industria. el papel de las federaciones de agricultores de las ocho federaciones encuestadas solo respondieron cuatro. en estas cuatro federaciones hay 10 profesionales con responsabilidades en malherbología, que dedican en promedio el 37% de su tiempo a actividades conjuntas de investigación y extensión. el cuadro 11 contiene los temas de investigación que estaban desarrollando durante 1988 tres de las federaciones, y el cuadro 12 los temas de los proyectos de investigación en malherbología por parte de la federación nacional de cafeteros. las estrategias que siguen las federaciones en sus programas de extensión, son principalmente: días de campo demostrativos, cursos de capacitación a técnicos, publicaciones dirigidas a técnicos y agricultores, seminarios y foros dirigidos a ingenieros agrónomos (asistentes técnicos), y los resultados de estas actividades se publican en informes, por lo general anuales, de las instituciones. sin embargo, estas actividades que se acaban de enunciar no son exclusivas en malherbolog(a, más bien, los tópicos sobre malezas son solo una pequeña parte de ellas. el papel de las facultades de agonomia en colombia hay actualmente 10 facultades de agonomía, de las cuales 6 contestaron la encuesta. de estas seis, en cuatro se ofrece un curso de malherbología que forma parte del programa regular de la carrera de cuadro 10. temas de los proyectos de investigación y desarrollo de herbicidas que actualmente esta efec· tuando la industria de agroquímicos en colombia (1988). temas no. de compa· ñías (de un too tal de 10). desarrollo e investigación de herbicidas postemergentes en arroz desarrollo e investigación de herbicidas en potreros evaluación de herbicidas a nivel comercial y semicomercial herbicidas nuevos en cultivos anuales (algodón, soya, sorgo, maíz y cereales menores) herbicidas en cultivos perennes (banano, café, palma africana) fisiología de semillas de malezas 7 3 10 3 cuadro 11. temas de algunos de los proyectos de investigación que desarrollan tres federaciones de agri· cultores en colombia. 1988. control de malezas en maíz, sorgo y cebada. control químico de rottboellia cochinchinensis (lourd.)clayton en cal'la de azúcar. efecto de cyperus rotundus en la producción de azúcar. control de malezas en el algodonero con el uso de herbicidas psi, pre y pos, mezcla y combinadiones de estos herbicidas. control de socas de algodón con herbicidas. manejo de algunas malezas (ej.: cyperus rotundus e ipomea spp.) cuadro 12. temas de los proyectos de investigación en malezas por parte de la federaoión naconal de cafe· teros (plan quinquenal 1989 1993). temas: no. de proyectos efecto de practicas de manejo de malezas en la conservacion de suelos y aguas en la zona cafetera del viejo caldas manejo integrado de malezas en cafetales, potreros y cultivos de diversificacion de la zona cafetera colombiana total 5 15 20 agonomía, y en las otras dos se ofrece como electivo. en el posgrado en fitotecnía de la facultad de agronomía-bogotá de la universidad nacional de colombia, se ofrece un curso electivo de fisiologla de herbicidas, y en un futuro próximo se ofrecerá dentro del posgrado en protección de cultivos, un área de énfasis en malherbología. las seis facultades de agronomía agrupan nueve docentes que trabajan parcial o de tiempo completo con malezas, y dedican en promedio entre el 20 al 85% a docencia, 5 a 40% a investigación y o a 10% a extensión en malezas. en cuanto a la preparación académica de los docentes, cuatro tienen maestría, cuatro son ingenieros agrónomos sin posgrado y uno tiene doctorado (cuadro 13). en cuanto a los programas de los cursos de malherbología que se imparten en las facultades de agronom fa, en general, cerca del 40% del curso se destina a aspectos relacionados con el reconocimiento de las especies de malezas comunes en la zona, la importancia de las malezas en la producción agropecuaria, la biologfa y ecología de las malezas y la interferencia. el restante 600/1 375 cuadro 13. el papel de las facultades de agronomía en la docencia, investigación y extensión en malezas en colombia (1988), universidad curso de no. de docentes tiempo promedio dedicado a activida· malezas y preparacion dades en "malezas" academica docen. investig. extens. naclonalbogotá regular 3: 1 doctorado 20 40 o 1 maestría 1 ing. agr6nomob nacional· medellín electivo 1 maestría 20 5 o córdoba regular 1 ing. agr6nomoa 80 20 o tolima regular 1 ing. agr6nomoa 85 15 o caldas regular 2: 1 ing. agr6nomo 60 30 10 1 maestría uptc (tunjal electivo 1 maestría 80 5 5 total 9 promedio: 57,5 20,0 2,5 a profesionales sin título de postgrado pero que han recibido capacitaclón avanzada en malherbologra. se enfoca a los métodos de manejo y con' trol, en los que se incluyen el uso y manejo de herbicidas. las clases teóricas se complementan con actividades prácticas de campo, laboratorio e invernacjero. uno de los requisitos para optar al grado de ingeniero agrónomo es la elaboración de un trabajo de investigación (tesis). actualmente, hay un número relativamente irnportante de estudiantes que están efectuando o ya han terminado recientemente sus trabajos de grado en diversos temas relacionados con malherbolog(a. en 1988 por ejemplo, cuando se realizó esta encuesta, se registraron cero ca de 30 trabajos de estudiantes que en ese afio se encontraban en proceso, en seis fa· cultades de agronom(a. el papel de la sociedad colombiana de control de malezas y fisiologia vegetal (comalfi) la sociedad colombiana de control de malezas y fisiolog(a vegetal (comalfi) es una de las primeras sociedades técnicas de profesionales del aqro que se fundaron en colombia. en este año de 1991 cumplió 23 años de actividad. la sociedad funciona gracias al aporte económico de sus socios patrocinadores' (la industria de agroqu(· micos y federaciones de agricultores). la revista comalfi es el órgano de divulgación principal de los resultados de las investiga' ciones que en los campos de la ciencia de 376 las malezas y la fisiolog(a vegetal se realizan en colombia; a la fecha se han editado 18 volúmenes (1974·1991). la sociedad también ha venido publicando un boletín, "noticias comalfi", del cual se editan tres números al año. en este boletín se publican en notas cortas, temas de actualidad sobre malezas, herbicidas y fisiología vege· tal, como también sobre libros, publicaciones y eventos. anualmente, la sociedad efec· túa un congreso técnico y eventualmente seminarios regionales de actualización. legislacion el instituto colombiano agropecuario (lca) ha establecido legislación que regula la industria y comercio de los plaguicidas, coadyuvantes aqrfcolas, defoliantes y regula· dores fisiológicos de las plantas. también ha legislado acerca de la importación y exportación de semillas, la aplicación de insumos y existe además una legislación especial para cornpañfas que deseen realizar pruebas experimentales con compuestos herbicidas en clave. literatura y bibliotecas colombia cuenta con la biblioteca del centro internacional de agricultura troplcal (ciat), en la que se puede encontrar literatura mundial y actualizada en malherbolog(a. además, la biblioteca del ciat presta el servicio de "paginas de contenido" de publicaciones periódicas internacionales especializadas en la ciencia de las malezas. por otra parte, está la "biblioteca agropecuaria colombiana", ubicada en el centro experimental "tibaitatá" del instituto colombiano agropecuario, en mosquera, cundinamarca. las facultades de agronomía cuentan con bibliotecas, pero son muy pobres respecto a literatura sobre malherljología. respecto a la literatura nacional, pueden citarse las siguientes publicaciones: revista comalfi, noticias comalfi, malezas tropicales/tropical weeds, malezas acuáticas, malezas de clima frío, malezas de potreros tropicales, descripción de malezas de cafetales, principios de control de malezas en colombia, control de malezas en el trópico, y las tesis de grado efectuadas por estudiantes de las facultades de agronomía. conclusiones, necesidades y recomendaciones la mayoría de los profesionales involucrados en el campo de la malherbología en colombia, pertenecen a entidades de investigación, docencia o a la industria de agroquím icos. sin embargo, como indicaba doli en 19745, el éxito real de los investigadores y ·profesionales, depende de la capacidad de adopción por parte de los agricultores, de los nuevos logros obtenidos en la ciencia de las malezas. es aquí donde los extensionistas y los profesionales de asistencia técnica, juegan un papel importante en la adaptación de la nueva tecnología. en el sector agropecuario, las actividades de investigación se desarrollan fuera de la unidad de producción, es decir, fuera da la unidad usuaria de la tecnología; determina esta que sea necesario el desarrollo de una infraestructura de comunicación entre el aparato de generación, de manera que los nuevos conocimientos tecnológicos puedan ser difundidos a nivel de los usuarios potenciales de los mismos. el nivel de extensión en malherbología en colombia no es suficiente, y no existe en colombia un solo especialista en la ciencia de s 0011,j. 1974. la extensión agrícola y la asistencia técnica en el control de malezas en colombia. revista comalfi 1:20-27. las malezas que esté dedicado a actividades de extensión. se requiere de la capacitación y actualización continuada de los agentes de extensión y asistentes técnicos en la práctica de la malherbología. los institutos de investigación y docencia del pa ís tienen más interés en otras áreas (e. g. entomología, fitopatología y mejora· miento) que en la malherbología. un indicativo es el número de especialistas en malherbología respecto a especialistas en otras áreas. en el ciat por ejemplo, solo hay un científico dedicado a la investigación en la ciencia de las malezas, mientras que hay varios entomólogos, fitopatólogos y mejoradores. también, en las facultades de agronomía, en todas se requieren cursos regulares de entomología y fitopatología, pero no en todas un curso de malherbología forma parte del plan regular de estudios. además, mientras se tienen por ejemplo, cuatro o cinco docentes entomólogos y otros tantos fitopatólogos, hay si acaso, un docente de tiempo completo en malherbología (en varias de las facultades que ofrecen el curso de malherbología como electivo, el docente es el cátedra). como consecuencia de lo anterior el desarrollo de los campos por ejemplo de entomología, fitopatología y fitomejoramiento en colombia, están más avanzados que el de la ciencia de las malezas; esta situación es talvés igual en el resto de américa latina. sin embargo, los pocos investigadores y docentes en el área de malherbología que hay en colombia, están altamente motivados y aveces realizan grandes esfuerzos para desarrollar trabajos de investigación, dadas las limitaciones de recursos tanto económicos como de espacio y facilidades en invernaderos, laboratorios y campo que adolecen nuestras instituciones. es alentador el número considerable de trabajos de grado de estudiantes en las facultades de agronomía en temas de la malherbología. aunque vale la pena aclarar que la mayoría se refieren a temas sobre control de las malezas y a la evaluación de herbicidas, mientras que son relativamente pocos trabajos en temas de biología, ecología, interferencia, sistemática, etc. necesidades algunas de las necesidades más importantes son: 377 primero que todo, motivar y convencer a los directores de las diferentes entidades de la importancia del avance de la malherbología en colombia. capacitar y mantener actualizados a los extensionistas y asistentes técnicos en "el área de la ciencia de las malezas. mayor apoyo económico a los institutos de investigación (lca) y a las universidades, para la adquisición de espacio como de equipos de laboratorio, invernadero y campo, para desarrollar investigaciones y prácticas docentes. facilitar a los docentes e investigadores el poder efectuar pasantías y programas de posgrado en otros países con un nivel de desarrollo más avanzado de la malherbología. la implementación en alguna de las instituciones del país (ya sea en el ica o en la universidad nacional) de un herbario de plantas arvenses, que tenga como una de sus funciones el prestar servicio de determinación de estas plantas. igualmente, se requiere apoyo económico para la divulgación de resultados de investigación, así como de recomendaciones para el manejo de las malezas (boletines, manuales para la identificación de especies adventicias, etc.). aumentar el número de investigadores y docentes en malherbología, así como el tiempo que dedican a esta actividad. mejorar la disponibilidad de textos y literatura actualizada en la ciencia de las malezas en las bibliotecas de las facultades de agronomía. una mejor y efectiva comunicación entre 6 romero, c. 1986. el problema de las malezas en las pequeñas fincas. revista comalfi. 13: 51-63. 7 0011, j. 1982. the status of weed science and weed management in latin america. en: lrnproving weed management. procc. fao/iwss, expert consultation on improving weed management in developing countries. roma 6-10 sept. 1982. pp. 72-77. 378 los profesionales que desarrollan actividades en malherbología. recomendaciones desarrollar mayor investigación en aspectos de sistemática, biología, ecología e interferencia de las malezas; así como en sistemas de manejo en cultivos, pastizales, y sistemas acuáticos y forestales. también, en las implicaciones a largo plazo de la utilización de diferentes métodos de control de las malezas y de prácticas de manejo de los cultivos sobre las comunidades de plantas invasoras. igualmente, es muy importante comenzar a desarrollar estudios del impacto ambiental de los herbicidas (residualidad en el suelo y las cosechas, contaminación de aguas subterráneas y de escorrentia, etc.), como indicaba romero en 19866 , se requiere involucrar al agricultor en la planeación y ejecución de programas de investigación en malherbología; es decir, investigar para el pequeño agricultor. alentar a los investigadores para que publiquen los resultados de sus investigaciones. sugerir que se incluyan cursos regulares de malherbología en las facultades de agronomía que no los ofrecen. buscar financiación tanto nacional como internacional para el desarrollo de la investigación y su transferencia. establecer los mecanismos que sean necesarios para capacitar a los extensionistas y asistentes técnicos en el campo de la ciencia de las malezas. crear nuevas posiciones tanto para investigadores como docentes en malherbología, en los institutos de investigación y facultades de agronomía. mejoramiento de la literatura en la ciencia ele las malezas en las bibliotecas de las facultades de agonomía y del ica. finalmente, las necesidades y recomendaciones respecto a la investigación, docencia y extensión en colombia en la actualidad, siguen siendo básicamente las mismas que planteaba oeu? hace ya cerca de diez años (1982). fecha de recepción: 7 de diciembre de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 programa de agronomía, centro de investigación de la caña de azúcar de colombia (cenicaña), cali (colombia). 3 autor de correspondencia. ebastidaso@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 291-301, 2010 función polinómica para caracterizar el contenido de materia orgánica entre los 400 y 1.600 nm. demattê et al. (2004a) estudiaron diferentes patrones espectrales entre los 400 y 2.500 nm para los contenidos de materia orgánica, hierro, limos, arenas y arcillas en suelos del estado de sao paulo, brasil. nanni et al. (2004) demostraron que la información espectral se puede utilizar para la clasificación de los suelos debido a que estos presentan diferencias estadísticamente significativas entre sus perfiles espectrales. la obtención de la información espectral se debe a la energía reflejada por un cuerpo como resultado de la interacción con los constituyentes del cuerpo. esta energía resulta principalmente de la interacción de cuatro factores: i) contenido de materia orgánica; ii) humedad del suelo; iii) contenido de minerales, y iv) textura (van der meer, 1999). en condiciones caracterización espectral y mineralógica de los suelos del valle del río cauca por espectroscopía visible e infrarroja (400 2.500 nm) soil spectral characterization and mineralogy of the cauca river valley by visible and infrared (400 2,500 nm) spectroscopy ernesto bastidas-obando1, 3 y javier a. carbonell2 introducción la oportunidad de incorporar información digital en los análisis de suelos, por ejemplo la información espectral para la caracterización mineralógica y química, genera un importante avance en los estudios de suelos. el primer investigador que trabajó con la información espectral de los suelos y sus propiedades fue condit (1970) y después stoner y baumgardner (1981). sus librerías espectrales fueron utilizadas como una herramienta por los investigadores de la ciencia del suelo. es el caso de ben-dor y banin (1994), quienes determinaron las concentraciones de carbonatos, óxidos de hierro y aluminio en suelos áridos y semiáridos de israel. ben-dor et al. (2002) demostraron que por medio de información espectral se pueden identificar áreas con problemas de salinidad. hill y schütt (2000) usaron una resumen abstract las librerías espectrales se utilizan para identificar diferentes tipos de suelo a partir de análisis espectrales que caracterizan su composición mineralógica y química. los objetivos del presente trabajo consistieron en determinar si existen diferencias en el perfil espectral de los suelos del valle geográfico del río cauca a nivel de subgrupo taxonómico; y cuantificar en sus perfiles espectrales la abundancia de minerales arcillosos. por medio de un análisis de conglomerados se seleccionaron las muestras más homogéneas de cada subgrupo taxonómico para construir el perfil espectral de cada uno de ellos. el modelo linear spectral unmixing se utilizó para determinar las concentraciones de minerales arcillosos. a nivel de subgrupo taxonómico se observaron diferencias en la magnitud de los perfiles espectrales, así como en sus longitudes de onda a los 1.400, 1.900 y 2.200 nm. el modelo utilizado permite caracterizar de manera objetiva las concentraciones de minerales arcillosos de cada suelo a partir de su perfil espectral. spectral libraries are used to identify different soil types based on spectral analyses which feature their mineralogical and chemical composition. on these grounds, the objective of the present work consisted in determining whether there are any differences in the spectral profile of the soils of the geographical cauca valley at the taxonomic subgroup level; and to assess their spectral profiles in terms of the abundance of clay minerals. by means of cluster analysis we selected the most homogeneous samples of each taxonomic sub group to elaborate its spectral profile. clay mineral concentrations were determined by means of a linear spectral unmixing model. differences among taxonomic subgroups were found in both the magnitude of the spectral profiles and their wavelengths (1.400, 1.900 and 2.200 nm). based on soil spectral profiles, the applied model can be used to objectively characterize clay mineral concentrations. palabras clave: librería espectral, perfil espectral, linear spectral unmixing, minerales arcillosos. key words: spectral library, spectral profile, linear spectral unmixing, clay minerals. revagronomiacol 28(2).indb 291 27/11/2010 12:24:39 p.m. 292 agron. colomb. 28(2) 2010 controladas, los perfiles espectrales son la respuesta a cambios de vibración en los diferentes grupos de átomos que forman las moléculas y los cristales. la información espectral de los suelos capturada entre los 400 y 2.500 nm puede ser recopilada en bases de datos denominadas librerías espectrales. el procesamiento de la información en las librerías espectrales se ha limitado a la correlación entre características del suelo en el perfil espectral, pero los métodos de clasificación de imágenes multiespectrales e hiperespectrales ofrecen una gran herramienta para extraer información de los perfiles espectrales de suelos. librerías espectrales los departamentos de seguridad tienen una amplia base de datos de huellas dactilares para reconocimiento de los individuos. por este motivo, si una persona es desconocida y su huella dactilar se encuentra en la base de datos, esta persona será identificada. las librerías espectrales son similares a las bases de datos de las huellas dactilares, pero en vez de contener huellas dactilares se tienen perfiles espectrales que son únicos a los materiales de la superficie de cada suelo. estas librerías espectrales pueden ser usadas para efectos de clasificación de imágenes, identificación de perfiles espectrales no conocidos y para la extracción, por medio de algoritmos, de la composición de materiales orgánicos, minerales primarios, arcillas, sales y materiales cristalinos (brown et al., 2006). las librerías espectrales de minerales componentes de la superficie terrestre son muy comunes, y una de las más importantes es la librería espectral de aster (baldridge et al., 2009). esta librería espectral contiene más de 2.000 perfiles espectrales de materiales naturales. en el caso de suelos, se han desarrollado proyectos para recopilar perfiles espectrales a nivel global, como es el caso del proyecto de caracterización global con suelos de américa, europa, asia y áfrica. en este proyecto se capturaron 3.768 muestras de suelos de estados unidos y 416 muestras de suelos donde 125 muestras se obtuvieron de áfrica, 104 de asia, 75 de américa y 112 de europa (brown et al., 2006). modelo linear spectral unmixing en la actualidad, el uso de espectroscopía para estudiar las propiedades del suelo se ha enfocado en correlaciones para diferentes longitudes de onda en el perfil espectral, como es el caso de demattê et al. (2004b), en donde se obtuvo una buena correlación a incrementos de calcio y potasio para las longitudes de onda de 760-900, 2.080-2.350, 2.3502.500 nm para el suelo typic quartzipsament, y 760-900, 1.118-1.270, 1.3001.460, 1.550-1.750 nm para el suelo typic argiudoll. estos métodos de correlación son específicos para cada tipo de suelo, y no son robustos en el caso de tener un gran número de muestras de suelo. por este motivo resulta interesante en este estudio implementar otros métodos de análisis espectral para extraer información de imágenes satelitales multiespectrales o hiperespectrales que responden a una variabilidad espacial y espectral. los métodos espectrales se basan en la utilización de la información espectral del material observado y correspondencia con perfiles espectrales de referencia, los cuales se denominan endmembers, que pueden estar disponibles en librerías espectrales o en imagen de satélite como píxeles puros. existen diferentes modelos para extraer información de los perfiles espectrales, pero los más relevantes son: redes neuronales y linear spectral unmixing. el modelo de redes neuronales es un método no paramétrico con alta precisión para la extracción de la información de los perfiles espectrales (atkinson y tatnall, 1997; braswell et al., 2003; foody y mathur, 2004). sin embargo, este tipo de modelo es considerado como una caja negra, pues no se tiene conocimiento de los procesos dentro de la red neuronal, posee un diseño complejo en la definición de la red neuronal, y para el entrenamiento de la red neuronal se debe tener un buen número de perfiles de entrenamiento. el modelo linear spectral unmixing es un modelo paramétrico que se ha utilizado para extraer información de los perfiles espectrales conformados de una mezcla de materiales. este modelo se basa en la teoría que cada perfil espectral contiene una combinación lineal de los perfiles espectrales de los endmembers (adams et al., 1986). si la relación es lineal, entre mayor sea la respuesta espectral de un determinado endmember, mayor será la abundancia de este material en el perfil espectral evaluado. el algoritmo de este modelo se define como: ∑   m i iic 1 ερρ (1) donde ρ es el perfil espectral por analizar, ci y ρi son las fracciones y perfiles espectrales del ith endmember y ε es un residual que representa el error del modelo, como la raíz cuadrada del cuadrado medio del error (root mean square, rms). para solucionar la fracción correspondiente a cada m endmember se necesitan al menos m número de ecuaciones, las cuales resultan de iteraciones de la ecuación (1) para las diferentes longitudes de onda, incluyendo la limitante que la suma de las fracciones sea igual a uno. roberts et al. (1998) utilizaron este algoritmo para clasificar entre vegetación y suelo; lobell y asner (2004) clasificaron diferentes tipos de revagronomiacol 28(2).indb 292 27/11/2010 12:24:40 p.m. 2932010 bastidas-obando y carbonell: caracterización espectral y mineralógica de los suelos del valle del río cauca por espectroscopía... cultivos por medio de información multi-temporal. pese a que este método tiene sus limitaciones en la selección de endmembers, el modelo es ampliamente usado debido a que se puede implementar fácilmente y permite identificar el grado de error en las estimaciones del modelo. dadas las limitaciones en el número de perfiles espectrales que exigen las redes neuronales para el entrenamiento de las mismas, para este estudio se decidió trabajar con el modelo linear spectral unmixing. en este estudio se pretende determinar a nivel de subgrupo taxonómico los perfiles espectrales de los suelos más relevantes en el valle del río cauca, para comenzar con la construcción de librerías espectrales de suelos en colombia. además, se pretende evaluar el modelo linear spectral unmixing para cuantificar la abundancia de los minerales arcillosos en perfiles espectrales de suelos. materiales y métodos recolección de muestras los suelos seleccionados corresponden a los subgrupos de suelos más relevantes por su área en el valle del río cauca (tab. 1), ubicados entre los 3o y 5o n y los 76o 22´ y 75o 31́ w. tabla 1. cobertura de subgrupos taxonómicos de suelos seleccionados. subgrupo área (ha) typic haplusterts 32.362 pachic haplustolls 19.140 fluventic haplustolls 18.717 vertic endoaquepts 6.322 en la clasificación taxonómica de los suelos identificados en el estudio detallado de suelos igac (2005) se utilizó el sistema americano (soil survey staff, 2003). para cada subgrupo taxonómico se localizaron cuatro sitios, como se puede apreciar en la fig. 1. para cada sitio se colectaron once muestras aleatorias para un total de 44 muestras por subgrupo taxonómico. las muestras se tomaron con un barreno tipo holandés en los 20 cm superficiales, dado que los sensores remotos ópticos no tienen la capacidad de penetrar el suelo en profundidad (ben-dor et al., 2009). las muestras se secaron por un tiempo de 24 h a una temperatura de 50oc terminando con una humedad gravimétrica de aproximadamente 18%. estas muestras fueron secadas para disminuir el efecto de la humedad del suelo en el perfil espectral (ben-dor et al., 1999). posteriormente se molieron y tamizaron con un tamiz no. 25 de 710 µm (asc scientific, carlsbad, ca). perfiles espectrales de suelos antes de tomar los perfiles espectrales de las diferentes muestras de suelo, se procedió a llenar cajas petri con suelo seco y tamizado asegurando una superficie plana en la superficie de la caja petri. la lectura espectral se tomó con un espectrómetro foss nirsystems modelo 6500 (foss nirsystems inc., laurel, md). este instrumento captura longitudes de onda entre 400 y 2.500 nm con una separación en el espectro electromagnético de 2 nm. para cada lectura se calibró el instrumento con el spectralon, y se aseguró que cada caja petri guardara la misma posición en el instrumento para no afectar la lectura del perfil espectral. debido a que el instrumento directamente no proporciona valores de reflectancia sino de absorbancia, se calculó la reflectancia utilizando la ecuación 2. r = antilog(-a) (2) donde r es la reflectancia y a la absorbancia. la homogeneidad y heterogeneidad de los perfiles espectrales entre las muestras para cada subgrupo taxonómico se evaluaron por medio de un análisis de conglomerados. figura 1. localización de los sitios de muestreo para los subgrupos taxonómicos. revagronomiacol 28(2).indb 293 27/11/2010 12:24:42 p.m. 294 agron. colomb. 28(2) 2010 el análisis de conglomerados permite identificar la heterogeneidad y homogeneidad entre las muestras minimizando la suma de cuadrados entre las muestras para un mismo grupo. la heterogeneidad entre las muestras se puede cuantificar con la disminución en el porcentaje de la varianza cuantificada en el coeficiente de correlación semi-parcial (sprsq). el coeficiente sprsq varía entre 0 y 1, y un grupo de muestras con un valor cercano a 0 se puede considerar altamente homogéneo, y cercano a 1, altamente heterogéneo. este análisis se desarrolló con el paquete estadístico statistical analysis software (sas institute inc., 2000). después de identificar la homogeneidad y heterogeneidad entre los subgrupos taxonómicos de suelos, se seleccionaron las muestras homogéneas para calcular la mediana y definir el perfil espectral para cada subgrupo taxonómico de suelo. concentración de minerales una vez identificado el perfil espectral para cada subgrupo taxonómico de suelo, se procedió a calcular la abundancia de los minerales arcillosos más relevantes para cada tipo de suelo. para este propósito se utilizó la librería espectral de minerales de aster (baldridge et al., 2009) disponible en el software envi 4.0 (environment for visualizing images, research systems inc., 2003). de esta librería espectral se seleccionaron los endmembers para los siguientes minerales: caolinita, clorita, vermiculita y montmorillonita. en la fig. 2 se pueden observar los perfiles espectrales para los diferentes minerales arcillosos. los endmembers se utilizaron para cada uno de los perfiles espectrales de los subgrupos taxonómicos de suelo en el modelo linear spectral unmixing. la abundancia de los minerales arcillosos producto del modelo linear spectral unmixing se comparó con los análisis de difracción de rayos x realizados por el instituto geográfico agustín codazzi (igac) para cada subgrupo taxonómico de suelo. la difracción de rayos x se basa en la dispersión de las ondas electromagnéticas en las capas electrónicas de los átomos. las muestras de polvo de suelo fino son saturadas con potasio (k) y magnesio (mg). después las muestras son orientadas con ángulos que varían entre los 3o a 32o e irradiadas con rayos x (malagón-castro et al., 1995). los análisis de difracción de rayos x de las muestras saturadas con k fueron analizadas a 25 y 550oc, y las muestras de saturadas con mg fueron analizadas a 25oc y con etilen glicol. el análisis de difracción de rayos x generado por el igac es de tipo semi-cuantitativo donde se definen las siguientes clases: dominante, con más de 50% de presencia del mineral; abundante, con un rango entre el 50 y 30%; común, con un rango entre el 30 y 15%; presente, con un rango entre 15 y 5%; trazas, con menos de 5%, y dudoso, cuando el mineral no se pudo discriminar. figura 2. perfiles espectrales de los minerales arcillosos. reflectancia tiene un rango de 0 a 1. 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 longitud de onda (nm) caolinita vermiculita clorita montmorillonita 400 500 600 700 800 1.200 1.600 2.000 2.400 r ef le ct an ci a revagronomiacol 28(2).indb 294 27/11/2010 12:24:43 p.m. 2952010 bastidas-obando y carbonell: caracterización espectral y mineralógica de los suelos del valle del río cauca por espectroscopía... resultados y discusión perfiles espectrales el análisis de conglomerados para el subgrupo taxonómico de suelo typic haplusterts se puede encontrar en la fig. 3. como se puede observar, se presentan dos conglomerados importantes: el primer conglomerado, formado por 26 muestras de los sitios 1, 2 y 3, con un sprsq de 0,224; el segundo conglomerado, constituido por 18 muestras de los sitios 3 y 4, con un sprsq de 0,042. con valores de sprsq cercanos a cero para ambos conglomerados, se asume una alta homogeneidad en los perfiles espectrales. el conjunto de 44 muestras arroja un sprsq de 0,622, por lo que se puede afirmar que hay heterogeneidad entre los 44 perfiles espectrales. esto se puede explicar por la génesis de los vertisoles, que son perfiles poco diferenciados que muestran alta heterogeneidad debido al comportamiento físico-químico que tiende a invertir los materiales del suelo (malagón-castro et al., 1995). además, la heterogeneidad también se puede explicar por la distribución espacial de este subgrupo taxonómico en el valle del río cauca, como se puede observar en la fig. 1. debido a que este subgrupo de suelo presenta una alta heterogeneidad, no solo por su génesis sino también por su distribución espacial y cobertura, se utilizaron todas las muestras para determinar el perfil espectral. en la fig. 4 se presenta el análisis de conglomerados para el subgrupo taxonómico pachic haplustolls. el primer conglomerado está formado por los perfiles espectrales de 12 muestras, en su mayoría del sitio 1, con un sprsq de 0,018. el segundo conglomerado lo constituyen los perfiles espectrales de 32 muestras de los sitios 2, 3 y 4, con un sprsq de 0,107. los valores de sprsq cercanos a cero muestran una alta homogeneidad entre las muestras para cada conglomerado. sin embargo, al agrupar todas las muestras, la varianza aumenta generando un sprsq de 0,77. esto explica una alta heterogeneidad entre las muestras de ambos conglomerados. tal heterogeneidad puede responder a una inclusión de suelos en donde en el figura 3. análisis de conglomerados subgrupo typic haplusterts (th) (fig. 1); 1 al 4, sitios del subgrupo; a – k, muestras del sitio. th4h th4k th4g th4j th4b th4i th4f th4e th4c th4d th4a th3i th3e th3d th3j th3g th3k th3c th2h th2f th2j th2k th2i th2d th2c th2b th2a th2e th3h th2g th1f th1d th3b th3a th1h th1g th1e th1i th1j th1c th1k th1b th3f th1a 0.0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 sprsq m ue st ra s revagronomiacol 28(2).indb 295 27/11/2010 12:24:44 p.m. 296 agron. colomb. 28(2) 2010 momento de delineación del suelo puede existir, en menor proporción, un suelo que está fuera de la definición taxonómica de los suelos dominantes (igac, 2005). por este motivo, se utilizaron los perfiles espectrales de las 32 muestras correspondientes al segundo conglomerado para extraer el perfil espectral del suelo correspondiente al subgrupo taxonómico. en la fig. 5 se presenta el análisis de conglomerados para el subgrupo fluventic haplustolls. como se puede observar, se presenta un conglomerado formado por 12 muestras, que en su mayoría corresponden al sitio 1, con un sprsq de 0,076. el segundo conglomerado se encuentra formado por 32 muestras correspondientes a los sitios 2, 3 y 4, con un sprsq de 0,174. al analizar las 44 muestras se genera un sprsq de 0,483, valor que se encuentra cercano a cero, por lo que se puede inferir que el conjunto de 44 muestras es homogéneo. por este motivo se utilizaron todos los perfiles espectrales de las 44 muestras para definir el perfil espectral de este suelo. en la fig. 6 se presenta el análisis de conglomerados para el subgrupo vertic endoaquepts. el primer conglomerado se encuentra formado por 31 muestras correspondientes a los sitios 1, 2 y 3, con un sprsq de 0,076. el segundo conglomerado está constituido por 13 muestras que en su mayoría corresponden al sitio 4, con un sprsq de 0,037. ambos conglomerados presentan valores de sprsq cercanos a cero, por lo que se puede inferir que los perfiles espectrales de las muestras de suelos que conforman cada conglomerado son altamente homogéneos. al analizar las 44 muestras se obtiene un sprsq de 0,842. este valor permite determinar que los dos conglomerados son altamente heterogéneos, y por tal motivo se seleccionaron los perfiles espectrales correspondientes a las 31 muestras para extraer el perfil espectral de este suelo. la diferencia entre los conglomerados se puede explicar por una posible inclusión en el momento de la delineación del suelo. con los perfiles espectrales seleccionados para cada subgrupo taxonómico de suelo se desarrolló un análisis de medianas para construir el perfil espectral representativo para cada suelo. en la fig. 7 se presentan los perfiles espectrales para cada subgrupo de suelo y se puede observar que no hay diferencias significativas en los perfiles espectrales a ph4j ph4i ph4g ph4f ph4e ph4d ph4c ph4h ph4a ph4b ph3b ph4k ph3i ph3a ph3g ph3f ph3j ph3e ph3h ph3d ph3k ph3c ph2j ph2g ph2k ph2i ph2e ph2f ph2d ph2h ph2c ph2a ph2b ph1k ph1i ph1j ph1f ph1e ph1d ph1g ph1c ph1h ph1b ph1a 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 figura 4. análisis de conglomerados subgrupo pachic haplustolls (ph) (fig. 1); 1 al 4, sitio del subgrupo; a – k, muestras del sitio. sprsq m ue st ra s revagronomiacol 28(2).indb 296 27/11/2010 12:24:45 p.m. 2972010 bastidas-obando y carbonell: caracterización espectral y mineralógica de los suelos del valle del río cauca por espectroscopía... longitudes de onda entre 400 y 1.000 nm, por la escasa absorción de los suelos minerales en este rango de longitud de onda (ben-dor y banin, 1994). sin embargo, las diferencias en magnitud para este rango se deben principalmente a minerales de óxido de hierro, que son claramente identificados en la coloración de los suelos. por ejemplo, se afirma que entre más rojos sean los suelos, mayor es el contenido de hematita y más cóncavo es el perfil alrededor de 550 nm (sherman y waite, 1985). para las longitudes de onda entre los 1.000 y 2.500 nm se observa que los perfiles espectrales de los suelos pachic haplustolls, typic haplusterts y fluventic haplustolls tienen una tendencia similar, pero presentan diferencias en su magnitud. esta diferencia responde al contenido de materia orgánica en el suelo, en donde a mayor materia orgánica, menor es la magnitud en el perfil, y a menor materia orgánica, mayor es la tendencia en el perfil (ben-dor et al., 1997; demattê et al., 2004b). para todos los perfiles de suelos se encuentran diferencias en puntos específicos de absorción, como ocurre a los 1.400 nm, 1.900 nm y 2.200 nm. estas diferencias responden a la absorción de minerales arcillosos. por ejemplo, una mayor absorción a los 1.400 y 1.900 nm responde a minerales de tipo 2:1. y una pobre absorción en estas bandas corresponde a minerales arcillosos del tipo 1:1 (demattê et al., 2004a). la magnitud de la absorción en los 2.200 nm se relaciona con la presencia de caolinita (hauff et al., 1990), por lo que se esperaría una mayor concentración de este mineral de arcilla para el subgrupo taxonómico de suelo typic haplusterts. además, el perfil espectral para este suelo presenta una alta heterogeneidad, como se puede observar en su desviación estándar. esta respuesta se puede asumir por la heterogeneidad presentada en el análisis de conglomerados. es interesante observar que existen diferencias entre los perfiles fluventic haplustolls y pachic haplustolls perteneciendo a suelos del orden mollisol. concentración de minerales los resultados semi-cuantitativos de los análisis de difracción de rayos x aparecen en la tab. 2, y las concentraciones de minerales arcillosos provenientes del modelo linear spectral unmixing se pueden observar en la tab. 3. el subgrupo pachic haplustolls presenta en el análisis de difracción de rayos x la montmorillonita como dominante, figura 5. análisis de conglomerados subgrupo fluventic haplustolls (fh) (fig. 1); 1 al 4, sitio del subgrupo; a – k, muestras del sitio. 20 35 57 fh4e fh4d fh4h fh4g fh4c fh4b fh4a fh4k fh4j fh4i fh3i fh3g fh3h fh3e fh3b fh3d fh3f fh3c fh3a fh2g fh2f fh2c fh2k fh2b fh3k fh3j fh2d fh2a fh2e fh2j fh2i fh1k fh2h fh1j fh1g fh1e fh1c fh4f fh1i fh1f fh1h fh1d fh1b fh1a 0.0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 sprsq m ue st ra s revagronomiacol 28(2).indb 297 27/11/2010 12:24:45 p.m. 298 agron. colomb. 28(2) 2010 mientras que el modelo presenta solo 10% de concentración, clasificándose como presente. la diferencia en el contenido puede explicarse con la respuesta de los minerales de tipo 2:1, los cuales presentan una absorción a los 1.900 nm del espectro, como puede observarse en la fig. 6, que se relaciona con el contenido de montmorillonita o vermiculita (demattê et al., 2004a), y por esta razón el modelo estima una concentración de vermiculita de 52%, clasificándose como dominante. en el análisis de difracción de rayos x, la vermiculita se clasifica como dudosa, lo que significa que aunque el mineral se encuentra presente, su reflexión generada en el difractograma está enmascarada con otro mineral, como puede ser la montmorillonita o caolinita (malagón-castro et al., 1995). la clorita se clasifica común según el análisis de difracción de rayos x, y con respecto al modelo se presenta una concentración de 30% que puede ser clasificada como común. la caolinita se clasifica como presente en el análisis de difracción de rayos x, al igual que con el modelo debido a que tiene una concentración de 8%. en el suelo fluventic haplustolls, la montmorillonita se clasifica como dominante, mientras que el modelo estima una concentración del 1%, lo que se puede clasificar como trazas. el modelo cuantifica una concentración de 72% para la vermiculita, mientras que en el análisis de difracción de rayos x se clasifica como dudosa. la clorita se clasifica como abundante con el análisis de difracción de rayos x, en tanto que el modelo calcula una concentración de 25%, clasificándose como común. la caolinita se clasifica como común con el análisis de difracción de rayos x, mientras en el modelo solo presenta una concentración de 2%, clasificándose como trazas. en los suelos fluventic haplustolls y pachic haplustolls que corresponden al orden mollisol, la clasificación generada por el análisis de difracción de rayos x para la vermiculita fue dudosa, lo que significa que se encuentra presente pero su contenido no pudo ser determinado debido a que la respuesta en el difractograma se encuentra enmascarada posiblemente con la montmorillonita, que presenta una clasificación dominante. por este motivo es necesario implementar otro tipo de análisis que figura 6. análisis de conglomerados subgrupo vertic endoaquepts (ve) (fig. 1); 1 al 4, sitio; a – k, muestras del sitio. 20 35 57 ve4d ve4k ve4i ve4f ve4b ve4j ve4h ve4g ve4e ve4c ve4a ve1k ve1i ve2h ve2e ve2d ve2i ve2j ve2b ve2g ve2f ve2k ve2c ve2a ve1g ve1f ve1h ve3c ve1e ve1j ve3g ve3h ve1d ve3e ve3b ve3k ve1c ve3f ve1b ve3j ve3i ve3d ve3a ve1a 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 sprsq m ue st ra s revagronomiacol 28(2).indb 298 27/11/2010 12:24:46 p.m. 2992010 bastidas-obando y carbonell: caracterización espectral y mineralógica de los suelos del valle del río cauca por espectroscopía... permita mejorar la respuesta semi-cuantitativa del análisis de difracción de rayos x. en el suelo pachic haplustolls, se obtiene una buena correspondencia para los minerales clorita y caolinita; en el suelo fluventic halustolls no se logra una buena clasificación para estos minerales, pero se mantiene el orden de abundancia asignando un mayor porcentaje a la clorita seguido de la caolinita. figura 7. perfiles espectrales de subgrupos taxonómicos de suelos. reflectancia tiene un rango de 0 a 1. 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 r ef le ct an ci a typic haplusterts vertic endoaquepts pachic haplustolls fluventic haplustolls 400 600 800 1..000 1.200 1400 1..600 1.800 2.000 2.200 2.400 longitud de onda (nm) tabla 2. resultados de análisis mineralógico. difracción de rayos x. mineral arcillo pachic haplustolls fluventic haplustolls typic haplusterts vertic endoaquepts caolinita + ++ ? ? vermiculita ? ? tr ++++ clorita ++ +++ ? tr montmorillorita ++++ ++++ ++++ ++++, dominante (>50%); +++, abundante (30 – 50%); ++, común (15 – 30%); +, presente (5 – 15%); tr, trazas (<5%); ?, dudoso. tabla 3. resultados de concentraciones de minerales arcillosos por medio del modelo linear spectral unmixing. pachic haplustolls (%) fluventic haplustolls (%) typic haplusterts (%) vertic endoaquepts (%) caolinita 8 2 14 1 vermiculita 52 72 0 99 clorita 30 25 38 0 montmorillorita 10 1 48 0 rms 0,014 0,018 0,02 0,02 el análisis de difracción de rayos x para el subgrupo typic haplusterts presenta el mineral dominante como montmorillonita; los resultados del modelo clasifican este mineral como abundante, con un 48% de concentración. los minerales arcillosos clorita y caolinita se clasifican como dudosos, lo que sugiere que en el análisis de difracción de rayos x la información del difractograma puede revagronomiacol 28(2).indb 299 27/11/2010 12:24:46 p.m. 300 agron. colomb. 28(2) 2010 estar enmascarada con la de otro mineral. sin embargo, el modelo presenta concentraciones de 44% para la caolinita y de 38% para la clorita. la vermiculita se clasifica como trazas con el análisis de difracción de rayos x, pero el modelo no registra ningún porcentaje. la descripción de dudoso para la clorita y caolinita genera un alto grado de incertidumbre en los resultados proporcionados por el análisis de difracción de rayos x, por lo que se justifica implementar otro tipo de análisis que permita clasificar la abundancia de estos minerales. la clasificación de trazas para la vermiculita no es identificada por el modelo linear spectral unmixing. posiblemente el nivel de incertidumbre del modelo no permite identificar con precisión concentraciones menores al 5%. para el subgrupo vertic endoaquepts, se obtuvo correspondencia entre el análisis de difracción de rayos x y el modelo para la vermiculita y la montmorillonita. la clorita se clasificó con una concentración de trazas en el análisis de difracción de rayos x, pero no se obtuvo ningún porcentaje en el modelo. la caolinita se clasificó como dudosa y el modelo calculó un porcentaje del 1%. infortunadamente, los rangos de clasificación semi-cuantitativa son muy amplios para poder evaluar la precisión del modelo linear spectral unmixing, aunque se presentaron contenidos de minerales con alta correspondencia entre las clases. con el análisis de difracción de rayos x no se ha desarrollado un método para un análisis cuantitativo de los minerales arcillosos, debido a que son muchos los factores que tienen inherencia en el análisis, como son: el tamaño de la muestra, el espesor del montaje, la posición en el porta-muestras, la homogeneidad de la muestra y la subjetividad en el estudio de los difractogramas (malagóncastro et al., 1995). el modelo linear spectral unmixing puede discriminar porcentajes para los diferentes minerales arcillosos de manera objetiva con respecto a los endmembers de los minerales estudiados. la diferencia más significativa con los porcentajes de minerales entre el modelo y el análisis de difracción de rayos x es cuando se asigna la clasificación dudosa en el análisis de difracción de rayos x. es importante evaluar la incertidumbre del modelo, porque el modelo tiene inconvenientes con la estimación de minerales con concentraciones menores al 5%. la selección de los endmembers puede evaluarse con la raíz cuadrada del cuadrado medio del error (rms), la cual resulta ser baja para todos los tipos de suelos estudiados. conclusiones los análisis de conglomerados son una herramienta para evaluar todo el perfil espectral e identificar la heterogeneidad u homogeneidad de los perfiles espectrales en el nivel subgrupo taxonómico de suelos. su uso en este estudio permitió definir los perfiles espectrales para el desarrollo de las librerías espectrales. existen diferencias para los perfiles espectrales a nivel de subgrupo taxonómico entre los 400 y 2.500 nm. sin embargo, para poder correlacionar la información de los perfiles espectrales con concentración de minerales arcillosos es preciso tener información cuantitativa. para este propósito, el modelo linear spectral unmixing puede ser más apropiado que los resultados semi-cuantitativos proporcionados con el análisis de difracción de rayos x. los modelos para clasificación de materiales en imágenes de satélite, como es el caso del modelo linear spectral unmixing, pueden ser implementados para extraer las concentraciones de minerales arcillosos de manera objetiva, utilizando perfiles espectrales de suelos y librerías espectrales de minerales. además, abren la posibilidad de cuantificar la abundancia de otros compuestos en el suelo de interés agronómico. el uso de modelos espectrales como redes neuronales se recomienda en futuros estudios con la utilización de la librería espectral de aster para la selección de los endmembers. agradecimientos este estudio fue financiado por la unión europea, con el proyecto “caracterización radiométrica de los suelos y del cultivo de la caña de azúcar en el valle del río cauca”. los autores agradecen a paulo josé murillo de cenicaña por su colaboración en la lectura de los perfiles espectrales, y a bernardo chávez de la universidad nacional de colombia por la implementación del análisis de conglomerados. literatura citada adams, j.b., m.o. smith y p.e. johnson. 1986. spectral mixture modeling: a new analysis of rock and soil types at the viking lander 1 site. j. geophys. res. 91, 8098-8112. atkinson, p.m. y a.r.l. tatnall. 1997. neural networks in remote sensing. int. j. remote sens. 18, 699-709. baldridge, a.m., s.j. hook, c.i. grove y g. rivera. 2009. the aster spectral library version 2.0. remote sens. environ. 113, 711-715. ben-dor, e. y a. banin. 1994. visible and near-infrared (0.4 – 1.1 µm) analysis of arid and semiarid soils. remote sens. environ. 48, 261-274. ben-dor, e., s. chabrillat, j.a.m. demattê, g.r. taylor, j. hill, m.l. whiting y s. sommer. 2009. using imaging spectroscopy to study soil properties. remote sens. environ. 113 (sup. 1), 38-55. revagronomiacol 28(2).indb 300 27/11/2010 12:24:47 p.m. 3012010 bastidas-obando y carbonell: caracterización espectral y mineralógica de los suelos del valle del río cauca por espectroscopía... ben-dor, e., y. inbar e y. chen. 1997. the reflectance spectra of organic matter in the visible near-infrared and short wave infrared region (400-2.500 nm) during a controlled decomposition process. remote sens. environ. 61, 1-15. ben-dor, e., j.r. irons y g.f. epema. 1999. soil reflectance. pp. 111-188. en: rencz, a.n. (ed.). remote sensing for the earth sciences: manual of remote sensing. vol. 3. 3a ed. john wiley & sons inc., new york, ny. ben-dor, e., k. patkin, a. banin y a. karnieli. 2002. mapping of several soil properties using dais-7915 hyperspectral scanner data a case study over clayey soils in israel. int. j. remote sens. 23, 1043-1062. braswell, b.h., s.c. hagen, s.e. frolking y w.a. salas. 2003. a multivariable approach for mapping sub-pixel land cover distributions using misr and modis: application in the brazilian amazon region. remote sens. environ. 87, 243-256. brown, d.j., k.d. shepherd, m.g. walsh, m. dewayne mays y t.g. reinsch. 2006. global soil characterization with vnir diffuse reflectance spectroscopy. geoderma 132, 273-290. condit, h.r. 1970. the spectral reflectance of american soils. photogramm. eng. 36, 955-966. demattê, j.a.m., r.c. campos, m.c. alves, p.r. fiorio y m.r. nanni. 2004a. visible-nir reflectance: a new approach on soil evaluation. geoderma 121, 95-112. demattê, j.a.m., m.a.p. gama, m. cooper, j.c. araújo, m.r. nanni y p.r. fiorio. 2004b. effect of fermentation residue on the spectral reflectance properties of soils. geoderma 120, 187-200. envi research systems inc. 2003. environment for visualizing images. version 4.0. boulder, co. foody, g.m. y a. mathur. 2004. a relative evaluation of multiclass image classification by support vector machines. ieee trans. geosci. remote sens. 42, 1335-1343. hauff, p.l., f.a. krauseand y m. thiry. 1990. spectral identification and characterization of kaolinite/smectite clays in weathering environments. pp. 898-905. en: proc. australian remote sens. conf. 5th. perth, australia. hill, j. y b. schütt. 2000. mapping complex patterns of erosion and stability in dry mediterranean ecosystems. remote sens. environ. 74, 557-569. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2005. estudio detallado de suelos y capacidad de uso de las tierras sembradas con caña de azúcar localizadas en el valle geográfico del río cauca. bogotá. lobell, d.b. y g.p. asner. 2004. cropland distributions from temporal unmixing of modis data. remote sens. environ. 93, 412-422. malagón-castro, d., c. pulido-roa, r.d. llinás-rivera, c. chamorro-bello y j. fernández-lamus. 1995. suelos de colombia: orígen, evolución, clasificación, distribución y uso. subdirección de agrología, instituto geográfico agustín codazzi, bogotá. nanni, m.r., j.a.m. demattê y p.r. fiorio. 2004. análise discriminante dos solos por meio da resposta spectral no nível terrestre. pesq. agropec. bras. 39(10), 995-1006. roberts, d.a., m. gardner, r. church, s. ustin, g. scheer y r.o. green. 1998. mapping chaparral in the santa monica mountains using multiple endmember spectral mixture models. remote sens. environ. 65, 267-279. sas institute inc. 2001. sas user ś guide. version 8.1. ed. sas institute, cary, nc. sherman, d.m. y t.d. waite. 1985. electronic spectra of fe+3 oxides and oxide hydroxides in the near ir to near u.v. amer. miner. 70, 1262-1269. soil survey staff. 2003. key to soil taxonomy. 9a ed. usda-natural resources conservation service, washington, dc. stoner, e.r. y m.f. baumgardner. 1981. characteristic variations in reflectance of surface soils. soil sci. soc. amer. j. 45, 1161-1165. van der meer, f. 1999. can we map swelling clays with remote sensing? int. j. appl. earth observ. geoinfor. 1(1), 27-35. revagronomiacol 28(2).indb 301 27/11/2010 12:24:47 p.m. revagronomiacol 28(2).indb 302 27/11/2010 12:24:47 p.m. agronomia colombiana. 1989. volumen vi. págs. 47·51 bioestad ística en cultivos perennes ricardo martinez b.i resumen. por definición, los cultivos perennes viven más tiempo y crecen más que los cultivos anuales; por lo tanto, en los experimentos con ellos se tropieza con problemas especiales. los experimentos con frecuencia duran varios años, así que las plantas están sujetas a riesgos por más largo tiempo, aumentando la posibilidad de accidentes y así generar datos desbalanceados. la naturaleza tiene más oportunidades de eventos inconvenientes como inundaciones o caídas de plantas por el viento. un trabajador descuidado tiene más chance de dañar una planta con un tractor o de aplicar un tratamiento en la parcela equivocada. el diseño experimental, por lo tanto, debe poder tolerar el hecho inevitable de los datos faltantes. los objetivos experimentales pueden cambiar con el tiempo, requiriendo modificaciones en el plan original. además, al concluir un experimento se puede tener interés en llevar a cabo un nuevo ensayo sobre las mismas plantas. por lo tanto, es conveniente contar con diseños experimentales que sean flexibles. diseños experimentales sencillos llenan, por lo general, los requisitos de los perennes; los diseños complejos son inflexibles y se presentan problemas computacionales y de interpretación cuando hay datos faltantes. en los experimentos con perennes grandes probablemente se usarán parcelas con una sola planta o con pocas plantas. proporcionalmente, la variablidad de parcela a parcela se deberá menos a la variación debido a efectos ambientales y más a la variación de planta a planta comparado con los cultivos anuales. l profesor asociado. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. a.a. 14490. bogotá, d.e. el intento de reducir la varianza del error experimental con solo aumentar el número de repl icaciones dentro de un diseño estándar puede no ser satisfactorio. se ha encontrado que el análisis de covarianza es muy efectivo para reducir la varianza del error, esa efectividad va desde 25 hasta 500/0. los datos muy seguramente incluirán varias observaciones recolectadas en varios períodos de tiempo sobre las mismas plantas. el análisis estadístico debe tener en cuenta esto y por lo tanto se sugieren algunos métodos de trabajo. biostatistics in perennial crops abstraet. perennial crops live longer than annual crops, and since they are likely to be larger, experiments with them face special problems. the experiments often taken several years, so the plants are at risk longer, increasing the likelihood of mishap and thus unbalanced data, so greater caution is needed in making plants about them. the experimental design must be able to tolerate the inevitable missing data. whatever design is used, it must be throughly practicable, for it is no use producing a scheme on paper that will give endless trouble in the field. experimental objetives may change over time, requiring modification of the original study plan. it is better simple experimental design than complex ones, these are inflexible and are seriously undermined by missing data in both computation and interpretation. since perennials are in general larger than annuals are of greater interest as individuals, and will probably use single.plant or several plant plots, and environmental variation in rarely of sole importance. with perennials 47 the experimenter should not assume de error variation as positional, le envirenmental, some of it may well derive from the plants themselves. attempting to reduce error variance by merely increasing replicationwithin a standar design may not be satisfactory, the analysis of covariance has proven to be very effective alternative in many cases, after reducing de error variance by 25.500/0. the data will probably include several observations collected over time on the same plant. the statistical analysis must take this into account, and several possible methods are suggested. introduccion dos características que diferencian a los cultivos perennes de los anuales es que viven más tiempo y tienden a ser más grandes. resulta, entonces, que todo lo que tiene que decirse respecto a la experimentación con perennes depende de esas dos observaciones triviales y de sus consecuencias. el hecho que los cultivos anuales vivan más tiene muchas implicaciones que se deben encarnar en los diseños de experimentos yen los análisis posteriores. primero, hay más tiempo para que toda suerte de accidentes y calamidades puedan ocurrir, lo cual significa que pueden presentarse desbalances en los datos. segundo, los objetivos experimentales pueden cambiar con el tiempo; realmente, puede ocurrir que el experimento dure más que el experimentador y con el nuevo personal nuevos intereses se pueden presentar. tercero, podemos desear ver la posibilidad de usar las mismas plantas para otro experimento una vez que el presente termine. y cuarto, es muy posible que tengamos datos provenientes de diferentes semestres o años de las mismas plantas. el que los perennes sean más grandes que los anuales también trae importantes implicaciones. será común tener parcelas con una sola planta a con varias plantas; datos provenientes de plantas individuales (comparado con los provenientes de muchas de ellas en una parcela) será de mucho interés y con los perennes la variabilidad proveniente de planta a planta será una importante fuente de 48 variabilidad. en el presente artículo se siguen muchas de las ideas expuestas por swallow (1981) y pearce (1976). diseños experimentales para controlar variacion ambiental un hecho importante en los diseños de experimentos es el tratar de reducir la varianza del error experimental mediante la partición de variabilidad ajena a la natural, esto es, teniendo en cuenta la variación diferente a la debida a los tratamientos. al hacer esto se espera incrementar el poder de las pruebas de significancia, afinando la habilidad para reconocer diferencias de tratamientos donde exista, y mejorando los estimativos de las medias de tratamientos y de las diferencias entre medias de tratamientos, reduciendo los errores estándar y acortando los intervalos de confianza. tradicionalmente, al llevar a cabo diseños de experimentos, se trata de controlar la variabilidad ambiental mediante el uso de cierto tipo de bloqueo en el diseño experimental. estos diseños también se pueden usar con cultivos perennes, pero muy seguramente van a ser menos efectivos que con los cultivos anuales; con los perennes, las parcelas sólo contienen una o muy pocas plantas, así que la variación de parcela a parcela se debe menos al ambiente y más a la variación debida a la proveniente de planta a planta. sin embargo, se espera que los efectos debidos a las diferencias ambientales crezcan con el tiempo, así que el valor del bloqueo en experimentos con perennes se espera que sea mayor en experimentos de largo tiempo. al seleccionar un diseño experimental, se debe preferir un diseño que sea manejable cuando se cuenta con pérdidas anticipadas. y con un cierto nivel de desbalance de los datos, y que ofrezca cierto grado de ftexibilidad cuando se cambian los objetivos o se desea continuar con las mismas plantas en experimentos subsecuentes. así que, se prefieren diseños tan simples como sea posible. diseños complejos como los confundidos o de bloques incompletos requieren de un punto de vista utópico de los diseños de experimentos, de manera que usar un diseño complejo es buscarse problemas. en la reducción de la varianza del error es bueno darse cuenta que no vale la pena arriesgarse anticipadamente a tener datos faltantes. los datos no balanceados pueden convertir un diseño simple en uno complejo y un diseño complejo en una pesadilla, y los problemas podrán ser de interpretación y de computación. además, y dado que muchas de la variación en perennes provino de las mismas plantas, y no del ambiente, entonces las ganancias en precisión serán probablemente menores de lo que pueda imaginarse. además, los diseños complejos ofrecen poca flexibilidad para modificaciones o conversiones. lo siguiente corresponde a unos breves comentarios sobre los diseños más simples que poseen algún potencial para experimentos de campo con perennes. diseño completamente aleatorizado. este diseño vale la pena considerarlo para experimentos pequeños y cuando se puede considerar que tanto el material experimental como las condiciones ambientales presentan un buen grado de homogeneidad. los datos no balanceados no presentan ningún problema. diseños de bloques completos aleatorízados. este es el diseño más comúnmente usado tanto en perennes como en anuales. en este diseño, bloques y tratamientos son ortogonales, y aún se tienen bloques completos aleatorizados no importa si se pierde o se descarta un bloque completo o un tratamiento completo, tal como puede ocurrir si un bloque se inunda o un tratamiento fracasa. la pérdida de unidades experimentales se puede manejar fácilmente. es frecuente superimponer nuevos tratamientos sobre los viejos tratamientos los cuales fueron distribuidos de acuerdo con un diseño de bloques completos aleatorizados, siempre y cuando que el diseño original se mantenga intacto. los detalles de cómo pueda hacerse ésto depende del número de bloques y del número de los viejos y los nuevos tratamientos. los viejos tratamientos debieron aleatorizarse dentro de cada bloque, los nuevos tratamientos se superimponen sobre los viejos tratamientos con las restricciones de un cuadrado latino, esto es, cada nuevo tratamiento se asigna una vez a cada viejo tratamiento. las fuentes de variación y los grandes de libertad se presentan como un cuadrado latino estándar, donde los viejos tratamientos y los bloques corresponden a filas y a columnas respectivamente. el uso del residual como error supone que las interacciones no existen. diseño cuadrado latino. a menudo se dice que el cuadrado latino es de uso limitado debido a que el número de filas, columnas, y tratamientos deben ser iguales, y que los cuadrados latinos pequeños proporcionan pocos grados de libertad para el error, mientras que los grandes dan más replicaciones que las deseadas y que producen muchas filas y columnas para controlar los efectos ambientales. en los cuadrados latinos los datos faltantes no producen demasiado problema. en este diseño también se pueden superimponer nuevos tratamientos sobre los viejos, siempre y cuando el número de los viejos y nuevos sea igual, y que las interacciones sean prácticamente cero. el procedimiento de distribución es muy semejante a lo hecho en bloques completos aleatorizados. ahora, cada nuevo tratamiento debe aparecer una vez en cada fila, una vez en cada columna, y una vez en cada viejo tratamiento. el diseño resultante es un cuadrado greco-latino. diseño de p@rcelas divididas. estos diseños que por definición involucran una estructura factorial, corrientemente se usan por conveniencia del manejo de ciertos factores que implican el uso de tamaño de parcelas relativamente grandes, como cuando se trabaja con aspersiones de cierto producto. el primer factor se aplica a áreas grandes (parcelas principales), las cuales a su vez se subdividen en áreas más pequeñas (subparcelas) para acomodar los niveles de otro factor. también se usan para casos donde se busca precisión diferente; se sacrifica precisión de un factor de las parcelas principales para ganar precisión del factor que está en las subparcelas as í como de la interacción respectiva de los factores. uso de covariables como ya se ha dicho, los experimentos con perennes llevan largo tiempo, son de tamaño grande y son costosos. las mismas 49 parcelas ocupan mucho espacio, y además se necesitan terreno extra para los bordes, las separaciones, etc. cuando se comparan variedades o métodos de poda, es suficiente con dejar el espacio adecuado entre plantas para eliminar la competencia y permitir la movilización de los equipos; con aspersiones, infecciones, tratamientos al suelo, es necesario controlar el efecto de bordes para eliminar el efecto que los tratamientos puedan ejercer sobre parcelas vecinas. se necesita encontrar formas de reducir los errores estándar y mejorar el poder de las pruebas de hipótesis además de sólo aumentar el número de repeticiones del diseño experimental estándar. el análisis de covarianza se puede aplicar y es efectivo; vale la pena el uso de covariables además de, y no en vez de, el diseño experimental tradicional. cuando se mide la covariable en las propias plantas experimentales, a la covariable se le conoce como "calibración". la calibración se ha usado con éxito en varios perennes. la calibración compara el comportamiento bajo tratamientos con aquellas que se hubiese obtenido en ausencia de los tratamientos. funciona mejor en parcelas cor una sola planta. por "cultivo" (o rendimiento) como la variable dependiente de interés, se han usado covariables o cal ibradores, como: el cultivo en el año o años previos, diámetro o circunferencia del tronco, número de yemas, y tasa visual de las vides; poco se sabe respecto a la utilidad de la calibración para otras variables dependientes diferente al cultivo (o rendimiento). el cuadro 1 resume alguna literatura sobre el uso de covariables donde la variable dependiente de interés es el rendimiento. el uso de las covariables o calibración generalmente reduce la varianza del error entre 25 y 500/0 de acuerdo con moore y pearce (1976); pearce (1949) y pearce y brown (1960). la calibración suele ser más efectiva cuando se real iza en plantas ya establecidas que no hayan sido sometidas recientemente a tratamientos. sin embargo, la calibración puede servir parcialmente para controlar efectos residuales de tratamientos pasados, así como por diferencias genéticas y ambientales. la calibración no se puede usar cuando son relacionados desde el co50 cuadro 1. algunas aplicaciones del uso de covariabies (calibración) donde el rendimiento es la variable de interés. cultivo covariables preferidas ref. manzano dos años previos de producción (5) mar zano circunferencia del tronco (8) manzano circunferencia del tronco luego de períodos de buen crecimiento; producción pobre; rendimiento previo luego de períodos de alto rendimiento. (9) manzano area de la sección transversal del tronco. (18) manzano circunferencia del tronco (20) manzano producción previa (21) albaricoque circunferencia del tronco (11) cacaotero producción previa (19) cacaotero dos años previos de producción (3) café diámetro del tallo (1) vid tasavisual del tallo (13) naranjo producción previa peral producción previa y círcunferencia del tronco. (9) mienzo (e.g. variedades) o cuando se han iniciado tempranamente (e.g. métodos de injerto o podas). como regla, se deben evitar aquellas covariables que están relacionadas con los tratamientos. datos recolectados en varios anos sobre las mismas plantas en los perennes, los datos típicos provienen de un solo experimento realizado durante varios años, y corresponden a medidas repetidas sobre las mismas plantas. hay varias alternativas posibles para el análisis de los datos. se puede simplemente sumar para todos los años para cada planta, y entonces se analiza la respuesta total (producción total, crecimiento total). si la respuesta total es la variable de interés, entonces este enfoque es el apropiado, pero se sacrifica la posibi lldad para detectar la interacción entre tratamientos y los períodos de tiempo. por otro lado, puede dividirse el tiempo total del experimento en períodos de tiempo para el análisis, caso en el cual "período" se convierte en un nuevo factor en el conjunto de tratamientos. la variable dependiente sería el rendimiento dentro de cada período, y el análisis sería mediante un diseño de parcelas divididas en el tiempo. los períodos usados se deben escoger con cuidado. por ejemplo, muchos perennes son bianuales; para esos casos se deben definir períodos de dos años, mientras que períodos de un año llevarían a heterogeneidad en los errores experimentales. la suma sobre más de un año generalmente conlleva un efecto de suavización, dado que la mayoría de las producciones de los cultivos varían de año a año. otros enfoques también se han probado o sugerido. stevens (1949) ha analizado de manera exitosa primero la producción total y luego por períodos. de otro lado, steel (1955) ha sugerido un análisis multivariado tomando la producción de cada período como una variable diferente. literatura citada 1. butters, r. 1964. some practica! considerations in the conduct of field trials of "robusta" coffee. j. hort. sci: 39: 24·33. 2. cochran, w.g. y g.m. cox. 1957. experimental designo 2nd ed. wiley. new york. 3. cunningham, r.k. y j.c, burridge, 1959, the effect 01 the yield variability of amelo. nado cacao on the design of fertilizer field experiments in ghana. j, hort. sci, 34: 229· 237, 4. monroe, r.j. y d. d. mason. 1955. problems of experimental inference with special reference to multiple location experiments and experiments with perennial crops, proc. amer soco hort, sci. 66: 410-414. 5. moore, c.s. y s.c. pearce. 1976. methods of reducing crops variation in apples. j. hort. sci. 51: 533-544. 6. parker, e.r. 1942, adjustment of yields in an experiment with orange trees. proc, amer. soco nort. sci, 41: 23·33. 7. pearce, s.c. 1976. field experimentation with fruit trees and other perennial crops, commonwealth bureau of hort, and plantation crops. tech. comm. 23. 2nd ed. (rev). (available from commonwealth agr. bureaux, central sales, farnham royal, slough sl2 3bn. england). 8. pearce, s.c. 1949. the variability of apples, l. the extent of crops variation and its minimization by statistical means, j, hort, scí. 25: 3·9. 9. pearce, s.c. y a. h.f. brown. 1960. improving fruit tree experiments by a pretirninary study of the trees. j. hort. sci, 35: 56--65. 10. pearce, s.c. y c.s. moore. 1976. reduction 01 experimental error in perennial crops, using adjustment by neighboring plots. expt. agr. 12: 267·272. 11. reed. h.s. 1929. correlations between growth and fruit production 01 apricots, proc. amer. soco hort. sci. 25: 247·249. 12. rigney, j.a. 1946. some statistical problems confronting horticultural investigators. proc. amer. soco hort. sci. 48: 351·357. 13. rigney, j.a" e.b, morrow, y w.l. lott. 1949. a method 01 controlling experimental error for perennial horticultural croes. proc. amer. soco hort. sci. 45: 209-212. 14. sharpe, r.h. y g.h. blackmon. 1950, a study of plot size and experimental desing with pecan yield data. proc. amer. soco hort. sci. 56: 236·241. 15. steel, r.g.d. 1955. an analysis of perennial crop data. biometrics 11' 201·212. 16. stevens, w,l. 1949. analise estadistica do ensaio de variedades de cale. bragantia 9: 103·123. 17. swallow, v.h. 1981. statistical approaches to studies involving perennial crops j. hort. sci, 16 (5): 634--636. 18. suddw. r.h. y r.d, anthonv. 1929. the correlation 01 trunk measurements with tree performance in apotes, proc. amer, soco hort, . ser. 25: 244.246. 19. vernon, a.j. y m.g. morris. 1964. variability in west alrican peasant cocoa larms: time studies on agodi cocoa yield. j. hort, sci. 39: 241.253. 20. wilcox, j.c. 1940. adjusting apple yields for differences in size 01 tree sci. agr. 21: 139-148. 21. yeager, a.f. y l.p. latimer. 1940. tree girth and yield as indicators 01 sub-sequent apple yield productivity, proc. amer. soco hort. ser, 37: 101·105. 51 agronomía colombiana. 1987. volumen iv: 19-22. determinación de una metodología a nivel citogenético aplicada a brugmansia sangu/nea cecilia alvarado de coral 1, bertha coba de gutierrez2 resumen. teniendo en cuenta diferentes factores ambientales tales como: temperatura, humedad, hora, así como el tamaño de los meristemos radicales y botones florales se logró establecer una metodología a nivel citogenético aplicable, con pequeñas variaciones, a cualquier tipo de planta. se obtuvieron preparaciones de células en estado metafásico cuyos cromosomas presentaron una buena diferenciación permitiendo evidenciar la posición del centrómero y así lograr un cariotipo e ideograma real en brugmansía sangu(nea. abstract. working with brugmansía sanguínea and .bearing in mind environmental factors such as: temperature, humidity time and the size of radical meristemes and floral buas, a cytogenetical metodology was set up, usable with small varlations in any kind of plants in order to get clear cut metafasic stages with well differentiated chromosomes where centromeres are easily located making easier to elaborate caryotypen and ideograms. introduccion brugmansía sanguínea es un arbusto que alcanza una altura hasta 3,50 metros muy ramificado desde la base. se reproduce vegetati va mente formando clones, de inflorescencia monocacial, con flores péndulas, abiertas durante el día con antesis de cuatro a seis días. cález en forma de espátula rodeando la parte basal de la corola, que puede faltar o estar completo o formando una estructura persistente, como una cáscara 1 profesor asistente. bacteriología y ciencias naturales· facultad de ciencias depto. de biología, universidad nacional. 2 bacteriótopa facultad de ciencias depto. de biología, universidad nacional. alrededor del fruto maduro. este es péndulo largo nacido sobre pedicelos elongados, bicarpelado y bilocular debido a la carencia de un septo, indehiscente con pericarpio liso y desprotegido. semillas grandes cubiertas por una envoltura seca y gruesa desprovistas de carúncula, (lockwood, 1971). es una planta de importancia farmacológica en la preparación de sustancias medicinales psicotrópicas. mediante el estudio cariológico de un organismo se logra determinar el número, tamaño y morfología de los cromosomas. en células animales los cromosomas en estado metafásico son grandes y no presentan dificultades de manejo con las técnicas usuales de tinción; en cambio en plantas que tienen cromosomas pequeños, se hace más difícil la obtención de buenas preparaciones para conteo y elaboración de cariotipos (nai chaw y sun sadanaga, 1986). la presencia de pared celular es otro obstáculo que limita la obtención de células con cromosomas lo suficientemente separados, que permitan un conteo fácil e identificación de la morfología de los pares de cromosomas para elaborar el cariotipo (murata, 1983). en el presente trabajo se desarrolló una metodología mediante la cual se obtuvieron preparaciones con células en meta fase cuyos cromosomas muestran la posición de los centrómeros, forma y longitud de cromátides para poderlos distinguir y diferenciar morfológicamente. se tuvo en cuenta los diferentes factores meteorológicos de control del medio ambiente: temperatura, humedad y hora. además del tamaño de los meristemos radicales y botones florales. materia ....es y metodos el material de brugmansía sanguínea fue recolectado. en los jardines del instituto de 19 ciencias naturales de la universidad nacional. se tomaron frutos maduros y botones florales de los cuales se obtuvieron meristemos radicales y anteras que se procesaron en el laboratorio de investigación de morfolog ía vegetal del departamento de biolog ía. los meristemos radicales se obtuvieron de semillas, germinadas en cámara húmeda sobre papel de filtro, previa esterilización con hipoclorito de sodio al 50/0 por tres minutos y lavado con agua destilada esterilizada. la temperatura se midió con termómetro de mercurio corriente (oc). se colectaron las muestras a las 8 9 10 11,12, 15, 16horas,endiversasopo;tu~ida: des, con el fin de seleccionar la hora más apropiada para obtener mejores preparaciones. los botones florales y ra íces obtenidas en cada muestreo se midieron con una regla graduada en cm. para elegir las dimensiones óptimas. por simple observación se calculó el grado de insolación en el momento de cada colecta. a todo este material se le aplicó la siguiente metodología: 1. se usaron pretratamientos con el fin de obtener células en metafase utilizando sustancias químicas para la inhibición del huso acromático, tales como: a. para diclorobenceno en solución saturada, 1 hora. b. 8 hidroxi quinolina 0.002 m durante 1 hora. 2. fijación con formol, ácido acético, alcohol (faa). 3. hidrólisis con hc1 1 n, durante 15 a 30 mintuos. 4. lavado con agua destilada. 5. tinción con orceína lactopropiónica, 6. aplastamiento entre porta y cubre objeto, previo calentamiento suave con mechero de alcohol. para la identificación de la morfología de los cromosomas, se siguieron las normas propuestas por akerman (1971). del total de preparaciones obtenidas fueron seleccionadas las que se consideraron mejores, debido a su claridad para distinguir los cromosomas y diferenciar su morfología. este material fue fotografiado con fotomi20 croscopio laboval carl zeiss jena ocular 10 x objetivo loo x 1.25 película kodalitte asa s con papel.de alto contraste. resultados las mediciones de temperatura arrojaron valores entre 70c y 1soc. al procesar el material obtenido a las diferentes temperaturas, se encontró que las mejores preparaciones se lograron con 1soc. en cuanto a la hora del día, más apropiada para realizar la colecta, se determinó que los resultados óptimos provinieron del material obtenido entre las 12 1/2 y 2 p.m. la medición de ra íces dio valores entre 0.2 y 3 cm, evidenciándose que los tamaños muy pequeños, inferiores a 0.5 cm como así mismo los muy grandes, superiores a 2 cm, no son los más apropiados para obtener buenas preparaciones. los capullos florales midieron desde 0.5 a 4 cm de longitud; los resultados óptimos se lograron con tamaños entre 2 y 3 cm. se observó que las colectas realizadas en días grises, fríos y lluviosos, proporcionan material de bajo rendimiento. en cambio las muestras obtenidas en horas de alta insolación, brindaron los mejores resultados. se obtuvieron preparaciones que conten íari células en metafase, lo que permitió el conteo de cromosomas, a la vez diferenciar la forma y el tamaño de los mismos. la metodología usada ofrece una diferenciación de color entre el citoplasma y el cromosoma, permitiendo observar claramente la posición del centrómero, así como las constricciones (figura 1). ( ._ i i figura 1. cariotipo de brugmansia sanguinea de meristemo de raíz en estado metafásico en el que 2 n = 24. gua r.o 11_' ediciones enornosómlcas, valor r y posición tdel c.entrómero <ea .bt:qgmarrsia séjnguinea. posición valor cene. r lar/ tró<gorto '<corto 'mero l. lb. 1~80 12.0470 .3,0400 '2 ~.0400 5.0400 3 6"0400 7'0400 4 8.0400 9-0400 5 10-0400 11·~0400 6 12.0400 ng.«)4_qo 7 14-0380 15·.0400 's 16.0400 '17·0380 '9118-0400 19~oo '1.0 :20m-390 .21..0380 ;¡1 ;2'z.ui190 .23,040q ~2 ~4..()40.o 026d '02ló d260 0200 <.02qo 0200 <0200 0200 01bd 0:180 0180 0180 1.23 s m* 1.30 s m 'u ~ 1:11 1.11 1.11 1.11 1.11, 1.11 '1.11 1:11 1;17 1.11 1.0e 1•.11 1.11 'm m m m m m m m m m m m m m q200 0180 0200 0180 .0200 0180 02(:)0 0180 0200 (01130 0200 0170 0200 01-'80 0190 0180 '02.00 0180 ..0200 0.180 0220 '0140 022:0 ,{)1·'60 0200 .02iilo '0200 0200 01:80 .0"80 .ono 01:80 1.'57 s m 1.37 s'm 1.1'1 1.1 • 1.17 1.11 1.1'1 1.11 m m m m m m 0200 017,0 u200 (()1'80 •. metacéntrico· = m r ~alores 1.0 a 1.20; submetadéntrioo = sm • t valores '1.21 a 2.40; acrecentrieo s= ~" r :v~lor.es..2.:4q o más (basados-en ackerman ,::g7~11.. (se toomprdhó que br.ugmansia sanguínea tiene 24 ommosorrras en us células 'somáticas, corno lo citan ,[!)arlington y lacour (1960). de acuerdo con akerrnan {r9711 se encentraron to pares de orcmosomas metacéntricos y solamente 2 .pares de .eromesomas subrnetacéntncos, '1 par de ellos con satélite en el brazo corto. la mayoría de los pares de cromosomas presentan bifurcaciones en uno de los extremos de los brazos (cuadro 1 y figura 2). ji ti »(~)(tt 10 f-<igura~. 'ideograma de bnigmansia 'sanguínea ·elaborado de los cromosomas en metafase de la figura 1. figura.3. 'meiosis -de brugmansia -sanguinea en ano teras mostrandon = 1.2 cmmosomas. fi,gura 4. meiosis ·en estado d!! diacinesis en anteras de brugmansia sanguínea. los rneiores resultados de meiosis en anteras, se obtuvieron a partir oclebotones florales los que permitieron observar anteras con células haploides en metafase 1 n = 12 (figura 3). además se observaron células en estado de diacinesis (figura 4). 21 conclusiones la mejor hora para colectar los meristemos radicales, _así como los botones florales de brugmansía sanguínea está entre las 12 1/2 a 2 p.m. con relación al tamaño de las raíces para procesarlas deben tener de 0.5 a 2.0 centímetros de lonqitud. los botones florales, de 2.0 a 3.0 centímetros de longitud. la recolección debe hacerse preferiblemente en días soleados. el obtener cromosomas diferenciados y separados es definitivo para lograr el cariotipo con mediciones exactas, diferenciar la morfología y característica de cada uno de los pares, lo mismo que la posición del centrómero. esta metodología sería aplicable a todo tipo de plantas, con pequeñas variaciones de tiempo para cada uno de ellos, logrando resultados similares a los obtenidos en brugmansía sanguínea. agradecimientos las autoras agradecen al cindec por el apoyo económico que hizo posible esta investigación y a los profesores martha bueno y jorge cogua por su colaboración en las fotografías. literatura citada 1. ackerman, w.l. 1971. genetic and cvtelogical studies with camellia and realted 22 genera. technical bulletin no. 1427, agricul. tural researchservice. u.s.d.a. 2. dartlnqton , c.d.; wllle, a.p. 1961. chromosome atlas of flowering plants 2da. ed. londres, university press.aberdden, p. 303. 3. 'darlington, c.d.; lacour, l.f. 1960. the handling of chromosomes, londres unwin brothers. limited. 4. hancock, b.l. 1942. aschedule for cromosome counts in some plants with sman chrornosornes,staintech, v. 17 p. 79-83. 5. lockwood, t.e. 1973. renerie hecoqnition of brugmansia. botanical museum leaflets. v. 23. (6) :245·281. 6. johansen, d.a. 1940. plan microtechnique. mc graw hill, new york and london. 7. kurata, n. and amura t. 1978. karyotype analysis in rice. l. a new method for ldentífving all chromosome pairs japen j. genet 53: 251-255. 8. mouras, a. salessesg. and lutez, 1978. sur l' utillsation des protoplastes en cytologie: a melioration d'une methode recente en vue de l'identiflcation des chromosomes mitotiques generes nicotiana et prunus, carvoloqle 31: 117·127. 9. murata, m. 1983. saining air dried protoplasts for studv of plant chrornosomes, stain technology 58:(2):101·106. 10. nai chaw, sun sadanaga,k. 1968. handling of oatchromosomes. crop science 8:767-769. 11. ortega, v.a. 1974. estudio biosistemático de' cinco especiesde datura existentes en el ecuador. ciencia y naturaleza. revista del instituto de ciencias naturales de la unlversldad central. quito, ecuador. 15(1) :20·27. 12. sass,j.e. 1966. botanical microtechnique. 13. snow, r. 1963. alcoholle hydrochlorie acidcarmine as a staln for chromosomes in squashpreparation. stain technology 38:9-13. 14. williams, m. and t.r. dudley 1984. chromosome count for hippeastrum iguazuanum: taxon 33(2):271·275. agronomía 24-1f.pdf agronomía colombiana 24(1): 38-47, 2006 resumen: stevia rebaudiana bertoni es una planta que produce en las hojas un edulcorante natural bajo en calorías, cuyo poder es 300 veces mayor que la sacarosa. el edulcorante es usado en productos alimenticios en varios países, incluyendo japón, brasil y china, y últimamente ha despertado gran interés en colombia. este trabajo se realizó entre 2002 y 2003 en la facultad de ciencias agrícolas de la universidad de córdoba, municipio de montería (colombia). el propósito fue evaluar el efecto de cuatro niveles de radiación incidente sobre el crecimiento de stevia rebaudiana bajo condiciones climáticas del valle del sinú. para lograr los objetivos se planteó un diseño completamente al azar con arreglo factorial, en el que los factores fueron niveles de radiación incidente (19%, 24%, 56% y 100%) y genotipos de estevia (‘morita 1’ y ‘morita 2’). los resultados más importantes indicaron que ‘morita 2’ expuesta a 100% de radiación incidente presentó la máxima tasa absoluta de crecimiento (tac), lo que podría atribuirse a una ventaja genética de esta variedad que le permite realizar mayor fotosíntesis. la tasa relativa de crecimiento (trc) fue alta en ambos genotipos al inicio del ciclo para los niveles sombreados (19% y 24%); una vez terminada esta etapa, las altas radiaciones generaron mayores incrementos en la trc. la mayor tasa de asimilación neta (tan) la presentó ‘morita 2’ expuesta a 100% de radiación incidente, sugiriendo mayor eficiencia en la producción diaria de biomasa por cada centímetro cuadrado de superficie foliar. palabras claves adicionales: radiación incidente, sombreamiento, índices de crecimiento, materia seca abstract: stevia rebaudiana bertoni is a plant which produces a variety of high-potency, low-calorie sweetener in its leaf tissue. its sweetening potential is considered to be 300 times greater than sucrose. stevia sweeteners are used in food products in a number countries including japan, brazil and china and, more recently, in colombia. the research was carried out from july 2002 to april 2003 in the universidad de córdoba’s agricultural sciences’ fields in montería, colombia. the study was aimed at evaluating the effect of four levels of incident radiation on stevia rebaudiana growth in the sinu river valley’s climatic conditions. a completely random design used incident radiation levels (19%, 24%, 56% and 100%) and stevia genotypes (‘morita 1’ and ‘morita 2’) as factors. the most important results indicated that ‘morita 2’ exposed to 100% incident radiation presented the highest absolute growth rate (agr); this could possibly be attributed to this variety’s genetic advantage allowing it to carry out greater photosynthesis. relative growth rate (rgr) was high in both genotypes at the beginning of the cycle (the first 60 days following transplant) for shady levels (19% and 24%); once this stage was finished, the high radiation produced greater increases rgr. ‘morita 2’, exposed to 100% incident radiation, presented the greatest net assimilation rate (nar), suggesting greater efficiency in daily biomass production for each square centimeter of leaf surface per day. additional key words: incident radiation, shade, growth index, dry matter fisiología de estevia (stevia rebaudiana) en función de la radiación en el caribe colombiano. ii. análisis de crecimiento physiology of stevia (stevia rebaudiana) regarding radiation near the colombian caribbean coast. ii. growth analysis alfredo jarma1, teresita rengifo2 y hermes araméndiz-tatis3 fecha de recepción: 30 de agosto de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 docente investigador, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: ajarma@sinu.unicordoba.edu.co 2 docente, universidad de sucre, sincelejo (colombia). e-mail: trengifo@unisucre.edu.co 3 docente investigador, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: haramendiz@hotmail.com jarma et al.: fisiología de estevia... 39 2006 introducción stevia rebaudiana es una planta selvática subtropical del alto paraná, nativa del noroeste de la provincia de misiones, en paraguay, donde era utilizada por los nativos del lugar como edulcorante y curativa. en 1899, por primera vez el sabio moisés santiago bertoni tuvo posesión de algunas plantas provistas por los indígenas del lugar, la cultivó y le dio su clasificación botánica en 1905 (ministerio de agricultura y ganadería, 1996). con la difusión de las informaciones sobre la naturaleza y usos actuales y potenciales de los principios edulcorantes de esta planta, su cultivo comercial adquirió importancia variable en brasil, japón, corea, taiwán, tailandia, indonesia, laos, malasia, china, filipinas, estados unidos de américa (california) y, lógicamente, paraguay. el 5% de la producción mundial actual se concentra en el noroeste asiático. japón es el país que más fábricas procesadoras y extractoras de esteviósido posee, alrededor de unos 25 establecimientos (schwebel, 2005). el esteviósido, que pudo cristalizarse en 1931, es un polvo cristalino blanco que se extrae de las hojas de la estevia. los científicos lo llaman una molécula ‘noble’ por ser un producto 100% natural, no tener calorías, ser hasta 300 veces más dulce que el azúcar; además, las hojas pueden utilizarse en su estado natural, gracias a su gran poder edulcorante, y sólo son necesarias cantidades pequeñas del producto. por otra parte, el esteviósido puede ser utilizado totalmente por los diabéticos, ya que no eleva los niveles de glucosa en la sangre, no aporta calorías al ser metabolizado, es antiácido y cardiotónico; no produce caries, pues no es fermentado por las bacterias orales (brandle, 2005). los componentes edulcorantes de las hojas de estevia son glucósidos de diterpeno sintetizados, al menos en los estados iniciales, usando la misma ruta del ácido giberélico, con la diferencia de que en la estevia el kaureno (precursor de dichas hormonas) es convertido a esteviol en el retículo endoplásmico. numerosos investigadores han reportado la ruta de síntesis de los esteviósidos más importantes (geuns, 2003; totté et al., 2000; totté et al., 2003; brandle et al., 2002; brandle, 2005). los acontecimientos fotosintéticos se desencadenan en el momento en que las clorofilas captan la energía de la luz incidente en el aparato fotosintético, energía que es utilizada para lograr una excitación que puede abocar a una oxidación de los pigmentos fotosensibles. las reacciones fotoquímicas que tienen lugar han sido bien estudiadas, tanto in vivo como in vitro, teniéndose en la actualidad una idea bastante acertada de los fenómenos que suceden. salisbury (2000) afirma que las relaciones fotosintéticas relativas para varias especies de dicotiledóneas herbáceas y pastos pueden definirse en función de la radiación que incide sobre cierta unidad de área foliar. sin embargo, las eficiencias fotosintéticas de las plantas cultivadas nunca superan el 18% teórico de la radiación fotosintéticamente activa (rfa) absorbida y, hasta el momento, no se conoce ningún mecanismo por el que puedan aumentarse. las cantidades de luz y de co 2 determinan la respuesta fotosintética de las hojas, y en algunas situaciones esta respuesta es limitada por un inadecuado suministro de este factor (taiz y zeiger, 1998). por otro lado, la absorción de demasiada luz puede causar severos problemas; sin embargo, mecanismos especiales protegen el sistema fotosintético de los excesos. afortunadamente, múltiples niveles de control sobre la fotosíntesis permiten que las plantas crezcan en un constante cambio del ambiente y diferentes habitat. pocos trabajos se conocen respecto al comportamiento de estevia ante niveles de radiación; parsons (2003) afirma que niveles altos de sombreamiento afectan de forma negativa el crecimiento de las plantas y la frecuencia de la floración, pero no soporta sus afirmaciones con resultados científicos. hunt (2003) indica que el crecimiento, en el contexto de plantas individuales, puede definirse como un aumento irreversible en el tiempo y que estos cambios pueden ser en tamaño, forma y ocasionalmente en número; así mismo, dice que, por lo general, los análisis de crecimiento se hacen con materia seca y que plantas anuales y perennes que crecen bajo condiciones normales han mostrado, en sus primeros estados, la misma curva típica de crecimiento. sin embargo, los cambios en la materia seca total en estos períodos pueden variar considerablemente por diversos factores y es posible observar pequeños cambios dentro de estas fases. por último, el autor concluye que una transformación logarítmica de los datos puede traducirse en ganancias para el investigador, desde el punto de vista visual, estadístico y matemático. raffo e iglesias (2004) indican que la radiación fotosintéticamente activa captada por un vegetal determina la cantidad de materia seca producida y la calidad de la producción, influyendo sobre el crecimiento y la productividad. sin embargo, y aunque los efectos de la variación en niveles de radiación en estevia no han 40 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana sido reportados de tal manera que puedan ser comparados con este trabajo, se han realizado investigaciones en otras especies tales como habichuela (jarma et al. 1999), en las que se ha concluido que los índices de crecimiento, la tasa de asimilación neta (tan), el área foliar específica (afe), la relación de área foliar (raf ) y el área foliar (af ) mostraron mayor valor en los tratamientos sombreados, respecto al tratamiento con 100% de radiación incidente. por su parte, el índice de cosecha (ic) mostró valores similares para los tratamientos bajo sombra, aunque entre éstos el de mayor nivel de sombreamiento fue más eficiente en la contribución al llenado de grano. otros trabajos que pretendían identificar el efecto del sombreamiento por causa de poblaciones de malezas en híbridos de sorgo (sorghum bicolor l. moench), indican que cuando la mitad superior del dosel tiene 38% del área foliar total de la planta, se intercepta 70%-80% de la rfa entrante y que los híbridos de sorgo que crecieron con altos niveles de sombreamiento por la población de malezas, redujeron su trc y tan al disminuirse de manera significativa la acumulación de biomasa (traoeré, 2003). con base en la inexistencia de trabajos que permitan conocer el comportamiento de stevia rebaudiana ante los diversos factores ambientales en colombia, se planteó este trabajo con el propósito de evaluar el efecto de cuatro niveles de radiación incidente sobre el crecimiento de dos genotipos de esta especie, bajo las demás condiciones ambientales del valle del sinú, en el caribe colombiano. materiales y métodos la investigación se condujo entre los meses de julio de 2002 y abril de 2003 en los campos experimentales de la facultad de ciencias agrícolas de la universidad de córdoba, con sede en montería (colombia), a 13 msnm, 8º52’ de latitud norte y 76º48’ de longitud oeste. la región se considera como zona de transición de bosque húmedo a bosque seco tropical, según holdridge, cuyas principales características ambientales anuales promedio son: 28 ºc, 80% de humedad relativa y 1.200 mm de precipitación. para alcanzar los objetivos planteados en este trabajo, se utilizaron mallas polisombra negras de polietileno de alta densidad con aditivo uv para resistencia a la intemperie que permitían el paso de 19%, 24% y 56% de radiación incidente, y un testigo con exposición total a la radiación incidente (100%). en razón a que las condiciones de suelo y ambiente eran homogéneas, se utilizó un diseño completamente aleatorizado con cuatro repeticiones y estructura de tratamiento factorial, considerando como factor principal los niveles de radiación incidente (19%, 24%, 56% y 100%) y como subfactor los genotipos (‘morita 1’ y ‘morita 2’). se consideró como unidad experimental un total de 80 plantas sembradas en bolsas plásticas negras con capacidad para 5 kg de suelo. la información fue analizada estadísticamente a través del statistical analysis system (sas) de la facultad de agronomía de la universidad de córdoba. se utilizó como prueba de comparación de medias la diferencia mínima significativa (dms) a niveles significantes de 5% y 1%. las interacciones que resultaron significativas o altamente significativas se descompusieron gráfica y numéricamente a través de un anova con el estadístico f significante al 5%. las lecturas de las variables de medición directa área foliar y materia seca se realizaron cada 15 d durante 8 meses y los análisis se hicieron en tres épocas: 60, 150 y 255 días después del transplante (ddt). las mediciones de la radiación incidente se realizaron con una barra cuántica li-cor 184, con la que se tomaron mensualmente lecturas en la parte superior, media e inferior del dosel de las plantas en diferentes horas del día (cada hora, entre 08:00 y 14:00). a partir de las mediciones directas se calcularon los siguientes índices de crecimiento4: tasa absoluta de crecimiento (tac) expresa el crecimiento en materia seca en un intervalo de tiempo, con relación a un tiempo inicial. tac = (msf – msi)/(tf – ti), unidades: g· d-1 tasa relativa de crecimiento (trc) expresa el crecimiento en materia seca a partir de un gramo de materia seca de la planta en un intervalo de tiempo, con relación a un tiempo inicial. trc = (ln msf – ln msi)/(tf – ti), unidades: g· g-1· d-1 4 msf, materia seca final de la planta (g); msi, masa seca inicial de la planta (g); mst, masa seca total de la planta (g); msh, masa seca total de las hojas (g); tf, tiempo final (d); ti, tiempo inicial (d); aff, área foliar final (cm2); afi, área foliar inicial (cm2); aft, área foliar total de la planta (cm2); ln, logaritmo natural. jarma et al.: fisiología de estevia... 41 2006 tasa de asimilación neta (tan) es una medida de la eficiencia de una planta o de una población como sistema asimilatorio, es decir, la ganancia neta de asimilados por unidad de área foliar y por unidad de tiempo. tan = [(msf – msi)/(aff – afi)] · [(ln aff – ln afi)/(tf – ti)] unidades: g· cm-2· d-1 área foliar específica (afe) es la relación entre el área foliar total de la planta y la materia seca total de las hojas de la planta. afe = aft/msh, unidades: cm2· g-1 relación de área foliar (raf ) es la proporción de área foliar total de la planta respecto a la materia seca total de la planta. raf = aft/mst, unidades: cm2· g-1 índice de cosecha (ic) es la relación entre la biomasa del órgano de interés económico y la biomasa total de la planta, expresada en porcentaje. para este caso, la hoja se consideró como el órgano de interés económico. ic = (msh/mst) · 100 tra, en los niveles de radiación más altos (56% y 100%), la mayor acumulación de materia seca total diaria, sugiriendo su uso más eficiente de la radiación que, al incrementarle la actividad metabólica, se traduciría en una mayor acumulación de biomasa diaria en respuesta a tasas de fotosíntesis más elevadas. es interesante observar que ‘morita 1’ presenta, a un nivel medio-alto de radiación (56%), una eficiencia mayor en la producción de biomasa con respecto a los niveles altos o bajos, lo que podría interpretarse como una adaptación mejor de este genotipo a los niveles intermedios de radiación. el comportamiento diferencial en los estados avanzados de crecimiento entre los genotipos evaluados, supone que las diferencias genéticas inclinan la balanza hacia ‘morita 2’ en lo que se refiere a su eficiencia en la síntesis de asimilados bajo condiciones de alta radiación, típicas de esta región del país. en razón a que no se conocen resultados de trabajos previos en estevia que permitan comparar las respuestas de la tac con las observadas en esta investigación, es importante considerar las respuestas de algunas otras especies de crecimiento anual evaluadas en el trópico. trabajos realizados en pepino indican que esta planta invierte, en sus estados juveniles, una gran cantidad de asimilados en las hojas para poder realizar y mantener una alta tasa de fotosíntesis, ya que en la época reproductiva la alta demanda de los frutos reduce el crecimiento de la parte vegetativa (canizares et al., 2004); sin embargo, la eficiencia en la acumulación de fotoasimilados en estados de crecimiento vegetativo es una figura 1. tasa absoluta de crecimiento (tac) de dos genotipos de stevia rebaudiana bert. (m1=‘morita 1’ y m2= ‘morita 2’), bajo cuatro niveles de radiación incidente en el valle del sinú, caribe colombiano (2003). resultados y discusión tasa absoluta de crecimiento la figura 1 muestra el comportamiento de la tac entre 30 y 255 ddt, con una tendencia ascendente que está acorde con el comportamiento de la tac de un cultivo anual que crece bajo condiciones normales. durante los primeros 180 d no existen diferencias marcadas para ninguno de los tratamientos evaluados, debido a que las plantas se encuentran en un período de establecimiento, dedicándose posiblemente a ampliar su sistema radicular. a partir de los 180 ddt se observa un comportamiento diferencial de los tratamientos con el genotipo ‘morita 2’, que regis42 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana condición particular de la especie y del ambiente donde se desarrolla. según sánchez et al. (2003), en trabajos realizados con diferentes variedades de leucaena en venezuela no se registraron diferencias marcadas entre las tasas absolutas de crecimiento de los genotipos, que crecieron de manera sostenida a lo largo del estudio. de la misma manera, jarma et al. (1999), al evaluar los efectos de la radiación incidente en habichuela, encontraron un incremento progresivo de la tac, similar para los tres niveles de radiación hasta 58 días después de la emergencia; después de esta época, se registraron diferencias en la producción de biomasa diaria debido a la variación de los ambientes de radiación. algunos autores, como páez et al. (2000), en trabajos de sombreamiento en tomate prefieren utilizar otras tasas diferentes a la tac, argumentando que ésta no es constante en el tiempo por causa de la variación en la proporción de tejidos activos a través del crecimiento. los resultados anteriores sugieren que, en términos generales, en las etapas vegetativas de las especies anuales la planta produce biomasa de manera eficiente y sostenida en respuesta al fortalecimiento de su aparato fotosintético. esto explicaría la tendencia similar que muestran las tac de los dos genotipos de estevia en los diferentes niveles de radiación y, a su vez, plantearía que esta eficiencia, ante la diversidad de estímulos ambientales y genéticos, se vuelve diferencial en las fases más tardías, cuando la planta ha alcanzado su madurez fisiológica. tasa relativa de crecimiento la tasa relativa de crecimiento desde 45 hasta 255 ddt se muestra en la figura 2. es interesante anotar que entre los 45 y los 60 ddt se nota un incremento progresivo de la trc en las plantas expuestas a bajos niveles de radiación incidente (19% y 24%), independientemente de la variedad, en tanto que las expuestas a altos niveles de radiación incidente presentan el comportamiento opuesto. esto sugeriría que los tejidos jóvenes de estevia sometidos a mayor radiación son menos eficientes en la producción de biomasa, respecto a las plantas que están bajo niveles intermedios o bajos. lo anterior resulta razonable si se tiene en cuenta que en este período las plantas jóvenes están en pleno profigura 2. tasa relativa de crecimiento (trc) de dos genotipos de stevia rebaudiana bert. (m1=‘morita 1’ y m2= ‘morita 2’), bajo cuatro niveles de radiación incidente en el valle del sinú, caribe colombiano (2003). ceso de establecimiento y las altas radiaciones que se presentan en la región generan una alta transpiración en hojas que no han alcanzado una expansión y una madurez adecuadas. esto probablemente acarrea un aumento en las tasas de respiración de las plantas sometidas a las altas radiaciones, mientras que en las más sombreadas esta condición es amortiguada por la sombra, por lo que la pérdida de energía es menor y, por consiguiente, la trc es más alta. a partir de los 60 ddt, el comportamiento de la trc sigue una tendencia acorde con lo observado para muchas especies de crecimiento determinado, en el sentido de que tiende hacia valores altos que disminuyen con la edad, y esta disminución se debe en parte al aumento gradual de tejidos no asimilatorios (jarma et al., 1999). el anterior comportamiento es lógico si se tiene en cuenta que el cultivo está totalmente establecido y las plantas responden acumulando mayor materia seca total en función de la radiación incidente, registrándose la mayor eficiencia en los niveles de 100% y 56% para ‘morita 2’ y ‘morita 1’, respectivamente. tendencias similares a las encontradas en este trabajo las reportaron defilipis et al. (2003) en investigaciones con plántulas de brassica y de grazia et al. (2001) en trabajos de nutrición en lechuga. según estos últimos, la trc diminuyó significativamente sólo con 65% de sombreado, independientemente del nivel de fertilización utilizado, en tanto que en las parcelas sin sombra (100% de radiación) la aplicación de nitrógeno, sin importar la dosis, aumentó de manera significativa los valores de la jarma et al.: fisiología de estevia... 43 2006 trc. así mismo, traoré et al. (2003) mostraron en sorgo un decrecimiento de la trc bajo niveles altos de sombreamiento como consecuencia de una reducción en la producción de biomasa, originada por la competencia con malezas. canizares et al. (2004) reportaron plantas de pepino en estados juveniles con una alta trc, debido a que en esta etapa las plantas crecen mucho con relación a su biomasa, tendencia que luego decrece, tal vez como consecuencia de la disminución de la radiación incidente interceptada por el cultivo. las respuestas de la trc a los estímulos diferenciales de radiación pueden variar mucho con la especie. esto fue confirmado por raffo e iglesias (2004), quienes indican además que los diferentes cultivos según sus sistemas de manejo (densidad de plantación, sistemas de conducción, poda, etc.) son más o menos eficientes de acuerdo con la energía lumínica interceptada. páez et al. (2000), al evaluar en tomate el efecto de la sombra sobre la trc, encontraron que este índice siempre fue mayor en las plantas que estuvieron sometidas a la sombra. tasa de asimilación neta la tasa de acumulación de materia seca (ms) por unidad de área foliar y tiempo se define como la tasa de asimilación neta (tan), que es una medida de la eficiencia media fotosintética de las hojas (mansab et al., 2003). la figura 3 muestra el comportamiento de la tan, también conocida como índice de eficiencia, durante los 255 d evaluados. la respuesta en este parámetro es consistente con lo expresado por hunt (2003), quien indica que la tan de área foliar está produciendo mayor cantidad de materia seca por día que ‘morita 1’ bajo cualquier nivel de radiación. esta respuesta podría ser un indicador de la alta eficiencia de este genotipo en la conversión de asimilados de los tejidos fotosintéticos cuando es sometido a niveles altos de radiación, lo que sería coincidente con el comportamiento observado para la tac y la trc. es importante resaltar que ‘morita 2’ registró consistentemente una mayor área foliar que ‘morita 1’ y que estas diferencias fueron más marcadas cuando estuvo creciendo bajo niveles altos de radiación (datos no mostrados en este artículo); por lo tanto, es fácil suponer que la mayor cantidad de biomasa que envió este genotipo al órgano de interés -en este caso, las hojasse explica por un desarrollo mayor de su lámina fotosintética, sumado a su mayor eficiencia en la síntesis de fotoasimilados por unidad de área, sugiriéndose una adaptación mejor de este genotipo a las condiciones de máxima radiación presentes en el caribe colombiano. la mayor eficiencia de ‘morita 2’ en la conversión de asimilados por unidad de área foliar por día en ambientes de alta radiación no coincide con los resultados de una investigación en habichuela con diferentes niveles de radiación incidente (jarma et al., 1999), con valores de la tan mayores en los tratamientos sombreados. esto comprueba que cada especie responde de manera particular a los estímulos de radiación que recibe del ambiente, siendo diferentes estas respuestas incluso dentro de una misma especie en diversas etapas fisiológicas del desarrollo. resultados de este tipo fueron reportados por páez et al. (2000), quienes encontraron en la variefigura 3. tasa de asimilación neta (tan) de dos genotipos de stevia rebaudiana bert. (m1=‘morita 1‘ y m2=’morita 2’), bajo cuatro niveles de radiación incidente en el valle del sinú, caribe colombiano (2003). exhibe en general un nivel constante relativo, modificado por fluctuaciones en el ambiente durante el período de crecimiento. durante los 195 ddt, ‘morita 2’ registró los mayores valores estando expuesta a 100% de radiación incidente, con respecto al resto de los tratamientos, con su máxima tan a los 90 ddt (1,2· 10-3 g· cm-2· d-1). a partir de este momento, todos los tratamientos mantienen valores similares de tan sin destacarse ninguno de ellos. lo anterior sugiere que ‘morita 2’ expuesta a 100% de radiación incidente presenta mayor eficiencia fotosintética respecto al resto de tratamientos, ya que durante los primeros 195 d cada centímetro cuadrado 44 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana dad ‘río grande’ de tomate una tan mayor en los primeros estados de desarrollo de plantas expuestas a radiación total, condición que se hizo contraria en los estados más avanzados de crecimiento. lindquist et al. (2005), en trabajos realizados con maíz bajo condiciones óptimas de crecimiento, atribuyen principalmente las diferencias en la acumulación de biomasa observadas entre los años de crecimiento a diferencias en el uso eficiente de la radiación, que varía debido a las diferencias en el desarrollo del área foliar. por otra parte, investigaciones realizadas por de grazia et al. (2001) en lechuga (lactuca sativa l.) figura 4. área foliar específica (afe) de dos genotipos de stevia rebaudiana bert. (m1=‘morita 1’ y m2= ‘morita 2’), bajo cuatro niveles de radiación incidente en el valle del sinú, caribe colombiano (2003). mostraron que la tasa de asimilación neta ponderada a través de todo el ciclo del cultivo se redujo al disminuir el nivel de radiación incidente. por su parte, defilipis et al. (2003) encontraron valores crecientes de la tan en plántulas de brassica hasta 31 d después de plantado el semillero, explicados por el rápido desarrollo del sistema radicular en edades tempranas. área foliar específica la figura 4 registra el comportamiento del área foliar específica (afe) en función del tiempo. durante todo el periodo evaluado, los tratamientos expuestos a bajos niveles de radiación incidente (19% y 24%) presentaron un afe mayor que los sometidos a altas radiaciones incidentes, independientemente de la variedad. los máximos valores los presentó ‘morita 2’ expuesta a 19% de radiación incidente a los 45 y 195 d, con 332,8 y 310,3 cm2· g-1, respectivamente. los valores más bajos de afe se registraron cuando ‘morita 1’ y ‘morita ‘2 estuvieron expuestas a 100% de radiación incidente. lo anterior sugiere que las plantas sometidas a baja radiación incidente presentan hojas más delgadas y con menor biomasa, en comparación con los tratamientos expuestos a 100% de radiación incidente, que muestran menor área foliar por cada gramo de materia seca de hoja y hojas más pesadas y gruesas. al considerar la expansión del área foliar como una respuesta plástica altamente influenciada por la radiación, es probable que las hojas más pequeñas y delgadas observadas en los niveles de menor radiación sean la respuesta de un autoajuste de la planta para captar el máximo posible de energía solar disponible para la asimilación clorofílica; sin embargo, esta situación no representó una mayor eficiencia en la producción de fotoasimilados por unidad de área foliar, tal como se demostró con la tan. páez et al. (2000) indican que las plantas pueden ajustarse a un ambiente de menor irradiación aumentando el área foliar específica (afe); así, en el caso del tomate estos autores observaron este efecto solamente hasta los 45 d de crecimiento vegetativo. una tendencia similar fue observada en investigaciones realizadas por de grazia et al. (2001) en lechuga (lactuca sativa l.), en las que el afe fue afectada por la atenuación del nivel de radiación, provocando un incremento en ella. los resultados encontrados en estevia muestran un comportamiento similar a lo observado en habichuela con diferentes niveles de radiación incidente (jarma et al., 1999), planta en la que el afe y la relación de área foliar (raf ) registraron valores mayores bajo tratamientos sombreados que bajo 100% de radiación incidente. estos resultados pueden ser explicados acogiendo la teoría de salisbury y ross (2000), quienes afirman que en dicotiledóneas las hojas bajo sombra tienen típicamente mayor área pero son más delgadas que las hojas bajo sol. las hojas de sol se hacen más gruesas que las hojas de sombra debido a que forman células de empalizada más largas o una capa adicional de éstas. para el caso particular de estevia, es probable que las hojas más grandes observadas bajo niveles de mayor sombreamiento causen un autosombreamiento y sean menos eficientes en la utilización de la poca radiación solar para la asimilación de la energía lumínica. jarma et al.: fisiología de estevia... 45 2006 relación de área foliar la relación de área foliar (raf ) es una medida del balance entre la capacidad fotosintética potencial y el costo respiratorio potencial. la figura 5 muestra el comportamiento de este parámetro durante los 255 d evaluados, similar al del afe, con las plantas expuestas a bajas radiaciones incidentes presentando los valores más altos de raf. así, los valores más altos de la raf se presentaron bajo condiciones de máxima sombra (19% de radiación incidente), con 269,2 y 260,5 cm2· g-1 para ‘morita 1’ y ‘morita 2’, respectivamente, en tanto que los tratamientos expuestos a altas radiaciones incidentes mostraron los más bajos, fluctuando entre 136,3 y 21,5 cm2· g-1. figura 5. relación de área foliar (raf ) de dos genotipos de stevia rebaudiana bert. (m1=‘morita 1’ y m2=‘morita 2’), bajo cuatro niveles de radiación incidente en el valle del sinú, caribe colombiano (2003). los anteriores resultados indican que las bajas radiaciones estimularon un incremento de la relación de área foliar en las plantas de estevia, independientemente de la variedad. esto demuestra que estas plantas hacen una mayor inversión en tejido foliar, posiblemente para lograr una mayor captación de luz, como sucede para el afe. por otra parte, las plantas expuestas a bajas radiaciones presentaron resultados bajos de área foliar, materia seca de hojas y número de hojas, evidenciando el lento crecimiento y la ineficiencia fotosintética bajo estas condiciones, lo que representa una limitante para expresar su máximo rendimiento. efectos diferentes, pues las plantas que crecieron bajo deficiencias hídricas registraron disminuciones en la raf y el afe; para estos autores la expansión foliar se ve particularmente afectada bajo condiciones de déficit hídrico como consecuencia de la reducción del turgor celular y, por ende, de la superficie foliar. índice de cosecha la figura 6 muestra el índice de cosecha (ic), o coeficiente de migración, para todos los tratamientos durante las épocas evaluadas. las tendencias observadas figura 6. índice de cosecha (ic) de dos genotipos de stevia rebaudiana bert. (m1=‘morita1’ y m2=’morita 2’), bajo cuatro niveles de radiación incidente en el valle del sinú, caribe colombiano (2003). la tendencia encontrada coincide con resultados obtenidos por páez (1997) sobre aclimatación de panicum maximum a diferentes regímenes lumínicos (10%, 30% y 100%), en los que la raf se incrementó a medida que la radiación ambiental disminuyó, con incrementos de 83% y 121% cuando las plantas se expusieron a 30% y 10% de radiación ambiental, respectivamente. por otra parte, en trabajos realizados por gonzález et al. (1998) sobre índices de crecimiento en barleria lupulina, la raf fue siempre significativamente mayor en las plantas crecidas bajo sombra que en las crecidas bajo sol. en otros trabajos sobre esta misma especie (páez et al., 2003), el estrés por humedad causó 46 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana sugieren que los valores altos encontrados al inicio del ciclo pueden ser explicados por la condición de las plantas al momento del transplante, con 5 a 6 hojas en promedio, que, por la acumulación de biomasa en el tallo, establecen posteriormente una relación más o menos estable hacia ambos vertederos. en términos generales, ‘morita 1’, sometida a un nivel de 100% de radiación, registró los mejores valores de ic en todas las épocas de evaluación, llegando al final del ciclo con valores cercanos a 60%. lo anterior indica que, de toda la materia seca producida, alrededor de 50% se encuentra en las hojas al final del ciclo, sugiriendo una alta migración de asimilados hacia éstas; esto se explicaría por el hecho de que las plantas durante todo el período evaluado se mantuvieron en fase vegetativa, ya que las estructuras florales fueron retiradas de manera permanente a medida que fueron apareciendo (labor contemplada para un mejor manejo de la plantación). esto permite inferir que las hojas fungen como los principales órganos receptores del producto fotosintético, lo que al final es deseable ya que son precisamente los órganos de interés para los agricultores. valores similares a éstos han sido reportados en plantas altamente intervenidas por el mejoramiento genético, como el maíz (terrance et al., 2004). conclusiones la evaluación del crecimiento de stevia rebaudiana, genotipos ‘morita 1’ y ‘morita 2’, bajo cuatro niveles de radiación incidente en el valle del sinú del caribe colombiano permite establecer las siguientes conclusiones: te presentó la máxima tasa absoluta de crecimiento (tac), lo que podría ser atribuido a una ventaja genética de esta variedad que le permite realizar mayores tasas de fotosíntesis a altos niveles de radiación. trc) fue alta durante los primeros 60 ddt para los niveles sombreados (19% y 24%), indicando que esta condición es favorable durante este tiempo para evitar los excesos de transpiración y pérdidas de energía de las plantas jóvenes; una vez terminada esta etapa, las altas radiaciones son las más recomendables para generar incrementos en la trc. tan) la presentó ‘morita 2’ expuesta a 100% de radiación incidente, manifestando, respecto al resto, una ventaja en la eficiencia de la producción diaria de materia seca por cada centímetro cuadrado de área foliar. área foliar específica (afe) y relación de área foliar (raf ), independiente de la variedad, presentando hojas delgadas con menos materia seca, en comparación con los tratamientos expuestos a plena radiación solar; esto demuestra que las plantas sombreadas hacen una mayor inversión en tejido foliar, tal vez para lograr una mayor captación de la luz. ic), considerando en este caso a la hoja como el órgano de interés, son similares a los de cultivos altamente intervenidos por el mejoramiento genético, como el maíz. literatura citada brandle, j.e., a. richman, a. swanson y b.chapman. 2002. leaf ests from stevia rebaudiana: a resource for gene discovery in diterpene synthesis. plant mol. biol. 50, 613-622. brandle, jim. 2005. stevia, nature’s natural low calorie sweetener. en: http://res2.agr.ca/london/faq/stevia_e.htm; consulta: junio 2005. canizares, k., j. rodrigues y r. goto. 2004. crescimento e índices de troca gasosa em plantas de pepino irrigadas com água enriquecida com co 2 . horticultura brasileira, brasilia, 22(4), 706-711. de grazia, j., p. tittonell y a. chiesa. 2001. efecto de la época de siembra, radiación y nutrición nitrogenada sobre el patrón de crecimiento y el rendimiento del cultivo de lechuga (lactuca sativa l.). invest. agr. prod. prot. veg. 16(3). universidad nacional de lomas de zamora, argentina. en: http://www.inia.es/iaspv/2001/vol16-3/degra.pdf.; consulta: julio 2003. defilipis, c., s. parían y a. jiménez. 2003. caracterización del crecimiento de plantines de brassica rapa var. pekinensis en contenedores. en: jornadas de la ciencia y la tecnología 2003, universidad nacional de luján, argentina, http://www.unlu. edu.ar/~riego/plantines%20brassica-2003jct.doc; consulta: agosto 2005. geuns, j. m. 2003. stevioside. phytochemistry 64, 913-921. gonzález m., j. urdaneta, d. paredes, d. tissue y t. tschaplinski. 1998. índices de crecimiento y formación de compuestos orgánicos en barleria lupulina sometida a dos condiciones de luminosidad. rev. fac. agron. (luz): 515-525. en: http://www. redpav-fpolar.info.ve/fagroluz/v15_6/v156z002.html; consulta: julio 2003. hunt r. 2003. plant growth analysis: individual plants. en: thomas, b., d.j. murphy y d. murray (eds.). encyclopaedia of applied plant sciences. academic press, london. pp. 579-588. jarma, a., c. buitrago y s. gutiérrez. 1999. respuesta del crecimiento de la habichuela (phaseolus vulgaris l. var. blue lake) a tres niveles de radiación incidente. revista comalfi 26(1-3), 62-73. lindquist, j., t. arkebauer, d. walters, k. cassman y a. dobermann. 2005. maize radiation use efficiency under optimal growth conditions. agron. j. 97, 72-78. mansab a., d. jeffers y p. henderlong. 2003. interrelationship between leaf area, light interception and growth rate in a soybeanwheat system. asian j. plant sci. 2181, 605-612. en: http:// www.ansinet.org/fulltext/ajps/ajps28605-612.pdf; consulta: agosto 2005. jarma et al.: fisiología de estevia... 47 2006 ministerio de agricultura y ganadería. 1996. producción de ka´a he´e. tercera edición. república de paraguay, asunción. 35 p. páez, a., m. gonzález y j. villasmil. 1997. acclimation of panicum maximum to different light regimes: effect of subsequent defoliation. rev. fac. agron. (luz) 14(6), 625-639. en: http://www. redpav-fpolar.info.ve/fagroluz/v14_6/v146z004.html; consulta: julio 2003. páez, a., v. paz y j. lópez. 2000. crecimiento y respuestas fisiológicas de plantas de tomate cv. ‘río grande’. rev. fac. agron. (luz) 17(2), 173-184 en: http://revfacagronluz.org.ve/pdf/ marzo_abril2000/ra2008.pdf; consulta: agosto 2005. parsons, p. 2003. stevia too good to be approved. organic nz 50(3), 26. paz, v., a. vera y a. páez. 2003. distribución de biomasa de barleria lupulina lindl. en respuesta a tres regímenes de riego. rev. fac. agron. (luz) 20(3), 273-281. en: http://revfacagronluz.org.ve/ pdf/marzo_abril2000/ra2008.pdf; consulta: agosto 2005. raffo, m. y d. iglesias. 2004. efecto de la intercepción y distribución de la radiación fotosintéticamente activa en manzanos cv. ‘fuji’, bajo cuatro sistemas de conducción en alta densidad. revista de investigaciones agropecuarias (ria) 33(2), 29-42. salisbury, f.b. y c.w. ross. 2000. capítulo 12: fotosíntesis: aspectos ambientales y agrícolas. pp. 410-411. en: de la fuente, c. (ed). fisiología de las plantas 2. bioquímica vegetal. paraninfo thomson learning, madrid. 523 p. sánchez a., o. miquilena y r. flores. 2003. comportamiento de laleucaena leucocephala durante el establecimiento regada por goteo artesanal en ambiente semiárido. rev. fac. agron. (luz) 20(3), 352-363. en: http://www.revfacagronluz.org.ve/pdf/julio_septiembre2003/; consulta: agosto 2005. schwebel, rené. 2005. stevia, el edulcorante natural sudamericano con cero calorías. en: http://www.geocities.com/schwebel_ rene/; consulta: junio 2005. taiz, l. y e. zeiger. 1998. plant physiology. second edition. sinaver associates inc. publishers, sunduerland, usa. pp. 228-229. terrance d., m. liebman, c. cambardella y t. richard. 2004. corn growth responses to composted and fresh solid swine manures. crop sci. 44, 177-184. totté, n, l. charon, m. rohmer, f. compernolle, i. baboeuf y j. geuns. 2000. biosynthesis of the diterpenoid steviol, an entkaurene derivative from stevia rebaudiana bertoni, via the methylerythritol phosphate pathway. tetrahedron letters 41, 6407-6410. totté, n., w. van den ende, e. van damme, f. compernolle, i. baboeuf y j. geuns, j. 2003. cloning and heterologous expression of early genes in gibberellin and steviol biosynthesis via the methylerythritol phosphate pathway in stevia rebaudiana bertoni. can. j. bot. 81, 517522. traoré, s., s. mason, a. martin, d. mortensen y j. spotanski. 2003. velvet leaf interference effects on yield and growth of grain sorghum. agron. j. 95, 1602-1607. agronomía colombiana, 1996, volúmen xiii no. 1;pág. 40-42 pruebas para identificar cultivares 1 test for cultivar identification carlos e. romero m. 2 resumen el objetivo del presente trabajo es discutir las pruebas más complejas y más utilizadas para emplear los cultivares de las plantas cultivadas. dichas pruebas se realizaron y sus características se determinaron para escoger la más eficiente. las características más importantes para ejecutar tales pruebas y encontrar las más eficientes son: identificación varietal para determinar si una variedad es pura y evaluación para determinar si las características de una muestra de semilla corresponden a las descritas en su respectiva etiqueta comercial. también, se presenta una discusión sobre si las características, antes mencionadas, están acordes con la legislación presente sobre el particular,y que deben ser acatadas por todos los países del mundo. las pruebas más eficientes son: de cámaras de crecimiento y diferentes pruebas de electroforesis. palabras claves: cultivar, variedad, características, cámaras de crecimiento, electroforesis. 1 resumen de los apuntes de clase del curso " cultivar identification" dictado en seed tecchnology center de nueva zelanda. 2 profesor facultad de agronomía, universidad nacional de colo mbia. santafé de bogotá, d.c. colombia. summary the objective of this research is to discuss the more complex and more utilized test to identify the cultivars of the cultivated plants. the tests were made and their characteristics were determined in order to choose the most efficient tests. the most important characteristics to take into account in order to find the most efficients test are: identification of the variety to show if it is a pure variety and the evaluation of the characteristics stated on the comerciallabel. i include a discussion on the characteristis above mentioned and how important is follow the legislation udes worlwide on this topic. the used most efficient test are the growth chamber and the different electrophoresis system. key words: cultivar, variety, characteristics, growth chamber, electrophoresis. introduccion enel presentetrabajo, se expondrán las clases de pruebas que se pueden utilizar para identificar los cultivares entre sí y las características y tipos de las mismas. para ello, es importante responder las siguientes preguntas: 1. cuál es la razón de hacer una prueba de cultivares. 2. qué características debe tener una prueba de cultivares. 40 3. cuál prueba de cultivares debe ser usada en el futuro. razones para hacer una prueba de variedades las muestras de semillas están sujetas a pruebas de variedades por alguna de las siguientes causas y cada unade ellas puede tener una estrategia diferente. 1. una muestra puede probarse con el fin de determinar la identidad varietal. en algunos casos, cuando el productor de semillas o el mejorador desea confirmar la identidad de un lotede semillas.comúnmente,este proceso se efectúa empleando un númerode pruebas individuales, todas dentro de una secuencia, en la cual se empieza por la más simple y se concluye con la más compleja. como resultado de ellas, las variedades que tienen características de aquéllas que la variedad muestra y que se está probando, las cuales son removidas y no se consideran. este procesocontinúa hastacuando,sólo, permanezca una variedad que es aquélla que tenga las mismas características de la muestra evaluada. en esta forma, la muestra queda plenamente identificada. 2. esta mismaruta puede utilizarsepara demostrar que una nueva variedad es única o diferente de otras variedades ya existentes. así, la nueva variedad debe ser comparada con aquélla estrechamente relacionada con respecto a un número de características. en los estados unidos, el doctor g. mckneen ha desarrollado un procedimiento de prueba de este tipo para las variedades de trigo que se siembran en el noreste de esta país, el cual incluye la prueba del fenol, la pigmentación de las plántulas, las características de encabezamiento de las plantas que se desarollan en las cámaras de crecimento y la electrotoresis de las proteínas de las semillas. un proceso similar ha sido empleado por el doctor c. wrigley para identificarvariedades australianas de trigo. así mismo, desde hace varios años, en el laboratorio federal de semillas de los estados unidos se desarrolló un procedimiento consistente en una serie de ensayos que constituyen 14 pruebas u observaciones que permiten identificar 60 variedades de soya existentes en el mundo. estas observaciones incluyen la evaluación del color del hilum, la prueba de peroxidasas de la cubierta de la semilla en proceso de germinación, la evaluación del crecimiento de las plántulas en las cámaras del mismo, la reacción a herbicidas y la prueba de resistencia a enfermedades. otra razón para las pruebas de variedades es la de determinar si una muestra de semillas está correctamente etiquetada. cuando se quiere demostrar que una etiqueta es correcta, sólo, se requiere corroborar que una muestra presenta las características que están escritas en ella. en este caso, los resultadosde la prueba pueden ser suficientes para saber si una semilla está correctamente rotulada. 3. las muestras de semillas, también, pueden ser probadas para obtener el grado de purezagenéticade un lote.los productores de semillas y fitomejoradores pueden probar sus semillas para asegurarse de que la hibridación ha sido exitosa o que sus productos están libres de contaminación por otras variedades. 4. en adición, las muestras tomadas por las entidades oficiales con el propósito de controlar su calidad, pueden ser probadas para determinar el porcentaje de semilla fuera de tipo. en estos casos la escogencia ciudadosa de una sola prueba puede ser la única que se necesite. características de las pruebas de variedades la prueba ideal de variedades debe reunir los siguientes criterios: 1. los resultados obtenidos en la prueba deben reproducirse no sólo dentro del mismo laboratorio, sino, también, en otros laboratorios. 2. el procedimiento de la prueba no debe ser complicado, en forma tal que, para que se pueda realizar exitosamente, el personal pueda ser entrenado en un mínimo de tiempo. 41 3. la prueba, en su totalidad, debe ser efectuada en un tiempo corto, el cual comprende, tanto en número de días necesarios para completar la prueba, como el número de horas/hombre utilizadas. 4. la prueba debe poderse realizar a un bajo costo. normalmente, las pruebas que reúnen estos cuatro criterios son aquéllas aceptadas como rutinarias por los laboratorios de semillas. como ejemplos de estos tipos de pruebas, se pueden mencionar las del fenol para trigo, la de peroxidasas de cubiertas de semilla de soya y la prueba de fluorescencia de la avena. estas tiene procesos técnicamente simples, requieren un tiempo corto para realizarlas completamente y para ejecutarlas y reproducirlas, son poco costosas. pruebas más complejas de identificación de variedades antiguamente, debido al bajo número de variedades que existían, las pruebas para identificarlas involucraban el exámen de las caracyterísticas morfológicas de las semillas y la realización de pruebas de campo. sin embargo, en muchas ocasiones, el distinguir las variedades por su aspecto morfológico es imposible, porque muchas veces las semillas presentan las mismas características físicas. en cuanto a las pruebas de campo, la desventaja es que éstas toman mucho tiempo para completar las observaciones y, además, se encuentran sujetas a las condiciones ambientales. en adición, para establecer los ensayos, se requerirá de campos de experimentación y de invernaderos. recientemente, en los últimos 10 a 15 años, se ha presentado un gran aumento en el número de variedades que las compañías de semillas producen y venden, lo cual ha conducido ha crear la necesidad de establecer una legislación de germoplasma que sea acatada por todos los países del mundo. esta legislación da a las compañías el incentivo económico para desarrollar por autopolinización sus propias variedades, especialmente de aquellos cultivos cuyas plantas son autógamas. entonces, debido al aumento del número de nuevas variedades que hoy en día son vendidas y que tienen las mismas características en sus semillas, se ha aumentado el interés de desarrollar nuevas técnicas y procedimientos para identificar, especialmente aquellas variedades estrechamente relacionadas. dos procedimientos se han venido perfeccionando y empleando para la identificacián de material vegetal de cultivos, una es la prueba de cámara de crecimiento y la otra los diferentes sistemas de electroforesis. 42 agronomia colombiana. 1990. volumen 7:47-53 efecto de la zona de locallzacion del esqueje en la planta madre, sobre el enraizamiento de gysophila paniculata l,! adriana diaz arteaga2 y martha orozco de amezquita3 resumen. debido a la importancia que ha adquirido el cultivo de flores para exportación en la sabana de bogotá, se realizó el presente trabajo con el fin de establecer el efecto que tiene la localización de los esquejes en la planta madre sobre los procesos de enraizamiento en gypsophila paniculata l. se tomaron como tratamientos: esquejes del tercio superior, del tercio medio y del tercio inferior de la planta y se evaluó bajo un diseño completamente al azar el enraizamiento a los 21, 29, 37 y 45 días a partir de la siembra, registrando la capacidad de acumulación de materia seca en la raíz y evaluando por el método de dunhan modificando la cantidad de raíces que presentaban actividad metabólica. a lo largo de los cuatro muestreos se observó mayor formación de raíces en los esquejes provenientes del tercio inferior, seguidos por los esquejes del tercio medio de la planta que presentaron buena respuesta; los esquejes del tercio superior enraizaron más lentamente. los datos obtenidos por los dos sistemas de medición se correlacionaron estadísticamente. se observó que utilizando esquejes de los estratos medio e inferior es posible disminuir en ocho días el tiempo de enraizamiento que se emplea comercialmeni el presente trabajo se derivó del trabajo de grado presentado por la primera autora para optar el título de bióloga. haceparte del proyecto de investigación "contribución al estudio de factores fisiológicos y patológicos que afectan la producción de clavel y crisantemo en la sabanade bogotá". 2 anteriormente, estudiante de biología. facultad de ciencias.universidad nacional de colombia, bogotá, d.e. 3 profesora asociada. departamento de biología. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. d.e. te para esquejes de g. paniculata y se ¿eñala que una posible causa de asincronia en los procesos de crecimiento y desarrollo en el cultivo puede ser consecuencia de los procesos de selección de esquejes para propagar. effect of cutting position on the stock plant on rooting of gypsophila paniculata l. summery, in order to the importance that the flower cultivation has adquired to the exportation from the sabana of bogotá, this investigation was done to establish the effect that the cutting localization in the mother plant has on the rooting process in the gypsophila paniculata l. as treatments were used: cuttings from the upper third, from the medium third and from the lower third and the rooting was evaluated using a completely random design at 21, 29, 37, and 45 days beginning from the sowing dav, recording dry material accurnulation capacity and evaluating using the modified dunhan method the amount of roots having metabolic activity. the most root formation was seen in the cutting obtained from the lower third, followed by the cuttings from the medium third that showed good response; the cuttings from th upper third took root more slowly. the datas obtained from both methods were correlated statistically. it was observed that using cuttings from the medium and low third it was possible to make eigth days smaller the rooting time than the commercially used for g. paniculata cuttings and it was seen that the processes of selecting cuttings may be a cause of the asynchronous growing and developing process in the cultivation. 47 introduccion el cultivo comercial de flores para exportación se inició en colombia a mediados de la década del 60, como la experiencia exitosa de unos cuantos agricultores que encontraron en la sabana de bogotá, el entorno adecuado para tal labor. una década después, se convirtió en uno de los principales renglones de exportación, y hoyes la segunda fuente de divisas en exportaciones no tradicionales. la calidad y belleza de las flores colombianas, les ha permitido competir a nivel rnun'dial con productos tan tradicionales como los provenientes de holanda y norteamérica. la demanda de flores en los mercados norteamericano y europeo, y la solicitud de nuevas y diferentes formas florales, señalan. que éste es un mercado en constante expan-: sión y con posibilidades de diversificación. gypsophila paniculata -junto con alstroemeria, statice, fresia, gerbera y lirioocupa un lugar importante dentro del grupo de productos florales que están siendo introducidos al mercado internacional y cuya aceptación está siendo cada día mayor. g. paniculta, as una planta subtropical de la familia de las caryophyllaceas, originaria de europa y asia, en donde comúnmente se denominaba "aliento de bebé" o "planta nube". el género consta de más de 75 especies, pero sólo pocas pueden ser cultivadas (potter, 1965). muchas de ellas se siembran como flores de jardín, pero únicamente g_ paniculata ha sido utilizada comercialmente como flor de corte. las plantas prosperan en suelos calcáreos, lo que explica el nombre del género, que hace referencia a la condición peculiar de la especie como amiga o afín del yeso. si bien cada flor individualmente es más bien insignificante, en conjunto parecen como una bella nube blanca (potter, 1965). en europa, asia y norteamérica, la floración natural ocurre al final de la primavera y continúa hasta el otoño; durante esta época, pueden darse dos o tres ciclos de floración (schillo y halevy, 1982). en el cultivo comercial la especie requiere condiciones de alto ph y tierra bien aireada, puesto que su sistema radical es profundo y condensado. la planta desarrolla rosetas de follaje vegetativo, y los tallos florales se incrementan con la acumulación de materiales y cuando se extiende el dfa (rahan interna48 tional limited, 1987). los sistemas de inducción de floración de g. paniculata en el trópico y a nivel comercial comprenden: congelación de plantas bianuales enraizadas, iluminación artificial, unción con ácido giberélico y creación de períodos alternos de "estres" h ídrico. es posible usar cada procedimiento por separado, o también emplear la combinación de unos cuantos. la mecánica del sistema se basa en el estímulo de síntesis de ácido giberélico, en la, eliminación de sus factores retardantes o en la adición artificial del mismo. tales sistemas son comúnmente utilizados, ya que la giberelina ha sido identificada como la causa de la elongación de los tejidos de los internudos y del estímulo de la con-. versación de meristemos de crecimiento en meristemos de floración. se acepta que la luz promueve la síntesis de ácido giberél ico endógeno y que el frío y la deshidratación suspenden los factores inhibidores de la síntesis de ácido giberélico y una vez que son reanudadas las condiciones aptas para el crecimiento: temperatura, agua y nutrición, la planta inicia la síntesis de ácido giberélico y se sobrepone a los factores retardantes (rahan international limited, 1987). el interés de los cultivadores por mejorar y aumentar la calidad de la producción ha resultado en un importante conocimiento empírico, que a nivel comercial satisface los requerimientos para la obtención de material para exportación. aún así, diversos problemas relacionados con la biología y patología de la especie no se han hecho esperar. dificultades que al agregarlas a las características propias de g_ paniculata (especie altamente sensible a las condiciones ambientales y de cultivo), han resultado en diferencias evidentes de crecimiento y producción, que hacen necesario el esclarecimiento de tales hechos a nivel científico. es así como en los últimos años se ha hecho necesaria y urgente una investigación interdisciplinaria, que ahonde en el reconocimiento y manejo de la problemática biológica y cultural de gvpsophite. sin embargo, hasta el momento en el país no se ha comenzado la indagación a este respecto (cosa que igualmente ocurre con muchas otras especies ornamentales comerciales). la profundización en el conocimiento de la biología de las especies' permite, sin lugar a dudas, brindar recomendaciones y técnicas de cultivo que optimizarían la producción y manejo práctico, referidas específicamente a las condiciones económicas, sociales y ecológicas colombianas, una problemática que sobre el tema se ha planteado se basa en la selección de los esquejes para obtener material de propagación; ten-iendo en cuenta que según kussey y weiler (1977) existen diferencias en la capacidad de enraizamiento de los esquejes de g. paniculata que dependen de la edad de las plantas madres y del manejo de los esquejes, adicionalmente, para el presente trabajo se postula y se desea comprobar la incidencia que sobre el proceso de enraizamiento tiene la localización espacial del esqueje en la planta madre. materiales y metodos el presente trabajo se realizó en la finca ucrania, ubicada a 8 km de la población de madrid en el departamento de cundinamarca; las condiciones climáticas del sitio de siembra son muy parecidas a las de la ciudad de bogotá, puesto que se encuentra a una altura de 2.600 msnm. el ensayo se efectuó en invernaderos de tipo comercial, que garantizan condiciones medianamente controlables de temperatura y humedad. en este experimento se evaluó el enraizamiento, teniendo en cuenta la localización del esqueje en la planta madre. los esquejes se clasificaron en superiores, medios e inferiores, estableciendo que los superiores eran aquellos que se encontraban más cerca del ápice de la planta, o en el tercio superior de la misma. se seleccionaron 600 gajos o esquejes por cada piso de crecim iento -1800 en total-, tomándolos directamente de la planta y separándolos del tallo central por la base de la ramificación. se procuró que las estacas tuvieran una longitud entre 6 y 10 cm, alrededor de 10 entrenudos y de 16 a 20 pares de hojas. también los esquejes fueron escogidos teniendo en cuenta que tuvieran un aspecto similar en cuanto a color y vigor y que presentaran una única yema terminal. a continuación, se hizo una cuidadosa limpieza del material, despejándola de hojas en la base del tallo y de ramitas y hojas que mostraran mal aspecto. se prosiguió a la aplicación de un enraizador hormonal, aib, en una concentración de 8000 ppm en un medio de talco, que fue ungido directamente sobre la base de los tallos limpios. las estacas tratadas se sembraron en bancos elevados de enraizamiento, colocando cada individuo en un vaso comolsaa una profundidad de 1 a 2 cm y con una densidad de 389 esquejes por metro cuadrado, la misma empleada para cultivos comerciales. las plantas se distribuyeron en las camas según un diseño experimental completamente al azar con 4 réplicas por cada piso o zona de procedencia, comprendiendo 600 esquejes por piso y 150 plantas por réplica. el medio de propagación elegido fue escoria de carbón, puesto que presenta condiciones adecuadas para el enraizamiento, como son: reducido costo comercial, escaso poder abrasivo, poca densidad, retención de agua escasa, muy buen drenaje, ph neutro o ligeramente básico y porque no sufre procesos de compactación (durán, 1974). previamente, la escoria se esterilizó con vapor de agua a una temperatura de 1800f, por un tiempo aproximado de 2 horas, hasta que se logró que toda la cama tuviera uniformidad térmica. a todo lo largo del ensayo, se tomaron registros de la temperatura del suelo, a las 7 de la mañana y 3 de la tarde, al mismo tiempo, un higrotermógrafo llevaba registros constantes de temperatura y humedad relativa del ambiente. en vista de que comercialmente se ha estimado como tiempo de enraizamiento 45 días, se planearon 4 muestreos, que se iniciaron a los 21 días de siembra y se continuaron cada 8 días. para cada muestra, se escogieron al azar 8 plantas por réplica -32 por piso de tratamiento-, a las que se les hicieron las siguientes mediciones: a. determinación calorimétrica de la densidad de raíces producidas por el esqueje, según el método de dunham modificado, o metodo del verde de meti lo, desarrollado por puertas y rojas en 1988. b. determinación de biomasa, o medición de peso seco de la raíz, como estimativo de la producción de materia orgánica. en cada muestreo se tuvo en cuenta el porcentaje de plantas enraizadas, y el número de las que malograron, así como también se detallaron las características de crecimiento de las plántulas. para los procesos de crecimiento, se deter49 minaron las curvas y se realizaron análisis de regresión. igualmente, se hicieron análisis de regresión para comparar los métodos de medición de raíces, y de esta forma comprobar si existe una alta afinidad entre ellos. .. i para ilustrar el comportamiento de los factores ambientales en el invernadero, se utilizó un análisis de subseries estacionales de tiempo para cada mes, las cuales muestran el valor promedio de la variable para las horas de medición, así como la dispersión de los datos correspondientes a todo el período de registro. resultados y discusion durante los primeros 20 días de desarrollo, los esquejes formaron un callo del cual emergieron las raíces. desde el momento en que empezó a formarse el callo, se apreció que las estacas que provenían del estrato superior de la planta, tenían un crecimiento más lento que aquellas provenientes de las otras dos zonas (media e inferior). y que, consecuentemente, desarrollaban raíces más lentamente. para la prirnera fecha de muestreo (21 días después de la siembra), en cualquiera de los ensayos empleados, los esquejes del piso superior presentaron porcentajes de enraizamiento del orden del 85-900/0; mientras que los provenientes de los otros dos niveles alpelo .eco rqm"'lonlo) canzaron porcentajes de 98 y 1000/0 de esquejes que presentaban raíces visibles. estas diferencias de crecimiento se ilustran en la figura 1, en donde se presenta la acumulación de biomasa radical en el tiempo y se hace evidente que hay diferentes tasas de crecimiento, representadas como distintas capacidades para acumular materia seca. según los valores de peso seco analizados, se puede concluir igualmente que en las estacas de las zonas media e inferior, se realizaron más rápidamente los procesos de emergencia de raíces . en la figura 2 se puede observar el efecto de la zona de localización del esqueje en la producción de raíces, y en los procesos de crecimiento y desarrollo inicial. en ella se evidencia que los esquejes con menor crecimiento radical y vegetativo, correspondieron a material proveniente del tercio superior de la planta, mientras que los procedentes de los estratos medio e inferior mostraron características muy similares entre sí y mayor crecimiento radical y vegetativo. por otro lado, al analizar los valores de absorbencia, se observaron datos muy altos, superiores a la unidad, para los 45 días de enraizamiento. comparando estos valores con las curvas de crecimiento obtenidas para los distintos estratos, se puede concluir que los esquejes seleccionados de los pisos medio e inferior estuvieron sometidos a un tiempo de propagación excesivo. este hecho se ob~54-----------------------------------------------------------' ~~~~~ ...'" ",' _.-.'"",:/,~"':::'.-.-'-' ... ", .,,~.......... ' " //// .",. tercio inferior o basal._.". »> _._.-._._. tercio medio "" ._.-' ",,;._ ...." tercio superior o apical _._._ .,._,.. "'" ......e0.4 0.3 0.2 0.1 ",. o i!i 4529 37 olas de.pués delo siembra. figura 1. acumulación de biomasa en las raíces de cada uno de los estratos ensayados. 50 ·, servó en el campo representado en plántulas bien enraizadas, de las zonas media e inferior, en los muestreos realizados a los 37 y 45 días después de la siembra. ellas, comenzaron a proyectar sus raíces más allá del vaso comolsa y a adentrarlas en la escoria. el resultado fue que en el momento del muestreo final, mucha de su biomasa se perdió, mientras que las raíces de las plántulas de la zona superior eran mucho más fáciles de obtener. tanto el comportamiento anteriormente anotado, como un análisis comparado de las curvas de acumulación de biomasa y de regresión del crecimiento (figuras 1 y 3) para (e) figura 2_ diferencias en la producción de biomasa radical para los 37 días de enraizamiento. (a) estrato superior; (b) estrato medio; (e) estrato inferior. los distintos tipos de esquejes, permitieron conclu ir que a los provenientes de los pisos medio e inferior de la planta madre, se les puede reducir el tiempo de propagación. el número de días en que se puede acortar el proceso, se estimó tomando en cuenta el punto de inflexión de la curva de crecimiento, que biológicamente corresponde al momento en que la tasa de crecim iento disminuyó o se hizo constante, y que correspondió al período comprendido entre los 29 y 37 d ras de enraizamiento. es decir, el tiempo de enraizamiento para estacas originarias de zonas media e inferior de la planta, puede ser reducido en 8 días. 51 f~r~gl 0.15 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -qi o tercio inferior 6 basal tercio medio tercio inferior ó api cal 10 20 4030 !lo ola. d.. puí. di la .llmbra figura 3. curvas de regresión obtenidas para la acumulación de biomasa en las ra ices de cada uno de los estratos ensayados. parece que este momento de la curva correspondió al punto máximo de desarrollo radical alcanzado por las plántulas dentro del medio utilizado -vasos comolsa-, y que el posterior elevamiento que se presentó es en realidad el crecimiento de raíces más allá del comolsa y dentro de la escoria. por tanto, la biomasa sintetizada por la planta en esta segunda etapa de aumento, se perderá en el transplante, y se estará perdiendo, también, energía y reservas de la misma. el tipo de crecimiento establecido por el modelo de regresión es lineal (figura 3) y en el mismo puede apreciarse que los esquejes que enraizaron más rápida y efectivamente fueron los provenientes del estrato inferior. comparando las hneas de regresión, se.tiene que las diferencias resultantes entre las estacas procedentes de las zonas inferior y media no son significativas, es decir que las tasas de crecimiento no son estadísticamente diferentes, pero que sí lo son al compararlas con las de esquejes del piso superior. las curvas de crecimiento muestran los mismos resultados, y vuelven a decir que la tasa de crecimiento de los esquejes superiores es menor que la de los otros dos tipos de estacas. por qué hay un tipo de esquejes que enraiza más rápido que los otros? muy probablemente porque al momento de seleccionarlos tenían distinta actividad t,¡siotógica den52 tro de la planta. por una parte, los esquejes debían tener edad diferente -por su localización-, y por consiguiente tenían distinta actividad metabólica y tal vez desigual capacidad de almacenamiento. las diferencias en actividad metabólica, que se reflejan en tasas de crecimiento no iguales, originan dentro de la planta una distribución no uniforme de los reguladores de crecimiento (hormonas), que en últimas, se sabe están íntimamente ligados a respuestas de desarrollo y diferenciación, procesos que en este caso originaron el enraizamiento. por otra parte, según hartman y kester (1984) se requ ieren concentraciones óptimas de reguladores para inducir el enraizam iento. si existe desbalance hormonal, la respuesta se retarda-o no se dá. esto pudo ser lo que sucedió con los esquejes de la zona superior, que desarrollaron ra íces más lentamente que los otros. con relación al posible efecto de la capacidad de almacenamiento, las estacas de los pisos medio e inferior debieron tener mayores reservas de alimentos. esto por la localización, y por la misma consistencia de sus tejidos, en donde -aparentementehubo mayor cantidad de sólidos y menos agua, que en las estacas superiores que eran más suculentas y delgadas. la formación de raíces fue medida util izando dos variables, peso seco y absorbancia, a fin de establecer la relación existente entre ellas, y de esta forma comprobar si es posible determinar un valor cualquiera de peso seco a partir de una medición colorimétrica. para el caso específico de g. paniculata, se verificó que el método del verde de metilo es un buen estimador del proceso de desarrollo radical. para comprobarlo, se realizaron análisis de regresión entre las dos variables, que demostraron un nivel de correlación significativo, con un comportamiento lineal y un coeficiente de regresión del 71,50/0. paralelamente, se obtuvo la ecuación de regresión entre variables, con la cual se puede calcular un valor de peso seco a partir de otro experimental de absorbancia. la sustitución del método de evaluación de biomasa por otro de estimación de la misma a partir de una determinación colorimétrica conlleva ventajas. la evaluación colorimétrica es más rápida, tanto en el campo como en el laboratorio; es igual de confiable que la determinación de peso seco; no implica tanta manipulación de los individuos como el método de biomasa; y puede incluso significar que los esquejes no deban ser sacrificados en el proceso de determinación. literatura citada 1. durán, d. 1974. memorias curso de floricultura. ministerio de agricultura-ica, regional 1, tibaitatá, mosquera, colombia. 2. hartman, h.t. y d.e. kester, 1984. propagación de plantas. principios y prácticas. editorial continental, s.a. méxico. 3. kusev, w.e. y t.c. weiler. 1977. propagación de gypsophila paniculata por medio de esquejes. reporte investigativo de bradenton, arecgc. 4. potter, c.h. 1965. annuals for cut flowers. publishing co. chicago, iiiinois 60604. 5. puertas, e.j. y n.s. rojas. 1988. evaluación del enraizamiento de esquejes de (dianthus car:yophyllus l. cv. barbara) bajo diferentes concentraciones de auxinas (ala, aib y ana). tesis biólogo. universidad nacional de colombia. bogotá, d.e. 6. rahan international limited. 1987. induction for gypsophila in the tropics. summary of convention in ucrania farm. bogotá, colombia. 7. shillo, r. y a.h. halevv, 1982. interaction of photoperiod and temperature in flowering control of gypsophila paniculata l. sci, hortic. 16: 385-393. 53 agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolución número 000852 issm 0120-99'35 rector: decano: editora: comite editor: ricardo mcsquera mesa dar ío corredor pardo cilia l. fuentes delgado luis armando berrnúdez g. jairo clavijo p. germán arbeláez t. agronomía colombiana es una revista de carácter científico y técnico de aparición semestral, que tiene como objetivo divulgar los resultados de las investigaciones que tanto profesores como estudiantes de la facultad de aqronornia de la universidad nacional de colombia bogotá, realizan a través de los programas propios de cada departamento. sin ernbarqo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y necesariamente no reflejan el criterio de la facultad de aqrono mía, bogotá. facultad de agronomia universidad nacional de colombia. a. a, 14490, bogotá. contenido página control de enfermedades vasculares del clavel en colombia. germán arbeláez-torres. efecto de algunos antioxidantes para conservar la viabilidad en semillas de tabebuia rosea. 10 enrique trujillo, héctor laverde y jairo f. clavijo. 3 una estrategia para enfrentar el problema agroalimentario. 15 jorge torres-ofavo. ¿estamos usando los procedimientos adecuados para comparar promedios entre tratamientos? 19 ricardo martínez·b. estudio del antagonismo de algunas especies de trichoderma sobre fusarium oxysporium y rhizoctonia so/ani. 25 ricardo elías, omar arcos y germán arbeláez. daños causados por fitopatógenos y entereofauna asociada en a/nus acuminatus h.b.k. 31 mary ruth garcia, berta coba de gutiérrez y alfredo acosta g6mez. propagación por estacas en lulo so/anum quitoense lan. 37 fabricio cifuentes y jairo f. clavijo. estudio cario lógico de ouercus humbo/dtii bonpl, 42 cecilia alvarado de coral y berta coba de gutiérrez. número de cromosomas de a/nus acuminata h.b. k. 45 berta coba de gutiérrez y cecilia alvarado de coral. bioestad ística en cultivos perennes. 47 ricardo martínez·b. reconocimiento de granos de polen de algunas plantas melíferas en la sabana de bogotá. 52 dili~ortiz de boada y jorge cogua. muestreo poblacional de onychiurus armatus tullberg (collembola: onychiuridae) en cultivos de clavel y crisantemo bajo invernadero. 64 jorge roatta, diana luz acosta y alfredo acosta. biología del trips frank/iniella occidenta/is (pagande) (thvsanoptera: thripidae) sobre crisantemo chrysanthemum morfo/ium l. bajo condiciones de laboratorio. 71 estrella cárdenas y darío corredor. preferencia de los trips (thvsanoptera: thripidae) hacia trampas de colores en un invernadero de flores de la sabana de bogotá. 78 estrella cárdenas y darío corredor agronomla colombiana, 1993, volumen x. número 2: pág. 114 121 dinamica de crecimiento de dos variedades de frijol (phaseolus vulgaris l.) l. anallsis de crecimiento por periodos fijos. growth dynamics of two bean varieties (phaseolus vulgaris l.). l. growth analysis by fixed periods. gustavo maloonaoo 1, germán corchuelo 2 resumen lafase de crecimiento vegetativode laplantade frijol (p. vulgarís, l.) comprende una serie de etapas sin las cuales no ocurrirla la formacion de frutos y en la cual el aumento de materia seca depende del comportamiento fisiológico y del hábito de crecimiento. el presente estudio evaluó elproceso de crecimiento conjuntamente con estos factores, con el propósito de establecer la diferencia en comportamiento y la relación entre el hábito y los indices de crecimiento en lasvariedades defrijol "ica-cerinza" dehabitode crecimiento determinado e"ica-tundama" de habito de crecimiento indeterminado. las variedades fueron sembradas en parcelas de 40,5 m2 y en hileras a 0,50 x 0,12 m. en un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones, en las cuales se tomaron muestras de tres plantas cada siete dias, a partir de los 15 y hasta los 78 dias después de emergencia. se evaluó el peso total, el peso seco de los tallos, el peso seco de las hojas y el área foliar. a partir de éstos, se calcularon latasa relativa de crecimiento (trc), la tasa de asimilación neta (tan), la relación de área foliar (raf), la relación de peso foliar (rpf) y el área foliar especifica (afe). en las evaluaciones realizadas a los 15, 71 y78 dias, el análisis de crecimiento por el método clásico, sólo, permitió determinar diferencias en materia seca total, de tallos, de hojas y en área foliar. resultadossimilares sehallaronalanalizarlosindices. la trc fue ligeramente más alta en la variedad cerinza que en la variedad tundama, sin embargo, losvalores porevaluaciónnofueron significativamente diferentes entre las dos variedades, a excepción de los obtenidos a los 78 o.o.e.. la tan tuvo un 'ingeniero agrónomo. instituto colombianoagropecuario. a. aéreo 151123, el dorado, santafé de bogotá, d.c. 'profesor. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. a. aéreo 14490, santafé de bogotá, d.c. 114 comportamiento similar a la trc y estas dos variables secorrelacionaron positivaysignificativamente. la raf mostró una tendencia decreciente de tipo lineal en la variedad cerinza, mientras que en la variedad tundama fue de tipo cuadratico, con valores altos en las primeras y últimas evaluaciones. la raf indicó una mayor inversión de materia seca para laformación de tejido asimilatorio en lavariedad tundama, aunque los valores de la relación no difieren estadlsticamente de los encontrados en la variedad cerinza. el afe de las dos variedades presentó valores similares hasta los 64 o.o.e. , sin embargo, el area foliar fue mayor en la variedad de habito indeterminado, indicando que ésta variedad produjo hojas más delgadas. el analisis de crecimientoempleando periodos fijos nopermitió detectar diferencias entre las dos variedades. al parecer cerinza y tundama se comportan fisiológicamente de manera similar durante la fase vegetativa,independlentemente del habito de crecimiento. palabras claves: crecimiento; {ndice de crecimiento; asimt7aci6nneta, área foliar, peso foliar. summary inthe vegetative phase of growth in bean (phaseolus vulgaris l.), the dry rnatter gain depends on the physiological behavior and growth habit of the bean plant. the growth process in relation to growth type were evaluated in the present study. the purpose of the study was to establish growth type and growth index relations in ica-cerinza (growth type 1)and ica -tundama (growth type 11)wlch are both bush bean varieties. the plants were sown in 40.5 m2 plots, in rows spaced 0.5 m. and 0.12 m. between plants ina randomized completely block design with 4 replications; samples of3 plants per plotwere taken 7 days each starting 15 to 78 days after emergence. total dryweight (tow) stem dryweight(sow), leaf dry weight (low) and total leaf area (tla) were determined. relative growth rate (rgr), net assimilation rate (nar), leaf area ratio (lar), leaf weight ratio (lwr), and specific leaf area (sla), weredetermined bythe classical aproach. significant differences in tdw, sdw,ldw, and tla between varieties were detected in the 15 and 78 days evaluations. similar results were obtained for rgr, nar, lar, lwr, and sla. the mean rgr was 0.0455 g. g-1 .day-1 in cerinza and 0.0437 g.g1.day -1 in tundama but these were no statistically differenl. nar and rgr hadsimilartrendsandwere positive and significantly correlated. lar decreced linearly in cerinza, but it was cuadratic in tundama with the highest values in the initial and the last evaluations. the lwr show that tundama variety translocated more dry matter to assimilatory tissue formation. sla was similar for the two varieties, but it was higher in the indeterminate (type 11),showing that tundama had moretinny leaves.growth analysis utilizing fixed time periods did not allow to detect differences betweenvarieties.apparently,thesewere similar in physiological behaviorduring the vegetative phase independently of growth type. introduccion en colombia, más del 90% de la producción de frijol proviene de lazona andina y cerca del 10% se origina envalles interandinos yen laregióncaribe. encuanto a variedades, se estima que las de tipo voluble participan con dos tercios de la producción y las de tipo arbustivo contribuyen con el tercio restante. (ruiz el. al. 1978). la información sobre superficie cultivada y rendimientos prácticamente no hanvariado en los últimos cinco años, periodo en el cual se han mantenido alrededor de 132.000 ha. y 730 kg. por ha. respectivamente. para 1991, el area se incremento en 14,2% respecto al año 1985, sin embargo, los rendimientos solo aumentaron en 7,6%. (luna y jansen, 1990; ministerio de agricultura, 1991). los incrementos en producción de frijol en el pais han sido logrados a partir de laselección de variedades; no obstante elestudio del proceso de crecimiento, durante el cual ocurren eventos, como la formación de raices, tallos y hojas, sin los cuales no ocurrirla la formación de frutos, han recibido poca atención. con base en lo anterior, se planteó la necesidad de evaluar la dinámica de formación de la estructura vegetativa de la planta, considerando que la acumulación de peso seco y su distribución afectan el comportamiento y respuesta agronómica de las variedades de frijol. el crecimiento de una planta consiste tanto de incremento en número (división celular), como de incremento en tamatio (elongación) y, a su vez, el proceso de diferenciación y especialización se considera parte del crecimiento. (gardner, 1985) . elcrecimiento puede ser medido de muchas formas, sin embargo, se hace énfasis en los procesos que afectan la acumulación de peso seco.(hunt, 1978). en frijol, la acumulación de materia seca es consecuencia directa del balance entre la fotoslntesis, la respiración y las pérdidas debidas a senecencia y absición. (white e izquierdo, 1985). el crecimiento del cultivo de frijol puede ser descrito a partir de la recopilación de datos de peso seco y areafoliar y delcálculo de los indices de crecimiento, los cuales permiten inferir acerca de los procesas individuales que ocurren en laplanta. (femández el. al. 1985). entre los indices, la tasa absoluta de crecimiento en frijoles arbustivos puede ser ligeramente inferior a la presentada en frijoles trepadores y varia levemente antes de floración, pero presenta fluctuaciones fuertes luego de ésta. (ascencio y sgambatli, 1975).por el contrario, latasa relativa de crecimiento permanece estable hasta la edad de 41 a 48 dias y, luego, decrece, aunque pueden presentarse elevaciones bruscas durante el periodo de máximo crecimiento de los frutos. (ascencio y fargas, 1973). latasa relativadecrecimiento tiende areducirse con la ontogenia de la planta y con la edad y, por ésto, declina al igual que la relación de área foliar, la cual presenta una tendencia lineal con los valores más bajos hacia elfinal del ciclo delcultivo, cuando no hay producción de nuevas hojas, noobstante, la relacion de area foliar puede aumentar con la reducción de los niveles de luz, lo cual podría indicar cambios en la relación de peso foliar. (fernandez el. al. 1982). elobjetivodel presente trabajo fue evaluar el proceso de formación de la estructura vegetativa de la planta y generar y analizar los indices de crecimiento en relación con el habito de crecimiento en variedades arbustivas de frijol. materiales y metodos el presente estudio se realizó en condiciones de campo durante el último trimestre de 1992, en la granja "marengo" de la universidad nacional de colombia, localizada en el municipio de mosquera, cundinamarca, a una altura de 2640 m.s.n.m., con 115 una temperatura media de 14° c. y una precipitación pluvial promedia de 660 mm. se utilizó semilla de las variedades de frijol arbustivo ica cerinza, de habito de crecimiento determinado e ica tundama, de habito de crecimiento indeterminado, las cuales fueron sembradas en parcelas de 40,5 m2 ensurcos distanciados a 0,50 m. ya 0,12 m. entre plantas, lo cual equivale a una densidad de 166.000 plantas por ha. antes de la siembra se tomo una muestra de suelo que fue analizada siguiendo lastécnicas de determinación propuestas por lora(1978). el suelo presentó textura franco limosa, moderada acidéz (ph 5,2), alto contenido de b (0,62 ppm), fe (293 ppm), cu (2,0 ppm) , mn (26,8 ppm) y moderado contenido de p (100 ppm), k (1,22 meq.ll 00 g.), mg (4,81 meq.l 100 g.) y zn (40,9 ppm). el terreno fue preparado mediante dos pases de rastra y un pase de rotavator, se surcó y sembró en forma manual, aplicando al mismo tiempo una fertilización equivalente a 50 kg. de n, 50 kg. de p205 y50 kg de ~o por ha. enforma de bandas y utilizando como fuente el fertilizante compuesto triple quince. se empleó el diseno experimental de bloques completos alazar con cuatro repeticiones ysubmuestreo. se tomaron muestras de tres plantas por unidad experimental, de las cuales las variedades correspondieron a los tratamientos y cada planta muestreada, a las submuestras. se realizaron evaluaciones cada siete dias a partir de los 15 y hasta los 78 dias después de emergencia, para lo cual se tomaron plantas representativas en cada unidad experimental, que se mantenlan en condicionesde competencia completa, cortando a nivel del suelo. en cada uno de los muestreos, las plantas se disectaron en tallos, ramas y láminas foliares y, sólo, se consideraron los órganos adheridos a la planta y, con ellos, se determinaron mediante secado en una estufa de circulación forzada de aire a600 c., el peso seco total, el peso seco de los tallos yel peso seco de la lamina foliar en gramos y el area foliar total por planta en cm2, empleando un integrador deareafoliar licor 3100. mediante el empleo del método clásico, basado en las fórmulas para los valores promedios propuestas porhunt(1978), sivakurnaryshaw(1978)y radford (1967) y, a partir de los datos de peso seco y área foliar se calcularon el indice de área foliar (iaf), la tasa relativa de crecimiento (trc), latasa de asimi116 lación neta (tan), la relación de area foliar (raf), la relación de peso foliar (rpf) y el área foliar especifica (afe). resultados y discusion. acwnulación de materia seca. la producción de materia seca total y de las fracciones correspondientes a tallos y hojas presentó una tendencia creciente através deltiempoy, en general, alcanzó valores similares para las dos variedades, aunque, en tundama, fueron más bajos que en cerinza, como se ilustra en la figura 1. en las evaluaciones realizadas a los 15 y 78 dlas después de emergencia (d.d.e.), el análisis de varianza indicó diferencias significativas en el peso seco total y el peso seco de los tallos, mientras que, en la evaluación alas 15 d.d.e., el peso seco de las hojas, solo, presentó diferencia entre variedades. el análisis de regresión del peso seco total (pst) y el peso seco de los tallos (pst) en función del tiempo mostró que estas variables siguieron una tendencia detipo cuadrático, en tanto que, para el peso seco de las hojas (psh), fue de tipo lineal. los modelos encontrados para cada variedad fueron: cerinza: pst = 3,56 0,29 i + 0,006 l' r'=0,98 psi = 506,40 37,7 1+0,85 l' r'=0,98 psh = 0,57 + 0,048 i r'=0,99 tundama: pst = 2,08 0,19 1+ 0,005 l' r'=0,99 psi = 592,70 45,7 1+ 1,006 l' r'=0,99 psh = -0,60 + 0,051 i r'=0,99 posiblemente, las diferencias en materia seca en la etapa inicial se originen en la cantidad de reservas disponibles en la semilla para su germinación y el crecimiento inicial de la plántula. la evaluación del peso de 100 semillas, efectuada previamente a la siembra, permitió determinar un peso de 50 g. en la variedad cerinza y 40,6 g. en la variedad tundama. en soya, se reporta correlación positiva altamente significativa entre eltamaño de semilla yel potencial de rendimiento (fehr y probst, 1971). no obstante, aunque cultivares de soya con mayor tamaño de semila tienden a presentar mayor rendimiento, se i cerinza i pst20 i / / le / / psh / / 10 / pst / / '",5 ,/ ....-..... <il ---_. .._...'o .. :-:-: :-:7°.7.. , .... e 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 o l.. tundama pst20 / <9 / / / le / / ./ psh / 10 ./ ./ pst _.-..... ,~ :.::-..' .... 15 22 29 50 7857 64 7136 43 o io s después de emergencio figura 1. peso seco total (pst), peso seco de las hojas (psh) y peso seco de los tallos (pst) de p. vulgaris l. bajo condiciones de campo. marengo. 1992 b requiere evaluar la etapa de crecimiento en relación con el area fotosintética de los cotiledones y las hojas primarias. (burris et. al. 1973). materia seca en la producción de tallos, 38 %del peso total, comparado con 36 % en tundama, en la última evaluación. la diferencia puede ser debida a la acumulación transitoria de fotoasimilados en los tallos que son destinados a las vainas en formación, aunque tambien, puede ser un atributo de la varidad. en cuanto a materia seca en tejidos foliares y caulinares, lavariedad cerinza invirtió mayor cantidad de 117 lasimilitud en lacantidad de materia seca destinada a la formación de tejido foliar en las dos variedades parece mostrar que la diferencia, en términos de producción total, seria ocasionada por lavariación en el peso de los tallos. el grado de correlación de la materia seca total,tanto con la asignada a la fracción foliar (r=0,99), como con lacorrespondiente alafracción caulinar(r=o,98), fue positivo y estadlsticamente significativo. en términos de la relación fuente demanda, podrla decirse que los tallos y las hojas presentaron tamanos similares en las dos variedades. area foliar e índice de area foliar (iaf). en las evaluaciones iniciales, el área foliar total fue mayor en la variedad cerinza en las evaluaciones iniciales y, luego, presentó valores crecientes, pero similares, para las dos variedades hasta las evaluaciones realizadas a los 57 y 64 d.d.e. y, a partir de esta edad,la variedad tundama presentó valores de área foliar más altos. (cuadro 1). a partir del análisis de regresión del área foliar total y del indice de área foliar en función del tiempo, se pudo establecer que estas variables siguieron una tendencia de tipo cuadrático en las dos variedades. los modelos hallados fueron: cerinza: aft = 3,12 + 0,079 t + 0,00022 t' r'=0,98 iaf = 0,84 0,062 t + 0,00014 t' r'=o,98 tundama: aft = 2,80 + 0,091 t + 0,00030 t' r'=0,99 iaf = 0,98 0,076 t + 0,00016 t' r'=o,99 el análisis de varianza indicó que las diferencias observadas en área foliar, sólo, fueron estadlsticamente significativas en las evaluaciones realizadasalos15, 71 y78d.d.e. el iafpresentóla misma tendencia y variación a través del tiempo, aunque, sólo, fue significativamente diferente en las evaluaciones realizadas a los 15 y 78 dlas. de otra parte, latasa de expansión foliar, aunque fué ligeramente mayor en la variedad tundama (0,063 cm. cm-2 • dla-1) no fue significativamente diferente de la encontrada en la variedad cerinza, (0,058 cm2. cm". dla-1). esto significa que el ritmo de aumento del área foliar en las dos variedades fue el mismo. 118 ladiferencia inicial corresponde a la diferencia en el área foliar de las hojas primarias y puede ser debida a laforma en que la planta emplea las sustancias de reserva presentes en la semilla, las cuales se asignan al crecimiento y expansión de dichas hojas. la diferencia que se presenta en las últimas evaluaciones puede estar relacionada con el hábito de crecimiento; el mayor numero de nudos, de ramas y de hojas en lavariedad tundama puede ser el resultado de una mayor eficiencia en el empleo de la materia seca destinada a la formación de tejido asimilatorio, puesto que no se presentaron diferencias en el peso seco del área foliar entre las dos variedades. tasa relativa de crecimiento (trc). latr c promedia determinada a partir delanálisis de regresión del logaritmo natural del peso seco total en función del tiempo, fue mayor en lavariedad cerinza (0,0455 g. s'.dia-1) y significativamente diferente de la trc para la variedad tundama (0,0437 g. g-1 . dia-1). sin embargo, las trc para el peso seco de tallos y hojas fueron similares en las dos variedades, es decir, que la actividad de estos órganos como demandas fue de igual magnitud. losvalores de latrc en las diferentes evaluaciones fueron, tambien, similares, presentandose valores bajos al principio (15 a 29 d.d.e.), valores mayores en los periodos intermedios (30-57 d.d.e.) y nuevamente, valores bajos en las últimas evaluaciones (cuadro 2). cuadro 1. valor promedio para el area foliar total (aft) cm2 y el indice de area foliar (iaf) de p_ vulgaris lev.cerinza yc.v, tundama. variedad cerinza edad (días) aft iaf tundama aft iaf 15 77,99 0,129 63,15 0,105 22 118,09 0,196 111,19 0,186 29 172,52 2,287 166,73 0,277 36 309,87 0,516 336,82 0,561 43 449,77 0,749 468,99 0,781 50 706,81 1,178 712,12 1,186 57 1153,45 1,922 1202,47 2,004 64 1727,47 2,879 1897,89 3,163 71 1876,76 3,127 2362,32 3,937 78 2924,69 4,874 3183,73 5,306 cada valor proviene de 12 observaciones. en la evaluación correspondiente al lapso entre 71 y 78 d.d.e., a partir del análisis de varianza, sólo, se determinaron diferencias significativas en la trc de las dos variedades. al parecer, durante la fase vegetativa, las dos variedades presentan el mismo _ritmo de acumulación de peso seco. es necesario anotar que los valores encontrados presentaron gran variabilidad, tanto entre plantas (submuestras), como eníre promedios, lo cual condujo, también, a obtener coeficientes de variación altos. aunque la trc permite comparar la velocidad de crecimiento de las dos variedades, ésta no indica el origen o posible causa del comportamiento observado y, entonces, se hace necesario analizar latrc en terminos de sus componentes: la tasa de asimilación neta y la relación de área foliar (hunt, 1978). tasa de asimilación neta (tan). esta tasa constituye una medida de la actividad fotosintética neta de la planta. en este caso, la tan presentó una tendencia similar a la descrita para la trc, con valores bajos en las primeras y últimas evaluaciones y los valores más altos hacia la mitad de la fase vegetativa, 30 a 50 d.d.e. (cuadro 2). de acuerdo con el análisis de varianza, sólo, se presentó diferencia significativa entre las dos variedades en la evaluación correspondiente a los 78 d.d.e. de manera similar a lo encontrado en la trc, se presento alta variabilidad en los datos, lo cual, al cuadro 2. valor promedio para la tasa de asimilacion neta (tan) g.cm·'. dia'., y la tasa relativa de crecimiento (trc) g. g" dia: de p. vulgaris l. c.v. cerinza y c.v. tundama. variedad periodo (días) cerinza tundama tan trc tan trc 15 22 4,064 e-4 23 29 2.401 e-4 30 36 7,243 e-4 37 46 6.987 e-4 44 50 4,831 e-4 51 57 5,256 e-4 58 64 3,388 e-4 65 71 1,939 e-4 72 78 5,069 e-4 promedio 4,595 e-4 0,02659 5,509 e-4 0,01666 4,190 e-4 0,07284 6,460 e-4 0,06562 5,424 e-4 0,04796 4,099 e-4 0,05641 5,072 e-4 0,04008 3,597 e-4 0,02363 1,930 e-4 0,06003 2,246 e-4 0,0455 4,280 e-4 0,03226 0,03101 0,06142 0,05514 0,04412 0,05974 0,04808 0,02784 0,03363 0,0437 los valores por periodo provienen del promedio de 12 observaciones. universidad nacional de colombi" inltltulo de lenol4la n.turales : ), 1'-"'1";1"""a_ emplear el analisis de regresión, riópermitió establecer un modelo para el comportamiento observado. de otra parte, el análisis de correlación permitió establecer un alto grado de dependencia entre la trc y la tan (r=o,96 en cerinza y r=o,69 en tundama),locualpermi1einferir que las diferencias encontradas en trc y en acumulación de materia seca, particularmente en el último periodo de evaluación, se originan en diferencias en tan. relación de área foliar (raf). la proporción de área foliar por cada unidad de peso seco total presentó valores altos en las primeras evaluaciones, luego, disminuyo durante el lapso comprendido entre 50 y 70 dias y tendió a aumentar en las últimas evaluaciones. la disminución observada fue más acentuada en la variedad cerinza, la cual presentó promedios de raf inferiores a los de la variedad tundama y su tendencia a aumentar en las evaluaciones finales fue muy leve. los valores promedio de la raf se ajustaron a una tendencia lineal decreciente en la variedad cerinza, mientras que, en la variedad tundama, la tendencia fue de tipo cuadrático como se ilustra en la figura 2. de acuerdo con este comportamiento, en la variedad de hábito determinado, la trc dependeria más de la raf, es decir, de la limitación para producir nuevas hojas, mientras que, en la variedad de habito de crecimiento indeterminado, seria más afectada por la actividad del tejido asimilatorio. relación de peso foliar (rpf). en las evaluaciones iniciales, la rpf presentó un comportamiento decreciente, con valores similares para las dos variedades. a partir de los 43 y hasta los 78 dias, los valores fueron mayores en la variedad tundama y difieren significativamente de los presentados por la variedad cerinza (figura 2). de acuerdo con el análisis de regresión, aunque, para las dos variedades, la tendencia fue lineal, la disminucion en la rpf es más drástica en la variedad de habito de crecimiento determinado y podria ser considerada como la causa de la tendencia observada en la raf para dicha variedad. area foliar especifica (afe). durante el lapso comprendido entre los 15 y 64 119 300 200 i c' n e u 100 w 300 200 ir 100 cerinza ..'<, afe 1,0 r pf o,!i i c' 15 64 787122 29 36 43 50 57 tundama ir .;' afe .,/' . +-, <, <, <, .......... ''.._ -------1,0.... " ................... ..« raf.-'"':¡:"-" ... .........._,,_ ".._ ±_.._:':.._...._..¡ + + rpf -0,5 15 36 50 71 7857 6422 ·29 43 dias después de emergencia figura 2. relación de área foliar (raf), relación de peso foliar especifica (afe) de p. vulgarls l. basjo condiciones de campo. marengo, 19928. 120 o.o.e., la relación entre el área foliar y el peso seco del área foliar presento valores similares en las dos variedades y, a partir de esta edad, la variedad tundama alcanzo valores de afe más altos y significativamente diferentes a los presentados por la variedad cerinza. este comportamiento se ilustra en la figura 2. ( página anterior) el aumento en el área foliar especifica en la variedad de habito de crecimiento determinado puede ser ocasionado por la reducción en el peso de las hojas debido a la lraslocaci6n de fotoasimilados y remoción de elementos constituyentes del tejido foliar hacia estructuras reproductivas en formación. en la variedad de habito de crecimiento indeterminado, se presentan, al mismo tiempo, lafase vegetativa y la fase reproductiva, es decir, que puede ocurrir traslocación de fotoasimilados hacia las vainas al tiempo con laformación de nuevas hojas, sin embargo, éstas serian más delgadas, pues no se presenta aumento en el peso seco del area foliar. conclusiones el análisis de crecimiento empleando periodos de muestreo regulares indicó que las variedades icacerinza e ica tundama presentan un comportamiento fisiológico similar durante la fase vegetativa, pues lasdiferencias enacumulación demateria seca y en los valores de los indices, sólo, fueron significativamente diferentes en las últimas evaluaciones. aunque la tendencia y los valores de los índices, fueron similares, en la variedad cerinza, la rpf parece determinar la expresión de la trc al afectar la relación de área foliar, mientras que, en lavariedad tundama el afe (grosor de la hoja) determinó la expresión de la trc. literatura citada 1.ascencio j. y j.e. fargasanálisis de crecimiento del frijol (p. vulgaris l. var turrialba 4) cultivado en solución nutritiva. turrialba. 23 (4): 420-428. 1973. 2.ascencio j. y l. sgambalti. análisis de crecimiento en tres cultivares de caraotas venezolanas en condiciones de campo. agronomla tropical. xxv (2): 125147.1975. 3.burris, j; o.t. edjeanda.h. wahab. effectof seed size on seedling perfonnance in soybeans: 11seedling growth and photosinthesis and field perfonnance. crop science. 13: 137-144. 1973. 4.fehr w.r. and a.h. probst. effect of seed source on soybean strain performance for two succesive generations crop science. 11: 865-867.1971. 5.femandes n.; ma. oliva; j.g. de freitas; e.melges; y n. macedo. analise de crescimento e conversao de energia solarem feijoeiro (p. vulgaris l.) submetido a tres niveis de densidade do !luxo radiante. ceres. 29: (166) 586.006. 1982. 6.femández f.; m. lópez; a.v. schoonhoven. frijol: investigación y producción. ciat -pnud 417 p.1985. 7. gardner f.p; r.b.pearce and r.l. mitchel. physiology of crop plants. lowa state universily press. ames, lowa. 187-209. 1985. 8.hunt, r. plant growlh analysis. edward amold london. 67 p. 1978. 9.lora s.r. el análisis de suelo y su interpretación. en: suelos y su fertilidad. (comp.) instituto colombiano agropecuario. p. 237-267. 1978. 10. luna ca.; w. jansen. el comercio internacional y la producción de frijol en colombia. coyuntura agropecuaria. 7 (1): 107-137. 1990. 11. ministerio de agricultura. informe estadistico del sector agropecuario. colombia. n. 9, 1991. julio 1992. 12.radford p.j. growlh analysis formulae, their use and abuse crop science 7: 171-174. 1967. 13.ruiz, n.; p.p. andersen; j.h. sanders y m.a.lnfante .. factores que limitan la productividad del frijol en colombia. (boletin s-065b-2). cali, ciat.44 p. 1978. 14.sivakumar m.v.r. and r.h. shaw. methods of growlh analysis in field grown soya beans (glicine max (l) merrill). annals of botany. 42: 213-322.1978. 15.white j.w. y j.lzquierdo. frijol: fisiologia del potencial de rendimiento y tolerancia al estres. fao; red de cooperación técnica en producción de cultivos alimenticios. santiago de chile, p.19-49. 1985. 121 determinacion de fuentes de resistencia a la roya amarilla de la cebada (puccinia striiformis f. sp. hordeil en colombia 1. introduccion la producción nacional de cebada fue gravemente afectada a partir del segundo semestre de 1975 por la explosión epidémica de nuevas formas patogénicas de la roya amarilla, que en el término de un año se extendió a todas las áreas de producción del cultivo. la incidencia de la enfermedad fue tan drástica sobre la producción, que las pérdidas estimadas para ese semestre estuvieron entre el 70 y 80%, por un valor superior a' los 160 millones de pesos y un descenso en la producción de 60.000 toneladas aproximadámente; registrándose rendimientos de 600 kg/ha., con cebadas de 35 puntos, prácticamente sin valor comercial. , el hecho igualmente importante de comprobarse susceptibilidad en todas las variedades comerciales y en los materiales experimentales de los programas de mejoramiento .del ica y aqrofomento, además de la carencia absoluta de informacón sobre las formas de control de la enfermedad, generó una situación de emergencia en el sector productor que conllevó a la creación de un comité de * profesor asociado en dedicación exclusiva de la facultad de agronomía de la universidad nacional, bogotá. por: luis e. castiblanco g.; i.a., m.s.** trabajo interinstitucional conformado por el ica, agrofomento, la universidad nacional y otras instituciones. dicho comité convocado por el gobierno nacional se responsabilizó de iniciar en forma inmediata las evaluaciones e investigaciones sobre las diferentes alternativas de control de la enfermedad, considerando soluciones a corto, mediano y largo plazo. el control genético representa la forma más segura y económica en la solución del problema con' el uso' de variedades resistentes, sin ernbarqo, el panorama de susceptibilidad general observado en las cebadas del pa ís, no permitió disponer en forma inmediata de material promisorio que pudiera ser aprovechado en la obtención de variedades resistentes en el corto plazo. la evaluación de bancos de germoplasma que presenten amplia variabilidad genética, es un método de mejoramiento común, pero valioso en la identificación de recursos genéticos de resistencia a enfermedades para ser usados en programas de hibidración, o también, como genotipos particulares con adecuada capacidad de producción, adaptación y comportamiento agronómico general, para ser usados como variedades mejoradas directamente. generalmente este tipo de evaluación es la etapa necesaria y preliminar en la iniciación de un programa de mejoramiento. 11 agronomía colombiana el presente trabajo cuyo objeto es la determinación de fuentes de resistencia a la roya amarilla de la cebada, se realizó durante los semestres 1975b, 1976a, 1976b y 1978a, en el centro agropecuario marengo de la u. n., y es el punto de partida del proyecto de investigación docente "mejoramiento genetlco de la cebada" que adelanta el autor con propósitos de aplicación. académico-docentes y para el beneficio práctico de los productos del cultivo. revision de. literatura cuando por la continua evolución de los organismos se producen espontáneamente por acción de la mutación y recombinación genética nuevas formas, variantes, o razas fisiológicas de patógenos e. insectos, cada vez más virulentos, que hacen susceptibles las variedades comerciales predominantes y limitan severamente el rendimiento de los cultivos; la alternativa más adecuada para estabilizar y superar los descensos de la producción, es la creación de nuevos genotipos mejorados con la resistencia genética incorporada. bhatnagar (1977) y lópez (1980) expresan que el progreso y éxito que se obtenga en un programa de fitomejoramiento depen-de del grado de variabilidad genética existente y de la heredabilidad que presentes los caracteres deseables que se han de incorporar y que esto se asegura mediante la colección de poblaciones y no de individuos. greech y reitz (1971). brauer (1973) y lópez (1980) definen el germoplasma de un cultivo como el conjunto de plantas, reunidas o no, que sirve de base para el mejoramiento de un cultivo, o investigaciones relacionadas. también se considera como germoplasma el material básico de la herencia considerado en conjunto, o la suma de la constitución genética de un organismo. a su vez, los bancos de germoplasma son centros don12 de se guardan semillas viables de cualquier especie vegetal y su caracterización más importante es la de uaa reserva de genes para satisfacer las necesidades de los fitomejoradores e implica la documentación de los componentes y la continuidad de este material. según harlan (1966). los bancos de germoplasma constituyen el único recurso genético, excepto la mutación, disponible para el fitornejorador en la lucha contra nuevas enfermedades, plagas y problemas. estos bancos de germoplasma son valiosos sólo si se utilizan. las funciones de los bancos de germoplasma consisten en coleccionar, clasificar, evaluar, conservar, utilizar, distribuir y procesar la información obtenida. de las anteriores, la evaluación es la actividad más importante, ya que descubre el potencial genético de las colecciones y el valor para el mejoramiento (lópez, 1980). de acuerdo a finlay y wilkinson (1963), el estudio de una colección internacional, suministra no sólo la informaciónfundamental sino también una base útil para la selección del material básico de estudio, o de progenitores para programas de mejoramiento. la colección de germoplasma de cebada esta siendo evaluada por todos los científicos y organizaciones interesadas en fomentar la producción y la calidad de este cultivo (moseman y craddock, 1976). en la colección mundial de cebada del departamento de agricultura de los estados unidos. existen muchas fuentes de resistencia a enfermedades y otras valiosas características que podrán ser usadas para el mejoramiento del cultivo (poehlman, 1976): igualmente harlan (1966) sostiene que las introducciones se deben caracterizar por atributos que puedan ser útiles, tales como resistencia a enfermedades, contenidos de proteínas, etc., y que las colecciones se deben usar para trasferir genes útiles a las plantas de cultivos comerciales. sierra y arango (1956) evaluaron germoplasmas de cebada en colombia con el propósito de hallar fuentes de resistencia a enfermedades predominantes del cultivo. así mismo, el programa de mejoramiento de cebada de los convenios ica-procebada, ica-departamento de investigaciones de bavaria, han realizado evaluaciones frecuentes de germoplasmas procedentes de la colección mundial y de introducciones de méjico, holanda y otros países, en su necesidad de incorporar genes deseables para solucionar problemas de susceptibilidad a enfermedades, precocidad, susceptibilidad al volcamiento, adaptabilidad, tamaño de planta, hábito de crecimiento, color y tipo de espiga, rendimiento y calidad industrial. 2. materiales y metodos se usó el siguiente material en el orden cronológico de evaluación: 2.1. semestre 1975b. se evaluó el bloque de cruzamientos del programa de cereales menores del ica tibaitatá; de la reserva de semilla del semestre 1971b y compuesto por 135 introducciones de la colección mundial y 263 progen itores nacionales obten idos. por el programa. se adicionó a este material un grupo de 130 líneas mejicanas de grano desnudo y alta proteína, procedentes del semestre 1975a por selección y 9 parcelas de las variedades funza, 124, surbatá, tibaná, boyacá, brandon trophy, mochacá, tibitó, mary y mona. fuentes de resistencia a la roya 2.2. semestre 1976a. se probaron 51 líneas procedentes de holanda y reportadas como resistentes a las predominantes en ese pa ís; 190 líneas del vivero de enfermedades de holanda y 42 líneas del material evaluado en el semestre anterior y registradas como resistentes. 2.3. semestre 19768. se probaron nuevamente 54 líneas determinadas como resistentes en los dos semestres anteriores 1975b y 1976a, a excepción de la variedad nativa chamorra procedente de un campo comercial de sogamoso. 2.4. semestre 1978a. se evaluaron 200 nuevas introducciones de la colección mundial, procedentes del semestre 1977b por selección realizada por el programa de cereales dellca, tibaitatá, incluidos los testigos. la siembra se realizó a mano por el sistema de surco por variedad, de 2 m. de longitud, distanciados a 30 cm., con dos replicaciones. en el manejo del materialse aplicaron las técnicas experimentales de campo para trabajos de fitomejoramiento específicos en cebada. se designó como variable principal del estudio a la reacción que presentó el material al agente causal de la roya amarilla, medida por la ausencia o presencia y el tipo de pústula presente en la planta, empleando la escala convencional: inmune (1). resistente (r). moderadamente resistente (mr). moderadamente susceptible (ms) y susceptible (s). para la calificación de severidad se usaron valores de porcentaje (% ) que indican la proporción de área foliar afectada. se realizaron tres observaciones o lecturas de la reacción a la enfermedad que correspondieron a los es13 agronomía colómbiana tados de crecimiento de plántula, hoja bandera y estado pastoso del grano. la incidencia de la enfermedad en la espiga se tomó en valores de porcentaje (%). en base a la proporción de número de granos afectados en relación con el número total de granos por espiga, de una muestra al azar de 5 espigas por surco y replicación. \ se observaron complementariamente las variables altura de planta, no. de días al espigamiento y reacción a otras enfermedades, como apreciación general del comportamiento agronómico. solamente se incluirá la genealogía y procedencia de las líneas o variedades que fueron determinadas como resistentes en el presente trabajo. 3_ resultados y discusion 3.1. semestre 1975b. se determinaron 22 variedades resistentes del total de 521 evaluadas en este semestre. la altura de planta varió en este grupo entre 60 y 94 centímetros. la precocidad medida en días al espigamiento fluctuó entre 80 y más de 110 días (tipo invernal). 15 de estas 22 variedades resistentes hasta la época de espigamiento se utilizaron como progenitores en cruzamientos realizados en este mismo semestre con las variedades comerciales 124, surbatá, mochacá y la promisoria pa6. a excepción de la variedad boyacá, el resto de las variedades comerciales sembradas en parcelas, confirmaron susceptibilidad, aunque en diferentes grados de severidad. se determinaron adicionalmente 10 variedades con reacción mr al patógeno. 14 todas las 22 variedades determinadas como fuentes de resistencia corresponden a introducciones de la colección mundial; una gran proporción de ellas procede de abisinia y etiopía, regiones reportadas por vavilov como uno de los centro de origen de la especie. 3.2. semestre 1976a. de las 241 variedades provenientes de holanda, se determinaron 29 como resistentes ( 6 del grupo enviado por el dr. stubbs y 23 del vivero de enfermedades). 5 de éstas variedades resistentes del grupo stubbs se utilizaron como progenitores en cruzamientos con la variedad mochacá en este semestre. se determinaron además 48 variedades con reacción mr. las 29 fuentes de resistencia mostraron gran variabilidad en la altura de planta siendo ligeramente más bajas en porte que el promedio de los testigos comerciales. en general, todo el material fue de carácter tard ío (61 %) y de crecimiento invernal (35%). solamente 8 variedades mostraron ser semiprecoces. estas nuevas fuentes de resistencia parecen provenir de orígenes geográficos más diversos de acuerdo a su genealog ía. del grupo de las 42 variedades que ya habían sido evaluadas en el semestre anterior, las 22 determinadas como resistentes mantuvieron la misma reacción, las 10 incluídas con reacción mr a excepción de dos, también manifestaron la misma reacción y los 10 progenitores nacionales inclu ídos comotolerantespromisorios presentaron reacciones dentro del rango ms s. 3.3. semestre 1976b. de este grupo de 54 variedades, 53 de ellas fueron probadas anteriormente durante los semestres de 19758 y 1976a. las que venían determinadas por su reacción a resistencia, continuaron conservándola; las demás que fueron evaluadas como mr, o mr-ms, tendieron con pocas variaciones a mantener esa reacción. 3.4. semestre 1978a. en este nuevo grupo de material evaluado por primera vez, se determinaron 46 variedades resistentes de un total de 200. la altura en estas 46 variedades presentó un rango entre 65 y 120 cms., siendo su promedio notablemente superior al promedio de los testigos comerciales. la precocidad mostró amplia variabilidad entre este grupo de variedades resistentes, 15 se comportaron dentro del rango de muy precoces a precoces, 12 fueron semiprococes y 19 fueron registradas en el rango semitard ías-tard ías-demasiado tard ías (tipo invernal l. 4. conclusiones. 4.1. de un total de 970 variedades y líneas diferentes, algunas de ellas evaluadas en más de un semestre consecutivo, se defuentes de resistencia a la roya terminaron 98 de ellas como fuentes de resistencia genética a la roya amarilla de la cebada. adicionalmente se determinaron alrededor de 72 variedades con reacción de mediana resistencia (mri. /4.2. se utilizaron 20 de estas fuentes de resistencia como progenitores en cruzamientos híbridos con 5 variedades comerciales en los semestres 19758 y 1976a, como base de un programa de mejoramiento actualmente vigente. 4.3. la mayoría de las fuentes de resistencia corresponden a introducciones de la colección mundial provenientes de diversos orígenes geográficos, observándose una tendiente frecuencia en las provenientes de abisina y etiopía. 4.4. el comportamiento de estas fuentes de resistencia en relación a su porte en altura de planta y a su precocidad no fue muy satisfactorio. una alta "proporción mostró altura superior al promedio de las variedades comerciales testigo con tendencia al volcamiento. por otra parte, predominó en ellas el carácter semitardío y tardío. 4.5. el comportamiento de estas fuentes de resistencia a la roya amarilla frente a la incidencia de otras enfermedades fue aceptable. variedades de cebada resistentes a la roya amarilla pucciniastriiformis f. sp. hordei, evaluadas en los semestres 19758, 1976a, 19768 y 1978a, én el centro agropecuario marengo de la u. n. no. semestre de altura días al introducción nombre de la variedad evaluación planta espigamiento el 1237 758-76a-768 94 90-106 el 1243 abyssinian 78 108 el 2376 92 87-108 15 agronomía colombiana no. semestrede altura días al intraducción nombre de la variedad evaluación planta espigamento. el 3208·1 85 95-103 el 3208-2 90 95-113 el3208-4 80 104-110 el3906-1 77 110-113 el 3906-2 80 8290 el3908-3 75b muy tardía el 3908-1 75b-76a-76b 85 8790 el3906-1 78 90-108 el 5821 " 76b 76 110-116 el 9588 90 80-109 él 9622 90 8690 el9722 60 9092 el-11713 85 90 el-11814 abyssinian 1126 75 80 el 11816 abyssinian 1139 75 8090 el 11846 e.b.6010 muy tardía el 11848 alemaya black (abyssinian) el 13255 el 13257 68 90-118 sobre 003 stubbs-3 1976a-1976b 80 88 015 stubbs-15 75 84 016 stubbs-16 75 86 " 023 stubbs-23 60 88 " 026 stubbs-26 95 85 " 041 stubbs-41 78 89 1154-52/08685 vivero holanda-52 47 118 1155-53/08725 -53 50 95 1579-55/ -55 40 115.. 1613-56/10804 -66 70 95 1282-73/ -73 invernal 1262-75/ jerusalemá barber lisses 60 96 1421-77/09789 vivero holanda-77 80 119 1520-79 mannholts invernal 2045·88 demberdallo 67 95 501-95 perú 55 115 856-96 gonzali invernal 1036-99 el 07532 1048-100 poragis 16 fuentes de resistencia a la roya no. introducción nombre de la variedad semestre de evaluación altura planta días al espigamento. 1104·102 poragis 1125·103/08411 1176-106 1175-107/08806 1232-108/09177 1431-116/09866 1824-125 1700-155/11454 256-206 1670-229 el 1238 el 1612 el 3948 el 5765 el 5766 el 5767 el 5816 el 5820 el 5828 el7197 el 7207 el 7209 el 7213 el 7316 el 7894 el 9257 el 9589 el 9584 el 9599 el 9661 el 9751 el 9783 el 9785 el 9790 el9815 el 9841 el 9972 el 11133 el 088044 stupicky sestirady abyssinian 27 mo.b. 1299 abyssinian gray abyssinian kober abyssinian 9-a abyssinian 20 abyssinian 22 abyssinian 27 white deficiens 75 68 1978a 80 75 70 70 70 65 64 77 90 90 85 65 90 97 90 85 85 90 65 90 102 100 75 100 90 85 102 103 vaneamiento total invernal 110 95 invernal semi precoz muy tardía semi tardía semi precoz muy precoz precoz tardía· semi precoz tardía precoz semi precoz precoz tardía semi precoz precoz semi tardía semi precoz semi tardía 17 agronomía colombiana no. semestre de altura días al introducción nombre de la variedad evaluación planta espigamento. ci11141 104 tardía ci 11714 pi 273914 96 semi precoz ci 11734 pi 277392 100 precoz ci 12862 120 tardía ci 12871 119 ci 12912 106 semi tardía ci12924 102 tardía ci 13366 100 semi precoz ci13400 pi 320200 117 semi tardía ci 13742 pi 331216 104 tardía ci 13759 pi 331228 95 precoz ci 13765 pi 331232 82 ci 14047 92 ci 14086 98 ci14114 97 ci9587 105 lnvernal ci9593 109 ci 14024 75 muy tardía 6. resumen se realizaron 4 ensayos de campo en el centro agropecuario marengo de la universidad nacional, situado en el municipio de mosquera, cundinamarca, durante los sernastres 1975b, 1976a, 1976b y 1978a, para determinar fuentes de resistencia genética a nuevas formas patogénicas de la roya amarilla de la cebada paccinia striiformis f. sp. hordei reportadas por la severidad de su ataque sobre algunos cultivos comerciales en la cosecha del semestre 1975a, para ser usadas como progenitores resistentes en un programa de mejoramiento por hibridación. se probaron un total de 970 líneas obtenidas del programa de cereales menores del ica tibaitatá, procedentes de la reserva del bloque de cruzamientos, de introducciones de holanda y de la colección mundial. 18 de la evaluación de este material a libre inoculación de campo, se determinaron finalmente 98 líneas que maniestaron repetidamente reacción de la resistencia a las nuevas razas del patógeno. adicional se registraron observaciones sobre el comportamiento agronómico de lashneas en relación con los carácteres altura de planta, precocidad y reacción a otras enfermedades de importancia económica. veintidos de estas líneas se usaron como progenitores donantes de la resistencia en cruzamientos con las variedades comerciales "124", surbatá, mochacá, tibaná y pa6, constituyendo el proyecto de investigación docente: "mejoramiento genet1co de la cebada". la totalidad de las 98 líneas resistentes fueron introducciones registradas en la colección mundial originarias de abyssinia y etiopía y del material procedente de holanfuentes de resistencia a la roya da. las variedades comerciales y los materia-e bibillografia les desarrollados por el ica como progenito-· res nacionales, manifestaron reacción de susbhatnagar, v.k.; bhatnagar, s.m.; ceptibles y medianamente susceptibles ·(msj. sharma, r .. c. genetic variability and correlation coefficients in b-rowed huskless barley. indian journal agricultural science (india) va7 no. 7, p. 355-358. 1977.summary a studv was conducted to determine genetic resistance sources to new pathogenic forms of barley rust puccinia striiformis f. sp, hordei. this material will be used as parents in initial steps of a plant breeding programo for this purpose, 4 experiments were planted at the centro agropecuario marengo of the universidad nacional de colombia, 10cated in the munic(pio de mosquera, departamento de cundinamarca, in 1975b, 1976a, 1976b, and 1978a semesters. the 970 barley lines used in this research were a material obtained frbm the cereal program of icatibaitatá and proceeding from barley crossing block, holland and world collection introductions. aii the lines were tested under free conditions of inoculation in land during the 4 ex. periments. finallv, it was selected 98 lines with strong resistance to the new pathogenic races of barley rusto moreover, additional information was obtained in relation to agronom ical behavior, such as plant size, precocitv and resistance to other diseases. twenty two of this resistant lines were used as parents in crosses with commercial varieties surbata, 124, mochaca, tibana and pa6. the 98 resistant selected lines belong to the barley world collection (almost all of them originary from abyssinia and ethiopia) and from the holland germplasm. the commercial varieties and native experimental material showed tendency to the barley rust from moderate susceptibilitv (ms).to susceptibility (s) reaction. brauer, o. fitogenética aplicada. méjico, editorial l.irnusa, 1973.518 p. castiblanco, l.e. ensayos de control genético. en: contribución al estudio de la roya amarilla de la cebada (puccinia striiformis f. sp. hordei) en colombia. bogotá, universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, p. 62-70. 1976. creech, j. l.; reitz, l.p. plant germ now and tomorrow. advances in agronomy (estados unidos) v. 23, p. 4-23. 1971. finlay, k.m.;wilkinson, g.n. the analvsis of adaptation in a plant breeding programo australian journal of agricultural research (australia) v, 14, p. 742-7'54. 1963. harlan, j. k. plant introductio and biosvstematics. en: frev , j. plant breeding. estados unidos, the lowa state universltv press, 1966. p. 55-83. lopez, l.e. bancos de germoplasma. bogotá, colombia, lc.a.-tibaitatá, 1980. 12. p. (mimeografiado). banco de germoplasma del lc.a. contribución del instituto colombiano agropecuario (lc.a.) alseminario sobre recursos biológicos nuevos para el desarrollo, convocado por la asociación colombiana para el avance de la ciencia. bogotá, 1980. 1 j p. (mimeografiádo). 19 agronomía colombiana moseman, j.g.; gradock, j.c. genetic basis for collectinq, evalueting and naintaining barley germplasm. en: barley breeding. estados unidos, 1976. p. 51-57. 20 sierra, j.a.; arf\ngo, r. fuentes de re~ sistencia a enfermedades de la cebada. agricultura tropical (colombia) v. 12, p. 335-337.1956, agronomía colombiana. 1988. volumen v: 8-16 metodología para evaluar progenies fs a partir de selecciones individuales f4 de fríjol voluble en el sistema de relevo con maíz alberto roman v.' y ricardo martinez b.2 .resumen. en el centro regional de investiga,ción, ica "la selva", situado en el municipio de rionegro, antioquia, colombia, se sembraron ocho ensayos entre 1986 y 1987, con el fin de determinar una nueva metodología para evaluar progenies f5, de fríjol voluble (phaseolus vulgaris l.) en el sistema de relevo con maíz (zea mays l.). se encontró que el sistema de parcelas pequeñas (0,84 m2) sirve para evaluar y tamizar grandes cantidades de material en lo que respecta al rendimiento, el peso de 100 semillas, días a madurez fisiológica y días a floración, util izando cuatro replicaciones. se obtiene así un ahorro del 77 ,760/0 del área sembrada, en comparación con la siembra en parcelas de seis sitios y tres replicaciones, disminuyendo de esta manera los costos de la investigación. (phaseolus vulgaris l.) f5 lines from individuals selections of voluble bean intercropped with maize summery. a series of eigth experiments were carried out at "la selva" ica's experiment station, located at rionegro, antioquía, colombia at 2.100 m.s.n.m. between 1986 and 1987. the objetive was to determine a new methodology for the evaluation of f5 bean (phaseolus vulgaris l.) lines in relay intercropped planted with maize (zea , anteriormente estudiante de posgrado en genética y mejoramiento. universidad nacidnal de colombia, bogotá. actualmente, apartado aéreo '00 rionegro, antioquia, colombia. 2 profesor asociado, facultad de agronom(a, universidad nacional de cc1ombia, bogotá, colombia. a.a. 14490, bogotá. 8 msys l.) it was found, for advanced lines, that one hill-plots (0.84 m-l) were not useful for detecting significant differences, but for f5 materials it was found that 4 replicates allowed to detect differences. the aboye result for f5 lines will permit to save 77 .8q'0 of the area normally used in such works, le. by employing 6 hill plots and 3 replicates. introduccion el incremento en los costos de investigación y la necesidad de probar muchos tratamientos hacen que los mejoradores y administradores estén buscando constantemente formas para perfeccionar la eficiencia de un programa de investigación. una de estas formas es a través del conocimiento más preciso de la muestra óptima o el tamaño de parcela necesario para llevar a cabo las metas deseadas. el sistema de siembra más util izado en los municipios con mayor producción de fríjol (phaseolus vulgaris l.) tipo cargamanto (el carmen de viboral, rionegro, san vicente y marinilla), situados en el oriente cercano del departamento, es el sistema de relevo con maíz. este sistema consiste en util izar la caña de maíz como tutor del fríjol sembrado cuando aquel ha alcanzado la madurez fisiológica. el maíz se siembra en cuadro a distancias de 0,90 a 1,20 metros. en la base de cada sitio de maíz, se siembra el fríjol. cuando el fríjol ha subido unos 50 centímetros, la caña del ma íz se dobla formando una especie de espaldera donde el fríjol se termina de enredar (el sistema de relevo donde primero se siembra el maíz ya los 8 o 9 meses se siembra el fríjol, demora entre 12 y 14 meses). las labores de cultivo son manuales desde la preparación del terreno con azadón, hasta . la cosecha vaina por vaina, por lo cual, los costos de producción son muy altos. dentro del proceso de mejoramiento del fríjol voluble en el centro regional de investigación, ica "la selva", los viveros que más área ocupan son las pruebas de proqenies procedentes de selecciones individuales f4' en estas pruebas la disponibilidad de semilla es poca (únicamente la aportada por una planta individual). el hecho de que parte de la semilla ocupe un surco de entre 6 a 10 sitios (dependiendo del área disponible) hace que estos viveros ocupen entre 6 y 8 m2 por selección individual. las selecciones individuales sembradas por año varían entre 500 y 1.500. este gran volumen de proqenies, los altos costos de manejo y la limitación de terrenos disponibles en la estación experimental, ha obligado a que estos viveros se siembren sin replicaciones. este hecho implica que no se puede hacer análisis de varianza, y por lo tanto, la eliminación de algunas líneas por rendimiento puede estar, y de hecho está, influenciada por la posición que le correspondió dentro del lote. es posible que una líneas hayan quedado en sectores inundables y no hayan podido manifestar su potencial. la eliminación de una progenie f5 implica la pérdida de cinco años de trabajo (costos y progresos de investigación) debido a que en la zona sólo se siembra fríjol una vez en el año. cada hectárea de investigación en fríjol voluble en el sistema de relevo con ma íz, tiene un costo de $300.000 por año (costos del año 1987). actualmente se siembran en promedio 1,5 hectáreas de viveros f5' se pretende por lo tanto, reducir el área sembrada y con ellos los costos de producción y obtener una mejor evaluación de los progenies f5' entonces se trata de encontrar cuántas replicaciones serían necesarias para que el análisis de varianza muestre diferencias entre los materiales sembrando parcelas de un sitio (0,84 m2). en esta forma se reemplazaría el sistema de surcos sin replicaciones por el de sitios con replicaciones. se estaría más seguro en la elección o elirninación de un material y se util izaría menos área y por lo tanto los costos serían menores. hasta el momento (1987) no se han encontrado estudios en fríjol donde se use el sistema de un sitio como parcela en ensayos para tamizar grandes cantidades de líneas en ensayos de progenies. la literatura encontrada ha sido sobre estudios con avena, cebada, trigo, sorgo y soya. bonnett y bever (1947), trabajaron con trigo y avena desde 1941 en ii!inois. frey (1965) trabajó en lowa utilizando avena. jellum, brown y seif (1963), trabajaron en ensayos preliminares de rendimiento de avena con la metodología de sitios y la metodolag ía de surcos, durante dos años y dos localidades en illinois. ross y miller (1955) iniciaron pruebas con avena y cebada desde 1952 en kansas (usa) utilizando tres sistemas de siembra, parcelas compactas, surcos y sitios. jensen y robson (1969), en 1948 iniciaron pruebas con cereales en el sistema de sitios, con el fin de utilizar menor cantidad de semilla y reducir el área de siembra. torrie (1962) trabajó con soya entre 1954 y 1957, con el propósito de comparar el comportamiento relativo de variedades de soya cuando se sembraron en surcos y cuando se sembraron en sitios. en general los autores anteriores concluyeron que el método de siembra en sitios tiene las siguientes ventajas para pruebas de generaciones tempranas: (1) se puede utilizar replicaciones en generaciones tempranas cuando el suministro de semilla es limitado. (2) un gran número de tratamientos pueden ser evaluados. (3) el requerimiento de terreno es poco. (4) el tiempo empleado en siembra y cosecha es menor. le clerg, leonard y andrew (1962), dicen que una disminución en el tamaño de las parcelas con un aumento en el número de replicaciones es una buena práctica para controlar la heterogeneidad del suelo. kempthorne (1967), concluyó que una forma de disminuir las varianzas entre las medias de tratamientos es disminuyendo el tamaño de parcela y aumentando el número de replicaciones. davis, amézquita y muñoz (1981), encontraron que no hay efecto de bordes entre surcos adyacentes pero sí en las cabeceras. suescún y arias (1982) determinaron que la forma de presentar el tutor de ma íz 9 para el relevo no tiene efecto sobre los rendimientos del fríjol. materiales y metodos localización. los ensayos realizados para este estudio se efectuaron en el centro regional de investigación, c.r.i. "la selva", propiedad del instituto colombiano agropecuario, ica, ubicado en el municipio de rionegro, antioquia. el centro se halla en una zona de bosque húmedo montano bajo (bh-mb) a 2.120 m.s.n.m.; con una temperatura media anual de 170c, una humedad relativa de 780/0 y precipitación media anual de 1.850 mm. las coordenadas son 6' 11 n, 75'23 w. suelos. el suelo es alto en materia orgánica (24,70/0) y bajo en fósforo (5.2 ppm bray 11); su ph es 5,0, y tiene las siguientes cantidades de al, ca, mg y k: 1,05; 4,48; 0,78 y 0,62 meq/l00 g. estos suelos están clasificados como tvpic dystrandept. ensayos realizados. en agosto de 1986 se sembraron cuatro ensayos, así: 1. nueve líneas avanzadas más tres testigos comerciales, bajo un diseño de bloques completos al azar y cuatro replicaciones. el tamaño de parcela fue de un surco con seis sitios (5,07 m2). 2. las mismas nueve líneas anteriores y los tres testigos pero sembrando un solo sitio por material, bajo un diseño de bloques completos al azar y 12 replicacones. el tamaño de parcela fue un sitio (0.84 m2). 3. veintisiete progenies f5 procedentes de selección individual f4 y tres testigos comerciales, bajo un diseño de bloques completos al azar y tres replicaciones. el tamaño de parcela fue de un surco con seis sitios (5,07 m2). 4. las mismas 27 progenies y los tres testigos pero sembrando unsólo sitio por material, bajo un diseño de bloques completos al azar y 12 replicaciones. el tamaño de la parcela fue un sitio (0,84 m2). en abril de 1987 se sembraron también cuatro ensayos con las mismas caracter ísticas de los llevados a cabo en 1986, pero reemplazando las 27 progenies por otras que fueran f5 y que vinieran también de selección individual f4. 10 variables a medir. la elección o eliminación de una progenie se hace por rendimiento,. sin embargo también se tomaron los datos sobre días a floración, días a madurez fisiológica, hábito de crecimiento y peso de 100 semillas. manejo agronómico. el manejo del lote se realizó según las prácticas culturales comunes en el oriente antioqueño. así, se ara y rastrilla el terreno, luego se trazan los surcos a una distancia de 0,92 m, perpendiculares entre s í, de esta forma el terreno queda cuadrado. en los vértices de cada cuadro se sembraron cinco semillas de maíz ica va02 para ralear y dejar tres tallos por sitio. antes de sembrar el maíz, se fertilizó con 200 kg/ ha 'del abono compuesto 10-30-10. a los 30 días después de la siembra, se aplicaron 100 kg/ha de úrea (460/0 de n). a los 45 días después de la siembra se hizo el aporque manualmente. antes de la siembra del fríjol se aplicó el herbicida gl ifosato en una dosis de 6 l/ha de producto comercial, para facilitar el abonamiento y siembra. la fertilización para el fríjol se hizo con 200 kg/ha del abono compuesto 10-30-10, más 2 ton/ha del abono orgánico llamado gallinaza. para el control fitosanitario se aplicó clorothalonil cada 15 días, en la dosis de 2,5 cc/l y cuando la población de insectos aumentó, entonces se aplicó diazinon en la dosis de 2 cm3/1. t:1 fríjol se mantuvo limpio por medio de desyerbas manuales con azadón. las guías que el fríjol emitía durante su crecimiento se enredaron manualmente sobre su m isma parcela para evitar la mezcla entre las diferentes parcelas. análisis estadístico. se utilizó el proc anov a del sistema de computación para anál isis de datos sas (statical analysis system) para realizar los siguientes análisis de varianza: para los ensayos sembrados en el sistema tradicional de surcos, se realizó el análisis de varianza para cada ensayo y la prueba de rango múltiple de duncan para las variables rendimiento, días a floración, días a maduración y peso de 100 semillas. para los dos ensayos sobre líneas avanzadas sembrados en el sistema de surcos en 1986 y 1987, también se realizó el análisis de varianza combinado. para los ensayos sembrados en el sistema nuevo propuesto de sitios, se real izaron dos tipos de análisis: teniendo orno población las 12 replicaciones, se tomaron aleatoriamente 50 muestras que incluyeron dos replicaciones y se realizaron los respectivos 50 análisis de varianza y así sucesivamente se siguieron tomando 50 muestras para hacer los anál isis de varianza, con 3,4,5,6,7,8,9 y 10 replicaciones, respectivamente, en cada ensayo yen cada semestre. se hicieron análisis de varianza para muestras fijas a través del terreno para rendimiento, en cada uno de los cuatro ensayos donde la parcela era un sitio, tomando 3, 4, 5, 6, 7 y 8 replicaciones, respectivamente, y de acuerdo a la siguiente distribución por el lote para que la primera replicación utilizada en una muestra, no fuera util izada en la siguiente: para 3 repl icaciones, muestra 1: repl icaciones muestra 2: replicaciones muestra 3: replicaciones muestra 4: replicaciones muestra 5: replicaciones 1 2 3 4 2 3 3 4 5 6 muestra 6: muestra 7: muestra 8: muestra 9: 5 6 4 5 6 7 7 8 8 9 9 10 repl icaciones repl icaciones repl icaciones replicaciones 7 8 9 10 11 10 11 12muestra 10: repl icaciones resultados y discusion ensayos de líneas avanzadas sembrado en 1986 en surcos con cuatro replicaciones. hubo diferencias altamente significativas entre las 12 líneas sembradas para las variables, días a floración, días a madurez fisiológica, peso de 100 semillas y rendimiento de grano. ensayo de líneas avanzadas sembrado en 1987 en surcos con cuatro replicaciones. hubo diferencias altamente significativas entre las 12 líneas sembradas para las variables, días a floración, días a madurez fisiológica y peso de 100 semillas, pero no hubo diferencias entre el rendimiento de estas líneas. el hecho de no presentarse diferencias entre las líneas para rendimiento no es sorprendente porque son líneas de muy buen comportamiento en años anteriores y cuando las condiciones ambientales son favorables el desempeño es muy similar. análisis combinado de los ensayos de líneas avanzadas sembrados en 1986 y 1987. el anál isis combinado para los dos ensayos con líneas avanzadas con cuatro replicaciones, sembrados en 1986 y 1987, mostró los siguientes resultados (cuadro 1). dtes a floracion. hubo diferencia altamente significativa entre las líneas para los dos semestres. sin embargo, la interacción semestre x líneas, fue altamente significativa. este resultado nos está indicando que los días a floración cada semestre dependen del genotipo. así, la variedad frijolica ls-3.3 y la línea las 139 fueron estables en los dos semestres, mientras que las diez líneas restantes no tuvieron un comportamento definido, presentándose así la interacción. es necesario entonces estudiar el comportamiento de las líneas futuras en los dos semestres antes de hacer una recomendación respecto a la variable días a floración. dfas a madurez fisiológica. en promedio no hubo diferencia entre los dos semestres, y las líneas alcanzaron la madurez fisiológica en tiempos muy similares, 147 y 146 días para 1986 y 1987, respectivamente. hubo interación altamente significativa para semestre x líneas. la variedad frijolica ls-3.3 tuvo un comportamiento estable, también las iíneas las 74 y las 181. las otras nueve líneas no tuvieron un patrón definido entre los dos semestres. esas líneas llegan a la madurez fisológica dependiendo del semestre. este resultado es muy importante tenerlo en cuenta porque hay líneas que siendo precoces en un semestre, serán tardías en el otro y viceversa. peso de 100 semillas. no hubo influencia del semestre, ni tampoco hubo interacción semestre x líneas. este resultado nos indica que el peso de 100 semillas para cada línea es una característica muy estable. rendimiento. hubo diferencias entre años para esta variable al nivel del 50/0 de significancia. en promedio las líneas rindieron más en 1987 que en 1986. además hubo interacción significativa semestre x líneas. este resultado nos muestra que hay líneas como frijolica ls-3.3, las 112 e ica-viboral que 11 cuadro 1. anál isis de varianza combinado para días a floración, días a madurez fisiológica, peso de 100 semillas y rendimiento de grano, de los ensayos con líneas avanzadas sembrados en surcos en 1986 y 1987. v1 v2 v3 v4 fuente de variación g.l. c.m. g~l. c.m. g.l. c.m. g.l. c.m. semestre 1 3360,67** 1 36,26ns 1 o,32ns 3 2579761,69* replicación (semestre) 6 11,44 6 73,16 6 38,22 6 331490,50 líneas avanzadas 11 143,49*" 11 402,37*" 11 2083,07* * 11 613705,45** semestre x líneas avanzadas 11 74,96*" 11 100,62** 11 7,57ns 11 342003,36" error 66 10,46 66 24,62 66 7,41 66 138473,35 total 95 95 95 95 c.v. (010) 4,27 3,39 4,84 16,26 y1: días a floración y2: días a madurez fisiológica y3: peso de 100 semillas y4: rendimiento de grano g,l,: grados de libertad c.m,: cuadrado medio n.s.: no significativo significativo con p = 0,05 significativo con p 0,01 rind ieron más en 1986 y otras como las 74 y las 231 que rindieron más en 1987. mientras que las 139 fue estable en los dos semestres. por lo tanto, es necesario determinar las líneas con comportamiento estable, de lo contrario será necesario informar el comportamiento de cada línea en una época de siembra específica. análisis de siembra en sitios líneas avanzadas. estudio en 50 muestras tomadas aleatoriamente en 1986 v 1987, de acuerdo a los resultados obtenidos, dos replicaciones con parcela de un sitio son suficientes para obtener resultados confiables para encontrar diferencias altamente significativas entre las líneas para la variable peso de 100 semillas. para la variable días a floración se requiere de tres replicaciones con parcela de un sitio para encontrar diferencias significativas entre las líneas. con cuatro replicaciones utilizando parcelas de un sitio se obtienen diferencias altamente significativas entre las líneas para las variables días a floración y días a madurez fisiológica. cinco replicaciones con parcelas de un sitio fueron suficientes para encontrar dife12 rencias significativas para rendimiento entre las líneas en 1986, pero no en 1987. es importante recordar que en 1987 no hubo diferencia entre los rendimientos de las líneas avanzadas. con seis replicaciones y parcelas de un sitio se encuentran diferencias altamente significativas entre el rendimiento de las líneas en 1986, pero no en 1987. con siete replicaciones con parcelas de un sitio se encuentran diferencias significativas entre los rendimientos de las líneas en 1987. estudios con muestras planeadas en sitios (1986 v 1987)_ en 1986 únicamente se requirieron cuatro repl icaciones con parcelas de un sitio para encontrar diferencias significativas entre el rendimiento de las líneas, mientras que en 1987 fue necesario tomar seis replicaciones para obtener igual resultado. de los resultados anteriores es importante resaltar que la variable más difícil de manejar es el rendimiento, pero ello no es sorprendente porque el grupo de líneas util izado es rnuv homogéneo y de alto rendimiento por lo cual es necesario tener hasta siete repl icaciones con parcelas de un sitio (5,92 m2) para encontrar los mismos resultados encontrados en la siembra en surcos con parcelas de seis sitios y cuatro replicaciones, ósea parcelas de 20.31 m2. sin embargo los coeficientes de variación para sitios son muy altos, por lo que los resultados no serían muy confiables a pesar de que ahorra el 70,850/0 de área sembrada. las líneas con mayores rendimientos en el sistema de surcos también están entre las mejores cuando se siembran en parcelas de un sitio. ensayo de progenies f5 sembrado en surcos, en 1986 hubo diferencias altamente significativas entre las 30 progenies sembradas para las variables, días a madurez fisiológica, peso de 100 semillas y rendimiento de grano, y en 1987 para las variables, días de floración, días a madurez fisiológica, peso de 100 semillas y rendimiento de grano. anáíisis de la siembra en sitios (progenies f5) estudio con 50 muestras tomadas aleatoriamente en 1986 y 1987. de acuerdo a los resultados obtenidos, dos replicaciones con parcela de un sitio se encuentran diferencias altamente significativas entre los progenies f5 para días a madurez fisiológica y peso de 100 semillas tanto en 1986 como en 1987. con esas tres repl icaciones también se encontró diferencias entre las progenies f5 para rendimiento. cuatro replicaciones con parcelas de un sitio fueron suficientes para encontrar diferencias altamente significativas entre las progenies f5 para la variable rendimiento tanto en 1986 como en 1987. las progenies f5 obtuvieron la floración en un tiempo muy similar en 1986 como en 1987, por lo cual se requieren ci nco repl icaciones con parcelas de un sitio para encon-· trar diferencias con p = 0,1. estudio con muestras planeadas (1986 y 1987)_ tanto en 1986 como en 1987 únicamente se requirieron tres replicaciones para encontrar diferencias significativas con p = 0,05 para rendimiento entre las progenies f5 y con cuatro repl icaciones se encuentran diferencias altamente significativas para todas las muestras planeadas. de los resultados anteriores es importante resaltar que debido a mayor variabilidad entre las progenies f5 que entre las líneas avanzadas, se requieren cuatro repl icaciones con parcelas de un sitio (3,39 m2) para obtener los mismos resultados encontrados cuando se util izó la parcela de seis sitios y tres replicaciones (15,24 m2). se ahorra así el 77,76 por ciento del área sembrada con estos ensayos de progenies f5 y por lo tanto se disminuyen los costos. análisis global para coeficientes de variación_ para las líneas avanzadas sembradas en parcelas de un sitio, los coeficientes de variación fueron mayores que para la siembra en surcos, lo cual está de acuerdo con los resultados encontrados para avena, trigo, cebada y soya, citados en la revisión de literatura. pero a medida que se van aumentando las replicaciones para el sistema de sitios, el coeficiente de variación mínimo va aumentando y el máximo disminuyendo, buscando un punto central tanto en las muestras tomadas aleatoriamente como en las muestras planeadas. para rendimiento, la discrepancia entre el coeficiente de variación en surcos y el coeficiente de variación en sitios es muy marcada. este resultado nos lleva a concluir que para las líneas avanzadas que son muy similares en su comportamiento se debe util izar el sistema de surcos con parcelas grandes para evaluarlas (cuadro 2). el comportamiento del coeficiente de variación para las progenies f5 sembradas en surcos y en sitios siguió una tendencia similar a la encontrada para las líneas avanzadas, pero con una diferencia muy importante, que la discrepancia entre los coeficientes de variación en surcos y en sitios, no es tan marcada como para las líneas avanzadas. teniendo en cuenta que los ensayos de progenies f5 se siembran con el objeto de tamizar grandes cantidades de material heterogéneo, un coeficiente de variación de 35 por ciento es muy aceptable (cuadro 3). teniendo en cuenta las condiciones bajo las cuales se realizó el anterior estudio, se pudo concluir y recomendar: las líneas avanzadas florecieron más temprano en el primer semestre de 1987 que en el segundo semestre de 1986. hubo interacción semestre x líneas para la variable días a floración, lo cual está indicando que los días a floración de cada semestre dependen del genotipo, aunque hubo dos líneas con igual comportamiento en los dos semestres. se deben estudiar las líneas en los dos sernes13 > ..!. ",.o co e o ~ ~ u') .!!! '".o ,§ ,-g 'ü ..o~ e :2 ~ ce ~ .,,"0 ,~ ~ "o e ce '" >(j) ce .o ." ce ce ~ (j) ~ .s 14 c: -e u '" '"> c/) q) q) "'o "'o q) c: q) u ., o u o c/) ., '" oe ~ ., :l t;c/) iii ., "'o o it:« ., :i':i .~ '"> c.e m lom ,......n.. m 0000 (o• r-, ~m ....n lo, en. mcio '" .c. ~ n lo ....nn v· (o. 00.r vlo n'm' 000 v.o. v .... 00 0.0. nm n(o v.v. v .... m m.n. ~n mo ....0. ~n mn (o. oo. ~oo c?c? 00 en. en. cocon 0(0 o.v. .... co mmoeo m.co. en .... n lo (o (o lo co' o' c?"fv(o 0. en. ....m n .... oo. lo. mm"f"f mco m. oo. n .... n nlo lo. en. lov"f"f00 m.m. ....0 ~ n c: -o ·ü '"o ;¡:: ca~-~ o '"u'c;, -o "o.¡;; ;¡: n ~ :;¡ -o eo e '"~-~ o ~ '" q) -o ~ q) o, o c: e en qj -o oe q) :§ -o e qj a: mv....°o' ..... "?"?en ....~en '0' nm coco~.n m' "f"f mo m. n(o ~n (o.... cooo ~ ~~ '" '"a. q) ;3 ~ e ti qj ~ ~ g c: qj qj :;¡ a: e (5 -o e o u ~ e qj e .~ 8 '"qjro~ '"-o '"e 8 ~ ~ ~ § id ·ü :;¡ '"e u oa. lo ~ '" qj~ '" qja.'c;; o c: .~ 8 .~ tn e '" >8 o g¡ .~ ro .~~ c: ~ :3 e "'o.~ lo ~ ~ ~~~s ~ c: c: .~ q) ~ ~ qj >o ';¡; ü ~ :;¡'" ~ -_~ ca >.. qj c: o 'ü '".s a. ~ ~ ~-o en q) :;¡ ~ qj e o 'ü '".~ a. ~ cuadro 3. coeficientes de variación para las variables días a floración, días a madurez fisiológica, peso de 100 semillas y rendimiento de grano en los dos ensayos con progenies f5 sembrados en surcos en 1986 y 1987. también se presentan los coeficientes de variación m ínimo y máximo para los análisis de varianza con muestras tomadas aleatoriamente y con muestras planeadas para rendimiento en las siembras en sitios con progenies f5 en 1986 y 1987 hasta el número de replicaciones donde se encontró significancia en todas las muestras. coeficientes de variación variable año sistema sistema de sitios de surcos 2 rep. 3 rep, 4 rep. 5 rep. 86 5,96 1,984,83 2,385,26 2)04,72 2)54,49 días a floración 87 6)1 5,82-20,77 7,31-17,43 7,37-15,50 7,55-14,61 86 4,33 2,615,09 3,064,50 días a madurez fisiológica 87 3,66 3,667,30 86 5,21 7,07-11,96 7,80-11,52 pesode 100 semillas 87 7,38 7,67-11,95 86 24,60 17,29-34,62 20,21-37,45 19,56-33,29 rendimiento de grano 87 28,88 26)6-43,12 28,21-39,49 29,00-38,56 rendimiento con muestras 86 20,38-37,45 21,00-31,99 planeadas 87 28) 6-37,62 29,88-36,65 a coeficientes de variación mínimo y máximo para 50 muestras tomadas aleatoriamente con dos replicaciones luego con tres replicaciones y así sucesivamente, hasta 50 muestras aleatorias con cinco replicaciones. tres del año, antes de hacer alguna recomendación. las líneas avanzadas alcanzaron la madurez fisiológica en tiempo similar para los dos semestres. hubo interacción semestre x líneas para la variable madurez fisiológica, entonces hubo líneas que fueron precoces en un semestre pero tard ías en el otro y viceversa. el peso de 100 semillas fue una caracter ística muy estable para los dos semestres. las líneas avanzadas rindieron más en el primer semestre de 1987 que en el segundo de 1986. hubo interacción semestres x líneas para la variable rendimiento de grano, lo que nos obliga a estudiar el comportamiento de las iíneas en los dos semestres para buscar aquellas que tengan un comportamiento estable. la siembra de líneas avanzadas en parcelas de un sitio no es recomendable porque se requiere de muchas replicaciones para detectar diferencia entre ellas, debido a que esas líneas avanzadas han sido seleccionadas por su buen desempeño en años anteriores, y para encontrar diferencias entre ellas, especialmente en rendimieto, es necesario tener parcelas más grandes. para progenies f5 donde el material es muy variable, únicamente se requiere de cuatro replicaciones con parcelas de un sitio (0,84 m2), para encontrar diferencias estad ísticamente significativas entre ellas. se obtiene así información sobre el análisis de varianza para rendimiento, peso de 100 semillas, días a madurez fisiológica y días a floración. el ahorro con este nuevo sistema propl!esto y comprobado, es de 77,76 por ciento del área requerida para encontrar los mismos resultados en ensayos con tres replicaciones y parcelas de 15,24 m2. se obtiene así un ahorro importante en los costos de la investigación. literatura citada 1. bonnett, o_t. y bever. 1947. head-hlll method of planting head selections of small grains. jour , amer. socoagron. 39: 442-445. 2. davis, j.h.c., m.c. ame!zquita y j.e. muñez 1981. border effects and optlmurn piot sizes for climbing beans (phaseolus vulgaris] and 15 maize in association and monoculture. expl. agric. 17: 127-135. 3. frev. k.j. 1965. the utility of hill plots in oat research. euphytica 14: 196-208. 4. jellum, m.o., c.m. brown y r.o. seif. 1963. hill and row plot comparlson for vields of oats. crop. ser, 3: 194-196. 5. jensen, n,f. y d.s. robson. 1969. miniature plots for cereal testinq, crop. sci. 9: 288-289. 6. kempthorne, o. 1967. the desingand analvsis of experiments, john wiley and 'sons, lnc, new york. 631 p. . 7. le clerq, e.l., w.h. leonard y c. andrew. 1962. the field plot technique. second edition burguess. pub. ce, mineapolis. p. 105128. 16 8. ross, w.m. y j.d. miller. 1955. a cornparisons of hill and conventional yield tests using oats and spring bartev , agron. j. 253-255. 9. suescún. j. y f. arias. 1982. evaluación de la producción de fríjol voluble (lca-viboral) en relación con el sistema de tutoraje de maíz empleado. en arias, j. ed. 2a. reunión anual del programa de cultivos múltiples. málaga, colombia. trabajos presentados. bogotá, instituto colombiano agropecuario. pp: 2841. 10. torrle , j.h. 1962. cornparison of hills and rows for evaluating sovbean strains. crop. sci. 2: 4749. agronomía colombiana. 1992 volumen 9: 131 160 plantulas de algunas especies leñosas nativas y connaturalizadas del bosque subandlno silvaniacundinamarcacolombia resumen eduardo barrera torres' con el propósito de identificar, en el medio natural, los primeros estadios de crecimiento de algunas especies de árboles y arbustos representativps de la franja inferior del bosque subandino, se describen las plántulas de 45 taxa de dicotiledóneas, obtenidas mediante la germinación de semillas en condiciones de vivero semidescubierto. entre otros caracteres observados, útiles para el reconocimiento taxonómico, se cuentan las modalidades de germinación, la estructuración y organización de los cotiledones, del hipocotilo y el epicotilo, complementados con la determinación de la filotaxis y la diferenciación foliar. las familias con mayor número de especies estudiadas corresponden a los ordenes fabales y myrtales , con 13 y 6 especies, respectivamente. palabras claves: plantulas, dicotiledoneas, germinación, semillas, cotiledones, hipocotilo, epicotilo, filotaxis. summary in order to identify in the natural medium the first growth sta tes of some trees and profesor asociado. departamento de biología universidad nacional a.a. 23227 santafé de bogotá d.c.colombia. ahrubs represented on the inferiorfringe of the andino woods, 45 taxa of dicotyledons seedlings are described, obtained through germination of seeds under semigreenhouse conditions. among other characters observed which are used for taxonomic identification are: the germination, structure and organization of the cotyledons, hypocotyl, andepicotyl coupled with the determination of the filotaxis and leaf diferentiation. the familias of the higher species studied correspond to the orders: fabales and myrtales, whith 13 and 6 species respectively. introduccion las plantulas han sido objeto de numerosos estudios en los diversos campos de la ciencia, desde el agronómico donde cuentan, entre otros los trabajos de piergentili: (1970) y chamcellor (1964), hasta el filogenético, con trabajos importantes, como los de vogel (1980) y ye (1983). entre estos dos campos, abordan igualmente el tema de hecho otras disciplinas como la morfología y taxonomía en las cuales particularmente merecen destacarse por sus obras lubbock (1892) y csapody (1968) para gran parte de la flora de europa, duke (1965 -1969) para america en puerto rico, burger (1972) para el sudeste de asia y memsbruge (1966) para africa en costa de marfil. 131 la identificación de las especies en los primeros estadios de crecimiento constituye un hecho básico no sólo para el estudio del proceso de regeneración y dinámica del bosque sino para el salvamento y manejo de los bancos de semillas y plantulas in situ y ex situ. en esta última condición, el jardin botánico josé c. mutis de santafé de bogotá y el departamento de biología de la universidad nacional han realizado en el bosque andino, los primeros trabajos enmarcados dentro del programa de investigación "propagación y cultivo de especies de la flora espontanea de colombia", mora osejo (1973). la flora de cundinamarca es una de las más variadas de colombia, explicable, entre otros factores, por la diversidad climatica de su territorio. una muestra de esta diversidad, en particular de las especies de árboles u arbustos, se encuentra en las laderas adyacentes a la cabecera del río chocho y algunos de sus afluentes en inmediaciones a la población de silvania y fusagasugá. el presente trabajo es una contribución al estudio morfológico de las plantulas de 45 especies leñosas remanentes de una zona otrora dedicada al cultivo de café, de los cítricos, de la caña panelera, del plátano "bocadillo" entre otros, y ahora convertida en centto turístico en el cual la cobertura se ha reemplazado aceleradamente por la estructura del concreto. area de estudio las caracteríaticas generales de los suelos y la vegetación, así como la composición florística de la zona de estudio, además de los registros de precipitación y temperatura promedios, se señalaron en un trabajo previo (barrera, 1989). 132 materiales y metodos en primer término, mediante un proceso de seguimiento fenológico con observaciones periódicas desde 1983 hasta 1987, se determinaron las épocas de fructificación, fenómeno de primordial importancia para adelantar la consecución de semillas y/o plántulas y lograr más tarde la identificación taxonómica. las microhabitats donde se encontraron las semillas germinadas eran materiales coluviales depositados en las orillas abiertas del río " chocho" y las quebradas "el chocho" y el "hato"; en hojarasca acumulada bajo los árboles y por otra parte, en materia orgánica epífita o epi lítica implantada sobre restos de árboles en descomposición yen las grietas de los afloramientos o material rodado. las plántulas con poco enraizamiento en el substrato o de "raíz desnuda" se extrajeron directamente con la mano; para casos de mayor desarrollo radical al interior del material que servía de "establecimiento" se apeló a una navaja, con el objeto de penetrar el substrato y obtener la plántu la con el menor daño posible en su sistema radical yen otras estructuras. inmediatamente a la toma de las plántulas, estas se colocaban y organizaban en cubículos numerados según los taxa, dentro de una cubeta de icopor de 50x40x1 o centímetros (cm), provista de musgo y hépaticas foliosas bien húmedas, para evitar la marchitez. al menos hasta llevarlas al vivero, sitio donde algunas eran implantadas inmediatamente en diferentes substratos para continuar su desarrollo y otras servian en fresco o en preservativo como material posterior de estudio. en el terreno del vivero se iniciaron las descripciones preliminares de la morfología de la plántula mediante lupa tasco 20x, mientras en el laboratorio de morfología vegetal del departamento de biología, se ultimaban a cabalidad los detalles de la raíz, el hipocotilo, epicotilo y cotiledones, bajo microscopio-esterescopio carl zeiss jena con luz incorporada. la sucesión foliar fué posible seguirla observándo en los estadios posteriores a la plántula, mediante los ejemplares sembrados en un comienzo, en el vívero y más tarde, en los lugares definitivos de repoblamiento. las descripciones aparecen ordenadas por familias según el sistema filogenético de cronquist (1981). descripciones piperaceae piper aduncum l., sp. pi. 1:29,1753 figura 1. piper aduncum l. plántula de 3.5 cm. por encima del cuello, fanerocótilar, epigea. hipocótolito ligeramente curvo, terete, 1.0 cm. de largo, ensanchado en la inserción cotiledonar, comprimido en la base, glabrescente. cotiledones foliaceos, ex-estipulados, lámina orbicular elíptica. epicótilo y entrenudos superiores reducidos en longitud, ligeramente fisurado tenuemente purpúreo, térete, glabrescente. eófilos alternos, amplexicaules, estípulas deltoides, lámina orbicular, orbicularelíptica, ligeramente cordada e inequilátera. (figura 1) distribuccion:desde méxico y antillas hasta brasil (trelease & yunkeer 1950) nombre comun: cordoncillo. moraceae chlorophora tinctoria (l.) gaud. bol. voy. freycine 508, 1830. plántula de 4 cm. por encima del cuello, fanerocótilar, epigea. hipocótilo erecto, figura 2.chlorophora tinctoria l. ~i 133 lcm térete, 2.4 cm. de largo, glabro, verde claro. cotiledones foliaceos, ex-estipulados, lámina orbicular. epicótilo erecto, térete. eófilos alternos, estípulas deltoides, lámina lanceolada, margen dentado, tenuemente pilosa. (figura 2) distribuccion: se extiende desde el sur de méxico, por las antillas, centro américa y sur américa hasta argentina (woodson 1960) nombre comun: dinde, palo de mora. ficus soatensis dugand, caldasia 1,5:37, 1942. plántula de 12.5 cm. de altura por encima del cuello, fanerocótilar, epigea. hipocótilo erecto, bulbiforme atenuado hacia la base y ápice, térete, ligeramente papiloso. cotiledones foliaceos, exestipulados, lámina orbicular, ápice redondeado, retuso, provisto de glándulas blanquecinas. epicotilo erecto, térete papiloso. eófilos alternos, simples, 2-estipulados, lámina elíptica u ovalada, membranacea, glabra, margen entero, repando (figura 3). figura 3. ficus soatensis d. distribucion: colombia nombre comun: caucho i~ cecropiaceae cecropia pe/tata l. sist. nat. ed. 10, 1286.1759. figura 4. cecropia peltata l. plántula de 4.0 cm. de altura por encima del cuello fanerocotilar, epigea. hipocótilo ligeramente curvo, térete, pubescente, blanquecino. cotiledones foliáceos, ex-estipulados, lámina orbicular, pubescente. epicótilo erecto, térete, contraído en la base, ensanchado acropetalmente, pubescente, pelos blanquecinos-grisáceos. eófilos alternos, estipulados, lámina oblongo-elíptica, membranacea, margen ase134 rrado, pubescentes, haz verde claro, envés blanquecino-grisáceo. (figura 4) distribuccion: centro américa, antillas hasta colombia y venezuela (woodson 1960) nombre comun: yarumo, guarurno. nyctaginaceae neea laetavirens standl. in field. mus. publ. bot 4:204.1929. plántula de 7.5 cm. por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, 3.0 cm. de largo, basalmente ensanchado, térete, apical-mente atenuado, aplanado, ligeramente pubescente. cotiledones carnosos, láminas reniformes, asimétricas, base ampliamente emarginada, ápice del cotiledón mayor truncado, del menor truncado-redondeado. epicótilo erecto, térete finamente pubescente, pelos marrón. figura 5. neea laetavirens stand eófilos alternos, lámina lanceolada, margen entero (figura 5). distribuccion: según standley(1911) el género neea incluye aproximadamente 30 especies. dos de las antillas, otras en sur américa principalmente en brasil y perú y una o dos en colombia. clusiaceae clusiaalata pi. & tr., in ann. sc. nat. sér. 4:13, 1860. plántula de 5.0 cm. por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, derecho ligeramente aplanado, carnoso 3.0 cm. de largo, base y ápice atenuados, canaliculado, glabro. cotile-dones carnosos, lámina orbicular, margen entero, hialino. epicótilo erecto, ligeramente canaliculado glabro. eófilos y matáfilos opuestos, simples, ex-estipulados, elípticos, lámina lanceolada. (figura 6). figura 6. clusia alata pi. & tr. 135 figura 7. clusia rosea jacq. ~i figura 8. heliocarpus popayanensis h.b.k. 136 distribuccion: colombia nombre comun: gaque, capé. ctusle rosea jacq. enum, pi. carib. 34,1762. plántula de 8.5 cm. de largo a partir del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, carnoso. térete, comprimido en la base, en la insercón cotiledonar ensanchado, canaliculado longitudinalmente. cotiledones carnosos, lámina elípticoorbicular, margen hialino. epicótilo erecto, carnoso ligeramente aplanado, canaliculado. eófilos subsésiles, lámina oblongo-lanceolada, margen entero, hialino, látex amarillento. (figura 7) distribuccion: se distribuye desde florida en el sur de los estados unidos, hasta norte de sur américa, así como las antillas, (standley, 1923). nombre comun: gaque, cape. tillaceae heliocarpuspopayanensís h.b.k. nov. gen. et sp. 5:341,1823 plántula de 3.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 2.0 cm. de largo, ligeramente ensanchado en la base, comprimido en la inserción cotiledonar, pubescente, pelos ligeramente hirsutos. cotiledones foliaceos, ex-estipulados. lámina elípticoorbicular, margen entero, finamente pubescente. epicótilo erecto, térete, pubescente. eófilos alternos, simples, estipulados, lámina aovada, margen aserrado, pubescente. (figura 8) distribuccion: heliocarpus es un género neotropical con 10 especies de las cuales una ocurre en colombia. se distribuye según robyns (1964), desde el sur de méxico hasta el norte de argentina y crece generalmente en bosques secundarios entre 500 y 2.500 m.s.m. nombre comun: balso blanco. stercullaceae guazuma ulmifolia lam., encycl. meth, bot, 3:52, 1789. plántula de 6.0 cm. de altura a partir del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 1.5 cm. de largo, pubescente. cotiledones foliaceos, minutamente estipulados, estípulas puntiformes, lámina transversalmente oblonga, margen entero, ciliado. epicótilo erecto, térete pubescente,pelos estrellados. eófilos alternos, simples, estipulados, estípulas subuladas, lámina elíptica u ovada, margen finamente aserrado. (figura 9) distribuccion: según robyns (1964), el género guazuma comprende tres especies neotropicales. la especie guazuma ulmifolia es ampliamente distribuída en los trópicos americanos, en bosques de sucesión secundaria desde el nivel de mar hasto los 1400 m. la planta según standley (1923), es empleada en la medicina popular, para la malaria, afecciones cutáneas y sifilíticas. nombre comun: guásimo. flacourtiaceae figura 9. guazuma ulmifolia lam. xylosma velutiva tr. & planchonn, ann. sci. nat. bot.iv.17:97, 1862. plántula de 6.0 cm. por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo ligeramente ensanchada, medial y apicalmente atenuado. cotiledones foliaceos, ex-estipulados, lámina elíptico-oblonga, margen figura. 10. xilosma velutina tr. & plan 137 entero, glabro. epicotilo erecto, térete, glabro. eófilos alternos estipulados, estípulas aleznadas, purpúreas, lámina coriacea, ovallanceolada, margen aserradocrenado, glabro. (figura 10). distribuccion: desde méxico hasta panamá, colombia, ecuador y norte de perú, en altitud que llega a 1600m. sleumer (1980). ~l passifloraceae nombre comun: corono, cacho de venado. passif/ora arborea spreng. syst. veg. 3:42,1846 plántula de 5.0-6. o cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, 3.0 cm. de largo, surcado longitudinalmente, térete, glabro. cotiledones foliaceos glabros, lámina elípfigura 11. passiflora arborea spreng tico-orbicular, margen entero. epicótilo erecto, té rete o ligeramente aplanado, glabro. eófilos simples, alternos, lámina ovado-eliptica, margen entero, estípulas deltoides. (figura 11) nombre comun: gulupa de árbol. myrsinaceae ~l distribuccion: el género passiflora comprende más de 400 especies distribuídas en las regiones cálidas de américa, unas pocas en asia y africa ( madagascar), (heywood1985). passiflora arborea es reportada en colombia y ecuador por holm-nielsen & moller (1988). rapanea guianensis aubl. pi. guian. 121 t.46,1775 plántula de 7.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo ligeramente curvo, térete, 4.0cm. de largo, figura 12. rapanea guianensis aubl. 138 glabro. cotiledones foliaceos, lámina elíptica, margen denticulado, puntos glandulosos por toda la superficie. epicotilo, erecto, térete, glabro. eófilos alternos, simples, lámina oblongoelíptica, margen denticulado, puntuaciones café oscuro. (figura 12) distribuccion: rapanea guianensis se distribuye desde el sur de la florida, sur de méxico, hasta las antillas y sur américa (longworth 1966). nombre comun: cuchara. mimosaceae ~eiacacia farnesiana (l.) willd., sp. pi. .4:1083.1806 plántula de 4:0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 2-2.7 cm. de largo, glabro, cotiledones carnosos, lámina ovalada, base bilobada, sagitada, seno de 0.2 cm., ápice redondeado, margen entero. épicótilo erecto, térete, glabro. los eófilos inferiores figura 13. acacia farnesiana (l) willd opuestos, superiores alternos, estípulas lineal oblongas, sésiles, glabras. (figura 12) distribuccion: se distribuye geográficamente en forma nativa desde el sur de estados unidos y méxico hasta las antillas, panamá y sur américa. introducida en el viejo mundo (standley & steyernark 1946). según standley (1922), la corteza y elfruto contienen taninos y, por esta razón, usados como curtiembres. nombre comun: pelá ffi\l}j (ñ lt~3 acacia tortuosa (l.) willd. , sp. p1.4: 1~3 1083.1806 plántula de 5. cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 2.5-3.0 cm. de largo, glabro. cotiledones carnosos, lámina oblonga, base bilobada, ligeramente sagitada, seno figura 14. acacia tortuosa (l) willd 139 ~l ~fi\ \1;/ a"\j1y figura 15. calliandra pittieri standl figura 16. albizzia guachapele (kunth) dug. 140 de 0.1 cm. , ápice redondeado. epicótilo erecto, térete, glabro. eófilos inferiores opuestos, superiores alternos, estípulas espinescentes, lámina pinnada, raquis lineal, pfnnulas lineal-oblongas, sésiles, glabras. (figura 14) distribuccion: según steyermak (1946), esta especie se distri buye desde el sur de texas, méxico, antillas, colombia. nombre comun: aromo calliandra pittieri standl. in contr, u.s. nat. herb. 18: 104.1916 plántula de 11 cm. de altura por encima del cuello, fanerecotilar, epigea. hipocótilo ligeramente curvado, térete, 4.0 cm. de largo, basalmente ensanchado, apilcalmente atenuado, tenuemente pubescente. cotiledones carnosos estipulados, estípulas reducidas, lámina elípticoorbicular, base bilobada, ligeramente sagitada, ápice redondeado, margen entero, revoluto. epicótilo reducido al igual que los entrenudos superiores, pubescente. eófilos inferiores pseudo-opuestos, superiores alternos, bipinnados, estipulados, estípulas libres, subuladas, raquis lineal, pfnnulas oblongo-elípticas, asimétricas, base ligeramente inequilátera. (figura 12) distribuccion: colombia nombre comun: quebrajacho albizzia guachapele (kunth) dugand, phytología 13: 389.1966 plántula de 7-8 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 3.5 cm. de largo, ligeramente engrosado en la base, atenuado en la inserción cotiledonar, glabro. cotiledones carnosos, ex-estipulados, sésil es, lámina oblongo-elíptica, base ligeramente auriculada, ápice redondeado, margen entero. epicótilo erecto, ligeramente térete. eófilos inferiores opuestos, superiores alternos, bipinados, estipulados, estipulas libres, subuladas, raquis de primer orden prolongado en un apéndice filiforme, pfnnulas oblongo-elípticas, obovadorombicas, inequiláteras. (figura 16) distribuccion: albizzia es un género cosmopolita de zonas tropicales y templadas, con cerca de 100 especies, de las cuales 40 se encuentran en africa, cerca de 50 en asia, australia y 10 en américa tropical (brenan 1965) nombre comun: iguaamarillo. inga codonantha pittier,contrib. u. s. nat. herb. 18:202, pi. 102.1916 plántula de 14 cm. por encima de la inserción cotiledonar, inicialmente criptocotilar, luego fanerocotilar, semiepigea. hipocótiloerecto, térete. 5.0cm. de largo, finamente pubescente, pelos adpresos. cotiledones carnosos, sésiles, deltoideo-oblongos o reniformes, base sagitada o auriculada, ápice agudo hasta obtuso. epicótilo erecto, té rete piloso. eófilos inferiores subo puestos, superiores alternos, estipulados, estipulas subuladas, peciolo alado con un nectario cupuliforme en la sumidad, pinnas oblongas o lanceoladas, inequiláteras, base aguda, ápice atenuado, mucronado, margen entero, pubescente. (figura 17) es importante anotar que mientras la semilla presenta semiviviparidad, en las plántulas ocurre latencia a nivel del sistema caulinar, tovar (1986). distribuccion: colombia nombre comun: guamo playero, guamo bejuco. figura 17. inga codonantha pitter ~i (;\ \li figura 18. pithecellobium sama n (jacq.) benht 141 figura 19. bahuinia picta (h.b.h.) d.c. @,. cd figura 20. senna bicapsularis (l.) rox 142 pithecellobium saman (jacq) benht. in hooklond. jour. brt.3:216, 1844 plántula de 8.0 cm. de altura por encima del cuello. fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 4.0 cm. de largo, base ensanchada, ápice atenuado, glabro basal y medial mente piloso hacia la inserción cotiledonar. cotiledones carnosos, subsésiles, lámina ovado-elíptica, base sagitada-emarginada, ápice redondeado. epicótilo erecto, semiaplanado, pubescente. eófilos inferiores opuestos o subopuestos, los superiores alternos, bipinnados, estipulados, estípulas libres, subuladas, pínnulas generalmente oblongas, inequiláteras, pubescentes. (figura 18) distribuccion: se distribuye desde centro américa hasta el amazonas (woodson, 1950). nombre comun: samán, campano. caesalpiniaceae bahuiniapicta (h.b.k.) oc. prod. 2:515. 1825 plántula de 11 .0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 3-4 cm. de largo, basalmente engrosado, comprimido en el ápice. cotiledones carnosos, sésiles, ex-estipulados, elfptico-oblongos, base ligeramente auriculada, ápice redondeado, margen revoluto. epicótilo erecto, térete. eófilos simples, opuestos, estipulados, lámina elfptico-orbicular, base redondeada, ápice hendido, hendidura profunda, bilobulada, ápice de los lóbulos agudo-acuminado (figura 19) distribuccion: el género bahuinia comprende 150 especies, según watson (19831. distribufdas a través de los trópicos, las cuales se cultivan como ornamentales. nombre comun: patevaca senna bicapsularis (l.) roxburg. varo bicapsularis,men.n.y.botgard.35(2):613. 1982. plántula de 5.0 cm. por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, té rete 3.0-3.5 cm. de largo, tenuemente piloso. cotiledones foliáceos, semicarnosos, sésiles, lámina eliptico-orbicular, ápice redondeado, margen entero. epicótilo térete,glabro. eófilos alternos, estipulados, estípulas 2, laterales, filiformes, lámina compuesta desde 4 pinnas, raramente 2, enteras, sésiles, oblongas, raquis filiforme, con glándulas entre la inserción de la pinnas. (figura 20) distribuccion: según standley (1922), se distribuye en america tropical; introducida al viejo mundo. nombre comun: vainillo pequeño. senna reticulata (willd) irwin. barneby, memo n.y. bot. gard.35(2):458-460.1982 plántula de 3.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 3.0-3.5 cm. de largo, puberulo. cotiledones foliáceos, semicarnosos, subsésiles. lámina oblonga, base y ápice redondeados, margen entero. epicótilo erecto, térete. eófilos alternos, estipulados, estroutas 2, deltiformes, lámina bipinnada, pinnas entera, sésiles, eliptico-oblongas, raquis filiforme, prolongado algunas veces en apéndices. (figura 21) distribuccion: se distribuye desde méxico, centro américa hasta sur américa (standley 1922). nombre comun: majaguito, dorancé. figura 21. senna reticulata (wiiis.) irwin figura 22. senna spectabilis (oc) irwin. 143 senna spectabilis (dc.) irwin barneby, men.n.y.botgard.3,5(2): 600-603.1982 plántula de 14 cm. por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilotérete,5.0 cm. de largo. cotiledones foliáceos, semicarnosos, subsésiles, lámina elípticoorbicular, base ligeramente auriculada, ápice redondeado, margen entero. epicótilo térete en la base, aplanado hacia la inserción del eófilo. eófilos alternos, estipulados, estipulas 2, filiformes, lámina compuesta desde 4 pinnas enteras, sésiles, linear-lanceoladas, raquis filiforme, prolongado en un ápendice. (figura 22) distribuccion: se extiende en forma nativa desde méxico (veracruz)., centro américa, antillas hasta colombia (standley 1922): nombre comun: vainilla, velero. fabaceae erythrina poeppigiana (wall) o.f. cook, bull. dpt.agr. bot.25:57.1901 plántula de 15 cm. por encima del cuello, subcriptocotilar en sus primeros estadios, posteriormente fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, glabrescente, 0.50.7 cm. de largo, anillado apicalmente. cotiledones inicialmente secundas (iuntos a un lado) luego, no secundas, semicriptocotilares, carnosos, oblongos, sésiles. epicótilo ercto, térete, no armado, glabrescente. eófilos opuestos, simples, con doble pulvínulo, estipulas pequeñas, lámina anchamenteaovada, base cardada, ápice acuminado, margen ligeramente ondulado. (figura 23) distrubuccion: se distribuye en venezuela, colombia, perú y al sur hasta brasil (standley 1922). 144 figura 23. erythrina poeppigiana (wall.) o.f. figura 24. erythrina rubrinervia h.b.k. ~~.~ -,~\8 figura 25. machaerium capote triana ex dug ~l figura 26. eugenia acapulcensis stend nombre comun: cámbulo. erythrina rubrinervia h.b.k.; nov.gen& sp.6:434.1823 plántula de 9.0 cm. por encima de cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo térete, carnoso, 5.0 cm. de largo, ensanchado en el cuello, ligeramente comprimido hacia la inserción de los cotiledones. cotiledones carnosos, sésiles, oblongos, haz plano cóncavo, envés convexo, base truncada, ápice redondeado. epicótilo térete, ensanchado en la base, comprimido en el ápice, glabro. eófilos opuestos o subopuestos, simples, lámina anchamente aovada, base cordada, ápice auminado, margen entero, estrpulas deltifomes en la base. nomófilos compuestos, tripinnados, alternos, base ensanchada (pulvinulo), peciolulos con glándulas en la base, lámina terminal ovada, base ligeramente truncada o cordada, ápice agudo acuminado. (figura 24). distribuccion: reportado por standley (1922) desde méxico hasta colombia. el ejemplar tipo es de la región del chocho entre silvania y fusagasugá. nombre comun: chocho. machaerium capote: triana ex dugand, caldasia 2: 159, 1943. plántula de 7.0 cm., por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocólito erecto, térete, 4.5 cm, de largo, base y ápice redondeados, inicialmente secundos. epicótilo erecto, térete, pubescente, pelos hirsutos. eófilos inferiores opuestos, en estados más desarollados se disponen en forma alterna, estipulados, estfpulas subuladas, lámina compuesta desde 7 pinnas oblongo-elfpticas, base y ápice redondeados. (figura 25). distribucion: según dwyer (1965), se distribuyen en panamá y colombia. 145 plántula de 7.5-8. ocm. de altura por encima de la inserción de los cotiledones, criptocotilar, hipogea. hipocótilo reducido, no diferenciable de la raíz, leñoso, térete. cotiledones carnosos, sésil es, secundos (juntos a un lado), perdurables, cubiertos por la testa blanca amarillenta que se descompone letamente y permite mostrar la forma elíptlco-nrblcular de las hojas cotiledonares. epicótilo y entrenudos superiores hasta el séptimo u octavo erectos, téretes, corteza exfoliable, café oscuro. cicatrices de catáfilos reconocibles. eófilos simples opuestos, ex-estipulados, lámina aovadolanceolada, ápice agudo, base redondeada hasta aguda, margen entero con puntuaciones hialinas. (figura 26) distribuccion: según mc vaugh figura 27. eugenia albida h&b. pi. (1963), la especie se distribuye en méxico, centro américa, antillas, norte de sur aménombre comun: capote. myrtaceae eugenia acapulcensis steud, nom. ed. 2.1 :601 . 1840 rica. nombre comun: arrayán eugenia albida h.&b.pi. aeguin. 2107.t. 113.1808. plántula de 6.0 cm. por encima de la inserción cotiledonar, criptocotilar ligeramente hipogea. hipocótiloo.5-1.0cm. de largo. cotiledones carnosos, siempre cubiertos por estructuras remanentes de la flor (cáliz persistente), del fruto y la semilla. epicótilo y entrenudos superiores erectos téretes, leñosos, café oscuro.catáfños alesnados, presente hasta los nudos cuarto y quinto, posteriormente al nudo cotiledonar. eófilos opuestos o pseudoverticilados, simples, sésiles, lineares, glabros con puntuaciones hialinas. (figura 27) 146 figura 28. myrcia popayanensis hieron nombre comun: guayabo psidiumguineenseswartz. prod. 77.1788 plántula de 2.0 cm. por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, 1.0-2.0 cm. de largo, basal y medialmente térete y blanquecino, apicalmente tetrágono y verde claro. cotiledones foliaceos, lámina elíptco-ianceolada, base aguda, ápice agudo, mucronulado, margen entero, glándulas blanquecinas, traslúcidas, en la superficie. epicótilo erecto, tetrágono 0.5-0.7 cm. de largo. eófilos simples opuestos, lámina ovado-lanceolada, base aguda, ápice agudo, mucronulado, margen entero, nervaduras laterales en depresiones suaves, notablemente tomentosas. (figura30) distribuccion: nativo en la mayor parte del continente americano. el nombre específico desafortunadamente fue dado por swartz bajo la creencia arrónea de que la planta había sido introducida a santo domingo del africa (mc vaugh 1963). figura 30. psidium quineense swartz distribuccion: colombia nombre comun: arrayán myrcia popayanensis hieron., engl. bot.jahrb. 20beibi.49:62. 1895. plántula de 12 cm. por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, 5.0cm. de largo, térete en labase, tetrágono hacia el ápice, glabro. cotiledones foliáceos, ex-estipulados, persistentes, lámina ovadorómbica, ligeramente asimétrica, base redondeada, ápice retuso, margen ligeramente ondulado, glabro, glándulas puntiformes, blanquecinas. epicótilo y entrenudo superior erectos, el primero térete, el segundo tetrágono, pubescentes, pelos blancos, finos eófilos opuestos, simples, oblongo-lanceolados, base y ápice agudos, margen entero, ligeram,ente revoluto, indumento piloso suave. (figura mundo. figura 29. psidium guajava l. sp. pi. 147 nombre comun: guayabo cimarron syzygium jambas (l.) alston, in trimen, fi. ceylon (suppl) 6: 115.1931 plántula de 6.0cm. de altura por encima de la inserción cotiledonar, criptocotilar, hipogea. hipocótilo 0.2 cm. cotiledones desiguales, carnosos, sésiles, no secundos, inicialmente cubiertos por la testa coriácea. epicótilo ligeramente erecto 0.5 cm. de largo, térete, glabro, marrón claro; entrenudos superiores erectos, tetrágonos , longitudinalmente fisurados, fisuras verde crema. catáfilos subopuestos, los inferiores escuamiformes, los mediales subulados y los superiores lineal oblongos, purpúreos, fugaces. eófilos opuestos, simples, lámina oblongo-lanceolada, base aguda, ápice largamente acuminado, margen entero, glándulas blanquecinas traslúcidas, comúnmente cerca del margen, glabro. (figura 31 ) distribuccion: es originario de indochina o java mc vaugh, 1963 se utiliza como árbol de sombra, madera de buena calidad para el fuego. se incluyó junto con las especies nativas por considerarse una especie connaturalizada. nombre comun: pomarroso euphorbiaceae croton gossypiifolius vahl, symb. bot. 2:98.1791 plántula de 6.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo /-:;tecl:ó;térete, 4 cm. de largo, ensanchado _/ en el cuello, comprimido en la inserción ,;,t"<cotiledonar, piloso, cotiledones foliáceos, ex-estipulados, cartáceos, lámina elíptica, ápice y base redondeados, margen entero, piloao. epicótilo erecto verde-amarillento. eófilos alternos, simples, lámina aovada, base cordada, ápice agudo, margen denta148 figura 31. syzygium jambos (l) alston , . . figura 32. croton gossypiifolius vahl. do, dientes distanciados, pelos densos. (figura 32) distribuccion: desde oaxaca (méxico), américa central y antillas hasta el sur de américa (standley 1922). nombre comun: sangregao, drago. euphorbia caracasana muell. arg. plántula de 5.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, de 3.5 a 4.0 cm. de largo, ensanchado en la base, comprimido por encima del cuello, glabro, blanquecino en la base, purpúreo medial y apicalmente. cotiledones foliáceos, lámina eltptlca, ápice y base redondeado, margen entero. epicótilo erecto, térete, glabro, purpúreo, latex blanco. eófilos opuestos, simples, lámina ligeramente orbicular, ápice redondeado y base peltada, truncada, base con estípulas pequeñas, purpúreas, nervaduras verde-amarillentas o verde crema, látex blanco. (figura 33) distribuccion: se distribuye desde méxico, centro américa hasta el norte de sur américa (standley 1922). nombre comun: lechoso. sapindaceae sapindus saponaria l. sp. pi. 367-1753 plántula de 1o cm. de altura por encima del cuello, criplocotilar hipogea. hipocótilo 0.2 cm. de largo, ensanchado, blanquecino. cotiledones carnosos, secundos, cubiertos siempre por la testa y el endocarpo pétreo. epicótilo 3.0 cm. de largo, erecto, térete, basalmente ensanchado, blanquecino glabrescente. catáfilos dos, alternos, subulados. eófilos alternos, simples, los inferiores oblongos, base atenuada, ápice figura 33. euphorbia caracasana muell figura 34. sapindus saponaria l. 149 agudo; los superiores lanceoladoacuminados, con base decurrente, concoloros. (figura 34) distribuccion: la especie se distribuye desde el sur de florida, las antillas hasta argentina (croat 1976). nombre comun: jaboncillo, michú. anacardiaceae mauria birringo tul. ann. sci. nat. bot. ser. 362.1846 plántula de 9.5 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo ligeramente curvado, 5-6 cm. de largo, térete ensanchado en la base, comprimido hacia el ápice, glabro, cotiledones foliaceos, ex-estipulados, lámina ovado-elíptica, ápice redondeado, base ligeramente cordada, margen entero. epicótilo 0.5 cm. de largo, erecto, térete. eófilos y metáfilos alternos, simples, ex-estipulados, lámina lanceoladaelíptica, base y ápice agudos margen ligeramente aserrado. distribuccion: desde honduras hasta perú y sur del brasil (black well, 1968). (figura 35) nombre comun: palo incienso. rutaceae zanthoxylum furfuracea tul. in am.sc. nat. ser.iii-vi1i272.1847 figura 35. mauria birringo tul. plántula de 7.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 3.5 cm. de largo, ligeramente ensachado en la base, atenuado medial y apicalmente, pruinoso. cotiledones semicarnosos, lámina oblongo-elfptica, ápice y base redondeados, margen finamente crenulado, glándulas blanquecinas, figura 36. zanthoxylumfurfuracea i ui 150 traslúcidas. epicótilo erecto, térete, 1.0 cm. de largo. eófilos alternos, simples, lámina lanceolado ovada, hasta ovalada, ápice y base obtusa, margen ligeramente aserrado, puntos glandulares blanquecinos. (figura 36) distribuccion: colombia nombre comun: tachuelo zanthoxylum rigida h. & b. ex willd. sp.pi.iv, 756. 1820 plántula de 3.5 cm. por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 2.5 cm. de largo, base ensanchada, ápice comprimido, glabro. cotiledones foliáceos, lámina elfptica, base y ápice redondeados, margen finamente aserrulado con puntos glandulares. epicótilo erecto, térete. eófilos inferiores opuestos o subopuestos, lámina tripinnada, pinnnas ovadas, elfpticas, margen finamente aserrulado, eófilos superiores alternos pentapinnados, peciolo y raquis ligeramente alados. (figura 37) distribuccion: colombia nombre comun: tachuelo. solanaceae cestrumalternifolium (jacq.) o.e schulz, in urb., symb. antill6:270.1909-1 o; 7:555 plántula de 4.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 2.5 cm. de largo, ensanchado en el cuello, comprimido en la insercióm cotiledonar, glabro. cotiledones foliáceos, lámina elíptica, base y ápice redondeados, margen entero. epicótilo 0.5 cm. de largo, ligeramente curvo, térete, glabro. eófilos alternos, lámina aovada, base decurrente, ápice agudo, margen entero y ligeramente ó figura 37. zanthoxylum rfgida h&b. ex. willd. .. ~ figura 38. cestrum alternifolium (jacq.) o.e. schulz. 151 ondulado; suele expulsar olor a complejo b al estregar; con los dedos las hojas. (figura 38) distribuccion: desde méxico y las antillas hasta colombia y venezuela (d'arci 1973). nombre comun: mirto, tinto, solanum hazenii briton bull. torrey bot. club48:338,1922 plántula de 5.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete de 1.0 cm. de largo, base blanquecina medial y apicalmente verde blanquecino, ligeramente tomentoso. cotiledones foliáceos, lámina ellpticolanceolada, ápice agudo, base redondeada, margen entero. epicótilo corto (menos de 0.1 cm.). eófilos alternos, lámina orbicular-elíptica, ápice y base redondeados, tomentoso, blanquecinos grisaseos por el envés. (figura 39) distribuccion: colombia nombre comun: palo blanco. boraginaceae cordia alliodors (r & p) oken, linnaea 8:121,1833 plántula de 7.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 4.0 cm. de largo, ensanchado en la región del cuello, comprimido en la inserción cotiledonar, pubescente. epicótilo erecto, semiaplanado. eófilos alternos, simples, lámina oblonga, base aguda decurrente, ápice agudo, margen ligeramente aserrado, pelos blanquecinos. (figura 40) distribuccion: el género cordia corn152 figura 39. solanum hazenii briton bull. ~ é \~g·~f.,;· . ",.. . '. , .'/ ," . figura 40. cordia alliodora (r&p.) oken prende cerca de 200 species dispersas en las regiones tropicales del mundo, (howicke,1 969) nombre comun: moho. verbenaceae citharexylum karstenil moldenke, repert. s.nov.37:228 plántula de 5.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, de 3.5 cm. de largo, glabro. cotiledones semicarnosos, lámina ovadolanceolada, base y ápice redondeados, entero, glabro. epicótilo erecto, tetrágono, glabro. eófilos opuestos, lámina ovadoelfptica, base y ápice obtusos, margen aserrado. (figura 41 ) distribuccion: colombia nombre comun: huesito, coralito. petrea rugosa h.b.k. nov. & sp. pl.2:282.1817 plántula de 4.0 cm. de altura por encima de la inserción cotiledonar, criptocotilar. hipogea. hipocótilo reducido. cotiledones secundos, siempre encerrados por la testa de la semilla, además del pericarpio y el cáliz. epic6tilo erecto, 3.0 cm. de largo, basal mente té rete y blanquecino, apicalmente aplanado y verde amarillento. catáfilos ausentes. e6filos opuestos, simples, lámina elfptica, base obtusa, ápice agudo, margen aserrado, superficie estrigosa, los eófilos son algunas veces asimétricos. (figura 42) distribuccion: el género petreaincluye 30 especies en américa tropical, (gibson 1970-73). nombre comun: azuloso. figura 41. citharexylum karstenni moldanke figura 42. petra a rugosa h.b.k. 153 bignoniaceae jacaranda caucana pittier contr. u.s. nat, herb, 18:258.1917 plántula de 10 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 2.5 cm. de largo, pubérulo, verde amarillento. cotiledones carnosos, lámina elfptica, basal mente auriculada, apicalmente retusa. epicótilo erecto, 0.7 cm. de largo, semitérete, pubérulo, verde claro. eófilos opuestos, exestipulados, lámina compuesta de 7 pinnas sésiles, elfpticas, ápice agudo, base obtusa, margen entero haz verde claro, enves opaco, peciolo y raquis alado. (figura 43) distribuccion: la distribucción de la especie ocurre desde costa rica hasta venezuela y colombia (gentry 1973). nombre comun: gualanday tabebuía rosea (bertol.) oc. prod. 9:215.1845 plántula de 8.0 cm. de altura por encima del cuello, fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, 3.5 cm. de largo, basal y medial mente térete, apicalmente tetrágono, glabro. cotiledones opuestos, carnosos, lámina ancha mente oblonga, base ligeramente truncada, ápice erguido, bilobado, lóbulos redondeados, contorno reniforme. epicótilo erecto, 2.0 cm. de largo, apianado, glabro, verde amarillento. eófilos simples, opuestos, lámina elfptica, ápice agudo-acuminado, base aguda, margen aserrado medialmente. (figura 44) distribuccion: se distribuye desde méxico, hasta el norte de venezuela y el occidente de los andes hasta ecuador (gentrv 1973). nombre comun: ocobo. 154 figura 43. jacarabda caucana pittier figura 44. tabebuia rosea (bertol] d.c. compositae (asteraceae) verbesína sínethes blake contrib. u.s. nat. herb. 18: 104.1916 plántula de 3.0 cm. por encima del cuello, .fanerocotilar, epigea. hipocótilo erecto, térete, 4.0 cm. de largo, basalmente blanquecino, medial y apicalmente purpureo claro, piloso. cotiledones foliáceos, lámina elfptico-orbicular, ápice y base redondeados. epicótilo erecto, térete, 0.5cm. de largo, piloso, blanquecino. eófilossimples, opuestos, lámina lanceolada, ápice agudo, base cuneada, margen entero ligeramente dentado, haz verde claro con tintes blanquecinos, envés blanquecino, tomentoso, pelos finos, suaves. (figura 45) distribuccion: colombia nombre comun: resino. conclusiones en el estadio de plántulas, las caractertsticas morfológicas que, a menudo, han llamado la atención para la determinación de los taxa generalmente ocurren en las hojas cotiledonadores y demás elementos de la sucesión foliar, las cuales representan un aporte bastante significativo en primer término para las dicotiledoneas fanerocotilares. algunos de los patrones de estructura de los cotiledones señalados por duke (1969), precisamente, corresponden a aquel grupo. cabe destacar, por su funcionalidad para la identificación de familias o géneros en la zona de este trabajo: los cotiledones reniformes correspondientes, entre otras familias, a la bignoniaceae; los cotiledones con base auriculada de las mimosaceae primordialmente; la vernación (posición de los cotiledones en la semilla), plicada o en forma de abanico del género cordia; el margen cotiledonar con puntos glandulares de rutaceae. figura 45. verbesina sinehes blake en las dicotiledoneas criptocotilares, donde los cotiledones, por lo general, tras la germinación permanecen largo tiempo cubiertos por estructuras de la semilla y/o fruto, mientras desempeñan la función de reserva para lajoven planta, los caracteres aportados para la determinación provienen de la testa y/o pericarpio y, algunas veces, de los componentes de la flor. el hecho de que las plántulas y juveniles de eugenia jambos, sapindus saponaria, eugenia albida, e. acopulcensis y petrea rugosa. presenten adheridos al eje-rafz tallo, partes reproductivas provenientes de los progenitores, se constituyó en una alternativa de valor reconocido para substituir la limitante de los cotiledones. por otra parte, muchas veces, la plántula tiene caracterfsticas (que provienen de la semilla) , útiles para la identifi-cación,por ejemplo, presencia de canales laticiferos en euphorbiaceae, moraceae y anacar155 diaceae, para citar solamente las familias con especies arbóreas en el área de este trabajo. otro de los caracteres que, desde el estadio de la plántula acompaña el desarrollo de la plántula hasta su reproducción sexual es el olor como ocurre en myrtaceae, solanaceae, rutaceae y piperaceae. entre las especies con olor típico a lo largo de su ciclo de vida figura cestrum alternifolium y en general, varias especies del género, que expelen de las ramas y hojas un olor asimilable al complejo b. si bien la descripción de las plantas aquí presentadas, en lo atinente a germinación, combina el sistema propuesto por duke (1960) con el tradicional seguido por troll (1959) y strasburger (1960), entre otros autores, sin embargo,se presentan casos no ajustables exactamente y /0 intermedios a las modalidades de plántulas señaladas por los autores citados. ejemplo en el cual no es preciso establecer cual patrón prevalece para la determinación de la criptocotilia ofanero-cotifilia, por una parte, o la condición hipogea o epigea, por otra parte ocurre, entre otras especies, en inga codonantha (guamo). enun principio, la plántula es criptocotilar y los cotiledones rompen la testa, se tornan no secundos, así mismo, manifiestos. por otra parte, el hipocotilo alcanza una cierta elongación sin levantar completamente los cotiledones, los cuales, tras la desetiolación, adicionarán a las reservas de energía acumulada, la nueva originada de la fotosíntesis por lo menos parcial. comúnmente, en la germinación epigea, la suci='c;-:;;nfoliar tras los cotiledones desa~í6l1alos eófilos, en oposición a los catáfilos . _,,/,< u hojas escuamiformes y rudimentarias que suelen generalmente, proseguir a los cotiledones en la germinación hipogea. conviene recordar que los catáfilos 156 sólamente presentan la base foliar y carecen de lámina verde expandida; la presencia de este último caracter configura, segúntomlinson (1960), loseófilos. literatura citada 1.barrera, t. e. 1989. contribución al conocimiento floristico y ecológico de los bosques relictuales secundarios en el jardin botánico' • el bosque", silvania, cundinamarca. perézarbelaezia 2(6-7): 109-133. 2.blackwell, w. h.jr. and calawayh. dodson, 1968. anacardiaceae, en:flora of panama part vi ann. missouri botgard. 54(3): 351-379. 3.brenan, j. m. 1965. the geographical relationships of the genera of leguminosae in tropical africa. webbia 19(2):1 129-229. 4.burger, h. d. 1972. seedlings ofsome tropical trees and shrubs mainlyof south east asia. centrefor agricultural publishing and documentation. wageningen, 399p. 5.chancellor, r. j. 1964. identificación de plántulasde malas hierbas. ed. acribia. zaragoza (esp.). 6.croat, t. b. sapindaceae. en: floraof panama, ann. miss. bot. gard. 63; 419-540. 7.cronquist, a. 1981. an integrated system of c1assification offlowering plants, columbia, new york. 8.csapody, v. 1968. keimlings bestimnungs buch der dikotyledonen akademial kiadó budapest,286 p. 9.diarcy w. c. 1973. solanaceae, en flora of panama. ann. miss. bot, 60(3): 573-780. 1o.duke, j. a., 1965. keys forthe identification of seedlings of some prominent woody species in eightfores typesin puerto rico. ann. miss. bot. gard.52(3):314-35o. 11.duke, j. a., l969. on tropical tree seedlings. seed, seedlings, systems and systematic. ann. miss. bot. gard. 56(2): 125-161. 12.dwyer, j.d. 1965. leguminosae, subfamily papilionoideae (en parte), en flora of panama. parto v ann. miss, bot gard. (4): 1-54. 13.gentry, a. h. 1973. bignoniaceae. en flora of panama. ann. miss, bot. gard.60(3): 781-977. 14.gibson, d. n. 1970. boraginaceae, en flora of guatemala. part.ix. fieldianabotany24(1,2):111167. 15.heywood, v. h. 1985.las plantas con flores. ed. reverté, s.a barcelona, 332 p. 16.holm_nielsen, l. b., p. moller & j. e. laweson. 1988. plassifloraceae. en: karling &anderson (eds.). flora of ecuador, no. 31. copenhagen, denmark. 17 .longwort, c. 1966. myrsicaceaa. en flora of guatemala, part v, fieldiana botany 24( 1-4). 18.lubbock, j. 1982. a contributiontoourknowledge of seedlings. kegan paul trench trubner et co, london. 2 vols, 608,676 p. 19.mc vaugh. 1963. tropical american myrtaceae 11.notes on generic concepts and descriptions of previosly unracognized specias. fieldiana botany 29 (8): 395-529. 20.mc vaugh. 1963 myrtaceae, en flora of guatemala. fieldiana botany 24(vii-3): 282-405. 21.memsbruge, g. de la. 1966.la germination et les plantules des essences arbores de la forest dense humide de la cote d' ivoire centre technigue forestiertropical, wageningen 282 p. 22.mora, o.l. e. 1973. propagación y cultivo de la flora espontánea de colombia. proyecto de investigación' •jardín botánico josé celastino mutis". bogotá. 23.nowicke, j. w. 1969. boraginaceae. flora of panama part.ix. ann. miss. bot. gard. 56(1): 3369. 24.piergenti1i, d. 1970. plantulas de trifolieas y loteas forrageras cultivadas y naturalizadas en la provincia de buenos aires. agro x"(16): 4-41. 25.robyns, a. 1964. sterculiaceae, en flora of panama. ann. miss, bot. gard.51(1-4):69-107. 26.robyns, a. 1964. tiliaceae, en floraof panama. partv!. ann. miss, bot. gard. 51 (1-4):1-35. 27 .sleumer, h. 0.1980. flacourtiaceae, en flora neotropica. monogr. 22, thenewyork botanical garden. 28.standley, p. c. 1911. the allioneceae (nyctaginaceae) of méxico. contr. u.s. nat herb. 13(11 ):377-430. 29.standley, p. c. 1922. trees and shrubs of méxico (fagaceae-fabaceae). contr. u.s. nat, herb. 23 (3):379 30.standley, p. c. & 1923. trees and shrubs of méxico (oxalidaceaeturneraceae) contr. u.s. nat. herb, 23(3): 825. 31.standley, p. c. &steyermark. 1946. leguminosas en flora of guatemala part v. fieldiana botany.24(5):1-37. 33.tomlinson, f.b. 1960. seedlins leaves in palms and theirmorphological significance. jour. arnold. arb. 41 :414-428. 34.vogel, e. f. 1980. seedings of dicotyledons structure development, types centre for agricultura!. publishingand and documentation. wageningen. 35.ye, n. 1983. studies on the seedling types of dycotyledonous plants magnoliophyta, magnoliopseda, phytologia 54(3): 161-218. glosario acropetal:hacia el ápice atenuado:estrechado axonomorfa:rarz con eje principal de mayor desarrollo que los ejes laterales. cartacea:de consistencia de pergamino. carúncula:excrescencia o carnosidad, originada en o cerca del hilo de la semilla. catafilos:en la sucesión foliar las hojas inferiores situadas entre los cotidelones y los eófilos. coríacea:de consistencia recia, aunque con cierta flesxibilidad como el cuero. corrugado:arrugado. crenado:margende las hojas con dientes redondos. criptocotilar:en las plántulas, cuando los cotiledones estan cubiertos por la testa. 157 crustacea:en semillas testa dura y quebradiza. cuello:en las plántulas, zona que separa la raíz dek hipocótilo. cuneada:forma de cuña, regularmente angostada en la base. decurrente:en las hojas, lámina prolongada inferiormente por debajo del punto de inserción en el tallo. entero:margen sin dientes o incisiones. eófilos: primeras hojas con lámina verde expandida, desarrollada por las plántulas. epicotilo:primer internodio del tallo por encima de los cotiledones. escuaniforme:en forma de escama; parecida a una escama. estrigoso:aspero al tacto. exudado:uquido más o menos fluído o denso que sale de los órganos de las plantas. fanerocotilar:en las plántulas, cuando los cotiledones estan manifiestos. flexuoso:lnclinado hacia una yotra dirección. foliáceo :con textura o forma de hoja. glabrescente:casi sin vello. glabro:desprovisto absolutamente de pelos o vellos. hialino:delgado ytranslucido o transparente. hipocotilo:eje del embrión por debajo de los cotiledones. latex:jugo lechoso. 158 linear: larga y angosta con margen paralelos. membranacea:delgada o menos flexible, como una membrana. metafilos:en la sucesión foliar, hojas adultas. mucronado:organo que remata de manera abrupta o súbita en una punta corta, en un mucrón. nomofilos:hojas normales o propiamente dichas. penninervia: con nervaduras laterales que irradian de una nervadura principal. petrea:en las semillas, testa de consistencia dira, parecida a la piedra. plántula:ei embrión ya desarrollado como consecuencia de la germinación. plicada:plegada; con pliegues generalmente a lo largo de las venas como un abanico cerrado. plúmula:en el embriónde los antófilos,la yema apical situada entre ambos cotiledones enlos dicotiledoneas. radícula:rudimiento radical del embrión de las plántulas superiores que empalma con el hipocótilo. secundos:en los cotiledones, dirigidos a un lado solamente. sinuoso: con margen ondulado. térete:circular en sección transversal. testa:la cubierta externa de la semilla generalmente duras.cuadro 1. especies y familias estudiadas y ordenadas según cronquist (1981 ) tabla 1. especies y familias estudiadas y ordenadas según cronquist (1981 1 piper aduncum l. cordoncillo piperaceae 2 chorophora tintoria (l.) gaud. dinde moraceae 3 ficus soatensis d. caucho, lechero moraceae 4 cecropia af. peltata l. yarumo cecropiaceae 5 neea laetevirens standl. nyctaginaceae 6 clusia alata pi. & tr .gaque. capé clusiaceae 7 clusia rosea jacq. caque, capé clusiaceae 8 heliocarpus popayanensis h.b.k. balso blanco. tiliaceae 9 guazuma ulmifolia lam guácimo sterculiaceae 10 xytoma velutinum t. & karst. corono flacourtiaceae 11 passiflora arborea spreng. granadilla de árbol passifloraceae 12 rapanea guianensis aubl. cucharomyrsinaceae 13 acacia farnesiana (l) willd. pelámimosaceae 14 acacia tortuosa (l) willd. aromo mimosaceae 15 albizzia guachapele (kunth)dugand iguámarillo mimosaceae 16 calliandra pittieri standl .quebrajacho mimosaceae 17 inga codonantha pittier. guamomimosaceae 18 pithecellobium sama n benth saman mimosaceae 19 bahuinia picta (h.b.k.) oc patevaca caesalpiniaceae 20 senna (cassia) bicapsularis (l) roxburg. vainillo pequeño caesalpiniaceae 21 senna (cassia) reticulata (willd.) irwin. majaguito caesalpiniaceae 22 senna (cassia) spectabilis (oc.) irwin. vainillo caesalpiniaceae 23 machaerium capote tr. ex dugand. carbonero capote caesalpiniaceae 24 erytrina rubrinervia h.b.k. chocho fabaceae 25 erytrina poeppigiana (walp.) o.f. cook cámbulo fabaceae 26 eugenia af. acapulcensis steud. arrayán myrtaceae zl eugenia albid a h & b. arrayán myrtaceae 28 myrcia popayanensis hieron.arrayánmyrtaceae 29 psidium guajava l.guayabomyrtaceae 3 3) psidium guineense s wartz.guayabo cimarrónmyrtaceae 31 syzygiumjambos (l.) alston. pomarrosdo myrtaceae 32 croton gossypiifolius vahl. sangregao euphorbiaceae 33 euphorbia caracasana muell. arg. lechoso euphorbiaceae 34 sapindus saponaria l. jaboncillo, michú sapindaceae 35 mauriabirringo tul. incienso anacardiaceae ~ fagara furfufacea (tul.) engl. tachuelo rutaceae 37 fagara rigida ( h & b) eng. tachuelo rutaceae 38 cestrum alternifolium (jacq.) o.f. shultz mirto solanaceae 39 solanum hazenii britton. palo blanco solanaceae 40 cordial alliodora (r & p.) oken moho boraginaceae 41 citharexylum kerstenii moldenke huesito verbenaceae 42 petrea rugosa h.b.k. azuloso verbenaceae 43 jaracanda caucana pittier gualanday bignoniaceae 44 tebuia rosea (bertol.) oc. ocobo bignopiaceae 45 verbesina synethes blake resino compositas 3. especies y familias estudiadas y ordenadas según cronquist (1981 ) 159 agronomíacolombiana, 1994, volumenxino. 1;pág.83-89 control de la correlacion espacial en experimentos pe campo en el sector agricola control of spatial variability in field plot experiments ricardo martinez b 1 resumen el objetivo primordial de la mayoría de los experimentos agrícolas de campo es la estimación eficiente e insesgada de los contrastes entre tratamientos. la manera común de lograr esa estimación es mediante la aplicación de mínimos cuadrados ordinario a un modelo lineal, en elcual el valor esperado de cada observación es la suma de una media general, un efecto de tratamiento y varios efectos ambientales tales como bloques o efectos de filas y columnas. si el modelo supuesto es correcto, este enfoque da lugar a estimadores que son funciones lineales de las observaciones y son insesgados. para analizar los datos provenientes de experimentos de campo,se han propuesto otras alternativas: los métodos espaciales. estas alternativas buscan neutralizar el efecto que pueda tener la heterogeneidad espacial de las unidades experimentales sobre la estimación de los contrastes entre tratamientos. el propósito de este artículo es analizar y comparar críticamente algunas de las metodologías espaciales usadas en los experimentos de campo del sector agrícola. palabras claves variabilidad espacial, efecto de vecinos. summary the primary objective 01most agricultural lield experiments and other spatial experiments is the unbiased and efficient estimation 01treatment contrasts. the most common way to their estimation is to apply ordinary least squares to a linear model in which the expected value 01 each observaprofesor, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, d.c. tion is taken to be the sum 01 an over atl mean, a treatment eltect, and various environmental elfects such as block or row and column effects. this aproach yields estimators which are linear lunctions 01 the observations and which are unbiased il the assumed model es correct. other alternatives, the spatial methods, have been proposed lor the analysis 01 data irom lield-plot experiments. these alternatives attempt to neutralize the effect that the spatial heterogeneity 01 the experimental units can have on the estimation 01 treatment contrasts. the purpose of this paper is to analyze and compare critically sorne 01 the most important approaches about «neighbour .. or «spatial » methods 01 analysis 01 lield experiments, where an attempt is made to estimate and remove the effects 01 association 01neighbouring plots irom the treatment contrast. keywords spatial variability, neighbor effect. introduccion el interés de todos los investigadores que hacen experimentos espaciales en el sector agrícola es estimar elicientemente los contrastes entre los tratamientos. en esos experimentos, las unidades experimentales ocupan sitios fijos y, típicamente, presentan heterogeneidad sistemática (causada por la heterogeneidad del suelo, manejo experimental y otros lactores ambientales) entre esas unidades, lo cual produce una apreciable correlación entre parcelas vecinas, hecho que puede llevar a que los supuestos que, tradicionalmente se hacen para lograr a cabo los análisis de varianza, bajo los diseños clásicos, no se cumplan a pesar de que se tengan en cuenta los principios básicos en los cuales descansan tales diseños. esto es, se conlía en que la aleatorización neutralice los electos negativos de la correlación espacial. además, el control local que hacen los modelos 83 de bloques es de tipo discontinuo, pero en muchos ensayos de campo, las parcelas presentan un patrón continuo lo cual puede llevar a que el tamaño y la forma de los bloques sea de alguna manera, arbitrario. de esta forma, el modelo de bloques bien puede resultar artificial, aunque logre dar una aproximación razonable de la variabilidad del sitio, con la ventaja de que los estimadores de la precisión de los contrastes de los tratarnientos pueden demostrar su validez bajo el principio de la aleatorización. bajo diferentes metodologías, se ha tratado de controlar la correlación espacial por métodos diferentes a los clásicos. as'i, los procedimientos empleados por los diseños de vecino mas cercano (vc) han tratado de obtener estimadores mas eficientes de los tratamientos mediante una modelación mas realística de la variación de campo, y esta variación se considera como una gradiente continua y se supone una estructura para el error. dentro de este enfoque se han presentado un número apreciable de modelos, tales como los construidos por papadakis (1938), bartlett (1978), wilkinson et al (1983), green, jennison y seheult (1985), williams (1986a), besag y kempton (1.986), gleeson ycullis (1987) y cullis y gleeson (1991). estos modelos han buscado controlar la correlación espacial en forma indirecta, bien sea a través de diferencias o mediante el uso de desvíos o residuos de las parcelas vecinas como covariables. de otra parte zimmerman y harville (1991), con su modelo lineal de campo aleatorio, involucran directamente la heterogeneidad espacial, a través de un análisis aleatorio de datos provenientes de ensayos de uniformidad. con este artículo, dada esta diversidad de propuestas, se pretende hacer un análisis crítico de comparación de las diferentes metodologías, para facilitar su uso a los investigadores que usan experimentos espaciales. el problema cuando las variables son dependientes espacialmente, por lo general, los métodos clásicos de análisis no son válidos; por eso, cuando un experimentador trabaja con datos orientados espacialmente, se enfrenta a dos preguntas: ¿son los datos espacialmente dependientes? 84 si es así, los análisis de varianza y regresión no son apropiados; entonces, ¿qué hacer? los datos son espacialmente dependientes cuando la observación de una unidad vecina da alguna información sobre la observación de una unidad experimental, tal como su valor o magnitud. dado que una parcela vecina puede estar cerca o relativamente lejos de una determinada unidad experimental, las observaciones tomadas en condiciones similares bien pueden ser espacialmente dependientes o independientes de acuerdo con la distancia que exista entre las observaciones vecinas. metodos de control de la correlacion espacial cuando la correlación espacial se encuentra presente, bien sea a escala micro o macro es necesario controlarla mediante: ajuste del diseño experimental, diseños de vecino mas cercano, diseños de williams, método de gleeson y cullis (una dimensión), método de cullis y gleeson (dos dimensiones), o métodos de zimmerman y harville. el problema de la escogencia de la metodología a usar es mayor cuando la correlación espacial no es detectable aparentemente, situación que se presenta con mayor frecuencia. . primeras propuestas de control de la correlación espacial. aunque originalmente se pretendía corregir el problema generado por la correlación mediante el principio de aleatorización en los diseños de experimentos clásicos propuesto por fisher y yates, varios autores encontraron que la protección que daba ese principio no era suficiente y que era mas limitado de lo que originalmente se creía. además, consideraban que el supuesto de iguáldad de los errores para muchos diseños ortogonales o balanceados clásicos bien podía ser una ilusión matemática. entonces aparecen las primeras propuestas para subsanar las deficiencias presentadas por las metodologías tradicionales. con papadakis (1937) se inicia la metodología que propone ajustes mediante el vecino mas cercano (vc) usando parcelas tratadas. papadakis usa como covariable los desvíos de las parcelas vecinas con relación a la media de sus respectivos tratamientos; este método es relativamente válido pero no muy eficiente. seguidamente, bartlett (1978) reexaminó las propiedades teóricas del modelo de papadakis, en términos de modelos de vecino mas cercano de la forma autoregresiva simétrica y entonces, sugiere el uso de un proceso iterativo en la aplicación del método de papadakis, esto es, utilizar la covariable propuesta por este autor, pero corrigiendo las medias de los tratamientos y generar una covariable nueva representada por los desvíos de las parcelas vecinas con respecto a las medias corregidas de los tratamientos. este proceso se repite iterativamente hasta que no haya diferencias apreciables entre los sucesivos ajustes. este método resultó mas eficiente, pero presentaba un sesgo positivo en el valor de f del análisis correspondiente, era menos válido y no era robusto. a continuación, aparece el trabajo de wilkinson et al (1983) con el análisis del vecino más cercano en experimentos de campo. se basa en un modelo de tendencia suave con error independiente aplicable en varias áreas, especialmente en los ensayos varietales usados en fitomejoramiento. su mayor ventaja consistía en la flexibilidad en el diseño bajo un número grande de tratamientos, pero, no presentan una forma satisfactoria de estimar la estructura de correlación en presencia de los efectos de los tratamientos. de otra parte la validez y la robustez de la metodología necesitaba mucha mas investigación y elaboración. el método proporciona una forma continua de control local para el control de las gra<;lientes. las propuestas posteriores, especialmente las de williams (1986a) y besag y kempton (1986), de alguna manera se parecen al trabajo de wilkinson et al, en el sentido de que casi todos usan alguna forma de diferenciación de las parcelas vecinas para eliminar las gradientes supuestas en el terreno experimental, además casi todas se basan en modelos de gradiente y error independiente o variables dentro del error. las mayores diferencias entre estas diferentes metodologías estaban en las técnicas de estimación, en especial en la varianza de los parámetros. este hecho generó mucho desacuerdo y ambigüedad, a pesar de ser modelos válidos para un rango amplio de respuestas de rendimiento y de ser mas eficientes que los modelos clásicos. modelos más recientes en 1987, gleeson y cullis consideran que el error de los dates de los experimentos de campo pueden tratarse como un proceso arima (p,d,q), o sea, como un promedio móvil integrado auto regresivo con el cual se obtienen estimadores mas exactos de los tratamientos que los diseños de bloques incompletos aleatorizados y permiten diagnosticar los datos dependientes cuando se trabaja con una dimensión y con parcelas y áreas experimentales rectangulares. sin embargo, cuando las parcelas y áreas experimentadas eran cuadrados o cuando se presentaban gradientes bajo dos dimensiones este modelo no era eficiente, por esta razón, cullis y gleeson (1991) extienden el modelo a dos dimensiones, usando como técnica de estimación la misma usada para una dimensión, es decir, la técnica de máxima verosimilitud restringida (reml) y derivan chequeos de diagnóstico para probar lo adecuado de los modelos. con 24 ensayos de uniformidad ilustran la necesidad de los modelos de dos dimensiones, a pesar de que las unidades experimentales fueran muy rectangulares y, en comparación con los análisis de filas mas columnas, encuentran una ganancia potencial apreciable. encontraron que la mayoría de los datos de esos ensayos se ajustaban a la subclase de modelos arima (o, ' d, ' q.) x arima (p2 ' d2 ' q2) con p,=p2=o y q,=q2=o,1 yd,=d2=o,1. casi simultáneamente zimmerman y harville (1991) elaboran su modelo lineal de campo aleatorio (mlca), donde tienen en cuenta en forma directa la heterogeneidad espacial. la rnetodotoqia es similar al análisis kriging usado en geoestadística para hacer predicciones espaciales; consideran las observaciones como el resultado parcial de una campo aleatorio. en el mlca la heterogeneidad espacial se visualiza asi, la de gran escala (las gradientes) se modela mediante una estructura de medias y la de pequeña escala mediante una estructura de correlación. basados en una análisis aleatorio de datos provenientes de ensayos de uniformidad, encontraron que: su mlca proporciona estimadores mas exactos para los contrastes entre tratamientos que los métodos de vecino mas cercano (vc); que el método de 85 papadakis 2 es bastante bueno; que su metodología es bastante flexible y que puede usarse para diferentes dimensiones en conjunción con cualquier sistema de bloqueo sin importar el tamaño y forma de parcela. en la facultad de agronomía de bogotá de la universidad nacional de colombia, martínez (1992), está trabajando en la comparación de diferentes metodologías, con especial atención al uso de variables regionalizadas (análisis kriging), el método papadakis 2 y el modelo lineal de campo aleatorio. a continuación se presentan algunos resultados de ensayos realizados en colombia en cultivos de arroz y flores. variables regionalizadas los investigadores pueden trabajar con variables espacialmente dependientes mediante la teoría de las variables regionalizadas, cuya rama mas importante es el análisis kriging. este método es excelente para analizar datos con correlación espacial porque: 1) es un método no sesgado; 2) proporciona un estimativo de la varianza del valor interpolado y esa varianza es mínima comparada con todos los posibles métodos de estimación no sesgados. cuando una variable se distribuye en el espacio se dice que está regionalizada. ejemplos típicos de esas variables son: la producción de un cultivo, la distribución de un elemento en el suelo, el precio de los cerdos en el mercado, etc. una variable regionalizada es una función f(x) que toma un valor en cada punto (sitio) x¡ con las coordenadas xu ' xv ' xw en un espacio tridimensional; xu' representa la posición del punto en la primera dimensión, xv' la posición en la segunda dimensión y xw' la posición en la tercera dimensión. para ilustrar, consideremos muestras de suelos tomadas en un campo para determinar la distribución de calcio. la localización de la muestra puede describirse así: xu localización en el sentido norte-sur, xv localización en la dirección este-oeste y xw profundidad. la localización del calcio para este ejemplo se cohsidera como una variable regionalizada tridimensional. el punto (xu ' xv ' x) se denota mediante xi donde i va de 1 a n, o sea el número de puntos u observaciones tomados. la variable regional izada, que con frecuencia es muy irregular, posee dos características: una característica de tipo local que es aleatoria y una característica estructural general. para tener en cuenta ambas 86 características se usan funciones aleatorias. entonces, z(x) es un conjunto de variables aleatorias y z(x;) definida en cada punto del conjunto d. z(x) = ( z(x¡) para todo x¡ e o} donde: los z(x;) están correlacionados la correlación entre los z(x) depende de h (módulo o distancia y dirección absolutas) separando x¡ y x¡+h. la primera etapa para la obtención de los estimativos kriged de las localidades consiste en calcular un semivariograma. ahora bien, para evaluar cuantitativamente la dependencia espacial de un proceso bajo estudio debe definirse una relación funcional entre el patrón espacial de los puntos muestreados y sus valores observados. la función del variograma se define como la varianza del incremento [z(x¡ z(x¡)] y se designa mediante: una estacionalidad de segundo orden implica que el variograma es: 2f(h) = e[(x + h) z(x))2 [2) 2f(h) = v[z(x + h) z(x))2 se usa la mitad del variograma, el cual se define como f(h) y se llama semivariograma. el . semivariograma permite una interpretación fácil de la variabilidad espacial. comparacion de algunas metodologias usadas para controlar la correlacion espacial. para comparar los diferentes enfoques usados en el análisis de datos con variación espacial, se presenta a continuación la información obtenida de algunos experimentos llevados a cabo en colombia, martínez (1992) (cuadro 1). el experimento involucró 16 tratamientos y 64 unidades experimentales, distribuidos en una red 8x8. cada uno de los 4 cuadrados tuvo una replicación completa. cada replicación. se distribuyó bajo un diseño látice 4x4. así, el experimento se pudo analizar como un diseño de bloques completos aleatorizados o como un diseño de bloques incompletos aleatorizados (iátice). el análisis de los residuos mostró una fuerte evidencia de variabilidad espacial. los datos se volvieron a analizar mediante el ajuste hecho con una estructura de vecino mas cercano (avc) , con las covariables tanto eo como ns. también se usó el método de mínimos cuadrados generalizados (mcg) con estimadores de los parámetros de máxima verosimilitud restringida (mvre) para un modelo de varianza-covarianza esférico. los resultados sobresalientes se dan en los cuadros 2 y 3. cuadro 1. datos usados para comparar los análisis de bloques completos aleatorizados, bloques incompletos (iátice), ajuste de vecino mas cercano (avc) y mínimos cuadrados generalizados (mcg) esféricos. rep indica bloques completos, inc-blk indica bloques incompletos (iátice), fila y col identifican la posición espacial de la observación, trt corresponde a tratamiento y y es la respuesta. obs rep inc·blk ala col trt y 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 2 18 2 19 2 20 2 21 2 22 2 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 15,03 12,99 12,90 2 3 1 3 3 3 3 5 5 5 5 7 7 7 7 9 9 9 9 11 11 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 2 4 12,83 5 14,44 6 13,96 7 10,03 8 7,72 9 13,37 10 13,40 11 8,27 12 6,15 13 10,05 14 11,88 15 7,84 16 6,53 1 15,50 5 14,48 9 12,28 13 9,79 2 15,30 6 14,52 cuadro 1. (continuación) obs rep inc-blk ala col trt y 23 2 24 2 25 2 26 2 27 2 28 2 29 2 30 2 31 2 32 2 33 3 34 3 35 3 36 3 37 3 38 3 39 3 40 3 41 3 42 3 43 3 44 3 45 3 46 3 47 3 48 3 49 4 50 4 51 4 52 4 53 4 54 4 55 4 56 4 57 4 58 4 59 4 60 4 61 4 62 4 63 4 64 4 11" 11 13 13 13 13 15 15 15 15 2 2 2 2 4 4 4 4 6 6 6 6 8 8 8 8 10 10 10 10 12 12 12 12 14 14 14 14 16 16 16 16 6 6 7 7 7 7 8 8 8 8 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 f', 6 6 6 6 7 7 7 7 8 8 8 8 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 10 12,75 14 10,74 13 13,71 7 14,12 11 11,46 15 6,91 4 12,43 8 12,75 12 11,29 16 6,01 13,05 6 8,74 11 6,13 16 3,52 5 8,44 2 11,24' 15 6,62 12 9,58 9 7,79 14 9,70 3 15,72 8 10,42 13 8,76 10 13,88 7 13,02 4 11,22 15,28 14 10,04 7 9,15 12 7,03 13 10,05 2 12,94 11 7,56 8 8,83 5 10,86 10 10,15 3 11,92 16 7,91 9 8,99' 6 12,91 15 8,21 4 13,34 87 al comparar los diferentes análisis, vale la pena resaltar algunos hechos: 1. debido a la variabilidad espacial varias medias de tratamientos para el diseño bca, no se estiman exactamente. por ejemplo, los tratamientos 1, 3, 10 y 14 tienen medias irrealmente altas, mientras los tratamientos 11 y 16 se subestiman. ni ellátice, ni el ajuste llevado a cabo por el vecino mas cercano son efectivos para controlar estos problemas. por ejemplo, avc corrige la sobreestimación del tratamiento 2, 3 y algo la del 1°pero nada hace para corregir el problema de los tratamientos 1 y 14 (cuadro 2). cuadro 2. comparación de los promedios estimados mediante cuatro métodos. parámetro: método medias sca') sia avc mcg tratamiento 1 14,72 15,02 15,21 14,38 tratamiento 2 13,12 13,20 13,62 13,54 tratamiento 3 13,56 13,53 12,90 12,94 tratamiento 4 12,45 12,23 11,40 12,14 tratamiento 5 12,05 12,17 12,68 12,06 tratamiento 6 12,53 12,71 12,87 12,64 tratamiento 7 11,58 11,51 11,51 11,16 tratamiento 8 9,93 9,83 9,96 10,06 tratamiento 9 10,61 10,42 10,20 10,56 tratamiento 1o 12,55 12,44 12,35 11,61 tratamiento 11 8,36 8,54 9,28 9,29 tratamiento 12 8,51 8,59 8,60 9,39 tratamiento 13 9,66 9,44 9,29 8,90 tratamiento 14 10,59 10,52 10,68 9,74 tratamiento 15 7,40 7,29 6,83 7,22 tratamiento 16 5,99 6,17 6,22 6,66 11 bca: bloques completos aleatorizados bia: bloques incompletos aleatorizados avc: ajuste mediante vecino mas cercano mcg: m'mimos cuadrados generalizados ellátice comparado con bca no mejora para nada la situación. de otro lado, el análisis de mcg esférico sí corrige significativamente el problema de la sub y sobre estimación. 2. otro punto de interés tiene que ver con los errores estándar de las diferencias entre 88 tratamientos [e.s.idifj]. en el cuadro 3, se puede observar que esos errores son considerablemente mas bajos cuando se usa el método mcg que cuando se utilizan los otros métodos. adicionalmente, los tratamientos 1 y 2 presentaron respuestas mas cercanas que lo que lo hicieron el 1 y el 4 bajo esta metodologia particular. ahora bien, en presencia de variabilidad espacial se esperaría una mejor estimación entre la diferencia de los tratamientos 1 y 2 que entre 1 y 4. obsérvese que el error estándar de la diferencia del método mcg refleja con mucha exactitud ese hecho, tal como se puede observar en el cuadro 3. el e.s(dif) para el avc, también es diferente, pero solo en grado pequeño. en cambio, los análisis bajo los diseños bca y bia no presentan estas diferencias. cuadro 3. comparación entre las diferencia de medias y la varianza de los estimadores de los parámetros para los diferentes análisis. parámetro: método sca sia avc mcg diferencias de tratamientos trt. 1 trt. 2 1,60 1,82 1,59 0,84 trt. 1 trt. 4 2,26 2,79 3,81 2,24 error eslandar de la diferencia trt. 1 trt. 2 1,20 1,28 1,07 0,61 trt. 1 trt. 4 1,20 1,28 1,11 0,89 paramelros de varianza-covarianza rango n.a' n.a' n.a' n.a' ó2 0,80 0,67 n.a' n.a'ttx,.e ó2error 2,89 2,98 2,24 2,81 , n.a: no se puede aplicar. 3. un tercer punto tiene que ver con los parámetros estimados para varianza y covarianza. los análisis bajo bca y bia involucran la estimación de la varianza de bloques y del error (ó2b10quey ó2."o,' respectivamente). estas componentes de varianza no tienen mucho sentido dado que el bloqueo realizado para los datos no se basó en un criterio de variación claramente definido, sino, solo esperando que subgrupos mas pequeños de unidades experimentales presentasen mayor homogeneidad que grupos mas grandes. en electo, el valor pequeño de 62 bloque para los dos análisis (bca y bia) indica que el bloqueo no lue electivo para controlar la variación. de otra parte, los parámetros estimados bajo el análisis mcg conllevan un signilicado muy identilicable en el contexto del problema: el rango es 3,05 -o sea, unidades experimentales dentro de una distancia de 3 presentan respuestas correlacionadas y, a distancias mayores, se comportan independientementeademás la varianza es de 2,81. por último, el procedimiento mcg converge bastante rápido a la solución. acá, tomó cinco iteraciones. al usar procesos de simulación con el modelo eslérico, con 10 iteraciones la convergencia se presentó en el 75% del tiempo y con 20 iteraciones en el 95%. con 50 iteraciones ningún conjunto de datos dejó de converger. el proceso se implementó en un computador mainlrame via sas-iml y en un pc con gauss (aptech systems, 1988). literatura citada 1. aptech systems. 1988. gauss version 2.0 system and graphics manual, aptech systems, inc, kent, wa. 2. bartlett. m. s. j. 1938. agric. sci. 38,418-427. 3. .1978. j. royal statistical society, b. 40, 147-174. 4. besag, j. y kempton, r. 1986. statistical analysis 01 lield experiments using neighbouring plots. biometrics 42, 231-251. 5. box, g. e. p. y pierce, d. a. 1970. distribution 01 residual autocorrelations in autoregressive integrated moving average time series models. journal 01 american statistical association 65, 1509-1524. 6. cullis, b. r. y gleeson, a. c. 1989. the elliciency 01 neigbour analysis lor replicated variety tri als in australia. journal 01 agricultural science, cambridge 113,233-239: 7. . 1991. spatial analysis 01 lield experimenls an exlension lo two dimensions. biomelrics 47, 1449-1460. 8. gleeson, a. c. y cullis, b. r. 1987. residual maximum like lihoodod (reml) estírnation 01 a neigbour model lor lield experimenls. biornetrics 43, 277-288. 9. harville, d. a. 1977.j. ollhe amer. sial. assoc. 72, 320-338. 10. kemplon, r. a. 1985. comparison 01 nearest neighbour and classical melhods 01 anal ysiso biomelric society workshop on spalial melhods in field experimenls, r. a. kemplon (ed.), 51-52. durham: university 01 durham. 11. kempton, r. a. y howes, c. w. 1991. the use 01 neighbouring plol values in ihe analysis 01 variety irials. applied statistics 30, 59-70. 12. malheron, g. 1962-1963. traile de géoslalislique appliquee, vols 1 y 2, technip, parís. 13. . 1965. les variables regionalisees et leur estirnation. masson, paris. 14. martínez, r. 1993. control de la correlación espacial en diseños de experimentos. en simposio de estadistica-untversidad nacional de colombia. 15. papadakis, j. s. 1937. bull, lnst. amél. planles a salonique, no. 23. 16. williams, e. r. y luckell, d. j. 1988. the use 01 unilormity dala in ihe design and analysis 01 cotton and barley variely irials. australian journal 01agricullural research 39,339350. 17. zimmerman, d. l. y harville, d. a. 1991. a random lield approach to ihe analysis 01 field-plol experimenls and olher spatial experimenls. biomelrics 47,223-240. 89 escoba de bruja en cacao, ciencia y tecnologia. germán tovar rodrlguez • 1. introduccion el comité cientlfico de la asociación colombiana de fltopatologla ha tenido a bien, para esta sexta reunión de nuestra sociedad, dedicar una parte importante de ésta al examen y reflexión sobre dos problemas patológicos del cacao de amplia repercusión en el proceso productivo y en el progreso social del pals, como son "la monlllasls" y la "escoba de bruja". sobre esta base, es importante precisar claramente la intención del mensaje que quiero transmitir a este congreso de técnicos y clentlflcos, que no es otro que el de propiciar y estimular un amplio debate sobre el problema de la "escoba de brl:lja" del cacao, dentro de un marco, donde la perspectiva del componente tecnológico se conjugue con los aspectos de polltica agraria, institucionales, económicos, sociales y administrativos, indispensables para tomar y sustentar posiciones objetivas acerca de este problema. 2. algunos datos historicos de interes sobre el problema el punto de partida para el análisis del problema se sitúa en la sistematización de la información y de los conocimientos y opiniones que se han venido acumulando a través de varios decenios. 2.1 registros de la enfermedad en el pals en el ano de 1946, el doctor carlos garces orejuela planteaba que la "escoba de bruja" era, quizás, la enfermedad más importante del cacao y advertla sobre su peligro para los paises cacaoteros de la zona tropical, basado en las experiencias y pérdidas ocasionadas por la enfermedad en algunos paises del áreasuramerlcana. es interesante, a pesar de los pocos datos disponibles y de su relativa exactitud, mostrar, de una manera general, cómo la enfermedad ha progresado en el tiempo y en el espacio, desde su aparición en el pals. • profesor asociado facultad de agronomla, universidad nacional de colombia, bogotá. 15 según el doctor ovidio barros (1978), en colombia, la enfermedad se registró, por primera vez, en tumaco, en 1929 y según el doctor francisco ocampo (1977), en 1928. sin embargo, sólo a partir de 1962, es decir después de 34 anos, la enfermedad comienza a propagarse de una manera importante a otras zonas cacaoteras del pals. entre 1960 y1970, la "escoba" avanza hacia el caquetá, meta, hulla, valle, choco, antloqula (urabá) y oomlsarla del gualnla. en la década siguiente, la enfermedad se registra en caldas, cauca, córdoba y la intendencfa de arauca. en la actualidad, las únicas zonas cacaoteras que se encuentran libres de la enfermedad son las de santander, tollma y magdalena (zona bananera). 2.2 importancia de la epidemia y de las pérdidas en algunas zonas productoras en surinam, nueve anos después del primer registro, en 1895, toda la zona cacaotera estaba completamente afectada, alcanzando altos niveles de severidad y pérdidas cuantiosas (rorer, 1913). los rendimientos, entre la fecha de registro de la enfermedad y el ano de 1907, descendieron en un 75% (wardlaw, 1929). la alta incidencia y severidad alcanzada por la enfermedad en 1905 determinó el reemplazo del cultivo del cacao por el del banano. en el "pledemonte" llanero (departamento del meta) en la década de 1970 sucedió un fenómeno similar. la zona cacaotera tiene una superficie aproximada de 2.000 hectáreas, sembradas con cacaos "nativos" e hlbridos. los primeros fueron sembrados por colonos hace aproximadamente 30 anos en condiciones de semlbosque y, en la actualidad, presentan una alta severidad de la enfermedad; los segundos, representados por plantaciones de 20,15 y 10 anos, prácticamente han desaparecido a causa de la enfermedad y las plantaciones jóvenes de 5 ó menos anos presentan niveles relativamente altos de la enfermedad, de acuerdo con su edad. los cultivos empresariales han sido abandonados o destruidos y comienzan a ser reemplazados por cultivos más rentables, como el plátano. en urabá (antlcqula), la enfermedad se registró en 1969 en los municipios de mutatá y apartadó y, al cabo de cinco anos, es decir en 1975, la "monlllasls" y la "escoba de bruja" hablan alcanzado un alto nivel de severidad, lo cual repercutió en el abandono de la mayorla de las plantaciones, especialmente las de tipo empresarial. el cultivo fue reemplazado por plantaciones de banano de la variedad cavendlsh resistente a fusarlum. de las tres experiencias se puede concluir que, en todos los casos, la enfermedad alcanza niveles económicos en un periodo de 10 anos aproximadamente. naturalmente, en cada uno de los tres casos, el enfoque y manejo del problema ha tenido sus propias y diferentes caracterlsticas. 2.3 evaluación de la enfermedad y pérdidas de cosecha la evaluación de la enfermedad y de las pérdidas de cosecha son de especial relevancia para la aplicación económica del control; sin embargo, ha sido una tarea muy pobre que guarda una relación directa con el escaso desarrollo tecnológico del cultivo. la información disponible es exigua e inexacta y, probablemente, es obtenida de experiencias parciales o de estimaciones teóricas globales que intentas establecer un orden de magnitud, en particular de las pérdidas de cosecha ocasionadas por la enfermedad. en este orden de ideas, el doctor ocampo, en la reunión internacional sobre "escoba de bruja" realizada en brasil en 1978, informaba que en colombia en los últimos anos la 16 • enfermedad habla tenido una amplia y rápida distribución, pudiéndose establecer un número de 15.000 afectadas de un total de 73.000. las pérdidas registradas en ese momento eran del orden de 4.000 toneladas anuales. estos datos constituyen un punto básico de referencia y, por ésto, diferentes personas lnteresadae en el análisis del problema, desde distintos enfoques, lo incluyen en su revisión y sistema de datos. ahora bien, después de 6 anos, según estimaciones indirectas, la situación se ha modificado sustancialmente, en el sentido de una mayor distribución de la enfermedad acompañada de una elevación drástica en el grado de severidad de la misma. dichas estimaciones están basadas en estadlstlcas sobre la superficie total sembrada y la información que proveen los ingenieros agrónomos y .expertos de asistencia técnica. el documento "plan indicativo de cacao" (1983), elaborado por la federación nacional de cacaoteros, llama la atención sobre las especulaciones hechas en cuanto a la extensión del área cacaotera en colombia. con el propósito de subsanar, en alguna medida, este tipo de imprecisiones, la misma entidad comenzó, en el ano de 1980, el censo cacaotero nacional, incluyendo datos y registros concernientes a la incidencia de "escoba de bruja" y "monlllasls". hasta el momento dicho censo solamente ha registrado e170% de la extensión total (tabla 1), la cual se considera que supera las 90.000 hectáreas. . las actas del congreso nacional cacao tero reunido en bogotá en 1982 suminstran igualmente estadlstlcas que pueden ser utilizadas en la estimación indirecta del área cacaotera, teniendo en cuenta que la reglamentación acuerda que las asambleas municipales pueden elegir un delegado por cada cien (100) hectáreas. de acuerdo con los datos e informaciones anteriores, una estimación aproximada del número de hectáreas afectadas con diferentes grados de severidad de la enfermedad estarla alrededor de 74.000 hectáreas de las 90.000 estimadas, es qecír, e182% (tablas 2a y2b). el documento elaborado en marzo de 1984 por el doctor humberto gutierrez e intitulado la "actualidad sobre el cultivo del cacao en colombia", presenta, entre otros, un resumen aproximado sobre la distribución y productividad del cacao en colombia (figura 1) según este informe, de las 82.000 hectáreas sembradas, 32.000 corresponden a plantaciones hlbridas recientes. posiblemente, la deducción más relevante sea el inminente peligro en que se encuentran parte de estas plantaciones que, como se aprecia claramente, están contribuyendo con algo más del 50% de la producción total. 2.4 el problema de la escoba de bruja en suramérlca seria interesante completar la visión de la problemática de la "escoba de bruja" del cacao con las apreciaciones y planteamientos expuestos en reuniones, seminarios y talleres de carácter internacional por representantes de diferentes paises suramerlcanos. en la reunión internacional de brasil de 1978, el representante de ecuador senalaba el rápido incremento de la epidemia en su pals y la pérdida de la resistencia genética de los "escablnas". colombia hizo, particularmente, énfasis en las pérdidas ocasionadas por "monilla" y la amenaza potencial de la "escoba de bruja" que, durante más de tres decenios, estuvo circunscrita al litoral pacifico, amazonia y llanos orientales. el brasil se inquietaba por sus planes de ampliación a gran escala de su frontera cacaotera en la reglón amazónica a causa de la severidad de la enfermedad. 17 .. departamento numero de hectareascultivadas por departamento tabla 1 . area cultivada (1) area cultivada (2) delegados congreso cacaotero -1982 (1) santander antioquia huila caqueta nari",o putumayo arauca antiguo caldas valle norte de santander meta t. nacionales tollma cundinamarca magdalena cauca choco cordoba 11283 5881 8577-816 8587-254 4754 4163-493 3431 2791-10000 2658-61 2071 1275 1264 21 14000 6000 1500(3) 4000-1500 (3) 4000 122 68 105 68 46 57 35 33 42 20 11 2000 2000 2600 2300 1000 (1) plan indicativo, fedecacao, (1983) (2) restrepo, (1981) (3) no. hectáreas para caquetá y putumayo tabla2a departamento departamentos libres de escoba de bruja hectareassembradas santander tollma magdalena total 11283 2658 2000 15941 fuente: fedecacao, (1983) estimacion del area afectada por "escoba de bruja", 1984 tabla2b area total cultivada (aprox.) area indemne area afectada 90.000 ha. (100%) 15.941 ha. ( 18%) 74.000 ha. ( 82%) nota: estimación teórica realizada por el autor. 18 50 area (miles has.) 32 25 nativos hibridos >5aiioios fig.1. distribución y productividad del cacao en colombia, 1984 fuente: h. gutierrez, 1984 19 de esta reunión surgieron conclusiones importantes que, desafortunadamente, en una buena proporción no se han llevado a la práctica. al ano siguiente, 1979, el doctor evans realizó una visita a los paises productores del área, con el propósito de conocer el estado de las investigaciones que sobre "escoba de bruja" se estaban realizando en los diferentes paises y, a la vez, coordinar una estrategia de investigación. es esta ocasión, los doctores alberto agudelo de la federación nacional de cafeteros di! colombia y pablo buritica del instltúto colombiano agropecuario informaron sobre los avances alarmantes de la "escoba de bruja" y las severas pérdidas ocasionadas en urabá. en 1982, nuevamente el brasil realiza un taller internacional sobre "escoba de bruja", al cual asiste como representante de colombia el doctor fabio aranzazu, fitopatólogo del ica. dado el gran interés del informe sobre la reunión, deseo hacer énfasis en algunos aspectos del mismo. se señara que los avances de la investigación en el dominio del mejoramientó genético y del control qulmlco no son satisfactorios y que el control cultural, para que alcance una mayor efectividad, debe ejercerse dentro de un contexto epidemiológico. el informe braslleno sobre el problema "escoba de bruja" en el área amazónica es desalentador, debido a las grandes pérdidas ocasionadas por la enfermedad, lo cual ha originado la destrucción y el abandono de las plantaciones con edad entre 6 y 10 anos, conformadas, entre otros, por hlbridos obtenidos de cruzamientos de catongo por uf o imc-67, altamente susceptibles a la enfermedad. particularmente, en rondonla, con una superficie de 39.000 hectáreas y plantaciones de 6 anos de edad en promedio las pérdidas en mazorca superaron el 80% y, en 1981, sólo se recolectaron 8.000 toneladas. esta experiencia constituye una vez más una prueba de la capacidad de destrucción de la "escoba de bruja", en un periodo de 6 a 10 anos. 2.5 situación del cultivo de cacao en el contexto de la producción agrtcola. es ampliamente conocido, a través de la historia de la agricultura colombiana, el poco interés que el estado y los diferentes estamentos de la sociedad han tenido por el cultivo. durante los primeros 40 anos del presente siglo el cultivo permaneció en una condición de relativo abandono, caracterizada por la ausencia de técnica y la decadencia de las plantaciones debida a pro~lemas fltosanitarios. un cambio significativo aparece hacia el comienzo de la década de los 60, cuando las compañtaa procesadoras trazan su programa de fomento y mejoramento de la productividad, el instituto colombiano agropecuario crea el programa de investigación en cacao (restrepo, 1981), la federeación nacional de cacaoteros es instituida como entidad gremial de carácter privado (1962) y se promueve, por parte de la federación nacional de cafeteros, el fondo de diversificación de zonas cafeteras, actualmente denominado programa de desarrollo y diversificación de zonas cafeteras prodesarrollo. los aportes y realizaciones en el dominio cientlfico y tecnológico del cultivo del cacao se deben, principalmente, a los esfuerzos de personas y grupos interesados por el mismo. sin embargo, dichas realizaciones están aún lejos de superar la compleja problemática del'cacao, debido a un lento proceso de generación de ciencia y tecnologla, que está directamente relacionado con las limitaciones de las pollticas de investigación y transferencia de tecnologla, de la estructura institucional de los recursos humanos y flslcos y de la organización cientlfica y formación profesional. 20 3. la "escoba de bruja" del cacao y las politicas de investigacion y transferencia de tecnologia 3.1 polltlcas de investigación el pals y el estado colombiano, a través de su historia moderna, han tenido enormes dificultades para definir y estructurar una polltica agraria, razón por la cual su existencia no puede superar, hasta ahora, el dominio de lo hipotético. (torres, 1983).. el doctor hugo valdes, en su documento presentado en la 8a. conferencia internacional de investigación en cacao celebrada en cartagena (1981),observa que sólo en la última década se ha despertado una verdadera preocupación por definir una polltlca de desarrollo clentlfico y tecnológico, la producción de cacao presenta un punto critico en el hecho de que hlbridos de alta producción y calidad están disminuidos, en su potencial de rendimiento, por los que se han denominado factores depresivos (torres 1978), tal es el caso de las enfermedades "escoba de bruja" y "moniliasls", por consiguiente, la estrategia genética adquiere una particular relevancia, teniendo en cuenta que los resultados obtenidos en las pruebas de control químlco no constituyen, por el momento, una alternativa tecnológica satisfactoria, a diferencia de los cereales, el cacao presenta algunas ventajas comparativas en el proceso de generación de tecnoloqla. dichas ventajas se refieren especlflcamente al porcentaje relativamente bajo de los costos de los insumos, debido a la eficiencia del sistema para incorporar nutrientes y mantener un equilibrio relativo entre las diferentes poblaciones de organismos, lo cual reduce la aplicación de enormes volúmenes de plagulcldas, como los empleados en otros cultivos (arroz, algodón), las desventajas comparativas del cultivo del cacao, sq_naladaspor algunos, no se refieren propiamente al proceso de generación de tecnologla sino, posiblemente, a la naturaleza intrínseca del cacao (cultivo perenne de semlbosque y de rendimiento tardlo) que no permite una rotación acelerada del capital y que, por la alta capacidad homeostátlca que presenta a nivel de sus procesos biológicos y ecoflsiológlcos, no ha despertado el suficiente interés económico del sector privado que genera tecnologla en el campo de la producción de fertilizantes, insecticidas, herbicidas y funglcidas, condiciones que se han dado en otros casos, como el de los cereales y otros cultivos, incluidos en la denominada "revolución verde", la conclusión es que, en general, el proceso de generación de tecnologla para cualquier cultivo debe tener una consideración económica que no entre en conflicto con la relación beneficio-riesgo que, en el caso de cacao, es ampliamente realizable. el examen de algunos datos estad1stleos sobre la producción de cacao, entre 1960 y 1980 (tabla 3), muestra que la producción aumentó en un 150% en el lapso de estos últimos 20 anos y que el área cosechada se incrementó en 109%, lo cual demuestra de una manera' indirecta el bajo grado de desarrollo tecnológico del cultivo, debido a que el incremento en la producción está altamente relacionado con el aumento de la superficie cacaotera (109%) y muy poco (41%), con el incremento en la productividad (restrepo, 1981). de esta manera, se puede observar que existen todavla limitaciones en el campo de la generación de tecnologla y de su transferencia, 21 tabla 3 aumento de la productividad entre 1960 y 1980 año area indice produccion indice (has) (ton) 1960 32000 100 14000 100 1980 67000 209 35000 250 incremento de producción 150% incremento area cosechada 109% incremento de la producción: 109% f(superflcie) 41% f(productlvldad) fuente: restrepo, 1981. de acuerdo con la información disponible en el documento "plan indicativo" (1983) de la federación nacional de cacaoteros (figura 2), en el ano de 1981 se alcanzó el punto de equilibrio entre la producción y el consumo interno. entre 1982 y 1990, se espera un aumento progresivo de la producción que genere excedentes de consumo cada vez mayores. necesariamente, esto implica un mejoramiento de la productividad. sin embargo, no se puede desconocer que la "escoba de bruja" del cacao, como se ha demostrado anteriormente, puede terminar con las proyecciones hacia el futuro sino se toman la medidas necesarias para impedirlo. es evidente, que las investigaciones realizadas sobre distancias de siembra, fertilización, poda y empleo de semilla hlbrlda con un alto potencial de rendimiento y buena calidad es lo que ha permitido el incremento del41 % en la productividad. de otra manera no se entenderla el aumento registrado entre 1970 y 1981, en que se pasó de 420 kg / ha a 528 kg / ha al comparar dicho incremento con el obtenido' por brasil para el mismo lapso se puede apreciar una diferencia sustancial, la cual se debe a una alta organización y fortalecimiento de los programas de investigación-extensión. (tabla 4). tabla 4 incremento de la produccion por hectarea, para brasil y colombia entre 1970 y 1980 años pais 1970/71 1980/81 incremento brasil colombia 460 420 721 528 57 26 fuente: . valdes, 1981. 22 (/) '"al qj c: o 1r------<di <d ~i ,.._'<t i l-r------mi ix!gl ~ i lt-----i c! :;1 ~ i l __1_ --'<ti m "":1 o '<ti '<t l-,_______ mi t.o "'1 m'<ti m lt-_--i'<t ,.._ oc( ~i ~o '<ti oc( o i :::!: o l-r---¡:: -c irj) :::!: ~w ¡:: g¡1 ,.._z rj) i mo w ü o l-r--o :::!: ::j ::j i o rj) "':1 ...-o z ,...: a: o ...-, m q. o i i,..-, ~ "--_--r, , i i i i "":i i ~i <d, i i mi , :"_j , l_ oo <d ~ <d t.o.m m e i i i i , rj) o ,z -c ,.._ ex) m c:i 8l m...-, ex) ex; m<d ex) m cim rñ -c o o "o -c '" oe w t.o iií oex) wm cd ll.o e o :::l >(/) ¡::c: '<t o -c ex) o om >o...c: z-o "o z o -c m :::l ..j ex) "o q. m e .. q. w n 1-z c!j w::j c'ii ll. ll. ex) m 23 3.2 transferencia de tecnologla la desarticulación entre investigación-extensión no ha permitido que el agricultor de cacao se beneficie de los resultados obtenidos en el proceso de generación de conoclm ientos. según la opinión de la federación nacional de cacaoteros, (esquema de transferencia de tecnologla), "la asistencia técnica ha tenido un carácter individual con resultados satisfactorios en algunos casos, pero en la mayorla de ellos se trata de una repetición periódica de las mismas recomendaciones sin resultados claramente positivos" (1984). este esquema no es ajeno al empleado por otras instituciones que ejercen la misma labor en el pals. por consiguiente, la unidad investigación-extensión debe constituir un cam lno de doble vla donde se realice un intercambio vigoroso sobre los problemas y las alternativas de solución de los mismos. en lo que concierne a la investigación sobre "escoba de bruja" es bastante lo que se ha aprendido desde que se comenzaron los trabajos en forma organizada y sistemática por el doctor f. aranzazu del instituto colombiano agropecuario, en la región de urabá y los de la universidad nacional bogotá, en el "pledemonte llanero". las personas comprometidas directa o indirectamente con esta labor están conclentes de la necesidad de que los conocimientos y experiencias adquiridos a través del proceso investlgativo lleguen al agricultor y no permanezcan en anaqueles empolvados y para uso exclusivo de las personas que lo generan. esto seria una concepción absurda y "per se" de la investigación. las nuevas técnicas deberan evaluarse en cuanto a su validez, efectos y aceptabilidad, con el fin de hacer criticas objetivas que permitan su ajuste y refinamiento tecnológico. sin embargo, es deplorable, pero indispensable, tener que decir que dicha transferencia es bastante pobre, debido a la ausencia de un esquema adecuado ligado al proceso investlgatlvo, a la carencia de recursos y a un modelo institucional múltiple que diflcllmente concerta pollticas. desearla llamar su atención sobre la desaparición de la universidad oficial como componente institucional capaz de generar conocimientos y como elemento esencial en un proceso de cambio. la variación y cambios continuos de pollticas en el sector y la entropla de valores en el pals han conducido a un esquema, donde una parte de la tecnologla de cacao se ha importado indiscriminadamente y, otra parte, bastante escasa, se genera al interior de un modelo institucional que plantea, de entrada, una brecha entre la universidad y los institutos del estado. los escasos puntos de enlace han surgido sobre la motivación y la disposición personal entre investigadores de una u otra institución sin rasgos de formalidad. la universidad, marginada y también sin polltlcas definidas, logra de algún modo nuclear algunas lineas de investigación como la de "escoba de bruja" del cacao y, con sus propios recursos humanos y financieros, comienza a ofrecerle al país cacaotero, conocimientos útiles para el manejo de la enfermedad. según datos de colclenclas (1978), la investigación universitaria genera aproximadamente el 30% de toda investigación realizada en el pals y la universidad oficial, el 80% de ésta. parece que esta situación no se ha modificado hasta el presente. creemos sinceramente que el espacio en que se desarrolla la problemática es tan amplio que todos pueden tener cabida, dentro de una concepción libre y no condicionada por ningún tipo de intereses diferentes a los de la comunidad. 24 el modelo institucional tampoco contempla el ingrediente internacional de otros modelos, como en el caso del arroz (irri ciat), ni tampoco la participación de las empresas productoras de agroqulmlcos. en el primer caso, se debe inferir que el cacao no está dentro de una estrategia internacional para el desarrollo económico de américa latina, yen el segundo, que el porcentaje de insumos utilizados en el proceso de producción de cacao no es económicamente estimulante. al interior del modelo institucional coexisten elementos que se contraponen claramente en sus intereses y que, por lo tanto, se ven altamente impedidos para concertar polltlcas. de una parte la organización de productores a través de su federación de cacaoteros por principio defiende los intereses de productor de cacao frente al estado ya la industria, y, de otra parte, la industria defiende su propia perspectiva dentro de un contexto fundamental de sus intereses económicos. 4. recursos humanos y financieros para la investigacion los programas nacionales de investigación en cacao, concentrados en el instituto colombiano agropecuario y los de "escoba de bruja" de la universidad nacional, no tienen los recursos humanos y trsicos suficientes por su disponibilidad financiera. en 1981, en la 8a. conferencia internacional de investigación en cacao, realizada en cartagena, se presentó un proyecto de convenio interamericano de investigación en cacao, con el propósito de integrar recursos humanos, técnicos y financieros para resolver problemas apremiantes; se determinó solicitar un apoyo económico de la alianza mundial de productores para el desarrollo de la investigación en epldemlologla y otros campos de gran interés. sin embargo, hasta donde la información alcanza dicho apoyo no se ha convertido en realidad. nuevas disposiciones nacionales, como la decretada por la ley 67 de 1983 (diciembre 30), rescata la cuota de fomento cacaotero establecida por la ley 31 de 1965, y la fija en el 3% sobre el precio de venta de cada kilogramo de cacao de producción nacional. la cifra por recolectar es millonaria y, en caso de ser efectiva, darla eventualmente un apoyo decisivo a los programas de investigación. existen en el país otras instituciones, como oolclenclaa, que sin estar dentro del engranaje del sector agropecuario y ser una dependencia del ministerio de educación, constituye una unidad de apoyo financiero a la investigación nacional, con un presupuesto de 200 millones de pesos. 5. organizacion cientifica una adecuada organización clentlflca sólo puede surgir de una conciencia clara sobre la naturaleza y magnitud de los problemas y de una disposición para integrar josestamentos de la sociedad con capacidad para definir objetivos, formular y ejecutar polltlcas de investigación. la organización clentlflca en el campo agronómico aparece en algunos sectores de la ciencia aplicada. los componentes de estas sociedades clentlflcas, como en el caso de ascolfi, tienen un origen institucional variado y, por consiguiente, su linea de acción se encuentra definida por las polltlcas de cada institución. seria en alto grado conveniente que el foro blanual de esta sociedad clentlflca incluyera un capitulo para el debate amplio de los problemas fltopatológlcos prioritarios en el pats, con el 25 propósito de fijar ante el mismo su posición en cuanto a las polltlcas y lineas de investigación en el área y hacer un mejor uso de los escasos recursos humanos y flslcos. 6. realizaciones y perspectivas sobre investigacion en "escoba de bruja" a pesar de los no pocos inconvenientes, en la actualidad, es posible mostrar resultados concretos en la búsqueda de soluciones al problema, intentando, al máximo, conciliar y combinar los aspectos básicos de la investigación con aquellos de carácter aplicado que, con una alta probabilidad de éxito, pretenden ofrecer algunas soluciones prácticas. lo que se pretende mostrar en este capitulo, después de 10 anos de investigación, son las aplicaciones prácticas de los resultados obtenidos, teniendo en cuenta que la metodologla, el análisis y discusión de datos se pueden consultar detenidamente en los trabajos escritos. la información obtenida a través de varios anos en las zonas de urabá y "piedemonte llanero" ha contribuido a la elaboración de un modelo sobre el ciclo de la enfermedad en función de los estados fenológicos del cultivo y de las condiciones climáticas. los estudios de epidemiologla cuantitativa han permitido establecer los patrones de la dinámica de la población del parásito en el tiempo y en el espacio, determinar el papel del agua y del viento en la propagación de las basidlosporas del hongo y, sobretodo, relacionar la severidad de la enfermedad con la concentración de inóculo en el ambiente y la disponibilidad de patios potenciales de infección, con miras al establecimiento de métodos de prognosis. los ritmos estacionales y clrcadianos de liberación y diseminación de las basldlosporas han sido cuantificados y dilucidados en condiciones naturales, lo cual permite definir las posibilidades reales y prácticas de diseminación del hongo en función de las caracterlstlcas anemófilas de la espora, de su viabilidad y de algunas condiciones climáticas altamente incidentes en el proceso. los gradientes de diseminación con fuentes de inóculo tipo puntual o área foco, cuando éstas son bien definidas, han permitido, en cultivos relativamente jóvenes(4 a 5 anos de edad), determinar la modalidad de acción en la labor de recolección de "escobas", principalmente en zonas donde la disponibilidad de mano de obra es escasa y las plantaciones son relativamente grandes (más de 30 hectáreas). la diseminación a mesoescala corta y larga presenta limitaciones debido a la corta duración de vida de las basldlosporas, a la naturaleza multlestrata del cultivo y a las altas precipitaciones, lo cual no ha facilitado, en ocasiones, el avance rápido de la enfermedad. por el contrario, las diseminaciones a mlcroescala en la dirección del viento predominante son relativamente eficientes en el espacio y se han podido apreciar gradientes alrededor de los 50 metros en cada época de esporulaclón. en general, el esclarecimiento de las relaciones hospedante-parásito a nivel de campo, en el transcurso de la epidemia, ha permitido un mejor reagrupamiento de algunas prácticas agronómicas del cultivo, tendientes a estimular una mejor producción, con aquellas dirigidas a eliminar las fuentes de inóculo, dentro de una concepción económica de la aplicación de la técnica. por consiguiente, de estas investigaciones han surgido pautas valiosas para la estructuración de un manejo racional de tipo cultural de la enfermedad, tales como, las épocas 26 adecuadas de recolección de las fuentes de inóculo, evitando la intervención en épocas no necesarias, lo cual aumenta los costos de producción. desde otro punto de vista, el conocimiento sobre la distribución y frecuencia de las fuentes de inóculo, a nivel de las diferentes ramas y planos del árbol, ha contribuido a hacer más eficiente la labor de remoción y, a su vez, dicho fenómeno ha generado la necesidad de relacionar el concepto de densidad de siembra con una ejecución rápida, sencilla y económica de remoción de escobas. además, los experimentos realizados para determinar la eficiencia de la práctica de remoción de las escobas desde el punto de vista de su potencial regeneratlvo, han confirmado una alta eficacia y seguridad en la labor de remoción. la determinación de los ciclos anuales de producción de escobas y la duración de sus periodos "verde" y "seco" indican que, en ocasiones, es posible la remoción selectiva de las escobas, lo cual tiene implicaciones económicas en el sentido de una reducción importante en la mano de obra. los estudios sobre la esporulaclón del hongo en escobas sobre el suelo y de la potencialidad de los procesos de liberación y diseminación muestran claramente que las labores de recolección y quema del material afectado, con la consiguiente elevación en el número de jornales, son inoperantes, pues no tienen prácticamente influencia en la dinámica dellnóculo. también, se han oodtdc establecer, de una manera aproximada, escalas de severidad con fines de aplicación en las decisiones de una buena práctica de manejo cultural de la enfermedad. de esta manera, plantaciones que han alcanzado su plena producción y que presentan un indlce escoba-árbol superior a 200, necesitan de una táctica de remoción especial, por cuanto la recolección individual de las escobas y aún en combinación con la poda de producción puede resultar altamente costosa y muy poco eficiente. la alternativa podrla ser una remoción selectiva del docel con un claro criterio fisiológico que tienda a mantener al menos la estructura primaria del árbol y su capacidad de recuperación. algunas experiencias con agricultores de la zona de guamal (meta) han mostrado, inicialmente, resultados satisfactorios desde el punto de vista de una reducción drástica del inóculo y de un aumento superior a los 800 kg /ha en los meses siguientes. sin embargo, es indispensable el uso de un buen criterio para hacer este tipo de labor, con base en las condiciones climáticas de la reglón y sus relaciones con algunos procesos fisiológicos. estas prácticas sólo se justlflcan en la medida que se adopte un plan de manejo en los semestres siguientes, pues se corre el riesgo de relnfecclones severas, las cuales serian dlflclles de modificar. la experiencia de varios anos de investigación indica que zonas' severamente afectadas por la "escoba de bruja" no permiten la realización de plantaciones grandes. en este caso, la enfermedad está condicionando en alto grado la unidad de producción. el criterio de renovación parcial de plantaciones antiguas conformadas por cacaos "nativos" ha ocasionado grandes pérdidas, sobre todo por el espejismo .de una aceptable producción de dichos materiales que sin lugar a dudas son altamente tolerantes a la enfermedad. parecerla poco lógico y racional exponer a un alto riesgo de infección, 50, 100 o más hectáreas nuevas plantadas con hlbrldos, en general susceptibles, al conservar al interior de la unidad de producción, un área-foco con un alto potencial de inóculo, sólo por el hecho de que este material genético, a pesar de sus altlslmos niveles de severidad, en ocasiones, está en capacidad de producir por encima de los 500 kg./ ha/ ano. los estudios de infección de yemas, cojines y frutos han permitido precisar en condiciones de campo, la eficiencia de infección y su relación con la dinámica del inóculo y la producción 27 de mazorcas. de esta forma, seria potencialmente realizable una protección de frutos fuera de épocas criticas, siempre y cuando el análisis económico indique la factibilidad de la práctica. los trabajos sobre el limite numérico de infección senalan que las prácticas de control químlco y lo cultural deben ser altamente eficientes en la reducción del inóculo, debido a que concentraciones de esporas relativamente bajas por metro cúbico no modlflcarlan sustancialmente la dinámica del parásito. esto sugiere que la lucha contra la enfermedad no es fácil y que su fundamento debe encontrarse en la resistencia de ti po genético. las investigaciones sobre la evaluación de la resistencia de algunos hlbrldos comerciales y de los cultivares que los componen muestran una amplia gama de susceptibilidad a la enfermedad. algunos hlbrldos, cuando fueron inoculados en la radlcula de la semilla, presentaron un porcentaje de mortalidad superior al 50% en 30 dlas. los excelentes resultados de inhibición "in vltro" del micelio con diferentes funglcldas motivaron las pruebas de aplicación de los productos en forma dirigida sobre las escobas adheridas al árbol. los resultados obtenidos fueron altamente satisfactorios, lográndose la reducción dellnóculo en más del 80%. las pruebas semlcomerclales mostraron un descenso, de aproximadamente 30%, de la eficiencia en la reducción del inóculo, y costos elevados, lo cual, por el momento, no hace factible el control qulmlco. sobre la base de lo estudiado, se hace inminente fortalecer los programas de mejoramiento genético ante la susceptibilidad demostrada por los hlbrldos cultivados. las recolecclonee de material con miras a ampliar la base genética de la resistencia y los métodos de evaluación de la misma adquieren, en este momento, una particular relevancia. la universidad nacional de bogotá ha emprendido un programa tendiente a la evaluación de la naturaleza de la resistencia bloqulmlca a nivel del cultivo de células en suspensión y de protoplastos de cacao, con el propósito de determinar una técnica para detectar y evaluar los clones resistentes, con el fin de puntualizar la posibilidad de reducir la larga espera de las vlas del mejoramiento convencional. también; se ha emprendido el estudio de las bases genéticas de la patogenlcldad, con el fin de determinar el tipo de razas presentes en las diferentes zonas donde se encuentra la enfermedad. estos trabajos, a su vez, pueden contribuir a orientar el trabajo de mejoramiento. en el dominio del control qulmlco, la perspectiva es la evaluación de funglcldas sistémicos de formulación granular, en un principio a nivel de vivero éon el fin de determinar la cinética de estos productos en el tiempo y en el espacio. posteriormente, sobre la base de una respuesta ppsltlva, se dlsenarlan las pruebas de campo. además, el pals debe resolver su acentuado problema de atraso en asuntos de tecnologla de aplicación de productos pesticidas. el complemento de los trabajos con funglcldas sistémicos se está llevando a cabo por medio de investigaciones hlstopatológlcas, que tienen como objeto dilucidar la distribución del hongo dentro de la escoba y las diferentes fases que conducen a la esporulaclón del mismo. dado el interés de la investigación y la necesidad de dar una respuesta de manejo integrado del problema fue necesario ampliar el horizonte de la investigación, propiciando, de esta manera, el trabajo interdlsclpllnarlo, mediante la planeaclón y ejecución de ,trabajos ecoflslológlcos que conforman la base de la explicación de los fenómenos fltosanltarlos. 28 finalmente, es satisfactorio poder decir que, a través de estos grupos de investigación a nivel de pre-grado, se está colaborando con la formación de los profesionales que necesita el pals para su desarrollo cientlfico. desafortunadamente, las instituciones que potencialmente pueden aprovechar el talento y capacidad investigativa de estos profesionales no poseen los suficientes recursos para. integrarlos en sus programas, con lo cual se pierde una gran oportunidad para el progreso social del pals. bibllografia aranzau, fabio. 1982. informe sobre el taller internacional de escoba de bruja del cacao. belém-manaus-rondonia (brasil). programa dé cacao, instituto colombiano agropecuario, sin publicar. barros, ovidio. 1976. algunos aspectos de la "escoba de bruja" en colombia. conferencia presentada en el 111congreso de la asociación colombiana de fitopatologla y ciencias afines -ascolfi_; manizales, octubre 25 al27 de 1978. colciencias. 1978. la investigación en la universidad colombiana. ed. guadalupe. evans, h.c. 1979. report of a vlslt to latin american cocoa-growing countries 11 may 3 [une, 1979. belém pará (brasil). garces, carlos. 1946. la escoba de bruja del cacao. separata de la revista de la facultad nacional de agronomla de medellln, colombia. 6(24): 329-69. gutierrez, humberto. 1984. la actualidad sobre el cultivo del cacao. chocolaterla luker, departamento técnico. mimeografiado, 34 p. ocampo, francisco. 1977. no se deje arruinar por la escoba de bruja. el cacaotero colombiano. no. 4: 33 35. ocampo, francisco. 1978. informe de la reunión sobre escoba de bruja del cacao. manaus rondonia (brasil) el cacaotero colombiano. no. 3: 21 28. restrepo, l.f. 1981. cacao: situación y perspectivas. boletln técnico no. 83. sección estudios agronómicos, instituto colombiano agropecuario, bogotá colombia. rorer, j.b. 1913. the surinam witches-broom dlsease of cacao. trinidad and tobago. dep. agr., circo 10; 1-13. federacion nacional de cacaoteros. 1982. xii congreso nacional cacaotero. bogotá, octubre 25 a 27 de 1982. federacion nacional de cacaoteros. 1983. plan indicativo. departamento técnico, bogotá. mimeografiado. federacion nacional de cacaoteros. 1983. esquema de transferencia de tecnologla, departamento técnico, bogotá. mimeografiado. 29 torres, enrique. 1978. el papel del fltopatólogo en el asunto de la producción de alimentos. fitopatologla colombiana, 7(2): 83-93. torres, jorge. 1983. tecnologla y polltlca agraria: el caso arroz. economla colombiana. valdes, hugo. 1981. transferencia de tecnologla a los cultivadores de cacao en américa latina. actas ba. conferencia internacional de investigación en cacao, cartagena. colombia. wardlaw, c.w.1929. wltches-broom in surlname. trop. agrlc. 6: 348-49. 30 agronomía 24-1f.pdf the decision of farmers from the tropical region of cochabamba in bolivia to cultivate coca instead of state-recommended alternative products la decisión de los agricultores del área tropical de cochabamba (bolivia) de cultivar coca en lugar de los productos alternativos recomendados por el estado juan carlos barrientos1 and walter schug2 resumen: a pesar de la prohibición estatal del cultivo de coca desde 1973 y de la reducción rápida de las plantaciones de coca hasta 2002, este arbusto todavía se cultiva en las zonas tropicales de cochabamba (bolivia). tanto aspectos técnicos como económicos, son responsables de que muchos agricultores se decidan por el cultivo de la coca y no por el de cultivos alternativos. técnicamente, el cultivo de la coca es más adaptable y menos exigente, en comparación con los cinco cultivos alternativos analizados en esta investigación: piña, banano, maracuyá, palmito y pimienta; que requieren mayores insumos o mayor capital, así como más experiencia y habilidades técnicas de parte de los productores. desde el punto de vista económico, la demanda de hojas de la coca, contrariamente a la de los cultivos alternativos, excede a la oferta, por lo que los precios de la coca tienden a subir. el cultivo de coca es, en este sentido, más ventajoso, porque les deja a los agricultores mayores ingresos que aquéllos que reciben de los cultivos alternativos. la comercialización de las hojas de la coca, así como su transporte, es relativamente fácil, principalmente por la escasa exigencia de calidad por parte de los compradores. la posibilidad de venta rápida –y, en cierta medida, garantizada– de las hojas de coca favorece claramente su cultivo, comparada con la de los productos alternativos. sin embargo, muchas de las ventajas mencionadas del cultivo de coca, respecto a las de los cultivos alternativos, se ven desfavorecidas por la prohibición y el combate a los cultivos de coca por parte del estado. palabras claves adicionales: cultivos alternativos, mercado agrario, mercadeo agrario, desarrollo alternativo, comparación de beneficios entre cultivos abstract: despite national coca cultivation having been prohibited from 1973 onwards and the rapid reduction of coca plantations up to 2000, coca is still being cultivated in the tropical region of cochabamba. technical and economic aspects are responsible for many farmers deciding to continue to cultivate coca and not to cultivate alternative crops. coca cultivation is technically more adaptable and less demanding than the five alternative crops analysed in this research (pineapples, banana, passion fruit, palm hearts and pepper). these require more input or capital from the producers than cultivating coca as well as more technical experience and skills on their part. in economic terms, the demand for coca leaves exceeds their supply, contrary to that of alternative crops; coca prices therefore tend to increase. this is why coca producers often obtain higher profits from cultivating coca than by cultivating alternative crops. coca leaves can also be marketed relatively easily compared to alternative products as coca purchasers are less demanding regarding coca leaf quality, their transport is easy and cheap and there is the possibility of quick, guaranteed sales. however, many advantages listed regarding coca cultivation in relation to cultivating alternative crops conflict with coca being prohibited and the fight against its cultivation. additional key words: alternative crops, agricultural commodities market, agrarian marketing, alternative development, comparing crop profitability fecha de recepción: 10 de noviembre de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jcbarrientosf@unal.edu.co 2 profesor, instituto para política agraria, investigación de mercado y sociología económica, universidad de bonn (alemania). e-mail: schug@agp.uni-bonn.de agronomía colombiana 24(1): 147-157, 2006 economía y desarrollo rural 148 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana introduction an area of approximately 2,500-3,000 ha was being cultivated for coca in the tropical colonised region of cochabamba until the early 1970s (cidre, 1989). it covered the population’s “traditional” consumption, particularly that of the rural population. despite a law passed in 1973 (barrientos, 2005) restricting coca cultivation in non-traditional areas (the major area of coca cultivation in this region), the total cultivated area gradually expanded from the mid 1970s onwards, reaching its peak of around 40,000 ha in 1989. the government had already intervened against such expansion some years before. the prodes (in spanish, proyecto de desarrollo chapare-yungas) development project was implemented without success between 1975 and 1980. between 1981 and 1985 the government again tried to reduce coca fields by introducing a voluntary and compulsory reduction programme (the new “controlled substances law”) but this also led to no positive results. from 1986 to the early 1990s the government first carried out “the three-year fight against drugs’ plan” followed by the “the integral development and substitution plan”; both had little success in reducing coca production (barrientos, 2005). law 1008 (coca regime and controlled substances law) was intended to reduce and control coca cultivation through a new alternative development programme based on controlling the production, transport and marketing of coca leaves, substituting coca cultivation for legal crops and controlling cocaine production and trafficking (cardozo et al., 1999; rojas, 2002). this programme’s first years promoted an understanding of the crops which might replace coca being planted and the methods pertaining to such substitution. there was a massive introduction of selected crops such as pineapples, banana, passion fruit, palm (for palm hearts) and pepper at the beginning of the 1990s. while the area devoted to legal crops increased (reaching about 24,000 ha during 2002), coca plantations in this region had become reduced to about 7,500 ha by 2002 (dai-concade, 2003; barrientos, 2005). following the boom in alternative crops, farmers again began to cultivate coca from 2000 in contravention of law 1008 so that the area covered by coca fields was around 28,000 ha in 2005. numerous factors are responsible for continued coca production. this research analysed pertinent technical and economic aspects to ascertain why farmers choose to remain imbrued in the coca culture. a technical and economic comparison is made between producing and marketing coca and alternative crops to establish the most influential factors determining why farmers continue to cultivate coca. methodology this study was based on documental and descriptive research. quantitative (secondary data) and qualitative data were considered when analysing the problem. cultivating bananas, palm hearths, passion fruit, pineapples and pepper (being five important alternative crops in this development programme) was compared to coca to establish the most important factors determining farmers’ decisions to cultivate coca. four important aspects were considered: production, market, marketing and the benefits obtained from each crop. a question and hypotheses concerning each aspect were formulated to make analysis easier. results and discussion is cultivating coca technically easier than cultivating alternative products? coca plant requirements such as climate, soil, necessary cultivation work and the need for inputs must be compared with the demands of alternative crops to answer this question. the farmers’ experience regarding cultivating suitable products and their associated risks is closely examined. the coca plant makes less demand for good soil conditions and its adaptability to the region is greater than that of alternative crops the coca plant (erytroxylon huanacu coca) is a ligneous, evergreen shrub which is adaptable and undemanding regarding the soil and climatic conditions of those regions where it is cultivated. it grows without difficulty on acid, shallow and slope soils typical of the humid tropics, tolerates intense shade, full sun, weathers longer dry periods and short-term parched water table. the coca plant is able to settle at altitudes up to 2,000 masl (the cochabamba tropical region lies at 200-1,200 masl) and tolerates an extensive temperature range as well as high air humidity (cordep-dai, 1999; spi consultora, 1987; matteucci, sf; pohlan, 2001 in torrico,2002). the tropical-subtropical region of cochabamba is outstandingly suitable for cultivating coca in spite of high rainfall and great soil variability. this was confirmed by copious crop acreages mainly being established when regions were colonised from the mid 1970s to the end of the barrientos and schug: the decision of farmers... 149 2006 1980s. although coca plants do not grow and produce equally well everywhere, they provide their producers with the expected profitable yields; coca plantations can be profitably farmed for up to 60 years, depending on soil fertility and care (sanchez, 2002). regarding soil and climatic conditions, the so-called alternative crops are generally more demanding and less adaptable than coca; an appropriate location must be selected for each individual crop for profitable production. pineapples (ananas comosus l. merr.) need up to 2,000 mm annual rainfall (there are 2,550-4,500 mm in the study area), a loamy or loamy-sand soil with good drainage and an altitude of up to 1,000 masl; however, it cannot withstand extremely low temperatures. the roots of the pineapple plant begin to putrefy on badly drained soils having more than 2,000 mm rainfall. altitudes over 300 masl as well as a temperature of less than 15 °c (the cochabamba tropical region is 15 °c34 °c) can affect growth and the beginning of blossomtime. if temperature drops to less than 7 °c for only a few days it can cause fruit damage (rizzo,sf; infoagro; corporación proexant). the same holds true for bananas (musa paradisiaca). banana plants need deep, well-drained loamy or loamyclay soils at an altitude of less than 300 masl for optimum growth, as well as an annual 1,500-1,900 mm rainfall and a temperature of around 25 °c. such conditions in the tropical region around cochabamba are, however, available only on a limited basis. low-lying fields in the vicinity of large rivers are frequently inundated. habitat for banana plants exceeding 500 masl is associated with retarded growth; temperatures below 10 °c (which can damage the fruit) occur here during the winter more frequently than elsewhere (ibta/chapare, 1996; ocampo, 1996; rizzo, sf; spi consultora, 1987). soil is also an important factor for passion fruit (passiflora edulis); it has to be fertile, well-drained and loamysand to loamy-clay. excessive rainfall exceeding 1,800 mm per year, which is not rare in the tropics of cochabamba, may particularly harm the lower parts of the plants (corpei, 2001; cordep dai, 1999; planthogar, 2004; sica, 2001). the choice of location regarding soil characteristics is also very important for palm heart (bactris gasipaes hbk)production. although this plant is considered to be robust because it is able to grow nearly everywhere in the tropics of cochabamba (like the coca tree), it requires fertile, well-drained soils to be economically profitable. infertile and badly-drained soils substantially retard palm heart growth and harvest (brenes et al., 1999; inturias, 1996; fieam; portal agrario). the selection of soil is even more important for pepper (piper nigrum l.) crops than palm cultivation because, apart from reduced crop yield, infertile and badly-drained soils may be life-threatening for the plants. high rainfall of more than 2,000 mm per year weakens the plants and makes them more susceptible to disease (ecuagro; infoagro; rizzo, sf ). th.e alternative crops require lower manpower than coca not so many activities need to be carried out when cultivating coca compared to alternative crops, particularly if a plantation has already been established (table 1). however, weed and pest control, as well as harvesting, do require a large work-force, especially during the harvest; this obviously leads to providing many jobs in rural areas. such labour, mainly provided by the farmers and their families themselves, is particularly concentrated on the harvest which is carried out four times a year; appropriate weed control is implemented immediately after harvesting. this leaves farmers with comparatively long continuous periods for carrying out other economic activities. the soil is prepared in the same way in this area for nearly all crops; i.e. the forest is cleared, with leafy branches being left for scorching after having been dried. this procedure not only manures the soil with valuable mineral constituents but also decreases soil acidity. furrows are ploughed and pits dug in these scorched fields into which the seedlings are then transplanted. although alternative products take less time for cultivation than coca, the different cropping activities are table 1. manpower and input requirements for producing coca and alternative crops. important labour in cultivation coca alternative crops* pineapple banana passion fruit palm hearts pepper total daily labour per year 280 231 117 194 133 215 total input costs (us$/ha/year in 2002) 230 1410 955 935 1155 5435 references: revised edition by author based on direco, 2002; españa/ballon, 2002; barrientos, 2003. * pineapple variety: ‘cayena lisa’; planting density: 35,000 plants/ha; technology: commercial. banana variety: ‘cavendish’; planting density: 1,800 plants/ha; technology: commercial. passion fruit variety: ‘golden star’; planting density: 1,333 plants/ha; technology: commercial. palm heart variety: ‘macrocarpa’; planting density: 7,000 plants/ha; technology: commercial. pepper variety: ‘guajarina’; planting density: 2,000plants/ha; technology: commercial (deadwood stakes) 150 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana distributed throughout the year; consequently, not much contiguous time remains for other work. banana producers have to mark the fruit’s age each week (quispe, 1996) and harvest almost weekly. the same holds true for passion fruit cultivation, the difference being that the harvest occurs only between october and july (cordepdai, 1999). it must be mentioned at this point that alternative products have a shorter productive cycle than coca, i.e. they have to be replanted every 2-3 (pineapples and passion fruit) or 10 (bananas, palm and pepper) years (dai-concade, 2003) whereas coca plants have to be replanted after 40-60 years. additional manpower needs thus arise in alternative cultivation. coca cultivation demands lower input than that of alternative crops as coca is a relatively robust plant it requires less maintenance than many other crops. besides, coca is still cultivated according to traditional methods, i.e. fewer chemicals are used, this being an environmentallyfriendly technique (table 1). lower input results in lower costs, an advantage for the farmers who often have only a small amount of capital available. the costs involved in new planting do not arise until later 40-60 years and those for further tools only after 3-5 years. cultivating alternative products is more costly than coca cultivation. the costs of coca cultivation are 4 times less than that of bananas and passion fruit and even 20 times less than those for pepper. alternative crops generally require the use of more chemicals and materials for stakes, plastic bags, etc., by contrast with coca cultivation. moreover, apart from the higher costs involved, new young plants have to be purchased in shorter cultivation cycles than for coca crops. the farmers have more experience in cultivating coca than alternative crops farmers do not need special expertise for successfully cultivating coca as the coca plants and their consumers are not so demanding. local knowledge is gained from neighbours and learned and applied through their own work in the fields. most farmers from the tropical region of cochabamba emigrated from the valley and surrounding mountainous regions from the end of the 1970s to the end of the 1980s. as they wanted to become coca producers, they immediately began cultivating coca, although lacking knowledge at the beginning. the prospect of easy and quickly-earned profits spurred them on to learn quickly at the time. by contrast, farmers need longer training for successfully cultivating alternative products. passion fruit, palm hearts and pepper were new crops and still are so for many farmers. as well as the buyers who insist on large quantities of good quality products, these crops are more demanding than coca plants. farmers also do not have enough capital to comply with all technical cultivation recommendations. is the coca market more favourable for farmers than the alternative products’ market? demand for coca is greater than its supply coca production directly depends on the size of the cultivated area, this being decided by the demand for coca leaves, and indirectly on the demand for coca on the world market, governmental control of coca production and the fight against cocaine manufacturing and marketing. the total area covered by coca plantations in bolivia, colombia and peru hardly changed between 1990 and 2001. it varies around 200,000 ha (figure 1). not until 2001 did coca plantations decrease in colombia as a result of nationally-controlled, large-scale reductions. coca cultivation and production became drastically reduced in bolivia starting from the second half of the 1990s, particularly in the tropical region around cochabamba (figure 1). the demand for coca and cocaine became considerably increased during this time as the supply of coca decreased. according to unodc data (2004), coca leaf consumption rose by about 9.3% between 1992 and 2002 and that of cocaine by about 2.5%, these being small but positive increases, meaning that decreasing coca production faces increasing demand. it can thus be assumed that the demand for coca exceeds supply at present, making additional coca production appear desirable for the farmers. however, the relationship between supply and demand is very different regarding alternative products. consumption-mature pineapples and common edible banana production and supply are clearly increasing (albeit fluctuating) as is importing countries’ demand for these products, though at a lesser rate (demand being more stable than supply). fluctuating supply has a more favourable effect on producing countries’ domestic consumption than on the demand of importing counterparts; it can thus be determined that the export market for the sale of pineapples and bananas is somewhat safer than the domestic one. the pepper barrientos and schug: the decision of farmers... 151 2006 figure 1. area of coca plantations in: a) bolivia, colombia and peru, and b) the cochabamba tropical region in bolivia. reference: reviewed by author in line with direco, 2002; direco, 2003 at pdar (www.desarrolloalternativo.com) reference: united nations office on drugs and crime (unodc), 2004. market is a relatively saturated market, as opposed to other agricultural commodities’ markets; speculation is possible due to the product’s long storage quality. supply and demand fluctuate in cycles of around 10 years (table 2). palm hearts are usually tinned, thereby considerably extending their non-perishability. according to viscarra (2003), 16,000 t of palm hearts reached the world market in 1999; about a quarter was imported by the united states of america and they doubled palm heart imports between 1995 and 2001. this suggests an upward trend in the consumption of palm hearts world-wide. a similar tendency has been displayed in the consumption of passion fruit which is mainly exported as concentrated juice (praedac, 2002). based on central bank of ecuador (corpei, 2001) data, around 50,000 t of passion fruit juice were exported worldwide in 2000. ecuador alone increased its exports from around 5,000 t in 1995 to about 27,000 t in 2000. the biggest markets for all the alternative products mentioned are the european union and the usa (except for domestic markets) where there is fierce competition amongst exporting countries regarding price and product quality. bolivia currently only supplies these markets with palm hearts as transportation costs for edible bananas and fresh pineapples are too high and passion fruit and pepper are produced in too little quantity. the supply of alternative products from the cochabamba tropical region has increased due to the expantable 2. world production (= consumption) and world import (in tons) of pineapples, bananas and peppers. product* years 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 baprod 53 56 56 55 61 60 65 65 66 69 71 baimp 11 12 13 14 14 13 14 14 14 14 15 piprod 13 13 13 13 13 12 14 14 15 15 16 piimp 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 5 peprod 242 223 237 239 235 254 295 310 353 372 399 peimp 168 177 174 192 200 237 271 270 321 374 385 reference: author review based on faostat data, 2004. *ba prod = banana production (millions of tons), ba imp = banana imports (millions of tons), pi prod = pineapple production (millions of tons), pi imp = pineapple imports (millions of tons), pe prod = pepper production (thousands of tons), pe imp = pepper imports (thousands of tons). 152 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana sion of the area being cultivated (table 3) and increased yield (table 4). pineapples, bananas and palm hearts are offered for both domestic and foreign markets whereas passion fruit and pepper are just for domestic trade. the farmers are of the opinion that the home market is already saturated with pineapples and bananas and they therefore fear that increased production could lead to price decay, although potential demand still exists in theory in the non-producing areas of bolivia. domestic consumption demand for palm hearts (fresh as well as tinned) is limited. this is due to high prices and the population’s traditional consumer habits which do not recognise palm hearts as being foodstuff. on the contrary, the food industry has caused demand for passion fruit, palm hearts and pepper to be larger than supply, just as the demand for pineapples and edible bananas for export (barrientos, 2003). apparently limiting factors leading to this imbalance are low prices for producers (palm hearts and pepper) and deficient product quality regarding export goods (pineapples and bananas). above all, greater efforts are required from the farmers concerning their labour and capital to ensure balance between supply and demand. table 3. areas cultivated for pineapple, banana, passion fruit, palm hearts, and pepper in the tropical region of cochabamba (bolivia). cultivated area (ha) 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 pineapple 2608 3355 2200 3424 3804 3952 1668 1856 2012 2325 banana 10762 12408 13600 14190 10968 13559 12450 14442 15309 16075 passion fruit 63 85 45 52 130 77 80 112 148 162 palm hearts 227 309 600 642 3321 4876 2980 3052 3160 5157 pepper 24 31 40 34 79 61 163 278 356 408 reference: dai-concade, 2003. table 4. development of yield (t/year) of pineapple, banana, passion fruit, palm hearts, and pepper in the tropical region of cochabamba (bolivia). crop¹ annual yield (t/year) 1993 1995 1996 1998 2002 pineapple 12,97 (a) 35-41 (b) banana 5,4 (c) 6,6 (c) 13,1 (c) 26,4 (a) 16 -37 (c) 18-31 (b) passion fruit 1,1 (c) 1,73 (c) 6,1 (c) 5,19 (c) 7,0-9,6 (b) palm hearts 0,02 (c) 0,04(c) 0,15(c) 0,45-0,70 (b) pepper 0,015 (c) 0,825-1,18 (b) references: author review based on: (a) cordep-dai, 1997; (b) dai-concade, 2003; (c) cordep-dai, 1999; (d) brenes et al., 1999. ¹ an average 1.8 kg/fruit unit weight was used for pineapples, an average 92kg/“chipa” weight was used for bananas, an average 200g/“palmito” weight was used for palm hearts and the first value for pepper stands for plantations having living stakes and the second for plantations having deadwood stakes. the prices for alternative products have dropped by contrast with coca prices the price for coca usually reacts sensitively to changes in supply whilst demand generally remains elastic. coca cultivation became reduced from 1986 in the cochabamba tropical region, intensifying again just before 1990. however, the price of coca has increased nearly continuously, reaching a tempting level for coca producers in recent years (table 5a). as opposed to coca, most alternative products’ prices have presented a downward trend (table 6), becoming clearer in 1998-2002. two price margins exist for pineapples and eatable bananas, one being for the home market and the other for the export market. better quality fruit belongs to the export market where higher prices are usually paid. of the five alternative products, palm hearts and pepper were subject to a sharper price decrease from 1998-2002. increased international palm heart supply caused a lowering of prices due to the substantial increase in producing countries’ production, particularly that of costa rica, brazil, ecuador and venezuela (mercanet, 2002). the price of pepper evolved in a similar way (having already known 10 year-cycle price fluctuations). the decline in barrientos and schug: the decision of farmers... 153 2006 table 5. prices for coca leaves and alternative products. a) average annual prices for coca (bs/100pounds). 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 152 143 152 153 72 164 160 251 238 309 276 372 378 828 1596 1693 1885 reference: ine, jul.2002, p 325; direco, 1988, p 28-30; ine, 2004. b) average annual prices for alternative products (bs/kg). product sale location annual prices 1992 1996 1998 2002 ¹pineapples domestic market 0.77 1.53 (a) 0.91 1.78 (b) 0.55 1.10 (c) 0.64 (d) export market – – 1.07-1.38 (f) 0.96 (d) ² bananas domestic market 0.08 (a) 0.13 0.25 (b) 0.33 (f) 0.56 (c) 0.17 0.45 (d) 0.20 0.52 (g) export market 0.33 (a) 0.33 (b) 0.75 (c) 0.81 (f) 0.47 (d) 0.62 (g) passion fruit domestic market 0.92 (a) 1.27 (b) 1.23 (e) 1.2-1.5 (f) 1.22 (d) ³ palm hearts domestic market and export market – 10.16 (b) 7.44 (c) 7.5 9.0 (f) 3.95 (d) pepper domestic market – 10.16 (b) 25.40 30.48 (c) 22.04 24.80 (f) 15.58 (d) reference: author review based on: (a) ibta-chapare, 1992; (b) antezana, 1996; (c) cordep-dai, 1999; (d) españa/ballon, 2002; (e) cordep-dai, jun.1998; (f) cordep-dai, jul.1998; (g) dai-concade, 2003. ¹ prices are valid for both ‘cayena lisa’ and ‘pucallpa’ varieties and vary in product quality. ² for converting data, it was assumed that one export box weighs 22 kg and one “chipa”, 90 kg. ³ for converting data, it was assumed that one palm heart unit weighs 200 g. these prices correspond to those paid by the industry. table 6. annual transportation costs for coca and alternative products (bs/ha). transportation costs coca alternative crops pineapple y = 35 t·ha banana y = 25 t·ha passion fruit y = 8 t·ha palm hearts y = 0,5 t·ha pepper y = 1 t·ha bs/ha/year 330-1.100 5.833 2.777 800 250 100 reference: barrientos, 2003. ¹ transporting pineapples, bananas and pepper from production area to the town of cochabamba (bolivia). transporting passion fruit and palm hearts from production location to the next food industry in the tropical region of cochabamba. price is not currently as sharp as that for passion fruit; the production manager for emcopaivi (a passion fruit processing company from the cochabamba tropical region) has stated that passion fruit price will continue to drop in the future (barrientos, 2003). is marketing coca easier than marketing alternative products? the alternative product market has more demand for product quality than the coca leaf market cocahas first to be processed after being harvested before coming onto the market. the crops are harvested manually, consisting of sun-drying followed by squashing the leaves by trampling on them and packaging them into bags holding 50 english pounds of coca (1 pound = 454 g) (1988). this happens just after the harvest if the weather is dry; harvested crops are stored until the next sunny hours or days if it rains during harvesting day. the longer such storage lasts, the worse the quality of the coca leaves becomes, particularly in humid and unventilated conditions even if the leaves have already been dried. they lose their economic value in the worst case due to oxidation or mould. coca leaf quality refers to size, formation, maturity, chemical transformation during storage time and cleanliness, purity and area of origin. coca leaves from the yungas of la paz are preferred for chewing contrary to those of chapare which are bought for cocaine production. size, formation, maturity, cleanliness, degree of purity and area of origin are not as crucial for quality as chemical transformation during longer storage time caused by oxidation or fungal attack leading to coca leaves turning brown. such brown leaves can still be sold despite 154 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana this quality-reducing change in colour, albeit at a lower price. the product rarely has to be rejected due to quality loss; product wastage is consequently very low. regarding the alternative products, much more attention is paid to quality compared to coca; however, pineapples and bananas are sold on domestic markets as long as they are eatable. home market customers are less demanding whilst only fruit of a certain quality is accepted for export. size, degree of maturity, cleanliness, health condition, colour and weight are examined. the same also holds true for palm hearts and passion fruit which are mainly purchased by the catering industry. small, broken, dried or oxidised palm hearts are mostly rejected, just like immature and burst passion fruit which are usually thrown away. pepper is not homogenous and is often impure if prepared manually by the producers themselves; this and fungal infestations caused by unfavourable storage reduce the value of pepper on the market. the product completely loses its economic value if mouldering is extreme, which is not uncommon in the humid tropical region of cochabamba. deficient quality fruit being rejected by the market causes a loss for the producers; such losses caused by packing centre or food industry refusal amount to around 8% in pineapples, 20% in bananas and 8% in both passion fruit and palm hearts (barrientos, 2003). transporting coca leaves is easier than transporting alternative products the coca leaves, packed in 50-pound bags, are transported on the farmers’ shoulders or by bicycle from the fields to the closest country road or up to the nearest market (direco, 1988). public means of transport such as taxis, small or large trucks as well as buses are used for longer distances in areas having roads; transport cost per bag varies depending on coca price and transportation distance. prices range from 3 to 10 bs per bag within the production area (barrientos, 2003). one hectare yields around 2.5 t dried coca leaves annually, being approximately 110 bags per year and 27 bags per harvest every three months. transporting coca leaves into the big cities, such as cochabamba or santa cruz, costs about twice as much as transporting them within the production districts where leaf weight and relatively small volume simplifies transport. coca plantations are also established where no roads are present due to this advantage. a country road as close to the cultivated fields as possible is necessary for transporting leaves to market for all alternative products (except for pepper). only in this way can the relatively large harvest quantities –around 35 t· ha of pineapples, 25 t· ha of bananas, 8 t· ha of passion fruit and 0.5 t· ha of palm hearts (dai-concade, 2003)– be transported to market or the food industry (table 6). transport costs vary depending on product weight and volume and the distance to the market. transporting the yield from one hectare of pepper or palm hearts costs less than that of one hectare of passion fruit, bananas, pineapples and even coca. a small or large truck is needed for these products (except for pepper) to make transport profitable. the sale of coca leaves is faster and more secure than that of alternative products selling coca leaves is not difficult as the demand for them is still larger than supply; there are sufficient purchasers at the farm-gate as well as in primary and secondary markets. coca was mostly sold on farms in the tropical region of cochabamba during the coca boom (mid-1970s to the end of the 1980s). as the largest part of such production went to manufacturing cocaine, the purchasers collected the coca leaves directly from the producer and paid in cash, even in advance. the coca was nearly always sold individually; common sales or something similar did not exist because it was not necessary. this contributes towards the conception of a successful agrarian trade from the coca growers’ viewpoint. the alternative products are sold on farms, at the market and in the food industry. the palm heart industry itself picks up palm hearts from the farmers’ fields. passion fruits usually have to be taken to the processing industry by the producers themselves. part of the pineapple, banana and pepper production is purchased by the transporters at the farm-gate, another part is taken to the market by the producers themselves and a third part is sold to crop associations’ packing centres. pineapples and bananas taken to the packaging centres for export are sold by the crop associations, thus not on an individual basis; the same happens for passion fruit and palm hearts which go to the food industry (barrientos, 2003). alternative product demand was low and irregular during the mid-1990s to the end of the decade, with exception of traditional pineapples and edible bananas intended for the home-market. food industry demand, particularly for palm hearts and passion fruit, increased from the beginning of 2000 as it did for pineapples and bananas for export. however, orders were irregular, making producers insecure and distrustful. payment barrientos and schug: the decision of farmers... 155 2006 on credit also contributed towards this, particularly regarding pineapples and bananas for export and passion fruit and palm hearts for industry. the time interval for final payment varied from 1-52 weeks for pineapples, 016 weeks for bananas and 1-12 weeks for passion fruit, palm hearts and pepper (barrientos, 2003). is cultivating coca more profitable than alternative crops? cultivating coca was very profitable during the coca boom. coca prices fell for a short time following national control being taken of both coca and cocaine production and trading and the reduction of coca plantations; however, they rose again when supply decreased. coca cultivation is still currently the most profitable activity in the tropical region of cochabamba. annual capital expenditure can be exceeded by approximately 17-fold with the yield from one hectare. the need for capital (only being available to farmers on a limited basis) becomes considerably reduced once a plantation has become established. tables 7 and 8 show the annual volume of sales per hectare is much lower for alternative cultivations than for coca. the initial investment involved in the alternative crops is relatively high for the farmers in this area who only have an average total income of about us$2,000 per family per year. most established plantations were only possible until today due to national subsidies because this has been the only way the farmers have been able to make a profit. however, this is not the case with all alternative cultivations. farmers must increase crop yield and improve product quality to make a considerable profit in banana-, passion fruit-, pepperand particularly palm heart-cultivation or they will not make a profit, as is the case at present with palm heart cultivation. conclusions coca cultivation is technically easier than that of the alternative products. the coca plant’s robustness makes it easy to care for (i.e. it needs little work to cultivate it and table 7. production costs for coca and alternative products in us$/ha* in 2002. level of investment crop coca pineapple banana passion fruit palm hearts pepper initial investment labour 680 707 479 825 885 765 input 230 1.410 955 935 1.155 5.435 total 910 2.117 1.434 1.760 2.040 6.200 annual investment labour 723 561 255 476 488 510 input 55 685 505 225 155 569 total 778 1.246 760 701 643 1.079 reference: author review based on direco, 2002; españa/ballon, 2002; barrientos, 2003. * 1 us$ = 7.5 bs in 2002. table 8. average annual sales in bs/ha of coca and of alternative crops in 2002. annual sales crop coca pineapple banana passion fruit palm hearts pepper annual yield (t·ha) 2.5 35 25 8 0.5 1 prices (bs) per bag (50 pound) 942 – – – – – per fruit unit (1,8 kg) – 1.2 / 1.8 – – – – per palm hearts (200 g) – – – – 0.7 – per “chipa“ (90 kg) – – 25 42 – – – per bag (50 kg) – – – – – 500 per kg – – – 1.3 – – earnings (bs/ha) 103,744 23,333 -35,000 6,944 -11,667 10,400 1,750 10,000 reference: revision by authors based on dai-concade, 2003; barrientos, 2003; ine, 2002. 156 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana little production input, thereby minimising the need for capital). the experience gained by the farmers in a short time is completely sufficient for cultivating the unassuming coca plant. reduced supply combined with slightly rising demand results in high prices, making the coca market the most attractive one for farmers at present. in theory, the entire production could be sold quickly and at a good price. the alternative products are affected on the market by the demand for quality, decreasing prices and strong competition, contrary to coca. coca leaves are easy to market, returning a high profit which is substantially attained with less effort compared to most alternative products as demand exceeds supply and most buyers in the production areas purchase directly on farm. coca leaves are also easier to transport and there are no quality and quantity restrictions. coca cultivation is without a doubt the most profitable cultivation in the tropical region of cochabamba at present. there is much to be said for it; only a small amount of investment capital is needed at the same time as little agricultural experience, not much land and little investment of time; however, the amount annually invested in the crop is returned several times. many farmers thus risk their time, money and even their liberty by facing the threat of arrest because of being involved in illicit coca cultivation; however, making quick and easy money counts for more for these farmers, at least compared to possible alternatives. the state development programme must ensure the best conditions for producing and marketing legal products accompanied by capital investment, experience and infrastructure for successfully substituting coca plants by alternative crops. many of the aforementioned advantages associated with coca cultivation are due to its being “illegal” and “nationally controlled” compared to any other crop. there is thus no product directly competing with coca, the coca market is not saturated and attainable profits are high. if coca were not the raw material for cocaine it might not be the ideal crop for farmers in the cochabamba tropical region. references antezana, o. 1996. ficha técnica-económica: banano – flujo de costos e ingresos para una hectárea (us$), cordep-dai. cochabamba (bolivia). barrientos, j.c. 2003. encuesta a agricultores y expertos sobre los cultivos alternativos a la coca. first results of the empirical analysis. bonn (germany). 20 p. barrientos, j.c. 2005. vermarktung der den kokaanbau ersetzenden alternativen produkte der tropen von cochabamba (bolivien). doctoral thesis. university friedrich-wilhelms, bonn (germany). brenes, r. et al. 1999. estudio de la producción del subtrópico de cochabamba y la comercialización en el mercado boliviano. palmito cultivado, marcuyá y pimienta negra. dai-concade. cochabamba (bolivia). pp. 9, 16. cardozo et al. 1999. cifras y datos del desarrollo alternativo en bolivia. centro de documentación e información bolivia. talleres gráficos kipus, cochabamba (bolivia). pp. 52-94. cidre (centro de investigación y desarrollo regional). 1989. monografia del trópico, departamento de cochabamba, cochabamba (bolivia). 510 p. cordep-dai (proyecto de desarrollo regional de cochabamba development alternatives inc.). 1999. guía informativa: banano, piña, palmito, maracuyá y pimienta. cochabamba (bolivia). pp. 1-2. cordep-dai. 1998. guía informativa: banano, piña, palmito, maracuyá y pimienta. cochabamba (bolivia). cordep-dai. 1997. guía informativa: banano, piña, palmito y maracuyá. cochabamba (bolivia). corpei (corporación de promoción de exportaciones e inversiones). 2001. product profile: sour passion fruit concentrate. in: servicio de información y censo agropecuario, http://www. sica.gov.ec/agronegocios/productos%20para%20invertir/ corpei/maracuyá.pdf; consult: february 2004. corporación proexant (promoción de exportaciones agrícolas no tradicionales). piña: cultivo, cosecha y postcosecha. in: corporación proexant, http://www.proexant.org.ec/ manual%20de%20pi%c3%b1a.htm; consult: february 2004. direco (dirección general de reconversión agrícola). 2002. coca in numbers. cochabamba (bolivia). pp. 3, 5, 8. direco. (dirección general de reconversión agrícola). 1988. producción de coca. cochabamba (bolivia). 162 p. dai-concade (development alternatives inc. proyecto consolidación de los esfuerzos del desarrollo alternativo). 2003. oportunidades inexploradas de negocios. guía para inversionistas. 5th edition. dai-concade. cochabamba (bolivia). pp. 19, 22, 24-26. ecuagro. la pimienta. in: ecuarural, http://www.ecuarural.gov. ec/ecuagro/paginas/cult_org/paginas/pimienta.htm; consult: march 2004. españa/ballon. 2002. costos de producción e ingreso de 1 ha de piña, de 1 ha de banano, de 1 ha de maracuyá, de 1 ha de palmito y de 1 ha de pimenta. proyecto concade, cochabamba (bolivia). faostat. 2004. in: food and agricultura organization, http://faostat.fao.org/; consult: march 2004. fieam (federaçao das indústrias do estado do amazonas). pupunha. in: fieam, http://www.fieam.org.br/invest/pupunha. htm; consult: february 2004. amazonas (brazil). ibta/ch (instituto boliviano de tecnología agropecuaria/chapare). 1996. manejo integrado de plagas (mip) en el cultivo de banano. cochabamba (bolivia). pp. 6. ibta/ch (instituto boliviano de tecnología agropecuaria/chapare). 1992. costo de operación e ingreso estimados: piña, banano, maracuyá, palmito, jengibre, cítricos, pimienta, achiote, café, coca. cochabamba (bolivia). ine (instituto nacional de estadística). 2002. anuario estadístico 2001. génesis publicidad e impresiones, la paz (bolivia). 561 p. barrientos and schug: the decision of farmers... 157 2006 ine (instituto nacional de estadística). 2003. precio de la hoja de coca según mes (1992-2002). in: ine, http://www.ine.gov.bo/; consult: october 2003. inturias, g. 1996. el cultivo del tembe en el chapare. ibta/ch, cochabamba (bolivia). infoagro. 2004a. el cultivo de la pimienta. in: infoagro, http:// www.infoagro.com/aromaticas/pimienta.asp; consult: february 2004. infoagro. 2004b. cultivo de piña. in: infoagro, http://www.infoagro.com/frutas/frutas_tropicales/pina.htm; consult: february 2004. infoagro bolivia. 2002a. cadenas agroindustriales: bananos y plátanos. in: infoagro bolivia, http://www.infoagro.gov.bo; consult: february 2004. infoagro bolivia. 2002b. acuerdo de competitividad de la cadena del banano. in: infoagro bolivia, http://www.infoagro.gov.bo/ previos_panorama/acuerdos_p.htm; consulta: january 2004. matteucci, s. et al. sf. aspectos ecológicos del cultivo de la coca. in: grupo de ecologia del paisaje y medio ambiente, http://www. gepama.com.ar/matteucci/downloads/coca.pdf; consult: october 2003. mercanet. 2002. palmito: noticias y comercio internacional. 1st bulletin, 7th year. in: mercanet, http://www.mercanet.cnp.go.cr. ocampo, l. 1996. banano. chapare y carrasco tropical: producción, mercados, tecnología de maduración y conservación. la paz (bolivia). pp. 7-9. portal agrario. pijuayo. in: portal agrario del ministerio de agricultura del perú. http://www.portalagrario.gob.pe/rrnn_pijuayo.shtml; consult: february 2004. planthogar. 2004. pasionaria, flor de la pasión. in: planthogar, http://www.planthogar.net/enciclopedia/ficha.asp?id=165; consult: february 2004. praedac (programa de apoyo a la estrategia de desarrollo alternativo en el chapare). 2002. estudio de comercialización y mercadeo de productos del desarrollo alternativo bajo el sistema de preferencias generalizadas (spg) de la unión europea. cochabamba (bolivia). 117 p. rizzo, p. sf. piña de exportación. in: servicio de información del censo agropecuario del ministerio de agricultura del ecuador, http:// www.sica.gov.ec/agronegocios/biblioteca/ing%20rizzo/ nuevos%20exportables/pina.htm; consult: february 2004. rojas, f. 2002. la economía de la coca. paper. instituto de investigación, universidad católica boliviana, la paz (bolivia). pp. 10-17. sánchez, f. 2002. chapare mito y realidad. fondo editorial de los diputados, la paz (bolivia). 67 p. sica (servicio de información del censo agropecuario). 2001. maracuya passion fruit. in: servicio de información del censo agropecuario del ministerio de agricultura del ecuador, http:// www.sica.gov.ec/agronegocios/productos%20para%20invertir /frutas/maracuya/maracuy_mag.pdf; consult: february 2004. spi consultora. 1987. estudio de mercado de frutas del chapare. cochabamba (bolivia). pp. 5-6, 139. torrico, j.c. 2002. alternativen für die transformation von drogengebieten in bolivien – ergebnisse aus dem gebiet chapare für nutzungssysteme und anbaustrukturen. university of bonn, bonn (germany). pp. 18. 112 p. unodc (united nations office on drugs and crime). (2004). world drug report 2004. in: united nations office on drugs and crime, http://www.unodc. org/pdf/wdr_2004/wdr_2004_presentation.pdf; consult: october 2004. 63 p. unodc (united nations office on drugs and crime) and government of bolivia. 2004. bolivia coca cultivation survey. in: united nations office on drugs and crime, http://www.unodc.org/pdf/ bolivia/bolivia_coca_survey_2003.pdf; consult: march 2004. viscarra, a. (2003). la cadena productiva de palmito. in: sistema boliviano de productividad y competitividad (sbpc) del ministerio de desarrollo económico, http://www.boliviacompetitiva.org.bo/; consult: february 2004. received for publication: 14 march, 2011. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). lmrodriguezj@unal.edu.co agronomía colombiana 30(3), 425-435, 2012 chemical characterization of some soils from four counties that produce flue-cured tobacco caracterización química de algunos suelos de cuatro municipios productores de tabaco virginia marcela rodríguez1, verónica hoyos1, and guido plaza1 abstract resumen the municipalities or counties of campoalegre and garzón (state of huila) and capitanejo and enciso (state of santander) show different chemical soil characteristics when their origin is taken into account, based on their edaphogenetic environments. for the characterization of the soils from these counties, samples from 65 farms were arranged, based on the database of farmers associated with the protabaco company. with the soil samples taken, chemical and texture analyses were performed, codifying the results in order to analyze them, keeping in mind the ideal parameters for the tobacco crop. in the counties of huila, the texture, ph and organic matter were found to have ideal levels, in contrast to the phosphorus, potassium, magnesium, sulfur and chloride levels which were unsuitable, but the calcium content showed levels between suitable and good. in santander, the ph, organic matter, phosphorus, calcium, sulfur and chloride were at unsuitable levels, in contrast, the contrary occurred with the texture and potassium which were at normal levels. it is recommended, due to the difference among the chemical parameters, that a fertilization program be handled differently for the zones of santander and huila, bearing in mind that the chemical parameters were found to be more limited in santander than in huila. los municipios de campoalegre y garzón (huila), capitanejo y enciso (santander), presentan características químicas del suelo diferentes, teniendo en cuenta los ambientes edafogenéticos de origen. para la caracterización de los suelos de estos municipios, se dispuso de una muestra de 65 fincas, teniendo en cuenta la base de datos de agricultores de la empresa protabaco. con las muestras de suelo tomadas, se realizaron análisis químicos y de textura, teniendo en cuenta los parámetros ideales para el cultivo de tabaco. para los municipios de huila, la textura, ph y materia orgánica se encuentran en niveles ideales; el fósforo, potasio, magnesio, azufre y cloruro, no adecuados y los contenidos de calcio entre adecuados y buenos. en santander, el ph, materia orgánica, fósforo, calcio, azufre y cloruro no se encuentran en niveles adecuados, lo contrario ocurre con la textura y el nivel de potasio se encuentra como regular. se recomienda por las diferencias entre los parámetros químicos del suelo, que la fertilización de las zonas de santander y huila, se les de un manejo diferente, teniendo en cuenta que estos se encuentran más limitados en santander que en huila. key words: fertility, nicotiana tabacum, santander, huila. palabras clave: fertilidad, nicotiana tabacum, santander, huila. hectares (dnp, 2009). in 2008, the average yields of tobacco production in colombia fluctuated between 1.18 t ha-1 and 2.6 t ha-1, whereas santander and huila showed an average yield of 1.63 t ha-1 and 2.35 t ha-1 respectively (cci et al., 2008; dnp, 2009), being low in santander and high in huila, with respect to the global average yield of 1.6 t ha-1 in 2005 (agrocadenas, 2006). at the present, agricultural production is dynamic and competitive, because of this, tobacco producers have to be more efficient with production, meaning they have to attain greater production and quality with the lowest possible cost. this efficiency depends on many factors, such as the adequate selection of the variety which is going to be sown, introduction in colombia, as in many counties in the world, the tobacco crop is important because it generates employment and income for the producers, is labor intensive, captures market interest and financing from the purchasing companies, and is also an important source for income taxes and foreign exchange generated by the raw and finished products for export (cci, 2001; agrocadenas, 2005, 2006). the states which had a larger cultivated field area of fluecured tobacco during 2008 were: santander 56%, huila 24%, north santander 7%, boyacá 8% and cesar, tolima and valle del cauca 5% each, for a total of 7,931 sown field 426 agron. colomb. 30(3) 2012 capacity due to degradation and contamination caused by agricultural and farming exploitations, road construction, urban and industrial public works, among others (mantilla et al., 2001). the soils from santander originated from igneous, intrusive rocks of the paleozoic era, based on chemical composition; basic, acid and intermediate types are found (carrizosa and vega, 1969). on the other hand, in huila, the soils are from metamorphic, igneous, intrusive rocks and volcano sedimentary made between the precambric and triasicjurassic eras (ruiz et al., 1969; ideam, 1999). these differences are reflected by the chemical, physical and biological properties, causing the need for specific handling for the nutrition of the plants. santander is considered a state with a high anthropic influence, showing hillside intensive agriculture which is known to be unstable. the soils on the prairies of huila are affected by compression and compactness and contamination of the soils with agricultural toxicants, as a result of the intensive agriculture and human settlements (mantilla et al., 2001). due to the importance of knowing the chemical characteristics of the soils assigned to agricultural production, the objective of this present study was to interpret the analysis of the soils from the studied zones and compare them with the ideal parameters for the production of fluecure tobacco. materials and methods this present study was carried out in two tobacco producing counties or municipalities in the state of santander in the garcía rovira province: enciso and capitanejo, located at 1,100 m a.s.l., with an average annual temperature of 25ºc, and an average precipitation between 900-1.100 mm year-1; the other two counties were campoalegre and garzón in huila, located at an altitude between 500 and 1,000 m a.s.l., with an annual temperature of 27°c, and an average precipitation between 800-1,300 mm year-1. the basic information for interpreting this study was taken from the soil analysis carried out on 65 producing and supplying tobacco farms connected with productora tabacalera de colombia (protabaco). the number of samples was calculated through the methodology of hernández et al. (2003), in which the standard error is taken into account with the purpose of obtaining the variance analysis and the irrigation management, phytosanitary conditions, among others, without excluding adequate nutritional support management and supply as a fundamental variable (rojo, 2006; ballari, 2005). crop practices and nutritional requirements for the different types of tobacco vary according to the characteristics demand in the final product (the cured tobacco leaf), so, the handling of the fertilization has been evolving continuously in order to reach maximum yields, high quality and profitability. the tobacco crop is one where the effects of adequate fertilization are clearly demonstrated by the quality and quantity. appropriate and correctly balanced fertilization allows for the obtainment of the required characteristics for commercialization (ballari, 2005). and so, in order to obtain optimum development of the plants, it is necessary to take into account the chemical, physical, mineralogical and biological conditions of the soil, and also the parental material and the environmental conditions, as well as the soil fertility (thompson and troeh, 2002). these characteristics determine the water and nutrient supply; maintaining and supporting the plant and the interactions with the solid, liquid and gaseous stages (prasad and power, 1997; thompson and troeh, 2002). additional components which have been observed to be in constant change when they are subjected to climatic, atmospheric and anthropic variations, allowing a fertility characteristics for each zone (thompson and troeh, 2002; urquiza, 2002; moreno and coronado, 2006). the chemical characteristics of the soil were evaluated at the laboratory, with a preliminary assessment of the soil fertility which is fundamental in agricultural production (prasad and power, 1997; thompson and troeh, 2002). additionally, the ph was determined for the solid and colloidal stages of the soil, as well as the ionic interchange and consequently, the availability of the elements for the plants (prasad and power, 1997; thompson and troeh, 2002; ballari, 2005). for flue-cured tobacco crops, ballari (2005) reported interpretation rankings of the chemical and physical analyses of soils which are ideal for production, based on 10 years of research with this crop in argentina. colombian soils are very young for the most part and receive an appreciable and sharp tropical influence, such as: high temperatures, intense solar brightness, and abundant rainfall. additionally, these soils area characterized by being too fragile and susceptible to losing productive 427rodríguez, hoyos, and plaza: chemical characterization of some soils from four counties that produce flue-cured tobacco arithmetic mean sample fluctuation y with respect to the mean population y given by the following equation (eq. 1): + = n v s v s n 2 2 2 2 1 � � (1) where, n = size of the population (number of producers hired for each municipality). v2 = variance of population, (se)2 square of the standard error. se = standard error = 0.04, defined by the authors. s2 = variance of the sample expressed as the occurrence of y, determined in terms of the probability (s2 = p (1-p)), where p represents the probability (95%). n = size of the sample. keeping this equation in mind, a total of 65 samples were obtained, evaluated and distributed in the following way: 11 in capitanejo, 20 in enciso, 17 in campoalegre and 17 for garzón. for the samples taken for the analysis of soils, the area assigned for the sowing of tobacco (commercials plots) was traveled, identifying the variations and characteristics of the ground (topography, erosion, drainage and physical appearance of the soil) with the purpose of establishing the site of the subsamples (from 5 to 10 subsamples/ha), at a depth between 20 and 30 cm, treated as a compound sample (ica, 1992; coraspe and tejera, 1996). these samples were taken to the water and soil laboratory, at the national university of colombia, for chemical analysis by the agronomy faculty. the chemical properties analyzed and evaluated from the soil were: ph, related to soil-water 1:1 (v/v); cation exchange capacity (cec), with ammonium acetate; electric conductivity (ec), through saturated soil paste with a 1:2 soilwater proportion (p/v); organic matter (om), through the methods of organic carbon by walkley black; phosphorus (p), by bray ii; exchangeable bases such as potassium (k), calcium (ca) and magnesium (mg), extracted through ammonium acetate; sulfur (s), extracted through monocalcic phosphate and chloride (cl-), through titration with silver nitrate from the saturated soil paste. the texture was the only physical property which was evaluated, through the methodology of bouyoucos. this property was determined from the proportion showed among sand, silt and clay, according to the usda, 12 kinds of texture are differentiated; nevertheless for the purpose of this study the textures were simplified in three classes: (1) light texture “coarse texture” which encompassed: sandy (s), loamy sand (ls), sandy loam (sl), sandy clay loam (scl), textures which make then ideal for the tobacco crop (ballari, 2005; rodríguez, 2004); (2) heavy texture “fine texture” including: clay loam (cl), sandy clay (sc), silty clay (sic) and clay (c) textures, which are the least suitable for tobacco crop; and (3) loamy texture “middle texture” which included: loam (l), silt loam (sl), silt (s) and clay loam (cl). the results from the analysis of soils were analyzed with the interpretation tables for the chemical and physical parameters of soil for flue-cured tobacco growth according to the values presented by ballari (2005). nevertheless, tables for the interpretation of the cec and ec not present, so these variables are taken into account for the multivariate analysis only. in the results from the soil analysis, the percentage of the organic carbon (oc) was reported; nevertheless the requirements for organic matter (om) for the flue-cured tobacco crop are known; and so, is necessary the conversion of the percentage in om from the data of oc multiplied by 1.72 (ica, 1992) (tab. 1). table 1. interpretation of organic matter in the soil for the flue-cured tobacco crop (ballari, 2005). interpretation value (%) unsuitable < 1 or >3 regular 1 1.5 suitable 1.5 2.5 high 2.5 – 3 the ph influences physical-chemical and biological processes in relation with nutrition, because of this, it is the first parameter to keep in mind for interpreting and recommending fertilization of the soil (bohn et al., 2001) (tab. 2). table 2. interpretation of the soil ph for the flue-cured tobacco crop (ballari, 2005). interpretation value unsuitable, with important limitations < 5 or >7.5 regular, with moderate limitations 5.0-5.5 or 7.0-7.5 from very good to good, with possible limitations 5.5-6 or 6.5-7 suitable, without limitations 6.0 – 6.5 428 agron. colomb. 30(3) 2012 in the interpretation of k, ca and mg, the texture of the soil was considered (ballari, 2005) (tab. 3). the interpretation of p, s and clare described in tab. 4, wherein the high value for phosphorus is considered very good. in order to be able to identify the plots of tobacco which showed optimum conditions for growing the crop, the data were organized with tables and dynamic graphics, in which each plot was identified; as many parameters our of the nine reported by ballari (2005) are ideal or adequate for the tobacco plant flue-cured. in this way, the chemical limitations of the soil were analyzed, which can occur in each zone in this study. table 4. interpretation of phosphorus, sulfur and chloride (mg kg-1) in the soil for the flue-cured tobacco crop (ballari, 2005). interpretation phosphorus sulfur chloride unsuitable <10 or >41 <8 or >21 <5 or >16 regular 10-20 8-11 5-8 suitable 20-30 11-17 8-12 high 30-40* 17-20 12-16 * very good value of phosphorus for tobacco. additionally, the data were organized in a processing matrix assigned for observations (sampling plots) and the resultant variables of the analysis of soils (physical-chemical parameters). all the variables were codified using the interpretation tables. the analyses were run through descriptive statistics (excel®) and multiple correspondences analysis, with the statistics program spad 3.5 (cisiaceresta, 1998), with the purpose of determining the relation or similarity among the plots evaluated and the flue-cured tobacco production. results individual parameters analysis ph in the state of huila, 38.2% of the sampling soils were within the ideal ph for tobacco crops (values between 6.0 and 6.5), 50% of these soils were within the good to very good classification and 11.8% had a regular ph (from 5 to 5.5). in santander, 61.3% of the soils were characterized as having unsuitable ph values (<4.5 and/or >8.0), 25.8% presented a regular ph, 9.7% presented a very good ph, and only 3.2% had an ideal ph (tab. 5). in general, soils in huila have an acidic ph with an expected low availability of phosphorus, nitrogen, potassium, calcium, magnesium, sulfur and molybdenum (sposito, 2008). instead, the soils of santander (alkaline ph) are expected to have a low availability of iron, copper and zinc (fassbender, 1982). for the counties in the present study, the following were noticed: in campoalegre, 52.9% of the soils had an ideal ph and 47.1% were between the classification of very good to good; in garzón, 29.4% had an ideal ph, 47.1% were in the category of very good to good and 23.5% had regular ph values; in capitanejo, 81.8% of the soils had an unsuitable ph, 9.1% presented a regular ph and 9.1% were in the ideal category; in the county of enciso, 50% of the soils had inadequate ph values, 35% were regular and 15% of the sampled soils were located within the very good to good category (tab. 5). ruíz et al. (1969 and 1994) reported that in huila, the soils have and present different classif ications with table 3. interpretation of the levels of potassium, calcium and magnesium (cmol kg-1) related to the texture of the soil for the flue-cured tobacco crop (ballari, 2005). texture unsuitable regular good* suitable potassium light “coarse” < 0.25 or >0.8 0.25 – 0.35 0.35 – 0.55 0.55 0.8 regularly “loam” < 0.35 or >1.1 0.35 – 0.55 0.55 – 0.8 0.8 – 1.1 heavy “fine” < 0.5 or >1.4 0.55 – 0.8 0.8 – 1.1 1.1 – 1.4 calcium light “coarse” < 3 or >7.5 3 – 4.5 4.5 – 6 6 – 7.5 regularly “loam” < 4.5 or >9.5 4.5 – 6 6 – 7.5 7.5 – 9.5 heavy “fine” < 6 or >12 6 – 7.5 7.5 – 9.5 9.5 – 12 magnesium light “coarse” < 0.7 or >1.9 0.7 – 1 1 – 1.4 1.4 – 1.9 regularly “loam” < 1 or >2.6 1 – 1.4 1.4 – 1.9 1.9 – 2.6 heavy “fine” < 1.4 or >3.5 1.4 – 1.9 1.9 – 2.6 2.6 – 3.5 * with important limitations. 429rodríguez, hoyos, and plaza: chemical characterization of some soils from four counties that produce flue-cured tobacco predominantly acid ph soils; the same situation was found in the present study; nevertheless, a modal profile in the counties of campoalegre and garzón showed a classification between 4.3 and 7.5 (ruíz et al., 1969, 1994) and the ph for the soils evaluated for the tobacco crop in this study were found between 5.08 and 7.0, considering that this crop does not develop in all climatic zones in the state of huila. on the other hand, the ph modal profile for the counties of capitanejo and enciso showed values from 4.9 to 8.0 (carrizosa and vega, 1969) and the soils in this present study were classified between 5.3 to 8.4, with a predominance of alkaline soils; furthermore, these difference are derived from the soil solution due to the environmental conditions; finding acid soils at altitudes higher than 1,200 m a.s.l. organic matter (om) in huila, 55.9% of the soils had unsuitable contents of organic matter, 17.6% had om within a medium low category, 14.7% with an unsuitable percentage and 11.8% of the samples within the medium high category. in santander, 71% of the soils had an unsuitable percentage of om, 22.6% had a medium high category and 6.5% presented an ideal percentage. this indicates that, proportionally, the soil from huila shows a greater percentage of ideal om (tab. 5). the results from the evaluation in the counties are as follows: in campoalegre, 41.2% of the soils were classified within the suitable category, 29.4% within the medium low category, 17.6% within the medium high category and the remaining soils (11.8%) showed an unsuitable percentage; in garzón, 70.6% of the soils showed a suitable content of om, greater with respect to campoalegre county, 17.6% unsuitable, 5.9% medium low and 5.9% showed a medium high percentage; in capitanejo, 100% of the sampled soils showed an unsuitable percentage of om, whereas in enciso, 55% of the soils were characterized by having an unsuitable percentage of om, soils with medium high contents (35%) and suitable (10%) (tab. 5). the mineralization processes from the counties in santander were bigger, with respect to and contrasting with the ones presented in huila, due to the fact that om contents can be affected by the temperature (from 32 to 43°c), the humidity content of the soil, which varies when compared between the santander and huila estates, principally due table 5. characteristics of the soils from four municipalities, capitanejo and enciso, santander; campoalegre and garzón, huila, according to the soil analysis of the corresponding samples from the tobacco growing farms. parameter capitanejo enciso campoalegre garzón ph 54.5% of the soils presented a slightly alkaline ph, 27.3% moderately alkaline, 9.1% slightly acid and 9.1% neutral. 35% of the soils presented a lightly alkaline ph, 30% neutral, 20% moderately alkaline, 10% strongly acid and 5% moderately acid. 52.9% of the soils presented moderately acid ph and 47.1% slightly acid. 41.2% were moderately acid soils, 29.4% slightly acid, 17.6% strongly acid and 11.8% neutral. om 72.7% of the soils presented medium percentages, 18.2% high and 9.1% ideal. 75% presented medium percentages, 20% high and 5% ideals. 41.2% of the soils presented suitable om contents, 17.6% medium high, 29.4% medium low and 11.8% unsuitable. 70.6% of the soils presented suitable contents, 5.9% medium high, the same percentage with medium low and 17.6% unsuitable. p presented unsuitable contents of p in 100% of the soils sampled. 58.8% were soils with very good contents, 23.5% unsuitable and 17.6% good. 58.8% were soils with unsuitable contents, 17.6% very good, 17.6% good and 5.9% regular. k 36.4% of the soils presented regular content of k, 36.4% good, 18.2% unsuitable and 9.1% very good. 45% of k was good, 25% unsuitable, 25% regular and 5% very good. 88.2% unsuitable and 11.8% regular. 41.2% good, 35.3% regular, 11.8% very good and 11.8% unsuitable. ca 100% of the soils presented an excess of calcium content which was unsuitable. 95% of the soils presented an excess of ca (unsuitable) and 5% medium content. 29.9% unsuitable, the same percentage very good, 23.5% good and 17.6% regular. 35.3% unsuitable, 29.4% good, 17.6% very good and the same percentage was regular. mg 54.5% of the soils presented good content and 45.5% unsuitable. 30% unsuitable, 30% very good, 20% regular and 20% good. 41.2% unsuitable, 23.5% regular, 17.6% very good and the same percentage was good. 100% of the soils presented unsuitable magnesium contents. s 63.3% of the soils with very high contents of s and 36.4% medium. 50% of the soils were unsuitable, 25% good, 15% high and 10% regular. 52.9% unsuitable, 35.3% regular and 11.8% good. 47.1 of the soils were good, 35.3% unsuitable, 11.8% regular and 5.9% high. cl90.9% of the soils were unsuitable and 9.1% regular. 85% presented unsuitable contents, 10% high and 5% good. 88.2% were unsuitable soils, 5.9% regular and 5.9% high. 100% of the soils presented unsuitable contents. texture 90.9% of the soils presented sandy clay loam textures and 9.1% were sandy loam. 65% of the soils were sandy clay loam textures, 15% clay, 15% clay loam and 5% sandy loam. 94.1% of the soils presented sandy loam textures and 5.9% sandy clay loam. 70.6% of the soils presented sandy loam textures, 17.6% clay sandy loam, 5.9% sandy loam and 5.9% clay loam. 430 agron. colomb. 30(3) 2012 to the texture (clay contents in the soils), precipitation, and watering or irrigation systems and other practices of agricultural handling, and the presence of volcanic ash in huila (ruíz et al., 1994; bonh, 2001; sposito, 2008). in addition, based on the results, the content of native nitrogen is different in the four counties in this study, intervening with and influencing the tobacco quality of flue-cured tobacco through its direct relation with nicotine production (hurtado et al., 2007), due to the quantity and different forms of nitrogen that can be obtained through mineralization processes. because of the parental material of the soil in these two states, the organic matter in huila was higher and more suitable for the sowing of tobacco, as a result of the volcanic ash (carrizosa and vega, 1969; ruíz et al., 1969 and 1994). on the contrary, in santander, the influence of materials such as sandstone, slate banks of limestone and granoditorites made the organic matter lower (carrizosa and vega, 1969). nevertheless, the analysis of soils evaluated in the county of capitanejo showed that these soils are unsuitable for the sowing of tobacco because the organic matter content was higher than 3%, this is possible because of the higher contents of clay compared with the ones in huila. these very high contents are unsuitable for the tobacco crop, because of nitrogenous compounds formed by the mineralization process and also due to the implied nicotine contents (ballari, 2005; marchetti et al., 2006; hurtado et al., 2007). phosphorus (p) in huila, 41.2% of the sampled soils showed unsuitable phosphorus contents, 38.2% with very good content, 17.6% good and 2.9% with a regular content of this element. on the other hand, in santander, all soils had an unsuitable content of p. in huila, the soils registered higher contents of phosphorus, without reaching a high availability (tab. 5). in the counties of huila, campoalegre presented soils with a very good content of p (58.8%), good content (17.6%) and unsuitable content (23.5%), whereas in garzón county, 58.8% of soils did not have suitable contents of p, 17.6% had good content levels of p, 17.6% with suitable contents and 5.9% with regular contents of p (tab. 5). in these four counties, the phosphorus content was unsuitable for the sowing of tobacco crops, because the values were greater than 40 mg kg-1. according to ruíz et al. (1994), in huila, the majority of the soils present low contents of assimilable phosphorus, excluding the soils of lithic ustorthens, tropic fluvanquents, typic troporthents, typic hapludands, typic eutropepts, typic tropofluvents, typic haplustalfs and typic ustipsamments; which can present contents greater than 80 mg kg-1. these contents can be attributed to the apatite field deposits, presented with different thermic and storey reliefs. the contents of p in santander were not available for the plants, neither were they found in the solution of the soil, due to the calcium content, which these contents generate the formation of calcium phosphates, adsorption and precipitation of the element (p) (wandruszka, 2006; sposito, 2008). the native contents of the phosphorus element for these two zones are limited because of chemical conditions and specifically due to the calcium and volcanic ashes contents (carrizosa and vega, 1969; ruíz et al., 1969 and 1994), which generate low phosphorus concentrations in the soil solution, limiting root growth in the crop, because a greater proportion of this element is required in the first growing stages (crafts-brandner et al., 1990; smith and wood, 2011; osmond and kang, 2008). potassium (k) the soils from huila presented unsuitable contents of k (50%), while in santander, soils presented a good content of this element (41.9%). nevertheless, the remaining percentage of the soil in huila presented good, suitable and regular contents of potassium (20.6, 5.9 and 23.5%, respectively). in santander, regular, unsuitable and suitable contents of k were found (29, 22.6 and 6.5%, respectively) (tab. 5). in the county of campoalegre, 88.2% of the soils presented an unsuitable content of k and 11.8% with a regular content of this element. in garzón, 41.2% presented good content, 35.3% regular content, 11.8% unsuitable, with an equal percentage with a suitable content. in capitanejo county, 36.4% presented a regular content and an equal percentage with a good content for this element, 18.2% with an unsuitable content and 9.1% with a suitable content of k. finally, in enciso, 54.5% of the soils had good contents, 25% regular, 25% unsuitable and 5% with very good contents of potassium (tab. 5). in huila, the potassium was unsuitable due to low contents found for this element, on the contrary in santander, it presented unsuitable levels for this element but because of high contents, this situation is related directly with the texture of the soil (ballari, 2005). the unsuitable contents for potassium are reflected in the quality of the leaf in the tobacco crop, in the physical quality principally, as a result of the modifications on parameters like: texture, consistency, and structure in the tobacco leaf (condor and 431rodríguez, hoyos, and plaza: chemical characterization of some soils from four counties that produce flue-cured tobacco villagarcía, 2002; ballari, 2005; lu et al., 2005; moustakas and ntzanis, 2005; gurumurthy and vageesh, 2007; yang, et al., 2007; osmond and kang, 2008). calcium (ca) according to the results of the analysis of soils, 32.4% of the soils in huila presented unsuitable contents of calcium, 26.5% good contents, 23.5% suitable and regular contents 17.6%. while 96.8% of the soils in santander had the tendency to present unsuitable contents for ca and 3.2% with regular contents for this element (tab. 5). in campoalegre county, of the sampled soils, 29.4% presented unsuitable contents for calcium, due to its deficiency in this zone, with values below the minimum taking into consideration the texture of the soil, 29.4% belonged to soils with a very good content, 23.5% good content and 17.6% with a regular availability of ca. in garzón county, 35.3% of the sampled soils presented unsuitable contents of calcium due to excess, 29.4% with good contents, 17.6% suitable and 17.6% regular contents in relation to the levels of ca. huila was the state that presented the greatest variability in calcium contents in the soils. in santander, the soils with unsuitable contents were due to excess of ca contents that are found in this zone; in capitanejo, 100% of the soils had unsuitable contents for calcium. in enciso county, 95% of the soils were unsuitable in relation to the contents of ca and 5% had regular contents of this element (tab. 5). ruiz et al. (1994) reported unsuitable contents for calcium and suitable contents for the two huila counties of the present study. nevertheless, the calcium contents in huila vary because of the anthropic intervention or processes, the parental material, the weather or climatic conditions and the relief; soils with altitudes over 2,000 m a.s.l. are found to be poor in exchangeable bases, on the contrary; the soils located lower than 1,000 m a.s.l. present a high concentration of this element (ruíz et al., 1994). in santander, the excess of calcium is due to the parental material and the physical and chemical weathering processes that were found in this zone during the deposit of sedimentary materials (carrizosa and vega, 1969; malagón, 1979). magnesium (mg) in huila, unsuitable contents of magnesium prevailed (70.6%), with equal levels of soils with suitable, good and regular contents of mg found (8.8, 8.8 and 11.8% respectively). these results agree with the ones reported by ruiz et al. (1994) for huila. 35.5% of the soil in santander, showed unsuitable contents of mg, 32.3% had good contents, 19.4% with suitable and 12.9% with regular contents for this element (tab. 5). in huila, in the county of campoalegre, 41.2% of the soils were characterized by having unsuitable contents of mg, 17.6% corresponded with a suitable content, 23.5% with regular and 17.6% with good contents of magnesium; on the contrary, 100% of the soils in the county of garzón had unsuitable contents for this element. in santander, in the county of capitanejo, 45.5% presented soils with unsuitable contents and 54.5% with suitable contents of mg; in enciso county, 30% of the soil presented suitable levels, 30% with unsuitable, 20% with regular and 20% with good contents for this element (tab. 5). the soils from huila and santander in general have the tendency to present unsuitable magnesium contents, which is a principal deficiency of this element in the soil, a condition which may generate a decrease in the quality of the tobacco leaf, producing dark cured leaves and reduction in the sugar and starch contents (pinkerton, 1972; smith and wood, 2011; rojo, 2006). sulfur (s) in the state of huila, soils with unsuitable contents of s (44.1%) prevailed according to the requirements for this element in the tobacco crop; an equal situation was found in the state of santander (54.8%); some soils with good contents (29.4%), regular contents (23.5%) and high (2.9%) contents for sulfur were also found. besides in santander state, are soils which present good, high and regular contents for sulfur (29, 9.7 and 6.5% respectively). summarizing, both states in the present study presented an excessive content for s in the majority of their soils (tab. 5). in campoalegre county, 52.9% of the soils were characterized by having unsuitable contents for s, 35.3% corresponded to soils with regular and 11.8% with good contents of s. in garzón, 47% presented good contents, 35.3% of the soils were with unsuitable contents, 11.8% with regular content and 5.9% with high contents for this element. in capitanejo, 63.6% of the soils presented unsuitable levels and 36.4% with good content levels for sulfur. in enciso county, 50% of the soils presented excess sulfur, 25% with good content, 15% with high and 10% with regular contents for s. for this reason, it can be said that the counties of garzón and enciso presented a greater variability in the content of sulfur in the soil (tab. 5). 432 agron. colomb. 30(3) 2012 chloride (cl-) in santander, 87.1% of the soils presented unsuitable contents for cl-, 6.5% high, 3.2% good and 3.2% with regular content. in huila, 94.1% of the soils presented an unsuitable content for cl-, 2.9% high and 2.9% with regular contents for this element (tab. 5). it was noticed that the majority of the soils sampled in both states showed unsuitable levels (>16 mg kg-1) for clfor the tobacco crop; it is important to emphasize that this element is harmful for the quality of the tobacco crop if it is found to be in excess, causing lower combustibility in the dried tobacco leaf (elliot and back, 1963; ishizaki and akiya, 1978; randle, 2004; osmond and kang, 2008). in campoalegre, 87.1% of the soils were characterized by possessing unsuitable contents of cl-, 5.9% with a high level content and the remaining soils (5.9%) with a regular content for this element. on the other hand, in garzón county, 100% had unsuitable contents of cl-. in capitanejo, 90.9% of the soils sampled presented unsuitable contents for this element and 9.1% with regular contents. in the county of enciso, in 85% of the soils, clwas not found with suitable contents due to the excess of this element, 10% with a high level and 5% with good level contents (tab. 5). texture the states of huila (97.1%) and santander (80.6%) were characterized by having ideal textures for growing the tobacco crop. in huila, in the county of campoalegre, 100% of the soils sampled presented ideal textures (scl and sl); while in garzón county, 94.1% were ideal soils (ls, sl and scl) and the remaining percentage presented unsuitable soils (cl). in santander, capitanejo county presented 100% soils with an ideal texture (scl, l and/or sl). in the county of enciso, 70% of the soils had an ideal texture (scl, l and/or sl) and 30% of the remaining soils presented an unsuitable texture (c and/or cl) (tab. 5). in the four counties, it can be said that the majority of the soils were ideal considering the texture since the soils were clay sandy loam, sandy loam and loam. light soils produce very good industrial quality tobacco. furthermore, unsuitable soils, such as heavy ones, generate an increase in the levels of nicotine and root growth is not optimum; nevertheless, they should present with good drainage and avoid flooding (rodríguez, 2004; ballari, 2005). grouping analysis of the plots huila and santander sixty-five soil analyses from the two states were grouped by similitude as shown in fig. 2, through 9 variables and 24 association modalities. the variables which intervene on the grouping are: om, p, k, ca, mg, s and cl‒. in the first division line, two groups are observed, a (23%) and b (47%). group a is characterized by presenting unsuitable contents for om, ca and s and a mg content between good and regular. on the other hand, group b presents suitable contents for om and mg, a good content for k, regular for s and unsuitable for mg (fig. 1). in the second division line, three groups are observed, a (23%), c (6%) and d (71%). groups c and d are subdivisions of group b. group c is characterized by presenting suitable contents for s. group d presents suitable contents for om, mg and ca and a regular content for s (fig. 1). on the third division, five groups are observed a (23%), c (6%), e (6%), f (5%) and g (60%). groups e, f and g are figure 1. grouping by similitude of the analyzed variables from the results and interpretation of the soil analysis. this dendogram was built with the statistics program spad 3.5. a b a a c c ch e e f f d j g k 73 74 m2 l3p6 e5 67 e9 66 m6l2 72 p3 69 p8 m2l1 g4l1 e17 e13 e17 e10 gaf1 m4 75 m3 e2a e2b m10 78 p4 ms1 ms2 e7 e3 68 g5 e10 e12 76 g4l3 g10 g6 l2 g4l3 glt2 77 m6 l2 m6l1 mfg-l1 glt-1 mfg-l2 m8l2 m1 433rodríguez, hoyos, and plaza: chemical characterization of some soils from four counties that produce flue-cured tobacco subdivisions of group d. group e presents a regular content for ca. group f is characterized by presenting suitable contents for cl-. group g presents suitable contents for om and mg, good for ca and regular for s (fig. 1). the fourth classification by similitude of the plots presents seven groups h, i, c, e, f, j and k; wherein h and i are subdivisions for group a, and groups j and k subdivisions of group g. in group h, 20% is characterized by presenting unsuitable contents for om, ca and s and a good content for mg. in group i, 3% is differentiated by presenting a regular content for cl-. group c is the same as group e and f were described previously. in group j, 50% of the plots were found, but characteristics of separation are not presented. in group k, 11% of the grouped plots were found, it is characterized by having suitable contents for ca and p, an unsuitable content for k and a regular content for s (figs. 1 and 2). as seen with the multivariable analysis in santander, the remaining divisions were not described, due to the lack of separation variables. conclusions in general, the soils that were sampled in this present study in the state of huila were characterized by having a texture, ph and percentage with suitable contents for organic matter; with unsuitable contents for p, k, mg, s and clfor the tobacco crop and calcium contents between unsuitable and good levels. in the soils from the state of santander, unsuitable contents and percentage for ph, om, p, ca, s and clprevailed, finding equally suitable textures, k had regular contents, and mg presented contents between unsuitable and regular. the soils from huila presented a greater variability for ph, om percentage and ca contents; while the soils from santander presented a greater variability for mg content. out of the nine evaluated parameters in the grouping analysis by similitude, the textures and ph did not allow separation of the groups. chloride was a parameter that did not take into account the grouping analysis for huila; therefore, the contents for this element in the soil were similar for the counties of huila (campoalegre and garzón). literature cited agrocadenas. 2005. la agroindustria del tabaco en colombia: el negocio de los cigarrillos y cigarros. pp. 225-256. in: anuario 2005 agroindustria y competitividad, estructura y dinámica en colombia (1992-2005). ministerio de agricultura y desarrollo rural, observatorio agrocadenas colombia, bogota. figure 2. distribution and grouping for the interpretation of the soil analysis and its results. this dendogram was built with the statistics program spad 3.5. 73 74 m2 l3p6 e5 67 e9 66 m6l2 72 p3 69 p8 m2l1 g4l1 e17 e13 e17 e10 gaf1 m4 75 m3 e2a e2b m10 78 p4 ms1 ms2 e7 e3 68 g5 e10 e12 76 g4l3 g10 g6 l2 g4l3 glt2 77 m6 l2 m6l1 mfg-l1 glt-1 mfg-l2 m8l2 m1 -1.0 -0.5 0 0.5 0.75 0. -0.75 -1.50 facteur 2 facteur 2 • glt1 • mfg-l2 • m1 • mfg-l1 • m2l1 • m6l2i • m6l1 • glt2 • m10 • m3 • m8l2 • ghma2 • g6l2 • ms1 • gaf1 • g4l3 • ghb • g6l1 • g5 • g4l2 • g11 • m4e • m6l2m • ms2 • e7 • g4l1 • e10 • e2b• gmc • e2a • e9 • e12 • g10 • g2 • e3 • p4 • e17b • e13 • e18 • e17 • p11 • e5 • p3 • p9 • p6• p53 • e11 • p8 k e j f c i h • gaf2 • m8l1 • m2l2 • m7 • m9 • e6 • e8 434 agron. colomb. 30(3) 2012 agrocadenas. 2006. indicadores de competitividad para tabaco. ministerio de agricultura y desarrollo rural, observatorio agrocadenas colombia, bogota. ballari, m. 2005. tabaco virginia, aspectos ecofisiológicos y de la nutrición en condiciones de cultivo. talleres gráficos de alejandro graziani, córdoba, argentina. bohn, h., b. mcneal, and g. o’connor. 2001. soil chemistry. 3rd ed. john wiley and sons, new york, ny. carrizosa, u.j. and v.m. vega. 1969. estudio general de suelos, para fines agrícolas de los municipios de guaca, san andrés, molagavita, san josé de miranda, málaga, cerrito, concepción. carcasi, san miguel, macaravita, enciso y capitanejo, departamento de santander. estudios agrotecnicos, instituto geográfico agustín codazzi, bogota. cci, corporación colombia internacional. 2001. acuerdo de competitividad de la cadena productiva del tabaco en colombia. bogota. cci, corporación colombia internacional. 2008. evaluaciones agropecuarias municipales años 2006, 2007 y 2008. ministerio de agricultura y desarrollo rural; sistema de información agropecuaria, secretarías de agricultura departamentales, bogota. cisia-ceresta. 1998. spad. 3.5 integrado versión pc. centre international de statistique et d´informatique appliquées, paris. condor, a. and s. villagarcía. 2002. evaluación de mezcla formulada de fertilizante con dosis crecientes y aplicación de materia orgánica en el rendimiento de tabaco negro en un suelo arenoso bajo condiciones de invernadero. rev. per. biol. 9(2), 121-126. coraspe, h. and s. tejera. 1996. procedimiento para la toma de muestras de suelos (on line). revista de difusión de tecnología agrícola pecuaria, pesquera y acuícola 54, www.sian.inia.gob. ve; consulted: october, 2012. crafts-brandner, s.j., m.e. salvucci, j.l. sims, and t.g. sutton. 1990. phosphorus nutrition influence on plant growth and nonstructural carbohydrate accumulation in tobacco. crop sci. 30, 609-614. dnp, departamento nacional de planeación. 2009. anuario estadístico del sector agropecuario año 2008. http://www.dnp. gov.co; consulted: october, 2012. elliot, j.m. and m.e. back. 1963. effects of potassium and chlorine on the production of tobacco seedling. can. j. soil. sci. 43, 268-274. fassbender, h. 1982. química de suelos con énfasis en suelos de américa latina. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica), san jose. gurumurthy, k.t. and t.s. vageesh. 2007. leaf yield and nutrient uptake by fcv tobacco as influenced by k and mg nutrition. karnataka j. agric. sci. 20 (4), 741-744. hernández, s.r, c.c. fernández and p.l. baptista. 2003. metodología de la investigación. 3rd ed. mcgraw hill, mexico df. hurtado, r.e., c.a. forero, l.a. ortiz, a.m. fernández, j. garcía, and c. león. 2007. evaluación edafoclimática del tabaco rubio: burley y virginia. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), fedetabaco, bogota. ica, instituto colombiano agropecuario. 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación. technical assistance manual no. 25. bogota. ideam, instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales. 1999. orografía y geología del área del macizo colombiano. pp. 7-18. in: el macizo colombiano y su área de influencia. modulo hídrico. bogota. ishizaki, h. and t. akiya. 1978. effects of chlorine on growth and quality of tobacco. jpn agric res q 12(1), 1-6. lu, y.x., c.j. li and s. zhang. 2005. transpiration, potassium uptake and flow in tobacco as affected by nitrogen forms and nutrient levels. ann. bot. 95, 991-998. malagón, d. 1979. fundamentos de mineralogía de suelos. centro interamericano de desarrollo integral de aguas y tierras (cidiat), mérida. venezuela. mantilla, g., l.s. de la torre, c.e. gómez, n. ordoñez, j.l. ceballos, c. euscátegui, p. pérez, s. pérez, n. martínez, r. sánchez, n. maldonado, s. pérez, j. gaitán, l. chávez, c. chamorro, and a. flórez. 2001. los suelos: estabilidad, productividad y degradación. pp. 228-277. in: leyva, p., c. cano, m. arango, j.d. pabón, g. mantilla, j. sánchez, j. rodríguez, c. bermúdez, l. panizzo, m. toro, i. jaramillo, a. cano, and h. sánchez (eds.). el medio ambiente en colombia. instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales, bogota. marchetti, r., f. castelli, and r. contillo. 2006. nitrogen requirements for flue-cured tobacco. agron. j. 98, 666-674 moreno, c.e. and r.a. coronado. 2006. fertilización orgánica y manejo del suelo en el sistema de producción tabaco asociado fríjol en santander. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr). bucaramanga, colombia. moustakas, n. and h. ntzanis. 2005. dry matter accumulation and nutrient uptake in flue-cured tobacco (nicotiana tabacum l.). field crops res. 94, 1-13. osmond, d. and j. kang. 2008. nutrient removal by crops in north carolina. in: north carolina cooperative extension service, north carolina state university, www.soil.ncsu.edu; consulted: october, 2012. pinkerton, a. 1972. recovery of flue-cured tobacco from magnesium deficiency: changes in leaf magnesium content and effects on leaf quality. aust. j. agric. res. 23(4), 641-649. prasad, r. and j.f. power. 1997. soil fertility management for sustainable agriculture. lewis publishers, boca raton, fl. randle, w. 2004. chloride requirements in onion: clarifying a widespread misunderstanding. better crops plant food. 88(4), 10-11. rodríguez, j.a. 2004. consideraciones medioambientales en el cultivo de tabaco en españa. in: enciclopedia básica del cultivo de tabaco. manual práctico para todos los agricultores junta extremeño, extremadura, españa. rojo, l.w. 2006. crop kit specialty plant nutrition management guide tobacco. the worldwide business formula (sqm). yara, atlanta, ga. ruiz, e., v.j. rivillas, g.h. villota, h.r. jaramillo, h. rodríguez, c. molina, j. fonseca, and o.e. mosquera. 1969. estudio general de suelos del departamento del huila, algunas regiones como baraya, tello, aipe, neiva, palermo, santa maría, rivera, campoalegre, yaguará, hobo, paicol, gigante, agrado, garzón, pitalito, la plata, tarquí, altamira, elías, teruel, 435rodríguez, hoyos, and plaza: chemical characterization of some soils from four counties that produce flue-cured tobacco íquira, guadalupe, timaná, suaza, saladoblanco, oporapa, la argentina. instituto geográfico agustín codazzi, bogota. ruiz, e., o. rocha, h. rodríguez, r. molina, a.m. palasino, f. garavito, a. bernal, d. mendivelso, and j.j. pinto. 1994. estudio general de suelos del departamento del huila. tomo i y ii. instituto geográfico agustín codazzi, bogota. smith, w.d. and s. wood. 2011. nutrient management. pp. 67-82. in: flue-cured tobacco guide. north carolina state university, raleigh, nc. sposito, g. 2008. the chemistry of soils. 2nd ed. oxford, uk. thompson, l.m. and f.r. troeh. 2002. los suelos y su fertilidad. 4th ed. editorial reverté, barcelona, spain. urquiza, m.n. 2002. manejo sostenible de los suelos. centro de información, gestión y educación ambiental, ministerio de ciencia, tecnología y medio ambiente cuba, www.medioambiente.cu; consulted: october, 2012. wandruszka, r. 2006. retención de fósforo en suelos calcáreos y el efecto de la materia orgánica en su mov i lidad (on line). geochem. trans. 7, 6-6, http://viaclinica.com/article. php?pmc_id=1483820; consulted: october, 2012. yang, t., l. lu, w. xia, and j. fan. 2007. characteristics of potassium-enriched, flue-cured tobacco genotype in potassium absorption, accumulation, and in-ward potassium currents of root cortex. agric. sci. china. 6(12), 1479-1486. agronomía 24-2i.indd efecto del secado de los biosólidos de la planta de tratamiento de aguas residuales el salitre (bogotá) sobre su contenido de nutrientes, metales pesados y patógenos effect of drying of biosolids from the wastewater treatment plant el salitre (bogotá) on the content of nutrients, heavy metals, and pathogens óscar giraldo1 y amanda lozano de yunda2 resumen: se acondicionó el biosólido proveniente de la planta de tratamiento de aguas residuales el salitre, en bogotá, para su uso agrícola o forestal, de tal manera que el producto obtenido se encontrara dentro de los límites máximos permisibles de contaminantes establecidos por la estadounidense environmental protection agency (epa) y su contenido de nutrientes se afectara en la menor proporción posible. se realizaron tratamientos térmicos a temperaturas de 50, 55, 60, 65 y 70 °c, y se determinó el contenido de coliformes totales, e. coli y salmonella, el contenido de nutrientes totales (n, p, k) y metales pesados disponibles (cd, cr, cu, mn, ni, pb, zn), antes y después de cada uno de los tratamientos. los tratamientos de secado entre 55-70 °c redujeron los coliformes totales y e. coli hasta niveles apropiados para que el biosólido pueda ser utilizado en aplicaciones forestales. aunque los contenidos de nutrientes del producto se redujeron entre 75% y 95%, aún se considera apropiados para su utilización como fertilizante. los metales cu y zn aumentaron sus contenidos disponibles después de los tratamientos, cd y cr no fueron detectados y los contenidos de algunos metales pesados (mn, ni, pb) se redujeron con el proceso de secado. sin embargo, para todos los metales los valores se encontraron por debajo de los límites establecidos por la epa para la aplicación del biosólido en terrenos agrícolas. se concluyó que el tratamiento de secado de biosólido puede considerarse como una opción válida para su acondicionamiento para uso forestal. palabras claves adicionales: biofertilizante, tratamiento térmico, aplicación agrícola, coliformes totales, e. coli, salmonella abstract: biosolids from the wastewater treatment plant el salitre (bogotá) were conditioned for agricultural or forest use. it was expected that the product would fit within the environmental protection agency (epa) established maximum limits for pollution agents and maintain high level of nutrients. thermal drying treatments at temperatures of 50, 55, 60, 65, and 70 °c were performed. total coliform, e. coli and salmonella content, total nutrients content (n, p, and k), and available heavy metals (cd, cr, cu, mn, ni, pb, and zn) were determined before and after each treatment. drying treatments between 55-70 °c reduced total coliform and e. coli contents till proper forest use levels. although nutrient content was reduced 75-95%, it is still considered as a good fertilizer. the content of available cu and zn increased, whereas contents of cd and cr were not detected, and contents of some heavy metals (mn, ni, and pb) were reduced. all heavy metals contents were below epa limits for agricultural use. in conclusion, drying treatments could be considered as a valid option to condition el salitre wastewater sewage biosolids for their forest use. additional key words: biofertilizer, thermal treatment, agricultural use, total coliforms, e. coli, salmonella fecha de recepción: 19 de julio de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 químico, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: oskarquimico@gmail.com 2 profesora asociada, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: alozanode@unal.edu.co agronomía colombiana 24(2): 348-354, 2006 giraldo y lozano: efecto del secado de los biosólidos... 3492006 introducción uno de los productos de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas son los biosólidos, que contienen materia orgánica, n, p y trazas de elementos esenciales para el crecimiento de las plantas (elliot y dempsey, 1991). este contenido puede ser aprovechado a nivel agrícola, siendo una alternativa ecológica y económica para su disposición. en colombia, el interés en la aplicación de los biosólidos al suelo ha aumentado recientemente como consecuencia de la menor disponibilidad y viabilidad de otras opciones de gestión de los biosólidos, tales como el transporte a vertederos controlados, la incineración y la evacuación en el mar (rechcigl, 1995). debido al control de polución de gases, la incineración no es viable en el largo plazo para varias comunidades. las restricciones que se están proponiendo al transporte a vertederos pretenden excluir todo residuo orgánico de esta vía de eliminación. potencialmente, la opción más atractiva sería esparcir los lodos en terrenos agrícolas, porque podrían reciclar nutrientes y ser útiles desde el punto de vista agronómico. una de las alternativas consiste en realizarles un tratamiento de secado, con el fin de reducir su volumen y eliminar los patógenos, de manera que puedan ser aprovechados desde el punto de vista agrícola, con un doble beneficio: el ambiental, al eliminarse los residuos orgánicos urbanos sin alteración relevante del equilibrio ecológico, y el agrícola, al incorporar a los suelos de cultivo la materia orgánica y los nutrientes contenidos en estos desechos. el secado térmico es un sistema de acondicionamiento que provee al biosólido de características uniformes y sirve esencialmente para incrementar el contenido de sólidos por reducción de agua; además, destruye patógenos (organismos causantes de enfermedades), minimiza olores y reduce la atracción potencial de vectores (moscas, mosquitos y roedores) y de patógenos (salmonella, shigella y campylobacter) (epa, 1993). con el secado térmico se reducen los contenidos de humedad a niveles por debajo de los conseguidos por métodos de deshidratación convencionales y los biosólidos así tratados pueden ser comercializados como abonos o acondicionadores de suelos. el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del secado térmico sobre el contenido nutricional y de patógenos de los biosólidos de la planta de tratamiento de aguas residuales (ptar) el salitre, en bogotá, de manera que se posibilite su utilización agrícola o forestal. materiales y métodos en la ptar el salitre se realiza un tratamiento primario del agua, removiendo 60% de sólidos suspendidos totales (sst) y 40% de materia orgánica (dbo). en la actualidad se trata un promedio de 4 m3· seg-1, con una generación en biosólidos por digestión anaerobia de 150 mg· día, que se aprovechan como cobertura final en el relleno sanitario doña juana; el agua tratada se descarga de nuevo al río bogotá. las muestras de biosólido se tomaron en cinco ocasiones de la banda trasportadora a la salida del deshidratador, con intervalos de una semana entre septiembre y octubre de 2002. se guardaron en bolsas de polietileno con cierre hermético, a 4 °c durante 3 días antes de su uso. secado del biosólido el tratamiento térmico se les realizó en el laboratorio a muestras de unos 400 g de biosólido, en un secador directo y en bandejas dispuestas dentro de la cámara de secado (tabla 1). tabla 1. condiciones de trabajo. secador directo liq-pp, universidad nacional de colombia. tratamiento l1 l2 l3 l4 l5 temperatura de salida del aire (ºc) 50 55 60 65 70 temperatura de la piscina de agua (ºc) 24 25 26 24 28 húmedad del aire (%) 30 27 23 21 13 temperatura de bulbo seco (°c) 44 48 51 55 58 temperatura de bulbo húmedo (°c) 29 31 26 34 31 determinaciones de nutrientes se realizaron antes y después del proceso de secado con los métodos utilizados en el análisis de suelos (olarte, 1990) y las adaptaciones a biosólidos llevadas a cabo por leal (2002). las muestras de biosólidos secos se pasaron por tamiz de 5 mm. los métodos utilizados fueron: c orgánico, método de walkley black; n orgánico, método micro-kjeldahl; p disponible, extracción con solución bray ii (nh 4 f 0,03 m, hcl 0,1 m); k disponible, extracción con solución de dtpa (ácido dietilentriamino pentacético) 0,05 m, cacl 2 0,005 m y trietanolamina 0,1 m (tea) y cuantificación por emisión atómica en un equipo perkin elmer analyst 300. determinación de metales pesados disponibles (cd, cu, cr, mn, ni, pb, zn) se determinaron mediante extracción con solución de dtpa en la relación biosólido: solución extractora 1:5 (p/v) y cuantificación por absorción atómica. 350 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana análisis microbiológico la cuantificación se realizó antes y después de cada tratamiento de secado. la determinación de coliformes totales y e. coli se hizo por la técnica del número más probable (nmp), utilizando como medio selectivo el sustrato readycult® coliformes. la determinación de salmonella se realizó por la técnica de conteo en placa, utilizando como medio selectivo de enriquecimiento el caldo base salmosyst®, con adición de un suplemento selectivo para salmonella salmosyst® y de siembra en medio específico agar rambach®, suministrados por la empresa merck colombia. análisis estadístico para demostrar si el tratamiento de secado (antes y después) y el muestreo tuvieron efecto significativo sobre el contenido de nutrientes y metales pesados, se determinó primero si las observaciones provenían o no de una distribución normal. cuando lo fueron, se realizó un análisis de varianza desarrollado con 5% de probabilidad de error y cuando no, se utilizaron pruebas no paramétricas (prueba del signo y del rango signado). en el caso de los análisis microbiológicos, se realizaron pruebas del signo –no paramétricas– para evaluar si la reducción de estos microorganismos era estadísticamente significativa. resultados y discusión en la figura 1 se presenta la variación con el tiempo de la humedad del biosólido, a partir de los datos obtenidos de las pruebas de secado por circulación tangencial a diferentes temperaturas, bajo condiciones constantes figura 1. curvas de contenido de humedad del biosólido vs. tiempo de secado a distintas temperaturas de secamiento. biosólido de la ptar el salitre, bogotá. llevan líquido hasta la superficie tan rápidamente como éste se evapora. así, se tienen periodos de rapidez de evaporación constante (n c ) que corresponden a valores de 0,20, 0,23, 0,28, 0,30 y 0,37 para los secados a 50, 55, 60, 65 y 70 ºc, respectivamente, lo que muestra que el valor de n c se incrementa al aumentar la temperatura. los periodos de rapidez constante obtenidos en los secados a 50, 55, 60, 65 y 70 ºc fueron de 0-100, 10-95, 0-70, 0-65 y 15-40 min, lo que indica la reducción del periodo a medida que aumenta la temperatura de secado. cuando el contenido de humedad promedio del biosólido alcanzó el contenido crítico de humedad –humedad correspondiente al primer punto de inde secado. el contenido de humedad x se calculó a partir de la relación entre la cantidad de agua en el biosólido y el peso del biosólido seco: x = pmh – pms pms donde x, humedad en el sólido; pmh, peso de muestra húmeda y pms, peso de muestra seca. para las temperaturas de secado a las que se trabajó, se requirieron periodos entre 180 y 300 min para llevar aproximadamente 400 g de biosólido a un contenido de humedad menor a 10%. el secado se realizó en todos los casos hasta alcanzar la humedad de equilibrio. a partir de las gráficas de contenido de humedad en función del tiempo, se obtuvieron las curvas de rapidez de secado (figura 2), midiendo las pendientes de las tangentes trazadas a las curvas y calculando la rapidez (n) así: n = – s • dx a dθ donde a es el área disponible para la transferencia; s, la masa del sólido seco y dx/dθ se obtiene de las pendientes de las curvas de la figura 1 para cada uno de los puntos, utilizando el método del espejo (treybal, 1980). al iniciarse el secado, la rapidez a la que se evapora la humedad en este periodo es constante –manteniendo las condiciones de secado constantes–, debido a que los capilares e intersticios del biosólido llenos de líquido giraldo y lozano: efecto del secado de los biosólidos... 3512006 flexión de la curva de derecha a izquierda–, se obtuvo la primera parte del periodo decreciente de la rapidez, con contenidos de humedad de 1,23-0,84, 1,10-0,73, 0,96-0,64, 1,34-1,05 y 1,78-1,49 para los secados a 50, 55, 60, 65 y 70 ºc, respectivamente, lo que en tiempo corresponde, a su vez, a 40, 30, 20, 20 y 15 min. esto indica que a medida que aumenta la temperatura de secado decrece la rapidez de evaporación. al continuar el secado, la rapidez con que se puede mover la humedad a través del biosólido es el punto a tener en cuenta, a causa de los gradientes de concentración que se dan entre las partes más profundas y la superficie. en tabla 2. contenido de nutrientes y metales pesados de las muestras de biosólidos, antes y después de los tratamientos térmicos. muestra y temperatura de secado hu (%) nutrientes* metales pesados* (mg · kg-1 en base seca) c (%) n (%) p (mg·kg-1) k (mg·kg-1) cu mn ni pb zn l1 70,4 32,9 9,98 719 168 1,18 8,06 13,2 6,71 10,7 l1s 50 °c 4,58 7,12 2,75 111 6,30 3,92 2,56 7,17 6,14 20,2 l2 70,4 33,2 8,52 366 131 1,13 9,74 12,0 13,2 10,8 l2s 55 °c 5,02 7,11 2,27 40 6,90 5,47 1,79 7,29 6,16 13,9 l3 70,0 33,1 8,42 2377 160 0,33 2,65 10,8 6,83 1,50 l3s 60 °c 4,41 7,28 2,64 154 6,60 5,62 1,61 7,53 5,81 8,20 l4 69,0 35,5 10,3 2237 118 0,81 11,1 12,6 11,2 13,1 l4s 65 °c 4,02 8,36 2,76 163 6,70 5,54 2,55 7,69 5,83 13,2 l5 71,0 32,8 8,12 1938 154 0,42 2,97 11,3 10,2 8,20 l5s 70 °c 4,67 8,63 2,69 195 7,40 7,10 1,89 7,74 5,83 18,8 l1-5, biosólidos frescos; l1s-5s, biosólidos secos; hu, humedad. *resultados promedios de tres repeticiones, excepto para k, con dos. este caso la rapidez decae aún más rápido que antes, lo que da lugar al segundo periodo de decrecimiento. el contenido de humedad del biosólido cae hasta el valor en equilibrio con la humedad del aire, y el secado se detiene. dentro de ciertos límites, se puede calcular la apariencia de una curva de rapidez de secado para condiciones diferentes a las utilizadas en los experimentos realizados, a partir de las curvas de la figura 2. por ejemplo, en el caso de un escalamiento a nivel industrial, estos datos son útiles para fijar horarios de secado y determinar el tamaño del equipo (treybal, 1980). en la tabla 2 se presentan los contenidos de nutrientes y metales pesados figura 2. curvas de rapidez de secado a distintas temperaturas de secamiento. biosólido de la ptar el salitre, bogotá. obtenidos en la evaluación del efecto del secado. las cinco muestras de biosólido fresco antes del secado presentan un contenido de humedad similar, entre 69% y 71%; después del proceso de estabilización, se llegó a valores de humedad entre 4% y 5%, bajo las condiciones de trabajo. así, se obtuvieron contenidos de humedad menores a 10%, considerados como apropiados para su uso como abono, ya que facilitan su trituración, reducen el peso y previenen que continúe la acción biológica (metcalf-eddy, 1995). como era de esperarse, el porcentaje de c se redujo con el secado en 75%, ya que por efecto de la tempera352 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana tura la forma oxidable del c se degrada. de igual manera, el n se pierde en el proceso en forma amoniacal, por lo que el porcentaje de n en los biosólidos pasó de valores promedios de 9 a valores de 2,5, lo que equivale a una reducción de 70%. la cantidad inicial relativamente alta de n presente en el biosólido del salitre se debe a que los residuos tratados en esta planta son en su mayoría de origen doméstico. el contenido de p soluble en nh 4 f en los biosólidos secos se redujo entre 85-93%; esta disminución se debe a procesos que se dan a ph moderadamente ácidos (6,06,7), en los que se forman fosfatos hidroxilados insolubles (hue, 1995). este mecanismo puede dar origen a diversos fosfatos minerales básicos que contienen hierro o aluminio, este último presente en este biosólido bajo diversas formas, según resultados previos (rubiano, 2003). el k extraído con dtpa en los biosólidos pasó de niveles de 140 mg· kg-1, antes del secado, a niveles inferiores a 10 mg· kg-1, después del secado, lo que equivale a reducciones entre 94% y 96%. esta fijación en los biosólidos secos puede estar asociada al hecho de que, por efecto del secado, los iones k+ pueden quedar atrapados entre las unidades cristalinas de las arcillas presentes en el biosólido. no obstante, este k en forma no intercambiable queda como un depósito importante disponible lentamente, ya que con el tiempo o por la acción de determinadas condiciones –humedad– puede liberarse, situándose en posición de intercambio (navarro, 2000). del análisis de varianza desarrollado con un 5% de probabilidad de error se concluyó que el muestreo no intervino en la variabilidad del contenido de los elementos c, n, p y k; esto se traduce en que su efecto no es importante en el modelo. se concluyó que los principales nutrientes de las plantas –n, p y k– disminuyen significativamente durante el tratamiento de secado del biosólido; sin embargo, el contenido residual es comparable con el de un abono orgánico. el contenido de cobre disponible aumentó significativamente de 0,77 a 5,53 mg· kg-1 después del tratamiento de secado, debido a que éste puede combinarse fácilmente con la materia orgánica del biosólido, formándose complejos humus-cobre (reicheigl, 1995). sotomonte (2002) en un trabajo previo encontró para este biosólido un contenido en ácidos húmicos de 9,5%. el nivel de zinc se incrementó significativamente de 8,79 a 14,86 mg· kg-1, explicable porque este elemento tiende a quedar adsorbido sobre las arcillas y la materia orgánica del biosólido (navarro, 2000). el contenido de mn disponible disminuyó significativamente con el secado, hecho atribuible a la formación de complejos húmicos muy estables (navarro, 2000). en el caso del ni, el nivel antes del secado es significativamente superior al nivel de este metal después del secado. de acuerdo con zorpas y apostoles (2001), luego del tratamiento térmico muchos de los metales pesados de un biosólido primario tratado anaeróbicamente se incorporan en las fracciones orgánicas y reducibles del biosólido. parte de estos metales pasan a fases más estables. de esta forma, los contenidos de metales pesados disponibles –ni y pb–, se redujeron, mientras que el cd y el cr no se detectaron, por lo que no se muestran en la tabla 1. los resultados obtenidos comprueban el hecho observado en otras ptar de efluentes principalmente domésticos, como es el caso del salitre, en las que los contenidos disponibles de los metales se encuentran por debajo de los niveles establecidos por la epa (1993), norma 503, para un biosólido clase a. para todos los metales determinados, los anova evidenciaron que el aporte del muestreo del lodo a la variabilidad total explicada por el modelo fue mínimo con respecto al aporte del secado, antes y después. el biosólido proveniente de la ptar del salitre contiene altas cantidades de patógenos, lo que limita su uso como fertilizante. las bacterias patógenas más comunes en los biosólidos son: salmonella, shigella y campylobacter. la salmonella tiphy causa fiebre tifoidea; la shigella, disentería y la campylobacter, gastroenteritis. aunque la e. coli no se considera patogénica, frecuentemente se usa para indicar lo adecuado –o inadecuado– de un proceso de tratamiento en reducción de patógenos, por ser muy abundante en el biosólido. el proceso de secado térmico se aplicó para reducir las concentraciones de estos microorganismos. los contenidos de coliformes totales y de e. coli en los biosólidos disminuyó en todos los casos por el tratamiento de secado. la reducción de esta población fue más evidente con el aumento de temperatura (figuras 3 y 4). el secado a 50 °c redujo el contenido en un orden de magnitud, tanto en coliformes totales como en e. coli; el giraldo y lozano: efecto del secado de los biosólidos... 3532006 los biosólidos l3 y l4 presentaron un contenido alto de salmonella: 1,2· 104 y 1,3· 105 nmp por 4 g de biosólido seco, respectivamente; sin embargo, después de secados a 60 y 65 °c, el patógeno se eliminó totalmente. en los siguientes muestreos de biosólido l1, l2 y l5 no se observó presencia de esta población, por medidas de contingencia tomadas en la ptar el salitre al desestabilizarse uno de los biodigestores durante los días de muestreo y representadas por la adición de soda a parte del biosólido que sale de los espesadores; este procedimiento de estabilización química eliminó el problema de la carga patógena de salmonella. se realizó la prueba no paramétrica del signo para evaluar si la reducción de estos microorganismos fue estadísticamente significativa. si se emplea una confiabilidad de 95%, se concluye que el total de coliformes y de e. coli antes del secado fue superior al total después del secado. si se emplea una confiabilidad de 99%, se concluye que el secado no tuvo efecto en la población del total de coliformes y e. coli. se concluye que el muestreo del biosólido no afectó la variabilidad total de los contenidos de nutrientes y metales pesados, pero sí la variabilidad total de los contenidos de coliformes totales y e. coli. es de esperar que la aplicación del biosólido secado a un suelo vaya seguida de un proceso de compostaje in situ, cuya duración dependerá de las características del biosólido y de las condiciones medioambientales (ortíz y alcañíz, 1994). agradecimientos a la memoria de diego suárez, codirector de este proyecto. con agradecimientos a la ingeniera sonia silva por su colaboración en la toma de las muestras. literatura citada elliot, h.a. y b.a. dempsey. 1991. agronomic effects of land application of water treatment sludges. j. awwa 83, 126. environmental protection agency [epa]. 1993. standards for the use or disposal of sewage sludge (40 code of federal regulations part 503). washington d.c. environmental protection agency [epa]. 1999. control of pathogens and vector attraction in sewage sludge. epa /625/r-92/013. washington d.c. hue, n.v. 1995. sewage sludge. soil amendments and environmental quality. crc press, washington d.c. pp. 199-238. leal, o.l. 2002. caracterización y estudio preliminar del valor fertilizante de biosólidos de las plantas de tratamiento de aguas residuales de bogotá (el salitre), cota y guatavita. trabajo de figura 3. coliformes totales en el biosólido antes y después del tratamiento de secado. ptar el salitre, bogotá. secado a 55 °c, en dos órdenes y el secado a 60, 65 y 70 °c redujo estas poblaciones en más de cuatro órdenes de magnitud. un biosólido clase a, autorizado para todos los usos, debe presentar concentraciones máximas de coliformes totales de 1000 nmp· g-1 de peso seco antes de poderlo utilizar con fines agrícolas, lo que se cumplió para el secado a 70 °c. para un biosólido clase b, que puede ser usado en aplicaciones forestales, se exige una concentración de coliformes totales de hasta 2· 106 nmp ó ufc· g-1 de peso seco; puede ser utilizado con ciertas restricciones de tiempo –entre su aplicación y su disposición final– que garantizan la no viabilidad de huevos de helmintos que puedan estar presentes (epa, 1999). los tratamientos de secado a 55-70 °c redujeron los niveles de coliformes totales y de e. coli del biosólido por debajo de estos niveles. figura 4. e. coli en el biosólido antes y después del secado. ptar el salitre, bogotá. 354 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana grado. departamento de química, universidad nacional de colombia, bogotá. metcalf-eddy. 1995. ingeniería de aguas residuales. volumen 2. mcgraw-hill, madrid. pp. 865-1076. navarro, g.g. 2000. química agrícola. mundi-prensa, madrid. pp. 83-269. obando, d.n. 1997. diseño, construcción y puesta en marcha de un secador directo. trabajo de grado. departamento de ingeniería química, universidad nacional de colombia, bogotá. olarte, l. 1990. métodos analíticos de laboratorio de suelos. 4a ed. instituto geográfico agustín codazzi, bogotá. ortíz, o. y j.m. alcañíz. 1994. respiration potential of microbial biomass in a calcareous soil treated with sewage sludge. geomicrob. j. 11, 333-340. rechcigl, j.e. 1995. soil amenments and environmental quality. jack e. lewis publishers, crc press, inc. pp. 199-232. rubiano, a.r. 2002. efecto de la aplicación del biosólido de la planta de tratamiento de aguas residuales el salitre (bogotá), sobre el comportamiento del aluminio en suelos ácidos. trabajo de grado. departamento de química, universidad nacional de colombia, bogotá. sotomonte, n.a. 2002. extracción, fraccionamiento y caracterización de la materia orgánica de los biosólidos residuales de las plantas de tratamiento del salitre, guatavita y cota y evaluación del efecto de aplicación de un biosólido en un suelo de baja fertilidad. trabajo de grado. departamento de química, universidad nacional de colombia, bogotá. treybal, r.e. 1980. operaciones de transferencia de masa. mcgraw-hill, méxico. pp. 723-763. zorpas, a.a. y g.v. apostolos. 2001. impact of termal treatment on metal in sewage sludge from the psitalias wastewater treatment. j. hazardous materials, 82, 291-298. agronomía 23-2. 2005.pdf caracterización de la respuesta de tres variedades de rosa a la infección de peronospora sparsa berkeley, bajo condiciones de invernadero response of three rose varieties to peronospora sparsa berkeley infection in greenhouse conditions sandra gómez1 y germán arbeláez2 abstract: healthy ‘charlotte’, ‘classy’ and ‘first red’ variety rose plants grafted onto ‘natal briar’ and ‘manetti’ rootstocks and others rooted directly were inoculated with a sporangial suspension of peronospora sparsa and then incubated for 12 h in a moisture chamber in the dark. after that, plants were kept in normal greenhouse conditions. symptoms of downy mildew were first observed in plants from the three tested varieties on leaves seven days after sporangia inoculation. the symptoms on stems occurred 17 and 18 d after inoculation in ‘charlotte’ and between 21 and 28 d in ‘classy’ and ‘first red’. the symptoms on flower buds appeared 14 and 16 d after inoculation in ‘charlotte’, 14 d after inoculation in ‘classy’ and between 16 and 26 d in ‘first red’ plants. defoliation of affected leaves first occurred in ‘classy’ 12 d after inoculation. this reaction was observed in ‘charlotte’ from 18 to 28 d and in ‘first red’ plants from 15 to 28 d. no interactions regarding incidence of the disease were observed between rose variety and plant stratum. not all stages of disease development were similar in the different treatments employed in this research; some differences were observed, depending on the rootstock to which the materials had been grafted. additional key words: downy mildew, pathogenicity cycle, rootstocks, ‘charlotte’, ‘classy’, ‘first red’ resumen: plantas sanas de rosa de las variedades ‘charlotte’, ‘classy’ y ‘first red’ injertadas en los portainjertos ‘natal briar’ y ‘manetti’ y como estacas se inocularon con una suspensión de esporangios de peronospora sparsa. posterior a la inoculación, las plantas se mantuvieron por un período de 12 h bajo condiciones de cámara de humedad en condiciones de oscuridad y luego bajo condiciones ambientales normales del invernadero. los síntomas de la enfermedad se registraron inicialmente en las hojas de las tres variedades 7 días después de la inoculación (ddi). la aparición de síntomas típicos en los tallos se observó 17 y 18 ddi en la variedad ‘charlotte’ y entre 21 y 28 ddi en las variedades ‘classy’ y ‘first red’. los síntomas en el botón floral se presentaron 14 ddi en la variedad ‘classy’, entre 14 y 16 ddi en la variedad ‘charlotte’ y entre 16 y 26 ddi en la variedad ‘first red’ . la caída de hojas afectadas se presentó primero en la variedad ‘classy’ 12 ddi, en ‘charlotte’ entre 18 y 28 ddi y en la variedad ‘first red’ entre 15 y 28 ddi. en la incidencia de la enfermedad no se encontró interacción entre la variedad y el estrato de la planta. en la investigación se observó un efecto particular de la condición de injertación sobre cada una de las etapas de desarrollo del patógeno y de la enfermedad en las diferentes variedades. palabras claves adicionales: mildeo velloso, ciclo de patogénesis, portainjerto, ‘charlotte’, ‘classy’, ‘first red’ fecha de recepción: 02 de septiembre de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesora asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: sgomezc@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: aligarretom@unal.edu.co introducción el mildeo velloso en rosas ocasionado por peronospora sparsa, reportado por primera vez en europa (horst, 1998), ha afectado los cultivos de rosa colombianos desde hace aproximadamente 40 años, y en los últimos ocho años esta enfermedad se ha convertido en su principal problema fitosanitario, afectando sensiblemente la rentabilidad de los cultivos comerciales en la sabana de bogotá. los síntomas de mildeo velloso en rosa se presentan en las hojas, tallos, pedúnculos, cálices y pétalos. la infección está limitada generalmente a los ápices jóvenes. en agronomía colombiana 23(2): 246-255, 2005 gómez y arbeláez: caracterización de la respuesta de tres... 2472005 las hojas se desarrollan manchas irregulares que varían de tamaño, de color púrpura a café oscuro, y los folíolos pueden tornarse cloróticos. con frecuencia se observan islas en el follaje verde normal (horst, 1998). los esporangíoforos y esporangios le dan una apariencia vellosa o algodonosa de color marrón claro, que puede ser muy abundante en el envés, aunque también puede presentarse por el haz (arbelaéz, 1999). con frecuencia, la esporulación se disemina ocasionando el incremento del número de plantas afectadas (harwood, 1995). la ocurrencia de epidemias en los cultivos de rosa de la sabana de bogotá ha aumentado notoriamente en los últimos años, aspecto que se explica tal vez por la renovación masiva del material vegetal en áreas sembradas con materiales menos susceptibles a p. sparsa, como las variedades ‘visa’ y ‘madame del bard’, por otras de mayor aceptación en el mercado, mayor productividad y mejor tamaño del botón floral, pero muy susceptibles al patógeno. en la actualidad los productores realizan la siembra de nuevas variedades sin conocer su comportamiento ante la enfermedad y aún se desconoce la respuesta de las variedades más comerciales a los ataques del patógeno. en el ambiente de un invernadero, como los empleados regularmente en la sabana de bogotá, el mildeo velloso de la rosa encuentra condiciones muy favorables para llevar a cabo los procesos de infección y reproducción durante la noche. el desconocimiento de la biología de la enfermedad en plantas de rosa, la estrecha relación del patógeno con la humedad relativa y la condensación de agua sobre la planta y la dificultad para el manejo de estas variables en los invernaderos utilizados comercialmente para la producción de rosa en la sabana de bogotá, dificultan el manejo sostenible del problema y lo convierten en una amenaza para el éxito del cultivo de la rosa bajo condiciones de invernadero sin climatización en colombia. la biología del patógeno sobre plantas de variedades de rosa cultivadas localmente no se había estudiado, y existían interrogantes sobre la relación del desarrollo de la enfermedad con las condiciones ambientales dentro de los invernaderos. la presente investigación tuvo como objetivo profundizar en el conocimiento de la biología de p. sparsa, bajo condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. se evaluaron aspectos relacionados con la duración de los periodos de latencia e incubación en diferentes estructuras de las plantas de tres variedades comerciales de rosa injertadas en dos portainjertos y como estacas. materiales y métodos el ensayo se llevó a cabo en media nave de un invernadero marca flexon en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá y contempló nueve tratamientos. los tratamientos correspondieron a las variedades de rosa ‘charlotte’, ‘classy’’ y ‘first red’ injertadas en los dos portainjertos ‘natal briar’ y ‘manetti’ y como estacas: ‘charlotte’ en ‘natal briar’ (chn), ‘charlotte’ en ‘manetti’ (chm), ‘charlotte’ en estaca (che), ‘classy’ en ‘natal briar’ (cn), ‘classy’ en ‘manetti’ (cm), ‘classy’ en estaca (ce), ‘first red’ en ‘natal briar’ (frn), ‘first red’ en ‘manetti’ (frm), y ‘first red’ en estaca (fre). de cada una de las variedades se sembraron 17 plantas de 2 meses de injertadas en camas de 0,9 m de ancho y 18 m de largo, a una distancia de 14 cm entre plantas; como sistema de siembra se empleó una sola hilera, para facilitar la inoculación y la evaluación de la enfermedad. cada tratamiento estuvo seguido de su parcela testigo, constituida por 10 plantas. el manejo cultural y de otros problemas fitosanitarios de las plantas se realizó de manera similar al practicado comercialmente. cuando las plantas de cada uno de los tratamientos presentaron entre dos y tres brotes basales, se podaron a la quinta yema para inducir el crecimiento de nuevos tallos florales. una vez los nuevos brotes se encontraron en estado de ‘botón arroz’, se realizó la inoculación del patógeno con una suspensión de 9.000 esporangios/ ml, empleando una bomba de aire comprimido a base de gas carbónico para garantizar el cubrimiento homogéneo dentro de las plantas y de todas las plantas del ensayo. las plantas testigos de cada uno de los tratamientos se protegieron durante la inoculación y el período de cámara húmeda para evitar la infección. después de la inoculación, las plantas se mantuvieron por 12 h durante la noche bajo condiciones de cámara húmeda para asegurar el establecimiento del patógeno y continuaron su desarrollo bajo las condiciones ambientales normales del invernadero. para la evaluación, las plantas se dividieron en tres estratos, dependiendo del estado de desarrollo predominante del follaje: estrato uno o tercio bajo, donde predominó el follaje maduro; estrato dos o tercio medio, con follaje intermedio, y estrato tres o tercio superior, con follaje joven. la evaluación de síntomas en las hojas de cada tratamiento se realizó estableciendo el porcentaje de folíolos 248 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana con síntomas y el grado promedio de la enfermedad en los folíolos apicales de las hojas que conformaban cada estrato de la planta, metodología de evaluación de p. sparsa propuesta por la presente investigación. para esta evaluación se generó una escala de cuatro valores basada en el área visualmente afectada por el patógeno, en los estados jóvenes y maduros de los folíolos (figura 1). cada tratamiento se evaluó diariamente para la aparición de síntomas de la enfermedad: en las hojas se registró el desarrollo de moteados cloróticos, manchas irregulares de color púrpura a café oscuro, islas verdes en el follaje maduro y caída de folíolos; en los tallos se registró la aparición de moteados púrpura, y en los pedúnculos florales, los sépalos y los pétalos, la aparición de manchas de este color y momificación de los botones florales pequeños. en el ensayo, se empleó un diseño de bloques completos al azar, con dos repeticiones; como unidad experimental se consideró a las 17 plantas y como unidad de muestreo, a 5 plantas. para las variables evaluadas en este experimento –incidencia y grado de la enfermedad por estrato de las plantas–, se utilizó la prueba de comparación de promedios de los contrastes ortogonales y polinomiales que evaluaron los efectos principales y sus interacciones. se empleó el procedimiento mixed del programa estadístico sas, versión 8.2. para el período de incubación, los datos se analizaron siguiendo el procedimiento de estimación de la curva de distribución de aparición de síntomas, empleando el procedimiento lifetest del programa sas, versión 8.2. la aparición de síntomas en las diferentes estructuras de las plantas se comparó con aquéllos presentes en chn, usada como material de referencia para la comparación de los períodos de incubación por su importancia comercial en la sabana de bogotá. con la ayuda de la prueba de wilcoxon y log-rank se identificaron las diferencias entre las tasas de aparición de síntomas al inicio y al final de la evaluación, respectivamente. las condiciones ambientales del área de la investigación correspondieron a días calurosos y secos con temperaturas promedio de 16,3 ºc (mínima 5,0 ºc y máxima 38,1 ºc) y humedades relativas (hr) de 73,5% (mínima 20,5% y máxima 100%). los datos de temperatura y hr del invernadero durante la investigación se registraron con un medidor programable cox tracer®. los registros se realizaron diariamente, cada 30 min. resultados período de incubación de p. sparsa las variedades injertadas en los diferentes portainjertos presentaron los síntomas típicos de la enfermedad en figura 1. escala de evaluación de síntomas de peronospora sparsa en folíolos de rosa: a) folíolos jóvenes y b) folíolos maduros. todas las estructuras de la planta. después de la inoculación, los primeros síntomas se manifestaron como un moteado clorótico, visible a trasluz en los folíolos más jóvenes de las tres variedades; luego se desarrollaron los síntomas típicos, que correspondieron a manchas color rojizo de forma angular en la mayoría de las hojas de las tres variedades evaluadas. posterior a la aparición de los síntomas en hojas, se presentaron los síntomas en otras estructuras de la planta (figura 2). los síntomas iniciales de la enfermedad en los tallos se caracterizaron por abultamientos blancos de la corteza, acompañados en algunos casos de moteados color marrón claro (figura 2d); los síntomas posteriores correspondieron a los moteados púrpura típicos de la enfermedad, seguidos del rajado longitudinal de la corteza en los sitios de la lesión en los tallos maduros gómez y arbeláez: caracterización de la respuesta de tres... 2492005 (figuras 2e y 2f). en los botones florales se presentaron momificaciones o manchas púrpura en los sépalos de la flor (figuras 2g y 2h). el procedimiento de estimación de la curva de distribución de aparición de síntomas permitió calcular el número de días hasta su aparición en 50% de la población de plantas. la tabla 1 muestra los períodos de incubación de la enfermedad en las diferentes estructuras de las plantas en los nueve tratamientos y las diferencias estadísticas al inicio y al final de la evaluación con relación a los períodos de incubación presentados en el tratamiento chn, de acuerdo a las pruebas de wicoxon y log-rank. observó 17 y 18 ddi en la variedad ‘charlotte’ y entre 21 y 28 dd en las variedades ‘classy’ y ‘first red’. los períodos de incubación en tallos fueron similares en chm y che, con respecto a chn. el número de días hasta la aparición de síntomas en las variedades ‘classy’ y ‘first red’ en los dos portainjertos y como estacas fue estadísticamente diferente del presentado en chn, tanto al inicio como al final de la evaluación. la caída de hojas afectadas se presentó primero en la variedad ‘classy’, 12 ddi, mientras que en ‘charlotte’ ocurrió entre 18 y 28 ddi y en la variedad ‘first red’, entre 15 y 28 ddi. con relación al número de días hasta la caída de hojas enfermas, con respecto a chn, sólo se presentaron diferencias estadísticas con respecto a ‘classy’ en los dos portainjertos y como estaca, tanto al inicio como al final de la evaluación. bajo las condiciones de la investigación, los síntomas de la enfermedad en la nueva brotación se manifestaron únicamente en tallos provenientes de yemas que se encontraban expuestas al momento de la inoculación del patógeno. los tallos procedentes de yemas que no se encontraban expuestas al momento de la inoculación no manifestaron síntomas de enfermedad 35 ddi. posterior a la poda de las plantas de los nueve tratamientos del ensayo, los tallos desarrollados fueron normales y sin síntomas visibles de la enfermedad, aun aquéllos provenientes de yemas presentes en tallos afectados por el patógeno. incidencia de p. sparsa en diferentes tercios de las plantas el análisis mostró un efecto significativo (p = 0,031) del genotipo (variedad) a partir del día 12 después de la inoculación y un efecto altamente significativo (p < 0,0001) del tercio o estrato de la planta durante toda la evaluación en la incidencia de la enfermedad; es decir que, al evaluar el desarrollo de la epidemia por estratos, se observó que los tratamientos sólo tuvieron efecto sobre la incidencia de la enfermedad a partir de los 12 ddi, pero en los diferentes estratos de las plantas los valores ya se diferenciaban desde 7 ddi. no se encontró interacción entre el genotipo y el estrato en ninguna de las evaluaciones, o sea, que la presencia de la enfermedad en el tercio superior, medio o inferior de las plantas no estuvo relacionado con el portainjerto utilizado o la variedad evaluada (tabla 2). durante la evaluación no se presentaron diferencias estadísticas entre la incidencia de la enfermedad tabla 1. períodos de incubación de peronospora sparsa en tres variedades de rosa injertadas en dos portainjertos y como estaca, bajo condiciones de invernadero. variedad/portainjerto período de incubación (d) hojas tallos botones defoliación ‘charlotte’/‘natal briar’ 7,0 18,0 16,0 25,5 ‘charlotte’/‘manetti’ 7,2 ns 18,0 ns 14,0 ns 18,0 ns ‘charlotte’ estaca 7,2 ns 17,0 ns 15,0 ns 28,0 ns ‘classy’/‘natal briar’ 8,0 ns 21,5*° 14,0 ns 12,0** °° ‘classy’/‘manetti’ 7,7 ns 28,0** °° 14,0 ns 12,5* ‘classy’ estaca 7,7 ns 24,0** °° 14,0 ns 12,0** °° ‘first red’/‘natal briar’ 7,8 ns 28,0** °° 26,0* 15,0 ns ‘first red’/‘manetti’ 7,8 ns 26,0** °° 21,0 ns 28,0 ns ‘first red’ estaca 8,2 ns 21,5* °° 16,0 ns 28,0 ns *p= 0,05; **p= 0,01 bajo prueba de wilcoxon para la comparación de chn vs. otros tratamientos. p = 0,05; p = 0,01 bajo prueba de log-rank para la comparación de chn vs. otros tratamientos. ns: no significativo. los síntomas de la enfermedad se registraron inicialmente en hojas, entre 7 y 8 d después de la inoculación (ddi), de forma similar en las tres variedades. en cuanto al número de días hasta la aparición de síntomas en las hojas, no se presentaron diferencias estadísticas entre chn con respecto a chm y che, ni entre chn y las demás variedades en las diferentes condiciones de injertación. los períodos de incubación en el botón floral en todos los tratamientos no presentaron diferencias estadísticas con respecto a chn, excepto en frn, que manifestó diferencias al inicio de la evaluación. los síntomas en la variedad ‘charlotte’ se presentaron entre 14 y 16 ddi; en la variedad ‘classy’, 14 ddi, y en la variedad ‘first red’, entre 16 y 26 ddi. la aparición de síntomas típicos de la enfermedad en los tallos se 250 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana figura 2. síntomas de mildeo velloso en hojas, tallos y flores de rosa variedad ‘charlotte’: a) en folíolo joven; b) inicial en folíolo; c) en hojas maduras; d) abultamientos blancos en la corteza en tallos jóvenes con lesiones color pardo oscuro; e) manchas púrpura sobre tallos afectados; f) tallos maduros rajados con manchas pardas; g) síntomas en sépalos del botón floral y h) en pedúnculos de flores. figura 3. esporulación de peronospora sparsa en tallos y flores: a) y b) a partir de tallos jóvenes; c) en botón floral y d) en pétalos (detalle). en estacas vs. portainjertos ni entre portainjertos de todas las variedades, en promedio; sin embargo, al analizar la interacción portainjerto por variedad para cada caso, se observó que las incidencias de la enfermedad en ‘charlotte’ y ‘classy’, respecto a las de ‘first red’ en estaca, fueron estadísticamente diferentes, lo que no sucedió cuando los portainjertos fueron ‘natal briar’ y ‘manetti’. adicionalmente, cuando se compararon los valores de la variedad ‘charlotte’ con los valores de la variedad ‘classy’ 10 ddi, éstos fueron estadísticamente diferentes en ‘natal briar’ y ‘manetti’ (resultados no presentados). gómez y arbeláez: caracterización de la respuesta de tres... 2512005 siete días después de la inoculación se observó incidencia de la enfermedad en los tres estratos de las plantas de los nueve tratamientos. en el tercio bajo, donde predominó el follaje maduro, la incidencia de hojas afectadas estuvo entre 20% y 50%, valores que se incrementaron ligeramente 12 y 18 ddi. los tercios medio y superior con hojas más jóvenes mostraron incidencias mayores de 60%, 7 ddi, y alcanzaron incidencias de 70% y 90% a los 12 y 18 ddi, respectivamente. en la tabla 3 se presentan los resultados obtenidos en la evaluación del grado de la enfermedad en el folíolo apical por estrato: los valores bajos correspondieron a síntomas leves en el folíolo apical de cada hoja y los valores superiores se relacionaron con lesiones de mayor tamaño, según la escala presentada en la figura 1. el análisis mostró efecto significativo (p = 0,0378, tabla 4) del genotipo (variedad) sobre el grado de la enfermedad desde el día 7 después de la inoculación hasta el día 14 y un efecto altamente significativo (p = 0,0037, tabla 4) del estrato de la planta durante este mismo período de tiempo. no se encontró interacción entre el genotipo y el estrato en ninguna de las evaluaciones realizadas, es decir, que el grado de la enfermedad en el tercio superior, medio o inferior de las plantas se presentó de forma similar en las diferentes variedades (tabla 4). al evaluar el desarrollo de la epidemia, en cuanto al grado de la enfermedad se observó que, tanto los tratamientos, como los estratos de la planta presentaron efecto a partir de 7 ddi. al analizar las diferencias entre los genotipos se evidenció que, consistentemente, luego de 7 ddi no se presentaron diferencias estadísticas entre la incidencia de la enfermedad en estacas vs. portainjertos y entre portainjertos de las tres variedades, en promedio; sin embargo, al analizar la interacción portainjerto tabla 2. contrastes ortogonales para evaluación de efecto del estrato de la planta, la variedad y el portainjerto sobre la incidencia de p. sparsa, bajo condiciones de invernadero. efecto 7 ddi 9 ddi 10 ddi 12 ddi 14 ddi 18 ddi 23 ddi pr>f pr>f pr>f pr>f pr>f pr>f pr>f genotipo 0,0629 0,2206 0,0575 0,0311 0,0179 0,0169 0,0161 repetición 0,0059 0,9448 0,0242 0,0292 0,0253 0,0243 0,0290 estrato <0,0001 0,0244 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 genotipo x estrato 0,4463 0,5557 0,1319 0,4192 0,6783 0,6741 0,6718 ddi: días después de la incubación. tabla 3. grado de la enfermedad en el folíolo apical por tercio de la planta en tres variedades de rosa injertadas en dos portainjertos y como estaca, bajo condiciones de invernadero. variedad/portainjerto grado de la enfermedad* tercio superior (rr) tercio medio (rv) tercio inferior (vv) 9 ddi 12 ddi 18 ddi 9 ddi 12 ddi 18 ddi 9 ddi 12 ddi 18 ddi ‘charlotte’/‘natal briar’ 2 2 3 2 2 3 2 2 2 ‘charlotte’/‘manetti’ 2 3 3 2 3 3 1 2 2 ‘charlotte’ estaca 1 2 2 2 2 3 1 1 1 ‘classy’/‘natal briar’ 1 1 1 2 2 2 1 1 1 ‘classy’/‘manetti’ 1 2 2 1 1 1 1 1 1 ‘classy’ estaca 2 2 2 2 2 2 1 1 1 ‘first red’/‘natal briar’ 1 1 1 2 2 2 1 1 1 ‘first red’/‘manetti’ 1 1 1 2 2 2 1 1 1 ‘first red’ estaca 0 1 1 0 1 1 0 0 1 * la escala de evaluación se muestra en la figura 1. ddi: días después de la inoculación; rr: folíolos color rojo; rv: folíolos color rojo-verde; vv: folíolos color verde. 252 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana por variedad para cada caso, se observó que el grado de la enfermedad del grupo de ‘charlotte’ y ‘classy’, respecto al de ‘first red’ en estaca, fue estadísticamente diferente, lo que no sucedió cuando los portainjertos fueron ‘natal briar’ y ‘manetti’. cuando se compararon los valores de ‘charlotte’ con los de ‘classy’, éstos fueron diferentes en ‘natal briar’ y en ‘manetti’. nueve días después de la inoculación, en la variedad ‘charlotte’ predominó el grado 2 en los tercios medio y superior de las plantas y en ‘classy’ y ‘first red’ predominó el grado 1 y la presencia de la enfermedad en el tercio medio; 18 ddi, en ‘charlotte’ el grado se incrementó, particularmente en los tercios medio y superior, mientras que en ‘classy’ se incrementó en el tercio superior y en ‘first red’, en el tercio medio. los resultados obtenidos en la evaluación de la enfermedad por grado y por incidencia fueron similares, con relación al efecto del estrato y a la interacción variedad por x portainjerto; sin embargo, en la evaluación de la enfermedad por grado en el folíolo apical se detectó el efecto de los genotipos 5 d antes que en la evaluación por incidencia. período de latencia de p. sparsa bajo las condiciones de la investigación, la esporulación del patógeno se vio asociada a períodos previos de humedad relativa alta en la noche y sólo se observó en plantas de la variedad ‘charlotte’ en los dos portainjertos y en estaca. sin embargo, la variación en las condiciones ambientales no favoreció una esporulación consistente del patógeno en las plantas, aspecto que no permitió estimar con precisión el período de latencia de p. sparsa en los nueve tratamientos. las condiciones ambientales presentadas en la zona de estudio durante las tres semanas posteriores a la inoculación del patógeno no contribuyeron al establecimiento de la epidemia de la enfermedad, aspecto que se reflejó tanto en las plantas de control, que permanecieron sanas durante todo el período de la investigación, como en los brotes nuevos originados a partir de tallos afectados, que tampoco manifestaron síntomas de la enfermedad. las diferentes estructuras de las plantas con síntomas de la enfermedad en los nueve tratamientos se colocaron bajo condiciones permanentes de humedad relativa alta en laboratorio, y en todos los casos se observó esporulación del patógeno. estos resultados confirmaron a p. sparsa como el agente causal de la sintomatología observada. dependiendo de la estructura de la planta afectada, se observó esporulación de p. sparsa después de períodos de 8-20 h continuas de humedad relativa alta. en este estudio, la esporulación en tallos enfermos sólo pudo observarse a partir de material joven, pero no se observó ninguna esporulación del patógeno a partir de tallos maduros afectados (figuras 3a y 3b). en cortes transversales de tallos jóvenes con esporulación, sólo se evidenció micelio del patógeno a nivel del parénquima cortical y del parénquima de empalizada de los tallos. en flores se presentó esporulación del patógeno en áreas con los síntomas típicos de la enfermedad y a partir de zonas de sépalos y pétalos de flores aparentemente sanas (figuras 3c y 3d). discusión en esta investigación, la presencia de los síntomas de la enfermedad y su evolución estuvieron asociadas al tipo de estructura de la planta y a la variedad de rosa. los resultados obtenidos mostraron que, cuando a la inoculación del patógeno le sigue un período de 12 h de humedad alta, los síntomas de la enfermedad bajo condiciones de invernadero se presentan primero en las hojas y luego en los tallos y en los botones florales, y las estructuras más jóvenes manifiestan los síntomas de la enfermedad más rápido que las estructuras leñosas. por lo tanto, bajo tabla 4. contrastes ortogonales para evaluación de efecto del estrato de la planta, la variedad y el portainjerto sobre el grado de la enfermedad bajo condiciones de invernadero. efecto 7 ddi 9 ddi 10 ddi 12 ddi 14 ddi 18 ddi 23 ddi pr>f pr>f pr>f pr>f pr>f pr>f pr>f genotipo 0,0378 0,0249 0,0084 0,0253 0,0073 0,4670 1,0000 repetición 0,0185 0,0478 0,0383 0,3305 0,0730 0,3009 <0,0001 estrato 0,0037 0,0011 0,0010 0,0075 0,0010 0,3591 0,0003 genotipo x estrato 0,5452 0,2307 0,0963 0,3973 0,1929 0,4793 1,0000 ddi: días después de la inoculación. gómez y arbeláez: caracterización de la respuesta de tres... 2532005 condiciones de invernadero comercial, los primeros síntomas se presentarán en hojas y posteriormente, en las otras estructuras de la plantas. sin embargo, es posible que la presencia de ciclos consecutivos del patógeno en las epidemias que ocurren en invernaderos comerciales no permita ver con claridad la duración de los períodos de latencia en las diferentes estructuras de las plantas. los síntomas iniciales de la enfermedad en hojas jóvenes se caracterizaron por moteados cloróticos, similares a los observados por heist et al. (2001) en infecciones nuevas de p. hyosciami en nicotiana tabacum y n. repanda. los primeros síntomas de la enfermedad en tallos se asociaron en algunos casos con la presencia de abultamientos de color blanco en la corteza, situación que, a pesar de presentarse comúnmente en cultivos comerciales, hasta el momento no estaba claramente relacionada con infecciones de mildeo velloso; sin embargo, con lo observado en la presente investigación se confirma la relación de esta sintomatología en tallos jóvenes con las infecciones del patógeno. por las características de desarrollo rápido de la enfermedad bajo invernadero en la sabana de bogotá, la identificación oportuna de este tipo de síntomas en las diferentes variedades contribuiría enormemente a la implementación más oportuna de medidas de manejo, por lo que resulta conveniente trabajar a nivel comercial en la detección de los primeros síntomas. los períodos de incubación de p. sparsa en diferentes variedades de rosa pueden ser similares en las distintas estructuras de las plantas bajo condiciones semejantes de presión de inóculo, temperatura y duración del período de humedad relativa alta. sin embargo, se pueden presentar diferencias importantes en la evolución de los síntomas según su susceptibilidad al patógeno y a la fenología propia de cada variedad, que incide directamente en el desarrollo de la enfermedad, como se observó en esta investigación. a nivel comercial, la respuesta de las variedades de rosa a los ataques del patógeno se debe asociar con factores como: la permanencia de las hojas o de otras estructuras enfermas en la planta, la capacidad de esporulación, el estado de desarrollo del follaje predominante en la planta y la velocidad de maduración de los órganos de la planta, interpretada como el cambio a estados menos susceptibles, aspecto que puede interpretarse como una menor oferta de patios de infección para el patógeno. en las plantas de la variedad ‘charlotte’ predominó el follaje joven por períodos más prolongados de tiempo, con relación a las variedades ‘first red’ y ‘classy’; esto se reflejó en un mayor grado de la enfermedad en esta variedad en los tres estratos de la planta. ‘charlotte’ mantuvo por períodos más prolongados las hojas afectadas adheridas a los tallos, lo que puede representar una alta persistencia de las fuentes de inóculo en esta variedad. por el contrario, en las variedades ‘classy’ y ‘first red’ el follaje maduró rápidamente, el grado de la enfermedad fue similar en el tiempo y sólo se incrementó su valor en el tercio medio de las plantas. estas características dejan en claro el posible desarrollo de epidemias más frecuentes y severas en la variedad ‘charlotte’ que en las variedades ‘classy’ y ‘first red’, situación que corresponde a lo observado comercialmente. la evaluación del grado de la enfermedad en plantas evidenció el efecto significativo de los tratamientos antes que la evaluación de incidencia; sin embargo, con las dos metodologías de evaluación –incidencia por estratos de la planta y grado de la enfermedad– se obtuvieron comportamientos similares de las tres variedades y de las diferentes condiciones de injertación frente al patógeno. por lo tanto, en investigaciones similares es aconsejable emplear la incidencia de la enfermedad en los folíolos como metodología de evaluación, ya que es una alternativa práctica a la severidad. resultados similares fueron reportados por mesa y torres (2002) con phytophtora infestans en papa y por urrea (2003) en evaluaciones de p. sparsa en cultivos comerciales de rosa. la propagación de rosas para cultivos comerciales se realiza esencialmente mediante plantas injertadas sobre un portainjerto. el alto costo de las plantas implica llevar a cabo una selección cuidadosa tanto de la variedad como del portainjerto que se va a usar. gómez (1998) reportó que en la relación variedad/portainjerto en rosa el portainjerto tiene influencia en varias características de la variedad que pueden manifestarse en la adaptación, productividad y susceptibilidad a enfermedades, y cita el portainjerto ‘natal briar’ como susceptible a sphaerotheca pannosa. sin embargo, aegerter et al. (2002) reportaron a ‘manetti’ como altamente susceptible al mildeo velloso. a nivel comercial en la sabana de bogotá, algunos productores han observado que el portainjerto ‘natal briar’ aumenta la susceptibilidad de las variedades de rosa al mildeo velloso. en la presente investigación no se encontró un efecto similar al de la condición de injertación sobre cada una de las etapas de desarrollo del patógeno y de la enfermedad en plantas de las tres variedades. los períodos de incubación del patógeno fueron similares para cada 254 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana variedad en los portainjertos ‘natal briar’ y ‘manetti’ y como estaca, y las variaciones significativas se encontraron asociadas a la variedad. la incidencia de la enfermedad en plantas fue diferente cuando las variedades se injertaron, comparadas con plantas sembradas directamente como estacas. se debe tener en cuenta que este comportamiento en invernadero, junto con las respuestas observadas a nivel de laboratorio por gómez (2004), permite entender la intensidad de las epidemias en invernaderos comerciales, donde predominan las plantas injertadas en ‘natal briar’, que responden favorablemente y en menor tiempo para el desarrollo de p. sparsa a temperaturas menores , comparadas con plantas injertadas sobre ‘manetti’. a esta situación contribuye posiblemente el mayor requerimiento en los niveles de riego por parte de ‘natal briar’, con relación a ‘manetti’, como lo reportó gómez (1998), condición que puede favorecer indirectamente las epidemias en plantas injertadas sobre aquel portainjerto. no obstante, a nivel comercial en plantas injertadas sobre ‘manetti’ se desarrollará de igual forma la enfermedad, pero es posible que las epidemias más fuertes se presenten en épocas con temperaturas mayores. se debe tener en cuenta que las epidemias de mildeo velloso no dependerán exclusivamente de factores climáticos y de la variedad, ya que el portainjerto empleado tiene efecto en algunas etapas del desarrollo de esta enfermedad. el efecto del portainjerto en el desarrollo del mildeo velloso en rosa se puede entender como el resultado de aspectos de tipo fisiológico entre el portainjerto y la variedad, que se manifestarán en diferencias como las observadas en esta investigación. no obstante, a pesar de las respuestas particulares de la variedad en cada portainjerto a la infección de p. sparsa y al desarrollo de la enfermedad, las características agronómicas que el portainjerto confiere a la variedad son criterios importantes de selección que no se pueden desconocer a nivel comercial. en un programa de manejo integrado de la enfermedad es necesario caracterizar, en primer lugar, las respuestas de las variedades al patógeno y, en segundo lugar, evaluar el efecto de la combinación portainjerto y variedad, ya que la respuesta de las distintas variedades al patógeno en los diferentes portainjertos evaluados no se puede generalizar. los síntomas de la enfermedad observados en la nueva brotación de las plantas, a partir de yemas presentes al momento de la inoculación, reflejan que p. sparsa puede infectar estructuras muy jóvenes que manifestarán los síntomas de la enfermedad simultáneamente con su desarrollo. después de la poda de las plantas del ensayo, a partir de tallos afectados crecieron brotes sanos, debido tal vez a que las condiciones climáticas presentes no contribuyeron a una esporulación suficiente para generar nuevas infecciones, ni favorecieron el avance intercelular del patógeno. el mildeo velloso en rosa, por estar altamente asociado a las condiciones ambientales para su desarrollo, según lo observado en este trabajo y en estudios realizados por horst (1998), aegerter et al. (2002) y gómez (2004), muestra que el manejo de las condiciones ambientales es determinante en los programas de manejo integrado de la enfermedad. así, mediante la disminución de agua libre sobre los tejidos de la planta, es posible limitar tanto la etapa de germinación de los esporangios como la penetración e infección de las plantas, y con el manejo de invernaderos con humedades relativas iguales o inferiores a 85% podría reducirse la esporulación del patógeno, condición que limitaría la presión de inóculo en el cultivo y la ocurrencia de ciclos sucesivos de la enfermedad. contrario a lo que ocurre en el valle de san joaquín, california, donde los ataques de mildeo velloso son esporádicos (aegerter et al., 2003), en la sabana de bogotá la presencia de la enfermedad es permanente y los ataques severos se presentan en ciertas épocas del año, asociados a altas precipitaciones. los resultados de esta investigación con relación a diferentes componentes de la biología de la enfermedad en plantas, como el efecto de los portainjertos en diferentes variedades de rosa, si bien contribuyen al entendimiento de la enfermedad bajo condiciones de la sabana de bogotá, abren también una ventana al conocimiento del mildeo velloso, lo que demuestra la necesidad de realizar investigaciones en los modelos de predicción de epidemias y de seguimiento histológico de la enfermedad con el fin de profundizar en él. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a asocolflores por la financiación de la investigación, a la empresa flores mocari s.a. por el material vegetal proporcionado para la investigación, así como a todas las personas que hicieron posible el desarrollo de este trabajo. gómez y arbeláez: caracterización de la respuesta de tres... 2552005 literatura citada aegerter, b.j., j.j. núñez y r.m. davis. 2002. detection and management of downy mildew in rose rootstock. plant dis. 86, 1336-1368. aegerter, b.j., j.j. núñez y r.m. davis. 2003. environmental factors affecting rose downy mildew and development of a forecasting model for a nursery production system. plant dis. 87, 732-738. arbeláez, g. 1999. el mildeo velloso del rosal ocasionado por peronospora sparsa berkeley. acopaflor 6, 37-39. gómez, c. 1998. patrones en rosa. pp. 4-17. en: memorias del curso de actualización “variedades nuevas, patrones y densidades de siembra en rosa”. centro de investigaciones y asesorías agroindustriales, universidad de bogotá jorge tadeo lozano, chía (colombia). gómez, s. 2004. determinación de componentes de la biología de peronospora sparsa berkeley y caracterización de la respuesta de tres variedades de rosa a la infección del patógeno bajo condiciones de laboratorio e invernadero. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 69 p. harwood, c. 1995. adventures of a rose pathologist. adv. plant pathol. 2, 311-312. heist, e.p., w.c. nesmith y c.l. schardl. 2001. cocultures of peronospora tabacina and nicotiana species to study host-pathogen interactions. phytopathol. 91, 1224-1230. horst, r.k. 1998. compendio de enfermedades en rosa. aps press, minnesota. mesa, d.f y e. torres. 2002. la incidencia evaluada en tallos y estructuras subordinadas permite distinguir las tasas diferenciales de progreso de la gota. en: memorias xxiii congreso ascolfi. 3 a 6 de julio de 2002. bogotá. urrea, k. 2003. evaluación de la eficacia de cinco fungicidas para el control de mildeo velloso en un cultivo comercial de rosa, variedad ‘charlotte’, en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. agronomfscolombisns, 1995, voiumenxi/no.2;pág 149-160 sucesión florística y dinámica de la producción y descomposición del mantillo en el bosque muy húmedo tropical del bajo calima, en el departamento delvalledelcauca floristic succession and litter production and decomposition dynamics in the tropical moist forest of the bajo calima, valle del cauca department heliodoro argüello arias 1 sucesión florrstica resumen en colombia, como en otras regiones tropicales, la ampliación de la frontera agrlcola se dirige hacia ecosistemas frágiles, como el bosque húmedo tropical. la subsistencia de comunidades a través de la agricultura migratoria constituye una de las problemáticas que afectan los recursos naturales en estas áreas. la literatura muestra información abundante respecto del papel que cumple la sucesión natural en la recuperación de la estabilidad de los ecosistemas luego de ser abandonados al ser improductivos agricolamente. es conocido que si a las áreas abandonadas se les permite el tiempo necesario para desarrollar mecanismos cibernéticos, como el ciclaje de nutrimentos, la vegetación es capaz de restaurar la fertilidad del suelo a niveles suficientes para lograr una productividad neta alta. este trabajo es parte de las investigaciones realizadas en el bajo calima con el objetivo general de conocer la dinámica de los mecanismos restauradores de la fertilidad del suelo, a través de la sucesión natural, en áreas que antes fueron cultivadas. tres aspectos básicos son abordados: a) sucesión florlstica e identificación de las especies potencialmente responsables del aporte de hojarasca; b) m.sc. en recursos naturales, profesor asociado facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. apartado 14490, santafé de bogotá, colombia. cuantificación del aporte de hojarasca y materia orgánica acumulada en el mantillo y c) descripción cualitativa y cuantitativa de los aspectos fundamentales en la descomposición y liberación de nutrimentos de la materia orgánica depositada en el mantillo. en este primer artículo se describen aquellos cambios estructurales que diferencian las etapas sucesionales de la vegetación entre 2 y 14 años y aquellos cambios en la sucesión florística relacionados con el ciclaje de nutrimentos. summary in colombia as in olher tropical areas, ihe agricultural frontier expantion is addressed toward fragile ecosystems like the tropical rain fores!. one of the problems in these areas is ihe pressure from ihe communities, through ihe shifting agriculture, resulting in a natural resources misuse. the literature shows a lot of information conceming the natural succession role in ihe recuperation of the ecosystem stability afier !he shifting agriculture fields are abandoned. it is known that if people allow the neccessary time, the abandoned areas can develop cibernetic mechanisms, like nutrient cycling, able lo restare ihe soil fertility to some level enough to produce a high net productivity. this research is part 01 the activities done in the bajo calima area with !he general objective of to know the dynamic 01the mechanisms with ihe ability to restare the soil lertility through !he natural succession in those areas previously cultivated. three basic aspects are considered: a) ñorísnc succession, and identilication 01 those species potentially responsibles for most of ihe lillerfall pro149 duction; b) litterfall, and litter production; e) cualitative and cuantitative description of the fundamental aspects involved in the litter decomposition and mineralization. in this first paper are described both, those changes, in the floristic succession, related with the nutrient cycling; and those structural changes that establish some diferences in the successional stages of the vegetation between 2 and 14 years. keywords shifting agriculture, fallow succession, dominant species, cibemetic mechanisms. introducción en colombia, como en otras regiones tropicales, la ampliación de la frontera agrícola se dirige hacia ecosistemas frágiles como el bosque húmedo tropical, donde la baja fertilidad de los suelos y las condiciones climáticas permiten solamente el desarrollo de la vegetación mediante tanto una estructura compleja como la dinámica del reciclaje de nutrimentos, que, a través de muchos años, han desarrollado estos ecosistemas. en estas zonas, la práctica más común para la obtención de cosechas agrícolas es mediante el sistema de "rotación de tierras", en el cual desmontes temporales se cultivan por un número menor de años de los que permanece el barbecho. sin embargo, al aumentar la presión sobre la tierra se reduce el tiempo de barbecho, imposibilitando la recuperación plena del suelo, llegando al agotamiento del mismo y una disminución de las cosechas. de otra parte, los sistemas agroforestales, donde se involucran sistemas y tecnologías para el aprovechamiento de las tierras, en las cuales se combinan deliberadamente especies leñosas perennes (árboles, arbustos, palmas, bambú, etc.) con cultivos herbáceos y/o animales en la misma unidad de gestión, en alguna forma de distribución espacial o secuencia cronológica, han probado pueden contribuir a la productividad y viabilidad de los sistemas de explotación agrícola de varias maneras a saber: aumentando la producción de materia orgánica; manteniendo la fertilidad del suelo con el permanente aporte y reciclaje de nutrimentos; reduciendo la erosión; conservando aguas y creando un microclima más favorable. según raintree (1986), esas "funciones de servicio" complementan las "funciones de producción" directas que los árboles podrían desempeñar al servir como fuente 150 de alimentos, forraje, leña, materiales de construcción y otras materias primas para las industrias rurales. según raintree y warner (1985),la intensificación en la evolución de la agricultura tropical debe partir desde el sistema de rotación de tierras hasta el cultivo permanente pasando por distintas etapas que aseguren la estabilidad del sistema agroforestal final, el cual al proporcionar a los agricultores en las zonas agrícolas, medios para producir leña, madera, postes para fines de construcción y otros productos forestales, pueden reducir considerablemente las presiones a que se ven sometidos los bosques y las tierras forestales naturales. al hacer esto de forma que aumente y permita sostener la productividad agrícola, los sistemas agroforestales también pueden reducir en parte la tendencia existente de convertir las tierras forestales en agrícolas. ante la necesidad de planear el manejo de barbechos naturales o artificiales, es importante investigar las varias funciones del barbecho y cuantificar los mecanismos por los cuales se restaura la productividad del suelo. el objetivo general de este trabajo es cuantificar el aporte de hojarasca producida por la sucesión secundaria y medir los procesos de descomposición y liberación de nutrimentos de la misma, que conducen a restaurar la fertilidad del suelo. como objetivo específico, en este artículo, se presentan los cambios en la sucesión florística y se analizan las repercusiones de los mismos para el ciclaje de nutrimentos. una descripción de la vegetación propia de esta zona fue realizada por cuatrecasas (1958), mientras que la descripción de los principales cambios a través de la sucesión, en vegetación representativa de la zona, ha sido hecha por ladrach y mazuera (1979) y lette (1981). el cuadro 1 los ilustra. materiales y métodos localización la investigación se realizó en inmediaciones de la inspección de san isidro en el corregimiento de bajo calima, municipio de buenaventura, departamento del valle del cauca, colombia. la zona se encuentra ubicada en la cuenca hidrográfica del río calima afluente del río san juan al norte de buenaventura. las coordenadas geográficas aproximadas son: 4°2'26' n y 7~4'28' o. la región, según la nomenclatura de holdridge, corresponde al bosque muy húmedo tropical (bmh-t), con una cuadro 1. especies comunes en diferentes estadios sucepluviosidad promedio de 7.500 mm/año, relativamente uniforme sionales en áreas del bajo calima. (información adaptada en cuanto a su distribución. de ladrach y mazuera (1979) y lette (1981)).(x= nivel doel promedio de la temperaturaminancia) anual es de cerca de 26°c., el promedio anual de la humedad reespecies 2 5 8 10 15 lativa es de 90%, los valores de años años años años años nubosidad son elevados (promecalophylum mariae x x x dio anual: cerca 6 octavos) y el promedio anual de la insolación2 dacryodescolombiana xx xx x x es bajo (1.250trastaño o sean3 ouararibea leptandra x . 3,4 horas/día). mayor nubosi4 dussia lehmannii x dad se presenta en los meses de 5 ochroma lagopus x junio a noviembre; mientras las 6 pouteria sp. xxx x x máximas temperaturas se pre7 guatteria calimensis x xx xx sentan en los meses de enero y 8 huberudendrumpatinoi x noviembre. los vientos varían en 9 sapium utile x velocidad y dirección, los más fre10 cedrelasp. x x cuentes soplan en las direcciones 11 guarea chalde x se y ne y la mayor intensidad se 12 humiriastrum procerum x presentan en las últimas horas de 13 goupia glabra xx xx x x la tarde. según cuadros (1976), 14 dialyantheralehmannii x x x xx x la pérdida de follaje por la vegetación está relacionada con dismi-15 ingasp. x xx xx nución en la precipitación pluvial. 16 eschweilera sp. x x 17 miconiasp. xx material estudiado 18 lnsertia pittieri x 19 persea sp. x xx x el estudio se realizó en la zona de 20 humiria balsamfera x x x x vega del río calima, sobre barbe21 anibasp. x chos de 2; 5; 8; 11 y 14 años, ubi22 symphoniaglobulifera x x cados en la unidad geomorfológi23 no clasificada "mancayo" x ca denominada "terraza plana". 24 macrolobiumarcheri x x métodos25 coussapoa sp. x x x 26 noclasificada"matecillo' x el tamaño de cada parcela fue de 1.000 m2. dadas las limitaciones 27 miconia n.ificalix xxx xxx xxx x x de tipo práctico-económico del 28 miconiasp. xxxx xxxx proyecto y al mismo hecho de no 29 cespedesia macrophylla x encontrarse fácilmente en sitios 30 apeibe aspera xx x x vecinos (con homogeneidad de 31 brosimun utile x x x suelos) barbechos de las edades 32 vismiasp. xx xx xx xx xx consideradas para los objetivos 33 vochysia ferruginea x x x x de este trabajo, se seleccionó una 34 carapa guianensis x x x parcela representativa de cada 35 manilkara bidentata x x edad en cada sitio. el muestreo 36 pouroma aspera x x xx fue estratificado teniendo en 37 cecropia sp. x cuenta la variación vertical de laxxx xx x x vegetación. de esta manera, fue-38 chrysochlamys sp. x ron consideradas tres tipologías: a, by c. la tipología a correspondió a áreas donde la vegetación presentó tres estratos (arbóreo, arbustivo y herbáceo); la tipología 151 b correspondió a áreas donde la vegetación presentó dos estratos (arbustivo y herbáceo) y la tipologia e, donde la vegetación estaba dominada por plantas herbáceas. se tomó el área de cobertura como el principal indicador del aporte potencial de hojarasca por especie. el área de cobertura es definida como f, donde r es la mitad del diámetro promedio de copa medido. en términos de evaluar los cambios estructurales, se consideraron, además del área de cobertura, el área basal y el indice de diversidad. el área basal es el área del circulo con diámetro medido en cada árbol, o arbusto, a una altura de 1,30 metros. el indice de diversidad usado fue el reciproco de simpson (1974), definido como o = 1/$pi2 donde pi es la proporción del número de individuos de la especie i con respecto al total nvnt. el valor de este indice está entre o y 1, siendo 1 un indicador de alta diversidad. resultados los cuadros 2; 3; 4; 5 y 6 resumen los resultados obtenidos en cuanto a estructura y composición florlstica. en el barbecho de dos años, de las 20 especies encontradas en el muestreo, se destaca la presencia del helecho (gleichenia bifurca/ti) en número y en cobertura, llegando a constituir alrededor del 50% del total. cuadro 2. individuos por especie y cobertura presentes en el barbecho de dos años. especie a b totallndlv. cobert. a cobert.b cobert. total % helecho 4375 4375 1039,4 1039,4 49,79 tapaculo 1042 20 1062 74 17,8 151,80· 7,28 amargop. 833 7 840 49,51 11,76 61,27 2,94 mayo 167 20 187 "11,78 75,66 87,44 4,20 platanillo 125 7 132 41,49 3,78 45,27 2,17 sauco 63 73 136 15,4 153,14 168,15 8,06 caoapang. 42 87 129 2,98 48,30 51,37 2,46 mora 1 188 7 195 16,09 10,98 26,56 1,27 aracea 1 21 7 28 1,25 25,17 25,77 1,23 higuerón 167 27 194 11,78 139,8 151,60 7,26 guamo 13 13 76,00 76,00 3,64 ficus 13 13 10,50 10,50 0,50 jigua 7 7 21,00 21,00 1,00 caáabrava 13 13 5,89 5,89 0,30 barejón 33 33 54,66 54,66 2,62 polygonacea1 7 7 5,24 5,24 0,25 platanillo2 7 7 5,24 5,24 0,25 platanillo3 7 7 5,24 5,24 0,25 palopalma 7 7 5,24 5,24 0,25 apocynacea 40 40 89,05 89,50 4,30 total 7425 2087,14 "tipologías 152 cuadro 3. individuos por especie y cobertura presentes en el barbecho de cinco años especie a' b' c' total cobert. cobert cobert. cobert. ~ incllv. a b c total mora 1 400 100 2 502 19,635 38,48 4,810 62,95 2,90 caapang 650 1740 8 2388 33,100 413,40 3,078 449,57 20,76 amargo 2550 441 2991 125,170 194,40 319,57 14,75 araeea 1 500 900 1400 29,700 510,70 540,40 24,95 tapaculo 50 50 3,534 3,53 0,16 araeea2 360 360 282,80 282,80 13,06 apocynac. 40 2 42 125,7 6,30 13,20 6,10 sangregallina 23,76 143,35 6,62 platanillo1 300 300 143,3 33,18 1,53 zancamula 100 100 33,18 105,12 4,85 platanll102 220 220 105,12 32,19 1,49 hobo 2 2 32,196 3,14 0,14 telavieja 3,1416 12,60 0,60 yarurno 12,60 8,05 0,37 hueso 3 3 8,05 7,07 0,33 manchaman .. 7,07 7,07 0,33 tachuelo 7,07 7,07 0,33 helecho 1460 346,500 346,50 16,00 total 9832 2166,07 "tipologías en el barbecho de cinco años (cuadro 3), se observa que el helecho (gleichenia bifurcata) ha dísminuido su presencia en comparación con el barbecho de dos años. las especies dominantes en este barbecho son aracea 1, con un 25% de cobertura, caña pangala (costus sp.), con un 15% de cobertura, helecho (gleichenia bifurcata), con un 16% y amargo pajarito, con 15% de cobertura. estas dos ultimas especies son las más numerosas y, completan entre las dos alrededor del 50% del total de individuos muestreados. el cuadro 4 y el cuadro 5 muestran los resultados obtenidos en el muestreo florístico realizado en los barbechos de ocho y once años, respectivamente. las especies guamo (inga sp.), sangregallina (vismia ferrugine¡j¡ y mora 1 (miconia sp.) aparecen como dominantes en los dos barbechos, completando entre las tres el 30% y el 40% de la cobertura en los barbechos de 8 y 11 años respectivamente. es significativo encontrar, nuevamente, en el barbecho de 11 años, nuevamente la especie tapaculo ( trichantera sp.), con un 7.87% de cobertura y como la especie más numerosa, conformando, con la especie mora 1, cerca del 50% del total de individuos. esta especie había sido una de las dominantes en el barbecho de dos años. tal como se muestra en el cuadro 6, la especie guamo (inga sp.) y la especie tetevieja (sterculia pilos¡j¡, son las dos especies dominantes en cobertura, completando, entre las dos, alrededor del 30%. sin embargo, una especie no arbórea, platanillo 2 (heliconia sp.), alcanza una cobertura del 12%. la especies más numerosas son peo (palicourea sp.), guamo (inga sp.), amargo pajarito (guaueria sp.), platanillo 2 (heliconia sp.) y mora (miconia sp.). 153 cuadro 4. individuos por especie y cobertura presentes en el barbecho de ocho años especies a' b' c· total cobert. cobart. cobert. cobart. % .indlv. a b c total amargopaj" 125 7 133 8,83 12,58 3,14 24,56 1,45 guamo 188 19 207 18,2 284,8 303 17,9 chascarra 21 21 2,62 2,62 0,16 cañaang" 84 7 91 7,37 10,26 17,62 1,04 mora 1 176 82 3 261 2,09 64,4 79,07 4,67 mora 2 463 60 4 527 14,97 47,1 12,58 78,99 4,66 mora 3 81 75 3 159 4,81 58,9 16,92 80,63 4,76 mora 4 118 90 208 7,0 70,7 16,92 77,7 4,59 hoja sapo 42 7 49 2,9 2,9 5,84 0,34 hoja coraz., 63 63 7,24 7,24 0,43 platanillo 37.5 67 442 26,5 45,2 71,69 4,23 mayo 417 60 477 15,75 40,7 56,48 3,34 garzo 21 21 2,0 2,0 0,11 cargadero 21 22 1,47 5,94 7,41 0,44 palopalma 42 42 5,56 5,56 0,33 coronillo 21 13 3 37 1,47 17,8 21,6 40,87 2,41 pedo 167 167 9,1 6,37 9,1 0,54 gualanday 21 20 7 48 2,0 32,3 80,65 4,76 veneno 21 22 1,57 7,07 .8,64 0,51 cordoncillo 63 7 70 6,26 5,2 11,5 0,68 caimito 21 22 1,02 15,9 16,92 1,0 hoja chucha 21 21 115 11,5 0,68 sauco 7 7 5,2 5,24 0,31 sombrerito 13 13 4,8 4,8 0,28 jigua 20 20 8,1 8,1 0,48 ficus 13 5 18 37,9 21,4 59,3 3,5 damaguo 20 20 48,2 48,2· 2,84 palopasmo 27 27 46,8 46,8 2,76 pulga 7 7 20,9 20,9 1,24 platanillo 13 13 5,9 5,9 0,35 caraño 13 13 28,3 28,3 1,67 tachuelo 2 2 8,1 8,1 0,47 jagua 7,1 7,1 0,41 sangregall" 12 12 120,1 120,1 7,1 pantano 4 4 28,7 .28,7 1,69 marcelo 4 4 95,0 95,0 5,61 carbonero 1 1 15,9 15,9 0,94 yarumo 3 3 16,9 16,9 1,0 tabaquillo 2 2 8,1 8,1 0,47 carré 3 3 30,1 30,1 1,78 tetevieja 12,6 12,6 0,74 algodoncillo 4 4 64,8 64,8 3,83 helecho arbor., '1 1 12,6 12,6 0,74 dorrnilon 9,6 9,6 0,57 cauchillo 3,1 3,1,0,18 peinemono 33,2 33,2 1,96 total 3289 169294 154 cuadro 5. individuos por especie y cobertura en el barbecho de once años. especie %a* b· c· totallndlv. cobertura a b c total tapaculo bagata ficus mora peo platanillo cauchillo sombrerillo vara negra zanca mula amargo pajari cargadero neg lenguevaca cordoncillo palmameme hoja guagua palma zancona hoja liorazón manglillo simaruba amar naidi cadillo paco sauco mayo dormilón palo pasmo caimitillo gualanday cacho venado jigua cuangare punta lanza chalde marcelo pipilargo palopalma guamo tetevieja jagua peinemono carrá sangregallina helecho coronillo hobo 958 21 63 354 167 125 63 333 21 167 83 21 42 375 21 42 21 63 21 . 42 21 42 21 63 21 21 167 1125 2 13 80 27 40 40 7 7 3 13 26 20 33 7 7 20 7 7 7 7 7 7 7 7 2 5 7 2 15 7 2 4 3 7 3 23 76 461 167 165 103 333 21 174 93 34 42 375 21 42 21 89 21 42 21 42 22 83 54 21 ·9 12 27 7 9 7 8 7 7 7 7 15 7 2 4 3 7 67,72 1,03 44,53 34,06 11,8 62,83 24,24 32,04 1,69 11,8 5,87 1,03 2,06 6,63 1,03 1,32 1,03 10 1,03 2,06 1,03 2,06 1,03 3,1 1,03 1,03 1 3 31,16 10,21 251,33 49,1 107,52 1,33 0,785 7,38 29,64 15,71 25,92 27,83 2,69 35,34 22 3,99 2,7 5,46 1,96 7,91 6,65 17,8 223,25 12 76,57 94,43 o 29,25 44,18 341,84 46,93 21,4 15,91 7,07 205,19 28,27 50,26 35,53 15,71 198,88 16,74 54,74 508,64 11,8 111,93 131,76 32,04 1,69 13,13 24,325 8,41 2,06 6,63 1,03 1,32 1,03 39,64 1,03 2,06 1,03 2,06 10,65 18,81 26,95 1,03 -~~ 79,26 129,77 22 33,24 2,7 49,64 1,96 7,91 6,65 17,8 341,84 46,93 21,4 15,91 7,07 205,19 28,27 50,26 35,53 17,67 9,62 7,63 0,64 2,10 19,51 0,45 4,29 5,os 1,23 0,06 0,50 0,93 0,32 0,08 0,25 0,04 0,05 0,04 1,52 0,04 0,08 0,04 0,08 0,41 0,72 1,03 0,04 1,53 3,044,98 0,84 1,27 0,10 1,90 0,08 0,30 0,26 0,68 13,11 1,80 0,82 0,61 0,27 7,87 1,08 1,93 1,36 155 continuación cuadro 5. cobertura 'especie a' s' c' totallndlv. a s c total % tabaqulllo 2 2 44,18 44,18 1,69 matapalo 1 15,9 15,9 0,61 tachuelo 5 5 100,9 100,9 3,87 yarurno 5 5 49,1 49,1 1,88 hueso 2 2 23,76 23,76 0,91 pantano 0,78 0,78 0,03 total 3837 607,1 'tipologías ,cuadro 6. individ!jos por especie y cobertura presentes en el barbecho de alt0rce año, cobertura eapecle a' s* c' totallndlv.' a b c total .~ amargo'paj .. 125 20 4 149 17,9 13,82 29,65 61 3,8 pedo 521 7 528 28,43 0,84 29,3 1,8 tapaculo 40 40 9,16 9,16 0,6 mora 1 101 24 1 126. 16,28 41,9 7;07 65,25 4,1 mora 2 87 16 2 105 14,03 27,9 11,39 53,32 . 3,4 cuero negro 42 42 3,64 3,64 0,23 cargadero 21 13 35 10,22 16,57 9,62 27,21 1,7 tunisco 21 '21 1,47 1,47 o.t dormilón 84 7 91 7,73 2,95 10,67 0,7 cuancare 21 20 3 44 2,62 32,37 23,76 58,75 3,7 guamo 167 13 11 191 11,62 12,77 268,4 292,8 18,5 cordoncillo 21 20 41 2,62 10,05 12,67 0,8 zancamula 21 21 2,62 2,62 0,16 manglillo 21 22 16,36 7,07 23,13 1,48 bacaito 21 21 1,022 1,02 0,06 aracea 63 63 3,68 3,7 0,2 guaseo 21 21 1,48 1,48 0,09 platanillo2 120 120 192,6 192,6 12,1 hoja chucha 7 7 2,95 2,95 0,2 jigua 7 6 13 7,54 57,74 65,28 4,1 palma zancona 13 13 7,45 7,45 0,47 caucho 7 2 9 2,21 43,4 45,6 2,9 platanillo 7 7 7,54 7,54 0,5 araliacea 33,3 33 14,2 14,2 0,4 apocynacea 7 7 20,94 20,94 1,3 platanlllo3 7 7 5,23 5,23 0,33 tetavleja 16 16 193,11 193,1 12,2 guacimo color.. 12,57 12,57 0,8 yarumo 5 5 44,26 46,26 2,9 tachuelo 1 1 19,63 19,6 1,2 flcus 2 2 44,2 44,2 2,8 bagatá 3 3 10,61 .10,6 0,7 bagatacillo 2 2 22,2 22,2 1,4 156 continuación cuadro 6. especie c" totallndlv. a cobertura b c total % 42,8 42,8 2,7 49,7 49,7 3,1 9,62 9,6 0,6 15,9 15,9 1,0 7,1 7,1 0,44 7,1 7,1 0,44 56,75 56,7 3,6 33,2 33,2 2,1 56,75 56,7 3,6 1585,6 a" b" hobo gualanday caimito pantano caná tabaco chalde pta, lanza hueso total 3 4 3 4 1 1824 "tipología el cuadro 7 resume los cambios estructurales y florísticos que tienen lugar en los barbechos durante los primeros catorce años de desarrollo sucesional. plantas de la clase de las filicineas (helechos) o de las familias musaceae y gramineae, nanofanerófitas y microfanerófitas, las cuales predominan inmediatamente después de la cesación de los cultivos son, principalmente, reemplazadas por mesofanerófitas después de los ocho años. para los años once y catorce, la composición florística y las formas de vida tienden a ser similares al bosque primario, donde dominan las fanerófitas. los barbechos jóvenes son menos complejos en su estructura vertical, debido a la escasez de megafanerófitos. el número de especies, la diversidad de especies y la densidad de los árboles incrementa hasta el octavo año, cuando el incremento en la altura individual permite la eliminación competitiva de plantas. entre los dos y catorce años, los barbechos tienden a ser florísticamente diferentes, aunque algunas especies ocurren en todos los estadios sucesionales. aunque en los barbechos de dos años estudiados la especie más común fue el helecho (g/eichenia bifurcatd¡, es posible encontrar en áreas cercanas, en situación de mayor frecuencia de inundación, barbechos de la misma edad con dominio de platanillo (heliconia sp.) y otros con dominio de caña brava (arundo donax¡ esta especie cerca a la zona de dique. cuadro 7. número de individuos, número de especies, diversidad (índice recíproco de simpson), área basal (vegetación con dap 1 cm.) y área de cobertura en parcelas de 1000 m2 en barbechos de 2,5,8,11 y 14 años en el bajo calima, buenaventura, valle, colombia. edad no. no. indlcede a. basal a.cobert. barbecho individuos especies diversidad (m2) (m2) 2 7425 20 0,6165 0,173 208,67 5 9832 18 0,8001 1,446 2166,07 8 3289 46 0,9116 1,457 1692,94 11 3837 52 0,8729 1,155 14 1824 41 0,8787 1,037 1585,60 discusión los resultados del muestreo de la vegetación en los cinco barbechos mostraron como la vegetación en los barbechos jóvenes de dos y cinco años, estaba dominada por especies herbáceas de tipo invasor, como el helecho (g/eichenia bifurcata), el tapaculo ( trichantera sp.) y cañapangala (costus sp.). la importancia de estas especies invasoras radica en que permiten una acumulación rápida de biomasa, posiblemente debido a mecanismos 157 reproductores, como rizomas, pues, por lo general, son plantas perennes. además, deben ser capaces de utilizar los nutrimentos del suelo que los cultivos no pudieron extraer. con base en lo anterior, la sucesión utiliza una serie de mecanismos para conservar estos nutrimentos en el sistema, estableciendo una serie de interrelaciones entre la vegetación y el mantillo. este último se convierte en la fuente primaria de nutrimentos para las especies fanerófitas que, inicialmente, crecen en el ambiente umbrófilo de las invasoras y, después en altura superan a éstas y con su sombra, compiten con ellas, disminuyendo su densidad. en este punto, hacia los cinco años, el mantillo ha sido enriquecido en cantidad y calidad por la biomasa muerta de las invasoras, permitiendo, de esta manera, un ambiente propicio para aumentar la diversidad de la vegetación, especialmente de tipo arbustivo y arbóreo. la literatura reporta que cuando la disturbancia, en un área abandonada, es crónica, tal que no permite una recuperación suficiente, especies con ciclos de vida cortos, tales como pastos y hierbas, son favorecidos. sin embargo, en sitios donde se ha permitido la recuperación, o la disturbancia es corta, las especies arbóreas juegan un papel más importante (uhl et al, 1981). se conoce que existen patrones sucesionales diferentes en un área en particular, dependiendo del nivel de agotamiento de los nutrimentos del suelo al momento en que la sucesión comienza. cuando los nutrimentos del suelo son relativamente bajos, como es el caso de los ultisoles que dominan en el área donde se realizó el presente estudio, y cuando se ha cultivado por varios años, sin fertilización, la sucesión de la vegetación es caracterizada, según jordan (1985), por: a) una alta eficiencia en el uso de los nutrimentos; b) niveles bajos en el flujo de absorción de nutrimentos; c) crecimiento lento; d) relación raíz: parte aérea alta, normalmente alrededor de 0,20; e) interacciones de la rizosfera que permiteri la absorción de fósforo a través de exudados que estimulan la descomposición de la materia orgánica del suelo, hidrolización de fosfatos orgánicos y disuelven los fosfatos existentes en el material parental; f) alta longevidad de las hojas, especialmente en los estadios avanzados, para reducir la absorción de nuevos nutrimentos; g) estrategias reproductivas caracterizadas por baja producción de semillas, o lapsos de algunos años entre su producción, y h) alta diversidad de especies, como en los barbechos estudiados, superiores a 5 años, propiciando que los ataques de herbívoros sobre las especies nativas sean menos frecuentes o menos dañinos. 158 la situación en las parcelas estudiadas muestra, claramente, un dominio de las hierbas en los primeros estadios. sin embargo, se observó que en algunos sitios cercanos, principalmente en el área de dique, la sucesión joven, dos y cinco años, estaba dominada por gramíneas y musáceas. la literatura reporta que un indicador de alto o moderado nivel de nutrimentos en el suelo, de áreas sucesionales, lo constituyen plantas del género cecropia. sin embargo, en la zona estudiada, la presencia de representantes de este género es escasa. en algunos estudios, en contraste, se menciona, en los primeros estadios, una colonización densa por parte de gramíneas. en estas condiciones estas inhiben el crecimiento de los árboles hasta por 20 años (drew et al, 1978) la tendencia, encontrada en este estudio, que muestra un mayor número de individuos en los dos y cinco años de sucesión, es confirmada por la literatura. swaine y hall, 1983, además señalan, al igual que este estudio, que esta tendencia es clara para las especies secundarias, mientras las especies' propias de la vegetación primaria presentan una lenta progresión semi-iogaritmica, a través del tiempo. . aunque una sucesión podría tardar 50 o más años antes que la biomasa total de un barbecho alcance aquella del bosque primario, la recuperación de las hojas es mucho más rápida. en san carlos, en la cuenca amazónica, uhl y jordan (1984), encontraron que un sitio sucesional alcanzó un lndíce de área foliar de 5,1 en 5 años, comparado con 5,2 del bosque primario. en este estudio, la sucesión alcanzó el área de cobertura más alta a los 5 y.8 años. una situación similar a la anterior ha sido observadaen las raíces finas (raich, 1980). aunque el total acumulado de la biomasa de raíces durante la sucesión puede ser bajo, comparado con el bosque primario, el crecimiento de las raíces finas, responsables por la absorción de nutrimentos puede ser extremadamente rápida. en un estudio en costa rica, raich (1980) encontró que en la etapa sucesional de un año el total de la biomasa de raíces menores de 2 mm de diámetro fue del orden del 92 por ciento del encontrado en un bosque no disturbado, y que la biomasa de raíces menores de 1 mm había alcanzado el99 por ciento. el significado evolutivo de la concentración de raíces cerca de la superficie del suelo, es precisamente la que otorga una ventaja competitiva para obtener nutrimentos liberados en la descomposición del mantillo. bibliograffa 1. cuadros, h. 1976. estudio de dendrología y fonología de algunos árboles del bajo calima. universidad del valle. 16 p. 2. cuatrecasas, j. 1974. vistazo a la vegetación natural del bajo calima. revista de la academia colombiana de ciencias exactas, físicas y naturales. 7 (27):306-312. 3. drew, w.b, s. aksornkuae, y w. kaitpraneet. an assessment of productivity in successional stages from abandoned swidden to evergreen forest in northeastem thailand. forest research bulletin no 56. faculty of forestry. kasetsar university, banckok, thailand. 1978 4. jordan, c.f. 1985. nutrient cycling in tropical forest ecosystems: principies and their application in management and cqnservation. new york, wiley. 179 p. 5. ladrach, w. y mazuera, h. 1979. composición y crecimiento de la vegetación natural de cuatro a quince años de edad en la concesión del bajo calima. informe de investigación no 46, cartón de colombia, cali, 1979. 28p. 6. lette, h. 1981. natural regeneration on a deforested area in bajo calima, colombia. a study on the first five years of secondary succession. wageningen, holland, dept. of silviculture, agricultural university. 63p. 7 raich, j.w. fine roots regrow rapidly after after forest felling. biotropica, 12231-232. 1980 8. raintree, j.b. tendencias actuales de la agrosilvicultura: tenencia de la tierra, agricultura migratoria y agricultura viable. unasylva 38 (4):2-15.1985 9. raintree, j.b., y k. warner. agroforestry pathways for the integral development of shif· ting cultivation. noveno congreso forestal mundial. 1-10 de julio, méxico d.f. 1985 10. sanchez, p.a. properties and management of soils in the tropics. wiley, new york. 1976. 11. simpson, e.h. measurement of diversity. nature 163:688. 1974 12. swaine, m.o., y j.b. hall. early succession on cleared forest land in ghana. journal of ecology 71: 601-627 1983 13. uhl, c. k.clark, h. clark, y p. murphy. early plant succession after cutting and burning in the upper rio negro region of the amazon basin. journal of ecology 69: 631-649. 1981 14. uhl, c. y c.f. jordan. vegetation and nutrient dynamics during the first five years of succession following forest cutting and buming in the rio negro region of amazonia. ecology 65:1476-1490.1984 anexo especies presentes exclusivamente en el barbecho de dos años nombre vulgar nombre clentlflco helecho gleichenia bifurcata tapaculo trichantera sp. amargo pajarito rollinia sp. mayo platanillo heliconia sp. sauco ilexnayana caña pangala costussp. mora 1 miconiasp. aracea 1 higueran hcusglabrata guamo ingasp. damaguo ficussp. jigua nectandra sp. caña brava barejón palicourea sp. poligonacea apocynacea palopalma especies presentes exclusivamente en el barbecho de cinco años nombre vulgar nombre clentlflco sangregallina vismia ferfljginea zanca mula chtysophlamys sp hobo spondias sp. tetevieja sterculia pilosa yarumo cecropia sp. hueso swartzia sp. mancha mancha vismil1sp. tachuela zantoxilum sp. 159 especies presentes exclusivamente en el especies presentes exclusivamente en el barbecho de 8 años barbecho de 11 años nombre vulgar nombre científico nombre vulgar nombre dentlflco caimito pou/erís sp. palo del pasmo (tunda) tetrarchicleum 5p. pantano hieronims chocoensis bagatá dussia lehmsnnii marcelo lsetis procera matapalo cou558p08 sp. carbonero licanissp. caimitillo poutetia tlugsriiifolia cargadero negro gusueria punta lanza vismissp;o' tabaquillo paco cespedesia macrophylla carrá hubefljd8ndrumpatlnoi lenguevaca algodoncillo cro/on g/abel/y$ palmameme helecho arboresc poiypodium sp. hoja guagua heliconia sp. gualanday jacaranda hesperidia palma zancona dormílon pentaclelra macr%ba especies presentes exclusivamente en el veneno ogcodeia ulei barbecho de 14 años cauchillo sapiumsp. nombre vulgar nombre científico coronillo bellucia grossularioides guasimo colorado luchea seemannii ir etpl peinemono apeiba aspera cuangare dyalianlhera sp. chascarra jacaranda hesperia hoja sapo cuangare otobo dyalianlhera lehmannii hoja corazón amargo miconia5p. garzo simaruba amara tabaco pea palicourea sp. manglillo chrysachlamys sp. cordoncillo piparsp. bagalacillo dussiasp. hoja chucha heliconia sp. caucho caslt7la elaslica sombrerillo cargadero pila cymbopelalum sp. ficus ficussp. cuero negro palopasmo tetrarchicleum sp. tunisco pulga crudia ablonga bacailo quararibea leptandra carallo dscryoidesoccidentalis hoja corazón jagua genipa americana guaseo eschweilerajsrana 160 agronomía colombiana. 1991. volumen 8, número 2: 379 383 desarrollo sostenible de la amazonia luis zuluaga2 introduccion de la cuenca amazonica que tiene una extensión de 725.014.300 hectáreas, colombia participa con 5.5% , es decir con 39.875.334 hectáreas. así mismo dicha área es el 34.90%del total de colombia y constituye la región natural más extensa del pa ís. la amazonía colombiana está ubicada en la cabecera de varios de los afluentes más caudalosos del gran río amazonas, la cuenca hidrográfica más amplia del mundo y por lo tanto, es de interés para la conservación de -ias partes bajas. geográficamente comprende los departamentos del caquetá, putumayo, vaupés, amazonas y la división de aguas de guaviare y guainía. la amazonía intervenida con base el cálculos de 1980, era el 10% -del área o sea 3.987.533 hectáreas. alrededor del 80% de la superficie deforestada hasta 1980 en la amazonía ha sido dedicada a pastizales. el ecosistema amazonico la amazonía constituye el ecosistema tropical más maduro, con la más alta riqueza de especies del mundo, y lógicamente ese notable equilibrio presupone fragilidad. 1. conferencia dictada en la universidad de la amazonla-florencia-caquetá, colombia. 18 de juniode 1991. 2. profesor asociado. facultad de agronom ía, universidad nacional· santafé de bogotá. a.a. 14490 santafé de bogotá, d.c. -colombia. esta condición de alta fragilidad del ecosistema, es 'indicativo de la falta de correspondencia entre el componente vegetación y el componente suelo, además de la persistencia de lluvias erosivas y elevada temperatura, que juegan un papel importante en el deterioro del sistema productivo, principalmente del factor suelo. como la temperatura es relativamente constante, es la comunidad biótica la responsable del equilibrio del ecosistema. el 75% de los suelos de la amazonía son oxisoles y ultisoles de baja fertil idad en general, especialmente por deficiencias de p total en la capa superficial. sin embargo la amazonía central brasilera constituye una extensa área de "varzea", indudablemente más fértil que la amazonía colombiana. un concepto práctico es el que se debe dar mayor importancia a la economía del material organico en el manejo agrícola de este ecosistema. es necesario por lo tanto, preservar la protección del "paraguas" arbóreo, para la débil capa del suelo orgánico y así evitar también la compactación del suelo y aumentos de la temperatura del mismo y de las fluctuaciones en el régimen de humedad de la superficie del suelo, cuando la radiación solar entra en contacto con ella. se deduce entonces que no debe utilizarse la maquinaria pesada en desmontes, monocultivos continuos con la misma especie transitoria, que dejan el suelo desnudo por meses durante las preparaciones y aún las quemas debieran evitarse, aunque en este último hay discrepancia entre los investigadores. 379 el agroecosistema la heterogeneidad genética en la naturaleza, se ha mantenido porque la flora de la amazonía está constituida en su mayoría por especies de fecundación cruzada obligatoria. la reproducción vegetativa (asexual), en cambio, ha sido uno de los mecanismos que ha permitido una máxima preservación de la especie. los indios desana y ticuna, en la selva amazónica, manejan 40 ecotipos de yuca los primeros y 13 los segundos y por esta variabilidad genética consiguieron vencer y utilizar la variabilidad ecológica, como: tierra firme, "varzea", tiempo de sequía relativa, tiempos lluviosos, con mucha luz, con sombra, etc. además de su reconocida riqueza en especies maderables y frutícolas, desde el punto de vista de aleloquímicos (productos secundarios de las plantas). se sabe que las selvas amazónicas constituyen una "fábrica" casi virgen de plantas biodinámicas. por otra parte se conoce que los suelos del trópico deben manejarse con poblaciones de plantas perennes para utilizar todo el año la continua energía solar. además la roza, milpa, chagra o huerto intinerante son modaiidades de alta eficiencia energética. cultivando a mano en condiciones de los peores suelos amazónicos (arenas del escudo guayanés). la yuca devuelve catorce unidades energéticas por cada unidad energética invertida, rendimiento que se multiplica por veinte en condiciones de mejores suelos; lo anterior para compararlo con estudios efectuados en usa que en 1970 mostró rendim ientos de 2,8 unidades energéticas obtenidas por cada unidad gastada en maní. hortalizas o arroz. manejo del agroecositema amazonico una estrategia con grandes posibilidades de éxito para un agroecosistema tropical sería sembrar "un policultivo que simulara la vegetación natural" llamado a veces cultivos en multiestrata, agricultura tridimensional, sistemas agroforestales, agrosilvopastoriles. "hay que copiarle a la selva". 380 el monocultivo en el ecosistema complejo de las regiones tropicales alteraría la estabilidad de este sistema; susceptibilidad permanente a los insectos plagas, más enfermedades, se imponen las malezas más agresivas, con una biomasa total de malezas mayor, lo cual significa más competencia para los cultivos por nutrimentos, el agua y la luz. el uso de la tierra en colombia ha obedecido a la estrategia del modelo alimenticio de los países industrializados de occidente a base de carne de res y trigo, que refleja el cosistema de las zonas templadas, el que es poco rico en especies, homogéneo y tiende al monocultivo mecanizable. ese modelo debe ser confrontado mediante la experiencia amazónica que desarrolló otro modelo alimenticio a base de frutas, raíces y pescado, desde luego coherente con la naturaleza del entorno: complejo, diverso, policultural, estructural y funcionalmente interdependiente. el modo de desarrollo del continente durante más de medio siglo: modernización por lo alto, consistente en incorporar la capa superior de la población al sistema económico mundial, esperando que la riqueza y los modelos modernos de consumo se difundan poco a poco hacia abajo; da prioridad al consumo sobre la producción. el resultado es que uno de cada dos latinoamericanos vive en la pobreza absoluta, y uno más, de cada tres, se encuentra en la miseria. la indefensión ha crecido de tal manera, que las gentes de la región están destruyendo el paisaje en su lucha por sobrevivir y extendiendo el problema a toda la naturaleza; reemplazándose agroecosistemas estables y diversificados, por agroecosistemas inestables y homogéneos. desarrollo sostenido en la región tropical cobra particular importancia el concepto de agricultura autosostenida en el tiempo, por la naturaleza del recurso suelo, de fácil deterioro físico y químico. dicho concepto implica la búsqueda de alternativas tecnológicas que permitan una visión productiva de largo plazo de los sístemas mejorados de producción, a través del manejo racional de los recursos naturales renovables, base de la producción. este concepto combina aspectos de conservación, tecnoloqía y políticas de selección de productos acordes con la vocación de la región y las demandas de los mercados. hoy, los objetivos de la agricultura y de la tecnología que emplea ya no son sólo producir volúmenes suficientes para satisfacer las demandas de alimentos, materias primas y divisas. también es fundamental conservar los recursos naturales en los que se sustenta, así como garantizar su continuidad mediante la sustitución de insumas derivados de recursos no renovables. dos son las bases fundamentales de un nuevo cambio tecnológico en la agricultura a favor de la sustentabilidad; por un lado, el conocimiento científico; por otro, el tradicional. el primero participa por medio de la agroecología, que es la actitud agronómica en la que se adoptan preocupaciones por la conservación de los recursos y el equilibrio biológico. el conocimiento tradicional, por otro lado, es invaluable para lograr una agricultura sustentable y productiva; el acervo cultural agrícola de los campesinos es rico. los colombianos aborígenes con estrategias de baja densidad, han logrado utilizar el medio amazónico milenariamente, lo han transformado razonablemente, y sobre todo lo han conservado. el huerto habitacional o de maloca, desarrollado por los indígenas, contiene elementos básicos para la única agricultura de larga duración que es dable en el ecosistema de selva húmeda tropical. en la modalidad de huerto habitacional los índigenas centro y sudamericanos han domesticado tantas especies útiles como todas las demás culturas primarias del resto del mundo juntas; de las bondades del huerto habitacional se deduce en gran parte, el que la agricultura ecuatorial tendrá que derivar a modelos arbóreos de uso de la tierra. se entiende entonces que en este nuevo enfoque será tan importante la conservación del recurso (suelo, agua, clima, flora, fauna, etc.) como la producción físico-química que por su uti lización se obtenga. todo lo anterior se aprecia más conociendo los nuevos indicadores de evaluación del comportamiento de los agroecosistemas: (1) sustentabilidad, (2) equidad, (3) estabilidad, (4) productividad, que reflejan un agricultor con autonomía productiva sostenible y autosuficiencia al imenticia. nuevos indicadores del comportamiento de los agroecosistemas (adaptado de conwav, 1985; harwood, 1979 y altieri, 1987, citados por altieri, 1988)_ sustentabütdad. es la medida de la habilidad en un agroecosistema para mantener la producción a través del tiempo, en la presencia de repetidas restricciones ecológicas y presiones socioeconórnicas. existe un "equilibrio de manejo" en el cual el agroecosistema se considera en equilibrio con los factores ambientales y de manejo del hábitat y produce un rendimiento sostenido. equidad_ supone medir el grado de uniformidad con que son distribuidos los productos del agroecosistema entre los productores y consumidores locales. la equidad se alcanza cuando un agroecosistema satisface demandas razonables de alimento, materias primas, propicia autonomía productiva, sin imponer a la sociedad aumentos en los costos sociales de la producción. estabilidad. es la constancia de la producción bajo un grupo de técnicas de manejo, adaptadas a las condiciones económicas y del ambiente en que está inmerso el productor. se consideran tres fuentes de estabi lidad: estabilidad de técnicas de manejo. selección de un conjunto de técnicas que mejor se adapten a las necesidades y recursos del productor. técnicas ahorradas de capital y que sustenten el equilibrio biológico. estabilidad económica. relacionada con los 381 conocimientos y habilidad del productor para predecir el valor de "insumes" y productos al intercambiarlos. estabilidad cultural. depende del mantenimiento de la organización sociocultural y el contexto en que se han nutrido los aqroecosistemas tradicionales por generaciones. productividad. prioridad en reducción de riesgos, que en elevar la producción al máximo. optimizar los recursos o factores del predio, escasos e insuficientes y no tanto, incrementar la productividad total de la tierra o el trabajo. tecnologías de producción que toman en cuenta la totalidad del sistema agrícola y no un cultivo en particular. uso de energía; razón posible, egreso/in· greso calórico: 1-15. diversidad de dieta y fuentes de ingreso. maximizar la seguridad de la cosecha y optimizar retornos adecuados con técnicas ahorradoras de capital. consideraciones finales 1. transformación mental. quince años de ecologismo no formaron dique a la destrucción de los recursos naturales ni crearon capacidad de transformación de la sociedad de consumo, por lo tanto el discurso debe reflejarse en un hacer en consonancia con su contenido. 2. la amazonía no es una región desconectada del resto del país ni económica, ni social, ni ecológicamente; así como, se deben asumir nuevos esquemas de ocupación territorial, de desarrollo social, y de producción económica, nuevos modelos deberán ponerse en práctica similarmente en la parte céntrica del país, origen de los problemas de la amazonia (migraciones, coca, guerrilla), especialmente en relación con la propiedad campesina, la utilización de la tierra con vocación agropecuaria y el empleo industrial. 382 recuérdese que en colombia se utilizan sólo 4 millones de hectáreas de los 13 millones con vocación agrícola; es decir, aún faltan 9 millones de hectáreas para expansión de la frontera agrícola; no debiera por lo tanto haber presión por ecosistemas como el de la amazonia. 3. existen situaciones críticas como el carnbio de la selva por pastos en guainía; se está sembrando brachiaria en suelos muy arenosos del escudo guayanés, en donde rápidamente se están formando grandes áreas erosionadas, por lo delesnable de este tipo de suelos con esa textura. así mismo, los cultivos ilegales han acelerado la deforestación en la amazonia, ciertamente por el valor de su producto, cíclicamente. 4. hoy no son modelos capitalistas funcionales para la amazonia empresas tipo larand la, latifundio ganadero de 40.000 hectáreas sobre el río orteguaza, cercano a la ciudad de florencia-caquetá, ni tampoco la destrucción de 2,5 millones de hectáreas de, selva en el brasil ernpresa del norteamericano keith ludwing, para sembrar árboles maderables para pulpa como gmelina arborea de origen africano con inversión de 28 millones de dólares: proyecto que facasó, aunque lo asumó luego el gobierno brasilero. 5. hay que reconocer que con los estudios hechos hasta ahora los cultivos básicos de pancoger: plátano, yuca, maíz, arroz pluvial, le permiten al colono la utilización al máximo de la mano de obra disponible, pero no le posibilitan maximización de ingresos -en parte por los costos de transporte de los excedentes a los centros de mercadeoy la fertilidad de la parcela se afectará más rápidamente, que con los cultivos de pastos y árboles maderables o de uso múltiple, opción esta última que globalmente se maneja en la agroforestería y sistemas silvopastoriles. también hay que reconocer que el ganado vacuno es ineficiente en la utilización del recurso suelo cuando se maneja sobre todo en forma de pastoreo extensivo. 6. trabajos de investigación efectuados en yurimaguas perú, en un ultisol ácido, sembrando cultivos semestrales, entre calejones de árboles leguminosos, que de podan periódicamente, muestran posibilidades de mantener la fertil idad de los suelos en parcelas amazónicas, aspecto que se puede extrapolar al manejo de pastos y ganados, en los llamados potreros arborizados o bancos de proteína para ramoneos cíclicos. 7. se deben promover por la universidad de la amazonia y otros centros de educación amazónicos, la formación "tropicalizada" de técnicos que ayuden a racionalizar el uso de la tierra por el colono y a formular modelos de desarrollo sostenible para la amazonia no interven-ida. 8. la amazonía, además de su papel en el mantenimiento de los equilibrios globales del planeta, puede ser el banco genético vegetal y animal más valioso de la tierra, para derivar de allí aleloquímicos (productos secundarios de las plantas) y frutales exóticos para el comercio con las zonas templadas, además de muchos otros productos identificados con una profunda investigación científica, dentro de un desarrollo con conservación que permita al hombre disfrutarla equilibradamente por siglos. literatura consul tao a 1. altieri, m.a. 1988. sistemas agroecológi· gicos alternativos para la producción campesina. páginas 263·276. en: naciones unidas. desarrollo agrícola y participacción campesina,santiago, chile. 2. estrada, r. d.; seré, c. y luzuriaga, h. 1988. sistemas de producción agrosilvo pastoriles en la selva baja de la provincia del napo, ecuador, ciat, cali, colombia xxxii; 108 p. 3. instituto interamericano de cooperación para la aqricultura. iica. 1990. programa cooperativo de investigación y transferencia de tecnología para los trópicos sudamericanos, procitropicos. bogotá (mimeografiado). 4. leyva, p. 1991. amazonía siglo xx 1. el espectador-vida cotidiana, bogotá, pági· nas 1e y 2e, 17 de marzo. 5. mart(nez, a. 1991. pobreza en américa: como el primer día. el espectador, del mundo, sección d, bogotá, 14 de abril. 6. mejía gutiérrez, m. 1987. "la tecnología adecuada en el caquetá". colciencias y comité de investigación y transferencia de tecnología del cagúan. facultad de ciencias agropecuarias, palmira, u.n. (mimeografiado). 7. mejía gutiérrez, m. 1988. la noción de la dimensión ambiental en las llamadas ciencias agropecuarias. facultad de ciencias agropecuarias, palmira, u.n. (mlrneografiado). 8_ touraine, a. 1991. la verdadera opción. el espectador, del mundo, sección d, bogotá, 14 de abril. 9. thung, m. y j. h. cock. 1978. la yuca como cultivo principal de-un sistema de cultivo múltiple. en: cursode producción de yuca. tomo i ed. prel. ciat, cali, pp. 325-333. 10_ trujillo arriaga, j. 1990. desarrollo de una agricultura sustentable en méxico. el paradígma agroecológico. comercio exterior. volumen 40 no. 10, méxico, pp. 953958. 11. zuluaga, l. 1989. ingeniería agroecológica y su aplicación a un caso: la amazonia colombiana. seminario amazonia y medio ambiente u.n. icfes, leticia, comisaría del amazonas, 11-13 diciembre (mimeografiado). 383 agronomía colombiana. 1992. volumen 9 no. 1: 57 66 la capacidad de direccion y la formacion de los ingenieros agroi\lomos david cueli..ar galvez 1 resumen el documento expone diversas circunstancias que motivan la reforma académica en agronomía, de las que infiere la importancia de formar ingenieros agrónomos con capacidad de dirigen cia. a continuación sustenta que al abordar el proceso de formación se debe diferenciar la suma de conocimientos, del proceso de raciocinio, y además considerar que el todo es más (o menos) que la suma de las partes. el documento sugiere cambios en la estructura curricular, cambios metodológicos y el estímulo de un ambiente extra curricular, para avanzaren la formación de dirigentes, subrayando la importancia del "trabajo autónomo" de los estudiantes. palabras claves: educación, agronomía, capacidad de dirección, reforma académica. abstract this paper analyzes the scenery for the academic reform in the schooll of agriculture of the universidad nacional de colombia. it emphasizes the need for developing leadership as a main trait for the students. it is stressed the importance of, first, distinguishing between "summing up knowlegde" and "rational thinking", and 1 profesor, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, apartado aéreo 14490 santafé de bogotá. second, assuming that the whole is more than the addition of its parts. structural changes and practical ways of dealing with the leadership education, underlying the relevance of the student autonomous work as a learning approach, are, suggested. estas notas forman parte de la discusión que sobre el plan de estudios ha fomentado la dirección de la facultad de agronomía, dentro del marco de la reforma académica de la universidad, y pretenden aportar algunas ideas sobre los objetivos, la estructuración del plan y los desafíos de tipo metodológico que debemos abocar. pienso que vivimos una situación decisiva para la vida de nuestra facultad y unas condiciones maduras que permiten ver con optimismo el futuro. debemos aprovechar la actitud de cambio que muestran las directivas de la universidad y la dirección que ha tomado la reforma, pues apuntala procesos académicos que el profesorado de la facultad ha iniciado desde hace varios años y que han comenzado a mostrar sus frutos. en este documento, inicialmente se traen a colación las principales motivaciones para el cambio del plan señalado las que emanan de la reforma académica de la universidad y las que provienen de los cambios en el desarrollo de la ciencia y del país. enseguida se plantean apreciaciones cualtitativas sobre el actual plan, sus acier57 tos y limitaciones. en un terce punto se desarrolla un aspecto del "perfil" profesional que no ha sido trabajado en el plan de estudios: la capacidad de dirección, y a continuación algunos enfoques para la formación de dirigentes. el documento analiza, posteriormente, las implicaciones para las políticas académicas del abordar la formación de dirigentes. sobre la determinación del nucleo profesional y de su estudio, se subrayan las necesidades de no confundir los conocimientos con el raciocinio y de asumir que el todo es más que la suma de las partes. por último, se llama la atención sobre las implicaciones del proceso de desarrollo del pensamiento. a medida que se avanza en el documento se van sugiriendo alternativas y salidas a los problemas que se señalan, se hace énfasis en la importancia del "trabajo aútonomo" de los estudiantes y se aportan ideas de cómo puede desarrollarse en la facultad, a partir de las experiencias académicas con que se cuenta. 1. por que cambiar el plan de estudios 1.1.las directivas universitarias, después de varios decenios de silencio académico, en buena hora han planeado un nuevo esquema para la formulación de los planes de estudio, en el cual se subrayan esfuerzos en las siguientes direcciones: definir el nucleo básico de conocimientos necesarios para la formación de un profesional. reducir el número de horas presenciales e incrementar la intensidad del traba.jo autónomo del estudiante, de tal mane58 ra que se estimule un proceso de transformación metodológica, transformación que debe ser realizada en lo esencial por los profesores en cada carrera. flexibilizar el plan, ofreciendo opciones diversas de conocmiento, más allá del núcleo básico, que permitan la profundización o ampliación del conocimiento en una disciplina o en un área. integrar al plan asignaturas que permitan "contextualizar" al estuiante, de tal manera que su formación sea más integral. las motivaciones de la propuesta académica han sido presentadas y sustentadas en diversos documentos entregados a la comunidad universitaria, así como en conferencias y seminarios. para el caso de la carrera de agronomía, significa una oportunidad de profundizar en un proceso iniciado hace varios años. por experiencia propia sabemos de las bondades de las orientaciones de este tipo de propuesta y de las características de los nuevos desafíos que debemos enfrentar. corresponde a las facultades el apropiarse de los críterios expuestos por la dirección universitaria y profundizar en su desarrollo a nivel de las carreras. 1.2.las transformaciones de la economía del pais y la apertura a los mercados internacionales. las orientaciones hacia la mayor autonom ía local. la tendencia a la mayor eficiencia del estado y a la reducción de su tamaño y la correspondiente mayor importancia de la iniciativa privada. la importancia de la deuda externa para el manejo de la economía. la ampliación de la democracia participativa. la necesidad de ampliar la democracia económica. el peso específico de los costos de los insumos importados dentro de la estructura de costos de producción en muchos renglones. 1.3.los recientes desarrollos cientifico-técnicos a nivel mundial. la aproximación' en el tiempo del descubrimiento científico a su aplicación práctica. la creciente conciencia sobre la necesidad de preservar y recuperar el medio ambiente y los ecosistemas. la incorporación de la informatica a los procesos productivos, investigativos y docentes. 1.4.la necesidad de dar a la universidad un papel protagónico en la transformacion de la vida del país. los niveles de la calidad de vida de los colombianos, así como la misma soberanía nacional, dependen cada día más claramente de procesos económicos y políticos en los que la innovación cientifico-técnica y la tecnología juegan papel decisivo. 2. apreciaciones sobre el plan de estudios de 1977 se conocen algunas apreciaciones muy generales de egresados y de empleadores sobre el desempeño de nuestros profesionales que invitan al análisis del proceso de su formación. así mismo se conocen documentos evaluativos, elaborados por profesores, tanto de cursos como de grupos de cursos. también, se conocen documentos evaluativos presentados por estudiantes. a partir de estos elementos se puede extractar algunos aspectos que forman parte del cuerpo de una evaluación: el plan fué un instrumento eficaz en el desarrollo de la investigación de la facultad, a nivel de estudiantes y profesores. el plan ofreció una excelente aproximacion al "núcleo básico" de la profesión, pues definió como objeto de estudio el proceso de producción agrícola, ya partir de él se dedujo el conocimiento necesario para abordar su estudio. se definió que el objeto a estudiar era la realidad misma y se estableció que el conocimiento científico tiene como función el aportar instrumentos conceptuales que sirvan para estudiar las diferentes partes que conforman dicha realidad, así como sus relaciones. la tesis de grado no fue ligada orgánicamente al desarrollo de las asignaturas. las asignaturas electivas, si bien en terminos generales no estuvieron ligadas a las tesis de grado, fueron una oportunidad muy importante para que los estudiantes profundizaran en áreas de su interés, así como para que los profesores se actualizaran en temas y se vincularan a procesos y problemas concretos. la calidad de las tesis de grado, en promedio, ha sido alta. el plan presentó rigidez en la consideración de los requisitos de las asignaturas. también presentó poca flexibilidad para adecuar el programa curricular a los intereses del estudiante. los espacios académicos que fueron diseñados para la realización de trabajo autónomo y práctico (los cursos introductorios o icas, los cursos de práctica agronómica integrada, el ciclo productivo y las tesis de grado), facilitaron el proceso de transformación de los métodos de docencia. se puede afirmar que la tendencia en la facultad es a introducir, cada vez más, procesos investigativos y experimentales dentro de las técnicas de docencia. sinembargo, algunos de estos espacio académicos, si bien relacionaron la práctica con la teoría, no le dieron a la práctica el carácter enriquecedor que se proponía ni estimularon el trabajo autónomo de los estudiantes. 59 el desarrollo del plan, en la práctica, subrayó algunos aspectos del objetivo propuesto: el desarrollo de una sólida base de conocimientos científicos y la capacidad creativa y crítica. sin embargo, el aspecto referido a la comprensión general del proceso ya la capacidad de acción sobre el mismo han quedado limitados, por un lado, por el énfasis dado al estudio de los cultivos especificos en detrimento del conocimiento de los diferentes recursos y condiciones que se dan en las empresas y de las inserción de estas dentro de un contexto socioeconómico de carácter regional y, por el otro, por las limitaciones de orden metodológico y de enfoque que no han previsto el desarrollo de la capacidad de gestión y de dirección de los egresados. el plan de estudios debe buscar que nuestros egresados, a más de desarrollar las capacidades previstas en el plan vigente, debe incluir nuevas capacidades en el piano del liderazgo. además de formar profesionales con capacidad para investigar debemos formar profesionales con capacidades empresariales para dirigir investigación; además de asesorar técnicamente a los agricultores en la solución de problemas de cultivos, debe incluir capacidades para asesorar técnicamente a los agricultores en la solución de problemas de cultivo, debe incluir capacidades para asesorar técnicamente a los agricultores en la solución de problemas de la empresa agrícola y la capacidad de desarrollar su propia empresa; nuestro egresado debe ser capaz de proyectar y dirigir los planes municipales de desarrollo en el área agropecuaria usando criterios de racionalidad técnica, de preservación de recursos, de eficiencia, rentabilidad y democracia económica para adecuarse a las nuevas exigencias del pais. los requerimientos nuevos obligan a pensar en caracterísitcas adicionales que de60 bemos inducir en nuestros egresados. debemos referirnos a la literatura disponible acerca de las caracterísitcas comunes que presentan los "dirigentes". la literatura señala la complejidad en la determinación de estas características, debido a la diversidad de condiciones y personalidades que envuelven a los dirigentes, sin embargo se señalan algunas de importancia: capacidad para solucionar problemas. capacidad para la información. motivación a la preservación de activos. ejercicio de la autoridad. conocimiento técnico capacidad para conciliar interéses diversos en torno a objetivos de la empresa. motivación al logro. la literatura también señala algunas características que, aunque no se presentan en la generalidad de los dirigentes, se presentan en muchos de ellos: -creatividad. -disciplina. -control de sus emociones. -constancia. -capacidad de supervisión. -comprensión del impacto del comportamiento propio de otros. otros autores han asociado capacidad gerencial a individuos que asignan gran importancia al significado de conceptos económicos tales como la eficiencia en el manejo de los recursos, la productividad, los costos, la rentabilidad, el mercado etc. en el manejo de la empresa. 4. como estimular la formacion de capacidades de direccion la literatura señala que la capacidad de dirección es aprendida y que, en ello, influyen no solo actividades curriculares sino también al ambiente cultural en que se desenvuelve el estudiante. la complejidad del comportamiento del dirigente requiere, entonces, no solo el proveer experiencias curriculares al estudiante sino también un ambiente cultural adecuado que le facilite el desarrollo de las características deseadas. se han señalado algunas formas que facilitan tal desarrollo: apropiación del entorno académico por parte del estudiante. motivación del estudiante por las actividades que debe adelantar. utilización de técnicas tales como educación enfocada en la solución de problemas, el desarrollo de proyectos, utilización de técnicas de simulación y el desarrollo de investigaciones. actualización permanente sobre tendencias y puntos controversiales de la realidad que afecten o proyecten el desempeño profesional. participación activa en el proceso de aprendizaje. relación de los problemas de estudio académico con problemas concretos de la realidad. -utllización de técnicas de evaluación del aprendizaje que midan el éxito o la viabilidad real de soluciones que se proponen y el proceso de acercamiento a las soluciones. técnicas que lleven al estudiante a comprender a cabalidad los intereses y roles de los diferentes actores sociales que intervienen en la producción y a identificarse con el propio. comprensión del costo y del significado social de los recursos que se utilizan en el proceso de formación. 5. implicaciones para las pollticas academicas la diversidad de criterios académicos que se plantean obligan a afectar no solo la estructura curricular, sino también a la creación de un entorno académico que supere algunos mitos y creencias presentes en la universidad, que afectan la motivación hacia el estudio y hacia la integración de la universidad a la solución de problemas cientifico-técnicos del pais. 5.1.para el entorno académico se debe estimular la creación de un ambiente constructivo, solidario, emulativo, en donde la tolerancia, el pluralismo, el respeto a los sentimientos de los demás y la actitud racional potencien el desarrollo del debate académico y coadyuven a la formación de ciudadanos para la democracia. en buena medida este debate debe ir de la mano del desenvolvimiento de la palabra escrita, tal como lo está proponiendo la dirección de la universidad. 5.2.para la estructura curricular. en cuanto a la estructura curricular, varias de las propuestas académicas que hace la dirección de la universidad presionan la transformación de la misma, a saber: los cursos de contextualización, la posibilidad de que profesores y estudiantes dispongan de más tiempo para el trabajo autónomo, la 61 implicación en el mediano plazo de la vinculación de los cursos y los profesores con procesos de investigación más estructurados a través del montaje de las líneas de profundización. pienso que lo más novedoso de la propuesta académica de la universidad es que, claramente, se formula el plan de estudios como mucho más que la colección de títulos de cursos y de módulos, pues envuelve una orientación decidida al fomento de la actividad autónoma del estudiante. 6. el nucleo profesional: el contenido y el metodo la determinación del núcleo profesional es una tarea compleja a la cual, usualmente, se le otorga la mayor atención. a pesar de esta circunstancia, nosotros debemos profundizar en el estudio del núcleo profesional de tal manera que no nos quedemos cortos en su determinación, ni confundamos la suma organizada de los elementos del núcleo profesional con el núcleo profesional y éste con el proceso de su estudio. 6.1.los conocimientos no son el raciocinio vale la pena, en este punto, traer al análisis las conceptualizaciones de jean piaget sobre los procesos de desarrollo del pensamiento, en el cual diferencia los procesos de asimilación (o de ingreso de información) de los procesos de acomodación (que incluyen la comparación de conceptos, su valoración, su clasificación) y de los procesos en los cuales el individuo vierte creativa mente el pensamiento en la acción. para piaget lo que llamamos contenidos, la información, tienen importancia por cuanto son los elementos con que el pensamiento trabaja, pero no son el raciocinio en sí. los contenidos se pueden, en cierta forma, considerar como pretextos para que el estudiante raciocine. 62 de los conceptos esbozados se deduce que para el desarrollo del tipo de profesional que el pais necesita, los cursos que centran su objetivo en proveer de información al estudiante son importantes, pero no son suficientes. que deben establecerse espacios académicos que le permitan al estudiante desarrollar "procesos de acomodación", procesos a través de los cuales aprenderá a utilizar los conocimientos para la solución de problemas y para transformar creativamente la realidad. 6.2. el todo es más que la suma de sus partes el movimiento sicológico de la gestalt nos ofrece conceptos fundamentales para la definición del nucleo profesional y sobre cómo el conocimiento de la totalidad en buena medida da los elementos para la motivación a su estudio: las partes tienen significado en relación al todo del que forman parte. es decir lo significativo de las partes se deriva de la noción de la totalidad de que hace parte. la gestalt también plantea que el todo es más que la suma de las partes, es decir, que las relaciones entre las partes tienen importancia en sí mismas. espacios académicos de carácter integrador ligados a experiencias prácticas como los cursos icas, los pals, el ciclo productivo y la tesis, tienen importancia no solo por dar "significado" a los contenidos de otros cursos, sino por la comprensión de las relaciones que hay entre diferentes disciplinas. por otra parte, la referencia del estudiante a su propia experiencia, no solo es un gran motivador hacia el aprendizaje, sino una condición necesaria para el desarrollo de la reflexión. 7.el plan y las condiciones para el desarrollo del pensamiento piaget señala que hay tres tipos de condiciones para el desarrollo del pensamiento: el estado sicobiológico del individuo, la experiencia práctica que da la oportunidad para la reflexión y el tiempo de maduración conceptual. puesto que las nociones de piaget fueron desarrolladas especialmente en estudios con niños, vale la pena señalar diferencias con el estudiante universitario. 7.1.la condición sicobiológica del universitario en cuanto a la condición sicobiológica del estudiante universitario, vale la pena advertir algunas características que lo diferencian del estudiante de bachillerato y que tienen consecuencias para la estructuración y el desarrollo del programa académico para la carrera: la noción de causa-efecto juega papel importante. si el estudiante percibe o visualiza que un conocimiento específico no conduce a un objetivo en su formación, por su mayor capacidad de selección, puede dejar de lado el proceso de desarrollo del pensamiento en la actividad específica. el aprendizaje de "lo significativo" tiene implicaciones importantes para la estructuración del plan de estudios, pues el estudiante asigna mayor importancia a aquello que considera significativo. el plan debe mostrar progresivamente la importancia de cada curso, de cada información, de cada experiencia para la formación. en este sentido, desde el comienzo de la carrera, el estudiante debe recibir estímulos orientados a mostrar la importancia de las diversas actividades curriculares y extracurriculares que tiendan a darle autonomía, creatividad, capacidad de solucionar problemas, etc. el estudiante universitario es más autónomo, tiene mayor responsabilidad para tomar decisiones. esta condición induce a buscar procesos pedagógicos en los cuales el estudiante puede contribuir de manera activa en los mismos: las condiciones que crea la reducción de las horas presenciales obliga a buscar nuevos métodos de enseñanza. el estudiante activo no solo aprende a dar respuestas a estímulos, sino que también aprende a crear estímulos. tradicionalmente, se ha enfatizado la participación del estudiante en cursos teóricos, en donde si bien se desarrollan procesos lógicos de inducción y deducción, análisis y síntesis, estos se limitan al manejo de representaciones, de imágenes. en estos cursos, el contacto con la realidad se da unicamente en terminos del lenguaje. es necesario que el estudiante desarrolle procesos dialécticos y estos se dan, más claramente, en las relaciones teoría-práctica y práctica-teoría. la investigación de la realidad, las investi!~aciones experimentales etc. son formas pedagógicas que relacionan en forma sistemática la teoría con la práctica, imponen desafíos creativos y promueven capacidades de programación, coordinación y supervisión. el aprendizaje centrado en problemas es de gran efectividad. buena parte de la vida consiste en sobreponerse a dificultades para las cuales hay o no hay solución automática. los mejores problemas son aquellos que despiertan el interés del estudliante y que hacen parte o representan problemas más generales del proceso productivo. el desarrollo de proyectos obliga a la utilización de conceptos diversos, estimula la formulación de citerios para asignar priori63 dades y la organización de recursos, además de que se presta para la integración de técnicas contables y análisis financieros. la utilización de técnicas de simulación lleva a la creación y utilización de modelos ya su comparación con situaciones reales, en procesos estimulantes y cuantificables de ensayo y error. la imagen que el estudiante tiene de su profesor depende más de la calidad del docente que de su posición jerárquica. en este sentido, los métodos pedagógicos que induzcan al manejo de la información, a la formulación de criterios, al análisis, la síntesis, la evaluación y la maduración conceptual cobran mayor importancia. 7.2.la expreciencia práctica es base de reflexión. en cuanto a la experiencia práctica, se plantea como fundamental y necesaria para el desarrollo de la capacidad reflexiva. el plan debe establecer claramente los espacios académicos en los cuales el estudiante desarrolle experiencia práctica. en este sentido, no basta la formulación de que el estudiante tendrá más tiempo para trabajar autónomamente. es preciso definir espacios, recursos de transporte, de laboratorio, de biblioteca etc., que, por sus implicaciones en la órbita administrativa, pueden llevar a los docentes y a los estudiantes a la frustración inicial yen el largo plazo a eliminar cualquier posibilidad de trabajo autónomo de carácter práctico. en este aspecto, la capacidad y creatividad que mostremos para organizar los recursos a nivel de las facultades son cruciales para la reforma. las experiencias con los cursos integrados de la carrera, que lograron avanzar en el estímulo al trabajo autónomo de los estudiantes, aporta salidas exitosas a este problema de la organización administrativa 64 para el manejo de los recursos escasos y las necesidades diversas que se originan del trabajo autónomo de los estudiantes. por otra parte, sería necesario reformular tales espacios académicos para que, además de facilitar procesos de confrontación de teoría y práctica y de estudiar relaciones, estimulen en los estudiantes el desarrollo de algunas de las capacidades del dirigente que más arriba hemos señalado. a manera de ilustración, se podría plantear que el cultivo que los estudiantes desarrollan en el curso introductorio ica i (el llamado miniciclo productivo) estimulara al estudio de costos y rentabilidad, empujara a los estudiantes a asumir riesgos, promoviera el estudio de ciclos de precios y aspectos de política, dentro del nivel académico en que han estado desarrollándose y dentro del contexto de mayor exigencia y disponibilidad de tiempo de los estudiantes. evidentemente, las experiencias prácticas no pueden limitarse al estudio de relaciones, también deben darse en las asignaturas unidisciplinarias, como en la facultad lo muestra la investigación de curso que orientan varios profesores y que ha dado excelentes experiencias. 7.3.ei tiempo de maduración conceptual siguiendo el análisis de piaget sobre las condiciones que deben darse para el desarrollo del pensamiento, este proceso culmina cuando transcurre un lapso de maduración, y cuando el estudiante tiene la necesidad de recurrir a la utilización de conceptos ya estudiados, para la interpretación o solución de problemas, dentro de contextos nuevos. en esta fase es donde el estudiante comienza a adquirir seguridad. la repetición que implica la utilización de conceptos ya estudiados, para la transformación o comprensión de problemas de la realidad, no debe preocupar a los educadores, pues, se realiza dentro de una fase de recreación del conocimiento y rebasa la simple repetición mecánica de los conceptos. propuestas como la de ampliar a dos semestres la experiencia de desarrollar una parcela comercial (el curso ciclo productivo) para incorporar cabalmente procesos de programación, supervisión, control, evaluación en todas las fases del cultivo, así como para poder dar cuenta de problemas de asignación de recursos, de prioridades y en general de ubicar los cultivos dentro del contexto de una empresa, no solo afirman la formación de tipo empresarial, sino que también, son oportunidad de excepción para desarrollar procesos de maduración conceptual. estas experiencias no han sido objetadas, en ningún momento, por presentar repeticiones. por el contrario, el curso ciclo productivo ha sido curso estrella. en el mismo sentido, se deben interpretar propuestas tan conocidas como la del semestre práctico, entendido como un semestre en el cual el estudiante realiza una experiencia teórico-práctica a nivel de una región, en donde madurará los conceptos que le permiten entender el funcionamiento diferente de la técnica de un agroecosistema regional a otro. en el estudio de las regiones es donde el estudiante tendrá oportunidad de madurarconocimientos técnicos en frente a condiciones sociales, económicas, politicas y culturales diversas. en su capacidad de entender la técnica en el contexto regional es en donde se diferenciará de un simple técnico, de un plaguero o de un capataz instruído. en la experiencia fuera de la granja experimental es donde puede conocer las motivaciones y problemas de los productores, y en donde puede penetrar en el significado de que los agricultores son seres de carne y hueso. 8. el programa extracurricular forma parte del plan por otra parte, la facultad debe promover un programa extracurricular que refuerce los procesos de "contextualización" y que tenga, como objetivos, la creación de una dinámica de agitación de las ideas, de una actitud de búsqueda racional del conocimiento y de solución a los problemas, asi como la dignificación del profesional, que incluya actividades tales como: reuniones de diverso orden que apunten a mantener actualizados a profesores y estudiantes sobre asuntos cientificos, politicos, económicos y culturales atinentes al sector agropecuario, a la vida regional y a la vida nacional; estímulo a la formación y apoyo a grupos de trabajo autónomo, de estudiantes y profesores, asi como a la difusión de sus resultados; estímulo a la difusión de los resultados de trabajos de curso, de las tesis de grado y de las actividades de semestres prácticos; estímulo a la participación de profesores y estudiantes en congresos, foros, seminarios de caracter académico y de acercamiento a problemas nacionales y regionales organizados en otras facultades de la universidad y por entidades diferentes a ella. este programa, si bien debe ser promovido p?r la facultad, debe ser programado y ejecutado por profesores y estudiantes dentro de criterios de desarrollo de la capacidad de gestión autónoma. donde la facultad apoya. pero el esfuerzo mayor debe ser realizado por los estamentos básicos. la reducción del número de horas presenciales en los cursos es un elemento importante para la viabilización del plan extracurricular. literatura citada 1. battro, a. el pensamiento de jean piaget. psicología y epistemología. emece editores. buenos aires. 1979. 2. cuellar, o.evaluación de los cursos icas en la carrera de agronomía. universidad nacional, facultad de agronomía, bogotá. 1987. 66 3. koffka, k. principios de psicología de la forma. paioos. buenos aires. 1953. 4. perez, w . el plan de estudios de agronomíabogotá (concepción y resultados) en: memorias del viii seminario académico. apun. bogotá. 1983. 5. taylor, e.k. the nature of research about the executive. en: adminislration in extension. clark, r y r. abraham. national agricultural extension center for advanced study. university of wisconsin, madison. 198 p. 6. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. plan de estudios carrera de agronomía, bogotá. 1977. 7. universidad nacional de colombia. vicerrectoría académica. la reforma académica. en: propuesta académica. año 1 no. 1. 1988. agronomta colombiana. 1990. volumen 7:jl8·}27 estudios preliminares para la induccion de variacion somaclonal en clavel (dianthus caryophyllusj, y seleccion 'in vitro' de callos y plantulas tolerantes a f. oxysporum f. sp. dtentht' ana l. alzate m.2, antonio angarita z.3y virginia montes de gomez4 resumen. con el objeto de definir las técnlcas de un posible método de selecci6n de callos y plántulas de clavel (dianthus cervophyllus) tolerantes a fusarium oxvsoorum f. sp. dianthi, se realizaron en primera instancia experimentos en los cuales se determinaron concentraciones hormonales ideales para, lograr la regeneraci6n de callos y plántulas a partir de pétalos. el medio ideal obtenido, qued6 constituido por el 'medio de murashtge y skoog, bap: 0.5 ppm, 'naa: 2 ppm y 2,4 d: 0.1 ppm. se determin6 el pétalo como pleto como el mejor explante en el logro de la regeneraci6n de plántulas. para ejercer presión de selecci6n se utilizaron concentraciones de material t6xico i(quido eutoclavado de f. oxysporum entre o • 400/0 cornblnado con el medio de regeneración de callos y plántulas. de este último experimento se obtuvieron posibles variantes somaclonales tolerantes hasta niveles del 100/0 de material t6xico producido por el pat6geno. preliminar stuoies on somaclonal variation of carnatlon (dianthus caryop~yllus), ano "in vitro" selection of calluses ano plantlets resistants to fusarial wilt summary. five experiments were carried out in the laboratory to obtain callus and 1 resumen basado en la tesis de grado de a. l, a, para optar al titulo de magister en fltotecnia área genética y fitomejoramiento. 2 licenciada en biología y qu(mlca, estudiante postgrado fitotecnla. 3 profesor asistente, la., ph.d .• facultad de agronomía, u. nal. de colombia, bogotá. 4 profesora asociada, qu ímica, ph.o., facultad de química, u. nal. de colombia, bogotá. 118 plantlets from young petals of cárnation (dianthus caryophyilus) using' different concentrations of bap, naa, 2,40 and light/dark treatments. the best results were obtained with murashige and skoog madiu"" containing 0,5 ppm of bap, 2 ppm of naa arid o,, ppm of 2,40 on light conditions. it was determinated that the whole petal as explant was better to obtain plantlets re· generated. for the selection pressure it was used autoclaved toxic material of f. oxys· porum f. sp. dianthi (between o and 40%) mixad with the plantlets and callus regenerated medium. from this experiment it was obtained possible tolerants somaclonal variants of carnation to 100/0 level of toxics materials. t. introduccion desde los af'los 1965 colombia se inició favorablemente en la producción de clavel para exportaci6n. el éxito radicó en la ventajosa situaci6n geográfica de las zonas productoras (4 grados al norte del ecuador, 2.600 mt de altitud, temperatura entre 18 y 5 grados centígrados, foteperfcdos de 12 horas) y a la economía en las estructuras de los invernaderos que no requiren sistemas reguladores de temperatura como en los palses de estaciones. además la red de cornunicaci6n aérea permite un transporte rápido después de la cosecha. en el presente, colombia es uno de los principales exportadores de clavel, cornpltiendo en el mercado internacional al mismo nivel de otros importantes productores. una de las evtdenelas de este hecho fue la obtención del primer lugar en la exposición floral para el mercado de gran bretaf'la "chelsea flower show". muchas son las enfermedades que atacan este cultivo, pero se considera como la más grave a nivel mundial el marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f. sp, dianthi. la lucha contra esta enfermedad es extremadamente difícil debido a la facilidad de introducción del patógeno al terreno por medio de materiales de propagación infectados, por el elevado costo de los métodos de erradicación (como la desinfección con vapor y la utilización de fumigantes) o preventivos (cultivo sobre bancos elevados, siembras a bajas temperaturas retardando la actividad fungal pero con la inevitable reducción en rendimiento y calidad). estos métodos de control de la enfermedad no son muy efectivos y algunos que necesitan de detallada atención no son muy adecuados o suficientes para solucionar el problema si además se tiene en cuenta que la dificultad de la erradicación se basa principalmente en la profundidad que el hongo alcanza a invadir evadiendo la esterilización o la acción de fumigantes .. debido al poco éxito en el empleo de métodos artificiales, los mejoradores han recurrido a la búsqueda de materiales resistentes o tolerantes al patógeno; dentro de estos métodos, la utilización práctica de la variación somaclonal en la obtención de clones resistentes a fusaríum oxysporum f. sp, disnthi, es una buena alternativa basada en la posible evidencia del aumento de la variabilidad genética a través de cultivos de callos y regeneración de plántulas en medios de cultivo que contengan toxinas o extractos del hongo involucrados con la enfermedad, es decir, por medio de una presión de selección. los objetivos de esta investigación fueron en primer término, la evaluación de factores' hormonales y condiciones de cultivo óptimos para la formación de callos y regeneración de plántulas y en segundo término la selección de calliclones a partir de explantes (pétalos) de la variedad nohra bario a través de técnicas de cultivo de tejidos y selección de callos y plántulas tolerantes "in vitro" a extractos de f. oxysporum f. sp. dianthi. 2. materiales para la realización de los experimentos se utilizaron todos los reactivos, equipos y 'otros materiales con los que cuentan los laboratorios de cultivo de tejidos vegetales de la facultad de agronomía de la universidad nacional y de la empresa "floramércia s.a." las condiciones de sus cámaras de crecimiento son: 27 ± 2 grados centígrados de temperatura y 16 horas luz, 8 oscuridad de fotoperíodo (en la facultad de agronom(a) y 22 ± 1 grados centígrados de temperatura, 246 footcandles de intensidad lurnfnica y 18 horas luz, 6 oscuridad de fotoperrodo (en el laboratorio de floramérica). el aislamiento e identificación de fusarium oxysporum f. sp. disnthi, se realizó en el laboratorio de rnlcrobioloqía de la facultad de agronomía de la universidad nacional, la temperatura de la incubadora es 24 grados centígrados. material vegetal. el material vegetal constó de botones cerrados de la variedad nohra bario de aproximadamente 1 1/2 cm de longitud. los explantes utilizados de estos botones fueron los pétalos localizados en la parte media de una longitud de 10-15 mm aproximadamente. para el aislamiento e identificación de f. oxysporum f. sp. dianthi se utilizaron tallos de nohra bario infectados con el hongo. fuentes de hormonas, vitaminas y agar. hormonas: 2,4 o: compañía grand island (2,4-0) 99+ % pureo ana # n-0375: compañía sigma ap. 970/0 bap no. 13-6750: compañía sigma. vitaminas: tiamina: compañía sigma inositol: compañía sigma agar: oifco bacto agar 0140-01 (oetroit michigan usa). 3. resultados y discusion efecto de la luz, del naa y el bap en la inducción de callos y plántulas a partir de pétalos de clavel. con el objeto de lograr regeneración de plántulas a partir de pétalos, se probaron 24 tratamientos que consistieron en interacciones hormonales de auxinas (naa) citoquininas (bap) combinadas con luz y oscuridad sobre el medio básico de murashige y skoog. los resultados de estos tratam ientos se presentan en el cuadro 1. 119 cuadro 1. efecto de la adición de naa y bap en las diferentes etapas de desarrollo de pétalos, iniciaci6n de callos y regeneración de plántulas. no. de tratamiiento no. de pétalo. no.de 'no. de no. de repllc.*4 desarroll. raíce callo. plántulas bap 0*1 naa 0*2 luz *3 10 10 • o o o 2 bap o naa o oscuridad 10 10 o.· o o 3 bap o naa 1 luz 10 5 5 5 o 4 bap o naa 1 oscuridad 10 4 .: ," 3 3 o 5. bap o naa 2 oscuridad 10 5 5 5 o 6 bap o naa 2 oscuridad 8 o 7 bap o naa 3 luz 10 5 2 2 o 8 bap o naa 3 oscuridad 7 2 2 2 o 9 bap 0.5 naa o luz 10 10 o 4 ·4 10 bap 0.5 naa o oscuridad 8 7 o 3 o 11 bap 0.5 naa 1 l.uz 10 6 o 12 bap 0,5 'naa 1 oscuridad 10 8 o 13 bap 0.5 naa 2 luz 9 6 4 4 14 bap 0.5 naa 2 oscuridad 7 3 3 3 o 15 bap 0.5 naa 3 luz 10 6 2 3 3 16 bap 0.5 naa 3 oscuridad 10 o 17 bap 1 naa o luz 10 10 o o o 18 bap 1 naa o oscuridad 8 7 o o o 19 bap naa luz 10 8 o o o 120 cuadro 1. (continuación) tratamiiento no. de replic. *4 no. de pétalos desarroll. no. de raíces no. de callos no. de plántulas 20 bap 1 naa 1 oscuridad 10 5 3 3 o 21 bap 2 naa 2 luz 10 7 o 22 bap 1 naa 2 oscuridad 10 4 2 2 o 23 bap 1 naa 3 luz 8 5 24 bap 1 naa 3 oscuridad 9 5 5 5 o *1: en ppm *2: en ppm *3: condiciones lumínicas *4: el número original de replicaciones fue 10; las diferencias se deben a contaminaciones en las unidades experimentales. formación de callos (con respecto al desarrollo de pétalos). aunque el naa inhibe el desarrollo de pétalos, aquellos que logran desarrollo en concentraciones hasta de 3 pprn, son favorecidos para la formación de callos; mientras que el bap individualmente es efectivo en la formación de callos solo a bajas concentraciones (0.5 ppm). en general para la formación de callos es necesaria la presencia de al menos una de las hormonas señaladas, o también la presencia de la interacción hormonal auxina-citoquinina. organogénesis (con respecto a la formación de callos). las hormonas son fundamentales para el desarrollo de plántulas. por lo tanto donde se presentó organogénesis hubo necesariamente desarrollo de callo. el naa individualmente no produce desarrollo de plántulas, aun cuando puede inducir desarrollo de callos y el bap en concentraciones de 0.5 1 pprn en presencia o ausencia de naa produce organogénesis siempre en luz. vale la pena resaltar que en ausencia de bap no se presentó regeneración de plántulas: esto es debido probablemente a la acción del bap como citoquinina que favorece la regeneración de brotes adventicios. los mejores resultados se obtuvieron con los tratamientos 9 (bap: 0.5 naa: o en 'pprn y luz) y 13 (bap: 0.5 naa: 2 en ppm y luz) en los cuales hubo un 400/0 y un 44.40/0 de regeneración respectivamente. estos resultados se observaron a los 35 días de siembra en condiciones del laboratorio de cultivo de tejidos de la facultad de agronornra de bogotá. el tratamiento 9 mostró proliferación de brotes, respuesta explicada por la presencia única de citoquininas (bap: 0.5 ppm) en el medio de cultivo y que está de acuerdo con resultados de gimelli et al (1983). las plántulas obtenidas a partir de ese tratamiento mostraron arrosetamiento, vitrificación,. color verde-amarilloso y pequeño tamaño. con respecto a la vitrificación, leshem en 1986 la define como el desarrollo de plántulas anormales, translúcidas, vidriosas, suculentas, de tallos cortos y gruesos y hojas frágiles. estas plantas se caracterizan por la ausencia relativa de organización celular y difereciación vascular y no presentan transporte polar de auxinas (leshem, 1985). kevers y gaspar en 1985 reportan la deficiencia de lignina en tejidos vitrificados y el posible papel del etileno en el control de la formación de lignina. como lo muestran estos reportes, las plantas vitrificadas son una evidencia de desorden celuar, negativas en la micropropagación pero de interés en trabajos de tipo variación somaclonal. en el tratamiento 13, el incremento de 121 naa tuvo un efecto positivo en el fenotipo de las plántulas regeneradas, las cuales fueron más similares a plántulas normales de clavel, presentaron menor vitrificación y eran un poco más elongadas que las del tratamiento 9. debido a las anteriores características, se eligió este tratamiento como el mejor. evaluación de la interacción hormonal bap: 0.5 naa: 2 (en ppm), a diferentes concentraciones de 2,4 o y su acción en la inducción de callos y organogenesis. con el objeto de aumentar la producción de callos y lograr la obtención de plántulas que presentaran mayor elongación o dominancia apical, se realizaron tratamientos con la presencia de diversas concentraciones de otra auxina (2,4 d) como lo muestra el cuadro 2. concentraciones de 2,4 d superiores a 0.625 pprn, si bien favorecen la inducción de callos, como en el tratamiento 4 (1 ppm de 2,4 d) inhibe el desarrollo de plántulas. estos resultados están de acuerdo con el efecto conocido del 2,4 d como inductor de callos en concentraciones inferiores a 1 pprn, reportado por dodds y roberts en 1982. igualmente, con respecto a su papel en la formación de plántulas, se reporta al 2,4 d como promotor de embriogénesis y organogénesis en muchas especies tanto sólo como en combinaciones. (kikrorian et al, 1987). de acuerdo a los resultados, concentraciones superiores a 6,25 ppm disminuyen el beneficio de la formación de callos. con respecto a la formación de raíces, el 2,4 d no tiene una respuesta importante. analizando cuantitativamente los resulta, dos, el 2,4 d en concentraciones superiores a 0,625 ppm no favorece la organogénesis; por el contrario, inhibe la acción organogenética de la interacción naa bap. pero cuando se presentó organogénesis a bajas concentraciones de 2.4 d (inferiores a 0.625 pprn], las plántulas obtenidas tenían una mayor elongación, excelente apariencia, poco vitrificadas, muy semejantes a plántulas normales, especialmente en presencia de 0.1 ppm de 2,4 d. las plántulas del tratamiento testigo tenían características similares a las obtenidas en el tratamiento 13 del numeral anterior pero que comparadas fenotípicamente con las plántulas obren idas en 0.1 ppm de 2,4 d eran muy inferiores. por estas razones, se escogió al tratamiento 0.1 ppm de 2,4 d como el mejor y por lo tanto la combinación hormonal para regeneración de plántulas a partir de callos de péta-: los de clavel quedó constituido por bap: 0.5; naa: 2 y 2,4 d: 0.1 (en ppm). evaluación de distintas secciones del explante en la formación de callos y plántulas. este experimento estuvo basado en tres tratamientos: en el primero se sembraron en cada frasco, dos pétalos completos, uno pequeño (más o menos 8 mm) y uno más grande (más o menos 15 mm), en el segundo se tomó la parte basal del pétalo y en el tercero se tomaron partes medias y superiores. para esta evaluación se utilizó el medio de cultivo de callos seleccionado en el numeral anterior (bap: 0.5, naa: 2 y 2,4 d: 0.1 en pprn), cuadro 2. evaluación de la interacción hormonal bap: 0.5 naa: 2 (ppm) a diferentes concentraciones de 2,4 d y su acción en la inducción de callos y organogénesis. tratamiento no. de no. de no. de no. de no. da concentraciones replic. *1 pétalos raíces callos plántulas de 2,40 pp!'l desarroll. 1 o 10 9 o 3 3 2 0.1 10 10 2 7 4 3 0.5 9 6 o 6 o 4 0.625 9 7 o 7 2 5 1 9 6 o 6 o 6 2 9 7 o 7 o 7 3 10 6 o 6 o 8 3.125 9 5 o 5 o 9 6.25 10 8 o 8 o 10 12.5 10 8 o 3 o 11 21.25 10 8 o 2 o *1: el número de replicaciones 'de los tratamientos fue 10, la diferencia en el número de replicaciones se debe a contaminación de unic(ades experimentales. 122 en el primer tratamiento los pétalos de. mayor tamaño presentaron rápido crecirniento y completo desarrollo tomando el color rosado característico de la variedad nohra bario, se produjo formación de callo en la base del pétalo y posteriormente (más o menos a los 30 días) se observó la presencia de plántulas de muy buena aparienciav exhuberantes; dos de las cinco presentaron vitrificación. de los cinco pétalos pequeños sólo tres se desarrollaron; el crecimiento del pétalo fue menor que en el caso anterior, hubo formación de callos en los tres y formación de plántulas en uno de ellos. la plántula que se formó fue muy pequeña y presentó vitrificación (la formación de callos y plántulas fue en la base del pétalo). en el segundo tratamiento, la pequeña . parte que se tomó del pétalo, se desarrollo y tomó el color característico de la variedad. se produjo también formación de callos en la parte basal y formación de pláritulas a partir de éstos, en las cinco replicaciones. las plántulas formadas en ese tratamiento, fueron plantas vitrificadas, una de hojas anchas y otras de hojas enrolladas en forma de tubo, su altura no excedía un cm, su coloración fue entré amarillo claro y verdoso. la apariencia general no fue muy deseable. en el tercer tratamiento, los segmentos de la parte media y superior del pétalo, crecieron y tomaron el color característico de nohra bario pero no presentaron formación de callos ni de plántulas. por lo tanto el explante ideal lo constituye el pétalo completo de longitud aproximada 10-15 mm. aislamiento e identificación de fusarium oxysporum f. sp. dianthi. de las muestras obtenidas a partir de tallos infectados de clavel, se aisló e identificó el hongo fusarium oxysporum f. sp, dianthi causante del marchitamiento vascular del clavel. a los tres días de siembra de los explantes sobre pda, se pudo observar el comienzo de su crecimiento, de coloración blanca y apariencia algodonosa. en i~ parte inferior de la caja de petri se observaron coloraciones que se tornaron de rosa pálido en los primeros días de cultivo a púrpura oscuro aproximadamente a los 15 días. la identificación se basó en la clave "fusarium species" de nelson y tousson, página 142. de las colonias aisladas e identificadas, se tomaron, pequeñas muestras con un sacabocado de 3mm de diámetro, que se llevaron 'al medio de cultivo de caseína hidrolizada a 7 días de agitación continua, con lo que se logró el incremento rápido del inóculo. el conteo de esporas dio como, resultado 5.000.000 de esporas/mi de medio de caseína. prueba de kjeldhal. una manera de medir el crecimiento del hongo en un cultivo es determinando el aumento de nitrógeno que también puede expresarse como aumento de prote ína bruta. con este fin se realizó la determinación de nitrógeno por microkjeldhal. este resultado permite que para una posible repetición de los experimentos de inducción de resistencia, se pueda tener un dato preciso que caracterice el material tóxico utilizado. los resultados se presentan en el cuadro 3. estudio de la regeneración de callos y plántulas en presencia de diferentes concentraciones de f. oxysporum inactivado como posible método de selección. teniendo en cuenta que los trabajos de buiatti, gimelli et al en 1986 demuestran un incremento en la variación natural heredable mediante la utilización de pétalos como explantes y que la obtención de plantas a partir de sus callos fue más alta que con otros explantes, en este trabajo se diseñó un sistema que combina la utilización del cultivo "in vitro" de estos explantes para la regeneración de plántulas con el empleo de concentraciones crecientes de f. oxysporum f. sp. dianthi autoclavado como medio para ejercer una presión de seo lección que condujera a la obtención de plátulas resistentes a este hongo. analizando los resultados consignados en el cuadro 4, los resultados que se observan cuadro 3. resultados de la prueba de kjeldahl. porcentaje de n producido por el testigo (medio de caseína)" 7,7 x 1o-4mg/100 mi porcentaje de n producido por caseína+el hongo" 7,49 x 10-3 mg/100 mi porcentaje de n producido por el hongo 6,72 x 10-3 mg/100 mi porcentaje de prote ína producida por el hongo 0,042 mg/100 mi. " la cantidad de muestra utilizada fue de 20 mi. 123 cuadro 4. evaluación del efecto de-diferentes concentraciones de material tóxico de f. oxvsporum en la regeneración de callos y plántulas. tratamiento número de número de número de número de porcenteje de m. replic. *1 pétalos callos plántulas terlal tóxico desarrollad. 1 o 18 18 15 8 2 0.078 20 18 14 5 3 0.156 19 17 14 5 4 0.3125 20 20 10 7 5 0.625 20 20 14 5 6 1.25 20 20 10 9 7 . 2.5 19 19 3 3 8 5 19 19 5 1 9 10 19 19 6 1 10 20 20 20 o o 11 40 20 20 o o *1: el número de replicaciones del experimento fue 20. la diferencia de replicaciones en los tratamientos se debe a contaminaciones en las unidades experimentales. en el testigo con respecto a desarrollo del pétalo, formación de callo y de plántulas, son similares a los obtenidos en los dos primeros experimentos (en los tratamientos 5 y 13 del primer experimento y el tratamiento 2 del segundo experimento) en medio sin material tóxico. con respecto a la organogénesis, a concentraciones hasta de un 10% de material líquido autoclavado, se logró la obtención de plántulas que potencialmente pueden representar aquellas que han expresado sus mecanismos de defensa ° posibles variantes somaclonales tolerantes hasta estos niveles de material tóxico de f. oxysporum f. sp. dianthi. ~ -,. las posibles plántulas variantes, se obtuvieron a los 50 días de siembra de los explantes en condiciones del laboratorio de la empresa "floramérica s.a.". esta diferencia de 15 días en la obtención de regeneración de plántulas fue posiblemente debida a la menor temperatura -'de "la"cámara 'de crecimiento de la empresa "floramérica s.a." (22 grados centígrados). las plántulas resultantes en todos los tratamientos presentaron una gran diversidad fenotfpica no relacionada con los niveles altos ° bajos del material tóxico. en todos los tratam ientos se observaron algunas plantas vitrificadas y dentro de ellos su tamaño fue ampliamente variable. a los 70 días, se observó la formación de plántulas muy pequeñas en los tratamientos 8 (5% de material tóxico) y 9 (100/0) que 124 sobrevivieron poco tiempo y definitivamente no se logró regeneración en los tratamientos 10 y 11. en general en los tratamientos 8, 9, 10 y 11 (a excepción de los casos anteriormente señalados) sólo se observó desarrollo de pétalo. los tratamientos 4 y 6 con 0.312% y 1.250/0 de material tóxico respectivamente, mostraron el mayor número de posibles variantes regeneradas. estos resultados no presentaron una relación directa en cantidad de plántulas regeneradas con el porcentaje del material tóxico presente en el medio. con respecto a este resultado se toma como una explicación viable la que deduce reisch en 1983 quien manifiesta que las variaciones somaclonales inducidas a nivel de callos, dependen primordialmente de las anomalías genéticas celulares (aneuploidia y niveles variables de ploidia) y no del stress impuesto al callo. estas anomalías pueden ser variaciones tanto mutacionales como epigenéticas como lo señaló buiatti y roselli en 1979: algunas, mutaciones son debidas a reversiones o de, lecciones como lo reportaron barbier y ouiieu en 1980. con respecto a los resultados se puede considerar que si la causa del marchitamiento vascular es fundamentalmente la presencia de toxinas secretadas por el hongo, debería esperarse una relación más directa entre concentración del extr.acto de fusarium y la disminución del número de plántulas obtenidas. y si el efecto fundamental es el taponamiento de los haces vasculares por las estructuras del hongo o por la posibilidad de formación de poi ímeros que taponen y en este caso por estar el hongo inerte, no tiene la capacidad de penetración al tejido en crecimiento, no debería ocurrir ningún efecto inhibidor en la formación de plántulas. por lo tanto en los resultados se observa una selección en los callos que generan plántulas en presencia del hongo pero no tienen una relación directa con' la concentración. esto podría también interpretarse como la inhibición del efecto de las toxinas en las plántulas regeneradas, reacción posiblemente explicada por la activación o inducción de formación de enzimas, como respuesta al stress producido por el hongo, capaces de bloquear las estructuras presentes en las paredes del patógeno. en términos generales, se puede considerar que el extracto estéril de f_ oxvsporum f. sp. dianthi es un potente factor de selección ya que en concentraciones superiores al 20 por ciento se inhibe totalmente la regeneración de plántulas, como lo muestra la figura 9. muy seguramente los somaclones obtenidos son variantes genéticos tolerantes a f. oxysporum f. sp, dienthi, pero no necesariamente los regenerados en concentraciones altas son los más tolerantes ya que los que promueve la variación genética es la regeneración adventicia a partir de callos y no es stress al que fueron sometidos. se hace sin embargo indispensable propagar clonalmente estos somaclones y evaluarlos en condiciones de campo, ya que las modificaciones probablemente obtenidas a través del paso por callos, podrán modificar características fenotípicas como color, forma, tamaño y número de pétalos; longitud del tallo, precocidad y otros caracteres agronómicos con relación a la variedad de origen nohra bario, además de la tolerancia a f_ oxvsporum. las plántulas regeneradas de este experimento se llevaron a subcultivo en el medio de murashige y skoog sin hormonas. evaluación del efecto de diferentes concentraciones de material tóxico de f. oxysporum f. sp. dianthi en la regeneración de callos y plántulas. con el objeto de afirmar los resultados ex itosos obten idos en el experimento anterior, se real izó un nuevo experimento cuyos tratamientos contenlan las concentraciones de material tóxico en las cuales se tuvo regeneración de posibles variantes tolerantes en dicho experimento. como lo muestra el cuadro 5. se obtuvo regeneración de plántulas a partir de callos de pétalos en medios tóxicos de f. oxysporum f. sp, dianthi en todos los tratamientos, siendo el 5 (1.750/0) el de mayor cantidad de plántulas, que constituyen posibles variantes tolerantes. al igual que en el experimento anterior, no hubo relación directa en cantidad de plántulas regeneradas con el porcentaje de material tóxico presente en el medio, aunque en todas las concentraciones evaluadas hasta 2.50/0 de material tóxico hubo regeneración de plántu las, evaluación de la efectividad de la técnica de la doble capa como método de selección de callos y plántulas tolerantes a f. oxvsporum. en este experimento los tratamientos constaron de diferentes grosores de la segunda capa colocados sobre una capa uniforme de pda, las relaciones de grosor fueron 1: 1, 1: 1/2, 1: 16$. el medio de la segunda capa cuadro 5. evaluación del efecto de diferentes concentraciones de material tóxico de f_ oxysporum f. sp. dianthi en la regeneración de callos y plántulas. tratamiento número de número de porcentaje de mepétalos callos terlal tblc¡ca desarrollad_ 1 o 12 12 2 1 11 11 3 1.25 13 12 4 1.5 12 9 5 1.75 11 9 6 2 10 5 7 2.25 12 7 8 2.50 12 7 .: cada tratamiento tuvo 13 replicaciones. número de raíces número de plántulas 1 o o o 2 6 3 4 3 7 4 4 2 125 lo constituyó el medio de regeneración de callos y plántulas a partir de pétalos presentado en el numeral 4.2. el testigo contenía solamente medio para regeneración de callos y plántulas. n ingu no de los tratamie ntos de este experimento tuvo respuesta. los pétalos sembrados sobre la segunda capa no se desarrollaron ni tomaron el color de la variedad. solo el tratamiento testigo tuvo éxito en la regeneración de callos. no hubo regeneración de plántulas pues el experimento no contó con la presencia de luz, elemento indispensable para la organogénesis. se concluye que el medio para la regeneración de callos en la doble capa fue inefectivo debido a u na aparente difusión hormonal hacia la primera capa. literatura citada 1. arthur, a. e. 1984. carnation breeding: 5cope for the future 5cientific horticulture, vol.·35. p. 78-83. 2. baker, k. and r. cook. 1983. the nature and practice of biological control of plant pathogens. the american phvthopathological 50cíetv. minessota. p. 138, 139,338,339. 3. barbier m., h.l. et dulieu. 1980. in: colture in vitro e miglioramento genetico. agric. ital; p.45. 4. behnke, m. 1980. general resistence to late blight of solanum tuberosum plants regenerated from callus resistant to culture filtrates of phytophtora infestans, thear. appl. genet. p. 56,151.152. 5. booth, c. 1977. fusarium. common wealth mycological insittute. kew, surrev, england. p.237. 6. brosh s. 1975. the present status of flower crop protection in israel. ext. service dept. of plant protection. tel aviv. p. 30. 7. buiatti, m. 1983. colture in vitro e miglioramento genetico. agric. ital., fase, 3/4. p. 41-69. 8. ------, g. roselli. 1979. variabilita e selezione in piante a propagazione vegetativa. riv. ortoflorofrutt. it. p. 63-67. 9. burgess, l.w. 1981. general ecology of the fusaria. pp. 225·235. 'in nelson, toussoun and cook (ed.). fusarium: diseases,biology, and taxonomy. the pennsylvania 5tate university press. 10. ceballos, ,f. y d. gonzález. 1989. determina. ción de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f. sp. dianthi del clavel en la sabana de bogotá. tesisde grado fac. de ciencias u. nal. de col. bogotá. 11. dodds, j. and l. roberrs. 1982. nutritional components of tissue culture media. experirnents in plant tissue culture. cambridge university press;p. 22, 23,24, 36, 37, 38. 126 12. evans, sharp and bravo. 1987. plént sornaclonal variation and mutagenesis. nestlé research news. switzerland; p. 63·65. 13. fletcher, j.t. and j.a. martin. 1972. spread and control of fusarium wilt in carnations. pi. pathol; 21, 182·187. 14. fontanel and tabata. 1987. production of secondary metabol ites by plant tissue and cell cultures. nestlé research news. switzeriand; p.94. 15. foroughi·wehr, friedt, schuchmann and wenzel. 1986. in vitro selection for resistance. sorneclonal variations and crop irnporvemento martinus nijhoff publishers. belgium; p. 35,45. 16. garibaldi, a. 1979. fungal and bacterial diseases of carnation and gerbera. proc. eucarpia meeting an carnation and gerbera. alassio; p. 69-88. 17. ----, m. lodovica. 1984. integrater control of fusarium wilt of carnation in lt alv, med. fac. landbouww. rijksuniv. gent. 4912a: 357-362. 18. ------.1977. racediferentiation in fusarium oxysporum f. sp. dianthi and varietal susceptibi litv. acta horticulturae 71: 97·101. 19. -----. 1983. resistenza di cultivar di sarofano nei confronti di otro patotipi di fusarium oxysporum f. sp. dianthi (prill et del.) snyd et hans. riv. ortoflorofrutt. it .. 67: 261·270. 20. ------. 1978. susceptibility of carnation to italian isolates of fusarium oxysporum f. so. dianthi and f. oxysporum varo redolens. proceedings of the eucarpia meeting on carnation and gerbera, alassio. p. 141-148. 21. gegenbach, green et donovan. 1977. in: colture in vitro e miglioramento genetico. agric. ltal., 1983, fasc. 3/4: p. 53. 22. gimelli, ginatta, venturo, positano and bulani. 1984. plantlet regeneration from petals and floral induction "in vitro" in the mediterranean carnation (dianthus carvophvllus l.) riv. ortoflorofrutt. it. 68: 107·119. 23. griffin, d. 1981. fungal attack mechanisms. fungal physiology. john wilev 8 sonso new . york. p. 323·332. 24. hollev, w.d., and r. baker. 1963. carnation production. w.c. brown, dubuque, lowa. p. 1,5,9,110,111. 25. kevers, c. and gaspar. 1985. soluble, membbrane and wall peroxidases, phenylalanine ammonia iyase, and lignin changes in relation to vitrification of carnation tissues cultured "in vitro". j. plant. physiol. vo l. 118. p. 41·48. 26. krikorian, a. 1987. plant hormones and their role in plant growth and development. martinus n ijhoff publishers. new york. p. 593· 600. 27. la empresa. boletín publicado sin autor ni año. 28. larson, roy a. 1980. introduction to floriculture. academic press. north caroline p. 49-51,70·72. 29. lepoivre, viseur, duhem and carels. 1986. oouble layer culture technique as a tool for the selection of calluses resistant to toxic material from plant pathogenic fungi. in jean semal (ed.). somaclonal variations and crop improvement. martinus nijhoff publishers. p. 35-45. 30. leshem, b. 1986. carnation plantlets from vitrified plants as a source of somaclonal variation. hortscience:.21 (2:: 320-321. 31. -----, b. and sachs t. 1985. "vitrified" oianthus-teratomata in vitro due to growth factor imbalance. annals of botany 56, 613617. 32. machardy, w. and beckman. 1981. vascular wilt fusaria: infection and pathogenesis. pp. 365-369. in nelson, toussound and cook (ed.) fusarium: oiseases, biology and taxonornv. the pennsylvania state univ. press. 33. mastalerz, j. s.f, the greenhouse environmento john wiley 8 sonso pennsylvania; p. 523-529. 34. messiaen, c. and r. cassini. 1981. taxonomy of fusarium. pp. 424-433. in nelson, toussoun and cook (ed.) fusarium: oiseases, biology and toxonornv, the pennsylvania state university press. 35. muller, k.o., and h. borger. 1940. in: the nature and practice of biological control of plant pathogens. the american phvthopathological socletv. minessota; p. 138. 36. nalson, p.; t. toussound and w. marasas. 1985. fusarium species. the pennsylvania state university press.p. 142-145. 37. ramírez, c. 1986. estudio de la inducción de callos y de cultivos de células en suspensión in vitro de solanum tuberosum l. variedad "parda pastusa". tesis de grado fac. de biología. u. javeriana. bogotá. 38. reisch, b. 1983. genetic variability in regenerated plants. handbook of plant cell culture. vol: 1: techniques for propagation and breeding. new york: mcmillan pub; p. 748765. 39. scheffer, r.p. and briggs, s.p. 1981. a perspective: of toxin studies in plant pathology. pp. 1-17. in r.o. ourbin (ed.]. toxins in plant disease. academic press. wisconsin. 40. schiva, dalla, aquila, bianchini e garibaldi. 1982. garofano: selezione per la resistenza a fusarium oxysporum f. sp. dianthi_ ann. 1st. flor. vol. 13-1: 1-17. 41. shepard. j., 1987. in: plant somaclonal variation and mutagenesis. nestlé research news. switzerland; p. 64. 42. schertz, k. f., and y. p. tai, 1969. assay. pp. 45-60. in; r.o. ourbin (ed.) toxins in plant disease. academic press.wisconsin. 43. sparnaaij, l.o. 1978. current research on carnation with special reference to breeding. proceedings of the eucarpia meeting on carnation and gerbera, alassio. p. 47-50. 44. -----, l.o. and j.f. oemmink. 1977. progress towards fusarium resistance in carnation. acta horticulturae vol. 71: 107113. 45. steiner, g.w. and r.s. bvther. 1971. in: toxins in plant disease. academic press. wisconsin; p. 55. 46. stoessl a. 1983. the oynamics of host oefence. academic press. australia; p. 106107. 47. sturgis. 1898. in: carnation production. w.c. brown, oubuque, lowa. p. 110. 48. vesonder, r. f. and c.w. hesseltine . 1981. metabolites of fusarium. fusarium: oiseases, biology, and taxonomv, the pennsylvania state university press;p. 350-351. 49. wheeler and luke. 1955. in: toxins in plant disease. academic press. wisconsin. p. 54. 50. wickens, g.m. 1935. in: carnation producion. w.c. brown oubuque, lowa. p. 110. 51. yceer. a.c. 1981. assay. toxins in plant disease. academic press.wisconsin. p. 45-65. 127 agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 154-164 estudio del régimen de humedad de tres tipos de turba en la etapa de propagación de la albahaca (ocimum basilicum l.) studying the humidity of three types of peat during the propagation stage of basil (ocimum basilicum l.) ana maría martínez1, jaime torres2 y armando campos3 resumen: se estudió el comportamiento del régimen de humedad de tres tipos de con características diferentes y su efecto en la propagación de la albahaca; los sustratos utilizados fueron: turba 100% rubia de origen alemán (tratamiento 1), turba en mezcla 60% rubia y 40% negra también de origen alemán (tratamiento 2) y turba 100% rubia de origen canadiense que presentaba adición de perlita y vermiculita (tratamiento 3). en el ensayo para cada uno de los sustratos se evaluó la evaporación en bandejas de propagación sin plántulas, la transpiración en bandejas de propagación con plántulas y el sustrato cubierto, y la evapotranspiración en bandejas de propagación con plántulas. estas bandejas constituyeron la unidad experimental. el diseño escogido fue completamente al azar con tres tratamientos y cinco repeticiones. las variables establecidas para la evaluación fueron: 1) pérdida de agua, 2) porcentaje de germinación, 3) altura de planta, 4) número de hojas y 5) peso fresco. los resultados de este estudio permitieron concluir que el sustrato que perdió menos agua fue la turba 100% rubia de origen canadiense; en cuanto a la germinación, el crecimiento y el desarrollo de plantas, con la turba en mezcla 60% rubia y 40% negra de origen alemán se obtuvo la mejor respuesta. palabras clave adicionales: retención de humedad, sustratos, bandejas de propagación, evaporación, transpiración, evapotranspiración. abstract: this work was carried out in the universidad national de colombia’s agronomy faculty greenhouses during the first six months of 2002, aimed at studying how humidity behaved in three types of peat and its effect on the propagation of basil. the substrates used in the assays were 100% german golden peat (treatment 1), mixed 60% golden 40% black german peat (treatment 2) and 100% canadian golden peat, presenting added perlite and vermiculite (treatment 3). the following variables were evaluated for each substrate base: evaporation in propagation trays without plants, transpiration in propagation trays with plants and covered substrate and evapo-transpiration in propagation trays with plants. the three trays mentioned above constituted the experimental unit. a completely randomised design was used with three treatments; experiments were repeated five times. the variables measured were (1) water loss, (2) percentage germination, (3) plant height, the (4) number of leaves and (5) fresh weight. analysing this study’s results led to the conclusion that: (a) 100% golden canadian peat moss (added vermiculite and pearlite) presented the least water loss and that plant germination, (b) growth and development showed a better response with the 60% golden 40% black german peat mixture. additional key words: water retention, substrate, propagation tray, evaporation, transpiration, evapotranspiration. fecha de recepción: 29 de abril de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: amartinez441@yahoo.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jtorresb@unal.edu.co 3 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: acamposr@unal.edu.co introducción el manejo y las técnicas culturales utilizadas en la propagación de material vegetal hortícola han experimentado cambios rápidos y notables en los últimos años (diseño de invernaderos, riego automatizado, etc.). simultáneamente con estos cambios tecnológicos se ha producido una notable sustitución de la propagación tradicional en suelo, por el uso de otros soportes o sustratos minerales u orgánicos, los cuales proveen a martínez et al.: estudio del régimen de humedad..... 1552005 la planta de condiciones ideales para su crecimiento y desarrollo (ballester, 1992). un sustrato debe cumplir cuatro funciones básicas: 1) suministrar nutrientes, 2) proporcionar y/o mantener el agua, 3) permitir el intercambio de gases desde y hacía las raíces, 4) proporcionar soporte a las plantas. de las anteriores, principalmente la última depende del sustrato, las otras tres dependen principalmente del productor, siendo necesario que éste busque y se apropie de nuevas tecnologías de propagación con el fin de mejorar las condiciones bajo las cuales lleva a cabo su proceso productivo, haciéndolo más eficiente y rentable (reed, 1999). claro está que los contenidos de agua y aire en un sustrato, tan importantes para el éxito de una propagación, dependen principalmente de la porosidad del mismo (gavande, 1986). la propagación en turba ofrece a los productores la posibilidad de unificar los sustratos, simplificar los trabajos, elevar los rendimientos y disminuir los costos finales. los estudios con turba realizados hasta ahora señalan posibilidades importantes de uso: como combustible para la generación de electricidad, en la producción de cemento, en la cocción de alimentos y otros usos locales; también como componente en la fabricación de fertilizantes, presentando un uso potencial para el mejoramiento de suelos (cubasolar, 2000). por ejemplo, en chile se extrae turba con características diferentes a la turba de los países nórdicos, básicamente por los procesos que precedieron la formación del material; ésta es utilizada en la horticultura, como acondicionador de tierras en cultivos, como cobertura de suelos, como sustratos para jardines y azoteas; para el almacenaje de frutas, verduras y bulbos de flores que se envían al mercado en hidroponía; como materia orgánica en suelos para cultivos de hongos con fines industriales, especialmente en la producción de champiñones, en lo que aventaja a otros tipos de sustratos por el color blanco que se obtiene en el producto final; también como vehículo para la aplicación de abonos muy solubles, impidiendo que el nutriente colocado en el suelo sea arrastrado por las aguas de drenaje. es importante reconocer que el uso constante de turba puede evitar cambios bruscos en la temperatura del suelo y la planta, lo cual evita daños por heladas (crignola y ordóñez, 2002). en finlandia particularmente, la turba ha sido utilizada para la horticultura como medio de cultivo durante más de 35 años. durante este tiempo se ha comprobado que la turba es el mejor medio para numerosos cultivos (kekkilä, 1998). el uso de la turba en colombia se ha intensificado en los últimos 10 años debido, especialmente, al proceso de apertura económica que facilitó la importación de nuevos productos con tecnología ajustada a las necesidades. los estudios con la turba realizados en el país han sido experimentales, ajustándose a requerimientos específicos del usuario, pero comparativamente con los avances de otros países, tales como alemania, irlanda, finlandia ó canadá, donde su uso ya está establecido, falta mucho por aprender. trabajos sobre el comportamiento de la turba y los contrastes que se puedan presentar entre materiales con origen y/o procesos de factoría diferentes aún están por realizarse en el país. desde el punto de vista edafológico, la turba se define como la forma disgregada de la vegetación de un pantano. descompuesta de modo incompleto a causa del exceso de agua y la falta de oxígeno, se va depositando con el transcurso del tiempo en su sitio de origen. se considera como el sustrato universal debido a las cualidades físicas que presenta, ya que actúa como una esponja gracias a su componente principal, el musgo sphagnum sp., el cual está libre de patógenos y permite ser utilizado sin necesidad de una desinfección previa. por limitaciones de nutrientes en el medio, por las reacciones ácidas y por el exceso de agua constante en las turberas, los medios de vida, la multiplicación y el desarrollo de microorganismos es complejo. considerando lo anterior se puede decir que la turba no es un medio absolutamente estéril, pero, el contenido en microorganismos es relativamente bajo, al compararlo con un sustrato común para propagación (penningsfeld y kurzmann, 1983). en propagaciones con sustrato de turba, realizadas bajo condiciones de limpieza y desinfección de herramientas y equipos, el peligro de problemas fitosanitarios se reduce significativamente frente a otros tipos de sustratos, que posiblemente sí han necesitado de alguna desinfección previa al uso. sin embargo, se deben tomar medidas higiénicas de cultivo, tales como evitar la mezcla del sustrato con tierra de cultivo, la cual puede contener agentes patógenos, a fin de prevenir una posible contaminación de la turba. por otra parte, aunque el mercado internacional de las hierbas aromáticas colombianas aún es incipiente, éstas se proyectan como un importante renglón de las exportaciones. colombia cuenta con una variedad cercana a 120 especies, las cuales tienen grandes expectativas de comercialización, especialmente en países como alemania, holanda, reino unido, españa y francia. entre las especias más cultivadas en el país se encuentran la albahaca, la agronomía colombiana 156 vol. 23 · no. 1 manzanilla y el cilantro (un periódico, 2000). desde el punto de vista económico, la albahaca presenta una de las mejores proyecciones a nivel internacional gracias al sinnúmero de posibilidades de uso, principalmente como condimento en la cocina; también se le atribuyen beneficios como hierba medicinal e incluso para la fabricación de aceites esenciales y perfumes. en colombia, la albahaca se encuentra en la sub-partida arancelaria de exportación entre “las demás de las demás especias”. en el año 2001 se alcanzó un volumen de ventas de 33.219 kg, equivalentes a 638 kg/semana, con un valor total fob de us$ 70.698 con un valor de us$ 2,12 por kg; mientras que en el año 2002, entre enero y septiembre, el volumen transado llegó a 7.990 kg equivalentes a 204,87 kg/semana, con un valor fob de us$ 35.126 aumentando el valor a us$ 4,39 por kg (proexport, 2002). cabe resaltar que hasta el mes de septiembre del año 2002 el volumen había disminuido en una cuarta parte pero su valor se mantuvo y sólo se redujo a la mitad. se consideró la importancia que para el desarrollo del país representa investigar sobre nuevas tecnologías que mejoren la competitividad del renglón agrícola, las cuales estén acordes con las necesidades internacionales. por consiguiente, el presente trabajo tuvo dos objetivos: estudiar y dar a conocer el comportamiento del régimen de humedad de tres tipos de turba con características diferentes y determinar en cuál de éstas la albahaca presentaba una mejor respuesta en términos de crecimiento y desarrollo en su etapa de propagación. para conocer el régimen de humedad de la turba se evaluaron los componentes de evaporación, transpiración y evapotranspiración, los cuales se definen así: evaporación. es un proceso en el cual el agua pasa de estado líquido a vapor en condiciones naturales (villela y mattos, 1978). la evaporación del suelo consiste en la liberación de agua hacia el ambiente. pero desde las hojas también se presenta otro tipo de evaporación, la del agua interceptada por el follaje, ya sea por lluvia, rocío, riego, etc. este retiene en su superficie cantidades considerables de agua, parte de la cual no llega a alcanzar el suelo ni a ser absorbida por la vegetación, siendo evaporada directamente (sánchez, 1990). transpiración. consiste en la transferencia de agua desde la planta a la atmósfera, proceso en el cual la planta pierde agua en forma de vapor (barceló et al., 2001). la mayor parte del agua absorbida por medio de las raíces de las plantas se transfiere a la atmósfera a través de los estomas ubicados en las hojas (salisbury y ross, 1994). evapotranspiración. se considera como la suma de la evaporación y la transpiración (israelsen y vaught, 1965). en consecuencia, incluye tanto la evaporación del agua líquida o sólida directamente de todas las superficies vegetales y el suelo –que interceptan el rocío, la escarcha, la lluvia, el riego, etc.–, así como las pérdidas de agua producida a través de las superficies vegetales, particularmente las hojas. la evapotranspiración depende de las prácticas de riego, de la duración del período de crecimiento, de las precipitaciones, del contenido de humedad del suelo y de condiciones ambientales tales como la humedad relativa y la temperatura. estas prácticas pueden afectar o no la apertura de los estomas, ya que están idealmente adaptados para absorber co 2 de la atmósfera y liberar agua por transpiración; sin embargo, los estomas pueden cerrarse cuando cesa la fotosíntesis y la absorción de co 2 como ocurre en la mayor parte de plantas (salisbury y ross, 1994). materiales y métodos este trabajo se enmarcó dentro del proyecto de hierbas aromáticas tipo exportación, de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. se llevó a cabo en un invernadero de propagación del mismo proyecto, el cual es cerrado y cuenta con un área de 240 m2, una temperatura promedio máxima de 34,8º c y mínima de 14,2º c y una humedad relativa máxima en promedio de 100% y mínima de 59,8%; este invernadero se encuentra en la sabana de bogotá, a una altitud de 2.600 m.s.n.m. el diseño experimental utilizado fue completamente al azar con tres tratamientos (sustratos); la unidad experimental consistió en tres bandejas (evaporación, transpiración y evapotranspiración) y se realizaron cinco repeticiones. como sustrato se utilizaron tres tipos de turba: 1) turba 100% rubia de origen alemán (t1); 2) turba de origen alemán, que desde la fábrica viene con la mezcla 60% rubia y 40% negra (t2); y 3) turba 100% rubia de origen canadiense que trae desde la factoría 20% de perlita y 10% de vermiculita (t3). se utilizaron bandejas de propagación de 200 alvéolos y semilla de albahaca genovesa (ocimum basilicum l.), variedad que se comercializa en los mercados internacionales. una martínez et al.: estudio del régimen de humedad..... 1572005 semilla tiene un tamaño promedio de 2 mm2 y 1 g contiene aproximadamente 645 semillas. para evaluar el régimen de humedad de los sustratos se llenaron todas las bandejas de propagación, con una cantidad conocida de turba prehidratada, la cual fue llevada a punto de humedad para la siembra. este punto se establece de manera cualitativa, cuando al tomar una pequeña cantidad de turba en la mano y al apretarla levemente escurre agua entre los dedos y se forma un agregado que se deshace fácilmente al tocarlo. a fin de evaluar el comportamiento de la evaporación de los sustratos, las bandejas seleccionadas se prepararon para la siembra, pero no se sembraron. para evaluar la transpiración de las plántulas se cubrieron con plástico las bandejas dejando un espacio de 0,5 cm de diámetro en el centro de cada alvéolo para sembrar una semilla por sitio. el comportamiento de la evapotranspiración se evaluó con bandejas sembradas (una semilla por sitio), tal como en un proceso de propagación normal. el ensayo se realizó en un banco de propagación bajo condiciones homogéneas para todas las bandejas. para disminuir el ataque de los pájaros a las plántulas recién emergidas y para controlar la caída de agua a las bandejas por condensación desde el techo del invernadero o por el riego de bancos aledaños, se cubrió el banco con plástico en la parte superior y el lateral derecho; por el costado izquierdo y debajo de las bandejas se cerró con polisombra al 40% permitiendo así el intercambio gaseoso. en este trabajo se determinó la pérdida de agua por las diferencias de peso de las bandejas en días consecutivos. se pesó la cantidad de turba necesaria para llenar cada bandeja y se midió la cantidad de agua para hidratarla y llevarla a punto de siembra; se llenaron las bandejas con esta turba y se pesó todo el sistema. este procedimiento se llevó a cabo hasta el día 29 cuando el 75% de las plántulas estaban listas para transplante. el riego se realizó comparando el peso inicial (peso 0) con el peso que presentaba cada bandeja día a día (peso 1: evaluación día 1, peso 2: evaluación día 2, peso n: evaluación día n). posteriormente, colocando la bandeja sobre una balanza, se procedió a regar hasta llevar la bandeja al peso inicial. el riego se efectuó diariamente en forma manual, utilizando una motobomba y una lanza c-35. se midieron las siguientes variables: 1) pérdida de agua, evaluando evaporación, transpiración y evapotranspiración; 2) porcentaje de germinación; 3) altura de planta; 4) número de hojas; 5) peso fresco. el análisis estadístico bajo el cual se estudiaron todos los datos obtenidos de este ensayo fue glm sas® versión 8.2; así mismo, se aplicó la prueba de comparación entre tratamientos dms, protegida por fisher, mientras para la distribución normal de residuales se dispuso la prueba de shapiro-wilk; la homogeneidad de varianzas se midió mediante la prueba de barlett. resultados y discusión evaluación por unidad experimental evaporación. para este parámetro se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos. en la figura 1 se observa que no se presentaron diferencias entre t1 (turba alemana 100% rubia) y t2 (turba alemana en mezcla 60% rubia y 40% negra), ni entre la anterior t2 con t3 (turba canadiense 100% rubia), pero si entre la primera t1 y la última t3. el sustrato que presentó la menor pérdida figura 1. pérdida de agua por evaporación total y promedio diaria de los sustratos t1, t2 y t3. los tratamientos que comparten letra no presentan diferencias significativas según la prueba de duncan p < 0,05. agronomía colombiana 158 vol. 23 · no. 1 de agua por evaporación fue t3, pues entregó el menor porcentaje de agua al medio. esto se explica por el proceso de cosecha y recolección a la cual es sometida esta turba y que se asocia con granulometría fina y se asocia directamente con un alto porcentaje de poros pequeños, lo que garantiza un reservorio de agua disponible para la planta, y un bajo porcentaje de poros grandes para aireación e infiltración, lo cual indica que el sustrato retiene el agua fuertemente. al evaluar la figura 2 no se ve una diferencia marcada respecto de la pérdida de agua. hay que tener en cuenta que sólo se evaluó el efecto acumulativo a lo largo de todo el ensayo. transpiración. la evaluación de este parámetro presentó diferencias altamente significativas entre los tratamientos t2 (turba de origen alemán en mezcla 60% rubia y 40% negra), frente a t3 (turba canadiense 100% rubia) y t1 (turba alemana 100% rubia), los cuales tuvieron una pérdida de agua muy similar (figura 3). en la tabla 1 se pueden apreciar las diferencias en crecimiento y desarrollo de las plántulas de t2 frente a las de t1 y de t3. de acuerdo a lo anterior, las plántulas que alcanzaron una mayor área foliar fueron las del t2, lo que ocasionó que las pérdidas de agua por transpiración fueran más altas, aunque ello favoreció su desarrollo potencial. tabla 1. características de crecimiento y desarrollo de las plántulas en la evaluación de transpiración. tratamiento altura promedio de plántulas (cm) tamaño hojas (cm2) peso promedio de plántulas (g) t1 turba 100% rubia alemana 4,0 b 1,5 b 0,7 b t2 turba 60% rubia – 40% negra alemana 6,5 a 5,8 a 1,3 a t3 turba 100% rubia canadiense 2,1 b 0,5 b 0,3 b los tratamientos con letras diferentes indican diferencias significativas según la prueba de duncan p < 0,05. en la figura 4 se puede apreciar que no existen diferencias significativas entre t1 y t3. es importante destacar que las plántulas propagadas en t3 presentaron un crecimiento y desarrollo inferior frente al de las plántulas desarrolladas en los sustratos t1 y t2 (tabla 1). evapotranspiración. como lo muestran las figuras 5 y 6 no se presentaron diferencias significativas entre los tratamientos, puesto que las pérdidas de agua por la evapotranspiración se conjugan con las pérdidas por evaporación del sustrato, al igual que las pérdidas por transpiración de las plántulas, para así dar lugar a una respuesta final diferencial. teniendo en cuenta el crecimiento y desarrollo que alcanzaron las plántulas en t2 (tabla 2), la pérdida de figura 2. evaporación diaria para todos los sustratos. martínez et al.: estudio del régimen de humedad..... 1592005 agua ocurrió básicamente por transpiración. las pérdidas de agua en t1, se dieron por la sumatoria de las pérdidas por evaporación del sustrato y por las pérdidas por transpiración de las plántulas. para el caso de t3, y considerando lo escrito por sánchez (1990), la evaporación directa desde la superficie del suelo-sustrato, puede constituir una parte considerable de la evapotranspiración total; al revisar el crecimiento y el desarrollo de las plántulas en t3 (tabla 2), éste estuvo por la mitad del progreso que tuvieron las plántulas en t1 y en una tercera parte de lo logrado por t2. lo anterior indica porque las plántulas desarrolladas en t3 no alcanzaran a representar diferencias importantes en la transpiración. evaluación por sustrato la calidad y utilidad de la turba está determinada por la especie del residuo vegetal, el grado de descomposición, las variaciones en el clima local, el método de cosecha y las condiciones de humedad durante la cosecha; las tres últimas condiciones están muy relacionadas con el lugar de origen y la zona donde se encuentre la turbera figura 3. pérdida de agua por transpiración total y promedio diaria de los sustratos t1, t2 y t3. los tratamientos con letras diferentes indican diferencias significativas según la prueba de duncan p < 0,05. figura 4. transpiración diaria de cada uno de los sustratos durante todo el ensayo. agronomía colombiana 160 vol. 23 · no. 1 (reed, 1999). las zonas donde se ha formado turba se conocen como minas y las principales se encuentran en canadá, el norte de europa y rusia. turbas de origen alemán (t1 y t2). en europa se da la posibilidad de comercializar turbas rubia y negra, gracias a los procesos evolutivos que allí se han presentado. el proceso de cosecha se hace dejando la turba en el campo para que se congele y posteriormente, cuando llegue el verano, se descongele permitiendo que las fibras se abran; este proceso induce la expansión y mejora el drenaje. figura 5. sumatoria de la evapotranspiración total de los sustratos durante el ensayo por día. los tratamientos con letras diferentes indican diferencias significativas según la prueba de duncan p < 0,05. tabla 2. características de crecimiento y desarrollo de las plántulas en la evaluación de evapotranspiración. tratamiento altura promedio de plántulas (cm) tamaño hojas (cm2) peso promedio de plántulas (g) t1 turba 100% rubia alemana 3,9 a 3,6 a 0,7 a t2 turba 60% rubia – 40% negra alemana 5,8 a 7,4 a 1,4 a t3 turba 100% rubia canadiense 1,9 a 0,6 a 0,4 a los tratamientos con letras diferentes indican diferencias significativas según la prueba de duncan p < 0,05. figura 6. evapotranspiración diaria de cada uno de los sustratos durante todo el ensayo. a a a martínez et al.: estudio del régimen de humedad..... 1612005 los sustratos originarios de este continente que se comercializan, están compuestos de turba que se cosecha en bloques y luego se clasifica según las necesidades del cliente en tres o cuatro fracciones distintas según tipos de granulometría gruesa, media y fina; las relaciones de aire y agua requerida, pueden lograrse mezclando diferentes proporciones de dichas fracciones (reed, 1999). turba de origen canadiense. en canadá sólo se da la posibilidad de comercializar la turba rubia, la cual es la menos descompuesta. en este país las casas productoras rastrillan o labran primero una capa de turba de 2,5 a 7,5 cm, para luego aspirar lo que quede suelto; este método hace que el material destinado a propagación tenga un contenido de humedad muy homogéneo. figura 7. comportamiento de t1, turba 100% rubia de origen alemán. promedio de la pérdida de agua durante todo el ensayo. ev: evaporación, tr: transpiración, et: evapotranspiración. figura 8. tendencia del comportamiento del sustrato (turba 100% rubia de origen alemán). ev: evaporación, tr: transpiración, et: evapotranspiración. agronomía colombiana 162 vol. 23 · no. 1 a pesar de ser un método poco costoso, reduce el tamaño de las partículas lo cual modifica el uso de este material en la preparación de sustratos, haciendo que sea necesario mezclarla con otros componentes pues su granulometría es bastante fina (reed, 1999); estos componentes pueden ser la vermiculita por su capacidad de absorción de agua y la perlita que proporciona soltura, permeabilidad y mejora la aireación (ballester, 1992). figura 9. comportamiento de t2, turba de origen alemán 60% rubia y 40% negra. promedio de la pérdida de agua durante todo el ensayo. ev: evaporación, tr: transpiración, et: evapotranspiración. figura 10. tendencia del comportamiento del sustrato (turba de origen alemán 60% rubia y 40% negra). ev: evaporación, tr: transpiración, et: evapotranspiración. al evaluar las figuras 8, 10 y 12, se puede concluir que los tres tipos de turba presentaron la misma tendencia, con un comportamiento muy similar para los factores evaluados. no hay que desconocer que t3 fue el sustrato que menos agua perdió durante todo el ensayo, pero el que más necesitó para la hidratación inicial; esto debido al proceso de cosecha en el cual esta turba canadiense queda con un 20% menos de humedad natural que las turbas alemanas. martínez et al.: estudio del régimen de humedad..... 1632005 la evaporación en los tres tratamientos fue mayor que la evapotranspiración; no obstante, la primera es la pérdida de agua desde el sustrato (1 componente) y la segunda la pérdida de agua por el sustrato y la planta (2 componentes). lo anterior se explica considerando lo reportado por sánchez (1990), ya que las pérdidas de agua generadas por evaporación desde un sustrato desnudo (sin vegetación) alcanzan a ser el doble de las pérdidas generadas por el mismo sustrato con vegetación. la transpiración se encuentra en las tres gráficas (figuras 8, 10 y 12) con el ángulo de inclinación más bajo, gracias a la cobertura que tuvo el sustrato, lo que demuestra una vez más que las pérdidas por evaporación de los sustratos son muy altas. figura 11. comportamiento de t3, turba canadiense 100% rubia. promedio de la pérdida de agua durante todo el ensayo. ev: evaporación, tr: transpiración, et: evapotranspiración. figura 12. tendencia del comportamiento del sustrato (turba canadiense 100% rubia). ev: evaporación, tr: transpiración, et: evapotranspiración. agronomía colombiana 164 vol. 23 · no. 1 cada día se hace más importante y necesario el ahorro de agua, ya sea por costos económicos y/o ambientales. si sólo se considerara la pérdida de agua, la turba t3 (100% rubia de origen canadiense) es el sustrato que presentó la mejor respuesta de ahorro de agua. no obstante, la propagación de la albahaca es un sistema de entradas y salidas en donde las entradas son el sustrato, la semilla, el agua y el manejo; y la salida es una plántula con las características necesarias para llevar a producción (tres pisos foliares, altura promedio de 4 cm, abundante masa de raíces). este ensayo pudo determinar que las plántulas de albahaca desarrolladas en t2 (turba de origen alemán 60% rubia y 40 % negra), pudieron expresar totalmente su potencial, con lo cual se pudo entregar un producto acorde a las exigencias de producción y de mercadeo (figura 13). análisis de costos se realizó, así mismo, un análisis económico de las invesrsiones en cada tipo de turba utilizada en la propagación de albahaca. • el sustrato t1, el cual llega al mercado en presentación de 250 l, tiene un costo de $72.360; con este fardo se pueden llenar aproximadamente 98 bandejas de 200 alvéolos. por consiguiente, el costo en turba por bandeja es de $738,34 y por alvéolo, de $3,69. • la turba t2, la cual llega al mercado en presentación de 80 l, tiene un costo de $34.500; con este fardo se pueden llenar aproximadamente 27 bandejas de 200 alvéolos. así, se obtiene un costo en turba por bandeja de $1277,78 y por alvéolo, de $6,39. • para el sustrato t3, el cual al mercado llega en presentación de 107 l, tiene un costo de $68.000; con este fardo se pueden llenar aproximadamente 80 bandejas de 200 alvéolos. por consiguiente, el costo en turba por bandeja es de $850 y por alvéolo, de $4,25. el valor del dólar t.r.m. usado fue de $ 2.338,07 pesos colombianos (abril 28 de 2005). literatura citada ballester, j. 1992. substratos para el cultivo de plantas ornamentales. ministerio de agricultura, pesca y alimentación, madrid. pp. 1-19. barceló, j.; g.n. rodrigo; b. sabater y r. sánchez. 2001. fisiología vegetal. ediciones pirámide, madrid. pp. 106-111. crignola, p. y a. ordóñez. 2002. perspectivas de utilización de los depósitos de turba de la isla de chiloé, décima región de los lagos, chile. en: simposio internacional de geología ambiental para planificación del uso del territorio. puerto varas. pp. 35-39 cubasolar. 2000. turba. red solar. programa de desarrollo de las fuentes nacionales de energía en cuba. en: www.cubasolar.cu/biblioteca/programa/turba.htm; consulta: diciembre 2000. gavande, s. 1986. física de suelos, principios y aplicaciones. limusa, méxico. pp. 97-108. israelsen, o. y g. vaught. 1965. principios y aplicaciones del riego. 2ª edición. reverte, méxico. kekkilä. 1998. origen y calidad de la turba. en: www.kekkila/es/ products/productpurity.htm; consulta: noviembre 1998. penningsfeld, f. y p. kurzmann. 1983. cultivos hidropónicos y en turba. 2ª edición. ediciones mundi-prensa, madrid. pp. 111 119. proexport. 2002. las demás de las demás especias. inteligencia de mercados. exportaciones totales del producto. en: www.proexport.com.co/intelexport/aplicacion/frames.asp?origenadmi n=expcoladmin. reed, d. 1999. agua, sustratos y nutrición en los cultivos de flores bajo invernadero. ediciones hortitecnia, illinois. pp. 255-262. salisbury, f. y c. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica, méxico. pp. 71-76. sánchez, m. 1990. la evaporación en la región de murcia en relación con sus aplicaciones en hidrología y agricultura. tesis de doctorado. facultad de biología, universidad de murcia, barcelona. pp. 56-61. un periódico. 2000. sabores de otro mundo. unimedios. universidad nacional de colombia, sede bogotá. en: www.dnic. unal.edu.co/unperiodico/diciembre2000/textos/agro.htm; consulta: diciembre 2000. villela, s. y a. mattos. 1978. hidrológica aplicada. mcgraw-hill, brasil. 189 p. figura 13. obsérvese el grado de desarrollo foliar y la mejor masa de raíces en las plántulas de albahaca cultivadas sobre el sustrato t2. agronomlscolombians, 1994, voiumenxino. l;pág. 1-12 de r:olom6ia nacional universidad . naturalesc',"nc1as instituto de b\bl101eca evaluacion de streptomyces griseoviridis(mycostop) en el control de fusarium oxysporumf.sp. dianthi, en dos variedades de clavel estandar bajo condiciones comerciales assessinent of streptomycesgriseo viridis (mycostop) as a biocontrol agent for fusarium oxysporum f. sp. dianthiin two cultivars of standard carnation under commercial conditions luis miguel ortega " susana gomez 1 y german arbelaez 2 resumen la investigación se realizó en un cultivo comercial de clavel localizado en el municipio de madrid (cundinamarca), con el objetivo de determinar la dosis y la frecuencia de aplicación de streptomyces griseoviridis (mycostop) en el control del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporom lsp. dianthi. en el campo, se realizaron dos experimentos simultáneos, para probar diferentes dosis (0,025; 0,05 y 0,1 g/m2) y frecuencias (1, 2 y 4 semanas) de aplicación de streptomyces griseoviridis mycostop en dos variedades de clavel estándar. el análisis estadístico consistió en utilizar algunos modelos epidemiológicos de predicción de la enfermedad, con el fin de observar su progreso en los dile rentes tratamientos. posteriormente, mediante un análisis de regresión lineal simple, se calculó la tasa de infección (k) y el coeficiente de determinación (r2), el cual indicó el modelo que más se ajustó a la realidad. por medio de un análisis de varianza, se compararon las tasas de infección. los resultados de los experimentos no fueron satislactorios en el control de la entermedady no se encontraron diferencias signilicativas entre las dosis y las frecuencias de aplicación de streptomyces gríseovirídís (mycostop) utilizadas. un comportamiento epidemiológico estadísticamente homogéneo se observó en las curvas de predicción de la enfermedad por bloque. streptomyces griseoviridises muy dependiente de las condiciones de ph del medio de cultivo, pues, sólo se desarrolló ingeniero agrónomo. 2 profesor. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. apartado aéreo 14490, santafé de bogotá. a partir de un ph de 6,4 y con un óptimo crecimiento, a 7,0. no se observó una relación entre el desarrollo del organismo y la conductividad eléctrica. palabras claves: marchitamiento vascular, actinomycetos, dianthus caryophyllus. summary the research was carried out in a commercial farm, located in madrid, cundinamarca. the purpose 01 the study was to established the rate and irequency 01 application 01 streptomyces griseoviridis (mycostop) in the control of vascular wilt 01carnation caused by fusarium oxysporum f.sp. dianthi. two experiments were conducted to compare three rates 01application (0,025;0,05 and 0,01 glm2) and three intervals 01application (1,2 and 4 weeks) of mycostop, in two standard carnation varieties. disease progress data were analized by comparing their godness of fit to gompertz and monomolecular epidemiological models. by using the simpler linear regression model, the rate of inlection (k) and the coefficient 01determination (al) were calculated. inlection rates were subjected to analysis 01variance. the results showed no satislactory control of the disease. rates and frecuencies 01applícation of streptomyces griseoviridis (mycostop) did not show appreciable differences. epidemiologically, "k" values were highly homogeneous among the different mycostop treatments. streptomyces griseoviridisis highly dependent upon culture media ph, and it grows only at a ph 016,4 or higher, with an optimal growth at a ph 7,0. no relation was detected between growth 01the biocontrol organism and levels of electrical conductivity. keywords. vascular wilt, actinomycetes, oianlhus caryophyllus introduccion. una de las alternativas para el control del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusaríum o)ysporum f.sp. dianlhi es el uso del control biológico (garibaldi y gullino, 1987). diversos organismos se han utilizado para dicho control, tales como trichoderma harzianum, aislamientos no patogénicos de fusarium oxysporum, aislamientos de baja patogenicidad de fusaríum oxysporum f.sp. dianthi, pseudomonas putida, pseudomonas ruorescens, arthrobacler sp. y serralia úquefasclíms(garibaldi y gullino, 1987; arbeláez, 1992). igualmente, para el control de la enfermedad en europa, se han utilizado distintos actinomicetos, especialmente aquéllos que pertenecen a la especie streptomyces griseoviridis (lahdenperá, 1987). de una selección de diversos actinomicetos realizada en finlandia, el aislamiento k-61 de streplomyces griseoviridisse destacó por su alta eficiencia en el control de fusarium oxysporum f.sp. dianlhien clavel; dicho aislamiento se ha formulado comercialmente bajo el nombre de mycostop (lahdenpera, 1987). el control ejercido por s. griseoviridis sobre fusaríum oxysporum f.sp. dianlhiy sobre otros hongos del suelo se basa en una compleja interacción biológica. una vez que el actinomyceto se introduce al suelo, el micelio inicia la secreción de metabolitos tóxicos al patógeno. su modo de acción ha sido de caracter protector y no curativo, ya que no tiene la capacidad de penetrar en los tejidos de la planta (mohamaddi y lahdenperá, 1992). slreplomyces griseoviridis, para el control de fassnum oxysporum f.sp. dianlhien clavel, se ha aplicado a los esquejes enraizados, al suelo o a diferentes sustratos de enraizamiento. sin embargo, el organismo debe estar presente en la rizosfera de la planta antes que el patógeno, ya que no tiene la capacidad de penetrar dentro de ella (mohamaddi y lahdenperá, 1992). 2 en investigaciones recientes, realizadas por lahdenpera el a/(1991), el tratamiento más efectivo para el control de fusanum oxysporum f.sp. dii1nlhi en clavel fue la combinación de la inmersión de las raíces de los esquejes antes de la siembra y aspersiones sucesivas de s. griseoviridisal suelo con una suspensión del producto comercial al 0,01 %, durante uno a tres meses después de la siembra. lahdenpera (1991) ha observado en finlandia, en donde la incidencia de la enfermedad es baja, un incremento en la producción de flores de 40%, en comparación con testigos comerciales no tratados. los objetivos de este trabajo fueron evaluar el comportamiento de streptomyces gríseoviridis (mycostop) en el control de fusarium oxysponan f.sp. dianthien dos variedades de clavel estándar, determinar la dosis y la frecuencia de aplicación del producto y establecer el desarrollo in vitrode streptomyces griseoviridis bajo diferentes condiciones de ph y de conductividad eléctrica. materiales y metodos. en la empresa" agrícola benilda", localizada en el municipio de madrid (cundinamarca), se establecieron dos experimentos simultáneos para probar diferentes dosis y frecuencias de aplicación de streptomyces griseov/ridis (mycostop), en el control del marchitamiento vascular ocasionado por fusedum oxysporum f.sp. dianthien dos variedades de clavel estándar, u. conn, como variedad susceptible y roma, como variedad resistente. el sitio donde se realizaron los dos experimentos presentaba una infestación relativamente alta del patógeno y había sido sembrado con clavel durante los seis años anteriores. el producto mycostop utilizado es un fungicida biológico que contiene esporas y micelio del actinomiceto streptomyces griseoviridis, es formulado como polvo mojable y tiene una concentración de 10· unidades formadoras. de colonias por gramo. el parámetro para evaluar en los dos experimentos fue la incidencia de la enfermedad, expresada en el número de plantas enfermas por tratamiento. el diseño estadístico utilizado fue parcelas divididas. el área sembrada con los dos experimentos fueron 3 naves, con ocho camas comerciales por nave, de 31,0 m de largo por 0,8 m de ancho,las cuales se dividieron en 16 subparcelas o unidades experimentales. cada subparcela tuvo un tamaño de 7,0 m de largo por 0,8 m de ancho y 192 esquejes de clavel. las aplicaciones, para ambos experimentos, se hicieron a partir de una solución madre de 5 gramos de mycostop en 2 litros de agua, de la cual se obtuvieron las diluciones necesarias para las aplicaciones respectivas. antes de la siembra, se hizo un tratamiento de inmersión a las raíces de los esquejes en una solución al 0,01 % (5 gramos por 50 litros), con excepción de los esquejes que se sembrarían en las parcelas testigo. experimento 1. en este experimento, se probaron las diferentes frecuencias de aplicación de streptomyces griseoviridis (mycostop), como se presenta en el cuadro 1. las parcelas principales fueron las variedades de clavel y las sub parcelas fueron las frecuencias de aplicación de streptomyces griseoviridis (mycostop) . al final de cada mes, todos los tratamientos sumaban la misma cantidad del producto aplicado (0,1 glm2), excepto el testigo que no recibió aplicación alguna. cuadro 1. frecuencias y dosis de aplicación de streplomyces griseoviridis (mycostop) utilizadas en el experimento 1. tratamiento frecuencia dosis o testigo o,oooglm2 1 cada semana o,025g1m2 2 cada 2 semanas o,050glm2 3 cada 4 semanas o,100glm2 experimento 2. en este experimento, se probaron las diferentes dosis de aplicación del producto, como se indica en el cuadro 2. las parcelas principales fueron la aplicación de vapor de agua al suelo (820 c. durante una hora) y la ausencia de dicha aplicación, las subparcelas fueron las variedades de clavel y las subsubparcelas fueron las diferentes dosis de aplicación de streptomyces griseoviridis (mycostop). cuadro 2. dosis y frecuencias de aplicación de streptomyces griseoviridis (mycostop) utilizadas en el experimento 2. tratamiento frecuencia dosis de aplicación o cada 2 semanas 0,00 glm2 1 cada 2 semanas o,025g1m2 2 cada 2 semanas o,050glm2 3 cada 2 semanas o,100glm2 en los experimentos 1 y 2, se utilizaron cuatro repeticiones. las aplicaciones al suelo empezaron a los ocho días de haberse sembrado los esquejes y se utilizó una bomba de espalda accionada con palanca, marca "calimax", colinagro. con la ayuda de esta bomba, se realizaron las aspersiones al suelo durante los primeros cuatro meses. un volumen de 2,5 litros de mezcla por parcela se usó e inmediatamente después de la aplicación de mycostop, se aplicó un riego con agua. a partir del quinto mes, para facilitar su aplicación, se decidió continuar las aplicaciones con regaderas de 5 litros y se utilizó un volumen de 5 litros por parcela. la evaluación del número de plantas enfermas comenzó a realizarse a partir de la décima semana después de la siembra y se hicieron observaciones en forma quincenal hasta la vigésima tercera semana después de la siembra. para el análisis estadístico, se tomaron los diferentes modelos matemáticos descritos por van der plan k (1963) y berger (1980), los cuales se resumen en las expresiones del cuadro 3, (hernández, 1987; sierra el a/, 1993; marcus, 1991). 3 cuadro 3. modelos de predicción utilizados en epidemiología de enfermedades de plantas modelo expresion gompertz monomolecular ae-a(1-be""') • fuente: sierra y montoya (1993) estos modelos, en su expresión original, no son lineales con respecto a la variable "t". en la estimación de los parámetros de interés "b" y "k", por el método de re!;lresión no lineal, se asume a < ó = 1, en donde a significa el máximo de infección que pueda ocurrir, expresado en forma decimal (neher el a/, 1992). las expresiones en forma lineal para describir la enfermedad se presentan en el cuadro 4. cuadro 4. modelos epidemiológicos expresados en forma uneal. modelo expresiones gompertz ln[a/(lna-lny)] = ln (b)+kt monomolecular ln[a/(a-y)] = ln (b)+kt • fuente: sierra y montoya (1993). para observar cuál de los modelos matemáticos se ajustaba más a las curvas epidemiológicas, se cuantificó la enfermedad en el tiempo y se expresó en forma acumulada para observar su progreso en gráficas.· luego, se calcularon los 4 valores "monit y", y "gompit y" y, posteriormente, por análisis de regresión lineal simple, se calculó la tasa de infección (k) y el coeficiente de determinación (r2),con lo cual se indicó el modelo que mas se ajustó a la realidad. por último, se compararon las tasas de infección por medio de un análisis de varianza, con el fin de establecer los efectos sugeridos por las variables de 'ios experimentos 1 y 2. experimento 3. en este experimento, se probaron diferentes valores de ph in vi/ro, con el fin de cuantificar y cualificar el desarrollo del organismo en el medio de cultivo específico para el género s/rep/omyces, el cual se compone de glucosa (1,0 g), sulfato de magnesio heptahidratado (0,05 g), cloruro de sodio (0,05 g), sulfato ferroso heptahidratado (0,001 g), fosfato ácido de potasio (0,1 g) y agar (1,2 g), cantidades necesarias para preparar 100 mi (locci, 1984). se tomaron cinco valores de ph (4; 5; 6; 7 y 8) y un blanco o testigo. para las pruebas, se preparó una dilución de s. griseoviridis con 10· ufc/g (unidades formadoras de colonias por gramo). con la dilución de 10· ufc/g se realizó la siembra en el medio de cultivo con tres repeticiones por punto y las lecturas de desarrollo de las esporas se realizaron a las 72,96 y 144 horas. experimento 4. en este experimento, se probaron diferentes niveles de conductividad eléctrica in vi/ro, con el fin de observar el desarrollo de s/rep/omyces griseoviridis en el medio de cultivo. seis niveles de conductividad eléctrica (15; 20; 25; 30; 40 y 50 mitimohos/crns) y dos testigos: un blanco agar-agua (1,8 millrnohos/cm") y un medio normal (10 milimohosl cm") se utilizaron con una dilución de s. griseoviridisa 10· ufc/g; la siembra se hizo en el medio de cultivo con tres repeticiones por punto y las lecturas de desarrollo de las esporas se efectuaron a las 48; 72 y 96 horas. resultados y discusion para el análisis final, los experimentos se fraccionaron en unidades experimentales homogéneas, con el fin de observar diferencias entre los tratamientos especificos (frecuencias y dosis de aplicación), localizados en las subparcelas y subsubparcelas de los experimentos 1 y 2. el modelo matemático epidemiológico, que mas se ajustó al comportamiento de la enfermedad manejada por los distintos niveles de los tratamientos, fue el de gompertz. efecto de la frecuencia de aplicación de slrllplomyces grlseovlrldls (mycostop) en el control de fusarlum oxysporum f. sp. dlanlhl. el comportamiento de la enfermedad no se alteró por la frecuencia de aplicación de streptomyces gliseovilidis(mycostop), como se observa en las figuras 1 y 2. el incremento no homogéneo de plantas enfermas entre las variedades de clavel se debió, más al comportamiento genético de resistencia o de susceptibilidad de las mismas variedades utilizadas, que al efecto de streptomyces griseoviridis. en la variedad resistente roma, se encontró que el mayor incremento de la enfermedad fue de 4,75 "lo, localizado en el tratamiento con frecuencia de dos semanas. sin embargo, los incrementos explosivos de la enfermedad, aunque pequeños, coincidieron con la presencia de parches en aquellas parcelas donde el número de plantas enfermas fue mayor. para la variedad susceptible u.conn, no se observó una diferencia sustancial en el porcentaje de plantas enfermas entre los tratamientos. sin embargo, al final del ensayo, en la semana 23, el tratamiento que mejor se comportó fue el de una aplicación del producto cada dos semanas, el cual resultó con un 15% de incidencia por debajo del testigo y con un incremento mucho más alto en el porcentaje de plantas enfermas, el cual llegó a un 60%, en comparación con la variedad roma. • de plantas enfermas i 11 « 11 " " l' semanas después de la siembra variedad resistente d figura 1. incidencias de la enfermedad en la variedad roma, con diferentes frecuencias de aplicación de streptomyces griseoviridis (mycostop) • de plantas enfermas ,. '2 se¡-nj¡'nasdjspué17dela'!iemblj 23 variedad susceptible figura 2. incidencias de la enfermedad en la variedad u. conn, con diferentes frecuencias de aplicación de streptomyces griseoviridis (mycostop) al realizar el estudio epidemiológico dentro de cada bloque, por medio del análisis de varianza, se compararon las tasas de crecimiento y el intercepto de cada tratamiento. los resultados obtenidos en este análisis no fueron significativos, es decir, no se encontró ninguna diferencia entre las distintas frecuencias de aplicación de s. gn'seoviridis. inclusive, se encontró que todas las curvas tenían una tasa de crecimiento homogénea entre los intervalos de crecimiento. las curvas correspondientes a cada tratamiento se encuentran muy cercanas unas a otras, visualizando los parámetros de intercepto y pendiente estadísticamente homogéneos entre si, como se observa en las figuras 3 y 4. además, comparando las dos figuras, se puede apreciar la existencia de una diferencia marcada 5 en la tasa de crecimiento de la enfermedad entre las variedades de clavel, ya que la variedad u.conn presenta una media en la tasa de crecimiento de 0,1865, casi dos veces más alta que la variedad roma, con una media de 0,1130 y unos límites de la covarianza entre 17,95 y 152,04%. estos resultados confirman a la variedad roma con una alta resistencia y a la variedad u.conn como bastante susceptible a la enfermedad. o lndey 12% -1-testigo ..... cada semana 10% +cada 2 semanas .... cada 4 semanas 8"/0 2 b'/o 4% 3 2% 4 semanas 9'/0 10 17 23 variedad resistente figura 3. predicción de la enfermedad en la variedad roma, bajo el modelo de gompertz. lndey 1.5 60% -1-testigo +cada 2 semanas 0.5 40% o i .5 1, -1 20''10 1.5 -2 semanas (7'/0 10 17 23 variedad susceptible figura 4. predicción de la enfermedad en la variedad u. conn, bajo el modelo de gompertz. 6 efecto de la dosis de aplicación de streptomyces grlseovlrldls (mycostop) en el control de fusarlum oxysporum 1. sp. dlanthl. este experimento se subdividió en cuatro bloques correspondientes a las diferentes dosis de streptomycesgriseoviridis(mycostop), acompañadas de la aplicación previa de vapor de agua al suelo en dos de los bloques, con sus correspondientes variedades de clavel en cada uno. durante el desarrollo del experimento, en la variedad roma, sin la aplicación previa de vapor de agua (figura 5), se encontraron pequeñas diferencias con respecto al número de plantas enfermas acumuladas en el tiempo entre el testigo y las demás dosis de aplicación, pero el testigo siempre presentó el mayor número de plantas enfermas. sin embargo, si se observa la figura 6, se encuentra un etecto totalmente opuesto al anterior. es decir, se encontró una mayor incidencia de la enfermedad dentro de las parcelas correspondientes a la dosis mas alta, y una diferencia muy pequeña entre el testigo y los demás tratamientos. comparando las figuras 5 y 6, se puede apreciar que el efecto de la aplicación de vapor de agua al suelo antes de la siembra, en la variedad resistente no fue significativo. en el bloque con aplicación de vapor de agua al suelo, se encontró una disminución del 1% o menos en la incidencia de la enfermedad. sin embargo, la aplicación de vapor de agua al suelo antes de la siembra tuvo un efecto positivo en el desarrollo de las plantas, debido, posiblemente, a la mejor preparación que el suelo tuvo para la aplicación de este tratamiento y no al efecto de streptomyces griseoviridis (mycostop). en cuanto a la variedad u.conn, el comportamiento observado fue el característico de una variedad susceptible, pues se encontró un aumento acelerado en el porcentaje acumulado 1) 12 14 15 17 .11 2s 23 semanas después de la siembra . variedad resistente figura 5. dosis de aplicación de streptomyces griseovirides en parcelas sin tratamiento con vapor de agua con la variedad roma. semanas después de /a siembra variedad resistente figura 6. dosis de aplicación de streptomyces gnseovirides en parcelas tratadas con vapor de agua con la variedad roma. de plantas enfermas. observando las figuras 7 y 8, se puede apreciar que no existieron diferencias marcadas entre los tratamientos por la semana de muestreo y, tampoco, entre los totales de plantas afectadas por las dosis de aplicación. comparando entre si las dos figuras, se observa una clara diferencia en el porcentaje final de plantas enfermas, el cual alcanzó hasta un 100% en las parcelas donde no se aplicó vapor de agua al suelo antes de la siembra y de un 60% donde se realizó el tratamiento con vapor de agua y no se observó un efecto positivo de s. griseoviridisen el control de la enfermedad, en las parcelas no tratadas previamente, confirmando la acción eminentemente protectora del actinomiceto. este efecto protector de s. griseoviridis se comprobó mediante pruebas de antaqonlsmo in vitro con dos aislamientos colombianos de las razas 2 y 4 de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, donde se encontró una acción antibiótica marcada de s. griseoviridis sobre los dos aislamientos del patógeno. sin embargo, se observó que esta acción antibiótica in v/~rono fue suficiente, ya que las colonias de streptomyces griseoviridis fueron colonizadas por el patógeno. 10 12 14 15 17 19 semanas después de /a siembra variedad susceptible figura 7. dosis de aplicación de streptomyces griseoviridesen parcelas sin vapor de agua con la variedad u. conn. • de plantas enfermas 101 g'n1! oot6g'n1! ~ 14 ~. 17 19 ~ semanas después de /a siembra variedad susceptible figura 8. dosis de aplicación de streptomyces griseovirides en parcelas tratadas con vapor de agua con la variedad u. conn. 7 también, se encontraron diferencias en el desarrollo de las plantas de clavel cuando se aplicó vapor de agua al suelo antes de la siembra y su efecto fue, aún, mucho m;>\lnr en la variedad u.conn que en la varledat (figuras 'l_y 10). figura 9. variedad u. conn. con tratamiento de vapor al suelo y un desarrollo de 5 meses. ,,-. 1'\._ -~-t~, figura 10. variedad u. conn. sin tratamiento de vapor al suelo y un desarrollo de 5 meses. 8 el estudio epidemiológico realizado, demostró que no existieron diferencias significativas entre los tratamientos hechos a cada bloque experimental. tampoco, se encontraron diferencias significativas con respecto al tratamiento de vapor de agua efectuado al suelo antes de la siembra, entre los bloques correspondientes a la variedad roma, donde se obtuvo un promedio de la tasa de crecimiento de la enfermedad de 0,12625 en el bloque en donde se aplicó vapor, muy poco diferente al promedio de 0,14625 del bloque en donde no se aplicó y se encontró una covarianza entre el 15,99 y el 17,94 %. esto quiere decir que el comportamiento de la enfermedad no se alteró por la aplicación de vapor de agua al suelo y más bien se debió a la resistencia genética de la variedad roma. en las figuras 11 y 12, se puede apreciar que el bloque donde no se realizó la aplicación del vapor de agua al suelo tuvo un ligero incremento del 1% en plantas afectadas, con respecto al bloque en donde no se aplicó vapor de agua, pero este incremento no fue significativo. lndey # de plantas enlermas (y' ) 6% o -'-testigo ..... cada semana 5% .... cada 2 semanas _._ cada 4 semanas 4% 3% 2% 4 1% 5 semanas 0% 10 17 23 variedad resistente figura 11. predicción de la enfermedad en la variedad roma sin la aplicación de vapor de agua. lndey # de plantas enfermas (y' ) o 5% -'-testigo ..... cada semana .... cada 2 semanas _._ cada 4 semanas 4% 3% 2% 4 1% 5 semanas 0% 10 17 23 variedad resistente figura 12. predicción de la enfermedad en la variedad roma con la aplicación de vapor de agua. la aplicación del vapor de agua al suelo fue más efectiva en la variedad susceptible u.conn, ya que la media de la tasa de crecimiento de la enfermedad en el bloque aplicado fue de 0,18285 y la del bloque no aplicado fue de 0,291923 y la covarianza se encontró entre el 48,24 y el 481,87%. una diferencia del 20 % de plantas enfermas entre el bloque con aplicación de vapor de agua al suelo y el bloque en donde no se aplicó, muestra una mayor eficiencia del tratamiento en la variedad susceptible, que en la variedad resistente, como se observa en las figuras 13 y 14. al comparar las figuras 11, 12, 13 y 14, se observan claramente las diferencias en las tasas de crecimiento de la enfermedad entre las variedades utilizadas, las cuales fueron dos 9 veces mayor en el bloque donde no se aplicó vapor de agua con la variedad u.conn, con respecto a los bloques con la variedad roma, mientras que, en el bloque con vapor de agua y la variedad u.conn, la tasa de crecimiento fue una y media veces menor. sin embargo, la diferencia en el porcentaje de plantas enfermas de la variedad u.conn en la semana 23 fué muy alta, siendo alrededor del 75 % en el bloque en donde no se aplicó vapor de agua y del 55 % en el bloque de tratamiento con vapor de agua. lndey # de plantas enfermas (y' )3.---------------------, .+-testigo -+cada semana 2 -tcada 2 semanas ao% 60% o 40% 20%-1 semanas 0% 10 17 23 variedad resistente figura 13. predicción de la enfermedad en la variedad u. conn sin aplicación de vapor de agua. lndey # de plantas enfermas (y' ) '+-testigo -+cada semana 50% 0,5 -tcada 2 semanas o -o, 30% -1 20% -1, -2 10% -2, semanas 0% 10 17 23 figura 14. predicción de la enfermedad en la variedad u. con n conaplicación de vapor de agua. 10 efecto del ph en el desarrollo de streptomyces griseoviridis. este experimento se realizó a raiz de los efectos poco positivos en el control de la enfermedad que se presentaron con la aplicación de streptomyces griseoviridis (mycostop) en los dos experimentos de campo. si bien, de acuerdo con la literatura, los medios ecológicos del patógeno y del antagonista eran relativamente similares, no se podía asegurar, con certeza, si el antagonista se había establecido en el suelo. entonces, fue necesario determinar una de las características más importantes de la sobrevivencia de los microorganismos en el suelo, como lo es el ph. se establecieron intervalos de ph desde 4 hasta a, debido a que, según la literatura, el género streptomycesse comporta bien dentro de esos límites e incluso por fuera de éstos. en la figura 15, se puede apreciar como streptomyces griseovindis, sólo, pudo desarrollarse en valores de ph por encima del ph del medio básico específico para su cultivo, es decir, entre 6,4 y a,o, y este último fué el límite máximo dispuesto en el experimento. sin embargo, se encontró un ligero desarrollo del organismo a un ph de 6,0, el cual no se mantuvo en el tiempo; por encima de 6,4, se encontró un incremento en el número de unidades formadoras de colonias en el tiempo. este resultado fue inesperado, pero concluyente para entender los resultados obtenidos en los experimentos 1 y 2, en donde el ph del suelo en las cuatro muestras de suelos tomadas en donde se realizaron los experimentos, dieron valores de ph menores de 6,0. 072 horas • 96 horas 11144 horas 4.00 5.00 6.00 6.42 7.00 8.00 nivelsde ph figura15. efecto del ph en el desarrollo de las esporas de streptomyces griseovindis. efecto de la conductividad eléctrica en el desarrollo de s/rep/omyces griseoviridis. de acuerdo con la revisión de literatura sobre el género streptomyces, se encontró, que la sobrevivencia de la bacteria depende de los potenciales osmóticos del suelo. este potencial se asoció con la presencia de sales solubles en el suelo. por lo tanto, la hipótesis planteada consistió en que a mayor conductividad eléctrica, el desarrollo de streptomyces griseovindis sería menor. al realizar un experimento in vifro, la diferencia de potencial entre los medios basales y los resultados obtenidos en los análisis de suelos fue muy grande. para el ensayo, se cambió la conductividad eléctrica de 10 micromohos/cmsx toü, añadiendo sulfato de magnesio y, posteriormente, se estabilizó el ph a 7,0, ya que, al adicionar la sal, el ph desciende y cambia el efecto que se deseaba observar. como se aprecia en la figura 16, no se aprecia 'ningún efecto sobresaliente en la población del organismo con respecto a la variación de la conductividad eléctrica, aunque las diferencias observadas se debieron a la variación en la población del'organismo en la suspensión, al momento de la siembra . c: o ·ü :> (5 '"'""o e c¡i '"5 li ll ::) '""o o z nlvels de c.c. micromohos/cdm2xl00 figura 16. efecto de la conductividad eléctrica en el desarrollo de las esporas de streptomyces griseoviridis. literatura citada 1. arbeláez, g. 1992. avances en el manejo .del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianfhi. agronomía colombiana 9: 188·191. 2. berger, r.o. 1980. application of epidemiological principies to achieve plant disease control. annual review of phytopathology 15: :j :j.65.83. 3. garibaldi, a. y gullino, m. l. 1v987. fusarium wilt 01 carnation: present situation, problems and perspectives. acta horticulturae 2~: 4554. 4. hernández, t. t. ""987. epidemiología cuantitativa y su aplicación al análisis de algunas enfermedades de cultivos tropicales. iica. lima. 11 5. l.ahdenperá, m. l. 1987. the control 01 fusarium wilt on carnation with a streptomycespreparation. acta horticulturae 216: 8592. 6. lahdenperá, m. l., simon, e. y uoti, j. 1991. mycostop a novel biolungicíde based on streptomycesbacteria. p. 258-263. proceedings 01the first conlerence 01the european foundatíon lor plant pathology. elsevíer publ. co. amsterdam. 7. lahdenperá, m. l. 1991. streptomyces a new tool lor controlling plant diseases. agroindustry hi-tech 6: 25-27. 8. loccí, r. 1984. streptomycetes and related genera. bergey's manual 01systematic bacteriology. section 29. p. 2451-2464 edsl noel r. kríeg, john g. holt baltimore. 9. marcus, r. 1991. determinístíc and stochastic logístic models lor describing increase 01plant diseases. crop protection 10: 155-159. 12 10. mohammadi, o. 1991. mycostop bíolungicide present status. tjnato asi seríes. amos h. (ed.) biological control 01 plant diseases: progress and challenges lorthe future. 11. mohammadí, o. y lahdenperá, m. l. 1992. mycostop biolungicíde in practíce. p. 1-7. modern fungicides and antilungal compounds. 10'"internatíonal symposium may 38, 1992. castle 01reinhardsbrunn, thuríngia, germany. 12. neher, d. a. y campbell, c. l. 1992. underestimation 01 diseases progress rates wíth the logístic, monomolecular and gompertz models when maximum disease íntensity ís less than 100 percent. phytopathology 82: 811814. 13. sierra, c. a. y montoya, e. c. 1993. desarrollo matemático e implantación del modelo' de simulación de la roya del caleto en colombia. cenicalé (colombia) 44(2): 56-67. 14. van der plank, j. e. 1963. plant diseases: epidemícs and control. academic press. new york. agronomía 24-1f.pdf evaluación de asociaciones vegetales por su potencial como fuente de materia orgánica para los suelos de samacá (boyacá) evaluating vegetal association for potential as a source of organic matter for the soils of samacá (boyacá) silvio e. viteri1 y jorge velandia2 resumen: el objetivo de este estudio fue identificar asociaciones de abonos verdes que demuestren el mejor potencial como fuente de materia para los suelos de samacá. el estudio se desarrolló en tres fincas, una en el páramo y dos en el valle. de cada finca se tomó una muestra representativa de suelo para análisis de fertilidad. los tratamientos estuvieron representados por 12 asociaciones triples de abonos verdes. las especies incluidas en las asociaciones fueron vicia, lupino, avena, girasol, higuerilla y nabo forrajero. el diseño experimental fue bloques completos al azar, con 12 tratamientos y 3 repeticiones. el tamaño de la parcela fue 80 m2. las variables evaluadas fueron producción de materia verde por especie, por asociación y por las arvenses y de materia seca por asociación. además se observó la incidencia de enfermedades y plagas en las especies y se hizo una proyección de la posibilidad de ahorro en costos que el agricultor obtendría al utilizar las asociaciones en lugar de la gallinaza. los resultados indicaron que las especies más promisorias son, en primer lugar, el nabo forrajero y, en segundo lugar, la avena, el girasol y la vicia. entre las asociaciones, las de mayor potencial, como fuente de materia orgánica y posibilidad de ahorro en costos para el agricultor, para la zona de páramo son vicia + nabo forrajero + girasol y vicia + avena + nabo forrajero, y para el valle, vicia + avena + nabo forrajero, vicia + nabo forrajero + girasol y vicia + avena + girasol. palabras claves adicionales: abonos verdes, avena forrajera, girasol forrajero, nabo forrajero, vicia abstract: this study was aimed at identifying association between those green manures proving to have the greatest potential as a source of organic matter for the soils of samacá (boyacá, colombia). the study was carried out on three farms, one in the highlands and two in the valley. a representative soil sample was taken from each farm for fertility analysis. the treatments were represented by 12 triple green manure associations. the species included in the associations were vicia, lupine, oat, sunflower, and castor-oil plants and forage turnips. a randomied complete block experimental design was used, having 12 treatments and 3 replications. experimental plot size was 80 m2. the variables evaluated for association and weeds were green matter production by specie, and for association dry matter. the incidence of disease and insect attack on the species was also observed, as well as any potential cost saving which farmers would obtain by using the associations instead of chicken droppings. the results indicated that the most promising specie was forage turnips, followed by oats, sunflower and vicia. the associations having the highest potential as source of organic matter and potentail cost savings for farmers on high lands were vicia + forage turnips + sunflowers, and vicia + oats + forage turnips. vicia + oats + forage turnips, vicia + forage turnips + sunflowers, and vicia + oats + sunflowers had the best association for the valley. additional key words: green manure, forage oats, forage sunflowers, forage turnips, vicia fecha de recepción: 20 de octubre de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 profesor titular, programa ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: sviteri@tunja.uptc.edu.co 2 profesor asociado, programa ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) tunja. e-mail: jvelandia@tunja.uptc.edu.co introducción en contraste con el constante crecimiento poblacional y la demanda de alimentos en el mundo, las reservas de tierras aptas para producir más alimentos se encuentran casi agotadas, por lo que se ha indicado que la alternativa es mejorar la productividad en las áreas que se encuentran en producción (birbaumer et al., 2000). en los países en vía de desarrollo, la viabilidad de esta alternativa se encuentra seriamente ameagronomía colombiana 24(1): 138-146, 2006 viteri y velandia: evaluación de asociaciones vegetales... 139 2006 nazada por la degradación progresiva de los suelos y la pérdida de las fuentes de agua. el deterioro de la capacidad productiva de los suelos es causado básicamente por la erosión y la disminución del contenido de materia orgánica (grupos temáticos procas, 2002). el 83% de los procesos dominantes que conducen a la degradación de los suelos es causado por la erosión (birbaumer et al., 2000). en la región andina de colombia, donde se encuentra concentrado 78% de la población, la alta presión por el uso de la tierra, en conjunto con el uso de prácticas de manejo inadecuadas, ha ocasionado que 84% de los suelos se encuentre afectado principalmente por la erosión causada por las lluvias (igac, 1988). debido a este problema, cuatro de cada cinco grupos familiares caen en la pobreza absoluta y se ven obligados a emigrar a las cabeceras municipales o a las grandes ciudades en busca de mejores alternativas de vida (birbaumer et al., 2000). el problema se agudiza a medida que crece la población, se expande la frontera agrícola y el agricultor continúa explotando el suelo sin utilizar ninguna medida de protección. es el caso de samacá, donde el ejercicio de la agricultura con un enfoque de economía capitalista de pequeña empresa (jerez, 2001), además de la degradación de los suelos, ha causado incremento de los costos de producción, disminución de los rendimientos, falta de diversificación de cultivos y alta incidencia de problemas fitosanitarios y ambientales. se sabe que la solución para corregir todos estos problemas es proteger el suelo contra los efectos de la erosión y adicionar materia orgánica para recuperar y mantener las propiedades físicas, químicas y biológicas que determinan su capacidad productiva; en tal sentido se han explorado varias alternativas tanto de origen orgánico como mineral (gómez et al., 2002). entre estas alternativas, desde el punto de vista agronómico y práctico, el uso de abonos verdes en los sistemas de producción se perfila como la más viable (piamonte, 1993; thurston et al., 1994; troeh et al., 1980). según el proyecto checua, el concepto de abonos verdes se extiende a las especies vegetales que, en rotación con los cultivos comerciales, permiten mejorar las condiciones nutricionales y estructurales de los suelos y que, cuando se usan como coberturas, los protegen de la acción erosiva de la lluvia y el viento (birbaumer et al., 2000). sin embargo, el interés por estas especies, en especial en las regiones de clima frío, es reciente y por lo tanto el agricultor aún no dispone de materiales debidamente seleccionados que le permitan beneficiarse de dicha alternativa. con base en lo anterior, el objetivo general de esta investigación fue identificar asociaciones de abonos verdes que ofrezcan el mejor potencial como fuente alternativa de materia orgánica para la recuperación y sostenibilidad de la capacidad productiva de los suelos en el municipio de samacá. materiales y métodos esta investigación se realizó durante los meses de febrero a julio de 2003. para el inicio se llevó a efecto una reunión con 60 agricultores del municipio con el fin de exponerles los fundamentos, objetivos y alcances del proyecto y además conseguir su participación activa en su desarrollo. como resultado de la socialización del proyecto se consiguieron tres fincas, una en la zona de páramo –finca alto del aire, 3090 msnm, vereda ruchical– y dos en el valle del municipio –fincas san cayetano y nápoles, 2620 y 2600 msnm, respectivamente–. del lote de cada finca se tomó una muestra representativa de suelo y se envió al laboratorio de diagnóstico de suelos y aguas de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia para análisis de fertilidad. los resultados de dichos análisis se presentan en la tabla 1. después de preparado el terreno, se trazaron cuatro bloques de 12 parcelas cada uno. la distancia entre parcelas fue de 1,0 m y entre bloques, de 1,5 m. las dimensiones de la unidad experimental fueron 8 x 10 m (80 m2). las especies evaluadas fueron dos leguminosas: vicia atropurpúrea (vicia sativa l.) y lupino (lupinus albus l.)– y cuatro no leguminosas: avena caldas (avena sativa l.), girasol (hi-doris) (helianthus annus l.), higuerilla (ricinus communis l.) y nabo forrajero (raphanus sativus l.), los tratamientos estuvieron representados por las asociaciones siguientes: 1) vicia + avena + nabo forrajero (van); 2) vicia + avena + girasol (vag); 3) vicia + avena + higuerilla (vah); 4) vicia + nabo forrajero + girasol (vng); 5) vicia + nabo forrajero + higuerilla (vnh); 6) vicia + girasol + higuerilla (vgh); 7) lupino + avena + nabo forrajero (lan); 8) lupino + avena + girasol (lag); 9) lupino + avena + higuerilla (lah); 10) lupino + nabo forrajero + girasol (lng); 11) lupino + nabo forrajero + higuerilla (lnh) y 12) lupino + girasol + higuerilla (lgh). el diseño experimental fue el de bloques completos al azar, con 12 tratamientos y 3 repeticiones (gómez y gómez, 1984). el porcentaje de semilla de la leguminosa y de las dos especies no leguminosas en cada asociación fue 40:30:30, calculado a través de la densidad de siembra recomendada para cada especie en monocultivo (bir140 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana tabla 1. características del suelo de las fincas utilizadas al inicio del estudio. samacá (boyacá). análisis finca nápoles finca alto del aire finca san cayetano valor nivel crítico valor nivel crítico valor nivel crítico textura francoarcilloso francoarcilloso arcilloso ph 5,8 moderadamente ácido 4,7 muy fuertemente ácido 5,2 fuertemente ácido materia orgánica (%) 3,1 bajo 7,21 medio 3,0 bajo p (ppm) 98,3 alto 95,6 alto 87,5 alto al (meq·100g-1) 2,0 alto 0,2 bajo ca (meq·100g-1) 9,3 adecuado 6,41 adecuado 9,0 adecuado mg (meq·100g-1) 4,1 alto 1,25 tendencia a bajo 3,9 alto k (meq·100g-1) 1,6 alto 0,31 medio 1,5 alto na (meq·100g-1) 0,5 normal 0,23 normal 0,5 normal fe (ppm) 140.0 alto 159 alto 138,0 alto mn (ppm) 7,8 tendencia a bajo 2,25 bajo 14,2 adecuado cu (ppm) 2,8 tendencia a bajo 2,04 tendencia a bajo 1,7 tendencia a bajo zn (ppm) 6,6 adecuado 5,5 adecuado 5,3 adecuado cic (meq·100g-1) 15,4 medio 10,2 medio 15,1 medio ce (ds·m-1) 0,8 normal 0,8 normal 1,4 tendencia a ligeramente salino cic: capacidad de intercambio catiónico; ce: conductividad eléctrica fuente: laboratorio de diagnóstico en suelos y aguas, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. (orjuela, 2000; tamayo, 2001; viteri y méndez, 2003). baumer et al., 2000). el porcentaje de semilla leguminosa fue más alto debido a la capacidad de estas especies para fijar el nitrógeno atmosférico e incorporarlo en el suelo. tanto el fertilizante (174 kg· ha-1) como las cantidades de semilla correspondientes a cada asociación, se distribuyeron al voleo (especie por especie) y se tapó con rastrillo de mano. las variables determinadas fueron: 1) producción de materia verde por especie, 2) producción de materia verde por asociación, 3) producción de materia verde por las arvenses y 4) producción de materia seca por asociación. la producción de fitomasa fresca y seca se determinó a los 60, 75, 90, 105 y 120 días después de la siembra (dds) y, para el efecto, en cada parcela se ubicó un área de un metro cuadrado en un sitio representativo del crecimiento en donde se cortaron todas las plantas presentes a la altura del cuello de la raíz, se separaron por especie y se pesaron. para el peso seco, 500 g de materia verde de plantas de cada especie seleccionadas al azar se sometieron a secado, a 80 °c durante 24 h. además, mediante un recorrido por las parcelas a los 120 dds, se observó la presencia de enfermedades y plagas en las especies. finalmente, se realizó una proyección en cuanto a la posibilidad de ahorro en costos que los agricultores percibirían al utilizar las asociaciones de abonos verdes como fuente de materia orgánica en lugar de gallinaza, insumo que, además de no encontrarse suficientemente disponible en los mercados, aumenta constantemente su precio. la proyección se hizo con base en la cantidad de materia seca producida por las asociaciones, el costo de su producción y el costo que la cantidad de materia seca producida le representaría al agricultor, asumiendo que su precio sería igual al de la gallinaza en el mercado. resultados y discusión participación de los agricultores de las entrevistas realizadas como inicio del desarrollo de las actividades, sólo dos grandes agricultores manifestaron estar en condición de suministrar los lotes para la realización de los experimentos. la gran mayoría son pequeños productores (95,4%), inclusive muchos de ellos no tienen tierra y, por lo tanto, se desempeñan como arrendatarios o aparceros (jerez, 2001). bajo este patrón de tenencia de la tierra, lograr la participación de los productores es difícil, debido a que la gran mayoría carece de los medios para poder participar. esta situación es preocupante, ya que son los pequeños productores quienes más necesitan las nuevas alternativas tecnológicas. viteri y velandia: evaluación de asociaciones vegetales... 141 2006 producción de materia verde por especie los resultados en una de las localidades, en cuanto a producción de materia verde por especie, se presentan en la tabla 2. el nabo forrajero produjo consistentemente las mayores cantidades de materia verde a lo largo del desarrollo del período vegetativo de las especies; en consecuencia, las asociaciones que incluyeron la especie nabo forrajero fueron las mejores. en las fincas alto del aire y san cayetano, el comportamiento de las especies en cuanto a la acumulación de materia verde fue muy similar al observado en nápoles. al comparar los valores correspondientes a cada especie en cada finca, la mayor producción se obtuvo en nápoles, luego en alto del aire y por último en san cayetano. en general, las condiciones fisico-químicas del suelo en las tres fincas fueron buenas (tabla 1), pero en cuanto a acidez, nápoles estuvo en ventaja (ph 5,8) frente a san cayetano (ph 5,2) y al alto del aire (ph 4,7). al respecto, se sabe que la acidez del suelo afecta el desarrollo de la planta al influenciar especialtabla 2. producción de materia verde (t· ha-1) por especie* en su respectiva asociación. finca nápoles, vereda el valle, municipio de samacá (boyacá). asociación días después de la siembra (dds) 60 75 90 105 120 vicia avena nabo forrajero 0,2 5,3 162,5 24,7 6,0 172,7 0,9 5,0 85,7 0,8 10,7 114,7 0,1 8,3 123,3 vicia avena girasol 2,5 32,3 35,7 3,3 42,3 45,7 3,7 19,7 39,0 1,7 16,7 47,7 6,3 23,8 52,8 vicia avena higuerilla 4,0 20,0 0,1 5,0 25,0 0,1 5,2 16,0 0,1 10,7 33,3 0,1 9,6 22,5 0,2 vicia nabo forrajero girasol 0,3 148,3 12,0 0,4 158,3 13,0 0,7 82,7 9,7 0,3 96,3 12,5 2,8 102,4 2,4 vicia nabo forrajero higuerilla 3,2 104,3 0,01 4,0 114,3 0,1 3,0 69,7 0,1 4,0 62,7 0,1 4,2 105,2 0,1 vicia girasol higuerilla 8,0 59,3 1,3 9,0 66,0 1,7 6,7 40,3 0,1 3,1 59,3 0,1 11,3 62,5 0,5 lupino avena nabo forrajero 0,1 10,0 118,7 0,1 12,3 131,7 0,1 4,2 103,0 0,1 13,7 67,3 0,1 1,7 139,7 lupino avena girasol 0,1 25,0 35,3 0,1 30,7 40,7 0,1 21,3 26,7 0,1 25,0 40,0 0,2 32,5 42,8 lupino avena higuerilla 0,1 45,3 0,1 0,1 50,3 0,1 0,5 22,7 0,1 0,1 44,3 0,1 0,2 65,4 0,5 lupino nabo forrajero girasol 0,1 110,7 20,0 0,1 124,0 22,7 0,1 68,0 11,6 0,1 99,0 17,3 0,2 107,7 20,0 lupino nabo forrajero higuerilla 0,1 200,0 0,1 0,1 210,7 0,1 0,3 92,3 0,2 0,1 68,7 0,1 0,2 107,8 0,5 lupino girasol higuerilla 0,1 101,0 0,1 0,1 111,0 0,1 0,1 54,7 0,2 0,1 68,7 0,2 0,2 75,8 0,3 * promedio de tres repeticiones. 142 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana mente la disponibilidad de fósforo (p) y molibdeno (mo) y la solubilidad de aluminio (al) y manganeso (mn), los cuales son tóxicos para la planta (tisdale et al., 1993). sin embargo, cabe resaltar que el enfoque del proyecto fue justamente identificar las especies que mejor se comporten bajo las condiciones naturales del suelo sin aplicar correctivos, ya que la gran mayoría de agricultores no lo hace. otro factor que posiblemente contribuyó a la obtención de mejores resultados en nápoles fue la temperatura, 13 °c en promedio en el valle y 8 °c en el páramo, con desviaciones en las noches hasta por debajo de 0°c (jerez, 2001). en san cayetano, la baja producción de las especies estuvo asociada a la falta de riego para la germinación y el buen comienzo del desarrollo de su período vegetativo. pese a las limitaciones anotadas, en la finca alto del aire el nabo forrajero alcanzó a producir a los 105 dds entre 66 y 105 t· ha-1 de materia verde y en san cayetano a los 75 dds entre 35 y 89 t, cantidades que son también muy promisorias. en nápoles, donde todos los factores de crecimiento fueron favorables, la mayor cantidad de materia verde se produjo a los 75 dds, en un rango entre 114 y 211 t· ha-1. estos niveles de producción son muy superiores a los obtenidos en uruguay (calegari y peñalva, 1994) y en otros municipios de boyacá. producción de materia verde por las asociaciones y las plantas arvenses las figuras 1, 2 y 3 muestran la cantidad total de materia verde producida por las asociaciones y las plantas arvenses, en el momento de su mayor producción en cada una de las fincas. en general, la mayor producción de materia verde se presentó en las asociaciones que incluyeron nabo forrajero. el potencial de estas asociaciones estuvo determinado aproximadamente en un 90% por el nabo forrajero (tabla 2). el análisis de varianza indicó diferencias significativas entre asociaciones en cada uno de los muestreos, en las tres localidades. al momento de la mayor acumulación de materia verde, las asociaciones que significativamente se destacaron fueron en alto del aire (figura 1), en primer lugar, vicia + nabo forrajero + girasol (114 t· ha1), seguida de lupino + nabo forrajero + girasol (107 t· ha-1) y vicia + avena + nabo forrajero (90 t· ha-1); en nápoles (figura 2), en primer lugar, lupino + nabo forrajero + higuerilla (211 t· ha-1), seguida de vicia + avena + nabo forrajero (179 t· ha-1), vicia + nabo forrajero + girasol (172 t· ha-1), lupino + avena + girasol (147 t· ha-1) y lupino + avena + nabo forrajero (144 t· figura 1. producción de materia verde por las asociaciones y por las plantas arvenses a los 105 días de la siembra. finca alto del aire, vereda ruchical, samacá (boyacá). las letras sobre las barras corresponden al analisis estadístico de los abonos verdes. figura 2. producción de materia verde por las asociaciones y por las plantas arvenses a los 105 días de la siembra. finca nápoles, vereda el valle, samacá (boyacá). las letras sobre las barras corresponden al analisis estadístico de los abonos verdes. figura 3. producción de materia verde por las asociaciones y por las plantas arvenses a los 105 días de la siembra. finca san cayetano, vereda el valle, samacá (boyacá). las letras sobre las barras corresponden al analisis estadístico de los abonos verdes. viteri y velandia: evaluación de asociaciones vegetales... 143 2006 ha-1) y lupino + nabo forrajero + higuerilla (89 t· ha-1) y vicia + nabo forrajero + higuerilla (88 t· ha-1) y en san cayetano (figura 3), en primer lugar, lupino + avena + nabo forrajero (81 t· ha-1), seguidas de vicia + nabo forrajero + girasol (72 t· ha-1), lupino + avena + girasol (63 t· ha-1), vicia + avena + nabo forrajero (55 t· ha-1), lupino + nabo forrajero + girasol (54 t· ha-1) y vicia + girasol + higuerilla (53 t· ha-1). es conveniente advertir que en las asociaciones en las que aparece el lupino o la higuerilla, el potencial realmente se debió a las otras dos especies, ya que su aporte fue muy insignificante (tabla 2). respecto a las plantas arvenses, el análisis de varianza indicó que las diferencias entre las cantidades producidas en las asociaciones fueron significativas en todos los muestreos en las tres localidades, a excepción del muestreo a los 105 dds en la finca san cayetano. por lo general, las cantidades producidas fueron significativamente más altas en las asociaciones sin nabo forrajero. al momento de la mayor acumulación de materia verde por las asociaciones, la producción promedia de arvenses en la finca alto del aire (figura 1) alcanzó 6,5 t· ha-1 en las asociaciones con nabo forrajero y 22,1 t· ha-1 en las asociaciones sin nabo forrajero; en nápoles (figura 2), 20,8 t· ha-1 y 46,7 t· ha-1 y en san cayetano (figura 3), 21,2 t· ha-1 y 20,3 t· ha-1, respectivamente. en san cayetano la tardanza en la aplicación del riego favoreció el establecimiento de las arvenses aún en algunas de las asociaciones con nabo forrajero. en las asociaciones con nabo forrajero la presencia de arvenses fue muy esporádica; en consecuencia, su aporte de fitomasa, comparado con el de las asociaciones, fue muy bajo. estas observaciones destacan a las asociaciones con nabo forrajero, no sólo desde el punto de vista de producción de fitomasa, sino también por su aporte al control de arvenses. el hecho de que, en especial, el nabo forrajero contribuye al control de arvenses es muy importante para los agricultores, ya que en los cultivos tradicionales de la región uno de los principales factores que limitan la producción de cultivos es la alta incidencia de arvenses (birbaumer et al., 2000). en general, las arvenses son poco deseables para los agricultores (gómez et al., 2002) porque son plantas que se encuentran mejor adaptadas a las condiciones agroecológicas específicas de cada lugar y, por lo tanto, compiten muy eficientemente con los cultivos agronómicos por todos los factores de crecimiento, generando mayores costos de manejo y disminución de los rendimientos de los cultivos (gómez, 2000). sin embargo, si el agricultor adopta el uso de abonos verdes como soporte de la sostenibilidad de sus sistemas de producción, las arvenses que emergen en conjunto con las asociaciones son también importantes puesto que, pese a su muy modesto aporte de fitomasa, contribuyen positivamente a la diversificación del ‘cóctel de abonos verdes’ propuesto por piamonte (1993), con el fin de crear mayores probabilidades para el establecimiento de una agricultura productiva, rentable, competitiva y sostenible. producción de materia seca por asociación la producción de materia seca por seis de las asociaciones en una de las localidades se presenta en la figura 4. en ésta se aprecia la marcada diferencia en capacidad de producción de fitomasa entre las asociaciones con y sin nabo forrajero. el tiempo de la mayor acumulación de materia seca coincidió con el de materia verde en alto del aire y en nápoles, a los 105 y 75 dds, respectivamente (figuras 1 y 2), pero no en san cayetano, en donde la mayor acumulación de materia verde ocurrió a los 75 dds (figura 3), pero la de materia seca, a los 120 dds. en general, las asociaciones que fueron las más altas en producción de materia verde lo fueron también en materia seca. las mejores asociaciones en alto del aire fueron vicia + nabo forrajero + girasol (23,1 t· ha-1), lupino + nabo forrajero + girasol (21,8 t· ha-1) y vicia + avena + nabo forrajero (18,3 t· ha-1); en nápoles, lupino + nabo forrajero + higuerilla (44,1 t· ha-1), vicia + avena + nabo forrajero (41,1 t· ha-1) y vicia + nabo forrajero + girasol (35,8 t· ha-1) y en san cayetano, vicia + nabo forrajero + higuerilla (16,2 t· ha-1), vicia + nabo forrajero + girasol (13,7 t· ha-1) y lupino + nabo forrajero + higuerilla (13,6 figura 4. producción de materia seca total por las asociaciones de vicia (v) con avena (a), nabo forrajero (n), girasol (g) o higuerilla (h), durante el desarrollo de su periodo vegetativo. finca alto del aire, samacá (boyacá). 144 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana t· ha-1). al igual que en el caso de la materia verde, en las asociaciones en las que aparece el lupino o la higuerilla el potencial corresponde a las otras dos especies, en particular, al nabo forrajero. al promediar los totales de materia seca producida por las asociaciones con nabo forrajero en el momento de mayor acumulación (figura 5), en alto del aire y san cayetano se obtuvo sólo 52,7% y 33,5%, respectivamente, de lo que se produjo en nápoles. esta observación pone de relieve que el potencial de producción de fitomasa de las asociaciones depende de las condiciones agroecológicas propias de cada región, en especial, de la clase de suelo y la disponibilidad de agua. por lo tanto, son más que justificados los esfuerzos que se hagan en investigaciones que conduzcan a la selección específica de los materiales más promisorios para una determinada región. cia por insectos plaga. lo anterior verifica que las especies evaluadas en este estudio sí cumplen con ese importante requisito de los abonos verdes de ser tolerantes a plagas y enfermedades, característica muy esencial para evitar la diseminación de problemas fitosanitarios a los cultivos agronómicos. de acuerdo con estas observaciones, se puede inferir que el uso de estas asociaciones de abonos verdes en el momento de su mayor acumulación de fitomasa, a los 75 dds en el valle y a los 105 dds en el páramo, no representa ningún riesgo fitosanitario para los sistemas de producción. proyección de beneficio del uso de abonos verdes en asociación no cabe la menor duda que el uso de abonos verdes en los sistemas de producción es beneficioso desde el punto de vista agronómico, ecológico y de eficiencia económica (burbano, 1989; sylvia et al., 1998; birbaumer et al., 2000; grupos temáticos procas, 2002; gómez, 2000; gómez et al., 2002); el problema es que la información es generalizada y en la práctica no se dan recomendaciones específicas para una región determinada. en particular en este estudio, además de la evaluación específica de 12 asociaciones de abonos verdes bajo dos altitudes de samacá, la idea fue determinar de manera muy aproximada si frente a la gallinaza –fuente de materia orgánica a la que recurre generalmente el agricultor– la alternativa de los abonos verdes resulta más favorable en términos de costos. según la tabla 3, excepto para las asociaciones de lupino, los costos de producción de las asociaciones son bajos y, por lo tanto, posibles de ser cubiertos, no solamente por los grandes, sino también por los medianos y pequeños productores, en especial si se pone de relieve que las semillas de nabo forrajero y de vicia podrían ser producidas por el mismo agricultor en su finca. los valores de la misma tabla indican además que la mayor posibilidad de ahorro en los costos de materia orgánica se presentó en nápoles, luego en alto del aire y por último en san cayetano. es claro que si las condiciones que se requieren para el establecimiento y crecimiento de las asociaciones son adecuadas, como en nápoles, el potencial de ahorro en la inversión para el agricultor es bastante considerable. en la finca alto del aire esta posibilidad fluctuó entre $ 1.167.561 y $ 4.215.254; en nápoles, entre $23.040 y $ 8.216.074 y en san cayetano, entre $ 55.258 y $ 2.685.212. descartando a las asociaciones con lupino e higuerilla por sus bajos aportes, el mayor potencial de ahorro para el agricultor en alto del aire se obtuvo con las asociaciones figura 5. promedio de materia seca producida por las asociaciones con nabo forrajero, al momento de la mayor acumulación. samacá (boyacá). comportamiento de las especies frente a enfermedades y plagas la inspección ocular de las especies en las fincas a los 120 dds condujo a las observaciones siguientes: 1) ninguna de las especies presentó síntomas de ataque severo de fitopatógenos; 2) los síntomas de ataque observados fueron leves y algunos de ellos, muy localizados; 3) en el nabo forrajero se encontraron alternaria sp. y roya blanca (albugo candida); la incidencia de alternaria sp. fue un poco más acentuada en el páramo, debido a la mayor humedad relativa que predomina en este piso térmico; 4) en el girasol se presentó baja incidencia de botrytis sp., sclerotinia sclerotiorum y de roya (puccinia sp.); 5) en la avena se detectó un leve ataque de roya (puccinia sp.) y 6) en ninguna de las especie se presentó ataque de importanviteri y velandia: evaluación de asociaciones vegetales... 145 2006 tabla 3. proyección costo-beneficio del uso de asociaciones de abonos verdes como fuente de materia orgánica en lugar de gallinaza. municipio de samacá (boyacá). asociación costo total de producción ($) finca alto del aire finca nápoles finca san cayetano materia seca producida (t·ha-1) valor de la materia seca producida al precio de la gallinaza* ($) ganancia respecto a la gallinaza ($) materia seca producida (t·ha-1) valor de la materia seca producida al precio de la gallinaza* ($) ganancia respecto a la gallinaza ($) materia seca producida (t·ha-1) valor de la materia seca producida al precio de la gallinaza* ($) ganancia respecto a la gallinaza ($) van 710.000 18,34 3.986.951 3.276.951 41,06 8.926.074 8.216.074 9,3 2.021.736 1.311.736 vag 801.500 2,54 552.173 249.327 18,32 3.982.603 3.181.103 11,08 2.408.692 1.607.192 vah 818.000 3,23 702.173 115.827 6,28 1.365.215 818.000 8,89 1.932.606 1.114.606 vng 813.000 23,13 5.028.254 4.215.254 35,79 7.780.424 6.967.424 13,68 2.973.909 2.160.909 vnh 830.000 14,09 3.063.039 2.233.039 24,52 5.330.427 4.500.427 16,17 3.515.212 2.685.212 vgh 921.000 2,64 573.912 347.088 15,12 3.286.952 2.365.952 7,17 1.558.693 637.693 lan 2.082.000 15,67 3.406.517 1.324.517 30,03 6.528.252 4.446.252 7,96 1.734.731 347.269 lag 2.173.000 4,25 923.912 1.249.088 14,47 3.145’648 972.648 10,25 2.228.258 55.258 lah 2.190.000 3,29 715.216 1.474.784 10,18 2.213.040 23.040 7,73 1.680.432 509.568 lng 2.185.000 21,77 4.732.602 2.547.602 30,55 6.641.295 4.456.295 8,25 1.793.476 391.524 lnh 2.202.000 15,50 3.369.561 1.167.561 44,08 9.582.595 7.380.595 13,63 2.963.039 761.039 lgh 2.293.000 1,48 321.739 1.971.261 22,56 4.904.341 2.611.341 1,58 343.478 -1.949.522 *precio de la gallinaza en el mercado: $217.391 por tonelada, año 2002. fuente: almacén fertilizantes y fertilizantes, tunja. van, vicia+avena+nabo forrajero; vag, vicia+avena+girasol; vah, vicia+avena+higuerilla; vng, vicia+nabo forrajero+girasol; vnh, vicia+nabo forrajero+higuerilla; vgh, vicia+girasol+higuerilla; lan, lupino+avena+nabo forrajero; lag, lupino+avena+girasol; lah lupino+avena+higuerilla; lng, lupino+nabo forrajero+girasol; lnh, lupino+nabo forrajero+higuerilla y lgh, lupino+girasol+higuerilla vicia + nabo forrajero + girasol ($ 4.215.254) y vicia + avena + nabo forrajero ($3.276.951); en nápoles, con vicia + avena + nabo forrajero ($ 8.216.074), vicia + nabo forrajero + girasol ($ 6.967.424) y vicia + avena + girasol ($ 3.181.103) y en san cayetano, con vicia + nabo forrajero + girasol ($ 2.160.909), vicia + avena + girasol ($1.607.192) y vicia + avena + nabo forrajero ($1.311.736). además de la amplia gama de beneficios de los abonos verdes –ampliamente conocida–, estos resultados sobre los posibles ahorros en los costos para el agricultor podrían ser decisivos, en gran medida, a la hora de la adopción de esta alternativa. conclusiones misorias para el municipio de samacá son, en primer lugar, el nabo forrajero y, en segundo lugar, la avena, el girasol y la vicia. la vicia, comparado con el del nabo forrajero, es bajo, las tres especies deben incluirse en las asociaciones ya que, además de contribuir a la diversificación del ‘coctel de abonos verdes’, son importantes para el balance de la relación carbono nitrógeno de la fitomasa producida y el mayor reciclaje de nutrimentos para los cultivos agronómicos. que, como fuente de materia orgánica y posibilidad de ahorro en los costos de producción para el agricultor, representan una excelente alternativa a la gallinaza en samacá. en su orden, las asociaciones más promisorias para la zona de páramo son: vicia + nabo forrajero + girasol y vicia + avena + nabo forrajero y para el valle: vicia + avena + nabo forrajero, vicia + nabo forrajero + girasol y vicia + avena + girasol. muy leves de fitopatógenos y no se observó ataque de insectos plagas; por lo tanto, al tiempo de la mayor acumulación de fitomasa –105 dds en el páramo y 75 dds en el valle–, las asociaciones seleccionadas pueden ser utilizadas sin representar ningún riesgo fitosanitario para los cultivos agronómicos. agricultores se familiarizaron con las especies y las asociaciones de abono verde y manifestaron una especial preferencia por el nabo forrajero. agradecimientos a hugo lópez y eduardo castellanos, por haber suministrado los lotes para la realización de los experimentos; a luz dary bustamante, de la umata (unidad municipal de asistencia técnica agropecuaria) de samacá, por su va146 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana liosa colaboración para el contacto con los agricultores y a la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) y a pronatta (programa nacional de transferencia de tecnología), por haber suministrado los recursos económicos para la realización de la investigación. literatura citada birbaumer, g. y grupos temáticos del proyecto. 2000. cultivar sin arar. labranza mínima y siembra directa en los andes. proyecto checua-car-gtz, colombia. 146 p. burbano, o.h. 1989. el suelo: una visión sobre sus componentes bioorgánicos. serie investigaciones nº 1. universidad de nariño, graficolor, pasto. 447 p. calegari, a. y m. peñalva. 1994. abonos verdes: importancia agroecológica y especies con potencial de uso en uruguay. canelones: convenio junta nacional agraria gtz. asunción. 172 p. gómez, j. 2000. la materia orgánica en los agroecosistemas. universidad nacional de colombia, sede palmira, feriva s.a., cali. 70 p. gómez, j., a. pineda y m. prager, m. 2002. acolchados orgánicos (mulch). universidad nacional de colombia, sede palmira, feriva s.a., cali. 54 p. gómez, k.a. y a.a. gómez. 1984. statistical procedures for agricultural research. 2nd edition. john wiley & sons, inc., new york. 680 p. grupos temáticos procas. 2002. campo para el futuro: cultivar sin arar, sistemas sostenibles de producción. procas (proyecto checua)-car-gtz, bogotá. 166 p. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 1988. suelos y bosques de colombia. el problema de erosión y su repercusión en la productividad de las tierras en el país. bogotá. 134 p. jerez, j.m. 2001. plan de desarrollo, municipio de samacá 20012003. primera parte. alcaldía de samacá. pp. 1-4. orjuela, r. 2000. evaluación de seis especies vegetales por su potencial como cultivos de cobertura y/o abonos verdes para regiones de clima frío. trabajo de grado. escuela de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 121 p. piamonte, r. 1993. nuevos métodos de asociación para abono verde. asociación colombiana de agricultura biológica y ecodesarrollo (acabye), bogotá. 7 p. sylvia, d.m., j.j. fuhrmann, p.t. hartel y d. zuberer. 1998. principles and applications of soil microbiology. prentice hall, london. 550 p. tamayo, p. 2001. evaluación de 12 especies vegetales con potencial de cobertura y/o abono verde para las zonas de clima frío en ventaquemada (boyacá). trabajo de grado. escuela de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 105 p. tisdale, s.l., l.n. werner, j.d. beaton y j.l. halvin. 1993. soil fertility and fertilizer. 5th ed. macmillan publishing co., new york. 634 p. thurston, h.d., m. smith, g. abawi y s. kearl. 1994. los sistemas de siembra con cobertura. ciifad. cornell university, new york. 330 p. troeh, f.r., j.a. hobbs y r.l. donahue. 1980. soil and water conservation, for productivity and environmental protection. prentice hall inc., new jersey. 718 p. viteri, s.e. y m.j. méndez. 2003. abonos verdes: selección e introducción de abonos verdes para la sostenibilidad de los sistemas de producción en los municipios de samacá, turmequé, tunja y paipa (boyacá). cartilla técnica divulgativa. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 36 p. agrollom ía colombiana. 1989. volumen vi: págs. 6470 muestreo poblacional de onychiurus arma tus tullberg (collembola: onychiuridae) en cultivos de clavel y crisantemo bajo invernadero 1 jorge roatta2, diana luz acosta3 y alfredo acosta4 resumen, durante el año 1984 se estudió la distribución poblacional de artrópodos en suelos de cultivos de clavel y crisantemo, cultivados bajo un invernadero comercial ubicado en la zona de madrid, cundinamarca. se encontró una baja diversidad de artrópodos con dominancia de onychíurus armatus tullberq, el cual prefiere desarrollarse en la zona de rizósfera, de o a 20 cm de profundidad, aunque puede encontrarse a mayor profundidad. se confirma que este colémbolo hace daño en las raíces de las plantas: afectando la altura y el peso de las plantas de crisantemo y disminuyendo la cantidad de esquejes producidos por plantas de clavel. la gravedad del daño depende de la densidad de colémbolos presentes. population sampllng of oníehíurus arma tus tullberg (collembola: onychiurioae) within carnation ano crysanthemum crops in greenhouses abstraet. this study was done during 1984 in a commercial crops at the bogotá plateau. low numbers of arthropods were found in the samplings. o. arma tus was the most abundant arthropod, located around the root area of carnation and chrysantemum plants, and usually between o and 20 cm in the soil. this species was shown to be a pest on carnation and chrysantemum roots, 1 basado en la tesis de grado de d. l. acosta y j. roatta para obtener el título de biólogo. 2 y 3 anteriormente estudiantes de biolog ía. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 4 profesor asistente, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. a.a. 14490. bogotá, colombia. 64 decreasing height and weight of chrysantemum plants and decreasing the numbe~ of cuttings produced by carnation plants. the amount of damage is determined by the number of individuals present in the population. introouccion la presencia y distribución de la artropofauna del suelo depende de factores como estructura, contenido de materia orgánica, grado de acidez, humedad, temperatura y presencia de organismos diferentes de artrópodos, entre otros. son también importantes el uso que se le dé al suelo y las prácticas culturales que se realicen. en algunos suelos de cultivos bajo invernadero de la sabana de bogotá, se ha encontrado una baja diversidad de artrópodos, siendo onychíurus arma tus tullberg (collembola: onychiuridae) la especie dominante. teóricamente, el incremento de la población de una especie, que no había tenido importancia anteriormente en un lugar determinado, puede llegar a establecer un desequilibrio tal, que se constituya en una plaga nueva para los cultivos presentes. se cree que la aparición de este fenómeno, está favorecido entre otros, por el uso continuado de plaguicidas, que en ocasiones inicia el rompimiento del equilibrio existente entre las poblaciones de organismos presentes, convirtiendo una especie como la dominante del lugar. dentro de este contexto, el colémbolo en cuestión a una densidad determinada, está relacionado con daños en plantas de crisantemo y de clavel. afecta el sistema radical, disminuye la longitud de tallos y el peso del crisantemo, al igual que la producción de esquejes de clavel, en detrimento del desarrollo general de estos cultivos. a la cuadro 1. efecto de (1) carbofuran+ benomyl+ metalaxvlcaptan, (2) carbofuran y (3) testigo, sobre camas de crisantemo con presencia de o. armatus tullberg. altura de peso tratamientos plantas fresco (cm) total 1. insecticida+ fungicida 113,66 a 65,35 a 2. insecticida 111,96 b 69,79 a 3. testigo 111,60 b 55,02 b g/planta peso fresco comercial 45,84 a 49,27 b 38,47 e a medias seguidas por la misma ·ietra en las columnas no son significativamente diferentes con p= 0,05. según prueba de rango múltiple de duncan. cuadro 2. poblaciones de onychiurus armatus tullberg y acari en suelo de camas de crisantemo con tratamientos de plaquicidass bajo invernadero comercial (muestras tomadas a dos profundidades con un barreno de 5 cm diámetro). individuos/muestra oa 20 cm. 20 a40cm tratamiento muestreo o. arma tus acari o. armatus acari 1 127 34 23 12 insecticídaf 2 13 90 24 2 3 53 15 37 4 insecticida 1 58 17 28 4 más 2 24 22 56 3 fungicidaa 3 43 12 26 1 43 19 102 1 testigo 2 108 23 42 2 3 93 10 65 o a los tratamientos con plaguicidas son los que se·mencionan en el cuadro 1. tivamente) contrario a lo observado en la cama testigo (700/0) (figuras 1, 2, 3 y 4). en la variable peso fresco total el trata. miento testigo resultó significativamente diferente de los otros dos, los cuales a su vez no lo eran entre si. por último, para el peso fresco comercial todos los tratamientos fueron significativamente diferentes (cuadro 1). . los tratamientos con los plaguicidas aplicados a camas de crisantemo (cuadro 2), disminuyeron significativamente las poblaciones de o. arma tus de la zona de rizosfera (o a 20 cm), lo cual se reflejó como resultado, en mayor producción por cama como pudo observarse ya en el cuadro 1. es evidente entonces, la estrecha relación que se establece entre el número de individuos de o. armatus pres.en~s en el suelo y la mayor o menor producción de las plantas cultivadas al! í. por el contrario, en el testigo sin tratamiento, la polbación de estos insectos se incrementó durante el ciclo de producción del crisantemo con la consecuente disminución en la producción de las plantas. la observación de estos efectos corrobora los resultados obtenidos en otro experimento realizado en materos (roatta et al, 1986). también, en el presete experimento pudieron observarse afecciones y disminución del 65 figura 1. camas de crisantemo tratadas con insecticida más fungicida (carbofuran + benomyl + metalaxy i+ captan). figura 3. camas de crisantemo testigo (nótese la diferencia de uniformidad con los tratamientos anteriores). sistema radical de las plantas. en la capa más profunda (de 20 a 40 cm) la densidad del colémbolo no se vio afectada por los tratamientos, aunque se observó que siempre fue menor que en la superior (o a 20 cm). en la zona de rizósfera también se encontraron algunos col émbolos de la familia poduridae. relaci6n entre la aparici6n de daftos en clavel y la presencia de onychiurus armatus tullberg. la densidad de 0_ armatus fue muy diferente en las dos áreas muestreadas (cuadro 3). en el área 1 (o infestada) hubo en general, mayor número de individuos durante el período de muestreo para las dos profundidades estudiadas; registrándose a su vez, mayor número de individuos en la zona de rizosfera, en la cual el número promedio de individuos por muestreo fue supe66 figura 2. camas de crisantemo tratadas con insecticida (carbofuran). (nótese la uniformidad de altura de las plantas). figura 4. raíces de crisantemo tomadas-de camas de invernadero infestadas con onichiurus armatus tullberg a las cuales se les aplicó tratamiento de: testigo (izquierda), fungicida más insecticida (centro) e insecticida (derecha). rior a 50 individuos/400 cc de suelo (figura 5). al comienzo del muestreo, el número de individuos para esta área era relativamente bajo, manteniéndose hasta el día 30 de edad de los esquejes por debajo de 60 individuos/ 400 ce de muestra de suelo. posteriormente la densidad de o. armatus se incrementó a un máximo de 235 individuos, en el muestreo no. 9 y comenzó a decrecer a parti r de este punto. en la zona de 20 a 40 cm el comportamiento es en general el mismo, pero no sobrepasó los '100 individuos (figura 6). en el área de muestreo 2 (o no infestada) se registró un número menor de individuos. el comportamiento de las poblaciones fueron estables a través del tiempo, solo hubo un punto en el que se alcanzó un número cuadro 3. poblaciones de onychiurus armatus tullberg y acari, presentes en suelo de camas de clavel bajo invernadero a dos profundidades (o a 20 cm y 20 a 40 cm) y en áreas infestada y no infestada. area infestada area no infestada o a 20 cm 20a 40 cm o a 20 cm 20a 40cm muestreo o. armatus acari o. armatus acari o. armatus acari o. armatus acari 1 51 3 19 o 2 3 3 o 2 58 o 19 o 2 83 5 o 3 17 17 4 o 6 83 8 o 4 26 186 17 3 1 83 16 o 5 84 26 25 54 o 39 1 6 235 1 22 12 o 55 1 7 207 1 96 28 1 82 o 8 213 5 73 35 4 12 1 9 234 22 26 1 28 5 25 o 10 110 4 17 o 3 46 5 4 11 68 7 22 o 89 7 37 o 12 26 5 22 1 252 9 20 o 13 101 4 38 1 159 7 28 1 14 59 28 7 3 28 66 30 5 15 50 112 29 8 51 167 54 5 16 36 56 14 5 42 15 14 1 promedio de 252 individuos en el muestreo no. 12. en los demás muestreos no se reqistraron más de 82 individuos (figura 7). se encontraron especies de otras familias del orden collembola a saber: entomobryda e, isotomidae y sminthuridae en la zona de rizosfera. también en la mayoría de los muestreos realizados se registraron ácaros, de manera más abundante en el estrato de 0-20 cm de las dos zonas (figuras 5, 6, 7 y 8). o. armatus predominó en la capa superior del suelo de invernadero. estos insectos prefieren dicha zona, por cuanto all í se presenta la mayor densidad de ra íces, de las cuales ellos toman su alimento, bien sea directamente (al comer raicillas y exudados) o indirectamente al consumir esporas o hitas de hongos all í establecidas. se observa que las prácticas agrícolas de estos invernaderos con adición de abonos y cascarilla de arroz aumentan la porosidad y facilitan la acumulación de materia orgánica, favoreciendo así la presencia de o. armatus en dicha zona. los onychiuridae se han encontrado hasta una profunidad máxima de 35 cm, en diferentes suelos de bosques y de cultivos. en los invernaderos se les observó hasta profundidades de 40 cm, lo cual es propiciado por la arada manual que se realiza en la preparación de las camas. además, la humedad del suelo es un factor determinante en su distribución a través del perfil. estos insectos, debido a su morfología requieren de un medio constantemente húmedo para vivir; necesitan del agua para llevar a cabo el intercambio gaseoso a través de su integumento (exoesqueleto) y por esto se ven obligados a buscar las partes más húmedas dentro de este sustrato, como son los espacios interradiculares. las poblaciones de ácaros se presentan principalmente en la zona superior; esta distribución obedece a las condiciones de prácticas agrícolas mencionadas anteriormente y a que estos artrópodos tienen preferencia por las capas superiores del suelo. para analizar lo que sucedía con la producción de esquejes de clavel, se compararon las dos áreas muestreadas para poblaciones de o_ armatus: se encontró que la producción de esquejes en las plantas al! í sembradas fue menor donde se encontraba la mayor cantidad de colémbolos (área infestada). el 67 100 iso ~ 150 § ~ 1 100• i!s :¡ ~ 100 j~ e so 1 z so 7'" 700 t50 too 70 60 51') 40 '" 70 10 / onvchluftll _ irmalui tullbtrg --o_ti 10 11 " 13 14 15 16 muesl reos figura 5. comportamiento poblacional de onychiurus armatus tullberg y acari durante un periodo de muestreo en camas de clavel bajo invernadero, área de muestreo 1 (o a 20 cm). 750 10 11 11 13 14 15 16 muesl reos figura 7. comportamiento poblacional de onychiurus armatus tullberg y acari durante un periodo de muestreo en camas de clavel bajo invernadero, área de muestreo 2 (o a 20 cm). 68 ''''' 100 mij!;.!) 1 lo tu:' figura 6. comportamiento poblacional de 011)'chiurus armatus tullberg y acari durante un per iodo de muestreo en camas de clavel bajo invernadero, área de muestreo 1 (20 a 40 cm). figura 8. comportamiento poblacional de onychiurus armatus tullberg y acari durante un periodo de muestreo en camas de clavel bajo invernadero, área de muestreo 2 (20 a 40 cm). cuadro 4. número de esquejes de clavel producidos por cama (904 plantas) y por planta en diferentes muestreos realizados en dos invernaderos. area no infestada area infestada muestreo no. esquejes no. esquejes no. esquejes no. esquejes por cama por planta por cama por planta 1 4633 5,1 4068 4,5 2 4690 5,2 4294 4,8 3 5763 6,4 3390 3,8 4 4181 4,6 3164 3,5 5 9492 10,5 3390 3,8 número promedio de esquejes producidos por planta no sobrepasó los 4,8; en contraste con el área no infestada (menor cantidad de o. armatus) en donde se alcanzó a registrar en uno de los muestreos, 10,5 esquejes/ planta (cuadro 4 y figura 5). en el área infestada por o. armatus se presentó, desde un comienzo, el síntoma de la afección causada por estos insectos, las plantas presentaron menos ramificaciones y los ataques se observaron en focos o parches dentro de la cama, esto coincidió con una inferior producción de esquejes (3661,2 esquejes/cama, comparado con 5751,8 esquejes/ cama del área no infestada); lo observado sugiere que dicho resultado es debido a la afección que se causa a las plantas desde las primeras semanas de crecimiento en donde, como se sabe, la susceptibilidad es mayor. después de analizar los resultados de poblaciones obtenidos en 'áreas sembradas con crisantemo y clavel se deduce que los artrópodos del suelo de los invernaderos donde se trabajó presentan baja diversidad, con dominancia de onichiurus arma tus tullberq, por otra parte el perjuicio causado por el colérnbolo citado depende del número (densid, d) en que se encuentre. sobre la base de los resultados obtenidos en este trabajo y en trabajos anteriores (acosta et al, 1985 y roatta et al, 1986), se considera que un número promedio de 108 colémbolos/100 ce de suelo es el nivel mínimo que puede causar daño. además, para determinar la densidad poblacional, debe tomarse un número de 12 muestras por cada 36 m2 de suelo. agradecimientos los autores agradecen los comentarios, colaboración y apoyo, brindados por los profesores: augusto pérez de la facultad de ciencias y emilio luque de la facultad de agronomía, de la universidad nacional de colombia. además la colaboración prestada por la empresa jardines de los andes ltda., en especial al i.a. fernando jaramillo y a todos aquellos que hicieron posible la realización de este trabajo. literatura citada 1. acosta, d.; j. roatta y a. acosta. 1985. biología y desarrollo postembriónico de onychiurus sp, (collembola: onychiuridae). revista colombiana de entomolog ía 11 (2): 27-35. 2. acosta, d. y j. roatta. 1985. biología de onychiurus sp. (collembola: onychiuridae) y su relación con daños en cultivos de clavel y crisantemo bajo invernadero en la zona de madrid-cundinamarca (colombia). tesis de grado para optar el título de biólogo facultad de ciencias, departamento de biología. 3. baker, a.n. y r.a. dunninq. 1975. association of population of onychiurid collembola with damage to sugar-beet seedlings. plant pathology. 24: 150-154. 4. bellinger, p.f. 1954. studies of soil fauna with special reference to the collembola. conn. univ. storrs. agr. expt. sta. bull 538: 1-65. 5. brown, e.b. 1954. sprinqtail damage to tomato. plant pathology. 3 (1): 86-88. 6. brown, r.a. 1983. soil-inhabiting pests of sugar-beet and the prospects for forecasting their damage. aspects of applied biology 2, 45-52. 69 7. choudhuri, d.k. y s. roy. 1971. distribution of collembola in relation to soil conditions in the district of jalpaiguri, west bengal (india) annals of zooloqv, 1: 289-296. 8. christiansen, k. 1964. bionomics of collembola. annual review of entomology 9: 147-178. 9. cockhram, w.g. y g.m. cox. 1974. diseños experimentales. editorial. trillas. méxico. 661 pp, 10. edwards. c.a. 1962. sprinqtail damage to bean seedlings. plant pathology. 11: 67-69. 11. folsom, j.w. 1933. the economic importance of collembola. journal of economic entomology. 26: 934-939. 12. ford, j. 1937. fluctuation in natural population of collembola and acarina. journal of animal ecology. 6: 98-111. 13. ford, j. 1938. fluctuation in natural populations of collembola and acarina. journal of animal ecology. 7: 350-369. 14. glasgow, j.p. 1939. a population study of subterranean soil collembola. journal of animal ecology. 8: 323-353. 15. gregoire-wibo, c. 1980. effects d'lnsecticides et de predateurs gamsides sur le controle de population d' onychiurus sp, (lnsect: collembola). med. fac. landhouwwetenschappen, rijksuniv. gent. 45 (3): 701-711. 16. heijbroek, w.c.; f. van de bund, p.w. th. maas, c.a.a.a. mahenhout; w.a. simons y g.m. tichelaar, 1980. approaches to integrated control of soil arthropods in sugarbeet. integrated control of lnsects pestin the netherlands. pudoc, wageninger.83-85. 70 17. pagliarini, n. 1971. comparativni priroz faune collembola sumskih i poljoprivrednih tala na producju lonj skog polja. acta ent. jugosl.7 (2): 79-84. 18. roatta, j.; d: acosta y a. acosta. 1986. relación de onychiurus armatus tallberg. con daños en plantas de chrysantemun morifolium cv. white marble cultivadas bajo invernadero. revista colombiana de entomología 12 (2): en prensa. 19. spencer, h. y ch. l. stracener. 1930. recent experiments with soil animals attacking roots ~f sugar cane. journal of economic entomology. 23: 680-684. 20. scott, d.b. 1953. the economic biology of collembola. journal of economic entomolosv. 46 (6): 1048-1051. 21. scott, d.b. 1964. the economic significance of collembola in the salinas valley of california. journal of economic entomology. 57 (2): 297-298. 22. southwood, t.a. 1966. ecological methods. chapman and hall london 391 pp. 23. ulber, b. 1980. untersuchungen zur nahrungswahl von onychiurus fimatus gisin (onvchiuridae, collembola) einem aufgangsschadling der zuckerrube. zeitschrift fur angewandte entomologie h.4.s: 333-346. 24. van de bund, c.f., 1970. influence of crop and tillage on mites and springtails in arable soil. netherland journal of agricultural science. 18: 308-314. agronomía colombiana, 1997 volumen xiv no. 2 pago 108-118 evaluacion de nueve variedades de arveja (pisum sativum l.) para uso industrial, en la region de suba, santafe de bogota* evaluation of 9 industrial pea varieties (pisum sativum l.) in suba, santafe de bogotá. william j. patiño 0.1, john a. va/derrama g.1, carlos e. ñustez l.2 resumen en la localidad de suba, santafé de bogotá, (cundinamarca), se sembraron nueve variedades arbustivas de arveja (pisum sativum l.): aim, alsweet, flair, kriter, marifon, payload, pronto, rondifon y trend, a las cuales se les evaluaron algunas variables fenológicas y variables relacionadas con los componentes de rendimiento. los materiales de mejor comportamiento fueron aquéllos de mayor precocidad y menor altura de planta (payload, marifon, pronto y rondifon), tendiendo a presentar mayor rendimiento. las variables de mayor influencia sobre el rendimiento fueron: número de granos por plantas y altura de planta. palabras claves: pisum sativum, precocidad, variedades, rendimiento en grano. summary in suba, santafé de bogotá, nine bush pea varieties (pisum sativum l.): aim, alsweet, flair, kriter, marifon, payload, pronto, rondifon y trend, were evaluated • recibido en mayo de 1997 1 ingeniero agrónomo 2 profesor. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá d.c. colombia. a.a 14490. by number of days to flowering, to fructification and harvest, in addition to sorne yield components. the better varieties were more precocious and shorter (payload, marifon, pronto, rondifon) also, their grain yield were high. the number of grain per plant and high of plant had the most influence over yield. key words: pisum sativum, precocious, varieties, yield. introduccion en colombia, no existen variedades nacionales para la producción de arveja industrial. el cultivo para este fin se realiza con genotipos importados, cuya permanencia en el mercado mundial de semillas, está definido por las compañías multinacionales productoras de este tipo de materiales en los diferentes países que las cultivan. la arveja (pisum sativum l.) es originaria de asia, en donde se ubican dos centros de diversidad, asia central y cercano oriente (arjona, 1977). es una planta autógama (2n=14) y la mayoría de los caracteres son poligénicos y, por lo tanto, heredados cuantitativamente (moreno, 1987) . el mejoramiento, para la mayoría de los caracteres, esta basado en la hibridación, retrocruzamiento y selección. el germoplasma de pisum está disponible en numerosas fuentes (14 instituciones). pisum 108 genetic association es la entidad que estimula y coordina las actividades mundiales en genética y conservación de germoplasma en arvejas (moreno, 1987). según gómez (1981), las arvejas de crecimiento determinado son de porte bajo y requieren para su cultivo una excelente preparación del suelo y lluvias muy regulares, en razón de que ellas requieren de poca agua para su ciclo, especialmente en los periodos de siembra, floración y llenado de vainas. teniendo en cuenta esto, para zonas con poca precipitación pluvial (bojacá y soacha), las siembras se realizan desde mediados de abril, terminando a fines de junio, y en mayo terminando a fines de agosto. para regiones con precipitación normal (mosquera, madrid, sopó, funza, tenjo, el rosal y facatativá), las siembras de junio se hacen donde se presenta una alta precipitación (cota, suba, chía). los anteríores periodos corresponden a la llamada cosecha de año grande. la densidad de siembra apropiada para estas arvejas, en condiciones de la sabana de bogotá, es de 140 plantas/rn? (garzón y gasca, 1985) y, según el director del departamento agrícola de levapan, ingeniero alvaro gómez, su momento óptimo de recolección se determina tomando granos de vainas bajeras, las cuales, al ser presionadas entre los dedos, se rompen sin liberar "jugo" y, además, hay que tener en cuenta que el tamaño de los granos de las vainas superiores sea el adecuado. la arveja tiene diversos destinos para su uso: industrial, alimentación animal, mercado fresco y semilla. lehman y lambert (1960) y wilson y teare (1972), al estudiar el efecto de diferentes distancias de siembra sobre el rendimiento y sus componentes en diferentes leguminosas de grano, observaron que los componentes más afectados fueron el número de granos por vaina y peso de granos. arjona (1977) sostiene que, tanto la floración en arveja (secuencial), como el número de nudos entre el inicio de la floración y el envejecimiento del ápice, son factores importantes para determinar el rendimiento. la calidad de la arveja esta determinada por muchos factores y, generalmente está asociada con la temeza y el alto contenido de azúcar. durante la maduración, el contenido de azúcar disminuye rápidamente y surge un vertiginoso incremento del contenido de almidón y otros polisacáridos y compuestos nitrogenados insolubles. muñoz (1987) evaluó 12 cultivares de arveja: meta, paris, perfecta, pollux y tarea provenientes de chile, charger, early sweet 11(ambas como testigos), payload, plus, pomak, rally y trolly de estados unidos, bajo condiciones de la sabana de bogotá, en el municipio de mosquera. encontró que de los componentes del rendimiento comúnmente asociados a la arveja, los cuales guardaron correlación altamente significativa, fueron el peso del grano, el peso de la vaina y el número de granos por vaina. los cultivares payload y paris resultaron precoces y con alto rendimiento (5,62 y 5,19 ton/ha, respectivamente), seguidos por los testigos charger y early sweet 11,con 3,9 ton/ha, mientras que el resto de variedades oscilaron entre 1,5 y 3,8 ton/ha. sánchez y quevedo (1988) evaluaron seis variedades de arveja industrial tipo arbustivo: charger, payload, plus, pomak, rally y trend, sometidos a diferentes densidades de siembra. los resultados indicaron que el rendimiento en arveja depende de los componentes de peso de grano, granos por vaina y número de vainas por planta, presentando un orden decreciente de importancia. las variedades de mejor rendimiento plus y payload (7,8 y 6,3 ton/ha, respectivamente) fueron las que obtuvieron mayor relación peso de granos/peso de planta. la variedad trend tuvo un rendimiento de 4,2 ton/ha. los objetivos del presente trabajo fueron evaluar algunos aspectos del comportamiento agronómico en condiciones de la sabana de bogotá, determinar las variables de mayor influencia sobre el rendimiento y seleccionar genotipos promisorios para la producción de arveja. materiales y metodos el presente trabajo se desarrolló en la localidad de suba, santafé de bogotá, departamento de cundinamarca, con 2547 109 m.s.n.m., precipitación promedia anual de 790,7 mm. y humedad relativa de 80%, en un suelo de textura franco limosa, asociación tibaitatá-zipaquirá-corzo, con ph = 6,0, buen nivel de materia orgánica, fósforo intermedio y potasio alto. se utilizaron nueve variedades de arveja de crecimiento determinado, (suministradas por el departamento agrícola de levapan) (cuadro 1). las variedades se evaluaron en un diseño de bloques completos al azar (bca), con tres repeticiones y submuestreo. la unidad experimental fue un área de 10m2 (5x2 m.), donde se establecieron surcos distanciados a 15 cm y 5 cm entre plantas. la fertilización del cultivo se realizó con urea (100 kg.lha), fosfato diamónico (100 kg.lha), nitrato de potasio (50 kg.lha) y una aspersión foliar de elementos menores. para el control fitosanitario (ascochyta sp.) se hicieron aplicaciones de benomil 1,0 gr.llitro y se utilizócebo tóxico a basede triclorfón para el control de tierreros y trozadores. las variables que se evaluaron fueron: número de días hasta floración, número de días hasta formación de vainas, número de días hasta cosecha, altura de planta, altura cuadro 1. características de las variedades evaluadas. de carga, número de vainas por planta, peso de vainas por planta, peso de granos por planta y rendimiento en grano. resultados y discusion número de días hasta floración, formación de vainas y cosecha. la variedad de arveja con floración más temprana fue payload con 45 días, seguida de marifon y pronto, con 47 y 50 días, respectivamente. las variedades testigo trend y aim presentaron 56 y 64 días, respectivamente y esta última fue la más tardía (figura 1). sánchez y quevedo (1982) reportaron, para la variedad trend un número de días hasta floración de 46 y, para el genotipo payload que fue el más precoz, 38 días. estas diferencias en tiempo encontradas en los trabajos pueden obedecer a las condiciones climáticas bajo las cuales se realizaron los ensayos, situación que coincide con lo encontrado por moreno (1987), para el comportamiento de la arveja, el cual, varió al ser cultivada en diferentes localidades y épocas de siembra. variedad casa altura(cm) díashasta # semillas pesoprom.1000 no. del primer comercial cosecha por vaina semillas(g) nudodefloración aim asgrow 50 90 n.d 175,1 10-11 alsweet asgrow n.d n.d n.d n.d n.d flair asgrow 50 n.d 9 n.d 10-11 kriter asgrow n.d n.d n.d n.d n.d marifon royalst. 60 90 n.d 140,0 8-9 payload asgrow 41 n.d 7-9 217,0 9-10 pronto asgrow 41 n.d 7-8 n.d 9-10 rondifon royal si. 65 100 n.d 100 10 trend asgrow 61 90 n.d 146,0 10-11 n.d = no determinado en sus fichas técnicas. 110 100 ~ 90' 60 1, 70 ~ ., 60 t '" "1 .o 40 30 20 10 o payload mariton pronto alsweet rondifon trend flair variedad kriter aim o floración o formacion de vainas • cosecha figura 1. número de días hasta floración, fructificación y cosecha para cada variedad. con respecto a la formación de vainas, las variedades payload, marifon y pronto fueron las más tempranas, con 56, 57 y 58 días, respectivamente (figura 1), mientras que las variedades testigo trend y aim presentaron 71 días. porras y rodríguez (1992) encontraron, para la variedad trend 65 días y, para aim 69 días, resultados que son un poco menores a los encontrados en el presente trabajo. la oscilación de días hasta cosecha varió entre 79 y 96 días, siendo las variedades pronto, payload y marifon con 79 días las más precoces, mientras que kriter fue el genotipo más tardío, con 96 días (figura 1). las variedades testigo, consideradas precoces por arjona (1977), con una duración a cosecha de 83 días, fueron superadas en esta característica por otros genotipos. gómez (1981) afirma que el periodo vegetativo de la arveja depende de las condiciones ambientales, siendo mayor el número de días cuando la luminosidad es menor. un criterio importante para seleccionar arvejas para industria es la precocidad hasta la cosecha y, de acuerdo con este criterio inicial, las variedades importantes serían marifon, pronto, payload y rondifon. altura de planta la variable altura de planta presentó diferencias altamente significativas entre variedades (cuadro 2). el promedio de altura osciló entre 45,2 y 65,6 cm, esta última correspondió a las variedades rondifon y alsweet, siendo estadísticamente diferentes entre sí con los otros genotipos evaluados (figura 2). las variedades testigo trend (49,9 cm) y aim (48,0 cm) fueron estadísticamente iguales entre si, y estadísticamente iguales a marifon (48,0 cm) y pronto (46,6 cm). las variedades que superaron estadísticamente a los testigos fueron alsweet (65,6 cm), flair (58,6 cm) y kriter (57,6 cm) (figura 2). las variedades precoces (marifon, pronto y rondifon) presentaron menor altura de planta, característica idéntica a la encontrada por porras y rodríguez (1992). 111 cuadro 2. cuadrados medios de las variables evaluadas en nueve variedades en la localidad de suba, santafé de bogotá. f. v. bloques variedades error error c. v. experimental muestreo (%) g.l. 2 8 16 378 altura de planta 0,0646 ns 0,7386 ** 0,0268 0,0253 4,04 altura de carga 70,3756 ns 1096,9225 ** 27,7012 24,4768 13,80 número de vainas/planta 0,4247 * 1,22668 ** 0,1044 0,1251 27,36 peso de vainas/planta 0,7528 ns 3,0626 ** 0,2780 0,2010 28,14 número de granos/planta 0,2948 ns 1,2763 ** 0,1158 0,1713 15,41 peso de granos/planta 0,2296 ns 3,7246 ** 0,1261 0,1554 21,11 f. v. = fuentes de variación. g. l. = grados de libertad 70 65 60 55 50 e 45 .!:!. ro 40e ro 35c. q) 30'o ~ 25:::j ~ 20 15 10 5 o a i r"""'= b b i""'=ii r-= c c-d ro==¡ d-e d-e -==; ,...:::: r"""'= d-e e j i ro===; ....::= alsweet flair aim marifon pronto rondifonkriter payload trend variedad figura 2. altura de planta evaluada en nueve variedades de arveja en la localidad de suba, santafé de bogotá. altura de carga en esta variable, se presentaron diferencias altamente significativas entre variedades (cuadro 2). la altura de carga osciló entre 28,3 y 44,3 cm, correspondiente a las variedades marifon y trend, respectivamente (figura 3). la variedad aim fue estadisticamente inferior en su altura de carga (37,8 cm) a la variedad trend (44,3 cm) y fue igual, en su respuesta estadística, a los genotipos flair (38,3 cm), alsweet (36,9 cm), payload (36,5 cm), kriter (36,4 cm) y pronto (35,s cm). 112 50 45 40 35 e~ 30 ro e> ~ 25 q) "o ~ 20 .a« 15 10 5 o l a iif; b ib-c b-cf; ..=:¡¡ b-c b-c e i f; .c::¡ rc=i .c:::::;¡ o o ,.=:¡ .c::¡ ~ '-'-'-'-"= ,~ ...",. trend rair aim ajsweet payload krite!" pronto rondifon maribl varjeoi\d figura 3. altura de carga evaluada en nueve variedades de arveja en la localidad de suba, santafé de bogotá las variedades precoces payload (36,5 cm), pronto (35,5 cm), rondifon (28,4 cm) y marifon (28,3 cm) presentaron diferente respuesta estadística (figura 3), pero tendiendo a mostrar menor altura de carga, lo cual concuerda con lo expresado por maroto 6 5 ~ e ro 4a. u; ro e ·ro > 3 q) "o e q) e 2.::::jz o a i r-= b -==¡ b b-c b-c ..:::::::::¡ ..:::::::::¡ r==i b-c-d i -==; c-d-e r==i d-e r-=¡ e r==i i '='= c"..,.,.. '= j marifbn ajsweet rondifbn aim pronto flair kriter payload trend figura 4. número de vainas por planta evaluada en nueve variedades de arveja en la localidad de suba, santafé de bogotá. varjedad 113 (1983), en el sentido de que a mayor precocidad las plantas tienden a formar el primer nudo floral a poca altura. en el campo, se observó que las alturas de carga muy bajas no son muy recomendables, porque la menor distancia entre el suelo y las vainas favorece la presencia de enfermedades fungosas que dañan el producto. número de vainas por planta. esta variable presentó diferencias altamente significativas entre variedades (cuadro 2), siendo marifon (5,3) y trend (2,9) las variedades de mayor y menor número de vainas por planta, respectivamente (figura 4). esta variable presentó un alto coeficiente de variación (27,4%), del cual se infiere la influencia del ambiente en el comportamiento de las variedades. en general, se observó un número bajo de vainas por planta, posiblemente causado por la alta pérdida de flores, favorecida por factores climáticos adversos (fuertes lluvias durante la floración). marifon fue estadísticamente diferente y superó a todos los genotipos evaluados en el presente trabajo. aim fue estadísticamente igual a alsweet, rondifon, pronto y flair. las variedades kriter, payload y trend fueron estadísticamente iguales. garzón y gasca (1990) registraron 3,8 y 4,5 vainas por planta para las variedades trend y aim, respectivamente y, en una densidad de 120 plantas/metro cuadrado, y estos resultados frente a este trabajo, fueron mayores, muy seguramente asociados con la pérdida de flores, que se presentó por los factores de clima ya anotados. peso de vainas por planta. esta variable presentó diferencias altamente significativas entre variedades (cuadro 2). la oscilación de esta variable fue de 3,6 gr. a 7,8 gr., correspondiente a las variedades rondifon y marifon, respectivamente (figura 5). marifon (7,8 gr.) y pronto (7,3 gr.) presentaron el mayor peso de vainas por planta y estadísticamente igual al de las variedades aim (6,7 gr.), payload (6,6 gr.) y flair (6,0 gr.). los genotipos alsweet (4,5 gr.), kriter (3,8 gr.) y rondifon (3,6 gr.), presentaron los menores promedios en peso de vainas por planta, siendo estadísticamente iguales entre sí. a r<=i r==; a a-s r== ~ a-s-c ...=; b-c r==; c-d r== d d m f = = ...",.... ~ = a "c" .9 !!! c: ro ~ ro c:.¡¡; >., "o o '".,a. 4 3 2 o manton pronto aim payload flair u trend alsweet kriter ronditon variedad figura 5. peso de vainas por planta evaluada en nueve variedades de arveja en la localidad de suba, santafé de bogotá. 114 las variedades testigo aim (6,7 gr.) y trend (5,0 gr.) fueron diferentes estadísticamente y esta última fue similar a payload (6,e gr.), flair (6,0 gr.) y alsweet (4,5 gr.). según garzón y gasca (1990), la floración en estos tipos de arveja es afectada por las condiciones climáticas de la sabana de bogotá y presenta, a través del tiempo, varios ciclos de floración, lo cual se pudo corroborar en el campo al momento de la cosecha, ya que las vainas de la parte superior exhibieron tamaño pequeño, con bajo llenado de grano, diferente a las vainas del estrato medio e inferior de la planta. según muñoz (1987), el peso de las vainas depende del tamaño, número, peso y madurez de los granos de dicha vaina y, muy seguramente, estos factores pueden estar explicando el alto coeficiente de variación (28,1%) presentado para esta variable. número de granos por planta. presentó diferencias a nivel altamente significativo entre variedades (cuadro 2). el mayor número de granos por planta lo presentó la variedad marifon (19,8) y el menor número de grano por planta la variedad alsweet (12,6). las variedades flair (19,6) y rondifon (18,0) presentaron igual respuesta estadística que marifon (19,8). la variedad aim (16,8) fue estadísticamente igual a los genotipos flair (19,6), rondifon (18,0), pronto (16,1) y kriter (16,0). las variedades trend (12,3), payload (13,2) y alsweet (12,6) fueron estadísticamente iguales entre sí e inferiores al resto de las variedades (figura 6). rendimiento de granos por planta y por metro cuadrado. el rendimiento de granos/planta presentó diferencias altamente significativas entre variedades (cuadro 2). las variedades precoces marifon (5,1 gr.), pronto (4,8 gr.) y payload (4,8 gr.) presentaron el mayor peso de granos por planta, hecho que coincide con lo reportado por porras y rodríguez (1992) y, además, fueron estadísticamente iguales entre sí (figura 7). las variedades testigo trend (2,3 gr.) y aim(2,4 gr.) presentaron el menor peso de granos por planta, siendo estadísticamente iguales entre sí y superados por todos los genotipos evaluados. rondifon (4,0 gr.), flair (3,7 gr.) y kriter (3,7 gr.) fueron estadísticamente iguales entre sí. 20 18 16 .l!! 14c: '"~ 12o ee 10c) ql "o 8e ql e 6 ::j z 4 2 o a ab pronto rlm a-b m b ,..c::::¡ b ~r<===ii c e== m ~, l' , . .._ .._ kriter payload trend alsweet variedad marifon flair rondifon aim figura 6. número de granos por planta evaluado en nueve variedades de arveja en la localidad de suba, santafé de bogotá. 115 kriter alsweet aim a 6~------------------------------------------------------i '1 == a a 1i = = i ii b l r==; b b...:=:: r<= 11 c ...:=:: d c:::; d i== i c,.,...".. .._,_,_ .,.._.". ~ ~ '=-= "= '=j 5 "c' .!!! 4s e iv :e... o 3e e di ci> '"o 2.. ci> n, o marifon pronto payload rondifon flair trend variedad figura 7. peso de granos por planta evaluado en nueve variedades de arveja en la localidad de suba, santafé de bogotá. para el rendimiento de grano/m2, se tomó el número de plantas como covariable, la cual resultó altamente significativa y, por consiguiente, su análisis estadístico correspondió a un anacova. se encontraron diferencias altamente significativas entre variedades y un coeficiente de variación de 11,57%. las variedades de igual respuesta estadística y con mayor rendimiento en grano por metro cuadrado fueron flair (0,46 kg.), rondifon (0,46 kg.) y payload (0,45 kg.). los genotipos marifon y pronto fueron estadísticamente iguales entre sí, con 0,35 kg/m2 y 0,34 kg.l m2, respectivamente. las variedades testigo trend (0,25 kg.l m2) y aim (0,16 kg.l m2) de menor rendimiento fueron estadísticamente iguales, junto con los genotipos alsweet (0,23 kg.l m2) y kriter (0,23 kg.l m2) (figura 8). el rendimiento, observado en este trabajo, de trend superior a aim, coincide con lo reportado por garzón y gasca (1990),quienes reportaron rendimientos de grano más vaina por m2 de 1,86 kg. y 1,79 kg., respectivamente. la variable rendimiento de grano por planta presentó una correlación directa a nivel altamente significativo con las demás variables evaluadas, hecho que coincide con lo reportado por muñoz (1987), quien encontró que el rendimiento estaba influido por variables, como peso de vainas, número de vainas por planta y número de flores por planta. la altura de carga presentó correlación inversa altamente significativa con el número de vainas por planta y con el número de granos por planta, a nivel significativo, es decir, que, a mayor altura de carga, la formación de vainas por planta y, por consiguiente de granos, es menor. esta variable no presentó correlación significativa con el peso de vainas por planta. variables importantes en el rendimiento. se usó un análisis de regresión lineal múltiple vía stepwise, con el fin de establecer un modelo de predicción para el rendimiento de grano por planta e identificar cuáles de las variables evaluadas tienen influencia sobre su respuesta y evidencian importancia como 116 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 e 0,25-cl :.: 0,2 0,15 0,1 0,05 ° -=¡ -=; --== j i ~ b b r""'=i r-= -j i i e i j ,..=:; c-d c-d --== == c-d --=; i i j flair rondifon payload marifon pronto trend alsweet kriter aim a a a varleoi\d figura 8. rendimiento en grano por metro cuadrado para nueve variedades de arveja evaluadas en la localidad de suba, santafé de bogotá. componentes de rendimiento y, por lo tanto, como variables relevantes para selección. el modelo encontrado para rendimiento de grano por planta fue: yi) = 0.84127211 + 0.95615134xl 0.50939204x2 ' con r2 = 68,22% donde: yit rendimiento en grano por planta, x l = número de granos por planta, x2= altura de planta y r2= coeficiente de determinación. según los resultados del análisis de regresión múltiple, la variable de mayor efecto sobre el rendimiento es el número de granos por planta (65,15%), en tanto que la altura de planta, sólo, explica en un 3,07% el comportamiento del rendimiento. el modelo evidencia que la variable yi depende a nivel significativo del modelo total y, a nivel altamente significativo, depende del número de granos por planta. al analizar separadamente las variables, el modelo evidencia que vii' es mayor cuando aumenta el número de granos por planta y decrece cuando se incrementa la altura de planta. en la selección de genotipos de arveja para uso industrial , la variable número de granos por planta es importante y debe ser tenida en cuenta para este proceso. de acuerdo con este criterio y con lo encontrado en el presente trabajo, las variedades de mayor número de granos por planta fueron: marifon, flair y rondifon. los genotipos marifon y rondifon presentaron menor número de días hasta cosecha, lo cual los convierte en variedades promisorias para la producción de arveja de uso industrial. conclusiones teniendo en cuenta las condiciones bajo las cuales se realizó el presente trabajo, podemos concluir que: de acuerdo con la duración del ciclo productivo, se determinaron cuatro variedades precoces: marifon, pronto, payload y rondifon y dos variedades tardías: flair y kriter. los genotipos trend y aim fueron de periodo vegetativo intermedio. 117 las nueve variedades evaluadas presentaron diferencias altamente significativas para todas las variables. las variedades precoces presentaron menor altura de planta, menor altura de carga, mayor número y peso de vainas por planta, mayor peso y número de granos y mayor rendimiento. el análisis de regresión lineal múltiple permitió establecer que el rendimiento de grano por planta depende, en un 68,23%, de las variables: número de granos por planta (65,15%) y altura de planta (3,07%), evidenciando su importancia como componentes del rendimiento. de las variedades evaluadas, se identificaron dos materiales promisorios: marifon y rondifon, las cuales superaron estadísticamente a los testigos comerciales trend yaim. bibllografia arjona, h. el cultivo de la arveja (pisum sativum l.). bogotá. universidad nacional de colombia, facultad de agronomia. 50 p. (mimeografiado). 1977. garzon, m. y gas ca, h. comportamiento de dos variedades de arveja (pisum sativum l.) para uso industrial bajo dos sistemas de siembra y cuatro densidades en las condiciones de la sabana de bogotá. tesis facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. 1990. gomez, h. a. informe sobre el departamento agrícola san jorge. informe de la compañía levapan s.a., santafé de bogotá, d.c.1981. lehman, w. f. and lambert, j. effects as sapcing of soybean plant between and within rows on yields and its components. agronomy journal. vol. 52. p. 84-86. 1960. moreno, m. j. d. mejoramiento de la arveja. ica. santafé de bogotá, d.c. 1987. porras, p. y rodriguez, a. evaluación agronómica de doce genotipos de arveja para uso industrial en parcelas semicomerciales en la sabana de bogotá. tesis facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. 1992. quevedo,d.y sanchez,g.comporta miento agronómico de seis cultivares de arveja (pisum sativum l.) en cuatro densidades de siembra, tesis facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogotá. 1988. wilson, v. and teare, 1. effects between and within row spacing on components lentil yield. en: crop science. vol. 12 no. 11. p. 507-510.1972. 118 agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 83-89 crecimiento y distribución de materia seca en cultivares de fresa (fragaria sp.) bajo estrés salino growth and dry matter partitioning of salt-stressed strawberry cultivars (fragaria sp.) fánor casierra-posada1 y nehidy garcía2 resumen: las sales se acumulan a menudo en el suelo de los cultivos de fresa como consecuencia del agua empleada para fertirrigación. se realizó un experimento en invernadero con el objeto de estudiar la respuesta de cultivares de fresa (fragaria sp.) a concentraciones crecientes de nacl. los cultivares de fresa sweet charlie, camarosa y chandler se sembraron en materas con suelo en la localidad de tunja (colombia). el suelo de las materas se salinizó gradualmente con nacl mediante la adición de 0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo secado a temperatura ambiente. las plantas se cosecharon 16 semanas luego de empezados los tratamientos. se midió la distribución de materia seca en hojas, coronas, flores, raíces y frutos, así como el área foliar total, el área necrótica, el peso específico de las hojas, el peso seco y fresco por fruto, y la relación brote/raíz. los resultados indicaron que la acumulación de sales en plantas de fresa reduce el vigor, retarda el crecimiento y disminuye la producción de biomasa. se observaron con frecuencia lesiones de quemado medianas a severas en los bordes de las hojas de acuerdo con la concentración de sales en el suelo. entre los tres cultivares de fresa evaluados, sweet charlie fue más tolerante al estrés por salinidad en comparación con los demás cultivares. palabras clave adicionales: salinidad, estrés osmótico, nacl, área foliar. abstract: ferti-irrigation often results in salts accumulating in strawberry culture soil. strawberry cultivars (fragaria sp.) response to increasing levels of nacl was studied in a greenhouse experiment. ‘sweet charlie’, ‘camarosa’ and ‘chandler’ strawberry cultivars were grown in pots filled with soil in tunja, colombia. the soil in pots was gradually salinised by nacl adding 0, 20, 40, 60 and 80 mm· kg-1 of air dried soil. plants were harvested 16 weeks after the treatment was begun. the accumulation of dry matter was measured in leaves, crowns, flowers, roots and fruits, as well as total leaf area, necrotic leaf area, specific leaf weight, dry and fresh weight per fruit and shoot:root ratio. the results revealed that salt accumulation in strawberry plants depressed vigour, retarded growth and reduced the production of dry matter. there was frequent mild to severe burning of leaf edges depending on salt concentration in the soil. ‘sweet charlie’ was more tolerant to salt stress compared to the other cultivars tested. additional key words: salinity, osmotic stress, nacl, leaf area. fecha de recepción: 17 de marzo de 2005 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: fanor@gmx.net 2 investigadora, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. introducción el área cultivada con fresas a nivel nacional alcanzó 702 ha en el año 2003, de las cuales 6,4% se encontraban en el departamento de boyacá, con un rendimiento de 17,2 t· ha-1. en el departamento de cundinamarca se cultivó el 64,2 % del área nacional en ese año, con un rendimiento que alcanzó 37,2 t· ha-1. la enorme brecha en cuanto al rendimiento en estos departamentos se debe, entre otras causas, al bajo nivel de tecnificación de este sistema de producción en boyacá. el sistema de producción de fresa en colombia involucra el uso de coberturas plásticas agronomía colombiana 84 vol. 23 · no. 1 que sirven para proteger los frutos de las pudriciones y limitan el crecimiento de arvenses; no obstante, la cobertura plástica reduce la posibilidad de humedecimiento del suelo causado por la precipitación, por lo que los agricultores deben instalar sistemas de riego. así mismo, se utiliza la inyección de sales fertilizantes altamente solubles en el riego, las cuales no pueden ser tomadas en su totalidad por el sistema radicular de las plantas y, por tanto, se acumulan en la zona de la rizósfera, causando una reducción en el potencial osmótico de la solución del suelo, que posteriormente ocasiona trastornos en las plantas con relación a la toma de agua y nutrientes. si se asume que el crecimiento vegetal abarca todas las fases comprendidas entre la germinación y la maduración de nuevas semillas, éste se ve afectado, tanto positiva como negativamente, a consecuencia del estrés osmótico, lo cual depende de la capacidad de las plantas para incorporar las sales a su metabolismo y del tipo de sal que causa el estrés. se ha encontrado que en halofítas obligadas como salicornia herbacea, una concentración de 0,3 m de nacl conduce a un incremento de ocho veces la producción de biomasa, en comparación con plantas cultivadas en ausencia de nacl. en estas plantas, se ha alcanzado un óptimo de producción de biomasa con 0,2 m de kcl y con 0,1 m de nano 3 . por el contrario, el cacl 2 reduce la producción de materia seca. el crecimiento en plantas halofítas facultativas como glaux maritima y plantago maritima se ve favorecido por la presencia de concentraciones bajas de sales, pero cuando las sales se acumulan, su crecimiento se disminuye. por otro lado, existen plantas, como vigna unguiculata que crecen normalmente en suelos libres de salinidad, pero que pueden tolerar una concentración moderadamente baja de sales (kreeb, 1996; lüttge, 1997; larcher, 2001). por su lado, plaut et al. (2000) encontraron que la salinidad aumenta el área foliar necrosada en saccharum officinarum, resultado que se explica porque la salinidad acelera la senescencia de las hojas en esta planta. la reducción del impacto de la salinidad sobre el crecimiento de los vegetales requiere con frecuencia el uso de enmiendas aplicadas al suelo, las cuales incrementan los costos de producción y no son totalmente efectivas. la interacción entre la fertilidad y la salinidad del suelo ha sido estudiada por muchos investigadores en diversos cultivos (khalil et al., 1967; kafkaki et al., 1982; aslam et al., 1984), y algunos lo han hecho en especies frutales (bar et al. 1987; schreiner y lüdders, 1992; el-siddig y lüdders, 1994; schmutz y lüdders, 1999; ali-dinar et al., 1999). los resultados de estas investigaciones han mostrado, en términos generales, que existe la posibilidad de reducir la influencia de la salinidad sobre el desarrollo de los vegetales y sobre su metabolismo, mediante una fertilización adecuada (walker et al., 1979 y 1982; feigin et al., 1987; naidoo, 1987; shadad et al., 1988). materiales y métodos para determinar el efecto de la salinidad por nacl sobre el crecimiento y distribución de materia seca en plantas de fresa, se escogieron los cultivares chandler, camarosa y sweet charlie, los cuales se cultivan comúnmente en boyacá. antes de la siembra, los estolones se mantuvieron en cuarto frío a 7° c de temperatura durante dos semanas y posteriormente se colocaron en materas plásticas con capacidad para 2 kg de suelo. una vez las plantas iniciaron la brotación, se aplicó al suelo de cada matera una mezcla de fertilizante comercial de alta solubilidad (valores en gramos por kilogramo de suelo seco, g· kg-1), así: n: 0,4; p 2 o 5 : 0,03; k 2 o: 0,05; cao: 0,0005; mgo: 0,0013; s: 0,00137; b: 0,0002; cu: 0,00014; fe: 0,00012; mn: 0,0013; mo: 0,00005 y zn: 0,0002. los tratamientos para inducir la salinidad con nacl fueron 0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo seco al aire, los cuales indujeron una conductividad eléctrica de 2,68; 6,08; 8,24; 9,98 y 12,62 ds· m-1, respectivamente. la cantidad total de nacl se aplicó gradualmente a cada matera a lo largo de un periodo cercano a cuatro semanas, según la metodología reportada por alpaslan et al. (1999). durante el ensayo, la humedad del suelo de las materas se mantuvo cercana a la capacidad de campo. la cantidad de agua diaria para regar las materas se calculó con base en el peso de la matera y en la pérdida de agua con respecto al peso de la misma el día anterior, de manera que el suelo en las materas no llegara al punto de marchitez temporal ni sobrepasara la capacidad de campo. las plantas se cosecharon 16 semanas después de terminar los tratamientos con la sal, momento en el que se determinó: a) el área foliar mediante un analizador li-cor® 3000a (li-cor, usa); b) el área necrótica, por diferencia con el área foliar total; c) la acumulación de biomasa en hojas, coronas, frutos y raíces, mediante el secado de los diferentes órganos a 70°c durante 48 horas; d) la relación parte aérea/raíz (brote/raíz), como el cociente del peso seco de la parte aérea y el de la raíz; finalmente, e) el peso específico de las hojas expresado como el cociente entre el peso seco de las hojas y el área foliar. casierra-posada y garcía: crecimiento y distribución de materia seca... 852005 el diseño estadístico usado fue en bloques al azar con cinco replicaciones. los resultados obtenidos se sometieron a un análisis de varianza clásico para determinar la significancia. la diferencia entre promedios se determinó mediante la prueba de comparación de tukey. los análisis estadísticos se realizaron con la versión 11.5 de spss®. las figuras se presentan en formato de barras con su respectiva desviación estándar. resultados y discusión durante el desarrollo del ensayo se observaron los síntomas característicos del efecto de las sales en el tejido foliar de las plantas sometidas a estrés salino. la sintomatología presentada por las plantas tratadas con cloruro de sodio consistió en necrosis de los bordes de las hojas, la cual comenzó en el extremo distal de los foliolos y luego avanzó hasta el extremo proximal, muchas veces sin que se presentara una franja clorótica intermedia entre el área necrótica y la sana (figura 1). se observó también que la salinidad indujo una clorosis moderada en las hojas de las plantas tratadas, mientras las hojas de los testigos conservaron su color verde oscuro normal. los síntomas presentados por las plantas sometidas a estrés salino fueron más agudos en las hojas adultas que en las jóvenes, lo cual indica que las plantas de fresa acumulan los iones tóxicos en las hojas adultas como respuesta a la toxicidad por nacl. posteriormente, estas hojas se necrosan por completo y se caen, como lo describe larcher (2001) para la mayoría de las plantas sometidas a estrés por sales. los síntomas necróticos observados coinciden con la descripción realizada por maas (1992) en plantas de fresa afectadas por salinidad, las cuales se pueden apreciar en la figura 1. en cuanto al porcentaje de área foliar necrosada por la salinidad, hubo diferencias altamente significativas para los factores concentración de sales y cultivar de fresa; así, el área foliar necrosada presentó un incremento proporcional a la concentración de nacl en el suelo (figura 2). las plantas del cultivar chandler presentaron mayor afección inducida por la salinidad en el área foliar, lo que indica que este cultivar presenta alta sensibilidad al estrés por sal en comparación con los otros dos cultivares probados. maas (1992) y blaylock (1994) coinciden en reportar que la fresa es especialmente sensible a las sales de sodio y cloro; sin embargo, esta sensibilidad de las plantas de fresa, en cuanto a su efecto sobre el peso fresco del fruto, es inherente al cultivar, como se muestra en la figura 3, en la cual se observa que el cultivar 1 (sweet charlie) no tuvo una disminución tan aguda del peso del fruto en comparación con los otros cultivares probados. este resultado coincide con lo encontrado por keutgen y keutgen (2003) en otros cultivares de fresa. la necrosis en las hojas viejas puede ser un efecto debido al incremento en la velocidad de senescencia de las hojas inducido por la salinidad, como lo reportan plaut et al. (2000) quienes encontraron que la salinidad aumenta el figura 1. sintomatología de necrosis por salinidad en hojas de fresa (fragaria sp. cv. sweet charlie) sometida a 80 mm de nacl. figura 2. área foliar necrosada en plantas de fresa (fragaria sp.) utilizando concentraciones crecientes de nacl (0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo). cultivar 1: sweet charlie, cultivar 2: chandler, cultivar 3: camarosa. agronomía colombiana 86 vol. 23 · no. 1 área foliar necrosada en saccharum officinarum, pues acelera la senescencia de las hojas en esta especie. con respecto a la variable peso fresco del fruto, hubo diferencias altamente significativas para los factores concentración de sales y cultivar, pero no hubo diferencia en la interacción entre estos dos factores. la concentración creciente de sales en el sustrato indujo una reducción en el peso fresco del fruto, a pesar de lo cual, el cultivar sweet charlie presentó el mayor peso del fruto. estos resultados resaltan el hecho de que, a pesar que la tolerancia a la salinidad es relativamente baja en la mayoría de las especies cultivadas, existe variabilidad genética no sólo entre especies sino entre cultivares (marschner, 1986). adicionalmente, martínez-barroso y álvarez (1997) comentan que los criterios para definir la sensibilidad de los cultivares de fresa al estrés salino son numerosos y diversos; por tanto, se deben establecer criterios locales para catalogar los cultivares de fresa como tolerantes o sensibles al estrés por sal. la materia seca total se distribuyó en los compartimentos de la planta (figura 4). se puede observar que la concentración creciente de sales en el suelo tuvo como consecuencia el incremento relativo (con respecto al peso seco total de la planta) en la acumulación de materia seca en las raíces de las plantas tratadas con nacl, dado que el peso de los órganos que conforman la parte aérea se redujo; también se observa una notable reducción en la acumulación de biomasa en los frutos. este resultado figura 3. peso fresco por fruto en plantas de fresa (fragaria sp.) utilizando concentraciones crecientes de nacl (0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo). cultivar 1: sweet charlie, cultivar 2: chandler, cultivar 3: camarosa. figura 4. distribución porcentual de biomasa en plantas de fresa (fragaria sp.) utilizando concentraciones crecientes de nacl (0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo). h casierra-posada y garcía: crecimiento y distribución de materia seca... 872005 coincide con lo descrito por kreeb (1996), quien anota que la concentración de sales en el sustrato afecta la producción de biomasa en plantas sensibles a la salinidad. por su parte, keutgen y keutgen (2003) reportaron una respuesta similar a la encontrada en este ensayo, cuando expusieron dos cultivares de fresa al estrés osmótico por nacl; además, ebert et al. (1999) encontraron una relación inversa entre la producción de materia seca y la concentración de nacl en el sustrato, en brotes, hojas y raíces de plantas de solanum quitoense, cultivadas bajo condiciones de salinidad. el análisis estadístico mostró diferencias altamente significativas para la acumulación de peso seco en raíces para los factores concentración de sales y cultivar, la variable dependiente acumulación de materia seca en hojas mostró diferencia significativa para el factor cultivar solamente. la acumulación de peso seco en flores no mostró diferencias significativas, mientras que en la corona arrojó diferencia significativa sólo para el factor cultivar. por su parte saied et al. (2003) reportaron un descenso en el peso seco del total de las hojas, dado que la salinidad provoca una reducción de los parámetros relacionados con el crecimiento de las plantas, como lo reportaron robinson et al. (1983) y awang et al. (1993). la variable área foliar mostró diferencias altamente significativas para los factores cultivar y concentración de sales, pero no para la interacción entre los factores. se observó una reducción en el área foliar en la medida que se incrementó la concentración de sales en el sustrato. como sucedió con otras variables, el cultivar sweet charlie se mostró menos afectado por la salinidad en cuanto al desarrollo del área foliar (figura 5). saied et al. (2003) encontraron que la salinidad redujo el área foliar, la tasa diaria de expansión foliar y el número de hojas por planta en dos cultivares de fresa de día largo, los cuales presentaron marcadas diferencias varietales en cuanto a la respuesta a estas tres variables, lo cual coincide con las respuestas encontradas en el presente ensayo. la reducción en el área foliar es una consecuencia de los desórdenes fisiológicos desencadenados por el estrés salino y la acumulación de na+ y cl– en los diferentes tejidos del vegetal, así como la reducción de la tasa neta de la fotosíntesis y el contenido de pigmentos en tejido foliar (willmer, et al., 1974; clarkson y lüttge, 1989; ali-dinar, et al. 1999; ebert et al., 1999; casierra-posada et al., 2000 y 2000a; saied et al., 2003). con respecto a la reducción de las variables relacionadas con la fotosíntesis neta, saied et al. (2003) discuten que concentraciones altas de nacl reducen tanto la tasa máxima de asimilación, como la eficiencia de la carboxilación, de las cuales, la primera es un indicador de la limitación de la tasa de fotosíntesis neta bajo condiciones de saturación de luz, y la segunda refleja la actividad de la rubisco, enzima indispensable para el desarrollo del ciclo de calvin; sin embargo, en plantas de fresa, esta respuesta tiene un componente varietal. por su parte, miteva et al. (1992) encontraron que la salinidad inhibe la síntesis de proteína soluble total, con una marcada inhibición en la síntesis de la enzima rubisco. se encontró que el análisis estadístico para la variable peso específico de las hojas arrojó diferencia significativa para el factor concentración de sales en el sustrato y altamente significativa para el factor cultivar. al respecto, bohnert et al. (1999) discuten que, tanto las plantas superiores como las levaduras, acumulan en sus tejidos solutos comfigura 5. área foliar en plantas de fresa (fragaria sp.) utilizando concentraciones crecientes de nacl (0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo). cultivar 1: sweet charlie, cultivar 2: chandler, cultivar 3: camarosa. agronomía colombiana 88 vol. 23 · no. 1 patibles como el glicerol, el sorbitol y algunos tipos de inositol, con miras a establecer el ajuste osmótico y mantener la homeostasis iónica. la acumulación de solutos en los seres vivos expuestos a la salinidad es una respuesta al bajo potencial hídrico del sustrato o medio de cultivo; por tanto, es necesario compensar la diferencia entre el potencial osmótico externo e interno, mediante la acumulación de solutos que les permitan tener un potencial osmótico interno por debajo del valor del potencial osmótico del sustrato; por tanto, la acumulación de solutos en los tejidos induce un incremento en el peso de los mismos, lo cual justifica la proporción directa entre la concentración de nacl en el sustrato y el incremento en el peso específico de las hojas. por otro lado, saied et al. (2003) encontraron que, tanto las coronas de las plantas de fresa como sus pecíolos, tienen poca capacidad de acumulación de cl– en sus tejidos, lo que provoca la acumulación temprana de cl– en el tejido foliar. este hecho podría justificar el incremento del área foliar necrosada de acuerdo con la concentración de sales en el sustrato que se muestra en la figura 2 y el incremento en el peso específico de las hojas, en proporción directa con la concentración de nacl en el sustrato, por acumulación de solutos, como se observa en la figura 6. de los cultivares probados, camarosa (cultivar 3) presentó el valor promedio más elevado para el peso específico de las hojas, lo que indica la capacidad de este cultivar para acumular solutos en el tejido foliar. los cálculos estadísticos para la variable relación brote/ raíz dieron como resultado diferencia significativa para el factor cultivar y ninguna significancia para el factor concentración de sal en el sustrato. no obstante, como se observa en la figura 7, existe una ligera reducción en esta relación en la medida que la sal estaba más concentrada en el sustrato. los testigos sin nacl presentaron un valor de la relación alrededor de uno, lo que indica el equilibrio de las plantas en cuanto al peso seco de los órganos aéreos y la raíz. en la medida que el nacl estaba más concentrado en el sustrato, el valor de la relación se fue reduciendo ligeramente hasta alcanzar un valor de 0,77 para las plantas tratadas con 80 milimoles de nacl. como se había discutido antes, la salinidad afecta negativamente en especial el crecimiento de las hojas e induce un incremento relativo en el peso seco del área radicular (figura 4), dado que las raíces tienden a crecer para reducir por dilución la concentración de iones tóxicos en sus tejidos y para poder explorar el suelo hasta encontrar un área donde la concentración de materiales tóxicos sea menor. el desbalance en el peso seco de las hojas y las raíces tiene como resultado la reducción de la relación brote/raíz en la medida que la sal estaba más concentrada en el sustrato. el desbalance en esa relación disminuye la capacidad productiva de las plantas, lo que corrobora la figura 2, la cual muestra que el incremento en la salinidad del sustrato reduce el tamaño promedio de los frutos. el cultivar sweet charlie mostró el valor más elevado de la relación brote/raíz, lo cual es una prueba más de que este cultivar tolera mejor las condiciones salinas en comparación con los demás cultivares probados. además, este resultado indica que la respuesta de las plantas de fresa en cuanto a la reducción del crecimiento de los órganos aéreos y radiculares tiene un componente varietal. la producción total de materia seca se mostró ligeramente afectada por la concentración de sales en el sustrafigura 6. peso específico de las hojas en plantas de fresa (fragaria sp.) utilizando concentraciones crecientes de nacl (0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo). cultivar 1: sweet charlie, cultivar 2: chandler, cultivar 3: camarosa. casierra-posada y garcía: crecimiento y distribución de materia seca... 892005 to, a pesar de lo cual, no se presentó diferencia estadísticamente significativa; de hecho, la producción de biomasa mostró una relación inversamente proporcional con la concentración de sal en el sustrato. en cuanto al factor cultivar, se presentó diferencia altamente significativa, de manera que el cultivar sweet charlie (cultivar 1) fue la que presentó el más alto índice de acumulación total de biomasa por planta (figura 8). el efecto negativo del estrés osmótico sobre la acumulación total de biomasa en especies frutales ha sido ampliamente reportado (ebert et al., 1999; schreiner, 1991); además, para el caso específico de plantas de fragaria sp. existen también reportes que sustentan este resultado (awuang et al. 1993; kepenek y koyuncu, 2002 y 2002a). en todos los casos se documenta que la salinidad reduce el crecimiento de los órganos del vegetal; sin embargo, la respuesta de las plantas es diferencial y depende de la especie y el cultivar. con base en los resultados del presente estudio se puede deducir que la salinidad afecta negativamente los parámetros comúnmente utilizados para cuantificar el crecimiento de las plantas de fresa, a lo que se debe adicionar que la respuesta de las plantas es altamente dependiente del cultivar. en el caso del presente estudio, el cultivar sweet charlie mostró mejores características de adaptación al estrés por nacl; sin embargo, queda por esclarecer la longevidad de las plantas sometidas al estrés osmótico, dado que en este estudio se realizaron evaluaciones solamente durante un único periodo de fructificación de las plantas. por tanto, queda abierta la posibilidad de que el estrés salino tenga un efecto negativo sobre la longevidad de las plantas a largo plazo. agradecimientos este estudio fue desarrollado con recursos del instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología “francisco josé de caldas” –colciencias– y de la dirección de investigaciones (din) de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, en el marco del proyecto din-no. 9001.059 “evaluación de la tolerancia de plantas de fresa (fragaria sp.) al estrés osmótico”. literatura citada alpaslan, m.; a. inal; a. günes; y. çikili y h. özcan. 1999. effect of treatment on alleviation of sodium and chloride injury in tomato (lycopersicum esculentum (l.) mill. cv. lale) grown under salinity. turkish journal of botany 23, 1-6. ali-dinar, h.m.; g. ebert y p. lüdders. 1999. growth, chlorophyll content, photosynthesis and water relations in guava (psidium guajava l.) under salinity and different nitrogen supply. gartenbauwissenschaft 64 (2), 54-59. aslam, m.; r.c. huffaker y d.w. rains. 1984. early effect of salinity on nitrate assimilation in barley seedlings. plant physiology 76, 321-325. awang, y.b.; j.g. atherton y a.j. taylor. 1993. salinity effects on strawberry plants grown in rockwool. i. growth and leaf relations. journal of horticultural science 68, 783-790. figura 7. relación brote/raíz en plantas de fresa (fragaria sp.) utilizando concentraciones crecientes de nacl (0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo). cultivar 1: sweet charlie, cultivar 2: chandler, cultivar 3: camarosa. figura 8. producción total de biomasa en plantas de fresa (fragaria sp.) utilizando concentraciones crecientes de nacl (0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo). cultivar 1: sweet charlie, cultivar 2: chandler, cultivar 3: camarosa. introduction nitrogen (n) is required in the synthesis of nucleic acids, proteins, hormones, chlorophyll and other compounds essential for plant growth and which promotes the greatest increases in dry matter production (orozco, 1999). bueno et al. (2004) considered the most important element in tropical forages, the response in biomass production and protein content, important factors that determine the meat and milk yields. the soils of the colombian llanos, between one of its limitations in fertility, low organic matter content, source of n for pasture production in this region. this deficiency is most apparent organic matter in soils of the altillanura who have had a larger process of weathering and leaching of nutrients (rincón, 2007; mejia, 1996). the low contribution of n to soils of the llanos produces a low vigor, low regrowth capacity, high susceptibility to pests of pastures. the previous aspects translate into a pasture degradation manifested in the invasion of other species of low forage value and the loss of animal productivity by more than 70% (martha junior et al., 2004; rincón, 1999). to resolve this problem, the integration of pasture crops provides an alternative high viability in the farm (vilela et al., 2003; sans et al., 1999). received for publication: 1 december, 2009. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 la libertad research station, colombian corporation for agricultural research (corpoica). villavicencio (colombia). 2 agronomy department, agronomy faculty, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 3 corresponding author: arincon@corpoica.org.co agronomía colombiana 29(1), 91-98, 2011 effect of nitrogen over corn-grass association in the renovation of pastures at piedmont of the llanos orientales of colombia efecto del nitrógeno sobre la asociación maíz–pastos en la renovación de praderas del piedemonte de los llanos orientales colombianos álvaro rincón c.1,3, and gustavo adolfo ligarreto m.2 abstract resumen in the piedmont of the eastern plains of colombia, was established the association of corn with the grasses b. decumbens, mulato and toledo, to renovate degraded pasture. the effect of the n was evaluated with 100 and 200 kg ha-1 applied to the corn to the 15 and 35 days after the sowing (das). the available n in the soil in nitrate form remained n in 42 and 43 kg ha-1 to the 15 and 35 das respectively, coinciding with the fertilization of n applied to the corn, but to the 60 days it reducing to 11.9 kg n ha-1. the available n in ammonium form was of 82, 84 and 72 kg ha-1 to the 15, 35 and 60 das, respectively. to the beginning of the flowering, the n leaf in the corn associated with b. decumbens and with the grass, toledo was respectively of 2.9 and 2.83%, while in the association with grass mulato was of 2.66%. the n leaf in the grasses mulato and toledo was respectively of 3.31 and 3.20%. in the phase of filled grain of corn, the n leaf in the corn didn’t present significant differences when being associated with the three grasses, being obtained an average of 2.59%. the treatments with 100 and 200 kg n ha-1 applied to the corn didn’t affect the content of n in the leaves of corn and grass, so much in the moment of the flowering like in the one filled of the grain. en el piedemonte de los llanos orientales colombianos, se estableció la asociación de maíz con los pastos b. decumbens, mulato y toledo como medio para renovar praderas degradadas. se evaluó el efecto del nitrógeno (n) con 100 y 200 kg ha-1 aplicados al maíz a los 15 y 35 días después de la siembra (dds). el n disponible en el suelo en forma de nitrato permaneció en cantidades de 42 y 43 kg ha-1 a los 15 y 35 dds respectivamente, coincidiendo con la fertilización nitrogenada aplicada al maíz; no obstante, a los 60 días el n disminuyó a 11,9 kg ha-1. el n disponible en forma de amonio fue de 82, 84 y 72 kg ha-1 a los 15, 35 y 60 dds, respectivamente. al inicio de la floración, el n foliar en el maíz asociado con b. decumbens y con pasto toledo fue de 2,9 y 2,83% respectivamente, mientras que en la asociación con pasto mulato fue de 2,66%. el n foliar en los pastos mulato y toledo fue de 3,31 y 3,20%, respectivamente. en la fase de llenado de grano, el n foliar en el maíz no presentó diferencias significativas por estar asociado con los tres pastos, obteniéndose un promedio de 2,59%. los tratamientos con 100 y 200 kg n ha-1 aplicados al maíz, no afectaron el contenido de n en las hojas de maíz y pasto, tanto en el momento de la floración como en el llenado del grano. key words: yield, nitrate, ammonium, brachiaria. palabras clave: productividad, nitrato, amonio, brachiaria. 92 agron. colomb. 29(1) 2011 maize cultivation requires large amounts of n. such as this element greatly affects yield is required adequate diagnosis of their availability in the soil. corn needs about 20 to 25 kg ha-1 of n per ton of grain produced (sanchez, 1976). the determination of the amount and timing of fertilizer application should seek greater amount of grain produced per unit of nutrient applied and greater economic benefit (mengel and barber, 1974; varvel et al., 1997). plants take up and use two forms of soil nitrogen, ammonium (nh4) and nitrate (no3) in proportions dependent on the species, stage of development, carbohydrate availability, soil ph and environmental factors (deane and glass, 1983). absorbed nitrate can be stored or reduced, in some species is reduced in the root system (oaks, 1992; andrade et al., 2001). high levels of ammonia in the plant are toxic and cause damage to the cell membrane, which is why all the generated ammonia is rapidly absorbed or assimilated or stored in the vacuole of the cell (menezes, 2004; orozco, 1999). cramer and lewis (1993) showed that crops use significant amounts of ammonia, if present in the soil. certain corn hybrids have a high requirement for ammonium uptake of n in this way helps to increase grain yield. salinas (1985) assessed the development of the grass b. humidicola, b. dictyoneura and b. decumbens, using nitrogen fertilizer as nitrate and ammonium. all three species had a higher form of development when n was nitrate, however, to provide n as ammonium, the growth of b. humidicola not inhibited as if it happened in the b. decumbens and b. dictyoneura. according to quoted by rao et al. (1998) and miles et al. (2004) the grass b. brizantha cv. marandú can take only small amounts of n-nh4, however b. humidicola able to absorb both forms of n. as a strategy to improve the availability of good quality forage biomass and contribute to the improvement of livestock productivity in the piedmont plains. this research was based to renovate a pasture of b. decumbens degraded through the association with maize. the rational use of nitrogen is one of the most important factors to obtain high yields of maize grain and fodder. this will contribute to greater profitability and sustainability of agropastoral systems in the llanos foothills (piedmont). materials and methods the study was carried out between august and september; the soil belongs to an oxisol located in a terrace at corpoica la libertad research station in villavicencio (meta, colombia): 9° 6’ n and 73° 34’ w at 330 m.a.s.l. the last 30 years annual average rainfall is 2.900 mm and the mean temperature 26°c. the relative humidity is 85% in the rainfall season and 65% in the dry season. the soil where the experiment was established is very acidic with aluminum saturation of 71.7% while the base saturation was 24.7% (tab. 1). were more deficient nutrients phosphorus (1.0 ppm), calcium (0.37 me 100g-1) and magnesium (0.11 me 100g-1) in both the clay loam texture and bulk density presented a value of 1.5 g cm-3 before tillage and 1.3 g cm-3 after tillage. table 1. chemical characteristics of soil where the experiment was established. parameter value ph 4.4 m.o. (%) 2.4 p (ppm) 1.0 ca (me 100 g-1) 0.37 mg (me 100 g-1) 0.11 k (me 100 g-1) 0.10 na (me 100 g-1) 0.26 al (me 100 g-1) 2.10 fe (ppm) 126 b (ppm) 0.15 cu (ppm) 0.80 zn (ppm) 0.50 cic efectiva 3.44 base saturation (%) 24.70 aluminum saturation (%) 71.70 calcium saturation (%) 12.50 magnesium saturation (%) 3.70 potasium saturation (%) 3.36 in a degraded pasture was established simultaneously, the cultivation of hybrid corn “master” in association with the grasses brachiaria hybrid cv. “mulatto”, brachiaria brizantha cv. “toledo” and brachiaria decumbens. to determine the effect of n on the development and production of corn grain and grass biomass were evaluated doses of 100 and 200 kg n ha-1 applied to the groove in fractions of corn, at 15 and 35 days after planting of the association. experimental design statistical design used a randomized complete block with split plot arrangement with three replications. the main plot consisted of each of the three grasses in an area of 3 ha subplot by the two levels of nitrogen in an area of 1 ha. establishment of the experiment for crop establishment was used one pass of harrow, and then made a hard chisel; who worked at a depth of 25 cm 93rincón and ligarreto: effect of nitrogen over corn-grass association in the renovation of pastures at piedmont of the eastern plains of colombia was then applied to the soil with a lime, a mixture of dolomitic lime, phosphate rock, agricultural gypsum and joined with one pass of harrow. for doses of amendments and fertilizers applied, we took into account the chemical analysis of soil and the nutritional requirements of maize in acidic soils. the agricultural amendment were applied to dolomite lime, rock phosphate and gypsum, to reduce the saturation of aluminum and to correct deficiencies of calcium, phosphorus, magnesium and sulfur in these soils. these were incorporated and mixed into the soil to 45 days before planting corn. the application of rock phosphate deficiency due to high phosphorus (p) and the need to have a reserve in the soil for subsequent use of pasture, since by its slow solubility, p would not be available to meet the needs of cultivation of maize, which was applied diammonium phosphate (dap), p fertilizer readily available. fertilization was applied to corn-pasture association consisted of 1,500 kg ha-1 of dolomitic lime (399 kg of ca, mg 88.5 kg), 400 kg ha-1 of phosphate rock (50 kg p, 99.6 kg of ca), 300 kg ha-1 agricultural gypsum (55 kg of ca, s 44.4 kg) 150 kg ha-1 diammonium phosphate (29 kg p, 27 kg n), 150 kg ha-1 potassium chloride (75 kg k), 20 kg ha-1 borozinco (3,000 g zn, 100 g cu, 500 g of b and 1,200 g of s). according to these input quantities, the dose per hectare was 555 kg of ca, mg 88 kg, 79 kg p, 75 kg k and 44 s. the only source of variation in fertility was the level of nitrogen applied (100 and 200 kg ha-1 of n), using urea as a source. split into two equal parts of nitrogen fertilization at 15 and 35 days after seeding. at the time of sowing was applied to all treatments 27 kg n ha-1 contained in 150 kg ha-1 applied dap. was used 22 kg ha-1 plant density in furrows 80 cm apart and 5 plants per linear meter. the seed drill and fertilizer planted the seed to a depth of 3 cm and fertilizer (phosphorus + potassium + zinc) in the same row of corn, at a depth of 5 cm. forage grasses were planted immediately after corn planting to 4 kg ha-1 plant density in rows 50 cm apart and perpendicular to the planting of corn. evaluations for determine the n content in soil and plant, were evaluated flowering and grain filling of corn crop (35 and 60 das, respectively). ammonium and nitrate in the soil at 15, 35 and 60 das of maize-pasture association, by the method of aoac (1995), by sampling soil at a depth of 20 cm. total-n content of leaves was determined by a modified micro-kjeldahl to 35 and 60 das in corn and grass. we sampled maize leaves and grass in the middle third of the plant and dried in an oven at a temperature of 70°c for 72 h. the data were subjected to analysis of variance to determine significance and comparison of means was determined by tukey’s comparison test using sas™ version 9 and the coefficients of determination and regression were calculated using the excel™ program. results and discussion ammonium and nitrate in the soil before starting the tillage was measured nitrate in the soil, being an average value of 0.10 mg kg-1 (0.05 kg ha-1 of n), while the n in ammonium form was of 7.5 mg kg-1 (11.6 kg ha-1 n). this deficiency of n in the soil, chlorosis and table 2. ammonium and nitrate in the soil established the association of corn with three grasses and two levels of n. association of corn with three grasses: nitrate (mg kg-1) ammonium (mg kg-1) 15 dds1 35 dds 60 dds 15 dds 35 dds 60 dds b. decumbens 90.1 93.3 18.7 55.2 60.7 42.0 mulato 93.4 93.3 28.0 53.3 52.3 51.3 toledo 95.3 102.7 32.7 51.3 51.7 46.7 mean 92.9 96.4 26.5 53.3 54.9 46.7 nitrogen: 100 kg ha-1 79.5 99.5 28.6 46.6 46.7 43.5 200 kg ha-1 93.4 93.3 24.9 62.1 62.2 49.8 mean 86.5 96.4 26.8 54.4 54.5 46.7 cv (%) 28.2 19.3 26.4 42.3 46.2 27.2 significance ns ns ns ns ns ns 1 dds: days after seeding. ns: no significant differences in mean according to the tukey test (p> 0.05). 94 agron. colomb. 29(1) 2011 contributed to the lack of vigor of the grass b. decumbens it was before starting treatment. after completion of the tilling and before planting, we determined the content of ammonium and nitrate in the soil, obtaining values of 46.6 mg kg-1 (72.5 kg ha-1 n) and 74.6 mg kg-1 (33.6 kg ha-1 of n) respectively, generating an increase in available n with soil tillage, favoring the decomposition of organic matter (kluthcouski and stone, 2003). the evaluations were carried out at 15 and 35 das, after the second fertilization with urea and 60 dap when maize was at grain filling, no differences (p> 0.05) in both the content of nitrates and ammonium (tab. 2). the average crop of 92.9 mg kg-1 of no3 arranged at the age of 15 d when the corn was in good vegetative growth and of 96.4 mg kg-1 at 35 d, at which time started flowering, coinciding with the fractional nitrogen fertilization in these two epochs. however, the values of no3 in the soil decreased to 26.5 mg kg-1 at 60 d (fig. 1), coinciding with the beginning of grain filling and high demand for n for a good harvest. however, the amount of n that moves from vegetative tissues to the cob during the filling process varies considerably from a range of 20 to 60% of total grain n derived from uptake by the roots before anthesis, deposited in the stem, and then moved into the cob. the amount of n mobilized depends on the cultivar, the amount and timing of application of n fertilizer (lafitte, 2002). the ammonium content in the soils was kept steadily during the 60 d of evaluation, with an average of 50 mg kg-1 (fig. 1). the n in the form of nitrate is absorbed by most plants and is also easily carried deeper soil layers because of its negative charge is not retained in the soil exchange complex (sims et al., 1998, cabral da silva et al., 2005). whereas the ammonium positive charge if it is retained in the cation exchange sites of clays and organic matter, this explains the stability of ammonium in the soil while nitrate have decreased over time. after the first nitrogen fertilization in the treatment with 100 kg ha-1 of n, n availability in the form of nitrate was 69.5 mg kg-1 (31.4 kg ha-1 of n) while treatment with 200 kg ha-1 n, was 93.4 mg kg-1 (42.2 kg ha-1 of n). in the second application of n at 35 d, the availability of nitrate in the soil figure 1. ammonium and nitrate from the first nitrogen fertilization (15 dap) to grain filling (60 dap) on the ground set with the corn-grass association. figure 2. nitrate content in soil with applications of 100 and 200 kg ha-1 n, in association corn pastures. 15 days 15 days 35 days 35 days nitrate ammonium 60 days 60 days n itr at e an d a m m on iu m (m g kg -1 ) n itr at e (m g kg -1 ) 95rincón and ligarreto: effect of nitrogen over corn-grass association in the renovation of pastures at piedmont of the eastern plains of colombia was similar with both 100 and 200 kg ha-1 of n, yielding an average of 96.5 mg kg-1 (44.3 kg ha-1 of n as nitrate). at 60 dap, the availability of nitrate was reduced to 26.5 mg kg-1 (11.9 kg ha-1 of n) in the treatments with two levels of n applied (fig. 2). the availability of n in the form of ammonium in the soil, where treatment was applied 100 kg n ha-1 was stable at 46 mg kg-1 (71.5 kg ha-1 n) at 15 and 35 d, and 60 d there was a slight decrease to 43.5 mg kg-1. at doses of 200 kg ha-1 of n, at 15 and 35 d was obtained contained 62 mg kg-1 of ammonium (96.4 kg ha-1 n) and 60 d was reduced to 50 mg kg-1 (77.7 kg ha-1 of n). as shown in fig. 3, after the second application of n, the ammonium content in soil treated with both 100 and equated with the 200 kg ha-1 of n applied to corn-grass association. corn absorbs much of the n in nitrate form (salvagiotti et al., 2000), therefore, in two important stages of development of this crop (at 15 and 35 d) had a total availability of 85.5 kg ha-1 from the nitrate (42 kg at 15 d and 43.5 kg at 35 d). in these periods of development of maize, we applied the two nitrogen fertilization treatments: 100 and 200 kg ha-1 of n as urea. at the time of planting corn-grass associations, we applied 27 kg ha-1 of n using diammonium phosphate source, with an efficiency of 60% fertilizer, the association had an availability of 16.5 kg n ha-1 to be used in the first 15 d of development of maize, along with 33.6 kg ha-1 of nitrate n available from the action of tillage. whereas the supply of n to plants, comes from nitrates available in the soil at the time of planting, the mineralization of organic matter (2 to 2.5% of n available for plants) and fertilizer (montesano et al., 2003). it is considered that the efficiency of urea is about 60% in the treatment where it was applied 100 kg ha-1 at 15 and 35 das, the availability of n for plants from urea was 60 kg ha-1. moreover, with 2.4% organic matter, with a bulk density of 1.3 g cm-3 and a 2% annual mineralization, the availability of n to the crop from organic matter in this soil, was 31 kg ha-1. therefore, the total amount of n from fertilizer and organic matter mineralization was 91 kg ha-1, number of close to 85.5 kg ha1 of n available in the form of nitrate in the soil, to be taken by the crop at 15 and 35 das. on 8 and september 28, 2007 when it was the application of urea (15 and 35 dap), precipitation did not exceed 7 mm. fox et al. (1986) report that it is necessary to the occurrence of rainfall over 10 mm for the urea is incorporated into the soil profile, otherwise occurs in the form of nh3 volatilization. the soil moisture conditions and daytime temperatures of 31 °c during this month, may have contributed to the volatilization of urea, causing loss of n was not enough to be taken up by plants. this could happen in the treatment with twice the amount of applied n (200 kg ha-1), at this dose, the plants should have 120 kg ha-1 of n from fertilizer and 31 kg ha1 of n mineralization of organic matter produced for a total of 151 kg ha-1. however, there were no significant differences in the levels of nitrate and ammonium in soils fertilized with 100 and 200 kg ha1 of n, n losses apparently are higher when fertilization levels are higher. as they barbieri and echeverría (2003) determined the n-nh3 losses to fertilize a pasture thinopirum ponticum with 0, 90 and 180 kg ha-1 of n using urea as the source. losses of n-nh3 volatilization were 3, 14 and 63 kg ha-1, respectively. recent studies have shown that high levels of n applied are no differences in corn production alone or in association with grasses, however, reduces efficiency and increases the nutrient losses as no3 or nh4 (bundy and andraski, 2005; wachendorf et al., 2006; zhao et al., 2006). the availability of n-nh4 in the soil, at 15 and 35 das corn association grasses, was 83 kg ha-1, while the availability figure 3. ammonium content in soil with 100 and 200 kg ha-1 n, in association corn pastures. 15 days 35 days 60 days 96 agron. colomb. 29(1) 2011 of no3-n was 43 kg ha-1. these differences were extended to 6 times 60 das for the availability of nh4 (tab. 3). it is important to book this present in the ammonium n stored in soil clays, which represents 70% of all inorganic n. work performed by cramer and lewis (1993), showed that significant amounts of crops using ammonia, if this is present in the soil. certain corn hybrids have a high requirement for ammonium uptake of n in this way helps to increase grain yield. one of the reasons that higher yields are obtained with the absorption of part of the n in ammonium form, is that the reduction of nitrate within the plant requires energy; nitrate is reduced to ammonia that then becomes amino acids in the plant. this energy is provided by carbohydrates, the same that could be used for growth and grain formation (potash and phosphate institute, 1997). total nitrogen in maize leaves and grass it was found that the onset of flowering, leaf n in maize associated with b. decumbens and corn toledo associated with the grass was higher with 2.90 and 2.83% n respectively (tab. 4), while in association with mulato grass, corn presented a content of 2.66% of n leaves. on the grass b. decumbens, leaf n was significantly lower, while mulato and toledo pasture n concentration was 3.31% and 3.20%. it is generally observed at 35 dap, the leaf n in the grass showed levels higher than those found in corn. at the stage of grain filling (60 das) leaf n content in maize were no significant differences being associated with the three grasses, yielding an average of 2.59%. the foliar n in maize was similar in flowering and grain filling (tab. 3). tropical grasses are characterized by decreased leaf n and increased fiber, when mature, however, mulato grass remained the highest content of n with 2.58% at 60 d. in contrast, the n in the leaves of grass toledo, was significantly lower (2.30%) compared to the other two grasses. treatments with 100 and 200 kg n ha-1 applied to corn, did not affect the n content in corn leaves and grass, both flowering and grain filling. at the time of flowering corn, the grass had higher leaf n content than corn, while in the grain filling, corn n content was higher in leaves than that found in the leaves of grass (fig. 4). the n in maize leaf showed little variation at 35 and 60 days of age, both with 100 and 200 kg ha-1 of n. at flowering, the average was 2.8% and grain filling of 2.6%, values that are in the lower range of 2.75% to 3.25% proposed by malavolta et al. (1997), as appropriate. meanwhile, pasture at 35 d had more than 3% of foliar n, 60 dds decreased to near 2.5%. conclusions with a dose of 100 kg ha-1 of n was achieved an average yield of 5.3 t ha-1 grain of corn which it was confirmed that this crop requires 20 to 25 kg ha-1 of n for each ton of grain produced. therefore do not justify application of 200 kg ha-1 of n to the corn association pasture in acid soil conditions of the middle terrace of the piedmont plains. the content of nitrogen in the soil as nitrate remained stable up to 35 das, whereas in the form of ammonia, up to 60 das. studies are needed to quantify specific loss of n as urea fertilization is done, taking into account the conditions of high rainfall and temperature, typical of the piedmont plains. table 3. nitrogen (n) soil inorganic nitrogen fer tilizer from the first until the beginning of grain filling in maize cultivation associated with pasture. stages (das*) nitrate ammonium soil inorganic n mg kg-1 kg ha-1 n (kg ha-1) mg kg-1 kg ha-1 n (kg ha-1) kg·ha-1 15 93.0 186.0 42.0 53.2 106.4 82.7 124.7 35 96.4 193.0 43.5 54.9 109.0 84.7 128.2 60 26.4 53.0 11.9 46.6 93.2 72.4 84.3 * das: days after seeding. table 4. nitrogen (n) inorganic nitrogen in maize and grass leaves. association of corn with grasses: n at flowering of corn (35 d) n at grain filling of corn (60 d) corn leaves grass leaves corn leaves grass leaves b. decumbens 2.90 a 2.91 b 2.60 a 2.40 ab mulato 2.66 b 3.31 a 2.53 a 2.58 a toledo 2.83 ab 3.20 ab 2.65 a 2.30 b cv (%) 4.9 6.8 5.6 6.7 means with different letters in the same column indicate significant difference according to tukey test (p <0.05). 97rincón and ligarreto: effect of nitrogen over corn-grass association in the renovation of pastures at piedmont of the eastern plains of colombia literature cited andrade, s.r.m., r. santana, j. cambraia and p. mosquim. 2001. efeito da proporção nh4, no3 na distribuição de nitrato e na atividade in vitro da redutase do nitrato em plantas de panicum maximum. boletim de pesquisa e desenvolvimento 12. planaltina, df, brasil. aoac (association of official agricultural chemists). 1995. official methods of analysis. arlington virginia, usa. barbieri, p.a. and h.e. echeverría. 2003. evolución de las pérdidas de amoniaco desde la urea aplicada en otoño y primavera a una pastura de agropiro alargado (thinopyrum ponticum). revista de investigaciones agropecuarias 32(1), 7-29. bueno, g.m., l. vilela, l.g. barioni, d.m. gomes de sousa and o.b. olivera. 2004. manejo da adubação nitrogenada em pastagens. pp. 155-216. en: silveira c.g., c. moura and v. pedroso de faria (eds.). fertilidade do solo para pastagens product ivas. a na is do 21° simpósio sobre ma nejo das pastagens. fundación de estudios agrarios luís de queiroz, fealq. piracicaba, brasil. bundy, l.g. and t.w. andraski. 2005. recovery of fertilizer nitrogen in crop residues and cover crops on an irrigated sandy soil. soil sci. soc. amer. j. 69, 141-147. cabral da silva, e., s. buzetti, g.l. guimarães, e. lazarini and m.e. de sá. 2005. doses e épocas de aplicação de nitrogênio na cultura do milho em plantio direto sobre latos solo vermelho. rev. bras. ciênc. solo 29(3), 37-44.  cramer, m.d. and o.a.m. lewis. 1993. the influence of nitrate and ammonium nutrition on the growth of wheat (triticum aestivum) and maize (zea mays) plants. ann bot. 72, 359-365. deane, c.e. and a.d. glass. 1983. short terms studies of nitrate uptake into barley plants using ion specific electrodes and cl3. regulation of efflux by nh4. plant physiol. 73, 105-110. fox, r.h., j.m. kern and w.p. piekielek. 1986. nitrogen fertilizer source and method and time of application effects on no-till corn yield and nitrogen uptakes. agron. j. 78, 741-746. kluthcouski, j. and l.f. stone. 2003. manejo sustentavel dos solos dos cerrados. pp. 61-104. en: kluthcouski, j., l.f. stone, and h. aidar (eds.). integraçao lavoura pecuaria. embrapa, arroz e feijao, san antonio de goias, brasil. lafitte, h.r. 2002. fisiología del maíz tropical. programa de maíz cimmyt. tecnifenalce 4(2), 7. malavolta, e., g.c. vitti and s.a. oliveira. 1997. avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. 2ª ed. piracicaba. 319 p. martha junior, g.b., l. vilela, l.g. barioni, d.m. gomes de sousa and o.b. olivera. 2004a. manejo da adubação nitrogenada em pastagens. pp. 155-216. in: silveira c.g., c. moura and v. pedroso de faria (eds.). anais do 21° simpósio sobre manejo da pastagens. fundação de estudos agrários luis de queiroz, fealq. piracicaba, brasil. martha junior, g.b., m. corsi, p.c.o. trivelin and m.c. alves. 2004b. nitrogen recovery and loss in fertilized grass pasture. grass and forage sci. 59, 80-84. mejia, l. 1996. génesis y características de los oxisoles y suelos óxicos de los llanos orientales de colombia y su relación con la fertilidad. suelos ecuat. 26(1), 7-34. menezes, p.s. 2004. aspectos fisiológicos y metabólicos de la nutrición nitrogenada de plantas forrajeras. pp. 139-154. in: silveira c. g., c. moura and v. pedroso de faria. (eds.). fertilidade do solo para pastagens productivas. anais do 21° simpósio sobre manejo da pastagens. fundação de estúdios agrários luis de queiroz, fealq. piracicaba, brasil. mengel, d.b. and s.a. barber. 1974. rate of nutrient uptake per unit of corn root under field conditions. agron. j. 66, 399-402. miles, j. w., c.b. do valle, i.m. rao and v.p.b. euclides. 2004. brachiaria grasses. warm season (c4) grasses, agronomy, monograph n° 45. american society of agronomy, crop science society of america, soil science society of america. usa, pp. 745-783. montesano, a.m., a. salomón, c.d. teramo and b. masiero. 2003. fertilización del cultivo de maíz. proyecto fertilizar-inta, pergamino, argentina. 7 p. oaks, a. 1992. re-evaluation of nitrogen asimilation in roots. bioscience 88,1067-1072. orozco f.h. 1999. biología del nitrógeno. conceptos básicos sobre sus transformaciones biológicas. tomo 1. universidad nacional de colombia, medellín, 231 p. figure 4. foliar nitrogen (%) in corn-grasses association, in periods of flowering and grain filling of maize with two levels of nitrogen 100 and 200 kg ha-1. maize leaves flowering grain filling maize leavesgrass leaves grass leaves 100 kg/ha of n 200 kg/ha of n 98 agron. colomb. 29(1) 2011 potash and phosphate institute, 1997. manual internacional de fertilidad de suelos. norcross, g.a. 146 p. rao, i.m., p.c. kerridge and m.c.m. macedo. 1998. requerimientos nutricionales y adaptación a los suelos ácidos de especies de brachiaria. in: j.w. miles, b.l. maass and c.b. do valle (eds.). brachiaria: biología, agronomía y mejoramiento. ciat, cnpgc/embrapa. cali; campo grande brasil. pp. 58-78. rincón, a. 2007. asociación maíz pastos para establecimiento y renovación de praderas en los llanos orientales. boletín de investigación no. 9. corpoica colciencias. villavicencio, colombia. 71 p. rincón, a. 1999. degradación y recuperación de praderas en los llanos orientales de colombia. boletín técnico no. 19. corpoica-pronatta. villavicencio, colombia. 48 p. salinas, j.g. 1985. fertilización de pastos en suelos ácidos de los trópicos. centro internacional de agricultura tropical, ciat. cali, colombia. 215 p. salvagiotti, f., h. pedrol and j. castellarin. 2000. utilización del método del balance de nitrógeno para la recomendación de la fertilización nitrogenada en maíz. informaciones agronómicas, instituto de la potasa y el fósforo, inpofos 38, 11-13. sánchez, p.a. 1976. properties and management of soils in the tropics. new york . j. wiley and sons. 618 p. sans, j.i., r.s. zeigler, s. sarkarung, d.l. molina and m. rivera. 1999. sistemas mejorados arroz-pasturas para sabana nativa y pasturas degradadas en suelos ácidos de américa del sur. pp. 232-244. in: guimaraes. j.i. sanz, y. rao, m.c. amezquita and e. amezquita. (eds.). sistemas agropastoriles en sabanas tropicales de américa latina. ciat-embrapa. cali, colombia. sims, a.l., j.s. schepers, r.a. olson and j.f. power. 1998. irrigated corn yield and nitrogen accumulation response in a comparison of no-till and conventional till: tillage and surface-residue variables. agron. j. 90, 630-637. varvel, g.e., j.s. schpers and d.d. francis. 1997. ability for in-season correction of nitrogen deficiency in corn using chlorophyll meters. soil sci. am. j. 61, 1233-1239. vilela, l., m.c. macedo, g.b. martha junior and j. kluthcouski. 2003. beneficios da integraçao lavoura – pecuária. pp. 154-170. en: kluthcouski, j., l.f. stone and h. aidar. (eds.). integraçao lavoura – pecuária. embrapa, arroz e feijão. san antonio de goias, brasil. wachendorf, m., k.c. volkers, r. loges, g. rave and f. taube. 2006. performance and environmental effects of forage production on sandy soils. iv. impact of slurry application, mineral n fertilizer and grass under storey on yield and nitrogen surplus of maize for silage. grass and forage sci. 61,232-242. zhao, r.f., x.p. chen, f.s. zhang, h. zhang, j. schroder and v. romheld. 2006. fertilization and nitrogen balance in wheat – maize rotation system in north china. agron. j. 98, 999-1004. agronomla colombiana, 1992, volumen 9, número 2: 230-235 alternativas de tratamiento para aguas de uso agricola angela chaparro de barreral introducción. cualquier proceso de desarrollo importante, inevitablemente, tiene implicaciones sobre el ambiente y sobre los recursos naturales de los cuales depende o a los cuales afecta. en colombia, la floricultura se ha desarrollado en tiempo y espacio tan vertiginosos que no puede sustraerse a esta situación y, por esta razón es urgente analizar su impacto. es necesario llamar la atención sobre un aspecto relativo a una de las componentes vitales para el medio y para el desarrollo de la industria floral que es "el agua", para presentar algunas opciones de su manejo, para limpiar aquellas que ha sido servidas en la agricultura y en otras actividades de las fincas dedicadas al cultivo de flores para exportación. los esfuerzos para mejorar la producción de flores se ven limitados, entre otros factores, por la disponibilidad de agua y su control. la planificación cuidadosa del riego es indispensable, para: evitar graves problemas de salinización y alcalinización. millones de hectáreas de tierra productiva se han convertido en desiertos salinos estériles, debido a la carencia de sistemas adecuados de drenaje. evitar el agotamiento de los recursos hldricos freáticos y del subsuelo. la constante extracción de agua para riego sin tener en cuenta las tasas de reposición natural, como ha sucedido, entre otras regiones, en arabia saudita, israel, sudáfrica, texas, arizona, el sur de california, la india y perú, donde, después de un corto perrada de incremento en la producción, los rendimientos han descendido y, en algunos casos, 1 profesora asociada. departamento de 8iologia. facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogotá d.c. 230 se ha llegado a la necesidad de abandonar la agricultura. marx y engels advirtieron que la naturaleza se vengaría sr se la descuidaba y, en cuanto mayor fuera el abuso, mayor sería la venganza. el problema central no es en cúal medida se usa el agua, sino quién la usa, con qué fines y cúales son los cambios resultantes que condicionan la posibilidad de que otros la puedan usar. muchos paises hacen lo posible, con enormes inversiones, por alcanzar el acceso fácil al agua potable. en todo el mundo, existen ejemplos de sistemas que han fracasado y que son monumentos a complicadas tecnologlas. en colombia, la mayorta de sistemas empleados para el tratamiento de aguas residuales ha dificultado su aplicación en áreas rurales y urbanas y, en general, en los paises en vlas de desarrollo, por el nivel técnico, los altos costos y, especialmente, por la dificultad de mantenerlos. la experiencia que dejan los fracasos y el reconocimiento de que pueden desarrollarse sistemas efectivos de tratamiento, con inversiones factibles y el significativo mejoramiento en el nivel de vida de los afectados, ha conducido a mejorar las fuentes tradicionales sin recurrir a modernas instalaciones convencionales de tubería y de tratamiento del agua. sr la industria de las flores quiere satisfacer la necesidad de un desarrollo independiente y ecologicamente seguro, debe sentar sus bases con respecto a la elección de las técnicas. en lugar de fomentar una indiscriminada proliferación de tecnologras foráneas importadas, conviene potenciar la adquisición de aquéllas que sean estratégicas con efectos multiplicadores y que faciliten la independencia de la industria. conviene crear estlmulos para desarrollar la capa• cidad cientffica y tecnológica nativa, prioritariamente, sobre las medidas de transferencia tecnológica. teniendo como base estas ideas, presento "algunas alternativas de tratamiento para aguas de uso agrlcola". esta es la oportunidad para poner en consideración de los floricultores, de la industria y de la comunidad cientffica en general, algunos resultados experimentales de la investigación realizada en forma conjunta en las facultades de ciencias e ingenierla de la universidad nacional de colombia. la mayorla de los sistemas empleados para el tratamiento de aguas residuales en el pals es de dificil aplicación en áreas rurales y urbanas, por los altos costos y por el nivel técnico necesario para aplicar, operar y mantener sistemas de tratamiento convencional. el incremento del volumen de desechos iiquidos, descargado en fuentes de agua receptoras, causa su contaminación en los cursos de agua y un severo impacto ecológico y social. la situación planteada y los resultados obtenidos con el modelo en otros paises motivó la realización de una investigación, la cual se desarrolló con el objetivo de evaluar la efectividad de una modalidad de hidroponla o sea, la técnica de la pellcula nutritiva (tpn) aplicada a un cultivo de kikuyo (pennisetum clandestínum), como posible alternativa para tratar aguas residuales de uso doméstico propuesta por arjona (1987). en el tratamiento de aguas residuales se ha utilizado jacinto de agua (eichhomia crasipes). se trata de una planta que tiene peciolos y pedúnculos esponjosos y abultados, su base llena de bolsas de aire formando un flotador y la roseta de peciolos forma un circulo de flotadores que evitan que la planta zozobre. cuando varias plantas están juntas, los peciolos están menos inflados y son más altos y delgados, en forma tal que una hectárea puede contener 360 a 480 toneladas de jacintos. la flor blanca o lila en una espiga central blanca o lila, si no ha sido polinizada por un insecto después de 48 horas de antesis, se autopoliniza y en tres semanas, las semillas maduran. las flores se inclinan y dejan caer en el fondo fangoso las pesadas semillas (más densas que el agua), donde pueden permanecer viables por varios anos; asi, éstas constituyen un proceso reproductivo de soporte, puesto que el proceso reproductivo principal es la forma vegetativa, a partir de rizomas. la temperatura óptima de crecimiento es de 26 a 30°c.en condiciones favorables, en diez dias se puede duplicar su población y, en caso de helada, mueren las hojas exteriores, pero, a menos que haya congelamiento por largo tiempo, el rizoma es viable y responde a cambios favorables de temperatura. las ralees del jacinto permanecen suspendidas en el agua en máximo contacto con el medio de donde extraen los nutrientes que le son necesarios. cuando el n, p y k van a las corrientes de agua, a través de las escorrentfas agrlcolas, las aguas residuales o los efluentes industriales, son considerados contaminantes y son irrecuperables. el jacinto absorbe estos y otros productos qulmicos en grandes cantidades y los utiliza para su crecimiento y reproducción o los concentra en el tejido radical. cuando la planta se cosecha en forma sistemática, para que haya continuidad en la absorción, se convierte en un agente natural de control de contaminación del agua, que reduce la 080 y los sólidos totales suspendidos en el medio. sin embargo, si la cosecha no es sistemática, puede causar problemas por su rápida proliferación, ocasionando alteraciones en la calidad del agua por incremento de la materia orgánica, disminución de oxigeno disuelto, la reducción en la penetración de luz, el aumento de evapotranspiración, la proliferación de insectos y vectores de enfermedades y la sedimentación. otros sistemas de tratamiento para aguas residuales se han reconocido a lo largo de la historia del mundo. el tratamiento de "flujo superficial" utiliza, principalmente, macrófitas terrestres como brachiaria sp., panicum repens y oriza satíva. en melbourne (australia), el sistema opera desde 1987, cubre 10.800 hectáreas y trata 200 millones de m3 de agua/ano y su instalación, mantenimiento y operación es de bajo costo y permite alta productividad agropecuaria. en tabio (cundinamarca), lleras y lleras uda., entre 1981-1982, probaron el kikuyo en un flujo de 0,5 m3/m2/dia y en un área de 1.000m2 removieron 60% de 080, 70% de sólidos suspendidos y 45% de sólidos totales. sus autores concluyen que la remoción es mayor, cuanto menor sea la tasa de aplicación. los hidropónicos constituyen una alternativa de cultivo para especies terrestres con rendimientos mayores que cuando se cultiva en suelo. adicionalmente, es posible sustituir la solución nutritiva por agua residual. una modalidad de la hidroponia, desarrollada en el "glasshouse research institute" (inglaterra) por allan y cooper en 1965, es la técnica de la pelicula nutritiva (tpn), la cual se caracteriza porque las ralees se encuentran sobre el fondo plano, impermeable y ligeramente inclinado de los hidrocanales, a través de los cuales, fluye uniforme y unidireccionalmente una fina lámina de solución nutritiva. para una adecuada oxigenación sin oxidación, es necesario que el sistema radical este parcialmente sumergido en la solución nutritiva y el resto esté en contacto con la atmósfera. penningsfeld y kurzman 231 (1983) recomiendan un flujo de 1 a 4 litros por minuto. la tpn se ha probado, en cultivos hortenses (frijol, guisante, tomate, lechuga, rábano), en plantas ornamentales (poinsetia, geranio, clavel, crisantemo) y en aromáticas, en mas de 68 paises. el funcionamiento de la tpn depende de la energia solar. su funcionalidad, como sistema de tratamiento de aguas residuales radica en la formación de una densa matriz de raices que actua como filtro para retener sólidos en suspensión y ofrece soporte para el crecimiento de microorganismos aeróbicos, degradadores de residuos presentes en el agua para tratar y las plantas, por absorción radical, remueven nutrientes y metales pesados. la tpn es económica, por que, con una inversión minima de instalación, mantenimiento y operación (como combustible utiliza la1!nergia solar y el sistema filtrante puede transformarse en forraje o compost), permite mejorar la calidad del agua, convirtiéndose en una alternativa importante de reciclaje y de reutilización de aguas residuales sin recurrir a modernas y costosas instalaciones convencionales para el tratamiento. comparando los niveles de producción de cultivos irrigados con aguas residuales y con solución nutritiva sintética, sias y nevin (1973) establecieron la capacidad de las aguas residuales para suplir las demandas nutricionales y lograr buena producción en cultivos de tomate, frijol enano, remolacha azucarera y rábano, demostrando la potencialidad de éstas como fuente de nutrientes, con la ventaja adicional de la reducción en los costos. en 1978, el diseno de un sistema para irrigar un cultivo de tomate bajo invernadero y un pastizal a la intemperie con aguas residuales domésticas permitió demostrar que la concentración de nutrientes es mayor en las soluciones nutritivas sintéticas que en el efluente, pero, en éstos, los elementos están en forma más accesible a las plantas y, por lo tanto, no se presentan sintomas de deficiencia y los metales pesados detectados en baja concentración tienden a acumularse en las hojas, y los virus y bacterias quedan bloqueados en las raices. en el laboratorio de medicina nuclear y radiación biológica de la universidad de california, se demostró que, en las aguas residuales, los nutrientes están en forma utilizable y que especies como lycopersiconesculentum, cucumissativus, lactuca sativa, chrysanthemun morifolium, solanum me/ongena y capsicum frutescens no requieren fuente adicional de energia para lograr producciones comparables a las obtenidas con hidroponia comercial. cuando se conoce la presencia de alguna deficiencia, puede enriquecerse artificialmente, 232 como ellos lo hicieron, adicionando fe y mn o acidificándolas para hacerlas disponibles. la utilización de la tpn, como sistema de tratamiento empleando gramineas, se reporta inicialmente en 1981. el laboratorio de investigación para las regiones frias de la armada norteamericana (crrel) trabajó con phalaris arundinacea en 2 canales aplicados intermitentemente, bajo invernadero. los resultados fueron excelentes en cuanto a remoción y producción del pasto. en colombia, en trabajos conjuntos de ia empresa de acueducto y alcantarillado de bogotá (eaab) y la universidad nacional de colombia,se ha probado el pasto pará bajo invernadero, con el fin de tratar aguas procedentes del beneficio del café, lo mismo que la efectividad de otras gramineas en tratamiento de aguas residuales domésticas metodología. la investigación se realizó, en la estación de bombeo "el salitre", de propiedad de la eaab. se utilizó pasto kikuyo por ser la graminea mejor adaptada y más difundida en la región andina de colombia, donde constituye la principal fuente de alimento para levante y engorde de ganado y para prados en general. su producción depende de la fertilización y del periodo entre podas y oscila entre 1,27 y 13,5 toneladas de materia seca por hectárea y por corte. para el tratamiento tpn, el agua pasa de un tanque desarenador, a través de un vertedero rectangular, al tanque de distribución, donde el nivel del liquido puede ser controlado manualmente a través de un canal de desfogue. un vertedero rectangular conduce el agua a la cámara de aquietamiento la cual saca un flujo uniforme para alimentar un canal de cultivo hidropónico. el canal de mortero tiene 20 m de largo x 0,.53 m de ancho y 0,2 m de profundidad y su pendiente 0.3%. aiif, se sembró el material experimental que consistió en 32 cespedones de kikuyo de 50 cm x 50 cm muy uniformes y con poco suelo acumulado en la matriz radical. para el crecimiento del pasto, se permitio un área libre de 10 cm entre cespedones. se suministraron 1,74 litros por minuto y ei ensayo se prolongó durante 4 meses. para la evaluación, el canal se dividió en dos secciones, cada una con 16 cespedones. las muestras de agua se tomaron en el afluente, entre la primera y la segunda sección, y en el punto efluente. después de la aclimatación del pasto, se podó para establecer el tiempo cero. durante este tiempo, se evaluaron las muestras de agua a intervalos semanales, para determinar la capacidad depuradora del sistema. resultados. el caudal de operación permitió tratar 1.253 litrosl dla y el trh vario de 38 minutos al iniciar la fase experimental hasta 50 minutos al finalizarla. la capacidad depuradora del sistema, al pasar del incremento de la pehcula biológica que podrla contribuir a la remoción de componentes qulmicos, flsicos o biológicos del agua no presentó una tendencia definida en tiempo ni en espacio. la formación de la pellcula biológica fué mayor en los cespedones más cercanos al afluente y disminuyó gradualmente a lo largo del canal. esta acumulación en los dos primeros cespedones fué tan intensa que causó una disminución en el crecimiento del pasto en términos de altura, a partir de los 50 dlas de iniciada la investigación. la altura del follaje fué mayor en el segundo cespedón y, desde éste, disminuyó gradualmente hacia el efluente. el cuadro 1 presenta los valores promedios de algunas variables flsicoquímicas del agua a nivel del afluente, del punto medio y del efluente. la acidez y la alcalinidad totales, la dureza magnésica y la conductividad eléctrica disminuyeron progresivamente a lo largo del canal. por el contrario, las durezas total y cálcica se incrementaron, debido a la composición del canal que aportó calcio al sistema. no obstante las remociones, el se mantuvo relativamente constante, caracterlstica muy importante, pues demuestra la capacidad amortiguadora del sistema. la intensidad de las respectivas remociones varió en cada caso, pues, en algunos casos, fué mayor en la primera sección del canal y lo contrario en otros, pero los porcentajes totales son muy importantes para el proceso depurador de aguas residuales por medios biológicos. se destaca la efectividad del sistema para remover salinidad (conductividad eléctrica) a lo largo del canal. se observa disminución de 556 a 405 mmhosl cm. esta potencialidad puede ser explotada en grandes áreas de suelos agrlcolas que presentan tendencia a salinizarse. también, se destacan la remoción de la alcalinidad y el alto porcentaje de dureza cálcica que fué removido. algunas caracterlsticas flsicas del agua, como la turbiedad y la presencia de sólidos totales, filtrados y solubles, también, se vió afectada favorablemente por el sistema de tpn ensayado. si se considera que las remociones fueron muy importantes en todos los casos, los resultados demuestran la efectividad de la tpn. se ha descrito que, en los canales, la masa de ralees de los vegetales empleados se apreta densamente, constituyendo una especie de colchón cuadro 1.variación promedia de algunas variables flsicas y de remociones ejercidas por el sistema tpn. afluente punto efluente primera segunda remoción medio total (%) acidez total 40,00 27,00 22,00 31,21 17,25 41,54 alcalinidad total 169,00 144,00 123,00 14,29 15,55 26,99 ph 7,13 7,14 7,14 dur. tal. cac03 ppm 1,00 70,00 80,00 36,99 14,86 56,93 dureza ca cac03 ppm 38,56 63,11 72,44 67,70 14,90 93,70 dureza mg 11,44 7,56 6,56 29,07 10,28 32,59 cond. ele mmhos/cm 556,00 465,00 405,0 15,93 13,05 26,74 cuadro 2.variación promedia de la turbiedad y de la concentración de sólidos suspendidos totales y filtrables en el agua residual. remociones ejercidas por el sistema tpn. afluente punto efluente primera segunda remoción medio total (%) turbiedad ppm sio 2112,00 45,00 28,00 58,74 36,80 74,38 sol. susp ppm 212,00 85,00 52.00 59,19 37,00 73,44 sol. filt ppm 280,00 237,00 234,00 13,58 0,76 15,04 sol. tata ppm 492,00 320,00 285,00 34,53 10,35 41,75 233 filtrante. asl, mediante procesos netamente flsicos, se retienen los sólidos suspendidos que constituyen la turbiedad. por otra parte, los sólidos solubles se retienen por procesos de adsorción y absorción. la presencia de algunos elementos qulmicos, presentes como contaminantes de las aguas residuales se presenta en el cuadro 3, donde se observa que el nitrógeno amoniacal, el fósforo (ortofosfatos), el potasio y el hierro disminuyen marcadamente a lo largo del canal. el nitrógeno es vertido en las aguas residuales, generalmente en forma orgánica, úrea y proteinas. estas moléculas, por acción de las bacterias saprófltas, son degradadas a formas iónicas más simples como amoniaco, el cual, también, es oxidado a nitritos por bacterias nitrificantes (nitrosomonas) y, posteriormente, las bacterias del género nitrobacter los convierten en nitratos. el sistema tpn demostró gran eficiencia para remover nitrógeno en forma de amonio, principalmente por absorción radical. en condición anaeróbica, parte del amonio puede convertirse en nitritos, situación que explica el incremento de esta variable a lo largo del canal. los ortofosfatos, el potasio y el hierro disminuyeron hacia el efluente. el porcentaje de remoción fué mayor en la primera sección del canal y, en todos los casos, el porcentaje fué mayor del 50%. en un agua residual doméstica, el 75% de la concentración de sólidos suspendidos y el 40% de los filtrables son de naturaleza orgánica. sobre una muestra total y filtrada se determinó la cantidad de oxigeno necesaria para que los microorganismos oxiden la materia orgánica en un periodo de 5 dlas a 20°c. la diferencia dió la obo no soluble, variable que, también, disminuyó desde el afluente hacia el efluente y cuyo porcentaje de remoción fué notoriamente mayor en la primera sección que en la segunda. el comportamiento de la oao (cantidad de oxigeno necesario para la oxidación de la materia orgánica del agua en presencia de ~cr207 en medio ácido y a alta temperatura) presentó tendencia similar a la obo. los principales representantes de los grupos de microorganismos indicadores de contaminación fecal son streptococcus, clostridium y escherichia. los primeros mueren rapidamente fuera del huésped, asl su presencia, sólo, se detecta cuando las heces son recientes; las esporas de clostridium perfringens permanecen largo tiempo en el agua y escherichia coli, miembro principal del grupo coliforme, es, por excelencia, indicador de la contaminación fecal. la remoción ejercida por el sistema fué irregular y baja. sin embargo, experimentalmente, bouzon y palazzo (1982) lograron valores hasta del 90% atribuibles a filtración, predación de microorganismos mayores, efecto de radiación ultravioleta o cuadro 3.variación promedia en la concentración de algunos iones (ppm) en el agua residual yen las remociones ejercidas por el sistema de tratamiento tpn. afluente punto medio efluente primera segunda remoción total(%) amonio 3,20 16,40 8,60 45,25 50,25 72,66 nitritos 0,003 0,005 0,008 ortofosfatos 4,08 2,39 1,56 39,43 35,38 60,46 potasio 14,43 9,57 7,11 33,69 25,91 52,31 hierro 4,12 2,49 1,44 38,29 34,80 60,80 cuadro 4. variación promedia de la ob05 y oao (ppm) del agua residual. remociones ejercidas por el sistema de tratamiento tpn afluente punto medio efluente primera segunda remoción total(%) ob05 total 204,00 75,00 53,00 61,85 27,24 72,42 ob05 filtrable 107,00 53,00 41,00 49,72 22,50 60,60 ob05 no soluble 99,00 20,00 8,00 79,43 56,00 90,84 oao total 476,00 219,00 165,00 23,19 22,51 65,46 234 cuadro s.variación en el recuento total de coliformes fecales del agua residual y de las remociones ejercidas por el sistema de tratamiento tpn afluente punto medio efluente primera segunda remoción total(%) coliforme log coll 100 mi 6,69 7,017,00 6,49 3,88 2,96 cuadro 6. variación promedia en el contenido de cadmio y cromo (ppm) en el agua residual y en las remociones ejercidas por el sistema tpn anuente punto medio enuente primera segunda remoción total(%) cd (ppm) cr (ppm) 0,007 0,090 0,007 0,030 0,007 0,020 57,680 29,11 69,40 desecación en los periodos de intermitencia en el tratamiento. los metales pesados se encuentran en aguas residuales industriales. en el caso que se estudia (aguas domésticas), los valores fueron muy bajos y se mantuvieron constantes y no se observó efecto de remoción, aunque el cromo fué removido del sistema en un 59,4% y con mayor eficiencia en la primera sección del canal. conclusiones. el kikuyo se adaptó al nuevo sustrato de crecimiento y no presentó slntomas de "stress": en el primer cespedón, sólo, se presentó una ligera necrosis apical de las hojas, causada más por senescencia que por otro factor. los crecimientos foliar y radical fueron intensos hacia el afluente y decrecieron hacia el efluente, debido, posiblemente, a un gradiente de concentración de nutrientes creado durante la experimentación. los sólidos del agua residual saturaron el sistema radical del primer cespedón cercano al afluente, mejorando su capacidad filtrante. en general, hay remoción de iones y elementos que contribuyen a la contaminación del agua servida a lo largo del canal. el tratamiento de aguas residuales por medios biológicos es uno de los conceptos más prometedores, dada su simplicidad, bajo costo y capacidad de convertir contaminantes indeseables en productos de utilidad como energla, abono, sustancias alimenticias e,inclusive, en más flores. bibliografía. 1. ariona. b. evaluación de un euttivo hidropónico de pennisetum clandestinum hochst (kikuyo) como tratamiento biológico para aguas residuales domésticas. tesis de grado. facultad de ciencias.universidad nacional de colombia. bogotá. 1987. 2. bouzoun. j.r. and a.j. palazzo. preliminary assessment 01 !he nutrientlilm technique lorwaste watertreatment special reportol cold regions research. engineering laboratory 01 ihe u.s.a. army. 13p. 1982. 3. lleras y lleras uda. investigación sobre bioliltros veg eta ies. resumen de resultados. documento presentado a la car. 10p. 1981. 4.wolverton. b.c. eljacinto de agua. mazingira. foro mundial sobre medio ambiente y desarrollo 11: 59-65. 1979. 235 agronomía colombiana, 1996 volumen xiii, no. 1;pag 43-49 respuesta del banano (clon «gran enano») a la fertirrigación con diferentes fuentes potásicas en ciénaga (magdalena). banana response to different potassium sources in fertirrigation at ciénaga, magdalena. ricardo guerrero riescos', jorge gadbán reyes2 y juan ospina aguirre3 resumen en un sistema de fertirrigación (por goteo) se efectuó un experimento para evaluar la eficiencia agronómica y económica de dos fertilizantes potásicos (kn0 3 y k 2 s04) y su mezcla en el cultivo del banano (clon «gran enano», 3ª. cepa). en comparación con el k 2 s0 4 , la fertirrigación con kn0 3 consiguió incrementar en 4,6 kg el peso promedio por racimo (p<0,01), produjo cerca de una mano más por racimo (p<0,01) y dos dedos adicionales por mano (p<0,01), incrementando también la longitud del dedo central . la mezcla en partes iguales de kn03 y k2s04 resultó, para algunas variables, en efectos análogos, pero de magnitud cuántica y estadística inferior. el kn03, en comparación con el k2s04, incrementó el rendimiento en cajas/racimo de 1,7 a 1,9 (319 cajas/ha) y su relación beneficio/costo (b/c) fue de 10/1. palabras claves: fertirrigación, eficiencia, racimo, proporcion de rendimiento 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor asociado, universidad tecnológica del magdalena, santa marta 3 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. summarv this experiment was conducted to examine the agronomic and economic impact of different sources of potassium (k 2 s04" kn03 and [k2s04 (50%) + kn03 (50%)]) in a drip irrigation system in a banana farm planted with the «gran enano clone (3rd harvest), in ciénaga, colombia. in comparison with potassium sulfate, potassium nitrate increased the average weight of banana bunches in 4,6 kg (p<0,01). potassium nitrate also produced nearly one hand more per bunch (p<0,01) and two fingers more per hand (p<0,01). in addition, fingers were larger with kn0 3 than with k 2 s04. the combination of k2s04 and kn03 produced similar effects for sorne response variables, but with lower statistical confidence. potassium nitrate increased the yield ratio in boxeslbunch from 1,7 to 1,9 (319 boxes/ha), and its benefiv cost was 10/1. key words: fertirrigation, efficiency, bunch, «ratio» introduccion al banano se le conoce como una especie ávida de potasio, lo cual debe tomarse en cuenta en la selección de suelo para cultivo y en el programa de fertilización. además, el cultivo absorbe grandes cantidades de potasio en un tiempo relativamente corto debido a su crecimiento rápido y frondoso, así como al papel trascendente que juega en su 43 metabolismo, transporte y traslocación de los productos asimilados, en el balance del agua y en la calidad de los frutos (lahav, y turner, 1992). por lo anterior, el potasio es considerado como el elemento más importante en la nutrición del banano, ya que, además, es requerido en mayores cantidades. los datos experimentales de la united fruit company, citados por rosero (1993), señalan que para una producción de 4.000 cajas/ha/año, la exportación de potasio (k) en la fruta es de 518 kg. por esta razón, el banano requiere de una fertilización potásica suficiente, aún en el caso de que los niveles de k en el suelo sean adecuados (lopez y espinosa, 1995). aunque von uexkull(1985)afirma que en suelos de baja fertilidad se necesitan aplicaciones de 2.000 kg/hajaño para obtener altos rendimientos, un buen número de investigadores ha llegado a conclusiones diversas en lo que respecta a las dosificaciones de potasio más apropiadas. asi, rosero (1993) explica que en las zonas bananeras de colombia la dosis de aplicación de kp oscila entre 400 y 1.000 kg/hajaño,utilizando como fuente el kci. en la revisión realizada por lopez y espinosa (1995) se destaca que los resultados experimentales más sobresalientes en la zona bananera de costa rica se obtuvieron con dosificaciones de kp comprendidas entre 600 y 800 kg/hajaño,distribuidas en 8 aplicaciones, y utilizaron al kci como fuente. la comparación de fuentes potásicas ha sido evaluada por lópez, citado por lópez y espinosa (1995), sin que se hubiese detectado diferencia estadística entre kci y k2s04• de otra parte, no se encontró en la literatura información sobre resultados experimentales obtenidos con fertirrigación en el cultivo del banano. el presente trabajo tuvo como objetivo la evaluación de la eficiencia técnica y económica de dos fuentes fertilizantes potásicas para el cultivo del banano en un sistema de fertirrigación por goteo. materiales y metodos localización el experimentose realizóen la finca "la despensa» ubicada en el municipio de ciénaga (magdalena), al nivel del mar, con un promedio de 700 mm de precipitación pluvial anual y unatemperatura media de 28 a 29 qc. suelo experimental el suelo experimental es de textura intermedia entre arenosay arcillo-arenosa. previo a la inciación del ensayo se efectuó un muestreo en cada una de las 12 unidades experimentales. el análisis químico se realizó en el laboratorio de ica barranquilla y sus resultados se presentan a continuación : característica rango ph (agua 1: 1 ) 7,0 7,4 materia orgánica (%) 0,7 -2,0 p aprovechable (bray 2) (ppm) 99.0 363,0 cacambiable (me/100 g) 6,8 66,0 mgcambiable (me/100g) 2,6 24,0 kcambiable (me/100g) 0,3 -1,6 nacambiable (me/100g) 0,5 0,7 c.e. es(mmhos/cm) 0,4 1,5 textura a ara como se observa, salvo el ph y el sodio, las diferentes características de fertilidad muestran amplias variaciones entre las diferentes unidades experimentales. cultivo se trabajó en una plantación de banano, clon "gran enano» (3a. cepa), altamente tecnificada y desarrollada a partir de meristemos. el cultivo contaba con una población de 1.750 plantas/ha. diseño experimental utilizando el sistema de fertirrigación (por goteo) de la finca se manejaron tres tratamientos fertilizantes, cada uno con válvula diferente del sistema de riego, asi : 44 1/ sulfato de potasio (k 2 s04) (600 kg de kp/ha/año) : 1,41 ha. 21 nitrato de potasio (knoa) (600 kg de kp/ha/año) : 2,43 ha. 3/ k2s04(50%) + knoa(50%) (600 kg de k 2 0/ha/año) : 2,88 ha. en las áreas correspondientes a cada tratamiento se organizó un diseño de bloques completos al azar, con 4 repeticiones y 40 plantas por unidad experimental (parcelas de 15x15 m). durante el ciclo de cultivo en que se efectuó el experimento se aplicó también en el sistema de fertirrigación la fertilización nitrogenada utilizada en la finca, a razón de 420 kg de n/ha/año (2.000 kg de sulfato de amonio/ha/año).lasdosificacionesde potasio y nitrógeno se distribuyeron diariamente en el sistema. como es obvio, en los tratamientos que llevaban el knoa (2 y 3 ) se restó el respectivo aporte de n de la dosificacíon de n con sulfato de amonio. en el sistema de fertirrigación se agregaron cada dos meses borax a 3,07 kg/ ha y quelato de zinc a 1,22 kglha. además se aplicó abono orgánico a 3tm/ha/año. variables de respuesta las variables de respuesta analizadas fueron las que se enumeran a continuación: a/ peso promedio por racimo (kg) (wrac). b/ número promedio de manos por racimo (mxr). el número promedio de dedos por mano (2a. mano basal)(omb). di calibre del dedo central (2a. mano basal) ( q ) (cob). e/ longituddel dedo central (2a. mano basal) (pulgadas) (lob). f/ tiempo a corte (semanas) (tac). análisis estadístico se realizó el análisis de varianza y la comparaciónde promedios mediante contrastes ortogonales. además se efectuó el análisis de correlación lineal. resultados y discusion en el cuadro 1 se presentan los resultados de los análisis estadísticos obtenidos para las variables de respuesta en estudio. el cuadro 2 muestra los resultados promedios del experimento. peso promedio por racimo (wrac) para esta variable, el efecto promedio de los tratamientos fué significativo (p<0,01). fueron también estadísticamente confiables cuadro 1. cuadrados medios y significancia estadística para las variables de respuesta estudiadas. fuentes de variación variable de respuesta tratamientos kn03 vs k2s04 kn03 vs kn03 + ~s04 peso/racimo 21,40·· 33,60·· 9,10·· manos/ racimo 0,57·· 1,02·· 0,12 ne dedos/ mano (2"basal) 5,8·· 11,60•• 0,05 ns calibre dedo central (2"basal) 0,29 0,46 ns 0,11 ns longitud dedo central (z-oasaí) 0,34·· 0,49·· 0,19·· tiempo a corte 0,10·· 0,04·· 0,16·· ns : no significativo • : significativo al 95% .~ : significativo al 99% 45 cuadro 2. resultados promedios obtenidos por las diferentes variables de respuesta. tratamientos variable de respuesta k2s04 kn03 kn03+ ~s04 peso/ racimo (kg.) 42,43 47,06 44,91 manos/ racimo 10,30 11,05 10,80 dedos/ mano (2a basal) 21,05 23,22 23,06 calibre dedo central (2a basal)(o) 46,35 46,89 46,65 longitud dedo central (2abasal)(pulg.) 9,31 9,90 9,58 tiempo a corte 12,01 12,00 12,28 (p<0,01) las diferencias en peso promedio por racimo entre k 2 s04 (42,4kg) yknoa (47,0kg), al igual que entre kn03 (47,0 kg/racimo) y la mezcla de las dos fuentes (44,9 kg/racimo). la utilización de kn03 en el sistema de fertirrigación permitió obtener racimoscon 4,6 kg y 2,1 kg adicionales de peso que los cosechados cuando se usó k 2 s0 4 , y la mezcla, respectivamente. número de manos por racimo (mxr) con esta variable, el efecto promedio de los tratamientos tuvo mayor validez estadística para la comparación kn0 3 vs k2s04 (p<0,01), que al comparar kn03 vs mezcla (p>0,05). en comparación con el k2s04, el nitrato de potasio resultó en 0,7 manos adicionalespor racimo,pero no superó a la mezcla, lo cual obviamente implica que ésta también llevó a mejores resultados que el k 2 s0 4 sólo. número de dedos por mano (dmb) para esta variable de respuesta, la diferencia entre kn03 y k2s04 fue altamente significativa (p<0,01). el nitrato de potasio resultó, en promedio, en dos dedos adicionales por mano. sin embargo, no hubo diferencia confiable entre el knoay la mezcla de los dos fertilizantes, lo cual implica que ésta generó efectos análogos a los obtenidos con el nitrato potásico. cuadro 3. coeficientes de correlación linear entre el contenido foliar de nutrientes y las variables de respuesta variables de respuesta contenidos foliares wrac mxr dms cds los %n _0,36 ns 0,1503 0,13 ns 0,53 •• 0,51 •• %k 0,42 • 0,51 •• . 0,21ns 0,63 •• 0,10 ns %mq 0,37 ns 0,35 ns 0,50 •• 0,25 ns 0,32 ns %zn 0,41 . 0,45' 0,56 •• 0,36 ns 0,36 ns %cu 0,38 ns -0,25ns 0,60 •• 0,35 ns 0,39 • ns : no significativo • : significativo al 95% •• : significativo al 99% 46 longitud del dedo central (lob) a la luz de los resultados obtenidos en el promedio de esta variable, (cuadros 1 y 2), el nitrato potásico superó tanto al sulfato de potasio (en 0,6 pulgadas), como a la mezcla de los dos fertilizantes (en 0,3 pulgadas), siendo estas diferencias estadísticamente confiables (p<0,01). otras variables los tratamientos no afectaron significativamente la variable calibre del dedo central (p>0,05), y el efecto sobre tiempo a corte, en términos del número de semanas requeridas para cosecha, confiabilidad estadística (p<0,01), pero sin significado significado práctico. para identificar las variables de respuesta que generaron mayor incremento en la productividad, se efectuaron pruebas de correlación lineal entre peso promedio por racimo (kg/racimo) (wrac) y el resto de variables. los resultados significantes obtenidos fueron: con mxr (r= 0,92**), con dmb (r=0,81**), con ldb (r=0,88**) y con cdb (r=0,65**), lo cual implica que la variable que tuvo una mayor participación sobre el incremento en productividad obtenido por la fertirrigación con kn0 3 , fué el número de manos por racimo. niveles nutricionales foliares vs variables de respuesta en el cuadro 3 se presentan los resultados obtenidos por el análisis de correlación lineal entre algunos contenidos foliares de nutrientes y las variables de respuesta. es evidente que el contenido foliar de potasio mostró los efectos positivos más destacados sobre algunas de las variables, en particular para wrac (r=0,42*), mxr (r=0,51**) y cdb (r=0,63**). estas resultantes, aunque de escasa connotación estadística, sugieren que el nitrato de potasio, utilizado sólo o en mezcla con k 2 s0 4 en el sistema de fertirrigación, tendió a producir una mejor asimilación de k por el banano, bajo las condiciones del experimento, explicando así sus efectos positivos y significantes en la productividad. la mayor eficacia del nitrato de potasio para suministrar k al banano podría explicarse por el efecto favorable del anión n0 3 · sobre su asimilación por el cultivo, cuando funciona como aníon acompañante en la fertilización potásica (mengel, 1985). de otra parte, en determinados estados fisiológicos, el n0 3 " puede ser asimilado con mayor eficacia que el catión nh/ (hageman, 1984). en el experimento que nos ocupa, cuando se utilizó k2s04 como fertilizante potásico, la totalidad de la dosis de n llevó como portador el nh4+ del sulfato de amonio, en tanto que cuando se utilizó kn0 3 (100% de la dosis de k) un 42% de la dosis de n se aplicócomo n0 3 " y el 58% restantecomo nh 4 + . de igual manera, cuando un 50% de la dosis de k se aplicó como kn03, solamente un 21% de la dosificación de nitrógeno llevó al portador n0 3 " • en relación con lo anterior, dibby thompson (1985) sostienen que, bajo ciertas condiciones, el nh/ puede influir negativamente sobre la asimilación del potasio por la planta. al igual que el k, el contenido foliar de mg resultó en una correlación lineal positiva con el número de dedos por mano (dmb) (r=0,50**). en cambio, las correlaciones obtenidas con el contenido foliar de n fueron negativas y algunas altamente significativas, como con el calibre de los dedos (cdb) (r=0,53**) y su longitud (ldb) (r=-0,51**), lo cual podría sugerir, eventualmente, dosificaciones excesivas de n, bajo las condiciones del experimento, o una inadecuada relación en la fertilización n: k (lahav y turner (1992) . otro tanto podrían explicar las correlaciones negativas obtenidas para el contenido foliar de zn con wrac (r=-0,41*), mxr (r=-0,45*) y dmb (r=-o,56**). análisis económico los resultados promedios obtenidos en peso/racimo, y teniendo en cuenta la población de 1.750 plantas/ha, se resumen en las siguientes cifras: 47 k 2 s04 : 42,43 kg/racimo = 74.025 kg/ha = 2.975 cajas/ha = 1,7 cajas/racimo kn0 3 : 47,06 kg/racimo = 82.355 kg/ha = 3.294 cajas/ha = 1,9 cajas/racimo kn03 + ~s04: 44,91 kg/racimo = 78.592 kg/ha = 3.143 cajas/ha = 1,8 cajas/racimo en consecuencia, cuando se utilizó kn0 3 como fertilizante potásico se obtuvieron, en promedio, 319 cajas adicionales de banano por hectárea, y con la mezcla (k2s04 + kn0 3 ) 151 cajas adicionales por hectárea en comparación con el uso de k 2 s04 el número de cajas/racimo ((ratio ..) fué de 1,9 (kn0 3 ), 1,7 (k 2 s04) y 1,8 (mezcla) (figura 1). teniendo en cuenta el precio por caja de exportación en la época que se cosechó el experimento (us$ 4 ), y la diferencia en precio entre las fuentes fertilizantes, las relaciones beneficio/costo (s/c) obtenidas, en comparación con el k 2 s0 4 , fueron las siguientes: para el kn0 3 : 10,5/1 y para la mezcla: 10,3/ 1. estas cifras suponen que el uso del nitrato de potasio, sólo o en mezcla, permitió obtener más de us$ 10 por cada us $ 1 adicional invertido. tratamientos 3300 3250 3200 3150 3100 «i 3050::c (¡¡ m 'ro 3000o 2950 2900 2850 2800 3294 fff3143 ffff2975 11 fff~ lee! kn03 (ratio 1.9) ihei k2s04+ kn03 (ratio 1.8) ~ k2s04 (ratio 1.7) figura 1. efecto de la fuente potásica sobre rendimiento (cajas/ha) y el «ratio» (cajas/racimo) en el banano (clon «gran enano») figura 1. efecto de la fuente potásica sobre rendimiento (cajas/ha) y el «ratio » (cajas/racimo) en el banano (clon «gran enano») 48 conclusiones el nitrato de potasio utilizado en el sistema de fertirrigación generó, bajo las condiciones del experimento, una mayor eficiencia en la asimilación de potasio por el banano y permitió obtener racimos con 5 kg adicionales de peso (p<0,01), cerca de una mano adicional por racimo (p<0,01) dos dedos adicionales por mano (p<0,01), y mayor longitud en los mismos (p<0,01) en comparación con el sulfato de potasio. para algunas de las variables de respuesta, diferentes al peso por racimo, la mezcla kno y k2s04 consiguió resultados análogos. 3 en términos económicos, la fertirrigación con kno alcanzó 319 cajas adicionales de fruta para3exportaciónpor hectárea, en comparación con la fertirrigaciónque utilizó k2s04• con la mezcla de las dos fuentes fertilizantes, la diferencia a favor fué de 151 cajas. las cifras de beneficio/costo obtenidas con el nitrato de potasio sólo o en la mezcla fueron similares y alcanzaron valores favorables superiores a 10/1. bibliografia oiss, o.w.y thompson,w.r. 1985. interaction of potassium with other nutrients. pp. 515-533, in: munson, r.o.ed. potassium in agriculture. asacssasssa. madison, wis. hageman, h. r. 1984. ammonium versus nitrate nutritionof higher plants. pp: 6785, in: hauck, r.o., ed. nitrogen in crop production. asacssasssa. madison, wis. lahav, e. y turner, o. w. 1992. fertilización del banano para rendimientos altos.. inpofos. quito. lopez, m. a. y espinosa, m. j. 1995. manual de nutrición y fertilización del banano.inpofos. quito. mengel, k. 1985. potassium movement within plants and its importance in assimilate transportopp: 397-411, in: munson, r.o.ed. potassiumin agriculture.asa-cssasssa. madison, wis. rosero, r. a. 1993. banano. pp: 270-29, in: guerrero, a.r. ed. fertilización de cultivos en clima cálido. 2a. ed. monómeros colombo venezolanos, s.a.(ema). barranquilla. von uexkull, h. r.1985. potassium nutrition of some tropical plantation crops, pp 929 954. in: munson, r.o., ed. potassium in agriculture. asa-cssa-sssa. madison, wis. 49 agronomía colombiana. 1987. volumen iv: 31-38. procedencia botánica del polen almacenado por apís me/lífera, en alrededores de la-sabana de bogotá. 1: polen en las colmenas! dilla ortiz de boada2, guiomar natesparra3,indiana bustos b_3 resumen. en este trabajo se analizó el polen almacenado en 30 colmenas de apis mel/ifera, en tres apiarios de los alrededores de la sabana de bogotá. apiario a 1 de la vereda de los puentes municipio de mosquera. conformación vegetal: el ecosistema de la región corresponde al bosque seco montano bajo, con unos 5 meses de verano. a2 en la zona urbana de la sabana, calle 145 no. 14-31 barrio los cedritos, el ecosistema de la región corresponde a bosque de transición seco y húmedo montano bajo con períodos de lluvias fuertes por 6 meses al año. a3 monasterio santa maría de usme con· ecosistema bosque húmedo montano bajo con per íodos de lluvias alternando con épocas de verano. se hicieron colectas durante 2 años con colección de referencia palinológica. en el estudio se diferenciaron 74 tipos de polen en total, de estos 37 corresponden a especies melliferas destacándose entre los myrtaceae eucaliptus globu/us, caprifoliaceae sambucus nigrum, tropeolaceae tropeo/um mejus, compositae chrysanthemum sp, y oleaceae fraxinus sp. introduccion debido a la información muy superficial que se tiene respecto a los recursos florales utilizados por apis me/lifera, ha sido necesario realizar análisis más profundos tendientes a conocer con más exactitud cuáles son las 1trabajo financiado por cindec, u. nal., bogotá. 2 profesora asistente, sección genética, depto. de biología. universidad nacional de colombia, bogotá. 3 profesora asociada. sección genética, depto. de biología. universidad nacional de colombia, bogotá. plantas de las cuales las abejas obtienen su alimento. este objetivo se ha venido cumpliendo mediante el uso de técnicas palinológicas. en colombia se inició este proceso con los trabajos de castaño y fonegra (1978). posteriormente moreno y devia, (1982) realizaron análisis de miel y polen almacenados por diferentes tipos de abejas en arbeláez, cundinamarca corral (1984), continuó con el análisis en miel del s.o, de antioquia. materiales y metodos el cuadro 1 contiene el lugar y el número de 'colmenas existentes en los apiarios donde se realizó el trabajo, éste se llevó a cabo en tres apiarios en los alrededores de la sabana de bogotá, localizada así: apiario a1. hacienda pueblito español. ubicado en la vereda de los puentes, municipio de mosquera, departamento de cundinamarca. dista del laboratorio de palinología 30 kms. la formación vegetal o ecosistema de la región corresponde al bosque seco montano bajo típico de la clasificación de holdridge y del mapa ecológico del instituto geográfico agustín codazzi. son unos cinco meses de verano al año con una precipitación media aproximada de 800 mm. y de temperatura 140c. una altura sobre el nivel del mar de 2.640 mts. en este apiario la fisonomía no es uniforme en el área que rodea las colmenas. hacia el norte y el oeste abunda la vegetación herbácea, en áreas muy pequeñas trébol. hacia el sur, lomas con gramíneas, solanaceae, myrtaceae, pinaceae, amarvllidaceae. hacia el occidente la vegetación es más variada pero con aspecto uniforme; áreas grandes en que predominan los eucaliptus, cactus, pinos y el retama, en áreas menores, los potreros con trébol. este apia31 cuadro 1. localización y número de colmenas de apiario estudiado. no. de col menas no. de' muestras . no. de muestras apiario anal izadas en cada apiario por cada colmena al mosquera 10 6 (m·l, m.3, m·l0, m.13, m-5, m-7) 3 a2 zona urbana 10 4 (m-2, m-5, m-8 m-12) 3 a3 usme 10 5 (m.7, m-ll, m-4, m-16,m.18) 3 30 15 total 30 30 30 90 rio tiene 40 colmenas tipo langstroth con abejas europeas (apis me/lifera). apiario a2. casa del señor germán osorno. ubicada en la calle 145 no. 14-31, barrio los cedritos, ciudad de bogotá. dista del laboratorio de palinología de la universidad nacional 15 kms. esta zona se encuentra dentro del bosque de transición seco y húmedo montano bajo con períodos de lluvias fuertes por seis meses del año. precipitación media anual de 1.013 mm. presión atrnosférica 752 milibares, humedad relativa media anual 720/0, latitud norte 40 35' 56", longitud oeste de greenwich 740 4' 5". altura sobre el nivel del mar 2.640 rnts., temo peratura media anual 140c, máxima media anual 19.90c, temperatura mínima anual 8.20c, temperatura mínima absoluta 5.2°c. en la zona hay, en su mayoría, gramínea, rosaceae, solanaceae y geraniaceae. en los sitios aledaños se encuentran, en los jardines árboles de alcaparro, y en zonas más alejadas predominan los eucalyptus. este apiario tiene 20 colmenas de abeja europea (apis metlifera). apiario a3. monasterio santa maría de usme de propiedad de los padres benedictinos, municipio de usme, departamento de cundinamarca, corregimiento de nazareth. dista del laboratorio de palinología 'de.ja universidad nacional 25 kms. esta zona que se encuentra dentro del bosque húmedo montano bajo. en la región numerosas planicies y depresiones en el páramo representa antiguas cuencas lacustres. pendientes fuer32 tes que se tornan muy empinadas hacia la cima de las montañas. la precipitación fluctúa entre 1.000 y 2.000 mm. anuales, la temperatura oscila entre 6 y 120c. generalmente presenta temperaturas frescas durante el día, y a veces templado en días despejados y de sol brillante pues es cuando se registra en la noche valores inferiores a ooc (espinal, 1980 en leal y romero 1981). la vegetación es pobre consiste especialmente en pastizales y, esporádicamente, matorrales densamente cubiertos con musgos. las familias más frecuentes en esta zona son cornpositae, solanaceae, amarantaceae, graminae, rosaceae (hesperomeles). pinaceae, myrtaceae (eucalyptus) (espinal, 1980). el trabajo comprende: trabajo de campo. cada 2 meses y durante 2 años se realizaron visitas a los apiarios los cuales fueron enurnerados por orden de salida así: a1 muestras m-1, m-3, m-10, m-13, m-15, m-17 "'2 muestras m-2, m-5, m-8, m-12 a3 muestras m-7, m-11, m-14, m-16, m-18 durante estas visitas se colectaron especies de las plantas florecidas en un diámetro de 5 kms. alrededor de las colmenas, se colectó el polen el cual fue retirado directamente de las colmenas, extrayéndolo directamente de los panales (3 muestras por cada colmena 200 gramos). el polen retirado se guardaba en frascos de vidrio debidamente etiquetados y trasladados al laboratorio de palinología del depto. de biología de la universidad nacional, para el análisis de laboratorio. trabajo de laboratorio el procesamiento de las muestras de polen se realizó siguiendo el método de acetólisis de erdtman (1969) con algunas modificaciones, éste con el objeto de eliminar todo material extraño a granos de polen. los pasos a seguir son: preservar las muestras de polen en ácido aceticosal 10o¡o. colocar una gota de esta solución en una lámina, agregar la mezcla de acetólisis (ácido acético y sulfúrico en proporción 9: 1) y mezclar cuidadosamente. calentar suavemente la lámina hasta que el preparado tome una coloración roja a vinotinto, evitando su oscurecimiento. detener la reacción con una gota de etanol absoluto y dejar secar. agregar luego un trozo de gelatina glicerinada y disolver en ella la muestra de polen acetolizado calentado muy suavemente. colocar la laminilla y presionar levemente. por los bordes de la laminilla colocar parafina, calentar y dejar secar. para la cuantificación de los granos de polen se siguieron las indicaciones dadas por loveaux et al (1978) contando 200 granos de polen en 4 placas de cada colmena. los granos se agruparon según su frecuencia en polen dominante (p.d.) (más del 45% de los granos contados). polen accesorio (p.a.) (del 16 al 450/0 de los granos) y polen aislado (p.!.) cuando representa menos del 160/0 del total de granos contados (barth, 1970). la identificación de los granos de polen se hizo meidante comparación con la colección de referencia para granos de polen de plantas mel íferas de la sabana de bogotá, as í como también recurriendo a los trabajos de hammen (1956) y moreno y devia (1982). las plantas fueron identificadas mediante el uso de claves taxonómicas de hutchinson (1926) y por comparación con ejemplares vegetales del herbario nacional colombiano. la colección de referencia se halla guardada en el laboratorio de palinología del departamento de biología de la universidad nacional. resultados y discusion en los cuadros 2, 3 y 4 se pueden observar los resultados de los análisis palinológicos en las colmenas de apis me/lifera. espectros polínico~~n colmenas el cuadro 2 contiene los resultados de los análisls palinológicos de las colmenas de apís me/jifera en mosquera (a1); se notó que el polen más frecuente y presente en todas las muestras fue el de euca/íptus g/obu/us con una frecuencia total de 76.50/0. así mismo bouganvíllía sp. se encontró siempre presente en todas las muestras pero con una frecuencia relativamente más baja 5.40/0 indicando esto que la mayor fuente de polen proviene de euca/íptus g/obu/us. se observan también plantas únicas, como, caesa/pína sp., cytlsus momspessulenus, epídendrum sp., tecoma stans, trífo/íum sp., foenícu/um vu/gare, sa/vía pa/aefo/ía, pe/argoníum so/anum, hlbiscus sp., es decir, su polen aparece solo en un muestreo, esto indicaría entre otras cosas que posiblemente solo florecen en esa época ° que el aporte en cuestión es mínimo y solamente es utilizado por las abejas cuando escasea el polen de eucaliptus en los alrededores. otras especies, por ejemplo, sedum sp. y taraxacum offícína/ís se encontraron en frecuencias bajas y no en todos los muestreos. al hacer un análisis total de los granos de polen, eucetiptus g/obu/us y bouganvíllía sp. suman una frecuencia total de 82%, es decir, que 'estas dos plantas suministran la mayor cantidad de polen; otras especies como physa/ís peruviana, fraxinus sp. y foenícu/uln vu/gare conjuntamente suministran solo un 8.70/0. la frecuencia de los granos sin identificar es de un 2.60/0. su presencia indicaría que las especies a las cuales ellos pertenecen no se colectaron o no son plantas. muy comunes o a polen transportado de otros lugares o procedente del aire. 33 34 <o 1... c1l :::l c" '"o :2 c1l "c .g <o 'o. <o qj c: c1l ~ ~'_ ~ ,!(? ~ c1l "c '"<oe c1l e "'o o '"<o c1l "c 8 :~ o oo....... o c1l o'"w ...j <1: 1oi-c; o z o o~ oz .q. 1.00 ~ m m ~ c; o z .... ~ c; o z .q. o 11> q) !9 !s';¡; oc¡; o o c. c.e e88 oonn oom~-~~~~m----~~ 0'0000 oooioi.omooomnn.... ~ffinoog~~v~~~~~ooovi.o~~ v n n n ~ qoooooqo~oqq~oqqoqq ooooooooooo~vooooo~i.o 00000000 ooonnvoooovolo ~moo 00 v ~ooooooqoq~~~oooooo ooooooooo~ooo~ooooo mooooooooo~v~oooooo 1.0 vovo<ooovoo~~ooooooooo ~ o oc; o z ~oooo~gooog~ooov~ol.o oon ..g o ~n'mo ....oi.ooo~~1.00~ ....oqo .... oooomomooi.oooooooooo~1.0 ~ffivo;o~oo~g~ooooooog .... .q. o ~o~~o~oooq~ooooo~o~ oooooooooognoooomon vovooovoooo~ioooo~o~ ~ w o w a. (/) w >o a: w z w <.:j 11> 11> ca 11> ca q) ca ci) u q) u co u q) ce :2 ,!!1 fll ,~ .~ 6 ~ m e §, ~ ~« iii o o o o o o ~ 00 o oo oo 00 o oo o g o o o o o q n og o o <1; o oo oo ~ o oo oo o n ...j « 1-o 1o e.... o o .!!! q.« q) "c '"'"c: q) e o tj '"'" q) "c o.~ .:: o c. o....... tj q) c. '"w m 2 'i :::j (.) .j <{ ti ~ 1o z n-~ ~ o z o o~_~~m_~m __ ~w~~o_~~~m~o noooooonoooomommon ~oo~ n .q. o ~o~oooo~ooo~o~o~o~o~o~ n .q. o ~ o z oo~~nomooo~g~~ooo~~ n .!? o qo~oo~~ooo~mo~~om~o~o~ ~ógó~ó~óoo ooó~~o~n~mo o ow u w ti. en w >o a: w z w o os o o o <i o o o o o o o g 8 q q 8 o o ~ 35 ~ o ~ te q "': cl) r-: ~~ ..... o.¡ co m co co m co 00 .¡ ci ...j ltl o ~ 1o q o n ltl o o:t ..... cl) o:t n ..... o1te m o:t n m ltl o:t co o o m "": m m m q z n o:t .g o o cq q lq n ~ o o n oci ci m ltl ..... «i ci ci «i cio o:t m oco :2 q o o ltl o o ltl ltl o o ltl o o ..... n ltl n n o z o:t o o o o o o q ltl q lq o c") .g ci ci m m ci ci ; ci cite o n m o« al :'ié ~~ o o o:t o:t o o co o:t co n oe o co te n o '" n m co::> z al q o o:t o q cq o o o:t "': o"'o .g o ci oc ci o n ci ci ci co ci o o co o0;:: v '" ~ 05. :'ié ~ o o v o o co o o v v o '" ~ co n co oqj o co q e z al ~ "! <'! n o o q o o o q o.g ltl ci ci ci n ci ci ci ci~ o cl) oo_ :::: :'ié<il e ~ n te n o o o o o o o o~ ltl o n o o~ o cl) q q. z "::( al .g lq io o in o ltl q o o q o"'o co .¡ ci .¡ m ci n ci ci ..... ci '" o m n o '" .....c: :eal qe co te o te v v te o o te ov ..... m co co ltl o"o o n co u z '" o!!!~ w roe '"al u °ü :l"'o s ew := :;o q.. '" :l .o.s vi :; s, o o.= w '" o~ oc: e ¡;, ci. '" ~o¡;; ca>:l e :l '" '" e u.j:: '" ci. !i"o .... ca :l e :l e '" ~c. o e q. u .. 0;: .90= ea: e '" :l .. ca .. o¡;; eo .~ .o e e ro g :l '"w ca .. e '".... e .. u .. :!2.... z e ~ '" "o o :l ~ o:l ou w ~ iii a: w q: a: eal vi o¡;; c. c!) '" .. '" ew '" ca .. q) q)., q) '" ca "ou u .. '" ...,¡ ca ca u ~ .. u q.~ -5 -5 o~ '" ca '" q) q) q)e ::¡ e e :e o¡;; '" q) e '" '" "o~ e o ~ u 02 q) q)'ti s q. '" s u u lsni '" ca .~ e :o '" '" ro:::j ~ e e >. 00. .. .. e ....'" 8 '" '" o o e e(,) u, ~ ~ o ...j :2 q.. a: a: '" 36 cuadro 5. frecuencia relativa del polen en colmenas de las diferentes zonas de estudio. familia genero y especie a1c a2c a3c amaranthaceae amaranthus so. pi amaranthaceae iresine paniculata pi amaryll idaceae furcraea so. pi balsaminaceae impatiens balsamine pi bignoriiaceae tecoma stans pi cactaceae opuntia vulgaris pi pi caesalpinaceae caesalpinea sp, pi caprifol iaceae sambucus nigrum po compositae bidens sp, pi compositae chrysantemum sp. pi pa compositae jungia sp. pi compositae matricharia chamomilla pi compositae spilanthes sp. pi compositae taraxacum officinalis pi pi crassulaceae sedum sp. . pi ericaceae rododendrum sp, pi geraniaceae pelargonium sp. pi pi labiateae rosmarinum officinalis pi labiateae salvia palaefolia pi lythraceae adenaria foribunda pi malvaceae hibiscus sp. pi pi myrtaceae eucaliptus glubulus po pa pi nyctaginaceae boungainvillea sp, pi pi oleaceae fraxinus sp. pi orchidaceae epidendrum sp, pi oxalidaceae oxalis sp. pi papillionaceae cytisus sp. pi papill ionaceae trifolium sp. pi pi passifloraceae passiflora se, pi rosaceae prunus sp. pi rosaceae rosa sinensis pi rutaceae coleonema alba pi solaneceae phvsatls peruviana pi solanaceae solanum pseudocapsicum pi tropeolaceae tropeolum majus pi umbelliferae foeniculum vulgare pi pi pi granos de polen sin identificar pi pi pi los reusltados de los análisis palinolóqicos de las colmenas de apis me//ifera en el. apiarlo a2 se indican en el cuadro 3. en esta zona encontramos que hay tres especies vegetales (euca/iptus g/obu/us, tropeolum majus y chrysantemum sp.} que presentan una frecuencia total muy similar (19.6,20.3 y 18.6 respectivamente) así como distribución constante en todas las muestras, indicando esto que el mayor suministro de polen lo proporcionaron estas tres especies. el número total de granos de polen suministrado por las tres especies más constantes alcanzan una frecuencia de 580/0 lo cual se puede con37 siderar buen suministro de polen. oxa/is sp. y trífo/ium sp. presentan freo cuencias totales similares aunque su presencia varía un poco según la época de la toma de la muestra. observamos once plantas únicas que son en general las de menos frecuencia total, indicando así un suministro de polen en forma individual. taraxacum officina/is, impatiens suttsni y prunus so. presentan frecuencia total semejante; las dos primeras especies se presentaron en tres muestreos en tanto que la última solo en dos. es importante notar que oxa/is sp. y trifo/ium sp, también dieron un suministro considerable de polen (18.40/0). sotsnum sp. por otra parte, suministró el 60/0 al igual que los granos de polen sin identificar. en el cuadro 4 observamos los resultados de los análisis poi ínicos de las colmenas de a. mellífera en el monasterio 'de usme (a3). en este apiario solo se encontraron nueve especies; de ellas la que suministró mayor cantidad de polen fue sambucus nigrum (53.60/0). euca/iptus g/obu/us se presentó al igual que la especie anterior en casi todos los muestreos, sinembargo, dio una frecuencia relativamente baja (3.90/0). las especies rosmarinum officína/is, bidens sp., /resine panicu/ata, trifolíum sp. mostraron frecuencias totales similares y distribución variadas en los muestreos; es interesante anotar, considerándolas conjuntamente, que suministran una buena cantidad de polen. prunus sp. fue la única especie que se presentó solamente en un muestreo, posiblemente debido a que solo florece en esa época; esta especie y rosa slnensis que pertenecen a la misma familia manifestaron las frecuencias totales más bajas, por lo cual, se. puede considerar que suministran una muy baja cantidad de polen. rosmarínum officinalís, bidens sp., lresine panicu/ata, trífo/ium sp, suministraron el 330/0 del polen a las colmenas. amaranthus sp. presentó en dos muestras con una frecuencia total semejante a euca/iptus g/obu/us, el cual, como se indicó, está presente en casi todas las muestras, esto indicaría una mayor preferencia de las. abejas 38 hacia amaranthus sa. así como en los anteriores apiarios, aparecen granos de polen que no se pudieron identificar, con una frecuencia de 4.70/0. frecuencias relativas en el cuadro 5 se analizan las frecuencias relativas del polen de las colmenas de los diferentes apiarios (a 1-a2-a3). las únicas especies que se mostraron dominantes fueron euca/iptus g/obu/us en el apiario a 1 y sambucus nigrum en el apiario a3. en el apiario a2 hubo tres especies cuyos granos de polen se catalogaron como accesorios, euca/iptus g/obu/us, tropeotum majus y chrysanthemum sp, es importante ano majus y chrysanthemum sp. es importante anotar que euca/iptus g/obu/us es la única especie cuyos granos de polen estuvieron presntes en los tres apiarios: se presentó dominante en el apiario a 1, accesorio en el a2 y aislado en el a3. chrysanthemum sp. mostró categor ía de accesorio en el apiario a2. literatura citada 1. barth, m.c.. 1970. análise microscópica de algunas amostras de mel. polen dominante. anais acad. bras. cien. 42(2) :351-366. 2. castaño, s.1. y r. fonegra. 1981. análisis peiínico en miel de abejas de algunas regiones de antloqula, rev. asoc, col. ciencias biol. (accb),3(3): 100-110. 3. corral, b.h. 1984. análisis palinológicos en muestras de miel de abejas de algunas regiones de antioquia. rev. act. biol. 13(49) :56-66. 4. erdtman, g. 1969. handbook of patlnologv , new york: hafner publ. comp. 486 p. 5. hammen, t.h. van der 1956. nomenclatura palinológica sistemática. bol. geol. ingeominas 4(2/3) :24-62. 6. louveaux, j., a. maurizio y g. vorwohl. 1978. methods of mellsscpatvnotoav. bee world, 59:139-157. 7. moreno, j.e. y w. devia. 1982. estudio del origen botánico de la miel y el polen almacenedos por apis mellifera, melipona eburnea y trigona [tetragonisca] angustula (hymenoptera: apidae}, en el municipio de arbeláez (colombia: cundinamarca). tesis de pregrado. departamento de biología. universidad nacional de colombia, bogotá. informe preliminar sobre aspectos de la biologia del aliso (alnus acuminata h.b.k.)(1) emlra garcés de granada· martha orozco de amézqulta • marina correa de restrepo • jorge cogua suárez •• introduccion las especies del género alnus se consideran de gran importancia porque la raíz se asocia simblóticamente con actinomycetes, formando nódulos fijadores de nitrógeno atmosférico, siendo este el principal mecanismo para la incorporación de nitrógeno reducido en suelos pobres (burns y hardy, 1975; torrey, 1976; normand y lalonde, 1982). en colombia el aliso (alnus acumlnata h.b.k.), se encuentra ampliamente distribuido y se ha iniciado su utilización en proyectos de reforestación (cáceres y oyola, 1981). la madera es empleada como carbón vegetal y para la fabricación de cajas, cajones, palillos y postes (slcco et al., 1965),también es importante por el contenido de tanino (torres, 1983). sin embargo se hace necesario conocer aspectos básicos de la biologla de esta especie que incluyan germinación, fenologla, crecimiento, desarrollo y las interacciones entre la planta y otros organismos asociados, de los cuales se desconoce su relación biológica. materiales y metodos con el fin de obtener semillas y plántulas y observar los procesos iniciales de crecimiento, se colectaron infrutescencias de alnus acumlnata h.b.k. en: la represa del neusa y vereda la pradera en cundlnamarca y municipio de cerinza en boyácá. las infrutescencias se sometieron a secado natural sobre papel perlodico. los frutos fueron sembrados en semilleros, regados periódicamente y mantenidos en condiciones de humedad y temperatura de laboratorio. 11) este artfcu lo hace parte del proyecto de investigación: "contribución al estudio de la biologfa de alnus acuminata h.b.k." financido por el cindec y la facultad de ciencias de la universidad nacional de colombia. • profesores asistentes del departamento de biologfa universidad nacional. instructor asociado del departamento de biologfa universidad nacional. 31 con el objeto de evaluar el crecimiento de plántulas, se efectuaron dos ensayos, en el primero se sembraron semillas procedentes de cerlnza (boyacá) en semilleros de eternlt en suelo sin esterilizar y a partir de cinco plantas muestreadas cada treinta dlas, se registraron los parámetros de crecimiento. para el segundo ensayo se sembraron frutos de aliso provenientes del neusa (cundinamarca); las plántulas obtenidas luego de seis meses fueron transplantadas a bolsas de plástico, donde permanecieron hasta los quince meses, cuando, veinticinco de ellas fueron sembradas a campo abierto en los alrededores del departamento de blologla. en estas plantas se midieron cada tres meses los cambios en longitud y a partir de los 3 anos se registrará el diámetro a la altura del pecho (dap), la longitud máxima de los árboles, época de la primera floración y fructificación, asl como otros cambios morfológicos. para las observaciones morfológicas de nódulos, se colectó material de la represa del neusa, de la vereda la pradera en cundlnamarca y muestras de los árboles de la ciudad universitaria en bogotá; para los muestreos se realizaron excavaciones a diferentes distancias del tronco del árbol. del material colectado se tomaron muestras que después de fijadas en formol -ácido acéticoalcohol (faa), se procesaron en el laboratorio de microtecnla del departamento de blologla, siguiendo la técnica de roth (1964). a partir de cortes finos de nódulos coloreados con safranlna -fastgreen se observaron los tejidos, su distribución, presencia y localización del.slmblonte. el material para microscopia electrónica fue preparado mediante fijación en glutaraldehldo al ·5%, post fijación en tetróxldo de ósmio, deshidratación en series de etanol e imbibición en resina epóxlca. • con el fin de evaluar la incidencia de la inoculación con el simbionte se registraron los datos de crecimiento obtenidos en plántulas sembradas bajo las siguientes condiciones: 1. 2 kg. de suelo estéril más 25 mi. de macerado de nódulo. 2. 2kg. de suelo estéril más 15 g. de suelo asociado con árboles nodulados. 3. 2 kg. de suelo estéril 4. 2 kg. de suelo estéril con semillas inoculadas por inmersión durante 4 horas en una solución de macerado de nódulos. resultados y discusion los frutos de alnus son nueces aladas con dos semillas, estos se localizan en las axilas de las infrutescenclas estroblllformes de donde se desprenden cuando llegan a la madurez (figura 1). la germinación de la semilla es eplgea y el porcentaje de germinación está relacionado con la edad y procedencia del árbol madre. alnus acumlnata h.b.k. presenta en las ralces nódulos con capacidad de fijar nitrógeno atmosférico. este proceso permite la incorporación de nitrógeno reducido en suelos pobres. la formación de los nódulos en las raíces de aliso es inducida por un actlnomycete del género frankla (sicco et al, 1965; burns y hardy, 1975). el actinomycete invade el parenquima cortical de la raíz e induce división celular y formación de los nódulos donde fija el nitrógeno. los nódulos de alnua acumlnata h.b.k. son alargados, con ramificación dicótoma y organización globular, su tamaño es variable y las ralees en las cuales se encuentran están en los primeros 10cm. de la superficie del suelo. tanto ralces como nódulos presentan coloración rojiza debido a taninos (figuras 2 y 3). 32 • le", '---'"""'!!!----2 mm figura 1. ainfrutescencia estrobiliforme de a. acuminatah.b.k. bfruto maduro, nuez alada ecorte longitudinal de fruto con dos semillas 33 figura 2. nódulos de a/nus ecuminete h .s.k. de forma alargada y ramificación apical dicótoma. figura 3. nódulos de a/nus ecuminetew .s.k. con arreglo globular. 34 las observaciones microscópicas de cortes de nódulos muestran al actlnomycete localizado en células del parénquima cortical; no prolltera en el tejido vascular y presenta formas cocoldes, bacilares, yen y (figura 4). en secciones nodulares para microscopia electrónica, se observa al actlnomycete encapsulado en diferentes estados de desarrollo (figura 5). alnua acumlnata h.b.k. de cerlnza (boyacá) alcanza a los seis meses una longitud promedio de 9. cm., presenta seis pares de hojas verdaderas, 0.0560 g de peso fresco y 0.0117 g. de peso seco (tabla 1); lo anterior senala que en los estadios iniciales el crecimiento es lento y las plantas necesitan manejo adecuado con el fin de evitar los problemas de competencia con especies herbáceas de rápido crecimiento. además, se observó que a pesar de presentarse una buena germinación, ocurrieron problemas con el establecimiento de las plántulas, debido a su alta sensibilidad a las deficiencias temporales de agua. el ensayo, con semillas provenientes del neusa (cundlnamarca), cuyas plantas fueron transplantadas al campo biológico experimental del departamento de blologla para evaluar el crecimiento bajo condiciones naturales, mostró que las plantas pasaron de un promedio en longitud de 60.8 cm a 87.06 cm en el término de tres meses. figura 4. obsérvese células de parénquima repletas por el actinomycete con diferentes formas. a. actinomycetes b. taninos. 35 figura 5. obsérvese el actinomycete encapsulado yen diferentes estados de desarrollo. ppared de una célula parenquimática del nódulo aactinomycete. tabla 1. crecimiento de alnus acuminata h .e.k. en semilleros olas longitud no. hojas peso fresco peso seco promedio 30 1.3 hojas verdaderas 0.0020 0.0006 60 1.7 2 pares 0.0081 0.0008 120 5.6 4 pares 0.0283 0.0011 hojas verdaderas 150 6.40 6 pares 0.0366 0.0098 hojas verdaderas 180 9.50 6 pares 0.0560 0.0117 hojas verdaderas . longitud en cm peso fresco y seco en g i planta. 36 7 en la figura 6 y en la tabla 2, se observan diferencias en el crecimiento de las ra tule aliso, en cuanto a longitud, número de hojas y ralces. es mayor el crecimiento d ,1 ia,~tas inoculadas con extracto de macerado de nódulos, mientras que las plantas sembra .s'~n sueloa ~.~ estéril presentan menor tamaño y vigor. estas diferencias están asociadas con la pre ncla ~ .,.•.-c>~_ actlnomycete en el suelo y la posterior formación de nódulos fijadores de nitrógeno. figura 6. obsérvese las diferencias en crecimiento y vigor de las plantas. de acuerdo al método de inoculación del simbionte. tabla 2 efecto del simbionte en el crecimiento de las plantulas olas a partir tratamientos longitud promede la siembra dio en cm 40 1 1.4 2 1.0 3 0.9 4 1.2 70 1 2.4 2 1.3 3 1.5 4 1.9 1 suelo estéril +25 mililitros de macerado de nódulos 2 suelo estéril + 25 gramos de suelo sin esterilizar 3 suelo estéril 4 suelo estéril +semillas inoculadas con el simbionte 37 bibllografia burns, r.c.; hardy, r.w. 1975. nitrogen flxation in bacteria and higher plants. sprlngerverlag. berlln, 189 p. caceres, h.: oyola, g. 1981. estudio preliminar sobre la obtención de pulpa al sulfato a partir del aliso (alnus jorullensls). universidad industrial de santander. centro de investigaciones en celulosa y papel. bucaramanga. 90 p. normano, p.; lalonde, m. 1982. evaluation of frankla strains iso late from provenances of to alnus specles. canadlan journal of microbiology. 28: 1133-1142. roth, ingrid. 1964. mlcrotecnia vegetal. escuela de biologla. facultad de ciencias. universidad central de venezuela. caracas. 87 p. sicco, g.; venegas, l.; muri.loz, v. 1965. informe forestal del departamento de caldas. fondo de desarrollo y diversificación de zonas cafeteras. manizales. 152 p. torres, j.h., 1983. contribución al conocimiento de las plantas tanteas registradas en colombia. universidad nacional colciencias-bogotá. 175 p. torrey, j.g., 1976. inltlation and development of root nodules of cassuarlne (cassuarlnaceae). american journal of botany. 63 (3): 335-344. 38 agronomía colombiana. 1989. volumen vi: págs. 3·9 control de enfermedades vasculares del clavel en colombia 1 german arbelaez-torres2 resumen. las enfermedades vasculares ocasionadas por fusarium oxysporum f.sp. dianthi y phialophora cinerescens constituyen un aspecto importante en el cultivo del clavel en la sabana de bogotá. dichas enfermedades se introdujeron de diversos pa íses mediante material de propagación infectado y su incidencia ha aumentado por la rápida diseminación de los patógenos, por su persistencia en el suelo y por la poca eficiencia y el alto costo de las medidas de control utilizadas. entre 1983 y 1986 se realizaron 5 experimentos en diferentes cultivos utilizando la combinación de vapor, fumigantes, fungicidas sistémicos y la aplicación de algunos aislamientos de trichoderma harzianum, pseudomonas putida y serratia liquefasciens para evaluar el control de las enfermedades vasculares. la aplicación de metan-sodio -1 vapor antes de la siembra y de vapor ocasionaron la menor mortalidad de plantas y la mayor producción de flores. la apl icación de antagonistas al suelo no ocasionó un control satisfactorio de las enfermedades, como tampoco la aplicación de fungicidas sistémicos. control of carnation vascular diseases in colombia abstract. vascular diseases caused by fusarium oxysporum f.sp. dianthi and phialophora cinerescens are economically important in carnation greenhouses at the bogotá plateau. these pathogens were introduced from different countries through infected propagative material and their 1 recibido para publicación el 8 de marzo de 1989. 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá, o.e. a.a. 14490. incidence has quickly increased due to a high dissemination rateo soil persistence and low efficiency and high costs of the control measures used. five experiments in different farms using a combination of steam, several fumigants, systemic fungicides and the application of some iso lates of trichoderma harzianum, pseudomonas putida and serratia liquefasciens were set to evaluate control of vascular diseases from 1983 to 1986. flower yield was also measured. the application of metham-sodium plus steam befo re planting and steam alone caused the lowest mortality of plants and the highest flower yield. the use of antagonists in the soil did not control satisfactorily the diseases. systemic fungicides showed a low efficiency for control. introducc ion las enfermedades vasculares ocasionadas por los hongos fusarium oxysporum f.sp, dianthi y phialophora cinerescens constituyen un factor muy importante del cultivo del clavel en colombia. estas enfermedades se introdujeron al país hace algunos años en material de propagación infestado procedente de estados unidos, alemania, francia, holanda, italia e israel. la incidencia de estas enfermedades ha aumentado progresivamente en algunas empresas debido a la fácil diseminación de los patógenos a través de los esquejes y por su alta persistencia en el suelo. se han utilizado, diferentes medidas de control tales como la erradicación temprana de las plantas enfermas, la aplicación al suelo de vapor, fumigantes y fungicidas sistémicos, la aplicación de antagonistas, el uso de variedades tolerantes y la rotación con otro tipo de plantas. sin embargo, el costo de algunas medidas de control reducen sensiblemente 3 la rentabilidad del cultivo. debido a la importancia de estas enfermedades, a partir de 1983 se estableció un programa en la facultad' de agronom ía de la universidad nacional de colombia (bogotá) para realizar investigaciones tendientes al control de dichas enfermedades en el cultivo del clavel. en este trabajo se presentan en forma resumida los resultados de algunas investigaciones realizadas en forma personal y con tesis de grado de estudiantes de las carreras de agronomía y biología de la universidad nacional de colombia en bogotá. experimento 1. este experimento se llevó a "cabo en una finca infestada por fusarium oxysporum f.sp. dianthi y phia/ophora cinerescens. se evaluó el efecto del aislamiento t-95 de trichoderma harzianum y su combinación con el fungicida benomil en el control de dichas enfermedades. el ensayo se realizó entre abril y diciembre de 1983 utilizando un diseño de bloques al azar con 3 replicaciones. las parcelas fueron de 9,46 m por 1,06 m con 324 plantas de la variedad improved white. los primeros síntomas de la enfermedad ocasionada por f. oxysporum se presentaron a los 60 días después de la siembra tanto en las parcelas tratadas como en las no tratadas, mientras que los primeros síntomas de phia/ophora cinerescens se observaron a los 113 días después de la siembra. el control de las dos enfermedades vasculares no fue satisfactorio en ninguno de los tratamientos utilizados como puede observarse en el cuadro 1. ocho meses después de la siembra, las pérdidas por ambos patógenos fueron de 73010 para el testigo y para t. harzianum, y de 62010 para la combinación de t. harzianum y benomil. la mayor producción de flores se obtuvo en las parcelas tratadas con t. harzianum + benomil. experimento 2. este experimento se realizó en un suelo severamente infestado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi. se utilizó un diseño experimental de parcelas divididas con 4 replicaciones. las parcelas principales fueron tratadas con metan-sodio )vapam, 153 ml/m2) + vapor; metil isotiocianato (ditrapex. 150 mil m2) y un testigo que no recibió ningún tratamiento. en las subparcelas se apl icaron al suelo los antagonistas pseudomonas putida (50 ml/m2) + 16,7 g/m2 de feeddha (sal férrica del ácido etilendiaminodihidroxifenil acético), trichoderma harzianum (t-95; 150 g/m2), t. harzianum (t-95)+ benomil (18 g/m2 a la siembra y 9 g/m2 cada 3 meses), y un testigo sin ninguna aplicación. el ensayo se real izó entre jul io de e cuadro 1. plantas enfermas por patógenos vasculares en clavel (experimento 1). t. harzianum t.h. + benlate testigo total ac, * % total ac, % total ac. % fusarium oxysporum 60 días 44** 4.5 33 3.4 31 3.2 113 días 147 15.1 88 9.1 118 12.4 160días 261 26.9 160 16.5 239 24.6 243 días 363 37.4 258 26.5 317 32.6 phialophora cinerescens 60 días o o o o o o 113 días 18 1.9 17 1.8 22 2.3 160 días 230 23.7 186 19.1 258 26.5 243 días 348 35.8 340 35.0 390 40.1 f. ox ysporu m + c inerescens 60 días 44 4.5 33 3.4 31 3.2 113 días 165 17.0 105 10.8 140 14.4 160días 491 50.5 346 35.6 497 51.1 243 días 711 73.2 600 61.7 707 72.7 * total acumulado ** 972 plantas 4 100 80 incidencia de la enfermedad 60 40 20 o 100 140 metll isotlocianato sin tratamiento methan sodio + vapor 180 22.0 60 300 tiempo (días figura 1. pérdidas ocasionadas por fusarium oxysporum en clavel. experimento 2. 1983 y abril de 1984 y se utilizó la variedad white cc. la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum se observó inicialmente a los 90 días después de la siembra en las parcelas tratadas y no tratadas. la apl icación al suelo ~ 60 de metan-sodio + vapor fue la que ocasionó e la menor mortalidad de plantas y la mejor :¡ producción de flores (.figura 1). el trata: 30 lo miento con metil isotiocianato ocasionó e lo inicialmente alguna reducción en la enferme¡¡; dad, pero después de 220 días la mortalidad de plantas fue aún mayor que en el testigo. la aplicación de los antagonistas p. putida y t. harzianum y del fungicida benomil no redujo en forma apreciable la enfermedad, y no se presentaron diferencias significativas ;ntre los tratamientos. experimento 3. este experimento fue el trabajo de tesis de los estudiantes silvia guzmán y jorge león de la facultad de agronomía (guzmán y león, 1985). el trabajo se desarrolló entre junio de 1983 y jul io de 1984 en un cultivo afectado en forma simultánea por phialophora cinerescens y fusarium oxysporum f.sp. dianthi. por condiciones del cultivo, el experimento se desarrolló utilizando un sistema de 3 bloques y dentro de cada uno .eje ellos se ubicó un diseño de bloques al azar con 4 tratamientos y 4 replicaciones. las unidades experimentales tuvieron un área de 7,10 m2 90 phi.'ophor. cin., •• cens 3.000 fu.ar;um oaysporum o ,3.500 2.500 2.000 1.500 l.ooo 500 o 80 120 200 240 280160 tiempo loiasl • sin tratamiento o metham sodio + vapor /l' vapor figura 2. número de plantas enfermas por fusarium oxysporum y phialophora cinerescens 280 días después de la siembra (experimento 3). con 276 plantas y se utilizó la variedad pink calvpso, el tratamiento con metan-sodio + vapor 5 12do metham socio+ vapor 900 1 900 t harzianum t. harzianum + benomil figura 3. número de plantas enfermas por fusarium oxysporum f. sp. dianthi y phialophora cinerescens 429 días después de la siembra. experimento 3. fue el que ocasionó la mayor reducción de las enfermedades causadas por f. oxysporum y p. cinerescens, seguido muy de cerca por el tratamiento con vapor (figura 2). el número promedio de plantas afectadas catorce meses después de la siembra fue de 9,60/0 para metan-sodio + vapor; 17,8% para vapor y 82,60/0 para el testigo. la aplicación al suelo de los antagonistas p. putida y t. harzianum y del fungicida benomil no ejerció ningún control eficiente de las dos enfermedades vasculares (figura 3). el tratamiento con metan-sodio + vapor produjo la mayor cantidad de flores y la mayor rentabilidad. experimento 4. este experimento fue el trabajo de tesis de grado de los estudiantes martín gonzález y juan carlos molina de la facultad de agronomía y se desarrolló entre agosto de 1984 y mayo de 1985 en un cul6 tivo afectado por f. oxysporum (molina y gonzález, 1987). se usó un diseño de parcelas divididas con 4 replicaciones y la variedad pink calypso. las parcelas principales fueron tratadas antes de la siembra con metan-sodio (vaparn, 153 ml/m2) + vapor; vapor; metan-sodio (1!13 rnl/rn "): dazomet (basamid, 70 g/m2); formaldehido (400/0, 473 ml/m2), y un testigo sin ningún tratamiento. en la subparcelas se apl icaron los aislamientos t -15 y t-18 de trichoderma harzianum (140 g/m 2), la bacteria serratia liquefasciens (61 x 107 u.f.c./ml), el fungicida benomil (18 g/m2) a la.siernbra y 6.8 g/m:.! a los 3, 6 y 9 meses) y un testigo que no recibió ningún tratamiento. el tratamiento más eficiente para el control de la enfermedad fue la apl icación de metan-sodio + vapor, siguiéndole en eficiencia la aplicación de vapor con pérdidas de 380/0 y 400/0 respectivamente en comparación con el testigo que presentó pérdidas de 950/0, nueve meses después de la siembra (figura 4). la aplicación de t. harzianum al suelo y s. liquefasciens a los esquejes antes de la siembra no redujo en forma apreciable la incidencia de la enfermedad. la bacteria s. liquefasciens se comportó en forma sistémica y fue posible recuperarla de los brotes medios y superiores de las plantas, 120 días después de su aplicación a los esquejes. el fungicida benomil ocasionó alguna reducción en el nivel de la enfermedad cuando se aplicó en suelo tratado antes de la siembra con metan-sodio + vapor; vapor v dazomet. experimento 5. este experimento fue la tesis de grado del estudiante julio parra y se realizó entre noviembre de 1985 y octubre de 1986 en un cultivo afectado por f. oxysporum (parra, 1988). se estableció un diseño experimental de parcelas sub-subdivididas con 3 replicaciones utilizando la variedad pink calypso. las parcelas principales fueron tratadas con metansodio (153 ml/m2) ., vapor, dazomet (70 g/m2) + formaldehido (40%, 473 ml/m2) y dazomet (70 g/m2). las subparcelas consistieron en un aislamiento del suelo con polie100 d 90 cd 80 10 incidencia de la 60 enfermedad 50 (ou) 40 30 20 10 o methamvapor dazomet formal methamtest igo sodio + dehido sodio vapor tratamientos al suelo figura 4. incidencia de la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum 280 días después de la siembra (experimento 4). tileno a ·30 cm de profundidad, y sin ningún aislamiento. en las sub-subparcelas se aplicaron los fungicidas sistémicos benomil (benlatel. tiabendazol (mertect) y metil tiofanato [topsin}, y un testigo que no recibió ningún tratamiento. la aplicación de metan-sodio + vapor al suelo fue el mejor tratamiento al disminuir en mayor grado el número de plantas enfermas y el inóculo del patógeno y presentar la mayor producción de flores, de manera similar a lo encontrado en experimentos anteriores. la aplicación de los fumigantes dazomet + formaldehido y dazomet no redujo en forma apreciable la enfermedad (figura 5). el aislamiento del suelo con polietileno no redujo la recontaminación de las plantas a partir de suelo infestado, y por tanto, no disminuyó la incidencia de la enfermedad, la cual fue mayor que en el suelo no aislado. por el contrario, el aislamiento del suelo redujo significativamente la producción de flores por influir en forma negativa en el desarrollo radical de las plantas. la aplicación de fungicidas sistémicos al suelo no redujo significativamente el nivel de inóculo del patógeno, ni la enfermedad, no obstante el alto costo que implica su aplicación al suelo. discusion los cinco experimentos realizados entre 1983 y 1986 en diferentes fi ncas de la sabana de bogotá y con distintos niveles de infes· tación del suelo para el control de fusarium ox ysporum y phialophora cinerescens en clavel, mostraron resultados bastante consistentes. 7 150 140 b \ '.\ \ \ \ 120 . ',\ \\ \ ., \ \\\' . '" 100 \ ,\\\\e.. '\ \\\ \ \ '" \\\\\'.. 80e '" a \ '. \\\\., 60 \ \ ,!l \ \ \\ \ e ; .. \ ', \\s: 40 \ ". \\ , , , '. \' 20 :«\ ' , , \ \ \ o \ ._'_~~\.\ metham sodio dazomel + vapor + formol tratamientos b formol figura 5. efecto de tratamiento al suelo en el control de fusarium oxysporum f. sp, dianthi. experimento 5. el mejor control de las dos enfermedades vasculares se obtuvo en todos los experimentos con la aplicación de metan-sodio+ vapor, seguido por el tratamiento de vapor, lo que coincide con resultados obtenidos por diversos investigadores en otros pa íses (evans, 1978; baker, 1980). sin embargo, se loqraron mejores niveles de control de p. cinerescens que de f. oxysporum. la aplicación de diferentes fumigantes al suelo no ocasionó una reducción apreciable en el nivel de las enfermedades. esto parece deberse a que la fumigación del suelo es baso tante superficial, lo cual permite su rápida recontaminación a partir de raíces infectadas de cultivos anteriores. por esto, al principia oje los experimentos se logró alguna reducción apreciable en el nivel de la enfermedad, pero dicho nivel aumentó en forma bastante rápida y en algunos casos su incidencia posterior fue mayor que en los testigos no tratados. esto coincide coi; lo observado por baker (1980). sin embargo, en el axperirnento 4, la aplicación de dazomet ocasionó elguna reducción apreciable de la enfermedad ocasionada por f. oxvsporum en comparación con el testigo. la aplicación de diversos fungicidas sistémicos no fue efectiva en el control de las enfermedades vasculares del clavel, no obstante su alto costo. la ineficiencia del control con fungicidas sistémicos coincide con lo encontrado por garibaldi (1977) y por tramier y betachini (1974). esto puede deberse a la ineficiencia de los fungicidas en los suelos utilizados o a la posibilidad de haber importado en material de propagación infectado, razas de los patógenos tolerantes a los fungicidas. en dos de los cinco sxperi120 100 ., 80 '"é '" 60....e '"., '" 40es: 20 e a a aa /1''':\\~\~\ / ,v/ , ,\\\\ \ ii / '\ \\\ /1.'. ~~\~ \\\\ .. ' j' io,~\' \\ j/ . '. .' / "-,: \\-' 1 i .• .. / [\\\\\\ j/' , / . [\ \\\\\ vi,' . .! ii i . [\\\~\ 1/. / ' .11, ' , ,/r,\ \ \ ,\ i . \\ \ \' \ i;/;/,:'{, benomtl testigo tiobendozol met il tiofonolo tratamientos figura 6. efecto de la aplicación de fungicidas sistémicos en el control de fusarium oxysporum f. sp, dianthi. experimento 5. 8 mantos se obtuvo alguna reducción en el nivel de f. oxysporum cuando se aplicó benomil antes de la siembra y en forma periódica cada tres meses, en comparación con el testigo. la aplicación de tres aislamientos del hongo trichoderma berzienum y de un aislamiento de las bacterias pseudomonas putida y serrstis liquefasciens no ocasionó un nivel efectivo de control de las dos enfermedades vasculares del clavel en cultivos comerciales, aunque bajo condiciones controladas sí se presentó un nivel aceptable de control de fusarium oxvsporum. la imposibilidad de obtener un control adecuado de las enfermedades vasculares del clavel mediante la apl icación de antagonistas, no coincide con los resultados obtenidos por otros investigadores. scher y baker (1982) y yuen et al (1985) encontraron una reducción de f. oxysporum en clavel mediante la aplicación de p. putids, mientras que borda y arbeláez (1985) no encontraron control de f. oxysporum en plántulas de pepino cohombro con la misma bacteria bajo condiciones controladas, ni en plantas de clavel en cultivos comerciales. es posible que el ph ácido y el tipo de suelo franco-limoso con alto contenido de materia orgánica y altos niveles de hierro disponible, sean factores que impidan la acción antagónica de la bacteria. aunque sneh etal (1985) encontraron protección contra f. oxysporum mediante la apl icación de la bacteria serratia liquefasciens a los esquejes de clavel, esto no se encontró bajo las condiciones en que desarrolló el experimento 4. borda y arbeláez (1985) y elías y arcos (1984) encontraron una disminución de la incidencia de f. oxvsporum mediante la aplicación de algunos ailamientos de t. herzianum bajo condiciones controladas. esto no se observó en los diferentes experimentos bajo condiciones de campo. como era de esperarse en todos los experimentos, la mayor producción de flores se obtuvo en los tratamientos que ocasionaron la menor mortalidad de plantas. literatura citada 1. baker, r. 1980. measures to control fusarium and phialophora wilt pathogens of carnation. plant disease 64: 743-749. 2. borda, f. y g. arbeláez. 1985. control del marchitamiento vascular del pepino ocasionado por fusarium oxysporum schl. con el allamiento t-95 de trichoderma harzianum rifai:-fitopatología colombiana 11: 10-15. 3. el ías, r. y o. arcos. 1984. contribución al estudio del control biológico de fusarium oxysporum, rhizoctonia so/ani y pythium sp, mediante diferentes especies de trichoderma. tesis de grado. facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogotá. 4. evans, s. g. 1978. chemicals only a partial answer to carnation fusarium wilt. grower 89: 113·117. 5. garibaldi, a. 1977. race differentiation in fusarium oxysporum t.sp. dianthi and varietal susceptlbilitv. acta horticulturae 71: 97-99. 6. guzmán, s. y j. le6n. 1985. control de la marchitez vascular causada por fusarium oxysporum f. sp, dianthi y phia/ophora cinerescens en el cultivo del clavel. tesis de grado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. 7. molina, j. c. y m. gonzález. 1987. control de fusarium oxysporum i.sp. dianthi en el cultivo del clavel (dianthus cariophyllus} mediante el tratamiento al suelo y aplicación de antagonistas. tesis de grado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. s. parra, j. 1988. algunos tratamientos físicos y químicos para el control de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en el cultivo de clavel. tesis de grado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. 9. scher, f. m. y r. baker. 1982. effect of pseudomonas putida and a synthetic iron chelator on induction of soi i suppressiveness to fusarium wilt pathogen. phytopathology 72: 1567-1573. 10. sneh, b., o. agami y r. baker, 1985. biological control of fusarium wilt in carnation with serratia liquefasciens and hafnia a/vei isolated from rhizosphere of carnation. phytopath z. 113: 271-276. 11. tramier, r. y a. bettachini. 1974. mise en evidence d'une sache of fusarium oxysporum f. se. dianthi resistance aux fongicides svstemiques. ann. phytopathol. 6: 231·236. 12. yuen, g. y.. m. n. schroth y a. h. mccain. 1985. reduction of fusarium wilt of carnation with suppressive soils and antagonistic bacteria. plant disease 60: 1071-1075. 9 capitulo v contenido de proteinas solubles, caracterizacion de isoenzimas, respuesta al benomil y crecimiento micellal de diversos aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthi. emira garcés de granada1, martha orozco de amézquíta', orlando acosta2, josé penaranda2 y germán arbeláez3 introduccion fusarium oxysporum es un hongo cosmopolita que existe en muchas formas patogénicas, parasitando más de 100 especies de plantas gimnospermas y angiospermas. el gran número de plantas hospedantes que pueden ser atacadas por esa especie de hongo indica los diversos mecanismos que tiene el hongo para vencer las defensas de muchas plantas (bosland, 1988). la variabilidad cultural y patogénica de fusarium oxysporum ha interesado a micólogos, patólogos, biólogos y mejoradores de plantas para entender las bases de la evolución de su patogenicidad (awak y lorbeer, 1988). el estudio taxonómico de fusarium oxysporum se basa en la morfologla y en el desarrollo de las estructuras reproductivas y en la manera como éstas se forman, y el taxon forma especial se tia empleado para categorizar aislamientos que causan enfermedades en una especie, género o familia de plantas en particular (bosland y williams, 1987; bosland, 1988). las formas especiales de fusarium oxysporum se han subdividido en razas fisiológicas, con base en su especificidad patogénica sobre determinadas variedades de una misma especie de planta (bosland, 1988). las pruebas de patogenicidad y las caracterlsticas de virulencia de los aislamientos del hongo han sido el principal criterio para diferenciar las formas especiales de fusarium oxysporum y sus razas fisiológicas; sin embargo, los resultados deestas pruebas , profesora asociada, departamento de biologla,facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá, d.c. , profesor asociado, departamento de bioquímica, facultad de medicina, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá, d.c. 1 profesor titular, facultad de agronomia, universídad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá d.c. pueden ser influidos por la temperatura, la naturaleza y la concentración del inóculo, el sustrato de crecimiento de las plantas hospedantes, la variación genética de las plantas y la disponibilidad de agua. esta multitud de variables originan cierta confusión en la caracterización de algunas formas especiales y razas del patógeno (armstrong y armstrong, 1981; bosland, 1988). al inocular aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthide diferente origen en distintas variedades de clavel, se ha observado alguna variabilidad patogénica, lo que ha llevado a proponer la existencia de por lomenos 8 razas fisiológicas del patógeno (garibaldi et al, 1986; garibaldi y rossi, 1988). en los últimos 20 años, se ha empleado la separación electroforética de protelnas para establecer diferencias fenotlpicas entre las poblaciones de diferentes hongos. el conocimiento sistemático de fusarium oxysporum ha aumentado con técnicas, como el polimorfismo de isoenzimas, el análisis mediante técnicas de biologla molecular y la fusión de protoplastos, ya que dan oportunidad de estudiar laconformación genética del hongo (bosland, 1988). sin embargo, manicom et al (1987) señalan, hasta el momento, un éxito parcial con el uso de esas técnicas. cuando las caracteristicas morfológicas son similares, la variación de las isoenzimas se ha usado para determinar la posición taxonómica de algunos organismos. las isoenzimas son constantes dentro de un individuo, no son afectadas directamente por factores ambientales y, a menudo, muestran una diferenciación considerable entre poblaciones de individuos, ya que cada locus de una enzima puede ser usado como fuente independiente de información taxonómica (mc millin, 1984; bosland, 1988). diversos autores han encontrado polimorfismo de algunas enzimas, principalmente para la aril esterasa, y, por este método, ha sido posible diferenciar especies de fusarium y formas especiales y razas de fusarium oxysporum (belalcázar, 1984; katan et al, 1991). con esta técnica, biles y martin (1988) observaron diferencias en las razas de fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum y fusarium ,. ',:;rrr..::w_ 8,tíf<l jup,n df. d(ou socgión. bibup~ 33 cuadro 6.1. procedencia y razas de los aislamientos de fusarlum oxysporum f.sp. d/anthi usados en las diferentes pruebas. aisla variedad localidad rj(za' aisla variedad localidad raza' miento hospedante muestreo miento hospedante muestreo no. no. 1 tango bambi engativá 2 57 scania soacha 2 3 caresse mosquera 4 58 improved white tabio 2 4 arévalo mosquera 4 59 whitesim tenio 2 5 scania mosquera 2 62 nora barto soacha 2 8 lena funza 2 63 pink calypso soacha 2 9 nora barto funza 2 66 new pink ember tenio 2 10 pallas boiacá 2 67 improvedwhite tenio 2 11 light pink candy bojacá 2 69 scania funza 2 12 raggio di sole funza 2 71 pallas madrid 2 14 nadia facatativá 2 73 hellas madrid 2 15 red runner facatativá 2 74 exquisite madrid 2 16 manon madrid 2 75 ocean spray funza 2 18 nora barto madrid 2 76 tosca engativá 2 19 bogotá madrid 2 n lemus star engativá 2 20 pink candy madrid 2 78 u. conn. facatativá 2 23 whitecandy subachoque 2 79 whitesim el rosal 2 25 simona subachoque 2 80 juventa el rosal 2 26 alice subachoque 2 81 elegans el rosal 2 27 gialleta madrid 2 82 whitesim el rosal 2 28 alaska madrid 2 83 dusty el rosal 2 30 whitesim subachoque 2 84 newpink chla 2 31 vulcano subachoque 2 85 nora bario chla 2 32 sir arthur subachoque 2 86 sir arthur chla 2 33 white candy subachoque 2 87 red baron chla 2 35 sir arthur chla 2 88 nora bario suesca 2 37 malvetta subachoque 2 89 u. conn. suesca 2 38 dark pink madrid 2 90 flamingo suesca 2 39 floriana subachoque 2 93 red candy chla 4 40 lena subachoque 2 94 happy candy chla 2 41 whitecandy chla 2 95 bogotá chla 2 42 scania chla 2 96 chinera chla 2 44 vanessa suba 2 97 raggio di sole chla 2 45 tanga suba 2 98 pallas nemocón 2 46 white candy suba 2 99 indios nemocón 2 50 red runner suba 2 100 raggio di sole subachoque 2 52 pink candy suba 2 198 light pink candy chla 2 53 red baron madrid 2 . según la determinación de cevallos st al (1990) solaní; igualmente, bosland y williams (1987)difecon el fin de aportar al conocimiento del patógeno renciaron razas de fusarium oxysporum f.sp. y establecer qué tan homogéneas son las poblacloconglutlnans. nes de fusarium oxysporum f.sp. díanthí en la sabana de bogotá, se realizó el trabajo con el las respuestas a la aplicación de fungicidas objetivo de estudiar la variación electroforética de sistémicos, principalmente a aquéllos del grupo de las protelnas y de algunas enzimas, la respuesta al los benzimidazoles, han sido variables, debido pofungicida benomil y el crecimiento micelial de varios siblemente a la aparición de aislamientos resistenaislamientos obtenidos de diferentes cultivos de tes a dichos fungicidas, como lo han comprobado clavel y de algunos aislamientos extranjeros del tramiery betlacchini (1974),leski (1977)y gullino hongo. et al (1986). 34 cuadro 5.2. procedenciay razas de los aislamientos extranjerosde fusarlumoxysporum usadosen lasdiferentes pruebas. aislamiento raza procedencia no. fisiologica f1 italia 200-01 holanda csu2 2 estados unidos f2 2 italia 200-02 2 holanda f4 4 italia 310 4 italia 200-04 4 holanda f8 8 italia 276 8 italia c5csu no patógeno estados unidos c14csu no patógeno estados unidos 618-9 no patógeno holanda materiales y metodos el trabajo se realizó, durante el ano 1991, en los laboratorios del departamento de biologla de la universidad nacional de colombia. se u1i1izaron73 aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, obtenidos de diferentes fincas productoras de clavel estándar y miniatura localizadas en la sabana de bogotá (cuadro 5.1). estos aislamientos se obtuvieron del trabajo de cevallos et a/(1990). también, se utilizaron aislamientos extranjeros del patógeno de las razas 1, 2, 4 y 8, obtenidos del profesor angelo garibaldi dellnstitu10 de patologla vegetal de la universidad de turln, italia, del doctor henk rattink de la estación experimental de floricultura de aalsmeer, holanda y del doctor ralph baker de la universidad estatal de colorado, fort collins, estados unidos (cuadro 5.2). los aislamientos del patógeno se almacenaron en tubos de ensayo con el medio papa dextrosa agar (pda) a 5·c y, para cada uno de los experimentos se hizo repicación en cajas de petri con pda durante una semana. contenido de proteinas solubles totales. de los aislamientos registrados en los cuadros 5.1 y 5.2, se seleccionaron 50, los cuales se repicaron en pda; después de 14 dias de crecimiento, se extrajo el micelio del hongo, u1i1izandounas pinzas y evitando incluir el medio de cultivo y de cada aislamiento, se u1i1izaronde 20 a 40 mg de micelio. con el fin de evaluar y estandarizar la técnica, inicialmente, se emplearon tres métodos para la extracción y para la precipitación de las protelnas. en el primer método, en 40 mi de buffer de laemli, se maceró el micelio y, posteriormente, se llevó al bano de maria, hirviendo durante tres minu1os.en el segundo método, las protelnas del micelio se precipitaron con ácido tricloroacético al 10% en acetona, por medio de maceración y posterior almacenamiento a 20°c durante la noche; luego se hicieron tres lavados con acetona fria almacenando cada vial a -2o·c por lo menos durante 1 hora; el precipitado obtenido se secó en una bomba de vaclo con posterior adición de 40 microlitros de buffer de laemli y, finalmente, se calentó en agua hirviendo por tres minu1os. el tercer método, que originó mejor respuesta y se empleó en elensayo definitivo, consistió en macerar las muestras, luego de adicionar volúmenes iguales de 0,3 mi de buffer de laemli (laemli, 1970; bradford, 1976; van etten et al, 1979). cada una de las muestras obtenidas se colocó en viales cónicos de plástico, adicionando volúmenes iguales de buffer: 0,08 m tris, 0,001 m ditiotreitol, 0,01 m edtay sos 2% a ph 6,8yde fenol al 80%, cono,01 macetato deamonio yo,01 mdeditiotreitol. la mezcla se homogenizó, filtró ycentrifugó yel total de proteinas de la fase fenólica se lavó 3 veces con volúmenes iguales de buffero,08 m tris, 0,001 mde ditiotreitol,o,01 m de edta y 0,01 m de acetato de amonio a ph 6,8. para precipitar las protelnas, se adicionaron 5 volúmenes de metanol que contenlan 0,1 m de acetato de amonio y, posteriormente,la muestra se almacenó por 2 horas a -20·c; luego, se recolectaron las proteinas por centrifugación a 8.000 rpm por tres minu1os,se lavarontres veces con metanol-acetato de amonio 0,1 m, yfinalmente, una vez con acetona. el precipitado obtenido se secó con una bomba de vaclo, se le adicionaron 40 microlitros de buffer de laemli y se calentó en agua hirviendo durante tres minu1os. las proteinas de cada aislamiento se colocaron en carriles separados en el gel de corrido o de separación. después del corrido electroforético, los geles de poliacrilamida se tineron con azul de comassie al 0,15% y con nitrato de plata. como indicadores de peso molecular, se emplearon albúmina bovina con peso molecular de 68 kdalton, ovalbúmina de 45 kdalton, quimio-tripsinógeno de 25 kdalton, betalactoglobulina de 18 kdalton y lisozima de 14,5 kdalton (figura 5.1). determinación de la enzima aril esterasa. para el estudio de la enzima aril esterasa en los aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, 35 material fúngico combinado co n volúmenes de: a) buffer 0.08 m tris. 0.001 ditiotreitol,0.01 m edta, 2% sos, ph 8,8 b) fenol 80%, 0.1 m acetat~ de amonio, 0.01 m ditiotreitol. homogenización con msk braun ( esferas de vidrio de 1mm , enfriado con co2 ~ filtración a través de gasa centrifugacitn 4000 rpm, 3' ~ extracción 3 veces con volúmenes iguales de buffer, 0.08 tris, 0.001 m ditriotrietol, 0.01 edta, 0.1 m acetato de amonio, ph 8,8 i precipitacioh de protelnas. se adicionan 6 volúmenes de metanol que contiene 0.1acetato de amonio. i almacenamiento a 2q°c, 2 horas recolección de prote~nas por centrifugación i lavado de proteinas 3 veces con metanol 0.1 m acetato de amonio, 1 vez con acetato fase fenólica fase acuosa figura 5.1. metodologla para laextracción de protelnas solubles de los aislamientos de fusarlumoxysporumf.sp. d1anthl. se utilizó el método propuesto por belalcázar (1984) para la extracción de enzimas (figura 5.2). el micelio de cada aislamiento obtenido se lavó tres veces con una solución de buffer tris-hci 0,1 m de ph 7,5 mediante suspensión y centrifugación y durante 15 minutos a 14.000 gravedades. a cada gramo de peso fresco del micelio, se agregó 1 mi de una solución de buffer tris-hci 0,1 m de ph 7,5 suplementada con sacarosa 0,5 m y0,5 g de cuarzo y se maceró en un mortero durante 1ominutos a una temperatura de 4°c. el homogenizado se centrifugó a 14.000 gravedades y 4°c durante 15 minutos. el sobrenadante obtenido se centrifugó nuevamente a 29.000 gravedades y 4°c durante 30 minutos. la solución protelnica obtenida se enfrió inmediatamente a 20°c, para su posterior corrido en los geles para electroforesis (figura 5.2). las muestras de' las enzimas para evidenciar esterasa se corrieron en un gel de pqliacrilamida de gradiente de porosidad, el cual, luego de la polimerización, se dejó por 24 horas a 4°c en solución buffer. la electroforesis en gel de poliacrilamida se realizó en una cámara vertical minigel (8 x 7 cm), siguiendo la técnica para protelnas totales (sin sos), incluyendo de 10 a 15 muestras por gel y aplicando 15 microlitros del extracto. la electroforesis se corrió a 100 v por seis horas con un buffer tris-borato (tris 0,2 m, ácido bórico 0,017 m, ph 9) a 10°c. 36 fotogrlfll 5.1. gel con diferentes aislamientos de fusarlum oxysporumf.sp. ciianthl, en el cual se observan diferencias y similitudes entre los proteinogramas. los geles se tineron y se incubaron por una hora a 37°c en la oscuridad, utilizando tris borato, 1 y 2 naftil acetato y fast blue r r (loxdale et al, 1983). después de latinción de los geles, éstos se lavaron con agua destilada y se conservaron a 4°c en una solución de ácido acético al 5%. respuesta al fungicida benomil. de los 53 aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthi utilizados en este ensayo, 39 correspondieron a replicaciones de la colección de cevallos et al (1990) y 14 aislamientos correspondieron a cultivos del hongo recibidos del exterior (cuadros 5.1 y 5.2). para las pruebas, se utilizó el fungicida benomil (benlate, du pont). con el fin de seleccionar las dosis del fungicida que se utilizarla, se realizó un ensayo preliminar, en donde se evaluó el efecto in vitro de las dosis de 100; 10; 1; 0,1 y ° ppm de benomil, mezclado con el medio de cultivo pda. para este ensayo, se utilizaron los aislamientos 35 de colombia y r 8 de italia. para el ensayo definitivo se preparó, el medio de cultivo pda, se esterilizó a 121°c por 15 minutos y, posteriormente, se anadió el fungicida y el medio asl preparado se dispensó en cajas de petri, utilizando tres repeticiones por tratamiento. una rodaja del medio de cultivo con el hongo de 0,5 cm de diámetro del aislamiento correspondiente, se colocó en el centro de la caja de petri. el material se incubó a 24°c durante seis dlas, al cabo de los cuales se evaluó el color, la forma y el crecimiento radial de las colonias del hongo. para este ensayo, se utilizaron las dosis de 2,3; 1,3; 0,8 y °ppm de benomil. el diseno del experimento fué completamente al azar y el análisis de la información se hizo con base en la disminución del crecimiento del hongo ocasionada por el fungicida, al comparar los valores obtenidos en estos tratamientos con los correspondientes al testigo sin fungicida. crecimiento micelial. en este ensayo, se utilizaron 81 aislamientos del hongo para evaluar su crecimiento micelial. para ello, se realizaron siembras de cada uno de los aislamientos en cajas de petri con pda. después de seis dlas, se tomaron rodajas del medio con el hongo de 0,5 cm de diámetro y se colocaron en el centro de cajas de petri con pda y se incubaron a 24°c y, cada 24 horas, se midió el crecimiento micelial durante cinco dlas; para cada aislamiento, se usaron tres repeticiones. posteriormente, se observó la forma, la elevación y el color de las colonias, lo mismo que la forma, el tamaño y la septación de las esporas. resultados contenido de protelnas solubles totales. el análisis electroforético de las protelnas solubles totales de los aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianfhi permitió observar diferencias y similitudes entre los proteinogramas, especialmente en bandas de aproximadamente 37 y 45 kilodaltons (fotografla 5.1). por sus caracterlsticas, los difez 3 • 6 fot~ 1.2. patrones electrofor6liccfts de la enzima aril esterasa de algunos aislamientos de fusarlum oxysporum f. sp. dlanthl cuadro 5.3. patrones de proteinas para los aislamientos de fusarlum oxysporum f.sp. dianthl. patron aislamiento 1,9,10,11,14,19,23,26,30,33,35, 40,44,50,63,67,76,77,78,80,81, 85, 90 (colombia) 200-02 (holanda) 2 18, 34, 43, 46, 60 (colombia) 3 f2 (italia) 4 csu2 (estados unidos) 5 f1 (italia), 200-01 (holanda) 6 3, 4, 87, 93 (colombía) f4 (italia) 7 f8 (italia) rentes aislamientos se clasificaron dentro de 7 grupos (patrones 2 a 8) (cuadro 5.3). la mayorla de los aislamientos colombianos que pertenecen a la raza 2 del patógeno, se clasificaron dentro de los grupos electroforéticos 1 y 2. sin embargo, debido a las muy pocas diferencias entre los dos grupos, se puede considerar que el grupo 3 es una variante del grupo 2. los aislamientos extranjeros de la raza 2 se clasificaron en los grupos 4 y 5 y presentaron patrones electroforéticos similares entre si y con los grupos 2 y 3. los aislamientos de la raza 1, procedentes de italia y holanda presentaron el mismo patrón electroforético (grupo 6). los aislamientos colombianos 3, 4 y 93 de la raza 4 presentaron un patrón electroforético igual al aislamiento de la raza 4 procedente de italia y se ubicaron dentro del grupo 7; el aislamiento colombiano 87 de la raza 2, presentó, también, el mismo patrón electroforético de los aislamientos de la raza 37 crecimiento del hongo caldo c zapeck + peptona 6% 14dlas, 22 c, 120 rpm. medio ... separación lavado micelio para centrifugación 20000 gravedades -+ botar sobrenadante ... ~homogenización solución buffer (4c, 10') sobrenadante ... centrifugación (20000 g. 4 c, 16' -+ botar precipitado ~ centrifugación (46.000 g. 4 c, 30') ._.. sobrenadante medir volumen refrigerar ~ . electroforesis botar precipitado figura 6.2. metodologla para la extracción de enzimas fusarlum oxysporum f.sp. d/anth/. 4. el aislamiento de la raza 8 de italia presentó un patrón electroforético completamente diferente a los patrones de los demás aislamientos del hongo (grupo 8) (cuadro 5.3). análisis de la enzima aril esterasa en los aislamientos de fusarfum oxysporum f.sp. dlanthl. los resultados obtenidos en un primer experimento con 20 aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthí permitieron diferenciar nueve patrones electroforéticos. cuadro 5.4. variación de los patrones electroforéticos de la enzima aril esterasa para los aislamientos de fusarlum oxysporum. patron electroforetico aislamiento 1 2 3 f8 (raza 8, italia) 618-9 (no patógeno, holanda) 3 (raza 4, colombia), f4 (raza 4, italia) 93 (raza 4, colombia) 43, 67 (raza 2, colombia) 1a, 59a, 67a (raza 2, colombia), 103a (raza no identificada, baja patogenicidad, colombia) c14csu (no patógeno, estados unidos) 7a (raza 2, colombia), cscsu (no patógeno, estados unidos) f2 (raza 2, italia) 2()()'()1 (raza 1, holanda) f1 (raza 1, italia) 4 5 6 7 8 9 10 11 38 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 -----figura 5.3 patrones electroforéticos de la enzima aril esteresa dealgunosaislamientosde fusarlumoxysporum f. sp. o/anth/ con base en la localización e intensidad de las bandas en elgel, se evidenció claramente el polimorfismo de la enzima arii esterasa (fcmgrafla 5.2). en un segundo experimento y una vez ajustada la técnica, se evaluó el patrón electroforético de la enzima aril esterasa en otros 20 aislamientos del hongo, dentro de los cuales se incluyeron algunos de los utilizados en el ensayo inicial. los resultados mostraron once patrones electroforéticos, cada uno con diferente número, posición e intensidad de bandas o formas de la enzima (cuadro 5.4 y figura 5.3). en la mayorla de los aislamientos, se observó la presencia de dos formas de la enzima aril esterasa. respuesta de diferentes aislamientos al fungicida benomil. en el ensayo preliminar efectuado con los aislamientos f8 (raza 8 italia) y 35 (raza 2 colombia), no se observó ningún crecimiento. de las colonias en las dosis de 1o y 100 ppm de benomil. a la con" rororo,....ro-1,.....-, ido '0¡9. g 7 ~ . e~ . o • j 3 e 2 j , u o 48 6012 24 38 04 de inhlbidón figura 6.4. efecto de 1,3 ppm de benomil en el porcentaje promedio de inhibición del crecimiento mice~ial de los 53 aislamientos de fusarlum oxysporomestudlados. 1 aislamiento f8 raza 8, italia. 2 aislamiento 618-9 no patógeno, holanda. 3 aislamiento 3 raza 4, colombia. 4 aislamiento 93 raza 4, colombia. 5 aislamiento 43 raza 2, colombia. 6 aislamiento 59a raza 2, colombia. 7 aislamiento c14csu no patógeno, estados unidos. 8 aislamiento c5su no patógeno, estados unidos. 9 aislamiento f2 raza 2, italia. 10 aislamiento 200-01 raza 1, holanda. 11 aislamiento fl raza 1, italia centración de 1 ppm del fungicida, se presentó crecimiento del micelio y los valores fueron de 2,5 cm/semana para el aislamiento f8 y de 0,75 cm! semana para el aislamiento 35. a ladosis de 1 ppm, las colonias del aislamiento f8 fueron de color crema y no presentaron crecimiento micelial aéreo, mientras que las colonias del aislamiento 35 fueron rosadas y de bordes irregulares. en la concentración de 0,1 ppm del fungicida, las colonias tuvieron promedios de radio micelial de 4 cm para el aislamiento f8 y de 3,5 cm para el aislamiento 35 y ambos casos presentaron bordes regulares. cuando no se aplicó fungicida, los dos aislamientos del hongo presentaron un crecimiento radial de 4 cm y las colonias tuvieron bordes regulares y crecimiento micelial aéreo. teniendo en cuenta las dosis del fungicida que presentaron inhibición parcial delcrecimiento micelial de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, para el ensayo definitivo se escogieron las dosis de 2,3; 1,3; 0,8 yo ppm. según los resultados obtenidos, se observó una gran variabilidad en el crecimiento del micelio de los aislamientos sembrados en el medio de cultivo más benomil, con porcentajes de inhibición que variaron entreell0yei75%, en comparación con el testigo que no recibió fungicida. figura 6.6. efecto de 0,8 ppm de benomil en el porcentaje promedio de inhibición del crecimiento micelial de los 53 aislamientos de fusarlum oxysporom estudiados. para comparar los promedios respectivos, se evaluó la diferencia mlnima significativa y se encontró al nivel del 1% que las diferencias mayores en el porcentaje de inhibición fueron de 10,4 y 17,3 para las concentraciones de 0,8 y 1,3 ppm de benomil respectivamente. en las figuras 5.4 y 5.5, se presenta la inhibición del crecimiento micelial de los aislamientos. en el cuadro 5.5, se indican los porcentajes de inhibición obtenidos como respuesta a la concentración de 1,3 ppm de benomil. para la mayorla de los aislamientos del hongo, se observó que, al incrementarse la dosis de benomil, disminuyó el crecimiento micelial, los bordes de las colonias se hicieron bastante irregulares, pero su color no cambió de una manera muy importante; además, se observaron cambios en el crecimiento del micelio, pues al aumentar la concentración del fungicida, en algunos casos, aumentó el crecimiento aéreoy en otros casos la esporulación fué mayor. para ladosis de 2,3 ppm de benomil, que fué la más alta del experimento, solamente se observó crecimiento del micelio en los aislamientos f8de holanda, csu2 de estados unidos y 15y 96de colombia. el crecimiento del micelio de los otros 49 aislamientos fué totalmente inhibido por la concentración alta del fungicida. al analizar la inhibición en el crecimiento del micelio ocasionada por lasconcentracionesdeo,8 y 1,3 ppm de benomil, se observó alguna inhibición, encontrándose, en el análisis de varianza, diferencias significativas entre las concentraciones utilizadas. los aislamientos 3 y 93 del patógeno, los cuales se identificaron como pertenecientes a la raza 4 por cevallos et al (1990), presentaron los mayores promedios de tolerancia al fungicida y con valores muy similares para la mayorla de los aislamientos extranjeros. los aislamientos colombianos 18, 37, 39 cuadro 5.5. porcentaje promedio de inhibición del crecimiento micelial de fusarlum oxysporom a 1,3 ppm de benomil. inhibicion aislamiento raza procedencia tiempo de crecimiento fisiologica cultivo micelial% (años) 10-15 c14csu np estados unidos 16-20 310 4 italia 200-04 4 holanda 21-25 f8 8 italia 93 2 chia 10 31-35 csu2 2 estados unidos 36-40 276 8 italia 200-02 2 holanda f1 1 italia f4 4 italia cscsu np· estados unidos 46-50 3 4 mosquera 15 15 2 facatativá 4 67 2 tenjo 3 53 2 madrid 15 f2 2 italia 4 78 2 facativá 4 66 2 tenjo 5 27 2 madrid 4 89 2 suasca 15 4 2 mosquera 62 2 soacha 11 57 2 soacha 11 51-55 200-02 2 holanda 52 2 suba 7 198 2 subachoque 10 95 2 cajicá 9 73 2 madrid 8 14 2 facativá 4 33 2 subachoque 4 39 2 subachoque 5 56-60 96 2 cajicá 9 38 2 madrid 10 59 2 tenjo 4 86 2 chia 3 8 2 funza 16 43 2 chia 15 46 2 suba 3 11 2 bojacá 8 100 2 subachoque 61-65 45 2 suba 14 20 2 madrid 5 87 2 chia 10 9 2 funza 8 32 2 subachoque 4 71 2 madrid 8 618-9 np· holanda 200-08 2 holanda 66-70 97 2 cajicá 9 79 2 facativá 4 75 2 funza 2 71-75 37 2 subachoque 5 18 2 madrid 5 ·np no patógeno ••sin determinar 40 75, 79 y97, pertenecientes a la raza 2, fueron los más susceptibles al fungicida. de los aislamientos no patogénicos ensayados, el aislamiento c14csu presentó la mayor tolerancia al fungicida. crecimiento micelialln vltro. los aislamientos estudiados mostraron diferencias macroscópicas, en cuanto al color, morfologla y tasa de crecimiento de las colonias; éstas fueron de color blanco, crema, rosado, naranja y fucsia con diferentes tonalidades. también, se observó que el color era más evidente con la edad y se observaba primero en los sitios más viejos de la colonia; sin embargo, en algunos aislamientos, el color fué consistente con la edad. en general, la forma de crecimiento de las colonias fué radial y con bordes enteros, aunque algunos aislamientos presentaron bordes irregulares. el crecimiento sobre el medio de cuhivomostró aislamientos con abundante micelio aéreo, mientras que en otros, el micelio fué deprimido o pionnotal. latasade crecimiento de los diferentes aislamientos fué variable. los aislamientos extranjeros ocuparon toda la caja de petri en aproximadamente 120 horas. un comportamiento similar alsenalado anteriormente se observó en los aislamientos 1, 16 y 30 de la raza 2 y en los aislamientos 3,4,93 de la raza 4, obtenidos de diversas fincas de la sabana de bogotá. los aislamientos extranjeros de una misma raza presentaron variabilidad en su tasa de crecimiento, incluso los provenientes de un mismo pals. en general, se observó una mayor tasa de crecimiento para los aislamientos extranjeros, con excepción de los aislamientos f8 de la raza 8 de italia y 200-04 de la raza 4 de holanda. en la figura 5.6, se observa el crecimiento micelial de las colonias de algunos aislamientos de la raza 4, con valores bastante similares y, en la figura 5.7, se presentan los valores correspondientes a cuatro aislamientos de la raza 2 con valores, también, muy similares, excepto el aislamiento csu2 procedente de estados unidos con un valor mayor que el de los otros aislamientos. en la figura 5.8, se presenta el crecimiento del micelio de los tres aislamientos no patógenos, los cuales presentaron valores muy similares. al ajustar los datos del crecimiento micelial a diversas funciones matemáticas, la mejor interpretación del proceso se observó con una ecuación lineal de la forma y = b. + b.x con una ecuación exponencial de la forma ~ r.=~~~~~--------------,-, _35 e s~o ~25 820 .!15 e "0.0 j 6 o 24 tiempo (horas) figura. 5.6. crecimiento micelial de aislamientos de la raza 4 de fusarlum oxysporom f.sp. dlanthl. _35 e s30 ~25 si 820 .!i.s ~ .2 .0 "~ 5 .44 tiempo (horas) figura 5.7. crecimiento micelial de aislamientos de la raza 2 de fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl. 45r---------------------------~_, 40 e35 s30 e & 25 s 20 .! .5 ~ 0.0 i 5a: ii--j~-i';_""...... -.,.. o 48 1207224 ge tiempo (horas) figura 5.8. crecimiento micelial de aislamientos no patogénicos de fusarlum oxysporom. y con una ecuación logarltmica de la forma en donde y =diámetro de la colonia, bo = intercepto de la curva con el eje y, b, = tasa de crecimiento, x = tiempo, e = base de los logaritmos neperianos. del 41 total de aislamientos del hongo evaluados, el crecimiento de 46 aislamientos se ajustó a la ecuación iineal,31 a la ecuación exponencial y 4 aislamientos a la ecuación logarltmica. . discusion los patrones electroforéticos de las protelnas solubles encontrados en la mayorla de los aislamientos de fusarium oxyspol1jm f.sp. dianthi corresponden a los patrones de la raza 2, lo cual coincide con los resultados obtenidos por cevallos et al (1990) y arbeláez y calderon (1991), utilizando pruebas de patogenicidad en variedades diferenciales de clavel. la observación de pequeñas diferencias en los proteinogramas de los aislamientos, que pertenecen a la raza 2 de colombia, italia, holanda y estados unidos, muestran que existe alguna variabilidad dentro de dicha raza, lo cual coincide con lo observado por spamaaij (1978) en holanda, por scovel (1987) en israel y por arbeláez y calderón (1991) en colombia. los aislamientos colombianos 3, 4 y 93 y el aislamiento italiano f4, pertenecientes a la raza 4 presentaron patrones de proteinas similares. esto confirma la presencia, aunque en muy baja proporción, de la raza 4 del patógeno en colombia, como habla sido registrado por cevallos et al (1990). ninguno de los aislamientos colombianos analizados mostró un patrón electroforético de protelnas semejante a los patrones presentados por los aislamientos de las razas 1 y 8, lo cual demuestra que estas dos razas aún no están presentes en colombia y concuerda con los resultados de las pruebas de patogenicidad realizadas anteriormente. los patrones electroforéticos para la enzima aril esterasa demostraron que existen múltiples formas de esa enzima en los aislamientos de fusarium oxyspol1jm, como lo encontró belalcázar (1984). aunque los patrones electroforéticos observados permiten agrupar aislamientos de una misma raza, principalmente de la raza 2, sus diferencias indican que es recomendable el uso de varias enzimas, tal como lo sugieren biles y martin (1988), quienes separando las 6 p deshidrogenasa, la shikimato deshidrogenasa, la esterasa y la fosfoglucosa isomerasa, encontraron diferencias en los organismos analizados. aunque bosland y williams (1987) han relacionado la aril esterasa con la patogenicidad, los resultados de este trabajo no permiten concluir que, a mayor número de bandas de dicha enzima, la patogenicidad sea mayor, pues el aislamiento f8 de la raza 8 de italia (menos patogénico que los aislamientos de la 42 raza 2) y el aislamiento no patogénico 618-9 de holanda presentaron mayor número e intensidad de las bandas de la enzima. los resultados obtenidos para la separación de razas de fusarium oxyspol1jm f.sp. dianthi por electroforesis para la enzima aril esterasa, mostraron que cualquier cambio en el método, especialmente en el tiempo de corrido del gel y en la técnica de tinción de los geles, varia la posición, el número y la intensidad de las bandas. lo anterior complica la interpretación de los resultados y por consiguiente la diferenciación de las razas. los resultados de esta investigación muestran que es posible determinar la variación de fusarium oxyspol1jmf.sp. dianthipor electroforesis de protelnas y de algunas enzimas, pero es necesario profundizar aun más en este aspecto antes de reemplazar las pruebas patológicas por las pruebas qulmicas. aunque en todos los aislamientos de fusarium oxyspol1jmf.sp. dianthi, la inhibición de crecimiento del micelio fué proporcional a la concentración del fungicida benomil empleada, la respuesta fué diferente en los distintos aislamientos. en general, los aislamientos extranjeros fueron más resistentes al benomil y, únicamente, el aislamiento 93 de la raza 4 de colombia quedó incluido en este grupo. posiblemente, larespuesta obtenida está relacionada con el tiempo de cultivo y con las condiciones ambientales de los diferentes paises y empresas, pero, muy especialmente, está relacionada con las dosis del fungicida utilizadas y con la frecuencia de las aplicaciones. actualmente, en colombia, por la baja eficiencia del benomil en el control de la enfermedad, dicho fungicida se aplica muy poco (arbeláez, 1987). garibaldi y gullino (1987) encontraron que, en italia, por el uso repetido del benomil, se presentó una disminución significativa en la sensibilidad de fusatium oxyspol1jm f.sp. dianthi a dicho funglcida. los resultados obtenidos en la respuesta del patógeno al benomil no permiten diferenciar razas o grupos especlficos de los aislamientos colombianos y parece que el comportamiento de los aislamientos está relacionado con caracterlsticas fisiológicas y genéticas ligadas a la patogenicidad y a la especificidad del hospedante. entre los aislamientos obtenidos de diferentes municipios, no se encontró relación alguna, como tampoco con el tiempo en que las fincas han estado dedicadas al cultivo de clavel, ni con la resistencia o la susceptibilidad de las variedades de las cuales fué aislado el hongo. el aislamiento no patogénico c14csu de estados unidos fué el aislamiento más resistente alfungicida y podrla ensayarse, para elcontrol de laenfermedad en aplicaciones combinadas de dicho aislamiento con dosis bajas del fungicida. esto confirma la posibilidad de combinar aplicaciones de aislamientos saprófitos de fusarium oxysporumy fusarium spp. y del fungicida benomil para lograr una reducción en la incidencia y en la severidad de laenfermedad, como lohan observado tramier et al (1983) en francia y garibaldi et al (1986) en italia. las diferencias en el crecimiento micelial de los distintos aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, principalmente en sus caracterlsticas culturales, como forma, elevación y coloración de la colonia, para conocer la variabilidad patológica del hongo, muestran muy poco aporte de este tipo de estudio. esto coincide con lo observado con matthews (1978) en inglaterra, cevallos et al(1990) y arbeláez y calderón (1991) en colombia y wright et al (1992) en australia. bibllografia 1. arbeláez, g. fungal and bacterial diseases on camation in colombia. acta horticulturae 216: 151-157. 1987 .. 2. arbeláez, g. y o.l. calderón. oetermination of the physiological races of fusarlum oxysporom f.sp. dlanthlon camation in colombia. acta horticulturae 307: 43-49. 1991. 3.armstrong, gm.and j.k. armstrong.anotherapproach to race classification of fusarlum oxysporom f.sp. pls/. phytopathology 71: 474-478.1981. 4. awak, r.t. and j.k. lorbeer. natureof culturalvariability in fusarlum oxysporom f.sp. apll race 2. phytopathology 78: 385-389. 1988. 5. belalcázar, s. untersuchungen zur differenzierung verschiedener rassen und formae speciales von fusarlum oxysporom und anderen fusarlum arten anhand der muster multipler esterase-formen nach elektrophoretischer trenung. ooktortitel these. intitul furpflanzen pathologie und pfianzen schulz der georg august-universitat goltingen. goltingen. 1984. 6. bijes, c.l. and r.o. martin. isozyme analysis of fusarlumoxysporomf.sp. n/veumracesand selected fusarlum sp. phytopathology 78: 625. 1988. 7. bosland, p.w. fusarlum oxysporom a pathogen of many plant species. advances in plant pathology 6: 281-289.1988. 8. bosland, p.w. and p.h. williams. an evaluation of fusarlum oxysporom from crucifers based on pathogenecily, isozyme polimorphism, vegetative compatibijity, and geographical origino canadian joumal of botany 65: 2067-2073. 1987. 9. bradford, m.m. a rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principie of protein-dye binding. analylical biochemistry 272: 248-254. 1976. 10. cevallos, j.f., o. gonzález y g. arbeláez. determinación de las razas fisiológicas de fusarlum oxysporom f. sp. dlanthl en clavel en la sabana de bogotá. agronomia colombiana 7: 40-46. 1990. 11. garibaldi, a., g. lento y g. rossi. indagine sulla diffusione dei patotipi di fusarlum oxysporom f. sp. dlanthl nelle colture dianthicole liguri. panorama floricolo 11: 1-4.1986. 12. garibaldi, a., f. brunalti and m.l. gullino. supe pression of fusarlum wilt of camation by competitive non-pathogenic strains of fusaria. med. fac. landbolmw. rijksuniv. gent 51: 633-638.1986. 13. garibaldi, a. and m.l. gullino. fusarium wilt of camation: present situation, problems and perspectives. acta horticulturae 216: 45-54. 1987. 14. garibaldi, a. y g. rossi. osservazioni sulla resistenza del garofano nei confronti del fusarlum oxysporomf.sp. dlanthi. panorama floricolo 12: 5-9. 1987. 15. gullino, m.l., g. lento and a. garibaldi. sensitivity to benomyt of fusarlumoxysporomf.sp. dlanth/isolated in italy over 17 years. riv. ortoflorofrult.lt. 70: 139144.1986. 16. katan, t., o.zamir, m. sañalti and j. katan. vegetative compatibility groups and subgroups in fusarlum oxysporom f.sp. radic/s-iycoperslcl. phytopathology 81: 255-262. 1991. 17. laemli, u.k. cleavage for structural proteins during the assembly ofthe head of bacteriophage t,. nature 227:68~5. 1970. 18. leski, b. occurrence and characteristics of fusarlum oxysporomf.sp. dianthl(prill. el del.) snyderet hansan strains resistant to systemic fungicides.actaagrobot. 30: 195-211.1977. 19. loxdale, h.o., p. castañera and c.p. brookes. electrophoretic study of enzimes from cereal aphid populations. 1. electrophoretic techniques and staining systems for characterizing isoenzymes from six species of cereal aphids (hemiptera: aphididae). bull. ent. res. 73: 645-657. 1983. 20.manicon,b.o.,m. bar.joseph,a. rosner,h. vlqodskyhass and j .m. kotze. potential applications ofrandom ona probes and restriction fragment length polymorphims in the taxonomy of the fusaria. phytopathology 77: 669-672.1987. 43 21. mallhews, p. varialion of english isolales of fusarium oxysporomf.sp. d/anth/. proceedings oflhe eucarpia meeling on camalion and gerbera. alassio: 115-126. 1978. 22. mcmillin, o.e. planl isozymes: a hislorical perpective. p. 3-13./n s.o. tanksley and t.j. orton (eds.). lsozymes in planl genelics and breeding. part a. elsevier pub!. amsterdam. 1984. 23. scovel, g. improved agrolechnical and sanitation methods versus resistanl cultivars as a mean of avoiding fusarlum wilt. acta horticulturae 216: 5561.1987. 24. spamaaij, l.o. curren! research on camalion wilh special referenee lo breeding. proceeding of ihe eucarpia meeting on camalion and gerbera. alassio: 47-55. 1978. 44 25. tramier, r. el a. bellachini. mise en evidenee dune souche de fusarlumoxysporumf.sp. dianthlrésistan!e aux fongicides syslémiques. ann. phytopalhol. 6: 231-236. 1974. 26. tramier, r., j.c. pionnal and n. tebibel. role ofthe fungi in ihe induction of suppressiveness inlo substrales lo fusarlum wilt of camalion. acta horticulturae 141: 55-59. 1983. 27. wrighl, g.k., 1. pascoe, r. van hesswijck, o. guesl and s. wimalajeewa. characterization of isolales of fusarlum oxysporomfrom camalion in victoria. acta horticulturae 307: 65-72. 1992. 28. van ellen, j.l., s.n. freer and b.k. mccune. presanee of major (slorage?) prolein in dormanl spores of ihe fungus sottyodlplodla theobromae. joumal of bacteriology 138: 650-652.1979. agronomla colombiana, 1993, volumen x. número 2: pág. 122 127 evaluacion de dos sistemas de desinfeccion del suelo y su interaccion con algunas formulaciones de microelementos sobre la incidencia de fusarium oxysporum en dos variedades de clavel evaluation of two systerns of soil desinfection and its interaction with sorne rnicronutrient formulations on the incidence of fusarium oxysporum in two carnation varieties. martha orozco de amézquita 1, angela chaparro de barrera 1,germán arbeláez 2, emira garcés de granada 1,juan ospina 2. resumen. la investigación se realizó en un cultivo comercial de clavel con el objeto de evaluar eltratamiento del suelo con una mezcla de un fumigante + vapor y la aplicación foliar de zinc, cobre, manganeso, boro y molibdeno en las variedades new pink y scania, para el control del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi. la mayor población del hongo en el suelo y la menor incidencia de la enfermedad se obtuvo con la aplicación de dazomet + vapor. la aplicación de micronutrientes al follaje de las plantas no produjo una disminución significativa de la enfermedad, ni un aumento en la producción de flores. evaluation of two systems of soil desinfection and their interaction with some formulation of micronutrients on the incidence of fusetium oxysporum in two carnation varieties palabras claves: marchitamiento vascularfusarium osysporum f. sp. dianthi clavel estándar summarv a research was done in a commercial greenhouse in order to evaluate two soil treatments before planting and foliar application of zinc, cooper, manganese, boron and molybdenum in the control of vascular wilt of carnation caused by fusarium oxysporum f.sp. dianthi. a greater reduction ofthe fungus population 'profesora. departamento de biologia, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá, d. c. 'profesor. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. a. aéreo 14490, santafé de bogotá. d. c. 122 in the seil and disease incidence was observed with the soil treatment with dazomet + steam. the application of micronutrients to the foliage of the plants did not produce a significant control of the disease. introduccion a partir de 1980, en los cultivos de flores de la sabana de bogotá se han incremento los costos de producción, debido a algunos problemas fitosanitarios, dentro de los cuales se destacan la enfermedad vascular que ocasiona la marchitez del clavel, la cual es causada por fusarium oxysporum f. sp. dianthi. la magnitud de las pérdidas en producción ha obligado a utilizar diferentes formas de control y ha llevado a la sustitución y al desplazamiento del cultivo hacia suelos no contaminados. fusarium oxysporum f. sp. dianthiestá ampliamente distribuido en la sabana de bogotá y afecta las fincas destinadas al cultivo de flores para exportación, donde un promedio del 5 al 1o % de los gastos de producción se usa para controlar enfermedades y una de las más importantes es la ocasionada por éste patógeno. varios factores han contribuido a la distribución de fusarium oxysporutn f. sp. dianthi en colombia, como son: la contaminación del material vegetal importado, el conocimiento deficiente de la biologla, control y erradicación del patógeno, las estructuras de resistencia que adopta el patógeno, frente a condiciones adversas o en ausencia del hospedante adecuado y la diseminación a través del riego y herramientas (casas y rosero, 1981). el control de f. oxysporum f. sp. dianthi se ha intentado mediante el desarrollo y la utilización de variedades resistentes, la limpieza del material de propagación, la rotación de cultivos, la aplicación de tratamientos ffsicos y/o qulmicos de desinfección al suelo antes de la siembra, el uso de fungicidas sistémicos y el empleo de técnicas de control biológico (baker, 1980, 1988;guzmán y león, 1985). en general, las plantas que reciben una nutrición balanceadacon macroy micronutrientes, están mejor protegidas contra las enfermedades; sin embargo, una nutrición adecuada puede afectar el desarrollo de una enfermedad cuando aumenta o disminuye la concentración de nutrientes (stack et al., 1986). por lo anteriormente descrito, se planteó la realización de esta investigación, cuyo objetivo fue evaluar el efecto de la desinfección del suelo y su interacción con diferentes dosis de micronutrientes sobre la población del patógeno en el suelo y la incidencia de laenfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f. sp. dianthi en la producción de flores en dos variedades de clavel. revision de literatura varios factores influyen en el crecimiento y la proliferación de los organismos que causan enfermedades dentro de los hospedantes, incluyendo el tamano inicial del in6culo, la virulencia del patógeno y la edad, el sexo, la composición genética y el estado nutricional del hospedante. de los factores anteriormente senalados, el abastecimiento de nutrientes hacia elhospedante es potencialmente el aspecto de más fácil control. prácticas culturales como la rotación de cultivos, el abonamiento orgánico y mineral, el ajuste de ph, el manejo de malezas y la irrigación influyen sobre las enfermedades y determinan la producción de los cultivos, porque controlan en los suelos lacapacidad de intercambio catiónico y la actividad microbial (lópez, 1991). la nutrición mineral se ha reconocido como un componente primario del control fitosanitario. la deficiencia de cualquier elemento esencial puede influlrsobre laincidencia oseveridad delas enfermedades. la nutrición actúa sobre la enfermedad porque, en una compleja y dinámica interacción medio-plantapatógeno, puede modificar la resistencia de laplanta y la supervivencia y virulencia del patógeno a través del tiempo, (huber, 1981). jarvis y thorpe (1980) señalan que la fertilización puede incrementar o disminuir la sensibilidad de las plantas a las enfermedades. los principios generales que relacionan la nutrición y la enfermedad se resumen en los siguientes puntos: una planta bien nutrida es vigorosa y tolera mejor las enfermedades; loscambios nutricionales inducen modificaciones fisiológicas que se manifiestan en la producción de exudados, los cuales determinan la supervivencia, germinación, crecimiento y virulencia de los patógenos; la severidad de la enfermedad, en función de los nutrientes, opera directamente a través de las necesidades nutricionales del patógeno y de latolerancia de la planta e, indirectamente, alterando los mecanismos de resistencia; los macronutrientes incrementan la resistencia a una enfermedad solamente, por encima de los niveles capaces de causar deficiencia. cantidades muy altas no proporcionan protección adicional e. inclusive, pueden ser desventajosas; el aumento o ladisminución de laseveridad de una enfermedad está controlada por la interacción entre el nutriente y otros factores; en general, el n tiende a incrementar la enfermedad y el k, a disrninulría (graham, 1983). un aspecto de vital importancia que ha sido poco estudiado, con la excepción del cu, es el relacionado con la participación de los micronutrientes en los mecanismos de protección de las plantas contra el ataque de patógenos. aunque en algunos casos los resultados son contradictorios con respecto a la participación de los micronutrientes, se sabe con certeza que el cu, el mn, el fe y el b participan activamente en la formación de barreras que las células vegetales construyen como respuesta a la presencia de agentes patógenos (lópez, 1991). los micronutrientes actúan como catalizadores, cofactores e inhibidores; en estas funciones, las concentraciones supraóptimas son fisiológicamente importantes. su aplicación normal incrementa la resistencia alas enfermedades y, con efectos importantes de los elementos traza esenciales y no esenciales aplicados en exceso. 123 aunque el fe,zn, ni yco catalizan ciertos procesos biosintéticos tendientes a la producción de ligninas y fenoles, su participación es menos critica que lade cu, b y mn (graham, 1983). con relación al efecto de los micronutrientes sobre los microorganismos, jones et al. (1989) señalan que fusarium oxysporom f. sp. iycopersici tiene requerimientos relativamentealtosdemicronutrientes y que las deficiencias de cu, fe, mn, mo y zn reducen el crecimiento y esporulación del hongo. para el control de f. oxysporom f. sp. dianthi en el suelo, se utilizan los productos comerciales, methamsodio y dazomet; sin embargo, los resultados obtenidos, luego de la aplicación de estos fumigantes, son variables e insatisfactorios y, dependen del grado de contaminación del suelo (arbeláez, 1988). el sistema más eficaz detratamiento alsuelose basa en la pasterización del mismo con vapor; con este método selogra disminuir laincidencia del patógeno, pero por el costo alto, se ha reducido su empleo. la combinación de vapor y algunos fumigantes mejora ligeramente la eficiencia del tratamiento, pero aumenta los costos; ademas, una vez el suelo está contaminado es muy dificil erradicar el patógeno (arbeláez, 1988; rattink, 1988). metodolog la elensayo se realizó bajo condiciones de invemadero en una empresa productora de flores para exportación, localizada en el municipio anexo de suba de la sabana de bogotá, a 2.550 msnm. esquejes enraizados de las variedades new pink y scania, homogéneos en cuanto a edad, tamaño y caracterlsticas generales fueron utilizados. el efecto de la aplicación de metham sodio+vapor y dazomet+vaporseevaluaron y,en elprimer caso, se aplicaron 4 litros del producto por 178 litros de agua! cama. para la aplicación del fumigante se usó una bomba eléctrica con boquillas en" flauta"; posteriormente se selló el suelo durante 3 dias con 379 litros de agua/cama. en el segundo tratamiento se aplicaron colocando 12 kilogramos del producto, colocados en el fondo de una zanja de 30 cm de profundidad, abierta alo largo de cada cama y. posteriormente, se cerró la zanja. en ambos casos, eltratamiento con vapor se realizó enterrando dos lineas de tuberla en cada cama, la cual se cubrió con una lona; el vapor se suministró hasta que elsuelo alcanzó una temperatura de 82 oc durante 30 minutos. los esquejes enraizados se transplantaron a las camas (de 23,5 m2 cada una) correspondientes, en los invernaderos de producción, donde se realizó el ensayo. cuatro semanas después del transplante de los esquejes alos invernaderos de producción, se iniciaron las aplicaciones de las soluciones de micronutrientes. en las semanas 7" y 11' ; la solución se reemplazó por un volumen equivalente de agua. las unidades experimentales se establecieron en un área de 4,5 m2 (cuadro 1.). cuadro 1.tratamientos de desinfección del suelo y aplicaciones semanales de las soluciones de micronutrientes en las variedades scania y new pink. tratamiento metham sodio+vapor dazomet +vapor bóra cuso, monh, mnso, bórax cuso, monh4 mnso, tl 10 10 10 10 10 10 10 10 t2 10 10 10 10 10 10 10 10 t3 50 25 10 10 50 25 10 10 t4 50 10 10 10 50 10 10 10 t5 10 25 10 10 10 25 10 10 t1 : aplicación al suelo. t2 a ts: aplicacion foliar. soluciones preparadas en ppm. semanas 4' a lo' después deltransplante, aplicación de dos litros de solución. semanas 12' a ls' después deltransplante aplicación de tres litros de solución. 124 las plantas de clavel durante su crecimiento en los invernaderos de producción estuvieron sometidas a las condiciones de luz, temperatura, riego, fertilización y control de plagas recomendadas para cultivo comercial. esta investigación se planeó bajo un diseno de parcelas sub-sub-divididas. en las parcelas principales se colocaron los tratamientos de desinfección del suelo, en las subparcelas las variedades y en las subsubparcelas lostratamientos con micronutrientes. cada tratamiento se replicó tres veces. mediante el método de diluciones decimales con el medio cultivo selectivo para f. oxysporum, propuesto por komada (1975), se evaluó la población del hongo en el suelo. los muestreos se realizaron después de la desinfección del suelo y al finalizar el primer pico de cosecha. se realizaron muestreos semanales y, en ellos se evalu6el número de plantas con slntomas visibles de marchitamiento y la producción de flores, la cual se cuantificó como el número de flores producidas, en el primer pico de cosecha. resultados y discusion en la figura 1, se compara la población de f. oxysporum en el suelo, durante el muestreo inicial realizado después de los tratamientos de desinfección y al final del ensayo. no se observó una tendencia definida en cuanto a la respuesta de las variedades,los tratamientos de desinfección al suelo o por el efecto de la fertilización con micronutrientes; tampoco, se encontraron diferencias estadlsticas al nivel del 5 % entre los tratamientos. para la mayorla de los tratamientos a lo largo del experimento la población del patógeno en el suelo se incrementó. estos resultados coinciden con los reportados por orozco et al. (1992), quienes ocho meses después de tratar el suelo con dazometvapor y formol-vapor, encontraron que el inóculo aumentó en más de cinco veces. sin embargo, para el tratamiento t5, en el suelo, en el cual se sembró la variedad new pink, se mantuvo constante la concentración del inóculo durante el ensayo. en el suelo tratado con dazomet-vapor y aplicación foliar de micronutrientes (t3) ,en el cual las concentraciones de boro y cobre fueron más altas, el incremento en la población del hongo en el suelo fue mayor; se sugiere, que en futuras investigaciones se compruebe el efecto que sobre el patógeno tienen estos micronutrientes en aplicación foliar y al suelo. los resultados obtenidos no coinciden con los de baker (1988), quien afirma que un tratamiento efectivo para el control de laenfermedad vascularse basa en la aplicación de metham sodio-vapor, pero sl concuerdan con los de arbeláez (1988), quien por efecto de los mismos tratamientos encontró resultados variables y poco satisfactorios. cuando el suelo fue tratado con dazomet-vapor disminuyó la incidencia de laenfermedad, sin que se hallaran diferencias entre las respuestas de las new pink scania c=j metam sodio vapor ~ oazomet vapor figura 1. población de fusarium oxysporum f. sp. dianthi en el suelo 125 variedades. el menor número de plantas enfermas se registró en el tratamiento con metham sodio-vapor yfertilizaci6n con micronutrientes (t5, 25 ppm de cu y 10 ppm de b, mo y mn; figura 2). en el suelo desinfectado con dazomet+vapor, la variedad scania, con el mismo tratamiento de fertilización, presentó el mayor número de plantas enfermas. el número promedio de flores producidas por unidad experimental fue similar en todos los tratamientos. sin embargo, la variedad scania, sometida a cualquier tratamiento de fertilización, cuando el suelo se desinfectó con metham sodio+vapor, produjo el menor número de flores (figura 3). t1 t3 newpink ~ metam sodio vapor t2 en general, para las variedades evaluadas,los resultados obtenidos no permiten establecer diferencias significativas; tampoco, se encontró relación entre la produceen de flores y las variables, incremento en la población del hongo en el suelo y en el número de plantas enfermas, excepto para la variedad scania cuando se lehizo aplicación foliar de borax ( 10 ppm), sulfato de cobre (25 ppm ), molibdato de amonio ( 10 ppm) y sulfato de manganeso ( 10 ppm ). teniendo en cuenta estos resultados, se recomienda investigar la dinámica poblacional del patógeno en el suelo y evaluar, por separado, las respuestas a los tratamientos, con el fin de evitar el enmascaramiento de los resultados por efecto de las interacciones. t1 t2 t5t4 scania ~ dazomet vapor figura 2.número de plantas enfermas por fusarlum oxysporum f. sp. dlanthl t1 t2 t3 14 newpink 8111 metam sodio vapor 15 t1 figura 3. producción de flores 126 12 13 r4 t5 scania ~ dazomet vapor literatura citada l.arbelaez, g. enfermedades vasculares del clavel en colombia: aspectos históricos y situación actual. primer curso intemacional sobre enfermedades vasculares del clavel. asocolflores. 8-11 noviembre, bogotá. 1988. 2.baker, r. measures to control fusarlum and phla/ophorawilt pathogensofcamation. plant disease 64: 743-749. 1980. 3.baker, r.cost of eradication of vascular pathogens from soil and compensation of cost by induction of increased flowering. primer curso internacional sobre enfermedades vasculares del clavel. asocolflores. 8-11 noviembre, bogotá. 1988. 4.casas, e.; y h. rosero. reconocimiento e identificación de phlalophora clnerescens y fusarlum oxysporomf. sp. dianthlenel cultivo de clavel d/anthus caryophyllus l. en la sabana de bogotá. tesis de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombía, bogotá. 150 p. 1981. 5.graham, r. d. effects of nutrient stress susceptibility of plants to disease with particular reference to the trace elements. advances of botanical research 10: 222-227. 1983. 6.guzman, s.; y j. e. leon. control de la marchitez vascular causada por fusarium oxysporom f. sp. dianthi y phlalophora clnerescens en el cultivo del clavel. tesis de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 96 p. 1985. 7.huber, d. m. the use of fertilizer and organic amendments in the control of plant disease. en: d. pimentel (ed). handbook in agriculture: pest managemenl. crc press. palm beach, florida. 1980. 8.jarvis, w.; y h. j. thorpe. effects of nitrate and ammonium on severity of fusarium root and on yield of greenhouse tomatoes. plant disease 64: 309-310. 1980. 9.jones, j. p.; a. w. engelhard; y s. s. wol tz. management of fusarium wilt of vegetables and omamentals by macro and microelement nutrition. p. 18-32. in: engelhard, a. w. (ed.). soilbome plant pathogens: managements of diseases with macro and microelements. theamerican phy!opathological society. si. paul, minnesota. 1989. 10.komada, h. development of a selective medium for quantitative isolation of fusarium oxysporom from natural solí. rev. plant protect. res. 8: 114-125. 1975. 11.lopez, y. f. funciones e interacciones de los elementos menores en plantas y suelos. memorias del curso internacional de protección vegetal integrada. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. 25 p. 1991. 12.0rozcodeamezauita,m.; e.garces degranada; y g. arbelaez. efecto de diferentes niveles de nitrógeno, potasio y phen el desarrollo de fusarium oxysporum f. sp. dlanthl, agente causal del marchitamiento vascular del clavel. agronomía colombiana, 10.90-102. 1993. 13.ratiink, h. new developments in research on fusariumwilt incarnation: sateoftheart and prospects for the future. primer curso internacional sobre enfermedades vasculares del clavel. asocolflores. 8-11 noviembre, bogotá. 1988. 14.smith, v. h. resourcecompetition between hostand pathogen. bioscience 43 (1): 21-30. 1993. 15.stack, r. w.; r. k. horst; y r. w. langhams. effects of nitrogen and potassium fertilization on infeclion florist's carnalion by gibberella zeae. planl disease 70: 29-31. 1986. 127 agronomía 24-2i.indd en este segundo número de 2006, hubo cambios en el comité editorial de agronomía colombiana: alexander cooman, del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales de la universidad jorge tadeo lozano, se retiró del país para trabajar en el programa ambiental de las naciones unidas (unep) y en su reemplazo llegó el reconocido investigador idupulapati rao, del instituto de biología y fertilidad de suelos tropicales del centro internacional de agricultura tropical (ciat), en palmira. a partir del primer semestre de 2007 agronomía colombiana también va a tener un comité científico que colaborará en los lineamientos de la revista y asesorará en la evaluación de temas específicos de la ciencia y tecnología agronómica. en esta edición, la sección “fisiología de cultivos”, con seis artículos, aporta nuevos conocimientos al desarrollo de especies, entre sí muy diferentes, pero de alta importancia para el mercado interno y externo del país. en flores de corte, se estudió la fenología de variedades de rosa rojas, en función de la acumulación de la temperatura; en frutales, se encontró que las plantas de feijoa muestran una cierta tolerancia a la salinidad por nacl, mientras en tres especies locales de fique estas sales disminuyeron, entre otras, la producción de materia seca, el área foliar y la eficiencia agronómica en el uso de agua. en la mandarina arrayana, injertada sobre seis patrones diferentes, se encontraron en el piedemonte llanero grandes diferencias en el comportamiento productivo y cualitativo de frutos. en otro frutal, el banano ‘gran enano’, se observó que la planta madre cosechada a 2,0 ó 1,2 m de altura aumentó el diámetro del seudotallo y disminuyó el tiempo hasta la floración del hijo de sucesión, comparado con un corte sobre el suelo. en la producción comercial de caucho se pudo afirmar que la testa de la semilla afecta negativamente el proceso de la toma de agua, debido a su efecto como barrera. la sección “fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular” esta vez presenta cuatro artículos. el primero establece un procedimiento efectivo de la micropropagación del fique, con el cual se puede suplir la demanda comercial de material vegetal seleccionado. dos trabajos evalúan el germoplasma de la papa (s. tuberosum subespecie andigena): el primero estudia un agrupamiento a priori y otro no jerárquico, con el fin de establecer patrones de similitud entre las accesiones para facilitar cruzamientos potenciales; el segundo evalúa la presencia de materiales duplicados a partir de caracteres morfológicos con variables cualitativas. al estudiar 12 genotipos de fríjol voluble tipo bola roja y reventón, promisorios para las zonas frías del país, se encontró que el carácter número de vainas por planta es el de mayor determinación sobre el rendimiento. en la sección “protección de cultivos”, se presentan solamente dos trabajos. en algodón, se encontró toxicidad de la cepa de bacillus thuringiensis berliner var. san diego sobre el picudo algodonero anthonomus grandis, bajo condiciones de laboratorio. en el control de malas hierbas (euphorbia heterophylla) se estudió la absorción y translocación de la herbicida imazethapyr, actuando como mecanismo responsable de la resistencia a inhibidores de la acetolactato sintasa. el área “fisiología y tecnología poscosecha” incluye un artículo que estudia el comportamiento de frutos de la mora de castilla en almacenamiento refrigerado bajo atmósfera modificada activa. otra área que se destaca en este número es la sección de “suelos, fertilización y manejo de aguas”, con seis artículos que, por un lado, demuestran los desarrollos importantes en esta área y, por otro, la preferencia de los investigadores en publicar en agronomía colombiana. al investigar la variabilidad espacial de propiedades edáficas y su relación con el rendimiento en un cultivo de papa, se encontró que el ph, la suma de bases y saturación de aluminio son las características que tienen la mayor influencia sobre el rendimiento de tubérculos. se reportan resultados de investigaciones en suelos de varios departamentos de colombia. en boyacá se estudiaron las poblaciones de bacterias implicadas en los ciclos biogeoquímicos del c, n y p, con el fin de evaluar su presencia en los cultivos de cebolla y papa. en tres municipios del altiplano cundiboyacense se encontró el manganeso como factor positivo en la producción de papa y arveja. en un oxisol de los llanos orientales se observó que el uso de los materiales orgánicos, con fuentes minerales, hizo disminuir la retención del fósforo por parte de óxidos de fe y al, aumentando el p disponible. en los suelos de la zona platanera de córdoba se evaluaron las diferentes formas de potasio, encontrándose las formas menos disponibles, el k interlaminar y el k editorial agronomía colombiana 24(2): 205-206, 2006 estructural, representando cerca del 90% del k en el suelo. un trabajo sobre el efecto del secado de los biosólidos de la planta de tratamiento de aguas residuales el salitre (bogotá) arrojó el resultado que las temperaturas de secado entre 55 y 70 ºc redujeron los coliformes totales y e. coli hasta niveles apropiados, aumentándose la concentración de cu y zn y disminuyéndose la de mn, ni y pb, concluyendo que este biosólido puede ser utilizado en aplicaciones forestales. la sección “economía y desarrollo rural” presenta dos trabajos. en el primero se afirmó que el sistema agroalimentario de la cebolla de bulbo en el distrito de riego alto chicamocha es competitivo, debido a sus fortalezas en áreas de siembra, rendimiento, apoyo institucional y distribución a nivel de país. el segundo artículo de esta sección identifica las concepciones de desarrollo rural, tomando como base el pensamiento de los estudiantes de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. el comité editorial está consciente de la importancia de una agricultura colombiana modernizada para el desarrollo económico-social del país, por lo cual son bienvenidos artículos con resultados de proyectos sobre nuevas metodologías y tecnologías que harán el agro colombiano más competitivo. gerhard fischer director comité editorial 206 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana agronomía 24-2i.indd relaciones hídricas y distribución de materia seca en especies de fique (furcraea sp. vent.) cultivadas bajo estrés por nacl water relations and dry matter partitioning of nacl stressed furcraea species (furcraea sp. vent.) fánor casierra-posada1, wilson a. pérez2 y fernando portilla3 resumen: el género furcraea es miembro de la familia agavaceae y es endémico de américa tropical, específicamente de la región andina de colombia y venezuela, aunque se le encuentra de manera natural desde el sur de méxico hasta brasil. una cantidad de especies de furcraea se cultivan en climas cálidos como plantas ornamentales en todo el mundo y para la obtención de fibras a partir de las hojas. con el objeto de determinar las respuestas fisiológicas a la salinidad, plantas de especies locales de fique (furcraea macrophylla, f. castilla y f. cabuya) se expusieron a 20, 40, 60 y 80 mmoles de nacl durante cinco meses. las plantas de control no se trataron con la sal. el experimento se realizó en un invernadero en tunja (colombia). las plantas se obtuvieron a partir de bulbillos. éstos crecieron en materas con suelo, se regaron dos veces por semana, evitándose el exceso de agua después de la salinizacion inducida del suelo. los resultados mostraron que la salinidad del suelo disminuyó la producción total de materia seca, la eficiencia agronómica en el uso del agua (wue, siglas en inglés de water use efficiency), la relación raíz/parte aérea, la densidad específica de las hojas y el área foliar. la salinidad por nacl indujo también una modificación en el patrón de distribución de materia seca en las especies evaluadas. la salinidad tuvo poco efecto sobre la evapotranspiración. las especies consideradas mostraron diferencias genotípicas en cuanto a la tolerancia a la salinidad en la mayoría de los parámetros evaluados. palabras claves adicionales: f. macrofphylla, f. cabuya, f. castilla, evapotranspiración, área foliar, salinidad, wue abstract: the genus furcraea is a member of agavaceae family endemic to tropical america, especially to the andean region of colombia and venezuela, although naturally is distributed from mexico down to brazil. a number of furcraea species are cultivated in warm climates worldwide as ornamentals and for leaf fibers. in order to determine physiological responses to salinity, plants of local furcraea species (furcreaea castilla, f. macrophylla, and f. cabuya) were exposed to 20, 40, 60, or 80 millimolar nacl for five months. control plants were salt-untreated. the experiment was carried out in a greenhouse in tunja, colombia. plants were obtained from bulbils and grown in pots with soil that were irrigated two times a week and the water excess was avoided after induced soil salinization. results showed that increased salinity in soil reduced total dry matter production, agronomic water use efficiency (wue), root-shoot ratio, specific leaf density, and leaf area. additionally, the nacl salinity modified dry matter partitioning pattern in the evaluated species. evapotranspiration was slightly influenced by salinity. the studied species showed genotypic differences in salt tolerance for most of the evaluated parameters. additional key words: f. macrofphylla, f. cabuya, f. castilla, evapotranspiration, leaf area, salinity, wue fecha de recepción: 04 de mayo de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: fcasierra@tunja.uptc.edu.co 2 ingeniero agrónomo, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: wilitoperezsanchez@yahoo.es 3 ingeniero agrónomo, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: fepofu@latinmail.com agronomía colombiana 24(2): 280-289, 2006 casierra-posada et al.: relaciones hídricas y distribución... 2812006 introducción el género furcraea pertenece a la familia agavaceae, es endémico de américa tropical, específicamente en la región andina de colombia y venezuela, y se distribuye tanto en localidades continentales como insulares, desde méxico hasta bolivia, incluyendo todas las islas del caribe. en total se delimitan 25 especies reunidas en dos subgéneros. el subgénero roezlia agrupa cuatro especies que crecen en méxico y guatemala, mientras que el subgénero furcraea incluye 21 especies de distribución neotropical. con base en su morfología y distribución, se reconocen cuatro patrones de distribución geográfica, que son: región mesoamericana de montaña, región caribeña, región andina y región amazónica (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005a; garcía-mendoza, 1998). en colombia, el cultivo de fique participó con 0,07% en la valoración total de la producción agrícola en 2004. el área cultivada varió entre 15.388 y 22.176 ha entre 1994 y 2004. para 2004, el área sembrada en fique abarcó 16.333 ha, de las cuales 38,3% se cultivaron en cauca, 29,0% en nariño y 26,3% en santander (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005b). en relación con el género furcraea (agavaceae), se han realizado investigaciones de gran relevancia orientadas al desarrollo de claves para su identificación, descripción, sinonimia, distribución, hábitat y fenología (garcía-mendoza, 1998); se ha estudiado su filogenia con base en análisis de dna (bogler y simpson, 1995; bogler y simpson, 1996); se ha caracterizado su sistema de producción y sus aplicaciones agroindustriales (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2005; simmonsboyce et al., 2004; itabashi et al., 1999; pérez, 1974); sin embargo, es poco lo que se conoce sobre su fisiología, aunque se reporta como una especie de metabolismo cam (siglas en inglés de cassulacean acid metabolism) (alonso, 2005; francis, 2003). la temperatura puede influir en los procesos fisiológicos básicos de representantes de la familia agavacea, como fotosíntesis y respiración, que determinan en gran parte la cantidad de azúcares que se forman en las hojas y, posteriormente, se transportan y almacenan en el tallo. trabajos previos en especies que presentan el metabolismo cam, como agave tequilana, opuntia ficus-indica y stenocereus queretaronesis, han revelado que temperaturas cálidas reducen la fotosíntesis e incrementan la respiración (nobel et al., 1998; pimienta-barrios et al., 2000). también se ha encontrado que a. tequilana es una planta sensible al daño por temperaturas bajas (-7 °c) (nobel et al., 1998). la fotosíntesis en a. tequiliana se incrementa por temperaturas promedio frescas diurnas (22-25 °c) y nocturnas (1416 °c), pero disminuye por temperaturas promedio cálidas durante el día (> 28 °c) y la noche (> 20 °c). la respuesta fotosintética a la temperatura se empleó para definir intervalos térmicos de estratificación, que incluyen promedios anuales de temperatura nocturna y diurna (ruiz-corral et al., 2002). las plantas perennes de desierto deben hacer frente al calor extremo y a la sequía y mantener una toma neta de co 2 durante todo el año. uno de los grupos de plantas más acordes para los ambientes de desierto son las plantas cam, caracterizadas por fluctuaciones diurnas en el contenido de ácidos en sus tejidos, así como por la apertura de los estomas durante la noche (geydan y melgarejo, 2005; lüttge, 2004; hartstock y nobel, 1976; szarek y ting, 1975; ting y szarek, 1975, szarek et al., 1973). a pesar de que existen 18 familias de plantas que tienen especies cam (ting y szarek, 1975), su fisiología se ha estudiado relativamente poco bajo condiciones naturales. las plantas cam se encuentran generalmente en regiones que tienen temperaturas frescas en la noche, lo que favorece la apertura de los estomas (geydan y melgarejo, 2005; lüttge, 2004; gentry, 1972; neales, 1973; nishida, 1963; ting et al., 1967). esta apertura en horas de la noche minimiza la pérdida de agua por transpiración, puesto que la temperatura de los tejidos es más baja y, por tanto, los gradientes de la concentración del vapor de agua desde la hoja al aire son considerablemente menores que los valores en el día. el índice del flujo de co 2 disminuye cuando la temperatura del cojín de o. phaeacantha aumenta (nisbet y patten, 1974). de hecho, el grado óptimo de temperatura para la fijación oscura del co 2 por las plantas de cam es bajo y se encuentra alrededor de los 15 °c (kluge et al., 1973; neales, 1973), aunque pueden ocurrir variaciones estacionales como consecuencia de la temperatura (nisbet y patten, 1974). a. deserti (agavaceae) es una planta común en los desiertos mexicanos, que puede soportar heladas y años muy secos (gentry, 1972; munz, 1974; nobel, 1976). el primer reporte de que los estomas de plantas del género agave se abren en la noche, como es característico de las plantas cam, fueron hechos independientemente por neales et al. (1968) y ehrler (1969). este último encontró que 282 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana la pérdida de agua por transpiración en a. americana en un período de 70 d era 71 veces el aumento en el peso seco, lo que representa una muy buena eficiencia en el uso del agua (wue) (szarek y ting, 1975; ting y szarek, 1975; szarek et al., 1973). los estudios realizados por neales et al. (1968) en cuanto a mediciones de fotosíntesis y transpiración en a. americana demostraron claramente la naturaleza caenm de esta planta. se ha encontrado que la respuesta relativa al estado nutricional de 10 especies de cactus mostró alta correlación entre el nivel de nutrientes en el clorénquima y la acumulación nocturna de ácido, índice del metabolismo cam, con el nitrógeno. la segunda correlación más alta estuvo relacionada con el sodio, en la que la acumulación ácida nocturna presentó una correlación negativa con el nivel de sodio en clorénquima (nobel, 1983). se ha reportado que la aplicación de 100 milimoles de nacl redujo el crecimiento alrededor de 50% en ferocactus acanthodes y trichocereus chilensis. por otra parte, una concentración de 400-600 milimoles de nacl puede inducir que la planta halófita anual mesembryanthemum crystallinum cambie de fotosíntesis c3 a cam (winter, 1979; winter y von willert,1972). en cereus validus se encontró que el metabolismo cam se inhibe 67% como consecuencia de la salinidad por nacl (nobel et al., 1984) en las planicies salinas sudamericanas crecen varias especies cactáceas y bromeliáceas que son plantas cam obligadas (ragonese, 1951). se ha sugerido que el cactus de las salinas c. validus se podría utilizar como planta cultivada en el desierto de sonora (yensen et al., 1981); además, se ha reportado que los cactus en las llanuras salinas cerca de chichiriviche (venezuela) están expuestos a condiciones altamente salinas del suelo únicamente durante la estación seca y en esa temporada no presentan raíces activas para la absorción, por lo que no acumulan nacl (walter, 1962). durante el resto del año, la alta precipitación limita el estrés salino. el objetivo de este trabajo fue la evaluación de la evapotranspiración, la eficiencia agronómica en el uso del agua, el peso seco total, la distribución de materia seca en los diferentes órganos, la relación raíz/parte aérea, el peso específico de las hojas y el área foliar en las especies locales de fique f. castilla, f. macrophylla y f. cabuya, mantenidas bajo diferentes niveles de salinidad por nacl en condiciones de invernadero. materiales y métodos con el objeto de determinar el efecto de la salinidad por nacl sobre el consumo de agua y la distribución de materia seca en plantas de fique (furcraea sp. vent), se evaluaron las especies locales f. macrofphylla, f. cabuya y f. castilla. el material vegetal se obtuvo a partir de bulbillos colectados de plantas que crecían en forma silvestre en los municipios de san pablo de borbur, tinjacá y arcabuco (boyacá, colombia) y que se desarrollaron en bolsas plásticas con capacidad para 3 kg de suelo. después de que las plántulas desarrollaron cerca de cuatro hojas, se inició la salinización del suelo en las bolsas. los tratamientos para inducir la salinidad con nacl fueron 0, 20, 40, 60 y 80 milimol· kg-1 de suelo seco al aire, los cuales indujeron valores de conductividad eléctrica de 2,3; 3,9; 5,8; 8,5 y 9,8 ds· m-1, respectivamente. los tratamientos se impusieron a las plantas aproximadamente 60 d después de la brotación. la cantidad total de nacl se aplicó gradualmente al suelo de cada bolsa a lo largo de un periodo cercano a 4 semanas, según la metodología implementada por casierra-posada y garcía (2005). durante el ensayo, la humedad del suelo de las bolsas se mantuvo cercana a la capacidad de campo. la cantidad de agua diaria para regar las materas se calculó con base en el peso de la matera y en la pérdida de agua con respecto al peso de la misma el día anterior, de manera que el suelo en las materas no llegara al punto de marchitez temporal ni sobrepasara la capacidad de campo. las plantas se cosecharon 5 meses después de terminar los tratamientos con la sal, momento en el que se determinó: el área foliar, mediante un analizador licor® 3000a (li-cor, usa); la acumulación de fitomasa en hojas, tallos y raíces, mediante el secado de los diferentes órganos a 70 °c durante 48 h; la relación raíz/parte aérea, como el cociente del peso seco de la raíz y de la parte aérea (hojas y tallo); la evapotranspiración, como la sumatoria del agua aportada a cada matera durante todo el ensayo; el peso específico de las hojas, expresado como el cociente entre el peso seco de las hojas y el área foliar y, finalmente, la eficiencia agronómica en el uso del agua (wue), que se calculó como el total de materia seca producida por planta dividido entre la cantidad de agua evapotranspirada y se expresó en gramos por litro. el diseño estadístico usado fue en bloques al azar con siete replicaciones. los resultados obtenidos se sometieron a un análisis de varianza clásico para determinar casierra-posada et al.: relaciones hídricas y distribución... 2832006 la significancia. la diferencia entre promedios se determinó mediante la prueba de comparación de tukey. los análisis estadísticos se realizaron con la versión 11.5 de spss® (statistical package for the social sciences). las figuras se presentan en formato de barras con su respectiva desviación estándar. resultados y discusión evapotranspiración la concentración de sales en el sustrato ni su interacción con las especies estudiadas produjeron diferencia significativa en cuanto a la evapotranspiración; sin embargo, se presentaron diferencias altamente significativas entre las especies comparadas. las especies f. cabuya y f. macrophylla evapotranspiraron respectivamente 5,5 y 11,7% más que la variedad f. castilla (figura 1). reducen la transpiración bajo condiciones de salinidad, con lo que disminuyen el transporte de iones tóxicos a la parte aérea (marschner, 1998; cushman et al., 1990). por otro lado, las sales en el sustrato les reducen su potencial osmótico, lo que representa una limitante para la toma de agua; por tanto, las plantas deben reducir el potencial osmótico de sus raíces por debajo del que presenta el sustrato para poder tomar el agua del suelo. al contrario de lo encontrado en el presente trabajo, plantas de rubus sp. expuestas a salinidad por nacl mostraron alta sensibilidad a ella, reduciéndose la evapotranspiración de manera directamente proporcional a la concentración de sales en el sustrato (casierra-posada y hernández, 2006). a pesar de estas apreciaciones, la diferencia en la reducción del agua evapotranspirada en función de la concentración de sales en el sustrato fue mínima en comparación con la presentada por m. crystallinum, lo que implica que las especies del género furcraea estudiadas presentan un mecanismo eficiente de adaptación a la salinidad, que puede estar representado por la acumulación de compuestos osmoprotectores en las raíces. eficiencia agronómica en el uso del agua esta variable fue afectada notablemente por los factores salinidad y especie, en los que se encontraron diferencias altamente significativas (p < 0,01). la interacción entre los dos factores individuales evaluados no mostró diferencia significativa. la cantidad de materia seca producida por litro de agua evapotranspirada se redujo en proporción de 23,2%, 17,6%, 29,2% y 40,2% para las concentraciones de nacl de 20, 40, 60 y 80 milimoles, respectivamente, en relación con las plantas de control sin nacl. en cuanto a la especie, se encontró que f. cabuya y f. castilla presentaron una wue 45,1% y 120,7% superior a la presentada por f. macrophylla (figura 2). por lo regular, tanto las plantas cam como los cactus presentan una wue cuatro veces mayor que las planfigura 1. evapotranspiración en tres especies de fique (furcraea sp.) bajo condiciones de salinidad por nacl. respecto a las especies evaluadas, se presentó una relación inversa entre la cantidad de agua evapotranspirada y el área foliar, como se discutirá más adelante, de modo que el área foliar debió tener poca influencia sobre la cantidad de agua evaporada por las diferentes especies, mientras que las diferencias en los valores de la evapotranspiración pudieron ser la consecuencia de la cantidad de estomas que presenta cada una de las variedades evaluadas, dado que la cantidad de estomas presentes en las hojas es un resultado del genotipo. a pesar de que no se presentaron diferencias significativas en la evapotranspiración como resultado de la concentración de nacl en el sustrato, las tres especies tratadas presentaron una relación inversa entre el agua evapotranspirada y la concentración de nacl en el sustrato. esto corresponde a un mecanismo de adaptación de las plantas a las condiciones de salinidad, como sucede con algunas plantas con plasticidad fenotípica para pasar de metabolismo c3 a cam –como m. crystallinum–, que figura 2. eficiencia agronómica en el uso del agua (wue) en tres especies de fique (furcraea sp.) bajo condiciones de salinidad por nacl. 284 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana tas de metabolismo c4 (snyman, 2005; nobel, 1995), pero, bajo condiciones de estrés salino, el efecto de la salinidad sobre la wue sigue diversos patrones según la naturaleza de sales (bhattarai, 2005). si el estrés salino se debe a la toxicidad por iones, induce un incremento en la respiración o una disminución de la fotosíntesis; incluso a concentraciones bajas de sales (< 0,01 m), se incrementa la tasa respiratoria, con el respectivo incremento en el consumo de oxígeno, ya que, bajo condiciones de exceso de nacl en el sustrato, el na+ promueve la formación de adp y fósforo inorgánico, a partir del atp, y, por consiguiente, el adp entra a la cadena respiratoria y promueve el incremento de la respiración (kasumov y abbasova, 1998). tanto el aumento en la respiración como la disminución de la fotosíntesis conllevan una disminución en la cantidad de asimilados producidos, lo que tendrá como consecuencia la reducción en la materia seca acumulada en la planta por unidad de agua transpirada, dando como resultado una wue baja (hester et al., 2001). sin embargo, si el estrés es el resultado del potencial osmótico bajo, las plantas responden cerrando los estomas. debido a que la fotosíntesis se afecta menos por la conductancia de los estomas que por la transpiración, se espera que la wue aumente con la salinidad (ben-gal et al., 2003; brugnoli y björkman, 1992; nobel et al., 1984). sin embargo, la wue agronómica (peso seco por agua aplicada) y la salinidad muestran normalmente un comportamiento inversamente proporcional (bhattarai, 2005), dado que la proporción del agua aportada por irrigación que se utiliza en la transpiración se reduce como consecuencia de la disminución en el potencial osmótico del sustrato (gucci et al.1997). esto concuerda con los resultados encontrados en el presente trabajo, aunque se debe mencionar que el comportamiento de la wue agronómica bajo condiciones de salinidad tiene un marcado componente genotípico (reina-sánchez et al., 2005). peso seco por planta los factores salinidad y especie tuvieron una influencia notable en la producción total de materia seca por planta (figura 3). es así como para ambos factores se encontró diferencia altamente significativa (p < 0,01). no se encontró diferencia estadísticamente significativa para la interacción de los dos factores. la salinidad en el sustrato redujo la cantidad de materia seca en las plantas, en el orden de 16,8%, 17,0%, 29,8% y 41,7%, para los niveles de 20, 40, 60 y 80 milimoles de nacl, respectivamente, en comparación con las plantas de control. en lo relacionado con el factor especie, f. cabuya y f. castilla produjeron respectivamente 36,1% y 97,2% más materia seca por planta que la especie f. macrophylla. tanto el crecimiento como la acumulación total de materia seca en las plantas son factores que por lo general se ven seriamente afectados por el exceso de sales en el sustrato, lo que puede ser la consecuencia de la disminución en la tasa fotosintética, del incremento en la respiración o de ambos procesos, en plantas expuestas a la salinidad. al respecto, se ha reportado que el exceso de iones tóxicos, como na+ y cl-, influye sobre la actividad enzimática y, por tanto, tiene consecuencias negativas sobre la fotosíntesis; además, la reacción de hill se ve fuertemente afectada por deshidratación de los cloroplastos bajo condiciones de salinidad (kreeb, 1996). otros mecanismos por los que la salinidad reduce la tasa fotosintética son a través de la inducción de daños irreparables en el tonoplasto, por modificaciones tanto en su estructura como en su función; además, la toma de fotones disminuye con la reducción en la concentración de pigmentos fotosintéticos provocada por el exceso de sales (kreeb y chen, 1991). la toma nocturna de co 2 y la acumulación de ácido málico en cereus validus –planta cactácea con metabolismo cam– se ven afectadas negativamente por la salinidad por nacl en el suelo, en proporción de 67% y 49%, respectivamente (nobel et al., 1984). al respecto, las implicaciones de una toma reducida de co 2 por una planta completa son considerables, pues esto tiene como consecuencia una reducción en la producción de materia seca. el comportamiento de c. validus contrasta fuertemente con el de m. crystallinum –halófita facultativa de metabolismo cam– bajo condiciones de salinidad por nacl, dado que en m. crystallinum los niveles de na+ se incrementan en el tejido fotosintético, pero no producen cambios en el ácido málico a lo largo de las 24 h del día ni en la fijación del co 2 en el estado cam (lüttge y smith, 1984; winter, 1979). figura 3. producción total de materia seca en tres especies de fique (furcraea sp.) bajo condiciones de salinidad por nacl. casierra-posada et al.: relaciones hídricas y distribución... 2852006 distribución de materia seca en raíces, tallo y hojas el porcentaje de acumulación de materia seca en las raíces de las plantas se vio afectado sólo por el factor salinidad, encontrándose diferencias altamente significativas (p < 0,01). el factor especie ni su interacción con la salinidad arrojaron diferencias estadísticamente significativas. por otro lado, las variables acumulación de materia seca en el tallo y en las hojas fueron influenciadas sólo por el factor especie y no por el factor salinidad, también con diferencias altamente significativas (figura 4), sin que hubiera diferencias debidas a la interacción especie × salinidad. la concentración de nacl en el sustrato redujo el porcentaje de la masa radicular en 15,1%, 19,6%, 40,1% y 43,1% para los tratamientos con 20, 40, 60 y 80 milimoles de la sal, respectivamente, en comparación con las plantas de control sin nacl. las especies f. cabuya y f. macrophylla acumularon, respectivamente, 35,5% y 94,7% más de materia seca en los tallos, en comparación con la especie f. castilla. en cuanto a la proporción de materia seca acumulada en las hojas, las especies f. macrophylla y f. castilla presentaron 27,7% y 38,2% más materia seca acumulada en las hojas que la especie f. cabuya. vale la pena resaltar que la salinidad modificó el patrón de distribución de materia seca en las raíces, tallos y hojas, en las tres especies evaluadas. es sí como en la variedad f. castilla, el modelo de acumulación se alteró como consecuencia del incremento en la concentración de nacl en el sustrato, de manera que la acumulación de fitomasa en las hojas se incrementó proporcionalmente con la concentración de nacl en el suelo, mientras que en las raíces sucedió lo contrario. por su parte, la proporción de materia seca acumulada en los tallos mostró poca variación con el incremento de la sal. por último, en las especies f. cabuya y f. macrophylla, la proporción de materia seca acumulada en las raíces disminuyó con el incremento en la salinidad, en lo tallos aumentó y en las hojas la variación fue mínima (figura 4). estos resultados muestran que las plantas del género furcraea tienen respuestas diferenciales, de acuerdo con la especie, en la distribución de materia seca al exponer las plantas a la salinidad. esta respuesta puede ser la consecuencia de diferencias genotípicas en la acumulación de sodio y cloro en los diferentes órganos del vegetal, como sucedió con c. validus y opuntia ficus-indica, plantas cactáceas tipo cam. en estas especies, los niveles del na eran similares en las raíces y los órganos aéreos cuando las plantas crecían en sustrato sin exceso de sales; en la medida en que la concentración del nacl se incrementó en el sustrato, la concentración del na+ y claumentó más rápidamente en las raíces que en la parte aérea (nobel et al., 1984; nobel, 1983). el incremento en el contenido de na+ en los tejidos altera también, por antagonismo, la concentración de k+ en ellos. en plantas de c. validus expuestas a nacl la concentración de k+ en la parte aérea aumentó cerca de 25% con una concentración de 200 milimoles de nacl y 110% con 400 milimoles de la sal. estos tratamientos con nacl redujeron la biomasa de la parte aérea en 25% y 42%, respectivamente; por tanto, el aumento en la concentración del k+ en la parte aérea de plantas tratadas con naci se podría explicar porque se concentra a causa de la deshidratación inducida por la salinidad en los órganos aéreos. el aumento del contenido de k+ en el nivel más alto de nacl fue mayor al que podría ser considerado solamente por la deshidratación; de hecho, cuando se aplicaron más de 200 milimoles de nacl, un poco de k+ se movió de la raíz a la parte aérea, al parefigura 4. acumulación y distribución de materia seca en tres especies de fique (furcraea sp.) bajo condiciones de salinidad por nacl. 286 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana cer en respuesta al aumento de na+ de las raíces (nobel et al., 1984). se evidencia que la exposición de plantas cam a contenidos elevados de nacl provoca desórdenes fisiológicos que empiezan por la toma excesiva de iones na+ y clque le permiten al vegetal alterar su potencial osmótico para lograr la entrada de agua a las raíces. una vez en el interior del vegetal, los iones na+ y cl-, al encontrarse en exceso, desencadenan reacciones de toxicidad y antagonismo con otros iones esenciales, por lo que los vegetales se ven en la necesidad de acumular esos iones en órganos en donde causen el menor daño posible, lo que altera el patrón de acumulación de iones en los tejidos y, por tanto, la acumulación de materia seca en los diferentes órganos. por otro lado, se ha reportado que la sensibilidad de las especies o los cultivares a la salinidad presenta diferentes patrones, de acuerdo con la ontogenia (marschner, 1998), de modo que la tolerancia se puede incrementar o reducir en función, no sólo de la especie o cultivar (romero-aranda et al., 2001; reina-sánchez et al., 2005; gucci et al., 1997), sino también de los factores ambientales (marschner, 1998). por estas razones, las especies de furcraea evaluadas mostraron diferencias en cuanto al patrón de acumulación de materia seca, cuando se expusieron a concentraciones altas de nacl, ya que el genotipo juega un papel determinante en la posibilidad de respuesta de la especie a la salinidad. relación raíz/parte aérea el análisis de los valores de la relación raíz/parte aérea arrojó diferencias altamente significativas (p < 0,01) sólo para el factor salinidad. la interacción especie × salinidad no mostró diferencia significativa. no se presentó diferencia estadísticamente significativa entre las especies evaluadas. en las tres especies, el valor de la relación raíz/parte aérea tuvo un comportamiento inversamente proporcional a la concentración de nacl en el sustrato (figura 5); la relación se redujo, en promedio, 19,6%, 24,6%, 44,9% y 47,4% para las concentraciones de 20, 40, 60 y 80 milimoles de nacl en el sustrato, respectivamente, en relación con las plantas de control. la relación raíz/parte aérea es un factor dependiente de la distribución de los fotoasimilados, cuya producción y distribución está supeditada a los estímulos ambientales, como la exposición de la parte aérea al co 2 , entre otros (rogers et al., 1996). además, esta relación depende también de la capacidad del vegetal para modificar la distribución de materia seca, de manera que le permita tolerar las condiciones adversas en que se desarrolla, como se discutió arriba. en cuanto a esta variable, se ha encontrado que por lo general el valor de esta relación se incrementa ligeramente en forma proporcional a la salinidad en el sustrato (gonçalves et al., 2001), lo que significa que se sacrifica la acumulación de biomasa en los órganos aéreos a favor de su depósito en las raíces, con lo que la planta podría explorar un mayor volumen de suelo hasta encontrar horizontes con menor acumulación de sales. a pesar de esto, en este trabajo se encontró una disminución en la relación raíz/parte aérea, lo que implica una relación inversamente proporcional entre la concentración de nacl en el sustrato y el crecimiento de la masa radicular, como ya se discutió para la acumulación y distribución de materia seca en los diferentes órganos. con esta estrategia adaptativa de las especies de furcraea evaluadas, las plantas podrían desarrollar una mayor área fotosintética, la que, complementada con el metabolismo cam, podría suplir el efecto negativo que les causa la salinidad con respecto a la tasa fotosintética y, por ende, a la producción de fitomasa. peso específico de las hojas el peso específico de las hojas se vio severamente afectado por los factores salinidad y especie, para los que se presentaron diferencias altamente significativas (p < 0,01). para el promedio de las tres especies, la salinidad provocó una reducción de esta variable en una proporción de 10,5%, 11,2%, 20,7% y 30,9%, en comparación con el control, para concentraciones de nacl de 20, 40, 60 y 80 milimoles en el sustrato, respectivamente (figura 6). en cuanto a las especies evaluadas, independientemente del nivel de salinidad, el mayor promedio del peso específico de las hojas lo presentó f. castilla (2,7 mg· cm-2), seguido por f. macrophylla (2,6 mg· cm-2) y, por último, por f. cabuya (2,1 mg· cm-2). figura 5. relación raíz/parte aérea en tres especies de fique (furcraea sp.) bajo condiciones de salinidad por nacl. casierra-posada et al.: relaciones hídricas y distribución... 2872006 el ajuste osmótico es una respuesta adaptativa fundamental de las células vegetales que se exponen a la salinidad (keles y öncel, 2004; roosens et al., 1999; gucci et al., 1997). algunos solutos orgánicos neutrales pueden desempeñar un papel importante en el equilibrio de la presión osmótica del citoplasma con el de la vacuola. la cantidad de solutos aumenta con el incremento en la salinidad en muchas especies (greenway y munns, 1980), lo que normalmente tiene como consecuencia un aumento en el peso específico de las hojas (casierra-posada y hernández, 2006; casierra-posada y garcía, 2005). sin embargo, en el presente trabajo, el incremento en el nivel de nacl en el sustrato redujo el peso específico de las hojas de las especies estudiadas, lo que podría ser consecuencia de las modificaciones que la salinidad induce en la anatomía de las hojas, incrementando su suculencia (longstreth y nobel, 1979; poljakoff-mayber, 1975; wignarajah et al., 1975). área foliar mientras que la concentración de nacl en el sustrato no indujo diferencias significativas para la variable área foliar, el análisis estadístico para el factor especie mostró diferencias altamente significativas (p < 0,01). a pesar de que no hubo diferencia estadísticamente significativa, la salinidad indujo una reducción del área foliar en el orden de 3,9%, 4,3%, 8,8% y 13,6%, respecto al control, para concentraciones de 20, 40, 60 y 80 milimoles de nacl en el sustrato, respectivamente (figura 7). la mayor área foliar la presentó f. castilla (181,1 cm²), seguida por f. cabuya (116,3 cm²) y por f. macrophylla (87,4 cm²). se ha reportado que, en cultivos sin estrés, el determinante principal de la producción de la biomasa es la cantidad de radiación fotosintéticamente activa (par, siglas en inglés de photosintetic active radiation) que absorben (idinoba et al., 2002). el crecimiento del cultivo se puede describir como el producto de la par incidente, la fracción de la par interceptada por las hojas verdes y la eficiencia con que la par es usada en el proceso de fotosíntesis. mientras que la par depende de la localización y de la época del año, el coeficiente estacional depende de la duración y del área eficiente del pabellón (chapman y edmeades, 1996). la salinidad tiene efectos negativos sobre el desarrollo de la hoja y del pabellón, lo que lleva a una producción reducida de biomasa y a una disminución en la interceptación de la par (kozlowski, 1997). la eficiencia del uso de la radiación (rue, siglas en inglés de radiation use efficiency) depende de la distribución de la luz directa y difusa dentro del pabellón y de la eficiencia con que la fotosíntesis ocurre en la hoja. por tanto, dado que el estrés salino tiene un efecto directo sobre el desarrollo del pabellón y sobre la eficiencia de la fotosíntesis, también ejerce un efecto negativo sobre la rue en ambientes salinos (muchow et al., 1993). lo anterior lo corroboran alvino et al. (2002), quienes registraron una disminución del rue con un aumento en salinidad. a pesar de estas apreciaciones y de que la salinidad tuvo un efecto mínimo sobre la reducción en el área foliar en las especies evaluadas en el presente trabajo, la concentración de nacl afectó negativamente la producción de materia seca en las plantas y la eficiencia agronómica en el uso del agua, entre otros factores, lo que en conjunto sería la resultante de una tasa fotosintética reducida, como consecuencia del efecto desfavorable del nacl. agradecimientos los autores agradecen a josé constantino pacheco por su colaboración en la realización de este trabajo. este estudio se desarrolló con el apoyo de la dirección de investigaciones (din) de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), en el marco del plan de trabajo del grupo de investigación ecofisiología vegetal, adscrito al programa de ingeniería agronómica de la facultad de ciencias agropecuarias, tunja. figura 6. peso específico de las hojas en tres especies de fique (furcraea sp.) bajo condiciones de salinidad por nacl. figura 7. área foliar en tres especies de fique (furcraea sp.) bajo condiciones de salinidad por nacl. 288 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana literatura citada alonso, m.s. 2005. valorisation de la bagasse de l’agave tequilana w. cv. azul: caractérisation, étude de la digestibilité et de la fermentation des sucres. tesis doctoral. institut national polytechnique de toulouse, toulouse. 201 p. alvino, a., r. andria, s. delfine, a. lavini y p. zanetti. 2002. effect of water and salinity stress on radiation absorption and efficiency of sunflower. ital. j. agron. 4, 53-60. bhattarai, s.p. 2005. the physiology of water use efficiency of crops subjected to subsurface drip irrigation, oxygation and salinity in a heavy clay soil. tesis doctoral. school of biological and environmental sciences, faculty of arts, health and sciences, central queensland university, rockhampton (australia). pp. 101-129. ben-gal, a., l. karlberg, p.e. jansson y u. shani. 2003. temporal robustness of linear relationships between production and transpiration. plant soil 251, 211-218. bogler, d.j. y b.b. simpson. 1995. a chloroplast dna study of the agavaceae. syst. bot. 20(2), 191-205. bogler, d.j. y b.b. simpson. 1996. phylogeny of agavaceae based on its rdna sequence variation. am. j. bot. 83(9), 1225-1235. brugnoli, e. y o. björkman. 1992. growth of cotton under continuous salinity stress: influence on allocation pattern, stomatal and non-stomatal components of photosynthesis and dissipation of excess light energy. planta 187, 335-345. casierra-posada, f. y n. garcía. 2005. crecimiento y distribución de materia seca en cultivares de fresa (fragaria sp.) bajo estrés salino. agronomía colombiana 23(1), 83-89. casierra-posada, f. y h.l. hernández. 2006. evapotranspiración y distribución de materia seca en plantas de mora (rubus sp.) bajo estrés salino. revista udca actualidad y divulgación científica 9(1), 85-95. chapman, s.c. y g.o. edmeades. 1996. differences in radiation use efficiency among lines in a tropical maize population. en: “proceedings of the 8th australian agronomy conference”, toowoomba, queensland, australia. http://www.regional. org.au/au/asa/1996/contributed/136chapman.htm cushman, j.c., c.b. michalowski y h.j. bohnert. 1990. developmental control of crassulacean acid metabolism inducibility by salt stress in common ice plant. plant physiol. 94, 1137-1142. ehrler, w.l. 1969. daytime stomatal closure in agave americana as related to enhanced water-use efficiency. en: hoff, c.c. y m.l. riedesel (eds.). physiological systems in semiarid environments. university of new mexico press, albuquerque. pp. 239-247. francis, j.k. 2003. furcraea foetida l (haw). u.s. department of agriculture, forest service, international institute of tropical forestry, jardín botánico sur. en: http://www.fs.fed.us/global/ iitf/pdf/shrubs/furcraea%20foetida.pdf garcía-mendoza, a.j. 1998. revisión taxonómica del género furcraea (agavaceae) en méxico y guatemala. unam, instituto de biología. informe final resultado de proyecto conabio. méxico. 67 p. gentry, h. s. 1972. the agave family in sonora. agricultural research service, usda, washington, d.c. pp. 1-5, 17-18, 134138. geydan, t.d. y l.m. melgarejo. 2005. metabolismo ácido de las crasuláceas. acta biológica colombiana 10(2), 3-15. gonçalves, r., f.j.a. fernandez y f.f. ferreira. 2001. distribução de materia seca e composição química das raízes, caule e fohlas de goiabeira submetida a estresse salino. pesqui. agropecu. bras. 36(1), 79-88. greenway, h. y r. munns. 1980. mechanisms of salt tolerance in nonhalophytes. annu. rev. plant. phys. 31, 149-190. gucci, r., l. lombardini y m. tattini. 1997. analysis of leaf water relations in leaves of two olive (olea europaea) cultivars differing in tolerance to salinity. tree physiol. 17, 13-21. hartstock, t.l. y p.s. nobel. 1976. watering converts a cam plant to daytime co 2 uptake. nature 262, 574-576. hester, m. w., i. a. mendelssohn y k. l. mckee. 2001. species and population variation to salinity stress in panicum hemitomon, spartina patens, and spartina alterniflora: morphological and physiological constraints. environ. exp. bot. 46, 277-297. idinoba, m.e., p.a. idinoba y a.s. gbadegesin. 2002. radiation interception and its efficiency for dry matter production in three crop species in the transitional humid zone of nigeria. agronomie 22, 273-281. itabashi, m., k. segawa, y. ikeda, s. kondo, h. naganawa, t. koyano y k. umezawa. 1999. a new bioactive steroidal saponin, furcreastatin, from the plant furcraea foetida. carbohyd. res. 323(1-4), 57-62. kazumov, n.a. y z.i. abbasova. 1998. effects of salt stress on the respiratory components of some plants. turk. j. bot. 22, 389-396. keles, y. y i. öncel. 2004. growth and solute composition in two wheat species experiencing combined influence of stress conditions. russ. j. plant physiol. 51( 2), 203-208. kluge, m., o.l. lange, m. eichmann y r. schmid. 1973. diurnaler saurerhythmus bei tillandsia usneoides: untersuchungen über den weg des kohlenstoffs sowie die abhängigkeit des co 2 -gaswechsels von lichtintensität, temperatur und wassergehalt der pflanze. planta 112, 357-372. kozlowski, t.t. 1997. response of woody plants to flooding and salinity. tree physiol. monog. 1, 1-29. kreeb, k.h. 1996. salzstress. en: stress bei pflanzen. brunold, c., a. rüegsegger y r. brändle (eds.). editorial paul haupt, stuttgart. pp. 149-172. kreeb, k. y t. chen. 1991. combination effects of water and salt stress on growth, hydratation and pigment composition in wheat. en: esser, g. y c. over-dieck (eds.) modern ecology, basic and applied aspects. pp. 215-231. longstreth, d.j. y p.s. nobel. 1979. salinity effects on leaf anatomy. plant physiol. 63, 700-703. lüttge, u. 2004. ecophysiology of crassulacean acid metabolism (cam). ann. bot. 93, 629-652. lüttge, u y j.a.c. smith. 1984. structural, biophysical, and biochemical aspects of the role of leaves in plant adaptation to salinity and water stress. en: staples, r.c. y g.h. toenniessen (eds.). salinity tolerance in plants: strategies for crop improvement. john wiley and sons, new york. pp. 125-150. marschner, h. 1998. mineral nutrition of higher plants. academic press, london. pp. 657-680. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2005a. acuerdo para el fomento de la producción y la competitividad del subsector del fique. corpoica, iica, bogotá. 46 p. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2005b. anuario estadístico. información tomada de urpa-boyacá en medio magnético. muchow, r.c., m.j. robertson y b.c. pengelly. 1993. radiation use efficiency of soybean, mungbean and cowpea under different environmental conditions. field crop res. 32, 1-16. munz, p.a. 1974. a flora of southern california. university of california press, berkeley. 864 p. casierra-posada et al.: relaciones hídricas y distribución... 2892006 neales, t. f. 1973. the effect of night temperature on co 2 assimilation, transpiration, and water use efficiency in agave americana l. aust. j. biol. sci. 26, 705-714. neales, t. f., a.a. patterson y v.j. hartney. 1968. physiological adaptation to drought in the carbon assimilation and water loss of xerophytes. nature 219, 469-472. nisbet, r.a. y t. patten. 1974. seasonal temperature acclimation of a prickly-pear cactus in south-central arizona. oecologia 15, 345-352. nishida, k. 1963. studies on stomatal movement of crassulacean plants in relation to the acid metabolism. physiol. plant. 16, 281-298. nobel, p.s. 1976. water relations and photosynthesis of a desert cam plant, agave deserti. plant physiol. 58, 576-582. nobel, p.s. 1983. nutrient levels in cacti-relation to nocturnal acid accumulation and growth. am. j. bot. 70, 1244-1253. nobel, p.s. 1995. environmental biology. en: barbera, g., p. inglese y e. pimienta-barrios (eds.). agroecology, cultivation and uses of cactus pear. fao plant production and protection paper 132. 36-48 pp. nobel, p.s., m. castañeda, g. north, e. pimienta-barrios y j.a. ruiz-corral. 1998. temperature influences on leaf co 2 exchange, cell viability and cultivation range for agave tequilana. j. arid environ. 39,1-9. nobel, p.s., u. lüttge, s. heuer y e. ball. 1984. influence of applied nacl on crassulacean acid metabolism and ionic levels in a cactus cereus validus. plant physiol. 75, 799-803. pérez, j.a. 1974. el fique. su taxonomía, cultivo y tecnología. 2ª edición. compañía de empaque sa, editorial colina. 115 p. pimienta-barrios, e., j. zañudo, e. yepez y p.s. nobel. 2000. seasonal variation of net co 2 uptake for cactus pear (opuntia ficusindica) and pitayo (stenocereus queretaroensis) in a semiarid environment. j. arid environ. 44, 73-83. poljakoff-mayber, a. 1975 morphological and anatomical changes in plants as a response to salinity stress. en: poljakoff-mayber, a. y j. gale (eds.). plants in saline environments-ecological studies 15. springer-verlag, berlin. pp. 97-117. ragonese, a.e. 1951. la vegetación de la república argentina. ii. estudio fitosociológico de las salinas grandes. rev. invest. agríc. 5, 1-233. reina-sánchez, a., r. romero-aranda y j. cuartero. 2005. plant water uptake and water use efficiency of greenhouse tomato cultivars irrigated with saline water. agr. water mgt. 78, 54-56. rogers, h.h., s.a. prior, g.b. runion y r.j. mitchell. 1996. root to shoot ratio of crops as influenced by co 2 . plant soil 187(2), 229-248. romero-aranda, r., t. soria y j. cuartero. 2001. tomato plantwater uptake and plant-water relationships under saline growth conditions. plant sci. 160, 265-272. roosens, n.h., r. willem, y. li, i. verbruggen, m. biesemans y m. jacobs. 1999. proline metabolism in the wild-type and in a salttolerant mutant of nicotiana plumbaginifolia studied by 13c-nuclear magnetic resonance imaging. plant physiol. 121, 1281-1290. ruiz-corral, j.a., e. pimienta-barrios y j. zañudo-hernández. 2002. regiones térmicas óptimas y marginales para el cultivo de agave tequilana en el estado de jalisco. agrociencia 36, 41-53. simmons-boyce, j.l., w.f. tinto, s. mclean y w.f. reynolds. 2004. saponins from furcraea selloa var. marginata. fitoterapia 75(78), 634-638. snyman, h.a. 2005. a case study on in situ rooting profiles and water-use efficiency of cactus pears, opuntia ficus-indica and o. robusta. proceedings of the professional association for cactus development. j. prof. assoc. cactus 7, 1-21. szarek, s.r., h.b. johnson, y i.p. ting. 1973. drought adaptation in opuntia basilaris. significance of recycling carbon through crassulacean acid metabolism. plant physiol. 52, 539-541. szarek, s.r. y i.p. ting. 1975. photosynthetic efficiency of cam plants in relation to c3 and c4 plants. en: marcelle, r. (ed.). environmental and biological control of photosynthesis. w. junk, the hague. pp. 289-297. ting, i.p. y s.r. szarek. 1975. drought adaptation in crassulacean acid metabolism plants. en: hadley, n.f. (ed.). environmental physiology of desert organisms. dowden, hutchinson and ross, stroudsburg (pa). pp. 152-167. ting, i. p., m.l.d. thompson y w.m. dugger. 1967. leaf resistance to water vapor transfer in succulent plants: effect of thermoperiod. am. j. bot. 54, 245-251. walter, h. 1962. die vegetation der erde in ökophysiologischer betrachtung. bd. 1: die tropischen und subtropischen zonen . ed 3, veb gustav fischer verlag, jena. 538 p. wignarajah, k, d.h. jennings y j.f. handley. 1975 the effect of salinity on growth of phaseolus vulgaris l. i. anatomical changes in the first trifoliate leaf. ann. bot. 39, 1029-1038. winter, k. 1979. photosynthetic and water relationships of higher plants in a saline environment. en: jefferies, rl y a.j. davy, (eds.). ecological processes in coastal environments. blackwell, oxford. pp. 297-320 winter k, d.j. y d.j. von willert. 1972. naci-induzierter crassulaceansaurestoffwechsel bei mesembryanthemum crystallinum. z. pflanzenphysiol. 67, 166-170. yensen, n.p., m.r. fontes, e.p. glenn y r.s. felger. 1981 new salt tolerant crops for the sonoran desert. desert plants 3, 111-118. agronomia colombiana. 1990. volumen 7:54-60 respuestas de crecimiento y desarrollo en gypsophila paniculata a la ubicacion de los esquejes en la planta madre y a tratamientos con bajas temperaturas1 adriana diaz arteaga2 y martha orozco de amezquita3 resumen. teniendo en cuenta el auge que ha tenido en los últimos años la producción de flores no tradicionales para exportación (statice, gerbera, fresia, gypsophila) se propuso el presente trabajo, con el fin de establecer en gypsophila paniculata el efecto del almacenamiento y de la localización de los esquejes en la planta madre, sobre algunos aspectos de crecimiento y desarrollo. para todo el experimento se obtuvieron esquejes a partir de los tercios medio, superior e inferior de las plantas madres y se realizó con este material dos ensayos, en el primero se sometieron las plantas enraizadas de cada uno de los tres estratos a enfriamiento a oocdurante un mes y en el segundo ensayo durante dos meses; comparando las respuestas con las de testigos no almacenados. las variables evaluadas fueron: longitud de la planta, diámetro de la base del tallo veqetativa, número de ramificaciones, diámetro de cada ramificación floral y peso de las ramas florales. se observó al finalizar los ensayos que el tratamiento de vernalización de un mes no afecta significativamente la calidad de los esquejes enraizados ni su establecimiento posterior en el invernadero. las tasas de crecimiento de las plantas vernal izadas, con uno o dos meses de tratamiento, siempre fueron superiores a las de aquellas no almacenadas en frío, independientemente de su localización original en la planta madre. el almacenamiento en frío por un mes no 1 el presente trabajo se derivó del trabajo de grado presentado por la primera autora para optar el título de bióloga. 2 anteriormente, estudiante de biolog ía. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá,d.e. 3 profesora asociada. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá, d.e. 54 afectó la altura de las plantas, pero sí incrementó el grosor de los tallos vegetativos, especialmente de las plantas provenientes de los tercios medio e inferior, además en estos mismos grupos disminuyó el número de ramificaciones vegetativas; las plantas más productivas en el primer ensayo provenían de la zona media y se habían sometido durante un mes a ooc. en el segundo ensayo los resultados no fueron concluyentes ya que por efecto del enfriamiento durante dos meses, se presentaron diferencias en cuanto al número de plantas establecidas, lo cual originó una densidad de siembra desigual. sin embargo, el tratamientó con frío adelantó la floración en quince días. g rowth ano oevelopment responses in gypsophila paniculata as relateo to cutting position on the stock plant ano to low temperaturetreatments summary, knowing the expansion that the non traditionals flowers sowing for exportation (statice, gerbera, fresia, gypsophila) has got in the last few years, this investigation was proposed in order to stablish the effects of cold storage and the localization of the cuttings on the mother plant, on some aspects of growing and development. for the experiment the cuttings were obtained from the medium, lower and upper thirds of the mother plant and with this material two tests were made; in the first one, rooted plants from the three layers were putted into a freezer at zero degrees for a 'perlod of one month and in the second one it was applied a cold treatment of two months. the results of each treatment were compared with a not treated testing plant. the evaluated variables were the plant length, the vegetative stem base diameter, the number of branches, the diameter of each floral branch and the floral branch weigth. at the end of the test it was seen that the one month freezing treatment does not affect significantly the rooted cuttings quality nor there subsecuently growing in winter cuarters. the frezzed plants growing rates, with one or two months treatments, were always bigger than that of the non storaged plants, indepently of there original localization on the mother plant. the one month cold storaqe had not effect on the plant heigth, but it did increase the vegetative stem diameter, specially on the plants obtained from the medium and lower third, moreover in this same groups the number of vegetatives branches got smaller; the more productive plants of the first test carne from the medium third zone and they had a month treatment. the results in the second test were not clear be: cause the two months freezing effect, there was a difference on the number of grown plants, this caused a not equal sowing dansitv, nevertheless, the cold treatment produced an anticipated fifteen days flowering. introduccion cerca del 95% de la producción de flores en la sabana de bogotá se destina a la exportación, el área empleada por esta industria se estima en 3.000 hectáreas (asocolflores, 1989), que se emplean en el cultivo de 16 especies e innumerables variedades, dentro de las que se destacan clavel, pompón, crisantemo y rosas; sin embargo, el crecim iento comercial de otros tipos de flores se ha incrementado progresivamente, sustentando la idea de un mercado en expansión. gypsophila paniculata es una de las especies que ocupa un lugar importante dentro de este segundo grupo de productos florales y su cultivo en la sabana de bogotá se realiza con base en técnicas de manejo establecidas para otras latitudes, las cuales no siempre son óptimas, ya que se ha observado, por ejemplo, que se desconocen los factores que originan asincronías en el crecimiento y desarrollo del cultivo y se ha postulado que son consecuencia del manejo cultural del mismo bajo las condiciones ambientales de la sabana de bogotá. la propagación de esta especie es veqet ativa y según durán (1974) las plantas obtenidas por esta técnica tienen un crecimiento parejo y una floración uniforme si se les proporciona un medio con factores apropiados y se obtienen a partir de esquejes de cal idad; en cuanto a la condición fisiológica de la planta madre, es necesario tener en cuenta como factores que inciden en el proceso: su estado nutricional, edad, sanidad, tipo de esqueje seleccionado, niveles internos de auxinas y de otros cofactores de enraizamiento y las reservas de carbohidratos de las estacas (hartman y kester, 1984). adicionalmente, kusey y weiler (1977) real izaron experimentos con g. paniculata y encontraron que los esquejes provenientes de plantas jóvenes, originaban ra íces más largas que aquellos obtenidos de plantas viejas, y que al emplear estacas viejas, sin haber quitado las hojas al esqueje, se obten (an plantas con ra íces más largas que de aquellas a las que se les quitaron parcialmente las hojas. además, en tibouchina lepidota (bonpl.) baill mena lozano y o rozco (1986) encontraron que para inducir raíces es necesario tener en cuenta la edad del árbol madre y la posición de los esquejes en él. para el caso de g. pa· nicutste, raulston et al., (1977) recorniendan no emplear esquejes que hayan iniciado el proceso de alargamiento, ya que dicho elongamiento indica iniciación de la floración. según hickleton (1986) g. paniculata es una especie de día largo, lo cual señala que el proceso de floración está controlado por la luz y al igual que muchas otras especies que tienen igual comportarn iento, es posible que sea facultativa en cuanto al requerimiento de bajas temperaturas y que, este factor estimule o acelere la floración, pudiendo no obstante florecer más tarde sin previo tratamiento frío, tal como lo señalan barceló et al., en 1983, quienes además indican que las temperaturas efectivas en el proceso suelen ser cercanas a ooc y que la respuesta está relacionada con el tiempo de exposición al frío. debido a que para las condiciones de la sabana de bogotá, en g. paniculata no se ha establecido claramente el efecto que sobre el crecimiento y desarrollo tienen la localización de los 'esquejes en la planta madre y el enfriam iento, se propuso el presente trabajo con el fin de evaluar las respuestas a estos tratam ientos. 55 materiales v metodos el ensayo se realiz6 en una finca ubicada en el municipio de madrid, el cual está localizado en la sabana de bogotá a una altura, de 2600 msnm. la propagaci6n de los esquejes y el cultivo de las plantas se efectu6 en un invernadero de tipo comercial; la variedad de gypsophila paniculata seleccionada, perfecta, se empleó teniendo en cuenta su calidad como flor comercial. el material vegetal fue de un mismo origen clonal para garantizar la uniformidad genética. los tratamientos correspondieron a material procedente de plantas madres de las cuales se seleccionaron esquejes de los tercios superior 6 apical, medio e inferior, los cuales se sembraron en bancos elevados con el fin de inducir el enraizamiento. la densidad de siembra fue 389 esquejes por metro cuadrado. una vez obtenidas las plantas con raíz, se procedi6 al almacenamiento en fr(o y se efectuaron dos ensayos: en el primero se evalu6 el efecto de treinta días de almacenamiento a ooc,y en el segundo la respuesta a sesenta días de almacenamiento a qoc,y con una humedad realtiva del 800/0 en los dos casos. para cada ensayo se tuvo un total de seis tratamientos, tres procedencias, y almacenamiento ó no en frfo, a continuación, las plantas fueron sembradas en camas de producci6n sobre suelo de alta calidad, previamente tratado con herbicidas y fungicidas y bajo condiciones de invernadero comercial; con densidad de siembra de seis plantas por metro cuadrado. teniendo en cuenta que las plantas recién transplantadas son susceptibles a la hu.medad pero que deben ser regadas frecuentemente, el sistema de riego empleado fue una combinación de sistemas de aspersión, manual y por goteo, teniendo en cuenta las necesidades momentáneas del cultivo y siguiendo las recomendaciones establecidas para la siembra comercial. el riego se vigiló rigurosamente; puesto que se ha visto que el exceso o deficiencia de agua puede influir en los procesos de floraci6n (raulston et al., 1977). el manejo subsecuente del cultivo se rsaliz6 de acuerdo con los métodos comerciales recomendados y únicamente, tratando de evitar el efecto de iluminación desigual, se tendió para cada cama una línea adicional de bombillos cubiertos con caperuza y distan56 ciados a un metro. se efectuó un seguimiento detallado de los procesos decrecimiento y desarrollo que involucran la floraci6n como son: desarrollo del tallo floral, aparici6n del bot6n floral, antesis y las distancias temporales entre un evento y otro. la producci6n floral se estimó llevando un registro final de los siguientes parámetros: altura total de la planta, antes del primer corte; diámetro del tallo vegetativo, en su base, antes del inicio de las ramificaciones; número de ramificaciones principales de la planta antes dej primer corte; diámetro del tallo de cada ramificación floral, luego del corte y peso de las ramas florales. el disef'lo experimental se proyectó según un modelo completamente al azar. luego de realizados los análisis de varianza se realizaron pruebas de homogenidad de varianza, con el fin de verificar la independencia entre la media y la varianza y realizar las transformaciones de la variable correspondiente. adlcionatmente, cuando se presentaron diferencias estadísticas se compararon las medias obtenidas mediante la prueba de duncan correspondiente. resultados v discusion en primer lugar se analizan los efectos de treinta días de almacenamiento a baja temperatura. en este ensayo se observó que el tratamiento de treinta d ras a qoc, para, esquejes obtenidos a partir de cualquier tercio de la p4anta mac:mt, no afecta su calidad, ni tampoco la capacidad de establecimiento de los mismos en el campo, ya que ninguna de las plantas enfriadas muri6 durante el proceso y mantuvieron su viabilidad luego del transplante. estos resultados se contraponen con los obtenidos comercialmente, pues los cultivadores informan sobre altas tasas de mortalidad como respuesta al preenfriamiento, efectuado en tiempos incluso menores a un mes. igualmente, informan que en el momento del transplante se presenta abundante mortalidad. la contradicci6n entre las experiencias parece deberse a que el cuarto frío en instalaciones comerciales no mantiene estable la temperatura, mientras que el empleado en el ensayo mantuvo durante todo el tiempo humedad y.t.!!n:tperatura estable. durante el ensayo se observó que las plantas enfrladas, independientemente de su piso de selección, empezaron a desarrollarse más rápidó (figura 1) ~ igualmente en ellas, la inducción floral fue más rápida que en las no vernal izadas de la misma posición en la planta madre. a los dos meses de cultivo, se comprobó que en el 400/0 de las plantas vernalizadas se había iniciado el proceso de floración, mientras que las plantas no almacenadas lo estaban en un 15 a 200/0. a los tres meses' de cultivo, el 1000/0 de las plantas vernal izadas iniciaba el proceso de floración y las nb enfriadas llegaban al 950/0 de inducción floral. con relación al efecto de los tratamientos sobre la altura final de las plantas, el análisis de varianza no mostró diferencias estad ísticas entre ellos. el mayor valor correspondió a lai plantas del piso superior que se enfriaron y ei menor a las plantas provenientes del piso inferior que no se almacenaron en nevera. el análisis de varianza para el diámetro del tallo veqetativo mostró diferencias estafigura 1. diferencias de crecimiento entre tratamientas con y sin enfriamiento. en primer plano se observa que las plantas no enfriadas tienen menor tamaño. dísticas entre los tr-atamientos. los valores promedios' más altos correspondieron a las plantas provenientes de esquejes del estrato medio vernal izados. en general se observó una tendencia de mayores diámetros para las plantas enfriadas. la prueba de duncan se-. ñaló el mayor promedio en las plantas de los pisos medio e inferior sometidas a enfríamiento (cuadro 1). aparentemente el enfriamiento ocasionó cambio en el metabolismo, tal vez de azúcares y reguladores del crecimiento, que se re· flejó en una mayor capacidad de' asimilación, translocación y acumulación de sustancias en tallos, lo cual originó a su vez, mayor diámetro de los mismos. para la variable número total de ramificaciones por planta, el análisis de varianza señaló diferencias altamente significartivas entre los tratamientos. las plantas vernal izadas de los estratos medio e inferior presentaron menor número de ramificaciones (cuadro 2). parece ser que existe un mecanismo que se desata como' consecuencia de los tratamientos y que origina en plantas vernalizadas un aumento en el diámetro y una reducción en el número de ramificaciones: en plantas de la zona inferior se observó de forma más evidente esta respuesta. se puede pensar, que cuadro 1. promedio y prueba de duncan para el efecto de los tratamientos de cero y un mes de frío sobre el diámetro del tallo de plantas de gypsophila. tratamiento diámetro del tallo (mm) (n= 25) 1medio, con vern~lización 15,92 21nferior, con vernalización 15,86 3superior, con vernalización 15,18 medio, sin vernalización 14,69 superior, sin vernal ización 14,52 inferior, sin vernal ización 14.34 a· a ab ab ab b 1estrato o piso correspondiente al tercio central de la planta. 2estrato ó piso correspondiente al tercio basal de la planta. 3estrato o piso correspondiente al tercio apical de la planta. ·promedios con letras iguales no difieren estad ísticamente. 57 cuadro 2. promedios y prueba de duncan para el efecto de tratamiento con frío sobre el número de ramificaciones vegetativas de plantas de gypsophila. tratamiento número de ramificaciones vegetativas (n=251 tmedio sin vernalización 21.26 a* 3superior sin vernalización 19.25 a superior con vernalizacíón 18.23 ab 21nferior sin vernalización 14.53 bc "medio con vernalización 14.52 bc inferior con vernalización 13.68 e 1estrato o piso correspondiente al tercio central de 21aplanta. . estrato o piso correspondiente al tercio basal de 31aplanta. . . estrato o piso correspondiente al tercio apical de la planta. *promedios con letras iguales no difieren estedístlcamente. la energía que la planta puede utilizar para producir ramas es canalizada por efecto de la vernalización para producir mayor diámetro de los tallos y reducir el número de ramtficaciones vegetativas. la producción de flores en el cúltivo se inició a los cuatro meses, en la figura 2 se observan las "diferencias entre los tratámientos. es de señalar en ella que las plantas me-" nos productivas en cuanto a número de ramas florales fueron las de los pisos superior e inferior no sometifas a tratamiento frío; lo cual parece indicar que la vernahzación tiene capacidad de inducir aumento en las remlflcaciones florales y el peso de las mismas. las plantas con mayor producción proven ían de la zona media sometidas a preenfriamiento. el pico de producción se obtuvo a los cinca meses de la siembra; adicionalmente los datos señalan que tomar estacas de la zona superior de la planta madre y vernal izarlas, es casi igual que seleccionar estacas de la zona media y no someterlas a preenfriamiento. las mejores respuestas correspondieron a plantas preenfriadas obtenidas del tercio medio de la planta madre, y permiten señalar que la procedencia del esqueje es un factor determinante en los procesos de crecimiento "yen las diferencias de desarrollo encontradas en g. paniculata. además, se confirma que el tratamiento con fr ío estimula la floración en esta especie, la cual se comporta como una especie facultativa (barceló et al., 1983). n~romos/bloque. 800~-----------------------------------------' 600 :: r~ t-:: 11 :,. f~-11=v f jj~ ~ \j~:~ ':111 )::i\~v ~ :~c~::-v h~ ~~~ii:. 11 ¡: 2 400 200 ~ supcv 11m supcv o meocv m meosv ¡¡¡j infcv ea infsv , , !!!l l~~ 3 4 5 sernol\q•. figura 2. número de ramas por bloque cosechadas durante la época de producción y obtenidas a partir de estacasde los tres estratos y sometidas o no a tratamientos de qocdurante un mes. sup: superior, meo: medio, inf: inferior, cv: con vernalización, sv: sin vernalización. 58 con relación al almacenamiento por dos meses se observó que sólo los esquejes del piso superior se vieron afectados por el preenfriamiento, con un porcentaje de mortal idad' del 370/0. en los esquejes provenientes de los tercios medio e inferior, no se observó esta respuesta, pero al ser retirados de la nevera su aspecto no era tan saludable y vigoroso como el de los esquejes preenfriados durante un mes. aparentemente, el tratamiento de dos meses de frío originó desbalance metabólico a causa del gasto de reservas. a los quince días del transplante, las plántulas del piso superior y vernal izadas fueron las más afectadas y el 770/0 de ellas murió al igual que el 19 y 200/0 de las provenientes de los estratos medio e inferior respectivamente. adicionalmente, parece ser que las reservas de las estacas de la zona superior son menores a las reservas de las estacas provenientes de los otros estratos, medio e inferior, lo que las hace más sensibles al frío y al ataque de microorganismos; lo anterior corrobora la importancia que tiene la localización de las estacas en la planta madre. una vez establecidas las plantas en el campo las que se sometieron a dos meses de almacenamiento en frío, se desarrollaron más rápidamente. a los dos meses de cultivo, todas las plantas vernalizadas estaban en la etapa de inducción floral y las no tratadas en la nevera presentaban porcentajes cercanos al 500/0; hasta los tres meses y medio se observó inducción floral en el 900/0 de las plantas no preenfriadas. los análisis de varianza para las variables: altura, diámetro del tallo, número de ramificaciones y diámetro del tallo floral,. mostraron diferencias estad ísticas entre los tratamientos. es de señalar que en general los mayores valores de altura y número de ramificaciones correspondieron a las plantas provenientes de esquejes del piso superior sometidas a dos meses de enfriamiento (cuadro 3), pero, vale la pena decir que la disminución en la densidad de población de estas plantas (f igura 3) pudo incidir en las respuestas; porque en definitiva, debido a la alta mortalidad y el consecuente espaciamiento entre plantas, debió ex istir menor competencia por luz, nutrimentos yagua, factores que se ha observado tienen gran incidencia en los procesos de crecimiento y desarrollo de g. paniculata, las pruebas de duncan corrobocuadro 3. efecto de los tratamientos de cero y dos meses de vernalización sobre la altura de plantas, número de ramificaciones y diámetro de las ramas florales. altura de no ramifi· diámetro la planta caciones ram¡ls tratamiento (m) florales (em) (n= 25) (n= 25) (n= 25) 3superior vernalizado 1,78 29,50 3,85 21nferior vernalizado 1,58 23,82 3,78 imedio vernalizado 1,57 20,27 3,89 medio sin vernalizar 1,49 25,16 3,77 inferior sin vernalizar 1,49 25,25 3,83 superior sin vernal izar 1,42 27,73 3,81 i estrato o piso correspondiente al tercio central de la planta. 2estrato o piso correspond iente al tercio basal de la planta. 3estrato o piso correspondiente al tercio apical de la planta. figura 3. disminución en la densidad de población como resultado de la mortal idad registrada en el transplante de plantas del tercio superior vernalizadas. 59 raron estas respuestas. para la variable diámetro de las ramas florales, que es un parámetr-o relacionado con la calidad, se observó que la mejor respuesta se obtuvo en las plantas obtenidas deltercio medio de la planta madre, sometidas a vernalización por dos meses. sin embargo, para este ensayo se considera que las respuestas obtenidas fueron enmascaradas por haberse presentado una variable adicional no controlada, lo cual hace necesario repeti r esta parte del ensayo, contando con plantas adicionales, con el fin de reemplazar aquellas que mueren en el transplante por efecto del tratamiento con bajas temperaturas durante dos meses, adicionalmente, debe tenerse en cuenta el efecto de la vernalización durante dos meses sobre la iniciación de la producción (quince días antes que en plantas no vernalizadas). 60 literatura citada 1. asocolfores, 1989. oocu mento informativo sobre el cultivo y las exportaciones de flores. bogotá,o.e. 2. barceló, j.; j. rodrigo; b. sabater y r. sánchez. 1983. fisiología vegetal. ediciones pirámide, s.a. madrid, españa. 3. ourán, 0.1974. memorias curso de floricultura. ministerio de agricultura ica, regional no. 1. tibaitatá, mosquera, colombia. 4. hartman, h. t. y o.e. kester. 1984. propagación de plantas. principios y prácticas. editorial continental, s.a. méxico. 5. hickleton, p.r. 1986. the effect of supplemental lighting on winter flowering of transplanted gypsophila paniculat a. can. j. plant. sci. 66: 653-658. 6. kusev, w.e. y t.c. weiler. 1977. propagación de gypsophila paniculat a por medio de esquejes. reporte investiqativo de ehadenton, ar ecgc. 7. mena-lozano, f. y m. orozco de a. 1986. propagación vegetativa del siete cueros [tibouchina lepidota (bonpl bailll. rev. caldasia 14 (68-70): 491-501. 8. raulston, j.c.; s.l. poe y f.j. morouskv. 1977. producción de gypsohila paniculat a en la florida. reporte investigativo de bradenton, arec-gc. agronomíac%mbiana, 1994, vo/umenx/no. 1;pág.90-94 una revision analltica de diseños y metodos estadisticos en ciencias agricolas an analytical review of statistical methods and designs in agricultural science orlando martínez w. '; ricardo galindo 2. resumen con el lin de evaluar la irecuencia del uso de dile rentes diseños experimentales y técnicas estadísticas aplicadas a la investigación agrícola, se realizó una revisión de los articules de seis revistas científicas intemacionales (agronomy journal, crop science, plant physiology, phytopathology, plant disease, journal 01 economic entomology) y de la revista ica para el período 1990 1992. se observó la concentración del uso de los diseños completamente al azar y bloques al azar en un 71% de los experimentos y la prueba dsm de fisher en un 49% de los casos, para la comparación de medias de tratamientos. también, se midió la irecuencia del uso de los arreglos factoriales y análisis de regresión, muestreo dentro del diseño y repeticiones en el tiempo y el espacio. se destacó la poca utilización de diseños incompletos, a pesar de haber un gran número de ensayos con más de 50 tratamientos. palabras claves métodos experimentales, técnicas estadísticas, selección de diseños experimentales. summary scientilic papers 01 six wellknown international journal 01 agricultural research (agronomy journal, crop science, plant physiology, phytopathol. ogy, plant disease, journal 01 economic entomology) and the revista ica 01 colombia, were revised taking the 1990-1992 years as a sample periodo the objective 01 this review was to evaluate the irequency 01 the experimental designs división de biometría, instituto colombiano agropecuario, ica, bogotá, d.c. profesor asociado facultad de agronomía, bogotá, d. c. 90 commonly used in agricultural research, to observe the statistical techniques more irequently applied in data analysis, and to assess the 1mportance and acceptance 01 these statistical tools in agronomy. according to the results, the randomized complete block design and the completely random design were observed in 71% 01 the experiments. the fisher lsd was used to separate treatment means in 49% 01 the cases. the irequency 01 factorial experiments, regression analysis, subsampling techniques and repetitions in time and space were also analized. despite 01 the size 01 some experiments with more than 50 treatments, the frequency of incomplete block designs was very low. keywords experimental methods, statistical techniques, experimental design. in1roduccion el ámbito donde se desarrolla la investigación agrícola comprende fincas de agricultores, estaciones experimentales, invernaderos y laboratorios. en los ensayos de campo, debido a las condiciones difícilmente homogéneas de! terreno y del ambiente, se hace necesario el uso de técnicas que ayuden a controlar el error experimental para mantenerlo en niveles adecuados de precisión. en los experimentos de laboratorio, la limitación de espacio y de equipos frente a un ensayo con un número grande de tratamientos exige el uso de diseños experimentales apropiados. en el invernadero, donde la situación es intermedia, también existe limitación de espacio y material, aunque las condiciones dentro del mismo son bastante homogéneas. la complejidad del diseño experimental, que se decida utilizar en cualquiera de estas condiciones, depende del alcance de la investigación, la disponibilidad de medios económicos, la cantidad de factores y tratamientos que se deseen evaluar y de otras consideraciones. actualmente, existen diseños experimentales que permiten resolver los problemas de la heterogeneidad del medio de experimentación, junto con el uso de un número considerable de tratamientos y factores. sin embargo, un diseño experimental complejo exige mayor cuidado y conocimiento en la planeación, ejecución y análisis de los resultados, lo cual obliga al investigador a entrar en un área de la estadística donde puede tener una formación insuficiente. esto significa que el desarrollo de nuevos diseños experimentales debe ir acorde con las necesidades de los investigadores y con su nivel de comprensión de las técnicas implicadas. en el presente trabajo, se plantea, mediante la revisión de artículos científicos de seis revistas intemacionales y una nacional, una descripción analítica de los diseños utilizados actualmente en la experimentación agrícola. entre las revistas incluídas, están agronomy journal y crop science, de la american society of agronomy, con 12.536 suscriptores de 118 países y las revistas phytopathology y plant disease, de la american phytopathological society, con alrededor de 4.320 suscriptores. los resultados de esta revisión permiten evaluar, por parte del investigador, el grado de aceptación, ya sea por su bondad y precisión o por la comodidad del uso, los diseños experimentales disponibles en la investigación agrícola. materiales y metodos: seis revistas especializadas en el área de investigación agrícola y de una reconocida trayectoria y cobertura internacional. se seleccionaron y, además, para tener una muestra de los métodos experimentales utilizados en el país, se incluyó la revista del instituto colombiano agropecuario (ica). en el cuadro 1, se presenta la información sobre los nombres de las revistas. en algunas de ellas, los artículos técnicos y científicos se han clasificado por áreas. para el análisis de la información, se limitó a escoger las áreas que íncluían ensayos experimentales en campo, laboratorio e invernadero. de estas revistas, se tomaron, como universo muestral, las -publicaciones en los años 1990 a 1992. esto significa un total de 5775 artículos, de los cuales el 44% incluyeron temas que no involucraron ensayos o pruebas estadísticas. cuadro 1. revistas científicas y areas de investigación utilizadas para la revisión de diseños experimentales revista disciplina del conocimeinto agronomy journal agronomia, suelos mejoramiento de cultivos, genetica y citologia, fisiologia de cultivos y metabolismo crop science plant physiology ambiente y su impacto en la fisiologia vegetal ecologia y epidemiologia fitopatologia ecologia y comportamiento, entomologia entomology horticola, cultivos de hilera, forrajes y granos menores. agronomia phytopathology plant disease .k)urnalofeconomic revistaica entre los temas que se descartaron para el análisis están, entre otros, los artículos técnicos de presentación de software, innovación de técnicas de laboratorio, métodos de bioestadística y simulación; tampoco, se consideraron los resultados descriptivos de investigaciones básicas, como la biología molecular, regulación genética, biología celular y estructural, histología, etiología, metabolismo y enzimología y otras más; finalmente, no se incluyeron áreas diferentes a la agronomía, como la entomología forestal, entomología de muebles y estructuras y otras. los artículos que mostraron resultados analizados estadisticarnente fueron 3234. aproximadamente, un 84% de estos artículos hizo alusión al uso de diseños experimentales; el 91 porcentaje restante presentó resultados de muestreos en campo sin aplicación de tratamientos y, para la presente investigación, no se tuvieron en cuenta. de la muestra de los artículos, se tomó la información referente al diseño experimental empleado, la frecuencia del uso de arreglos factoriales, las pruebas utilizadas para la comparación de medias de tratamientos, la frecuencia del uso de las repeticiones en el tiempo y el espacio y la frecuencia del uso de las técnicas de muestreo y análisis de regresión (lineal o no lineal). resultados y discusion a continuación, se presentan, para todas las revistas los resultados globales de las variables analizadas en la muestra de los artículos científicos. el número de tratamientos es un componente importante para la selección del diseño experimental, porque está directamente relacionado con el tamaño del bloque o sub-bloque y, por ende, del error experimental. el número de tratamientos tuvo una distribución diferente a la normal (similar a una geométrica, según la figura 1). el promedio fue de seis y la mediana de 12 tratamientos por ensayo. se observaron casos con más de 300 tratamientos. en cuanto al tipo de diseños experimentales utilizados en la investigación agrícola, se observó que los diseños predominantes fueron el "completamente al azar", y el de "bloques completos al azar". en la figura 2, se presentan ios-datos respectivos de frecuencias y porcentajes relativas al total muestral. la caracteristica general es utilizar el diseño completamente al azar para la experimentación en laboratorio y el diseño de bloques completos al azar, para la experimentación en campo. por su importancia y, especialmente, para la experimentación agrícola en el campo cuando se emplean dos o más factores, que por diferentes razones (precisión, naturaleza del factor) no se pueden experimentar en bloques completos al azar ó completamente al azar, se incluyó aparte el diseño de parcelas divididas. aunque el número de tratamientos que se dispuso en algunos ensayos puede ser alto, no se observó 92 el uso de diseños de látices o bloques incompletos que podrían ser recomendables en estos casos y, especialmente, para las condiciones de campo. algunos ensayos con un gran número de tratamientos se asumieron dentro del diseño completamente al azar y correspondieron a medidas de laboratorio u observaciones de campo que se hicieron en un gran número de individuos en diferentes situaciones. posiblemente, por la escasez de software e igualmente de métodos estadísticos que resuelvan con facilidad y eficiencia las pruebas de hipótesis planteadas con el experimento, falta motivación por parte del investigador para usar diseños diferentes. esto es especialmente cierto para los casos en que se presenta desbalance en la información por pérdida de material durante el ensayo, como, también, en los diseños de bloques incompletos ó lattices. en cuanto a la utilización de técnicas estadísticas para la experimentación y el análisis de resultados, se tuvieron en cuenta el uso de muestreo dentro del diseño experimental, los arreglos factoriales, las pruebas de comparación para medias de tratamientos, el análisis de regresión y las repeticiones en el tiempo y/o el espacio. en la figura 3, se presenta, en porcentaje con respecto al total de ensayos muestreados la información referente al empleo de cada una de estas técnicas estadisticas dentro del diseño experimental. en la figura 4, se observa la frecuencia de muestreo para cada uno de los diseños experimentales evaluados. en los ensayos de laboratorio, por lo común, no se hace necesario realizar muestreos y se trabaja generalmente dentro de un diseño completamente al azar, lo cual explica el bajo porcentaje de uso de esta técnica. en el campo, la necesidad de muestreo depende principalmente de la naturaleza de la variable respuesta y, en un mismo ensayo, algunas variables se aplican a la unidad experimental y otras variables, a la unidad muestral. en general, la técnica de muestrear del bloque es conveniente desde el punto de vista estarnstico. porque conduce a una mejor estimación del efecto de los tratamientos y, en algunos casos, a disminuir el error experimental. el uso de arreglos factoriales es una técnica común en cualquier diseño experimental. en la figura 5, se presenta, para cada uno de los diseños experimentales, la proporción de experimentos que emplearon arreglos factoriales. en los experimentos donde no se usaron factoriales, puede decirse que se trabajaron, como tratamientos, los niveles de un sólo factor. en cuanto a las pruebas de comparación de medias de tratamientos utilizadas en estos ensayos, se observó que, en un 30 % de los artículos que hacían referencia a ensayos experimentales, no se incluía ninguna prueba de comparación. en un 39 % de los casos, ésto se debió a que se utilizó análisis de regresión y, en el porcentaje restante, a que incluían sólo algunas estadísticas descriptivas (tamaño de muestra, error estándar o desviación estándard), ó análisis multivariados. en los ensayos donde se utilizaron pruebas para comparar tratamientos, la "diferencia mínima significante" (lsd) se utilizó en un 49% de los casos (veáse la figura 6). le siguieron los contrastes, que, en su mayoría, fueron ortogonales y se utilizaron para probar tendencias en la respuesta medida. entre las pruebas de comparación múltiple, figuraron la duncan y la tukey, en proporción 3: 1. entre las pruebas adicionales, estuvieron la de student-newmankeuls, waller-duncan y bonferroni. para el caso colombiano, se observó poco uso de los contrastes, lo cual implica perder la eficiencia que se deriva del conocimiento de la estructura de los tratamientos para hacer pruebas de comparación preplaneadas. en muchos de los artículos que incluyeron pruebas de contrastes de tendencia, se observó el uso del análisis de regresión, especialmente para ajustar modelos polinomiales. también, se utilizó el análisis de regresión para el ajuste de modelos no lineales. el porcentaje de ensagos que emplearon esta metodología fue del 25% (figura 3). las repeticiones de un mismo ensayo, en el tiempo y/o el espacio, son algo frecuente en algunas investigaciones, tanto de campo como de laboratorio. en muchos casos, siempre y cuando se· cumpla con la homogeneidad de varianza necesaria entre ensayos, los resultados se combinan para analizarlos conjuntamente. con ésto se logran mejorar las estimaciones de . de colombia universidad .,a i ).,¡al .. . s naturaleli instituto de ciencia biblioteca los tratamientos y el error experimental. el porcentaje de ensayos que registraron más de una repetición del ensayo total, bien en tiempo o espacio, fue de 70% (figura 3). para el caso de la revista ica, se observó que muchos artículos no mencionaron la realización de repeticiones en el tiempo y/o el espacio. en estos casos, el alcance de los resultados puede verse limitado por la gran heterogeneidad del ambiente en nuestras condiciones. conclusiones los diseños experimentales más utilizados en la investigación agrícola en los años 1990-92, según los resultados del muestreo de siete revistas científicas nacionales e intemacionales, son el completamente al azar y el de bloques completos al azar en un 71%. los arreglos factoriales se dispusieron en parcelas divididas, en un 26% de los casos. otros diseños experimentales, a pesar de la ocurrencia de ensayos con un gran número de tratamientos, tuvieron muy poca frecuencia (1%). en cuanto al empleo de pruebas de comparación múltiple, se observa la concentración de uso de cuatro pruebas, en un 94% de los casos evaluados, en el siguiente orden: dms en primer lugar, seguido de contrastes, la prueba duncan, y la prueba tukey. este resultado refleja el énfasis del investigador en el control del error de comparaciones entre medias de tratamientos, a riesgo de aumentar el error tipo i a nivel global del experimento. el uso de técnicas multivariadas fué reducido y limitado casi exclusivamente al campo de la experimentación en genética y mejoramiento vegetal. sin embargo, con el fin de extraer más información valiosa de los experimentos, las posibilidades de esta metodología son muy grandes y deben extenderse a otras áreas. para el caso colombiano, se recomienda aumentar el uso de contrastes y comparaciones preplaneadas. también, para aumentar el alcance de las interferencias, se hace necesario la repetición de los ensayos en el tiempo y el espacio. en este esfuerzo, el muestreo es una metodología auxiliar y de gran ayuda para reducir costos y obtener estimaciones confiables. 93 12 8424 38 48 numero 80 72 floura t. nu.... ro d. tr8lmlmnt_ por f.n.. yo .,. bperfwlent_ .... ricol_ 50 40 " ~30 ~ o ~ 20 10 dca bca po otros diseño experimental ",aura 2. oi .. i'h:i. r..,.,¡"".nlal •• u.ad•• ,n .. ime,uiiklim a,ncot •• .,ún si.t. " • .,¡,t •• ci.nllllc •• 100% 75% w ~e 50% o a: o.. 25% 0% tecnica osi se usa dno se usa flgu ..... 3. .,61od.1 btadl .. ic •• aptlcado. ... ~ en • ." •• a,tlcol •• uteratura citada 1. agronomy journal. 1990.-1992. vol. 82-84. 2. crop science. 1990-1992. vol. 30-32. 3. journal of economic entomology. 1990-1992. vol. 83-85 94 100% 75% w~ 1-~ 50% o a: !1 25% 0% dca bca po otros diseño experimental • muestr •• do .no muestreado aoura 4. f,..:w.nd. del muestreo por di.. i\of. .... lft'i.nl.l.nl.1n ... u1lki6n "ii,ieoi. 75% w~ ffi 50% o a: !1 25% dca bca otros diseño experimental • con factoriales. sin factoriales "qura s. pofc.m", d, !ft...,.. coft ...,,,,,108 "lictorl,ln ."la'm,.tlgac.6n alrfeola contrastese~o~ylso... ouncan,.. lsoe",:,t=es0493871 otras006320'tui<eyouncaii 050062 0169873 figura•. prv.h. d. eo"'p.ad6n ,... iiini •• d. tr ... "' uullu4 ..... 1.lnw .. i.iici6ti ,fcol. 4. phytopathology. 1990-1992. vol. 82-84. 5. plant disease. 1990-1992. vol. 71-73. 6. plant physiology. 1990-1992. vol. 7. revista ica. 1990-1992. vol. 25-27. fecha de recepción: 3 de junio de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 escuela de ingeniería de recursos naturales y del ambiente, universidad del valle, cali (colombia). 2 autor de correspondencia. lufermar@univalle.edu.co agronomía colombiana 28(2), 319-328, 2010 difícil degradación e inorgánicos, siendo uno de los problemas más difíciles de resolver en la operación de rellenos sanitarios (del borghi et al., 2003). el compostaje se considera un método económico comparado con otros tratamientos (barreira et al., 2006) y eficaz para disminuir la cantidad de residuos por transportar y disponer (zurbrügg et al., 2005. el producto obtenido puede utilizarse como acondicionador de suelos, aplicado en agricultura o huertas caseras (kim et al., 2008; masó y bonmatí, 2008) o como material de cobertura en sistemas de disposición final. la calidad del producto del compostaje de rsm está condicionada por aspectos como la aplicación de prácticas influencia de la separación en la fuente sobre el compostaje de residuos sólidos municipales influence of source separation on municipal solid waste composting luis fernando marmolejo1, 2, édgar ricardo oviedo1, juan carlos jaimes1 y patricia torres1 introducción en américa latina y el caribe, los residuos domiciliarios constituyen entre 50 y 75% de los residuos sólidos municipales (rsm); la fracción putrescible corresponde al 56% de estos (ops, 2005). el manejo adecuado de esta fracción es importante no solo por su cantidad, sino por los impactos sanitarios y ambientales que su disposición origina. la emisión de gas metano en rellenos sanitarios se considera la mayor fuente de gases efecto invernadero, en sistemas de manejo de residuos (bogner et al., 2007); además, se estima que en un periodo de 30 años, una tonelada de residuo dispuesto produce aproximadamente 276 l de lixiviado (williams, 1998), subproducto que contiene, además de materia orgánica biodegradable, compuestos orgánicos de resumen abstract en colombia, el aprovechamiento de la fracción putrescible de los residuos sólidos municipales (rsm) ha aumentado en años recientes, siendo el compostaje la opción más utilizada para ello. sin embargo la efectividad de esta transformación se ve afectada por lo incipiente de los procesos de separación en la fuente. con la aplicación efectiva de los mismos se espera una mayor eficiencia de operación, así como una disminución en los tiempos de procesamiento y en la cantidad de residuos a disponer. el propósito del presente este estudio fue la evaluación de la influencia de esta práctica sobre el proceso de compostaje. para ello se realizó un montaje a escala de laboratorio utilizando muestras de rsm separados y no separados en la fuente, generados en el municipio de la victoria (valle del cauca, colombia), población cuya planta de manejo de residuos sólidos incluye el compostaje de la fracción putrescible. la evaluación incluyó: i) la calidad de las materias primas, ii) el comportamiento de la temperatura y el ph durante el proceso, y iii) la calidad microbiológica de los productos. los resultados indican que los residuos separados en la fuente presentan mayor facilidad de degradación, requieren menor tiempo para alcanzar la temperatura ambiente, y además permiten obtener un producto final de mejor calidad microbiológica. in colombia, the recovery and utilization of the putrescible fraction of municipal solid wastes – msw has increased in recent years. although composting is the most frequently applied option for this purpose, its effectiveness is limited by incipient source separation (ss) processes. an effective implementation of the latter is expected to render higher operation efficiency and shorter processing times, as well as a reduction in the amount of waste to be deposited in landfills. thus, the objective of this study was to evaluate the influence of ss on the composting process. in order to achieve this, a laboratory scale test was carried out using separated and non-separated msw generated in the municipality of la victoria (valle del cauca, colombia), where there is a solid waste management plant that includes composting for the transformation of putrescible waste. the evaluation included: i) raw material quality, ii) temperature and ph variation during the process, and iii) microbiological quality of the product. the composting of source separated solid waste not only attained higher degradability and better microbiological quality of the product, but also took shorter to reach ambient temperature when compared to non-separated waste. palabras clave: aprovechamiento de residuos, compost, residuos putrescibles. key words: resource recovery, compost, putrescible waste. revagronomiacol 28(2).indb 319 27/11/2010 12:24:59 p.m. 320 agron. colomb. 28(2) 2010 de separación en la fuente (sf), la recolección selectiva y monitoreo y el control de los procesos. la tab. 1 muestra la composición física de los rsm generados en diferentes países de américa latina, observándose el predominio de residuos putrescibles y proporciones significativas de cartón y papel, vidrio y plásticos, corroborando la necesidad de la sf para la efectividad del proceso. acorde con esta composición, la problemática asociada al manejo de los residuos sólidos y la política nacional sobre gestión integral de los residuos sólidos en los municipios colombianos, se han venido implementando opciones de manejo que incluyen su aprovechamiento. según el diagnóstico realizado por la superintendencia de servicios públicos domiciliarios (correa et al., 2008), en 2007 había en el país 34 plantas de manejo de residuos sólidos (pmrs); de estas, 28 aprovechaban la fracción putrescible a través del compostaje (54%), lombricultura (15%) o ambos (31%). además, se encontró que 88,2% de las pmrs se ubicaba en pequeños municipios, entendiéndose en este caso, como aquellos con poblaciones menores de 20.000 habitantes, segmento poblacional incluido entre los que presentaban los mayores problemas en la gestión de los residuos sólidos (procuraduría, 2003; unicef y procuraduría, 2006). en 2008, 98 municipios contaban con pmrs, manejando en su conjunto 615 t d-1 de residuos, correspondientes al 2,45% de la producción nacional; de estos municipios, 88 eran menores de 20.000 habitantes (sspd, 2008). estas pmrs generalmente presentan un bajo grado de mecanización, y su operación y mantenimiento se realizan con mano de obra local. estudios de la procuraduría (2003) y correa et al. (2008) determinaron que, en general, el funcionamiento de las pmrs es inadecuado, señalando la baja aplicación de la sf como una de las principales causas. correa et al. (2008) encontraron que dicha práctica sólo se aplicaba en el 36% de las pmrs existentes, y observaron en estas una mayor eficiencia de operación y cantidad de materiales aprovechados, así como disminución en los tiempos de proceso y en la cantidad de residuos por disponer. el compostaje es una opción con aplicación creciente en el país; sin embargo, para su implementación no se evidencian experiencias de investigación que propicien la adaptación de la tecnología a las condiciones locales, y por esta razón es conveniente profundizar en aspectos como la influencia de la sf en la efectividad del proceso. con tal propósito, en este trabajo se evaluó la influencia de la sf sobre el compostaje de los residuos putrescibles generados en la victoria, valle del cauca, población menor de 20.000 habitantes, que cuenta con pmrs. la evaluación incluyó el análisis de la calidad de las materias primas, del comportamiento de la temperatura y el ph durante el proceso y de la calidad microbiológica de los productos, estableciendo relaciones entre los mismos. materiales y métodos área de estudio el estudio fue desarrollado en la victoria, población de 13.778 habitantes, ubicada en el norte del departamento del valle del cauca (colombia), a 920 msnm y con una temperatura ambiente media de 24°c. el servicio de aseo incluye la recolección conjunta en volquetas de 8 m3 de capacidad y el traslado a una pmrs, donde los residuos son separados manualmente, clasificándolos en compostables, reciclables y no aprovechables. este manejo es similar al reportado para poblaciones colombianas menores de 20.000 habitantes (procuraduría, 2003; correa et al., 2008). en la localidad se generan aproximadamente 4,6 t d-1 de rsm, de los cuales 70% tienen potencial para ser compostados; la sf es una práctica no arraigada. selección y caracterización de sustratos la evaluación de la influencia de la sf sobre el compostaje aerobio de rsm se realizó a escala de laboratorio utilizando muestras tomadas en la cabecera municipal; para esto, se consideraron dos tipos de sustrato, obtenidos en sectores similares y generados durante el mismo periodo de tiempo (cuatro días) y fechas: sustrato a: residuos putrescibles separados en la fuente. para motivar la sf, se realizó un trabajo con líderes tabla 1. composición física de los residuos sólidos municipales (rsm), en diferentes países de américa latina. país putrescibles cartón y papel metales vidrio plásticos textiles otros e inerte colombia1 52,3 18,3 1,6 4,6 14,2 3,8 5,2 costa rica2 49,8 20,7 2,1 2,3 17,7 4,1 3,3 ecuador 2 71,4 9,6 0,7 3,7 4,5 ----guatemala2 63,3 13,9 1,8 3,2 8,1 0,9 8,8 perú2 54,5 7,5 2,3 3,4 4,3 1,5 25,9 fuente: 1acurio et al. (1997); 2ops (2005). revagronomiacol 28(2).indb 320 27/11/2010 12:25:00 p.m. 3212010 marmolejo, oviedo, jaimes y torres: influencia de la separación en la fuente sobre el compostaje de residuos sólidos municipales comunitarios y representantes de la administración municipal, que incluyó la selección de un sector representativo de la localidad y el desarrollo de visitas domiciliarias y talleres de sensibilización; el sector seleccionado comprendió 344 viviendas y cinco expendios de alimentos. los residuos putrescibles entregados por cada predio se recogieron en un vehículo destinado para esta actividad, obteniendo una muestra de 680 kg. sustrato b: residuos putrescibles no separados en la fuente. fueron tomados directamente del vehículo recolector del servicio de aseo. considerando que el sistema de recolección es conjunto, se separó la fracción putrescible contando con el apoyo de recuperadores que laboran en la pmrs. para equiparar las condiciones experimentales, se procesó igual cantidad a la utilizada en el sustrato a. ambos tipos de residuos fueron triturados con machete, alcanzando tamaños de partícula máximos de 5 cm. utilizando el método indicado por sakurai (2000), se obtuvo una muestra de 2 kg de cada uno de los sustratos, a la cual se realizaron los análisis reportados en la tab. 2 en los laboratorios de combustión combustibles y de microbiología ambiental de la universidad del valle. tabla 2. técnicas utilizadas para el análisis de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos de residuos sólidos municipales. análisis unidades método ph unidades potenciométrico humedad % norma astm d 5142 cenizas % norma astm d 5142 carbono % norma astm d 5373 nitrógeno % norma astm d 5373 coliformes totales ufc/ml norma ntc 4458 /98 coliformes fecales ufc/ml norma ntc 4458 /98 montaje experimental la opción evaluada fue el compostaje aerobio en pilas (dulac, 2001) con volteo manual. debido a la cantidad de residuos recolectada, para cada sustrato se montaron pilas por triplicado de 226 kg denominadas pilas a y b, respectivamente, con forma cónica y altura de 0,6 a 0,7 m. las pilas se ubicaron en iguales condiciones ambientales en un espacio con techo impermeable, sobre una superficie revestida en concreto, conservando una distancia mínima de tres metros entre pilas. monitoreo del proceso las variables de control fueron temperatura, ph y humedad, siendo monitoreadas in situ. la temperatura fue medida diariamente en el centroide de cada pila, utilizando un termómetro de bulbo de 30 cm. para la determinación del ph y la humedad, en cada pila se tomaba una muestra de 200 g, proveniente de cuatro puntos opuestos que luego eran integrados. el ph se estableció utilizando el método potenciométrico, con un phmetro wtw (wissenschuftlich-technische werkstätten gmbh, weilheim, alemania), modelo 315i; para la humedad se empleó un analizador de humedad ohaus mb-35 (ohaus corporation, pine brook, nj). durante las primeras cuatro semanas, estas variables fueron medidas a diario, y posteriormente una vez por semana. para evitar la reducción de la actividad biológica se mantuvo el contenido de humedad por encima del 40% mediante la humectación con agua del acueducto municipal. la cantidad de agua por aplicar se determinó utilizando los valores de humedad y peso de la pila; para garantizar la distribución uniforme del agua se extendió la pila, asperjándola con una regadera; culminada la humectación se conformó nuevamente la pila y se determinó la humedad. el volteo de las pilas también se realizó cuando registraban temperaturas mayores o iguales a 65°c. durante el monitoreo se observó la formación de grumos, favorecida posiblemente por la presencia de grasas contenidas en los sustratos, los cuales fueron fraccionados para facilitar la aireación de las pilas. el monitoreo se desarrolló hasta que la temperatura de las pilas fue cercana a la temperatura ambiente (dentro de un rango de aproximadamente 5°c) y el producto tenía olor a suelo, criterios que, según dulac (2001), indicaban la finalización de la etapa de curado. la caracterización microbiológica del producto se realizó en el laboratorio de microbiología ambiental de la universidad del valle, utilizando la misma técnica indicada en la tab. 2. con la información recopilada, se llevó a cabo un análisis descriptivo del comportamiento de la temperatura y el ph, relacionándolos con la calidad de las materias primas y con la calidad microbiológica del producto. resultados y discusión caracterización de sustratos al inicio del experimento, los sustratos mostraban diferencias en el ph y la temperatura (40 a 45°c y 55 a 60°c en los sustratos a y b, respectivamente) (tab. 3), lo que indica que el sustrato b presentaba un mayor avance en el proceso de degradación de la materia orgánica. estas diferencias se deben posiblemente a la exposición y acumulación al aire libre del sustrato b durante un día, antes de iniciar el montaje en el área experimental. sin embargo, en determinaciones de revagronomiacol 28(2).indb 321 27/11/2010 12:25:00 p.m. 322 agron. colomb. 28(2) 2010 ph realizadas a muestras frescas de residuos putrescibles recientemente descargadas por el vehículo recolector, se encontraron valores de ph entre 6,1 y 6,3 unidades, infiriendo que la transformación del sustrato b también inició bajo condiciones de acidez. lo anterior podría explicarse porque al inicio de una degradación orgánica hay un cambio del ph hacia valores ácidos por la formación de co2 y de ácidos orgánicos, y posteriormente el ph se incrementa a valores entre 8 y 9 unidades como resultado de la liberación del co2 y la producción de amoniaco (chiumenti et al., 2005). esto se corrobora con los menores contenidos de carbono y nitrógeno en el sustrato b. tabla 3. caracterización de los residuos sólidos municipales de la victoria, valle del cauca (colombia) parámetro unidad sustrato a b fisicoquímico ph1 4,90 8,40 humedad % 75,00 64,30 cenizas % bs 32,22 61,99 carbono % bs 35,75 19,25 nitrógeno % bs 1,65 1,05 microbiológico coliformes totales ufc/g 1,20·1007 4,00·1007 coliformes fecales ufc/g 8,40·1006 2,10·1007 a, residuos putrescibles separados en la fuente; b, residuos putrescibles no separados en la fuente. bs, base seca. 1 en el momento de la determinación, el sustrato tenía 1 día de almacenamiento. según varios autores, estos contenidos de humedad son elevados para un material orgánico que se someterá a compostaje (minambiente, 2002; chiumenti et al., 2005); sin embargo, eggen y vethe (2001) afirman que el contenido óptimo de humedad depende de la disponibilidad de agua suficiente para la actividad microbiológica, manteniendo un suministro constante de oxígeno y una estructura que permita la aireación. la menor humedad del sustrato b refleja el avance de la degradación orgánica con incremento de temperatura, que favoreció la pérdida de agua en forma de vapor. el mayor porcentaje de cenizas en el sustrato b se debe a la presencia de materiales como papel, plástico y textil mezclados con los residuos putrescibles; estas trazas afectan el proceso de transformación biológica. la mayor proporción de carbono en el sustrato a se debe a que es netamente residuo orgánico, a diferencia del sustrato b, que provenía de residuos mezclados, y además porque en este último se habría dado una mayor liberación de carbono en forma de co2 como subproducto de la transformación de la materia orgánica. el porcentaje de nitrógeno del sustrato b está dentro del rango indicado por dulac (2001) (0,6 a 1,5%) y norbu et al. (2005) (1,00 a 1,05%) para residuos mezclados. al inicio del experimento, los sustratos a y b presentaron una relación c/n de 21 y 18, respectivamente. estos valores son inferiores al rango reportado por dulac (2001) para rsm mezclados (34-80) y a los recomendados por diferentes autores para la aplicación del compostaje, sugiriendo relaciones entre 25 y 30 (dulac, 2001; lópez, 2002) e incluso hasta 35 (chiumenti et al., 2005). sin embargo, el reglamento técnico de agua potable y saneamiento (ras) de la república de colombia (mindesarrollo, 2000) indica que proporciones entre 20 y 25 son apropiadas para compostaje, lo cual facilitaría el proceso del sustrato a. los valores de los coliformes totales son similares en ambos sustratos; el mayor valor de coliformes fecales en el sustrato b se debe posiblemente al mayor contenido de residuos de la higiene personal, que constituyen aproximadamente 8,9% de los residuos residenciales generados en la localidad (marmolejo et al., 2009). monitoreo del proceso temperatura las figs. 1 y 2 presentan la variación de la temperatura en las pilas a y b, respectivamente. en ambos casos este parámetro se comportó y presentó valores muy similares en las tres pilas de cada sustrato. en el caso del sustrato a, a partir del tercer día se inició un incremento rápido de la temperatura que se prolongó hasta el noveno día; este comportamiento inició posteriormente a lo reportado por chiumenti et al. (2005), quienes indican que este ocurre entre las 12 y 48 h. esta situación puede indicar el mayor grado de dificultad para los procesos de biodegradación, debido a las características de los residuos que incluían alimentos procesados, los cuales contenían elementos como grasas y sales. en las pilas b, al inicio de la experimentación la temperatura ya presentaba valores termofílicos mayores a 60°c, alcanzando hasta 70°c durante los primeros 3 d del proceso; este comportamiento se asocia con reacciones exotérmicas que conducen a la acumulación de calor y al incremento de la temperatura hasta alcanzar valores típicos de esta fase. en ambos casos se alcanzaron temperaturas del rango termofílico, por periodos mayores o iguales a 4 d, cumpliendo lo recomendado por neklyudov et al. (2008); además, no se superaron los 70°c, lo cual podría haber afectado la actividad metabólica y deteriorar la calidad revagronomiacol 28(2).indb 322 27/11/2010 12:25:00 p.m. 3232010 marmolejo, oviedo, jaimes y torres: influencia de la separación en la fuente sobre el compostaje de residuos sólidos municipales del sustrato. coincidiendo con lo reportado por tognetti et al. (2007), para el compostaje de residuos orgánicos de origen municipal no separados en fuente, las pilas de los sustratos estudiados alcanzaron temperaturas termofílicas poco tiempo después del montaje; no obstante estas temperaturas se mantuvieron entre dos y tres semanas, periodo significativamente inferior al encontrado por esta misma fuente (11 semanas), pero mayor al reportado por masó y bonmatí (2008) para residuos de una plaza de mercado en nicaragua (una semana). en los dos tipos de pilas se observó un periodo en el que se presentó un descenso significativo en la temperatura (entre los días 10 a 20 en las pilas a y 3 al 30 en las pilas b); el gradiente de este descenso fue más pronunciado en las pilas a, lo cual podría indicar la mayor facilidad de degradación del sustrato, atribuible al mayor contenido de materia orgánica y a la menor presencia de elementos inhibidores del proceso. posteriormente, este gradiente disminuyó debido al decaimiento de la materia orgánica y de la actividad microbiana, indicando el inicio de la estabilización del producto. las pilas a, a partir del día 50 alcanzaron temperaturas menores o iguales a la temperatura media de la localidad; en las pilas b, entre los días 50 y 59 la temperatura fue ligefigura 1. comportamiento de la temperatura en pilas (a) con residuos putrescibles separados en la fuente. 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 a1 a2 a3 te m pe ra tu ra ( °c ) días 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 1 te m pe ra tu ra ( °c ) días b b2 b3 figura 2. comportamiento de la temperatura en pilas (b) con residuos putrescibles no separados en la fuente. revagronomiacol 28(2).indb 323 27/11/2010 12:25:01 p.m. 324 agron. colomb. 28(2) 2010 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 ph a1 a2 a3 días ramente superior a la temperatura ambiente, tendiendo a alcanzarla el día 69. de acuerdo con los criterios indicados por dulac (2001), la etapa de curado de los residuos sólidos separados en la fuente se presentó entre 10 y 19 días antes que los residuos sólidos no separados en la fuente, lo que puede incidir en los costos de inversión y operación. ph las figs. 3 y 4 muestran el comportamiento del ph para las pilas a y b, respectivamente. coincidiendo con lo reportado por chiumenti et al. (2005), en las pilas a, al inicio del proceso, los valores de ph fueron figura 3. comportamiento del ph en pilas (a), con residuos putrescibles separados en la fuente. 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 ph b1 b2 b3 días figura 4. comportamiento del ph en pilas (b), con residuos putrescibles no separados en la fuente. revagronomiacol 28(2).indb 324 27/11/2010 12:25:01 p.m. 3252010 marmolejo, oviedo, jaimes y torres: influencia de la separación en la fuente sobre el compostaje de residuos sólidos municipales ácidos. hacia el quinto día, el ph se incrementó a valores superiores a 9,0 unidades. una vez alcanzados estos ph alcalinos, se mantuvo en esta condición oscilando entre 9,0 y 10,3 unidades. los valores superiores a 10,0 unidades se reportaron después del día 35 hasta el final del proceso. la tendencia de la variación significativa del ph desde valores del rango ácido a alcalinos en el compostaje de rsm mezclados también se evidenció en ensayos realizados en tailandia por norbu et al. (2005). en las pilas b, un día después del inicio de la experimentación presentaban ph que variaba entre 8,3 a 9,5 unidades, valores mayores a los de las pilas a. esto ratifica el avance de la transformación de la materia orgánica antes de haber iniciado la prueba. la evolución del ph en las pilas b se mantuvo entre 9,0 y 10,0 unidades hasta el final de la prueba. en estas pilas tampoco disminuyó el ph luego de avanzada la fase de enfriamiento. el significativo aumento del ph, según chiumenti et al. (2005) se asocia con la liberación de co2, la aireación de la biomasa y la producción de amoniaco por la degradación de las proteínas. lin (2008) explica este incremento por la descomposición del nitrógeno contenido en la materia orgánica, llevando a la acumulación de nh3 que se disuelve con la humedad formando nh4, y adicionalmente a la descomposición biológica de los ácidos orgánicos que genera la formación de co2 y agua. así mismo, la descomposición de la grasa contenida en los sustratos conlleva a la formación de ácidos grasos que posteriormente se descomponen en pequeñas moléculas ácidas que se evaporan. esta situación puede haber incidido en el comportamiento del ph de los sustratos evaluados, debido al alto contenido de comida preparada. en experimentos con residuos residenciales en un reactor en condiciones controladas, beck-friis et al. (2001) encontraron que la presencia de ácidos grasos influyó en el comportamiento del ph del material en compostaje; cuando estos ácidos estaban presentes, el ph era bajo y viceversa. así mismo, verificaron que el incremento del ph (5,8 a 9,0 unidades) coincidió con la degradación de los ácidos grasos y con el inicio de la fase termofílica. esta misma condición podría asociarse con el comportamiento encontrado en este ensayo, con la diferencia que los valores de ph final fueron más elevados. en ambos casos, el ph final de las pilas fue superior al recomendado por diferentes fuentes (icontec, 2003; inn, 2004; mindesarrollo, 2000; neklyudov et al., 2008; tchobanoglous et al., 1993). los valores obtenidos pueden limitar la aplicación directa del producto en suelos, siendo recomendable acondicionar la materia prima con opciones, como la mezcla con otros materiales que, además, podrían mejorar otras variables como la relación c/n (enmienda) y minimizar la formación de grumos, al igual que atenuar la humedad inicial (soporte). caracterización microbiológica de los productos en la tab. 4 se presentan los parámetros microbiológicos analizados para los productos al final del proceso. en los productos de las pilas a y b se evidenció la reducción en los coliformes totales y fecales respecto a los valores reportados para las materias primas; este resultado está asociado con el comportamiento de la temperatura, que alcanzó valores del rango termofílico, hasta llegar a valores mayores a 55°c, pudiendo disminuir los patógenos entéricos. en el producto de las pilas a, los coliformes fecales fueron menores, posiblemente porque el tipo de material y la homogeneidad de estas pilas facilitaron la transferencia de calor en toda la masa. la no eliminación total puede atribuirse a procesos de contaminación inherentes a la experimentación en condiciones reales. en experimentos realizados en túnez, utilizando rsm separados en planta, se encontró que aunque en la sexta semana del proceso se presentaron los menores valores de coliformes fecales, hacia la novena hubo un incremento atribuido a la recontaminación del producto o la redistribución durante el volteo de las pilas (hassen et al., 2001). tabla 4. parámetros microbiológicos evaluados en los productos de compostaje. muestra coliformes totales1 coliformes fecales1 ufc/g ufc/g sustrato a pila a1 06·1002 02·1002 pila a2 < 1 < 1 pila a3 09·1004 29·1002 sustrato b pila b1 02·1006 23·1004 pila b2 06·1004 02·1004 pila b3 18·1004 04·1004 a, residuos putrescibles separados en la fuente; b, residuos putrescibles no separados en la fuente. 1 recuento de colonias según ntc 4458 de 1998. conclusiones la separación en la fuente influyó en la calidad fisicoquímica y microbiológica de los sustratos y en el proceso de compostaje. los residuos no separados en la fuente presentan mayores valores en parámetros como cenizas, coliformes totales y coliformes fecales, y una relación c/n inferior a la recomendada por el ras para compostaje. revagronomiacol 28(2).indb 325 27/11/2010 12:25:02 p.m. 326 agron. colomb. 28(2) 2010 el comportamiento de la temperatura en las pilas es indicio de la actividad biológica en los dos sustratos; en ambos casos se alcanzaron valores de la fase termofílica por periodos superiores a cuatro días, contribuyendo a la higienización del producto. sin embargo, una vez concluido este periodo, el gradiente del descenso fue mayor en los residuos separados en la fuente, posiblemente por su mayor facilidad de degradación. los valores finales del ph son altos, y muestran la necesidad de acondicionamientos en la materia prima, como puede ser la mezcla con otros materiales, que además podrían actuar como materiales de enmienda o soporte, contribuyendo a mejorar el proceso y la calidad del producto. el tipo de material y la homogeneidad de los residuos separados en la fuente facilitan la transferencia de calor en la masa, propiciando la reducción de los coliformes fecales. la no eliminación total puede atribuirse a procesos de recontaminación inherentes a la experimentación en condiciones reales y a la redistribución durante el volteo, lo cual hace necesario evaluar procesos de higienización del material producido. en el proceso de los residuos separados en la fuente se observó una mayor facilidad de degradación, menores tiempos para alcanzar la temperatura ambiente y menor contenido de coliformes totales y coliformes fecales en los productos; estos aspectos pueden incidir en los costos de operación y mantenimiento de los sistemas y en el mercadeo de los productos. agradecimientos los autores agradecen a la universidad del valle, a colciencias y a laadministración municipal de la victoria (valle) por su apoyo para el desarrollo del proyecto de investigación a través del cual se obtuvieron los resultados presentados en este artículo. así mismo, a los estudiantes de la universidad del valle, jawel marín y solanyi murillo, quienes participaron en la fase de monitoreo en el marco de su proyecto de grado. literatura citada acurio, g., a. rossin, p.f. teixeira y f. zepeda. 1997. diagnóstico de la situación del manejo de los residuos sólidos en américa latina y el caribe. no. env. 97-107. banco interamericano de desarrollo (bid); organización panamericana de la salud (ops), washington dc. barreira, l.p., j. philippi y m. rodrigues. 2006. usinas de compostagem do estado de são paulo: qualidade dos compostos e processos de produção. eng. sanit. ambient. 11(4), 385-393. beck-friis, b., s. smasrs, h. jonsson y h. kirchmann. 2001. gaseous emissions of carbon dioxide, ammonia and nitrous oxide from organic household waste in a compost reactor under different temperature regimes. j. agric. eng. res. 78(4), 423-430. bogner, j.m., a. abdelrafie, a. díaz, g. hashimoto, k. mareckova, r. pipatti y t. zhang. 2007. waste management. pp. 585618. en: metz, b., o.r. davidson, p.r. bosch, r. dave y l.a. meyer (eds.). climate change 2007. mitigation. contribution of working. group iii to the four assessment report of the intergovernmental panel of climate change. cambridge university press, cambridge, uk. correa, m.c., c.x. ramos y s. alfonso. 2008. diagnóstico sectorial plantas de aprovechamiento de residuos sólidos-marzo de 2008. colombia. en: superintendencia de servicios públicos domiciliarios (sspd), http://www.superservicios.gov.co/c/ document_library/get_file?p_l_id=335228&folderid=65121 &name=dlfe-5514.pdf; consulta: junio de 2010. chiumenti, a., r. chiumenti, l. díaz, g. savage, l. eggerth y n. goldstein. 2005. modern composting technologies. biocyclejg press, emmaus, pa. del borghi, a., l. binaghi, a. converti y m. del borghi. 2003. combined treatment of leachate from sanitary landfill and municipal wastewater by activated sludge. chem. biochem. eng. q. 17(4), 277-283. dulac, n. 2001. the organic waste flow in integrated sustainable waste management. en: scheinberg, a. (ed.). serie tools for decision-makers: experiences from the urban waste expertise programme (1995-2001). waste, gouda, the netherlands. eggen, t. y ǿ. vethe. 2001. stability indices for different composts. compost sci. util. 9(1), 19-26. hassen a., k. belguith, n. jedidi, a. cherif, m. cherif y a. boudabous. 2001. microbial characterization during composting of municipal solid waste. bioresource technol. 80(3), 217-225. icontec. 2003. productos para la industria agrícola. productos orgánicos usados como abonos o fertilizantes y enmiendas de suelo. norma técnica colombiana 5167. bogotá. inn, instituto nacional de normalización. 2004. compost, clasificación y requisitos. norma chilena oficial nch 2880. of 2004. chile. kim, j.d., j. park, b. in, d. kim y w. namkoong. 2008. evaluation of pilot-scale in-vessel composting for food waste treatment. j. hazard mater. 154(1-3), 272–277. lin, c. 2008. a negative-pressure aeration system for composting food wastes. bioresource technol. 99(16), 7651-7656. lópez, p. 2002. compostaje de residuos orgánicos. facultad de ingeniería, universidad del valle, cali, colombia. marmolejo, l.f., p. torres, e.r. oviedo, d.f. bedoya, c.p. amézquita, r. klinger, f. albán y l.f. díaz. 2009. flujo de residuos. elemento base para la sostenibilidad del aprovechamiento de residuos sólidos municipales. ingenieria y competitividad 11(2), 79-93. masó, a.m. y a. bonmatí. 2008. evaluation of composting as a strategy for managing organic wastes from a municipal market in nicaragua. bioresource technol. 99(11), 5120-5124. minambiente, ministerio del medio ambiente. 2002. selección de tecnologías de manejo integral de residuos sólidos. guía ambiental. república de colombia, bogotá. revagronomiacol 28(2).indb 326 27/11/2010 12:25:02 p.m. 3272010 marmolejo, oviedo, jaimes y torres: influencia de la separación en la fuente sobre el compostaje de residuos sólidos municipales mindesarrollo, ministerio de desarrollo económico. 2000. reglamento técnico del sector agua potable y saneamiento básico ras 2000. sección ii, título f, sistemas de aseo urbano. dirección de agua potable y saneamiento básico, ministerio de desarrollo económico, república de colombia, bogotá. neklyudov, a.d., e. fedotov y a. ivankin. 2008. intensification of composting processes by aerobic microorganisms: a review. appl. biochem. microbiol. 44(1), 6-18. norbu, t., c. visvanathan y b. basnayake. 2005. pretreatment of municipal solid waste prior to landfilling. waste manage. 25(10), 997-1003. ops, organización panamericana de la salud. 2005. informe regional sobre la evaluación de los servicios de manejo de residuos sólidos municipales en la región de américa latina y el caribe. washington dc. procuraduría, procuraduría general de la nación de colombia. 2003. informe de seguimiento de gestión de los residuos sólidos en colombia. procuraduría delegada para asuntos ambientales y agrarios, bogotá. sakurai, k. 2000. método sencillo del análisis de residuos sólidos. hdt 17. en: cepis, http://www.cepis.ops-oms.org/eswww/ proyecto/repidisc/publica/hdt/hdt017.html; consulta: abril de 2010. sspd, superintendencia de ser vicios públicos domiciliarios. 2008. situación de la disposición final de residuos sólidos en colombia 2008. http://www.superservicios.gov.co/c/document_library/get_file?p_l_id=25030&folderid=25192&name =dlfe-8354.pdf; consulta: junio de 2010. tognetti, c., m.j. mazzarino y f. laos. 2007. improving the quality of municipal organic waste compost. bioresource technol. 98(5), 1067-1076. tchobanoglous, g., h. theisen y s. vigil. 1993.gestión integral de residuos sólidos. editorial mcgraw-hill/interamericana, madrid. unicef, fondo de las naciones unidas para la infancia; y procuraduría, procuraduría general de la nación. 2006. la infancia, el agua y el saneamiento básico en los planes de desarrollo departamentales y municipales. en: http://www.unicef.org/ colombia/pdf/agua1.pdf; consulta: junio de 2010. williams, p.t. 1998. waste treatment and disposal. john wiley & sons, west sussex, uk. zurbrügg, c., s. drescher, i. rytz, a.h.md. maqsood sinha, e i. enayetullah. 2005. decentralised composting in bangladesh, a win-win situation for all stakeholders. resour. conservat. recycl. 43(3), 281-292. revagronomiacol 28(2).indb 327 27/11/2010 12:25:02 p.m. revagronomiacol 28(2).indb 328 27/11/2010 12:25:02 p.m. agronomía 23-2. 2005.pdf resumen: se evalúo la abundancia de actinomicetes y hongos micorriza arbuscular (ma) en suelos bajo coberturas de bosque y pasto, en una zona de colonización de la amazonia colombiana con tres grados de transformación antrópica. se realizó una estratificación espacial de la fragmentación del paisaje de tierra firme, en cercanías de san josé del guaviare (guaviare); a partir de información de una imagen de 1997 del satélite spot y del uso de un sistema de información geográfica (sig), se obtuvo un mapa de coberturas vegetales y se seleccionó la ventana de estudio de 48.000 ha. la abundancia de actinomicetes se determinó por la metodología de recuento y dilución en placa; el porcentaje de ma, por clareo con koh y tinción con azul tripano y la extracción de esporas, por la técnica de tamizado (sieverding, 1983). los suelos de fragmentos ubicados en la zona de intervención antrópica alta presentaron diferencias significativas entre coberturas, registrando valores menores de abundancia de actinomicetes y ma en pastos, lo que se explica por la alta compactación de los suelos. en los fragmentos en la zona de intervención menor no se encontraron diferencias significativas. se identificaron nueve morfotipos para actinomicetes y diez para ma, siendo los más representativos streptomyces sp. y glomus sp. los suelos no presentaron diferencias significativas en sus características físicoquímicas. se infirió que en zonas de intervención alta estos grupos pueden ser posibles indicadores de procesos de alteración del paisaje. palabras claves adicionales: microbiota edáfica, intervención, fragmentación, bosques, pastos abstract: the abundance of actinomycetes and arbuscular mycorrhizal (am) fungi was evaluated in soils covered by forest and pasture, having 3 types of anthropogenic intervention, near san josé del guaviare in colombia’s northern amazon region. landscape fragmentation was spatially stratified using a 1997 spot satellite image. geographic information system (gis) information was used for obtaining a vegetal coverage map of the area and a 48,000 hectare area was thereby selected for study. the abundance of actinomycetes was determined by counting and diluting in plates and am percentage by clearing with koh and dyeing with trypan blue. spores were extracted by wet sieving and centrifuged (sieverding, 1983). the soil in fragments having high human intervention displayed significant differences between types of coverage, smaller values for actinomycete abundance and am being registered in pasture, which is explained by high soil compaction. there were no significant differences in fragments having less intervention. nine morphotypes were identified as being for actinomycetes and ten for am, streptomyces sp. and glomus sp. being the most representative ones. the soils did not display significant differences in their physical-chemical characteristics. it was inferred that these groups could be possible indicators of landscape alteration in areas undergoing high human intervention. additional key words: edafic microbiota, intervention, fragmentation, forest, pastures abundancia de actinomicetes y micorrizas arbusculares en paisajes fragmentados de la amazonia colombiana* actinomycetes and arbuscular mycorrhyzal fungi abundance in fragment landscape from colombian amazon region* gladys i. cardona1, adriana l. arcos2 y uriel g. murcia3 fecha de recepción: 16 de diciembre de 2004 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 * este trabajo fue realizado dentro del proyecto “biodiversidad y sistemas de producción agrarios en zonas cafeteras y de colonización amazónica”, financiado por el instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología francisco josé de caldas (colciencias), el instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi y el instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt. 1 investigadora, grupo de recursos genéticos y biotecnología, instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, bogotá. e-mail: gcardona@sinchi.org.co 2 investigadora, biocomercio sostenible, instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt, bogotá. e-mail: alarcos@humboldt.org.co 3 investigador, grupo de gestión de información ambiental y zonificación del territorio, instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, bogotá. e-mail: umurcia@sinchi.org.co agronomía colombiana 23(2): 317-326, 2005 318 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana introducción el proceso de regulación interna de los ecosistemas se ve afectado por perturbaciones de tipo antropogénico, que han sido característica constante en los bosques colombianos. el efecto de las actividades humanas sobre la productividad y la fertilidad de los bosques tropicales se centra especialmente en la demanda de combustible y madera (covaleda, 1996) y en el levante de ganado (martínez y zinck, 2004), llevando a la remoción y quema de biomasa, a la pérdida de los nutrientes (covaleda, 1996) y a la degradación severa del suelo y de los pastizales (martínez y zinck, 2004). estos procesos de perturbación pueden estar alterando la distribución de la microbiota del suelo, la integridad de los ecosistemas y la calidad de los servicios ambientales que prestan (dayle et al., 1997), entre los que se encuentran la formación del humus, el ciclaje de nutrientes, la generación, preservación y estructura del suelo. adicionalmente, los microorganismos son responsables de muchas transformaciones en el suelo relacionadas con la nutrición y la salud de las plantas (kennedy, 1999). entre los microorganismos del suelo, los actinomicetes y las micorrizas arbusculares (ma) constituyen una parte significativa de la microflora del suelo y del funcionamiento de un ecosistema, al mediar procesos como la descomposición y el ciclaje de nutrientes. en relación con los actinomicetes, ellos son específicamente encargados de la descomposición de polímeros complejos como lignocelulosa y quitina, del antagonismo con hongos del suelo, de la fijación simbiótica de nitrógeno (zaitlin et al., 2004) y de la producción de antibióticos y sustancias biológicamente activas (takefumi et al., 2005). por otro lado, las ma facilitan la toma de nutrientes, en particular, de nutrientes inmóviles como el fósforo, aumentan la tolerancia o la resistencia a patógenos radiculares y al estrés abiótico, como sequedad y toxicidad por metales. juegan un papel importante en la formación de agregados estables en el suelo, construyendo una estructura de macroporos que permite la penetración de agua y aire, previniendo la erosión (fritz et al., 2003). además, son importantes en la formación y el mantenimiento de la diversidad de plantas y en la estructura de las comunidades vegetales (xin et al., 2005). en la amazonia colombiana, poco se ha estudiado el efecto de la fragmentación del paisaje sobre la abundancia de grupos funcionales del suelo, como son los actinomicetes y las ma, que, al hacer parte de procesos de descomposición y translocación de nutrientes, pueden ser indicadores de fertilidad del suelo y elementos de aproximación a la dinámica de un ecosistema. la mayoría de investigaciones se ha enfocado en estudiar el impacto del pastoreo sobre las características químicas del suelo, mientras que a las físicas, morfológicas y biológicas se les ha prestado poca atención (martínez y zinck, 2004). hasta el momento se han reportado algunos inventarios de la microbiota edáfica, lo que constituye un primer paso cuando se quiere determinar su funcionalidad dentro del ecosistema. estudios realizados por grissi y santos (1988, citado por de la torre, 1993) mencionan que los suelos de los ecosistemas del bosque húmedo tropical son bancos valiosos de microorganismos útiles, lo que permite despejar algunas de las incógnitas referentes a la exuberancia de la vida vegetal en estos ecosistemas selváticos. un trabajo pionero para la amazonia colombiana fue el realizado por de la torre (1993) en el departamento de caquetá, en el que estudió la abundancia y la distribución de algunas poblaciones microbiológicas en estos suelos, reportando que 65% de la comunidad está representada por bacterias, 25%-30% por hongos y 2%-14% por actinomicetes. igualmente se evaluó la ocurrencia de ma, reportando una mayor colonización en especies vegetales de áreas no intervenidas, seguida de cultivos de coca y pasto brachicaria decumbens stapf. salazar (1996) llevó a cabo la identificación general de los principales microorganismos en suelos del área de mitú (vaupés), reportando a la población bacteriana como dominante en el área de estudio. igualmente se evaluó la presencia de ma bajo diferentes coberturas vegetales (bosque, chagra indígena y pastizales), evidenciándose la mayor presencia de ma en pastizales de b. decumbens (benavides y arcos, 1996). en zonas aledañas a san josé del guaviare (guaviare) se realizó un inventario de hongos formadores de ma asociados a especies de cacao (theobroma) y se encontró afinidad de las ma con las características químicas de estos suelos, como contenidos bajos de fósforo, concentraciones elevadas de aluminio y ph muy ácidos (ochoa, 1997). así mismo, peña-venegas (2001) evaluó la simbiosis micorrícica bajo diferentes coberturas vegetales en el sur del trapecio amazónico, procardona et al.: abundancia de actinomicetes... 3192005 poniendo un modelo de la dinámica de cambio de este grupo de hongos con relación a la modificación de la cobertura vegetal natural. también en el departamento de guaviare, vera (2001) realizó una evaluación preliminar de bacterias fijadoras de nitrógeno y actinomicetes en suelos bajo tres coberturas vegetales; encontró una diversidad general mayor de ambas poblaciones en suelos bajo bosque, seguidos por suelos bajo cobertura agroforestal y, por último, por suelos bajo pastizal. cardona (2004) evaluó en el sur del trapecio amazónico la diversidad de actinomicetes en suelos bajo tres coberturas vegetales (bosque, pastizal y rastrojo) y a dos profundidades, utilizando metodologías tradicionales y moleculares. los resultados mostraron que las perturbaciones en la cobertura vegetal natural influyen sobre las comunidades edáficas de actinomicetes, generando cambios en su abundancia y diversidad, tanto en el nivel morfológico como genético. como objetivo general de este trabajo se planteó evaluar la abundancia de poblaciones de actinomicetes y ma bajo coberturas de bosques y pastos en un paisaje fragmentado en san josé del guaviare, como marco de referencia para la interpretación ecológica de la distribución y la diversidad de estos grupos microbianos en suelos bajo diferentes grados de intervención antrópica. materiales y métodos área de muestreo la metodología del estudio se fundamentó en una estratificación espacial por grados de intervención y transformación del paisaje, a través de diferentes niveles de fragmentación del bosque, en suelos de tierra firme en la planicie pliopleistocénica amazónica ligeramente disectada (andrade y etter, 1987), en cercanías a san josé del guaviare (figura 1). aspectos ambientales en la zona de estudio seleccionada predomina el relieve ligeramente ondulado, con interfluvios planoconvexos amplios y pendientes entre 2% y 8%. los suelos se caracterizan por: material parental de tipo arcilla abigarrada del terciario amazónico; texturas desde francoarcillosa hasta arcillosa; colores rojizos; drenaje de moderado a imperfecto; acidez muy fuerte (ph 4,5– 5,0); fertilidad de baja a moderada y concentraciones de al en niveles tóxicos (>70%); la profundidad efectiva es superficial y está limitada por la presencia de arcillas masivas y gravilla petroférrica. estos suelos se clasifican en los subgrupos aquic, aquoxic dystropepts y tropeptic haplorthox (andrade y etter, 1987) y son afectados principalmente por procesos de compactación de los horizontes superficiales. figura 1. localización del área de estudio. 320 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana de acuerdo con la clasificación de koppen, el área corresponde a un clima tropical estacional (am), con una precipitación media anual de 2.650 mm y temperatura media de 25,8 °c (martínez, 1993). la época lluviosa se presenta entre abril y noviembre, con precipitaciones que varían entre 250 y 300 mm mensuales. entre agosto a septiembre se presenta un periodo menos lluvioso de una a dos semanas llamado ‘veranillo’, y el periodo seco ocurre entre noviembre y febrero. procesamiento de imágenes de satélite la información sobre cobertura de la tierra se obtuvo al procesar y clasificar digitalmente la imagen spot (kj 651-345) de septiembre 15 de 1997, evidenciándose las siguientes clases de coberturas: bosque, pastos naturales o sabanas, cuerpos de agua, pastos introducidos, rastrojo y nubes. se hizo un muestreo de cada clase y luego, una clasificación supervisada con el método de mínima distancia, a través del empleo del programa ilwis (ilwis, 1998). durante el trabajo de campo se hizo una verificación de las clases de cobertura clasificadas. división de la zona de trabajo según grados de intervención para efectuar el trabajo de campo se delimitó una ventana de 48.000 ha, teniendo en cuenta la fisiografía y las coberturas, en la que predominaba la planicie sedimentaria ligeramente disectada; la cobertura estaba distribuida en: bosques 62,7%, rastrojos 5,0%, pastos naturales 1% y pastos plantados 31,2%. para establecer los diferentes grados de transformación del paisaje y relacionarlos con los efectos que ocasiona sobre suelos, microorganismos, vegetación o aspectos sociales, se hizo una separación visual de tres zonas o estratos de intervención antrópica dentro de la ventana de estudio: de intervención alta, que correspondió a 34,4% de la ventana; de intervención moderada, con 31,5% del área de la ventana, y de intervención baja, con 34%. como lo han evidenciado diferentes autores (instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, 1998; etter, 1987 y 2005; murcia, 2003), el proceso de transformación en estas zonas tiene un patrón espacial que avanza desde los ejes de comunicación, carretas o drenajes, hacia los bosques no intervenidos; por esta razón, la zona de intervención alta se localiza cerca de la vía principal que va de san josé del guaviare a el retorno (guaviare); la de intervención media o moderada, en la parte central y la de intervención baja, al oriente de la zona de estudio (figura 2) . con la ayuda de herramientas sig, para cada una de las zonas delimitadas se hizo una consulta y se extrajo sólo la cobertura de bosque, representada por diferentes fragmentos. en cada zona se seleccionaron tres parches de bosque, correspondiendo los pequeños (4–15 ha) a la zona de intervención alta, los más grandes (mayores de 40 ha) a la zona de intervención baja y los medios (15– 40 ha) a la zona de intervención moderada (foto 1). colección de muestras de suelo la fase del trabajo de campo se realizó durante agosto y septiembre de 1999. se seleccionaron tres fragmentos de bosque en cada una de las áreas de intervención –alta, moderada y baja–, para un total de nueve fragmentos (tres réplicas por tamaño). el muestreo se realizó al interior del bosque y en la matriz circundante, en áreas de pastos establecidos con b. decumbens. para la evaluación de actinomicetes, se tomaron muestras de suelo de 0-20 cm de profundidad en los mismos fragmentos seleccionados para ma. para el aislamiento de actinomicetes, se colectaron ocho muestras, que fueron llevadas a cuatro muestras compuestas por sitio; de las 36 muestras colectadas se escogieron 18 para el análisis en medio de cultivo (nueve para bosques y nueve para pastos). para la evaluación de las ma se colectaron en la cobertura de bosque muestras de rizósfera y raíces de ocho especies vegetales del género inga spp. y en la matriz circundante se tomaron cinco muestras de rizósfera y raíces asociadas a la especie b. decumbens. las muestras, después de colectadas, se conservaron a 4 °c hasta su análisis en el laboratorio. para la caracterización química del suelo se recogieron muestras en cada una de las coberturas y se enviaron para su análisis al laboratorio nacional de suelos del instituto geográfico agustín codazzi (igac), bogotá. aislamiento de actinomicetes se utilizó el método de siembra por dilución en medio de cultivo (agar y n-acetil glucosamina, ph 4,0 y 7,0) según metodología propuesta por balows et al. (1992, citado por cardona, 2004). después del periodo de incubación (8-15 d a 27 ºc) se describieron los diferentes aislamientos por su morfología macroscópica y para cada uno se registró el número de unidades formadoras de colonia (ufc) por gramo de suelo. para la identificación macroscópica se determinó la coloración de la colonia (anverso y reverso), la presencia o ausencia de halos, la superficie, la consistencia, la forma y elevación; cardona et al.: abundancia de actinomicetes... 3212005 figura 2. distribución de fragmentos de bosque por zona de intervención antrópica. en cuanto a la identificación microscópica, se observó la reacción a las coloraciones de gram y ziehl-neelsens, la forma y las estructuras particulares, como esporas y espirales, entre otras (goodfellow et al., 1986). aislamiento y cuantificación de ma la tinción de raíces se realizó por clareo con koh al 10% y tinción con azul tripano al 0,05%, de acuerdo con la metodología sugerida por sieverding (1983), y el porcentaje de colonización se estimó en lámina en el microscopio (40x), según el método de phillips y hayman (1970). para el aislamiento y cuantificación de esporas, se utilizó la técnica de tamizado en húmedo y centrifugación en solución saturada de azúcar (sieverding, 1983). la abundancia se expresó como número de esporas por 100 g de suelo. se aislaron los diferentes morfotipos y se montaron en láminas con lactofenol para su posterior descripción morfológica, según las claves taxonómicas internacionales de schenck y pérez (1990). análisis estadístico los datos se analizaron mediante análisis de varianza, utilizando el paquete estadístico sas. las diferencias entre tratamientos se evaluaron mediante las pruebas de duncan y t (diferencia mínima significativa) con = 0,05. resultados y discusión abundancia de actinomicetes y ma en zonas de alta intervención la abundancia de actinomicetes y ma en las dos coberturas de zonas de alta intervención reportó diferencias estadísticamente significativas (prueba t, = 0,05). para ma, los valores fueron mayores en las especies evaluadas en bosques (inga spp.) con porcentajes promedio de 68,9%, mientras que en pastos (b. decumbens) los valores de colonización alcanzaron 36,2%. igualmente, el promedio de abundancia de actinomicetes fue mayor en bosques, si se compara con el de pastos, en donde se encontró un valor menor: 2,2· 104 y 1,06· 104, respectivamente (tabla 1). 322 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana estas zonas se caracterizaron por presentar pastos con más de 30 años de establecimiento y con relictos pequeños de bosque natural. durante la fase de campo se observó compactación relacionada directamente con la disminución del oxígeno disponible en el suelo, indispensable para la actividad de la microbiota aerobia, como es el caso de las ma y de la mayoría de actinomicetes. la compactación de los suelos, en especial, de aquéllos con textura arcillosa, como los presentes en la zona, induce a problemas de infiltración del agua, lo que lleva a una mayor acumulación de ésta, condición que desfavorece los procesos de esporulación y crecimiento microbiano (kuster, 1976). los colonizadores de la región amazónica colombiana invadieron las áreas forestales convirtiéndolas en otras coberturas, en especial, en pasturas para al levante de ganado en tierras no aptas para este uso; este sistema de producción se ha basado en el pastoreo continuo con un número de animales mayor a la capacidad de carga, causando efectos adversos que han llevado a la degradación de suelos. la conversión de bosque en pasto incrementa la erosión, los movimientos en masa, la compactación del suelo por pisoteo y la alteración de los ciclos hidrológicos, entre otros (martínez y zinck, 2004). la mayor abundancia de los dos grupos de microorganismos estudiados en la cobertura de bosque puede estar relacionada con la diversidad estructural de la población vegetal que caracteriza este ecosistema. kennedy (1999) menciona que la composición de la comunidad de plantas puede influenciar el crecimiento, la proliferación y la diversidad de las comunidades de bacterias y hongos a causa de la variabilidad en la composición química de los exudados. para el caso de ma, puedo influir el grado de micotroficidad y la afinidad por las especies muestreadas (inga ssp. y b. decumbes) al formar simbiosis micorrícica bajo las condiciones evaluadas. las leguminosas, por ser fijadoras de n, favorecen el crecimiento vegetal y, por lo tanto, la oferta de carbohidratos para el establecimiento y funcionamiento de las ma (hayman, 1983, citado por guerrero, 1996). abundancia de actinomicetes y ma en zonas de intervención media y baja para las muestras colectadas en estas zonas, la tendencia fue similar para ambas poblaciones microbianas, registrándose valores muy cercanos en las dos coberturas vegetales (tabla 1). no se presentaron diferencias significativas estadísticamente (pruebas de duncan y t, = 0,05). igualmente, las características físicoquímicas de los suelos bajo bosques y pastos no presentaron diferencias, ofreciendo condiciones similares para el crecimiento de las dos poblaciones microbianas. el hecho de haber encontrado abundancias similares para las dos poblaciones microbianas en las dos coberturas puede relacionarse con un menor periodo de intervención de los pastos evaluados (menos de 15 años). según observaciones en campo, en suelos bajo pastos se observó presencia de chizas, hormigas, lombrices, lo que hace pensar que están ejerciendo un efecto positivo sobre la abundancia y actividad microbiana, debido a que la macrofauna del suelo descompone los compuestos orgánicos en formas más simples, para que éstos a su vez sean mineralizados por una amplia variedad de microorganismos (cardona, 2004). además, la mayoría de estos pastos se encontró enrastrojada y mostró diferentes especies vegetales asociadas. relación de características físicoquímicas del suelo con abundancia de actinomicetes y ma en las características físicoquímicas del suelo, como textura, acidez, saturación de al, contenidos de p y materia orgánica, no se evidenciaron diferencias significativas estadísticamente (pruebas de duncan y t, = 0,05), por lo que se infiere que las diferencias en la abundancia de actinomicetes y ma estarían asociadas a factores como la estructura vegetal de cada cobertura (tabla 2). las cepas nativas de micorrizas encontradas en suelos bajo estas dos coberturas y en las zonas con diferente grado de intervención se adaptan a niveles muy bajos de p, pues se presentó simbiosis por ma en plantas que tabla 1. abundancia de actinomicetes y micorrizas arbusculares en suelos bajo coberturas de bosque y pastos en zonas de intervención antrópica alta, media y baja. cobertura zona de intervención colonización por ma (%) esporas de hongos ma (nº) actinomicetes (ufc/g) bosque alta 68,9 1.021 2,2 · 104 media 61 1.255 2,3 · 104 baja 47,6 1.509 1,4 · 104 pastos alta 36,2 840 1,06 · 104 media 51 1.418 2,9 · 104 baja 43,1 1.079 1,9 · 104 ma: micorrizas arbusculares; ufg/g: unidades formadoras de colonia por gramo de suelo. cardona et al.: abundancia de actinomicetes... 3232005 crecen en suelos con contenidos muy bajos de este elemento (0,8–3,7 ppm). se sugiriere así la participación de esta simbiosis en la absorción de p cuando este elemento es limitante, ya que es en condiciones de escasez cuando la simbiosis expresa su funcionalidad. para el caso de actinomicetes no se registró ninguna relación con este elemento (tabla 2). los contenidos de materia orgánica reportados para estos suelos fueron ligeramente mayores en los fragmentos bajo bosque que en los que están bajo pastos. aunque las diferencias no son significativas, es importante tener en cuenta que un mayor contenido de materia orgánica incrementa la agregación del suelo, la capacidad de intercambio catiónico, la retención de agua, la productividad de las comunidades de plantas, la abundancia y la actividad de los microorganismos; factores clave en el sostenimiento de los ecosistemas (uhlirová et al., 2005). los mayores contenidos de n total se presentaron en los suelos colectados bajo cobertura de bosque, con valores entre 0,182% y 0,258%, considerados como niveles medios. igualmente estos suelos registraron, en general, mayores porcentajes de colonización micorrícica y abundancia de actinomicetes (tabla 2). el hecho de encontrar mayores niveles de n en suelos bajo bosque puede estar relacionado con la presencia de materia orgánica en la hojarasca y por la actividad de las leguminosas, consideradas fijadoras de este elemento. el contenido de materia orgánica en el suelo se considera función de la entrada neta de los residuos orgánicos por la cobertura vegetal, por lo tanto, su liberación, producto de la descomposición de la hojarasca, llevaría a un incremento en la abundancia y actividad microbiana (cambpell, 1987). de igual manera se ha documentado el efecto positivo que ejercen las leguminosas sobre la fijación del n, debido a su asociación con bacterias de la familia rhizobiaceae, lo que las convierte en un vehículo importante para mejorar la fertilidad de los suelos. su papel fundamental está relacionado con la capacidad de retornar el n del aire al ecosistema o el de intervenir en su ciclo, explorándolo en el suelo y asimilándolo para concentrarlo en sus tejidos y aportarlo lentamente a los demás componentes del ecosistema (patiño, 1999, citado por cardona, 2004). aislamiento y descripción de morfotipos de actinomicetes y ma la comunidad de actinomicetes estuvo compuesta por cinco géneros, siendo streptomyces el más importante y representativo, con cinco morfotipos (54,2% de la comunidad). le siguieron en importancia: pseudonocardia sp. (20%), microbispora sp. (12,4%), nocardia sp. (12,3%) y nocardioformes sp. (0,9%). según el porcentaje de representatividad, el género streptomyces (figura 3) fue el más abundante, resultado que concuerda con lo reportado por zaitlin et al. (2004), quienes sostienen que el género es dominante dentro de las comunidades microbianas edáficas de actinomicetes y reportan su amplia distribución y una tasa más alta de aislamiento. la mayor abundancia del género de streptomyces en suelos de bosque puede relacionarse con la diversidad estructural de la población vegetal que caracteriza a este ecosistema. una de las características más importantes de streptomyces como descomponedor de la materia orgánica del suelo se basa en que es capaz de degradar con gran eficiencia residuos complejos de plantas y animales, incluyendo polisacáridos (almidón, pectina y quitina), proteínas (queratina y elastina), lignocelulosa, como también compuestos aromáticos, que son espetabla 2. caracterización físicoquímica de los suelos evaluados. zona de intervención cobertura textura ph ma (%) actinomicetes (ufc/g) sai (%) p (ppm) mo (%) nt (%) alta bosque far 4,7 68,9 2,2·104 74 1.9 2,6 0,258 pasto ar 5,6 61 2,3·104 38,2 3,7 3,0 0,149 media bosque ar 4,5 47,6 1,4·104 86,9 1,2 3,6 0,182 pasto ar 5,1 36,2 1,06·104 80,7 1,0 3,1 0,156 baja bosque ar 4,4 51 2,9·104 91,5 1,2 3,9 0,193 pasto ar 5,0 43,1 1,9·104 81,3 0,8 2,6 0,130 far: franco arcillosa; ar: arcillosa; ma: micorrizas arbusculares; sal: saturación de aluminio; p: fósforo; mo: materia orgánica; nt: nitrógeno total. 324 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana cialmente abundantes en muchas especies maderables que habitan en los bosques (balows et al., 1992, citado por cardona, 2004). con base en la observación microscópica de esporas de hongos ma, se reportaron 12 morfotipos asociados a la rizósfera de las especies inga spp. y b. decumbens, aunque no se encontraron en todas las zonas de intervención. en suelo bajo bosque en las zonas de intervención baja se registró la presencia de todos los morfotipos; esto puede asociarse a la presencia de una mayor diversidad de especies hospederas de la simbiosis en esta cobertura. el morfotipo más abundante fue identificado como una especie perteneciente al género glomus (figura 4), con amplia distribución en todas las rizósferas de las coberturas en las zonas de intervención evaluadas. figura 3. características micro y macroscópicas del streptomyces sp. figura 4. morfotipo de ma identificado como glomus sp. morfotipo nº 3 (glomus sp.) color de la espora (en lactofenol) hialino a amarillo pálido longitud 41,93 µm ancho 41,93 µm forma globosa grosor de la pared 4,8 µm características laminada color de la hifa hialina a amarilla traslúcida esporocarpos presentes sí diámetro del esporocarpo 314,18 µm peridium presente sí color café claro comentarios adicionales el color de la espora varía de amarillo pálido hialino a marrón y anaranjado; también se observan formas subglobosas y esporocarpos formados por un promedio de 32 esporas. conclusiones no se encontraron diferencias significativas estadísticamente respecto a la abundancia de actinomicetes y ma en las dos coberturas evaluadas y en las zonas de intervención antrópica media y baja; sin embargo, en la zona de intervención alta sí se observó una disminución en las abundancias de estos dos grupos de microorganismos en suelos bajo pastos. los procesos acelerados de reemplazo de coberturas vegetales naturales por sistemas manejados ponen en riesgo la estabilidad y la dinámica de los ecosistemas, influyendo negativamente sobre la actividad microbiana del suelo. las poblaciones de actinomicetes y ma son sensibles a este tipo de cambios y, por lo tanto, pueden servir como indicadores potenciales para evaluar disturbios en estos ecosistemas. al realizarse un cambio en la cobertura vegetal, se afectan algunas características físicas del suelo, que tiende a erosionarse con mucha facilidad; de la misma manera, se afectan las poblaciones biológicas al romperse los ciclos de descomposición y el reciclaje de materia orgánica. autores como he et al. (2003) afirman que el conteo directo de microorganismos es un indicador de degradación del suelo y de contaminación, potencialmente más sensible que la medición directa del carbono de la biomasa microbiana, siendo cardona et al.: abundancia de actinomicetes... 3252005 la abundancia de las comunidades microbianas uno de los componentes más importantes de la calidad del suelo. los microorganismos son sensibles al disturbio, como por ejemplo, al producido por la agricultura, la contaminación y otros factores estresantes. la evaluación de los efectos del disturbio sobre la abundancia y la diversidad microbiana del suelo puede contribuir a entender su funcionamiento y calidad para el desarrollo de agroecosistemas sostenibles (kennedy, 1999). agradecimientos los autores expresan su agradecimiento al equipo de investigadores que participó en el proyecto “biodiversidad y sistemas de producción agrarios en zonas cafeteras y de colonización amazónica”, financiado por colciencias, el instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi y el instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt. literatura citada andrade, a. y a. etter. 1987. levantamiento ecológico del área de colonización de san josé del guaviare. proyecto dianco-casam. corporación araracuara (coa), bogotá. sin publicar. benavides, g. y a. arcos. 1996. abundancia y cuantificación de la micorriza arbuscular (ma) bajo diferentes coberturas vegetales. pp 799-848. en: instituto geográfico agustín codazzi (igac). aspectos ambientales para el ordenamiento territorial del municipio de mitú (departamento del vaupés). tomo ii. instituto geográfico agustín codazzi, bogotá. campbell, r. 1987. ecología microbiana. editorial limusa, ciudad de méxico. pp 55-87 cardona, g. 2004. evaluación de actinomicetes en suelos bajo tres coberturas vegetales en el sur del trapecio amazónico colombiano. tesis de maestría. facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. 220 p. covaleda, a. y a. galeano. 1996. caracterización de sistemas de producción agrícola y pecuaria. pp. 977-1069. en: instituto geográfico agustín codazzi (igac). aspectos ambientales para el ordenamiento territorial del municipio del mitú, departamento del vaupés. tomo iii. instituto geográfico agustín codazzi, bogotá. daily, g.s., s. alexander, p. ehrlich, l. goulder, j. lubchenco, p.a. matson, h. mooney, s. postel, s.h. schneider, d. tilman y g.m. goodwell. 1997. ecosystems services: benefits supplied to human societies by natural ecosystems. issues in ecology (2). de la torre, 1993. biología del suelo. pp 666-696. en: instituto geográfico agustín codazzi (igac). aspectos ambientales para el ordenamiento territorial del occidente del departamento del caquetá. primera edición. tercer mundo editores, bogotá. etter, a., c. mcalpine, s. phinn, d. pullar y h. possingham. 2005. unplanned land clearing of colombian rainforests: spreading like disease? en: landscape and urban planning. elsevier (en imprenta). fritz o., e sieverding, k. ineichen, p. ma der., t. boller y a. wiemken. 2003. impact of land use intensity on the species diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in agroecosystems of central europe. appl. environ. microbiol. 69 (5), 28162824. goodfellow, m. 1986. capítulo 41: the family streptosporangiaceae. pp. 1320-1385. en: starr p.m., h. stolp, h.g. trüper, a. balows y h.g. schlegel (eds). the prokaryotes. vol. 2. springerverlag heidelberg, new york. guerrero, e. 1996. micorrizas. recurso biológico del suelo. fondo fen colombia, bogotá. 208 p. he, z.l., x.e. yang, v.c baligar y d.v. calvert. 2003. microbiological and biochemical indexing systems for assessing quality of acid soil. adv. agron. (78), 89-138. instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi. 1998. diagnóstico de los actuales sistemas de producción y su impacto ambiental en la zona de colonización del guaviare. instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, bogotá. 170 p. y cartografía. sin publicar. instituto geográfico agustín codazzi (igac). 1996. aspectos ambientales para el ordenamiento territorial del occidente del departamento del caquetá. primera edición. tercer mundo editores. ilwis 2.2. 1998. the integrated land and water information system. institute of aerospace survey and earth sciences (itc), the netherlands. kennedy, a.c. 1999. bacterial diversity in agroecosystems. agr. ecosys. environ. (74), 65-76. küster, e. 1976. ecology and predominance of soil streptomycetes. en: t. arai (ed.) actinomycetales, the boundary microorganisms. toppan, tokyo. martínez, l. y j. zinck. 2004. temporal variation of soil compaction and deterioration of soil quality in pasture areas of colombian amazonia. soil tillage res. (75), 3-17. murcia, g.u. 2003. análisis de los procesos de deforestación y praderización en las zonas de colonización de la amazonia colombiana. estudio de caso departamento del guaviare, periodo 1987-2001. tesis de maestría. facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. 95 p. ochoa, o. 1997. reconocimiento de hongos formadores de mva en cacao theobroma cacao l., maraco t. bicolor y copoazú t. grandiflorum en condiciones de campo en san josé del guaviare, colombia. trabajo de grado. convenio universidad nacional de colombia instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. peña-venegas, c.p. 2001. dinámica de la comunidad micorriza arbuscular en bosques de la amazonia sur de colombia. suelos ecuatoriales 31(1), 103-107. phillips, j. y hayman, 1970. improved procedures for clearing and staining parasitic and vesicular arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. trans. brit. mycol. soc. 55. salazar, a. 1996. capítulo 5, sección 1: caracterización general de los principales microorganismos en suelos del área de mitú. pp. 911-920. en: instituto geográfico agustín codazzi (igac). aspectos ambientales para el ordenamiento territorial del municipio de mitú (departamento del vaupés). tomo iii. instituto geográfico agustín codazzi, bogotá. schenck, n. c., y pérez, 1990. manual for the identification of va mycorrhiza fungi. 3rd ed. synergistic publications, gainesville, fl. 326 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana sieverding, e. 1983. manual de métodos para la investigación de la micorriza vesículo arbuscular en el laboratorio. centro de investigaciones en agricultura tropical (ciat), palmira (colombia). takefumi, h., s. motomasa, f. ryosuke, j. yasuko, k. takayuki, t. akira, s. kikuo y s. hiroshiro. 2005. isolation of novel bacteria and actinomycetes using soil-extract agar medium. j. biosci. bioengineer. 99(5), 485-492. uhlirova e., m. simek y h. santrucková. 2005. microbial transformation of organic matter in soils of montane grasslands under different management. appl. soil ecol. 28, 225-235. vera, d.f. 2001. evaluación preliminar de poblaciones de bacterias fijadoras de nitrógeno y actinomicetes en suelos de tres coberturas vegetales del departamento de guaviare. informe técnico. instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, bogotá. 52 p. xin, c., t. jianjun, z. guiye y h. shuijin. 2005. arbuscular mycorrhizal colonization and phosphorus acquisition of plants: effects of coexisting plant species. appl. soil ecol. 28, 259-269. zaitlin, b.k., d. turkington, g. parkinson y g. clayton. 2004. effects of tillage and inorganic fertilizers on culturable soil actinomycetes communities and inhibition of fungi by specific actinomycetes. appl. soil ecol. 26, 53-62. agronomí'cl colombiana. 1991. volumen 8, número 2: 286 305 anatomia del fruto de macleania rupestris (h.b.k.) a.c. smith (uva camarona)1 martha lucia ch. de valencia y nohora m de carrill02 resumen. se estudia la anatomía del ovario y se analizan las transformaciones anatómicas que sufre el fruto de la "uva carnarona" durante su desarrollo, particularmente se señalan los aspectos morfológicos general del fruto y de la semilla. así mismo se muestra la distribución de la especie en colombia y se mencionan los estudios realizados hasta el presente. se resaltan las buenas perspectivas económicas del fruto y la necesidad de iniciar los estudios agronóm icos para su cultivo. abstract. the ovary anatomy of "uva camarona" (macleania rupestris (h.b.k.l a.c. smith) is studied and an analysis is made of anatomical transformations occured in the fruit during ¡ts developmet, making emphasis on the general morpholical aspects of the fruit and the see. the distribution of the species in colombia is reviewed and a consideration of the studies carried out, 50 far, is made. the outstanding economic perspective of the fruit in colombia are considered and the need to initiate 5tudies on the agronomic aspects of its cultivation are examined. introduccion el fruto de macleania rupestris es considerado uno de los frutos de zonas frías con buenas perspectivas comerciales para consumo directo y manufacturado. 1 trabajo financiado por colciencias univ~rsidad nacional. 2 profesoras asociadas, opto. biología universidad nacional de colombia, bogotá, a.a. 23227, bogotá, colombia. 286 son comestibles y de agradable sabor, se comen en fresco, en jugo y en mermeladas. los pétalos son comestibles y se elabora dulce en alm íbar, romero (1969). según garcía (1975) los frutos se emplean contra la disentería y diarreas crónicas, las hojas en decoción como antidiarréicas y en fiebres tifoideas. pérez (1956) señala la acción laxante de los frutos y su uso en la fabricación de vino de buena calidad. su valor ornamental en jardines botánicos, parques, avenidas y separadores arquitectónicos e igualmente su valor industrial en la fabricación de vino, a partir de sus frutos, es señalada por rodríguez y peña (1984). foüque (1974) incluye esta especie en su relación de frutos comestibles de la familia ericaceae del nuevo mundo. snow (1981) señala la importancia que tiene la familia ericaceae en la producción de frutos que sirven de alimento a muchas aves, en zonas subtropicales y zonas frías de los andes. el análisis bramatológico preliminar fué realizado por tovar y otros en 1975. recientemente, en la carrera de biología, universidad javeriana, sede bogotá, se han llevado a cabo trabajos de grado sobre aspectos bromatológicos, de especies de la familia ericaceae. quintero (1988). gutiérrez (1989). igualmente silva (1988). realizó un estudio bromatológico completo de tres especies de frutos comestibles de páramo que incluye a macleania rupestris. gutiérrez (1989) compara entre sí los contenidos de los frutos estudiados en estas investigaciones, destacando para m,rupestris uol buen conten ido de carbohidratos, fósforo y potasio. amaya y rincón (1989) llevaron a cabo el análisis físico, la caracterización química, el análisis fitoquímico preliminar, e igualmente determinaron las posibles vías de aprovechamiento industrial de la uva cama. rona. trabajo realizado en el departamento de química, universidad nacional, sede bogotá. gamez y otros (1989) real izaron el estudio fenológico preliminar de 40 especies presentes en el parámo que incluye a m. tupestris y otras ericáceas. la presente investigación sobre la anatomía del fruto complementa los trabajos realizados hasta ahora, contribuyendo al conocimiento integral de éste fruto. lo anterior plantea la necesidad de iniciar trabajos sobre manejo agronómico integral de la especie, por cuanto los conocimientos básicos ya se tienen. esta es una especie con poco requerimiento en cuanto al suelo, con buena productividad de frutos por planta; dos cosechas al año, buena reproducción vegetativa; estéticamente atractiva, desde el punto de vista ornamental; frutos de buen sabor y apetitosos a simple vista. el estudio anatómico del fruto y su variación durante el desarrollo, constituye una investigación básica para los estudios de mejoramiento del fruto y control de patógenos que afectan la calidad del mismo. en la familia ericaceae los frutos de algunas especies son tóxicos y morfológicamente parecidos con los que son comestibles; en éste sentido existen algunos trabajos sobre aspectos toxicológicos del género pernettya y gaultheria rojas (1989), saens y nassar (1969). materiales y metodos el material vegetal para ésta investigación se coleccionó en sitios aledaños a bogotá, (alrededores hacienda hato grande, embalse de la regadera, páramo de monserrate, páramo de chizacá). setrabajó con frutos frescos en diferentes etapas de desarrollo y otros fijados previamente en f aa y preservados en alcohol al 70% para el estudio anatómico se elaboraron: micropreparados permanentes en secciones longitudinales y transversales a 8-10 12 micras; cortes a mano alzada y cortes en micrótomo de congelación. en algunos casos fue necesario aclarar algunos cortes con hipoclorito de sodio por el alto contenido de taninos; los micropreparados permanentes se colorearon con safrina fast green. con el fin de determinar contenidos celulares se realizaron pruebas microquímicas según las técnicas descritas por johansen (1940) y roth (1964). para la ubicación y distribución de los estomas se utilizó la técnica de impresión con esmalte de uñas transparente. los dibujos se hicieron en cámara lúcida carl zeiss jena en diferentes aumentos y presentan la escala relativa a la imagen proyectada. resultados y discusion distribucion m. rupestris se encuentra desde costa rica, nicaragua, panamá, venezuela, ecuador y parte del norte del perú; en altitudes de 1.500-4.100 m.s. m., luteyn y vidal (en prensa). en colombia se localiza en las zonas alto-andinas y paramunas como constituyente de la vegetación de éstas zonas, sturn y rangel (1985). luteyn y vidal (op. cit.) mora (1984). crece en áreas rocosas, bosques, matorrales, sotobosques, como integrante de vegetación rudera i y pionera de sitios pedregosos. es una especie resistente a vientos fuertes y heladas. requiere generalmente de buena exposición solar, es poco exigente de buenos suelos y a veces prefiere suelos pedregosos, ácidos y bien drenados" rodríguez y peña (1984). según datos consignados en exicados del herbario nacional colombiano (col) su distribución es la siguiente. ver figs. 1 y 2. departamento de antioquia ca l 1206122, 2-100934. 287 ----------.....,r: i /r: i ,.'" i ~/i ...._." i " i \ i-~ i i i convenciones pisos teamicos c::j o a 1000 ~ 1000 o 2000 r· ..) 2000 a 3000-~ooo o 4800limite deptoso oistribuclon de m. rupestris escala: ~ '~ 280 km. fig. 1. distribución de m rupestris en colombia. (no incluye el departamento de cundinamarc~ 288 80yaca tollma ~------~~------~.... fig.2 d1sai!u::lm de !l. ~ en ~. 80yaca m e ta conv[nciones r o·~oom,i.".ii'i d ~oo·iooo ,. ........ [-....": '.] 10002000 ".iif_ d 2000-3000 .......ft.ltl [ffij "'"1m 3000. 289 departamento de boyacá co l 3-10346, 5-101263, 6,209117, 7-250304, 7-250304 8-101188. departamento del cauca co l 9-105080, 10-84559, 11-211821. departamento del huila col 12-33468. departamento del malldalena col 13210200, 14-80093, 15-80097. departamento de narifto co l 16-33548, 17-95774,18-238909,19-222579,20-210549 21-100653. departamento de norte de santander col 22-15271. departamento del tolima col 23-188207 departamento de santander col 24180983, 25-151889. departamento de cundinamarca co l (fig. 2) 1-102593, 2-188193, 3-28948, 4188189, 5-188189, 6-85117, 7-88267, 8145593, 9-53516, 10-08705, 11-35475, 1208707,13.11228, 14-38491,15-35439,1659687, 17·144224, 18-173137, 19-182907, 20·69161,21·258933,22·163479,23·204517 24-163482, 25-271591, 26-278763, 27191698, 28-75271, 29-60199, 30-42954, 31·36761,32·285188,33·93717,34·161031, 35-168869, 36·221541, 37·164993, 3893856, 39-97761, 40·82901, 41·285883, 42·265760, 43·154393, 44·159814, 45· 163484, 46·90689, 47·35473, 48-08706, 49·08704, 50·239853. caracteristicas generales del fruto fruto pendunculado; de forma globosa hasta elipsoide; exocarpo de color púrpura cuando maduro, pulpa de color claro similar al de la vid; de 1.0·2.0 cm de diámetro; carnoso, de sabor dulce y agradable; con numerosas semillas (98·150), pequeñas. presenta en el ápice los restos del cáliz persistente con 5 lóbulos triangulares; el pendúnculo que lo sustenta es fuerte y generalmente encorvado, estriado o rugoso. durante el proceso de maduración la foro ma básica del fruto no se altera, su colora290 ción cambia desde rosa claro, verde pálido, blanquecino, púrpura oscuro, hasta casi negro (en su senescencia). (fig. 3). el perianto de las flores es de color rosado intenso inclusive su pedicelo. a medida que transcurre el desarrollo del fruto el color rosa se va perdiendo progresivamente hasta alcanzar el color blanquecino; a partir de éste estadio se evidencia nuevamente la presencia de pigmentos pero de color púrpura, el cual se va acentuando hasta llegar al color púrpura oscuro. tfplco del estado de madurez. siendo un fruto carnoso y jugoso su consistencia se mantiene en buenas condiciones hasta los procesos finales de maduración. este fruto procede de un ovario (nfero y se considera una baya (sensu amplo) font quer (1965). la productividad por planta es buena con un promedio de 14 frutos por inflorescencia producida. se observó que la mayor fructificación se presenta en los meses de abril-mayo y octubre-noviernbre correspondientes a las épocas de lluvia. los frutos se disponen en un eje racernoso con una maduración acrópeta similar a la observada en las flores. (fig. 4). las flores son péndulas, pero los frutos no, lo cual indica que durante el desarrollo hay torción de los peciolos y por supuesto de los frutos. el tamaño de los frutos maduros evldentemente varia en rangos apreciables, probablemente está correlacionado con el estado fisiológico de la planta. amaya y rincón (1989), clasificaron los frutos en pequeño, mediano y grande según los siguientes valores: pequeño mediano grande longitud (cm) 1.1. 1.4 1.6 diámetro (cm) 1.2 1.5 1.8 peso total (gr) 1.0 1.9 3.2 promedio de 15 determinaciones por cada tamaño, a b e d t 9 figura 3. 'etapas del desarrollo del fruto de m rupestris. (a) capullo floral (b) flor (e) estadio inicial del desarrollo; (d) fruto de 8-9 mm diámetro; (e) fruto de 12 mm diámetro; (f) serninaduro: (g) fruto maduro. figura 4. diaposieión de los frutos en el eje raeemoso, frufruto mas apical y en memor grado de desarrollo, figura 5. corte de un fruto de m rupestris tratado con floroglueina -hcl. sedestacan los grupos de esclereidas. 291 nombres vulgares en venezuela: cacaqülto, en mucuruba. en ecuador. hualicon liucho, en balsapampa. en colombia: uva camarona: bogotá, guasca, la calera. subpáramo de cundínamarca; uvo, en guasca, uva de parámo en cundinamarca. romero (1960), camargo (1979), rodríguez y peña (1984), sarmiento (1986), luteyn y vidal (en prensa). pruebas histoauimicas se llevaron a cabo estas pruebas según las técnicas de roth (1964) y johansen (1940); para ello se seleccionaron frutos frescos en los estadios de desarrollo observados en la fig.3. almidón. presente desde ovario hasta fruto maduro. a medida que avanza el proceso de maduración su contenido decrece, al tiempo que aumentan los azúcares. existe mayor concentración de almidones en las zonas aledañas a los haces conductores, en las capas subepidérmicas y en placenta. taninos presentes en pared celular y vacuolos, su presencia es muy conspicua en todos los estadios, con decrecimiento en la rna·durez. básicamente su localización es igual en ovario y en todos los estadios estudiados. la mayor concentración de taninos se observa en las capas subyacentes del exocarpo y en las zonas circundantes a los lóculos. lo anterior concuerda con los resultados de amaya y rincón (1989) a saber. pulpa 0.080 hollejo* 1.09 taninos (ácido tanino) g/loo gr. * (exocarpo y 2-3 capas subyacentes). la distribución de los taninos es más o menos homogénea en estas zonas y no se alcanza a evidenciar idioblastos. sustancias oleosas. con sudan 1ii la reacción no se evidenció en el tiempo previsto para ésta técnica, resultó positivo al cabo de más tiempo. para comprobar lo ante292 rior se maceró pulpa de fruto maduro con agua destilada y se agregó acetona, luego se transpasó a un tubo de ensayo y se añadió el sudan 111. se dejó en reposo por 18 horas, al cabo de las cuales se observó una pelrcula de sustancias oleosas de 1 mm, de espesor. su presencia en las células parenquimáticas no es muy notorio porque las gotitas son muy pequeñas. lignina: con el uso de floroglucina y hcl se evidenció claramente la presencia y distribución de células pétreas tanto en ovario como en todas las etapas del desarrollo; igualmente la posición de los haces conductores y la ausencia de fibras. (fig. 5). desarrollo anatomico del fruto mac/eania rupestris posee ovario ínfero y su fruto está conformado por el desarrollo de los tejidos del ovario y la unión de las bases de los verticilos florales, (hipanto) o sea hay adnación de ápendices florales; más el eje no interviene en su formación (teorfa apendicular) eames (1974). lo anterior se percibe con mayor claridad al analizar la vascularización de la flor, lozano y valencia (en preparación). en muchos frutos formados a partir de ovario ínferc las partes estériles de los carpelos persisten para cumplir funciones relacionadas con la diseminación del fruto (roth, 1967). en éste fruto persisten hasta la madurez los cinco lóbulos del cáliz, pero no cumplen función aparente. para el estudio anatómico se escogieron inicialmente los estadios observados en la fig. 3, que muestran externamente cambios de coloración y tamaño. el estudio anatómico detallado del ovario de flor en preantesis y antesis sirvió de base para evaluar los cambios del fruto durante su desarrollo. capullo floral: el ovario de una flor en preantesis está constituida por. una epidermis externa uniestratificada, cuticularizada, de célu las pequeñas que muestran muchos estadios de división anticlinal; el mesófilo (hipanto y mesófilo) constituído por aproximadamente 21-23 capas de células parenquimáticas y una epidermis interna uniestratificada sin cutícula y sin estomas. (fig.6a). el mesófilo en un ovario recién fecundado posee en promedio 24-25 capas celu lares, la epidermis externa e interna se observan igual al estadio anterior. (fig. 6 b). no se observan filas radiales de células en división, pero sr muchas células aisladas del mesocarpo dividiéndose en sentido periclinal. en los estadios anteriores son muy abundantes las drusas en las células parenquimáticas del ovario. la epidermis, mesófilo y epidermis interna del ovario, originan respectivamente el exocarpo, mesocarpo y endocarpo del fruto; la placenta no tiene mayor ingerencia por cuanto su crecimiento hacia los lóculos no es apreciable; tampoco se observa protusión de tejidos del pericarpio hacia los lóculos, por lo tanto su número (5) y el número de septos no cambia (fig.7). caracterizacion de epidermis a exocarpo la epidermis externa o exocarpo (en sentido estricto) es uniseriada y constituye la capa principal de protección del fruto. las paredes tangenciales externas están cubiertas de cutícula la cual aumenta de grosor a medida que se desarrolla el fruto. las paredes radiales y las tangenciales internas también están impregnadas de cutina, lo cual se observaal utilizar sudan 111. (fig. 8d). la forma de las célu las, (vista tangencial externa), desde ovario hasta fruto maduro es más o menos isodiemétrica con abundantes plasmodesmos y paredes un tanto gruesas (fig. 8a, b, e, e.). en la zona media del fruto, éstas células se alargan y sufren divisiones perpendiculares al eje mayor de la célula. (fig. 8b). además de éste tipo de división, es común encontrar divisiones según el patrón ventana, roth (1967). (fig. 8e). estados de división periclinal son observables hasta frutos de 11 mm de diámetro y semi maduros. los estomas están presentes desde ovario hasta fruto maduro, son de tipo par acítico y un poco levantados, en estadios iniciales. existe una mayor concentración en la parte basal y apical del fruto y menor en la zona media (fig. 9). las células de la epidermis que rodean las pequeñas glándulas (más tarde caducas) localizadas en el pedúnculo y ápice del fruto, adoptan el patrón o arreglo estrellado alrededor de la estructura (fig. 10a, b). en el ápice del fruto, en la zona del disco, hay formación de corcho para taponar las zonas donde se insertaba el perianto y existía un tejido glandular en el estado de ovario (lozano y valencia, en preparación). la formación de éste cambium felógeno es observable desde frutos de 8-9 mm., diámetro (fig. 10 c, d). es común observar frutos con formación de corcho en áreas pequeñas (ienticelas) hasta grandes que le restan atractivo y calidad, éstas formaciones en ocasiones se extienden hasta el pedúnculo (fig. 11). en algunos frutos es tal la cantidad de corcho que cubre casi toda su superficie; existe alguna relación con infección de hongos en flor o primeros estadios del desarrollo. esta hipótesis se plantea por la presencia abundante de hongos en plantas con frutos con esta anomal ía. caracterizacion de mesofilo a mesocarpo el mesófilo está conformado por células parénquimaticas organizadas en tres zonas, de acuerdo a su tamaño, siendo las células de la zona central las de mayor tamaño, característica que se conserva durante todo el desarrollo del fruto. (fig. 6b). el parénquima se encuentra surcado por haces vasculares mayores y menores, drusas en forma espaciada y pequeños grupos de esclereídas (células pétreas) con paredes aún delgadas y sin canales (fig. 12a). la presencia de las células pétreas en el mesocarpo es constante en todas las etapas del desarrollo. se localizan en pequeños grupos de 2-4 o solas; en posición subepidérmi293 a o.z"'''' fig. 6. 0corte long. pared del ovario de un capullo floral; bcorte tr. pared de ovario recién fecundado. e ext.: epidermis externa, me.: mesófilo, e.i.: epidermis interna. fig. 7 corte tr , medio de un fruto maduro sin semillas (la parte punteada corresponde a los sitios donde abundan los taninos). s.: septos, pi.: placenta, l.: lócu 10si h.c.: haces conductores, aa.; mesocarpo, ex.: e xoccrpo , en.: endocarpo. 294 0' mm [ fig. 8 epidermis externo exocarpo. 0epidermis de ovario bepidermis de fruto de 6 mm diámetro, cde fruto de 10 mm diómetro, d-c.tr. zona del exocarpo de un fruto maduro. e-exocarpo de un fruto maduro. (exceptuando lo figuro d, todos los figuras son vista frontal). p. v.: potrón ventana. 295 a . ~' .~ . . . . e b o.lm fig.9 estomas. a-distribución general de los estomas en fruto y pedúnculo (fruto 6 mm de diámtero x 5) b-c.tr. de epidermis de ovario que muestra el estoma un poco levantado. e-vista frontal de un estoma parte media del ovario de flor en antesis. d-vista frontal de un estoma en fruto de 10 mm diámetro. 296 a e o,lmm 0,1 mm d fig. 10 0posición general de las glándulas caducas en fruto y pedúnculo (fruto de 6 mm. de diámetro x 5). bepidermis de fruto de 10 mm, que muestra el sitio dejado por la glándula caauca y la organización radiado de 105 células epidermicas circundantes. clocalización de las zonas donde se produce corcho. dcorte log. de ésta zona. 297 o 6"'~ fig. 11 corto ,,,,", •.,,,,1 ",,'ob 1d. "000''''' y","0.0''''' d. u" fruto maduro dord. le m..... tf'o una ¡."tlc.la con abunda". proallcc.l';n d. c"rcno. ca o en el mesocarpo. a medida que el fruto se desarrolla el incremento en tarneño, el grosor de la pared y la presencia de canales va en aumento. (fig. 12b, c, d). los nidos de esclsreldas están rodeados por células de parénquima (5·9), las cuales se disponen en forma radiada, siendo muy evidente ésta disposición en frutos sernlrnaduros y maduros. estos conjuntos celulares (esclerefdas-perénquima) son muy conspicuos y llegan a te· ner un gran desarrollo en los últimos estadios del crecimiento del fruto, por cuanto las eélulas parenquiméticas aumentan en volumen y longitud y el conjunto evidencia la forma estrellada (fig. 12f.). 298 si las esclere(das están cerca al exocarpo, las células parenquimáticas circundantes ge· neralmente no adoptan la forma radiada, observada en el mesocarpo y la mayor elonga· ción se dé en aquellas que están influencia· das por el crecimiento periférico del fruto (fig.12e). la consistencia arenosa de la pulpa del fruto se debe a la presencia de éstas esclererdas, las cuales son del tipo braquiesclere(das, de lumen amplio. el incremento del grosor del mesocarpo se debe a tres factores básicos divisiones periclinales de las células parenquimáticas, aumento de su lcngltud-volurnen y aumento de tamaño de los espacios intercelulares. cada e o.lmm 0.1 mm fig. '2. esclereidas. a-c.tr. parcial de mesófilodel ovariade una yemo floral. b.c.d.c .tr , de un exacarpo y mesocorpa de un fruto de 8 mmde diámetro. e-c .tr. de exocarpio -mesocarpa de un fruto maduro. f-esclereida y células parenquimáticas circundantes de un fruto maduro. 299 uno de éstos factores es determinante en rnayor a menor grado según la zona del mesocarpo considerada. en la zona central de mesocarpo influye el crecimiento y aumento del volumen celular y/o de los espacios lntercelulares. en las zonas aledañas al exocarpo .y endocarpo se observan estadios de división celular en sentido periclinal, aunque na en forma de filas radiales; éstas divisiones son evidentes hasta frutos de 9·11 mm. en las zonas subyacentes al exocarpo pueden perdu rar estas divisiones hasta estadios más avan· zados puesto que el exocarpo se divide antlclinalmente hasta el estadio semimaduro. el mesófilo del ovario está formado por 21-23 capas (incluye también los tejidos verticilares) los cuales se van incrementando en número a medida que el fruto se desarrolla, hasta alcanzar 30-33 capas en el estadio previo a semimaduro (color blanquecino); en estado semimaduro y maduro no hay incremento de capas (fig. 13 y 14). como se habfa mencionado m. rupestris es una baya jugosa que conserva buena consistencia en la madurez. esto se debe a que no presenta lisis celular abundante y consecuente formación de lagunas o espacios grandes; ni liberación abundante del contenido celu lar a los espacios intercelulares del mesocarpo, como ocurre en otras bayas más jugosas tipo solanum sisymbriifolium y phvsetls peruviana valencia (1988, 1986). las transformaciones descritas para estas bayas, se observan en el fruto de m. rupestris pasado su climaterio fisiológico. en la uva cama rana, cuando el fruto está maduro, se evidencia el aumento de tamaño de los espacios intercelulares, algunas células colapsadas y lisis total de unas cuantas. estos procesos se inician desde el estado semlrnaduro (figura 14b.). 0.5 .... fig.13 0c.tr. de pared de ollol'io 6 mm diámetro b-c.tr. pared de fruto de &-9 mm diámetro. e.ex. epidermis externa, me.: mesáfilo, e.i.: epidermis interna; en. endocarpo, m.: mesocarpa, ex.: exocorpo. 300 fig.14 0c.tr. pared de fruto de 11 mm dióljletra bc.tr. pared de fruto semimaduro. transformacion de la epidermis interna la definición de baya contempla la presencia de rnesocarpo y endocarpo carnosos y más o menos jugosos. font q. (1965). en sentido topográfico podemos hablar de endocarpo, pero no anatómicamente, puesto que no existe ninguna transformación evidente de la epidermis interna como ocurre en las drupas. en el ovario ésta capa se presenta uniestratificada, cuttcula delgada sin estomas, de células pequeñas, tangencialmente más alargadas, de paredes delgadas. básicamente esta estructura se conserva hasta el fruto maduro, lo único destacable son las divisiones anticlinales observadas en éste estrato. en las capas subepidérmicas y en la epidermis interna no se observa actividad rnítótica localizada que permita reconocer la presencia de un meristemo. el crecimiento de la placenta hacia los lóculos no es apreciable y tampoco forma falsos septos que rodeen las semillas; en corte transversal la forma que adopta es triangular (fig. 7). los rudimentos y/o semillas se disponen longitudinalmente a su alrededor. anatomia del pedunculo la importancia del pedúnculo en el desarrollo del fruto es evidente, cambia progresivamente desde la etapa floral hasta la abscición del fruto. 301 su papel fundamental es el suministro de agua y de las sustancias necesarias para el desarrollo de los frutos, además sirve de soporte mecánico capaz de resistir el incremento en peso. en m. rupestris se observan cambios en longitud, diámetro, consistencia y posición de los pedúnculos a medida que los frutos maduran asl: diámetro long. diámetro fruto pedúnculo pedúnculo 8mm 11 mm 3mm 11 mm 16mm 3.5 mm 15 mm 28 mm 4 mm se observan estriados o acanalados y además encorvados debido a la torción que sufren; por cuanto las flores son péndulas y los frutos erectos (fig. 4). anatómicamente los cambios observados son pocos, comparando el patrón del pedúnculo de los frutos, pequeños hasta maduros. a pesar de la torción, no hay variación de la simetría radial del conjuto. el patrón general es el siguiente: forma general terete, los tejidos conductores forman un anillo, médula parenquimática, corteza bien desarrollada, epidermis uniestratificada. la epidermis permanece uniestratificada, aunque las paredes, radiales y la tangencial externa se engruesan y cutinizan, en algunos sectores se observa la formación de pequeñas lenticelas. la corteza se incrementa en grosor, las células pétreas esparcidas, progresivamente se lignifican; los 2·3 estratos subepidérmicos adoptan un aspecto colenquimatoso. el anl110 de fribras, colindante con el floema, al final del desarrollo es prácticamente continuo. en algunos sectores presenta 3-4 estratos cuyas células muestran completa lignificación. la actividad del cambium es evidente a lo largo del desarrollo, con un incremento de tejidos secundarios que aumentan el diámetro del anillo de los tejidos conductores. se 302 observan zonas de protoxilema muy bien caracterizadas. la médula es parenquimática con algunos radios medulares que surcan el xi lema y floema. presenta algunas fibras, pero al final predomina el tejido parenquimático, las observaciones anteriores se hicieron en la zona media del pedúnculo, en donde su diámetro es constante y no presenta interferencia con las trazas vasculares, que van al par de bracteolas caducas localizadas hacia la base. el otro papel que cumplen los pecíolos como soporte mecánico de los frutos, a medida que aumentan de peso, se ve reflejado en los siguientes datos que aporta amaya y rincón (1989): firmeza del pedúnculo de m. rupestris dado en gramos/fuerza fruto verde f. semi maduro 525 375·525 f. maduro sobremaduro 300-375 300 morfologia de la semilla la semilla procede de un rudimento anátropo, tenuinucelado, unitegumentado y muy pequeño. el tamaño de la semilla oscila entre 1.82.5 mm longitud (hidratada), forma tridimensional, ovoides obovoide: hilo pequeño acanalado y poco evidente; micrópilo conspicuo a pesar del tamaño de la semilla. la testa o cubierta de la semilla está formada por una sarcotesta mucilaginosa y una esclerotesta. semilla endospérmica con un endospermo entero, parenquimatoso rico en grasas. según la posición es externo, rodea completamente el embrión. el embrión posee alrededor de 1 mm de longitud, en posición central, recto. los cotiledones son de igual tamaño, no unidos, redondeados, de margen liso y en posición paralela al eje del embrión; no presenta plúmula, hipocótilo bien desarrollado. (fig. 15a. b.), anatómicamente la sarcotesta está constituída por una capa de células parenquimáticas ricas en muscflago, con grandes vacuo las, transparentes, de paredes delgadas y delicadas (fig. 15c). algunas células son de mayor volumen. cuando la semilla está hidratada esta capa aumenta su volumen y su tamaño se aprecia mayor. el rnuscüaqo intacto que rodea las semillas adopta forma de burbujas transparentes, de un volumen a veces mayor que el de la semilla. para observarlo claramente se utilizaron soluciones muy dlluídas de azul de metileno y rojo de rutenio. la manipulación de la semilla es bastante dispendiosa por la gran cantidad de muscílago; para elaborar las secciones se debe trabajar en estado seco. los lóculos de los frutos que alojan las semillas y los numerosos rudimentos no fecundados, se encuentran llenos de ésta sustancia muscilaginosa que envuelve unos y otros. presumiblemente todo éste musc(lago se origina en la sarcotesta. amaya y rincón (1989) recomiendan "hacer una caracterización del musc(lago que rodea las semillas de la uva camarona y su posible ernpleoccmo agente emulsificante en la industria farmacéutica y alimentaria". la esclerotesta está conformada por una capa de células esclerenquimáticas, tangencialmente elongadas, con la pared tangencial externa más engrosada que la interna. las paredes anticlinales muestran numerosas punteaduras que dan la apariencia de una red, no presentan lignificación. entre el endospermo y esta capa al parecer se observa una capa obliterada de células (para confirmarlo es necesario hacer el seguimiento del desarrollo de las cubiertas semi303 nales desde el rudimento hasta el fruto maduro. (fig. 15c). conclusiones según los .datos de los ejemplares botánicos depositados en el herbario nacional cei~mbiano (col). muestran que es una especie de amplia distribución en los andes colombianos, en pisos térmicos que van desde 1.500-4.100 m.s.m. la mayor fructificación se presenta en los meses de abril-mayo y octubre-noviembre correspondientes a los meses de mayor pluviosidad. el hecho de que esta especie sea integrante de vegetación ruderal, no exija buenos suelos y se desarrolle bien en suelos pedregosos y ácidos, permitir(a el uso de buena parte de áreas subpáramo, deforestadas o no, con un rendimiento económico a través de la cosecha de sus frutos. lo ideal para iniciar los procesos de mejoramiento de la especie ser(a utilizar plantas que produzcan los frutos de mayor tamaño sin embargo en un individuo se pueden econtrar los tres tamaños reseñados por amaya y rincón (1989). la selección por fruto presenta el inconveniente de que la reproducción por semilla es demorada y seda más ventajoso hacerlo por reproducción vegetativa. rodr(guez y peña (1984). los frutos de color verde van desde 6 mm hasta 11 mm de diámetro; los de color blanquecino de 11-13 mm de diámetro; los semimaduros coloración morado pálido 14 mm en adelante (no homogéneo); fruto maduro de color púrpura; sobremaduro púrpura oscuro-negro. desde el punto de vista general éste fruto no presenta cambios muy notorios a lo largo de su desarrollo. el exocarpo, mesocarpo, endocarpo se originan respectivamente de la epidermis externa, mesófilo (hipanto y mesófilo) y epidermis interna del ovario. el aumento del tamaño del fruto depende en gran medida del incremento en capas celulares y del crecimiento de las células del mesocarpo. la placenta no tiene mayor inge304 rencia en éste proceso por cuanto su desarrollo hacia los lóculos no es apreciable. los factores básicos que intervienen en el aumento del grosor del mesocarpo son divisiones periclinales de las células parenquimáticas, sin llegar a formar filas radiales; aumento de su longitud-volumen y aumento del tamaño de los espacios intercelulares. la zona que presenta divisiones hasta estadios avanzados es el exoearpo. formado por células pequeñas y numerosas que muestran divisiones en dirección anticlinal hasta el estadio sernlmaduro. la cáscara del fruto es delgada, en su constitución interviene el exocarpo uniestratificado y 2-3 capas subyacentes; en tanto que la cantidad de pulpa o parte comestible (incluyendo las semillas) constituyen el mayor aporte del volumen del fruto. a pesar de la gran cantidad de escleridas que posee la parte comestible del fruto ésta característica no interfiere en la suavidad del mismo al ser degustado en fresco. los estomas están presentes desde el ovario hasta fruto maduro, son del tipo paradtico y un poco levantados en estadios iniciales del desarrollo de los frutos. es necesario investigar los agentes que desencadenan la producción de corcho en la superficie del fruto, puesto que los frutos sanos no presentan éstas formaciones en forma regular (escasamente lenticelas muy pequeñas). la presencia de éstas zonas le restan calidad y atractivo. en general los frutos que presentan éstas alteraciones son de menor tamaño. las semillas y los rudimentos no fecundados se encuentran embebidos en una masa de rnuscflaqo muy característica, presumiblemente proveniente de la cubierta seminal. las semillas son pequeñas y abundantes, pero dado su tamaño no influyen sobre la palatabilidad del fruto. la mayor cantidad de minerales, grasa, proteina y carbohidratos se encuentran en la semilla. amaya y rincón (1989). la consistencia firme del fruto se mantiene hasta la fase de maduración, lo cual es ventajoso para su cosecha. se recomienda la recolección y transplante en el estadio semimaduro o al inicio de la maduración. mora (1984) señala la resistencia a las heladas que presenta esta especie, en cuanto que sus brotes están protegidos por catáfilos o· tegmentos de consistencia dura. lo anterior es importante en la proyección de su cultivo dada la duración de la planta. agradecimientos las autoras agradecen la valiosa colaboración de la profesora nubia de lozano en la discusión del manuscrito ya los señores germán lópez y ramón fernández, dibujante y microtecnista. literatura citada 1, amaya, n.a y h. a rincón. 1989. contribución al estudio de la uva camarona (macleania rupestris h. b.k.) y su posible utilización en la industria alimenticia. trabajo de grado. departamento de oufrnica, universidad nacional bogotá. 2. camargo, la. 1979. catálogo ilustrado de las plantas de cundinamarca. vol. vii. 3. eames, a.j. 1974. morphology of the angiosperms. tata mcgraw-hill publishing co. ltd. bombay new delhi. 4. foüque, a 1974. especesfruitieres o' amérique tropicale. fruits 29(6): 474-478. 5. gamez, c.a. d.e., roncancio y ag. baéz. 1989. estudio fenológico preliminar de 40 especies vegetales en la finca "el delirio" cuenca del río san cristóbal bogotá, d.e. trabajo de grado. facultad de ingenieda forestal, universidad distrital "francisco josé de caldas". bogotá. 6. garcía, h. 1975. flora medicinal de colombia. tomo ii imprenta nacional, bogotá. 7. gutiérrez, lg., 1989. estudio de la composición nutricional de los frutos de pernettya prostrsts (gavan) sleumer y de gaultheria anastomosans (lf.) h.b.k. trabajo de grado, carrera de biología. universidad javeriana, bogotá. 8. johansen, d.a. 1940. plant microtechnique. mc graw hill publication book co, new york. 9. lozano, n. de y m. l. de valencia. (en preparación) anatomia.floral de m rupestris. 10. lutei n, j. y m l vidal. (en prensa). flora de la real expedición botánica del nuevo reino de granada (1783-1816) tomo xx ericeceae. ediciones cultura hispánica. madrid. 11. mora, o. le. 1984. la situación de los bosques nativos de colombia y resultados preliminares de experimentaciones sobre cultivos de plantas autóctonas ornamentales en el jardín botánico "josé celestino mutis". rev. de la acad. ci, 15(59): 71-100. 12. ouintero, m. 1988. algunas caracterfsticas bromatológicas de los frutos de cavendishia cordifolia. h. b. k., ca vendishia nitida, h. b. k., hesperometes gudotiana decne. trabajo de grado, magister biología. universidad javeriana, bogotá. 13. rodríguez, j.o. y j.r. peña. 1983. flora de los andes. primera edición, 'impresión escala, bogotá. 14. rojas, z. 1989. contribución al estudio toxicológico de gaultheria anastomosans (l f.) h. b.k. y pernettve prostrste (cavan) sleumer. trabajo de grado. carrera de biología. universidad javeriana bogotá. 15. romero, r. 1969. frutas silvestres de colom· bia. vol. 11.banco de la república, bogotá. 16. roth, 1. 1977. fru its of angiosperms. gebruder borntraeger, berlin. 17. roth, 1. 1964. microtecnia vegetal. universidad central de venezuela, caracas. 18. saénz, j.a. y nassar, m. 1969. estudio to xicológico y fitoquímico de pernettia coriacea klotzch. revista de biología tropical de costa rica. 15(2): 249-257. 19. sarmiento, e. 1986. frutas en colombia. ediciones cultural colombiana ltda. bogotá. 20. silva, m.l 1989. estudio bromatológico de tres especies de frutos comestibles de los perámos de cundinamarca. trabajo de grado, magister biología. universidad javeriana, bogotá. 21. snow,d.w. 1981. tropical frugivorous birds and their food plants: a world survey. biotropica 12(1): 1-14. 22. sturm, h. y o. rangel. 1985. ecología de los páramos andinos. editora guadalupe ltda. bogotá. 23. tovar, y., e. cárdenas, e i.j. bautista. 1975. análisis bromatológico de la macleania rupestris, uva camarona. universidad pedagógica nacional, bogotá. 24. valencia, m. l de 1986. anatomía del fruto de la uchuva (physalis peruviana l) acta biológica colombiana. 1(2): 63-89. 25. valencia, m. l. de 1988. anatom (a del fruto de solanum sisymbriifolium lam. pérez-arbelaezia (6,7): 69-94. 305 comparacion de dos tipos de poda a dos edades en cinco variedades de clavel estandar resumen en las hectáreas tres y cuatro del área de producción de clavel en floramerica, s. a. se determinó el efecto de la poda por encima y por debajo del sexto alambre (poda alta y poda baja) en las variedades de clavel estandar u. conn, improved white, red gayety, peterson y dustv, cultivadas a las 69 y 91 semanas; los tratamientos se distribuyeron bajo un diseño de parcelas divididas con 3 replicaciones. al podar a las 69 semanas de cultivo la producción se inicia 12 semanas más tarde, en cambio al podar a las 91 semanas se hace a las 14 semanas. a las 38 semanas de producción del cultivo, luego de la poda, el testigo (sin poda) produjo mayor cantidad de flor comparado con los tratamientos con poda (alta y baja) a las 'dos edades (69 y 9"1 semanas) para las variedades improved white, red gavetv, peterson y dustv, sin embargo, la poda alta fue superior a la baja en todas las variedades excepto red gayety a las 69 semanas de cultivo, y en todas las variedades excepto red gayety y u. conn a las 91 semanas de cultivo. * profesor asociado de la universidad nacional de colombia. _. estadístico de 'floramerica s. a. ricardo martínez b.* y m. e. gonzález** en promedio, sobre todas las variedades, la producción "select" por cama no presentó diferencias significativas (ex: = 0.05) entré el testigo y la poda alta a las 69 semanas, pero superaron a la poda baja. a las 91 semanas la producción "select" del testigo fue superior a las de las podas alta y baja. para el grado "fancv", promediando para las edades de cultivo en que se hizo poda, el testigo presentó mayor producción que las podas alta y baja, en todas las variedades, y se vio que la poda alta fue superior a la baja para las variedades u. conn, improved white, peterson y dustv, actualmente, no se justifica efectuar la poda a las 91 semanas de cultivo puesto que se tienen ciclos de cultivo de 104 semanas aprox imadamente. introduccion el mercado de flores en colombia depende de la demanda internacional, con épocas que no son favorables para la venta del producto. esto obliga a tomar medidas que regularicen y ajusten la producción a esas circunstancias cambiantes. una de las posibles formas de manejar este problema es mediante el uso apropiado de la poda. esto obliga a estudiar sus efectos en la producción y la calidad, bajo diferentes condiciones, especialmente la edad. por lo tanto, con el presente trabajo, .se pretende: 21 agronomía colombiana determinar el efecto del tipo de poda '(a las 69 y 91 semanas de cultivo) en la producción y en la calidad en algunas variedades de clavel estándar. evaluar el efecto económico real de tal operación. revision bibliografica el estado actual del efecto de las podas en flores, y específicamente en clavel se desconoce. el conocimiento sobre el presente problema se ha obtenido en forma verbal de personas como el dr. neftaly zieslin del departamento de horticultura ornamental de la universidad hebrea de jerusalén y de los doctores peter hannoford y juan manuel de brigard de la empresa floramerica, s. a. según ellos, la situación tiene que ver con un problema de dominancia apical que cambia con tipo de flor y con la edad fundamentalmente. los autores agradecen la ayuda del fisiólogo germán corchuelo * por su colaboración en la presente revisión bibliográfica. en la mayoría de las plantas la dominancia apical ejerce una acción inhibidora sobre el crecimiento de los brotes o yemas auxiliares. el grado de dominancia apical varía entre las diferentes especies y disminuye cuando la planta alcanza la madurez. el crecimiento de las yemas laterales ocurre después de la remoción del meristemo apical. la decapitación resulta en un increm.ento de la longitud de la yema, así corno en un incremento de la división celular (10). cambios similares pueden ser inducidos en plantas intactas aplicando citokininas (4) y * profesor de la facultad de agronomía de bogotá. 22 bajo ciertas circunstancias con qiberelinas (3). se ha observado ampliamente que unas horas después de la aplicación de citokininas la síntesis de lípidos (12). el rna y dna se ha incrementado (11). estímulos del crecimiento también se han logrado modificando una gran variedad de factores ambientales, tales como aplicaciones de nitrógeno (7), altas intensidades de luz (14) y la transición entre agobio y niveles adecuados de agua (8). el crecimiento de yemas laterales en plantas decapitadas puede ser inhibido por aplicaciones de i,aa (15); etileno (2), y a.ba (1). la gran variedad de factores que afectan el crecimiento de las yemas laterales ha dificultado determinar cuál factor, si lo hay, es el regulador endógeno. la remoción de raíces, fuente de citokininas y de giberelinas no afectan marcadamente el crecimiento de las yemas y se ha observado que los niveles de citokininas decrecen después de la decapitación. una inhibición de la síntesis de purinas por aplicación de hadacinina inhibe el crecimiento de las yemas y el efecto es reversible aplicando citokininas (6). se ha demostrado que la auxina presente en los brotes terminales participa en el cono, trol de la dominancia apical pero, en contraste con otros efectos naturales de la auxinas, ' su papel es de tipo inhibidor. en un principio se pensó que las cantidades producidas por el ápice eran suoraóptirnas para el desarrollo de las yemas laterales (15). esta es la denominada' teoría de la "acción directa de las auxinas", sería descartada por diversas razones. actualmente su acción está basada en el proceso conocido como "el transporte dirigido por auxinas"; las altas concentraciones de auxinas en el ápice movilizarían altas cantidades de nutrientes en estas zonas (5, 9).' esto explicaría también el hecho de que la , auxina endógena duplicaría el efecto del brote apical en mantener la desnutrición y la inhibición correlativa de los brotes axllares.. histológicamente se ~a comprobado que los, brotes axilares tienen un pobre sistema de comunicación con el sistema vascular del tallo y por ello reciben un suplemento defi. ciente de metabolitos, al removerse el brote. apical los sistemas de conexión se desarrollan rápidamente (12). materiales y metodos el experimento se llevó a cabo en las hectáreas 3 y 4 de floramérica s.a., mosquera, cundinamarca en un invernadero tradicional con seis camas por nave y canales de madera. se usó una densidad de 1.020 plantas por cama y las siembras se realizaron en octubre de 1976 para la hectárea 3 y marzo de 1976 para la hectárea 4. la poda se ejecutó el 15 de julio de 1978 y la producción después de podar ocurrió en octubre 15 de 1978 para la comparación de dos tipos de poda hectárea 3 yoctubre 1 de 1978 para la hectárea 4. el trabajo de campo se terminó en abril 7 de 1979. las respuestas cuantificadas fueron la producción total por cama y la producción para los diferentes grados de calidad (select, fancy, estandar, short y nacional). + l1"kij +01 + (a:o)jl + (bo )kl + + (ci: b o )jkl + ~ijkl; para i = 1,2,3 j f 1,2, k = .1,2,3,4,5 i = 1,2 : producción (o calidad) del individuo í-ésimo con la edad j-éslrna, de la variedad k-ésima, bajo la poda l-ésirna. : promedio poblacional general. p. 1 : efecto del bloque l-éslrno. algunos trabajos han encontrado que inhibidores del crecimiento incluyendo aba, están presentes en altas concentraciones en los brotes inhibidos y que sus niveles descienden marcadamente a. medida que el cre-' cimiento de las yemas laterales se inicia. es modelo estadistico: necesario hacer mayor claridad al respecto, al igual que sobre el papel del etileno, el cual yijkl = 11 + pi + a: j + eij + bk + (a: b)jkse ha reportado que se sintetiza más en la base de los brotes inhibidos que en aquellos cuyo crecimiento se ha iniciado. los tratamientos del experimento fueron distribuidos aleatoriamente en un diseño de parcelas sub-divididas. en las parcelas principales, cuyo tamaño fue de 15 camas de 30 metros por 1,12 metros, se aleatorizaron las edades (69 y 91 semanas de cultivo); en las sub-parcelas, de 3 camas cada una, se asignadonde: ron las variedades: u: conn; improved white, red gayety, peterson, dustv, y en las yijkl sub-parcelas, de a cama cada una, se repartieron los tipos de poda, llamándose le poda alta a la realizada por encima del sexto alambre y poda baja a la ejecutada por debajo de dicho alambre, las cuales se compararon con un 11 testigo (sin poda). o; j e.· ij : efecto aditivo de la edad j-ésirna. : error experimetnal (variable aleatoria no observable) correspondiente a las parcelas principales donde se aleatorizaron las edades. : efecto aditivo de la variedad k-ésima. 23 agronom(a colombiana (o: b)'k: efecto'de la interacción entre la edad los cómputos se:hicieron en un computaj j-ésima en la variedad k-ésirna, dar 360-44 mediante el uso del paquete sas (statistical analysis system). : error experimental (variable aleatoria no observable) correspondiente a las sub-parcelas donde se aleatorizaron las variables. : efecto aditivo de la poda t-éslrna. (o: ° )ji: .efecto aditivo de la interacción entre la edad j-ésima bajo la poda i-ésima. (/3 ° )kl: efecto aditivo de la interacción entre la variedad k-ésima sometida a la poda l-ésirna. (o: b ° )jkl : efecto aditivo de la interacción triple de la edad i-ésima de la variedad k-ésima bajo la poda l-ésima, ~ ijkl : error experimental (variable aleatoria no observable) de las sub-parcelas donde se aleatorizaron las podas. supuestos: 1. e.. 'v n i (o,°i) ij t/ ijk 'v ni (o,0t/2) ~ ijkl 'v ni (o,0~2) 2. 2 . ~o:j j=1 2 2 (o: b)jk = ~ 1~ (o:o)ji 24 resultados de acuerdo con la tabla 1, las variedades responden en forma diferencial para las diferentes edades y podas, esto es, se presenta interacción entre estos tres factores en cuanto a la producción total por cama, cosa que no ocurre para la producción para los grados select, fancv, estándar: short y nacional. la interacción de podas por edades resulta significante para la producción de los grados select, fancy y estandar, esto es, la respues. ta para éstas variables, como un promedio de todas las variables, cambia según el tipo de ácuerdo con la edad. por otro lado, las variedades no responden de igual forma bajo los tipos de poda cuando se les mide la producción total y la fancv, lo cual también ocurre cuando se cambia la edad. al examinar los promedios para las diferentes interacciones que' resultaron significantes se encontró lo siguiente: produccion total el testigo, de acuerdo con la tabla 2, presentó una producción significativamente superior para las podas alta y baja en las variedades improved white, red gayetv, peterson y dustv, a las 69 y 91 semanas de cultivo; en cuanto a la variedad u. conn, el testigo no resultó significativamente diferente a la poda alta a las 69 semanas de. cultivo, pero la supera a las 91 semanas; de igual modo el testigo superó significativamente a la poda baja a las dos edades de cultivo. para esta misma producción total, la poda resultó significativamente superior a la poda baja a las 69 semanas de cultivo en todas las variedades excepto para red g~yety y a las comparación de dos tipos de poda tabla 2. promedios de producción total por cama por edades, variedades y tipos de poda,. mosquera 1978 1979 elli\d cultivo ( semanas p r omedioivahll:dad l'oda. 6') q¡ "nlla v"'rmmil u. carn alta 9.523,00 8.8.42,00 9.182,50 baja 8.515,67 8;070,00 8.292,83 9.404,94 testigo 9.937,00 11.542,00 10.739,50 promedio 9.325,22 9.484,67 imp.white alta 10.243,33 9.273,00 9.758,17 baj', 8.772,67 8.256,00 8.514,33 9.990,72 testigo 11.864,33 11.535,00 11.699,67 promedio 10.293,44 9.688,00 i\ed ga\'ety alt" 11.475,00 9.844,67 10.659,83 baj" 10.912,00 9.861,67 10.386,83 11.123,83 te~tigo 12.689,33 11.960,33 12.324,83 prome~io 1l.692,u 10.555,56 petersoo al ta 10.815,67 9.886.67 10.351,17 10.472,11 baja 10.031,33 8.606,67 9.319,00 tes tigo 12.681,67 10.810,67 11.746,17 promedio 11.176,22 9.768,00 dusty alta 11. 220,67 10.300,67 10.760,67 'baja 10.359,67 8.905,33 9.632,50 11.227,28 testigo 13.944,67 12.632,67 13.281l,67 promedio 11 841,67 10 612 89 ,promedio . 10 865 73 iu.oz i 22 eq,\dc tivo(semanas ponl. 69 91 diferenci promedio (1) (2) (1) (2 ) alta 10.655,53 9.629,40 1.026,13 1o.14:¿,47 baju 9.718,2i' 8.739,93 978,34 9.229,10 testigo 12~223,40 u.696,13 527,27 11.959,77 jl.r:omed:' o 10 86<;,71 100218' 10 443 7b ,': 38 semana. después de podar. 91 semanas en todas las variedades a excepción de las variedades red gayety y u. conn. testigo superó a las podas alta y baja. para éstas podas, la producción a las 69 semanas, de edad fue significativamente mayor que a las 91 semanas.produccion select según la tabla 3, a las 69 semanas de cultivo, en promedio para todas las variedades, no se presentaron diferencias significativas entre la poda alta y el testigo para la producción select, pero éstos fueron superiores a la poda baja, en cambio a las 91 semanas el a las 69 semanas el testigo (sin poda) superó significativamente a la poda baja en las variedades peterson v dustv, por otro lado a las 91 semanas las respuestas para las podas alta y baja fueron similares, en todas las variedades. 25 agronomía colombiana tabla 3. 1'raaediol de producci6d ee1ect por cama para edade", variedades y tipo. de poda. malquera 1978 1979. fi,j».dcultivo(seml\nas) 1'romedio varl&diu) poda. 69 91 po~ variej».d u. cctin alta 2.551,00 752,67 1.651,83 baja 2.197,33 912,67 1.555,00 1.851,22 teatigo 2.227,00 2.416,67 2.346,83 -1'romedio 2.341,78 1.360;67 imp. wiute alta 2.692,67 1.067,33 1.880,00 baja 2.231,00 1.198,33 1.714,67 1.950,83 testigo 2.484,67 2.031,00 2.257,83 promedio 2.469,44 1.432,22 r&d gayety alta 2.699,67 592,67 1.646,17 baja 2.130,00 1.172,67 1.651,33 1.859,11 testigo' 2.288,67 2.271,00 2.279,83 promedio 2.372,78 1.345,44 pilterscii alta 1.893,67 1.040,00 1.466,83 baja 1.712,00 774,67 1.243,33 1.658,00 teeugo 2.614,67 1.913,00 2.263,83 promedio 2.'073,44 1.242,56 dusty alta 2.076,00 1.148,67 1.612,33 baja 1.545,33 528,33 1.036,83 1.639,72 testigo 2.571,00 1.969,00 2.270,00 l'rome__di_° 2 06_lt_.l1 1 215.33 l'rci1eoio 2.264,31 1.319,24 e9a.dllk cultivo(semanas) 1'oilf\ 69 91 diferencia promedio alta 2.3~~:60 920,g} 1~~~6;,3~<:) 1.651,43 baja 1.963,13 917,33 1.045,80 1.440,23 testigo 2.447,20 2.120,13 327,07 2.283,67 1'romedio 2.264 31 1 319 2'. .1.791 .78.* 38 semanas despues de podar. produccion fancy todas las variedades, el testigo resultó superior a las podas alta y baja. para esta producción, como puede observarse en la tabla 4, la respuesta en todas las variedades, excepto para u. conn, fue superior a las 69 semanas de cultivo comparada con las 91 semanas. para éstas edades, y en enla tabla 3, puede notarse que la poda alta superó a la baja en la variedad u. conn a las 91 semanas, en cambio en la variedad improved white esa misma situación se pre26 comparación de dos tipos de poda tabla l•• promedios de p r cducc lóu caney por ca",,1 pa r.i cdrde s , vnr le da de s y tipos de poda. mosquer" 1978-1979. edad cultivo (sr:manas ) l' k o m. e dio val\li:dad poda 69 91 i'0d!\ val<ledad u. ccl'in alta 3.461,67 3.220,00 3.340,62 3.465,55 ilaja 3.261.67 2.548,33 2.905,00 testigo 3.951,00 4.350,67 4.150,83 promedio 3.558,11 3.373,ou imp. wiiite alta 4.289,33 3.200,33 3.744.83 baja 3.420,00 2.748,67 3.102,33 3.993,72 testigo 5.497.00 4.771,00 5.134,00 promedio 4.402,11 3.585,33 reo ga ye'j'y alta 4.510,67 2.813,67 3.662,17 bajil 4.312,33 2.028,00 3.670,17 4.124,94 testigo 5.426,00 4.659,00 5.042,50 'promedio 4.749,67 3.500,22 petersoo alta 3.922,33 2.918,33 3.420,33 ba j-. 3.181,67 2.120,67 2.651,17 3.387,28 tes tígo 4.596,67 3.584,00 4.090,33 p,·omedio 3.900,22 2.874,33 ousty alta 4.252,09 3.179,33 3.11~.67 !laja 3.701,67 2.716,67 3.209,17 3.9b7,7~ testigo 5.398,00 4.559,00 4.978,50 i!r~m~gio 4,450, ~5 3,482,00 i;i(y:!!:o¡,jlo 4.d2,13 3,3(.~,58 "!!€id cultivo ,se~as~ i'0!!€i 69 91 ,iferencia pi'll'ie p 10 (1) (2) (1) (2) alta 4.087,20 3.0~6,33 1.020,87 3.576,7j ba j.. 3.575,47 2.639,67 935,80 3.107,57 testigo 4.973,73 4.384,73 589,00 4.679,23 promedio 4,212,13 3.363,58 3.787.8) .... 38 sem..l.i:ts después do pod.i r , sentó a las 69 semanas. para las otras variedades, no se presentó interacción entre los tipos de podas y las edades. cuando ambos tipos de podas se llevaron a cabo a las 91 semanas la respuesta fue superior a las realizadas a las 69 semanas, sin embargo el testigo respondió lo mismo a las dos edades. produccion estandar produccion short en cuanto a la producción para la calidad estándar, la tabla 5 nos permite ver que la tabla 6 nos muestra como la no poda 27 agronomía colombiana tabl.a 5. pl'omedios de pr oduccí.én est.511dar p01caldó¡ par.'": ed.·dch. vn rie d ... cles y tí.pos vde poda, ko.que,,, 1978-1979. 1 ¡,;dt\d cultivo (semanas) l'romelllo valtiedt\1.i poilt\ 69 91 poda. vmij::1lt\1l u. coon alta 2.471,67 3.43!"oo ~.95~,83 2.867,11 b ,j:¡ 2.125,67 3.665,00 2.895,33 testigo 2.533,33 2.973,00 2.753,17 promedio 2.376,89 3.357,33 imp. white alta 2.022,67 3.248,33 2.635,50 saja 1.943,67 2.818,33 2.381,00 2.561,33 testigo 2.463,00 2.872,00 2.667,50 promedio 2.143,11 2.979,56 red ga. '1e1'y alta 2.545,00 3.804,33 3.174,67 baja 2.735,67 3.360,00 3.047,83 3.039,7t1 . testigo 2.946,33 2.847,33 2.896,83 promedio 2.742,33 3.337,22 pe'j'ersqi altn 2.867,67 3.641,00 3.254,33 baja 2.957,00 3.565,33 3.261,17 3.185,56 testigo 3.167,33 2.915,00 3.041,17 promedio 2.997,33 3.373,78 dus!'y alta 2.900,33 3.836,67 3.368,50 baja 2.952,67 3.789,00 3.370,83 3.406,00 testigo 3.503,33, 3.454,00 3.478,67 promedio 3 118 78 3 693 22 prcmedlo 2 675 69 3 348.22 3 011 96 ~ ,....•.."""1 rolll\. 69 91 dn'erenc ia promedio \1} (2) \¿} \ j. alta 2.561,47 3.592,87 1.031,40 3.037,17 b a j.: 2.542,93 3.439,53 896,60 2.991,23 testigo 2.922,67 3.012,27 89,60 2.967,1,7 promedio 2.67569 3-348 22 3 oll 96 -ir : 3b sem.1.1c s después de pod.. r , fue superior a la poda baja en las variedades u. conn, red gayety, peterson y dusty cuando dicha poda se efectuó a las 69 semanas, hecho que se repitió a las 91 semanas pero en las variedades u. conn, improved white, peterson y dustv, sin embargo, la raspuesta para las podas alta y baja se mantuvo constante a las dos edades. produccion nacional como aparece enla tabla 7, esta producción en la variedad dusty a las 69 semanas fue significativamente superior a las 91 sernanas con poda baja, igual cosa ocurrió en la variedad peterson pero para ambos tipos de poda. además, a las 91 semanas de cultivo la 28 comparaci6n de dos tipos de poda tabla 7. promedio de producción nac í en .. l por ca"", para edades, variedades f tiempo de poda. mosquera 197/-1978. emd cultivo (semanas) pi\omed i o v,uue~ poili\ 69 91 pod6, ariemd u. c<iin alta 699,66 690,00 694,83 baja 644,33 529,00 586,66 640.33 testigo 493,66 785,00 639,50 promedio 612,55 668,11 imp. whi'l'e alta 772,66 975,33 874,00 baja 769,00 750,33 759,66 829,05 testigo 735,00 972,00 853,50 promedio 758,89 899,22 red gayety al ta 960,66 1.390,00 1.175,33 baje, 1.086,66 1.184,00 1.135,33 1.109,50 tes tigo 994,33 1.041,33 1.017,83 promedio 1.013,89 1.205,11 peters(i.i alto 1.318,00 1.054,66 1.186,33 baja 1.303,·33 1.031,33 1.167,33 testigo 1.251, 33 1.021,66 promedio 1.290,89 1.03~,89 alt.a 1.332, 00 1.169,33 1.25u,66 baj:' 1.455,33 1.007,66 1.231,50 te s r í go 1.391,33· 1.398,66 1.395,00 pr ome d í o 1 392 89 1 191 89 pi\a1edlo 1 013 82 1 000 93 eiladcultivo (semanas) pom 69 91 diferencia pra1edio (1) ~;¿j ~;¿) llj alta 1.016,60 1.055,86 39,l6 1.036,23 baja 1.051,73 900,46 151,27 976,10 testigo 973,13 1.043,80 70,67 1.008,46 promedio 1 013 82 1 000.93 1 007 38 * : 38 semo na s después de podar. poda alta y el testigo superaron significativamente en producción a la poda baja. significativos de los diferentes tratamientos, esto es, puede apreciarse cuánto representa para el productor en términos de dinero lo que representa usar un determinado tratamiento. como ya se vio qué combinación de tratárniento es la mejor en producción y calidad, sólo basta hacer una conversión en dólares y luego a pesos. los efectos económicos de las podas se pueden observar en las tablas 8, 9 y 10. todo cuanto se hizo fue expresar las diferentes producciones en centavos de dólar, para así cuantificar económicamente los efectos 29 agronomía colombiana tabla 8. evaluacion·económica de la producci6n por cama para variedades, edades y tipos de poda. mosquera 1978-1979. edad poda c u. conn % 1, whlte % r. gayety % peterson % dus'ly % 69 testigo s 159,39 30.76 173,93 28.06 160.21 25.24 183,03 29.56 179,97 26.61 f 273,06 45.74 329,82 53.21 325.56 51.30 275,80 44.55 323,88 47.89 st 101,33 19.55 98,52 15.90 117,85 18,5] 126,69 2.46 140,13 20.72 sr 20,46 3.95 17,54 2.83 31,02 4.89 33,55 5.43. 32,38 4.7e to 518,24 619,81 634,64 619,07 676,36 alta s 178,57 36.05 118,49 34.86 188,98 32.35 132,56 26.14 145,32 27.10 f 207,70 41.93 257,36 47.59 270,64 46.33 235,34 46.42 255,12 47.s7 st 98,87 19.96 80.91 14.96 101,80 17.43 114,71 22.62 116,01 21.63 sr 10,17 2.06 13.9p 2.59 22,77 3.89 24,42 4.82 19,81 3.80 to 495,31 530,74 584,19 507,03 536,26 baja s 153,81 34.63 156,17 34.60 149,00 27.73 119,84 26.32 108,17 23.04 f 195.70 44.06 205,20 45.46 258.74 48.12 190,90 41.92 222,10 47.30 st 85,03 19.14 77,75 17.22 109,43 20.35 116,28 25.9c 118.11 25.16 sr 9,60 2.17 12,27 2.72 20.42 3.80 26,32 5.78 21.14 4.50 to 444,14 451,39 537,69 455,34 469,52 t o tal 1.457,62 1.611,94 1.756,52 1.581,44 1.682,14 (*) suponiendo precios de 7, 6, 4 y 3 centavos de dolar para 5e1ect (5), fancy (f), standar (st) y shor t (sr) respec tivarente, para la producción en las 3e seraanas después de podar. tabla 8. cont. edad poll<\ e u .co!ln % i.whi""e :, r:.g,le7"{ ., pe'1'ersoo ,. dus':"y "" 91 tes tigo s 169,17 29.19 142,17 24.94 158,97 27.10 133,91 2(,.42 137,83 23.¿8 f 261,04 45.04 28c,26 50.23 279,54 47.65 215,04 42.43 273,54 46.59 st 118,92 20.52 114,88 20.16 113,93 19.42 uf',lio 23.00 138,16 23.53 sr 30,49 5.25 2(.,~4 4.67 34,25 5.83 41,31 8.15 37,56 6.40 to 579,62 569,95 586,69 506,69 587,09 la 1t" ' s 52,69 12.99 74,71 17.78 41,49 10.38 72,80 16.91 80,41 17.73 f 193,20 ,.7.63 192,02 45.71 168,82 42.22 175,10 40.67 190,76 42.05 sr 137,36 33.87 129,93 30.93 152,17 38.01> 11.5,';4 33.83 153,~5 33.83 sr 22,36 5.51 23,1.5 5.58 37,32 9.34 36,98 8.59 29,00 6.39 'to 405,61 420,11 399,80 430,52 453,62 baja s 63,89 16.82 83,88 21.85 82,09 10.02 54,23 15.17 36,91 9.80 f 152,90 40.25 167,08 43.53 181,68 42.09 127,24 35.59 163,00 43.18 s'l 146,60 38.60 112,63 29.37 134,40 31.13 ],42,61 39.89 151,56 40.15 sr 16,45 4.33 20.13 5.25 33,51 7.76 33,4l 9.35 25,91 6.87 to 379,84 383,82 431,68 357,52 377,45 -r otal 1.365,07 1.3"i3,88 1.418,17 1.29:,,90 1.1,18,1< 30 ! comparación de dos tipos de poda tabla 9. total promedio de producci6n por cama del testigo en el período de no pr oducc í éu de las podas alta y baja a las 69 y 91 serai nas de cultivo. mosquera 1977 1978. valll.lulau hasta semanalue l' r o d u e e 1 o n co de podi\r total select f'.!)ncy standaiw suoln n.\l.. u. coon 12 3.947 1.639 1.394 647 152 115 13 4.378 1.783 1.545 133 18; 132 14 4.74/ 1.907 1.1>89 802 207 152 15 5.060 2.011 1.816 338 225 170 lml'. whit' 12 3.858 1.237 1.460 764 213 184 13 4.249 1.326 1.625 848 242 208 14 4.647 1.421 1.785 935 270 236 15 4.994 1.513 1.921 983 304 263 ned gaye"f~ 12 4.142 1.099 1.420 1.014 392 211 13 4.546 1.176 1.573 1.106 454 23/ 14 4.899 1.248 1.695 1.198 490 268 15 5.204 1.334 1.811 1.240 514 3u5 pete.i{son 12 3.805 1.079 1.063 1.000 438 225 13 4.179 1.153 1.176 1.095 506 2/,9 14 4.539 1.261 1.270 1.178 550 28u 15 4.852 1.342 1.361 1.237 595 j 17 ijusl'y 12 4.275 1.198 1.406 1.011 357 303 13 4.283 1.283 1.534 1.115 407 337 1~ 5.089 1.390 1.676 1.209 435 379 15 5.438 1.488 1.794 1.275 458 423 tabla 9. conr , ¿. 69 semanas de cultivo. vakiéllau i1astasemanal.uel' r o d c c .1 o n. '0 de podar toral select fancy standalw shol,t nal, u. t:onnn 12 3.455 1.406 1.285 :,45 118 101 13 3.815 1.~40 1.401 uzu 134 ulj 14 4.179 1.734 1.513 652 145 13) 15 4.438 1.877 1.585 679 153 144 imp. white 12 3.956 1.198 1.677 /11 193 177 13 4.385 1.360 1.838 i77 213 19/ 14 4.842 1.555 1.997 s4u 23:': 2jti 15 5.207 1.696 2.136 390 247 218 1:.1::0 gayi:."f 12 .4.098 912 1.557 1.022 361 24(, 13 4.541 1.021 1.732 1.115 407 2b6 14 4.920 1.110 1.890 1.187 445 ,,88 15 5.278 1.209 2.029 1.245 483 312 pl:."l'erson 12 4.097 980 1.271 1.143 381 322 13 4.544 1.085 1.397 1.260 433 369 14 4.914 1.192 1.493 1.353 471 405 15 5.266 1.301 1.583 1.432 510 440 dusty 12 4.471 1.271 1.566 1.031 293 31u 13 5.054 1.468 1.745 1.164 323 354 14 5.533 1.607 1.911 1.265 359 391 15 5.9.31 1.748 2.029 1.336 384 434 31 agronomía colombiana tahl" 10. evaluaci6n econ6mica por cnraa del testigo en el período de 110 produc ec lén de 1~6 podas u lt a y o;¡jil a las 69 y 91 seld<.nns de cultivo. m08':u~ .'a 1978-1979. 1. 91 semanas de cultivo. v",,: [~jl"lj l¡¡,~t.:. ~emana luego • (j1'al ~'·and.\jw0& l'odak si!:l..é:ct )',\ncy ,110,:'1' 5 ti 4 ii. 2 j: 1 "u. coon 12 152,17 81,95 55,76 12,94 1,52 13 167,46 89,15 61,80 14,66 1,85 14 181,02 95;35 67,56 16,04 2,07 15 192,20 100,55 72,64 16,76 2,25 imp. whlte 12 137,66 61,85 58,40 15,28 2,13 13 150,68 66,30 65,00 16,96 2,42 14 163,85 71,05 71,40 18,70 2,70 15 17 5,59 75,65 77,24 19,66 3,04 red gayet 1" 135,95 54,95 56 ,80 20,28 3,92 13 148,38 58,80 62,92 22,12 4,54 14 159,06 62,40 67,80 23,96 4,90 15 169,08 66,70 72,44 24,80 5,14 12 120,86 53,95 42,52 20,00 4,38 13 131,65 57,65 47,04 21,90 5,06 14 142,91 63,05 50,80 23,56, 5,50 15 152,23 67,10 54,44 24, í4 5,95 ousty 12 139,93 "59,90 56,24 20,n 3,57 13 151,88 64,15 61,36 22,30 11,07 14 165,07 69,50 67,04 24,18 4,35 15 176,24 74,40 71,76 25,50 4,58 *: suponiendo precios de 5, 4, 2, y 1 centavos para select, fancy, standard y shorr respectivamente. discusion y recomendaciones se descarta la poda a las 91 semanas de cultivo, ya que mientras se considere el ciclo óptimo de la producción de clavel en 104 semanas (24 meses), la poda a las 91 semanas de cultivo no tiene sentido, puesto que la produción después de podar se iniciaría a las 105 semanas de cultivo. a las 69 semanas de cultivo la poda alta presentó mayor producción y mejor calidad respecto a la poda baja, debido posiblemente a que en la poda baja se eliminó una mayor cantidad de brotes que tenían un embrión potencial de producción y calidad. 32 en las variedades u. conn, improved white y red gayety la producción acumulada de select a las 38 semanas luego de podar es mayor para la poda alta en relación al testigo (sin podar). hecho que debe tenerse en cuenta según los precios del mercado comprendidos en el período de producción de las podas. por todo lo anterior, se recomienda: 1. para controlar la producción en períodos inadecuados de precios, efectuar la poda alta a las 69 semanas de cultivo que a las 91 semanas. to.,la 10. cont. comparaci6n de dos tipos de poda v"uei¡/\d hasta se~~ luego tlij'al. seu:ct ~',ü¡cy standa,kd ,ho,,'!' di:: 1'0111\1{ 5 rt 1, t. 2 t. 1 t u. cwn 12 133,78 70,30 51,40 10,90 1,18 13 146,78 77,00 56,04 12,40 1,34 14 161,71 86,70 60,52 13,04 ,1,45 15 172,36 93,85 63,40 13,58 1,53 imp. white 12 143,13 59,90 67,08 14,22 1,93 13 159,19 68,00 73,52 15,54 2,13 14 176,75 77,75 79,88 16,80 2,32 15 190,51 84,80 85,44 17,80 2,47 red gaye'i'y lz 131,93 45,60 62,28 ;lo,44 3,61 13 146,70 5i,05 69,28 22,30 4,07 14 159,29 55,50 75,60 . 23,74 4,45 15 171,34 60,45 '81,16 24,90 4,83 pe'i'ersoo 12 126,51 49,00 50,84 22,86 3,81 13 '139,66 54,25 55,88 25,20 4,33 14 151,09 59,60 59,72 27,06 4,71 15 162,11 65,05 63,32 28,64 5,10 dust'l 12 149,74 63,55 62,64 20,62 2,93 13 169,71 73,40 69,80 23,28 3,23 14 185,68 80,35 76,44 25,30 '3,59 15 199,12 87,40 81,16 26,72 3,84 2. hacer las evaluaciones económicas con los precios reales y no con precios supuestos. 3. investigar experimentalmente el efecto de las podas en edades anteriores a las 69 semanas de cultivo, para aprovechar mejor la buena producción proveniente de las podas, basándose en la curva de producción semanal. _ bibllografia 1. addicott, f. t. j. l., lyon. 1969. phisiology of abscisic acid. and related substances. ann. rev. plant. phvsíol. 20: 139-161. 2. burg, s. p. y e. a. burg. 1968. ethylene formation in pea seedlings: its relation to the inhibition of bud growth caused by indole-3 acetic-acid. plant. phvsiol. 43: 1069-1074. 3. catalano, m. y a. hill. 1969. interaccion between gibberellie acid and kinetin in overcomig apical dóminance, natural and induced by la.a., in tomato (lyeopersieum seu/entum). nature 222": 985-986. 4. hall, r. h. 1973. cytokinins as a probe of developmental processes, ann. rev. plant phvsiol, 24: 415-444. 5. leopold, a. c., y l. lam. 1982. the auxin transport gradient. phvslol. plant. 15: 631-638. 6. lee, p. k., b. kessler y thimann. 1971. the efect of hadacidin, on bud development and its implications for apical dominance. physiol. plant. 33 agronomía colombiana 7. mclntyre, g. 1. 1968. nutricional control of the correlative inhibition between lateral shoots in the flax seedling {linum visitetissimum}. 8. mclntyre, g. 1. 1973. enviromental control of apical dominance in phaseolus vulgaris. can. j. bot. 51: 293-299. 9. rayle, d. l., r. quitrakul y r. hertel. 1969. effect of auxins on the auxin transport svsten in coleoptlles, planta 87: 49·53. 10. rubinstein b., y m. a. nagao. 1976. lateral bud outgrowth and its control by the apex. the botanical review. 42: 83-111. 11. schaeffer, g. w. y f. t. sharpe. 1970a. kineties of benzylademine stimulation. ann. bot. 34: 707-719. 12. schaeffer, g. w. y f. t. sharpe. 1971. cytokinin function increase in metabo34 lism to phosphctldvlchollne and a decrease in oxidation to carbon dioxide 14c' physiol. plant. 25: 45-460. ¡':;. snedecor, g. w. and w. cochran. 1968. statistical methods. 6th ed. ames, lowa state university press. 593 p. 14. sorokim, h. p. y k. v. thimann. 1967. the histological basis for inhibition of acillarv buds in pisum sativum and the effects of auxin and kinetin on xilem development. protoplas. 59: 326-349. 15. thiman, k. v., t. sachs of k. n. mathur. 1971. the mechanism of apical dominance in coleus. physiol. plant. 24: 68-72. 16. thiman, k. v. y f. skoog.1971.studies on the growth hormone of plants 111. the inhibiting action of growth substance on bud development. poco nat. acad sci. 19: 714-716. agronomíacolombiana, 1994, volumenxino. 1;pág. 13-19 el genero morpho en colombia: 1. especies presentes en colombia, distribucion geografica y altitudinal the genus morpho in colombia: 1. species present in colombia, and their geographic and altitudinal distribution claudia rodríguez " carlos suárez r. " emilio luque z. 2 resumen en este trabajo, se presentan los resultados de los estudios sobre el género morphoen colombia recopilados (6), con una redescripción de las especies del género que habitan en colombia, con base en las características de patrones de coloración y genitalias. simultáneamente, se incluyen datos biológicos y ecológicos, como: distribución geográfica y altitudinal, hábitos, hábitat y comportamiento, además de otras anotaciones y comentarios de cada una de las 24 especies; se adicionan gráficos simplificados de las genitalias de cada una de las especies, muchas de las cuales no habían sido ilustradas anteriormente y, finalmente, se incluyen los registros de diferentes colecciones. en esta primera entrega, se señala la distribución geográfica y altitudinal de las especies que habitan en colombia. summary this work puts together the results of six studies carried out in colombia on the genus morpho, with a revised description of. the species found in colombia based on color patterns and mal e genitalia. biological and ecological data are included, such as geographic and altitudinal distribution, habitat, habits and behavior, and annotated comments on each of the 24 species. the work features drawings of genitalia for each species, some of which had not been published before. this first issue covers the distribution of species found in colombia. biólogo universidad nacional de colombia. profesor, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. aa 14490, santafé de bogotá. introduccion actualmente, en colombia, es muy común hablar de temas como la biodiversidad, ecología, biotecnología y explotación racional de los bancos genéticos; sin embargo, no se han abordado, con suficiente amplitud y profundidad, aspectos importantes de la investigación biológica básica, como la determinación del número real de especies de una gran cantidad de familias, tanto de plantas como de animales, conocimiento que resulta primordial, no sólo para determinar con mayor exactitud el patrimonio biológico que debemos conservar, sino, también, para emprender otro tipo de estudios. no obstante que existen trabajos generales sobre el género morphopara el neotrópico {1; 2; 3;'5 y 9j y que, para colombia, se han realizado recientemente valiosos trabajos sobre algunas especies de este género {7 y 8j, cuya cobertura geográfica y altitudinal suele ser limitada, éste es, quizás, el primer intento reciente de recopilar el conocimiento existente y, además, contribuir con nueva información sobre las especies del género morpho que habitan en colombia. como complemento de la anterior labor, se realizó un estudio sobre los aspectos generales de la biología y ecología de las especies del género presentes en la región de dtanche, localizada en el occidente del departamento de boyacá, que por diversas circunstancias, es muy poco frecuentada para realizar este tipo de investigaciones y que, además, aún conserva buena parte de su diversidad biológica. materiales y metodos en la fase de campo, se revisaron doce colecciones existentes a nivel nacional, para obtener la información disponible sobre: ubicación 13 geográfica y altitudinal, sexo, colector, fecha y se realizó el registro fotográfico. en la fase de laboratorio, se hizo la disección de las genitalias de los machos representantes de cada una de las especies que habitan en colombia, en lo posible de más de cinco individuos por especie. para reconocer las diferentes especies se tuvieron en cuenta varios factores como distribución geográfica y altitudinal en colombia, características de las genitalias de los machos y patrones de coloración de los diversos individuos representantes de cada una de las especies. para análisis se prepararon las genitalias, según una modificación de la técnica de clarck, 1941 (6) y se hicieron gráficas con la ayuda de un estereoscopio provisto de cámara lúcida. resultados y discusion para colombia, se encontró un total de 24 especies, algunas de las cuales presentan varias subespecies, las cuales, anteriormente, aparecían en la literatura como especies separadas, lo cual aumentaba notablemente el número de especies presentes en el país. las especies que habitan en colombia son: morpho hecuba polyxena biederman, 1936; m werneri hopp, 1921; m c/sseisfelder, 1860; m bercutes diadema fruhstorfer, 1908; m te/emachusiphic/us felder, 1862; m theseus theseus deyrolle 1860; m justitiae aquarius but!er, 1872; m su/kowskyi kollar, 1850; m rhodopteron godman & salvin, 1880; m. adonis cramer, 17 75; m. cypris westwoúd, 1851; m rhetenorcramer, 1775; m amathonte deyrolle, 1860; m mene/aus felder, 1862; m. neopto/emuswood, 1863; m hermione roeber, 1903; m granadensis felder, 1867 m rugitaeniata fruhstorfer, 1907; m michophtha/mus fruhstorfer, 1913; m pe/eides kollar, 1850; m para/le/ale moult, 1933; m /eontiusfelder, 1867; m achi//esroeber, 1903; m patroc/us fel der, 1861. muchas de las especies del género morpho son simpátricas: morpho íeon!iusy morpho rugdaeniatél, morpho cypr/s y morpho amathonte; morpho rhetenor y morpho adonis, morpho pe/eides y morpho granadensis, mor;?ho mene/aus y morpho achi//es. 14 las subespecies alopátricas conocidas, para colombia son: morpho cypris cypr/s y morpho cypns /e/argei, morpho rhodopteron moaopteronv morpho rhodopteron schu/tzei, morpho rhetenor rhetenory morpho rhetenor cacica. el relieve geográfico sirve como una barrera efectiva que impide la dispersión de muchas especies (figura 1) yalgunas están confinadas a las cuencas de los ríos amazonas y orinoco [morpho rhetenor, morpho acm/es, morpho adonis, morpho mene/aus (figura 2), morphohecubay morpho werne~; otras están restringidas al litoral pacífico [morpho microphtha/mus (figura 3), morpho /eontius, morpho para/lela y morpho cypris /e/arge1; otras se encuentran en las vertientes de las cordilleras o los valles interandinos [morpho cypris cypris, morpho pete/des (figura 4), morpho granadens/sy morpho amathontéi. existen algunas especies que habitan, solamente, en regiones montañosas [morpho su/kowskyi (figura 5) y morpho rhodopteron]. si bien la localidad típica de morpho helena es huayabamba-perú. le moult afirma que, en colombia, existe la subespecie morpho helena septentrionis (la cual habitaría entre los ríos caquetá y putumayo); sin embargo, hasta la fecha, no se tienen registros de ejemplares capturadas en territorio colombiano (al menos en las colecciones colombianas consultadas). aunque se logró recopilar una valiosa información sobre las especies del género presentes en colombia (6). obtenida de fuentes como colecciones, biblioqrafia y comunicación personal, sin embargo existen extensos territorios de los cuales no fue posible obtener registros fiables, pero se sospecha que, en ellos, habitan varias especies del género, por cuanto se encuentran en estrecha vecindad con territorios de donde si se tienen numerosos registros y, además, se sabe que, entre dichos territorios, no existen barreras topográficas, geográficas o climáticas de consideración, como en el sector de la sierra nevada de santa marta, correspondiente a la guajira; la serranía de los motilones; los departamentos de casanare, arauca, vichada y guainía; gran parte de la costa atlántica; el golfo de urabá y las serranías del darien y baudó. tampoco, se cuenta con suficiente información sobre los departamentos de nariño, cauca, caquetá, huila, tolima, chocó, antioquia y los santanderes. '.' ...j..\...... \..,•• ,.j \0,, ' ..' .. . .':~ • • i ,. ~ f' •........ ',.. ;¡> . .'., ': ., • oo'¡ '.. ~7· • ) :. / o" •••• : •••• 00' -» ".' . " .... ,.' ." "_. • ,'" ~ : : • ••,.' "", "::.:_'/ r ",•. '. •••.,",• '.... ~~........... ,.. .... /, -, '" '.. " .. '-', ..... "-'! ". :..;¡'¡"_.,~:..~ ....... ........ '~....; " "', ''''......... "'0. "'> ~:..'~." .; = ' "" " .~. .. . " ':., ". • r : / ........ ,. ______ 3¡¡;":'" figura 1. mapa de distribución del género morpho en colombia. .: .' -, .: :. .,...., "...:, . ~-,.... 15 figura 2. vista dorsal del macho de morpho mene/aus me/achei/us (región de la amazonia yorinoquia) figura 4. vista dorsal del macho de morpho pe/eides pe/eides (región de los valles y vertientes interandinos). 16 figura 3. vista dorsal de la hembra de morpho microphtha/mus (región pacifica). figura 5. vista dorsal de la hembra de morpho su/kowskyi su/kowskyi (región andina). respecto a la distribución altitudinal, las especies se pueden agrupar por rangos altitudinales (cuadro 1), así: de o a 600 m.s.n.m., tenemos: morpho hecuba, morpho werneri, morpho cisseis, morpho rhetenor, morpho neopto/emus, morpho para/le/a y morpho mene/aus nigra. de o a 1000 m., tenemos: morpho hercu/es, morpho te/emachus, morpho adonis, morpho cypris /e/argei, morpho amathonte, morpho mene/aus occidentalls, morpho achil/es y morpho patroclus. hasta los 1500 m., tenernos: morpho rñodopteron schultzei, morpho granadensis, morpho rugitaeniata, morpho microphthalmus y morpho leontius. hasta los 2000 m., tenemos: morpho theseus, morpho cypris cypris, morpho menela/us melacheilus, morpho hermione y morpho peleides. hasta los 2400 m., tenemos a morpho rhodopteron. hasta los 2800 m., tenemos a morpho su/kowskyi. conclusiones el género morpho se encuentra distribuido en colombia ente los o y 2800 ni de altitud, siendo morpho cypris lelargei 11a especie que se ha encontrado a menor altitud (bahía solano) y morpho sulkowskyi, la que se encuentra a mayor altitud: se presentan especies, como morpho peleides, morpho amathonte, morpho theseus, morpho granadensis y morpho hermione, con amplia oscilación en la distribución altitudinal. la distribución geográfica del género morpho en colombia, comprende: la amazonía, la orinoquía, las vertientes de las cordilleras occidental, central y oriental, los valles de los ríos magdalena y cauca, la sierra nevada de santa marta, la costa pacífica y la costa atlántica. las especies con distribución geográfica más extensa en colombia son: morpho pe/eides, morpho granadensis, morpho amathonte, morpho cypris, morpho theseus, morpho universidad nacional de colombia instituto de ciencias natural •• s/8l/0tera achi/les, morpho mene/aus, morpho l1fe1enor y morpho adonis. los departamentos de colombia con mayor número de especies son: vaupés, guaviare, meta y chocó: les siguen, en orden de importancia amazonas, boyacá y valle del cauca. las especies con mayor endemismo en colombia son: morpho theseus, morpho microphthalmus y morpho rugitaeniata (en el litoral pacífico); morpho rhodopteron (en la sierra nevada de santa marta) y morpho cypris cypris en el magdalena medio) y morpho cypris lelargeien el chocó. la especie morpho tneseus. presenta 6 subespecies: morpho theseus theseus deyrolle, 1960; morpho theseus juturns butler, 1970; morpho theseus pacifica kruger, 1924; morpho theseus cretacea le moull, 1962; morpho theseus niepe/tirober, 1927 y morpho theseus regu/aris le moult, 1962. la especie morpho mene/aus presenta 3 subespecies: morpho mene/aus occidenta/is felder, 1862; morpho mene/aus me/achei/us staudin ger, 1887 y morpho mene/aus nigra weber, 1951. la especie morpho rhetenor presenta 3 subespecies: morpho metenor rhetenorcramer, 1775: morpho rhetenor cacica staudinger, 18 75 y morpho rhetenor colombiana kruger, 1924. la especie morpho cypris presenta 2 subespecies: morpho cypris cypris westwood, 1851 y morpho cypris /e/argeioberthur, 1921. la especie morpho rhodopteron presenta 2 subespecies: morpho rhodopteron rhodopteron godman & salvin, 1980 y morpho rhodopteron schultzei le moult, 1962. la especie morpho achil/es presenta 2 subespecies: morpho achi//es guines weber, 1944 y morpho achi//es hectorrober, 1903. agradecimientos a los directores de este trabajo, lys aristide (profesor asociado, depto. de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia) y gonzalo andrade (profesor asistente, icn 17 0-'-« o § @ ~ 8 ~ ª ~ 8 ~ ~ ~ ~ ~ § "z~ ~ r ~ § ~ ~ ~ ~ªg~ s re '" '"a: 1m ~ g ª g ª g g @ ?l ª .; s .; g g ~ ª ~ § § ~ ii~!s~ lil s iil o j!i )( )( )( )( )( )(-c ~ )( )( )( z:::> 00 em~ a )( )( )( )( )( )( )( )( a: a: ~o ~ )( )(« -! )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( -c s 9 1 )( )( )( )( )(z )( )(~ i::; )(-c z o º ~o 8 )( )(w a: ~ )( )( )( )( )( )( )( )(e -c « ~ )( )( z" 01:g ffi~ )(o a: 1-e ~ )( m « 'iá )( )( )( )( )( )( o > ¡¡: e ü -e -c ~e, z 2 )( )(o )( )( )( )( )( )( a o w a: ~ )( )( )( )( )( )( o .~ )(~ ~ )( )( iii -c ~ )( )( )( )( )(-cz ~15 z '5 )(« :i: z ~o )( )( )( )( )( )( ffi o a: :\'l <3 )( )( )( )( )( )( ¡;. )( )( )( )( )( )( )( )( al ~ )( )( )( )( )( )( i -s, ~ g ~ ~ i 1 g g iw .!i -e : i !i ~ 1 ~ i 'e ji i ~ i ~~ ~ ." ~ .s @ s ) ; ij i ~ ~ .. ~ ~" :!! a ~ i 1 ~ .~ ! i!. i !i i ! i ~ 2 i ! ! f ~ ~ ~ ! ~ i i i ~ i i i i fs::; ::; ~ ~ ::; ::; ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ::; " ,¡ " ::; ::; 18 ...: ~ 'c as ::s o universidad nacional de colombia). al departamento de biología. a la facultad de ciencias. a la universidad nacional de colombia. por la asesoría y colaboración brindada; a cada uno de ellos, nuestros agradecimientos. a los doctores ernesto schmidth mumm, julián salazar e., luis miguel constantino y a los señores david acosta s., josé urbina y jean f. le cromo literatura citada 1. blanoin, p. 1988. the genus morpho fabricius, 1807. sciences nature. 44 pp., 20 pi. 2. d'abrera, b. 1984. butterflies of the neotropical regional part 11. oanaeiidae, ithomiidae, heliconidae & morphidae. victoria hill house. 525 pp. 3. de vries, ph. j. 1985. the systematic position for antirrhea and caerois, sith comments on the higher clasification of the nymphalidae (lepidoptera). systématic ent. 10: 11-32. 4. de vries, ph. j. 1987. the butterflies of costa rica and their natural history. princeton university press. 327 pp. 5. le moult, e. & p. real. 1962. les morpho o'amérique du sud et centrale. supplément de la revue novitates entomologicae. france. tornos l-ll. 6. rooriguez, c.l. & c. suarez r. 1993. contribución al conocimiento del género morpho (lepidoptera: nymphalidae) para colombia. trabajo de pregrado. universidad nacional de colombia. 7. salazar, j.a. 1991. contribución al conocimento de los morphinae colombianos. localización de una población de morpho hecuba werneri hopp, 1921 en colombia (lepidoptera: nymphaloidae: morphinae). shilap, rev. lep., 19 (75) : 205-209. 8. salazar, j.a. 1992. 11. contribución al conocimiento de los morphinae colombianos. localización de una población de morpho rhodopteron (godman & salvin, 1980) en colombia (lepidoptera: nymphalidae : morphinae ). shilap, rev. lep., 20 (78): 167 -171. 9. seltz, a., 1924. 1924. the macrolepidoptera 01the woríd. allred kerner verlag. stuttgart. 16 vol. 19 agronom!a colombiana. 1992. volumen 9 no. 1: 67 73 diferenciacion genetica de ciultivares de ajo por medio de unidades de distancias mul tivariadas gustavo adolfo llgarreto m.' rodrigo artunduaga r.2 resumen cuantificar la similaridad genética entre grupos de poblaciones biológicas ha sido uno de los principales problemas de las ciencias naturales. sin embargo, en las últimas decadas, con los grandes avances en el conocimiento de las bases genéticas de la variación y con el desarrollo de los computadores, se ha podido determinar la diversidad entre individuos de una población y entre grupos de poblaciones. en este estudio, mediante análisis multivariados, se hallaron los valores 02 de mahalanobis que permitieron estimar la divergencia genética entre cultivares de una colección colombiana de ajo. los resultados señalan la formación de 3 grupos genéticos, uno de los cuales está integrado por genotipos con bulbos casi siempre desprovistos de túnicas envolventes, los otros grupos son de bulbos cubiertos y difieren entre sí, principalmente en el tamaño de los mismos, porte de la planta y reacción a enfermedades. la diversidad presente en la colección es de gran utilidad en el mejoramiento de clones. palabras claves adicionales: análisis multivariado, taxonomía númerica, allium sativum , sección leguminosas, ica. aa 151123 el dorado, santafé de bogotá. d.c. 2 biotecnología agrícola, ica, c.1. tibaitatá. apartado aéreo 151123, el dorado, santafé de bogotá d.c. abstract genetic oiferentiation of cultivars of garlic using measuring multivariate distancesmeasuring the similarities between biological population groups has always been one of the principal problems of natural sciences. however, with the development in recent decades of our knowledge of the genetic variation basis, and improvements in computer capabilities, it has been possible to know the degree of diversification between individual populations and groups of populations. in this research by application of multivariate analysis it was posible to find the mahalanobis 02 values that let to estimate the gene tic divergence into cultivars of a colombian collection of garlic. the results showed the formulation of three genetic groups, one of them is conformed by 'genotypes with bulbs almost always unprotected from their sheated tunics, the other groups are composed by covered bulbs and are different with each other, not only in its bulbs size, but also height of plant, and illness reactions. the diversity colletion helps very much in the cultivars improvement. additional index words: multivariate analysis, numerical taxonomy allium sativum. ' introduccion el propósito de este trabajo fue estimar la divergencia genética de una colección de 67 14 cultivares de ajo, basada en la evaluación de 19 caracteres morfológicos y de rendimiento. revision de literatura en la taxonomía, el objetivo principal es clasificar los individuos, por su similitud, en grupos definidos usando características estables al ambiente. usualmente, la clasificación se hace por medio de técnicas númericas, en donde es necesario el conocimiento de los organismos, en orden a evaluar los resultados obtenidos, sánchez (1989). anderson (1960), necesitando clasificar la variabilidad de maíz, definida por caracteres morfológicos, desarrolló un método semigráfico de clasificación. el método, que fue ampliamente usado entre 1940 y 1950, permitía clasificar genotipos hasta por 8 caracteres. las técnicas multivariadas están disponibles desde hace años pero, con el desarrollo de la capacidad de los computadores y paquetes estadísticos, ha sido posible su utilidad en un amplio rango de actividades de investigación, vera (1982). el término de taxonomía numérica fue definido por sneat y sokal en 1973 como "el agrupamiento por métodos numéricos de unidades taxonómicas de individuos con base en el estado de los caracteres". la clasificación por medio de la taxonomía numérica, usualmente, involucra dos pasos: el análisis de similaridad (o disimilaridad) entre unidades taxonómicas y análisis de conglomerados, sánchez (1989). el análisis de similaridad está basado en la estimación de una matriz de similaridad, constituida por valores cercanos entre los miembros de cada par posible de unidades taxonómicas. actualmente, hay varias medidas de similaridad, algunas de las 68 más comunes son la distancia euclidiana y la distancia generalizada de mahalanobis, johnson y wichern (1988). la distancia euclidiana se basa en un modelo geométrico; los objetos son considerados como puntos en un espacio euclidiano con coordenadas dadas por los caracteres del organismo estudiado. dado xij que representa el promedio del caracter k del individuo i, la distancia entre el individuo i y j es definida como: dij = [ (xik xjk)2 ]1/2 la distancia de mahalanobis asume normalidad en la distribución de los caracteres y que las poblaciones comparten la misma matriz de covarianza. la distancia de mahalanobis se define como: dij2 = [(xi xj) s·1 (xi xj)]112 donde, xi es el vector de promedios de los . caracteres de la población i y s es la matriz de variancias y covarianzas entre las poblaciones i, j. la ventaja de esta distancia es la de considerar las correlaciones (por medio de s) entre los caracteres en estudio, martinez, et al (1983). goodman (1967), entre otros autores de trabajos con técnicas multivariadas, aplicó la distancia generalizada de mahalanobis para cuantificar similaridades entre 15 razas de maíz de la región subtropical del sudeste de sur américa y las conclusiones coinciden con los resultados de la taxonomía convencional. sachan y sharma (1971), usando la distancia de mahalanobis y componentes principales a datos de cuatro caracteres de 20 variedades de tomate de distintos orígenes geográficos, determinaron que la diversidad genética no estuvo relacionada con la diversidad geográfica. las variables estudiadas fueron longitud de tallo, número de tallos, número de inflorescencias y número de frutos por planta. el análisis de conglomerados es una técnica de clasificación jerárquica ascedente, en la cual, establecidas las distancias entre p puntos (obervaciones) en una nube ndimensional (n=variables), se procede a la unión, en un mismo conglomerado, de los puntos más cercanos entre si. un conglomerado así formado se puede unir a otro punto o a otro conglomerado en un paso posterior, llegando a una jerarquía de conglomerados que tiene por limite, en un extremo, p conglomerados y en el extremo opuesto un solo conglomerado. a la representación grafica anidada de las agrupaciones se les conoce como dendogramas, berdegue (1990). materiales y metodos se utilizaron 14 cultivares de ajo colectados en las principales zonas productoras de los departamentos de cundinamarca y nariño durante el primer semestre de 1990, los cuales fueron evaluados en el campo en el centro de investigación del instituto colombiano agropecuario -ica, "tibaitatá" durante los semestres b de 1990 y a de 1991; los detalles sobre características agrológicas y ejecución de los experimentos los describe ligarreto (1991). el diseño experimental fue de bloques completos al azar con 14 genotipos (cuadro 1) y tres repeticiones en cada semestre. el material se sembró en parcelas constitutidas por cinco surcos de un metro de largo, con distancias de 25 cm entre surcos y ocho cm entre plantas, para una población de 12 plantas por surco. la evaluación morfo-agrónomica se realizó con base en caracteres estables al ambiente, es decir, en aquellos en que la expresión genética es poco afectada por el ambiente, ligarreto (1991), souza et al. (1978). al respecto, a los 35 días de germinación se marcaron 19 plantas tomadas al azar, a las cuales se les evaluaron las siguientes variables de interés: 1. forma de la lámina foliar, escala 1-9: 3, plana y 7, en v. cuadro 1. materiales de ajo evaluados en los semestres 1990 b y 1991 a en el c.i. tibaitatá. número cultivar procedencia cultivar costa rica (cr) nariño 1990 a 2 chileno rojo (cr) nariño 1990 a 3 morado claro (ml) nariño 1990 a 4 peruano (p) nariño 1990 a 5 chileno blanco (cb) nariño 1990 a 6 arequipa (a) nariño 1990 a 7 morado pequeño (mp) nariño 1990 a 8 ronsuno (r) sabana de bogotá 1990 a 9 criollo rosado (cl) sabana de bogotá 1990 a 10 blanco (sabana) (b) sabana de bogotá 1990 a 11 roseño morado (rm) sabana de bogotá 1990 a 12 industrial (1) desconocido-1990 a 13 criollo (c) ci tibaitatá-1990 a 14 morado criollo (mc) ci tibaitatá-1990 69 2.ancho de la hoja, escala 1-9: 3, angosta (menor de 1 cm), 5, media (1-1.5 cm) y 7, ancha (mayor de 1.5 cm). 3.lnserción de las hojas en el pseudotallo, escala: 3, postrada, 5, semi postrada y 7, erecta. 4.reacción a marchitez de las puntas de las hojas, causada por sclerotium cepivorum berk, medida a los 120 días de emergencia, se utilizó la escala 1-5: 1, sin sintoma, 5, muy susceptibles mayor del 20% de las hojas con puntas afectadas. 5.reacción a pudriciones causadas por fusarium oxysporum clasificación en porcentaje de plantas por parcela con daños de amarillamiento y/o muerte de hojas, a los 120 días de emergencia. 6.reacción al ataque de trips, escala 1-9, sin daño, 9, más del 40% de plantas afectadas en el momento del daño (90 días). 7.uniformidad del cultivo, escala 1-5: 1, muy uniforme, 5, desuniforme. 8.altura de planta en el momento de la cosecha (cm). 9.número de túnicas retenidas o envolventes del bulbo. 10.uniformidad del bulbo, escala 1-5, uniforme, 3, irregular. 11.color de la túnica del bulbo (munsell (7», escala: 1, blanca, 3, amarilla, 5, rosada, 7, morada y 9, combinaciones. 12.color de la hoja protectora de los dientes (munsell (7». 13.peso de dientes de tamaño a (8 por 17 mm) por bulbo (g). 70 14.peso de dientes de tamaño b (entre 8x17 y 5x15 mm) por bulbo. 15.peso promedio de semilla (dientea a + dientes b). 16.peso promedio de semilla a. 17.porcentaje de semilla a. 18.porcentaje de semilla b. 19.porcentaje del peso de la semilla b. mediante el procedimiento canois del paquete estadístico sas, se estimaron las distancias cuadradas de mahalanobis, sas institute (1987). obtenidas las distancias, se procedió, mediante el método conglomerado de enlace simple, a establecer un dendograma para la agrupación de los genotipos de ajo, jonson ywichern (1988). el método de enlace simple toma la menor distancia entre dos puntos, uno en cada grupo, y une en cada paso (nivel jerárquico) los grupos con menores distancias. con estos elementos se identifican los grupos de cultivares. resultados y discusion los análisis de varianza presentaron diferencias altamente significativas entre los cultivares para todas las variables estudiadas. las pruebas estadisticas multivariadas y la aproximación f, por el criterio de wilk's lambda, revelaron diferencias altamente significantes entre cultivares para conjunto de todos los caracteres (aproximadamente f=2.7012, grados de libertad=247). los 14 genotipos se agruparon en tres conjuntos sobre la base de los valores 02 (figura 1; cuadro 2). los grupos uno y dos están compuestos por dos variedades, mientras el grupo tres está conformado por 3c blanco industrial peruano chileno blanco 3b ronsuno morado ronsuno 30 criollo rosado arequipa 2 morado pequero i costa rica criollo 5 ., ~ _ ____.it------' 7 distancia (d 1 11 10 12 1311 figura 1. dendograma de 14 genotipos de ajo, basados sobre promedios de 19 variables las diez variedades restantes. las máximas distancias fueron entre el grupo uno, genotipo costa rica (cr) y grupo tres genotipo ronseño morado (rm), grupo uno criollo (c) y grupo tres peruano(p), le siguela distancia entre los grupos uno criollo y grupo dos arequipa (a), (cuadro 2). el grupo tres con mayor número de genotipos presentó la mayor variación. la figura 1 muestra el dendograma de los 14 cultivares evaluados, obtenido a partir de las distancias de mahalanobis para cada par de genotipos. al observar esta figura y tomando como criterio de clasificación los grupos de cultivares con distancias menores a 9 unidades, se identificaron los siguientes tres grupos: grupo uno, constituido por los genotipos costa rica y criollo que comparten entre sí una distancia de 7.25 unidades de mahalanobis y son los más lejanos genéticamente, con 12.3 unidades (o), en relación a los demas grupos de cultivares; poseen hojas con láminas angostas (1 cm de ancho), de forma en v y con ángulo de inserción de 45° aproximados sobre el 7 1 seudotallo y tolerantes al marchitamiento de las puntas de las hojas causado por sclerotium cepivorum berk y a pudriciones de raices (fusarium oxysporum schlecht) y susceptibles a daños causados por trips. las plantas presentaron altura promedio de 57 cm, con los bulbos casi siempre sin túnica envolvente o con solo una túnica, de tal forma que los dientes quedan descubiertos y se separan del tallo y eje floral con facilidad. el 34.5% de los dientes fueron de ,.-r(;imaño superior a 8 por 17 mm, el 36.6% /' de 5 por 15 mm y el 29% de los dientes restantes son de menor tamaño y la túnica del bulbo es color morada y la del diente es de color blanco con estrias moradas (cuadro 2). el grupo dos lo integran los genotipos arequipa (a) y morado pequeño (mp), con 8.12 unidades d entre sí y distante del grupo 3 en 9.9. unidades y son plantas de porte bajo con 38 cm de altura promedia, de hojas angostas (1 cm), erectas y de lámina plana las plantas son susceptibles a pudriciones de raices (fusarium oxysporum schlecht). con bulbos de color rosado, cubiertos por túnicas envolventes y el 68.7% de sus dientes fueron de tamaño a (8 x 17 mm), los cuales alcanzaron un peso de / 21.7 gramos/bulbo, (cuadro 2). el grupo tres involucra a los 10 genotipos restantes que poseen distancias entre 5.48 y 8.73 unidades (d) y son genotipos de bulbo "gigante" de buen desarrollo vegetativo, con pseudotallo grueso, por lo general, superior a 1cm de diámetro, hojas erectas y anchas de lámina plana y la planta alcanza 51.2 cm de altura y los bulbos son en forma ovalada y cubiertos por más dea túnicas. en el cuadro 2, se aprecia q'.l~ el 68.4% de los dientes son de tamaño de 8 x 17 mm y llegan a pesar 25.5 g/bulbo. este conjunto de 10 variedades corresponde a los grupos 3 y 4 del análisis canónico descrito por ligarreto (1991) so72 bre estos mismos genotipos. de las diferencias en las distancias de los genotipos de este grupo, aparece la formulación de los siguientes subgrupos: 3a.lncluye los ajos ronsuno y morado ciara (cl), los cuales comparten distancia de 7. 28 unidades d. se caracterizan por poseer bulbos grandes "gigantes", ovoides y uniformes y plantas vigorosas y de .período vegetativo tardío (170 a 180 días) y se cultivan, principalmente, en la sabana de bogotá. 3b.ajo ronseño morado (rm). tiene caracteristicas vegetativas similares a las del subgrupo a, excepto que posee bulbos y bulbillos un poco más pequeños. 3c.conformado por ajos de posible origen chileno y peruano y se encuentran estrechamente relacionados, al compartir distancias inferiores a 6.5 unidades d, poseen bulbos de formas circulares u ovoides y uniformes, por lo general, son más precoces y con dientes o bulbillos de menor tamaño que los cultivares del subgrupo a. la virtud de los resultados muestra que hay diferencias en las distancias genéticas entre los cultivares de ajo, lo cual permitió establecer la existencia de alta variabilidad en la colección estudiada, que a la vez, cons.tituye una buena fuente básica para futuros trabajos de mejoramiento en ajo. literatura citada 1anderson, e, asemigraphical method forthe analysis of complex problems. technometrics 2: 387-391. 1960. 2.berdegue, j.a.; o. sotomayor y c. zilleruelo. metodología de titicación y clasificación de sistemas de producción campesinos de la provincia de ñubie, chile. en: tipificación de sistemas de producción agrícola. rimisp. santiago de chile, sep. 1990.p.85-117. 1990. cuadro 2. promedios de grupos genéticos para 19 caracteres evaluados en la colección de ajo. ci tibaitatá, 1990-91. grupos genéticos 1/ variable 1 2 3 x1 forma de la hoja 7,33 4,25 4,22 x2 ancho de la hoja 4,00 4,83 6,45 x3 inserción de hojas 4,66 7,66 7,52 x4 reacción marcho hoja 0,79 2,17 1,45 x5 reacción a pudriciones 6,58 18,42 10,19 x6 reacción a trips 5,75 5,00 3,86 x7 uniformidad de cultivo 2,25 3,25 2,01 x8 altura a cosecha 57,09 38,60 51,23 x9 cutrculas retenidas 1,30 2,85 4,25 x10 uniformidad del bulbo 1,25 2,42 2,82 x11 color túnica bulbo 6,58 4,83 5,30 x12 color hoja diente 7,00 4,67 5,66 x13 peso dientes a 14,21 21,66 25,48 x14 peso dientes b 8,20 7,85 8,17 x15 peso promedio semilla 1,43 2,04 2,00 x16 peso promedio diente a 1,70 2,02 2,22 x17 porcentaje de diente a 34,45 68,71 68,42 x18 porcentaje de diente b 36,63 31,29 31,58 x19 % peso dientes b 32,97 30,21 25,74 1nariedades grupo 1 : cr, c. grupo 2: a, mp. grupo 3: ch, cb, ml, p, r, ci, b, rm, 1, mc. nota: las abreviaturas se definen en la tabla 1. 3.goodman, m.m. the races of maize. 1. the use of mahalanobis generalized distances to measure morphological similarity. fitotecnia latinoamericana 4: 1-22. 1967. 4.johnson, ra. yo. w. wichern. applied multivariate statistical analysis. prentice-hall, inc. n.j. 607 p. 1988. 5.ligarreto, g.a. carascterización morfoagronómica y electroforética de cultivares de ajo (allium sativum l.). tesis m. s. universidad nacional de colombia, bogotá. 100 p. 1991. 6.martrnez, o.j.; m,m. goodman y o.h. timothy. measuring racial differentiation in maize using multivariate measures standarized by variation in f2 populations. crop science, vol 23, p. 775-781. 1983. 7.munsell, a.r munsell book of color. kallmargen, newborg. n.y. 2v. 1966. 8.sachan, k.s. y j.r sharma. multivariate analysis of genetic divergence in tomato. indian j. of gene!. and plant breeding, 31 (1): 86-93.1971. 9.sánchez, j.j. relationships among the mexican races of maize. raleigh. north carolina state university. ph. o. thesis. 198 p. 1989. 10.sas institute, inc. stat guide for personal computers. version 6 edition. sas institute inc., cary, nc. 1027 p. 1987. 11.souza, rj.; m.h. mascarenhas; n.m. saturnino y j.f. lara. caracteres morfológicos de 18 cultivares de alho. en: alho resumos informativos. embrapa, brasilia, 1979, 90p. 1978. 12.vera, r. geographical groups of eleusine coracana and their relation with yield by using principal components and canonical variate analysis. raleigh. n. carolina state university. m.s. thesis. 72 p. 1982. 73 agronomla colombiana, 1992, volumen 9, número 2: 236-238 criterios basicos de la polltica de ciencia y tecnologias agropecuarias. martha llgia guevara1 1. evolución de la politica de ciencia y tecnologla en colombia. el antecedente más remoto, relacionado con una polltica de ciencia y tecnologla en colombia, es la creación del fondo colombiano de investigaciones cientlficas y proyectos especiales "francisco josé de caídas" colciencias, en 1968, con el objetivo de desarrollar mecanismos de financiación y apoyo a las actividades cientlficas del pals. posteriormente y en relación directa con la formulación de los planes nacionales de desarrollo, la primera vez que la variable ciencia y tecnologla se incluye en un plan de desarrollo fué en 1982, en el plan de integración nacional (pi n), pero, solamente, a nivel de un párrafo. seguidamente, en el plan nacional de desarrollo, de la administración de belisario betancur se amplió la expresión de esta variable y se formuló el denominado plan nacional de concertación en ciencia y tecnologla, el cual se organizó mediante el establecimiento de programas sectoriales de desarrollo cientlfico, los cuales se ejecutaron parcialmente con recursos de crédito otorgados por el bid. sinembargo, en 1988, cuando el banco interamericano de desarrollo (bid) y la o.e.a. publicaron un informe con los datos estadlsticos de ciencia y tecnologla en américa latina, se pudo comprobar que colombia no presentaba indices favorables, ya que la inversión del pals en este rubro equivalla al 0,15% del pib, cifra muy inferior a la destinada por los demás paises de la región. ante esta realidad, colciencias emprendió un amplio proceso de renexión y reestructuración, mediante la convocatoria del foro nacional sobre 1 economista. programa ciencia v tecnologias agropecuarias. colciencias. bogotá d.c. 236 polltica de ciencia y tecnologla, promovido por la presidencia de la republica y el ministerio de educación, y este foro examinó la situación del pals en materia de investigación, asimilación, transferencia y desarrollo de tecnologla, con miras a fortalecer la capacidad nacional cientlfico-tecnológica. como resultado principal de este foro, se obtuvo, en 1988, la creación de la misión de ciencia y tecnologia para que formulara las recomendaciones de una reorganización institucional en el área y la definición de un estatuto que sirviera de marco para las mismas. este proceso coincidió con la polltica nacional de apertura económica y, por lo tanto, se requerla, no sólo asegurar la productividad, sino constituir una comunidad cientlfica altamente calificada, asl como, también, desarrollar una capacidad de negociación tecnológica. este proceso desembocó, en 1990, con la promulgación de la ley 29 o ley de ciencia y tecnologla, la cual le confiere al estado la obligación de incorporar la ciencia y la tecnologla a los planes y programas de desarrollo económico y social del pals y a formular planes de ciencia y tecnologla, para el mediano y largo plazo. la ley consagra la relación entre el gobierno, la universidad, la comunidad cientifica y el sector privado colombiano, para adelantar actividades cientlfico-tecnológicas. el papel del estado es crear las condiciones favorables para la generación del conocimiento cientifico, estimular la capacidad innovadora del sector productivo y asignar presupuesto nacional a actividades de investigación y desarrollo tecnológico. para avanzar en la instrumentación de la ley, se expidió el decreto 585 de 1991, el cual crea el sistema nacional de ciencia y tecnologla, como un sistema abierto, no excluyente, del cual forman parte todos los programas, estratégias y actívidades de ciencia y tecnologla, independientemente de la institución pública, privada o persona que los desarrolle. como programa de ciencia y tecnologla se define un ámbito de preocupaciones cientlficas que se materializa en proyectos y actividades complementarias. hasta el presente, se han definido y aprobado once programas, a saber: ciencias básicas; ciencias sociales y humanas; desarrollo tecnológico industrial y calidad; ciencia y tecnologlas agropecuarias; ciencia del ambiente y habitat; estudios cientfficos de la educación; ciencia y tecnologla de la salud; ciencia y tecnologla del mar; investigaciones en energla y minerla; biotecnologla; y electrónica, telecomunicaciones e informática. al sistema pertenecen, además, las comisiones regionales de ciencia y tecnologla, organizadas de acuerdo con la regionalización que se está empleando en el pals a través de los corpes. 2. principales estrategias e instrumentos de la actual política nacional de ciencia y tecnología. estas estrategias e instrumentos, concretamente, son: impulso a los procesos de innovación en todos los sectores productivos. consolidación de la capacidad cientlfica nacional, mediante: • incentivos a los investigadores; • fortalecimiento de las instituciones de investigación; • desarrollo de redes de actividad cientffica y tecnológica; • conformación de auténticas comunidades cientlficas promoción de una cultura del conocimiento aplicación de incentivos crediticios, fiscales y financieros a la innovación. formación de recursos humanos al más alto nivel, mediante el impulso a estudios de posgrado y, especialmente, de doctorado. desregulación de la contratación pública en ciencia y tecnologla y autorización expresa para esta actividad, a la asociación pública y privada. acercamiento de la universidad con el sector productivo. la comunidad y el estado. integración del sistema nacional de información y comunicación cientfficas. conformación, en el país y en exterior, de la red colombiana de cientlficos. repatriación de los cerebros fugados con condiciones favorables de reinserción al pals. para todo lo anterior, colciencias se transformó en el instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnologla, como dependencia del d.n.p. y como entidad responsable del establecimiento y desarrollo del sistema. la creación del sistema nacional de ciencia y tecnologla se hizo realidad con la constitución e instalación del consejo nacional de ciencia y tecnologla, como máximo organismo coordinador del sistema e integrado por representantes del gobierno, de las universidades públicas y privadas, de los investigadores y del sector productivo, y presidido por el presidente de la república. simultáneamente, se integraron e instalaron los consejos nacionales de programa (once en total). 3. el programa nacíonal de ciencia y tecnologías agropecuarias. en el contexto anterior, se ha tratado, durante el periodo octubre 1991 a la fecha, de desarrollar un proceso de planeación participativa, para consultar a la comunidad cientffica del agro sobre lo que debe ser un programa nacional en ciencia y tecnologlas agropecuarias. dentro de los hechos destacados de este proceso, vale la pena senalar la realización, en septiembre pasado, del primer simposio nacional sobre el programa, a través del cual se obtuvieron los principales lineamientos para el mismo. como áreas estratégicas del programa, se consideran cinco (5) temáticas, que son: la relación entre el mercado y las actividades cientfficas del agro; las nuevas tendencias de la investigación agropecuaria; la formación de recursos humanos para la investigación agropecuaria; el desarrollo de mecanismos adecuados para la obtención de recursos financieros para la investigación agropecuaria; y la búsqueda de una adecuada relación entre los procesos de investigación, transferencia y adopción de tecnologlas agropecuarias. para hacer efectivas estas estrategias, se considera que ellas deben consultar el mercado y los 237 nuevos paradigmas del desarrollo cientifico, contemplar los problemas nacionales y tener en cuenta el entorno soclo-económico del pals y del mundo, mediante las siguientes premisas y actmdades: 1. análisis prospectivo de los mercados. el programa debe orientarse continuamente por análisis prospectivos de la dinámica de los mercados, tanto de productos como de tecnologlas, que permitan dirigir los esfuerzos de investigación y desarrollo tecnológicos en dos sentidos, a saber: a. hacia la promoción de investigaciones que respondan a los retos del mercado mundial y nacional, generando competitividad en la producción agropecuaria. b. a suplir los aspectos en los cuales el mercado no proporciona setlales adecuadas. tal es el caso de la necesidad de conocimientos básicos o el de la satisfacción de requerimientos de indole social. 2. reorientación de los enfoques de la investigación agropecuaria. la estrategia es cambiar la orientación de la investigación por productos y lineas hacia la misma por problemas cientlficos fundamentales y sistemas geográficos, culturales y sociales que impliquen visiones integrales. otro aspecto fundamental en el cambio de la orientación de la investigación es el enfoque de sistemas, considerando los procesos de postproducción o postcosecha, los cuales son vitales para el desempetlo eficiente del sector. también, resulta de vital importancia incorporar las nuevas tecnologlas y aprovechar, en especial, el enorme potencial que brinda la biotecnologla para resolver problemas de producción y procesamiento de productos. dentro de las nuevas tendencias, es muy importante tener en cuenta el concepto de sistemas sostenibles de producción, es decir, aquéllos que permitan obtener productividad acompañada de la conservación del ambiente. en este campo, se presenta un enorme desafio para abordar integralmente los problemas del desarrollo agropecuario. dentro de estas tendencias, es importante incluir un análisis concienzudo sobre los sistemas de producción campesina, sus formas de prevalencia y sus aportes a la economla y a la sociedad colombiana. 3. consolidación de los grupos de investigación. la investigación agropecuaria debe organizarse, de tal forma que sea ejecutada por grupos de investigación. el individuo aislado no puede hacer 238 investigación, de la misma manera que no la puede hacer la institución, cuya misión es proveer el entorno adecuado, para que los grupos realicen la tarea investigativa. es fundamental consolidar la investigación de los grupos en una acción multidisciplinaria y que se proyecte hacia la integración de grupos transinstitucionales y/o de cooperación internacional, mediante su vinculación a redes de investigadores que trabajen sobre problemas relacionados. para apoyar a los grupos, es necesario desarrollar programas de capacitación y actualización a alto nivel, para que los investigadores se inserten en los nuevos paradigmas del desarrollo cientlfico agropecuario. también, se requiere programar factores de estimulo y remuneración que hagan atractivo el desempeno de labores investigativas. 4. reforma institucional. para lograr los objetivos de un programa de desarrollo cientlfico agropecuario a nivel nacional, se requiere efectuar una profunda reforma institucional, mediante modelos coherentes, que tengan, como prioridad, el desarrollo de procesos de investigación y transferencia de tecnologla que respondan a las exigencias de la producción, la productividad, el equilibrio ecológico y la conservación del ambiente. las instituciones que realizan investigación deben adaptar sus estructuras a las nuevas necesidades, reálizando las modificaciones, las cuales se ven, hoy, facilitadas por la legislación de ciencia y tecnologia. en este proceso de la reforma institucional, cumple un papel preponderante la transformación del instituto colombiano agropecuario, como la institución de investigación más importante del sector agropecuario, que actualmente, se está realizando. 5. conclusión. el cambio paradigmático, frente al cual se encuentran las ciencias agropecuarias y la misma estructura de la producción en este sector, exige mucho más que el simple aprendizaje de unas técnicas nuevas. estamos ante la necesidad de un cambio cultural que nos conduzca a aprender a incorporar, simultáneamente, en un esfuerzo nacional coherente y conciente, factores tan diversos, como las señales del mercado, el respecto por el ambiente, los más recientes desarrollos de la ciencia básica y la organización institucional moderna de la investigación. sólo, asl, podremos sostenernos competitivamente en los mercados internacionales y apoyar los desarrollos económicos y sociales requeridos por el pals y sus diversas regiones. agronomía colombiana. 1989. vol vi. págs. 71·77 biología del trips frank/iniel/a occidenta/is (pegande) (thysanoptera: thripidae) sobre crisantemo chrysanthemum morifo/ium l. bajo condiciones de laboratorio estrella cardenas y darlo corredor] resumen. la especie frankliniella occidentalis (pegande) se encontró causando daño a flores de crisantemo en una empresa de la sabana de bogotá. se estudió su biología bajo condiciones de laboratorio (24,31 ± 2,50c y 66,36 ± 12% h.r.). el rango de duración en días de su ciclo de vida fue: huevo 4-5, ninfa de primer instar 3-4, ninfa de segundo instar 5-8, prepupa 4-6, pupa 3-5 y los adultos alcanzaron una longevidad entre 60 y 121 días. esta especie presentó partenogénesis de tipo arrenotoquia; de las hembras fecundadas se obtuvo una generación de 87,50/0 hembras y 120/0 machos. la fecundidad por partenogénesis fue de 325,7 huevos por hembra y la sexual de 303,1 huevos por hembra. developmentaland reproductive biology of frankliniella occidentslis (pegande) (thysanoptera: thripidae) on chrysanthemum abastract. f. occidentelis (pegande) was found to be an important pest in chrysanthemum green houses at the bogotá plateau. we studied its biology under lab conditions (24 ± 2.50c and 66 ± 12% r.h.). its life cycle was egg 4-5 days, first instar nymph 3-4 days, second instar nvmph 5 ....1 tiay:. prepupa 4-6 davs, pupa 3-5 days and the adults had a longevity between 60 and 121 days. females reproduce by parthenogenesis (arrhenotoky) in the absence of males. fertilized females produced 87.5% females 1 profesor facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. a.a. 14490. bogotá. and 12% males. fecundity of parthenogenetic females was 325.7 eggs per female. fecundity of sexually reproduced females was 303.1 eggs per female. introduccion actualmente el trips frankliniella occidentslis (pegande) está atacando cultivos de flores de invernadero en la sabana de bogotá. esta especie es muy polítaqa y es plaga de diferentes cultivos tales como: cultivos bajo invernadero de crisantemo y clavel en estados unidos (roob y parrella, 1986); cultivos de lechugas en campo abierto (yudin et al, 1987); flores de pero reduciendo la calidad del fruto (moffit, 1964), follaje de cebolla (dintenfas et al, 1987), causa distorsión en los frutos de fresa (aharoni et al, 1985); es causante de cicatrices en el fruto, distorsión de las hojas y atrofia en el crecimiento del tallo de uva en california (mcnally et al, 1985). el presente trabajo tuvo como objetivo determinar la biología del trips frankliniella occidentstis (pegande) bajo condiciones de laboratorio. a frankliniella occidentelis (pegande) comúnmente se le denomina "western flower thrips" (wft)/; las hembras adultas miden 1,7 mm de longitud aproximadamente. presenta una coloración variada que va de color amarillo claro a amarillo con mano chas cafés sobre el cuerpo; el pigmento ocelar es de color rojo -anaranjado, las antenas presentan ocho segmentos con fuertes tricomas sensoriales sobre los segmentos iii y iv; palpo maxilar trisegmentado; las alas anteriores con dos venas longitudinales provistas de setas esparcidas regularmente; las 71 setas de los ángulos anterior y posterior del pronotum bien largas (kono y papp, 1977). según roob y parrella (1986) los huevos de wft son depositados dentro del tejido foliar y eclocionan entre 2-4 días a temperaturas de invernadero, luego aparecen dos instares larvales los cuales se alimentan protegidos dentro de la flor en botón y dentro de los meristemos cerrados. después de 5-1 ° días como larvas, entran en dos etapas pupales en los cuales no se alimentan y pasan generalmente al suelo y después de 3-5 días aparecen los adultos, los cuales continúan alimentándose sobre botones, flores abiertas y follaje. materiales y metodos los estudios sobre la biología de f. occidentalis (pegande) fueron realizados en el laboratorio de entomología de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bogotá. en frascos (8 x 12) se mantuvieron los trips en estudio alimentadas con cabezuelas de crisantemo, cada frasco se tapó con un pedazo de tela fina sujetando con una banda de caucho a la boca del frasco; se colocaron dentro de una cámara bioclimática (descrita por páramo y sánchez, 1987) con las siguientes condiciones: (24,31 ± 2,50c y 66,36 ± 120/0 h.r.). de estas colonias se sacó el material necesario para hacer la descripción de los estados de vida y para hacer los montajes para estud iar la reproducción por partenogénesis y la reproducción sexual. el montaje para estudiar la reproducción por partenogénesis se hizo de la siguiente manera: se aislaron ninfas por separado, 30 en total, en frascos (2x6 cm) y se alimentó cada una con una flor de la inflorescencia del crisantemo, y se tapó cada frasco con tapones de algodón, se rotularon los frascos y se colocaron dentro de la cámara bioclimática. se hicieron observaciones diarias y cuando aparecieron los adultos se sexaron; los machos se desecharon y se reemplazaron por nuevas ninfas. las hembras adultas se alimentaron diariamente c()(1 una flor de la cabezuela del crisantemo para facilitar el conteo de huevos, el cual se hizo diariamente 72 bajo esteroscopio. se elaboró una tabla de datos en la cual se tuvo en cuenta: número de hembra, número de huevos puestos por hembra por día y la fecha de conteo. con los datos obtenidos se elaboró una curva de sobrevivencia de las hembras en estudio, una curva de fecundidad y se determinó la clase de partenogénesis de la especie en estudio. para analizar la reproducción sexual se aislaron 30 parejas de ninfas en frascos (2x6 cm) y se alimentó cada pareja con una flor de la cabezuela del crisantemo. cada frasco se rotuló y se tapó con tapones de algodón y se colocaron dentro de la cámara biocl irnática. se hicieron observaciones diarias y cuando aparecieron los adultos se sexaron. el conteo de huevos se hizo diariamente bajo esteroscopio. con los datos obtenidos se analizaron los mismos aspectos que se tuvieron en cuenta para analizar la reproducción por partenogénesis. resultados y discusion ciclo de vida f. occidentalis (pegande) bajo condiciones de laboratorio (figura 1). descripción de los estados de vida, huevo. de forma reniforme, sin rnicrópilo y de color blanquecino (figura 2a). el tamaño recién ovipositado es de 0,27 mm de largo por 0,11 rnrn de ancho. la hembra pone los huevos dentro del tejido vegetal donde se lleva a cabo la incubación, al tercer día aparecen las manchas oculares de color rojo y entre el cuarto y quinto día emergen las ninfas del primer instar (figura 1). segundo instar ninfal. el cuerpo es de color amarillo claro; en este estado ya se observa una diferenciación sexual aparente, los machos son más pequeños y delgados que las hembras; al final de este estado alcanzan el tamaño del adulto aunque la cabeza es muy pequeña con relación al tamaño del cuerpo. la longitud del cuerpo de la hembra es de 1,33 mm, mientras que la longitud del cuerpo del macho es de 1,02 mm aproximadamente. no presenta ocelos ni ojos compuestos y el pigmento ocelar es de color rojo. presenta cinco segmentos antena les con unas pocas setas (figura 2c). el cono bucal más esclerotizado que las otras partes de la cabefigura 1. ciclo de vida y longevidad de frankliniella occidentalis (pegandejbajo condiciones de laboratorio. za y tiene gran actividad alimenticia. este estado dura entre 5-8 días en condiciones de laboratorio (figura 1). prepupa .. es poco móvil, no tiene actividad alimenticia y el cono bucal es mernbranaso, la cabeza alcanza el tamaño de la del adulto, presenta cinco segmentos antenales poco diferenciados cubiertos por una membrana de color blanquecino, no presenta omatidios en sus ojos y el pigmento ocelar es rojo, no presenta ocelos. tiene un par de alas cubiertas por una membrana blanquecina. presenta suturas que separan las diferentes partes del cuerpo (figura 20). la duración en días en condiciones de laboratorio fue de 4-6 (figura 1). pupa. es inmóvil o se mueve un poco si se estimula, presenta ocelos, ojos del tamaño del adulto con pigmentos de color rojo pero no se observan omatidios. las antenas se observan colocadas hacia atrás sobre la cabeza y el protórax cubiertas por una membrana blanquecina, no se diferencia los segmentos antenales (figura 2e). el cono bucal es membranoso y al igual que la prepupa 110 s2 ·alimenta. este instar dura entre 3-5 díe.s en condiciones de laboratorio (figura 1). adulto. la hembra presenta la cabeza y el protórax de color amarillo, el pterotórax de color anaranjado y el abdomen amarillo claro con manchas de color café oscuras sobre la parte posterior. los machos son más pequeños que las hembras. caracter ística de esta especie son sus setas interocelares cuya longitud va más allá de cada ojo compuesto, también sus setas fuertes antera y posteromarginales del protórax (figura 3). la hembra alcanza una longitud de 1,7 mm aproximadamente, el estado de adulto tiene una larqa vida. en condiciones de laboratorio fue de'60 a 121 días (figurá 1). reproducción por partenogénesis. se observó que los huevos de frank/inie/la occidenta/is (pegande) continuaban su desarrollo sin fertilización. de un total de 9.778 huevos depositados durante toda la vida de 30 hembras sin fecundar se obtuvo una generación de 1.772 adultos machos. partenogénesis de tipo arrenotoquia en la cual ocurre una conjugación regular y reducción cromosómica normal en los huevos (soumalainen, 1962) y los machos que resultan del desarrollo arrenotóquico son haploides tanto en sus tejidos somáticos como en sus células germinales (davev, 1968). los dos autores anteriores coinciden en que este tipo de partenogénesis ocurre en tisanópteros. en este caso es propio de f. occidenta/is (pegande). la fecundidad de 30 hembras sin fecundar se observa en la fiqura 4 en la cual se observa un pico máximo de producción de juevos hacia la 5a. semana de edad de las hembras, después empieza a descender el promedio de huevos puestos por hembra a medida que avanzaban en edad. en promedio cada hembra de las anteriores puso 325,76 huevos durante toda su vida y un promedio de 3,19 huevos por hembra por día. reproducción sexual. el número total de huevos depositados por 30 hembras fecundadas de f. occidenta/is (pegande) fue de 9.039 duo rante toda la vida pe las mismas, con un promedio de 3,19 huevos por hembra por d la. la fig. 5 muestra la fecundidad por edad de las hembras, en la cual se observa un máximo de producción de huevos hacia la sexta semana de edad. del total de huevos depositados por las 30 hembras se obtuvo una generación adulta de 87,50/0 machos. se observó que los machos de esta generación aparecieron de las primeras y últimas oviposiciones de las hembras; posiblemente estos huevos se desarrollaron partenogenéti· camente ya que al inicio de la oviposición de las hembras probablemente no hubo apa73 ¡f( \) a b d o.24mm ~ figura 2. estados de f. occidentalis. a. huevo, 0.27 mm de largo por 0.11 mm de ancho. b. ninfa de primer instar, 0.55 mm de longitud. c. ninfa de 74 e e segundo instar, 1.33 mm de longitud. d. prepupa de 1.1 mm de longitud. e. pupade 1.3 mm de ion. gitud aproximadamente. 38 34 30 26·.. 22.c~ .::·iao~ == 14·-e ! 10 -e ~ :!.. figura 3. hembra adulta de f. occidentalis (pegande). si, setas interocelares; sa, setas anteromarginales; spm, setas posteromarginales del protórax; se, setas caudales; características diagnósticas de esta especie. longitud aproximada de la hembra 1.7 mm. j j;6 ,_ i 1 jo ;.. :6 j_, ~ ~ .¿ ::~ e .~ ~ 18 1 i ~ 14 j.3-; la 3 ~ o i ~ 5e, i i o 1 11 13 15 17 1919 1.: lj 15 1i ed.ad d. la. h.abra. ea semanas edad de las :,embt'39 (semanas) figura 4. fecundidad por partenogénesis de frankliniella occidentalis (pegande) en función de la edad en semanas de 30 hembras a condiciones de laboratorio. figura 5. fecundidad por parejas de frankliniella occidentalis (pegande) en función de la edad en semanas de 30 hembras fecundadas a condiciones de laboratorio. 75 l.a i j.; ~ "", o.s 1 \o ..' \1 \ 0.6j , o •• 4q.j \ i :j.~ .~ -. j \~o. ~ ~ 0.: s i ¡ , , , , a :j ~ _, l9 11 1, 15 .l7 l9 ~ad {x} de !..l.s ~emoras en eeeanae edad (:t) de l.as hembr;ls en aemenes figura 6. curva de supervivencia de 30 hembras de frank/iniella occidentalis (pegande) sin tecundar manten idas bajo cond iciones de laboratorio. reamiento antes de la oviposición. según lo observado se supone que las hembras de esta especie son diploides ya que solo aparecen cuando hay apareamiento y los machos son haploides según soumalainen (1962). longevidad de los adultos. en condiciones de laboratorio teniendo por separado cada hembra y cada pareja, se observó que f. occidentalis (pegande) tiene una larga vida. la longevidad de las hembras sin fecundar en promedio fue de 91,26 días y la longevidad promedio de las parejas fue de 93,27 días para las hembras y de 73,3 días para los machos. la figura 6 muestra la curva de sobrevivencia para las hembras sin fecundar y la figura 7 muestra la curva de sobrevivencia para las parejas. las curvas de sobrevivencia no son una característica constante de las poblaciones o de las especies; es una forma de expresar la mortalidad a que está sujeta una población y son muy sensibles a las condiciones ambientales. los datos obtenidos en este estudio muestran un ciclo de vida con una duración similar a la encontrada para esta especie en zonas templadas en épocas de verano. aun cuando las condiciones de fluctuación de temperaturas en los invernaderos podrían introducir variación en tiempo en el clero de vida de f. occidentelis, creemos que esta variación sería muy baja y que los datos aquí obteni76 figura 7. curva de sobrevivencia de 30 parejas de frankliniella occidentalis (pegande) mantenidas bajo condiciones de laboratorio. dos se pueden utilizar para otros estudios biológicos o poblacionales. literatura citada 1. aharoni. y., j.k .. stewart y d.g. guadagni. 1981. modified atmospheres to control western flower thrips on harvested strawberries. j. econ. entornot. 74: 338-340. 2. davev, k.g. 1968. la reproducción de los insectos. primera edición española. editorial alhambra s.a. madrid, 106 p. 3. dintenfass. l.p.. o.p. bartel y m.a. scott, 1987. predicting resurgence of western flower thrips rthvsanoptera: thripidae) on onions after insecticide aplication in the texas high plains. j. econ. entomol. 80: 502·506. 4. kono, t. y ch. s. papp, 1977. handbook of agricultural pests. departrnent of food" and agriculture division of plant lndustrv. sacramento. california. 203 p. 5. mcnally. p.s.. c. fogg. j. flynn y j. horenstein. 1985. effects of thrips (thysanoptera: thripidae) on shoot growth and berry maturity of chenin blanc grapes. j. econ. entomol. 78: 69·72. 6. moffit. h.r. 1964. a color of preference of the western flower thrips frankliniella occidentalis. j. econ. entomol. 57: 604-605. 7. paramo. g. y m. sánchez. 1987. algunos aspectos sobre el control natural y la biolog ía de tetranychus urticae koc_h (acari: tetranichidae) sobre rosa sp, bajo condiciones de leboratorio. tesis de grado. departamento de biología. universidad nacional de colombia. bogotá. 8. rabinovich. j.e. 1980. introducción a la ecología de poblaciones animales. primera edición. compañía editorial continental. sa méxico. 313 p. 9. hoob, k. y m. parrella. 1986. biology and control of western flower thrips. frankliniella occidentalis. second conference on insects and disease managment on ornarnenta!s. luisville kentuckv. edited by d. peter. b. schultz. 10. soumalainen. e. 1962. significance of partenogenesis in the evolution of insects. ann. rev. ent. 7: 349-366. 11. yudin, l.s.. w.c. mitchell y j.j. cho. 1987. color preference of thrips (thysanoptera: thripidae) with reference to aphids (homoptera: aphididae) and leafminers in hawaiian lettuce farms. j. econ. entomol. 80: 51-55. 77 agronomía 23-2. 2005.pdf potencial alelopático de brassica campestris subsp. rapa y lolium temulentum sobre la germinación de semillas de tomate allelopathic potential of brassica campestris subsp. rapa and lolium temulentum regarding tomato seed germination carolina zamorano1 y cilia l. fuentes2 abstract: bioassays were carried out for evaluating the allelopathic potential of 10, 25, 50, and 100 g· l-1 aqueous and methanolic concentrations of turnip (brassica campestris subsp. rapa) and ryegrass (lolium temulentum) leaf extracts in pre-germinated tomato seeds in the universidad nacional de colombia’s weed science laboratory. germination percentage and shoot and root elongation were measured; elongation and germination inhibition were also calculated. results did not reveal any effects of the extracts (10, 25, 50 and 100 g· l-1) on tomato seed germination. aqueous turnip extracts were seen to stimulate tomato root elongation at 10 g· l-1 and be detrimental at 25 to 100 g· l-1. dc 50 was 44 and 49 g· l-1 for root and shoot elongation, respectively. methanolic turnip extracts reduced tomato root elongation as extract concentration increased. ryegrass extract effect on tomato root elongation response was similar regarding the two solvents (aqueous and methanolic); it became reduced by 40% at concentrations of 10 to 100 g· l-1; dc 50 calculated for aqueous extract root elongation was 10 g· l-1. additional key words: lycopersicon esculentum, allelopathy, extract resumen: con el objeto de evaluar el potencial alelopático de los extractos de hojas de nabo (brassica campestris subsp. rapa) y raigrás (lolium temulentum), utilizando dos solventes (agua y metanol), se desarrollaron bioensayos con semillas pregerminadas de tomate en el laboratorio de malherbología de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. los bioensayos tuvieron un diseño de bloques al azar con tres repeticiones y se replicaron tres veces. las concentraciones de los extractos utilizados fueron 10, 25, 50 y 100 g· l-1. como variables se midieron: el porcentaje de germinación, la longitud del brote aéreo y raíz y, adicionalmente, se calculó el porcentaje de elongación con respecto al control. no hubo efectos de los extractos sobre la germinación de semillas de tomate. los extractos acuosos de nabo tuvieron efectos estimulantes sobre la elongación de la raíz del tomate, con concentraciones de 10 g· l-1, y detrimentales en el rango de 25 a 100 g· l-1; la concentración que redujo el crecimiento en 50% (dc 50 ) estuvo entre 44 y 49 g· l-1, para la longitud de raíz y de brote aéreo, respectivamente. los extractos metanólicos de nabo disminuyeron la elongación de la raíz de tomate a medida que aumentaba la concentración del extracto. el efecto de los extractos de raigrás sobre la elongación de la raíz del tomate fue similar con los dos solventes, disminuyéndola 40% en promedio con las concentraciones de 10 a 100 g· l-1; la dc 50 se calculó para el porcentaje de elongación de la raíz con extracto acuoso y fue 10 g· l-1. palabras claves adicionales: lycopersicon esculentum, alelopatía, extracto fecha de recepción: 05 de septiembre de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 docente, universidad de cundinamarca, fusagasugá (colombia). e-mail: carolina.zamoranom@gmail.com 2 profesora titular, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ciliafuentes@lycos.com introducción la mayoría de los compuestos alelopáticos se ha obtenido de las especies vegetales, aunque recientemente, como lo estudió kremer (2000), se ha explorado el potencial de los microorganismos del suelo. por su parte, los avances en las técnicas analíticas y bioquímicas, entre otras, en los métodos de extracción e agronomía colombiana 23(2): 256-260, 2005 zamorano y fuentes: potencial alelopático de brassica campestris... 2572005 identificación de compuestos activos e, incluso, en los bioensayos, han permitido desarrollos importantes en el campo de la alelopatía. tukey (1966) reporta trabajos sobre lixiviados obtenidos a partir de hojas, aunque anota que otras partes de las plantas pueden liberar compuestos alelopáticos al contacto con agua. este método es uno de los que con más frecuencia se utiliza en tejidos de tallos y raíces de plantas que se sospecha tienen potencial alelopático; por su parte, liebman y ohno (1998) anotan que en estos lixiviados lo más importante es mantener la estabilidad de las sustancias extraídas. la extracción de los compuestos de las especies que se presumen con potencial alelopático es una parte primordial en los bioensayos (inderjit y dakshini, 1994), y dentro de ellos se encuentra la discrimación entre solventes orgánicos e inorgánicos. en especies de los géneros brassica y sinapis (cruciferae) se han identificado compuestos alelopáticos como alil isotiocianato y -fenetil isotiocianato (choesin y boerner, 1991), y carpentier et al. (1998), que emplearon diferentes solventes para la extracción de compuestos alelopáticos en brassica napus, sugieren que el uso del metanol puede evitar el problema de la actividad de la enzima mirosinasa (que descompone compuestos como los glucosinolatos, comunes en la familia brassicaceae) y reduce la extracción de compuestos indeseables; sin embargo, también sugieren que el metanol es un solvente tóxico. en l. temulentum, hartley et al. (1988) encontraron en las paredes celulares compuestos fenólicos relacionados con el ácido ferúlico y cumárico, compuestos solubles en agua. en la mayoría de los bioensayos con compuestos alelopáticos se prefiere hacer las evaluaciones con especies cultivadas sensibles. macías et al. (2000) sugieren que el uso de semillas de cultivos comerciales permite generar modelos generales sobre los aleloquímicos y, en especial, en lo referente a efectos estimulantes. esas semillas tienen además la ventaja de ser genéticamente más homogéneas que las semillas de malezas, germinar uniformemente y estar disponibles con facilidad. el objetivo de este trabajo fue determinar los efectos causados por extractos en dos tipos de solventes (agua y metanol) de brassica campestris subsp. rapa (l.) calpham y de lolium temulentum l., sobre tomate lycorpesicon esculentum var. santa clara, una planta muy sensible a herbicidas. materiales y métodos se realizaron bioensayos con diferentes concentraciones de los extractos acuosos y metanólicos de brassica. campestris subsp. rapa y de lolium temulentum (10, 25, 50, y 100 g· l-1). los extractos (5 ml) se utilizaron para humedecer el papel filtro de una caja petri, en donde se colocaron semillas pregerminadas de tomate (lycopersicon esculentum mill var. santa cruz kada); esto con el fin de garantizar la viabilidad de la semilla. las semillas se colocaron en una cámara de crecimiento (wtb-binder) a 28 °c y completa oscuridad. siete días después de la exposición a los extractos, se registró el porcentaje de germinación, la longitud del brote aéreo (cm) y de la raíz (cm) y se calculó el porcentaje de inhibición de la enlongación del brote y la raíz, con respecto al testigo sin tratar, con la siguiente fórmula: % inhibición = l testigo l raíz/brote · 100 l testigo donde, l: longitud (promedio para el testigo). se realizaron regresiones log-logísticas siguiendo el modelo propuesto por seefeldt et al. (1995): y = c + d c 1 + (x/dc50) b y = c + d c 1 + exp [b(log (x) log (dc50))] donde, c: límite inferior (concentración alta) d: límite superior (concentración baja) b: pendiente dc 50 : concentración que reduce el crecimiento en 50%. el modelo se empleó sobre los datos de longitudes de raíces y brotes aéreos en cada uno de los experimentos y se efectuaron regresiones probit para los porcentajes de elongación, con respecto al control. de esas regresiones se escogieron las curvas que mejor describieran la respuesta, con base en el valor de la concentración dc 50 calculada en cada caso. resultados y discusión el porcentaje de elongación, con respecto al control de la raíz de tomate con extractos acuosos de b. campestris subsp. rapa (figura 1), tuvo un comportamiento decreciente: la elongación de la raíz con respecto al testigo 258 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana disminuyó con el aumento de la concentración. con la concentración de 10 g· l-1 no se obtuvo inhibición de la elongación de la raíz, resultado que coincide con lo que sugieren butgko y jensen (2002) sobre los extractos de tejidos vegetales, que en bajas concentraciones frecuentemente estimulan la germinación y/o el crecimiento de una planta. en el caso del extracto en metanol (figura 1), la inhibición en la elongación mostró una relación directa con la concentración del extracto: a mayor concentración, mayor inhibición en la elongación de la raíz con respecto al control. esa respuesta estaría relacionada con lo que referencian carpentier et al. (1998) sobre el uso del metanol que, al evitar la actividad de una enzima, hace menos variable el efecto del extracto de b. campestris subsp. rapa , si se compara con el comportamiento del extracto acuoso. la tendencia observada con los extractos de l. temulentum resultó ser similar para ambos solventes (figura 2), lográndose una relación directa entre la inhibición de la elongación de la raíz con respecto al control y la concentración de los extractos, con concentraciones entre 10 y 100 g· l-1. figura 1. porcentaje de elongación con respecto al control de la raíz de plántulas de tomate, lycopersicon esculentum, utilizando agua y metanol como solventes de extractos foliares de brassica campestris subsp. rapa. para ambos solventes, el valor máximo de reducción de crecimiento estuvo por encima de 80%, lo que sugiere el efecto detrimental de extractos de esta especie al ser utilizados en cultivos como el tomate, así como el gran beneficio para el control de flora no deseada dentro de los sistemas de cultivo. figura 2. porcentaje de elongación con respecto al control de la raíz de plántulas de tomate, lycopersicon esculentum, utilizando agua y metanol como solventes de extractos foliares de lolium temulentum. con los extractos de l. temulentum, las concentraciones entre 25 y 50 g· l-1 pueden considerarse como las mejores, pues permiten alcanzar una reducción de 50% en el crecimiento en longitud de la raíz de tomate. los compuestos extraídos de las hojas de l. temulentum parecen ser más estables en las condiciones evaluadas y, aunque no logran reducciones del crecimiento, con respecto al control, tan altos como en el caso de b. rapa (80% vs. 60%), la estabilidad de los compuestos podría ser una fortaleza en el momento de su incorporación en las prácticas agrícolas. en referencia a la respuesta del tomate a los extractos en los dos solventes escogidos, kato-noguchi (2000) encontró, al trabajar con fracciones de evolvulus alsinoides en n-hexano, acetona y agua sobre el crecimiento de lactuca sativa, que la fracción soluble en agua fue la que mayor efecto tuvo sobre el crecimiento, con una i 25 (dosis zamorano y fuentes: potencial alelopático de brassica campestris... 2592005 que reduce el crecimiento en un 50%, equivalente a dc 50 ) de 0,01 mg· ml-1, frente a 0,14 y 0,032 mg· ml-1 para las fracciones en acetona y n-hexano, respectivamente. adicionalmente, inderjit y dakshini (1994 y 1995) sugieren que, en términos de la importancia ecológica de los compuestos involucrados en la interferencia alelopática, es deseable que ellos sean solubles en agua, por tratarse de un solvente común e inocuo ambientalmente. el porcentaje de germinación (tabla 1) no fue una variable importante para evaluar el efecto de los extractos, puesto que los valores obtenidos en todos los casos fueron de 100%, sugiriendo, en el caso de l. esculentum, que no tienen efecto sobre los procesos relacionados con la germinación y que esa respuesta podría asumirse como igual para otro tipo de semillas, dada la susceptibilidad de esta especie a variaciones en el medio de germinación. de igual manera, el ph no tuvo variaciones importantes por causa de las sustancias evaluadas, manteniéndose entre 6 y 7 unidades, valores considerados dentro del rango óptimo de ph para la germinación y el crecimiento de plantas (macías et al., 2000). (figura 2), no se pudo calcular la dc 50 en los dos solventes (tabla 1), lo que puede deberse a la presencia de datos tanto para inhibición como para estímulo del crecimiento; es posible que, si se obvian esos datos, pueda encontrarse un valor de dc 50 , pero no correspondería a la realidad experimental. los resultados de estas concentraciones muestran que, si bien pueden definirse comportamientos de los extractos en sus respectivos solventes, resulta complejo ajustar los datos para hacer cálculos de estas concentraciones. esto puede estar relacionado con el hecho de que los cálculos de concentración dc 50 se han desarrollado para compuestos que producen un solo tipo de respuesta en las plantas, como es el caso de los herbicidas. los resultados expuestos en este trabajo sugieren que los efectos de los extractos de b. campestris subsp. rapa y de l. temulentum pueden verificarse con la variable longitud, pues pudo ajustarse con el modelo log-logístico. esto coincide con lo que reportan macías et al. (2000), quienes evaluaron efectos de algunos herbicidas comerciales sobre semillas de hortalizas, con el fin de estandarizar metodologías para evaluación de aleloquímicos en bioensayos y concluyeron que la longitud de raíces es una de las mejores variables para evaluar la actividad de un compuesto, por los menores valores de la desviación estándar en semillas pequeñas, como las de tomate. con los resultados obtenidos bajo las concentraciones evaluadas en l. esculentum, se sugiere que con otras especies de hortalizas, usadas comúnmente en ensayos de alelopatía, y con especies de malezas se emplee en los ensayos un rango de concentración un poco más amplio, por debajo de 10 g· l-1, y menos espaciado entre 10 y 100 g· l-1, con el fin de observar mejor el comportamiento de las variables y definir si el rango de estímulo de algunos de los extractos se encuentra por debajo de 10 g· l-1. literatura citada butgko, v.m. y r.j. jensen. 2002. evidence of tissue-specific allelopathic activity in euthamia graminifolia and solidago canadensis (asteraceae). amer. midland naturalist 148 (2), 253-262. carpentier, n., s. bostyn y j.p. coïc. 1998. isolation of a rich glucosinolate fraction by liquid chromatography from an aqueous extract obtained by leaching dehulled rapeseed meal (brassica napus l.). ind. crops prod. 8, 151-158. choesin, d.n. y r.e.j. boerner. 1991. allyl isothiocyanate release and the allelopathic potencial of brassica napus (brassicaceae). amer. j. bot. 78(8), 1083-1090. tabla 1. dc 50 para los extractos acuosos y metanólicos de brassica campestris subsp. rapa y lolium temulentum en semillas de tomate lycopersicon esculentum. variables b. campestris subsp. rapa l. temulentum dc 50 dc 50 agua metanol agua metanol germinación (%) 100 100 100 100 longitud de raíz 44,4 % de elongación 14,3 8,9 10,1 longitud brote aéreo 49,5 210 % de elongación 34,4 8,0 81,3 dc50: concentración que reduce el crecimiento en 50%. el cálculo de la concentración dc 50 no fue posible para todas las variables (tabla 1); las dc 50 del extracto acuoso de b. campestris subsp. rapa para las longitudes de la raíz y el brote aéreo no se obtuvieron, pero sí las de los extractos en agua y metanol para los porcentajes de elongación, 14,3 y 8,9 g· l-1, respectivamente. para los datos de longitud del brote aéreo, se pudo determinar la concentración del extracto de b. campestris subsp. rapa en agua y metanol que produce 50% de inhibición en la elongación (34,4 y 8,0 g· l-1, respectivamente). para los extractos de l. temulentum, a pesar de su actividad inhibitoria del crecimiento con respecto al testigo 260 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana hartley, r.d., r.w. frederick y p.j. harris. 1988. 4,4’ dihydroxytruxillic acid as a component of cell walls of lolium multiflorum. phytochem. 27 (2), 349-357. inderjit y k.m.m. dakshini. 1994. allelopathic effect of pluchea lanceolata (asteraceae) on characteristics of four soils and tomato and mustard growth. amer. j. bot. 81(7), 799-804. inderjit y k.m.m. dakshini. 1995. on laboratory bioassays in allelopathy. bot. rev. 61(1), 28-44. kato-noguchi, h. 2000. assessmente of the allelopathic potential of extracts of evolvulus alsinoides. weed res. 40, 343-350. kremer, r.j. 2000. growth supression of annual weeds by deleterious rhizobacteria integrated with cover crops. pp. 931-940. en: spencer, n.r. (ed.). proc. x international symposium on biological control of weeds. july 4-14, 1999. montana state university, bozeman, mt. liebman, m. y t. ohno. 1998. crop rotation and legume residue effects on weed emergence and growth: applications for weed management. pp.181-221. en: hatfield, j.l., d.o. buhler y b.a. stewart (eds.). integrated weed and soil management. ann arbor press, michigan. macías, f.a., d. castellano y j.m.g. molinillo. 2000. search for a standard phytotoxic bioassay for allelochemicals. selection of standard target specie. j. agr. food chem. 48, 2512-2521. seefeldt, s.s., j.e. jensen y e.p. fuerst. 1995. log-logistic analysis of herbicide dose-response relationships. weed technol. 9, 218-227. tukey, h.b. jr. 1966. leaching of metabolites from above ground plant part and its implications. bul. torrey bot. club 93, 385-401. agronomía 24-2i.indd agronomía colombiana 24(2): 207-213, 2006 fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecul ar protocolo para la micropropagación de furcraea macrophylla baker micropropagation protocol for furcraea macrophylla baker maría a. martínez1 y josé c. pacheco2 abstract: to the genus furcraea belong textile species of great importance for the national and international markets, so much for the characteristics of their fiber as for the content of precursors of hormones, corticoides, sugars, fatty acids, biopesticides, and many other products in their juices. in this research, a protocol was developed for micropropagation of furcraea macrophylla b., starting from shoots apex from bulbils. the in vitro cultures were carried out in modified ms and supplemented with ba, tdz, kin and 2-ip alone or in combination with 2.69 µm naa. after 12 weeks of initiation the cultures, in most of the achieved treatments, the explants developed axillary shoots. one hundred percent produced shoots rooted after 30 days in modified ms medium supplemented with 11.42 µm iaa, or with 2.46 µm iba, or without growth regulators. after the hardening stage, 94% of the plantlets survived under ex vitro conditions. the established protocol for micropropagation of f. macrophylla is an effective procedure to supply the commercial demand of selected plant material, with good phytosanitary conditions, in relatively short periods and at low cost. additional key words: agavaceae, axillary shoots, growth regulators, furcraea resumen: del género furcraea hacen parte especies textiles de gran importancia en los mercados nacionales e internacionales, tanto por las características de la fibra como por el contenido de precursores de hormonas, corticoides, azúcares, ácidos grasos y biopesticidas que se encuentran en sus jugos. en esta investigación se desarrolló un protocolo para la micropropagación de furcraea macrophylla b. a partir de ápices caulinares procedentes de bulbillos. los cultivos in vitro se realizaron en medio ms modificado y suplementado con ba, tdz, kin y 2-ip en forma individual o en combinación con 2,69 µm de ana. después de 12 semanas de iniciados los cultivos, en la mayoría de los tratamientos ensayados los explantes desarrollaron brotes axilares. 100% de los brotes producidos enraizaron después de 30 d en medio ms modificado suplementado con 11,42 µm de aia, con 2,46 µm de aib o en ausencia de reguladores de crecimiento. después de la etapa de endurecimiento, 94% de las plántulas sobrevivieron en condiciones ex vitro. el protocolo establecido para la micropropagación de f. macrophylla es un procedimiento efectivo con el que se podría suplir la demanda comercial de material vegetal seleccionado, en óptimo estado fitosanitario, en periodos relativamente cortos y a bajos costos. palabras clave adicionales: agavaceae, brotes axilares, reguladores de crecimiento, fique fecha de recepción: 04 de mayo de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 bióloga, escuela de ciencias biológicas, facultad de ciencias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: maramca79@yahoo.com 2 profesor titular, escuela de ciencias biológicas, facultad de ciencias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: jopach@hotmail.com introducción la familia agavacea comprende 18 géneros y 600 especies propias de zonas tropicales y subtropicales, perfectamente adaptadas para sobrevivir en condiciones semidesérticas. varias de estas especies son de interés económico por su valor ornamental o por ser fuente de productos de interés (devesa, 1997). los géneros agave y furcraea son los más representativos de la familia agavacea. los ágaves comprenden plantas textiles, como el agronomía colombiana 208 vol. 24 · no. 2 sisal (a. sisalana) y el henequén (a. fourcroydes); ornamentales (a. victoria-reginae) y para producción de bebidas (a. tequilana). las furcraeas comprenden plantas textiles, como borde de oro (f. castilla), uña de águila (f. macrophylla) y cenizo (f. cabuya), entre otras. en colombia se conoce con el nombre de fique a las plantas que pertenecen al género furcraea, que comprende aproximadamente 20 especies, algunas de ellas utilizadas para extraer de sus hojas la fibra textil conocida como cabuya. de la planta sólo se aprovecha 4% de la hoja, que corresponde a la fibra; el 96% restante son jugos y fibras cortas. este bajo porcentaje de aprovechamiento de las plantas hace que los cultivos no sean rentables, razón por la que las plantaciones fueron abandonadas y/o erradicadas en décadas anteriores. sin embargo, las investigaciones realizadas en los últimos años han creado nuevas expectativas para el aprovechamiento integral de la planta. en su jugo se han encontrado, entre otros compuestos, precursores de productos hormonales, corticoides, ácidos grasos, azúcares, sulfatos y sustancias con actividad biopesticida (mavdt et al., 2002). además, tanto la fibra larga como la fibra corta son materia prima para la industria y la artesanía. pero, a pesar de estas expectativas, el aprovechamiento integral del fique a gran escala enfrenta la falta de genotipos seleccionados y de material vegetativo suficiente para la renovación y establecimiento de nuevas plantaciones. el fique es una planta monocotiledónea, de crecimiento lento, con un ciclo de vida largo (aproximadamente, 20 años), florece sólo una vez hacia el final de su ciclo de vida y raramente produce semillas fértiles. por tanto, el mejoramiento y la propagación sexual presentan serias dificultades. la propagación ocurre principalmente a través de bulbillos, que son yemas epígeas o axilares de la inflorescencia que se producen en el maguey (flor), y a través de hijuelos que crecen en el tronco de la planta. para la propagación in vitro de agaváceas, se han aplicado diferentes técnicas de cultivo, utilizando segmentos caulinares y foliares, bulbillos, semillas, callos, meristemos, yemas, embriones zigóticos (tabla 1). la mayoría de estas técnicas se ha enfocado a la multiplicación masiva a través de brotes adventicios y/o axilares y la producción de embriones somáticos. se ha reportado: organogénesis directa e indirecta para diversas especies, como a. arizonica (powers y backhaus, 1989) y a. fourcroydes (muñoz et al., 2004; eastmond et al., 2000; madrigal et al., 1989; robert et al., 1987), a. sisalana (binh et al., 1990), agave sp. (groenewald et al., 1977) y a. tequilana (castro et al., 1990); proliferación de brotes directamente del explante original, para a. fourcroydes (robert et al., 1987), a. sisalana (das, 1992) y a. schidigera (rodríguez et al., 1996a); proliferación de brotes adventicios a partir de callos, en a. sisalana (hazra et al., 2002; nikam, 1997) y a. cocui (yépez et al., 2004); proliferación por brotes axilares en a. parrasana (santacruz et al., 1999); embriogénesis somática en especies ornamentales, como a. victoria-reginae (martínez et al., 2003; rodríguez et al., 1996b) y especies textiles, como a. sisalana (nikam et al., 2003) y a. fourcroydes (gonzález et al., 2001). en especies del género furcraea no se han encontrado reportes sobre manipulación in vitro de tejidos. en esta investigación se desarrolló un protocolo para micropropagación de f. macropylla b. a través de brotes axilares, utilizando como explantes primarios ápices caulinares extraídos de bulbillos procedentes de plantas seleccionadas. materiales y métodos3 material vegetal se seleccionaron plantas madre de 15-20 años, con hojas productivas de 3 m, inflorescencia vigorosa con una producción de hasta 3.000 bulbillos. los bulbillos utilizados como fuente de explantes primarios se seleccionaron teniendo en cuenta un tamaño uniforme, de 10 a 12 cm de longitud y 3 cm de diámetro basal. a los bulbillos seleccionados se les eliminaron las hojas de color verde, conservando la pequeña porción caulinar para facilitar la manipulación; la desinfección superficial se realizó en cámara de flujo laminar, así: inmersión en agua destilada estéril más tween 20 (0,5 ml por 100 ml) durante 10 min, con agitación continua; inmersión en alcohol al 70% durante 1 min y en hipoclorito de ca (ca(ocl) 2 , 5-10%) durante 25 min; finalmente se enjuagaron 4 veces consecutivas, 3 min cada una, con agua destilada estéril. la escisión de los ápices caulinares se realizó con ayuda de bisturí 3 abreviaturas: ba, 6-bencilaminopurina; kin, 6-furfuril-aminopurina; tdz, n-fenil n’-1,2,3-tidiazol-5-il úrea; 2-ip, 2-isopentenil adenina; ana, ácido naftalenacético; aia, ácido 3-indol-acético; aib, ácido 3-indol-butírico y ms, medio de murashige y skoog (1962). martínez y pacheco: protocolo para la micropropagación... 2092006 tabla 1. algunos estudios in vitro realizados en agaváceas. especie tipo de explante medio y/o reguladores de crecimiento resultados referencia agave sp. segmentos de tallo de bulbillos inducción: ls + 14,76 µm iba proliferación: ls + 1,71 µm aia + 4,65µm kin callo, brotes adventicios madrigal et al., 1989 a. arizonica segmentos basales de hojas in vitro inducción: ls+ 0,3 mg · l-1 2,4-d regeneración: ms + piridoxina-hcl 0,5 µm + tirosina 100 mg/l + ba 10 mg · l-1 + ana 0,09-1,0 mg · l-1 + adenina 80 mg · l-1 callos, regeneración de brotes powers y backhaus, 1989 a. sisalana segmentos de tallo de brotes in vitro ms + 20 g · l-1 sacarosa, 10% agua de coco, 0,075 mg · l-1 ana, 0,49 µm iba y 2,32 µm kin múltiples brotes, callo, plántulas enraizadas binh et al., 1990 a. sisalana segmentos de tallo, bulbillos y rizomas ms; sh; gamborg y white + aia; ana; 2,4-d, kin y ba (0,44 a 28,54 µm) callos, múltiples brotes y regeneración de plántulas nikam, 1997 a. sisalana segmentos de hojas in vitro ms + 1.000 mg · l-1 ch + ba (8,9-44,0 µm) transferencia a ms ½ + ba 8,9 µm callos, proliferación brotes adventicios hazra, 2002 a. sisalana brotes in vitro ms + 4,65-9,29 µm kin ó 0,88-2,22 µm ba + 0,90-2,26 µm 2,4-d embriogénesis somática nikam et al., 2003 a. parrasana semilla ms + vitaminas l2 + 30 g · l-1 sacarosa, 2,4-d (0,0 a 0,04 µm) + ba (26,6; 39,9 y 53,2µm) proliferación brotes axilares santacruz et al., 1999 a. victoriareginae segmentos de hojas in vitro ms + vitaminas l2 + 30 g · l-1 sacarosa + 2,4-d 1,4 µm embriogénesis somática indirecta rodríguez et al., 1996 a. victoriareginae segmentos de tallo de plántulas ms + 2,26 µm 2,4-d callos embriogénicos, embriogénesis somática martínez et al., 2003 a. cocui segmentos de hojas in vitro inducción callo organogénico: ms + 4,52 µm 2,4-d + 4,44 µm ba organogénesis: ba 44,38 µm callos, organogénesis indirecta yépez et al., 2004 a. fourcroydes yemas apicales de bulbillos knudson y ms + 13,31 µm ba km + 0,46 µm kin + 32,22 µm ana proliferación brotes axilares, callos organogénicos muñoz et al., 2004 a. fourcroydes meristemos apicales de plantas seleccionadas inducción de callo, ms modificado + 0,011 µm 2,4-d+ 4,44 µm de ba embriogénesis:2,4-d (12,65; 25,5; 102,24 µm ) + 2,32 µm kin embriogénesis somática gonzález et al., 2001 ba, 6-bencilaminopurina; kin, 6-furfuril-aminopurina; tdz, n-fenil n’-1,2,3-tidiazol-5-il úrea; 2-ip, 2-isopentenil adenina; ana, ácido naftalenacético; aia, ácido 3-indol-acético; aib, ácido 3-indol-butírico y ms, medio de murashige y skoog (1962). y estereoscopio, eliminando progresivamente las hojas en desarrollo. los ápices caulinares escindidos, con un tamaño de 0,7 a 1,0 cm (figura 1a), comprenden el meristemo, los primordios foliares y las primeras hojas en desarrollo. inducción y proliferación de brotes axilares para inducir la formación de yemas y promover el desarrollo de brotes axilares, los ápices caulinares se cultivaron en medio ms (murashige y skoog, 1962) con macroelementos y fe-edta disminuidos a la mitad de la concentración original, suplementado con ba (13,31 ó 22,19 µm), 2-ip (24,61 ó 34,4 µm), kin (32,52 ó 46,47 µm) ó tdz (0,045, 0,225 ó 0,45 µm) en combinación con 2,69 µm de ana. los explantes se mantuvieron en los mismos medios durante 180 d, transfiriéndolos a medio fresco cada 45 d. para el establecimiento de cadenas proliferativas, después de la tercera transferencia, los brotes de longitud ≥ 1,5 cm se individualizaron y subcultivaron en los mismos medios utilizados durante la etapa de inducción. esta última etapa se repitió cada 60 d. enraizamiento de brotes axilares para estimular la formación de raíces, se cultivaron brotes de longitud ≥ 3 cm durante 4 semanas en el mismo medio utilizado para inducción y proliferación de brotes, al que se le adicionó 20 g· l-1 de sacarosa y se suplementó o no con 11,42 µm de aia ó 2,46 µm de aib. condiciones generales de cultivo a todos los medios utilizados se les ajustó el ph a 5,7 con hcl (0,1 n) ó koh (0,1 n), se solidificaron con 7,5 g· l-1 de agar y se esterilizaron en autoclave a 121 ºc y 1 kg· cm-2 de presión durante 20 min. los explantes se cultivaron en recipientes de vidrio de 5 y 50 ml con alícuotas de 3 y 25 ml de medio para las etapas de inducción y multiplicación, respectivamente. los cultivos se incubaron a 25 ± 1 ºc y con fotoperíodo de 16 h suministrado por lámparas silvana de 75 w. aclimatización los brotes enraizados se extrajeron de los recipientes de cultivo, se les eliminó el agar adherido a las raíces y se agronomía colombiana 210 vol. 24 · no. 2 x bp = x brotes axilares por explante · % explantes que forman brotes 100 en cada tratamiento se cultivaron 20 unidades experimentales y cada tratamiento se repitió 2 veces. resultados y discusión los procesos organogénicos relacionados con neoformación de meristemos axilares, así como con su desarrollo, pueden ser suprimidos o retardados mientras los meristemos apicales estén activos. la inducción, crecimiento, desarrollo y proliferación de brotes axilares son, por lo general procesos promovidos por la incorporación de reguladores de crecimiento al medio de cultivo; comúnmente, las citoquininas suprimen la dominancia del meristemo apical y promueven la formación de brotes axilares. las citoquininas influyen sobre el desarrollo y fisiología de los vegetales, incluyendo germinación de sesumergieron en una solución fungicida de benlate® (1,0 g· l-1); luego se sembraron en vasos plásticos de 200 ml que contenían un sustrato estéril preparado con cascarilla de arroz, tierra y arena en proporción 2:1:1. las plántulas se mantuvieron en invernadero en módulos cubiertos con plástico durante 15 d y, posteriormente, en módulos descubiertos durante 20 d. análisis estadístico los datos obtenidos se analizaron aplicando análisis de varianza (anova) y la prueba f, utilizando el programa spss windows versión 11.5 (spss inc.). cuando el anova indicó diferencias entre las medias de los tratamientos, se aplicó la prueba dhs (diferencia honestamente significativa) de tukey para determinar los tratamientos que presentaron diferencias significativas. para establecer la efectividad de los tratamientos ensayados durante dos ciclos de proliferación, la media de brotes por explante se estimó mediante la relación: figura 1. micropropagación de f. macrophylla b.: a) ápice caulinar utilizado como explante primario; b) brotes axilares formados después de 60 d de iniciados los cultivos; c) brotes axilares múltiples desarrollados después de 120 d de cultivo en medio ms modificado suplementado con 35,52 µm de kin más 2,69 µm de ana; d) brotes axilares elongados después de 180 d de cultivo; e) brote enraizado, después de 30 d de cultivo en ms modificado, suplementado con 11,42 µm de aia y f) plántula aclimatizada, después de 30 d en condiciones ex vitro. martínez y pacheco: protocolo para la micropropagación... 2112006 millas, control de la dominancia apical, interacción planta-patógeno, desarrollo de flores y frutos y senescencia de hojas, entre otros. estos procesos también son influenciados por otros estímulos –como la luz y otros fitorreguladores–, y los resultados fisiológicos y de desarrollo reflejan respuestas altamente dependientes de tales estímulos (shimizu y mori, 2001; haberer y kieber, 2002). se ha observado que cultivos de callos indiferenciados de zanahoria forman brotes o raíces, dependiendo de la cantidad relativa de citoquininas a auxinas en el medio de cultivo, y que la proporción –más que la cantidad absoluta– de esas dos hormonas determina la respuesta (skoog y miller, 1957). según george (1996), una proporción auxina-citoquinina balanceada mantiene las células en un estado indiferenciado, mientras que una proporción alta de citoquinina a auxina promueve el desarrollo de brotes y una proporción baja promueve el desarrollo de raíces. en esta investigación, 72-98% de los ápices caulinares inducidos in vitro en presencia de las diferentes concentraciones de ba, kin y 2-ip, combinadas con ana, fueron viables y la formación de brotes axilares fue evidente después de 8 semanas de cultivo (figuras 1a-d). esta respuesta concuerda con las obtenidas en cultivos in vitro de otras agaváceas, como a. arizonica (powers y backhaus, 1989), a. cantala (binh et al., 1987), a. fourcroydes (robert et al., 1996) y a. victoria-reginae (rodríguez et al., 1996b), en las que un requerimiento de concentraciones moderadas a bajas de 2,4-d, iba ó ana, en combinación con una citoquinina, fue efectivo para inducir procesos organogénicos conducentes a la formación de brotes. sin embargo, en otras agaváceas, como a. sisalana (das, 1992) y a. parrasana (santacruz et al., 1999), la proliferación de brotes fue inducida en presencia de citoquininas sin requerirse la adición de auxinas al medio de cultivo. en los cultivos in vitro de ápices caulinares de f. macrophylla b., la presencia de ba, kin, 2-ip ó tdz en combinación con 0,5 mg· l-1 de ana en el medio de cultivo afectó el porcentaje de explantes que formaron brotes axilares y, por ende, la media de brotes por explante (x) (tabla 2). los porcentajes de ápices caulinares que formaron brotes axilares fueron más elevados cuando se cultivaron en medio suplementado con kin en concentraciones de 46,47 µm (98%) y de 32,52 µm (95%). en los cultivos de explantes realizados en medio con ba (13,31 y 22,19 µm) y con 2-ip (24,61 y 34,4 µm) en combinación con ana se cuantificó 73-81% de explantes con brotes axilares. en los ápices caulinares cultivados en los medios con tdz (0,225 y 0,45 µm) se cuantificaron los porcentajes más bajos tabla 2. efecto del ba, kin, 2-ip y tdz en presencia de 2,69 µm de ana sobre la proliferación y desarrollo de brotes axilares, a partir de ápices caulinares de f. macrophylla. tratamientos (µm) explantes con brotes axilares (%) brotes por explante (x ) longitud x brotes (cm) ba 13,31 72 ± 0,71c 4,18 ± 0,31b 3,6 ± 0,3bc ba 22,19 74± 2,12c 4,27 ± 0,33b 3,5 ± 0,1b kin 32,52 98 ±3,54d 6,63 ± 0,24c 4,5 ± 0,4d kin 46,47 95 ± 1,41d 7,08 ± 0,50c 4,3 ± 0,1cd 2-ip 24,61 81 ± 1,41cd 3,64 ± 0,28b 4,4 ± 0,1cd 2-ip 34,4 73 ± 3,54c 3,8 ± 0,07b 4,9 ± 0,07d tdz 0,045 0a 0a 0a tdz 0,225 24± 5ab 0,60± 0,14a 3,1 ± 0,14b tdz 0,45 9 ± 12b 0,17 ± 0,24a 3,6 ± 0,14b promedios con una misma letra no difieren estadísticamente, según prueba de tukey (p = 0,05). ba, 6-bencilaminopurina; kin, 6-furfuril-aminopurina; tdz, n-fenil n’-1,2,3-tidiazol-5-il úrea; 2-ip, 2-isopentenil adenina. (24% y 9%) de explantes que formaron brotes axilares. sin embargo, el tdz promovió en cada ápice caulinar el desarrollo de un brote con 3 a 4 hojas de longitud mayor a 10 cm. en cambio, en cultivos de ápices tomados de brotes de yucca aloifolia l, otra agávacea, se ha registrado un alto número de brotes (brotes por explante, 6,6), en cultivos realizados en medio suplementado con 4,5 µm de tdz combinado con 1,1 µm de ana (atta-alla y van staden, 1997). mediante análisis de varianza aplicado a los datos de brotes producidos (x bp) en los cultivos de ápices caulinares en presencia de las citoquininas combinadas con ana, se establecieron diferencias significativas entre los tratamientos (fc: 193,415; ft: 3,23; α = 0,05), presentándose el valor más alto en los cultivos suplementados con kin 46,47 µm (x bp = 7,08) y 32,52 µm (6,63); valores medios se registraron en presencia de ba 13,31 µm (4,18) y 22,19 µm (4,27), 2-ip 24,61 µm (3,64) y 34,4 µm (3,8). en contraste, en los tratamientos en que se adicionó al medio de cultivo tdz combinado con ana, la producción de brotes por explante fue inferior a 1. en otras especies de agaváceas se han reportado medias de brotes por explante significativamente más elevadas; en cultivo de brotes axilares de a. parrasana (santacruz et al., 1999), la media de brotes por explante fue de 25,5 a 23,8 en ms suplementado con 2,4-d (0 a 0,04 µm) en combinación con ba (13.3; 26,6; 39,9 y 53,2 µm); mientras que en cultivos de callos organogénicos de a. sisalana (nikam, 1997) en ms suplementado con 0,5 mg· l-1 de kin se reportó una media de 27,7 brotes por explanagronomía colombiana 212 vol. 24 · no. 2 te. en cuanto al tamaño de los brotes producidos en la diferentes tratamientos realizados en esta investigación, la mayor longitud promedio (4,3-4,9 cm) la presentaron los brotes cultivados en presencia de kin y 2ip, mientras que en presencia de ba y tdz los brotes alcanzaron 3,1 a 3,6 cm de longitud. enraizamiento entre 90% y 100% de los brotes desarrollados (longitud ≥ 3 cm) enraizaron después de 15 a 30 d de cultivo en medio suplementado con aia (figura 1e) o aib, o en medio sin auxinas. el aia en el medio de cultivo fue más efectivo (100%) para inducción y desarrollo radicular que el aib (92%) y que el medio sin auxinas (90%). aunque en todos los tratamientos ensayados se cuantificaron altos porcentajes de brotes enraizados, la diferencia más notoria entre ellos fue el menor tiempo que requirieron para enraizar los brotes cultivados en presencia de auxinas, comparado con el tiempo requerido por aquellos cultivados en ausencia de ellas (tabla 3). en este sentido, villalobos et al. (1991) y yépez et al. (2004) han reportado que brotes de a. atroviensis y a. cocui, respectivamente, pueden enraizar cultivándolos en medio sin auxinas, aunque la formación y desarrollo radicular puede estimularse más rápidamente si los brotes se cultivan en medio con sales diluidas al 50% y suplementado con 2,46 µm de aib. resultados semejantes reportaron santacruz et al. (1999), quienes indujeron enraizamiento de brotes de a. parrasana en medio sin auxinas o suplementado con 9,8-39,2 µm de aib, sin observar diferencias significativas entre los tratamientos. además, hazra et al. (2002) reportaron enraizamiento de brotes de a. sisalana 20-25 d después de iniciado el cultivo en ms suplementado con 11,42 µm de aia. en otras especies de agávaceas, como a. arizonica (powers y backhaus, 1989), a. cantala, a. furcroydes (binh et al., 1990), a. sisalana (binh et al., 1990; das, 1992), el cultivo de los brotes en medio basal fue suficiente para estimular la formación y el desarrollo de raíces. aclimatización en condiciones de invernadero, la disminución progresiva de la humedad relativa y el incremento de la intensidad de luz, así como la siembra en un sustrato compuesto por cascarilla de arroz molida, arena de río y tierra en proporción 1:1:1, fueron condiciones físicas favorables para el proceso de aclimatización de plántulas, obteniéndose después de 30 d de iniciado 94% de plántulas viables con apariencia normal y crecimiento activo (figura 1f). conclusión el proceso de micropropagación de f. macrophylla, a partir de ápices caulinares procedentes de bulbillos hasta regenerar y endurecer plántulas, implica un periodo de 8 meses; posteriormente, cada ciclo proliferativo se desarrolla en 60 d. este protocolo puede aplicarse para selección in vitro de materiales élites y para su propagación en gran escala. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos al convenio del instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología ‘francisco josé de caldas’ (colciencias) y el banco interamericano de desarrollo (bid) y a la dirección de investigaciones de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) por el aporte económico asignado para el desarrollo de este trabajo. a los integrantes del grupo de investigación bioplasma-uptc, a la cadena productiva del fique regional boyacá y a la cadena productiva nacional del fique (cadefique), por su interés en la realización de esta investigación, así como a todos los cultivadores de fique que suministraron el material vegetal utilizado en ella. literatura citada atta-alla, h. y van staden. 1997. micropropagation and establishment of yucca aloifolia. plant cell tiss. org. cult. 48, 209-212. binh, l.t., l.t. muoi, h.t.k. oanh, t.d. thang y d.t. pong. 1990. rapid propagation of agave by in vitro tissue culture. plant cell tiss. org. cult. 23, 67-70. castro, c.l., v.m. loyola, j.l. chan y m.l. robert. 1990. glutamate dehydrogenase activity in normal and vitrified plants of agave tequilana weber propagated in vitro. plant cell tiss. org. cult. 22, 147-151. das, t. 1992. micropropagation of agave sisalana. plant cell tiss. org. cult. 31, 253-255. devesa, j. 1997. plantas con semillas, familia agavaceae. en: izco, j., e. barreno, m. costa y j. devesa (eds.). botánica. interamericana mcgraw-hill, españa. 781 p. tabla 3. enraizamiento de brotes de f. macrophylla cultivados en ms suplementado o no con aia y aib. tratamiento (µm) brotes enraizados (%) 15 d 30 d aia 11,42 95 100 aib 2,46 83 92 sin rc 50 90 martínez y pacheco: protocolo para la micropropagación... 2132006 eastmond, a., j.l. herrera y m.l. robert. 2000. contribución a la biotecnología del henequén. pp. 59-71. en: eastmond, a., j.l. herrera y m.l. robert. (eds.). la biotecnología aplicada al henequén: alternativas para el futuro. centro de investigación científica de yucatán (cicy), méxico. george, e. 1993/1996. plant propagation by tissue culture. in practice. part 2. exegetics, easter press, england. 786 p. gonzález, g., s. alemán, f. barredo y m.l. robert. 2001. embriogénesis somática en agave fourcroydes lem. biotecnología vegetal 2(1), 3-8. groenewald, e.g., d.c.j. wessels y a. koeleman. 1977. callus formation and subsequent plant regeneration from seed tissue of an agave species (agavaceae). z. planzenphysiol. 81, 369-373. haberer, g. y j.j. kieber. 2002. cytokinins. new insights into a classic phytohormone. plant physiol. 128, 354-362. harza, s.k., s. das y a.k. das. 2002. sisal plant regeneration via organogenesis. plant cell tiss. org. cult. 70, 235-240. martínez, p.a., l.p. ortega, v. chávez y r. bye. 2003. somatic embryogenesis and organogenesis of agave victoria-reginae: considerations for its conservation. plant cell tiss. org. cult. 74, 135-142. madrigal, l.r., e.f. pineda y j.l. rodríguez. 1990. agave. pp. 206227. en: ammirato, p.v., d.a. evans, w.r. sharp y y.p.s. bajaj. (eds.). handbook of plant cell culture. vol. 5. ornamental species. mc graw-hill publishing co., new york. ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial [mavdt], sociedad de agricultores de colombia [sac] y federación nacional de cultivadores de fique [fedefique]. 2002. guía ambiental para el subsector fiquero. bogotá. 63 p. muñoz, p.y., l.a. pérez, t.s. pérez, p. alcántara, m. sagrera y c. pimentel. 2004. metodología para el mejoramiento genético del henequén (agave fourcroydes lem.) con el empleo de técnicas biotecnológicas. en: http://www.bioplantas.cu/bioinformática/taller 04 bv.pdf; consulta: febrero 2004. murashige, t. y f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. physiol. plantarum 15, 473-493. nikam, t.d. 1997. high frequency shoot regeneration in agave sisalana. plant cell, tiss. org. cult. 51, 225-228. nikam, t.d., g.m. bansude y a. kumar. 2003. somatic embryogenesis in sisal (agave sisalana perr. ex. engelm). plant cell rpt. 22, 188-194. powers, d.e. y r.a. backhaus. 1989. in vitro propagation of agave arizonica gentry & weber. plant cell tiss. org. cult. 16, 57-60. robert, m.l., j.l. herrera, f. contreras y k.n. scorer. 1987. in vitro propagation of agave fourcroydes lem. (henequen). plant cell tiss. org. cult. 8, 37-48. rodríguez, g.b., m.a. gutiérrez y r.f. santacruz. 1996a. métodos de propagación biotecnológicos y convencionales en agaváceas para zonas áridas. pp. 57-86. en: izquierdo, j. y g. palomino (eds.). técnicas convencionales y biotecnológicas para la propagación de plantas de zonas áridas. fao regional office for the latin american and caribean region, santiago de chile. rodríguez, g.b., m.a. gutiérrez y d.b. acosta. 1996b. somatic embryogenesis of agave victoria-reginae moore. plant cell tiss. org. cult. 46, 85-87. santacruz, r.f., p.h. gutiérrez, y g.b. rodríguez. 1999. efficient in vitro propagation of agave parrasana berger. plant cell tiss.org. cult. 56, 163-167. shimizu, s.s. y h. mori. 2001. control of outgrowth and dormancy in axillary buds. plant physiol. 127, 1403-1413. skoog, f. y c.o. miller. 1957. chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues cultured in vitro. symp. soc. exp. biol. 11, 118-131. villalobos, v.v., m.j. mejía y a.h. escobar. 1991. micropropagación de opuntias y ágaves. pp. 643-650. en: roca, w.m. y l.a. mroginski. (eds.). cultivo de tejidos en agricultura. fundamentos y aplicaciones. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali (colombia). yépez, g., e. garcía y e. vargas. 2004. notas preliminares sobre la propagación clonal in vitro de agave cocui trel. en: http://www. investigación.unefm.edu.ve.pdf; consulta: junio 2004. agronomta colombiana. 1990. volumen 7:128·134 evaluacion financiera de prov~~tos,de inversion en frutales en colombia. el caso pitava. nilson lopez. darlo corredor y fabio r. leiva1 resumen. a partir de la metodología de evaluación financiera de proyectos de inversión se analizó la rentabilidad y sensibilidad de un proyecto para un cultivo de pitaya amari. lia (selenicereus megalanthus schuman ex: f. vaupel) a través de la utilización de una hoja electrónica. datos sobre producción por planta, densidad de siembra y precio de la fruta se modificaron simulando escenarios reales del cultivo en colombia. los resultados muestran una alta sensibilidad del proyecto a estos factores de variabilidad. una de las conclusiones importantes es que proyectos de inversión en productos cuya tecnología y mercados no están suficientemente estabilizados, deben ser exigentes en el análisis de su rentabilidad y sensibilidad. financial assessment of investment projects on crop fruits in colombia. a case sutdy: pitaya. summary. a financial assessment and a sensitivity analysis for a yellow pitaya (selenicereus megalanthus schuman ex. f. vaupel) crop, based on the methodology for evaluation of financial investments, were performed. the spreadsheet quattro was utilizad. data on yield per plant, crop density, and fruit price were modified simulating real scenarios for the pitaya crop in colombia. the results show a high sensitivity of the project to thase three factors. one of the important conclusions is that investment projects on crops in which technology and markets are not stabilized should be ver." strict in the analysis of the internal return rate and its sensitivity. 1 profesores facultad de agronomía, univarsidad nacional de colombia. apartado aéreo 14490, bogotá. 128 ., introduccion cada vez es más aceptado que el análisis económico es un componente básico en las decisiones de los productores agropecuarios y en los lineamientos de las políticas sectoriales. en el problema agrario del país se ha reconocido en determinadas coyunturas -haciendo abstracción de aspectos estructuralesa los niveles de rentabilidad como uno de sus causales principales. a ellos se han ligado la disponibilidad de tecnología, los precios y el mercado, las condiciones del crédito, etc.: pero ha venido adquiriendo importancia progresiva como principal factor negativo la elevación acelerada de los costos de producción; también ha incidido el agotamiento de soluciones temporales que tienen altos costos de oportunidad social, como las derivadas de alzas fuertes en los precios de sustentación. en el largo plazo, y por las características peculiares de la agricultura, algunos de los aspectos citados adquieren mayor relevancia y exigen de los productores una adecuada planificación y evaluación en actividades de tardío rendimiento, como es por ejemplo el caso de los frutales. el análisis financiero de proyectos, denominado así por convención, dado que utiliza muchos elementos económicos aplicados a la firma en el contexto del mercado, es una técnica muy útil para medir y calificar la conveniencia de este tipo de inversiones. tanto las entidades de crédito del estado como los mismos agricultores, deben disponer de criterios uniformes para definir patrones de costos, proyectar ingresos, ajustar valores por. cambios en algunas variables y calcular indicadores de rentabilidad que justifiquen o no determinada decisión en este campo. este trabajo a partir de un nuevo cultivo promisorio de exportación, ahora en un marco de apertura económica, presenta una aplicación sencilla y operativa de la metodología de evaluación financiera de proyectos de inversión. anallsis financiero de proyectos de inversion es conveniente que con base en las distintas definiciones conocidas de proyectos, se precise el concepto para nuestros fines. según gittinger (1983) " ...ei proyecto agrícola está constituido por todo el complejo de actividades que despliega la empresa para utilizar recursos con el objeto de obtener beneficios... en general es una actividad de inversión a la que se destinan recursos financieros para crear bienes de capital que producen beneficios durante un período prolongado ... se trata de una actividad en la que se invertirá dinero con la esperanza de obtener un rendimiento y que, desde un punto de vista lógico, parece presentarse a su planificación, financiamiento y ejecución como una unidad ..." infante (1988) describe los proyectos como un intercambio de sumas de dinero, las cuales se entregan en determinados momentos con el compromiso de recibirlas más adelante con algún incremento y en fechas específicas; es el caso sencillo de la colocación de dinero a interés. en un plano general, recalca la importancia de la variable futuro en cuanto a modificaciones en los ingresos y los costos, la cual en las actividades agropecuarias tiene más trascendencia, debido al gran número de factores no controlables relacionados, como son por ejemplo, el medio ffsico biológico y las caracterfsticas de los mercados, que implican riesgo e incertidumbre. un proyecto de inversión en frutales de tardío rendimiento podria enmarcarse dentro de cualquiera de las definiciones anteriores; en efecto, se invierte una suma de dinero inicial para la instalación y mantenimiento del cultivo hasta que empieza ia producción -generalmente a partir del tercer atioasí como diferentes sumas para operación durante el ciclo vegetativo. los beneficios obtenidos a partir de los rendimientos y los precios del producto, se contrastan con los costos a través del tiempo, y mediante un cálculo adecuado, se evalúa la bondad, en términos de rentabilidad, de la inversión proyectada. en el análisis de proyectos deben incluirse aspectos relacionados con localización, tamatio, caractedsticas de los mercados, tecnología (ingenieda), costos e ingresos, viabilidad financiera, administración y evaluación, de la inversión o propuesta específica en las condiciones d'e un medio determinado; en este trabajo se hará un breve análisis aplicado de algunos de ellos. también se debe puntualizar de una manera muy resumida que se utiliza el concepto del valor actual de'l dinero para tener unidades monetarias homogéneas de costos e ingresos, dentro del enfoque financiero; éste usando precios de mercado califica en el plano económico, la deseabilidad o atracción para el inversionista privado -persona natural, jurídica o institucionalde la propuesta estudiada, dados unos parámetros de referencia en la econom (a. para el cálculo del flujo de fondos de costos y beneficios (ingresos totales) se utilizan precios constantes, pues se asume que la inflación ejerce el mismo efecto relativo en unos y otros; la tasa de descuento utilizada para actualizar los respectivos valores, es el costo de oportunidad del capital -en términos más simples, una tasa de interés financiero predominante. los criterios o indicadores de evaluación usados son los comunes: valor actual de los beneficios netos (vabn >o); relación beneficio costo (b/c >1); tasa interna de retorno (tir >i) (lópez, 1988). un aspecto complementario muy importante de la evaluación es el análisis de sensibilidad; es una forma de visualizar la incertidumbre, tan propia de la agricultura. cómo se afectan los valores de los criterios de evaluación citados con modificaciones en el precio del producto; con variaciones en los rendim ienos o en las densidades de siembra; con aumentos imprevistos de los costos (sobrecostos) o eventuales disminuciones de los mismos por innovaciones tecnológicas; con demoras en la ejecución del proyecto. el caso pitaya la pitaya, a semejanza de las flores y el banano, es un cultivo cuyo montaje y diseño desde su comienzo, tenía como objetivo primordial los mercados de exportación. existen en la actualidad unas 1.100 hectáreas de pitaya en todo el país, con un rango de altura para el cultivo desde 650 hasta 1.850 129 m.s.n.m. varios aspectos merecen ser destacados alrededor de este cultivo. tecnologia muy pocas veces se encuentra en la agrio cultura un producto que, de ser completamente silvestre y desconocido, pase en un' tiempo muy corto a figurar en la lista de bienes exportables. en un período de 5 años se pasa de unas dos hectáreas de cultivo comercia i a cerca de 1.000 hectáreas. ei descono-. cimiento total de la planta y de la tecnología, apropiada para el cultivo de la misma, generó_ la toma precipitada de tecnologías de otros cultivos y la aplicación, algunas veces irracio" nal, de criterios de manejo comunes a culti' vos tradicionales. sólo después de un tiempo' relativamente largo los cultivadores se dieron cuenta de que la pitaya amarilla no sólo era una excepción a los frutales tradicionales conocidos en el país, sino que, aún dentro de las cactáceas, exhibía algunas características atípicas para su grupo taxonómico. esta carencia de criterios técnicos sólidos originó una enorme variabilidad en la tecnología utilizada por los productores. ello explica diferencias tan marcadas, en algunos aspectos enumerados a continuación: densidades de siembra variables. fluctúan entre 1.000 y 4.000 plantas por hectárea. la productividad es sobreestimada. desde un comienzo, la producción por planta se calculó en unos 5 kilos. sin embargo, la realidad nos muestra algunos cultivos de seis años de edad con producciones de dos kilos por planta. basados en observaciones de plantas individuales sería posible pronosticar que una planta podría producir del quinto año en adelante y en condiciones óptimas, unos 8 kilos por planta/año. alta variabilidad de la calidad. en un porcentaje importante no se cumplen los requisitos de calidad exigidos por los mercados externos; por, ello sólo una parte de la producción es exportable y los porcentajes de exportación varían enormemente de un cultivo a otro. para' las cosechas de los últimos tres años puede afirmarse que la fruta con calidad de exportación varía entre un 20 y un 700/0 de la producción total; la mayoría de los productores manejan porcentajes de exportación inferiores al 500/0. la estacionalidad de la oferta. las épocas 130 de cosecha no presentan mayores diferencias en los distintos cultivos del país. es indispensable' desarrollar un modelo tecnológico que permita manejar (especialmente para la cose-: cha de mitad de año) el proceso de induc.ción floral. la época de cosecha (tomada de mayo a mayo) de 1988-89 y la de 1990-91 coincidieron en recolección, en todo el país, de junio a agosto y en los meses de noviembre, diciembre, enero, febrero y marzo. la cosecha de 1989-90 se recogió en los meses de septiembre, octubre, noviembre, diciembre. enero, febrero y marzo. esta estacionalidad impide el suministro continuo de la . fruta a los mercados y coincide en la cosecha principel (mitad de año), con los meses de verano, de muy baja demanda en los mercados europeos. mercados el mercadeo de la pitava tropieza 'con todos los problemas propios de un producto que es desconocido tanto en los mercados nacionales como internacionales. la gran mayoría de los productores venden su producto a empresas exportadoras las cuales, a través de otras frutas, han penetrado en algún grado los mercados europeos principalmente. el precio de venta del producto a los exportadores ha variado drásticamente en los últimos tres años. los precios topes fueron $1.200, $900 y $800 por kilo al prodcutor para los años 1988, 1989 y 1990 respectivamente. un fenómeno similar se observa en el mercado nacional, con precios al productor de $800 por kilo en 1988 y $400 por kilo en 1990. esta tendencia a la baja en los precios de la fruta también ha alterado los análisis financieros de los proyectos hasta ahora financiados por las instituciones de crédito. estudio de caso se tomó como unidad de análisis un cultivo de pitaya en zona cafetera de cundinamarca. los supuestos y condiciones del cultivo se enmarcan dentro de los aspectos que se acaban de anotar y se precisan algunas características de la producción del mismo, en los resultados. resultados método de cálculo usado, con el fin de realizar el análisis financiero se consideró conveniente utilizar hojas electrónicas, en este caso el paquete "ouattro", con el uso de este paquete se buscó facilitar y hacer más confiables los cálculos -los cuales resultan bastante tediosos cuando se efectúan a mano con ayuda de una calculadora, además de que la posibilidad de error es relativamente alta-, así como la realización de análisis de sensibilidad a variables de importancia para el agricultor y el evaluador de proyectos. ingresos y costos. inicialmente se estudió un proyecto para la siembra y explotación de un cultivo típico de pitaya de 6 hectáreas, cuya producción se destina a los mercados internacional y nacional. en el presente artículo se realiza el análisis financiero con base en costos e ingresos por hectárea, ajustados a partir del proyecto original. los precios corresponden al mes de agosto de 1989. ingresos. se refiere a los ingresos por venta de fruta y aquéllos obtenidos mediante un crédito. se consideró un precio de venta de 1.8 us$ para fruta de exportación (el 600/0 de la producción total) y de $400 como precio de venta para el mercado nacional (400/0 de la producción total). para el cálculo de ingresos se asumió una densidad de siembra de 2222 plantas por hectárea y una producción de 8 kq/planta, la cual se estabiliza a partir del quinto año. para la ejecución del proyecto' se consideró un crédito de la estabilidad financiadora por un total de $9.654. 500 por hectárea, con tres (3) años de gracia para intereses y capital, y un plazo total de amortización de ocho (8) años' el monto del crédito representa el 800/0 de los costos de establecimiento del cultivo. costo del proyecto. el costo del proyecto está conformado por: -costo de establecimiento (año 1 a 3): incluyendo todos los rubros necesarios para el establecimiento del cultivo durante los tres (3) primeros años, considerando mano de obra, preparación del terreno, siembra, inversiones (equipo de riego, bodega de acopio), equipo de apersión, herramientas, materiales e instalación de espalderas, fertilización y controles sanitarios. -costo de operación (año 4 a 8): incluye todos los rubros necesarios para el mantenimiento del cultivo en el período del cuarto al octavo año, considerando mano de obra, insumos agrícolas, mantenimiento de maquinaria y equipos, recolección de fruta y asistencia técnica. .-costo financiero (año 1 a 8): constituido por los intereses causados por el préstamo solicitado a la entidad financiadora. la tasa de interés del crédito es del 180/0 anual. -costo de administración (año 4 a 8): considerando un administrador, un contador y una secretaria. =costo de ventas (año 3 a 8): incluye costos de empaque y transporte de la fruta. estructura de la hoja electrónica. en la figura 1 se ilustra el diagrama de flujo utilizado para el análisis financiero. en el cuadro 1 se muestran los costos de instalación y de operación por hectárea para todo el proyecto, exceptuando los costos por concepto de ventas y el costo financiero. este cuadro de costos constituye la base general para elcálculo de costos, cuya información alimentará el cuadro correspondiente al flujo de fondos (cuadro 3). en el cuadro 2 se muestra el ingreso por venta de fruta, incluyendo mercado de exportación, nacional y total. este comportamiento se ilustra en la figura 2. es conveniente relievar que los ingresos provienen principalmente del mercado de exportación. el cuadro de ingresos por ventas constituye la base para el cálculo de ingresos, inf~rmación que alimentará el cuadro correspondiente de flujo de fondos. el cuadro de flujos de fondos (cuadro 3) se construye a partir de los cuadros de costos y de ingresos, considerando además los dineros provenientes de la entidad crediticia. "'" costos totales'" costos de inversion ...._, + costos de operacioningresos totales ii ingresos ventas export. + ingresos ventas nales. l. flujos de fondos'" ingresos totalescostos totales' indicadores: vabn tir bic ana lisis de sensibilldadi fi911.ra 1. estructura de la hola electrónica 131 cuadro 1. costos de instalación y operación para una hectárea de pitaya. item 5 7 aiqos 2 6 83 4 instalacion: preparaci6n, demarcacio compra plantas pitaya siembra equipo riego bodega acopio equipo aspers., herram. postes concreto colocaci6n postes alembre calibre 10 colocaci6n alambre materia orgánica insumos agric. (fértil) insumos agric. (control) mano de obra total operacion: mano de obra (directa) mano de obra (indirecta) inlumos manten·imiento de maquln. administraci6n total 43166 806583 144000 913950 536533 115333 2683300 166316 297000 64000 377700 39600 395000 1203200 226600 42000 380600 1203200 .226600 45000 380600 1777766 7785681 1852400 2429966 870000 870000 870000 870000 870000 582200 831060 831060 831060 831060 652200 652200 652200 652200 652200 6666 6666 6666 6666 6666 450000 450000 450000 450000 450000 2561066 2809926 2809926 2809926'2809926 cuadro 2. ingresos por venta de pitaya. allos producción total(kg.) 1 o 2 o 3 4444 4 8888 5 17776 6 17776 7 17776 8 17776 mercado nal.(40%) export.(60cfo) o o 1778 3555 7110 7110 7110 7110 o o 2666 5333 10666 10666 10666 10666 ventas nal. export. total o o o o o o 711040 1871813 2582853 1422080 3743626 5165706 2844160 7487251 10331411 2844160 7487251 10331411 2844160 7487251 10331411 2844160 7487251 10331411 2 3 , 5 .71 ~ñflc¡ figura 2. representaci6n de ingresos por venta de pitaya. 132 .. ·~i ;.: > loo • • • j i ~• con la información del flujo de fondos se construyó la figura 3. en los años 1, 2 y 4 el ingreso neto es negativo, debido a que en los dos primeros años no se tienen ingresos por venta de fruta y puesto que en el año cuatro se comienza a amortizar el crédito. indicadores. utilizando funciones predefinidas en el paquete seleccionado. se calculó el valor presente neto (vpn), considerando un costo del capital del 300./0 (ver cuadro 4). con esta información se calculó el valor actual del beneficio neto (vabn), obteniendose un valor de $382.548, y la relación beneficio-costo (b/c). la cual fue de 1.023. con detalle cuadro 3. flujo de fondos. 2 3 4 aiqos 5 6 7 8 1. ingresos venta fruta crédito proexpo total ingresos 2. egresos inversiones costo instalación costo operación costo administración costo ventas costo financiero amortizac. préstamo total egresos o o 2582853 5165706 10331411 10331411 10331411 10331411 6228500 1482033 1943967 o o o o o 6228500 1482033 4526819 516570610331411 10331411 10331411 10331411 1565816 o o o o o o o 4204365 o o o o o o o 2015500 1852400 2429966 2111066 2359926 2359926 2359926 2359926 o o o 450000 450000 450000 450000 450000 o o 261967 523933 1047867 1047867 '041867 1047867 o o o 2723300 2473483 2176667 1824033 1405067 o o o 1930900 1930900 1930900 1930900 1930900 7785681 1852400 2691933 7739199 8262176 7965359 7612726 7193759 e ~*, w 2069235 2366052 • 2718685 3137652 ingreso nei'o 12 3. saldo periodo ...~,. -1557181 -370367 1834887 -2573494 el saldo del flujo de fondos y la función respectiva se obtuvo la tasa inter~~'de retorno (ti r), la cual alcanzó un valor de 36,750/0. análisis de sensibilidad. el análisis de sensibilidad se realizó para las variables producción y precio de venta de fruta de exportación. el resultado. mostró que la rentabilidad del proyecto es altamente sensible a cambios en el precio de venta de fruta en us dólares. obsérvese en el cuadro 5 que una disminución del 10% en dicho precio causa que la ti r sea menor que el costo del capital y el vabn se vuelve negativo (el proyecto deja de ser rentable). de otro lado un aumento del 100/0 en el citado precio eleva considerablemente la ti r (se incrementa en un 33%). en relación a producción, modificando las variables densidad de siembra y producción por planta, se observa que el proyecto deja de ser rentable con producciones por debajo de la estimada en el presente estudio (2222 planta por hectárea y 8 kg. por planta). vale la pena destacar el gran incremento en la ti r que representaría alcanzar una producción de 8 kg/planta con una densidad de siembra de 2750 plantas por hectárea. ~~'----~2---3---4---5---e--~-.--~ .4iijs figura 3. flujo de fondos para una hectárea de pitaya. 133 cuadro 4. cálculo de vabn, relación b/c y tir para una hectárea de pitaya. afto ingresos v.p.n. (lngr.) egresos v.p.n. (egre.) (30"0) (30%) s.ldo flujo fondos 1 6228500 4791154 7785681 5988985 -1567181 2 1482033 876943 1852400 1096095 -370367 3 4526819 2060455 2691933 1225277 1834887 4 5165706 1808657 7739199 2709709 -2573494 5 10331411 2782549 8262176 2225244 2069235 6 10331411 2140423 7965359 1650233 2366052 7 10331411 1646479 7612726 1213212 2718685 8 10331411 1266522 7193759 881879 3137652 total 17373182 16990634 7625470 vabn .. 382.548 relaci6n b/c = 1.023 tasa interna de retorno t.i.r. = 36.75% cuadro 5. análisis de sensibilidad de los indicadores con diferentes producciones y precios de venta. variacibn de precio venta (us$) datos par6metro originales .610% + 610"0 vabn 382548 -401604 1166700 b/c 1.023 ·0.976 1.069 tir 36.75% 22.100/0 48.83010 veriacibn en producción 1000 plant 2222 plant 2750 plant 2750 plant 8 kg/plant 4 kg/plant 8 kg/plant 4 kg/plant -5568107 -5027581 2953698 -3742006 0.672 0.704 1.174 0.78 70.77010 ~----------------------------/e ~ ~~~ __ ~: /-toatocíe oporuni,daddel ~-1 capital. ¿" / ; 21111 / 'j':. .~'.1./ 'i~~~~~~~~~~--~~~~u uii ,.. 1.111 '.7 1.l1 1.1 ,. ,.. ,. 2 precio (l'ss) figura 4. sensibilidad de la tia a variaciones en precios de v~nta de pitaya. conclusiones cultivos a largo plazo, con altos costos, paquete tecnológico y mercados poco estabi134 lizados ameritan un análisis muy riguroso de su factibilidad financiera. la evaluaci6n de una inversión en un cultivo como el estudiado; resulta rentable si el costo de oportunidad del capital financiero (tasa de descuento) no es superior al 300/0. el análisis financiero para una inversión en cultivos con características similares al caso pitaya es muy sensible a pequeños cambios en i~svariables del proyecto. las hojas electrónicas son herramientas eficientes para el análisis financiero de proyectos. la construcción de la hoja electrónica requiere un tiempo para su preparación, pero una vez concluida es muy versátil y rápida. literatura citada 1. gittinger, j.p. 1983. análisis económico de proyectos agrícolas. madrid: banco mundial ed. tecnos. 2. infante, a. 1988. evaluadon financiera de proyectos de inversi6n. bogotá: ed. norma. 3. l6pez, n. 1988. administraci6n de fincas. bogotá: ed. universidad nacional. agronomía colombiana. 1991. volumen 8, número 2: 384 388 la descomposicion de la materia organica y su relacion con algunos factores cllmaticos y microcllmaticos hellodoro arguello ariasl introduccion la descomposición de la materia orgánica, es un importante proceso que relaciona la dinámica de la vegetación con la dinámica del suelo. regulando este proceso intervienen factores bióticos y abióticos. algunos autores mencionan que la temperatura es el factor climático más importante, especialmente en condiciones muy húmedas; mientras que otros autores aseguran que es la humedad el factor climático más importante. sin embargo, resulta claro que en las zonas templadas, la tasa de descomposición es más baja que en las zonas tropicales. también se han desarrollado modelos que predicen el contenido de materia orgánica y nitrógeno en suelos superficiales, con base en informaciones sobre temperatura promedio anual y un "factor de humedad". así mismo otros han elaborado modelos que predicen la tasa de descomposición con base en el porcentaje de lignina contenido en el follaje. la evotranspiración actual anual, sin embargo, presenta curvas de regresión más ajustadas al modelo de predicción, siendo el factor de mayor importancia. la temperatura y la humedad son los dos factores más importantes (abióticos) que controlan la tasa de descomposición bajo condiciones naturales. también la aireación y la estructura del suelo, juegan un importante papel indirectamente (singh y gupta, 1977). 1. profesor asistente. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia -santafé de bogotá a.a. 14490, santafé de bogotá, d.c. colombia. 384 temperatura según olson (1963) existe un nivel bajo de almacenamiento de compuestos orgánicos en los ecosistemas tropicales, mientras, en los ecosistemas de la zona templada fr ía, existe un alto nivel de materia orgánica y energía acumulada. el hace énfasis en que la temperatura baja de estas zonas, así como de las subalpinas, tienden a retardar la actividad biológica, resultando en bajas tasas de descomposición. madge, citado por singh y gupta (1977) resumió los resultados de varios investigadores sobre producción y acumulación de residuos vegetales en ecosistemas tropicales y templados. en los bosques tropicales, existe una pequeña o ninguna acumulación, debida a una más rápida tasa de retorno bajo estas condiciones. en los bosques templados, la acumulación de hojarasca es notable, particularmente en los rodales de coníferas. añade, sin embargo, que no fue posible observar una relación clara entre residuos vegetales caídos, hojarasca acumulada, temperatura y precipitación. según stevenson, citado por fassbender (1982), la mineralización, de la materia orgánica, se incia a 100c., y aumenta hasta alcanzar su máximo entre 30 y 400c_ de esto resulta que a temperaturas relativamente bajas se producen más residuos de los que se mineralizan y a temperaturas mayores de 25280c, la materia orgánica disminuye, lo que implica que la temperatura crítica de aproximadamente 250c es decisiva en la producción y degradación de los restos vegetales. temperaturas bajo el nivel crítico permiten una acumulación de materia orgánica con la mejora de una serie de propiedades de los suelos. cuando las temperaturas son excesivamente altas como ocurre en muchas zonas tropicales, se presenta una aceleración de la degradación de los restos vegetales en el suelo que causa graves problemas en su fertilidad. wanner (1980), encontró tasas de descomposición cercanas a 8.2 to 1.ha-a-1 para el bosque húmedo tropical, mientras que douglas y tedrow (9) encontraron en al ártico, una tasa de descomposición menor que 1.2 ton.ha-1 a-1. en alaska interior, van cleave citado por singh y gupta (1977), atribuyó las bajas tasas de descomposición de follaje de abedul, álamo y aliso, a la presencia de un ambiente extremadamente frío y seco. en constraste, bleak (1970), reporta una significativa pérdida de peso, entre 30 y 51% por año, bajo nieve. sin embargo, el lavado podría ser el factor influyente para esta pérdida de peso. según fassbender (1982), el contenido de materia orgánica en los suelos es muy variable en las condiciones tropicales. alcanza desde trazas en los suelos desérticos hasta un 9o-50o¡~ en los turbosos. los horizontes a de suelos explotados agrícolamente presentan por lo general valores entre 0.1 y 10% de materia orgánica, cuyo contenido decrece con la profundidad en el pérfil del suelo. según fassbender (1982), jenny inició las investigaciones extensivas sobre los contenidos de materia orgánica y nitrógeno de los suelos, a fin de establecer relaciones con los factores que los determinan. jenny indicó que los contenidos de materia orgánica y n itrógeno de los suelos los determinan en primera instancia, el clima y la vegetación y que los afectan otros factores locales como el relieve, el material parental, el tipo y la duración de la explotación de los suelos y algunas de sus características químicas, físicas y microbiológicas. jenny et al (1949) diferenciaron los suelos de colombia en regiones con 900 a 1500 y de 1500 a 2000 mm. de lluvia; encontraron una relación inversa entre la materia orgánica, el nitrógeno, y la temperatura, es decir, que al aumentar la temperatura decreció el contenido de materia orgánica y el nitrógeno de los suelos para cada uno de los grupos de precipitacón pluvial. según fassbender (1982), se puede esperar que exista un aumento del contenido de materia orgánica con la altura. w itkamp (1963), además de encontrar un paralelismo definido entre potencial de descomposición microbiano, derivado de conteos de microorganismos, y tasa de descomposición de su substrato; observó que ambas decrecían al aumentar la altura y además el incremento en las poblaciones de microorganismos y las tasas de descomposición con el decrecimiento de la altura indicaban la dominancia de la influencia de la temperatura sobre el efecto de la humedad, en los climas húmedos o per-húmedos. en un estudio posterior, witkamp (1966), trabajando con las mismas especies pero en un ambiente más seco, encontró una fuerte relación entre la descomposición y el contenido de la humedad. según witkamp y frank citados por babbar (1983), en el suelo la liberación de c02, indicador de la actividad biológica, se duplica cuando la temperatura aumenta 100c. para alexander (1977), la temperatura óptima para el desarrollo de organismos descomponedores se halla entre 30-400c. según de las salas (1979), el clima perhúmedo sin períodos secos influye, a pesar de la alta temperatura del aire, la actividad biológica y por consiguiente, la mineralización de la materia orgánica dism inuye y la humificación aumenta con el descenso de la temperatura, se observa un incremento del contenido del humus en el suelo con el aumento en altura en las montañas. debido a las fluctuaciones insignificantes de la temperatura en el curso del año se puede considerar como medida, la temperatura promedio anual para la intensidad de la descomposición de la materia orgánica en los trópicos. según jennv, citado por fassbender (1982), es factible el uso de las temperaturas medias del contenido de carbono y nitrógeno de los suelos; o sea, los cambios necesarios de las temperaturas para duplicar o reducir a la mitad el contenido de c y n. para las condiciones de colombia se encontraon valores entre 4, 9 y 5, 30c, con un promedio anual en 5,030c; lo que indica que al aumentar la temperatura promedio anual en 5,030c 385 se reduce el contenido de c a la mitad y vicsversa. las temperaturas medias promedio para california, eua son de 14,60c, lo que implica una menor susceptibilidad de la materia orgánica de la región templada a cambios de la temperatura. deaubenmire y prusso (1963), señalan que un incremento de la temperatura no resulta siempre en una velocidad de descomposición mayor, probablemente debido a la interacción de la temperatura con otros factores ambientales, entre ellos la humedad. según sánchez (1981). la alófana reacciona con los radicales orgánicos para formar complejos que permanecen relativamente resistentes a la rnlneralización, por tanto la materia orgánica tiende a acumularse en esos suelos. bornemisza y pineda (1969). mostraron una relación inversa entre la mineralización de la materia orgánica y el contenido de alófana, y agregan que los suelos estudiados por jenny en colombia y costa rica eran altos en alófana, por tal razón, la tasa de descomposición fué más baja que lo esperado. humedad según van der drift citado por singh y gupta, la humedad es más importante que la temperatura en la descomposición de residuos vegetales. crossley y hoglund (1962). reportaron el efecto de la humedad sobre poblaciones de microartrópodos edáficos. ellos estudiaron la descomposición de hojas de pino, encina y cornejo. en primavera tanto las tasas de descomposición como las poblaciones de microartrópodos fueron mayores porque existía humedad disponible. durante los meses secos de invierno, la pérdida de peso decreció conjuntamente con las poblaciones de microartropodos. en la siguiente primavera, la tasa de descomposición fue otra vez acelerada. bocock (1964) encontró baja tasa de descomposición sobre mantillo tipo "mor" comparado con mantillo tipo "rnull". en el mantillo tipo mor, los organismos responsables de la descomposición habitan la capa superficial, y cuando los residuos vegetales se secan su actividad cesa. 386 madge, citado por singh y gupta (1977). también encontró un marcado efecto de la humedad sobre el número de or,ganismos componentes de la fauna edáfica. durante la estación húmeda observó más organismos, sobre discos de hojas colocados en bolsas de descomposición, que durante la estación seca. entre 25 y 45% de los discos de hojas fueron consumidos al finalizar la primera estación húmeda. durante los 5 meses de estación seca solamente 2 al 6% de los tejidos de hojas desaparecieron. en la siguiente estación húmeda las tasas de descomposición fueron aceleradas y los discos de hojas remanentes fueron consumidos en 5 semanas. según '.'viant (1967). existe un incremento curvilíneo en la producción de c02 con el incremento de humedad en condiciones de laboratorio. medina y zelwer (1972) en parches boscosos de calabozo, venezuela, midieron fluctuaciones diarias de tasas de respiración edáfica en los comienzos de un período seco y reportaron que para similares temperaturas de suelo, la tasa de producción de c02 fué afectada indudablemente por el contenido de agua en el suelo. por su parte, singh y gupta (1977) indican que la precipitatación también afecta las tasas de c02 medidas, debido a que este elemento presente en el aire del suelo, es desplazado por el agua de lluvia. medina y zelwer (1972). también observaron que los valores en la noche eran más altos que los valores en el día y atribuyeron estas tasas nocturnas altas a la presencia de una humedad relativa elevada, la cual quizá favorece la actividad de la microbiota, y a una alta temperatura en el suelo al comienzo de la noche. en las horas nocturnas, el aire del suelo fué más caliente que el aire de encima, facilitando la evolución de c02 del aire del suelo. alexander (1977), señala que el nivel óptimo de humedad para los organismos descomponedores que se hallan en el suelo es de 60-70% . sin embargo el nivel óptimo puede variar dependienta de la temperatura. según swift et al citados por babbar (1983), de hecho, la actividad estacional es una combinación de efectos de temperatura y humedad dlffctles de desligar. efectos combinados de humedad y temperatura los efectos combinados de temperatura y humedad son más prominentes que los efectos de temperatura solamente (singh y gupta (1977)) jenny citado por fassbender (1982). encontró en suelos de canadá y de estados unidos, relaciones inversas entre la temperatura y el contenido de nitrógeno y de materia orgánica de los suelos. es decir, al aumentar la temperatura decreció el nivel de nitrógeno en el suelo. encontró además, una asociación entre las condiciones de pluviosidad y el contenido de nitrógeno. al intensificarse las lluvias se desarrolló una vegetación más exhuberante, y la deposición de restos fue mayor elevando así el contenido de nitrógeno; bajo estas condiciones también se presentó una fijación de n biológica bastante activa. jenny expresó el efecto de la temperatura y de las condiciones hídricas en el contenido de n de los suelos según la fórmula n = 0.55 e-0.08t (1-e-0.005h) donde: n = porcentaje de n de suelos superficiales e = la base de logaritmos naturales t = la temperatura anual promedio en gratígrados. h = el "factor de humedad" o sea la relación entre la precipitación pluvial (mm/ año) y el déficit de saturación del vapor de agua (mm/hg.) según fassbender (1982), en suelos de áreas tropicales los planteamientos originales de jenny no encontraron validez. se pensó inicialmente que debido a las altas temperaturas predominantes en los trópicos, el nivel del nitrógeno y de la materia orgánica debería ser menor que el de los suelos de áreas templadas. jenny constató, 'sin embargo, que estos niveles. no eran menores sino que por el, contrario mucho mayores al analizar suelos de colombia, costa rica e india. además de lo anterior, jennyetal (1949), también obtuvieron información sobre la velocidad de descomposición de la materia or2 temperatura y precipitación de cuatro localidades colombianas: bajo calima 26.5° y 7600 mm. chinchiná 24°c y 8000 mm. bogotá 12°c y 600 mm. qaruca en varios climas, usando hojas secas de alfalfa como indicador. en la zona extremadamente húmeda del bajo calima, colombia, en un año se descompone y desaparece casi el 100% de la alfalfa, en tanto que en chinchiná la descomposición llega a ser hasta del 85% ,en palmira del 70% ,yen bogotá del 60% . posiblemente la menor lluvia anual de estas dos últimas localidades sea la causa del bajo porcentaje de descomposición que all í se verificó (al pie de página se presentan los datos de temperatura y precipitación de las cuatro localidades colombianas mencionados por jenny et al, (1949) 2. en costa rica, los valores obtenidos en la zona baja (no se especifica sitio) son comparables a los obtenidos en el bajo calima, en tanto que los de la zona de turrialba pueden compararse a los de chinchiná. en contraste, la descomposición del material orgánico bajo estudio en las montañas de la sierra nevada (california) es baja, lo cual muestra que en altitudes bajas, durante el verano, por falta de humedad, las altas temperaturas no influyen, existiendo así solo el período de septiembre a marzo como de activa descomposición, y en zonas altas puede deberse a que los meses de verano son demasiado secos y los de invierno demasiado fríos para descomponer la materia orgánica, de tal manera que solo en otoño y primavera hay actividad a este respecto, según meentemeyer (1978). para los ecosistemas terrestres el regulador básico de las tasas de descomposición es la combinación energía térmica, capilaridad del suelo y húmedad disponible en la hojarasca, para lo cual la evotranspiración actual (aet) es un excelente índice. además propuso un modelo que correlacionara estas variables abióticas con la velocidad de descomposiciórt y 1=1.31369 + 0.05350 xl + 0.1872 x2 donde: yi xl pérdida de peso anual (%) evapotranspiración actual anual (miiímetros) x2 = evotranspiración actual anual/lignina (%) 387 la adición de una tercer variable, el porcentaje de lignina, está en función de explicar la variación que en determinadas regiones ofrece el clima como control de la descomposición, ya que algunos estudios han mostrado al decaimiento en la concentración de lignina como un excelente predictor de tasas de descomposición en diferentes residuos vegetales_ meentemeyer (19811, analizando datos de producción y descomposición de residuos vegetales colectados de la literatura y comparados regresionalmente entre variables climáticas con datos colectados para cada sitio, encontró que la curva que más se ajusta, resulta usando solamente promedios anuales de evotranspiración actual. este modelo predice correctamente la producción de hojarasca a tasas de loa 18 tn. ha-l-l a y el coeficiente k, de descomposición, en valores de 2 a 8 para el trópico. además el modelo implica que a pequeñas variaciones en la evotranspiración anual actual, resultan grandes diferencias de sitio a sitio en decaimiento de la tasa de descomposción, pero solamente modestas diferencias en la producción de residuos vegetales. literatura citada 1. alexander, m 1977. introduction to soil microbiology. 2 ed. new york, wiley. 472 p. 2. babbar, a.1.l 1983. descomposición del follaje en ecosistemas sucesionales en turrialba, costa rica. tesis m.s., turrialba, costa rica. catie. 76 p. 3. bleak, a_t. 1970. disappearance of plant material under a winter snow cover. ecology 51: 915-917. 4. bocock, k. l. 1964. changes in the amounts of dry matter, nitrogen, carbon, and energy in descomposing woo'dland leaf litter in relation to the activities of the soil fauna. journal of ecology 52: 273-284. 5. bornemisza, e_y pineda, a. 1969. the amorphous minerals and the mineralization of nnitrogen in volcanic ash soils. in panel on soils derived from volcanic ash in latin america. inter-américan institute of agricultural sciences.turrialba. costa rica, pp. b7. 1-b7.7. 6. crossley, d.a. jr. y haglund, m.p. 1962. a litter bag method for the study of microarthropods inhabiliting leaf litter. ecology 43: 571-573. 7. daubenmire, a. y prusso, d.e. 1963. studies 388 of the descomposition rates of tree litter. ecology 44: 589-592. 8. de las salas,g. 1979. la materia orgánica del suelo. turrialba, costa rica, curso de suelos forestales, cati e, programa de recursos naturales renovables,33 p. 9. douglas, l.a. y tedrow, c.r. 1959. organic matter decomposition rates in arctic soils. soil science88: 305· 312. 10. fassbender, h.w. 1982. ouímica de suelos; con énfasis en suelos de américa latina. 1 ed. 3 reimpresión. san josé de costa rica, iica. 422 p. 11. jennv, h.; gessel,s.p. y gingham, f.t. 1949. comparativa study of decomposition rates of organic matter in temperate and tropical regions. soil science68:419-432,1949. 12. medina, e. y zelwer, m. 1972. soil respiration in tropical communities. in papers from a svrnposiurn on tropical ecology with emphasis on organic productivity. ed. by p.m. golley and f.b. golley, universidad de georgia. pp, 245-269. 13. meentemeyer, v. 1978. macroclimatic and lignin control of litter decomposition rates. ecology 59(3): 465-472. 14. meentemeyer, v.1981. climatic control of litter dynamic in tropical foresto in silver [uvillee symposium of tropical ecology; ecolology and resource management in the tropics, abstrats, international society for tropical ecology. varanasi, india, 1981. 15. 01son, j.s. 1962. energy storage and balance of producers and decomposers in ecological svstems, ecology 44: 322-331. 1963. 16. sánchez, p. 1981. suelos del trópico: características y manejo. trad. por edilberto camache, san josé, 11ca, 660 p. 17. singh, j.s. y gupta, s.a. 1977. plantdecomposition and soil respiration in terrestrial ecosvsterns. the botanical review 43 (1): 449· 528. 18. wanner, h. 1970. soil respiration; iitter fall and productivity of tropical rain foresto journal of ecology 58: 543-547. 19. wiant, h.v. 1967. influence of moisture content on "soil respiration". journal forestry 65: 902-903. 20. witkamp, m. 1963. microbial populations of leaf litter in relation to environmental conditions and decomposition. ecology 44(2): 370377.1963. 21. witkamp, m. 1966. decomposition of leaf litter in relation to environment, microflora and microbial respira tion. ecology 47 (2): 194-201. agronomla colombiana, 1993, volumen x, número 2: pág. 128 131 evaluacion de hibridos de so/anum po/yadenium greenm. para resistencia al gusano blanco de la papa (premnotrypes vorax hustache). evaluation of hybrids of so/anum po/yadenium greenm for white worm resistance in potatoe (premmotripes voraxhustoche.). ofella trillos gl., luis valencfa2, ramón pineda c.3, ricardo martínez 8.4 resumen enel presente trabajo se evaluó elgrado de resistencia al gusano blanco de la papa (premnotrypes voraxhustache) de los hibrldos obtenidos mediante el cruzamiento de la especie solanum polyadenium con las especies solanum berthanltil, solanum chacoense y solanum phureja. de un total de 397 hibridos evaluados, se seleccionaron seis (1.5%) por su alto nivel de resistencia al gusano blanco. porotrascaracteristicas agronómicas y bioquimicas, se consideraron como los más importantesen un programa demejoramientoalos hibridos 12; 14 y 15 de la familia 2(498096.1 hibrido de solanum polyadenlum x amarilla perúsolanum phureja). el mecanismo de resistencia observado es del tipo antibiosis, el cual afecta la supervivencia, desarrollo y reproducción del insecto. palabras claves adicionales: gusano blanco, premnotrypes vorax hustache, resistencia ainsectos, especies silvestres, solanum polyadenium, solanum berthanltií, solanum chacoense solanum phureja. 'ingeniero agrónomo, programa de papa. c.1. -la selva, aa 100 rionegro (antioquia); , ingeniero agrónomo. ph.d. centro internacional de la papa aa 5969, lima (perú); 'ingeniero agrónomo, ph.d. programa de papa c.1. tibaitatá, aa 151123 el dorado, santafé de bogotá, d.c. 'profesor asociado universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, d.c. 128 summary fourso/anum polyadenlumcrossedwith solanum berthanltil, solanum chacoense and so/anum phurejawere evaluated forresistance tothe andean potato weevil (premnotrypes vorax hustache). from the set of 397 hybrids avaluated six (1,52%) were selected for resistance. for other agronomical and biochemical characteristics the most promising hybrids were the 12 th, the 14 th and the 15 th from the second family (498096.1 so/anum polyad~ nium x so/anum phureja. the type of resistance found was antibiosis which affects boththe development and the reproduction of the insect. additional index words: andean potato weevil, premnotrypes vorax hustache, insect resistance, wild species, so/anum polyadenlum, so/anum berthanltll, solanum chacoense and so/anum phureja. introduccion el gusano blanco de la papa (premnotryeps vorax hustache) es, quizá, la plaga de mayor importancia en el cultivo de la papa en colombia, causando cuantiosas pérdidas que pueden llegar al ciento por ciento de un cultivo, en cuanto a la calidad del producto y al rendimiento por hectárea. dicho insectoestá presente en más del setenta y cinco por ciento de las razas productoras de este tubérculo yel costo de su control equivale al noventa por ciento del valor de los insecticidas utilizados en el cultivo de la papa (gonzález y gómez, 1989). en la actualidad, se reconocen más de doscientas especies silvestres y cultivadas de papa, que están adaptadas a una amplia diversidad de hábitat y nichos. estas varlan en haploidla desde diploides hasta hexaploides y son fuente de genes de resistencia para pestes como el nématodo dorado, los virus pvx, pvy y lapudrición bacteriana (pseudomonas solanacearum) y el tizón tardlo (phytopthora infestans) (henneman, 1989). dentro de las especies tuberiferas de solanum, se ha encontrado una gran diversidad en la composición de glicoalcaloides. mientras que en solanum tuberosum hay, únicamente, combinaciones de cesolanina y ce-chaconina y los productos de sus hidrólisis; en las especies silvestres se han encontrado varios tipos de glicoalcaloides, incluyendo ~ chaconina, solamarina, demmisina y tomatina (georgy, 1984). por ello, las especies silvestres de solanum que son utilizadas en el mejoramiento de la papa para introducir caracterlsticas deseables deben ser empleadas con precaución, para no ocasionar contenidos potencialmente peligrosos de glic6sidos de solanidina (mayores de 20 mg/100 9 de pesofresco) o introducir tipos de glicoalcaloides esteroidales en .tos cultivares comerciales (van gelder, vinke y scheffer, 1988; gregory, 1984). métodos, comola cromatografla decapa fina (ccf), son extremadamente valiosos para la identificación cualitativa, tanto de los glicoalcaloides, como de sus agliconas. lacuantificación, utilizando este método, es un poco dificil, pero existen tres procedimientos ya publicados para la determinación de glicoalcaloides, basados en la ccf y en la densitometria, que permite medir los glicoalcaloides individuales ce-solaninayce-chaconina(coxon,1984). en el presente trabajo, se evaluó el grado de resistencia al gusano blanco de la papa (premnotrypes voraxhustache) delos hlbridosobtenidos mediante elcruzamiento delaespeciesolanumpolyadenlum, solanum berthanlt/i, solanum chacoense y solanum phureja. materiales y metodos el trabajo se desarrolló en el invernadero y laboratorio ubicados en el c.1. tibaitatá, localizado en el municipio de mosquera (cundinamarca), con: altura sobre el nivel del mar de 2.534 m, temperatura anual de 12,9°c, humedad relativa de 78 por ciento y precipitación promedia de 649,8 mm anuales. se multiplicaron las siguientes familias de hibrldos: universidad nacional de colombia instituto de e ienejas naturales biblioteca familia 1:hibrldo de s. poliadenium (498096.2) x s. chacoense (pi 472380.4). familia 2:hibrldo de s. poliadenlum (498096.1) x s.pureja (amarilla perú). familia 3:hibrldo de s.poliaden/m (498105.2) x solanum berthault/i (pi 283090.2). familia 4:hibrldo de s.polyadenim (498105.1) x s.pureja (amarilla perú). para la obtención de las larvas de primer instar del insecto, se empleó el siguiente método: se colectaron adultos machos y hembras y se colocaron en recipientes plásticos que contenlan suelo ligeramente húmedo y se jessuministró follaje y tubérculos de papa "criolla" (s. pureja) y se colocaron trocitos de tallos de pasto como sustrato para la oviposición. cuando los huevos estaban próximos a eclosionar, para facilitar la emergencia y recolección de las larvas, se ubicaron en cajas de petri con papel de filtro ligeramente humedecido. . las pruebas preliminares de resistencia se efectuaron de la siguiente forma: tres tuberculillos de cada uno de los genotipos, se ubicaron en un recipiente plástico con pequeñas perforaciones en la base, se cubrieron con un poco de suelo tamizado ligeramente húmedo y, en la superficie se colocaron cinco larvas de primer instar. cuarenta y cinco dlas después se evaluaron las siguientes variables: supervivencia (número de larvas recuperadas), 'instar larval y porcentaje de daño. en el ensayo preliminar, sesenta clones seleccionados que se evaluaron en un segundo ensayo, en el cual se utilizó un diseí\o completamente al azar, con cinco repeticiones por tratamiento (genotipo) y con una infestación de cinco larvas por tubérculo. como control, se utilizó la variedad criolla y se incluyeron las siguientes variedades comerciales: diacolmonserrate, ica-picacho y pardo pastusa. para efectuar los análisis estadlsticos requeridos, se emplearon los paquetes sas y mstat. la determinación cuantitativa de glicoalcaloides se efectuó empleando cromatografla de capa fina en platos de sllica gel 60 de alta resolución (placas de 20x20 cm y 250 micras de espesor). el sistema de solventes utilizado fue metanol y ácido acético en proporción 3:1. la cuantificación se efectuó empleando un densitómetro shimadzu cs-90do, con 129 resultados lámpara de luz visible y alongitud deondade395 nm. pruebas de resistencia en el cuadro 1, se observan los resultados de los análisis de varianza para el ensayo definitivo. cuadro 1.resultados de los análisis de varianza para las variables porcentaje y daño, número de larvas e instar larval. variables daño número instar promedio larvas larval c.m. c.m. c.m. genotipo 23,96" 0,3240,346error 11,37 0,157 0,206 c.v.(%) 51,94 33,00 12,26 c.m. = cuadrado medio; .. : p<o.ol c.v. = coeficiente de variación los resultados de los análisis de varianza indican que existen diferencias altamentesigniftcativas, para resistencia al gusano blanco entre los genotipos evaluados. en el cuadro 2, se anotan los valores promedios de porcentaje de daño, número promedio de larvas recuperadas e instar larval,promedio paraloshibrldos más resistentes, dos hibrldos susceptibles (t) y cuatro variedades comerciales. pruebas de tukey, efectuadas a un nivel del uno por ciento, indicaron que los hibrldos más resistentes de la familia 1 son los siguientes: 314; 411; y449 y, en la familia 2, los hibridos más resistentes son los siguientes: 12; 14 y 15. analisis quimicos en la figura 1, se observan los resultados obtenidos en el análisis de cromatograffa de capa fina. los resultados observados indican lo siguiente: hay presencia deo<:-chaconina yac-solaninaen los hibridos 1. 411; 2.12; 2.14; 2.15 y en la variedad diacolpicacho. en los hibridos 1.314y 1.18t, se observó, únicamente, presencia de ce -solanina. para las variedades criolla, parda pastusa y monserrate, no se detectó presencia de glicoalcaloides. los valores obtenidos en la cuantificación de alcaloides se indican en el cuadro 3. esta cuantificación indica que el hibrldo 1.411 presenta niveles de alcaloides peligrosos (> de 20 mg/ 100g de peso fresco), mientras que los hibrldos 2.12; 2.14 y 2.15, no presentan niveles peligrosos para la salud humana. por otro lado, los hibridos 1.314 y 1.411 presentan mala adaptación. por todo lo anteriormente anotado, se consideraron como materiales más promisorios para unprograma de mejoramiento a los hibrldos 12; 14y 15 de la familia 2. cuadro 2. resultados de la prueba de tukey para las variables porcentaje promedio de dano, número promedio de larvas e instar larval promedio (p<0.01 ). numero clon porcentaje numero instar daños larvas larval 1.314 1.411 1.449 2.12 2.14 2.15 1.18 t 1.62 t 1.343 t criolla pardo pastusa monserrate picacho 12,00 w 16,00 w 18,00 w 9,40 w 11,40 w 18,00 w 100,00 a 80,00 edc 94,00 a 100,00 a 46,00 srqp 36,00 vuts 64,00 lkihg 0,20 h 0,20 h 0,20 h 0,20 h 0,20 h 1,00 h 1,60 gfedcb 1,60 gfedcb 1,20 hgfed 2,60 cba 1,00 hgfe 0,40 hg 1,40 hgfedc 2,000 a 4,00 b 4,00 b 2,00 a 2,00 a 3,00 b 3,60 b 3,50 b 3,20 b 3,80 b 3,75 b 3,50 b 4,00 b ':números seguidos de la misma letra no son diferentes entre si. 130 cuadro 3. resultados de la cuantificación de glicoalcaloides. figura 1. separación de extractos obtenidos en algunos genotipos evaluados en el ensayo definitivo de resistencia. (1(12.12), 2(2,1.), 3(12,15), .(1,31.), 5(1,.11), 6(1.18t), 6 (1.18t), 7 (criolla), b (parda pastusa), 9(monserrate), 10 (picacho) y 11(patrón: mezcla de a: chaconina). familia (l -solanina (área·) (l -dlaconina (área**) 1,314 1,411 2,12 2,14 2,15 1,18t criolla parda pastusa monserrate picacho patron 10186,314 68299,750 13715,300 15492,940 5997,066 15503,490 2319,831 418no,oso 2735,785 104851,940 20560,150 8342,431 20874,540 4397,090 2319,891 *:para ocsolanina, un área de 29676,82 equivale a una concentración de 20 mgl1 00 9 de peso fresco. **:para occhaconina, un área de 43295,98 equivale a una concentración de 20 mgl100 9 de peso fresco. uteratura citada gregory, p. glycoalkaloid composition of potatoes: diversity and biological implication. american potato joumal61: 115-122. 1984. coxon. d.t. metodology for glycoalkaloid analysis. american potato journal61: 169-183. 1984. hanneman, r.e. the potato germplasm resource. american potato. joumal66: 655-667.1989. gonzalez. a.s.; p.l. gomez. determinación de la variabilidad genética del gusano blanco de la papa (premnotrlpes voillk hustache) por medio de separación electroforética. en seminario taher sobre aspectos entomológicos en el cultivo de la papa. p. 1830.1989. vangelder, w.m.j.; j.h. vlnkeandj.j.c. sheffer. steroidal glycoalkaloids in tubers and leaves of solanum especies usad in potato breeding. eupllytica 5: 147-158. 1988. 131 agronomía 24-1f.pdf implicaciones fisiológicas de la osmorregulación en plantas physiological implications of osmoregulation in plants loyla rodríguez-pérez1 abstract: under natural conditions, the plants are exposed to changing environmental conditions that determine complex respuests that influence in the growth, development and productivity of the crops. the conditions of drought and salinity in the soils are the greater causes of stress in the crops and cause lost economic in the world agriculture. the drought as the salinity are osmotic stress that inhibits the growth and cause interferences at metabolic level. the recognition of the biochemical and physiologic mechanisms involved in the osmoregulation involved in the osmotic stress allows to implement new strategies for the handling and improvement of the cultivations under conditions of stress hidric and saline. different mechanisms are recognized through which the plants manage to adapt and to tolerate the changes in the water potential, between which stand: the water transport by acuaporins, the estomatic closing, the synthesis of compatible osmolites, the ión transport through selective systems of sodium and potassium and those not selective located in the biological membranes and the etrution and compartimentalization of sodium. the osmoregulation confers to the plants the capacity to tolerate conditions of drought and high salinity, with the expression of adaptative mechanisms that avoid the reduction of the photosynthesis, alterations in the allocation photoasimilates and losses in yield, facts that have significant transcendency in the normal physiology of the plant and in the productivity of the crops. the present review has as central objective, to report the discoveries more recent envelope the osmorregulation process in exposed cultivated plants to stress by water deficit and by salinity in the soils. additional keyword: osmotic adjustment, stress, salinity, drought resumen: en condiciones naturales, las plantas están expuestas a condiciones ambientales cambiantes que determinan respuestas complejas que influyen en el crecimiento, desarrollo y productividad de los cultivos. las condiciones de sequía y salinidad en los suelos son las mayores causas de estrés en los cultivos y ocasionan pérdidas económicas en la agricultura mundial. tanto la sequía como la salinidad resultan en estrés osmótico, que inhibe el crecimiento y causa perturbaciones a nivel metabólico. el reconocimiento de los mecanismos bioquímicos y fisiológicos involucrados en la osmorregulación ante estrés osmótico permite implementar nuevas estrategias para el manejo y mejoramiento de los cultivos en condiciones de estrés hídrico y salino. el transporte de agua por acuaporinas, el cierre estomático, la síntesis de osmolitos compatibles, el transporte de iones a través de sistemas selectivos de sodio y potasio y los no selectivos localizados en las membranas biológicas y la etrusión y compartimentalización de sodio, son mecanismos reconocidos en las plantas para adaptarse y tolerar cambios en el potencial hídrico. la osmorregulación da a las plantas capacidad para tolerar condiciones de escasez de agua y salinidad elevada, con la expresión de mecanismos adaptativos que evitan disminución de la fotosíntesis, alteraciones en la traslocación y distribución de fotoasimilados y pérdidas en rendimiento, hechos significativos en el funcionamiento normal de la planta y en la productividad de los cultivos. este artículo tiene como objetivo revisar los hallazgos más recientes sobre el proceso de osmorregulación en plantas cultivadas expuestas a estrés por déficit hídrico y por salinidad en el suelo. palabras claves adicionales: ajuste osmótico, estrés, salinidad, sequía fecha de recepción: 30 de enero de 2006 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 profesora, universidad de cundinamarca, sede fusagasugá y universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca), bogotá. e-mail: loylarp@yahoo.com agronomía colombiana 24(1): 28-37, 2006 fisiología de cultivos rodríguez-pérez: implicaciones fisiológicas... 29 2006 introducción la distribución de las plantas sobre la tierra depende de la presencia e intensidad de diversos factores bióticos y abióticos. en condiciones naturales, las plantas se encuentran continuamente sometidas a situaciones ambientales cambiantes, lo que trae como consecuencia una serie de estímulos que influyen en el desarrollo y productividad de los cultivos. entre los factores que generan estrés se incluyen principalmente aquéllos provenientes de: la acción de organismos vivos y de alguna actividad antropogénica; las variaciones en las condiciones ambientales, tales como temperaturas altas o bajas; la salinidad excesiva; la escasez o el exceso de agua; los cambios en la intensidad de la luz y la carencia de nutrientes; estos aspectos afectan en mayor o menor escala la vida de las plantas (cushman, 2001; chynnusamyy et al, 2005). las condiciones de sequía y salinidad en el suelo son factores que limitan la productividad de los cultivos en el mundo. levitt (1980) define el estrés ambiental como un cambio en las condiciones del medio que reduce el crecimiento. los estreses ambientales provocan en las plantas respuestas complejas y constituyen un problema fundamental para la agricultura, ya que influyen sobre la supervivencia y la productividad de los cultivos. las respuestas vegetales se manifiestan a nivel celular, tisular u orgánico y afectan los procesos bioquímicos, fisiológicos y del desarrollo (larcher, 2003). son caracteres de variación continua controlados por un importante número de genes, cuya expresión es inducida bajo condiciones de estrés abiótico, los cuales codifican proteínas funcionales y proteínas regulatorias específicas. entre proteínas funcionales se destacan: las proteínas de membrana, las proteinasas, los factores de protección o macromoléculas (chaperonas y proteínas abundantes en la embriogénesis tardía), las proteínas reguladoras de la síntesis de compuestos osmoprotectores y las enzimas desintoxicantes. en las proteínas regulatodas se incluyen: los factores de transcripción, las proteínas reguladoras cinasas, las fosfatasas y las fosfolipasas (shinozaki y yamaguchi, 1997). la agricultura es la principal consumidora de agua en el mundo y uno de los factores más limitantes para el futuro. las reservas de agua en el planeta han ido disminuyendo con el creciente aumento de la población y de las prácticas agrícolas (ifpri, 2005). debido a que la agricultura consume 70% del agua utilizada por el hombre, es importante ahorrar este recurso, implementando técnicas agrícolas que tiendan a reducir su consumo. la disponibilidad de agua es uno de los factores cruciales que modula el crecimiento de las plantas; en el estrés hídrico incluye tanto la sequía como la salinidad, factores importantes para la agricultura, ya que impiden a los cultivos desarrollar su potencial genético (zhu, 2002; zhu, 2003). el presente artículo tiene como objetivo central hacer una revisión sobre los hallazgos más recientes sobre el proceso de osmorregulación en plantas cultivadas expuestas a estrés por déficit hídrico y por salinidad en el suelo. importancia del agua en las plantas el agua es el componente predominante de los organismos y, por tal razón, interviene en la regulación de los procesos biológicos. es importante para las plantas por el papel crucial que cumple en los procesos fisiológicos y por la gran cantidad que requieren (steudle, 2000; andreev, 2001). el agua comprende 80% a 90% de la biomasa de tejidos vegetales, presente en varias formas: como constituyente del protoplasma; como agua de hidratación asociada con iones, disolviendo sustancias orgánicas y macromoléculas, llenando espacios entre estructuras finas del protoplasma y la pared celular, almacenada en las vacuolas y, finalmente, como agua intersticial, que actúa como medio transportador en los espacios intercelulares y en los tejidos de conducción del xilema y el floema (larcher, 2003; zyalalov, 2004). por su polaridad, el agua actúa como solvente universal, disolviendo gran cantidad de iones y metabolitos orgánicos polares, como azúcares, aminoácidos y proteínas, compuestos críticos para el metabolismo. a nivel de la planta completa, el agua es el medio que transporta carbohidratos, nutrientes y fitohormonas indispensables para el metabolismo vegetal. en condiciones de alta concentración de solutos, las células ejercen presión de turgencia contra las paredes celulares, lo que soporta el crecimiento celular. cuando las células pierden turgencia, no llevan a cabo el alargamiento y expansión y, si esto ocurre por periodos largos de tiempo, la planta se deshidrata y muere (zyalalov, 2004). el uso eficiente de agua por las plantas terrestres favorece el balance energético de la hoja, ya que el agua evaporada desde las células del mesófilo enfría las superficies foliares (larcher, 2003; zyalalov, 2004). la co30 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana rriente transpiratoria también favorece el transporte de nutrientes inorgánicos procedentes del suelo y el transporte de solutos orgánicos, aminoácidos y fitohormonas desde la raíz a los órganos en transpiración, aunque se destaca que el transporte por el xilema también ocurre en ausencia de transpiración (larcher, 2003; zyalalov, 2004; canny, 2001; steudle, 2000; andreev, 2001). potencial hídrico la ósmosis es un proceso central en todos los seres vivos, que transporta el agua por el simplasto de las plantas para mantener su contenido a nivel celular. el estado del agua en los suelos, las plantas y la atmósfera es descrito en términos de potencial hídrico ( ) y consta de varios componentes importantes para las células y sus alrededores: el potencial osmótico ( ) está determinado por la concentración de sustancias osmóticamente activas; el potencial mátrico ( ) registra la capacidad de adsorción de las matrices celulares; el potencial de presión registra ( ) las presiones en exceso que actúan sobre un sistema y el potencial gravitacional ( ) es consecuencia de las diferencias de altura con el nivel de referencia (larcher, 2003). en dos compartimientos de diferente potencial hídrico separados por una membrana semipermeable, el agua se mueve desde el compartimiento de un alto potencial hídrico hacia el de bajo potencial hídrico. las diferencias en potencial hídrico ofrecen la posibilidad de ocurrencia de un proceso que permite mantener la homeostasis celular, ya sea por transporte de agua y otras sustancias entre células, tejidos y órganos (iones, carbohidratos, aminoácidos, etc.) a favor de gradientes de potencial hídrico (zyalalov, 2004; canny, 2001; steudle, 2000; andreev, 2001). mecanismos de osmorregulación y transporte de agua el movimiento de agua en tejidos vegetales es de importancia crucial para el crecimiento de la planta y ocurre básicamente a través de tres rutas: el apoplasto, el simplasto y la ruta transcelular. esta última es definida como el transporte de agua a través de cada célula, a través del plasmalema y tonoplasto de cada célula sin involucrar plasmodesmos (zyalalov, 2004; steudle, 2000). las raíces de la mayoría de angiospermas poseen endodermis, tejido con una estructura impermeable al agua, que es la banda de caspary ubicada en las paredes radiales de las células. el córtex es permeable al agua y ésta puede moverse por el apoplasto y el simplasto hasta llegar a la endodermis, donde se mueve simplásticamente en raíces jóvenes y apoplásticamente en raíces adultas. en el córtex y la estela, las células están conectadas por plasmodesmos y el movimiento de agua puede ser vía el simplasto, el apoplasto, transcelular o por una combinación de estas rutas (zyalalov, 2004; canny, 2001; steudle, 2000). para sobrevivir y desarrollarse de forma normal, las plantas perciben constantemente cambios en el ambiente circundante y responden a través de una variedad de mecanismos moleculares. los procesos por los cuales las células vegetales son sensibles a modificaciones extracelulares son de importancia crucial para la supervivencia vegetal y, en consecuencia, para el mantenimiento de la vida animal. uno de los estreses abióticos más importantes para la productividad de los cultivos se relaciona con la deshidratación vegetal bajo niveles de alta salinidad, sequía y condiciones de baja temperatura. cada uno de estos factores genera estrés hiperosmótico, caracterizado por el incremento en la concentración de solutos en la célula y el descenso en la presión de turgencia por pérdida de agua (zyalalov, 2004). la deshidratación de las células induce la biosíntesis, la descompartimentalización y el transporte de la fitohormona ácido absícico (aba), que induce el cierre de los estomas para reducir la transpiración (zhu, 2003). el uso de componentes comunes y vías de respuesta vegetal relacionadas con estreses permite a las plantas responder parcialmente a un rango de condiciones adversas después de ser expuestas a un tipo de estrés específico (boudsocq, 2005; zyalalov, 2004; canny, 2001; steudle, 2000; andreev, 2001). aun cuando la irrigación no esté disponible, el conocimiento de las relaciones hídricas puede contribuir al diseño y propuesta de estrategias de manejo de cultivos, en los que la resistencia a la sequía pueda ser un rasgo importante para seleccionar. este conocimiento también provee elementos para el manejo de los cultivos y asegura que el estrés hídrico sea minimizado en fases críticas del crecimiento (cushman, 2001). cada vez que el contenido de agua cambia durante la hidratación o la deshidratación, o cuando el contenido de solutos se incrementa o disminuye, ocurren cambios en la concentración de solutos en el citosol bajo el control regulatorio de la célula. la respuesta pasiva es definida como ajuste osmótico y la respuesta completa es denominada osmorregulación. inicialmente, se pensó que el ajuste osmótico ocurría tan sólo en plantas sometidas a altas salinidades, pero después se estudiaron casos en los que las plantas crecían en suelos secos y se realizaron mum p s g rodríguez-pérez: implicaciones fisiológicas... 31 2006 chos trabajos para determinar el efecto del estrés hídrico sobre el crecimiento vegetal (cushman, 2001; zyalalov, 2004; steudle, 2000; andreev, 2001). el ajuste osmótico proporciona un medio de mantenimiento del contenido de agua en la célula, importante para la actividad celular (aharon et al., 2003; javot et al., 2003; bartels y ramanjalu, 2005). debido a que la pérdida de agua puede incrementar la concentración de solutos en la célula, las moléculas que regulan el metabolismo pueden ser afectadas. así, algunos iones inorgánicos, tales como potasio, calcio, magnesio y cloro, no pueden ser metabolizados o incorporados dentro de la estructura celular y se acumulan en situaciones de deshidratación (zyalalov, 2004; canny, 2001; steudle, 2000; andreev, 2001). ya que estos iones juegan papeles de regulación de enzimas, la actividad enzimática puede verse afectada; de esta forma, las enzimas que requieran k+ pueden ser afectadas si la concentración de este ión se incrementa. además de los efectos de la pérdida de agua sobre su concentración, las plantas expuestas a altas salinidades externas presentan un problema extra de altas concentraciones de nacl, y muchas enzimas se verán inhibidas por altas concentraciones de sal, aun en plantas halófitas (zyalalov, 2004; canny, 2001; steudle, 2000; andreev, 2001). acuaporinas y mantenimiento de la turgencia las acuaporinas (aqp) son canales por los que se transporta agua en las células vegetales y juegan un papel dinámico en el mantenimiento de la homeostasis celular bajo condiciones que requieren modificaciones en el cia al estrés por sequía (aharon et al., 2003; javot et al., 2003; bartels y ramanjalu, 2005). el estrés hídrico y el estrés salino requieren cambios en el flujo de agua para permitir a las células y a los tejidos adaptarse a esta situación. la tasa de flujo del agua dentro y fuera de las células está determinada por el gradiente de potencial hídrico, que actúa como fuerza de conducción para el transporte. las proteínas aqp facilitan la osmosis por formación de canales, como alternativa de difusión de agua a través de la membrana celular, incrementando la permeabilidad de ésta (tyerman et al., 2002). de acuerdo a su secuencia proteínica y localización en la membrana celular, las aqp pueden ser clasificadas en cuatro superfamilias: proteínas intrínsecas de la membrana plasmática (pip), proteínas intrínsecas del tonoplasto (tip,siglas en inglés detonoplast intrinsic proteins), proteínas intrínsecas-nodulina (nip, siglas en inglés de nodulin intrinsic proteins) y proteínas intrínsecas pequeñas (sip,siglas en inglés desmall intrinsic proteins) (bartels y ramanjulu, 2005; smith-espinosa et al., 2003, sánchez, 2003). las aqp están conformadas por seis dominios transmembrana unidos por las asas a, b, c, d, e y f (figura 1). presentan segmentos intracelulares amino y carboxilo terminal y la mayoría son tetraméricas, aunque algunas pueden formar oligómeros más pequeños, como la aqp4. la permeabilidad de las aqp al agua es alta, del orden de 3· 109 moléculas de agua por segundo. la fosforilación dependiente de ca2+ causa una estimulación en su actividad (javot y maurel, 2002; bartels y ramanjulu, 2005; smith-espinosa et al., 2003; tyerman et al., 2002; hill et al., 2004; sánchez, 2003). figura 1. organización estructural de las acuaporinas: a) esquema de las diferentes segmentos transmembrana (1-6) y asas de unión entre ellos (a-e); b) organización de un monómero de acuaporina que ilustra la formación del poro entre las asa b y e; c) organización espacial de de una acuaporina (tetrámero) en la membrana. npa, asparagina-prolina-alanina. tomado de sánchez, 2003. flujo de agua. puede requerirse cambios en el suministro y la asignación de agua para restablecer las alteraciones en el potencial osmótico celular y, por lo tanto, es posible que la actividad de las aqp sea crucial (uehlein et al., 2003; maurel et al., 2002). estímulos ambientales como la sequía y la salinidad inducen incrementos en los niveles de ácido abscícico (aba), asociado a la percepción del estrés osmótico en el tonoplasto y en la membrana plasmática (maurel et al., 2002). evidencias recientes soportan el papel de las aqp en el mantenimiento de las relaciones hídricas y proveen información sobre su función en la toleran32 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana por su localización subcelular, las acuaporinas pip y tip parecen ser buenas candidatas para regular de manera diferencial el transporte de agua en el tonoplasto y en la membrana plasmática. la regulación de las pip en las células de la raíz juega un papel clave en el control del suministro de agua, mientras que el papel de las tip se relaciona con el control del transporte de agua transcelular (javot y maurel, 2002; bartels y ramanjulu, 2005). es importante destacar que las aqp se expresan preferencialmente en la elongación celular. el equilibrio eficiente del agua entre células vecinas en tejidos en expansión puede ser requerido para facilitar el suministro de agua desde los tejidos vasculares y permitir el crecimiento inducido a favor de gradientes de potencial hídrico (javot y maurel, 2002). es interesante observar que los tipos celulares que corresponden a puntos de convergencia para el flujo radial de agua parecen ser ricos en canales de agua, en particular, en el caso de las células de la epidermis, de la endodermis y de las células que rodean los vasos de xilema. una membrana rica en aqp puede ser necesaria para facilitar el flujo intenso de agua a través de estas células. aquéllas pueden representar puntos críticos en los que puede ejercerse un control eficiente del suministro de agua (javot y maurel, 2002; bartels y ramanjulu, 2005; smith-espinosa et al., 2003; tyerman et al., 2002; hill et al., 2004). compuestos osmoprotectores el ajuste osmótico mantiene el contenido celular de agua cuando se presenta una reducción en el potencial osmótico, como consecuencia de la acumulación de solutos orgánicos en el citoplasma y en la vacuola en situaciones de estrés por salinidad en el suelo (serraj y sinclair, 2002). los solutos compatibles (osmolitos, citosolutos) son metabolitos hidrofílicos, entre los que se destacan azúcares (sacarosa y fructosa), aminoácidos (prolina y betaína), glicerol, manitol y otros metabolitos de bajo peso molecular (chen y murata, 2002). los solutos compatibles no interfieren con el metabolismo normal de las células; se acumulan en el citoplasma y en la vacuola en altas concentraciones bajo condiciones de estrés osmótico, tienen un papel primario en el mantenimiento de la disminución del potencial osmótico en el citosol y están involucrados en la estabilidad de proteínas y estructuras celulares (zhu, 2003; cushman, 2001; bartels y ramanjalu, 2005). en general, son varios los efectos de los solutos compatibles en las plantas: los azúcares interactúan con las cabezas polares de los fosfolípidos para prevenir la fusión de la membrana (chen y murata, 2002). las plantas sujetas a estrés muestran acumulación de prolina y otros aminoácidos; el papel que juegan estos aminoácidos es variable: pueden actuar como osmolitos en la regulación del transporte de iones y en la detoxificación de metales pesados; además tienen efecto en la síntesis y la actividad enzimática (ray, 2002). en trigo se observa que la actividad de glucanil kinasa (gk), prolina y clicina betaína se incrementa durante el estrés y tienen mayor actividad en los brotes que en las raíces (nayyar, 2003). en plantas de maíz se observa un incremento considerable en la acumulación de prolina; igualmente, se presenta un incremento en la actividad de la enzima prolina deshidrogenada (pdh), tanto en maíz com en trigo. los brotes de maíz bajo estrés muestran potenciales hídricos altos y en las dos especies se presenta un incremento en la concentración de osmolitos (ghoulam et al., 2002; nayyar, 2003). también, en caña de azúcar la acumulación de prolina aumenta en las plantas sometidas a estrés salino, especialmente en raíces y vainas foliares, siendo este incremento mayor para el genotipo sensible, excepto en la lámina foliar de la hoja más joven (garcía et al., 2003). efecto de las sales sobre las plantas y la productividad de los cultivos de acuerdo con la tolerancia a las condiciones de salinidad en el suelo, las plantas pueden ser clasificadas en aquéllas que requieren o toleran altas concentraciones de sales, o halófitas, y las que no toleran la presencia excesiva de sales, o glicófitas. existen categorías intermedias entre ambos grupos -pseudohalófitas-, así como plantas que, sin ser halófitas, requieren sodio como elemento esencial. la sensibilidad de las plantas a las sales cambia durante el desarrollo fenológico, dependiendo de la especie, el cultivar y factores ambientales (munns, 2002). en las últimas décadas, las investigaciones sobre los efectos de la salinidad de los suelos en los cultivos reflejan la importancia de este problema para la agricultura mundial. el estrés salino es uno de los factores ambientales adversos que influye sobre aspectos de la fisiología de las plantas, lo que a su vez limita la productividad de los cultivos de interés económico. la salinidad reduce la capacidad de las plantas para absorber agua, ocasionando una reducción en el crecimiento (munns, 2002). altas concentraciones de sales en la solución externa de rodríguez-pérez: implicaciones fisiológicas... 33 2006 las células vegetales ocasiona varios efectos, que pueden resumirse fundamentalmente en tres tipos: sequía osmótica, toxicidad debida a la excesiva absorción de cloro y sodio y un desbalance nutricional (trinchant et al., 2004; karimi et al., 2005). el estrés osmótico es provocado por el bajo potencial hídrico en el suelo y reduce los rendimientos de una amplia variedad de cultivos en el mundo y el nivel de ácido abscísico (aba) se incrementa, desencadenando el cierre estomático y el ajuste osmótico, entre otras respuestas (zhu, 2003; taylor et al., 2000; zhu, 2002). la toxicidad debida a la excesiva absorción de cloro y sodio produce clorosis marginal de la hoja y con ello, una disminución del área fotosintética, lo que determina reducciones en la fotosíntesis neta, como resultado del aumento de la respiración en los órganos de la planta. la respiración de mantenimiento incrementa los requerimientos de carbohidratos para producir la energía necesaria para el transporte de iones, la compartimentalización de iones y la reparación de daños celulares. otros efectos de la toxicidad de sales son la disminución en la síntesis de proteínas, disminución en la conductancia estomática, síntesis de pared celular y expansión celular (bartels y ramanjulu, 2005; munns, 2002). el desbalance nutricional afecta la absorción y el transporte de otros nutrientes, influyendo de esta manera sobre la disponibilidad de zn, fe, p, ca, k, mg, mn y cu, entre otros (munns, 2002). transportadores de alta y baja afinidad para k+ y na+ la homeostasis de la concentración de iones intracelular es fundamental para la fisiología de las células vivas. la regulación del flujo iónico es necesaria para que las células mantengan baja la concentración de iones tóxicos y para la acumulación de iones esenciales. las células vegetales emplean el transporte activo primario, mediado por atpasas-h+, y el transporte activo secundario, mediado por canales y cotransportadores, para mantener en el citosol concentraciones altas de k+ y bajas de na+. el equilibrio intracelular de na+ y k+ es importante para las actividades de muchas enzimas citosólicas y para mantener el potencial de membrana, importante para el transporte de iones (bartels y ramanjulu, 2005; munns, 2002). bajo estrés salino, el mantenimiento de la homeostasis de k+ y na+ es de vital importancia en células vegetales; así mismo, es de gran importancia para la agricultura entender cómo las plantas toleran concentraciones excesivas de na+ en el suelo, ya que la salinidad de suelos causa grandes pérdidas de rendimiento en los cultivos (hasegawa et al., 2000). las concentraciones altas de na+ en el suelo limitan el suministro de k+ a las células de la raíz. cuando el na+ ingresa a las células, se acumula en niveles altos y es tóxico para las enzimas citosólicas; por lo tanto, este desequilibrio de na+ bajo condiciones de estrés salino conduce a respuestas fisiológicas que afectan los proceso de división y crecimiento a nivel celular (tester y davenport, 2003; zhu, 2003; shi et al., 2003). en la actualidad, hay mayor comprensión sobre los sistemas de transporte y mecanismos regulatorios que median la relación na+/k+ en células vegetales; éstos corresponden a los sistemas de transporte de alta y baja afinidad ubicados en el plasmalema y en el tonoplasto (demidchik et al., 2002; zhu, 2002; zhu, 2003). las proteínas integrales de membrana actúan como transportadoras, sufriendo un cambio corformacional durante el transporte del ión y operando en contra de gradientes de concentración energizados por gradientes electroquímicos (antiporte na+/h+, simporte k+/ h+, simporte k+/na+) (berthmieau et al., 2003; sul et al., 2003). un tipo de transportador de los iones na+ y k+ bien reconocido es el perteneciente a la familia de los hkt, identificado y evaluado en arabidopsis (rus et al., 2004; máser et al., 2002; fu y luan, 1998), arroz (horié et al., 2001; garciadeblas et al., 2003; fukuda et al., 2004) y trigo (laurie et al., 2002), entre otros. el hkt, transportador de alta afinidad para k+ y descrito en arabidopsis, funciona acoplado al na+ y contribuye al suministro de este ión en suelos salinos. bajo concentraciones altas de na+, el hkt puede tener más importancia fisiológica en el transporte de na+ que en el de k+ (rus, et al., 2004; máser et al., 2002; fu y luan, 1998). en arroz (oryza sativa cv. nipponbare) se demostró que el suministro de na+ y k+ está mediado por diferentes transportadores y que el k+ se bloquea por el transportador de na+. la expresión del oshkt1 y el hkt4 demuestra que éstos son transportadores de alta y baja afinidad para na+. los transportadores oshkt están involucrados en el transporte de na+ en arroz, y el oshkt1 media específicamente el suministro de na+ en las raíces cuando estas plantas son deficientes en k+ (garciadeblas et al., 2003; horie et al., 2001; horie y schoeder, 2004; fukuda, 2004). 34 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana en el estudio publicado por laurie et al. (2002), el gen que codifica la expresión del transportador de alta afinidad para k+, el hkt1, fue aislado de raíces de trigo y se sugiere que media el transporte acoplado de h+ con alta afinidad para k+. investigaciones posteriores mostraron que el hkt1 es energizado a través del transporte acoplado de na+, más que de h+. este resultado sugiere que el suministro de k+ de alta afinidad en plantas es conducido por el gradiente electroquímico de na+, que además soporta la función del hkt1 como transportador de k+ en plantas de trigo. canales selectivos para cationes el genoma vegetal codifica múltiples canales que median el transporte de los iones na+ y k+. estos canales transportan iones desde la solución del suelo y secretan los iones dentro la corriente xilemática. en contraste con los transportadores, los canales iónicos conducen rápidamente los iones na+ y k+ (davenport et al., 2005). los canales monovalentes de cationes se han clasificado en tres grupos, dependiendo de su comportamiento electrofisiológico y de la selectividad iónica (tyerman, 2002): los canales rectificadores de la entrada de k+ (kir) constituyen la vía para el suministro de k+ de alta afinidad en las raíces de las plantas; los canales rectificadores de la liberación de k+ (kor), presentes en diferentes especies vegetales y tejidos, son altamente selectivos para la liberación de k+ en el xilema para transportarlo hacía los brotes de las plantas (gilliam y tester, 2005; kohler et al., 2002) y los canales nsc, no selectivos de cationes -o vic, canales independientes de voltaje-, son particularmente abundantes en el tonoplasto de las células vegetales y tienen baja afinidad selectiva para k+ y na+, comparada con los kir y los kor (demidchik y tester, 2002; schroeder y horie, 2004; essah et al., 2003). los nsc se han caracterizado en raíces de plantas, epidermis de la hoja y células oclusivas, o ‘guardias’. estudios recientes muestran que la entrada de na+ a través de los nsc es mucho más alta que por los canales kir. estas propiedades sugieren que en las células en las plantas los canales nsc funcionan como la mejor vía de transporte de na+ (davenport et al., 2005; maathuis y sander, 2001; schroeder y horie, 2004; essah et al., 2003). canales de aniones las células vegetales contienen canales iónicos que regulan la entrada de aniones desde el ambiente externo y participan en la turgencia y la osmorregulación, en los movimientos estomáticos y el transporte de nutrientes. estos canales se agrupan de acuerdo a la forma como son activados: por despolarización de la membrana, por hiperpolarización y por estiramiento. los canales aniónicos juegan un papel importante en la regulación de los gradientes iónicos intracelulares y se han descrito en el plasmalema, el tonoplasto, la membrana de los tilacoides y la membrana interna de la mitocondria. en plantas, se identificaron dos conductancias aniónicas distintas en el parénquima xilemático: la conductancia aniónica rápida (quac) y la conductancia aniónica lenta (slac). la conductancia quac fue relacionada con el transporte de los aniones nitrato y cloro hacia el xilema (kohler et al., 2002; gilliham y tester, 2005; de boer y volvok, 2003). compartimentalización y etrusión de na+ existen dos mecanismos para controlar estrictamente la concentración de na+ y prevenir su exceso en el simplasto de las células vegetales: uno permite la compartimentalización de na+ en la vacuola mediada por aniportes na+/h+ localizados en el tonoplasto (horié y schroender, 2004; yokoy et al., 2002; fukuda et al., 2004) y el otro, el transporte de na+ hacia el apoplasto, a través de antiportes na+/h+ ubicados en la membrana citoplasmática. la capacidad para evitar la toxicidad por na+ y controlar el flujo de iones es crítica en las células vegetales en condiciones de estrés salino (munns, 2002; qiu et al., 2004; qiu et al., 2002; benito y rodríguez, 2003). en plantas superiores, se ha identificado un antiporte na+/h+, el sos1 (siglas en inglés de salt overly sensitive 1), que juega un papel importante en la etrusión de sodio desde las células epidérmicas de la raíz bajo condiciones de estrés salino. el eflujo de sodio a través del antiporte sos1 es vital para la tolerancia a sales de las células meristemáticas de la raíz y de los ápices de brotes, ya que éstas no poseen grandes vacuolas para compartimetalizar el sodio. el eflujo de sodio a través de sos1 bajo estrés salino es regulado por el complejo kinasa sos2sos3. en arabidopsis, por ejemplo, el estrés salino induce un incremento en la concentración de calcio, percibido por el sos3, proteína sensora de ca+2 que activa al sos2; a su vez, el sos2 fosforila el antiporte sos1 y lo activa. además, el incremento de calcio en el citosol bajo condiciones de estrés salino parece estar regulado por acumulación de aba (chinnusamy., et al 2005). por otro lado, el sos2 también posee la capacidad de activar el antiporte na+/h+ ubicado en el tonoplasto rodríguez-pérez: implicaciones fisiológicas... 35 2006 de células adultas de la raíz, para secuestrar sodio en la vacuolas (chinnusamy et al., 2005). papel del aba en la osmorregulación el ácido abscísico (aba) juega un papel crucial en diferentes aspectos de la osmorregulación en casos de estrés hídrico y salino durante el crecimiento vegetativo. el papel del aba como señal de estrés a larga distancia producida en la raíz está bien establecido. usualmente, este fitorregulador es sintetizado en el citosol de las células de la raíz, se transporta por el apoplasto de la raíz y es conducido vía xilema con la corriente transpiratoria a los brotes (steudle, 2000; coursol et al., 2003; zyalalov, 2004). la reducción de la transpiración a través de los estomas es una respuesta crucial regulada por aba en plantas expuestas a estrés. el cierre de los poros estomáticos en las hojas es un mecanismo por el cual las plantas superiores regulan el balance hídrico. las células oclusivas o guardias, que integran el poro estomático, responden a cambios en los niveles hídricos. el cierre estomático inducido por el aba es mediado por la reducción en la presión de turgencia de las células guardias, que requieren un eflujo de k+ y cl-, la remoción de sacarosa y la conversión de ácido málico en malato e h+. el aba activa un canal de entrada de calcio, ocasionando un incremento en la concentración de ca+2 en el citosol de las células guardias, la inhibición de los canales de entrada de k+ y la activación de los canales de salida de k+; todo esto conlleva un incremento del potencial hídrico, la salida de agua y la pérdida de turgencia de las células guardias, lo que conduce al cierre estomático (coursol et al., 2003; pandey y assmann, 2004; assmann y wang, 2001; inman-barber y smith, 2005; zyalalov, 2004; steudle, 2000) . conclusiones la comprensión de los mecanismos bioquímicos y fisiológicos involucrados en la osmorregulación que exhiben las plantas en condiciones de estrés hídrico y salino plantea un desafío futuro de gran importancia, teniendo en cuenta la pérdida de tierras cultivables a causa de la salinización y la erosión de suelos en todo el mundo. al estudiar la respuesta de las plantas frente al estrés ambiental, se reconocen diferentes procesos por los cuales las plantas logran adaptarse y soportar los cambios que ocurren en su potencial hídrico por escasez de agua o salinidad elevada. el cierre estomático evita la reducción del potencial hídrico e involucra ajustes fisiológicos y metabólicos. la síntesis de ciertos metabolitos, como aminoácidos, azúcares solubles, polioles, poliaminas, fructanos y pigmentos (carotenoides, antocianos, betalaínas) no interfiere en el metabolismo celular, juega un papel determinante en el mantenimiento de la turgencia celular. estos metabolitos interactúan con lípidos y proteínas, previniendo posibles alteraciones de las membranas celulares y disociando complejos proteicos e inactivación de enzimas. las plantas expuestas a altas concentraciones extracelulares de sales transportan iones a través de los sistemas selectivos de k+ y na+ y de los no selectivos localizados en las membranas celular y vacuolar. la osmorregulación confiere a las plantas la capacidad de tolerar condiciones de escasez de agua y salinidad elevadas, con la expresión de mecanismos adaptativos que evitan la disminución de la fotosíntesis, las alteraciones en la traslocación y la distribución de fotoasimilados y las pérdidas en rendimiento; hechos que tienen trascendencia significativa en el normal funcionamiento de la planta y en la productividad de los cultivos. literatura citada andreev, i. 2001. functions of the vacuole in higher plants cells. russian j. plant physiol. 48 (5), 777-787. assmann, s y x. wang. 2001. from milliseconds to millions of years: guard cells and environmental responses. plant biol. 4, 421-428. bartels , d y s. ramanjulu. 2005. drought and salt tolerance in plants. plant sciences 24, 23-58. benito, b y a. rodríguez. 2003. molecular cloning and characterization of a sodium-pump atpase of the moss physcomitrella patens. plant j. 36, 382-389. berthomieu, p., g. conéjéro, a. nublat, w. brackenbury, c. lambert, c. savio, n. uozumi, s. oiki, k. yamada y f. cellier. 2003. functional analysis of athkt1 in arabidopsis shows that na+ recirculation by the phloem is crucial for salt tolerance. embo j. 22, 2004-2014. boudsocq, m y c. laurière. 2005. osmotic signaling in plants. multiple pathways mediated by emerging kinase families. plant physiol. 138, 1185-1194 . canny, m. 2001. contributions to the debate on water transport. am. j. bot. 88, 43-46. coursol, s., l. fan, h. le stunff, s. spiegel, s. gilroy y s. assmann. 2003. sphingolipid signalling in arabidopsis guard cells involves heterotrimeric g proteins. nature 423, 651-654. cushman, j.c. 2001. osmoregulation in plants: implications for agriculture. am. zool 41, 758-769. chen, t y n. murata. 2002. enhancement of tolerance of abiotic stress by metabolic engineering of betaines and other compatible solutes. plant biol. 5, 250-257. chinnusamy, v., a. jagendorf y j. zhu. 2005. understanding and improving salt tolerance in plants. crop science 45, 437-448. davenport, r., r. james, a. zakrisson, m. tester y r. munns. 2005. control of sodium transport in durum wheat. plant physiol. 137, 807-818. 36 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana de boer, a y v. volkov. 2003. logistics of water and salt transport through the plant: structure and functioning of the xylem. plant cell environ. 26, 87-101. demidchik, v y m. tester. 2002. sodium fluxes through nonselective cation in the plasma membrane of protoplasts from arabidopsis roots. plant physiol. 128, 379-387. essah, p., r. davenport y m. tester. 2003. sodium influx and accumulation in arabidopsis. plant physiol. 133, 307-318. fu, h y s. luan. 1998. atkup1: a dual affinity transporter from arabidopsis. plant cell 10, 63-73. fukuda, a., a. nakamura, a. tagiri, h. tanaka, a. miyao, h. hirochika y y. tanaka. 2004. function, intracellular localization and the importance in salt tolerance of a vacuolar na+/h+ antiporter from rice. plant cell physiol. 45, 146-159. garcía, m y e. medina. 2003. crecimiento y acumulación de prolina en dos genotipos de caña de azúcar sometidos a salinización con cloruro de sodio. agronomía colombiana 20, 168-179. garciadeblás, b., m. senn, m. bañuelos y a. rodríguez. 2003. sodium transport and hkt transporters: the rice model. the plant j. 34(6), 788-799. ghoulam. c., a. foursy y k. fares. 2002. effects of salt stress on growth, inorganic ions and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in five sugar beet cultivars. environ. exp. bot. 47, 39-50. gilliham, m y m. tester. 2005. the regulation of anion loading to the maize root xylem. plant physiol. 137, 819-828. hasegawa, p., r. bressan, a. zhu y h. bohnert. 2000. plant cellular and molecular responses to high salinity. annu. rev. plant. physiol. plant mol. biol. 51, 463-499. hill, a., b. shachar-hill y y. shachar-hill. 2004. what are aquaporines for? j. membrane biol. 197, 1-32. horie, t., k. yoshida, h. nakayama, k. yamada, s. oiki y a. shinmyo. 2001. two types of hkt transporters with different properties of na+ and k+ transport in oryza sativa. the plant j. 27(2), 129-142. horie, t y j. schroeder. 2004. sodium transporters in plants. diverse genes and physiological functions . plant physiol. 136, 2457-2462. iman-barber, n. y d. smith. 2005. water relations in sugarcane and response to water deficits. field crops research 92(2-3), 185-202. ifpri (international food policy and research institute). 2002. global water outlook to 2005: an impending crisis. international food policy and research institute, washington dc. http:// ifpri.cgiar.org/media/water. javot, h y c. maurel. 2002. the role of aquaporins in root water uptake. annals of botany 90, 301-313. javot, h., v. lauvergeat, v. santoni, f. martin, j. güçlü, j. vinh, j heyes, k. franck, a. schäffner y d. bouchez. 2003. role of a single aquaporin isoform in root water uptake. plant cell 15, 509-522. karimi, g., m. ghorbanli, h. heidari, r. khavari y m. assareh. 2005. the effects of nacl on growth, water relations, osmolytes and ion content in kochia prostrate. biologia plantarum 49 (2), 301-304. kohler, b., a. hills y m. blatt. 2003. control of guard cell ion channels by hydrogen peroxide and abscisic acid indicates their action through alternate signaling pathways. plant physiol. 131, 385-388 larcher, w. 2003. physiological plant ecology. 4th ed. springer, germany. p. 231. lauri, e., k. feeney, f. maathuis, p. heard, s. brown y r. leigh. 2002. a role for hkt1 in sodium uptake by wheat roots. the plant j. 32(2), 139-154. levitt, j. 1980. responses of plants to environmental stress. 2nd. edition. academic press, new york. maathuis, f y d. sander. 2001. sodium uptake in arabidopsis roots is regulated by cyclic nucleotides. plant physiol. 127, 1617-1625 máser, p., b. eckelman, r. vaidyanathan, t. horie, d. fairbairn, m. kubo, m. yamagami, k. gamaguchy, m. nishimura y a. uozumi. 2002. altered shoot/root na+ distribution and bifurcating salt sensitivity in arabidopsis by genetic disruption of the na+ transporter athkt1. febs. lett. 531, 157-161 munns, r. 2002. comparative physiology of salt and water stress. plant cell environ. 25, 239-250. nayyar, h. 2003. variation in osmoregulation in differentially drought-sensitive wheat genotypes involves calcium. biologia plantarum 47 (4), 541-547. pandey, s. y s. assmann. 2004. the arabidopsis putative g proteincoupled receptor gcri interacts with the g protein a subunit gpai and regulates abscisic acid signalling. plant cell 16, 1616-1632. rai, v. 2002. role of amino acids in plants responses to stresses. biologia plantarum 45(4), 481-487. rus, a., b. lee, a. muñoz, a. sharkhuu, j. zhu, r. bressan y p. hasegawa. 2004. athkt1 facilitates na+ homeostasis and k+ nutrition in planta. plant physiol. 136, 2500-2511. qiu, q., y. guo, m. dietrich, k. schumaker y j. zhu. 2002. regulation of sos1, a plasma membrane na+/h+ exchanger in arabidopsis thaliana, by sos2 and sos3. proc. natl. acad. sci. 99, 8436-8441. qiu, q., y. guo, f. quintero, j. pardo, k. schumaker, y j. zhu. 2004. regulation of vacuolar na+/h+ exchange in arabidopsis thaliana by the salt-overly-sensitive (sos) pathway. j. biol. chem. 279, 207-215. sánchez, c. 2003. acuaporinas: proteínas mediadoras del transporte de agua. colombia médica 34 (4), 220-227. serraj, r y t. sinclair. 2002. osmolyte accumulation: can it really help increase in crop yield under drought conditions? plant cell environ. 25, 333341. shi, h., b. lee, s. wu, s y j. zhu. 2003. overexpression of a plasma membrane na+/h+ antiporter gene improves salt tolerance in arabidopsis thaliana. nat biotechnol. 21, 81-85. shinozaki, k y k. yamaguchi-shinozaki. 1997. gene expression and signal transduction in water-stress response. plant physiol. 115, 327-334. smith-espinoza, c., a. richter, f. salamini y d. bartels. 2003. dissecting the response to dehydration and salt (nacl) in the resurrection plant craterostigma plantagenium. plant cell environ. 26, 1307-1315. steudle, e. 2000. water uptake by roots: effects of water deficit. j. exp. bot. 51(350), 1531-1542. sul, h., e. balderas, r. vera-estrella, d. golldack, f. quigley, c. zhao, o. pantoja y h. bohnert. 2003. expression of the cation transporter mchkt1 in a halophyte. plant. mol. biol. 52, 967-980 taylor, i., a. burbidage y a. thompson. j. 2000. control of abscisic synthesis. j. exp. bot. 51, 1563-1574. tester, m. y r. davenport. 2003. na+ tolerance and na+ transport in higher plants. annals of botany 91, 503-527. trinchant, j., a. boscari, g. spennato, g. van de sype y d. rudulier. 2004. proline betaine accumulation and metabolism in alfalfa plants under sodium chloride stress. exploring its compartmentalization in nodules. plant physiol. 135, 1583-1594. rodríguez-pérez: implicaciones fisiológicas... 37 2006 tyerman, s. 2002. nonselective cation channels. multiple functions and commonalities. plant physiol. 128, 327-328. tyerman, s.d., c. niemietz y h. bramley. 2002. plant aquaporins: multifunctional water and solute channels with expanding roles. plant cell environ. 25, 173-194. uehlein, n., c. lovisolo, f. siefritz y r. kaldenhoff. 2003. the tobacco aquaporin ntaqp1 is a membrane co 2 pore with physiological functions. nature 425, 734-737 vera-estrella, r., b. barkla, h. bohnert y o. pantoja. 2004. novel regulation of aquaporins during osmotic stress. plant physiol. 135, 2318-2329. yokoi, s., f. quintero, b. cubero, m. ruiz, r. bressan, p. hasegawa y j. pardo. 2002. differential expression and function of arabidopsis thaliana nhx na+/h+ antiporters in the salt stress response. plant j. 30, 529-539. zyalalov, a. 2004. water flows in higher plants: physiology, evolution, and system analysis. russian j. plant physiol. 51(4), 547-555. zhu, j.k. 2000. genetic analysis of plant salt tolerance using arabidopsis. plant physiol. 124, 941-948 zhu, j.k. 2002. salt and drought stress signal transduction in plants. annu. rev. plant physiol. plant molec. biol. 53, 247-273. zhu, j.k. 2003. salt and drought stress signal transduction in plants. annu. rev. plant biol. 53, 247-273. zhu, j.k. 2003. regulation of ion homeostasis under salt stress. plant biol. 6, 441-445. agronomía colombiana. 1987. volumen iv: 3942. procedencia botánica del polen de la miel almacenada por apis me/lifera en alrededores de la sabana de bogotá 11: polen en la miep dilla ortiz de boada2 y guiomar nates-parra3 resumen. en este trabajo se hizo un estudio sobre el polen presente en miel de apis me//ifera en tres apiarios en los alrededores de la sabana de bogotá. se analizó el polen contenido en los mi· cropreparados mediante los cuales se reconocieron 14 especies vegetales que aportaron néctar, destacándose las familias mvrtacea euca/iptus g/obu/us, caprifoliacea sambucus nigrum como las especies con mayor frecuencia en la miel de los 3 apiarios. introduccion la miel es, quizás, el producto más apreciado de los obtenidos en la colmena de apis me//ifera. sus características, especialmente físicas, varían de acuerdo con su origen geográfico. el color, olor, sabor, densidad y humedad relativa difieren según el tipo de flora visitada por las abejas para la obtención del néctar. en el comercio, el hecho de que una miel provenga de 1 o 2 especies vegetales (unifloral) es más apreciada que cuando se trata de miel multiflorales (muchas especies vegetales). además la miel proveniente del néctar de plantas específicas, por ejemplo eucaliptus, gozan de una mayor aceptación entre los consumidores de este producto, atribuyéndole propiedades especiales. el conocimiento de la flora productora del néctar y más apetecida por las abejas es de gran irn1trabajo financiado por cindec, u.n .• bogotá. 2 profesora asistente, sección genética, depto , de biología, universidad nacional de" colombia. bogotá. 3 profesora asociada. sección genética, depto. de biología. universidad nacional de' colombia. bogotá. portancia para el apicultor, ya que con ello puede programar su cosecha según la época de floración de las plantas. mediante el uso de técnicas palinológicas es factible conocer con mayor precisión el origen botánico de la miel y el polen almacenado en colmenas de apis metlitere. en colombia son pocos los trabajos que se han realizado al respecto: castaño y fonegra (1981) realizaron análisis palinológicos en muestras de miel del departamento de antioquia, identificando 17 tipos de polen. moreno y devia (1982) analizaron muestras de polen y miel provenientes de nidos, no solamente de apis meltiters, sino también de abejas sin aguijón, reconociendo 55 tipos de granos de polen. corral (1984) también realizó análisis palinológico a muestras de miel en el departamento de antioquia, habiendo identificado 32 tipos diferentes de granos de polen. con el presente trabajo se pretendió establecer el tipo de plantas más visitadas por apis mellifera en la búsqueda de néctar en la sabana de bogotá. materiales y metodos en el cuadro 1 se puede observar la localización de la zona y el número de muestras de miel tomadas en cada uno de los apiarios estudiados, los cuales fueron descritos en procedencia botanica del polen almacenado por apis melllfera en los alrededores de la sabana d~ bogota. i polen en las colmenas. las muestras de miel fueron tomadas directamente de las colmenas y en algunos casos suministradas por los dueños de los apiarios. las muestras se procesaron diluyendo la miel en agua destilada en proporción 39 1:2. se centrifuga a 3.000 rxm para obtener residuo, se monta en gelatina glicerinada y se sella con parafina (barth, 1970; louveaux et al, 1978). los granos presentes en las muestras de miel de las colmenas de apis me/lifera fueron identificados por comparación con los esquemas de la colección de referencia de granos de polen de plantas melliferas de la sabana de bogotá. se utilizaron además los trabajos de markgraf y o'antoni, 1978; santos, 1963, cuadro 1. localización y número de colmenas de apiarios estudiados. no. de apiado localización no.de muestras por cada apiado tipo de abeja 6 apis mellifera al mosquera hacienda pueblito español a2 bogotá casa de germán osorno a3 usme monasterio santa maría de usme 4 apis mellifera 5 apis mellifera cuadro 2. análisis palinológico de la miel en el apiario de mosquera (a 1). género y familia especie n n % % myrtaceae eucaliptus globulus 4.0 112.0 21.0 33.7 rosaceae prunus sp. 1.0 28.0 5.3 5.6 caprifol iaceae sambucus nigrum 3.0 84.0 15.8 13.7 rosaceae hesperomeles sp. 1.0 28.0 5.3 2.5 scrofulariaceae castilleja integrifolia 3.0 84.0 15.8 2.5 labiateae rosmarium 22.4 officinalis 3.0 84.0 15.8 19.6 granos de polen sin identificar 4.0 112.0 21.0 100.0 total 19.0 532.0 100.0 género y familia especie myrtaceae eucaliptus globulus caprifoliaceae sambucus nigrum labiateae salvia palaefolia malvaceae malvaviscus sp, papill ionaceae cutisus so. oleaceae fraxinus sp. n n 3.0 84.0 0.5 14.0 1.2 34.2 0.2 6.2 0.2 6 ..2 2.0 56.0 granos de polen sin identificar 1.8 49.0 total 8.9 249.6 40 1964, 1974; hammen, 1956; heusser, 1971; moreno y devia, 1982. la cuantificación de los granos se llevó a cabo siguiendo las indicaciones de louveaux et al (1978). de cada muestra de miel se contaron los granos de 4 placas permanentes, esto con el objeto de determinar calidades de miel entre más granos más miel, se sacó cuadro 3. análisis palinológico de la miel en el apiario de la casa de g. osorno (a2). género y familia especie myrtaceae eucaliptus globulus geraniaceae pelargonium sp. compositae chrvsanthemum sp. compositae taraxacum officinale caprifoliaceae sambucus nigrum malvaceae h ibiscus sp, n %n 4.2 117.6 34.5 1.0 28.0 8.2 1.0 28 ..0 8.2 0.8 21.0 6.1 3.0 84.0 0.8 21.0 24.6 6.1 granos de polen sin identificar 1.5 42.0 12.3 total 12.3 341.6 100.0 cuadro 4. análisis palinológico de la miel en el apiario de usme (a3). el promedio por placa y por muestra de cada una de las zonas de estudio. para averiguar la cantidad de granos de . polen en 20 gr. de miel, en cada muestra analizada, se empleó la fórmula n = a nd (liuex), 1972), en donde: n = número total de granos de polen en 20 gr. de miel (n x 28 gotas /cc) a = 1 n número promedio de granos de polen por placa d número de gotas de miel por ce, (medida hecha en pipeta de 10 mlts.) = 28 gotas/cc. se empleó la clasificación de barth (1970a) para polen dominante, polen accesorio y polen aislado. en este caso concreto el valor de a = 1 se debe a que se barrió toda la placa. resultados y drscusion en los cuadros 2, 3 y 4 se pueden observar los análisis palinológicos de la miel en los diferentes lugares de estudio. en el apiario a 1, las especies eucaliptus globulus, fraxinus so, salvia paleo folia, sambucus nigrum suministraron la mayor frecuencia de granos a la miel. malvaviscus sp, y cytisus sp. suministran granos pero en menor frecuencia. en el apiario a2, la mayor fuente de néctar la suministran las especies de eucaliptus globulus, sambucus nigrum. chrysanthemum sp. y pelargonium sp. suministran menor frecuencia, taraxacum officinalis e hibiscus sp. aparentemente suministran poca cantidad de polen. en el apiario a3 observamos que la mayor fuente de néctar la proporcionan 'sambucus niqrum, rosmarinum officinalis y cesti/leja integrifolia. también observamos que hesperomeles sp. y prunus sp. suministraron néctar en menor proporción que las anteriores, pero rnayor que eucaliptus globulus. frecuencias relativas analizando las frecuencias relativas del polen y la miel de los diferentes apiarlos (1, a2, a3) en la tabla 5 observamos. eucaliptus globulus se mostró como accesorio en los tres apiarios; igual frecuencia presentó fraxinus sp. en el apiario a 1, y sambucus nigrum en el apiario a2. las resfamilia genero y especie cuadro 5. frecuencia relativa del polen en mieles de las diferentes zonas de estudio. a3ma1m a2m caprifol iaceae compositae compositae geraniaeceae labiateae labiateae malvaceae malvaceae myrtaceae oleaceae peplllleneceae rosacaae rosacaae scrqphulariaceaa umballifaraa sambucus nigrum chrysantamum sp. taraxacum officinalis pelargonium sp. rosmarinum officinalis salvia palaefolia hibiscus se, malvaviscus sp, eucaliptus globulus fraxinus sp, cytisus sp. hesperornetes sp. prunus sp. casti"aja integrifolla foaniculum vulgara granos de polen sin identificar pi pa pi pi pi pi pi pi pi pi pa pa pi pa pa pa pi pi pi pi papi 41 tantes especies aparecieron como granos de polen aislado. la miel en los apiarios se considera rnultiflorales ya que el polen que en ellas aparece procede de varias plantas. los tipos de polen accesorios encontrados en la miel proceden de una planta medicinal y de dos plantas ornamentales. sería conveniente realizar este mismo tipo de anál isis en otros sitios de la sabana de bogotá con el fin de tener un cuadro más completo de las plantas utilizadas por las abejas apis me/lifera en la consecución de recursos alimenticios. literatura citada 1. bath, m.o. 1970 a. análise microscópica da algunas amostras de mel. 1. polen dominante. anais acad. bras. cienc. 42(2):351-366. 2. corral, b.h. 1981-1982. análisis polfnico en muestras de miel de abejasen algunas regiones del departamento de antioquia, actualidades biológicas. vol. 13, no. 49. medell ín. 3. fonegra, g.r.; castaño, s.i. 1981. análisis poi ínico en miel de abejasde algunas regiones de antioquia. rev. 3' (3):100-110. asociación colombiana de ciencias biológicas. 4. hammen, th, van der. 1956. nomenclatura 42 palinológica sistemática. bol. geol., lnqeornínas, bogotá 4(2/3) :24-62 + 12 planchas. 5. heusser, c. 1971. pollen and spores of chile moderm tupes of the pteridophyta, gimnospermae and angiospermae. 1-60 plates, 6. louveaux, j.a. 1978. l'analyou, polimique de mieles. in traite de biologie de l'abeille, tomo 3. paris, massonod. 325-362. 7. markgraf, v.; d'antoni, h.l. 1978. pollen flora of argentina (moder spore and pollen tvpes of pterldophvta, gymnospermae and angiospermae). the university of arizona press,tucson, arizona 208 p. 8. moreno, j.e.; devia, w. 1982. estudio del origen botánico del polen y la miel amacenados por apis mellifera linneo, melipone eburnea friese y trigona (tetragonisca) angustula latreille (hvrnenoptera: apidae) en el municipio de arbeláez (colombia: cundínamarca). universidad nacional. tesis. 9. santos, c.f .0. 1963. características morfológicas dos graos de polen das principais plantas apícolas. anais da ese. supo agric. luiz de queiroz, brasil 20: 176-228. 10. santos, c.f.o. 1964. avaliacao do florescimento das plantas apícolas no ano de 1960 a través do polen contido nos méis e dos colectados pelas abelhas (apis mellifera l.). anais do ese. supoagric. luiz de oueiroz , brasil, 21 :253.264. 11. santos, c_f.0. 1974. análise poi ínica de algunos méis do estado de sao paulo. anais. do 3er. congr. brasil. apic., piracicaba brasil. 273-279. agronomía colombiana. 1989. volumen vi: págs. 10-14 efecto de algunos antioxidantes para conservar la viabilidad en semillas de tabebuia rosee' enrique trujill02 hector laveroe3 y jairo f. clavij03 resumen. varios experimentos de iaboratorio se llevaron a cabo con el objeto de evaluar la eficiencia de los antioxidantes carbón activado, l-ciste ína, ácido ascórbico, ácido cítrico aplicados solos o en mezclas y del almacenamiento al vacío bajo condiciones de luz y oscuridad para evitar la pérdida de viabilidad de las semillas de tabebuia rosea sert. los frutos se recolectaron de diez árboles localizados en la región de garagoa, soyacá y se trajeron al laboratorio donde la extracción de la semilla, secamiento y almacenamiento se realizaron bajo condiciones de luz o de oscuridad. una vez aplicados los tratamientos la semilla se almacenó a 1qoc y se hicieron pruebas de qerrninación a los 60, 90, 120, 150 y 180 días. se encontró que el uso de estos compuestos antioxidantes efectivamente favorecen la conservación de la viabilidad de las semillas de ocobo y que el mejor tratamiento fue la combinación de empaque y almacenamiento al vacío y oscuridad, lo cual comprueba que tanto el ox ígeno como la luz tienden a deteriorar la viabilidad de las semillas ricas en grasas. introduccion el conocimiento y manejo de semillas de especies forestales tropicales ha sido objeto de muy poca o ninguna investigación acerca de su comportam iento en general y en especial de sus características fisiológicas, en cuyo estudio se encuentran las respuestas de 1adaptación de la tesis de magister del primer' autor. recibido para publicación el '10 de junio de 1989. 2 funcionario del inoerena. a.a. 57596, bogotá, o.e. 3 profesores asistente y asociado respectivamente. de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia. bogotá. a.a. 14490. 10 las técnicas de manipuleo para su conservación y/o germinación. rojas (1985) señala que el ocobo (tebebuia rosea sert.), como buena parte de los árboles tropicales, tiene semillas con muy corta viabilidad, a lo cual se suma el hecho de la irregularidad de las fructificaciones y la dificultad para encontrar árboles adecuados. por lo tanto, es indispensable el estudio sobre técnicas de conservación para contar con material genético y para el abastecimiento a los programas de reforestación. la obtención y conservación de las semillas constituyen un primer obstáculo para la propagación de muchas especies valiosas. la pérdida de viabilidad en el ocobo se manifiesta por una colaboración oscura característica de la oxidación de sus tejidos. los síntomas evidentes son: el cambio de la coloración de la testa y el embrión, de crecimiento progresivo de la capacidad de germinación, incremento en el número de plántulas anormales, baja tolerancia a las condiciones de almacenamiento, sensibilidad a la radiación, presencia de mohos e incremento de la temperatura durante el almacenamiento (cardozo, 1988). respecto a la pérdida de viabilidad, en el desarrollo del proyecto marco inderena· conif-ciid, cardozo (1988) indica que antes de la aparición de los síntomas rnorfofisiológicos ocurren cambios bioqu ímicos y daños subcelulares, como por ejemplo, acumulación de sustancias tóxicas, disminución de la tasa respiratoria y de síntesis de atp, reducción de la síntesis de pro te ínas y rna, aberraciones cromosómicas y daños consecuentes en el dna, pérdida de la capacidad de síntesis de enzimas hidrol íticas, cambios de los ácidos grasos insaturados y alteraciones en el sistema de membranas. el daño en la integridad de las membranas aparece como un evento temprano en el deterioro de las semillas y se han sugerido que la peroxidación de radicales libres de los iípidos es el mecanismo que desencadena el envejecimiento celular. los ácidos grasos insaturados como el ácido iinolénico y algunos fosfol ípidos disminuyen durante el envejecimiento de algunas semillas (cardozo, 1988). si se tiene en cuenta que la luz y el oxígeno son responsables en buena parte de la oxidación biológica, un adecuado manejo de la oscuridad y el uso de compuestos antioxidantes pueden mejorar la conservación de la viabilidad en las semillas de aquellas especies ricas en grasas (montes, 1988)4. los procesos oxidativos en las semillas son muy complejos y variados, lo que impide una definición precisa sobre los mecanismos de acción de la mayoría de los compuestos antioxidantes. algunos compuestos, tales como, la l-cisteína, el ácido ascórbico v áci. do cítrico compiten por el oxígeno con proteínas o iípidos evitando así la oxidación de estas sustancias complejas. otros compuestos, como el carbón activado, inhiben la oxidación retirando el sustrato del medio (bernal, 1983; montes, 19884;stryer, 1988). el objetivo de la presente investigación fue el de evaluar la eficiencia de los antioxidantes carbón activado, l-cisteína, ácido ascórbico y ácido cítrico aplicados solos y en mezcla y del almacenamiento al vacío bajo condiciones de luz y oscuridad para evitar la pérdida de viabilidad de las semillas de tabebuia rosea. materiales y metodos el material biológico utilizado en la presente investigación se recolectó de 10 árboles local izados en la región de garagoa, departamento de boyacá, colombia, a una altura de 1600 rnsnrn, una precipitación de 1200 a 2000 mm anuales, una temperatura de 17 a 240c; una humedad relativa de 70 a 850/0 y 1900 horas de brillo solar al año. 4 montes, v. 1988. conferencia sobre oxidación de tejidos. seminario internacional sobre investigaciones en semillas forestales tropicales. bogotá. los frutos maduros se llevaron al laboratorio donde se procedió a la extracción de la semilla bajo condiciones de luz natural y bajo oscuridad (luz verde). el procesamiento de los frutos bajo luz natural se cumplió permitiendo su secado a condiciones ambientales, se extrajo la semilla en presencia de la luz y se dejó secar al ambiente hasta un contenido de humedad de un 100/0. el procesamiento de los frutos en la oscuridad se llevó a cabo en un cuarto oscuro bajo una lámpara de luz fría recubierta con varias capas de papel celofán verde. en este caso, la semilla se extrajo y se secó en estufa hasta obtener un 100/0 de humedad. la semilla extraída por los dos métodos fue colocada en recipientes herméticos color ámbar y almacenada en nevera a una temperatura promedia de 100c por 25 días antes de la aplicación de los tratamientos. las semillas fueron sometidas a diferentes tratamientos antioxidantes los cuales se aplicaron por una sola vez bajo condiciones de luz natural y de oscuridad de acuerdo con los métodos de extracción. la forma como los tratamientos se ordenaron fue la siguien.te: 1. l-cisteína (100 ppm)+ luz natural 2. l-ciste ína (100 ppm) + oscuridad 3. ac. ascórbico (100 ppm) + ac. cítrico (100 ppm) + luz natural 4. ac. ascórbico (100 ppm) + ac. cítrico (100 ppm) « oscuridad 5. carbón activado (59/1)+ luz natural 6. carbón activado (5g/l) + oscuridad 7. l-cisteína + ac. ascórbico + ac. cítrico+ carbón activado + luz natural 8. l-cisteína + ac .. ascórbico « ac. cítrico+ carbón activado + oscuridad 9. empaque al vacío+ luz natural 10. empaque al vacío+ oscuridad 11. testigo bajo luz natural 12. testigo bajo oscuridad los tratamientos implicaron imbibición' de la semilla por una hora en las soluciones antioxidantes, luego de lo cual, se dejó secar la semilla hasta 100/0 de-humedad y se almacenó. en el caso del empaque al vacío, las semillas extraídas bajo condiciones de oscuridad fueron introducidas en una bolsa plástica de color negro y sellada con la ayuda de 11 un inductor de vacío. las semillas bajo condiciones de luz fueron introducidas en una bolsa plástica transparente. un mes después de estas aplicaciones se realizó una prueba de germinación con los testigos para comprobar el nivel de viabilidad de la semilla. con el objeto de evaluar la efectividad de los tratamientos se real izaron cinco pruebas de germinación utilizando 50 semillas por tratamiento en papel de germinación el cual se mantuvo con humedad constante y dentro, de un germiandor a 240c por 25 días. las cinco pruebas se realizaron a los 60, 90, 120, 150 y 180 días después de la aplicación de los tratamientos. el diseño estadístico utilizado fue el como pletamente al azar con 3 replicaciones. los datos se expresaron en porcentaje y se transo formaron por la fórmula del arcoseno ra íz cuadrada del porcentaje. los promedios fueron comparados utilizando contrastes ortogonales y los resultados se presentan de acuerdo o nó a la significancia de los mismos, resultados y discusion el cuadro 1 contiene los porcentajes promedios de germinación de las semillas de tabebuia rosea sometidas a los diferentes tratamientos antioxidantes. en términos generales, se observa que el mejor tratarniento fue el de las semillas almacenadas al vacío y en la oscuridad ya que después de seis meses mostraban un 58.60/0 de germinación, resultado que fue significativamente mayor que los mostrados por los otros tratarnientos, para ese mismo mes. una prueba de qerminación que se real izó al mes de cosecha la semilla bajo luz y oscuridad mostró para ambos casos un porcentaje de 86.7. si este resultado se compara con los obtenidos en el mes dos, se puede deducir que para este mes la viabilidad de la semilla se había reducido a la mitad y que el tratamiento con lciste ína y vacío independientes de la luz y oscuridad todavía mantenía una alta viabilidad en la semilla. como se supon ía, la acción de los diferentes tratamientos se fue deteriorando mes a mes y con mayor intensidad en unos casos que en otros. la mezcla general de antioxidantes qu ímicos al igual que los testigos al mes 4, ya no presentaron ningún efecto sobre la viabilidad de las semillas pues los porcentajes de germinación fueron cero. esto demuestra que la mezcla de ascórbico cítrico, lciste ína y carbón activado puede presentar problemas de antagonismo que impide el efecto conjunto de los productos. por otra parte, los tratamientos con lciste ína y vacío son los que sufren menos deterioro durante los seis meses de almacenamiento, sobre todo si se comparan con los testigos o con la mezcla general. con relación al carbón activado, se puede establecer que es un tratamiento promedio que al final cuadro 1. porcentajes mensuales de germinación de semillas de tabebuia rosea sometidas a diferentes tratamientos antioxidantes. tratamientos porcentaje oe germinacion mes 2 mes 3 mes4 mes 5 mes6 t-císterna luz 85.33 58.65 38.67 32.00 25.30 carbón activado luz 73.33 45.30 26.66 32.66 25.30 ascórbico+ cítrico luz 48.00 36.00 26.66 22.60 20.00 mezcla general luz 41.33 37.30 0.00 0.00 0.00 vacío luz 80.00 70.60 41.33 36.00 32.00 testigo luz 40.00 13.33 0.00 0.00 0.00 l-cisteína oscuridad 89.33 64.00 41.33 38.60 34.60 carbón activado oscuridad 74.66 50.66 29.30 26.60 24.00 ascórbico+ cítrico oscuridad 48.00 40.00 32.00 26.60 22.60 mezcla general oscuridad 48.00 44.00 0.90 0.00 0.00 vacío oscuridad 80.90 80.00 65.30 60.00 58.60 testigo oscuridad 46.60 17.33 0.00 0.00 0.00 12 del experimento mostró porcentajes de germinación entre 24 y 250/0 y que es superior a la mezcla general y al testigo durante todos los seis meses y superior a la mezcla ácido ascórbico más ácido cítrico durante el mes 2 y 3. la mezcla de ácido ascórbico más ácido cítrico muestra un comportamiento especial. su efecto es similar bien sea bajo condiciones de luz u oscuridad. su capacidad para mantener la viabilidad de las semillas en el mes 2 es parecida a la de los testigos, es decir, que las semillas han perdido un 500/0 de su poder germinativo. sin embargo, su efecto es más prolongado que el de los testigos puesto que al final del mes 6 todavía las semillas presentan un porcentaje de germinación de un 200/0 aproximadamente, mientras que las semillas de los testigos dejaron de ser viables desde el mes 4 (cuadro 1). en el cuadro 2 se observa la significancia estadística de los principales contrastes octogonales y la tendencia general de los mismos mes a mes. los tratamientos en oscuridad versus los tratamientos con luz evidencian diferencias mensuales altamente significativas. con excepción del mes 6 las diferencias entre el almacenamiento en la oscuridad y con luz son marcadas destacándose los tratamientos en osucridad, los cuales poseen los porcentajes más altos. se deduce, por lo tanto, que existe una alta incidencia de la luz en el manejo de frutos y semillas bajo condiciones de oscuridad. este resultado está de acuerdo con lo señalado por montes (1988)4 quien plantea que la luz es responsable parcialmente de la oxidación de semillas ricas en grasas. definitivamente los diferentes tratamientos ejercen un efecto promotor de la viabilidad de las semillas de ocobo. cuando se examinan los contrastes de los testigos con luz y oscuridad versus los tratamientos con sustancias antioxidantes o vacío bajo las mismas condiciones de luz se notan diferencias mensuales altamente significativas a favor de los antioxidantes. lógicamente dentro de éstos los que más se destacan son' la l-cisteína y el vacío tal como se evidencia en el cuadro 1. los tratamientos en los cuales se empleó el vacío son realmente promisorios especialmente cuando se combinan con el manejo de frutos y semillas bajo condiciones de oscuridad. los contrastes ortogonales especial40p. cit. cuadro 2. significancia estad ística de los principales ortogonales realizados mes a mes con los porcentajes de germinación de semillas de tabebuia rosea. contraste significancia estadistica mes 2 mes 3 mes 6mes 4 mes5 oscuridad vs. luz tratamiento luz vs. testigo luz tratamiento oscuridad vs. testigo oscuridad vacío luz vs. mezcla general, l-cisteína, carbón, cítrico+ ascórbico luz. vacío oscuridad vs. mezcla general, l-cisteína, carbón, cítrico + asc6rbico oscuridad. l-cistefna, carbón cítrico+ ascórbico luz vs. mezcla general luz. l-cisteína, carbón, cítrico+ asc6rbico oscuridad vs. mezcla general oscuridad. l-cisteína luz vs. cítrico+asc6rbico luz l-cisteína oscuridad vs. cítrico+ ascórbico oscuridad. .* 13 mente los realizados durante los tres últimos meses del experimento muestran diferencias altamente significativas entre el vacío y los tratamientos con la mezcla general, l-cisteína, carbón -activado y la mezcla ácido ascórbico más ácido cítrico. las diferencias son mucho más marcadas cuando la comparación se hace con los resultados encontrados en la oscuridad. es evidente que la ausencia de ox ígeno restringe las reacciones oxidativas dentro de los tejidos y células de las semillas y procesos tales como el ciclo de krebs o la ruta del glioxilato no se ven favorecidos, lo cual impide una descomposición rápida de . los ácidos grasos y por lo tanto una pérdida prematura de vigor (stryer, 1988; barcelo, 1983; popinigis, 1977). es de anotar aqu í, que el proyecto inderena-conif-cii d-(conif, 1987) encontró que es posible conservar la viabilidad de las semillas de tabebuia rosea por más tiempo cuando son almacenadas con un contenido de humedad de un 80/0 aproximadamente y con una temperatura promedia de 200c. esta práctica, unida al uso de vacío y oscuridad, podría ser la respuesta para incrementar notablemente el período de almacenamiento de las semillas sin un deterioro grande de su viabilidad. cuando se compara la l-cisteína con la mezcla ácido ascórbico más ácido cítrico se nota un mejor efecto de la ,l-cisteína sobre la viabilidad de las semillas jspecialmente en los cinco primeros meses, cuando el experimento se hace con luz y durante los seis meses cuando se utiliza oscuridad. en términos generales, el uso de compuestos antioxidantes como l-cisteína, carbón activado y ácido ascórbico más ácido cítrico favorecen la conservación de la viabilidad en semillas de tabebuia rosea y muestran promedios de germinación superiores a los de los testigos, los cuales perdieron totalmente su habilidad para germinar al cabo de cuatro 14 meses. estos resultados son más altos cuando las semillas se procesan y almacenan bajo condiciones de oscuridad. se debe tener en cuenta que la aplicación de estas sustancias fue única al inicio del experimento y es posible que en el transcurso de los meses las semillas las hayan hidrolizado o metabolizado parcial o completamente (montes, 1988)4. en general, el uso de compuestos antioxidantes, especialmente l-ciste ína, carbón activado y ácido ascórbico más ácido cítrico, favorecen la conservación de la viabilidad en semillas de tabebuia rosea. el mejor tratamiento fue la combinación de empaque y almacenamiento al vacío y oscuridad, lo cual comprueba que tanto el ox ígeno como la luz tienden a deteriorar la viabilidad de las semillas ricas en grasas. es recomendable para posteriores trabajos probar diferentes dosis de los compuestos y distintos tiempos de aplicación con el objeto de llegar a una recomendación de manejo de esta semilla más precisa. 40p. cit. literatura citada 1. barcelo, c.n. y g. nicolás. 1983. fisiología vegetal. ediciones pirámide, madrid. 781 p. 2_ bernal, r.r. 1983_ estudio de los medios de cultivo para la propagación por meristemos de rosa. tesis de grado, universidad nacional. bogotá. 112 p. 3. cardozo, h. 1988. informe técnico del proyecto inderena-conif-cii d. mimeografiado. 45 p. 4. conif. 1987. informe anual de avance. mejoramiento de semillas y fuentes semilleras en colombia, proyecto 3. bogotá. pp 85-0009. 5. popinigis, f. 1977. fisioloqia da semente. primera edición. editorial brasilia. 289 p. 6. rojas, f. 1985. primer taller nacional de semillas y viveros. instituto tecnológico de costa rica, sanjosé.536 p. 7. strver, l. 1988. biochemistry. tercera ed. w.h. freemand y ca. new york. 1089 p. agronomía 23-1.indd exploración del mercado de flores tropicales en el segmento de consumidor intermedio en ciudades seleccionadas de colombia1 a study of the tropical flower market at intermediate consumer level in selected colombian cities1 iván alonso montoya2, osman ayala3 y clelia paola jiménez4 economía y desarrollo rural resumen: en el presente documento se explora el grado de acogida y aceptación del subsector de flores tropicales por parte de algunos mercados seleccionados a fin de encontrar segmentos que den viabilidad económica a una propuesta de producción de especies ornamentales de clima cálido. metodológicamente, en la consulta de fuentes primarias, se utilizó la encuesta directa a floristas ubicados en las ciudades de bogotá, medellín y bucaramanga; para las fuentes secundarias se revisaron bases de datos de exportaciones desde colombia y documentación de productores reportados por la secretaría de agricultura de antioquia. palabras clave adicionales: mercadeo, investigación de mercados, floricultura. abstract: the present document explores the degree of acceptance for tropical flowers in certain markets in terms of targeting economically viable market segments and proposes producing ornamental tropical species. surveying florists in bogotá, medellín and bucaramanga provided the primary source of information. secondary sources included data-bases regarding exports from colombia and antioquia’s secretariat of agriculture documentation regarding producers in that department. additional key words: marketing, marketing research, flower production. fecha de recepción: 11 de marzo de 2005 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 esta investigación se realizó con el grupo interdisciplinario de investigación biogestión de la universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: iamontoyar@unal.edu.co 3 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: osman_ayalap@hotmail.com 4 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. introducción en el presente trabajo se exploró el grado de acogida y aceptación de algunas especies de flores de corte tropicales por parte del segmento de consumo intermedio (floristerías) en los mercados de bogotá, bucaramanga y medellín. el propósito fue encontrar segmentos de mercado para nuevas propuestas de producción de especies ornamentales de clima tropical con viabilidad económica. materiales y métodos se efectuaron encuestas personales en floristerías ubicadas en las ciudades de bogotá, medellín y bucaramanga con importantes perspectivas económicas para la comercialización de flores tropicales. la encuesta fue aplicada en 2002 y tuvo como objetivos específicos conocer la demanda total por parte agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 165-170 agronomía colombiana 166 vol. 23 · no. 1 de las floristerías como consumidores intermedios, a fin de discriminar la participación de diferentes especies en el consumo demandado total, calcular las cantidades de consumo demandado por el consumidor final, sus tipos de escogencia de producto y los posibles canales de distribución por ciudad, entre otros. para el desarrollo metodológico del documento, los autores se apoyaron en burnett (1998), céspedes (1998), etzel et al. (1997), kottler (1985) y scheaffer y mendenhall (1987). el tamaño de la muestra para el número de floristas encuestados(as) por ciudad fue de 24 en medellín, 20 en bucaramanga y 40 en bogotá4. se realizó una segmentación parcial del mercado; por tanto, se seleccionaron muestras con el fin de explorar perspectivas para las flores tropicales, además de las posibilidades reales que existen en el mercado nacional. en la tabla 1 se presenta una estimación de la cantidad de flores tropicales y follajes demandados en las unidades muestrales encuestadas. la tabla 1 es el resultado del producto entre el porcentaje de los encuestados que demandan en cada ciudad, por el promedio demandado por semanas de acuerdo con las cuatro categorías establecidas (marca de clase), por el número total de semanas de un año comercial. si el comportamiento de las unidades muestrales encuestadas fuera extrapolable al total de cada mercado, entonces podría decirse que el mercado total por ciudad es aproximadamente así: medellín: 307.408 tallos/año y 291.375 follajes/año; en bogotá, 285.000 tallos/año y 455.500 follajes/año; finalmente, bucaramanga con 53.000 tallos/año y 176.850 follajes/año. en las tablas 2 y 3 se presenta la distribución porcentual de la cantidad de flores tropicales y follajes demandados por semana en cada ciudad por parte de los consumidores intermedios. en la tabla 4 se muestran las conjeturas sobre el consumo para las especies más solicitadas. el análisis de cada uno de los mercados explorados se desarrolla en la siguiente sección. tabla 1. cantidad de flores y follajes demandados por ciudad. ciudad demanda de flores (tallos/año) demanda de follajes (follajes/año) medellín 99.700 94.500 bogotá 114.000 182.200 bucaramanga 68.000 78.600 tabla 2. distribución porcentual para cantidad de flores tropicales demandadas por semana en cada ciudad. ciudad porcentaje de los encuestados que demanda: 1 docena 2-4 docenas 4-8 docenas más de 8 bogotá 10% 43% 32% 15% medellín 4% 8% 30% 58% bucaramanga 5% 20% 60% 15% tabla 3. distribución porcentual para cantidad de follaje demandado por semana por floristas en cada ciudad. ciudad porcentaje de los encuestados que demanda: 1 docena 2-4 docenas 4-8 docenas más de 8 bogotá 0% 0% 35% 65% medellín 0% 0% 21% 79% bucaramanga 0% 10% 60% 30% tabla 4. consumo de las especies más solicitadas por ciudad. ciudad wagneriana episcopalis ginger bastón bihai ave total bogotá 950 950 950 950 950 4755 9505 medellín 1247 830 1662 416 1247 2909 8311 bucaramanga 850 283 568 283 850 2834 5668 unidad: docenas/año 4 se consultó en las cámaras de comercio de medellín y bucaramanga, el número de floristerías que reportan ventas de arreglos florales tropicales; en esta población, suponiendo la distribución normal, se calcularon los tamaños de las muestras. para la ciudad de medellín la población reconocida fue de 74 floristerías, mientras en bucaramanga fue de 45. a continuación se seleccionaron aleatoriamente 24 floristerías en medellín y 20 en bucaramanga, las cuales representan a la población con una confianza del 80% a dos colas (z = 1,2815), con un error del 11% y una probabilidad de ocurrencia de los eventos del 50%. para el caso de bogotá se consultó en asocolflores y se encontró una población de 100 floristerías que reportaron ventas de arreglos florales tropicales, de las cuales se seleccionaron 40 de forma aleatoria para representar la población con una confianza del 90% a dos colas (z=1,645), con un error del 10% y una probabilidad de ocurrencia de los eventos consultados del 50%. resultados y discusión bucaramanga los floristas encuestados manifiestan abiertamente no tener una oferta constante durante el transcurso del año. así mismo les gustaría tener una mayor oferta que les permitiera mantener los precios constantes y no verse limitados por la poca cantidad ofrecida en la ciudad, principalmente por comerciantes provenientes de ciudades del centro del país (pereira y armenia). así mismo montoya et al.: exploración de mercados de flores tropicales... 1672005 reconocen al ave del paraíso (strelitzia reginae) como la flor de corte tropical de mayor consumo en la ciudad, dada su gran durabilidad y su mayor preferencia de compra por parte de los consumidores finales. la oferta está concentrada principalmente en tres especies: stretlitzia reginae, heliconia wagneriana y heliconia bihai (tabla 5, figura 1). en cuanto a los follajes, la hoja de heliconia (platanillo) y algunas palmas son ampliamente usadas y demandadas debido a que no se presentan problemas por enrollamiento ni pérdida de turgencia como es el caso del platanillo; así mismo, hay una mayor oferta en el caso de la palma por parte de comerciantes del área de norte de santander (tabla 5). el número de flores tropicales utilizado por arreglo oscila entre 4 y 6, siendo mayor su uso en centros de mesa y ramos, combinando con otras flores tales como girasoles, gerberas y follajes tradicionales. adicionalmente, el grado de rotación medio, dada la venta promedio, varía entre 4 y 6 arreglos por semana (tablas 6, 7 y 8). en resumen, algunas de las perspectivas para la maduración del mercado de flores tropicales en bucaramanga son:  una alta proporción de floristas gustaría de disponer de más colores, así como de mayor número de variedades y formas en las especies ofrecidas. a su vez, reconocen no tener conocimientos sobre el manejo poscosecha de las especies cirtadas lo que hace deseable una mayor durabilidad (tabla 9).  a un 45% de los encuestados les gustaría contar con una mejor calidad, ya que hay marcadas diferencias en el tamaño de las inflorescencias y longitud de los tallos en la misma especie que no les permite ofrecer tallos homogéneos al consumidor final en producto no terminado (docenas de inflorescencias) (tabla 9).  en la estructura de comercialización de flores tropicales en la ciudad, la compra mayoritaria (90%) se hace a comerciantes acopiadores, mientras que el contacto para la compra directa a productores de flores tropicales registra muy bajo porcentaje (10%) (tabla 10). bogotá los floristas encuestados reportan no tener disponibilidad de flores tropicales todo el año, ni con calidad y cantidad constantes. en momentos alta de demanda, como las fechas especiales del día de la madre, día de la secretaría, día del amor y la amistad, y otras, se presenta desabastecimiento, fenómeno que desestimula el impulso de compra y limita el crecimiento del mercado para este tipo de flores. la distribución por preferencias y abastecimiento en las variedades ofrecidas es las más homogénea, respecto de bucaramanga y medellín. solamente se registra una variación significativa en la preferencia por ave del paraíso (strelitzia reginae) la cual demanda un 50% de los encuestados (tabla 4, figura 2). en el caso de los follajes, la oferta está más concentrada en el helecho de cuero, aunque un porcentaje bajo-medio (30%) prefiere combinar flores tropicales con palmas (como follaje) para no perder el carácter tropical en los arreglos ofrecidos. así mismo, la demanda por follajes tipo heliconia (platanillo) es muy baja por problemas en su manejo poscosecha, por ejemplo enrollamientos de la hoja por diferencias de temperatura entre el lugar de producción y el de venta en el caso de heliconia, y por la baja oferta para el caso del bihao (tabla 5). el número de tallos de las flores tropicales utilizadas por cada arreglo realizado se encuentra principalmente entre 1 y 6, lo que representa el 63% de la distribución estadística registrada; en la mayor parte de los casos, se les combina con otras flores como girasoles y rosas. la rotación por producto vendido (arreglo floral) es la más alta de las registradas en la encuesta en las tres ciudades y la compra se destina principalmente a centros de mesa (53%) seguida de su uso para coronas fúnebres (28%) (tablas 6, 7 y 8). figura 1. distribución porcentual por tipo de flores tropicales demandadas en bucaramanga. agronomía colombiana 168 vol. 23 · no. 1 algunos floristas manifiestan conocer catálogos internacionales de flores donde encuentran mayor variedad de especies y colores de las cuales les gustaría disponer para la venta, lo cual les permitiría ampliar las ventas en ese subsector de las flores. así mismo, recomiendan buscar follajes diferentes a la hoja de las heliconias, ya que la diferencia de temperatura entre el lugar de producción y el lugar de venta genera enrollamientos y pérdida de turgencia, lo cual imposibilita su uso en arreglos florales compuestos por especies totalmente tropicales. en su reemplazo utilizan mayoritariamente hojas de palmas y cordylines cortados, aunque no encuentran una gran oferta para abastecerse durante todo el año. en la plaza de las flores (bogotá, estación las flores) se sugirió indagar el mercado institucional de las escuelas de capacitación de las cajas de compensación (colsubsidio, cafam, compensar, etc.) que ofrecen cursos de arreglos florales, pues las usuarias de dichos cursos demandan con frecuencia y en altas cantidades, no pudiendo ser satisfechas con la oferta existente en este lugar en el año 2002. entre las posibilidades para el fortalecimiento del segmento de flores tropicales por parte de los floristas de la ciudad de bogotá, se cuentan:  aumento de la demanda en virtud de la duración de las inflorescencias (tabla 9).  acceder a mayor conocimiento en el manejo poscosecha de las especies tropicales, lo cual les permite mantener un abastecimiento mayor en días anteriores a picos de demanda (fechas especiales).  mayores posibilidades de uso (arreglos, ramos, coronas, etc.) en función de los diferentes tamaños y formas, empero los pocos colores ofrecidos en el mercado.  mayor aceptación por parte del consumidor final en función de la durabilidad e impulso de compra que generan como flores de corte, sobretodo las especies pendulares.  mayor demanda por nuevas variedades y más colores en las especies ofrecidas hasta el momento.  alto grado de satisfacción por la calidad y duración de las inflorescencias hasta ahora utilizadas, siendo estas dos variables susceptibles de seguir mejorando para ampliar el mercado. la estructura de comercialización en la ciudad de bogotá se realiza mayormente (75%) a través de agentes que realizan el papel de comerciante-acopiador, quien distribuye según las posibilidades de oferta a los floristas; solamente el 22,5% de los floristas encuestados reconoce realizar sus compras directamente a los productores y el 2,5% (1 en 40 encuestados) produce y vende flores tropicales por sí mismo (tabla 11). medellín es el mercado que presenta las mayores oportunidades comerciales para las tres ciudades encuestadas. en la ciudad de medellín la demanda está equitativamente distribuida entre las variedades indagadas, las cuales presentan un grado homogéneo de distribución que oscila entre 5% a 35% de los encuestados que las demanda (tabla 4, figura 3). respecto de los tipos de follaje la demanda también se encuentra bien distribuida dentro de los cuatro tipos indagados, siendo mayor la preferencia del tipo platanillo (35%). no se registran inconformidades por dificultades en el manejo de estos últimos. la oferta del follaje de bihao es restringida aunque muy apetecida por su gran durabilidad (tabla 5). por su parte, la facultad de ingeniería forestal de la universidad nacional, sede medellín, tiene un programa de fomento del cultivo y uso de palmas con fines ornamentales, impulsando su cultivo en las zonas cálidas del departamenfigura 2. distribución porcentual por tipo de flores tropicales demandadas en bogotá. montoya et al.: exploración de mercados de flores tropicales... 1692005 to, lo cual directamente explica el alto grado de oferta como follaje acompañante para flores tropicales en esa ciudad. en esta ciudad es donde más tallos de flores tropicales se utilizan por arreglo, concentrándose el 71% de la oferta en los arreglos que usan entre 7 a más de 9 flores cada uno (tabla 6). el grado de rotación por producto es intermedio, según el 83% de los floristas encuestados, quienes venden entre 4 y 9 arreglos por semana; dentro de estos arreglos utilizan entre 7 y 9 tallos de flores tropicales según el 71% de los encuestados (tablas 7 y 8). el mayor uso dado a las flores tropicales en medellín es para ramos seguido de centros de mesa. esto se explica por el alto movimiento comercial que tiene la ciudad en eventos diurnos y nocturnos relacionados con la confección (desfiles, lanzamientos de marcas, colombia-moda, etc.), así como por el gran número de empresas que utilizan frecuentemente arreglos totalmente realizados con flores y follajes tropicales dentro de su decoración institucional debido a su larga duración y el gran impacto visual que genera este tipo de arreglos florales . el mercado de la ciudad de medellín es el que mayormente combina tallos florales y follajes tropicales exclusivamente, a pesar de la condición productora bajo invernadero de otras especies ornamentales en el oriente antioqueño. dentro de las perspectivas de los floristas para dinamizar su mercado se menciona:  un alto porcentaje (71% y 67% respectivamente) gustaría encontrar más colores en las especies y más variedades entre las hasta ahora ofrecidas (tabla 9).  sería deseable una oferta oportuna que permitiera obtener flores lo más frescas posible para organizar arreglos de tipo institucional tales como recibidores y centros de mesa. estas flores podrían generar impacto por sus formas y colores nuevos.  un mayor ofrecimiento como plantas de maceta de algunas variedades exóticas, ya que el jardín botánico de la ciudad posee una de las más amplias colección ex-situ de recursos genéticos del genero heliconia existente en el país; no obstante, su capacidad de oferta es baja.  una mayor calidad y durabilidad de las flores. si bien estos atributos están satisfechos en grado medio (54 y 58% respectivamente), se presenta una oportunidad para que puedan ser mejorados través del impulso de mejores prácticas agrícolas en el tema de poscosecha (tabla 9). en la estructura de comercialización de este mercado se encuentra: comerciantes acopiadores (63%) que distribuyen a los floristas encuestados, productores (29%) que venden directamente sin intermediarios a los floristas, y productores (8%) quienes coordinan su actividad productora con la comercialización como floristas (tabla 10); por tanto, en este mercado se encontró una estructura de comercialización menos compleja (del productor al florista y productor como florista). dadas estas características del mercado de medellín, y la posibilidad de utilizar la infraestructura existente en su aeropuerto para la exportación de flores, sería necesario prestarle mayor atención a propuestas de floricultura que amplíen la oferta como mercado nacional principal e incrementen las posibilidades de exportación de esta clase de flores. figura 3. distribución porcentual por tipo de flores tropicales demandadas en medellín. agronomía colombiana 170 vol. 23 · no. 1 tablas comunes al análisis por ciudades a continuación se presentan las tablas 5 a 10 relacionadas en el análisis anterior. conclusiones el reconocimiento de un subsector de productos florícolas exóticos y tropicales frescos ofrece excelentes oportunidades para diversificar la producción destinada a los mercados nacionales. la investigación de mercado realizada en tres ciudades colombianas seleccionadas muestra información relevante sobre algunas preferencias de consumo por parte de consumidores intermedios (floristerías) que ofrecen sus productos con mayor valor agregado al consumidor final. finalmente, puede concluirse, que existen oportunidades para el tipo de productos relacionados, lo cual constituye un interesante segmento de mercado para el desarrollo de alternativas productivas regionales. tabla 5. distribución porcentual para tipo de follaje demandado en distintas ciudades. ciudad platanillo bihao palmas helecho bucaramanga 30% 20% 20% 30% medellín 35% 15% 20% 30% bogotá 10% 10% 30% 50% tabla 6. cantidad de tallos florales usados en los arreglos vendidos por los encuestados. ciudad 1 a 3 tallos utilizadas 4 a 6 7 a 9 más de 9 bucaramanga 20% 65% 10% 5% medellín 8% 21% 38% 33% bogotá 28% 35% 20% 18% tabla 7. distribución porcentual por tipo de uso dado a las flores tropicales en distintas ciudades. ciudad ramo corona solitario centro de mesa bucaramanga 35% 15% 10% 40% medellín 42% 17% 7% 25% bogotá 5% 28% 13% 53% tabla 8. distribución porcentual para cantidad de arreglos vendidos por semana. ciudad porcentaje de los encuestados que vende: 1 a 3 arreglos semanales 4 a 6 7 a 9 más de 9 bucaramanga 8% 13% 45% 33% medellín 8% 38% 46% 8% bogotá 20% 55% 20% 5% tabla 9. distribución porcentual del tipo de preferencias de los floristas. ciudad porcentaje de los encuestados que desea características particulares: variedades colores mejor calidad duración bucaramanga 75% 85% 45% 60% medellín 71% 67% 54% 58% bogotá 85% 88% 75% 70% tabla 10. distribución porcentual para vendedores de flores tropicales. ciudad porcentaje de los encuestados que compra a cada intermediario: productor comerciante propio cultivo bucaramanga 10% 90% 0% medellín 29% 63% 8% bogotá 22,5% 75% 2,5% literatura citada burnett, j.j. 1996. promoción, conceptos y estrategias. mcgraw hill, bogotá. céspedes, a. 1998. principios de mercadeo. 2ª edición. ecoe, bogotá. 424 p. etzel, m.; b.j. walker y w.j. stanton. 2000. marketing. 12th ed. mcgraw-hill/irwin, new york. 674 pp. kottler, p. 1985. dirección de mercadotecnia: análisis, planeación y control. editorial diana, méxico. 867 p. scheaffer, r. y w. mendenhall. 1987. elementos de muestreo. 2da edición. grupo editorial iberoamérica, méxico d.f. agronomía 24-1f.pdf resumen: el valle de tundama y sugamuxi, en el departamento de boyacá, cuenta con alrededor de 3.000 ha de terreno con suelos sulfatados ácidos (ssa), cuyo manejo requiere la aplicación de altas cantidades de gallinaza, práctica no viable desde el punto vista ambiental y de costos de producción. la presente investigación se realizó entre mayo y diciembre de 2002, con el fin de identificar, por su comportamiento agronómico, especies de abono verde con un alto potencial como fuente alternativa de materia orgánica para el manejo y rehabilitación de ssa. las especies evaluadas fueron avena ‘cajicá’ y ‘cayuse’ (avena sativa l.), centeno (cecale cereale), girasol (helianthus annus l.), maíz forrajero (zeamays), nabo forrajero (raphanus sativus l. var. oleiferus metzg), quinua (chenopodium quinoa wild), remolacha forrajera (beta vulgaris l.), rábano forrajero (raphanus raphanistrum) y vicia (vicia sativa l.). el diseño experimental utilizado fue el de bloques completos al azar, con 10 tratamientos y 4 repeticiones. las variables determinadas fueron: porcentaje de germinación y de cobertura, altura de planta, desarrollo de raíces, número de plantas de las especies y de arvenses y producción de materia fresca y seca. los resultados indicaron que las especies de mayor potencial para el manejo y rehabilitación de ssa fueron el nabo forrajero y el rábano forrajero, seguidas, en segundo lugar, por las avenas ‘cajicá’ y ’cayuse’ y, en tercer lugar, por centeno, girasol y vicia. el maíz forrajero, la quinua y la remolacha forrajera no mostraron ningún potencial. esta es una primera investigación respecto a la identificación de especies de abono verde con potencial para el manejo y recuperación de los ssa de boyacá. palabras claves adicionales: materia orgánica, recuperación de suelos, nabo forrajero, rábano forrajero, raphanus abstract: the tundama and sugamuxi valley in boyacá covers around 3,000 hectares of land covered by acid sulphate soils whose management requires high quantities of chicken manure to be applied, a non-viable agronomic practice from the environmental and production cost point of view. the study was conducted with the aim of identifying species of green manure presenting potential as an alternative source of organic matter for the appropriate management and reclamation of acid sulphate soil. the species evaluated in this study were oats (‘cajica’ and ‘cayuse’) (avena sativa l.), rye (cecale cereale), sunflowers (hybrid hi-doris) (helianthus annus l.), forage corn (zea mays), forage turnips (var. oleiferus metzg) (raphanus sativus l.), forage radishes (raphanus raphanistrum), forage sugar beet (beta vulgaris l.), quinua (chenopodiun quinoa), and vicia (vicia sativa l.). a randomized complete block experimental design was used, having 10 treatments and cuatro replications. seed germination percentage, percentage of area covered, plant height, root development, number of plant species and weeds, and green and dry matter production variables were determined. the results indicated that forage turnips and forage radishes were the species having the highest potential for managing and reclaiming acid sulphate soils, followed by oats (‘cajica’ and ‘cayuse’) rye, sunflowers and vicia. forage corn, quinua, and forage sugar beet species did not show any potential. this is the first research aimed at identifying green manure species having potential for managing and reclaiming boyaca’s acid sulphate soils. additional key words: organic matter sources, forage species, raphanus selección de abonos verdes para el manejo y rehabilitación de los suelos sulfatados ácidos de boyacá (colombia) selecting green manure for managing and reclaiming acid sulphate soils of boyacá (colombia) dilsa m. hernández1 y silvio e. viteri2 fecha de recepción: 20 de octubre de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 investigadora, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat). e-mail: dilherfo@hotmail.com 2 profesor titular, programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: sviteri@tunja.uptc.edu.co agronomía colombiana 24(1): 131-137, 2006 132 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana introducción en el distrito de riego del alto chicamocha se encuentran alrededor de 3.000 ha de terreno con suelos sulfatados ácidos (ssa), que, por sus características físicas, químicas y biológicas, son atípicos en la región (bello y gómez, 2001). entre las recomendaciones para el manejo de estos suelos se incluye la aplicación de altas cantidades de gallinaza, práctica que desde el punto de vista ambiental y de costos de producción no es la más viable. en otras regiones de boyacá, sin esta clase de suelos, determinadas especies de abono verde han demostrado excelente potencial como fuente alternativa de materia orgánica (viteri y méndez, 2003), por lo que existe la inquietud respecto al grado de expresión de dicho potencial bajo condiciones de ssa. con el fin de investigar el comportamiento agronómico de los abonos verdes bajo tales condiciones y seleccionar los que muestren el mayor potencial, se evaluaron 10 especies vegetales por su capacidad de crecimiento y desarrollo en un suelo sulfatado ácido, ubicado en la unidad de riego pantano de vargas. se pone de relieve que el uso de abonos verdes está considerado dentro del marco de la implementación de tecnologías sostenibles y sustentables, encaminadas hacia la conservación de los recursos naturales indispensables para el éxito de cualquier empresa agrícola (anaya et al., 1974). la búsqueda de especies de abonos verdes que bajo las condiciones de ssa muestren potencial como fuente alternativa de materia orgánica es crucial para que el agricultor pueda manejar dichos suelos con proyección sustentable, sin incurrir en los problemas de contaminación que generalmente ocasiona la gallinaza. materiales y métodos esta investigación se realizó durante los meses de mayo a diciembre de 2002 en un suelo thapto histic sulfaquent de la unidad de riego pantano de vargas, municipio de paipa, departamento de boyacá, ubicado a una latitud norte de 5°46’ y longitud oeste de 73°0,2’, a una altura de 2.550 msnm, temperatura promedio de 15,5 °c y humedad relativa de 76%. la textura y las propiedades químicas de este suelo se encuentran detalladas en la tabla 1. las especies evaluadas fueron avena ‘cajicá’ y ’cayuse’ (avena sativa l.), centeno (cecale cereale), girasol híbrido hidoris (helianthus annus l.), maíz forrajero (zea mays), nabo forrajero (raphanus sativus l., var. oleiferus metzg), rábano forrajero (raphanus raphanistrum), remolacha forrajera (beta vulgaris l.), quinua (chenopodiun quinoa wild.) y vicia (vicia sativa l.). el diseño experimental utilizado fue bloques al azar con 10 tratamientos y 4 repeticiones (gómez y gómez, 1984). los tratamientos estuvieron representados por las especies utilizadas. la parcela experimental fue de 5 m x 6 m, para un área total de 1.770 m2. de acuerdo con resultados de investigaciones anteriores, un mes antes de la siembra se incorporó en el área experimental cal viva de nobsa (75% cao), en una dosis de 12,5 t· ha-1 (bello y gómez, 2001). la siembra se hizo al voleo, utilizando la densidad recomendada para cada especie (avena 100 kg· ha-1, centeno 50 kg· ha-1, girasol 50 kg· ha-1, maíz forrajero 30 kg· ha-1, nabo forrajero 20 kg· ha-1, rábano forrajero 40 kg· ha-1, remolacha forrajera 20 kg· ha-1, quinua 10 kg· ha-1 y vicia 80 kg· ha-1). la fertilización se hizo también al voleo y, de acuerdo al análisis de suelo, se aplicó 1,25 kg de fertilizante 12:24:12:2cao:2mgo:1s:0,04b:0,02zn por unidad experimental, equivalente a 417 kg· ha-1. las variables determinadas fueron: porcentaje de germinación y cobertura, presencia de especies y arvenses, producción de fitomasa fresca y seca por especie, altura de planta y longitud de raíces. el porcentaje de germinación se evaluó cada 15 d hasta los 75 d después de la siembra (dds), relacionando el número de semillas que se sembró y el que germinó en un metro cuadrado. el porcentaje de cobertura se determinó a los 90 dds, tomando como el área de un metro cuadrado como el 100% de cobertura. la presencia de las especies y arvenses se calificó también a los 90 dds, contando el número respectivo de plantas en un metro cuadrado. la producción de fitomasa fresca y seca se determinó quincenalmente hasta los 120 dds; para el efecto, las plantas presentes en un metro cuadrado se cortaron a la altura del cuello de la raíz, se juntaron y pesaron; luego, 500g de materia verde de plantas de cada especie seleccionadas al azar se sometieron a secado a 80 °c durante 24 h, con el fin de determinar la producción de fitomasa seca y realizar posteriormente su equivalencia en toneladas por hectárea. la altura de planta y la longitud de raíces se determinaron quincenalmente a partir de los 15 dds hasta los 120 dds, tomando al azar 10 plantas por unidad experimental. la tolerancia a plagas y enfermedades se evaluó durante todo el ciclo del cultivo. los datos fueron sometidos al análisis de varianza y a la prueba duncan. al finalizar la experimentación se procedió a tomar una muestra de suelo representativa de toda el área y se llevo al laboratorio de suelos para su análisis respectivo. hernández y viteri: selección de abonos verdes... 133 2006 resultados y discusión suelo según el igac (1968) y trabajos recientes de descripción de perfiles realizados por el grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat), los suelos de la unidad de riego pantano de vargas, cuya pendiente fluctúa entre 3% y 7%, son aptos para pastos y cultivos de raíces poco profundas, debido a que poseen mal drenaje y su nivel freático es alto. su primer horizonte es moderadamente profundo, de textura franco arenosa a franco arcillosa; color pardo grisáceo (10yr5/2) en seco y pardo grisáceo muy oscuro (10yr3/2) en húmedo; estructura en bloques subangulares; consistencia firme en húmedo, ligeramente plástica y no pegajosa en mojado; permeabilidad moderadamente rápida; buena retención de humedad y poca presencia de macroorganismos y raicillas. el segundo horizonte presenta textura arcillosa; color pardo grisáceo muy oscuro (10yr3/2) en seco y negro (10yr2/1) en húmedo; estructura en bloques angulares; consistencia muy firme en húmedo, plástica y pegajosa en mojado; permeabilidad lenta y retención de humedad alta. al comparar los resultados del análisis del suelo al inicio y al final del experimento (tabla 1), es claro que durante el tiempo correspondiente al desarrollo de las especies se produjo un mejoramiento de las propiedades químicas del suelo, debido principalmente a la incorporación de la cal al inicio de la experimentación y posiblemente en cierto grado a efectos procedentes del desarrollo de las especies. las mejoras se presentaron con relación al ph, la presencia de al+3 intercambiable y al contenido de nutrientes disponibles en el suelo. con la aplicación de las 12,5 t· ha-1 de cal (75% cao), el ph del suelo aumentó 0,67 unidades y, en consecuencia, el contenido de al+3 intercambiable disminuyó en 3,6 meq· 100g-1 y, tanto la disponibilidad de los elementos fósforo (p), calcio (ca), magnesio (mg), potasio (k), hierro (fe), manganeso (mn) y zinc (zn), como en la capacidad de intercambio catiónico efectiva (cice), aumentaron notoriamente. respecto a la materia orgánica, su contenido bajó levemente, lo que era de esperarse puesto que al momento de la toma de las muestras de suelo al final del experimento aún no se había efectuado la incorporación de la fitomasa procedente de las especies. aparte del muy apreciable aumento en la disponibilidad de cada uno de los nutrientes analizados en este estudio, que son esenciales para la buena nutrición de los cultivos, es importante resaltar la disminución de la acidez y del al+3 intercambiable en el suelo, factores que son muy limitantes para la producción de cultivos (tisdale et al., 1993). estos cambios indican que sí es factible mejorar las características químicas de los suelos sulfatados ácidos, lo que da margen para integrar otras alternativas, como el suministro de materia orgánica a través de los abonos verdes, con el fin de enfocar el manejo y la recuperación de los suelos sulfatados ácidos a través de un conjunto de medidas que, además de producir resultados favorables desde el punto de vista puramente químico, se enmarquen dentro los principios de las tendencias agroecológicas que hoy en día se deben tener en cuenta para el ejercicio de las actividades agrícolas (altieri y yurievic, 1991). germinación y cobertura de las especies los resultados de la capacidad de germinación y cobertura por parte de las especies bajo las condiciones de suelo escogidas se presentan en la tabla 2. en cuanto a germinación, la avena ‘cayuse’, el nabo forrajero y la vicia superaron significativamente a las demás especies. el centeno y la avena ‘cajicá’ figuraron en segundo lugar. los porcentajes más bajos correspondieron al rábano forrajero, al maíz forrajero, la remolacha y la quinua. tabla 1. resultados del análisis del suelo al inicio y final del experimento. unidad de riego pantano de vargas (boyacá). análisis lectura al inicio lectura al final textura franco arenosa franco arenosa ph 4, 4 5, 07 materia orgánica (%) 14, 3 12, 4 p bray ii (ppm) 29, 5 50, 7 al (meq.100g-1) 4, 6 1, 0 ca (meq.100g-1) 6, 28 23, 6 mg (meq.100g-1) 0, 81 9, 9 k (meq.100g-1) 0, 36 0, 89 na (meq.100g-1) 0, 58 0, 95 cice (meq.100g-1) 12, 63 36, 3 ce (ds.m-1) 1, 76 3, 4 fe (ppm) 49, 0 60, 4 mn (ppm) 3, 23 26, 0 zn (ppm) 0, 68 10, 0 cice: capacidad de intercambio catiónico efectiva; ce: conductividad eléctrica 134 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana en términos de cobertura del suelo, la avena ‘cayuse’, el nabo forrajero y la vicia fueron las mejores, lo que coincide con los resultados de germinación. la avena ‘cajicá’, que en la variable germinación figuró en segundo lugar en cobertura, clasificó en el primer grupo, con 94%. el centeno, el rábano forrajero y el girasol conformaron un grupo intermedio, y la remolacha forrajera, el maíz forrajero y la quinua, el grupo más bajo. presencia de especies y arvenses la figura 1 indica que las especies de abono verde que permitieron la mayor presencia de plantas arvenses fueron la quinua (t8) y el maíz forrajero (t1), seguidas de la remolacha forrajera (t4), el girasol (t2) y el centeno (t9). estas especies fueron las más bajas en germinación y cobertura del suelo (tabla 2) y. por lo tanto, dieron mayor oportunidad para el establecimiento de las arvenses. en contraste, el nabo forrajero (t10), la vicia (t5) y las avenas ‘cajicá’ (t6) y ‘cayuse’ (t3), gracias a su mayor porcentaje de germinación y cobertura del suelo, demostraron también una mayor capacidad en el control de arvenses. esta capacidad constituye una característica muy importante desde el punto de vista agronómico, ya que la mayoría de arvenses son plantas agresivas con raíces profundas que compiten muy eficientemente con los cultivos agronómicos por todos los factores de crecimiento y desarrollo, por lo que la actitud del agricultor es en general la de eliminarlas, pese a que esto le implica una inversión considerable, tanto en tiempo como en dinero. altura de planta la figura 2 muestra que el nabo forrajero fue la especie que alcanzó la mayor altura a los 75 dds, diferenciándose significativamente de las demás especies. el girasol, la avena ‘cajicá’, la avena ‘cayuse’, la vicia, el maíz y el centeno conformaron un grupo intermedio, y el rábano forrajero, la quinua y la remolacha forrajera, el grupo con la altura más baja. cabe resaltar el vigor de crecimiento del nabo forrajero bajo las condiciones de los ssa, al igual que bajo otras condiciones agroecológicas de boyacá (viteri y méndez, 2003). la altura alcanzada por la avena ‘cayuse’, la avena ‘cajicá’, la vicia y el centeno también merece atención, ya que es un indicador de su buen grado de adaptación a diferentes condiciones agroecológicas, coincidiendo con lo reportado tabla 2. germinación y capacidad de cobertura de las especies. unidad de riego pantano de vargas (boyacá). tratamiento especie germinación (%) cobertura* (%) 1 maíz forrajero 38 de 10 c 2 girasol 57 c 59 b 3 avena ‘cayuse’ 87 a 93 a 4 remolacha forrajera 34 ef 21 c 5 vicia 83 a 97 a 6 avena ‘cajicá’ 64 b 95 a 7 rábano forrajero 45 d 64 b 8 quinua 28 f 9 c 9 centeno 73 b 68 b 10 nabo forrajero 84 a 98 a significancia 5% 5% *90 días después de la siembra figura 1. presencia de las especies y arvenses, 90 días después de la siembra. unidad de riego pantano de vargas (boyacá). t1, maíz forrajero; t2, girasol; t3, avena ‘cayuse’; t4, remolacha forrajera; t5, vicia; t6, avena ‘cajicá’; t7, rábano forrajero; t8, quinua; t9, centeno; t10, nabo forrajero. por derpsch et al., 1992; valdivieso et al., 1995; roncancio, 2000; orjuela, 2000 y tamayo, 2001. desarrollo de raíces según observaciones realizadas por el gissat (2004-2005), estos suelos se caracterizan por niveles freáticos cercanos a la superficie y horizontes sulfúricos que pueden ocurrir a partir de los 10 cm de profundidad, que se distinguen por ph menores a 3,5 y estar moteados de jarosita [(kfe) 3 (so 4 ) 2 (oh) 2 ]. el suelo utilizado en este estudio presenta este tipo de horizontes y, por lo tanto, el desarrollo de raíces por las especies analizadas no superó los 20 cm. hernández y viteri: selección de abonos verdes... 135 2006 la figura 3 indica que la especie que alcanzó significativamente el mayor desarrollo de raíces fue la remolacha forrajera (t4), seguida por el nabo forrajero (t10) y el rábano forrajero (t7). la tolerancia del nabo forrajero a la acidez del suelo ya fue destacada en los reportes de experimentos realizados en otros municipios de boyacá (viteri, 2002; viteri y méndez, 2003). esta característica resulta de suma importancia, no solamente para los suelos sulfatados, sino también para el resto de suelos ácidos de boyacá y de otras regiones frías figura 3. longitud de raíces de las especies a los 120 días después de la siembra. unidad de riego pantano de vargas (boyacá). t1, maíz forrajero; t2, girasol; t3, avena ‘cayuse’; t4, remolacha forrajera; t5, vicia; t6, avena ‘cajicá’; t7, rábano forrajero; t8, quinua; t9, centeno; t10, nabo forrajero. figura 2. altura alcanzada por las especies durante los 120 días después de la siembra. unidad de riego pantano de vargas (boyacá). t1, maíz forrajero; t2, girasol; t3, avena ‘cayuse’; t4, remolacha forrajera; t5, vicia; t6, avena ‘cajicá’; t7, rábano forrajero; t8, quinua; t9, centeno; t10, nabo forrajero. del país, en especial, porque la gran mayoría de agricultores no le aplica correctivos al suelo. producción de fitomasa fresca según la figura 4, el nabo y el rábano forrajero acumularon significativamente las mayores cantidades de materia fresca a lo largo del desarrollo del experimento. el rábano superó al nabo hasta los 75 dds, alcanzó su producción máxima a los 105 dds (50,8 t· ha-1) y luego mostró un descenso gradual hasta los 120 dss, debido a un fuerte ataque de áfidos. después de los 75 dds, el nabo forrajero fue el mejor, su mayor producción la alcanzó a los 120 dds (65,7 t· ha-1). en tercer lugar figuraron las avenas ‘cajicá’ y ‘cayuse’, con una producción promedia de 27 t· ha-1, y en cuarto lugar, la vicia, el girasol y el centeno, con una producción promedia de 23 t· ha-1. si se tiene en cuenta las condiciones críticas del suelo sulfatado ácido bajo las cuales se desarrolló el experimento (tabla 1), los resultados obtenidos son muy promisorios. las cantidades producidas por el nabo forrajero son comparables a las reportadas para uruguay (calegari y peñalva, 1994), tunja y turmequé (orjuela, 2000) y ventaquemada (tamayo, 2001) en boyacá, excepto para el valle de samacá, donde, debido a la alta fertilidad del suelo y la disponibilidad de riego, las cantidades producidas pueden llegar hasta 210 t· ha-1, con un promedio de 115 t· ha-1 (viteri, 2002; viteri y méndez, 2003). el maíz forrajero, la quinua y la remolacha fueron las especies que produjeron la menor cantidad de fitomasa fresca. producción de fitomasa seca la tendencia en la acumulación de materia seca por las especies durante el desarrollo de su período vegetativo se presenta en la figura 5. la acumulación fue gradual hasta los 120 dds, excepto en el rábano forrajero y las avenas, especies en las cuales la mayor acumulación se presentó a los 105 y 90 dds, respectiva136 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana figura 4. producción de fitomasa fresca por las especies durante el desarrollo de su período vegetativo. unidad de riego pantano de vargas (boyacá). figura 5. fitomasa seca producida por las especies durante el desarrollo de su período vegetativo. unidad de riego pantano de vargas (boyacá). mente. a los 105 dds, la acumulación de materia seca del rábano forrajero fue significativamente superior a las demás especies, con una producción máxima de 7,9 t· ha-1, acumulación que fue descontinuada por el ataque por áfidos. a los 120 dds, la acumulación del nabo forrajero fue la mejor, con una producción de 8 t· ha-1, seguido en segundo lugar por las avenas y en tercer lugar por la vicia, el girasol y el centeno, con una producción promedia de 6,4 y 5,1 t· ha-1, respectivamente. los resultados correspondientes al nabo forrajero concuerdan con los reportados por derpsch y calegari (1992), orjuela (2000) y tamayo (2001). respecto al rábano forrajero, en la literatura no se encuentran reportes sobre esta especie, por lo tanto se considera éste como el primer reporte sobre su potencial como fuente alternativa de materia orgánica para el manejo agronómico de suelos sulfatados ácidos. aunque las cantidades de materia seca producidas por el centeno y la vicia fueron muy modestas, ellas también son importantes, especialmente si, de acuerdo con el concepto de ‘cóctel de abonos verdes’ (piamonte, 1993), la idea no es trabajar con una sola especie sino con varias especies al mismo tiempo, para favorecer especialmente el reciclaje de nutrimentos en el suelo. al igual que para materia verde, las cantidades de materia seca producidas por el maíz forrajero, la remolacha forrajera y la quinua fueron insignificantes. las especies evaluadas no presentaron ningún síntoma de importancia relacionado con el ataque de plagas o enfermedades, a excepción del ataque de áfidos, que redujo considerablemente la producción de materia verde y materia seca en el rábano forrajero a los 105 dds. conclusiones de acuerdo con el análisis e interpretación de los resultados de esta investigación se concluye: 1. las especies que ofrecen el mejor potencial como fuente alternativa de materia orgánica para el manejo y rehabilitación de los suelos sulfatados ácidos del distrito de riego del alto chicamocha en boyacá son el nabo forrajero, en primer lugar, las avenas ‘cajicá’ y ‘cayuse’, en segundo lugar, y el centeno, el girasol y la vicia, en último lugar. 2. el rábano forrajero demostró ser la mejor especie en cuanto a producción de fitomasa fresca y seca hasta los 75 dds; después de este tiempo, su potenhernández y viteri: selección de abonos verdes... 137 2006 cial disminuyó considerablemente por un ataque severo de áfidos. 3. el maíz forrajero, la quinua y la remolacha forrajera no ofrecen ningún potencial para el manejo y rehabilitación de estos suelos, pues no se adaptaron a sus condiciones. 4. el éxito de las especies de abono verde que ofrecen el mejor potencial como fuente alternativa de materia orgánica para suelos sulfatados ácidos depende en alto grado de la corrección de la acidez; por lo tanto, para su establecimiento se debe hacer al suelo aplicaciones de enmiendas calcáreas, tales como cales, dolomitas o rocas fosfóricas. agradecimientos los autores expresan su sentimiento de gratitud y reconocimiento a: misael lizarazo, por haber facilitado el lote para el estudio; a hugo castro franco, coordinador del gissat, por su incondicional apoyo, al igual que a los demás integrantes del gissat y a la familia hernández fonseca, por su participación en el desarrollo de la investigación. literatura citada altieri, m y a. yurievic. 1991. la agroecología y el desarrollo rural sostenible en américa latina. agroecología y desarrollo 3(25),12-19. anaya m., m. martínez, a. trueba, b. figueroa y o. fernández. 1977. manual de conservación del suelo y del agua. colegio de postgraduados, chapingo (méxico). bello, f. y m. gómez. 2001. recuperación de suelos sulfatados ácidos del área del distrito de riego del alto chicamocha. trabajo de grado. programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. 189 p. calegari, a. y m. peñalva. 1994. abonos verdes: importancia agroecológica y especies con potencial de uso en uruguay. canelones: convenio junta nacional agraria gtz. asunción. 172 p. derpsch, r. y a. calegari. 1992. plantas para adubacao verde de inverno. circular 73. iapar, londrina. www.tierrafertil.com. pq/averdeinvierno.htm. consulta: mayo 2003. gómez, k.a. y a.a gómez. 1984. statistical procedures for agricultural research. 2nd edition. john wiley & sons, new york. 680 p. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 1968. estudio detallado de suelos de la parte plana y general del sector quebrado de los municipios de duitama y paipa, para fines agrícolas. bogotá. 238 p. orjuela, i. 2000. evaluación de seis especies vegetales por su potencial como cultivo de cobertura o abonos verdes en regiones de clima frío. trabajo de grado. programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 121 p. roncancio, e. 2000. cultivar sin arar: labranza mínima y siembra directa en los andes. el arte de producir conservando suelo y agua. proyecto checua. 8 p. tamayo, p. 2001. evaluación de doce especies vegetales con potencial de cobertura o abono verde para las zonas de clima frío en ventaquemada boyacá. trabajo de grado. programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 105 p. tisdale, s., l. werner, j. beaton y j. halvin. 1993. soil fertility and fertilizers. 5th edition. macmillan publishing co., new york. 634 p. valdivieso, c. y a. espinoza. utilización de la vicia y arveja como abono verde en la producción de maíz, poroto y zapallo. en: agroecología y desarrollo. santiago de chile. www.abcargo. com/fertilizantes/abonos_verdes.asp; consulta: mayo 2003. viteri, s. 2002. selección de cultivos de cobertura con potencial para el desarrollo agrícola sostenible en el municipio de samacá, boyacá. trabajo de grado. programa de maestría en desarrollo rural, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 150 p. viteri, s. y m. méndez, m. 2003. abonos verdes: selección e introducción de abonos verdes para la sostenibilidad de los sistemas de producción en los municipios de samacá, turmequé, tunja y paipa (boyacá). cartilla técnica divulgativa. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 36 p. agronomíbcolombiana, 1995, volumsnxiino.2;pág 161-168 participación comunitaria en investigación y extensión en sistemas agroforestales: el caso de la metodología conarbus community participation in agroforestry systems research and extensión: the conarbus methodology case heliodoro argüello arias 1 resumen la participación comunitaria, dentro de la investigación y extensión en sistemas agroforestales, constituye una barrera para el desarrollo práctico de este tipo de proyectos. la incorporación del componente arbóreo ha sido tradicionalmente abordada. como medio de reforestar o conservar suelos. aunque los árboles pueden ofrecer otros beneficios directos a mediano y corto plazo, éstos son tradicionalmente ignorados, ·así mismo, los programas de producción de árboles han carecido de la participación de la comunidad, haciendo énfasis en la producción masiva a nivel de viveros, para, luego, ser entregados a la comunidad, bajo mecanismos que subsidian total o parcialmente el costo de producción, pero que, en todo caso, no comprome&en a la comunidad en el cuidado necesario para lograr que los árboles lleguen a prestar algún beneficio. el trabajo del proyecto conarbus identifica mecanismos para estimular la siembra de árboles dentro de varios sistemas de producción agrícola en sistemas de producción campesina con una intervención extema reducida. este trabajo se realizó en la región central del departamento de cundinamarca, con un apoyo de us$80.000 del ciio de canadá, involucrando en forma directa 84 fincas y en forma indirecta a cerca de 400 unidades de producción en un área de 9.300 hectáreas. los mecanismos usados se dividieron en técnicos y participativos. en el primer caso, se probaron cuatro modalidades corresponprofesor asociado. facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. apartado 14490, santafé de bogotá, colombia. dientes a cuatro sistemas de producción existentes en la zona. estos mecanismos fueron reforzados con cuatro niveles de subsidio externo. en el segundo caso, se desarrollaron actividades dirigidas a la población adulta y joven a fin de provocar un cambio de actitud que propiciara incrementar su interés en la siembra de árboles. summary community participation into agroforestry systems research and extensión is a barrier for the practical development of this type of projects. the incorporation of the tree component has been traditionally took in account just as a reforestation or soil conservation strategy. although trees can ofter other direct beneficts, from medium to short time, these often are ignored. in the same way, the tree production programs have not involved community participation. they are focusing in the massive production at the nursery level, under total or partial subsidies, but in almost all situations far from the community participation. the conarbus project work identified mechanisms to stimulate tree plantation, into the various agroforestry systems, through a reduced off intervention. this project was done in a central area of the cundinamarca department, supported by the international oevelopment research center (iorc) from canada, involving both, in a direct way 84 and in a indirect way almost 400 farms, on an area of 9.300 hectáreas. the tested mechanisms were divided in technical and participatives. in the first case, four types matching with four production systems present in the area were used. these mechanisms were helped with four off subsidy levels. as participative mechanisms were developed activities addressed to both, adult and young population in order to stimulaté an attitude change neccessary to increase their interest in tree plantation. 161 keywords participative mechanisms, reduced subsidies, small farmers adoption, young people participation, attitude changa. introducción el desarrollo de las comunidades y la conservación de los recursos son sólo posibles si los miembros de las comunidades toman parte en el proceso de toma de decisiones que afectan su futuro y, consecuentemente, llegan a ser menos dependientes de la toma de decisiones originadas en el estado o agencias externas. el conocimiento acumulado por las comunidades rurales y su capacidad de innovación y experimentación han sido subvaloradas a través del tiempo. sin embargo, campesinos y técnicos pueden ser compañeros en el proceso de investigación. muchas organizaciones gubernamentales y no gubernamentales han gastado tiempo y dinero en la búsqueda de mecanismos exitosos para la extensión agroforestal. en esta búsqueda se ha encontrado que el éxito es posible solo si los mecanismos empleados son económica, social y ambientalmente viables y si ellos conducen a cambiar la actitud de las comunidades rurales. es claro que este último factor, así como los valores, son determinantes en la toma de decisiones respecto de adoptar o no una tecnología innovadora. actualmente, muchas agencias e investigadores reconocen que la resistencia de las comunidades rurales a practicas nuevas es una barrera crítica que es necesario vencer para el desarrollo de los sistemas de producción agroforestales. es conocido que el fracaso de algunos proyectos agroforestales es debido a una baja participación de la comunidad en su planeamiento y desarrollo. en consecuencia las preguntas claves deberían ser cuándo y cómo la comunidad debe participar. a mayor participación mayor probabilidad de éxito; por consiguiente, es recomendable involucrar la comunidad tan pronto como sea posible. lo anterior significa que la comunidad debe participar desdejas fases iniciales del ptoyecto. este documento centra su atención en la revisión de la experiencia del proyecto conservación, arborización y uso sostenido del suelo (conarbus) desarrollado por la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede santafé de bogotá, con apoyo técnico y financiero del centro internacional de investigaciones para el desarrollo (ciio). 162 metodologra conarbus para participación comunitaria y cambio de actitud el proyecto fue desarrollado en el área central del departamento qe cundinamarca en colombia. esta área está localizada a 70 km al noroccidente de santafé de bogotá. el área central de cundinamarca presenta altitudes entre 1250 y 2000 metros sobre el nivel del mar. aunque la precipitación es adecuada, se presenta una distribución muy pobre durante el año. el área escogida fue, previamente, una zona productora de café muy importante; está caracterizada por pequeñas propiedades con un extensión entre 10 a 20 hectáreas. sin embargo, en años recientes, debido al cambio de las variedades tradicionales de café por otras resistentes al problema de la roya, se han presentado serios problemas en la producción de este cultivo que han derivado en su abandono. algunas tierras están siendo convertidas o fueron convertidas a cultivos de maíz, caña panelera o cultivos asociados que incluyen especies productivas a corto plazo. sin embargo, la mayoría de las tierras han sido convertidas a pasturas. toda la vegetación natural ha desaparecido virtualmente, aún en las plantaciones de café remanentes, los árboles de sombra han sido eliminados. la cobertura es mínima y, dada la alta pendiente que predomina en la topografía, la erosión es un problema creciente. los rendimientos de las pasturas y el maíz han disminuido debido a que los suelos agrícolas han llegado a ser menos productivos. el hecho de que la reintroducción de árboles dentro de estos sistemas de producción degradados podría mejorar su sostenibilidad es bien reconocido en la literatura. los beneficios incluyen la provisión de un incremento de los contenidos de materia orgánica en el suelo, sombra para los cultivos, mejoramiento en la retención de humedad, ciclaje de nutrimentos y protección contra la escorrentia excesiva. sin embargo todos estos beneficios son a largo plazo razón por la cual son difíciles de ser apreciados tangiblemente por el agricultor tradicional. aunque los agricultores conocen que algunos árboles crecen rápido, su idea general es que éstos toman años para crecer y los agricultores no pueden obtener sus beneficios tan rápido como ellos podrían desear. en consecuencia, los agricultores, aunque conscientes de que existe degradación del suelo, sólo estarían interesados en combatir el proceso si las practicas para ramedlar el problema son lo suficientemente atractivas. de otra parte, aunque la incorporación de árboles puede ofrecer beneficios económicamente interesantes a corto plazo, tales como forraje, mulch y leña, la divulgación de estos beneficios por parte de las agencias de extensión es ignorada. los esfuerzos en los programas de conservación de suelos están basados exclusivamente en mostrar los beneficios para el ambiente a largo plazo. los mecanismos para realizar programas de reforestación han sido generalmente basados sobre incentivos financieros. también, han existido proyectos pilotos a una escala relativamente pequeña o también proyectos basados en una intensa distribución de plántulas sin ningún costo para el agricultor. ninguno de estos intentos ha resultado verdaderamente exitoso, la falta de éxito puede ser atribuida a dos factores: primero, debido a la ausencia de una participación interesada de los agricultores. en la mayoría de las situaciones la plantación de árboles ha sido descrita como una actividad sin finalidad económica y dirigida, única y exclusivamente, hacia la conservación del suelo. los beneficios directos a corto plazo, resultantes de la incorporación de árboles en el sistema de producción, generalmente no son discutidos. segundo, existe un desconocimiento absoluto acerca de los intereses de los agricultores, sus necesidades y prioridades, el proyecto conarbus fue ejecutado por la universidad nacional de colombia y ejecutó us $80 ..000 recibidos del centro internacional de investigaciones para el desarrollo (ciio) de canadá y fue dirigido hacia expandir la introducción de árboles y otras practicas de conservación del suelo dentro de varios sistemas de producción agrícola, con una intervención externa reducida. el objetivo no fue resolver los problemas de conservación del suelo descritos para el área, si no más bien encontrar mecanismos aplicables realística y ampliamente para atraer agricultores hacia la realización de practicas remediables del problema desde el punto de vista que más les pudiera interesar. el equipo del proyecto conarbus decidió dividir la investigación en dos áreas: 1) búsqueda de mecanismos para incrementar el interés del agricultor hacia resolver los problemas del suelo por ellos mismos y 2) búsqueda de mecanismos técnicos para introducir los árboles en los sistemas de producción. mecanismos para incrementar el interés de los agricultores hacia las prácticas de conservación de suelos el equipo de conarbus trabajó en esta actividad por un año antes de poner a prueba los mecanismos para introducir árboles en los sistemas de producción agrícola. los mecanismos para incrementar el interés de los agricultores fueron: (1) talleres específicos de diagnóstico, (2) talleres de sensibilización dirigidos a la población adulta y (3) talleres culturales dirigidos a niños y jóvenes en edad escolar. simultáneamente, el equipo de conarbus trabajó asesorando a las instituciones locales en aspectos de conservación de suelos. talleres de diagnóstico específico por veredas a través de reuniones en cada vereda, miembros de las comunidades y el equipo de conarbus trabajaron unidos para identificar y categorizar los problemas en cada vereda. como consecuencia, se alcanzaron dos metas prácticas: a) se obtuvo información directapara el diagnóstico de cada vereda y b) se establecieron les objetivos de la comunidad y del equipo de conarbus, con miras a resolver los problemas relacionados con el deterioro del suelo. en estos talleres la comunidad tuvo tiempo para discutir e identificar los problemas del suelo en su vereda, así como para identificar las soluciones potenciales, convirtiéndolas en objetivos. talleres de sensibilización estos talleres buscan despertar en la comunidad el interés consciente a cerca de los objetivos del programa. para una comunidad, el problema de la deforestación y la incorporación del componente arbóreo en sus fincas no es un problema inmediato; por tal razón es importante priori zar los problemas para, de esta manera, proponer las posibles soluciones y enfocar la atención del proyecto y la comunidad hacia el alcance de éstas. los talleres de diagnóstico específicos identificaron cuatro tipos de productores en 30 veredas, cubriendo el área total del proyecto. tomando en cuenta la actividad principal, dichos productores estaban dedicados a actividades de cultivo de café, maíz, caña panelera y a la ganadería. i a través de reuniones con cada tipo de productores, la comuntdad discutió los problemas en cada vereda. de esta manera, tanto la comunidad, como el equipo de conarbus, identificaron los problemas comunes v los jerarquizaron, de tal manera 163 que las actividades iniciales correspondieran al problema principal. por ejemplo, en una vereda el problema crítico fue la disponibilidad de agua. en consecuencia, la comunidad escogió un área para que el equipo de conarbus realizara una investigación sobre acopio de aguas lluvias. una vez se adecuó esta tecnoloqla, la comunidad estuvo dispuesta para desarrollar un programa de incorporación de árboles para proteger las microcuencas, así como los canales de colección de aguas. talleres culturales la población total en el área del proyecto es cerca de 5.000 habitantes, de los cuales, 70% son menores de 19 años. a raíz de este hecho, el proyecto consideró diferentes mecanismos para involucrar esta población de manera directa en el proyecto. los mecanismos seleccionados fueron: 1) involucrar a los niños y jóvenes en edad escolar en actividades de recreación, como una respuesta a la carencia de este tipo de actividades dirigidas en el ambiente rural; 2) estimular la búsqueda de información acerca de las barreras en la actividades rurales a través de la motivación hacia consultas de estos problemas entre jóvenes y adultos; 3) estimular la discusión a cerca de las posibles soluciones para las barreras en las producción agrícola entre jóvenes y adultos y 4) motivar el desarrollo de actividades culturales para recobrar el folclor y costumbres regionales, tales como música y danza. con base en las anteriores consideraciones el equipo de conarbus decidió realizar talleres culturales centrados en talleres de danza, en los cuales se mezclaron los cuatro mecanismos citados. mecanismos para introducir árboles fueron evaluados cuatro sistemas de producción: a) árboles en monocultivo para la producción de madera y leña; b) asociación de árboles con cultivos anuales o perennes; c) asociación de árboles con pastos y d) utilización de árboles para conservación y rehabilitación de suelos sin un producto adicional esperado. cada uno de los sistemas anteriores fue evaluado en cuatro niveles de subsidio externo para el agricultor. los subsidios fueron los siguientes: 1) provisión de plántulas, insumos y asistencia técnica por tres años; 2) de la misma forma que el anterior, pero el subsidio limitado a un año; 3) provisión de plántulas y asistencia técnica hasta el momento del establecimiento de la plantación; 4) disponibilidad de plántulas y/o semillas y bolsas sin ningún costo 164 en viveros del proyecto, para su adquisición y cuidado sin subsidio extemo. a fin de determinar el grado de influencia de los niveles de subsidio externo, los 84 agricultores fueron monitoreados a través de ocho visitas, diligenciando un formulario sobre el nivel de adopción de 35 actividades dentro del proceso de incorporación del componente arbóreo en sistemas de producción, a partir de la implementación de microviveros en cada una de las fincas. con base en el nivel de adopción, los agricultores fueron clasificados con respuesta óptima, moderada, paternalista, con interés, pero sin adopción evidente y sin interés. agricultores con respuesta óptima son agricultores que realizaron todas las actividades con esmero, evidenciando las enseñanzas del proyecto desde las primeras visitas de seguimiento. estos agricultores se interesaron por más bolsas y semillas para continuar las actividades más allá de los límites iniciales del proyecto y buscaban la colaboración del proyecto cuando los árboles no se comportaban como debía. agricultores con respuesta moderada: son agricultores que realizaron todas las actividades, pero con cierto descuido. estos agricultores necesitaron refuerzo, aún hasta las últimas visitas; por sí solos no trabajan y dejan el material en el sitio en espera de que llegue el técnico del proyecto con las indicaciones. agricultores acostumbrados al paternalismo son agricultores que solicitan y esperan que todas las labores las realicen los técnicos y jornaleros del proyecto. ellos se limitaron a prestar el terreno para siembra de plántulas producidas por el proyecto y no implemeniaron microviveros. estos agricultores no toman iniciativa para proseguir con las actividades comenzadas por el proyecto. agricultores interesados, pero no adoptaron son agricultores residentes en el casco urbano o, en todo caso, no están presentes en sus fincas el tiempo necesario para realizar las actividades. ellos anotan que, cuando les quede tiempo, realizarán las actividades. agricultores sin ningún interés son agricultores que, a pesar de residir en sus fincas, no quieren o están poco interesados en la cuadro 1. número de agricultores, según tipo de respuesta en relación con adopción de recomendaciones del proyecto y según nivel de subsidio externo. tipo de apoyo tipo de respuesta 11 % total 1 año siembra sin óptima 41 48,8 6 8 8 18 moderada 11 13.1 2 2 6 paternalismo 7 8.3 3 2 2 o interés sin adopción 14 16.7 o o 14 sin interés 10 11,9 o o 10 total 84 100.0 12 12 12 48 cuadro 2. porcentaje de agricultores con respuesta positiva respecto de 12 preguntas relacionadas con cambio de actitud. % de acuerdo b.o. b.i. 1. ¿en los tres últimos años, ha realizado cambios relacionados con la 87.50 62.50 incorporación de árboles? 2. ¿en los últimos tres años, ha asignado nuevos lugares dentro de su finca para 43.75 25.00 plantar árboles? 3. ¿en los últimos tres años, ha cambiado su manera de pensar en relación a las 75.00 62.50 actividades de tumba y quema? 4. ¿en los últimos tres años, ha realizado cambios en los cultivos utilizando 87.50 50.00 técnicas de conservación? 5. ¿en los últimos tres años, usted o su comunidad ha implantado otras formas 50.00 37.50 para la disponibilidad del agua diferente de los acueducto? 6. ¿a diferencia de hace tres años, percibe usted hoy otros beneficios de los 62.50 37.50 árboles diferentes a la conservación? 7. ¿en los últimos tres años, ha aumentado su interés por la reforestación? 87.50 75.00 8. ¿en los últimos tres años, ha organizado grupos veredales para promover la 93.75 62.50 plantación de árboles? 9. ¿si el gobierno u otra institución le propusieran tomar en arriendo parte de su 75.00 75.00 finca para sembrar árboles usted aceptaría? 10. ¿si el gobierno u otra institución le ofrecieran una recompensa si usted planta un 93.75 50.00 área determinada con árboles en su finca usted aceptaría? 11. ¿usaría usted el dinero recibido en cualquiera de las dos situaciones anteriores 43.75 25.00 para actividades relacionadas con la plantación de árboles? 12. ¿realizarla usted prácticas silviculturales de mantenimiento a los árboles que ya 87.50 75.00 plantó por uno o más años? fuente: argüello, 1992 • b.o. es la muestra de beneficiarios directos, y b.i es la muestra de beneficiarios indirectos 165 siembra de árboles. algunos de ellos creen que la deforestación y las quemas son las medidas más fáciles para el manejo de sus fincas. con base en los resultados resumidos en el cuadro 1, se observa que 75% de los agricultores con subsidio tuvieron una respuesta óptima o moderada. sin embargo, 50% de los agricultores sin subsidio tuvieron una respuesta similar. lo anterior sugiere que los agricultores sin subsidio tenían algún nivel de motivación que los llevó a tener un nivel de adopción relativamente alto. con el fin de evaluar el grado de motivación y actitud de los agricultores, el proyecto realizó una encuesta, involucrando beneficiarios directos e indirectos del proyecto. el cuadro 2 muestra el porcentaje de agricultores con respuesta positiva, respecto a doce preguntas dirigidas a evaluar el cambio de actitud. aunque el porcentaje de agricultores con respuesta positiva fue ligeramente más alto en la muestra de beneficiarios directos que en la muestra de beneficiarios indirectos, en general ambos grupos muestran un grado alto en el cambio de actitud. estos resultados explican, al menos parcialmente, los resultados mostrados en el cuadro 1, sugiriendo que la respuesta de los agricultores sin subsidio se debe a otros mecanismos diferentes a los subsidios desarrollados por el proyecto conarbus durante los tres años de presencia en la zona. evidentemente, estos mecanismos fueron, principalmente, los mecanismos participativos desarrollados por el proyecto. con relación a los jóvenes, los talleres culturales, también, contribuyeron a cambiar su actitud, no sélo respecto a su interés por las prácticas de conservación, sino, también, respecto de su interés por las actividades agrícolas. el cuadro 3 muestra el porcentaje de jóvenes con respuestas positivas respecto a seis preguntas destinadas a evaluar su cambio de actitud. el alto porcentaje de respuestas positivas revela el éxito de los talleres culturales dirigidos hacia esta población en el área del proyecto conarbus. lo anterior revela la importancia de involucrar mecanismos para motivar a la población joven. en el caso del área del proyecto esta población representa el 70%, por lo tanto, ellos serán los agricultores del futuro y su permanencia en el área podría garantizar el logro de los objetivos del proyecto a largo plazo. el cuadro 4 muestra el número de árboles plantados bajo los cuatro diferentes sistemas de incorporación del componente arbóreo y bajo los cuatro sistemas de subsidio. en términos del número de árboles plantados por tratamiento, el análisis estadístico no indicó diferencias, ni entre los sistemas de siembra, ni entre los subsidios. si tiene en cuenta que los mecanismos participalivos fueron desarrollados desde un año antes de comenzar a aplicarse los mecanismos para introducir árboles, el hecho de no haber encontrado diferencias entre los tratamientos sugiecuadro 3. porcentaje de jóvenes con respuestas positivas respecto a seis preguntas destinadas a evaluar su cambio de actitud. 1. 92.5 "lo de acuerdo 2. ¿después de participar en los talleres de danza, piensa usted que la plantación de árboles es una buena técnica para mejorar los cultivos? ¿después de participar en los talleres de danza, piensa usted que la tumba y quema no son necesario? 97.5 ¿piensa usted que su interés por la conservación de los recursos natulares ha incrementado después de su participación en los talleres de danza? ¿después de su participación en los talleres de danza, está usted interesado en trabajar con algún grupo, o con su familia, en la plantación de árboles? ¿después de su participación en los talleres de danza, ha realizado actividades de mantenimiento en los árboles plantados por su familia o amigos? ¿ha compartido con sus padres su conocimiento y experiencia sobre conservación de suelos aprendidos en los talleres de danza? 3. 4. 5. 6. 87.5 95.0 so.o fuente: argüello, 1992 82.5 166 cuadro 4. número de árboles plantados de acuerdo con el sistema y subsidio empleado en el proyecto. conarbus. slstemll ele producción monocultivo inten:ultlvos forrage conservación total subsidio total 2.200 (3)" 1.270 (3) 2.050 (3) 1.800 (3) 7.320 1 año 1.900 (3) 1.900 (3) 1.600 (3) 1.800 (3) 7.200 establecim. 720 (3) 1.550 (3) 2.050 (3) 1.330 (3) 5.650 ninguno 3.720(12) 4.340(12) 5.040(12) 5.550(12) 18650 total 8.540 9.060 10.740 10.480 38.820 fuente: argüeuo et al 1992 • número de agricultores en paréntesis re que los mecanismos para introducir árboles por si mismos no son diferenciables siempre y cuando el interés participativo sea alto. en otras palabras, los agricultores pueden estar igualmente interesados de incorporar árboles en cualquier sistema y bajo cualquier nivel de subsidio, siempre y cuando estén altamente motivados. conclusiones actualmente, es claro que las comunidades deben ser involucradas en el proceso de toma de decisiones relacionadas con sus propias necesidades, prioridades y uso de sus recursos. estas deben representar el interés de las comunidades. para alcanzar esta dinámica, es necesario promover un cambio de actitud a todo nivel. los agentes externos o _extensionistas deben ajustar su papel como facilitadores, mientras los agricultores deben asumir el papel de decisores. los resultados de conarbus sugieren que es necesario: a) trabajar, inicialmente, con las comunidades a través de un enfoque participativo que permita definir los objetivos y, de esta manera, formular las estrategias o mecanismos para alcanzarlos. b) desarrollar no solamente mecanismos para introducir una nueva tecnología, sino, también, mecanismos para incrementar el interés del agricultor. c) para maximizar los resultados y proyectarlos hacia el futuro, es necesario involucrar no sólo la población rural adulta sino, también, la población joven a través del enfoque participativo. el éxito participativo con la población joven puede ser alcanzado usando mecanismos, tales como los talleres culturales. este rnecanismo ofrece recreación y estimula el intercambio de información entre los jóvenes y adultos, tanto a nivel familiar, como comunitario. una ventaja indirecta de este mecanismo es su contribución al rescate de los valores culturales. en general, los mecanismos participativos evaluados por conarbus fueron exitosos en el logro de cambios importantes en la actitud del agricultor, principalmente reflejados en: a) incorporación de árboles y prácticas de conservación de suelos como parte de las prácticas de cultivos, b) reconocimiento de que la tumba y quema es una práctica negativa, c) incremento del interés por la reforestación, d) promoción de la organización comunitaria para la plantación de árboles. teniendo en cuenta únicamente los árboles sembrados por los 84 agricultores beneficiarios del proyecto, el costo por árbol establecido con edades entre uno y tres años fue de us $2,06. sin embargo, otros 60.000 árboles fueron distribuidos en el área del proyecto. así mismo, con base en los mismos 84 agricultores, el costo por agricultor fue de us $952,4, mientras con base en el área de influencia del proyecto él costo fue de us $ 8,6 por hectárea. como se aprecia en este documento, los logros del proyecto conarbus no fueron solamente la siembra de un determinado número de árboles. más importante fue quizá, la generación de un proceso participativo que permitirá la reproducción de los objetivos del proyecto sin necesidad de que el mismo esté presente en la zona. el seguimiento de este proceso, de manera indirecta, constituirá la siguiente fase para evaluar sólidamente los alcances del trabajo realizado. 167 bibliografía 1. argüello, h. evaluación de los mecanismos participativos desarrollados en el proyecto conarbus (documento preliminar. universidad nacional de colombiacentro internacional de investigaciones para el desarrollo (ciid). 35 p. 1992. 168 2. argüello, h., l. zuluaga, y j. acosta. el proyecto conarbus: conservación, arborización y uso sostenido del suelo en la región noroccidental del departamento de cundinamarca, en los andes colombianos. informe final (documento preliminar). universidad nacional de colombiacentro internacional de investigaciones para el desarrollo (ciid). 160p.1992. agronomía colombiana. 1991. volumen 8. número 2: 306 311 ensayo de fertillzacion del pasto puntero (hyparrhenia rufa) con un diseklo de superficies de respuesta en la zona de chaparral, tollma hernando buritica martlnezl ·resumen. se realizó un esayo de fertilización con npk empleando urea, superfosfato tripley cloruro de potasio como fuentes en pasto puntero (hyparrhenia rufa) en la vere· da espíritu santo, municipio de chaparral, tolima en suelos francos arenosos de ladera de baja a mediana fertilidad natural, altura de 1.000 m.s.n.m., temperatura diaria de 25 grados, precipitación promedia anual de 2.500 mms. y una estación seca bien definida entre los meses de junio a septiembre, utilizando el modelo de superficies de respuesta desarrollado por box y hunter, ex· puesto por cochran y cox y recomendado por instituto colombiano agropecuario. los modelos de regresión obtenidos, muestran incrementos crecientes en la producción de forraje verde y contenido proteínico para las aplicaciones crecientes de nitrógeno y fósforo, con máximos equivalentes a 41 toneladas/ha y 3.5% con aplicaciones de 400 y 200 kgs/ha de úrea y superfosfato triple. en las condiciones de ensayo, se demuestra la conveniencia de la aplicación de nitrógeno y fósforo en cantidades comprendidas entre 150 a 200 y 75 a too kilos de úrea y superfosfato triple por hectárea respectivamente. abstract. a field experiment were conducted in order to know the response of "puntero" grass (hyparrhenia rufa) to the application of diferent amount of urea, concentrated superphosphate and muriate of potash, in a sand 108m soil of farm located in chaparral (tolima) at 1000 above sea level, 250c annual mean temperature, and 2.500 mm annual mean precipitation. box and 1 profesor asociado, facultad de agronomía,universidad nacional de bogotá. . 306 hunter's surface response model was used as advised by the instituto agropecuario colombiano. the regresion analysis shows that increasing applications levels of nitrogen (urea) and phosphorus (superphosphate) increase the amount of green forage and protein conten; highest level of forage 41 ton and protein 3.5%content were obtained using 400 and 200 kg.ha-1 of urea and superphosphate. from this information, the author recomend the use of amounts between 150 and 200 of urea and 75 and 100 of superphosphate kilogrames per hectar. introduccion la ganadería en la zona sur del departamento del tolima constituye una actividad agrfcola importante, aunque con bajos reno dimientos en la mayoría de las exportaciones debidos, entre otros a un deficiente manejo técnico. el pasto puntero se ha utilizado preferencialmente para el pastoreo con un mínimo de manejo constituido por limpieza de rnalezas con machete, quemas y resiembras. de acuerdo con bernal, (1982) esta forrajera, ampliamente adaptada a la región, requiere la aplicación de fertilizantes para obtener una mayor producción. anualmente deben aplicarse fósforo y potasio, y el nitrógeno cuando empiezan las lluvias. con base en la anterior hipótesis se planificaron varios ensayos conducentes a conocer el comportamiento de este forrajero bajo condiciones de fertilización apropiada, riego y control de malezas, como prácticas aqronómicas que pudieran adoptarse por los ganaderos de la región. en una primera instancia, se ensayó una aplicación de fertilizantes para conocer la respuesta al nitrógeno, fósforo y potasio utiiizando un diseño experimental de superficies d e respuesta, que se ha sugerido como uno de los más apropiados en los niveles exploratorios, cuando no existe información preliminar sobre estos aspectos. materiales y metodos localización. el ensayo se realizó en la finca "portugal", vereda espíritu santo, municipio de chaparral, tolima entre los meses de abril a junio de 1990, en suelos de textura franco arenosa, de mediana fertilidad con una altura promedia de 1.000 m.s.n.m., 25 grados de temperatura promedia y una precipitación anual promedia de 2.300 mms. fuentes de nutrientes nitrógeno urea (46% de n) fósforo superfosfato triple (45.5% p205) potasio: cloruro de potasio (60% k20! tratamientos niveles límites n: o 300 kgs/ha. p205 150 kgs/ha. k20: 100 kgs/ha tratam. código cuadro 1. tratamientos evaluados en al experimento. de acuerdo al diseño experimental, estos límites se agrupan en los tratamientos que se describen en el cuadro 1. los tratamientos se resplicaron dos veces. el tratamiento no. 15 se resplicó seis veces. aunque el diseño experimental no lo exi[e, se dejó un testigo absoluto, (aplicaron cero). para efectuar comparaciones. el tamaño de la parcela experimental fue de seis metros cuadrados; con un borde entre parcelas de 1 m, de la cual se muestreo un metro cuadrado. el tamaño de la parcela experimental fue de seis metros cuadrados, con un borde entre parcelas de 1 m, de la cual se muestreo un metro cuadrado. el lote dispuesto para el ensayo se limpió, se recortó el pasto y se aplicaron los tratamientos. a los cuarenta días, se hizo un primer corte utilizando un marco de 1 metro cuadrado, se peso el material, se seco aire, se tomó una muestra de 200 grs. para el análisis de materia seca y de estos una subrnuestra de 100 grs. para análisis de proteína. no se hicieron nuevos cortes debido a la intensa sequía que se presentó en los días siguientes y que ocasionó la no recuperación del pasto en las parcelas. n p20s k~ urea kgs/ha. s.f.t kcl gs/gms2 40 20 40 20 158 20 158 20 40 80 40 80 158 80 158 80 99 50 99 50 o 50 198 50 99 o 99 100 99 50 307 1 -1 -1 2 -1 3 -1 4 1 5 -1 -1 6 -1 7 -1 1 8 1 9 -1.68 o 10 1.68 o 11 o 1.68 12 o 1.68 12 o o 14 o o 15 o o o o o o 1.68 1.68 o -1 -1 -1 -1 61 30.5 20 80 240 30.5 20 313 61 119.5 20 80 240 119.5 20 313 61 30.5 80 80 240 30.5 80 313 61 119.5 80 80 240 119.5 80 313 o 75.0 50 o 300 75.0 50 391 150 o 50 195 150 150.0 50 195 150 75 o 195 150 75 100 195 100 75 50 195 cuadro 2. peso fresco del pasto. tratamientos rep. i rep. " promedio 1 4.45 3.70 4.07 2 1.95 3.35 2.65 3 1.25 2.85 2.05 4 4.85 3.50 4.17 5 3.10 3.45 3.27 6 1.85 3.50 2.67 7 1.75 3.70 2.72 8 2.25 3.00 2.62 9 1.65 1.85 1.75 10 2.20 3.50 2.85 11 2.40 3.15 2.77 12 2.75 4.45 3.60 13 2.70 4.80 3.75 14 2.90 3.50 3.20 15 2.90 3.50 3.20 16 3.80 15 4.05 15 4.30 15 .4.30 15 4.50 15 3.65 o 2.70 o 1.75 cuadro 3. peso seco en 200 gs. de material húmedo del pasto. tratamiento rep.1 rep.11 promedio 1 57.72 39.68 48.7 2 43.99 47.18 45.28 3 48.10 49.75 48.92 4 36.33 44.70 40.51 5 50.89 42.82 46.85 6 56.90 40.21 48.55 7 40.02 38.64 39.33 8 42.10 46.10 44.10 9 54.49 56.68 55.58 10 36.08 48.14 42.11 11 54.25 54.15 54.20 12 43.63 34.78 39.20 13 40.16 42.98 41.57 14 44.39 40.43 42.41 15 42.42 15 38.85 15 40.40 15 41.39 15 42.99 15 44.13 o 48.36 o 40.21 308 cuadro 4. contenido (%1 de nitrógeno total (kjeldhal· gunningl en pasto. tratamiento rep.1 r ep. 11 promedio 1 3.33 2.75 3.04 2 2.75 2.75 2.75 3 1.84 2.18 2.01 4 3.90 2.98 3.43 5 2.41 2.30 2.35 6 2.52 3.21 2.86 7 2.07 2.18 2.12 8 3.05 3.15 3.10 9 1.49 1.38 1.43 10 3.10 3.21 3.15 11 1.84 2.30 2.07 12 2.64 2.75 2.69 13 2.75 2.87 2.80 14 2.07 2.87 2.47 15 2.87 15 3.33 15 3.10 15 2.75 15 2.98 15 3.10 o 2.52 o 3.21 forraje verde. la función de producción, según el modelo de box y hunter (cochram & cox, 1971) se establece por la ecuación de reqresiórr y=boxo + bi xi + b2 x2 + b3xx+b 1.1x~ +b2..2 x~ +b3•3xj + bi,2xix2 +bi.3 xix) + b2•3 x2 x3 siguiendo el procedimiento descrito para obtener los coeficientes de la ecuación, para material verde, esta queda ; y = 4.01 +0) 135xi+o j 022x2·0) 19x3 ·oj585xi2-0.17x32 o,27x~ +o,505xix2-0,175xix3-0,012x2x3 el análisis de varianza de la reqresiórt fuente de variacion g.l. términos de 1er orden 3 términos de 2do. orden 6 falta de ajuste 5 error 5 total 19 si se deriva la función de producción y con respecto a x, x y x e igualando a o para obtener los máximos, se tiene: 1.170x 1 0.505x2 + 0.175x3 = 0.135 0.505xl 0.540x2 0.012x3 =-0.022 0.175xl + 0.012x2 + 0.340x3 =-0.190 resolviendo el sistema de ecuaciones, se tiene que xl = 0.436 x2 = 0.467 x3=-0.800 lo cual equivale en el sistema codificado a 188, 95 y 26 kilogramos por hectárea de n, p o y k o respectivamente s.c. c.m. f 0.74 0.25 2.21 7.91 1.32 11.68* 1.81 0.362 0.567 0.113 11.03 309 las cantidades de fertilizante equivalentes sedan de 408 kilogramos por hectárea de urea 208 kilogramos por hectárea de superfosfato t 43 kilogramos por hectárea de cloruro de k la producción máxima esperada entonces es 4.12 kgs/m equ ivalente a 41.2 toneladas de forraje verde por hectárea en 40 dras. materia seca. la función de producción para materia seca fuá y. 41,652,048xl3j056x2oj23x3 + 2,36xf +1,618x~ -0,043x~ -0,262x1x2 +21827xix3-0,9337x2'x3 el análisis de varianza indicó que no habfa diferencias significativas en los términos de la función de producción. contenido de proteína. la función de producción en este caso fue : y .. ;227 + 0,404xl + o,050x2 o.098x3 -0,220xt-o,424x~ 0)098x~ 0}73xl x2 + 0)044x1 x3 + 0;040x2x3 la producción máxima de n protelco se obtiene con 95 ks de n, 61.5 ks de po y 40 ks de k ° luego de maximizar la función de producción para este caso. cuando se reemplaza en la función de producción y los valores codificados para cantidades diferentes de n, p205, y k20, se tienen las cantidades material húmedo, seco y nitrógeno protéico que podrfan esperarse con estas aplicaciones. se observa, por ejemplo, que con las aplicaciones promedias de 150, 75 y 50 kgs/ha fuente de variacion g.l términos de 1er orden 3 términos de 2do. orden 6 falta de ajuste 5 error 5 total 19 310 códigos o que corresponden a loso res centrales -de nitrógeno, fósforo y potasio respectivamente, la producción esperada es de 40 toneladas de forraje verde, 20.8% de materia seca y de 3.2% de nitrógeno protéico, lo cual difiere muy poco de los máximos obtenidos con las mayores aplicaciones (41.2 toneladas de forraje verde para las dosis de 300,150 y 100 lo cual representa el 5% de aumento en la producción para un aumento del 100% en la aplicación). por otra parte, si se analizan los coeficientes de la función de producción de forraje verde, se observa el mayor aporte para nltrógeno (o)135x), un poco menos para fósforo (o,022x) y negativo para potasio, lo cual indica claramente que la respuesta a potasio es siempre negativa (todos los coeficientes de x son negativos). el máximo de producción obtenido con aplicación de 26 kgs/ha, puede atribuirse a error experimental en la parcela (15)6 g ) ya que cuando se reemplaza en la función de producción a x por -1,682 que es el valor codificado correspondiente a una aplicación cero de potasio, la producción es de 3.99 kgs/m2 o 40 ton/ha. en resumen, se pudo deducir que se presentó respuesta positiva a las aplicaciones de nitrógeno en forma de urea y al fósforo en forma de superfosfato triple aunque en menor grado para este último elemento. se puede considerar que no existió respuesta a la fertil ización potásica. el diseplo experimental de superficies de respuesta resultó apropiado para determinar a nivel exploratorio los niveles de fertilización, que en este caso corresponden a valores intermedios a los ensayados. una recomend ación exacta deber(a considerar el costo de los fertilizantes a precios actuales y el precio del exceso de forraje producido, lo cual es variable de acuerdo a las circunstancias locales. s.c. c.m. f 2.133 0.711 17.26 3.066 0.511 12.40 -0.36 0.206 0.0412 4.858 se hace necesario conducir otros ensayos que incluyan el efecto del riesgo, azufre y elementos menores. literatura citada 1. bernal, e.j. 1982. manual de pastos y forrajes. federación antioquefia de ganaderos. fadegan. 1982. p. 1la. 2. ica. 1971. departamento de econom(a agrícola. un disefio experimental para mejorar recomendaciones en fertilización. informe no. 2. regional 5. palmira. 3. cochran, g.w. y g.m. cox. 1971. disefios experimentales. editorial trillas. méxico. 311 agronomía colombiana, 1997 volumen xiv no. 2 pago 111-126 anallsis de la tecnologia local de produccion de frijol caraota (phaseolus vulgaris l.) en la zona de vega del rio arauca . local technology analysis of black bean production (phaseolus vulgaris l.) in area shore of the arauca river. s. yhovana valderrama n.', carlos e. ñústez u, alvaro duarte d.3 resumen el cultivo del fríjol negro o caraota constituye un importante renglón agrícola de impacto económico y social en el municipio de arauquita (arauca), donde cerca de 500 hectáreas se destinan para su siembra en los mesessecosde octubrey noviembre.eneste municipio la caraota es un cultivo tradicional, en el cual se emplea poca tecnología y existe poca investigación. el producto se comercializa, principalmente, en venezuela donde existe una alta demanda. para analizar la tecnología local de producción (tlp), se realizaron encuestas entre agricultores representativos en diferentes veredas del municipio de arauquita, encontrándose que es un cultivo en donde la mano de obra es contratada con personal de la región y cuyas labores se resumen en: siembra"a chuzo" sobre terrenos previamente quemados, el control de malezas, y finalmente cosecha y beneficio. • recibido en mayo de 1997 1 ingeniera agrónoma. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 2 profesor facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490 santafé de bogotá 3 ingeniero agrónomo, granja experimental "el alcaraván". aa 18289 arauca, (arauca). en la cadena de comercialización entre colombia y venezuela existen por lo menos 7 pasos entre el productor y el consumidor final. palabras claves: fríjol negro, phaseolus vulgaris l., labores culturales, comercialización. summary the black bean crop is an important economicand social activity in arauquita (east of colombia). in thal region, about 500 hectares are devoted to planting seeds in dry months (october-november). this is a traditional crop, wich used not much technology and there is little research. the product is marketed mainly in venezuela, where it has high demando this study was carried out making surveys to representative farmers on the region. in the black bean crop the farms work are contracted with personal of the region and its agricultural practices in summary are: burn of the vegetation, sowing, wich is done to random hill ("chuzo"), putting several seeds by hill. except the control of weeds, no fitosanitary control is done, isn't fertilized and its harvest and thresh are manual. marketing between colombia and venezuela has at least seven steps from the producer to final costumer. 119 keywords: black bean, phaseolus vulgaris l., agricultural practices, market. introduccion el fríjol negro o caraota (phaseolus vulgaris l.), es una especie diploide, con 22 cromosomas y, debido al interés del hombre por esta leguminosa, las selecciones realizadas por culturas precolombinas originaron un gran número de variedades diferentes y, en consecuencia, diversos nombres. es así como el fríjol común se conoce como poroto en argentina, uruguay, chile y bolivia, judía o alubia, en españa, habichuela, en república dominicana, habilla, en paraguay, para citar algunos, (voysest, 1983). venezuela es el único país que identifica a phaseolus vulgaris l. con un término derivado de la lengua caribe: «caraota». el término fríjol se usa en venezuela para referirse, exclusivamente, al caupí, vigna unguiculata, (voysest, 1983). el cultivo del fríjol negro o caraota constituye un importante renglón agrícola de impacto económico y social en el municipio de arauquita (arauca), donde cerca de 500 hectáreas se destinan para su siembra en los meses secos de octubre y noviembre, el producto se comercializa, principalmente, en venezuela, donde existe una alta demanda y es una de las principales fuentes de proteína, por su contenido promedio del 23%. según estadísticas recientes (sanchez, 1997), el consumo promedio anual de caraota en el vecino país es de 80.000 toneladas y su producción, sólo, alcanza las 37.000 toneladas/ año, lo cual obliga a realizar importaciones. en arauquita, la caraota es una alternativa de diversificación que permite, para aquellos productores que no tienen acceso a la siembra mecanizada y que manejan su parcela con mano de obra familiar, aprovechar la tierra en tiempo seco y poderla asociar con plantaciones de plátano en crecimiento y, así, mejorar la nutrición de las familias y asegurar un incremento en sus ingresos. según proexport, en 1995, se exportaron a venezuela 14.317 ton de fríjol caraota (equivalentes al 99% del total de las exportaciones de fríjol del país), lo cual representó un ingreso de us$ 11.765.386 y, hasta mayo de 1996, se reportaron 4.425 ton, con un valor de us$ 3.633.009. el fríjol caraota se adapta muy bien en zonas de clima cálido y cálido moderado, con temperaturas medias de 20° a 28°c y lluvias mínimas de 300 a 400 mm anuales. se recomienda sembrarla al final de la estación de lluvias, cuando éstas son menos intensas, pero suficientes para cubrir las necesidades de agua del cultivo, haciendo coincidir la cosecha con la época seca, (bastidas, 1974). el objetivo del presente trabajo fue conocer la tecnología local de producción en el municipio de arauquita (arauca) y la forma de mercadeo para llevar este producto hasta los consumidores finales en venezuela. materiales y meto dos el área productora de fríjol caraota en arauquita corresponde a la zona del vega del río arauca, con una altura sobre el nivel del mar de 155 m, una topografía plana y con pendientes que no superan el 3%, muy característica de la orinoquía; posee una temperatura promedio de 27c, una precipitación pluvial promedia de 2.410 mm, mal distribuida a lo largo del año y, en época lluviosa, una humedad relativa cercana a183% y, en tiempo seco, al 65%. en general, el clima predominante es cálido húmedo, con una distribución pluviométrica unimodal, que va de abril a noviembre y un período de acentuada sequía, de diciembre a marzo, (igac, 1996). corresponde a la zona de vida denominada bosque húmedo tropical (bh, t). para determinar la tlp, se realizaron, entre septiembre y noviembre de 1995, 15 encuestas a agricultores representativos en diferentes veredas del municipio de arauquita,. para conocer la cadena de comercialización, se entrevistó a tres acopiadores colombianos en arauquita y dos venezolanos en la población venezolana de el nula, en el estado de apure. 120 resultados y discusion preparación del terreno. los agricultores cultivan este fríjol solo o intercalado con plátano en etapa de crecimiento. en cualquiera de los dos sistemas, es necesario cortar con machete o guadañadora, las malezas para dejar despejado el terreno (socolar). para el caso del monocultivo, una vez socolado el terreno se espera que seque la hierba, después de lo cual se realiza una quema. los agricultores acostumbran a sembrar al día siguiente. si la siembra se demora, algunos agricultores aplican un herbicida de contacto (gramafín o gramoxone) en dosis de 1 lv 200 lt de agua para controlar la maleza que haya emergido o para corregir parches que no fueron quemados. la siembra se puede hacer simultáneamente con la aplicación del herbicida. cuando el fríjol caraota se siembra asociado, se ubica entre los surcos de plátano, que, generalmente, se establece con densidades amplias de siembra (4m x 2m ó 5m x 2m), que son las recomendadas para el manejo de la sigatoka negra, agresiva enfermedad que se reconoció en la zona a mediados de 1995. siembra. independientemente que sea monocultivo o asociado con plátano, la siembra se hace con una estaca de 1,5-1,8 m de largo y, a este sistema se denomina "siembra a chuzo o bordón perdido" no se hace surco ni se usa azadón, porque la cobertura que se presenta en el suelo no lo permite. en cada sitio se colocan de 3 a 4 semillas, con una distancia entre plantas que oscila entre 40-50 cm, lo cual representa una densidad entre 40.000 y 62500 sitios de siembra/ha. la densidad final dependerá del número de semillas que germinen por sitio, lo cual se observa a partir del quinto día después de la siembra y esta densidad oscila entre 185.000 y 250000 plantas/ha. la semilla se deja destapada y germina sin problemas, debido a la alta humedad del suelo en esta época. en arauquita, se comienza a sembrar caraota al finalizar el período de lluvias que comprende desde octubre hasta finales de diciembre. en el primer caso, los terrenos son "altos", es decir, donde la humedad del suelo no tarda en perderse por percolación y/o escorrentía, y en periodo de lluvias no alcanzan a inundarse; siendo los primeros que quedan libres de agua y desde finales de diciembre, los terrenos que permanecen anegados la mayor parte del año, son muy "bajos". fertilización. la mayoría de los agricultores no acostumbran fertilizar en ninguna etapa del cultivo y no aplican materia orgánica, pero, después de la quema, quedan residuos de hojarasca que, aparte de ser fuente de materia orgánica, de potasio, calcio y magnesio, sirven como cobertura del suelo que conserva la humedad. solo muy pocos agricultores aplican urea, como fuente de nitrógeno, durante el primer mes del cultivo. control de malezas. del manejo fitosanitario, el control de malezas es la labor más importante. se realizan uno o dos controles durante el ciclo del cultivo, dependiendo de la población de las mismas y se realiza con machete o a mano. la maleza más agresiva es el gramalote o pasto chigüire, (paspalum fasciculatum willd). control de plagas. en la región de arauquita, el cultivo de caraota no es afectado por una plaga específica que ocasione pérdidas económicas graves, porque se siembra una vez al año y se hacen rotaciones con plantas no leguminosas. en el estado de plántula, es atacado por trozadores del género spodoptera que cortan la planta a nivel de las hojas cotiledonales; un daño similar causan los grillos (gryl/us spp.). los agricultores no realizan ninguna aplicación, y se limitan al secreto o control folclórico delegado por sus ancestros, rezándale al cultivo, siendo esta una práctica muy común, sin base técnica, ni científica, pero muy arraigada dentro de la población. 121 otros animales, que en la zona, atacan el cultivo son las iguanas, los araucos y las guacharacas, que se comen el follaje y los controlan dándoles muerte, en general, con escopeta. control de enfermedades. al igual que con las plagas, no se reportó alguna enfermedad de importancia económica y ello se puede atribuir a factores como: 1. siembra anual del fríjol, lo cual hace que los residuos de cosecha no se constituyen en fuente de inóculo para el próximo cultivo. 2. rotación con cultivos no hospedantes de patógenos que atacan esta leguminosa, como el maíz. 3. quema de la hojarasca seca previa a la siembra, que, muy seguramente, genera la muerte de múltiples microorganismos del suelo, causantes de pudriciones radicales (rhizoctoniaspp, fusarium spp, pythium spp, etc.) o que permanecen latentes en residuos de cosecha por más de un año, como isariopsis griseola sacc., causante de la mancha angular y thanatephorus cucumeris (frank) donk., causante de la mustia hilachoza (ciat 1985). 4. la barrera natural que ofrece el plátano en el caso del policultivo, lo cual evita la diseminación de patógenos por medio del viento, entre ellos uromyces phaseoli wint., causante de la roya y colletotrichum lindemuthianum (sacc. et magn.) scribner, causante de la antracnosis, (ciat 1985). 5. la cobertura del suelo, que evita el salpique de la gota de lluvia, favoreciendo el follaje de posibles inóculos. 6. uso de semilla sana. 7. el color de la semilla, el cual, por reportes del ciat (1985), parece estar relacionado con la producción de phaseolina, sustancia química efectiva contra pudriciones radicales 8. a que la zona esté libre de fuentes de inóculo. la mayoría de los productores señalaron la presencia de «hielo» o quemazón, causada por cambios bruscos de la temperatura entre el día y la noche, para lo cual no hacen ningún control. como manera preventiva aplican manzate, que forma una película en la superficie de la hoja y, según ellos, ésto protege la planta de los cambios bruscos del entorno. al observar una planta atacada por «hielo», se nota clorótica y una pérdida general de turgencia y, al examinar la raíz y talio, se encuentra un necrosamiento a lo largo de éste, lo que determina que puede ser causada por algún hongo (u hongos) fitopatógeno del suelo, no determinados en el trabajo y no por cambios bruscos de temperatura. costos de producción y comercialización el cuadro 1 muestra los costos promedios de producción para el cultivo de caraota en la zona de vega del río arauca, durante el segundo semestre de 1995. (el dolar para el 10 de enero de 1996 se cotizó a $987,65). la mayor parte de la producción se destina al consumo venezolano, ya que colombia no posee una tradición de consumo de caraota, ni siquiera entre los mismos cultivadores. todos los productores venden, en colombia, a un acopiador mayorista quien se encarga de venderla a los acopiadores venezolanos. en colombia el acopiador compra la producción directamente en la finca del agricultor y, si es necesario, en ocasiones, le hace un préstamo antes de la cosecha el cual se paga con parte de la producción. la caraota se comercializa en quintales (bultos de 50 kilos) y, para febrero de 1996, el kilo se pagó al productor a $ 320 (19 de febrero de 1996). teniendo en cuenta que en promedio, un agricultor recoge aproximadamente 30 quintales por hectárea (1,5 ton) la producción tendría un valor de $480.000. dicho valor depende del costo del bolívar, que en los primeros meses de 1996 tuvo un descenso, cotizándose hasta $2.50. para mayor claridad lo anterior se resume así: 122 cuadro 1. costos promedios de producción para una hectárea de caraota, (1995b). concepto cantidad valor unitario valor total costos variables 1. mano de obra1 soco la del terreno y quema. 12 jornales $ 4.500 $ 54.000 siembra 10 jornales $ 4.500 $ 45.000 control malezas 5 jornales $ 4.500 $ 22.500 fertilización o jornales control de enfermedades 2 jornales $ 4.500 $ 9.000 cosecha y beneficio 24 jornales $ 5.500 $ 132.000 total mano de obra 60 jornales $ 262.500 2. insumas semilla 27 kilos $ 1.200 $ 32.400 manzate 1 kilo $ 6.600 $ 6.600 gramafín empaque2 1 garrafa $ 28.000 $ 28.000 transporte de insumos y del producto" $ 5.000 total insumos $ 72.000 3.imprevistos 10% $ 33000 total costos variables $ 367.500 costos fijos valor de la tierra' 3 meses $ 20.000 $ 60.000 intereses de capital' 3 meses 3% $ 38.000 total costos fijos $ 98.000 total costos de produccion $ 465.500 1. todos los agricultores encuestados utilizan mano de obra contratada. el jornal es libre de todo gasto y su valor es de $3000, (a febrero de 1996), la alimentación y el hospedaje los suministra el agricultor, lo cual eleva el costo del jornal en $1.500 más. la jornada diaria es de 8 horas. la cosecha y desgrane se pagan a $4000 por ser labores más dispendiosas. estos valores se mantuvieron estables en todos los encuestados. el número de jornales por labor varia de un agricultor a otro y dependen, también, de la aptitud para el trabajo del obrero y de las condiciones en que se encuentre el cultivo. 2. el empaque lo aporta el comprador. 3. el costo de transporte del grano de la finca al centro de acopio lo asume el comprador, porque el agricultor vende directamente en la finca. 4. el valor promedio de arriendo de una hectárea de tierra en la zona productora de caraota en arauquita es de $ 60.000, durante el ciclo del cultivo, que es de tres meses. 5. para efectos prácticos, se asume la inversión total al comienzo del cultivo,sin tener en cuenta intereses. 123 rendimiento: (a) 1.500 kg/ha precio de venta kilo: (b) $ 320,00 costo de la produccion i hectarea: (c) ..... $ 465.500,00 costo de produccion kilo: (c/a) ...$ 310,33 ingreso neto (a x b)-c = e $ 14.500,00 relacion beneficio-costo (e/c) x 100 3,1% el valor de la relación beneficio-costo, 3,1% (12,4% anual) es bajo, pero, teniendo en cuenta que todos los agricultores son propietarios y que no hacen uso de crédito, los costos fijos le quedan al productor, aumentando la rentabilidad del producto. en general, los agricultores no manifiestan algún problema con la comercialización, salvo los bajos precios, como consecuencia de la caída del bolivar. la demanda de la caraota es alta y siempre hay quien la compre y, además, se paga de contado. mercadeo del producto. una vez el agricultor cosecha, beneficia y empacada la caraota en sacos de fique de 50 kg., la lleva a un centro de acopio en arauquita, de donde se transporta en camión hasta cúcuta, para venderla al acopiador venezolano, (flete de $35 kg.) o en bote, cruzando el río arauca, para venderla en la victoria, localidad venezolana al frente de arauquita. el comercio por cúcuta es más costoso, pero con menos riesgo, tanto para el comprador como para el vendedor, debido a su legalidad. se transporta en camiones con capacidad para 20 toneladas de grano. el precio del kilo pagado al productor ha fluctuado, en los últimos dos años, entre $ 300 y $650, dependiendo del valor del bolívar y, así, a mayor cotización se puede pagar más al productor, pero lo mejor es que el bolivar se mantenga estable. los acopiadores almacenan grano en espera de un mejor precio, algunos lo protegen con tabletas volátiles (detia-gas), en dosis de una por 3 toneladas de grano durante 24 horas, otros almacenan el grano con tamo en timbas herméticamente sellados para evitar la entrada del gorgojo; ambos métodos son efectivos. los acopiadores recalcan el cuidado que el grano exige; no se puede mojar porque inicia su germinación, el grano con la manipulación se rompe y se debe empacar grano sin residuos de tierra y tamo, lo cual obliga a realizar selección para evitar la devolución del producto. en promedio, los tres acopiadores entrevistados compraron, cada uno en todas las veredas productoras de arauquita 200.000 kilos de grano y ellos estiman que se cultivan más de 500 has en este municipio, que es el único caraotero del departamento. además de acopiadores, los compradores de grano en venezuela son transportadores que llevan el grano hasta barquisimeto, capital del estado lara, compran el grano en bolívares y el precio fluctúa entre bs.100 y bs.200 el kilo, dependiendo de la oferta y la demanda, de las importaciones que el gobierno venezolano haga de china, chile y méxico y del precio del bolivar. en barquisimeto, el producto se concentra en la central de abastos (mercabar), donde se distribuye a mayoristas y detallistas, quienes, según los encuestados, son las personas que más ganancias obtienen en esta cadena de comercialización y finalmente llega al consumidor, (figura 1). conclusiones la tecnología local de producción empleada en la zona de vega del río arauca, para el cultivo de caraota, se limita a la socola, siembra, control de malezas, cosecha y beneficio del grano. este cultivo no presenta alguna enfermedad o plaga de importancia económica, que requiera manejo especial y, en general, presenta buenos rendimientos de grano (1,5 ton/ha, aproximadamente). 124 durante el ciclo de cultivo los agricultores no llevan registros de ingresos ni egresos y, generalmente, subestiman el empleo de jornales por labor, cuyo número no es realmente viable. el cultivo de fríjol caraota es importante en la zona de vega del río arauca y, tiene una alta demanda en venezuela, pero su principal problema es la fluctuación del precio del bolivar. venta en la victoria (con riesgo) venta en cucuta (sin riesgo) productor j comprador (acopiador en colombia) /' /' comprador y transportador (acopiador en venezuela) ~ merca bar (barquisimeto) /' minoristas mayoristas /' tiendas y supermercados consumidor figura 1. cadena de comercialización de frijol caraota. 125 el cultivo de fríjol caraota en la zona de vega del río arauca posee un ambiente agroecológico muy específico para la época de siembra, y éste y el tipo de suelo son aspectos determinantes en el desarrollo del cultivo. este sistema de producción es ecológicamente aceptable, porque, aunque se quema, no se degrada el suelo y se hace un uso eficiente de coberturas, no utiliza ningún tipo de agroquímico que contamine el ambiente y se obtiene un producto completamente orgánico. bibllografia bastidas, g. fríjol caraota, producción, variedades y uso. ica informa, vol 9 (12): 3-6. 1974. centro internacional deagricultura tropical (ciat). fríjol: investigación y producción. cali, colombia. 417 p. 1985. debouck, d. mejoramiento de fríjol gracias a sus formas silvestres. hojas de ~~íjol, boletín informativo del programa de frijol del ciat, vol 9 (2). pp. 7-10.1987. instituto geografico agustin codazzi igac. diccionario geográfico de colombia, en cd-rom. santafé de bogotá, colombia. 1996. sanchez, c. situación nacional e internacional de las leguminosas: problemas y perspectivas. en: curso sobre leguminosas de grano, febrero de 1997, sena sac fenalce. lugar: ica-tibaitatá. colombia. 1997. umata arauquita. diagnóstico agropecuario 1993. presentado por la unidad municipal de asistencia técnica agropecuaria de arauquita, arauca. 1993. voysest, o. variedades de fríjol en américa latina y su origen. centro internacional de agricultura tropical, cali. 87 pp. 1983. 126 agronomía colombiana. 1992volumen 9: 160 178 efecto de la apllcacion de acidos humicos en hapludul t tipico de los llanos orientales y su interraccion con elementos micro nutrientes resumen luis jorge mesa " josé castro, pedro méndez es reconocido que la presencia del humus en el suelo tiene un papel importante en las propiedades físicas y bioquímicas del suelo, que afectan el crecimiento de las plantas. en suelos muy evolucionados como los ultisoles, la presencia de materia orgánicas es muy baja, por lo cual predomina en sus características el componente mineral que por su composición determina que la reserva de elementos disponibles para la planta sea muy baja y que se presente en formas insolubles, particularmente el fósforo. a su vez otros elementos pueden presentarse en exceso y afectar la disponibilidad de otros elementos, ya sean agregados ó nativos, provocando eficiencia muy baja en la fertilización en especial de las fuentes fosfóricas. entiempos recientes la industria ha producido materiales provenientes de fuentes ricas en componentes órganicos que suplen la deficiencia de ellos en el suelo y de esta manera recuperar sus beneficios. uno de estos productos es el "carbovit", el cual se uso en este ensayo en dosis de 2, 4 y 6% de producto activo para determinar su efecto en un hapludult típico en la dinámica del hierro, manganeso, zinc, ph, aluminio intercambiable y fósforo soluble. ..--'," profesor. facultad de agronomla. universidad nacional de colombia. apartado aéreo 14490, santafé de bogotá d.c. colombia. 160 a su vez se cuantificó la influencia en la producción de rábano (raphanus sativus l.l. a través de la producción de materia seca. los resultados obtenidos muestran aumentos en la disponibilidad de fósforo y zinc, y disminución en los de hierro, manganeso y cobre, permaneciendo el ph estable. palabras claves: humus, micronutrientes abstract readily weathered soils, such as ultisols and oxisols, occurring in tropical areas are low in organic matter contento therefore their chemical and physical properties are determined by the mineralogical componet which are very low in available nutrients mainly phosphorus and bases for crops, phosphorus added in fertilizers reacts with iron and aluminum present in oxisols and ultisols dimminishing phosphorus solubilitv and its efficiency of application. during last years chemical industry ha" developed commercial products containing the active components present in humus. one of this products named carbovit (1 2 % humic substancesl was used in the present experiment applied in three doses (2, 4 and 6 % ofthe commercial product) on a typic hapludult from puerto lópez (meta). content of solouble phosphorus, iron, zinc, manganese, copper and aluminum were determined attwo different times, 20 and 45 days after planting raddish (raphanus satívus l.). after 45 days soil chemical determinations indicated that phosphorus and zinc increases their content; iron, manganese, copper and aluminum dimminished their content compared with their initial content. ph values did not change. introduccion la nutrición de las plantas depende de los elementos nativos radicionados disponibles en la solución del suelo. sin embargo, la acción de los fertilizantes en ocasiones no se refleja como debería, por fenómenos como fijación, lixiviación y volatilización que se originan ante los bajos con-tenidos de materia orgánica en el suelo. las moléculas orgánicas tienen la capacidad de absorber diferentes elementos en estado iónico y de ésta manera mantenerlos en forma asimilable para la planta; además las moléculas de tamaño pequeño pueden pasar a través de las membranas de la raíz, ejerciendo de ésta manera un mecanismo de transporte de elementos al interior de la planta, originando un adecuado balance en la toma de nutrientes por lo cual la planta logra mejor desarrollo y así se puede disminuir la alimentación global de macro y microelementos. las sustancias húmicas juegan un papel importante en el ciclo del nitrógeno evitandoquese pierda rápidamente por lixiviación; la planta aprovecha entre el 50 y 70% del nitrógeno aplicado, el resto se pierde por fijación, lixiviación y desnitrificación; al 10grar su retención, la relación c/n se hace menor y la mineralización de los compuestos orgánicos se incrementa, la actividad de organismos degradadores de materia orgánica se incrementa y también aumenta el desarrollo radical de las plantas y, por lo tanto podrán asimilar más nutrientes. los ácidos húmicos juegan un papel importante en la planta; la continua disolución de fosfatos en el suelo, permite mantener fósforo disponible para la planta. la separación de la fracción húmica del suelo origina fijación del fósforo al suelo; la aplicación de fósforo luego de humatos, nitrohumatos o humatos de potasio es particularmente, efectiva para incrementar el desarrollo radical, el contenido de clorofila y para elevar el metabolismo mineral; el efecto estimulador de los ácidos húmicos sobre la toma de fósforo depende de la temperatura y así, bajo 14°c los ácidos húmicos reducen la toma de fósforo. niveles bajos de cu, zn, mo, mn, se pueden deber a una fuerte retención por parte de ácidos húmicos. existe relación entre la cantidad de materia orgánica y la productividad del suelo en aquellos casos en que existe uno o varios limitantes de la producción, como son carencia o sobredosis de nutrientes, sequedad, mala aireación, etc.; sin embargo, ante la ausencia de limitantes los logros por adiciones orgánicas son de escaso valor o rentabilidad. el presente ensayo trata de cuantificar la dinámica de los elementos micronutrientes y el comportamiento del aluminio en un ultisol proveniente de los llanos orientales de colombia y su interacción con varias dosis de ácido húmico. revision de literatura las investigaciones iniciales sobre el humus datan del siglo xviii, época que se destaca el primer manual de química agrícola. la mitad inicial del siglo xix se considera como la iniciación de las primeras investigaciones sistemáticas de la naturaleza de . las sustancias húmicas. 161 al alemán sprengel (1826-1837) pertenecen las primeras descripciones detalladas del principal representante de las sustancias húmicas: elacido humico. señaló la relación existente entre la fertilidad del suelo y la presencia del ácido húmico. también introdujo el término carbón húmico para la forma de ácido húmico poco soluble en alcalí. los primeros decenios del siglo xx se caracterizan por ser un período de divergencia de principios sobre la naturaleza del humus. algunos consideraban que las materias húmicas eran compuestos naturales peculiares, cuya formación era debida a procesos complejos de transformación de restos orgánicos. otros tomaban las sustancias húmicas como productos artificiales que se originan al tratar el suelo con soluciones alcalinas, las cuales se emplean para la extracción de dichas materias. el humus solo se considera como una mezcla de compuestos orgánicos de composición particular, producto de la descomposición de restos de origen vegetal y animal. oden (1919-1922) sistematizó las sustancias húmicas en cuatro grupos: carbón húmico, ácido húmico, ácido himatomelánico y fulvoácidos. snmuk (1914-1930) consideró a los ácidos húmicos como un grupo de sustancias que poseen características comunes de estructura. es bien~.r:.0!121j.c1.qy fi_su9 sostiene cheng, ..r~;:~'f1977) que la materia orgánica es ij}°,portante en la fertilidad y la productivio' /dad del suelo se constituye en la principal ,./"'-_' reserva de nutrientes para la planta como nitrógeno (n) fósforo (p) y azufre (s), principalmente. 162 su papel en la fertilidad del suelo se puede evaluar por: 1. modificación de propiedades físicas del suelo aumentando su capacidad de retención de agua y por lo tanto influyendo en el balance hídrico. 2. la materia orgánica y el humus se constituyen en el soporte para el desarrollo de la flora microbiana en el suelo. 3. el ácido carbónico formado por la mineralización de la materia orgánica ayuda a la degradación de las sustancias minerales en el suelo y a la solubilización de sustancias nutritivas presentes en forma no asimilable. 4. las sustancias húmicas que se forman a partir de la materia orgánica, aumentan la capacidad de intercambio catiónico del suelo y mejoran su función de reserva de elementos químicos. 5. los coloides orgánicos tienen una capacidad de intercambio mucho mayor que los inorgánicos lo que permite una acción quelatante sobre el anhídrido fosfórico y sobre algunos microelementos siendo un importante factor en la disponibilidad de los mismos. la materia orgánica se origina de la descomposición de los restos animales y vegetales incorporados en el suelo y además los productos de la acción de micro-organismos sobre éstos mismos restos orgánicos. debido a su naturaleza, se puede considerar que las características y propiedades de la materia orgánica son muy individuales y dependen del tipo del suelo, de los residuos orgánicos incorporados a él, de las condiciones climáticas y del tiempo de descomposición. el contenido de materia orgánica está influido por los procesos de acumulación y por la mineralización de éstos residuos, existiendo, generalmente un equilibrio entre éstos procesos para lograr un contenido medio característico de cada tipo de suelo (rottini, o.t., 1977). según cheng (1977),los compuestos que originan el humus son carbohidratos, proteínas, aminoácidos, grasas, ceras, aceites, resinas, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos orgánicos, lignrna, alcaloides, auxinas, vitaminas, enzimas y pigmentos. la fracción oxidable de la materia orgánica la constituye en su mayor parte, carbono e hidrógeno en más de un 50% del peso seco. elconstituyente más importante del humus lo conforma un grupo de componentes orgánicos difícilmente clasifica bies en forma individual, de color oscuro, resistentes al ataque microbiano, con propiedades similares por lo cual se denominan sustancias húmicas. estas sustancias constituyen el 60-90% de la materia orgánica y son responsables de las propiedades fisicoquímicas de ésta. poseen un coeficiente de mineralización hasta de un 5%, y por lo general cercano ai2%. las sustancias húmicas se componen de un 40-65% dec,30-50% deo, 1-6% dehynyun2% máximo de p y s. las sustancias húmicas se clasifican en tres fracciones de acuerdo a su solubilidad, (moliner, r., 1983), a saber: 1. acidos fúlvicos: solubles en medio ácidoybásico. 2. acidos húmicos : solubles en alcalí e insolubles en ácidos. 3. huminas : solubles en ambos medios. recientemente, el autor anterior, ha puesto de relieve la importancia de otra fracción poco estudiada por la forma como se extraen del suelo las sustancias húrnicas yes la fracción soluble en agua denominada ácido húmico soluble en agua, de gran interés por su actividad en el crecimiento de las plantas frente a otras sustancias húmicas. los análisis cromatográficos, de espectroscopia infrarroja y densidad óptica según kononova (1966), demuestran que las sustancias húmicas se componen por estructuras complejas, aromáticas, polinucleares, con grupos funcionales carbóxilos, hidróxilos, fenólicos, alcohólicos y metóxilos. generalmente, las moléculas húmicas no se encuentran en estado libre, sino acopladas con la fracción mineral del suelo por lo cual al realizar la extracción de este tipo de sustancias del suelo, no se logra un 100% de eficiencia. además, hernando v. (1977) afirma que los diversos medios de extracción pueden originar cambios en la naturaleza de las sustancias húmicas, ocasionando decomplejamiento que altera la estructura molecular como en el caso del hidróxido de sodio 0.1 n. 'este fenómeno ha sido discutido ampliamente pues se ha considerado que las sustancias húmicas son compuestos que se originan al tratar los compuestos del suelo con una sustancia alcalina, sin embargo otros métodos de obtención como las resinas, entregan sustancias muy similares a las obtenidas con hidróxidosalcalinos. los ácidos húmicos son sustancias extraídas por disolventes (naoh, koh, nh40h, nahc03, na4p207, naf, oxalato sódico, urea, y otros); asr mismo, son insolubles en alcohol y ácidos minerales. a pesar de que hay diferencias entre las sustancias obtenidas de diferentes suelos, turbas, restos vegetales en descomposición, conservan unos principios de estructura ysemejanza, (kononova,1966). 163 los ácidos húmicos son macromoléculas de pesos entre 800 y 500.000 u.m.a., contienen una fracción de proteínas y carbohidratos fácilmente hidrolizables unidas a un núcleo muy condensado de naturaleza aromática; sus elementos estructurales son derivados de la lignina, fenol y resorcinol, además, se encuentran además grupos alcohol, carboxi, carbonilo y quinoide (osorio,j., 1985). los ácidos fúlvicos contienen un menor porcentaje de carbono y mayor de oxígeno, son solubles en agua alcohol, alcalis y ácidos minerales, se han considerado como formas precursoras de ácidos húmicos o como productos de su descomposición. entre los fulvoácidos, según osorio j. (1985) se encontraron ácidos hidrocarboxílicos, grupos metóxilos, carbóxilos e hidróxilos fenólicos que son, igualmente, característicos para los ácidos húmicos. sus pesos moleculares pueden variar entre 175 y 3590, poseen una naturaleza aromática más débil, predominando en su estructura los grupos laterales. las huminas son sustancias húmicas que no se extraen con soluciones alcalinas de un suelo descalificado ; según sprengel, ocupan una posición intermedia entre el ácido húmico y el carbón por lo cual se denominan "carbón húmico". en promedio, representan cerca del 25% del humus del suelo, su insolubilidad no se e~pjir"ª e9r una estructura química diferen?,te, sino por su fuerte combinación con la l' .-/ parte mineral del suelo, especialmente con »: sesquióxidos y silicatos, por lo tanto, pro"cesosde oxidación intensivos pueden liberar dicha fracción húmica y demostrar su similitud con las demás sustancias húmicas, (osorio, j. 1985). 164 las sustancias húmicas se constituyen en formadoras de suelo, en mejoradoras de condiciones fisicoquímicas y como se dijo anteriormente, forman complejos órganominerales que mantienen elementos en estado iónico a disposición de la planta, evitando que éstos se fijen o se laven del suelo, (kononova, 1966). ensayos realizados por cheng (1977), muestran que la aplicación de 100t/ha de desperdicios y lodos en compost, 20t/ha. de estiércol yaguas residuales o de 1000 ppm. de ácidos húmicos a suelos arenosos pobres en humus o suelos pesados permite el desarrollo saludable de las plantas y consecuentemente, mayores rendimientos. el mejoramiento de las propiedades físicas y el mantenimiento de niveles de carbono, nitrógeno, fósforo y demás cationes se puede lograr por la adición de materia orgánica, en forma de residuos de corral, compost, turba, estiércol, aguas residuales, residuos verdes, paja, sangre o restos de animales. latoma por parte de la planta de nutrientes existentes en el suelo y fertilizantes, puede inducirse, actualmente, por la adición de humus que actuará en los procesos fisiológicos y bioquímicos. es importante anotar que la disponibilidad de mineraies en el suelo depende de las propiedades quelatantes de la materia orgánica, (cheng, 1977). osario, j. (1985) sostiene (:¡uelas sustancias húmicas permanecen por más tiempo en el perfil del suelo ya que no se descomponen fácilmente, pueden aportara la planta dióxido de carbono, nitrógeno, fosfatos -y sulfatos; además, las moléculas de bajo peso pueden atravesar la membrana celular y entrar a las células; la acción de los ácidos húmicos se ha ubicado en los procesos enzimáticos y respiratorios y se manifiesta en una disminución de la alimentación global neta, es decir que con menores consumos de elementos la planta logra mayores acumulaciones de materia seca, expuesto por hernando, v (1977). los ácidos húmicos en bajas concentraciones elevan la permeabilidad de la membrana celular de las raíces y por lo tanto, se incrementa la toma de agua y nutrientes por la planta, ayudando al movimiento de iones metálicos transportados dentro de ésta. la activación enzimática es una de las más importantes propiedades de los ácidos húmicos; ésto se explica por la presencia de grupos quinona que son aceptores de hidrógeno y al mismo tiempo son activad ores de oxígeno, catalizando procesos de oxidoreducción. de hecho, cheng (1977) reporta que tratamientos 0,001 % de ácidos húmicos o humatos de sodio incrementan el rendimiento de centeno y la toma de fósforo y potasio. el crecimiento de establecimiento y la iniciación de las raíces se incrementaron cuando las semillas se sumergieron en una solución de ácido húmico antes de sembrarse. la acción de las sustancias húmicas en otros procesos no se ha determinado completamente; sin embargo, los experimentos de ortega, hernando (1977) y sánchez (1981), lanzan hipótesis sobre participación en procesos metabólicos que intervienen en la función clorofílica; esto se confirma al comprobar que los ácidos húmicos influyen directamente en la síntesis de compuestos orgánicos. las plantas desarrolladas en un medio tratado con ácido húmico muestran un incremento en el contenido de humedad en sus tejidos, tanto aéreos como en las raíces, y se logró determinar que presentan menores contenidos de aluminio, lo cual reduce problemas de toxicidad de este elemento: por lo tanto,las sustancias húmicas pueden obrar , dentro y fuera de la planta (hernando, v. 1977), y al considerar la fisiología de ésta, el obtener moléculas que sean asimilables por la planta es de gran interés y por lo consiguiente, el método de obtención de las sustancias húmicas juega un papel importante, ya que diferentes métodos originan diferencias estructurales en las sustancias obtenidas; la acción del hidróxido de sodio sobre las sustancias orgánicas origina una depolimerización, por lo cual se obtienen moléculas de menor peso y por lo tanto de mayor asimilabilidad. los suelos que pertenecen al orden ultisoles tienen un área de distribución que va desde las zonas templadas hasta el trópico. las características más importantes de estos suelos son la. presencia de un horizonte argílico y la baja saturación de bases. generalmente los últisoles están asociados con climas cálidos y húmedos que presentan una estación con precipitación deficiente y se localizan en posiciones geomorfológicas viejas. sobre estos suelos es muy poco lo que se ha estudiado, lo cual no ha permitido establecer las características y conocer los aspectos genéticos de ellos, especialmente los ultisoles tropicales. sin embargo, se asume que estos suelos son importantes en los países inter-tropicales, particularmente, aquellos que comparten la gran cuenca amazónica. en aquella región están asociados con oxisoles y probablemente con algunos inceptisoles. genéticamente, los ultisoles tienen proceso comunes con los alfisoles. los procesos más importantes de formación del suelo son, sin duda, el de migración mecánica de la arcilla. 165 los ultisoles necesitan para su formación, de climas cálidos y húmedos pero con una estación de precipitación deficiente. en esta forma, es posible un lavado intenso; este proceso unido a las temperaturas altas (> 8°c) causa una alteración rápida y casi completa de los minerales intemperizables con formación de arcillas y óxidos. los suelos clasificados como ultisoles deben tener más de 3% de minerales fácilmente intemperizables y cantidades significativas de material amorfo o arcillas de tipo 2:1. la fracción arcilla está constituida principalmente por caolinita, gibsita y arcillas interestratificadas con aluminio interlaminar. los ultisoles pueden tener cualquier régimen de temperatura, con excepción del frígido e isofrígido. el régimen de humedad puede ser ácuico, údico, xérico o ústico. la vegetación es principalmente de bosque, aunque, en los trópicos, en colombia por ejemplo, se les encuentra también en las sabanas. aunque el lavado intenso de los ultisoles causa una remoción severa de las bases, la concentración de éstas decrece con la profundidad. esto sugiere que el reciclo biológico contrarresta con éxito el lavado. una característica importante de los ultisoles es la formación de plíntita y fragipán. parece que la plíntita se forma en el subsuelo de los ultisoles desarrollados en las posiciones geomorfológicas más estables y más antiguas del paisaje. materiales y metodos. de un lote que estaba en producción de arroz. "carbovit" 600 mi. a112% de ácido húmico. como indicador vegetal se utilizó rábano (raphanus sativus l.), variedadcrimson gigante; 3 semillas por matera, para, luego hace raleo y dejar2 plántulas por matera. 3.1 tratamiento y diseño experimental. los tratamientos hacen referencia al periódo de aplicación de diferentes concentraciones de ácido húmico. las concentraciones finales después de las cuatro aplicaciones de ácido húmico que se evaluarón fueron: a1 = 2% acumulada. a2 = 4% acumulada. a3 = 6% acumulada. m1 = muestreo no.1 m2 = muestreo no.2 mv = muestreo de material vegetal. el diseño usado fue el de bloques completos al azar con tres repeticiones, en arreglo factorial 3 x 3, para un total de 27 parcelas experimentales. tratamientos: t, a, = aplicación de ácido húmico al 0.5% cada 10 días a partir de la siembra, para un total de 4 aplicaciones. t2 a, = aplicación de ácido húmico al 0.5% cada 10 días a partir del 1oo. día, para un total de 4 aplicaciones. t, a 2 = aplicación de ácido húmico al 1% cada 10 días a partir del día 100. después de la siembra, para un total de 4 aplicacio166 suelo traído de puerto lópez (meta) nes. t2 a2 = aplicación de ácido húmico al 1% resultados y discusion. cada 10 días a partir del día 100. después de la siembra, para un total de 4 aplicaciopeso de material vegetal. nes. tl a3= aplicación de ácido húmico ai1.5% cada 10 días a partir de la siembra para un total de 4 aplicaciones. t2 a3= aplicación de ácido húmico ai1.5% cada 10 días a partir del día 10°., para un total de 4 aplicaciones. t3 al' t3a2 y t3a3, son testigos absolutos. hay un control por tratamiento. 3.1.1 sitio experimental. el experimento se desarrolló en materas plásticas de 500 gramos, ubicadas en el invernadero de propagación de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3.1.2 material vegetal. peso fresco hojas y raíces. peso seco. análisis periódico de ph, fósforo, hierro, manganeso y aluminio. análisis inicial del suelo: cu fe mn zn p ppm 0.6 998 17 o 16 aluminio: 0.4 meq/100 gr suelo. ph 5.5 la cuadro no.1 corresponde a los resultados del peso fresco total de las plantas de rábano usadas como indicadores vegetales. la cuadro no.2 corresponde a los resultados del peso seco en los 45 días del ciclo, bajo los 7 tratamientos propuestos ,aplicación, (fig 1). cuadro no. 1. peso fresco total a los 45 días.(expresado en gramos) tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1a1 9,8 5,2 3,4 6,1 t1a2 4,5 5,0 6,1 5,2 t1a3 6,7 6,6 7,8 7,0 t2a1 6,2 7,1 5,2 6,1 t2a2 7,2 7,3 10,1 8,2 t2a3 9,4 7,8 6,7 8,0 testigo 1,5 3,4 2,8 2,6 cuadro no. 2. peso seco total a los 45 días (expresado en gramos) tratamiento repeticiones 1 2 3 promedio t1a1 1,38 0,87 0,62 0,95 t1a2 0,73 0,80 1,05 0,86 t1a3 1,22 1,13 1,12 1,16 t2a1 0,80 0,98 1,00 0,93 t2a2 1,20 1,08 1,14 1,14 t2a3 1,43 1,14 1,22 1,26 testigo 0,09 0,37 0,43 0,30 las cuadros 3 y 4 corresponden al peso fresco y seco, respectivamente de las hojas de los rábanos, al momento de la cosecha efectuada a los 45 días del ciclo. las cuadros 5 y 6 corresponden a los pesos en fresco y seco de las raíces. 167 fresco seco mn test § t22%ac humico peso total de las plantasmm ti 4°/oac. humico lz2:) t 16°1o ac humico i:::::~it2 -4%ac.humico ~ t26% ac. humico figura 1. peso total fresco y seco de las plantas de rábano, bajo tres (3) niveles de ácido húmico (2%, 4%. 6%) con dos frecuencias de aplicación, cada 10 dds (t1) y, a partir del décimo día dds y cada 10 días. cuadro no. 3. cuadro no. 5. peso fresco hojas (expresado en gramos) peso fresco raíces tratamiento repeticiones tratamiento repeticiones 1 2 3 promedio 1 2 3 promedio t1a1 3,8 2,3 1,9 2,7 t1a1 6,0 2,9 1,5 3,5 t1a2 2,6 2,3 3,0 2,6 t1a2 1,9 2.7 3.1 2,6 t1a3 4,3 2,1 3,4 3,3 t1a3 2,4 4,5 4,4 3,8 t2a1 1,9 2,9 1,3 2,0 t2a1 4,3 4,2 3,9 4,1 t2a2 3,6 3,3 3,4 3,4 t2a2 3,6 4,0 6,7 4,8 t2a3 3,9 4,1 3,6 3,9 t2a3 5,5 3,7 3,1 4,1 testigo 1,0 0,9 1,6 1,2 testigo 0,5 2,5 1,2 1,4 cuadro no. 4. cuadro no. 6. peso seco hojas (ex(:!resado en gramos). peso seco raíces (expresado en gramos). tratamiento repeticiones 2 3 promedio tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1a1 0,60 0,43 0,36 0,46 t1a2 0,41 0,39 0,58 0,46 t1a1 0,78 0,44 0,26 0,49 t1a3 0,81 0,57 0,58 0,65 t1a2 0,32 0,41 0,47 0,40 t2a1 0,32 0,51 0,35 0,39 t1a3 0,41 0,56 0,54 0,50 t2a1 0,48 0,47 0,65 0,53 t2a2 0,79 0,56 0,53 0,63 t2a2 0,41 0,52 0,71 0,55 t2a3 0,74 0,66 0,75 0,71 t2a3 0,69 0,46 0,47 0,55 t'istigo 0,07 0,14 0,26 0,16 testigo 0,02 0,23 0,17 0,14 'ea aluminio (al). los resultados que se presentan en la cuadro no. 7 corresponden al análisis de contenido de aluminio presente en el primer muestreo, efectuado a los 20 días de la siembra. en este momento se habían hecho dos aplicaciones de ácidos húmicos para t1 y uno para t2, en las concentraciones ya establecidas (0.5, 1.0, y 1.5%). se inició con un contenido de 0.4 meq/100 g. la cuadro no. 8corresponde al segundo y último muestreo efectuado a los 45 días de la siembra y finalizado el ciclo vegetativo del rábano, (fig 2). cuadro no. 7. contenido de al (meqll oog) en el primer muestreo del suelo 20 a los días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1al 0,2 0,3 0,2 0,2 t1a2 0,3 0,3 0,2 0,3 t1a3 0,3 0,4 0,3 0,3 t2al '0,4 0,3 0,3 0,3 t2a2 0,2 0,3 0,3 0,3 t2a3 0,3 0,2 0,3 0,3 testigo 0,4 0,4 0,4 0,4 cuadro no. 8. contenido de al (meqll00g) en suelo al fínal del ensayo 45 días). tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1al 0,2 0,2 0,2 0,2 t1a2 0,3 0,1 0,2 0,2 t1a3 0,2 0,2 0,3 0,2 t2al 0,2 0,2 0,3 0,2 t2a2 0,2 0,1 0,3 0,2 t2a3 0,2 0,2 0,1 0,2 testigo 0,3 0,3 0,4 0,3 aúun cuando el contenido inicial de aluminio es bajo (0,4 meq/1 ogr) este disminuye sin presentar diferencia significativa entre dosis y/o tiempo de aplicacien (figura 2), si bien disminuye en función del tiempo. resultaría de interés experimentar con suelos de alto contenido de aluminio. manganeso (mn) la cuadro no. 9 corresponde a los resultados del contenido de manganeso encontrado en el primer muestreo, el cual se efectuó a los 20 días después de la siembra. en este momento se habían hecho dos aplicaciones de ácidos húmicos para los tratamientos t1 y una aplicación para los tratamientos t2. la cuadro no. 10 corresponde a los resultados del contenido de manganeso en el segundo y último muestreo, realizado a los 45 días de después de la siembra, momento en el cual ya se habían efectuado todas las aplicaciones propuestas. la muestra del suelo inicial mostró un contenido de manganeso 17 ppm. en el suelo,(fig 3y 4). cuadro no. 9. contenido de mn (ppm) en el suelo a los 20 días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1al 31 28 36 32 t1a2 33 36 28 32 t1a3 30 30 34 31 t2al 25 25 25 25 t2a2 24 23 32 26 t2a3 32 27 32 30 testigo 18 26 31 25 al finalizar los 45 días, se observa que el contenido de un disminuyó en todos los tratamientos, inclusive el testigo el cual presenta los valores mas bajos (fig. 3). no se observaron diferencias significativas entre concentraciones del producto aplicado. 169 al (meq.!1 oc;¡r) dosis a. humico 0.4 illill2% 0.38 04% 0.36 86% d test 0.34 0.'32 0.'3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.2 0.18 ti20 dos t220 dos ti45 dos t245 dos figura 2. contenido de aluminio a los 20 y 45 días después de la siembra bajo tres tratamientos de acídos húmicos y dos épocas de aplicación. mn(ppm) 36 dosis a. humico !iii] 2%31 fzj 4% idj] 6% 26 s test 21 16 11 6 ti 20 dos t2 20 dos ti 45 dos t2 45 dos figura 3. contenido de manganeso a los 20 y 45 días después de la siembra bajo tres tratamientos de acídos húmicos y dos épocas de aplicación. 170 zinc (zn) el contenido inicial de zinc era de o ppm. cuadro no. 10. contenido de mn (ppm) en el suelo a los 45 días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1a1 7,2 14,7 8,3 10,1 t1~ 14,9 13,4 14,6 14,3 t1a3 10,2 14,5 15,3 13,3 t2a1 9,2 6,6 7,4 7,7 t2a2 11,4 11,1 9,3 10,6 t2a3 14,2 10,2 8,7 11,0 testigo 8,0 6,4 5,0 6,5 lo datos presentados en la cuadro 11 corresponmden a los contenidos de zinc en el primer muestreo, realizado a los 20 días de después de siembra, con dos aplicaciones de ácidos húmicos en los tratamientos t1 y una aplicación en los tratamientos t2 en las dosis propuestas. el cuadro no. 12 corresponde a los resultados del último muestreo a los 45 días después de siembra y cumplidas todas las aplicaciones propuestas, (fig 5). cuadro no. 11. contenido de zinc (ppm) en el suelo a los 20 días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1a1 2 o 2 1 t1a2 3 3 2 3 t1a3 4 4 3 4 t2a1 o o 2 1 t2a2 3 4 2 3 t2a3 2 o o o testigo o o o o cuadro no. 12. contenido de zinc (ppm) en el suelo a los 45 días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1a1 0,3. 0,1 0,1 0,17 t1a2 0,9 0,2 0,4 0;5 t1a3 0,5 0,6 0,2 0,43 t2a1 0,3 0,7 0,2 0,40 t2a2 0,8 1,0 0,4 0,73 t2a3 0,9 0,7 0,6 0,73 testigo 0,0 0,0 0,0 0,0 el contenido inicial de zinc era de o ppm, presentándose un incremento significativo en el tratamiento donde se aplicó ácido húmidico al 4% a los 20 días después de siembra; sin embargo a los 45 días el contenido de zinc disminuye significativamente en todos los tratamientos, siendo el menor para el tratamiento al 2% aplicado a los 10 días después de siembre (t1a1). no se encuentra una explicación clara a la disminución del zinc y se recomienda profundizar en tal resultado, aún cuanto podría deberse a la combinación de zinc inicialmente solubilizado con el fósforo elemento que también presenta un incremento significativo en su disponibilidad en el suelo. cobre (cu) la cuadro no. 13 muestra los resultados obtenidos para contenido de cobre en el primer muestreo, realizado a los 20 días, momento en el cual se habían efectuado dos aplicaciones de ácidos húmicos en los tratamientos t1 y una aplicación en los tratamientos t2, según las dosis propuestas. la cuadro no. 14 corresponde a los resultados de cobre en el segundo y último 171 zn(ppm) 5.5 4.5 dosis a. humico uid2% 04% ~:::::;j6 % otest 5.0 4.0 2.5 3.5 3.0 2.0 t2 20 dos ti 4s dos t2 45 dos figura 4. conteido de zinc a los 20 y 45 días después de la síembra, bajo tres tratamientos de acídos húmicos v dos épocas de aplicación. dosis a. humico liiid2% imlj4% ~60, ~ 10 [z3 te.t ti 20 dos ti45 dos figura 5. contenido de cobre a los 20 y 45 días después de la siembra bajo tres tratamientos de acídos húmicos y dos épocas de aplicación 172 muestreo, efectuado a los 45 días después de la siembra, (fig 6). el contenido de cobre era de 0.6 ppm./1 00 gramos de suelo. cuadro no. 13. contenido de cobre (ppm) en el suelo a los 20 días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1a1 2,0 1,1 1,3 1,5 t1a2 1,8 2,4 1,7 2,0 t1a3 2,8 2,6 2,3 2,6 t2a1 0,9 1,0 1,6 1,2 t2a2 1,8 1,8 1,2 1,6 t2a3 1,4. 1,1 1,1 1,2 testigo 0,9 0,6 0.8 0.8 cuadro no. 14. contenido de cobre (ppm) a los 45 días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1a1 0,48 0,56 0,72 0,59 t1a2 0,49 0,66 0,10 0,42 t1a3 0.03 0,15 0,63 0.27 t2a1 0,56 0,10 0,77 0,47 t2a2 0.19 0.22 0,44 0,28 t2a3 0,41 0.22 0.13 0.25 testigo 1.04 1.05 1.11 1,07 el contenido de cobre disminuye en función del tiempo, (fig. 5) en todos los tratamientos, si bien la solubilidad a los 20 días se incrementa en especial en la dosis al 6%. a los 45 días el contenido del elemento es mayor para el testigo que para los tratamientos ensayados, presentando el contenido máas bajo la dosis del 6%. la razón debe ser al acompleja miento (quelación) delo cobre por acción de las sustancias húmicas aplicadas. hierro (fe) la cuadro no. 15 corresponde a los resultados obtenidos en el primer muestreo de los contenidos de hierro, realizados a los 20 días de días después de siembra, efectuadas hasta ese momento dos aplicaciones de ácidos húmicos para los tratamientos t1 y una aplicación para los tratamientos t2. la cuadro no. 16 corresponde a los resultados de los contenidos de hierro en el segundo y último muestreo realizado a los 45 días después de siembra, (fig 7). el contenido de hierro en la muestra inicial fue de 998 ppm. y al igual que los resultados obtenidos para cobre, el hierro disminuye en función del tiempo sin presentar variación entre dosis y tiempo de aplicación. el testigo presentó los valores más bajos al finalizar el ensayo (fig. 6) cuadro no. 15. contenido de hierro (ppm) en el suelo a los 20 días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1a1 900 587 938 808 t1a2 869 900 615 795 t1a3 893 666 844 801 t2a1 585 570 908 688 t2a2 967 796 934 899 t2a3 927 544 906 792 testigo 559 531 923 671 cuadro no. 16. contenido de hierro (ppm'¡ en el suelo a los 45 días. tratamiento ' repeticiones 2 3 promedio t1a1 256 284 263 268 tia2 225 230 486 314 tia3 347 492 158 346 t2a1 394 483 173 350 t2a2 454 436 274 388 t2a3 526 507 219 417 testigo 329 273 063 222 173 fe (ppm) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 ti 20 dos t2 20 dos ti 45 dos t245 dos dosis a. humico itij] 2% 04% ~ 6% ~ test. figura 6. contenido de hierro a los 20 y 45 días después de la siembra bajo tres tratamientos de acidos p . ( húmicos y dos épocas de aplicación ppm) . ·dosisa. humlco 200 liiid 2% 180 f2] 4% 160 lm1 6% ~ test .. 140 120 100 80 60 40 20 o ti 20dos t2 20 dos ti 45 dos t2 45 dos figura 7. contenido de fósforo a los 20 y 45 dias después de la siembra bajo tres tratamientos de acidos' húmicos y dos épocas de aplicación 174 p(ppm) 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 o~ __-. -. ..__ t2 45 dos -------... .............. __ _",-....................... ...,....-""--ti 20 dos t2 20 dos dosis a. humico _ test 2% ti 45 dos figura 8. contenido de fósforo a los 20 y 45 dfas después de la siembra bajo tres tratamientos de acidos húmicos y dos épocas de aplicación fosforo (pi en el cuadro no. 17 corresponde a los resultados de los contenidos de fósforo en el primer muestreo efectuado a los 20 días de días después de siembra, momento en el cual se habfan hecho dos aplicaciones de ácidos húmicos para los tratamientos tl y una aplicación para los tratamientos t2. en el cuadro no. 18 se presentan los resultados de fósforo en el segundo y último muestreo efectuado a los 45 días después de siembra, cumplidas todas las aplicaciones programadas, (fig 8 y 91. el contenido de fósforo inicial era de 16 ppm. cuadro no. 17. contenido de fósforo (ppm) a los 20 días en el suelo. tratamiento repeticiones 2 3 promedio 52 88 80 73 28 104 84 72 152 196 152 167 60 88 72 73 104 84 104 97 48 172 152 124 17 16 8 14 tlal t1a2 t1a3 t2al t2a2 t2a3 testigo 175 cuadro no. 18. contenido de fósforo (ppm)en el suelo a los 45 días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1al 76 36 60 57 t1a2 72 104 100 92 t1a3 148 112 72 111 t2al 48 104 60 71 t2a2 152 140 80 124 t2a3 124 148 128 133 testigo 16 12 12 13 los resultados obtenidos, sintetizados en la anterior cuadro, indican una respuesta positiva al incremento de la disponibilidad de fósforo mediante los tratamientos con ácido húmico. la tasa de incremento en fósforo disponible está entre 1,14 y 2,50 ppm. por día bajo los tres tratamientos de ácido húmico, en tanto que el testigo tuvo una tasa de disminución en fósforo disponible de 0,96 ppm. diario. con concentraciones de 2,4 y 6% de ácido húmico se lograron tasas de incremento en fósforo de 1,14, 2,32 y 2,50 respectivamente. ph la cuadro no. 19 corresponde a los resultados obtenidos de ph de la última muestra tomada a los 45 días después de la siembra, cumplidas las cuatro aplicaciones de ácidos húmicos propuesto. elph inicial fue de 5.5 (moderadamente ácido). cuadro no. 19. reacción (ph)del suelo a los 45 días. tratamiento repeticiones 2 3 promedio t1al 5,9 5,8 5,7 5,8 t1a2 5,8 5,7 5,6 5,7 t1a3 5,8 5,7 5,6 5,7 t1al 5,7 5,8 5,4 5,6 t2a2 5,6 5,7 5,7 5,7 t2a3 5,6 5,7 5,7 5,7 testigo 5,7 5,6 5,7 5,7 176 conclusiones y recomendaciones 1. no se observaron interacciones entre concentraciones de ácidos húmicos y épocas de aplicación. 2. se observaron diferencias altamente significativas entre concentraciones de ácidos húmicos. un parámetro a resaltar es el incremento en peso seco, que aumenta con el nivel de la concentración. al hacer unanálisis de regresión inicial de porcentajes de concentración versus peso seco, se encontró un coeficiente de correlación de 0.88 y 0.93 para las dos épocas de aplicación. la tasa de incremento en peso seco (gramos) es de 0.125 gramos por unidad de concentración de ácido húmico. 3. la disponibilidad de fósforo, se ve incrementada con las concentraciones de ácido húmico, las diferencias fueron altamente significativas. al observar la dinámica de éste elemento en el testigo comparado con las parcelas que recibieron el tratamiento de ácido húmico, se puede resaltar que el primero disminuyó paulatinamente en el tiempo en tanto que el incremento final para el mejor tratamiento (ácido húmico ai6%) de 150 ppm. comparado con 13 ppm. hallados en el testigo. para establecer la tasa de incremento de fósforo disponible, al relacionar tiempo versus concentración es necesario, tomar un número mayor de muestra en otro experimento similar. 4. l disponibilidad de manganeso, hiero y cobre, disminuye con la aplicación de ácidos húmicos, aun cuando también disminuyeron en función del tiempo en el testigo. 5. elcontenido de zinc aumenta inicialmenevaluacion de resultados peso seco tiempo c r r r total dds 1 2 3 o o 0.50 0.44 0.40 1.34 o 2 1.38 0.87 0.62 2.87 o 4 0.73 0.80 1.05 2.58 10 6 1.22 1.13 1.12 3.47 lo o 0.09 0.37 0.43 0.89 o 2 0.80 0.98 1.00 2.78 lo 4 1.20 1.08 1.24 3.52 10 6 1.43 1.14 1.22 3.79 735 68] 70s 2124 tratamiento oras después de la siembra. concentración repetición. 2 te (oa 4 ppm) para disminuir al final delo ensayo (1 ppm). 6. el ph del suelo no sufre ninguna modificación. 7. por los resultados obtenidos se recomienda la aplicación de ácidos hürnicos, producto comercial "carbovit" aultisoles, ya queincrementa significativamente los conteidos de niveles de fósforo y zinc, deficientes en estos suelos, a la vez que disminuye la cantidad de hierro y mangatrat. neso, elementos que se presentan en exceso en este tipo de suelos. 8. se recomienda continuar la experimentación con otros cultivos y por tiempo mayor con el propósito de determinar el efecto de los ácidos húmicos a tiempo mayor. literatura citada 1.cheng, b. t. soil organic matteras a soil nutrient. international atomic energy agency, soil organic matterstudies, viena, vol. 11, pp31-39, 1977. 2 3 4 5 6 7 8 trat dos c r factor de correccion (21.24) ----------= 18.80 24 cuadro de anava para peso seco fv g.l sc cm fc repeticion 2 0.02 0.01 0.28 tiempo 1 0.02 0.02 0.56 concentracion 2 2.34 0.78 21.84 txc 3 0.17 0.06 1.68 f;;bbqb l~ g~ g~ total 23 3.05 177 interacciones dosis---_ .. 4 6o 2 3 3 3 3 12 t i o 1.34 2.87 2.58 3.47 10.26 e m __a_ _.a.... ....:l --ª..jl p 10 o 0.89 2.78 3.52 3.79 10.98 __fi_ _.a.... ...fl ...fl_ 2.23 5.65 6.10 7.26 21.24 0.04 tratamiento r r r total repetlcion 2 1696 848 1.54 2 3 tiempo 1601 1601 2.91 18 19 11 48 concen2 76 36 60 172 tracion 3 42242 14080 25.60 3 72 104 100 276 txc 3 983 327 0.59 4 148 112 72 332 error 14 7707 550 5 10 12 12 40 total 23 54229 6 48 104 60 212 152 140 80 372 27 8 124 148 128 400 (1852) 654 675 523 1852 f = 142912.67 c 24 cv = x 100 cv = 22.6 21.24 24 resultados obtenidos de fosforo (ppm cuadro de ana literatura citada 1.cheng, b. t. soil organic matter as a soil nutrient. international atomic energy agency, soiiorganrc matter studies, viena, vol. 11, pp 31-39,1977. 2.hernando, v. el al. estudio de la acción ejercida sobre la planta de maiz por dos tipos de acídos húmicos,lnternational atomic energy, soil organic matter studies, viena, vol. 11, pp 307-318.,1977 3.kononova, m.m. soil organic matter, zed., pergammon press, london, 1966. 4.mollner, r. action 01 nitric acid on lignites, mathematical models, fuel. vol. 2, pp 1369-1375, 1983. 5. -------and gavilan j.m. aminoacids in humic, nitrohumic and nitrolulvic acids irom coal, fuel, vol. 60, pp 60-64,1981. 178 tabla de anava para fosforo disponible fv g.l sc cm fc 6.0s0rio. j. obtención de ácidos húmicos a ~artir de carbón, tesis, química, bogotá uníverstdad nacional de colombia, 1985. 7.sanchez, p.a. p properties and managemen~ 01 soil in the tropics. wiley interscience. john wrley and sonso new york pp. 618-620, 1976. 8.sanchez, p.a. y salinas, j.g. oxisoles y ultisoles del trópico. que son, donde están y para que sírven. adv. agron., 34, pp. 279-406, 1981. 9.rottini, o.t. l'lmportance dela matiereorganique pour la productivite des ~oi.s dans la re¡¡lon mediterranee au cours de l historie, lnternationa atomic energy agency, soil organic matter studies, viena, vol. 1, pp 3-8, 1977. formacion de mazorcas en diferentes nudos del eje de maiz ica v-510. héctor laverde-pena· ramiro de la cruz·· emiro rojas·· resumen con el objeto de estudiar la capacidad biológica de producción de mazorca en diferentes nudos de la planta de malz ica -v-51oy determinar la mejora en producción de granos, cuando se efectúa polinización manual, se realizó un ensayo en el centro experimental de tibaitatá en el ano de 1979. paratal efecto se efectuaron decapitaciones a partir del entrenudo uno hasta el décimo y las mazorcas que fueron apareciendo en los diferentes nudos por efecto "del tratamiento se polinizaban manualmente. los resultados obtenidos indican que existe capacidad biológica para el crecimiento y desarrollo de mazorcas en nudos donde usualmente no se presentan y que su tamaño y grado de acumulación de materia seca difieren en alta proporción de las normales. summary the biological capacity to produce ears in different nodes on corn plants of the variety ica v-510 and the improvement in grain production with hand polinization was studied at the tibaitatá, agricultural experimental station. decapitation internode were done from the flrst to the tenth node and the ears that come out on the nodes were pollinated by hand. the results showed a biological capacity of the plants to grow ears on nodes where normally they do not grow. size and accumulation of dry matter are very different from normal ears. introduccion el rendimiento de malz está asociado al número y tamano de mazorcas por planta. generalmente, una o más de las mazorcas que la planta de malz desarrolla llegan a ser normales (funcionales) y el resto fenecen durante el crecimiento y desarrollo de la planta. tales aspectos son función de la variedad o del hlbrido, condiciones del cultivo y caracterlsticas ambientales. • profesor asistente, facultad de agronomla, universidad nacional de colombia, bogotá. programa fisiologla vegetal, instituto colombiano agropecuario iicai. 63 una termlnologra denomina los sitios de producción de asimilados como fuente o superficie asimllatorla y los sitios donde éstos son concentrados como receptáculo o vertedero de fotoaslmllados. al aumentar los receptáculos o permitir que éstos sean de mayor tamaño se incrementan las formas de almacenar productos elaborados por la fotosrntesls. en el caso del maíz, investigaciones dirigidas a la importancia de fuentes y receptáculos presentan el tamano del grano (receptáculo) como iimltante del rendimiento. también, se dice que las bajas producciones de rnatz en las zonas tropicales son debidas a que éste no aprovecha totalmente los .órganos fotoslntetlzadores (hojas) que dispone, por carecer de suficientes receptáculos (mazorcas). para estudiar el crecimiento y desarrollo de mazorcas en diferentes nudos en plantas de maíz ica v-510 se plantearon los siguientes objetivos: 1. conocer la capacidad biológica del maíz ica v-510 de producir mazorcas en diferentes nudos de su eje. 2. estudiar la mejora en producción de granos en mazorcas no funcionales cuando se efectúa polinización manual. revision de literatura generalmente, la plante de maíz tiene yemas axilares que se diferencian desde la base hacia el ápice del tallo y se transforman en mazorcas en sentido contrario. no se conocen los motivos por los cuales las yemas axilares, usualmente, detienen su crecimiento en el octavo y séptimo nudo hacia la base de la planta (aldrlch, 1974). las florecillas de maíz son espigas estamlnadas o pistlladas. las primeras están apareadas en un raquls formando un racimo las que a su vez constituyen una pantcula, órgano masculino, que se encuentra en el ápice del tallo. el segundo grupo, de flores ptstlladas, se encuentran formando hileras en un eje engrosado o tusa, que nace en las axilas de las hojas y está envuelta por numerosas brácteas follares (capacho), los largos estilos, que hacen parte de los órganos femeninos de la flor, sobresalen en el extremo; todo el conjunto recibe el nombre de mazorca. los fisiólogos vegetales denominan los sitios de producción de asimilados como fuente de energra; los sitios de almacenamiento como receptáculos los. caminos de conducción de fotoaslmllados, botánlcamente, son identificados como floema (neales, 1968). cuando a una planta de marz se le remueven sl's mazorcas funcionales se estimula el crecimiento de mazorcas no funcionales. este fenómeno se interpreta como un efecto de la mazorca funcional superior sobre el desarrollo de las más inferiores no funcionales (harris, moil1976). las principales diferencias entre la primera mazorca funcional y la tercera no funcional del hlbrldo (l 317 x r4) son: que las no funcionales tienen más bajas concentraciones de agua, protetnas, sucrosa y bajo peso fresco y seco. al remover las mazorcas funcionales se aumenta el contenido de minerales, proteínas, peso fresco y seco de las mazorcas no funcionales que se han transformado en funcionales (early, 1974). el polen del marz no siempre es producido cuando la planta lo necesita. de acuerdo con las condiciones ambientales, puede decrecer la viabilidad del polen y no presentarse la 64 f!p/ "'o na/. o fj;~p -", '"q...~ ~ 't:s (., ."j '{i 1 ";¡'t ~ fertilización. seafirma que temperatura alta y desecación extrema, acompanadas de nifagas de~) >= viento, pueden matar los granos de polen después de su dlsperclón, interflrlendo¿,de'1~í$t~)"era ~ manera, la polinización (aldrlch, 1974). ~\ ".".. . .. ,.," "'.. "f....'\:. ~ c'jatlt' d el polen se puede coleccionar por el método de ray sarkar, que consiste en colocar bolsa .-~de papel sobre las espigas de malz en las horas de las tarde, seleccionando aquellas espigas donde la dehiscencia ha comenzado. en la mañana siguiente se remueven las bolsas que contienen el polen recogido. otro método es el de paton, que se basa en tomar las partes superiores de las plantas, colocando sus bases en un recipiente con agua e inclinando las espigas sobre un papel para recolectar el polen. también, se pueden tomar las panojas en el momento en que las anteras comienzan a abrirse sacudiendo sobre un papel (goss, 1968). el proceso de fertilización puede crear un estimulo hormonal que establece un gradiente metabólico entre los óvulos y los órganos vegetativos (crane, 1964). aunque es conocido que las auxlnas y el ácido glberéllco son agentes catalltlcos, en este aspecto no hay evidencias concluyentes, demostrando que las hormonas juegan un papel muy importante en la distribución de aslmalados durante el periodo de floración del malz (mlchel, 1972). materiales y metodos el trabajo se realizó en el centro experimental de tlbaltatá del instituto colombiano agropecuario (ica), ubicado en mosquera, cundlnamarca a una altitud de 2.547 metros sobre el nivel del mar y precipitación pluvial promedia de 657 mlllmetros y temperatura promedia anual de 13.2 grados centlgrados. en este experimento se utilizó la variedad de malz ica v-510. la siembra se realizó en febrero de 1979. el diseno empleado fué el de bloques al azar con tres repeticiones y unidades experimentales de tres surcos, cada uno con 15 plantas, distanciadas a 30 centlmetros entre si y a 90 centlmetros entre surcos. en el primer ensayo los tratamientos consistieron en once decapitaciones comenzando desde el primer entrenudo, segundo entrenudo y asl sucesivamente hasta llegar al décimoprlmer entrenudo. para este grupo de tratamientos, se programó polinizar artificialmente las mazorcas que fueran apareciendo. en un segundo ensayo, el grupo de tratamientos la cantidad y forma de efectuar las decapitaciones fueron similares al primero, pero con la diferencia que se dejaban sus mazorcas a libre polinización. como testigo absoluto se dejaron plantas normales, es decir, sin decapitar. con el fin de obtener polen en diferentes épocas se hicieron cinco siembras de malz cacahuaxlntle a intervalos de quince dlas; dos siembras de maíz ica v-510 separadas 15 y 30 dlas con respecto a la época de siembra del experimento, para mejorar la disponibilidad de polen de esta variedad. tan pronto se observaba la emergencia de los estilos se comenzaba a llevar polen de malz cacahuaxlntle o de la misma variedad ica v-510. el polen se recolectaba en talegos sacudiendo las espigas y posteriormente con estos talegos se cubrlan los estilos. además, se cortaron partes de la espiga y se colocaban cerca de los estilos o sobre éstos, con el fin de que las anteras sufrieran su propia dehiscencia natural o, en algunos casos, se llevaban espigas completas y se sacudlan sobre los estilos emergidos naturalmente o mediante corte de capacho. 65 durante la cosecha se tomó la siguiente información: peso seco de ralees, tallos, hojas y mazorcas (pedúnculos, tusas, granos y capachos); longitud de pedúnculos, tusas, número de hileras y de granos. resultados y discusion con las decapitaciones a nivel de los diferentes entrenudos se permitió el crecimiento y desarrollo de mazorcas funcionales y no funcionales de acuerdo con el sitio donde se realizó el corte. la respuesta en cantidad de mazorca por planta fue hetereogénea; una ó dos ó tres mazorcas por tratam lento. a causa de la decapitación a nivel del tercer entrenudo, algunas plantas originaron estructuras reproductivas y otras estructuras vegetativas. a partir del cuarto hasta el décimo entrenudo las plantas respondieron en forma variable al desarrollo de mazorcas. la prueba de homogenldad de varianza para los errores experimentales de los ensayos polinización natural versus polinización artificial resultó significativa (0<:.= 0.5). en consecuencia los análisis estadlstlcos se hicieron por separado. distribucion de materia seca en plantas polinizadas artificialmente los tratamientos de decapitación a nivel de diferentes entrenudos, dejados a libre polinización, sus estructuras siguen las mismas tendencias observadas en los tratamientos de decapitación y polinización artificial. en ambas situaciones, la acumulación de materia seca en las ralees presenta una disminución en los tratamientos intensos, decapitaciones a nivel del tercero, cuarto y quinto entrenudo. comportamiento idéntico se presentó en el tallo. el peso seco de las hojas presenta la tendencia a aumentar desde los nudos inferiores hasta el noveno, aproximadamente, para luego comenzar a disminuir (figura 1). los modelos estad 1stleos nos indican que la materia seca de las tusas, granos, capachos (figuras 2, 3 y 4), respectivamente, presentan la tendencia a aumentar progresivamente desde los nudos inferiores a los superiores. los pedúnculos son una excepción y, en este caso, se presenta un comportamiento inverso. en algunos tratamientos con polinización natural el peso del grano fue ligeramente inferior, pues por factores no conocidos muchos cabellos (estigmas) quedaron sin fertilizar. se debe mencionar que muchas mazorcas que no se polinizaron sufrieron pudriciones. longitudes de pedunculos tusas numero de granos y de hileras de las mazorcas polinizadas artificialmente en los tratamientos de pollnlzaclón manual la longitud de los pedúncutos (figura 5) siguen la tendencia de disminuir acropétalamente y asi, los correspondientes a nudos inferiores son largos y con facilidad de abscisión (figura 6). el fenómeno es idéntico tanto en las plantas polinizadas artificialmente como en las plantas con polinización natural. el modelo estadlstlco para tamaño de las tusas presenta un comportamiento igual al de la materia seca, aumento desde los niveles inferiores a los superiores. el coeficiente de determinación de 88%, explica el grado de esta tendencia (figura 7). se destaca que muchas tusas alcanzan buen tamano, pero formaron pocos granos. 66 ...... ...... n x ce """~ o i o...... x ce o ...... + '" ro 'é ro a. ce ~ q) "o u) o "o "e u) q) 'é q) ~ "o ro \o u) s e o q) z '(3 o q) e ci q) u'l :::> ~z c. o i:ñ > <! ~ n ro e q) "o u) ro 'o' .j::. e q) ro u q) u) n .s q; ro e q) "o ...... e-o '(3 ro :; e "u <! ...... o...... ...... '" ce " \o u'l """ m n ~ "( sowl!.l6) osad q)ojas i.l 67 1.0 o :z: o o :::;) :z: lt> >< 1.0 "! ...... o + ~ m o "! o mn so. >, m...... cio n...... o...... ...... ...... 68 n ...... '"(jq) vi '".~ io e ...... q) "o e -o ·ü '":; e ::j (j <{ n e ::j ol i.l o...... cio e q) vi '""o ..!!! g '"viq) "o vi '"(j(5 (ij n '" ::j e e'" '" e "n >, 1ouiquiou"1q (")nn __ oo~~ o~ e id vl '""o .!!1 oe ro vl id '""o ::j vl e '" '"u eeo o e n -o '" .(3e '" '" .':;vl :§ id o r--, e c. id >.(3 eid e -o b .(3 id s '" c. ci'"o o uz ú) id "o e > id cl « "o=> vl '" z s:! o ~ eid '" ee id '" "o ~.,. vl o oe '" c.rn '"e e id .!!1 m '" c. u .!!1 id vl id '" "o·s id·id '" ide "o id vl "o o e "o::jg e u vl '" id:; e e id ::j .§u « "o m e ::j ol ü: 69 \o.... '".... m.... .... o.... .... ..,..... n.... m .... 70 o.... '" <: cil '"'""o .!!! cx) e ~ cil ro"o '" :j'" <:...... u '"o e... <: '" -oe '(3 '" '"ns 'c e 'o\o cil '(3 c. ó cil >-<: ez: cil <:1 ~ :q q u ::> a. s '" z: o 'c,lñ '"u > cil"o c( cil ~ "oo..,. .!::! c '"e cil'e cil '""o ~os: m u o'"a. a. '" '"u c<: '"cil q. tu u .!!! n 8! cil ,!!! "o cil¡; '.,:;; qi e "o .... cil '""o o"oe :j-o <: 'ü '"'" cil:; c e ~ :j ~u c( i'i «i e :j q) ¡¡: o..... ca eci> en '""o ªg '"en ci> "o en '"~ o ¿ n '" -oe °u '"'" nen oc ci> (5e c. ci> >-o °u cl ci> e :::;) e -o >< lr> z j!l °u m q; sc. oc. \o o '"..... (j~ ci>"o > ci> =; m "or-, <{ 90'1 ~ e n o ci> n °e " ~n e '".,., s; ~ci> "o (5en '" c.~ '"o e n '" ~e c. n ci> ~ "o ci> o "oci>:; 0;;; (j e qi o:> "o "o enci> ..... c. o"o ci> :> "o e "o en ci> z e00, ~e .l!!o ...j :¡; ori ~ :> c> ¡¡: r-, \.oloor::;t' m n ...... o 0'100 r--, \.0 lo q m n o nnnn n n nn o"icx) r-, \oln or::;t'mn ...... 71 figura 6. formación de mazorcas en nudos inferiores. 72 u).... n n o.... c:o o cl =>co :z n .... a al "'o o .e:., e., t,..:., :; cl ü: 73 el modelo estadlstlco de mejor ajuste para número de granos fue el de regresión lineal simple con un coeficiente de determinación de 92% (figura 8). se encontró que la cantidad de granos en mazorcas no funcionales de nudos uno a seis es muy bajo con respecto a las mazorcas funcionales de los nudos superiores. también, se observó cierta incapacidad para formación de granos en las mazorcas no funcionales, no obstante haberse realizado polinización manual, cuando la formación de pistilos lo permltla, en los tratamientos con polinización natural disminuyó el número de granos, especialmente en nudos inferiores, lo cual, posiblemente, se debió a que algunos pistilos no emergieron bien (figura 9). otra posible causa es la baja cantidad de polen que algunas mazorcas recibieron en el momento en-que sus pistilos estaban expuestos al ambiente (figura 10). se apreció, también, que algunas plantas después de haber perdido su órgano masculino, por el tratamiento de decapitación, algunos nudos respondieron diferenciando ramas en cuyo extremo terminal se encontraban tanto el órgano masculino como el femenino (figura 11) y este es el motivo por el cual algunas mazorcas que no se polinizaron manualmente apareclan con granos en la cosecha. discusion de acuerdo a aldrlch, 1974, en las mazorcas funcionales, normales, la baja producción puede ser ocasionada por desarrolo defectuoso de la mazorca o a desajustes entre la liberación del polen ya la salida de los estilos o al tardlo alargamiento de los estilos después que el polen ha sido liberado. algunas de estas situaciones se presentaron en las mazorcas no funcionales, pues hubo necesidad de romper las brácteas con el fin de permitir la salida de los estilos que, por su corta longitud, no alcanzan a emerger. en algunos casos, se presentan tusas con poca cantidad de estilos mientras que en otras se mostraron abundantes, pero con tusas pequenas. en términos generales, el crecimiento y desarrollo de mazorcas en nudos inferiores del eje de la planta de malz es muy variable. se destaca también la baja eficiencia en la captación de asimilados en las mazorcas de los nudos inferiores, las cuales, en sus diferentes partes, acumulan cantidades muy bajas de materia seca con relación a las mismas partes de las mazorcas normales. la única excepción son los pedúnculos, que presentan pequenas ganancias de peso seco en las mazorcas inferiores y es precisamente en estos nudos donde hay tendencia a producir ramas de mayor longitud (figura 12). los nudos inferiores, uno a seis, donde usualmente no se producen mazorcas, con los tratamientos de decapitación mostraron su capacidad biológica para formar mazorcas (figura 13). teniendo en cuenta la forma como se acumula la materia seca en los diferentes tratamientos, se observó que en los más intensos se alcanzan los mayores valores en los tallos y los menores en las mazorcas, pero esta situación va cambiando a medida que los tratamientos no son tan intensos y contienen nudos donde, comunmente, se desarrollan mazorcas normales. en los diferentes tratamientos, salvo algunos casos, las mazorcas que ocupan la posición superior dominan a las otras en tamano y peso. la polinización manual no mejoró significativamente la producción de grano en las mazorcas de los nudos inferiores. conclusiones 1. la planta de malz presenta un potencial biológico para producir mazorcas en todos sus nudos, pero las mazorcas de la parte inferior (nudos uno al tercaro), parte media (nudos cuarto al sexto) sus caracterlstlcas que determinan rendimiento se encuentran muy disminuidas. 74 ro q; "c (/) o "c :;:¡ e r-; (/) s e ~ ~ '6 e q) \d (/) ro "c w .!!1 cl e:::> ro>< z (/) q) roro l.() "c (/) :;:¡ em ro ron ~ eo+ n e ro -o 1.0 n e "¡:; (j) ro ro...-< o!::! n o <:!" (/) :§s 11 e o n q) q. >, s; "¡:; >q) ee -os "¡:; (¡; ro m 0.-6_ o ro ~ uq) > "c <l: q) "c u o n e n ro "~ e ero q) ~"c(/) o oe ro q. ...-< ~ ro cj)~ q) ero "c ci "c ro .!!1 "c q) "e "c ro q) u id o \d n o <:!" n o n o n n o o n o ro ...-< o \d ...-< o <:!" ...-< o n ...-< o o ...-< o ro o \d soul!..ig ap o..lawdn o ...-< 75 figura 9. en las mazorcas de los nudos inferiores los cabellos no tuvieron un desarrollo y crecimiento adecuado. cuando éstos emergen del capacho ya n hay suficiente polen. 76 figura 10. pistilos de mazorca totalmente emergidos. pero para esta época ya no hay presencia de polen de las plantas normales. 77 figura 11. diferenciación del órgano masculino y femenino en algunas ramas laterales. 78 figura 12. longitud de pedúnculos de las mazorcas formadas en los nudos uno, dos, tres y cuatro como resultado de la decapitación. 79 2. las mazorcas de los nudos inferiores y algunas de la parte media, cuya expresión se permite por efecto de la decapitación, si pueden crecer y deserrollarse, y con la polinización manual se mejora ligeramente su numero de granos. 3. se notó un gradiente en el potencial de crecimiento y desarrollo de las mazorcas en el eje de la planta, este gradiente aumenta desde el nudo uno hasta el décimo. 4. con este /ensayo de decapitación y polinización, se apreció que la competencia por asimilados de parte de las mazorcas superiores privan o limitan el desarrollo y crecimiento de las inferiores, pues, tan pronto desaparecen las superiores por decapitación, se logró el crecimiento y desarrollo inmediato de las de la parte inferior. figura 13. capacidad biológica para producir mazorcas en nucos que en plantas normales no pueden crecer y desarrollarse. bibliogaafia aldrich, s. como crece la planta de malz en: producción moderna del malz, méxico, a.i.d., p. 1-27. 1974. crane, j. growth substances in frult scentlng and development. annual revlew of plant physlology (estados unidos) v. 15. p. 303-326. 1964. 80 earley, e. earshoot development of mldwest dent corn (zea mays l.). agrlcultural experlment statlon college of agrlculture. universidad de iilinols (urbana). agrlcultural experlment statlon college. bulletlng no. 747. p. 3-25. 1977. gross, j. development physlology and blochemlstry of corn and wheat pollen. the botanlcal revlew (estados unidos) v. 34 no. 2 p. 333-354. 1968. harris, r.; moll, r.h. control and inherltance of prollflcacy in malze. crop sclence (estados unidos) v. 16 no. 6 p. 843-850. 1976. michel, g. cltokln content and kernel slze of barley graln as affected by envlromental and genetlc factors. crop sclence (estados unidos) v. 12 no. 1 p. 162-165. 1972. neales, t. the control of leaf photosyntheses rate by the level of asslmllate concentratlon in the leaf. the botanlcal revlew (estados unidos) v. 34 no. 2 p. 107-125. 1966. 81 agronomã­a 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 74-82 determinación de las causas del rajado del fruto de uchuva (physalis peruviana l.) bajo cubierta. ii. efecto de la oferta de calcio, boro y cobre determining the cause of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruit cracking in greenhouse conditions. ii. effects of calcium, boron and copper supply alexander cooman1, claudia torres2 y gerhard fischer3 resumen: se evaluó la incidencia del rajado del fruto de uchuva, cultivada en macetas y bajo invernadero, con presencia y ausencia en la fertilización de los elementos calcio, cobre y boro, y sus interacciones. los rendimientos en cosecha se redujeron por la ausencia de calcio y cobre pero el boro no incidió en este aspecto. el peso de los frutos individuales aumentó por la ausencia del boro en la fertilización, mientras que la ausencia del calcio produjo frutos de menor peso y el cobre no incidió en este aspecto. en el tratamiento de fertilización completa, que incluyó todos los elementos, el rajado fue más importante en las primeras semanas y menor hacia el final del periodo de cosecha. el rajado del fruto se expresó en función de la presencia de calcio y boro en la fertilización, con un incremento de 5,5 a 13% de frutos rajados cuando cualquiera de los dos era eliminado de la solución nutritiva. el cobre no tuvo efecto sobre la incidencia del rajado. el tamaño del fruto, aunque significativo, incidió poco sobre la ocurrencia del rajado. palabras clave adicionales: nutrición, fertirriego, cosecha, pared celular, epidermis. abstract: this study evaluated the effect of the presence and absence of calcium, copper and boron and their interactions on the cracking of cape gooseberry when cultivated in pots and under greenhouse conditions. yield at harvest became reduced when calcium or copper were eliminated from nutrient solutions, whilst boron did not affect the amount of fruit harvested. the weight of individual fruits was positively affected by the absence of boron, whilst the opposite effect was observed for calcium; copper did not alter fruit weight. when the standard nutrient solution was applied (including all elements) fruit cracking was very high during the first weeks and became lower later on during the harvesting period. fruit cracking was a function of the presence of calcium and boron in the nutrient solution; the absence of each of these elements increased the amount of cracked fruits from 5.5% to 13%. copper had no effect on fruit cracking. fruit size, although significant, had a very small correlation with fruit cracking. additionals key words: nutrition, ferti-irrigation, harvest, cell wall, epidermis. fecha de recepción: 28 de junio de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 director centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa), universidad de bogotá jorge tadeo lozano. e-mail: alexander.cooman@utadeo.edu.co 2 investigadora, proyecto mipe uchuva, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: claudiazuero79@yahoo.com 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gfischer@unal.edu.co introducción se estima que en colombia entre el 10 y el 15% de la producción total en campo del cultivo de la uchuva padece de rajado del fruto (ciaa, 2003), lo cual ocasiona reducción del ingreso para el productor. los exportadores descartan cerca del 20% de la fruta por esta causa, pero en épocas de alta precipitación puede representar el 45% de la fruta rechazada por las comercializadoras (fischer, 2005). el mercado exige fruta sana, especialmente cuando se destina para consumo en fresco y exportación. los frutos rajados son rechazados o castigados en precio, debido a que el rajado favorece la aparición de hongos y bacterias cooman et al.: determinación de las causas del rajado... 752005 durante el almacenamiento y el transporte, acortando la vida útil de la fruta. el rajado o agrietamiento del fruto es un término que se aplica a ciertos desordenes fisiológicos que se expresan en una fractura de la cutícula o epidermis. según milad y shackel (1992) el rajado se define como una falla física en la epidermis del fruto y se cree que es el resultado general de la acción de una fuerza, debido a un proceso normal de crecimiento de la demanda inducida (walter, 1967). en inglés, se denomina ‘cracking’ al rajado que se limita a la epidermis y ‘splitting’ al rajado que penetra en la pulpa (opara et al., 1997). en el fruto de uchuva se presentan estos dos tipos de fallas, tanto el limitado a la epidermis como el que penetra la pulpa, siendo los dos igualmente perjudiciales para la producción y la cadena comercial (torres, 2004). el fruto de la uchuva tiene cierta predisposición al rajado por ser una baya jugosa con una epidermis muy delgada; además contiene 100 a 300 semillas que, posiblemente por influencias hormonales, atraen buenas cantidades de agua y carbohidratos (fischer, 2005). asimismo, por su parénquima no compacto, el fruto presentan numerosas lagunas cuyo número y tamaño aumenta a medida que madura (valencia, 1985), efecto que lo predisponen todavía más al rajado. esta alteración fisiológica de los frutos se atribuye a diferentes causas que se pueden dividir en dos grupos: 1) las que inciden en la calidad de las membranas del fruto, y 2) las que generan cambios drásticos en el potencial hídrico del fruto. el factor más mencionado por los autores es el suministro de agua a la planta, el cual puede ocasionar fluctuaciones en el potencial hídrico del fruto (kamimura et al., 1972; peet y willits, 1995). este aspecto fue el objeto del articulo de torres et al. (2004), el cual es complementario del presente reporte. otros investigadores sugieren que el rajado es debido a la reducida disponibilidad de calcio y boro. sin embargo, se debe tener en cuenta que la humedad del suelo también influye en la absorción de elementos por parte de la planta. el reventado del fruto durante el almacenamiento, o en cualquier otra fase de la poscosecha, puede ocurrir en frutos sobremaduros con bajo nivel de calcio (gordillo et al., 2004). la disponibilidad de calcio se ha relacionado con el rajado del fruto, pues este elemento ha sido reportado por varios autores como importante para la prevención del rajado en diferentes frutas como tomate, cereza y manzana (peet, 1992; lane et al., 2000; shear, 1975). este elemento participa en la elongación, la división celular y en la estructura de la pared celular, al unir las pectinas mediante enlaces cruzados que forman zonas de empalme; por tanto, su ausencia puede inducir el rajado (carpita, 1994). sin embargo, gordillo et al. (2004) reportaron en plantas de uchuva que un suministro adicional de calcio, no necesariamente afecta el porcentaje de frutos rajados con respecto a una buena fertilización técnica. el ca elemento es absorbido por la planta como ion ca2+; con el flujo de transpiración, se transporta por el xilema, si bien se le considera un elemento poco móvil dentro de la planta. el calcio se encuentra en mayor proporción en las hojas viejas, siendo frecuente un pobre suministro de calcio a las frutas y a los órganos de almacenamiento (salisbury y ross, 1994). esto se debe a un reducido número de estomas en los frutos pues, en comparación con las hojas, la llegada del calcio por la corriente xilemática al fruto se dificulta (clover, 1991). complementariamente, la humedad del suelo y del aire afectan el transporte del calcio a todos los órganos de la planta, pues afecta el flujo transpiratorio. el suministro de calcio debe ser continuo debido a que su deficiencia puede manifestarse en un periodo tan corto como seis horas de carencia (estrada, 2002). otro elemento que se ha reportado como posible control del rajado del fruto es el cobre. powers y bollen (1947), concluyeron que los beneficios del tratamiento preventivo para el control del agrietamiento con caldo bordelés, el cual contiene sulfato de cobre y carbonato de calcio, parecen ser más debidos al cobre que al calcio. el cobre podría influir en el rajado del fruto al tener efecto en la formación y composición química de la pared celular, y hacer parte de la enzima que cataliza la oxidación de los fenoles precursores de la lignina. el cobre es abundante en los cloroplastos, donde forma parte de la plastocianina, un transportador de electrones en el esquema z. el cobre es un elemento transitorio y comparte similitudes con el hierro en la formación de complejos estables y de fácil transferencia de electrones. el cobre es adsorbido por la planta en forma de ion cu2+ o en forma de cu+ (marschner, 2002). el boro es un tercer elemento involucrado con el rajado del fruto. alarcón (2001) afirma que los síntomas macroscópicos que evidencian una alteración de la síntesis de las paredes celulares, ocasionada por deficiencia de boro, son tallos rajados, acorchados o huecos. a la vez, a nivel microscópico se observan agronomía colombiana 76 vol. 23 · no. 1 paredes celulares de mayor volumen y más cantidad de material parenquimatoso. el boro se relaciona con esta alteración por ser importante para la formación de las paredes celulares y en la lignificación, debido a que es necesario para la síntesis de pectinas (salisbury y ross, 1994). por esta razón, los más altos contenidos de boro se encuentran en las paredes celulares. dube et al. (1969) observaron en manzanas un efecto positivo a aplicaciones foliares de 0,3% de ácido bórico para el control del agrietamiento, mientras que en estudios recientes adelantados en uchuva por gordillo et al. (2004), se encontró que una fertilización baja en boro aumenta la incidencia del rajado. la utilización del boro ha sido reportada para el control del rajado en frutas y vegetales por kienholz (1942), pierson et al. (1971), dube et al. (1969) y raese (1989). las plantas adsorben el boro principalmente bajo la forma de ácido bórico sin disociar, h 3 bo 3 , representado con mayor exactitud como b[oh] 3 . dentro de la planta el boro es un elemento poco móvil (salisbury y ross, 1994). en la actualidad no se conocen con certeza los efectos del calcio, el cobre y el boro sobre el rajado del fruto de la uchuva ni sobre la respuesta productiva de la planta. el objetivo de este trabajo es contribuir al conocimiento sobre las causas del rajado del fruto de uchuva, cuantificando el efecto de la presencia o ausencia de estos elementos en la fertilización, junto con sus interacciones. se espera que los resultados de esta investigación conduzcan a recomendaciones que disminuyan la incidencia del rajado del fruto e incrementen los ingresos del productor. materiales y métodos el trabajo experimental se realizó en el centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano, ubicado en el municipio de chía (cundinamarca). con el fin de mantener mayor control sobre las variables que inciden en el comportamiento de las plantas y facilitar el manejo, éstas fueron sembradas en bolsas y bajo invernadero tipo venlo, cubierto completamente con vidrio en paredes y techo. este invernadero disponía de un sistema automático para el control de la ventilación por medio de ventanas móviles en el techo, que mantuvo durante el transcurso del ensayo una temperatura promedio en el día de 22° c y en la noche de 14° c. el experimento inició el 28 de enero del 2003 con el transplante de plantas de uchuva ecotipo colombia, de dos meses de edad, en bolsas plásticas de 60 l de capacidad, llenas con una mezcla de cascarilla de arroz entera sin quemar y turba rubia en una proporción 70:30 en volumen. las plantas se ubicaron en tres camas, espaciadas a 2 m y dejando 2 m entre plantas. en la poda de formación se dejaron tres ramas principales que dieron origen a las ramas productivas. el sistema de tutorado empleado fue en ‘v’. el manejo general del cultivo fue análogo al planteado por angulo (2003), de modo que ningún factor fuera de los tratamientos impuestos limitara el desarrollo de las plantas. para evaluar el efecto de los tratamientos con presencia o ausencia de calcio, cobre y boro se organizó un experimento factorial 23 basado en una solución nutritiva estándar para la uchuva (tabla 1). los ocho tratamientos se iniciaron a partir del transplante y se obtuvieron de la combinación de presencia o ausencia de calcio, boro y cobre en la solución fertirriego aplicada diariamente, según la necesidad de riego de las plantas. estas necesidades hídricas fueron determinadas por tres lisímetros instalados en las plantas con el tratamiento de fertilización completa. los elementos restantes, como el nitrógeno, el fósforo, el potasio y demás, no variaron en las soluciones nutritivas. con el fin de monitorear el efecto sobre las plantas se realizó un análisis foliar a todos los tratamientos en el momento del pico de cosecha, ocho meses después del transplante. tabla 1. composición (ppm) de las soluciones nutritivas aplicadas diariamente a los ocho tratamientos de fertirriego para la evaluación del rajado en función de la ausencia de calcio (f-ca), cobre (f-cu) y boro (f-b) en la fertilización y sus interacciones. trata mientos fcompleta f-ca f-b f-cu f-bcu f-cab f-cacu f-cacub n-no 3 143,82 122,95 143,82 143,82 143,82 122,95 122,95 122,95 n-nh 4 4,88 26,25 4,88 4,88 4,88 26,25 26,25 26,25 p-h 2 po 4 22,70 22,70 22,70 22,70 22,70 22,70 22,70 22,70 k 145,60 145,60 145,60 145,60 145,60 145.60 145,60 145,60 ca 60,40 0,00 60,40 60,40 60,40 0,00 0,00 0,00 mg 27,73 27,73 27,73 27,73 27,73 27,73 27,73 27,73 s 26,00 26,00 26,00 26,00 26,00 36,40 36,40 26,00 fe 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 mn 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 cu 0,03 0,03 0,03 0,00 0,00 0,03 0,00 0,00 zn 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 b 0,10 0,10 0,00 0,10 0,00 0,00 0,10 0,00 mo 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 cooman et al.: determinación de las causas del rajado... 772005 se utilizó un diseño en bloques al azar con tres réplicas, donde cada bloque correspondió a una cama de plantas y la unidad experimental a una planta. las variables evaluadas fueron el rendimiento de la cosecha y la calidad de los frutos, los cuales fueron cosechados con color de cáliz verde amarillo y fruto amarillo. el rendimiento se determinó mediante el registro de las cosechas que se realizaron tres veces por semana. la calidad se evaluó tomando una muestra de diez frutos por planta por semana, registrando el peso con cáliz (g) y cuantificando el rajado en una escala de 0 a 3, donde 0 correspondió a fruto sin rajado; 1 a rajado únicamente en el contorno de la inserción del pedúnculo; 2 a rajado leve meridional; y, 3 a rajado severo. el interés en evaluar el peso del fruto consistió en establecer una correlación entre peso del fruto y rajado. las variables se comenzaron a medir a los 157 días después del transplante hasta el día 323. para el análisis estadístico del rendimiento se utilizó sas® (1999) para realizar pruebas de comparáción múltiple (duncan) y análisis de varianza. por su parte, el análisis estadístico de las variables de calidad de los frutos se realizó con ‘general lineal models’ el cual combinó análisis de varianza con análisis de regresión para tratar los datos incompletos (sas®, 1999). en todos los casos se utilizó un modelo con calcio, cobre, boro y todas sus interacciones como variable independiente y el tiempo como covariable. los datos de rajado se analizaron con una transformación de la variable discreta (números 0, 1, 2, y 3) a una variable continua, calculando para cada fecha y planta la proporción de frutos en cada categoría (0, 1, 2 y 3). resultados y discusión nivel nutricional de las hojas en la tabla 2 se presentan los resultados de los análisis foliares realizados cuando las plantas estaban en cosecha. de acuerdo con lo esperado, los elementos calcio y boro presentaron niveles bajos en los tratamientos donde estos elementos fueron eliminados de la solución nutritiva, mientras el cobre no presentó esta tendencia. los niveles óptimos reportados por mills y jones (1996) para el tomate, cultivo similar de la misma familia (solanáceas) para el cual existe amplia información técnica, son los siguientes: ca de 1,6 a 3,2%; b de 45 a 76 ppm y cu de 6 a 25 ppm. se puede concluir que el calcio se encontró dentro del rango óptimo para los tratamientos con este elemento y en un nivel deficiente (<0,8 ppm) en los tratamientos donde el calcio fue eliminado de la solución nutritiva. el boro igualmente se encontró en un rango óptimo para los tratamientos con presencia de este elemento, aunque cercano al margen inferior. los tratamientos sin boro mostraron niveles deficientes (<28 ppm) de este elemento. el cobre se encuentra normalmente en concentraciones muy bajas y en este experimento todos los tratamientos mostraron niveles de cu cercano al límite inferior del rango óptimo o en un rango de nivel bajo, más no deficiente (<2,5 ppm). el cobre es un elemento que causa dificultades analíticas por su baja concentración. además, es probable que el cobre presente en el substrato de semillero, como rastro en la turba o como contaminación por otra fuente, hayan ocasionado pocas diferencias en los análisis foliares. tabla 2. resultados de los análisis foliares, expresados con base en la masa seca, de los ocho tratamientos de fertirriego para la evaluación del rajado en función de ausencia de calcio (f-ca), cobre (f-cu) y boro (f-b) en la fertilización y sus interacciones. tratamientos elementos mayores (%) elementos menores (ppm) n p k ca mg s na fe mn cu zn b fcompleta 3,65 0,24 5,0 2,30 1,20 0,58 0,001 265 240 4,0 45,4 33,4 f-ca 4,24 0,31 6,0 1,10 0,91 0,63 0,002 247 298 3,6 66,2 42,9 f-cu 3,94 0,28 5,6 1,70 1,10 0,60 0,001 334 115 3,3 44,8 44,9 f-b 3,75 0,24 5,5 1,60 1,10 0,53 0,002 339 107 5,6 48,2 18,5 f-bcu 3,4 0,26 6,3 1,60 1,20 0,54 0,001 402 173 3,3 53,4 17,9 f-cab 3,95 0,28 5,6 0,58 0,94 0,68 0,003 366 90,8 3,3 79,2 16,6 f-cacu 4,76 0,38 5,9 0,44 0,73 0,67 0,002 298 88,4 7,7 60,8 46,6 f-cabcu 4,76 0,37 6,1 0,53 0,85 0,70 0,002 407 94,4 2,7 62,8 10,6 rendimiento en la cosecha en el análisis de varianza del rendimiento total en la cosecha por planta, el calcio incidió significativamente (pr>f <0,0001), pues se observó que los tratamientos con menor producción fueron aquellos que no tenían calcio en la fertilización (figura 1). en los tratamientos sin ca se obtuvo un rendimiento promedio de aproximadamente 7,5 kg por planta, comparado con casi 12 kg por planta en promedio para los tratamientos con ca. la ausencia de calcio redujo los rendimientos en la cosecha, lo que pudo deberse a un desbalance nutricional en la planta ya que el calcio es esencial y se requiere en mayores concentraciones que los micronutrientes b y cu. el ca es necesario para el desarrollo vegetal en la asimilación de iones como no 3 –, en el metabolismo del agronomía colombiana 78 vol. 23 · no. 1 nitrógeno, en la translocación de carbohidratos y en la neutralización de ácidos orgánicos dentro de la planta, entre otras funciones (marschner, 2002). durante el experimento, la deficiencia de calcio también se manifestó en algunos frutos con necrosis en el ápice y algunos cálices deformes que no cubrían la totalidad de la fruta. el cobre también tuvo un efecto significativo en el rendimiento total de la cosecha por planta (pr>f < 0,0001), aunque esto no es tan evidente en la figura 1. para mostrar el efecto de cobre, y teniendo en cuenta que no existió un efecto significativo del boro (pr>f = 0,8943), se calcularon los rendimientos promedios de las cosechas totales de los tratamientos ca y cu, promediando para cada caso los resultados de los tratamientos con y sin boro. el resultado de esta operación muestra la interacción entre ca y cu (pr>f = 0,0017) (figura 2). además, se puede deducir un efecto promedio del ca sobre la producción de 4.369 g por planta, mientras para el cu el efecto promedio es de 2.617 g por planta. el efecto del microelemento cobre es menor que el del calcio, lo que se podría relacionar en la planta con el papel que cumple en el transporte de electrones en el fotosistema i (salisbury y ross, 1994), lo cual puede haber ocasionado una baja eficiencia en el proceso fotosintético. sin embargo, según los resultados de los análisis foliares, no se encontró una deficiencia de cobre en los tejidos en todos los tratamientos sin cobre (tabla 2). el boro no tuvo un efecto significativo en los rendimientos de cosecha (pr>f = 0,8943) y por esta razón se puede considerar que en este ensayo el boro no constityó un elemento limitante para los rendimientos, a pesar de los niveles deficientes del boro en los tejidos foliares (tabla 2). peso de los frutos el peso de los frutos individuales fue afectado por el boro y el calcio significativamente (pr>f < 0,0034 para boro; pr>f < 0,0001 para calcio). la ausencia de boro favoreció el peso de los frutos comparado con el tratamiento fertilización completa, mientras que la ausencia de calcio en la fertilización produjo frutos de menor peso (figura 3). aunque estas diferencias en peso son significativas, son muy pequeñas. figura 1. efecto de la ausencia de calcio (f-ca), cobre (f-cu) y boro (f-b) en la fertilización y sus interacciones sobre el rendimiento promedio de cosecha total por tratamiento y por planta. los promedios con la misma letra no tuvieron diferencias significativas (p ≤ 0,05, n =14). testigo = tratamiento con fertilización completa. cooman et al.: determinación de las causas del rajado... 792005 el cobre no tuvo un efecto significativo en el peso del fruto (pr>f = 0,1424). en los tratamientos f-cu y f-cacub se obtuvo el menor peso de frutos individuales, seguido por el tratamiento con solución nutritiva completa. queda claro que la deficiencia de los tres elementos en estudio limita de forma significativa el crecimiento y desarrollo de la planta. el bajo peso de frutos individuales del tratamiento fertilización completa (testigo) se puede interpretar como causado por el alto número de frutos en este tratamiento, lo cual pudo causar mayor competencia entre frutos individuales por los fotoasimilados. el peso promedio de los frutos durante los cinco meses de cosecha para el testigo fue de 4 g, que bajo las condiciones de invernadero se asemeja a la localidad de subia (cundinamarca) a 1.900 m.s.n.m., donde los frutos pesaron en promedio 4,5 g (mazorra et al., 2003). rajado del fruto el porcentaje de frutos rajados del tratamiento con fertilización completa (testigo) fue alto en el primer mes comparado con los siguientes (tabla 3). esto concuerda con el comportamiento en campo, donde los frutos rajados son frecuentes en las primeras cosechas (fischer, 2000; gordillo et al., 2004; torres, 2004). en el primer mes de cosecha hay una mayor proporción de área foliar con respecto a la de los frutos, lo cual puede originar una presión por los asimilados, y hacer que los frutos se rajen con mayor frecuencia (torres, 2004). una práctica recomendable en el cultivo de la uchuva que minimiza el porcentaje de rajado que se presenta en el primer mes de cosecha es eliminar las primeras inflorescencias. en el análisis de varianza del porcentaje de frutos rajados, el efecto del cobre no fue significativo (pr>f = 0,3445), mientras los efectos de calcio y boro fueron significativos en la incidencia de rajado (pr>f = 0,0613 para ca y pr>f = 0,0611 para boro). la menor incidencia en frutos rajados se observó en los tratamientos fertilización completa, f-cu y f-cacu (figura 4). cabe anotar que en el tratamiento f-cacu la incidencia de figura 2. rendimiento por planta como respuesta a la presencia (1) o ausencia (0) de los elementos calcio y cobre. en la abscisa se encuentra la ausencia y presencia de calcio. figura 3. efecto de la ausencia de calcio (f-ca), cobre (f-cu) y boro (f-b) en la fertilización y sus interacciones sobre el peso de los frutos. los promedios con la misma letra no tuvieron diferencias significativas (p ≤ 0,05, n =14). testigo = tratamiento con fertilización completa. agronomía colombiana 80 vol. 23 · no. 1 rajado, a pesar de ser baja, fue constante en el tiempo, lo cual contrasta con el tratamiento de fertilización completa (tabla 3). para mostrar claramente el efecto de calcio y boro, y teniendo en cuenta que no existió un efecto significativo del cobre, se calcularon las incidencias promedio de rajado para los tratamientos ca y b, promediando para cada caso los resultados de los tratamientos con y sin cobre. el resultado de esta operación, que se muestra en la figura 5, hace evidente la interacción entre ca y b (pr>f = 0,0190). al eliminar el ca o el b de la solución nutritiva, el rajado aumentó de 5,5 a 13 %, lo cual equivale a un incremento de 236%. a su vez, el efecto promedio del calcio fue de 6,5% (incremento de 172%) mientras que el efecto promedio de boro fue de 6,3% (incremento de 169%). en la figura 5 queda clara la interacción entre ca y b. las respuestas concuerdan con los datos de la revisión bibliográfica donde calcio y boro se reportan como importantes para reducir el rajado en diferentes frutas (dube et al., 1969; peet, 1992; lane et al., 2000). severidad del rajado en la figura 6 se puede observar la clasificación de los frutos rajados según la severidad. las observaciones figura 4. efecto de la ausencia de calcio (f-ca), cobre (f-cu) y boro (f-b) en la fertilización y sus interacciones sobre el porcentaje de frutos rajados. los promedios con la misma letra no tuvieron diferencias significativas (p ≤ 0,05, n =14). testigo = tratamiento con fertilización completa. figura 5. porcentaje de frutos rajados como respuesta a la presencia (1) o ausencia (0) de los elementos boro y calcio. en la abscisa se encuentra la ausencia y presencia de boro representada con 0 y 1 respectivamente. tabla 3. cantidad de frutos rajados (%) por tratamiento y por mes, desde el primer mes de cosecha hasta el final del experimento, en los ocho tratamientos de fertirriego para la evaluación del rajado en función de la ausencia de calcio (f-ca), cobre (f-cu) y boro (f-b) en la fertilización y sus interacciones. mes fcompleta f-ca f-b f-cu f-bcu f-cab f-cacu f-cacub 1 13 47 6 9 23 17 3 20 2 10 36 6 16 20 12 8 20 3 2 11 4 7 4 6 3 14 4 2 15 3 12 14 6 5 26 5 6 10 0 8 16 14 6 24 6 0 15 13 18 12 24 7 16 7 7 10 7 20 13 30 6 3 cooman et al.: determinación de las causas del rajado... 812005 muestran una mayor proporción de frutos con rajado severo a medida que aumenta la incidencia de rajado total. la proporción más alta de frutos con rajado severo se observó en el tratamiento donde se excluyeron ca, b y cu a la vez de la solución nutritiva. de esto se puede deducir que la ausencia de los tres elementos induce una baja resistencia de la epidermis y el rajado puede ser más severo. efecto del tamaño del fruto sobre el rajado según fischer (2000) y gordillo et al. (2004), los frutos de mayor peso tienen una mayor predisposición al rajado y, según fischer (2000), éstos también pueden rajarse con mayor facilidad en la poscosecha. en el caso de este experimento, el peso de los frutos y el porcentaje de rajado mostraron una correlación positiva altamente significativa, con una probabilidad para la hipótesis que no hay correlación menor de 0,0001. a la vez, el coeficiente de correlación fue muy bajo (r2 = 0,11698), por lo cual se concluye que el tamaño de los frutos incide poco en la ocurrencia de rajado. al comparar la información de tamaño y rajado de frutos (figuras 3 y 4), se llega a la misma conclusión. en este aspecto, los resultados de esta investigación difirieron claramente con observaciones de otros reportes de investigación (fischer, 2000; gordillo et al., 2004). conclusiones � el rajado fue más importante en las primeras semanas y menor hacia el final del periodo de cosecha. figura 6. efecto de la ausencia de calcio (f-ca), cobre (f-cu) y boro (f-b) en la fertilización y sus interacciones sobre el porcentaje de rajado, de acuerdo a una escala de 1 (menos severo) a 3 (rajado muy severo). figura 7. deformaciones del caliz en los tratamientos sin calcio. agronomía colombiana 82 vol. 23 · no. 1 � la ausencia de boro no incidió en las reducciones de las cosecha de la uchuva, más bien, aumentó el peso individual de los frutos. � el rajado de frutos fue función de la presencia de calcio y boro en la fertilización, con un incremento de 5,5 a 13% de frutos rajados cuando cualquiera de los dos era eliminado de la solución nutritiva. � el cobre no tuvo efecto sobre la incidencia del rajado. � el rajado en los frutos de uchuva no sólo se puede atribuir a factores nutricionales e hídricos; también podría deberse a un factor genético como ocurre en tomate, especie en la que se midió la heredabilidad de la susceptibilidad al rajado para luego seleccionar variedades resistentes. � el rajado del fruto de uchuva requiere de mayores investigaciones que permitan establecer la etapa más susceptible del fruto al rajado, dependiendo del estado nutricional de la planta, para hacer una recomendación detallada que minimice el rajado en campo. � posiblemente la deficiencia de calcio causa malformaciones en el caliz ( figura 7). literatura citada alarcón, a. 2001. el boro como nutriente esencial. horticultura 155, 36-46. angulo, r. 2003. frutales exóticos de clima frío. bayer cropscience, bogotá. pp. 28-48. carpita, n.c. 1994. importancia especial de la pared celular en el desarrollo de las plantas. en: salisbury, f.b. y c.w. ross (eds.), fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica, méxico. pp. 368-370. ciaa. 2003. evaluación y desarrollo de un modelo de producción de lulo y uchuva bajo condiciones de invernadero. 4º informe técnico a colciencias. universidad de bogotá jorge tadeo lozano. 65 p. clover, a. 1991. a new theory on calcium transport. grower, 8-10. dube, s.; j. tewari y c. ram. 1969. boron deficiency in rymer apple. progressive horticulture 1, 33-36. estrada, e. 2002. interpretación de los análisis de suelos y de material vegetal para calcio, magnesio y azufre. departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo de la uchuva. en: flórez, v.j.; g. fischer y a. sora (eds.). pp. 9-26. producción, poscosecha y exportación de uchuva (physalis peruviana l.), unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 175 p. fischer, g. 2005. el problema del rajado del fruto de la uchuva y su posible control. en: fischer, g.; d. miranda; w. piedrahita y j. romero (eds.). avances en el cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá (en imprenta). gordillo, o.; g. fischer y r. guerrero. 2004. efecto del riego y de la fertilización sobre la incidencia del rajado en frutos de uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de silvana (cundinamarca). agronomía colombiana 22(1), 53-62. kamimura, s.; h. yoshikawa y k. ito. 1972. studies on fruit cracking in tomatoes. horticultural research. station of the ministry of agriculture and forestry, morioka. series c. no. 7. kienholz, j. 1942. boron deficiency in pear trees. phytopathology 32, 1.082-1.086. lane, w.; m. meheriuk y d. mckenzie. 2000. fruit cracking of a susceptible, an intermediate, and a resistant sweet cherry cultivar. hortscience 31(2), 239-242. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. second edition. academic press, londres. 889 p. mazorra, m.f.; a.p. quintana; d. miranda; g. fischer y b. cháves. 2003. análisis sobre el desarrollo y la madurez fisiológica del fruto de la uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de sumapaz (cundinamarca). agronomía colombiana 21(3), 175-189. milad, r.e. y k.a. shackel. 1992. water relations of fruit end cracking in french prune (prunus domestica l. cv. french). journal of the american society for horticultural science 117, 824-828. mills, h.a. y j.b. jones. 1996. plant analysis handbook. micro macro publishing, athens, georgia. opara, l.; c. studman y n. banks. 1997. fruit skin splitting and cracking. horticultural reviews 19, 217-261. peet, m. 1992. radial fruit cracking in tomato. horttechnology 2, 216-223. peet, m. y d. willits. 1995. role of excess water in tomato fruit cracking. hortscience 30(1), 65-68. pierson, s.f.; m.j. ceponis y l.p. mccolloch. 1971. market diseases of apples, pears and quinces. usda-ars handbook 376. 112 p. powers, w.l. y w.b. bollen. 1947. control of cracking of fruit by rain. science 105, 334-335. raese, j. 1989. physiological disorders and maladies of pear fruit. horticultural reviews 11, 359-407. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica, méxico. 759 p. sas. 1999. sas/stat user’s guide. version 8, vol. 2. sas institute. cary. shear, c. 1975. calcium-related disorders of fruit and vegetables. hortscience 10, 316-365. torres, c. 2004. determinación del efecto de la variación en el balance hídrico y el estado nutricional sobre el rajado del fruto de uchuva (physalis peruviana l.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. torres, c.; a. cooman y g. fischer. 2004. determinación de las causas del rajado del fruto de uchuva (physalis peruviana l.) bajo cubierta: i. efecto de la variación en el balance hídrico. agronomía colombiana 22(2), 140-146. valencia, m. 1985. anatomía del fruto de la uchuva (physalis peruviana l.). acta biológica colombiana 1(2), 63-89. walter, t.e. 1967. russeting and cracking in apples: a review of world literature. report of the east malling research station for 1966. kent, inglaterra. pp. 83-95. agronomía colombiana. 1988. volumen v:17 30 sistema integrado de recomendación y diagnosis: una alternativa para la interpretación de resultados del análisis foliar en café 1 celso arboleda v.2,jaime arcila p.3 y ricardo martinez b.4 resumen. con el fin de proveer otras alternativas de interpretación de resultados del análisis foliar en café, diferente a la tabla de contenido "normal", se aplicó la metodología siro (sistema integrado de recomendación y oiagnosis)5 a la información proveniente de un experimento con n-p-k, factorial de 33 realizado en cenicafe, colombia. los nutrimentos incluidos en el análisis foliar y su interpretación fueron n, p, k, ca, mg, mn, fe y b. por primera vez, con fines de diaqnóstico , se obtuvo la tabla de normas si r o para café con base en una producción de 2.750 kg de c.p.s/ha que incluye 1036 análisis foliares, para un total de 28 relaciones binarias de cociente entre los 8 nutrimentos mencionados. si r o presentó la interpretación de resultados del análisis foliar en forma más clara que los elaborados con la tabla de contenido "normal", pues agrupó en orden de importancia en las necesidades del cultivo, todos los elementos nutritivos estudiados. los diagnósticos elaborados mediante si ro fueron válidos, pues al seguir su recomendación se observó respuesta tanto en la composición interna de la planta como en la producción de café. el calcio, según el enfoque siro, se mostró como un elemento potencialmente limitante 1adaptación de la tesis de posgrado de c.a.v. en fitotecnia, universidad nacional, facultad de agronomra, bogotá. 2 asistente de administración rural de cenicafé. 3 jefe de la sección de fitofisioloqfa de teni. café. 4 profesor asociado, universidad nacional de colombia, facultad aqronornja, bogotá. 5sird (sistema integrado de recomendación y diagnosis): dris (diagnosis and recommenda· tion integrated systemj. de la producción en la zona donde se analizó la validez del enfoque. la suma en valor absoluto de los indicadores siro, llamados ind ice de balance nutricional, presentó correlación negativa y altamente significativa para los análisis foliares correspondientes a los meses de mayo. diagnosis ano recommendation integrated systems (dris): an al ternative for interpretatlon of resul ts of foliar anal ysis in coffee summery. diagnosis and recommendation integrated systems (dris) norms were developed for the interpretation of n, p, k, ca, mg, mn, fe and b contents of coffee (coffea arabica l.) leaves, obtained from a n-p-k factorial experiment at two different locations of the colombian coffee zone. for diagnostic purposes of coffee nutrition this is the first time a dris norm is derived. the dris approach allows a better interpretation of coffee's leaf mineral contents than tables of "normal values" since it shows the dynamics of change of composition of the plant as result of fertlllzer treatments and also lists all nutrients in order of requirement by the plant, for .example, k>p>ca>b>n>mn>fe for both localitles. this was not clearly sho~n by the table of "normal values". dris also showed that calcium is not balanced as yield in. creased as result of fertilizar applications thus suggesting calcium may be a limitin~ factor for further yield increases. dris interpretation of leaf analysis was very similar for al! sampling dates but for may samplings a highly significant correlation 17 between the sum of absolute oris values and yield was found. oris might be a very useful tool for the interpretation of coffee leaf analysis. introouccion para el cultivo del café en colombia, yen general en los países productores del grano, se ha util izado poco el anál isis de tejido vegetal como complemento del análisis de suelo. para la recomendación de fertilizantes. el uso de éstos obedece generalmente a las recomendaciones generadas por la experimentación con _fertilizantes lo cual ha permitido la adopción de fórmulas y dosis de aplicación con resultados por demás exitosos; sin embargo, las presiones económicas debidas a unos costos de producción cada vez más altos, hacen ·indispensable la optimización de todos los recursos de producción, especialmente los fertil izantes. el uso del análisis foliar como complemento del análisis de suelos en el cultivo del café, puede llegar a proveer mayores elementos de juicio para la utilización oportuna y conveniente de los fertilizantes lo que depende, en gran parte, de la correcta interpretación de los resultados del análisis foliar. actualmente se cuenta para ello con la tabla de contenido "normal" de minerales en la hoja desarrollada en 1977 por valencia y arcila, la cual presenta a manera de rango, los contenidos de 8 nutrimentos (n, p, k, ca, mg, mn, fe, b) obtenidos para plantaciones con producciones mayores de 2.750 kg de café pergamino seco (c.p.s.l por hectárea. indicadores siro. para la interpretación de los resultados de un análisis foliar cualquiera, lo primero que debe hacerse es calcular las relaciones binarias de cociente tal y como quedaron definidas en la tabla de normas si r d o valores de referencia; luego se comparan los resultados obtenidos con la norma respectiva y se pondera su desviación con respecto a ese valor de referencia. para el efecto se toma la media en la tabla, 'para cada forma de expresión, como el ciento por ciento y se calcula la desviación ponderándola con el inverso del respectivo coeficiente de variación, de la siguiente manera: a. cuando el valor resultante al efectuar un cociente en el análisis que se está interpre18 tanda, es igual a la media para esa forma de expresión en la tabla de normas sir d, la d.esviación ponderada (dp) es igual a cero. para dos elementos cualesquiera a y b si a/b, en el análisis, es igual a a/b, en la tabla, entonces: dp (a/b) = o b. si el valor es mayor, o sea a/b > a/b entonces: a/b 10 dp(a/b) =100(-1) --a/b cv (a/b) cv (a/b) es el coeficiente de variación para a/b en la tabla de normas dr is; 100 es el denominador del cv expresado en porcentaje y 10es una cifra que util iza para que los ,resultados tengan magnitudes que no sean muy pequeñas. c. si a/b es menor que a/b la desviación ponderada de a/b se calcula de la siguiente forma: dp (a/b) = 100 (1 _ a/b) 10 a/b cv (a/b) el indicador si rd para un elemento cualquiera, es el promedio de las desviaciones ponderadas de las relaciones de cociente en que entre ese elemento, bien sea que esté en el numerador en cuyo caso el signo de la desviación ponderada se conserva tal cual se calculó, o bien que esté en el denominador y en este caso el signo es contrario. según lo anterior para z número de desviaciones ponderadas en que entra un elemento a, el indicador si rd será: indicador sird de a = dp (a/b) + dp (a/c) + .' .-dp (x/a) z los indicadores si r d dan positivos o negativos, su suma algebraica es igual a o y agrupados del más negativo al más positivo muestran el balance en que están los diferentes nutrimentos considerados, siendo el de mayor importancia relativa en las necesidades del cultivo para el cual se esté interpretando un análisis foliar, aquel elemento para el cual el indicador si rd resulte más negativo y así sucesivamente hasta el más positivo, elemento éste que corresponde a la menor necesidad relativa. si rd identifica el orden de limitación de nutrimentos aun cuando todos estén presentes en concentraciones "suficientes" (2). siro y otros métodos de interpretación del análisis foliar. diversos autores (beverly et al 1984; elwali y gascho 1984; jones y bowen 1985; sumner 1979 y 1981; walworth y sumner 1987) al comparar el diagnóstico efectuado al interpretar los resultados del análisis foliar mediante los indicadores si ro y el realizado con los otros métodos, han encontrado que si ro proporciona diagnósticos más confiables y que las limitaciones de edad de la muestra y estado de desarrollo de la planta que los otros métodos imponen, particularmente en plantas de ciclo corto, se minimizan 'con el enfoque siro siempre y cuando las normas se hayan desarrollado adecuadamente. validación del enfoque siro. para probar la bondad del diagnóstico con el enfoque or is se utilizan experimentos con fertilizantes, en lo posible con arreglo factorial, y cuyos resultados no sean constituyentes del desarrollo de la tabla de normas o ris o valores de referencia; para el efecto se interpretan los resultados del análisis foliar en los tratamientos críticos y de acuerdo al diagnóstico que resulte se hace el seguimiento en los tratamientos en .los cuales esté contenido el o los elementos recomendados por siro y se mide su respuesta tanto en producción como en el valor relativo del respectivo indicador. el enfoque siro es cualitativo y no cuantitativo, por consiguiente las recomendaciones de fertilizantes deben seguir las pautas ya definidas por la investigación previa para el cultivo en estudio, pero como complemento y de acuerdo con la experiencia y conocimientos del especial ista, si ro es una valiosa ayuda para definir las pautas a seguir en un programa de fertilización, tal como la propusieron walworth y sumner en 1987. es interesante anotar, además, que no se tienen reportes previos de la utilización de este sistema de interpretación de resultados del análisis foliar en el cultivo del café. el presente trabajo, y como una contribución a la solución del problema, establece una alternativa para interpretar los resultados del análisis foliar en café, basada en los planteamientos de beaufils en ün3 en su técnica si ro (sistema integrado de' recomendación y diagnosis), que utiliza el concepto de balance entre todos los elementos minerales estudiados y permite hacer una interpretación cualitativa de dichos resultados, mediante un listado de las necesidades relativas de cada nutrimento en forma ordenada de mayor a menor. los objetivos de este trabajo fueron' a. establecer las normas si ro para la interpretación de resultados del análisis foliar en café. b. comparar la interpretación de resultados del análisis foliar en café, mediante el uso de la tabla de contenido "normal" y las normas siro. c. evaluar las normas siro como herramienta de diagnóstico. materiales y metodos descripción del experimento. entre los años 1966 y 1976, la sección café del centro nacional de investigaciones de café "pedro uribe mejía", cenicafe, llevo a cabo un experimento factorial de fertil ización con nitrógeno, fósforo y potasio, con tres niveles, 27 tratamientos y dos replicaciones, en cafetales a plena exposición solar y en ocho localidades de la zona cafetera colombiana (uribe, h. y mestre m.a. 1976). como fuentes de los nutrimentos estudiados se usaron: para nitrógeno el sulfato de amonio del 21 % de n; para fósforo el superfosfato triple del 460/0 de p205 y para potasio se util izó el su ifato de potasio del 480/0 de k20. los niveles para cada elemento fueron: o sin el elemento. 1 120 kilogramos por hectárea y por año. 2 240 k ilogramos por hectárea y por año. en este proyecto, la sección de fitofisiología del mismo centro tuvo a su cargo el muestreo de hojas para su respectivo análisis químico y posterior estudio e interpretación (valencia y arcilla, 1977). las muestras de hojas se tomaron en seis de las ocho localidades y se determinó en cada análisis el contenido de nitrógeno (%), fósforo (%), potasio (%), calcio (%), magnesio (%), manganeso (ppm}, hierro (ppm) y boro (pprn}, según la metodología de la sección 19 de química agrícola de cenicafe (carrl110,1985): el muestreo se llevó a cabo siguiendo la metodología de huerta (1963), tomando hojas del cuarto par en ramas primarias de todos los árboles de la parcela experimental, hasta completar una muestra compuesta de 60 hojas. la aplicación de tratamientos con n, p, k, se realizó cada tres meses, y la toma de muestras para el análisis foliar se hizo inmediatamente antes de efectuarse la aplicación de los fertilizantes. aplicación del sistema si ro. para efectos del presente estudio se consideraron los resultados de tres localidades. para el desarrollo de las normas se utilizaron los datos de cenicafé en chinchiná, caldas y de la hacienda granjas en el colegio, cundinamarca, esto en virtud a que de ellas se tiene la mayor información de análisis foliares, 24 y 18 muestreos respectivamente para un total de 2.268 análisis con 18.144 determinaciones y 540 registros de producción durante cinco años. para la interpretación y validación de resultados del análisis foliar, se utilizaron los resultados obtenidos en la hacienda naranjal, chinchiná, caldas. procedimiento para la aplicación del sistema oris. para el análisis de la información se siguió la metodología 'propuesta por beaufils (1973) y sumner (1982) así: a. los resultados de los análisis foliares y producciones respectivas, se archivaron estructuradamente en un computador ibmps/2 modelo 30, conformándose y reportes se diseñaron una serie de programas modulares por medio del compilador clipper. b. la división de los datos en dos poblaciones, se realizó con un límite entre las dos de 2.750 kg de café pergamino seco por hectárea. c. para las dos poblaciones, baja producción y alta producción, se calcularon las relaciones binarias de cociente entre todos y cada uno de los ocho elementos considerados (n, p, k, ca, mg, mn, fe, b) para un total de 56 relaciones con sus respectivas media, varianza, error estándar y coeficiente de variación. d. para cada forma de expresión se calculó la relación de varianzas entre la población de baja producción sobre la población de alta 20 producción, con el fin de seleccionar la foro ma de expresión más adecuada entre dos elementos cualesqulera. e. con las distintas formas de expresión seleccionadas y sus respectivas media, coeficiente de variación y error estándar en la población de alta producción se conformó el cuadro de normas si r o o valores de referencia para el cultivo del café. f. para calcular los indicadores si ro se util izó el procedimiento y las fórmulas descritas anteriormente, teniendo en cuenta la modificación de elwali y gascho (1984) en el sentido de comparar el valor de una relación cualquiera de cociente en el análisis que se interpreta, con su respectiva media en la tabla más o menos el error estándar. con el establecimiento de este rango se disminuyen las posibilidades de error al asignar desbalances entre los nutrimentos, cuando se calculan las desviaciones ponderladas que conforman los indicadores. g. se interpetaron resultados del análisis foliar para la localidad de hacienda naranjal, chinchiná, caldas, de muestras provenientes del mismo ensayo con n, p, k y cuyos resultados no fueron incluidos en el desarrollo de la tabla de normas o r is. h. la interpretación mediante siro de los análisis foliares de naranjal se comparó con la interpretación realizada con la tabla de contenido "normal", para los mismos análisis. i. se verificó el diagnóstico elaborado mediante si r o haciendo un seguimiento de los diferentes tratamientos con sus respectivos contenidos foliares, indicadores si ro y producción, de la hacienda naranjal, chinchiná, caldas. resul taoos v oiscusion cuadro de normas siro. para definir los valores de referencia si ro se seleccionaron aquellas formas de expresión cuya relación de varianzas entre las dos poblaciones fue mayor, dando origen al cuadro 1, donde se muestran 28 relaciones binarias de cociente entre los elementos n, p, k, ca, mg, mn, fe, b, con sus respectivas media, coeficiente de variación y error estándar de la población de alta producción y el rango definido por la cuadro 1. valores de referencia o normas si ro para el cálculo de indicadores con fines de diagnóstico, en el cultivo del café. forma de c.v. error expresión media % estándar rango p/n 0,0647 26 0,0005 0,0642 0,0652 k/n 0,7445 31 0,0071 0,7374 0.7516 ca/n 0,4716 32 0,0047 0,4669 0,4763 n/mg 5,8066 46 0,0824 5,7242 5,8890 mn/l00n 0,7763 38 0,0092 0,7671 0,7855 fe/100n 0,5101 41 0,0065 0,5036 0,5166 b/l00n 0,2092 34 0,0022 0,2070 0,2114 k/p 11,7349 28 0,1034 11,6315 11,8383 pica 0,1506 39 0,0018 0,1488 0,1524 p/mg 0,3670 49 0,0056 0,3614 0,3726 mn/l00p 13,2161 53 0,2167 12,9994 -13,4328 loop/fe 0,1464 44 0,0020 0,1444. 0,1484 b/l00p 3,2979 31 0,0318 3,2661 3,3297 k/ca 1,7677 49 0,0269 1,7408 1,7946 k/mg 4,4492 60 0,0824 4,3668 4,5316 100k/mn 1,1880 70 0,0257 1,1623 1,2137 100k/fe 1,6523 44 0,0224 1,6299 1,6747 b/l00k 0,3117 53 0,0051 0,3066 0,3168 ca/mg 2,5373 37 0,0289 2,5084 2,5662 mn/l00ca 1,8659 54 0,0314 1,8345 1,8973 100ca/fe 1,0441 45 0,0145 1,0296 1,0586 b/100ca 0,4877 51 0,0077 0,4800 0,4954 mn/l00mg 4,5471 61 0,0862 4,4609 4,6333 fe/l00mg 3,1267 78 0,0757 3,0510· 3,2024 b/l00mg 1,2065 66 0,0248 1,1817 1,2313 mn/fe 1,6509 41 0,0212 1,6297 1,6721 mn/b 4,2233 54 0,0712 4,1521 4,2945 b/fe 0,4669 49 0,0072 0,4597. 0,4741 c.v. = coeficiente de variación rango = la media más o menos el error estándar media más o menos el error estándar para cada forma de expresión. este cuadro sirve como base para calcular los indicadores si ro, con las fórmulas desarrolladas por beaufils (1973), para cada elemento considerado, los cuales permiten interpretar los resultados del análisis foliar en café. es importante destacar que este enfoque de relaciones binarias de cociente entre 8 nutrimentos, es la primera vez que se desarrolla para el cultivo del café, con fines de diagnóstico; algunos autores han desarrollado aisladamente relaciones entre nutrimentos en trabajos de análisis foliar en café, y sus resultados coinciden con los encontrados en este estudio, así por ejemplo en el cuadro 1 el rango de referencia encontrado para la relación k/n es de 0,7374 a 0,7516, está de acuerdo con el concepto desarrollado por camargo en brasil, citado por machado (1953), quien encontró -experimentalmente que para un buen desarrollo del café (cottes arabica l.), la relación k/n más adecuada está entre 0,5 y 1,0. igualmente malavolta, citado por carva[al (1984), señala que la concentración fol iar de un elemento por sí sola no refleja un estado nutricional estrictamente confiable, por tanto, sugiere algunas relaciones encontradas por él que pueden ayudar a una mejor interpretación de los resultados del análisis foliar en café, como son: k/ca entre 1,25 y 1,77; k/mg entre 4,0 y 6,0 para las relaciones anteriores en este estu21 cuadro 2. contenido foliar de minerales en coffea arabica l. var. borbón, para seis tratamientos con npk, en la hacienda naranjal, chinchiná. muestreo de julio de 1969. tratamiento concentracion foliar n p k n p k ca mg mn fe b no. kg/ha % ppm 1 240 o o 3,07 0,126 0,71 0,80 0,54 165 215 50 2 240 o 120 2,86 0,126 0,76 0,54 0,38 125 205 50 3 240 o 240 2,83 0,100 2,06 0,60 0,36 89 240 28 4 240 120 o 2,93 0,138 0,85 0,88 0,62 174 195 44 5 240 120 120 3,02 0,113 1,07 0,68 0,44 175 245 34 6 240 120 240 2,76 0,097 2,34 0,54 0,34 160 220 32 n como sulfato de amonio p como superfosfato triple k como sulfato de potasio dio se encontraron respectivamente, 1,74 a 1,79 y 4,37 a 4,53. con el desarrollo del cuadro de normas si rd para el cultivo del café, se proporcionan más elementos de juicio para una interpretación adecuada del estado nutricional con base en el análisis foliar, pues el dinamismo existente entre los distintos elementos nutritivos, sus antagonismos y sinergismos, hace que la concentración foliar de un nutrimento cualquiera no sea independiente de la de los demás para el normal desarrollo de sus funciones (galiano, 1980). el cuadro de normas sird permite la calificación de cada elemento en función de sus relaciones con los demás nutrimentos. es de anotar que los valores que conforman el cuadro 2 provienen de resultados de análisis foliares de muestras obtenidas en lotes -sernbrados tanto con variedad caturra (cenicafé) como con variedad borbón (granjas), las cuales según hiroce (1981) no presentan diferencias en sus. contenidos foliares de nutrimentos y por tanto pueden asumirse un nivel único de cualquier elemento para las dos variedades y generalizar la aplicabilidad de la interpretación de los resultados del análisis foliar; al respecto sumner (1977) en soya (gtvcine max l. merr.l encontró que la interpretación de resultados del análisis foliar mediante dris fue exitosa independiente de la variedad cuando trabajó con diez variedades; elwali y gascho (1984) en caña de azúcar (saccharum officinarum l.) 22 trabajaron sobre 5 variedades y encontraron que la interpretación del análisis foliar mediante sird, con fines de diagnóstico, fue adecuada en todas ellas. interpretacion del anallsis foliar en cafe mediante siro y la tabla de contenido "normal" para la interpretación de los resultados del análisis fol iar en café mediante si rd, es necesario calcular los respectivos indicadores para cada elemento con las fórmulas desarrolladas por beaufils (1973) y los valores de referencia dados en el cuadro 1, como se anotó anteriormente; para la interpretación con la tabla de contenido "normal" de nutrimentos en la hoja, se califica la concentración de cada nutrimento con relación a la encontrada en ella. cálculo e interpretación del análisis foliar mediante siro. aunque en la práctica los indicadores sird se calculan en un computador, con el fin de facilitar la comprensión del método, se desarrolla a continuación el cálculo de indicadores si r d para interpretar los resultados de un análisis foliar dado con las siguientes características: fecha de muestreo: marzo de 1969. localidad: hacienda naranjal, chinchiná, caldas. tipo de cafetal: variedad barbón, a plena exposición. fertilización: nitrógeno 240 kg/ha como sulfato de amonio; fósforo 240 kg/ha como superfosfato triple; sin potasio. contenidos fol iares encontrados: n(%) p(%) k(ofo) ca(%) mg(%) mn(ppm) fe(ppm) b(ppm) 267, 0,10 0,49 1,06 0,66 300 175 62 la metodología descrita se aplica de la siguiente manera: a. se efectúan las relaciones binarias de cociente en el orden en que están definidas en el cuaoro 1, con los siguientes resultados: p n = 0,49 _ o7424 0,66 ' q..!q = 0,03745 k 2,67 mg ~ = 0,49 = 01835 n 2,67 ' 100k 49m9 = 300 =0,1633 ea = 1 06 100k 49 n 2:67 = 0,03970 -¡:;= 175 = 0,28 m~ = ~::~ = 4,0454 l~ok = :~ = 1,2653 mn 300 ea 100n= 267 = 1,1236 mg = 1,06 =1 60600,66 ' ~=~ mn 300 100n 267 = 0,6554 100ea = 106 = 2,8301 ...él. = ~ = 0,2322 100ea = 106 = o6057 100n 267 fe 175 ' ~ = 049 9 p 0,100 -4, b 62 100ea = 106 =0,5849 ~ = 1 100 = o09433 mn 300 ca 1,06' iqcimg= 66 = 4,5454 l = 0,100 =91515 mg 0,66 ' fe 175 100mg= 66 = 2,6515 mn = 300 = 30 loop 10 b 62 100mg=00 =0,9394 loop10 = o05714 ~-¡:;m ' fe 300= 175 = 1,7143 b 62 100p=1o = 6,2 mn = 300 = 4 8387 b 62 ' b. se calcula la desviación ponderada (dp) de cada relación del análisis a interpretar con respecto a los valores de referencia en el cuadro 1 mediante las fórmulas atrás mencionadas: p/n = 0,03745 es menor que el rango de referencia (0,0652 0,0642) entonces: 0,0647 10 dp (p/n) = 100 (1 o 03745) 26 se procede de igual manera para las de. más relaciones: dp (p/n) = 27,9846 dp (k/n) = 100 (1 0)445 ) 10 = 98 62 0,1835 31 r 0,4716 10 dp (ca/n) = (1 0,3970) 32 = 5,8722 dp (n/m ) = 100 (15,8066 ) lq =9 4643 ' . g 4,0454 46 ' i 1,1236 10 . dp(mn/l00n)=100 0)763 1) 38 = 11,7731 dp(f /100n)=100 ( 0,6554 _ 1) 10 = 69474 e 0,5101 41 ' dp(b/l00n)=100 ( 0,2322 1) .!q.= 32336 0,2092 34 ' y así sucesivamente hasta calcular: dp (b/f )=100 (1 0,4669).!.q = 6 4859 e 0,3543 49 ' c. ahora se calculan los indicadores teniendo en cuenta que el indicador de un elemento es el promedio de la suma de todas las desviaciones ponderadas de las relaciones en que entra el elemento, bien como numerador o como denominador, por tanto para nitrógeno es: indicador n = [-dp(p/n)-dp(k/n)-dp(ca/n).+ dp(n/mg) :....dp(mn/l oon)-dp(fe/l oon):-dp(b/l oon)] 7 sird n = 27,98+98,62+5,87-9,46-11,77 . -6,95-3,23 7 indicador sird para nitrógeno = 14,43 se procede de igual forma para el resto de 23 elementos y se obtienen los siguientes indicadores: n p k ca mg mn fe b 14,4 -15,7 -78,33,1 20,619,824,811,4 que ordenados del más negativo al más positivo y aproximados a la unidad quedan así: k p ca b n mn mg fe -78 -16 3 11 14 20 21 25 en términos de balance entre los elementos los indicadores negativos denotan insuficiencia del elemento, cuando el indicador es igual a o se dice que el elemento está en balance y cuando es positivo está en suficiencia o exceso; la simetría involucrada en el cálculo de los indicadores hace que el exceso de uno corresponda la insuficiencia de otro y viceversa, sin embargo puede haber otros factores influyendo sobre la producción, y de all í que sea necesaria para la correcta interpretación, la información complementaria que da el anál isis de suelos y las condiciones en que se desarrolla el cultivo lo cual aunado a los conocimientos y experi~ncias del especialista que interpreta el análisis foliar, permite un adecuado diagnóstico. lo anterior significa que el cultivo, en este caso una parcela experimental,al cual pertenece el análisis foliar que se está interpretando, manifiesta en su orden necesidades de: k>p>ca>b>n>mn>mg>fe con un fuerte desbalance para el potasio de -78. en este caso el análisis foliar está reflejando efectivamente las condiciones de suelo y manejo en que se desarrolló el cultivo, pues si se tiene en cuenta el análisis de suelos y según las normas de interpretación desarrollados por cen icafe para éstos, hay necesidad de adicionar potadio pues su contenido es de 0,22 m.e./100g. y el mínimo requerido para el cafeto en los suelos de la zona cafetera, es de 0,35 m.e./100g. (valencia, 1984), además de esto el tratamiento con fertil izantes consistió de nitrógeno y fósforo, sin potasio. interpretación mediante el cuadro de contenido normal. para la interpretación de resultados del análisis foliar en café usando la tabla de contenido normal, se tienen en cuenta las siguientes calificaciones para el contenido foliar de cada elemento: a. bajo si el contenido del elemento en el 24 análisis que se interpreta es menor que el rango en el cuadro. b. normal si se encuentra dentro del rango. c. alto si dicha concentración está por encima del rango definido como de contenido normal. con estas consideraciones se interpretan los mismos resultados del análisis foliar, previamente interpretado mediante si ro, y se obtiene: nitrógeno normal fósforo normal potasio bajo calcio normal magnesio alto manganeso alto boro alto hierro alto • al igual que siro, la tabla de contenido normal diagnostica el potasio como el elemento más requerido por el cultivo; sin embargo si ro agrupa en forma directa los distintos elementos considerados y califica la importancia relativa de cada uno de ellos en términos de .balance, lo que no sucede con la tabla de contenido normal. utilidad de siro en la interpretación de resultados de experimentos con fertilizantes. mediante si ro se puede hacer el seguimiento del efecto, en la composición mineral de la planta, de las aplicaciones de fertil izantes al suelo. a continuación se hace el seguimiento del cambio de los contenidos foliares en muestras correspondientes a determinados tratamientos del mismo experimento, factorial de n-p-k, cuyos datos no formaron parte del establecimiento de las normas siro, ni de la tabla de contenido "normal" como se anotó, los suelos en que se desarrolló el experimento en la hacienda naranjal, son deficientes en potasio, por esta razón se escogieron los tratamientos en que entran los tres niveles de potasio, manteniendo constante el nitrógeno en su nivel dos, o sea 240 kg de n/ha y naciendo variar el fósforo entre el cero y el uno, es decir o y 120 kg de fósforo/ha. la selección de estos tratamientos también se. hizo as! en virtud a que la fórmula comercial actualmente recomendada por la federación nacional de cafeteros es el grado 17-6-18-2, de n-p-k y elementos -cuadro 3. indicadores sird para los diferentes elementos considerados en los análisis foliares de coffea arabica l. varo borbón. muestreo de julio de 1969 en hacienda naranjal, chinchiná. tratamiento indicadores dris n p k n p k ca mg mn fe b no. kg/ha. 240 o o 19 -5 -44 -10 11 -4 32 2 240 o 120 13 -6 o 27 2 -12 28 2 3 240 o 240 19 -15 10 -20 2 24 46 -18 4 240 120 o 13 -2 -33 -8 14 -3 24 -4 5 240 120 120 17 -11 -20 -17 5 -2 40 -13 6 240 120 240 14 -18 14 -26 -1 -3 34 -14 menores respectivamente, y uno de estos tratamientos escogidos, n240 p120 k240, tiende a enmarcar esa fórmuja. los contenidos minerales encontrados en los análisis foliares de los tratamientos seleccionados, se presentan en el cuadro 2; para estos anál isis fol iares se calcularon los indicadores sird, los cuales se presentan en el cuadro 3. en el cuadro 3 se observa para el primer grupo de tratamientos, 1 a 3, que cuando se aplica solo nitrógeno, n240 po ko, el análisis foliar interpretado por si rd, califica el potasio como el elemento que está en más desbalance, pues su indicador si rd -44 es el más negativo; al aplicar 120 kg de potasio/ ha, tratamiento 2, el' indicador se desplaza hacia la zona de balance y es igual a o y cuando el potasio aplicado es 240 kg/ha tratamiento 3, el indicador pasa a -10 lo cual quiere decir que el potasio pasó a la condición de balance, pero a la vez otros elementos como el manganeso, el calcio y el boro, se manifiestan en más desbalance; para el segundo grupo de tratamientos, 4, 5 y 6 en los cuales se adicionó fósforo, se observa la misma respuesta, pues el potasio que inicialmente tiene un indicador si rd de -33, y es el que está en mayor desbalance, al aplicar 120 y 240 kg de potasio/ha como sulfato de potasio, pasó respectivamente a -20 y +14. el nitrógeno, en este caso, no presenta mayores variaciones en sus indicadores si rd por efecto de la aplicación de fósforo y. potasio, pues su indicador se mantiene en la zona de balance sin presentar fluctuaciones grandes. el fósforo muestra la tendencia a aumentar su desbalance en la medida en que se adiciona potasio, pues cuando el nivel del potasio es o, el indicador para fósforo es -5 en el primer grupo de tratamientos, pasando a -6 y -15 al adicionar 120 y 240 kg de potasio/ha respectivamente; para el segundo grupo de tratamientos el comportamiento es similar, y a pesar de adicionarse 120 kg de fósforo/ha, el. indicador para éste pasa de -2 para n240 p120 ko, a -11 para n240 p120 k120 y -18 para tratamiento n240 p120 k240. el calcio tiene tendencia a desplazarse a la condición de desbalance por efecto de las aplicaciones de potasio, pues se observa que cuando se aplican los niveles mencionados del elemento, en ambos grupos el indicador sird para calcio aumenta en su desbalance, en este caso se hace cada vez más negativo; iguales caracter ísticas de comportamiento se observan para el indicador sird del elemento magnesio. el hierro al aplicar potasio presenta tendencia a aumentar su contenido, principalmente el tratamiento con 240 kg de potasio/ ha, pues el indicador para hierro pasa de 32 a 46 en el primer grupo de tratamientos y de 24 a 34 en el segundo al comparar n240 po ko con n240 po k240 y n240 p120 ko y n240 p120 k240, respectivamente. el manganeso y el boro,. presentan indicadores si rd con tendencia al desbalance a 25 cuadro 4. interpretación de resultados de los análisis foliares en café, para seis tratamientos con n. p, k, en la hacienda naranjal, chinchiné, muestreo de julio de 1969. según la tabla de conten ido "normal", tratamiento callficacion de la concentracion foliar n p k n p k ca mg mn fe b no_ kg/ha 1 240 o o a n b n a n a n 2 240 o 120 a n n n n b a n 3 240 o 240 a n a n n b a b 4 240 120 o a n b n a n a n 5 240 120 120 a n b n a n a b 6 240 120 240 n b a n n n a b n = normal a = alto b = bajo medida que se incrementa la dosis aplicada de potasio, al considerar el experimento en su totalidad, en la mayoría de los casos se observan las mismas tendencias que se acaban de describir, con base en la interpretación anterior se puede afirmar que, como en este caso, el análisis foliar interpretado mediante siro, está expresando los cambios cual itativos ocurridos en la composición de la planta al someterla a tratamientos con fertilizantes y que la dinámica interna de los distintos elementos se puede visualizar con dicho enfoque; coincide si ro con lo encontrado en otros estudios en donde el antagonismo entre el potadio y el magnesio ha quedado definido (carvajal, 1984; valencia y arcilla, 1977), lo mismfo que el antagonismo entre el potasio y el manganeso (valencia y arcilla, 1977), de otra parte vale la pena destacar la calificación que hace siro del elernento calcio, el cual en este caso y en la mayor ía de los muestreos considerados presenta indicadores negativos o con tendencia al desbalance en la medida que se aumenta el nivel de potasio aplicado, esta apreciación sobre el calcio, derivada de la interpretación con si ro, es importante porque hasta el momento dicho elemento no ha sido considerado entre los nutrimentos más limitantes, en la zona cafetera central, 26 la interpretación de los mismos resultados de los análisis foliares del cuadro 2 mediante la tabla de contenido "normal", se presentan en el cuadro 4; ésta interpretación muestra una tendencia parecida a la que se encuentra con si rd, sin embargo en el caso del calcio califica como normal todos los contenidos, el hierro como alto y el fósforo normal excepto un caso que califica como bajo, sin mostrar en forma clara el dinamismo que ocurre entre los elementos en la planta por la aplicación de fertil izantes, el cual si se muestra mediante los indicadores siro. validación de siro como herramienta de diagnóstico. para la validación de si rd como herramienta de diagnóstico en el reconocimiento de las necesidades de nutrimentos del cultivodel café, se calculan los indicadores siro para los análisis foliares considerados, en este caso los provenientes del muestreo realizado en marzo de 1970 en el mismo ensayo factorial con n, p, k, en la hacienda naranjal, municipio de chinchiná, caldas, siguiendo la recomendación de machado (1953) y de valencia y arcila (1977) en el sentido de que el muestreo para el análisis foliar en café debe efectuarse un mes antes o un mes después de la floración principal; a continuación se selecciona el elemento cuyo indicador si rd califique como el más desbalanceado de los tres que entran en cuadro 5. contenido foliar de minerales y producción anual de café para nueve tratamientos con n, p, k, en coffea arabica l. varo borbón en la hacienda naranjal, chinchiná. muestreo de marzo de 1970. tratamiento contenido foliar produccion n p k n p k ca mg mn fe b no. kg/ha % ppm kg c.p.s./ha 1 240 o o 2.88 0.136 0.57 0.70 0.64 206 90 77 3970 2 240 o 120 2,69 0.118 1.22 0.68 0.65 156 135 47 9276 3 240 o 240 2.57 0.114 1.30 0.57 0.48 96 145 57 9948 4 240 120 o 2,77 0.140 0.60 0.80 0.71 137 140 77 6056 5 240 120 120 2,71 0.124 0.97 0.75 0.65 115 100 70 7881 6 240' 120 240 2,52 0.128 1.70 0.65 0.28 154 135 65 10513 7 240 240 o 2,89 0.132 0.55 0.70 0.76 112 72 55 3378 8 240 240 120 2,71 0.150 1.05 0.68 0.45 253 107 42 7897 9 240 240 240 2,65 0.132 1.37 0.72 0.48 148 135 67 11251 los tratamientos o sea n, p y k, y se hace el seguimiento, tanto de la respuesta en la composición interna de la planta expresada a través del cambio en el valor del indicador como del aumento o no que se presente en términos de producción, para aquellos tratamientos en que se apliaue el elemento diagnosticado como el más necesario para suplir los requerimientos del cultivo en ese momento. para efectos de este estudio se tiene en cuenta la condición de deficiencia de potasio, definida en el análisis de suelos para naranjal y las consideraciones de uribe y mestre (1976) quienes encontraron respuesta positiva del café a las aplicaciones de nitrógeno en todos los sitios experimentales de su estudio y citan además los resultados de 12 investigadores en 9 pa íses cafeteros del mundo, en donde la respuesta fue siempre positiva a las aplicaciones de este elemento; por lo anterior se consideran los tratamientos en que el nitrógeno se aplica en su nivel 2, es decir, 240 kg de n/ha y que es la dosis que más se aproxima a las comercialmente aplicadas; para el fósforo y el potasio se consideran los tres niveles, o sea o 120 y 240 kg de cada uno de ellos por hectárea. en el cuadro 5 se consignan los resultados de los análisis foliares para marzo de 1970 y la cosecha correspondiente a ese año para' nueve tratamientos con n, p, k, con nitrógeno constante en su nivel 2, fósforo y . potasio variando según se explicó; el cuadro 6 contiene la interpretación de estos resultados mediante si rd, con los respectivos indicadores para todos los elementos considerados al igual que la producción para cada tratamiento. en el cuadro 6 se observa que en el primer grupo de tratamientos para n240 po ko el indicador de potasio es el más negativo, -56, por consiquiente el diagnóstico implica la aplicación de este elemento para satisfacer las necesidades de nutrición del . cultivo; cuando se aplica potasio, como sulfato de potasio, en dosis de 120 kg de potasio/ha el indicador sird para este elemento pasa a -11 lo que denota una respuesta en la composición interna de la planta, y la prc-. ducción aumenta de 3.970 a 9.276 kg de c.p.s.zha, es decir, un aumento de 5.306 kg de c.p.s.; en este punto el calcio pasa a ser el elemento más crítico en las necesidades del cultivo y el potasio se desplaza al segundo lugar. como no se tienen tratamientos con calcio se pasa al siguiente nivel de potasio, el que consiste de 240 kg de potasio/ha, tratamiento para el cual el indicador de potasio pasa a ser 7 y la producción aumenta a 9.948 kg de c.p.s.zha. se observa aumento en el desbalance del calcio y el manganeso que pa27 cuadro 6. indicadores dris y producción anual de café para nueve tratamientos con n, p, k, en coffea arabica l. varo borbón, en la hacienda naranjal, chinchiná. muestreo de marzo de 1970. tratamiento indicadores dris produccion n p k n p k ca mg mn fe b no. kg/ha kg c.p.s.lha 1 240 o o 19 3 -56 -13 21 7 -2 21 3970 2 240 o 120 10 -7 -11 -15 17 -4 10 o 9276 3 240 o 240 13 -6 -7 -19 11 -18 17 10 9948 4 240 120 o 15 2 -55 -9 24 -9 14 20 6056 5 240 120 120 13 -5 -20 -10 19 -13 1 16 7881 6 240 120 240 7 -4 -14 -6 -4 9 11 10513 7 240 240 o 26 6 -51 -10 34 -11 -6 12 3378 8 240 240 120 11 4 -17 -13 6 -11 2 -3 7897 9 240 240 240 7 -5 -8 -12 6 -6 8 10 11251 san a ser respectivamente el primero y se· gundo elementos más desbalanceados. e para el segundo grupo de tratamientos 4, 5 y 6, cuando se aplica n240 p120 ko, el potasio es el más requerido por el cultivo pues su indicador si rd -55 es el más neqativo; al aplicar 120 kg de potasio/ha el indio cador mejora a -20 y la respuesta en la producción pasa de 6.056 a 7.881 kg de c.p.s.,' ha, es decir un aumento de 1.825 kg de c.p.s.zha. al pasar al siguiente nivel de potasio, 240 kg de potasio/ha, el indicador sird para potasio es -1 y la producción se incrementa a 10.513 kg de c.p.s.zha: en este punto el calcio pasa a ser el elemento más requerido por el cultivo. las respuestas siguen siendo consistentes al anal izar los resultados del tercer grupo de tratamientos, en donde para el tratamiento n240 p240 ko el potasio con un indicador de -51 es el más desbalanceado al aplicar 120 kg de potasio/ha cambia a -17 con un aumento en la producción de 4.519 kg de c.p.s. pues pasa de 3.378 a 7.897 kg de c.p.s.zha: cuando se incrementa la dosis deo potasio a 240 kg/ha el indicador pasa a -8 y la producción aumenta a 11.251 kg de c.p.s.zha, 3.354 kg más que el tratamiento anterior. al igual que en los grupos anteriores el calcio pasa a ocupar el primer lugar en el desbalance reflejado por la planta según se interpreta a través del anál isis foliar 28 y sería el elemento importante para aplicar ~n este momento . aunque no se dispone de información suficiente para determinar la significancia estad (stica de las diferencias de producción anteriormente expuestas entre los tratamientos considerados, las cuales son por demás apreciables, se puede <afirmar que el diagnóstico elaborado mediante la interpretación de resultados del análisis foliar en café con si rd es acertado en el sentido de que hay respuesta tanto en la composición de la planta como en la producción. con base en los resultados obtenidos con la técnica si rd aplicada al análisis foliar del cultivo del café, se pudo establecer que: se obtuvieron por primera vez 28 relaciones binarias de cociente, entre 8 nutrimentos esenciales para el buen desarrollo de la planta de café, para la interpretación de resultados del análisis foliar con fines de diagnóstico. cuando se interpretan los resultados del análisis foliar en café mediante sird, se presentan en orden de importancia relativa, en las necesidades de nutrición de la planta, todos los nutrimentos considerados, lo que no se logra con la tabla de contenido "normal". si rd muestra en forma clara la dinámica que se dá en la composición interna de la planta por efecto de la aplicación de fertilizantes, lo que no ocurre cuando se utiliza el cuadro de contenido "normal" al interpretar los resultados del análisis foliar en café. el diagnóstico elaborado con siro con base e'n la interpretación de los resultados del análisis foliar en café es válido, pues al seguir sus recomendaciones, se obtiene aumento en la producción y se observan cambios en la composición interna de la planta acordes con el diagnóstico. el calcio según la interpretación de resultados del análisis foliar con' el enfoque si ro, se manifiesta como un elemento potencialmente limitante de la producción, pues a medida que ésta aumenta por la aplicación de fertilizantes, su indicador tiende al desbalance. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a la federación nacional de cafeteros de colombia y a sus directivas en nombre de los doctores germán valenzuela s., subgerente general técnico, silvio echeverri e., director de cenicafé cuando se real izó esta especialización, gabriel cadena g. y osear cardona a., actual director y administrador de cen icafé, respectivamente. literatura citada 1. beaufils, e. r_ 1973. diagnosis and recommendation integrated system (dris). soil science bull. n. 1, university of natal, s. africa. 132 p. 2. beverlv, r.b., j.c. stark, j.c. ojala y t.w. embleton, 1984. nutrient diagnosis of "valencia" oranges by dris. j. amer. soc. hort. sci.l09(5): 649-654. 3. carrillo, p. 1985. manual de laboratorio de suelos. federación nacional de cafeteros de colombia. centro nacional de investigaciones de café. 111 p. . 4. carvajal, j.f. 1984. cafeto. cultivo y fertilización. instituto internacional de la potasa. berna, suiza 2a. edición. 254 p. 5. elwali, a.m.o. y g.j. gascho. 1984. soil testinq, fol iar analvsís, and dr is asquides for sugarcanefertilization. agron. j. 76: 466470. 6. elwali, a.m.o .. g.j. gascho y m.e. sumner. 1985. dris norms for 11 nutrients in corn leaves.agron. j. 77: 506-508. 7. galiano s.f. 1980. diagnóstico foliar. fundamentoy empleo en algunos cultivos. in: fertilidad de suelos. diagnóstico y control. sociedad colombiana de la cien'ciadel suelo. bogotá, colombia. 420 p. 8. grove, j.h. y m.e. sumner. 1982. yield and leaf composition of sunflower in relation to n,p,k, and lime treatments. fertilizer research,3:-367-378. 9. hiroce, r. 1981. diagnosefoliar em caffeiro. in: nutricao e adubacao do caffeiro. piracicaba. instituto internacional de potassa. 224 p. 10. huerta, s., a. 1963. parde hojas representativo del estado nutricional del cafeto. cenicafe (colombia). 14 (2): 111-128. 11. jones, j.b" jr. 1985. soil testing and plant analysis: guides to the fertilization of horticultural crops. in: horticultural reviev vol. 7: 1-68. 12. jones, c.a. y j.e. bowen.1981.comparative dris and crop log diagnosis of sugarcane tissue analysis. agron. j. 73: 941.g44. 13. jones, m.g. et al 1986. using dris to assav nutrients in subclover. california agriculture. 19-22. 14. letzsch, w.s. y m.e. sumner. 1984. effect of population size and yield level in selection of diagnosis an recommendation integrated system (dris) norms. commun. in soil sci, plant anal., 15 (9): 997-1006. 15. machado, s., a. 1953. diario de nutrición del cafeto; proyecto de experimentación. centro nacional de investigacionesde café, chinchiná, colombia. bcletifn informativo, 4 (37): 23-28. 16. sumner, m.e. 1977. preliminary n, p, and k foliar diagnostic norms for soybeans. agron. j. 69: 226-230. 17. sumner, m.e. 1979. interpretation of fol iar analysis for diagnostic purposes, agron. j. 71 : 343-348. 18. sumner, m.e. 1981. diagnosing the sulfur requirements of corn and wheat using foliar analysis. soil ser. soc. am. j., 45 (1): 87-90. 19. sumner, m.e. 1982. the diagnosis and recommendation integrated system (dris). in: proceedings soil and plant analvsis seminar, anaheim, c a. council on soil testing and plant analysis, athens. georgia. 1-28. . 20, sumner, m.e. 1986. diagnosis and recommendation integrated system (dris), as a guide to orchard fertilization. food and fertilizer technology center. taipei, taiwan, republic of china. extensión bulletin no. 231.21p. 21. uribe, h.a. y m.a. mestre. 1976. efecto del nitrógeno, el fósforo y el potasio sobre la producción de café. cenicafe (colombia). 27 (4): 158-173. 22. valencia, a.g. 1984. interpretación de análisis de suelos para café. in: suelos ecuatoria29 les. sociedad colombiana de la ciencia del suelo. bogotá, colombia. 14 (1): 186-189. 23. valencia, a.g. y p.j. arcila. 1977. efecto de la fertilización con n, p, k, a tres niveles en la composición mineral de lashojas del cafeto. cenicafe (colombia) 28 (4): 119-138. :24. walworth, j.l. y m.e. sumner. 1987. the' diagnosis and recommendation integrated 30 system (dris) advances in soil science, volume 6: 149-188. 25. walworth, j.e., m.e. sumner, r.a., isaac y c.d. plank. 1986. preliminary dris norms for alfalfa in the southeastern united states and a comparison with midwestern norms. agron.j.78 (6): 1046-1052. agronomía colombiana, 1996 volumen xiii, no. 1;pag 50-55 accion de las pollaminas en la proteccion de papa criolla (solanum phureja ev. "yema de huevo") contra las heladas polyamine aetivity in proteeting 'ereole' potato (so/anum phureja ev. "yema de huevo") against frost damage hemán mauricio romero angula' , jesús antonio norato rodríguez! (3 hr at -1ºc) in so/anum phureja juz. et buk. ("papa criolla" cv. yema de huevo). pa treatments reverted damage and potato plants reached a higher yield of tuber biomass, compared with controls. the best treatment was spm 50 ~m, with a yield of 9,85 ton / ha, similar to that obtained under non-frost conditions, while control potato plants produced just 5,42 ton / ha. it seems that spm effect was obtained through bud resprouting and foliage protection. resumen en 1992, se realizó un ensayo para determinar el efecto de las poliaminas (pa), putrescina (put). espermidina (spd) y espermina (spm) en la reversión del daño causado por una helada (-1ºc por 3 hr) en un cultivo de papa criolla (so/anum phureja juz. et buk. cv. "yema de huevo"). los tratamientos con las pa revirtieron efectivamente el daño en las plantas de papa criolla, lográndose, en todos los casos, una mayor producción en biomasa de tubérculos, en comparación con el testigo. el mejor tratamiento fue el de spm 50 ~m con el cual se logró mantener la producción normal con 9,85 ton / ha, contra apenas 5,42 ton / ha del testigo. al parecer, el efecto de esta hormona se presentó por la inducción de la rebrotación de las yemas y en la protección del follaje. palabras claves:so/anum phureja, heladas, poliaminas summary in 1992, an experiment was carried out to establish the action of the polyamines (pa) putrescine (put), spermidine (spd) and spermine (spm) in the reversion of frost damage 1 biólogo, aspirante a m.sc. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. a. a. 31598. santafé de bogotá, d. c. colombia. 2 profesor. departamento de biologia. universidad nacional de colombia. aa 46527 santafé de bogotá, d.c. colombia. key words:so/anum phureja, frost, polyamines introduccion la papa es uno de los cultivos más importantes como suministro de alimento básico para el hombre, ya que es más productiva que cualquiera de las gramíneas cultivadas. de hecho, la papa produce por hectárea más del doble de la cantidad de proteína producida por el maíz, el trigo o el arroz; aporta la mayoría de los aminoácidos en abundante cantidad y es una de las fuentes de almidón más baratas, además de que contiene vitaminas y minerales (merino y mesa, 1982). en colombia se siembran aproximadamente 150.000 ha de papa, con una producción total cercana a los dos millones de toneladas (fedepapa, 1995). boyacá, cundinamarca, nariño y antioquia son los principales productores con más del 70% de la cosecha anual. una de las principales limitaciones de este cultivo es su gran sensibilidad a las temperaturas bajas ocasionadas por las heladas, 50 las cuales causan grandes estragos, principalmente en la cosecha del segundo semestre, produciendo pérdidas de miles de millones de pesos. en efecto, según estimativos de fedepapa, las heladas fuertes que azotaron las planicies de nariño y antioquia, al igual que en el altiplano cundi-boyacense a finales de 1995, causaron la destrucción de cerca del 70% de la cosecha, lo cual representó, tan sólo para el departamento de nariño, una pérdida de aproximadamente 56.000 millones de pesos (fedepapa, 1995). el problema de las heladas, para las plantas cultivadas es tan viejo como la agricultura misma. este fenómeno, definido como la ocurrencia de una temperatura igualo menor a oºc a dos metros del suelo, es decir, al nivel reglamentario al cual se instalan las casetas de medición meteorológica, ocurre generalmente entre la segunda quincena de diciembre y la primera quincena de marzo en los altiplanos de cundinamarca y boyacá, coincidiendo con el período seco; también, se puede presentar, aún cuando con menor frecuencia, durante la segunda época del año (jufio agosto). sin embargo, en algunas regiones del departamento de nariño, suele ocurrir en cualquier época del año. (artunduaga, 1980). las heladas no sólo afectan los cultivos de papa, sino también a otras especies de importancia como arveja, frijol, cebada, trigo y maíz, entre otras, en las cuales causan, igualmente, pérdidas económicas considerables (artunduaga, 1977). son muchas las investigaciones realizadas a nivel mundial tendientes a disminuir el efecto nocivo de las temperaturas bajas sobre las diferentes especies. en papa, los trabajos se han centrado en la búsqueda de genotipos tolerantes, mediante procesos de mejoramiento genético (alvarado, 1972; mendoza y estrada, 1979; estrada, 1982; smillie et al., 1983) y en la utilización de técnicas de aclimatación de las plantas a temperaturas ligeramente superiores a los oºc, con el ánimo de inducir una tolerancia pos tratamiento que permita resistir las heladas (steponkus, 1979; chen y li, 1980a, 1980b; chen y li, 1982; steponkus, 1990; alberdi y corcuera, 1991). sin embargo, los resultados obtenidos hasta el momento, no reditúan las grandes inversiones de tiempo y capital que se han realizado. por esta razón, se ha planteado la posibilidad de abordar el problema de las heladas desde un punto de vista fisiológico, tratando de establecer los mecanismos bioquímicos por medio de los cuales algunas variedades de diferentes cultivos, como la papa, son capaces de resistir las temperaturas bajas. desde esta perspectiva, las poliaminas (pa), que son el grupo de fitohormonas descubierto más recientemente, se han relacionado ampliamente con la respuesta de las plantas a diferentes condiciones ambientales extremas, como deficiencias en potasio (murty et al., 1971), choques osmóticos (flores y galston, 1982; flores et al., 1985), deficiencias de agua (salamanca et al., 1994), deficiencias nutricionales y salinidad (flores, 1991) y otros tipos de estrés, entre los cuales se destacan las bajas temperaturas (norato y romero, 1995 b). en cultivos de maíz se ha visto que la tolerancia a heladas podría estar relacionada con la acumulación de poliaminas en los tejidos de las plantas (norato et al., 1990a, 1990b) y se ha comprobado que las aplicaciones exógenas de put, cad (cadaverina), spd y spm inducen, no sólo, la tolerancia de las plantas a las temperaturas bajas (norato et al., 1990b; 1991 a), sino que son capaces de revertir el efecto nocivo causado por la helada (norato et al., 1991 b; norato y romero, 1995 a). en esta investigación se pretende determinar si la aplicación foliar de poliaminas revierte el daño causado por heladas en papa criolla cv. "yema de huevo" y mantiene la producción del cultivo. materiales y metodos en febrero de 1992, en una finca ubicada en la vereda "salitre alto" del municipio de "la calera", a una altura de 2950 m.s.n.m., se aplicaron foliarmente soluciones de las poliaminas putrescina (put), espermidina (spd) y espermina (spm) a plantas de papa 51 criolla (s. phureja cv. "yema de huevo") que habían sufrido los rigores de una helada (-1ºc/3 hr), seis horas antes. este ensayo se efectuó en bloques completos al azar con tres repeticiones. cada unidad experimental constaba de seis surcos de 16 plantas, separados 90 cm entre sí, para un total de 18 surcos por bloque y 72 surcos para todo el ensayo, bajo una densidad de siembra de 18.713 plantas / ha. los tratamientos aplicados fueron put 1000 ijm, spd 100 ijm y spm 50 ijm. estas dosis habían sido determinadas previamente como las más efectivas en la reversión del daño por heladas en plantas de maíz (norato et al., 1990b). la respuesta de las plantas a las aplicaciones de pa se midió en la producción total en peso fresco de los tubérculos cosechados de los dos surcos centrales de cada unidad experimental. para determinar si habían diferencias estadísticas entre la respuesta de las plantas a los tratamientos, se hizo análisis de varianza (anava) y sus medias se compararon por la prueba múltiple para promedios de duncan (little y hills, 1976). resultados v discusion los daños ocasionados en las plantas por las bajas temperaturas están estrechamente relacionados con la pérdida de las características semipermeables de la membrana celular, la cual ocasiona flacidez, decoloración y el marchitamiento de las hojas (steponkus, 1984). estos daños dan como resultado la muerte de gran número de plantas y la disminución en formación y/o llenado de los tubérculos en las que sobreviven, por lo cual se disminuye sensiblemente la producción total del cultivo. en el cuadro 1 se observa cómo en las plantas testigo, a las cuales no se les aplicó tratamiento de pa y fueron afectadas por la helada, la producción total de tubérculos alcanzó apenas las 5,4 ton / ha; esto representa la mitad del límite inferior de producción de papa criolla bajo condiciones normales, el cual se encuentra aalrededor de las 9 ton / ha (ñustes, 1995), mientras que las plantas tratadas con spm 50 ijm produjeron 9,85 ton/ha, es decir, que se mantuvieron dentro de rangos normales de producción. la producción de las plantas tratadas con spd 100 ijm y put 1000 ijm fue de 7,78 y 6,55 ton / ha, respectivamente, y fue superior a la del testigo no tratado, aunque no alcanzó las cantidades mínimas de biomasa de tubérculos bajo condiciones normales. sin embargo, en este punto, es necesario aclarar que los rangos de producción de papa criolla bajo condiciones normales implican una densidad de siembra de 30.000 plantas / ha, que es casi el doble de la densidad utilizada en este experimento. cuadro 1. efecto de las poliaminas sobre la producción de papa criolla cv. "yema de huevo" afectada por heladas hormona produccion (i-'m) (tonjha.) put 1000 6,55 bc spd 100 7,78 ab spm50 9,85 a testigo 5,42 c valores con la misma letra no presentan diferencias estadísticas (p<o,05) las características policatiónicas de las poliaminas les permiten unirse a macromoléculas polianiónicas como los fosfolípidos (slocum et al., 1984) y actuar como estabilizadores de la membrana celular en sistemas sometidos a estrés como en el caso de protoplastos aislados de avena (altman et al., 1977); también previenen la pérdida de las membranas tilacoidales de los cloroplastos (popovic et al., 1979). por lo anterior, el efecto neto de protección contra el daño causado por las bajas temperaturas consistiría en prevenir el deterioro de las membranas, al evitar o disminuir consecuencias tales como la pérdida de turgencia, cambios en el contenido de agua que ocasionan estrés hídrico y osmótico por acumulación de iones, al igual que la salida 52 irreversible de electrolitos, factores que parecen ser determinantes en la destrucción celular que causan las bajas temperaturas (steponkus, 1984). asímismo, la unión de las pa a estas macromoléculas evita la pérdida de fluidez de la membrana causada por los cambios de configuración de los fosfolípidos (yoshida, 1982;yoshida, 1984: robertset al., 1986), y, de esta manera, podría modular indirectamente la actividad de las enzimas asociadas a la membrana (slocum et al., 1984). las pa podrían también regular el potencial osmótico del citosol, al ejercer, directa o indirectamente, una función como osmolitos (norato y romero, 1995b). igualmente, se sabe que la pérdida de la funcionalidad de la membrana celular trae consigo la salida irreversible de electrolitos, la cual produce cambios en el ph celular y da como resultado, la inactivación de algunas enzimas claves para el metabolismo de la célula; en este caso, las pa podrían actuar como un buffer del ph celular (slocum et al., 1984; galston y kaursawhney, 1987). en esta investigación, las pa no sólo protejieron las células con lo que se disminuyó el daño al follajeengeneral (norato, 1990b), sino que también revirtieron el efecto destructivo de la helada sobre las hojas, que hubiera conducidoa la pérdidade lacapacidad fotosintética de las plantas y a una baja producción de tubérculos.teniendoen cuenta la altísimacapacidad de rebrotaciónde la papa criolla (ñustes, 1995), es plausible proponer que las pa hayan potencial izado esta respuesta morfogenética de las plantas, induciendo la rápida activación de nuevas yemas, como se ha observado en helianthus tuberosus l.. (bagni et al., 1980) y en diferentesvariedadesde papa(kaur-sawhney et al., 1982) con la consiguiente formación de nuevas ramas y hojas, indispensables para la síntesis de fotoasimilados requeridos para la producción y llenado de los tubérculos. las diferencias en acción fisiológica entre las varias pa, explican que el mejor resultado se haya obtenido con el tratamiento de spm 50 11m,ya que esta pa,y también la spd actúan principalmente en la regulación de procesos morfogenéticos, mientras la put es más importante en procesos de división y crecimiento celular (tabory tabor,·1984). los resultados obtenidos son similares a los reportados en cultivos de maíz afectados por heladas, en los cuales se pudo comprobar la acción de las pa,en la reversión del daño causado por las bajastemperaturas(norato et al., 1990a ; norato y romero, 1995a) y en su efecto protector contra esta condición meteorológica extrema (norato et al., 1990b, 1991a, 1991b). conclusiones la aplicación foliar de poliaminas en plantas de papa criolla revertió el efecto nocivo de las heladas, y las parcelas tratadas con put, spd y spm produjeron mayor biomasa de tubérculos que en las del testigo no tratado. al parecer,las poliaminasevitarono disminuyeron los daños que causan las bajas temperaturas en la semipermeabilidad y fluidez de la membrana, y los cambios en el ph celular por estrés hídrico y osmótico, e indujeron la brotación de yemas que produjeron nuevas hojas y ramas. los mejores resultados se obtuvieron con el tratamiento de spm 50 11m,quizás por su actividad en la regulación del potencial morfogenético de las plantas. la reversión del daño causado por heladas mediante la aplicaciónde poliaminas, constituye una alternativa viable para la disminución de las pérdidas en papa criolla, cuya eficacia merece evaluarse en otras especies de papa y en otros cultivos que están expuestos a esta condición meteorológica extrema. agradecimientos al profesor jaime ramírez por facilitar el trabajo en campo. a margarita rojas por su gran ayuda. a merck colombia por la financiación parcial. 53 alberdi, m. ;l.j. corcuera.1991. cold acclimation in plants. phytochemistry30: 3177-3184. altman, a., kaur-sawhney,r., y galston, a. w. 1977. stabilization of oat leaf protoplasts through polyamine-mediated inhibition of senescence. plant physiol. 60: 570. alvarado, l. f. 1972. selección de papas resistentes a heladas en el estado de plántula. universidad nacional de colombia. tesis m.sc. santafé de bogotá. artunduaga, r. 1977. evaluación física y económica de las pérdidas agropecuarias por efecto de las heladas de diciembre de 1976 y enero de 1977 en los altiplanos de cundinamarca y boyacá. ica. tibaitatá. artunduaga, r. 1980. principios básicos de ocurrencia de las heladas y su control. asoc. exalum. fac. agron. mimeografiado. santafé de bogotá. bagni, n., malucelli, b., y torrigiani, p. 1980. polyamines, storage substances and abscisic acid-like inhibitors during dormancy and very early activation of helianthus tuberosus tuber tissues. physiol. plant. 49: 341-345. chen, h. h. y li, p. h. 1980a. biochemical changes in tuber-bearing solanum species in relationto frost hardiness during cold acclimation. plant physiol. 66: 414-421. chen, h. h. y li, p. h. 1980b. characteristics of cold acclimation and deacclimation in tuber bearing solanum species. plant physiol. 66: 1146-1148 chen, h. h. y l1,p. h. 1982. potato cold acclimation.in: p.h.li y a. sakai (edit). plant cold hardiness and freezing stress. mechanisms and crop implicationsvolume 2. academic press. new york. estrada-ramos, n. 1982. breeding wild primitive potato species to obtain frostresistant cultivated varieties. in: p. h. li y a. sakai (edit). plant cold hardiness and freezing stress. mechanisms and crop implications volume 2. academic press. new york. fedepapa. 1995. informe anual fedepapa. santafé de bogotá. flores, h. e. 1991. changes in polyamine metabolism in response to abiotic stress. in: r .d. slocum y h e. flores (edit.). biochemistry and phusiology of polyamines in plants. crc press inc. boca ratón, florida. flores, h. e. y galston, a .w. 1982. polyaminesand plant stress. activation of putrescine biosynthesis by osmotic shock. science 217: 1259-1260. flores, h. e., young, d. y galston, a .w. 1985. polyamines metabolism and plant stress. in: key, j. y kosuge, (edit). cellular and molecular biology of plant stress. alan liss inc. new york. galston,a. w. y kaur-sawhney, r. 1987. polyamines as endogenous growth regulators. in: p.j. davies (ed.). plant hormones and their role in plant growth and development. martinus /nijhoff publishers. dordrechts. kaur-sawhney, r., shii, l. m. y galston, a .w. 1982. relationof polyamine biosynthesis to the initiation of sprouting in potato tubers. plant physiol. 69: 411-415 l1ttle,t. m. y hills, f. j. 1976. métodos estadísticos para la investigación en la agricultura. edit. trillas. méxico d.f. mendoza, h. a.y estrada, r. n. 1979. breeding potatoes for tolerance to stress: heat and frost. in: h. mussel y r. staples (edit). stress phjysiology in crop plants. john wiley & sonsonew york. merino, s. h. y mesa, c. j. 1982. influencia de épocas y distancias de siembra de la arveja en el rendimiento del arreglo de papa criolla solanum phureja. universidad nacional de colombia. tesis ing. agrónomo. santafé de bogotá. 54 murtv, k. s., smith, t. a. y bould, c. 1971. the relation between putrescine content and potassium status of black currant leaves. ann. bot.. 356: 687. norato, j., torregroza, m. y vicente, c. 1990a. efectos de la putrescina en diferentes ciclos de selección masal divergentedel maízharinoso mosquera isin. 2. afectada por las heladas. acta biológica colombiana 2:47-54. norato,j., vicente, c., legaz, e. y torregroza, m. 1990b. efectos de algunas poliaminas en la protección contra heladasy el grado de prolificidaden maíz.acta biológica colombiana 2:55-62 norato, j., vicente, c. y torregroza, m. 1991a. efectos de las poliaminas putrescina, cadaverina, espermidina y espermina en el crecimiento y desarrollo del maíz y su protección contra heladas. revista comalfi 18:1-6. norato, j., vicente, c., torregroza, m. y legaz, e. 1991b. putrescina: protector del maíz ante las heladas. revista comalfi 18:7-11. norato, r. j. y romero. h. m. 1995b. en las plantas que sufren los efectos de las heladas las poliaminas conforman algún mecanismo fisiológico que les permita sobrevivir? revista comalfi 22: 19-23. popovic, r. b., kyle, d.j., cohen, a.s. y zallk, s. 1979. stabilization of thylakoid membranes by spermine during stress-induced senescence of barley leaf discs. plant physiol. 64: 721. roberts, d. r., dumbroff,e. b. y thompson. j. e 1986. exogenous polyamines alter membrane fluidity in bean leaves-a basis for misinterpretation of their true physiological role. planta 167: 395-401. salamanca, l. a., norato, r. j. y velandia, f. 1994. determinación yaplicación de la putrescina en las estructuras reproductivas del algodonero. revista comalfi 21: 1-7. slocum, r. d., kaur-sawhney,r. y galston, a.w.1984. the physiology and biochemistry of polyamines in plants. arch, biochem. and biophysics. 235: 283-303. smlllle, r. m., hetherington, s.e., ochoa, c. y malagamba, p. 1983. tolerancesof wild potatospeciesfrom different altitudes to cold and heat. planta 159: 112118. steponkus, p. l. 1979. effects of freezing and cold acclimation on membrane structure and function. in: h. mussel y r. staples (edit). stress physiology in crop plants. john wiley & sonsonew york. steponkus, p. l. 1984. role of the plasma membrane in freezing injury and cold acclimation.annu. rev.plant physiol.35: 543584. steponkus, p. l. 1990. cold acclimation and freezing injury from a perspective of the plasma membrane. in: katterman, f. (edit). envirionmental injury to plants. academic press inc. new york. tabor, c. w. y tabor, h. 1984. polyamines. annu. rev. biochem. 53: 749-790. yoshida, s. 1982. fluorescence polarization studies on plasma membrane isolated from mulberry bark tissues. in: p. h. li y a. sakai (edit). plant cold hardiness and freezing stress. mechanisms and crop implications volume 2. academic press. new york. yoshida, s. 1984. studies on freezing injury of plant cells. 1. relation between thermotropic properties of isolated plasma membrane vesicles and freezing injury. plant physiol . 69: 634-637. 55 capitulo vi determinacion del antagonismo del aislamiento t 95 de trlchoderma harz;anum sobre fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum en plantas de pepino cohombro. introduccion fernando borda' y germán arbeláez2 una de las enfermedades de mayor importancia económica en el cultivo de clavel en colombia es la ocasionada por el hongo fusarium oxysporumf.sp. dianthi. las altas pérdidas directas que ocasiona el patógeno una vez establecido en cultivos comerciales, la facilidad de propagación através de esquejes infectados, la fácil diseminación del patógeno a través de diferentes formas, la alta persistencia del patógeno en el suelo y el alto costo y regular eficiencia de las medidas de control utilizadas, dan a esta enfermedad una gran importancia patológica y económica (arbeláez, 1987). para el control del marchitamiento vascular del clavel, se realizan prácticas, tales como tratamiento delsuelo con vapor deagua, con diversos fumigantes y con fungicidas sistémicos, pero elcosto de dichas prácticas puede variar actualmente entre $500.000 y $10.000.000, lo cual depende del tipo de tratamiento (baker, 1980; arbeláez, 1989). las dificultades encontradas en el manejo de las poblaciones de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en el suelo por métodos convencionales, hacen que el control biológico sea uno de los métodos más promisorios para el control de la enfermedad; además el control biológico puede combinarse con otros métodos de control y asl, se logra una mayor eficiencia (scher y baker, 1980). el control biológico, mediante el uso de algunos hongos y bacterias antagonistas, ha sido una de las estrategias de mayor potencial para el control de enfermedades ocasionadas por patógenos del suelo (cook y baker, 1983). varios investigadores han encontrado a diversas especies de trichoderma como antagonistas muy eficientes de diversas especies de hongos , ingeniero agrónomo, facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, aa. 14490, santafé de bogotá d.c. , profesor titular, facuhad de agronomia, universidad nacional de colombia, aa. 14490, santafé de bogotá d.c. fltopatógenos, tales como fusarium oxysporum (dennis ywebster, 1971; maroisymitchell, 1981), rhizoctonia solani (hadar et al, 1979; chet y baker, 1981;chet et al, 1981), sc/erotium rolfsi (elad et al, 1981) y sc/erotinia sc/erotiorum (ghaffer, 1986; delgado y arbeláez, 1990). algunas especies del género trichoderma son muy comunes en diversos suelos, principalmente en ~ suelo~ ácidos y ri~ en ~ateria orgáni~. estas t::;'z especies son fáciles de aislar, de cultivar y de...,:~,·,~ propagar en diversos sustratos y, además, la mayo-o:e':. rla de las especies tienen un buen micoparasitismo,c') o!; compiten eficientemente por espacio y nutrientes r::.:-.j (" 1 tienen un sistema de enzimas capaz de atacar uir-":...:; -+ buen número de fltopatógenos (wells, 1986; chet~, l ( ) 1987). u.r la especie trichoderma harzianum ha sido, hasti':':":' u..j el momento, el hongo antagonista más utilizado eq_.j, . el control de enfermedades de las plantas. además;<!:," . ,~.'" de dicha especie, se han obtenido nuevos bioti~=;.' i . tolerantes a fungicidas y que tienen una mayqf~ -; -:' ") habilidad antagonista que los aislamientos origina-. ::.;. !~,~" les (upadhyay y rail, 1986; wells. 1986). t.~:. ,,,""r-», los costos del control biológico pueden resultar::_ menores y de mayor eficiencia, respecto al uso de ..-, otras prácticas de control tradicionales, pues, au"-·· :' que los antagonistas pueden actuar en forma mအ:;¡· lenta y en menor escala, su acción puede ser máp estable y duradera que el control qulmico; en est';!·;;~ caso, el efecto es temporal y se requieren aplicacic;.¿~': nes continuas para lograr una protección adecuada' •.1.._,_ , de las plantas. ::::.~~ el control biológico no presenta algunos de 1;5 efectos negativos en la planta y en el ambiente q presenta el control qulmico, tales como su perdida por resistencia de los hongos a los fungicidas, principalmente a los fungicidas sistémicos, o por revocatoria de registro, por los riesgos toxicológicos de dichos productos, por contaminación de los alimentos y del suelo y por su persistencia enel agua (lumsdemypapavizas, 1988; bakerydunn, 1990; boland, 1990). lo sin embargo, el control biológico tiene una serie de restricciones, limitaciones y requerimientos que 45 deben conocerse; los organismos de control son mucho mas sensibles a las condiciones ambientales que los productos químlcos, tienen algunas limitaciones ecológicas, como su inactivación en el suelo por competencia con otros organismos o por efecto de sustancias qulmicas, como antibióticos o pesticidas, yque, para su uso correcto, requieren de muy buen conocimiento de su biologla, su ecologla y su mecanismo de acción sobre los organismos que controlan (lumsdemypapavizas, 1988; boiand, 1990). la especie fusarium oxysporum tiene un gran número de formas especiales caracterizadas por causar marchitamientos vasculares en diferentes tipos de plantas, muchas de ellas de importancia agrlcola, hortlcola y ornamental. las características de la enfermedad, la biologla del patógeno y los métodos de control son bastante similares en los diferentes tipos de plantas (machardy y beckman, 1981; armstrong y armstrong, 1981). por lo tanto, el uso de un sistema que permita probar la eficacia de un antagonista en el control de marchitamientos vasculares ocasionados por fusarium oxysporum en determinado tipo de planta, puede ser aplicable a la misma enfermedad en otras plantas. los objetivos de este trabajo fueron: 1. determinar el antagonismo in vitro del aislamiento t 95 de trichoderma harzianum sobre fusarium oxysporum. 2. determinar, en plantas de pepino cohombro, la eficacia del aislamiento t 95 de trichoderma harzianum en el control de fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum. 3. determinar, en plantas de pepino cohombro, el efecto de diferentes densidades de in6culo del aislamiento t 95 de trichoderma harzianum al interaccionar con diferentes densidades de fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum en el suelo. 4. determinar, bajo condiciones controladas, la potencialidad de establecer un sistema o modelo que permita probar la eficiencia de organismos antagonistas en el control de algunas enfermedades ocasionadas por algunas formas especiales de fusarium oxysporum. materiales y metodos las pruebas se realizaron en los laboratorios de la facultad de agronomra de la universidad nacional de colombia en bogotá. como organismo antagonista, se utilizó el aislamiento t 95 de trichoderma 46 harzianum, suministrado porel profesor ralph baker de la universidad estatal de colorado, fort collins, estados unidos. dicho aislamiento fué obtenido originalmente de un suelo de la sabana de bogotá, naturalmente supresivo a rhizoctonia solani, y mediante mutación qulmica se hizo tolerante hasta 1ooppmdel fungicida benomil (chety baker 1981). este aislamiento se clasificó inicialmente como trichoderma hamatum, pero posteriormente se clasificó como trichoderma harzianum. el aislamiento de fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum se obtuvo de plantas de pepino cohombro afectadas por el marchitamiento vascular en la región de fusagasugá, cundinamarca. además se obtuvieron aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthi de plantas de clavel afectadas de varios cultivos de la sabana de bogotá. el medio cultivo selectivo desarrollado por elad et al (1981) se utilizó para el aislamiento de trichoderma harzianum y para la determinación de la población del hongo en elsuelo; el medio extracto de levaduraextracto de malta-agar se usó para la propagación del antagonista. el medio de cultivo papa dextrosa agar (pda) se utilizó para los aislamientos del patógeno y para su conservación. el medio de cultivo desarrollado por komada (1975) se utilizó para determinar la densidad de población del fusarium oxysporum en el suelo y para realizar los aislamientos de tejidos afectados en las pruebas de patogenicidad. las pruebas de antagonismo in vitro se realizaron en cajas de petri con el medio agar agua acidificado; sobre la superficie del medio, se colocó un disco de papel celofán estéril y, en los extremos de la caja de petri, se situaron discos de agar de 5 mm de diámetro, con el micelio del patógeno y del antagonista. las cajas de petri se incubaron a 28°c y, cuando los microorganismos interactuaron y colonizaron los discos de papel celofán, se retiraron para su observación bajo el microscopio. como patógeno en estas pruebas, se utilizaron aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum y fusarium oxysporum f.sp. dianthi. para las pruebas de eficiencia del antagonismo de trichoderma harzianum en el suelo, éste se incrementó en un medio compuesto por salvado de trigo, turba yagua, en proporción de 1:1:2. noventa gramos de este substrato se colocaron en erlenmeyers de 1000 mi. y se esterilizaron en el autoclave a 121°c por una hora, durante 2 dlas consecutivos. después de la inoculación con el micelio del hongo, los erlenmeyers se incubaron por 2 semanas a 28°c y luego, el in6culo se dejó secar al aire y se almacenó en recipientes plásticos cubiertos. la preparación del inóculo de fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum para aplicación al suelo, se realizó en erlenmeyers de 1000 mi., donde se colocaron granos de avena enteros, previamente embebidos en agua destilada por 2 horas; el exceso de agua se decantó y el material se esterilizó a 121°c por 1 hora, por 2 dias consecutivos; este substrato se inoculó con micelio del hongo y se incubó a 28°c durante 4semanas, hasta cuando el hongo colonizó. completamente los granos; luego, se dejó secar al aire, se trituró y se tamizó utilizando una malla de 1 mm. la inoculación del patógeno y el antagonista se realizó en un suelo de textura franco-limosa, ph 5,5 y 24 % de materia orgánica. el suelo se dejó secar al aire, se trituró y se tamizó en una malla de 4 mm y luego, se esterilizó en el autoclave por una hora, durante tres dias consecutivos y se almacenó en recipientes plásticos cubiertos. el suelo esterilizado se mezcló con el inóculo de fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum en proporciones de 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 y 4,0 % por peso. la adición de trichoderma harzianum al suelo se realizó a partir del inóculo preparado en proporcionesdeo,16;0,3; 0,7y1 ,0% por peso. la mezcla de suelo con el patógeno y con el antagonista se humedeció e incubó a 27"c durante una semana en materos plásticos. la siembra se realizó utilizando 6 semillas de pepino cohombro variedad" straigh eighl" pormatero; cuando ocurrió la emergencia de las plántulas, se eliminó la menos vigorosa y se dejaron 5 plántulas por matero. las plantas se mantuvieron en el laboratorio a una temperatura entre 22 y 30°c, bajo luz fluorescente continua (5.000 lux). el riego se realizó diariamente con una solución nutritiva compuesta por 115 g de kn03, 55 g de mgso •.7hp, 7 g de ~hp04' 0,5 g de na2b4ór10h20 y 0,15 g de zns04; estas sales se disolvieron en 1 litro de agua destilada. para lograr un buen desarrollo de las plantas y predisponerlas a la infección por el patógeno, de la solución concentrada se hizo una dilución en 100 litros de agua y se aplicó con el riego. cuando las plántulas comenzaron a desarrollarse, se hicieron observaciones diarias sobre la época de aparición de los primeros sintomas de la enfermedad, sobre la evolución de los sintomas y sobre el número de plantas enfermas. además, utilizando los medios selectivos para cada especie, se cuantificaron las poblaciones de fusarium oxysporum y de trichoderma harzianum en el suelo. para las pruebas mencionadas, se utilizaron los siguientes tratamientos: 1. suelo inoculado con fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum en dosis de 0,5; 1,o;2,0; 3,0 y4,0 % por peso. 2. suelo inoculado con trichoderma harzianum en las dosis de 0,16; 0,3; 0,7; 1,0; 2,0 y 3,0 % por peso. 3. suelo inoculado con fusarium oxysporum f.sp. cucumerinumen dosisdeo,5; 1,0;2,0;3,oy4,0 % por peso y trichoderma harzianum en las dosis de o,16; 0,3; 0,7; 1,o;2,oy 3,0 % por peso. 4. suelo inoculado con fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum en las dosis de 0,5; 1,0; 2,0 ,y 3,0 % por peso y trichoderma harzianum en las dosis de 2,0 % por peso mas 30 ppm del fungicida benomil. 5. testigo en donde se usó suelo estéril sin ninguna inoculación. resultados pruebas de antagonismo in vitro. en las pruebas de antagonismo in vitro, se observó ' que, a medida que lahifa de trichoderma harzianum fué creciendo, formó ramificaciones y se dirigió hacia el micelio de fusarium oxysporum; en un término de 30 horas, al entrar en contacto los micelios de los dos organismos, se entremezclaron de una manera compatible. en algunos sectores de la caja de petri, al cabo de 3,5 dias, o después del contacto entre los dos organismos, se observó una esporulación escasa de ambos hongos y no se observó inhibición del crecimiento de las colonias. los resultados fueron idénticos para la interacción entre el antagonista trichoderma harzianum y el patógeno bien fuera fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum o fusarium oxysporum f.sp. dianthi. incidencia de la enfermedad. según las dosis utilizadas, la inoculación del patógeno fusarium oxysporumf.sp. cucumetinum al suelo, en todas las dosis empleadas, ocasionó enfermedad en plantas de pepino cohombro en distintas proporciones. las dosis de inóculo de 0,5 % del patógeno ocasionó el 60 % de marchitamiento de las plantas, la dosis de 1,0 % causó el marchitamiento del 90 % de las plantas, mientras que las dosis de 3,0 y 4,0 % ocasionaron el marchitamiento de todas las plantas. en las dos dosis más altas de inóculo del patógeno (3,0 y 4,0 %),ios primeros sintomas de la enfermel,;~fp¡tm~srnnll\\"4 (le oloi segoicnbiblióieel 47 dad se presentaron a los 13 dlas después de la siembra y consistieron en el amarillamiento de una de las hojas cotiledonares, seguido por el marchitamiento de la planta y, finalmente,la muerte hacia los 25 dlas. en los tratamientos en donde se presentó la interacción del antagonista en dosis de 0,16 % y del patógeno en dosis de 3,0 y 4,0 %, se observó, 25 dlas después de lasiembra, una disminución del15 y 10 % de plantas marchitas, respectivamente, en comparación con los tratamientos en donde se aplicó el patógeno a las mismas dosis, pero sin el antagonista. cuando la dosis del antagonista fué del 1,0 % y la dosis del patógeno fué de 3,0 y 4,0 %, la reducción de la enfermedad fué del 43 y 52 %, respectivamente (figura 6.1).además de la disminución en el número de plantas enfermas, se observó, por acción del antagonista, un retardo en la aparición de los slntomas. en los tratamientos con una dosis del 2,0 % de fusarium oxysporum y de 1,0 y 0,7 % de trichoderma harzianum, la reducción en el número de plantas enfermas fué de 8y2 %, respectivamente, en comparación con el testigo tratado únicamente con el patógeno (figura 6.1). el menor porcentaje de plantas enfermas se observó cuando trichoderma harzianum se aplicó en dosis de 1,0 % en combinación con cualquiera de las dosis del patógeno, presentándose entre el 47 y 57 % de plantas con marchitamiento vascular (figura 6.1). en los tratamientos en donde se realizó laaplicación de trichoderma harzianumcombinado con 30 ppm del fungiclda benomil, se observó un control de la enfermedad semejante al logrado cuando se aplicó solo el antagonista, excepto cuando la dosis del patógeno fué del 3 %, en donde el númerode plantas enfermas fué aún mayor (figura 6.2). población de trlchodenna harzlanum en el suelo. la población del antagonista, después de la inoculación al suelo, aumentó, a los 27 dlas después de iniciado el experimento, aproximadamente en un 70 %, en todos aquellos tratamientos en donde el patógeno no estuvo presente. la interacción entre los 2 organismos en el suelo, en las dosis altas utilizadas, produjo un crecimiento micelial abundante y una mayor producción de esporas de trichoderma harzianum, en comparación con la observada cuando el antagonista se desarrollo solo en el suelo en presencia de plantas sanas. 48 100 110.,. 80 • j 70so i 50·~ 40 l 30 20 10 o dosis de fuaartum oxyaporum o"," figura 6.1. efecto de las diferentes dosis de tticnoderma harzlanum y fusarlum oxysporum f.sp. cucumerlnum sobre el marchitamiento vascular del pepino cohombro, 27 dlas después de la inoculación al suelo. los tratamientos seguidos por la misma letra no son significativamente diferentes de acuerdo prueba de rango múltiple de duncan (p • 0.05). promedio de 3 replicaciones. 100 90.,. 80 i 70 .! so be• 50• •! 40e l 30 20 10 o 1.0 2.0 ... dosis de fusartum oxyaporum % figura 6.2. efecto de trtchodenna harzlanum y el fungicida benomil sobre el marchitamiento vascular del pepino cohombro, 20 dlas después de la inoculación al suelo. los tratamientos seguidos por la níisma letra no son significativamente diferentes de acuerdo a la prueba de rango múltiple de duncan (p. 0.05). promedio de <4 replicaciones. población de fusarlum oxysporum en el suelo. el aumento de la población del patógeno en el suelo en ausencia de trichoderma harzianum fué del 90 %, con respecto a la densidad inicial aplicada. cuandoelpat6genoseaplic6enladosisde4%,que fué la dosis más alta empleada y el antagonista se aplic6en las dosisdeo,16yo,3o %,iapoblación del patógeno aumentó apenas en un 40%. cuando el patógeno se aplicó al suelo en las dosis de 3,0 y 4,0 % yel antagonista se inoculó en dosis de 0,7 y 1,0 %,ia población del patógeno disminuyó hasta en un 55 %, con relación a la densidad inicial aplicada al suelo; en estos casos, se presentaron los menores porcentajes de la enfermedad. efecto de trlchoderma harzlanum en el crecimiento de las plantas. veinticinco dlas después de la siembra, se observó, en los tratamientos en donde el suelo se inoculó con trichoderma harzianumen dosis de o,7y 1,0 %, un incremento del 35 % en la altura de las plantas (8 cm), con relación a las plantas en donde nose aplicó antagonista (5,2 cm). los tratamientos en donde el patógeno se inoculó al suelo en las dosis bajas no presentaron diferencias apreciables en la altura de las plantas, en comparación con las plantas testigo que no recibieron ningún tipo de organismo. por el contrario, cuando se realizaron inoculaciones con las dosis altas del patógeno, se obtuvieron plantas más pequeñas que las plantas testigo. los tratamientos en donde se aplicó el patógeno en dosis de 3,0 y 4,0 % y el antagonista en dosis de 0,7 y 1,o % se encontraron plantas ligeramente más altas (6 cm), en comparación con las plantas testigo. establecimiento de un sistema para probar la eficiencia de un organismo antagonista. el resultado más importante de este trabajo fué haber logrado establecer, en el laboratorio, un sistema sencillo, para probar la eficiencia de diversos organismos antagonistas en el control del marchitamiento vascular del pepino cohombro ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum. bajo las condiciones experimentales, se obtuvo un periodo de incubación de la enfermedad muy corto, de apenas 12 a 15 dlas y los experimentos se terminaron con la muerte de las plantas, entre los 25 y 30 dlas. discusion las pruebas in vitro realizadas no fueron buenas para determinar la eficiencia antagonista del aislamiento t 95 de trichoderma harzianum sobre los patógenos fusarium oxysporumf.sp. cucumerinum y fusarium oxysporum f.sp. dianthi. las pruebas de antagonismo, en donde el patógeno yel antagonista se aplicaron al suelo, fueron bastante efectivas para demostrar la interacción entre los dos organismos y la disminución de la enfermedad. este tipo de pruebas han sido muy eficientes para el estudio del antagonismo de pseudomonas pulida sobre fusarium oxysporum en plantas de pepino cohombro, rábano y lino (scher y baker, 1980; 1982). todas las cinco dosis del patógeno utilizadas ocasionaron la enfermedad, aunque en diferentes proporciones, observándose una relación directa entre las dosis del patógeno y la incidencia de la enfermedad. la dosis de 0,5 % de fusarium oxysporum, equivalente a 3,25 x 1q4 unidades formadoras de colonias por gramo de preparación seca y que ocasionó una mortalidad del 60 % de las plantas enfermas, fué bastante adecuada para medir el potencial antagonista del aislamiento t 95 de trichoderma harzianum sobre el hongo fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum. esta densidad de inóculo, que causó una mortalidad cercana al 50 % de las plantas, es adecuada para este tipo de ensayos y evita el enmascaramiento del potencial antagonista de un aislamiento como lo recomiendan ki"tierman et al (1983). el antagonista trichoderma harzianum fué más eficiente al interactuar con dosis altas del patógeno que con dosis bajas, logrando reducir la enferme¡dad del 100 % al 40 %. .> el aumento de la población de trichoderma harzianum al desarrollarse en forma conjunta con el patógeno en el sueloy ladisminución de la población del patógeno observada, demuestran la existencia de una interacción entre los dos organismos, resultado quefavorece alantagonista. ladisminución del patógeno en el suelo se manifestó, además, con un retardo en la expresión de los slntomas de la enfermedad y con una menor mortalidad de las plantas. el estimulo en el crecimiento de las plantas de pepino cohombro obtenido con la aplicación de trichoderma harzianum al suelo fué similar al encontrado por chang et al (1986) en plantas de pepino cohombro, pimentón, tomate, crisantemo y petunia y por elad et al (1980) en plantas de frijol. la disminución del tamaño y desarrollo de las plantas de pepino cohombro cuando se aplicaron dosis altas del patógeno fueron similares a la disminución de tamaño de las plantas de clavel por efecto de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, observada por arbeláez y calderón (1992). el establecimiento de un sistema para determinar la capacidad antagonista de trichoderma harzianum en el control del marchitamiento vascular de pepino cohombro, ocasionado por fusarium oxysporum 49 f.sp. cucumerinum, se considera el mayor aporte de esta investigación. de una manera sencilla, con materos pequet\os y en un laboratorio que, sin mayor adaptación, mantiene una temperatura entre 22 y30·c bajo luz fluorescente continua, ofrece una metodologla sencilla también para probar, en distintas plantas, diversos hongos y bacterias antagonistas enel control del marchitamiento vascular ocasionado por diversas formas especiales de fusarium oxysporum. en ensayos preliminares, este sistema funcionó, también, en plantas de tomate, lino y rábano, pero fué mucho más eficiente en pepino cohombro, razón por la cual se escogió esta planta para el desarrollo de la investigación. esta metodologla, por la corta duración de los experimentos, permite realizar varios ensayos en un corto tiempo a muy bajo costo, sin tener que realizar pruebas de campo que toman más tiempo y son más costosas. en este trabajo, se comprobó que los ensayos en donde se utilizan plantas que se mantienen bajo condiciones controladas son mucho más efectivos y de mayor utilidad para el estudio de posibles antagonistas de patógenos del suelo que las pruebas in vitro, como lo consideran linderman et al (1983). además, esta metodologla ha sido aplicable al efecto de diferentes aislamientos de trichoderma en el control de enfermedades causadas por rhizoctonia solani y pythium sp. (ellas et al, 1989; galindo et al, 1990; rincón et al, 1992). bibllografia 1. arbeláez, g. fungal and bacterial diseasesoncamation in colombia. acta horticulturae 216: 151-157. 1987. 2. arbeláez, g. control de las enfermedades vasculares del clavel en colombia. agronomia colombiana 6: 39.1989. 3. arbeláez, g. y o.l. calderón. determination of the physiological races of fusarlumoxysporumf.sp. dianthlon camation in colombia. acta horticulturae 307: 43-49.1991. 4. armstrong, g. m. and j. k. armstrong. formae speciales and races of fusarlum oxysporum causing wilt diseases. p. 391-399./n p. e. nelson, t. a. toussoun and r. j. cook (eds.). fusarlum: diseases, biology and taxonomy. the pennsy1vania state university press. university park and london. 1981. 5. baker, r. measures to control fusarlum and phialophora wilts pathogens of carnation. plant disease 64: 743-749. 1980. 6. baker, r. and p. e. dunn. preface p. xix xxii/n r. baker and p. e. dunn (eds.). new direclions in 50 biological control alternatives for suppressing agricultural pests and diseases. alan r. liss. newyork. 1990. 7. boland, g. j. biological control of plant diseases with fungal antagonists: challenges and opportunities. canadian joumal of plant pathology 12: 295-299. 1990. 8. chang, y .c., r. baker, o. kleifeld and 1.chet.lncreased growth of plants in the presence of the biological control agent trlchodetma harzianum. plant disease 70: 145-148. 1986. 9. chet, l., g. e. harman and r. baker. trlchodetma hamatum: its hyphal interactionwith rhlzoctoniaso/anl and pythium spp. microbial ecology 7: 29-38.1981. 10. chet, 1.and r. baker.lsolation and biocontrol potential of trichoderma hamatum from soil naturally suppressive to rhlzoctonia so/anl. phytopathology 71:286-290.1981. 11. cook, r.j. and k.f. baker. the nature and practice of biological control of plant pathogens. american phy1opathological society. si. paul, minnesota. 1983. 12. delgado, de kallman, l. y g. arbeláez. control de sc/erotlnla sc/erotlorum (lib.) de bary en crisantemo y habichuela con diferentes aislamientos de tticnodetma y con fungicidas. agronomía colombiana 7: 33-39. 1990. 13. dennis, c. and j. webster. antagonistic properties of species groups of trlchodetma. 111.hyphal interactions. trans. br. micol. soco 57: 363-369.1971. 14. elad, y., 1.chet and j. katan. trlchodetma harzianum: a biocontrol agent effective against sc/erotium ro"sll and rhlzoctonia so/anl. phy1opathology 70: 119-121.1980. 15. elad, y., 1.chet and y. henis. a selective medium improving quantitative isolation of trlchodetma spp. from soil, phy10parasitica 9: 59-67.1981. 16. ellas, r., o. arcos y g. arbeláez. estudio del antagonismo de algunas especies de trlchodetma sobre fusarlum oxysporum, y rhlzoctoil/a so/an/. agronomia colombiana 6: 25-30.1989. 17. galindo, j.r., g. hemández y g. arbeláez. control biológico de tres hongos causantes de enfermedades en coliflor y pepino cohombro. revista ica 25: 149-156. 1990. 18. ghaffer, a. biological control of sclerotial disease. vol l. p. 153-175. /n k. g. mukerji and k. l. garg (eds.). biocontrol of plant diseases. crc press, inc. boca raton, florida. 1986. 19. hadar, y., l. che! and y. henis. biological control of rhlzoctonia so/anl damping off wilh wheat bran culture of trlchodetma harzlanum. phytopathology 69: 6468.1978. 20. komada, h. development of a selective medium for quantítative isolation of fusarium oxysporom from natural soil. rey. plant protection res. 8: 114-125. 1975. 21. linderrnan, r.g., l.w. moore, k.f. baker and da cooksey. strategies for detecting and characterizing system for biological control of soilborne plant pathogens. plant oisease 67: 1058-1064. 1983. 22. lumsden, r.o. and g.c. papavizas. biological control of soil bome plant pathogens. american joumal of ahematiye agricuhure 3: 98-101. 1988. 23. marois j.j. and o.j. mitchell. effects of fumigation and fungal antagonist on the relationships ofinoculum to infection incidence and disease severity in fusarium crown rot of tomato. phytopathology 71: 167-170. 1981. 24. machardy, w.e. and c.h. beckman. vascular wih fusaria: infection and pathogenesis. p. 365-390. in p.e. nelson, t a toussoun and r.j. cook (eds.). fusarium: diseases, biologyandtaxonomy. the pennsytyania state university press. university park and london.1981. 25. rincón, aa, j.e. leguizamón y g. arbeláez. control biológico de rhlzocton/a salan; con trlchoderma en semilleros de café. cenicafé. 43: 73-83. 1992. 26. scher, f.m. and r. baker. mechanisms of biological control in a fusarlutn-suppressive soil. phytopathology 70: 412-417.1980. 27. scher, f.m. and r. baker. effect of pseudomonas putida and a synthetic iron chelalor on induction of soil suppressiveness to fusarlum wih pathogens. phytopalhology 72: 1567-1573. 1982. 28. upadhyay, b. s. and b. rai. biocontrol agents of plant pathogens: their use and practical constraints. vol l. p. 115-136. in k. g. mukerji and k. l. garg (eds.). biocontrol of plant diseases. crc press, inc. boca raton, florida. 1986. 29.wells,h.o. trlchoderma asa biocontrol agent. p. 7182. in k. g. mukerji and k. l. garg (eds.). bioconlrol of planl diseases. vol. l. crc press, inc. boca ralon, florida. 1986. 51 agronomía 24-2i.indd variabilidad espacial de propiedades edáficas y su relación con el rendimiento en un cultivo de papa (solanum tuberosum l.) the spatial variability of some soil properties and their relationship with varying production in potato crop (solanum tuberosum l.) juan d. muñoz1, luis j. martínez2 y ramón giraldo3 resumen: se efectuó una investigación con el fin de modelar la variabilidad espacial de algunas propiedades del suelo y su relación con la variación de la producción en un cultivo de papa (solanum tuberosum l.), como base para identificar algunos indicadores de calidad de suelos en el departamento de cundinamarca, región andina de colombia. mediante la realización de diversos análisis espaciales se encontró una alta variabilidad espacial de las propiedades del suelo y de la producción dentro del lote. por otra parte, se encontró que el ph, la suma de bases y saturación de al son las características de mayor influencia sobre el rendimiento, por lo tanto, pueden ser utilizadas como indicadores de calidad del suelo, bajo las condiciones del estudio. con relación al muestreo, las redes, con 14 y 26 puntos, distancias entre puntos de 30 x 30 y 15 x 30, tuvieron varianzas de predicción aceptables y costos razonables, por lo tanto, se consideran apropiadas para las condiciones del estudio. palabras claves adicionales: análisis espacial, geoestadística, sig, red de muestreo, indicador de calidad de suelo abstract: the spatial variability of some soil properties and their relationship with varying production in potato crop (solanum tuberosum l.) was modelled as the basis for identifying some soil quality indicators in cundinamarca department, colombia, andean region. spatial analysis revealed high spatial variability in soil properties and production among lots. it was also found that ph, the sum of exchangeable bases, and aluminum saturation were the characteristics that most influenced yield. they could, thus, be used as indicators of soil quality in the conditions employed for this study. sampling networks having 14 and 26 points (30 m x 30 m and 15 m x 30 m distances between points) presented acceptable prediction variation and returned reasonable costs, thereby being considered suitable for the conditions used in this study. additional key words: spatial analysis, geostatistics, gis, sampling network, soil quality indicator fecha de recepción: 22 de agosto de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 investigador asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jdmunozr@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ljmartinezm@unal.edu.co 3 profesor asistente, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: rgiraldoh@unal.edu.co agronomía colombiana 24(2): 355-366, 2006 introducción mantener la calidad del suelo es uno de los objetivos de la sostenibilidad de la agricultura (bouma, 2002), para lo que se requieren indicadores que permitan saber si las formas actuales de uso y manejo se acercan o se alejan de los objetivos de la sostenibilidad, con el fin de introducir los cambios necesarios (dumanski y pieri, 2000). la calidad del suelo se ha definido como una condición que le permite funcionar dentro de los límites de ecosistemas naturales o manejados para mantener la productividad animal y vegetal, mantener o mejorar la calidad del agua y del aire y la salud y el hábitat para los humanos (karlen y stott, 1994). para identificar indicadores de calidad de suelos se requiere conocer la relación existente entre las propiedades de éste y el desarrollo y producción de los cultivos, y es una de las estrategias básicas para lograr mayor eficiencia en la producción agrícola (cassel et al., 2000). la producción de los cultivos varía dentro de los lotes, como consecuencia de la variación que presentan diver356 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana sos factores, entre ellos, las propiedades del suelo y las prácticas agronómicas (godwin y miller, 2003; taylor et al., 2003). conocer dicha variabilidad permite definir factores limitantes, formas adecuadas para la aplicación de fertilizantes y otros insumos y establecer prácticas de manejo y de conservación del suelo. sobre la variabilidad espacial de los suelos se han realizado numerosos estudios; sin embargo, sólo recientemente se ha dado énfasis al estudio de la relación entre la variación del suelo y el desarrollo y la producción de los cultivos. algunos trabajos se han enfocado principalmente a la agricultura de precisión (jaynes y colvin, 1997), buscando aumentar la eficiencia y la sostenibilidad de la producción. en un estudio se evaluó el comportamiento del algodón en relación a la variación del suelo, los mapas obtenidos mediante kriging resultaron ser buenos indicadores del rendimiento (kravchenko y bullock, 2002), y la variación en la topografía se relacionó con los rendimientos de soya (johnson et al., 2002). por su parte, sousa y pereira (1999) analizaron los requerimientos hídricos del cultivo de la papa mediante procedimientos geoestadísticos usando un sistema de información geográfica, sig. igualmente, los estudios de variabilidad se consideran importantes para entender procesos de degradación de suelos (martínez y zinck, 1994; martínez y zinck, 2004) o de su conservación (dercon et al., 2003). este trabajo es parte de un proyecto que busca desarrollar un modelo para evaluar la calidad de las tierras dedicadas al cultivo de la papa y que integra tecnologías de información geográfica, análisis espaciales y datos de campo, de manera que se pueda monitorear el estado de las tierras. el objetivo de este estudio fue conocer la variabilidad espacial de algunas propiedades del suelo y su relación con la variación de la producción, como base para identificar algunos indicadores de calidad de suelos. materiales y métodos el estudio se realizó en el municipio de zipaquirá (cundinamarca), en un lote de 1,3 ha cultivado con papa (solanum tuberosum l.), localizado a 05o 06’ 35” norte y 74o 02’ 35” oeste y altitud de 3.329 msnm. el suelo era un typic melanudans, medial, mixto, isomésico (ávila, 2005). el relieve es quebrado, con pendientes de 12% a 25% y presencia en algunos sectores de erosión hídrica laminar en grado ligero a moderado; los suelos son profundos, de texturas finas a moderadamente gruesas, fuertemente ácidos, con alta capacidad de intercambio de cationes, saturación de al de media a alta y contenidos bajos de ca, p, mg y k. el clima presenta temperatura media, que varía entre 8 y 12 oc y precipitación promedio anual de 900 mm. recolección y análisis de datos para el muestreo se diseñó una red regular de 15 x 15 m. el muestreo de suelos se realizó un mes después de la germinación del cultivo, a distancias de 15 x 30 m, para un total de 27 muestras. en cada punto se tomaron 5 submuestras –una central y 4 separadas a un metro– en cada eje cardinal, siguiendo la metodología propuesta por martínez y zinck (1994); luego se mezclaron y se obtuvo una muestra compuesta, que fue analizada en el laboratorio. el muestreo de las variables del cultivo se realizó a distancias de 15 x 15 m, para un total de 52 muestras. el porcentaje de daño causado por el patógeno phytophthora infestans se calculó como el promedio de porcentajes de daño de 5 plantas alrededor de cada punto muestral. el valor en cada planta se obtuvo mediante escalas de área foliar afectada. un procedimiento similar se usó para evaluar el daño causado por el insecto minador lyriomiza sp. el rendimiento se midió como el peso promedio de tubérculos por planta, obtenido con base en 5 plantas tomadas alrededor de cada punto de muestreo (burrows et al., 2002). el ph se midió con el potenciómetro en relación 1:1 suelo:agua; el c orgánico se determinó por el método de walkley-black; los cationes ca, mg, na y k se extrajeron con acetato de amonio 1 n a ph 7 y se valoraron por espectrofotometría de absorción atómica; la capacidad de intercambio catiónico se determinó al desplazar el amonio (nh 4 ) intercambiado con nacl 1 m y con valoración volumétrica; el al y el h de cambio se extrajeron con kcl 1 m y se les realizó valoración volumétrica; el p se determinó siguiendo la técnica de bray ii y la textura, por el método de bouyoucos (igac, 1990). en la figura 1 se muestran los principales análisis de los datos. en la etapa inicial se calcularon las medidas de localización y variabilidad para describir de manera global los datos, utilizando el software sas. luego se hicieron análisis geoestadísticos sobre cada una de las variables y sobre ejes factoriales resultantes de hacer análisis de componentes principales (digby y kempton, 1992), con las variables de mayor correlación. lo anterior permitió identificar el comportamiento de cada variable en el lote y establecer relaciones entre ellas. muñoz et al.: variabilidad espacial de propiedades... 3572006 z*(x 0 ) es el mejor predictor, porque los pesos o ponderaciones (λ i ) se obtienen de tal manera que minimizan la varianza del error de predicción, cuya estimación está dada por: σ2 0 = σ λ i γ i0 + µ (3) en donde γ i0 + µ es la mitad del multiplicador de lagrange empleado para la restricción dada en (1) y γ i0 es igual a γ(h) calculado para la distancia entre la observación muestral i-ésima y el punto donde se desea hacer la predicción. como criterios de bondad de ajuste, para la escogencia de los mejores modelos de semivarianza se utilizó el coeficiente de determinación (r2) y algunas medidas resultantes de hacer validación cruzada (esri, 2001): el promedio del error de predicción, la desviación estándar del error de predicción, la desviación estándar de los errores de predicción estandarizados y el promedio de los errores estándar de predicción del kriging. con el fin de establecer relaciones espaciales entre las propiedades del suelo y el rendimiento, se calcularon los cofigura 1. diagrama con los procedimientos de análisis aplicados en el estudio. en la etapa de modelación geoestadística, primero se calcularon semivariogramas experimentales a través de la ecuación (cressie, 1993): γ(h) = 1/[2n(h)] σ[z(x i +h) – z(x i )]2 (1) donde z(x i ) es el valor de la variable en un sitio x i , z(x i +h) es otro valor muestral separado del anterior por una distancia h y n(h) es el número de parejas que se encuentran separadas por dicha distancia. los modelos teóricos se ajustaron usando regresión no lineal (draper y smith, 1983) con los softwares geo-eas (englund y sparks, 1991) y gs+ (gamma design, 1995). luego se efectuó análisis de interpolación mediante kriging, utilizando el software arcgis (esri, 2001), según la ecuación: z*(x 0 ) = σ λ i z(x i ), con σ λ i = 1 (2) esta ecuación indica que la predicción en cada punto no muestreado (x 0 ) es calculada como una combinación lineal de los n datos muestrales z(x i ). se considera que eficientes de correlación de pearson con los datos obtenidos en cada punto. también, se calcularon las correlaciones entre los mapas raster obtenidos con la función matriz de correlación del software ilwis (itc, 1997). se realizaron una aproximación para obtener los indicadores de calidad del suelo mediante kriging indicador (smith et al., 1994) y operaciones lógicas entre los mapas del rendimiento y los de las variables que se correlacionaron con éste. resultados y discusión variabilidad de propiedades edáficas y agronómicas las condiciones sanitarias en el cultivo fueron buenas, como lo muestran los bajos porcentajes de daño por p. infestans y de lyriomiza sp. (tabla 1). comparando los promedios de las características del suelo (tabla 1) con los requerimientos nutricionales del cultivo de la papa 358 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana (instituto colombiano agropecuario, 1992), se evidencia que el ph es bajo, el al intercambiable y la saturación de al son medios a bajos, el contenido de bases totales es bajo a medio y la relación entre cationes es normal. por su parte, el contenido de materia orgánica es alto debido a las bajas temperaturas en la región, que generan procesos de mineralización lentos (igac, 1995). la capacidad de intercambio catiónico es muy alta, lo que se explica por los altos contenidos de materia orgánica y de minerales amorfos provenientes de cenizas volcánicas. el contenido promedio de p disponible es muy alto y se puede deber a la excesiva fertilización fosfórica que reciben los cultivos de papa, ya que el mismo tipo de suelo en condiciones de bosque natural presentó contenidos bajos de p (alrededor de 10 mg· kg-1), como se reporta en el estudio de ávila (2005). el ph, el c orgánico y la capacidad de intercambio catiónico presentaron coeficientes de variación (cv) bajos (< 10%), al ser comparados con las demás variables; esto coincide con otros estudios (martínez y zinck, 1994) que han reportado cv bajos para estas variables. la suma de bases, la saturación de al, el p y el rendimiento presentaron cv medios (20%-40%). wilding y drees (1983) encontraron cv bajos para bases totales y concentración de al y consideran que las variables edáficas químicas presentan por lo general la mayor variación; ritz et al. (2004) encontraron coeficientes altos para p. aunque no existe información previa sobre la variación de los rendimientos del cultivo de papa dentro del lote, se considera que se presentó variación media. los porcentajes de daño por p. infestans y por lyriomiza sp. presentaron los mayores cv, lo que puede deberse al hecho de que se trata de poblaciones biológicas que dependen de nichos específicos, generando distribuciones dispersas y patrones agregados. ajuste de modelos de semivarianza se ajustaron los modelos de semivarianza para cada variable (tabla 2), se generaron los semivariogramas respectivos (figura 2) y se encontró que las variables evaluadas presentan estructura de autocorrelación espacial. tabla 1. resumen de los estadísticos descriptivos para cada variable. variable media ds mínimo máximo cv (%) variables edáficas n =27 reacción del suelo ph 4,4 0,2 4,1 4,8 4,4 carbono orgánico (%) 15,8 1,4 13,2 18,3 9,0 suma de bases cambiables (cmol∙kg-1) 6,5 1,4 3,7 9,3 21,3 saturación de aluminio (%) 17,4 6,5 6,8 29,5 37,5 capacidad de cambio catiónico (cmol∙kg-1) 51,2 3,9 44,0 58,9 7,6 fósforo (mg∙kg-1) 132,9 45,3 56,7 214,7 34,0 arcillas (%) 7,1 1,4 4,5 9,7 19,7 limos (%) 23,8 3,9 14,4 29,6 16,3 arenas (%) 69,0 4,5 61,5 77,4 6,5 variables agronómicas n = 52 rendimiento (kg/sitio) 14,1 3,2 6,7 20,7 22,5 phytophtora infestans (%) 5,4 5,0 0,2 25,0 93,1 lyriomiza sp. (%) 2,6 2,3 0 10,6 86,6 ds: desviación estándar. cv: coeficiente de variación. tabla 2. modelos y parámetros del variograma estimados para cada variable. variable modelo nugget (co) sill (co+c) rango (ao) r2 phytophthora infestans lineal 13,70 33,02 107,0 0,68 lyriomiza sp. gaussiano 2,28 11,56 104,6 0,96 rendimiento esférico 4,32 10,53 39,6 0,69 ph esférico 0,0065 0,0384 34,2 0,83 carbono orgánico lineal 1,31 2,37 89,3 0,84 suma de bases cambiables esférico 0,096 2,10 27,8 0,64 saturación de aluminio esférico 3,60 46,31 26,5 0,41 capacidad cambio catiónico esférico 0,54 17,22 96,7 0,98 fósforo esférico 767 2233 48,4 0,79 co: efecto nugget; co+c: meseta (sill); ao: rango; r2: coeficiente de determinación. muñoz et al.: variabilidad espacial de propiedades... 3592006 figura 2. semivariogramas experimentales y ajuste de los modelos para cada variable. a) rendimiento; b) phytophthora infestans; c) lyriomiza sp.; d) ph; e) carbono orgánico; f) suma de bases cambiables; g) saturación de aluminio; h) capacidad de cambio catiónico; i) fósforo. 360 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana los rangos obtenidos varían entre 26,5 m y 107,0 m (tabla 2). algunas variables presentaron distancias de dependencia espacial moderadas a largas, como el daño por p. infestans, el daño por lyriomiza sp., el c orgánico y la capacidad de cambio de cationes, mientras que otras variables mostraron pérdida de dependencia espacial a distancias cortas, en las que la autocorrelación resulta débil; tal es el caso del rendimiento, el ph, la suma de bases, la saturación de al y el p. los rangos altos en el porcentaje de daño por p. infestans y por lyriomiza sp. indican que el proceso de autocorrelación espacial es fuerte, lo que puede deberse a que la distribución poblacional de organismos vivos responde a fenómenos que varían a distancias superiores a las muestreadas, como temperatura, humedad o geomorfología del terreno, coincidiendo con los resultados de lecoustre et al. (1989) en poblaciones de otros organismos biológicos. los rangos bajos para ph, saturación de al y suma de bases mostraron débil autocorrelación espacial debido a la incidencia de factores que varían a distancias cortas, como la fertilización y las prácticas de manejo del cultivo. goovaerts (1998) encontró modelos esféricos con rangos de dependencia bajos para el ph y similares a este estudio. el c orgánico presentó un rango medio similar al de la capacidad de cambio catiónico, lo que indica que estas variables están siendo afectadas por factores que varían a distancias superiores de las muestreadas, como la pendiente y la forma del terreno; resultados similares han sido reportados en otras investigaciones (martínez y zinck, 1994; barbizzi et al., 2004). el rendimiento mostró dependencia espacial débil, con un rango corto similar al encontrado en otras investigaciones (nielsen y wendroth, 2003). el rango fue similar al de otras variables como ph, suma de bases y saturación de al, indicando que puede existir una relación espacial entre el rendimiento y las otras variables, lo que es un criterio importante para definir los indicadores de calidad de suelos. sin embargo, se debe considerar que otros factores no evaluados en este estudio también pueden haber influido en el rendimiento. el modelo ajustado para p fue esférico con rango de dependencia espacial bajo, indicando débil dependencia espacial. la relación entre el efecto nugget y el sill permite conocer la distribución de la variabilidad. con excepción del c orgánico, los modelos ajustados para las otras variables presentaron relaciones nugget-sill menores de 50% (tabla 2), es decir, que el proceso es explicado en su mayoría por la variación estructural, con lo que se consiguen mejores resultados en la interpolación. el c orgánico presentó una relación nugget-sill alta, que indica que una gran proporción de la variabilidad es explicada por el efecto nugget y que las predicciones serán menos confiables. aunque no existe un umbral exacto para esta relación, generalmente se considera que una razón por arriba de 50% indica que el proceso podría estar variando a distancias menores que las muestreadas (martínez y zinck, 1994) y, como consecuencia, se pueden presentar mayores errores en la interpolación (yemefack et al., 2005); estos mismos autores recomiendan experimentar con redes muestrales más densas. distribución espacial de las características edáficas y agronómicas en la figura 3 se presentan los mapas de distribución espacial para cada variable, obtenidos mediante kriging ordinario. los valores más altos para el daño por p. infestans conforman un foco hacia la zona sureste del lote (figura 3b). los valores variaron entre 0,2% y 25%, aunque el mayor porcentaje del área estuvo por debajo del 6%. los valores más altos (> 5,5%) para el daño por lyriomiza sp. se ubicaron desde la parte central hasta el noroeste y los menores (< 0,3%), hacia el sureste (figura 3c). la comparación visual entre el mapa de daño por p. infestans y el de daño por lyriomiza sp. (figuras 3b y 3c) permiten detectar una relación espacial inversa entre ellas. la zona en que se encuentra el foco del patógeno presenta los valores más bajos en el daño por el insecto y viceversa. lo anterior se puede explicar por la competencia entre los dos organismos por el consumo de la hoja como sustrato nutricional. el rendimiento presentó los valores más altos hacia la zona central del lote, mientras en los bordes se observaron los más bajos (figura 3a) y varió entre 6,75 y 20,75 kg. generalmente se considera que los lotes cultivados son homogéneos, sin embargo la variabilidad en el mapa de rendimiento indica una alta heterogeneidad dentro del lote evaluado. el análisis visual muestra una relación entre el mapa de rendimiento y los mapas de otras variables, lo que permite inferir algún tipo de relación espacial; este aspecto se analizará más adelante. el ph (figura 3d) presentó los valores más altos en la zona central y al borde suroeste. los valores altos en la zona central concuerdan con la zona de mayor producción en el mapa de rendimiento, lo que indica la exismuñoz et al.: variabilidad espacial de propiedades... 3612006 figura 3. mapas de distribución espacial para: a) rendimiento; b) phytophthora infestans; c) lyriomiza sp.; d) ph; e) carbono orgánico; f) suma de bases cambiables; g) saturación de aluminio; h) capacidad de cambio catiónico; i) fósforo. 362 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana tencia de relaciones entre las dos variables. los valores variaron entre 4,1 y 4,8, aunque la mayor parte del área fue inferior a 4,5. en el caso de c orgánico, los datos fluctuaron entre 13,2% y 18,3%, los más altos se ubicaron en la zona noroeste (figura 3e), mientras que los más bajos hacia la región noreste. la suma de bases varió entre 3,7 y 9,3 cmol· kg-1; el mapa muestra las zonas con mayor magnitud hacia la esquina sureste y hacia la zona central, muy similares en tamaño y ubicación a los patrones obtenidos en el mapa de rendimiento, lo que hace pensar que hay algún tipo de relación espacial entre dichas variables (figura 3f). igualmente se observa relación espacial de la suma de bases con el ph y con la saturación de al. la saturación de al fluctuó entre 6,85% y 29,5%. se observa una distribución heterogénea con valores bajos en la zona central del lote, que coincide con la zona de mayores rendimientos (figura 3g). igualmente la zona noreste con valores bajos presenta relación con la de alta producción. la capacidad de cambio catiónico varió entre 44 y 58 cmol· kg-1, presenta valores altos en el borde oeste que disminuyen gradualmente hacia el este (figura 3h). en la figura 3i se observa el mapa de distribución espacial del p, que muestra zonas con magnitudes bajas hacia la zona este del lote y otras dos hacia el oeste. en los análisis anteriores se encuentran relaciones espaciales importantes para entender y explicar parcialmente las variaciones en el rendimiento. la saturación de al, el ph, la suma de bases parecen ser las variables que mayor incidencia tuvieron en la producción del cultivo, lo que es un criterio importante para considerarlas como indicadores de calidad del suelo en las condiciones del estudio. sin embargo, es importante tener en cuenta que existen otros factores que influyen sobre los rendimientos y no se tuvieron en cuenta en esta investigación. relación entre variables análisis de correlación los coeficientes de correlación de pearson mostraron relaciones entre algunas propiedades del suelo (tabla 3), pero no se encontró ninguna relación significativa con el rendimiento. el ph presentó una relación directa con la suma de bases y una relación inversa con la saturación de al y con el contenido de p. el mayor contenido de bases, principalmente de ca, aumentó el ph por neutralización del al. por otra parte, la fertilización fosfórica continua y en altas cantidades generó liberación de cargas libres y, por consiguiente, aumentó la concentración de iones hidrógeno, acidificando los suelos. el c orgánico presentó relación directa con el al, debido a la acción de algunos compuestos orgánicos que generan acidez del suelo, como los ácidos oxálico, tartárico, láctico y málico (hanke, 1990). el c orgánico también presentó relación directa con la capacidad de cambio catiónico, explicada por las cargas negativas que genera. por último, se encontró relación entre el p y el c orgánico (tabla 3) ya que la materia orgánica es una fuente importante de fosfatos (sourkova et al., 2005). adicionalmente, se evidenció correlación inversa entre las variables daño por p. infestans y daño por insecto minador lyriomiza sp. (tabla 3), debida a la competencia de los dos organismos por las hojas de la papa como sustrato. tabla 3. coeficientes de correlación de pearson, calculados para las interacciones entre variables agronómicas y edáficas. variable lyr rto ph co bases al s-al cic p phy -0,39* -0,24 -0,06 -0,01 0,25 0,00 -0,11 -0,13 0,18 lyr 0,08 0,01 -0,24 -0,15 -0,17 -0,03 -0,09 -0,10 rto 0,27 -0,02 0,14 -0,21 -0,22 0,21 -0,28 ph -0,16 0,42* -0,73** -0,71** 0,09 -0,40* co 0,10 0,59** 0,32 0,73** 0,38* bases -0,50* -0,78** 0,14 0,28 al 0,90** 0,33 0,37* s-al 0,11 0,12 cic 0,12 **p < 0,01; * p < 0,05. phy: phytophthora infestans; lyr: lyriomiza sp., rto: rendimiento; co: carbono orgánico; bases: suma de bases; al: aluminio; s-al: saturación de aluminio; cic: capacidad de intercambio catiónico; p: fósforo. muñoz et al.: variabilidad espacial de propiedades... 3632006 los resultados del análisis de correlación matricial efectuado entre los mapas raster obtenidos mediante kriging se muestran en la tabla 4. un resultado importante es la relación encontrada del rendimiento del cultivo con las bases (0,35), con la saturación de al (0,36) y con el ph (0,31). los coeficientes obtenidos son significativos ya que provienen de una población muy grande y representan zonas de asociación espacial dentro del lote. estas relaciones muestran la importancia de la acidez del suelo y la disponibilidad de nutrientes en el rendimiento del cultivo, lo que es un criterio importante para considerar estas características como indicadores de calidad de suelos. el ph en sentido directo y a la saturación de al y al h en sentido inverso. el segundo componente tiene asociación directa entre el c orgánico y la capacidad de intercambio catiónico (tabla 6). tabla 4. coeficientes de correlación para las interacciones entre los mapas raster de variables agronómicas y edáficas, calculados mediante el análisis de correlación matricial. variables cic co phy lyr p ph s-al rto bases 0,13 0,10 0,28 -0,11 0,07 0,36 -0,74 0,35 cic 0,90 -0,17 -0,11 -0,16 0,13 0,21 0,30 co -0,14 0,10 -0,17 0,19 0,16 0,24 phy -0,50 0,08 -0,15 -0,13 -0,11 lyr -0,04 0,03 -0,07 -0,08 p -0,45 0,16 -0,14 ph -0,69 0,31 s-al -0,36 bases: suma de bases; cic: capacidad de intercambio catiónico; co: carbono orgánico; phy: phytophthora infestans; lyr: lyriomiza sp.; p: fósforo; s-al: saturación de aluminio; rto: rendimiento. análisis de componentes principales los dos primeros componentes explican el 75% de la variabilidad total de los datos (tabla 5). el primer componente hace referencia a la suma de bases, el mg y tabla 5. valores reales, porcentaje de variación y porcentaje acumulado en ocho componentes principales. análisis de componentes principales (acp). componente valores reales porcentaje de variación porcentaje acumulado 1 3,298 47,12 47,12 2 1,953 27,90 75,02 3 0,786 11,22 86,25 4 0,431 6,17 92,42 5 0,260 3,72 96,14 6 0,214 3,06 99,21 7 0,054 0,78 100,00 tabla 6. vectores reales para cada variable, calculados para los dos componentes principales de mayor valor en el análisis de componentes principales (acp). variable componente 1 componente 2 ph 0,36 0,14 carbono orgánico -0,21 0,60 magnesio 0,40 0,21 suma de bases 0,44 0,30 saturación de aluminio -0,52 -0,05 hidrógeno -0,41 0,25 capacidad de cambio catiónico -0,11 0,63 se calcularon los valores de los dos primeros componentes en cada punto muestral y con éstos se realizaron los mapas de variación espacial para cada componente (figura 4). el primer componente representa la acidez del suelo y participó con 47,1% de la variación total; en el mapa se pueden identificar algunas zonas con problemas de acidez que requieren un manejo específico con el fin de mejorar las condiciones para el cultivo. la región cenfigura 4. mapas de distribución espacial para: a) primer componente principal y b) segundo componente principal. 364 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana tral del lote presentó las mejores condiciones, mientras que las zonas periféricas evidenciaron problemas de acidez, que hacen necesaria la aplicación de insumos. el mapa del segundo componente (figura 4b) muestra que las mejores condiciones para el desarrollo cultivo se presentaron en la zona noroeste del lote. sin embargo, no se encontró relación visual con el mapa de rendimiento, lo que podría explicarse por la baja participación de este componente en la variación total de los datos (27,9%) y por las condiciones del lote, donde la materia orgánica y la capacidad de cambio catiónico no son limitantes para el desarrollo del cultivo. al comparar los mapas de la figura 4, se puede observar la importancia de las variables relacionadas con la acidez del suelo –explicada por el cp1– en el rendimiento. análisis mediante operadores lógicos mediante el análisis de superposición se crearon mapas binarios con los límites de clase siguientes: suma de bases, 7,9 cmol· kg-1; saturación de al, 15%; ph 4,7 y rendimiento, 14,8 kg por sitio. estos valores marcan el límite entre una condición apropiada y una no apropiada para el cultivo. se definieron las clases: 0 (cero) como las áreas donde no existió relación entre la variable indicadora y el rendimiento y 1 (uno) como aquéllas en donde se presentó la relación. los mapas del ph, de saturación de al y la combinación de éstos dos presentaron los valores más altos de concordancia con el mapa del rendimiento (66,9% del área), indicando que estas variables explican mejor el proceso productivo y pueden escogerse como variables indicadoras para el cultivo de papa bajo condiciones del estudio. en estudios posteriores es conveniente evaluar otras propiedades del suelo que no se consideraron en este estudio. análisis de kriging indicador mediante el análisis de kriging indicador se crearon mapas de probabilidad con base en los umbrales: suma de bases, 7,9 cmol· kg-1; saturación de al, 15% y ph 4,7. estos mapas muestran zonas según la probabilidad estadística de superar el umbral mencionado, lo que define condiciones óptimas para el cultivo. el valor de 1,0 indica zonas con probabilidad de superar el umbral de 100%. en la suma de bases (figura 5a), se observan zonas con probabilidades superiores al 70%, que coinciden tabla 7. proporción numérica entre áreas concordantes y discordantes para cada combinación rendimiento y variables indicadoras. mapa 1 vs. mapa 2 clase área(# píxeles) porcentaje (%) rendimiento suma de bases 0 53057 36,8 1 91243 63,2 rendimiento ph 0 51479 35,7 1 92821 64,3 rendimiento saturación de aluminio 0 47809 33,1 1 96491 66,9 rendimiento suma de bases y ph 0 61499 42,7 1 82801 57,3 rendimiento saturación de aluminio y ph 0 51928 36,0 1 92372 64,0 figura 5. mapas de probabilidad para las variables indicadoras de calidad. a) suma de bases; b) saturación de aluminio y c) reacción del suelo (ph). muñoz et al.: variabilidad espacial de propiedades... 3652006 con los valores más altos en el mapa de producción; para la saturación de al (figura 5b), la mayor área dentro del lote presentó probabilidades superiores a 70%. en el caso del ph (figura 5c), se muestran zonas con porcentaje de probabilidad superior a 50% y que se relacionan con las zonas de mayor producción del tubérculo. siguiendo la metodología propuesta por smith et al. (1994), se generaron indicadores de calidad de suelos combinando los mapas así: suma de bases con ph, saturación de al con ph y la suma de estas variables. con los mapas obtenidos en formato raster, se calculó el coeficiente de correlación entre cada uno de ellos y el mapa de rendimiento. los coeficientes de correlación entre el mapa, obtenido mediante kriging indicador, que combina la suma de bases y el ph, presentaron la mayor relación con el mapa de rendimiento (r = 0,56). la combinación de las tres variables (suma de bases, saturación de al y ph) presentó un coeficiente menor (r = 0,43), y la combinación saturación de al y ph presentó un r = 0,36. con este análisis de kriging indicador se establece que el mejor indicador de suelo es la combinación entre suma de bases y ph por su alta correlación con el rendimiento. los valores de coeficientes de correlación obtenidos son significativos estadísticamente. conclusiones los análisis efectuados demostraron que la mayoría de las variables presentó una fuerte estructura de autocorrelación espacial, evidenciando una alta variabilidad de las propiedades del suelo y de la producción dentro del lote cultivado, lo que es importante para el manejo del cultivo en lo referente a la fertilidad del suelo y aplicación de insumos. las variables sanitarias daño por lyriomiza sp. y daño por p. infestans presentaron rangos de dependencia espacial largos, indicando que los factores que afectaron su comportamiento varían a distancias mayores a las utilizadas, posiblemente la forma del terreno y los parámetros climáticos, como temperatura y humedad. el rendimiento, el ph, la suma de bases, la saturación de al, el h y el p presentaron una fuerte estructura de autocorrelación espacial, indicando que los factores que pueden afectar su comportamiento varían a distancias cortas, como las prácticas agrícolas, la fertilización, entre otras. los análisis espaciales efectuados mostraron ser apropiados para la identificación de indicadores de calidad de suelos, ya que permiten establecer la variabilidad espacial de las propiedades del suelo y su relación con la variación de la producción. las relaciones espaciales encontradas fueron entre el ph, la saturación de al, el ca y la suma de bases con el mapa de rendimiento. esto demuestra la importancia de estas variables como indicadores de calidad de suelos para el cultivo de la papa bajo las condiciones del estudio. la red muestral utilizada en este estudio sirvió para describir la estructura de autocorrelación y la variación en la mayoría de las variables dentro del lote cultivado. se proponen redes muestrales menos densas, con distancias regulares desde 15 x 30 m hasta 30 x 30 m. con estos diseños de muestreo las varianzas de predicción resultaron aceptables y los costos menores. el enfoque general de la investigación basado en análisis espacial es apropiado para el desarrollo de investigaciones sobre indicadores de calidad de suelos, pero también para la comprensión de relaciones causa-efecto en los cultivos, con el fin de realizar manejos específicos que consideren la variabilidad espacial y busquen mayor eficiencia y sostenibilidad de la agricultura. agradecimientos se agradece al servicio nacional de aprendizaje (sena), al instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología ‘francisco josé de caldas’ (colciencias) y a la división de investigaciones (dib) de la universidad nacional de colombia por la financiación de esta investigación. literatura citada ávila, e. 2005. determinación de indicadores para evaluar la calidad de los suelos dedicados al cultivo de papa. tesis de maestría. universidad nacional de colombia, bogotá. 220 pp. barbizzi, s., p. zorzi, m. belli, a. pati, u. sansone, l. stellato, m. barbina, a. deluisa, s. menegon y v. coletti. 2004. characterisation of a reference site for quantifying uncertainties related to soil sampling. environmental pollution 127, 131–135. bouma, j. 2002. land quality indicators of sustainable land management across scales. agri. ecosystems environ. 88, 129–136. burrows, s., s. gower, m. clayton, d. mackay, d. ahl, j. norman y g. diak. 2002. application of geostatistics to characterize leaf area index (lai) from flux tower to landscape scales using a cyclic sampling design. ecosystems 5, 667–679. cassel, d., o. wendroth y d.r. nielsen. 2000. assessing spatial variability in an agricultural experiment station field: opportunities arising from spatial dependence. agron. j. 92, 706–714. 366 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana cressie, n. 1993. statistics for spatial data. revised edition. john wiley and sons, new york. dercon, g., j. deckers, g. govers, j. poesen, h. sánchez, r. vanegas, m. ramírez y g. loaiza. 2003. spatial variability in soil properties on slow-forming terraces in the andes region of ecuador. soil tillage res. 72, 31–41. digby, p. y r. kempton. 1992. multivariate analysis of ecological communities. chapman and hall, london. draper, n. y h. smith. 1983. applied regression analysis. john wiley & sons, new york. dumanski, j. y c. pieri. 2000. land quality indicators: research plan. agr. ecosystems environ. 81, 93–102. englund, e. y a. sparks. 1991. geo-eas. geostatistical environmental assessment software. environmental protection agency, las vegas (nv). esri. 2001. using arcgis. geostatistical analyst. environmental systems research institute, redlands. gamma design. 1995. gs+: geostatistics for environmental sciences. gamma design, plainwell. godwin, r. y c. miller. 2003. a review of the technologies for mapping within-field variability. biosyst. eng. (2003), 1-15. goovaerts, p. 1998. geostatistical tools for characterizing the spatial variability of microbiological and physico-chemical soil properties. biol. fertil. soils 27, 315–334. hanke, f. 1990. los elementos mayores n, p y k en el suelo. pp. 186–214. en: silva, f. (ed.). fundamentos para la interpretación de análisis de suelos, plantas y aguas para riegos. sociedad colombiana de las ciencias del suelo, bogotá. instituto colombiano agropecuario [ica]. 1992. fertilización en diversos cultivos. instituto colombiano agropecuario (ica), tibaitatá, colombia. 64 pp. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 1990. métodos analíticos del laboratorio de suelos. instituto geográfico agustín codazzi (igac), bogotá. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 1995. suelos de colombia: origen, evolución, clasificación, distribución y uso. instituto geográfico agustín codazzi (igac), bogotá. itc. 1997. ilwis 2.1 academic user’s guide. international institute for aerospace survey & earth sciences, enschede, the netherlands. 616 p. jaynes, d. y t. colvin. 1997. spatiotemporal variability of corn and soybean yield. agron. j. 89, 30–37. johnson, r., r. downer, j. bradow, p. bauer y e. sadler. 2002. variability in cotton fiber yield, fiber quality, and soil properties in southeastern coastal plain. agron. j. 94, 1305–1316. karlen, d. y d. stott. 1994. a framework for evaluating physical and chemical indicators of soil quality. en: doran, j., d. coleman, d. bezdicek y b. stewart (eds.). defining soil quality for a sustainable environment. vol. 35. sssa, madison (wi). 244 pp. kravchenko, a. y d. bullock. 2002. spatial variability of soybean quality data as a function of field topography: i. spatial data analysis. crop sci. 42, 804–815. lecoustre, r., d. fargette, c. fauquet y p. reffye. 1989. analysis and mapping of the spatial spread of african cassava mosaic virus using geostatistics and the kriging technique. phytopathol. 79, 913–920. martínez, l. y a. zinck. 1994. modelling spatial variations of soil compaction in the guaviare colonization area, colombian amazonian. itc j. (3), 252–262. martínez, l. y a. zinck. 2004. temporal variation of soil compaction and deterioration of soil quality in pasture areas of colombian amazonia. soil till. res. 75, 3–17. nielsen, d.r. y o. wendroth. 2003. spatial and temporal statistics. catena verlag, reiskirchen, germany. 398 p. ritz, k., j. mcnicol, n. nunan, s. grayston, p. millard, d. atkinson, a. gollotte, d. habeshaw, b. boag, c. clegg, b. griffiths, r. wheatley, l. glover, a. mccaig y j. prosser. 2004. spatial structure in soil chemical and microbiological properties in upland grassland. fems microb. ecol. 49, 191–205. smith, j., j. halvorson y r. papendick. 1994. multiple variable indicator kriging: a procedure for integrating soil quality indicators. en: doran, j., d. coleman, d. bezdicek y b. stewart (eds.). defining soil quality for a sustainable environment. vol. 35. sssa, madison (wi). 244 p. sourkova, m., j. frouz y h. santruckova. 2005. accumulation of carbon, nitrogen and phosphorus during soil formation on alder spoil heaps after brown-coal mining, near sokolov (czech republic). geoderma 124, 203–214. sousa, v. y l. pereira. 1999. regional analysis of irrigation water requirements using kriging application to potato crop (solanum tuberosum l.) at trás-os-montes. agric. water mgt. 40, 221–233. taylor, j., g. wood, r. earl y r. godwin. 2003. soil factors and their influence on within-field crop variability. part ii: spatial analysis and determination of management zones. biosyst. eng. 84(4), 441–453. wilding, l. y l. drees. 1983. spatial variability and pedology. pp. 83–113. en: wilding, l., n. sweck y g. hall (eds.). pedogenesis and soil taxonomy: concepts and interactions. vol. 1. oxford university press, amsterdam. yemefack, m., d. rossiter y r. njomgang. 2005. multi-scale characterization of soil variability within an agricultural landscape mosaic system in southern cameroon. geoderma 125, 117–143. agronomia colombiana registrada en el ministerio de gébierno el24 de marzo de 1983 resolución número 000852 issm 0120-9965 rector: decano: editora: dario valencia restrepo jorge torres otavo cilia l. fuentes delgado fabio leiva . alfredo acosta germán arbeláez t. comite editor: aqronorrua colombiana es una revista de carácter científico y técnico de aparición semestral, que tiene como objetivo divulgar los resultados de las investigaciones que tanto profesores como estudiantes de la facultad de agronomfa de la universidad nacional de colombia bogotá, realizan a través de los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y necesariamente no reflejan el criterio de la facultad de agronomía, bogotá. facultad de agronomia universidad nacional de colombia. a.a. 14490, bogota contenido selección de h (bridos de especies de papa por resitencia a phitopthora infestans (mont) de bary, fertilidad masculina y potencial productivo. cario. eduardo i\iustez l., nelson estrada ramos y ricardo martínez becerra 3 estudios preliminares para la propagación clonal "in vitro" de mora (rubus glaucus l.) amparo rámrrez del castillo y antonio angarita zerda 17 plan de muestreo secuencial para larvas del gusano cogollero del maíz (lepideoptera: noctuidae), en maíz. j. alonso alvárez r.; orlando martínez w. 26 control de sclerotinia sclerotiorum (lib) de bary en crisantemo y habicuela con dlferentes aislamientos de trichoderma y con fungicidas. liliana delgado de kallman y germán arbeláez torres. 33 determinación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f. sp dianthi en clavel en la sabana de bogotá. josé francisco cevallos, darío gonzález y german arbeláez torres. 40 efecto de la zona de localización del esqueje en la planta madre, sobre el enraizamiento de gysophila paniculata l. adriana draz arteaga y martha orozco de amé~quita. 47 respuestas de crecimiento y desarrollo en gysophila paniculata a 'la ubicación de los esquejes en la planta madre ya tratamientos con bajas temperaturas. adriana díaz arteaga y matha orozco de amézquita. 54 efecto de la fertilización nitrogenada en la incidencia de fusarium oxvsporuym f. sp, dianthi y heterodera trifolii en clavel. luis e. burbano, aur'jlio erazo, martha orozco de amézquita.y emira garcés de granada. 61 determinación de la humedad de equilibrio en panela. belisario macías esperanza, hugo reinal garcra bernal y jasús antonio galvis v. 70 aporte al estudio f1orístico y ecológico de las lotanthaceae del jardín botánico "el bosque", silvania, cundinamarca. jeaneth sánchez m. y eduardo barrera t. 76 sintomas de deficiencia de nutrimentos en aliso alnus acuminata h.b.k.). oiga constanza tovar g. y jorge enrique coguas s. 89 función de las orqanlzaciones de productores de leche al servicio del pequeño productor. alfredo carrasco v. y jorge torres o. 95 modelo de hoja electrónica para el planeamiento de operaciones de mecanización agr(· cola. descripción y construcción del modelo. fabio r. leiva 102 consideraciones sobre el comportamiento de gotas de aspersión. fabio r. leiva. 110 estudios preliminares para la inducción de variación somaclonal en clavel (dianthus ceryophyllus), y selección "in vitro" de callos y plántulas tolerantes a f oxysporum f sp. dianthi. ana l. alzate m., antonio angarita z. y virginialvlontes de gómez 118 evaluación financiera de proyectos de inversión en frutales en colombia. el caso pitaya. nilson lópez, darío corredor y fabio r. leiva. 128 agronomía 23-2. 2005.pdf mejoramiento del potencial agrícola de lodos digeridos anaeróbicamente con el uso de cal improving anaerobically digested sludge’s agricultural potential by adding lime patricia torres1, luis fernando marmolejo2 y adriana botina3 resumen: este estudio evaluó la técnica de secado térmico natural en lechos de secado para la deshidratación de lodos digeridos de una laguna anaerobia que trata aguas residuales domésticas y la influencia sobre la eficiencia de la deshidratación y remoción de patógenos y huevos de helmintos por la adición de diferentes porcentajes de cal viva (cao), 20%, 40% y 65% en peso, con el objetivo de mejorar el potencial uso agrícola del material. en general, se observó un efecto desfavorable sobre la eficiencia del proceso de deshidratación cuando la cal fue adicionada al inicio, recomendándose una reducción de humedad del lodo hasta un rango entre 65% y 70% antes de la adición de la cal; este nivel de deshidratación fue alcanzado después de 7 a 9 d de secado. el rango de cal evaluado garantizó la elevación del ph hasta 12 unidades durante el tiempo de contacto suficiente para la remoción de patógenos y parásitos. en las condiciones en que fue realizado el estudio, esta investigación mostró que el mejor tratamiento para remover patógenos y huevos de helmintos correspondió a la adición de 20% en peso de cal viva. las características del material producido permiten sugerir su uso con fines agrícolas como reemplazo total o parcial de fertilizantes químicos, mejoradores de suelos, compostaje, etc., para lo cual se recomienda la realización de pruebas a nivel de invernadero. palabras claves adicionales: aprovechamiento agrícola, estabilización alcalina, deshidratación, higienización abstract: this study evaluated the natural thermal drying technique on a sludge bed for dehydrating digested sludge from an anaerobic pound which treats domestic wastewater. it also evaluated its influence on dehydration efficiency and the removal of pathogens and worm eggs by adding different percentages of lime (20%, 40% and 65% cao) aimed at improving potential agricultural use. a negative effect was generally observed on dehydration efficiency when lime was added at the beginning, a reduction of sludge water content to 65% to 70% being thus recommended before adding lime. such dehydration level was reached after 7 to 9 d, once sludge dehydration had begun. the evaluated range of lime content guaranteed that ph rose to 12 during contact time, which was sufficient for removing pathogens and parasites. this research showed that the best treatment for pathogens and worm egg removal was obtained by adding 20% lime in the study conditions employed here. the product’s final characteristics suggest that it could be used for agricultural purposes such as total or partial chemical fertiliser replacement, for improving soil conditions, composting, etc. it is thus recommended that pilot greenhouse experiments be carried out. additional key words: agricultural use, alkaline stabilization, dehydratation, ensuring hygiene fecha de recepción: 01 de septiembre de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesora asociada, escuela eidenar, facultad de ingeniería, universidad del valle, cali (colombia). e-mail: patoloz@univalle.edu.co. 2 profesor asistente, escuela eidenar, facultad de ingeniería, universidad del valle, cali (colombia). e-mail: lufermar@univalle.edu.co 3 ingeniera sanitaria, universidad del valle, cali (colombia). e-mail: adrianabotina@hotmail.com.co introducción todos los sistemas de tratamiento de aguas residuales generan residuos o subproductos sólidos en las diferentes etapas del proceso; su procesamiento, reutilización y disposición representan uno de los mayores retos en el campo de la ingeniería sanitaria y ambiental, por factores relacionados con la cantidad −alto volumen generado− y la calidad −las sustancias responsables del carácter ofensivo de las aguas residuales son retenidas en los lodos agronomía colombiana 23(2): 310-316, 2005 torres et al.: mejoramiento del potencial agrícola... 3112005 y, por lo tanto, deben ser removidas para hacer un adecuado aprovechamiento o disposición final de éstos. la calidad del producto final depende de las características de los sólidos tratados y de las operaciones y procesos usados en el tratamiento del agua residual. mientras en las etapas de tratamiento preliminar son removidos fundamentalmente residuos sólidos, como basuras y arenas, en las unidades de tratamientos primario y secundario el principal residuo son los lodos (y/o biosólidos), subproductos del tratamiento que, dependiendo del tipo de sistema, deben ser tratados y posteriormente dispuestos o aprovechados. el tratamiento del lodo tiene básicamente dos objetivos: reducir el volumen (reducción de humedad) y reducir el nivel de materia orgánica (estabilización). desde el punto de vista de reducción del volumen, son estrategias adecuadas el espesamiento (concentración), la deshidratación o el tratamiento térmico. la estabilización se consigue con alternativas como la digestión aerobia o anaerobia, la estabilización alcalina o el compostaje (metcalf y eddy inc., 2003). la estabilización permite reducir patógenos, eliminar olores ofensivos e inhibir, reducir o eliminar el potencial de putrefacción. los medios para minimizar estas condiciones son principalmente métodos biológicos de reducción del contenido volátil, tratamientos térmicos o la adición de químicos para crear condiciones desfavorables a la sobrevivencia de microorganismos. la digestión biológica es adecuada, en particular, para mitigar o estabilizar los efectos relacionados a la putrefacción y al potencial de olor, mientras que la estabilización alcalina es eficiente en la remoción o reducción de patógenos (metcalf y eddy inc., 2003). los lodos digeridos o estabilizados contienen grandes cantidades de agua. el método de deshidratación en lechos de secado es muy usado en los países tropicales por ser un proceso sencillo y de bajo costo. en el momento en que el lodo es dispuesto en el lecho de secado, se inician dos procesos: la percolación o infiltración del agua, con lixiviación de nutrientes, y la evaporación; el primero ocurre en las primeras horas y es la operación más importante, y la segunda, la evaporación, es responsable del agrietamiento de la capa superior del lecho. dependiendo de la región y de sus condiciones climáticas de temperatura y viento, el lodo se va secando y pasa de la forma líquida a la pastosa y de la pastosa a la sólida, granular o en polvo (ilhenfeld et al., 1999). la estabilización alcalina puede hacerse con cal, uno de los alcalinizantes más baratos y más usados en saneamiento: se usa para elevar el ph de los digestores, remover fósforo en los tratamientos avanzados, acondicionar el lodo para la deshidratación mecánica y estabilizarlo químicamente (mansur et al., 1999). se puede usar cal viva (cao) o cal apagada [ca(oh) 2 ], siendo la cal viva más usada a granel y para grandes volúmenes; la cal viva libera calor en contacto con el agua pero, al ser mezclada con el lodo, la elevación de la temperatura no es suficiente para eliminar los patógenos (barros et al., 1996). la cal puede ser aplicada antes (pretratamiento) o después (postratamiento) del secado del lodo. el postratamiento tiene varias ventajas cuando se compara con el pretratamiento: i) puede usarse cal seca, lo que evita la incorporación de agua al proceso de deshidratación del lodo; ii) no hay requerimientos especiales de deshidratación y iii) se eliminan problemas asociados al mantenimiento de equipos de deshidratación del lodo químico. en todos los casos, es indispensable una buena mezcla que garantice el contacto entre la cal y las pequeñas partículas de lodo (metcalf y eddy inc., 2003). la recomendación general es la aplicación después del secado, ya que se requieren menos reactivos y los resultados son mejores (noyola et al., 2000). independiente del punto de aplicación, la cal debe dosificarse de tal manera que se garantice el incremento del ph a niveles iguales o superiores a 12 unidades durante el tiempo de contacto suficiente para alcanzar un alto nivel de reducción de patógenos (al menos 2 h) y para suministrar suficiente alcalinidad residual que lo mantenga varios días por encima de 11 unidades. normalmente, la dosis debe ser 1,5 veces la necesaria para mantener el ph inicial en 12 unidades (water environmental federation [wef], 1998). la disposición final del lodo dependerá del tratamiento que haya recibido y de la posibilidad de aplicarlo en usos definidos. algunos de los usos potenciales –previa higienización– son la aplicación agrícola como fertilizante, acondicionador o mejorador de las características naturales del suelo, recuperador de la capa superficial de suelo y compostaje (barros et al., 1996). la aplicación para propósitos agrícolas de lodos digeridos e higienizados es benéfica porque mejora los niveles de materia orgánica, macronutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio), micronutrientes (hierro, manganeso, cobre, cromo, selenio y zinc), la estructura del suelo, la infiltración del agua, la aireación del suelo y el crecimiento de 312 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana las plantas. la materia orgánica también contribuye a la capacidad de intercambio de cationes del suelo, lo que permite mayor retención de potasio, calcio y magnesio, y los nutrientes presentes también sirven como un reemplazo total o parcial de los fertilizantes químicos (andreoli et al., 1999). en cualquier caso, si no hay un uso apropiado o aprovechamiento del material, o los costos de transporte al sitio potencial de aprovechamiento son inviables, o no hay demanda por el producto, el material puede ser dispuesto en rellenos sanitarios. en el presente trabajo se evaluó la técnica de secado térmico natural (lechos de secado), sin y con adición de cal antes de la deshidratación de lodos digeridos de una laguna anaerobia de tratamiento de agua residual doméstica, con el objetivo de determinar la proporción más adecuada, desde el punto de vista de remoción de patógenos y huevos de helmintos, sin alterar las características de deshidratación, aspecto importante para la disposición y/o aprovechamiento del material tratado. materiales y métodos lodo digerido el lodo utilizado para evaluar la influencia de la incorporación de la cal sobre la eficiencia de la deshidratación y la remoción de patógenos y parásitos provenía de una laguna anaerobia que trata aguas residuales domésticas municipales con un caudal de 10 l· s-1, opera con un tiempo de retención hidráulico de 2 d y presenta una eficiencia de remoción de la dqo −demanda química de oxígeno, que corresponde a la medida del oxígeno requerido para oxidar todos los compuestos presentes en el agua, tanto orgánicos como inorgánicos− del orden de 68%-70%. el volumen de lodo necesario para la caracterización inicial y los ensayos de deshidratación se obtuvo tomando muestras de lodo a 0,30 cm de su superficie, en veinticuatro puntos de la laguna distribuidos proporcionalmente, de acuerdo con sus dimensiones (52,2 m x 26,1 m); las muestras fueron integradas para tener una muestra representativa del material sólido almacenado en la laguna. esta muestra integrada fue caracterizada en términos de las variables físicas, químicas, bacteriológicas y parasitológicas. los métodos analíticos usados fueron los de apha et al. (1998), con excepción del análisis parasitológico de identificación de helmintos, específicamente huevos de ascaris lumbricoides, en el que se utilizó el método de bailenger (1979). lechos de secado se construyeron formaletas de 0,5 x 0,5 x 0,5 m. el material de construcción fue madera, por ser económico y de fácil consecución. las formaletas se instalaron sobre los lechos de secado de la planta de tratamiento de aguas residuales del municipio de ginebra (valle del cauca), para garantizar que las características del fondo correspondieran a un lecho de secado típico para la deshidratación de esta clase de lodos. el lodo se aplicó hasta una profundidad útil de 0,30 m. se construyeron un total de 20 formaletas con una separación de 0,35 m y distribuidas en cuatro grupos de cinco unidades (réplicas). cada grupo de formaletas se caracterizó por una proporción variable de cal mezclada con el lodo; en el primer grupo (e 0 ) se adicionó solamente lodo, mientras que en los tres grupos restantes se adicionó una cantidad variable de cal, con respecto al peso del lodo: e 1 con 20%; e 2 con 40% y e 3 con 65%. el alcalinizante usado en las tres proporciones mencionadas fue cal viva en polvo mezclada con el lodo antes de depositarlo en el respectivo lecho. para el ensayo sin cal (e 0 ), el lodo extraído de la laguna se depositó directamente en las formaletas correspondientes. la humedad, la temperatura y el ph fueron las variables medidas diariamente en los lechos, con el fin de acompañar el proceso de deshidratación (reducción de la humedad) y remoción de patógenos y parásitos que, según metcalf y eddy inc. (2003), se puede verificar indirectamente a través de la elevación del ph a valores de 12 unidades por al menos 2 h y por encima de 11 unidades por varios días. resultados y discusión lodo digerido la muestra de lodo usado en los ensayos de deshidratación presentó las características anotadas en la tabla 1. aunque la muestra de lodo fue compuesta con muestras puntuales tomadas a lo largo de la laguna –que probablemente presentaban características diferentes a causa de problemas hidrodinámicos en sus zonas de entrada y salida, traducidos en puntos de mayor almacenamiento torres et al.: mejoramiento del potencial agrícola... 3132005 en ellas (botina, 2001)–, las características del lodo usado en el ensayo son típicas de un material digerido anaeróbicamente, que presenta niveles de humedad por encima de 90%, concentración de sólidos totales entre 2% y 5% (valor típico del orden de 3%) y una relación sv/st (sólidos volátiles /sólidos totales) alrededor de 0,40 (metcalf y eddy inc., 2003). esta baja relación sv/st indica con claridad la fracción reducida de material activo presente en el lodo (ferreira et al., 1999), lo que lleva a recomendar su retiro para someterlo a una deshidratación, por su elevado porcentaje de humedad, y a una higienización previas a la disposición final. mendonça (2000) señala que la limpieza o retiro del lodo de lagunas anaerobias debe realizarse cuando el volumen corresponda a la mitad del volumen de la laguna. de acuerdo con mara (1976), quien indica una tasa de acumulación anual entre 0,03 y 0,04 m3/habitante, y el instituto mexicano de tratamiento de agua [imta] (1994), citado por mendonça (2000), para el caso de la laguna estudiada, y considerando un área superficial de 1.362 m2 (botina, 2001), el lodo debe retirarse aproximadamente cada 2-3 años. comportamiento de la humedad los lechos de secado permitieron deshidratar el lodo hasta un nivel de sólidos entre 40% y 75%, de acuerdo con el clima y el tiempo de secado. un lodo seco de buena calidad, obtenido por secado natural en un lecho bien diseñado y construido, debe tener una humedad inferior a 50% (companhia de tecnologia de saneamento ambiental [cetesb], 1991). para condiciones de clima tropical, se considera que un período de secado de 10 a 15 d en condiciones favorables es suficiente para alcanzar una humedad del orden de 60% (noyola et al., 2000). la figura 1 muestra el comportamiento de la humedad a lo largo de los 30 d de secado, tanto del lodo solo (e 0 ) como mezclado con la cal viva en las diferentes proporciones evaluadas (e 1 a e 3 ). tabla 1. caracterización del lodo anaerobio. variable valor temperatura 25 oc humedad 95% ph 7,0 sólidos totales (st) 3,1% sólidos volátiles (sv) 1,1% sv/st 0,35 fósforo orgánico 0,43 mg · l-1 fosfatos 1,20 mg · l-1 fósforo total 1,63 mg · l-1 nitrógeno orgánico 2744,6 mg · l-1 nitrógeno amoniacal 99,5 mg · l-1 coliformes totales 1,61e19 ufc/100 ml huevos de helmintos 350.000 huevos/l figura 1. comportamiento de la humedad en el tiempo. e 0 , lodo sin cal; e 1 , lodo con 20% de cal; e 2 , lodo con 40% de cal y e 3 , lodo con 65% de cal. la curva correspondiente al ensayo de secado sin cal (e 0 ) muestra que en un período de 30 d se alcanzó una reducción de humedad de hasta 52%; sin embargo, aproximadamente 57% de esta reducción se alcanzó en los primeros 7 d de secado a una temperatura ambiente, que varió entre 25 y 27 oc. a los 12 d de secado, la humedad fue 60%, y después del día 16, se mantuvo prácticamente en un rango de 52% a 55%. desde el punto de vista de la remoción de humedad, este comportamiento indica que un período de 12-16 d es suficiente para deshidratar este material y garantizar el rango de humedad recomendado por ilhenfeld et al. (1999), entre 50% a 55%, para que el lodo seco presente una apariencia granular que facilita su aplicación con equipos sencillos. los tres tratamientos en los que se incorporó cal al comienzo de la deshidratación muestran que la humedad se redujo de manera muy similar, independiente de la dosis de cal aplicada, y hasta valores del orden de 77%-80%, inadecuados para su aplicación agrícola e incluso para su disposición final, lo que indica un efecto desfavorable de la adición de la cal al inicio del proceso de deshidratación. según táboas et al. (2005), 314 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana la consistencia ideal del lodo para la aplicación de la cal, previendo el uso agrícola, es la pastosa, cuando la superficie del lecho no está sólida (humedad mayor a 65%-70%), pues en estas condiciones se garantiza una buena reacción de la cal con el agua contenida en el lodo, promoviendo una buena reacción exotérmica y una buena plasticidad, fundamentales para garantizar la homogenización de la cal con el lodo y, por lo tanto, la del ph. para el lodo digerido evaluado, este nivel de humedad se alcanzó entre los días 7 y 9, lo que indica que el tiempo ideal de incorporación de la cal al proceso estaría alrededor del día 10. temperatura y ph entre los diversos factores capaces de promover la desinfección del lodo, se destacan tres como los más indicados: la temperatura, el ph y la radiación. la intensidad y el tiempo de aplicación de estos factores a la masa de lodo determinan la eficiencia de su desinfección. la figura 2 muestra el efecto de la temperatura y el ph en los cuatro tratamientos evaluados. la figura 2a indica que la temperatura no mostró grandes variaciones en los diferentes tratamientos evaluados, con excepción de los últimos días, cuando se observó un aumento mayor en aquellos tratamientos en los que se aplicó cal, comparados con el lecho sin cal (diferencia aproximada de 5 ºc); sin embargo, esta variable no mostró ser tan sensible como la humedad y el ph para evaluar los fenómenos de deshidratación y remoción de patógenos y parásitos, respectivamente. en la figura 2b se observa que el ph del lodo en que no se aplicó cal (e 0 ) se mantuvo durante todo el período de secado con valores alrededor de 7, lo que no garantiza su higienización, desde el punto de vista de remoción de patógenos y parásitos. en los tratamientos en que se adicionó la cal (e 1 , e 2 y e 3 ), se observó un rápido aumento del ph a niveles próximos a 12 unidades, desde el momento de la aplicación hasta los 8-10 d siguientes, y, en el período de secado restante, la estabilización del ph por encima de 11 unidades. táboas et al. (2005) indican que con el tratamiento alcalino de los lodos con cal el ph se incrementa hasta alcanzar valores superiores a 12 unidades durante un período no inferior a 72 h, lapso en el que, al menos durante 12 h, la temperatura del lodo deberá ser superior a 52 oc. ilhenfeld et al. (1999) indican que la remoción de patógenos y parásitos se alcanza con temperaturas entre 45 y 70 oc, valores que deben mantenerse por períodos de tiempo variables, en general superiores a 50 min. si se considera que la temperatura en los lechos fue medida solamente una vez en el día y el comportamiento diario del ph y los resultados de patógenos y parásitos al final de los 30 d de secado, puede concluirse que, tanto los niveles de temperatura, como los tiempos necesarios para higienizar el lodo, se alcanzaron en todos los tratamientos con cal. patógenos y parásitos los agentes patógenos son el principal factor limitante del uso agrícola de los lodos; sin embargo, es el factor más fácil de controlar a través de la adopción de soluciones técnicas de higienización, como el uso figura 2. comportamiento de: a) la temperatura y b) el ph en el tiempo. e 0 , lodo sin cal; e 1 , lodo con 20% de cal; e 2 , lodo con 40% de cal y e 3 , lodo con 65% de cal. torres et al.: mejoramiento del potencial agrícola... 3152005 de la cal o del compostaje (de lara et al., 1999). fernández et al. (1999) proponen unos límites máximos de patógenos y parásitos para lodos digeridos e higienizados (por medio del uso de cal o del compostaje), de acuerdo con las experiencias locales en brasil y el análisis de experiencias internacionales adaptadas a sus condiciones: un número más probable (nsp) de coliformes fecales por gramo de materia seca de 103 y una concentración de huevos de helmintos por gramo de materia seca de 0,25. los resultados del estudio muestran que el lodo al que no se adicionó cal (e 0 ), incluso después de 30 d de secado, presentó niveles del orden de 107 de patógenos. con relación a los huevos de helmintos, a los 15 d de secado aún se observó presencia de ellos, los cuales fueron removidos completamente a los 30 d de secado. estos resultados reafirman que la aplicación de la deshidratación por secado térmico en lechos de secado no es suficiente para garantizar la higienización de los lodos y hacerlos aptos para el uso agrícola. la figura 3 muestra el comportamiento de los coliformes a lo largo del tiempo de secado en el lecho sin cal (e 0 ). los lechos en los que se usó cal en las diferentes proporciones evaluadas (e 1 , e 2 y e 3 ) garantizaron una remoción completa, tanto de coliformes, como de huevos de helmintos. estos valores permiten afirmar que, si se garantiza un nivel de ph de 11-12 unidades, se garantiza efectivamente la higienización de los lodos. dado que la menor dosis de cal usada en el estudio garantiza el efecto deseado, desde el punto de vista de costos y de eficiencia de remoción de patógenos y parásitos se considera que la dosis de 20% en peso de cal viva es adecuada y suficiente para garantizar la higienización y el uso agrícola potencial de este lodo. conclusiones y recomendaciones • la alternativa de deshidratar en lechos de secado el lodo proveniente de la laguna anaerobia, que presenta características de lodo digerido, garantiza buenos resultados desde el punto de vista de reducción de humedad. un tiempo de 12-16 d es suficiente para deshidratar este material y garantizar el rango de humedad recomendado (entre 50%-55%) para que el lodo seco presente una apariencia granular que facilite su aplicación con equipos sencillos. • la incorporación de la cal al lodo digerido húmedo retirado de la laguna desfavorece la deshidratación. los resultados permiten recomendar una deshidratación previa del lodo sólo durante un período de 7-9 d, para luego sí adicionar la cal. • las tres proporciones de cal evaluadas garantizan una elevación del ph hasta 12 unidades durante períodos suficientes para la remoción de patógenos y parásitos. por tal razón, una dosis de 20% en peso es suficiente para garantizar este efecto. • el material deshidratado y previamente higienizado con cal presenta características que lo hacen apropiado para su uso agrícola, recomendándose su evaluación en pruebas a nivel de invernadero. literatura citada andreoli, c., r. ilhenfeld y e. pegorini. 1999. fatores limitantes. pp. 46-63. en: programa de pesquisa em saneamento básico (prosab). uso e manejo do lodo de esgoto na agricultura. brasil. 97 p. american public health association (apha), american waters works association (awwa), water protection fund commission (wpfc). 1998. standard methods for the examination of waters and wastewaters. 25th edition. united states of america. bailenger, j. 1979. mechanisms of parasitological concentration in coprology and their practical consequences. j. amer. med. tech. 41, 65-71. barros, r., c. chernicharo, l. heller y m. von sperling. 1996. manual de saneamento e proteção ambiental para os municípios. vol. 2. saneamento. universidade federal de minas gerais (ufmg). ed. segrac, brasil. 221 p. botina, a. 2001. alternativas de tratamiento y disposición final de lodos generados en lagunas anaerobias. trabajo de grado. facultad de ingeniería, universidad del valle, cali (colombia). companhia de tecnologia de saneamento ambiental (cetesb). 1991. avaliaçao de desempenho de estaçoes de tratamento de esgotos. série manuais. setembro. companhia de tecnologia de saneamento ambiental, sao paulo. de lara, a., a. ferreira y c. andreoli. 1999. riscos associados au uso do lodo de esgoto. pp. 29-33. en: programa de pesquisa em saneamento básico (prosab). uso e manejo do lodo de esgoto na agricultura. brasil. 97 p. figura 3. comportamiento de los coliformes totales en el tiempo. lecho e 0 (sin cal). 316 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana fernández, f. a. de lara, c. andreoli y e. pegorini. 1999. normatização para a reciclagem do lodo de esgoto. pp. 263291. en: companhia de saneamento do paraná (sanepar). reciclagem de biossólidos. transformando problemas en soluções. brasil. 300 p. ferreira, a, c. andreoli y d. jurgensen. 1999. produção e características dos biossólidos. pp. 16-25. en: programa de pesquisa em saneamento básico (prosab). uso e manejo do lodo de esgoto na agricultura. brasil. 97 p. ilhenfeld, r., c. andreoli y a. de lara. 1999. higienização do lodo de esgoto. pp. 34-45. en: programa de pesquisa em saneamento básico (prosab). uso e manejo do lodo de esgoto na agricultura. brasil. 97 p. mansur, m., f. fernández y s. da silva. 1999. aspectos tecnológicos e de processos. pp. 48-119. en: companhia de saneamento do paraná (sanepar). reciclagem de biossólidos. transformando problemas en soluções. brasil. 300 p. mara, d. 1976. sewage treatment in hot climates. john wiley and sons, london. mendonça, s.r. 2000. sistemas de lagunas de estabilización. cómo utilizar aguas residuales tratadas en sistemas de regadío. mcgraw-hill, colombia. 370 p. metcalf and eddy, inc. 2003. wastewater engineering: treatment and reuse. fourth edition. mcgraw-hill, usa. 1771 p. noyola, a., e. vega, j. ramos y c. calderón. 2000. alternativas de tratamiento de aguas residuales. tercera edición. manuales imta, méxico. 338 p. táboas, r., m. fernández-couto y m. cancela. 2005. lodos de depuración: legislación, características, lugares y criterios de aplicación en suelos agrícolas. tecnología del agua (256), 54-60. water environmental federation (wef). 1998. design of wastewater treatment plants. fourth edition. manual of practice 3(8). water environmental federation, usa. agronomía 24-2i.indd efecto de la testa sobre la germinación de semillas de caucho (hevea brasiliensis muell.) effect of the seed coats on germination of rubber (hevea brasiliensis muell.) seeds fernando moreno1, guido a. plaza2 y stanislav v. magnitskiy3 resumen: la producción comercial de caucho (hevea brasiliensis m.) presenta limitantes desde su fase de semilla, como son la consecución, la calidad y el bajo porcentaje de germinación, lo que trae como consecuencia la adquisición de grandes cantidades de semilla para el establecimiento de un huerto. el objetivo del presente trabajo fue identificar el efecto de la testa en el proceso de germinación a nivel interno, con el fin de proyectar futuras investigaciones que solucionen la problemática de la semilla en el cultivo de caucho. el efecto de las testas se evaluó, mediante la remoción total y parcial y sin remoción, a través de las variables índice de velocidad de germinación (ivg) y porcentaje de germinación (pg), manejado bajo diseño experimental completamente al azar (dca); además, se obtuvo la curva de imbibición. los mayores valores de germinación e índice de velocidad de germinación se presentaron en las semillas con tratamiento escarificado mecánico total. los valores de imbibición permiten apreciar el efecto negativo de la testa al intervenir como barrera en el proceso de toma de agua. palabras claves adicionales: escarificación, imbibición, permeabilidad de testa abstract: commercial rubber (hevea brasiliensis muell.) tree growth has limitations at the seed production level. seed collection, maintenance of seed quality, and low germination of seeds make it necessary to use high amounts of seeds for plant establishment. the objective of the present research was to identify the effect of the seed coats on germination of rubber seeds with the purpose of increasing percentage seed germination in rubber tree culture. the mechanical effect of testa on seed imbibition and germination was evaluated by partial or total removal of the seed coats. the following variables were evaluated in a completely randomised design (crd): index of germination rate (ivg), percentage germination (pg), and the imbibition curve of seeds. the highest germination percentages and index of germination rate were found in seeds with testa completely removed. the values of imbibition rate allowed to identify the negative effect of the seed coats functioning as a barrier in the process of water uptake. additional key words: scarification, imbibition, testa permeability fecha de recepción: 07 de julio de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: famorenoro@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gaplazat@unal.edu.co. 3 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá, colombia. e-mail: svmagnitskiy@unal.edu.co agronomía colombiana 24(2): 290-295, 2006 introducción la producción de caucho (hevea brasiliensis muell.) en los países suramericanos y en el mundo es deficitaria (gouyon et al., 1993; williams et al., 2001; schroth et al., 2004). el cultivo de caucho en estos países, en general, y en colombia, en particular, presenta variados inconvenientes que limitan la producción y explican el déficit nacional (zuleta, 2003). actualmente, en el país no se cuenta con semilla de caucho debidamente manejada y de buena calidad, resultado de prácticas ineficientes en la recolección y de características intrínsecas de las semillas; en este último grupo se pueden mencionar las fisiológicas, que determinan su viabilidad durante unos 20 días, en condiciones ambientales propias del cultivo de caucho (chin et al., 1981). este parámetro, dificulta su almacenamiento y, por tanto, la disponibilidad de semilla en algunas épocas del año. para obtener un número mínimo de individuos, se utilizan grandes cantidades de semilla, aumentando con ello los costos de moreno et al.: efecto de la testa sobre la germinación... 2912006 producción en el rubro material vegetal. el estudio de la conservación y almacenamiento de semillas de caucho se hace necesario para un desarrollo adecuado y permanente de proyectos productivos de caucho en los que este insumo no sea limitante. las semillas de caucho provienen de un fruto correspondiente a una cápsula tricarpelar, con una semilla por carpelo, que presenta dehiscencia explosiva. las semillas tienen testa dura con manchas color marrón y café claro. han sido clasificadas como xerofóbicas, lo que es sinónimo de recalcitrantes, o sea, semillas que pierden su viabilidad por deshidratación producida por el medio donde se encuentren, sea éste de almacenamiento o natural (vieira et al., 1994). lo anterior hace que las semillas pierdan fácilmente su poder germinativo y sea difícil el almacenamiento, en comparación con semillas ortodoxas. para conservar su poder germinativo, las semillas de condición xerofóbica requieren temperaturas medias y humedades relativas altas (triviño, 1990). la diferencia principal entre semillas ortodoxas y recalcitrantes se refiere a la tolerancia de las primeras a la desecación, esto es, la habilidad para conservarse viables a pesar de un bajo contenido de humedad (farrant et al., 1993; bewley y black, 1994). los posibles mecanismos de mantenimiento de la viabilidad de las semillas recalcitrantes incluyen las relaciones de carbohidratos tipo sacarosarafinosa, que intervienen en el mantenimiento de la estabilidad de la membrana durante la desecación de la semilla y previenen su daño (koster, 1991; black y pritchard, 2002). otros mecanismos fisiológicos pueden estar envueltos en el deterioro de las semillas recalcitrantes durante los períodos de almacenamiento y ser activados por radicales libres de oxígeno (bailly, 2002) y contenidos bajos de ácido abscísico (aba) en el embrión (barbedo y bilia, 1998). las semillas de caucho son utilizadas para obtener plantas que se emplean como patrones, sobre los que se injertan las yemas procedentes de clones seleccionados como óptimos para el establecimiento de la nueva plantación (zuleta, 2003). la disponibilidad de semilla, así como su calidad, es ampliamente discutida por los agricultores de las distintas regiones del país, donde actualmente se establecen nuevos cultivos; para la obtención de 50 mil patrones, es necesario germinar una tonelada de semilla, equivalente a unas 200 mil semillas, lo que representa una germinación de sólo el 25%. el bajo porcentaje de germinación se puede explicar por la alta sensibilidad de la semilla a la desecación (barbedo y bilia, 1998), de manera que su almacenamiento se dificulta al perder en el tiempo la viabilidad (torres, 1999). los estudios de germinación de semillas de caucho son pocos, al igual que el conocimiento sobre las condiciones óptimas de germinación, como niveles de temperatura, humedad. se asume que el bajo porcentaje de germinación de las semillas se debe a la reducción de la viabilidad de la semilla –antes o después del inicio del proceso– o a mecanismos de latencia. por su parte, los mecanismos de latencia de las semillas de caucho pueden estar influenciados por la presencia de las testas. durante el desarrollo de la semilla dentro del fruto, tiene lugar la transformación del tegumento o tegumentos del óvulo en lo que se conoce como testa o cubierta de la semilla, mientras que la oosfera fecundada o zigoto se transforma en el embrión de la planta hija y el núcleo triploide, o núcleo del endospermo, se divide para dar origen al endospermo o albumen (vargas y hernández, 1990). la geminación se inicia con la imbibición y termina con la emergencia. la imbibición es la toma de agua por parte de la semilla seca, sin importar si ésta se encuentra viable o no, y la emergencia es el proceso por el cual el eje embrionario en especies dicotiledóneas o radícula en monocotiledóneas crece, se extiende y atraviesa las estructuras que lo rodean (azcón y talon, 2003). la absorción de agua por parte de la semilla está directamente influenciada por la presencia de la testa y la permeabilidad que ésta tenga. el tejido de reserva absorbe agua a una velocidad intermedia hasta completar su hidratación. el papel de la testa es fundamental en la toma de agua por la semilla; ésta y su permeabilidad están relacionadas con el intercambio gaseoso (bewley y black, 1994). el efecto de las testas puede ser químico –por ejemplo, por la presencia de inhibidores fenólicos– (selle et al., 1983) o mecánico –impidiendo el flujo necesario de agua y oxígeno para la germinación– (kelly et al., 1992). bajo condiciones naturales, las semillas con cubiertas muy fuertes germinan sólo hasta que la testa es ablandada, lo que se consigue a través de degradación bioquímica en la digestión de los animales o microorganismos habitantes naturales del ambiente o por los efectos físicos del pisoteo (sánchez et al., 1983). de acuerdo con la información obtenida de los productores y la revisión de la literatura relacionada, se 292 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana nadas a intervalos de 7 d y su valor numérico se calcula a través de: ivg = ∑ n i /d i = n 1 /d 1 …..n 10 /d 10 …n n /d n (veira et al., 1994). dentro del ensayo de germinación se elaboraron pruebas de viabilidad del embrión, utilizando la prueba bioquímica de tetrazolio 1% (ditleusen, 1980), que permite conocer la actividad celular a través de una tinción de color rojo, por la reducción de esta sal incolora. se tomaron dos variables para la evaluación: viables, correspondientes a embriones teñidos con rojo vivo, y no viables, correspondientes a embriones teñidos rosados y no teñidos. al momento del establecimiento del ensayo se determinó el contenido inicial de humedad en la semilla, sometiéndola durante 24, 48 y 72 h a 105 ºc con el fin de obtener el porcentaje de humedad. resultados y discusión imbibición a los datos registrados se les realizaron análisis de regresión y se establecieron modelos gráficos, obteniéndose las curvas de tendencia para cada tratamiento. el tratamiento con testa se adecuó al modelo lineal y el tratamiento sin testa, al modelo logarítmico (figura 1). la diferencia en las tendencias de respuesta, a través de los pesos registrados en las semillas, evidenció el efecto de la testa en el proceso de imbibición. las semillas del tratamiento sin testa iniciaron con un peso de 56,4 g, logrando alcanzar un peso final de 91,5 g. el tratamienfigura 1. efecto de la presencia de la testa en la toma de agua en semillas de caucho. evidenció la poca información existente sobre las características de la semilla de caucho que se produce en el país; por esta razón, se planteó como objetivo de este trabajo evaluar el efecto de permeabilidad de la testa sobre la viabilidad y germinación de semillas de esta especie, bajo la premisa de que el incremento de la germinación por eliminación del efecto mecánico de las testas es inicialmente significativo. materiales y métodos los ensayos se llevaron a cabo en las instalaciones del laboratorio de fisiología de cultivos de la facultad de agronomía en la universidad nacional de colombia, bogotá. las evaluaciones se realizaron en semillas de caucho recolectadas en el segundo semestre de 2005 de la zona de la victoria (caldas, colombia). las semillas se dispusieron en cámara de germinación seedburo equipment a una temperatura de 25 ºc, humedad relativa de 90% y oscuridad total durante el tiempo del ensayo. las condiciones de humedad, luminosidad y temperatura fueron constantes, de acuerdo a los reportes de ditleusen (1980) y besinier (1989). las mediciones se tomaron cada 7 d sobre semillas germinadas, o sea, aquéllas que emiten radícula. para la elaboración de las curvas de imbibición que mostraran la dinámica del agua en la semilla, se establecieron dos tratamientos –semillas con testa y semillas sin testa, retirada mecánicamente– con tres repeticiones y 20 semillas por repetición. la variable, medida con balanza analítica mettler p1 200, fue peso en fresco a períodos de 24 h. el ensayo se realizó bajo un diseño completamente al azar (dca), ya que las condiciones de homogeneidad del laboratorio lo permitían. los tratamientos fueron: 1) escarificado mecánico total (emt), 2) ruptura parcial de la testa (rt) y 3) testigo –semilla con testa completa (tc)–, con tres repeticiones y se estableció un tamaño de muestra de 50 semillas, para un total de 150 semillas por tratamiento y 450 semillas para todo el ensayo. el efecto de los tratamientos se evaluó cada 7 d, tomando cada semilla como unidad de muestreo. como referencia se tuvieron las siguientes variables: • total de semillas germinadas (pg). para efecto del análisis estadístico se utilizó la transformación (iossi et al., 2003): arcosen√ pg /100 • índice de velocidad de germinación (ivg). esta variable permite determinar el número de semillas germimoreno et al.: efecto de la testa sobre la germinación... 2932006 to con testa registró 90 g en la medida inicial y 122,2 g en la medida final. la diferencia en los pesos iniciales entre los dos tratamientos se debe a la presencia o no de la testa, cuya participación porcentual en el peso total de la semilla es 62%. la testa protege al embrión de las condiciones ambientales adversas, pero también puede afectar negativamente la captación de agua impidiendo el inicio de las reacciones bioquímicas que finalizan en el proceso de germinación (bewley y black, 1994; omokhafe y alika, 2004). en la curva de imbibición para el tratamiento sin testa se observa una diferencia en la tendencia antes y después de la tercera evaluación –a las 72 h–, diferencia que se aprecia por el cambio en la pendiente de la curva; en la parte inicial –entre 24 y 72 h– la pendiente es mayor que en el resto de la curva, representando una mayor velocidad en la toma de agua (figura 1). de lo esto se puede deducir que el potencial hídrico de la semilla en la parte inicial es lo suficientemente negativo para lograr la entrada del agua necesaria para iniciar los procesos de germinación (vásquez-yanes y orozco-segovia, 1993; zuleta, 2003). la segunda parte de la gráfica del tratamiento sin testa es estable, mostrando una reducción en el potencial hídrico de la semilla, relacionada con el inicio de la actividad enzimática propia del proceso de germinación a causa de la toma acelerada de agua (figura 1). la gráfica comparativa muestra diferencias entre el tratamiento con testa y el tratamiento sin testa: las curvas de semillas con testa no muestran un incremento acelerado inicial del peso, como sí lo hacen las semillas sin testa, diferencia que se interpreta como la intervención de la testa en el proceso de toma de agua (figura 1). teniendo en cuenta que la imbibición es la primera etapa del proceso germinativo (bewley y black, 1994), la permeabilidad que muestra la tendencia de la gráfica de las semillas con testa permite ver que la toma de agua es estable durante el proceso y disminuida por la influencia de la testa, por lo que se puede deducir que la presencia de la testa retrasa el proceso natural de germinación. las curvas de los dos tratamientos en sus fases lineales permiten apreciar incrementos estables en la toma de agua de 14% en el tratamiento con testa en las siete evaluaciones últimas y de 0,8% en el tratamiento sin testa entre las evaluaciones 3 a 7, a las 72 y 168 h (figura 1). el mayor incremento en el porcentaje de peso que se presenta en semillas con testa se relaciona con la presencia de este tejido y su potencial hídrico. la capacidad de retención de agua por la testa afecta de manera directa el transporte de agua, en términos de tiempo, a los tejidos de reserva (figura 1). germinación el tratamiento escarificado total mecánico (etm) dio mayor porcentaje de germinación (pg) y el mayor índice de velocidad de germinación (ivg), con una clara diferencia sobre los tratamientos ruptura de testa (rt) y el testigo con testa completa (tc). los tratamientos rt y tc no presentaron diferencia significativa entre ellos, con una respuesta semejante en cuanto a ivg y pg (tabla 1). el porcentaje de humedad inicial de las semillas se registró en 22%, valor obtenido luego del proceso de desecación. se presentó una correlación positiva altamente significativa entre el ivg y pg (tabla 2), entendiéndose con ello que los porcentajes de germinación disminuyen a través del transcurso del tiempo (kelly et al., 1992), lo que evidencia que las semillas de caucho pierden su viabilidad con el tiempo, condición característica de semillas recalcitrantes (chin et al., 1981). con base en los resultados de la prueba de imbibición, en los que la velocidad de germinación presentada por las semillas sin testa fue superior a las tabla 1. promedios para las variables índice de velocidad de germinación y germinación para los tratamientos: escarificado total mecánico (etm), ruptura de testa (rt) y testa completa (tc), en semillas de caucho. tratamientos índice de velocidad de germinación germinación (%) etm 3,70a 0,81a rt 1,40b 0,32b tc 0,23b 0,25b * tratamientos con letras diferentes presentan diferencia significativa para la prueba de tukey (α < 0,05). tabla 2. contraste para los tres tratamientos e índices de correlación para las variables índice de velocidad de germinación (ivg) y porcentaje de germinación (pg) en semillas de caucho. variable respuesta índice de correlación r 2 coeficiente de variación (%) contraste ivg pg ivg ** 0,95 29,47 etm vs. rt ** ** pg ** 0,98 12,66 etm vs. tc ** ** etm vs. rt+tc ns ns ** diferencia altamente significativa; etm, escarificado total mecánico; rt, ruptura de testa; tc, testa completa; ns, diferencia no significativa. 294 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana semillas con testa, y esto relacionado con los altos pg presentados por el tratamiento etm, se puede deducir una intervención negativa de la testa en el proceso germinación (cuquel et al., 1994). la baja permeabilidad que ejerce la testa retrasa la entrada de agua a los tejidos de reserva que intervienen con la iniciación de la actividad metabólica (ditleusen 1980; azcón-bieto y talón, 2003). las semillas del tratamiento etm presentaron más semillas germinadas (44), valor que corresponde a 85% del total de semillas germinadas durante los 7 primeros días. los tratamientos tc y rt presentaron sus mayores porcentajes de germinación en el segundo y tercer intervalo (14 y 21 d), respectivamente, con valores de germinación de 5% para rt y 3% para tc. una posible explicación de la diferencia en los resultados finales y en la dinámica de germinación es el efecto de la presencia de la testa (fonseca y freire, 2003). viabilidad al final del ensayo (20 d después de siembra), las semillas que no germinaron se sometieron a la prueba de viabilidad de embrión con tetrazolio (cloruro de 2, 3, 5 trifeniltetrazolio), mostrando un 45% de embriones vivos en el tratamiento tc, un 30% en el tratamiento rt y ningún embrión vivo en el tratamiento etm. cuando una semilla, aun teniendo las condiciones favorables para germinar, no lo hace, inicia un estado de reposo (ditleusen, 1980). en las semillas del tratamiento tc, sometidas a condiciones favorables de humedad y temperatura para germinación, 45% presentó embriones vivos al final de la prueba con bajos porcentajes de germinación, comparadas con el tratamiento etm (cero embriones vivos). de lo anterior se puede deducir que las semillas de caucho pueden entrar en un período de reposo por la baja permeabilidad presentada por su testa o por la presencia de inhibidores de germinación en la testa (vásquez-yanes y orozco-segovia, 1993). las semillas de los tratamientos con testa y sin testa para los diferentes ensayos mostraron diferencias altamente significativas, con lo que se puede probar la influencia negativa de la testa en los procesos iniciales de germinación, que finaliza con la emergencia del epicotilo. su estudio y relación con otras variables es un paso fundamental en la investigación sobre el manejo agronómico del caucho, que permitirá obtener semillas de buena calidad. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a la asociación de productores y transformadores de caucho de paratebueno (cauchopar) por su aporte económico. literatura citada azcón-bieto, j. y m. talón. 2003. fundamentos de fisiología vegetal. 3ª reimpresión. mcgraw-hill interamericana. 450 p. bailly, c. 2002. active oxygen species and antioxidants in seed biology. seed sci. res. 14, 93-107. barbedo, c. y d. bilia, 1998. evolution of research on recalcitrant seeds. sci. agric. piracicaba 55(número especial), 121-125. besinier, f. 1989. semillas y tecnología. ediciones mundi prensa, madrid. 195 p. bewley, j.d. y m. black. 1994. seeds: physiology of development and germination. plenum press, new york. 445 p. black, m. y h. pritchard (eds.). 2002. desiccation and plant survival. cabi publishing. 399 p. chin, h.f., m. aziz, b.b. ang y s. hamzah. 1981. the effect of moisture and temperature on the ultrastructure and viability of seeds of hevea brasiliensis. seed sci. tech. 9 (2), 411-422. cuquel, f., m. de carvalho y h. chamma. 1994. aliação de métodos de estratificação para a quebra de dormência de sementes de erva-mate (ilex paraguariensis, st. hil.). sci. agric. piracaba, 51(3), 415-421. ditleusen, b. 1980. almacenaje, ensayos y certificación de semillas forestales. curso de capacitación sobre mejora genética de árboles forestales. fao/ danidv. pp. 75-99. farrant, j.m., p. berjack y n.w. pammenter. 1993. studies on the development of the desiccation-sensitive (recalcitrant) seeds of avicennia marina (forssk.) vierh.: the acquisition of germinability and response to storage and dehydration. ann. bot. 71, 405-410. fonseca s.c.l. y h.b. freire. 2003. sementes recalcitrantes: problemas na pos-colheita. bragantia 62(2), 297-303. gouyon a., h. de foresta y p. levang. 1993. does ’jungle rubber’ deserve its name? an analysis of rubber agroforestry systems in southeast sumatra. agrofor. syst. 22(3), 181-206. iossi, e., r. sader, k.f.l. pivetta y j.c. barbosa. 2003. efeitos de substratos e temperaturas na germinação de sementes de tamareira-anã (phoenix roebelenii o’brien). rev. brasil. sement. 25(2), 63-69. kelly, k.m., j. van staden y w.e. bell. 1992. seed coat structure and dormancy. plant growth regulat. 11, 201-209. koster, k.l. 1991. glass formation and desiccation tolerance in seeds. plant physiol. 96, 302-304. omokhafe k.o. y j.e. alika. 2004. clonal variation and correlation of seed characters in hevea brasiliensis muell. arg. indust. crops prod. 19, 175-184. sánchez, b. 1983. factores que influyen en la fisiología de germinación de la urtica urens l. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. schroth, g., v.h.s. moraes y m.s.s. da mota. 2004. increasing the profitability of tradicional, planted rubber agroforests at the tapajos river, brasilian amazon. agric. ecosyst. environm. 102, 319-339. selle, c.m., e. gonzález de mejía, l.g elías y r.a. bressani. 1983. evaluación de algunas características químico-nutricionales de moreno et al.: efecto de la testa sobre la germinación... 2952006 la semilla del árbol de hule (hevea brasiliensis). archivos latinoam. nutric. 33(4), 884-901. torres, c.h. 1999. manual para el cultivo del caucho en la amazonia. universidad de la amazonia, florencia (colombia). 149 p. triviño, d. 1990. técnicas de manejo de semillas para algunas especies forestales neotropicales en colombia. corporación nacional de investigación y fomento forestal (conif), inderena nº 19. pp. 10-12. vargas, a y j. hernández. 1990. estudio de la morfología de semillas y plántulas y de la fisiología de la germinación de ocho especies de malezas comunes de la zona cafetera de cundinamarca. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. vásquez-yanes, c. y a. orozco-segovia. 1993. patterns of seed longevity and germination in the tropical rainforest. annu. rev. ecol. system. 24, 69-87. vieira, r., l. bergamaschi y l. minohara. 1995. qualidade fisiológica de sementes de seringueira (hevea brasiliensis muell. arg.), tratadas com benlate durante o armazenamento. sci. agric. piracaba 52(1), 151-157. williams s.e., m. van noordwijk, e. penot, j.r. healey, f.l. sinclair y g. wibawa. 2001. on-farm evaluation of the establishment of clonal rubber in multistrata agroforests in jambi, indonesia. agrofor. syst. 53(2), 227-237. zuleta, j. 2003. el cultivo de caucho. manual para inversionistas y asistentes técnicos. fedecaucho, bogotá. 31 p. agronomia colombiana volumen 8 no. 2 julio diciembre de 1991 agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolución número 000852 isbn 958-95050 rector: decano: editora: antanas mockus sivickas jorge torres otavo ci l1a fuentes delgado comite editor: alfredo acosta fabio r. leiva b. harvey arojona d. agronomia colombiana es una revista de carácter científico y técnico, de aparición semestral, con el objeto de divulgar los resultados de la investigación que, tanto profesores como estudiantes, realizan a través de los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y necesariamente no reflejan el criterio de la facultad de agronomia, santa fe de bogota, d.e. contenido determinación de la razas fisiológicas de fusariun oxysporum f. sp. dianthi del clavel en colombia. germán arbeláez y oiga lucía calderón. 243 control químico del nemátodo quiste heterodera trifolii en clavel miniatura. alicia marroquín y germán arbeláez. 248 control químico de la mancha foliar anillada del clavel causada por heterosporium echinulatum luis alfonso peñaranda, hernán josé torres y germán arbeláez. 253 hongos fitopatógenos encontrados en hojas, flores y frutos de macleania rupestris (h. b. k.) le smith bertha coba de gutiérrez. 25] respuesta de mezclas de variantes derivadas por segregación genética en la espiga en dos genotipos promisorios de cebada. luis e. csstiblsnco, jorge e. gaitán y daniel h. novoa. 261 heredabilidad del indice de cosecha en trigo (triticum aestivum l.) y su relación con tres componentes de rendimiento. antonio bolaños a. y rodrigo britto m. 268 maracuya, passiflora edulis sims, un cultivo promisorio en la costa de mississippi. harvey arjona díaz. 280 producción de frutas tropicales en el estado de la florida, estados unidos de américa. harvey arojona díaz. 283 anatomla del fruto de macleania rupestris (h.b.k.) a.c. smit (uva camarona). martha lucía ch. de valencia y nohora m. de carrillo. 286 ensayo de fertilización del pasto puntero (hyparrhenia rufa) con un diseño de superficies de respuesta en la zona de chaparral, tolima. hernando buriticá mart(nez. 306 contribución al conocimiento de las magnol iaceae de colombia v 111.gustavo lozano contreras y nory astrid guzmán ballesteros. 312 efecto del silicio sobre la disponibilidad de fósforo en un andept y un oxisol. jairo orlando moneada, orlando puentes y luis jorge mesa. 317 efectos de la aplicación de ceniza de cascarilla de arroz en la composición química y mineralógica de dos oxisoles de colombia. luis jorge mesa lópez. 322 modelo de hoja electrónica para el planeamiento de operaciones de mecanización agrícola. 11. resultados y análisis. fabio r. leive.. 336 análisis de la competencia entre tres tipos de arroz rojo y la variedad oryzica fabio a montealegre s. y jairo clavijo. 342 uso de explosivos en la agricultura: una alternativa en el caso de suelos compactados. luis jorge mesa lópez y harvey novoa torrres. 350 una visión del problema de las malezas en colombia. cilia l. fuentes y carlos e. romero. 364 desarrollo sostenido de la amazon ía. luis zuluaga. 379 la descomposición de la materia orgánica y su relación con algunos factores climáticos y microclimáticos. heliodoro argue/lo arias 384 docencia, investigación y próblematica agraria. william pérez rivera 389 agronomíac%mbiana, 1994, vo/umenx/no. 1;pág.94-101 la competitividad y las tendencias de los mercados en la agricultura competitiveness and market trends in agriculture jorge torres o.' palabras claves mercados mundiales keywords global markets. introducción este trabajo analiza la competitividad y las tendencias de los mercados en que deben competir los productos agricolas colombianos. en la primera sección se plantea la necesidad de conocer la estructura de los mercados y de las regiones, condición básica para trazar una estrategia competitiva en un contexto de mercados globales cada vez más competitivos y segmentados, donde las nuevas condiciones de competencia exigen ser tan buenos como los mejores del mundo para no ser desplazados de los mercados regionales e internos, como se muestra en la segunda sección. luego se examinan las tendencias de los mercados aqricolas, cada vez más exigentes en calidad, variedad, precios y productos libres de contaminación. por último, se presentan algunas conclusiones. estructura de los mercados y de las regiones las empresas son las unidades que compiten en los mercados nacionales e internacionales. como éstas se ubican en regiones, en sectores asociados a bienes específicos, es esencial conocer la estructura del mercado por regiones, sectores, subsectores y productos para evaluar la competitividad internacional de cada producto. las sociedades establecen las empresas en regiones, que son espacios concretos cuyas profesor facultad de agronomia, universidad nacionalde colombia, santaféde bogotá,febrero de 1995. relaciones sociales y fuerzas productivas espechicas determinan su capacidad competitiva. las regiones son el nivel básico para encarar la competitividad, allí se desarrollan los aspectos claves para conformar una cultura de la producción, la transformacion y la comercialización. la creatividad y la innovación regionales son los activos más importantes para el desarrollo productivo y la fortaleza económica. la conformación de una región desarrollada y económicamente sólida mejora la capacidad competitiva del país. en materia específicamente agrícola, la conservación de las cuencas hidrográficas y de los suelos, y las buenas calidades físicoquímicas de las aguas son aspectos esenciales para tener competitividad. el conocimiento de la estructura de mercados por regiones es imprescindible para definir una estrategia competitiva, pues nos permite establecer cuál es la competitividad regional, identificar los rivales en el mercado nacional e internacional y saber cómo está evolucionando el subsector y el producto específico en el segmento de mercado en que estamos compitiendo o pensamos competir. bain ha definido la estructura de los mercados como: "las características de la organización del mercado que influencian estratégicamente la competencia y los precios dentro del mercado ». 2 así pues, también es necesario conocer la estructura de los mercados para entender de dónde proviene el poder de negociación de los diversos agentes que intervienen en el mercado, incluido el estado; más aún, en un contexto postneoliberal, donde el comportamiento de los aranceles obedece a un juego de fuerzas y bain, joe. organización industrial, editorial omega, barcelona1963. 95 contrafuerzas cuyo resultado depende del poder económico de los intereses en cuestión. en cualquier subsector, bien sea regional, nacional o internacional, la naturaleza de la competencia de precios está determinada por: 1. el grado de concentración y la entrada de nuevos competidores. 2. la creación de nuevos productos o de servicios sustitutos. 3. el poder de negociación de los compradores y los proveedores. 4. la diferenciación de productos. 5. la rivalidad entre los competidores existentes. estos cinco elementos determinaban en el pasado la rentabilidad de las empresas y los precios que éstas podían fijar .. no obstante seguir siendo determinantes en la competencia de precios, han aparecido otras formas de competencia asociadas a los cambios tecnológicos introducidos en el rediseño de los procesos, a los cambios ocasionados por la explosión tecnológica en el campo de la información, a los esfuerzos por transformar las estructuras organizacionales, y a los cambios en la demanda en un ambiente de mercados cada vez más segmentados! el grado de concentración es un indicador que relaciona el número de firmas existentes en una industria con su participación en el volumen total de ventas de esa industria. este índice tiene un carácter relativo pues depende de la clasificación de las firmas según su volumen de ventas, empezando por las más grandes, y haciendo un corte en un nivel conveniente para caracterizar a cada rama industrial. en colombia, los estudios de gabriel misas sobre la industria y la agroindustria,' igual que los de alvaro silva sobre la central de abastos de boqotá,? muestran que hay un alto grado de concentración en el sector, hayes, robert y pisano, gary. «beyond world class: the new manufacturing strategy .., harvard business rew"ew, january-february, 1994, páginas 77-81. misas, gabriel. contribución al grado de concentración en la industria colombiana, editorial tiempo presente, bogotá 1975. silva, alvaro. evaluación de reformas de mercadeo adelantadas por corabastos, bogotá 1975. páginas 63-70. 96 el cual se ha venido incrementando a medida que avanza el proceso de disoluciónconservación. así, en los últimos años se ha configurado una estructura altamente concentrada en las ramas de transformación agroindustrial y en el comercio de bienes agrícolas, de modo que las empresas han aumentado su poder de negociación frente a los productores primarios relativamente atomizados. la estructura de los mercados y particularmente el grado de concentración agroindustrial determinan la conducta y la actuación de las firmas en el mercado y, para bien o para mal, en colombia éstas han adquirido tal importancia que pueden definir las características estratégicas que determinan los precios y la competitividad del país. es justamente aqui donde existen núcleos con gran capacidad de control económico, los cuales determinan las formas de negociación en el mercado y la apropiación relativa del excedente económico entre los participantes de la cadena aqroalirnentaria. la competencia y el proceso de globallzación la revolución científica en la agricultura y en los nuevos materiales ha restado importancia a las ventajas comparativas en recursos naturales, las cuales han sido remplazadas por las ventajas competitivas dinámicas y el trabajo calificado. el problema actual es, entonces, quién construye mejor esas ventajas competitivas, en el nuevo contexto internacional, el eje central es la competitividad, que para las empresas significa la capacidad de competir en los mercados mundiales con una estrategia mundial. pues este espacio global se ha convertido en el marco necesario para planear y realizar sus proyectos, incluidos los agrícolas, aunque el entorno nacional siga desempeñando un papel fundamental para el éxito competitivo de las empresas. competitividad significa mantener o incrementar la participación en los mercados. es aquí donde se puede observar la complejidad y la riqueza de la competencia real, las interrelaciones entre las políticas específicas de la empresa y las estrategias del estado, en la agricultura, en el comercio, en la industria y en lo social, así como sus efectos sobre la calidad de vida y el desarrollo integral del país. la productividad, entendida como el valor de la producción por unidad de trabajo o de capital, es la fuerza que está detrás de la competitividad. de modo que las estrategias para lograr una mayor competitividad en la agricultura deben considerar y analizar explícitamente los determinantes de la productividad y de su tasa de crecimiento, teniendo en cuenta las características de cada subsector, producto y región. además, el análisis debe enfocarse desde la perspectiva de la cadena alimentaria, para identificar la productividad en cada uno de los eslabones: producción, comercialización, transformacion y organización por regiones. esto permitirá definir qué procesos deben mejorarse, cuáles no agregan valor o agregan muy poco, cuáles causan demoras y cuellos de botella, y cuáles deben desaparecer para responder eficaz y eficientemente a las nuevas condiciones competitivas. la productividad es privada pero también pública. entre los factores que determinan la productividad pública deben destacarse la construcción de infraestructura, el apoyo a la formación de recursos humanos y el fomento de 'la investigación. cuando se conjugan los dos tipos de productividad, la competencia se lleva a cabo en todas los procesos y la productividad adquiere un carácter integral, sinérgico, pues todos los factores, privados y públicos, se refuerzan mutuamente y ya no es el producto de factores aislados. para diseñar los proyectos individuales de las empresas también es esencial conocer el entorno económico, social y político del país, cómo funcionan sus instituciones y cuáles son las relaciones entre la política macroeconómica y los aspectos micro de la unidad de producción, pues éste es el contexto que determina, en definitiva, su éxito competitivo. por ejemplo, los precios relativos, para el caso la relación entre precios internos y precios externos, los cuales se ven afectados por las variaciones en la tasa de cambio, la cual puede aumentar o disminuir la competitividad según se adelante una politica de devaluación o una de revaluación, aunque el aspecto fundamental siga siendo la productividad de cada unidad productiva. las empresas logran ventajas competitivas adoptando nuevas formas de organización, administrando estratégicamente los recursos humanos, reduciendo sus costos, incorporando nuevas tecnologías, atendiendo mejor a sus clientes, empleando nuevos procedimientos, nuevas tecnologías o insumos diferentes y, en general, aprendiendo y adaptándose al entorno, racionalizandó todos los procesos que conforman la cadena, desde la provisión de insumos hasta llegar al consumidor. una empresa no es una suma de actividades, es un sistema interdependiente o red de actividades conectadas por enlaces que exigen una coordinación cuidadosa. la gestión adecuada de los enlaces o subsistemas es una fuente de ventajas competitivas cuando se aprovecha acertadamente el potencial de cada componente del sistema. la ventaja competitiva se crea al percibir, descubrir y utilizar nuevas y mejores formas de competir, trasladándolas al cliente con el objetivo de mantener y ampliar los mercados en este mundo en transición. algunos ejecutivos no saben como gestionar los diversos procesos, bien sea a nivel de la producción, de la transformación o de la comercialización, y como tampoco conocen las tendencias en cada uno de los eslabones de la cadena, siguen desarrollando las actividades en una forma rutinaria, lo cual es un camino que lleva a la desaparición de las empresas. en este punto encontramos un problema de vision del recurso humano de las empresas, especialmente a nivel de la gerencia, la cual puede tener una visión limitada, pues algunas organizaciones sólo tiene en cuenta el presente, sin prospectar el futuro en una economia global izada y competitiva. por supuesto, es necesario conocer el estado de la organización y dónde se encuentra, pero la principal dificultad es saber cómo va a ser y dónde va a estar en el futuro, a cinco o a diez años. la competitividad también depende, entonces, de que se: tenga una visión acerca del futuro. además, hay que estar dispuestos a correr riesgos y a cometer equivocaciones, considerando la decisiones que se adoptan en el presente como pasos para construir el futuro. el logro de la competitividad exige una visión que sirva de contexto para adoptar y evaluar las decisiones en función de las metas que se persiguen y de los cambios en el entorno. sin una visión del futuro no hay criterios de corrección y se niega la posibilidad de adaptar y transformar la organización en función de los objetivos contemplados en una agenda estratégica. en los próximos años, el ámbito de la competencia económica intemacional estará signado por el juego tripartito, competitivo y cooperativo entre japón, estados unidos y la unión europea. se 97 mantendrán las políticas de subsidios agrícolas para ampliar los mercados de estos países y se seguirán adoptando políticas sectoriales activas para favorecer a sus sectores agrícolas. igualmente, para proteger a los agricultores locales de la competencia internacional se mantendrán las cuotas de importación y los aranceles, junto a otra serie de medidas de carácter neoproteccionista, como las normas reguladoras fito y zoosanitarias, y los acuerdos preferenciales, que representan nuevos obstáculos y trabas a las exportaciones agrícolas colombianas. pero las nuevas reglas del juego de esta economía cada vez más globalizada no sólo aumentarán la competencia entre esos bloques, también aumentará la competencia entre países con un nivel desarrollo semejante al nuestro, particularmente entre los que conforman diversos grupos de la región: el pacto andino; el grupo de los tres, colombia, méxico y venezuela; el mercosur, argentina, brasil, paraguay y uruguay; el tratado de libre comercio entre chile y méxico; la zona de libre comercio entre los cinco paises centroamericanos y méxico; el caricom; la integración comercial entre méxico, estados unidos y canadá. además de la competencia entre nuestra región y el mercado unico europeo, que entró en vigor el primero de enero de 1993 mediante la adopción de una política agrícola común. como se puede observar, en la disputa económica, el juego se desarrolla bajo esquemas competitivos y cooperativos que dan lugar a alianzas estratégicas. estas alianzas son asociaciones tendientes a lograr el crecimiento, mediante la reunión de fortalezas y debilidades, compartir riesgos y desarrollar nuevas fortalezas. en síntesis la capacidad competitiva en el futuro próximo favorecerá a los países que mejor respondan a las siguientes preguntas:" 1. quién puede ofrecer productos y servicios de calidad superior para diferenciarlos en el mercado. • thurow, lester. la ooeo» del s¡glo axi. javier vergara editores, buenos aires 1992,páginas 27-28. 98 2. quién tiene la fuerza de trabajo mejor educada y más especializada del mundo. 3. quién tiene los procesos de producción más eficientes para reducir costos, es decir, quién hace mayores innovaciones tecnológicas y quién adopta los mejores sistemas de comercialización. tendencias los cambios en los ingresos y en las actitudes frente a la salud han modificado la composición del consumo de alimentos, desde el consumo de carbohidratos al consumo de proteínas animales, frutas y hortalizas frescas, cuyos mercados son más exigentes en calidad, variedad y precios, conformando segmentos muy especiñcos donde el mayor poder de negociación está en manos de los clientes y no de los productores. las actitudes humanas con respecto a lo que se considera buena salud y un ambiente apropiado están cambiando aceleradamente; los consumidores son cada vez más exigentes en cuanto al control de calidad y a las normas y exigencias ambientales, dando preferencia a los productos verdes libres de contaminación." simultáneamente, los,agronegocios y las cadenas detallistas de productos agrícolas hoy operan dentro de estructuras más concentradas. esta mayor concentración ha sido estimulada por el proceso de internacionalización, el cual ha tenido grandes repercusiones sobre la cadena agroalimentaria de américa latina. en brasil, por ejemplo, la llegada de la cadena detallista francesa correfour y la de supermercados holandesa mackro llevó a la desaparición de la cadena detallista matarazo; lograron sobrevivir las cadenas pan de azúcar -páo de aguzary mercadorama. en este proceso, correfour mostró una gran habilidad competitiva en materia financiera, rotando muy rápidamente sus inventarios para obtener liquidez e invirtiendo por unos pocos días en brasil los recursos financieros que obtenía en argentina. esto le permitió bajar los precios de sus meulenberg, mallhew. «lntroductlon: food and agribusiness marketing in europe», joumal ot international food & marketing, vol. 5 (3-4), 1993, páginas 1-4. productos y compensarlos con los ingresos financieros. igualmente, la cadena mayorista mackro se orientó a atender los segmentos mayorista y detallista. en colombia, se suscribió recientemente una alianza estratégica entre los grupos cadenalco, ley-pomona y la multinacional' holandesa en supermercadosmayoristasmackro.estasalianzas estratégicas y el consiguiente mayor grado de concentración continuarán aumentando el poder de negociación de los agronegocios y de las cadenas detallistas. las cadenas detallistas, además de desplazar a los detallistas y a los mayoristas de mayoristas, han inducido nuevas formas de organización de la comercialización. en el comercio detallista no hay una cultura de la solidaridad para conformar las cadenas voluntarias que se requieren para suscribir contratos de afiliación. los desarrollosy las tendencias existentes en las cadenas detallistas han llevado a que los mayoristas se integren hacia atrás, lo que les permite ofrecer menores precios y crédito a los detallistas. para poder competir, los mayoristas tienden a reducir los costos de transporte, a lograr econornias de escala en las compras y a racionalizar el manejo de inventarios, es decir, se están presentando cambios importantes. los mayoristashan llegado incluso a establecernegociosde autoserviciopara aprender nuevas técnicas, ganar nuevos clientes y atender mejor a los detallistas. lasituaciónde losmercadosagrícolasestásiendo afectada, además, por los cambios políticos que han producido reacomodoseconómicosglobales, con el surgimiento de nuevos bloques de intercambio que comercializan entre sí y de manera coordinada los bienes agrícolas, y una clara orientación al mercado que está generando unaguerraintemay extemaen lacomercialización de este tipo de bienes. los principales actores en esa guerra son las firmas de agronegocios que, para sobrevivir en ambientes globales, hacen alianzas estratégicas. las innovaciones en biotecnología, electrónica, comunicaciones y sistemas de computación no sólo crean nuevas oportunidades en el campo de la producción y la organización, sino también en el desarrollo de sistemas de información para inteligencia de.comercialización, hoy indispensables para la toma de decisiones, tanto en el campo de la logística para la producción como en el de la logística de los mercados donde compiten los productos transables. en estas condiciones de competencia dinámica, que exigen ser tan buenos como los mejores del mundo, es necesario prepararnos para la innovacióny el cambio, pues si no transformamos nuestras estructuras productivas y comerciales, la competencia internacional nos desplazará de los mercados,inclusode los mercados regionales colombianos. no obstante la necesidad de modernizar las estructuras productivas y comerciales combinando la iniciativa privada y el apoyo público-las políticasneoliberalesque seaplicaron en américa latina en la década de los ochenta llevaron a que el estadose retirara abruptamente de la intervención directa en la comercialización de alimentos básicos en algunos países. en honduras se acabó con el instituto hondureño de mercado, en el salvador se eliminó el instituto de alimentos del salvador y en venezuela se suprimió a corpomercado. sin embargo, en américa latina aún existen grandes grupos de población con problemas de acceso a los alimentos. en brasil, hay 30 millones de habitantes con buen poder de compra pero hay 70 millones de personas cuyos niveles de vida están por debajo de las líneas de pobreza. aunque la dieta alimenticia se ha diversificado en américa latina, el arroz, el maíz, el trigo y los fríjoles siguen siendo alimentos básicos de consumo masivo y son fundamentales en la dieta de los sectores de bajos ingresos, que constituyenla mayoríade la poblaciónen la región. la creación de redes de comercialización urbana, con bajos costos y alto cubrimiento, orientadas hacia esos sectores produciría efectos muy positivos sobre todo el sistema. el sector privado aún no ha podido asumir eficientemente la responsabilidad de la comercialización en estos grupos, restando posibilidades para el desarrollo integral de nuestros paises. por esta razón, el estado no puede abandonar la comercialización de alimentos básicos, debe convertirse en cambio en su promotor y facilitador, papel que puede ser 99 enmarcado en el proceso de descentralización administrativa y política: los gobiernos locales están más próximos a las verdaderas necesidades de la población y esto les permite encontrar con mayor facilidad soluciones eficaces a la compleja problemática de la comercialización de alimentos básicos." la competencia en los mercados agrícolas se ha hecho aún más dura por el lento crecimiento de la demanda en relación con el enorme potencial productivo internacional. en esta situación, los agronegocios y las cadenas detallistas han pasado a desempeñar un papel vital en el proceso de distribución de los productos. los agronegocios y las asociaciones empresariales no sólo han adquirido un gran poder de negociación frente a los productores primarios sino que también han creado estructuras y sistemas para administrar los mercados internacionales. para ilustrar brevemente el papel de la administración en la comercialización internacional de productos frescos, frutas y hortalizas, así como para conocer los movimientos recientes de nuestros posibles rivales en el mercado, reseñaremos rápidamente algunos estudios de caso realizados en chile, nueva zelandia y sudáfrica." el mayor mercado para frutas y hortalizas frescas está conformado por la unión europea, estados unidos y japón. las preferencias de los consumidores están cambiando en estos paises por razones de salud, de nutrición y, además, porque desean tener acceso a productos exóticos. entre 1920 y 1950, la comercialización era una simple transferencia de productos. en el día de hoy la comercialización se ha convertido en una actividad de gestión bastante compleja, comercialización de servicios, comercialización internacional, logística de mercados, sistemas de asociación latinoamericana de mercadeo de alimentos, aloma. 11congreso: los gobiernos locales como gestores de la comercialización de alimentos, san josé de costa rica, octubre de 1994. aksuy, s. y kaynak, e. «explorinq international marketing management lor fresh produce in the world: a potencial issue lor more business?», journal of in/ema/lonal food and agnbuslness marketing, vol. s (2),1993, páginas 93-101. 100 información e inteligencia de mercados, es decir, se ha generado una amplia gama de subdivisiones en el campo de la comercialización, y todas se han vuelto necesarias para competir exitosamente en el terrenos de los negocios, que hoy no sólo buscan satisfacer las expectativas del cliente sino excederlas, diferenciando los productos y adaptando sus esquemas de organización para acercarse a los usuarios y atenderlos en la forma más oportuna posible. los recientes estudios internacionales sobre la comercialización internacional de frutas y hortalizas tienen como marco el contexto internacional de competitividad al que deben enfrentarse los productos colombianos. chile es el mayor exportador latinoamericano de manzanas y uvas. en 1988 contaba con 3000 compañías exportadoras que exportaron 720 millones de dólares. puede producir frutos fuera de estación hacia estados unidos, europa y japón. no tiene mayores problemas sanitarios, tiene buena disponibilidad de aguas, sus suelos son fértiles y ha desarrollado toda una infraestructura nacional e internacional para la exportación de frutas frescas. nueva zelanda la asociación para promover la exportación se estableció en 1948, se ha centrado en la comercialización de peras y manzanas y, desde esa fecha, tiene oficinas establecidas en londres, bélgica y washington. unifruco ltda. de sudáfrica se fundó en 1939, comercializó 34 millones de cajas de frutas en 1990 y actualmente opera con 1400 productos en 40 países. en todos los estudios de caso, la comercialización internacional es realizada por las firmas, no por las naciones, y la competencia en el exterior es muy intensa, de modo que una de las estrategias centrales es la programación de los mercados para grupos de altos ingresos. esta estrategia de gestión de los mercados combina los siguientes elementos: 1. investigación y desarrollo de productos 2. control de calidad 3. marcas 4. precios 5. distribución 6. promoción en estos tres países se han creado centros de investigación e información para el seguimiento de los mercados y de los procesos de comercialización; además, han modificados sus esquemas organizacionales para poder competir dentro de una programación internacional de mercados. conclusiones 1. la competencia es dinámica y evolutiva. es un paisaje sometido a cambios constantes, donde afloran nuevos productos, nuevas formas de comercialización, nuevos segmentos de mercado y nuevas formas de producción. 2. es necesario integrar los objetivos de la firma con los de los consumidores de altos ingresos, más exigentes en la calidad ambiental de los productos. 3. los productos se mueven en un contexto de comercialización internacional altamente competitivo, donde la administración de los mercados es un aspecto estratégico para el éxito de los negocios. 4. el estado debe ser promotor y facilitador de la competitividad, y sus esfuerzos deben ser coordinados con los del sector privado para consolidar la competitividad regional. literatura citada 1. aksoy, s. y kaynak, e. (1993). «explorinq international marketing management for fresh produce in the world: a potencial issue for more business?", journal of international food and agribusiness marketing, vol. 5 (2), páginas 93-101. 2. asociación latinoamericana de mercadeo de alimentos (aloma) (1994).11 congreso: los gobiernos locales como gestores de la comercialización de alimentos, san josé de costa rica, octubre de 1994. 3. bain, joe (1963). organización industrial, editorial omega, barcelona. 4. hayes, roberty pisano, gary (1994). «beyond world class: the new manufacturing strategy", harvard business review, januaryfebruary, páginas 77-81. 5. meulenberg, matlhew (1993). «lntroductlon: food and agribusiness marketing in europe», joumal of intemational food & marketing, vol~ 5 (3-4), páginas 1-4. 6. misas, gabriel (1975). contribución al grado de concentración en la industria colombiana, editorial tiempo presente, bogotá. 7. silva, alvaro (1975). evaluación de reformas de mercadeo adelantadas por corabastos, bogotá, páginas 63-70. 8. thurow, lester (1992). la guerra del siglo xxi, javier vergara editores, buenos aires, páginas 27-28. 101 agronomía colombiana. 1990. volumen 7:61-69 efecto de la fertillzacion nitrogenada en la incidencia de fusarium oxysporum f. sp. dianthi y heterodera trifolii g. en clavel 1 luis e. burban02, aurello eraz02, martha orozco de amezquitaj y emira garces de granadaj palabras claves: fusarium oxvsporum f. sp. dianthi, heterodera trifolii g. flores de exportación, fertilización nitrogenada. resumen. el manejo de la fertilización es uno de los métodos que junto con otras formas de control puede reducir la severidad de algunas enfermedades; en el presente trabajo se evaluó el efecto de la fertilización nitrogenada, utilizando diferentes fuentes de nitrógeno sobre las enfermedades causadas por fusarium oxysporum f. sp, dianthi y heterodera trifolii g. se emplearon como fuentes de nitrógeno:. fosfato de amonio, nitrato de potasio y nitrón 26, y sulfato de potasio como testigo. al finalizar el ensayo, además de la variación de ph, se evaluó potencial de inóculo de fusarium oxysporum f. sp, dianthi, el número y viabilidad de los quistes de heterodera trifolii g., lo mismo que el número de plantas enfermas. ' , los resultados mostraron que los tratamientos con nitrato de potasio y sulfato de potasio incrementaron el ph, mintras que el nitrón 26 y el fosfato de amonio acidificaron el suelo. al final del experimento se presentó un menor número de colonias de fusarium oxysporum f. sp.dianthi en los suelos tratados con sulfato y nitrato de potasio. el nú1 el trabajo hace parte del proyecto de investigación: "contribución al estudio de factores ñsiológicos y patológicos que afectan la producción de clavel y crisantemo en la sabana de bogotá", fi· nanciado por el cindec y la facultad de ciencias de la universidad nacional. basado en la tesis de grado de l.b y a.e para optar el título de biólogo. 2 anteriormente, estudiantes del departamento de biología, facultad de ciencias u. nal. de colombia, bogotá. j profesoras asociadas, departamento de blclogía, facultad de ciencias, u. nal. de colombia, bogotá.. mero de quistes y viabilidad de heterodera trifolii g. no fueron afectados por los tratamientos. el mayor número de tallos florales se obtuvo con el tratamiento de sulfato de potasio y el menor con el de fosfato de amonio. effect of nitrogen fertillzatlon on the incioence of fusarium oxysporum f. sp. dianthi ano heterodera trifo/ii g. in carnatlon summsry. handling the fertilization is one of the methods that among with other controling ways can reduce the <;trength of some diseases; in this essay it was tested the effeet of the nitrogenated .fertilization, using differents nitrogen sources allover the diseases; produced by the fusarium oxysporum f. sp. dianthi and heterodera trifolii g. ammonium phosphate, potassium ni1rata and nitron 26 were used as nitrogen sourees, and potassium sulfate was used as a paterno at the end of the test, beside of the ph' variation, it was evaluated the fusarium oxysporum f. sp. dianthi inoeulus potential, the number of eysts and the viability of the heterodera trifolii gi and the number of siek plants. the results with the potassium nitrate and potassium sulfate treatments, shown that the ph was inereased, while the treatments with nitron 26 and ammonium sulfate gets the soil more aeid. when the treatments were finished it were seen less number of eolonies of fusarium oxysporum f. sp. dianthi in the soils that where treated with pqtfssium sulfate and potassium nitrat~. the number of eysts and the viability of the heterodera trifolii g. were not afected by the treatments. the bigest number of flgral stems was obtained with the potassium sulfate treatment, and the smaller number with the ammonium sulfate treatment. 61 introduccion según baker (1980), las enfermedades causadas por microorganismos del suelo se pueden controlar empleando pesticidas sistémicos; sin embargo en el caso de fusarium oxysporum f. sp, dianthi y heterodera trifolii g., no se han obtenido resultados satisfactorios por lo cual es necesario buscar métodos complementarios que permitan en conjunto un control eficiente. huber (1980) señala que la fertilización es uno de los métodos que puede, junto con otras técnicas de manejo del cultivo, disminuir la incidencia y severidad de las enfermedades. este mismo autor señala que los fertitizentes aplicados en condiciones y concentraciones adecuadas pueden reducir la enfermedad fortaleciendo la planta, aumentando su resistencia y/o inhibiendo la actividad de los patógenos. woltz y jones (1968) indican que al alterar los niveles de nutrientes en el suelo, es posible cambiar los requerimientos para el crecimiento y esporulación de los patógenos, sin embargo, se presenta un problema relacionado con proporcionar una nutrición adecuada para el crecimiento de las plantas. con relaciór a la enfermedad causada por fussrium, ebben (1977) reportó alta incidencia de síntomas cuando utilizó urea como fuente de nitrógeno, adicionalmente, corden y edgington (1960) al fertilizar con ca(n03)2 suelos de ph alto observaron baja incidencia de la enfermedad. existen dos teorías para explicar la respuesta de fusarium a la aplicación de nitrógeno, según boning (1976) el efecto está dado por diferencias en la estructura química y en el metabolismo de las plantas en respuesta al patógeno. el mismo autor señala que el nitrógeno afecta la resistencia de las paredes celulares, variando su contenido de celulosa y haciendo la planta más susceptible, tolerante o resistente a la enfermedad. otra explicación a esta respuesta se basa en el efecto que tiene la forma de nitrógeno utilizada, sobre el ph del suelo, ya que se ha observado que altos valores de ph favorecen el crecimiento de poblaciones de bacterias y actinomicetes, los cuales inhiben la germinación de esporas y el desarrollo del hongo, debido posiblemente a que se establece competencia por micronutrientes (woltz y jones, 1973). en general puede decirse que el rango de 62 acción entre patógenos y hospederos está influenciado por el nitrógeno y que es importante tener en cuenta el tiempo de aplicación de los fertilizantes nitrogenados y la forma de nitrógeno empleada ya que estos son factores que van a incidir sobre la respuesta (baker, 1980). según huber (1980). el control de diferentes enfermedades no es uniforme, siendo éste un factor adicional que debe tenerse en cuenta. de acuerdo con lo señalado anteriormente, y con el fin de establecer si las formas y niveles de fertilización nitrogenada inciden sobre las enfermedades causadas por fusarium oxysporum f. sp. dianthi y heterodera trifolii g. se propuso el presente trabajo cuyos objetivos fueron: evaluar el efecto de diferentes fuentes de fertil ización nitrogenada sobre el potencial de inóculo de fusarium oxysporum f. sp, dianthi y la viabilidad de heterodera trifolii. registrar el efecto de diferentes fuentes de fertilización nitrogenada sobre la incidencia de la enfermedad causada por los patógenos señalados en plantas de clavel, lo mismo que su efecto sobre la producción. materiales y metodos los ensayos se realizaron bajo invernadero en la sabana de bogotá, colombia. el sitio de siembra correspondió a parcelas que durante varios años se han utilizado para la producción comercial de clavel. el terreno se desinfectó previamente con metil-isotiocianato, a continuación se sembraron esquejes de clavel miniatura cultivariedad red barón con una densidad de 42 esquejes por metro cuadrado. los tratamientos a evaluar fueron: 1. fertilización con nitrógeno en forma de sal amoniacal (nitrón 26). 2. fertilización con nitrógeno como nitrato (kn03). 3. fertilización del suelo con nitratosal amoniacal (nh4-n03) . . 4. empleo de sulfato de potasio (k2s04) y demás fertilizantes convencionalmente utilizados en cultivos de flores (cuadro 1). para cada uno de los tratamientos se utilizó la concentración de nitrógeno adecuada para el crecimiento del cultivo, de acuerdo con los resultados del análisis de suelos. el testigo (tratamiento 4) se fertilizó con las cuadro 1. tratamientos con ferti iizantes aplicados al suelo. fonna de dosis por tratamiento aplicación semana 1. fosfato de amonio nh4h2p04 0,13 kg/m2 2. nitrato de potasio kn03 0,18 kg/m2 3. nitrón 26 nh4n03 o,046kg/m2 4. sulfato de potasio "testigo" k2s04 0,04 kg/'m2 sales usualmente empleadas en el cultivo, procurando mantenerlo en condiciones de manejo comercial. con el fin de evaluar el potencial del inóculo de fusaríum oxysporum f. sp. díanthí, número de quistes y viabilidad de herodera trífo/ií g. de cada parcela se tomaron muestras de suelo de aproximadamente 1 kg, para a partir de esa muestra realizar los análisis correspondientes. estas muestras fueron obtenidas y procesadas en época de presiembra (antes de la desinfección del suelo) e iguales muestreos se hicieron mensualmente hasta obtener el primer pico de cosecha (aproximadamente seis meses). para cuantificar los quistes de heterodera trífolíí g. se tomaron 100 gramos del suelo muestreado y se aplicó el método de flotación en agua. para la prueba de viabilidad de los quistes se tomaron 100 gramos de suelo aislando al azar 20 quistes, que se rompieron para observar la presencia de larvas vivas. para analizar la concentración de inóculo de fusaríum oxvsporum f. sp. díanthí se tomó un gramo del suelo muestreado y se diluyó en 9 mililitros de agua destilada, de esta dilución se empleó un mililitro para sembrar en el medio especffico para fusaríum, komada. cada siembra se realizó po-rtriplicado cuantificando a los siete días después de la siembra, el número de colonias presentes en el medio. cada quince (15) días se tomaron muestras del suelo con el fin de registrar la variación del ph. para establecer el efecto de la fertilización con diferentes fuentes de nitrógeno, sobre incidencia de fusaríum oxysporum f. sp. díanthí y heterodera trifolii g., a los seis meses del desarrollo del cultivo se muestrearon al azar diez plantas de cada parcela y con la ayuda del estereoscopio se observó si las plantas presentaban quistes asociados a la raíz, y/o necrosis vascular originada por fusarium oxysporum 1. sp. díanthi. para cuantificar la producción, se tuvo en cuenta el número de tallos florales y su claslficación se hizo de acuerdo a la escala empleada comercialmente. se utilizó un diseño de "bloques completos al azar" con tres repeticiones, con el fin de establecer comparaciones estadísticas entre los tratamientos. resultados v discucion los análisis realizados antes de la desinfección del suelo señalan para un valor de ph igual a 6.0, un número promedio de colonias de fusarium oxysporum f. sp. dianthi de 17.5 por gramo de suelo y un número promedio de quistes de heterodera trifolii g. de 3,68 por gramo de suelo con una viabilidad del 7,5% (cuadro 2). . aunque no existe un patrón de comparación para señalar un alto o bajo grado de infección con fusarium oxysporum f. sp. dianthi, los datos si indican gran incidencia de heterodera trifolii g., al compararlos con los obtenidos por arbeláez et al. (1985), quienes en 1984 en la misma finca encontraron una concentración de 2,4 quistes por gramo de suelo. después de la aplicación del metil-isotiocianato que es un compuesto químico de amplio espectro, empleado para la desinfección del suelo se obtuvo un número prornedio de 7,8 colonias de fusarium oxysporum f. sp. dianthi por gramo del suelo; el número promedio de quistes de heterodera trifolii g. fue de 1.85 con una viabilidad de 7,5o¡o y el valor del ph fue de 5,8 (cuadro 2). se observa con relación a los datos preliminares que el. número promedio de colonias de fusarium oxysporum f. sp. dianthi disminuyó, aunque no se obtuvo un control completo del hongo. heterodera trifolii g. también fue afectado por el producto, sin embargo vale la pena señalar que las larvas mantuvieron el mismo porcentaje de viabilidad obtenido inicialmente. lo anterior demuestra el efecto nematicida y fungicida del metil-isocianato, aunque su acción no es completamente efectiva. con relación al valor de ph es posible que su dis63 rninución se deba al lavado del suelo el cual se efectuó con el fin de retirar sales, después de la primera aplicación del nh4h2p04, se observó aumento en el ph, el cual pasó de 5,8 a 6,8 en este tratamiento, al final del experimento, se notó que el ph descendió hasta alcanzar en el último muestreo un valor de 5,0. lo anterior parece indicar que el fosfato de amonio tiende a acidificar el suelo (cuadro 3). después de la primera aplicación de kn03 el ph subió y se mantuvo en un rango superior a 6 y cercano a 7, valores éstos que se obtuvieron durante todo el ensayo. según los valores de ph, obtenidos, este tratamiento tiende a neutralizar el suelo (cuadro 3). los valores de ph en el tratamiento testigo, empleado por los floricultores, variaron en un rango que osciló entre 5,9 y 7,1; con una cierta tendencia a disminuir las características naturales d~ 'acidez' del suelo (cuadro 3). en las parcelas correspondientes al tratamiento con nitrón 26 se observaron valores de ph que oscilaron entre 5,4 y 6,5 obte.niéndose el menor ph en el último muestreo. lo anterior señala que es muy posible que este fertilizante nitrogenado inicialmente mantuviera las condiciones de acidez del suelo, pero su aplicación continuada originó bajas en el ph (cuadro 3). los valores de ph en la primera fecha fueron similares para los cuatro (4) tratamientos ya que oscilaron entre 5,8 y 6,0. en la segunda fecha, se observó una tendencia ~eneral a subir el ph el cual alcanzó valores entre 6,6 y 6,5. en la tercera fecha la tendencia siguió más o menos igual, alcanzando valores menores de acidez el suelo que correspondió al tratamiento testigo. en la cuarta fecha el ph subió en los tratamientos testigo y con fosfato de amonio. a partir de la quinta fecha de muestreo el ph en el tratamiento con fosfato de amonio y nitrón 26 empezó a discuadro 2. promedio de colonias de fusarium oxysporum f. so. dianthi, y de quistes y viabilidad de heterodera tritolii g. evaluado antes y después de la desinfección del suelo. número promedio de número promedio de % de viabilidad de colonias de fusarium quistes de heterodera heterodera trifolii g. oxysporum f. sp. dienthi trifolii g. por gramo de por cada 20 quistes ph por gramo de suelo. su"elo. muestreados. antes de la desinfección 17,5 3,68 7,5 6,0 después de la desinfección -, 7,8 1,85 7,5 5,8 cuadro 3. número de colonias de fusarium oxysporum f. sp, dianthi y valor del ph en el suelo a lo largo del ensayo. muestreo nh4h2p04 kn03 k2s04 n·26 ph no. de col. ph no. de col. ph no. de col. ph no. de col. 5,8 9,0 o": 5,9 30,0 5,9 7,8 6,0 23,3 2 6,6 7,2 6,5 6,1 6,5 5,3 6,5 12,2 3 6,2 86,8 6,4 240,1 6,6 24,3 6,2 233,9 4 6,8 1,4 6,7 180,1 6,9 29,9 6,0 66,7 5 6,3 191,0 6,8 18,3 6,8 20,6 6,2 150,8 6 6,0 265,7 6,9 193,9 7,1 69,8 6,3 354,2 7 6,2 17,3 7,0 9,6 7,1 22.8 6,4 24,9 8 5,9 22,4 6,8 71,3 6,8 5,4 6,0 172,1 9 5,0 6,3 6,4 5,4 64 minuir, mientras que en los tratamientos con kn03 y testigo el ph aumentó. lo anterior indica la importancia que puede tener en las características de acidez del suelo, la aplicación de una u otra clase de fertilizante. en general, para el traaajo realizado se observó una tendencia del kn03 y del testigo a incrementar el valor del ph disminuyendo por consiguiente la acidez del suelo; mientras que en los suelos tratados con nitrón 26 y fosfato de amonio se presentaron bajas en el ph. el ph según woltz y jones (1973) incide sobre la microflora del suelo y se ha observado que los valores óptimos para el desarrollo de fusarium oxysporum f. sp, dianthi son aquellos iguales o' menores a 5,5 lo cual señala la importancia que tiene la fertilización, no sólo por su efecto directo sobre la planta sino por su influencia en características del suelo y la incidencia que ellas puedan tener sobre los microorganismos que viven en él. con relación al número de colonias de fusarium oxysporum f. sp, dianthi a lo largo del ensayo se observa que cuando se hizo la primera aplicación de nh4h2p04 su valor fue de 9; y osciló entre esta 1a. fecha y la cuarta entre 1,4 y 86,8. en la sexta fecha hubo ascenso hasta 265,7 colonias; para descender a 17,3 (7a. fecha) y luego pasar a 22,4 en el último muestreo (cuadro 3). después de la primera aplicación de kn03 se encontraron treinta coloriias que descendieron a 6,1 en la segunda fecha. se presentó ascenso en la tercera fecha a 240,1 colonias, valor éste que osciló entre 18,3 y 193,9 en el quinto y sexto muestreo para caer luego a 9,6 (7a. fecha) y alcanzar un valor de 71,3 en el último muestreo (8a. fecha). para el primer muestreo en el tratamiento testigo, se presentaron 7,8 colonias, para descender en el segundo muestreo a 5,3. en el tercer y cuarto muestreo se presentaron 24,3 y 29,9 colonias. luego los valores variaron un poco hasta llegar a 5,4 colonias en el octavo y último muestreo. el primer valor obtenido en el tratamiento con nitrón 26 fue de 23,3 colonias, el cual descendió hasta 12,2 en la segunda fecha. se presentó ascenso en el tercer muestreo: 233,9 colonias. en el séptimo muestreo el número de colonias descendió a 24,9 para después en el octavo muestreo presentar 172,1 colonias (cuadro 3). los análisis de varianza (cuadro 4), señalan que se presentaron diferencias estadísti._ cas entre los tratamientos en los muestreos 1,5,6 y 7 ;·lo-aníerior se encuentra presentado en la figura 1. ..;. según la prueba de duncan, para la primera fecha el mayor promedio de colonias fue para el tratamiento con kn03 (30 colonias); y el menor promedio correspondió al tratamiento con k2s04 "testigo" (7,8 colonias). los otros dos tratamientos fluctuaron entre estos dos valores. el mayor promedio para la fecha cinco se obtuvo en el tratamiento nh4h2p04= 191,0 colonias. el menor fue el del tratamiento con kn03: 18,3 colonias. para el sexto muestreo el mayor promedio fue el del tratamiento con nitrón 26: 354,2 colonias. el menor fue el correspondiente al tratamiento k2s04 testigo: 69.8 colonias. en el séptimo muestreo, el mayor prome-. dio fue para el tratamiento con nitrón 26: 24,9 colonias. el menor promedio fue para el tratamiento con kn)3:9,6 colonias. el mayor promedio de la última fecha fue para el tratam iento con nitrón 26: 172,1 colonias; y el menor para el tratamiento con k2s04 "testigo": 5,4 colonias. el análisis de los resultados indica que no hay una tendencia clara en cuanto al nivel del inóculo en el suelo ya que el número de colonias formadas tiene una variación muy amplia dentro de cada tratamiento; lo que señala gran variabilidad en los resultados, posiblemente como consecuencia de la distribución del inóculo en el suelo y su tendencia a formar focos. en los muestreos 1,5,6 y 7 se presentaron diferencias estadísticas entre los tratamientos que es posible estén más relacionados con las técnicas de muestreo que con el efecto de los tratamientos. sin embargo, llama la atención el hecho que en los últimos muestreos los menores valores promedio en número de colonias correspondan a los tratamientos "testigo" y kn03, mientras que se presentaron valores altos en los otros tratamientos. es posible que la tendencia del kn03 y del k2s04 a subir el valor del ph sea la causa de la respuesta obtenida. a nivel estadístico no se presentaron diferencias significativas para el número de quistes en los muestreos hechos a lo largo del ensayo (cuadro 4). los valores promedio 65 ,.j. ~ ,..2.!.. .!. o o o l n j n r nr+ n 3~0 300 .. zoo !... ~ : ¡.. s... ~ 100 so s 4 knos 11zs figura 1. variación en el número de colonias de f. oxysporum en los muestreos 1,5,6,7. cuadro 4. significancia del análisis de varianza realizado para comparar el efecto de los tratamientos a lo largo del ensayo sobre los parámetros evaluados. muestreo numero de numero de viabilidad colonias quistes 1 ++ ns ns 2 ns ns ns 3 ns ns ns 4 ns ns ns 5 + ns ns 6 + ns ns 7 ++ ns ns 8 ns ns ns 9 ns ns ns ns = no significativo + = significativo ++ = altamente significativo 66 señalan una variación entre 106,7 y 407,3 quistes por cada 100 gramos del suelo observándose que oscilan a lo largo de todo el ensayo, e independientemente de los tratamientos. lo anterior no permite inferir que existió un efecto de los tratamientos sobre la población de nemátodos. es posible, sin ernbarqo, concluir que hay un nivel alto de infección si se comparan los valores obtenidos con los reportados por radice et al. (1984), qu ienes señalan que un nivel alto de infestación corresponde a valores iguales o superiores a 258 quistes por 250 ce. del suelo. es de señalar que los quistes muestreados presentaron diferentes grados de madurez independientemente de la fecha y el tratamiento (figura 2). a nivel estadístico no hubo diferencias significativas para la viabilidad de heteroden"."2po. k noa k2so. figura 3. número de tallos florales obtenidos en los diferentes tratamientos durante el primer pico '" ,de cosecha. número de tallos floráles obten,idos en los diferentes tratamientos durante el primer figura 2. quistes de heterodera trifolii, en diferentes estados de madurez. ra trifolii g. en los muestreos hechos en todas las fechas a través de todo el ensayo (cuadro 4). .ei análisis de los resultados indica que no: existió una tendencia evidente, ya . que los valores de viabilidad fueron muy parecidos y su variación estuvo entre 0.0 y.3,3 quistes viables por cada veinte (20) quistes muestreados. los valores' obtenidos en el número total de' tallos florales indican una variación entre 46.9 y 123.3 tallos florales por metro cuadrado. el promedio más alto correspondió a las parcelas tratadas con el fertilizante ¡'testigo" ('k2s04). y la menor producción se presentó en 'el tratamiento con fosfato de amonio (nh4h2p04). los tratados con kn03 y n itrón 26 oscilaron entre estos valores (cuadro 5, figura 3). con 'relación a la calidad de' los tallos ftorales se.0bse.r;vó''''unavariación entre 26,4 y 65,otallos superselectos por metro cuadrado; estos v~lores correspondleron a los tratarríi'entos 'con n'1"14híp04 y nitrón 26, valores intermedios se obtuvieron en los tratamientas con kn03 y k2s04 (cuadro 5, ficuadro 5. gura 3). teniendo en cuenta la producción total parece ser que el tratamiento "testigo" fue el más adecuado posiblemente por la incidencia directa del fertilizante sobre los procesos de crecimiento y desarrollo de las plantas, por lo menos para los datos correspondientes al primer pico de cosecha. con relación a la calidad e's importante señalar que ésta fue sobresaliente en el tratamiento con nitrón 26 seguido por el correspondiente a kn03, lo cual podría indicar alguna influencia del, nitrógeno en la calidad de los tallos florales, sin embargo, no es posible encontrar las explicaciones precisas sobre las'respuestas obtenidas, y solo es de tener en cuenta la importancia que tiene una fuente adecuada de nitrógeno para lograr respuestas óptimas. la evaluación del grado de infección de las plantas al finalizar el primer pico de cosecha indicó que se presentaron, ~n todos los casos, síntomas característicos del daño causado por heterodera trifolii g. y fusarium oxysporum f. sp. dianthi. en la figtlra 4 se iiiiqi total~s cj ss .. 'tl 2.. e .;3 z pico de cosecha. tratamientos número total número de número total número de tallos de tallos tallos por de tallos superselectos m2 superselectos porm2 nh4h2p04 1266 56.9 712 26.4 kn03 2084 72,2 1301 48,2 k2s04 3330 123.3 1228 45.5 nitrón 26 2849 105.5 1756 65.0 67 figura 4. hitas y macroconidias del hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi: h hijas; m ma· croco nidias. observa un micropreparado obtenido a partir de una de las plantas muestreadas, donde aparecen hifas y microconidias de fusarium oxysporum f. sp, dianthi. . en! las f igu ras 5 y 6 se. presenta u n corte transversal d~ tallo de diantl¡ljs caryophy/lus que muestra hifas de fusarium oxvsporum f. sp. dianthi invadiendo células de xi lema y barenqulrna cortical. los quistes de heterodera trifolii g. observados al estereoscopio, en las figuras 7 y 8 presentan diferntes estados de madurez. en las figuras 9 y 10 se observan huevos y . larvas de heterodera trifojii g. lqs resultados obtenidos permitieron concluir que: i • la aplicació'~ de fertilizantes al suelo afectó el valor del ph subiéndolo en' las parcelas tratadas con k2s04 y kn03 y dlsrnlnuvendc su valor en las parcelas tratadas con n itrón 26 y n h4h2p04. • el número de colonias de f. oxysporum f. sp~ldianthi fue variable a lo largo del ensayo en los diferentes tratamientos, sin existir una tendencia clara. al finalizar el ensayo el no. de colonias de f. oxysporum f. sp. dianthi disminuyó en todos los tratamientos especialmente en las parcelas tratadas con nitrato de potasio y sulfato de potasio. • el núthero de quistes y su. viabilidad no pres'entajqn variaciones por' i~ acción del tratamiento. al finalizar el ensayo se registró un alto nivel de infectación en todas ias parcelas. • la producción de tallos florales al finalizar el primer pico de cosecha fue diferente en cada tratamiento. 68 figura 5. sección transversal de tallo dianthus caryophyllus donde se observan células de xilema invadidas por hifas de fusarim oxysporum f. se. dianthi. h hifas; x . xilema. figura 6. corte tran'sverdal de tallo dianthus caryophyllus. obsérvese las células de parénquima cortical invadidas por hifas de fusarium oxysporum f. sp. dianthi. c células de parénquima; h . hifas. figura 7. ra ices de dianthus caryopbyllus, donde se observan adheridas, -hembras del nemátodo heterodera trifolii g. en diferentes estados de madu• rezo q quistes de nemátodo. r raíces. • el mayor número de tallos florales se obtuvo en las parcelas tratadas con k2s04 y el menor en el tratamiento con nh4h2 p04· figura 8. quiste inmaduro de g. adherido a la raíz de dianthus ~w'j'vj~"j"'"' •• q quistes de h. trifolii g. r raíz de d. caryophyllus. figura 9. huevos de heterodera trifolii g., obsérvese larvas en su interior. h huevos. l larvas. figura 10. huevos de heterodera trifolii g., obsérvese las larvas saliendo de ellos. h huevos. llarvas. la mejor calidad de tallos florales se presentó en las parcelas tratadas con n itrón 26 y kn03 respectivamente, obteniéndo· se porcentajes de tallos superselectos superiores al 500/0. • al finalizar el ensayo todas las plantas muestreadas presentaron síntomas ocasionados por f. oxysporum f. sp. dianthi y h. trifolii g. literatura citada 1. arbeláez, g.; e. eje granada ya. acosta. 1984. el nemátodo heterodera trifolii g.; una nueva enfermedad del clavel en colombia. agronomía colombiana. 2: 97·100. 2. baker, r. 1980. maasures to control fusarium and phlalophora wilt patogens of carnations. plant oisease64: 743·749. 3. boning, k. 1976. relations between nutrition and susceptibility to parasitic and non-parasitic d isease in plants. plant research and devlopment 4: 24·33. 4. corden, m.e. y l.v. edgington. 1960. a calcium requirement growth regulation induced reslstanca to fusarium wilt of tomato. phytopathol. ogy 50: 625·626. 5. ebben, m.h. 1977. the development of fusarium wilt of carnation in soil with different soil inoculum levels and disease control with carbendazin drenches. acta horticulturae 71: 115·121. 6. huber, o.e. 1980. the use of fertilizers and organic amendments in the control of plant disease. in o. pimentel (ed.). handbook in agriculture: pest management. crc press.palm beach, florida. 7. radice, a.; m. philip y f. ronald. 1984. plant disease. 68 (3): 265·267. 8. woltz, s.s. y j.p. jones. 1968. micronutrients effect in the in vitro growth and patogenicity of fusarium oxysporum f. sp, lycoperstci. phytopathology. 58(3): 336·338. 9. woltz, s.s. y j.p. jones, 1973: tornatn fusa· rium wilt control by ajustments in soil fertility; a systematic approach to pathogen starvation. agricultural research education center. uni· versity of florida, bradenton, florida. p. 2·4. 69 agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 7-16 fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecul ar caracterización molecular y evaluación bioquímica de cultivares colombianos y germoplasma elite de maíz según contenido de aceite molecular characterization and biochemical evaluation of elite colombian maize germplasm and cultivars regarding their oil content maría isabel peñaranda1 y alejandro a. navas2 abstract: evaluating germplasm by dna fingerprinting or phenotyping represent necessary, commonlyused practices in improvement programmes. molecular characterisation using microsatellite molecular markers, such as simple sequence repeats (ssr), and biochemical analysis allowed genetic diversity and oil content to be evaluated in 22 maize genotypes, including colombian inbred germplasm and elite lines. the results presented broad genetic variability amongst genotypes, representing great potential for using the colombian maize germplasm bank in improvement programmes, especially in terms of generating a good hybrid. biochemical evaluation allowed material having greater oil content to be identified and then evaluated regarding fatty acid profile. this study illustrated the use of ssr in gaining knowledge about heterotic groups, allocating them and revealing ancestral relationships among genotypes having known characteristics or pedigree. this further indicates that molecular characterisation allows genetic variability to be estimated and that it can be a useful tool for supporting conventional genetic improvement when combined with phenotypical characteristics of interest. additional key words: microsatellite, genetic variability, breeding, fingerprinting, heterosis, native cultivars. resumen: existe evidencia que indica que algunos cultivares de maíz colombianos poseen contenidos de aceite similares a germoplasmas elite conocidos. para conocer su uso potencial en las industrias del aceite y de los concentrados animales, y como base para programas de mejoramiento vegetal, es preciso analizar el germoplasma disponible mediante estudios genéticos y fenotípicos. a tal fin se evaluó la diversidad genética y el contenido de aceite de 22 genotipos de maíz que incluyeron cultivares criollos colombianos y germoplasma elite; la caracterización molecular se llevó a cabo con marcadores del tipo microsatélites (simple sequence repeats, ssr) y análisis bioquímico. los resultados de este estudio mostraron amplia variabilidad genética entre los genotipos, lo cual podría representar un potencial de uso en programas de mejoramiento, especialmente por las altas probabilidades de encontrar heterosis. así mismo, la evaluación bioquímica permitió identificar aquellos materiales con los mayores contenidos de aceite, los cuales fueron evaluados adicionalmente para el perfil de ácidos grasos. los resultados del estudio muestran la utilidad de los ssr para profundizar en el conocimiento y asignación de grupos heteróticos y revelar la relación de parentesco. así mismo, aporta evidencia adicional a favor que la caracterización molecular permite la estimación de la variabilidad genética, la cual, combinada con caracteres fenotípicos de interés, puede convertirse en una herramienta útil que apoye el mejoramiento genético convencional. palabras clave adicionales: microsatélites, variabilidad genética, mejoramiento, fingerprinting, heterosis, cultivares criollos. fecha de recepción: 25 de marzo de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 investigadora, programa nacional de recursos genéticos y biotecnología vegetal, corpoica, c.i. tibaitatá, bogotá. e-mail: mipenarandar@unal.edu.co 2 coordinador de investigación y desarrollo tecnológico, corpoica, c.i. la libertad, villavicencio. e-mail: anavasa@corpoica.org.co agronomía colombiana 8 vol. 23 · no. 1 introducción el maíz es un cultivo económicamente importante para muchos países, lo cual ha llamado la atención de los fitomejoradores a nivel mundial. la producción global de maíz blanco y amarillo alcanza 605 millones de toneladas métricas por año (faostat, 2003). su demanda a nivel mundial, está sujeta a los requerimientos de la industria de cereales, tanto para consumo humano como animal, bien como forraje o en concentrados y para cientos de propósitos industriales; presenta amplia distribución global, bajo precio en relación con otros cereales y posee propiedades biológicas e industriales (tec, 2003). en colombia, la producción en áreas de economía campesina se destina básicamente para consumo humano y la producción de cultivos mecanizados abastece de forma parcial la industria de concentrados; las importaciones abastecen los requerimientos manteniendo restringidos los cultivos nacionales y generando la salida de divisas; por lo cual se hace necesario aumentar la producción de manera competitiva tanto en calidad, como en cantidad. el contenido de aceite es una variable agronómica de tipo cuantitativo de gran importancia por su uso potencial en la industria; el aceite proporciona mayor cantidad de calorías por unidad de peso que los carbohidratos. investigaciones realizadas en cerdos y pollos demostraron la eficiencia en la alimentación animal del utilizar maíz con alto contenido de aceite, comparado con maíces normales (thomison y geyer, 2001). otros estudios en alimentación de ganado bovino mostraron que su inclusión en dietas mejora la ganancia diaria de peso y reduce los costos adicionales de engorde, con respecto a dietas de maíz amarillo normal (dekalb, 1997). adicionalmente, el aceite de maíz es reconocido por su estabilidad y energía metabolizable, gracias a la distribución proporcional de sus ácidos grasos, especialmente los ácidos oleico y esteárico (thomison et al., 2003). el conocimiento del genoma es de gran utilidad para el mejoramiento de caracteres de tipo cuantitativos, tanto para estimar la variabilidad, como para efectos de mejora genética por cruzamiento o recombinación, puesto que estos parámetros dependen de la base genética de la población y de la detección de grupos heteróticos (smith, 2000). la estimación de la similaridad genética (gs) parece ser efectiva para evaluar la diversidad genética entre genotipos de maíz, seleccionar materiales y hacer inferencias acerca de los mejores cruzamientos (enoki et al., 2002). colombia cuenta con un gran potencial genético en maíz compuesto por la colección nacional (2.200 accesiones) y de materiales extranjeros (2.000 accesiones) cuya custodia reposa en el banco genético de corpoica; estos materiales son susceptibles de ser valorados y utilizados en programas de mejoramiento. para hacer selección de cultivares en mejoramiento, es esencial tener una descripción exacta del germoplasma. existen evidencias que indican que algunos materiales criollos colombianos poseen alto contenido de aceite. en el año 2000, pioneer-dupont publicó los resultados de un estudio en la base de datos maize db (2000) de missouri, sobre el contenido de aceite en 9.000 accesiones del banco de germoplasma de ames, iowa (usa), empleando tecnología nirs (near infrared reflectance spectroscopy) lo cual permitió la identificación de materiales colombianos con altos contenidos de aceite en grano. para la fase de caracterización molecular del germoplasma se han realizado estudios comparativos de marcadores en plantas que demostraron la eficiencia de los microsatélites (simple sequence repeats, ssr) sobre otros marcadores (powell et al., 1996), lo cual proporciona una poderosa metodología para discriminar aquellos genotipos con una significativa contribución de diversidad alélica (djé et al., 2000). en este trabajo se realizó una aglomeración jerárquica mediante el método de ward con el fin de disponer de una estimación del número de grupos e inferir sobre las relaciones de filogenia entre los materiales. este método es apropiado porque incorpora el criterio de proximida, que consiste en buscar el par de grupos más próximos entre sí para formar un nuevo grupo en cada etapa, de forma que el incremento de la varianza intragrupal sea lo más pequeño posible. el método ward (procedimiento jerárquico aglomerativo) ha sido ampliamente probado en la caracterización de germoplasma exótico y mejorado de maíz por franco et al. (1998, 1999) y por franco y crossa (2002). sus resultados, que usaron la estrategia de la ward-mlm, mostraron una clara distinción entre grupos y una predicción eficaz del número verdadero de subpoblaciones. la valoración genética realizada en este estudio, que utilizó marcadores del tipo ssr, permitió estimar la variabilidad genética y la potencialidad de heterosis entre un grupo de variedades criollas y algunas líneas de maíz elite; adicionalmente, se estimó el contenido de aceite en ambos grupos. el reto hacia peñaranda y navas: caracterización molecular y evaluación... 92005 el futuro es gestionar recursos que permitan la continuación de este tipo de estudios. materiales y métodos material vegetal en este estudio se evaluaron accesiones criollas colombianas de maíz con contenidos de aceite altos en grano, además de una variedad de grano comercial aceitero proveniente de un genotipo híbrido importado de estados unidos que se seleccionó como testigo y fue aumentado en campo, y del cual se obtuvo segregación fértil; éste se denominó “importado usa”. así mismo, se usó germoplasma elite con contenido normal de aceite que fue seleccionado por sus características de interés tales como alto rendimiento, adaptación, calidad de grano y capacidad para generar buenos híbridos. finalmente, se evaluaron dos genotipos cerosos (waxy 100% amilopectina en grano) identificados por sarmiento (2002, comunicación personal) y tres materiales (las líneas qpm-161 y qpm-165, y la línea 210) identificados por pabón (2002, comunicación personal) (tabla 1). tabla 1. genotipos de maíz caracterizados molecular y bioquímicamente. incluye accesiones colombianas, líneas elite del cimmyt, líneas elite de corpoica, variedades icacorpoica y grano de maíz testigo aceitero usa. cultivar origen genealogía características antioquia 442 accesión colombiana grupo racial dulce amarillo endospermo dulce cundinamarca 316 accesión colombiana grupo racial cabuya amarillo endospermo harinoso córdoba 342 accesión colombiana grupo racial cariaco amarillo endospermo harinoso dulce accesión colombiana grupo racial dulce amarillo endospermo dulce córdoba 338 accesión colombiana grupo racial cariaco endospermo amarillo adaptación 200 m.s.n.m. choco 328 accesión colombiana grupo racial chococeño endospermo amarillo adaptación 80 m.s.n.m. cariaco típico accesión colombiana grupo racial cariaco endospermo amarillo adaptación 80 m.s.n.m. grano comercial aceitero de eua genotipo aceitero usa tcblend ® endospermo amarillo. alto contenido de aceite en grano. cml 144 población 62 pob62c5hc182-2-1-2-b-b-3-1-#-# línea qpm de alta endogamia. endospermo blanco. cimmyt cml 159 población 63 pob63c2hc5-1-3-1-b-2-1-1-b-# línea qpm de alta endogamia. endospermo blanco. cimmyt cml 161 población p25 qpm g25qc18mh520-1-1#-1-2#-5-3-b-1-b-b-b-b-# línea qpm de alta endogamia. endospermo amarillo. hembra parental del híbrido. qpm ‘corpoica turipana h-112’ cml 165 población 66 pob66c1hc144-3-1-1-b-b-1-b-b-# línea qpm de alta endogamia. endospermo amarillo. macho parental del híbrido qpm ‘corpoica turipaná h-112’. cml 176 población 63 y 67 (pob63-12-2-1/p67-5-1-1)-1-2-b-b linéa qpm de alta endogamia. endospermo blanco. cimmyt cla 44 población sa3 sa3 c4hc(16*25)-2-4-3-6-b-b-b-b-b-b endospermo amarillo, tolerante a suelos ácidos. parental macho del híbrido triple corpoica h-108 cla 41* población 37 sa4c2hc(21*26)-1-2-2-2-b-b-b-b-b-b endospermo amarillo cristalino, tolerante a suelos ácidos. parental macho del híbrido triple corpoica altillanura h-111 icav-109 poblaciones 26,27, 28,35. mezcla balanceada de maíces: la máquina 27, lagoas 28, across 28, swan 26, sta. cruz parillo y tocumen 35 de evt #13 de cimmyt variedad de endospermo amarillo. alto rendimiento. icav-156 población 21 mezcla tuxpeño (mpr)-1-4h2# variedad de endospermo blanco. alto rendimiento. ica sikuani v-110 población sa3 sa3 hc1 variedad de endospermo amarillo, tolerante a suelos ácidos. lasp2 población sa5 sa5 hc1-3-9-2-b línea s3. endospermo amarillo, tolerante a suelos ácidos y bajos contenidos de fósforo. parental de la hembra del híbrido corpoica h-108 y corpoica altillanura h-111. lasp3 población sa5 sa5 hc1-5-1-3-b línea s3. endospermo amarillo, tolerante a suelos ácidos y bajos contenidos de fósforo. parental de la hembra del híbrido corpoica h-108 y corpoica altillanura h-111. linea 210 accesión colombiana línea de alta endogamia amarillo endospermo harinoso. waxy brasil accesión brasileña grupo racial waxy endospermo 100% amilopectina waxy nacional accesión colombiana grupo racial waxy endospermo 100% amilopectina * no incluido en la caracterización molecular. fuente: corpoica, c.i. tibaitatá, 2002. agronomía colombiana 10 vol. 23 · no. 1 extracción del adn muestras aleatorias de tejido vegetal (tres plantas por genotipo) fueron tomadas y liofilizadas siguiendo el protocolo de hoisington et al. (1993). la extracción del adn se realizó utilizando la metodología modificada de saghai-maroof et al. (199). el adn fue cualificado en gel agarosa al 0,8%. amplificación del adn se realizó un barrido molecular con un grupo de marcadores del tipo ssr reportados por maize db (2003). la selección de iniciadores se hizo teniendo en cuenta su distribución uniforme en el genoma. se fabricó una mezcla balanceada o bulk de adn, previa identificación del polimorfismo intravarietal (ribaut et al., 1997). la amplificación de ssr permitió la obtención del patrón de bandas para establecer el fingerprinting. el procedimiento de pcr fue realizado en un termociclador programable (ericomp twinblocktm system thermocycler); el volumen de reacción fue de 20 µl que contenían 10 ng de adn genómico. las condiciones de amplificación fueron las mismas a excepción de la temperatura, que osciló entre 50 y 60º c. el establecimiento de patrones de bandas fue revelado utilizando geles de agarosa al 3% (1,5% metaphor 1,5% seakem) corrido a 100 voltios en tbe 5x (tris/ácido bórico/edta), buffer (basado en el método de hoisington et al., 1993); éstos fueron teñidos con bromuro de etidio para su visualización bajo luz ultravioleta. análisis estadístico de datos moleculares el agrupamiento de los genotipos se basó en el método de mínimas varianzas de ward (sas® v8e). el índice contenido de polimorfismo (pic) para cada locus microsatélite fue determinado como lo describe smith (2000), y es una medida de la diversidad alélica para un locus igual a 1-σh2 k , donde h k es la frecuencia de kth alelo. cuando se calcula de esta manera, pic es sinónimo de diversidad genética (enoki et al., 2002), donde el valor de uno ‘1’, corresponde al máximo de variabilidad genética y cero ‘0’ corresponde al monomorfismo total. análisis bioquímico determinación del contenido de aceite. los genotipos fueron sembrados en una misma localidad (c.i. turipaná), en la misma época y bajo condiciones de riego y fertilización similares a fin de aislar el efecto de la interacción genotipo × ambiente; ello permitió la generación de semilla fresca para realizar el análisis de aceite. las semillas fueron tomadas a partir de la mezcla de los aumentos de semilla realizados en la primera siembra del 2002. la selección de la semilla fue un procedimiento al azar, puesto que algunos estudios sugieren que el contenido de aceite del grano procedente de la región media de la mazorca es más alto que el de granos provenientes de los extremos de la mazorca (alexander y lambert, 1968). las muestras (5 g de semilla por accesión), con tres réplicas por accesión, fueron molidas, desecadas y pesadas para posterior extracción de grasa con éter de petróleo mediante la eliminación del solvente por evaporación. la grasa obtenida se pesó y recuperó para realizar posterior determinación del porcentaje de aceite (aoac, 1986). un genotipo adicional (cml 170) proveniente del centro internacional de mejoramiento de maíz y trigo (cimmyt, 1996) fue incluido en este estudio. establecimiento del perfil de ácidos grasos. se realizó cuantificación directa de los ácidos grasos palmítico, esteárico, oleico, linoleico y linolénico, mediante cromatografía de gases; ello requirió esterificación (derivatización pre-columna de la muestra). para preparar los ésteres metílicos, se pesaron 50 mg del aceite por muestra, se adicionaron 0,5 ml de una solución 1n de koh en metanol y se agitó vigorosamente. se adicionó 0,7 ml de xileno y se dejó en reposo hasta la separación de las dos fases. de la fase oleosa se tomó una muestra (5 µl) para ser inyectada directamente en el cromatógrafo de gases. se utilizó una columna supelcotm 2330 capilar 30 × 0, 25 mm × 0, 2 µm y como gas de arrastre n 2 a 15 ml· min-1, con velocidades entre 0-20° c/min y temperaturas entre 150 y 240º c. resultados y discusión estimación de la diversidad genética fueron utilizados en este estudio marcadores moleculares del tipo microsatélite para caracterizar el germoplasma de maíz. pero más allá de esto, se pretendió agruparlos en función de su similaridad genética con el propósito de estimar grupos heteróticos e inferir posibles loci asociados con contenidos y/o calidad de aceite. una matriz de datos generada a partir del fingerprintig permitió identificar marcadores polimórficos entre cultivares criollos y germoplasma elite. peñaranda y navas: caracterización molecular y evaluación... 112005 polimorfismo dentro de genotipos el polimorfismo intravarietal mostró que las variedades muestran un perfil molecular heterogéneo y heterocigoto. la variación fue detectada por identificación de diferentes bandas dentro de una misma variedad. la mezcla balanceada (bulk) de adn incrementó la confiabilidad del estudio por el aumento de la probabilidad de identificar diferentes alelos. polimorfismo entre genotipos se encontró alta divergencia en la frecuencia alélica entre los materiales (figura 1). de los 90 primers ssr seleccionados, 4 resultaron monomórficos; se obtuvo un total de 391 bandas y el nivel de polimorfismos osciló entre 2 y 9 bandas por ssr, con un promedio 4,3 alelos por primer y un peso promedio de 145,7 pb. el análisis estimativo de los pesos de bandas fue determinado por interpolación entre las bandas de un marcador de peso conocido (25 kb) y los productos de la amplificación. el procedimiento fue realizado utilizando el programa genetools® de singene (synophtics ltda.). similares. los iniciadores más polimórficos se destacaron por tener en común un alto número en secuencia de repetición, con valores entre 16 y 29 ‘motifs’. los resultados de la estimación de este índice se presentan en la tabla 2. el pic reportado indica gran diversidad genética que es representada por genotipos elite y germoplasma local con características particulares y diferente origen. en general, los materiales tendieron a agruparse en una escala de 0,01 a 0,1 de acuerdo con su centro de origen y/o características de interés (cultivares criollos aceiteros), germoplasma mejorado por el cimmyt, genotipos waxy, genotipos dulce y genotipos ica-corpoica. el resultado más sobresaliente es una clara separación entre cultivares colombianos y los materiales elite, lo cual permitió inferir altas probabilidades de heterosis entre los dos grupos (figura 2); el primer gran grupo fue conformado por genotipos elite, el cual se ramificó en cinco subgrupos de acuerdo con sus características y su genealogía. los genotipos desarrollados por el instituto colombiano agropecuario –ica–, conformaron un solo cluster; igual sucedió con los materiales de cimmyt y los genotipos waxy. las razas criollas colombianas de maíz formaron un subgrupo con alta cercanía dentro del cual se encuentra el genotipo aceitero importado usa el cual, a pesar de no ser un genotipo colombiano, parece compartir parte del background genético de los cultivares colombianos previamente seleccionados por contenido de aceite. esto podría indicar que el recurso genético colombiano cundinamarca 316 y el genotipo importado usa, tienen carácteres y genes asociados con contenido de aceite en el grano procedentes de un mismo origen. cabe destacar que la accesión cundinamarca 316 exhibió la mayor cercanía con el genotipo importado usa, aunque no necesariamente lo es específicamente para la característica ‘contenido de aceite’. en el análisis del patrón de bandas se encontró que 60% del total fueron comunes entre los cultivares criollos y el germoplasma elite, 3% fueron exclusivas para los genotipos waxy y 6% exclusivas para los cultivares criollos. finalmente, hubo 30% del total de las bandas exclusivas para los genotipos elite. esta comparación fue realizada entre los cultivares criollos y el germoplasma elite a fin de identificar alelos específicos para cada grupo y comunes a ambos. figura 1. productos de amplificación procedentes de diferentes genotipos usando como primers flanqueantes ssr obtenidas de la base de datos de maíz. obsérvese el nivel de polimorfismo para un mismo marcador. fuente: corpoica, c.i. tibaitatá, 2002. el valor del índice de polimorfismo contenido (pic) osciló en un rango de 0,0455 y 0,86, con un promedio de 0,7. el promedio de la medida del pic en este estudio fue similar a la reportada por enoki et al. (2002) (0,69) y más alta que la determinada por smith et al. (1997) (0,62) y senior et al. (1998) (0,59) en estudios mismo genotipo agronomía colombiana 12 vol. 23 · no. 1 la similaridad genética (gs) entre pares de accesiones (germoplasma elite y material criollo) fue alta. esta correlación representa un estimativo de divergencia genética útil en el proceso de mejoramiento vegetal. la diferencia entre la similaridad genética por pares de genotipos contrastantes reveló que las líneas cml161 y cml165 mostraron la mayor divergencia con los cultivares criollos; ello permite inferir que el grado de mayor heterosis podría alcanzarse a partir de los híbridos obtenidos al cruzar estas líneas elite con el germoplasma criollo. el genotipo criollo antioquia 442 presentó la mayor gs con icav 109 e icav 156, lo cual sugiere una baja posibilidad de heterosis; sin embargo, sólo la evaluación en campo podrá determinar la calidad de estos híbridos. los cruzamientos elite × criollo con mayor posibilidad de heterosis fueron: cml 165 × antioquia 442, cundinamarca 316, córdoba 342, córdoba 338, cariaco, y dulce; y la línea elite cml 161 con el genotipo aumentado aceitero de usa y con cundinamarca 316. análisis bioquímico los resultados oscilan en un rango entre 2,59 y 6,98 con un promedio de 4,398. la desviación estándar fue 1,00 y el coeficiente de variación fue 22,79%. los genotipos donantes con mayor contenido de aceite fueron en su orden: el grano aumentado del genotipo comercial importado de usa, la accesión antioquia 442 y la accesión dulce, los cuales mostraron variación con relación a los valores obtenidos en el análisis preliminar. los genotipos con mayor contenido de aceite fueron en su orden: importado usa (aumentado del grano comercial aceitero de usa), dulce, la línea elite cml165 y el genotipo antioquia 442 (tabla 3), los cuales mostraron variación con relación a los valores obtenidos en el análisis preliminar en el que el mejor grano aceitero fue antioquia 442. el genotipo importado usa mostró un aumento de 6,12% a 6,98% en contenido de aceite. la segrefigura 2. representación de la diversidad genética estimada. nótese la marcada separación entre genotipos criollos y germoplasma elite. este dendograma fue construido con base en el método de agrupamiento de ward (1963) en sas® v8e (2000). fuente: depto de biometría. corpoica tibaitatá. 2002. peñaranda y navas: caracterización molecular y evaluación... 132005 tabla 2. nivel de polimorfismo proporcionado por los marcadores en 22 accesiones de maíz reportadas en la tabla 1. nombre bin na/m pic nombre bin na/m pic nombre bin na/m pic nombre bin na/m pic umc1354 1 4 0.667 umc1399 3.07 4 0.75 umc1887 6.03 3 0.667 umc1957 9 5 0.818 umc1021 1.03 4 0.761 bnlg2243 3.08 9 0.87 umc1572 6.03 3 0.727 umc1279 9 1 0 bnlg1866 1.03 6 0.81 bnlg1350 3.08 2 0.409 mmc0523 6.04 5 0.827 dupssr6 9.02 4 0.682 bnlg1886 1.05 3 0.833 bnlg1754 3.09 7 0.791 umc1014 6.04 6 0.811 bnlg1730 9.03 2 0.5 bnlg1025 1.07 4 0.773 umc2048 3.1 5 0.809 bnlg1154 6.05 5 0.782 phi061 9.03 3 0.561 bnlg1643 1.08 5 0.755 umc1228 4.01 2 0.523 umc1520 6.06 3 0.758 bnlg1714 9.04 1 0.045 umc1184 1.09 1 0 umc1682 4.01 4 0.705 umc1653 6.07 7 0.844 umc1492 9.04 4 0.693 umc1797 1.12 9 0.838 umc1294 4.02 5 0.8 phi 057 7.01 3 0.727 umc1657 9.05 3 0.636 phi109642 2 4 0.727 umc1550 4.03 3 0.667 umc1066 7.01 4 0.705 umc1357 9.05 4 0.75 umc1165 2.01 2 0.432 umc1117 4.04 4 0.716 umc1016 7.02 3 0.652 umc1310 9.06 2 0.5 bnlg469 2.02 5 0.791 bnlg1621 4.06 3 0.652 umc1301 7.03 5 0.745 bnlg128 9.07 8 0.801 umc1185 2.03-2.04 4 0.682 bnlg2291 4.07 6 0.788 bnlg1666 7.04 7 0.844 umc1277 9.08 4 0.75 bnlg1018 2.04 6 0.78 umc1667 4.08 4 0.67 umc1407 7.05 3 0.591 phi041 10 3 0.568 bnlg180 2.05 4 0.568 umc1101 4.09 3 0.576 umc1359 8 6 0.803 umc1293 10.00-10.01 4 0.727 bnlg1258 2.08 5 0.764 umc1503 4.1 5 0.664 umc1592 8.01 4 0.739 umc1318 10.01 3 0.652 umc1931 3 4 0.591 bnlg143 5.01 4 0.727 bnlg2235 8.02 5 0.827 umc1432 10.02 1 0 umc1394 3.01 4 0.75 bnlg565 5.02 6 0.78 bnlg669 8.03 5 0.736 bnlg1451 10.02 4 0.739 umc1458 3.02 6 0.803 bnlg1208 5.03 6 0.742 bnlg119 8.04 6 0.86 umc1677 10.04 5 0.718 bnlg1325 3.03 6 0.773 phi113 5.03-5.04 4 0.807 umc1562 8.05 5 0.782 bnlg1185 10.05 6 0.86 bnlg1452 3.04 7 0.85 bnlg2323 5.04 6 0.841 bnlg666 8.05 4 0.807 umc 1506 10.05 4 0.75 umc1174 3.05 5 0.791 umc1792 5.08 4 0.761 bnlg1031 8.06 5 0.827 bnlg1450 10.07 8 0.85 bnlg1601 3.06 4 0.795 bnlg249 6.01 6 0.795 umc1384 8.07 3 0.636 umc1489 3.07 4 0.670 umc1625 6.01 4 0.761 umc1663 8.09 6 0.818 *el valor de cero corresponde a primers monomórficos. bin: ubicación en el cromosoma. na/m: número de alelos por marcador. %f: porcentaje de la frecuencia alélica. pic: índice del polimorfismo contenido por ssr. fuente: corpoica, c.i. tibaitatá, programa nacional de recursos genéticos y biotecnología vegetal, 2002. tabla 3. análisis bioquímico. prueba final para la determinación del contenido de aceite. n t % ee sd n t % ee sd n t % ee sd importado usa d 6,984 0,25 waxy brasil d 4,8391 0,091 cml144 r 3,7754 0,144 cordoba 342 d 3,5778 0,966 waxy nacional d 4,629 0,064 ica210 r 4,3728 0,139 dulce d 5,777 0,054 cml176 r 5,055 0,008 icav109 r 3,9668 0,337 antioquia 442 d 5,184 0,237 cml165 r 5,464 0,310 ica sikuaniv-110 r 4,7707 0,047 cundinamarca 316 d 3,6272 0,005 cml161 r 2,7204 0,135 icav156 r 4,3994 0,089 cariaco tipico d 4,3718 0,237 cml159 r 4,4413 0,054 lasp3 r 3,1847 0,04 choco 328 d 2,5924 1,845 cla44 r 4,8887 0,449 cla41 r 3,3514 0,045 cordoba 338 d 4,2728 0,093 lasp2 r 3,863 0,373 cml170 r 3,3812 0,337 n: nombre accesión; % ee: porcentaje de aceite obtenido por extracción con éter de petróleo. sd: desviación estándar de muestra. gación del importado usa, aumentado en colombia, exhibió niveles de aceite alrededor 2% y 3% más altos al ser comparado con los genotipos normales; estos resultados coinciden con los reportados por thomison y geyer (2001) al evaluar el grano comercial aceitero tcblend®. el alto contenido de aceite en este genotipo puede deberse a que la mayoría de polinizaciones fueron efectivas para el macho aceiagronomía colombiana 14 vol. 23 · no. 1 tero y no para la línea androestéril. antioquia 442 mostró diferencia de 1,06% entre la primera y segunda evaluación; esta variación puede atribuirse a que esta accesión fue aumentada en campo a 2.400 m.s.n.m. en la primera evaluación, en tanto fue cosechado a 28 m.s.n.m. en la segunda. el cultivar dulce fue cosechado a 28 m.s.n.m para ambas evaluaciones y mostró una diferencia de 0,37%. los genotipos recurrentes cml 176 y cml 165 mostraron valores de 5% y 5,4% respectivamente, valores altos teniendo en cuenta que se trata de genotipos normales; ello indica que pueden dar origen a genotipos con alto contenido de aceite en menor tiempo. por tanto, las posibilidades de heterosis entre estos genotipos y los tres mejores donantes aceiteros son altas. respecto del contenido de aceite, se encontró variación entre los resultados obtenidos en los análisis realizados (años 2000 y 2001) empleando la misma metodología y el análisis final (año 2002) (tabla 4). es posible que diversos factores tales como la magnitud de la influencia ambiental, la ocurrencia de efectos génicos (de los tipos aditivo y no aditivo) y la interacción genotipoambiente estén afectando la expresión de esta característica poligénica. debe considerarse además, que los genotipos fueron sembrados en una sola localidad con una elevación de 28 m y las accesiones provienen de orígenes diferentes con elevaciones diferentes de hasta 2.200 m (tabla 1), lo cual sugiere que presiones climático-ambientales pudieron afectar la expresión de la característica bajo estudio. establecimiento del perfil de ácidos grasos este análisis fue realizado sólo para los genotipos con contenidos de aceite superiores a 5%. los cultivares waxy (100% amilopectina en grano) también fueron incluidos en este análisis. los niveles de los ácidos palmítico y oleico mostraron los valores más bajos (tabla 5) en el genotipo importado de usa derivado del ‘tcblend®’, mientras que mostraron el nivel más alto de ácido linoleico (51,8%); por su parte, el genotipo cml 176 mostró el mayor contenido de ácido linolénico (2,52%). es preciso señalar que los ácidos grasos insaturados con más de una instauración (linoleico y linolénico) no pueden ser sintetizados por el organismo y deben ser suministrados en la dieta. thomison et al. (2003) encontraron un nivel de ácido palmítico similar para cultivares normales y tcblend® y niveles de ácido esteárico y oleico más altos. el contenido de ácido linolénico es concordante si se compara con los resultados de thomison en 1999 (datos no mostrados) y los de este estudio; por supuesto, fue superior el contenido para los genotipos con contenidos normales de aceite. los genotipos criollos antioquia 442 y dulce, se destacan tabla 4. variación en el contenido de aceite bajo diferentes metodologías y períodos. el índice de correlación estimado entre la técnica de nirs y ee tiene un valor de 0,8163. accesión fecha colección semilla análisis (nirs) % nirs (año 2000) % ee (año 2001) % ee (año 2002) antioquia 442 9,1 6,24 5,18 cundinamarca 316 1994 7,6 3,39 3,63 córdoba 342 1953 6,3 3,51 3, 58 dulce 1989 7,7 6,15 5, 78 dulce r col 6,7 6,01 córdoba 338 1953 6,5 3,21 4, 27 choco 328 1994 6,6 3,63 2, 90 cariaco típico 1959 6,6 3,55 4, 37 importado usa 6,12 6, 98 ica v109 3,33 3, 97 tabla 5. comparación del porcentaje de ácidos grasos en granos de maíz: normal, qpm, alto aceite y waxy. accesión característica de calidad de grano c16:0 palmítico c18:0 esteárico c18:1 oleico c18:2 linoleico c18:3 linolénico imp. usa aumentado aceitero 12,72 3,22 30,7 51,8 1,58 dulce aceitero 17,91 4,21 38,4 37,6 1,84 ant442 aceitero 15,42 4,02 36,8 42,3 1,38 cml176 normal 15,22 5,13 31,7 45,5 2,52 cml165 qpm 14,91 2,31 31,8 50,1 0,81 waxy brasil normal, 100% amilopectina 13,87 2,81 38,9 43 1,39 waxy nacional normal, 100% amilopectina 18,14 3,01 30,7 46,8 1,29 peñaranda y navas: caracterización molecular y evaluación... 152005 por su alto contenido de ácido oleico (importante en la dieta alimenticia de monogástricos), a partir de lo cual se puede inferir que son apropiados por contenido y calidad de aceite. el genotipo importado usa presentó los valores más bajos de ácido palmítico y el genotipo cml 156 mostró los valores más bajos de ácido esteárico, lo cual es positivo puesto que se trata de ácidos grasos saturados. discusión los datos ssr permiten estimar la diversidad genética entre y dentro las accesiones de muchas especies y pueden ser útiles para dilucidar estrategias de manejo de colecciones de germoplasma (garland et al., 1999). el bulk de adn permitió la identificación rápida de la diversidad alélica intra-cultivar para el caso de materiales heterogéneos-heterocigotos como las variedades criollas; ello incrementa la confiabilidad en la identificación de cultivares. sin embargo, es necesario determinar el tamaño de la muestra para razas criollas, a fin de que se represente la variabilidad existente en la población. el número de marcadores utilizados permitió estimar la diversidad genética de la población. enoki et al. (2002), reportaron que la precisión en la estimación de la similaridad genética aumenta en tanto se incrementa el número de loci que son evaluados. por lo tanto, es presiso incurrir en altos costos y una labor intensiva de adn-marcadores a fin de seleccionar los marcadores más informativos y estimar el mínimo número de marcadores que se requieren para obtener un buen nivel de precisión en la estimación de gs. el contenido de aceite en maíz está sujeto a influencias de tipo genético y ambiental. según hellum et al. (1996), las prácticas agronómicas pueden influir en el contenido de aceite y la composición de los ácidos grasos; éstas diferencias pueden ser explicadas por efectos genéticos, ambientales y, de interacción genotipo-ambiente, que puede ser ejercido sobre caracteres de herencia poligénica. el ambiente ejerce su efecto no sobre los genes sino sobre sus productos (expresión fenotípica del gen) lo cual puede verse reflejado en la heredabilidad de caracteres y, por tanto, en el desempeño agronómico de un cultivo. en condiciones inapropiadas o de estrés ambiental estos valores pueden ser bajos, situación que cambia en experiencias de campo bien planeadas; así, bajo excelentes condiciones es posible maximizar la expresión del carácter y hacer máxima la ganancia por selección de los mejores individuos (kuruvadi et al., 1998). conclusiones el uso de primers de tipo ssr permitió estimar la variabilidad y la organización del material genético entre cultivares. todos los genotipos fueron asignados a clusters específicos. se observó una clara asignación de los cultivares criollos y germoplasma elite a clusters diferentes; este nivel de disimilaridad dentro del pool de genes fue el esperado teniendo en cuenta el origen y características de los genotipos. ello indica que el análisis mediante ssr proporciona suficiente precisión para estimar la variabilidad genética, lo cual muestra su utilidad en la caracterización y estimación de la base genética como base para estrategias de mejoramiento exitosas. se observó una amplia divergencia en el contenido de aceite en este estudio. los cultivares criollos antioquia 442 y dulce fueron seleccionados como los mejores cultivares para la característica aceite, junto con el testigo importado usa. estos genotipos representan un precioso recurso para adelantar programas de mejoramiento destinadoa regiones del trópico bajo colombiano. los resultados obtenidos proporcionan un criterio útil para la exploración e introducción de genotipos, y para formar buenos híbridos con alto contenido de aceite, adaptados al trópico bajo colombiano. los genotipos elite cml 161 y cml 165 mostraron el menor índice de similaridad genética con los cultivares criollos; así, estos materiales podrían emplearse como probadores dentro de un esquema de mejoramiento; los individuos resultantes de tales cruzas pueden exhibir buenas combinaciones alélicas (heterosis). en este estudio se identificaron poblaciones base para desarrollar genotipos y/o líneas endocriadas con características especiales de industria y/o gran valor nutricional. la variabilidad de la muestra de trabajo representa un gran potencial de utilización en el desarrollo de programas de mejoramiento con base en diseños de cruzamientos y retrocruzamientos. agradecimientos a omar cardona, pilar sarmiento y edwin pabón del programa nacional de recursos genéticos y biotecnoagronomía colombiana 16 vol. 23 · no. 1 logía vegetal de corpoica (corporación colombiana de investigación agropecuaria); así mismo, agradecemos a las doctoras beatriz abadía y olga mayorga del laboratorio de nutrición animal de corpoica en el c.i. tibaitatá. literatura citada alexander, d.e. y r.j. lambert. 1968. relationship of kernel oil content to yield in maize. crop science 3, 354-355. aoac. 1986. association official analytical cchemists. special properties of fats, oils, and shortening. method 58-18. washington d.c. cimmyt. 1996. molecular marker applications to plant breeding. a workshop offered by the applied molecular genetics laboratory. el batán, méxico. dekalb, n. 1997. tc blend seed for high oil opportunities. business bulletin dp97509. djé, y; m. heuertz; c. lefebvre y x. vekemans. 2000. assessment of genetic diversity within and among germoplasma accessions in cultivated sorghum using microsatellite markers. theoretical applied genetics 100, 918-925. enoki, h.; h. sato y k. koinuma. 2002. ssr analysis of genetic diversity among maize inbred lines adapted to cold regions of japan. theoretical applied genetics 104, 1270-1277. faostat. 2003. bases de datos de producción mundial y comercio internacional de maíz. fao, roma. franco, j. y j. crossa. 2002. the modified location model for classifying genetic resources. crop science 42, 1719-1726. franco, j.; j. crossa; j. ribaut y j. beltrán. 2001. a method combining molecular markers and phenotypic attributes for classifying plant genotypes. theoretical applied genetics 103, 944-952. franco, j.; j. crossa; j. villaseñor; a. castillo; s. taba y s.a. eberhart. 1999. a two-stage, three-way method for classifying genetic resources in multiple environments. crop science 39(1), 259-267. franco, j.; j. crossa; j. villaseñor; s. taba y s.a. eberhart. 1998. classifying genetic resources by categorical and continuous variables. crop science 38(6), 1688-1696. garland, s.; m. abedinia y r. henry. 1999. the use of microsatellite polymorphisms identification of australian breeding lines of rice (oriza sativa l.). netherlands 108, 53-63. hoisington, d.; m. khairallah y d. gonzález de león. 1993. protocolos de laboratorio. laboratorio de genética molecular aplicada del cimmyt. méxico d.f. hellum, j.m.; d. helm; v.l. fergason y m.s. zuber. 1996. fatty acid composition of oil from normal and high-amilosa strain of corn (zea mays l.). crop science 9, 746-749. kuruvadi, s.; h. navarro; a. paccapelo y h. de león. 1998. aptitud combinatoria y heterosis entre cruzas dialélicas de maíz (zea mays l.) bajo riego y temporal. simposio sobre desarrollo de maíz tolerante a sequía y bajo nitrógeno. poster 3-17. maize db. 2003. disponible en: http://agron.missouri.edu.html navas, a. 2000. molecular studies for linkage analysis and determination of qualitative trait loci (qtl) for acid soil tolerance in maize (zea mays l.). tesis doctoral. iowa state university, ames, iowa. 64 p. powell, w.; m. morgante y m. hanafey. 1996. the comparison of rflp, rapd, aflp and ssr (microsatellite) markers for germoplasma analysis. molecular breeding 2, 225-238. ribaut, j.; x. hu; d. hoisington y d. gonzález. 1997. use of stss, a rapid and reliable preselection tools in a marker assisted selection-backcross scheme. plant molecular biology 15, 154-162. saghai maroof, m.a.; g.p. yang; r.m. biyashev; p.j. maughan y q. zhang. 1996. analysis of the barley and rice genomes by comparative rflp linkage mapping. theoretical applied genetics 92, 541-551. sas institute inc. 1990. sas/ stat® user’guide. vol 2. glmvarcomp version 6. fourth edition. senior, m.; m. murohy; m. goodman y c. stuber. 1998. utilizaty of ssrs for determining genetic similarities and relationships in maize using an agarosa gel system. crop science 38, 1088-1098. smith, j. 2000. genetics diversity among elite sorghum inbreds lines assessed whit simple sequences sepeats (ssr). crop science 49, 226-232. smith, j.s.c.; f.l. chin; h.shu; o.f. smith; f.j. wall; m.l. semior; f.e. mitchell; f. kresobich y ziegle, j. 1997. an evaluation of the utility of ssr loci as molecular markers in maize (zea mays l.): comparation with date from rflp and pedigree. theoretical applied genetics 95, 163-173. tec. 2003. instituto tecnológico de monterrey. en: www.qro. itesm.mx/agronomia2/extensivos/maíz thomison, p. y a. geyer. 2001. high oil tc blend® performance test. ohio state university extension. ractsheet. horticulture and crop science. columbus, ohio. thomison, p.; a. geyer; i. lotz; h. siegrist y t. dobbels. 2003. topcross high oil corn production: select grain quality attributes. agronomy journal 95, 147-154. thomison, p.; a. seller; i. lotz; h. siegrist y t. dobbels. 2002. topcross high oil corn production: agronomic performance. agronomy journal 94, 2901-299. agronomía colombiana. 1989. volumen vi: págs. ]5·18 una estrategia para enfrentar el problema agroalimentariol jorge torres otav02 en el presente trabajo se entiende por agroalimentario el conjunto de relaciones técnicas y de intercambio que establecen los agentes económicos, sociales e instituciones directamente ligados a la producción, clasificacron, almacenamiento, transformación, comercialización y consumo de alimentos, materias primas e insumos y otras que le son complementarias como las provenientes de la regulación del estado y del comercio mundial. en esta perspectiva la universidad nacional está mostrando flexibilidad en su ajuste a la nueva revolución cient ífico-técnicc, la cual está reestructurando el sistema agroalimentario mundial con desarrollos biotecnológicos modernos (asociados a la biología molecular, biolog ía celular, genética molecular, microbiología, bioquímica, entre otros) y con el impulso a la agricultura orgánica de bajos insumos, los cuales se desarrollan en redes internacionales y sus efectos se comienzan a sentir en américa latina y en colombia. estos cambios continúan en la perspectiva de la revolución verde, donde las semillas de híbridos y variedades siguen teniendo importancia en el sentido de mantener el potencial de producción, pero aumentando la resistencia genética a limitantes de plagas, enfermedades, malezas, agua, suelo y al clima adverso e integrando el control biológico al rela1 recibido para publicación el 8 de marzo de 1989. trabajo presentado en el "seminario la universidad nacional de colombia y la política nacional de ciencia y tecnología", febrero 22 al 24 de 1989. '2 profesor facultad de agronomía, universidad nacional, bogotá, cionar los ciclos biológicos con el manejo e introducir insecticidas biológicos para reducir los efectos de la toxicidad. adoptar y adaptar estos cambios se convierte en una condición para participar en el mercado mundial. otro elemento nuevo es el manejo de los recursos naturales, con prioridad el suelo y el agua, para lograr su sostenimeinto en el largo plazo. estos cambios cualitativos están siendo incorporados por los centros internacionales de investigación como el centro in· ternacional de agricultura tropical (ciat) en colombia, donde se incrementan los programas que emplean tecnología de punta para caracterizar mejor los genes e incorporan en sus programas el manejo de los recursos natu rales. en las zonas templadas (u.s.a., cornunidad económica europea, japón, canadá) la biotecnología y el mejoramiento buscan agregar valor a los alimentos al bajar el contenido de calorías y aumentar el contenido vitam ínico. sin embargo, la agricultura tropical no sólo es compleja por la necesidad de mejorar la resistencia a factores bióticos y abióticos, por la coexistencia de la aqricultura empresarial y la economía campesina y por el carácter reciente de la investigación en el trópico, sino también porque la prioridad es resolver el problema de hambre en medio de la abundancia de los recursos naturales. en agricultura, la conexión fuerte entre los métodos tradicionales de mejoramiento (como la selección individual, masal, clonal, recurrente, la hibridación y el retrocruzamiento) con los modernos, es esencial. en este enfoque no hay lugar para la exclusión sino para la complementariedad, dentro de 15 equipos multidisciplinarios que trabajen líneas de investigación. el progreso técnico resuelve parcialmente los problemas. el problema no es sólo generar tecnolog ía, sino que fundamentalmente se trata de afectar la estructura de la producción de alimentos y en estas circunstancias, el problema no es de producción de alimentos sino de demanda, por ello, el análisis debe iniciarse con la fase final de la cadena: el consumo. el problema alimentario es tanto un problema de disponibilidad como un problema de acceso a los alimentos, siendo el consumo el más difícil de resolver. por ello, la universidad debe elaborar un plan estratégico agroalimentario en la perspectiva de una poi ítica de seguridad alimentaria, teniendo en cuenta no solo para dónde va el consumo en los próximos 15 años, sino también el grado de sustitución de bienes importados por naciones y el impulso a algunos productos autóctonos, con esta visión se ajustaría la oferta tecnológica en función de una demanda presente y futura. no hay que olvidar que la agronomía, la veterinaria, la zootecnia, tienen por objeto la producción, y laboran sobre productos y problemas particulares con formas espec íficas de trabajo. por ello las líneas de investigación, en estas especialidades, deben organizarse en productos, en la noción de sistemas de producción, como punto focal obligatorio de todo equipo, que deba incluir economistas, administradores de empresas, sociólogos y antropólogos. en esta óptica, la biotecnología, la estadística, la informática, entre otras, son unidades de apoyo con responsabilidades bien definidas. esto no obsta para que los otros campos del conocimiento en la universidad tengan su propia dinámica investigativa de acuerdo a su objeto de trabajo y respetando intereses particulares. el nuevo patrón tecnológico requiere planificación dentro de un sistema nacional de investigación. acá el inmediatismo no tiene cabida. la formación especializada también debe ser planificada, concentrando el trabajo en líneas de investigación, con masa crítica de investigadores, en equipos multidisciplinarios e investigando sobre aspectos puntua16 les. el desarrollo de avances en la tecnología de punta es de unos pocos. si no hay planeación y cabida para optimizar esa formación y su util ización, el recurso humano especializado, el más caro y limitante, emigra con un gran costo social para el país. en esta perspectiva, un aspecto vital está dado por las relaciones entre tecnología y macroeconom ía, de ah í la importancia de los estudios de contexto para articular lo biológico con lo económico, lo político y lo social, a fin de establecer prioridades en una perspectiva macro para hacer exitosos los esfuerzos puntuales. el nivel macro es estratégico. sin contexto social, poi ítico y económico el investigador no sabe qué hacer, y no logra impactar la estructura de la producción. bien ilustrativo es el caso del maíz en colombia, somos exportadores de tecnología con 40 años de investigación continuada e importamos el producto. en los últimos 25 años, todos los planes de desarrollo han plantado como un objetivo estratégico el impulso al cambio técnico para multiplicar la productividad agroalimentaria. sin embargo, ello ha sido letra muerta, salvo contadas excepciones. en el pasado, ni el pa ís pensó en su universidad, ni ésta estaba motivada como parece estarlo hoy. la universidad nacional dispone de recursos para enfrentar con una poi ítica institucional coherente que integre y potencie los esfuerzos que viene realizando de manera relativamente dispersa en lo agroalimentario. la universidad en los últimos 25 años, ha estimulado la formación de profesores-investigadores y cuenta, a la vez, con laboratorios, equipos y otras facilidades, que le permiten hoy ofrecer doce posgrados relacionados con lo agrario (suelos y agua, tecnología de la producción agraria, fisiología de cultivos, genética y mejoramiento, suelos, economía agraria, silvicultura y manejo de bosques, reproducción animal, producción vegetal, ingeniería ambiental, microbiología y ciencia y tecnología de alimentos, con tres especializaciones: ciencia de alimentos, procesamiento de alimentos e ingeniería de alimentos). los posqrados deben ser verdaderos instrumentos de investigación y no limitarse a ofrecer asignaturas ligeramente diferentes a las del pregrado y a hacer revisiones bibliográficas. adquirir habilidades técnicas es importante, pero lo fundamental es crear una verdadera vocación por el conocimiento y por la autocapacitación. adicionalmente, la universidad cuenta con el instituto de biotecnolog ía, con el instituto de ciencia y tecnología de alimentos provisto de plantas piloto de carnes, leches y vegetales y tiene una serie de programas académicos de pregrado directamente relacionados con lo agroalimentario en las facultades de agronom ía, veterinaria y zootecnia e ingeniería en bogotá, y ciencias agropecuarias en sus seccionales de medeiiín y palmira. aún a nivel de pregrado la articulación con el entorno ha de asegurarse como condición para la contribución de la universidad a la solución del problema agroalimentario. el nuevo cambio científico-técnico se fundamenta no sólo en ciencias básicas sino en sus relaciones con el contexto en los cuales la universidad tiene una clara ventaja comparativa dentro del conjunto del país y la universidad actualmente estructura una poi ítica para lo agroal imentario. con el profesor antanas mockus, vicerrector académico y el profesor absalón machado de la facultad de economía, se ha avanzado en una propuesta sobre "ciencia y técnica para la seguridad alimentaria", la cual ha sido discutida con los decanos e investigadores de las facultades más directamente comprometidas. en dicha propuesta la poi ítica de la universidad estaría guiada por dos criterios: un criterio de especialización, por el cual la universidad: privilegiaría aquellos programas y proyectos en los cuales se generara y se pone a prueba conocimiento sin desvirtuar su carácter y/o entrabar el cumplimiento de sus funciones básicas. exploraría básicamente tres ventajas comparativas: (a) su facilidad para integrar programas interdisciplinarios que requieran conocimientos científicos avanzados, (b) su capacidad =por naturalezade asumir empresas de investigación de largo alcance y/o alto riesgo, y (c) su posibilidad de realizar economías de escala en el proceso investigativo a través, por ejemplo, del acceso compartido a la infraestructura disponible. un criterio de articulación: con programas y proyectos de otras entidades públicas o privadas nacionales, con el fin de evitar duplicaciones en un campo del conocimiento donde los recursos humanos especializados y los recursos materiales son limitados, y dentro de los parámetros de la mutua conveniencia y la recíproca potenciación en bien del pa ís. con investigación internacional en las correspondientes áreas. el objetivo general es aumentar la capacidad de respuesta de la universidad a las necesidades actuales y futuras del sistema agroalimentario. objetivos específicos 1. real izar investigación y desarrollo tecnológico sobre la base de necesidades y campos previamente identificados y ofrecer formación de alto nivel sustantivamente relevantes para el sector agroalimentario. 2. mejorar la capacidad académica y administrativa de la universidad para atender de manera flexible las necesidades de la sociedad colombiana, interpretadas a la luz de la problemática regional y de sus relaciones con el ámbito nacional e internacional. 3. alcanzar en la universidad un mayor nivel de integración entre disciplinas en la investigación y en la formación. 4. articular la investigación de la universidad con la que se realiza en otras entidades públicas o privadas nacionales respetando su especificidad. 5. vincular con mayor intensidad la universidad al desarrollo científico técnico que se realiza a nivel internacional. 6. generar en la universidad una mayor capacidad para la prospección y para la formulación de propuesta de desarrollo científico o tecnológico ajustadas a condiciones contextuales. el eje de la estrategia es fortalecer la investigación y articularla a la formación de pregrado y posgrado, las cuales no se pueden separar. la estrategia de investigación estaría 17 ligada a la seguridad alimentaria, la cual posibilita el pluralismo ideológico y ligar el quehacer académico, investigativo y docente a grandes problemas agroal imentarios. con 18 estos criterios, objetivo y estrategia, la universidad tendría claro las actividades a impulsar dentro de las prioridades en lo agroalimentario. received for publication: 28 march, 2011. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 faculty of agricultural sciences, universidad de nariño. pasto (colombia). 2 corresponding author. hcriollo@udenar.edu.co agronomía colombiana 29(3), 415-421, 2011 the effect of three liquid bio-fertilizers in the production of lettuce (lactuca sativa l.) and cabbage (brassica oleracea l. var. capitata) efecto de tres biofertilizantes líquidos en la producción de lechuga (lactuca sativa l.) y repollo (brassica oleracea l. var. capitata) hernando criollo1, 2, tulio lagos1, edwin piarpuezan1, and ruth pérez1 abstract resumen in modern agriculture, the use of agrochemicals has grown considerably, increasing production costs and causing serious problems for the environment. the use of bio-fertilizers is a viable alternative to improve the profitability of crops, particularly for agriculture on medium and small-sized farms with intensive production systems, such as vegetables. given that bio-fertilizers can be produced on the farm and used successfully in crop production, this research focused on the effect of three bio-fertilizers on the production of lettuce and cabbage, biweekly applications were made with liquid fertilizers produced from the manure of cows (bfc), guinea pigs (bfgp) and pigs (bfpi) and compared to a commercial foliar fertilizer (cff) and a control without an application. we observed the presence of lactobacillus and saccharomyces in the bfc and bfgp fertilizers and bacillus in the bfpi fertilizer. the weight and head diameter and yield of lettuce and cabbage favored the bio-fertilizer applications compared to the control, but no statistical differences were found compared to the commercial foliar fertilizer (cff). this behavior is attributed not only to the mineral content, but also to the presence of metabolite regulators of plant physiology, produced by the microbial action of the bio-fertilizers. en la agricultura moderna el uso de agroquímicos ha crecido ostensiblemente, incrementando los costos de producción y causando problemas serios en el medio ambiente. el uso de biofertilizantes es una alternativa viable para mejorar la rentabilidad de los cultivos, particularmente en la agricultura de medianos y pequeños agricultores con sistemas intensivos de producción, como las hortalizas. teniendo en cuenta que los biofertilizantes pueden ser producidos en la misma finca y utilizados con éxito en la producción de cultivos, este trabajo se planteó con el objeto de estudiar el efecto de tres biofertilizantes sobre la producción de lechuga y repollo; se hicieron aplicaciones quincenales de caldos preparados con estiércol de vaca (bfv), cuy (bfcu) y cerdo (bfce) y se compararon con un fertilizante foliar comercial (ffc) y un testigo sin aplicación. se determinó la presencia de lactobacillus y saccharomyces en los caldos bfv y bfcu y de bacillus en el caldo bfce. el peso y el diámetro de cabeza y el rendimiento de lechuga y repollo fueron favorecidos por las aplicaciones de los biofertilizantes comparados con el testigo, pero sin diferencias estadísticas con ffc. este comportamiento se atribuye no solo al contenido mineral, sino también a la presencia de metabolitos reguladores de la fisiología vegetal, producidos por la acción microbial de los biofertilizantes. key words: alternative agriculture, microbial liquids, bioassay, saccharomyces sp., lactobacillus sp., bacillus sp. palabras clave: agricultura alternativa, caldos microbiales, bioensayo, saccharomyces sp., lactobacillus sp., bacillus sp. introduction in recent decades, colombian agriculture has been affected by the reduction of productivity in horticultural areas, increased production costs and dependence on external inputs, which is reflected in the declining quality of life of farmers and irreversible damage to the environment, due to the indiscriminate use of chemicals (luna, 2001). vegetable production is mainly based on the use of technology dependent on synthetic chemical inputs, which in recent years have increased in price by 80%, which is why vegetable crops have been displaced or have dramatically decreased in yield, reducing the income of farmers (gliessman, 2002). moreover, indiscriminate pesticide use poses risks to the health of farmers, their families and consumers (uozumi, 2002). organic farming is emerging as an alternative to reduce pollution, and is a strategy in the dissemination process and used by farmers around the world who have shown interest in using it as an alternative to conventional practices (fao, 2008). in fact, the argentine movement for organic production (mapo) states that worldwide organic farming has been developing at an annual growth rate of 20% for the last 20 years, this represents a figure of 40 billion dollars in organic products , with markets in europe, the usa and 416 agron. colomb. 29(3) 2011 japan (roca, 2007). chemical fertilizers are being replaced by organic fertilizers and fertilizers produced through organic farming, also farmers are gaining access to a market in which their products receive higher prices than products grown using synthetic chemical inputs (udagawa, 1999). bio-fertilizers are an important option for agricultural sustainability, as they are conducive to long-term beneficial effects on the physical, chemical and biological aspects of soils (méndez and viteri, 2007); the levels of n, p and k in the plant tissues of soybeans, and the availability of p and k in soil were significantly improved by the application of composted rice chaff (ngoc son et al., 2008). similarly, mahfouz and sharaf-eldin (2007) obtained higher growth and higher yields of essential oils and productivity in foeniculum vulgare plants treated with bio-fertilizers and half the recommended dose of chemical fertilizer, the applied bio-fertilizer contained azotobacter chroococcum, azospirillum liboferum and bacillus megatherium. with stevia rebaudiana, das et al. (2007) found very significant increases in the levels of n, p, k and the production of biomass, with liquids containing azospirillum, solubilizing bacteria with p and mycorrhizal va. bio-fertilizers are products of the fermentation of organic materials such as manure, green plants and fruits, commonly called microbial liquids or biofermenters (restrepo, 2001), generally applied foliarly or radically at the time of planting. generally, to prepare bio-fertilizers, water is mixed with a nitrogen source such as manure or legumes and an energy source such as molasses or cane juice (restrepo, 1998). this mixture can be enriched with phosphoric powders and other salt minerals (restrepo, 2002). finally, for the manufacture of bio-fertilizers, a source of microorganisms (yeast, milk, whey) responsible for transforming organic materials is added (restrepo, 2001). with an increase in the heterotrophic microbial population achieved, the release of nutrients, enzymes, hormones, organic acids, amino acids, vitamins and relative enrichment of solid organic substrates is reached (arévalo, 2003). the presence of bacteria, molds, yeasts and viable misofilos allow for the processing and conversion of organic compounds in bio-fertilizers into simple substances such as minerals, which when supplied to the plant contribute to normal physiological development (gallardo and timana, 2002); accelerate the synthesis or transformation of nutrients, making them more assimilative to the plant, leaving no toxic waste in the system (cortes and josa, 2006). moreover, the efficiency of bio-fertilizers depends on the raw materials used (manure, plant waste), the type of fermentation and the microorganisms involved (ngampimol and kunathigan, 2008). bio-fertilizers contain phototrophic bacteria, lactic acid bacteria and yeast known as pgpr, which are highly efficient agents in promoting plant growth as well as increasing tolerance to disease-causing microorganisms (esquivel, 2008). these bacteria are applied to seeds, tubers or roots, stimulating growth and yield of crops (agrios, 2004). the mechanisms of growth-promoting bacteria are not well understood, however, a wide range of possibilities has been suggested that include both direct and indirect effects. the direct effect consists of an increase in the mobilization of soluble nutrients, followed by improved uptake by plants, increased n2 fixation and production of phytohormones. indirect effects include the production of siderophores, antibiotics against fungi, bacteria and viruses, increased number of root nodules and nitrogenase activity, which induce systemic resistance in the plant (mantilla, 2007). this study was undertaken to gain knowledge of biofertilizers, determine the main chemical and biological characteristics and their effect on the production of crops of lettuce and cabbage. materials and methods the study was conducted in the centro multisectorial lope-sena regional nariño, located in the municipality of pasto, nariño, 2,700 m a.s.l., average temperature of 14°c, average annual rainfall of 841 mm and relative humidity of 73% (ideam, 2008). the bio-fertilizers were prepared in 20 l cans. first, 15 l of water, 250 ml of white yogurt, 5 kg manure, 1 l raw milk and 1.5 l molasses were mixed, then borax (150 g) and huila rock phosphate (260 g) were added; the mixture was stirred for 20 min and resulted in a water volume of 18 l. after two months, the contents of each can were filtered to extract the bio-fertilizer and kept in dark containers at room temperature. the seedlings were set in trays with peat, using lettuce seeds of the variety great lakes and the cabbage quisto hybrid. the lettuce and cabbage plants were transplanted at a distance of 0.40 x 0.40 m. we performed a background composting with a 10-30-10 fertilizer compound, at a rate of 260 kg ha-1 and there were three hand weedings at 30, 60 and 90 days after planting in the field. we also carried out hilling when the plants began to close their leaves, 417criollo, lagos, piarpuezan, and pérez: the effect of three liquid bio-fertilizers in the production of lettuce (lactuca sativa l.) and cabbage... which occurred at 45 d for lettuce and 55 d for cabbage after transplantation. the crops were watered using drip system irrigation. the harvest was done manually, lettuce at 91 d and cabbage at 112 d, when the compaction of the heads was firm to the touch. the treatments were distributed in a randomized block design with four replications. in each crop five treatments were analyzed, bio-fertilizers produced with manure from cow (bfc), pig (bfpi) and guinea pig (bfgp), a commercial foliar fertilizer (cff) and a control without foliar application. the results were interpreted by analysis of variance and tukey mean comparison test (p≤0.05). the first application of the treatments was made at the time of transplantation to the roots using a bio-fertilizer solution 50 ml l-1 of water. during the crop cycle, biweekly applications of the bio-fertilizers and the cff were utilized up until fifteen days before harvest, using a dose of 5 ml l-1 of water. from each bio-fertilizer, 500 ml samples were taken in sterilized glass containers for analysis at the microbiology laboratory at the universidad de nariño, the chemical analysis was done at the specialized laboratories, universidad de nariño, according to the method proposed by carreño and unigarro (2005). the evaluations of the crop weight were determined individually for each head of cabbage and lettuce, removing damaged outer leaves and curst using a penetrometer (banco de normas en alimentos, 1982); the diameter heads and performance of each crop were evaluated in t ha-1 (muñoz and ortega, 1995). results and discussion microbiological characteristics of the bio-fertilizers used microbiological testing of the bio-fertilizers determined the presence of lactobacillus and saccharomyces in bfc and bfgp and bacillus in the bfpi microbial liquid (tab. 1). the presence of saccharomyces is of great importance, because it stimulates the synthesis of antibiotics and other useful substances for plant growth from amino acids and sugars secreted by photosynthetic bacteria, organic matter and plant roots; these secretions are substrates useful to lactic acid bacteria and actinomycetes, which are closely related to the production of lactobacillus and with the contributions of raw milk and white yogurt in the preparation of bio-fertilizers (mantilla, 2007). table 1. microbiological analysis of bio-fertilizers produced with fresh manure from pigs, guinea pigs and cows. parameters microbial liquid cow manure microbial liquid pig manure microbial liquid guinea pig manure lactobacillus sp. + + saccharomyces sp. + + bacillus sp. + + presence of the microorganism. absence of the microorganism. the bacillus sp. present in bfpi, is a gram positive sporulated bacillus, listed as a pgpr, due to its ability to fix atmospheric nitrogen and produce phytohormones such as gibberellic acid and indole acetic acid, is considered a disease-suppressive agent, present in organic fertilizers (mantilla, 2007). it is important in the production of a series of metabolic substances with antagonistic effects that are easily dispersed in the environment (pacheco, 2006). chemical characteristics of the bio-fertilizers used the results of the chemical analysis (tab. 2), place bfpi with the highest content of n (0.45%), p (0.16%), k (0.71%), ca (0.55%), mg (0.13%) and s (0.29%), cu (2 mg l-1), zn (14 mg l-1) and fe (228 mg l-1), and bfc with lower values in n (0.17%), p (0.03%), k (0.36%) ca (0.26%), mg (0.07%), s (0.014%), cu (0 mg l-1), zn (3 mg l-1) and fe (36 mg l-1), the mineral contents of bfc were very similar to bfgp. table 2. chemical composition of the bio-fertilizers produced with manure from guinea pigs (bfgp), pigs (bfpi), cows (bfc) and the commercial foliar fertilizer (cff). parameter bfgp bfpi bfc cff ph 4.7 4.1 3.9 2.5 c/n 9.27 16.52 17.92 carbon 2.16* 7.5* 3.12* nitrogen 0.23* 0.45* 0.17* 180.0 g l-1 phosphorus 0.05* 0.16* 0.03* 100.0 g l-1 potassium 0.63* 0.71* 0.36* 40.0 g l-1 calcium 0.29* 0.55* 0.26* 0.2 g l-1 magnesium 0.08* 0.13* 0.07* 12.5 g l-1 sulfur 0.19* 0.29* 0.14* 33.0 g l-1 manganese 14.0** 12.0** 15.0** 2.3 g l-1 copper 0** 2.0** 0.0** 2.7 g l-1 zinc 4.0** 14.0** 3.0** 7.8 g l-1 iron 45.0** 228.0** 36.0** 0.32 g l-1 * c, k, p, n, s, mg, ca as a percentage. ** mn, zn, cu, fe as mg l-1. these results assume that the mineral contents of a biofertilizer are closely related to the diet of the animals. hinestrosa et al. (1997) claim that the diet of guinea pigs is based on young grass and easy to digest plant species, similar to that of dairy cattle, excepting mature grasses that are palatable, unlike pigs that are omnivores, with 418 agron. colomb. 29(3) 2011 a diet poor in cellulose and richer nutrition in their feed (sisson, 1978). as for the c/n ratio, bfc was the highest (17.92), due to a diet rich in cellulose, followed by bfpi (16.52), possibly because of incomplete digestion, since only between 40% and 60% of its nutritional value is utilized (kolb, 1975), bfgp had the lowest c/n ratio (9.27), due to further digestion and better nutritional balance with plants with tender succulents (duran, 2003; hinestrosa et al., 1997). the mineral content of a fertilizer is not enough to determine its quality, it is necessary to take into account other factors. the c/n ratio plays a role in the mineralization of n and can be used as a parameter of quality of the fertilizer in the real contribution of n (stevenson, 1986; paul and clark, 1996; epstein, 1997; foth and ellis, 1997). according to leblanc et al. (2007), if the c/n ratio of a fertilizer is less than 20, it is easily degraded, initially immobilized by microbes when they die, which are released to the environment. in addition, the c/n ratio is important for the requirements of the microorganisms that use carbon as an energy source and nitrogen as a basic element for the formation of proteins and other constituents of the cell protoplasm. the potentiometric evaluation of the ph of the biofertilizers showed values of 4.7 for bfgp, 4.1 for bfpi and 3.9 for bfc; the food consumed and its fiber content are responsible for generating higher bacterial populations and therefore a higher content of carbon dioxide, responsible for acidification of microbial media from the hco3(good et al., 1966). ito (2006) and segura (2002), argue that when the ph remains close to 4.2, fermentation tends to stabilize the solubility of the nutritional elements for the plant, allowing better nutrient availability. similarly, molina (2002) states that the ph influences the solubility of the products and the availability of nutrients to be absorbed and that with slightly acidic ph values there is a greater availability of elements such as n, p, s, cu , zn and fe, whereas when conditions are moderate or basic, precipitates that are difficult to absorb form. the correlation between lactobacillus sp. and ph is important, as it can cause a decrease in ph by producing lactic acid and short chain fatty acids (ito, 2006). agronomic evaluation of lettuce and cabbage crops the analysis of variance for the effect of the bio-fertilizers on cabbage and lettuce crops showed highly significant differences (p≤0.01) for the variables head weight, diameter and yield, the variable hardness, showed no differential response to the application of treatments in both crops. head weight the comparison test of means for lettuce head weight (tab. 3) showed that the treatments with bfgp and bfc had the highest weights (969.34 and 880.47 g, respectively) with statistically significant differences from the control (522.79 g), the cff and bfpi treatments (747.73 and 668.13 g, respectively) had statistically similar heads of lettuce for the bio-fertilizers and the control. the cabbage heads had the highest weight with the bfgp and cff treatments (1615.75 and 1525.0 g, respectively) with statistical differences compared to the control (1066.48 g); the bfpi (1246.25 g) and bfc (1428.75 g) treatments behaved statistically similarly with no statistical differences from the control. these results show that bio-fertilizers have an effect similar to commercial foliar products, which despite having a higher mineral content, lack facilitators that potentialize the assimilation of nutrients like bacteria, which can induce the formation of metabolites that favor foliar penetration and improve the physiological processes of plants (gajdos, 1992). the positive effects produced by bio-fertilizers must bring a great amount of available nutrients to plants (restrepo, 2002). they also contain amino acids produced by microorganisms in highly variable amounts, forming molecules such as thiamine, which plays an important role in enhancing table 3. observation of the variables: head weight, hardness, diameter and yield of lettuce and cabbage. treatment head weight (g) hardness (psi) diameter(cm) yield (t ha-1) lettuce cabbage lettuce cabbage lettuce cabbage lettuce cabbage bfpi 668.13 ab 1246.25 ab 7.29 a 19.93 a 13.06 c 20.45 ab 19.05 b 38.40 b bfgp 969.34 a 1615.75 a 10.47 a 21.02 a 15.32 ab 22.99 a 24.68 a 4840 a bfc 880.47 a 1428.75 ab 9.70 a 22.12 a 16.04 a 22.53 ab 23.80 a 48.68 a cff 747.73 ab 1525.00 a 8.97 a 20.96 a 14.29 bc 21.90 ab 20.58 ab 41.45 b control 522.79 b 1066.48 b 7.46 a 19.34 a 12.66 c 19.29 b 16.30 b 30.58 c means with different letters indicate significant differences, tukey test (p≤0.05). 419criollo, lagos, piarpuezan, and pérez: the effect of three liquid bio-fertilizers in the production of lettuce (lactuca sativa l.) and cabbage... the acquired immunity in plants; nicotinic acid, pantothenic acid, ascorbic acid and folic acid are also produced by microorganisms and act in the synthesis of essential enzymes and coenzymes that are essential for metabolic processes (andrew, 2002; martínez, 2002). head hardness the different applications did not affect hardness (tab. 3), possibly because it is a variable little affected by applications of nutritional elements; in this regard jaramillo and leyva (2002) argue that the hardness and compaction in vegetables are more related to the genetic and climatic conditions in the area to be cultivated. similarly, cubero (2003) argues that the physical properties of some vegetables are more influenced by environmental variations than by agronomic and management practices. head diameter tukey’s test (tab. 3) established that the larger heads of lettuce were with the applications bfc and bfgp, with average diameter of 16.04 and 15.32 cm, respectively, with statistical differences compared to the lower responses observed with the bfpi application and the control treatment with averages of 13.06 and 12.66 cm, respectively. the cff treatment with 14.29 cm was statistically exceeded only by the treatment bfc. in cabbage, bfgp (22.99 cm), bfc (22.53 cm), cff (21.9 cm) and bfpi (20.45 cm), were statistically similar, the control treatment showed the lowest average (19.29 cm) with statistical differences from the bfgp treatment. in this case, the bio-fertilizers showed a response similar to the commercial foliar fertilizer (cff), possibly due to the bacterial content and the metabolites excreted and present in these liquids, which may be responsible for the increases in this variable. martínez (2002) and mantilla (2007) claim that saccharomyces sp. and lactobacillus sp., present in bfgp and bfc, stimulate the synthesis of antibiotics and other useful substances for plant growth, from amino acids and sugars secreted by photosynthetic bacteria, this leads to the assumption that the effects produced by these bacteria are responsible for the increase in diameter; in addition, that the bacilllus sp. in the bfpi can be incorporated into the liquid fertilizer similar to the hormones, amino acids and sugars, which are absorbed through the stomata of the leaves. crop yields the tukey mean comparison test (tab. 3) showed that the bfgp ( 24.68 t ha-1) and bfc (23.8 t ha-1) treatments had the highest average production of lettuce with statistical differences compared to the bfpi application (19.05 t ha-1) and the control (16.3 t ha-1), the cff application (20.58 t ha-1) was statistically similar to all treatments. biweekly applications of bfc and bfgp produced the highest yields of cabbage (48.68 and 48.40 t ha-1) with statistical differences compared to the other treatments, the yields with the application of cff (41.45 t ha-1) and bfpi (38.40 t ha-1) were similar and statistically higher than the results achieved with the control (30.58 t ha-1). bfc and bfgp had a better nutritional balance for lettuce and cabbage crops, possibly because of the efficient microorganisms lactobacillus sp. and saccharomyces sp., that, in addition to their beneficial effects, support the growth of other efficient microorganisms that improve chemical properties, the c/n ratio, ph and assimilation of nutrients that contribute to better plant growth. viteri (2002) and andrew (2002) state that bio-fertilizers allow higher yields in crops, actively contributing to the improvement of the structure and aggregation of soil particles that increase their ability to absorb water and control soil-borne pathogens by competition and increased microbial biodiversity. the results in this study allow us to ensure the benefits of bio-fertilizers used in the production of vegetables such as lettuce and cabbage with a significant reduction of costs and additional benefits for the environment, as confirmed by viteri et al. (2008) using bio-fertilizers on the onion. conclusions the presence of lactobacillus sp. and saccharomyces sp. was established in bfc and bfgp; in bfpi mineral content was determined to be the highest with the presence of bacteria of the bacillus sp. type. the lowest mineral content occurred in bfc and bfgp. the bio-fertilizers applied to the lettuce crop, showed a similar behavior to cff for the head weight variable; for the head diameter and yield of lettuce variables, the highest averages occurred in the bfc and bfgp treatments, higher than the control and bfpi. in the cultivation of cabbage, the best performance for head weight was found with bfgp and cff, which were higher than the control, while only bfgp was higher than the control for the head diameter variable. for the yield 420 agron. colomb. 29(3) 2011 variable, the best performance was presented by bfc and bfgp, which were superior to the other studied treatments. the hardness of the heads of lettuce and cabbage was not affected by the bio-fertilizers or the commercial foliar fertilizer. literature cited agrios, g. 2004. fitopatología. editorial limusa, mexico. andrew, k. 2002. evaluación de abonos orgánicos y biofertilizantes líquidos para el desarrollo de plántulas de tomate (lycopersicon esculentum mill), bajo el sistema de cultivo protegido en panamá. m.sc. thesis. graduate school of organic farming, centro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie), turrialba, costarica. arévalo, r. 2003. uso de biofertilizantes para la descomposición de residuos sólidos domésticos y la producción de bioabonos de calidad. faculty of natural sciences and mathematics, universidad de nariño, pasto, colombia. banco de normas en alimentos. 1982. frutas y hortalizas: productos alimenticios no industrializados para uso humano: fruta fresca: determinación de la resistencia a la penetración en línea. in: colegio de posgraduados, http://www.colpos. mx/bancodenormas/ nmexicanas/nmx-ff-014-1982.pdf; consulted: august, 2011. carreño, m. and a. unigarro. 2005. métodos químicos para el análisis de suelos. universidad de nariño, pasto, colombia. cortes, j. and l. josa. 2006. evaluación de la fertilización foliar con mea boutique (orín de cuy) en el cultivo del rosal (rosa sp.) en la provincia de pichincha, república del ecuador. undergraduate thesis, faculty of agricultural sciences, universidad de nariño, pasto, colombia. cubero, j. 2003. introducción a la mejora genética vegetal. 2nd ed. mundiempresa, barcelona, españa. das, k., r. dang, t. shivananda, and n. sekeroglu. 2007. influence of bio-fertilizers on the biomass yield and nutrient content in stevia rebaudiana bert. grown in indian subtropics. j. med. plants res. 1(1), 5-8. duran, f. 2003. manual de cultivos orgánicos y alelopatía. grupo latino, bogota. epstein, e. 1997. the science of composting. technomic publishing, lancaster, pa. esquivel, r. 2008. la otra cara de los microbios: microorganismos que alimentan y protegen a las plantas (online). rev. correo del maestro 12(141), http://w w w.correo-delmaestro.com/ anteriores/2008/febrero/2antealua%20141.htm; consulted: september, 2011. fao. 2008. la agricultura orgánica en la fao. in: http://www.fao. org/organicag /frame1-s.htm; consulted: august, 2011. foth, h. and b. ellis. 1997. soil fertility. 2nd ed. crc press, boca raton, fl. gajdos, r. 1992. the use of organic waste materials as organic fertlizers-recycling of plant nutrients. acta hort. 302, 325-331. gallardo, a. and o. timana. 2002. evaluación de la respuesta de repollo (brassica oleraceae) variedad bola verde a la aplicación del fermentado anaerobio de alfalfa (medicago sativa) en el corregimiento de mapachico en el municipio de pasto. undergraduate thesis. universidad de nariño, pasto, colombia. gliessman, s. 2002. agroecología. procesos ecológicos en agricultura sostenible. turrialba, costa rica. good, n., g. winget, w. winter, t. connolly, s. izawa, and r. singh. 1966. hydrogen ion buffers and biological research. biochemistry 5(2), 467-477. hinestrosa, a., c. lópez, and m. bolaños. 1997. producir cuyes con tecnología apropiada es un buen negocio. cartilla ilustrada no 3. regional 5, centro de investigación obonuco. corpoica, pasto, colombia. ideam, instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales. 2008. estadísticas de pasto, nariño. pasto, colombia. ito, s. 2006. caracterización y evaluación de los factores que determinan la calidad nutricional e inocuidad en la producción de fertilizantes orgánicos fermentados. m.sc. thesis. centro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie), turrialba, costa rica. jaramillo, j. and e. leyva. 2002. el cultivo de las crucíferas (repollo brócoli coliflor). pp. 14-32. in: taller de hortalizas productividad-mercadeo. c.i. tibaitatá, corpoica, mosquera, colombia. kolb, e. 1975. fisiología veterinaria. vol. 1. editorial acribia, zaragoza, españa. leblanc, h., m. cerrato, a. miranda, and g. valle. 2007. determinación de la calidad de abonos orgánicos a través de bioensayos. tierra trop. 3(1), 97-107. luna, l. 2001. producción, uso y manejo de bioestimulantes, abonos orgánicos, acondicionadores, y biofertilizantes a partir de fuentes no convencionales. programa nacional de transferencia de tecnología agropecuaria (pronata); corpoica, malaga, colombia. mahfouz, s. and m. sharaf-eldin. 2007. effect of mineral vs. biofertilizer on growth, yield, and essential oil content of fennel (foeniculum vulgare mill.). int. agrophysics 21, 361-366. mantilla, m. 2007. evaluación de la acción de un bioinoculante sobre un cultivo de crisantemo (chrysanthemum morifolium var. yoko ono) en período de enraizamiento. undergraduate thesis. pontificia universidad javeriana, bogota. martínez, v. 2002. características de los biofertilizantes y bioestímulandores en las regiones tropicales. instituto de investigaciones fundamentales en agricultura tropical “alejandro de humboldt” (inifat), la habana. méndez, m. and s. viteri 2007. alternativas de biofertilización para la producción sostenible de cebolla de bulbo (allium cepa) en cucaita, boyacá. agron. colomb. 25(1), 168-175. molina, e. 2002. fertilización foliar de cultivos frutícolas. pp. 85-103. in: meléndez, g. and e. molina (eds.). memoria, fertilización foliar: principios y aplicaciones. laboratorio de suelos y foliares. centro de investigaciones agronómicas, universidad de costa rica, san josé. muñoz, f. and s. ortega. 1995. respuesta de los cultivares de repollo (brassica oleracea l. var. capitata), a la fertilización química 421criollo, lagos, piarpuezan, and pérez: the effect of three liquid bio-fertilizers in the production of lettuce (lactuca sativa l.) and cabbage... y orgánica en un suelo del altiplano de pasto, nariño. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad de nariño, pasto, colombia. ngampimol, h. and v. kunathigan. 2008. the study of shelf life for liquid biofertilizer from vegetable waste. au j.t. 11(4), 204-208. ngoc son, t., l. hong man, c. ngoc diep, t. anh thu, and n. ngoc. 2008. bioconversion of paddy straw and biofertilizer for sustainable rice based cropping systems. omonrice 16, 57-70. pacheco, f. 2006. lactofermentados: una alternativa en la producción de abonos líquidos fermentados. centro nacional en agricultura orgánica. in: ina, http://www.rapaluruguay.org/organicos/articulos/lactofermentos.pdf; consulted: august, 2011. paul, e. and f. clark. 1996. soil microbiology and biochemistry. 2nd ed. academic press, london. restrepo, j. 1998. la idea y el arte de fabricar los abonos orgánicos fermentados. simas, managua. restrepo, j. 2001. elaboración de abonos orgánicos fermentados y biofertilizantes foliares. experiencias con agricultores en mesoámerica y brasil. inter-american institute for cooperation on agriculture (iica), san josé, costa rica. restrepo, j. 2002. agricultura orgánica, biofertilizantes preparados y fermentados a base de mierda de vaca. litocencoa, cali, colombia. roca, a. 2007. producción orgánica: un negocio creciente. in: corporación para el desarrollo de las pymes, http://www. corpopymes.org/?p=101; consulted: august, 2011. segura, a. 2002. principios y aplicaciones de fertilización foliar. pp. 19-25. in: meléndez g. and e. molina (eds.). memorias, fertilización foliar, principios y aplicaciones. laboratorio de suelos y foliares, centro de investigaciones agronómicas, universidad de costa rica, san josé. sisson, s. 1978. anatomía de los animales domésticos. edición revolucionaria, la habana. stevenson, f. 1986. cycles of soil. john wiley, new york, ny. udagawa, t. 1999. técnica de cambio para la agricultura natural. 3rd ed. nobunkyo, japan. uozumi, m. 2002. pensamiento sobre agricultura orgánica: guía para agricultura orgánica desde preparación de suelo hasta la comida. grupo de agricultura orgánica en japón, tokio. viteri, s. 2002. selección de cultivos de cobertura con potencial para el desarrollo agrícola sostenible en el municipio de samacá, boyacá. m.sc. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. viteri, s., m. granados, and a. gonzález. 2008. potencial de los caldos rizósfera y super cuatro como biofertilizantes para la sostenibilidad del cultivo de cebolla de bulbo (allium cepa). agron. colomb. 26(3), 517-524. agronomía colombiana. 1991. volumen 8, número 2: 389 393 docencia, investigacion y problematica agraria willlam perez rivera! introduccion estas anotaciones son motivadas por el interés de aportar un punto de vista acerca de posibilidades que presentan la universidad nacional y la facultad de agronomía en particular, de adecuar su quehacer académico a las necesidades del sector rural y a los cambios que en los terrenos económico y poi ítico se están operando en forma acelerada en éstos momentos en el país. la articulación de colombia en la economía mundial implica mayor competitividad, racionalidad y eficiencia de las empresas del sector. esta condición aunada a los procesos en marcha en colombia de democratización poi [tica y autónoma regional en busca de la paz y el desarrollo, supone la formación de profesionales que hoy más que antes, deben mostrar capacidad de comprender la agricultura como algo complejo que exige soluciones integrales no sólo para scar adelante las empresas sino también para tener la autonomía de criterios necesaria para contribuir a la consolidación o al cuestionamiento de los modelos en que se enmarcan dichas poi íticas. el crecim iento del sector rural requiere no sólo de profesionales con buenas bases científico-técnicas sino también con capacidad y vocación de dirigentes para orientar y coordinar los procesos de desarrollo tecnológico local. se impone entonces al profesional la necesidad de: 1 profesor, departamento de desarrollo rural. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. conocer las distintas circunstancias tecnológicas y culturales regionales. tener disposición y capacidad para manejar metódos y procedimientos que le permitan interpretar a cabalidad las relaciones que presentan la práctica y la teoría; lo técnico y lo sociocultural; la unidad productiva, el municipio, la provincia y la nación; lo económico, lo administrativo y lo polrtico. poseer motivación y decisión de dirigir, coordinar y ejecutar en forma eficiente y responsable los planes y programas. una investigación adelantada por un grupo de estudiantes de varias carreras de la universidad en comunidades indígenas paeces de tierradentro, cauca, con base en asignatura electivas ofrecidas por el departamento de desarrollo rural, puede servir para mostrar una manera de contribuir a la formación de un profesional con las características anotadas, ilustrando el tipo de resultados a que puede llegar y qué se logró en términos metodológicos en la capacidad de los estudiantes. la problematica campesina y el reto de la universidad en los momentos en los que el país ha entrado en una etapa de "rnodern ización" identificada por los procesos de apertura económica, autonomía regional y participación política afectando de manera sensible la vida de los distintos estratos productivos del campo, cabe preguntarse con referencia a los pequeños agricultores acerca de: la posibilidad que tiene éste sector (10 millones de habitantes que producen el 389 65% de los productos alimenticios y que reciben menos del salario m ínimo) de sobrevivir y crecer en estas condiciones. la posibilidad y disposición que tiene la universidad para interpretar este fenómeno para formar los profesionales que ésta nueva dinámica demanda. en relación al primer interrogante, si bien los procesos de descentralización y participación comunitaria están contribuyendo a generar una nueva mentalidad, una nueva práctica en donde cada vez más la gente en sus mismas localidades determina autónomamente su destino, las políticas económicas tienden a intensificar y consolidar el proceso de descomposición del pequeño productor rural. las condiciones referidas a la tierra al crédito, a la asistencia técnica a la comercialización, a la infraestructura, a los servicios y a la paz, deterioradas a lo largo de éstas últimas décadas, se ve a ver agudizada con los nuevos programas. en relación al segundo interrogante, no obstante los encomiables esfuerzos desplegados en los últimos 4 años por las directivas de la universidad nacional, orientados a acondicionar los planes de estudio a las características que presentan el mercado profesional y el crecimiento económico del país, el esfuerzo sigue centrado en la capacitación profesional especializada. dicha capacitación, independiente del conocimiento y dominio de las condiciones tecnológicas características de los distintos sectores y regiones en las que las relaciones sociales, ta cultura y las políticas estatales determinan las posibilidades de la acción científico-técnica, no está garantizando la formción de intelectuales con la vocación dirigente necesaria para enfrentar con éxito los retos de envergadura que impone el desarrollo regional. si aésto se une el ecepticismo de profesores y estudiantes (consecuencia de 15 años de oscurantismo polftico) en relación a la conveniencia y justeza, de arle un marco social a su quehacer académico, orientando dicha actividad a la interpretación de los procesos de cambio que están convulsionando el 390 país, no resulta muy riesgozo afirmar que los pasos transformadores de la universidad están tocando parcial y tímidamente el área en que se están fraguando las orientaciones de la sociedad para los próximos años. dentro de los cambios operados en los planes de estudio de las carreras de la universidad (profundización, contextual ización, etc.), la disminución del número de horas presenciales para favorecer el trabajo autónomo de los estudiantes es un punto de avanzada en relación a la posibilidad de superar el aprendizaje memorístico basado en la simple transmisión del conocimiento. sin embargo, si dicho trabajo es orientado priviligiando la cantidad de información especializada sin buscar la relación que ella tiene con la problemática que presenta la respectiva realidad, vamos a continuar formando un profesional con mayor capacidad para investigar pero sin el vuelo necesario para dirigir los procesos tecnológicos, económicos y poi íticos que exige en éstos momentos el país. estos intelectuales seguirán siendo producidos por las universidades, que de tradición han formado los dirigentes que van a tener estrecha vinculación con los sectores empresariales, con una visión pragmática, menos especulativa de la educación. la democratización de la sociedad está permitiendo la expresión de nuevos sectores de población y abriendo espacios de participación en las áreas de la ciencia, la técnica, la poi ítica para la intelectualidad creativa y comprometida con los procesos de cambio. este es un terreno en el que el profesional egresado de la universidad nacional podría expresar su capacidad innovadora y promotora de transformación superando la cómoda y (sin consecuencia) posición de "inconformes" que desde siempre ha caracterizado a los miembros de esta institución. una opeion academica la reorientación de trabajos de grado hacia la investigación de problemas de las localidades en donde el aporte específico pueda ser parte de soluciones prácticas e integrales podría ser una política que diera buenos resultados en el mediano plazo en el sentido de formar profesionales capacitados para el desarrollo regional. la docencia ligada a la investigación aplicada a problemas regionales podría ser también un buen medio de capacitación generaiizable a muchos grupos de estudiantes sobretodo a los de áreas profesionales. a manera de ejemplo se ilustran a continuación aspectos referidos a un trabajo reaiizado por un grupo de estudiantes a través de tres asignaturas electivas, programadas como parte de una investigación adscrita al departamento de desarrollo rural de la facultad de agronomía bogotá, sobre organización campesina, dicha investigación se ha venido adelantando desde hace 4 años en zonas con distintas formas de producir y distintas orientaciones organizativas tales como: latifundio anuc, línea "sincelejo", depto, de sucre. minifundio "el común", secretariado episcopal, provincia de guanentá, opto. de santander. gran industria sindicatos de la caña, norte del valle de cauca. plantación sindicatos del banano, región de urabá, opto. de antioquia. mediano empresario anuc, línea "oficial" municipio de espinal, opto. del tolima. comunidad indígena "cric", organización del sur occidente, opto. del cauca. presentamos aquí parte del resultado del trabajo realizado en el cauca, el área investigada que presenta probablemente más dificultades para involucrarse con eficacia en la corriente "modernizadora" vigente hoy en la economía colombiana. 2 estudiantes agronomía, antropologia, sicología, biología veterinaria y artes. "resguardos zonas centro y norte del cauca, febrero 1988 [ulio de 1989. 3 estudiantes carreras de agronomia y biología "tierradentro, cultura y desarrollo" ed.: facultad de agronomía, octubre/91. la facultad de agronomía ha venido editando materiales mimeografiados con los resultados de éste y otros trabajos (biblioteca agronomía)2 los que han sido sometidos a consideración de las instituciones y de las organizaciones indígenas del cauca, cumpliendo el compromiso de d·evolver a la comunidad el conocimiento elaborado, gracias en gran parte a su colaboración y hospitalidad. estudiantes de las carreras de agonomía, biología, veterinaria, sociología, psicología y antropología, participaron durante tres semestres en dicha investigación sobre cultura y desarrollo en tierradentro, cauca entre agosto de 1989 y diciembre de 1990. la primera parte se desarrolló con base en la convivencia realizada durante una semana en 6 resguardos y una parcelación de los municipios de inzá y belalcázar y en la identificación de sus formas productivas y organizativas. la segunda parte se adelantó por medio de consultas bibliográficas conferencias y análisis por medio de grupos sobre aspectos conceptuales referidos a la cultura, al desarrollo, a la organización gremial y a la participación comunitaria. la tercera parte se efectuó con base en otra visita de una semana a la zona y en trabajos especializados sobre producción y comercialización, papel del estado en el crecimiento económico, descentralización administrativa, poder político, iglesia y desarrollo y sobre la fundación antropológica de tierradentro. el trabajo sobre tlerradentroá prentendfa entender: 1. hasta donde la cultura y las formas orqanizativas tradicionales de los indígenas paeces de tierradentro constituyen elementos favorables o desfavorables a los procesos de "modernización". 2. hasta donde las poi íticas y programas de las instituciones están contribuyendo al despegue económico y poi ítico de la región. 391 3. las perspectivas que ofrecen actividades de desarrollo que adelanta la fundación antropológica de tierradentro. presentamos a continuación: algunos resultados relevantes con relación a los tres puntos. planteados y, qué se logró en términos de la formación de los estudiantes. cultura y desarrollo. en el desarrollo de la investigación el grupo fue haciéndose a un marcó de referencia en el que se considera que las versiones "indigenistas" y "economistas" (que privilegian en el análisis de la cultura y la estructura económica respectivamente) son extremas y no proveen una orientación que sirva para adelantar una interpretación de la situación de los indígenas en términos realistas. la versión que concilia la importancia de los dos aspectos fue la adoptada y fue la que sirvió de orientación a la mayor parte de los estudios específicos desarrollados. se encontró que las formas tradicionales de trabajo comunitario no presentan eficiencia económica y que su existencia se justifica sólo en la medida que contribuye a la identificación y al fortalecimiento de instituciones que tienden a consolidar la supervivencia y unidad de la cultura indígena y de su organización poi ítica y adm inistrativa. se encontró también que si parte importante de dichas comunidades se mantienen a nivel de subsistencia ello no es debido a que sean reacias a vincularse al mercado sino a las limitaciones que presentan sus bajos niveles de productividad y a las características de la estructura económica circundante. efectivamente estarían en disposición de adoptar técnicas dependiendo de los estímulos, garantías y permanencia de los programas. instituciones y desarrollo. con relacion a la descentralización administrativa se pudo detectar que no obstante las limitaciones referidas a la financiación y a la participación, la calidad de los administradores representando cada vez más los intereses de la comunidad, puede ser garantía de que se puede 392 adelantar éste proceso en provecho de la autonomía local, así sea comenzando por trabajar programas en forma independiente. muestra de esta situación es el realtivo éxito del proceso descentralizador adelantado en el sector educativo en el municipio de inzá. se detectó igualmente que allí éste como otros procesos de modernización de la acción del estado están siendo favorecidos muy seguramente por la desclientelización y tolerancia que en el terreno de la participación política ha venido presentando en dicho municipio, a diferencia de lo que se puede apreciar en el otro municipio de tierradentro: belalcázar. el plan nacional de rehabilitación, pn r, es tal vez el programa más dinámico que desarrolla el estado en la región en la medida que ha provocado una dinámica de participación comunitaria caracterizada por la apropiación que los beneficiarios han hecho de él, por la neutralización de las prácticas clientelistas y por la aproximación que ha promovido entre cabildos y juntas de acción comunal. la eficacia de las veedurías por parte de la comunidad y la coordinación interinstitucional lograda, son otros aspectos favorables del programa. entre las iimitaciones del plan se encuentran el que los proyectos respondan más a necesidades urgentes que a prioridades del desarrollo de la región, las limitaciones de orden financiero para la contratación y ejecución de obras y la dificultad de coordinación entre los niveles municipal, departamental y nacional. la fundación antropológica de tierradentro, organización de carácter privado creada hace 5 años canaliza buena parte de los servicios del estado en la región por su alta capacidad para interpretar las necesidades de los cabildos y para hacer activa y organizada la acción de la comunidad al momento de presentar propuestas. sin pretensiones estratégicas, con un gran pragmatismo y apuntando siempre hacia la consecusión de recursos a util izar en programas que tienden a dar cuenta de la capacidad productiva y comercial del indígena, la fundación está abriendo una vía racional y efie iente para el desarrollo de tierradentro. sus programas experimentales conociendo la productividad de nuevas especies en la zona, y mejorando la de las nativas, s.js metodologías para transformar las prácticas culturales de las parcelas individuales a partir de la capacitación colectiva en tierras de cabildo y veredales y sus programas bandera que trascienden el nivel regional como el de la cooperativa y el del gusano de seda, son pruebas manifestadas de la transformación que se está presentando en los resguardos de los municipios de inzá y belalcázar ligados a la labor de la fundación. la capacitación del ind ígena orientada hacia el descubrimiento y reconocimiento de su identidad y de su fuerza transformadora desechando el apoyo paternalista que ha sufrido desde épocas inmemoriales, es talvez el trabajo más importante que realiza la fundación, pues es el origen de un nuevo desarrollo organizativo comunitario más conciente y autónomo, más acorde con las necesidades tanto de conservar los aspectos avanzados de la cultura tradicional como de apropiarse de las ventajas que ofrece la modernización. que se logró en la formación de los estudiantes. a través del ejercicio docente investigativo adelantado con base en las tres electivas realizadas sobre tierradentro se logró que los estudiantes: conocieran las condiciones concretas en que se produce y se vive en una región determinada contribuyendo a aportar una visión más próxima a la realidad y a valorar la importancia que tiene la práctica en la capacitación. entendieran que la realidad es compleja y por lo tando exige interpretaciones y soluciones integrales comprendiendo lo limitado de la visión tecnicista para poder evaluar las problemáticas locales. entendieran que el indigena es también agricultor con posibilidades de ser eficiente si las poi íticas estatales lo consideran no sólo como sujeto de atención como etnia sino también como sujeto potencialmente productivo. entendieran que lo que sucede a nivel de las parcelas es consecuencia de factores de orden local sino también regional y nacional, lo que supone sobretodo en los actuales momentos, ubicar dicha situación en la problemática en que el estado está involucrando a todo el sector agrícola. valoraran la importancia que tiene para la paz y el desarrollo las políticas de descentral ización, participación y democratización, facilitando así su comprensión sobre las características del momento que atravieza en la actualidad el país. se capacitaran en el aprendizaje de técnicas investigativas, en la práctica de la creación y en la posibilidad de improvizar ante hechos no previstos al momento de planear. se crearan criterios propios, independientes, sobre la situación estudiada, reforzando la capacidad para tomar determinaciones autónomas, asumir reponsabilidades y dirigir procesos. constataran que es normal, corriente, que existen diversas interpretaciones de los hechos, dependiendo de las concepciones ideológicas de quienes las representan, lo que conlleva la posibilidad del respeto y la tolerancia, tan ajenas a nuestro medio y a nuestra época. se capacitaran en el ejercicio del análisis relativo superando la práctica de presentar los problemas como producto de confrontaciones de orden excluyente, absoluto, en donde todo se define por el papel de los extremos, restando la posibilidad de hacer valoraciones justas de la realidad. conocieron distintas vías y formas de presentar las opciones de desarrollo, promoviendo la idea que es posible que se presenten alternativas novedosas, descubiertas y promovidas, por que no, por la misma universidad. 393 fecha de recepción: 16 de diciembre de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 grupo de investigación en gestión y desarrollo rural, departamento de agronomía, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 autor de correspondencia. fapachona@unal.edu.co agronomía colombiana 28(2), 329-336, 2010 el colegio, escogido como base para esta investigación, existen 1.306,6 ha de café tradicional de 2.041 ha totales de café, lo que corresponde al 64% del parque cafetero del municipio (arcila et al., 2007). en el momento no existen estudios que analicen las causas de la baja apropiación de tecnologías para la renovación de cafetales; por tanto, el objetivo principal de este trabajo responde a las preguntas: ¿cuáles son las causas de la baja apropiación de tecnologías para la renovación de cafetales economía y desarrollo rural causas para la adopción de tecnologías para la renovación de cafetales – caso el colegio (cundinamarca) causes for coffee renewal technologies adoption. a case study of el colegio (cundinamarca) carlos alberto gaitán1 y fabio alberto pachón a.1, 2 introducción en la actualidad, de las 725.000 ha tecnificadas de café que existen en colombia, 255.000 ha (35,17%) presenta problemas de envejecimiento y bajas densidades, siendo este uno de los mayores obstáculos para la explotación de una caficultura sostenible y competitiva. en el caso de cundinamarca, de las 48.196,5 ha, existen 26.800,5 entre café tecnificado (envejecido y tradicional), que corresponde al 55,6% del total departamental y, en el municipio de resumen abstract la caficultura colombiana la realizan cerca de 500.000 agricultores en 580 municipios, constituyéndose en la principal fuente de ingreso para dos millones de personas en el sector rural. una parte considerable de esta actividad ha sufrido consecuencias del envejecimiento en un 37% a nivel nacional. para el caso de cundinamarca, el 55% se constituye por caficultura envejecida, y en el municipio de el colegio la cifra asciende al 64%. el objetivo de esta investigación fue identificar las causas de la baja apropiación de las tecnologías para la renovación de cafetales en este municipio de cundinamarca. desde el punto de vista metodológico se escogió el enfoque sistémico, el método de análisis fue el descriptivo cualitativo y la identificación de información se hizo de fuentes secundarias y primarias mediante observación y entrevistas a extensionistas y caficultores cuyas fincas tuviesen lotes de café tradicional y tecnificado. el eje de análisis trabajado fue el directamente comprometido con el proceso de adopción de tecnologías. la investigación concluyó que las principales causas respecto a la adopción de tecnologías para la renovación de cafetales en el municipio el colegio (cundinamarca) son de índole económica en dos sentidos: en primer lugar, el caficultor deja de percibir recursos durante un periodo de dos años, y en segundo lugar el flujo de caja que arroja una plantación de café en plena producción no soporta los costos de la renovación. las anteriores restricciones no involucran el tema educativo de la escala de adopción de tecnología. colombian caficulture is an activity of 500,000 farmers in 580 municipalities constituting the main source of income for two million people in the rural area; this production has suffered the consequences of ageing in 37 per cent nationally, in the cundinamarca’s case 55% is the ageing caficulture and el colegio municipality of study the figure amounts to 64 per cent. research aimed to identify the causes of low appropriation of technologies for the renewal of hills in this municipality in cundinamarca. methodological perspective the systemic approach was chosen, the method of analysis was the qualitative descriptive and identification of information became both secondary sources and primary sources through observation and interviews with professional and productors whose farms having coffee traditional and tech batches. shafts worked analysis was directly involved with the process of technologies adoption. research concluded as major causes to the technologies adoption for renewal of hills in el colegio municipality cundinamarca nature economic two-way; first of the productors stops perceive resources over a period of two years and second cash that sheds a coffee plantation in full production flow does not cover the costs of the renewal which excludes it from being competitive regard to which technician in the medium and long term. previous restrictions not involve the educational theme of the scale of technology adoption. palabras clave: caficultura, apropiación de tecnologías, extensión agrícola y competitividad. key words: caficulture, technology apropiation, agriculture extention and competitiveness. revagronomiacol 28(2).indb 329 27/11/2010 12:25:02 p.m. 330 agron. colomb. 28(2) 2010 en el municipio de el colegio (cundinamarca)? ¿qué métodos de renovación de cafetales conocen o aplican los productores? ¿cuáles son las razones para que el caficultor no aplique tecnologías que se encuentran a disposición para la renovación de cafetales? ¿cuál es la percepción de los funcionarios encargados del servicio de extensión de la federación nacional de cafeteros de colombia, entidad responsable de realizar transferencia de tecnología a los caficultores, respecto a la baja apropiación de dichas tecnologías? ¿qué motivaciones habría de parte del caficultor para la adopción? este estudio responde a la importancia que tiene la caficultura colombiana practicada por cerca de 500.000 agricultores en 580 municipios, aproximadamente la mitad de los que existen en colombia, constituyéndose en la principal fuente de ingreso para 2 millones de personas en el sector rural. por ser intensiva en mano de obra, la caficultura es la actividad agrícola que más empleos genera en el país, dado que proporciona cerca de 631.000 empleos, 3,7 veces más que los generados por los sectores floricultor, palmicultor, bananero y azucarero en conjunto. lo anterior convierte a la caficultura en modelo y motor de desarrollo agrícola y rural para el país, situación que se ha mantenido desde hace varias décadas materiales y métodos para identificar las posibles causas por las cuales el caficultor no ha puesto en práctica la renovación de cafetales como alternativa para mejorar su producción, aumentar su rentabilidad y posiblemente su economía familiar, se requirió un enfoque sistémico, ya que desde hace casi medio siglo se ha comenzado a caracterizar las sociedades humanas como “sistemas sociales”, es decir, que existen una serie de fenómenos colectivos interdependientes, de alguna manera ordenados e interactuantes, que finalmente se constituyen, producen y reproducen en una sociedad humana. el concepto de “sistema” resulta útil como concepto y herramienta de análisis porque permite visualizar a un “todo” heterogéneo de seres humanos, ordenado y en interacción recurrente. esta concepción permite una visión holística de la población objeto de estudio, en este caso, caficultores del municipio de el colegio (cundinamarca). el método de análisis fue descriptivo-cualitativo, que consiste en llegar a conocer las situaciones, costumbres y actitudes predominantes a través de la descripción de las personas, las actividades, los objetos y procesos. lo anterior no solo se limita a la recolección de datos, sino a la predicción e identificación de las relaciones que existen entre dos o más variables; además permite la recolección de información basada en una hipótesis, exponer y resumir la información de manera cuidadosa y analizar los resultados, con el fin de extraer aportes que contribuyeran al conocimiento (selltiz et al., 1976). en este estudio, observaciones, encuestas, entrevistas y el análisis de información secundaria fueron los métodos utilizados para la recolección de datos. igualmente se aborda el estudio del proceso de acompañamiento adelantado por el comité de cafeteros de cundinamarca, servicio que realizan a través de su programa de extensión, donde se incluyó el efecto que este proceso tiene sobre la adopción de técnicas de renovación de cafetales. la fig. 1 muestra la existencia de un destinatario de la información, que para esta investigación es el caficultor, el cual recibe de parte del comité de cafeteros, entidad que actúa como facilitador de la información, y la apropiación de la misma en una escalera que va desde el escalón más bajo “la recepción” hasta “la aceptación” como último eslabón. práctica cotidiana apropiación aceptación experimentación interiorización evaluación motivación recepción estado inicial estado final figura 1. escalera de la apropiación de una tecnología. revagronomiacol 28(2).indb 330 27/11/2010 12:25:02 p.m. 3312010 gaitán y pachón a.: causas para la adopción de tecnologías para la renovación de cafetales – caso el colegio (cundinamarca) en primer lugar está la recepción de la información, y el caficultor la puede acoger como conocimiento en la medida en que la compara con su conocimiento actual. en un segundo nivel se encuentra la motivación que ha generado esa información. una vez interioriza la información y la pone en práctica, el caficultor realiza un proceso de evaluación, que, acompañado de experimentación, resulta como paso final con base en los resultados obtenidos y es la aceptación manifestada en la práctica cotidiana. desde esta óptica se establecen los siguientes conceptos con sus respectivos ejes y categorías de análisis (tab. 1). tabla 1. ejes y categorías de análisis propuestos. concepto ejes de análisis categorías de análisis capacitación y transferencia de tecnología conocimiento actual caficultores tradicionales caficultores tecnificados servicio de extensión capacitación y transferencia de tecnología interés caficultores tradicionales caficultores tecnificados servicio de extensión transferencia de tecnología evaluación-convicción caficultores tradicionales caficultores tecnificados servicio de extensión transferencia de tecnología ensayo caficultores tradicionales caficultores tecnificados servicio de extensión cambio tecnológico adopción caficultores tradicionales caficultores tecnificados servicio de extensión para verificar el eslabón de la escalera en la que se encuentran los productores objeto de este estudio, se tomaron en cuenta todos los caficultores cuya finca sea en su totalidad cafetera, y esté sembrada con café de forma tradicional o tecnificada; de esta manera se pueden establecer diferencias comparativas de apropiación en las categorías propuestas. para conseguir datos confiables y representativos estadísticamente, se acudió al sistema de información cafetera del departamento de cundinamarca (sica), de donde se obtuvieron todos los datos de los caficultores. el universo de caficultores fue de 484. dado que se conocía el universo, se utilizó la ecuación 1 para calcular un tamaño de muestra representativo. n = z 2pqn (1) (ne2 + z2pq) donde: n es el tamaño de muestra. z es el nivel de confianza, 95% p es la variabilidad positiva, 50% q es la variabilidad negativa, 50% n es el tamaño de la población, 484 e es la precisión o el error, 5% el tamaño de muestra representativo mostró un total de 58 productores, quienes, elegidos al azar del sica, fueron sujetos de aplicar la encuesta diseñada para recolectar la información. con respecto al servicio de extensión de fedecafé, se encuestó un total de 29 funcionarios. resultados y discusión ¿qué métodos de renovación de cafetales conocen o aplican? antes de identificar si los productores conocen o aplican los métodos de renovación de cafetales, es importante señalar que el 63% de la población encuestada ha renovado por lo menos una vez sus cafetales (fig. 2). con base en este hallazgo se definen las restantes preguntas, tanto para los adoptantes como para los no adoptantes. al identificar los métodos de renovación que conocen y los que aplican para renovar, se hallaron los siguientes resultados: figura 2. conocimiento de la población sobre los diferentes métodos de renovación. a la luz de los ejes de análisis propuestos, se encuentra que la mayoría de los encuestados conoce y ha aplicado al menos un método de renovación, que para el caso fueron las renovaciones por siembra y por zoca en un 100%; no obstante, la zoca pulmón y la calavera han sido poco 0 20 40 60 80 100 pulmon calavera zoca siembra revagronomiacol 28(2).indb 331 27/11/2010 12:25:03 p.m. 332 agron. colomb. 28(2) 2010 conocidas y utilizadas. con base en estos resultados se puede argumentar que la difusión de la información fue óptima, y que la apropiación de los principales métodos de renovación fue exitosa. sin embargo, algunos de los métodos de renovación no son comúnmente utilizados, debido a que las preferencias de difusión por parte de los extensionistas de la federación no hacen énfasis en todos ellos. con base en la fig. 2, se puede mencionar que en el momento en que la población ha utilizado la renovación por siembra y que la prefiere sobre la renovación por zoca, se evidencia que efectivamente esta población pasó por un proceso de apropiación de información y que llegó hasta la aceptación, pasando por la interiorización, la motivación y la evaluación, pero los eslabones finales no se alcanzaron. según lo manifestado por el servicio de extensión de la federación, estos son caficultores que prefieren el “borrón y cuenta nueva”, así sus costos en lo económico y en cuanto al tiempo sean mayores, pero que en el futuro otorgan mayor rentabilidad respecto a sus expectativas de producción. la información se ha difundido de manera efectiva, dado que los productores conocen los principales métodos de renovación de cafetales. sin embargo, interiorizarlos en su práctica cotidiana es un aspecto en donde participan otros factores que se discutirán más adelante. cabe mencionar que los métodos de renovación por zoca pulmón y poda calavera tienen mayor pertinencia en la medida en que permiten viabilizar la caficultura cuando los recursos económicos son insuficientes para realizar una renovación por siembra; al mismo tiempo se reduce el tiempo en que se dejan de percibir recursos. la planta de café renovada por una zoca pulmón o una poda calavera tarda once meses para producir, mientras que con la zoca tradicional o la renovación por siembra la primera cosecha se registra entre los 18 y los 24 meses. ¿cuáles son las razones por las cuales el caficultor no aplica las tecnologías que se encuentran a su disposición para la renovación de cafetales? las principales causas por las cuales el caficultor no adopta las tecnologías que están a su disposición son las siguientes: relación tierra − mano de obra se encontró que el 67% de la población encuestada corresponde a una economía campesina tradicional, la cual se caracteriza por la falta de capital y la disponibilidad de mano de obra; para el caso específico de la investigación se podría destacar que en el 46% de los casos sólo habitan dos personas por predio. de la fig. 3 se encuentra que la mano de obra no necesariamente es un impedimento para el proceso de renovación de cafetales. figura 3. cantidad de habitantes por unidad productiva familiar. figura 4. edad de la población económicamente activa. como se evidencia en la fig. 4, la población económicamente activa (entre 19 y 65 años) corresponde al 68%. la edad es un hallazgo significativo en esta investigación, puesto que se relaciona directamente con el envejecimiento de los cafetales: a mayor edad del agricultor, menos renovación de los cafetales; asimismo la edad constituye un indicador de la disponibilidad y calidad de la mano de obra para los procesos de renovación de cafetales. (gaitán, 2009). de este porcentaje, es importante destacar la presencia del género femenino, que alcanza un 46%, aspecto que reafirma el perfil de este sector y la disponibilidad de mano de obra para la renovación de los cafetales. el tiempo dedicado a las labores del café incluye el 7% de la población laborando medio tiempo en su propia finca, información que permite medir la influencia de la disponibilidad de mano de obra en los procesos de renovación y adopción, ya que una disponibilidad de tiempo completo permitiría que los procesos de renovación muestren mejores resultados. por otro lado, se encontró que el 69% de la población reside en la finca, el 17% en la cabecera municipal y el resto en el mismo corregimiento; lo anterior vale la pena destacarlo como aspecto relacionado con la toma de 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 po rc en ta je 1 persona 2 personas 3 personas 4 personas 5 personas 6 personas 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 po rc en ta je < 14 años 15-18 años 19-65 años > 66 años revagronomiacol 28(2).indb 332 27/11/2010 12:25:03 p.m. 3332010 gaitán y pachón a.: causas para la adopción de tecnologías para la renovación de cafetales – caso el colegio (cundinamarca) decisiones por parte del caficultor, puesto que si no está en el predio, puede ocurrir que no reciba adecuadamente la información por parte del servicio de extensión, y esto, por consiguiente, afecta de manera negativa las decisiones que se tomen con relación a la renovación de los cafetales. en cuanto a la tenencia de la tierra, se estableció que el 94% de los predios encuestados son propios y el 6% se distribuye en partes iguales en arriendo y sucesión. este factor, sumado a la ubicación de la vivienda y la edad del caficultor, representa un factor de gran relevancia en la toma de decisiones en la finca, ya que facilitaría los procesos de adopción de tecnologías. (benecia, 2000). dado lo anterior, se puede deducir que aspectos como el tamaño del predio, la residencia y la tenencia de la tierra no son factores limitantes para la adopción de nuevas tecnologías en el caso de la caficultura de el colegio, y con base en estos hallazgos se podría afirmar que existen todas las condiciones para que el caficultor pueda tomar la decisión de renovar sus cafetales y así mejorar su sistema productivo, aspecto que aún tiene falencias en el municipio. educación figura 5. nivel de educación de los caficultores encuestados. respecto al nivel educativo de la población encuestada, el 100% lee y escribe. el 54% cuenta con educación primaria y 34% con educación secundaria (fig. 5). entonces, si, como lo afirma bellón (2002), el proceso de apropiación depende de los niveles de educación formal, este aspecto podría cuestionarse en la medida en que los caficultores de el colegio no cuentan con altos grados de formación; sin embargo, aunque este proceso no es tan alto como se esperaría, no existe una relación directa entre nivel de formación y proceso de apropiación; pese a ello, es necesario reconocer que sí existe una relación entre la facilidad con la que se apropia una nueva tecnología y el nivel educativo de los destinatarios de la información, como lo demuestra la investigación participativa (gelfius, 2001), no siendo este el único aspecto por tener en cuenta en el proceso. según el servicio de extensión, la experiencia aduce que, a mayor educación, es más rápida la apropiación; sin embargo estos resultados muestran que la educación no tiene gran influencia en el proceso, entre otros aspectos porque los métodos de extensión van dirigidos a individuos y grupos que en su mayoría no cuentan con educación tradicional. sin embargo, ellos diagnostican que en la interiorización por parte de adoptantes y extensionistas ocurre “el cuello de botella” del proceso, pero como se evidenciará más adelante, no se contempla la variable económica, la cual pareciera ser la principal causa de la no adopción de tecnología. relación tierra − ingreso figura 6. distribución porcentual de los cultivos en las fincas cafeteras. primaria secundaria tecnico universitario 54% 34% 8% 4% 0 20 40 60 80 100 café otros cultivos permanentes cultivos transitorios pastos rastrojos construcciones po rc en ta je café plátano frutales ganado jornales otro 62% 5% 17% 11% 2% 3% figura 7. renglones de mayor generación de ingresos para el caficultor. igualmente importante es conocer la relación del uso del suelo con el aspecto económico, encontrándose que existe diversificación tanto del cultivo como del ingreso. el 53% de la población encuestada devenga los mayores ingresos del café, en un 62%, debido principalmente al tamaño del predio (figs. 6 y 7). los cultivos asociados al café son principalmente frutales y pastos. aunque estas actividades no son muy determinantes en la generación de ingresos, sí demandan tiempo y recursos por parte de los agricultores, revagronomiacol 28(2).indb 333 27/11/2010 12:25:04 p.m. 334 agron. colomb. 28(2) 2010 situación que da como resultado menor disponibilidad de mano de obra y menor tiempo dedicado a la renovación de cafetales; no obstante, se reconoce la importancia que estas actividades tienen para el mantenimiento de la familia campesina. la pregunta necesaria en este momento es: ¿por qué cuando se descartan factores limitantes en la producción, como la tierra, la mano de obra, la educación y la generación de ingreso del cultivo de café, el productor no apropia las metodologías de renovación? si se analiza al 37% de la población que no ha consolidado esos procesos de renovación, los resultados muestran que la principal limitante es económica, explicada en los costos que implica la renovación. los costos por hectárea se estiman en $6.000.000 (precios para el año 2009), valor por planta $1.200. este valor se considera alto en proporción a los ingresos de la agricultura campesina, que es de supervivencia; además de ser pequeños caficultores, un proceso de renovación necesariamente reduciría sus ingresos mientras las nuevas plantas inician su producción. la anterior premisa se confirma al indagar al servicio de extensión, ya que el 50% de los entrevistados asegura que la falta de recursos económicos restringe de alguna manera la adopción de la práctica de renovación de cafetales, confirmando la racionalidad económica anteriormente mencionada. un 15% de la población encuestada no considera necesaria la renovación, y la explicación de su respuesta es difícil de inferir; de todas maneras se podría comprender porque no existe esa cultura de renovación, y por ello prefieren continuar con el cultivo de café como hasta ahora lo han hecho. lo anterior demuestra posibles fallas en el sistema de extensión, ya que una de sus funciones es mostrar las ventajas que en diversos aspectos traería la adopción de estas nuevas tecnologías para el cafetero. el restante porcentaje de entrevistados plantea que las políticas del comité de cafeteros no es la adecuada, a lo que el servicio de extensión aduce como factores el paternalismo permisivo por el gremio y permitido por el caficultor; el recurso de mano de obra es insuficiente, razón válida en la medida en que muchos predios cuentan con dos personas de avanzada edad; y por último, debido a que al caficultor le preocupan las enfermedades de cultivo, lo cual no tiene explicación técnica aparente, ya que las mismas atacan tanto a plantaciones jóvenes como envejecidas, y estas últimas son más susceptibles a ataques de roya, mancha de hierro, muerte descendente, entre otras. los caficultores identifican como otras desventajas de la renovación, además del tiempo que tienen que esperar para que las nuevas plantas entren en producción, la disminución en la generación de ingresos durante este tiempo; altos costos de renovación, tal como se explicó anteriormente; pocos incentivos económicos e incentivos por parte de las instituciones que los asesoran; labores de manejo como desyerbas y fertilizaciones frecuentes, que no se deben hacer con los cafetales envejecidos, lo cual está relacionado directamente con la disponibilidad de mano de obra; lo anterior, sumado a los altos costos de los insumos que, según los caficultores, han aumentado en más de 60% para el año 2008 y 2009. ¿cuál es la percepción del servicio de extensión de la federación nacional de cafeteros, responsable de realizar la transferencia de tecnología a los caficultores, respecto de la baja apropiación de dichas tecnologías? para describir la percepción de los miembros del servicio de extensión respecto a la adopción de los métodos de renovación de cafetales, se tuvieron en cuenta los siguientes factores: relación de tiempo y experiencia respecto a la antigüedad de trabajo del extensionista en la federación nacional de cafeteros, el 34% ha dedicado más de 10 años a esta labor, el 33% entre 5 y 10 años, el 22% entre 1 y 5 años y solo el 11% ha dedicado menos de un año. de este mismo grupo de extensionistas encuestado, únicamente el 25% ha residido más de 5 años en el municipio, el 38% entre 1 y 5 años y el 37% ha residido menos de 1 año. el tiempo de labor y la experiencia del profesional en aspectos como la extensión podrían mostrar una percepción más clara con relación a la adopción de los métodos de renovación de cafetales por parte de los productores. a este factor se le suma el lugar de trabajo, lo cual implica otros factores como la idiosincrasia campesina, su cultura y tradiciones, además de situaciones particulares de carácter histórico que podrían determinar o no el éxito de la adopción (dixie, 1990). en este sentido, el 63% de los extensionistas encuestados cuenta con más de un año, tanto de tiempo laborado en la empresa como de ubicación en una misma región, lo cual ofrece niveles de confiabilidad en la objetividad del tema de investigación. relación experiencia − adopción de los métodos de renovación los resultados de la encuesta muestran que la experiencia del servicio de extensión ha sido positiva. tan sólo el 11,1% considera que no ha tenido éxito en su trabajo; por su revagronomiacol 28(2).indb 334 27/11/2010 12:25:04 p.m. 3352010 gaitán y pachón a.: causas para la adopción de tecnologías para la renovación de cafetales – caso el colegio (cundinamarca) parte, más del 50% estima haber sido exitoso en facilitar la información asociada a la renovación de cafetales. con estos resultados se puede afirmar que desde el punto de vista del extensionista sí existe receptividad del caficultor hacia la apropiación de la información. este aspecto contrasta con lo manifestado por los mismos cafeteros con relación al apoyo de las instituciones que ofrecen sus servicios técnicos. relación experiencia − estrategias de adopción figura 8. estrategias de mayor resultado en los procesos de adopción según los extensionistas. el resultado de la encuesta no muestra diferencia entre las diferentes estrategias de trabajo que utiliza el servicio de extensión (fig. 8), pero se resaltan las giras y los métodos de motivación que propician de alguna forma el encuentro de saberes, y que como resultado reta al caficultor para realizar cambios. proponen una combinación del uso de medios masivos con instrumentos tangibles a la mano del productor, como lo son los almácigos de café cerca al predio, según un concepto de negocio de cultivo y a la vez de autogestión (colón, 2006). relación experiencia – métodos de extensión la visita a la finca es valorada por el servicio de extensión en un 82%, en razón de que genera confianza mutua y por tanto credibilidad en el extensionista y en su conocimiento, aspecto que es la base para el éxito de esa labor (gelfius, 2001); adicionalmente, los extensionistas mencionan que las giras otorgan argumentos de verificación del éxito de la adopción por parte de los caficultores, ya que se evidencian resultados positivos por parte de agricultores de iguales o inferiores condiciones económicas y culturales que los visitantes. cabe señalar también que para ellos los programas radiales constituyen un medio de comunicación que llega de una forma eficiente, inmediata y contundente, y que acerca al caficultor al acceso a la tecnología, a las instituciones y al servicio de extensión (gaitán, 2009). ¿qué motivaciones habría de parte del caficultor para la adopción? figura 9. intereses que motivan los procesos de renovación en el caficultor. se buscó establecer posibles motivaciones para que el caficultor adopte las tecnologías de renovación de cafetales. los hallazgos en este aspecto (fig. 9) muestran como principal la presencia de cafetales viejos, y de ello da constancia el hecho de que el 100% de los caficultores haya renovado por siembra, lo cual, aunque más costoso, representa mejores resultados para el caficultor. el segundo lugar lo ocupa el mejoramiento general de la finca. no se profundizó si es desde el punto de vista estético, productivo o económico, aunque se presume que la renovación es algo que mejora la finca en todos los aspectos. a la pregunta sobre cuáles creen los caficultores que son los principales beneficios de la renovación, un 94% respondió que una mayor producción y, por consiguiente, un mayor ingreso. según los cálculos hechos por el servicio de extensión, hay un aumento de los ingresos de los caficultores entre un 51% y un 75% como resultado de renovar los cafetales, y a la vez considera el aumento del ingreso como un factor de decisión (58%) por parte del caficultor. sin embargo también reconocen que los costos en que se incurre y el tiempo de no producción son determinantes para el proceso de adopción y renovación de cafetales. de igual forma se indagó sobre las posibles causas para la no aplicación de los métodos de renovación de cafetales. los resultados muestran que el 22% asume que los caficultores no renuevan por falta de recursos económicos, no solo por el costo, sino también por la disminución inicial de reuniones giras almácigos trabajo en equipo métodos masivos negocio compromiso información clara 15% 15% 14% 7% 14% 7% 14% 14% cafetales viejos plantas enfermas servicio de extensión generación reconocimiento cambio de variedad mejora de la finca precios mejora de la producción mejora del cultivo 36% 4% 4% 14% 4% 23% 5% 5% 5% revagronomiacol 28(2).indb 335 27/11/2010 12:25:04 p.m. 336 agron. colomb. 28(2) 2010 la producción; el 15% considera que los caficultores no lo ven como algo necesario para mejorar; un 14%, debido a las enfermedades del cultivo; otro 14%, en razón a que los caficultores no están de acuerdo con las políticas del comité de cafeteros, y otro 14%, porque no hay disponibilidad de mano de obra para esta labor. es de señalar que el servicio de extensión no menciona aspectos tales como la educación de los caficultores, tal como lo hacen algunos autores citados anteriormente. en este mismo sentido se menciona como un factor de gran importancia en el éxito del proceso de renovación la edad del caficultor, argumento que no fue tenido en cuenta por el mismo caficultor. de igual forma, lo asocian con la idiosincrasia campesina, y dentro de ella la cultura y el “tradicionalismo” que acompaña al productor. este aspecto debería ser tenido en cuenta en los futuros procesos que adelante el servicio de extensión de la federación nacional de cafeteros, ya que fue resaltado como importante por sus integrantes. conclusiones los aspectos más significativos por resaltar en este artículo hacen referencia a que el 100% de la población ha utilizado la renovación por siembra, y que la prefiere sobre la renovación por zoca. ello evidencia que efectivamente esta población pasó por un escalón de recepción de información y que alcanzó el eslabón de aceptación, pero la apropiación como una práctica cotidiana no se mantuvo. como se observa en los resultados de esta investigación, la adopción de nuevas técnicas de renovación de cafetales en el municipio el colegio ha sido baja; el principal factor que limita que algunos productores, principalmente los pequeños productores, no consoliden el proceso de renovación, es el económico. esta afirmación se basa en los altos costos que implica el proceso, ya que por hectárea puede ascender a 6 millones de pesos, dinero del que debe disponer el caficultor. a pesar de lo anterior, el servicio de extensión ratifica la preferencia del caficultor por la renovación por siembra. el caficultor prefiere el “borrón y cuenta nueva”, así los costos sean superiores y el tiempo de espera para la producción sea mayor, aunque esta clase de renovación le otorga mayor efectividad respecto a sus expectativas de producción. la difusión y adopción de los principales métodos de renovación se podrían considerar como exitosos, aunque algunos como la zoca pulmón y la poda calavera, son poco aceptados entre los caficultores, y la razón puede ser debida a las preferencias de difusión por parte de los extensionistas. las ventajas que pueden ofrecer los métodos de renovación por zoca pulmón y poda calavera se refieren a que para la pequeña caficultura con recursos económicos insuficientes para realizar una renovación por siembra, reduce el tiempo en que se dejarían de percibir recursos, dado que la planta de café renovada mediante zoca pulmón o poda calavera, tarda 11 meses para producir, mientras que con la zoca tradicional o la renovación por siembra, la primera cosecha se registra entre los 18 y los 24 meses. agradecimientos a los productores cafeteros del municipio el colegio, por sus aportes, al igual que al servicio de extensión de la federación nacional de cafeteros (cundinamarca) por su apoyo y disposición para culminar este trabajo. literatura citada arcila p., j., f. farfán v., a. moreno b., l.f. salazar g. y e. hincapié g. 2007. sistemas de producción en colombia. federación nacional de cafeteros de colombia; cenicafé, chinchiná, colombia. benecia, r. 2000. el papel de la tecnología y la mano de obra. editorial la colmena, buenos aires. bellón, m.r. 2002. métodos de investigación participativa para evaluar tecnologías: manual para científicos que trabajan con agricultores. international maize and wheat improvement center (cimmyt), méxico df. colón-pérez, j.a. 2006. percepción que tiene el agente agrícola sobre la utilidad de los medios educativos de radio que produce la oficina de remedios educativos del servicio de extensión agrícola. tesis de maestría. oficina de estudios graduados, universidad de puerto rico, mayagüez, puerto rico. dixie, g. 1990. la comercialización de productos hortícolas: manual de consulta e instrucción para extensionistas. boletín de servicios agrícolas de la fao no. 76. roma. gaitán, c. 2009. causas de los bajos niveles de adopción de tecnologías para la renovación de cafetales en el municipio de el colegio (cundinamarca). trabajo final de especialización. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. gelfius, f. 2001. ochenta herramientas para el desarrollo participativo. diagnóstico, monitoreo, planificación, evaluación. colección caja de herramientas no. 2. servicio jesuita a refugiados. bogotá. selltiz, c., m. jahoda, m. deutsch y s.w. cook. 1976. métodos de investigación en las relaciones sociales. 8a ed. rialp, madrid. revagronomiacol 28(2).indb 336 27/11/2010 12:25:05 p.m. agronomía colombiana. 1991, volumen 8, número 2: 312 316 contribucion al conocimiento de las magnollaceae de colombia viii gustavo lozano contrerasl y nory astrid guzman ballesteros2 resumen. sobre la superficie externa del grano de polen de seis especies colombianas del género dugandiodendron se reconocern tres tipos de polen de acuerdo con el trabajo de praglowski (1974). abstract. on the external surface of pollen grain from six colombian species of genera duqandlcdendronin agreement with the praglowski's work (1974) three pollen types are recognized. introduccion buscando allegar mayor información sobre las magnoliaceae de colombia y teniendo en cuenta que los estudios publicados sobre el polen de las especies suramericanas son muy escasos, principalmente sobre el género dugandiodendron, se decidió estudiarlo con microscopio electrónico de rastreo; se logró estudiar a nivel la superficie externa seis especies nativas de colombia de las 14 especies reconocidas para el género y las cuales presentaron distribución en el norte de suramérica: colombia, ecuador y venezuela y son objeto de este trabajo. materiales y metodos el material botánico utilizado estaba previamente preservado en alcohol etanol al 70% , colectado como muestras en ifquido en las localidades topotfpicas de las especies estudiadas (g. lozano-c., icn). 1. profesor titular del instituto de ciencias naturales, universidad nacional de colombia, apartado aéreo 7495, santafé de bogotá, colombia. 2. departamento de biología, universidad nacional de colombia, apartado aéreo 23227, santafé de bogotá, colombia. 312 las anteras se fijaron en solución acuosa de ós04 al 1%, durante 12 horas y luego se procedió a su deshidratación utilizando serie creciente de alcoholes, hasta pasarlas a secado mediante el método de punto crítico de andersen; luego se procedió a disectar cada saco polínico para extraer los granos de polen espolvoreándolos sobre la base portamuestras previamente recubierta de adhesiva. las muestras se metalizaron en un cobertor edwards sputter acondicionado con un cátodo de oro-pálido (14 kv, 250 ma, y 15 seg) y en seguida se observaron con un microscopio phylllps sem-505 e hitachi s-570. polen de las siguientes especies fué procesado: dugandiodendron argyrothrichum lozano-c. (lozano oc. 2272); d. calophyllum lozano-c. (lozano-c. 2302); d. colombianum (little) lozano-c. (lozano-c. 2340); o, mahechae loza no-c. (lozano-c. 2161); d. urraoense lozano-c. (lozano-c. 2970). y d.. yarumalense lozano-c. (lozano-c. 3093). resultados y discusion el grano de polen de todas las especies aquí estudiadas es monocolpado; su forma bilateral, heteropolar es elipsoidal en vista polar con los extremos redondeados, biconvexo frecuentemente en vista lateral y con la cara distal generalmente mucho más convexa que la proximal. de acuerdo con los grupos previamente establecidos para las magnoliaceae por praglowski (1974), entre las especies estudiadas se encontraron tres tipos de polen que en términos generales corresponden al tipo 2, 4, 5 de dicho autor y cuyas diferencias podemos resumirlas de la siguiente manera: tipo 2 (figura 1 a-d) caracterizado por presentar la superficie de escultura aproximadamente lisa, con perforaciones de lumen pequeño y los' granos pequeños menores de 45jim. se incluye en este tipo dugandiodendron calophyllum, este grano es affn al encontrado en varias especies del género talauma como t. caricifragans. lozaro-c., t. santanderiana lozano-c. (lozano, 1983); t. amazonica ducke, t. dodecapetala (lam.) . urban y t. gloriensis pittier (praglowski, 1974) aunque el tamafio del polen puede ser menor. tipo 4 (figura 2 a-e) caracterizadp por presentar la superficie de la escultura ligeramente rugulada, perforaciones de lumen reducido y los granos de tamaño pequeño, menor de 45j.11t1.,esta representado en el polen dugandiodendron mahecha lozano-c y d. urraoense lozano-c; generalmente común en la sección buergeria del género magnolia (praglowski, 1974) y así mismo presente una gran afinidad con malmea costaricensis r.e. fries (walker, 1971). tipo 5 (figura 3 a-f) caracterizado por tener escultura toscamente ruqulada y granos de polen con tamaño menor a 45,j.iiti.,lo en contramos en dugandiodendron argyrothrichum lozano-c. d.colombianum (little) lozano-c., y d. yarumalense lozano-c., este tipo se encuentra representado principalmente en liriodendron tulipifera mi". (praglowsfigura 1. dugandiodendron calophyllum (lozano-c. 2302) polen tipo 2. a, vista distal x 1200; b, vista lateral x 1200; o; vista polar x 1300; d, escultura x 9150. 313 figura 2. dugandiodendron mahechae (lozano-c. 2161) polen tipo 4. a, vista distal x 1770; b, vista lateral x 177 o; e, vista polar x 1850; d, escultura x 7050; e, d. urraoense (lozano-c. 2970) vista proximal x 1500. 314 figura 3. dugandiodendron argyrothrichum (lozano-c. 2272) 'polen tipo 5. a, vista distal x 1500; b, vista lateral x 1930; e, vista polar x 2000; d, escultura x 10000; e, d. colombianum (lozanoc. 2340), vista distal; f, d. yarymalense (lozano-c. 3093) vista lateral x 1770. 315 ki, 1974) y también afín ai polen encontrado por walker (1971) en pseudoxandra coriacea r_e. fries. como lo han anotado anteriormente praglowski (1974) ywalker (1971). no hay una diferencia en cuanto ai polen entre los géneros de magnoliaceae que permitan su delimitación y también encontraron gran afinidad entre este polen con familias afines del orden ranales principalmente con las anotadas aqu í con los géneros malmea y pseudoxendra de la familia annonaceae. agradecimientos al instituto nacional de investigaciones geológico-mineras (lng eominas) por el préstamo del microscopio de rastreo phyllips sem-505 y a la unidad de microscopía electrónica de la universidad de costa rica por la utilización del microscopio de rastreo hitachi s-570. literatura citada 1. faegri, k. & j. iversen. 1964. text-book of modern pollen analysis, 2nd revised ed., 237 pp, munksgaard, copenhage. 2. heusser, c.j., ·1971. polien and spores of chile, 95 pp. 60 figs. the university of arizona press,arizona. 3. lozano-c., g. 1983. magnol íaceae en flora de. colombia 1, 220 pp. figs. maps., 4. praglowski, j. 1974. magnoliaceae juss. world pollen and spore flora 3: 1-48. 5. saénz, c. 1978. polen y esporas: introducción a la palinología y vocabulario palinológico, 219 pp, h. blume edit., madrid. 6. walker, j.w. 1971. elucidationof exinestructure and sculpturing in the annonaceae therough combined use of light and scanning electron microscope. pollen & spores 13(2): 187-198. cuadro 1. algunas características del polen de las especiesestudiadas. taxa tamaño del polen en j-lm vista polar tipo escultura p el e2 el:e2 dugandiodendron d. calophyllum 21-24 34-40 20-27 1.6 2 liso 22 38 23 d. ahechae 26-28 28-41 23-30 1.3 4 ligeramente rugulado 26 36 27 d. murraoense 18-26 33-40 22-29 1.4 4 ligeramente rugulado 2 22 37. 25 d. argyrothrichum 16-29 26-39 18-30 1.3 5 toscamente rugulado 25 32 26 d. colombianum 22-26 24-39 20-32 1.2 5 toscamente regulado 25 32 26 d. yarumalense 18-33 28-43 20-32 1.2 5 toscamente regulado 25 35 28 nota; para la terminología y tipos de polen véasepraqlowskv, 1974. 316 sustitutos de la fertillzacion generalidades el consumo de fertilizantes va en aumento en colombia, y en el mundo. es posible que a corto plazo, la humanidad se enfrente a una escasez de los mismos, lo que obligaría a usarlos con mayor eficiencia, o a buscarles sustitutos. la lejanía de los centros de distribución de los insumas agrícolas, o las dificultades del transporte, hacen que ya de por sí, la presencia de los fertilizantes sea escasa o nula, en extensas zonas de nuestra geografía. como razones adicionales que hacen necesaria la búsqueda de sustitutos, en nuestro país, están la existencia de problemas como la pobreza, la ignorancia, y la resistencia a la tecnología moderna. de todos modos, aun en los casos en que los sustitutos se muestren muy promisorios, el autor opina que la fertillzacion es mejor, al menos en el momento actual. la fertilización busca, principalmente, aumentar la producción agrícola e igual objetivo tienen otras técnicas agronómicas. esto indica que son varios los caminos para el aumento de esta producción. muchos aumentos que se -atribuyen al abonamiento, se de* profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional, bogotá. por: jairo a. g6mez l. ingeniero agr6nomo, m. se.* ben a éste y a otros factores. cuando se ase. gura que producciones como 40 o más toneladas de papa, 10 de maíz, 12 de arroz, por hectárea, son debido al empleo de determinadas cantidades de fertilizantes, en realidad se está olvidando al aporte a esas producciones de todo el resto de la tecnología que se emplea para obtenerlas. pero es muy importante que no se olvide, que los fertilizantes contribuyen en promedio, a un 50% de ése aumento. no es exagerado afirmar que, en varias regiones de colombia, es posible al menos duplicar la baja producción promedia de cultivos importantes, como el maíz, sin recurrir a la fertilización, la cual sí será necesaria para aumentos mayores. sin embargo es común que el agricultor recurra a la fertilización antes de haber logrado los aumentos de producción que se pueden obtener sin su uso, y lo que tal vez es peor, que aplique fertilizantes para suplir deflciencias en el control de malezas y de plagas, y excesos o defectos de población y de agua: io cual resta eficiencia al abonamiento. en estos casos jos abonos estarían sustituyendo, a un mayor costo, algunas prácticas culturales cuando sería más barato y lógico hacer lo contrario. pero los casos de sustitución de los abonos por prácticas culturales que conducen igualmente a aumentos de la producción, que se pueden deducir de los párrafos ante35 agronomía colombiana rieres, no son del interés de este artículo. los en el párrafo anterior, necesita alrededor de casos de sustitución a que se hará referencia 60 kilos, y en muchos de nuestros suelos hay son los obtenidos por los siguientes caminos: que aplicarle p. a) el empleo de medios que conviertan en accesibles para las plantas, las grandes reservas de nutrientes que existen en el suelo y el ambiente. b) la adaptación de la planta al suelo pobre. a. metodos que hacen accesibles para las plantas las grandes reservas del medio. 1. las reservas del medio: en el suelo y la atmósfera existen grandes reservas de nutrimentos que sólo en una mínima parte son utilizados por las plantas. algunos pocos datos bastarían para ilustrar este punto. en la atmósfera que existe sobre una hectárea de suelo hay alrededor de 78.000 toneladas de n (10). la gran mayoría de las plantas no pueden utilizar ese nitrógeno. en los primeros 20 cms. del suelo de una hectárea, en el valle del río cauca, existen alrededor de 5,6 toneladas de n. el dato equivalente para la sabana de bogotá es alrededor de 3 veces mayor. un cultivo de maíz, en el valle citado, para producir 6 toneladas necesita alrededor de 200 kilos de n., y hay que aplicarle este elemento. agreguemos a esto que el n es el elemento que más se aplica y necesita aplicarse a los cultivos. según fassbender (5) el contenido promedio de p en la capa arable de los suelos tropicales es muy variable. fluctúa entre 18 y 3300 ppm. algunos estudios hechos en colombia (5, 15, 16) indican también esta variabilidad de p en la capa arable de una hectárea, y que una cantidad promedia de 1.000 ppm. es aplicable a nuestro medio lo que equivale alrededor de 2.000 kilos en ésa superficie. el maíz, para la producción citada 36 un dato equivalente para el k estaría entre 800 y 60.000 kilos en la capa arable de una hectárea (5, 18) y esta figura, para el caso del fe podría llegar hasta 200.000 kilos (18). ' estos pocos datos nos indican que las reservas de nutrimentos para las plantas en el. medio, son realmente grandes. 2. métodos para hacer accesibles para las plantas las reservas del medio. desde tiempos muy antiguos el hombre supo del efecto benéfico que la rotación tiene sobre los cultivos, y muy especialmente la rotación con leguminosas. estas dejan al suelo abonado con nitrógeno. 2.1. la fijación del nitrógeno por mieroorganismos: el rendimiento de un cultivo de maíz que sigue a uno de soya, es igual al rendimiento de un maíz abonado con n, sin que haya habido necesidad de aplicarle este elemento (7). las rotaciones y asociaciones con leguminosas disminuyen o anulan la necesidad de fertilización con n. los microorganismos que se asocian con las leguminosas para la fijación del n atmosférico, son bacterias del género rhyzobium. esta fijación es frecuentemente del orden de cientos de kilogramos por hectárea y por año y se han registrado valores mayores de 1.000 kilogramos (5). los datos 'prornedlos hacen variar la fijación simbiótica entre 200 kilos de n por hectárea y por año para la alfalfa y 40 para el fríjol (18). para el agricultor, la necesidad y la importancia de las rotaciones han ido disminuyendo a medida que su control sobre las plagas y enfermedades es obtenido también por productos qu (micos: insecticidas y fungicidas. a esto hay que añadir que la aparición de los fertilizantes nitrogenados la hizo desaparecer para muchos cultivos. a medida que se ampliaron los estudios sobre la fijación del n, se descubrió que existen plantas también no legumil;losas que se pueden asociar con microorganismos para llevarla a cabo. a este efecto se pueden citar plantas de los géneros alnus, casuarina, ceanothus, cercocarpus, comptonia, coriaria, discardia, eleagnus, hippophae, myrica, purschia, shepherdia, ceretozamia, cycas, encephalartus, macrosamia, podocarpus y stangeria. en el brasil, últimamente se ha descubierto una asociación de este tipo, con maíz (4,5, 18). ultimamente se está trabajando, y al parecer con muy buenos resultados en pasar la propledad de fiiar el n a bacterias y especies vegetales que no la tienen. también ocurre la fijación no simbiótica. la llevan a cabo bacterias de los géneros rhodospirillum, clostrldium, azotobacter, beijerinkia, derxia, klebsiella, bacillus, chlorobium, desulfovibrio, methanobacterium, pseudomonás, rhodomiaobium, rhodopseudomonas y spirillum; y algas de los géneros anabaena, colothrix, fisherella, nostoc, analbaepnosis, chlorogloea, cylindrospermum, hapalosiphon, mastigocladus, scytonema, tolvpothrix y westiellopsis (4). los datos sobre este tipo de fijación son de relativamente pocos kilos de n por hectárea y por año, y el más alto, según la revisión de la literatura efectuada, es de 73 kilos. la asociación de un alga anabaena con el helecho azolla parece ser muy promisoria para el arroz (4, 5, 18). hasta donde se puede llegar, por este camino, en la sustitución de la fertilización nitrogenada, nos lo indica el que, basado en sus trabajos de investigación, el ica dice que no hay necesidad de fertilizar con n las praderas cuya población de leguminosas es susustitutos de la fertilizaci6n perior al' 30% (9). trabajos sobre cultivos asociados con leguminosas, parecen ser muy promisorios en la economía del n y de mayor rendimiento y provecho económico que las rotaciones. 2.1.1. obstáculos: por todo lo anterior es posible prevqer que el hombre. cuenta en este momento, y con mayor razón en el futuro, con los medios para reducir, y si es el caso suprimir, la necesidad de aplicar n a los cultivos. los dos problemas principales por resolver para que esta posibilidad sea una realidad son: a) una población microbiana abundante compite por nutrientes con las plantas. un ejemplo de esto es la inmovilización del n cuando se incorpora al suelo material vegetal con relación c/n alta. esto indicará que no se pueden sobrepasar ciertos niveles de población y, por consiguiente, de actividad microbial. b) los microorganismos proliferan muy bien y tienen una alta actividad en los suelos fértiles; o sea en aquellos con un buen abastecimiento de nutrientes. por lo contrario, si el suelo es pobre en ellos, su actividad también lo será. habría que encontrar los medios para obtener una población microbiana alta y activa en medios pobres, sin el perjuicio a las plantas por la inmovilización de nutrientes. de todos modos, es indudable que el hombre cuenta, en el momento actual, con los métodos para reducir las cantidades, requeridas para la fertilización nitrogenada, y es de esperar que en el futuro contará con los necesarios para suprimirla en el caso de que las circunstancias lo requieran. 2.2. el p., el fe., el mn y otros elementos: 2.2.1. el agua: ¿qué se puede decir, en relación con este tema, respecto a otros ele37 agronomía colombiana mentas? poco al respecto, pero indicativo de que existen medios para aumentar su accesibilidad a las plantas. una de las posibilidades parece residir en el uso del agua. se sabe, por ejemplo, que en suelos inundados, se aumentan las formas asimilables de elementos como el p, el fe, el mn y muy posiblemente de todos aquellos cuya solubilidad es muy baja como el ca y los elementos menores (1, 18, 19). esto puede deberse tanto al paso de compuestos a\ formas reducidas más solubles, como al hecho de que al haber mayor cantidad de agua (de solvente), una mayor cantidad de los compuestos de bajas solubilidad entra en solución y, se aumenta la cantidad de elementos disponibles para la planta. investigadores japoneses han encontrado que, en algunos suelos, las concentraciones de fe, se elevan hasta el punto de volverlas tóxicas para el arroz de inundación. para el aumento de mn disponible se ha reportado que mantener el suelo saturado con agua por una semana anterior a la siembra incrementa las formas asimilables de este elemento, en una cantidad equivalente a la aplicación de 560 kilogramos de mns04 por hectárea (18). en trabajos experimentales en suelos de pa íses productores de arroz, se halló que la provisión de p aumenta cuando éste está inundado. se cita como ejemplos específicos de estos trabajos que la cantidad de p en las partes aéreas de las plantas de arroz aumentó en un 200% por efecto de la inundación (18). estos aumentos en las cantidades disponibles para las plantas de los tres elementos citados, están relacionadas con procesos de reducción llevados a cabo por microorganismos del suelo. 2.2.2. las micorrizas: en la posibilidad de convertir en accesibles para las plantas las grandes reservas del medio, juegan un papel muy importante los microorganismos del 38 suelo. varias especies de hongos, asociados con algunas especies de vegetales, ponen a disposición de estas mayores cantidades de p, k y tal vez otros elementos, entre los que se encuentra también el n. los hongos son principalmente himenomicetos, gasterornicetos y ascomicetos que incluyen miembros de las especies boletus, amanita, lactarius, rhizopogon, y flaphomyces y algunos tuberales (3). entre las especie forestales parece que está más establecido el fenómeno de las micorrizas, asociación simbiótica similar a la que ocurre entre el rhyzobium y las leguminosas. los árboles que se conocen que por, tan estas micorrizas comprenden varios géneros de con íferas como los abetos (abies sp.). pinos (pinus sp.), de fagaceae como hayas (fagus sp.), robles (quercus sp.). castaños (castanea sp); y de silanaceae como chepos (poulos sp) y sauces (salix sp.). en especies no arbóreas como tabaco, maíz y yuca también se han reportado formaciones de micorrizas y es muy posible que a medida que se ampl íen los estudios sobre éstas se alarguen las listas de especies de hongos y de vegetales que se asocian para formarlas (3). cuando esta asociación se establece, i~ planta absorbe fácilmente los nutrientes minerales. estudios comparativos han demostrado que plántulas con micorrizas contienen un 80% más de p y 75% de k que otras siembras testigo sin micorrizas (1, 3). la intensidad de la' estimulación de esta asociación parece depender de dos factores principales: de la fertilidad del suelo y del grado de infección del sistema radicular. un estímulo marcado se ha reportado bajo condiciones de escasez de p y muy alta infección de las ra íces (1, 3 ). 2.2.3. bacterias: gran parte del p del suelo existe en forma de apatitas práctica mene insolubles y por consiguiente inasimilables para las plantas. por lo tanto es de gran interés que existen bacterias que las pueden transformar en polifosfatos de mayor solubilidad (11, 17). b. la adaptacion genetica de la planta al s,uelopobre es una solución que, aún enel actualidad, servirá para aquellos que además de su baja fertilidad, presentan en el elemento humano, problemas de orden social y económico, como son la pobreza, la escasa instrucción, la resistencia a la tecnología moderna, la lejanía de los centros de distribución de los insumos y la ausencia de asistencia técnica. es un camino distinto al de la llamada revolución verde. esta busca plantas capaces de usar aplicaciones altas de fertilizantes, para obtener así producciones altas. en cultivos como el trigo y la cebada, para dar un ejemplo, el i.c.a. (9) recomienda aplicar, en nuestro medio no más de 75 kilos de n por hectárea y por cosecha, porque dosis superiores, entre otras cosas pueden causar voleamientos. estos cultivos no resisten altas fertilizaciones nitrogenadas y sus producciones, por lo tanto, no pueden elevarse notoriamente por la fertilización sobre los niveles actuales. si se tuvieran variedades capaces de resistir aplicaciones altas de nitrógeno (n) sin volcarse, es muy posible que los rendimientos del trigo y de la cebada fueran muy superiores a los actuales, en colombia. la revolución verde busca adaptar el suelo, enriqueciéndolo, a la planta exigente y de alta producción. la planta adaptada al suelo pobre, es el camino opuesto: busca adaptar la planta a su medio. tanto los fitomejoradores como los especialistas en suelos saben que entre las diversas especies cultivadas, existen variedades capaces de tolerar factores adversos como alta acidez, alta alcalinidad, salinidad, alto o bajo sustitutos de la fertilizaci6n contenido de algunos elementos, etc. así como hay plantas que requieren altos contenldos de nutrientes tanto en el suelo como en sus tejidos, las hay también que estos requerimientos los tienen bajos. las explicaciones que se encuentran en la literatura del por qué existen diferencias entre las variedades y entre especies en cuanto a tolerancia a bajos niveles de nutrimentos, son: 1. extensión radicular (1,14,19) 2. exudación radicular (j ,14,19) 3. presencia de micorrizas (17) 4. ajuste de los elementos a los ritmos de absorción, translocaoión y crecimiento de las plantas (1) 5. efectos de las plantas sobre constituyentes del medio iónico (1, 17, 19). las explicaciones de la extensión radicular indican que las plantas con mayor superficie de raíces se defienden mejor en suelos pobres, que aquellas que la tienen menor. es posible que junto con lo anterior, haya que considerar el volumen de suelo que explotan las raíces, o sea que tanto se extienden lateral y verticalmente. plantas con un sistema muy superficial de raíces, disponen de menos nutrientes del suelo que aquellas con uno de mayor profundidad. las plantas difieren en la' cantidad de materiales orgánicos que exudan por sus ra íces, y la actividad microbiológica al rededor de las raíces es superior en las plantas de mayor exudación: viviendo de estos exudados se han hallado bacterias capaces de disolver el fosfato de calcio. en relación con el punto 5, se sabe que las especies de crecimiento lento y bajo contenido de p pueden adaptarse y crecer mejor en condiciones de deficiencia del mismo que las especies de crecimiento rápido y alto contenido de p. caso' similar se ha observado con el b y otros elementos. 39 agronomía colombiana la última explicación asegura que las plantas con alta capacidad de absorber calcio, como las leguminosas, tienen también mayor capacidad de absorber el p de fuentes de menor asimilabilidad para otras plantas, como los pastos. es sabido que a menor concentración de ca en la solución, mayor es la solubilidad del p. similares relaciones existen para otros elementos. esto hace pensar que en las asociaciones de pastos con leguminosas los primeros se benefician no solamente con la mayor disponibilidad de n, sino también por la de p. los genetistas tendrían, en este camino, un amplio plan de trabajo, tratando de producir plantas que reúnan las características que las adaptan a los suelos pobres. c. resumen el consumo de fertilizantes va en aumento en colombia y en el mundo. es posible que, a corto plazo, la humanidad ampl íe la búsqueda de sustitutos de la fertilización y una mayor eficiencia en el uso de esta. como razones adicionales en nuestro , medio, podemos agregar la existencia de problemas como la pobreza, la escasa instrucción, la resistencia a la tecnología moderna y la lejanía de los centros de distribución de los insumos. la sustitución de la fertilización puede lograrse por los siguientes caminos: a) el empleo de medios que conviertan en accesibles para las plantas las grandes reservas de nutrientes que existen en el ambiente. b) la adaptación de la planta al suelo pobre. el uso 1.-) de microorganismos capaces de fijar n y de hacer más asimilable para las plantas el p, el k y otros elementos del suelo 40 y 2.-) del agua como agente reductor y solvente, son ejemplos del camino. a.-) el empleo de plantas capaces de tolerar factores adversos de suelos relacionados con una baja fertilidad, con mayor capacidad de extracción del p de las rocas fosfóricas, con una mayor superficie y volumen radicular y una exudación radicular abundante, serían ejemplos del camino. b.-) para trabajar fructíferamente en la sustitución de la fertilización es indispensable un buen conocimiento de la microflora del suelo, y de la genética de la adaptación de la planta a los suelos pobres. bibllografia 1. black, c.a. relaciones suelo-planta. 1975. centro regional de ayuda técnica agencia para el desarrollo internacional. méxico, buenos aires. 2. corey, r. 1968. química de suelos. escuela nacional de agricultura colegio de post-graduados. chapingo, méxico. 165 p. (mimeografiado). 3. daft, m. j. y t. h. nicolson. 1966. effect of endogone mycorrhiza on plant growth. new phvtol. 65, 343-350. 4. de rozo, e. 1972. fijación biológica del nitrógeno. suelos ecuatoriales 4 (1): 93-118. 5. fassbender, h. w. 1975. química de suelos con' énfasis en suelo de amérilatina. instituto interamericano de ciencias agrícolas de la oea, turrialba, costa rica. 6. flor, c. a 1965. respuesta del maíz a la aplicación de fertilizantes en los suelos de las regiones sur y central del valle del río cauca. trabajo de tesis facultad de agronom ía. universidad nacional de colombia. palmira. 7. gomez, l j. 1972. el n en el cultivo de climas cálidos. suelos ecuatoriales (4): 241-266. 8. hanke, f. 1974. la utilización de la ' fosforita colombiana por medio de procesos microbiológicos. suelos ecuatoriales vi (1): 301-328. 9. i.c.a. 1981. fertilización en diversos cultivos aproxi'mación manual de asistencia técnica no. 25, ministerio de agri. cultura. colombia. 10. ignatieff, v. 1959. el uso eficaz de los fertillzantes, colección fao, roma. 11. koslova, e. 1. y n. novak. 1966. study on metabolismo of flavobacterium isolated from the rhizophere plant. microbiologiya. 35,496-502. 12. lotero, j. 1974. absorción del fósforo y sus funciones en la planra suelos ecuatoriales. vi (1): 67-96. 13. olsen, s. y m. fried. soil phosphosustitutos de la fertilización rus and ferti iitv, the year book of agriculture. 1975. u.s.a. 14. rusell, e. y. y e. w. russell. 1959. las condiciones del suelo y el desarrollo de las plantas. traducción de la 8a. ed. inglesa. 15. tafur, n. 1969. fraccionamiento del fósforo en algunos suelos del valle del sinú. revista ica. 4 (2): 59-71. 16. tafur, n. y m. blasco. 1969. fósforo en los suelos de valledupar. agri· cultura tropical 3: 153-161. 17. tardieux-roche, a. y otros. 1964. study of polvhosphates formed by two soil bacterias on apetite enriched medium. bull socochim. biol. 46: 917926. 18. tisdale, s. l. and w. l. nelson. 1966. soil fertility and fertilizers. second. ed. the macmillan cornpanv, n,y. 19. united state departamento of agricul ture. 1957. soil, the yearbook of agriculture. washington, d. c. 41 agronomia colombiana volumen 9 no. 2 julio-diciembre 1992 agronomia colombiana ~egistrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolución número 000852 isbn-958-95050 . rector: decano: editores: antanas mockus sivickas henry polanco rodriguez german arbelaez t. luis armando bermudez g. alfredo acosta g. comite editor: " david cuellar g. teresa mosquera v. fabio leiva b. harvey e. arjona d. darlo corredor p. tlraje:1500 ejemplares septiembre de 1993 agronomia colombiana es una revista de caracter científico y técnico, de aparición semestral.con el objeto de,divulgar los resultados de la investigación que, tanto profesores como estudiantes, realizan a través de los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y necesariamente no reflejan el criterio de la facultad de agronomia, santafe de bogota, d.c. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, a.a.14490, santafe de bogota d.c. contenido presentación 183 intervención de germán arbeláez torres, miembro del comité organizador del simposio, en la sesión inaugural 185 conferencias de profesores e invitados al primer simposio sobre la investigación en flores de exportación en la universidad nacional de colombia avances en el manejo del marchitamiento vascular del clavel, ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi. gennán arbeláez. manejo integrado de plagas en condiciones de invernadero, con especial referencia a trips. darlo corredor. consideraciones sobre botrytis cinerea pers., agente causal de la pudrición de flores. emira garcés de granada. control biológico de ácaros tetranychidae. alfredo acosta. tecnologfa de aplicación de plaguicidas en cultivos de flores bajo invernadero. fabio leiva. aplicación de la biologfa molecular a la floricultura colombiana. virginia montes de gómez. avances de investigación en biotecnologfa de especies ornamentales. antonio angarita. importancia de los estudios fisiológicos en los cultivos de flores de exportación. martha orozco de amezquita. alternativas de tratamiento para aguas de uso agrfcola. angela chaparro de barrera. criterios básicos de la polltica de ciencia y tecnologfa agropecuarias. martha ligia guevara. 187 188 192 196 202 207 213 218 221 230 236 resúmenes de los trabajos presentados en el primer simposio sobre la investigación de flores de exportación en la universidad nacional de colombia. 239 resúmenes de las tesis de grado en floricultura realizadas en la facultad de agronomfa, universidad nacional de colombia, bogotá d.c., entre 1981 y 1993. 253 resúmenes de las tesis de grado en floricultura realizadas en la facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá d.c., entre 1978 y 1992. 277 resúmenes de las tesis de grado en floricultura realizadas en el programa de estudios para graduados en ciencias agrlcolas, universidad nacional de colombia instituto colombiano agropecuario. 289 resúmenes de otros trabajos en floricultura realizados en la universidad nacional de colombia, bogotá d.c. 292 presentacion lafacultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede santafé de bogotá d.c., teniendo en cuenta la importancia que, en los últimos años, se ha presentado en la exportación de flores, lo cual ha fomentado la explotación de su cultivo en el país y, especialmente, en la sabana de bogotá, tomó, desde hace mucho tiempo, la decisión de estimular la investigación sobre los diferentes problemas, principalmente, fitosanitarios, con la participación de docentes de la facultad y de los departamentos de biología y química de la facultad de ciencias. además, en vista de que los resultados de las investigaciones realizadas no había tenido la difusión requerida, para que fuesen conocidas por los profesionales encargados de los cultivos y por personas interesadas en su explotación y exportación de las flores, la facultad de agronomía, en asocio con la facultad de ciencias resolvió organizar, patrocinar y realizar el primer simposio sobre la investigación en flores de exportación en la universidad nacional, con el objeto de presentarles dichos resultados. tal evento se celebró en el auditorio "alfonso lópez pumarejo" de la universidad nacional de colombia, durante los días 1 y 2 de diciembre de 1992. en este simposio, se presentaron los resultados de las investigaciones de los profesores de las facultades ya mencionadas y algunas tesis de grado de estudiantes de la universidad nacional de colombia. en esta publicación, se presentan además los resúmenes de las tesis de grado en floricultura realizadas por estudiantes de pregrado y posgrado de las facultades de agronomía y ciencias. el comité de redacción y los editores de la revista esperan que la información contenida en este número sea valiosa para todas aquellas personas que tienen algún interés en las flores de exportación. los editores 183 intervencion de german arbelaez torres, miembro del comite organizador del simposio, en la sesion inaugural para la universidad nacional de colombia, es de especial satisfacción ofrecer a la floricultura colombiana este primer simposio, fruto de la actividad investigativa de profesores y estudiantes de pregrado y de postgrado de varias facultades, realizada en los últimos anos. la floricultura de exportación, desde su creación en 1965, se ha desarrollado muy dinámicamente en la sabana de bogotá y este crecimiento se debe a unas condiciones ecológicas privilegiadas, que hacen posible la producción de flores de alta calidad. este desarrollo, debido a la iniciativa empresarial, se debe, también, al alto nivel técnico, del cual son responsables los profesionales que laboran en la industria, como son los ingenieros agrónomos, biólogos, microbiólogos, ingenieros agrlcolas y otros, que, inicialmente, adaptaron técnicas extranjeras, pero que, con sus conocimientos e iniciativa, han ido creando una tecnologla acorde con las condiciones colombianas y éste es un aspecto, a veces, subvalorado por la industria. la floricultura colombiana no cuenta con una investigación gremial o estatal para manejar diversos problemas técnicos, algunas veces muy importantes y que amenazan la continuidad de las exportaciones. la investigación debe dar solución a múltiples problemas, entre otros, fitopatológicos, entomológicos, fisiológicos, de producción y de postcosecha, de manejo del suelo y del agua y de fertilización. además, de los problemas económicos y de polftica internacional que actualmente afronta la floricultura colombiana, hay otros muy importantes de producción que reducen su rentabilidad, como el marchitamiento vascular del clavel, ocasionado por el hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi, que aún está lejos de resolverse y el creciente aumento de los trips y de otros insectos, que. ante la ninguna tolerancia a las infestaciones de estas plagas por los paises importadores, para su manejo se requieren aplicaciones frecuentes de insecticidas, o la roya blanca del crisantemo, enfermedad ausente en los estados unidos, que, si no se maneja en el pals de una forma adecuada y con gran responsabilidad, constituye una amenaza constante a las exportaciones colombianas de pompón y crisantemo a los estados unidos y a algunos paises europeos. las deficiencias de la investigación en flores han tratado de subsanarse con asesores extranjeros o con investigaciones hechas bajo condiciones foráneas, en paises competidores de la flor colombiana, pero, cada vez, se observa que los problemas especlficos deben resolverse bajo condiciones colombianas. la universidad nacional de colombia y, especialmente la facultad de agronomla, los departamentos de biologla y qulmica de la facultad de ciencias y el instituto de biotecnologla han venido desarrollando investigación sobre algunos de los problemas que afronta la floricultura y, como resultado de esta actividad, se ha organizado este evento para mostrar al sector los resultados obtenidos. un aspecto, resultante de esta actividad en la universidad, es la conformación de grupos multidisciplinarios de investigación, con la participación de profesores y estudiantes de diferentes áreas. asi, por ejemplo, para el estudio del marchitamiento vascular del clavel participamos profesores de la facultad de agronomla, de los departamentos de biologla y qulmica de la facultad de ciencias, del departamento de bioqulmica de la facultad de medicina y del instituto de biotecnologla. también, como resultado de esta actividad, está el establecimiento y el fortalecimiento de lineas de investigación sólidas y de gran proyección, algunas 185 de las cuales se conocerán en este simposio. las tesis en floricultura, realizadas en la universidad y cuyos listados están fijados en las carteleras del salón contiguo, demuestran estos hechos. quisiera dar unas cifras que ilustran la importancia que ha tenido la floricultura en la universidad. en la facultad de agronomia, entre los anos 1977 y 1992, cuando se reinició la realización de la tesis de grado, de 395 tesis terminadas, 66 han sido en floricultura, lo cual corresponde al 27 % y éstas han sido desarrolladas por 99 estudiantes. en el área fitosanitaria, se ha realizado el mayor número de trabajos, muchos de ellos en control biológico e integrado, cuyos resultados proponen métodos más racionales para el manejo de plagas y enfermedades, como alternativa para reducir el uso de plaguicidas. en la carrera de biologia, se han desarrollado 29 tesis de grado en noricultura. en los 8 volúmenes de la revista de la facultad "agronomia colombiana", entre 1983 y 1991, de 101 articulos publicados (exceptuando el número dedicado a la "escoba de bruja" del cacao, premio nacional de ciencias "alejandro angel escobar", 1990), 24 han sido sobre nores y 6 sobre control biológico. en el iv simposio intemacional sobre el clavel, que tuvo lugar en bogotá en septiembre de 1991, de un total de 43 trabajos presentados, 14 fueron colombianos y 10 de ellos fueron presentados por profesores de las facultades de agronomia y ciencias de la universidad nacional de colombia. para el desarrollo de los proyectos, los profesores 186 hemos recibido el apoyo del centro de investigación y desarrollo cientifico de la universidad (cindec), de las facultades, de algunas empresas de nores, en donde directivos y técnicos han creido en la universidad. la asociación colombiana de exportadores de flores, asocolnores, ha apoyado financieramente 4 proyectos de investigación. la universidad sigue empeñada en continuar realizando trabajos en floricultura, pero requiere de mucho más apoyo y de una mayor credibilidad de la industria, de sus directivos, de sus técnicos y de las entidades gremiales. la industria debe darse cuenta del gran potencial humano de la universidad colombiana, como ocurre en paises desarrollados, en donde la universidad es la base de la investigación. quiero agradecer, en nombre del comité organizador, el apoyo recibido para la realización de este evento del doctor paul bromberg, secretario general de la universidad, del doctor fabio chaparro, vicerrector de recursos universitarios, del doctor henry polanco, decano de la facultad de agronomia, del doctor josé granés, decano de la facultad de ciencias, de la doctora hela de bonilla, directora del departamento de biologia, de las empresas ciba-geigy colombiana, hoechts colombiana, abbott laboratoires de colombia, du pont de colombia y dowelanco de colombia. igualmente, quiero reconocer el gran dinamismo de los companeros del comité organizador, profesoras angela chaparro de barrera, emira garcés de granada y martha orozco de amézquita y del doctor alberto caro y a todas aquellas personas que han ayudado a la organización y al desarrollo del evento. agronomía 23-2. 2005.pdf resumen: se realizaron bioensayos con el objeto de evaluar el potencial alelopático de los extractos de hojas y residuos de nabo silvestre (brassica campestris subsp. rapa [l.] hook. f.) y raigrás (lolium temulentum l.) sobre tres especies de malezas de la sabana de bogotá: cenizo (chenopodium petiolare kunth), malva blanca (fuertesimalva limensis [l.] fryxell) y bledo (amaranthus hybridus l.). los bioensayos en el laboratorio se desarrollaron con la técnica de plántulas en solución nutritiva, bajo un diseño completamente al azar con tres repeticiones y tres réplicas en el tiempo, y en invernadero, donde se usó mezcla de arena y turba (3:2) como sustrato y semillas pregerminadas. los resultados obtenidos en laboratorio mostraron diferencias en los síntomas observados entre las diferentes especies, mientras que la variable peso fresco fue la que mejor describió el efecto de las concentración para los extractos de nabo, con una concentración que reduce la variable de respuesta en 50% (dc 50 ) de 5,53 g· l-1 para bledo, 2,58 g· l-1 para cenizo y 7,72 g· l-1 para malva blanca. en el caso de raigrás, el peso fresco permitió el ajuste de una curva concentración-respuesta, con el fin de calcular la dc 50 . la respuesta entre las especies de malezas fue diferente respecto a la actividad de los extractos y de los residuos vegetales en suelo. en el caso del bledo, no se registraron diferencias entre los residuos en suelo y los extractos de nabo, mientras que con cenizo y malva blanca no hubo emergencia de plántulas bajo la condición de residuos en suelo de nabo. el peso fresco de plántulas de tomate disminuyó en cerca del 25% al crecer en residuos de nabo (6 ó 12 t· ha-1 de materia fresca) y en cerca del 60% bajo residuos de raigrás (6 t· ha-1 de materia fresca). palabras claves adicionales: alelopatía, chenopodium petiolare, fuertesimalva limensis, amaranthus hybridus extractos de plantas, residuos de plantas abstract: laboratory and glasshouse assays were carried out to evaluate the alelopatic potential of turnip (brassica campestris subsp.rapa [l.] hook. f.) and ryegrass (lolium temulentum l.) aqueous leaf extracts and foliar tissue residues on three common weed species from the bogotá plateau: chenopodium petiolare kunth, fuertesimalva limensis (l.) fryxell, amaranthus hydridus. the seedling technique was used with nutrient solution in laboratory completely random bioassays (repeated 3 times with 3 replications). plastic plant-pots were employed in greenhouse assays using sand:peat (3:2) as substrate and pre-germinated seeds. results obtained in the laboratory showed differences regarding the symptoms observed amongst the different species, whilst fresh weight was the one that best described the effect of turnip extracts having dc 50 : 5.53 g· l-1 for amaranthus hydridus, 2.58 g· l-1 for chenopodium petiolare and 7.72 g· l-1 for fuertesimalva limensis. the fresh weight of ryegrass allowed a concentration-response curve to be adjusted for calculating dc 50 . greenhouse results revealed a different response for extracts and residues; there were no differences between turnip residues and extracts in amaranthus hydridus seedling weight; chenopodium petiolare and fuertesimalva limensis seedlings did not emerge. the fresh weight of tomato seedlings, grown in turnip waste became reduced by around 25% (6 or 12 t· ha-1 fresh weight) and by about 60% when grown in ryegrass waste (6 t· ha-1 fresh weight). additional key words: allelopathy, chenopodium petiolare, fuertesimalva limensis, amaranthus hybridus, plant extracts, plant residues potencial alelopático de brassica campestris subsp. rapa y lolium temulentum sobre tres especies de malezas de la sabana de bogotá alelopatic potential of brassica campestris subsp. rapa and lolium temulentum on tree weed species on the sabana de bogotá carolina zamorano1 y cilia l. fuentes2 fecha de recepción: 05 de septiembre de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 docente, universidad de cundinamarca, fusagasugá (colombia). e-mail: carolina.zamoranom@gmail.com 2 profesora titular, universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, bogotá. e-mail: clfuentesd@unal.edu.co agronomía colombiana 23(2): 261-268, 2005 262 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana introducción la persistencia de las malezas en los campos agrícolas es afectada por factores climáticos, edáficos y bióticos. entre los factores bióticos que afectan la persistencia de las semillas de malezas, se incluyen los efectos de plantas y animales; por ejemplo, hay insectos que la afectan al predarlas (nisensohn et al., 1999). así mismo, en los últimos años se han intensificado los estudios sobre el efecto de patógenos como biocontroladores de malezas (charudattan y dinoor, 2000). otro de los factores que se encuentra en este grupo es la interferencia que se presenta entre plantas, especialmente, la de carácter químico, conocida como alelopatía. muchos estudios han explorado el potencial alelopático de especies vegetales de diferentes familias, varios de ellos enfocados en la búsqueda de compuestos químicos con actividad herbicida que se puedan aislar y sintetizar; otros más se han centrado en los efectos alelopáticos que algunos cultivos podrían tener sobre malezas, sobre otros cultivos y sobre sí mismos y algunos, en los efectos alelopáticos de malezas sobre malezas (stachon y zimdahl, 1980; tominaga y watanabe, 1997). al respecto, duke et al. (2002) afirman que hay muchos materiales y compuestos que se pueden obtener de productos naturales utilizados directamente o como base para el desarrollo de moléculas herbicidas y cuyo potencial para el manejo de malezas ha sido documentado. cuando las plantas han muerto o los cultivos han terminado, algunas partes pueden liberar químicos durante el proceso de descomposición y luego ser lavados. tukey (1966) reporta estudios realizados sobre lixiviados obtenidos a partir de hojas, aunque anota que otras partes de las plantas son susceptibles al lavado. este es uno de los métodos más comunes que utiliza tejidos de tallos y raíces de las plantas de las que se sospecha tiene potencial alelopático. estudios de putnam y defrank (1983) mostraron la efectividad de residuos, reduciendo la germinación y el crecimiento de especies de malezas. más recientemente, jones et al. (2001a) se refieren el uso de extractos provenientes de residuos de cultivos para el mismo fin. en el área de los compuestos químicos relacionados con fenómenos alelopáticos, ha sido difícil diferenciar entre efectos primarios y secundarios y, si bien en ambientes controlados puede aclararse ciertos aspectos relacionados con sus efectos, queda casi siempre por resolver el hecho de si la sustancia se encuentra en el medio natural en la concentración necesaria para que produzca el mismo efecto (putnam, 1985). en ese sentido liebman y ohno (1998) indican que el efecto inhibitorio de los compuestos químicos alelopáticos sobre la germinación y el crecimiento sólo reflejan el resultado del efecto sobre muchos procesos individuales. brassica campestris subsp. rapa (nabo) es una especie de maleza reconocida con bastante frecuencia en la sabana de bogotá. varios reportes soportan la presencia de compuestos alelopáticos en la familia brassicaceae, a la que pertenece esa especie (teasdale y taylorson, 1986; choesin y boerner, 1991; al-khathib et al, 1997), que actúan a nivel de la germinación y el crecimiento, no sólo de especies cultivadas (masson-sedun et al., 1986; kiemnec y mcinnis, 2002), sino también de especies de malezas (boydston y hang, 1995; moyer y huang, 1997; kiemnec y mcinnis, 2002). lolium temulentum (raigrás), por su parte, es una especie de gramínea de amplio uso en la sabana de bogotá como forraje para el ganado, pero también se comporta como una maleza invasora y muy competidora con los cultivos de papa, hortalizas y otros comunes en la sabana de bogotá; rice y pancholy (1973) reportaron la presencia de taninos en varios pastos de praderas, compuestos con actividad alelopática reconocida por evanari (1949) y mencionados también por rice (1984), que actúan inhibiendo la actividad de peroxidasas, catalasas y celulasas, entre otras enzimas. el control de malezas en papa depende, como en la mayoría de los cultivos, de los herbicidas y desyerbes manuales. debido a las implicaciones ambientales y de salud pública que ha generado el mal uso de plaguicidas y a los altos costos en que incurre el productor, se está impulsando en varias regiones del mundo el estudio y la implementación de estrategias alternativas al uso de herbicidas de síntesis química. gracias a ese interés, cada vez será más importante conocer el potencial de plantas intercaladas con cultivos comerciales que puedan contribuir al manejo de poblaciones no deseadas con la menor inversión posible. por lo anterior, y debido a que los extractos acuosos y metanólicos de brassica campestris subsp. campestris y de lolium temulentum no habían afectado la germinación de semillas de tomate pero sí el crecimiento de la radícula y del brote aéreo (en especial, los extractos de brassica), se diseñaron experimentos para determinar la fitotoxicidad de extractos acuosos de b. campestris zamorano y fuentes: potencial alelopático de brassica campestris... 2632005 subsp. rapa y de l. temulentum sobre el crecimiento de plántulas de malezas frecuentes en los cultivos de papa de la sabana de bogotá, para lo cual se plantearon como objetivos específicos: i) comprobar la existencia de absorción radical y/o foliar de los compuestos con potencial alelopático presentes en los extractos en una solución nutritiva y ii) diferenciar los efectos entre los compuestos liberados a partir del material vegetal y los extractos aplicados a un sustrato. materiales y métodos material vegetal la recolección del material vegetal se hizo en el centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, ubicado en el municipio de mosquera (cundinamarca), a 4° 42’ de latitud norte y 74° 12’ de longitud oeste, a una altitud de 2.643 msnm, con temperatura promedio de 13 ºc, humedad relativa de 78% y precipitación promedio anual de 650 mm. en las especies que se utilizaron para la obtención de los extractos (brassica campestris subsp. rapa y lolium temulentum l.), se escogieron hojas de las plantas que se encontraban en etapa reproductiva (floración), buscando así la máxima acumulación de compuestos con potencial alelopático. las especies de malezas escogidas por su importancia fueron amaranthus hybridus l. (en adelante, amahy), chenopodium petiolare kunth (cenizo; en adelante, chepe) y fuertesimalva limensis (l.) krapov (bledo; en adelante, fueli); de estas especies se recolectaron semillas maduras de plantas establecidas en campo y plántulas de un lote del centro agropecuario marengo en donde se siembra regularmente papa. obtención de los extractos se tomaron 10 g de material fresco finamente picado (hojas del tercio medio de plantas en floración) y se dejaron en matraces de 250 ml con 100 ml de agua desionizada, a temperatura ambiente (21 °c) por 24 h. los matraces se colocaron en un agitador rotatorio a 200 rpm y 40 °c durante 30 min, con el fin de extraer la mayor cantidad de los principios activos. posteriormente, se homogenizó el material y se filtró el contenido al vacío. los extractos obtenidos se almacenaron en frascos de vidrio a 4 °c. se tomaron datos sobre el ph de los extractos a diferentes concentración (2,5, 5, 10, 30, 60 y 90 g· l-1). en todas las pruebas se incluyó un control con agua desionizada. semillas pregerminadas las semillas recolectadas en campo se secaron durante una semana y luego se les hizo el tratamiento para obtener porcentajes de germinación mayores de 50%. el punto en el que las semillas estaban listas para ser utilizadas en los diferentes ensayos se alcanzó cuando la radícula sobresalía levemente de la testa, con una longitud de 1-2 mm. esta técnica fue utilizada en el segundo experimento con el fin de garantizar que los efectos registrados provinieran de semillas que efectivamente darían origen a una planta. los ensayos descritos a continuación se desarrollaron en el laboratorio de malherbología y los invernaderos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. experimentos 1. absorción radical y foliar de extractos acuosos de b. campestris subsp. rapa y de l. temulentum y su efecto sobre el desarrollo de plántulas de tres especies de malezas se ensayaron dos modalidades de tratamientos: a) foliar, mediante la técnica de aplicación foliar en la que el extracto con surfactante (una gota de 5 l) se deposita con ayuda de una microjeringa en la lámina foliar de una hoja intermedia de una planta con 3-4 hojas verdaderas; b) plántulas en solución nutritiva con el extracto en diferentes concentraciones, para absorberlo a través del sistema radical. ambas modalidades de evaluación están soportadas por los trabajos de sánchez y hernández (1999), camacho (2001), montoya (2001) y giratá (2001), que evaluaron herbicidas, y se escogieron para investigar de forma similar el potencial herbicida de los extractos y residuos de plantas sobre malezas. la variable evaluada para la aplicación foliar fue la toxicidad visual en plantas, y para la técnica de plántulas se tomaron datos de la longitud de la raíz y del brote aéreo, expresadas como porcentaje de reducción del crecimiento y peso fresco. se estableció una escala de toxicidad visual en plantas, cuando fue posible. el análisis estadístico consistió en un análisis de varianza de los resultados de la elongación de la raíz y del brote aéreo en el testigo, con respecto a plántulas sometidas a las diferentes concentraciones de los extractos en las soluciones nutritivas; además, se determinaron curvas de concentración-respuesta usando un modelo de regresión log-logística, propuesto por seefeldt et al. (1995): 264 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana y = c + d c 1 + (x/dc50) b y = c + d c 1 + exp [b(log (x) log (dc50))] donde, c: límite inferior (concentración alta) d: límite superior (concentración baja) b: pendiente dc 50 : concentración que reduce el crecimiento en 50%. 2. efecto de extractos y residuos de b. campestris subs. rapa y de l. temulentum sobre la emergencia y crecimiento de tres especies de malezas se utilizaron semillas pregerminadas de las especies de malezas seleccionadas y de tomate, como especie testigo. el procedimiento para obtener las semillas pregerminadas fue el descrito más arriba. las semillas pregerminadas se sembraron en materas de 15 cm de diámetro (1,5 kg) que contenían el sustrato (arena y turba, 3:2) y las semillas de malezas, a una densidad de 20 semillas/matera, y las de tomate, a 10 semillas/matera. los tratamientos testigos se hicieron con semillas en las densidades descritas y se les proveyó agua desionizada. para los tratamientos con residuos, se establecieron unas cantidades de residuos correspondientes a cantidades de materia fresca producida por cada especie en condiciones de marengo, para lo que se pesó el material producido en 1 m2, se hizo la extrapolación a una hectárea para denominar el tratamiento y, por último, el cálculo con respecto al área de la matera (0,002356 m2). las cantidades calculadas se incorporaron de manera uniforme, utilizando residuo picado previamente, a los primeros 2 cm del sustrato de las materas; luego se humedeció desde la parte inferior de la matera para no lavar los materiales liberados por los residuos. para los tratamientos con extractos, éstos se prepararon en las concentraciones correspondientes a las cantidades de residuos utilizados por matera; de esta manera, para cada tratamiento con residuos se hizo el correspondiente con extracto (tabla 1). resultados y discusión en el experimento 1 sobre la absorción radical y foliar de extractos acuosos de b. campestris subsp. rapa y de l. temulentum y su efecto sobre el desarrollo de plántulas de tres especies de malezas, los efectos de los extractos acuosos de b. campestris subsp. rapa y de l. temulentum, que ya habían sido registrados para plántulas de tomate, pudieron evaluarse sobre las especies amahy, chepe y fueli con la técnica de plántulas en solución nutritiva con los extractos en diferentes concentración, mientras que la técnica de aplicación foliar no resultó efectiva en ninguna de la plantas. de todas las variables evaluadas: peso fresco; longitud de la raíz, longitud del brote aéreo y medidas relacionadas con éstas dos y porcentaje de inhibición en elongación de la raíz y del brote aéreo; solamente el peso fresco resultó ser la variable que permitió el ajuste para obtener las curvas de concentración-respuesta de las especies evaluadas (figuras 1, 2 y 3). con los extracto de b. campestris subsp. rapa sobre las plántulas de amahy, la respuesta de disminución del peso fresco estuvo relacionada con el aumento de las concentraciones (figura 1a). también fue posible encontrar una concentración de respuesta en que la población evaluada disminuía su peso en un 50% (dc 50 ), correspondiente a 5,3 g· l-1. para el caso de los extractos de l. temulentum (figura 1b), el comportamiento del peso fresco no cambió con el aumento en la concentración del extracto en la solución nutritiva; si bien pudo ajustarse una curva de regresión, la concentración dc 50 resultó ser muy alta (276,5 g· l-1) con respecto a la anterior (tabla 2); esta respuesta de las plántulas al extracto de l. temulentum en la solución nutritiva indica probablemente que las especies de las malezas ensayadas no fueron sensibles a los extractos acuosos de esta especie o que el compuesto en la solución perdió su capacidad alelopática. el peso fresco de las plántulas de chepe se comportó en forma descendente al aumentar la concentración de los extractos de b. campestris subsp. rapa y de l. temulentum en las soluciones nutritivas (figura 2), y las concentraciones dc 50 que se calcularon fueron 2,58 y 5,76 g· l-1, tabla1. cálculo de la cantidad de residuos por matera para los ensayos con brassica campestris subsp. rapa y lolium temulentum. tipo de residuo tratamiento (t · ha-1) biomasa (kg · m-2) cantidad por matera (g) b. campestris 6 0,6 1,4134 12 1,2 2,8272 l. temulentum 3 0,3 0,7068 6 0,6 1,4136 zamorano y fuentes: potencial alelopático de brassica campestris... 2652005 figura 1. efecto de los extractos acuosos de: a) b. campestris subsp. rapa y b) l. temulentum sobre el peso fresco de plántulas de amahy. respectivamente. la concentración calculada para las plántulas en presencia del extracto de b. campestris subsp. rapa resultó ser la más baja, comparada con la que alcanzaron amahy y fueli (tabla 2). las curvas resultantes de la regresión log-logística para el efecto de los extractos acuosos de las plántulas de fueli (figura 3) muestran una tendencia descendente, con respecto al aumento de la concentración, más pronunciada en el caso de los extractos de b. campestris figura 2. efecto de los extractos acuosos de: a) b. campestris subsp. rapa y b) l. temulentum sobre el peso fresco de plántulas de chepe. subsp. rapa. con los resultados para esta especie, se obtuvo una dc 50 menor que la calculada para las plántulas de amahy, lo que sugiere que fueli es una especie más sensible a los extractos de b. campestris subsp. rapa, acorde con lo que reportan varios autores sobre la respuesta de especies de malezas a diferentes compuestos. el menor peso en las plántulas de fueli con respecto a la concentración de los extractos acuosos siguió siendo consistente en el caso de l. temulentum, en el que a. b. a. b. 266 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana tris subsp. rapa fue la más alta, en comparación con la calculada para las otras dos especies. en el experimento 2 sobre el efecto de extractos y residuos de b. campestris subsp. rapa y de l. temulentum sobre la emergencia y crecimiento de tres especies de malezas, ninguna de la semillas pregerminadas de chepe y fueli emergieron durante el período de evaluación en las materas, viéndose afectadas por la presencia de los residuos y los extractos. sin embargo, las concentraciones de los extractos utilizados sobre los sustratos estuvieron por debajo de las dc 50 calculadas en las soluciones nutritivas, con excepción de la dosis de chepe en b. campestris subsp. rapa (tablas 1 y 2). lo anterior sugiere que las especies b. campestris subsp. rapa y l. temulentum tienen efecto sobre esas dos especies a dosis mucho más bajas que las evaluadas en las soluciones nutritivas con las plántulas de maleza, lo que estaría relacionado con el estado de desarrollo, de ahí la mayor susceptibilidad de las semillas en germinación. el efecto diferencial en la emergencia de las semillas de las especies de malezas evaluadas en este trabajo coincide con lo que que al-khatib et al. (1997) describieron con residuos de b. napus y de b. hirta sobre capsella bursa-pastoris, kochia scoparia y setaria viridis, con rangos entre 97% y 49%. tabla 2. concentración dc 50 para las especies evaluadas con extractos acuosos de brassica campestris subsp. rapa (b) y lolium temulentum (l) en solución nutritiva. variable amahy chepe fueli b l b l b l peso (g) 5,338 276,5 2,584 5,767 7,728 26,390 longitud raíz (cm) 200 * 31,8 8,1 ** 6,1 longitud brote (cm) 31,8 3,4 2,8 * dc 50 que no pudieron calcularse mediante la regresión log-logística. ** los números en cursivas correponden al porcentaje de inhibición con respecto al testigo que creció en solución nutritiva. amahy: amaranthus hybridus; chepe: chenopodium petiolar; fueli: fuertesimalva limensis los efectos en el peso de las plántulas se alcanzó con concentraciones mayores. es probable que el efecto de los compuestos haya disminuido en la solución por la presencia de nutrimentos y por no tratarse de un compuesto químicamente puro. la tendencia de la curva de concentración-respuesta para fueli evidencia una respuesta decreciente en el peso fresco, obteniéndose una dc 50 para b. campestris subsp. rapa de 7,72 g· l-1 y para l. temulentum de 26,39 g· l-1 (tabla 2). la dc 50 obtenida para b. campesfigura 3. efecto de los extractos acuosos de: a) b. campestris subsp. rapa y b) l. temulentum sobre el peso fresco de plántulas de fueli. a. b. zamorano y fuentes: potencial alelopático de brassica campestris... 2672005 las semillas de amahy emergieron y el testigo alcanzó 0,008 g de peso fresco en promedio (figura 4). el tratamiento con que se obtuvo mayor peso fresco (0,012 g aproximadamente) fue el que utilizó el extracto acuoso de b. campestris subsp. rapa en la concentración correspondiente a 12 t· ha-1, resultado que no fue significativamente diferente al del testigo. la dosis de extracto correspondiente a 6 t· ha-1 sí mostró una reducción significativa en el peso de las plántulas de amahy, con respecto a la mayor dosis del extracto. la diferencia en el efecto sobre el peso de las dos dosis de extractos concuerda con lo que encontraron masson-sedum y jessop (1988) al trabajar con residuos de b. juncea, en dosis iguales a las propuestas en este trabajo, sobre el peso seco de triticum aestivum. en los tratamientos con los residuos de b. campestris subsp. rapa en dosis de 6 y 12 t· ha-1, no hubo una reducción significativamente diferente (p = 0,05) del peso fresco de las plántulas de tomate creciendo en residuos de nabo, con 6 t· ha-1, respecto al testigo sin tratar (el testigo alcanzó un peso promedio de 0,250 g); tampoco la respuesta fue diferente aplicando 6 ó 12 figura 4. efecto promedio de dos dosis de: a) extractos acuosos y b) residuos de b. campestris subsp. rapa y de l. temulentum sobre el peso fresco de plántulas de amahy. t· ha-1 de residuos de b. campestris subsp. rapa; sin embargo, se pudo observar una reducción del peso fresco de las plántulas de un 25% respecto al testigo sin tratar. por su parte, el peso fresco de las plántulas de tomate creciendo en residuos de raigrás (6 t· ha-1 de materia fresca) resultó más afectado; se registró una reducción cercana a 60% (figura 5). el comportamiento de los extractos y los residuos de b. campestris subsp. rapa y de l. temulentum en los ensayos propuestos permite sugerir que el empleo de los residuos y los extractos sobre semillas pregerminadas de amahy no produce reducciones significativas del peso, en contraposición a la respuesta positiva de la semillas de tomate a la dosis más alta de residuos. por otro lado la respuesta de amahy y del tomate fueron consistentes para la dosis de 6 t· ha-1, con el extracto en el caso de la primera y con los residuos en el caso de la segunda. de acuerdo con los resultados de los dos experimentos realizados, puede concluirse que el empleo de especies con potencial alelopático como herramienta para el manejo de especies de malezas en cultivos re268 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana quiere que se involucren malezas particulares y que, si bien algunos autores recomiendan el empleo de especies cultivadas para los bioensayos, sus resultados no serían menos susceptibles de generalización. literatura citada camacho, l.f. 2001. normalización de técnicas y diagnóstico de resistencia al herbicida metsulfuron-metil en poblaciones de piñita (murdania nudiflora (l.) brenan). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. charudattan, r. y a. dinoor. 2000. biological control of weeds using plant pathogens: accomplishments and limitations. crop protection 19, 691-695. choesin, d.n. y r.e.j. boerner. 1991. allyl isothiocyanate release and the allelopathic potencial of brassica napus (brassicaceae). amer. j. bot. 78(8), 1083-1090. duke, s.o., f.e dayan, a.m. rimando, k.k. schrader, g. aliotta, a. oliva y j.g. romagni. 2002. chemicals from nature for weed management. weed sci. 50, 138-151 evanari, m. 1949. germination inhibitors. bot. rev. 15, 153. giratá, i.e. 2001. estandarización y evaluación de técnicas para la detección de resistencia de echinochloa colona e ischaemum rugosum al herbicida fenoxaprop-p-etil. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. jones, e., r.s. jessop, b.m. sindel y a. hoult. 2001. utilising crop residues to control weeds. investigation report. crc for weed management. university of new england, armidale. 4 p. kiemnec, g.l. y m.l. mcinnis. 2002. hoary cress (cardaria draba) root extract reduces germination and root growth of five plant species. weed technol. 16, 231-234. liebman, m. y t. ohno. 1998. crop rotation and legume residue effects on weed emergence and growth: applications for weed management. p. 181-221. en: hatfield, j.l., d.o. buhler y b.a. stewart (eds.). integrated weed and soil management. ann arbor press, michigan. montoya, s. 2001. estandarización de técnicas para la detección de resistencia de echinochloa colona e ischaemum rugosum al herbicida fenoxaprop-p-etil. trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. moyer, j.r. y h.c. huang. 1997. effect of aqueous extracts of crop residues on germination and seedling growth of ten weed species. bot. bul. academia sinica 38, 131-139. nisensohn, l., d. faccini, g. montero y m. lietti, m. 1999. predación de semillas de amaranthus quitensis h.b.k. en un cultivo de soja: influencia del sistema de siembra. pesquisa agropecuaria brasileira 34(3), 377-384. putnam, a.r. 1985. weed allelopathy. p. 131-155. en: duke, s.o. (ed.). weed physiology. vol. i. reproduction and ecophysiology. crc press, boca raton, fl. putnam, a.r. y y. defrank. 1983. use of phytotoxic plant residues for selective weed control. crop protection 2, 173. rice, e.l. 1984. allelopathy. 2nd ed. academic press, new york. 422 p. rice, e. y h. pancholy. 1973. inhibition of nitrification by climax ecosystems. amer. j. bot. 60, 691. sánchez, l.a. y c.m. hernández. 1999. detección de residuos de atrazina en suelos y aguas usando técnicas de bioensayo. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. seefeldt, s.s., j.e. jensen y e.p. fuerst. 1995. log-logistic analysis of herbicide dose-response relationships. weed technol. 9, 218-227. stachon, w.j. y r.l. zimdahl. 1980. allelopathic activity of canada thistle (cirsium arvense) in colorado. weed sci. 28(1), 83-86. teasdale, j.r. y r.b. taylorson. (1986). weed seed response to methyl isothiocyanate and metham. weed sci. 34, 520-524. tominaga, t. y o. watanabe. 1997. weed growth supression by cogongrass (imperata cylindrica) leaves. j. weed sci. technol. 42(3), 289-293. tukey, h.b. jr. 1966. leaching of metabolites from above ground plant part and its implications. bul. torrey bot. club 93, 385-401. figura 5 . efecto de dos dosis de residuos frescos de b. campestris subsp. rapa y de l. temulentum sobre el peso fresco de plántulas de lycopersicon esculentum mill. agronomía colombiana. 1992. volumen 9 no. 1: 74 84 nueva especie del genero buenoa kirkaldy (hemiptera, notonectidae) con clave para especies y notas ecologicas. resumen: dora n. padilla gil·, nico nieser •• se incluyen las especies del género buenos encontradas en el departamento de cundinamarca con un rango altitudinal entre los 1728y3000 m.s.n.m. ydescipcióndela especie buenos cucunubensis n. sp., además clave para determinar especies y algunos datos ecológicos. palabras claves: buenos; b. cucunubensis n. sp.; colombia summary four species of genus buenoa are recorded from cundinamarca province in colombia, buenos cucunubensis nov. spec. is described. also included are key to males, data on distribution and ecological information. introduccion buenos es un género restringido al hemisferio occidental, pero con amplia distribu/ci~n..:.t:i::4y_r.~~~_dc50 especies, 30 de las ../ cuales se encuentran en suramérica tro..' pical (nieser, 1981). kirkaldy (1904) estableció el género buenos; truxal (1953) revisó el género, dora n. padilla gil, carrera 31 b # 1«rt, santafé de bogotá, colombia. nico nieser, hertog eduardstr. 16, 4001 rg tiel, paises bajos. 74 relacionó 40 especies, 22 de las cuales fueron nuevas. desde entonces truxal (1957),nieser(1968, 1970,1975) y roback y nieser (1971) han descrito ocho especies más en américa del sur. en colombia, no existen colecciones del género y las publicaciones que lo incluyen son escasas; alvarez y roldán (1983) y roldán (1988) registraron el género buenos en el departamento de antioquia sin determinar especies; roback y nieser (op. cit.) registraron cuatro especies del género buenos en los llanos orientales. adicional al interés biológico intrínseco, las especies del género buenos son predadoras, potencialmente útiles en el control biológico, como lo demuestra el bioensayo de ortegón y quiroz (1990) que evidenció un efecto sinergético en el control de larvas de mosquitos culícidos de importancia médica. los especímenes fueron colectados por la autora en lagunas naturales, lagos y charcas artificiales en el departamento de cundinamarca, con un intervalo altitudinal entre los 1728 y 3000 m.s.n.m. las medidas morfométricas son aproximadas, se registraron con un micrómetro y se dan en milímetros (mm). los tipos y paratipos de la nueva especie, así como series pequeñas de otras especies, fueron depositadas en las siguientes colecciones: ica tibaitata: colección taxonómica luis maría murillo. icn instituto de ciencias naturales, uníversidad nacional de colombia. nc colección personal del dr. n. nieser. pc colección personal de d. n. padilla. buenoa kirkaldy, 1904 : 120 [especie tipo: anísops antígone kirkaldy, designacin ori.. ginal].truxal, 1953: 1351-1523 [revisión con clave para especies]. de acuerdo con truxal (1953) el género buenoa se distingue de otros por tener una depresión pequeña (fóvea) en la comisura del hemiélitra y tarso protoráxico bisegmentado. el rostro es tetrasegmentado, el tercer seg .. mento del macho con una prolongación lateral, útil cuando estridula. es característico del macho el área estridulante del fémur protorácico y clasperes genitales asimétricos, el izquier .. do más largo y con ápice ganchudo (truxal, 1952). buenoa cucunubensís n. sp. (fig. 1 a-e) descripción. tamaño. machó: longitud 5.5-6.8 mm, an.. cho del cuerpo 1.4-2.0 mm; hembra: longi .. tud 5.7-7.3 mm, ancho del cuerpo 1.6-2.1 mm. color: cabeza, área pleural del tórax, esterno toráxico y patas color amarillo pálido. areas tergales del pronoto y pterotorax negro. escutelo negro, con ápi.. ce y márgenes laterales amarillos. esterno abdominal negro, excepto la quilla y conexivium que son rojos, dorso abdomi .. nal negro con franjas amarillas; porciones del conexivium y segmentos terminales amarillos, revestidos con pelos largos .. márgenes del hemiélitra negros, excepto la membrana; notocefalon, pronoto y hemiélitra con setas escasas; patas ocasionalmente con una franja oscura a lo largo del eje longitudinal ventral. especímenes claros: pronoto, dorso toráxico y quilla amarillos. características estructurales macho: en vista dorsal, cabeza lateralmente redondeada, anteriormente truncada; vértex levemente indentado, frente fuertemente indentada justo arriba del tylus, el cual es protuberante; ancho de la cabeza aproximadamente seis veces el ancho anterior del vértex y menos que el ancho humeral del pronoto; synthlipsis 2/5 el ancho anterior del vértex; a lo largo del eje longitudinal, cabeza es aproximadamente 3/5 la longitud del pronoto; notocefalon levemente sulcado dorsalmente; labro tan ancho como largo, con setas largas y ápice redondeado; prolongación rostral (fig. 1a) distintivamente más larga que el tercer segmento rostral, con la base originandose lateralmente en la parte distal de dicho seg mento y con ápice moderadamente redondeado. longitud media del pronoto aproximadamente 3/5 su ancho humeral; disco no presente, márgenes laterales levemente divergentes, margen aproximadamente 3/2 veces tan largo como el pronoto a lo largo de la línea media. femur protoraxico (fig. 1b) ni ancho ni delgado en el ápice; área estridulante triangular con aproximadamente 17 a 21 peines esclerotizados. peine estridulante de la tibia con aproximadamente 18 a 21 peines (fig. 1c),los apicales más anchos y largos que los basales. margen posterior del femur metatoráxico con 35 espinas a lo largo del borde ventral. el clasper genital izquierdo normal (fig. 1d); espina del margen caudo sinistral del séptimo tergito abdominal con base ancha, mitad apical angosta y pice acuminado. 75 le la le fifura. 1 buenoa cucunubensis n. sp.,macho (escala 0.25 mm). 1a vista lateral izquierda del labio y tylus (escala 0.25 mm). 1b superficie interna de la pata izquierda (escala 0.25 mm). 1e vista del peine estridulante de la tibia (escala 0.25 mm). 1d clasper genital izquierdo (escala 0.25 mm). 1e vista laterodorsal de la valva del ovipositor (escala 0.25mm) 76 hembra: en vista dorsal, cabeza lateralmente redondeada, anteriormente truncada, con vertex indentado, fuertemente indentado justo arriba del tylus, el cual es muy prominente; ancho de la cabeza aproximadamente seis veces el ancho anterior del vertex y menos que el ancho humeral del pronoto; synthlipsis aproximadamente la mitad del ancho anterior del vertex; a lo largo de la línea media, la cabeza es 3/5 la longitud del pronoto; notocefalon no sulcado dorsalmente; labro tan ancho como largo y con setas largas. pronoto con su longitud media 2/5 a 1/2 su ancho humeral; disco ausente; margenes laterales divergentes, margen posterior convexo, ligeramente encavo medianamente. escutelo largo, aproximadamente 5/3 la longitud media del pronoto. ovipositor de la hembra de forma normal (fig. 1e) con dientes dispuestos en tres filas longitudinales: una interna corta, de pocos dientes largos; una media de dientes normales y una externa de dientes normales, los cuales decrecen en tamaño clonada con las especies b. pallens, b. pallipes, b. platycnemis, b. omani truxal, b. nitida, b. mutabilis y b. macrotrichia truxal, grupo presumiblemente primitivo según truxal (1953). material examinado holotipo macho, alotipo hembra, (icn): cucunubá, mar., 23, 1991, jun., 21,1991. paratipos: de esta serie 46 machos, 36 hembras; mar., 23, 1991 1 hembra; sep.,29, 1991,59 machos, 73 hembras. el ocaso, may., 25,1990,1 macho; ene., 10,1991,12 machos laguna de fúquene, mar., 20, 1990, 1 macho, 3 hembras; oct., 29, 1990, 2 machos. laguna de pedropalo, dic., 22, 1990, 2 machos. laguna de suesca, mar., 10, 1990,2 machos, 2 hembras; nov., 29, 1990, 1 macho, mar., 23,1991,2 hembras; ago., 7,1991, hacia la base y con 5 ó 6 dientes pequeños laterales cerca del ápice. notas comparativas: superficialmente, esta especie es muy semejante a b. nitida truxal, b. mutabi/is truxal, y b. palien s (champion). b. cucunubensis difiere de b. nitida por tener el femur protoraxico más ancho en el ápice y difiere de b. mutabi/is por tener prolongación rostral distintiva mente más larga que el tercer segmento rostral y más pronunciado anteriormente. b. cucunubensis tiene más peines estridulantes en el área femoral que b. nitida y b. muta bilis. esta especie difiere de b. pallens por tener el margen posterior ventral del femur metatoráxico con más de 40 setas; el pronoto distintiva mente más largo y el femur protoráxico ancho y levemente ensanchado en el ápice. buenos cucunubensis n. sp. está muy rela8 machos, 5 hembras; dic., 29, 1991, 1 macho. mosquera, jun., 22, 1990, 2 machos, 1 hembras. tausa, jun., 24, 1991, 5 machos, 8 hembras la mesa, mar. 17, 1977, a. lpez, leg,3 machos, 3 hembras (lca). buenoa pallipes (fabricius) (fig. 2 a-b) notonecta pa/lipes fabricius, j. c., 1803, systema rhyngotorum: 103. buenoa pa/lipes .kirkaldy 1904: 123._truxai1953: 1418-1420, fig. 56 .nieser 1975: 191-192,figs.238,219. 77 20 figura 2. 2a vista lateral del labio. 2b pata protoráxica izquierda. prolongación rostral (fig. 2a) más larga que el tercer segmento rostral, cuya base se origina lateralmente cerca de la parte distal de dicho segmento, ápice moderadamente redondeado. longitud media del pronoto casi igual al ancho humeral; disco con dos depresiones largas hacia la línea media y una depresión subtriangular a cada lado, aparece tricarinado. longitud media del escutelo casi igual a la del pronoto. fémur protoráxico ancho y largo, ensanchado en el ápice; área estridulante oblonga a subtriangular, con 17 peines esclerotizados. tibia protoráxica con peine estridulante angosto (fig. 2b) con aproxifemur metatoráxico con una raya oscura madamente 34 dientes, los apicales más media ventral. anchos que los basales. diagnosis tamaño: longitud del macho 5.3-7.3 m, ancho del cuerpo 1.5-2.1 mm.; longitud de la hembra 5.47.6 mm., ancho del cuerpo 1.52.0 mm. color variable, va en tonos claros, blanco, rosado, gris a individuos negros; rostro, patas y esterno toraxico blancos. esterno abdominal invariablemente negro, con pelos largos, oscuros a lo largo de la quilla, laterotergitos y quilla rosado a rojo, últimos segmentos del abdomen blancos. características estructurales macho: la cabeza es menos de un tercio la longitud del pronoto; notocefalon dorsaimente sulcado; tylus protuberante; labro con el ancho basal distintivamente más grande que su longitud media; ápice redondeado y con un penacho de pelos; . 78 hembra: cabeza es 1/4 a 1/31a longitud del pronoto; notocefalon levemente sulcado; tylus usualmente protuberante; labro con un penacho de pelos. pronoto con su longitud media más de 1/5 su ancho humeral; disco ausente, ocasionalmente con una carina media tenue. escutelo largo, con longitud media distintivamente menos que el pronoto. material examinado cachipay, ferrocarril vía petaluma, may., 12, 1990, 7 machos, 12 hembras. el ocaso, vereda laguna verde, may., 25, 1990, 2 machos, 14 hembras; ene., 10, 1991, 42 machos, 76 hembras. laguna fúquene, oct., 29, 1990, 2 hembras. laguna pedropalo, nov., 13, 1989,4 machos; dic., 22, 1990,6 machos, 8 hembras; may., 12, 1991,6 machos, 11 hembras, jun., 16,1991,20 machos, 22 hembras, dic. 8, 1991, 26 machos, 17 hembras. laguna suesca, nov., 29, 1990, 2 machos, 5 hembras. buenoa platycnemis (fieber) (fig. 3 a-b) anisops platycnemis fieber, 1851, abhandlugen kongl. 80hmischen .'gesellschaft wissenschaften, 7 (5): 485. buenoa platycnemis .kirkaldy 1904: 134.truxal 1953: 14211426, fig. 57.roback y nieser 1974: 45 .nieser 1975: 192, figs. 239, 253. diagnosis. tamaño: longitud del macho 4.6-5.7 mm, ancho del cuerpo 1.0-1.6 mm; longitud de la hembra 4.9-5.1 mm, ancho del cuerpo 1.2.-1.6 mm. color: individuos blancos: estema abdominal negro excepto la quilla y los laterotergitos que son testáceos; individuos oscuros: mitad anterior del escutelo, pterotorax, excepto región pleural y abdofig.3 buenoa platycnemis, macho (escala 0.25 mm) 3a vista lateral del labio 3b pata protoráxica izquierda 79 fig. 4 . buenoa gracilis, macho 4a vista lateral del labio (escala 0.25 mm). 4b pata protoráxica izquierda (escala 0.5 mm). men negros, cabeza y parte del protorax blanco. características estructurales macho: la cabeza es aproximadamente 2/5 la longitud del pronoto, notocefalon levemente sulcado, tylus prominente, labro con ancho basal no más de dos veces su longitud media, ápice redondeado y con un penacho de pelos; prolongación rostral (fig. 3a) larga, mucho más larga que el tercer segmento rostral, cuya base se origina lateralmente y es proyectada anteriormente hasta la parte distal del tercer segmento rostral, con ápice moderadamente redondeado. longitud media del pronoto, 2/3 su ancho humeral; disco con dos depresiones alargadas hacia la línea media y una depresión larga subtriangular a cada lado, aparece tricarinado. longitud media del escutelo aproximadamente la mitad de la longitud del pronoto. femur protoráxico (fig. 2b) ancho y algo ensan80 chado en el pice; rea estriduléidora subtriangular, oblonga con 11 a 14 peines. tibia protoráxica (fig. 3b) ancha con 30 a 35 peines, los apicales más delgados y apiñados que los basales. hembra: la cabeza es un tercio a un medio la longitud del pronoto; notocefalon sulcado; tylus sobresale ligeramente. pronoto con su longitud media cerca de la mitad de su ancho humeral, disco no presente, ocasíbnalmente con una leve carina media. escutelo largo, con longitud media mayor que la del pronoto. material examinado la mesa, mar. 17, 1977, a. lópez, leg, 1 macho, 3 hembras (ica). tena, laguna pedropalo, nov., 13, 1989, 2 machos; jun., 16, 1991, 1 macho, 2 hembras, todos d. n. padilla, leg. girardot, oct., 11, 1992,2 machos, 4 hembras, todos d. n. padilla,leg. buenoa gracilis truxal (fig. 4 a-b). buenoa gracilis truxal 1953: 14391442, fig. 61.nieser 1970: 81-85.roback & nieser 1974: 44. diagnosis tamaño: longitud del macho 5.3-6.1 mm, ancho del cuerpo 1.3-1.7 mm; longitud de la hembra 5.8-6.1 mm, ancho del cuerpo 1.3-1.8 mm. color: individuos blancos, esterno abdominal negro excepto la quilla y los laterotergitos que son testáceos. fémur rnetatoráxlco con una raya oscura media ventral. características estructurales macho: synthlipsis muy angosto, un cuarto el ancho anterior del vértex; la cabeza es aproximadamente la mitad de la longitud del pronoto; notocefalon ligeramente sulcado; tylus protuberante, labro más ancho que largo, ápice redondeado y con un penacho de pelos; prolongación rostral (fig. 4a) igualo un poco más corta que el tercer segmento rostral, cuya base se origina lateralmente cerca a la parte distal de dicho segmento, ápice redondeado. longitud media del pronoto 3/5 su ancho humeral; disco con dos depresiones alargadas hacia la línea media y una depresión larga subtriangular a cada lado, aparece tricarinado. escutelo corto, longitud media 2/5 la del pronoto. femur protoráxico (fig. 4b) ni ancho ni delgado en el área estridulante subtriangular con 6 a 9 peines. tibia protoráxica con 24 a 28 peines; dientes apicales más largos y unidos que los basales; ápice de la tibia protoráxica, parte ventrolateral, con 3 a 4 pequeñas setas esclerotizadas. hembra: synthlipsis angosto, un cuarto el ancho anterior del vértex; a lo largo de la línea media, cabeza es la mitad de la longitud del pronoto; notocefalon sulcado dorsalmente; tylus protuberante. pronoto con su longitud media 4/5 su ancho humeral; disco con carina media. escutelo corto, aproximadamente 3/5 el largo del pronoto. material examinado fusagasugá, 1 km después del retén de chinauta, feb. 9, 1992, ,8 machos, 6 hembras; mar. 29, 1992,4 machos, 4 hembras todos m. padilla y d. n. padilla,leg. clave para especies del género buenoa a continuación se incluye una clave que ayuda a determinar los machos de las especies del género buenoa. 1. fémur protoráxico con 6 a 9 peines esclerotizados; ápice ventrolateral de la tibia protoráxica con 3 a 4 setas esclerotizadas; prolongación rostral igualo un poco más corta que el tercer segmento rostral y no proyectada en el borde lateral anterior del rostro (fig. 4) . . . buenoa gracilis fémur protoráxico con 11 a 21 peines esclerotizados, tibia protoráxica sin setas esclerotizadas en el ápice. . . . 2 2. prolongación rostral proyectada en el margen anterior del tercer segmento labial, en vista lateral (fig. 3); pronoto distintivamente tricarinado buenoa platycnemis prolongación rostral del labio no proyec8 1 tabla 1. datos ecológicos de las especies del género buenoa* buenoa cucunubensis platycnemis pallipes gracilis n. sitios de 7 2 5 colección vegetación abundante 0.5 0.5 0.6 moderada 0.43 0.5 0.4 sustrato arena 0.43 0.4 arcilla 0.57 0.6 turbia 0.71 0.4 clara 0.29 0.6 temporal 0.43 0.4 permanente 0.57 0.6 lago artificial 0.57 0.5 0.4 natural 0.43 0.5 0.6 * no. de habitats son números absolutos, el resto fracciones de 1 82 tada en el margen anterior del tercer segmento labial. . . . . . . . . 3 3. femur protoráxico muy ensanchado en el ápice, prolongación rostral curva longitudinalmente (fig.2). . . buenoa pallipes . fémur protoráxico levemente ensanchado en el ápice, prolongación rostral longitudinalmente angulado en la parte antero-iateral (fig. 1) . . . ..... buenoa cucunubensis. notas de distribución y ecológicas las especies del género buenoa se registran por primera vez en localidades con alturas entre 1728 3000 m.s.n.m; en ecosistemas acuáticos lénticos, lagunas y charcas. buenoa pallipes se extiende desde los 1800 a 3000 m.s.n.m, al parecer su ótimo . desarrollo ocurre a 1800 m, en aguas algo .cálidas, saturadas de oxígeno disuelto y ligeramente ácidas. en la tabla 1, se presentan otras condiciones ecológicas por especie. buenoa platycnemis se encuentra tanto en lagos naturales como artificiales, con alturas entre 289 y 2000 m.s.n.m. a una altura de 289 m.s.n.m., se encuentra compartiendo el hábitat con notonecta indica linneo. roback y nieser (op. cit.) la reportan a 16 km. de puerto lópez, meta, 181 m.s.n.m. buenoa gracilis, sólo se encontró en el lago artificial de fusagasugá, a 1728 m.s.n.m.; roback y nieser (op. cit.) la registran cerca de villavicencio, meta, 467 m.s.n.m. b~en~a cucunubensis n. sp., su rango altitudinal se extiende desde los 1198 a 3000 m.s.n.m. en aguas no tan frías, saturadas de oxígeno, ácidas y turbias. b. cucunubensis n. sp. y b. pallipes comparten el hábitat, ocasionalmente se las encuentra con b. platycnemis. b. gracilis no se encontró compartiendo el hábitat con ninguna otra especie del mismo género. b. cucunubensis n. sp., b. pallipes y b. platycnemis comparten el hábitat con notonecta melaena kirkaldy y neosigara murilloi hungerford. los adultos de las especies b. pa/lipes y b. cucunubensis son casi constantes a través del año, aunque se colectaron pocos individuos, al parecer cada especie presenta picos de abundancia en determinados meses del año, puesto que ocasionalmente polularon cientos de individuos. glosario area estridulante: conjunto de peines esclerotizados, presentes en fémur y tibia de la pata protorácica del macho. claspers: apéndices laterales de la cápsula genital del macho. conexivium: parte lateral del abdomen, formada por laterotergitos (dorsal) y lateroesternitos (ventral). notocefalon: superñcie dorsal de la cabeza. pterotórax: unión compacta de meso y metatórax. quilla: línea medio ventral sobresaliente y velluda que se . extiende a lo largo del esterno abdominal. rostro: aparato bucal perforador y chupador. sninónimos: labio, pico, proboseis. synthlipsis: espacio interocular más angosto. tylus: esclerito situado entre la frente y el labro. vértex: espacio interocular más ancho, en el margen frontal de la cabeza. agradecimientos al profesor emilio luque zabaleta, universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, porsu interes en la publicación del artículo. literatura citada 1.alvarez, l. f. y g. roldan. estudio del orden hemiptera (heteroptera) en el departamento de antioquia en diferentes pisos altitudinales. act. biol. 12(14): 31-46.1983. 2.kirkaldy, g. w. über notonectiden. wien. ent. zeit. 23:93-135. 1901. 3.nieser, n. records of south american notonectidae mainly from the amazon region. studies on the fauna of suriname and other guayanas 12(16): 81-86.1970. 4.---. the water bugs (heteroptera, nepomorpha) of the guayana region. stud. fauna suriname. 16(59): 176-256. 1975. 5. . notonectidae in: hurlbert, s. h. et al. (eds.) aquatic biota of tropical south america. san diegostate university, san diego california. parte i p. 115-117. 1981 a. 6.0rtegon, j. y h.quiroz. efectode la cepa gm10de bacllus thurlngiensis cl 50 en la capacidad depredadora de buenoa sp. (hemiptera: notonectidae) sobre larvas de culex pipiens qulnquefasclatus (diptera: culicidae). folia entomológica mexicana 79: 197-205. 1990. 7. roback, s. s. yn. nieser. aquatic hemiptera (hoteroptera) from the llanos orientales de colombia. proc.acad. scl philadelphia. 126(4):2949.1974. 83 8. roldan, s. g. guía para el estudio de los macroinvertebradosacuáticos del departamento de antioquia.bogotá:presencia.p.83-115.1988. 9. truxal, f. s. revisón of the genus buenoa. univ. kansas sci. bull. 35: 13511523. 1953. 84 9. ---o morphology of male gen italia in notonectidae.j. kansasent.soco25:30-38.1952. 10. . the machris brazilian expedition. entomology: general, systematics of the notonectidae. contr. sci. 12: 122.1957. agronom/a colombiana, 1993, volumen x, número 2: pág. 132 143 especies de trips (thysanoptera:thripidae) mas comunes en invernaderos de flores de la sabana de bogota. thrips species (thysanoptera thripidae) more common in cut flower greenhouse in bogotá plateau. estrella cardenas y darlo corredor 1 resumen se registran algunas especies de trips hallados dentro y alrededor de invernaderos en la sabana de bogotá, se proponen claves y esquemas para facilitar su determinación. seencontraron tres géneros a saber: taeniothrips, thrips y frank#nie/la; este últimogénero presenta el mayornúmero deespecies en los invernaderos de la sabana de bogotá. se propone una clave para las especies de f. occidentaks, f. auripes, f. panamensis, f. minuta, f. colombiana, taeniothrips simplex y thrips tabaci. también, se presenta una lista de plantas hospedantes paracada especie de trips, dentro y fuera de invernaderos. palabras claves: clavesyesquemas, taeniothrips, thrips, franklinie/la. summary we report sorne species found in and around greenhouses at the bogotá plateau, whith keys and drawings to make an easier identification. three genera were found: taeniothrips, thrips and frankdnie/la;this last genus has the highest number of species found inthe greenhouses. a keyto identify f. occidentalis, f. auripes, f.panamensís, f. minuta, f. colombiana, taeniothrips simplex and thrips tabaci, and a list of hosts foreach species in and out of the greenhouses are presented. introduccion los thysanoptera son insectos cuya longnud del 'facultad de agonomia, universidad nacional de colombia. apartado aéreo 14490, santafé de bogotá. 132 cuerpo varía entre 0,4 y 14,0 mm. el orden se subdivide en dos subórdenes: a).tubullfera (hembras sin ovipositor), con una familia phlaeothripidae y dos subfamilias: phlaeothripinae y megathripinae. b).terebrantia ( hembras con ovipositor), con cuatro familias: aeolothripidae, merothripidae, heterothripidae y thripidae. (stannard, 1968). la familia thripidae contiene la mayorla de las especies daninas que principalmente atacan flores y follage de ornamentales, frutales y hortalizas. por ejemplo,en estados unidos y canadá, taeniothrips simplex (morison), es plaga de gladiolo, clavel, dahalia sp. y clavellinas. (gambrell, 1934; o'nein and bigelow,1964). en estados unidos, franklinieoa tritici (fitch), fue reportada como plaga principal de rosa y crisantemo.(stannard, 1968). también, en estados unidos, frankliniella occidentalis (pergande), es plaga principal de invernadero, causa problemas graves en flores y follage de crisantemo y clavel. (roob, and parrella, 1986). según oetting (1991), f. occidentalis actualmente, predomina en los invernaderos de estados unidos; y está presentando resistencia parcial a todos los insecticidas usados para su control. oetting plantea, que la especie thrips palmi, esta iniciando el mismo comportamiento de f. occidentaos en invernaderos de estados unidos. kranz et, al. (1977) reportan varias especies, tales como f. occidentaos,f. fusca y thrips tabaci, como portadoras del virus tswv (tomato spotted wilt). en colombia, estos insectos han sido poco estudiados. algunos autores, como figueroa (1977), ica (1976) y gallego (1979) registran, por separado, algunas especies de trips con sus respectivos hospedantes en diferentes regiones del pais. galindo y pabón (1982) registraron, en el distrito especial de bogotá, las siguientes especies: eriothrips fasciapennismoulton, helothripsfasciatus pergande., sericothrips sp. (1), sericothrips sp. (2). isoneorothripssp., l. australis bagnall., frankliniella cephalica (crawford), f. fusca (hinds), f. hawksworthio'neill, f.runnerio"neill, f. tenuicomis (uzel), f. tritici(fitch), f. unico/ormorgan, f.wiliansi hood y 15 especies de la familia phlaeothripidae. cárdenas y corredor (1989.a,b), registran algunos trabajos realizados sobre la biologiade f. occidentalis y la preferencia de los trips por algunos colores, en invernaderos comerciales de la sabana de bogotá. los objetivos del presente trabajo fueron: la determinación taxonómica de los trips, el ajuste de claves con esquemas para facilitar su reconocimiento y la elaboración de una lista de plantas hospedantes para cada especie de trips. metodologia los especimenes de trips, fueron colectados en cultivos de flores dentro de invernaderos y en campo abierto, de diferentes sitios de la sabana de bogotá. en el laboratorlo, se utilizó un microscopio con dispositivo para dibujo, el cual se usó en la elaboración de esquemas a escala y observaciones de morfologla externa de los especimenes en estudio. la información publicada por dyadechko (1977), stannard (1968) y zimmerman (1968); se utilizó para la determinación taxonómica y ajuste de claves para las especies de trips reportadas en el presente trabajo. resultados, caracteristicas distintivas de la familia thripidae longitud del cuerpo entre 0,5 y 1,7 mm. alas, generalmente, alargadas angostándose más o menos gradualmente hacia el ápice. alas anteriores con dos venas longitudinales paralelas; la vena anterior sale de la base del ala, hasta el ápice, la vena posterior sale, aproximadamente, del primer tercio de la longitud del ala. rara vez, se observan venas transversas, aunque, algunas veces, se observan vestigios de éstas. a lo largo de la vena costa del ala anterior se disponen series de espinas fuertes. el ala posterior presenta una vena longitudinal media sin espinas y sin venas transversas. las alas, tanto anteríores como posteriores, presentan flecosen los márgenes posterior y anterior. antenas de 6 a 8 segmentos, después del sexto segmento los artejos son cortos y delgados y forman el estilo. palpos maxilares trisegmentados, algunas veces bisegmentados. palpos labiales generalmente bisegmentados. (zimmerman, 1968 y stannard, 1968). caracteristicas distintivas del género frankliniella kamy, 1910. cabeza tan larga como ancha, o ligeramente más larga que ancha; presenta dos pares de setas anteocelares, un par de setas interocelares pequenas o grandes y seis pares o menos de setas postoculares uniformes en tamaño y disposición; excepto el par iii o el par iv que está dirigido posterolaterarmente y generalmente es más fuerte que el resto. antena octo-segmentada, raramente con 7 segmentos; presenta tricomas sensoriales bifurcados sobre los segmentos 111y iv; los segmentos vii y viii o solo el vif forman un estilo corto. palpos maxilares trisegmentados. protórax más ancho que largo, con un par de setas largas sobre los ángulos anterior y posterior del pronoto; sobre la márgen posterior del pronoto, además presenta cinco pares de setas posteromarginales pequeñas; ocasionalmente los pares ii y iv más largos que el resto. alas bien desarrolladas o reducidas. las alas anteriores presentan dos venas longitudinales, sobre cada una se dispone una serie de setas continuas y regularmente espaciadas. machos más pequeños que las hembras, presentan áreas glandulares alargadas sobre los esternitos 111 y vii. (sakimura & o'neill, 1979). caracteristicas distintivas del género taeniothrips amyot & serville 1843. 133 cabeza generalmente más ancha que larga. antena octo-segmentada con tricomas sensoriales bifurcados sobre los segmentos 111y iv; los segmentos vii y viii forman un estilo pequer'lo. palpos maxilares trisegmentados. protórax más ancho que largo; presenta dos setas posteromarginales largas sobre cada ángulo posterior del pronoto; no presenta setas largas sobre los ángulos anteriores del pronoto. alas ausentes o bien desarrolladas. ala anterior con vena costa y dos venas longitudinales; sobre cada vena se dispone una serie de setas regularmente espaciadas y uniformes; la serie de setas de la vena longitudinal anterior se interrumpe antes de la mitad del ala. machos más pequer'losque las hembras, presentan o no glándulas esternales.(o'neill & bigelow, 1964). caracterlsticas distintivas del género thrips limeo 1758. cabeza casi tan larga como ancha. antena heptasegmentada con tricomas sensoriales bifurcados sobre los segmentos 111y iv; el segmento vii forma el estilo. palpos maxilares trisegmentados. protórax más ancho que largo, con un par de setas posteromarginales largas sobre los ángulos posteriores del pronoto; no presenta setas largas en los ángulos anteriores del pronoto. alas anteriores con dos venas longitudinales, laserie de setas de la vena longitudinal anterior interrumpida; mientras que la serie de setas de la vena longitudinal posterior está uniformemente espaciada. machos más pequeños que las hembras y presentas áreas glándulares sobre los esternitos abdominales.(zimmerman, 1968). clave para tres géneros encontrados en invernaderos de la sabana de bogotá. 1. antenas con 8 segmentos. angulos protorácicos anterolaterales provistas de una o dos setas largas y fuertes. angulos posterolaterales del 134 protórax provistos de un par de setas largas y fuertes ygeneralmente con cinco pares de setas cortas y delgadas en la márgen posterior del prot6rax franklniela kamy. angulos protorácicos no como lo anteriores 2 2.(1).antena con 8 segmentos. estilo bisegmentado formado por los segmentos vii y viii. presencia de setas accesorias en los esternitos abdominales taeniothrips amyot & serville. antena pentasegmentada. estilo formado por el vii segmento. ausencia de setas accesorias en los esternitos abdominales thrips l. género frankllnlella. clave para las especies encontradas en invernaderos de la sabana de bogotá. 1. especie clara. hembra: longitud del cuerpo 1.7 b '¡,:" .. ' .' figura 1. franklinlella occldentalls (pergande). caracteres externos de la hembra. a. ala anterior, b. antena, c. cabeza, pronoto y para anterior y d. segmentos abdominales terminales. (tomado de kono & papp, 1971). a o.llf mmf---_-----. figura 2. frankliniella auripes hood. caracteres externos de la hembra. a. cabeza y pronoto. b. antena, c. patra anterior, d. últimos segmentos abdominales y e. ala anterior. mm aprox. cabeza y protórax color amarillo claro. pterotórax color anaranjado. alas claras con flecos oscuros en los márgenes. antenas con 8 segmentos y fuertes tricomas sensoriales en los segmentos 111 y iv. palpos maxilares trisegmentados. (ver otras caracterlsticas en la fig.1). macho: 1.3 mm de longitud del cuerpo aprox. color del cuerpo amarillo claro f. occidentalis (pergande). 1'. especies oscuras 2. 2.(1').hembra: ala anterior oscura con una banda clara en la base dando la apariencia de una banda transversa color blanco. segmentos antenales 111, iybase del v color amarillo claro; los demás segmentos color café oscuro.(ver otras características en la fig.2). macho: color del cuerpo amarillo claro excepto los segmen135 a 0.14 mm figura 3. frankliniella auripes hood. a. últimos segmentos abdominales del macho. b. detalle de la genitafia del macho. d figura 4. franklinlella panamensls hood. detalles extemos de la hembra. a. cabeza y pronoto, b. antena, c. pata anterior, d. últimos segmentos abdominales y e. ala anterior. 136 .: figura 5. frankliniella panamensis hood. detalle de la genitalia del macho. tos antenales vi, vii y viii que son color café claro. 01er detalles de los últimos segmentos abdominales en la fig. 3) f. auripes. hood. 2'. alas anteriores sin banda clara en labase 3 3.(2').alas claras. hembra: cabeza color amarillo oscuro. protórax y pterotórax color café claro. segmentos abdominales color café oscuro. tarsos, tibias y mitad del fémur color amarillo claro; base del fémur color café claro. ojos color café rojizo. (ver otros detalles en la fig. 4). macho: color del cuerpo amarillo claro. (verdetalles de lagenitalia en lafig.5) f. panamensis hood. 3'. alas oscuras ..4 4.(3').hembra: color del cuerpo café grisáceo, excepto el segmento antenallll color café claro. alas anteriores color café oscuro con una pequeña mancha en la base, no en forma de banda transverza. presenta machos oscuros como la hembra y machos color anaranjado. (ver otras caracteristicas en la fig.6) f. minuta moulton. 4'. hembra: color del cuerpo color café oscuro grisáceo. abdomen con pigmentos subintegumentales coloranaranjado. cono bucal dirigido ventralmente. macho: color del cuerpo igual a la hembra pero más pequeño. (ver otras caracteristicas en la fig.7) ......f. colombiana moutton. género taenlothrips. taeniothrips simplex (morison). hembra: color del cuerpo café oscuro. tercer segmento antenal, tarsos y bases de los fémures color café amarillento. presenta una banda de color blanco en la base del ala anterior. cabeza grande con setas finas y esculturas arqueadas. setas ocelares pequeñas. abdomen generalmente con 8 setas accesorias distribuidas regularmente sobre los esternitos iii y vii. (ver otros detalles en la fig. 8). macho: color del cuerpo amarillo claro con setas accesorias en los esternitos abdominales 111 y vii. género thrips. thrips tabaci lindeman. hembra: colordelacabeza amarillo oscuro. protórax y pterotórax color amarillo claro. abdomen color 137 100/.u11 -4 a oo 100 /ji77 d figura 7. frankllnlella colombiana moulton. detalles externos. a. cabeza de la hembra, d. últimos segmentos abdominales del macho. (tomado de sakimura & q'neill, '1979). plantas hospedantes: flores de diente de león (taraxacum ofñcinale weber). frankliniella minuta (moulton). reportada para usa, méxico, guatemala, panamá e islas hawaiianas por sakimura & o'neill (1979). registrada, para colombia, por cárdenas y corredor (1989 b). plantas hospedantes: en invernaderos, sobre flores de crisantemo y en campo abierto, sobre flores de diente de león iterexecum ofñcinale weber). frankhniella panamensis hood. registrada, por figueroa (1977), para colombia, en la sabana de bogotá, sobre flores de trigo y cebada; por el ica (1976) y gallego (1979 sobre flores de avena (avena saliva l.). platas hospedantes: es la especie que se presenta ampliamente distribuida en hospedantes a campo abierto, en los alrededores de los invernaderos, en donde se observan altas poblaciones sobre flores, pero, en invernaderos, la cantidad de individuos es menor. en el presente trabajo, se reportan los siguientes hospedantes en la sabana de bogotá: 139 nombre común nombre científico familia crisantemo chrysanthemun morifoouml. compositae clavel dianthus spp. cariofilaceae cartucho zanthedeschia sp. araceae usianthus sp. papaveraceae b) plantas hospedantes en campo abierto. nombre común nombre científico familia geranios pelargonium spp. geraniaceae rosas rosa spp. rosaceae mora rubus glaucus benth. rosaceae sarcillejo fuchsia petíolaris h.b.k. enoteraceae diente de león taraxacum officinale weber. compositae achicoria hypochoeris radiata l. compositae guasca gaonsogaciliata (rat.) guasca galinsoga parviflora cavo botón de oro sp/7antesamericana mutis. uchuva physalis peruviana l. solanaceae hierbamora solanum nigrum sendt. trébol blanco trtfolium repens l. leguminosae trébol rojo trtfolium pratense l. flores masculinas de aliso. alnusspp. cunoniaceae bella helena impatiens balsamina l. balsaminaceae bella helena impatiens wa/lerana hook. abutilón abutilon picta malvaceae primorosa thunbertja alata bojer. acanthaceae azucena uuumcandidum liliaceae trompetilla mirabilis jalapa l. nyctaginaceae acedera amarilla. oxalis comiculata l. oxalidaceae acedera roja oxalis latifolia h.b.k. lantana lantana camara l. vervenaceae lantana lantana trifolia l. 140 a 0.1 mm b 0.11mm e 0.1 mm d figura 8. taeniothrips simplex (morison). caracteres externos. a. cabeza y pronoto, b. últimos segmentos abdominales de la hembra, c. antena y d. últimos segmentos abdominales del macho. (tomado de o'neill & bigelow, 1964). a) plantas hospedantes cultivadas en invernaderos. thrips tabaci lindeman. reportada para colombia por figueroa (1979) en bulbos y hojas de cebolla (allium cepa l.), ica, (1976) y gallego (1979). plantas hospedantes: en invernaderos, sobre flores de chrysanthemum morifolium l. (compositae), dianthus spp. (cariofiliaceae) y lisianthus sp.(papaveraceae). en campo abierto, sobre flores de seneciosp. (lágrimasde san josé) (compositae), trifolium repens l. (trébol blanco) (leguminosae) y sobre follage de cebolla (ajliumcepa l.) (liliaceae). taeniothrips simplex (morison). registrada para colombia porellca (1976) y figueroa (1979). plantas hospedantes: flores de clavel color rojo y color magenta oscuro, cultivadas bajo invernadero. en campo abierto, no se obsevaron. conclusiones la especie dominante dentro de invernaderos comerciales de flores fué f. occidentalis, aunque, también, se destaca la presencia, en menor cantidad de otras especies dañinas, como t. tabaci. f. panamensis y t. simplex. 141 a ejl! f' 1, , t" ,'\,,, " i \ , ' '\ " "" ~?-t-'tt-rr~ b figura 9. thrips tabacl lindeman. detalles externos de la hembra. a. ala anterior, b> antena, c. cabeza y pro noto y d. últiimos segmentos abdominales. (tomado de kono & papp, 1977). las especies f. minuta, f. colombiana y f. auripes no se han registrado como plagas. las claves facilitarán la determinación y reconocimiento de las especies que están causando problemas a los cultivos y para complementarlas, se elaboraron esquemas para f. au/ipesy para f. panamensís. en observaciones recientes, f. occidentars está invadiendo otros cultivos diferentes a los de flores y empieza a causar problemas en la sabana de bogotá, en cultivos de frutas, como la mora. agradecimientos. los autores agradecen al dr. l. knutson, director del bbii (usa) yal dr. s. nakahara, porladeterminación 142 taxonómica de algunos especlmenes, por la confirmación taxonómica de algunas especies de trips y por el suministro de valioso material bibliográfico. al dr. jorge h. torres r., botánico del icn-mhn, universidad nacional de colombia, bogotá, por la determínaclón taxonómica de las plantas hospedantes. literatura citada 1.cardenas,e.yd.corredor.1989.a.biologíadel trips fmnkllniella occidentalis (pergande) (thysanoptera: thripidae) sobre crisantemo chrysanthemun morifolium l. bajo condiciones de laboratorio. agronomía colombiana. universidad nacional de colombia. bogotá. vol. vi. págs. 71-77. 2.cardenas, e. yo. corredor. 1989.b. preferencia de los trips (thysanoptera: thripidae) hacia trampas de colores en un invernadero de flores de la sabana de bogotá. agronomia colombiana. universidad nacional de colombia. bogotá. vol. vi págs. 78-81. 3.dyadechko, n.p. 1977. thrips or fringe-winged insects (thysanoptera) ofeuropean partofthe urrs. publíshed for agricultural research service. usa. oepartament of agricultureand the national science. 344.p. 4.figueroa, p.a. 1917 . insectos y acarinos de colombia. primera edición. facultad de agronomia. palmira. universidad nacional de colombia. impreso gráficas fenix. cali, colombia. 5.gallndo, d. y l. pabon.1982. los thysanoptera y sus plantas hospederas naturales en el distrito especial de bogotá. memorias. sociedad ecuatoriana de biologia. guayaquil. ecuador. vol. 1: 193-202. 6.gallego, m.l. 1979. lista de insectos y algunos otros artrópodos que afectan los principales cultivos, animales domésticos y al hombre en colombia. universidad nacional de colombia. medellín. facultad de ciencias, depto. de biologia. 141.p. 7.gambrell. f.l. 1934. gladiolus thripscontrol studies observations on bulb mite infestation.j.econ. entomol. 27:1159-1166. 8jca, 1976. lista de insectos dañinos y otras plagas en colombia. boletín técnico no. 43. tercera edición 484.p. 9.kono, t., ano ch. papp. 1977. handbook of agricultural pest. departament of agriculture division of plant industry. sacramento. california. 203.p. 10.kranz, j., h. schmutterer andw. koch.1977. diseases. pestsandweeds in tropical crops. verlang paul parey. berlin and hamburg. 666 p. 11.0etting, r. 1991. biologia, ecologia y manejo de trips con énfasis en control biologico y quimico de la especie frankliniella occidentalis. miscelánea socolen. pág. 45-47. 12.0'neill, k. and r.s. bigelow. 1964. the taeniothrips of canada (thysanoptera: thripidae). canadá. ent. 96:1219-1239. 13.roob,k. and m. parrella. 1986. biologyand control of western flowers thrips frankliniella occidentalis. second conference on insects and diseases management.on ornamentals. louisville. kentucky. 14.sakimura, k. and k. o'neill. 1979. frankliniella, redefinition of genus and revision of minuta group species (thysanoptera: thripidae) usa. departament of agriculture. tecnical bulletin. washington oc. 49 p. 15.stannard, l.j. 1968. thethrips orthysanoptera of liiinois. natural history ..survey bull. 29:215-552. 16.zimmerman, e.c. 1968.lnsect ofhawaii. apterigola lo thysanoplera. university of+iawaii press. honolulu. hawaii. 2:1-475. 143 tabla de vida y parametros poblacionales fundamentales de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) sobre rosa sp. en condiciones de laboratorio. , gabriel páramo· maurlclo sánchez • darlo corredor·· resumen uno de los ácaros más ampliamente distribuidos y que causan pérdidas en cultivos bajo invernadero en la sabana de bogotá es t. urt/ca8 koch. utilizando la técnica del disco de hoja con follaje de rosa se determ inó el ciclo de vida de esta especie y se elaboró la tabla de vida. el experimento se mantuvo en condiciones ambientales controladas con una temperatura de 23 ± 2°c y humedad relativa de 85 ± 5%. la duración de los diferentes estadios fue: huevo 7.39 dlas, larva 1.87, nlnfocrlsállda 1.57, protonlnfa 1.53, deutocrlsállda 1.52, deutonlnfa 1.73 y tellocrlsállda 1.84 dlas. el periodo de ovlposlclón fue de 35 dlas con un promedio de 3.52 huevos/hembra/dla. se construyó la curva de supervlvlencla para todo el ciclo de vida y se calcularon algunos parámetros poblaclonales tales como tasa neta de reproducción (ro)' tiempo medio generacional (t), tasa intrlnseca de crecimiento natural (rrn),tasa finita de multiplicación (a) y distribución estable de edades. summary the two spotted splder mlte, retrenvcnu» untce« koch is one of the most wldely dlstrlbuted mltes in the world and one of the maln causes of losses in commerclal greenhouses in bogota. uslng the leaf dlsc technlque some baslc blologlcal data were studled under laboratory condltlons wlth a temperature of 23 ± 2°c and a relatlve humldlly of 85 ± 5%. llfe cycle was determlned uslng rose leaves as host plant. ovlposltlon time for females was 35 days wlth an average of 3.52 eggs per female per day. net reproductlve rate (ro), mean length of a generatlon (t), intrlnslc rate of natural increase (r..,.,), flnlte rate of reproductlon ('a) and stable age dlstrlbutlon were calculated. (1) proyecto financiado por el centro de investigaciones y desarrollo cientffico de la universidad nacional, cindec. • estudiante de biologfa, universidad nacional de colombia, a.a. 357b5 bogota. profesor, facultad de agronomfa, universidad nacional de colombia, a.a. 14490. bogotá. 83 introduccion uno de los principales renglones de exportación de colombia en la actualidad, es el de la flores. los requerimientos fltosanltarlos exigidos por los mercados internacionales, el tipo de tecnologla usada en este sector y la proliferación de plagas y enfermedades, han ocasionado exceso en la aplicación de plagulcldas y agroqulmlcos en general. dentro de los ácaros fitófagos, el tetranychus urtlcae koch es una de las plagas que más afecta los cultivos de rosa en nuestro medio, elevando los costos de producción por las aplicaciones de acarlcldas, como también reduciendo la capacidad exportable de este producto. el presente trabajo tuvo como objetivos fundamentales aportar conocimientos básicos sobre la biologla de t. urttcee (ciclo de vida, fecundidad y longevidad), elaborar la tabla de vida y evaluar algunos parámetros poblacionales fundamentales como la tasa neta de reproducción (ro), tiempo medio generacional, tasa intrlnseca de crecimiento natural (r) y tasa finita de multiplicación ( aj de esta especie de ácaro sobre rosa sp. en condiciones de laboratorio. diversos trabajos se han realizado sobre la blologla de t. urttce» en paises de la zona templada; son escasas las investigaciones hechas en el neotróplco; en colombia se destaca el trabajo de uribe (1982) quien determinó algunos aspectos de la blologla de este ácaro en la sabana de bogotá en condiciones de campo atacando cultivos de fresa (fragar/a sp.). varios autores han escrito sobre el ciclo elevida, y en g~neral sobre la blologla del t. uniese koch, estudiándolo sobre diferentes especies vegetales hospederas. el ciclo de vida del t. urticae, consiste de huevo, larva, protonlnfa, deutonlnfa y adulto. al final de los instares larval y ninfales se presentan periodos inactivos o de qulescencla denominados nlnfocrlsállda, deutocrisállda y tellocrisálida respectivamente (boudreaux, 1963; shlh et al, 1976). los aspectos de la biologla de t. urticae han sido ampliamente estudiados en condiciones de laboratorio, en las cuales las principales variables ambientales consideradas son la temperatura y la humedad relativa (polclk el al, 1965). no se han definido las temperaturas y humedades relativas óptimas para el desarrollo de éste ácaro. boudreaux (1963) y shlh el al (1976) establecieron un rango comprendido entre los 23 y 29.4 grados centlgrados de temperatura, y humedades relativas del 25 al 80% como condiciones favorables para un buen crecimiento de esta especie. entre los estudios sobre la dinámica de poblaciones de esta especie es importante señalar los de shlh el al (1976) quienes elaboraron un trabajo en el cual se construyó la tabla de vida y se evaluó la tasa intrlnseca de crecimiento natural, con el fin de dar pautas para implementar control biológico con depredadores. boykln y campbell (1982) evaluaron varios plagulcldas sobre poblaciones de t. urttcee y observaron los efectos de éstos sobre el incremento del potencial reproductivo (tasa intrlnseca de crecimiento natural). carey y bradley (1982) compararon ciclos de vida, ratas de desarrollo, relación de sexos y tablas de vida de las especies t. urticee, t. turkestani y t. pac/i/cus. sabells (1985) reportó estrategias reproductivas y establece comparaciones de los parámetros tasa neta de reproducción, tasa intrlnseca de crecimiento natural y tasa finita de multiplicación de algunos tetranlquldos. materiales y metodos ciclo de vida. los estudios sobre la blologla de t. urticae fueron realizados en el laboratorio de entomologla de la facultad de agronomla de la universidad nacional de colombia. las condiciones ambientales se controlaron en una cámara blocllmátlca dlsenada para tal fin, con 84 temperatura y humedada relativa constantes (23±2°c y 85 ± 5% h.r.). la técnica empleada para hacer el seguimiento del ciclo de vida fue la del disco de hoja propuesta por rodrlguez (1953). a este método se le hicieron algunas modificaciones consistentes en la utilización de algodón prensado como sustrato y la adición de un mlcostátlco (mlcostatln) a la solución de sacarosa. se realizaron dos observaciones diarias para obtener una mayor exactitud en la medición de los estadios. inicialmente se montaron 45 tellocrlsálldas hembras (una por disco) cada una acompañada de un macho adulto, ya que la cópula ocurre inmediatamente emerge la hembra adulta. después de la cópula se extrajeron los machos. las hembras se dejaron en su respectivo disco hasta la primera postura, permitiendo conocer el periodo de preovlposlclón. a partir de este momento las hembras se cambiaron dlaramente de disco para evaluar el ritmo de ovlposlclón. el estudio del ciclo de vida se efectuó a partir de 450 huevos puestos por estas hembras. se realizaron también estudios con hembras vlrgenes (debido a que presentan partenogénesis de tipo arrenotoquia), para lo cual se procedió de la misma manera, con la diferencia de que a la tellocrlsállda no se le colocó macho acompanante. los datos para hembras no fecundadadas se tomaron a partir de 20 individuos (preoviposlción y ritmo diario de ovoposlclón), y el ciclo de vida a partir de 165 huevos. tabla devida a partir de los datos tomados de los descendientes hembras, de hembras fecundadas, se elaboró la tabla de vida y se cuantificaron los parámetros poblaclonales fundamentales, siguiendo para ello los tratamientos matemáticos propuestos por diferentes autores (rablnovlch, 1980; hutchlnson, 1981). los parámetros calculados y los tratamientos empleados para su cálculo fueron los siguientes: edad (x) proporción de supervivientes a la edad x, (1 x): nx' no números de individuos que mueren entre las edades x-t y x, (dx): nx_1nx probabilidad de morir entre dos edades sucesivas (qx): dx' nx-1 media de la probabilidad de supervivencia entre dos edades sucesivas (lx): i x+ ix + 1 donde: nx: número total de individuos que quedan vivos en la edad x no: número inicial de individuos de la población al comienzo de la unidad de tiempo en la edad x. los parámetros poblaclonales fundamentales calculados fueron: proporción de hembras vivas a la edad x, (ix) número de hembras descendientes de cada hembra en el intervalo de edad x, (mx) 85 tasa neta de reproducción (ro) oc ro=~ ixmx x=o tiempo medio generacional (t) lxi )(mx t= llxmx = tasa intrlnseca de crecimiento natural (rm) log r r _ e o mt tasa finita de multiplicación (a.) a=er aesultados y discusion la duración total del ciclo de vida para descendientes de hembras fecundadas fuá de 19.8 dlas (tabla 1) y la hembra adulta tuvo un periodo de preovlsposlclón de 2.4 dlas (figura 1). la duración total del ciclo de vida para los machos descendientes de hembras vlrgenes fue de 20.5 dlas. tabla 1 duracion de estadios de desarrollo para descendientes de hembras fecundadas y virgenes de tgetranychus urticae en condiciones de laboratorio sobre rosa sp. estadio duracion n desviacion coeficiente (olas) estandar de variacion fec. vlrg. fec. vlrg. fec. vlrg. fec. vlrg. huevo 7.39 7.88 238 140 0.47 0.55 6.448 6.992 larva 1.87 1.60 200 128 0.65 0.54 34.886 34.059 ninfocrisallda 1.57 1.79 190 125 0.44 0.58 29.119 32.450 protoninfa 1.53 1.46 193 116 0.62 0.59 40.364 40.588 deutocrisallda 1.52 1.63 182 116 0.39 0.47 25.688 28.903 deutoninfa 1.73 1.53 176 110 0.49 0.46 28.678 30.372 tellocrisallda 1.84 1.84 176 112 0.34 0.38 18.905 20.813 adulto hembra 21.03 30 12.73 60.542 macho 27.90 30 12.36 44.322 el ciclo de vida para los machos descendientes de hembras vlrgenes duró un dla más que para los descendientes de hembras fecundadas, encontrándose una mayor duración de los estadios inactivos y un mayor tiempo de preovlposlclón (3.0 dlas) de las hembras evaluadas sin macho acompanante (figura 2). 86 huevo incubacion 7.39 figura l. ciclo de vida de t. urticae medido en d1as, para descendientes de hem bras copuladas 87 huevo incubacion 7.86 dfutoninfa 1.53 figura 2. ciclo de v ida de t. urticae medido en d 1as, para cescendientes de hem bras v 1rgenes 88 la duración del ciclo de vida calculado para hembras fecundadas (19.8 dlas), difiere de los reportados en la literatura. urlbe (1982) encontró que el t. urttce« cumple su ciclo de vida en 25.5 dlas, bajo condiciones de campo, con el 80% de humedad relativa y una temperatura de 13°c utilizando como planta hospedante la fresa (fragaria sp.). boudreaux (1963) reportó algunos estudios realizados en la unión soviética y los estados unidos en los cuales se determinó la duración del ciclo de vida entre 7 y 12 dlas bajo un rango de temperatura comprendido entre 23 y 29°c. shlh st al (1976) logró que este ácaro se desarrollara en un tiempo de 7.5 dlas con una humedad relativa del 95% en la florida. sin duda alguna las diferencias en las condiciones ambientales del experimento son la causa principal de esta variabilidad en resultados. el periodo de ovlposlclón en hembras copuladas fue de 35 dlas, con un promedio de 3.5 huevos/hembra/dla; la máxima postura se observó entre los dlas 7 y 12, con 5.2 huevos/hembra/dla en promedio. las hembras vlrgenes ovlposltaron durante 50 dlas con un promedio de 2.6 huevos/hembra/dla; la máxima cantidad de huevos puestos se presentó en el dla 5, con un promedio de 2.6 huevos/hembra/dla (figura 3). posiblemente las hembras fecundadas' posean un metabolismo más acelerado que las hembras vlrgenes, ya que su periodo de ovlposlclón es mucho más corto y con un mayor número de huevos puestos diariamente. se encontró una relación de sexos de 2 hembras por un macho, para descendientes de hembras copuladas. la relación se presenta mayor en los primeros 13 dlas (3 hembras: 1 macho) (figura 4), disminuyendo en el transcurso del tiempo; esto puede ser debido a la disminución del esperma acumulado por la hembra en la espermateca, originando un aumento en el número de machos, los cuales nacen por partenogénesis. una tabla de vida es un modelo sobre algunos patrones de comportamiento de la población; es una hipótesis puesto que la tabla de vida origina algunos valores para predecir el desarrollo futuro de la población y si la población está en expansión o contracción. no obstante es necesario aclarar, que las predicciones hechas para una población estudiada en el laboratorio, a partir de una tabla de vida, no tienen en cuenta las presiones ambientales (competencia inter o intraespeclflca, depredación, parasitismo, etc.), que están obrando sobre dicha población en condiciones reales de campo. se construyó la tabla de vida para t. uruce«, bap las condiciones de laboratorio anotadas anteriormente, a partir de los datos tomados de la descendencia hembra, de las hembras fecundadas (tabla 2). la tabla de vida construida revela que la mortalidad durante todo el ciclo de vida es muy baja, hecho que se puede corroborar en la mortalidad de los huevos (no viabilidad), que a pesar de ser la más alta de todos los estadios, fué tan solo del 6.8%. a partir de la tabla de vida se elaboró la curva de supervivencia, y se determinó que es c;letipo 11(figura 5), es decir que la población estudiada presenta un número constante de individuos que mueren por unidad de tiempo, esto es, una probabilidad constante de muerte a lo largo de toda la vida. los parámetros poblaclonales cuantificados fueron los siguientes: tasa neta de producclón o tasa de reemplazo (ro), que representa el número progenie de hembras que pueden ser producldaa por una hembra de la población durante toda su vida. el valor que se obtuvo fué de 41.0 hembras, hecho que evidencia un acelerado crecimiento de la población. tiempo medio generacional (t), para una especie de reproducción continua se interpreta como aquella edad a la cual si todo el esfuerzo reproductivo se concentra en ella, la tasa 89 o lo lo lis lo 'o q) lis c: 'o lo q) c: .., 0'1 ::j lo¡ o 'ir-l q) > 44. :r: :r: o i .., q) lis o.... , lo .¡.j, m lo¡ i ::s ..! ._81 -e-c, q)--_ o 'o m c:-o-....(' o i .... / 111 i. lo on o.--, -m, ti) > \ t:i! o j h , _ o q) /' " 'o<. o, n o ,,'> -m_ /' lo¡.., -: ;tj, /'-/. lo o..... elr.¡.j i -mi c:: (, ') o m / ..... / ~<: ::jo h '¡ ....,lo-'" o o o o o o le, .., m n ..... soa3:0h 90 ns 'o 0+-'0 q) .,..f'o > m q) q) 'o ,'" ~ r s:: o, q) r-i i .,..f u 'o -,-4, lo s:: u,, -, n q) "u r-i'1 m q), q) 'o) i 'o i oe, "ns t)\ "1-1 1-1,,'> ns ns "" o o. r-i/ n/ / ui o( o r-i i )< i q) ns i m (,, q), "q) ns '1 'o u, .,..f_j lo cj) ns ~_-r-i ..:x: .,..f 1-1 h 1-1 ::s /'7 ci ns~ • / 'o 81/, \ s:: al\ \ '1() 'o \ o .,..f) i r-i u m / 1-1 ns/ / / o 1-1 ( o. ~i o (. 1-1 q), -, p4 .c:: \ . , ~,, ~"1i l. p-, "o-, >h__ p.¡ o '<:1' m n r-i oxas ~od sarlnalana::>saa aa ohahnn 91 tabla 2 tabla de vida de tetranychus urt/cae en condiciones de laboratorio, sobre rosa sp. estadio x nx dx tx lx huevo o 450 31 0.931 0.9010 larva 7.397 419 27 0.871 0.8665 ninfocrisallda 9.272 392 4 0.862 0.8465 protoninfa 10.851 388 12 0.835 0.6380 deutocrisallda 12.387 376 2 0.831 0.8240 deutoninfa 13.913 374 6 0.817 0.8180 tellocrisallda 15.646 388 1 0.815 adulto 17.492 367 o ro=41.008 hembras t =10.44dlas rm=0.355 i\ =1.426indlvlduos/hembra/dla. neta de reproducción seria la misma que con el esfuerzo reproductivo repartido entre varias edades, para el presente caso su valor fué de 10.4 dlas. el tiempo generacional medido de nuevo a huevo fué de 19.8 dlas, es decir que en un ano cada hembra puede producir aproximadamente 18 generaciones. tasa intrlnseca de crecimiento natural (rm)o capacidad innata de incremento, esta tasa instantánea representa la capacidad de multiplicación de la población en un momento determinado: esto es, la representación del potencial reproductivo de la población. dicho valor se calculó en 0.35. tasa finita de multiplicación (a), representa cuantos individuos se agregan a la población por cada hembra en un tiempo determinado. al realizar los cálculos para esta tasa se pudo determinar que se agregan 1.4 indlvlduos/hembra/dla a la población. a partir de éste parámetro es posible estimar que una hembra del ácaro podrla producir al cabo de 50 dlas una población cercana a los 50 millones de descendientes (1.42650), lo cual explica fácilmente por qué los ataques de esta plaga se detectan generalmente sobre focos con alto numero de individuos. es dificil comparar los valores hallados para estos parámetros, en especial la tasa intrlnseca de crecimiento natural, con los resportados en otros trabajos, ya que los parámetros poblaclonales fundamentales son estadlstlcas de cada población estudiada en particular, en donde los aspectos de ciclo de vida incluyendo tasa de desarrollo, fecundidad, longevidad, relación de sexos, etc. son dados bajo condiciones muy especiales de temperatura, humedad relativa, fotoperlodo, y especie vejetal hospedera. sabells (1985) reporta algunos trabajos que determinaron valores de la tasa neta de reproducción, tasa intrlnseca de crecimiento natural y tasa finita de reproducción sobre pepino, trébol y algodón y propone que las diferencias para estos valores, están dadas tanto por la especie vegetal hospedante como por la edad de las hojas sobre las cuales se encuentra el ácaro. shlh el al (1976) determinó para el t. urtlcae una rm de 0.336 y propone que este valor 92 r,, ) / / / ( j ( r j ( ) (/ j (' ) ( lira ----'!!tr---------ra----------a--------ar -------¡n r o m o o . o ro 11'1 o oo o ·n lis 11'1 .q.... 11'1 m o m o ci) 'o lis > h :3 () . u'l 93 oo 0-4 94 ..... o al oce ,--.....->....-> .... >r-~ >>..... .............. .......... \ \ "-, m n .. o > gi :::s ::r: ........, cij ca u........ l:::s ...:, cij -o cii o.... -o ca.... cii cij cij -o cij,_ .q ca.... cii gies \() ,_ .... :::s u-o :::set: .q.... l••........ cii-.... .... c>depende principalmente de la temperatura y la humedad relativa. carey y bradley (1982) hallaron valores de 44.6 para la ro, 0.207 para rm y 1.229 para a, y afirman que las diferencias medidas para estos parámetros se deben a las diferentes condiciones ambientales de estudio y a la especie vegetal hospedante. teniendo en cuenta la gran capacidad de t. urticae para adaptarse a tan diferentes condiciones y considerando la situación de colombia como pals neotroplcal ubicado en la zona ecuatorial con condiciones ambientales muy estables y diversas -especialmente temperatura, humedad relativa, y hospedantesdeterminadas fundamentalmente por la altitud, es lógico concluir que un modelo para predecir el comportamiento poblaclonal de t. urtlcae en nuestro medio debe ser alimentado con parámetros biológicos medidos para cada reglón de acuerdo a sus condiciones particulares. a partir de la tasa intrlnseca de crecimiento natural y de la tabla de vida se calculó la distribución estable de edades del t. urtlcae de acuerdo con la metodologla de blrch (1948.) y andrewartha y blrch (1954). la mortalidad total de los individuos inmaduros fue del 18.5%, de los cuales el 6.8%, se presentó en huevos -primer estadlo-. esto tiene un interés particular al notar la alta proporción de estadios inmaduros (99.53%) en esta población (figura 6) resultado que está directamente asociado con el alto valor de la tasa intrlnseca de crecimiento natural (rm). la distribución estable de edades obtenida en forma teórica mediante este método es similar a la distribución estable de edades real que se observa en situaciones de campo para esta especie. esta alta proporción de individuos inmaduros deja ver por qué estimaciones poblaclonales basadas en conteos de individuos adultos solamente, pueden dar medidas totalmente equivocadas sobre la densidad de población. esta apreciación es válida para otros organismos que presenten un valor alto para rm. finalmente, vale la pena destacar que aún cuando la tasa intrlnseca de crecimiento natural real -en condiciones de campopuede no alcanzar un valor tan alto como el calculado en este estudio, los resultados obtenidos son muy otiles desde el punto de vista teórico y práctico. la capacidad de incremento de una especie puede servir como un parámetro muy útll para, por ejemplo, estudios de control biológico, estudios sobre el efecto de plantas hospedantes o tratamientos qulmlcos sobre una población de t. urtlcae, o la elaboración de modelos predlctlvos de una dinámica poblaclonal que nos podrlan llevar a un manejo verdaderamente clentlfco de nuestros problemas de plagas. bibllografia andrewartha, h.g. y l.c. birch. the dlstrlbutlon and abundance of anlmals. unlv. of chlcago press, london, 782 p. 1954. birch, l.c. the intrlnslc rate of natural increase of an insect populatlon. jour. animal ecology. 17: 15-26. 1948. boudreaux, h. blologlcal aspects of some phytophagous mltes. ann. rev. entomol. 8: 137-154.1963. boykin, l. y w. campbell. rate of populatlon increase of two spotted splder mlte (acarl: tetranychldae) on peanut leaves treated wlth pestlcldes. jour. econ. entomol. 15 (6): 966-971. 1982. 95 carey, j. yw. bradley. developmental rates, vital schedulee, sex ratlos, and lite tables tor tetranychus urticee, t. turkestanl and t. paclflcus (acarlna: tetranychldae) on cotton. acarologla. t. xxiii. fasc. 4. 1982. hutchinson, g.e. introducción a la ecologla de poblaciones. blume ecologla. editorial blume. barcelona. 1981. polcik, b., nowosielsky, j., y j. neagele. dally rhythrn of ovlposltlon in the two-spotted splder mlte. jour. econ. entomol. 58 (3): 467-469. 1965. rabinovich, j.e. introducción a la ecologla de poblaciones animales. monograflas o.e.a. serie blologla. washington d.c. 1980. rodriguez, j.g. detached leaf culture in mlte nutrlton studles. jour. econ. entomol. 46:713. 1953. sabells, m.w. reproductlve strategles. in splder mltes. thelr blology, natural enemles and control. volume 1a. edlted by w. helle and m.w. sabells. elsevler sclence publlsher b.v. amsterdam.1985. shih, ch" s. poe y cromroy, h. blology, iife table, and intrlslc rate of increase of tetranychus urtlcae. ann. entomol. soco amer. 63(2): 362-364.1976. uribe, o. identificación y ciclo de vida de la aranlta verde de dos manchas (tetranychus urtlcae koch) de la fresa (fragaria sp.) en la sabana de bogotá. tesis de grado. universidad javerlana. bogotá. 1982. 96 normas para publicar en la revista agronomia colombiana los artículos deben ser inéditos. manuscritos que vayan a ser publicados en otra revista no son aceptados. 1.extensión del artículo: la extensión del artículo no debe exceder las 8 páginas, incluidas tablas y figuras. . 2.lenguaje, unidades y abreviaturas: el lenguaje oficial de la revista es español. debe usarse el sistema métrico decimal. las abreviaturas deben explicarse, cuando se usan por primera vez. 3.encabezado: el título: debe ser en mayúsculas y no tener abreviatu ras. -se debe escribir el nombre científico de las plantas o animales, en minúsculas y, sólo, con mayúscula inicial el nombre del género y debidamente subrayados y acompañado del nombre o la abreviatura del autor (es). -nombre del autor, sin títulos -nombre y dirección del instituto 4.abstract: debe escribirse en inglés, y puede. contener el problema y los resultados en corto. no exceder 250 palabras. s.palabras claves: de cinco a siete palabras claves que no sean usadas en el título. se puede mencionar especies (nombre común ó científico), términos: químicos, fisiológicos ó patológicos. 6.introduccion: esta puede contener la situación actual del problema y revisión de trabajos previos y además, el objetivo de la investigación. 7.materiales y métodos: describir, de manera concisa el material vegetal u otros, la técnica realizada, los métodos usados y la secuencia de experimentos. a.resultados y discusión: estos deben presentarse de manera lógica y objetiva. los resultados pueden presentarse en cuadros, inmediatamente después de ser citados. para la discusión, interprete sus conclusiones y discuta su significancia. procure dar respuesta a lo planteado en la introducción, y realice recomendaciones para futuras investigacioni3s. 9.agradecimientos: estos se dan para contribuciones significantes, por ejemplo, fundaciones, especialistas, firmas comerciales ó asociaciones de profesionales. 10.literatura citada use una de las siguientes referencias para realizar sus citas: -autor (año) ó (autor, año) -en el caso de ser tres o más autores para la misma publicación: primer autor et al. (año). en el listado de literatura citada, se citan los autores en orden alfabético, y consecutivo y ademas, en orden cronológico, para publicaciones del mismo autor (8); las referencias tienen el siguiente orden: -para revistas: autor(8), título, revista, volúmen, número página-página, año. -para libros: autor(s), título, (editor) dirección. páginas referenciadas, año. el comité de redacción de la revista se reserva el derecho de aceptar o nó las contribu ciones. para mayor información, favor ponerse en contacto con el comité de redacción de la revista. apartado aéreo 14490, santafé de bogotá, d.c., colombia; fax 2687439; teléfonos 2698160; 2681314 y2685901. contenido estudio de la adaptabilidad de cuatro genotipos de guisante (pisumsativuml. varo macrocarpon) bajo dos densidades y en dos localidades. miguel aguilar, patricia brusco y ricardo martinez. 3 control biologico del marchitamiento vascular del cla vel miniatura ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi con aislamientos no patogenos de fusarium oxvsporumo juan carlos rodrlguez, pedro rodrlguez y germán arbeláez. 19 efectos de tratamientos de labranza sobre la resistencia a la penetracion de un andisol. javier jiménez, hamer puentes y fabio r. leiva. 30 seleccion masal divergente por prollficidad en maiz y sus efectos en las caracteristicas de la espiga. orlando martrnez, hermes aramendis y manuel torregroza c. 40 administracion y rentabilidad en las fincas cafeteras. nilsón lópez soto y obed ramlrez ramlrez. 49 la capacidad de direccion y la formacion de ingenieros agronomos. david cue/lar galvez. 57 diferenciacion genetica de cultivares de ajo por medio de unidades de distancias multivariadas. gustavo adolfo ligarreto m. y rodrigo artunduaga r. 67 nueva especie del genero buenoa kirkaldy (hemiptera, notonectidae) con clave para especies y notas ecologicas. dora n. padilla gil y nico nieser . 74 anatomia floral de macleania rupestris (h.b.k.) a.c. smith nubia b. de lozano y martha l. de valencia. 85 produccion de semilla de remolacha en colombia, jesús norato rodrlguez y maria eugenia gonzález. 102 accion madurante y defollante del ethrel sobre el algodonero, jesús norato rodríguez y fredy quitián gonzalez. 108 accion del stimulate en el crecimiento y llenado de mazorcas en maiz (zea mays l.i, jesús norato rodr[guez. 115 crecimiento y produccion en tres clones de gypsophila paniculata l. cultivadas bajo identicas condiciones de invernadero, gustavo arenas blanco y angela chaparro de barrera. 119 plantulas de algunas especies leñosas nativas y connaturalizadas del bosque subandino silvaniacundinamarcacolombia, eduardo barrera torres. 131 j efecto de la apllcacion de acidos humicos en hapludul t tipico de los llanos orientales y su interraccion con elementos micronutrientes, luis jorge mesa, josé castro, pedro méndez. 160 agronomía 24-1f.pdf resumen: los procesos de acidificación en suelos sulfatados ácidos (ssa) son complejos, con presencia de sales metálicas que por su carácter químico restringen severamente la productividad agropecuaria de las tierras; es el caso de los ssa del valle alto del río chicamocha (boyacá), donde existen alrededor de 3.000 ha afectadas en diferente grado por este problema. el diagnóstico y el control adecuados de la acidez mediante enmiendas básicas no se consideran integralmente en estos suelos: cuando se hacen para establecer cultivos, se incurre con frecuencia en aplicaciones generalizadas con diferentes dosis de cales, sin tener en cuenta el estado de acidez de áreas modales representativas. el presente estudio determinó, a través de pruebas de incubación en laboratorio, los requerimientos de cal para cada uno de los perfiles modales representativos de unidades de ssa, en términos de equivalente químico de caco 3 (eq caco3). los resultados muestran que para el diagnóstico adecuado del requerimiento de enmiendas calcáreas en ssa debe considerarse: 1) los procesos químicos que caracterizan ssa actuales y pseudosulfatados; 2) la neutralización del aluminio de cambio hasta niveles inferiores al 20% de saturación para lograr ph entre 4,5 y 5,0; 3) el empleo de materiales encalantes de alta reactividad química que aseguren la neutralización de la acidez y el mejoramiento nutricional del suelo y 4) el tiempo de reacción de la enmienda, que no debe ser inferior a 30 d. palabras claves adicionales: suelos ácidos, requerimientos de cal, suelos pseudosulfatados abstract: acid sulphate soil (ass) acidification is a complex process, mainly due to the chemical and biochemical reactions taking place within these soils, commonly leading to the solubility of aluminium, sulphur, iron and manganese, these being elements which in excess can severely restrict agricultural productivity in such land. this is the case with the province of tundama, sugamuxi, located in the upper river chicamocha valley, where around 3 000 ha are affected by these soils. suitable diagnosis and control of acidity using basic amendments is not often considered in these soils; when it is taken into account for establishing crops, the generalised application of different doses of lime is commonly encountered without bearing in mind the state of acidity characteristic of modal areas being representative of ass. the present study used laboratory incubation tests for determining lime requirements in chemically equivalent caco 3 (eq caco 3 ) terms for each ssa modal profile, representative of ass units, cartographically delimited in a semi-detailed ass study carried out by gissat. the results show that the following requirements must be born in mind when liming ass: (1) diagnosing the condition of actual and pseudo-sulphate processes in ass, (2) the neutralisation of exchange aluminium at less than 20% and ph greater than 4,5, 3) using highly reactive corrective agents and natural or industrial liming for nutritional purposes and 4) liming reaction time must not be les than 30 days after being applied. additional key words: acid soil, lime requirements, pseudosulfhate soils diagnóstico y control de la acidez en suelos sulfatados ácidos en el distrito de riego del alto chicamocha (boyacá) mediante pruebas de incubación1 diagnostic and controlling acidity in acid sulphate soils by using incubation tests at the upper chicamocha basin, boyaca hugo e. castro2, manuel i. gómez3, oscar e. munévar4 y dilsa m. hernández5 fecha de recepción: 10 de marzo de 2006 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 contribución del grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat). proyecto colciencias, uptc y usochicamocha, 2004-2006. e-mail: gissat@tunja.uptc.edu.co 2 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: hcastrofranco@yahoo.com.mx 3 director de investigación y desarrollo, microfertisa sa, bogotá. e-mail: migomez@microfertisa.com.co 4 ingeniero agrónomo, investigador, gissat y uptc, tunja. e-mail: osmunevar@hotmail.com 5 ingeniero agrónomo, investigador, instituto colombiano de para el desarrollo de la ciencia y la tecnología francisco josé de caldas (colciencias), gissat y uptc, tunja. e-mail: diherfo@yahoo.es agronomía colombiana 24(1): 122-130, 2006 castro et al.: diagnóstico y control de la acidez... 123 2006 introducción los suelos sulfatados ácidos (ssa) situados en la cuenca alta del río chicamocha se caracterizan por ser sistemas dinámicos con una degradación química continua por causa de procesos de acidificación actual severa, producto de la oxidación primaria de sulfuros de hierro y la generación de ácido sulfúrico, con la consecuente destrucción de minerales primarios e hidrólisis secundaria del aluminio (proceso de sulfatación) (gómez, 2006). la mayor degradación química de estos suelos se identifica en campo por la presencia de horizontes sulfúricos y la acumulación de sales sulfatadas metálicas que originan superficialmente áreas escaldadas; este proceso explica el proceso de ssa actuales (rosicky et al., 2004; dent, 1985). la naturaleza de la acidez en los ssa, junto con los productos finales de su reacción bioquímica en medios aeróbicos, da origen a formas libres de fe+3 y al+3, como sulfatos metálicos, que actúan en los procesos de hidrólisis (zhag y luo, 2002; fink, 1973; ludwig et al., 1999). la acidificación de ssa contempla tres tipos de acidez: acidez real (acidez activa + acidez intercambiable); acidez retenida (acidez proveniente de minerales precipitados, como la jarosita) y acidez potencial (procesos de oxidación que pueden generar acidez actual y retenida). en estos suelos, las diversas formas de acidez hacen más complejos el diagnóstico y el control de la acidez y repercuten por lo general en la necesidad de una dosificación mayor de materiales encalantes para lograr neutralizarla hasta niveles tolerados por el cultivo (zhag y luo, 2002; ahern et al., 2004). la acidez originada por perturbación de los ssa y la estacionalidad climática en medios ultra-ácidos, con ph menor a 3,5, determinan cambios físicos, mineralógicos y bioquímicos en el suelo en torno a los procesos de acidez. estos procesos, producto de la oxidación y sulfatación, intervienen en la degradación continua de suelos y aguas y, concomitantemente, en la pérdida de productividad agrícola (rosicky et al., 2004; gómez, 2006). en el valle alto del chicamocha se encuentran ssa de alta degradación química, oxidados y acidificados (ssa actuales), como los typic sulfaquepts, terric sulfosaprists y typic sulfihemists, y otros con menor impacto en las reacciones de sulfatación, como los sulfic endoaquepts y typic sulfihemists, que presentan procesos de autoneutralización de la acidez (suelos pseudosulfatados ácidos), en los que dominan las formas cristalizadas de sulfato de calcio y aguas freáticas cargadas de sales básicas (gómez, 2006). desconocer la situación cuantitativa de la acidificación y la alta capacidad buffer presente en los ssa repercute en un manejo inadecuado de las dosis y el tiempo de reacción del material encalante, que, a su vez, puede generar desbalances nutricionales por exceso de enmiendas, aumentar los costos de producción y causar detrimento en el desarrollo de los cultivos, principalmente de papa y hortalizas (gissat, 2004; gómez y castro, 2004). el éxito en el control de la acidez en los ssa depende en gran medida de qué tan acertado sea su diagnóstico inicial para proyectar su corrección gradual en el tiempo (maneewan, 2002; dear et al., 2002). en los suelos provenientes de praderas que se están incorporando a cultivos y presentan problemas de sulfatación y acidez en el área del distrito de riego del alto chicamocha, se ha generalizado la aplicación de materiales encalantes en dosis entre 5 y 10 t· ha-1, desconociendo que, por su grado de evolución, algunas unidades de ssa, como los sulfic endoaquepts y typic sulfihemists, podrían requerir menores cantidades. por ello, esta investigación contempló dentro de sus objetivos la comprobación de la relación entre los estados de sulfatación y el manejo de la acidez, definiendo los requerimientos de cal en términos de eq caco 3 para obtener dosis óptimas de neutralización de la acidez intercambiable y soluble. las necesidades de cal expresadas en eq caco 3 permiten controlar la acidez hasta el nivel tolerado por el cultivo, buscando balancear las bases del suelo a través de la combinación de materiales encalantes portadores de calcio, magnesio y fósforo. el tiempo de reacción de la cal es otro componente importante que permite analizar los cambios ocurridos en el suelo a medida que se dan las reacciones de neutralización. esto lleva a definir el momento más apropiado para la siembra de los cultivos, una vez se haya llegado a los niveles de control de la acidez que aseguren la sostenibilidad de la corrección. la elaboración de curvas de encalamiento enfrentadas a parámetros químicos que interfieren en el manejo de la acidez en ssa permite evaluar en intervalos de tiempo los cambios químicos inducidos al suelo por efecto del encalamiento (eq caco 3 ). este análisis es de gran utilidad para definir programas de manejo y control de la acidez en las cinco unidades de ssa, diferenciadas espacialmente en el estudio semidetallado de suelos sulfa124 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana tados ácidos del distrito de riego del alto chicamocha (gissat, 2004) y con diferentes estados de acidificación o degradación química en cada una de ellas. la presente investigación se desarrolló durante el segundo semestre de 2005 en el laboratorio de suelos y aguas del programa de ingeniería agronómica de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), en tunja y forma parte de los estudios básicos sobre control de acidez en ssa realizados por el grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat). materiales y métodos una vez culminado el estudio semidetallado de los ssa del distrito de riego del alto chicamocha (gissat, 20042005), con el que fue posible definir cartográficamente, con fines de manejo y rehabilitación, cinco perfiles modales con diferentes grados de acidez y sulfatación, se consideró apropiado y necesario evaluar las necesidades de encalamiento, en términos de eq caco 3 , para lograr niveles de neutralización de la acidez favorables al crecimiento de cultivos. los suelos en estudio se distribuyen a lo largo del distrito de riego del alto chicamocha, afectan en diferente grado cerca de 3.000 ha y taxonómicamente se encuentran clasificados de acuerdo al soil survey staff (2003) como: typic sulfohemists, familia ferrihúmica, dísica, isomésica, micro, (fase ultraácida, encharcable); typic sulfihemists, familia dísica, isomésica, shallow, (fase salina sódica y encharcable); terric sulfosaprists, familia ferrihúmica, dísica, isomésica, micro, (fase ultraácida, ligeramente salina); typic sulfaquepts, familia muy fina sobre orgánica, caolinítica, semiactiva, isomésica, (fase superficial), y sulfic endoaquepts, familia muy fina sobre orgánica, caolinítica, semiactiva, isomésica, (fase moderadamente profunda). para evaluar la capacidad de neutralización promovida por el encalamiento, se tomaron muestras de la capa arable (0-25cm) en cada uno de los cinco perfiles modales de ssa caracterizados, siguiendo las recomendaciones de arhen (2004) y dear et al., (2002). mediante un diseño completamente aleatorio, se definieron siete tratamientos (dosis de caco 3 puro, eq = 100) con tres replicaciones (tabla 1), teniendo en cuenta resultados de pruebas preliminares sobre encalamiento obtenidos por gissat entre 2000 y 2004. cada unidad experimental, representada por 200 g de suelo a capacidad de campo, se sometió a pruebas de incubación en laboratorio una vez adicionada las dosis de cal, expresadas en eq caco 3 y correspondientes a cada tratamiento. el proceso de incubación se llevo a cabo a temperaturas de 25 ºc, manteniendo el suelo a capacidad de campo durante 45 días en recipientes plásticos heréticamente sellados. para estimar la cantidad de caco 3 de 100% de pureza, se tuvieron en cuenta la humedad inicial del suelo para llevarlo a capacidad de campo y los valores de densidad aparente (método del cilindro). para monitorear los cambios inducidos al suelo por efecto del encalamiento (control de la acidez), se realizaron evaluaciones de los parámetros químicos: ph (método potenciométrico, relación suelo agua 1:1), acidez intercambiable (método de yuang, kcl 1n) y azufre soluble como sulfatos (método del fosfato monocálcico, tabla 1. definición de tratamientos experimentales y cálculo de dosis de caco 3, según valores de densidad aparente en capas arables de perfiles modales. tratamiento dosis caco 3 (t·ha-1) unidad experimental (g caco 3 por 200 g de suelo) typic sulfohemist terric sulfosaprist sulfic endoaquept typic sulfaquept typic sulfihemist 1 0 0 0 0 0 0 2 5 0,60 0,42 0,5 0,46 2,17 3 10 1,21 0,84 1,0 0,93 4,34 4 15 1,80 1,27 1,5 1,40 6,52 5 20 2,4 1,69 2,0 1,86 8,7 6 25 3,0 2,11 2,5 2,33 10,8 7 30 3,60 2,54 3,0 2,80 13,04 da (g·ml-1) 0,82 (aj) 1,18 (aj) 1,01 (ap) 1,07 (ap) 0,23 (ogy) da, densidad aparente; aj, horizonte superficial con presencia de jarosita; ap, horizonte superficial disturbado; ogy, horizonte orgánico gleysado yesífero castro et al.: diagnóstico y control de la acidez... 125 2006 medición por colorimetría-espectrofotometría); a los 15 y 30 d después del encalamiento (dde). culminado el experimento a los 45 dde, además de los parámetros anteriores, se determinaron ca, mg, k y na por el método del acetato de amonio 1n, ph 7, absorción atómica (united states department of agriculture,1990), con el fin de comparar esta información con las condiciones originales del suelo. para interpretar el efecto del encalamiento suministrado al suelo mediante dosis graduales de caco 3 puro, se representó gráficamente el efecto independiente y de las interacciones del encalamiento sobre cada uno de los parámetros químicos más representativos de la acidez en los ssa (ph, al y s). los resultados obtenidos en la presente investigación fueron sometidos a análisis estadístico (anova) y a pruebas de significancia (tukey). resultados y discusión indicadores de acidez y sulfatación si se analizan las condiciones iniciales de los ssa del estudio (tabla 2), se observa que el ph, el aluminio de cambio (al+3) y el azufre (s) son indicadores importantes en el diagnóstico de la acidez y del estado de sulfatación en los ssa. de acuerdo con la similitud y tendencia de estos parámetros químicos, es posible diferenciar claramente dos grupos de ssa clasificados según sus procesos en estudios previos del gissat (2004) y gómez (2006). para facilitar la discusión de los resultados se hace referencia a estas dos categorías: actuales oxidados (typic sulfohemists, terric sulfosaprists y typic sulfaquepts), que coinciden con una reacción ultra ácida a extremadamente ácida (ph 3,1-4,0), altos niveles de al (> 5 cmol(+)· kg-1, con saturaciones superiores al 30%) y concentraciones excesivas del s disponible (> 400 mg· kg-1); parámetros que en conjunto indican limitaciones en la productividad para la explotación agrícola, como lo corroboran las experiencias de maneewan (2002) y estudios sobre parámetros de identificación de los ssa realizados por gómez y castro (2004). dentro de este grupo de los ssa actuales oxidados, los typic sulfohemists y los terric sulfosaprists se consideran como ssa de origen orgánico, mientras que los typic sulfaquepts corresponden a suelos ssa de origen mineral (tabla 2). sulfic endoaquepts), en los que predominan procesos de auto-neutralización, evidenciados por la presencia de yeso en forma de cristales a través del perfil (nettleton et al., 1982; dent, 1986; gómez, 2006). estos suelos se caracterizan por presentar una reacción fuertemente ácida (ph > 4,0) y saturaciones de al menores al 30% (tabla 2). aunque presentan niveles excesivos de s bajo condiciones pseudosulfatadas, estas formas aparecen neutralizadas por las altas concentraciones de calcio y la formación de yeso, fenómeno que indica un impacto menor sobre la productividad del suelo por procesos de sulfatación y un mejor desarrollo de los cultivos. los mayores factores limitantes en este tipo de suelos son las concentraciones altas de sales solubles (ce > 4,0 ds· m-1) y las saturaciones altas de sodio (> 15%), por efecto de aguas freáticas cargadas de sulfatos de calcio y sodio en áreas depresionales, como se ha comprobado en estudios de aguas sulfatadas hechos por castro y gómez (2002), muñoz y muñoz (2005) y gómez (2006). comportamiento del ph en la incubación con caco 3 al evaluar esta variable una vez finalizada la incubación, se observó que existen diferencias altamente significativas (p < 0,001 y cv entre 1,8% y 4,0%) del ph restabla 2. caracterización química inicial de los perfiles modales de suelos sulfatados. perfil ssa ph % mo cmol(+)·kg-1 mg·kg-1 ds·m1 % al ca mg k na cic p s fe mn cu zn b ce al na typic sulfohemists 3,2 24,0 9,0 1,5 0,3 0 0,2 11,0 8,9 785 97 4,2 0,3 2,4 0,4 3,2 82 1,8 typic sulfaquepts 3,5 14,2 7,5 3,3 0,4 0,1 0,2 11,5 27 417 121 2,9 0,3 1,4 0,2 2,0 65 1,7 terric sulfosaprists 3,1 23,0 5,8 6,8 1,3 0,1 3,5 17,5 8,4 478 104 9,2 0,4 1,5 0,5 4,7 33 20 typic sulfihemists 4,5 45,0 2,8 32,0 1,9 0,4 7,0 44,1 5,5 546 124 3,0 0,3 1,1 1,7 5,1 6,3 16 sulfic endoaquepts 4,1 12,7 2,6 10,0 1,4 0,3 4,3 18,6 10 593 127 2,8 0,4 2,2 0,5 4,7 14 23 ssa,suelos sulfatados ácidos; mo,materia orgánica; ce,conductividad eléctrica 126 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana pecto a la aplicación de las dosis evaluadas de caco 3 en todas las épocas. al construir las curvas de encalamiento y ph en cada uno de los perfiles, se corroboró una alta correlación estadística, en la que las mayores dosis de caco 3 para llegar a un ph determinado coinciden con los ssa actuales oxidados (terric sulfosaprists, typic sulfaquepts y typic sulfohemists). para obtener suelos con ph mayores a 5,0 –considerados después de la corrección como suelos mejorados–, se requieren aplicaciones del orden de 10 t· ha-1 de caco 3 para los ssa actuales oxidados de origen mineral (typic sulfaquepts) y de 15 t· ha-1 de caco 3 para los ssa actuales oxidados de origen orgánico (terric sulfosaprists y typic sulfohemists) (figura 1a). las altas dosis de encalamiento requeridas para superar la acidez extrema de estos suelos son consecuencia de su alta capacidad buffer ocasionada por el tipo de material constitutivo y los procesos de sulfatación (dear, et al; 2002; ludwig et al, 1999; fitzpatrick et al, 2002). de otro lado, los suelos psudosulfatados ácidos, como los typic sulfihemist y sulfic endoaquept, con alta capacidad de auto-neutralización, presentan una respuesta más eficiente al encalamiento, lo que se refleja en menores requerimiento de encalado (alrededor de 1 t· ha-1 de caco 3 para alcanzar ph mayores a 5,5) (figura 1b). a medida que se incrementan estas dosis, se logra estabilizar el ph hasta 7,0, indicando que la alta carga de sulfatos y hierro en suelos pseudosulfatados ejerce una auto-neutralización con formación conjunta de yeso e hidróxidos de fe y al, fenómeno específico para los ssa (fink, 1972; dent, 1986). estos resultados corroboran la existencia de los dos estados de sulfatación en los grupos de suelos referidos arriba, aspecto muy relacionado con el estado de degradación y la alta capacidad de regulación del sistema que generan las formas sulfatadas en estos suelos. comportamiento del al de cambio en la incubación con caco 3 el mayor efecto esperado del encalado en los ssa es el logro de una reducción considerable en la solubilidad del al+3 (acidez intercambiable); este elemento, aun cuando esté presente en bajas concentraciones, es tóxico para la mayoría de las plantas (bloomfield y coulter, 1973). además su alta concentración, en medios fuertemente ácidos inhibe la absorción de ca, mg y k (espinosa y molina, 1999). de acuerdo con las muestras estudiadas, se observó que el al+3 domina la acidez intercambiable por encima del h+, a pesar de presentar ph menores a 3,5; esto se explica por la solubilidad iónica y los productos de hidrólisis de este metal en medios sulfatados (frink, 1972; fitzpatrick et al., 2002). figura 1. comportamiento del ph frente al control de acidez derivado del encalamiento en suelos sulfatados ácidos actuales oxidados (ssa) y pseudosulfatados ácidos. castro et al.: diagnóstico y control de la acidez... 127 2006 el al en los ssa presentó diferencias altamente significativas, respecto a las dosis de caco 3 (p < 0,01 y cv de 15%), con una correlación significativa inversa en relación al ph. los ssa actuales oxidados en su estado natural presentan niveles de al superiores a 5 cmol(+)· kg-1; encalarlos utilizando dosis del orden de 12 t· ha-1 caco 3 permite disminuir la concentración de al a niveles de 1 cmol(+)· kg-1 (figura 2a). debe señalarse que, con esta dosis, los valores de ph a los cuales se obtiene tan significativa disminución en la concentración del al se encuentran alrededor de 4,5, para los ssa actuales orgánicos (terric sulfosaprists y typic sulfohemists) y de 5,0, para los ssa minerales (typic sulfaquepts), como se muestra en la figura 1a. el anterior análisis debe considerarse como muy importante a la hora de tomar decisiones sobre el manejo y control de la acidez de estos suelos. en contraste, en el caso de los pseudosulfatados ácidos (typic sulfihemists y sulfic endoaquepts) –considerados con un menor impacto de la acidez, gracias a su poder de auto-neutralización– para lograr ph mayores a 5,0 y disminución de la concentración de al a niveles inferiores a 1 cmol(+)· kg-1, sólo se requiere alrededor de 1 t· ha-1 de caco 3 (figura 2b). la menor cantidad de enmienda necesaria en el control de la acidez de los suelos pseudosulfatados corrobora su menor estado de degradación por causa de procesos oxidativos de sulfatación (figura 1b). con el fin de aproximar de manera más práctica y consistente los resultados de esta investigación al control de la acidez en los ssa, es conveniente analizar las figuras 3a y 3b, en las que se expresa la interacción del ph con la saturación de al en los dos grupos de ssa estudiados. la interpretación gráfica de esta información permite deducir que los ssa actuales oxidados, en su mejor nivel de recuperación y control de acidez, requieren alrededor de 15 t· ha-1 de caco 3 para neutralizar la totalidad del al+3 de cambio y lograr un ph en el rango 5,0-5,5. igualmente es posible inferir, a partir del punto de intersección de las dos curvas, que un primer estado de recuperación agrícola de estos suelos se obtiene con la aplicación de 7,5 t· ha-1 de caco 3, necesaria para alcanzar un ph de 4,5 con saturaciones de al del 25%. para estos suelos esta condición permite el paso de áreas escaldadas improductivas a áreas recuperadas productivas, aspecto ampliamente validado por gissat durante el período 2000-2006. en contraste, las necesidades de encalamiento para habilitar agrícolamente los suelos pseudosulfatados ácidos son considerablemente menores, al comprobarse que con dosis de 2,5t· ha-1 es posible neutralizar la totalidad del al y lograr un ph en el rango ideal de 5,0 a 5,5. 14. comportamiento del s en la incubación con caco 3 como un aporte sustancial a la investigación sobre el control de la acidez en los ssa, aparece de manera configura 2. comportamiento del aluminio frente al control de acidez derivado del encalamiento en suelos sulfatados ácidos actuales oxidados y pseudosulfatados ácidos. 128 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana sistente la tendencia marcada a la disminución del s en solución, por causa de la práctica de encalamiento (figura 4). esta evidencia, encontrada por primera vez, valora aun más el significado del encalamiento como una práctica que responde de modo integral al control de la acidez; dicho de otra manera, se comprueba que a través del encalamiento, además de incrementar el ph y neutralizar el al+3 intercambiable, es posible mitigar considerablemente el efecto tóxico de las concentraciones altas de s en estos suelos, como consecuencia de la neutralización de las formas solubles del s por parte del figura 3. interacción ph saturación de aluminio (%), como producto del encalamiento en los grupos de suelos sulfatados ácidos actuales oxidados y pseudosulfatados ácidos. ca, producto de la disolución de los carbonatos suministrados por encalamiento. al analizar las tendencias de la interacción s-ph, se demuestra que con dosis entre 10 y 15 t· ha-1 de caco 3 es posible mitigar las concentraciones de s, logrando niveles moderadamente tolerables para las plantas a ph ligeramente ácidos (figura 4). igualmente, queda claro la necesidad de ampliar el estudio sobre la dinámica del s en el proceso de su neutralización vía encalamiento, teniendo en cuenta que, a partir de 15 t· ha-1 de caco 3 , la curva del s presenta una tendencia polinomial de cuarto orden que refleja nuevos incrementos de este elemento en la solución del suelo, sin variaciones significativas del ph, lo que explicaría una eventual restitución de la acidez con el tiempo, causada por el s en estos suelos. comportamiento del ph, al y s según el tiempo de reacción del caco 3 en pruebas de incubación al reunir la totalidad de la información experimental aplicada a los parámetros de ph, al y s en los diferentes ssa estudiados (ssa actuales oxidados y pseudosulfatados), es posible conocer, independientemente de la dosis de encalamiento, la tendencia de los cambios ocurridos con el tiempo de reacción del caco 3 , a estos indicadores de acidez. figura 4. tendencia en el comportamiento del azufre y su interacción con el ph, como producto del encalamiento en ssa (oxidados y pseudosulfatados). castro et al.: diagnóstico y control de la acidez... 129 2006 al observar la figura 5, se aprecia que 15 días después de incorporado el caco 3 , los ssa presentan los mayores cambios químicos en el control de su acidez; para esta época se muestran correcciones significativas a los valores de ph y disminuciones considerables en las concentraciones de al+3 intercambiable y s en solución, condiciones que promueven la habilitación agrícola de áreas originalmente improductivas o con severas limitaciones. el nivel de los cambios inducidos al suelo por efecto del encalamiento a los 15 días, se mantiene 30 y 45 dde para ph y al+3, con ligeras variaciones en las concentraciones de s. tir a los términos de materiales encalantes comerciales de composición conocida, haciendo el cálculo del equivalente químico para este tipo de enmiendas. de esta manera, el estudio propone un manejo integral del control de la acidez, factible a partir del cálculo de la equivalencia química en caco 3 y de la combinación de varios materiales encalantes de alta reactividad, garantizando además un balance adecuado de bases y fósforo, en especial de este último cuando se utilicen rocas fosfóricas y escorias thomas. de los programas para el control de acidez en ssa del distrito de riego del alto chicamocha, se concluye que para obtener suelos con ph mayores a 5,0 –considerados después de la corrección como suelos mejorados– se requieren aplicaciones de caco 3 del orden de 10 t· ha-1 para ssa actuales oxidados de origen mineral (typic sulfaquepts) y de 15 t· ha-1 de caco 3 para ssa actuales oxidados de origen orgánico (terric sulfosaprists y typic sulfohemists). en contraste, para los suelos pseudosulfatados ácidos (typic sulfihemists y sulfic endoaquepts), considerados con menor impacto de la acidez por su poder de auto-neutralización, sólo se requiere alrededor de 1 t· ha-1 caco 3 para lograr ph mayores a 5,0 y disminuir la concentración de al hasta niveles inferiores a 1 cmol(+)· kg-1. +3 de cambio, los ssa actuales oxidados en su mejor nivel de recuperación y control de acidez requieren alrededor de 15 t· ha-1 de caco 3 para neutralizar la totalidad del al+3 de cambio y lograr un ph en el rango de 5,0-5,5. en contraste, las necesidades de encalamiento de los suelos pseudosulfatados ácidosson considerablemente menores, al comprobarse que con dosis de 2,5 t· ha-1 es posible neutralizar la totalidad del al y lograr un ph en el rango ideal de 5,0 a 5,5. trol de la acidez en los ssa, se encontró una tendencia marcada a la disminución del s en solución, debida al encalamiento. esto ocurrió principalmente en el caso de aplicaciones de 10 y 15 t· ha-1 de caco 3 , en las que, a ph ligeramente ácidos, se logró mitigar la concentración de s hasta niveles moderadamente tolerables para las plantas. acidez en los ssa, se sugiere que el tiempo mínimo de reacción de la enmienda en condiciones ideales de figura 5. tendencia de los cambios inducidos al ph, aluminio y azufre con el tiempo de ph y al+3. en consecuencia, para hacer una recomendación práctica sobre el control de la acidez en ssa se sugiere que el tiempo mínimo de reacción de la enmienda, en condiciones ideales de humedad de campo, no sea inferior a 30 días, siempre y cuando se haga una distribución uniforme y una incorporación profunda del correctivo. conclusiones y recomendaciones los resultados encontrados en la presente investigación permiten llegar a las siguientes conclusiones: traron ser una metodología eficiente para definir, a partir de dosis crecientes de caco 3 , los requerimientos de encalamiento para controlar la acidez en los ssa (ssa actuales oxidados y pseudosulfatados). estos resultados deben ser validados en campo. nos de caco 3 de 100% de pureza, se pueden conver130 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana humedad de campo no sea inferior a 30 días, siempre y cuando se haga una distribución uniforme y una incorporación profunda del correctivo. literatura citada ahern, c.r., a.e. mc elnea y l.a. sullivan. 2004. acid sulfate soils laboratory methods guidelines. queensland department of natural resources, mines and energy, indooroopilly, queensland (australia). 132 p. bloomfield c. y j.k. coulter. 1973 genesis and management of acid sulfate soil. advances in agronomy 25(1), 265-326. bello, f. y m. gómez. 2001. recuperación de suelos sulfatados ácidos en el distrito de riego del alto chicamocha, boyacá. trabajo de grado. programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. 190 p castro, h.e. y m.i. gómez. 2002. caracterización fisicoquímica de aguas freáticas superficiales y su relación con suelos sulfatados ácidos. informe técnico. proyecto uptc-gissat, tunja. 21 p. dear, s.e., n.g. moore, s.k. dobos, k.m. watling y c.r. ahern. 2002. soil management guidelines. en: queensland acid sulfate soil technical manual. department of natural resources, mines and energy, indooroopilly, queensland (australia). 71 p. dent, d. 1986. acid sulphate soils: a baseline for research and development. international institute of land reclamation and improvement. publication 39. wageningen. 204 p. espinosa. j. y e. molina. 1999. acidez y encalado de los suelos. instituto de la potasa y el fósforo, quito. 37 p. fitzpatrick, r.w., m. skwarnecki, m. raven, r. merry y e. bonifacio. 2002. biogeochemical and mineralogy processes in acid sulfate soil: implication for environmental significance. symposium nº 63, paper nº 2036. 17th world congress soil science, thailand. frink, c.r. 1972. aluminum chemistry in acid sulphate soil. technical report. the connectticut agriculture experiment station, new haven, ct. 49 p. grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat). 2004. caracterización de la problemática de suelos sulfatados ácidos improductivos y evaluación del manejo para su habilitación agrícola. proyecto uptc, colciencias y usochicamocha, tunja. 23 p. gómez m.i. y h. castro. 2004. parámetros de formación e identificación in situ de suelos sulfatados ácidos (ssa) continentales en el distrito de riego del alto chicamocha. informe técnico. proyecto colciencias, uptc y gissat, tunja. 24 p. gómez, m.i. 2006. génesis de suelos sulfatados ácidos y su relación con el manejo agrícola. distrito de riego del alto chicamocha, departamento de boyacá. trabajo de grado. programa de maestría en ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá. 211 p. gómez m.i., h. castro y w. pacheco. 2005. recover and management of actual acid sulphate soil in boyacá (colombia). agronomía colombiana 23 (1), 128-135. maneewan, m. 2002. application of lime and n-p-k fertilizer for chilli on rangsit soil series-very acid phase. symposium 63, 17th world congress soil science, thailand. 6 p. muñoz, a. y l. muñoz. 2005. evaluación de impacto ambiental de los suelos sulfatados ácidos sobre la calidad fisicoquímica de las aguas de drenaje y diagnóstico de manejo. distrito de riego del alto chicamocha, boyacá. trabajo de grado. facultad de ingeniería ambiental y sanitaria, universidad de la salle, bogotá. 279 p. nettleton w.d., r.e. nelson, b.r. brasher y p.s. derr. 1982. gypsiferous soil in the western united states. pp. 147-169. en: acid sulfate weathering. soil science society of america. special publication nº 10. madison, wi. rosicky, m.a., l.a. sullivan y p.g. slavich. 2004. factor contributing to the acid soil scalding process in coastal floodplain of new south wales. australian journal soil research 42, 587-594. soil survey staff. 2003. keys to soil taxonomy. 9th edition. united states department of agriculture (usda), soil conservation service, blacksburg; http://soils.usda.gov/technical/classification/tax_keys/ united states department of agriculture (usda). 1990. analysis soil handbook. part 2. chemical and microbiological properties. 8th edition. united states department of agriculture (usda), soil conservation service, washington d.c. 1300 p. agronomía colombiana, 1997 volumen xiv no. 2pag. 127-137 evaluacion de 26 genotipos de frijol caraota (phaseolus vulgaris l.) en la zona de vega del rio arauca1 . evaluation of 26 black bean genotypes (phaseolus vulgaris l.) on area shore of the arauca river s. yhovana va/derrama n.2, carlos e. ñústez l3, a/varo duarte 0.4 resumen en la zona de vega del río arauca, en el municipio de arauquita, durante el semestre 8-95, se evaluaron 25 líneas de fríjol caraota, suministradas por el programa de fríjol del ciat y un material local. la región se encuentra a 155 m.s.n.m., con una temperatura media de 27°c y precipitación pluvial promedia anual de 2410 mm. se utilizó un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones y una densidad de población de 133.333 plantas por hectárea. los genotipos evaluados, presentaron para el rendimiento de grano (14% de humedad), una oscilación entre 253 kg./ha (ara 13), y 2290 kg"/ha (nag 313). estadísticamente, siete genotipos fueron superiores al testigo local, el cual rindió 1604 kg"/ha y 19 genotipos superiores al testigo internacional usado por el ciat (jamapa), el cual rindió 996 kg"/ha. • recibido en mayo de 1997 1 este trabajo hace parte de las investigaciones de la granja experimental "el alcaraván", arauquita, (arauca). 2 ingeniera agrónoma. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 3 profesor facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490 santafé de bogotá. 4 ingeniero agrónomo, granja experimental "el alcaraván". aa 18289 arauca, (arauca). en cuanto al número de días a floración y días a madurez fisiológica, los genotipos evaluados fueron muy similares, con un promedio de 39 días y 75 días, respectivamente. en las variables número de vainas por planta, número de granos por vaina y peso de 100 granos, se observaron diferencias altamente significativas entre genotipos. palabras claves: caraota, fríjol negro, rendimiento de grano, fisiología. summary in arauquita in semester 11/95, were evaluated 25 genotypes of black bean, supplied by ciat bean program and a local genotype. arauquita is 155 meters over the sea level, average temperature 270c and rainfall annual average of 2410 mm. the genotypes were evaluated in a two way classification design with four repetitions and density of 133.333 plants/ha. the grain yield (14% humidity) oscillated between 253 and 2290 kg"/ha. seven genotypes were better than local witness, which yielded 1604 kg"/ha, and nineteen genotypes better than ciat international witness (jamapa), which yielded 996 kg"/ha. with respect to number days to flowerinq and physiological maturity, the genotypes were very similar, with 39 and 75 days respectly. the number of seaths per plant, grains per seath and 100 grains weight, were differents among genotypes. 127 keywords: black bean, yield, physiology. introduccion el cultivo del fríjol negro o caraota se constituye en un importante renglón agrícola de trascendencia económica y social para el municipio de arauquita (arauca), en donde se estima que cerca de 500 hectáreas se destinan para su siembra en los meses secos de octubre y noviembre. el producto es comercializado en venezuela, donde hace parte esencial de la dieta alimenticia. este país consume en promedio 80.000 toneladas anuales, mientras su producción anual es de 37.000 toneladas, lo cual lo obliga a realizar importaciones, (sánchez, 1997). además, este fríjol se consume en méxico, brasil, y centro américa siendo una de las principales fuentes de proteina, con un contenido promedio de 22.8%. debido al interés del hombre por esta leguminosa, las selecciones realizadas por culturas precolombinas originaron un gran número de variedades diferentes y, en consecuencia, con diversos nombres, (debouk, d. e hidalgo, r., 1985). es, así, como el fríjol común se conoce c0!'tl0poroto en argentina, uruguay, chile y bolivia; judía o alubia en españa; habichuela en república dominicana, habilla en paraguay, para citar algunos nombres (voysest o. 1983). venezuela es el único país que identifica a phaseolus vulgaris l. con un término derivado de la lengua caribe: «caraota» o «carauta». el término fríjol se usa en venezuela para referirse, exclusivamente, al caupí, vigna unguiculata, (voysest 0.,1983). según proexport, en 1995, se exportaron a venezuela 14.317 toneladas de fríjol caraota, (equivalentes al 99% del total de las exportaciones de fríjol del país), lo cual representó un ingreso de us$11.765.386 y, hasta mayo de 1996 se reportaron 4.425 toneladas, con un valor de us$ 3.633.009. en el país, se prefieren los frijoles de color rojo, de tamaños mediano a grande y de forma preferencialmente redondos y arriñonados, pero el mercado de exportación del fríjol negro a venezuela motivó al ica a interesarse en el mejoramiento de este tipo de fríjol, a pesar de que no se consume en colombia; y, asi, sucesivamente, se desarrollaron las variedades "icahuasanó" (1967), "ica-tui" (1968) e "ica-pijao" (1974), la cual ha alcanzado gran difusión en otros países, (voysest o., 1983). según cadenalco (cadena de almacenes colombianos ley, superley, superkids, la candelaria, pomona), la oferta nacional anual de fríjol caraota es de 14400 kg ../año, repartida en los almacenes de cadena en bogotá, bucaramanga y en cúcuta, donde existe la mayor demanda del fríjol. el producto es transportado, principalmente, desde la costa atlántica y santander. el fríjol caraota se adapta muy bien a zonas de clima cálido y cálido moderado, con temperaturas medias de 20° a 28°c y lluvias de 300 a 400 mm anuales mínimo. se recomienda sembrar al final de la estación de lluvias, cuando éstas son menos intensas pero suficientes para cubrir las necesidades de agua del cultivo y que la cosecha coincida con la época seca, (bastidas, 1974). barrios y ortega (1968) recomiendan una población de 270.000 plantas por hectárea (pi/ha), lo cual se consigue con dos sistemas de siembra: 1) hileras sencillas separadas 60 cm entre si y con una densidad de 16 plantas por metro. 2) hileras apareadas a 30 cm, separadas entre si 60 cm, con una densidad de 12 plantas por metro de hilera. algunas varíedades de caraota. las variedades de caraota que se cultivan en colombia y otros países, se mencionan en el cuadro 1. en arauquita, la caraota es un cultivo tradicional, con poca tecnología y de poca investigación, es una alternativa de diversificación y permite el aprovechamiento de la tierra en tiempo seco, en especial, para aquellos productores que no tienen acceso a la siembra mecanizada, pudiéndose asociar con plantaciones de plátano en crecimiento. estos factores hacen que se justifique la evaluación de nuevos materiales para seleccionar los mejores con mayores rendimientos que los cultivados en la región. el objetivo del presente trabajo fue evaluar el rendimiento y algunos parámetros fisiológicos en 26 líneas de fríjol caraota (phaseolus 128 z <ro ...j < 1z o :;; o o ij') ij') o o c\j ij') m ij') r-; <o <o o ij') c\j o u '" o"'"'o o '"o>o ~ ~ '" ~::;;( z o c\j >~ () en w ::¡: () o o o o m o ij') ij') r-m al m >~ () en < :::j~ a: < o < 1o o c\j o ij') ij') m o ex> ij') r-; m ex> <o < d.. <:;; <.... -em e o o ,c: ~ '"0>::::> '" cz '""'>~ () en ro o ~ roo <ll "(j) ro "t:i ro :e ::s o (j) <ll "t:i ro "<llo¡: ro > (j) ro e ::::j !? t: n 1<ro oij') .... ij') c\j <o o al ~ '" c:.!:: 'co e e-, '"'" "'-0...0 n, m <o al al o c\j .... c>.., 1<ro m al m .... o ex> ex> al '" c:~ .'" 0>e '""''" o0...0... >~ () en 0;; 1o o ij') o o ex> <j).~ el o al .;, ex> o o o c\j o o ex> o c\j <ll "t:i (j) ro o ~ <ll tí ~ ro o o o!!!.a: o o_ u -:;::;~.'" oc: o...(ñ o o ij') o o ex> .~ .§ '"o, <j).~ el ij') al o o c\j c\j o o o c\j ij') n c\j c\j "'>~~ c:<.!j ~en >-~ ",:5 >-0> o c: 0:« <j)o¡¡; o .~ ü '"en ~ oj <j) c-, o > r-; ro o> o... "c ns ::s o -c ." -c <li c: <li c::n o 'e '"'e u e o <li -c 2:o.." ::¡: e c: .,; e c: '0 u ." c. ." ~ c: '0 'ü ~ o ¡¡: ." '"'"o o 'e '".s ::¡: e -c c::n c:~ <li~ a: ~ '"oc: ."o, c> c> <li -c o '"8' .!!! u c: <li u; '"'"a: '"u c: ~ '"o 1f« ü ¡,; 2 e oj :j u.. '"> 129 vulgaris l.), con el propósito de identificar genotipos promisorios, para la zona de vega del río arauca, municipio de arauquita, departamento de arauca. materiales y metodos el experimento se realizó en la vereda puerto nuevo, zona productora de caraota, en el municipio de arauquita (arauca), con una altura sobre el nivel del mar de 155 m, topografía con pendientes que no superan el 3%, muy característico de la orinoquía, temperatura promedia de 27°c y precipitación pluvial de 2410 mm mal distribuida a lo largo del año. en general, el clima predominante es cálido húmedo con distribución pluviométrica unimodal, que va de abril a noviembre y un período de acentuada sequía, de diciembre a marzo. los genotipos evaluados (cuadro 2) fueron suministrados por el ciat, con excepción del testigo local (t.l.), el cual se consiguió en la finca de un agricultor caraotero. se usó un diseño experimental de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. la unidad experimental estuvo conformada por cuatro surcos de cinco metros de largo, sembrados a una distancia de 60 cm entre ellos; 15 días después de la siembra se raleó y dejó en promedio 40 plantas por surco, (ocho plantas por metro); lo cual representa una densidad de 133.333 pi/ha. como unidad experimental efectiva para determinar rendimiento y otras variables, se tomaron los dos surcos centrales de la parcela, (6 m2). las variables fueron analizadas teniendo en cuenta, fundamentalmente el supuesto de homogeneidad de varianzas, para lo cual algunas requirieron transformación. el paquete estadístico utilizado fue sas. las variables evaluadas fueron: días hasta la floración: cuando el 50 % de las plantas en la parcela presentaron su primera flor abierta. días hasta la madurez fisiológica: cuando el 90 % de todas las vainas cambiaron de color completamente verde a amarillo. hábito de crecimiento: determinado en la etapa de floración y madurez fisiológica del cultivo, clasificando los genotipos en cuatro tipos: 1. determinado arbustivo; 11. indeterminado arbustivo; 111. indeterminado postrado y iv. indeterminado trepador. presencia de plagas y enfermedades: en especial se cuantificó la incidencia de mustia hilachosa en las etapas de floración y en llenado de vainas, tomando como referencia la escala empleada por ciat (1987), donde los valores y 3 se consideran "resistentes", entre 4 y 6, "intermedios" y::: 7, "susceptibles". grado descripción 1. sin síntomas visibles de la enfermedad. 3. aproximadamente, de 5 a 10% de la parcela evaluada está infectada. 5. aproximadamente, de 20 a 30% de la parcela evaluada está infectada. 7. aproximadamente, de 40 a 60% de la parcela evaluada está infectada. 9. más del 80% de la parcela evaluada está infectada. rendimiento de grano: en la unidad experimental efectiva (u.e.) se cuantificó y se ajustó al 14% la humedad del grano. el número de plantas cosechadas fue cuantificado para usarlas como covariable. número de vainas por planta: dentro de cada u.e. se tomaron cuatro plantas al azar y se analizó el promedio. número de granos por vaina: dentro de cada u.e. se tomaron 10 vainas al azar y se analizó el promedio. peso de 100 semillas: de cada u.e. se tomaron al azar 100 granos y, de acuerdo con su peso se clasificaron en 3 grupos de tamaño de grano, según el sistema estándar para la evaluación de germoplasma de fríjol: pequeñas: .:: 25 gr., medianas: entre 25 y 40 gr. y grandes: > 40 gr. 130 manejo del cultivo. durante el ciclo de vida del cultivo, no se aplicó ninguna ciase de fertilizante, riego, ni control quimico o mecánico de plagas o enfermedades, porque no fue necesario y, además, corresponde al manejo típico del cultivo en la zona. resultados y discusion número de días hasta la floración y hasta la madurez fisiológica. los resultados de estas variables fueron muy similares para todos los genotipos en sus diferentes repeticiones (figura 1). de acuerdo con los resultados observados, el genotipo de floración más temprana fue dor 456, con un promedio de 35 días y el más tardío fue mcr 1011 con 44 dias. el testigo local floreció a los 39 dias. la madurez fisiológica presentó una oscilación entre 71 y 78 dias para los genotipos mus 106 y nab 70, respectivamente (figura 1). el testigo local se ubicó en la posición 9 y el testigo internacional, en la 4. en ensayos preliminares realizados en palmira, (1003 m.s.n.m., 23.7°c, y 1016 mm de precipitación pluvial media anual), el ciat reporta 80 días para las variedades porrillo sintético, jamapa, ica-pijao, ica-tui y río tibaji y 77 días para la línea bat 271 y66 días, para la línea bat 304, siendo uno de los frijoles de grano negro más precoces que existen. en popayán (1738 m.s.n.m., 19°c y 2066 mm de precipitación pluvial media anual, igac, 1996), reporta 105 dias para las mismas variedades con protección quimica contra el ataque de insectos y/o enfermedades y 95 días, para río tibaji, ica-pijao y porrillo sintético y 90 dias, para jamapa y 89 días, para ica-tui sin protección y 94 días, para la línea bat 304. en general, se observa que a menor altura sobre el nivel del mar las variedades tienden a ser más precoces, probablemente por la mayor temperatura, lo cual corresponde a la evaluación de arauquita (155 m.s.n.m., 27°c y 2410 mm de precipitación pluvial media anual) y se observa en el genotipo jamapa en sus diferentes reportes . ••• ...-y~ ~ y ~ -,_-,.. i i i i i o~~-+~ ~+-~~~~~ ~+-~~~~~~ __ ~~ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 60_ , 10 -1 ~ dias a floración tratamientos ____ dias a madurez fisiológica figura 1. días hasta la floración y hasta la madurez fisiológica de las líneas evaluadas. 131 cuadro 2. genotipos evaluados, hábito de crecimiento observado y respuesta a mustia hilachosa (thanatephorus cucumeris (frank) donk). habito de mustia tratamiento genotipo crecimiento hilachosa 1 dor 390 11 8,00 2 dor 457 11 8,50 3 dor 441 11 9,00 4 dor 456 11 8,75 5 emp 271 111 3,00 6 apg 89-19 11 8,50 7 ara 13 111 4,00 8 cnf 6624 11 9,00 9 cnf 5483 111 6,50 10 cut 54 11 9,00 11 cut 59 11 8,00 12 cut 60 11 6,75 13 ju 89-8 11 8,50 14 ju 90-4 11 9,00 15 mcr 1011 111 5,25 16 mcr 1020 11 8,25 17 mus 106 11 8,75 18 nab 70 111 4,50 19 nab 19 111 5,00 20 nag 297 11 9,00 21 nag 310 11 6,50 22 nag 313 11 5,00 23 a 800 111 7,75 24 a 785 11 7,25 25 jamapa t.i.* 11 9,00 26 testigo local 11 8,75 'testigo internacional usado porel ciat. presencia de plagas y enfennedades. en el caso de insectos no se encontró alguno de importancia económica, salvo en estados tempranos del cultivo en que hubo ataque esporádico de grillos y trazadores, como también, perforadores del follaje. correspondientes al complejo crisomélidos, cuyo daño no fue significativo. con respecto a enfenmedades, la mustia hilachosa (thanatephorus cucumeris (frank) donk) fue la de mayor incidencia. la fuente de inoculo fue natural y correspondió al cultivo comercial sembrado por el agricultor en el mismo lote. en la evaluación el genotipo emp 271, presentó mejor respuesta, ocho genotipos se consideran intenmedios y 17 genotipos, entre ellos el testigo local y el testigo intemacional, se dasifican como susceptibles (cuadro 2). los genotipos ara 13 y dor 456 fueran afectados por un complejo de pudriciones radicales. se presentaron otras enfermedades aisladas como bacteriosis (xanthomonas phaseoli (e.f.sm.) dows) y algunos virus. la competencia de malezas no fue importante y, sólo en los genotipos de hábito de crecimiento tipo 111 que se enrollan en ellas, se dificultó la cosecha. número de vainas por planta. para esta variable, se encontraron diferencias altamente significativas entre genotipos 132 cuadro 3. cuadrados medios de las variables evaluadas en 26 genotipos de fríjol caraota en arauquita, (arauca). fuentedevariacion bloques genotipos errorexperimental c. v.(%) grados de libertad 2 25 50 vainas por planta' 0,10404334 ns 0,25319749 ** 0,06281489 7,72 grados de libertad 3 25 744 granos por valna159,59 ns 911,06 ** 285,39 29,21 rendimiento 34365,05 ns 232732,16 ** 46565,58 24,53 peso de 100 granosj 0,000022 ns 0,00042 ** 0,000023 5,78 (ns): no significativo, (*): significativo, (**): altamente significativo; 1= variable transformada a xo,.; 2= variable transfonnada a x2,337; 3= variable transfonnada a x.o,323;4= una parcela perdida restó un grado de libertad al error. 35 30 25 jj-a 20 o q... 15 lo c: ~ 10 5 a~ i ab b i be e-o 15 22 9 12 26 11 2 6 20 23 10 18 1 8 21 19 14 3 25 7 13 4 17 5 24 16 tratamientos genotipos con la misma letra son estadisticamente iguales. figura 2. número promedio de vainas por planta. y no significativas entre bloques, con un coeficiente de variación de 7,72% (cuadro 3). el promedio de vainas por planta para los diferentes genotipos osciló entre 13,25 (mcr 1020) y 35 (mcr 1011) (figura 2), el testigo local se ubicó en la posición quinta con 22 vainas/planta, y el testigo internacional ocupó la posición 19 con 16,58 vainas/ planta. evaluaciones realizadas por bastidas y camacho (1969) en la variedad ica-tui reportan, para esta variable en palmira en tres semestres, un promedio de 17,7, valor que fue superado por muchos de los genotipos evaluados en arauquita. número de granos por vaina. esta variable presentó diferencias altamente significativas entre genotipos y no significativa entre bloques, con un coeficiente de variación de 29,21%, el cual es relativamente alto y hace suponer poca uniformidad en el nu133 a 22 21 10 28 25 5 h 16 3 9 4 6 17 15 8 20 1 12 19 24 11 18 2 13 23 7 tratamientos i ab ! b be i i e-c: 'i >... a genotipos con la misma letra son estadísticamente iguales. figura 3. número promedio de granos por vaina. mero de granos/vaina (cuadro 3). el promedio osciló entre 3,43 (ara 13) y 6,40 (nag 313). el testigo local se ubicó en la posición cuarta, con 6,15 granos/vaina, el testigo internacional ocupó la posición quinta, con 5,98 granos/vaina (figura 3). bastidas y camacho (1969), reportan para la variedad ica-tui, evaluada durante tres semestres en palmira, un promedio de 6,8 granos/vaina, valor superior, pero no muy lejano, de algunos de los genotipos evaluados en este trabajo. para la variedad coche se reporta de cinco a siete granos/vaina (barrios y ortega, 1968), en la variedad tacarigua una vaina bien desarrollada posee de seis a siete granos y en raras ocasiones puede llegar hasta ocho, (barrios y ortega, 1972), ésto último coincide con lo observado en los genotipos evaluados en este trabajo. rendimiento de grano. esta variable presentó diferencias altamente significativas entre genotipos y no significativa entre bloques, con un coeficiente de variación de 24,53% (cuadro 3). para esta variable se observó una oscilación entre 525,9 kg./ha, para ara13y2290,5kg./ha, para nag-313, y unpromedio general de 1465,9 kg./ha (figura 4). los genotipos nag-313, cnf-5483 y nag-310 superaron, a nivel significativo, el rendimiento del testigo local, lo cual los hace importantes para evaluaciones futuras en la región; 15 genotipos fueron estadísticamente iguales al testigo local. el testigo internacional (jamapa) fue estadisticamente igual al testigo local y superado estadisticamente por 19 genotipos evaluados. el testigo local se ubica en la posición novena y el testigo internacional en la posición 24a (figura 4). el ciat reporta, en ensayos preliminares realizados en palmira, un rendimiento en kg./ha. de 1678 para la variedad porrillo sintético, 1644 para la variedad jamapa, 1581 para icapijao,1472 para ica-tui, 1292 para río tibaji, 1963 para la linea bat 271 y 2106 para la linea bat 304, valores que, como se observa, presentan varios de los genotipos evaluados en condiciones de arauquita (figura 4). el genotipo jamapa, usado por el ciat como testigo internacional, parece adaptarse mejor a mayores altitudes ya que, en popayán (1738 m.s.n.m.), alcanzó 2798 y 1803 kg ..iha con y sin protección quimica, respectivamente, frente a 996,48 kg.lha en arauquita (155 m.s.n.m.) durante el periodo seco del año. 134 2500 =) a i i ab ío b ~ 1500 be .9 e c:.. § 1000 i "e., o:: 500 01o -122 9 21 15 5 6 3 14 26 8 19 1 2 11 10 17 20 12 24 18 16 23 13 25 4 7 tratamientos genotipos con la misma letra son estadísticamente iguales. figura 4. rendimiento promedio por hectárea peso de 100 granos. al igual que para las variables anteriores, el análisis estadístico arrojó diferencias altamente significativas entre genotipos y no significativas entre bloques (cuadro 3), con un coeficiente de variación de 5,78%. 35 a ab b e ed d-e el i--~ -_ 30 25 'c" 20 .el o '"~ 15 10 o 23 7 13 19 5 18 8 15 9 24 12 21 11 14 1 2 3 16 6 22 4 10 17 20 25 26 tratamie ntos genotipos con la misma letra son estadísticamente iguales. figura 5. peso promedio de 100 granos. 135 cuadro 4. coeficiente de correlación entre las variables evaluadas. variable rto d.a.f.1 d.m.f.1 p.c.g. n.v.p. n.g.v. rto 0,1097 ns -0,0797 ns -0,1372 ns 0,4342 ** 0,5662 ** daf. 0,4494 ** 0,1805 ns 0,0506 ns 0,1125 ns d.m.f. 0,5662 ** -0,0473 ns -0,2712 ** p.c.g. 0,0065 ns -0,5219 ** n.v.p. 0,1895 ns n.g.v. rto= rendimiento por unidad experimental; oaf.= días a floración; o.m.f.= días a madurez fisiológica; p.c.g.= peso de 100 granos; n.v.p.= número de vainas por planta; n.g.v.= número de granos por vaina; (ns)= no significativo; (')= significativo, (")= altamente significativo; 'variables analizadas con el coeficiente de correlación spearman. según la escala citada por el ciat (1987), tres materiales: a 800, ara 13 yju 8919 se clasifican como de grano mediano, por presentar un peso promedio de 100 granos superior a 25 gr. (figura 5). el resto de genotipos, con un peso menor de 25 gr., se clasifica de grano pequeño. además, se observó que los tres materiales de grano mediano, están dentro de los cinco genotipos con rendimiento más bajo, lo cual se puede explicar en razón de que son genotipos de bajo número de granos por vaina y estos tipos de grano no gustan al productor ni al consumidor, quienes prefieren granos pequeños, que es lo típico para el fríjol caraota. jamapa y el testigo local (t.l.) son las variedades con grano más pequeño. al realizar el análisis de correlación simple entre las variables evaluadas (cuadro 4), se encontró que el rendimiento presentó uno correlación directa y altamente significativa con el número de vainas por planta y con el número de granos por vaina, lo cual resalta la importancia de estas variables como componentes de rendimiento. con las demás variables, no se encontró correlación a nivel significativo. el número de granos por vaina presentó correlación inversa ya un nivel altamente significativo con las variables días hasta la madurez fisiológica y peso de 100 granos, lo cual significa, para el primer caso, que los genotipos con mayor número de granos por vaina, presentaron menor número de días hasta la madurez fisiológica, mientras que, para el segundo caso, el mayor número de granos por vaina implica un tamaño de grano pequeño y, por ésto, menor peso de 100 granos. conclusiones los 26 genotipos evaluados presentaron diferencias altamente significativas para la variable rendimiento, identificando un material muy promisorio: nag 313, con alta producción de grano de buena calidad, alto número de vainas/ planta y de granos por vaina y, además, presentó baja incidencia de mustia hilachosa (thanatephorus cucumeris (frank) donk). se encontraron otros materiales promisarios y superiores al testigo local, como cnf 5483, nag 310, mcr 1011 y emp 271, presentando todos una buena producción y baja incidencia de mustia hilachosa, lo cual los hace importantes para evaluaciones futuras en la región. el ciclo de vida de los genotipos evaluados fue similar, presentando un número promedio de días hasta la floración de 39 días y número promedio de días hasta madurez fisiológica de 75 días. se recomienda hacer otras evaluaciones en la zona de los genotipos que presentan grano pequeño y hábito de crecimiento tipo" (indeterminado arbustivo) para analizar su 136 adaptabilidad y estabilidad fenotípica y, así, tener mayor seguridad en recomendaciones futuras. bibllografia barrios a. y s. ortega. 1972. población y rendimiento por hectárea en siembras de caraota negra (phaseolus vulgaris l.) bajo condiciones de riego y secano. agronomía tropical 22 (4): 391-396. venezuela. bastidas g. 1974. fríjol caraota, producción, variedades y uso. ica informa, vol 9 (12): 3-6. santafé de bogotá. bastidas ramos g. y l. h. camacho. 1969. competencia entre plantas y su efecto en el rendimiento y otras características del fríjol caraota (phaseolus vulgaris l.). acta agronómica, 19 (2) p. 6988. universidad nacional de colombia. centro internacional de agricultura tropical (ciat). 1985. fríjol: investigación y producción. referencia de los cursos de capacitación sobre fríjol dictados por el centro internacional de agricultura tropical. ed. xyz. cali. 417 p. centro internacional de agricultura tropical (ciat). 1987. sistema estándar para la evaluación de germoplasma de fríjol. aart van schoonhoven y marcial a. pastor-corrales (comps.). cali. 56 p. centro internacional de agricultura tropical (ciat). 1987. vivero internacional de rendimiento y adaptación de fríjol. (ibyan) fríjol arbustivo (bush bean). cali. debouck d. y r. hidalgo. 1985. morfología de la planta de fríjol común. en: fríjol investigación y producción. ciat. pp. 7-41 sanchez, c. 1997. situación nacional e internacional de las leguminosas: problemas y perspectivas. en: curso sobre leguminosas de grano, febrero de 1997, sena sac fenalce. lugar: icatibaitatá. colombia. voysest, o. 1983. variedades de fríjol en américa latina y su origen. centro internacional de agricultura tropical (ciat). cali. 87 p. 137 agronomía colombiana, 1991. volumen 8, número 2: 243 247 determinacion de las razas fisiologicas de fusarium oxysporum f. sp. dianthi del clavel en colombia! german arbelaez2, y olga lucia calderon3 resumen. uno de los problemas más limitantes del cultivo del clavel en colombia es el marchitamiento vascular ocasionado por el hongo fussrium oxvsporum f. sp. disnthi, el trabajo fue realizado con el objetivo de determinar la variabilidad morfológica, cultural, reproductiva y patológica de 121 aislamientos del hongo obtenidos de 61 fincas localizadas en la sabana de bogotá. como patrones de comparación se utilizaron nueve aislamientos extranjeros de las razas 1, 2,4 y 8 del patógeno. las pruebas de patogenicidad se hicieron mediante la inoculación de esquejes enraizados de seis variedades diferenciales. todos los aislamientos del patógeno tuvieron una tasa de crecimiento radial similar cercana a 1 centímetro por día. las colonias mostraron una gran variabilidad en su coloración y en la apariencia del micelio, así como en la producción de esporas. todos los 130 aislamientos del hongo inoculados fueron patogénicos en alguna de las variedades diferenciales, aunque con diferencias apreciables en el período de incubación de la enfermedad, en la colonización de la planta y en la sintomatología. ciento doce aislamientos fueron identificados como pertenecientes a la raza 2 del patógeno, de acuerdo a la reacción de resistencia en ibiza y niki y a la reacción de susceptibilidad en pink calypso, raggio di sole y san remo. siete aislamientos no pudieron ser clasificados dentro de las razas conocidas, debido a su bajo nivel de 1 trabajo presentado en el cuarto simposio internacional del clavel, santafé de bogotá, 9-14 de septiembre de 1991. 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, a.a. 14990, santafé de bogotá. colombia. 3 microbibloga, propagar plantas s.a., a.a 90766, santafé de bogotá. patogenicidad y a una reacción inconsistente en las variedades diferenciales. se encontraron cuatro reacciones diferentes en la variedad taiga, supuestamente resistente a todas las razas fisiológicas conocidas del patógeno: resistente (30% ). medianamente hesistente (34% l. medianamente susceptible (21%l y susceptible (15% l. por estas reacciones se sugiere la presencia de 4 variantes de la raza 2 del patógeno. esta variabilidad permite explicar el comportamiento diferente de algunas variedades de clavel en colombia. determination of the physiological races of fusarium oxysporum f.. sp. 9tafilt+tt on carnation in colombia abstract. one of the most limitting problems of the carnation crop in colombia is the vascular wilt caused by the fungus fusarium oxysporum f. sp. dianthi. this work was done to determine the morphological, cultural, reproductive and pathological variability of 121 isolates collected from 61 farms located at the bogotá plateau. nine foreing isolates of the races 1,2.4 and 8 were also used as control. the pathogenicity tests were done by inoculation of rooted cuttings in six differential varieties. aii isolates had a radial rate of growth close to one centimeter per day. the colonies showed great variability in mycelial color, apparence and produetion of spores. aii 130 insolates of the fungus were pathogenic to one or more of the diffeferences in incubation period, plant colonization and symptoms. one hundred and tweive isolates were identify as race 2 of the pathogen based on their reaction of resistance in ibiza and niki, and their reaction of susceptibility in pink calypso, raggio di sole and san remo. saven isolates could not 243 be identified within the known races, according to its low level of pathogenicity and an inconsistent reaction in the differential varietieso we found four different reactions in taiga, which is supposed to be resistant to all know races: resistant (30%), moderately resistant (34% l, moderately susceptible (21% ) and susceptible (15% ). for these reactions we suggest the presence of four variants of race 2 of the pathogen. these reactions could explain the variable behavior of some varieties in colombia. introduccion la producción de flores en colombia es uno de los renglones más importantes de la economía nacional en los últimos años. el clavel en colombia es afectado severamente por el marchitamiento vascular ocasionado por el hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi. la incidencia de esta enfermedad vascular ha aumentado progresivamente en colombia, debido a la fácil diseminación del patógeno a través de esquejes infectados, a su gran persistencia en el suelo y a la relativa baja eficiencia y alto costo de las medidas de control utilizadas (arbeláez, 1987). diversos investigadores han determinado la presencia de varias razas fisiológicas del hongo en el mundo, siendo la raza 2 la más frecuente y la que mayores daños ocasiona (matthews, 1978; garibaldi y gullino, 1987). cevallos et al (1990) determinaron la presencia de las razas 2 y 4 de fusarium oxysporum f. sp. dianthi de 100 aislamientos obtenidos de diferentes fincas ubicadas en la sabana de bogotá, siendo la raza 2 predominante. el conocimiento de la variación del hongo y la frecuencia de las razas fisiológicas es de gran importancia en los trabajos de mejoramiento genético y en la escogencia de las variedades más convenientes para cada situación (garibaldi, 1975; garibaldi y gullino, 1987). el objetivo de este trabajo fue la identificación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f. sp, dianthi de 121 aislamientos 244 recolectados en diferentes fincas dedicadas al cultivo del clavel de la sabana de bogotá, así como la determinación de las características culturales y morfológicas de las colonias y de las estructuras del patógeno. materiales y metodos el trabajo se inició durante el segundo semestre de 1989 recolectando muestras de plantas de clavel afectadas por el patógeno en las distintas zonas productoras del clavel estándar y miniatura en la sabana de bogotá. además como patrón de comparación se utilizaron 9 aislamientos extranjeros de las razas 1,2,4 y8 procedentes de italia, holanda y estados unidos. los 130 aislamientos del hongo se sometieron a estudios microbiológicos y culturales como tasa de crecimiento, morfología y pigmentación de la colonia, producción, tamaño y morfología de las conidas y de las clamidosporas. para la determinación de las razas fisiológicas del patógeno, los diferentes aislamientos se inocularon en esquejes de clavel de las variedades diferenciales taiga, ibiza, raggio di sole, pink calypso, niki y san remo. la inoculación de los esquejes de cada una de las variedades se efectuó mediante la inmersión de las ra íces durante 15 segundos en una suspensión conidial de fusarium oxysporum f. sp, dianthi, a una concentración de 1 millón de conidias por mi., inmediatamente antes de la siembra. esta se realizó colocando los esquejes en forma individual en bolsas de polietileno negro de 1 kilogramo de capacidad que contenían suelo pasteurizado con vapor a 800 c durante 30 minutos. el suelo utilizado fué de textura franco limosa. una vez efectuada la siembra, las plantas se mantuvieron durante 20 semanas en un invernadero metálico con cubierta plástica, rodeado por los lados con polietileno para aumentar un poco la temperatura. la evaluación del índice de la enfermedad se realizó mediante la observación de los smtomas de la enfermedad en forma semanal utilizando la siguiente escala: o planta sana; 1 planta con síntomas en el primer tercio; 2 planta con síntomas en el segundo tercio; 3 planta con síntomas en el tercio superior y 4 planta muerta. la identificación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f. sp. dianthi, para cada uno de los aislamientos, se efectuó de acuerdo a la reacción de las seis variedades diferenciales de clavel inoculadas con cada aislamiento del patógeno, según la respuesta encontrada por garibaldi (información personal, 1987 y 1990; garibaldi, 1983; garibaldi y rossi, 1987) (cuadro 1). cuadro 1. respuesta de las variedades diferenciales de clavel a fusarium oxysporum f. sp. dianthi. variedad reacción a la raza fisiológica 2 3 4 taiga r r r r ibiza r r r r raggio di sole r s r r pink calypso r s s r niki r r r s san remo s s s s r resistente s susceptible resultados estudio microbiológico de los aislamientos. la tasa decrecimiento micelial de los diferentes aislamientos en el medio de cultivo papa dextrosa agar presentó valores bastante similares cercanos a 1 cm por día, siendo los valores extremos 0.84 y 1.24 cm por día. alguna variabilidad se observó en la morfología y en la coloración de las colonias y en la producción de esporas de los diferentes aislamientos en pda. todos los aislamientos formaron macroconidias, micronidias y c1amidosporas. se encontraron aislamientos con esporulación muy abundante, esporulación intermedia y aislamientos poco esporulantes. identificación de las razas fisiológicas. ciento doce aislamientos de los ciento veintiuno inoculados, lo que corresponde al 93% , se clasificaron como pertenecientes a la raza fisiológica 2 del patógeno, por la reacción de resistencia de las variedades ibiza y niki y por la reacción de susceptibilidad de las variedades raggio di sale, pink calypso y san remo. estos 112 aislamientos presentaron diferencias en patogenicidad. la respuesta a la inoculación de los ciento veintún aislamientos del patógeno en la variedad taiga, supuestamente resistente a todas las razas del patógeno, fue variable y se pudieron establecer cuatro grupos según su reacción: resistente (30% ), moderadamente resistente (34% ), moderadamente susceptible (21%) y susceptible (15%). cuatro aislamientos del patógeno (3% mostraron un nivel muy bajo de patogenicidad, por lo que no fue posible diferenciar la raza a la que pertenecen. cinco aislamientos (4% ) dieron una respuesta patológica no coincidente con las reacciones establecidas en las variedades diferenciales utilizadas y no se pudieron identificar dentro de las razas fisiológicas conocidas. como se mencionó anteriormente, la reacción de las variedades diferenciales permitió clasificar 112 aislamientos dentro de la raza 2 del patógeno y en ningún caso se identificaron las razas, 1, 4 y 8. además el uso de los aislamientos extranjeros como patrones de comparación permitió confirmar la ausencia de dichas razas. en ningún caso se observó reacción de resistencia de la variedad pink calypso a los 121 aislamientos colombianos del patógeno, reacción característica de las razas 1 y 8, como tampoco se observó reacción de resistencia de la variedad raggio di sole característica de las razas 1, 4 y 8. tampoco se observó reacción de susceptibilidad en la variedad niki, excepto en los aislamientos 125 y 130 de la raza 8 procedentes de italia y que junto con la reacción de resistencia de la variedad pink calypso permitieron identificar la raza 8, hasta el momento no conocida en colombia. los resultados mostraron también una alta resistencia de la variedad ibiza, pues 97 de los 121 aislamientos no ocasionaron ningún tipo de síntoma externo, ni tampoco sintomas internos al observar cortes transversales de la base del tallo de las plantas inoculadas, al finalizar el experimento. 245 en la variedad niki, caracterizada también por su resistencia a la raza, 2, 23 de los 121 aislamientos inoculados, no ocasionaron síntomas internos ni externos, mientras que en la variedad taiga 11 aislamientos no indujeron ningún tipo de síntoma en las plantas inocu ladas. sintomatología de la enfermedad. en la evaluación de la respuesta patológica de las plantas a la inoculación con los diferentes a islamientos del patógeno, se observaron diferencias apreciables en la sintomatología en las variedades utilizadas. los síntomas observados en las variedades susceptibles a la mayorfa de los aislamientos de la raza 2 del patógeno fueron típicos de la enfermedad en las variedades raggio di sole y san remo; estos síntomas también se observaron en la variedad taiga cuando presentó reacciones de susceptibilidad y mediana susceptibilidad. los síntomas consistieron en una clorosis unilateral de las hojas bajeras y superiores del lado de la planta afectado, el doblamiento del tallo principal, seguido del marchitamiento de la planta. en la variedad pink calypso, también susceptible a la raza 2, los síntomas se caracterizaron por un amarillamiento generalizado de la planta, con un ascenso muy rápido y un marchitamiento acelerado, seguido por la muerte de la planta. esta sintomatología es bastante diferente a la observada en esta variedad y en otras variedades igualmente susceptibles en cultivos comerciales. en las variedades resistentes a la raza 2 del patógeno, como fueron las variedades ibiza y niki y cuando la variedad taiga se comportó como resistente y medianamente resistente, el desarrollo de los síntomas fué el típico de la enfermedad, pero su avance fue muy lento en comparación con las variedades susceptibles. cuando la mayoría de los aislamientos de la raza 2 se inocularon en las variedades ibiza y niki, las cuales se comportaron como altamente resistentes, y que en algunos casos no presentaron síntomas externos de la enfermedad, se observó una reducción apreciable en la altura y en el desarrollo de las plantas de 246 por lo menos un 20% , en comparación con las plantas testigo. discusion los resultados mostraron una gran similitud entre los 130 aislamientos del patógeno estudiados en la tasa de crecimiento micelial, pero presentaron una gran variabilidad en la apariencia y en la coloración de la colonia y en la producción de las esporas. debido a esta razón, las características morfológicas son de poca utilidad para la identificación de las razas fisiológicas del patógeno y para su identificación deben utilizarse únicamente las pruebas patológicas que toman bastante tiempo y materiales. esto coincide con lo observado por matthews (1978) y por baayen y gams (1988). en el trabajo se encontraron únicamente aislamientos pertenecientes a la raza 2 del patógeno. estos resultados son consecuencia de la importación de esquejes infectados de otros países en donde esta raza es predominante. estos resultados también son similares a los encontrados por cevallos et al (1990), aunque en esta ocasión no se registró la raza 4 que dichos autores encontraron con muy baja frecuencia. las cuatro respuestas diferentes obtenidas en la variedad taiga, resistente a todas las razas del hongo, permiten asumir la presencia de por lo menos cuatro variantes de la raza 2 de fusarium oxysporum f. sp. dianthi. esta variación puede deberse a cambios ocurridos en la población del patógeno establecido en colombia, bien sea en forma natural o debido a la presión de selección por el uso de vapor, de algunos fumigantes o de algunos fungicidas sistémicos aplicados al suelo en muchas empresas para el manejo de la enfermedad. dicha variación puede deberse también a las condiciones ambientales y de los suelos en la sabana de bogotá, bastante diferentes a los sitios en donde se desarrollan los esquejes de clavel importados. esto coincide con lo expresado por sparnaaij (1987) y scovel (1987). quienes consideran que el patógeno tiene la habilidad de producir nuevas razas fisiológicas o variantes patogénicas. la presencia de estas variantes de la raza 2 permite explicar las diferencias observadas por los técnicos colombianos en el comportamiento de algunas variedades de clavel en distintas empresas de la sabana de bogotá. la inoculación de los nueve aislamientos extranjeros de las razas 1, 2, 4 y 8 en las variedades diferenciales presentare n las reacciones descritas en la literatura y fueron un buen punto de comparación; además permitieron confirmar la ausencia de las razas 1 y 8 en colombia. la variaclón patogénica observada en las seis variedades inoculadas con los diferentes aislamientos del hongo fue totalmente independiente de la variación morfológica de dichos aislamientos, de manera similar a lo encontrado por messiaen y cassini (1981). agradecimientos los autores agradecen a asocolflores y a proexpo y a las empresas su ata plants, floramérica, agrícola el redil, jardines de los andes y flores de suba por el suministro de diferentes materiales. literatura citada 1. arbeláez, g. 1987. fungal and bacterial diseases on carnation in colombia. acta horticulturae 216:151-157. 2. baayen, r.p. y w. gams. 1988. the elegans fusaria causing wilt disease of carnation. i taxonomy. netherlands journal of plant pathology. 94: 273-288. 3. cevallos, j.f., d. gonzález y g. arbeláez. 1990. determinación de las razasfisiológicas de fusarium oxysporum f. sp. dianthi en clavel en la sabana de bogotá. agronomía colombiana 7:33-39. 4. garibaldi, a. 1975. race differentiation in fusarium oxysporum f. sp. dianthi (prill. et del.) snyd. et hans. first contribution. med. fac. landbouww. rijksuniv. gent 40: 531537. 5. garibaldi, a. 1983. resistenza di cultivar di garofano nei confronti di otto patotipi di fusarium oxysporum f. sp. dianthi (prill. et dei.) snyd. et hans. rivista della ortoflor oirutticoltura italiana 67: 261-270. 6. garibaldi, a. y m.l. gullino. 1987. fusarium wilt 01 carnation: present situation, problems and perspectives. acta horticulturae 216: 125-129. 7. garibaldi, a. y g. rossi. 1987. osservazioni sulla resistenza del garolano nei conlronti fusarium oxvsporum l. sp. dianthi. notiziario tecnico scientifico 22: 5-9. 8. matthews, p. 1978. variation in english isolates 01 fusarium oxysporum f. sp. dianthi. proceedings01 the eucarpia meeting on carnation and gerbera. alasio: 115-126. 9. messiaen,c.m. y r. cassini.1981. taxonomy 01 fusarium p. 427-445. in p. e. nelson, t.a. toussoun y r.j. cook (eds.). fusarium: diseeses, biology and taxonomy. the pennsylvania state university press.university parkand london. 10. scovel, g. 1987. improved agrotechnical and sanitation methods versusresistant cultivars as a mean 01 avoiding fusarium wilt. acta horticulturae 216: 55-61. 11. sparnaaij, l.d. 1978. current researchon carnation with special relerence to breeding. proceedings01 the eucarpia meeting on carnation and gerbera.alasio: 47-55. 247 agronomlacolombiana, 1994, volumenxino. 1;pág. 102-106 algunas reflexiones sobre extension universitaria sorne considerations about university extension gilberto herrera rojas', henry polanco hodriquez" palabras claves revolucion verde, desarrollo rural. keywords green revolution, rural development la palabra «extensión .. tiene una connotación histórica que, de entrada, restringe las posibilidades de interacción entre la universidad y los diferentes sectores, conglomerados, regiones, localidades y comunidades. dicho término, acuñado en el siglo pasado, cobra vigencia en los años cuarentas, para referirse a la necesidad de llevar el conocimiento tecnológico, desarrollado en los centros de investigación norteamericanos, para el sector rural y llevaba implícito el deseo de modernizar la agricultura de diferentes regiones del mundo, calcando la propia experiencia norteamericana, que se había dado en un contexto histórico y socioeconómico específico también estaba implícita una posición ideológica cómoda de asumir que la modernización era equivalente a desarrollo rural o, por lo menos, que la modernización generaba, paralelamente y en forma automática, el desarrollo rural. el programa staca desarrollado por la secretaría de agricultura de los estados unidos al término de la segunda guerra mundial, influyó enormemente sobre la forma de adelantar las experiencias locales de servicios intitucionales a los productores del campo. en estos países, se profesor, departamento de desarrollo rural de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, d.c., colombia. profesor departamento de desarrollo rrural de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia. santafé de "bogotá, d.c., colombia. 102 crearon servicios de extensión agrícola que tenían por misión llevar al campo las bondades de la «revolución verde .. y de todo el "modelo de la modernización tecnológica de la agricultura, basado en el uso masivo de insumos industriales, principalmente derivados del petróleo, la mecanización y el uso del riego. se trataba, en nuestra realidad, de un modelo derrochador de enerqia, de los recursos naturales y de baja utilización de la fuerza de trabajo que era abundante y laboriosa, muy diferente de la realidad norteamericana. además la ubicación tropical de nuestro país, implicaba una dinámica diferente y delicada en los ecosistemas muy vulnerables a la introducción del modelo de la agricultura de la revolución verde. casi cincuenta años de vigencia de este modelo permiten visualizar una situación nítida: la revolución verde y el espejismo de las potencialidades de la extensión dejaron una agricultura altamente mecanizada, dependiente de componentes importados de tecnología, tremendos impactos en los ecosistemas y una precaria calidad de la vida en las zonas de agricultura mecanizada, pero que resulta dramática en áreas de economía campesina y de comunidades indígenas que han tenido que refugiarse en las laderas de las cordilleras y en los suelos más pobres del país, acorralados por la demanda de tierras fértiles y planas de aquélla y por su competencia por la productividad del trabajo y de la tierra" ciertamente, que los impactos ambientales que sufrimos son multicausales, pero la agricultura intensiva y la ganadería extensiva que reclama, cada día, nuevas tierras de colonización, la actividad de la petroquímica y el crecimiento caótico de las ciudades, como consecuencia de la migración campo-ciudad, son las principales causantes. hoy, nadie niega que, en américa latina y, especialmente, en colombia, se han dado importantes avances en el crecimiento económico yen la modernización de la agricultura, precedidos de un dinámico crecimiento industrial; pero mucha gente se pregunta si el costo no ha sido demasiado alto al tener que sacrificar valiosos recursos naturales, varias generaciones de campesinos y de comunidades indígenas a quienes el proceso vivido les negó el derecho a la existencia o los arrinconó en poblados de minifundio y miseria. desconociendo este contexto, no faltan quienes consideran que la extensión, todavía, podria modernizar y lograr el incremento de la productividad de sus pequeñas parcelas y de su trabajo. el punto anterior coloca la discusión en el centro del problema, para dilucidar lo que espera realizar la universidad nacional de colombia con sus programas de extensión. los conflictos por la apropiación de las tierras fértiles no terminan, como tampoco los relacionados con las rentas de las tierras ricas en hidrocarburos, minerales y los escasos recursos naturales que le quedan al país. es, en este contexto, en donde debe definirse el rol de la universidad y sus posibilidades de articulación con las realidades, a través de sus programas institucionales de «extensión «. la primera tarea es recontextualizar el término «extensión» para llenarlo con otro contenido diferente, que no implique la excluyente modernización de la actividad rural, ni tampoco la adopción de patrones consumistas en amplios sectores marginados de la sociedad colombiana, per sé. en este nuevo esquema, es necesario primero, hacer diferentes abordajes para conocer distintas realidades en los ámbitos que estén al alcance de la universidad, para conocer los conflictos, las razones de los actores, las opciones de convivencia y de mejoramiento de amplios sectores de población, de los cuellos de botella que niegan su expresión y acción política. allí, tal vez, se encuentren las posibilidades de crear espacios y diseñar estrategias de interacción, en donde la universidad pueda jugar un papel decisivo. en este sentido, debe dejarse claro que la universidad nacional tiene una misión social y unas posibilidades concretas: la formación de sus propios docentes, de sus investigadores, de sus alumnos y, por ..extensión», a la mal llamada comunidad. la universidad nacional de colombia aquello que mejor sabe hacer es la formación profesional e investigativa. los campos de la administración racional y la extensión están por desarrollarse. así las cosas, en una primera fase del proceso, con la diversidad inherente a la esencia de la universidad, deben discutirse, como lo ha venido haciendo, aunque en forma limitada, el pri·ac (programa institucional de servicio a la comunidad), la problemática del desarrollo, la dinámica de los grupos sociales, las articulaciones y las relaciones de dependencia entre grupos sociales, las condiciones y posibilidades de amplios sectores de población que, en lugar de participar de la riqueza nacional, constituyen una carga, porque no se les permite ser protagonistas de su propia opción de futuro. deben ventilarse, sin posiciones estratégicas, las estrecheces y limitaciones de las teorías y modelos de desarrollo, incluyendo al neoliberalismo vigente que tanto entusiasmo y optimismo genera aún en grupos académicos. la nueva constitución del país reconoce que existen muchos grupos sociales sin opción de futuro que los espacios políticos se ganan con la participación. así, si el propio estado reconoce la viabilidad de opciones diferentes de dinámica social y económica, es claro que la extensión debe orientarse hacia la comprensión de los procesos de comunicación, de motivación, de los mecanismos de participación y hacia la comprensión de la mal llamada «comunidad» . un hecho lamentable, que la universidad no debe repetir, es el esquema simplista adoptado por algunos organismos del estado, que suponen la existencia de las «comunidades» o que su creación es fácil. por lo tanto, ésto les permite, de una manera sencilla, «racionalizar» los servicios que administra el mismo estado, para otorgarles poder político y económico, a unos grupos amorfos y manipulables, que en nada cambian la situación descrita. el camino recorrido en estos tres últimos años muestran lo engañoso que puede ser tal forma de « participación de las comunidades». la anunciada renovación politlca no se dio y se crearon y se crearán numerosas « comunidades» con las formalidades que define la clase política y la alta burocracia del estado para que numerosos grupos «participen» . las juntas administradoras locales, las elecciones populares de autoridades locales, regionales y nacionales, los comités 103 municipales de diferente índole, etc., que fueron opciones de participación democrática ciudadana, rápidamente han sido copadas por la clase política tradicional, dejando unos estrechos canales de participación, tan estrechos que no permiten cambio alguno. lo indignante no es la existencia de una clase política y lo aberrante es que esta clase sustenta su poder y sus privilegios sobre la exclusión y negación de los derechos de la mayoría, como si no existieran otras formas de ejercer la política. a estas alturas de la discusión, sería oportuno preguntarse si en los nuevos objetivos que se está trazando la universidad nacional para el futuro, está explícita o implícita la posibilidad de ser la universidad, que la gran mayoría de la población reconozca como la suya, como el soporte intelectual para la transformación del país, o, solamente, va a ser la universidad estatal inmersa y subsumida en los ires y venires de las teorías y modelos de desarrollo. en este momento, parte de la discusión del plan estratégico o global de la universidad nacional debe precisar si se pretende «acomodarla .. a los criterios de la modemización per sé, vigentes para todo el aparato estatal, o si se plantean opciones, suficientemente sólidas y de compromiso social, que le permitan orientar sus acciones hacia una vinculación más decidida y estrecha con todos los sectores sociales. el planteamiento anterior hace que la discusión sobre cuál tipo de acción de extensión debe realizarse pase a un segundo plano. la universidad nacional sería llamada, desde diferentes ámbitos y sectores, para participar en la construcción de una nueva sociedad. la generación de teoria sobre las opciones de desarrollo del país no se puede seguir haciendo desde los muros de universidad. tampoco, el enfoque utilitarista del pasado de llevar estudiantes de pre-grado para que se unten de realidad y de comunidad no conduce a ninguna parte. sería necesario reconocer, en primera instancia, que, en la inmensa mayoría de los conglomerados humanos del país, no existen comunidades, si se entiende como tales, a grupos de individuos que se identifican con unos intereses comunes, que fijan sus reglas de convivencia y que trabajan racionalmente hacia el logro de objetivos comunes, acordes con sus intereses individuales. 104 en este concepto, está implícito el efecto multiplicador de la fuerza para la obtención de reconocimiento y capacidad de interacción con otros grupos o personas y con el propio estado. actualmente, lo que existen son núcleos de personas dominadas por liderazgos mezquinos y excluyentes, ignorados durante los períodos interelecciones y movilizados, como carne de cañón electoral y como irracionales, por los aparatos politiqueros de los caciques y gamonales. entonces, la gran tarea por abordar es cómo puede la universidad participar en procesos de formación de comunidad. pero no la creación de cualquier comunidad, sino de grupos autónomos, participantes, deliberantes y democráticos y con capacidad de autogestión. algunos podrán argumentar que ya se ha discutido bastante sobre participación, sobre los papeles de los agentes externos en los procesos de formación de comunidad y sobre las instituciones de los liderazgos presentes en casi todos esos procesos. sin embargo, también, debe reconocerse que es la tarea que debe ser abordada. cómo lograr participar en una dinámica que desencadene un proceso de formación en la gente para intervenir, para pertenecer a una comunidad, para defender los valores de su grupo y para crear y alimentar relaciones que permitan convivir con otros grupos y para crecer como personas, es la pregunta que se debe resolver en los procesos por venir. el caso de santafé de bogotá, donde está nuestra universidad, es un ejemplo viviente de la realidad del país: parece ser cierto que, si no hay opción de desencadenar un vasto proceso de motivación, de capacitación y formación para la participación, a partir de grupos de personas con intereses comunes que sean capaces de articularse con otros grupos sobre la base de la convivencia y el respeto y que sean capaces de asumir compromisos entre su propio grupo, con otros grupos y con la ciudad, no habría un futuro posible en esta creciente y conflictiva ciudad. el rescate, análisis y difusión de diferentes experiencias en promoción, capacitación, participación y formación de comunidades es un punto importante del quehacer de la universidad. esto podría «salvar .. intensiones superficiales del estado como son las umatas, las empresas solidarias de salud y otras propuestas de «participación .. forzosa y de esquemas simplistas de participación que pueden desprestigiar o agotar este poderosos instrumento. de esta forma la teoría se puede construir a partir de la vivencia o de la vinculación a diferentes experiencias con diferentes realidades y grupos humanos. la participación en los procesos pone en el tapete las problemáticas y los cuellos de botella de los grupos y de las comunidades y la priorización que ellos mismos hagan y puede ser un orientador de la acción investigativa para el desarrollo de tecnologías, para la solución de problemas concretos, en los cuales la gente y el propio estado estén dispuestos a invertir. el afán de formar profesionales de alto perfil competitivo hace olvidar que el crecimiento de las ciudades, con el consiguiente crecimiento de la infraestructura, es un desastre, que la calidad de la vida en la grandes ciudades se deteriora, que las grandes soluciones no se dan, que el aire, el agua y los alimentos son cada vez de calidad inferior, que los recursos naturales se dilapidan, que la planeación urbana no existe y que existe un sinnúmero de problemas que nuestro profesionales no están en capacidad de abordar y resolver, simplemente porque no los conocen. el conocimiento de las problemáticas que viven las mayorías puede racionalizar los esfuerzos de todos y darle eficiencia al esfuerzo estatal. la realidad muestra el camino: la universidad es reconocida y solicitada porque hay un número considerable de profesores e investigadores que conocen realidades concretas y, sobre ellas, han desarrollado investigación con posibilidades de aplicación. pero no es, solamente problemas lo que conoce y debe conocer la universidad, sino también, todos los aspectos que componen la nacionalidad: la cultura, la ciencia, el arte, la técnica. es evidente que la universidad no puede participar en todas partes y en todos los procesos, pero debe comenzar por aquellas realidades cercanas a su propio ámbito de influencia y en aquéllas en donde se den señales de un fuerte y decidido apoyo, así como de posibilidades concretas de participar en todo el proceso. de allí saldrán la teoría y la metodología, por lo menos en los campos socioeconómicos. el reconocimiento y vacio que produce el desmonte del aparato institucional de generación de ciencia y tecnoloqia, confirman, de una parte, las debilidades de una sociedad incapaz de definir su propia opción de futuro, para la cual sería necesario reconocer limitaciones y recursos, definir prioridades y, con un gran compromiso social, embarcarse en un proceso de abordaje de los grandes problemas nacionales y comprometer a todos los sectores sociales y crear los instrumentos cientificos y tecnológicos requeridos para el progreso de nuestra sociedad, la euforia que viven algunos grupos e individuos, nativos y foráneos, que se benefician directamente con el desmonte del aparato estatal y la consiguiente transferencia de capital acumulado durante décadas con el ahorro nacional a sus propias arcas, con el argumento de que el sector privado es más eficiente y competitivo, ha comenzado a mostrar su verdadera faceta, los altos representantes del estado que lideran el proceso y definen sus reglas de juego, han ignorado, orimpicarnente, que existen grupos solidarios que, contra viento y marea, han tratado de forjar opciones diferentes o múltiples conglomerados humanos que siguen esperando que el estado les reconozca y les permita participar en los procesos socioeconómicos en donde ellos tengan un futuro, o por lo menos, que se les participe de esas empresas en donde han sido protagonistas y, muchas veces, hasta ahorradores. lo que se ha visto es la aberrante transferencia, sin recato y a precios de quema, de las empresas estatales a los oligopolios nacionales y a la rapiña de unas cuantas empresas extranjeras. sin embargo, parece difícil privatizar aquellas actividades de rentabilidad eminentemente social pues nadie las quiere. tampoco, parece viable, para el sector privado, la investigación y la transferencia sobre las problemáticas de más del cincuenta por ciento de los colombianos marginados del trabajo remunerado, de la tierra, de la educación y de los procesos productivos en donde pudieran generar y participar de la riqueza. aqui aparece, nuevamente, un inmenso espacio para la universidad estatal y, fundamentalmente, para la universidad nacional de colombia. su esfuerzo investigativo y de extensión debería orientarse hacia el conocimiento de esas grandes problemáticas, hacia la búsqueda de alternativas de solución, hacia cómo comprometer al estado 105 • 00": ,:,0, (,',0, en su financiamiento y hacerlo partícipe de sus resultados y en diseñar rnetodoloqias para su difusión, todo lo anterior no es incompatible con algunos planteamientos saludables de las políticas neoliberales como son: la eliminación de los rezagos del paternalismo estatal,la necesidad de mejorar la eficiencia sn todas las actividades y en todos los niveles, de racionalizar el uso de recursos cada vez más escásosy de mantener y elevar la calidad y la cobertura de la docencia, la investigación y la extensión universitaria, literatura citada 1, arregoces, m, el al 1990, la acción comunicativa: un aporte a la construcción de la psicología comunitaria, pontificia universidad javeriana. tesis de maestría en psicoloqia comunitaria, bogotá, 2, beltran, l, r 1971. la revolución verde y el desarrollo rural latinoamericano en: desarrollo rural en las américas, vol. 3, no. 1 enero-abril de 1971 ,iica-cira, boljotá. 3, castro, ma. c, 1988, abordajes al trabajo comunitario, documentos priac. u.n bogotá. 4, fao, 1993, educación agrícola superior: la urgencia del cambio, doc. # 10, redes de cooperación técnica, santiago de chile. 5, __ ' 1993, formación de profesionales para el desarrollo agropecuario sustentable, con equidad y competitividad, en el marco del neoliberalismo económico. informe de la mesa redonda de asunción, paraguay, 3 al 6 de agosto, santiago de chile, 6, gomez, l. t. 1994, algunas notas sobre docencia. pedagogía y educación. doc. priac. u,n, bogotá. 106 7, 1994, pueden las políticas universitarias incidir en las poüticas de salud? seminario docencia-investigación extensión y servicios, doc. priac. u,n, bogotá, 8, 1990, vida cotidiana: construcción de género y cultura. doc. priac. u,n, bogotá, 9, habermas, j, 1987, teoria de la acción comunicativa. tomo 1. editorial taurus. madrid, españa. 10, hoyos, g, 1986, los intereses de la vida cotidiana y las ciencias, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, 11, jouet, j, 1978, la comunicación participatoria en el tercer mundo: una perspectiva crítica, primer seminario la tino ame ric ano de comunicación participatoria, ouito, ecuador. 12, kelsey, ld, y c,c. hearne. 1963. trabajo de extensión aqricola. centro regional de ayuda técnica, aid, méxico. 13. mision nacional para la modernizacion de la universidad publica. 1994, modernización de la universidad: lo deseable y lo posible, hemeroteca nacional, bogotá. 14, proyecto experimental de desarrolllo regional de usme. 1989. memorias del primer seminario-taller sobre participación comunitaria y liderazgo. convenios u.n. fondo dri. ciid. bogot2. 15. sanders, h.c. 1968. the cooperative extension service. associate editor prentce hall international inc. l.ondon 16. polanco. h. 1983. un punto de vista sobre el sentido de la educación en extensión. aqronorrúa colombiana. vol. 1. no. 1 agostodic. u.n. fac. aqronornia. bogotá. agronomía colombiana. 1988. volumen v: 31 40 herencia de la resistencia a phoma andina varo crystalliniformis en tomate! hernando alfonso cortina2, mario lob03 y ricardo martinez b.4 resumen, con el fin de estudiar la herencia de la resistencia a phoma andina varo crvstslliniformis en tomate lyeopersieon esculentum mili. derivada de la especie silvestre l. hirsutum se desarrolló la presente investigación durante los meses de mayo a septiembre de 1987 en el centro regional de investigación "la selva" del instituto colombiano agropecuario (lca), situado en rionegro, antioquia. se estudiaron cuatro familias derivadas del cruzamiento de tres genotipos de l. hirsutum resistentes a phoma andina varo erystalliniformis y tres genotipos de l. esculentum susceptibles a phoma. las familias incluyeron los padres, la fl, la f2, el retrocruzamiento al padre susceptible y el retrocruzamiento al padre resistente. el trabajo se realizó con un diseño de bloques al azar con tres replicaciones. las plantas se evaluaron individualmente de acuerdo a una escala de 0-7, donde cero son plantas inmunes y siete plantas muertas. la evaluación se hizo, en alqunas familias, a los 60 y, en otras, a los 80 días. con los datos originales y con los datos transformados se estimaron los siguientes parámetros: 1. componentes de media, usando el test de escala y el método de cava" i, 2. componentes de varianza por el método de mather. 3. heredabilidad en sentido amplio, usando la fl como estimativo de la varianza ambiental y por el método de mah1 basado en la tesis de h.a.c_ para optar al título de m.sc. facultad de agronom(a. univ. nac. de colombia, bogotá. 2 i.c.a. a.a. 354 montería, córdoba. 31.c.a. a.a. 100. río negro, antioquia, 4 profesor asociado. facultad de aqronornfa , universidad nag.de colombia. bogotá. mud y kramer; heredabilidad en sentido estrecho, por el método de mather y por el de warner, 4. número de genes, usando los métodos de castle, de wright y de mather. se encontró que todas las familias tenían una varianza de dominancia cercana a cero y una baja varianza ambiental, lo cual resulta en una alta heredabilidad de la resistencia a phoma andina varo erystalliniformis, tanto en sentido amplio como estrecho. el número mínimo de genes que controlan la resistencia fue de 3 a 4. teniendo en cuenta lo anterior se concluyó que era posible transferir, sin mayores dificultades, la resistencia de l. hirsutum a l. esculentum, siempre que no existan efectos pleiotrópicos o de grupos de ligamiento. resistance hederabillty of phoma andina varo eristalliniformis in tomato surnmery, the inheritance of phoma andina varo erystalliniformis resistanee derived from the wild species, related to tomate, lyeopersieon hirsutum was studies at "la selva" ica's experiment station located at rionegro (antioquia), between may and september of 1987_ the study was done by employing 6 families in which four different resistent l. hirsutum accessions and four susceptible l. eseulentum genotypes were used as parents. each of the families included: the parents, the generations f1 and f2 and backcrosses from the f1 to each one of the parents. the researeh was carried out with an complete block design with tree replicates. the plants were scored individually, for some families 60 days after transplanting and for the 31 remaning 80 days after transplantinq, by employing a scale in which 7 means killed plants and o no symtoms. both, the original and the transformed data were subject the following analysis: mean components by using the scaling test (mather and jinks, 1971) and cavalli test; variance components by employing mather's methology (mather y jinks, 1971); different ,estimates of heritability and the minimum number of gene pairs differentiating the susceptible and resistent parents. in all the studied familles there was an additive variance with high values, a dominance variance close to zero and low environmental variance. the heritability for the resistance was high both in broad and narrow sense, the minimum number of gene pairs differentiating the resistant and susceptible parents was estimated between 3 and 4. based on the aboye, it is possible to introduce in the cultivated tomato phoma andina resistance, being important determine before to do so, possible deleterous pleitropic effects or deletereous linkage groups with the resistant genes. introduccion al oriente del departamento de antioquia y en el departamento de caldas, ha sido encontrada una enfermedad conocida como "carate ", atacando cultivos de tomate (botero y osorio 1984; loerakker et al. 1986). según lobo y colaboradores (lobo 1983, jaramillo y quintero 1983, botero y osorio 1984), cuando el ataque de esta enfermedad pasa de grado bajo a medio, se tienen pérdidas en rendimiento de más del 600/0 y cuando se califica en qrado alto, las pérdidas pueden ser superiores al 900/0. en vista de lo anterior, el ica (instituto colombiano agropecuario) inició en 1983 un proyecto de obtención de resistencia genética al "cara te" en tomate, que incluía, como pasos previos, la identificación de genotipos resistentes, la caracterización genéti· ca de la resistencia y el estudio de efectos pleiotrópicos o de grupos de ligamiento asociados con ésta. murillo y ruiz (1987) estudiaron diferentes poblaciones de tomate y de especies afi32 nes, hallando altos niveles de resistencia en diferentes colecciones de lycopersicum hirsutum, entre las que se encontraban p1251305, la1252 y la1253. el presente trabajo tuvo como objetivo general determinar la herencia y heredabilidad de la resistencia a phoma andina varo .crystalliniformis en tomate, usando como fuente de resistencia las colecciones antes mencionadas y como objetivo específico determinar: 1. componentes de media de la resistencia, 2. componentes de varianza, 3. heredabilidad en sentido amplio y estrecho y 4. número mínimo de genes. materiales y metodos la presente investigación se realizó en el centro regional de investigación "la selva" del ica, ubicado en el municipio de hione'gro (antioquia) a 2.120msnm, con una temperatura promedio durante el experimento de 17,50c, precipitación de 450 mm y humedad relativa del 690/0 y la zona ecológica está clasificada como bosque húmedo mono tano bajo (bh-mb). se estudiaron los padres, la f 1, la f2 y los retrocruzamientos de cada una de las familias derivadas de los siguientes cruces: l. esculentum varo iicato (susceptible) x l. hirsutum p1251305 (resistente). l. esculentum llsl (susceptible) x l. hirsutum la 1252 (resistente). l. esculentum lls3 (susceptible) x l. hirsutum la 1253 (resistente). l. esculentum varo licato (susceptible) x l. hirsutum (resistente). las familias fueron sembradas en el invernadero y a las tres semanas de germinadas, transplantadas a un campo donde la enfermedad se había presentado con ataques severos los últimos años. se colocó una planta por sitio, en surcos de 5 metros de largo, con una distancia entre sitios de 0,50 m y entre surcos de un metro. el experimento tuvo un diseño de bloques al azar con tres replicaciones por cada familia y cada replicación estuvo integrada por un surco (10 plantas) de las generaciones pl, p2, f 1, rcl y rc2, y 6 surcos (60 plantas) de la generación f2. en todas las familias se hizo control rnanual de malezas, aporque, fertilización con 10-30-10 (10 gr/planta) y el amarre. la evaluación se hizo por planta a los 60 días del transplante para las familias lls1 x la1252 y licato x pi251305 y, a los 80 días para las restantes, para lo cual se utilizó la escala elaborada por navarro y lobo (jaramillo y quintero 1983), que va de o a 7, donde cero representa ausencia total de s íntomas y 7 plantas muertas por la enfermedad. análisis estadístico. en cada familia se halló la media y la varianza de las diferentes generaciones y se realizó la prueba de sartlett de homogeneidad de varianza (snedecor y cochram 1980; steel y torrie 1985) para las poblaciones no segregantes. la metodología usada para estimar los diferentes parámetros supone homogeneidad de las varianzas en las poblaciones no segregantes por ésto, al resultar heterogéneas fue necesario hacer una transformación que las homogenizara (bartlett 1947). el análisis de la información obtenida en el campo se hizo, tanto para los datos originales como para los datos transformados. a partir de ellos se estimó: componentes de media, componentes de varianza, heredabilidad en sentido amplio y estrecho y el número mínimo de genes. el significado de los s ímbolos usados aparece en el anexo. el procedimiento fue el siguiente: . componentes. de media. para hallar los , componentes de media se usó: el test de escala de mather (mather 1949; mather y jinks 1971) destinado a probar que las medias de las generaciones (y) sólo depende genéticamente de los efectos aditivos ([d)) y dominantes ([h)) de los genes y usa las siouientes ecuaciones: a = 2rc1-p1-f1 va = 4vrc1 + vp1 + vf1 s = irc2 -p2 f1 vs = 4vrc2+ vp2+ vf1 c = 4f2-if1-p1-p2 vc = 16vf2+4vf1+vp1+vp2 si el modelo es adecuado las cantidades a, 8 y c serán iguales a cero dentro de los límites de error de muestreo. para ésto se hace una pueba de t. la prueba conjunta de escala, propuesta por cavalli (hayman 1958, mather y jinks, 1971), estima los componentes de media de un modelo de dos o más parámetros, seguido de una comparación de las medias observadas en las diferentes generaciones con los valores esperados, calculados a partir de los parámetros esti mados. componentes de varianza. se determinaron por el método sugerido por mather (mather, 1949; allard, 1967; benepal y hall, 1967), el cual está basado en un modelo de tres parámetros: v = 0+ h+ e usa las siguientes ecuaciones: e = (vp1+ vp2+ vf1)/3 h =4(vrc1+vrc2-vf2-e) o = (vf2-1/4h-e) heredabilidad (h2). se estimó heredabilidad en sentido amplio y en sentido estrecho por los siguientes métodos: heredabilidad basada en la fl (surtan, 1951; ibardia y lambeth, 1969). para calcular heredabil idad en la generación' f2 se usa la identidad: h2 = vf2 vf1 vf2 heredabilidad basada en los padres (mahmud y kramer, 1951), por medio deja ecuación: h2 = vf2 -vvp1 x vp2 vf2 heredabil idad basada en los componentes de varianza, calculados por el método de mather (mather, 1949; allard, 1967; senepal y hall, 1967; hallauery miranda, 1981). para la generación f2 se obtiene, mediante la fórmula: 1/20 h2 = vf2 que calcula heredabilidad en el sentido estrecho. número mínimo de genes (k). se halló por tres métodos: el método de castle (wright, 1968; ibardía y lambeth, 1969; mayo, 1980) que emplea la ecuación: 33 (p1 p2)2 k = --'----'-8 (vf2-vf1) el método de wright (surtan, 1951: wright 1968; ibardía y lambeth, 1969) que emplea la igualdad: k = 0,25 (0,75 h+ h2) (1'1 p2)2 vf2 vf1 donde: f1 p1 h = p2 p1 método de los componentes de varianza de mather (senepal y hall, 1967) que estima el número de genes por la ecuación: (p1 p2)2 k = -'---4d resultados y discusion la media, la varianza de la muestra y la varianza de la población de medias de las diferentes familias aparecen en el cuadro 1 y basadas en ellas se hallaron: componentes de media. al real izar la prueba de escala (cuadro 2), el estimador c resultó significativamente diferente de cero en todas las familias con los datos originales y en las familias lls1 x la1252 y licato x pi251305 con los datos transformados. en un modelo de seis parámetros esta significancia está asociada con interacciones del tipo aditivo x aditivo y/o dominante x dominante. la familia licato x pi251305 muestra significancia para el estimador s, tanto con los datos originales como con los transformados, mientras que, en la familia lls1 x la1252, s es significante únicamente con los datos transformados. en un modelo de seis parámetros las interacciones aditivo x aditivo y aditivo x dominante afectan a s. la familia licato x la 1253 no muestra significancia para a, s o c con los datos transformados, siendo la única familia que se adecúa al modelo aditivo-dominante. al aplicar el método de cavalli para un modelo de tres parámetros (cuadro 2), la famil ia licato x la 1253 se ajusta al modelo propuesto, tanto con los datos originales como con los transformados, confirmando los resultados de la prueba de mather. las otras famil ias no se adecuaron al modelo aditivo-dominante, lo que era de esperarse por la prueba de escala. al ensayar modelos de 4 y 5 parámetros para las familias que no se adecuaron al modelo aditivo-dominante, usando nuevamente el método de cavalli (cuadro 3), los resultados obtenidos son similares para los datos originales y los transformados. en las famicuadro 1. media (x), varianza (vi), varianza de la población de medias (sd2) de las diferentes generaciones de las familias estudiadas para resistencia a phoma andina varo crvststlinitormis. rionegro 1987. familia p1 rc1 f1 f2 rc2 p2 x 6.17 4,75 2,56 2,42 1,53 0,17 ll53x vi 1,15 0,86 0,78 2,17 1,14 0,14 la1253 sd2 0,05 0,03 0,09 0,01 0,07 4,8x10-3 x 4,86 3,50 2,73 2,31 1,35 0,11 licato x vi 0,77 0,74 0,41 1,55 0,77 0,10 la1253 sd2 0,03 0,03 0,01 ox10-3 0,04 3,5x10-3 x 5,22 4,00 2,78 1,59 0,78 0,10 ll51x vi 0,69 1,63 0,69 1,88 0,69 0,09 la1252 sd2 0,08 0,06 0,08 0,03 0,08 4,8x10-3 x 4,44 3,53 2,47 1,81 0,39 0,20 licato x vi 0,78 1,60 1,04 1,88 0,61 0,18 p1251305 sd2 0,09 0,08 0,06 0,02 0,03 0,02 34 cuadro 2. componentes de media para la resistencia a phoma andina varo crvstsllinitormls modelo de tres parámetros y =m+ [d]+ [h]. rionegro, 1987. test de escala método de cavalli datos datos familia originales transforrnadosé originales transformados a = 0,77 a = o,262b m 3,19 m = l,69c ll s 3x b 0,34 b 0,218 [d] 3,04 [dl = o,91 c la 1253 c = .1.78b c = {l,258 [h] 0,88 [h = o,07c x2 18,olc x2 = 13,25c a = 0,59 a = {l,122 m 2,39c m = l,53c licato x b {l,14 b 0,085 [d] 2,29c [dl = 0,76 c la 1213 c = .l,19c c = -0,139 [h] 0,19 [h = o,25c x2 7,03 x2 = 2,58 a = 0,00 a = 0,00 m 2,55c m = l,56c ll sl x b l,32c b 0,00 fd] 2,49c [e] = o,82c la 1252 c = -4,5c c = .l,21c h] ·o,58c [h] = 0,07 x2 31,87c x2= 18,76c a = 0,15 a = 0,05 m 2,21c m = l,46c licato x b {l,89c b o,72c [d] 2,20c [d] = o,77c pi 251305 c = 2,35c c = {l,65 [h] 0,35 [h] = 0,09 x2 22,ooc x2 = 1803c a datos transformados a~ en todas las familias excepto en l 1523 x pi 126445 en la cual se transformarona~l bp = 0,05 c p = 0,01 cuadro 3. componentes de media para la resistencia a phoma andina varo crystalliniformis rnodelo de cuatro o cinco parámetros. rionegro, 1987. datos familia parámetros originales transformados m o,18nsa o,93c (d) 3,03c o,89c ll s3 x la 1253 (h) 6,61c 2,05c (i) 3,olc o,75c (1) -4,23c .l,25c x2 0,39 nsa 0,05 nsa m 0,44 nsa l,olc (d) 2,68c o,84c ll sl x la 1252 (h) 2,44c o,82c (i) 2,33c o,58c x2 4,23 nsa 3,85 ns m 2,l1c l,46c (d) l,98c o,71c licato x pi 251305 (h) {l,08 nsa 0,08 nsa (j) 2,51c 0,753c x2 8,88b 7,76b a ns: no significativo: p> 0,05 b p = 0,05 c p = 0,01 35 lias lls1 x la1252 y lls3 x la1253 se hallaron interacciones aditivo x aditivo, las cuales son importantes para el mejoramiento, por ser las únicas que pueden fijarse (mather y jinks 1971, hallauer y miranda 1981, márquez 1985). la familia llcato x pi251305 se adecuó pobremente al modelo, ésto se debe posiblemente a las desviaciones de las proporciones mendelianas en cruces entre l. esculentum y l. hirsutum previamente reportadas por allard, 1967. componentes de varianza. los componentes de varianza, tanto para los datos originales como para los datos transformados, apare cen en el cuadro 4. dos aspectos se destacan en ella: el valor cero de la varianza de dominancia (h) en todas las familias, con excepción de lls1 x la 1253 en la escala original (en realidad son varianzas negativas llevadas a cero) y los altos estimados para .el componente aditivo de la varianza. a continuación se discutirán estos dos hechos. el cálculo de los componentes de varianza está basado en un modelo de tres parámetros que no incluye relaciones epistáticas. si se observan los componentes de media para un modelo de tres parámetros (cuadro 2), se pueden apreciar los altos valores del componente aditivo ([d]) con relación al componente de dominancia ([h]) (cuadro 5), lo que, bajo el supuesto de dominancia isodireccional, hace esperar altos valores de la varianza aditiva con relación a la varianza de dominancia. en la familia (licato x la 1253) en la cual el modelo aditivo-dominante resultó adecuado los estimados de varianza genética aditiva son confiables, en las familias en que las interacciones eran de otro tipo, los valores estimados son mayores que los reales. por otra parte, la varianza de dominancia para un locus es igual a (2 pqh)2 (kempthorne , 1957; falconer, 1967; márquez, 1985), y para k loci será igual a su suma. k (2 pq)2 k hi2 del modelo para los componentes de media no se pueden obtener los diferentes valores del hi que permitan calcular la varianza de dominancia, pero, basado en la suma ([h]), se puede calcular un valor máximo 36 bajo el supuesto de dominancia isodireccional y sabiendo que: k k k hi2 (k hi)2 = [h]2 este valor máximo aparece en el cuadro 5 y es pequeño. además, la varianza de dominancia es máxima cuando, como se supu. so, p = q =0,5; si hay diferente viabilidad y fertilidad, de lo cual hay indicios, el valor de la varianza de dominancia será menor. en las condiciones en que se realizó este experimento, la varianza ambiental fue baja _ (cuadro 4), indicando poca influencia de las condiciones ambientales en la expresión de la resistencia a phoma andina varo crvstetliniformis. con una baja varianza no heredable (baja varianza ambiental y baja varianza de dominancia) y una varianza genética aditiva alta se esperan valores altos de heredabilidad. heredabilidad. los estimados de heredabil idad referidos a la población f2, con los datos originales y los datos transformados, aparecen en la tabla 6. se observan altos valores de heredabilidad obtenida por cualquiera de los métodos, lo cual está de acuerdo con lo esperado de los componentes de media y de varianza. los estimados de heredabilidad en sentido ampl io, basados en la varianza de los padres, dan valores similares en la escala original y en la transformada son, además, un poco mayores que los estimados de heredabilidad en sentido estrecho, por el método de mather, ésto era de esperarse dados los' bajos valores estimados de la varianza de dominancia. los estimados de heredabilidad basados en la f1, tanto en la escala original como en la transformada, son menores a aquellos basados en los padres y en varios casos inferiores a los estimados de heredabilidad en sentido estrecho, lo cual los hace poco confiables, aunque sus valores siguen siendo altos. número mfnimo de genes. el número mínimo de pares de genes fue lige.ramente mayor para los datos originales que para los datos transformados (tabla 7). el número de genes calculados por los tres métodos fue similar, lo cual era de esperarse pues, aunque los métodos de wright y mather consideran la presencia de dominancia y el de castle no, los cuadro 4. componentes de varianza para la resistencia a phoma andina varo crystalliniformis. rionegro, 1987. datos parámetros originales transtorrnados'' e 0,69 0,06 h 0,00 0,00 d 2,96 0,34 e 0,43 0,03 h 0,00 0,00 d 2,25 0,26 e 0,49 0,06 h 0,89 0,00 d 2,28 0,34 e 0,67 0,07 h 0,00 0,00 d 2,44 0,34 familia ll s3 x la 1253 licato x la 1253 ll s1 x la 1252 licato x pi 251305 a datos transformados av' x + 0,5 en todas las familias excepto en l 1523 x pi 126445 en la cual se transformaron ay"i(+t cuadro 5. relación del componente de dominancia al componente aditivo y estimación de la máxima varianza de dominancia basado en un modelo de tres parámetros para la resistencia a phoma andina varo crvstettinltormis. rionegro, 1987. datos originales datos transformados a razón de potencia [h]¡[d]ofo varianza de dominancia (2pq [h ])2 ll s3 x la 1253 28,9 licato x la 1253 8,3 ll s1 x la 1252 23,3 licato x pi 251305 15,9 0,1936 9,0 x 10..3 0,084 0,031 razón de varianza de potencia dominancia [h]¡[d]ofo (2pq [h])2 7,7 1,2 x 10..3 32,9 0,016 8,5 1,2 x 10..3 11,7 2,03 x 10..3 a datos transformados av x + 0,5 en todas las familias excepto en l 1523 x pi 126445 en la cual se transformaron ayx-+t valores de dominancia hallados en este experimento son casi cero. el padre resistente la 1253 mostró un número mínimo de genes de tres en las dos familias en que intervino. lo mismo ocurre con pi 251305 en su cruce con licato, mientras que la línea la 1252 muestra un número mínimo de tres con los datos originales y de dos con los datos transformados. del análisis de todas las familias se puede decir que el número mínimo de genes que controlan la resistencia a phoma andina varo 37 cuadro 6. heredabilidad de la resistencia a phoma andina varo crystalliniformis en las poblaciones f2. rionegro, 1987. familia datos metodo originales transformados'[ fl 0,64 0,64 padres 0,81 0,81 mather 0,68 0,75 fl 0,74 0,80 padres 0,82 0,81 mather 0,73 0,81 fl 0,63 0,76 padres 0,86 0,90 mather 0,62 0,85 fl 0,45 0,50 padres 0,80 0,82 mather 0,65 0,71 ll 53 x la 1253 licato x la 1253 ll 51 x la 1252 licato x pi 251305 a datos transformados ay x + 0,5 en todas las familias excepto en l 1523 x pi 126445 en la cual se transformaron ay;-+"1 cuadro 7. número m ínimo de genes que controla la resistencia a phoma andina varo crystalliniformis. rionegro, 1987. familia datos método originales transformadosé castle 3,34 2,75 wright 3,30 2,75 mather 3,04 2,33 castle 2,48 2,32 wright 2,49 2,46 mather 2,51 2,32 castle 2,82 1,60 wright 2,82 1,66 mather 2,87 1,44 castle 2,66 2,11 wright 2,68 2,17 mather 1,84 1,48 ll 53 x la 1253 licato x la 1253 ll 51 x la 1252 licato x pi 251305 a datos transformados ay x + 0,5 en todas las familias excepto en l 1523 x pi 126445 en la cual se transformaron ay;z-+1 crystalliniformis, en las fuentes de resistencia usadas, es de 3-4 y que ésto, unido a la alta heredabilidad de la característica, nos prrniten considerarlo como un carácter de transferencia relativamente fácil en programas de mejoramiento. la familia licato x la 1253 se adecuó a un modelo aditivo-dominante para la resis38 tencia a phoma andina varo crvstettinitormis, la familia lls1 x la 1252 se ajustó a un modelo de cuatro parámetros, que, además de los componentes aditivo y dominante, inclu ía la interacción aditivo x aditivo; la familia licato x pi 251305, también, se adecuo' a un modelo de cuatro parámetros, pero, que, en lugar de la interacción aditivo x aditivo, contenía la interacción aditivo x dominante; la famil ia lls3 x la 1253 se aproximó a un modelo de cinco parámetros que inclu ía las interacciones aditivo x aditivo y dominante x dominante. la heredabilidad de la resistencia a phoma andina varo crystalliniformis en tomate para la población f2 es alta, tanto en sentido amplio como en sentido estrecho, lo que hace que la selección para la resistencia a phoma andina varo crystalliniformis tenga perspectivas de éxito. el número m ínimo de genes que controlan la resistencia a phoma andina varo crvstalliniformis es de tres o cuatro. es posible, si no se encuentran efectos pleiotrópicos o de grupos de ligamento desfavorables, transferir, sin mayores dificultades la resistencia a phoma andina varo crvstalliniformis de l. hirsutum a l. esculentum. literatura citada 1. anderson, v.l. y o. kempthorne. 1954. a model for the study of quantitative inheritance. genetics 39. 883-898. 2. allard, r.w. 1967. principios de la mejora genética de las plantas. ed. omega, barcelona. 498 pp. 3. bartlett, m. s. 1947. the use of transformations. biometrics. 3(1): 39-52. 4. benepal, p. y ch. hall, 1967. the genetic basis of varietal resistanceof cucurbita pepo. to squash bug anasa tristis d'e geer. amerc. socofor hort. sci. v, 90.301-303. 5. botero, m. y g, osorio. 1984. pruebas de phoma sp, en tomate (lycopersicon esculentum m.) a nivel de laboratorio e invernadero. medell(n, universidad nacional de colombia (tesis).57 pp. 6. burton, g.w. 1951. quantitative inheritance in pearl millet (pennisetum glaucum). agronomy journal 43 (9): 409-417. 7. falconer, d.s. 1967. introducción a la genética cuantitativa. continental, s.a. méxico, d.f. 430 pp. 8. hallauer, a. y j.b. miranda. 1981. ouantitative genetics in maize breeding. lowa state university ames. pp.45-111. 9. hayman, r.i. 1958. the separation of epistatic from additive and dominance variation in generation means. heredity 12. 371-390. 10. ibardia, e.a. y v.n. lambeth. 1969. lnherltance of tomato fruit weight. j. amer. soco hort. sci. 94.498-500. 11. jaramillo, a. y b. quintero. 1983. evaluación de resistencia a phoma sp , (posp. medicaginis varo pinodella}, en tomate (licopersicon esculentum mili), en estado de plántula y planta adulta. medellín, universidad nacional de colombia (tesis).34 pp. 12. kernpthorne , o. 1957. an introduction to genetics statistics john wiley sons inc. new york. 545 pp. 13. lobo, m. 1983. informe anual de labores 1982b-1983a, programa de fitomejoramiento , instituto colombiano agropecuario, regional no. 4. rionegro. 39 pp. (mimeografiado). 14. loerakker et al. 1986. phoma andina varo crystalliniformis var. nov, un patógeno nuevo del tomate y de la papa. nota fitopatológica 21.99-102. 15. mahmud, l. y h.h. kramer. segregation for yield, height and maturity following a soybean cross. agronomy journal 43. 605-609. 16. márquez, f.s. 1985. genotecnia vegetal. métodos, teoría, resultados. v(l). a.g.t. editor. méxico. 353 pp. 17. mather, k. 1949. biometrical genetics. methuen london. 162 pp. 18. mather, k. y j. jinks. 1971. biometrical genetics. cornell university press.new york. 381 pp. 19. mayo, o. 1980. the theory of plant breeding clarendon press.oxford, 293 pp, 20. murillo, m. y a. ruiz. 1987. resistencia a phoma andina varo crystalliniformís en la especie silvestre de tomate lycopersicon hirsutum. medell(n, universidad nacional de colombia (tesis),41 pp. 21. snedecor, g,w. y w.g. cochram. 1980. statistical methods. the lowa state unlversity press.ames. 507 pp. 22. steel, r. y j, torrie. 1985. bioestadística: principios y procedimientos. mc,graw·hill. bogotá. 622 pp. 23. wright, s. 1968. genetic and biometric foundations. vol. 1. the university of chicago press.pp.381-391. 39 anexo simbolos d : varianza aditiva [d] : el componente aditivo de medias e : varianza ambiental fl : primera generación.filial g l : grados de libertad h : varianza de dominancia [h] : el componente de dominancia de medias h2 : heredabilidad [i] : la interacción aditivo x aditivo de los componentes de media. [j] : la interacción aditivo x dominante de los componentes de media k : número mínimo de genes [1] : la interacción dominante x dominante de los componentes de media m : en los componentes de media, el promedio entre los homocigotos p : frecuencia del alelo a pl : progenitor susceptible p2 : progenitor resistente q : frecuencia del alelo a rc1 : retrocruzamiento al padre susceptible rc2 : retrocruzamiento al padre resistente sd2 : varianza de la población de medias vi : varianza fenotípica de la generación i x : media y : respuesta fenotípica : sobre cualquier símbolo representa la media 40 agronomía colombiana, 1996, volumen xiii no. 1;pág 56-62 perfil y caracterizacion de la comerciallzacion y consumo de feijoa en boyaca characterization of marketing and consumption patterns of feijoa sellowiana in boyaca luis felipe rodríguez e' _y lilia teresa bermúdez2 resumen por su posición geográfica, colombia presenta grandes ventajas comparativas para la producción frutícola. en boyacá en los últimos años se ha notado un importante incremento en la producción de frutas especialmente de especies caducifolias y de otras como la feijoa, que han logrado alcanzar una gran aceptación en los mercados regional y nacional. de la feijoa, se han efectuado algunos estudios sobre producción y comercialización, no así sobre consumo, lo cual ha llevado a casi un total desconocimiento del perfil de su consumidor. por ésto es, que, mediante el presente ensayo, se pretende focal izar los aspectos relevantes de la comercialización y consumo de esta importante especie frutícola. palabras claves: comercialización, consumo, perfil del consumidor, punto de venta, productos procesados. summary due to its geographics location, colombia has important comparative advantages for fruit production. an important increase in fruit prodution has been noticed un boyacá, during the past years, specially of caducifolious and others like feijoa wich have had a large acceptance in the regional and national markets. some studies have been conducted 1 ingeniero agrónomo ph.d. profesor asociado facultad de agronomía universidad nacional de colombia 2 ec. esp. profesor auxiliar. facultad seccional duitama u.p.t.c. with feijoa regarding production and marketing. no studies have been conducted regarding comsumption, wich leads to unknow the consumer characteristics (profile). the presents study pretends to focus on those relevant aspects of marketing and consumtion of this important fruit specie. key words: marketing, consumtion, consumer's, profile, outlet, processed producets. introduccion en razón de su posición geográfica, colombia se constituye en un país de marcadas ventajas comparativas para la producción de gran cantidad de frutas, las cuales, por su carácter perecedero, requieren de asistencia técnica en su cultivo, cosecha y comercialización, para ofrecer, de esta manera, un producto que satisfaga las exigencias de un número creciente de consumidores, pues para nadie es extraño que el consumo de frutas al natural o procesadas, se ha venido incrementando en los estratos de ingresos altos, mientras que los consumidores de los estratos medios y bajos, recientemente, las están incluyendo en su consumo cotidiano. en el caso específico del departamento de boyacá, en los últimos años se ha incrementado la producción de frutas, especialmente las especies caducifolias y, junto a ellas, algunos cultivos, como la pitaya y la feijoa, frutas que han alcanzado una gran aceptación en el mercado regional y nacional. la creciente aceptación de las frutas colombianas a nivel internacional y nacional ha llevado a que cultivos de estas especies explotados bajo sistemas de producción tradi56 cional, muestran un futuro promisorio, debido al aumento de la demanda y las perspectivas de una alta rentabilidad. tal es el caso de la feijoa en boyacá, en donde sus productores tradicionales y nuevos han incrementado el área sembrada y mejorado el nivel tecnológico de producción, aspectos que han conducido a obtener unos mejores rendimientos. paraatender este incremento de laoferta, se requiere de estudios que permitan identificar y caracterizar el consumidor de esta fruta, conocer sus hábitos y preferencias y su comportamientode compra, de tal maneraque sus resultados sirvan de base para el diseño e implementación de una estrategia de comercialización y consumo que lleve a una regularización del mercado en beneficio de productores y consumidores. a pesar que sobre el cultivo y comercializaciónde la feijoa en boyacáse han realizado algunos estudios, se nota la ausencia de una investigación que centre, básicamente, su atención en el análisis del consumo de esta fruta, hecho que ha generado un desconocimiento de las características y el perfil del consumidor en el departamento. por tal motivo, el presente ensayo esta dirigidoal análisisde la comercializacióny consumo de la feijoa en boyacá, buscando caracterizar el perfil del consumidor de esta fruta al natural o procesada, a través de sus preferencias por el consumo de frutas, su nivel de ingreso, frecuencia y hábitos de consumo, lugar de compra, etc., factores que deberían ser tenidos en cuenta para la elaboración y diseño de una estrategia de producción comercializaciónconsumo de feijoa en el departamento. generalidades de las frutas en colombia la localización geográfica y topografía montañosa hacen de colombia un país excepcionalpara el cultivo de frutas tropicales. a pesar de que el país posee tal privilegio, la posibilidad de cultivos exitosos de gran número de especies frutales ha sido precaria, puesto que, tradicionalmente, se ha consideradocomo unaactividadcomplementaria del sector agrícola y no ha contado con el apoyo gubernamental decisivo para explotar ventajosamente esta actividad. la demanda de frutas en colombia es cada día mayor, pero la oferta no es homogénea y buena parte sigue saliendo de los huertos de casas campesinas. según, salazar-castro y toro (1989), el suministro permanente de frutas sería lo ideal, pero,para lograrlo, hay que modernizar la fruticultura, mediante el uso de materiales mejorados y sanos provenientes de viveros bien tecnificados. las frutas constituyen un alimento básico para la población colombiana, por su riqueza en vitaminas, minerales, proteínas y calorías. desafortunadamente, su consumo es bajo y de carácter selectivo a nivel de los distintos segmentos poblacionales, situación a la cual se adhiere la incidencia de factores, tales como la estructura distributiva de ingresos, los hábitos de consumo y los patrones culturales. es evidente que el actual consumo per cápita es bajo con respecto a las recomendaciones que sobre el mismo han sido definidas por el instituto colombiano de bienestar familiar. en colombia, las frutas son bienes elásticos para la mayoría de la población. la elasticidad precio de la demanda para las frutas a nivel del promedio nacional oscila alrededor de 1,3. para el segmento poblacional de altos ingresos, se comportan como bienes inelásticos. según el dane, las frutas participan con el 8,7% del volumen de los alimentos básicos y constituyen el 4,7% de los gastos de los consumidores. este estado de cosas, se corrobora por medio de varias investigaciones, en las cuales se señala, que, mientras la elasticidad ingreso, para la demanda de frutas en colombia es de 0,7; el estrato poblacional de los bajos ingresos (salario mínimo) presenta una elasticidad ingreso de 1,8; observándose 57 que tal coeficiente varía en forma inversamente proporcional al cambio de los ingresos, llegando a 0,6 en el estrato de más altos ingresos (acosta y moreno, 1993). aspectos generales de la feijoa en colombia, la feijoa se conoce especialmente en los departamentos de boyacá, antioquia, caldas y, ahora, en la sabana de bogotá. las principales zonas productoras de feijoa en boyacá son, en importancia: duitama,libasosa, sogamoso, santa rosa de viterbo, villa de leyva, sáchica, samacá, nuevo colón, jenesano y chiquinquirá, considerándose libasosa como el municipio pionero de este cultivo en boyacá. (dueñas, 1991). la feijoa es nativa de las regiones subtropicales de sudamérica (uruguay, paraguay, brasil y norte de argentina). a europa, fue llevada a comienzos del siglo pasado, lo mismo que a colombia, a donde fue traída por primera vez a medellín, por nicanor restrepo. inicialmente, su nombre científico fue orthostem selowianus, pero luego se cambió por feijoa sellowiana (avella, 1988). la feijoa es un árbol pequeño (3-5 m de altura), con ramas de color gris claro que se desarrolla en regiones con clima entre 13 y 18°c, con humedad relativa entre el 70 y 80% y es resistente a las heladas y se cultiva en zonas con altura entre los 1.600 a 2.500 m.s.n.m. y requiere suelos francos con ph entre 5,0 y 6,0. la propagación se puede hacer bien por semilla, obteniéndose su producción entre los cinco a ocho años, o por acodo, que, en nuestro medio, es el método más empleado y la producción se inicia entre dos a tres años. también puede propagarse por esquejes, en lo cual influye la capacidad de enraizamiento. generalmente esta planta alcanza su máximo de producción al décimo año de vida. las variedades más conocidas mundialmente son: mommoth, triumph, cooldee, apollo y gemini. el fruto es una baya de color verde grisáceo de diferente forma según las variedades, así pueden ser redondeados, ovoides u oblongos y con una longitud promedia de 3,8 cm. el peso del fruto oscila entre los 25 y 60 gr. la pulpa es blanquecina, uniforme y granular y de sabor muy agradable. la composición química del fruto se muestra a continuación (salinero, m. y otros, 1985). agua: 84,88% proteína: 0,82% hidratos de carburo: 4,24% grasa: 0,24% fibra: 3,55% ceniza 0,56% las frutas son fuente importante de vitamina c y aportan energía por su contenido de carbohidratos, vitaminas, minerales y celulosa. cuentan con poca proteína e ínfima cantidad de grasa. la mayoría de las dietas para adelgazar la incluyen por su bajo valor calórico. de la feijoa se debe destacar su elevado contenido de vitamina c en la corteza, el cual es de 28 mg./100g. en la pulpa y sobre todo el contenido de yodo de 3 mg/100g. de la misma, elementos que se constituyen en un importante argumento para su consumo. para el uso agroindustrial, es de resaltar el alto contenido de pectina, que bien sirve para la producción de pectinas comerciales o para la fabricación de diversos subproductos para los cuales se requiere una buena formación de gel, como en el caso de las pastas, mermeladas y otros. características de la comercialización de feijoa en el departamento de boyacá la mayoría de la feijoa que se comercializa en boyacá procede de huertos caseros y de pequeños cultivos establecidos técnicamente. enel procesode comercialización de la fruta, sólo, un bajo porcentaje de intermediarios realiza las funciones físicas de selección, empaque y limpieza de la misma. estos adquieren pequeños volúmenes que oscilan alrededor de 40 a 50 kg./semana. sin 58 embargo, dentro de la cadena de comercialización, están presentes intermediarios que, ocasionalmente, adquieren entre 200 y 500 kg./semana (dueñas, 1991). los productores de feijoa venden la fruta por libras o kilos y, en épocas de cosecha, por arrobas. en la determinación de la fase de cosecha de esta fruta, los productores, por su experiencia y conocimiento, detectan la madurez y el tamaño del fruto apetecido por el mercado. los supermercados especializados en venta de frutas, como carulla, tienen establecidas sus normas de calidad para la compra del producto, el cual debe venir completamente sano y tener un diámetro mínimo de 3 cm y una longitud de 4 cm. por lo general, la fruta es transportada al granel en canastas plásticas, de bejuco o en cajas de cartón o de madera. los detallistas ofrecen la feijoa en pequeñas bolsas de plástico y, en algunos casos, en bandejas de ícopor forradas en plástico. los puntos de venta de la feijoa proveniente de duitama, sogamoso y tibasosa son: bogotá: carulla, frutas la sabana, olímpica, sarjo y pomona. duitama: sobresalen las fruterias, san jorge, casa vieja, sabrosuras, la especial, la campiña, el apetitoso y otros puntos de venta localizados en el terminal de transporte. en tibasosa: se localizan las fruterias, las margaritas, la posada de bolívar y fruboy. en el trayecto de paipa a tunja, se encuentran numerosos puntos de venta a la orilla de la carretera, donde, también, se ofrece el producto, básicamente al natural. en orden de importancia, el problema más relevante en el proceso de comercialización de la feijoa en boyacá es la falta de un empaque que facilite transportar el producto con el menor porcentaje de perdidas. consumo de feijoa en boyacá aspectos generales en general, en colombia, es característica la existencia de un bajo consumo per cápita de fruta, como consecuencia de la deficiente distribución de ingresos, la presencia de ciertos hábitos de consumo y el predominio de patrones culturales tradicionalistas. estos factores afectan negativamente el consumode estetipo de alimentos,principalmente en los estratos poblacionales de mediarios y bajos ingresos. es de destacar que, en los estratos de ingresos medios y bajos, se prefieren para su consumo frutas que tradicionalmente se encuentran en el mercado, como la manzana,duraznoy uvas,ubicándose lafeijoa en lugares intermedios de preferencia. en tanto para aquellos estratos de mayor ingreso el consumo de feijoa ocupa el primer lugar. en lo concerniente a la relación entre la forma como se consume la feijoa y el nivel de ingresos, se señala que un alto porcentaje de consumidores de ingresos altos opta, básicamente, por el consumo de feijoa en forma mixta (natural y procesada). respectoa la forma como esta fruta fue conocida, vale la pena acotar que una gran mayoría de los consumidores de la feijoa afirman haberla conocido a través de visitas turísticas a la zona donde predomina su producción, principalmente, las ciudades de paipa, duitama y tibasosa. sigue en importancia el conocimiento de la fruta por intermedio de amigos y por casualidad en los puntos de venta defrutas. algunos consumidores afirman que conocieron esta fruta cuando a sus hogares les fue llevada como presente. en conversaciones realizadas con los organizadores del festival de la feijoa en tibasosa, (1994-1995,7° y8°festival, respectivamente) consideraron que de la realización de estos eventos, se han derivado diversos efectos positivos, tales como: el incremento del turismo a esta población, con el consecuente aumento de la demanda de esta fruta en sus diferentes formas de presentación; de igual manera, se ha incentivado el mejoramiento y expansión del cultivo y ha estimulado el ingenio de las amas de casa para ofre59 cer nuevos productos procesados de esta fruta. es así como, en cada festival, aparecen nuevasformas de presentación,lascualesson muy apetecidas por la gran cantidad de turistas que afluyen a este importante evento. dificultades para adquirir la feijoa y sus productos procesados a pesar de la gran expansión que el cultivo de feijoa hatomado en boyacá,se presentan épocas en las cuales la oferta no logra satisfacer, tanto la demanda privada como la agroindustrial por esta fruta, debido, entre otros aspectos, a la estacionalidad en la producción, pues su cosecha se concentra en los meses de diciembreenero y de julio agosto. los frutos de una planta de feijoa tienen un maduración escalonada que se completa en un período comprendido entre seis y ocho semanas y pueden conservarse en frigorífico hasta por un período de seis semanas a una temperatura de 0° y con humedad relativa del 90%. es de destacar las principales dificultades con las cuales se encuentra el consumidor de feijoa para adquirirla y, entre ellas, sobresalen, en primer lugar, la escasez de la fruta como consecuencia de su estacionalidad, siguiendo en importancia los elevados precios y, en tercer lugar, la existencia de unademanda agroindustrialcasi permanente de esta fruta, la cual, en cierta época, genera movimientosde acaparamiento de ella, lo cual ocasiona naturalmente, escasez. es indudable que, en estos tiempos, el consumidor se siente más atraído por aquellos puntos de venta de un artículo que le faciliten su compra con rapidez y que presente, igualmente, una amplia gama de sus derivados para poder elegir. en el caso particular de la feijoa, opera una jerarquización de sus puntos de venta, según se trate del producto al natural o procesado. dentro del contexto de los consumídores de esta fruta al igual que de los propiearios de los puntos de venta, se llegó a determinar que el de mayor afluencia para la compra de feijoa natural son los puestos de venta localizados a la orilla de la carretera central, en donde, naturalmente, no sólo se ofrece feijoa sino, también, otras frutas típicas de la región del corredor industrial de boyacá (manzana, durazno, ciruelo, curuba, etc.). le sigue en importancia el puesto ambulante, ubicado en el terminal de transportes de duitama. el tercer lugar lo ocupan las cafeterías, luego, el huerto y, finalmente, se ubica el supermercado. para el caso particular de los productos procesados a partir de la feijoa, los puntos de venta de mayor afluencia son las pequeñas empresas agroindustriales, localizadas en la población de tibasosa. allí, anualmente, se lleva a cabo un festival en honor a esta fruta en donde se muestra al público toda la gama de productos que de ella se obtienen. en segunda instancia, se ubican las cafeterías, en tanto que las heladerías y restaurantes ocupan el tercer y cuarto lugares, respectivamente. es de resaltar el hecho de que la estructura de consumo de una región obedece a múltiples factores, entre los cuales sobresalen los hábitos o tradiciones de los habitantes. normalmente, la feijoa en forma procesada, que es como la consumen ocasionalmente en los puntos de venta, como cafeterías, restaurantes y heladerías en orden de preferencia, es apetecida en jugo, crema, helados, sabajón, postre y mermelada. se puede afirmar que el consumo de la feijoa al natural o de sus derivados procesados, se lleva a cabo principalmente, entre las comidas (onces, medias nueves). algunos la incluyen en el menú de su desayuno bajo la forma de uno de los productos procesados derivados de esta, el cual generalmente es el jugo. es indudable que, dentro del estudio del consumo de la feijoa, se haga necesario mencionar las razones por las cuales las personas consumen esta fruta, bien en la forma de presentación natural o en una de las diversas formas resultantes de su procesamiento, 60 puesto que siempre existe un motivo dentro de la conducta del consumidor que lo impulsa a la adquisición y compra de un bien. se aprecia que una gran mayoría de los consumidores de esta fruta consideran el sabor de la feijoa como la razón de mayor peso para consumirla bien al natural o procesada. en segunda instancia, el aroma se constituye en razón importante para ser consumida. en tercer lugar, el valor nutricional viene a constituirse como el motivo principal para el consumo de esta fruta. conclusiones 1. la feijoa que se consume en las principales ciudades de boyacá, bien al natural o procesada, es producida en huertos caseros y en pequeños cultivos establecidos, principalmente, en la región de tundama. 2. en el sector rural de los municipios que producen feijoa, se observó el establecimiento de nuevos huertos fruticolas tecnificados, con preferencia al cultivo de esta fruta. 3. entre los consumidores de fruta en boyacá, se observa que el aumento en el ingreso motiva un incremento por la preferencia y consumo de feijoa, situación que se manifiesta, con mayor énfasis, en los consumidores de los estratos de altos ingresos. 4. a pesar de que la feijoa en boyacá es una especie frutícola de larga presencia en el mercado, su demanda ha adquirido importantes dimensiones, sobre todo entre los turístas y visitantes que en los fines de semana o en los puentes laborales, transitan por boyacá. el mayor número de consumidores de feijoa se ubica, precisamente, dentro de la mencionada población flotante. 5. la frecuencia predominante de adquisición de la feijoa, o de sus derivados, es la ocasional, situación que muestra, desde luego, un estrecho nexo con la frecuencia de visitas a la región y a la concurrencia a los puntos de venta. 6. para los consumidores de la feijoa, la principal dificultad para la adquisición de esta fruta lo constituyen los bajos volúmenes de oferta provocados, principalmente, por su estacionalidad en la producción. 7. los puntos de venta más comunes donde la feijoa puede ser adquirida al natural o procesada, son, respectivamente, los localizados a la orilla de la carretera central del norte entre tunja y paipa y las plantas procesadoras en el municipio de tibasosa. 8. la forma más habitual de consumir la feijoa, cuando ésta es adquirida por el consumidor al natural, es como fruta, básicamente por sus características de sabor y aroma. 9. de los productos obtenidos de la transformación de la feijoa, los de mayor apetencia lo constituyen los jugos y cremas, en razón de su fácil elaboración casera a nivel de la unidad familiar. 10. la feijoa producida en boyacá es una fruta altamente aceptada y demandada por la agroindustria, representada principalmente, por fruboy y las margaritas, las cuales se encuentran localizadas en la población de tibasosa y se han constituido en las abanderadas de la actividad transformadora de esta fruta en el departamento. 11. la estacionalidad de la producción, los atomizados volúmenes de oferta, los elevados precios y la ubicación geográfica de los puntos de venta de la feijoa en boyacá, así como los hábitos tradicionales de consumo de otras frutas, como la fresa, el durazno, las uvas, la manzana, etc. se constituyen en los principales factores que limitan la expansión y popularización del consumo de feijoa en el departamento de boyacá. bibllografia acosta, g. y moreno, aoo 19930 mercadeo de frutas. idead, u.p.t.c., tunja. avella, 00 mo y guarin ro, bol. 19880 estudiodeproducción y comercialización de la feijoa (selloviana pers).tesis, u.p.t.c., escuela de administración agrícola. duitama 61 caciopo, o. 1988. la feijoa. editorial mundi prensa, madrid. caldentev, p. 1972. comercialización de productos agrarios. editorial agrícola española, madrid. cordoba. 1988. estudio de factibilidad para el cultivo y comercialización de feijoa. universidad javeriana, bogotá. dueñas, j. de j. 1991. estrategias para el mercado de la feijoa, canales de comercialización. trabajo especial de especialista en mercadeo agrícola. programa de postgrado faciat.u.p.t.c.,tunja. mendoza, g. 1980 compendio de mercadeo de productos agropecuarios. editorial iica, san josé de costa rica. salinero corral, m. del c. et al. 1985. el cultivo de feihoa en pontevedra. estación fitopatológica «do areeiro", pontevedra. 62 agronomía 24-1f.pdf establecimiento de una metodología para la inducción de regenerantes de arveja (pisum sativum l.) variedad ‘santa isabel’* establishing a methodology for inducing the regeneration of pea (pisum sativum l.) explants, ‘santa isabel’ variety edgar alexander sánchez1 y teresa mosquera2 resumen: con el fin de establecer una metodología para la obtención de regenerantes de arveja a partir de diferentes tipos de explantes, se evaluó el efecto de diferentes concentraciones de bencilaminopurina (bap), ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-d) y 2-isopenteniladenina (2-ip) sobre la obtención de regenerantes para uso en transformación genética, como parte del proyecto de introducción de resistencia a fusarium oxysporum f. sp. pisi, causante de la enfermedad marchitez vascular. se evaluaron varios tipos de explantes, cotiledones en posición abaxial y adaxial, hipocótilos, epicótilos y embriones cigóticos obtenidos de semillas secas y semillas jóvenes. estos explantes se evaluaron en interacción con reguladores de crecimiento bajo dos condiciones de luz: la primera, de fotoperíodo con 16 h de luz y 8 h de oscuridad y la segunda, de oscuridad total. de esta forma, se probaron tres reguladores de crecimiento (2,4-d, bap y 2-ip) en tres combinaciones y diferentes concentraciones. se obtuvieron regenerantes a partir de embriones cigóticos bajo las dos condiciones de luz, especialmente en la condición de fotoperíodo y con la aplicación de bap en concentraciones de 1,0 y 2,5 mg· l-1. palabras claves adicionales: regeneración directa, hipocótilos, epicótilos, cotiledones abstract: the effect of different 2,4-d, bap and 2ip concentrations on inducing the regeneration of peas from different types of explants was evaluated for use in genetic transformation as part of a project aimed at introducing resistance to fusarium oxysporum f. sp. pisi which causes vascular wilt disease. several types of explants were tested: cotyledons in abaxial and adaxial position, hypocotyls, epicotyls and zygotic embryos obtained from dry seeds and young seeds. these explants were evaluated in interaction with growth regulators in two types of light/cultivation conditions, the first being a 16-hour light and 8hour darkness photoperiod and the second consisting of total darkness. three growth regulators were tested (2,4-d, bap and 2-ip) in three combinations and different concentrations. zygotic embryo regeneration was obtained two light conditions, especially in the photoperiod and when applying bap at 1 and 2.5 mg· l-1 concentrations. additional key words: direct regeneration, hypocotyl, epicotyl, cotyledon fecha de recepción: 12 de julio de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 * este trabajo hace parte del proyecto “introducción de resistencia en arveja (pisum sativum l.) a la enfermedad marchitez vascular causada por fusarium oxysporum f. sp. pisi, empleando métodos de mejoramiento convencional y transformación genética”, que se desarrolla en la actualidad en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, cofinanciado por el instituto colombiano de para el desarrollo de la ciencia y la tecnología francisco josé de caldas (colciencias). 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: easanchezt@unal.edu.co 2 profesora asociada, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: tmosquerav@unal.edu.co introducción la arveja (pisum sativum l.) es una especie hortícola importante por ser fuente de carbohidratos, vitaminas y proteínas y como leguminosa aportadora de nitrógeno. en colombia su importancia aumenta día a día y su producción se extiende a 11 departamentos, concentrándose en cundinamarca y boyacá (lobo et al., 1977). la variedad ‘santa isabel’ es la más cultivada en colombia, se adapta bien entre 2.200 y 3.000 msnm y se cosecha entre los 115 y 145 d en verde y a los 160 d en seco. su rendimiento varía entre 1,2 t· ha-1 en seco agronomía colombiana 24(1): 17-27, 2006 18 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana y 5 t· ha-1 en verde. de acuerdo con tamayo (2000), la principal limitante en la producción de arveja en colombia es la enfermedad denominada marchitez vascular, causada por fusarium oxysporum f. sp. pisi. la transformación genética, en general, se presenta como alternativa para incorporar resistencia a fusarium oxysporum. en este sentido es importante desarrollar metodologías in vitro que permitan obtener material fuente para dicha transformación. christou (1997), citado por tzitzikas et al. (2004), sostiene que es probable que el mejoramiento de arveja sólo pueda abordarse en su totalidad a través de la modificación genética, ya que la variación natural de la arveja es limitada. la arveja, como otras especies leguminosas, es recalcitrante en ensayos para modificación genética, aunque algunos protocolos se han descrito al respecto (schroeder et al., 1993; grant et al., 1995; bean et al., 1997; nadolskaorczyk y orczyk, 2000; polowick et al., 2000; citados por tzitzikas et al., 2004). en los procedimientos descritos por schroeder et al. (1993) y polowick et al. (2000), se emplearon segmentos embriogénicos axilares y en los descritos por bean et al. (1997) y nadolska-orczyk y orczyk (2000), se usaron nudos cotiledonares como material inicial para la inducción de regenerantes. en arveja, los sistemas de regeneración que se han usado para transformación están basados en la regeneración directa de brotes de meristemos existentes o de inducción de novo de meristemos utilizando citoquininas (schroeder et al., 1993, citado por tzitzikas et al., 2004). el mayor inconveniente de estos métodos es la baja eficiencia de la selección de la regeneración de brotes y, a menudo, el alto estado quimérico de las plantas transformadas (tzitzikas et al., 2004). estos mismos autores evaluaron la regeneración de plántulas de cuatro variedades de arveja a partir de tejido meristemático proveniente de tejido nodal. como resultado, las cuatro variedades produjeron tejido meristemático genotípicamente independiente al tejido inicial. en arveja se han reportado las dos formas de embriogénesis somática, directa e indirecta, permitiendo un progreso en el desarrollo de los protocolos de embriogénesis somática en algunas leguminosas importantes (griga, 1998). griga y klenoticova (2001) encontraron que la aplicación de diferentes componentes, como auxinas, carbohidratos (fructosa, maltosa) y reguladores de crecimiento (2,4-d, 2-ip y ácido indol butírico), afectan positivamente la consistencia de los callos y su establecimiento en el medio de cultivo. adicionalmente, ochatt et al. (2001) obtuvieron regenerantes de arveja a partir de explantes de hipocótilos, utilizando diferentes concentraciones de bap. la embriogénesis somática es el desarrollo, a partir de células somáticas, de estructuras que asemejan embriones cigóticos. estas estructuras pasan a través de una serie de estados de desarrollo característicos, hasta llegar a la germinación de una plántula; este proceso puede ocurrir directa o indirectamente. en la embriogénesis somática directa, los embriones se desarrollan sobre el tejido cultivado, en tanto que la embriogénesis somática indirecta procede de células que requieren rediferenciación, antes que puedan expresar competencia embriogénica y, como consecuencia, la formación de callos precede a la formación del embrión (vasic et al., 2001). la regeneración de plántulas completas a partir de tejidos o células cultivadas es un prerrequisito para la aplicación exitosa de técnicas in vitro de transferencia de genes, de propagación masiva y estudios de variación somaclonal (leroy, et al., 2000). la regeneración adventicia procedente de embriogénesis somática es altamente deseable, ya que permite la obtención de plántulas idénticas al tipo original y en forma masiva. mahon et al. (2002) estudiaron la frecuencia de cruzamiento de una línea transgénica de arveja con tres cultivares y encontraron que dos características genéticamente dominantes fueron usadas para fijar el potencial de cruzamiento en arvejas. adicionalmente, las investigaciones realizadas por polowick et al. (2000) y la aplicación de las diferentes técnicas de regeneración de plantas permiten incorporar nuevas características genéticas, como la tolerancia a herbicidas y la resistencia a plagas y enfermedades, que a menudo pueden ser introducidas únicamente con tecnología de transformación genética. el desarrollo de un sistema in vitro que permita la regeneración de plántulas, así como la obtención de haploides, conforman una excelente herramienta para el mejoramiento de arveja. el objetivo de esta investigación es desarrollar una metodología para la obtención de regenerantes de arveja para ser utilizados posteriormente en transformación genética. materiales y métodos esta investigación se realizó en el laboratorio de biotecnología de la facultad de agronomía de la universidad sánchez y mosquera: establecimiento de una metodología... 19 2006 nacional de colombia, bogotá. se emplearon semillas de arveja (pisum sativum l.) comerciales (secas) y semillas jóvenes provenientes de plantas de 120 d de edad, de la variedad ‘santa isabel’. el medio de cultivo utilizado fue el ms, de murashige y skoog (1962), sobre el cual se evaluaron diferentes concentraciones de reguladores de crecimiento, como bencilaminopurina (bap), 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-d) y 2-isopenteniladenina (2-ip). las semillas se desinfectaron superficialmente con etanol al 70% durante 30 s y con hipoclorito de sodio al 2,5% por 10 min. finalmente, se lavaron tres veces con agua destilada estéril. las semillas se germinaron bajo condiciones de asepsia en cámara húmeda en el cuarto de crecimiento, a una temperatura de 22 ºc. luego, se extrajeron los explantes y se sembraron a nivel in vitro. experimentos se realizaron cuatro experimentos bajo dos condiciones lumínicas: con fotoperíodo de 16 h de luz por 8 h de oscuridad, normalmente empleada para cultivos in vitro, y bajo condiciones de oscuridad total. 1. efecto de 2,4-d y bap en la inducción de regenerantes en varios tipos de explantes se utilizaron semillas comerciales de la federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce), que se germinaron en condiciones asépticas. luego de una semana se escindieron los cotiledones, hipocótilos y epicótilos. los cotiledones se sembraron en medio ms, en posición abaxial y adaxial. se evaluó la interacción del 2,4-d (1 y 2 mg· l-1) con la bap (0, 1, 2 y 3 mg· l-1); el tratamiento testigo estuvo desprovisto de reguladores de crecimiento. se establecieron 72 tratamientos y para cada uno se utilizaron 3 repeticiones, cada una de ellas con 5 explantes, para un total de 15 unidades por tratamiento. este ensayo, bajo las condiciones anteriormente descritas, se repitió en una segunda oportunidad, con la siembra de 25 explantes por tratamiento. 2. efecto de 2,4-d, bapy 2-ip en la inducción de regenerantes empleando embriones cigóticos se evaluó el potencial de los embriones cigóticos para la inducción de regenerantes. los embriones utilizados se obtuvieron para un primer experimento con semillas comerciales (secas) y para un segundo experimento con semillas jóvenes provenientes de plantas de 120 d de edad, con buenas condiciones fitosanitarias, en un cultivo ubicado a 2.900 msnm. para ambos casos se evaluó la interacción del 2,4-d (0, 1 y 2 mg· l-1) con bap (0, 0,5 y 1,0 mg· l-1). el efecto de la 2-ip se evaluó independientemente, en concentraciones de 1 y 2 mg· l-1. el tratamiento testigo estuvo desprovisto de reguladores de crecimiento. se establecieron 22 tratamientos para cada uno de los experimentos y en cada tratamiento se utilizaron 10 repeticiones y 5 explantes por repetición, para un total de 50 unidades por tratamiento. 3. efecto de bap y 2-ip en la inducción de regenerantes en embriones cigóticos como esplantes se sembraron embriones cigóticos de semillas en desarrollo y se evaluó de forma independiente la bap en concentraciones de 0,5; 0,75; 1,0 y 1,5 mg· l-1 y la 2-ip en concentraciones de 1,0; 1,5; 2,0 y 2,5 mg· l-1, para un total de 18 tratamientos, cada tratamiento con 10 repeticiones y 5 explantes por repetición, para un total de 50 unidades por tratamiento. 4. efecto de bap en la inducción de regenerantes con el fin de corroborar la regeneración bajo el efecto de bap, se sembraron embriones cigóticos provenientes de semillas en desarrollo. se evaluaron diferentes concentraciones de bap (1,0; 1,5; 2,5 y 3,0 mg· l-1) correspondientes a 8 tratamientos con 10 repeticiones y 5 explantes por repetición, para un total de 50 unidades por tratamiento. las variables evaluadas en el primer y segundo ensayo fueron: 1) número de callos inducidos y 2) número de regenerantes obtenidos. en los ensayos tercero y cuarto se evaluó únicamente el número de regenerantes obtenidos. resultados el efecto de 2,4-d y bap sobre la regeneración en varios tipos de explantes se evaluó en dos ensayos. el primer ensayo se evaluó a las 10 semanas y el segundo a las 14 semanas. únicamente se presentó inducción de callos en los tratamientos que se presentan en la tabla 1. los tratamientos 41 y 42, correspondientes a las dosis de 1,0 mg· l-1 de 2,4-d + 3,0 mg· l-1 de bap y de 2,0 mg· l-1 de 2,4-d, respectivamente, fueron los únicos que presentaron regenerantes. la respuesta que se obtuvo en ambos ensayos fue similar. la tabla 1 muestra únicamente los tratamientos evaluados donde se presentó inducción de callos y/o regenerantes. el mayor número 20 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana de callos inducidos se observó en los tratamientos en los que se sembraron hipocótilos, en condición de oscuridad, de tal manera que éstos fueron los explantes con mayor potencial de regeneración. en promedio, el segundo ensayo presentó menor número de callos que el primero, con relación al número de explantes sembrados; así, este ensayo presentó mayor inducción de callos que de regenerantes (figura 1). tabla 1. efecto del ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-d) y la bencilaminopurina (bap) en la inducción de regenerantes a partir de varios tipos de explantes en arveja (pisum sativum l.). tipo de explante condición de luz tratamiento* reguladores de crecimiento (mg·l-1) explantes (nº) callos inducidos /explantes regenerantes/explantes 2,4-d bap ensayo 1 ensayo 2 ensayo 1 ensayo 2 ensayo 1 ensayo 2** cotiledones abaxiales oscuridad 1 0 0 15 25 0 0 0 0 6 2 0 15 25 1 0 0 0 fotoperíodo 10 0 0 15 25 0 0 0 0 14 1 3 15 25 0 15 0 0 cotiledones adaxiales oscuridad 19 0 0 15 25 0 0 0 0 24 2 0 15 25 1 3 0 0 25 2 1 15 25 0 5 0 0 fotoperíodo 28 0 0 15 25 0 0 0 0 29 1 0 15 25 6 0 0 0 epicótilos oscuridad 37 0 0 15 25 0 0 0 0 38 1 0 15 25 14 0 0 0 39 1 1 15 25 0 9 0 0 41 1 3 15 25 0 3 0 1 42 2 0 15 25 10 12 0 5 43 2 1 15 25 5 3 0 0 44 2 2 15 25 9 11 0 0 45 2 3 15 25 5 1 0 0 fotoperíodo 46 0 0 15 25 0 0 0 0 47 1 0 15 25 3 0 0 0 48 1 1 15 25 0 5 0 0 50 1 3 15 25 0 15 0 0 51 2 0 15 25 2 0 0 0 52 2 1 15 25 0 5 0 0 hipocótilos oscuridad 55 0 0 15 25 0 0 0 0 56 1 0 15 25 12 0 0 0 57 1 1 15 25 0 25 0 0 58 1 2 15 25 5 14 0 0 60 2 0 15 25 9 8 0 0 61 2 1 15 25 10 10 0 0 62 2 2 15 25 15 1 0 0 63 2 3 15 25 5 0 0 0 fotoperíodo 64 0 0 15 25 0 0 0 0 65 1 0 15 25 12 0 0 0 66 1 1 15 25 0 2 0 0 67 1 2 15 25 0 4 0 0 69 2 0 15 25 9 15 0 0 70 2 1 15 25 5 0 0 0 71 2 2 15 25 5 0 0 0 72 2 3 15 25 10 0 0 0 * los ensayos 1 y 2 constaron de un total de 72 tratamientos. ** las casillas sombreadas resaltan tratamientos en que se obtuvieron regenerantes. sánchez y mosquera: establecimiento de una metodología... 21 2006 la evaluación de 2,4-d, bap y 2-ip se realizó en un primer ensayo empleando semillas secas. la inducción de callos se presentó únicamente en los tratamientos con 2,4-d en concentraciones de 1,0 y 2,0 mg· l-1 (tabla 2). esto se corroboró en el segundo ensayo que evaluó semillas en desarrollo, en el que se obtuvo también mayor inducción de regenerantes. los dos ensayos muestran que esta inducción únicamente se realiza si el 2,4-d está ausente. en todas las concentraciones evaluadas de bap y 2-ip se logró inducir regenerantes, lo mismo que en el tratamiento testigo (figura 2). los tratamientos que presentaron respuesta en la inducción de regenerantes bajo condiciones de oscuridad incluyeron concentraciones de 0,5; 0,75; 1,0 y 1,5 mg· l-1 de bap. en los tratamientos testigos (t1 y t10), se indujo una menor cantidad de regenerantes, con relación a los tratamientos con bap. en el caso del ensayo que evaluó semillas secas para ambos tratamientos testigos, la inducción de regenerantes se dio únicamente en oscuridad. en la evaluación bajo fotoperíodo, el número de regenerantes obtenidos fue mayor cuando se emplearon semillas en desarrollo de 120 d. también se obtuvieron regenerantes con 2-ip en condiciones de fotoperíodo y en el tratamiento 8, en el que se evaluó el efecto de 2 mg· l-1 de 2-ip en oscuridad, lográndose 3 regenerantes de 50 explantes sembrados. la inducción de regenerantes se presentó tanto en condición de oscuridad como de fotoperíodo, siendo mayor la inducción de regenerantes en esta última condición (tabla 3). se presentaron resultados similares en todos los tratamientos con las diferentes dosis de bap, para las dos condiciones de luz evaluadas. sin embargo, bajo fotoperíodo se presentó el mayor número de regenerantes, con 1,0 y 2,5 mg· l-1 de bap. en este caso, el número de regenerantes obtenidos aumentó en la medida que aumentó la concentración de bap. en los resultados se observa un límite a partir del cual, aunque se aumente la concentración de bap, el número de regenerantes se mantiene estable o disminuye (tabla 4, figura 2). en la medida que se aumente la concentración de bap, el número de regenerantes aumenta, pero con concentraciones entre 1,0 y 1,5 mg· l-1 figura 1. callos inducidos a partir de diferentes tipos de explantes de semillas secas de arveja (pisum sativum l.) en interacción con ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-d) y bencilaminopurina (bap). a. epicótilos en condición de oscuridad con 1 mg.l-1 de 2,4-d a las 10 semanas de la siembra. b. epicótilos en condición de oscuridad con 1 mg.l-1 de 2,4-d y 3 mg.l-1 de bap a las 14 semanas de la siembra. c. epicótilos en condición de fotoperíodo con 1 mg.l-1 de 2,4-d y 1 mg.l-1 de bap a las 14 semanas de la siembra. d. epicótilos en condición de fotoperíodo con 2 mg.l-1 de 2,4-d y 1 mg.l-1 de bap a las 14 semanas de la siembra. e. hipocótilos en condición de oscuridad con 1 mg.l-1 de 2,4-d a las 10 semanas de la siembra. f. hipocótilos en condición de oscuridad con 1 mg.l-1 de 2,4-d y 2 mg.l-1 de bap a las 14 semanas de la siembra. g. hipocótilos en condición de oscuridad con 2 mg.l-1 de 2,4-d a las 10 semanas de la siembra. h. hipocótilos en condición de fotoperíodo con 2 mg.l-1 de 2,4-d y 3 mg.l-1 de bap a las 10 semanas de la siembra. 22 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana tabla 2. efecto del ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-d), la bencilaminopurina (bap) y la isopenteniladenina (2-ip) en la inducción de regenerantes a partir de embriones cigóticos de arveja (pisum sativum l.). condición de luz tratamiento reguladores de crecimiento (mg·l-1) explantes sembrados callos inducidos (nº) regenerantes (nº) 2,4-d bap 2-ip secas2 11 semanas en desarrollo3 8 semanas secas3 11 semanas en desarrollo4 8 semanas oscuridad 1 0 0 0 50 0 0 6 45 2 0 0,5 0 50 0 0 32 80 3 0 1 0 50 0 0 63 120 4 1 0 0 50 0 50 0 0 5 1 0,5 0 50 10 40 0 0 6 1 1 0 50 15 50 0 0 7 2 0 0 50 20 50 0 0 8 2 0,5 0 50 20 50 0 0 9 2 1 0 50 25 47 0 0 10 0 0 1 50 0 0 46 52 11 0 0 2 50 0 0 55 53 fotoperíodo (16 h luz y 8 h oscuridad) 12 0 0 0 50 0 0 0 45 13 0 0,5 0 50 0 0 44 100 14 0 1 0 50 0 0 51 100 15 1 0 0 50 10 50 0 0 16 1 0,5 0 50 11 45 0 0 17 1 1 0 50 20 50 0 0 18 2 0 0 50 21 50 4 0 19 2 0,5 0 50 20 49 0 0 20 2 1 0 50 20 49 0 0 21 0 0 1 50 0 0 47 53 22 0 0 2 50 0 0 52 48 1 semillas comerciales de la federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce). 2 semillas en desarrollo, provenientes de vainas verdes de plantas 120 d después de la siembra. 3 las casillas sombreadas resaltan tratamientos en que se obtuvieron regenerantes. tabla 3. efecto de la bencilaminopurina (bap) y la isopenteniladenina (2-ip) en la inducción de regenerantes, empleando como explantes embriones cigóticos provenientes de arveja (pisum sativum l.). condición de luz tratamiento reguladores de crecimiento (mg·l-1) número de explantes número de regenerantes número de callos bap 2-ip oscuridad 1 0 0 50 7 0 2 0,5 0 50 15 0 3 0,75 0 50 60 0 4 1 0 50 20 0 5 1,5 0 50 125 0 6 0 1 50 0 0 7 0 1,5 50 0 0 8 0 2 50 3 0 9 0 2,5 50 0 0 fotoperíodo (16 h de luz y 8 h de oscuridad) 10 0 0 50 10 0 11 0,5 0 50 100 0 12 0,75 0 50 130 0 13 1 0 50 150 0 14 1,5 0 50 120 0 15 0 1 50 10 0 16 0 1,5 50 25 0 17 0 2 50 5 0 18 0 2,5 50 25 0 las casillas sombreadas resaltan los tratamientos en que se obtuvieron regenerantes. sánchez y mosquera: establecimiento de una metodología... 23 2006 los resultados para esta inducción presentan un descenso cuando el cultivo se realiza en presencia de fotoperíodo. en el caso de oscuridad, los resultados no muestran consistencia en la reducción de regenerantes con el aumento de la concentración de la citoquinina bap. como lo muestra la tabla 4, en este ensayo se obtuvo el mayor número de regenerantes de toda la investigación. discusión los resultados reportados en este estudio muestran la obtención de regenerantes a partir de la siembra de embriones cigóticos de semillas de arveja de plantas de 120 d de edad. la mayor cantidad de plántulas regeneradas por tratamiento se obtuvieron cuando los embriones se cultivaron en medio ms con bap, entre 1,0 y 3,0 mg· l-1, en condiciones de fotoperíodo de 16 h de luz y 8 h de oscuridad, presentando mayor cantidad de regenerantes con la dosis de 1,0 mg· l-1. reportes de diferentes investigaciones resaltan la importancia de emplear relaciones auxina/citoquinina para lograr procesos morfogénicos (vasic et al., 2001). en el primer experimento, en el que se evaluó el efecto figura 2. callos y regenerantes obtenidos a partir de embriones cigóticos de arveja (pisum sativum l.) de semillas en desarrollo, empleando reguladores de crecimiento: ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-d), bencilaminopurina (bap) e isopenteniladenina (2-ip). a. 2,0 mg.l-1 de 2,4-d y 1,0 mg.l-1 de bap en condición de oscuridad a las 11 semanas de la siembra. b. 1,0 mg.l-1 de 2-ip en condición de oscuridad a las 11 semanas de la siembra. c. ausencia de reguladores de crecimiento en condición de fotoperíodo a las 8 semanas de la siembra. d. 0,5 mg.l-1 de bap en condición de fotoperíodo a las 8 semanas de la siembra. e. 1,0 mg.l-1 de bap en condición de fotoperíodo. f. 2,5 mg.l-1 de bap en condición de fotoperíodo. g. 3,0 mg.l-1 de bap en condición de oscuridad. tabla 4. efecto de la bencilaminopurina (bap) en la inducción de regenerantes en arveja (pisum sativum l.). condiciones de luz tratamiento bap (mg·l-1) explantes número de regenerantes número decallos fotoperíodo (16 h de luz y 8 h deoscuridad) 1 1 50 230 0 2 1,5 50 200 0 3 2,5 50 220 0 4 3 50 200 0 oscuridad 5 1 50 160 0 6 1,5 50 170 0 7 2,5 50 180 0 8 3 50 200 0 las casillas sombreadas resaltan los tratamientos con inducción de regenerantes. 24 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana de 2,4–d y bap en la inducción de regenerantes a partir de varios tipos de explantes, se presentó alta inducción de callos, mas no se logró obtener regenerantes, excepto en los tratamientos 41 y 42. por lo general, se requiere la combinación de dos o más reguladores de crecimiento de diferentes clases, aplicados simultánea o secuencialmente, para obtener regeneración (gaspar et al., 1996). en estudios desarrollados en zanahoria y tabaco, algunas de las citoquininas mostraron alta actividad, pero sólo en presencia de una auxina. la inducción de regenerantes en el tratamiento testigo (sin reguladores de crecimiento), aunque aparezcan en menor cantidad con relación al tratamiento con 1 mg· l-1 de bap, obedecen a la totipotencia de la célula vegetal; sin embargo, dicha totipotencia se ve estimulada por la adición de reguladores, que actúan sobre el ciclo celular. aunque algunas investigaciones reportan el efecto positivo de la presencia auxina/citoquinina para la regeneración, en esta investigación el 2,4-d se constituye en un fuerte inductor de desdiferenciación celular, y la presencia de bap en dosis variables estaría contribuyendo, mediante su efecto mitótico, a la inducción de callos y no a la diferenciación celular; lo que concuerda con varios reportes que presentan al 2,4-d como un fuerte inductor de procesos de desdiferenciación celular y posterior regeneración (krikorian et al., 1990). las citoquininas promueven la división celular en los tejidos. las dos propiedades más importantes de estos reguladores de crecimiento utilizados en cultivo de tejidos son la estimulación de la división celular (a menudo acompañada de auxinas) y la liberación de la dormancia de yemas laterales. la bap, una citoquinina sintética, es tal vez más usada que la kinetina y la zeatina. la 2-ip también es extensamente utilizada en cultivo de tejidos. tanto auxinas como citoquininas regulan la división celular, afectando la replicación de dna y controlando los eventos principales de la mitosis, respectivamente (gaspar et al., 1996). muchos aspectos del crecimiento celular, la diferenciación celular y la organogénesis en cultivo de tejidos y órganos son controlados por la interacción entre citoquininas y auxinas. cuando el nivel de auxina es relativamente más alto que el de citoquinina, se forman raíces y cuando el nivel de citoquinina es más alto que el de auxina, se forman tallos; cuando las concentraciones son similares, se inducen callos (krikorian et al., 1990). al respecto, salisbury y ross (1994) afirman que el modo en que un callo forma una planta nueva es variable. a menudo, con relaciones de citoquinina a auxina relativamente altas, se desarrolla sólo al principio el sistema aéreo y después se forman raíces adventicias espontáneamente de los tallos, mientras todavía están en el callo. la embriogénesis se presenta cuando los callos se hacen embriogénicos y forman un embrión que se transforma en una raíz y un sistema aéreo. suele ser necesario agregar citoquininas y auxinas al medio para que se presente la embriogénesis. en el segundo experimento, sobre el efecto de 2,4-d, bap y 2-ip en la inducción de regenerantes a partir de embriones cigóticos, la aplicación de estos tres reguladores de crecimiento al medio de cultivo ms afectó positivamente la inducción de callos, de forma similar a los estudios realizados por griga y klenoticova (2001). algunos autores han estudiado la influencia de estos reguladores de crecimiento en la regeneración de plantas, mostrando resultados muy variados, pero, en algunos casos, similares a los obtenidos en esta investigación. tal es el caso de hamama et al. (2003), quienes estudiaron la regeneración de plantas de jojoba vía embriogénesis somática y encontraron un bajo porcentaje de germinación de embriones (18%-25%), utilizando una combinación de 2,4-d (4,52 µm) y bap (4,43 µm). por su parte, ipekci y gozukirmizi (2003) probaron diferentes concentraciones de bap y otros reguladores de crecimiento en la inducción de embriogénesis somática directa en paulownia elongata y hallaron que las frecuencias de inducción de embriones somáticos, a partir de explantes de hojas y entrenudos, se redujeron en el medio que contenía bap, en relación con los demás reguladores. varias combinaciones de bap (0,2; 0,5 y 1,2 mg· l-1) y de 2,4-d (0,1; 0,2; 0,5 y 1,0 mg· l-1) fueron utilizadas por wang y bhalla (2004) para la inducción de embriogénesis somática en scaevola aemula r. br. los embriones somáticos fueron inducidos en concentraciones bajas de 2,4-d y la concentración óptima de bap en el medio para obtener una eficiente regeneración de tallos fue 0,5 mg· l-1. el aumento de la concentración de bap (1,0 mg· l-1) no tuvo efecto sobre la regeneración de brotes. adicionalmente, la alta concentración de 2,4-d (más de 1,0 mg· l-1) tuvo efecto negativo, como la ausencia de callos. con referencia a bap, guohua (1998) y read y preece (2003) reportan que este regulador de crecimiento tiene un efecto positivo en la proliferación y alargamiento de sánchez y mosquera: establecimiento de una metodología... 25 2006 tallos y yemas adventicias y que, por lo general, se presenta una mayor frecuencia de organogénesis cuando se incrementa su concentración. sin embargo, cuando el incremento es muy alto, se presenta una inducción alta de callos y la frecuencia de organogénesis no aumenta. resultados similares fueron obtenidos por kumar et al. (1998) y george et al. (2000), utilizando bap en combinación con ácido naftalenacético (ana) para la regeneración de plantas: el máximo número de tallos se obtuvo con las máximas concentraciones de bap y las mínimas de ana. además, encontraron que existe una relación lineal entre la concentración de bap y el número de tallos regenerados, el número de nudos por tallo y las frecuencias de regeneración. sin embargo, altas concentraciones de bap inhiben la elongación de los tallos. en el último experimento desarrollado en el presente trabajo, en el que se evaluó el efecto de bap en la inducción de regenerantes, el mayor número obtenido en él puede atribuirse al efecto individual (independiente) de bap, al compararlo con los demás ensayos. esta fitoquinina mostró ser el regulador de crecimiento más importante, seguido por el 2,4-d, confirmándose lo reportado por ochatt et al. (2001) para la obtención de regenerantes de arveja. con relación a estos resultados, hagen (1995) afirma que el 2,4-d detiene la división celular en el meristemo apical y la elongación celular cuando es aplicado en altas concentraciones, inhibiendo el normal crecimiento de las plántulas. contrario a estos resultados, en la presente investigación únicamente se indujeron callos en presencia de 2,4-d y el mayor número de callos inducidos se obtuvo con su concentración más alta (2 mg· l-1), en combinación con bap y 2-ip. los regenerantes se obtuvieron únicamente en ausencia de 2,4-d, lo que corrobora que este regulador actúa como desdiferenciador y no favorece la inducción de regenerantes, aún en presencia de bap. a diferencia del 2,4-d y la bap, la 2-ip no se ha estudiado tan ampliamente. algunos ensayos demuestran la baja acción de esta citoquinina en la regeneración de plántulas. en diferentes experimentos, guohua (1998) y qu et al. (2000) encontraron que el efecto independiente de la 2-ip en la inducción de regenerantes es casi nulo y que es necesario utilizarla en combinación con otros reguladores de crecimiento, especialmente ana, para que sea un componente potencialmente efectivo en la regeneración de plantas. estos hallazgos se pueden corroborar con los resultados obtenidos en esta investigación, ya que en ausencia de 2-ip se obtuvieron regenerantes y en presencia de 1,0 2,5 mg· l-1 se obtuvieron muy pocos. tzitzikas et al. (2004) señalan que los sistemas de regeneración a partir de callos (regeneración indirecta) presentan la desventaja de la posibilidad de originar plántulas con variación somaclonal. además, es factible que las alteraciones que suceden en las células en los eventos de formación de callos, como consecuencia de la desdiferenciación celular, conduzcan a cambios tanto genéticos como epigenéticos, algunos de ellos de carácter aberrante, lo que traería como consecuencia que esas células pierdan capacidad de regeneración. en cuanto al efecto de la polaridad de la siembra de los explantes en la obtención de regeneración, fratini y ruiz (2003) encontraron que segmentos nodales sembrados con orientación invertida (parte apical en el medio) mostraron mayor frecuencia de regeneración que los explantes sembrados con orientación normal (parte basal en el medio). similares resultados obtuvieron qu et al. (2000) con respecto a la orientación de los explantes; observaron la emergencia de los tallos adventicios siempre sobre el lado adaxial de las hojas y la regeneración fue mayor cuando la parte abaxial estuvo en contacto con el medio. chen y adachi (1998) afirman que la capacidad de formar embriones morfológicamente maduros depende de la posición de los explantes; por esta razón, los embriones somáticos sobre la superficie de los callos orientados hacia la luz tienen mejor desarrollo que los que están orientados hacia la oscuridad. en la presente investigación, contrario a lo obtenido por estos autores, la orientación o polaridad de los explantes (cotiledones) no presentó diferencia en cuanto al número de callos y de regenerantes obtenidos. adicionalmente, en el estudio realizado por chen y adachi (1998), se reportó que variaciones en la concentración de reguladores de crecimiento no alteraron significativamente la regeneración; efecto que no coincide con los resultados obtenidos en este trabajo, ya que en todos los experimentos realizados se presentaron diferencias en cuanto al número de regenerantes obtenidos al cambiar las concentraciones de los diferentes reguladores de crecimiento empleados. al respecto, ochatt et al. (2001) obtuvieron diferencias en la frecuencia de regeneración dentro de los genotipos, entre brotes regenerados bajo diferentes balances hormonales, lo que respalda el planteamiento de que a 26 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana nivel de cultivo in vitro hay una fuerte dependencia del genotipo,el tipo de explante y los reguladores empleados para diferentes objetivos. la inducción de regenerantes fue diferente en los tratamientos en los que se utilizaron semillas secas y semillas en desarrollo, siendo mayor el número de regenerantes obtenidos de semillas en desarrollo. al respecto, es posible que el origen y el estado fisiológico del explante inicial afecten la regeneración (krikorian et al., 1990). la inducción y germinación de embriones somáticos está fuertemente influenciada por la etapa de desarrollo de los explantes (hamama et al., 2003). los embriones de semillas en desarrollo pueden ser más vulnerables a la acción de los reguladores de crecimiento, ya que las condiciones de humedad, temperatura y oxígeno en las que se encuentran favorecen la germinación y la asimilación de los compuestos del medio de cultivo. una de las causas por las que el número de regenerantes inducido en las semillas secas es menor al de las semillas en desarrollo puede ser el grado de dormancia que presenten los embriones de las semillas secas y, en consecuencia, la regeneración disminuye. en general, en las condiciones de fotoperíodo se obtuvieron más regenerantes que en condiciones de oscuridad. la intensidad lumínica, el fotoperíodo y la calidad de luz son factores potencialmente importantes en el ambiente del cultivo, porque pueden influenciar la fotosíntesis, la morfogénesis y otros procesos fisiológicos (read y preece, 2003). condiciones de luz de 12 a 16 h suelen ser lo mejor para el cultivo de muchas especies; ocasionalmente se ha reportado la relación fisiológica directa entre fotoperíodo y la respuesta del cultivo. la respuesta de los explantes a la condición de luz es muy variable y específica de algunas especies. es importante destacar en esta investigación el hecho de haber logrado la inducción masiva de regenerantes a partir de embriones cigóticos de semillas en desarrollo de arveja, bajo condiciones de fotoperíodo de 16 h de luz y 8 h de oscuridad y con concentraciones altas de bap; estos resultados se presentaron de forma consistente. finalmente, con base en los resultados de esta investigación, vale la pena recomendar la aplicación de la metodología desarrollada en otras variedades de arveja de interés y evaluarla en otras especies leguminosas, con el fin de incorporar los regenerantes en programas de mejoramiento genético. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos al laboratorio de biotecnología de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, por el apoyo en el desarrollo y realización de esta investigación. literatura citada chen, l. y t. adachi. 1998. protoplast fusion between lycopersicon sculentum and l. peruvianum-complex: somatic embryogenesis, plant regeneration and morphology. plant cell reports 17, 508-514. fratini, r. y m. ruiz. 2003. a rooting procedure for lentil (lens culinaris medik) and other hypogeus legumes (pea, chickpea and lathyrus) based on explant polarity. plant cell reports 21, 726732. gaspar, t., c. kevers, c. penel, h. greppin, d. reid, y t. thorpe. 1996. plant hormones and plant growth regulators in plant tissue culture. in vitro cell dev. biol. plant 32, 272-289. george, j., h. bais y g. ravishankar. 2000. optimization of media constituents for shoot regeneration from leaf callus culture of decalepis hamiltonii wight. & arn. hort science 35(2), 296-299. griga, m. 1998. direct somatic embryogenesis from shoot apical meristems of pea and thidiazuron induce high conversion rate of somatic embryos. biology plant 41, 481-495. griga, m. y h. klenoticova. 2001. development of embryogenic suspension culture in pea. agritec ltd. guohua, m. 1998. effects of cytokinins and auxins on casssava shoot organogenesis and somatic embryogenesis from somatic embryo explants. plant cell, tissue and organ culture 54, 1-7. hagen, g. 1995. the control of gene expression by auxin. pp. 228-245. en: davies, p. (ed.). plant hormones: physiology, biochemistry and molecular biology. kluwer academic publishers, london. hamama, l., m. baaziz y r. letouzé. 2003. regeneration of jojoba by somatic embryogenesis control of embryo formation, polyamine content and role of the age of explants and growth regulators. acta horticulturae 616, 313-320. ipekci, z. y n. gozukirmizi. 2003. direct somatic embryogenesis and synthetic seed production from paulownia elongata. plant cell reports. 22, 16-24. krikorian, a., k. kelly y d. smith. 1990. hormones in tissue culture and micro-propagation. pp. 593-612. en: davies, p. (ed.). plant hormones and their role in plant growth and development. kluwer academic publishers, london. kumar, s., a. sarkar y c. kunhikannan. 1998. regeneration of plants from leaflet explant of tissue culture raised safed siris (albizia procera). plant cell, tissue and organ culture 54, 137-143. leroy, x.j., k. leon, g. charles y m. branchard. (2000) cauliflower somatic embryogenesis and analysis of regenerant stability by issrs. plant cell reports 19, 1102-1107. lobo, m., f. higuita y j. jaramillo. 1977. curso sobre hortalizas. compendio nº 21, junio de 1977. programa de hortalizas, instituto colombiano agropecuario (ica), bogotá. mahon, j., p. polowick y a. vanderber. 2002. field assessmet of outcrossing from transgenic pea (pisum sativum l.) plants. transgenic research 11, 515-519. ochatt, s., p. durieu, l. jacas y c. pontécaille. 2001. protoplast, cell and tissue cultures for the biotechnological breeding of grass pea (lathyrus sativus l.). lathyrus lathyrism newsletter 2, 35-38. sánchez y mosquera: establecimiento de una metodología... 27 2006 polowick, p., j. quandt y j. mahon. 2000. the ability of pea transformation technology to transfer genes into peas adapted to western canadian growing conditions. plant science 153, 161-170. qu, l., j. polashock y n. vorsa. 2000. a highly efficient in vitro cranberry regeneration system using leaf explants. hort science 35(5), 948-952. read, e. y j. preece. 2003. environmental management of optimizing micropropagation. acta horticulturae 616, 49-57 salisbury, f. y c. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica, méxico, df. pp. 426-427. tamayo, p.j. 2000. enfermedades del cultivo de la arveja en colombia: guía de reconocimiento y control. boletín técnico. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), regional 4, rionegro (colombia). 52 p. tzitzikas, e., m. bergervoet, k. raemakers, j. vincken, a. lammeren y r. visser. 2004. regeneration of pea (pisum sativum l.) by a cyclic organogenic system. plant cell reports 23, 453-460. vasic, d., g. alibert y d. skoric. 2001. protocols for efficient repetitive and secondary somatic embryogenesis in helianthus maximiliani (schrader). plant cell reports 20, 121-125. wang, y. y p. bhalla. 2004. somatic embryogenesis from leaf explants of australian fan flower scaevola aemula r. br. plant cell reports 22, 408-414. agronomfac%mbiana, 1994, vo/umenx/no. l;pág.20-33 eficiencia de la deltrametrina en polvo (k-obiol) en el control de los gorgojos del maiz sítophílus oryzae (l.) y pagíocerus frontalís(f.) en la zona maicera de caqueza (cundinamarca) efficiency of deltamethrin dust (k-obiol) to control corn weevils sitophilus oryzaeand pagiocerus trontalisin the corn growing area of caqueza, cundinamarca héctor m. aldana a.' resumen en los países en proceso de desarrollo, la producción de granos de cereales y de leguminosas está, principalmente en manos, de los pequeños agricultores, quienes tienen que soportar importantes pérdidas económicas, tanto en precosecha, como en poscosecha. el presente trabajo se realizó en 1990 en la vereda girón de resguardo del municipio de cáqueza (cundinamarca) a alturas sobre el nivel del mar comprendidas entre 1690 y 1780 metros, con temperaturas ambientales entre 19 c y 29 c y humedad relativa promedia de 72%. en el lugar del ensayo, los agricultores minifundistas almacenan buena parte del maíz que producen (blanco harinoso moya 1), el cual es atacado en forma severa por los gorgojos s. o/yzae(l) y p. fronta/is (f), insectos-plaga sobre los cuales, con esta investigación, se pretendió controlarlos con deltametrina en comparación con insecticidas que tradicionalmente se han usado en la zona. se compararon las respectivas eficacias insecticidas de la deltametrina (k-obiol, 2p), del lindano (gorgoricida 1 p) y del clorpirifos (lorsban 2,5p), cada uno en dosis de 500 g de producto comercial por tonelada de grano, aplicados en ensayos separados tanto sobre maíz desgranado como sobre maíz con capacho entrojado, en capas de 25 cm de espesor. la evaluación se hizo mediante el conteo del número de adultos vivos y muertos de las dos especies de gorgojos, así como del daño en muestras tomadas al azar profesor. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, a. a. 14490, santafé de bogotá, d.c. colombia. 20 mensualmente hasta los 150 días de almacenamiento. los resultedos mostraron que, tanto sobre maíz desgranado, como sobre maíz con capacho, la deltametrina (k-obiol 2p) ejerce un buen control sobre las dos especies de insectos antes citadas. los insecticidas lindano y clorpirifos dieron , también, buen control, pero contra los insectos-plaga del maíz almacenado no es aconsejable por el alto riesgo que corre con su uso. palabras claves maíz harinoso moya 1; sitophi/us oryzae (l); pagiocerus fronta/is (f.); k-obiol 2p; ru-3050; gorgoricida. summary to a larqe. extent, staple food production in developing countries is in the hands of smallholder peasants, who take important losses from crop pests in the field and at postharvest. this work was carried out to compare the efficacy of deltamethrine (k-obiol), lindane (gorgoricida) and chlorpiriphos. keywords maize, moya floury maize 1; sitophi/us oryzae (l); pagiocerus fronta/is(f.); k-obioi2p; ru-3050. introduccion el rnaiz es uno de los cereales de mayor consumo de la población rural colombiana, especialmente en la zona de influencia del municipio de cáqueza (cundinamarca), debido a sus bondades nutritivas, a su relativa fácil tecnología de cultivo y a su adaptación a los diversos medios ecológicos del país. los programas de investigación que entidades públicas y privadas llevan a cabo han permitido poner a disposición de los agricultores variedades e híbridos de maíz con rendimientos y otras características agronómicas bastante satisfactorias, todo lo cual ha hecho del maíz un cultivo cada vez más apetecido. los aumentos en área cultivada y en producción por unidad de superficie han conllevado a utilizar el almacenamiento como un proceso tecnológico de acopio y, con ello, las plagas de los granos almacenados, especialmente insectos, han prosperado significativamente. justificacion y objetivos la región del oriente de cundinamarca, con sus municipios de cáqueza, fomeque, choachí, ubaque, fosca, gutierrez, quetame y une, abarcan tierras cultivadas por gran cantidad de agricultores minifundistas que asocian plantíos de maíz, fríjol y algunas hortalizas. el municipio de cáqueza es quizá el más representativo de la zona, calculándose que alrededor de un millar de agricultores miriifundistas cultiva cerca de 500 hectáreas de maíz «blanco harinoso moya 1», con producción promedia de 2000 kilogramos por hectárea y de 800 toneladas en la cosecha anual. las siembras se efectúan, principalmente, en el mes de mayo y la cosecha, en el mes de noviembre, de tal manera que el almacenamiento del maíz producido transcurre entre los mese de noviembre y agosto y, con pocas excepciones hasta septiembre, pues el consumo para la familia y, en ocasiones, para cerdos y gallinas ocurre durante toda la época del almacenamiento. las prácticas de cosecha y almacenamiento del cereal, junto con la existencia en la región de los gorgojos del maíz almacenado si/ophilus spp. y pagiocerus !ron/alis, se traducen frecuentemente en considerables daños y pérdidas, tanto en la calidad, como en la cantidad del grano de maíz. frente a está situación, los agricultores vienen utilizando empíricamente insecticidas orgánicos de síntesis, como lorsban 2,5p (clorpirifos), gorgoricida i,op (lindano) y malathion 57e (malathion), los cuales no están autorizados para usarlos en los granos almacenados. además, los riesgos, por ineficiencia de dichos plaguicidas y por sus residuos contaminantes indeseables para personas y animales domésticos, son considerables y conviene determinarlos. la literatura informa que la deltametrina (k-obiol), formulada como polvo para espolvoreo al 0,2%, proporciona buenos resultados cuando se aplica contra insectos que atacan el maíz almacenado. en colombia, hasta la fecha, no se ha empleado este ingrediente activo formulado en polvo para espolvoreo contra insectos plagas del almacenamiento y bien valdría la pena evaluar su eficacia, con miras a ofrecer a los pequeños agricultores tratamientos químicos con insecticidas nuevos y seguros, como en el caso de la región del oriente de cundinamarca, en donde no de han realizado estudios al respecto y, como se dijo antes, los daños y las pérdidas causados al maíz almacenado por insectos son bastante graves. el presnte trabajo se propuso para alcanzarlos siguientes objetivos: 1.establecer la eficacia de la deltametrina en polvo para espolvoreo (k-obiol 2p) contra los gorgojos del maíz almacenado si/ophilus otyzae (l) y pagiocerus (ron/alis(f), aplicado sobre el maíz almacenado con medio amero, a la dosis de 500 gramos del producto comercial por tonelada del mismo. 2,obtener el concepto de eficacia de parte del instituto colombiano agropecuario (ica) para el k-obiol 2p usado en maíz almacenado con medio amero, sobre la base de la licencia que ya posee el k-obiol formulado como concentrado emulsionable al 25% contra insectos de los granos almacenados. 3.establecer la residualidad de la deltametrina formulada como polvo para espolvoreo, aplicado sobre maíz con medio amero y desgranado, 4,comparar la eficiencia y la residualidad de la deltametrina formulada como polvo para espolvoreo con otros insecticidas aplicados en la zona y con otros de posible utilización (ru3050) sobre maíz almacenado con medio amero y desgranado, contra si/ophllus oryree y pagiocerus {ron/alis. 21 5.proporcionar al agricultor minifundista de maíz otras alternativas de control químico contra insectos dañinos en maíz almacenado. 6.propender por la disminución de las pérdidas en poscosecha de granos en colombia; revision de literatura el municipio de caqueza está situado al oriente del departamento de cundinamarca y su territorio ocupa las laderas y pequeñas planicies en la cordillera oriental de colombia. el municipio se divide en varias veredas entre las cuales está la de giron de resguardo, cuya base de la economía está constituída por el cultivo de maíz. actualmente, en colombia, se han reportado 16 especies de insectos dañinos en el maíz almacenado,que causan pérdidas relativamente importantes; entre tales especies, se destacan,por su actividad destructora, el gorgojo del arroz (sitophilus oryzae l.), el gorgojo de los granos húmedos de maíz (sitophilus linearis herbst), el gorgojo volador (pagiocerus frontalis f.) y el taladrador menor de los granos (rhyzopertha dominicd¡. en cuanto a la especie p. frontalis, el insecto se conoce con varios nombres comunes. así posada et al. (28) manifiesta que en colombia, lo denomina gorgojo volador y este es el nombre oficial para el país;en el ecuador, ibarra (17) cita al pagiocerus tiorii(egg.) y, en venezuela, el pagiocerus frontalis(f) corresponde al gorgojo de los andes (14). en perú, pagiocerus frontalis (f) se conoce con los nombres vulgares de gorgojo de sierra y barrenador de maíz (34). en relación con la sinonimia del nombre del insecto, wood (35) en 1982, anota que p. frontalistiene 10 sinónimos de los cuales, en colombia, los más usados son: p. frontalis(eggers), p.zea(eggers) y p. rimosus(eichhoff). saldarriaga (31), en 1984, hizo un estudio de la biología y etiología del gorgojo volador, con el cual aporta información sobre su ciclo biológico y sobre sus características morfológicas externas. aldana (2), en 1983, trabajó también sobre la biología de este insecto con lo cual se conocieron 22 algunos aspectos morfológicos, biológicos y de comportamiento de la plaga. ibarra (17), en 1956, realizó, en el ecuador, estudiosde la biología y control de pagiocerus tiori;, encontrando que la metamorfosis completa del insecto se cumple en 52 días y que la relación de sexos es de dos hembras por cada macho. biologia y habitos de las dos especies gorgojo del arroz (sltophl/us oryzael.) esta plaga del maíz al macenado pertenece a la familia curcullonidae del orden coleóptera. es oriundo de la india y, actualmente, se halla distribuído, como plaga primaria de muchos granos y productos almacenados, en el mundo entero. en el campo las mazorcas de maíz próximas a su recolección son atacadas por los adultos, los cuales, para lograrlo tienen una gran capacidad de vuelo y un aparato masticador bastante desarrollado (figura 1). los adultos, tanto machos como hembras, son de color gris rojizo opaco, poseen fuertes alas membranosas y élitros con cuatro manchas rojizas o amarillentas, su cuerpo es oblongo y alargado, que mide en promedio, alrededor de 2,5 mm. los huevos son blancos opacos, brillantes, piriformes y ensanchados de la parte media hacia el extremo más redondeado y el cuello se angosta gradualmente hacia el otro extremo. el diámetro polar mide aproximadamente 0,75 mm, mientras que el ecuatorial tiene cerca de 0,3 mm. las larvas del último instar alcanzan hasta 2,6 mm de longitud y son color blanco aperlado, su cuerpo presenta pliegues y son ápodas y poseen mandíbulas fuertes de color pardo obscuro. para procurarse su alimento consumen la parte interna del grano, formando túneles o galerías, dentro de las cuales depositan los residuos de su metabolismo. las pupas son del tipo exarata, al principio de color blanco, pero, a medida que transcurre el desarrollo, van adquiriendo un color carmelita obscuro y posee ojos compuestos muy notorios. en promedio una pupa mide 4,00 mm de largo por 1,5 mm de ancho y permanece próximas a la superficie del grano hasta la emergencia del adulto y no se alimentan. gorgojo volador (paglocerus (ron/alfs f.) flgura 1. mazorca de maíz infestada por shophilus oryzae l. esta plaga, que, también, ataca el maíz almacenado especialmente en las regiones maiceras colombianas de clima frío y templado, pertenece a la familio scolytidae del orden coleoptera. las larvas y los adultos son los estados de desarrollo responsables de los daños y pérdidas, ya que consumen vorazmente los granos de la mazorca, reduciendo los a escasos residuos arinosos. la infestación comienza en el campo poco antes de la cosecha y continúa en el almacenamiento. el adulto es un volador hábil y no presenta dimorfismo sexual marcado. tanto machos, como hembras son de color pardo obscuro, con alas membranosas bien desarrolladas y élitros con puntuaciones y pubescencias poco ntoriás y poseen un aparato bucal masticador dotado de mandíbulas bien quitinizadas y vigorosas. los huevos recién ovopositados son alargados, lisos y de color blanco lechoso y, cuando están próximos a la eclosiposeen dos puntos rojizos. por s.uaspecto son fáciles de confundir con los granulos de harina que los adultos y larvas esparcen a su alrededor. las larvas, tan pronto como termina su esarrollo se transforman en pupas, las cuales, inicialmente, son de color blanco lechoso uniforme y, al final de color blanco sucio. son del tipo exarata y permanecen dentro del grano hasta su transformación en imagos. alrededor del sitio del grano en donde se localizan las pupas se observa una mancha tenue de color amarillento sucio, lo cual permite encontrarlas fácilmente. daños y pérdidas machado el a/. (19) afirman que, conforme a informaciones dela fao, las pérdidas mundiales en granos almacenados son tan grandes que con ellas, se alimentaría durante un año a 150 millones de personas. aproximadamente el 50 % de estas pérdidas son ocasionadas por las diferentes especies de insectos del almacenamiento. troches (33) anota que los estados larval y adultos de shophilus oryzae (l) son los que ocasionan los daños y éste úlimo es el más perjudicial, ya que consume seis veces más que la larva. en general, el insecto produce pérdidas del 25% de la proteína que contienen los granos de trigo almacenados. 23 según aldana (1), los insectos que infestan los granos almacenados producen, en forma directa o indirecta, daños y pérdidas considerables, ya sea consumiéndolos o produciéndoles mal aspecto, olores desagradables, pudriciones, tostamiento, transmisión de enfermedades y disminución del poder y vigor germinativos. perez et al. (27) afirman que, en la región de saraguro (ecuador), del 100 % de las pérdidas totales al almacenar maíz, el 44% es producido por gorgojos y polillas. pereira (25) dice que, en el estado de minas gerais (brasil), el índice de engorgojamiento del maíz almacenado con acua varía entre un 17 y un 45 % y que, con estas infestaciones, las reducciones de peso del grano se sitúan entre un 3 y un 14 %. además, la reducción del valor nutritivo del grano es muy grande y varía entre un 30 y 60 %. pereira et al. (26) anotan, también, que en el estado de sao paulo (brasil), un 70 % del maíz cosechado se almacena con amero en estructuras rústicas o paioles y que, como consecuencia de ese tipo de almacenamiento, a los seis meses después de la cosecha, el lndice de engorgojamiento llega al1 0%. en brasil, los gorgojos y las polillas son los grandes enemigos del maíz almacenado en trojes y, debido a estos insectos, especialmente sitophi/us spp., el país pierde anualmente alrededor de 34 millones de sacos de maíz. censos realizados en varios estados del país mostraron que, después de 5 meses de almacenamiento, la infestación se sitúa entre un 40 y un 60 % y que la pérdida del valor nutritivo es de cerca del 50 %, por lo cual los animales domésticos, cuando la ración depende de este maíz en vez de engordar, enflaquecen (16). en colombia, cleves y aldana (11) encontraron que el porcentaje de pérdida en peso por consumo de sitophi/us oryzae fue de 4,5%, en sorgo, de 4% en maíz y de 10% en arroz, almacenados. el daño en maíz fue del 54%, en sorgo, del 47% y en arroz, del 7%. sítophí/us oryzae o gorgojo del arroz ataca a todos los granos de cereales almacenados y se considera que es la plaga más importante en el mundo entero, dentro de aquellas que atacan los granos en el almacén. (3). 24 saldarriaga (31) en 1984, anota que el «gorgojo volador" (pagiocerus fronta/is f.) es, en colombia una de las principales plagas del maíz almacenado en varias regiones de clima frío y causa serios daños para los pequeños agricultores, pues el maiz puede llegar infestado a la troje, principalmente en los casos de cosechas tardías. el maíz en mazorca es mucho más apetecido por el insecto desgranado. en ecuador, ibarra (17) encontró que pagiocelzls fiodi (eggers) ataca el maíz almacenado, ocasionando pérdidas de peso y reducción de la calidad del grano. en cuanto a la pérdida de peso en 5 meses de almacenamiento, es grano. en cuanto a la pérdida de peso en 5 meses de almacenamiento, es alrededor del6, 1%, esto es 3 kg por bulto de 50 kg (6,1 libras por quintal). el 60% del rnaiz almacenado se daña por el ataque del insecto y ésto se traduce en considerables pérdidas en dinero, las cuales afectan la economía del campesino y del país en general. control. para luchar contra sitophí/us oryzaey pagiocerus fronta/is, así como contra otras especies de insectos de los granos almaceados, existen varios métodos cuya eficacia adquiere cierta relatividad en función de los variados aspectos que involucran los tratamientos. el control curativo debe estar precedido de unas medidas preventivas adecuadas y eficientes, para evitar que aquél ocasione grandes erogaciones en dinero y, posiblemente, en algunos casos, problemas de contaminación ambiental. varios métodos de control existen, a saber: legislativo, mecánico, físico, químico y biológico, el cual es muy poco utilizado. insecticidas vegetales. de acuerdo con metcalf et al. (20), la lucha contra los insectos que dañan las plantas cultivadas y sus cosechas almacenadas debe incluir todo tipo de acciones tendientes a alterar su comportamiento, aeliminarlos o a evitar que sus poblaciones alcancen niveles perjudiciales para el hombre. cremlyn (12) anota que las plantas, en el transcurso de su evolución, han desarrollado mecanismos de protección que les permite defenderse del ataque de los insetos; entre estos mecanismos, se citan la repelencia y la acción insecticida. a menudo, en las zonas agrícolaa de subsistencia no se usan insecticidas para controlar las plagas de los granos almacenados, debido, primordialmente a la falta de recursos económicos y de asistencia técnica. en esas zonas, el uso de especies vegetales, bajo la forma de extractos, podría ser una buena alternativa de control. (29). montes de oca el a/. (23) encontraron que la sobrevivencia y emergencia de progenie de s. oryzae (l) en maíz almacenado, tratado con aceites vegetales, se reducen considerablemente, obteniéndose controles próximos al 100% maíz infestado con adultos del insecto y tratado con cinco a ocho mililitros de aceite. jimenez el a/. (18) estudiaron el efecto de algunos extractos de cassia spectabi/is y ricinus comunis sobre silophllus oryzae y reportaron una acción detrimental (mortalidad) del 100% sobre los adultos a las 96 horas de la aplicación de extractos de hojas de ricinus comunis a 15 y 10% de concentración. insecticidas de síntesis química. actualmente el uso de insecticidas de síntesis química es el más extendido contra los insectos dañinos de los granos almacenados y, de ellos, los fosforados, los clorinados, los carbamatos y los piretroides. en la actualidad, los clorinados son prohibidos por su alta residualidad y poder contaminante, mientras que los demás se continúan recomendando. ceballos (10) encontró que el metoxicloro protege el maíz almacenado contra p. fronta/is por cinco meses, cuando la dosis es de 50 a 55 ppm. bravo (7) dice que se obtuvieron buenos controles de p. fronta/is en maíz almacenado cuando se usaron metoxicloro al 2,5%, lindano al 0,5%, butóxido de piperonil más piretrinas al 0,5%. bastidas etal. (4) usaron fosfamina (6 tabletas de 3 g por tonelada de grano) contra pagiocerus fronta/isy, con ello, lograron su eliminación. en brasil, al espolvorear k-obiol 2p a la dosis de 500 g por tonelada (40 a 50 gpor metro cuadrado de superficie de capa de rnaiz con amero), se logró que, a los nueve meses de almacenamiento, los insectos, tanto gorgojos como polillas, no alcanzaron a destruír el 3% de los granos, mientras que, con otros tratamientos, el daño en los granos llegó al 40%. en las trojes sin tratamiento con insecticidas, el daño causado por dichas plagas fue 4,5 veces mayor que en los trojes en donde se espolvoreó k-obiol2p (16). al estudiar el problema de la resistencia, sartori et a/. (32) encontraron que, de 6 poblaciones de s. oryzae tratadas, 5 presentaron resistencia al fumigante fosfamina, pues, para lograr su control, fue necesario un aumento en la concentración del mismo y del tiempo de exposición. pacheco et a/. (24) informan sobre la resistencia que observaron en sitophilus oryzae a los insecticidas malathion y pirimifos-metílico, mas no al fenitrothion. guedes et al. (15) incluyen 14 especies de plagas de los granos almacenados con resistencia a uno o a varios insecticidas organoclorados, organofosforados, carbamatos, piretrinas, bromuro de metilo, hormonas juveniles y baci//us thuringiensis. la especie slfophllus oryzaeaparece como resistente a todos ellos. molts (22) anota que, conforme a investigaciones hechas por cnpms de embrapa en sete lagoas m-g (brasil), el malathion en polvo aplicado sobre maíz con amero no ejerció control alguno sobre las plagas que lo infestaban y, por ello, fue prohibido su uso en la conservación del rnaiz con amero. pereira et a/. afirman que al malathion en polvo le fue comprobada su ineficacia en el combate de los insectos dañinos del maíz con amero y que, por el contrario, la fosfina es muy eficaz. en cuanto a la deltametrina, ésta es considerada por las autoridades de salud como un producto seguro para usopor los humanos. la formulación como concentrado emulsionable fue registrada en el ministerio de agricultura para aplicarla directamente sobre el maíz desgranado y, a nivel de productor, la formulación en polvo para espolvoreo es preferida, para su aplicación sobre rnaiz con amero. estos investigadores anotan también, que el espolvoreo de la deltametrina en polvo a la dosis de 500 g/ton. (10 a 50 g/metro cuadrado de superficie de capa de maíz con 25 centímetros de altura) no permite que los gorgojos y polillas ataquen al maíz 25 almacenado con amero en más de un 3% durante nueve meses de almacenamiento;con tratamientos distintos al k-obiol 2p, los daños ocasionados por dichos insectos llegan al 40%. el uso del sumithion como concentrado emulsionable ha sido recomendado, en argentina, colombia y estados unidos, contra gorgojos, polillas y ácaros de los granos almacenados a la dosis de 10 a 15 ppm de ingrediente activo en peso de los granos (14). bayer de colombia sa (6) recomienda la aplicación del ddvp en aspersión o nebulización para el control de los insectos que infestan los granos almacenados y, entre ellos, el sitophi/us oryzae l. entre 10 y 15 mi. de ddvp 50e por tonelada de grano en sacos o a granel y aplicado en aspersión a los arrumes de grano seria una dosis adecuada. d'artigues et a!. (13) informan que, de acuerdo con los ensayos realizados la deltametrina es muy eficaz contra los insectos plaga de los granos almacenados y, a la vez, muy segura para los consumidores de granos tratados con dicho producto. aunque los residuos del plaguicida aparecen elevados a nivel de los productos brutos tratados, con los diversos procesos de transformación tanto culinarios, como industriales, ellos disminuyen significativamente y figuras por debajo de la dosis diaria aceptable (dda) establecida por la fao/oms. con relación al phostoxin, bayer de colombia s.a. (5) informa que este producto comercial de la fosfamina combate, con total eficacia, los huevos, larvas, ninfas, preadultos y adultos de muchas especies de insectos dañinos de los granos almacenados y entre ellos, sitophi/us oryzae l. los granos infestados pueden ser tratados en celdas de silos, en almacenes, en depósitos, así como en medios de transporte terrestre y marítimo, usando tabletas o píldoras del producto. castro (9), en 1977, al evaluar la acción insecticida de varios productos contra sitophi/us zeamaisy prostephanus truncatus, encontró que el baythion fue mejor que el malathion y que el gardona. además, observó que la alta humedad y temperatura influyen en la efectividad de los mencionados insecticidas. el bromuro de metilo es recomendado contra insectos dañinos de los granos almacenados en 26 dosis de 32-64 g/metro cúbico, con exposición durante 24 horas y a temperatura de 15,6 *c. este producto controla todos los estados de desarrollo de los insectos plaga, desde huvo hasta adulto (8). roussel uclaf (30) recomienda controlar sitophi/usspp. sobre granos almacenados, solo o asociado, utilizando k-obiol directamente sobre el grano, en aspersión sobre superiicies de las bodegas o en nebulización. estos tratamientos protegen entre uno y tres meses. la presente investigación se realizó mediante la programaciy ejecución de dos ensayos, a saber: 1. ensayo con maíz almacenado cubierto con media y entrojes, con el objeto de obtener resultados de la acción de los insecticidas sobre las dos plagas, cuando los granos están encerrados por las bracteas que hacen parte de las mazorcas; y 2. ensayo con rnaiz desgranado y almacenado, con el fin de observar la acción de los insecticidas sobre los dos insectos, cuando los granos están libres de cubierta. 1. ensayo con maiz almacenado cubierto con medio amero y en trojes materiales y metodos ubicacion .este ensayo se realizó en cuatro fincas cercanas entre si, ubicadas en la vereda de girón de resguardo, municipio de cáqueza, a altura sobre el nivel del mar comprendida entre 1690 y 1780 metros, asi: no. de tratamientos e.s.n.m. propietario orden (metros) finca 1 k-obio12p 1690 pedro rojas 2 ru-3050 1740 braulio rojas 3 gorgoricida 1750 luciano parrado 4 testigo 1780 jesús a. parrado en cada una de las fincas, se utilizaron trojes con capacidad suficiente para almacenar media tonelada de maíz con media acua. la temperatura y humedad relativa del lugar se registraron mediante higrotermómetro, cuyas lecturas se hicieron en cada finca el día en que se efectuó cada una de las evaluaciones (una vez por mes). el maíz que se utilizó fue la selección «blanco harinoso moya 1.. el cual se cultiva ampliamente en la zona y presenta los ataques de los insectos sitophilus oryzae (l) y pagiocerus frontalis (f). en el cuadro 1 se incluyen las cantidades de maíz usadas en el ensayo. cuadro 1. tratamientos y repeticiones utilizados en el ensayo de control de sitophilus oryzae (l) y pagiocerus frontalis en maíz almacenado. no. del tratam/to iistm/tos. repeticiones total l // (bultos) 1 2 3 4 k-obio12p 7 ru-3050 7 gorgoricida 7 testigo 7 7 7 7 7 14' 14 14 14 , cada bulto con peso de 36 kg. conforme al tamaño de la troje usual en la región, con tres bultos y medio de maíz con media acua se hace una capa de 25 centímetros de espesor. de esta manera, en cada repetición, se usaron 7 bultos distribuí dos en dos capas de 25 centímetros cada una, sobre los cuales se hizo la aplicación de los respectivos insecti.cidas. los tratamientos que se utilizaron, cada uno con dos repeticiones, fueron: 1.deltametrina (k-obioi2p), en dosis de 500 g por tonelada de maíz. 2.ru-3050 (ru-3050 2,5p), en dosis de 400 g por tonelada de maíz. 3.lindano (gorgoricida 1p), en la dosis usada por el agricultor (550 g? ton). 4.testigo, sin tratamiento de insecticida. para establecer la dosis de lindano, se solicitó al agricultor que aplicase la cantidad de producto comercial que habitualmente esparce sobre 3,5 bultos de maíz con medio amero extendido formando una capa de 25 centímetros de espesor y, luego se pesó, esta cantidad de insecticida en una balanza de precisión. con el fin de hacer evaluaciones separadas de los insecticidas en mazorcas cubiertas por el acua en su totalidad y, también, en mazorcas que no fuesen cubiertas totalmente por el acua, se determinó el porcentaje de mazorcas cubiertas totalmente con acua antes de las aplicaciones de los insecticidas; pero, solo, en el caso de que las mazorca con amero escaso superase el 10%, lo cual no ocurrió, pues la variedad de maíz usada es de amero largo y cubre totalmente la mazorca. cada repetición consistió de una troje con un cuarto de tonelada de maíz con .medio amero (7 bultos), al cual se le aplicó la dosis equivalente del insecticida, espolvoreándolo a medida que se fue apilando en capas de 25 centímetros. en el cuadro 2, se incluyen las cantidades de insecticida utilizado. cuadro 2. cantidad y dosis de los insecticidas usados en el ensayo. no. de tratltos %y dosis dosis dosis tratam/to forma pe/ton pc/rep pc/trst 1 2 3 4 k·obiol 0,2 p ru-3050 2,5 p gorgoricida 1,0p testigo 125g 250g 100g 200g 137,5g 275g 500g 400g 550g después de aplicar los insecticidas a cada troje (repetición), se colocó un rótulo visible sobre ella, con la información del tratamiento. antes de aplicar los tratamientos de insecticidas, se realizó la primera evaluación de la infestación (infestación de campo). para ello en cada troje, a 25 centímetros de la pared, en cinco sitios al azar ya una profundidad de 25 centímetros se tomaron 20 mazorcas (4 por sitio), las cuales se desgranaron y los granos se mezclaron uniformemente; lueqo, se contaron los adultos vivos y muertos de las dos especies de insectos y, a continuación, se tomaron 100 granos al azar, con el fin de establecer sobre ellos el porcentaje de infestación. la misma metodología se siguió para evaluar la eficacia de 27 los tratamientos insecticidas a los 30; 60; 90; 120 y 150 dias después de la aplicación. en la fecha de cada evaluación, se tomaron cuatro muestras de 100 granos por repetición, con el propósito de establecer la infestación oculta a los 30 y 60 días siguientes, mediante el conteo de progenie y de los granos atacados. estas muestras colocadas en pequeños frascos de vidrio se dejaron en ti sitio protegido de la respectiva finca. igualmente en la fecha de cada evaluación, se tomaron por repetición muestras de 300 grarr.os de maíz desgranado, con el fin de determinar su contenido de humedad, por lo cual se utilizó el determinador motomco moisture meter model 919. al final del ensayo, se tomó, por repetición y del testigo absoluto y de los tratamientos k-obiol y ru-3050 una muestra de 0,5 kg de maíz con el propósito de determinar los residuos de dichos insecticidas y compararlos con las tolerancias establecidas intemacionalmente. estos análisis de residuos fueron realizados por la empresa roussel uclaf, utilizando las técnicas existentes. resultados y discusion temperatura y humedad relativa. las medidas hechas mostraron que, durante el ensayo, la temperatura varió entre 18 c como mínimo y 29 c como máximo, con un promedio de 23 c. a su vez la humedad relativa fluctuó entre 50 y 95%, con un promedio de 72%. bajo estas condiciones, la humedad de equilibrio (%bh). sería de,aproximadamente, de 14,3%, la cual, junto con las características propias del maíz cultivado en la zona y la rudimentaria tecnología de almacenamiento empleada por los agricultores, favorece enormemente la abundancia de los insectos plaga en el rnaiz almacenado. contenido de humedad del grano los granos de maíz empleados en el inicio del ensayo presentaron humedades entre un 17 y un 19% y, al final, su contenido estuvo entre 13 y 14%. esta humedad interna del grano es favorable para los insectos plaga y obedece a que el agricultor no realiza ningún tipo de secamiento y el maíz con medio amero permanece expuesto a las condiciones ambientales en las trojes. efecto de los tratamientos. en el cuadro # 3, se incluyen los resultados obtenidos en cuanto a la infestación de los granos se refiere. en ella, se obserba que, al evaluar la infestación total causada por sdophi/us oryzae y por pagiocerus fronta/is hasta los 150 días de duración del ensayo, la infestación del maíz tratado con k-obiol 2p, en promedio fue, solo, del 2,71%mientras que en el testigo dicha infestación llegó al 15,7%, es decir, aproximadamente 6 veces mayor. esto demuestra que dicho insecticida es bastante eficaz para controlar sitophi/us oryzae y pagiocerus fronta/is a la dosis de 500 gramos por tonelada de rnaiz entrojado con media acua. al considerar que el maíz utilizado en el y las condiciones ambientales de la zona favorecen ampliamente el desarrollo de las dos especies de insectos contra las cuales se aplicó el producto, es decir, que el k-obiol 2p actuó exitosamente contra dichos insectos desarrollados bajo condiciones bastante favorables, este resultado adquiere relievancia. cuadro 3. infestación (inicial más oculta hasta los 2 meses) por sitophi/us oryzae (l) y pagiocerus fronta/is (f) expresada en porcentaje de granos atacados. (maíz entrojado). o / a s tratamientos o 30 60 90 120 150 x k-obiol 0,00 1,37 1,63 7,37 4,87 1,00 2,71 ru-3050 44,00 0,00 0,12 0,72 0,87 13,50 9,86 gorgoricida 0,37 0,25 34,75 39,37 10,50 17,04 17,05 testigo 0,00 7,75 33,87 20,62 31,25 1,25 15,79 28 es conveniente señalar que la acción positiva obtenida por el k-obiol 2p concuerda con los resultados de pereira et al. (26), quienes, en brasil, comprobaron que dicho insecticida piretroide no permitió que los gorgojos y las polillas causaran daños en más de un 3% al maíz entrojado con acua, mientras que, en el testigo, el daño llegó al 40%. lo mismo se podría decir al comparar el resultado obtenido por l. hiroshi con el mismo insecticida, quien, en brasil, encontró que el daño causado por los gorgojos y las polillas del maíz almacenado en maíz sin tratamiento fue 4,5 veces mayor que en las trojes espolvoreadas con k-obiol. en el mismo cuadro 3, se observa que, el insecticida ru-3050 fue mejor que el testigo, en tanto que el tratamiento con llndano (gorgoricida) fue inferior al testigo y al ru3050. 11. ensayo con maiz desgranado y almacenado materiales y metodos este ensayo se ejecutó en la finca del señor braullo rojas situada en la vereda de giron de resguardo del municipio de cáqueza (cundinamarca) con una altura sobre el nivel del mar de 1740 metros y se utilizó maíz desgranado de la selección «blanco harinoso moya 1». el cuadro 4, muestra la programación del ensayo, en donde se indican los insecticidas utilizados, las repeticiones y las cantidades de maíz utilizadas en los cuatro tratamientos. cuadro 4. programación del ensayo 11. no. de trat/tos repeticiones trstsm/to i i u/ total (kg.) k-obio12p 5 5 5 "5 2 ru-3050 5 5 5 5 3 lorsban 5 5 5 "5 4 testigo 5 5 5 "5 cuadro 5. cantidades de insecticidas utilizadas en el ensayo". no. de trat/tos % y dosis dosis dosis trstsm/to forma pellon pelrep pc/tret 2 3 4 k-obiol 0,2p 500g 2,5g 7,5g ru-30so 400g 2,og 6,og lorsban 2,5pe 500g 2,5g 7,5g testigo antes de la aplicación de los tratamientos de insecticidas, de cada repetición de 5 kg de maíz se tomaron al azar 100 granos, con el fin de establecer la cantidad de daño presentada (infestada) con ataque de sitophilus oryzae y pagiocerus !rontalis. esta infestación inicial se consideró como infestación de campo. la muestra de 100 granos de cada una de las tres repeticiones se colocó en sendos frascos pequeños de vidrio tapados con tela de malla, con el fin de establecer la infestación oculta, la cual fue medida por la progenie emergida los dos meses siguientes. después de lo anterior, se aplicó el tratamiento del insecticida a cada repetición y los sacos de fique que las contenían se colocaron en el mismo sitio en donde el agricultor almacena su cosecha de maíz con medio amero. cada mes y por un lapso de 150 días se evaluó la infestación, para lo cual se tomó, nuevamente, de cada repetición una muestra de 100 granos de maíz al azar, en los cuales se contó la cantidad de ellos con presencia del daño por las plagas en el momento de obtener la muestra y hasta los dos meses siguientes (infestación oculta), con chequeo intermedio a los 30 días. resultados y discusion efecto de los tratamientos. en el cuadro 6 se muestran los resultados obtenidos en cuanto a la infestación (granos dañados) se refiere. 29 cuadro 6. infestación (inicial más oculta hasta porcentaje de granos con presencia de daño. los 2 meses) por sitophi/us oryzae (l) y (maíz desgranado.) pagiocerus frontalis (f), expresada como d i a s tratamientos o 30 60 90 120 150 x k·obiol 5,00 2,33 2,33 1,66 3,00 0,66 2,48 ru-3050 1,66 0,00 0,66 0,00 1,33 0,33 0,66 lorsban 7,33 2,00 1,33 1,33 1,00 1,00 2,33 testigo 7,00 14,33 76,00 76,00 76,66 89,33 56,55 nuevamente, se comprueba que el k·obiol 2p ejerce un buen control sobre las dos citadas especies de insectos. en efecto, la infestación medida como porcentaje de granos con daños fue 22,7 veces menor que en el testigo que no recibió tratamiento con insecticida. la efectividad del k-obiol 2p observada en el ensayo con maíz entrojado con medio amero se confirma con el experimento con maíz desgranado. sinembargo, con maíz desgranado esta efectividad es mucho más notoria al compararla con el testigo. en cuanto a la efectividad del insecticida ru3050, ésta aparece como la mejor, pues el porcentaje de infestación de los granos tratados con él es de 85,7 veces menor que en el testigo. el insecticida lorsban fue también muy efectivo, ya que los granos tratados con él presentaron una infestación 24,3 veces menor que la ocasionada por las dos especies de insectoa en el testigo. aunque el lorsban aparece con una efectividad similar a la del k-obiol 2p, es indispensable anotar que los riesgos que se corren con la utilización del lorsban son mucho más grandes. a este respecto, o'artiguez et al. (13) señalan que el k-obiol es un producto bastante seguro, pues los posibles residuos que quedan sobre los productos brutos tratados se disminuyen significativamente con los procesos de transformación, tanto culinarios, como industriales y están por debajo de las tolerancias establecidas por la fao/oms. 30 conclusiones oe los resultados de la presente investigación, se lograron las siguientes conclusiones: en el municipio de cáqueza (cundinamarca) el maíz, es uno de los cultivos de mayor incidencia en la economía de los agricultores y es un cultivo de minifundio. el maíz almacenado en la zona maicera del municipio de cáqueza se encuentra, grandemente, expuesto a la infestación del gorgojo de arroz (sitopmus oryzae (l)) y del gorgojo volador (pagiocerus frontalis (f)), ya que la variedad de maíz cultivada, las condiciones de temperatura y humedad relativa y el bajo nivel tecnológico para. el almacenamiento favorecen el desarrollo de dichos insectos dañinos. el k-obiol 2p espolvoreado, tanto sobre maíz entrojado con medio amero, como desgranado, muestra una alta efectividad contra sitophi/us oryzae (l) y contra pagiocerus frontalis (f), aplicado a la dosis de 500 gramos por tonelada de maíz almacenado con medio amero o desgranado. en efecto, la infestación sobre maíz entrojado con medio amero y tratado con k-obiol 2p es 6 veces menor que en el testigo y, en maiz desgranado, 22,7 veces menor que en el testigo. el insecticida ru-3050, aplicado en espolvoreo a la dosis de 400 gramos por tonelada de maíz con medio amero o desgranado y en almacenamiento, también, fue efectivo contra s. oryzae y pagiocerus fronta/is. dicho producto mostró una mejor acción cuando se aplicó sobre maíz desgranado. la selección de maíz «blanco harinoso moya 1» que se cultiva en la zona maicera de cáqueza presenta el amero cubriendo totalmente la punta de la mazorca. esta característica no favorece los ataques de gorgojos y polillas presentes en la región. el maíz almacenado en la zona sin ningún tipo de protección está expuesto a daños y a pérdidas considerables causadas por insectos y por roedores. sitophi/us oryzae (l) y pagiocerus frontaús (f) infestan el 16% del maíz entrojado con medio amero y el 57% del maiz desgranado. no es aconsejable utilizar los insecticidas lindano (gorgoricidas 1p) y clorpirifos (lorsban 2,5p) contra las plagas del maíz almacenado, por el alto riesgo que se corre con su uso. literatura citada 1. aldana, h. 1979. infestaciones y daños causados por insectos y ácaros en granos almacenados. en el almacenamiento agropecuario, ministerio de agricultura, bogotá, colombia. pp. 63-67. 2. . 1983. artrópodos dañinos de los granos almacenados. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. conferencias curso de entomología económica, mimeografiado), bogotá, colombia. (sin paginación). 3. aviles, r., f. auchet; y r. acevedo. 1979. dimorfismo sexual y determinación de la proporción de hembras y machos de sitophi/us oryzae linne (coleoptera: curculionidae) en arroz almacenado. en revista ciencias de la agricultura no.6. cuba. pp. 25-28. 4. bastidas, h. y a. lopez. 1976. efecto de cuatro insecticidas para combatir infestaciones de pagiocerus zea '«0·0·0·.10.bogotá, colombia pp. 601-603. universj'jad na':ional de colombia instituto de é.iencias natural •• biblioteca 8. bromine compounds ltd. s.f. methyl bromide fumigan!. boletín técnico informativo. beersheba, israel. 4 p. 9. castro, m.g. s.f. evaluación de tres insecticidas como protectores de granos almacenados contra el ataque de sitophi/us zeamais motsch. (coleoptera: curculionidae) y prostephanus truncatus horn. (coleoptera: bostrichidae). en agrobayer circular no. 104. información técnica 1977. bogotá, colombia. pp.89-90. 10. ceballos, m.a. 1958. metoxicloro contra plagas en maíz almacenado. en memorias reunión interamericana de fitogenetistas, fitopatólogos, entomólogos y edafólogos. bogotá, colombia. 270 p. 11. cleves, a. y h.m. aldana. 1987. evaluación de las pérdidas ocasionadas por s!loph/~us oryzae (l) en maíz, sorgo y arroz en condiciones controladas de almacenamiento. en revista acogranos año 3, no.3, bogotá, colombia. pp.l0-18. 12. cremlyn, r. 1982. plaguicidas modernos y su acción bioquímica. traducción de la primera edición. llmusa s.a., méxico. pp.63-75. 13. d'artiguez, v. y m.l. l'hotelller. 1989. evolución de las concentraciones residuales de la deltametrina durante su almacenamiento y su transformación destinada al consumo de los productos agrícolas tratados. conferencia en seminario internacional sobre pérdidas postcosecha ds granos organizado por acogranos (mimeografiado). bogotá, colombia. 12 p. 14. electrofumigacion toro ltda. s.f. sumithion, insecticida. boletín técnico informativo. bogotá, colombia. 4 p. 15. guedes, r.n.c., f.a.p. da silva y l.h. de, castro. s.f. resistencia a insectidas en pragas de graos armazenados. centreinar, vicosa, brasil. 36 p. 16. hiroshi, m.l. s.f. armazenamento de milho na propiedae rural e controle das pragas. (mimeografiado) brasil. 9 p. 31 17. ibarra, aa 1956. estudio de la biología del «pseudoqorqo]o volador» pagiocerus fiorii (eggers) y su control. tesis de grado ingeniero agrónomo. universidad central. quito, ecuador. 124 p. 18. jimenez, j,h.m. aldana yj. calle. 1991. evaluación de la posible actividad insecticida de los extractos de spectabilis y de ricinus comunissobre sitophiluso¡yzae(l) en maíz almacenado. tesis de grado ingeniero agrónomo facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá, colombia. 83 p. 19. machado, e.c. y h. sabino y fratini. 1977. manual de almacenamiento de granos. governo do estado de sao paulo. secretaría de agricultura, campinas, brasil. 100 p. 20. metcalf, cl yw.p. fllnt. 1965. insectos destructivos e insectos útiles. sus costumbres y su control. trad. 4a.ed. cecsa, méxico. pp. 532-628. 21. gualgiumi, p. 1963. insetti e aracnidi della pianta comni del venezuela segnalati nel periodo 1958-1963. institute agronomico per l'otromare. firenza, italia. (relazioni e monografie agrarie subtropicali no.86) 392 p. 22. mol ts, w. 1988. utilizacao do producto: deltametrin (k-obiol 2p) na conservacao do milho em palha as pragas do armazenamento. comunicado tecnico no.78. governo do estado de sao paulo, brasil. 2p. 23. montes de oca, g., f. garcia y a. van schoonhoven. 1978. efecto de cuatro aceites vegetales sobre sitophi/us oryree y"sitotroga cerea/e/la en rnaíz, sorgo y trigo alrnacenado. en revista colombiana de entomología, vol.4, nos. 1 y 2, marzo-junio, cali, colombia. pp. 45-49. 32 24. pacheco, i.a., m.r. sartori, s. bolonhezi y r.m.g. vilar. s.1. resistencia ao malathion, pirirnifos-metilico e ao fenitrotiom em algumas especies de coleopteros que infestam graos armazenados. comunicado técnico científico. pesquisaem andamento. (mimeografiado). 2 p. 25. pereira, j. 1989. combate de pragas de graos armazenados. apostila ix curso internacional de armazenamento de graos. centreinar, vicosa, brasil. 24 p. 26. y w.h. merege. 1989. manual de armazenamento de milho na propiedade rural. apostilla ix curso internacional de armazenamento de graos. centreinar, vicosa, brasil. 24 p. 27. perez, h.r, j. bravo, w. loaiza y m. vicuna. 1987. las pérdidas de postcosecha y el almacenamiento de grano en saraguro. universidad nacional de loja. documento no.1. loja, ecuador. 30 p. 28. posada, l 1989. lista de insectos dañinos y otras plagas en colombia, cuarta edición. boletín técnico ica, no.43, bogotá, colombia. 662 p. 29. rodriguez, da 1987. evaluación de polvos vegetales y minerales para el combate del barrenador mayor de los granos prostephanus truncatus(horn) (coleoptera: bostrichidae) en maíz almacenado. tesis de grado ingeniero agrónomo universidad veracruzana, méxico 69 p. 30. roussel uclaf. s.f. k-obiol ec 25 insecticida ideal para la protección de granos y productos almacenados. boletin técnico informativo. bogotá, colombia. 4 p. 31. saldarriaga, a. s.t. el pagiocerus frontalis (f) plaga del maíz almacenado: biología, hábitos y notas ecológicas. en revista colombiana de entomología vol. 1o, nos.3 y 4. bogotá, colombia. pp.9-14. 32. sartori, m.r.,y.a.pacheco y r.m.g.vilar. s.f. resistencia de insetospraga de graos armazenados a fosfina no brasil. comunicado técnico cientifico, pesquiza em andamento (mimeografiado) 1 p. 33. troch ez, a. 1977. pérdidas en trigo almacenado por alimentación de sitophi/us oryzae y reconocimiento de las plagas que atacan productos almacenados en el valle del cauca. tesis de grado magister scientise peg un-ica, bogotá, colombia. 98 p. 34. wille, t.j.e. 1952. entomología agricola del perú. 2a. edición. ministerio de agriculturá, lima, perú. 544 p. 35. wood, s.l. 1982. the bark and ambrosia beetles of north and central américa (coleoptera: scolytidae) great basin naturalist (memoirs no.6) (sin paginación).eg( 33 agronomía 24-2i.indd evaluación de la toxicidad de proteínas de bacillus thuringiensis berliner sobre el picudo del algodonero anthonomus grandis boheman evaluation of bacillus thuringiensis berliner proteins toxicity on cotton bollweevil anthonomus grandis boheman sylvia gómez1, gustavo díaz2 y víctor manuel núñez3 abstract: the cotton bollweevil, anthonomus grandis (coleoptera: curculionidae), is considered one of the principal pests of cotton crop, not only for the economical and social damages, but also for its early appearance that interrupts the proper pest management. the importance of an intelligent control consist in the fact that this insect behaves a key pest with a damage capacity between 50-90% to the crop if not controlled. in the present study, it was established a bioassay to determine the toxic activity of the proteins cry3aa and cry1ia (produced by bacillus thuringiensis) on bollweevil populations. for the bioassay, an artificial diet with bacterial extracts withcomplex spore-crystal was used. the results showed that the strain var. san diego was toxic to the larvae at the first instar under laboratory conditions, using a lethal concentration of 50 (cl 50 ) equivalent to 147.6143 µg total protein per ml in the final volume of the artificial diet. therefore, this result suggests a potential alternative for the control of this pest of cotton culture. additional key words: pest biological control, cry genes, coleoptera, bioassay resumen: el picudo del algodonero, anthonomus grandis boheman (coleoptera: curculionidae), es considerado la principal plaga del cultivo de algodón en colombia, no sólo por los daños económicos y sociales que causa, sino porque con sus apariciones tempranas altera e interrumpe el desarrollo de los programas de manejo integrado de plagas. la importancia de un manejo inteligente radica en el hecho de que este insecto se comporta como plaga ‘clave’, con una capacidad de daño en el cultivo entre 50% y 90%, si no se controla. en el presente estudio se estableció una metodología de bioensayo que determinó la actividad tóxica de proteínas cry3aa y cry1ia de cepas de b. thuringiensis sobre larvas de primer instar de a. grandis. en los bioensayos se empleó una dieta artificial mezclada con los extractos bacterianos que contenían el complejo espora-cristal de cada cepa. los resultados indicaron que la cepa de referencia variedad san diego presentó toxicidad sobre larvas de primer instar de a. grandis, en condiciones de laboratorio, con una concentración letal 50 (cl 50 ) de 147,6143 µg de proteína total por mililitro de volumen final de dieta artificial, representando una alternativa potencial para el manejo de este insecto plaga del cultivo de algodón. palabras claves adicionales: control biológico de plagas, genes cry, coleóptero, bioensayo fecha de recepción: 04 de mayo de 2005 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 investigadora, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: rosygomez@yahoo.com 2 investigador, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: gedm23@gmail.com 3 investigador, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: vinuza@yahoo.com protección de cultivos agronomía colombiana 24(2): 296-301, 2006 introducción bacillus thuringiensis es una bacteria gram positiva esporulada, nativa del suelo, caracterizada por producir inclusiones paraesporales de constitución proteína (icp), también denominadas δ-endotoxinas, con actividad tóxica sobre algunas especies de insectos de los órdenes lepidoptera, diptera, coleoptera hymenoptera, gómez et al.: evaluación de la toxicidad de proteínas... 2972006 homoptera, orthoptera y mallophaga y contra otros organismos, como ácaros, nematodos y platelmintos (feitelson et al., 1992). desde su descubrimiento en el siglo pasado, b. thuringiensis se ha convertido en el entomopatógeno más utilizado a nivel mundial, con ventas que representan más de 90% del mercado de bioplagicidas, y además es aprovechado para obtener plantas resistentes a insectos (schnepf et al., 1998). hasta la fecha, entre la extensa lista de proteínas cry conocidas, varias se han reportado por mostrar actividad tóxica contra insectos coleópteros. sharpe (1976) reportó que la icps de b. thuringiensis var. galleriae nrrl b-4027 fue tóxica al escarabajo japonés popillia japonica. más tarde, krieg et al. (1983) describieron la primera cepa productora de proteína cry3 con actividad contra el escarabajo colorado de la papa, leptinotarsa decemlineata. posteriormente se han presentado nuevos reportes de cepas y/o variedades de b. thuringiensis que expresan proteínas con actividad contra coleópteros: la cepa eg2158 y la variedad krustaki, con actividad contra l. decemlineata (donovan et al., 1988; lambert et al., 1992) y las proteínas cry3aa y cry3ca, respectivamente; la cepa que contiene la toxina cry3bb, con actividad para diabrotica undecimpunctata (sick et al., 1990); la variedad israeliensis con toxicidad a hypothenemus hampei (méndezlópez et al., 2003); las cepas con las proteínas tóxicas cry8c y cry8d y actividad contra anomala cuerea (hori et al., 1994; asano et al., 2003); la cepa con la proteína cry18aa, con actividad contra melolontha melolontha (zhang et al., 1997); las cepas con las toxinas cry34 y cry35, con actividad contra diabrotica virgifera (ellis et al., 2002) y cepas con proteínas cry7ab, cry8aa, cry9da, con actividad hacia otros coleópteros (monnerat y bravo, 2000; wasano y ohba, 1998). también apareció el grupo de proteínas con actividad tóxica dual contra lepidóptero y coleóptero, como las cry1ia, cry1b, cry2 y cry7aa (tailor et al., 1992; bradley et al., 1995; botelho et al., 2004 y lambert et al., 1992, respectivamente), con actividad hacia himenóptero y coleóptero (cry5ba), contra dípteros y coleópteros (cry14aa) y contra coleóptero y afidos (cry8aa) (monnerat y bravo, 2000). a. grandis boheman, llamado comúnmente picudo del algodonero, es una plaga perteneciente al orden coleoptera que ataca botones, flores y cápsulas; los daños más notorios resultan del proceso de alimentación y/o reproducción del insecto, ocasionando la disminución notoria de la producción por la caída de los botones florales y la reducción del número de capullos al momento de la cosecha. en las áreas no tratadas, las pérdidas varían de 50% a 90% (lobatón y garcía, 1993; manessi, 1997). el control de esta plaga se ha realizado de forma cultural, legal, etológica, fisiológica y química, siendo ésta la más utilizada. no existe un método de control biológico efectivo en ninguno de los países donde se ha registrado esta plaga (gómez et al., 2000). hasta la fecha, sólo un grupo brasilero ha realizado trabajos utilizando cepas nativas de b. thuringiensis contra a. grandis, obteniendo una cl 50 de 1,8· 10-3 al utilizar el complejo espora-cristal (botelho et al., 2004). según esto, es necesaria la exploración de este microorganismo como agente de control biológico para el insecto a. grandis. en este trabajo se evaluó en forma rápida y efectiva la actividad insecticida de las proteínas cry3a y cry1ia de las cepas de b. thuringiensis para ampliar las alternativas de control biológico sobre a. grandis, identificando la o las toxinas responsables del control de este insecto plaga. materiales y métodos el trabajo se realizó en los laboratorios del programa de recursos genéticos y mejoramiento vegetal de corpoica, en el centro de investigación tibaitatá de mosquera, cundinamarca. material entomológico se obtuvo mediante la cría del picudo del algodonero, a. grandis, bajo condiciones de laboratorio (25 ± 2 ºc, 60 ± 10% hr y 14 h-luz). los insectos se alimentaron con la dieta artificial descrita por monnerat et al. (2000). el pie de cría se estableció a partir de insectos recolectados en la zona del espinal (tolima) y montería (córdoba) en estado de adulto, larva y pupa; éstos dos últimos, contenidos en botones. los botones se almacenaron en recipientes plásticos con toallas de papel humedecidas hasta la salida de los adultos. los adultos se mantuvieron en recipientes plásticos de doble fondo: la dieta artificial se colocó en el piso superior del recipiente y los huevos se recolectaron en el fondo. los huevos se pusieron en cajas de petri que contenían la misma dieta artificial de los adultos, permitiendo que las larvas eclosionaran y se desarrollaran hasta convertirse en adultos; posteriormente, éstos se colectaron y se transfirieron a los recipientes plásticos de doble fondo para mantener el pie de cría. 298 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana obtención de las proteínas las proteínas cry evaluadas se obtuvieron de cepas de b. thuringiensis del banco de microorganismo de corpoica (tabla 1). las cepas se cultivaron en medio agar lb a 28 ºc por 7 d. la biomasa se recolectó y se resuspendió en agua para utilizarla en los bioensayos. la cantidad de proteína total presente en las muestras se cuantificó empleando la metodología descrita por bradford (1976). cieron 60 agujeros en los que se colocaron las larvas de primer instar, con ayuda de un pincel de pelo de marta de 0,01 mm y un estereoscopio. las cajas de petri con las larvas se llevaron al cuarto de cría y se tuvieron a las mismas condiciones ambientales de la cría. la toxicidad se evaluó sobre un diseño completamente al azar. se utilizaron por triplicado 20 larvas para cada tratamiento y se contempló un testigo tratado (dieta-larva y agua). la mortalidad de las larvas se evaluó con el esteroscopio, contando el número de larvas muertas –larvas que presentan inmovilidad y cambio de color– al quinto día del tratamiento . para el ensayo selectivo se realizó un análisis de varianza con los datos obtenidos, calculando los coeficientes de variación en cada ensayo y los porcentajes de mortalidad corregida según abbot (ciba-geigy, 1978); los datos obtenidos en el segundo ensayo se sometieron a un análisis probit (finney, 1971) para determinar la cl 50 . resultado y discusión en los bioensayos con los extractos bacterianos que contenían el complejo espora-cristal de cepas de b. thuringiensis sobre larvas de a. grandis, se observó que el porcentaje de mortalidad de las larvas utilizadas en el control negativo (agua) no fue mayor de 10%, mientras que para las cepa evaluadas estuvo entre 10% y 90%, con resultados positivos del bioensayo (galán et al., 1993). los resultados del bioensayo selectivo se muestran en la figura 1. al comparar el porcentaje de mortalidad corregida entre las cepas var. kurstaki (38,88%) y 3027 (33,3%), que expresan la proteína cry1ia, no se encontabla 1. características generales de las cepas de b. thuringiensis empleadas en los bioensayos (díaz, 2004). variedad y/o cepa tamaño aproximado de cada banda (kda) amplificación por pcr proteína san diego 70 y 80 cry 3a cry3a tenebrionis 70 y 80 cry 3a cry3a kurstaki 70 y 80 cry 1ia cry1ia 3027 80 cry 1ia cry1ia 1710 70 cry 3a cry3a bioensayo un bioensayo selectivo fue realizado con cinco cepas de b. thuringiensis a una concentración de 152,125 µg de proteínas totales por mililitro de volumen final de dieta artificial, correspondientes a 700 µg· ml de proteínas totales, de acuerdo con la cuantificación según bradford. posteriormente se determinó la concentración letal 50 (cl 50 ) de la cepa escogida en el ensayo preliminar (tabla 2), utilizando cinco concentraciones seriadas. tabla 2. conversión de la concentración de proteína total por mililitro, determinada por el método de bradford, a mililitro de volumen final de dieta artificial con la cepa b. thuringiensis var. san diego. proteína total (µg · ml-1) concentración final de proteína por mililitro de volumen final de dieta artificial (µg · ml-1) 300 65,62 500 109,37 700 153,12 900 196,87 1100 240,62 en ambos ensayos se mezcló la dieta artificial (25 ml) con la suspensión bacteriana (7 ml) y se colocó en cajas de petri con una altura de 0,7 cm. en cada caja se hifigura 1. evaluación de la mortalidad corregida de las cepas de b. thuringiensis sobre larvas de a. grandis, según abbot (ciba-geigy, 1978). gómez et al.: evaluación de la toxicidad de proteínas... 2992006 traron diferencias estadísticas significativas, según la prueba de comparación múltiple (lsd) (tabla 3); pero sí se observaron diferencias significativas al comparar con las cepas que expresan la proteína cry3aa. esto podría deberse a que en las microvellosidades de la membrana del intestino de las larvas a. grandis hay más receptores para las proteínas cry3aa que para las cry1ia, teniendo en cuenta que en un mismo insecto pueden coexistir diferentes receptores (gill y pietrantonio, 1995) y/o a que el ph y las proteasas en el intestino de este insecto pudieron favorecer la solubilización y la mayor o mejor actividad proteolítica de la proteína cry3aa (carroll et al., 1997; rausell et al., 2004). los resultados obtenidos en este estudio, permitieron seleccionar a la cepa b. thuringiensis var. san diego como la de mayor toxicidad sobre larvas de primer instar de a. grandis. se diferencia de la cepa usada por mateus (1998), con la que se encontró mayor mortalidad con la cepa var. tenebrionis para premnotrypes vorax hustache –también un coleóptero (curculionidae)–; esto puede ocurrir porque los sitios de unión de las enzimas en una especie pueden no ser los mismos para la otra (feitelson et al., 1992) y porque existen diferencias en el ambiente del intestino de los insectos –ph y proteasas específicas– que influyen en la efectividad y especificidad de las toxinas (koller et al., 1992; bradley et al., 1995; rausell et al., 2004). para el segundo ensayo se escogió la cepa b. thuringiensis var. san diego por mostrar mayor toxicidad sobre larvas de primer instar de a. grandis, y se le determinó la cl 50 (tabla 4). tabla 3. análisis de varianza de las cepas de b. thuringiensis. programa estadístico sas. variable dependiente: mortalidad. fuente gl suma de cuadrados cuadrado medio valor f pr > f tratamientos 5 222,666667 44,5333333 400,8 < 0,001 error 12 0,3333333 0,1111111 total 17 224 r coeficiente de varianza root mse media mortalidad 0,993802 3,797468 0,333333 8,333333 prueba de comparación múltiple según lsd prueba (lsd) para mortalidad agrupamiento por tratamiento repeticiones media tratamientos a 3 13.0000 b. thuringiensis var. san diego b 3 11.3333 b. thuringiensis var. tenebrionis c 3 8.0000 b. thuringiensis, cepa 3027 c 3 9.0000 b. thuringiensis var. kurstaki d 3 6.6666 b. thuringiensis, cepa 1710 e 3 2.0000 testigo absoluto las tres cepas seleccionadas que expresaron la proteína cry3aa muestran diferencias estadísticas significativas entre ellas, según la prueba de comparación múltiple (lsd) (tabla 3), presentando el mayor porcentaje de mortalidad corregida la cepa variedad san diego, con 61,11%, seguida por la variedad tenebrionis, con 51,85%, y la cepa 1710, con 27,7%. esto puede deberse a que la toxicidad depende no sólo de la actividad de la proteína cry sino también de las posibles interacciones con otras proteínas, las esporas producidas y otros factores de virulencia, como fosfolipasas, proteasas, quitinasas y vip (ellar et al., 1996; lereclus et al., 1996). tabla 4. determinación de la concentración letal media (cl 50 ) de la cepa var. san diego, según el programa estadístico probit. concentración letal concentración de proteína por mililitro de volumen de dieta artificial (µg · ml-1) cl 10 19,30167 cl 50 147,6143 cl 90 1128,91688 como se observa en la tabla 4, las tres primeras concentraciones presentaron una tendencia a aumentar la mortalidad de las larvas, pero a concentraciones mayores de 153,125 µg de proteína final por mililitro de volumen final de dieta artificial la mortalidad tiende a disminuir; esto se podría comparar con el modelo enzima-sustrato, que es también una unión específica y estable. cuando hay un exceso de enzima, los sitios de unión se saturan, causando un efecto inhibitorio por competencia de estos sitios y llevando a la caída de la actividad. este mecanismo de unión e inhibición se podría extrapolar a la unión receptor δ-endotoxina, lo que explicaría la baja de toxicidad cuando se pasa del umbral de actividad máxima (lehninger et al., 1993). al comparar los resultados de este trabajo, en el que se determinó la toxicidad de las proteínas cry3aa y cry1ia, con los de botelho et al. (2004), realizado con las proteínas cry2 y cry1b y con una cl 50 de 1,8· 10-3 para una cepa nativa brasilera sobre larvas de primer instar de a. grandis, se puede concluir que este insecto 300 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana muestra mayor susceptibilidad a estas últimas proteínas. esta diferencia podría tener varias explicaciones: la utilización por parte de botelho et al. (2004) del complejo espora-cristal concentró más el contenido de las proteínas insecticidas; la posible presencia de una mayor cantidad de receptores y/o la mejor solubilización y activación de las proteínas cry1b y cry2 en el ambiente del intestino del a. grandis (gill y pietrantonio, 1995; bradley et al., 1995). bradley et al. (1995) realizaron estudios con otras plagas pertenecientes al orden coleoptera y encontraron que la proteína cry3a muestra mayor toxicidad para leptinotarsa decemlineata que la cry1b, mientras que la cry1b es más activa para chrysomela scripta. todos estos estudios confirman la premisa de que hay que determinar la proteína cry de mayor toxicidad para cada insecto plaga, ya que la especificidad depende de los diferentes ambientes del intestino de los insectos y de las diferentes interacciones receptor-toxina. se puede concluir que entre las cepas de b. thuringiensis evaluadas que contienen los genes cry3a y cry1ia, la cepa var. san diego representa una alternativa para el control de a. grandis. la metodología de bioensayo empleada en este trabajo puede ser utilizada para otras cepas de b. thuringiensis que presenten genes con actividad en coleópteros. agradecimientos al banco de microorganismos de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) por el préstamo de las cepas de b. thuringiensis y al instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología ‘francisco josé de caldas’ (colciencias) por la financiación de esta investigación. literatura citada asano, s., c. yamashita, t. iizuka, k. takeuchi, s. yamanaka, d. cerf y t. yamamoto. 2003. a strain of bacillus thuringiensis sub. galleriae containing a novel cry8 gene highly toxic to anomala cuprea (coleoptera: scarabaeidae). biological control 28, 191-196. botelho, l., a. cardozo, e. soares, c. brod, d. gerheim, a. menezes, r. falcao y r. gomes. 2004. estirpes de bacillus thuringiensis efetivas conatra insetos das ordens lepidoptera, coleoptera e diptera. pesquisa agropecuaria do brasil 39(1), 11-16. bradford, m. 1976. a rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. anal. biochem. 72, 248-254. bradley, d., m.a. harkey, m-k. kim, k.d. biever y l.s. bauer. 1995. the insecticidal cry1b crystal protein of bacillus thuringiensis ssp. thuringiensis has dual specificity to coleopteran and lepidopteran larvae. j. invertebr. pathol. 65, 162-173. carroll, j., d. convents, j. van damme, j. boets, j. van rie y d. ellar. 1997. intramolecular proteolytic cleavage of bacillus thuringiensis cry3a δ endotoxin may facilitate its coleopteran toxicity. j. invertebr. pathol. 70, 41-49. ciba-geigy. 1978. manual de ensayos de campo. cómo realizar un bioensayo. bogotá. pp. 14-18. díaz, g. 2004. caracterización bioquímica y molecular de cepas de bacillus thuringiensis berliner y evaluación biologica sobre larvas de anthonomus grandis boheman en laboratorio. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. donovan, w. p., j.m. gonzález, m.p. gilbert y c. dankocsik. 1988. isolation and characterization of eg2158, a new strain of bacillus thuringiensis toxic to coleopteran larvae and nucleotide sequence of the toxin gene. mol. gen. genet. 214, 365-372. ellar, j. d. merrick, j. bone y p. smith, p 1996. mosquitocidal activity of the cryic delta-endotoxin from bacillus thuringiensis subsp. aizawai. appl. environ. microbiol. 62(2), 680-684. ellis, r.t., b.a. stockhoff, l. stamp, h.e. schnepf, g.e. schwab, m. knuth, j. russell, g.a. cardineau y k.e. narva. 2002. novel bacillus thuringiensis binary insecticidal crytal proteins active on western corn rootworm, diabrotica virgifera virgifera leconte. appl. environ. microbiol. 68, 1137-1145. feitelson, j., j. payane y l. kim. 1992. bacillus thuringiensis: insects and beyond. bio/technology 10(3), 271-275. finney, d. 1971. probit analysis. an statistical treatment of the sigmoid response curve. cambridge university press, london. pp. 70-79. galán, l., m. badii, c. rodríguez, k. arévalo, b. pereyra, m. gómez y r. mercado 1993. biotecnología para la producción de bioinsecticidas microbianos centrada en bacillus thuringiensis. universidad nacional autónoma de méxico, méxico. 97 p. gill, s. y v. pietrantonio. 1995. mechanismof action of insecticial bacillus thuringiensis endotoxins. department of entomology, university of california. aug 19. p19. gómez, r., a. galindo, a. mondragón y v. lobatón. 2000. plan nacional de exclusión, supresión y erradicación económica del picudo del algodonero anthonomus grandis boheman (coleoptera: curculionidae). manejo integrado del algodonero con énfasis en picudo. boletín de sanidad vegetal no10. división de sanidad vegetal, unidad de proyectos de prevención, instituto colombiano agropecuario (ica). hori, h., k. suzuki, m. oginara, m. himejima, l. indrasith, m. minami, s. asano, r. sato, m. ohba, m. andy h. iwahana. 1994. characterization of larvicidal toxin protein from bacillus thuringiensis serovar japonensis strain buibui specific for scarabaeid beetles. j. appl. bacteriol. 76, 307-313. koller, c., l. bauer, y r. hollingworth. 1992. characterization of the ph-mediated solubility of bacillus thuringiensis var. san diego native δ-endotoxin crystals. biochem. biophys. res. commun. 184, 692-699. krieg, v., a. huger, g. langenbruch y w. schnetter. 1983. bacillus thuringiensis var. tenebrionis, a new patothype effective against larve of coleopteran. z. angew. entomol. 96, 500-508. lambert, b., h. hofte, k. annys, s. jansens, p. soetaert y m. peferoen. 1992. novel bacillus thuringiensis insecticidal crystal protein with a silent activity against coleopteran larvae. appl. environ. microbiol. 58, 2536-2542. lehninger, a., d. nelson y m. cox. 1993. principles of biochemistry. 2nd edition. woeth publishers. new york. gómez et al.: evaluación de la toxicidad de proteínas... 3012006 lereclus, d., a. delécluse y m. lecadet. 1996. diversity of bacillus thuringiensis toxins and genes. en: enstwistle, p.f., j.s. cory, m.j. bailey y s. higgs (eds.). bacillus thuringiensis, an environmental biopesticide: theory and practice. john wiley & sons ltd. pp. 37-68. lobatón, v. e i. garcía. 1993. algunos aspectos de la biología del picudo del algodonero anthonomus grandis boheman (coleoptera: curculionidae) en: memorias xx congreso sociedad colombiana de entomología (socolen). julio 13-16, cali (colombia). manessi, o. 1997. anthonomus grandis boheman, el picudo mexicano del algodonero. imprenta macagno, buenos aires. pp. 113-136 mateus, a. 1998. caracterización de aislamientos nativos de bacillus thuringiensis y estandarización de un método para la evaluación de toxicidad sobre el insecto plaga premnotrypes vorax hustache. tesis de maestría. facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. méndez-lópez, i., r. basurto y j. ibarra. 2003. bacillus thuringiensis serovar israelensis is highly toxic to the coffee berry borer, hypothenemus hampei ferr. (coleoptera: scolytidae). fems microbiology lett. 226, 73-77. monnerat, r.s y a. bravo. 2000. proteínas bioinseticidas produzidas pela bactéria bacillus thuringiensis: modo de ação e resistência. pp. 163-200. en: melo, i.s. y j.l. azevedo (eds.). controle biológico. vol. 3. empresa brasileira de pesquisa agropecuária (embrapa) meio ambiente. monnerat, r., s. dias, o. oliveira-neto, s. nobre, j. silva-werneck y m. grossi de sa. 2000. criação massal do bicudo do algodoeiro anthomnomus grandis em laboratório. comunicado técnico no 46. embrapa, brasilia. 14 p. rausell, c., i. garcia-robles, j. sánchez, c. muñoz-garay, a. martinez-ramirez, m. real y a. bravo. 2004. role of toxin activation on binding and pore formation activity of the bacillus thuringiensis cry3 toxins in membranes of leptinotara decemlineata (say). biochim. biophys. acta 1660, 99-105. schnepf, e., n. crickmore, j. van rie, d. lereclus, j. baum, j. feitelson, d.r. zeigler y d.h. 1998. bacillus thuringiensis and its pesticidal crystal proteins. microbiol. mol. biol. rev. 62, 775-806. sharpe, e.s. 1976. toxicity of the parasporal crystal of bacillus thuringiensis to japanense beetle larve. j. invertebr. pathol. 27, 421-422. sick, a., f.h. gaertner y a. wong. 1990. nucleotide sequence of a coleopteran-active toxin gene from a new isolate of bacillus thuringiensis subsp. tolworthi. nucleic acids res. 18, 1305-1305. tailor, r., j. tippett, g. gibb, s. pells, d. pike, l. jordan y s. ely. 1992. identification and characterization of novel bacillus thuringiensis delta-endotoxin entomocial to coleopteran and lepidopteran larve. mol. microbiol. 6(9),1211-1217. wasano, n. y m. ohba. 1998. assignment of δ-endotoxin genes of the four lepidoptera-specific bacillus thuringiensis strain that produce spherical parasporal inclusions. curr. microbiol. 30, 408-411. zhang, j., t.c. hodgman, l. krieger, w. schnetter y h.v. schairer. 1997. cloning and analysis of the first cry gene from bacillus popilliae. j. bacteriol. 179, 4336-4341. agronomia colombiana. 1990. volumen 7: 70-75 determinacion de la humedad de equilibrio en panela bellsario macias esparzal, hugo reinel garcia bernal2 y jesus antonio galvis v.3 resumen. el objetivo del presente estudio fue determinar los mejores estados atmosféricos para el almacenamiento de la panela analizando el contenido de humedad de equilibrio del edulcorante, a unas condiciones estables de temperatura y humedad relativa. utilizando regresión lineal para el análisis de los datos, se obtuvo una ecuación multivariable de tipo exponencial, aplicable para regiones que poseen ternepratu ras entre 130c y 340c y humedades relativas entre 60% y 90%. la panela tal como se produce actualmente, con contenidos de humedad entre 80/0 y 100/0 base húmeda, solo podrá almacenarse durante períodos muy cortos de tiempo. para perradas más largos, la panela debe almacenarse en condiciones ambientales que garanticen humedades de equilibrio inferiores al 70/0. equillbrium humidity determination in molases (panela) summery. the aim of the present research was to establish the best environmental conditions related to the storage, over a long period of time, for panela (unrefined brown sugar blocksl in order to define those conditions, it was necessary to determine equilibrium moisture 1 investigador del convenio ica-holanda para el mejoramiento y divulgación de la industria panelera (cimpa). 2 director del (cimpa). 3 investigador del instituto de ciencia y tecnología agropecuaria (cimpa) univ. nacional de colombia. bogotá. 70 curves related to a range of temperature between 130c and 340c, and a relative humidity range between 60ofo and 900/0, which covers the environmental conditions of many panela's production regions. a linear regression analysis was applied to obtain a multi-variable equation which allows the definition of equilibrium moisture curves, mentioned above. actual panela's moisture content (bofoto 100/0 on wet basis), allows its storage onlv, for a short time under temperature and relative humidity ranges normally founded in production regions_ in order to prolong it, stora_ge room environmental conditions must be adjusted to obtain an equilibrium moisture content of 7ofo meximum. introduccion la velocidad de las reacciones de degradación de carácter químico, microbiológico o enzimático, en los productos biológicos, es afectada siempre por la actividad del agua (lerici, 1986). así mismo, esta última interactúa y depende de las condiciones 'del medio ambiente, humedad relativa y temperara, en que se encuentra almacenado el producto. el conocimiento de la humedad de equilibrio del producto, bajo diferentes condiciones ambientales, permitirá establecer la perecibilidad del mismo y definir los cambios necesarios en ese ambiente, para un almacenamiento seguro durante un tiempo preestablecido. en el mercado nacional de la panela por la alta rotatividad del producto, no se presenta un deterioro significativo. sin embargo en algunas regiones del país, con infraestructura de los trapiches bastante rudimentaria y donde se almacena la panela en condiciones de alta humedad relativa, se presenta el desleimiento de la misma por el efecto del agua superificial (cimpa, 1989). uno de los mayores limitantes para la exportación de la panela, .es el desconocimiento de las condiciones ambientales para el transporte terrestre y marítimo, y para el almacenamiento portuario, que se traduce en el deterioro total del producto, por la acción combinada de los microorganismos y las reacciones físico-qu(micas producidas por la actividad del agua. la panela es higroscópica, o sea que al exponerse al ambiente puede absorber o perder humedad, dependiendo de las condiciones climáticas del medio (pinto, 1988). las causas que influyen en la absorción de humedad y consiguiente deterioro de la panela, se relacionan con su composición y el medio ambiente. es más propensa a alterarse cuando contiene proporciones altas de azúcares reductores, baja sacarosa y alta humedad (bayma, 1974 y fouconnier y basserean, 1975). a medida que aumenta la absorción de humedad ésta se ablanda, cambia de color, aumentan los azúcares reductores, disminuye la sacarosa y aparecen los microorganismos (honig, 1969). generalmente los productores no almacenan la panela y los comerciantes acopiadores sólo lo hacen durante muy pocos días, porque el mercadeo es de alta rotatividad. por este motivo, casi nunca se presentan problemas significativos de deterioro durante la comercialización. sin ernbarqo, ésta es una de las causales de la irregularidad y fluctuación constante de los precios de venta de la panel a y; si éstos se quieren estabilizar, sería necesario establecer programas de almacenamiento de tiempo intermedio, colocando la panel a en bodegas adecuadas o empacándola en materiales apropiados (cimpa, 1989). el contenido de humedad de equilibrio (che) es el contenido de humedad (en base seca o base húmeda) que un producto alcanza, cuando se deja durante un tiempo suficientemente largo en determinadas condiciones de temperatura y humedad del aire. la palabra equilibrio se refiere a que el producto no intercambia humedad con el aire que lo rodea. esto sucede cuando la presión de vapor de agua en la superficie del producto y en el aire son iguales. si la presión de vapor del material es mayor que la presión de vapor del medio ambiente, la humedad se desplazará del producto a la atmósfera y; si es menor que la ambiental, la humedad se desplazará en sentido contrario (cortés, 1981). por lo tanto, el concepto de equilibrio no quiere decir que sea igual el contenido de agua en el producto y en el aire. el contenido de humedad de equilibrio, ch e, es de gran importancia en el secado, procesamiento y almacenamiento de los productos agrícolas. durante el almacenamiento, los productos alcanzan el che correspondiente a la temperatura y humedad relativa promedias de la región. esta humedad alcanzada por el producto, y la temperatura y calidad del mismo, determinan el tiempo máximo de almacenamiento sin deterioración. el che disminuye al aumentar la temperatura, manteniendo la humedad constante, porque a pesar de aumentarse la presión de vapor de agua en la superficie del producto, el aumento es mayor en el producto por existir más moléculas de agua, 10.000 veces más aproximadamente, en éste que en el aire. por esto el producto pierde agua por evaporación, hasta que las presiones de vapor de agua se igualan nuevamente (cortés, 1981). dos métodos han sido utilizados para determinar el che: método estático: en este método, se alcanza el equilibrio sin agitación mecánica del aire o del producto. método dinámico: el aire con temperatura y humedad controlada, es forzado a pasar por el producto (ha", 1980., materiales y meto dos para determinar las condiciones de humedad de equilibrio de la panel a se colocaron dos tipos de panela en ambientes conformados por la combinación de cuatro temperaturas con seis humedades relativas. el estudio se realizó en las instalaciones del convenio ica-holanda para el mejoramiento y divulgación de la industria panelera en colombia, cimpa, ubicadas en barbosa (santander) a una altura de 1.5c m.s.n.m, con 200c de temperatura y 750/0 de humedad relativa promedias. 71 la panela escogida, se obtuvo en trapiches ubicados en la hoya del río suárez ':,'/~cá-santander) una con el aditivo denominado hidrosulfito de sodio (clarol) y otra sin él. esta panela se colocó en una cámara con control digital de la temperatura y la humedad relativa. las temperaturas empleadas fueron: 130c, 200c, 27°c y 34°c. la humedad relativa del aire se hizo variar, para cada temperatura, de 50/0 en 50/0 desde 60% hasta 800;0 y de 80% a 90%. el procedimiento del ensayo fue el siguiente: se determinó el contenido de humedad y "brix iniciales de la panel a (hip) en estudio. se trituró la panela en trozos, cuyos pesos oscilaron entre 1.25 y 1.65 g, buscando garantizar una estructura homogénea al producto. se colocaron las muestras de panel a (80 g aproximadamente), bajo condiciones fijas de temperatura y humedad relativa, hasta obtener un peso constante de éstas. se inició el ensayo con la temperatura de 13°c, .utilizando la menor humedad relativa en estuétró: 60%. cuando el producto alzanzó el che, se cambió la humedad relativa a 65% y se realizó la misma rutina, variando la humedad hasta llegar al 90%. en forma similar se continuó con las otras ternperaturas, se utilizó el método dinámico, forzando a pasar el flujo de aire sobre las muestras del producto, a una velocidad de 3,33 mis. el peso de las muestras se registró a las ocho de la mañana y a las seis de la tarde. los pesos obtenidos, inicial y cuando la panela alcanzó la estabilidad, se utilizaron en el cálculo de la humedad de equilibrio, de acuerdo con las siguientes expresiones: 100-hip) pms=pmh* (------~ 100 pmche pms chep~ * 100 pmche donde: pms = peso de la muestra seca, g pmh = peso de la muestra húmeda, g hip = humedad inicial de la panela, % chep = contenido de humedad de equilibrio de la panel a, % 72 pmche = peso de la muestra cuando alcanzó el che, estadísticamente el ensayo se planeó bajo un diseño factorial con 2 tipos de panela, 4 temperaturas y 6 humedades relativas, para un total de 48 tratamientos. para cada tr atamiento se hicieron 4 repeticiones y por lo tanto el número total de pruebas fue de 192. una vez realizados los análisis de varianza y las pruebas de duncan correspondientes, se determinó por regresión lineal, el tipo de curva y ecuación que se ajustaba e interpretaba mejor el comportamiento de cada isoterma, teniendo como variable a la humedad relativa. posteriormente se realizó con todos los datos obtenidos, una regresión múltiple teniendo como variables la temperatura y la humedad relativa. esto para determinar la ecuación, que describa el comportamiento de la panela a las condiciones ambientales comprendidas entre 60% y 900/0 de humedad relativa y entre 130/0 y 340/0 de temperatura. resultados y discusion humedad inicial de la panela. el contenido de humedad inicial de la panela (hip). para cada una de las cuatro temperaturas, se citan en el cuadro 1. hubo mayordiferencia de humedad inicial entre los dos tipos de panela, que entre las muestras de la misma clase al comenzar cada prueba de temperatura. esto posiblemente no es debido a uso del aditivo, si no a que las muestras, para cada tipo de panela, fueron tomadas en diferentes trapiches. por otra parte, estos valores concuerdan con los promedios de la hoya del río suárez; en otras regiones como el eje cafetero ° las zonas paneleras de antioquia, el cuadro 1. humedad inicial (% base húmeda) de la panela (hip). utilizada en el ensayo. temperatura (oc) humedad de la panela con clarol ('vo) sin clarol (ofo) 13 20 27 34 8,1 7,9 7,4 7,8 9,0 9,1 9,3 9,0 de sodio (c1arol), este anál isis indica que no tiene ninguna influencia significativa sobre el contenido higroscópico de equilibrio. la humedad relativa tiene mayor efecto sobre el chep, que la temperatura, porque una diferencia de 219c (130c a 340c), solamente afecta el chep en 50/0, mientras una diferencia de 30% (60% a 90%) de la humedad relativa, afecta al chep en 240/0. después de graficar los puntos reales y de. hacer reqresiones con diferentes tipos de curvas, se encontró que las ecuaciones exponenciales, ~'eran las que mejor interpretaban el comportamiento de la humedad de equilibrio de la panela, presentando el mejor coeficiente de correlación. los coeficientes de estas ecuaciones, para cada una de las 4 tem.peraturas, manteniendo a la humedad relativa ambiental como variable dependiente, se encuentran en el cuadro 4. • combinando la temperatura y la humedad relativa como. variables dependientes, se halló la ecuación para él cálculo del contenido de humedad de equilibrio de la panela, chep, para ambientes con temperaturas . comprendidas entre 130c y 340c y humedades relativas entre 600/0 y 900/0. como en los casos anteriores, la ecuación que mejor se ajustó a los datos reales fu€ la de tipo exponencial: .vcuadro 2. contenido dé humedad de equilibrio (%). promedio para los dos tipos de panela, a diferentes temperaturas y humedades relativas. . contenido de humedad fluctúa entre 40/0 y 6% (cimpa, 1989). contenido de humedad de equilibrio de las muestras. los contenidos de humedad de equilibrio (che) promedio para los dos tipos de panela, con clarol y sin clarol, encontrados bajo las diferentes condiciones ambientales, se muestran en el cuadro 2. la humedad de equilibrio varía intensamente con la humedad relativa, sobre todo cuando ésta supera el 80% y disminuye ligeramente con el aumento de la temperatura. de acuerdo con lo anterior y si la actividad de los microorganismos y la velocidad de las reacciones de deterioro por acción enzimática o fisicoquímica, dependiesen sólo del contenido de humedad de la panela, los climas con temperatura alta y baja humedad relativa seríáh l.os ideales para conservar este producto. análisis estadístico y determinación de los modelos matemáticos, para interpretar el contenido de humedad de equilibrio (che). elcuadro 3 contiene los resultados del análisis de varianza, el cual muestra la influencia altamente signific~tiva que tienen la temperatura y la humedad relativa del ambiente, sobre el contenido de la humedad de equilibrio de la panela. respecto al uso del aditivo. hidrosulfito temperatura humedad relativa (oc) 60 65 70 75 80 90 13 6,26 7,13 8,19 10,07 16,32 35,78 20 5,90 6,70,. 7,41 8,40 12,46 29,73 27 5,13 ~:;~.~: " 6,90 7,58 10,53 28,68.,34 4,68 o 6,36 7,12 9,35 24,74 cuadro 3. análisis de varianza del efecto de la temperatura, el aditivo y la humedad relativa, sobre la humedad de equilibrio de la panela. fuente de grados suma de cuadrado variación libertad cuadrados medio f " l\./;.' pr>f ' sig terno, 3 492.31 164.10 193.36 0.0001 adi: vo 1 0.91 0.91 1.07 0.3019 ns hum. rel. 5 13600.72 2720.14 3205.10 0.0001 temp * hum re!. 15 315,70 21.05 24.80 o.ocer error 167 141.73 0.85 total 191 14551.37 r2: 0.990260 c. v.: 7.9912 73 **: altamente significativo; ns: no <lgnificativo cuadro 4. coeficientes de las ecuaciones resultantes para las temperaturas estudiadas, entre 60% y 90% de humedad relativa. temperatura (oc) no.ecuacion 13 20 27 34 chep = e (-1.87491+0.058687 hr) chep = e(-1.56314+ 0.052476 hr) chep = e (-1.54285+ 0.054839 hr) chep = e (-1.81297+ 0.053064 hr) 2 3 4 ch ep= e (-1.38479.0.054766 hr 0.01633 t) ec.5 en la figura 1 se aprecian las curvas de contenido de humedad de equilibrio para la panel a expuesta a 130c, 200c, 270c y 340c, . entre 60% y 90% de humedad relativa. como la panela en todas las temperaturas estudiadas, perdió su característica como tal, convirtiéndose en melaza a partir de 80% de humedad relativa, se tomaron los intervalos entre 60% y 80% de humedad ambiental y las curvas de humedad de equilibrio se dividieron en tres sectores (f igura 2), así: en el primero, el aspecto de la panela es seco, agradable y sin presencia de humedad en la superficie. si se mantienen las condicones de humedad relativa y de temperatura, enmaro cadas bajo esta sección, se puede garantizar un buen almacenamiento, por un tiempo prolongado y se obtendrá una panela con un máximo de 7% de contenido de humedad. en el sector 2, se observa en la panela un oscurecimiento debido al aumento de su contenido de humedad y la superficie presenta un aspecto brillante. no se recomiendan estas condiciones ambientales para almacenamiento por tiempo prolongado, porque la panela puede alcanzar hasta 10% de humedad. cuando las condiciones ambientales son como las de la sección 3, la parte superficial de la panela es totalmente brillante y comienzan a aparecer gotas de melaza. no admite ningún almacenamiento en estas condiciones, alcanzando hasta 16% de contenido de humedad y se deteriora completamente, convirtiéndose en melaza. con base en los resultados obtenidos, se pudo concluir y recomendar que: el comportamiento general de las curvas de contenido de humedad de equilibrio para panela 74 (chep), permitió establecer que éste aumenta con la humedad relativa, a una misma temperatura y disminuye cuando aumenta la temperatura ambiental, a una humedad relativa constante. mediante análisis estadístico y ecuaciones de regresión lineal, se hallaron ecuaciones para calcular el chep, para temperaturas de 130c, 200c, 270c y 34°c, teniendo como variable a la humedad relativa. de igual for30 13°c _ 28 o~ 26 20°c~ 24 322 27°cg, 20 34°c : 18 : 16. ~ 14 e 12= -: 19 -e 8o :!! 8 ~ 4=g. 2 80 82 84 88 68 70 72 74 78 78 0 8082 84 88 88 90 hum.dad relauva ( /o) figura 1. curvas de contenido de humedad de equilibrio para panela, en función de la humedad relativa y la temperatura. 18 ¡ . . uoe ca; 18 -----.-------.-.-------------------------------------.--s ® 14 =g • la "".;' 10 -----------------------------~ 2.., 80 82 84 86 • 70 72 '74 78 78 ~o humedad relativa (0,-,) figura 2. isotermas de humedad de equilibrio para panela. ma, se encontró una ecuación multlvarlable, aplicable en regiones que poseen temperaturas entre 130c y 34°c y60% a 90% de humedad relativa. las mejores condicones para un almacenamiento prolongado de la panela, son las que alcanzan una humedad de equilibrio, menor ° igual al 7% en el producto. contenidos de humedad de equilibrio entre 7% y 10%, son suficientes únicamente para el transporte y consumo rápido de la panela, ya que en almacenamiento prolongado se deterioraría. a partir de 100/0 de humedad en el producto, la superficie es totalmente brillante, comenzando a aparecer las primeras gotas de melaza. en estas -condiciones no se debe realizar ningún tipo de almacenamiento, por ser estados adecuados para el desarrollo y difusión de microorganismos y el inicio de deterioro fisico-químico. realizando un análisis de varianza, se observó una influencia mayor de la humedad relativa, que de la temperatura, sobre el chep. el aditivo hidtsulfito de sodio (clarot). no presentó influencia significativa sobre el contenido higroscópico de equilibrio. debe elevarse la temperatura final del proceso de elaboración de la panela (punteo). con el fin de disminuir la humedad final del producto. utilizar empaques herméticos, siempre y cuando la panela al ser empacada, tenga un contenido de humedad menor o igual al 70/0. conocer las características climáticas del almacén, para determinar si el producto se puede almacenar en esas condiciones o no. regular las condiciones climáticas (acondicionamiento del aire) de la bodega, o el aislamiento del producto para evitar las condiciones ambientales inadecuadas.. para conservar convenientemente la panela en almacenamiento, es necesario tener en cuenta las siguientes precauciones: a) la panela debe ser empacada en las cajas de cartón, cuando alcance una temperatura similar a la atmosférica. si el producto se empaca caliente, se creará en el interior de la caja un ambiente húmedo y cálido, favorable al desarrollo de microorganismos. b) las paredes y los pisos del almacén deben ser lo más aislado posible, para evitar el in.tercambio de las condiciones ambientales interiores con las exteriores. c) las cajas con panel a no deben estar en contacto directo con el piso, ni con las paredes del depósito. para evitar esto, se debe utilizar estibas de madera y dejar un espacio entre los arrumes y las paredes. d) la bodega se debe ventilar durante el día, en los períodos de baja humedad relativa y cerrarlos durante la noche. e) el transporte de la panela del sitio de producción al de almacenamiento o consumo, debe realizarse en carros que en lo posible, no presenten mucha variación de temperatura en el interior de su bodega, ya que el paso por climas fríos produce condensación de la humedad sobre la panela y el inicio del desarrollo de microorganismos. literatura citada 1. bayma, c. tecnología de acucar, 1974. instituto de acucar e do alcohol. río de janeiro, brasil. pp: 12&-130. 2. cimpa, convenio ica-holanda de investigación y divulgación para el mejoramiento de la industria panelera en colombia 1989. en: avances en el cultivo de caña y elaboración de panela. barbosa, santander. 3. cortés, j. 1981. contenido de humedad en equilibrio. en:. ingeniería de procesos agrícolas 1-11. cali: univalle, pp: 12-17. 4. fouconnier, r. y d. bassereau.la cañade azúcar. 1975. en: técnicas agrícolas y produccionestropicales. barcelona, españa: blumé, 295p. 5. hall, c. 1980. equilibrium moisture relationships. en: drying and storage of agricultural crops, connecticut, ee.uu: avi publishing, pp: 18-19. 6. honig, p. 1969. propiedades de los azúcares y no azúcares. la purificación de los jugos. en: principios de tecnología azucarera. méxico: cecsa. 7. lerici, c. 1986. actividad del agua y estabilización de los alimentos. en: memorias del curso: deshidratación de frutas y hortalizas. bogotá: universidad nacional de colombia. pp: 2-3. 8. pinto, r. 1988. almacenamiento y empaque de la panela. en: revista ica informa xxii (2): 21-25. bogotá. 75 conferencias de profesores e invitados al primer simposio sobre la investigacion en flores de exportacion en la universidad nacional de colombia 187 agronomla colombiana, 1992, volumen 9, número 2: 188-191 avances en el manejo del marchitamiento vascular del clavel, ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi germán arbelaez torres 1 uno de los problemas que afectan la producción de clavel en colombia continúa siendo el marchitamiento vascular, ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi. a través de visitas realizadas a algunos cultivos y por comentarios recibidos, tengo la impresión que la incidencia de la enfermedad ha aumentado notablemente en los últimos anos en la sabana de bogotá. quisiera examinar diferentes aspectos que influyen en el desarrollo de la enfermedad y algunos avances obtenidos en su manejo. 1_ material de propagación. los floricultores se han dado cuenta que uno de los responsables del ingreso periódico de la enfermedad a las diferentes fincas ha sido la introducción de esquejes infectados. aunque, en ocasiones, los productores extranjeros de material de propagación aseguran la excelente calidad de sus esquejes, la realidad es otra. en general, los propagadores extranjeros no ven la enfermedad vascular con la misma seriedad que los propagadores colombianos. a pesar de que algunas empresas colombianas han hecho enormes esfuerzos e inversiones para evitar la enfermedad y producir esquejes sanos, en algunos casos, la propagación de la enfermedad continúa en algunas variedades. en mi concepto, algunas empresas nacionales producen esquejes en condiciones sanitarias superiores a los propagadores extranjeros y, por lo tanto, el material de propagación producido puede ser de mejor calidad. 2. diagnóstico de la enfermedad. aunque el diagnóstico de la enfermedad es muy sencillo y seguro por los slntomas moñológicos e 1 profesor titular. departamento de sanidad vegetal. facultad de agronomla. universidad nacional de colombia. bogotá d.c. 188 histológicos en la planta enferma, su identificación es bastante diffcil en los primeros estados de desarrollo de la planta o mediante slntomas muy iniciales, que sólo se pueden identificar en una forma segura, mediante el aislamiento del patógeno en el laboratorio. algunos patógenos como fusarium roseum y pythium sp. pueden enmascarar la presencia de fusarium oxysporum f. sp. dianthi. un aspecto muy diffcil de realizar en el diagnóstico es la especialización fisiológica de las formas especiales del patógeno y la dificultad de identificar la forma especial dianthi de otras formas especiales patogénicas de f. oxysporum que atacan otros tipos de plantas y formas saprófrtas no patogénicas, que pueden ser potencialmente útiles en el control biológico de la enfermedad. el uso de medios de cultivo especlficos, como el propuesto por el investigador japonés komada y bastante usado en colombia en los laboratorios de diagnóstico, es de gran utilidad para identificar la especie fusarium oxysporum a partir de tejidos vegetales, del suelo o del agua, pero no identifica las formas especiales del hongo. si se requiere identificar la forma especial dianthi, es necesario realizar pruebas de patogenicidad en variedades susceptibles de clavel, mediante la inoculación al suelo o a los esquejes del aislamiento en prueba y su posterior observación del desarrollo o no de la enfermedad. sin embargo, estas pruebas son costosas y toman por lo menos dos meses para su realización. para la identificación de fusarium oxysporum f. sp. dianthi, podrfan utilizarse técnicas modernas de biologfa molecular, como el uso de sondas de dna o el método de polimorfismo en la longitud de los fragmentos de restricción (rflp "restriction fragment length polymorphism"), que el centro internacional de agricultura tropical de palmira (valle) está utilizando actualmente, con buenos resultados, en el diagnóstico de bacterias patógenas de frijol. sin embargo, estas técnicas requieren una gran preparación de los técnicos, de laboratorios muy bien dotados y son pruebas de relativo alto costo, en comparación con las técnicas tradicionales, pero, en cambio, son muy rápidas y especificas. 3. variación del patógeno. como resultado de dos trabajos de investigación hechos en la facultad de agronomla y uno de los cuales se presentará más tarde, se han detectado variaciones importantes del patógeno. la raza predominante, hasta el momento en colombia, es la raza 2, consecuencia de la importación de esquejes infectados de holanda, italia, estados unidos e israel, paises en donde esta raza se encuentra facilmente. la raza 4 del patógeno, también, se ha registrado en el pals, aunque en muy baja proporción. sin embargo, parece que la raza 2 es variable, pero para confirmarlo, se requieren nuevos trabajos y una colección mayor de aislamientos. actualmente, se desarrolla una tesis en donde se estudia la variabilidad del patógeno en una finca productora de clavel de la sabana de bogotá. con el apoyo económico de la empresa propagar sa, hace.un mes, se estableció una investigación cuyo objetivo es conocer la respuesta de aproximadamente 60 variedades de clavel estándar a las razas 1, 2, 4 y 8 del patógeno y a las posibles cuatro variantes de la raza 2. este trabajo, además de mostrar el comportamiento de las variedades al patógeno bajo condiciones colombianas, servirá, posiblemente, para determinar nuevas variedades diferenciales, pues se ha encontrado bastante dificultad para conseguir las variedades utilizadas en otros paises, porque algunas de éstas ya han sido descontinuadas. posteriormente, se realizará un estudio similar con variedades de clavel miniatura. 4. aplicación de vapor de agua al suelo. aunque la aplicación de vapor de agua sigue siendo el método más eficiente para la eliminación del patógeno del suelo infestado, debido al alto costo y al bajo nivel de control usualmente obtenido, poco se está utilizando esta práctica en producción de clavel; su aplicación es practicamente rutinaria en los bancos de propagación y de enraizamiento con buenos resultados. sin embargo, la aplicación del vapor de al suelo puede ser uno de los métodos para utilizar en combinación con diferentes agentes de control biológico, tratando que esos agentes sean los primeros colonizadores del suelo recien tratado y con un nivel de competencia biológica muy reducido. 5. aplicación de fumigantes al suelo. en distintos ensayos, la aplicación de diferentes fumigantes al suelo, como metan sodio (vapam), metil isotlocranato (ditrapex), dazomet (basamid) y formol, ha sido menos eficiente que la aplicación de vapor de agua al suelo. sin embargo, los fumigantes son uno de los recursos técnicos para tener en cuenta en la reducción de la población de fusarium oxysporum en el suelo y para combinarlo con otros métodos de control. un trabajo recientemente realizado en un cultivo de flores con la empresa dowelanco, mostró que, con el producto telone c-17, es posible reducir la incidencia de la enfermedad y la población del patógeno en el suelo a niveles muy satisfactorios, mejorando la aplicación del fumigante. los resultados de esta experiencia se presentarán más tarde. 6. erradicación de plantas enfermas. algunos fumigantes y germicidas se estan utilizando para lograr, en forma rápida, la destrucción individual de plantas enfermas, cuando se detecta la enfermedad mediante la observación de los sintomas externos. este método parece útil para destruir rapidamente la planta enferma y evitar la infección de las plantas vecinas a la planta afectada. sin embargo, por su dificultad metodológica, no se ha hecho una investigación que muestre si el procedimiento seguido en muchas empresas es correcto y, por esto, surgen muchas preguntas aún sin resolver, como, cuántas plantas alrededor de la planta enferma deben erradicarse?, cuál es el producto quimico más eficiente para la erradicación?, si la cal tiene algún efecto erradicante?, si después de que las plantas se han secado deben cortarse a nivel de la base o deben arrancarse incluida la raiz? estas preguntas requieren algunas investigaciones para aplicar la metodologia más adecuada. en un trabajo de tesis, que, actualmente, se está desarrollando, se ha encontrado que la población del patógeno en el suelo disminuye a medida que se aleja de la planta enferma y el fumigante dazomet aplicado al suelo, después del arranque de las plantas, ha resultado más eficiente que la aplicación de metan sodio y de formol. 7. aplicación de fungicidas sistémicos. la aplicación de diferentes fungicidas sistémicos, principalmente del grupo de los benzimidazoles (benlate, bavistin, derosal, mertect) y de los tiofanatos (topsin), en diferentes experimentos realizados no ha sido efectiva para reducir la enfermedad. 8. control biológico. el control biológico es un método de gran potencial en el control de enfermedades vasculares y, en especial, de fusarium oxysporum en clavel. en 189 distintos sitios del mundo se están ensayando diferentes hongos, bacterias y actinomicetos para el control de fusarium oxysporum f. sp. dianthi. algunos investigadores han encontrado niveles satisfactorios de control con la aplicación de las bacterias pseudomonas putida, pseudomonas ñuorescens y se"atiá fiquefasciens. en diversos experimentos llevados a cabo en empresas de la sabana de bogotá, los resultados de la aplicación de estas bacterias han sido negativos para el control de la enfermedad. el uso de hongos ha sido variable. se han ensayado aislamientos extranjeros y colombianos, principalmente de la especie trichoderma harzianum, pero su actividad en condiciones de campo ha sido muy baja. algunos de estos aislamientos han mejorado el enraizamiento de los esquejes de clavel y de otras especies de plantas. algunos aislamientos colombianos de trichoderma harzianum han sido bastante eficientes para el control de diversas enfermedades, como las ocasionadas por sc/erotinia sc/erotiorum en crisantemo, pythium en gypsophila, rhizoctonia solani en frijol y cafeto y rosellinia bunodes en cafeto. otros organismos de gran potencial para el control de f. oxysporum f. sp. dianthi en clavel han sido diversos aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum. varios estudiantes de la facultad han realizado trabajos en donde se ha observado algún nivel de control con los aislamientos cs y c14 de estados unidos y con el aislamiento 618 de holanda, tanto bajo condiciones controladas en los invernaderos de la facultad de agronomfa, como en algunos cultivos comerciales de clavel estándar y clavel miniatura. de los tres aislamientos inoculados, el aislamiento c 14 se ha comportado como ef más eficiente, con una reducción en la incidencia de la enfermedad y un incremento en el periodo de incubación, tanto aplicado al suelo, como a los esquejes antes de la siembra; sin embargo, la aplicación de dicho aislamiento a los bancos de enraizamiento ocasionó la pudrición de la base de los esquejes, evitando la formación de rafces. dos ensayos realizados en cultivos comerciales y con diferentes variedades de clavel con distintos niveles de resistencia a la enfermedad, han mostrado su gran potencial de control. aunque se ha logrado alguna reducción de la enfermedad, los tres aislamientos extranjeros "no patogénicos· de fusarium oxysporum resultaron patogénicos bajo condiciones colombianas; ésto fue posible demostrarlo sin ninguna cuda en dos experimentos realizados bajo condiciones controladas en los invernaderos de la facultad de agrono190 mfa; entre mayor patogenicidad presentaron, menor fue su nivel de control de la enfermedad, siendo más patogénico el aislamiento 618 de holanda. esto indica que seria más aconsejable obtener aislamientos no patogénicos o de muy baja patogenicidad en condiciones colombianas, tanto de la rizosfera de las plantas de clavel en donde se ha presentado la enfermedad, como de otros sitios y, así, como ensayar otros aislamientos extranjeros de diferente origen. el uso de técnicas moleculares, de electroforesis y de compatibilidad vegetativa podrfan ayudar a identificar aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum, procedimientos que se están ensayando en varias facultades de la universidad. también, se está evaluando el efecto del producto comercial "mycostop·, de la empresa finlandesa kemira, formulado a partir de un aislamiento del actinomiceto streptomyces griseo viridis, que ha dado buenos resultados en el control de la enfermedad en europa. ultimamente, se viene trabajando en muchos cultivos con la producción de compost y la destrucción de desechos de los cultivos con lombrices, método que aporta materia orgánica al suelo y disminuye los problemas de basuras. sin embargo, mediante investigaciones se debe resolver la inquietud de que ocurre con el hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi después de ambos tratamientos, mediante investigaciones. ante el interés en los últimos años de la agricultura biológica y de la agricultura sostenible con una reducción, a veces total, de la aplicación de productos qufmicos, surgen, en ocasiones, diversos productos, que, sin una base biológica y de una manera totalmente emplrica, se recomiendan para el control del marchitamiento vascular del clavel, con resultados totalmente negativos que permiten el avance de la enfermedad y el desprestigio del control biológico. los tratamientos al suelo con vapor de agua y con fumigantes son métodos compatibles y complementarios con el control biológico de la enfermedad que deben evaluarse. 9. resistencia genética. el uso de la resistencia genética es, probablemente, el método más efectivo y económico para el control de la enfermedad, razón por la cual diversas empresas buscan incorporar esta cualidad a las nuevas variedades comerciales. uno de los aspectos que no se registra en la literatura es el comportamiento de las nuevas variedadas de clavel ante las diferentes razas fisiológicas del patógeno, aspecto que estamos investigando con las variedades suministradas por algunas empresas. seria conveniente que la universidad o los representantes de las empresas productoras de las nuevas variedades o asocolflores lleven a cabo, periodicamente, este tipo de investigación, el cual permite entender la variabilidad del patógeno y el uso correcto de las variedades y puede contribuir notablemente al manejo de la enfermedad. 10. contaminación del agua. el hongo fusarium oxysporum es uno de los patógenos susceptibles de ser diseminados por el agua y a sobrevivir un tiempo en ella y, por ésto, algunos cultivadores y técnicos consideran que el agua es responsable de la llegada del patógeno a la finca y de su posterior diseminación. a mi juicio, la contaminación del agua con el patógeno se exagera y el avance de la enfermedad se puede deber a otras causas, las cuales deben ser analizadas muy objetivamente. estos son algunos aspectos que considero importantes para entender y manejar esta importante enfermedad, la cual ha causado y continúa causando enormes pérdidas en el pals. además, por los registros recientes en la literatura, asl como los trabajos presentados en congresos cientlficos, la investigación sobre fusarium oxysporum f. sp. dianthi parece haber disminuido en el mundo, lo cual refuerza la importancia de que colombia deba ser el pals líder en la investigación de esta enfermedad. 191 agronomía colombiana. 1987. volumen iv: 43-56. evaluación de la distribución poblacional del acaro tetranychus cinnabarinus (boisduval) en clavel (dianthus caryophyllus l.) 1 diego marino luna segura2 y alfredo acosta gomez3 resumen. el trabajo se desarrolló bajo condiciones de cultivo comercial (municipio de suba, cundinamarcal, abordó interrogantes de interés específico para el manejo de ácaros en clavel, como son principalmente: dinámica de población y efecto del ciclo de vida. bajo invernadero, se evaluó la distribución vertical de poblaciones teniendo en cuenta: tres estratos, nueve edades de planta y dos épocas (lluviosa y seca); además se buscaron hospedantes secundarios del ácaro. las mayores poblaciones de arañita se' presentaron en plantas de 19, 20 y 21 meses de edad, con un 34.83% del total. al tener en cuenta distribución vertical se observó que el estrato medio contiene la mayor población, el 37.55% y la menor, el estrato inferior con el 27.84%. al comparar los diferentes estados del ciclo de vida del ácaro se pudo ver la condición de equilibrio estable' de su población: huevo 37.190/0 larva 20.500/0, estados ninfales 24.34% y adulto 17.94%. dentro del invernadero, se encontraron varias malezas, hospedantes secundarios de "arañita" en el cultivo, en su orden de importancia fueron: trifolium repens l., stel/sria media (l.) cvrlll: poa annua l., veronics persica poir, holcus isnstus l., y oxalis corniculsta l., principalmente. el ciclo de vida de tetrsnychus cinnabarinus (boisduval) registrado sobre trifo/ium repens l. fue más corto, que el registrado sobre clavel (disnthu~ csryopnv-: i/us l.) bajo condiciones de laboratorio, 1 este artículo hace parte de un trabajo de'grado, realizado para obtener el título de ingeniero agrónomo. 1986. 2 estudiante, facultad de agronomía u.n., bogotá. 3 profesor. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. a.a. 14490 bogotá. abstract. some important ecological topics about tetranychus cinnabarinus (boisduval.) (acari: tetranychidae) pest rnanagement was studied in a comercial crop of carnation dianthus caryophyllus l. ' ;in greenhouse in suba-cundinamarca.' population of mites was evaluated on 3 thirds and 9 ages of plants during rainy and dry season. 34.83<yo of mites population was founded on 19,20 and 21 months old plants. 37.55<yo of the mites were found on medium third, 34.61<yo were found on the up third and 27.84<yo were found on the iower third of plants. mite population reached equilibrium state, de life cycle was 37.19c:yo for egg; 20.50<yo for larva; 24.37<yo ninfal stages and 17.54<yo for adults. trifolium repens l.; stel/aris media (l.) cyrill; pos annua l.; veronica persica poir; holcus lana tus l. and oxs/is corniculata l. were found as secondary hosts for t. cinneberinus during this studv, in laborat~ry conditions, 300c and 85 ± 5<yo r.h., the life cycle of tetrsnychuscinnabarinus (boisduval.) on triototium repens l. was shorter than the life cycle on carnation (disnthus csryopbvtlu« lj. introduccion la sabana de bogotá se ha constituido en la principal zona productora de plantas ornamentales en colombia, con aproximadamente 1.100 hectáreas dedicadas a su cultivo, dentro de las cuales el clavel representa un 65% (asocolflores, 1980). los ácaros del género tetrsnvcnus representan la plaga más frecuente del cultivo de clavel bajo invernadero, causando daños de importancia económica y demandando medidas de control que constituyen un significativo porcentaje dentro de los costos de producción. 43 por diversas razones biológicas y de manejo, estos artrópodos y en especial, tetrenychus cinnabarinus [boisduval] (acari: tetranychidae), conocido comúnmente como "arañita roja carmín", se han constituido en poblaciones endémicas, sobrepasando, en muchos momentos, los niveles de daño económico, debido a la falta de conocimientos que permitan un manejo eficiente de sus poblaciones. lo expuesto muestra la importancia y necesidad de mejor investigación, tendiente a establecer mayores conocimientos, entre otros de su dinámica poblacional, su comportamiento y ecología. teniendo en cuenta las necesidades actuales, este trabajo plantea: establecer la distribución poblacional de tetranychus cinnabarinus (boisduval] sobre los tercios verticales del clavel, en diferentes edades de plantas. estudiar la importancia de algunas malezas como hospedantes secundarios de la arañita roja carmín del clavel. revision de literatura los acaros los ácaros, según 8aker and wharton (1946), son muy variables en estructura y hábitos; económicamente forman el grupo más importante de los aracnoides. complementando borror , delong y triplehorn (1976) agregan que, al lado de las especies de importancia económica, hay muchos ácaros que viven en el suelo o como ectoparásitos en muchas aves y mam íferos silvestres. dentro del suborden actinedida, urueta (1980) clasificó como familias fitófagas de importancia a las siguientes: tetranychidae, tenuipalpidae. eriophydae y tarsonemidae. cerca a la cavidad bucal tienen un par de queliceros generalmente tri segmentados y con mucha capacidad retractil. los queliceros junto con los palpos afirma krants (1978). son los órganos encargados de la adquisición del alimento. los ácaros tetraniquidos tienen un potencial biológico muy alto, que según livschitz y salinas (1968), es determinado por la 44 rapidez de su reproducción, por su veloz desarrollo y su adaptabilidad al ambienté. las condiciones climáticas en que se desarrollan las especies fitófaqas ejercen un marcado efecto sobre los niveles de población, incluso, flechtmann y 8aker (1970).puntualizan que se presentan condiciones muy particulares de algunas especies vegetales, que hacen que los picos poblacionales del ácaro dependan de la especie misma y de la edad de la planta. la condición de mono-cultivo sobre áreas extensas predisponen el rápido desarrollo de las poblaciones. jeppson, keifer y 8aker (1975), mencionan que plantando un área grande con un solo cultivo se provee de suficiente alimento al ácaro plaga y a la vez limita la reserva alimenticia de sus enemigos y demás competidores. tetranychus cinnabarinus (boisduval) la arañita roja carmín tetranychus cinnabarinus (boisduval) acari: tetranychidae) se separó de la especie de arañita de dos manchas t. urticae koch, a causa de diferencias en morfología, hábitos, hospedantes preferidos, distribución geográfica y los resultados de hibridación, según aclaran jeppson, keifer y 8aker (1975). t. cinnabarinusconocida, también, como arañita roja carmín del clavel, según zuluaga (1971), y considerada por urueta (1975), como plaga de importancia económica en la agricultura colombiana, tiene como hospedantes los cultivos de clavel, algodón y rosal, con preferencia por el primero y proliferando en las zonas climáticas propias para estos cultivos. aseguran jeppson, keifer y 8aker (1975) que: los ácaros se reproducen todo el año en el campo. la temperatura óptima para el desarrollo es aproximadamente 320c. esta especie, dice flechtman (1970), pasa por los estado de huevo, larva, protoninfa, deutoninfa y adulto; después de cada uno de los estados móviles inmaduros, se presentan per iodos de inactividad o quiescencia denominados: ninfocrisálida (o protocrisálida). deutrocrisálida y teliocrisálida, respectivamente. a~ l: o o = e0.-e:; ¡!::e '0 ee 30.... e :g " 20ji! ';;' -¡; 'o:! e, cl e2 'o 20 30 '0 50 60 e1 = 1 enero al 29 de febrero ~ = 1 marzo al 30 de abril de 1984 . los valores de humedad relativa no fueron medidos en el interior del invernadero, sino que corresponden a los obtenidos por el himat en la estación metereol6gica de suba. figura 1. condiciones climáticas reinantes en la zona durante el período en que se realizó el trabajo. (suba, cundinamarca, 1984). según suárez y ortiz (1981), los estados de inactividad se localizan generalmente en el envés de la hoja y cerca de la nervadura central o de las nervaduras secundarias. guerrero y bellotti (1980) agregan al respecto, que los adultos del género tetrsnychus afectan indistintamente, pero, en días con alta radiación solar, prefieren las partes más nuevas de las plantas y sus hojas jóvenes o tiernas. doreste (1979) complementa que las telarañas que forma esta especie y la aglomeración de machos, principalmente en los ápices de las hojas del hospedante, le sirven para dispersarse por influencia del viento. los insectos y las aves pueden servir de eficiente veh ículo para el desplazamiento pasivo de los ácaros. ocasionalmente, estos fitófagos, también, se trasladan por sus propios medios, al caminar por el suelo hasta hallar otro hospedante adecuado. con relación a la distribución de la población de t. cinnsbarinus, chandler y coreoran (1981) obtuvieron un modelo de tiempo caluroso, en plantas de codiseum vsriegatum (l) blume. además, observaron que la densidad de población del ácaro se incrementa más rápidamente en tiempo caluroso, pero la ausencia de acaricidas hace que, en última instancia, se alcancen los mismos niveles de población en ambas épocas (frías y calurosas). chandler y corcoran (1981) encontraron que, en c. variegatum (l.) blume, un alto porcentaje de hembras se ubican en el envés del follaje maduro del tercio superior de la planta y que, con el incremento de hojas por planta, éste porcentaje disminuye, quedando los ácaros en el tercio medio hasta cuando la infestación del nuevo follaje se produzca. en un ecosistema donde las arañitas rojas están presentes en forma natural interactúan armónicamente con otros organismos para mantener el equilibrio ecológico; cuando el hombre interviene uno o varios de estos factores, se rompe este equilibrio y la población de ácaros entre a ser condicionada por otro tipo de factores. materiales y metodos localización el trabajo de registro de poblaciones en campo se realizó durante 1984 en una empresa productora de clavel para exportación ubicada en el municipio de suba, cundinamarca, con las siguientes características: 2.500 metros sobre el nivel del mar, temperatura promedia anual 11.88oc y precipitación media anual de 605,6 mm; en la figura 1 se presenta la evolución de las condiciones reinantes en la zona donde se realizó el trabajo. para conteos de población de ácaros y observaciones de ciclo de vida, durante 1984-b y 1985-a, se utilizaron los laboratorios de flores de los andes y de la facultad de agronomía, de la universidad nacional de colombia, bogotá, respectivamente. materiales clavel, especialmente la variedad "improve white", que es susceptible al ataque de ácaros.* * francisco galvis, información personal. 45 en cuanto a las relaciones de los ácaros con otros componentes bióticos del ecosistema, anotan jara, acosta y cardona (1979) que es conveniente recordar que la especie o variedad de planta y su estado fisiológico, condicionan el comportamiento de los ácaros, cultivo del clavel este es uno de los cultivos ornamentales que más ha favorecido la floricultura en colombia. el desarrollo del cultivo en la sabana de bogotá se debe, en gran parte, a que el clima es óptimo para el buen funcionamiento fisiológico del cultivo. asocolflores (19801. el clavel es una planta herbácea anual" pero, cultivada como bianual o semiperenne usualmente el cultivo se le explota durante de 2 a 2.5 años de edad, dependiendo de su sanidad. holley y baker (1963). según rincón (1975). el material vegetativo (esquejes), hasta hace algunos años, era importado, pero en el momento algunas empresas agr ícolas productoras del clavel en colombia están propagando el material, para autoabastecerse, los problemas sanitarios más serios que aquejan al clavel son: fusarium outsporum y la "arañita roja carm ín". en forma esporádica, aparecen otros problemas, pero no tienen la severidad ni demeritan tanto la calidad comercial de la flor como éstos. metooo.logia la identificación de 'ia especie se orientó principalmente a la realización de montajes, tanto de machos como de hembras, suspendidos en medio de berlesse modificado, conocido comúnmente como solución hoyer's, sobre láminas porta-objetos. con anterioridad a los montajes, los especímenes se trataron durante 15 días con lactofenol, lográndose una completa decloración, facilitando así su observación. para el montaje se colocó en el portaobjetos una gota de solución hoyer's y sobre ella, un ácaro, evitando la formación de bur46 bujas de aire. luego, estos montajes se dejaron secar bajo las condiciones ambientales durante 15 a 20 días. los machos de arañita, fueron colocados lateralmente sobre láminas porta-objetos, lo que se consiguió realizando movimientos circulares suaves de la laminilla cubre-objetos sobre el medio hoyer's fresco, hasta obtener esta posición, presionando sobre el abdomen se separó el edeago del resto del cuerpo a fin de observarlo fácilmente y poderlo comparar con claves taxonómicas ilustradas; las hembras fueron manipuladas en forma similar a los machos, pero dejándolas en posición dorsal, para ser observadas y clasificadas con base en su mapa setal. identificaci6n de hospedantes secundarios cuando se detectó en el campo que los ácaros utilizaban algunas malezas como sustrato, para "evadir" las aplicaciones de plagu.icidas y así asegurar la conservación de la especie, se realizó la identificación de las principales malezas hospedantes secundarios de la arañita roja carmín, con la colaboración del ing. guillermo torrado" y material bibliográfico, especialmente el de cárdenas et al (1970). ciclo de vida de la arañita roja carmín sobre clavel y en trébol blanco. después de identificar a trifolium repens l. (trébol blanco). como el hospedante secundario más importante de t. cinnsberlnus, se realizaron seguimientos del ciclo de vida del ácaro en esta maleza y en clavel, para observar si se presentaban diferencias en el ciclo de vida. se utilizó la técnica del disco de hoja propuesta por rodríguez (1953) y modificada por siegler en 1974 y por ramírez en 1978, en la cual se toman cajas de petri y se les adiciona una capa fina de algodón embebida en solución de sacarosa al dos por ciento. en cada caja se colocaron cinco discos de * anteriormente, profesor especialista en malezas de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bogotá. hoja trébol de 2,0 cms. de diámetro o cinco rectángulos de hoja de clavel de 2 cms. de longitud, con su haz haciendo contacto con el algodón. cada disco o rectángulo se infes· tó artificialmente de una hembra adulta con la ayuda de un pincel de cabello de camello (no. 000) y se mantuvieron bajo condiciones controladas de temperatura (300c) y humedad relativa (850/0 ± 50/0). todas las hernbras fueron retiradas después de efectuada la primera oviposición. se utilizaron 100 hembras adultas por sustrato, distribuyendo 5 hembras en sendos discos de hojas por caja de petri. los discos se cambiaron cada siete días y con intervalos de tres días a las cajas de petri se les dispensaba uno o dos mi. de solución de sacarosa para suplir la pérdida de turgencia y de consistencia del material vegetal. con la ayuda de un estereoscopio binocular de 100 aumentos se tomaron lecturas cada veinticuatro horas a los individuos en observación, determinando el tiempo de duración de cada estado. a los datos consiqnadas de cada estado se les halló la media (x), desviación stándard (s). el error stándar~ (s/n) y el coeficiente de variación (s/x * 100) y fueron ordenados en tablas para una mejor interpretación de los resultados. distribución vertical de la arañita roja carmín en clavel. para establecer la forma como se distribuyen los ácaros en un cultivo comercial de clavel, se hizo necesario realizar conteos de la población de ácaros sobre cada uno de los tercios verticales de plantas de clavel, en nueve edades diferentes de plantas y bajo dos condiciones distintas de temperatura y precipitación. (ver figura 1). se tomaron tres hojas por cada tercio de planta y cinco plantas por edad de clavel trabajada, en cada una de las condiciones climáticas diferenciadas. es de anotar que las prácticas culturales realizadas al cultivo varían de acuerdo con la edad de éste y con las condiciones cllrnatológicas, lo que, indudablemente, está alterando los resultados aqu í expuestos. en las nueve edades de clavel, se contemplan plantas que no están en producción (4, 6 y 8 meses de edad). las cuales son denominadas claveles jóvenes; plantas que se encuentran en su pico máximo de producción (9, 10 y 11 meses de edad). denominadas claveles maduros y plantas en las cuales su producción ha declinado notablemente (19, 20 y 21 meses de edad). llamadas claveles muy adultos. . además, se determinó la preferencia de ácaros por las diferentes edades de clavel agrupadas en rangos y la forma como el clima afecta la distribución poblacional. las lecturas se realizaron sobre un cm2 de la parte media del envés de cada hoja de clavel y en ellas, se contabilizó la cantidad de: huevos, larvas, ninfas (móviles y quiescentes) y adultos presentes en la muestra. se ensayaron diferentes tipos de bolsas para la recolección de las muestras y finalmente, se seleccionaron las bolsas de papel de dos libras de capacidad, ya que eran las que provocaban la menor transpiración de las hojas del clavel, disturbaban muy poco la población de ácaros en la muestra, facilitanda el manejo, la marcación y el transporte de este material hasta el laboratorio. los conteos se hicieron el mismo día de la toma de muestras, para evitar alteraciones debidas al desplazamiento de los ácaros y a la condensación de vapor de agua procedente de la transpiración del material vegetal, que puede llegar a asfixiar las arañitas o hacer que se queden adheridas a las paredes de la bolsa. para los conteos de población, se iniciaba contando la cantidad de adultos, puesto que eran "los que mayor desplazamiento presentaban sobre la muestra al ser iluminados por la lámpara del esteroscopio y se continuaba con las ninfas y las larvas, hasta contar por último los huevos. en lo correspondiente al diseño experimental, ante la imposibilidad, por razones obvias, de mantener infestaciones altas de arañita roja carmín en el cultivo del clavel durante largos períodos de tiempo, se hizo necesario realizar muestreos completamente al azar sobre focos o parches del ácaro en cada edad de planta. 47 sólo se tomó una planta por cada foco y, de ella, se muestrearon al azar tres hojas por cada tercio de planta, es decir que se requerían cinco parches por edad de planta en cada una de las épocas climáticas. se trató en lo posible de que en los lugares muestreados por edad de planta, hubiese infestaciones similares. esto se tornó lento y dispendioso debido a las frecuentes aplicaciones de acaricidas que ocasionaron alta mortalidad, dificultando el estudio de la verdadera dinámica poblacional de estos microarácnidos. hospedantes secundarios de t. cínnabarínus (boisduval}. durante 1983-a y 1984-a y b se realizaron muestreos tendientes a obtener información acerca de las malezas, que estuviesen desempeñando este importante rol, dentro de la distribución estratificada de los ácaros en el cultivo. durante el semestre 1985-a con el procedi miento anterior se identificaron seis malezas como importantes hospedantes secundarios de arañita. se tomaron veinte' muestras al azar de cada maleza y en ellas se determinó la probabilidad de encontrarlas con infestaciones mayores o iguales al 800/0. la escala de valores de porcentaje de infestación que se tomó, fue: porcentaje de infestación 60% 48 caracterización sin ácaros en la hoja de la maleza muestreada. una décima parte de la hoja cubierta de ácaros. una quinta parte de la hoja cubierta por arañitas y puntos cloróticos aislados y visibles en la haz. una tercera parte de la hoja cubierta de ácaros y manchas cloróticas visibles en la haz. 80% tres cuartas partes de la hoja cubierta por ácaros y la haz totalmente clorótica. 100% hojas completamente cubiertas por arañita roja carm ín y necrosadas. resultados y discusion reconocimiento y recolección durante el semestre a de 1983, se visitaron algunos cultivos de flores en la sabana de bogotá, con el ánimo de reconocer tanto la arañita roja carm ín como las caracter ísticas del daño ocasionado por ella. las plantas del clavel resultaron ser las más frecuentemente atacadas por este ácaro, que presentó un patrón de comportamiento más o menos definido frente a factores tales como temperatura, precipitación y localización en los estratos de las plantas. identificación con ejemplares procedentes de la colonia de arañita roja carm ín mantenida en el laboratorio, se realizaron los montajes con los cuales se llevó a cabo la identificación del ácaro. para la identificación de la especie, se hicieron montajes de edeagos de machos, utilizando las guías y claves de krantz (1978), jeppson, keifer y baker (1975) y doreste (1979). entre otros, se encontró que este ácaro pertenece a la especie tetranychus cínnabarínus (boisduval). posteriormente esta identificación fue corroborada por el doctor flechtmann, h. w. hospedantes secundarios de t. cinnabarínus (boisduval)_ dado el vigor y agresividad de las poblaciones de arañitas, se cree que la mayoría de los ácaros que participan en la reactivación de la población, provienen de individuos resistentes a las aplicaciones de productos y de ejemplares que no son alcanzados por el tratamiento químico, muchos de ellos localizados en malezas hospedantes secundarios. cuadro 1. probabi lidad de encontrar malezas con infestaciones de arañita roja carmín mayores o iguales al 800/0, (suba, cundina· marca 1983·1984). hospedante secundario de t. cinnabarinus (boisduval) probabil idad de encono nombre trar infestanombre cient (fico vulgar cion 80°10 trifolium repens trébol blanco 56°10 stellaria media (l.) cyrill. yerba de la pajarera 42°10 poa annua l. piojillo, pata de gallina 30°10 veronica persica poir violetilla 15°10 holcus lanatus l. falsa pea 12°10 oxalis corniculata l. acederilla 10°/0 de acuerdo con la opinión de algunos profesionales que manejan cultivos de flores, la dificultad en el manejo de las malezas en cultivos de invernadero no estriba so lo en su control como tal, pues debe incluirse el control de sus semi ilas. las malezas que con mayor frecuencia se encontraron infestadas de arañita roja carmín se identificaron corno:" trifolium repens l.; stel/aria media (l.) cyril/.; poa annua l.; veronica persica poir.; holcus lana tus l.; y oxalis corniculata l. (cuadro 1). sin embargo, es necesario aclarar que no eran los únicos hospedantes secundarios de t. cinnabarinus en el cultivo de clavel, sino los de mayor importancia. comparación del ciclo de vida de la arañita roja carmín realizado sobre clavel y trébol blanco. en clavel, se encontró que, bajo las condiciones de temperatura (300c) y humedad rela* identificación realizada con colaboración del ing. guillermo torrado, anteriormente profesor de malezas u.n., facultad de agronom(a, bogotá. figura 2. ciclo de vida en d(as de t. cinnabarinus (boisduval) sobre hojas de clavel, con 300c de temperatura y 85°10 ± 501o de humedad relativa. tiva (850/0 ± 50/0), la duración fue de 21,38 días (figura 2), lo cual está de acuerdo con los resultados de otros autores. el estado de huevo fue el que mayor duración presentó (5,3 días) con un 24,790/0 de tiempo total. además, en este período se presentó el mayor porcentaje de mortalidad ya que de 100 huevos, sólo emergieron al estado larval 92 ácaros es decir, que se presentó una mortalidad del 80/0. esto puede ser debido a la fragilidad que presentan las posturas. los huevos pierden fácilmente su viabilidad, por tal motivo no pueden ser movidos del sitio en el cual fueron depositados. vale la pena anotar que de acuerdo con metodología y resultados de otros autores, este porcentaje de mortalidad de huevos es bajo. al estado de protoninfa fue al que le correspondió una mayor variabilidad con valores que oscilan entre 1 y 5 días de duración, con lo cual se obutvo un coeficiente de variabilidad del 30,570/0 (cuadro 2), seguido por el estado larval con 26,320/0 en donde, a pesar de todo, no se presentó mortalidad alguna, sino que por el contrario mostraron gran vitalidad y movilidad. al realizar el mismo ensayo, simultáneamente y bajo las mismas condiciones de temperatura y humedad relativa, pero sobre discos de hoja de trifolium repens l., la 49 cuadro 2. análisis estad ístico del ciclo de vida de tetranychus cinnabarinus (boisduval) en clavel. con temperatura de 30°c y humedad relativa del 850/0 ± 5%. estado coeficiente promedio número de de x individuos vartación huevo 5.30 larva 3.09 ninfocrisálida 2.58 pro toninf a 1.91 deutodrisál ida 1.48 deutoninfa 2.47 teliocrisál ida 1.00 adulto 3.55 10.4215 26.3219 25.2709 30.5728 19.6322 21.9037 23.4812 15.5046 100 92 92 85 83 80 80 75 figura 3. ciclo de vida de t. cinnabarinus (boisduval) con trébol blanco como sustrato, temperatura de 300c y humedad relativa 850/0 ± 50/0. duración del ciclo de vida de la arañita roja carmín fue de 17,95 días (figura 3), es decir que se observó una reducción del 16,04% con respecto a la duración obtenida en clavel. con esta reducción, el manejo de ácaros dentro de un cutivo de clavel, necesariamente debe tenerse en cuenta este tipo de hospedantes, puesto que, sobre algunos de ellos, es donde se desarrollan altas poblaciones en per iodos cortos de tiempo. en -trébol blancola mayor mortalidad se observó en el estado de huevo (11 %). por 50 cuadro 3. análisis estad ístico del ciclo de vida de tetranychus cinnabarinus (boisduval) en trifolium repens l., con temperatura de 300c y humedad relativa del 85% ± 5%. estado coeficiente promedio número de de x individuos variación huevo 4.72 larva 2.29 ninfocrisálida 2.27 protoninfa 1.92 deutocrisál ida 1.52 deutoninfa 1.42 teliocrisálida 0.80 adulto 3.01 12.5048 28.4053 26.5480 22.4391 25.2506 21.1279 27.4876 18.3012 100 89 87 85 85 81 78 73 lo tanto, la arañita roja carmín para manteo ner sus poblaciones y las ratas de crecirniento poblacional tan elevadas, se ve obligada a mantener un alto ritmo diario de oviposición. a las larvas correspondió la mayor variabilidad, cuando se alimentaron sobre trébol blanco, con un coeficiente de variación de 28,40% seguido muy cerca por los estadios de teliocrisálida y ninfocrisálida con 27,48% y 26,54% respectivamente. a pesar de que las larvas no poseen tanta movilidad como las deutoninfas, ellas son las que más accidentes sufren, lo que hace pensar que, en este primer estado móvil, los ácaros son muy débiles y poseen poca fortaleza en sus patas, debido al escaso desarrollo experimentado hasta ese momento, posiblemente al instinto de conservación tan pobre y al hecho de encontrarse en un hospedante secundario. si se observan los cuadros 2 y 3, se puede ver que, en términos generales, los estados móviles tienen la tendencia a ser más cortos cuando el sustrato es el trébol blanco y los estadios quiescentes a ser más largos; sobre este hecho se puede decir que los ácaros agio lizan sus estados móviles entrando con rnavor prontitud a los quiescentes, donde son más lentos sus procesos fisiomorfológicos, debido al cambio nutricional y ecológico a que se someten cuando viven sobre las male· zas. recuérdese que se tomó el trébol blancuadro 4. análisis de varianza para la variable número de arañitas roja carmín por estrato de plantas en 9 edades de clavel y dos épocas climáticas (suba, cundinamarca, 1984). ft fuente de varianza gl 's c cm fc 5°10 1°10 tratamientos 215 111,92 0,5206 10.411 1,24 1,352 repeticiones 4 0,56 1,1401 2,80 2,39 3,376 error experimental 860 43,07 0,050 -0-0-0total 1.079 155,55 coeficiente de variación = 5,58 co como sustrato secundario en esta parte del trabajo, por habérsele encontrado la mayor probabilidad de presentar altas infestaciones (mayores ° iguales al 80%). todo lo anterior favorece las reinfestaciones de arañita en cultivos de clavel, tratados químicamente, puesto que se reduce notoriamente su ciclo de vida sobre las malezas, permitiéndole poblaciones cada vez más "explosivas". si, estando sobre la maleza se da competencia por sustrato, los ácaros colonizan" nuevamente las plantas de clavel; cuando esto sucede, se reduce la presión que la población ejercía sobre la maleza, lo que le permite a esta última recuperarse del ataque al cual se vio sometida temporalmente. al repetirse nuevamente el tratamiento químico, los encargados de preservar la especie son los ácaros que se encuentran en las malezas o en otros sitios, donde llega muy poco el efecto de la aplicación más algunos focos que resisten el tratamiento cuando se encuentran sobre el clavel, siendo estos últimos muy importantes en la generación de "cepas" resistentes. distribución poblacional de t. cinnabarinus (boisduval) . puesto que t. cinnabarinus modifica su comportamiento, dependiendo de las condiciones ambientales reinantes, se tuvieron en cuenta dos épocas climáticas (figura 1). una época en la cual se presentó una temperatura máxima promedia de 320c y una precipitación acumulada de 23 mm, durante un per íodo de 60 días (10. de marzo31 de abril de 1984). y una segunda época con una temperatura máxima de 290c y una precipitación acumulada de 79 mm, durante un período de 60 días (10. de enero 29 de febrero de 1984). (cuadro 4). el resultado obtenido indiscriminadamente por estratos, para todas las edades de plantas de clavel y en ambas épocas climáticas, indica que el estrato medio es el sitio donde se ubica el mayor porcentaje del total de una población de arañita roja carrrun (37,551. el estrato superior soporta el 34,61% de la población y el menor porcentaje en el tercio inferior con 27,840/0 (figura 4). los ácaros "tetraniquidos ", según jeppson, keifer y baker (1975). presentan una respuesta positiva al fototropismo y una res40 lit ::t 30 -•.e -o"o 27,8 37,5ea 34,8 '0 o 20._e ue0jiu l.._; 10 ~• inferior medio superior figura 4. distribución vertical de "arañita roja carmín en el total de las plantas de clavel muestreadas. (suba, cundinamarca. 1984). 51 puesta negativa al geotropismo. esto llevaría a pensar que ser ía el tercio superior el lugar donde se ubicarían los ácaros y esto en parte se da en la realidad. lo que se puede observar en el campo y que explica en cierta forma esta aparente contradicción es que los ácaros prefieren, para su reproducción, áreas muy protegidas de condiciones adversas, vientos, plaguicidas, etc. estas áreas no pueden ser el tercio inferior de la planta, por el estado de deterioro de su follaje, por lo tanto, es el tercio medio el estrato ideal para la reproducción de la arañita roja carmín y para sus formas de vida más vulnerables como son la larva y los estados ninfales, incluyendo los quiescentes. para tetrsnvchus cinnsbsrinus, los estados inmaduros de vida equivalen a un alto porcentaje de la población y son precisamente las formas menos activas en cuanto a desplazamiento se refiere. cuando se acerca al estado adulto, se tornan más activos y responden mejor a los tropismos antes mencionados, localizándose en el tercio superior de la planta, en donde se observa mayor movimiento, causándole a un observador desprevenido, la impresión de ser all í donse se ubica la mayor parte pe la población. en cuanto a la distribución de los diferentes estados de la arañita roja carm ín del clavel, se estableció que es una población con una condición de equilibrio estable, donde los huevos representan el 37,190/0 de la población, las larvas el 20,500/0, las ninfas el 24,370/0 y los adultos el 17,940/0 (figura 5). este comportamiento de la población es realmente lo más preocupante, ya que muestra el alto grado de adaptación al cual han llegado estos ácaros en el clavel y, precisamente, esta condición es la que provoca, no tan sólo que las arañitas permanezcan en forma indefinida en la planta sino que la rata de crecimiento poblacional sea tan elevada, que en pocas semanas, el clavel sucumbe al ataque, sino, se efectáun controles o manejos oportunos y adecuados, (cuadro 6). otro aspecto que se puede entrever y que es reafirmado más adelante por las ecuaciones de regresión lineal, es el pobre control biolóqico natural que actúa sobre esta pobla52 40 30 ~ ---, r-r-37,1 20,5 24.3 17,9 , 20 10 huevo larva ninfa adulto figura 5. porcentaje de cada estado de vida presente en la población de arañita roja carmín dentro del cultivo de clavel muestreado. (suba, cundinamarca, 1984). cuadro 5. comparación de las poblaciones de arañita roja carm ín existentes en. cada uno de los tercios del total de las plantas de clavel muestreados. (suba, cundinamarca, 1984). estratos de población porcentaje plantas de de ácaros de la clavel contab iiizada población superior 318.490 a* 34,61 medio 346.611 b 37,55 inferior 256.204 c 27,84 * valores seguidaspor la misma letra, no presentan diferencias al 5010 (según prueba de comparaciones ortogonales). cuadro 6. comparaciones entre los diferentes estados de vida de la arañita roja carm ín presente en las 9 edades de clavel. (suba, cundinamarca, 1984). no. de ácaros porcentaje estado de por estado de de la vida vida población huevo 342.611 a* 37,19 larva 188.931 b 20,50 ninfa 224.553 e 24,37 adulto 165.200d 17,94 • valores seguidos por la misma letra, no presentan diferencias al 5010 de significancia (prueba de contrastes ortogonales). 5 larvas adultosy = 0.418 xt 0,863 4 5 4 3 3 2 2 r = 0,863 234 huevos 5 figura 6. recta de regresión lineal entre el total de poblaciones de huevos y larvas de tctranychus cinnabarinus. (suba, cundinamarca. 1984'. ción y que, en nada, frena su crecimiento. por supuesto que no estábamos esperando, a nivel de invernadero, un importante control de este tipo, pues, por el contrario, lo que se quiere resaltar es la ausencia de cualquier especie de enemigo natural, representándose este "ecosistema" de cultivo cernercial bajo invernadero, como el ideal para el desarrollo de la arañita roja carmín. en el cuadro 5, igualmente, se observa que a las ninfas les corresponde un mayor porcentaje que a las larvas, pero debemos tener en cuenta que, cuando nos referimos a las "ninfas", hacemos alusión a tres estados ninfales quiescentes y a dos estados ninfales móviles, por ésto en realidad, a cada estado ninfal le corresponde un pequeño porcentaje de la población, que, por dificultades en el manejo e identificación de los diferentes es· tadios, no fue posible establecer separadamente. la ecuación de regresión lineal (figura 6) obtenida entre huevos (x) y larvas (y), es la siguiente: y = 0,418 x + 0,863; r = 0,863 no obstante ser en el estado de huevo en donde se presenta el mayor porcentaje de mortalidad, la ecuación nos dice, que, de doscientos huevos, ciento setenta llegan a larvas; de aquí se desprende que la mortali· dad natural existente en los ácaros no es, en ninguna forma, importante como mecanismo de regulación y precisamente, por este creci6 larvas y= 0,344 x + 0,855 r = 0,962 2 43 5 figura 7. recta de regresión lineal entre el total de las poblaciones de larvas y adul tos de tctranvchus cinnabarinus muestreados. (suba, cundinamarca, 1984'. miento incontrolado es que las arañitas "se han tomado" los cultivos de clavel. el análisis de regresión lineal que pretende predecir en qué proporción la población de larvas (x) llegan a ser adultos (y), es el siguiente: y = a x + b. (figura 7). esta ecuación permite ver que, ale cada 15 larvas, 7 logran llegar al estado adulto; desde luego, este cálculo no tiene la intención de estimar las bajas que tiene la población por aigún motivo específico, sino que este cálculo se está realizando con base en los conteos, en los cuales no se investigan los motivos de las muertes presentes en cada caso. lo que sí se desea enfatizar es la alta proporción de individuos que logran llegar hasta el estado adulto, que son los más móviles, los que más se alimentan y aquellos que reactivan el creo cimiento de la población con sus posturas. los resultados muestran que los ácaros prefieren plantas jóvenes, debido probablemente a la facilidad de penetración de sus quel íceros hasta el mesofi lo de la hoja y a la riqueza nutricional de las mismas. el mayor porcentaje de la población se ubicó en plantas muy adultas que, aunque no poseen la riqueza nutricional de las anteriores ni la plasticidad de sus tejidos, brindan aspectos igualmente atractivos como son la mayor cantidad de follaje que los protege y hace más difícil la penetración de los plaqui53 cuadro 7. contrastes entre las poblaciones de t. cinnabarínus (boisduval) en todos sus estados, presentes en rangos de edades de clavel, en el total de las plantas muestreadas. (suba, cundinarnarca, 1984). población de edad del clavel ácaros presentes porcentaje de ~n,meses en la la población (rangos) muestra total 4,5 y 8 316.346 a* 34,34 9, 10y 11 284.049 b 30,83. 19,20y21 320.899 a 34,83 * valores seguidos por la misma letra no presentan diferencias al 50/0 de significancia (prueba de contrastes ortogonales). 16•e ".1 12 •"e 8 '0 'ü .!• 4:! .5 ~• "i ,i , /" \ ... ',/1 ",,'\,_-..._-.,...;.-_--_-_-..,----..-----~-~ \ \, \ \ \ \ \ \ \ i \ i e, '" ermro· febrero l~poe';¡lluvi0$81 427,111 indmduoi reglstredol, e2 • m.rzo (fpoee 1eca),494.233 individuos reolstrados. . (meses) 4 6 8 9 10 u 19 20 21 figura 8. infestación total de t. cinnabarinus en cada época climática determinada. (suba, cundinamarca, 1984). cidas y la alta humedad relativa que cobra este microclima, favoreciendo así el desarro110 y multiplicación de la arañita roja carmín. la menor población se presentó en el segundo rango de edades, con diferencias que resultaron ser significativas con respecto a los demás rangos (cuadro 7). con esto, no se quiere decir que estas plantas no son apetecidas por los ácaros, sino que, en ellas son más eficientes las aplicaciones y presentan un mayor vigor propio de las plantas jóvenes que les permite recuperarse mejorde los ataques. en la práctica, se ha visto que, en la medida en que se incrementa la temperatura, se incrementan, también, la poblaciones de añarita que incluso se tornan más activas. sin embargo, cuando se compararon los resulta54 l' dos obtenidos en los conteos en cada una de las dos épocas climáticas diferenciadas (figura 8), se encontró, ligeramente, mayor la población en épocas seca, pero esta diferencia no es significativa y además se observa que no existe una tendencia mayor en el incremento poblacional en ninguna de las dos épocas climáticas diferenciadas. lo anterior se puede expllcar, si ,se tiene. en cuenta que los técnicos conocedores de. esta situación enfatizan en las medidas tendientes al control y prevención de sus ataques, hecho que altera los resultados tendientes a establecer la verdadera dinámica poblacional de estos microarácnidos. es necesario aclarar que, en época seca, los ácaros son más móviles y se desarrollan en forma más rápida, pero, en condiciones de invernadero, la arañita roja carmín en el término de dos meses seca completamente' una planta adulta de clavel, independientemente de que se encuentren éondiéones de lluvia o de sequía. puesto que, en este trabajo, las poblaciones presentes' en época lluviosa van a depender en cierta forma las poblaciones de la época seca se estableció la siguiente correlación: epoca seca (x) epoca lluviosa (y) r = 0,803 ** (coeficiente de correlación). este coeficiente de correlación nos indica que el cambio promedio que se sufre en época seca es de 0,803 cuando en época lluviosa se ha sufrido cambio en una unidad, lo cual nos dice que un alto porcentaje de la población de la época seca es consecuencia lógica de la población que se presentó en época lluviosa. esto reafirma el concepto de controlar o seguir con mucho cuidado la presencia de los ácaros en todas las etapas del cultivo. nuevamente, se enfatiza que el manejo recibido por las plantas de clavel durante la época lluviosa debe diferir notablemente del manejo que se realice a los claveles durante la época seca. este hecho altera la dinámica de las poblaciones de arañitas evaluadas, de acuerdo con los resultados obtenidos en este trabajo. conclusiones 1. el ácaro comúnmente conocido como arañita roja carmín, presente en los cultivos de clavel de la sabana de bogotá, pertenece a la familia tetranychidae y a la especie tetrsnvchus cínnabarinus [biosduval). 2. dentro de un cultivo comercial de clavel, la arañita roja carmín mostró una condición de equilibrio estable en su población, donde los huevos representan el 37,190/0, las larvas el 20,500/0, las ninfas -estados móviles y estados quiescentesel 24,370/0 y los adultos el 17,940/0. 3. la "arañita roja carmín prefiere para su reproducción y sus estados de vida quiescentes," el tercio medio de una planta de clavel, por ser el sitio más protegido. a medida que se aproximan al estado adulto, los ácaros buscan el tercio superior de la planta en donde se observa mayor actividad. 4. el tercio inferior de la planta es el que soporta el menor porcentaje de la población, debido al estado de deterioro de su follaje. 5. los ácaros, para establecer sus colonias en un cultivo comercial de clavel, buscan plantas jóvenes (entre 4 y 8 meses de edad). probablemente debido a la facilidad de penetración de sus queliceros hasta el mesofilo de la hoja. sin embargo, el mayor porcentaje de la población se ubica en plantas muy adultas (entre 19 y 21 meses de edad) que brindan aspectos más atractivos para la colonia en sí, como son, la mayor cantidad de follaje que los proteje, haciendo más difícil la penetración de los plaguicidas y la alta humedad relativa que cobra este microclima y que es favorable para su desarrollo. 6. al compararse la población de arañita roja carm ín presente en una época calurosa y seca con otra época fr ía y húmeda, no se encontraron diferencias. pero es bueno anotar que los productores de clavel realizan más aplicaciones para el control de la arañita durante la primera que durante la segunda, lo que, probablemente, afectó los resultados de esta parte del trabajo. 7. existe un buen número de malezas que actúan como hospedantes secundarios de t. cínnabarinus boisduval, entre las cuales se destacan: trifolium repens l., stellaria media (l.) cyrill, poaannua l., veronica persica poir, holcus lanatus l., y oxalis corniculata l. 8. la rañita roja carm ín reduce en un 160/0 la duración de su ciclo de vida, cuando el sustrato es trifolium repens l. (trébol blanco). lo cual hace que esta maleza sea de mucha importancia para la conservación de estos microarácnidos en un cultivo comercial de clavel. recomendaciones 1. puesto que se ha encontrado que un alto porcentaje de la población de la arañita roja carmín, se localiza en los dos tercios superiores de la planta del clavel, las aplicaciones para su control se deben dirigir hacia estos sitios, sin descuidar, por ningún motivo, el tercio inferior. 2. se aconseja realizar programas de muestreos más frecuentes, especialmente en cultivos de claveles jóvenes o demasiado adultos, puesto que éstos son los estados con más facilidad de infestación y desarrollo rápido de altas poblaciones de ácaros. estos muestreos se deben. orientar, principalmente, hacia los extremos de las camas, en lugares de exposición directa al sol y cercanos a caminos destapados, con altas poblaciones de malezas. 3. medidas encaminadas a controlar el paso de personal de sitios infestados a sitios sin problemas de arañitas reducirían notablemente su presencia dentro del cultivo. 55 4. es muy importante efectuar el control de malezas, no solamente entre camas sino también dentro de las mismas, en donde generalmente llegan muy tarde las medidas de control. 5. es necesario hacer nuevas evaluaciones de la población de malezas que están actuando como hospedantes secundarios de la árañita roja carmín y de la probabilidad de encontrarlas infestadas por ácaros, en otros sitios donde se cultiva el clavel. bibllografia 1. arango, f. 1975. arañita roja o lasarañuelas. manual de floricultura toa (102-104): 193. 2. asccotflores. 1980. documento mecanografiado. uso interno de asocolflores. 3. baker, e.w. and wharton, c.w. 1964. an introduction to acarology. mc.millan 4th. edito new york. 4. borror, d.j. delon g. d. m., and triplehorn, c.a. 1976. an introduction to the study of insects 4th. edition. pags.1-135. 5. cárdenas, j., franco, o., romero, c. y vargas, d. 1970. malezas de clima frío, i.c.a. págs. 1-125. 6. chandler, l.d., and s.m. corcoran. 1981. distribution densities of tetranychus cinnabarinus on greenhouse grown cordiaeum varíegatum. entomology society of america. págs.721-723. 7. doreste, e. 1979. acarlogía. univ. central de venezuela. facultad de agronomía. maracay. pág. 285. 8. figueroa, a. 1977. insectos y acarinos de colombia. universidad nacional. facultad de ciencias agropecuarias. palmira. pág. 685. 9. flechtmann, h. and e.w. baker. 1970. a prellmi nary report on .the tetranych idae (acarina) of brasil. published by the entomo· logical socretv of america. págs. 156-163. 10. guerrero, j.m. y a.c. belloti. 1980. contri· bución al ~onocimiento de algunos ácaros fi· t6fegos encontrados en-"el cultivo 'de la yuca (manihot esculenta crantzl. colombia, ciat, cali. 11. holley, w.d. and r. bakar. 1963. carnation production colorado state univarsity, brown co. inc. debuqua, lowa. págs.123-174. 56 12. jara, b.a. acosta y c. cardona. 1979. efecto de cinco variedadesde fríjol sobre la biología y la fecundidad de la arañita roja, tetranychus desertorum banks. ciat. cali. pág. 22. 13. jeppson, l.r., h.h. keifer and e.w. baker. 1975. mites injurious to economic plants. university of california press.pág. 614. 14. krantz, g.w. 1978. a manual of acarology. 2th. edito oregon, state university book stores inc. pág. 509. 15. livschitz, i.s. y a. salinas. 1968. preliminaras acerca de los ácaros tetranycos de cuba. centro nacional fitosanitario. cuba. pág. 140. 16. ramírez, l. y a. acosta. 1979. resistencia varietal en fríjol común, al ataque de la arañlta roja, tetranychus desertorum. cali. resú' menesvi congreso. socolen. 36. 17. rodríguez, j.g. 1953. detached leaf culture in mite nutrition studies. j. econ. entomol. 46(4).713. 18. rodríguez, j.g. 1971. feeding behavior and nutricional requeriments of some acari. congreso of acarotoqv , prague. págs. 739-743. 19. rincón, o. 1975. el clavel y su cultivo. manual de floricultura. toa (102-103): 193. 20. salas, l.a. 1978. algunas notas sobre lasarañltas rojas (tetranychidae: acaril. halladas en costa rica. agronomía costarrisence. 2 (1): 47-59. 21 siegler, e.h. 1974. leaf-disk technique for laboratory test acaricides usda. j. econ. entomol. 4 (2): 208. 22. suárez, r. y r. ortiz. 1981. biología, reconocimiento e identificaci6n de la arañita roja (tetranychus sp.) en clavel [dianthus caryophyllus l.) universidad nacional de colornbia. facultad de agronomía. tesis i.a. págs. 1·70. 23. tuttle, d.m. and e.w. baker. 1968. spider mite of south western united state and revision of the family tetranychidae. univ. of arizona press.tucson, arizona. 24. urueta, e.j. 1975. arañas rojas (acarina: tetranichidae) del departamento de antloquia. revista colombiana de entomología. vol. 1 nos. 2 y 3. 25. urueta, e.j. 1980. taxonomía, biología y ecología de ácaros, seminario acaros fitófa· gos socolen, buga, págs. 1·21. 26. van de vria, m., j.a. mc murtry, and c.b. huffaker. 1972. ecology of tetranychid mit.s and their natural enemies. a. review hilgardla. 41 (13) 343-405. 27. zuluaga, j.1. 1971. lista preliminar da ácaros de importancia agrícola en colombia. acta agronómica. palmira. vol. xxi. (3). págs. 119-132. agronomía colombiana. 1991. volumen 8, número 2: 317 321 efecto del silicio sobre la disponibilidad de fosforo en un andept y un oxisoll jairo orlando moncada2 orlando puentes2 y luis jorge mesa3 resumen. el presente ensayo trató de cuantificar el efecto de la adición y época de aplicación de enmiendas silicatadas (ceniza de cascarrilla de arroz y metasilicato de sodio)! sobre la disponibilidad de fósforo en dos suelos altamente fijadores del elemento un dystrandspt típico y un haplorthox tropetico, provenientes de las series "berrneo" (sabana de bogotá) y "la libertad" (villavicencio, meta). un preensayo a nivel de laboratorio determinó aproximadamente las dosis más adecuadas de enmiendas y la época de aplicación de éstas y del fósforo. con los resultados del preensayo se realizó un ensayo de invernadero evaluando como varibles de respuesta el rendimiento (peso seco) y el contenido de silicio y fósforo en el suelo y en la planta indicadora utilizada rabanito rojo {rephsnus sativus). los mejores resultados se obtuvieron en el oxisol con la aplicación de tres toneladas por hectárea de la ceniza de cascarilla de arroz veinte días después de la aplicación de fósforo. en el andept no hubo respuesta a la aplicación de enmiendas silicitadas, mientras que el metasilicato produjo efectos negativos en los dos suelos. abstract. the effect of doses and time of application of siliceous amendments (rice husk-ashes and sodium metasilicate) on the phosphorus availability in two acid soils (oxisol and andept) was quantified. alaboratory essay was conducted in order to determine both the nearly appropiate doses 1 basado en la tesis presentada por j. o.m. y o.p. como requisito parcial para optar al título de lngeniero agrónomo. 2 anteriormente. estudiantes de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 3 profesor asistente, facultad de agronomía, unlversidad nacionalbogotá, a.a. 14490 santafé de bogotá, d.c., colombia. and the time of application of the amendments against phosphate application. by using this information a green house experiment was conducted to evaluate the amendrnents effect on yield of radish fraphanus sativus) and on phosphorus and silica content in soils and plant. the application of ashes twenty davs after phosphorus application showed the best results on the oxisol, but no significant difference was shown on the andept. sodium metasilicate shown negative effects on both soils. the best amoun of rice husk-ashes seems to be close to three tons/ha applied twenty days after phosphate application on the oxisol. introduccion características predominantes como ph bajo y alta capacidad de fijación de fósforo son limitantes químicas reconocidas en suelos tropicales de importancia agrícola tales como ultisoles, oxisoles y andepts. las condiciones químicas mencionadas hacen que las prácticas de fertilización realizadas en estos suelos y en particular la aplicaciónde materiales fosfatados resulte de muy bajos niveles de eficiencia y en consecuencia costosa si se compara con suelos de mejores características químicas. investigaciones' realizadas en otros países reportan efectos positivos en el rendimiento y absorción de fósforo por la planta mediante la aplicación de enmiendas silicatadas. a este respecto a nivel del país, son escasos los trabajos realizados. en el ensayo de invernadero se evaluó el efecto de la época de aplicación de la enmienda y del fósforo sobre la disponibilidad de este último. el presente trabajo se llevó a cabo durante el segundo semestre de 1988 y el primero 317 de 1989 a nivel de laboratorio e invernadero de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bogotá. si bien el papel del silicio tanto en el suelo como en la planta no está bien definido, se cita a este elemento como importante en el sistema suelo-planta evidenciando que se acumula preferentemente, en la parte aérea de la planta (fasbender y muller, 1967; okuda, 1964 y comhaire, 1966). comhaire (1966). reporta que la translocación de elementos dentro de la planta es favorecida por la presencia de silicio así como también que existe una relación inversa entre la concentración de silicio y transpiración. el mismo autor junto con raleigh (1'963) y taylor (1960), reportan que el silicio favorece el crecimiento del arroz y lo hace resistente al ataque de microorganismos (piricularia oryzae) y el de ciertos insectos. okuda (1964), anota que aunque el silicio no se considera como elemento esencial para las plantas, se h.an encontrado deficiencias y respuesta a la aplicación del mismo para algunas especies de pastos y particularmente en caña y arroz especialmente en suelos tropicales altamente lixiviados. en arroz se han reportado mayores rendimientos por crecimiento más erecto de la hoja, mayor tolerancia a plagas y enfermedades, menor absorción de hierro y manganeso cuando estos se encuentran en cantidades tóxicas en el suelo y quizás un mayor poder de oxidación de las rafces. sánchez (1981) reporta que aplicaciones de silicatos en caña de azúcar y en ausencia de problemas de fijación de fósforo, producen aumentos de materia seca, contenido de sacarosa, tallos de mayor tamaño y mayor número de hojas funcionales. fisher (1929) y raleigh (1963), reportan efectos benéficos por la aplicación de enmiendas silicatadas sobre el rendimiento de cebada y tomate, pero sólo para suelos deficientes en fósforo. suehissa et al (1963). trabajando con un latoso i húmico de hawaii de concentración media de si02 total, encontraron respuestas favorables a la aplicación de silicatos de calcio y sodio. 318 de datta (1962). aplicando 1120 kg/ha de silicato de na, observó incrementos en la producción de trigo y arroz pero no en trébol con ó sin presencia de fósforo. así mismo, khan y roy (1964) anotan efectos positivos sobre el desarrollo, producción y absorción de fósforo en plantas de yute al aplicar 104 lbs/acre de metasilicato de sodio. sawarker y pathak (1985), encontraron respuestas directamente proporcionales a la aplicación de silicatos sobre el rendimiento y la concentración foliar de fósforo y silicio en plantas de maíz. ortiz y león (1982), aplicando silicato de ca (1ton/ha si02) reportan aumentos en la absorción de fósforo en fríijol y stylosanthes guyanensis, cuando la enmienda fue aplicada treinta y quince días después del fósforo respectivamente. guerrero et al (1972). trabajando con suelos volcánicos de nariño, anotan como incrementos en la concentración de si02, disminuyeron la precipitación total de fósforo y en especial la formación de fosfatos de hierro. varios autores (khan y roy, sawarkar y pathak, ortiz y león, fasbender y muller entre otros). atribuyen el efecto benéfico de la adición de silicatos a un desplazamiento de los fosfatos retenidos en los sitios de adsorción del suelo. otros atribuyen al silicio un efecto nutricional dentro del metabolismo vegetal, que podría sustituir en cierta forma al fósforo (okuda, comhaire). materiales y metodos los suelos estudiados fueron un tropeptic haplorthox (serie" la libertad") y un typic dystrandept (serie bermeo). las características qu fmicas de los dos suelos se consignan en el cuadro 1. como enmiendas silicatadas, se utilizó ceniza de cascarilla de arroz (850 ppm de silicio soluble determinado por el método merck ácido b-silicomol íbdico reducido) y metssllicato de sodio (na2si035h20 28% de si02) como fertilizante fosfatado se utilizó super fosfato triple comercial (sft:46% de (p205)' como planta indicadora se utilizó rábano rojo (raphanus sativus). característica cuadro 1. análisis químico de suelos, series la libertad y barmao. dystrandept t íp icohaplortox tropeptico textura ph franco arcillo-aranoso 4.8 franco 5.2 c.i.c." aluminio calcio de cambio magnesio de cambio potasio de cambio sodio de cambio fósforo asimilable materia orgánica 12.0 meq/l 00 9 0.6 meq/l 00 9 2.98 meq/l00 9 1.70 meq/l00g 0.10 meq/l00 9 0.30 meq/l00 9 14 ppm 4.750.0 32.2 meq/l00g 0.72 meq/l 00 9 4.68 meq/l 00 9 1.70/meq/l 00 9 0.50 meq/l 00 9 0.20 meq/l 00 9 6 ppm 11.30,6 "con acetato de amonio ph 7.0 a nivel de laboratorio se realizó un preensayo en materas plásticas con 200 g' de suelo, empleando un diseño completamente al azar (d.c.a.) con dos replicaciones, en un arreglo factorial donde se involucraban dos formas de aplicación de la enmienda silicatada: 20 dras antes y 20 días después de aplicado el sft; siete niveles de ceniza equivalentes a o; 0,25; 0,5; 1; 2; 4 y 8 ppm de silicio soluble; tres niveles de sft (o, 300 y 600 ppm de p205). el ensayo de invernadero se realizó en materas plásticas de 1.500 centf metros cúbicos de capacidad empleando un (d.c.a.) con tres replicaciones, trabajando cada suelo independientemente en un arreglo factorial 4 x 4 x 3 para los siguientes niveles: ceniza o; 0,3; 0,6; y 1 pprn silicio soluble. metasilicato de sodio: o; 1; 2 y 3 ppm de silicio soluble sft (0,150 y 300 ppm de p205). para el oxisol se aplicó primero el sft y luego las enmiendas silicatadas; en el andept se invirtió el orden de aplicación. después de la aplicación de cada una de las fuentes silicatadas o fosfóricas las unidades experimentales se sometieron a perradas de incubación de 20 días y humedad constante próxima a capacidad de campo. como fertilización de balanceo se aplicaron 75kg. de n y 25 kg de k20 para el andept y a 75 kg de n y 75 kg de k20/ha para el oxisol, utilizando urea corno fuente de n y cloruro de potasio como fuente de potasio. las variables de respuesta escogidas fueron: rendimiento (peso seco (gr), silicio (ppm) en suelo y en planta, fósforo disponible (ppm) en suelo y concentración foliar de fósforo (ppm). resultados preensayo. en el oxisol se hallaron diferencias altamente significativas entre disponibilidad de fósforo y la aplicación de si soluble entre o y 1 ppm, equivalente a 3.240 kg/ha. en cuanto a la época de aplicación, se encontró mejor respuesta en el oxisol cuando se incorporaban primero el sft y luego la ceniza. el andept no mostró diferencias significativas, pero en general mostró un mejor promedio de disponibilidad de fósforo con la aplicación primero de ceniza y luego de fósforo. ensayo de invernadero. al igual que en el preensayo, se observó respuestas positivas a las variables escogidas y la adición de fósforo. la ceniza influyó significativamente sobre el peso seco y el silicio soluble en el suelo; además mostró respuesta positiva en silicio foliar y fósforo disponible en suelo, pero no para contenido foliar de fósforo. el metasilicato de sodio presentó efectos negativos sobre las variables rendimiento y sobre fósforo y silicio en suelo y planta. las interacciones fósforo-metasilicato y ceniza metasilicato demostraron respuesta negativa. el andept presentó respuesta especialmente a la aplicación de fósforo, pero con la aplicación de ceniza no reportó diferencias estadísticamente significativa para las diferentes variables de respuesta. el metasilicato de sodio influyó positivamente (1 % ) sobre el rendimiento. 319 discusion ensayo preliminar. las bajas respuestas encontradas a la adición de ceniza para el andisol, se pueden atribuir a la presencia de alofana, material con relación si02/r203 no constante y que podría producir lnsolubllización del silicio agregado. (fasbender 1975). aplicaciones mayores a 3,24 ton de cenizal ha para el andisol (1 ppm de silicio soluble). posiblemente produjeron precipitaciones de los silicatos haciendo que su efecto sobre la disponibilidad de fósforo no fuera efectiva; tales resultados difieren del rango establecido por elgawhary y lindsay (1972), para que produzcan procesos de precipitación de silicio 51 ppm para el silicio amorfo y 2.8 ppm si para el cristalino. la forma de aplicación (fósforo-ceniza). presentó los mejores resultados, tal hecho se explicaría por los conceptos de raupach y piper (1959). quienes observaron ante la aplicación de silicatos un afecto temporal en la utilización del fósforo por la planta, atribuyendo tal hecho a una rápida inactivación del silicio por r.ealización con r203 (fe203 + a2203), impidiendo así una íntima reacción entre el fósforo y óxidos de fe y al. así, cuando se aplica el silicio en primera instancia habría mayor posibilidad de disminuir las reacciones con los r203 del suelo y el p-adicionado. ensayo invernadero. la respuesta del oxisol a la adición creciente de fósforo mostró una relación directa con la cantidad de silicio en la planta. low y black (1948). anotaron como adiciones de compuestos fosfóricos están en capacidad de liberar silicatos de las arcillas minerales; al producirse tal liberación, el silicio se acumularía en la parte aérea de la planta coincidiendo con lo expresado por fasbender y muller (1967). el efecto positivo de la ceniza sobre rendimiento (peso seco), correlacionó mejor con los valores de silicio foliar que con la concentración foliar de fósforo; si bien se observó también cierta tendencia positiva en el nivel de fósforo disponible en el suelo y rendim iento. tal comportamiento concuerda, en cierta forma, con las teorías de okuda (1964) y comhaire (1966). quienes atribuyen al silicio un cierto papel como nutriente 320 dentro del metabolismo vegetal, pudiendo sustituir en cierta forma al fósforo. los efectos negativos del rnetasilicato de sodio sobre la mayoría de las variables de respuesta, indicarían que ante la aplicación de dicha fuente se presentan procesos que indisolubilizan tanto a fosfatos como a silicatos. kirk y o:thmer (1968), catalogaron al silicio como un elemento débilmente electronegativo con una tendencia mayor a la formación de compuestos con los no metales que con los metales. tal concepto concuerda en cierta forma con los resultados obtenidos. la respuesta de aplicación de fósforo en el andisol, al igual que para el suelo anterior, mostró además, una alta correlación con el silicio foliar. los efectos positivos del metasilicato de sodio sobre el peso seco no se correlacionaron con mayores concentraciones de fosfatos o silicatos en suelo o en planta, presumiéndose entonces un efecto benéfico del ión sodio sobre el rendimiento de la planta indicadora (raphunus sativus). conclusiones 1. para los dos suelos estudiados, adiciones de fuentes fosfatadas, produjeron aumentos en la presencia de silicio a nivel foliar. 2. la adición de ceniza de cascarilla de arroz al oxisol (la libertad), reportó efectos positivos sobre la disponibilidad de fósforo y en rendimiento (peso seco), en particular al aplicarla después del material fosfórico. 3. sin embargo, la ceniza no parece estar en capacidad de cambiar significativamente los mecanismos de fijación de fósforo del suelo "la libertad". se recomienda por lo tanto adelantar investigaciones que determinen el efecto residual de las fuentes silicatadas sobre la relación silicio-fósforo en el suelo; involucrando además el uso de otras fuentes silicatadas, e incluyendo como una nueva variable de respuesta la cantidad de aluminio extractable en el complejo de cambio. 4. no se encontró relación entre el aumento del peso seco y la concentración foliar de fósforo ante la aplicación de ceniza en el oxisol, no descartándose un posible efecto nutricional del silicio en el metabolismo vegetal. 5. el metasilicato de sodio, produjo efectos negativos en la mayoría de las variables de respuesta para el oxisol, 6. el fósforo fue el factor de mayor influencia sobre las variables de respuesta del andept (serie bermeo). 7. aplicaciones de metasilicato de sodio al andisol (serie bermeo}, afectaron positivamente los rendimientos de la planta indicadora, sin embargo no se atribuye tal respuesta a mayores niveles de absorción de fosfatos o silicatos. agradecimientos merck de colombia. drs. alfonso rey y javier davila, por su valiosa colaboración y financiación del proyecto. 1.0. francisco gallano sedano. profesor asociado y director del laboratorio de suelos de la facultad de agronom ía, universidad nacional de colombiabogotá, codirector del proyecto. literatura citada 1. comhaire, m. 1966. the role of silica for plants. agricultu ral digest. 7: 9-18. 2. de datta, n.p. 1962. effect of sodium silicate on the berseern (trifolium alexandrinum. ind. j. agr. sci. 32: 219-227. 1962. 3. elgawhary, s.m. y w.l lindsay 1972. solubiiity of silica in soils. soilssci. soc.amer. proc. 36: 439-442. 4. fasbender, h.w. 1975. ouímica de suelos, con énfasis en suelos de américa latina. segunda edición. editorial ii ca. turrialba. costa rica. 398 p. 5. fasbender, h.w. y l. muller. 1967. uso de enmiendas silicatadas en suelos altamente fi[adores de fosfatos. 1. efecto de aplicaciones de metasilicato de sodio. turrialba. 17: 372375. 6. fisher. ra. 1929. preliminary note on the effects of na2si03 in increasinq the yields of barley. j. agric. sci. 19: 132-139. 7. guerrero, r.r. burbano, j. y t. cabrera. 1972. estado y fijación del fósforo en suelos volcánicos del sur de colombia. ii panel sobre suelos volcánicos de colombia. ica-oea. universidad de nariño. pasto. 8. khan, d.h. y a. c. roy, 1964. growth, p-uptake and fibre cell dimensions of the jute plants as effected by silicate treatment. plant and soil. 20: 331-336. 9. kirk, r.e. y d.f. othmer. 1968. silice y silicatos. enciclopedia de tecnología química. 14: 493-653. 10. low, p.f. y c.a. black, 1948. phosphate induced decomposition of kaolinite. soil sci. socoamer. proc. 12: 180-184. 11. okuda, a. 1964. the role of the silicon. annual report irri. los baños-filipinas. 123145. 12. ortiz, g_y a. león. 1982. efecto de la época de aplicación de dos enmiendas en la disponibilidad de fósforo en un oxisol de carimagua, colombia. suelos ecuatoriales. vol. xii. no. 2. 13. raleigh; g.h. 1963. some effects of varios silicates, lime and gypsum on growth of tomato plants in western and eastern soils of low levels of phosporus nutrition. cornell agricultural station. memorias 326. 14. raupach, m. y c.s. piper. 1959. interactions of silicate and phosphate in a lateritic soil. aust. j. agr. res. 10:818-831. 15. sawarkar, m_j. y b.k. pathak. 1985. effect of silicate and phosphate aplication on nutrition of maize. journal of the indian society of soil science. vol. 33. no. 4. 16. sánchez, p.a. 1981. suelos del trópico. primera edición. iica. san josé costa rica. 325 p. 17. suehisa, r.h., o.r, younge y g.d. sherman. 1963. effects of silicite on phosphorus evailability to sudan grass grown on hawaiian soils. hawaiian agricultural experimental station. thecnical bulletin no. 51. 37 p. 18. taylor, a.w. 1960. the agronomic value of silica. literature review survey. tennesseevaliey authorithy. div. chem. branch wilson dam. alabama. report. 693. 321 capitulo vii estudio del antagonismo de algunas especies de trichoderma aisladas de suelos colombianos en el control de fusarium oxysporum y rhizoctonia solani. ricardo ellas1 (q.e.p.d.), omar arcos' y germán arbeláez2 introducción el estudio de las relaciones existentes entre los organismos del suelo ha permitido modificar ciertos factores para controlar la actmdad de algunos patógenos que ocasionan enfermedades de importancia económica en diversos cultivos. el control biológico de algunos patógenos es un fenómeno natural, común en los suelos; prácticamente, todos éstos contienen organismos con potencial para suprimir el desarrollo de las enfermedades de las plantas (linderman et al, 1983). los diversos organismos responsables del control biológico de los fitopatógenos actúan mediante los procesos de antagonismo y protección cruzada. el antagonismo ocurre mediante los mecanismos de antibiosis, competencia, lisis, predación y parasitismo (baker, 1985). diversos investigadores han encontrado que ciertas especies de trichoderma tienen una gran actividad antagonista sobre patógenos, como fusarium oxysporum, rhizoctonia solani, pythium u/timum, sclerotium rolfsii y sclerotinia sclerotiorum, causando una reducción importante de las enfermedades que ocasionan (elad et al, 1980; sivan y chet, 1985). el género trichoderma es un hongo muy común en casi todo tipo de suelo y sus diferentes especies se caracterizan por ser colonizadores secundarios, muy abundantes en materia orgánica en descomposición y en la superficie de las raices de diversos tipos de plantas (papavizas, 1985). rifai (1969), en la revisión taxcnómica del género trichoderma incluyó nueve especies; de estas especies, t. harzianum ha sido la más efectiva en el control biológico de diversos patógenos del suelo, seguida por las especies t. hamatum y t. viride 1 biólogo, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá o.c. , profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá o.c. 52 (cook y baker, 1983). las diferentes especies de trichoderma se caracterizan portener un crecimiento micelial rápido y una abundante producción de esporas, lo cual ayuda a la colonización de diversos sustratos y del suelo. además, algunas especies producen antibióticos, compiten muy bien por nutrientes, son micoparásitos muy activos y son competidoras muy eficientes de la rizosfera (papavizas, 1985; ahmad y baker, 1987). lasespecies trichodermaharzianumy t.hamatum han sido especialmente eficientes en el control de rhizoctonia solani (liu y baker, 1980; chet, 1987). diversos aislamientos de trichoderma harzianum se registran en el control de algunas enfermedades ocasionadas por rhizoctonia solani en tomate y berenjena (hadar et al, 1978), frijol (elad et al, 1980), fresa (elad et al, 1981), clavel (elad et al, 1981; chang, 1982), habichuela (marshall, 1982) y cafeto (rincón et al, 1992). aunque elcontrol ejercido porespecies de trichoderma de diversas enfermedades ocasionadas por fusarium oxysporum es inferior al encontrado para las enfermedades causadas por r. solani, se tienen algunos pocos ejemplos. marois et al (1981) lograron,con una mezcla conidial de trichoderma harzianum, aspergllus ochraceus y penicillium tunioulosum, una reducción apreciable de la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f .sp. radicis/ycopersici en tomate. sivan y chet (1985) encontraron con algunos aislamientos de trichoderma harzianum una reducción de fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum enalgodón y fusarium oxysporum f.sp. me/onis en melón. kim y jee (1988) lograron con trichoderma harzianum, una reducción de fusarium oxysporum f.sp. cucumerinumen pepino cohombro. locke et al (1982) encontraron, una reducción importante de fusarium oxysporumf.sp. chrysanthemien crisantemocon algunos aislamientos de trfchoderma viride. además, se ha encontrado que algunas especies de trichoderma y en especial trichoderma harzianum, tienen el potencial de aumentar el erecimiento y desarrollo de las plantas; ésto parece deberse a la inhibición de patógenos menores y a la producción de factores que estimulan el crecimiento de la planta y favorecen la toma de nutrientes (widham st al, 1986; chang st al, 1986; chet, 1987; baker, 1990). el objetivo de este trabajo fué el estudio del antagonismo de diferentes aislamientos del hongo trichodsrma, obtenidos del algunos suelos colombianos, sobre los patógenos fusarium oxysporum f.sp. cucumennum y rhizoctonia solani. materiales y metodos los ensayos se realizaron en los laboratorios de la facultad de agronomfa de la universidad nacional de colombia en bogotá. obtención e identificación de los aislamientos de trlchoderma y de los patógenos. los aislamientos de trichoderma utilizados en la investigación se obtuvieron de varias muestras de suelo procedentes de la sabana de bogotá y del valle de rionegro (antioquia), usando el medio selectivo para el genero trichoderma desarrollado por elad st al (1981) y el medio de cultivo papa dextrosa agar (pda). para la identificación taxonómica de las especies de trichoderma, cada . aislamiento obtenido se desarrolló en cajas de petri con el medio de cultivo agar-avena y se incubó a 24°c durante 2 semanas; luego, se realizaron mediciones de 100 conidias por cada aislamiento y se identificaron utilizando la clave de rifai (1969). para el trabajo, se seleccionaron finalmente 17 aislamientos del antagonista. como ayuda en la identificación taxonómica de las especies de trichoderma, se realizaron pruebas de compatibilidad vegetativa entre cada uno de los aislamientos utilizando cajas de petri con el medio agar -avena. en el centro de la caja se colocaron dos discos de agar de seis miumetros de diámetro, procedentes de aislamientos de trichodsrma, separados, el uno del otro, tres centimetros; las cajas se incubaron a 24°c durante 3 semanas y se replicaron 3 veces. como patrón de comparación, se utilizó el aislamientos t 95 de trichoderma harzianum (identificado inicialmente como trichoderma hamatum), el cual ha mostrado un gran poder antagónico contra algunos hongos frtopatógenos. inicialmente, dicho aislamiento fué obtenido por baker (chet y baker, 1981) de un suelo colombiano naturalmente supresivo a rhizoctonia solani y, posteriormente mediante mutación qufmica se hizo tolerante a benomil. el aislamiento t 95 de trichoderma harzianum fué suministrado por el profesor ralph baker de la universidad estatal de colorado, fort collins, colorado, estados unidos y el aislamiento de fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum fué aislado de plantas de pepino cohombro cultivadas en fusagasugá, cundinamarca y el aislamiento rs-7-80 de rhizoctonia solani provino del programa de frijol del centro intemacional de agricultura tropical (ciat) de palmira, valle del cauca. pruebas de antagonismo in vltro. para determinar la capacidad inhibidora y de colonización de los diferentes aislamientos de trichodsrma sobre los hongos patógenos fusarium oxysporum f.sp. cucumsrinumy rhizoctoniaso/ani, se realizaron pruebas de antagonismo in vitro. en cajas de petri con pda, se colocaron dos discos de agar de seis miumetros de diámetro, un disco procedente de un aislamiento de trichoderma y el otro procedente de colonias de unode los patógenos. para evaluar su capacidad invasora, el diámetro de las colonias de cada uno de los hongos se registró diariamente. las cajas de petrise incubaron a 24°c. pruebas de micoparasitismo in vltro. para observar el posible parasitismo entre los aislamientos .de trichoderma sobre los dos hongos patógenos, se realizaron pruebas in vitro utilizando la técnica de microcultivos de riddel; sobre el portaobjeto, se colocaron dos discos estériles de pda de 4 mm de diámetro y 0,5 mm de espesor, a una distancia de 1o mm entre ellos. sobre uno de los discos, se colocaron esporas de uno de los aislamiento de trichoderma y, en el otro, se colocó una porción de micelio de uno de los pátógenos y, luego, los dos discos se cubrieron con un cubreobjeto estéril. las cajas de petri se incubaron a 24°c y se replicaron tres veces. posteriormente, cada ocho horas, se hicieron observaciones al microscopio. pruebas de antagonismo en plantas. para evaluar la capacidad antagónica de los 18 aislamientos de trichoderma y su potencialidad para controlar enfermedades de plantas, se hicieron varios ensayos utilizando plantas de pepino cohombro de la variedad "straigh eight" inoculadas con fusarium oxysporumf.sp. cucumerinumy de plantas de frfjol de la variedad "porrillo sintético", inoculadas con rhizoctonia sola ni. 53 paraestos ensayos, los aislamientos de trichodefttis se propagaron en cajas de petri con pda y se incubaron a 24·c durante 10 dlas; luego, se prepararon suspensiones de conídías en agua destilada estéril a una concentración de 1,5 x 1oeconidias por mililitro. el inóculo de fussrium oxysporum se preparó agregando trozos de micelio a erlenmeyersde 2.000 mililitros que contenlan 600 gramos estériles de avena yse incubaron a 24·c durante 30 dlas; luego, ellnóculo se secó al aire, se trituró en una licuadora y se tamizó utilizando una malla de un millmetro. el inóculo de rhizoctonis solsni se preparó en un medio compuesto por suelo, papa cortada yagua en proporciones de 4:1 :10; el medio se colocó en erlenmeyers de 1000 mililitros, los cuales se llenaron hasta la mitad de su capacidad y se esterilizaron a 121·c durante 1 hora por tres dlas consecutivos; luego, el medio se inoculó con trozos de micelio y se incubó a 24·c durante dos semanas, agitando diariamente. para el ensayo con plántulas de pepino cohombro, el patógeno fussrium oxysporumf.sp. cucumerinum se inoculó en proporción de 1% por peso y se colocó en materos plásticos con 300 gramos de suelo estéril, mezclándolo uniformemente; posteriormente cada uno de los aislamientos de trichodefttis se inoculó en materos separados a una concentración de 1,5 x 1ce conidias por gramo de suelo, para un total de 18 tratamientos; además, se aplicó otro tratamiento que consistió en 60 ppm del fungicida benomil y, también, la combinación del aislamiento t 95 de trichodelms hsrzisnum más 60 ppm de benomil. los materos se sembraron con siete semillas de pepino cohombro y, cuando se presentó la emergencia de las plántulas, se eliminaron las menos vigorosas y se dejaron cinco plántulas por matero; los materos se colocaron en el laboratorio bajo luz fluorescente continua y a una temperatura entre 22 y 3o·c. cada tratamiento se replicó tres veces. durante un mes, se realizaron observaciones diarias de las plantas yse registró el número de plantas enfermas. para el ensayo con plántulas de frijol, el patógeno rhizoctonis solsni se inoculó a razón de 1% por peso en forma simultánea con el inóculo del antagonista a una concentración de 1,5 x 10e conidias por gramo de suelo. también, se aplicó otro tratamiento con el fungicida pentacloronitrobenceno (pcnb, brassicol) a una concentración de 1 ppm. se utilizaron materos plásticos con 300 gramos de suelo estéril, los cuales se incubaron después de inoculados con el patógeno y el antagonista, durante 54 cinco dlas a 24·c y, posteriormente, se sembraron con siete semillas de frijol; cuando ocurrió la germinación se eliminaron las plántulas más débiles y se dejaron 5 plantas por matera; éstas se mantuvieron en el laboratorio bajo las mismas condiciones del ensayo anterior. durante los 35 dlas del ensayo, se efectuaron observaciones diarias de las plantas, y se registraron la enfermedad y la altura de las plantas. resultados aislamiento del hongo trlchoderma. los 17 aislamientos obtenidos se identificaron, de acuerdo al tamaño y forma de las conidias dentro de las especies trichodelms hsrzisnum, trichodelms hamatum, trichodelma viride y tncnoaerm« aureoviride. los resultados encontrados en las pruebas de compatibilidad vegetativa confirman la identificación taxonómica realizada. entre especies diferentes, se observó incompatibilidad entre los aislamientos, con formación de zonas de inhibición que impedlan la mezcla entre las colonias, mientras que, entre las mismas especies, no se presentó inhibición y las dos colonias se entremezclaron fácilmente (fotografias 7.1 y 7.2). los aislamientos estudiados presentaron tasas de crecimiento de micelio diferentes, siendo parecidos los valores de los diferentes aislamientos de trichodefttisyde rhizoctonia solaniycon una tasa mucho menor para fusarium oxysporum (figura 7.1). ensayos de antagonismo in vltro. con estos ensayos se determinó la actividad antagónica de los aislamientos de trichodelms sobre los dos patógenos. el mayor antagonismo se observó sobre rhizoctonis solsni, en donde todos los aislamientos del antagonista redujeron. en forma apreciable, el desarrollo del patógeno y, además, algunos de ellos esporularon en forma abundante sobre la superficie de la colonia del patógeno (cuadro 7.1 y fotografia 1.3). el antagonismo sobre fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum fué menos marcado y, solamente, cinco aislamientos de trichodelms lograron afectar, de una manera importante, el desarrollo de la colonia del patógeno; solo dos de estos antagonistas esporularon sobre la superficie de la colonia del patógeno (cuadro 7.2 y fotografla 7.4). pruebas de micoparasitismo in vltro. en estas pruebas se observó una gran interacción fotograna 7.1. reacciones de incompatibilidad vegetativa entre aislamientos de diversas especies de trlchodemla. fotografta 7.2. reacciones decompatibilidad vegetativa entre dos aislamientos pertenecientes a la misma especie de trlchodemla 100 90 '# 80 • ~ 70 ! 60e• 50•i! -40e .! 30q. 20 10 o 1.0 2.0 3.0 dosis de fusarium oxysporum 0/0 figura 7.1. tasa de crecimiento del micelio de algunos de los aislamientos de trlchodemla y de los patógenos en el medio de cultivo papa-dextrosa-agar, incubados a 2"·c. entre algunos aislamientos de trichoderma y rhizoctonia solani. once de los 18 aislamientos desarrollaron un parasitismo expresado en diversos grados de enrollamiento del micelio del patógeno por el micelio del antagonista; algunos de estos aislamientos ocasionaron fragmentación y lisis del micelio, una clara penetración del micelio del patógeno y formación de divertlculos laterales (fotograflas 7.5 y 7.6 y cuadro 7.3). la mayor actividad parasltica se presentó con aislamientos de trichoderma harzianumy trichoderma hamatum, muy poca, con trichoderma vlride y ninguna, con trichoderma aureovlride. especie trichoderma harzianum cuadro 7.1. tipo de antagonismo /n v/tro entre los aislamientos de trlchoderma y el patógeno rh/zocton/a soian/. trichoderma trichoderma trichoderma hamafum aureovlride vlride alsl..amiento t1 t2 t3 t4 t7 t8 t9 t13 t14 t15 t17 t95 t11 t12 t16 t5 t6 t10 caracteristlca invasión de 1/4 de l. superficie de la colonia del patógeno inv..ión de 1/2 de l. superficie de l. colonia del patógeno inwsión idiai de l. coloni. x x x x )1. x x x x x x x x x x x x del patógeno esporulación sobre l. colonia x x x x x x x x x x x x x x x x x del patógeno nlngun. invasión x de la colonia del patógeno 55 flotogniiie u.anbigonismo obeemido en ... pruebas de antagonismo in vitro entre los aislamientos t 8 yt 15 de trlchoderma hanlanum y rhlzoclonla so/anl, despum de 72 horaa de incubac:ión fotagrafta 7.4. antagonismo observado en las prueba' in vitroentre los aislamientos t 15 yt 17 de trlchodenna hanlanum y fusarlum oxysporum f.sp. cucumerlnum, despue. de 10 dlas de incubación . ..otagrafla 7.1. parasitismo entra e! micelio del aislamiento t 17 de ttfciiodimiit hanlanumye! micelio derhlzoc1onla so/anl (160 aumentos). en las pruebas realizadas entre los aislamientos de trichoderma y fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum, no se observó entre los dos organismos, ninguna actividad parasltica importante, pues, apenas, se apreció, por algunos aislamientos de trichoderma harzianum, cierta vacuolación de algunas células de la hifa del patógeno. pruebas de antagonismo en plantas pepino cohombro y frijol. en el ensayo donde se inoculó el patógeno fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum al suelo, todos los 56 aislamientos de trichoderma ocasionaron un menor indice de laenfermedad en las plantas de pepino cohombro, en comparación con el testigo y con la aplicación del fungiclda benomil, los cuales presentaron los valores más altos. sin embargo, la mayorla de los aislamientos de trichoderma ocasionaron un retardo en la aparición de los slntomas, con un menor número de plantas enfermas, una disminución en la severidad de la enfermedad y un menor indice de infección, en comparación con el testigo inoculado únicamente con el patógeno (cuadro 7.4 y fotografla 7.7). los aislamientos t 13 y t 17 de trichoderma fotografla 7.6. parasitismo de una hifa del aislamiento t 13 de trlchoderma han/anum sobre una hita de rhlzoclon/a soian/ se observa fragmentación y vacuolización de la hifa del patógeno y formación de diverllculos laterales por la hifa de trlchoderma han/anum (640 aumentos) . •cuadro 7.2. tipo de antagonismo /n v/in> entre los aislamientos de trlchoderma y el patógeno fusarlum oxysporum f.sp. cucumerlnum. especie trichodefttiaharzianum trichodefttia trichodefttia trichodefttia hamatum aureoviride viride aislamiento t1 t2 t3 t4 t7 t8 t9 t13 t14 t15 t17 t95 t11 t12 t16 t5 t6 t10 caracterlsnca invasión de 1/4 de la superficie de la colonia del patógeno x x x x x invasión de 1/2 de la superficie de la colonia del patógeno x invasión toial de la colonia del patógeno x x esporulación sobre la colonia del patógeno x x ninguna invasión de la colonia del patógeno x x x x x x x x x x x 57 harzianum fueron los aislamientos de mayor antagonismo y los que presentaron los menores indices de infección en las plantas de pepino cohombro. la aplicación del funglcida benomil solo o en forma conjunta con el aislamiento t 95 de trichoderma harzianum, el cual es tolerante al fungiclda, no ocasionó una reacción apreciable de control. en el ensayo donde se inoculó rhizoctonia sotani al suelo y se sembraron semillas de frijol, los aislamientos de trichoderma estimularon una mayor germinación de las semillas y una mayor emergen-' cia de las plántulas, en comparación con el t~tigo, que presentó los valores más altos de ir:tf'ección; igualmente ocasionaron una disminución en la necrosís de los tallos, cuyo valor máximo ocurrió en el testigo y, al final del experimento, las plantas presentaron un mayor tamaño (cuadro 7.5). los aislamientos t 17, t 13 yt 3de trichoderma harzianum y los aislamientos t 12 y t 16 de trichoderma hamatum fueron los tratamiento más efectivos para el control de la enfermedad, seguidos por el fungicida pcnb, disminuyendo, en forma muy significativa la enfermedad, en comparación con el testigo inoculado únicamente con el patógeno (cuadro 7.5 y fotografla 7.8). todos los aislamientos de trichoderma utilizados y el fungicida pcnb aumentaron el tamaño de las plantas de frijol, en comparación con el testigo sin inocular y con las plantas inoculadas solamente con fotografla 7.7. efecto del control del marchitamiento vascular ocasionado por fusarlum oxysporum f.sp. cucumerlnum con el aislamiento t 13 de trlchodenna han/anum, 13dias despuésde la siembra. izquierda: f. oxysporum + t.han/anum. centro:testigo sin inocular. derecha:f. oxysporum. el patógeno. sin embargo, los aislamientos t 13, t 1 yt 3 de trichoderma harzianum fueron los que estimularon un mayor crecimiento de las plantas (cuadro 7.5). discusion la identificación de las especies de trichoderma utilizadas en esta investigación fué relativamente fácil, utilizando la clave de rifai (1969). además, las pruebas de compatibilidad vegetativa realizadas ayudaron a goafirmarla identificación taxonómica cuadro 7.3. actividad parasitica de los aislamientos de trichoderma sobre el micelio de rh/zocton/a so/an/. especie trichoderma harzianum trichoderma trichoderma trichoderma hamatum aureoviride viride aislamiento t1 t2 t3 t4 t7 t8 t9 t13 t14 t15 t17 t95 t11 t12 t16 t5 t6 t10 enrrollamiento moderado x x x x enrrollamiento acentuado x x x x x x fragmentación de la hifa x x x x x x penetración de la hifa x x formación de diverllculos x x x x x x x x x x x x laterales ninguna actividad x x x x 58 cuadro 7.4. indice de infección en plantas de pepino cohombro inoculadas con fusarlum oxysporum f.sp. cucumerlnum y tratadas con diferentes aislamientos de trlchoderma y con el fungicida benomil. tratamiento aislamiento ihoice de infeccion° testigo sin inocular o,ooa t harzianum t13 1,48b t. harzianum t17 1,76b t. harzianum t3 1,86b t. harzianum t8 1,89b t. harzianum t14 2,07b t. hamatum t16 2,13b t. harzianum t15 2,20b t. hamatum t12 2,51b t. viride t 10 2,66c t. harzianum t2 2,71c t. aureoviride t5 2,74c t. harzianum t4 2,85c t. harzianum t7 2,94c t. aureoviride t6 2,97c t. harzianum+benomil t95 3,07c t. harzianum t9 3,23c t. harzianum t1 3,74<1 t. harzianum t95 3,91d benomil 4,22d fusarium oxysporum 4,38d * los promedios con letras iguales no son diferentes significativamente de acuerdo con la prueba de rango múltiple de duncan (p=o.5). cada cifra corresponde al promedio detres replicaciones. efectuada en este trabajo, la cual fué confirmada, posteriormente, por el profesor g.l. hennebert del laboratorio de micologla sistemática y aplicada de la universidad católica de lovaina, bélgica. el aislamiento t 95 de trichoderma harzianum usado como patrón de comparación en las diferen~ tes pruebas de antagonismo, fué uno de los aislamientos que mostró menor actividad antagónica, ocupando el último lugar entre los aislamientos de trichoderma utilizados en el control de fusarium oxysporumf.sp. cucumerinum, y ocupando lugares intermedios en el control de rhizoctonia sola ni. estos hechos muestran la gran potencialidad de los suelos colombianos para albergar aislamientos de diversas especies de trichoderma y, principalmente, de trichoderma harzianum y trichoderma hamatum con gran capacidad antagónica contra diversos hongos del suelo. la capacidad antagónica de diversas especies y aislamientos de trichoderma coincide con lo observado por bell et al (1982) quienes, según el aislamiento utilizado, encontraron una gran variabilidad. fot~ratla 7.8. control de rh/zocton/a soian/ en plantas defrijoi de la variedad ·porrillosintético· con elaislamiento t 17 de trlchoderma han/anum.lzquierda: rh/zocton/a soian/. centro: testigosin inocular. derecha: rh/zocton/a soian/ + trlchoderma han/anum. el antagonismo en cajas de petri, presentado por los aislamientos de trichoderma, en comparación con los dos patógenos utilizados, se debe, en parte, a su mayor tasa de crecimiento micelial y, por lo tanto, a su mayor capacidad de colonización del substrato (figura 7.1). la metodologla usada en los ensayos de micoparasitismo in vitro, utilizando la técnica de los microcultivos de riddel, fué muy sencilla y eficiente para estudiar la capacidad antagónica de algunas especies de trichoderma sobre rhizoctonia solani y fusarium oxysporum. esta metodologla fué mucho más eficiente que el método del papel celofán utilizado por borda y arbeláez (1985) y, posteriormente, ha sido utilizado con gran éxito para observar el micoparasitismo de algunos aislamientos de trichoderma sobre rhizoctonia solani (rincón et al, 1992) y sobre rosellinia bunodes (esquivel et al, 1992), patógenos del cafeto. la gran actividad micoparasltica presentada por algunos aislamientos de trichoderma harzianum y trichoderma hamatum sobre el patógeno rhizoctonia solani coincide con lo observado por otros investigadores como, hadar et al (1978), elad et al (1983) y chet et al (1991). aunque los resultados de las pruebas de parasitismo in vitro no mostraron mayor actividad de trichoderma sobre fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum, en las pruebas con plantas de pepino cohombro se observaron distintos grados de protección de dichas plantas por acción del antagonista al ataque del patógeno, resultados similares a los observados por borda y arbeláez (1985) en colombia y por kim y jee (1988) en corea. esto muestra la poca utilidad de los ensayos de antagonismo in vitro, en comparación con los ensayos con plantas vivas. 59 cuadro 7.6. efecto de diversos tratamientos sobre la enfermedad ocasionada por rh/zocton/asolanlen plantas de frijol. tratamiento aislamiento pudricion de plantas con altura de semillas' necrosis· plantas2 testigo sin inocular o,cj05a o,oo'a 5,7" t. hafzíanum t13 0,00 a 0,33 a 7,3 a t. harzianum t17 0,00 a 0,33 a 6,8a t. hamatum t 12 0,00 a 0,13 a 7,oa t. hamatum t16 0,00 a 0,06 a 6,9a t. harzianum t2 0,00 a 0,40 a 6,8a pcnb 0,00 a 0,26 a 5,5a t. harzianum t15 0,33 a 0,06 a 6,4a t. harzianum t3 0,33 a 0,33 a 7,6a t. harzianum t1 0,60 a 0,33 a 7,9a t. aureoviride t5 0,60 a 0,06 a 7,oa t. harzianum t95 0,60 a 0,26 a 6,4 a t. hamatum t 11 0,60 a 0,13 a 6,8 a t. harzianum t9 1,00 a 0,13 a 5,8a t. harzianum t8 1,ooa 0,26 a 5,4a t. harzianum t7 1,ooa 0,26 a 7,3 a t. harzianum t14 1,33a 0,26 a 7,oa t. aureoviride t6 1,33 a 0,33 a 5,8 a t. harzianum t4 1,66 b o,80b 8,5a r. solani rs 7-80 3,30 b o,80b 4,7 a los aislamientos t 13 y t 17 de trichoderma harzianum fueron los dos aislamientos más efectivos en las pruebas realizadas y, por esta razón, se utilizaron en trabajos posteriores en pruebas de campo para el control de fusariumoxysporumf.sp. dia(lthi en clavel y de otras enfermedades ocasionadas por diversos patógenos del suelo. el control muy bajo del marchitamiento vascular del pepino cohombro con el fungicida benomil coincide con lo encontrado por borda y arbeláez (1985) y con resultados posteriores en investigaciones en el control del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi en colombia (arbeláez, 1987). el mayor crecimiento de las plantas de pepino cohombro, cuando se inocularon con los diferentes aislamientos de trichodermayel patógeno fusarium oxysporumf.sp. cucumerinum, parece que sedebe al control de la enfermedad obtenido yal estimulo en el crecimiento y desarrollo de las plantas por parte del antagonista, situación similar a la observada por borda y arbeláez (1985) y kim y jee (1988) y en otros tipos de plantas por chang et al (1986) y por baker (1988). bibliografia 1.ahmad, j.s. and r. baker. rhizosphere competence of trlchodermaharz/anum.phytopathology 77: 182189.1987. 60 2. arbeláez, g. control of fusarlum oxysporum and ph/alophorac/nel9scens on camation by combined soil treatment and application of antagonists. acta horticulturae 216: 77-84. 1987: 3. baker, r. biological control of plant pathogens: definitions. p. 25-39. in ma hoy and d.c. herzog (eds.). biological control in agriculturallpm systems. academic press. new york. 1985. 4. baker, r. trlchodermaspp. as plant growth stimulants. crc critical reviews 7: 97-106.1988. 5. bell, d.k., h.d. well and c.r. markham. in vitro antagonism of trlchodennaspecies againstsixfungal plant pathogens. phytopathology 72: 379-382. 1982. 6. borda, f. y g. arbeláez. control del marchitamiento del pepino ocasionado por fusarlumoxysporumschl. con el aislamiento t 95 de trlchodermaharz/anum rifai. fitopatologia colombiana. 11: 10-15. 1985. 7. chang, y.c. biological and integrated control for rhizocton/a caused diseases in some omamental plants. master of science thesis. colorado state university. fort collins, colorado, u.sa 1982. 8. chang, y.c., y.c. chang, r. baker, o. kleifeld and l. chel. increased growth of plants in the presence of the biological control agent trlchodermaharz/anum. plant disease 70: 145-148.1986. 9. chet, 1. and r. baker.lsolation and biocontrol potential of trlchoderma hamatum from soil naturally suppressive to rh/zocton/asoian/. phytopathology 71: 286-290. 1981. 10. chel, l., g. harman and r. baker. trlchoderma, its hyphal interaction wilh rhlzocton/a soian/and pyth/um sp. microbial ecology 7: 29-38.1981. 11. chet, 1. trichodenna. applicalions, mode of aelion, and potenlial as a biological agenl of soilbome plant pathogenicfungi. p. 137-160. in 1. chet (ed.).lnnovalives approaches lo planl disease control. john wiley & sonso new york. 1988. 12. elad, y., 1. chet and j. katan. trichodenna han/anum: a biocontrol agenl effective against sc/erolium ro/(s// and rh/zocton/a soian/. phytopethology 70: 119-121.1980. 13. elad, y., l. chel and y. henis. a selective medium improving quantitalive isolalion of trlchoderma spp. from soil. phytoparasitica 9: 59-67. 1981a. 14. elad, y., 1. chet and y. henis. biological conlrol of rh/zocton/a solan/ in strawbeny fields by trlcfrf> denna han/anum. plant and soil60: 245-254. 1981b. 15. elad, y., y. hadar, e. hadar, 1. chet and y. henis. biological conlrol of rh/zoclon/a soian/ by tt1cfrf> denna han/anumin camation. plant oisease65: 675677.1981. 16. elad, y.,i. chet, p. boyieandy. henis. parasitismof tt1chodenna spp. on rh/zocton/a solan/ and sclerf> lium roifs//. scanning electron microscopy and f1uoresceneemicroscopy. phytopathology73: 85-88. 1983. 17.esquivel,v.h.,j.leguizam6nyg.arbeláez.busqueda y evaluación de antagonistas a rose/l/n/a bunodes agente causal de la llaga negra del cafeto. cenicafé. 43: 33-42. 1992. 18. hadar, y., l. chet and y. henis. biological control of rhlzocton/a soian/ damping off with wheat bran culture of trlchodenna han/anum. phytopathology 69: 6468.1978. 19. kim, h.k. and h.j. jee. influenee of rhizosphere antagonistson suppression of cucumberwilt, increase cucumber growth and density f1ueluation of fusat1um oxysporum f.sp. clicumerlnum. korean joumal of plant pathology 4: 10-18. 1988. 20. linderman, r.g., l.w. moore, k.f. baker and da cooksey. strategies for detecting and charaelerizing system for biological control of soilborne plant palhogens. plant oisease 67: 1058-1064. 1983. 21. liu, s.b. and r. baker. mechanism of biological conlrol in soil suppressive to rh/zocton/a soian/. phytopathology 70: 404-412. 1980. 22. locke, j.c., j.j. maroisand g.c. papavizas. biological control of fusat1um wilt of greenhouse grown chrysanthemums. phytopethology 72: 709. 1982. 23. mamis, j.j., o.j. mitchell and r.m. sanoda. biological conlrol of crown rol of tomato under field conditions. phytopethology 71: 1257-1260. 1981. 24. marshall, 0.5. effectof trlchodenna han/anumseed lrealment and rh/zocton/a soian/ inoculum coneenlralion on damping off of snap bean in acidic soils. plant oisease 66: 788-789. 1982. 25. papavizas, g.c. trlchodenna and gi/ocladlum: biology, ecology and potenlial for biocontrol. annual review of phytopalhology 23: 23-54. 1985. 26. rifai, ma a revision of the genus trlchodenna. commonweahh mycological institute. mycological papers 116: 1-56. 1969. 27. rincón, aa, j. leguizamón y g. arbeláez. control biológico de rh/zocton/a soian/ con trlchodenna spp. en semilleros de café. cenicafé 43: 73-383. 1992. 28. sivan, a. and l. chei. biological control of fusat1um spp. in colton, wheat and muskmelon by trlchodenna harzlanum. j. phytopathology 116: 39-47. 1985. 29. windham, m.t., y. elad and r. baker. a mechanism for increased plant growth induced by trlchodenna spp. phytopathology 76: 518-521. 1986. :"":.~-~:<.' ~,(, thll!ll d. e c'\1~rl " '-.} ~~. t\:tt~ .r \tií~n l ua....w(j secí}jlin bibli~~c(l 61 agronomía colombiana, 1995, volumen xii no.2; pág 169-181 cambios en la composición bioquímica y su aplicabilidad en el uso de follajes verdes como fuente de materia orgánica y nutrimentos en sistemas agroforestales biochemical changes and their application for green manure use, as organic matter and nutrient source, in agroforestry systems heliodoro argüello arias 1 resumen el uso de abonos verdes es una práctica que, potencialmente, puede ofrecer además de beneficios indirectos como conservación de suelos, así como su humedad e incremento de los microorganismos presentes en él, otros beneficios directos como el aporte de materia orgánica y nutrimentos al suelo. sin embargo, los agricultores muchas veces omiten esta práctica por la aparente escasez de fuentes de abono verde en sus fincas, ignorando que algunas especies arbóreas, presentes en sus lincas o en las de sus vecinos, pueden constituirse en las fuentes buscadas. en otro caso, si el agricultor está usando abonos verdes, la mayoría de las veces, ignora si el material usado es capaz de descomponerse y liberar los nutrimentos en el lapso que corresponde al desarrollo del cultivo. en este sentido, lo ideal sería conocer tanto la curva de nutrientes requeridos por el cultivo, como la curva de liberación de los mismos a través del tiempo, a fin de ajustar las dos en el campo para lograr la máxima eficiencia. en las dos situaciones planteadas, es importante disponer de un indicador que permita elegir una fuente de abono verde en el momento de su aplicación. hasta ahora, esto se puede lograr a través de estudios exhaustivos de la dinámica de descomposición. sin embargo, estos estudios son complejos y costosos en dinero y tiempo, por lo tanto inaccesibles para el agricultor. m.sc. en recursos naturales, profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. apartado 14490. santafé de bogotá, colombia. en este trabajo se evalúan los indicadores más importantes, reportados por la literatura, a través del proceso de descomposición y liberación de nutrimentos del follaje de ocho especies de interés agroforestal en la franja premontano de colombia y se concluye que, para este grupo de especies, la relación ligninalnitrógeno inicial del follaje resultó ser el indicador más robusto, permitiendo predecir la velocidad de descomposición. summary using green manure potentially can of!er indirect benefits, like soil soil conservation and improvement of soil humidity and soil microorganisms; as well as direct benelits like organic matter and nutrients. however, some farmers do not adopt this technology due the apparent scarcity of the green manure sources in their farms, ignoring the fact that some species, present in their farms or close to them, can fill their requirements. in other situation, when the farmer already is using green manure, in most cases, he ignores if the used material is able to release the organic matter and nutrients, matching the crop requirements, during the season growth. in this way, the goal could be that the farmer be able to apply both, the curve of the crop nutrient requirements, and the curve of the green manure nutrient release, to achieve the best crop performance. in both 01 the described situations it is important to have an indicator to choose a green manure source. today it is possible to know the decomposition and mineralization rates and dynamies, through expensive, in time and money, besides of very complex experiments. in consecuence practicaliy no farmers are interested in doing them. this research tested the most important decomposition indicators, reported by the literature, through the decomposition and nutrient release process 169 observed in the foliage of eight common species from the colombian midlands. the foundings of this research suggest that for the tested species the lignine/nitrogen ratio is the most robust indicator predicting the decomposition rateo keywords decomposition indicators, lignine/nitrogen ratio, green manure, colombian midlands introducción en la búsqueda de sistemas de producción sostenida, especialmente para las zonas tropicales donde los problemas socíoeconómicos sumados a los de alta susceptibilidad a la erosión y baja fertilidad del suelo, producen mermas significativas de la productividad y los sistemas agroforestales parecen ser ventajosos a corto y largo plazo, especialmente por el aporte de materia orgánica y nutrímentos a través del componente arbóreo. la literatura reporta estudios con muchas especies que, adaptadas a diferentes ambientes, aparentemente cumplen este papel, habiéndose evaluado, para algunas de ellas la producción de biómasa en diferentes sistemas de manejo de podas, densidades de plantación y arreglos espaciales y cronológicos, así como, también, la producción del cultivo asociado. sin embargo se sabe muy poco acerca de la tasa de descomposición y liberación de nutñmentos, aspectos de capital importancia que permitiñan ajustar las podas del componente arbóreo a los ciclos de los cultivos y/o el manejo del cultivo asociado a las curvas de liberación de nutñmentos ~i folaje en descomposición, dependiendo del mateñal disponible de cualquier sistema agroforestal. para incrementar la eficiencia de esta tecnología, es importante encontrar indicadores que, fácilmente, puedan predecir la dinámica de la descomposición y la mineralización. el presente trabajo pretende evaluar algunos indicadores reportados en la literatura, como facilitadores del aporte potencial de materia orgánica y nutrimentos a través de la descomposición del follaje de las siguientes especies: a/bízía carbonaria bñtton ex bñtton et wilson, ajanuscajan(l) pers., cassíagrandísl. f., erythrina edulís triana, g/iricídía sepíum (jacq.) steud, liex nayana cuatr., phyllanthus acuminafusvahl. y sesbanía grandíflora (l.) pers .. 170 los objetivos son a) evaluar la tasa de descomposición del follaje colocado sobre el suelo a campo descubierto, a través de la pérdida de peso seco, de cada una de las especies,. b) cuantificar las relaciones bioquímicas iniciales y a través del proceso de descomposición. c) discutir la aplicabilidad de los indicadores reportados por la literatura en el caso de las condiciones del sitio expeñmental. el planteamiento de los objetivos surgió de la formulación de la siguiente hipótesis: existen diferencias en la tasa de descomposición, del follaje, entre un grupo de especies debido a la composición bioquímica. revisión de uteratura el ciclaje de nutrimentos en los sisteinas agroforestales. en un sistema agroforestal, el componente arbóreo puede contñbuir al mantenimiento del ciclaje de nutñmentos de la siguiente manera (oet-catie,1986): . a. desarrollando una estera densa de raíces con micorrizas, asemejándose al bosque natural .. en su función de disminuir el lavado de nutrimentos; b. produciendo hojarasca abundante que contnbuye a aumentar la capa de humus; c. proveyendo fuentes adicionales de nitrógeno, por la utilización de especies fijadoras de este nutñmento; y d. en algunos casos, absorbiendo nutñmentos de las capas profundas del suelo, ya sea nutrímentos lavados de las capas superiores o aquéllos liberados durante los procesos de meteoñzación de las rocas, tranportándolos a los hoñzontes superficiales. los mecanismos de ciclaje de nutñmentos se encuentran, en su mayor parte, localizados en las capas densas de raíces y humus de la superficie del suelo (oet-catie, 1986), en el lavado de la lluvia (flujo a lo largo de troncos, ramas y hojas) y en la descomposición tanto del follaje caído como de las raíces (sánchez, 1981). existen en la literatura numerosos ejemplos de la contñbución potencial de biomasa y nutñmentos de varias especies leguminosas leñosas al ser integradas dentro de sistemas de producción de cultivos. la contribución de nutrimentos es notable, especialmente en nitrógeno y las cantidades de fósforo y potasio pueden ser importantes. para sólo citar un ejemplo, barón (1987) reporta un aporte 114 kg de nitrógeno, 7,4 kg de fósforo y 51,4 kg de potasio provenientes de 2630 kg de follaje de g/iricidia sepium (matarratón) obtenidos a través de un cultivo en callejones, asociado con maíz y luego de dos podas. cambios en composición y habilidad para descomponerse en follajes arbóreos experimentos para medir la habilidad de materiales orgánicos para descomponerse han sido reportados en la literatura por waksman y tenny (1932), rege (1931), fassbender (1982) y melillo et al (1982). waksman y tenny encontraron que un contenido de nitrógeno de un follaje arbóreo de 1,7% es suficiente para cubrir las necesidades de los microorganismos activos en la descomposición dentro de un período de cuatro semanas. si el contenido de nitrógeno es menor, se requerirá una fuente adicional de nitrógeno para lograr su descomposición total. rege (1931), encontró que la habilidad para que un material se desconponga puede ser predecida a través de la relación pentosan/lignina de un material. si esta relación es mayor de 1, el material podría descomponerse rápidamente, si la relación está entre 0,5 y 1, lentamente y si menor de 0,5 el material se descompondría muy lentamente. el pentosan (carbohidratos descomponibles fácilmente) es llamado el "factor energético" y la lignina el "factor inhibitorio". fassbender (1982) anota que, siendo la descomposición un proceso principalmente microbiano, a causa de ser heterótrofos con respecto al carbono, éstos requieren de un sustrato con cantidades adecuadas de este elemento. así mismo, señala a la relación c/n del sustrato, la relación lignina/celulosa y el contenido de minerales entre los factores más importantes en el proceso de descomposición. fassbender (1982) indica que la relación c/n es variable de acuerdo con las especies y la edad de las mismas. plantas jóvenes y gramíneas pueden presentar relaciones c/n alrededor de 20 y, debido a que a medida que se envejecen los tejidos disminuyen las proteínas, la relación c/n puede llegar a valores mayores de 30. además, para fassbender (1982), relaciones lignina/celulosa menores de 0,4 resultan en una mineralización lenta, mientras valores mayores de 0,5 la aceleran. especies con potencial para uso agroforestal se conocen numerosas especies que presentan potencial para ser involucradas en sistemas agroforestales y que pueden ser utilizadas, dependiendo del ambiente y de la función que deba cumplir la especie en el sistema, con un objetivo específico o múltiple. según ots-catie (1986) estas especies deben poseer unas características deseables, como rápido crecimiento, facilidad de rebrote, producción abundante de follaje de buena calidad para forraje y/o abono verde u otros usos, requerimiento bajo de nutrimentos, de modo que no compita con el cultivo asociado y otras atinentes a cada sistema agroforestal especifico. se han realizado recopilaciones de especies de uso tradicional en regiones tropicales (carlowitz, 1986; ots-catie, 1986), donde las leguminosas son el grupo más numeroso, reflejando una mayor adaptación a los requerimientos indicados para una especie en un sistema agroforestal. en el presente estudio, se han elegido ocho especies, de las cuales seis son leguminosas; tres de ellas, a saber: ajanus cajan, g/iricidia sepium y sesbania grandíf/orase eligieron por ser especies de reconocida importancia y experiencia en la investigación sobre sistemas agroforestales (lita, 1980; dale, 1984; kass, 1985). mientras las otras tres, a saber: a/bizia carbonaría, cassia grandisy erythrina edulis. son especies muy utilizadas en el sombrío del café a nivel de la zona cafetera colombiana (federación nacional de cafeteros de colombia, 1969). en cuanto a las otras dos especies no leguminosas, phy//anthusacuminatuse liex nayana son especies muy importantes en la recuperación de la fertilidad del suelo bajo barbechos, especialmente en suelos ácidos y de baja fertilidad de la costa pacífica colombiana (argüello, sin publicar). materiales y metodos localización del experimento el experimento se ubicó en la granja de la secretaría departamental de agricultura en el municipio de la mesa, departamento de cundinamarca, república de colombia, a una distancia de 50 km. al sur-occidente de santafé de bogotá. condiciones climáticas generales del sitio de estudio según la clasificación de holdridge, la zona de vida corresponde a la transición bosque húmedo-seco premontano tropical. la precipitación pluvial total 171 anual es de 1548 mm., con una distribución bimodal. se presentan dos períodos de lluvias fuertes durante los meses de febrero a junio y de octubre a diciembre, con un máximo en el mes de octubre y un déficit de agua durante los meses de julio a septiembre, con valor máximo en julio, además de una notable disminución de la precipitación a comienzos de año. la temperatura promedio es de 23,9 oc. suelos los suelos se clasifican como inceptisoles~' trandepts (usda). son de color negro a gris uy oscuro y la disponibilidad de nutrimentos, ara uso agrícola, principalmente fósforo, nitróge¡)o y magnesio, es baja. se realizó un muestreo hílsta los 15 primeros centímetros gel suelo de la p,~rcela, para análisis de caracterización en ellabor~torio de suelos de la universidad nacional de colombia, los resultados se presentan en el cuadro 1. especies comprendidas en el estudio las especies seleccionadas fueron: a/bizia carbonaría, ajanus cajan, cassia grandis, erythrína edulis, g/irícidia sepium, liex nayana, phy//anthus acuminatusy sesbania grandihora. cuadro 1. características del suelo en la parcela experimental en la mesa, colombia. profundidad (cm.) caracteristicas 0-5 5 -10 10 -15 textura franco-arenoso-fino ph: 1:1 (suelo:agua) 5,10 5,20 4,80 electrom. materia orgánica, glkg 39,00 39,00 36,00 fósforo asimilable, mglkg 10,00 13,00 5,00 c.i.c.,cmovl(real) 10,20 10,60 10,00 calcio, cmovl. 2,00 2,50 1,00 magnesio, cmol/'. 0,50 0,50 0,50 potasio, cmovl. 0,12 0,12 0,10 sodio, cmovl. 0,22 0,22 0,20 \ acidez de cambio, mol/i. 0,50 0,70 1,00 métodos análisis: m.o: walkley-black; p: bray-2; c.i.c. y bases: acetato de amonio 1n, ph 7,0. acidez de cambio:kci 1n ytitulación con naoh y fenolftaleina. 172 métodos en la evaluación de la tasa de descomposición y liberación de nutrimentos en las ocho especies seleccionadas para evaluar la descomposición, se utilizó la técnica de pérdida de peso seco, utilizando bolsas, en las cuales se colocaron muestras de follaje proveniente de las especies seleccionadas. grupos de 7 bolsas para cada especie fueron conformados al azar, los cuales fueron asignados a cuatro repeticiones por cada una de las 8 especies. cada bolsa tenía un tamaño de 40 x 30 cm. y se confeccionó siguiendo la técnica utilizada por babbar (1983). para cada especie, se recogió periódicamente una bolsa de cada repetición. la primera recolección se efectuó una semana después de la ubicación en el campo y las siguientes en las semanas 3; 6; 9; 12; 18 y 24. la diferencia en la frecuencia de recolección se debió a que al inicio, se esperaba una pérdida más rápida de material. el tiempo total del estudio fue de 24 semanas, ya que de acuerdo con la literatura, estudios realizados con especies similares se han conducido durante menor tiempo, observándose una rápida descomposición. para determinar los contenidos de nutrimentos al inicio y el contenido durante las recolecciones siguientes, cada bolsa se analizó por separado. el resultado promedio de los análisis químicos del follaje de las cuatro bolsas permitió obtener la concentración relativa de nutrimentos en el material. la determinación de nitrógeno se hizo utilizando un micro-kjeldahl (adaptado de müller, 1961) y, para los otros elementos, se siguieron los métodos descritos por diaz-romeu y hunter (1978). la determinación de s y c totales se hizo en el laboratorio químico nacional en bogotá, donde fueron analizados siguiendo el método instrumental leco sc32, por combustión de 0,3 g de materia seca y leyendo por fotómetro infrarrojo. los análisis de compuestos solubles, lignina y celulosa totales, fueron realizados en el laboratorio del departamento de química de la facultad de ciencias en la universidad nacional de colombia. se emplearon los métodos enunciados por rodríguez de cáceres (1978). resultados los cuadros 2 y 3 muestran el peso seco y la concentración. inicial de nutrimentos y la composición bioquímica para el follaje de cada una de las 8 especies estudiadas. se observa que l/ex nayana y phy//anthus acuminatus, tienen las concentraciones más altas de nitrógeno, sin ser especies legucuadro 2. peso seco (g) y concentraciones iniciales de nutrimentos (%) por especie, en el follaje de las ocho especies estudiadas en la mesa, colombia. especie peso seco 9 no/. po/. k o/. ca o/. mgo/. s% sesbania grandiffora 35,34 3,90 0,090 0,864 1,38 0,174 0,220 phyllanthus acuminatus 36,20 3,53 0,112 1,082 1,43 0,215 0,194 g/iricidia sepium 49,28 3,70 0,085 0,941 1,36 0,137 0,180 a/bizia cadjonatia 27,50 3,58 0,118 1,188 2,08 0,215 0,150 etyfhtina edu/is 28,60 4.06 0.101 1.794 1.66 0.182 0,180 //exnayana 25.30 4.22 0.119 1,027 1,98 0.460 0,380 csjanus cajan 31,90 4,48 0.176 1,862 2.41 0.230 0.240 csssia grandis 27.50 3.98 0.119 1,521 2.77 0.243 0.187 cuadro 3. composición y relaciones inherentes a la naturaleza bioquímica de los compuestos orgánicos presentes en las ocho especies estudiadas en la mesa. colombia. relaciones especie c. solubles· llgnlna celulosa c c/n llglcel llgin sesbania grandiffora 49.0 24.8 12.1 47,5 12.2 2,04 6,36 phy//anthus acuminatus 34.2 28,5 29.8 45.7 12.9 0.99 8.08 g/iriddia sepium 40.5 26,8 12.1 47.7 13.0 2.20 7.30 a/bizia cadjonatia 38.1 23.4 18.7 42,6 11.9 1.25 6,55 etyfhtina edu/is 46.2 15,4 9.5 45.2 11.1 1,63 3,80 //exnayana 31,3 32.9 10,5 43,4 10.3 3.12 7,80 cajanus caían 50.0 12.9 14.1 42,3 9.4 0.91 2.88 csssia grandis 22,7 18.2 20,3 41.1 10.3 0.90 4,58 • solubles en mezcla alcohol-benceno (1:1)+ agua hirviente minosas. así mismo, 1. nayana tiene las concentraciones más altas de mg; mientras ph. acuminatus las tiene de n. p, y k. las especies leguminosas tienen concentraciones de nutrimentos más o menos similares. sobresalen s. grandiflora por tener la más alta concentración de ca. y c. grandis por poseer en general las más bajas cifras. en cuanto a la composición bioquirnica, se observa que c. cajan, s. grandiflora e 1. nayana tienen los contenidos más bajos en solubles. sin embargo. c. cajan y s. grandiflora tienen los contenidos más altos en celulosa, mientras l. nayana presenta los contenidos más altos en lignina. para todas las especies, los contenidos de carbono fluctuaron entre 41 y 48%. la relación c/n fué baja y similar para todas las especies. ph. acuminatusy s. grandiroratuvieron la relación c/p más baja, mientras 1. nayanay ph. acuminatustuvieron el mismo resultado en la relación c/s. la relación lignina/nitrógeno mostró diferencias importantes. siendo los valores más bajos para ph. acuminatus. s. grandirora y g. sepium. la relación lignina/celulosa presentó los valores más bajos para s. grandirora. ph. acuminatusy c. cajan. descomposicion del follaje de las ocho especies pérdida de peso como puede observarse en el cuadro 4. hasta la sexta semana s. grandirora, a. carbonaría. g. se173 cuadro 4. pérdida de peso seco (porcentaje del inicial) por especie, a través del proceso de descomposición, durante 24 semanas en la mesa, colombia. semana especies 3 6 9 12 18 24 s.grsndiflonl 14,55 14,55 21,89 43,93 44,00 83,85 85,89 ph. acuminafus 0,63 17,05 34,83 49,34 55,97 75,11 82,01 g.sepium 3,78 11,71 19,09 32,13 57,83 72,34 78,08 a. catbonaris 2,04 2,89 21,39 43,18 56,48 70,66 80,93 e. edulis 8,55 14,55 19,13 35,53 36,64 52,98 66,91 i.nayana 1,70 11,42 13,83 19,29 30,4 48,85 65,73 c. cajan 7,46 11,30 15,97 32,87 38,92 50,91 65,88 c.grsndis 4,83 6,19 13,35 20,13 24,86 25,41 50,85 cuadro 5. uberación de nitrógeno (porcentaje del inicial) por especie, a través del proceso de descomposición del follaje, durante 24 semanas en la mesa, colombia. semanas e.pecih 3 6 9 12 18 24 s.grsndiflors 11,894 30,375 37,8n 55,993 58,097 90,851 92,132 ph. acuminafus 13,016 40,168 55,073 68,090 78,167 86,984 93,072 g.sep;um 7,580 18,863 34,453 47,545 71,232 85,271 85,616 a. carbonaría 0,508 12,119 29,681 46,372 61,740 79,173 86,430 e. edulis 18,024 27,189 31,466 43,89 49,593 64,766 72,912 i.nayana 2,062 2,433 5,530 8,529 24,742 24,555 64,855 c. cajan 9,859 11,815 20,266 39,437 47,418 63,615 77,308 c.grsndis 0,664 14,104 16,095 20,077 20,852 29,812 50,166 pium, e. edulis, c. cajan, c. grandis e /. nayana tuvieron una disminución de peso más o menos similar. ph. acuminatus aumentó la tasa de descomposición en el período comprendido entre la 3a y 6a semana, mientras que /. nayana y c. grandis continuaron con un ritmo lento hasta el final de la 9a semana. las demás especies aumentaron la tasa de descomposición entre la 6a y 9a semanas. al finalizar la semana 12, se podían diferenciar dos grupos de especies: unas que habían degradado entre 44 y 60 % de la biomasa inicial (s. grandihora, ph. acuminatus, a. carbonaría, g. sepium)y un 174 segundo grupo que aún conservaban más de 61% del peso inicial sin descomponer y que continuaron con una tasa lenta de descomposición hasta finalizar la semana 18. el primer grupo aumentó notablemente la velocidad de descomposición entre las semanas 12 y 18 para nuevamente disminuir entre las semanas 18 y 24. el grupo de /. nayana, e. edulis, c. cajan y c. grandis, sólo, aumentaron la velocidad de descomposición hasta después de la semana 18, con un menor ritmo en el caso de c. grandis. s. grandihora fué la especie que descompuso el mayor porcentaje de biomasa. cuadro 6. pérdida de carbono (porcentaje del inicial) por especie, a través del proceso de descomposición a las semanas 9 y 18, en la mesa, colombia. s. grandlf/ora g.sep/um e.grand/s e.calan e.tldull. ph.acum/natus a.carbonllr/a semana 9 52,42 semana 18 86,63 55,68 78,71 47,85 77,36 50,60 75,98 46,05 60,25 24,58 53,36 42,75 50,27 26,51 39,86 cuadro 7. cambios en la relación c/n en los follajes a través del proceso de descomposición a las semanas 9 y 18, en la mesa, colombia. s.grand/flora g.sep/um e.grand/sph.acum/natus e.tldu//s e.calan a.carbonar/a lnayana semana 9 11,18 semana 18 14,90 13,12 15,47 11,05 17,13 11,22 13,00 11,52 13,48 8,49 6,37 12,26 .14,12 11,96 11,16 liberación de nitrógeno tal como se observa en el cuadro 5 hasta la primera semana g. sepium, c. cajan, s. grandiflora y ph. acuminafustuvieron una liberación de nitrógeno similar. a. carbonaría, c. grandis e l. nayana prácticamente conservaron sus contenidos iniciales, mientras que e edulistuvo la tasa de mineralización más alta. esta tendencia mostrada inicialmente por las especies se mantuvo hasta la semana 9, a excepción de a. carbonaría que aumentó su tasa de liberación de nitrógeno, mientras que e edu/is la disminuyó. al finalizar la semana 18, se podían diferenciar 3 grupos de especies: el primer grupo, conformado por a. carbonaría, g. sepium, ph. acuminafus y s. grandiflora, que habían liberado entre 79 y 91% de su contenido de nitrógeno inicial; el segundo grupo, integrado por c. cajan y e edu/is que habían liberado alrededor de 64% del nitrógeno inicial y el tercer grupo, constituido por c. grandise /. nayana que, aún, conservaban respectivamente el 70 y 75% de su nitrógeno inicial. el primer grupo disminuyó notablemente su tasa de mineralización entre las semanas 18 y 24, mientras que el tercer grupo la aumentó. el segundo grupo mantuvo su tasa de liberación del elemento. ph. acuminafusy s. grandiflora fueron las especies que liberaron el mayor porcentaje de nitrógeno. cambios en la composición bioquímica durante la descomposición carbono como se observa en el cuadro 6, de acuerdo con el porcentaje de pérdida de carbono la semana 9, se pueden diferenciar dos grupos de especies: el primero, con una pérdida de carbono entre 46 y 56% (8. grandiflora, ph. acuminafus, g. sepium, a. carbonaria, e edulis y c. cajan); mientras, el segundo grupo había perdido alrededor del 25%. al finalizar la semana 18, las especies del primer grupo disminuyeron moderadamente la tasa de pérdida de carbono, a excepción de c. cajan que la disminuyó acentuadamente. 1. nayanay c. grandis tuvieron un aumento moderado. de tal forma, que, en la semana 18 se distinguían 4 grupos de especies: el primero, comformado por ph. acuminetos, g. sepiumy a. carbonaría, que habían liberado alrededor del 77% de carbono; el segundo, integrado por e edulis, 1. nayana y c. cajan que liberaron entre 50 y 60%. 8. grandiflora liberó el 87% y c. grandisel40% son, respectivamente, las 175 cuadro 8. cambios en la composición de lignina (porcentaje)en las especies estudiadas, a través del proceso de descomposición a las semanas 9 y 18, en la mesa, colombia. s·iit11ndlflo,.. g.seplum c.grandlsph.m:umlnafus , e.edul/. c.ca/an semana 9 20,20 semana 18 29,80 25,40 44,10 25,40 28,50 31,80 28,60 24,20 28,40 33,30 31,60 35,20 39,80 43,10 45,10 cuadro 9. cambios en la relación lignina/nitrógeno, en los follajes estudiados, a través del proceso de descomposición a las semanas 9 y 18, en la mesa, colombia. s.gtllndlflo,.. g,.plum e.edul/. c.ca/an ph,licumlnllfus a.cllrbonllrlll lnllyanll c.grandls semana 9 20,20 25,40 25,40 31,80 24,20 33,30 35,20 43,10 semana 18 29,80 44,10 28,50 28,60 28,40 31,60 39,80 45,10 especies con la mayor y menor liberación del elemento. relación carbono/nitrógeno los valores iniciales de la relación cin fueron similares para todas las especies y fluctuaron entre 9,4 y 13. sin embargo, como se puede observar en el cuadro 7, ph. acuminatusy s. grandifloraque tienen los valores iniciales de la relación cin más bajos, aumentaron su valor en la semana 9, mientras las demás especies la disminuyeron. a partir de la semana 9 c. grandise l nayanamantuvieron esta última tendencia, mientras las demás especies aumentaron su relación c/n. lignina inicialmente ph. acuminatus, g. sepiumy s. grandiflora presentaron las concentraciones de lignina más bajas (13-18%); a. carbonaría, e. edu/is, c. grandisy c. cajantenían valores intermedios (2328%) e 1. nayana tenía el 32% de lignina, por peso seco. como se observa en el cuadro 8, al finalizar la semana 9, s. grandiflora, 1. nayana y e. edu/is habían mantenido constante la concentración inicial, mientras las demás especies la aumentaron. a la semana 18, todas las especies tuvieron más o menos las mismas concentraciones de lignina que 176 en la semana 9, a excepción de ph. acuminatus, s. grandif/oray c. cajanque tuvieron un aumento. relación lignina/nitrógeno al comienzo, ph. acuminatusy g. sepiumtuvieron la relación lignina/nitrógeno más baja (2,9 y 3,8,respectivamente), seguidos por s. grandiflora con 4,6. las demás especies tuvieron valores iniciales entre 6 y 8. el cuadro 9 registra los cambios a la semana 9 y 18. a la semana 9 existió un aumento importante en la relación lignina/nitrógeno para ph. acuminatus y g. sepium, y un aumento moderado para las demás especies, a excepción de l nayana en que la relación disminuyó. a partir de la semana 9 se registró un aumento en los valores de la relación en s. grandiflora, c. cajan y e. edu/is. celulosa c. cajan, s. grandiflora y e edu/is tuvieron los contenidos iniciales de celulosa más altos (19-30%), mientras las demás especies contenían entre 9 y 14%. durante el proceso de descomposición (cuadro 10), al finalizar la 9 semana, cuatro de las cinco especies que al comienzo contenían menos celulosa, aumentaron notablemente su contenido (g. sepium, ph. acuminatus, a. carbonaría y c. grandis), mientras que las demás tuvieron un aumento leve. cuadro 10. cambios en la composición de celulosa (porcentaje), en los follajes estudiados, a través del proceso de descomposición a las semanas 9 y 18, en la mesa, colombia. s. grandlf/ora lnayana g.seplum ph.llcumlnatus e.edulls c.cajlln a.carbonar/ii c.grand/s semana 9 25,00 semana 18 19,00 22,40 33,70 28,90 31,10 19,10 34,90 23,90 23,90 24,10 40,00 12,20 30,00 32,00 31,10 cuadro 11. cambios en la relación lignina/celulosa, en los follajes estudiados, a través del proceso de descomposición a las semanas 9 y 18, en la mesa, colombia. s.grandlf/ora lnayana g.seplum ph.acumlnatus e.edulls c.cajan a.carbonar/a c.grandls semana 9 0,81 semana 18 1,57 1,13 1,17 0,88 0,92 1,66 0,82 2,73 1,05 1,10 1,28 1,00 1,19 1,80 1,13 cuadro 12. cambios en la composición de compuestos solubles (porcentaje), en los follajes estudiados, a través del proceso de descomposición a las semanas 9 y 18, en la mesa, colombia s. grandlf/ora a.carbonar/a lnayana c.grand/s g.sep/um ph.acumlnatus e.edulls c.cajan semana 9 34,20 semana 18 17,50 22,80 12,50 25,00 18,30 27,50 12,60 25,00 17,50 21,20 12,70 25,00 19,50 22,20 17,50 hacia la semana 18, ph. acuminatus, a. carbonada, c. grandis, c. cajan y e. edu/is mantuvieron la tendencia inicial. g. sepium, prácticamente, mantuvo el porcentaje de celulosa de la semana 9, mientras que los contenidos bajaron en s grandiflora y aumentaron en l nayana. relación lignina/celulosa la relación lignina/celulosa tuvo valores iniciales alrededor de 1,0 en s grandihora, ph. acuminatus, c. cajany e. edu/is, 1,6 en g. sepium, alrededor de 2,0 en c. grandisy a. carbonaría, mientras que en 1. nayana se presentó el valor más alto con 3,2. sin embargo, a la semana 9 (cuadro 11), las especies con la relación lignina/celulosa inicial más baja tienden a mantener los mismos valores, mientras en las demás especies la relación tiende a bajar de manera notable. hacia la semana 18 la tendencia siguió igual que al comienzo, a excepción de s. grandiflora en la que la relación lignina /celulosa aumentó notablemente. compuestos solubles . inicialmente, ph. acuminatus, a. carbonaría, g. sepiumy c. grandistenían la concentración de solubles más alta (40-50%), mientras e. edu/is, c. cajane l nayanatenían concentraciones intermedias (31-38%) y s. grandihora, la más baja. hacia la semana 9 (cuadro 12), las especies que tenían mayores concentraciones de solubles tuvieron una disminución rápida en los mismos, mientras, en las demás especies la concentración de solubles dis177 minuyó moderadamente, a excepción de s. grandiffofll, en la cual la concentración aumentó rápidamente. a partir de la 9a semana la concentración de soiubtes disminuyó moderadamente, a excepción de s.glllndihora, en la cual la disminución fue rápida. diicusión la variación observada entre las tasas de descomposlelón de todas las especies, tanto en las etapas iniciales como en el resto del estudio, bajo las mismas condiciones ambientales, sugieren una explicación basada en la influencia de la composición química del follaje en cada especie. según la literatura, los factores responsables de este hecho son principalmente las concentraciones iniciales de nitrógeno, compuestos solubles, lignina, así como las relaciones cin, lignina/celulosa y lignina/nitrógeno (broadfoot y pierre, 1939; witkamp, 1966; singh, 1969; melillo elal, 1982). tal como se observa en la figura 1, los contenidos iniciales de compuestos solubles, así como las relaciones iniciales lignina/celulosa y lignina/nitrógeno mostraron diferencias importantes entre las especies; mientras, que los contenidos iniciales de nitrógeno y la relación c/n son similares para todas las especies. así mismo, debido a qué la relación compuestos solubles/lignina resultaría mayor que 1 para todas las especies, ésta no permite establecer diferencias, ya que, de acuerdo con la literatura todos los follajes se descompondrían rápidamente. la relación lignina/celulosa podría explicar la disminución en la tasa de descomposición final a medida que los valores iniciales se hacían más altos entre las especies, pero, solamente, en s. grandihora, ph. acuminatus, g. sepium y a. carbonaría, ya que en las otras cuatro especies es errática, debido, probablemente, a la influencia que podrían estar ejerciendo, de manera notable, otras substancias, como la lignina. un caso similar ocurre con la concentración inicial de solubles. de acuerdo con un orden jerárquico común, de mayor a menor (figura 1), la relación lignina/nitrógeno inicial se relacionó inversamente a las tasas de descomposición finalmente encontradas en seis especies. en los casos de s. grandif/ora y c. grandis, no siguieron, estrictamente, el orden jerárquico, pero, también, mostraron la misma relación. resultados similares fueron encontrados por meli110 ela/(1982). aunque la investigación se debe profundizar para poder estimar el ámbito en el cual la relación lignina/nitrógeno inicial podría determinar una rápida o lenta descomposición, en este estudio se observó que valores iniciales entre 2,9 y 4,6 estuvieron relacionados con tasas de descomposición altas, mientras valores cercanos a 8 estuvieron asociados con tasas de descomposición bajas. del estudio de singh, (1969) se observó que la especie con relación lignina/nitrógeno más baja, entre un grupo de diez, fue la que se descompuso más rápido, mientras en un orden jerárquico, especies con relaciones lignina/nitrógeno más altas, se descomfigura 1. concentración inicial (porcentaje) de nitrógeno y compuestos solubles, así. como las principales relaciones bioquímicas iniciales en el follaje de las ocho especies estudiadas en la mesa, cundinamarca. s.~nndmo,.. pii. _cumln_lw g.sqjum a. ciirlion_rlb e. edulls l. n_}'lln_ c. cii/iin c·ilt'lllld16 178 pusieron lentamente. así mismo, melillo el alobservaron que especies con relaciones lignina/nitrógeno entre 13 y 16 estuvieron asociadas con tasas de descomposición rápidas, comparadas con la tasa de descomposición de especies con valores de la relación superiores a 16. las variaciones en la tasa de descomposición para todas las especies, entre el comienzo y el final del experimento, también estuvieron relacionadas con la variación en la composición bioquímica. así, no obstante a que todas las especies poseen contenidos iniciales de carbono similares, la tasa de liberación del elemento fue diferente y relacionada directamente con la tasa de descomposición propia de cada especie. tanto en la semana 9 como en la 18, las especies con pérdida de carbono más altas (cuadro 6) tenían la más alta tasa de descomposición. la liberación diferencial del carbono se debe a la proporción de lignina, celulosa y compuestos solubles en el follaje, que tienen una tasa propia de descomposición (swift el al, 1979) y la pérdida total de peso se puede considerar la sumatoria de las pérdidas individuales (minderman,1968). en el caso de la lignina, el hecho de que la concentración de este compuesto se mantuviera constante ó disminuyera a pesar de la pérdida de peso, posiblemente, es un reflejo de utilización como fuente energética por los organismos descomponedores. esto, probablemente, sucedió en el caso de s. grandiuora, 1. nayanay e edulisen las 9 semanas iniciales y, en todas las especies, a excepción de ph. acuminalus, s. grandiuora y c. cajan, entre las semanas 9 y 18. el por qué la lignina, difícil de degradar, es preferida en los estadios iniciales por los descomponedores radica en que la lignina puede actuar como barrera física, impidiendo el ataque de los microorganismos a substancias como la celulosa y carbohidratos de fácil descomposición (reddy, 1985). en los estadios finales, la degradación de la lignina es obligada, por cuanto las substancias más fáciles de degradar ya se han agotado, siendo la lignina la única fuente energética (alexander, 1977). en el caso de la celulosa, ésta reatlzó la función de fuente energética para los descomponedores en los estadios iniciales de la descomposición de c. cajan, 1. nayana y e edulis y, en menor grado, de s. grandiflora. así mismo, en los estadios finales cumplió el mismo papel en el follaje de g. sepium, c. cojan y e edulis. en el caso de los compuestos solubles, todas las especies, a excepción de s. grandiuora(en los períodos iniciales), mostraron una disminución en los porcentajes de compuestos solubles a lo largo de todo el experimento. esto se debe, posiblemente,a su utilización preferencial como fuente energética por los descomponedores y por la lixiviación. debido al lavado de la lluvia se produce una pérdida rápida de substancias solubles, como azúcares simples, carbohidratos y ciertas proteínas (jordan, 1985). el aumento en la concentración de solubles hasta la semana 9 en s. grandiflora, indica que, probablemente, otras substancias, como la celulosa, actuaron como fuente energética para los descomponedores, al tiempo que se producía la degradación de la lignina. sin embargo, a partir de la semana 9, cuando el porcentaje de solubles aumentó a cerca del 35 porciento, éstos se debieron convertir en la fuente energética preferida, descendiendo rápidamente su concentración hacia la semana 18. la relación lignina/celulosa, como un reflejo de las variaciones de los dos compuestos, mostró que, en a. carbonaría, g. sepium, 1. nayanay c. grandis, la relación disminuyó por acumulación de celulosa, mientras que una disminución de la misma a partir de la semana 9 aumentó la relación en s. grandiuora. la relación lignina/celulosa se mantuvo estable a lo largo de 18 semanas en e edu/isy c. cajanporque los dos compuestos mantuvieron las concentraciones iniciales, a pesar de la pérdida de peso, es decir, fueron degradadas en la misma tasa de la descomposición ,limitando la velocidad de la misma, en el sentido que la lignina se degrada lentamente y actúa como barrera física, como ya se ha discutido. en ph. acuminalus, en cambio, la relación lignina/celulosa, prácticamente se mantuvo estable como consecuencia del aumento en la concentración de los dos compuestos, lo cual revela que, en esta especie, los organismos descomponedores tienen una alta disponibilidad de substancias solubles, por lo menos hasta la semana 18. como se vio, los compuestos solubles disminuyeron al final del experimento. la relación c/n más o menos estable para todas las especies, a excepción de ph. acuminalus, al comienzo del experimento, indica que las pérdidas de los dos elementos fueron similares. en ph. acuminalus, la relación aumentó porque la liberación de n fue más rápida que la de c. entre las sema179 nas 9 y 18, todas las especies a excepción de c. grandis e 1. nayana, experimentaron un aumento en la relación c/n, debido a una relativa inmobilización de carbono con respecto de la pérdida de nitrógeno. en c. grandis e 1. nayana, la relación bajó, por disminución en los contenidos de c en relación a los de n en la primera, mientras en la segunda especie sucedió lo contrario. similares aumentos en la relación c/n a través de la descomposición han sido observados por varios autores (singh, 1969). el aumento registrado en la relación lignina/nitrógeno para todas las especies, a excepción de 1. nayana, se debe a-la relativa acumulación de lignina a medida que la descomposición avanzó. en el caso de 1. nayana, la relación lignina/nitrógeno disminuyó hasta la semana 18, por la inmobilización de nitrógeno; sin embargo, a partir de éste período se observó notablemente una liberación de éste elemento, lo cual, también, se reflejó en el aumento en la tasa de descomposición. lo anterior indica que entre las semanas 18 y 24 la relación lignina/nitrógeno debió aumentar. con base en lo anterior, se ratifica que la relación lignina/nitrógeno fue entre los factores bioquímicos, el de mayor consistencia en la regulación de la tasa de descomposición. bibliografía 1. alexander, m. introduction to soil microbiology. 2a ed., new york, wiley. 472 p. 1977. 2. argüello h. formación y descomposición del mantillo en sistemas sucesionales del bosque muy húmedo tropical del bajo calima, buenaventura, colombia. (sin publicar) 3. babbar, i.l. descomposición del follaje en ecosistemas sucesionales en turrialba, costa rica. tesis mag.sc., turrialba, costa rica, catielucr. 76 p. 1983. 4. baron, j.e. métodos de establecimiento de g/iricidia sepium (jacq) walp y su efecto sobre la producción de maíz (zea mays l.) y frijol (phaseo/us vu/garis l.) sembrados en callejones entre los árboles (alley cropping). tesis mag.sc., turrialba, costa rica, catie/ucr. 98 p. 1987. 5. carlowitz, p.g. von. multipurpose tree yield data their relevance to agroforestry research and development and the current state of knowledge. agroforestry systems 4:291314.1986. 180 6. centro internacional de agricultura tropical (ciat). métodos para el análisis de suelos ácidos y tejidos vegetales. cali, colombia, ciat. 75 p. 1986. 7. cuatrecasas, j. liex nayana cuatro lloydia (col.) 11:212. 1949. 8. dale, e. preliminary observations evaluating perennial sesbanias for fodder production. nitrogen fixing tree research reports ( ee.uu) 2:32-33. 1984. 9. diaz-piedrahita, s. las leguminosas. bogotá, colombia, editora dosmil. 128 p. 1979. 10. díaz-romeu, r. v a.hunter. metodologías de muestreo de suelos, análisis químico de suelos y tejido vegetal y de investigación en invernadero. turrialba, costa rica, catie. 62 p.1978. 11. fassbender, h.w. química de suelos; con . énfasis en suelos de américa latina. san josé, costa rica, iica. 422 p. 1982. 12. federación nacional de cafeteros de colombia. manual del cafetereo colombiano. 3a ed., bogotá, colombia, ed. bedout. 398 p. 1969. 13. joachim, a.w.r y kandiah. the change in composition and decomposability of typical ceylon green manures with age. trop. agriculturalist (ceylon) 32(1):3-20.1934. 14. jordan, c.f. nutrient cycling in tropical forest ecosystems; principies and their application in management and conservation. new york, wiley. 179 p. 1985. 15. kass, d.l. alley cropping of annual food crops with woody legumes in costa rica. presented at seminar on advances in agroforestry, sponsored by gtz-catie, sept. 1-11 1985.25 p.1985. 16. mellllo, j.m.; j.d.aber. y j.f.muratore. nitrogen and lignin control of hardwood leaf litter decomposition dynamics. ecology (ee.uu) 63(3):621-626.1982. 17. minderman, g. addition, decomposition and acumulatíon of organic matter in forests. journal of ecology (g.b.) 56:355-362. 1968. 18. muller, l. un aparato micro kjeldahl simple para análisis rutinarios rápidos de materias vegetales. turrialba (c.r.) 11(1):17-25. 1961. 19. organización de estudios tropicales (ots) centro agronómico tropical de investigacion y enseñanza (catie). sistemas agrolorestales; principios y aplicaciones en los trópicos. san josé, costa rica, ed. trejos. 818 p. 1986. 20. reddy, c.a. physiology and biochemistry 01 lignin degradation. joumal article no 11098 irom the michigan agriculture station. michigano 26 p. 1985. 21. rege, w. biochemical decomposition 01 cellulose material with specilic relerence to the action 01 lungi. annual appied biology, xiv, 1. 1931. 22. rodrfguez, l. de caceres. métodos de análisis empleados en la industria papelera. bucaramanga, colombia, universidad industrial de santander. 156 p. 1978. 23. roskoski, j. nodulation and n2 lixation by inga jinicuil, a woody legume in coftee plantations; 1. measurements 01 nodule biomass and lield c2h2 reduction rates. plant and soil (holanda) 59:201-206. 1981. 24. sánchez p. suelos del trópico; características y manejo. trad. por edilberto camacho, san josé, iica. 660 p. 1981. 25. singh, k.p. nutrient concentration in leal li!ter 01 ten important trees species 01 deciduos 10rest at varanasi. tropical ecology (india) 10:83-95. 1969. 26. singh, j.s. y s.r. gupta. plant decomposition and soil respiration in terrestrial ecosystems. the botanical review (ee.uu) 43(1):449-528.1977. 27. swift, m.j.; o.w.heal. y j.m.anderson. decomposition in terrestrial ecosystems. calilornia, university press. 372 p. 1979. 28. swift, m.j.; a. russell-smith. y t.j. perfect, t.j. decomposition an mineral nutrient dynamics 01 plant li!ter in a regenerating bush-iallow in sub-humid tropical nigeria. journal 01 ecology (g.b.) 69:981-995. 1981. 29. tukey. h.b. the leaching 01 substances lrom plants. annual review 01 plant physiology (ee.uu) 21 :305-324. 1970. 30. waksman, s.a. y w. tenny. the composition 01 natural organic materials and their decomposition in the soil. soil science xxviii, 1. 1932. 31. witkamp m. decomposition 01 leal lilter in relation to environment microllora an microbial respiration. ecology (ee.uu) 47(2):194-201. 1966a. 181 agronomia colombiana. 1989. volumen v1: págs. 19-24 ¿estamos usando los procedimientos adecuados para comparar promedios entre tratamientos?' ricardo martinez b.2 resumen. cuando los experimentadores desean comparar los verdaderos efectos de sus tratamientos, comúnmente recurren a un análisis de varianza, a la correspondiente prueba de f, y por último a alguna de las pruebas de comparación múltiple, para poder hacer recomendaciones específicas. en este proceso no dejan de incurrir en ciertos errores que en algunas oportunidades los llevan a conclusiones equivocadas. en algunos casos se abusa de las posibilidades que ofrecen las diferentes pruebas, y en muchas otras oportunidades simplemente no se cumplen los supuestos m ínimos para su aplicación. este problema ha sido discutido por algunos autores, quienes no se han puesto de acuerdo en varios aspectos. en este criterio se examinarán críticamente algunas situaciones del uso inadecuado de tales pruebas en el medio colombiano con el propósito de colaborar con los investigadores en el sector agrícola para mejorar su uso en el futuro. use ano misuse of multiple comparison proceoures abstract. when researches want to compare the real effect of their treatments they usualiy apply analysis of variance, the f test and finally multiple comparison procedures in order to make specific recomendations. in this process they sometimes make mistakes that affect final conclusions. uses and abuses of multiple comparation procedures are 1 recibido para publicación el 14 de agosto de 1989. 2 profesor asociado, universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, bogotá. colombia. a.a. 14490, bogotá. discussed in this paper. if the treatment in an experiment are structured, such as in a factorial arrangement or a quantitative series of levels, the structure should be examined in the analysis. multiple comparisons tests such as ouncan's multiple range test or a test using least significant oifference, assume that the treatments being compared are not structured. if they are used on structured experiments, useful information will be ignored and untenable or biased conclusions mybe reached. introouccion colectar datos dentro de las investiqaciones cuesta dinero, por lo tanto los investigadores tienen la responsabilidad de gastar el tiempo que sea necesario en el análisis de sus datos. desafortunadamente un número apreciable de investigadores usan la metodología estad ística como un mal necesario, haciendo el menor esfuerzo por sacarle el mayor provecho. esto explica la marcada tendencia al uso de un número reducido de técnicas están-o dares que aparecen en los textos o que han usado sus jefes, en vez de ajustarse a los objetivos propuestos en la investigación. sabemos bien que el uso inadecuado de la metodología estadística, aún en casos relativamente simples, lleva a interpretaciones inadecuadas de los resultados. muchos artículos escritos por un número grande de autores estadísticos y no estadísticos, recalcan sobre el uso y el abuso de la bioestad ística en la investigación biológica. además, con frecuencia se presenta el problema de la copia entre diferentes investigadores de análisis aparentemente adecuados, perpetuándose fácilmente técnicas estad ísticas inapro19 piadas. un ejemplo clásico de esta situación es el mal uso de las pruebas de comparación múltiple entre medias de tratamientos, especialmente cuando se usa la prueba rango múltiple de duncan con datos que presentan una estructura definida, tal como ocurre con los experimentos factoriales o aquellos en que los tratamientos forman series progresivas. cuando se desea usar una cierta prueba para comparar medias de tratamientos, realmente no importa qué diseño se usó. sin embargo, esto no quiere decir que la prueba usada corrija los errores cometidos en un experimento inadecuadamente diseñado, mal ejecutado y analizado. si el control local no se ha hecho apropiadamente, si el número de repeticiones es deficiente y la aleatorización es defectuosa, es natural que todo el proceso se verá afectado negativamente, caso en el cual será imposible que una prueba detecte la real situación de los efectos de los tratamientos. si se ha escogido y aplicado la metodología adecuada, tanto para el análisis de varianza como para las pruebas de comparación de medias de los tratamientos, debe encontrarse que hay diferencias significativas estad ísticamente hablando cuando en las respectivas poblaciones así ocurre, a menos que el nivel del error tipo" haya sido realmente grande. el problema: ¿que es mas importante, las pruebas de hipotesis o la estimacion? algunos autores consideran que el interés primordial en la agricultura y de la biología en general es la de estimar la magnitud de los efectos de los tratamientos (yates, 1951, 1964; cox 1977; et al 1978 y chew 1980). aunque otros como fisher (1960) y anscombe (1965) le dan mayor importancia a las pruebas de hipótesis. muy seguramente, un investigador en fertilización puede estar más interesado en saber el grado en que aumenta la prodi ";ción de un cultivo cada vez que aumenta cierta cantidad de un fertilizante, o un fitomejoradar puede estar interesado en saber en qué proporción unos genotipos nuevos son mejo20 res que un testigo, en vez de solamente saber si hay o no hay diferencias significativas entre los niveles de los fertil izantes o entre los genotipos. sin embargo, a pesar de las debilidades que algunos agrónomos y biólogos les achacan a las pruebas de hipótesis no sobra recalcar que éstas juegan un papel muy importante en el método científico. claro está que hay que diferenciar entre pruebas de hipótesis experimentales y pruebas de hipótesis estad ísticas, aunque éstas se usan como herramientas para probar las primeras. por otro lado, no es conveniente sobre enfatizar el uso de las pruebas de hipótesis estad ísticas a expensas de subestimar las h ipótesis experimentales, este es un caso frecuente cuando se usan las pruebas de comparación múltiple. criticas mas frecuentes a las pruebas de comparacion mul tiple como se sabe, cada uno de los métodos de comparación múltiple fue desarrollado para una situación muy particular, por lo general limitada, pero en la práctica se usan muy profusamente sin ninguna consideración previa, respecto a lo apropiado de su aplicación. veamos alqunas opiniones de destacados estad ísticos reunidos con ocasión de la presentación del escrito o'neill y wetherill (1971). nelder, en esa época director del departamento de estad ística en rothamsted, . considera que las pruebas de comparación múltiple no tienen nada que hacer en la interpretación de datos; va hasta el punto de considerar que sólo sirven para, de manera artificial, darle interés a datos que no lo son. respecto a la prueba de duncan varios autores, entre ellos scheffé, la rechazan de plano porque no entienden su justificación, es más, consideran que hay errores en su publicación original. los mismos autores o'neill wetherill opinan que muchos métodos de comparación múltiple constituyen un intento por amoldarse al tipo de estad ística de neyman-pearson, la cual en realidad es más flexible y se ajusta más a la forma de ver los datos por parte de los investigadores. sin embargo, el profesor r. l. plackett, de la universidad de newcastle, piensa que el experimentador debería usar metodologías más sencillas y menos confusas. por su parte el profesor d.r. cox, del imperial college . de inglaterra, dice que las pruebas de tukey y scheffé son -valiosas pero conservadoras porque quizá es raro que el investigador encuentre significancia en semejante conjunto de comparaciones que se contemplan en esas pruebas, y cuando se consideran los límites de confianza para las restricciones escogidas. otros autores sugieren el análisis de conqlomerados o metodología bayesiana. afortunadamente se dispone de la prueba de la diferencia significativa mínima bayesiana que ofrece una alternativa cuando el experirnentador desea hacer una estimación subjetiva de la importancia relativa. ¿~ue hacer entonces? las pruebas de comparación múltiple se deben usar con mucha cautela, debe identificarse y estudiarse concienzudamente cada situación. una prueba específica para comparar medias de tratamientos depende del propósito del experimento y si tales tratamientos tienen estructura, tal como ocurre con los experimentos factoriales y como factores cuantitativos con niveles seriados, tal estructura debe estudiarse en el análisis. pruebas de comparación múltiple tales como la prueba de rango múltiple de duncan o la de la diferencia significativa mínima, suponen que los tratamientos que se como paran no tienen estructura (chew, 1976). si tales pruebas se usan en experimentos con tratamientos estructurados, información útil se ignorará, y puede llegarse a conclusiones sesgadas o insostenibles. por lo tanto, siempre que se tenga tratamientos con una estructura específica es aconsejable usar contrastes ortogonales. estas se usan para probar y estimar comparaciones especñca , hechas de antemano porque constituye 1 una técnica poderosa y flexible. la ortoeonabilidad maximiza el uso de la información, sin embargo, el experimentador no debe convertirse en un esclavo de la ortogonabili· dad hasta el punto de que llegue a probar hipótesis no importantes, desde el punto de vista del área de interés. en algunas ocasiones los datos pueden sugerir las comparaciones inesperadas resultantes de diferencias grandes entre ciertos promedios, que pudieron no considerarse de antemano. en estos casos pueden usarse pruebas como las de scheffé, prueba que es más flexible y puede usarse para hacer como paraciones a posteriori entre medias con diferente número de repeticiones. también puede calcularse intervalos de confianza de la estimación de las diferencias entre medias o entre grupo de medias. algunos ejemplos ejemplo 1. interpretación de la aplicación de dosis de un producto y su respuesta. se llevó a cabo un experimento en que se quería probar' siete tratamintos que consistían en siete niveles de un factor (ejemplo: un insecticida, un fungicida, un fertilizante, etc.l, aplicado a un determinado cultivo. una pregunta simple, directa y útil pudo plantearse el experimentador y es la siguiente: ¿oué relación existe entre el material apl icado y la respuesta de la planta? además pudo plantearse otra pregunta menos simple y menos útil como ésta: ¿de los posibles 21 pares de tratamientos, cuáles son estadística' mente diferentes? si esta segunda pregunta fue la que realmente se planteó el experimentador, el siguiente cuadro de resultados sería el adecuado. nivel del respuesta factor del cultivo o 222 a 1 202 a b 2 205 a b 3 186 b e 4 164 e d 5 156 e d 6 147 d ahora supóngase que la pregunta hecha y respondida fue la de la relación entre dosis y respuesta. entonces se habría reportado que se presentó una relación lineal altamente significativa, en que el 960/0 de la variación de la respuesta se debió al aumento de las dosis. esto puede ilustrarse en el cuadro 1 y figura 1. 21 ahora, .ia pregunta de cuáles respuestas a los tratamientos son siqnificativarnente diferentes es irrelevante, y no se necesita, es rnás, no debió hacerse. una vez se establece la significanciade la tendencia lineal dentro del rango usado, eso implica que hay diferencias significativas entre todos los niveles de tratami.entos usados. así, los mejores estimativos de los efectos ·de los tratamientos son i~< fluntos sobrelal ínea de regresión. naturalmente, existen ,otr~s tipos de relación entre dosis y las respuestas además de la lineal, tales como varios tipos de relaciones cu rv ji ín:e~~s.;~-\' ~ '-~d cuadro 1. participación de las sumas de cuadrados del ejemplo 1. porcentaje fuentes de grados de sumas de de variación libertad cuadrados influencia tratamientos 6 23805 lineal 22885 96°10 residuo 5 920 4°10 ejemplo 2. comparación entre medias de genotipos que presentan una estructura. se tienen cinco genotipos de un determinado cultivo y se quiere conocer su adaptabilidad a un nuevo ambiente. se usa un genotipo (e) estándar como testigo, dos híbridos de crecimiento no indeterminado (ay b) y dos de crecimiento indeterminado (c y d). además, los híbridos son de diferente origen unos holandeses, otro japonés y una variedad colombiana (e). las preguntas que se pueden hacer son las siguientes: ¿qué tan buenos son los nuevos híbridos (a,b,c y d) comparados con el genotipo nacional (e)? qué diferencias hay entre los híbridos no indeterminados comparados con los determinados? qué diferencias hay dentro de los no indeterminados y dentro de los determinados? por otro lado, simplemente pudo haberse preguntado si hay diferencias significativas entre los 10 pares de tratamientos originados, esto para una determinada variable de respuesta. si esta última pregunta fue la que se planteó, el siguiente cuadro de resultados sería la adecuada. 220 dosis del factor 200 o ~ (f) w ::> 180el. (j) wa::: 160 y= 222 -13 x 140 o 2 3 4 5 6 figura 1. efecto lineal de 7 dosis de un factor sobre una respuesta.' 22 tratamiento promedio b a e d e 86,512 a 75,866 b 70,455 bc 65,488 e 26,693 d sin embargo, si la pregunta fue la primera, la presentación debería ser la siguiente (cuadro 2). cuadro 2. descomposición de sumas de cuadrados del ejemplo 2. variable 2. fuentes de variación grados de sumas de libertad cuadrados bloques tratamientos e vs (a,b,e y d) (a y b) vs (e y d) e vs d a vs b error 2 4 6.234,806 •• 5.503,710 •• 524,173 •• 37,041 ns 170,027 • 8 290,783 •• p <0,01 • p <0,05 acá, en el cuadro 2, se está examinando la estructura de los tratamientos, se está no solamente comparando los promedios sino discriminando la bondad de los grupos formados en los tratamientos debido a la característica no indeterminado, trabajando con contrastes ortogonales. ejemplo 3. factoriales. si se tiene un factorial 2x2x2, o sea, mi experimento donde se tienen 3 factores cada uno con dos niveles. las preguntas que se han debido hacer son: ¿cuál es el efecto de cada factor? ¿existen interacciones entre los factores? otra pregunta pudo ser, si existen diferencias significativas entre los posibles 28 pares de comparaciones entre tratamientos, para lo cual la siguiente presentación de resultados es la adecuada. como ya se sabe, tratamientos bajo la misma letra no presentan diferencias significativas. estas letras no nos dicen mucho, pero si partimos las sumas de cuadrados en efectos principales e interacciones, enconcombinación de factores respuesta a1 b c1 a1 b c a1 b c1 a1 b e ao b1 c1 ao b1 co ao b1 c1 ao bo co 10,4 b 8,5 b 15,2 a b 13,0 a b 21,4 a 18,6 a b 22,6 a 22,7 a tramos que el factor a presentaba un efecto altamente significativo, expl icando en un 860/0 el etecto total de los tratamientos. el factor 8 explicó el 120/0 de la variación y no hubo evidencia del efecto del factor c ni de ninguna interacción, tal como se puede apreciar en el cuadro 3. cuadro 3. repartición de las sumas de cuadrados de los tratamientos. ejemplo 3 . grados sumas de fuente de de cua· pareen. variación libertad drados taje tratamientos 7 877 factor a 1 730 83% factor e 107 12% factor c 23 3% ab 8 ac 1 be 3 2% abe 5 en cada uno de los ejemplos dados se ha mencionado la repartición o la descomposición de los efectos de los tratamientos como si la técnica para hacerlo fuera de conocimiento común. desafortunadamente no es as í, pues lo común es usar pruebas como la de duncan o la de la diferencia significativa mínima. esto no es muy afortunado ya que la técnica que se ha usado en los ejemplos como la apropiada es muy poderosa y es relativamente muy simple. a esta prueba se le conoce como "contrastes ortogonales", o "formas lineales ortogonales" o "grados de libertad individuales". 23 recomendaciones 1. al usar las pruebas de comparación múl-· tiple: hágalo lueqo de un examente cuidadoso y en las situaciones apropiadas. no lo haga de manera rutinaria, sólo porque un paquete de computación se lo facilita. no lo haga para tratamientos que presenten una estructura. 2. al planear un experimento, decida de manera clara y definitiva el tipo de preguntas que desea responder y diseñe el experimento que le permita hacerlo. 3. al presentar los resultados, común íquele al lector en qué tipo de preguntas se basó el experimento. 4. interprete los resultados a manera de respuestas a las preguntas que usted se hizo al principio. literatura consultada 1. anscornbe, f. b_ 1965. comrnents on kurtzlink-tukey-wallaee papero teehnometries 7: 167-168. 24 2. box, g.e.p., w.g. hunter and j.s. hunter 1978. statisties for experimenters. wiley, new york. 3. chew, v. 1976a. uses and abuses of dunean's multiple range test. proe. fla. sta te hortic, soc, 89-251253. 4. chew, v. 1980. testing differenees among mean s: correet interpretation and some alternatives. hor t seienee 15: 467-470. ;5. cox, d.r. 1977. the role of signifieanee tests seand j. stat. theory appt, 4: 49-70. 6. miller, r.g. 1978. simultaneous statistieal inferenee, 2nd. ed. megraw-hill book co., new york. 7. o'neill, r. and g.b. wetherrill. 1971. the present state of multiple cornparlson methods. j.r. stat. soe. (b) 36: 218-250. 8. seheffé, h. 1959. the analysis of varianee. john wiley and sons, lnc, new york. 9. yates, f. 1951. the influenee of statistieal methods for researeh workers on the development of the seienee of statistles j. am. stat. assoe. 46: 19-34. 10. yates, f. 1964. sir ronald fisher and the design of experiments. biometries 20: 307321. resumes de los trabajos presentados en el simposio 239 cria masiva de díglyphus begíní (ashmead), parasitoide de liriomyza huidobrensis (blanchard). hernando garcia·, emilio luque·, alfredo acosta· y judith sarmiento-, el manejo de plagas en cultivos de flores para exportación requiere de conocimientos útiles para tener en cuenta en un manejo integrado de plagas, dentro del cual, la liberación de parasitoides representa una herramienta promisoria. en este trabajo, se estableció una crla masiva de diglyphus begini (ashmead) (hymenoptera: eulophidae) sobre follaje de acelga, variedad cycla y frijol arbustivo variedad ica-cerinza, en ambiente controlado con 21 a 28°c de temperatura y 65 a 80% de humedad relativa. la crla del minador uriomyza huidobrensis (blanchard) (diptera: agromyzidae) se realizó en cámaras para oviposición construidas en acetato con dimensiones de 35 cm de aho por 13 cm de diámetro para luego, pasar los individuos a una cámara de crla de 0,8 por 0,6 por 0,6 mm bajo influencia de luz artificial, hasta alcanzar la edad óptima para ser parasitados luego por individuos de d. begini provenientes de la finca inversiones el bambú (tenjo, cundinamarca). el parasitismo se realizó mediante liberaciones inundativas dentro de las cámaras de crla y se estableció la producción del parasitoide para cada especie vegetal y, además, se hizo el análisis de costos en laboratorio. el ciclo de vida total del parasitoide fue de 22 a 23 dlas, obteniendo 3.500 avispas (aduhas) por dla, con un costo de $ 4.240 diarios. al hacer el análisis de regresión del área foliar en función de la longitud de la hoja para cada sustrato en acelga y frijol, se logró ajustar el procedimiento a un modelo cuadrático. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. "agrodex s.a.. bogota d.c. evaluacion de la cria masiva de encarsia formosa gahan bajo condiciones de invernadero en la sabana de bogota. maria del rosario suarer, angela maria loper y emilio luque·, el estudio se realizó para determinar la metodologla para la crla masiva del parasitoide encarsia formosa gahan. como ensayo preliminar, se realizó la evaluación de 10 variedades de tabaco (nicotiana 240 tabacum l.), con el fin de obtener un sustrato adecuado para la crla del parasitoide. en esta evaluación, no se obtuvieron diferencias significativas entre variedades, sin embargo, fue elegida la variedad speigh-14o por sus caracterlsticas de precocidad, arquitectura y buena área foliar. posteriormente, se establecieron tres módulos para llevar a cabo la crla masiva del parasitoide. estos módulos consistieron en: a) producción del sustrato; b) casa de crla de la mosca blanca t. vaporariorum y c) crla del parasitoide. en los procesos de crla, fue posible obtener la producción por cm2, estrato planta y, en ésta se obtuvieron en promedio, 4.725 parasitoides por planta y, en total, fue posible obtener 69.484 parasitoides en cuatro procesos de cría. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. determinacion taxonomica de los trips que atacan al crisantemo y biologia de la especie predominante frankliniella occidenfalís (pegande) (thysanoptera: thripidae), en un invernadero de la sabana de bogota. estrella cardenas' y darlo corredor', los objetivos fundamentales de este trabajo fueron la identificación taxonómica de las especies de trips más importantes del crisantemo, la determinación de algunos aspectos básicos de la biologla de la especie más abundante y un estudio preliminar sobre la atracción de estos insectos hacia trampas de diferentes colores. para la realización del trabajo, se seleccionó un invernadero comercial en chla, cundinamarca. las especies de trips más comunes fueron frankliniella occidentalis (pegande), f. panamensis hood, f. auripes hood, f. minuta (moulton), f. colombiana moulton y trips tabaci lindeman. la especie más abundante durante todo el muestreo fue f. occidentalis. por esta razón, .se estudió su biologla en condiciones de laboratorio (24 ± 2,5 oc de temperatura y 66 ± 12% de humedad relativa). la oscilación de duración, en dlas de su ciclo de vida, fué: huevo 4-5, ninfas de primer instar 3-4, ninfas de segundo instar 5-8, prepupa 4-6, pupa 3-5 y los adultos alcanzaron una longevidad entre 60-121 días. esta especie presentó partenogénesis de tipo arrenotoquia (sólo produce machos); de las hembras fecundadas, se obtuvo una generación de 87,5% hembras y 12,5% machos. la fecundidad por partenogénesis fué de 325,76 huevos por hembra y la fecundidad sexual fue de 303,10 huevos por hembra. también, se determinaron algunos parámetros poblacionales mediante la elaboración de una tabla de vida, los cuales mostraron el gran potencial reproductivo de esta plaga. para el estudio de preferencia por color, se utilizaron 6 colores: blanco, violeta, amarillo, rojo, anaranjado y verde. la eficiencia en la captura se midió por el número de trips adultos capturados. los colores blanco y violeta mostraron la mayor eficiencia. el color verde mostró la eficiencia más baja. la mayorla de los individuos capturados fueron de la especie f. occidentalis. también, fueron atraldos adultos de f. panamensis, f. minuta, f. auripes y t. tabaci. como conclusión, se obtiene que las trampas de color blanco y violeta pueden ser unas herramientas muy útiles para una estrategia de manejo de trips en los invernaderos de la sabana de bogotá. estas trampas son un elemento de muestreo que, posteriormente, se debe sincronizar con aspectos de la dinámica poblacional y la toma de decisiones para la utilización de plaguicidas. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. curvas de desarrollo de cladosporium echinulatum de vries (heterosporium echinulatum (berkeley) cooke) en ocho grupos de clavel miniatura. incidencia y perdidas. ernesto guevara' y mario ortil, la mancha foliar anillada del clavel producida por cladosporium echinulatum de vries, está causando las mayores pérdidas en calidad y cantidad en variedades de clavel miniatura cultivadas en la sabana de bogotá. entre abril de 1987 y abril de 1989, se realizaron evaluaciones mensuales, en el campo y en poscosecha, de la incidencia de la enfermedad sobre ocho grupos de variedades de clavel miniatura, en los cultivos de la empresa innovación andina s.a., situados en el municipio de chia (cundinamarca). la incidencia en poscosecha varió entre 0% y 85% y en el campo varió entre 3% y 39%. las curvas de desarrollo de la epidemia son típicas de las enfermedades policlclicas con tasas variables de crecimiento positivas y negativas. los grupos de variedades oscuras presentaron mayor susceptibilidad y los grupos de variedades novedades y rojas presentaron menor susceptibilidad a la enfermedad. las evaluaciones de severidad en poscosecha están altamente correlacionadas con las evaluaciones en el campo. esto muestra que uno u otro método de cuantificación de la incidencia de la enfermedad son igualmente confiables. cuando los niveles de incidencia en el campo son superiores al 5%, se comienzan a presentar pérdidas importantes, es decir, que una proporción de los ramos cosechados no puede ser exportado, porque los niveles de incidencia de la enfermedad los inhabilita para el mercado internacional. si la incidencia en poscosecha es del 47%, por lo menos 20% de los ramos cosechados se pierden por este patógeno foliar. , facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. centro nacional de investigaciones de cafe. fede· racion nacional de cafeteros de colombia, chinchina, caldas. evaluacion de la compatibilidad entre cuarenta y cinco cultivares de clavel y cladosporium echinulatum (berkeley) de vries. ernesto guevara', las lesiones foliares en clavel causadas por cladosporium echinulatum (=heterosporlum echinulatum) son conocidas como la mancha foliar anillada. esta enfermedad, como cualquier otra causada por un organismo vivo, es el resultado de una compatibilidad variable entre el hongo fitopatógeno y el hospedante susceptible; la compatibilidad es afectada por el clima o el microclima del cultivo. entre 1990 y 1991 , en los invernaderos de la facultad de agronomla de bogotá, se cuantificó, en dos épocas diferentes la compatibilidad entre cuarenta y cinco variedades de clavel estándar y cladosporium echinulatum; las plantas se inocularon con una mezcla de conidias obtenidas en diferentes cultivos y variedades. los parámetros evaluados fueron frecuencia y ocurrencia de las lesiones por variedad/repetición (flv), porcentaje de hojas enfermas (phe) y número de lesiones por hoja enferma (lhe). en la primera cuantificación, se evaluaron flv y lhe simultáneamente y se encontraron reacciones que variaban desde la total incompatibilidad, que se denominó resistencia (r), hasta total compatibilidad que se llamó susceptibilidad (s); hubo variedades con respuestas intermedias de reacción calificadas como medianamente 241 resistentes (mr) ymedianamente susceptibles (ms). en la segunda cuantificación, se evaluaron phe y lhe; al usar el análisis completo de grupos unidos, se pudieron establecer grupos similares de reacción a los obtenidos en la primera cuantificación. ambas evaluaciones mostraron, en sus resultados, alto grado de coincidencia en 3 de las 4 categorlas de reacción y asl, el 40% de las variedades se calificó r, el 23% mr, el 28% ms y el 9% se calificó s. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. contribucion al conocimiento de algunos aspectos biologicos de heterosporium echinulatum (berk) cooke, agente causal de la mancha anillada del clavel (dianthus caryophyllus l.). jorge enrique casallas", carlos alberto novoa", martha orozco de amezquita" y emira garces de granada". bajo condiciones de laboratorio y de campo, se realizó el estudio del ciclo biológico de heterosporium echinulatum, de la respuesta del hongo a diferentes medios de cultivo "in vitro", de la relación entre el crecimiento vegetativo y la esporulación, del efecto de la luz sobre el desarrollo "in vitro" del hongo, asl como el periodo de incubación de la enfermedad en diferentes variedades de clavel. se comprobó que heterosporium echinulatum completa su ciclo biológico en 38 horas y la germinación de los esporas parece estar influida por el grado de adaptación a dichas condiciones. los medios de cultivo elaborados a partir de hojas de variedades de clavel de diferente grado de suceptibilidad al ataque del hongo mostraron respuestas diferenciales en el crecimiento, según el origen del sustrato utilizado. se comprobó que heterosporium echinulatum crece en forma micelial, mientras dispone de nutrientes y sólo comienza la esporulación cuando éstos comienzan a agotarse. la luz ejerce un efecto directo sobre el desarrollo del hongo en cuanto al crecimiento micelial; con un fotoperlodo de 12 horas, el crecimiento micelial se ve favorecido y, por el contrario, en oscuridad completa se incrementa notablemente la esporulación. el periodo de incubación del patógeno fue igual, tanto en variedades susceptibles como en variedades resistentes, es decir, la 242 susceptibilidad o resistencia no se manifiesta durante esta etapa, sino en la evolución posterior de la enfermedad, teniendo en cuenta los mecanismos fisiológicos de control que una variedad pueda desarrollar. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. evaluacion del crecimiento "in vitro" de heterosporium echinulatum, agente causante de la mancha anillada del clavel (dianthus caryophyllus l.) a diferentes condiciones de tempera tura, ph y nutricion. guillermo briceño", martha orozco deamezquita"y emira garces de granada". teniendo en cuenta la importancia que tiene el cultivo de flores de exportación en la sabana de bogotá y la necesidad de conocer los patógenos y su biologla, con el fin de proponer sistemas de control, se realizó el estudio "in vitro" del efecto de diferentes medios de cultivo sobre el crecimiento y la producción de esporas de heterosporium echinulatum. el medio óptimo para el crecimiento del hongo fue el extracto de hojas de clavel mas pda. la administración de nitrógeno en forma de nh., la deficiencia de cobre, la ácidez y una temperatura de 26°c favorecieron el crecimiento micelial y la producción de conidias. el suplemento de nitrógeno en forma de n03, la deficiencia de zinc, una temperatura de 18°c y un ph básico inhibieron la producción de conidias y el crecimiento micelial. la adición de potasio, en concentraciones superiores a 1/4 de la dosis normal, anuló por completo la producción de conidias. los efectos de las deficiencias de boro, manganeso y molibdeno sobre el crecimiento y producción del hongo no arrojaron resultados concluyentes. . facultad de ciencias. universidad nacional de colombia, bogota d.c. efecto de la apllcacion de fungicidas dirigidos al follaje y al suelo para el control de cladosporium echinulalum de vries (helerosporium echinulalum(berkeley) cooke) en clavel (dianlhus caryophyllus l.). l. fase experimental. edgar fernando barbosa', nestor julio perilla· y ernesto guevara·. la mancha foliar anillada (mfa), ocasionada por cladosporium echinulatum, es la enfermedad foliar más importante en los cultivos de clavel bajo invernadero y, fundamentalmente, se maneja por medio de aspersiones de fungicidas. a partir de agosto de 1991, se estableció un ensayo en los invernaderos de la facultad de agronomra con plantas de clavel estándar, variedad isla, con el propósito de evaluar la eficiencia de control de la enfermedad con los fungicidas difeconazol y prochloraz en tres dosis (75, 125 y 250 g. i.a./ha), aplicados al suero y al follaje. el diseno experimental utilizado fue de parceras sub-subdivididas, en el cual se aleatorizaron 14 tratamientos con tres repeticiones. se evaruaron la incidencia (porcentaje de plantas enfermas), la severidad (porcentaje de área foliar afectada), la altura de la planta, argunos componentes del ciclo de patogénesis y las dimensiones de la lesiones. las curvas de desarrollo de la incidencia fueron similares para todos los tratamientos, incluyendo er testigo; entre los 95 y 110 días después de la siembra (dds), la incidencia varió entre 41 y 96%; entre los 110 y 170' dds la incidencia varió entre 96 y 98%, disminuyendo, con limites entre el 68 y 90%, a los 170-200 dds. para los mismos períodos, los valores de severidad variaron entre 0,3 y 3,6%. la altura de los esquejes enraizados mostró un promedio de 14 cm. y, a los 200 dds, la altura de las plantas varió entre 47,2 y 55,0 cm. se observó que, para hacer aplicaciones de fungicidas inhibidores del ergosterol, el perlodo de diferenciación floral es crítico, pués, si se realizan en ese momento, se retarda la formación de flores. la inoculación con raspado directo de lesiones esporulantes fué eficiente en el logro de la infección. el perlodo de incubación de c. echinulatum en cfavel estándar variedad isla, fué de 11 días (tiempo entre la iniciación de la infección y la ocurrencia de los primeros síntomas). el perícdo de latencia fué de 18 días (tiempo entre la iniciación de la infección y la aparición de una nueva generación de conidias). con base en los anteriores resultados, se decidió evaluar la eficiencia de control del fungicida difeconazol en condiciones comerciales. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. efecto de la apllcacion de fungicidas dirigidos al follaje y al suelo para el control de cladosporium echinulalum de vries (helerosporium echinulalum (berkeley) cooke) en clavel (dianlhus caryophyllus l.). 11. fase comercial. nestor julio perilla', edgar fernando barbosa· y ernesto guevara·. durante el segundo semestre de 1991, se realizó un ensayo en los invernaderos de la facultad de agronomra, para establecer la eficiencia de control de c. echinulatum con los fungicidas difeconazol y prochloraz. basados en los resultados del experimento anterior, se decidió evaluar al difeconazol durante el segundo semestre de 1992 en la empresa flores de funza (funza, cundinamarca). el objetivo fué comparar el manejo de c. echinulatum, agente causal de la mancha foliar anillada del clavel (mfa), entre aplicaciones foliares de difeconazol alternado con propineb y el programa de aspersiones empleado en la empresa, durante la producción comercial de clavel miniatura variedad salmony, la cual es altamente susceptible al patógeno. el diseno experimental usado fué el de bloques completos al azar con tres tratamientos y seis repeticiones. las epidemias evaluadas entre la quinta semana después del despunte y el primer pico de producción mostraron que las epidemias naturales (testigo) variaron entre 0% y 73% de incidencia y entre 0% y 1,6% de severidad. con las aplicaciones de difeconazol alternado con propineb, la incidencia varió entre 0% y 27% y la severidad entre 0% y 0,2%. los mismos parámetros para el programa de la empresa mostraron un aumento de la incidencia der 0% al 54% y la severidad creció desde 0% hasta 0,5%. la producción de flores en la 37a. semana fué asl: 430 ramos en el testigo, 490 con el programa de aspersiones de la empresa y 560 ramos con el tratamiento difeconazol alternado con propineb. la frecuencia de ocurrencia de lesiones de la mfa en los ramos fué de 40%, 41 % 243 y 28%, respectivamente. el desarrollo de las epidemias, la producción de ramos y la frecuencia de ocurrencia de la mfa muestran que el tratamiento difeconazol, altemado con propineb, tiene ventajas comparativas en la producción comercial sobre el tratamiento comercial usado por la empresa. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. determinacion de las razas fisiologicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi del clavel en colombia. german arbelaer y olga lucia calderon". uno de los problemas más limitantes del cultivo del clavel en colombia es el marchitamiento vascular, ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi. el trabajo se realizó con el objetivo de determinar la variabilidad morfológica, cultural, reproductiva y patológica de 121 aislamientos del hongo, obtenidos de 61 fincas localizadas en la sabana de bogotá. como patrones de comparación se utilizaron nueve aislamientos extranjeros de las razas 1, 2, 4 y 8 del patógeno. las pruebas de patogenicidad se hicieron mediante la inoculación de los esquejes enraizados de seis variedades diferenciales. todos los -aislamientos tuvieron una tasa de crecimiento radial similar, pero mostraron una gran variabilidad en la coloración de las colonias, en la apariencia del micelio y en la producción de esporas. todos los 130 aislamientos del hongo inoculados fueron patogénicos en alguna de las variedades diferenciales, aunque, con diferencias apreciables, en el periodo de incubación, en la colonización de la planta y en la sintomatologla. de acuerdo con la reacción de resistencia en las variedades ibiza y niki y con la reacción de susceptibilidad en las variedades pink calypso, raggio di sole y san remo, 112 aislamientos del hongo fueron identificados como pertenecientes a la raza 2 del patógeno. cuatro reacciones patológicas diferentes se encontraron en la variedad taiga, supuestamente resistente a todas las razas fisiológicas conocidas del patógeno: resistente (30%), medianamente resistente (34%), medianamente susceptible (21 %) y susceptible (15%). por estas reacciones, se sugiere la presencia de cuatro variantes de la raza 2 del patógeno. esta variabilidad permite explicar el comportamiento diferente de algunas variedades de clavel en colombia. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. propagar plantas s.a., bogota d.c. 244 contenido de proteinas solubles, caracterizacion de isoenzimas, respuesta al benomil, compatibilidad vegetativa y crecimiento micellal de poblaciones de fusarium oxysporumf. sp. dianthi. emira garces de granada', martha orozco de amezquit a', xiomara sinisterrah, gregorio medinah, orlando acosta-, jose peñaranday german arbelaez-. fusarium oxysporum schlechf f. sp. dianthi (prill. et del.) snyd. et hans. es un habitante del suelo, responsable de la enfermedad más importante en los cultivos del clavel en colombia. este hongo fue introducido al pals en esquejes importados y ha ido colonizando los suelos donde se cultiva clavel. las investigaciones realizadas en italia, estados unidos y, recientemente, en colombia han mostrado la existencia de diferentes razas del patógeno. el presente estudio se inició en 1988, con el ffn de contribuir al conocimiento de aspectos taxonómicos, bioqulmicos, fisiológicos y genéticos del patógeno. para el ensayo se recolectaron 100 aislamientos del hongo obtenidos de diferentes áreas de la sabana de bogotá y se utilizaron 14 aislamientos extranjeros de las razas 1, 2, 4 y 8. se evaluaron el contenido de protelnas solubles y el polimorfismo de la aril esterasa, por electroforesis en geles de poliacrilamida. estas pruebas permitieron establecer diferencias entre los aislamientos. además se obtuvieron mutantes de los aislamientos del patógeno que no utilizaban nitratos, lo cual permitió el uso de pruebas de compatibilidad vegetativa, como también, la determinación de las relaciones genéticas entre las razas del patógeno. las respuestas "in vitro" al benomil y las tasas de crecimiento micelial mostraron que las poblaciones del hongo estudiadas eran heterogéneas, lo cual contribuyó a formar grupos con respuestas similares. los resultados' de este trabajo prueban la importancia de la identificación y la caracterización de razas fisiológicas del patógeno. . facultad de ciencias, universidad nacional de co. lombia, bogota d.c .. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. facultad de medicina, universidad nacional de co· lombia, bogota d.c . estudios moleculares tendientes a la caracterizacion del hongo fusarium oxysporum. jacquellne chaparro', maribeb castro' y eugenio andradc. el clavel constituye el cultivo más importante de la floricultura colombiana, el cual es afectado principalmente por fusarium oxysporum f.sp. dianthi, responsable del marchitamiento vascular. fusarium es uno de los géneros más hetereogéneos y, taxonómicamente, de los más dificiles de clasificar, debido a la falta de estabilidad morfológica del grupo. en este trabajo, se optimizaron los medios y las condiciones de cultivo, las técnicas de manipulación y los métodos de conservación de los aislamientos, asl como la extracción de adn de hongos filamentosos. el método de extracción fue una modificación de la técnica de raeder y broda, elegido por el rendimiento y la pureza del adn obtenido. las extracciones de todos los aislamientos presentaron, en geles de agarosa al 0,7%, una banda caracterlstica de aproximadamente 23 kb, que, también, se observó en aislamientos de mitocondrias. el adn total digerido con hind 111 o con eco ri no presentó diferencias caracteriza bies. se realizó elución de la banda de 23 kb por el método de "gene clean", el cual permitió posterior digestión con ecori. la digestión dió lugar a un barrido en gel de agarosa, lo cual fue un indicio de que se trataba de una mezcla compleja de adn. la separación en gradientes de csci-bisbenzimida dió lugar a tres fracciones (adn nuclear, adn mitocondrial y adn ribosomal), cada una de las cuales por separado migraron a la misma distancia en electroforesis en agarosa al 0,7%. los resultados mostraron que, tanto el adn total como el adn digerido por ecori y la fracción de 23 kb, no presentaron diferencias que permitan caracterizar directamente los aislamientos. sin embargo, se abre la perspectiva de poder caracterizarlos por hibridación con clones portadores de fragmentos de adn con capacidad para reconocer diferentes aislamientos. . facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. tratamiento al suelo para el control de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel estandar. alfonso ruiz', fernando ramirez", rafael herrera* y german arbelaez·. el marchitamiento vascular, ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi, es la enfermedad más limitante y de mayor distribución en colombia en el cultivo del clavel. dentro de las múltiples estratégias para el manejo de la enfermedad, se encuentran algunos métodos fisicos, como la esterilización del suelo con vapor y métodos qulmicos, como la aplicación de fumigantes y de fungicidas sistémicos. en este trabajo, se presentan los resultados de una investigación llevada a cabo durante 1992 en la finca santa lucia de la empresa flora~érica s.a., en funza, cundinamarca, donde se evaluó la eficiencia de la aplicación de vapor de agua al suelo y del fumigante telone c-17 (1,3 dicloropropeno 74% y cloropicrina 17%), para el control de la enfermedad, en la variedad susceptible "rossana". evaluaciones quincenales de la incidencia de la enfermedad se realizaron y se estimó la población del hongo en el suelo, antes y después de la aplicación de los respectivos tratamientos y cada seis semanas después de la siembra. también se evaluó el desarrollo del cultivo, asl como la producción y la calidad de la flor cosechada. quince semanas después de la siembra, la incidencia de la enfermedad fué de 7,2% para las parcelas tratadas con telone c-17 y de 35,5% para las parcelas tratadas con vapor de agua. quince dias después del tratamiento, la aplicación del fumigante redujo completamente la presencia de f. oxysporum en el suelo, mientras que la aplicación de vapor permitió el desarrollo del hongo con valores entre 1 y 2 unidades formadoras de colonias por gramo de suelo. el desarrollo de las plantas en las parcelas tratadas con telone c-17 fué superior a las plantas de las parcelas tratadas con vapor. el fumigante telone c-17 puede contribuir al manejo integrado de esta importante enfermedad del clavel en colombia. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. " dowelanco, bogota d.c. estudio de la accion del coyio mn++sobre algunas enzimas de las esporas de roya del clavel que interviener~ en el proceso de germinacion. isabel bravo', virginia montes de gomez" y marco quijano*. con este estudio, se busca contribuir a la elucidación 245 de los mecanismos de acción del cu++ y/o mn++ sobre la germinación de esporas de los hongos uromyces dianthi, causante de la roya del clavel y hem/7eia vasta trix, causante de la roya del cafeto. esta investigación se realizó en el laboratorio de investigaciones sobre la qulmica del café y el departamento de qulmica de la universidad nacional. con base en consideraciones teóricas sobre los requerimientos en la germinación de esporas de las royas, se seleccionó como enzima objeto de este estudio, la isocitrato deshidrogenasa nadp+, (idh-nadp+). el estudio de los efectos del cu++ sobre la isocitrato deshidrogenasa-nadp+, obtenida a partir de esporas del hongo u. dianthi, se realizó en forma cualitativa, utilizando el método del formazan. estos resultados cualitativos se compararon con los obtenidos en extractos de corazón de cerdo y, una vez comprobado su comportamiento similar, se efectuó el estudio cuantitativo de los efectos de estos iones sobre la actividad de la idhnadp+ en el extracto de polvos de acetona de corazón de cerdo. la actividad enzimática de la idh-nadp+ se cuantificó espectrofotométricamente a 340 nm, midiendo la absorción producida por el nadph formado en la reacción. la idh-nadp+ obtenida a partir de corazón de cerdo tiene un peso molecular mayor de 50.000 y, en solución, presenta una gran labilidad, pero, si se mantiene el extracto en forma de polvos de acetona, conserva su actividad. el presente estudio muestra, también, que el mn++ solo, en limites de 1-110 ppm produce incremento en la actividad enzimática de la idh-nadp+, con un incremento de 70-110 ppm. la gráfica obtenida a partir de estos resultados es de forma similar a la producida por este elemento sobre la germinación de esporas de las royas del clavel y del cafeto, aun cuando los limites son diferentes. además, se encontró que el cu" produce disminución de la actividad de la idh-nadp+ en las concentraciones estudiadas, llegando a producir una inhibición total en una concentración de 50 ppm. a partir de estos resultados, se obtuvo una curva de inhibición similar a la producida por este elemento sobre la germinación de las esporas de las royas del clavel y del cafeto. en las condiciones del ensayo, el mn++ (73 ppm) no protege la enzima de la toxicidad del cu++,sino que, por el contrario, la hace más sensible a su efecto tóxico. el estudio de sorción del cu·+ por esporas de la roya del clavel muestra que, a partir de dosis iguales la cantidad de cu·· tomado por ellas es mayor que la cantidad de mn++. las observaciones de las esporas de la roya del clavel al microscopio electrónico de barrido no muestran diferencias conformacionales o estructurales a nivel superficial, en una resolución de 10 a, entre las esporas tratadas con cu++y/o mn++,en dosis de 1y5 ppm de cada 246 uno de ellos y las esporas sin tratamiento. el procedimiento seguido en la preparación de esporas, con el fin de observarlas al microscopio electrónico de transmisión, no permitieron obtener los organelos intactos visibles. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. "laboratorio de investigaciones sobre la auimica del cafe, bogota d.c. control quimico del nematodo quiste heterodera tritotll, en clavel miniatura. alicia marroquin· y german arbelaez·, uno de los patógenos en el cultivo del clavel recientemente registrado en colombia es el nemátodo quiste heterodera trifo/ii. en algunas fincas infestadas por el nemátodo, un aumento del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi se ha observado. la investigación se realizó para evaluar el efecto de varios productos qulmicos en el control del nemátodo, en un invernadero comercial con clavel miniatura de la variedad red baron. los fumigantes dd-metil isotiocianato, dazomet y metan sodio se aplicaron al suelo antes de la siembra, sólos y en combinación con tres nematicidas no fumigantes aldicarb, carbofuran y oxamil, en tres épocas de aplicación. los fumigantes fueron más eficientes para la reducción de la población del nemátodo en el suelo que los nematicidas no fumigantes. el mejor tratamiento fue dd-metil isotiocianato con una reducción de 52% en la población de quistes viables y de 38% en la población de larvas en el suelo, un adelanto de 15 dlas en la cosecha, un aumento del 9% en rendimiento y un incremento de 19% en ingresos netos, en comparación con el testigo no tratado. entre los nematicidas no fumigantes, los mejores tratamientos se observaron con aldicarb y carbofuran aplicados en el momento de la siembra y oxamil aplicado 30 dlas después de la siembra. la combinación de los fumigantes y de los nematicidas no fumigantes no mejoró el control del nemátodo, el rendimiento y la calidad de las flores, pero si aumentaron notablemente los costos de producción. , facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. control de la pudricion basal de gypsophila paniculata ocasionada por pythium sp. con dos aislamientos de trichoderma harzianum. charles gallndo" y german arbelaez", la investigación se realizó en la empresa flores la valvanera, en el municipio de chia, cundinamarca, en invernaderos de tipo comercial. el trabajo consistió en el incremento, la aplicación y la evaluación de la actividad antagónica de los aislamientos t-13, t-17 y t-95 del hongo trichoderma harzianum sobre la incidencia de la pudrición basal del tallo, causada por pythium sp. en gypsoph/7a paniculata, aplicado a los bancos de enraizamiento y al suelo en camas de producción de flores. también, se realizaron tratamientos con los fungicidas metalaxil, propamocarb y fosetil de aluminio, para compararlos con el control de la enfermedad realizado con los aislamientos de trichoderma harzianum. los resultados fueron positivos en el control de la enfermedad con el aislamiento t-17, pues redujo la incidencia de la enfermedad de 18,5% a 5,0% en bancos de enraizamiento y de 12,0% a 1,9% cuando se inoculó directamente al suelo, utilizando una dosis de 3,3 x 107 unidades formadoras de colonias. el metalaxil fue el mejor fungicida en bancos de enraizamiento, pues bajó la incidencia de la enfermedad de 4,5% a 1,9%. la aplicación del aislamiento t-17 de trichoderma harzianum aumentó significativamente la productividad de las plantas, incrementando el número de ramos florales comerciales en un 2,6%, en comparación al testigo absoluto y en un 15,6%, con relación al testigo comercial, mientras el metalaxil produjo un aumento de 11 ,4% con respecto al testigo absoluto. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. crecimiento y produccion en tres clones de gypsophila paniculata cultivadas bajo identicas condiciones de invernadero. gustavo arenas" y angela chaparro de barrera", en este trabajo, se evaluaron comparativamente tres clones de gypsophila paniculata c.v. perfecta, con el fin de seleccionar el material de propagación más eficiente y productivo en nuestra condición tropical y determinar la causal genética o ambiental de la coloración liiácea que, en algunas ocasiones, presentan los pétalos durante su desarrollo floral. se empleó un diseno de bloques completos al azar, con tres réplicas, bajo condiciones de invernadero comercial en una finca productora de flores para exportación, localizada en el municipio de madrid, cundinamarca .: se utilizaron esquejes muy homogéneos, provenientes de las casas balborts, raham meristem y cor van duyn, obtenidos simultáneamente en tres fincas de la sabana de bogotá (300 por finca). cuarenta y cinco dias después de la siembra, 522 esquejes enraizados, mediante la técnica tradicional, se trasplantaron a los invernaderos de producción. el primer corte de flores en cada tratamiento fué programado de acuerdo con su desarrollo y se continúo hasta completar el ciclo de cosecha. los tallos florales se arreglaron en ramos de 300 g. se registraron las variables relativas al crecimiento, la producción y la calidad de las flores. en el enraizamiento de los esquejes, los resultados experimentales mostraron diferencias entre clones; los que proceden de la casa cor van duyn (t3) resultaron más vigorosos. las variables asociadas con el crecimiento (altura, diámetro del tallo y número de ramificaciones) en los muestreos iniciales, también, difieren significativamente entre clones, pero, al primer corte de flor, se obtuvieron valores similares. la duración de las fases de desarrollo difirió entre clones; las plantas de t1 (casa balborts) fueron más precoces para iniciar el alargamiento del tallo floral y el ciclo de producción. los clones que presentaron ciclo vegetativo más corto, tuvieron la fase reproductiva más larga y viceversa, de manera que, en todos los casos, la duración total en el invernadero de producción fué de 227 dfas. la producción de ramos/planta vario entre clones (1,80; 1,72 y 1,46 para los clones t1, t2 y t3, respectivamente). estos valores difieren de los registrados por la empresa donde se realizó el ensayo (1,2 ramos/ planta). las flores fueron de excelente calidad y no se presentó la coloración lila de los pétalos y, se asume, que esta caracterfstica aparece como respuesta a un efecto ambiental desconocido. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. bogota d.c. propagacion vegetativa "in vitro" del estatice (limonium sinuatum mili). olga ruiz" y margarita perea", el estatice (umonium sinuatum mili.) es una especie ornamental promisoria que, actualmente, es 247 objeto de atención por parte de las empresas floricultoras. los problemas de obtención de semilla han creado la necesidad de realizar investigaciones aplicando los procedimientos de cultivos de tejidos vegetales. se determinaron las necesidades para la proliferación de brotes a partir de ápices caulinares, cultivando éstos en el medio básico murashige & skoog con la adición de bap 1 mgll y aib 0,5 mg/i durante 20 dlas y posterior transferencia a medio sin hormonas durante 15 dlas. el enraizamiento "in vitro" se obtuvo luego de 40 días, en el medio básico m&s adicionado con ana 0,3 mgll y aib 0,3 mgll. el enraizamiento "ex vitro" o "in vitro· se obtuvo, con buenos resultados, utilizando aib 1000 mgll o una sustancia enraizadora comercial denominada "floral roo!". el establecimiento en suelo fué óptimo, tanto para el material enraizado "in vitro", como para el material enraizado "ex vitro", utilizando recipientes plásticos con cubierta, la cual, después de 14 dlas, fué retirada paulatinamente. la inducción de morfogénesis (caulogénesis, rizogénesis y embriogénesis) se logró, a partir de explantes de hoja. la adición de 0,3 mg/i de 2,4-0 produjo la formación de embriones somáticos a los 60 dlas de siembra. el proceso de caulogénesis fué promovido por la adición de 0,1 mg/i de ana y 2 mg/i de bap, a los 90 días de siembra. la rizogénesis fué estimulada por la adición de 4 mgll de ala y 0,5 mg/l de ana. • facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia. bogota d.c. evaluacion de metodologias de regeneracion "in vitro" en gerbera jamesonii bolus orientadas hacia variacion somaclonal. gustavo cortes', jose fernando mikan*, margarita perea' y andres laigneler. en esta investigación, se establecieron protocolos, con los cuales se obtuvo regeneración de brotes a partir de capitulas y pedúnculos florales en gerbera jamesonii bolus varo robinj. además, se realizaron cortes histológicos con el fin de observar el origen de los brotes. se lograron regenerar brotes sobre botones de capitulas que oscilaban entre 12 y 15 mm de diámetro, estado en el cual las bracteas aún cubren el disco floral. los botones fueron previamente lavados y esterilizados con hipoclorito de sodio al 1% por 60 minutos, luego, se les retiraron las brácteas dejando la última fila de estas y se • 248 dividieron en cuatro partes, cada una fue sembrada en el medio de cultivo reportado por laliberté et al, suplementado con 80 mg/i de ácido cltrico y ácido ascórbico. los brotes se presentaron a partir de la decimosegunda semana después de la siembra. a partir de pedúnculos, se regeneraron brotes en aquellos explantes seleccionados cuando los capitulas que los portaban estaban en estado de antesis y las brácteas eran del mismo tamaño de las ifgulas; el pedúnculo tenia una longitud de 12 + 3 cm y su interior era completamente macizo. los pedúnculos se lavaron y esterilizaron con hipoclorito de sodio al 1% por 20 minutos, y luego, explantes de 3 cm, divididos por la mitad, se sembraron en el medio recomendado por chu y huang, suplementado con 80 mgll de ácido cltrico y ácido ascórbico. la formación de brotes se consiguió en callos obtenidos sobre los explantes de capltulos en el medio de regeneración, cuando fueron subcultivados en un medio compuesto por los macroelementos del medio m&s a la mitad, microelementos y demás componentes completos, bap 5 mgll y ala 0,1 mgll y con subcultivos constantes, fue posible obtener plantas después de 35 a 40 semanas de iniciados los cultivos. con los cortes histológicos, se pudo observar que los brotes de capitulo se originan de reversión del tejido meristemático floral presente en el receptáculo, de reversión de células semidiferenciadas de los primordios carpelares, de primordios e inclusive, de los estambres, de la corola, de los óvulos, y finalmente, de células meristemáticas preexistentes en los callos generados en los subcultivos y provenientes de la reversión del receptáculo floral, por lo cual la regeneración a partir de estos callos, no es verdaderamente de "novo". en pedúnculo, los brotes de "novo" se originan a partir de células dediferenciadas de las capas más externas del parénquima cortical. . facultad de ciencias. universidad nacional de co· lombia. bogota d.c. .. floramerica s.a .. funza, cundinamarca. induccion de variacion somaclonal en clavel (dianthus caryophyllus l.) varo nora bario, seleccion por resistencia a fusarium oxysporum f.sp. dianthiy evaluacion fenotipica. ana lllia alzate', teresa mosquera', antonio angarita' y virginia montes de gomer. con el objeto de definir las técnicas de un posible método de selección de callos y plántulas de clavel (dianthus caryophyllus l.) tolerantes a fusariljm oxysporum f.sp. dianthi, se realizaron, en primera instancia, experimentos en los cuales se determinaron concentraciones hormonales adecuadas para lograr la regeneración de callos y plántulas a partir de pétalos. el medio ideal obtenido quedó constituido por el medio de murashige y skoog (ms), bap 0,5 ppm, ana 2,0 ppm y 2,4-0 0,1 ppm. el pétalo completo se determinó como el mejor explante en el logro de la regeneración de plántulas. para ejercer presión de selección, se utilizaron concentraciones de material tóxico liquido autoclavado de f. oxysporum entre 0-40%, combinado con el medio de regeneración de callos y plántulas. de este último experimento, se obtuvieron posibles variantes somaclonales tolerantes hasta niveles del 10% de material tóxico producido por el patógeno. a partir de los somaclones de clavel obtenidos bajo presión de selección, se iniciaron ensayos de elongación tendientes a su propagación clonal y el material vegetal consitla de brotes poco diferenciados con alto grado de vitrificación y floración precoz "in vítro". la mayor elongación de los brotes se obtuvo con el balance hormonal ga3 1,0 ppm, ala 0,01 ppm, kin 2,0 ppm sobre un medio de ms. las plántulas "in vitre" se adaptaron a exterior y, finalmente, se obtuvieron siete somaclones más el testigo, los cuales fueron tratados como plantas madres sin despuntar. variaciones en el color de la flor no se encontraron, pero si en su intensidad, pasando la mayorla de los somaclones a un color rosado menos intenso con respecto al trpico de la variedad. el número promedio de pétalos en los somaclones estuvo comprendido entre 42,7 y 56,3 para los somaclones 11 y 24, respectivamente, mientras que el testigo, procedente de cultivo de meristemos, presentó 55 pétalos; el diámetro de la flor se redujo considerablemente y quedó comprendido entre 7,0 y 7,7 cm (somaclones 28 y 30, respectivamente), mientras el testigo estaba en 9,66 cm. en altura de planta, no se encontraron diferencias con relación al testigo, aunque fué notable el crecimiento precoz y acelerado de los somaclones en los primeros 80 días, para alcanzar una altura semejante al testigo, al cabo de 120 dlas. el estado de floración fué alcanzado, en primera instancia, por los somaclones y 8 semanas después por el testigo; ésto, seguramente, fue influido por el explante inicialmente usado (pétalos). en el somaclon 24, se encontraron malformaciones, como doble corola, deformación del cáliz ocasionados, probablemente, por rearreglos cromosómicos producidos por la variación somaclonal. la resistencia "in vitro· a nivel de plántula al extracto tóxico de f. oxysporum f.sp. dianthi fue evaluada y los siete somaclones presentaron un comportamiento similar al testigo, con marcada disminución en la altura de las plántulas y un arnarillamiento de las hojas bajeras, con excepción del somaclon 30, que presentó aparente resistencia. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogota d.c. '. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. estudio de la actividad de la pollfenoloxidasa en dos variedades de clavel (dianthus caryophillus l.). beatriz eugenia rendon" y maria ines silva". en este trabajo, se buscó la presencia de la enzima polifenoloxidasa en claveles sanos e infectados con fusarium oxysporum f.sp. dianthi, con el objetivo de encontrar alguna relación entre el proceso infectivo y la actividad enzimática. inicialmente, se encontró actividad enzimática, sin embargo, al realizar un estudio más profundo, se encontró que la actividad se debla a la presencia en los claveles infectados de una sustancia de origen no protéico (por tanto no era una enzima) que oxida los polifenoles a quininas de una manera semejante a la enzimática. este resultado es muy interesante, ya que sólo se observa la presencia de esta sustancia en claveles infectados, lo cual induce a pensar que tiene que ver con el proceso infectivo (ya sea de ataque o de defensa). este trabajo plantea la posibilidad de continuarlo para identificar dicha sustancia y su acción durante la infección. . facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogota d.c. estudio de la invertasa presente en el clavel. jorge galarza', elkin cocoma" y maria ines silva". en este trabajo. se estudió la presencia de la enzima invertasa en claveles sanos e infectados de variedades resistentes y susceptibles al ataque de fusarium oxysporum f. sp. dianthi, evaluando la enzima en diferentes épocas del desarrollo del 249 clavel, en hojas, tallos y ralees. se encontró que, en tallos de claveles infectados, en la mayorla de las épocas estudiadas (de 4 a 24 semanas), hay una mayor actividad de la enzima invertasa. también, se encontró que, en la sexta semana, hay una tendencia a aumentar la actividad en todos los tejidos estudiados, independientemente si son o no provenientes de plantas sanas o infectadas, lo cual seguramente, tiene que ver con el crecimiento de la planta. queda por comprobar la posible influencia de la enzima en la infección. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. diseño y comparacion de una boquilla neumatica para la apllcacion de pesticidas. luis hernando puentes". en colombia, la aplicación de pesticidas en flores bajo invernadero presenta caracterlsticas tales, como sobredosis de material activo, utilización de altas presiones, número excesivo de aplicaciones, condiciones inseguras para quien ejecuta la labor, equipo no adecuado, cantidades considerables de producto depositado sobre áreas o superficies no seleccionadas, desperdicio de agua y material activo, uso de equipos hidráulicos con presiones de trabajo entre 20 y 30 bares, con ratas de aplicación entre 2000 y 3000 litros por hectárea. con el fin de contribuir a mejorar las condiciones de aplicación antes mencionadas, se disem y contruyó una boquilla neumática para aplicación manual de pesticidas iiquidos, con la cual se pretende ahorrar agua y energla. el prototipo contruido funciona bien a bajas presiones de aire yagua y produce una aspersión de gotas de tamañc adecuado y controlable. para medir el tamaño y la densidad de las gotas producidas por la boquilla, se llevaron a cabo pruebas dinámicas, mediante un analizador laser de gotas y pruebas estáticas, mediante un analizador de imágenes, obteniendo valores, para el diámetro volumétrico medio (dvm), con limites entre 110 y 350 micras, cuando las presiones del agua oscilan entre oy 100 kilopascales (o,0-1 ,obar) y las del aire, entre 50 y 100 kpa (0,5-1,0 bar). de los datos obtenidos en la evaluación, se deduce una alta correlación entre el diámetro volumétrico medio (dvm), y las variables presión del liquido (pi), velocidad del aire (va), relación másica entre aire y liquido rnalwi). • facultad de ingenieria, universidad nacional de colombia, bogota d.c. germinacion asimbiotica "in vitro" en semillas de dos especies de orquideas (epidendrum vespa vell y cattleya frianae rechb). gilma orozco· y margarita perea". colombia es considerada como uno de los paises tropicales de mayor potencial en el cultivo de orquldeas, pues se han determinado alrededor de 3.500 especies de las 20.000 conocidas en el mundo. concientes de la importancia que tiene la recuperación y la producción de material libre de patógenos, se realizan investigaciones para establecer metodologlas orientadas a la propagación masiva de especies tropicales. el trabajo consistió en el establecimiento de los medios de cultivo para el desarrollo de plántulas a partir de embriones rata de flujo a través de la boquilla (l/min) para diferentes valores de presión de liquido (pi) y presión de aire (pa). pa (kpa) &0 60 70 80 90 100 p1 (kpa) o 0,29 0,30 0,31 0,33 0,34 0,37 20 0,52 0,46 0,46 0,43 0,46 0,46 30 0,62 0,57 0,54 0,57 0,57 0,57 40 0,66 0,71 0,63 0,66 0,66 0,66 50 0,80 0,80 0,75 0,80 0,75 0,71 60 0,86 0,86 0,86 0,85 0,80 0,80 70 0,92 0,92 0,82 0,92 0,86 0,86 80 1,00 1,09 1,00 0,92 1,00 0,92 90 1,09 1,09 1,09 1,00 1,00 1,00 100 1,33 1,o/! 1,20 1,20 1,00 1,09 250 generativos de las especies cattleya trianae rechb y epidendrum vespa vell,las cuales fueron obtenidas de frutos maduros no dehiscentes. se seleccionó el medio básico de murashige y skoog (m&s), suplementado con ácido naftalen acético (ana) de 1 a 3 ppm, kinetina a 1 ppm., bencil aminopurina (bap) a 1 pprn, de acuerdo con los diseños establecidos para estudiar el efecto de las relaciones hormonales. para promover el desarrollo del sistema radical, se utilizó el medio básico m&s, con adición de ácido indol acético (aia)de 1 a sppm. la adaptación a condiciones de exterior de las plántulas obtenidas fuá exitosa utilizando sustrato estéril, compuesto por materia orgánica, sphagnum, carbón vegetal y madera en descomposición. eltiempo empleado desde la germinación de las semillas de las orquídeas hasta el enraizamiento de las plántulas yla adaptación (etapa de endurecimiento) fue de 20 semanas. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotad.c. contribucion al estudio genetico del dna proveniente de fusaríum oxysporum f .sp. díanthí. carlos vezid soto·, sixta tulla martinez· v edgar delgado·. en el presente trabajo, se ajustaron las condiciones para el cultivo del hongo fusariumoxysporum f.sp. dianthi en el medio poa enriquecido con glucosa, obteniéndose buenos resultados para un tiempo de cultivo entre 13 y 15 días en el medio con glucosa entre 5 y 10% yun ph de 3,5. el ona se extrajo a partir del micelio, por medio de las técnicas reportadas por manicom et al y por garber y voder, las cuales se basan en el rompimiento de la pared del hongo por medios mecánicos, lisis de las células, extracción de los componentes celulares con una solución buffer, digestión enzimática con rnaasa y protelnasa-k, remoción de proteinas y otros contaminantes por extracción fenólica. los dos métodos se compararon, en cuanto a pureza y rendimiento y, en ninguno de los dos, se encontraron buenos resultados, ni en la pureza (relación abs 2601 abs 280 nm < 1,6), ni en el rendimiento. se intentó la separación de ona nuclear y mitocondrial por ultracentrifugación en gradiente de csci (d =1,69 gl cm" yd = 1,4 g/cm3) yutilizando bisbencimida como colorante para visualizar el ona, enestos ensayos, se obtuvo buena resolución. el ona se caracterizó por determinación de tm (punto de fusión), densidad (adecuando la técnica del gradiante de densidad), abs 260/abs 280 nm y electroforesis en geles de agarosa. se encontró un valor de tm = 85°c, variación de la densidad con la concentración del ona en buffer te y una amplia oscilación del peso molecular entre 20.000 y30.0oa dbp. , facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogotad.c. efecto fungitoxico de varios aceites esenciales de plantas aromaticas sobre fusaríum oxysporum f.sp. díanthí . german darlo fernandez·, luis abelardo florez·, maria antonia sanchez·, emira garces de granada· v martha orozco de amezquita· . con el objeto de evaluar las posibilidades de aplicación de los aceites esenciales de algunas plantas aromáticas para el control del hongo patógeno fusarium oxysporum f .sp. dianthi, se desarrolló el presente ensayo en los laboratorios de microbi ologí a de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, en bogotá. los aceites esenciales de limonaria o limoncillo (cymbopogon citratus (oc) stapf.), romero (rosmarinus officinalis l.) y tomillo (thymus vulgaris l.) se probaron sobre cinco aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthidelas razas 1, 2, 4y8. cada aceite esencial se aplicó en cinco concentraciones (500; 1000; 1500; 2000; y 2500ppm) ysedeterminó en porcentaje, la inhibición de las esporas sometidas a los tratamientos, por medio de la técnica estándar de bioensayos en placas asperjadas. a partir de los porcentajes de inhibición, se estimaron los índices de fungitoxicidad lo-50 y lo-95 y la pendiente de la gráfica dosis vs respuesta. la actividad fungitóxica de los aceites esenciales examinados fué relativamente baja. una diferencia significativa en la respuesta a los tratamientos se encontró entre un aislamiento de la raza 8 y los demás aislamientos evaluados. • facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogotad.c. 251 determinacion de la actividad de la invertasa obtenida a partir de fusarium oxysporum f .sp. dianthi. javier santander' y maria ines silva'. en el desarrollo de este trabajo, se estudiaron cuatro métodos para determinar la actividad de la enzima invertasa y se encontró que el mejor era empleando, como medio para detectarlos produc-. tos de la reacción glucose yfructosa, el reactivo 3,5 dinitro salicilato, mediante una reacción de coloración que se puede determinar por espectrofotometría. también, se realizaron cultivos del hongo en caldos de papa enriquecidos, en unos casos, con glucosa y, en otros, con sacarosa, con el fin de observar el crecimiento del hongo y ver en cuales condiciones se encontraba mayor cantidad y actividad de la enzima. la enzima se encontró en mayor cantidad en el medio de cultivo con presencia de sacarosa . • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotad.c. 252 extraccion y purificacion parcial de la invertasa obtenida a partir de fusarium oxysporum t.sp. dianthi. osean boada' y maria ines silva'. en este trabajo, se buscó la mejor técnica de extracción ypurificación de la enzima invertasa presente en el hongo. se encontró que un bufferde fosfatos con ph 7,4 era el mejor solvente de extracción y las mejores condiciones de purificación se obtuvieron empleando, como soporte, deae celulosa y, como eluyente, un buffer de fosfatos y un gradiente de fuerza iónica, empleando naci. la pureza de la proteína obtenida se determinó por electroforesis. , facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotad.c. agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 91-101 evaluación de la actividad biocontroladora de arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. sobre meloidogyne javanica in vitro y bajo condiciones de invernadero en crisantemo (drendranthema grandiflora andernson) evaluation of activity biocontroller of arthrobotrys sp. and paecilomyces sp. on meloidogyne javanica under in vitro and greenhouse conditions in chrysanthemum (drendranthema grandiflora andernson) lida dávila1 y juan clímaco hío2 protección de cultivos resumen: para evaluar la acción biocontroladora de arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. sobre huevos y larvas de meloidogyne javanica en crisantemo, se realizaron pruebas in vitro y en invernadero. se tomaron 500 larvas y 500 huevos del nematodo contenidos en suspensiones de agua estéril y se trataron con concentraciones de 1,3· 106; 1,4· 107 y 6,4· 106; 1,14· 107 conidias/ml de arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. se observó bajo estereoscopio cada 24 horas, mientras la acción de los hongos sobre m. javanica se cuantificó a las 72 horas de incubación, con un índice de control mayor de 50% sobre larvas y huevos. en invernadero se sembraron esquejes en suelo con compost estéril bajo un diseño estadístico de bloques completos al azar. los tratamientos fueron: hongos de forma individual y combinada; compost sólo y combinado con cada hongo; carbofurán (furadan®); testigo patógeno y testigo absoluto. a los 45 días después de la inoculación se evaluó el peso fresco de la raíz, la longitud de la raíz, el número de nódulos y el de individuos de m. javanica ambulatorios en 100 g de suelo. mediante la prueba de duncan (5%) se determinó que el tratamiento de hongos en forma combinada controló a m. javanica, con un promedio de 18 nódulos en raíz, y fue menos eficiente comparado con el control individual, con un promedio de 7 y 8 nódulos en raíz respectivamente a los 45 días de transcurrida la infección. el compost no ejerció control sobre m. javanica pues presentó un promedio de 50 nódulos en raíz; el tratamiento (furadán®) exhibió un promedio de 25 nódulos en raíz, mostrando diferencias significativas respecto a los tratamientos con los hongos nematófagos. palabras clave adicionales: control biológico, compost, hongos nematófagos, nematodos. abstract: in vitro and greenhouse tests were carried out for evaluating arthrobotrys sp. and paecilomyces sp. biocontrol on meloidogyne javanica eggs and larvae on chrysanthemum plants. 500 nematode larvae and 500 eggs were collected and placed in sterile water suspensions; they were then treated with 1,3· 106; 1,4· 107 y 6,4· 106; 1,14· 107 conidia/ml arthrobotrys sp. and paecilomyces sp. concentrations. evaluations were made by stereoscope every 24 hours. the effect of fungi on m. javanica was quantified 72 hours after incubation, with a control above 50% on larvae and eggs. a random statistical design was employed for plants in soil and sterile compost in a greenhouse. treatment was applied as follows: individually and combined together; compost alone and inoculated with each fungus; furadan®; pathogenic target and absolute target. the following variables were evaluated 45 days after inoculation: fresh root weight, length, number of nodules and ambulatory m. javanica nematode juveniles in 100 g soil. the duncan test (5%) determined that combined fungi controlled m. javanica, having an average of 18 nodules per root, being less efficient when compared to the individual control (an average of 7 and 8 nodules per root, respectively, 45 days after infection). compost did not control m. javanica, presenting an average of 50 nodules per root. furadan® treatment presented an average of 25 nodules per root, presenting significant statistical differences respecting treatment with the nematophagous fungi. additional key words: biological control, compost, nematophagous fungi, nematode. fecha de recepción: 14 de diciembre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 bioecológicos ltda., sopó (cundinamarca). e-mail: lidaskiper@yahoo.com 2 investigador, laboratorio fitopatología, programa de manejo integrado de plagas, corpoica, c.i. tibaitatá, mosquera (cundinamarca). e-mail: jhio469@hotmail.com agronomía colombiana 92 vol. 23 · no. 1 introducción el cultivo de crisantemo en colombia tiene un carácter intensivo por lo que está expuesto a muchos problemas fitosanitarios; entre ellos se cuenta la infestación por nematodos formadores de nódulos en raíz como meloidogyne sp., que ocasiona daños y pérdidas en cultivos de flores ornamentales los cuales afectan la calidad y la producción de la flor tipo exportación (navarro y gaviria, 1998). el método de control usual se realiza mediante el uso de nematicidas de síntesis química, los cuales generan contaminación ambiental y toxicidad en otros organismos biológicos, además de ocasionar grandes erogaciones a los floricultores. ante este problema se han encontrado métodos de control variados, como las cuarentenas, la erradicación de focos, las prácticas de higiene y otras medidas como la desinfección de semillas, la aplicación de materia orgánica como el compost y de microorganismos benéficos que habitan el suelo, los cuales disminuyen la población de nematodos, sobre la raíz en el estado de huevo y en suelo como adultos de vida libre. el hongo depredador arthrobotyrs sp. desarrolla micelios en forma de argolla capaces de capturar los nematodos; así mismo, segrega una sustancia adhesiva en la superficie de las hifas que ayuda a la captura. a medida que crece el hongo se forman redes de hifas y anillos que constituyen verdaderas trampas para los nematodos que pasan cerca (varón, 2000). persson y jansson (1999) concluyeron que los tratamientos con arthrobotrys dactyloides en plantas de tomate (lycopersicun esculetum), en estados unidos, disminuyeron el grado de nodulación ocasionado por el nematodo meloidogyne sp. y redujeron su población en el suelo. por otra parte, el hongo paecilomyces sp. se caracteriza por ser parásito de huevos y otros estados larvales de nematodos; en almácigos de café, ha mostrado resultados efectivos sobre el género meloidogyne sp., pues redujo el número de estados juveniles infectivos (j3) del nematodo presente en las raíces de las plantas entre 32% y 49% para los tratamientos inoculados con 25 y 50 g del hongo en vehículo arroz, respectivamente (giraldo et al., 1997). el compost, componente proveniente de diferentes materiales vegetales, que se incorpora al suelo a manera de regulador orgánico de las propiedades físico-químicas y microbiológicas del suelo, puede tener efecto de control sobre nematodos fitopatógenos, ya que ofrece nutrientes orgánicos de baja liberación y poblaciones de biocontroladores (goyal et al., 1993, citado por asocolflores, 1994); así mismo, durante la degradación de materiales orgánicos puede liberar sustancias tóxicas y nematicidas que contribuyen al control de los nematodos (esnard,1998, cit. por chen et al., 2000). teniendo en cuenta que los hongos arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. tienen actividad nematófaga y se desarrollan en materia orgánica, y que los estudios para el control de meloidogyne sp. en el cultivo de crisantemo en la sabana de bogotá han sido escasos, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar la capacidad biocontroladora de dichos hongos, multiplicados en compost vegetal, sobre el nematodo meloidogyne javanica, tanto en suelo como en un sustrato combinado 50% de suelo y 50% de compost, bajo condiciones de invernadero. materiales y métodos el experimento se realizó en el laboratorio y el invernadero de fitopatología del programa manejo integrado de plagas de corpoica (c.i. tibaitatá), localizado en el municipio de mosquera, cundinamarca. el compost utilizado provino de desechos de cosecha de cultivos de gypsophila y pompón con un período de maduración de 16 semanas de la empresa cultivos del norte s.a. para la obtención del material vegetal afectado por meloidogyne javanica, organismo que se aisló e identificó morfológica y taxonómicamente, se realizó un muestreo en un cultivo de crisantemo, tomando plantas de variedad susceptible al nematodo, a partir de pequeños focos producidos por el mismo en las camas de producción. el material muestreado se colocó en bolsas plásticas y fue llevado al invernadero del departamento de microbiología de la pontificia universidad javeriana, a fin de conservar y reproducir la población de inóculo del nematodo como cultivo puro bajo condiciones de invernadero en materos a temperatura de 25° c y humedad entre 60% y 70%. la cepa del hongo arthrobotrys sp. fue donada por el cepario del laboratorio de fitopatología de corpoica (c.i. tibaitatá) y la cepa de paecilomyces sp. fue proporcionada por el cepario de hongos del laboratorio de micología del departamento de microbiología de la pontificia universidad javeriana. la purificación de las cepas se hizo en el medio harina de maíz al 1% recomendado por solange et al. (1996) y por sandoval y sarmiento (2000). dávila e hío: evaluación de la actividad biocontroladora... 932005 prueba de actividad nematófaga in vitro la prueba in vitro consistió en determinar la actividad biocontroladora de los hongos arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. sobre larvas y huevos del nematodo fitopatógeno meloidogyne javanica. a partir de las colonias de arthrobotrys sp. y paecilomyces sp., se obtuvo una suspensión madre de conidias ajustada a concentraciones de 106 y 107 conidias/ml de cada hongo en 25 ml de agua destilada. la extracción de los nematodos se hizo a partir de 10 gramos de raíces de crisantemo con nódulos visibles de meloidogyne javanica; para la extracción de huevos y larvas se utilizó la metodología propuesta por dropkin (1989) y por cabanillas et al. (1989): una vez picadas las raíces en fragmentos de 1 cm, se maceraron y el contenido se extrajo en un beaker a través de un tamiz fino (no. 60) para permitir el paso de los huevos y larvas; allí se dejó decantar el concentrado durante una hora para purificar los nematodos del sobrenadante. finalmente, se colocaron 5 ml de esta suspensión en una siracusa de vidrio y se realizó el conteo de huevos y larvas bajo estereoscopio con el fin de determinar el promedio total por campo (hío, 2002). para el montaje de la prueba in vitro se tomaron 30 siracusas en las cuales se depositó una suspensión de 500 larvas en primer y segundo estados junto con 500 huevos en 5 ml de agua destilada estéril. en seguida se adicionó la suspensión de los hongos contenidos en 2 ml de agua destilada estéril, distribuyendo al azar cinco tratamientos cada uno con seis repeticiones, así: t1: 1,3· 106 conidias/ml de arthrobotrys sp. t2: 1,4· 107 conidias/ml de arthrobotrys sp. t3: 6,4· 106 conidias/ml de paecilomyces sp. t4: 1,14· 107 conidias/ml de paecilomyces sp. t5: nematodos no tratados (control) las muestras se incubaron en oscuridad y a temperatura de 25° c, condiciones óptimas para el desarrollo de los hongos y su hospedero; se realizaron observaciones bajo estereoscopio cada 4 horas durante 3 días. finalmente, se hicieron montajes en láminas con larvas y huevos afectados, para determinar bajo microscopio el efecto de las dos especies de hongos sobre los nematodos hío (2002). identificación de la especie mediante corte perineal para identificar la especie de meloidogyne que afecta el cultivo de crisantemo, se utilizaron patrones perineales de hembras adultas y jóvenes. las hembras fueron extraídas con agujas de disección, a partir de nódulos maduros visibles de raíces afectadas bajo estereoscopio, las cuales se colocaron en un recipiente de seinhors con agua estéril y luego se realizaron varios cortes en la parte posterior de cada hembra. el corte se limpió con una solución taf y se colocó en una lámina con una gota de azul de algodón para ser observado bajo microscopio con aumento de 65x. cada montaje fue comparado morfológica y taxonómicamente, determinando rasgos morfométricos de los patrones perineales presentes en cada hembra mediante el uso de las claves de taylor y sasser (1983) e hío (2002). método para la propagación masiva de arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. a partir de compost vegetal el inóculo para realizar la multiplicación masiva de los hongos se obtuvo a partir de cajas de petri con crecimiento masivo de los hongos en medio harina de maíz al 1%. el sustrato se preparó en recipientes de aluminio cubiertos y en recipientes de vidrio de 500 cc de capacidad, en donde se adicionaron 125 g de compost vegetal y un volumen de 110 ml de agua destilada con melaza al 1% y se esterilizaron durante 30 minutos a 121° c y 15 psi. posteriormente, se inoculó con cada uno de los hongos y se incubó a 25° c en oscuridad por diez días. evaluación en invernadero para la prueba en invernadero se emplearon materos de fibrocemento (eternit®) de 2 kg; el suelo utilizado se esterilizó y mezcló con cascarilla de arroz en una proporción 3:1. para los tratamientos que requerían compost vegetal se preparó un sustrato con una proporción de 50% de suelo con cascarilla y 50% de compost vegetal. el ensayo se realizó bajo condiciones de invernadero con una temperatura de 25° c y una humedad relativa de 70%. posteriormente se tomaron 25 g de sustrato compost con crecimiento masivo de los hongos, los cuales se incorporaron en el suelo a una profundidad de 5 cm, manteniendo la humedad a capacidad de campo. se esperó un período de ocho días para que los hongos se agronomía colombiana 94 vol. 23 · no. 1 establecieran en el suelo, antes de la inoculación de los nematodos y el transplante de los esquejes de crisantemo (hío, 2002). la concentración inoculada de arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. fue de 6,5· 106 conidias/ml y 25· 106 conidias/ml, respectivamente, lo cual fue definido de acuerdo con el ensayo in vitro. a partir de raíces con nódulos visibles, procedentes de la cría de nematodos conservados y multiplicados en plantas de crisantemo, se realizó la extracción de huevos mediante el método descrito por dropkin (1989) y por cabanillas et al. (1989). se inocularon 2.000 huevos del nematodo suspendidos en 10 ml de agua estéril en la raíz de la planta en la misma área donde fueron inoculados los hongos (hío, 2002); enseguida se sembraron los esquejes de crisantemo (variedad vero) con dos meses de desarrollo lo cuales se mantuvieron con riego constante. diseño experimental la unidad experimental la conformó una planta de crisantemo sembrada en un matero. se empleó un diseño de bloques completamente al azar, con nueve tratamientos y 16 repeticiones por tratamiento, así: t1: m. javanica + paecilomyces sp. t2: m. javanica + arthrobotrys sp. t3: m. javanica + control químico (furadan®): control (+) t4: m. javanica + paecilomyces sp. + arthrobotrys sp. t5: paecilomyces sp. + arthrobotrys sp. t6: m. javanica (testigo patógeno): control (–) t7: m. javanica + arthrobotrys sp. + compost t8: m. javanica + paecilomyces sp. + compost t9: m. javanica + compost t10: testigo absoluto: planta + suelo transcurridos 30 y 45 días, se evaluaron las variables de tipo cuantitativo, según ferreira (2000) y freitas et al. (1999): longitud de la raíz (cm), peso fresco de la raíz (g), número de nódulos en la raíz y número de nematodos en el suelo (100 g). también se evaluó la abundancia o escasez de raíces en la plantas, ya que se presentó estimulación de la emisión de raíces por efecto del compost. en la primera y segunda evaluación (30 días y 45 días) se realizó un muestreo de forma destructiva, tomando al azar ocho plantas por cada tratamiento. para la extracción de nematodos presentes en suelo se utilizó el método de elutriación con el levigador de oostembrink (figura 1), a partir de 100 g de suelo, según southey (1970). los resultados se procesaron mediante análisis de varianza con comparación de promedios y análisis de correlación entre variables usando el programa estadístico sas®. resultados y discusión identificación de la especie mediante corte perineal los patrones obtenidos a partir de cortes perineales de los nematodos hembra, procedentes de las raíces afectadas de plantas de crisantemo, corresponden a la especie meloidogyne javanica, lo cual se confirmó mediante confrontación realizada con esquemas de patrones registrados para esta especie (figura 2). meloidogyne javanica y meloidogyne hapla son las dos especies de este género de nematodo que se encuentran con frecuencia en cultivos de crisantemo, como lo reportan navarro y gaviria (1998) en rionegro, antioquia. figura 1. levigador de oostembrink utilizado para aislar los nematodos de muestras de suelo. dávila e hío: evaluación de la actividad biocontroladora... 952005 actividad nematófaga in vitro de los hongos sobre m. javanica en esta prueba se observó que, al cabo de 72 horas de incubación, hubo control de más del 50% de la población del nematodo en los tratamientos 1 y 2 (concentraciones de 106 y 107 conidias/ml de arthrobotrys sp.), así como en los tratamientos 3 y 4 (concentraciones de 106 figura 2. a: corte perineal de meloidogyne javanica obtenido a partir de hembras extraídas de raíces de crisantemo con coloración azul de algodón y 65x de aumento. identificado por hío (2002). b: ubicación de la hembra de meloidogyne javanica dentro del tejido de la planta; c: macho adulto de meloidogyne javanica. y 107 conidias/ml de paecilomyces sp.), comparados con el tratamiento 5 (control). se logró evidenciar que arthrobotrys sp. desarrolló crecimiento micelial en forma de pequeñas argollas que causaron ulceraciones sobre los nematodos en estado larval (figura 3), a la vez que se depositaron esporas de este hongo en los huevos del nematodo. en los tratamientos con paecilomyces sp. se observó crecimiento micelial sobre el cuerpo de los nematodos y rompimiento de la cutícula de los huevos, con posterior crecimiento micelial dentro de los mismos (figura 4). ensayos in vitro realizados por vakblad voor de bloemisterij (1996) y giraldo et al. (1997), mostraron que arthrobotrys sp. atrapa en forma eficiente al nematodo meloidogyne en cajas de petri con agar; así mismo, que figura 3. a: crecimiento micelial en forma de argollas por arthrobotrys sp. (foto: hío, 2002). b: mecanismo que permite al hongo nematófago atrapar a su presa. adaptado de maio, j. 1975. predatory fungi. pp. 20-23. en: eisner, t. y e.o. wilson (eds.). animal behavior, readings from scientific american, 19th ed. w.h. freeman and company, san francisco. 339 p. agronomía colombiana 96 vol. 23 · no. 1 paecilomyces sp. posee un efecto parasítico sobre los huevos de meloidogyne. evaluación en invernadero los datos obtenidos en la prueba de invernadero, a los 30 y 45 días de transcurrido el ensayo, se analizaron estadísticamente y de forma conjunta para identificar diferencias en las variables evaluadas. los resultados mostraron aumento del peso fresco de la raíz en el tratamiento (t8) de paecilomyces sp. con la enmienda orgánica (compost) y el patógeno, con un promedio de 2,417 g; el compost con el patógeno (t9) mostró un incremento del peso de la raíz promedio de 2,259 g, mientras en el tratamiento (t7) de arthrobotrys sp. con el compost y el patógeno, el peso fresco no difirió significativamente del testigo absoluto (t10) (figura 4). los resultados anteriores se relacionan con los obtenidos en la variable longitud de raíz, donde los mismos tratamientos presentaron promedios de 10,938 cm; 10,906 cm; 10,7 cm y 11,750 cm respectivamente (figura 5); ello se reflejó en el buen desarrollo radical que tuvieron las plantas. este resultado señala el efecto estimulante del compost sobre el desarrollo radicular de la planta, debido a que la enmienda orgánica posee alto contenido de nutrientes y propiedades físico-químicas y biológicas que propician el crecimiento vegetal en general (asocolflores, 1994). con relación al testigo patógeno (control negativo, t6), no se observó disminución drástica ni en el peso fresco de la raíz (promedio de 2,226 g), ni en su longifigura 4. crecimiento micelial de paecilomyces sp. sobre una larva de m. javanica (foto: hío, 2002). figura 5. comparación de medias mediante la prueba de duncan (p <0,05) para la variable peso fresco de la raíz (g) en la primera evaluación (30 días) y la segunda evaluación (45 días). medias de ocho repeticiones. tratamientos: t1: m. javanica + paecilomyces sp.; t2: m. javanica + arthrobotrys sp.; t3: m. javanica + control químico (furadan®); t4: m. javanica + paecilomyces sp. + arthrobotrys sp.; t5: paecilomyces sp. + arthrobotrys sp.; t6: m. javanica (testigo patógeno); t7: m. javanica + arthrobotrys sp. + compost; t8: m. javanica + paecilomyces sp. + compost; t9: m. javanica + compost; t10: testigo absoluto: planta + suelo. medias con letras diferentes presentan diferencias significativas (p <0,05). dávila e hío: evaluación de la actividad biocontroladora... 972005 tud (promedio de 10,656 cm), y no se presentaron diferencias estadísticas respecto del testigo absoluto (t10), lo cual demuestra que el nematodo meloidogyne puede favorecer el desarrollo radicular de la planta para incrementar de esta forma su área de infección, por estimulo en la emisión de ramificaciones cortas de la raíz (agrios, 1999). adicionalmente, giraldo et al. (1998) describe que en otras investigaciones realizadas con meloidogyne se ha observado que el agallamiento puede aumentar o disminuir el peso de las raíces de aquellas plantas afectadas, siendo una característica influida por condiciones nutricionales y ambientales de la planta. los tratamientos que presentaron reducción drástica del peso fresco de la raíz correspondieron a: (t1) paecilomyces sp. sólo con el patógeno; (t4) arthrobotrys sp. combinado con paecilomyces sp. y el patógeno; y (t5) los dos hongos sin el patógeno, con promedios de 1,561 g, 1,349 g y 1,196 g respectivamente (figura 4). ello se relaciona con una disminución de la longitud de la raíz, con promedios de 8,250 cm, 7,312 cm y 8,500 cm, respectivamente (figura 5). estos resultados indican, no sólo un efecto inhibitorio sobre la producción de sustancias promotoras del crecimiento vegetal, sino también posiblemente que el compost tenía alta concentración de materia orgánica (mo), pues se sabe que la adición de grandes cantidades de mo promueve la rápida multiplicación de microorganismos heterótrofos que afectan el desarrollo radicular; ello se refleja en la reducción del peso fresco del tallo y la raíz de la planta, producto de la competencia entre la planta y los microorganismos por el nitrógeno disponible en el suelo, según malavolta, 1976 (citado por freitas et al., 1999). según la comparación de promedios realizada mediante la prueba de duncan para la variable peso fresco de la raíz, se presentaron diferencias significativas entre la primera y segunda evaluación, siendo el promedio más alto en la primera lectura. esto se debió a que en los primeros 30 días de transcurrido el ensayo el nematodo infectó las plantas pero éstas aún no presentaban síntomas muy notorios; por tanto, su desarrollo fue bueno a nivel general comparado con la evaluación realizada a los 45 días después de la siembra, cuando los efectos del ataque se hicieron más evidentes. para la variable número de nódulos en la raíz, se presentaron diferencias altamente significativas entre los tratamientos de acuerdo con el análisis de varianza y la prueba de duncan (figura 7), siendo el tratamiento (t2) con arthrobotrys sp. el más efectivo (figura 8) con 7 nodulaciones por raíz y un bajo número de estados larvales en suelo (promedio de 9 individuos); la población saprofítica fue alta, lo que indica que arthrobotrys sp. no controla poblaciones saprofíticas debido a su gran figura 6. comparación de medias por la prueba de duncan para la variable longitud de la raíz (cm) en la primera evaluación (30 días) y la segunda evaluación (45 días). medias de ocho repeticiones. tratamientos: t1: m. javanica + paecilomyces sp.; t2: m. javanica + arthrobotrys sp.; t3: m. javanica + control químico (furadán®); t4: m. javanica + paecilomyces sp. + arthrobotrys sp.; t5: paecilomyces sp. + arthrobotrys sp.; t6: m. javanica (testigo patógeno); t7: m. javanica + arthrobotrys sp. + compost; t8: m. javanica + paecilomyces sp. + compost; t9: m. javanica + compost; t10: testigo absoluto: planta + suelo. medias con letras diferentes presentan diferencias significativas (p <0,05). agronomía colombiana 98 vol. 23 · no. 1 presentó un número mayor de nodulaciones y nematodos en suelo con un promedio de 25 y 39, respectivamente; también presentó diferencias significativas al ser comparado con el testigo patógeno (t6). con estos resultados se puede concluir que este producto no es tan efectivo en el control del nematodo m. javanica (figura 10); por otro lado, se verificó que la población saprofítica presente en el suelo disminuyó por efecto de la acción química del furadán®. en el tratamiento (t7), en el que arthrobotrys sp. se combinó con compost, se evidenció un bajo número de nódulos en raíz (promedio de 10) sin ninguna diferencia significativa con el tratamiento (t2) en el que el hongo estaba establecido en el suelo. esto indica que la enmienda orgánica no aumentó la capacidad nematófaga del hongo, pero tampoco la afectó, ya que el compost vegetal posee propiedades de carácter físico, químico y microbiano que impidieron que arthrobotrys sp. aumentara su actividad depredadora. en cuanto al número de nematodos en suelo, este tratamiento presentó un promedio de 9 individuos en estado larval, lo cual no difirió del tratamiento (t2). en el tratamiento (t8), en el que se inoculó paecilomyces sp. con compost, se obtuvo un promedio de 12 nódulos en raíz, resultado que fue bueno al compararlo con el testigo patógeno (t6), pero no con respecto al tratamiento (t1) en el que este hongo estaba en el suelo, pues presentó diferencias significativas entre promedios. posiblemente, el compost vegetal tampoco aumentó la capacidad controladora de este hongo, pero sí permitió que paecilomyces sp. presentara un buen establecimiento en ese sustrato. para la variable del número de nemátodos en el suelo, este tratamiento presentó un promedio de 10 individuos en estado larval, lo cual fue mejor a lo obtenido en el tratamiento (t1), posiblemente debido a la acción antagónica ejercida por otros organismos presentes en la microflora del compost sobre los nematodos. el tratamiento (t9), donde se incorporó sólo compost, mostró un alto número de nodulaciones, con promedios de 50 nódulos en raíz y de 11 en el número de nematodos en estado larval sobre el suelo, con una población abundante de saprófitos; ello indica que esta enmienda orgánica no es tan eficiente para el control de m. javanica, pero ejerce un efecto indirecto, ya que las plantas presentaron buen aspecto del área foliar y mejora de las condiciones nutricionales en la planta huésped, haciéndola más vigorosa y tolerante frente al ataque del nematodo, sin verse tan afectada. movilidad. lo anterior demuestra la capacidad de arthrobotrys sp. para capturar y controlar estados larvales de nematodos patógenos debido a su poca movilidad y la capacidad de sus redes argollas miceliales, resultado que se refleja en la disminución del número de nódulos. este resultado coincide con lo reportado por (persson y jansson (1999). pese a que el tratamiento con arthrobotrys sp. (t2) presentó el menor promedio de nódulos en raíz, se aclara que no existen diferencias significativas con respecto al tratamiento realizado con paecilomyces (t1), que obtuvo un promedio de 8 nódulos. éste último es el tratamiento que muestra al hongo más promisorio para reducir el número de agallas en el sistema radical de la planta (figura 9), ya que tiene la capacidad de infestar hembras y huevos de meloidogyne, mediante el uso de enzimas quitinolíticas y proteolíticas que le permiten degradar el recubrimiento exterior de los huevos que se componen de quitina, según stirling (1991) citado por giraldo et al. (1997). estos resultados coinciden con un estudio realizado en plantas de tomate, donde el hongo aplicado en granos de arroz, redujo el número de agallas por gramo de raíz en un 61,1% comparado con el tratamiento control (freitas et al., 1999). en relación con el número de nematodos en suelo, en el tratamiento (t1) se presentó una población de 18 en promedio con una presencia alta de nematodos saprófitos. en el tratamiento t4, en el cual se inocularon arthrobotrys sp., paecilomyces sp. y el nemátodo, se obtuvo un promedio de 18 nódulos en la raíz y hubo diferencias estadísticas respecto de los tratamientos t1 y t2. no obstante, con relación al número de nematodos en el suelo, se presentó un promedio de 7 individuos móviles en estado larval y una población baja de nematodos saprófitos; posiblemente esta reducción se presentó por cumplirse el ciclo biológico de los hongos y no por su acción sobre la población saprofítica, lo cual no evidencia población móvil en el suelo al momento de realizar las evaluaciones. esto indica que arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. ejercen control de forma combinada sobre m. javanica, control que no es eficiente si se compara con los tratamientos individuales t1 y t2; posiblemente, puede existir algún tipo de relación antagónica entre los dos hongos. como se observa en las figuras 6 y 7, el tratamiento (t3) que corresponde al control químico con furadan® dávila e hío: evaluación de la actividad biocontroladora... 992005 la comparación de promedios realizada para la variable número de nódulos en la raíz, con la prueba de duncan, demostró que hubo diferencias significativas entre la primera y segunda evaluación, siendo el promedio más alto en la segunda lectura (45 días) para todos los tratamientos. la comparación de promedios para la variable número de nematodos en el suelo, mediante la prueba de duncan, mostró diferencias significativas entre tratamientos (figura 7). los datos observados para esta variable, son el resultado de la segunda evaluación, ya que en la primera se observó que las hembras de meloidogyne javanica contenidas en los nódulos se encontraban aún inmaduras y, por tanto, la producción de huevos fue muy escasa. a nivel general, en esta prueba se logró determinar que a los 25 días de inoculado el nematodo se presentaron infecciones en las raíces de crisantemo, comprobando de esta manera que dicho periodo se encuentra dentro del rango del ciclo de vida de este patógeno que dura entre 25 y 40 días; la mayoría de las nodulaciones se ubicaron muy cerca del cuello de la raíz, donde se presentaron los brotes de raicillas. conclusiones los hongos arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. tienen actividad biocontroladora sobre m. javanica en concentraciones de 106 y 107 conidias/ml, pues ejercieron control in vitro por encima del figura 7. comparación de medias por la prueba de duncan para la variable número de nódulos en la raíz en la primera evaluación (30 días) y en la segunda evaluación (45 días). medias de ocho repeticiones. tratamientos: t1: m. javanica + paecilomyces sp.; t2: m. javanica + arthrobotrys sp.; t3: m. javanica + control químico (furadán®); t4: m. javanica + paecilomyces sp. + arthrobotrys sp.; t5: paecilomyces sp. + arthrobotrys sp.; t6: m. javanica (testigo patógeno); t7: m. javanica + arthrobotrys sp. + compost; t8: m. javanica + paecilomyces sp. + compost; t9: m. javanica + compost; t10: testigo absoluto: planta + suelo. medias con letras diferentes presentan diferencias significativas (p <0,05). figura 8. comparación de medias por la prueba de duncan para la variable número de nematodos en suelo (100 g) en la segunda lectura (45 días). medias de ocho repeticiones. tratamientos: t1: m. javanica + paecilomyces sp.; t2: m. javanica + arthrobotrys sp.; t3: m. javanica + control químico (furadán®); t4: m. javanica + paecilomyces sp. + arthrobotrys sp.; t5: paecilomyces sp. + arthrobotrys sp.; t6: m. javanica (testigo patógeno); t7: m. javanica + arthrobotrys sp. + compost; t8: m. javanica + paecilomyces sp. + compost; t9: m. javanica + compost; t10: testigo absoluto: planta + suelo.medias con letras diferentes presentan diferencias significativas (p <0,05). agronomía colombiana 100 vol. 23 · no. 1 50% en larvas y huevos a las 72 horas de incubación bajo condiciones controladas, después aplicados los tratamientos. arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. aplicados en combinación no controlaron a m. javanica, pues presentaron 18 nódulos por cada raíz. si se compara la acción de cada hongo por separado, se hallan diferencias significativas ya que presentaron un promedio de nodulación entre 7 para arthrobotrys sp. y 8 nódulos por raíz para paecilomyces sp. en plantas de crisantemo, a los 45 días después de aplicados los tratamientos bajo condiciones de invernadero. el tratamiento químico (furadan®), no fue efectivo sobre nodulaciones de m. javanica por presentar un promedio de 25 nódulos en raíz, con diferencias significativas respecto al control arthrobotrys sp. y paecilomyces sp. en combinación y de forma individual a los 45 días después del tratamiento. las evaluaciones finales determinaron que el compost vegetal, no controló el número de nódulos de m. javanica en raíces de crisantemo, presentándose un promedio de 50 nódulos en raíz; pero si ejerció una activación enzimática que permitió el mejor desarrollo de las plantas tratadas. agradecimientos al dr. iván valbuena del programa de recursos genéticos vegetales en el c.i. tibaitatá de corpoica; así mismo, a la empresa cultivos del norte (tocancipá, cundinamarca) por el suministro del compost. literatura citada agrios, g. 1999. fitopatología. segunda edición. editorial limusa, méxico d.c. pp. 745-749. asocolflores. 1994. compost: ¿alternativa sostenible? boletín informativo asocolflores 39, 11-18. cabanillas, e. y k. barrer. 1989. impact of paecilomyces lilacinus inoculum level and application time on control of meloidogyne incognita on tomato. journal of nematology 21(1), 115-120. chen. j.; g. abawi y b. zuckerman. 2000. efficacy of bacillus thuringiensis, paecilomyces marquandii and streptomyces costaricanus with and without organic amendments against meloidogyne hapla infecting lettuce. journal of nematology 32(1), 70-77. dropkin, v. 1989. introduction to plant nematology. second edition. a wille interscience publication, canadá. pp. 57-71; 159167; 283-290. figura 9. testigo absoluto (izquierda), testigo patógeno (centro) y tratamiento con arthrobotrys sp. (derecha), correspondientes a la segunda evaluación (foto: hío y dávila, 2003). figura 10. testigo absoluto (izquierda) y tratamiento con paecilomyces sp. (derecha), correspondientes a la segunda evaluación (foto: hío y dávila, 2003). figura 11. control químico con furadan® (izquierda), testigo patógeno (centro) y testigo absoluto (derecha) correspondientes a la segunda evaluación (foto: hío y dávila, 2003). dávila e hío: evaluación de la actividad biocontroladora... 1012005 ferreira, k. 2000. generación de alternativas para el control biológico de meloidogyne sp. trabajo de grado. carrera de microbiología agrícola y veterinaria, facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana. bogotá. 93 p. giraldo, m.; j. leguizamón y b. chávez. 1997. evaluación de paecilomyces lilacinus (thom). samson. para el control de meloidogyne sp. goeldi. en almácigos de café (coffea arabica l.) variedad caturra. fitopatología colombiana 21(2), 104-116. giraldo, m.; j. leguizamón y b. chávez. 1998. control biológico de meloidogyne sp. goledi. con el hongo p. lilacinus (thom). samson. en plantas de estropajo (luffa cilíndrica l.) fitopatología colombiana 20(1), 20-25. hío, j. 2000. efecto biocontrolador del hongo depredador arthrobotrys sp. sobre el fitonematodo meloidogyne sp. en: taller internacional de control biológico. memorias. corpoica. bogotá, pp. 28-31. florverde. 2002. florverde en línea http://www.cnpml.org/pdf/f lorverde%20cnpml%202002%20gh.pdf; consulta: noviembre 2002. freitas, l.; s. feraz y a. almeida. 1999. controle de meloidogyne javanica em tomateiro pela producto de mudas em sustrato infestado com paeciulomyces lilacinus. nematologia brasileira 23(1), 65-73. navarro, a. y g. gaviria. 1998. diagnóstico de la nematofauna asociada a cultivos de crisantemo en antioquia. asocolflores universidad católica del oriente, unidad de biotecnología vegetal. rionegro. pp. 6-23. persson, c. y h. jansson. 1999. rhizosphere colonization and control of meloidogyne sp. by nematode-trapping fungi. journal of nematology 31(2), 164-171. sandoval, j. y s. sarmiento. 2000. aislamiento, identificación y evaluación de la actividad antagonista de hongos predadores contra nematodos gastrointestinales en rumiantes. trabajo de grado. carrera de microbiología industrial, facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana, bogotá. 99 p. solange, m.; j. silva y r. carneiro. 1996. avaliçao de quatro métodos de conservaçao relativos á sobrevivencia de paecilomyces lilacinus e arthrobotrys oligospora. nematologia brasileira 20(2), 63-67. southey, f. 1970. technical bulletin 2: laboratory methods for work with plant and soil nematodes. ministry of agriculture, fisheries and food. london. pp. 45-60. varon, a. 2000. algunas consideraciones sobre el control biológico de nemátodos. en: taller internacional de control biológico. memorias. corpoica, bogotá. pp. 46-53. volcy, c. 1998. problemática de nemátodos fitoparásitos de crisantemo en el oriente antioqueño. en: perspectivas sobre nemátodos fitopatógenos y entomopatógenos en colombia. memorias, socolen. pp. 19-24. vakblad voor de bloemisterij. 1996. hongos como alternativa biológica para el control de nematodos. revista floricultura (35) 14-15. taylor, a. y j. sasser. 1983. biología, identificación y control de los nematodos del nódulo de la raíz (especies de meloidogyne). carolina del norte, usa. pp. 1-11. agronomia colombiana volumen xii, no 2 julio diciembre de 1995 agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1993 (resolución no 000862) isbn 958 95050 rector de la universidad nacional decano guillermo páramo rocha germán arbeláez torres luis armando bermúdez enrique torres torres alfredo acosta g. josé obed harnirez r luís felipe rodriquez c. jaime torres b editor director comité editor agronomia colombiana es una revista de carácter cientlñco y técnico de aparición semestral, creada con el propósito de divulgar los resultados de la investigación que realizan profesores y estudiantes asignados a los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas son responsabilidad de sus autores, y no reflejan necesariamente el criterio de la facultad de aqronornla de la universidad nacional. universidad nacional de colombia facultad de agronomia apartado aéreo 14490, santafé de bogotá, d. c .. colombia, suramérica agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 28-34 resumen: el maíz es uno de los cultivos alimenticios más importantes del mundo y constituye parte integral de la dieta y cultura de la gran mayoría de los pueblos latinoamericanos. esta especie ha evolucionado en diferentes microambientes de la región caribe colombiana lo que ha generado una gran variabilidad genética; por esta razón, en el c.i. turipaná de la corporación colombiana de investigación agropecuaria –corpoica– se procedió a caracterizar morfoagronómicamente 256 cultivares criollos de maíz del banco de germoplasma de corpoica y cinco cultivares comerciales; a tal fin se utilizaron 42 descriptores del cimmyt/ibpgr para incorporar estos criterios, de acuerdo con sus atributos agronómicos, en un programa de fitomejoramiento participativo. fue necesario realizar estimaciones de datos faltantes, tanto para variables cuantitativas como cualitativas, cuando lo ameritaron. posteriormente, los datos fueron procesados utilizando análisis de componentes principales y análisis de conglomerados. el análisis de componentes mostró que los cinco primeros componentes explicaron el 95,20% de la variación total y que las variables con mayor contribución fueron la longitud total de la espiga, el ángulo de la hoja y la longitud del pedúnculo de la espiga. el dendrograma del agrupamiento indicó la existencia de dos subgrupos de alta variabilidad genética entre ellos que constituye una buena fuente para el mejoramiento de plantas. palabras clave adicionales: zea mays, germoplasma, descriptores, análisis de componentes principales. summary: maize (zea mays) is one of the world’s most important food crops, being a staple food for most latin-american people. this species has evolved in several microenvironments throughout the colombian caribbean region, leading to great genetic variability. due to this specie’s relevance to this area, 255 creole cultivars from corpoica’s germplasm bank (monteria, colombia) and five commercial genotypes were thus agronomically and morphologically characterised at c.i. turipana. forty-two cimmyt/ibpgr descriptors were used for incorporating them into a joint breeding/phytoimprovement programme based on their agronomical attributes. missing data was estimated where necessary for both quantitative and qualitative variables. main component and conglomerate analysis was used for processing data. component analysis revealed that the first five components represented 95.20% of total variance; the major contributors were total spike length, leaf angle and the spike’s peduncle length. the grouping dendrogram revealed two subgroups having high genetic variability, this being considered as being a good source for a breeding programme. additional key words: zea mays, germplasm, descriptors, main components analysis. caracterización morfológica de maíces criollos del caribe colombiano morphologic characterization of native corns from colombian caribbean region hermes aramendiz tatis1, yolaida arias2, daniel castro2, norbey marín3 y antonio lópez4 fecha de recepción: 9 de septiembre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. e-mail: haramendiz@hotmail.com 2 ingeniero agrónomo, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería. 3 estadístico, universidad de córdoba, montería. 4 investigador, c.i. turipaná, corporación colombiana de investigación agropecuaria -corpoica-, montería. e-mail: corpoica@monteria.cetcol.net.co introducción las variedades criollas de maíz que han sido conservadas por los agricultores en los sistemas de producción asociados con la economía campesina poseen alta variabilidad genética como resultado de las mutaciones y la recombinación genética que alimentan la variabilidad y contribuyen a la evolución en sus conjuntos proaramendiz et al.: caracterización morfológica de maíces... 292005 ductivos; por esta razón, la fao (1996) señala que la mayor diversidad genética del maíz se encuentra en el continente americano por ser su centro de origen. grant et al. (1965 ), señalan que los maíces oriundos de la región caribe colombiana, especialmente la raza cuba yellow flint, tienen una amplia adaptación y son altamente valiosos en latitudes de 30º o menos. según potter y jones (1991), harding (1996) y jaramillo, baena y montoya (2003), la caracterización del germoplasma puede realizarse utilizando una gran variedad de métodos tales como marcadores morfológicos y caracteres agronómicos, marcadores citológicos (cariotipos), marcadores bioquímicos (análisis de isoenzimas, electroforesis de proteínas, metabolitos secundarios) y marcadores moleculares (rflps, aflps, rapds, microsatelites y otros). el conocimiento de la variabilidad es fundamental para los estudios de evolución y la determinación de los efectos que han ocurrido a lo largo de la domesticación. toda esta información, debidamente organizada y procesada estadísticamente, permite conocer las distancias genéticas entre las diferentes entradas y conformar así conglomerados genéticos, sirviendo además para la detección de duplicados en las colecciones, con incrementos en el manejo de los mismos (ligarreto, 1995). la caracterización publicada en forma de catálogos hace útil un germoplasma, ya que sus usuarios conocen la variabilidad y pueden acceder a la misma de acuerdo a sus necesidades. las distancias genéticas conocidas a través del procesamiento de la información obtenida, sirve de orientación a los fitomejoradores para la selección de progenitores distantes en la búsqueda del avance genético (torregroza, 1984). la caracterización, además de cuantificar la variabilidad genética existente en las colecciones, permite el diseño de estrategias de conservación y utilización de aquellas. lo mismo ocurre en la consecución de accesiones no existentes, bien sea por medio de introducción y/o colecta. el objetivo de esta investigación fue caracterizar morfológicamente cultivares criollos de maíz y contribuir a un diseño de fitomejoramiento participativo. materiales y métodos el estudio se realizó en el c.i. turipaná de la corporación colombiana de investigación agropecuaria –corpoica–, en montería (córdoba, colombia), ubicado a 8° 51´ de latitud norte y 75° 45´ de longitud oeste, con una altitud de 14 m.s.n.m.; temperatura promedio de 28° c; humedad relativa del 85% en promedio y precipitación promedio anual de 1.700 mm. el recurso genético correspondió a 255 cultivares criollos de los departamentos de córdoba, bolívar, atlántico, magdalena y guajira, conservados en el banco de germoplasma de maíz de corpoica. así mismo, cinco cultivares comerciales y un cultivar proveniente de amazonas. la disposición en campo de las variedades fue en parcelas únicas, donde cada unidad experimental estuvo conformada por seis surcos, utilizando como parcela útil para la toma de información los cuatro surcos centrales, marcando al azar cinco plantas por surco, para un total de 20 plantas por parcela. en el manejo agronómico, el control de malezas se realizó con glifosato (4 l· ha-1) antes de la siembra, la fertilización se realizó con urea (100 kg· ha-1) y el control de spodoptera frugiperda con lufenuron (match®, 0,5 l· ha-1); los surcos fueron cosechados en forma manual. la polinización fue controlada para garantizar la pureza varietal. se utilizaron 42 descriptores que contemplaban aspectos morfo-agronómicos aprobados por cimmyt/ibrpgr (1991), de los cuales se realizaron registros diarios o en la época, según lo demanda cada descriptor. los datos fueron digitados en hojas electrónicas y convertidos en un archivo con extensión prn; utilizando el software sas® (statistical analysis system, version 6.12, 1998) se generó un programa con el fin de depurar la información y prepararla para el procesamiento respectivo. se realizaron transformaciones que permitieron la inclusión de los cultivares con valores faltantes. las transformaciones fueron splines y unitie (young et al., 1978). seguidamente se corrió el procedimiento de componentes principales a través del cual se pudo realizar al análisis de conglomerados; se retuvieron aquellos componentes con valores superiores a 0,75 como lo sugieren brandolini y brandolini (2001). para la selección de los caracteres con mayores aportes a cada componente, se tuvo en cuenta su contribución al valor total del componente y el coeficiente de variación cuando fue mayor de 10%. el número de grupos de cultivares se seleccionó utilizando los estadísticos pseudo f, pseudo t2 y el criterio cúbico de agrupamiento (ccc). el principio de selección que utilizan estos estadísticos dice que el número de grupos, cuando la disimilaridad entre ellos es máxima, se obtiene cuando el agronomía colombiana 30 vol. 23 · no. 1 valor de la pseudo t2 alcanza un pico mínimo, siempre y cuando no se haya considerado un número de grupos excesivos; por su parte, los valores de la pseudo f y el criterio cúbico del agrupamiento deben ser máximos (sarle, 1983). resultados y discusión analisis multivariado la tabla 1 contiene los cinco componentes principales con valores propios superiores a 0,75, siendo evidente que los dos primeros explican el 88,14% de la varianza acumulada. el primer componente explica el 54,39% de la variación, lo que está asociado principalmente con características de la mazorca y el grano: longitud del pedúnculo de la mazorca, longitud de la mazorca, diámetro de la mazorca, diámetro del ráquis, diámetro y color de la tusa, peso de 1.000 granos; ancho, grosor, y longitud de grano; distribución de las hileras en la mazorca, número de hileras por mazorca, número de granos por hilera, tipo y color de grano, color del pericarpio, aleurona y endosperma. así mismo se asocia con características relacionadas con la hoja, como la pubescencia de la vaina, de la hoja, el arco y orientación de la superficie de la hoja. tabla 1. valores propios de la matriz de covarianza para los componentes seleccionados en el agrupamiento con caracteres morfoagronómicos. componente valor propio varianza individual % varianza acumulada % 1 21,75 54,39 54,39 2 13,50 33,75 88,14 3 1,05 2,63 90,77 4 0,91 2,28 93,05 5 0,86 2,15 95,20 para el segundo componente, el porcentaje de variación fue de 33,75% y se asoció principalmente con características de la planta: altura de la planta y la mazorca, longitud y ancho de la hoja, número de hojas por encima de la mazorca superior, número de hojas por planta y masa radicular; también con características de la biología reproductiva (longitud de la parte ramificada, ramificaciones primarias y terciarias, al igual que la floración femenina). por su parte, la contribución a la variación de los componentes tres, cuatro y cinco fue de escaso monto (2,63; 2,28 y 2,15%, respectivamente). el tercer componente está relacionado con la longitud del pedúnculo de la espiga; el cuarto, con el ángulo que forma la hoja y el quinto componente, con la longitud de la espiga (tabla 2). estos resultados son similares a los reportados por ligarreto et al. (1998) y brandolini y brandolini (2001), en la caracterización de maíces andinos e italianos, respectivamente, y son de gran interés en la diferenciación morfológica de las variedades. tabla 2. valores para las características que hicieron mayores aportes a cada uno de los componentes en el agrupamiento según caracteres morfoagronómicos. característica cp1 cp2 cp3 cp4 cp5 altura de la planta -0.012338 0.268149* -0.040384 0.008606 -0.030856 altura de la mazorca -0.012290 0.264184* -0.012336 -0.015293 -0.036542 longitud de la hoja -0.011596 0.258508* 0.012534 -0.026388 0.020433 ancho de la hoja 0.000591 0.255088* -0.087930 0.046817 0.021290 masa radicular -0.010376 0.211798* -0.162065 0.080085 -0.055715 longitud de la espiga 0.038002 0.106452 0.232781 0.052138 0.882488* longitud pedúnculo espiga 0.011213 0.074725 0.610423* -0.111468 -0.418533 longitud de la parte ramificada -0.009860 0.253626* -0.051672 0.030326 -0.066131 longitud pedúnculo mazorca 0.209296* 0.012877 -0.004317 0.006825 -0.009970 longitud de la mazorca 0.209293* 0.012975 -0.003770 0.007421 -0.010003 diámetro de la mazorca 0.209292* 0.012954 -0.004091 0.006962 -0.010923 diámetro del réquis 0.209300* 0.012739 -0.004275 0.007102 -0.010850 diámetro de la tusa 0.209296* 0.012850 -0.004054 0.007097 -0.011039 peso de 1.000 granos 0.209330* 0.012019 -0.002873 0.006006 -0.009651 angulo de la hoja -0.029543 0.004017 0.499484 0.763620* -0.054384 ancho de grano 0.209294* 0.012906 -0.004196 0.007035 -0.011250 grosor de grano -0.209292* -0.012922 0.004570 -0.007107 0.011157 longitud de grano 0.209296* 0.012856 -0.004285 0.006883 -0.010580 color de tallo -0.003655 -0.073689 -0.503196 0.618706* -0.084486 pubescencia de la vaina 0.209267* 0.013010 -0.000635 0.004464 -0.001202 número total de hojas -0.013160 0.269059* -0.037517 0.004824 -0.035289 número de hojas encima / mz -0.013038 0.267960* -0.034513 -0.004554 -0.009585 ramificaciones primarias -0.009595 0.257471* -0.065394 0.054085 -0.030736 ramificaciones secundarias -0.009810 0.168838 0.130671 0.064872 0.131824 ramificaciones terciarias -0.010035 0.269531* -0.034016 0.004745 -0.027561 cobertura de la mazorca 0.011849 -0.270386 0.001988 0.000426 -0.000021 daño de la mazorca -0.078028 -0.198783 -0.066497 0.004803 0.034248 número de bracteas -0.012214 0.266741* -0.036548 -0.012944 -0.034648 color de la tusa -0.209302* -0.013070 0.003249 -0.002551 0.007176 distribución de hileras -0.209409* 0.009835 0.002504 -0.002993 0.006997 número de hileras/mazorca 0.209305* 0.012818 -0.003843 0.005862 -0.010426 número de granos/hilera 0.209266* 0.013748 -0.004347 0.007207 -0.009837 tipo de grano -0.209312* -0.012550 0.003218 -0.005697 0.008617 color de grano -0.209271* -0.013886 0.002122 -0.004069 0.008375 superficie de grano -0.147870 0.188895* -0.023829 -0.012576 -0.018939 color pericarpio 0.209344* 0.012804 -0.000401 0.000745 -0.001202 color aleurona 0.209330* 0.013175 -0.001202 0.003645 -0.002776 color endospermo 0.209311* 0.013044 -0.003480 0.004592 -0.006534 arco de la hoja 0.209293* 0.012373 -0.002251 0.003296 -0.003776 orientación sup. hoja -0.208534* -0.013187 0.006220 -0.002602 -0.001866 floración masculina -0.208732* -0.012407 0.006865 -0.001522 0.005356 floración femenina -0.069270 0.245280* -0.011965 -0.014304 -0.024456 * características relevantes que explican el componente. aramendiz et al.: caracterización morfológica de maíces... 312005 al considerar los resultados obtenidos, se puede inferir que el rendimiento está en función del primer componente principal, puesto que involucra características de la mazorca y grano; por su parte, el segundo componente está asociado con el vigor de la planta, ya que se relaciona con la altura de la planta, hojas y la inflorescencia masculina. el tercer y quinto componentes representan las estructuras reproductivas, en tanto que el cuarto componente se refiere a la eficiencia de la planta en la captación de la energía solar (tabla 2). de acuerdo con los estadísticos pseudo f, pseudo t2 y el criterio cúbico de agrupamiento (ccc), fueron seleccionados siete (7) grupos (tabla 3) y se definió la representación gráfica de la similitud entre grupos. el dendrograma del agrupamiento basado en los descriptores propuestos por cimmyt/ibrgr (1991) indica la existencia de dos grandes grupos a la distancia (r2) de 0,90 (figura 1). el grupo uno lo conforman tres subgrupos: el subgrupo i con 186 cultivares de los cuales 51% son oriundos del magdalena, 20% de bolívar, 11% de córdoba, 11% atlántico, 3% de la guajira y el 3% restante proceden del amazonas y los cultivares comerciales; el subgrupo ii con 25 cultivares de los cuales el 40% proceden del magdalena, el 36% de bolívar, 8% del atlántico, 8% de córdoba y 8% de la guajira. y el subgrupo iii registró 33 cultivares perteneciendo el 42% al magdalena, el 30% a bolívar, 18% a córdoba, 6% atlántico y 3% a guajira. de acuerdo a estos resultados, el departamento de magdalena fue el que mayor número de variedades aporto y es donde existe la mayor diversidad genética, posiblemente por la poca demanda de híbridos para figura 1. dendrograma del agrupamiento basado en 42 descriptores morfoagronómicos. tabla 3. análisis de cluster en el agrupamiento con caracteres morfo-agronómicos de interés general. cluster r2 r2 sem parc ccc psf pst2 1 0.000 0.378 0.000 0 156.50 2 0.376 0.490 -2.337 156.97 63.66 3 0.868 0.012 29.405 851.18 30.65 4 0.881 0.019 22.406 633.57 11.63 5 0.900 0.016 20.97 578.69 76.43 6 0.916 0.020 20.942 560.29 120.15 7 0.937 0.011 23.83 628.11 3.08 8 0.946 0.008 25.58 666.05 7.74 9 0.957 0.009 27.37 708.5 146.95 10 0.967 0.005 30.67 817.52 9.66 r 2 sem parc: r 2 semi-parcial ajustado. ccc: criterio cúbico de agrupamiento. psf: pseudo f. pst2: pseudo t 2. agronomía colombiana 32 vol. 23 · no. 1 uso de los productores; ello que indica que el germoplasma criollo juega un rol importante por ser poblaciones heterogéneas heterocigotas, que mantienen un equilibrio con el ambiente como resultado de una intensa selección natural y humana, acumulando genes favorables para factores bióticos y abióticos; en tanto que córdoba, donde el cultivo es de alta importancia agrícola, registro poca participación a causa del progresivo desplazamiento causado por la demanda de híbridos de primera generación y coloca en riesgo la agrobiodiversidad; como estrategia de conservación in situ de los recursos fitogenéticos para contrarrestar problemas tecnológicos y sociales. el grupo dos lo conforman los subgrupos iv y v. el subgrupo iv está integrado por 8 cultivares, correspondiendo al 38% a bolívar, 25% a córdoba, 25% a guajira y el 12% al magdalena. en tanto que el subgrupo v está integrado por 4 variedades, de las cuales el 75% es oriundo del magdalena y el 25% de córdoba. a la distancia (r2) de 0.87 aparecen los subgrupos vi y vii conformados por pocas variedades, destacándose el vii por poseer un solo cultivar, procedente del departamento del magdalena, el cual mostró mucha divergencia con respecto a la población en general y el vi con tres cultivares, colectados en bolívar, córdoba y guajira. características de los grupos características de la planta. en lo concerniente a las variables que determinan las características de la planta, se destaca que los valores más bajos con respecto a la altura de la planta y de la mazorca, lo registró el grupo vi, con altura de planta inferior a 90,22 cm en promedio y corresponden a los cultivares b 302 , c 349 y g 314. así mismo, sobresalen por su precocidad a la floración masculina (45 días) y orientación de la lámina foliar convexa con arco normal. estos atributos agronómicos permiten inferir el uso de dichos recursos genéticos en un programa de mejoramiento en aras de reducir la susceptibilidad al volcamiento y con ello la pudrición de la mazorca; especialmente en aquellas área donde se presentan lluvias esporádicas al momento de la cosecha. así mismo, mejorar el rendimiento de grano, por incremento de la densidad de población, capacidad que está asociada a una mayor tolerancia a estreses ambientales (bolaños, 1993) y mayor capacidad de captación de luz para la producción de fotosintatos, mejorando los índice de cosecha. el grupo vii representado por el cultivar m 448, presentó el mayor promedio de masa radicular con una capacitancia de 33,74 y altura de la planta alrededor de 294,37 cm en promedio, que favorece el uso de éste en el desarrollo de variedades para cultivos asociados, dado el vigor y capacidad de anclaje, que le permite a la planta disponer de una mayor exploración de agua y nutrientes dentro del perfil del suelo; lo que es un atributo agronómico ventajoso en la tolerancia a sequía, pues permite reducir la senescencia de la hojas (amato y ritchie, 2002 ) y a incrementar la eficiencia en el período de llenado de grano (bolaños, 1993). el color del tallo fue una característica de gran variabilidad en los grupos, siendo el color verde el de mayor predominación y presente en todos los grupos. de igual manera, se encontraron la combinación de colores verde y morado, y tallos color café, fruto de las hibridaciones ocurridas entre cultivadores que ocupan áreas geográficas similares. características de la espiga. la longitud del pedúnculo fue poco variable (8-12 cm) destacándose los grupos iv y vi como los de menor longitud y en cuanto a su longitud total sobresalen por su poca variación y menor tamaño (< 18 cm) los grupos vi y vii respectivamente. con respecto a longitud de parte ramificada y número de ramificaciones se destaca el grupo vi por mostrar pequeñas (< 15 cm) y escasas ramificaciones primarias (< 10) y secundarias (< 4) al igual que ausencia de ramificaciones terciarias en los grupos vi y vii. la bondad de estos últimos grupos radica en el uso eficiente de los fotosintetizados hacia los órganos reproductivos mejorando la tasa diaria y tiempo de alargamiento en el llenado de granos y no hacia la formación de ramificaciones de cualquier índole; como lo expresan (geraldi et al., 1985; bolaños, 1993; pérez colmenarez et al., 2000; y aramendiz et al., 2002). así mismo, orr and sundberg (1994), señalan que ésta variación morfológica, es un indicador importante de la diversidad genética, entre las variedades criollas y los genotipos mejorados. características de la mazorca y grano. se destaca en estas características que no obstante la población estudiada ser oriunda de la región caribe, 23 cultivares no presentaron adaptabilidad a las condiciones ambientales por el efecto de la selección gámetica y genotípica, ejercida sobre la floración femenina que no ocurrió y esto se explica por las altas temperaturas, ya que ésta condición prolonga el período de llenado de aramendiz et al.: caracterización morfológica de maíces... 332005 grano cuando las plantas se someten a estrés de calor, reduciendo el peso del grano, como consecuencia de la reducción del contenido de almidón, aceite, proteína y densidad del mismo como lo reporta wilhelm et al. (1999); por lo que dicha caracterización, debe de realizarse en condiciones similares a las del lugar de origen de cada material (ligarreto et al., 1998). singletary et al. (1992), encontraron respuesta diferencial de 8 líneas endogámicas a estrés por calor durante el período de llenado de grano, registrándose en algunas ausencia de producción de granos, por bloqueo de las enzimas responsables de la síntesis de almidón, aceite y proteína wilhelm et al. (1999) y enfatizan en la necesidad de seleccionar genotipos tolerantes a éste factor, para su uso en el mejoramiento de plantas. al considerar la longitud total de la mazorca con el número de granos por hilera, se observa una buena relación en estos aspectos dentro del grupo iv. así mismo, sobresale el grupo vi por presentar mazorcas pequeñas, características de las áreas semiáridas de la región caribe; con respecto al color del grano en el endosperma, se presento una alta diversidad, especialmente en los grupos i, ii y iii, seguido del iv, hasta llegar al vi que solo presento una alternativa. los colores del endosperma que predominan son blanco y amarillo, seguidos del crema y amarillo pálido. este carácter, es de gran importancia ya que esta estrechamente relacionado a los contenidos nutricionales de éste, pues el amarillo y anaranjado tienen mayor utilidad para la fabricación de alimentos balanceados por su alto contenido de vitamina a y carotenos; en tanto que los blancos para el consumo humano. en lo referente al tipo de grano, estos fueron variables en los diferentes grupos, siendo los más heterogéneos el i, ii, iii y iv; y en menor escala el grupo vi con dos estados. los de mayor presencia dentro de los grupos y en alto porcentaje son los semiharinosos y semicristalinos y los cristalinos los cuales según pérez colmenarez et al. (2000 ), son más resistentes a la pudrición de grano que los dentados, seguido de los granos opaco semiharinosos y opacos semidentados semiharinosos; lo que otorga una ventaja biológica en el uso de dichos cultivares con tolerancia a insectos plagas, especialmente en el almacenamiento de dichos granos, que deben de hacer los campesinos para las futuras siembras y satisfacción de sus necesidades orgánicas. esta variabilidad encontrada, permite reducir la vulnerabilidad genética y hacer un mayor aprovechamiento de la variancia genética aditiva como lo indica lj et al. (1998). en términos generales existe una gran variabilidad genética en la región caribe, fruto de las mutaciones y recombinaciones genéticas, de tal manera que cada variedad posee una estructura genética particular en sus nicho de producción; lo que permite alcanzar diferencias genéticas entre dichas accesiones, situación ésta que implica conservar y utilizar estos recursos genéticos en un programa de fitomejoramiento en asocio con productores para sus diferentes sistemas de producción y, valorar la conservación de dichos agricultores para poder desarrollar genotipos con mayores y más estables rendimientos, mejor adaptabilidad, mayor valor nutritivo y tolerancia a factores adversos. conclusiones • existe una gran variedad entre los cultivares oriundos de la región caribe, la cual se explica con cinco componentes principales. • el departamento del magdalena posee la mayor variabilidad entre los cultivares de clima cálido y la guajira el menor. • las altas temperatura posiblemente influyeron en la no expresión de algunos caracteres de la mazorca y grano, porque altera el metabolismo de las enzimas responsables de la síntesis de almidón, proteínas y aceite. • todos los grupos registraron características de interés, por lo que deben incorporarse de manera activa en los programas de mejoramiento de la especie. literatura citada amato, m. y j. ritchie. 2002. spatial distribution of roots and water uptake of maize (zea mays l.) as affected by soil structure. crop science 42, 773-780. aramendiz, t. h.; s. villalba y e. manotas. 2002. efecto de la selección recurrente por tamaño de la inflorescencia masculina en la variedad de maíz (zea mays l.) ica v. 156. fitotecnia colombiana 2(1), 60-66. bolaños, j. 1993. bases fisiológicas del progreso genético en cultivares del prm. p 11-19. en: síntesis de resultados experimentales del prm -1992. vol 4. 60 p. brandolini, a. y a. brandolini. 2001. classification of italian maize (zea mays l.) germplasm. plant genetic resources news letter 126, 1-11. cimmyt/ibpgr. 1991. descriptores para maíz. 30 p. de león, c. y s. pandey. 1989. improvement of resistence to ear and stalk rots and agronomy traits in tropical maize gene pools. crop science 29, 12-17. geraldi, i.o.; j.b. miranda y r. vencovsky. 1985. estimates of genetic parameters of tassel characters in maize (zea mays l.) and breeding perspectives. maydica 30, 1-14. agronomía colombiana 34 vol. 23 · no. 1 harding, k. 1996. approaches to assess the genetic stability of plant genetic recovered from in vitro culture. en: normah m.; m. narimah y m.clyde (eds.). in vitro conservation of plant genetic resources. pp. 135-168. jaramillo, s.; m. baena y j. montoya. 2003. material de apoyo a la capacitación en conservación in situ de la diversidad vegetal en áreas protegidas y en fincas. instituto internacional de recursos fitogenéticos, cali. 89 p. lj, r.; m. kang; o. moreno y l. pollak. 1998. genetic variability in exotic x adapted maize (zea mays l.) germplasm for resistance to maize weevil. plant genetic resources newsletter 114, 2225. kang, m.; o. moreno y l. pollak. 1998. genetic variability in exotic x adapted maize (zea mays l.) germplasm for resístanse to maize weevil. plant genetic resources newsletter 114, 22-25. ligarreto, a.g. 1995. estadísticas aplicadas en el análisis de la información del germoplasma. en: memorias curso taller sobre caracterización del germoplasma vegetal. 6 p. ligarreto, a.g.; p.a. ballén y b.d. huertas. 1998. evaluación de la características cuantitativas de 25 accesiones de maíz (zea mays l.) de la zona andina. revista corpoica 2(2), 1-5. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentacion, fao. 1996. informe sobre el estado de los recursos fitogenéticos en el mundo. leipzig. 6 p. orr a.r. y m.d, sundberg.1994. inflorescence development in a perennial teosinte: zea perennis (poaceae). american journal of botany 81, 598-602. pandey, s.; a.o. diallo; t.m. islam y j. deutsch. 1987. response to full-sib selection in four medium maturity maize populations. crop science 27, 617-622. pérez-colmenarez, a.a.; j.d. molina-galán y a. martínez. 2000. adaptación a clima templado de una variedad de maíz tropical mediante selección masal visual estratificada. revista agropecuaria 34, 533-542. potter, r. y m. jones. 1991. molecular analysis of genetic stability. en: dodds, j.h. (ed.). in vitro methods for conservation of plant genetic resources. chapman and hall, london, uk. pp. 71-91. sarle, w.s. 1983. cubic clustering criterion, cary. en: sas/atat. user´s guide. the cluster procedure. version 6, 4th edition, 561 p. singletary, g.w.; r. banisadr y p.l. keeling. 1997. influence of gene dosage on carbohydrate synthesis and enzymatic activities in endosperm of starch-deficient mutants of maize. plant physiology 113, 293-304. torregroza, m. 1984. fundamentos del mejoramiento genético en las plantas cultivadas. instituto colombiano agropecuario, ica (mimeografiado). bogotá. 93 p. wilhelm, e.p.; r.e. mullenc; p.l. keelinga y g.w. singletary. 1999. heat stress during grain filling in maize. effects on kernel growth and metabolism. crop science 39, 1733-1741. young, f.w.; y. takane y j. licuw. 1978. monotone spline transformations for dimesion reduction. psycometrika 48, 575-595. agronomía 24-2i.indd confrontación entre un agrupamiento a priori de germoplasma de papa solanum tuberosum subespecie andigena y un agrupamiento no jerárquico confrontation between an a priori clustering of potato germplasm solanum tuberosum subspecies andigena vs. a non-hierarchic clustering ángela maría bernal1, jorge enrique arias2, josé dilmer moreno3, iván valbuena4 y luis ernesto rodríguez5 resumen: con el fin de establecer patrones de similitud entre las accesiones para facilitar la identificación de cruzamientos potenciales, se realizó el agrupamiento a priori de la colección central colombiana de papa subespecie andigena por características de color de piel y carne del tubérculo. la necesidad de incluir otras variables de tubérculo y realizar una clasificación basada en métodos estadísticos aumentó con el tiempo y con la evolución de las técnicas multivariadas de datos. en este trabajo se realizó el agrupamiento no jerárquico de la colección, mediante un análisis de partición que utiliza el algoritmo de k-medias, luego de la caracterización morfológica de 435 accesiones sólo por características del tubérculo. al comparar ambos agrupamientos se encontró la no correspondencia entre uno y otro, así como la necesidad de mejorar la objetividad en la caracterización de recursos genéticos. las caracterizaciones tuvieron lugar en el centro de investigación tibaitatá de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), en mosquera (cundinamarca), donde se conserva la colección central colombiana de papa. palabras claves adicionales: variabilidad genética, caracterización morfológica, método de partición abstract: in order to establish similarity patterns among accessions to facilitate the identification of potential crosses, it was made an a priori clustering of the potato colombian central collection in subspecies andigena, by features of tuber skin color and primary meat color of tuber. the necessity of including other tuber variables and doing another classification based on statistic methods grew through time and with the progress of multivariate data techniques. in this work, a non-hierarchical clustering of the collection was carried out by means of a partition analysis which uses the k-mean algorithm before the morphologic characterization of 435 accessions only by tuber features. when comparing both clusterings, it was found that there was no coincidence between them; it was necessary to improve the objectivity in genetic resource characterization. the characterizations were carried out in the corpoica ci tibaitatá (mosquera, cundinamarca), where is conserved the colombian central collection of potato. additional key words: genetic variability, morphologic characterization, partition method fecha de recepción: 06 de julio de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ambernalva@unal.edu.co 2 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jeariasr@unal.edu.co 3 investigador, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: jdmoreno@corpoica.org.co 4 investigador, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: ri.valbuena@yahoo.com 5 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: lerodriguezmo@unal.edu.co introducción la colección central colombiana de papa hace parte del sistema nacional de bancos de germoplasma, a cargo de corpoica; concentra gran parte de la variabilidad genética de la especie existente, no sólo en la región, sino a lo largo y ancho de una importante franja geográfica que abarca centro y sur américa, desde méxico hasta argentina. fue establecida entre 1940 y 1948, a raíz de las expediciones pioneras del profesor gregory hawkes, agronomía colombiana 24(2): 214-225, 2006 bernal et al.: confrontación entre un agrupamiento... 2152006 quien logró la reunión de un acervo significativo de accesiones y de variedades locales y planteó la necesidad de conservar de forma apropiada este recurso tan importante e inexplorado (corpoica, 2004). actualmente la colección se conserva bajo tres subsistemas (fao/ipgri, 1994): 1) en cavas de 4º y -20º c para semilla sexual y en las que reposan las colecciones activa y base, respectivamente; 2) en campo, con la siembra y manejo de ciclos repetidos de tubérculos-semilla, que son almacenados en bodegas de luz difusa a nivel de páramo (3.100 msnm) y 3) in vitro, como duplicado de seguridad o respaldo a la colección de campo, mediante el establecimiento de explantes en medios enriquecidos. de esta manera se ha consolidado todo un sistema de conservación de este recurso ex situ, con el que se pretende: resguardar la identidad genética del material, aislándolo de las fuerzas evolutivas; mantener la representatividad de su variabilidad, rescatándolo de la extinción de los hábitat y de su manejo inadecuado, y ponerlo a disposición de los programas regionales de mejoramiento genético de la especie (fao, 1998; rao y riley, 1994). entre los objetivos principales de la caracterización de una colección, independientemente de su tamaño, están: (i) investigar la estructura genética, o sea, la composición de la colección, estudiada en términos de las relaciones o combinaciones que permiten agruparla en poblaciones identificables y (ii) identificar genes especiales o que se pueden expresar en caracteres visibles (morfológicos o de evaluación) en diferentes estados o combinaciones de estados. a estos genes generalmente se les denomina ‘stocks genéticos’ y son utilizados para investigaciones de aplicación práctica inmediata, como es el caso de resistencia a factores bióticos (hidalgo, 2003). ochoa y valbuena (1989) realizaron un agrupamiento a priori de la subespecie andigena con base en las características de color de piel y carne del tubérculo, para facilitar la identificación de cruzamientos potenciales y con el fin de establecer patrones de similitud entre las accesiones. como resultado, las accesiones se discriminaron en 92 grupos. sin embargo, la necesidad de verificar tal distribución a priori con una clasificación que integre todas las características del tubérculo se fue haciendo más importante a medida que las técnicas estadísticas multivariadas se refinaron y se hicieron más accesibles. los análisis de conglomerados ofrecen dos métodos de clasificación: uno jerárquico, cuyo objetivo es la identificación de un pequeño número de grupos, de tal manera que los elementos dentro de cada grupo sean similares (cercanos) respecto a sus variables y muy diferentes respecto de los que están en otro grupo (díaz, 2002), y una clasificación no-jerárquica que, en lugar de construir un árbol de distancias, asigna los objetos en conglomerados o clases una vez el número de éstos ha sido especificado (hair et al., 1998). el objetivo de este trabajo fue confrontar el agrupamiento que resulta del análisis de partición, teniendo en cuenta todos los caracteres morfológicos del tubérculo, con el agrupamiento a priori de los materiales realizado por ochoa y valbuena en 1987. materiales y métodos la caracterización morfológica se realizó durante 2004 en el centro de investigación tibaitatá de corpoica, en mosquera (cundinamarca), y se basó en los descriptores de papa propuestos por el centro internacional de la papa (cip, 1994). se evaluaron los 10 caracteres cualitativos categóricos correspondientes a características del tubérculo (tabla 1), por ser los que menor influencia ambiental tienen (vallejo y estrada, 2002). tabla 1. descriptores varietales morfológicos empleados en la caracterización de papa. órgano variable notación tubérculo color primario de la piel del tubérculo cppt intensidad del color primario de la piel del tubérculo icppt color secundario de la piel del tubérculo cspt distribución del color secundario de la piel del tubérculo dcsp color primario de la carne del tubérculo cpct color secundario de la carne del tubérculo csct distribución del color secundario de la carne del tubérculo dcsc forma general fgt formas raras frt profundidad de ojos po se utilizaron 464 accesiones de la especie solanum tuberosum ssp. andigena de la ccc conservadas ex situ. por cada accesión se sembraron 10 plantas en surcos sencillos de 4,5 m de longitud. la información se tomó de 20 tubérculos por accesión y se registró la moda del carácter para cada variable. la confrontación de ambos agrupamientos (a priori vs. estadístico) partió de la construcción de una matriz básica de datos para 435 accesiones –con información 216 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana completa–, distribuidas en 81 de los grupos a priori. con esta matriz, primero se realizó un análisis factorial de correspondencias múltiples (acm) con el objeto de obtener las coordenadas métricas de cada accesión para un posterior análisis de conglomerados (ac). una vez visualizado el dendograma, se procedió a dividir las accesiones en tantas clases como grupos formados a priori se tenían, es decir 81. el paquete estadístico utilizado fue spad versión 4.51, que utiliza el algoritmo de k-medias para el análisis de partición (ap) (bécue y valls, sf). los métodos de partición o no jerárquicos empiezan con una partición del conjunto de objetos en algún número específico de grupos; a cada uno de estos grupos se le calcula el centroide6; se ubica cada caso u objeto en el conglomerado cuyo centroide esté mas cercano a éste; se calcula el nuevo centroide de los conglomerados y se repite este procedimiento hasta que los casos resulten irremovibles (díaz, 2002). cada clase obtenida del ap es definida en términos de frecuencia de ocurrencia (como porcentaje) de una modalidad dentro de la misma clase y frecuencia de ocurrencia (como porcentaje) de la modalidad en toda la muestra; así, se compararon las clases que presentaron todas las veces (100%) una misma modalidad para color primario de piel (cppt) y color primario de carne del tubérculo (cpct), dentro de cada clase, con los grupos a priori definidos por ochoa y valbuena (1989) según estas dos características (cppt y cpct), con el objeto de verificar su coincidencia. resultados y discusión en la tabla 2 se encuentra la descripción en términos de frecuencia (%) de cada grupo a priori resultante del agrupamiento de la ssp. andigena realizado por ochoa y valbuena (1989), según características de color de piel y color primario de carne de tubérculo. en la tabla 3 se presentan las accesiones (acc, cuatro dígitos) componentes de cada grupo a priori (gr, dos dígitos) y la clase asignada (clase, dos dígitos) en la nueva clasificación no jerárquica (k-medias). de esta forma, fue posible visualizar cómo se segregan los grupos a priori en diferentes clases (k-medias), dentro de cada grupo. la conformación de cada clase se presenta en el anexo 1 y la caracterización de cada clase en términos de la modalidad más frecuente dentro de la clase y la frecuencia de la modalidad en toda la muestra, en el anexo 2. las tablas sólo registran las modalidades con las frecuencias más altas, y las modalidades que aparecen con frecuencia cero (0,00) nunca aparecieron en esa clase. tabla 2. caracterización a priori de los grupos conformados por ochoa y valbuena (1987). grupos a priori cppt fdg (%) cpct fdg (%) 1 rosado 80 crema 60 rosado crema 10 amarillo crema 10 crema rosado 10 amarillo 30 2 rosado 43 crema 43 crema rosado 29 amarillo crema 57rosado crema 14 púrpura 14 3 rosado crema 44 crema 89 rosado 33 amarillo crema 11 crema rosado 22 4 amarillo rosado 20 crema 100 púrpura crema 20 crema 40 rosado crema 20 5 amarillo rosado 25 crema 100 crema 25 crema rosado 25 amarillo 25 6 crema 33 crema amarillo 33 rosado 33 crema rosado 33 crema 7 rosado 44 crema 48 rosado crema 55 blanco 11 8 púrpura crema 38 amarillo 11 crema púrpura 8 blanco 23 negro crema 8 amarillo 8 púrpura 15 negro 15 rosado púrpura 15 8b púrpura crema 82 crema 91 púrpura 18 amarillo 9 9 rosado 19 crema 88 rosado crema 25 blanco 6 crema rosado 6 amarillo 7 negro crema 6 negro 6 púrpura crema 31 rojo 6 10 crema 53 crema blanco 7 amarillo 33 blanco crema 13 crema púrpura 13 blanco crema 53 11 crema 100 blanco 100 12 púrpura crema 83 amarillo 8 negro crema 8 blanco 50 morado 8 crema 42 13 a rosado crema 12 amarillo crema 6 púrpura 12 amarillo 6 rosado 53 rojo 18 crema rosado 6 13b rosado crema 100 blanco 50 14 rojo crema 50 blanco 67 púrpura crema 25 crema 33 rosado crema 8 rosado púrpura 8 púrpura 8 15 rosado crema 80 blanco 20 crema púrpura 20 crema 80 16 rosado crema 66 crema crema rosado 33 amarillo crema 17 púrpura 33 crema 100rosado púrpura 33 rosado 33 6 promedio o valor medio de los objetos contenidos en un conglomerado (hair et al., 1998).  bernal et al.: confrontación entre un agrupamiento... 2172006 grupos a priori cppt fdg (%) cpct fdg (%) 18 púrpura crema 100 crema 100 19 púrpura rosado 10 crema 70 negro 10 blanco 30 rojo púrpura 10 púrpura 50 rosado crema 20 20 púrpura crema 13 amarillo 13 rojo 25 rosado 13 rojo púrpura 13 púrpura 25 morado 13 21 rosado 38 crema 63 rojo 38 blanco 13 púrpura crema 13 amarillo crema 25 púrpura 13 22 rosado crema 66 crema 100 morado 33 23 rosado crema 100 crema 66 amarillo 33 24 rosado púrpura 33 blanco crema 33 rojo 66 crema 66 26 púrpura 100 crema 100 27 púrpura crema 100 crema 100 28 púrpura crema 50 crema 100 crema rosado 50 29 púrpura crema 100 crema 50 amarillo 50 31 rosado crema 17 blanco 39 crema púrpura 8 crema 59 rojo crema 25 amarillo 8 crema rosado 33 crema 8 púrpura crema 8 32 morado 25 crema 100 púrpura 25 rosado 25 rojo púrpura 25 33 morado crema 25 crema 100 crema púrpura 25 rosado crema 25 crema rosado 25 34 crema púrpura 100 crema 100 35 púrpura crema 50 crema 100 rosado crema 50 37 crema 33 blanco 33 rosado crema 33 crema 66 crema crema 33 38 púrpura crema 100 crema 100 39 rosado crema 25 crema 100 rojo 25 amarillo 25 rojo crema 25 41 crema 50 blanco 50 púrpura 50 crema 50 42 morado crema 100 blanco 100 43 morado crema 50 blanco 50 púrpura 50 amarillo 50 44 púrpura 100 blanco 100 45 púrpura crema 50 blanco 50 púrpura 50 crema 50 46 rosado crema 25 crema 100rojo 75 47 púrpura 17 crema 100 rosado 17 rosado crema 17 crema 34 crema rosado 17 48 amarillo 66 crema 66crema 33 crema amarillo 33 49 crema rosado 100 blanco 33 amarillo 33 crema 33 grupos a priori cppt fdg (%) cpct fdg (%) 52a rosado 18 crema 88 rosado crema 44 amarillo 4 crema rosado 11 blanco 4 rojo 11 crema amarillo 4púrpura crema 4rojo crema 8 crema 4 52b púrpura 10 blanco 20 rojo 20 rosado crema 50 crema rosado 10 rosado 10 54 rosado crema 50 blanco 50rojo crema 50 crema 50 55 púrpura crema 100 blanco 100 57 rosado crema 80 crema 20 crema rosado 20 blanco 100amarillo 59 crema rosado 50 crema 100crema púrpura 50 61 rojo crema 50 blanco 50crema rosado 50 crema 50 62 rosado crema 100 crema 100 63 púrpura crema 50 amarillo crema 50púrpura 50 crema 50 64 púrpura crema 100 crema 100 65 rojo 33 amarillo 33púrpura 66 crema 66 66 púrpura crema 33 crema 100morado 33 rojo púrpura 33 67 púrpura crema 50 crema 100crema rosado 50 68 púrpura 50 crema 100negro 50 69 crema rojo 33 crema 100crema púrpura 33 púrpura crema 33 70 rojo 33 crema 100rojo crema 33 rojo púrpura 33 71 rojo crema 50 crema 100rosado crema 50 74 rosado 9 crema 72 crema rosado 27 amarillo 9 rosado crema 9 amarillo crema 18púrpura crema 18amarillo 9 rosado 27 75 púrpura 27 blanco 18 rosado 9 negro crema rojo crema crema púrpura 76 crema rosado 16 blanco 32 rojo crema 32 crema 64crema 16rosado crema 16 amarillo 16 77 rosado crema 100 amarillo crema 100 78 rosado crema 33 crema 100crema púrpura 66 79 rosado 100 amarillo 50crema 50 80 crema púrpura 100 blanco 50crema 50 85 rosado crema 10 blanco 10 rojo crema 20 crema 70 amarillo 10 amarillo 10 crema púrpura 20 rosado 5 rojo 20 blanco 5 púrpura crema 5 rosado 5 crema 5 púrpura claro 5 86 púrpura 100 crema 100 fdg, frecuencia dentro del grupo cppt, color primario de piel de tubérculo cpct, color primario de carne de tubérculo  218 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana tabla 3. correspondencia entre los grupos formados a priori y las clases resultantes de la partición (k-medias). grupo a priori accesión clase 1 acc 4326 clase 1 acc 4336 clase 52 acc 4345 clase 59 acc 4430 clase 9 acc 4434,1 clase 56 acc 4449 clase 21 acc 4474 clase 31 acc 4475 clase 3 acc 4387 clase 2 acc 4390 clase 59 acc 4394 clase 51 acc 4398 clase 54 acc 4416 clase 1 acc 4394,1 clase 39 acc 434,a clase 10 2 acc 4332 clase 48 acc 4350 clase 25 acc 4352 clase 59 acc 4431 clase 5 acc 4435,2 clase 20 acc 4472 clase 30 acc 4482 clase 13 3 acc 4396 clase 32 acc 4404 clase 1 acc 4411 clase 72 acc 4417 clase 1 acc 4418 clase 1 acc 4420 clase 63 acc 4421 clase 24 acc 4422,1 clase 37 acc 4462 clase 35 acc 4471 clase 36 4 acc 4322 clase 47 acc 4370 clase 59 acc 4470 clase 38 acc 4505 clase 16 acc 4506 clase 9 5 acc 4337 clase 12 acc 4460 clase 65 acc 4502 clase 10 acc 4503 clase 10 6 acc 4318 clase 67 acc 4274 clase 32 acc 4435.1 clase 5 acc 4 clase 20 7 acc 4527 clase 10 acc 4552 clase 67 acc 4553 clase 34 acc 4594 clase 43 acc 4607 clase 52 acc 4614 clase 46 acc 4641 clase 30 8a acc 4563 clase 29 acc 4868 clase 31 acc 4872 clase 46 acc 4873 clase 75 acc 4874,1 clase 21 acc 4929 clase 4 acc 4616 clase 48 acc 4633 clase 7 acc 4638 clase 13 acc 4606 clase 56 acc 4612 clase 36 acc 4613 clase 74 8b acc 4576 clase 22 acc 4577 clase 56 acc 4542 clase 47 acc 4580 clase 40 acc 4590 clase 21 acc 4714 clase 48 acc 4762 clase 36 grupo a priori accesión clase 8b acc 4769 clase 77 acc 4770 clase 59 acc 4811 clase 21 acc 4856 clase 25 acc 770,1 clase 18 9 acc 4514 clase 57 acc 4523 clase 36 acc 4583 clase 76 acc 4658 clase 47 acc 874,a clase 78 acc 4865 clase 52 acc 4718 clase 14 acc 4760 clase 78 acc 4761 clase 41 acc 4799 clase 63 acc 4809 clase 48 acc 4812 clase 39 acc 4821 clase 24 acc 4902 clase 54 acc 4904 clase 19 acc 4912 clase 49 10 acc 4718,1 clase 50 acc 4515 clase 80 acc 4538 clase 28 acc 4540 clase 34 acc 4550 clase 68 acc 4569 clase 18 acc 4593 clase 40 acc 4665 clase 30 acc 4659 clase 80 acc 4719 clase 11 acc 4810 clase 25 acc 4826 clase 12 acc 4830 clase 42 acc 4862 clase 17 acc 4931 clase 67 11 acc 4519 clase 64 acc 4574 clase 56 12 acc 4578 clase 60 acc 4582 clase 72 acc 4804 clase 33 acc 4869 clase 24 acc 4654 clase 72 acc 4682 clase 52 acc 4781 clase 18 acc 4792 clase 3 acc 4800 clase 80 acc 4833 clase 3 acc 4654,a clase 61 acc 4871 clase 31 13 acc 4653 clase 72 acc 4992 clase 73 acc 4663 clase 12 acc 4664 clase 17 acc 4980 clase 52 acc 4668 clase 42 acc 4669 clase 46 acc 4670 clase 2 acc 4794 clase 70 acc 4778 clase 18 acc 4724 clase 17 acc 4855 clase 8 acc 4854 clase 25 acc 4906 clase 48 acc 4935 clase 9 acc 4716 clase 18 acc 4840 clase 1 acc 4930 clase 38 14 acc 4512 clase 5 acc 4567 clase 48 acc 4567,a clase 36 grupo a priori accesión clase 14 acc 4603 clase 45 acc 4624 clase 47 acc 4655 clase 45 acc 4672 clase 56 acc 4676 clase 48 acc 4791 clase 72 acc 4728 clase 59 acc 4905 clase 48 acc 4648 clase 38 15 acc 4551 clase 3 acc 4639 clase 33 acc 4634 clase 53 acc 4545 clase 21 acc 4591 clase 40 16 acc 4592 clase 39 acc 4645 clase 31 acc 4626 clase 81 17 acc 4584 clase 60 acc 4598 clase 21 acc 4547 clase 55 18 acc 4510 clase 38 acc 4632 clase 64 acc 4650 clase 69 acc 4650.a clase 32 19 acc 4712 clase 45 acc 4798 clase 31 acc 4852 clase 22 acc 4860 clase 41 acc 4863 clase 40 acc 4926 clase 25 acc 4960,a clase 74 acc 5066 clase 69 acc 5089 clase 39 acc 5121 clase 43 acc 4959 clase 12 20 acc 4723 clase 48 acc 4725 clase 53 acc 4726 clase 8 acc 4765 clase 50 acc 4793 clase 31 acc 4916 clase 30 acc 4971 clase 67 acc 4964 clase 19 21 acc 4657 clase 6 acc 4671 clase 47 acc 4691 clase 80 acc 4756 clase 6 acc 4841 clase 80 acc 4857 clase 57 acc 4866 clase 32 acc 4974 clase 29 acc 841,1 clase 47 22 acc 4643 clase 58 acc 4651 clase 33 acc 4673 clase 54 acc 4979 clase 54 23 acc 4685 clase 11 acc 4687 clase 27 acc 4688 clase 51 24 acc 4604 clase 7 acc 4617 clase 27 acc 4986 clase 81 26 acc 4573 clase 12 acc 4579 clase 77 27 acc 4628 clase 59 acc 4635 clase 36 28 acc 4627 clase 63 acc 4631 clase 54 29 acc 658,1 clase 39 acc 38,a clase 31 acc 2821 clase 12   bernal et al.: confrontación entre un agrupamiento... 2192006 grupo a priori accesión clase 31 acc 3003 clase 53 acc 3528 clase 50 acc 3550 clase 56 acc 3704 clase 33 acc 203 clase 12 acc 2912 clase 53 acc 2791 clase 1 acc 2229 clase 9 acc 107 clase 39 acc 107.a clase 31 acc 2351 clase 9 acc 2360 clase 52 acc 2260 clase 38 acc 4376 clase 52 acc 4383 clase 59 32 acc 4384 clase 57 acc 4384,1 clase 36 acc 4369 clase 50 acc 4388 clase 47 33 acc 4412 clase 72 acc 4413 clase 39 34 acc 4401 clase 11 acc 4408 clase 37 acc 4353 clase 23 35 acc 4362 clase 56 acc 4501 clase 55 37 acc 4437 clase 22 acc 4445 clase 10 acc 4446 clase 27 38 acc 4452 clase 3 acc 4466 clase 16 39 acc 105 clase 45 acc 178 clase 28 acc 255 clase 56 acc 1246 clase 12 acc 2658,2 clase 4 41 acc 3013 clase 12 acc 214 clase 19 acc 214,1 clase 19 42 acc 268 clase 58 acc 305 clase 80 acc 308 clase 72 acc 263 clase 27 43 acc 27 clase 68 acc 39 clase 68 acc 46,1 clase 54 44 acc 943 clase 68 acc 1208,1 clase 31 acc 943,1 clase 35 45 acc 38 clase 40 acc 61 clase 57 46 acc 204 clase 34 acc 1204 clase 76 acc 1204,3 clase 45 acc 1466 clase 55 47 acc 3187 clase 26 acc 3560 clase 74 acc 114,1 clase 11 acc 204,1 clase 3 acc 1299 clase 7 acc 999,3 clase 55 48 acc 357 clase 56 acc 16,2 clase 3 acc 60 clase 4 acc 198,1 clase 56 acc 1450,1 clase 56 49 acc 129 clase 26 acc 1592 clase 54 acc 818,7 clase 11 50 acc 404 clase 3 acc 1208 clase 4 acc 140 clase 6 52a acc 4661 clase 80 grupo a priori accesión clase 52a acc 4836 clase 38 acc 4759 clase 46 acc 4802 clase 52 acc 4820 clase 12 acc 4829 clase 36 acc 4823 clase 46 acc 4767 clase 31 acc 4900 clase 53 acc 4730 clase 49 acc 4785 clase 56 acc 4666 clase 56 acc 4899 clase 22 acc 4835 clase 8 acc 4949 clase 31 acc 4933 clase 72 acc 4939 clase 46 acc 4713 clase 47 acc 5124 clase 4 acc 4787 clase 48 acc 4771 clase 9 acc 4777 clase 74 acc 4974,a clase 56 acc 4987 clase 74 acc 4966 clase 8 acc 4949,a clase 72 acc 4771,1 clase 40 52b acc 4875 clase 21 acc 4907 clase 9 acc 4931,1 clase 29 acc 5002 clase 77 acc 4692 clase 35 acc 4934 clase 46 acc 5076 clase 26 acc 4831 clase 9 acc 5124,1 clase 2 acc 4984 clase 43 54 acc 4374 clase 43 acc 4453 clase 3 55 acc 4467 clase 47 acc 4468 clase 35 57 acc 205,1 clase 26 acc 216,1 clase 9 acc 224 clase 29 acc 262 clase 67 acc 156 clase 66 59 acc 4490 clase 27 acc 4500 clase 25 61 acc 4255 clase 44 acc 4260 clase 46 62 acc 4313 clase 24 acc 4268 clase 44 63 acc 4272 clase 49 acc 4269 clase 39 acc 1204,5 clase 52 64 acc 4275 clase 21 acc 4278 clase 31 65 acc 343,2 clase 1 acc 4343 clase 15 acc 4354 clase 12 acc 4361 clase 52 acc 4363 clase 51 acc 4367 clase 52 acc 367,1 clase 40 66 acc 370,2 clase 27 acc 4372 clase 12 acc 4375 clase 43 acc 370,1 clase 59 67 acc 4293 clase 25 acc 4294 clase 70 68 acc 4295 clase 51 acc 4335 clase 40 69 acc 4296 clase 53 acc 4373 clase 48 grupo a priori accesión clase 69 acc 4325 clase 57 70 acc 4311 clase 31 acc 311,1 clase 23 acc 4312 clase 63 71 acc 4285 clase 5 74 acc 4206 clase 35 acc 4207 clase 67 acc 4208 clase 35 acc 4209 clase 31 acc 4210 clase 48 acc 4212 clase 38 acc 4216 clase 35 acc 4217 clase 41 acc 4218 clase 3 acc 4219 clase 39 acc 4181 clase 56 acc 4191 clase 25 acc 4192 clase 11 acc 4193 clase 48 acc 4195 clase 69 acc 4196 clase 45 acc 4199 clase 30 acc 4200 clase 30 acc 4201 clase 79 acc 4204 clase 80 acc 3811 clase 34 acc 3856 clase 10 acc 283,1 clase 37 acc 4283 clase 59 acc 4287 clase 24 78 acc 4481,2 clase 62 acc 4480,1 clase 52 acc 4481,1 clase 66 acc 4480 clase 48 79 acc 4864 clase 21 acc 4938 clase 46 80 acc 5033 clase 9 acc 5115 clase 56 85 acc 4220 clase 47 acc 4221 clase 56 acc 4222 clase 67 acc 4223 clase 67 acc 4223,1 clase 71 acc 4223,2 clase 39 acc 4231 clase 25 acc 4233 clase 31 acc 4234 clase 48 acc 4235 clase 79 acc 4235,9 clase 52 acc 4237 clase 25 acc 4238 clase 67 acc 4246 clase 71 acc 4250 clase 3 acc 4258 clase 24 acc 4254 clase 28 acc 4253 clase 66 acc 4266 clase 31 acc 4264 clase 51 acc 4263 clase 44 acc 4262 clase 47 86 acc 4344,1 clase 23 92 acc 107 clase 33 93 acc 4305.a clase 23 acc 4305 clase 40 94 acc 4385 clase 8 acc 4385.1 clase 3 95 acc 4391 clase 42 acc 4391.1 clase 68 96 acc 4937 clase 48 acc 4937.1 clase 46 97 acc 4962 clase 43 acc 4962.a clase 40 98 acc 4983 clase 31 acc 4983.a clase 67  220 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana al seleccionar únicamente las clases que quedaron definidas en 100% por color primario de piel (cppt) y color primario de carne de tubérculo (cpct), se observa mejor el grado de coincidencia o de divergencia entre los dos agrupamientos. resulta más objetivo comparar clases cuyo porcentaje de ocurrencia de una modalidad de cppt o cpct o ambos fue de 100% con grupos a priori formados por presentar, supuestamente, el mismo color de piel o color primario de carne de tubérculo. de esta manera se identificaron 33 clases, agrupadas según la modalidad de cppt y/o cpct que predominaba en cada una de ellas (tabla 4). cada conjunto de clases que presentó la misma modalidad en el 100% se cotejó con la información contenida en la tabla 2 para los grupos a priori correspondientes a las accesiones componentes de las clases dadas, observables en el anexo 1. así, el grupo cppt amarillo de la tabla 4 está conformado por las clases 1 y 9, para las que en el anexo 1 se observa que las accesiones que las integran se dispersan en varios de los grupos a priori, a saber: grupos 1, 3, 4, 13a, 31, 52a, 52b, 57, 65 y 80, que son examinados finalmente en la tabla 2, y se observa que tales accesiones, agrupadas por tener un cppt amarillo, fueron calificadas en el agrupamiento a priori como tubérculos de color rosado, rosado crema, crema, rojo crema, púrpura crema, rojo y púrpura. al confrontar el agrupamiento hecho a priori (tabla 2) con el que ha resultado de la partición (k-medias) (anexo 1), es evidente la no concordancia entre uno y otro (tabla 3). esto se puede explicar por el uso de descriptores diferentes en cada uno de los dos casos de caracterización, por el grado de subjetividad en la percepción de los caracteres y por el criterio seguido para el agrupamiento, que en el primer caso se basó en principios puramente empíricos, mientras que en este trabajo se basó en principios operacionales propios de los métodos estadísticos de partición. sin embargo, esta diferenciación no insinúa la exclusión mutua de estos dos tipos de criterio, puesto que el conocimiento integral del material biológico muchas veces se complementa con los patrones definidos por las herramientas estadísticas. a diferencia de las técnicas jerárquicas, en las de partición no es definitiva la ubicación de un objeto en un grupo (díaz, 2002). en efecto, franco et al. (1997b) explican que entre las limitantes de los métodos no jerárquicos se encuentra la especificación, obligatoria, del número y la composición de los grupos previa al análisis y que, a partir de grupos a priori diferentes, se pueden originar diferentes soluciones. cualquiera que sea la clasificación conseguida, independientemente del método, no debe olvidarse que se trata de un ejercicio exploratorio de los datos, de manera que se debe tener precaución con la perpetuación o estatización en el tiempo, en el espacio o en la población de los grupos o clases conformados con una determinada metodología y sobre unos datos particulares (díaz, 2002). tabla 4. clases comparables por características de piel y carne de tubérculo con el agrupamiento a priori. color primario de la piel de tubérculo amarillo rosado rojo rojo-morado morado negruzco clase 1 clase 25 clase 23 clase 27 clase 39 clase 13 clase 9 clase 42 clase 49 clase 30 clase 40 clase 18 clase 45 clase 50 clase 36 clase 69 clase 19 clase 51 clase 57 clase 77 clase 20 clase 52 clase 59 clase 21 clase 64 clase 60 clase 68 color primario de carne de tubérculo color primario piel / carne del tubérculo blanco amarillo rosado / amarillo rosado / crema clase 26 clase 44 clase 22 clase 48 clase 34 clase 55 bernal et al.: confrontación entre un agrupamiento... 2212006 como tales, los métodos de partición no se proponen reducir la cantidad de variables mediante combinaciones lineales, sino únicamente repartir los individuos en grupos que resultan bien definidos por las modalidades más frecuentes al interior de ellos; de esta manera, lo que el análisis arroja es una relación entre las modalidades y los grupos que definen, lejos de pretender inferencias con respecto a las variables. en este trabajo, cada clase quedó debidamente caracterizada con el porcentaje de aparición de las modalidades, tanto dentro de clases como en toda la muestra (anexo 2). conclusiones entre el agrupamiento hecho a priori y el obtenido mediante la aplicación de la metodología de partición no jerárquica de las k-medias, no existió coincidencia alguna, en términos de comparación dentro de los grupos formados en cada caso, así como tampoco se evidenció ninguna correspondencia entre las características del tubérculo y algunas características de la parte aérea de la planta. con el presente trabajo se logró un agrupamiento sistemático de la colección y un avance significativo en el conocimiento de las relaciones genéticas de este acervo que, al integrarse con lo obtenido en trabajos anteriores, se constituye en una base importante en el proceso de mejoramiento de la especie en el país. adicionalmente, se presenta una propuesta metodológica estadística novedosa, de fácil utilización y completa, para la organización de colecciones núcleos de germoplasma. literatura citada bécue, m. y j. valls. s.f. manual de introducción a los métodos factoriales y clasificación con spad. en: universitat autònoma de barcelona, servei d’estadística. http://einstein.uab.es/_c_serv_estadistica/manuals/manualspad.pdf; consulta: noviembre 2006. centro internacional de la papa [cip]. 1994. descriptores de la papa para caracterización básica de colecciones nacionales. centro internacional de la papa (cip), lima, perú. corporación colombiana de investigación agropecuaria [corpoica]. 2004. informe anual 2003. documento inédito. programa de recursos genéticos y biotecnología vegetal, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). díaz, l.g. 2002. estadística multivariada: inferencia y métodos. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. 529 p. franco, j., j. crossa, j. díaz, s. taba, j. villaseñor y s.a. eberhart. 1997b. a sequential clustering strategy for classifying gene bank accessions. crop sci. 37, 1656-1662. hair, j.f., r.e. anderson, r.l. tatham y w.c. black. 1998. multivariate data analysis. 5th edition. prentice hall, new jersey. 730 p. hidalgo, r. 2003. variabilidad genética y caracterización de especies vegetales. pp. 2-26. en: franco, t. y r. hidalgo (eds.). análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. boletín técnico ipgri no 8. international plant genetics resources institute (ipgri). cali, colombia. 89 p. ochoa, c. y valbuena, i. 1989. agrupamiento de la ccc ssp. andigena según características color de piel y color primario de carne de tubérculo. documento inédito. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación [fao]. 1998. conservación ex situ. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación (fao), roma. 16 p. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación [fao] e international plant genetics resources institute [ipgri]. 1994. normas para bancos de genes. dirección de producción y protección vegetal, organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación (fao) e international plant genetics resources institute (ipgri), roma. 15 p. rao, r. y k.w. riley. 1994. the use of biotechnology for conservation and utilization of plant genetic resources. plant genet. resources newsl. 97, 3-20. vallejo, f.a. y e.i. estrada. 2002. mejoramiento genético de plantas. universidad nacional de colombia, palmira. 67 p. anexo 1. conformación de las 81 clases resultantes del análisis de partición (k-medias) para 435 accesiones, considerando variables de tubérculo y ubicación de cada accesión en los grupos a priori formados por ochoa y valbuena (1987). accesión grupos a priori clase 1 / 81 1 acc 4326 gr 1 2 acc 4416 gr 1 3 acc 4404 gr 3 4 acc 4417 gr 3 5 acc 4418 gr 3 6 acc 4840 gr 13a 7 acc 2791 gr 31 8 acc 4343,2 gr 65 clase 2 / 81 1 acc 4387 gr 1 2 acc 4670 gr 13a 3 acc 5124,1 gr 52b clase 3 / 81 1 acc 4475 gr 1 2 acc 4792 gr 12 accesión grupos a priori 3 acc 4833 gr 12 4 acc 4551 gr 15 5 acc 4452 gr 38 6 acc 204,1 gr 47 7 acc 16,2 gr 48 8 acc 404 gr 50 9 acc 4453 gr 54 10 acc 4218 gr 74 11 acc 4250 gr 85 12 acc 4385.1 gr 94 clase 4 / 81 1 acc 4929 gr 8a 2 acc 2658,2 gr 39 3 acc 60 gr 48 4 acc 1208 gr 50 5 acc 5124 gr 52a accesión grupos a priori clase 5 / 81 1 acc 4431 gr 2 2 acc 4435.1 gr 6 3 acc 4512 gr 14 4 acc 4285 gr 71 clase 6 / 81 1 acc 4657 gr 21 2 acc 4756 gr 21 3 acc 140 gr 50 clase 7 / 81 1 acc 4633 gr 8a 2 acc 4604 gr 24 3 acc 1299 gr 47 clase 8 / 81 1 acc 4855 gr 13a 2 acc 4726 gr 20   222 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana accesión grupos a priori 3 acc 4835 gr 52a 4 acc 4966 gr 52a 5 acc 4385 gr 94 clase 9 / 81 1 acc 4430 gr 1 2 acc 4506 gr 4 3 acc 4935 gr 13a 4 acc 2229 gr 31 5 acc 2351 gr 31 6 acc 4771 gr 52a 7 acc 4907 gr 52b 8 acc 4831 gr 52b 9 acc 216,1 gr 57 10 acc 5033 gr 80 clase 10 / 81 1 acc 4434,a gr 1 2 acc 4502 gr 5 3 acc 4503 gr 5 4 acc 4527 gr 7 5 acc 4445 gr 37 6 acc 3856 gr 76 clase 11 / 81 1 acc 4719 gr 10 2 acc 4685 gr 23 3 acc 4401 gr 34 4 acc 114,1 gr 47 5 acc 818,7 gr 49 6 acc 4192 gr 75 clase 12 / 81 1 acc 4337 cr 5 2 acc4826 gr 10 3 acc 4663 gr 13 a 4 acc 4959 gr 19 5 acc 4573 gr 26 6 acc2821 gr 29 7 acc 203 gr 31 8 acc 1246 gr 39 9 acc 3013 gr 41 10 acc 4820 gr 52a 11 acc 4354 gr 65 12 acc 4372 gr 66 clase 13 / 81 clase 14 / 81 1 acc 4718 gr 9 clase 15 / 81 1 acc 4343 gr 65 clase 16 / 81 1 acc 4505 gr 4 2 acc 4466 gr 38 clase 17 / 81 1 acc 4862 gr 10 2 acc 4664 gr 13a 3 acc 4724 gr 13a clase 18 / 81 1 acc 4770,1 gr 8b 2 acc 4569 gr 10 3 acc 4781 gr 12 4 acc 4778 gr 13a 5 acc 4716 gr 13a clase 19 / 81 1 acc 4904 gr 9 2 acc 4964 gr 20 3 acc 214 gr 41 4 acc 214,1 gr 41 clase 20 / 81 1 acc 4435,2 gr 2 2 acc 4 gr 6 clase 21 / 81 1 acc 4449 gr 1 2 acc 4874.1 gr 8a 3 acc 4590 gr 8b 4 acc 4811 gr 8b 5 acc 4545 gr 15 6 acc 4598 gr 17 7 acc 4875 gr 52b 8 acc 4275 gr 64 9 acc 4864 gr 79 accesión grupos a priori clase 22 / 81 1 acc 4576 gr 8b 2 acc 4852 gr 19 3 acc 4437 gr 37 4 acc 4899 gr 52a clase 23 / 81 1 acc 4353 gr 35 2 acc 4311,1 gr 70 3 acc 4344,1 gr 86 4 acc 4305.a gr 93 clase 2 1 / 81 1 acc 4421 gr 3 2 acc 4821 gr 9 3 acc 4869 gr 12 4 acc 4313 gr 62 5 acc 4287 gr 77 6 acc 4258 gr 85 clase 25 / 81 1 acc 4350 gr 2 2 acc 4856 gr 8b 3 acc 4810 gr 10 4 acc 4854 gr 13a 5 acc 4926 gr 19 6 acc 4500 gr 59 7 acc 4293 gr 67 8 acc 4191 gr 75 9 acc 4231 gr 85 10 acc 4237 gr 85 clase 26 / 81 1 acc 3187 gr 47 2 acc 129 gr 49 3 acc 5076 gr 52b 4 acc 205,1 gr 57 clase 27 / 81 1 acc 4687 gr 23 2 acc 4617 gr 24 3 acc 4446 gr 37 4 acc 263 gr 42 5 acc 4490 gr 59 6 acc 4370,2 gr 66 clase 28 / 81 1 acc 4538 gr 10 2 acc 178 gr 39 3 acc 4254 gr 85 clase 29 / 81 1 acc 4563 gr 8a 2 acc 4974 gr 21 3 acc 4931,1 gr 52b 4 acc 224 gr 57 clase 30 / 81 1 acc 4472 gr 2 2 acc 4641 gr 7 3 acc 4665 gr 10 4 acc 4916 gr 20 5 acc 4199 gr 75 6 acc 4200 gr 75 clase 31 / 81 1 acc 4474 gr 1 2 acc 4868 gr 8a 3 acc 4871 gr 12 4 acc 4960 gr 13b 5 acc 4645 gr 16 6 acc 4798 gr 19 7 acc 4793 gr 20 8 acc 38,a gr 29 9 acc 107.a gr 31 10 acc 1208,1 gr 44 11 acc 4767 gr 52a 12 acc 4949 gr 52a 13 acc 4278 gr 64 14 acc 4311 gr 70 15 acc 4209 gr 74 16 acc 4233 gr 85 17 acc 4266 gr 85 18 acc 4983 gr 98 clase 32 / 81 1 acc 4396 gr 3 2 acc 4274 gr 6 3 acc 650.a gr 18 accesión grupos a priori 4 acc 4866 gr 21 clase 33 / 81 1 acc 4804 gr 12 2 acc 4639 gr 15 3 acc 4651 gr 22 4 acc 3704 gr 31 5 acc 107 gr 92 clase 34 / 81 1 acc 4553 gr 7 2 acc 4540 gr 10 3 acc 204 gr 46 4 acc 3811 gr 76 clase 35 / 81 1 acc 4462 gr 3 2 acc 943,1 gr 44 3 acc 4692 gr 52b 4 acc 4468 gr 55 5 acc 4206 gr 74 6 acc 4208 gr 74 7 acc 4216 gr 74 clase 36 / 81 1 acc 4471 gr 3 2 acc 4612 gr 8a 3 acc 4762 gr 8b 4 acc 4523 gr 9 5 acc 4963 gr 13b 6 acc 4567,a gr 14 7 acc 4635 gr 27 8 acc 4384,1 gr 32 9 acc 4829 gr 52a clase 37 / 81 1 acc 4422,1 gr 3 2 acc 4408 gr 34 3 acc 4283,1 gr 77 clase 38 / 81 1 acc 4470 gr 4 2 acc 4930 gr 13a 3 acc 4648 gr 14 4 acc 4510 gr 18 5 acc 2260 gr 31 6 acc 4836 gr 52a 7 acc 4212 gr 74 clase 39 / 81 1 acc 4394,1 gr 1 2 acc 4812 gr 9 3 acc 4592 gr 16 4 acc 5089 gr 19 5 acc 2658,1 gr 29 6 acc 107 gr 31 7 acc 4413 gr 33 8 acc 4269 gr 63 9 acc 4219 gr 74 10 acc 4223,2 gr 85 clase 40 / 81 1 acc 4580 gr 8b 2 acc 4593 gr 10 3 acc 4591 gr 15 4 acc 4863 gr 19 5 acc 38 gr 45 6 acc 4771,1 gr 52a 7 acc 4367,1 gr 65 8 acc 4335 gr 68 9 acc 4305 gr 93 10 acc 4962.a gr 97 clase 41 / 81 1 acc 4761 gr 9 2 acc 4860 gr 19 3 acc 4217 gr 74 clase 42 / 81 1 acc 4830 gr 10 2 acc 4668 gr 13a 3 acc 4391 gr 95 clase 43 / 81 1 acc 4594 gr 7 2 acc 5121 gr 19 3 acc 4984 gr 52b 4 acc 4374 gr 54 5 acc 4375 gr 66   bernal et al.: confrontación entre un agrupamiento... 2232006 accesión grupos a priori 6 acc 4962 gr 97 clase 44 / 81 1 acc 4255 gr 61 2 acc 4268 gr 62 3 acc 4263 gr 85 clase 45 / 81 1 acc 4603 gr 14 2 acc 4655 gr 14 3 acc 4712 gr 19 4 acc 105 gr 39 5 acc 1204,3 gr 46 6 acc 4196 gr 75 clase 46 / 81 1 acc 4614 gr 7 2 acc 4872 gr 8a 3 acc 4669 gr 13a 4 acc 4759 gr 52a 5 acc 4823 gr 52a 6 acc 4939 gr 52a 7 acc 4934 gr 52b 8 acc 4260 gr 61 9 acc 4938 gr 79 10 acc 4937.1 gr 96 clase 47 / 81 1 acc 4322 gr 4 2 acc 4542 gr 8b 3 acc 4658 gr 9 4 acc 4624 gr 14 5 acc 4671 gr 21 6 acc 4841,1 gr 21 7 acc 4388 gr 33 8 acc 4713 gr 52a 9 acc 4467 gr 55 10 acc 4220 gr 85 11 acc 4262 gr 85 clase 48 / 81 1 acc 4332 gr 2 2 acc 4616 gr 8a 3 acc 4714 gr 8b 4 acc 4809 gr 9 5 acc 4906 gr 13a 6 acc 4567 gr 14 7 acc 4676 gr 14 8 acc 4905 gr 14 9 acc 4723 gr 20 10 acc 4787 gr 52a 11 acc 4373 gr 69 12 acc 4210 gr 74 13 acc 4193 gr 75 14 acc 4480 gr 78 15 acc 4234 gr 85 16 acc 4937 gr 96 clase 49 / 81 1 acc 4912 gr 9 2 acc 4730 gr 52a 3 acc 4272 gr 63 clase 50 / 81 1 acc 4718,1 gr 9 2 acc 4765 gr 20 3 acc 3528 gr 31 4 acc 4369 gr 33 clase 51 / 81 1 acc 4394 gr 1 2 acc 4688 gr 23 3 acc 4363 gr 65 4 acc 4295 gr 68 5 acc 4264 gr 85 clase 52 / 81 1 acc 4336 gr 1 2 acc 4607 gr 7 3 acc 4865 gr 9 4 acc 4682 gr 12 5 acc 4980 gr 13a 6 acc 2360 gr 31 7 acc 4376 gr 32 8 acc 4802 gr 52a 9 acc 1204,5 gr 63 accesión grupos a priori 10 acc 4361 gr 65 11 acc 4367 gr 65 12 acc 4480,1 gr 78 13 acc 4235,9 gr 85 clase 53 / 81 1 acc 4634 gr 15 2 acc 4725 gr 20 3 acc 3003 gr 31 4 acc 2912 gr 31 5 acc 4900 gr 52a 6 acc 4296 gr 69 clase 54 / 81 1 acc 4398 gr 1 2 acc 4902 gr 9 3 acc 4673 gr 22 4 acc 4979 gr 22 5 acc 4631 gr 28 6 acc 46,1 gr 43 7 acc 1592 gr 49 clase 55 / 81 1 acc 4547 gr 17 2 acc 4501 gr 35 3 acc 1466 gr 46 4 acc 999,3 gr 47 clase 56 / 81 1 acc 4434,1 gr 1 2 acc 4606 gr 8a 3 acc 4577 gr 8b 4 acc 4574 gr 11 5 acc 4672 gr 14 6 acc 3550 gr 31 7 acc 4362 gr 35 8 acc 255 gr 39 9 acc 357 gr 48 10 acc 198,1 gr 48 11 acc 1450,1 gr 48 12 acc 4785 gr 52a 13 acc 4666 gr 52a 14 acc 4974,a gr 52a 15 acc 4181 gr 75 16 acc 5115 gr 80 17 acc 4221 gr 85 clase 57/ 81 1 acc 4514 gr 9 2 acc 4857 gr 21 3 acc 4384 gr 32 4 acc 61 gr 45 5 acc 4325 gr 69 clase 58 / 81 1 acc 4643 gr 22 2 acc 268 gr 42 clase 61 / 81 1 acc 4345 gr 1 2 acc 4390 gr 1 3 acc 4352 gr 2 4 acc 4370 gr 4 5 acc 4770 gr 8b 6 acc 4728 gr 14 7 acc 4628 gr 27 8 acc 4383 gr 32 9 acc 4370,1 gr 66 10 acc 4283 gr 77 clase 62 / 81 1 acc 4578 gr 12 2 acc 4584 gr 17 clase 63 / 81 1 acc 4654,a gr 12 clase 64 / 81 1 acc 4481,2 gr 78 clase 63 / 81 1 acc 4420 gr 3 2 acc 4799 gr 9 3 acc 4627 gr 28 4 acc 4312 gr 70 clase 65/ 81 1 acc 4519 gr 11 2 acc 4632 gr 18 accesión grupos a priori clase 66 / 81 1 acc 156 gr 57 2 acc 4481,1 gr 78 3 acc 4253 gr 85 clase 67 / 81 1 acc 4318 gr 6 2 acc 4552 gr 7 3 acc 4931 gr 10 4 acc 4971 gr 20 5 acc 262 gr 57 6 acc 4207 gr 74 7 acc 4222 gr 85 8 acc 4223 gr 85 9 acc 4238 gr 85 10 acc 4983.a gr 98 clase 68 / 81 1 acc 4550 gr 10 2 acc 27 gr 43 3 acc 39 gr 43 4 acc 943 gr 44 5 acc 4391.1 gr 95 clase 69 / 81 1 acc 4650 gr 18 2 acc 5066 gr 19 3 acc 4195 gr 75 clase70 / 81 1 acc 4794 gr 13a 2 acc 4294 gr 67 clase71 / 81 1 acc 4223,1 gr 85 2 acc 4246 gr 85 clase72 / 81 1 acc 4411 gr 3 2 acc 4582 gr 12 3 acc 4654 gr 12 4 acc 4653 gr 13a 5 acc 4791 gr 14 6 acc 4412 gr 33 7 acc 308 gr 42 8 acc 4933 gr 52 9 acc 949,a gr 52a clase 73 / 81 1 acc 4992 gr 13a clase 74 / 81 1 acc 4613 gr 8a 2 acc 4960,a gr 19 3 acc 3560 gr 47 4 acc 4777 gr 52a 5 acc 4987 gr 52a clase 75 / 81 1 acc 4873 gr 8a clase 76 / 81 1 acc 4583 gr 9 2 acc 1204 gr 46 clase 77/ 81 1 acc 4769 gr 8b 2 acc 4579 gr 26 3 acc 5002 gr 52b clase 78 / 81 1 acc 4874,a gr 9 2 acc 4760 gr 9 clase 79 / 81 1 acc 4201 gr 75 2 acc 4235 gr 85 clase 80 / 81 1 acc 4515 gr 10 2 acc 4659 gr 10 3 acc 4800 gr 12 4 acc 4691 gr 21 5 acc 4841 gr 21 6 acc 305 gr 42 7 acc 4661 gr 52a 8 acc 4204 gr 75 clase 81 / 81 1 acc 4626 gr 16 2 acc 4986 gr 24  224 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana variables* mc fmetm (%) fmdc (%) clase 1 / 81 cspt morado 8,28 100 cppt amarillo 19,77 100 icpp intermedio 37,47 100 clase 2 / 81 cspt morado 8,28 100 dcsp manchas salpicadas 20,92 100 clase 3 / 81 cspt morado 8,28 100 icpp pálido 26,90 100 cppt amarillo 19,77 91,6 dcsp manchas salpicadas 20,92 83,3 icpp intermedio 37,47 0 cspt amarillo 41,38 clase 4 / 81 cspt morado 8,28 100 dcsp manchas salpicadas 20,92 100 icpp pálido 26,90 100 cpct blanco 10,11 60 clase 5 / 81 cspt rosado 7,36 100 icpp ausente 8,28 100 clase 6 / 81 cspt rosado 7,36 100 po profundo 11,26 100 dcsp manchas salpicadas 20,92 100 clase 7 / 81 cspt rosado 7,36 100 cppt amarillo 19,77 100 dcsp manchas salpicadas 20,92 100 cpct amarillo 5,98 66,6 clase 8 / 81 cspt rosado 7,36 80 clase 9 / 81 cspt rosado 7,36 100 dcsp manchas salpicadas 20,92 100 fgt ovalado 46,21 100 po superficial 26,67 70 icpp pálido 26,90 70 cspt amarillo 41,38 0 clase 10 / 81 cspt rosado 7,36 100 dcsp manchas salpicadas 20,92 100 cppt amarillo 19,77 83,3 fgt oblongo 19,77 83,3 clase 11 / 81 cspt rojo-morado 4,14 100 cppt amarillo 19,77 83,3 dcsp manchas dispersas 28,97 83,3 clase 12 / 81 cspt rojo-morado 4,14 91,6 dcsp manchas salpicadas 20,92 100 cppt amarillo 19,77 66,6 icpp pálido 26,90 66,6 cspt amarillo 41,38 0 clase 13 / 81 dcsp alrededor de los ojos 2,30 100 cppt negruzco 7,36 100 icpp ausente 8,28 100 clase 14 / 81 una sola accesión componente clase 15 / 81 una sola accesión componente clase 16 / 81 dcsp alrededor de los ojos 2,30 100 cspt morado 8,28 100 clase 17 / 81 dcsp alrededor de los ojos 2,30 100 clase 18 / 81 dcsp en las cejas 5,98 100 cppt negruzco 7,36 100 variables* mc fmetm (%) fmdc (%) icpp ausente 8,28 100 fgt comprimido 25,29 100 cspt blanco-crema 9,20 60 clase19 / 81 cppt negruzco 7,36 100 icpp ausente 8,28 100 cspt ausente 20,46 100 dcsp ausente 20,46 100 clase 20 / 81 dcsp en los ojos 6,21 100 cppt negruzco 7,36 100 icpp ausente 8,28 100 cspt blanco crema 9,20 100 clase 21 / 81 cppt negruzco 7,36 100 icpp ausente 8,28 100 fgt comprimido 25,29 66,6 clase 22 / 81 cpct amarillo 5,98 100 cspt naranja 6,21 100 cppt rosado 16,55 100 dcsp manchas salpicadas 20,92 100 icpp oscuro 27,36 100 clase 23 / 81 cppt rojo 8,51 100 cspt naranja 6,21 75 clase 24 / 81 cspt naranja 6,21 100 clase 25 / 81 cspt naranja 6,21 90 cppt rosadp 16,55 100 dcsp manchas salpicadas 20,92 90 icpp oscuro 27,36 90 cspt amarillo 41,38 0 clase 26 / 81 dcsp en los ojos 6,21 100 cspt blanco-crema 9,20 100 cpct blanco 10,11 100 icpp pálido 26,90 100 clase 27 / 81 dcsp en los ojos 6,21 100 cppt rojo-morado 24,60 100 cspt amarillo 41,38 100 cpct crema 57,01 0 po superficial 26,67 90 dcsp manchas dispersas 28,97 90 po medio 61,61 10 clase 28 / 81 dcsp en los ojos 6,21 100 clase 29 / 81 dcsp en los ojos 6,21 100 icpp pálido 26,90 100 clase 30 / 81 fgt oblongo 19,77 100 cppt rojo-morado 24,60 100 dcsp manchas dispersas 28,97 100 icpp intermedio 37,47 100 cspt amarillo 41,38 100 clase 31 / 81 dcsp manchas dispersas 28,97 100 cppt rojo-morado 24,60 94,4 cspt amarillo 41,38 88,9 fgt ovalado 46,21 83,3 clase 32 / 81 po profundo 11,26 100 dcsp como anteojos 15,17 100 clase 33 / 81 dcsp como anteojos 15,17 100 icpp pálido 26,90 100 clase 34 / 81 cpct blanco 10,11 100 anexo 2. caracterización de las 81 clases del análisis de partición por características de tubérculo. variables* mc fmetm (%) fmdc (%) dcsp como anteojos 15,17 100 clase 35 / 81 dcsp como anteojos 15,17 100 cspt amarillo 41,38 100 clase 36 / 81 dcsp como anteojos 15,17 100 cppt rojo-morado 24,60 100 cspt amarillo 41,38 100 icpp ausente 37,47 88,9 clase 37 / 81 dcsp manchas salpicadas 20,92 100 clase 38 / 81 cspt blanco-crema 9,20 85,7 cpct blanco 10,11 71,4 cppt morado 18,85 85,7 dcsp como anteojos 15,17 71,4 fgt oblongo 19,77 71,4 clase 39 / 81 cppt morado 18,85 100 cpct crema 57,01 100 cppt rojo-morado 24,60 0 cpct amarillo claro 25,06 0 fgt comprimido 25,29 0 clase 40 / 81 cppt morado 18,85 100 fgt comprimido 25,29 90 dcsp como anteojos 15,17 70 cspt amarillo 41,38 100 icpp oscuro 27,36 70 clase 41 / 81 dcsp en las cejas 5,98 100 cspt blanco-crema 9,20 100 clase 42 / 81 dcsp en las cejas 5,98 100 cppt resado 16,55 100 clase 43 / 81 dcsp en las cejas 5,98 100 cspt amarillo 41,38 100 clase 44 / 81 cpct amarillo 5,98 100 dcsp en las cejas 5,98 100 clase 45 / 81 po profundo 11,26 100 cppt rosado 16,55 100 po medio 61,61 0 clase 46 / 81 dcsp ausente 20,46 100 cspt ausente 20,46 100 cppt rosado 16,55 90 icpp oscuro 27,36 100 icpp intermedio 37,47 0 cspt amarillo 41,38 0 clase 47 / 81 fgt oblongo 19,77 100 cppt rosado 16,55 90,9 cspt amarillo 41,38 90,9 dcsp manchas dispersas 28,97 72,7 fgt ovalado 46,21 0 clase 48 / 81 cppt rosado 16,55 100 dcsp manchas dispersas 28,97 100 cspt amarillo 41,38 100 fgt ovalado 46,21 100 dcsp ausente 20,46 100 cppt rojo-morado 24,60 100 fgt comprimido 25,29 100 cpct crema 57,01 100 cppt rojo-morado 24,60 0   bernal et al.: confrontación entre un agrupamiento... 2252006 variables* mc fmetm (%) fmdc (%) cpct amarillo claro 25,06 0 fgt comprimido 25,29 0 clase 49 / 81 dcsp en los ojos 6,21 100 cppt rojo 8,51 100 clase 50 / 81 cppt rojo 8,51 100 dcsp manchas dispersas 28,97 100 clase 51 / 81 cppt rojo 8,51 100 dcsp como anteojos 15,17 100 clase 52 / 81 cppt rojo 8,51 100 cspt ausente 20,46 100 dcsp ausente 20,46 100 icpp intermedio 37,47 76,9 cspt amarillo 41,38 0 clase 53 / 81 cpct amarillo 5,98 83,3 cppt rojo-morado 24,60 83,3 cspt amarillo 41,38 100 cpct crema 57,01 0 clase 54 / 81 cpct amarillo 5,98 85,7 dcsp ausente 20,46 85,7 cspt ausente 20,46 85,7 cpct crema 57,01 0 clase 55 / 81 cpct blanco 10,11 100 dcsp ausente 20,46 100 cspt ausente 20,46 100 clase 56 / 81 cspt ausente 20,46 100 dcsp ausente 20,46 100 cppt amarillo 19,77 88,2 icpp pálido 26,90 58,8 cppt rojo-morado 24,60 0 icpp oscuro 27,36 0 dcsp manchas dispersas 28,97 0 cspt amarillo 41,38 0 clase 57 / 81 cspt ausente 20,46 100 fgt ausente 5,52 100 cppt morado 18,85 90 icpp pálido 26,90 80 clase 58 / 81 una sola accesión componente clase 59 / 81 dcsp ausente 20,46 100 cspt ausente 20,46 100 cppt rojo-morado 24,60 100 icpp intermedio 37,47 80 cspt amarillo 41,38 0 variables* mc fmetm (%) fmdc (%) clase 60 / 81 frt concertinado 2,30 100 fgt ausente 5,52 100 cppt negruzco 7,36 100 icpp ausente 8,28 100 frt ausente 94,48 0 clase 61 / 81 una sola accesión componente clase 62 / 81 una sola accesión componente clase 63 / 81 fgt ausente 5,52 100 frt concertinado 2,30 75 po profundo 11,26 75 frt ausente 94,48 0 clase 64 / 81 frt concertinado 2,30 100 fgt ausente 5,52 100 cppt rojo 8,51 100 frt ausente 94,48 0,00 clase 65 / 81 una sola accesión componente clase 66 / 81 frt fusiforme 2,99 100 fgt ausente 5,52 100 dcsp ausente 20,46 100 cspt ausente 20,46 100 cpct amarillo 5,98 66,6 frt ausente 94,48 0 clase 67 / 81 frt fusiforme 2,99 100 csct morado 11,95 100 csct ausente 88,05 0 dcsc ausente 88,05 0 dcsp manchas dispersas 28,97 80 fgt ovalado 46,21 0 frt ausente 94,48 0 clase 68 / 81 dcsc anillo vascular angosto 5,29 100 cppt negruzco 7,36 100 icpp ausente 8,28 100 csct morado 11,95 100 fgt comprimido 25,29 100 dcsc ausente 88,05 0 csct ausente 88,05 0 clase 69 / 81 dcsc anillo vascular angosto 5,29 100 po profundo 11,26 100 csct morado 11,95 100 cppt morado 18,85 100 dcsc ausente 88,05 0 csct ausente 88,05 0 variables* mc fmetm (%) fmdc (%) clase 70 / 81 dcsc anillo vascular angosto 5,29 100 cspt morado 8,28 100 clase 71 / 81 dcsc anillo vascular angosto 5,29 100 clase 72 / 81 dcsc anillo vascular angosto 5,29 100 csct morado 11,95 100 icpp oscuro 27,36 100 cppt morado 18,85 66,6 dcsp manchas dispersas 28,97 77,7 cspt blanco-crema 9,20 44,4 dcsc ausente 88,05 0 csct ausente 88,05 0 clase 73/ 81 una sola accesión componente clase 74 / 81 dcsc pocas manchas 2,76 100 clase 75 / 81 una sola accesión componente clase 76 / 81 dcsc pocas manchas 2,76 100,00 cspt blanco-crema 9,20 100,00 clase 77 / 81 dcsc pocas manchas 2,76 100,00 dcsp en las cejas 5,98 100,00 csct morado 11,95 100,00 cppt morado 18,85 100,00 csct ausente 88,05 0,00 dcsc ausente 88,05 0,00 clase 78 / 81 dcsc anillo vascular amplio 2,99 100,00 dcsp en las cejas 5,98 100,00 cspt blanco-crema 9,20 100,00 clase 79 / 81 dcsc anillo vascular amplio 2,99 100,00 clase 80 / 81 dcsc anillo vascular amplio 2,99 87,50 csct morado 11,95 100,00 cppt morado 18,85 75,00 dcsp manchas dispersas 28,97 87,50 icpp oscuro 27,36 75,00 dcsc ausente 88,05 0,00 csct ausente 88,05 0,00 clase 81 / 81 dcsc anillo vascular amplio 2,99 100,00 * siglas de acuerdo con la tabla 1. mc, modalidad característica. fmetm (%), frecuencia de la modalidad en toda la muestra. fmdc (%), frecuencia de la modalidad dentro de la clase.  agronomía 23-2. 2005.pdf resumen: este documento relaciona algunos de los aspectos principales sobre los que reflexiona la economía de la información con respecto al funcionamiento del mercado. además, ofrece una breve introducción sobre temas aplicados del enfoque de información, sobre la señalización en el mercado de trabajo y el modelo de selección adversa. emplea luego este marco conceptual para hacer consideraciones sobre un modelo sugerido de ‘chantaje’, aplicado al proceso de negociación que realiza un agente abstracto denominado ’pequeño productor campesino’, y concluye sobre algunas variables que pueden explicar el proceso de decisión que asume este supuesto productor cuando decide contratarse en otras actividades o mantener su cultivo. palabras claves adicionales: selección adversa, asimetría de información, productor campesino abstract: this document presents some reflections regarding the main variables of market performance using the economics of information approach. it also offers a brief introduction to related topics, such as labour market signalling and the adverse selection model. it uses this conceptual framework to offer considerations regarding a model of suggested ‘blackmail’, applied to understand the transactions of a hypothetical agent called the ‘small-scale farmer’. some variables are suggested which could explain the decision-making process which such supposed producers become engaged in when they decide to be hired in other activities or look after their crops. additional key words: adverse selection, information asymmetry, small farmers reflexiones sobre la actuación económica de pequeños productores campesinos, a partir de un modelo de ‘chantaje’1 reflections on small farmers’ economic performance using a ‘blackmail’ model iván a. montoya2 y luz a. montoya3 fecha de recepción: 29 de agosto de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 este documento es un artículo de reflexión y hace parte del trabajo de investigación desarrollado dentro del grupo interdisciplinario de investigación biogestión, 2005. 2 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: iamontoyar@unal.edu.co 3 profesora asistente, facultad de ciencias económicas, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: lamontoyar@unal.edu.co introducción este documento se refiere a la comprensión de la conducta de negociación, desde una perspectiva económica, de un supuesto agente denominado ‘pequeño productor’ ante las opciones de trabajar como asalariado o como productor en su unidad productiva. usualmente se parte de la conjetura de que el productor campesino pequeño tiene comportamientos precapitalistas o irracionales al tomar decisiones, en relación con los objetivos de maximización del beneficio y acumulación de riqueza. la economía de la información puede contribuir a elaborar explicaciones que apuntan a demostrar si resultan racionales las decisiones que toma este agente, cuya dotación inicial supone una combinación de factores de producción que le permitiría realizar un proceso productivo, al menos, de subsistencia y mantenerse viable en el tiempo. además, este documento tiene como objetivo delinear parte del proceso de negociación de las cosechas de los pequeños productores a través de un modelo de ‘chantaje’, descrito con las herramientas de economía de la información (selección adversa), para encontrar las posibilidades de desarrollo de este tipo de actividad económica dentro de las suposiciones que se asumen. algunos aportes de la economía de la información y el funcionamiento del mercado las imperfecciones de la información pueden conducir a la ausencia de ciertos mercados y a la emergencia agronomía colombiana 23(2): 351-360, 2005 352 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana y/o persistencia de instituciones disfuncionales (stiglitz, 2001). de acuerdo con esto, la investigación en el campo de la economía de la información realiza esfuerzos orientados a capturar los aspectos informacionales de la estructura de los mercados para estudiar las formas como los mercados se adaptan y las consecuencias de la falta de información (informational gaps) sobre el desempeño de los mercados (spence, 2001). las imperfecciones de información pueden favorecer a algunos agentes, de forma que les permite ganar poder de mercado, generándose así una competencia imperfecta, con el posible resultado de que las firmas tengan un incentivo para cargar precios en exceso al costo marginal. esta situación implica a la larga que las decisiones y las acciones de los agentes, que conllevan información, afecten los comportamientos de éstos en el mercado (stiglitz, 2001). la magnitud de estas asimetrías y la importancia de sus consecuencias dependen de la manera como los mercados están estructurados y del reconocimiento de la afectación de la información al comportamiento del mercado (stiglitz, 2001). los problemas de información no sólo tienen que ver con su escasez, pues pueden señalarse también múltiples complicaciones relacionadas con precios y calidades de objetos en el mercado (stiglitz, 2001), además de los problemas de exceso o deformación, que pueden resultar en oportunidades (externalidades) para ciertos agentes. según stiglitz, en un escenario de información incompleta (y con implicaciones en los costos para adquirirla), no puede sostenerse la idea de realizar pagos por cantidades muy pequeñas de información, lo que se traduce en inconvenientes en las suposiciones de convexidad. la ausencia o estrechez de mercados observada por akerlof (1970), con respecto a la no diferenciación entre precios y calidades, se ve aumentada por la dificultad de sustitución entre éstas últimas y por el hecho de que existen múltiples calidades diferenciales imperfectamente detectables, de forma que la alineación de incentivos es típicamente imperfecta. es en esta situación en la que surgen las ‘señales’ por parte de agentes con alta calidad en su desempeño, quienes estarán dispuestos a señalizar su comportamiento menos arriesgado. la señalización en el mercado de trabajo como ejemplo del problema de señalización, se muestra brevemente la situación de señalización en el mercado de trabajo, de acuerdo con spence (1973), quien sugiere que la contratación es un proceso de inversión bajo incertidumbre, en el que contratar a un empleado consiste en la compra de una lotería, en sentido microeconómico. en su opinión el mercado de trabajo genera un bucle informacional de aprendizaje (diagrama 1): diagrama 1. retroalimentación informacional en el mercado de trabajo. tomado de spence (1973, p. 359). la oferta de salarios de acuerdo a diversos niveles de educación lleva a inversiones en educación por parte de los individuos. así, un equilibrio en este proceso es mejor entendido como un conjunto de creencias que son confirmadas y, al menos, no son contradichas por los nuevos datos, ya que las creencias son persistentes en el tiempo (spence, 1973). en algunas ocasiones, la elaboración de contratos como incentivos para cautivar a los agentes (más o menos atractivos para la negociación) ha mostrado que sólo aquellos agentes con las calidades más bajas ‘ofrecen’ sus servicios en el mercado laboral, lo que en el análisis de la economía informacional ha llevado al estudio del modelo de ‘selección adversa’. el modelo de selección adversa akerlof (1970) proporciona el primer modelo formal de selección adversa, en opinión de riley (2001). en él se muestra la importancia de la información asimétrica en los equilibrios de mercado, a través del caso de los vehículos usados para la venta. la conclusión esencial del análisis consiste en señalar que los vendedores de los vehículos usados en mejores condiciones optarán por estar fuera del mercado, de forma que sólo serán comercializados los peores carros. esto sucede porque existe información asimétrica sobre la calidad, lo que implica sugerir un contrato de negociación tanto para quienes tienen vehículos en buen estado como para quienes los tienen en mal estado. al ofrecerse el mismo montoya y montoya: reflexiones sobre la actuación económica... 3532005 contrato, los propietarios de los mejores vehículos preferirán excluirse del mercado. este tipo de contrato no diferenciador genera un equilibrio pooling o unificador, que no resulta estable (stiglitz, 2001). riley (2001) ilustra un caso de selección adversa a través de un modelo de seguros: en él, un contrato de seguros x = (r, m) es un acuerdo ofrecido por el asegurador en el que, en pago por recibir un premio m, proporcionaría una cobertura r en el evento de una pérdida l. si se considera una probabilidad de pérdida para cada individuo pt y unas dotaciones iniciales de riqueza w, es posible construir una función de utilidad estrictamente cóncava del tipo von neumann morgenstern: ut (x) = ut (r, m) = (1 pt) v (w m) + pt v (w-m l + r) de esta función de utilidad es posible construir curvas de indiferencia y señalizar el área de beneficios rentables para la empresa de seguros . en la figura 1, el beneficio esperado para la compañía aseguradora (x) es positivo en el interior de la región sombreada y 0, sobre la línea m = p r. la curva de indiferencia del grupo de bajo riesgo es suficientemente aplanada (figura 2), de forma que este grupo puede elegir no asegurarse, dejando solamente en el mercado a los del grupo de alto riesgo (riley, 2001). un análisis más completo requiere considerar varios tipos de contrato que ofrezcan coberturas variadas. al excluirse a los de bajo riesgo, se presenta una situación inestable, ya que todos los tomadores de seguros van a ser de alto riesgo y la aseguradora se encontrará, a la larga, en una situación de quiebra si no ofrece otros tipos de contrato, pues el equilibrio se establece finalmente entre los que se aseguran y los que no toman el seguro. si la compañía aseguradora logra que un tipo de contrato de seguro sea atractivo para personas de bajo riesgo (lo que incide en la racionalidad de los agentes del grupo de bajo riesgo), si logra además que ese contrato no sea atractivo para el grupo de alto riesgo (condición de compatibilidad de los contratos diferentes para los grupos) y que, como resulta obvio, sea rentable, podría tenerse un equilibrio separador. esta actividad de búsqueda de incentivos para reconocer a los agentes de bajo riesgo se conoce como screening (tamización). spence (1973) argumentó que estos pares de contratos son contratos que proporcionan equilibrios informacionalmente consistentes. la conclusión de spence es que existe un continuo de equilibrios informacionalmente consistentes (rentables, compatibles y racionales), como los que aparecen en el área sombreada en la figura 3. en algunas críticas realizadas por riley (1975) y rothschild y stiglitz (1976), se señala que no se explica cómo se produce la competencia en la dimensión del proceso de screening y, además, no se hace un recuento de cómo se produce el proceso en el que suceden las acciones. finalmente, se menciona que los conjuntos de información de los agentes no están completamente especificados (riley, 1976; rothschild y stiglitz, 1976, citados en riley, 2001) y quedan inquietudes sobre la unicidad del equilibrio. figura 1. selección adversa y tipos de grupos de riesgo alto y bajo. tomado de riley (2001, p. 435). figura 2. selección adversa con dos tipos de contrato. tomado de riley (2001, p. 436). 354 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana las situaciones de ‘chantaje’: el proceso general a partir de este marco conceptual presentado, es posible plantear algunas reflexiones para modelar situaciones de ‘chantaje’. el término chantaje proviene del francés chantage, de chanter, que a la vez viene del latín cantare, que significa cantar (valín, 2004). de acuerdo con el diccionario merriam-webster’s, el chantaje (blackmail) correspondió inicialmente a un tributo pagado en la antigüedad en la frontera escocesa por los jefes de navío para evitar el pillaje o para adquirir inmunidad frente a él. en la actualidad se le entiende como la extorsión o la coerción por amenazas, implicando situaciones de exposición pública o prosecución delictiva (merriam-webster’s, 2005). para valín, la definición no debe confundirse con extorsión. según este autor, la extorsión implica el uso de la fuerza física, mientras que el chantaje es una transacción inmoral del libre mercado en la que se intercambia un derecho o ‘beneficio’, tal como la posibilidad de expresión de un agente (chantajista) para divulgar un secreto por el dinero del otro (agente chantajeado) (valín, 2004). en el caso presente se entenderá ‘chantaje’ como una situación en la que uno de los agentes (agente 1) espera recibir un ‘beneficio’ (que suele ser evadir o eliminar la posibilidad de una amenaza o perjuicio) causado por otro agente, que, por simplicidad, se denominará agente 2. la situación de este último agente 2 resulta muy favorable porque se constituye como proveedor monopólico del ‘beneficio’ y exige, a cambio de sus servicios de protección o provisión del beneficio, un pago que ‘compense’ o remunere su esfuerzo. también es conveniente decir que la percepción del beneficio crece en la misma dirección que el grado de la amenaza, que el agente 2 buscará poner convenientemente bajo su control. estas situaciones se presentan en diversas negociaciones, en las que se destacan los siguientes elementos: • existen brechas (gaps) informacionales que afectan el desempeño de mercado. • la falta de información sobre calidades diferenciales suele representar un importante volumen de la información no compartida. • las imperfecciones de mercado conducen a que agentes (agentes 2) adquieran poder de mercado, haciendo que los precios sean bastante superiores al costo marginal, como lo sugiere stiglitz (2001). • se presenta el fenómeno de ausencia de mercados, que es alimentado por los agentes con poder de mercado para adquirir mayor poder de negociación en sus transacciones y constituirse eventualmente en proveedores monopolistas. • pueden darse cambios en la forma del contrato, como se discutirá a continuación. reflexiones de un modelo de ‘chantaje’ para el pequeño productor campesino se proponen, a partir del caso del supuesto agente ‘pequeño productor’ y con el fin de hacer una generalización, las siguientes etapas que conducen a la situación de chantaje: 1. los poderes de negociación de los agentes son diferentes. 2. el pequeño productor campesino tiene interés en vender su cosecha a buen precio, de manera que su producción sea rentable. el agente comercializador4 es quien está en capacidad de suministrarle figura 3. área de contratos informacionalmente consistentes. tomado de riley (2001, p. 437). 4 se ha denominado ‘agente comercializador’ por motivos explicativos, ya que en el proceso de negociación existe un tipo de agente que compra a productores con bajos volúmenes, para luego ofrecer mayores cantidades en diferentes mercados. los autores no quieren desconocer aquí la importancia del papel que juegan los comercializadores ni su papel en la agregación de valor, y solamente utilizan este nombre para designar a uno de los jugadores, justamente el de mayor poder de negociación. montoya y montoya: reflexiones sobre la actuación económica... 3552005 tal posibilidad, que para el productor implica atenuar el riesgo. 3. adicional a la cesión de derechos de propiedad en las transacciones que realizan entre sí el productor y el comercializador, se desarrolla otro tipo de transacción, que corresponde a la situación de ‘chantaje’. 4. esta nueva transacción tiene como particularidad que, en la medida en que el interés de uno de los agentes se señale y se aumente, o pueda ser acrecentado por comportamientos de su contraparte, el pequeño productor tendrá un estímulo para ofrecer un descuento, en unidades monetarias o en especie, y con este pago ‘comprará’ la posibilidad de recibir del comercializador un beneficio específico: garantizar la compra oportuna de su cosecha, de manera que su producto perecedero no se malogre antes de llegar a los mercados. esta transacción opera como lo haría la compra de una opción financiera en el mercado de valores. 5. el comercializador, que ostenta la posibilidad de otorgar el goce del beneficio por origen deliberado o emergente, puede considerar razonable el ‘pago’ o descuento que le ofrece el productor y mantenerlo en cierto nivel de incertidumbre –o certidumbre de que le comprará o asegurará la compra de su cosecha–, para así perpetuar, periodo a periodo, el descuento que éste le ofrece. esta sería la condición para un equilibrio estable. 6. la consideración de un descuento razonable puede no corresponder en el comercializador a una racionalidad maximizadora, pues con la debida presión en el corto plazo el comercializador puede conseguir descuentos mayores. con el fin de ampliar el ‘pago’ o descuento u obsequio que recibe del productor, el comercializador tiene la motivación para aumentarle al productor en cada periodo, y de periodo a periodo, el nivel de incertidumbre sobre la compra de su cosecha. así, este comercializador podrá estimular en el pequeño productor un esfuerzo mayor (como descuento). 7. este mecanismo hace que el productor campesino perciba un incremento en el riesgo de no poder vender de manera rentable su cosecha, pues siente amenazada su posibilidad real de venderla y se orientará hacia dar un mayor descuento, bien sea por indicación o no del comercializador, con el que, no sólo compra la opción de venta, sino que paga el incremento del riesgo, adquiriendo una porción apreciada artificialmente en un valor mayor (beneficio artificial) por parte del agente comercializador. 8. el productor campesino podría decidir retirarse al valorar el costo que ahora debe asumir, pero también puede decidir continuar asumiendo el costo, pues piensa que estaría perdiendo todo el esfuerzo empeñado en adquirir la opción de tener asegurada la venta de su producción. 9. puede llegarse al punto en que el valor del pago, o la suma de los descuentos, exceda la disponibilidad en dotaciones iniciales que el productor tiene para pagar la opción de tener asegurada la venta de su cosecha. o sea, que se ha llegado a una situación de agotamiento del presupuesto considerado por el productor como el más alto para este fin. un proceso como éste puede suceder cuando se realizan ventas a pérdida y los insumos de avance para reiniciar el proceso productivo deben provenir del presupuesto familiar o de los bienes del productor, pues no se han generado excedentes para constituir un capital de trabajo. 10. el agente comercializador desarrolla una posición de privilegio como comprador único para el pequeño productor. 11. si el agente comercializador posee información suficiente sobre la precariedad del productor para ofrecer descuentos o ‘pagos’ o para iniciar de nuevo el proceso productivo, así tenga disponibilidad para hacerlo, ello conduce a una modificación del contrato. 12. si el pequeño productor no puede ‘pagar’, esto es, si carece de solvencia para realizar las inversiones necesarias para producir, en el proceso de venta, además de los descuentos que ofrezca al cosechar, existen también motivos para hacer una modificación del contrato. 13. la modificación del contrato se hace por el acrecentado poder de negociación del agente comercializador. en principio, esta modificación puede ser la finalización del contrato mismo por parte de alguno de los agentes. 14. la modificación del contrato también puede implicar que el productor compre a deuda sobre los 356 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana excedentes monetarios, o en especie, de la cosecha futura, pues el presupuesto previsto se ha agotado (la opción de disponer del beneficio que le representa el aseguramiento de la totalidad de la venta de su cosecha), con la consecuencia de que la deuda se adquiere normalmente con el comercializador, en particular, en los casos de pago en especie. una forma corriente de deuda consiste en un avance de dinero para realizar el cultivo y, en especial, para comprar la semilla o preparar el suelo. 15. otra alternativa del productor consiste en la liquidación de bienes de su propiedad, de su tiempo de ocio o de otros activos para cubrir pagos, posibilitar el reinicio del proceso productivo, u ofrecer regalos, agasajos o cortesías. 16. el agente comercializador se encuentra en posibilidad de condonar total o parcialmente la deuda, a cambio de exigir en contrapartida otros beneficios tales como dominación, obediencia, lealtad o subordinación jerárquica del agente productor. también puede exigir en pago otro tipo de bienes o servicios. 17. este nuevo tipo de contrato puede llevar a una situación de usufructo elevado por parte del agente comercializador, a expensas del pequeño productor, que puede aumentarse con los intereses que ocasione la deuda. un nuevo contrato puede implicar que el productor incluya en su negocio una participación para el comercializador, de forma que ambos producen en compañía y el productor logra reducir el riesgo, pero pierde la posibilidad de tomar decisiones autónomas. 18. la circunstancia de que el pequeño productor deba aumentar el pago no se da de manera estable, de forma que el productor aumentará su pago en los momentos de mayor presión (asociada con la pérdida de su producción), y la curva que describe su comportamiento será más vertical. en momentos de menor presión, pasará a una curva más horizontal, tal como sucede en los modelos de selección adversa entre grupos de alto riesgo y bajo riesgo. el comportamiento del agente oscilará entre estas conductas, tal como sugiere spence en la alternancia de los equilibrios. 19. si el agente productor es fácilmente sustituible, el agente comercializador ejercerá presión sin importarle que aquél se retire. en caso de que no sea sustituible, se darán equilibrios inestables de manera cíclica. 20. la competencia en el modelo es evitada cuando el comercializador se constituye en proveedor de un beneficio (el aseguramiento de la venta de la totalidad de la cosecha) de tipo monopolista. sólo se vuelve a dar la competencia cuando hay terminación del contrato. 21. puede darse la situación de que productores campesinos con intereses en el beneficio que provee el agente comercializador posibiliten el comportamiento de ‘chantaje’, que induce al productor a aumentar su pago. 22. aunque no se diera una competencia explícita entre varios agentes para constituirse en la negociación en lo que se ha denominado como ‘pequeño productor’, la sola percepción es suficiente para generar el comportamiento de ‘chantaje’ sugerido en el punto anterior. 23. al parecer, en las situaciones del mercado actual la percepción es suficiente para transformar el mundo de los bienes físicos, y los comportamientos de los agentes solamente requieren cierta percepción para verse modificados. es decir, los agentes deciden con base en percepciones, no necesariamente reales. 24. puede emplearse una variante del modelo de selección adversa para modelar la transacción asociada de tipo ‘chantaje’ que se ha introducido en la negociación. el caso del modelo de ‘chantaje’ con pequeños productores inicialmente se considerarán las situaciones de alto y bajo riesgo contempladas en los modelos de selección adversa (figura 4): la función de utilidad von neumann morgenstern para el pequeño productor campesino (diagrama 2) representa la transacción adicional asociada a la cesión de derechos de propiedad, propia de la negociación básica. esta negociación básica –ingreso por cosecha– se supondrá, por razones explicativas, de tal naturaleza que intercambia la remuneración con el equivalente exacto a su productividad marginal. montoya y montoya: reflexiones sobre la actuación económica... 3572005 con c 1 (p) como el costo de aumentar la probabilidad de la pérdida para el pequeño productor en el tiempo 2. tiempo 3 = + ∆ pß c2(p) con ∆ como el valor incrementado en el pago por el pequeño productor, como consecuencia del aumento del riesgo en el periodo anterior. tiempo 4 = + ∆’ (p+∆p) ß c3(p) con ∆’ como el valor incrementado por el productor en el pago, que puede ser mayor o menor al ∆ del momento 3, como consecuencia del aumento del riesgo en el periodo anterior. la probabilidad de ocurrencia de la pérdida también puede verse aumentada inicialmente, por el empeño que podría poner el agente comercializador en ello para aumentarle el riesgo al pequeño productor. de igual manera, para el productor campesino hay varios momentos en el tiempo que desarrollan únicamente la parte adicional correspondiente a la negociación: pequeño productor tiempo 1 u (x) = pv (w – l + ß) + (1 p) v (w ) tiempo 2 u (x) = pv (w ∆ l + ß) + (1 p) v (w ∆ ) tiempo 3 u (x) = pv (w ∆’ l ß) + (1 p) v (w ∆’ ) si +∆’ = w, se tiene: u (x) = pv (ß l); ó también, u (x) = (p + ∆p) v (ß l) dada esta circunstancia, pueden presentarse los siguientes casos: i) si ß = 0, entonces u (x) = pv (l), lo que claramente es una situación de desutilidad para el pequeño productor; ii) si ß = l, entonces u (x) = 0; iii) si ß < l, entonces u (x) es negativa y es una situación de desutilidad y iv) si w ∆’ = j, entonces: figura 4. curvas del agente 1 (productor) cuando es ‘nuevo’ o cuando se ha acostumbrado al riesgo. convenciones : valor monetario del pago adicional (o descuento sobre el valor de la producción) que realiza un productor campesino, con que compra la posibilidad de adquirir o preservar un beneficio (asegurar la venta de la cosecha). ß: beneficio que puede recibir el pequeño productor. se compra como una opción financiera. w: dotación inicial disponible del pequeño productor. l: pérdida económica (por la venta de la cosecha) que puede sufrir el pequeño productor. p: probabilidad asociada a que el pequeño productor tenga pérdida. diagrama 2. función de utilidad del pequeño productor. basado en riley (2001). la situación de beneficio adicional para el agente comercializador en diferentes momentos de tiempo es la siguiente: agente comercializador tiempo 1 = pß tiempo 2 = pß c1(p) 358 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana u (x) = pv (ß l j) + (1 p) v (j) si se tiene que ß = l, entonces: u (x) = pv (j) + (1 p) v (j) u (x) = v (j) implicaciones en las opciones de ingreso para los pequeños productores del razonamiento en la sección anterior puede concluirse que agentes como los supuestos (productores agrícolas pequeños bajo las condiciones señaladas) dejan usualmente de mejorar sus dotaciones y evitan el ahorro, de forma que no terminen siendo expropiados en el proceso descrito, exhibiendo un proceso de racionalidad más complejo que el evidente. para la siguiente fase de análisis es entonces plausible pensar que el pequeño productor campesino procurará mantener su productividad constante, de forma que el sector de productores semejantes a él crecería con menor rapidez que otro sector en que puedan incorporarse procesos e inversiones para el mejoramiento de la productividad. además puede suponerse que para estos dos sectores (pequeña producción campesina y sector en crecimiento) existe una ventaja comparativa inicial en la pequeña producción. varios autores han destacado este punto, entre ellos forero (2005) y schejtman (1994), señalando la ventaja competitiva de la producción campesina y las alternativas en escenarios de apertura (balcázar et al., 1998), con base en los costos reducidos de mano de obra familiar. para explorar las opciones de empleo de la fuerza laboral de las pequeñas unidades campesinas, se supondrá que cada agente ‘pequeño productor’ puede elegir en una región entre emplear su fuerza laboral en su propia actividad (su propia unidad productiva) o emplearse como asalariado en otro sector. para analizar este caso, se empleará metodológicamente el modelo de dos sectores con un único factor de producción, presentado por kugler (2005) en su investigación sobre apertura y crecimiento. supuestos 1. existen dos sectores –el sector de pequeños productores campesinos y un sector con mejoras en la productividad– que incorporan en sus funciones de producción un único factor, que es la fuerza laboral disponible en una región. 2. la elasticidad del producto con respecto al trabajo es constante, tanto en el sector agrícola industrializado como en el sector alternativo. 3. la productividad en el sector de la pequeña producción agrícola es constante, mientras que el sector alternativo podrá incorporar efectos de mejoramiento o desmejoramiento de la productividad en el tiempo. 4. podría asumirse una ventaja comparativa inicial en el sector de la pequeña producción agrícola, pero para efectos de análisis se supondrán los mismos precios para ambos sectores en la región, sin hacerse referencia a los costos de producción. en la parte final se explorarán las consecuencias de la existencia de un precio mayor. 5. de acuerdo con ménard (1997), entre más grande sea la incertidumbre en el mercado, más grande será la ventaja que puede tener la constitución de una organización sobre el mercado, como asignadora eficiente de recursos. de esta suposición se desprende que para el sector alternativo (que podría corresponder a un sector industrializado) existen incentivos en la configuración de empresas legalmente constituidas, a causa de la abundancia de incertidumbre en el negocio agrícola en general. aspectos del modelo 1. presentación del modelo las funciones de producción de los dos sectores son las siguientes: a. función de producción xt del sector alternativo (industrializado) xt = mt wt b. función de producción yt del sector de pequeña producción campesina yt = a (1wt) donde, representa la elasticidad del producto con respecto al trabajo; a, la productividad (constante) en el sector campesino; mt, la productividad en el sector agroindustrial; wt (variable normalizada), la fuerza laboral empleada en el sector agrícola industrializado y (1-wt), la fuerza laboral empleada en el sector agrícola de pequeña producción campesina. montoya y montoya: reflexiones sobre la actuación económica... 3592005 el sector alternativo (industrializado) presenta una productividad variable en el tiempo, interpretada en la ecuación: mt = xt donde es la variable explicativa del crecimiento de la productividad en el tiempo para el sector industrializado. finalmente, en cuanto a la suposición sobre precios relativos, se asume que son iguales en los dos sectores: p = px = py 2. cálculo de las productividades marginales y la optimización se encuentran las productividades marginales del trabajo en ambos sectores y se igualan para reconocer, en una situación óptima, las variables que inciden en el porcentaje de fuerza laboral de una región que se destinará al sector alternativo (industrializado): pmtx = pmty al derivar se tiene: (px mt wt ) = (p y a(1-wt) )_________ __________ wt wt al derivarse se tiene: px mt wt -1 = py a(1-wt) -1 luego puede incluirse la relación entre los precios: (px/py) mt wt -1 = a (1-wt) -1 con (px/py) = 1 al despejar wt se tiene: wt = 1 [a/(px/py)mt]1/1 + 1 si a se incrementara, entonces wt se disminuiría y si mt se aumentara, entonces wt se aumentaría. de esta relación se puede afirmar que el sector alternativo (industrializado) va a atraer más mano de obra, en tanto –como se propuso en las suposiciones– sea el sector con mayor aumento de la productividad, con las elasticidades idénticas en ambos sectores. en el caso de que las productividades en los dos sectores fueran iguales (a = mt), con iguales elasticidades del producto con respecto al trabajo, sería necesario examinar la relación de precios del mismo bien o canasta de bienes en la región para los dos sectores. si el precio es comparativamente más alto en el sector alternativo (industrializado), podría esperarse un mayor destino de la fuerza laboral hacia ese renglón. los motivos de un precio mayor son diversos, y además es necesario considerar en ellos su permanencia, volatilidad y signo. conclusiones las asimetrías de mercado pueden implicar incentivos suficientes para que agentes procuren internalizar acciones en contratos para su propio provecho. estos beneficios son capturados a través de remuneraciones o pagos en exceso al costo marginal o a la productividad marginal de un factor. el caso de ‘chantaje’ aquí presentado sugiere que los agentes ‘pequeño productor’ y ‘comercializador’ difieren en sus poderes de negociación y que la regla general parece ser la desigualdad entre éstos. la insostenibilidad de esta situación en el largo plazo los invita a pasar de equilibrios únicos a equilibrios separadores, de manera cíclica y en forma de bucle, para no agotar la fuente de sus rentas. de esto se desprende que los equilibrios únicos también parecen ser un caso particular en la problemática de modelos con equilibrios cíclicos múltiples, en un proceso de síntesis autoorganizativa y presión por selección entre las variantes de posibles de equilibrios. a causa del comportamiento de ‘chantaje’, los pequeños productores agrícolas tendrían motivaciones racionales para no mejorar sus dotaciones y no invertir o mejorar la productividad de su negocio, con el fin de no terminar siendo expropiados en el proceso descrito, privilegiando su consumo presente en detrimento de sus posibilidades de ahorro y/o inversión. si este es el caso, podría esperarse que las pequeñas producciones campesinas, incluso con los mismos precios que el otro sector y en competencia con actividades industrializadas o alternativas que ofrecen mejoramiento de su productividad en el tiempo, trasladaran más recursos de fuerza laboral de su actividad al sector industrializado o alternativo, con una elasticidad del producto respecto al trabajo idéntica en ambos sectores. 360 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana agradecimientos los autores desean expresar sus agradecimientos al profesor david cuéllar, quien revisó y realizó anotaciones muy importantes a la versión final del texto. literatura citada akerlof, g.a. 1970. the market for ‘lemons’: quality uncertainty and the market mechanism. quarterly j. econ. 84(3), 488-500. balcázar, a., a. vargas y m. orozco. (1998). del proteccionismo a la apertura. en: misión rural. vol. 1. iica – tercer mundo editores, bogotá. forero, j. 2005. la viabilidad económica de los sistemas familiares rurales en colombia. en: vi simposio latinoamericano de investigación y extensión en sistemas agropecuarios. universidad de caldas, 20-22 de julio. manizales (colombia). kugler, m. 2005. seminario “openness and growth”. material de clase, agosto 4 y 5 de 2005. programa de doctorado en ciencias económicas, universidad nacional de colombia, bogotá. ménard, c. 1997. economía de las organizaciones. universidad nacional de colombia y editorial norma, bogotá. merriam-webster´s dictionary. 2005. en: http://www.britannica.com. riley. j.g. 2001. silver rules: twenty five years screening and signaling. journal of economic literature (june). rothschild, m. y j.e stiglitz. 1976. equilibrium in competitive insurance markets: an essay on the economics of imperfect information. quarterly j. econ. 90(4), 629-649. schejtman, a. 1994. agroindustria y transformación productiva de la pequeña agricultura. en: agroindustria y pequeña agricultura. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación (fao) e instituto latinoamericano de investigaciones sociales (ildis), la paz (bolivia). pp. 11-36. spence, m. 1973. job market signaling. quarterly j. econ. 87(3), 355-374. spence, m. 2001. signaling in retrospect and the informational structure of markets. prize lecture, dec. 08. stiglitz, j. e. 2001. information and the change in the paradigm in economics. prize lecture, dec. 08. valín, j. 2004. héroes de la libertad. en: http://www.jorgevalin. com/artic/heroes_libertad.htm; consulta: octubre 04, 2004. agronomía 24-2i.indd competitividad del sistema agroalimentario de la cebolla de bulbo con enfoque de cadena productiva en el distrito de riego del alto chicamocha (boyacá) competitiveness of the agroalimentary system of bulb onion with emphasis on productive chain in the irrigation district of alto chicamocha (boyacá) ligia inés melo1, maría mercedes melo2 y luis felipe rodríguez3 abstract: analysis of competitiveness implies answering a logical question about the factors that determine it, and, since competitiveness is a changing object, it must be understood in terms of dynamics. taking into account its importance, this article aims to analyze the competitiveness of agroalimentary system of onion in the irrigation district of alto chicamocha (boyacá). the article is focused on the productive chain with an emphasis on the production and trading links at micro level. the factors at this level constitute management capacity of agrarian enterprises and other organizations, management strategies, innovation, development of the productive chain, technological cooperation, management logistics, and interaction of the participants. in order to complement the above mentioned factors, human talent and the product itself are also added since they determine competitiveness. it can be concluded from this research that agroalimentary system of onion in the irrigation district of alto chicamocha presents advantages in growth areas, yields per hectare, support of different institutions, and product distribution at the national level. the weaknesses are centered in management, association problems, and some failures in the integration among the participants. additional key words: management administration, management strategies, innovation, productivity, participant integration resumen: el análisis de la competitividad plantea una pregunta lógica sobre los determinantes que la originan, percibida ésta como un objeto móvil y, por tanto, que debe ser comprendida en términos de su dinámica. por su importancia, el presente artículo se orienta al análisis de la competitividad del sistema agroalimentario de la cebolla de bulbo en el distrito de riego del alto chicamocha (boyacá), bajo el enfoque de cadena productiva, haciendo énfasis en los eslabones de producción y comercialización en el nivel micro, en el que los factores para tener en cuenta son: la capacidad de gestión de las agroempresas y de las organizaciones integradas por ellas, las estrategias empresariales, la gestión y la innovación, el desarrollo de la cadena productiva, la cooperación tecnológica, la logística empresarial y la integración de los actores. como complemento a estos factores se incluyen dos más como determinantes de competitividad, el talento humano y el producto. el análisis comparativo del estudio con el distrito de riego de samacá permite concluir que el sistema agroalimentario de la cebolla de bulbo en el distrito de riego del alto chicamocha presenta fortalezas en áreas de siembra, rendimientos por hectárea, apoyo de diferentes instituciones, distribución del producto a nivel de país, mientras que las debilidades se centran en gestión empresarial, asociatividad e integración de actores. palabras claves adicionales: gestión empresarial, estrategias empresariales, innovación, productividad, integración de actores fecha de recepción: 13 de junio de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 administradora de empresas, programa de maestría en desarrollo empresarial agropecuario, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ligmelo@yahoo.es 2 profesora asistente, facultad seccional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), duitama. e-mail: mmmeltor@yahoo.com 3 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: luisfelirodriguez@yahoo.com agronomía colombiana 24(2): 367-377, 2006 economía y desarrollo rural 368 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana introducción según las evaluaciones agropecuarias del ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia para 2003, el área cultivada en cebolla de bulbo en el país era 11.020 ha; la producción, 231.632 t y la productividad parcial nacional de la tierra, 21.693 kg· ha-1, superior a la internacional (17,45 t· ha-1). la producción se concentra en nueve departamentos, destacándose boyacá como el mayor productor y el que registra los mejores rendimientos por hectárea, tal como se muestra en la tabla 1. rusia, irán, japón y brasil. colombia ocupa el puesto 20 (faostat y corporación colombia internacional, 2005). las importaciones han aumentado en los últimos años, en especial, por incrementos de la demanda en europa, asia y estados unidos. los principales países importadores son rusia, blangladesh, reino unido, estados unidos, arabia saudita, malasia, alemania, japón y canadá. colombia ocupa el puesto 26 (faostat y corporación colombia internacional, 2005). la cantidad exportada en 2003 fue 4’788.235 t, con un crecimiento de 3,9% en el período comprendido entre 1994 y 2003. los principales países exportadores son india, china, estados unidos, egipto, españa, argentina, polonia y turquía; con un menor porcentaje de participación se destacan bélgica, uzbekistán y malasia. en américa latina se destaca chile (faostat y corporación colombia internacional, 2005). en términos de calidad comercial, en la cebolla de bulbo se valora principalmente que sus bulbos estén secos y limpios, libres de enfermedades, defectos, insectos o daños. otros parámetros importantes son la firmeza, el buen cierre del cuello, un adecuado número de catáfilas protectoras y la ausencia de síntomas de brotación o enraizamiento; aspectos regulados bajo normas de calidad, como la norma técnica colombiana 1221, el reglamento 508 de la unión europea y united states standards for grades of bermuda type onions, entre otras. el presente artículo es una respuesta a la importancia que merece la rama productiva de la cebolla de bulbo en el distrito de riego del alto chicamocha (drac), al interior de la economía del departamento de boyacá, ya que la cadena hortofrutícola, y dentro de ella la cebolla de bulbo, se ha seleccionado como promisoria por ser el cultivo con mayor área de siembra en el distrito (525 ha), además de la ubicación central de éste, de sus condiciones agroecológicas y su concentración poblacional, que le permiten proyectar la producción intensiva de hortalizas (gobernación de boyacá y colciencias, 2005). de igual forma, las megatendencias en el contexto de la globalización y la liberación de mercados ofrecen nuevas oportunidades pero también exigen mayores retos para ser competitivos, en especial, en el sector agropecuario. teniendo en cuenta que la mayoría de estudios de competitividad se ha centrado en el sector industrial a nivel meso y macro (cepal et al., 2002), esta investigatabla 1. producción de cebolla de bulbo en colombia por departamentos, 2003. departamento área sembrada (ha) producción (t) rendimiento (kg · ha-1) antioquia 22 302 14.000 boyacá 4.696 109.704 23.361 cesar 370 6.375 17.230 cundinamarca 2.065 34.860 16.881 huila 87 1.279 14.786 nariño 196 1.732 8.835 norte de santander 3.367 74.655 22.173 santander 66 582 8.818 valle del cauca 152 2.143 14.126 total 11.020 231.632 rendimiento promedio 15.579 fuente: secretarías de agricultura departamentales, urpa, umata, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2003 el precio de la cebolla de bulbo sigue el comportamiento de la mayoría de los productos transitorios: presenta ciclos de precios bajos cuando hay sobreoferta de producto y ciclos de precios altos cuando hay escasez, especialmente entre junio y octubre. para el período comprendido entre enero de 2000 y enero de 2004, el precio por kilo varió entre $230, por debajo del costo de producción, y $3.000, destacándose los picos de mayores precios en ipiales, medellín e ibagué, mientras que duitama registró los más bajos. la afluencia del producto se presenta en los meses de febrero a marzo y de octubre a diciembre, mientras que la escasez se da entre mayo y julio. con respecto a la producción mundial de cebolla de bulbo, a partir de 1998 se ha incrementado notablemente hasta llegar, en 2004, a 3’069.493 ha cultivadas, una producción de 53’591.283 t y un rendimiento promedio de 17,45 t· ha-1. entre los principales países productores están china, india, estados unidos, turquía, pakistán, melo et al.: competitividad del sistema agroalimentario... 3692006 ción se orientó al nivel micro, con el propósito de hacer un aporte en este campo a través del cumplimiento de los objetivos generales y específicos del sistema agroalimentario de la cebolla de bulbo en el drac. así, su objetivo general fue la realización de un estudio de competitividad de este sistema agroalimentario bajo el enfoque de cadena productiva, con el propósito de precisar herramientas de análisis para su fortalecimiento y mejoramiento en el desempeño económico. entre los objetivos específicos figuran: determinar la importancia de la cebolla de bulbo a nivel nacional; caracterizar este sistema agroalimentario; identificar los factores que influyen en su competitividad, bajo el enfoque de cadena productiva; establecer relaciones entre la competitividad, productividad y rentabilidad del sistema y proponer estrategias de mejoramiento de su competitividad. materiales y métodos la investigación se desarrolló en el distrito de riego del alto chicamocha (drac), localizado en el departamento de boyacá, del que hacen parte los municipios de paipa, duitama, nobsa, pesca, firavitoba, santa rosa de viterbo y tibasosa, en las provincias de tundama y sugamuxi (gobernación de boyacá, 1997). como referente de comparación se tomó el distrito de riego de samacá (drs), que cubre los municipios de samacá, sáchica, cucaita y villa de leiva, en el mismo departamento. el drac está dividido, para su administración y operación, en 11 unidades de riego; cubre una extensión de 7.335 ha y beneficia a cerca de 3.800 usuarios. el censo de uso del suelo de usochicamocha (asociación de usuarios del distrito de riego del alto chicamocha) registró, en diciembre de 2004, a 260 productores de cebolla de bulbo con áreas de cultivo superiores a 0,5 ha, los que se constituyeron en la población objetivo para este estudio. para la selección de la muestra se utilizó un diseño determinístico, considerando que los eslabones para analizar eran dos, más el referente de comparación; se seleccionaron 30 productores para medir la competitividad en el eslabón de producción y, aplicando la metodología de muestreo estratificado proporcional, se estableció la cantidad de productores para encuestar por unidad de riego, tomados al azar (numeración de predios censo usochicamocha). la fórmula aplicada fue: n 1,...n = n· n 1,...n /n donde, n es el tamaño (30); estratos, las unidades de riego; n 1,...n , el tamaño de la muestra por unidad de riego; n 1,...n , el número de productores por unidad de riego; n, la población (260). entonces: n = n 1 + n 2 + n 3 + … n n = 30 para el eslabón de comercialización se contactaron 10 comercializadores de cebolla de bulbo en el distrito de riego, que se constituyeron en la muestra para este eslabón; de igual forma, para el referente de comparación se seleccionaron 30 productores y 9 comercializadores en el drs. con el fin de facilitar el acopio de información primaria se definieron dos formularios, uno para cada eslabón; su contenido se desarrolló según los objetivos de la investigación y las variables e indicadores para analizar. estos formularios se aplicaron al respectivo eslabón en cada uno de los dos distritos, durante el periodo comprendido entre mayo y julio de 2005. variables e indicadores para el análisis de la competitividad para definir las variables e indicadores que permitieran analizar la competitividad de la cadena productiva, se revisaron modelos de análisis, tanto a nivel macro como meso y micro, hechos específicamente con cadenas productivas (chavarría et al., 2002; ibáñez et al., 2001; buitelar, 2001; chavarría et al., 2001; rojas et al., 1999), llegando así a definir indicadores cuantitativos y cualitativos para cada eslabón. eslabón de producción en la tabla 2 se presentan las variables y los indicadores correspondientes al eslabón de producción; luego, se hace una breve descripción con el fin de precisar la razón de su escogencia y agrupamiento. a. gestión empresarial: comprende todas las actividades organizacionales que implican establecer objetivos y metas, la evaluación de su cumplimiento y el desempeño institucional (rodríguez, 2002), dado que los buenos resultados o rendimientos en una agroempresa dependen, no sólo de las técnicas que el productor utilice, sino también de la organización en la realización de las operaciones, en las que priman la calidad, los costos y el tiempo. estos aspectos requieren una eficiente programación y control de 370 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana tabla 2. variables e indicadores para el análisis de la competitividad en el eslabón de producción. c o m p e t i t i v i d a d variables indicadores gestión empresarial programación de la cosecha y criterios de programación control de lotes de producción y criterios de control asistencia a capacitaciones sobre el cultivo y preferencia de acuerdo a la institución que las programa gestión e innovación conocimiento y aplicación de normatividad sobre producción limpia, manejo de productos agroquímicos de uso continuo en el cultivo, buenas prácticas agrícolas (bpa), norma técnica colombiana 1221, normas iso 9000, normas iso 14000 investigación de mercados y tipo de investigación destino final de los empaques de productos químicos estratégias empresariales método de control de malezas, plagas y enfermedades rotación de cultivos y frecuencia de rotación talento humano tipo de mano de obra empleada nivel educativo de los trabajadores existencia de reglamento de trabajo problemas del talento humano producto énfasis en valor nutricional y usos del producto al comercializarlo diferenciación del producto del distrito respecto al de otras regiones acondicionamiento del producto clasificación del producto causas de pérdida poscosecha del producto instituciones de apoyo calificación a entidades de acuerdo al apoyo recibido o a programas existentes que beneficien el cultivo de cebolla de bulbo financieras públicas privadas integración de actores pertenencia a asociaciones que realice actividades en beneficio del cultivo existencia de compromisos o alianzas con proveedores de insumos, comercializadores, consumidores y otros productores productividad y rentabilidad rentabilidad beneficio competitividad precio-costo (productividad total) competitividad tasa de ganancia las actividades de producción y, a la vez, capacitación para una óptima producción. b. gestión e innovación: innovación es sinónimo de cambio (escorsa et al., 2001). la empresa innovadora es la que cambia, evoluciona, hace cosas nuevas, ofrece nuevos productos, adopta o pone a punto nuevos procesos de fabricación. por lo tanto, tiene en cuenta los cambios, las mejoras y las innovaciones en el proceso de producción (jaramillo et al., 2001) que respondan a las nuevas tendencias del mercado de productos agrícolas. c. estrategias empresariales: la estrategia constituye un medio para establecer el propósito de una organización en términos de sus objetivos en el largo plazo, sus planes de acción y la asignación de recursos (goodstein et al., 1998; lundy et al., 2003). es necesario, entonces, que el productor haga una combinación estratégica de los factores de producción que evite la contaminación y el desgaste de los recursos naturales, de tal forma que le permitan ser competitivo de forma sostenible a través del tiempo. d. talento humano: el personal constituye el activo más valioso de la empresa y su gestión es la clave del éxito (rodríguez, 2002). ahora se habla de lograr la competitividad a través de las personas, ya que una parte integral de la modernización de las economías lo constituye el aumento del capital humelo et al.: competitividad del sistema agroalimentario... 3712006 mano, sus habilidades y el conocimiento (naciones unidas et al., 2005). e. producto: se considera como el conjunto de características directas e indirectas que van a satisfacer necesidades y deseos (de loma, 2001). la forma, calidad e imagen juegan un papel importante en el reconocimiento del producto de acuerdo a su lugar de origen, ya que los mercados no sólo consumen alimentos diferentes, sino productos basados en diferencias, como etiquetas, colores, porciones e información relacionada con usos, valor nutricional, denominación de origen, certificación de calidad, entre otros; aspectos que deben estar presentes a la hora de poner el producto a la venta. f. instituciones de apoyo: es indiscutible la ventaja que representa para una empresa o sector el apoyo recibido de las diferentes instituciones, ya sea mediante el otorgamiento de crédito, la transferencia de tecnología, el suministro de mejores insumos, el acompañamiento en el proceso de producción, el acceso a máquinas y herramientas, la capacitación y la mediación con otros actores (porter 1991 y 1998). de igual forma, el apoyo se visualiza como un elemento indispensable para el sostenimiento de las cadenas productivas (onudi et al., 2003). g. integración de actores: la integración-articulación con otros actores es la estrategia por excelencia para hacer frente a las nuevas tendencias de globalización e internacionalización del mercado; en particular en las relaciones establecidas con firmas complementarias, las empresas han acelerado su proceso de aprendizaje y alcanzado nuevas economías de escala, concentrando sus capacidades en los ámbitos en los que poseen mayores competencias y ventajas competitivas (dini, 1997). además, gracias a las asociaciones, los compromisos o las alianzas existentes entre los distintos actores de la cadena productiva, se proporciona la información sobre cómo se organiza el trabajo en cadena, lo que permite la coordinación de las funciones de producción, transformación y comercialización del producto. h. productividad y rentabilidad: la productividad se expresa como una relación cuantitativa o cualitativa entre la estructura y las condiciones de comportamiento de uno o de varios factores productivos utilizados y los resultados logrados dentro del sistema de producción (mercado, 1997). por su parte, la rentabilidad es definida como la proporción resultante de sustraer a los ingresos obtenidos por la venta del producto los costos totales de producción. en la construcción de los indicadores de los componentes de la triada productividadcompetitividad-rentabilidad, se tuvieron en cuenta los datos suministrados por la unidad rural de planificación agropecuaria (urpa) para 2000-2004. para 2005, la información se tomó de los datos recolectados a través de la realización de las encuestas (en el presente estudio no se hace mayor énfasis en este aparte, ya que los indicadores cuantitativos son usados en muchos estudios y por tanto facilitan su interpretación). para la obtención de los indicadores (ibáñez et al., 2001) se aplicaron las siguientes fórmulas: rentabilidad = [(ingresos totales costos totales)/costos totales]· 100 = (it ct)/ct· 100 beneficio = ingresos totales costos totales = it ct competitividad precio costo = ingresos totales/costos totales = it/ct competitividad tasa de ganancia = (precio unitario por tonelada costo unitario por tonelada)/costo unitario por tonelada eslabón de comercialización el estudio del eslabón de comercialización fue mayoritariamente cualitativo, por la dificultad de acceder a información cuantitativa. el formulario utilizado para la encuesta se basó en 12 preguntas, que facilitaron la obtención de información relacionada con: radio de acción de la comercialización del producto, visualizado en lugares de compra y destino del producto; volúmenes comercializados semanalmente; precio de compra y venta en el último año (precio menor y precio mayor); porcentaje de pérdidas de producto y sus causas; integración a la cadena a través de compromisos con asociaciones, productores, minoristas, consumidores finales; conocimiento de la normatividad existente sobre la comercialización del producto y los problemas del sistema de comercialización. referente de comparación y análisis uno de los aspectos fundamentales para medir la competitividad es la comparación de variables con otros sectores, ramas productivas o empresas iguales. para el presente estudio, el referente de comparación afín en este contexto geográfico fue el drs; se optó por aplicar la misma encuesta a 30 productores ubicados en los municipios de samacá, sáchica, cucaita y villa de leyva, para el es372 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana labón de producción. de igual forma, para el eslabón de comercialización se contactaron 9 comerciantes, a quienes se les aplicó el mismo formulario usado en el drac. para el análisis de la información, se hizo uso de la estadística descriptiva, en especial, de la media aritmética; además, se aplicaron las fórmulas arriba descritas, teniendo en cuenta que, en primer lugar, se analizan los grupos de variables descritos y, en segundo lugar, los eslabones de la cadena productiva, como una unidad dentro del distrito de riego. resultados y discusión análisis de competitividad en el distrito de riego del alto chicamocha eslabón de producción en el periodo comprendido entre 2000 y 2005, el cultivo de cebolla de bulbo en el drac mostró un incretabla 3. productividad de la cebolla de bulbo en distritos del alto chicamocha (drac) y de samacá. 2000 2005. año área sembrada (ha) rendimiento promedio (kg · ha-1) costos promedios ($ · ha-1) precio promedio ($ · t-1) drac samacá drac samacá drac samacá drac samacá 2000 600 1.940 23.589 26.125 6.292.606 6.744.240 495.083 473.083 2001 1.305 1.500 23.807 24.177 5.430.250 6.759.190 671.167 361.667 2002 1.761 1.760 24.188 21.167 4.786.505 10.454.940 425.000 601.667 2003 1.604 780 24.063 23.875 4.332.502 7.151.000 250.000 1.130.000 2004 1.980 840 31.208 24.750 5.868.257 6.879.080 651.004 298.667 2005 32.660 18.330 6.337.718 7.429.406 1.080.000 1.435.000 fuente: urpa, secretaría de agricultura, departamento de boyacá, 2005 mento notable, tanto en las áreas de siembra como en los rendimientos obtenidos (tabla 3), logrando mejores rendimientos y menores costos. en lo que respecta a las variables e indicadores, su análisis se hizo de acuerdo con los grupos descritos en la tabla 2 y los resultados se contrastaron con el referente de comparación. en la tabla 4 se presentan los grupos de gestión empresarial y de gestión e innovación, descritos así: a. gestión empresarial: el porcentaje de productores que hace programación de la cosecha fue prácticamente igual en los dos distritos, difiriendo en los criterios para llevarla a cabo. en el drac, el criterio preferido de programación fue la cantidad a sembrar, mientras que en el distrito de samacá, la época de cosecha. en cuanto al control de los lotes de producción, el porcentaje de productores que contestó afirmativamente fue muy superior en el drac, teniendo en cuenta el tabla 4. gestión empresarial e innovación como determinantes de competitividad. variables indicadores distrito de riego chicamocha (n = 30) samacá (n = 30) % de productores gestión empresarial programación de cosecha 46,7 50,0 control lotes de producción 50,0 13,3 participación en capacitaciones 86,7 46,7 gestión e innovación (conocimiento y aplicación de normatividad) producción limpia 56,7 36,7 manejo de productos químicos de uso continuo 66,7 66,7 buenas prácticas agrícolas 53,3 40,0 norma técnica colombiana 1221 (parámetros de comercialización) 16,7 13,3 normas iso 9000 (calidad) versión 200113,3 23,3 norma iso 14000 (medioambientales) versión 200110,0 16,7 investigación de mercado 70,0 66,7 melo et al.: competitividad del sistema agroalimentario... 3732006 rendimiento como criterio. en éste se destaca la ausencia de sistemas de información, especialmente de registros de costos. en relación a la asistencia a capacitaciones sobre el cultivo, también los productores del drac superaron en número a los del distrito de samacá, con una mayor diversidad de instituciones que programan capacitaciones para los productores; sin embargo, hubo preferencia por las impartidas por casas comerciales, que, en opinión de los encuestados, de hacen para incentivar el uso de agroquímicos. b. gestión e innovación: en relación al conocimiento sobre la normatividad de producción limpia, la aplicación de productos químicos de uso continuo en el cultivo, el conocimiento de la norma técnica colombiana 1221, las buenas prácticas agrícolas y las normas iso 9000, los productores del drac superaron a los del drs por porcentajes muy pequeños. tan sólo en el conocimiento sobre normas iso 14000, los productores del drs aventajaron a los productores del drac en un pequeño porcentaje. se debe aclarar que, además del escaso conocimiento sobre la normatividad, su aplicación resultó nula. respecto a la investigación de mercados, aunque los productores del drac superaron por una mínima diferencia a los de samacá, éstos mostraron interés por conocer otros lugares en donde se cultiva cebolla, importante para entender las características de los competidores; este aspecto no fue tenido en cuenta en el drac, en donde el estudio de mercado estaba reducido a averiguar el precio el mismo día de la venta del producto. en cuanto al destino final de los empaques de los agroquímicos utilizados en el cultivo, en el drs un alto porcentaje se abandona a campo abierto y nadie los devuelve a las casas comerciales, asunto superado por los productores del drac. la solución ideal es que 100% de los empaques sea devuelto a las casas comerciales. c. estrategias empresariales: el comportamiento de este grupo de variables se presenta en la tabla 5. en él se evidencia la prevalencia del control químico de malezas, plagas y enfermedades en ambos distritos, aunque en menor porcentaje en el drac. el 100% de los productores de los dos distritos dijo hacer rotación de cultivos, con periodos de rotación más amplios en el drac (1 a 2 años, 2 a 4 cosechas), aunque el ideal sea hacerlo al finalizar cada cosecha. tabla 5. estrategias empresariales como factor de competitividad. variables indicadores distrito de riego chicamocha (n=30) samacá (n=30) % de productores estrategias empresariales método de control de malezas manual 10,0 40,0 químico 53,3 60,0 método de control de plagas y enfermedades químico 70,0 90,0 rotación de cultivos 100,0 100,0 d. talento humano: en el drs, sólo 30% y 24% de los productores admitió emplear en operaciones de cultivo a mujeres y menores de edad, respectivamente, mientras que en el drac se registraron 93,3% productores que empleaban a mujeres y 50% a menores de edad, mientras que, en ambos distritos, 100% empleaba hombres. en la tabla 6 se muestra el nivel educativo de estas personas, destacándose en el drs tanto las categorías profesional y técnico como la de capacitados en el cultivo de cebolla. de otra parte, 36,7% de productores del drs manifestó contar con un reglamento de trabajo (normas básicas), mientras que en el drac el 100% dijo adolecer de él. en cuanto a los problemas relacionados con el talento humano, en el drs se manifiestó la escasez como el más importante, mientras que en el drac se reconoció como el principal a la falta de capacitación en las labores del cultivo. tabla 6. el talento humano como factor de competitividad. variables indicadores distrito de riego chicamocha (n=30) samacá (n=30) % de productores talento humano nivel educativo profesional 3,3 13,3 técnico 3,3 16,7 bachiller 33,3 30,0 primaria 73,3 50,0 sin estudios 36,7 36,7 capacitación en cultivo de cebolla 33,3 40,0 existencia de reglamento de trabajo 0 36,7 374 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana e. producto: en la tabla 7 los resultados indican que un menor porcentaje de productores del drac dijo hacer énfasis en el valor nutricional y los usos del producto al momento de su comercialización. en cuanto a la diferenciación del producto cultivado en cada uno de los distritos, un mayor porcentaje de productores del drs la reconoció, basada en la buena calidad de su producto; contrario a las razones reconocidas por los productores del drac, que adujeron la falta de madurez del producto y la baja calidad. de igual forma, se registró un número menor de productores en el drac que acondiciona y clasifica el producto, operaciones que realizan sólo para descartar el bulbo muy pequeño. tabla 7. el producto como determinante de competitividad. variable indicadores distrito de riego chicamocha (n=30) samacá (n=30) % de productores producto al comercializar el producto hace énfasis en su valor nutricional 3,3 10,0 al comercializar el producto hace énfasis en sus usos 6,7 13,3 considera que el producto de su distrito se diferencia de otros 86,7 90,0 clasifica el producto 93,3 100,0 hace algún acondicionamiento al producto 6,7 20,0 tabla 8. integración de actores como determinantes de competitividad. variable indicadores distrito de riego chicamocha (n=30) samacá (n=30) % de productores integración de actores pertenece a alguna asociación en pro del cultivo 26,7 16,7 tiene alguna alianza o compromiso con: proveedores de insumos 26,7 33,3 comercializadores del producto 16,7 33,3 consumidores del producto 0 20,0 otros productores 6,7 30,0 compromisos entre los productores del drs, lo que denota mayor integración de la cadena productiva en este distrito. g. instituciones de apoyo: la calificación asignada por los productores a las instituciones financieras fue crítica en ambos distritos. los mayores porcentajes se presentaron en las calificaciones regular y deficiente. la justificación de esta calificación mostró un comportamiento similar, pues los productores informaron no contar con un apoyo favorable de parte de estas instituciones. las instituciones públicas obtuvieron una mejor calificación en el drac, ya que 73,3% de los productores las calificó como buenas y regulares, mientras que en el drs, más de 90% de los productores las calificó como regulares y deficientes por falta de credibilidad y apoyo. para las instituciones privadas, 100% de los productores del drs las calificó como regulares y deficientes, en tanto que en el drac 46,7% las calificó como buenas y excelentes. en conclusión, según las calificaciones dadas a cada una de las instituciones, los productores del drac reconocieron un mayor acompañamiento y utilidad de estas instituciones, de acuerdo con las actividades realizadas en beneficio del cultivo, en comparación a los productores del drs. h. relación competitividad-productividad y rentabilidad: en la tabla 9 se ilustran los resultados de los indicadores de productividad-rentabilidad y su relación con la competitividad. la información se tomó de la tabla 3 y se aplicaron las fórmulas presentadas más arriba. respecto a la productividad total –en este caso, igual a la competitividad precio-costo, indicador que mide la razón entre ingresos generados y costos del respecto a las causas que generan pérdidas de producto, en el drs predominaron básicamente la acción de hongos y la humedad, en tanto que en el drac se destacó la acción de hongos, los daños mecánicos, la sobreproducción y la humedad. en general, en los aspectos considerados en el grupo de variables afines con el producto, como determinante de competitividad, el drac presenta desventaja, frente al drs, aspectos que requieren cuidado y disciplina para superarlos. f. integración de actores: el comportamiento de esta variable se presenta en la tabla 8; respecto a la asociatividad alrededor de actividades en beneficio del cultivo, el drac mostró un porcentaje superior de productores asociados, aspecto favorable si se sabe gestionar y aprovechar sus ventajas. en cuanto a la existencia de compromisos o alianzas entre eslabones, los resultados mostraron un mayor número de melo et al.: competitividad del sistema agroalimentario... 3752006 total de insumos requeridos, para un periodo de cosecha en una hectárea–, cuanto mayor sea a 1, indicará un uso más eficiente de los factores de producción, generando utilidades y retorno al capital. de acuerdo con las estrategias de competitividad, se puede decir que el producto es competitivo vía costo pues, a pesar de que en 2003 el precio fue el más bajo del periodo, esta razón fue superior a 1. el drac presenta, en general, resultados considerados satisfactorios; sin embargo, en 2003, a pesar de mantenerse el rendimiento por hectárea y los costos de producción, se reportaron los índices más bajos del período, por causa de la caída de los precios por una sobreproducción, situación que hace pensar que hay otros factores diferentes a la productividad que influyen en la competitividad y, desde luego, en la rentabilidad; factores que no se pueden descuidar, como es el caso de la programación de la producción, los estudios de mercado, el manejo y la presentación del producto. en el periodo considerado, el drac presentó índices superiores al drs, a excepción de 2003. como se dijo arriba, los cultivadores del drac han logrado buenos rendimientos por hectárea y costos de producción más bajos que los del drs, aunque en éste último se presentaron precios de venta mejores. análisis del eslabón de comercialización los resultados de la encuesta del eslabón de comercialización se presentan en la tabla 10 y el análisis se hace considerando el drs como referente de comparación. a. radio de acción de la comercialización de la cebolla de bulbo: los comerciantes mayoristas de cebolla de bulbo llevan más de 10 años en el negocio. en cuanto al radio de acción, los lugares de compra corresponden al área de cada distrito, ya que hay comerciantes que operan como intermediarios, comprando y vendiendo dentro del mismo distrito. respecto a los lugares de venta y distribución, se observó cubrimiento nacional para el producto del drac. tabla 9. índices de productividad, competitividad y rentabilidad. año productividad total it/ct ($/$) competitividad tasa de ganancia ($/$) beneficio it – ct ($) rentabilidad (it – ct)/ct · 100 (%) distrito de riego chicamocha samacá chicamocha samacá chicamocha samacá chicamocha samacá 2000 1,9 1,8 0,9 0,8 5.385.907 5.621.585 85,6 83,4 2001 2,9 1,3 1,9 0,3 10.548.223 1.984.833 194,2 29,4 2002 2,1 1,2 1,1 0,2 5.493.395 2.280.545 114,8 21,8 2003 1,4 3,8 0,4 2,8 1.683.246 19.827.750 38,9 277,3 2004 3,5 1,1 2,5 0,1 14.448.276 512.928 246,2 7,5 2005 5,6 3,5 4,6 2,5 28.935.082 18.874.144 456,6 254,0 it, ingresos totales; ct, costos totales. tabla 10. indicadores de competitividad para el eslabón de comercialización de la cebolla de bulbo entre los distritos del alto chicamocha y samacá. variables e indicadores distrito de riego chicamocha (n = 10) samacá (n = 9) 1. volumen semanal de comercialización (t) 10-100 5-20 2. precio por carga ($) compra 59.300 80.195 venta 73.500 95.278 3. pérdidas del producto comprado respecto al vendido (%) 16,5 2,5 4. integración de actores (%) asociatividad 0 0 compromisos o alianzas con: productores 0 55,6 minoristas – detallistas 0 66,7 consumidores 0 33,3 5. comercializadores con conocimiento en normatividad (%) 20,0 66,7 6. radio de acción de comercialización bogotá, cúcuta, bucaramanga, cali, arauca, yopal, tunja, sogamoso, duitama bogotá, tunja, bucaramanga, chiquinquirá 376 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana b. precios de comercialización: los precios, tanto de compra como de venta, fueron muy variables en ambos distritos. la cebolla del drs registró mejores precios, tanto en compra como en venta del producto; en promedio, el precio de compra fue superior en $21.000 y el de venta en $21.788, con respecto a la cebolla producida en el drac. c. porcentaje de pérdidas de producto: el porcentaje de pérdidas de producto comprado respecto a producto vendido fue muy superior en el drac, presentando un promedio de 16,5%, frente a un 2,7% en el drs. las causas principales de pérdidas del producto se atribuyeron a la acción de hongos, la humedad y el estado de madurez del producto. d. integración de actores: los comercializadores del drac dijeron trabajar de manera individual, sin formar parte de una asociación ni tener alianzas o compromisos con otros actores de la cadena productiva. en el drs, ningún productor dijo pertenecer a una asociación, pero sí manifestaron tener compromisos o alianzas con otros actores de la cadena productiva: 55,6%, con productores; 66,7%, con minoristas detallistas y 33,3%, con consumidores finales; aspecto que denota madurez frente a la integración de actores en el drac. e. conocimiento de normatividad sobre comercialización y manejo del producto: al respecto, el drs evidenció su superioridad, ya que 66,7% de productores manifestó conocer la normatividad sobre peso y empaque reglamentario y algunos aspectos relativos al transporte y manejo de alimentos; mientras que en el drac sólo 20% expresó conocer la normatividad sobre tipo de empaque y peso reglamentario, norma reciente y de obligatorio cumplimiento. f. problemas en el eslabón de comercialización: se observan problemas comunes en los dos distritos, tanto desde el punto de vista de los comercializadores como de los productores, sobresaliendo las importaciones de producto, la baja calidad del producto y el mal uso de los productos químicos. análisis comparativo en los distritos de riego del alto chicamocha y de samacá en la tabla 11 se ilustra una síntesis, a manera de paralelo, que muestra con signo (+) los aspectos favorables o en los que se denota superioridad; con signo (-) aquéllos que denotan desventaja, desfavorabilidad o inferioridad de un distrito frente al otro y con signo (=) los que representan similitud o igualdad. de los 56 aspectos analizados, se puede afirmar que se presenta prácticamente un empate entre los dos distritos, con 25 y 24 aspectos favorables, 5 aspectos iguales y 26 y 27 aspectos con desventajas o desfavorables, respectivamente. además, esta tabla permite detallar las variables con fortalezas o debilidades en cada uno de los distritos y, según la descripción y análisis de los indicadores de cada variable, facilita el diseño de acciones estratégicas para mejorar la competitividad de esta cadena productiva. conclusiones el sistema agroalimentario de la cebolla de bulbo cuenta en el drac con ventajas comparativas favorables, destacándose las condiciones agroecológicas propias para el cultivo, el sistema de riego con aguas limpias, la infraestructura vial y la cercanía de los cultivos a los centros de comercialización. la cebolla de bulbo es el cultivo con mayor área de siembra dentro del drac; su cultivo se ha incrementado notablemente y registra promedios de rendimiento superiores a los de nivel nacional e internacional. cuenta con productores y comercializadores dedicados desde hace varios años a estas labores, además de una organización de usuarios consolidada (usochicamocha). tabla 11. síntesis del análisis de competitividad de la cadena productiva de la cebolla de bulbo en el distrito de riego del alto chicamocha frente al distrito de riego de samacá. variables distrito de riego chicamocha samacá gestión empresarial + + + gestión e innovación + = + + + + = + + estrategias empresariales + + = + = talento humano + = + + + = + + producto + + + + + instituciones de apoyo + = + /-++/++ = = -+ /-+ /= integración de actores + + + + + productividad y rentabilidad + + + + + área de siembra + comercialización + + + + + + totales + 25/ = 5/ 26 +24 / = 5/ -27 melo et al.: competitividad del sistema agroalimentario... 3772006 entre otros aspectos favorables para la cadena productiva de la cebolla de bulbo en el drac, se destacan: el radio de acción de distribución del producto, pues cubre gran parte del territorio nacional; el déficit en la producción nacional respecto a la demanda; el que sea un producto que se puede industrializar, sumado al hecho de que las demandas internacionales hayan registrado aumentos significativos en los últimos años. las principales debilidades en el análisis de la competitividad de la cadena se hallaron en los campos de gestión e innovación e integración de actores, en la escasa capacitación del talento humano en operaciones propias del cultivo, en el manejo del producto y la coordinación con sectores de apoyo; aspectos basados, ante todo, en problemas de comunicación y confianza entre los integrantes de la cadena productiva. por lo tanto, se requiere reforzar y mantener los aspectos positivos y replantear acciones estratégicas para mejorar los aspectos débiles o negativos, máxime cuando las exigencias actuales de mercado piden trabajar en forma asociada y buscar la competitividad a nivel local, sin descuidar los ámbitos nacional e internacional. literatura citada buitelar, r. 2001. metodología de análisis de cadenas productivas y cluster productivos. en: comisión económica para américa latina y el caribe (cepal). memorias del seminario cadenas y clusters productivos. ibagué. dini, m. 1997. enfoques conceptuales para el estudio de pequeñas y medianas empresas. mimeo. comisión económica para américa latina y el caribe (cepal), santiago de chile. chavarría, h. y s. sepúlveda. 2001. factores no económicos de la competitividad. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica), bogotá. chavarría, h., p. rojas y s. sepúlveda. 2002. competitividad: cadenas agroalimentarias y territorios rurales. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica), san josé de costa rica. comisión económica para américa latina y el caribe [cepal]. 2002. escalafón de la competitividad de los departamentos en colombia. bogotá. corporación colombiana de investigación agropecuaria [corpoica]. 1999. plan de modernización de la horticultura en colombia. bogotá. de loma-osorio, e. 2001. el sector agroalimentario: integración regional y vinculaciones para su desarrollo. costa rica. escorsa, p. y j. valls. 2001. tecnología e innovación en la empresa. alfaomega, méxico. escudero, a.p. 2002. evaluación de la competitividad del sistema agroalimentario del tomate riñón. ecuador. gobernación de boyacá. 1997. perfiles provinciales de boyacá. tunja. goodstein l., t. nolan y w. pfeifer. 1998. planeación estratégica aplicada. macgraw-hill, bogotá. ibáñez c. y j. caro. 2001. algunas teorías e instrumentos para el análisis de la competitividad. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica). jaramillo, h; g. lugones y m. salazar. 2001. manual de bogotá. normalización de indicadores de innovación tecnológica en américa latina y el caribe. instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología ‘francisco josé de caldas’ (colciencias), bogotá. lópez cerdan-ripoll, c. 2003. redes empresariales. experiencias en la región andina. minka, perú. lundy, m. 2003. diseño de estrategias para aumentar la competitividad de la cadena productiva de pequeña escala. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali. mercado, e.1997. productividad base de la competitividad. limusa, noriega editores, méxico. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2005. evaluación agrícola. cultivos transitorios. bogotá. organización de naciones unidas y comisión económica para américa latina y el caribe [cepal]. 2005. crecimiento agropecuario, capital humano y gestión del riesgo. méxico. onudi y universidad nacional de colombia. 2003. proceso de intervención para la conformación y el desarrollo sostenible de minicadenas productivas. bogotá. porter, m. 1991. la ventaja competitiva de las naciones. vergara, argentina. porter, m. 1998. ventaja competitiva. 16ª reimpresión. cecsa, méxico. rodríguez, l.f. 2002. gestión moderna de agroempresas. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. rojas, p. y s. sepúlveda. 1999. el reto de la competitividad en la agricultura. cuaderno técnico nº 8. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica), san josé de costa rica. agronomía 23-1.indd pedagogía y educación virtual en un programa de extensión rural pedagogy and virtual education in a rural extension program jorge e. parra1 y marlon méndez2 agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 171-182 resumen: el presente artículo se deriva de los resultados del proyecto “diseño y evaluación de un programa de capacitación a capacitadores para la educación rural vía internet”, que tuvo como propósito buscar modelos alternativos de extensión universitaria en los que la pedagogía promueva el desarrollo de competencias profesionales. se examina la internet como instrumento que posibilita superar condiciones de tiempo y lugar que limitan la educación continuada de profesionales y técnicos en provincia, así como el acompañamiento de la universidad a procesos locales. como resultado principal se concluye que la propuesta pedagógica debe superar las posibilidades y limitaciones de la tecnología mediadora, así como focalizar las necesidades de los actores y los fines del proceso educativo. un nuevo modelo de enseñanza-aprendizaje virtual exige, tanto a docentes como a discentes, ajustes en la forma de relacionarse y participar en dicho proceso. en este contexto, el profesor no sólo trasmite, sino que debe entrar en diálogo, guiar, motivar y facilitar que el alumno asuma una posición analítica, crítica, comprensiva e interpretativa de la teoría y la realidad; para el estudiante es indispensable la motivación y la disciplina. en atención a la ‘soledad’ del estudiante a distancia, el relacionamiento que se debe dar en el modelo virtual ha ser más dinámico. se enfatiza que la virtualidad es un medio que facilita el establecimiento de nuevas relaciones sociales que fortalecen las relaciones universidad-región, no sólo para suplir la presencialidad, sino para dar mayor continuidad y calidad a los procesos educativos. palabras clave adicionales: extensión universitaria, competencias, pedagogía, educación rural. abstract: designing and evaluating a model for certifying promoters of rural education by internet is a project aimed at seeking alternative models for university extension where pedagogy promotes developing professional competency. internet is examined as being an instrument making it possible to overcome conditions of time and place as these represent important problems for professionals and technicians’ continued education in the provinces and for university participation in local processes. it is concluded that pedagogy must use technology’s possibilities and overcome its limitations and focus on students’ needs and the educational process’s purpose. a new model for virtual teaching-learning demands more for both teachers and students; adjustments must be made in their relationships and participation in such process. teachers must promote dialogue, guide, motivate and ensure that students presuppose an analytical, critical, comprehensive and interpretative position regarding theory and reality. motivation and discipline are indispensable for students. dialogue is needed in both presential and virtual models, but must be more dynamic in a virtual model due to students’ ipso facto solitude. virtual communication represents an instrument for establishing a new social relationship; the university-region relationship becomes strengthened, giving it greater continuity and quality. additional key words: university extension, competency, pedagogy, dynamic approach, rural education. fecha de recepción: 15 de diciembre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jparrar@colombia.co 2 profesor auxiliar, facultad de ciencias agropecuarias, universidad de caldas, manizales. e-mail: marlon.mendez@ucaldas.edu.co agronomía colombiana 172 vol. 23 · no. 1 introducción la búsqueda y exploración de nuevas alternativas de extensión rural universitaria constituyó el marco de la investigación de la cual se deriva el siguiente documento. superar los obstáculos espacio-temporales a través del uso de las actuales tecnologías de informática y comunicación, fue en un inicio el principal aliciente del tránsito hacia la extensión virtual. en este marco, el proyecto diseño y evaluación de un programa de capacitación a capacitadores para la educación rural vía internet, tuvo como principal objetivo promover una experiencia de aprendizaje dirigida a conocer, diseñar y evaluar un proceso educativo mediado por las actuales tecnologías de informática y comunicaciones, orientado a desarrollar competencias en actores del desarrollo rural. bajo este enfoque, la acción se centró en la evaluación de la viabilidad y pertinencia de la internet con fines educativos. atendiendo a las características exploratoria y constructiva del estudio, a lo largo de la experiencia se enfrentaron circunstancias de reelaboración y ajuste de una propuesta genérica de extensión virtual a las especificidades del contexto rural. definitivamente, adentrarse en el uso de las actuales tecnologías como mediadoras del encuentro con fines formativos entre universidad y actores locales, amplía la perspectiva respecto a las posibilidades reales ofrecidas por este medio cuando se adopta en un ámbito particular. describir, ilustrar e interpretar las inferencias resultado de este transitar tecnológico y pedagógico por contextos específicos del medio rural, es el objetivo de este documento. el trabajo fue desarrollado por un equipo de docentes de las facultades de agronomía y mediciona veterinaria y zootecnia, estudiantes de agronomía, zootecnia, ingeniería de sistemas, diseño gráfico, cine y televisión, acompañados por docentes y estudiantes del programa universidad virtual de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. el equipo trabajó, tanto en el diseño y ejecución de la propuesta pedagógica y comunicativa de la investigación, como en la delineación de los aspectos didácticos, la sistematización de información, la elaboración material de apoyo para los cursos ofrecidos; siempre comprometido con el desarrollo de las experiencias y proyectos colectivos, así como con el trabajo multiplicador de los estudiantes. si bien las posibilidades del internet pueden ir más allá en el fortalecimiento de otros aspectos de la extensión rural, este documento profundiza en lo que fue el objeto de estudio: la educación continuada rural vía internet, bajo las condiciones específicas del contexto nacional. metodología la prueba inició con la selección de un grupo de usuarios para quienes el acceso a la red no fuera limitante. en principio se pensó que el hecho de que cada participante contara con un punto de conexión a internet constituía suficiente garantía para el cumplimiento de lo planeado. sin embargo, la práctica condujo a identificar un mayor número de variables de interés, unas enmarcadas dentro de lo logístico y lo técnico, y otras referentes a lo actitudinal, aspectos sobre los que más adelante se volverá. siguiendo el criterio señalado, se trabajó con profesionales y tecnólogos laboralmente vinculados a diferentes instancias del ámbito rural, quienes, atendiendo a la posibilidad de capacitación y formación virtual sobre temas prioritarios y actuales, voluntariamente se inscribieron al curso en línea: formulación y gestión de proyectos de agricultura ecológica, específicamente diseñado para la investigación. a partir del conocimiento previo de las necesidades de los extensionistas y capacitadores rurales, se asumió que el tema resultaría de alto interés para los funcionarios de las unidades municipales de asistencia técnica (umata), en atención a que el uso de la teoría de proyectos en la planeación de la labor institucional, es hoy considerado un lenguaje y una práctica común. se resalta que, en este paso inicial, la elección de una temática de amplio interés para los usuarios de la capacitación es una decisión estratégica. en esta tónica, al momento de elegir a los participantes, se optó por dar prelación a los funcionarios de las umata que con anterioridad habían demostrado interés por contar con el apoyo de la universidad, para el fortalecimiento de sus actividades de extensión y capacitación rural, principalmente. a continuación se conformó con ellos un primer grupo de 14 personas. posteriormente, a diferencia de lo realizado con el grupo anterior, se creó un segundo grupo compuesto por 20 personas citadas mediante convocatoria abierta. la invitación a participar fue publicada en uno de los periódicos de circulación nacional, y fue dirigida a extensionistas rurales en general. para ambos casos, desde un principio se dejó en claro que los extensionistas involucrados, además de asumir su papel de estudiantes, actuarían como coinvestigadores, siguiendo un modelo de investigación participativa. parra y méndez: pedagogía y educación virtual... 1732005 los extensionistas involucrados, además de asumir su papel de estudiantes, actuaron como investigadores, siguiendo un modelo de investigación participativa. definición de postulados pedagógicos afrontar el carácter teórico-práctico de los cursos planteado, fue uno de los principales retos al momento de planear y elaborar los materiales respectivos. nuestro principal cuestionamiento fue: ¿cómo abordar lo práctico a través de lo virtual? en la búsqueda de una respuesta satisfactoria, se discutieron y definieron una serie de principios metodológicos acordes al objetivo propuesto, los cuales, en su momento, constituyeron las pautas para la elaboración de los distintos módulos temáticos. en esta vía, luego de varias jornadas de trabajo, se concluyó que todo material a emplearse en la experiencia de educación virtual debería estimular en los estudiantes la generación de las siguientes acciones:  interpretación y reinterpretación de los modelos explicativos.  estimulación de una actividad mental constructiva, propia e individual.  acoplamiento entre el conocimiento previo y el nuevo. bajo este esquema, el diseño de los diferentes módulos habría de facilitar a los estudiantes la:  apropiación de la temática: hace referencia a la capacidad que ha de generar el estudiante para argumentar en torno al tema específico de interés.  recuperación del saber: el material de apoyo invita siempre al estudiante a reconocer los diferentes tipos de saberes, dándole a cada cual el valor correspondiente, dependiendo del contexto en que enmarque sus acciones.  operatividad: la estrategia operativa parte de un problema concreto y liga estrechamente a la planificación, ejecución y evaluación de una acción que enfrente la búsqueda de soluciones: trabajo por proyecto.  autogestión: el estudiante asume progresivamente la gestión de su propio aprendizaje. significa que no se aprende repasando un discurso, sino haciendo y simultáneamente reflexionando sobre ese saber.  sistematización: la conceptualización de las vivencias debe permitir avanzar en la construcción de un lenguaje común más estricto que facilite la comprensión profunda de los problemas que a diario el estudiante enfrenta. ambiente tecnológico el espacio fue suministrado por el programa universidad virtual de la universidad nacional de colombia. el soporte fue la plataforma interactiva webct, herramienta comercial empleada en la creación y desarrollo de actividades académicas en línea, que actualmente viene siendo utilizada por la universidad nacional de colombia para el montaje y desarrollo de cursos virtuales a través del programa universidad virtual (www. virtual.unal.edu.co). algunas de las herramientas que webct proporciona para el desarrollo de cursos en línea son: páginas personales para los alumnos, foros de discusión, e-mail, chat, glosario de términos, calendario de eventos, exámenes, autoevaluaciones, tareas, bloc de notas y tablero interactivo. dinámica general de trabajo la experiencia se fundamentó en la realización del curso virtual: gestión y formulación de proyectos de agricultura ecológica. el curso estuvo a disposición de los estudiantes, quienes desde sus sitios de trabajo pudieron acceder a los diferentes contenidos temáticos y actividades propuestas, así como al acompañamiento continuo de docentes y tutores en el desarrollo de sus diversas labores. cabe resaltar que la interacción entre las partes no se limitó al curso, sino que trascendió hacia el establecimiento de relaciones de apoyo interinstitucional y de coordinación de actividades conjuntas. el curso se dividió en cuatro módulos temáticos. para cada uno de ellos se diseño una serie de cuestionarios guía de periodicidad semanal, así como actividades dirigidas a problematizar, ambientar e introducir a los estudiantes en la aplicación de la teoría de proyectos como instrumento para la identificación y propuesta de alternativas de solución a problemas de ámbito local y regional. en cada uno de los municipios, los estudiantes recuperaban el material puesto en la red, para su lectura y análisis. lo más usual fue que ellos, utilizando las opciones de navegación proporcionadas por el diseño de la página del curso y el programa webct, copiaran el material en disquete o disco duro, para posteriormente hacer una impresión o leer directamente sobre el monitor, haciendo uso de su tiempo libre para el desarrollo de las actividades propuestas. una vez revisado y estudiado el material suministrado, daban respuesta a las preguntas formuladas, registrando sus apreciaciones agronomía colombiana 174 vol. 23 · no. 1 en formato word® para su posterior envío a los tutores como archivo adjunto. recibidas las respuestas, la labor de los tutores consistió en hacer sus comentarios y apreciaciones al respecto, mediante anotaciones realizadas sobre el mismo documento electrónico individualmente enviado. el tutor, usando otro color de fuente, comentaba a profundidad cada respuesta emitida. de esta forma, el documento devuelto a manera de evaluación y retroalimentación, contenía ambos textos, es decir, el original enviado por el alumno, complementado con el elaborado por el docente. además, el tutor se encargó siempre de reeditar los documentos, dándoles un aspecto más agradable en cuanto a presentación. de esta manera el estudiante a su vez reconocía la importancia de la esteticidad en las entregas. la atención de cada caso fue personalizada, igual que el acompañamiento establecido a lo largo del proceso de capacitación. la retroalimentación y el seguimiento al proceso de aprendizaje se hicieron simultáneamente con la evaluación de la calidad y pertinencia de cada una de las entregas, en sus diferentes versiones. al final del curso, cada estudiante tuvo que hacer entrega de un proyecto de aplicación local, justificado, formulado y evaluado. así, la teoría fue integrada a la práctica o viceversa, logrando a cabalidad este objetivo propuesto. durante el curso se hizo un recorrido conceptual enfocado sobre la teoría de proyectos. así, en la medida en que se avanzaba en la teoría, esta se extrapolaba a la realidad local, orientando y acompañando un proceso de identificación y formulación de un proyecto priorizado de interés. en esta dinámica, además de comprometerse con las labores inherentes al curso, tanto estudiantes como tutores, asumieron la tarea de evaluadores del diseño del ambiente virtual, en cuanto a atracción visual, facilidad de descarga, funcionalidad y versatilidad de las herramientas de navegación. la tarea de diseño de un ambiente agradable resulta fundamental al momento de poner en marcha cualquier proyecto de educación virtual. sistematización de la experiencia el curso y el modelo pedagógico seleccionados impulsaron gradualmente una alta interacción entre estudiantes, tutores e investigadores, todos a la vez activamente inmersos en cada una de las etapas del proceso investigativo. la observación participante fue el principal instrumento para la toma y posterior análisis de la información. en atención al papel asumido por cada uno de los actores, unos como discentes y otros como docentes, ambas partes usuarias de la tecnología informática y complementariamente involucradas en el proceso de enseñanza-aprendizaje, se pudo obtener información primaria, proveniente de los dos orígenes. con la experiencia fue corroborada la utilidad de la observación participante para el reconocimiento a profundidad de la cotidianidad asociada a la temática de estudio. esta vía metodológica, caracterizada por permite captar los hechos inmersos en una determinada realidad social y cultural, resultó muy apropiada. para llevarla a cabo, los investigadores asumieron la tarea de incursionar en la dinámica diaria de la población en estudio, con la finalidad de recoger sus vivencias con relación a lo experimentado desde su cotidianidad. de igual forma, como ya se mencionó, el tema del curso fue seleccionado dada su pertinencia, actualidad y aplicabilidad en el desempeño de los extensionistas y capacitadores rurales. esta condición fue un factor determinante al momento de generar información y conocimiento contextualizados. este hecho permitió desenvolverse en un entorno real, liberando la necesidad de simular situaciones, lo cual enriqueció la fidelidad de los resultados en una segunda etapa, como complemento a lo observación participante, la información fue recolectada a través de entrevistas semiestructuradas, cuyo desarrollo se facilitó debido a las relaciones de confianza preestablecidas entre los participantes del curso y el grupo de investigadores. se usaron entrevistas con encuestas semiestructuradas empleadas para confirmar, esclarecer o ratificar información sugerida a partir del proceso de observación, y fueron aplicadas a una muestra representativa de los estudiantes que hicieron parte del estudio. igualmente, para el segundo curso virtual organizado, se preparó y envió a 15 estudiantes un cuestionario compuesto por preguntas abiertas, correspondiente a la evaluación crítica de la experiencia. además, los mensajes electrónicos enviados y recibidos durante el curso, también fueron tomados como testimonio resultados del proceso. los testimonios, en sus diferentes formas, se emplearon como eje del análisis y la interpretación de la experiencia. en la presentación de resultados, ilustran y vivifican las diferentes deducciones y apreciaciones emitidas. parra y méndez: pedagogía y educación virtual... 1752005 con la interpretación de la experiencia se quiere aportar horizontes sobre el tema expuesto, partiendo de una reflexión en torno a lo evidenciado desde un caso concreto, buscando siempre percibir elementos que permitan intuir o suponer la expresión general del fenómeno estudiado, manteniendo el precepto de que toda afirmación será siempre relativa y subjetiva, y que sólo opera en situaciones determinadas. además, en atención a lo disciplinar, en cada ocasión se trató de hacer una lectura del fenómeno en función de las posibilidades de acción desde nuestro papel de agentes del desarrollo rural. resultados debido a la naturaleza del estudio, resulta difícil establecer una clara distinción entre los resultados y las conclusiones de estos. de esta manera, lo que viene a continuación mantiene el doble carácter. educación y extensión en la era de la información la conformación de redes de acción e interacción, fundamentadas en el uso de tecnologías de informática y comunicaciones, prometen ser una alternativa de integración. la flexibilización de los modelos de educación continuada exige que se adopte una forma desescolarizada, atendiendo a las necesidades de estudiantes y usuarios, muchos de ellos ubicados a lo largo y ancho del territorio nacional, para quienes el desplazamiento y la dedicación completa a actividades de formación resulta difícil, y en donde el uso de tecnologías como el internet, sería una alternativa de acortamiento de distancias, así como de relativización del tiempo. pero es necesario contextualizar la formación, adaptando contenidos y metodologías a las necesidades de los distintos demandantes, atendiendo a las particularidades de su entorno y propiciando un aprendizaje fundamentado una estrecha interacción docente dicente. salinas (1998) señala que en la actualidad: “… los cambios que afectan a las instituciones educativas configuran un nuevo contexto, donde la omnipresencia de las telecomunicaciones en la sociedad, la necesidad de formar profesionales para tiempos de cambio, la continua actualización de estos profesionales, exigen nuevas situaciones de enseñanza aprendizaje y exigen, también, nuevos modelos adecuados a ellas”. realizar el tránsito de lo escolarizado a lo virtual requiere de esfuerzo y gradualidad. en un escenario como el nuestro, donde la educación continuada está aun dando sus pasos iniciales, los primeros intentos han de ser interpretados como los de mayor aprendizaje. para empezar, flexibilizar el modelo requiere de actores dispuestos a experimentar, a salir del enclaustramiento que les proporciona seguridad, con disposición para aprender, desaprender y reaprender a ser maestros y estudiantes en un nuevo contexto. no obstante, iniciar es el más grande de los pasos. aprender en la marcha, sugiriendo, experimentando, asumiendo y avanzando en una estructura de espiral, fue nuestra línea de conducta. la virtualidad constituye una alternativa actual de relacionamiento social y por tanto muy útil para una educación entendida como proceso dialógico con fines formativos. en este sentido, las relaciones entre individuos que aprenden de su mutuo convivir, es el punto de encuentro. en muchos escenarios rurales de la geografía nacional, el avance y el posicionamiento de la cibercultura, aún se encuentra en una etapa primaria. aunque pueda haber disponibilidad de equipos y formas de acceso a internet, así sea de manera limitada, aún no hay suficiente cultura. en otros casos, el acceso a los equipos y a la red puede ser restringida debido a su ubicación o a los altos costos del servicio de conexión a internet; las fallas en conectividad puede ser un factor que desmotive el uso de la tecnología. con lo anterior, se llama la atención acerca de la necesidad de contextualizar lo dicho acerca de la virtualidad, ya que, a pesar de su potencialidad, no siempre constituye un escenario efectivo para el establecimiento de relaciones sociales. esto depende siempre de las circunstancias particulares de cada caso en cuestión. también se pueden citar casos exitosos, en donde la virtualidad y el internet son una vía práctica y segura de encuentro. la internet como medio pedagógico es la posibilidad de comunicación bidireccional, lo que más impacta al momento de instaurar el internet, como un medio tecnológico de alta utilidad en la educación. la posibilidad de interacción fluida y permanente entre docentes y discentes a través de las herramientas suministradas por el internet, el correo electrónico, las salas de chat, los foros virtuales, entre los más destacados, empiezan a sustituir la presencialidad como garantía de interacción social. ahora, si si se entiende la educación como una relación comunicativa entre maestros y discípulos, la internet será un medio útil para el ejercicio de la labor formativa. agronomía colombiana 176 vol. 23 · no. 1 de acuerdo a lo expresado por unigarro (2001), desde los postulados del maestro habermas y particularmente desde su teoría de la acción comunicativa: “… la educación es vista como una acción que se da entre humanos y que busca, mediante el encuentro dialógico, el entendimiento mutuo para favorecer el crecimiento de quienes entran en la relación que con ella se constituye. el mismo autor sostiene que: lo definitorio de la educación virtual estriba en que la relación comunicativa que se entabla entre maestros y discípulos, es una relación mediada por tecnologías de la información y la comunicación, que hace posible el encuentro sin la necesidad de que cuerpos, tiempos y espacio confluyan”. en este contexto: “… educación virtual significa que se genera un proceso educativo, una acción comunicativa con intenciones de formación, en un lugar distinto al salón de clases: el ciberespacio; en una temporalidad que puede ser sincrónica o asincrónica y sin la necesidad de que los cuerpos de maestros y alumnos estén presentes”. la figura del docente como poseedor supremo y transmisor del conocimiento se relativiza. la monopolización de la información en el maestro, así como la necesidad de un encuentro cara a cara entre este y sus discípulos, como estrategia de enseñanza-aprendizaje, deja de ser la única alternativa. no obstante, no sobra decir, que información y conocimiento son categorías distintas. en esta medida, el libre acceso a la información abiertamente circulante, con dificultad garantiza el acceso y la apropiación efectiva del conocimiento, por lo que la función orientadora del maestro, siempre resultará vital pero puede darse a distancia y en forma asincrónica. la educación virtual debe ser mucho más que el uso de internet como medio para el envío y la recepción de información. se afirma que la red es tan sólo un medio para la puesta en marcha de una propuesta pedagógica que contemple y potencie las oportunidades proporcionadas por la virtualidad. la virtualización de la educación ofrece ciertas ventajas apreciables, que se ajustan a las necesidades de una sociedad cada vez más inserta en el entramado tecnológico. la disponibilidad inmediata, permanente y localizada de información, la flexibilidad en el manejo del tiempo propio, además de la posibilidad de adoptar un ritmo personalizado de enseñanza-aprendizaje, son condiciones cada vez más demandadas. que un estudiante por su cuenta vaya más allá de lo ofrecido, que dedique el tiempo suficiente a su propio aprendizaje, que haga una revisión continua del mismo proceso, requiere de un alto nivel de compromiso y motivación. transitar de un modelo conocido, de tipo presencial, a uno nuevo, desconocido o menos conocido, de carácter virtual, puede resultar al principio difícil. para nuestro caso en muchas ocasiones los usuarios del servicio de extensión rural virtual, venían de un periodo prolongado de distanciamiento con la actividad académica y de tipo presencial, por lo que la adaptación a un modelo en donde cada quien se responsabiliza por su aprendizaje, resulta un poco complicado. falta dedicarle tiempo de calidad a la labor de aprendizaje; las horas dispuestas para esta actividad, con frecuencia corresponden al tiempo de descanso, después de arduas y agotadoras jornadas de trabajo, desplazando en ocasiones el tiempo dedicado a la familia, o al mismo descanso. esta situación se acentúa, cuando las habilidades para el manejo de internet son muy elementales. aunque no es una circunstancia generalizable, ilustra situaciones cotidianas. por otro lado, es necesario reconocer que un inconveniente importante para el uso del internet en la provincia, es el costo del servicio, aunque en algunas localidades se presta a precios accesibles e inclusive subsidiados por el estado. en ocasiones el problema es de conectividad. ingresar a sitios de interés, como a las páginas correspondientes a los cursos virtuales, es lento y tedioso, siendo una de las principales causas de desmotivación; asunto que también se convierte en la excusa más común al incumplimiento de los compromisos académicos adquiridos. si se observa en conjunto la serie de problemas descritos, se pone en evidencia que algunas de las pautas que dan identidad a la educación virtual, como la disponibilidad en cualquier lugar en que estén ubicados los alumnos y el ajuste a los tiempos del estudiante, quedan en entredicho ante situaciones como las señaladas. la baja familiarización con el manejo de internet y el temor ante el uso de las nuevas tecnologías, acentúa la dimensión de los inconvenientes relacionados con la falta de tiempo, la no disposición de equipos, los costos elevados y las fallas de conectividad. esta situación se parra y méndez: pedagogía y educación virtual... 1772005 sobredimensiona en un contexto en donde los estudiantes enfrentan solos el problema. en un lugar en donde la cultura virtual está en sus inicios, no tener a quien recurrir directamente en busca de apoyo, enfatiza el miedo a asumir un nuevo reto. tecnología sin desconocer la importancia del avance tecnológico, cabe recordar que la internet es tan solo el medio. definitivamente, es la propuesta pedagógica la que orienta el modelo de aprendizaje, la forma de relacionamiento entre docentes y discentes, es decir, la forma de concebir el proceso de enseñanza-aprendizaje. una propuesta pedagógica, además de beneficiarse de la tecnología de la informática y las comunicaciones, debe estar fundamentada en determinada tecnología educativa. la tecnología educativa mediada por lo virtual, ha de considerar, además del uso instrumental de la tecnología informática, el modo de operación de acuerdo al contexto geográfico, social y cultural en donde esta se aplique. esto conduce a insistir en la creación de sistemas y entornos educativos flexibles, que se ajusten a las particularidades de los diferentes actores y escenarios posibles. evans y nation (1993) afirman que: “… es importante reconocer que las tecnologías no son solo piezas o equipos, sino los conocimientos, destrezas y valores que se desarrollan en el uso de los equipos con propósitos personales o sociales. añade que cualquier tecnología educativa es más un artefacto cultural y social que físico, capaz de crear sistemas y entornos educativos flexibles, que respondan a las cambiantes necesidades de sus componentes, en especial a las del maestro –no aquel simple transmisor de información, sino el guía de un proceso–, y las del estudiantes –no aquel simple recipiente de información, sino el constructor de su propio conocimiento–“. de acuerdo a lo expresado por gómez (2000): “… como tecnologías educativas se debe entender no sólo lo concerniente a los instrumentos de mediación o diseminación de información, sino incluir también las mediaciones pedagógicas, culturales y sociales que se derivan del uso de tales instrumentos”. la práctica mostró cómo el énfasis sobre lo tecnológico comunicativo puede ser un limitante para el proceso pedagógico. en nuestro caso de estudio, para la implementación de los cursos virtuales en los que se sustenta la investigación, se usó una plataforma interactiva de tipo comercial. en un principio, se incorporaron la totalidad de herramientas suministradas, capacitando a los estudiantes, con anterioridad, en el uso de las mismas. no obstante, en la marcha se descubrió que el énfasis tanto de estudiantes como de tutores, estuvo puesta en un principio sobre el manejo instrumental de la plataforma, los unos tratando de recordar y de accionar la forma de acceder a los contenidos y actividades propuestas, mientras los otros, trataban de orientar y de dar respuesta rápida a los inconvenientes derivados del manejo de la técnica, descuidando, de esta forma, el proceso de enseñanzaaprendizaje con relación al tema de interés. por otro lado, volviendo sobre lo netamente tecnológico, también es necesario reconocer que, en ocasiones, es necesario sacrificar ambientación en cuanto a animación, imágenes y sonido, como medida para garantizar una rápida descarga de las páginas web por los usuarios. como se sabe, las dificultades en la conexión a internet pueden verse elevadas al tratar de acceder a páginas pesadas, por lo que se prefirió hacerlas livianas, haciendo uso del hipertexto como principal forma de presentación de contenidos. no obstante, en la medida en que se mejoren las condiciones de acceso, se podrá también complementar y mejorar el diseño. estos resultados iniciales condujeron a simplificar procedimientos y a facilitar el acceso a las actividades del curso sin descuidar en lo posible la esteticidad. sin lugar a dudas, transitar de un modelo educativo presencial a uno virtual, supone cambios y ajustes en la estructura de la tecnología educativa convencionalmente usada. pasar del tablero al monitor, de la exposición oral al hipertexto, del dialogar frente a frente al uso de medios electrónicos, exige estar dispuestos y preparados para ello. es muy común escuchar que la educación virtual es mucho más que trasladar, colgar y habilitar textos en internet. en definitiva, el uso de las nuevas tecnologías exige el desarrollo de ciertas competencias básicas tanto por los estudiantes, como por los maestros. ha de remitir, por ejemplo, a un docente alerta en relación con el desarrollo de contenidos a través de la pantalla, para ir generando a través de la comunicación, actividades que les permitan al alumno y al maestro, salir de esa lectura y entender que los procesos del conocimiento son bastante más complejos. nuevos roles de profesores y estudiantes. como primera medida, siguiendo lo dicho por adell (1997), “… la perspectiva tradicional del profesor como única fuente de agronomía colombiana 178 vol. 23 · no. 1 información y sabiduría, y de los estudiantes como receptores pasivos debe dar paso a papeles bastante diferentes”. basarse en un modelo de educación escolarizada, que exige, tanto a estudiantes como a maestros, presencialidad y coincidencia horaria, puede estar en contra de las necesidades y posibilidades de quienes demandan el servicio. la capacitación de docentes ha de avanzar hacia la generación de nuevos entornos de enseñanza-aprendizaje mediados por internet, que sirvan como base para el diseño de nuevas propuestas pedagógicas que incorporen a su estructura las oportunidades brindadas por el medio virtual. un nuevo modelo de enseñanza-aprendizaje fundamentado en el uso de las nuevas tecnologías de informática y telecomunicaciones exige, tanto a docentes como a discentes, ajustes en su forma de relacionarse, así como nuevos posicionamientos respecto a lo que se espera sea su participación en el proceso educativo mediado a través de lo virtual. se resalta que el nuevo papel del docente ha de ser el de guía y acompañante del proceso de aprendizaje, por encima de su convencional labor de transmisor activo de información y conocimiento. con relación al papel del estudiante, se menciona que este ha de pasar de ser un simple receptor pasivo, a ocuparse y responsabilizarse, ahora, de los resultados de su propio aprendizaje, asumiendo un perfil completamente activo. de no darse esta doble condición en la interacción virtual, los resultados no serán muy prometedores. un profesor no solo trasmite, sino que, a través del entrar en diálogo, comparte su conocimiento, a la vez que facilita que el alumno entre en relación con el mismo, asumiendo una posición analítica, crítica, comprensiva e interpretativa de los hechos. por su parte, el alumno al enfrentarse ante la información y el conocimiento, siguiendo la forma descrita, supera con creces la pasividad en la recepción. se puede decir, que sin que exista una manera única de relacionamiento, el encuentro entre maestros y discípulos se da de esta forma, aunque en distintos grados tanto en el modelo presencial como en el virtual. no obstante, sí se puede afirmar que este comportamiento debe ser más promovido en el modelo virtual, en donde la relación estudiante-profesor, o mejor, individuo-individuo, puede ser mas fuerte que la establecida en un salón de clase, en donde la relación se da entre individuo y grupo. esto muestra entonces un saldo pedagógico agregado en el modelo virtual. hay que considerar que el nuevo escenario virtual no solo incita a una redefinición de los roles y relaciones de docentes y discentes en el proceso de enseñanza-aprendizaje, sino que incluye una nueva figura: el tutor, quien desempeña la actividad de asistir a un número de alumnos que le han sido asignados, manteniendo activo el encuentro fluido y permanente entre maestros y aprendices. se coincide con unigarro (2001), quien fundamentado en el concepto de educación como un encuentro dialógico, expone algunas características que se esperan del maestro del modelo de educación virtual: • el maestro sugiere. sugerir, de sub (debajo) y gerere (llevar), significa que desliza algo sobre los umbrales del entendimiento. no impone sino que insinúa. le abre un espacio al estudiante para que transite a voluntad. en otras palabras, el maestro virtual le da pistas al discípulo; no les entrega el saber, sino que les indica las rutas que podrían seguir para construirlo. • el maestro conversa. conversa, de cum (con) y versare (dar vueltas), significa que examina, que medita. pero no lo hace en la soledad. lo hace con sus discípulos a través del diálogo. la conversación del maestro virtual es un diálogo descubridor, sostenido, que entusiasma y reta. • el maestro propicia. propiciar, de propitius (favorable), se refiere a que él abre espacios para que algo se logre. el maestro propicia cuando no se interpone, cuando no se convierte en un obstáculo para sus estudiantes; cuando no estorba el proceso de aprendizaje. dejar que los alumnos realicen sus propias conquistas, permitir que ellos sean los héroes de la gesta por el conocimiento, es una muy importante virtud. • el maestro pregunta. preguntar es una propuesta didáctica de acercamiento al conocimiento. partiendo del uso de los signos de un lenguaje cotidiano, se avanza hacia la comprensión de los símbolos del lenguaje científico, para lograr una interpretación acorde con el estado actual del saber en cuestión. en la pregunta se recogen el sugerir, el conversar y el propiciar. la práctica ha mostrado que el modelo de educación virtual exige el establecimiento de una relación ampliamente personalizada entre alumnos y docentes-tutores. estas dos figuras entablan un diálogo que se prolonga, nutre y retroalimenta, a lo largo del periodo de encuentro, haciendo que el conocimiento relacionado con el tema de interés se enriquezca y se contextualice, confrontando y conciliando la teoría con la práctica. cabe resaltar, que cuando se trata de procesos de extensión parra y méndez: pedagogía y educación virtual... 1792005 y educación continuada, el docente se encuentra con un tipo especial de alumno. un alumno que conoce y experimenta el tema en su cotidianidad, y que además, mantiene amplias expectativas sobre los cursos, al tratarse de una opción que elige muchas veces motivado por intereses prácticos y de aplicación inmediata, situación que debe ser tenida en cuenta por el docente, quien en últimas asume el rol de acompañante de procesos. el interés de los estudiantes generalmente se enfatiza sobre la aplicación del conocimiento adquirido en situaciones directamente relacionadas con su ejercicio profesional del momento. esto lleva a plantear que la practicidad de los temas y contenidos desarrollados en los cursos, así como el acompañamiento que hace el docente al proceso de enseñanza-aprendizaje, deben orientarse sobre esta circunstancia. ante un estudiante embebido en la práctica de su labor profesional, y además poseedor de un nutrido bagaje de experiencia y conocimiento, se requiere un profesor comprometido con el reconocimiento de esa situación, a su vez dispuesto a contextualizar su discurso de acuerdo a lo percibido acerca del entorno que experimenta y sobre el cual ha de interactuar su alumno. no obstante, la practicidad de lo enseñado no puede conducir al descuido de los fundamentos conceptuales, de las estructuras y conjeturas teóricas que sustentan la acción: un reto para el docente es buscar la forma de conciliar lo teórico y lo práctico, a pesar de la resistencia encontrada. durante el desarrollo del curso se sostuvo que una de las principales facultades a ejercitar entre los estudiantes, sería la capacidad de argumentación. de ahí nuestra insistencia en estimular la discusión en torno a los diferentes temas tratados, a través de la toma de posición y la elaboración de un discurso propio alrededor de lo dicho. la sobrevaloración de lo práctico manifiesta en los testimonios también lleva a plantear que en un modelo de educación virtual es de vital importancia el reconocimiento del tipo de estudiante con quien se entra en diálogo. si se pinsa en un grupo compuesto por funcionarios de entidades de extensión rural local, es conveniente, al iniciar el proceso, reconocer su dinámica diaria, su rol como actor dependiente de un contexto laboral e identitario. si se consideran las funciones de un director de umata, laboralmente habituado a cumplir labores de carácter ejecutivo, y además evaluado a partir de lo que tangiblemente logra hacer, se podría decir que el tiempo destinado a la disertación es poco. igualmente, puede ser común que él mismo se identifique como un profesional de campo, destinado y limitado a labores puntuales de asistencia técnica en donde el cómo hacer se sobrepone sobre el qué y el por qué hacer. no obstante, esto no ha de ser un limitante para la puesta en uso de sus capacidades analíticas e interpretativas. el grado de compromiso con el desarrollo de los cursos depende de los intereses y motivaciones de los estudiantes. es necesario que estén absolutamente claros pues la educación virtual exige un mayor grado de autonomía y autorregulación; la autogestión del estudiante es una acción protagónica en el proceso de enseñanza-aprendizaje. en ocasiones se da una dedicación marginal por parte del estudiante; se alude a la dificultad de conciliar entre los compromisos laborales y una actividad adicional como la capacitación. ante esas situaciones, la experiencia conduce a tratar de planear una estrategia de motivación que mantenga a los estudiantes expectantes. no obstante, esto puede funcionar para unos y no para todos. aquí la voluntad individual ocupa un sitio protagónico: la modalidad virtual ha de permitir al estudiante trazar autónomamente sus propias metas de aprendizaje, sin necesidad de que estas sean completamente fijadas por los maestros. nuevos entornos de enseñanza-aprendizaje los nuevos entornos de aprendizaje, además de incluir el uso de las nuevas tecnologías de informática y telecomunicaciones, integran espacios cotidianos como el trabajo y el hogar. tanto docentes como discentes, aprenden a trasladar y transponer escenarios. aprender en casa, enseñar desde casa, aprender en el trabajo y enseñar a un estudiante que aprende para aplicar lo aprendido directamente en su trabajo, es un proceso que requiere de cierto acoplamiento estructural. en el escenario real colombiano actual, es fácil encontrar que muchos de los actores rurales (extensionistas y docentes de colegios de provincia) no poseen un pc en casa y que la conexión a internet se hace vía telefónica resultado demasiado lento y además costoso. a esto hay que agregar el bajo compromiso institucional que dificulta el acceso a la formación desde el sitio de trabajo. la inadecuada o insuficiente dotación de recursos en sitios como las alcaldías de los pequeños municipios, hace que la oficina pueda ser un espacio no muy bien dispuesto para el acceso a la educación virtual. agronomía colombiana 180 vol. 23 · no. 1 por otro lado, la flexibilidad en el manejo del tiempo ofrecida por la educación virtual, puede verse un poco desmentida. el hecho de disponer de un sistema asincrónico de comunicación que proporcione la flexibilidad suficiente necesaria, no garantiza que cada sujeto cuente con tiempo de calidad para dedicar a la labor formativa. desafortunadamente, en un contexto en donde el hacer es lo dominante en la dinámica de trabajo, el carácter ejecutivo de la actividad laboral deja poco espacio para el estudio y la reflexión. no obstante, para otros tipos de usuarios (docentes de universidades regionales, profesionales vinculados a institutos de extensión ubicados en ciudades intermedias, etc.), las condiciones son bastante favorables. también se pueden citar casos en donde la oficina y el hogar son entornos favorables para el aprendizaje. cabe resaltar, que pese a las dificultades encontradas, los distintos actores rurales persiste en la búsqueda y creación de nuevos espacios de aprendizaje. la educación virtual es percibida como una alternativa viable que se ajusta a sus necesidades y expectativas: “en mi caso particular, ni en mi casa, ni en el trabajo asumí este proceso virtual; lo debí hacer en un chat público en horas no laborales, lo que requirió un esfuerzo interesente, dado que después de una jornada de trabajo debí abordar las actividades propuestas. no es difícil pero requiere de disciplina y dedicación, un descuido de una semana y ya esta uno atrasado en sus actividades de trabajo para el curso.” (entrevista realizada a luis cañón, ingeniero agrónomo, funcionario de la umata del municipio de la calera.) las redes de información introducen una configuración tecnológica que potencia el aprendizaje flexible y, al mismo tiempo, la existencia de nuevos escenarios de aprendizaje. no obstante, también se puede argumentar que la expresión de dicho potencial acumulado, depende de las condiciones particulares del entorno. asociado a lo anterior, es necesario considerar que la creación de un nuevo entorno no garantiza por si solo el desencadenamiento de un proceso educativo. a las facilidades del entorno hay que sumar, tanto las ventajas del medio tecnológico elegido, como la propuesta pedagógica en sí. comunicación e interacción en el aula virtual por el cambio de las coordenadas espacio-temporales, el aula virtual debe ser asumida como una nueva forma de suplir el encuentro presencial. a través de la mediación propiciada por el ordenador, maestros y discípulos deben establecer, sin necesidad de estar frente a frente, un nuevo orden de relacionamiento, un encuentro comunicativo con intenciones formativas. pero, ¿puede la tecnología informática proporcionar un sistema de comunicación alternativo para el aprendizaje que sea al menos igual de efectivo al presencial? fue posible apreciar como la potencialidad de interacción brindada por el medio virtual, se ubica en una dimensión en donde la esencia del proceso pedagógico está sobre la comunicación, o mejor, sobre la capacidad y el nivel de interacción entre los diversos actores participantes. así, la interactividad no se reduce al simple intercambio de correos electrónicos (capacidad interactiva reconocible visualmente), sino que trasciende al nivel del entrar en diálogo. la interacción (comunicación bidireccional) facilitada por la internet, se establece ahora no sólo entre alumnos y maestros, sino también entre estos y el entorno informativo. influir sobre las respuestas esperadas, seleccionado, criticando, elaborando y reelaborando conceptos, es una forma activa de comunicación entre los distintos actores implicados. a diferencia de lo que ocurre en el aula presencial, los ruidos e interferencias calificados como perjudiciales, en el modelo virtual pueden convertirse en una oportunidad que enriquece el aprendizaje. la asincronía, además de facilitar las posibilidades de acceso y comunicación entre estudiantes y maestros en tiempos y espacios no coincidentes, contribuye, ampliamente, a nutrir la comunicación. la inmediatez de lo sincrónico exige respuestas rápidas, mientras que la espera dada por lo asincrónico da pie a una mayor elaboración, a una elaboración más reflexiva y contextualizada. aprender estando en el sitio de origen, viviendo el día a día del tema de interés, y estando cuerpo a cuerpo con quienes comparten el objeto o problema de estudio, con seguridad garantiza un mejor aprendizaje. la comunicación que caracteriza al proceso de enseñanza aprendizaje en el aula virtual es intrapersonal, en donde a pesar de no existir contacto físico o visual, el contacto es más personalizado. el maestro orienta la interpretación y comprensión de lo descubierto por el estudiante en su entorno, convirtiéndose casi en un agitador intelectual, en un perturbador que incita a considerar y a explorar nuevas variables, de acuerdo a un ritmo particular de aprendizaje. parra y méndez: pedagogía y educación virtual... 1812005 por otro lado, de la comunicación oral predominante en la educación presencial, se pasa a la escrita en el aula virtual. esta circunstancia favorece algunos elementos, entre ellos la acumulación de las ideas, la generación de reflexiones sobre lo dicho en diferentes momentos, así como la posibilidad de volver sobre lo expuesto, valorando el cambio a través del avance. también la posibilidad de retroalimentación sustentada en la recreación objetiva del mensaje escrito, facilita el seguimiento y el registro del proceso de enseñanza-aprendizaje. a pesar de las ventajas expuestas, la comunicación escrita y electrónica, al estar limitada al cambio textual, puede estar exenta de todas las características propias del diálogo interpersonal como el lenguaje no verbal, los gestos, la expresividad de la modulación de la voz, entre otras. la práctica ello condujo a la creación de un código electrónico emocional, que en nuestro caso resulto efectivo. la iconografía electrónica en cierta forma ayuda a suplir esta carencia:         como se puede ver, esta modalidad de entrar en diálogo resulta ventajosa y efectiva. no obstante, es importante que se repare sobre el esfuerzo que esto implica. entablar un diálogo fluido, permanente y riguroso demanda una elevada dedicación. por un lado, es necesario contar con tiempo suficiente y de calidad para dedicarle la debida atención a los cursos virtuales. esta observación aplica tanto a docentes como a estudiantes. en cuanto al docente, la experiencia vivida demuestra que la labor exige una dedicación casi completa. cabe resaltar que la frecuencia de envío de documentos fue de uno por semana, y que el plazo de devolución del texto revisado por el docente fue también de 7 días. estas cifras son tan solo el resultado de dos experiencias, por lo que resultaría imprudente generalizar su aplicación. sin embargo, se quiere llamar la atención sobre la demanda de tiempo de este tipo de experiencias virtuales, la cual puede ser igual o mayor a la del modelo presencial. se puede afirmar que todo depende del grado de involucramiento, de la profundidad de los comentarios sobre el documento revisado, y por supuesto, de la habilidad individual de cada docente. en cuanto al estudiante, la dedicación de tiempo necesaria para entablar y el sostener el diálogo es también exigente. en nuestra experiencia, las primeras entregas de los alumnos a las actividades propuestas, fueron bastante abreviadas y superficiales. sin embargo, al momento de recibir comentarios, percepciones y recomendaciones por parte de los tutores, reconocieron el nivel y la profundidad con que ellos abordaron la revisión de las tareas enviadas. esta situación los indujo a mejorar la calidad de sus entregas, siendo consecuentes con el trato recibido. el mejoramiento se hizo evidente en las entregas posteriores. igualmente, la puesta en circulación de los documentos enviados y comentados por los tutores, entre la totalidad de los estudiantes inscritos, produjo un estado de presión que los condujo a nivelarse por lo alto. ningún estudiante quería quedar mal ni ante los docentes ni ante sus compañeros de estudio. la dinámica de intercambio oportuno de mensajes, de ampliación y discusión de los temas pertinentes, da al estudiante la suficiente confianza para pedir cada vez más. ante esta situación, el docente debe decidir que hacer: o responde o deja de hacerlo. responder implica dedicar más horas a la atención individual bajo condiciones de tiempo limitado. no obtener una respuesta puede resultar desmotivante para el estudiante. se considera que una salida adecuada a esta situación, es dejar en claro desde un principio los alcances y limitaciones de un curso virtual en particular; preparar auxiliares docentes también es una opción. virtualidad, universidad y región la virtualidad está facilitando el establecimiento de nuevas relaciones sociales, y aporta espacios para que los ciudadanos conformen nuevos lazos. la universidad en cumplimiento de sus funciones de educación, investigación y extensión, ha de estar acorde con el avance de las posibilidades ofrecidas por las nuevas tecnologías, creando y propiciando el establecimiento de nuevos entornos de encuentro, ahora mediados por el ámbito virtual. para valentini (2000), “… el nuevo espacio virtual tiene una especificidad distintiva: la capacidad de establecer lazos sociales que sobrepasan los condicionamientos propios de la proximidad y que a la vez superan con creces la simple y fría relación entre usuario y máquina”. la universidad ha de empezar a vislumbrar las nuevas formas de apertura y acercamiento a la región y la provincia, cubriendo la demanda sentida de presencialidad y socialización de su acción. no obstante, el acercamiento virtual, superando la distancia física y temporal, continúa siendo insuficiente. un complemento indispensable a esta nueva forma de encuentro, agronomía colombiana 182 vol. 23 · no. 1 es la necesidad de contextualizar tanto el conocimiento como su aplicación. conocer, comprender e interpretar las distintas situaciones vividas en la región, es base para identificar y dar respuesta a las demandas allí surgidas, estableciendo así un encuentro dialógico entre las partes. la interacción multidireccional es el fundamento de la formación virtual: los testimonios muestran claramente como la interacción entre las partes es reconocida como un hecho positivo. llegar a municipios pequeños haciendo uso del medio virtual, es hasta hoy un acto novedoso que deja entrever su potencialidad. quebrantar el anonimato al que ha estado sometido lo local, planteando la posibilidad de entrar en contacto y de trabajar en equipo asumiendo responsabilidades conjuntas, desdibuja un distanciamiento mucho más acentuado que el físico. se trata del desencuentro entre sujeto y objeto, entre sabios e ignorantes, entre institucionalidad y cotidianidad: establecer relaciones de confianza, de cercanía temática y afectiva, de respeto y colaboración, es una forma propicia de motivar y dirigir la interacción. de esta forma, la generación de lazos sociales amplía y profundiza la presencia real de la universidad. un sencillo saber que con ustedes contamos, puede ser un elemento protagónico al momento de asumir riesgos ante el cambio. sentir el apoyo y confiar en la promesa de respaldo, teniendo a quien acudir en el momento preciso, es una forma de estrechar los lazos: aquí un testimonio: “yo creo que el proceso de interacción entre la universidad y los municipios, es muy interesante. por decir algo, la umata puede preguntar y ponerse en contacto con la universidad a través del internet, entonces ya se está dando cuenta de que hay alguien que lo está apoyando, y ve puertas abierta, y ve la posibilidad de comunicar su información y sus problemas a quien le interesa.” (entrevista realizada a carlos bonilla. funcionario de la umata del municipio de fómeque) no obstante, se debe contar con la imperfección. es muy probable que no siempre existan condiciones favorables a la comunicación. movilizados en un mundo jerarquizado, de inequidades y de roles excluyentes, las relaciones sujeto-sujeto, no siempre encuentran cabida: en la práctica se pudo establecer que las desigualdades en la difusión y acceso de la tecnología, constituye un obstáculo para el establecimiento de un escenario efectivo de relacionamiento social. como lo revelan algunos testimonios, en una comunidad institucional factores como la división social del trabajo, el nivel académico alcanzado, así como la misma conciencia de clase, son factores de poder que entran a definir la posibilidad de entrar en diálogo. esto demuestra que ámbitos como el sociopolítico y el cultural, no pueden ser ajenos a la discusión en torno a la apropiación de los avances tecnológicos, y que la emisión de juicios sobre la apertura de los diversos actores con relación al uso de las tecnologías en el momento actuales, debe abarcar la complejidad del contexto. literatura citada adell, j. 1997. tendencias en educación en la sociedad de las tecnologías de la información. en: educte. revista electrónica de tecnología educativa. no 7. www.uib.es/depart/gte/revelec/. html; consulta: marzo 2004. evans, t. y nation, d. 1993. teaching towards critical research, reflection and practice in distance education. pp. 126-143. en: evans, t. y d. nation. (eds). critical reflections on distance education. palmers press, londres. 240 p. gómez, j. 2000. educación a distancia: los retos de la tecnología y la comunicación. editorial gente nueva, bogotá. 120 p. salinas, j. 1998. enseñanza flexible, aprendizaje abierto: las redes como herramientas para la formación. pp. 54-64. en: cebrian, m. (coord.). recursos tecnológicos para los procesos de enseñanza y aprendizaje. ice. universidad de málaga, españa. 223 p. unigarro, m. 2001. educación virtual: encuentro formativo en el ciberespacio. editorial unab, bucaramanga. 220 p. valentini, j. 2000. educación virtual en latinoamérica. el caso de la universidad virtual de quilmes. trabajo de grado. facultad de periodismo y comunicación social, universidad nacional de la plata, argentina. 90 p. plant breeding, genetic resources and molecular biology received for publication: 28 march, 2011. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 plant genetic engineering group, department of biology and genetics institute, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. achaparrog@unal.edu.co agronomía colombiana 29(3), 341-348, 2011 environmental effect of conventional and gm crops of cotton (gossypium hirsutum l.) and corn (zea mays l.) efecto ambiental de cultivos transgénicos y convencionales de algodón (gossypium hirsutum l.) y maíz (zea mays l.) kelly ávila1, alejandro chaparro-giraldo1, 2, and giovanni reyes1 abstract resumen in the corn belt of valle de san juan and in the cotton zone of el espinal, municipalities in the department of tolima (colombia), 10 conventional corn producers, 10 producers of genetically modified corn, five producers of conventional cotton and 15 producers of transgenic cotton were surveyed in the first half of 2009 to contrast the differences in the environmental impact associated with use of insecticides and herbicides, which were evaluated by estimating the environmental index quotient-eiq. in the case of maize, an eiq of 42 was found in the conventional type, while transgenic technology had an eiq of 3.03. in the cultivation of cotton, an eiq of 263.59 was found for the conventional type while for transgenic technology this value varied between 335.75 (nuopal bg/rr) and 324.79 (dp 455 bg/rr). these data showed a lower environmental impact using gm technology in the cultivation of maize when compared to the conventional counterpart, in connection with the use of insecticides and herbicides, in the context of time, space and genotypic analysis. this effect was not observed in the case of cotton, where environmental impacts were similar. en la zona maicera de valle de san juan y en la zona algodonera de el espinal, municipios del departamento del tolima (colombia), en el primer semestre del 2009 se encuestaron 10 productores de maíz convencional, 10 productores de maíz transgénico, cinco productores de algodón convencional y 15 productores de algodón transgénico, para contrastar las diferencias en el efecto ambiental asociadas al consumo de insecticidas y herbicidas, que se evaluaron por medio de la estimación del índice de coeficiente ambiental (environmental index quotient eiq). para el caso del cultivo del maíz, en la tecnología convencional se encontró un eiq de 42, mientras que para la tecnología transgénica fue de 3,03. en el cultivo de algodón, para la tecnología convencional se encontró un eiq de 263,59 en tanto que para la tecnología transgénica este valor vario entre 335,75 (tecnologia nuopal bg/rr) y 324,79 (tecnologia dp 455 bg/rr). estos datos mostraron un menor impacto ambiental del uso de la tecnología transgénica en el cultivo de maíz cuando es comparada con su homólogo convencional, en relación con el consumo de de insecticidas y herbicidas, en el contexto temporal, espacial y genotípico analizado. este efecto no se observó en el caso del cultivo del algodón, donde los impactos ambientales fueron similares. key words: eiq, use of insect icides, use of herbicides, agricultural technologies, transgenic crops. palabras clave: eiq, consumo de insecticidas, consumo de herbicidas, tecnologías agrícolas, cultivos transgénicos. introduction transgenic crops play an important role in available agricultural technologies, according to the latest report from the isaaa (international service for the acquisition of agri-biotech applications) in 2010, transgenic technology reached 29 countries occupying an area of 146 million hectares, an increase of 10% over the previous year (james, 2010). however, the debate that was generated from the commercial release of gm crops about the benefits or risks that may result in agroecosystems, for the economy and society in general still remains in force, and in fact becomes increasingly more important due to the lack of studies related to this subject, especially in tropical countries that have this type of crop (amman and garden, 2004; dale et al., 2002). therefore, the debate on the risks and benefits of gm crops should be expanded from a factual basis with sound scientific research, to provide information on the outlook for gm crops in countries that are implementing this technology. methodology should be used “case by case” involving a series of data on the gm crop: the introduced gene, vector processing, receptor species and genotype, 342 agron. colomb. 29(3) 2011 related species, features of the agroecosystem where it is released, and so on. this information allows one to limit the temporal context, spatial and genetic analysis, and determine the environmental and economic differences that occur with the adoption of technology (dale et al., 2002; brookes and barfoot, 2006, 2008; ghosh and jepson, 2005; nap et al., 2003). the main research on transgenic technology has been focused on evaluating production costs, environmental effects (use of insecticides and herbicides), use of machinery and association with theñimplify the interpretation of the data, the toxicity of each pesticidal active ingredient and the effect on each environmental factor were grouped into low, medium or high toxicity and ranked on a scale of one to five, one being the lowest and five the highest (kovach et al., 1992; brookes and barfoot, 2006). the eiq formula is expressed as: {c[(dt+5)+(dt*p)]+[(c+((s+p/2)*sy)+(l)]+[(f*r) +(d*((s*p)/2*3)+(z*p*3)+(b*p*5)]}/3 (1) where: dt = cutaneous toxicity, c = chronic toxicity, sy = systematic, p = toxicity to fish, l = leaching potential, r = area of potential loss, d = toxicity to birds, s = soil half-life, z = toxicity to bees, b = toxicity to arthropods, p = plant half-life. each of the values of the quotient of the formula derived from an extensive review of data and this index is considered to be universal. (kovach et al., 1992; brookes and barfoot, 2006). since we know the eiq of marketed pesticides and their respective active ingredient, its value can be found in the field, where data from dose, number of applications and the active ingredient are used to calculate eiq field as shown below (kovach et al., 1992; brookes and barfoot, 2006): eiq field = eiq* percentage of active ingredient * dose * no. of applications (2) the field eiq index has been used widely in different countries and different cultures, demonstrating that the index is easily applicable and that its design can be adapted to different growing conditions and agro-ecological zones. it has been used in europe on gm maize, which reports a 30% decrease in consumption of insecticides (brookes, 2008) for cotton in india decreases of up to 77% on varieties resistant to insects has been reported (keter et al., 2007). in other crops, reports are known for apple growing in mexico (ramírez and jacobo, 2002), in the potato crop in peru (pradel et al., 2009), and from venezuela in the cultivation of onion (pierre and betancourt, 2007). materials and methods data collected in this study were taken during the first half of 2009 and were taken by direct surveys of producers, thereby collecting the basic information needed to quantify the economic conditions of farming, the use of insecticides, and herbicides in the two agricultural technologies evaluated, for transgenic and conventional. the 20 producers of corn were surveyed with the following distribution: • for conventional technology, 10 lots of surveyed producers accounted for 7.24% of total fenalce data; • for gm technology, the 10 lots of surveyed producers occupied an area of 190.4 ha, representing 100% of the total acres in the evaluated semester. the corn hybrid herculex i® from dupont sa was released commercially in colombia by resolution 3745 of 2006 of the instituto colombiano agropecuario (ica). cry1f contains the gene that confers resistance to certain lepidopteran insect pests, and the pat gene that confers tolerance to herbicides whose active ingredient is glufosinate ammonium. for cotton farms, 20 lots were also surveyed. of all the 212 farmers who reported conalgodón for 2009, the 20 lots accounted for 9.4% of the total, located in 10 different villages in the municipality of el espinal. in the case of transgenic technology in cotton, the planting of genotypes containing combined events has been authorized in colombia. in the case of genotypes containing bollgard® and roudup reday® events, release was authorized by resolution 358 of 2007 of the ica. bollgard® refers to the cry1ac gene derived from bacillus thuringiensis and which confers resistance to some lepidopteran insects, while roundup ready refers to the cp4epsps gene derived from agrobacterium tumefaciens conferring tolerance to herbicides whose active ingredient is glyphosate. with resolutions 1726 and 2203 of 2007, the ica authorized the planting of genotypes containing bollgard ii® and roundup ready flex® combined events, which improve the original events. bollgard ii contains cry1ac and cry2ab genes. these genotypes are owned by the colombian agricultural company (coacol), a domestic subsidiary of the multinational corporation monsanto. the varieties 343ávila, chaparro-giraldo, and reyes: environmental effect of conventional and gm crops of cotton (gossypium hirsutum l.) and corn (zea mays l.) nuopal bg/rr and dp 455 bg/rr belong to this type of genotypes. the work guide format used was designed from the framework of information required for analysis using the methodology of brookes and barfoot (2006, 2008, 2009) and kovach et al. (1992). the survey was divided into six sections as follows: i. details of the property, ii. property level of the farm, iii. general information of the crop, iv. crop production data, v. fertilization, vi. insect and weed control. this article focuses on section vi of the survey, from which the information was related to the use of insecticides and herbicides for each crop and in turn for each technology. results and discussion environmental index quotient (eiq) with the information gathered in surveys of consumption of insecticides and herbicides (dose and number of applications), the field eiq was calculated for each product for each crop and each agricultural technology, with these data the average dose used for each pesticide was calculated (kg ha-1) as well as the number of applications. it is important to note that reports in the literature (in terms of eiq calculations) have analyzed the technologies of resistance to lepidopteran insects (rli) and herbicide tolerance (ht) independently. for the assessed areas, genotypes that have both ril and th features together were found in the two crops: the maize hybrid herculex i® and the cotton varieties nuopal bg/rr and dp 455 bg/rr. as discussed in the two cases, genomes in which the transgenes are expressed together, the analysis was performed jointly, to calculate a field eiq for each product type, herbicide and insecticide and finally the sum of the two indices was taken as the total field eiq. eiq in the cultivation of corn tab. 1 shows the reduction of temperature coefficient index (linked to the consumption of insecticides and herbicides) as obtained with the implementation of gm technology in the corn belt of valle de san juan, because insecticide applications were reduced to zero. indeed, the field eiq value for the conventional technology was 42, but 3.03 for the transgenic technology. the calculated field eiq shows a difference of 38.97 points in favor of genetic engineering which is a reduction in terms of the numerical value of the index of over 10% with the overall evaluation (insecticides and herbicides). as mentioned above, the evaluation of the effects of gm crops must be framed by the methodology in each case. the values recorded for conventional maize in other countries like canada (61.65), united states (26.39) and south africa 2.92 (brookes and barfoot, 2006), show the importance of this methodology and the usefulness of the eiq. since, countries share transgenic technologies, which are exposed table 1. calculated field eiq for pesticides and herbicides comparing the conventional and transgenic technology for corn. conventional technology insecticide eiq active ingredient (%) dose (kg ha-1) no. applications total herbicide eiq active ingredient (%) dose (kg ha-1) no. applications total match 16.29 0.05 0.30 1.5 0.37 atrazine 22.85 0.50 1.38 1.0 15.77 atabron 30.31 0.05 0.50 2.0 1.52 gramaxone 24.73 0.19 1.50 1.0 7.05 lorsban 26.85 0.25 1.00 1.3 8.73 thordon 18.00 0.11 1.60 1.0 3.17 methomyl 22.00 0.90 0.18 1.0 3.56 accent 19.52 0.75 0.05 1.0 0.73 finale 20.20 0.15 0.50 1.0 1.52 total eiq insecticide 14.17 total eiq herbicide 28.23 eiq total conventional technology 42 transgenic technology insecticide eiq active ingredient (%) dose (kg ha-1) no. applications total herbicide eiq active ingredient (%) dose (kg ha-1) no. applications total this technology does not require insecticides 0 finale 20.2 0.15 0.50 2.0 3.03 total eiq insecticide 0 total eiq herbicide 3.03 eiq total transgenic technology 3.03 344 agron. colomb. 29(3) 2011 under different agro-ecosystems and parameters, and so behavior will be different and to some extent determine the crop response, which in environmental terms can be reflected, as in this case, in different eiqs, showing the importance that each country possess updated databases and complete inventories of transgenic technologies that have been introduced and their possible effects (specifically effects related to the use of insecticides and herbicides). in addition to the calculation of the field eiq, the toxicology of each product category was reviewed, the four insecticides applied to control pests in the cultivation of conventional maize differ in their toxicological category (tab. 2). one of the insecticides used is classified in class i (extremely toxic), two within category iii (averagely toxic) and only one within class iv (slightly toxic). table 2. category toxicology of insecticides used in conventional technology in the corn crop. insecticide active ingredient toxicity category* atabron chlorfluazuron iv lorsban chlorpyrifos iii match lufenuron iii methavin methomyl i * categories established by the ica per decree 775 of 1990. while in the conventional technology, there was an average of 5.8 insecticide applications with four different insecticides and five applications with five different herbicides, in the transgenic technology only one application of one herbicide was recorded with zero insecticide applications. this behavior allows us to suggest that the evaluated crop cycle, growing area and transgenic technology showed an environmental gain, with which is associated a reduction of harmful effects of pesticide application, including: bioaccumulation, damage to target species, reduced diversity, pollution of water sources, soil pollution, elimination of mycotoxins in maize, among others (carpenter, 2011). for herbicides, it was found that all batches using transgenic technology applied finale to control weeds. tab. 3 indicates that this herbicide is in toxicity category iv (slightly toxic) which is consistent with studies reported by brookes and barfoot (2008). these authors concluded that in the case of herbicides, although applications do not always decrease, transgenic technology facilitates the adoption of chemical inputs friendlier to the environment and human health. herbicides are applied in a maize cycle with conventional technology; highly toxic, moderately toxic and slightly toxic. table 3. herbicides applied during conventional and transgenic production cycles of maize. herbicide active ingredient toxicity category* accent nicosulfuron iii atrazina atrazine iii gramoxone paraquat i tordon picloram + acid 2,4-d iii finale** glufosinate-ammonium iv * categories established by the ica per decree 775 of 1990. ** herbicide applied in the two technologies (conventional and transgenic). eiq in cotton for the cultivation of cotton, a different picture was presented to that found in the cultivation of corn for the two technologies. in this crop, a large number of applications was found as well as a large number of products for the control of both pests and weeds. because of this and in order to present a more complete analysis, calculations of insecticides and herbicides were reported separately for each technology, and eventually added together to obtain the total field eiq as mentioned above. likewise in transgenic technology in the sampled plots there were two different technologies, therefore calculations for field eiq were performed for each. insecticides tab. 5 presents toxicology information on the insecticides used in conventional technology, with 11 different pesticides applied with an average of 1.45 applications (tab. 4). all insecticides fit into the toxicity categories i, ii and iii, ie medium to highly toxicity (tab. 5). the total value of the eiq for pesticides in the conventional technology was 162.58 (tab. 5). table 4. calculated field eiq for pesticides in cotton, conventional technology (active ingredient in dose kg ha-1). conventional technology insecticide eiq active ingredient (%) dose no. applications total match 16.29 0.05 0.40 1.5 0.49 lorsban 4ec 26.85 0.25 1.13 2.0 15.17 karate 18.35 0.05 0.50 2.0 0.92 actara 25w 33.30 0.25 0.70 1.3 7.75 mectin 1.8 ec 34.68 0.18 0.35 1.0 2.18 regent 250 fc 88.25 0.25 0.35 2.6 20.54 methyl 35.20 0.80 2.00 1.5 84.48 larvin 80 23.30 0.34 1.50 1.0 11.88 spock 18 ew 36.35 0.18 0.50 1.0 3.27 nufos 4 e 26.85 0.44 1.20 1.0 14.18 rimon l 14.33 0.10 1.20 1.0 1.72 total eiq (field) insecticides 162.58 345ávila, chaparro-giraldo, and reyes: environmental effect of conventional and gm crops of cotton (gossypium hirsutum l.) and corn (zea mays l.) table 5. toxicology category of insecticides used in conventional technology for cotton. insecticide active ingredient toxicology category match e5 lufenuron iii lorsban 4ec chlorpyrifos regent 250 fc fipronil larvin 80 thiodicarb nufos 4 ec chlorpyrifos rimon l novaluron actara 25w thiamethoxam iispock 18 ew zeta cypermethrin methavin 90 ps methomyl mectin 1.8 ec abamectin i methyl methylparathion i tab. 6 shows the eiq values obtained for the two transgenic technologies found in the field: nuopal bg/rr and dp 455 bg/rr. for the first, there were 11 different insecticides with an average of 1.53 applications, obtaining an eiq of 270.87, while for the second technology (dp 455 bg/rr) there were 14 different insecticides with the same average application, and a field eiq of 252.29. these results suggest that the value of calculated field eiq will be affected primarily by the dose and the number of applications, since being a product index, the final value will increase or decrease based on these variables. it can be concluded that a product with a high eiq is related to the number of times and amount applied. the insecticides used in the two genotypes of transgenic technology belong to all types of toxicological categories (tab. 7), including three of category i, which is the highest category of toxicity. table 6. calculated field eiq for insecticides comparing the two transgenic technologies for cotton (active ingredient in dose kg ha-1). transgenic technology nuopal bg/rr insecticide eiq active ingredient (%) dose no. applications total match e5 16.29 0.05 0.43 1.50 0.53 lorsban 4ec 26.85 0.25 1.20 1.66 13.37 actara 25w 33.3 0.05 0.06 1.50 0.15 mectin 1.8 ec 34.68 0.18 0.63 1.00 3.93 regent 250 fc 88.25 0.02 0.34 2.25 1.35 methyl 35.20 0.80 2.00 2.50 140.80 larvin 80 23.30 0.48 1.44 1.40 22.55 spock 18 ew 36.35 0.18 0.50 2.00 6.54 nufos 4 ec 26.85 1.80 1.20 1.00 58.00 rimon l 14.33 4.80 0.20 1.00 13.76 methavin 90 ps 22.00 0.90 0.50 1.00 9.90 eiq (field) partial for insecticides 270.87 transgenic technology dp 455 bg/rr insecticide eiq active ingredient (%) dose no applications total match e5 16.29 0.05 1.40 1.25 1.43 regent 250 fc 88.25 0.02 0.35 3.33 2.06 methyl 35.20 0.80 1.80 2.40 121.65 actara 25w 33.30 0.05 0.08 1.50 0.20 mectin 1.8 ec 34.68 0.18 0.5 1.00 3.12 spock 18 ew 36.35 0.18 0.50 3.20 10.47 larvin 80 23.30 0.48 1.30 1.00 14.54 lorsban 4ec 26.85 0.25 1.25 1.00 8.39 latigo ec 36.35 0.50 1.00 1.00 18.18 lannate 20 22.00 0.90 1.00 1.00 19.80 orthene 75 sp 24.88 0.75 0.70 2.00 26.12 efectrina 200 36.35 2.00 0.35 1.00 25.45 insectrina 20 ec 36.35 0.02 0.35 1.00 0.25 dimilin 25 25.33 0.25 0.10 1 0.63 eiq (field) partial for insecticides 252.29 table 7. toxicology category of insecticides used in the transgenic technology. insecticide active ingredient toxicology category ica dart 15 sc *** teflubenzuron ivdimilin 25 *** diflubenzuron match e5 lufenuron iii lorsban 4ec chlorpyrifos regent 250 fc fipronil larvin 80 thiodicarb nufos 4 ec chlorpyrifos rimon l novaluron orthene 75 sp *** acetate actara 25w thiamethoxam ii spock 18 ew zeta cypermethrin methavin 90 ps methomyl efectrina 200 cypermethrin insectrina 20 ec cypermethrin latigo ec chlorpyrifos mectin 1.8 ec abamectin i methyl methylparathion i *** the only applied insecticides in technology dp 455 bg / rr. for the cultivation of cotton, there were no differences in relation to partial eiq field values for insecticides between conventional technology and transgenic technology. this indicates that for this crop in the municipality of el espinal and the first half of 2009, transgenic technology offers no environmental benefits compared to conventional technology in pest control since the eiq recorded higher values and more products with higher average applications. this would suggest that the cotton crop pests are generating some resistance to the transgenic plants. reported values for cotton, as mentioned above, are published only for the technology of lepidopteran insect 346 agron. colomb. 29(3) 2011 resistance (lir) or herbicide tolerance (ht), independently. we found that by the year 2009, in china, for lir technology, conventional cotton earned a eiq of 126 while the 83-transgenic technology in india for conventional cotton had an eiq of 70 and for the transgenic technology index, a value of 34 (brookes and barfoot, 2011). so, for other countries, transgenic technology provides benefits in terms of consumption of insecticides when compared with its conventional counterpart, behavior that was not observed in the assessed area. herbicides the tab. 8 shows the findings with respect to herbicides applied under conventional technolog y and the two transgenic technologies for cotton. for the case of the conventional technology, there were five different herbicide applications, averaging 1.36 applications and a field eiq value of 101. for the transgenic genotype nuopal bg/rr, 3 different herbicides were seen with an average application of 1.23 and a field eiq 64.87. finally, for genotype dp 455 bg/rr, four different herbicides were seen with an average application of 1.17 and a field eiq of 72.51. table 8. field eiq calculated for herbicides comparing the two transgenic and conventional technologies for cotton (active ingredient in dose kg ha-1). nuopal bg/rr herbicide eiq active ingredient (%) dose no. applications total round up brio 15.33 0.48 2.32 1.71 29.19 star 15.33 0.41 2.75 1.00 17.28 glifosol 15.33 0.48 2.50 1.00 18.40 total eiq (field) herbicides 64.87 dp 455 bg/rr herbicide eiq active ingredient (%) dose no. applications total round up brio 15.3 0.48 2.35 1.71 29.51 star 15.33 0.41 2.75 1.00 17.28 glifosol 15.33 0.48 3 1.00 22.08 finale 20.2 0.15 1.2 1.00 3.64 total eiq (field) herbicides 72.51 conventional technology herbicide eiq active ingredient (%) dose no. applications total dualgold 22.00 0.96 1.06 1.00 22.39 round up brio 15.33 0.48 2.00 1.50 22.08 karmex 26.47 0.80 1.00 1.66 35.15 finale 20.20 0.15 1.13 1.66 5.68 star 15.33 0.41 2.50 1.00 15.71 total eiq (field) herbicides 101.01 unlike findings with insecticide, herbicide applications for the calculated field eiq showed a reduction for transgenic technologies, about 30 points, compared to the conventional, indicating that for the specific case of weed control, a reduction of the effect environment is linked to the consumption of these products, however it is important to note that this reduction could be because the conventional technology used a greater number of products (five) than the transgenic technology. all herbicides used in the two transgenic technologies are in toxicity category iii, as shown in tab. 9. table 9. toxicology category of herbicides used in conventional and transgenic technology in cotton. herbicide active ingredient toxicology category ica dualgold metolachlor iii karmex diuron finale glufosinate r brio n phosphonomethyl star glyphosate glifosol the results obtained for cotton indicate that it is a crop more susceptible to attack by pests, generates a greater environmental effect linked to the consumption of insecticides, which was also observed in both transgenic technologies evaluated in the field, thus the gm technology did not generate an environmental benefit in the assessed area and period, so case-by-case studies are vital, over time, that may show some variation with respect to the use of insecticides to determine whether or not to implement any transgenic technology effectively in a particular growing area. finally, tab. 10 summarizes the findings for each technology. the total value of the field eiq for conventional technology was 263.59, for the transgenic genotype nuopal bg/rr, 263.59 and the transgenic genotype dp 455 bg/ rr, 324.79. essentially, the results show that for cotton cultivation in the municipality of el espinal and during the first half of 2009, transgenic technology offered no environmental advantage over its conventional counterpart. the values reported in this paper are similar to those reported for transgenic crops in other parts of the world. for ht cotton, for example, field eiq values were reported in china of 1.35, for mexico 1.62, and argentina and south africa, 27, 54 (brookes and barfoot, 2006). this is probably explained by the characteristics of tropical agriculture with very high populations of insect pests and weeds expressed 347ávila, chaparro-giraldo, and reyes: environmental effect of conventional and gm crops of cotton (gossypium hirsutum l.) and corn (zea mays l.) throughout the culture, and use of varieties developed for temperate conditions, which would be less efficient in tropical ecosystems. this matter deserves a full research program. on the other hand, legal problems were verified between the guilds of cotton producers and the company that owns the transgenic technology. these problems could lead to a crisis of confidence in the technology by farmers, possibly leading to transgenic genotypes being treated like conventional ones. in any case, the confederación colombiana del algodón (conalgodón) sued coacol, the company holding the rights to transgenic technology, based on losses observed in the 2008-2009 cotton season. the ica, by resolutions 050 and 051, february 18, 2010, imposed an administrative penalty and a fine of $512,000,000 cop against coacol for misleading propaganda (portafolio, 2009). subsequently, by resolution 846 of 17 february 2011, the ica reversed the sanction, possibly because the process that led to the penalty omitted information and did not comply with the relevant notifications to the multinational (portafolio, 2011). a study for 10 years in the u.s. for th cotton and conventional cotton found eiq field values of 51.8 and 46.3 respectively (brookes and barfoot, 2009). in this study, the authors suggested that there are no numerical differences that can convey an environmental benefit from transgenic technology in cotton cultivation, which coincides with what is being reported in this paper. conclusions with the use of the transgenic corn hybrid herculex iò, insecticide applications are reduced to zero and to only one application of herbicides. while in the conventional technology, there are 5.8 insecticide applications and five herbicide applications. the result was a field eiq of 3.03 for transgenic technology and 42 for conventional technology. this shows environmental benefits in the application of transgenic technology in the cultivation of corn, in the municipality of valle de san juan, in the second half of 2009. for the cultivation of cotton in the area of el espinal, in the second half of 2009, gm technology offers no environmental benefits since the field eiq calculated for the two transgenic technologies in the field were higher than that found for the conventional technology. clearly, this outcome may have influenced the legal problems between the guilds of producers and the company that owns the transgenic technology. the eiq index of kovach et al. (1992) allowed us to establish the environmental effects through quantitative analysis, allowing comparisons between different technologies applied to agriculture. the results of this study are applicable only to the comparative analysis of transgenic technology and conventional technology, used in maize cultivation in the municipality of valle de san juan, and cotton cultivation in the municipality of el espinal in the department of tolima (colombia) during the first half of 2009. to reach more general conclusions, we need to monitor crops and technologies in different agro-ecosystems and production for several periods. the numerical difference found in eiq values for different countries and the same crop show the importance of caseby-case and region by region studies. for each transgenic event, conventional genotype and determined region, the conditions placed on the crop are different, therefore the range of environmental effects are also different and generate quantitative variations in the calculated index. literature cited amman, k. and b. garden. 2004. the impact of agriculture biotechnology on biodiversity. a review. university of bern, bern, suiza. brookes, g. and p. barfoot. 2006. brief 36 gm crops: the first ten years – global socio –economic and environmental impacts. briefs no. 36. international service for the acquisition of agri-biotech applications (isaaa), ithaca, ny. brookes, g. 2008. el impacto del uso del maíz mg resistente a insectos en europa desde 1998. int. j. biotechnol. 10(2-3), 148-166. brookes, g. 2011. gm crops: global socio-economic and environmental impact 1996-2009. pg economics, london. table 10. calculated field eiq for insecticides and herbicides comparing the two transgenic and conventional agricultural technologies. crop technology eiq field insecticide herbicide eiq total cotton conventional 162.58 101.01 263.59 nuopal bg/rr (gm) 270.87 64.87 335.75 dp 455 bg/rr (gm) 252.29 72.51 324.79 348 agron. colomb. 29(3) 2011 brookes, g. and p. barfoot. 2008. global impact of biotech crops: socio economic and environmental effects, 1996-2006. agbioforum 11(1), 21-38. brookes, g. and p. barfoot. 2009. focus on environmental impact. biotech crops: evidence, outcomes and impacts 1996 – 2007. agbioforum 12(2), 184-208. carpenter, j. 2011. impacts of gm crops on biodiversity. gm crops 2, 1-17. dale, p., b. clarke, and e. fontes. 2002. potential for the environmental impact of transgenic crops. nature 20, 567-574 ghosh, k. and c. jepson. 2005. genetically modified organisms in crops production and their effects on the environment: methodologies for monitoring and the way ahead. fao, rome. herrera e., l.r. 2000. genetically modified crops and developing countries. plant physiol. 124, 923-925. james, c. 2010. global status of commercialized biotech/gm crops. brief no 42. international service for the acquisition of agribiotech applications (isaaa), ithaca, ny. kleter, g., r. bhula, k. bodnaruk, k. carazo, a. felsot, c. harris, a. katayama, h. kuiper, k. racke, b. rubin, y. shevah, g. stephenson, k.tanaka, j. unsworth, r. wauchope, and s. wong. 2007. altered pestice use on transgenic crops and the associated general impact from an environmental perspective. pest manag. sci. 63, 1107-1115. kleter, g. h. kuiper. 2003. assesing the environmental impact of changes in pesticide use on transgenic crops. en: proceeding of the frontis worshop on environmental cost and benefits of trangenic crops. wageningen, the netherlands. kovach, j., j. petzoldt, j. degnil, and j. tette. 1992. a method to measure the environmental impact of pesticides. bul. 139. new york’s food and life sciences, new york, ny. nap, j., p. metz, m. escaler, and a. conner. 2003. the release of genetically modified crops into the environment. plant j. 33, 1-18. pierre, f. and p. betancourt. 2007. residuos de plaguicidas organoclorados y organofosforados en el cultivo de cebolla en la depresión de quibor, venezuela. bioagro 19, 69-78. portafolio, 2009. ica sancionó a monsanto por semillas ogm de algodón. in http://www.swissaid.org.co/kolumbien/global/ pdf/ica_sancion__a_monsanto_por_semillas_ogm_de_ algod_n.pdf; consulted: march, 2011. portafolio, 2011. ica reversa una sanción a la multinacional monsanto. in http://w w w.portafolio.com.co/noticias/pais/icareversa-una-sancion-la-multinacional-monsanto; consulted: march, 2011. pradel, w., g. forbes, o. ortíz, d. cole, s. wanigaratne, and l. maldonado. 2009. use of the environmental impact quotient to estimate impacts of pesticide usage in three perucvian potato production areas. working paper 2009 – 2. cip, lima. ramírez, m. and j.l. jacobo. 2002. impacto ambiental del uso de plaguicidas en huertos de manzano del noroeste de chihuaha, méxico. rev. mex. fitopatol. 20, 168-173. agronomla colombiana, 1993, volumen x. n(jmero 2: pfjg. 144 150 comparacion de seis insecticidas protectantes en el control de sitophilus orizae (l). y sitotroga cerea/ella (oliver) en trigo almacenado 1 comparison of six protectant insecticides in the control of sitophy/us oryzae (l.) and sitotroga cerea/ella (oliver) in stored wheat. héctor aldana 2, reinaldo pinto 3, cesar acuña 4, y marcos cabezas 4. resumen entre mayo de 1991 y septiembre de 1992, se realizó una investigación en el fin de observar el efecto residual de seis insecticidas protectantes en trigo almacenadodurante 120 dlas. la experimentación tuvo lugar en el centro de investigaciones agropecuarias de tibaitatá, localizado a 2.543 m.s.n.m., cuya temperatura y humedad relativa promedias son de 12,9°c y 79%. dentro de la bodega, los promedios de temperatura y humedad relativa fueron de 16°c y 64%. los insecticidas se probaron en tres dosis, utilizando los insectos sitophi/us oryzae (l.) y sitotroga cerea/era(olivier). en el primer insecto, los productos que tuvieron alta mortalidad hasta el final del experimento fueron, en su orden, pirimifos-metil, de~ametrina, fenitrotin y cytlutrin, en dosis de 4,0; 0,37; 4,0 y 3,0 mg/kg (ppm), respectivamente. en s. cerea/el/a, los productos mas eficientes fueron, en orden descendiente, deltarnetrina, pirimifosmetil, fenitrotionycytlutrin, en dosis iguales a las mencionadas anterioremente. en ambos insectos, diclorvos en las tres dosis y malathion, en 4 mg/kg, a los 60dras, perdió su efecto y malathion, en 8'y 12 mglkg, fue inefectivo a los 90 días. los residuos dejados por los insecticidas en el grano, en ninguna de las dosis empleadas, supera'investigación realizada con el apoyo y colaboración, del grupo multidisplinario de trigo, del instituto colombiano agropecuario (ica). 'profesor, facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. apartado aéreo 14490, santafé de bogotá d.c. 'ingeniero agrónomo. instituto colombiano agropecuario (ica), santafé de bogotá. d.c. 'ingeniero agrónomo. 'en la prueba de tukey, los tratamientos con la misma letra no difieren a un nivel del 5% de probabilidad. 144 ron los limites máximos de residuos permitidos por omsyfao. palabras claves: granos almacenados, plagas de almacenados, insecticidas protectantes. surrmary a research was conducted to observ the residual effect of six protectant insec!icides in wheat stored for 120 days. the research was conducted at the agricultural research center of tibaitatá with an average temperature of 12.9°c and 79% relative humidity. the storage conditions were 16°c and 64% relative humility. three dosages ofinsec!icides were used against s. oryzae (l.) and s. cerea/ella (oliver). pirimifos-metil, deltametrina, fenitrotin and cytlutrin at dosages of 4.0,0.37,4.0, and 3.0 mg/kg. (ppm) respectively controlled s. oryzae effectively. deltametrina pirimifos fenitrotin and cyflutrin used at the same dosages, controlled s. cerea/ella. the effectiveness of the control followed the same order as the insecticides listed. diclorvos in three dosages and malathion at 4.0 mglkg lost efectivity alter 60 days of the appliation for both species. malathion at 8.12 mg/kg was not effective after 90 days of application. grain insecticide residues were not higher than the maximun allowed by the oms and fao for all dosages. introduccion el trigo es un cereal de gran importancia nacional, ya que, anualmente, se consumen 863 mil toneladas, de estas 792 mil son importadas y 71 mil, de producción nacional (fenaice, 1992). el trigo almacenado de ambas procedencias está sometido al ataque de muchas especies de plagas, de las cuales, la principal son los insectos. los insectos que producen mayores daños son el gorgojo del arroz (sitophi/us oryzae l.) y la pol.la de los cereales (sitotroga cerea/ela oliver). en caso de no controlarlos bien durante los 4 a 7 meses que permanece en depósito, éstas y otras especies de insectos provocan pérdidas en el grano mayores del 10%. el control de insectos que causan daños a los granos almacenados debe ser integral, esto es, que contemple medidas preventivas, utilización de enemigos naturales y métodos ffsicos y qulmicos (insecticidas). el uso de métodos qulmicos, muchas veces, se hace indispensable, más aún en las condiciones tropicales de altas temperaturas y humedades relativas que favorecen el desarrollo rápido de los insectos. dentro de los insecticidas empleados, están los fumigantes, los cuales no tienen efecto residual y los protectantes que evitan por algún tiempo, la multiplicación de los insectos en el grano. el efecto posterior al tratamiento de los insecticidas protectantes depende del producto en si (el principal factor), de las dosis y condiciones del grano y del ambiente climático en el depósito. para lograr buenos resultados con tales insecticidas, éstos se deben seleccionar y utilizar de acuerdo con tiempo, que pueden y que se requiere proteger el grano. el objetivo de la presente investigación fué el de comparar el efecto residual de seis insecticidas protectantes en trigo a través de varias evaluaciones de mortalidad de los dos insectos mencionados, durante cuatro meses de almacenamiento. revision de literatura la zona tropical se caracteriza porteneraltas temperaturas y humedades relativas durante la mayor parte del año. condiciones que son propicias a la multiplicación de los insectos en los alimentos (eguatu, 1987). manojlovic (1989) demuestra que s. cerea/eoay s. oryzae son los insectos primarios de mayor importancia en las pérdidas cualitativas y cuantitativas de trigo almacenado. mora (1978) reporta un número aproximado de 60 especies de insectos que atacan los granos de cereales y leguminosas, de las cuales las más importantes s. cerea/el/a, rhizopertha dominica (f) y s. oryzae. en colombia, en clima cálido, la incidencia de r. dominica y s. oryzae en cereales es alta. en clima frío, la presencia del primer insecto es casi nula, en cambio, son muy frecuentes s. oryzaey s.cerea/ela, principalmente en maíz ytrigo (trochez, 1977; cleves y aldana, 1987). en todo el mundo,los insectos conforman e180% de la problemática actual relacionada con las pérdidas de granos almacenados (champ, 1977). trochez (1977) encontró en el valle del cauca (temperatura promedio de 25°c), una pérdida del 10% en trigo almacenado durante cuatro meses, guillen (1985) evaluó malathion, folithion y pirimifosmetil en el control de s. oryzae en malz. usando dosis de 10 ppm, los dos últimos productos mantuvieron el grano libre de insectos durante ocho meses de almacenamiento y, con malathion, la infestación al final fué de 90%. pereira dos santos (1990), para el control de s. oryzae, evaluó 22 insecticidas para granos, incluyendo mezclas de algunos de ellos. el insecticida de efecto más prolongado fué pirimifos-metil en dosis de 10 ppm, seguido de deltame trina en dosis de 0.3 ppm. ambos superaron al malathion, inclusive en dosis de 40 ppm. samson y otros (1989), en trabajos realizados en arroz para el control de r. dominica y s. oryzae, probaron fenitrotion, pirimifos-metil, clorpirifos-metil, metacrifos y deltametrina, bajo condiciones de 30°c de temperatura y 70°c de humedad relativa. al cabo de 9 meses de almacenamiento, el compuesto más efectivo fue clorpirifos-metil, seguido de pirimifosmet fenitrothion y deltametrina. los residuos dejados por un insecticida en productos alimenticios, dependen de la naturaleza del mismo, del tiempo transcurrido, del contenido de humedad del alimento y de la remperatura en el depósito. a mayor temperatura es más rápida la desnaturalización del compuesto (heuser, 1990); de lavaur, 1980). la comisión del codex alimentario de la fao y de la organización mundial de la salud (1989) señala como limites máximos de residuos de pesticidas en granos y, para malathion, primifosmetil, fenitrotion, diclorvos y deltametrina, fija, 8; 10; 10; 2 y 1 ppm, respectivamente. 145 materiales y metodos el experimento se realizó en una bodega del instituto colombiano agropecuario, en el ci tibaitatá, durante el periodo comprendido entre mayo de 1991 y septiembre de 1992. esta localidad está a 2.543 m.s.n.m., con precipitación pluvial promedio de 647 mm, 12,9"c de temperatura promedio y, 79% de humedad relativa promedio. para obtener los insectos necesarios en la investigación, se hicieron crlas masivas de s. oryzae y s. cerea/ella en el laboratorio de entomologla de granos almacenados de la universidad nacional de colombia, en santafé de bogotá. como sustrato, se utilizó trigo de la variedad icatenza, tratado previamente con elinsecticida fosfuro de hidrógeno, como fumigante, con el objeto de dejarlo libre de plagas. el grano, al iniciar el experimento, tenia 13,4% de humedad, peso volumétrico de 75 kg/hectolitro y 94% de germinación. los seis insecticidas protectantes para granos almacenados que se probaron fueron cuatro organofosforados (malathion, diclorvos, fenitrotiny pirimifos) y dos piretroides (cyflutrin ydeltametrina). de cada producto se usaron tres dosis, 4; 8 y12 ppm (mg/kg) para organofosforados; 1; 2 y3 ppm para cyflutrin, y o,25;o,37yo,50 ppm paradeltrametrina. elproducto comercial empleado como fuente de deltametrina contiene butóxido de piperonilo. cada una de las 114 unidades que comprendieron los experimentos tenia 2 kg de trigo, depositados en un frasco plástico de 3,5 litros de capacidad. al comienzo de experimentos, el trigo de cada unidad experimental se trató con la dosis respectiva de insecticida y todos los recipientes se dejaron en un sitio determinado y se distribuyeron de acuerdo con el diseno experimental. de ellos,lo misrnoque de las unidades testigo, se tomaron, en los programados muestras, para probar mortalidad de insectos durante cuatro meses de almacenamiento. para la aplicación de los insecticidas al trigo de las unidades experimentales, se utilizó el método de samson (1989), el cual consistió en que el grano de cada unidad se extendió en capa delgada sobre una bandeja y se le aplicó el producto, por medio de un atomizador manual y luego el grano tratado se depositó en el recipiente, el cual se sacudió fuertemente, con el objeto de que el grano se estuviese mas directamente en solución del insecticida y, en seguíi46 da, se tapó la boca de cada frasco con un pedazo de tela de tul. la actividad de cada insecticida y sus dosis, a través del tiempo de almacenamiento del trigo, se estableció en función de la mortalidad de los insectos y, para ello, se tomaron muestras de las unidades experimentales y, en ellas se colocaron insectos de s. oryzae, a las 24 horas ya los 30; 60; 90 y 120 dlas después de la aplicación única de los insecticidas. para s. cerea/ela, laprimera infestación se hizoa los 8 dlas y las siguientes cada 30 dlas. para s. oryzae, las evaluaciones de mortalidad se hicieron ocho dlas después de las infestaciones y para s. cerea/ela, 15 dlas mas tarde, siguiendo los métodos de guillen (1985) y samson (1989). las infestaciones con s. oryzae se realizaron con 100 adultos de menos de una semana de nacidos y empleando 100 g de trigo tomados de cada unidad experimental y depositados en frascos de 250 mi y la evaluación se realizó contando insectos vivos y muertos. en s. cerea/e//a,1a infestación se efectuó con huevos, de acuerdo a la metodologla de madrid (1982). a cada muestra se le colocaron 50 mg de huevos, sabiendo que este peso contenla 450 huevos y para disminuir la actmdad embrionaria, los huevos se colocaron en pequeflos frascos de vidrio y, se llevaron a nevera a8°c. seis horas antes de la infestación se pasaron a un cuarto climatizado a 25°c. igual que en el caso anterior, la muestra de trigo fué de 100 g y las evaluaciones se realizaron 15 dlas más tarde, que es tiempo suñclente para la emergencia de las larvas. con el fin de separar las larvas, yel contenido de cada frasco se tamizo y, luego se contaron las larvas muertas y vivas, mediante la utiización de un microscopio. el diseno estadlstico utilizado fue de bloques completamente al azar, con tres repeticiones y factorial 6x3, cuyos factores fueron los seis insecticidas y las tres dosis. se organizaron dos experimentos separados, uno para s. oryzae y otro para s. cerea/ella. para los análisis de resultados, se utilizó un modelo estadlstico de la forma: siendo: y = ijk respuesta a cada combinación de factores ~ = media general = efecto de los insecticidas d¡ efecto de las dosis bk = efecto de los bloques e = error experimental " para determinar los residuos de insecticidas, se tornaron 1,5 kg de trigo de cada una de las muestras con las dosis de los insecticidas probados. los residuos de los organofosforados se comprobaron en el laboratorio de insumos agrlcolas dellca en tibaitatá y las muestras para análisis de residuos de los piretroides, se enviaron a las respectivas casas fabricantes. durante la experimentación, se tomaron datos de temperatura y humedad relativa dentro de la bodega, mediante un higrotermógrafo de gráfica semanal. la toxicidad y nombre comercial de los insecticidas probados fueron: -cyflutrin: toxicidad, dl 50 oral (ratas) 500 mg/kg. nombre comercial, solfac 050 e. -deltrametrina + butóxido de piperonilo: toxicidad, dl 50 oral (ratas) 750 mg/kg. nombres comerciales, k-obiol ce 25, decís 2.5 ce. -ciclorvos: toxicidad, dl 50 oral (ratas) 56 mg/kg. nombrescomerciales, nuván50ce, vapona, ddvp, verdisol y otros. -fenitrothion: toxicidad, dl 50 oral (ratas) 250 mg/ kg. nombres comerciales, sumithion, foiithion. -malathion: toxicidad, dl 50 oral (ratas) 1300 mg/ kg. nombres comerciales, malathion 57 ce, fyfanon y otros. -pirimifos-metil: toxicidad, dl 50 oral (ratas) 2050 mg/kg. nombres comerciales, actellic 50, actellic. resultados y discusion 4.1. mortalidad de s. oryzae en el cuadro 1, se resumen los resultados de mortalidad del insecto y en cada evaluación, se comparan entre si utilizando la prueba de tukey. a las 24 horas, la mayor parte de los tratamientos presentaron una mortalidad total. diclorvos en 4 ppm y cyflutrin en 1 y 2 ppm tenlan un control ligeramente inferior a los dem~ tratamientos. a los 30dlas, diclorvos, en sus dosis inferiores, bajó significativamente en eficiencia y, en la dosis mayor, comenzó a disminuirla. malathion y cyflutrin, en las dosis inferiores, empezaron a ser deficientes. los demás tratamientos produjeron una mortalidad total o cercana a ella. a los 60 dlas, diclorvos perdió su eficiencia al igual que malathion en 4 ppm. los otros tratamientos, comparados entre si, tuvieron un control similar, excepto cyflutrin que fue un poco inferior después de 90 dlas, malathion perdió, en mayor grado, su eficiencia en las dos dosis inferiores .. todas las dosis de pirimifos-metil hicieron un control total, al igual que fenitrothion en 12ppm. este último mantuvo buena mortalidad en las dosis inferiores. deitametrina, en las dos dosis mayores, tuvo una mortalidad buena. después de 120 dlas, fenitrotion, pirimofos-rnetil y deltametrina hicieron buen control. cyflutrin, en 3 ppm, conservó alguna residualidad. los demás tratamientos, un más que otros, perdieron su eficacia. lamortalidad natural (testigo) de los insectos estuvo entre 2y.7%, semejante a la de diclorvos en las dos últimas evaluaciones y a la de malathion en la última evaluación. 4.2. mortalidad de s. cerea/ella en el cuadro 2, se muestra la mortalidad de este insecto a los 8, 38; 68; 98 y 128 dlas después de aplicados los productos. a los 8 dias, la mortalidad en todos los tratamientos fue alta y similar, aunque en ninguno de ellos, fué total. después de 38 dias, diclorvos en 4 ppm fue inferior y diferente de todos los demás tratamientos, los cuales, en cuanto a control, unos fueron mayores que otros, pero próximos entre si. 147' cuadro 1. prueba de tukey para el porcentaje de mortalidad de s. oryzae en trigo almacenado producida por tres dosis insecticidas, en evaluaciones hechas a las 24 horas, y a los 30; 60; 90 y 120 dlas. tibaitatá. 1992. tratamientos porcentaje de mortalidad comparación de medias productos ppm 24 horas 30 días 60 dias 90 días 120 dias fenitrotion 4 100,00 a 100,00 a 99,33 a 95,ooab 91,56 ab 8 100,00 a 100,00 a 100,00 a 98,00 a 96,33ab 12 100,00 a 100,00 a 100,00 a 100,00 a 98,00 a pirimifos4 100,00 a 100,00 a 100,00 a 100,00 a 5,67 ab metil 8 100,00 a 100,00 a 100,00 a 100,00 a 100,00 a 12 100,00 a 100,00 a 100,00 a 100,00 a 100,00 a oiclorvos 4 97,00 bc 53,00 o 17,67 bcd 4,67e 1,00 e 8 100,00 a 81,67 c 22,67 bcd 6,67 e 1,00 e 12 100,00 a 90,00abc 30,00 bcd 5,67 e 2,33 e malathion 4 99,ooab 83,67 bc 34,67 co 16,67 e 4,00 e 8 100,00 a 98,67 ab 86,00 a 23,67 de 18,33 de 12 100,00 a 100,00 a 97,00 a 63,00 bcd 31,67 o cyf1utrin 1 94,00 c 88,67 bc 87,67 a 32,33 de 33,33 o 2 97,33 bc 97,67 abc 78,67 ab 47'oocoe 36,00 co 3 100,00 a 100,00 a 75,00 a 71,33 bc 70,67 bc oeltametrina 0,25 100,00 a 100,00 a 97,00 a 82,67 abc 75,00 b 0,37 100,00 a 100,00 a 94,00 a 96,33ab 98,67 a 0,50 100,00 a 100,00 a 100,00 a 95,67 ab 94,67 ab testigo 0,000 9,67 e 7,330 2,00 f 2,67 e 1/ en la prueba de tukey, los tratamientos con la misma letra no difieren a un nivel del 5% de probabilidad. a los 68 dlas, fueron ineficientes las tres dosis de oiclorvos y la más baja fue la de malathion. los demás productos y dosis fueron efectivos y similares entre si. a los 98 dlas después de la aplicación de los insecticidas, sobresalieron en mortalidad las tres dosis de pirimifos-metil y las mayores de fenitrotin y oeltametrina. las otras dosis de oeltametrina y fenitrothion y la mayor de cyf1utrin hicieron buen control y fueron similares entre si. los demás tratamientos fueron ineficientes. finalmente, a los 128 dlas, las tres dosis de pirimifosmetil, la mayor de fenitrothion y las dos mayores de oeltrametrina realizaron buen control y fueron similares entre si. las dos dosis menores de fenitrothion fueron inferiores, pero, en mortalidad, proximas a las anteriores. los demás tratamientos perdieron su eficiencia, uno mas que otros. en las dos últimas evaluaciones, la mortalidad del testigo, o mortalidad natural, fué similar a la de oiclorvos. 148 3. modelos de regresion para prediccion de mortalidad con el objetivo de definir el comportamiento de los productos en cuanto a residualidad, se utilizaron modelos de regresión para la predicción de mortalidad de s. oryzae y s. cerea/ela (cuadros 1 y 2), en función del tiempo (dlas) de almacenamiento. en pirimofos-metil y fenitrotion, se determinó la ecuación de regresión, sólo, para la dosis inferior, por ser similar a las dos mayores. de oiclorvos y malathion, solo, se obtuvo la ecuación de regresión para las dosis mayores, debido a la pérdida de eficacia a través del tiempo, que es mayor en las dos dosis bajas. en cyf1utrin y oeltrametrina, para determinar la mejor de las tres dosis, se utilizó la prueba de homogeneidad de pendientes de regresión (steel y torrie, 1980) para cada una de las tres dosis y se encontró que la mejor dosis, para el primer producto, fue la mayor y, para el cuadro 2.prueba de tukey para porcentaje de mortalidad de s. cerea/eraen trigo almacenado producida por tres dosis de seis insecticidas, en evaluaciones hechas a los 8, 38, 68, 98 y 128 dias. tibaitata, 1992. 5/ tratamientos porcentaje de mortalidad comparación de medias productos ppm 8 días 38 días 68 días 98 días 128 días fenitrotion 4 95,18 a 91,33 ab 90,44 a 89,26ab 86,37 abc 8 97,18 a 93,77 a 93,40 a 89,63ab 89,33 ab 12 98,22 a 92,52ab 91,18 a 81,48 a 90,29 a pirimifos4 98,00 a 93,70 a 92,08 a 91,40 a 89,92 a metil 8 97,62 a 95,48 a 92,67 a 92,81 a 91,33 a 12 98,45 a 94,96 a 95,11 a 92,59 a 92,44 a oiclorvos 4 97,40 a 69,48 b 41,26 bc 23,26 g 20,22f 8 95,18 a 84,89ab 55,48 b 24,96 g 22,00 f 12 97,41 a 90,07 ab 53,63b 27,78 g 29,22 f malathion 4 92,15 a 79,63ab 51,63 b 35,56 fg 19,41 f 8 96,67 a 93,92 a 81,48a 50,29 ef 27,18 ef 12 94,37 a 92,37 ab 88,52 a 59,03 de 33,85 e cyflutrin 1 94,52 a 87,40ab 83,10 a 65,92 cd 54,66 d 2 95,18 a 93,85 a 88,07 a 76,59 bcd 63,33 o 3 97,70 a 94,89ab 89,63 a 85,48ab 80,52 bc oeltametrina 0,25 94,00 a 92,96 ab 90,37 a 83,26abc 79,11 c 0,37 98,00 a 95,85 a 94,66 a 90,74ab 92,07 a 0,50 98,44 a 93,40ab 5,04 a 90,51 ab 92,81 a testigo 17,92 b 19,6 c 20,44c 19,33 g 20,44 f cuadro 3.modelos de regresión lineal de porcentaje de mortalidad de s. oryzae producida por los insecticidas en función del tiempo (dfas) de almacenamiento del trigo. tratamientos ecuacion de regresion r2 productos ppm fenitrotion 4 101,585 0,073 x 0,8472 pirimifos-metil 4 100,889 0,029 x 0,5033 oiclorvos 12 102,1040,938 x 0,9055 malathion 12 113,502 0,584 x 0,8192 cyflutrin 3 101,046 0,293 x 0,8211 oeltametrina 0,37 99,072 0,021 x 0,1467 testigo 4,837 o,ooa x 0,0096 cuadro 4. modelos de regresión lineal, de porcentaje de mortalidad de s. cerea/ella producida por los insecticidas en función del tiempo (dlas) de almacenamiento del trigo. tratamientos ecuacion de regresion r2 productos ppm fenitrotion 4 94,844 0,065 x 0,9340 pirimifos metil 4 97,047 0,060 x 0,8590 oiclorvos 12 105,260 0,714x 0,9350 malathion 12 108,438 0,524 x 0,8909 cyflutrin 3 99,276 0,145 x 0,9864 oeltametrina 0,37 98,022 0,056 x 0,8562 testigo 18,548 + 0,015 x 0,4758 149 segundo, la dosis media. los resultados definitivos se indican en los cuadros 3 y 4. conclusiones -después de 120 dlas de almacenamiento del trigo, los mejores insecticidas, en cuanto a mortalidad de s. oryzae, fueron en su orden pirimifos-metil, deltametrina y fenitrothion, en dosis de 4,0; 0,37 y 4,0 mg/kg (ppm) respectivamente. cyfiutrin, en 3 ppm, ocupó el cuarto lugar con eficiencia un poco inferior a los anteriores. en s. cerealela, los más eficientes fueron, ensu ordendeltametrina,pirimifosmetil, fenitrotin y cyfiutrin, en dosis iguales a las anteriores. -en s. oryzae, diclorvos,en lastres dosis,ymalathion, en 4 ppm, perdieron eficacia a los 60 dfas, lo mismo que para s.cerealellaa los68 dfasdealmacenamienlo del trigo. a los 90 dfas, en s. oryzaey, a 98dfas, en s. cerealeda, las otras dos dosis de malathion no tenfan residualidad. -los residuos dejados por los insecticidas en eltrigo tratado, en ninguna de las dosis, superaron los limites máximos permitidos por la organización mundial de la salud (oms) y la fao. los residuos de los insecticidas (mgikg), en las dosis mayores, fueron diclorvos: 0,008, malathion: 1,00, cyfiutrin: 1,37, fenitrothion 2,20 y pirimifos-metil 9,00. de deltametrina no se recibieron los resultados de residuos de laboratorio, no obstante, la dosis mayor empleada de 0,5 mglkg es inferior a la permitida por omsy fao. literatura citada 1.cleves, l.d.; aldana, h.m. evaluación de las pérdidas ocasionadas por sitophilus oryzae l. en maíz, sorgo y arroz en condiciones controladas de almacenamiento. en: acogranos, v. 3 no. 3, bogotá, p. 10-19. 1987. 2.champ, b.r; ryland, g.j. the role of residual pesticides. in: stored product insecl control. international work conference of stored products research. oxford, pergamo press, v. 13, no. 13, p. 99-101.1977. 3.egwatu, r.t. current status of conventional insecticides in the management of stored product insect pest in the tropics. insect science aplication. v. 8, no. 4, 5 y 6. london, p. 695-701. 1987. 150 4.food ano agricul ture organization of de united nations (fao) codex maximun limits for pesticide residues. rome, codex alimentarius cominission, sp. 1989. 5.federacion nacional de cerealistas (fenalce). hoja económica, bogotá, fenalce. 1983. 6.guillen a, l.a. evaluación de cuatro tratamientos utilizados para el control de gorgojo del maíz sitophi/us zeamays. san pedro zula (honduras), 10 p. (mecanografiado). 1985. 7.heuser s, g.b. fumigant residues in food. behavior and regulation. london, p. 478-487.1990. 8.lavaur, e. de. traitement des cereales stockees. les residues dinsecticides et leur interpretation toxicologique. paris, p. 329-336. 1980. 9.madrid, f.j.; sinha, rn. feeding damage ofthere stored-products moths (lepidoptera: pyralidae) on wheat.in: journal ofeconomic entomologi. v. 75, no. 5. maryland (usa), p. 1017-1020. 1982. 10.manojlovic, b. the influence ofwheat and maize grain weight and numberoflarvea on the harmfulness, survical and fertility of the angoumois grain moth (sltotroga cerea/ella) (lepidoptera: gelechiidae): in: wheat, barleyand triticale abstracts. ciivmyt. méxico, v.6 no. 1, 1989. 11.mora m.h. problem:!otica entomológica de productos agropecuarios almacenados. seminario: programa de estudios para graduados peg. universidad nacional de colombia-ica. bogotá, p. 56 (mecanografiado). 1978. 12.pereira dos santos, j. combate de pragas do graos armazenados. ix curso internacional de armazenamento. sete lagoas, brasil, p. 24 (mecanografiado). 1990. 13.samson, p.r.; parker, r.j.; jones, a.l. laboratory studies on protectans for control of sitophilus oryzae and rhizopertha dominica in paddy rice. in: storedproductsresearchs. london, pergamo press, v. 25 no. 1, 1989. p. 39-48. 1989. 14.steel, r; torrie, j.h. principies and procedeures of statistics. new york, mcgraw hill, 633 p. 1980.-' 15.trochez, a. pérdida de trigo almacenado por alimentación de s/tophllus oryzae y reconocimiento de plagas que atacan productos almacenados en el valle del cauca. tesis para magister science universidad nacional de colombia instituto colombiano agropecuario (ica). 106 p. 1977. fecha de recepción: 5 de marzo de 2009. aceptado para publicación: 28 de julio de 2010 1 facultad seccional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), duitama (colombia). 2 consultor privado, universidad de los andes, bogotá (colombia). 3 departamento de agronomía, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 4 autor de correspondencia. luisfelirodriguez@yahoo.com agronomía colombiana 28(2), 337-344, 2010 el área donde se encuentra ubicado el proyecto cuenta con suelos de destacable vocación agrícola, pero a consecuencia del ineficiente empleo de técnicas de manejo agronómico, los índices de producción y productividad de los diversos sistemas de producción agropecuaria predominantes en el distrito no alcanzan a los planeados en el momento de la formulación del proyecto, destacándose como hecho notable que luego de diez años del inicio de la fase de inversión del sistema de riego por aspersión en el distrito de riego del alto chicamocha, la reconversión tecnológica de la producción ganadera tradicional a una moderna y competitiva no ha logrado avanzar significativamente para convertir el sector agroalimentario en nuevo líder del desarrollo regional, que sea el resultado de la considerable impactos socioeconómicos y ambientales del proyecto de riego y drenaje del valle del alto chicamocha y firavitoba, boyacá (colombia) socio-economic and environmental impact of the irrigation and drainage project of the upper chicamocha valley and firavitoba, boyaca (colombia) lilia teresa bermúdez1, andrés felipe páez2 y luis felipe rodríguez c.3, 4 introducción la existencia de una gran inversión en infraestructura de riego en el distrito de riego del alto chicamocha, la cual aún en gran parte está subutilizada, se convierte en un hecho de enorme trascendencia y expectativa para la provincia de tundama y, en general, para el departamento de boyacá. la proyección de la producción en el distrito, para el sistema de producción hortícola, significa el manejo productivo de aproximadamente 6.000 ha con un volumen estimado de 200.000 t anuales de alimentos, las cuales requieren un replanteamiento tanto en su manejo a nivel agroempresarial como respecto de una organización comercial (gutiérrez, 2008). resumen abstract al poner el recurso hídrico a disposición de los productores beneficiados por el proyecto de riego y drenaje del valle del alto chicamocha y firavitoba, se buscó la reconversión productiva de la zona (entonces dedicada a la ganadería extensiva) hacia la horticultura intensiva. dado que la inversión realizada permite catalogar a este distrito de riego como uno de los mejor tecnificados de suramérica, se espera que la implementación de este proyecto haga de esta una región agrícola por excelencia, generadora de altos niveles de desarrollo económico para el sector rural. en este contexto, la presente investigación buscó identificar los principales impactos resultantes de la creación del proyecto, que se traducen en un incremento en el ingreso de los productores. lo anterior es visible en el hecho de que tanto la productividad como la producción han aumentado, permitiendo así la generación y obtención de nuevas oportunidades de trabajo. finalmente, se destaca el modo en que esta serie de modificaciones contribuye al mejoramiento del nivel de vida de los productores beneficiados. by making water available to the farmers it benefits, the irrigation and drainage project of the upper chicamocha valley and the municipality of firavitoba was intended to shift the production mode of the region from extensive cattle farming to intensive horticultural production. given that this investment has positioned the project among the most modern irrigation districts of south america, it is expected to transform the region into a highly productive cropping one. on these grounds, the current research aimed to identify the major impacts caused by the project, which was observed to have raised the income of the farmers through production and productivity increases, with the consequent generation of employment; two aspects that certainly contribute to improve farmer life quality. palabras clave: producción, ingresos, oportunidades laborales, calidad de vida. key words: production, income, labor opportunities, life quality. revagronomiacol 28(2).indb 337 27/11/2010 12:25:05 p.m. 338 agron. colomb. 28(1) 2010 inversión que tanto el estado colombiano como los usuarios han realizado en la construcción y puesta en marcha del proyecto (moya, 2006). el objetivo general de la investigación se centró en realizar un análisis de los impactos socioeconómicos y ambientales generados por la puesta en operación del proyecto de riego y drenaje del valle del alto chicamocha, con el propósito de determinar la contribución del proyecto en la mejora de las condiciones de vida de los usuarios y constatar si la reconversión productiva ha evolucionado como se previó en su fase de preinversión. metodología la investigación se realizó en el distrito de riego y drenaje de gran escala del valle del alto chicamocha y firavitoba, localizado en la cuenca alta del valle de este importante río, y firavitoba que abarca los municipios de toca, chivatá, oicatá, tuta, sotaquirá, paipa, duitama, tibasosa, santa rosa de viterbo y sogamoso. el distrito de riego del alto chicamocha está ubicado en el departamento de boyacá, a 180 km aproximadamente de bogotá, con una temperatura media de 14°c, con una precipitación media de 778 mm, altura media de 2.560 msnm y una humedad relativa del 70%. la región de su localización cuenta con suficientes vías de comunicación, siendo la más importante la carretera central del norte, que la une con la ciudad de tunja, capital del departamento, y a esta con bogotá (martínez, 2008). las fuentes de información primaria las integraron los productores de la región, quienes a su vez son usuarios del proyecto de riego, y los funcionarios de la asociación de usuarios del distrito de riego del alto chicamocha (usochicamocha). las fuentes de información secundaria se constituyeron por la información de los archivos de la asociación de usuarios, así como por los informes y demás documentos que sirvieron como base para la formulación e implementación del proyecto. la información básica se recolectó mediante dos formularios, uno aplicado a los usuarios del servicio de riego y otro a los funcionarios de usochicamocha. las poblaciones objeto de esta investigación las conformaron usuarios y funcionarios de usochicamocha, así: la de usuarios, constituida por 2.087 productores con riego, los cuales hacen parte de distrito de riego y drenaje del alto chicamocha y firavitoba, y la población de funcionarios de usochicamocha, con un número de 35. el tipo de muestreo utilizado fue el aleatorio estratificado con afijación proporcional teniendo en cuenta un margen de error de estimación de los parámetros del 8% y una confiabilidad del 95%. en tal sentido, la muestra para los usuarios la constituyeron 164 productores y para el personal de usochicamocha, 15 funcionarios. la información primaria se recolectó de la siguiente manera: • encuesta a usuarios y a funcionarios, durante los meses de agosto de 2007 a febrero de 2008. • entrevistas individuales con expertos productores de la región y • observación directa. para la consolidación de los resultados se tabuló la información y luego se procedió a hacer uso de técnicas de estadística descriptiva. el proyecto de riego por aspersión como agente de cambio tecnológico ciclo de desarrollo del proyecto fase de preinversión en febrero de 1995, la asociación de usuarios designó al consorcio isrex como organismo ejecutor del proyecto de adecuación de tierra del alto chicamocha, y aprobó la propuesta técnico-económica para llevar a cabo los estudios de actualización predial, de optimización del sistema de riego diseñado por cai ltda., y de impacto ambiental para la construcción de diez unidades de riego que beneficiarían 6.000 usuarios y sus familias (bermúdez, 2004). en este contexto se constituyó el compromiso de los usuarios como requisito establecido en la ley 41 de 1993, de que por lo menos un 51% de los usuarios con un 60% del área deberían firmar un acta de compromiso de aceptación de la obra y aportar una cuota parte de valor de la misma que oscilaba entre 25 y 35%. el 71% de los usuarios firmaron el acta para finales de 1996 (bermúdez, 2004). fase de inversión la presencia y gestión del presidente de usochicamocha (a su vez presidente de federriego) en el seno del consejo superior de adecuación de tierras (consuat) consolidó el proyecto en 1996, garantizándose la financiación del aporte del estado mediante la figura de vigencias futuras, lo cual permitió que el proyecto tuviese asegurada su financiación (moya, 2006). revagronomiacol 28(2).indb 338 27/11/2010 12:25:05 p.m. 3392010 bermúdez, páez y rodríguez c.: impactos socioeconómicos y ambientales del proyecto de riego y drenaje... mediante gestión conjunta de usochicamocha, la asociación de usuarios del distrito de riego y el organismo ejecutor (isrex), se logró una línea de crédito favorable con la caja agraria (intereses de dtf y dtf +2 para pequeños y medianos productores, respectivamente). cada grupo de usuarios canceló de contado su aporte o recibió financiación directa del organismo ejecutor. la inversión del estado y de los usuarios en esta infraestructura en riego se puede constatar en la tab. 1, la cual ilustra la estructura de costos del proyecto y la composición de los aportes con los cuales se apoyó su construcción (bermúdez, 2004). tabla 1. costos del proyecto de riego del alto chicamocha, boyacá, para 1996. aspecto costo (millones $) sistema de riego 31.317,30 sistema de drenaje 1.753,00 adquisición de tierras y pago de mejoras 847,00 protección medio ambiente 1.436,50 estudios preinversión 181,40 aspectos comunitarios 2.941,20 interventoría 2.789,00 otros 632,50 total 41.897,90 subsidios e incentivos del gobierno (78%) 32.680,36 aporte de los usuarios (22%) 9.217,54 fuente: bermúdez (2004). fase de operación o puesta en marcha en 1999, isrex, entidad constructora del proyecto, hizo entrega de las obras a usochicamocha, y es así como en la actualidad sus diversas unidades están siendo administradas, operadas y mantenidas por la asociación de usuarios. el área bruta del proyecto es de 11.300 ha. el área cultivable que se pretende beneficiar con las obras de adecuación, también conocida como área neta, es de 7.269 ha. para ofrecer un servicio eficiente y cubrir las 7.269 ha de área beneficiada, se dividió el distrito en once estaciones de bombeo, que son: holanda, pantano de vargas, surba, ayalas, duitama, cuche, las vueltas, ministerio, moniquirá, tibasosa y san rafael. las unidades son independientes, y cada una está dotada de un sistema compuesto por una estructura de derivación del río, una estación de bombas, una red de tuberías de conducción y distribución, dispositivos de entrega de agua predial y sistemas de riego prediales. el centro de control común a todas las unidades del proyecto está instalado en el centro administrativo del distrito (combariza, 2005). diagnóstico socioeconómico situacional del distrito de riego como microlocalización del proyecto de riego y drenaje según el resultado de la encuesta a los productores, el 70,0% de estos son propietarios de la tierra y la cultivan. el 18,8% es arrendatario y el 11,2% tiene otra modalidad de tenencia denominada compañía o sociedad caracterizada porque uno de los socios es dueño de la tierra. en el distrito de riego predominan las explotaciones con características de minifundio, ya que el 91% tiene un tamaño de menos de 5 ha, entre 5 y 10 ha el 6% y de más de 10 ha el 2%. en relación con el uso del suelo, en el distrito de riego del alto chicamocha, el 78,2% de los usuarios dedica las tierras a la actividad agrícola, el 21% combina la actividad agrícola con la pecuaria y el 0,8% se dedica solamente a la actividad pecuaria. el modelo de sistema de producción predominante en el distrito de riego es el de monocultivo o unicultivo, donde se destaca el cultivo de la cebolla de bulbo, rotado con otras hortalizas, en especial repollo, brócoli, arveja, espinaca (pacheco, 2004). se puede observar que cada vez más el suelo se dedica al cultivo de la cebolla, especie que deteriora la capacidad del mismo, a pesar de que se utiliza un sistema de rotación con otras hortalizas (martínez, 2008). de acuerdo con lo expresado por los productores, el 79,4% cuenta con recursos propios para desarrollar la producción y el 37,1% se financia con crédito; algunos alternan los dos sistemas de financiación. gerencia del proyecto de riego usochicamocha es la organización responsable de la gerencia y gestión del proyecto de riego y drenaje, organismo legalmente constituido, afiliado a la federación nacional de usuarios de distritos de adecuación de tierras (federriego). se rige conforme a la resolución 010 del 4 de agosto de 1998 expedida por el consejo superior de adecuación de tierras (consuat), reglamentada por la ley 41 de 1993 y demás disposiciones legales vigentes. su domicilio principal está en el municipio de duitama (boyacá, colombia), kilómetro 1 vía duitamapantano de vargas. su objeto social es operar, conservar, rehabilitar y, en general, administrar las obras que conforman el distrito de riego y drenaje de gran escala del alto chicamocha y firavitoba. revagronomiacol 28(2).indb 339 27/11/2010 12:25:05 p.m. 340 agron. colomb. 28(1) 2010 impactos generados por el proyecto de riego por aspersión (distrito de riego del alto chicamocha) los impactos del proyecto de riego por aspersión con localización en el distrito de riego del alto chicamocha deben entenderse como las expresiones del cambio atribuible a las actividades enmarcadas en el proceso de reconversión tecnológica del sistema de producción pecuaria de ganadería de leche, por los sistemas de cultivos hortícolas, utilizando como mecanismo dinamizador de tal evento el riego. es indudable que un proyecto siempre genera cambios de cualquier índole, de los cuales la comunidad de productores se verá positiva o negativamente afectada (correa, 1999). cuando se plantea la idea de un proyecto, surgen en la base de productores de la zona donde va a tener asiento este, expectativas y motivos para constituirse en miembros de su población objetivo (gittinger, 1983). esta situación no fue ajena para el caso del proyecto de riego del alto chicamocha, donde se destacaron como motivos de vinculación a este, la búsqueda del incremento y el mejoramiento de la productividad del recurso tierra (rendimientos/ha), el cual para el 52,76% de los usuarios del proyecto se constituyó en el principal motivo de atracción para su vinculación. siguen en importancia la búsqueda del desarrollo del sector y el hecho de disponer de agua en la finca para facilitar la programación de la producción y romper con la estacionalidad de la oferta agrícola, con el 18,9 y 18,11%, respectivamente, como lo ilustra la tab. 2. tabla 2. expectativas para la vinculación de los productores al proyecto de riego. principal expectativa usuarios (%) incremento de la productividad de la tierra 52,76 búsqueda de desarrollo del sector agropecuario 18,90 disponer de agua en la finca a todo momento 18,11 no perder oportunidad de ser usuario 7,09 varios motivos 3,15 total 100,00 indudablemente, un aspecto de gran trascendencia en el grado de pertenencia y apropiación del proyecto es el que tiene que ver con el tiempo de vinculación de los usuarios al proyecto, lo cual se ilustra en la tab. 3. como se puede visualizar, la mayor proporción de vinculación de productores al proyecto se llevó a cabo en el periodo comprendido entre 1997 y 1998, con un 80,31%, hecho desde luego muy diciente, que refleja las expectativas despertadas por la puesta en marcha del proyecto. tabla 3. vinculación de los usuarios al proyecto de riego por aspersión del alto chicamocha. año de vinculación usuarios (%) antes de 1997 16,54 entre 1997-1998 80,31 después de 1998 3,15 total 100,00 es razonable suponer que el establecimiento del proyecto de riego por aspersión haya impactado las condiciones de producción de las agroempresas localizadas en el área de este, lo que ha motivado la opinión favorable de un alto porcentaje de los productores frente al establecimiento y montaje de tal infraestructura. es así como para el 76,38% de los usuarios (tabs. 2 y 3), el proyecto ha generado una opinión favorable, manifiesta por las posibilidades que este proyecto ha brindado en cuanto hace referencia a una regulación de la producción a lo largo del año, al mejoramiento de la productividad de renglones de la producción hortícola y a la diversificación de los sistemas de producción de cultivos. efectos técnico-económicos generados por el proyecto de riego por aspersión aunque las implicaciones de los cambios socioeconómicos producidos en la comunidad y en especial el incremento de sus ingresos se constituye en el objetivo fundamental de un proyecto de desarrollo rural como es el proyecto de riego por aspersión del alto chicamocha, no se puede desconocer la importancia y trascendencia que esta ha tenido en la generación de efectos en el campo de la producción y la comercialización para los nuevos renglones de la producción agrícola que se han venido estableciendo y consolidando en los años recientes, como lo ilustra la tab. 4, y que muestra la incidencia que el proyecto ha tenido en la ampliación de áreas de siembra y el establecimiento de nuevos sistemas de producción de cultivos (melo, 2006). aunque el objetivo principal del proyecto era el de efectuar el proceso de reconversión de la actividad pecuaria a la agrícola, la producción de ganado vacuno todavía mantiene una participación notable en la composición productiva de la zona del distrito de riego. esta actividad ha recibido beneficios con la puesta en marcha del proyecto, como el manifestado a través del incremento logrado en la capacidad de carga por hectárea, al pasar de 2,1 ugg/ha en 1996 a 3 ugg/ha en 2008 (bottia, 2007). un campo importante en el cual la puesta en marcha del proyecto ha incidido favorablemente es en la organización comunitaria, ya que se debe entender que para que se dé revagronomiacol 28(2).indb 340 27/11/2010 12:25:05 p.m. 3412010 bermúdez, páez y rodríguez c.: impactos socioeconómicos y ambientales del proyecto de riego y drenaje... un mejoramiento tecnológico en las actividades productivas propias de la zona, se hace necesario contar con la elaboración de un tejido social y gremial que coordine y apoye las diversas actividades que propenden por el mejoramiento tecnológico; de ahí la iniciativa desarrollada con el establecimiento de organizaciones campesinas, que se han convertido en elementos dinamizadores para la buena marcha del proyecto (gutiérrez, 2008). como se puede destacar en la tab. 5, usochicamocha se ha constituido en la organización más importante para el 83,46% de los usuarios del proyecto. igualmente, el 11,02% de los usuarios opina no haber recibido apoyo de ningún tipo de organización, mientras que un porcentaje relativamente pequeño de usuarios se ha acogido a los beneficios de algunos programas de organizaciones como asofrucol, futuro verde y san martín. tabla 5. organizaciones rurales beneficiadas de los usuarios del proyecto de riego del alto chicamocha. organización porcentaje usochicamocha 83,46 ninguna 11,02 asohofrucol 2,36 futuro verde 1,57 san martín 1,57 total 100,00 implicaciones socioeconómicas generadas por el proyecto cabe destacar que en las primeras etapas del cambio tecnológico, este se analizó solo en términos de su incidencia en la producción y productividad (salvarredy, 2004). sin embargo, el cambio tecnológico tiene que ver con implicaciones políticas, institucionales, económicas y sociales, las cuales es necesario considerar para evitar, o al menos mitigar, sus efectos en futuras situaciones, y así impulsar y mantener realmente el desarrollo agropecuario de una zona como la que da localización al proyecto de riego del alto chicamocha. como resultado de las complejas interrelaciones del cambio tecnológico con su contexto físico, en la zona de localización del proyecto de riego por aspersión se han manifestado importantes expresiones que ilustran la incidencia que este ha tenido sobre la región, las cuales se presentan en la tab. 6. tabla 6. implicaciones socioeconómicas generadas en la región por el proyecto de riego por aspersión. implicaciones usuarios (%) mejoramiento tecnológico de los sistemas de cultivos predominantes en la zona 53,07 introducción de nuevos sistemas de cultivos 15,75 construcción de nuevas carreteras 9,45 creación de organizaciones campesinas 7,87 presencia de nuevos propietarios 4,41 otros 9,45 total 100,00 a partir de la información consignada en la tab. 6, sobresale la opinión emitida por el 53,07% de los usuarios acerca del mejoramiento tecnológico en la actividad agropecuaria del distrito, como el principal efecto generado por el proyecto, y el cual se expresa en la introducción de variedades mejoradas de los sistemas de producción de cultivos hortícolas presentes en la zona, lo que ha provocado un incremento notorio en la oferta de alimentos, factor que también se ha visto apoyado por las mejoras en las prácticas agronómicas de manejo y la facilidad de acceso a la utilización del riego en forma más eficiente. también como efecto por destacar, en la zona del proyecto se ha evidenciado la presencia de nuevos propietarios, según la opinión del 14,14% de los usuarios. un tercer efecto generado en la zona por la acción del proyecto es la aparición de nuevas actividades de producción agrícola, como fue expresado por el 15,75% de los usuarios, efecto que era de esperarse pues se contemplaba dentro del marco del objetivo general del proyecto la llamada “reconversión tecnológica”, y además porque se espera que con la introducción de nuevas tecnologías –como es el caso del riego por aspersión– se generará una liberación de recursos para otros usos, dando origen a una considerable diversificación de sistemas de producción de cultivos (westley, 1986). es así como la producción de hortalizas se ha venido fortaleciendo debido principalmente a la facilidad de recuperación de la inversión en pocos meses, y en cierta medida a la tradición que la provincia de tundama ha tenido en estos renglones de producción contando con mercados asegurados para estos (gutiérrez, 2008). tabla 4. principales efectos generados por la puesta en marcha del proyecto de riego por aspersión. principal efecto porcentaje establecimiento de nuevos sistemas de cultivos 27,56 ampliación de áreas de cultivo 25,20 ampliación de infraestructura vial 17,32 mejoramiento de tecnología 15,75 mejoramiento de pastos 7,87 creación de organizaciones de comercialización 6,30 total 100,00 revagronomiacol 28(2).indb 341 27/11/2010 12:25:05 p.m. 342 agron. colomb. 28(1) 2010 el mejoramiento de la calidad de vida del productor como impacto de la creación del proyecto de riego no cabe duda que la creación del proyecto de riego por aspersión en el distrito trajo como consecuencia cambios que se pueden interpretar como generadores de un mejor nivel de vida para los usuarios. la presencia del agua como un factor de producción debe reconocerse como un valor agregado al recurso tierra, y si a este se suma el recurso trabajo, las condiciones no pueden ser desfavorables; por ende, se pueden interpretar como aspectos dinamizadores de la calidad de vida para los productores (quintero, 2000). en tal sentido se asume que hay mejoramiento en el nivel de vida si los usuarios perciben su incremento por la acción de las cuatro variables independientes o causales más relevantes cuales son: producción, ingresos, oportunidades laborales y condiciones favorables para desarrollar la actividad agropecuaria (ramírez et al., 2000). como lo ilustra la tab. 7, el 87,8% de los usuarios encuestados manifiesta que sí ha mejorado su calidad de vida a partir de la puesta en marcha del proyecto de riego. tabla 7. percepción de mejoramiento del nivel de vida por el establecimiento del proyecto. opción porcentaje sí se percibe mejoramiento del nivel de vida 87,8 no se percibe mejoramiento del nivel de vida 12,2 nc/nr 0 total 100,00 el incremento de la producción agrícola como consecuencia del establecimiento del proyecto es un factor que ha permitido que los usuarios del servicio de riego perciban un aumento en la calidad de vida. el 82,9% de los usuarios manifestó que con la implementación del proyecto de riego en el distrito de riego del alto chicamocha se incrementó la producción agrícola, indicador que evidencia que los usuarios sienten que el proyecto sí ha contribuido a mejorar sus condiciones de vida, fundamentalmente porque pueden sembrar todo el año. el 75% afirmó que la agricultura es la que más ingresos genera, mientras que el 25% expresó que la ganadería es la actividad que más ingresos les ofrece. efectos de la tecnología de riego en la demanda de mano de obra en la zona del proyecto no se puede desconocer que las nuevas tecnologías agrícolas traen efectos, tanto positivos como negativos, en el nivel de empleo de las agroempresas (austin, 1984), situación que se refleja en cada uno de los diversos sistemas de cultivos predominantes en el área del distrito, observándose que el factor determinante en el incremento del empleo en la zona del proyecto de riego es el que tiene estrecha relación con el proceso de reconversión de producción pecuaria extensiva a producción agrícola diversificada e intensiva, lo cual, como se ilustra en la tab. 8, es de tener en consideración en la dimensión de la demanda por mano de obra, (jornales/ ha) que requiere cada uno de los renglones de producción agrícola de mayor predominio en el distrito. tabla 8. requerimientos de mano de obra de los sistemas de cultivos predominantes en el distrito de riego del alto chicamocha. sistema de cultivo jornales (ciclo de producción/ha) papa 120 cebolla cabezona 120 arveja 65 lechuga 100 brócoli 50 coliflor 50 indudablemente se hace necesario analizar no sólo los efectos de las nuevas tecnologías a nivel de predio o agroempresa, sino también su impacto en el conjunto de la región donde tiene asiento el proyecto, tanto a corto como a largo plazo (prieto, 2005). en el corto plazo, el cambio tecnológico agrícola puede aumentar el empleo regional, por la oportunidad de poder adelantar más de un ciclo del sistema productivo agrícola al año como beneficio de disponer de riego. además, el transitar de un sistema de producción de pastos (extensivo en mano de obra) para el sostenimiento de vacunos a sistemas de cultivos hortícolas (intensivo en mano de obra), también impacta implicando un incremento en el requerimiento del factor mano de obra (briceño, 1996). deficiencias técnico-económicas en la implementación del proyecto de riego por aspersión no importa lo bueno que sea un proyecto, o en sí una tecnología, siempre cabe la posibilidad de que no opere o actúe a la perfección (miranda, 2005). esta situación no es la excepción para el proyecto de riego por aspersión del alto chicamocha. es así como dentro del contexto económico vale la pena destacar el costo del proyecto, que, como lo ilustra la tab. 9, se constituye en la deficiencia más notable para el 39,37% de los usuarios. a pesar de que sólo para el 1,57% de los usuarios la ineficiencia de la administración del proyecto es la más relevante, esta no se puede subestimar, pues de ella depende en gran medida la revagronomiacol 28(2).indb 342 27/11/2010 12:25:05 p.m. 3432010 bermúdez, páez y rodríguez c.: impactos socioeconómicos y ambientales del proyecto de riego y drenaje... buena marcha del proyecto y su repercusión económica y financiera en el futuro. tabla 9. principales deficiencias técnico-económicas en la implementación del proyecto de riego por aspersión. deficiencias usuarios (%) baja capacidad del proyecto 40,16 proyecto muy costoso 39,37 presión deficiente de riego 11,02 infraestructura defectuosa 7,87 administración ineficiente 1,57 total 100,00 en lo que corresponde a deficiencias técnicas, un considerable porcentaje de usuarios ha manifestado su inconformismo con la calidad defectuosa de la infraestructura de riego (7,87%), deficiente presión de riego (11,02%), y para el 40,16% la mayor falla radica en la baja capacidad de la infraestructura e instalaciones del proyecto. impactos ambientales del proyecto de riego para identificar de mejor manera los impactos ambientales que el proyecto de riego ha generado, la tab. 10 muestra cómo este ha tenido efectos ambientales sobre el medio que constituye su microlocalización. el recurso suelo, con características salino y salino-sódicas, sufre un impacto que le implica la pérdida de la capacidad de producción de manera gradual, que puede ir hasta la disminución de las características físico-químicas tolerables para el desarrollo de la actividad agraria, como se puede observar en la tabla anterior. el suelo ha sido afectado como consecuencia de la acción de los movimientos y traslados de tierra, la nivelación, la adecuación predial, el desarrollo vial y laejecución de obras civiles complementarias. tales efectos han contribuido a cambiar su estructura y textura, lo que se refleja en permeabilización que conduce a inundaciones (combariza, 2005). este impacto tiene consecuencias socioeconómicas que se traducen en pérdidas económicas para los productores afiliados a la organización de usuarios (rojas, 1996). el aire es otro recurso sobre el cual se han tenido notables efectos. estos son, principalmente, los relacionados con la contaminación por las actividades productivas. en el aspecto atmosférico, los efectos negativos que presenta el distrito de riego se deben en primera instancia al movimiento y a la adecuación de tierras, al transporte de materiales y al uso de tractor, a la fumigación, al aporque y al deshierbe, operaciones agrarias que indudablemente tienen que ver con la reducción de la calidad del aire, pero también se debe destacar la alta contaminación derivada de la operación de industrias cementeras y de la explotación de caliza en algunos municipios donde tiene locación el proyecto. la implicación de estos impactos va en detrimento de la salud de las personas y, desde luego, en la disminución de sus ingresos, destacándose que el manejo que a estos impactos le da usochicamocha es nulo (cruz, 2005). en cuanto al agua, la asociación de usuarios se ha convertido en revendedora de agua, sin tener presente aspectos tales como la tasa retributiva o el agotamiento del recurso, más aún si se tiene presente que este es un bien escaso. de esta manera el impacto ambiental del agua debe tener en cuenta tres momentos, así: 1) la captación del recurso con la prevención de escasez en el futuro; 2) la distribución teniendo en cuenta la oferta y la demanda del recurso en términos reales; 3) las aguas servidas y los tratamientos de las mismas. las implicaciones de estos efectos se centran en la contaminación y el deterioro del recurso (cruz, 2005). el manejo que le da la asociación de usuarios implica un esfuerzo para proteger y planificar el uso de los recursos con iniciativas como el plan de ordenamiento de la cuenca alta del río chicamocha y el plan de manejo ambiental. conclusiones • aunque la reconversión de la actividad pecuaria de ganadería extensiva por agricultura intensiva no ha tenido la dinámica que se esperaba, sí se ha observado incremento de la actividad productiva agraria, tabla 10. tipos de impactos ambientales del proyecto de riego sobre su microlocalización. recursos implicaciones manejo suelo pérdida de la capacidad productiva y características físico-químicas. estudio de suelos ácidos sulfatados aire contaminación por agentes químicos, polvo, olor. pérdida de características óptimas no hay agua contaminación de las características físico-químicas. pérdida de capacidad productiva con efecto directo sobre las actividades agrarias plan de ordenamiento de la cuenca alta del río chicamocha. plan de manejo ambiental fuente: combariza (2005). revagronomiacol 28(2).indb 343 27/11/2010 12:25:06 p.m. 344 agron. colomb. 28(1) 2010 específicamente en sistemas de cultivos como el de la cebolla cabezona, que vienen beneficiando económicamente a los productores de la región. • los productores del distrito de riego del alto chicamocha han mostrado un alto grado de receptibilidad y aceptación hacia la oferta tecnológica referente al riego por aspersión. • con el establecimiento del proyecto de riego se mejoraron las condiciones de vida de los usuarios; sin embargo se hace necesario que usochicamocha gestione y apoye la implementación de acciones orientadas a la conservación de los recursos naturales, como son el agua, el aire y el suelo. • el mejoramiento de la calidad de vida de los usuarios del distrito de riego del alto chicamocha es un impacto favorable consecuente de la implementación del proyecto de riego, ya que con este se mejoró la producción agraria y con ella se incrementaron los ingresos para los productores. • en la zona de localización del proyecto de riego se ha notado un incremento de la demanda del trabajo calificado tanto en las agroempresas como en las actividades constitutivas de las agrocadenas productivas hortícolas, tales como la agroindustria y la comercialización de sus productos. literatura citada austin, j.e. 1984. análisis de proyectos agroindustriales. editorial tecnos, banco mundial, madrid. bermúdez, l.t. 2004. análisis del cambio tecnológico en el distrito de riego del alto chicamocha. tesis de maestría. facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja, colombia. bottia, y. 2007. caracterización del sistema de gestión de la empresa ganadera de producción lechera de la provincia del tundama. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. briceño, p. 1996. administración y dirección de proyectos. mcgrawhill, santiago. combariza, g. 2005. evaluación ex–post del proyecto de riego del alto chicamocha. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. correa, e. 1999. impactos socio-económicos de grandes proyectos evaluación y manejo. coama-fen, bogotá. cruz c., g. 2005. economía aplicada a la valoración de impactos ambientales. editorial universidad de caldas, manizales. gittinger, j.p. 1983. análisis económico de proyectos agrícolas. 2a ed. editorial tecnos, banco mundial, madrid. gutiérrez, l.m. 2008. factibilidad de una empresa de comercialización de economía solidaria de los productos hortícolas en el distrito de riego del alto chicamocha. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. martínez, e. 2008. factibilidad de un packing house para cebolla de bulbo en el distrito de riego del alto chicamocha (boyacá). tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. melo, l. 2006. competitividad del sistema agroalimentario de la cebolla de bulbo con enfoque de cadena productiva en el distrito de riego del alto chicamocha. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. miranda-miranda, j.j. 2005. gestión de proyectos. identificaciónformulación, evaluación (financiera-económica-social-ambiental). 5a ed. mm editores, bogotá. moya, p. 2006. análisis de gestión y desempeño de la asociación de usuarios del distrito de riego y drenaje del valle del alto chicamocha y firavitoba –usochicamocha– boyacá, colombia. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. pacheco, m.c. 2004. plan estratégico de mercadeo para la cadena hortícola del distrito de riego del alto chicamocha. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. prieto h., j.e. 2005. los proyectos: la razón de ser del presente. una visión global para una acción local. 2a ed. ecoe ediciones, bogotá. quintero, v.m. 2000. evaluación de proyectos sociales, construcción de indicadores sociales. fes, bogotá. ramírez, j., s. prada y p. useche. 2000. una descripción de la economía campesina en colombia: las encuestas de calidad de vida y eficiencia 1997-1999. coyuntura colombiana 67, 22-50. rojas l., g. 1996. evaluación social de proyectos aplicada al medio ambiente. tercer mundo editores, bogotá. salvarredy, j.r., j.i. garcía f. y v. garcía f. 2004. gerenciamiento de proyectos con microsoft excel y microsoft project. omicron siystems, buenos aires. westley, g. 1986. guía para la evaluación de proyectos de desarrollo agrícola. bid, washington dc. revagronomiacol 28(2).indb 344 27/11/2010 12:25:06 p.m. agronomfa colombiana. 1992. volumen 9 no. 1: 85 101 anatomia floral de macleania rupestris (h.b.k.) a.c. smith1 ( uva camarona) resumen nubla b. de lozano 2 martha l. de valencw este trabajo presenta los estudios morfológicos de la floryde la sinflorescencia de macleania rupestris; igualmente describe la estructura interna de las piezas florales y su vascularización. en cuanto a la polinización se caracterizan las estructuras morfologicas involucradas y se completa el conocimiento sobre sus mecanismos. palabras claves: uva camarona,anatomía floral, polinización, vascularización. abstract this paper oeals with morphological studies on macleania rupestris flower and sinflorescence; likewise, the internal structure of flowers pieces and its vascularization are described. concerning polinization, morphological structures involved and same observations over its mechanism are also ilustrated. introduccion este trabajo es un aporte al conocimiento biológico básico de macleania ruoestne 'trabajo realizado dentro del proyecto "aspectos biológicos de tres especies de la familia ericaceae" de importancia económica potencial, con especial referencia a floración y fructificación". 2profesora, departamento de biología, universidad nacional de colombia. aa 23227, bogotá. (h.b.k.) a.c. smith, especie que crece en suelos ácidos y bien drenados de nuestras páramos y tierras altas. la mayor floración de esta especie se produce en épocas secas del año y la mayor fructificación en las épocas de lluvias, mora (1984)ygámezetal (1989). sin embargo en algunos individuos, el ciclo de floración-fructiñcación se sucede a lo largo del año, no ceñido estrictamente al régimen bimodal, pero con una menor producción de flores y frutos. valencia y carrillo (1991) proporcionan información sobre distribución, fenología, usos, aspectos bromatológicos y aprovechamiento industrial, e igualmente, estudian la anatomía del fruto y de la semilla. materiales y metodos los capullos y las flores en antesis utilizadas para esta investigación fueron colectadas en los alrededores del embalse de la, regadera; páramo de cruz verde y alrededores de la hacienda hato grande; localidades situadas cerca a bogotá y comprendidas entre 2600-3000 m. s. n. m., caracterizadas como subpáramo. parte del material colectado se fijó en faa, luego se preservó en alcohol al 70% y parte se trabajó en fresco. se elaboraron cortes longitudinales y transversales seriados, a mano alzada y en micrótomo de congelación; conservados en gelatina glicerinada. igualmente se montaron 85 micropreparados permanentes empléandose las metodologías propuestas por johansen (1940) y roth (1964). de igual manera se realizaron las pruebas usuales para almidón, azúcares, grasas, lignina y taninos en los órganos florales estudiados. resultados y discusion sinflorescencia las flores de macleania rupestris se forman en ejes secundarios y no se desarrolla flor terminal, es decir presenta inflorescencia politélica en el sentido de troll 1950, citado por mora o. (1987). en los módulos estudiados las sinflorescencias pueden tener posición apical ó presentarse el fenómeno de proliferación. en las sinflorescencias apicales ocurren dos casos: el primero muestra la conformación típica de la sinflorescencia politélica, ya que se forma florescencia principal (figura 1a.). en el segundo caso, no está "'::z.p presente la florescencia principal, la yema terminal permanece latente y no se desarrolla. (figura 1b). en los dos tipos, los paracladios tienden a curvarse hacia abajo, los entrenudos son cortos, las flores forman un ángulo de hasta 90° con relación al eje y generalmente se situan hacia el mismo lado, formando un conjunto facilmente accesible para los colibries polinizadores. cuando ocurre proliferación, el rneristerna apical forma una serie de paracladios, hasta 9, totalmente fértiles que surgen de las axilas de nomófilos de tamaño algo reducido y recobra luego el caracter vegetativo, produciendo hojas de tamaño normal (figura 2). sistemas, como el descrito, corresponden a antocaulos, según mora o. (1987). algunas veces, los internodios de los paracladios, de los antocaulos son más largos que los de sinflorescencias apicales (figura 3). en general, puede decirse que se presentan, con mayor frecuencia, sinflorescencias terminales que carecen de elementos vegetativos, a las cuales figura 1. sinflorescencia. a) se observa la conformación típica de la florescencia politélica con la florescencia principal (fp) y la zona paracládica (zp). b) la yema terminal del eje principal no se desarrolla (indicado por la flecha). 86 figura 2. proliferación: se forman hojas normales y el meristemo terminal reasume la condición vegetativa (indicado por la flecha) y la inflorescencia pierde su posición apical. mora o. (1.c.) denomina antoblastos (figura 1a-b). morfologia floral perlanto constituido por un cáliz cilíndrico, corto, glabro, lobulos del cáliz con pequeñas glandulas en la base. corola dilatada en la base, cilindrica urceolada, glabrescente, 10 estambres insertos en la base de la corola en dos series. polen en tétrada. ovario ínfero, con cinco carpelos, hipanto carnoso; placentación axilar con numersosos primordios seminales anátropos. los estadios tipo del desarrollo de la flor, utilizados en el presente trabajo, se observan en la figura 4. en a-b-c, se destaca figura 3. proliferación: en la inflorescencia apicallos entrenudos son cortos (izquierda), mientras que la inflorescencia proliferada tiene los entrenudos más largos (derecha). como cambia la relación cáliz-corola durante el desarrollo floral y el desarrollo del estilo hasta quedar excerto. es notorio el grosor de los pedicelos florales y su curvamiento. anatomfa del perianto. el caliz de macleania rupestris no tiene apariencia foliosa ni presenta coloración verde. anatómicamente se caracteriza por tener una epidermis externa con estomas y cutícula gruesa; en la base de sus lóbulos y en el pedicelo floral se localizan glándulas caducas de forma globosa, cuyas células poseen un citoplasma muy denso; la prueba de azúcares reductores (felling ab) dió debilmente positiva (figura 5a-b-c). figura 4. estadios de desarrollo de la flor, a) botón, b) capullo, c) flor en preantesis, d) flor en antesis, e) flor en postantesis, sin corola. (aprox.x4). 87 x5 i b imm figura 5.a)posici6n de las glándulas caducas en cáliz y pedúnculo floral. b) forma y disposición en el pedúnculo. e) detalle anat6mico. 88 un mesófilo esponjoso, rico en taninos (en paredes y citplasma); la dirección predominante de las células parenquimáticas en periclinal; dispersas en el parénquima es encuentran braquiesclereidas de lumen amplio. el cáliz posee cinco haces vasculares principales y varios haces secundarios, los haces mayores evidencian pocos elementos de xilema en posición adaxial. (figura 6a). la corola presenta color rojo y su consistencia es carnosa, se encuentra recubierta por una cutícula gruesa y con algunos tricomas glandulosos lageniformes, de pedúnculo corto; posee papilas en la cara adaxial de sus pequeños lobulos. las células subepidérmicas tienen paredes gruesas y numerosos plasmodesmos. (figura 7 a-b-c). el mesófilo muestra dos zonas teniendo en cuenta la orientación de sus células, (figura 6b) posee drusas, pero no se forman esclereidas, es rico en antocianinas, princiaplmente hacia la cara abaxial. los haces vasculares principales son cinco con el xilema hacia el lado adaxial, sin esclerénquima y con células tánicas periféricas. anatomia de los estambres eames (1974) señala que en las melastomatáceas y en las ericales hay una verdadera adnación entre la antera y el filamento, pues la antera se fusiona con la parte apical del filamento, de manera que morfológicamente, su base está en posición apical. lo anterior es también aseverado por cronquist (1981). las figuras 8a, b, c ilustran la conformación morfológica de los estambres. en los diagramas 1-8, se muestra principalmente o l·· ¡~-...., , , i l 1 o.lmm figura 6. aanatomía del cáliz a nivel de un haz c:onductor principal. banatomía de la corola a nivel de un haz conductor principal la relación antera filamento en diferentes niveles . los niveles 3 y 4 detallan la progresiva unión del filamento con la antera. .nivel 1:muestra la porción proximal de dos sacos polínlcos y el filamento separado. nivel 2:muestra ya cuatro sacos pollnicos y la aproximación del filamento. el nivel 5 muestra la transición hacia el túbulo y la pérdida del tabique de separación del los sacos polínlcos. los niveles 6 y 7 muestran los túbulos y el 89 o.lmm figura 7.aepidermis abaxial de la corolab. detalle de los tricomas glandulares lageniformes. cestrato subepidéermico. d-e, tr. de epidermis y subepidermis de la corola. (c. tr. corte transversal). nivel 8 los poros. el filamento, por su lado dorsal, es plano y por el lado ventral convexo, con pequeñas ondulaciones y en su parte dorsal se localiza un haz conductor anficribal. el parén quima que lo conforma es rico en taninc s, de tal manera que, para observar clarar.iente el haz, es necesario aclarar el 90 tejido; algunas células llevan antocianinas. la epidermis es uniestratificada, posee en la cara plana, las paredes anticlinales más alargadas y está recubierta por una cutícula lisa (figura 9a). para describir la anatomía de la antera se b -8 -1 -' -& e 3 1 1 mm 8 figura 8. estambres. avista frontal. bvista posterior. evista lateral, con ios niveles escogidos y diagramados en 1-2-3-4-5-6-7-8. parte del nivel 4 señalado anteriormente. en este nivel se observa la fusión completa del filamento y se evidencian los haces vasculares del filamento y del conectivo; el parénquima circundante es muy rico en taninos. la epidermis de los sacos pollnlcos . es papilosa y está recubierta por una cutícula gruesa, posee un estrato interno de células alargadas periclinalmente y no se forma estrato fibroso (figura 9b). en la zona terminal de la antera, las paredes son más debiles y se rompen formando los poros (figuras bc y 9c). un estambre de 1 mm ya muestra bien diferenciada la antera, el filamento y el comienzo de la formación de los túbulos; el crecimiento de la antera es mayor que el de los túbulos, los cuales terminan su desarrollo cuando la flor está próxima a la antesis. 91 pollnizacion la disposición de las flores es en ángulo recto y algo péndulas, la forma de la corola cilíndrica-ureolada, con solo una pequeña abertura de las porciones apicales de los pétalos, la posición de la antera y la presencia de un disco nectarífero profundo, no ofrecen facilidades para una polinización por insectos y su diseño corresponde al de las flores ornitófilas. brand (19~2), para esta especie, reporta la polinización por colibries. igualmente, señala como responsables a otro tipo de ave (passeriformes) de las perforaciones observadas en la corola, para obtener néctar. snow y snow (1980) señala que, en la e (7) l...--j o.lmm figura 9. adetalle anatómico del filamento del estambre. bdetalle anatómico de la antera (nivel 4, fig. 8) edetalle anatómico parcial de la antera (nivel 7 fig. 8) 92 @ e d figura 10. asección longitudinal media del ovario que muestra la conección canal estilar-ióculo. bcorte medial del estilo-estigma de flor en preantesis evista frontal del estigma. dcorte medial del estigma de una flor en antesis. llóculo; pi. placenta; ru. rudimento; e. estilo; ce. canal estilar; est. estigma. familia ericaceas, se presentan ejemplos de distintos grados de especialización para la ornitofilia. anatomia del estilo estigma en macleania rupestris, el estilo es recto, con un pequeño abultamiento en la base y remata en 5 pequeños lóbulos connados lateralmente, que forman el estigma. el estilo está recorrido en toda su longitud por un canal tapizado por el tejido de transmisión, compuesto por células glandulares, delgadas y con citoplasma denso; la epidermis interna posee células levemente más altas que anchas y cuticuladas. e a 1 mm . [------....e "'-.. c.i. •...•......____--..... . b el canal estilar se comunica con los lóculos por medio de cinco canalículos (cómpitos) tapizados por células semejantes a las que recubren el canal (figura 10a). como es el resultado de la fusión de 5 carpelos, el canal estilar presenta en la sección transversal, cinco brazos y cinco evaqinaciones, que a su luz, le dan forma estrellada. en las flores en preantesis, la forma del canal se mantiene constante desde la base hasta el estigma, donde se ensancha y se encuentra taponado por una masa de células (figura 1ob);en las flores en antesis, la masa de células protuye hacia afuera, cu~~ c.i. 93 briendo la superficie del estigma, en ella se observan granos de polen atrapados (figura 1od).después de la fecundación, cuando se cae la corola, el tapón estigmático desaparece. se llevaron a cabo pruebas histoquímicas para determinar las sustancias presentes en el citplasma y en las paredes de las células del tapón, estigmático y se determinó la presencia de polisacáridos. el estilo a nivel medio (figura 10 nivel 1) muestra una epidermis externa uniestratificada de paredes gruesas, con antocianinas y cutícula muy gruesa y rugosa. la pared del estilo está conformada por células diferenciadas por tamaño en dos zonas. la externa está constituída por células grandes, de paredes gruesas, la mayoría con antocianinas, algunas con taninos y otras incoloras. la presencia de cinco haces vasculares principales marca ellimite entre las dos zonas mencionadas. los haces vasculares están constituídos por pocos elementos y tienen el xilema hacia adentro y el floema hacia afuera. la zona más intensa, o tejido de transmisión, posee células pequeñas, la mayoría isodiamétricas, con citopalsma denso, algunas con taninos o antocianinas. la epidermis interna es uniestratificada, con células un poco más. largas que anchas, citoplasma denso, paredes gruesas y cutícula delgada (figura 11a). estigma: está taponado por una masa de células de color claro, que ocupan la zona central. (figura 10b nivel 2). la epidermis es igual a la descrita para el estilo, así como las células parenquimáticas de la pared, aunque esta zona es más delgada. las células de la zona central poseen lumen estrecho e irregular y citoplasma denso, 94 tienen la pared gruesa, transparente, con muchas punteaduras y de aspecto viscoso; en vista longitudinal son dos veces más largas que anchas y se separan fácilmente (con la manipulación normal al preparar las secciones). este tejido se descompone y sólo quedan restos en los lóbulos del estigma, cuando se observan estilos de flores ya fecundadas. (figura 11b). anatomia del ovario el ovario es ínfero, esta conformado por la unión de cinco carpelos e intimamente unido con el hipanto, el cual esta constituído por la unión de las bases de los demás verticilos florales, es decir, hay adnación de apéndices florales al ovario propiamente dicho, pero el receptáculo no interviene en la formación del hipanto. las secciones transversales y longitudinales evidencian la presencia de dos zonas: la externa corresponde al hipanto y se caracteriza por la existencia de antocianinas y en menor cantidad taninos y se prolonga hasta el segundo anillo de haces conductores. la zona carpelar está en posición central y en ella predominan cloroplastos y taninos, no existen antocianinas (figura 12a). si analizamos la anatomía del ovario (en sentido amplio) a nivel medio, vemos que se encuentra constituido por la epidermis externa uniestratificada, cuticularizada, de células pequeñas alargadas periclinalmente, con taninos; vistas de frente, las células son poligonales, con paredes gruesas y plasmodesmos abundantes. en la epidermis, se observa que se suceden divisiones según el patrón ventana en el sentido de roth (1977). los estomas son de tipo paracítico y algo elevados; su densidad es mayor en el ápice y en la base del ovario. (figura 13). o.lmm figura 11. a. anatomía del estilo, a nivel medio. b. anatomía del estigma nivel i o,5mm o.25mm las 2-4 capas celulares subyacentes a la epidermis externa poseen antocianinas y algunos taninos y en general, las paredes de las células son engrosadas. las 11-12 capas siguientes sonparenqulmátlcas, presentanrnayor tamaño y son redondeadas; entremezcladas con.el-parénquima se encuentran una cantidad apreciable de 95 -1figura 12. a) corte transversal medio del ovario. b) corte longitudinal medio del ovario. e) vista frontal del disco nectarlfero. (l-lóculo; r-rudimento seminal; pl-placenta; h-hipanto; zc-zona carpelar; h.d.c. haz dorsal del carpelo; s-sépalo; e-estilo; p-pedúnculo; e-restos de los estambres; p' de los pétalos; n-nectario. los puntos indican la cantidad de taninos). braquiesclereidas de lumen amplio, solas o en grupos de 2-4 células y algunas drusas (figura 14b). la epidermis interna es uniestratificada, sus células están alargadas periclinalmente, con taninos y figura 13.vista frontal de un estoma en parte media del ovario de fior en antesis. 96 recubiertas por una cutícula delgada. (figura 14c). los septos están formados por 7-8 capas de parénquima, que llevan drusas, más las dos epidermis correspondientes. la concentración de taninos se extiende hasta los septos, placentas y eje. esta especie posee placentación axilar, los primordios seminales son pequeños, numerosos, anátropos, tenuinucelados y unitégmicos. vascularizacion la pared del ovario está formada por la adnación de los verticilos florales externos con el ginoecio y el receptáculo no forma parte del hipanto (figura 16a), de acuerdo con lo afirmado por eames (1974) para otras ericáceas. la figura 16b muestra la vascularización en los niveles 1-7. al pedicelo (pe>llegan cinco haces conductores colaterales y unidos formando un anillo, en donde se pueden apreciar cinco polos de protoxilema endarco (nivel 1); los haces se extienden en dirección acropetal interesando el receptáculo (r) y, luego cada uno se divide, generando los haces carpelares dorsales (cd) y los haces carpelares ventrales (cv). el nivel 2 muestra el resultado de esta división y la dirección del curso de dichos haces, que comienzan a dirigirse hacia afuera o hacia adentro respectivamente. luego, los haces carpelares ventrales inervan las placentas (h p) y, a partir de los haces carpelares dorsales, se generan las trazas de los sépalos (s), cinco por cada sépalo y los marginales de los sépalos vecinos se funcionan. el nivel 3 ilustra el surgimiento de las trazas de los pétalos (p), que se inician a partir de la anastomosis de trazas laterales producidas por los haces de los sépalos. a cada pétalo penetra una sola traza que se ramifica en forma flabelada. las trazas de los pétalos paulatinamente ocupan una posición alterna con las de los sépalos y después sus ramas laterales se unen para constituir las trazas del primer verticilo de estambres (nivei4.). los haces carpelares dorsales (cd) prosiguen su curso hacia el ápice en donde sus pequeñas ramificaciones se pierden en los nectarios (n) para, finalmente, constituir cinco haces que discurren a todo lo largo del estilo (es). la zona distal del ovario lleva un pequeño disco nectarífero que, en el corte longitudinal medio, se observa como dos pequeñas elevaciones a cada lado del estilo (figura 12b-c). el nectario presenta epidermis glandular con células alargadas anticlinalmente, recubiertas por una cutícula gruesa y rugosa y lleva estomas a través de los cuales se exuda el nectar. (figura 15). las 18-20 capas internas del nectario tienen células pequeñas con citoplasma denso; en esta zona, se encuentra también, sacos taníferos y terminaciones de los tejidos conductores, siendo más abundantes las del xilema. la mayor presencia del xilema explica el contenido bajo de azúcar y la reacción débil con felling a y b. en general, la estructura del nectario concuerda en la descrita por fahn (1979). a partir de las cinco trazas de los estambres del verticilo externo (e1) se genera la inervación de los cinco estambres del verticilo interno (e2) (nivel 5). en el nivel 6, se aprecia la vascularización de los pétalos, en donde los haces medios han originado varios haces laterales y la vascularización de la antera después de su unión con el filamento, siendo evidentes dos haces conductores y la vascularización del estilo inervado por cinco haces cercanos al canal estilar. finalmente, en el nivel 7 se aprecian las porciones de la corola que se separan en la antesis, cada una de las cuales muestra un haz conductor y el estigma en posición central. conclusiones -la agrupación de los vástagos floríferos de macleania rupestris configura una sinflorescencia politélica, apreciandose la formación de antocaulos. -las inflorescencias pueden, por consiguiente, tener posición terminal ó presentar el fenómeno de la proliferación. la presencia de antocianinas es evidente, no sólo en la flor sino también, en su pedicelo. todas las superficies externas de los 97 e 0.1mm figura 14. anatomfa ovario. aubicación de la zona estudiada. bdetalle anatómico desde la epidermis externa hastra el haz conductor. cdetalle anatómico desde el haz hasta la epidermis interna. h.c. haz conductor; s. septo; r. rudimentos; zc.zona carpelar h.d.c. haz dorsal del carpelo verticilos florales poseen cutícula gruesa y en general, las paredes de todas las estructuras florales son engrosadas. en el cáliz y pedicelo, se encuentran pequeñas glándulas cadúcas redondeadas, las cuales contienen azúcares y cuya función no es clara. 98 la corola es carnosa, con 10-12 capas celulares en el mesófilo, debido a ésto, la consistencia del dulce elaborado con ellas es buena. es notable la presencia de taninos en todos los órganos de la flor distribuidos en forma variada y la corola es el órgano que posee la menor cantidad. 0.1 mm • figura 15. vista frontal de una sección epidérmica del nectario, con los estomas a través de los cuales se exuda el néctar el estigma esta taponado por una masa de células viscosas en donde se determinó la presencia de polisacáridos; en estado de antesis la masa de células protruye hacia afuera cubriendo la superficie del estigma, donde quedan atrapados numersosos granos de polen. como es característico de las ericáceas, esta especie tiene dehiscencia de las anteras por poros apicales y el polen se dispersa en tétrades. como lo reporta brand (1992) esta especie es polinizada por colibries, siendo la configuración de la flor de macleanía rupestrís apropiada para la ornitofilia. muchas flores se observan perforadas en su corola, a nivel del disco y, por lo genera corresponden a las que están situadas en una misma inflorescencia o grupos de inflorescencias cercanas; según brand (1.c.) el causante es un ave del grupo de los passeriformes. las flores que han sufrido esta lesión se caen rápidamente. el ovario esta formado por la unión de los carpelos y el hipanto, o sea hayadnación de las bases' de apéndices florales al ovario propiamente dicho. la anatomía vascular muestra como se unen las trazas de las partes florales, los dos verticilos de estambres a los pétalos; las de los pétalos a los sépalos y, más tarde todo el conjunto (hipanto) al haz carpelar dorsal. su comportamiento se puede catalogar como intermedio entre el de vaccinium vacillans y v. pensylvanícum, seguñ lo establecido por eames (1.c.). el nectario de ésta especie está formado por un disco ondulado, localizado en la parte superior del ovario; la exudación del néctar se realiza a través de estomas localizados en su epidermis. la presencia del néctar se evidencia ún después de la caída de la corola y progresivamente, el nectario pierde su configuración y se desprende o se seca el tejido glandular que lo conforma. de acuerdo a las pruebas microquímicas realizadas, el néctar es bajo en azúcar, lo cual está relacionado con una mayor inervación del xilema en el nectario. -para efectos de posibles cultivos, se recomienda localizarlos en el habitat natural donde se opera la interacción planta-ani~ mal. agradecimientos expresamos nuestro reconocimiento a la becteriologa bertha coba de gutierrez, por su gran ayuda en todo lo relacionado con el trabajo de laboratorio, al biólogo jorge cogua por las fotografías y al señor germán lópez, como dibujante. 99 o 4 7 ~h ~ 3 b figura 16. amuestra la sección medial de un capullo floral, con su respectiva vascularización y los niveles seleccionados para su estudio. bdetalle de cada uno de los niveles. rreceptáculo; cd carpelat dorsal; c.v. carpelar ventral straza de sépalos; ptraza de pétalos. etraza de estambres; hphaces placentarios; es. trazas del estilo; pcpedicelo; nnectarios literatura citada 2.cronquist, a. an integrated system of classification of flowering plants. columbia university press. new york. 1981. 1.brand, m. algunas interacciones entre el gremio de colibries y las ericáceas macleania rupestris y befaria resinosa en el páramo el granizo, cundinamarca, trabajo de grado. departamento de biología. universidad nacional de colombia, bogotá. 1992. 100 3. eames, a.j. morphologyofthe angiosperms. tata mcgraw-hiii publishing co. bombay. 1974. 4. fahn, a, secretory tissues in plants. academic press, london. 1979. 5. gamez, ca, d.e. roncancio y a.g. baez. estudio fenologico preliminar de 40 especies vegetales en la finca "el delirio' cuenca del río san crístóbal bogotá, d.c. trabajo de grado. facultad de ingenieria forestal, universidad distrital "francisco josé de caldas', bogotá. 1989. 6. johansen, da plant microtechnique. mcgrawhill, new york, 1940. 7. mora-osejo, l.e. estudios morfológicos, autoecologicos y sistemáticos en angiospermas. academia colombiana de ciencias exactas, fisicas y naturales. serie jorge alvarez lleras. no. 1 editorial kimpres. bogotá. 1987. 8. rodriguez, j.o. y j.r. per>ja. flora de los andes. primera edición, impresión escala, bogotá.1984. 9.roth, 1. fruits of angiosperms. gebruder bomtraeger, berlín. 1977. 10.snow d.w. & b.k. snow, relationships belween humminbirds and flowers in the andes of colombia. bull. br. mus. hist. 38: 105-139. 1980. 11.valencia, m.l., dey n.m. de carrillo. anatomía del fruto de mae/eania rupestris (h.b.k.) a.c. smith. (uva camarona). agronomjía colombiana 8 (2): 286-305.1991. 101 agronomía 23-2. 2005.pdf abstract: ‘van dyke’ mango fruits were harvested at physiological maturity and stored in active modified atmosphere conditions using different plastic packages (modified atmosphere packaging, map). two-fruit-samples were placed in sealed caliber 2 and caliber 3 low density polyethylene packages (ldpe), using two initial atmosphere gas mixtures. wrapped fruit and control fruit (without bagging) were kept at 12 °c and 90% relative humidity (rh) for 30 days plus 5 days’ shelf life at 18 °c and 70% rh. caliber 3 ldpe film ensured that injected o 2 concentration remained more stable and increased co 2 content during storage time than caliber 2 film. map treatment increased fruit shelf-life by delaying the ripening process. map drastically reduced fruit weight loss and increased ascorbic acid content compared to control. negative correlation was found between fruit weight loss and fruit ascorbic acid content and o 2 concentration within the plastic film and fruit ascorbic acid content. by contrast, there was direct correlation between co 2 content within map and the ascorbic acid content of fruit. mango fruit wrapped in caliber 2 pe film ensured the longest extension of the ripening period, without incurring fruit skin lesions. fruit in caliber 3-pe-film failed to ripen due to flesh softening being inhibited and organic acid degradation. additional key words: polyethylene, ripening, ascorbic acid, citric acid, malic acid, succinic acid resumen: frutos de mango ‘van dyke’ se cosecharon en madurez fisiológica y se almacenaron en condiciones de atmósfera modificada activa, empleando diferentes empaques de plástico (modified atmosphere packaging, map). muestras de dos frutos fueron empacadas en bolsas de polietileno de baja densidad (ldpe) calibre 2 (0,0350 mm) y calibre 3 (0,0722 mm), utilizando dos mezclas de gases iniciales. los frutos embolsados y los testigos (sin embolsar) se colocaron a temperatura de 12 °c y 90% de humedad relativa (hr) durante 30 d, más 5 d en anaquel (shelf life) a 18 °c y 70% hr. las bolsas calibre 3 mantuvieron más estable la concentración del o 2 inyectado y aumentaron más el contenido de co 2 , que los empaques calibre 2. los tratamientos en atmósfera modificada incrementaron la vida útil de los frutos retardando el proceso de maduración. el map disminuyó drásticamente la pérdida del peso de los frutos e incrementó el ácido ascórbico, respecto al testigo. hubo correlación inversa entre pérdidas de peso del fruto y contenido de ácido ascórbico y entre concentración de o 2 en el empaque y contenido de ácido ascórbico. en contraste, hubo correlación directa entre concentración de co 2 en el map y contenido de ácido ascórbico. los mangos embolsados en pe calibre 2 maduraron en un mayor tiempo, respecto al testigo, sin presentar lesiones sobre la piel. los frutos empacados en bolsas de pe calibre 3 no maduraron, debido al no ablandamiento de la pulpa y a la no degradación de los ácidos orgánicos. palabras claves adicionales: polietileno, maduración, ácido ascórbico, ácido cítrico, ácido málico, ácido succínico using modified atmosphere packaging for storing ‘van dyke’ mango (mangifera indica l.) fruit almacenamiento de frutos de mango (mangifera indica l.) ‘van dyke’ en empaques de atmósfera modificada jesús antonio galvis1, harvey arjona2, gerhard fischer2 and ricardo martínez3 fecha de recepción: 26 de agosto de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesor asociado, instituto de ciencia y tecnología de alimentos, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jagalvisv@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: hearjonad@unal.edu.co, gfischer@unal.edu.co 3 investigador programa nacional de biometría, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), c.i. tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: rmartinez@cenipalma.org fisiología y tecnología poscosecha agronomía colombiana 23(2): 269-275, 2005 270 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana introduction domestic and international trade in fresh mangoes has been limited by the highly perishable nature and susceptibility of this fruit to postharvest diseases, extremes of temperature and physical injury (gomez-lim, 1997). mangoes are commercially grown on 12,707 ha in colombia (data for 2001, after food and agricultural organization [fao], 2003), especially for domestic consumption; however, there are good prospects for the export market. paull (1994) characterized the storage potential of mangoes (postharvest life) as being 14 to 25 d at 10 to 12 °c. mango is a climacteric fruit and modified atmosphere storage using plastic bags or wrapping has shown some delay in ripening (nakasone and paull, 1998). protective films modify the fruit’s internal atmosphere and have great potential as shelf-lifeextending treatment for many fruit species (saftner, 1999; arjona et al., 1994; nisperos-carriedo et al., 1990; kader et al., 1989; ben-yehoshua, 1985). film treatments function as barriers against water vapor, gases, volatile compounds and ethylene transmission (kester and fennema, 1986). low o 2 concentrations generally reduce respiration and ethylene production rates; high co 2 concentrations also hinder ripening, possibly because co 2 acts as a competitive ethylene inhibitor (yahia, 1997). many fruits tolerate a minimum 2% o 2 concentration; lower o 2 levels induce anaerobic respiration, which could result in the development of undesirable off-flavors and odors due to the accumulation of ethanol, acetaldehyde and other volatiles in these conditions (kader et al., 1989). tolerance limits to elevated co 2 concentrations vary widely between fruit species; some fruit tolerate co 2 concentrations higher than 5%, whereas others develop disorders at this co 2 level (yahia, 1997). tolerance to elevated co 2 decreases with reduced o 2 level and, similarly, tolerance limits to low o 2 concentration increase with increased co 2 level (kader et al., 1989). specialized postharvest treatment for extending fruit shelf-life in colombia has not been sufficiently developed as yet (galvis, 2002). this study was aimed at examining the value of using plastic film packaging by injecting two types of atmosphere and storing the plastic bags in refrigerated conditions in order to improve the shelf-life quality of ‘van dyke’ mangoes. materials and methods ‘van dyke’ mango fruits, grown in a commercial orchard in el espinal, tolima (colombia) –located at 4° 12’ n 74° 56’ w, 431 meters above sea level, having 1,369 mm rainfall, 29 °c mean annual temperature and 70% rh–, were harvested at physiological maturity and stored in the universidad nacional de colombia’s planta piloto de vegetales, instituto colombiano de tecnología de alimentos (icta), in bogotá. healthy fruit were selected, disinfected with thiabendazole (200 mg· l-1) and twofruit-samples were wrapped in caliber 2 (0.0350 mm) and caliber 3 (0.0722 mm) low density polyethylene (ldpe) packages (30 x 20 cm plastic films). bagged mangoes were placed in vacuum packing equipment (minipack) to evacuate the air within the bag and inject the gas mixtures (table 1). each package, containing two fruits, constituted an experimental unit and the treatments were replicated four times. treated (packaged) and non-treated (control) fruit were then stored at 12 °c (± 1 °c) in air with 90% rh (± 2%) for 10, 20 or 30 d. following storage, plastic films were removed and fruit were kept at ambient temperature (18 °c, 70% rh) for 5 d. table 1. modified atmosphere packaging (map) treatments of ‘van dyke’ mango fruits combining type of pe film with gas mixture. treatment caliber of plastic film o2 (%) co2 (%) n2 (%) 1 2 8 5 87 2 2 5 5 90 3 3 8 5 87 4 3 5 5 90 5 control normal atmosphere normal atmosphere normal atmosphere the following variables were measured for fruit quality analysis at 15, 25 and 35 d: fruit weight loss, fruit firmness and ascorbic acid, citric acid, malic acid and succinic acid content. oxygen and co 2 concentration within packages was measured every 5 d during the storage period using a portable gas analyzer (fa. abbis, type tom 12 n 28). the whole fruit’s firmness (without removing the fruit skin) was measured at three points of the equatorial fruit zone (on the fruit’s surface area) using a manual penetrometer (ballarfmfg) with a 7.9 mm tip. galvis et al.: using modified atmosphere... 2712005 samples were prepared according to senesi et al. (1999) for ascorbic acid analysis. 20 µl aliquots of the aqueous solution were filtered through a 0.45-µm filter and injected into a high performance liquid chromatograph (hplc, jasco) equipped with a 30 x 0.78 cm aminex 87-h column and uv detector (vis uv-9757, jasco) at 241 nm. the solvent was 4 mm sulphuric acid 0.01 n solution, using a 0.6 ml· min-1 flow rate at 20 °c. citric, malic and succinic acid samples (prepared following senesi et al., 1999) were determined by hplc (waters), equipped with a waters column, packed with 30 x 0.65 cm microparticulated calcic resin and uv detector (waters). the solvent was bidistilled h 2 o using 0.8 ml· min-1 flow rate at 20 °c and 2,600 psi pressure. data were analyzed by variance analysis. treatment means were separated at 5% significance level using orthogonal contrast tests. a completely randomized experimental design was employed; sas proc glm software (version 8.2) was used for analyzing band structure variance, subdivided by time (martínez and martínez, 1997). results and discussion co 2 and o 2 content inside the package odors and off-flavors due to the possibility of fermentative decarboxylation at co 2 concentration higher than 15%. kader et al. (1989) reported that mango fruit tolerate a maximum 5% co 2 concentration. as for co 2 content, o 2 concentration was more affected by film thickness than by the type of atmosphere injected (figure 2). caliber 3 packages maintained lower o 2 content than those of caliber 2. following 15 days’ storage, o 2 concentration within caliber 2 films reached a maximum of 14.6 and 13.9% for 8 and 5% o 2 -atmospheres, respectively, and then slowly decreased. by contrast, o 2 equilibrium within the thicker film (caliber 3) was reached starting from the 5th day of storage. after 20 days’ storage, o 2 content dropped significantly in caliber 3 packages; it reached 4.2 and 3.8% by the end of the storage period for 8 and 5% o 2 -atmospheres, respectively. the low o 2 content in caliber 3 packaging could have caused the poor fruit quality in this experiment (flavor, odor and color) and inhibited ripening. sy and mendoza (1984) do not recommend o 2 concentrations lower than 5% for ‘carabao’ mango storage due to fruit fermentation. bender et al. (2000) observed that the tolerance of ‘haden’ and ‘tommy atkins’ mangoes to low o 2 decreases at 2, 3, 4 or 5 kpa o 2 plus n atmospheres as fruit ripens. figure 1. in-package co 2 concentrations of ldpe films of caliber 2 (0.00350 mm) and caliber 3 (0.0722 mm) with two initial atmospheres, containing ‘van dyke’ mangoes stored during 30 d at 12 ºc. means followed by the same letter within a storage period do not differ by orthogonal contrasts test at p < 0.05. in-package co 2 content increased with storage time in all four modified atmosphere packaging (map) treatments, confirming the results of gonzalez et al. (1990), who wrapped ‘keitt’ mangoes in ldpe film. co 2 concentration was significantly higher in caliber 3 film (figure 1) following 10 days’ storage. co 2 equilibrium was reached after 5 days’ fruit storage inside caliber 2 packaging; elevated co 2 content in these packages did not inhibit mango ripening but did delay it, compared to control fruit. co 2 concentration markedly increased inside caliber 3 packaging, starting from the 10th day of storage by up to 23%; this was 1.7-fold higher than in caliber 2 films. high co 2 content from day 15 onwards caused abnormal (inhibited) ripening of mangoes in the two atmospheres in caliber 3 packaging. gautan and lizada (1984) reported that increased co 2 concentration over prolonged periods inhibits the ripening of mango fruit and causes undesired 272 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana fruit weight loss percentage of fruit fresh weight loss increased in all treatments the longer the storage time (figure 3) as a consequence of transpiration and respiration (wills et al., 1998). map reduced weight loss considerably compared to control fruit. this result is of special interest since mango is a fruit having a high rate of moisture loss during postharvest period (paull, 1994). fruits in caliber 3 packaging (initial 8% o 2 concentration) lost less weight than those in caliber 2 film packaging with initial 5% o 2 . the highest losses (14.6%) were found after 35 d in control (unwrapped) fruit, followed by mangoes in caliber 2 packaging (5.6%). there was not any difference in weight loss amongst fruit stored at different gas atmospheres within the packages. our results coincided with those of yantarasri et al. (1995), who observed no reduction in mango fruit weight (var. ‘nam dork mai’) when using pvc films having low water vapor permeability. weight loss had a positive correlation with o 2 content inside the packaging (r2 = 0.6903), whereas correlation of weight loss with co 2 content was negative (r2 = -0.6839). it may have been that fruit weight loss diminished at low o 2 and high co 2 contents within the packaging due to decreasing transpiration and respiration rates. fruit without map lost 8.8% of their initial fresh weight after 15 days’ storage, presenting initial signs of skin wrinkling, as described by paull (1994) for mangoes that lost 6-8% of their weight. smith et al. (1987) directly associated fruit weight loss to the film’s water vapor transmission rates when film barriers are used, these being independent of co 2 and o 2 permeability. whole fruit firmness fruit in all treatments lost firmness the longer the storage time (table 2). unwrapped fruit exhibited the highest flesh softening, whereas mangoes in caliber 3-film-packaging softened less than those wrapped in caliber 2 film. these results demonstrate the great influence of map on delaying mango rifigure 2. in-package o 2 concentrations of ldpe films of caliber 2 (0.00350 mm) and caliber 3 (0.0722 mm) with two initial atmospheres, containing ‘van dyke’ mangoes stored during 30 d at 12 ºc. means followed by the same letter within a storage period do not differ by orthogonal contrasts test at p < 0.05. figure 3. effect of different modified atmosphere packaging (map) treatments on weight loss of ‘van dyke’ mangoes during 30 d of storage (12 °c, 90% rh) + 5 d of shelf life (18 °c, 70% rh). means followed by the same letter within a storage period do not differ by orthogonal contrasts test at p < 0.05. galvis et al.: using modified atmosphere... 2732005 pening. control fruit and those having caliber 2-pe-film map had the similar fruit softening after 35 d. by contrast, mangoes wrapped in caliber 3 packaging conserved their high flesh firmness. this fact probably indicates that the elevated co 2 concentration inside the package affected polygalacturonase activity (kader et al., 1989). galvis (1995) also observed that ‘tommy atkins’ mangoes, stored for 4 weeks in modified atmosphere packaging at 12 °c, had greater fruit firmness in the treatment which had the highest respiration intensity, corresponding to bags where co 2 content was greater. gonzález et al. (1990) found that low film permeability decreased fruit softening in ‘keitt’ mangoes stored in map conditions. these authors also observed a direct relationship between loss of weight and firmness. siriphanich (1998) observed higher fruit firmness during storage (20% co 2 atmosphere at 15 ºc for 2 d) of mature ‘nam dok mai’ mangoes, but not in immature or fully mature fruit. this author supposed that a high co 2 atmosphere could have a direct influence on fruit firmness by reducing the ph of various cellular compartments including the intercellular space. change in ph may destroy the ionic balance between compartments and allow calcium ion to move to the cell wall area. sornsrivichai et al. (1992) described that film packaging for ‘nam dork mai’ mangoes only retarded fruit softening of the outer portion of the flesh but accelerated softening in the inner portion (where the fruit is more mature). ascorbic acid content oxidation of ascorbic acid in plant tissue depends on temperature, fruit water content, ph, storage atmosphere, and storage period (braverman, 1980; barth et al., 1993). ascorbic acid content in fruit varied considerably, depending on the thickness of the plastic film used (table 3). mangoes packed in caliber 3 films maintained higher ascorbic acid concentrations than those in caliber 2 films. our results correspond to those of barth et al. (1993), who detected much higher ascorbic acid levels in map of broccoli (wrapped in semipermeable polymeric film) as compared to non-packaged bunches. these authors attributed the higher ascorbic acid concentration to lower peroxidase activity (an important factor for ascorbic acid oxidation in plant tissue) in packaged broccoli in response to the low o 2 and high co 2 concentration inside the packaging. table 2. effect of different modified atmosphere packaging (map) treatments on firmness of ‘van dyke’ mangoes during 30 d of storage (12 °c, 90% rh) + 5 d of shelf life (18 °c, 70% rh). map treatments fruit firmness (kg) at d of storage 1 15 25 35 cal. 2 film, 8% o 2 , 5% co 2 30.0a* 22.1a 14.4b 9.6a cal. 2 film, 5% o 2 , 5% co 2 30.0a 21.6b 16.4b 13.0a cal. 3 film, 8% o 2 , 5% co 2 30.0a 26.8c 25.2c 21.0b cal. 3 film, 5% o 2 , 5% co 2 30.0a 27.2c 25.8c 25.0c control 30.0a 18.3a 10.0a 8.2a means with the same letter within a column do not differ by orthogonal contrasts test at p < 0.05. table 3. effect of different modified atmosphere packaging (map) treatments on contents of ascorbic acid, citric acid, malic acid and succinic acid in the pulp of mango var. ‘van dyke’ during 30 d of storage (12 °c, 90% rh) + 5 d of shelf life (18 °c, 70% rh). map treatments acid content at day of storage 0 15 25 35 ascorbic acid (mg · 100 g-1) cal. 2 film, 8% o 2 , 5% co 2 137.23 101.62b* 90.45b 74.33b cal. 2 film, 5% o 2 , 5% co 2 142.95 108.15b 99.43b 92.55b cal. 3 film, 8% o 2 , 5% co 2 138.56 118.33a 112.70a 103.14a cal. 3 film, 5% o 2 , 5% co 2 139.85 127.25a 117.12a 109.30a control 139.40 91.10c 68.07c 42.49c citric acid (g · 100 g-1) cal. 2 film, 8% o 2 , 5% co 2 2.05 1.87a 1.28b 0.97b cal. 2 film, 5% o 2 , 5% co 2 2.11 1.91a 1.27b 1.12b cal. 3 film, 8% o 2 , 5% co 2 2.08 1.95a 1.67a 1.37a cal. 3 film, 5% o 2 , 5% co 2 2.11 2.06a 1.82a 1.62a control 1.98 1.64b 0.84c 0.46c malic acid (g · 100 g-1) cal. 2 film, 8% o 2 , 5% co 2 0.42 0.35a 0.27b 0.16b cal. 2 film, 5% o 2 , 5% co 2 0.39 0.32a 0.27b 0.24b cal. 3 film, 8% o 2 , 5% co 2 0.38 0.39a 0.34a 0.36a cal. 3 film, 5% o 2 , 5% co 2 0.43 0.37a 0.45a 0.44a control 0.44 0.31b 0.16c 0.09c succinic acid (g · 100 g-1) cal. 2 film, 8% o 2 , 5% co 2 1.14 1.03a 0.82b 0.76b cal. 2 film, 5% o 2 , 5% co 2 1.12 1.05a 0.93b 0.85b cal. 3 film, 8% o 2 , 5% co 2 1.16 1.10a 1.02a 1.00a cal. 3 film, 5% o 2 , 5% co 2 1.15 1.12a 1.09a 1.03a control 1.13 0.89b 0.70c 0.37c *means followed by the same letter within a column do not differ by orthogonal contrasts test at p < 0.05. 274 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana there was strong negative linear correlation (r = -0.850) between percentage of fruit weight loss and ascorbic acid content. control fruit therefore exhibited the lowest vitamin c content during the whole experiment (table 3). our results agree with those of nunes et al. (1998) who reported negative correlation between fruit weight loss and vitamin c content of strawberries stored in map, independent of the storage temperature. a negative correlation (r = -0.732) was found between o 2 content in packages and ascorbic acid concentration in fruit, whereas there was direct correlation between co 2 content and ascorbic acid (r = 0.722). our results are supported by the data of kader et al. (1989), who reported that reduced o 2 and elevated co 2 content in map decreased vitamin c loss in fruit. citric acid content citric acid is the dominant organic acid in mangoes (gálvis, 2002; wickham and mohammed, 1999), found in all treatments (table 3). percentage citric acid loss during storage was higher than that for other organic acids analyzed here; however, acid loss was less than in control fruit. citric acid content of fruit wrapped within caliber 2 film was lower than those wrapped in caliber 3, probably due to higher citrate dehydrogenase activity in ldpe film. after 35 d of storage, fruit in map treatment maintained their high citric acid concentration; this was 3-fold higher as compared to control fruits. otherwise, immature green mangoes wrapped in ldpe packages developed and maintained a lower citric acid content as compared to waxed or non-treated fruit (wickham and mohammed, 1999). yantarasri et al. (1995) found that ripening delay in ‘nam dork mai’ mangoes wrapped in pvc film induced delay in the decrease of citric acid content, particularly in non-perforated packaging and wrapping having a small degree of perforation. the decline in acidity level was significantly delayed in packages where o 2 was below 7%. yantarasri et al. (1995) therefore supposed hindering of the ripening process caused by anaerobiosis because a fermented flavor was always noticeable during evaluation. malic acid content malic acid had the lowest content compared to the other acids analyzed in the experiment’s fruits (table 3). control fruit (without map) had a much lower organic acid concentration than that wrapped in ldpe film. control fruit and those wrapped in caliber 2 pe film decreased malic acid during storage time. mangoes packaged in caliber 3 film having an 8% o 2 and 5% co 2 atmosphere maintained acid concentration or increased it (5% o 2 , 5% co 2 ). this result might indicate that these atmospheres have affected malate dehydrogenase activity (kader, 1986). contrasting with our results, shipway and bramlage (1973) found that co 2 content above 6% stimulated malate oxidation and suppressed the oxidation of citrate, -ketoglutarate, succinate, fumarate and pyruvate in mitochondria isolated from apples. inhibiting succinate oxidation to fumarate by co 2 has been related to the inhibition of succinic dehydrogenase (mathooko, 1996), thereby leading to succinate accumulation and a depletion in malate levels. succinic acid content succinic acid content in fruit decreased drastically during storage without map but presented the lowest decline in caliber 3 ldpe films (table 3). being inside the thick pe film, probably inhibited succinate dehydrogenase activity more than caliber 2 films by increasing the co 2 concentration within such packaging. kader (1986) reported that a high co 2 concentration (5-20%) inhibited krebs cycle enzymes accumulating succinic acid (toxic to plant tissues, matthooko, 1996) due to inhibiting succinic dehydrogenase activity in fruit like apples (monning, 1983) and pears (frenkel and patterson, 1973). there is no evidence that low o 2 concentrations can maintain or increase succinic acid content (kader et al., 1989). conclusions • map of ‘van dyke’ mangoes in ldpe films was effective in increasing postharvest life by delaying ripening, as shown by few changes in firmness. • wrapping fruit with plasticized film slowed fruit weight loss and maintained ascorbic acid levels. • the best map treatments were those using ldpe caliber 2 films (0.035 mm thickness) with initial 8% o 2 , 5% co 2 , 87 n 2 or 5% o 2 , 5% co 2 , 90% n 2 atmospheres, not only maintaining fruit quality but also its shelf-life. • postharvest treatment using caliber 3 ldpe packaging became detrimental for 'van dyke' mangoes, independently of the gas mixture inside, since firmness was kept too high and co 2 stress inhibited organic acid degradation in these fruit. galvis et al.: using modified atmosphere... 2752005 literature cited arjona, h.e., f.b. matta and o. garner, jr. 1994. wrapping in polyvinyl chloride film slows quality loss of yellow passion fruit. hortscience 29(4), 295-296. barth, m.m., e.l. kerbel, s. broussard and s.j. schmidt. 1993. modified atmosphere packaging protects market quality in broccoli spears under ambient temperature storage. j. food sci. 58(5), 1070-1072. bender, r.j., j.k. brecht, s.a. sargent and d.j. huber. 2000. mango tolerance to reduced oxygen levels in controlled atmosphere storage. j. amer. soc. hort. sci. 125(6), 707-713. ben-yehoshua, s. 1985. individual seal-packaging of fruits and vegetables in plastic film – a new technique. hortscience 20, 32-37. braverman, j.b.s. 1980. introducción a la bioquímica de los alimentos. ed. el manual moderno, mexico. pp. 177-178. food and agricultural organization (fao). 2003. faostat database results mango. rome. frenkel, c. and m.e. patterson. 1973. effects of carbon dioxide on activity of succinic dehydrogenase in ‘bartlett’ pears during cold storage. hortscience 8, 395-396. galvis, j.a. 2002. análisis de crecimiento del fruto de mango (mangifera indica l.) var. van dyke y estudio de algunos métodos de conservación durante la poscosecha. ph.d. thesis. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. galvis, j.a. 1995. conservación del mango (mangifera indica l.) variedad tommy atkins mediante la técnica de atmósfera modificada. in: proc. int. symp. “manejo postcosecha y perspectivas de comercialización de frutas y verduras”. 27-30 june 1995, bogotá. lecture nº 19. gautan, d.m. and m.c. lizada. 1984. internal breakdown in ‘carabao’ mango subjected to modified atmosphere: storage duration and severity of symptoms. postharvest horticultural training and research center 2, 28-32. gomez-lim, m.a. 1997. postharvest physiology. pp. 425-445. in: litz, r.e. (ed.). the mango production and uses. cab international, wallingford, uk. gonzález, g., e.m. yahia and i. higuera. 1990. modified atmosphere packaging (map) of mango and avocado fruit. acta hort. 269, 335-344. kader, a.a. 1986. biochemical and physiological basis for effects of controlled and modified atmospheres on fruits and vegetables. food technol. 40(5), 99-100; 102-104. kader, a.a., d. zagory and e.l. kerbel. 1989. modified atmosphere packaging of fruits and vegetables. crit. rev. food sci. nutr. 28(1), 1-30. kester, j.j. and o.r. fennema. 1986. edible films and coatings; a review. food technol. 42, 47-59. martínez, r. and n. martínez. 1997. diseño de experimentos. fondo nacional universitario, ed. guadalupe, bogotá. pp. 271-289. mathooko, f.m. 1996. regulation of respiratory metabolism in fruits and vegetables by carbon dioxide. postharv. biol. technol. 9, 247-264. monning, a. 1983. studies on the reaction of krebs cycle enzymes from apple tissue (cv. ‘cox orange’) to increased levels of co 2 . acta hort. 138, 113-119. nakasone, h.y. and r.e. paull. 1998. tropical fruits. cab international, wallingford, uk. nisperos-carriedo, m.o., p.e. shaw and e.a. baldwin. 1990. changes in volatile flavor compounds of pineapple orange juice as influenced by the application of lipid and composite films. j. agr. food chem. 38, 1382-1387. nunes, m.c., j.k. brecht, a.m. morais and s.a. sargent. 1998. controlling temperature and water loss to maintain ascorbic acid levels in strawberries during postharvest handling. j. food sci. 63(6), 1033-1036. paull, r.e. 1994. tropical fruit physiology and storage potential. in: champ, b.r., e. highley and g.i. johnson (eds.). proceedings of the international conference of postharvest handling of tropical fruits. 19-23 july 1993, chiang mai, thailand. aciar proc. 50, 198-204. saftner, r.a. 1999. the potential of fruit coating and film treatments for improving the storage and shelf-life qualities of ‘gala’ and ‘golden delicious’ apple. j. amer. soc. hort. sci. 124(6), 682-689. senesi, e., a. galvis and g. fumagalli. 1999. quality indexes and internal atmosphere of packaged fresh-cut pears (‘abate fetel’ and ‘kaiser’ varieties). italian j. food sci. 11(2), 111-120. shipway, m.r. and w.j. bramlage. 1973. effect of carbon dioxide on activity of apple mitochondria. plant physiol. 51, 1095-1098. siriphanich, j. 1998. high co 2 atmosphere enhances fruit firmness during storage. j. jpn. soc. hort. sci. 67(6), 1167-1170. smith, s.m., j. geeson and j. stow. 1987. production of modified atmospheres in deciduous fruits by the use of films and coatings. hortscience 22, 772-776. sornsrivichai, j., s. gomolmanee, p. boon-long and h. gemma. 1992. seal packaging by plastic film as a technique for limiting fungal decay of mangoes. acta hort. 296, 23-31. sy, d.a. and d.b. bendoza. 1984. respiratory responses of ‘carabao’ mango to different levels of oxygen. postharvest horticultural training and research center 1, 3-8. wickham, l.d. and m. mohammed. 1999. storage of immature green mango (mangifera indica, l.) fruit for processing. j. food qual. 22, 31-40. wills, r., b. mcglasson, d. graham and d. joyce. 1998. postharvest – an introduction to the physiology and handling. cab international, wallingford, uk. yahia, e.m. 1997. modified and controlled atmosphere for tropical fruits. hort. rev. 22, 123-183. yantarasri, t., s. ben-yehoshua, v. rodov, w. kjumpuan, j. utahaibutra and j. sornsrivichai. 1995. development of perforated modified atmosphere package for mango. acta hort. 398, 81-91. agronomía colombiana, 1991. volumen 8, número 2: 248 252 control quimico del nematodo quiste heterodera tritolii en clavel miniatura alicia marroquin 2 y german arbelaez3 resumen. una de las enfermedades en el cul-· tivo del clavel recientemente registradas en colombia es el nemátodo quiste, heterodera trifolii. un aumento del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporumo f. sp. dianthi se ha observado en algunas fincas afectadas por los dos patógenos. la investigación se realizó para evaluar el efecto de varios productos químicos en el control del nemátodo, en un invernadero comercial con clavel miniatura de la variedad red baron. los fumigantes dd-metilisotiocianato, dazomet y metan sodio se aplicaron al suelo antes de la siembra, solos y en combinación con tres nemáticidas no fumiqarrtes aldicarb, carbofuran y oxamil, en tres épocas de aplicación. los fumigantes fueron más eficientes para la reducción de la población del nemátodo en el suelo que los nematicidas no fumigantes. el mejor tratamiento fue dd-metilisotiocianato con una reducción del 52% de la población de quistes viables y de 38% en la población de larvas en el suelo, un adelanto de 15 días en la cosecha, un aumento del 9%en rendimiento y del 19%en ingresos netos, en comparación con el testigo no tratado. entre los nematicidas no fumigantes, los mejores tratamientos fueron aldicarb y carbofuran aplicados en el momento de la siembra y oxamil aplicado 30 días después de la siembra. la combinación de los furnigantes y de los nematicidas no fumiganges no mejoró el control del nemátodo, el rendimiento y la calidad de las flores, pero si trabajo presentado en el cuarto simposio internacional del clavel. -santafé de bogotá, 9-14 de septiembre de 1991. 2 anteriormente estudiante de la facultad de agronom(a, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, a.a. 14490, santafé de bogotá, colombia. 248 aumentó notablemente los costos de producción. chemical control of the cyst nematode, heterodera trifolii in miniature carnation. abstract. one of the diseases recently registered on carnation in colombia is the cyst nematode caused by heterodera trifolii. an increase of the vascular wilt was observed in some farms affected by the two pathogens. a trial was carried out in a commercial greenhouse with miniature carnation of the variety red baron. the fumigants dd memethylisothiocianate, dazomet and metham sodium applied to the soil befo re planting were used alone and in combination with three non fumigant nematicides aldicarb, carbofuran and oxamyl, at three different times for the control of the nematode. the fumigants were more efficient than the non fumigant nematicides for the reduction of the population of the nematode in the soil. the best treatment was dd methylisothiocianate with a 52% reduction of the viable cysts population and 38% reduction of the larvae population in the soil, a reduction of 15 days in harvesting time, a 9%increase in yield and 19% increase in net income, as compared with the untreated control. among the three non fumigant nematicides, the best treatments were aldicarb and carbofuran applied at planting time. oxamyl applied 30 days after planting showed similar results. the cornbination of the fumigants with the non fumigant nematicides did not improuve the nematode control, yield and quality of the flowers. combination of the two types of nematicides increased the production costs. introduccion una de las enfermedades recientemente registradas en el cultivo del clavel en colombia es el nemátodo quiste, heterodera trifolii goffart. esta enfermedad se ha registrado anteriormente en israel (hadar et al, 1983). francia (cuanv, 1970) e italia (mulvey y anderson, 1974) y su presencia en colombia parece deberse a la importación de esquejes infectados. la enfermedad ocasionada por el nemátodo quiste se ha presentado en colombia con una gran severidad en algunas variedades de clavel miniatura, pero también se ha observado en algunas variedades de clavel estándar. la enfermedad se caracteriza por un amariilamiento prematuro del follaje y una disminución del tamaño y del desarrollo de la planta (arbeláez et al, 1984). un aumento del marchitamiento vascular ocasionado por el hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi se ha observado en algunas fincas afectadas por el nemátodo quiste en la sabana de bogotá. además se ha observado que algunas variedades resistentes al hongo vascular, tales como aurigo, indios y bogotá entre otras, han perdido rápidamente su resistencia y se han comportado como variedades susceptibles. para la reducción de la población del nemátodo quiste en el suelo se han utilizado productos fumigantes y no fumigantes. plantas de trébol rojo y de trébol blanco se han encontrado afectadas por el nemátodo en la sabana de bogotá y parecen ser importantes para mantener un nivel permanente de inóculo del patógeno. (varón de agudelo et al, 1990; arbeláez et al, 1984). los objetivos del trabajo fueron evaluar la efectividad de 3 fumigantes aplicados al suelo antes de la siembra y de 3 nematicidas no fumigantes aplicados al suelo en 3 épocas diferentes para el control de la enfermedad y determinar su efecto sobre las poblaciones de quistes y larvas del nemátodo. materiales y metodos el ensayo se realizó durante el año 1987 en un cultivo comercial de clavel miniatura ubicado en la sabana de bogotá. se utilizó la variedad red baron, altamente susceptible. a la enfermedad y el ensayo se desarrolló durante 10 meses. se uso un diseño experimental de parcelas divididas con 4 replicaciones. las parcelas principales correspondieron a camas en producción de 34.20 m. de largo por 1.20 m. de ancho, las cuales se subdividieron en subparcelas de 4.50 m de largo por 1.20 m. de ancho separadas entre sf por 0.45 m. las parcelas principales correspondieron a los fumigantes dd-metilisotiocianato (ditrapex, schering). dazomet (basamid, basf) y metan-sodio (vapam, rohm & hass) y un testigo que no recibió ningún tratamiento. los fumigantes se aplicaron al suelo un mes antes de la siembra y se cubrieron con plástico durante 15 días. las subparcelas correspondieron a los 3 nematicidas no fumigantes carbofuran (furadan, hoechst), aldicarb (temik, union carbide) y oxamyl (vydate, du pont) y un testigo que no recibió ningún tratamiento. .estos nematicidas se aplicaron inmediatamente antes de la siembra, a los 30 ya los 90 días después de la siembra. para evaluar el efecto de los productos químicos sobre el nemátodo se determinó la población y la viabilidad de los quistes y larvas en el suelo. para dichas evaluaciones se realizaron 6 muestreos: antes de la aplicación de los fumigantes y a los 8, 38, 68, y 270 días después de la siembra. para evaluar el efecto del control químico sobre las plantas de clavel, se determinó la producción de flores la cual se inició a los 180 días de la siembra y realizó durante 4 meses. igualmente se evaluó la calidad de las flores y el número de plantas afectadas por fusarium oxysporum f. sp. dianthi. posteriormente se realizó un análisis económico y se estimaron los costos totales y los ingresos netos. resultados el muestreo realizado antes de la aplicación de los fumigantes mostró una distribución del nemátodo en el suelo bastante uniforme, con una población promedia de 258 qu istes por 100 gramos de suelo. 249 efecto de los fumigantes sobre el nemátodo. los tres fumigantes oo-metilisotiocianato, oazomet y metan-sodio fueron más eficientes en la reducción de la población y de la viabilidad de los quistes y de las larvas del nemátodo en el suelo, en comparación con los nemáticidas no fum igantes carbofuran, aldicarb y oxamil. los tres fumigantes utilizados redujeron la población de quistes viables en el suelo, siendo más eficiente el do metilisotiocianato con una reducción en los tres primeros muestreos de 62, 55 y 53% respectivamente con relación al testigo. además, los tres fumigantes redujeron el número de larvas viables en el suelo, siendo los productos de mayor eficiencia el do metilisotiocianato y el oazomet ocasionando una reducción al momento de la siembra de 65 y 57% respectivamente con relación al testigo. la población de quistes viables en el suelo se incrementó con el tiempo en todos los tratamientos, ajustándose a un modelo lineal de regresión, mientras que la población de larvas -en el suelo se incrementó en todos los tratamientos hasta los 180 días después de la siembra, época en que se inició la cosecha y su número fue decreciendo progresivamente, ajustándose a un modelo cuadrático de regresión. efecto de los nematicidas no fumigantes sobre el nemátodo. los tres nematicidas no fumigantes aplicados en tres épocas diferentes redujeron el número de quistes viables del nemátodo. los tratamientos más eficientes fueron el carbofu rán aplicado a la siembra y el oxamil aplicado a los 30 días después de la siembra, logrando reducir la población en un 38 yen un 40% con relación al testigo. de igual manera la población de larvas viables en el suelo se redujo con la aplicación de los tres nematicidas no fumigantes, obteniéndose solamente diferencias significativas con relación al testigo con el carbofuran a la siembra y con el oxamil a los 30 días después de la siembra. la población de quistes viables en el sue.lo 250 se incrementó con el tiempo en todos los tratamientos, ajustándose a un modelo lineal de regresión, ya que dicho incremento fue directamente proporcional al desarrollo del cultivo. combinación de fumigantes y nematicidas no fumigantes. la aplicación de fumigantes al suelo antes de la siembra en combinación con la aplicación de los nematicidas no fumigantes aplicados en tres épocas diferentes no mejoró el control del nemátodo, en comparación con la aplicación de los diferentes productos en forma individual. en cambio dicha combinación incrementó siqnificativamente los costos de producción. producción de flores. la producción de tallos florales no presentó diferencias significativas con la aplicación de los fumigantes y el testigo. en las parcelas tratadas con do metilisotiocianato, la cosecha de flores se adelantó 15 días en comparación con los demás tratamientos alcanzando su máxima producción diaria a los 255 d (as después de la siembra y se obtuvo una producción superior en un 9% con relación al testigo. la aplicación de los nematicidas no fumigantes aldicarb a la siembra y oxamil a los 30 días después de la siembra, adelantó la cosecha 15 dras, en comparación con los demás tratamientos. los tratamientos con los nematicidas no fumigantes tampoco presentaron diferencias significativas en la producción de flores. los mayores valores se obtuvieron con carbofuran a los 30 días después de la siembra, ald icarb a la siembra y oxamil a los 30 y 90 días después de la siembra. la aplicación de fumigantes y de nernaticidas no fumigantes no ocasionó diferencias sign ificativas en la calidad de las flores. la mayor calidad de las flores se obtuvo con ei fumigante do metilisotiocianato. análisis económico. los mayores ingresos netos se obtuvieron con la aplicación del fumigante oo metilisotiocianato, con un incremento del 19% con relación al testigo, no obstante ser el tratamiento de mayores costos de producción. el oazomet y el metansodio produjeron ingresos netos menores en cuadro 1. estimación del valor de la producción, ingresos netos y rentabilidad por hectáreas para los diferentes tratamientos utilizados. tratamiento valor producción ingresos netos rentabilidad (miles pesos) (miles pesos) ("lo) dd'metilisotiocianato 41.734 9.178 ± 19.4 carbofuran 30 días 39.406 8.321 + 8.4 oxamil 90 d(as 39.394 8.204 + 6.8 oxamil 30 días 39.224 8.034 + 5.1 aldicarb siembra 39.134 7.983 + 4.2 testigo 38.573 7.697 + o carbofuran siembra 38.596 7.440 -3.4 metan sodio 37.822 6.334 17.8 dazomet 37.331 5.549 ·28.0 carbofuran 90 días 36.512 5.426 29.7 un 28 y un 18% respectivamente con relación al testigo. (cuadro 1). al comparar los ingresos netos obtenidos con la aplicación de los nematicidas no furnigantes, los mayores valores se obtuvieron con el carbofuran a los 30 días después de la siembra, el aldicarb a la siembra y el oxamil a los 30 y 90 días después de la siembra, con ingresos netos superiores en un 8, 4, 4 y 7% con relación al testigo (cuadro 1). discusion los resultados de la investigación rnostraron que los tres fumigantes aplicados al suelo antes de la siembra fueron mucho más eficientes para el control del nemátodo que los tres nematicidas no fumigantes. estos resultados coinciden con lo encontrado por hadar et al. (1983) en israel. además, por su amplio espectro de acción, dichos productos contribuyen a la reducción de la población de fusarium oxysporum f. sp, dianthi en el suelo, patógeno muy común en suelos colombianos dedicados al cultivo del clavel, según lo observado por arbeláez (1987). entre los nematicidas no fumigantes, no se encontró un producto sobresaliente y las aplicaciones en el momento de la siembra y trei nta -días después fueron más eficientes que aplicaciones tardías, esto debido a la ca· pacidad de invasión y multiplicación del nemátodo en la planta. no obstante las diferencias en los productos ensayados en el control del nemátodo, no se observó un efecto deprimente importante en la producción y en la calidad de las flores. sin embargo el mayor problema de las poblaciones del nemátodo en el suelo, asi no sean altas, consiste en la disminución de la resistencia de algunas variedades de clavel al marchitamiento vascular debido a fusarium oxysporum f. sp. dianthi, lo cual ha sido observado por los autores y por rebelión et al (1980). agradecimientos los autores agradecen a la empresa horticultura de la sabana s.a., al instituto colombiano agropecuario y a los ingenieros agrónomos roberto suárez, luis eduardo nieto y orlando martfnez por su apoyo y colaboración. literatura citada 1. arbeláez, g., e. garcés de granada y a. acosta. 1984. el nemátodo quiste heterodera trío folii, una nueva enfermedad del clavel en colombia. agronom(a colombiana 5: 17-18. 2. arbeláez, g. 1987. control of fusarium oxysporum and phialophora cinerescens on carnation by conbined soil treatment and application of antagonists. acta horticulturae 216: 77-84. 251 3. cuany, a. 1970. a study of the action of aldicarb against heterodera infestation of carnations in the south of france. phvtiatriephytopharmacie 19: 177·184. 4. hadar, e., s. sofer, s. brosh, m. mordeschai, e. cohn y y. katan. 1983. control of clover cyst nematode on carnation. hassadeh 63: 1698·1700. 5. mulvey, r.h. y r.v. anderson.1974. heteradera trifolii. commonwealth lnstiture of helminthology. description of plant parasitic nematodes. set 4, no. 46 commonwealth agricultural bureaux. london. f 252 6. rebelión, a., j. quintero, g. martínez y f. varón de agudelo. 1989. observaciones sobre la pérdida de tolerancia a fusarium oxvsporum f. sp. dianthi en clavel afectado por he· terodera sp, en resúmenes x congreso asociación colombiana de fitopatología y ciencias afines, v reunión asociación latineamericana de fitopatología, xxix reunión american phytopathological societv, caribbean división. cali, colombia, 10·14 julio 1989 7. varón de agudelo, f., a. rojas y g. martínez; 1990. especiessusceptibles al nemátodo quiste del clavel heterodera spp. ascolfi informa 16 (4): 35·37. agronomie colombiana. 1990. volumen 7: 3-16 seleccion de hibridos de especies de papa por resistencia a phytophthora infestans (mont) de bary, ferti lldad masculina y potencial productivol carlos eduardo tilustez l.2, nelson estrada ramos3 y ricardo martinez becerra3 resumen. en la universidad nacional de colombia en mosc(uera durante los años 1988 y 1989 se realizó una investigación, donde se evaluó bajo condiciones de invernadero la resistencia a p. infestans de las progenies de 51 cruzamientos (f1 y avanzados). que inclu ían en su pedigree especies silvestres, primitivas y/o cultivadas de papa. luego de un primer ciclo de selección los genotipos escogidos se evaluaron en campo por resistencia a la enfermedad, fertilidad masculina y potencial productivo (kg/planta~. en invernadero se encontró buena resistencia a razas no específicas de p. infestans en las progenies de los cruzamientos simples con phureja, que incluían las especies silvestres polyadenium, stoloniferum, iopetslum, . avilesii y okadae y susceptibilidad en los que tenían las silvestres -dodsii, abancayense, embosinum, canasense, gandarillasii, pampasense, marinasense yalandiae. al final del segundo ciclo de evaluación en campo se seleccionaron 27 genotipos: 5 de cruzamientos simples, 9 de cruzamientos triples y 2 de cruzamientos múltiples que incluyen especies silvestres en su pedigree (avilesii, brachycarpum, stotontterum, iopetalum, hougasii, eceule) y los 11 restantes incluyen genotipos primitivos y/o avanzados. un excelente potencial productivo se encontró en genotipos del cruzamiento interéspecífico avílesíi x phureja, y en genotipos de cruzamientos triples que incluyen las espe1 basado en i~ tesis de c.e.tii.l. para optar al título de m.sc. facultad de agronomía. univ. nac. de colombia, bogotá. 2 estudiante de postgrado en genética y fitomejoramier¡\o. universidad nacional de colombia, bogotá, a.a. 2569 ibagué, tolima, colombia. 3 profesores asociados facultad de agronom(a universidad nacional de colombia, bogotá. a.a. 14490, bogotá. cies hougasii o acaule. la fertilidad masculina de los genotip~ evaluados osciló desde esterilidad hasta alta fertilidad. hybrid selection of potatoe species for resistance to phytophthora infestans (mont) de bary, male fertillty and productive potential summary. an experiment was carriet out in one of the greenhouses of the natíonal university of colombia located in bogotá, between 1988 and 1989. the objetive was to evaluate. the resistance to p. infestans of the progenies of 51 crosses (f1 and advanced) that included in their pedigree wild, primitive specias and/or cultivated potatoes. then after a first cycle of selection the chosen genotypes were evaluated in the field for resistance to the disease, for male fertility and productive potentíal (kg/plant). under greenhouse conditions was found a good resistance to no especific races of p.. infestans in the progenies of the simple cross with phureja, that included the wild sp,cies polyadenium, stoloni1fú-úm, iopetalum~ avilesii, okadae, and susceptibility in those that had dodsli, abancayense, ambosinum, canasense, gandarillasii, pempesense, marinasense and stenaie« wilds. _ at tha and of the second cycle of evaluation in the fielcfihere were selected 27 genotypes: 5 of simple crosses, 9 of triple crosses, 2 of multiple crosses that included wild species in their pedigree (avilessi, brachycarpum, stoloniterum, iopetalum, hougasii, acaulej and the other 11 included primitive or advanced genotypes. an excellent productive potential was found in genotypes of interespectific cross of avilesii x phureja, and genotypes of triple 3 eross that ineluded the hougasii or sceute speeies. the male fertility of the evaluated genotypes oseillated from sterility to high fertility. introduccion la papa es una especie de reconocida importancia en el mundo. ocupa el cuarto lugar como producto alimenticio agrícola después del arroz, el trigo y el maíz. en colombia la importancia como alimento básico de la población es indiscutible y ocupa el tercer lugar como producto económico agrícola, después del café y el arroz, con un área aproximada de cultivo de 160.000 hectáreas por año. los trabajos de mejoramiento de papa en colombia se iniciaron en 1948 y hacia 1980 se había entregado a los agricultores de las diferentes regiones 26 variedades mejoradas, lo cual acompañado de adecuadas técnicas de producción ha permitido que el rendimiento promedio por hectárea aumente de 4,8 en 1948 a 18 ton/ha. 40 años después. la base de este proceso de mejoramiento han sido los híbridos entre las subespecies tuberosum y ar.digena, dejando de lado el valioso recurso genético que constituyen las especies siivestres. la "gota" causada por phyrophthora infestans (mont) de bary 1876; es la enfermedad más universal de la papa, afecta las hojas, los tallos y 'ios tubérculos y puede devastar un cultivo en pocos días. en varias oportunidades la enfermedad ha alcanzado proporciones desastrosas siendo la más notable la hambruna de irlanda en los años 1845-1850. . en colombia la enfermedad se presenta todos los años en el cultivo con mayor o menor intensidad de acuerdo con las condiciones de mayores o menores lluvias. su control es fundamentalmente químico y requiere en promedio 10 aplicaciones de fungicida/ ha, lo cual equivale a un costo anual en el área total de cultivo de cinco mil millones de pesos ($5.000'000.000), cifra bastante significativa y que conlleva a pérdida de divisas para el país. por esta razón resulta muy importante explorar diversas fuentes de resistencia dando énfasis a la resistencia general o de genes menores, la cual de acuerdo con múltiples trabajos realizados en el mundo evidencian .las ventajas que presenta con res4 pecto a la resistencia específica, y constituye una solución potencialmente promisoria al problema en el país. las especies silvestres de papa constituyen un recurso genético valioso que hasta el presente ha sido poco evaluado por los programas de mejoramiento del mundo, tanto en forma "per se" como en cruzamiento con especies primitivas o cultivadas. los cruzamientos interespecíficos que se evalúan en el presente estudio de acuerdo con observaciones personales de estrada (1989), son probablemente la primera vez que se realizan y se evalúan por resistencia a phytophthora infestans lo que resalta la importancia del mismo. los objetivos de la presente investigación fueron: evaluar la fertilidad y resistencia a la "gota" en las progenies de cruzamientos simples (f 1) y avanzados de papa que incluyen en su pedigree especies silvestres, primitivas y/o cultivadas, además seleccionar clones promisorios fértiles de estos cruzamientos con buena resistencia a la "gota" y potencial productivo, para que sirvan como base de posteriores cruzamientos y evaluaciones, buscándose con esto ampliar significativamente la base genética de la resistencia a la "gota". según hawkes citado por schmiediche (1987), se distinguen 3 fases en la utilización de las especies silvestres en la historia del mejoramiento de la papa. la primera fase inicia alrededor de 1824 y se extiende hasta mediados del siglo pasado cuando ocurrió la epidemia del tizón tardío en europa. infortunadamente las especies que intentaron utilizar los científicos fueron muchas triploides, tales como s. mag/ia de chile o s. comersoni de brasil y paraguay. en esta época muchos conceptos de ploidia, no habían sido descubiertos y obviamente estos intentos particulares decayeron. la segunda fase inicia precedida por el redescubrimiento de los trabajos de mendel y trabajos en taxonomía de bitter, siendo el acontecimiento más afortunado de esta fase la utilización extensiva de las especies hexaploides mexicanas s. demissum.como fuente de resistencia al tizón (p. infestans). la tercera fase comienza con la publicación del descubrimiento ruso de las series poliplcides de papas cultivadas, además de un amplio y variable pool de genes silvestres de 1927 en adelante. en 1933 las especies s. chscoense, s. phureja y s. demissum, se emplearon para la producción de híbridos en alemania (ross, citado por estrada 1927). en los últimos años se ha reconocido más claramente que cada especie silvestre tiene su propia variabilidad genética. no es preciso decir que una especie tiene resistencia a un determinado patógeno o plaga, lo que se puede decir es que un clon o un coniunto de' genotipos con los que se desarrollan experimentos, presentan una determinada resistencia a factores bióticos o abióticos, pero no es posible afirmarlo para toda la especie (schmieche, 1984). varias especies de origen centroamericano se han mencionado col"! alta resistencia a la "gota" .entre las cuales se tiene: s. csrdiophyllun, s. bulbocastanum, s. demissun, s. iopetalum, s. pinnatisectum, s. polyadenium (niederhauser y milis, 1953). s. verrucosum, s. polytrichom (hermsen 1980, tazelaar 1981) y s. estoloniferum (niederhauser 1958, umaerus 1970). entre las especies suramericanas se reportan: s. veinei, s. microdontum, s. berthaultii (hermsen. 1980, tazelaar 1981, .zoteeva 1982), s. chacoense, s. andreanum (hermsen 1980), s. acaule (tazelaar 1981), s. capsicibaccatum, s. colombianum, s. violaceimarmoratum (cárdenas 1958) y s. chomatophilum (black 1970). se conoce información sobre cultivares obtenidos con alta resistencia de campo provenientes de cruzamientos tuberosum x endigena (estrada et al 1969), también en varios clones de s. andigena y s, phureja de la colección central colombiana de papas (guzmán et al 1960, thurston et al 1962). igualmente se halló sorprendente resistencia de campo en plátulas originadas de s. endigenea y probadas en escocia (simmonds y macolmson 1967). el centro internacional de la papa (cip) actualmente utiliza 2 fuentes de resistencia al "tizón": la primera es una mezcla de resistencia de diversas especies de papa que además de resistencia horizontal también tiene genes r {gp. tuberosum, gp. andigena, híbridos abpt fácaule, bulbocastanum, phureja y tuberosum). la segunda fuente es de naturaleza completamente horizontal y libres de genes r (especies del gp andigena, tuberosum, y phureja). la primera fuente se conoce como población a y la segunda como b (landeo 1989). • materiales y metooos localización. la investigación constó de 2 etapas: la primera etapa se realizó en el invernadero de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia (bogotá) y la segunda etapa en la estación experimental marengo propiedad de la universidad y localizada en el municipio de mosquera (cuninamarca) a una altura de 2547 m.s.n.m., con una temperatura media anual de 12.90c, humedad relativa del 780/0 y precipitación media anual de 820 mm. materiales. en la primera etapa (plántula) se rsqulrló de 50 m2 de área de invernadero bandejas plásticas, suelo, desinfectante de suelo, semillas de las familias a evaluar (cuadro 1), fertilizante, material de laboratorio para desarrollar el inóculo del hongo, un compresor y atomizador devilbis, minibomba de aspersión, fungicida y papelería. en la segunda etapa (campo) se utilizó: 0,5 ha de terreno, equipo y maquinaria para preparación de suelo, herramientas, estacas, fibra de nylon, bomba de espalda, equipo de riego (aspersión), ínsumos, costalillos, empaques y papelería. métodos. etapa de plántula. las semillas de las familias a evaluar fueron tratadas 2 semanas antes de la siembra con solución de ácido giberélico (1000 ppm). la siembra se realizó en bandejas con suelo previamente desinfectado (químico) en surco, colocando 2 familias por bandeja. el inóculo del hongo necesario para el tamizado de las familias en invernadero, se obtuvo recolectando en campo al azar lesiones de hojas de plantas infectadas con "gota" de diferentes genotipos de papa. en laboratorio se lavaron bien y se colocaron en cámara húmeda por 36 horas, luego por lavado de las hojas en agua destilada se obtuvieron los esporangios. la suspensión se llevó a temperatura de 12-150c por 3 horas obteniéndose así las zoosporas que constituyeron el inóculo. la inoculación se realizó con una concentración de 30.000 zoosporas/ce de suspensión, en plántulas de 35 días de germinadas, utilizando un compresor de 10 psi con atornizador devilbis e incluyendo testigos susceptibles para verificar la viabilidad del inóculo. el material inoculado se colocó en cámara húmeda durante 18 horas y después 5 cuadro 1. genealogía de las familias evaluadas. codigo genotipo genealogia un·88·1 ·2 ·3 -4 -5 -6 -8 -9 -10 -12 -13 -14 -15 -16 -18 -19 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -27 -28 -29 -30 -31 -32a -328 -33 -34 -35 -36 -37 -38 -39 -40 -41 -42 -44 -45 -46 -47 -48 -49 -50 -51 -53 -54 -55 -56 blb pi-23051 0.245 x phu eee81 tbr 1-1058 x 85407-n (hou pi-161174.1 x phu eee-81) hou pi-161174.5 x phu masal (30 elones) dds pi-473350.4 x phu ccc 81 abn pi-458403.4 x phu eee 81 avl pi-498091.1 x phu eee81 amb pi-498202.5 x phu eee 81 bcp pi-498249.1 x phu eee81 pld pi-230463.5 x phu eee 81 sto pi-230477.2 x phu eee81 sto pi-161172.3x phu ratona ean pi-230511.1 x phu eee 81 can pi-246533.1 x phu ccc 81 amb pi-498242.1 x phu eee 81 oka pi-458367.1 x phu ccc 81 hou pi-161174.1 x phu mambera gnd pi-285866.3 x phu eee 81 iop pi-275181.1 x phu masal (30 elones) pam pi-275274 x phu eee 81 mrn pi-310946.2 x phu eee 81 aln pi-498085.1 x phu ccc 81 blv pi-310974.5 x phu ratona pnt (op) (blb pi-243511.8 x phu eee 81) x phu mambera (blb pi-243509.5 x phu eee 81) x phu masal' (30 elones) (blb pi-243509.5 x phu eee 81) x 8435-1 * (blb pi-243509.5 x phu eee 81 [(tbr x adg ) x tbr] x (ae i pi-498196 x adr 800035 l. lópez). tbr (atzimba) x monserrate (tbr x adg) tbr (atzimba) x phu eee 81 tbr (atzimba) x ehaueha (huavro l tbr x (ael pi-472660.2 x phu eee-81) tbr (atúmba) x adg (tuquerreña) tbr (atzimba) x masal elones "la selva" resisto gota tbr (atzimba) x adg (pana blanea) tbr (atzimba) x litbr x adg) x (phu eee 81 x phu amarilla perú)] tbr (atzimba) x l(phu ccc 5082 x phu eee 1.7) x (ac i pi-175395.3 x phu eee 81)] (tbr x adg) x [(tbr x adg) x (phu eee 81 x phu amarilla perú)] (tbr x adg) x (sto pi-161172.0 x phu ccc 81) tbr 1-1058 x pana blanca (adg x ehaueha) x monserrate t (tbr x adg) x (sto pi-275246.3 x phu eee 81)} x adg (tuquerreña) (tbr x adg) x (sto pi-275246.3 x phu eee 81) x (tbr x adg) (tbr x adg) x (sto pi-275246.3 x phu eee 81) x phu eee 81 tbr 1-1058 x [(tbr x adg) x (phu amarilla perú x phu ccc 81)] tbr 1-1058 x ehaueha (huayro) (adg x adg);; pastusa (op) mcd pi-473172.1 x phu cee 81 cip 384722 (op)'" (tbr x adg) x tbr • [(tbr x adg) x (ael pi-175395.3 x phu eee 81)] x (blb pi-243509.5 x phu eee 81 cfk 69-1 (tbr méxieo) x (blb pi-243509.5 x phu ccc 81) * [(tbr x adg) x (ael pi-175395.3 x phu eee 81)] x tbr 1-1058 abreviaturas: abn: abancayense mrn: marinasen se bep: brachycarpum aln: alandiae oka: okadae blv: boliviense adr: andreanum phu: phureja dds: dodsii adg: andigena pld: polyadenium hou: hougasii blb: bulbocastanum tbr: tuberosum igl: lignicaule ean: canasense ael: acaule med: microdontum gnd: gandarillasii amb: ambosinum pam: pampasense iop: iopetalum avl: avilesii pnt: pinnatisectum stc: stoloniferum 6 se dej6 en invernadero a temperatura entre 15-200c. la lectura de resultados se realiz6 6 días despu. de la inoculaci6n y sé utíliz6 como criterio de selecci6n el tipo de lesi6n, el área foliar afectada y la esporulaci6n del hongo. las p'6ntulas eliminadas y seleccionadas se cuantificaron para caracterizar ·cada familia avaluada por reacci6n~a la "gota" (p. infestans) de acuerdo 'con 4 categorías establecidas: mala, regular, buena y muy buena. etllpa de campo. 'se realizaron 2 ciclos, el primero con el material seleccionado en invernadero el cual se transplant6 a campo utilizando una distancia de 0.40 m entre plantas y 1.20 m entre 'surcos, se efectuaron todas las labores -necesarias para el cultivo y al momento de la cosecha se seleccion6 dentro de .cada progen.itl de cruzamientos avanzados por tipo de tubérculo (forma, tamaño, tipo de ojos) y potencial productivo. en los cruzamlentcs simples (fl) que lnclqían especies si.lvestres y/o primitivas, se hizo selección .visual interfamiliar p9r vigor y arquítectura.de planta. ' en el segundo ciclo se evaluaron 154 genotipos seleccionados en el primer ciclo, 6 testigos (variedades parda pastusa, guantiva, .san jorge, diacol capiro, monserrate y chitagá) v smatertales de relleno que se dispusieron ,n un diseño látice simple 13 x 13 en una localidad. la unidad experimental estuvo constituido por 4 plantas sembradas a una distancia de 0.40 m entre sí y de 1.0 m entre parcelas. el ensayo fue rodeado e in'tercalado con material de papa susceptible a la "gota" (varios genotipos). se efectuaron todas las labores necesarias para el cultivo a excepción de control de enfermedades. la "gota" (p. infestans) se evalu6 bajo condiciones de.' infecci6n natural en la esta-' ci6n experimental marengo, utilizando la metodología propuesta por el centro internacional de la papa (cip) y adoptando su escala de evaluaci6n (cuadro 2). las lecturas se realizaron con una frecuencia semanal a partir del inicio del período de lluvias, efectuándose de 6-11 lecturas. a cada genotipo evaluado se le estim6 la tasa de infecci6n aparente (r) y el área bajo la .curva de infección (a) para interpretar el comportamiento de la enfermedad. la (r) corresponde al coeficiente de regresión lineal de tiempo versus valores escala cip y el (a) se calculó graficando tiempo vs los porcentajes promedios del área foliar afectada de acuerdo con la escala cip y usando la siguiente fórmula: a=~ [v + v] [x x] (i + 1) i. (i + 1) i 2 la fertilidad masculina se determinó por el método de tinción con azul de lactofenol, utilizando polen de flores frescas recolectadas en campo. al microscopio se cuantificaron los granos de polen hinchados y teñidos y los vacíos sin teñir por cada campo observado. se observaron 10 campos por placa. a la cosecha de los materiales en evaluación se estableció el potencial productivo en kg de tubérculo por planta. se realizó análisis de varianza de acuerdo con el diseño planeado (látice simple 13 x 13) y las comparaciones múltiples se efectuaron utilizando contrastes ortogonales. los tubérculos de cada genotipo fueron caracterizados en su color de piel, color de carne, forma de tubérculo y tipo de ojos de acuerdo con la codificación propuesta por el cip (1983). resultados v discusion respuesta de las familias al tamiz·ado por p. infestans. en las familias evaluadas se observó variación en la resistencia a p. infestans, presentándose respuestas que oscilan de o1000/0 en plántulas tolerantes (cuadro 3). en el grupo de cruzamientos f 1 (interespecíficos) se presentó buena resistencia en las familias un-88-(6, 10, 12, 18 y 21) que incluyen las especies silvestresavi/esiipi·498091.1, po/yadenium pi-230463.5, stotoniterum pi230477.2, okadae pi-458367.1 e iopeta/um pi-275181.1 respectivamente, cruzadas con phureja ccc 81. en condiciones locales phureja ccc 81 es susceptible a la "gota" por lo tanto es de suponer que las especies silvestres anotadas poseen importantes genes de resistencia a la enfermedad. reportes de resistencia a la "gota" en las especies silvestres po/yadenium, stotoniterum, e iopeta/um son presentados por black 1970, hermsen 1980, niéderhauser y milis 1953, niederhauser 1958, tazelaar 1981 y umaerus 1970, lo que se corrobora en el presente trabajo. en este mismo grupo de cruzamientos se 7 cuadro 2. escala usada por el cip para la evaluación de la "gota" de la papa (p. infestansj en el campo. valores escala del cip gota 0/0 media limites o 1.55 0.1·3.0 6.55 3.1 10 17.55 10.1 25 37.55 25.1 50 62.55 50.1 -75 82.55 75.1 90 2 3 4 5 6 7 8 90.1 -9793.55 9 97.1 -99.0 pocas hojas permanecen verdes, casi todas con lesiones. la parcela se ve café. todas las hojas y tallos muertos. 98.50 encontró resistencia regular en las progenies de las familias un-88-(9 y 53) y mala en las familias un-88-(4,5,8, 14, 16,20,22,23 y 24), siendo consideradas las especies silvestres incluidas en estas últimas como de poco valor para resistencia a p. infestans (genealogía en cuadro 1). en los cruzamintos avanzados se encontró muy buena resistencia a la enfermedad en las familias un-88-(28, 29, 44, 46, 47, 48, 49, 50, 55 y 561 y bueno en las familias un88-(2, 32b, 33, 34, 35, 37, 38, 39 y 40). el 44,60/0 de las plántulas inoculadas en invernadero fueron seleccionadas como prom lsorias por resistencia a la "gota". primer ciclo de campo. en este ciclo se seleccionaron 154 genotipos de diferentes cruzamientos. los genotipos de las familias un88-( 18, 28 y 29) que presentaron buena resistencia a "gota".en invernadero, no fueron seleccionados por presentar una mala arqui8 descripcion de daiqos no se observa ninguna lesión. muy pocas plantas con una lesión dentro de una parcela. hasta 10 lesiones pequeñas por planta. hasta 30 lesiones pequei'las por planta o hasta una lesión pro cada 20 folíolos. la mayoría de las plantas están visiblemente afectadas y uno de tres folíolos está infectado. pocas lesiones por folíolo. casi todos los folíolos con lesiones. es común varias lesiones por hoja. el campo o parcela verde pero todas las plantas en el lugar están lesionadas. todas las plantas afectadas y la mitad del área foliar está destru ida por la gota. la parcela se observa con parches verdes y café. ' aproximadamente tres cuartos de cada planta están lesionados. las ramas inferiores pueden morir, las únicas hojas verdes están en la parte superior de la planta. la forma de la planta puede ser flecosa. el campo no se observa ni café ni verde. algunas y la mayor parte de los tallos están verdes. la parcela se ve café con parches verdes. tectura de planta, ausencia de floración y tubérculo muy pequeño (0,5 1,5 cm). segundo ciclo de campo. evaluación de la reacción a p. infestans. en la metodología cip se encóntró que la interpretación propuesta de la (r), es decir que entre más alto su valor mayor susceptibilidad del genotipo no era posible adoptarla. la razón es que la lectura inlclal afecta considerablemente su estimativo numérico y hace que no tenga valor de interpretación con respecto a la "gota" lo cual coincide con lo afirmado por hernández et al (1987). para hacer una interpretación de esta información se propone una tabla que corjsídera la lectura inicial y el número de lecturas realizadas (semanales), para establecer un it, mite superior teórico de la (r). estos límites permiten calificar los genotipos evaluados dentro de 4 categorías: br = buena resistencia ma= moderada resistencia, ms= moderacuadro 3. resultados expresados en porcentaje de plántulas tolerantes a p. infestans luego de inoculación artificial en invernadero. código no. plantas no. plantas no. plantas oto plantas reacción familia inoculadas suscaptibles tolerantes tolerantes a "gota" un·88·1 4 ni.* ·2 96 32 64 66.7 8 ·3 8 ni 4 251 236 15 6.4 m -5 200 169 31 15.5 m -6 102 37 65 63.7 8 -8 93 93 o 0.0 m -9 82 43 39 47.6 r -ro 53 o 53 100.0 m8 -12 38 o 38 100.0 m8 -13 7 ni -14 150 141 9 6.0 m -15 107 ni -16 170 149 21 12.4 m -18 48 16 32 66.7 8 -19 5 ni -20 70 65 5 7.1 m -21 115 1 114 99.1 m8 -22 101 99 2 2.0 m -23 67 65 2 3.0 m' -24 54 49 5 9.3 m -25 2 1 1 50.0 r -27 10 o 10 100.0 m8 -28 61 o 61 100.0 m8 -29 69 8 61 88.4 m8 -30 40 ni -31 15 14 1 6.7 m -32a 83 79 4 4.8 m -328 79 28 51 64.6 8 -33 68 25 43 63.2 8 -34 46 18 28 60.9 8 -35 66 21 45 68.2 8 -36 35 16 19 54.3 r -37 63 13 50 79.4 8 -38 150 57 93 62.0 b -39 104 43 61 58.6 8 -40 78 31 47 60.2 8 -41 73 42 31 42.5 r 42 133 92 41 30.8 r -44 103 14 89 86.4 m8 -45 183 156 27 14.8 m 46 36 5 31 86.1 m8 -47 131 15 116 88.6 m8 -48 89 10 79 88.8 mb -49 111 16 95 85.6 m8 -50 97 12 85 87.6 mb -51 160 160 o 0.0 m -53 73 53 20 27.4 r -54 129 63 66 51.2 r -55 6 1 5 83.3 m8 -56 8 6 8 100.0 m8 3951 + 147 1763 + 147 * ni: no inoculadas 9 da susceptibilidad y s = susceptible. se considera como límites en la escala cip las lecturas 3, 4, 6 y mayor a 6 respectivamente. la tabla propuesta se presenta en el cuadro 4. los genotipos evaluados se calificaron por reacción a p. infestans teniendo en cuenta la (r) y usando la tabla propuesta en el cuadro 4. de acuerdo con ello serían seleccionables por resistencia a "gota" los genotipos que en sus 2 réplicas presentaran respuesta de b r y/o m r en sus diversas combinaciones. con este criterio 43 genotipos son seleccionables (23.50/0), 7 de los cruzamientos simples (fl) y 36 de los cruzam ientos avanzados. en estos genotipos el área bajo la curva de infección (a) oscila de 1.73 a 8.83%. al comparar este criterio de calificación de la reacción a "gota" con el utilizado por el cip en colombia (última lectura escala cip) se observó coincidencia en 40 de los 43 genotipos seleccionables, encontrándose 3 discrepancias en genotipos seleccionables en cada metodología, por lo tanto la metodología propuesta es útil y confiable en su aplicación. en 39 genotipos (300/0) se presentó una respuesta de br o mr en una réplica y ms o s en la otra. este resultado se explica muy seguramente por el hecho de evaluar el material en condiciones de infección natural. se realizó análisis de regresión y correlación simple entre las variables última lectura escala cip (xi), tasa de infección aparente (yl) y área bajo la curva de infección (y2). se encontró que las variables yl y y2 dependen linealmente en forma altamente significativa (p<o.ol) de xi. admeás se encontraron coeficientes de correlación de 0.878 y 0.819 para las variables xi vs yl y xi vs y2 respectivamente, siendo en ambos casos altamente significativa. este resultado permite concluir que la selección de genotipos utilizando el criterio de última lectura escala cip es práctica y confiable. los cruzam ientos un-88-( 1, 15 y 19) que no fueron inoculados en invernadero, mosmostraron en campo ser muy susceptibles a la "gota". por consiguiente bulbocastanum pi-230510.245 incluida en el primer cruzamiento, contrario a lo que se esperaba reultó ser una fuente muy pobre de resistencia a p. infestans. este resultado evidencia la existencia de variabilidad genética en las especies silvestres como lo afirma schmiediche (1984). canasense p1-246533.1 inclu ida en el segundo cruzamiento y hongasii pi161174.1 en el tercero, tampoco mostraron ser una fuente de resistencia a la "gota". fertilidad masculina. los resultados de fertilidad se presentan en el cuadro 5. tres genotipos del cruzamiento un-88-6 identificados como 6·1, 6-2 y 6-7 presentaron esterilidad masculina, con la característica común de presentar anteras malformadas de cuadro 4. calificación de reacción a "gota", utilizando el parámetro de tasa de infección aparente (r), estimado por el modelo cip. lectura inicial calificación 4 5 numero de lecturas semanales realizadas 6 7 9 11 124 108 sr 0.095 0.071 0.057 0.048 0.041 0.036 0.032 0.029 0.026 0.024 mr 0.143 0.107 0.086 0.071 0.061 0.054 0.048 0.043 0.039 0.036 ms 0.238 0.179 0.143 0.119 0.102 0.089 0.079 0.071 0.065 o.ogo s > > > > > > > > > > sr 0.048 0.036 0.029 0.024 0.020 0.018 0.016 0.014 0.013 0.012 mr 0.095 0.071 0.057 0.048 0.041 0.036 0.032 0.029 0.026 0.024 ms 0.190 0.143 0.114 0.095 0.082 0.071 0.063 0.057 0.052 0.048 s > > > > > > > > > > sr 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 mr 0.048 0.036 0.029 0.024 0.020 0,018 0.016 0.014 .0.013 0.012 ms 0.143 0.107 0.086 0.071 0.061 0.054 0.048 0.043 0.039 0.036 s > > > > > > > > > > mr 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 ms 0.095 0.071 0.057 0.048 0.041 0.036 0.032 0.029 0.026 0.024 s > > > > > > > > > > 2 3 4 10 cuadro 5. fertilidad masculina (%), determinada en 160 genotipos de papa por el método de tinción con azul de lacto fenal. genotipo fertilidad genotipo fertilidad genotipo fertilidad ofo ofo ofo un·88-1-1 no un-88-37-6 77.72 un-88-47.4 79.50 2-1 78.07 37-7 60.43 47-5 9.40 2-2 62.53 38-1 88.90 47-6 19.70 2-3 86.80 38-2 :75.16 47-7 13.11 2-4 85.80 38.3 74.56 47.8 41.55 2-5 73.80 38-4 80.40 47-9 47.91 2-6 42.00 38.5 73.63 47-10 9.90 2-7 86.90 38-6 74.60 47-11 42.32 3-1 79.23 38.7 58.31 47-12 1.91 6-1 e 38-8 85.64 47-13 3.51 6-2 e 39-1 80.90 47-14 38.85 6-3 3.42 39-2 80.92 47-15 10.62 6-4 45.90 39-3 81.64 47-16 11.14 6-5 29.50 39-4 79.50 47-17 2.56 6-6 9.70 40-1 81.37 48-1 14.50 6-7 e 40-2 73.34 48·2 13.40 6-8 11.54 41 -1 67.53 48·3 0.15 6-9 12.82 41-2 57.71 48·4 10.78 9-1 57.60 42-1 44.36 48·5 27.94 10-1 no 44-1 85.31 48-6 59.48 12-1 39.50 44-2 78.00 48-7 5.30 13-1 93.80 44-3 65.57 48-8 0.50 151 98.00 44-4 83.40 48-9 51.81 15-2 96.70 44-5 56.94 48·10 15.11 15-3 94.50 44-6 60.42 49-1 61.20 19-1 no 44-7 72.87 49-2 73.05 21-1 60.04 44-8 78.50 49-3 74.41 22-1 73.00 44-9 34.93 49-4 80.85 32b-l 70.47 44-10 81.52 49·5 81.34 32b-2 55.15 44-11 60.70 49-5 77.51 32b-3 63.25 44-12 81.50 49·7 80.63 32b-4 68.60 44-13 59.93 49-8 77.02 33-1 88.17 44-14 67.24' 49-9 69.70 33-2 60.08 44-15 66.22 49.10 88.38 33-3 72.18 44-16 64.00 49·11 54.54 33-4 80.21 44-17 70.39 50-1 76.00 34-1 37.81 44-18 34.27 50-2 75.16 35-1 77.94 44-19 61.93 50·3 74.94 35-2 64.42 44-20 62.92 50-4 81.57 35-3 65.60 45-1 3.87 50-5 80.36 35-4 78.01 46-1 15.08 50-6 81.44 35-5 71.50 46-2 0.00 50-7 72.36 35-6 79.22 46-3 14.40 50-8 79.85 35-7 76.47 46-4 41.24 50-9 58.62 35-8 52. lo 46-5 77.90 50-lo 72.38 36-1 89.50 46-6 28.30 50-11 87.27 36-2 56.86 46-7 34. lo 53-1 64.31 37-1 35.25 46-8 35.40 54-1 84.50 37-2 63.75 47-1 65.72 54-2 76.38 37-3 71.85 47-2 19.35 54·3 61.72 37-4 73.50 47-3 86.70 56-1 78.72 37-5 67.72 no: no determinado. e: estéril 11 poco espesor y de color verde amarilloso, lo cual coincide con apreciaciones' presentadas por brown et al (1984). los genotipos 6·3 y 6-9 presentaron poco polen viable, predominando polen de forma irregular y citoplasma granular el cual de acuerdo con rodrfguez (1982) resulta no viable. las diferencias observadas en fertilidad en este cruzamiento muy probablemente tienen origen genético. en varios de los genotipos descendientes de los cruzamientos un-88-(46, 47 y 48) se presentó baja fertilidad masculina, asociada con la característica común de polen de forma irregular y citoplasma granular. los 3 cruzamientos tiene la misma madre además de que posee citoplasma tuberosum, característica que de acuerdo con hanneman et al (1981) y brown et al (1984) determinan frecuentemente baja fertilidad masculina, por lo tanto esta es la explicación más probable al resultado encontrado. los porcentajes de fertilidad oscilaron entre 0-980/0, correspondiente a los genotipos 46-2 y 15-1 respectivamente. el 69.50/0 de los genotipos evaluados presentó fertilidad superior al 500/0, los restantes por debajo de este valor. entre estos últimos el 16.2% presenté feritlidad inferior al 200/0. potencial productivo. al hacer el análisis de varianza (iátice simple 13 x 13) se encono tró que el cuadrado medio (cm) del error para bloques ajustados (eb) fue mayor que el cm del error intrabloque (ee) (cuadro 6). se requirió hacer ajuste para total de qenotipos y realizar un nuevo análisis de varianza para genotipos ajustados (cuadro 7). la prueba de significancia para genotipos ajustados fue altamente significativa y para interpretarla se plantearon contraste ortogonales. los cruzamientos evaluados se agruparon principalmente por su pedigree y se realizaron las comparaciones de interés en el presente estudio (cuadro 8). grupos constituidos para realizar las como paraciones ortogonales: g-l: cruzamientos simples (fl) que involucran especies silvestres; un-88-(l, 3,6, 9, 10, 12, 13, 15, 19,21,22 y 53). g-2: cruzamientos triples entre genotipos avanzado x f 1 con siivestre un-88-(2, 35 y 42 y 56). g-3: cruzamientos simples y triples entre genotipos avanzados; un-88-(32b, 33, 34,36,37,38,44,45,50 y 54). g-4: cruzamientos múltiples con genotipos avanzados y primitivos; un-88-(39, 41 y 49). g-5: cruzamientos múltiples que incluyen genotipos silvestres, primitivos y avanzados; un-88-(40, 46, 47 y 48). g-6: testigos; variedades parda pastusa, guantiva, san jorge, diacol cap ira, monserrate y chitagá. se encontró que las variedades testigo resistentes (monserrate y chitagá) superaron a un nivel altamente significativo (p<o.o 1) a las variedades susceptibles, no existiendo diferencia significativa entre las variedades resistentes. los cruzamientos del g·3 superaron a un nivel altamente significativo los cruzamientos de los g-l y g-2, a su vez el potencial productivo de los cruzamientos del g-2 fue superior a un nivel altamente significativo a los del g-l, lo cual no discrepa de lo esperado. dentro de los cruzamientos del g-l se encontró que los que tenían en su pedigree cuadro 6: análisis de varianza para el potencial productivo sin ajustar (kgfplanta) de 160 genotipos de papa evaluados en un diseño látice simple 13 x 13, en la estación experimental marengo mosquera 1989. fuentes de variación suma de cuadrados g.l. cuadrados mediol repeticiones genotipos (sin ajuste] bloques dentro de repeticiones (ajustadas) error intrabloque . total cv ' ' . 168 24 143* 336 28.94329 177.24846 12.01420 26.9595b 245.16553 0.50059 (ebl 0.18853 (ee) 27.91% • menos un grado de libertad por estimación de una parcela perdida. 12 cuadro 7: análisis de varianza para el potencial productivo ajustado (kgjplanta) de 160 genotipos de papa evaluados en un diseño lárice simple 13 x 13, en la estación experimental marengo mosquera 1989. fuentes de variación g.l. suma de cuadrados 1 28.94329 168 164.30086 24 12.01420 143* 26.95958 336 245.16553 cuadrados medios repeticiones genotipos (ajustado) bloques dentro de repeticiones (ajustado) error intrabloque total 0.97798 ** 0.50059 ** 0.18853 ** nivel de significancia al 'plo (p< 0.01). er: eficiencia relativa er= 113.7% cuadro 8. contrastes ortogonales planteados para realizar las comparaciones entre genotipos, para la variable potencial productivo (kgjplanta). (se realizaron con totales ajustados). 2i comparaciones realizadas qi sc fc 1 testigo vs genotipos evaluados 492.810 0.8214 436* 2 (monserrate; chitagá) vs (p. pastusa; guantiva, san jorge y diacol capiro) 22.956 5.489 29.12** 3 monserrate vs chitagá 0.604 0.091 0.484 4 «s-i ;g-2;g-3) vs (g-4;g-5) 742.680 0.332 1.76 5 (g-l; g-2) vs g-3 1802.720 6.83 36.23** 6 g-l vs g-2 869.870 25.94 137.59** entre g-l 7 un-88-( 1;10;15;22;6;53) vs un.a8-( 12;13;3;19;9;21) 164.800 6.43 34.1 ** 8 un-88-(1-10) vs un-88-(15;22;6;53) 69.510 5.39 28.59** 9 un-88-(15;22) vs un.a8-(6;53) 106.710 10.17 53.94** 10 un-8-15 vs un-88-22 0.242 0.002 0.01 11 un-88-6 vs un-ss-53 24.600 3.36 17.82* " 12 un-88-(12;13) vs un.a8-(3;19;9;21) 1.728 0.03 0.159 13 un-88-12 vs un-88-13 0.242 ~4 0.074 14 un-88-(3;19) vs un-88-(9;21) 4.224 0.558 2.96 15 un-88-9 vs un-88-21 1.400 0.49 2.6 entre g-2 16 un-ss-56 vs un-88-(35;42;2) 24.090 1.067 5.66* 17 un-88-(35;42) vs un-88-2 22.660 0.255 1.35 18 un-88-35 vs un-88-42 3.340 0.077 0.41 entre g-3 19 un-88-(33;34;36;38;32b;37 ;44;50) vs un-88-(45;54) 47.970 0.083 0.44 20 un-ss(33;34;36;38;32b;37) vs un.a8-44;50 421.390 1.932 10.25** 21 un-88-(33;34;36;38) vs un-88-(32b;37) 219.220 5.6 29.7** 22 un-88-(33;34) vs un-88-(36;38) -9.330 0.057 0.302 23 un-88-33 vs un-88-34 1.000 0.025 0.133 24 un-88-36 vs un.a8-38 14.998 0.536 2.843 25 un-88-32b vs un-88-37 18.850 0.577 3.06 26 un-88-45 vs un-88-54 0.346 0.005 0.026 27 g-4 vs g-5 670.650 6.621 35.12*" entre g-4 28 un-88-39 vs un-88-(41 ;49) 1.405 0.001 0.005 29 un-88-41 vs un-88-49 5.063 0.045 0.24 entre g-5 30 un-88-40 vs un-88-(46;48;47) 64.280 0.8 4.24* 31 un-88-(46;48) vs un.a8-47 130.500 0.795 4.22* 32 u n-88-46 un-88-48 2.970 0.003 0.016 nivel de significancia al 5010 (p< 0.05) nivel de significancia al 1010 (p< 0.01) 13 especies silvestres diploides un-88-(1, 6, 10, 15, 22 y 53) presentaron un potencial productivo inferior a un nivel altamente significativo a los que inclu can especies tetra y hexaploides (contraste 7). entre el grupo de diploides se encontró que los cruzamientos que incluían especies mejicanas (un-88-1 y 10) fueron superados a un nivel altamente significativo por los que conten ían especies de origen suramericano (contraste 8). el cruzamiento simple de mejor potencial productivo fue el un-88-6 que incluye la especie silvestre boliviana avilesii. los cruzamientos múltiples del g-4 superaron en potencial productivo a un nivel altamente significativo a los cruzamientos múltiples del g-5. este resultado puede estar asociado con el hecho de que en el g-5 se encontró el 63.30/0 de los genotipos susceptibles a virus (19), lo cual sin duda afecta el potencial productivo. en general en los genotipos de cruzamientos simples (f 1), el potencial productivo osciló entre 0,0 (15-3 y 19-1) y 2.775 kg/ planta (genotipo 6-5). el potencial productivo de este último resulta excelente para un híbrido de este tipo, además de que superó a muchos de los genotipos avanzados. en los genotipos de cruzamientos avanzados el potencial productivo osciló entre 0.062 y 3.862 kg/planta, correspondiente a los genotipos 35-4 (susceptible a virus) y 37-5 respectivamente. genotipos seleccionados. teniendo en cuenta las variables evaluadas para cada uno de los genotipos (resistencia a la "gota", fertilidad masculina, potencial productivo y características de tubérculo) se seleccionaron 27 genotipos (17.530/0) 5 de cruzamientos simples, 9 de cruzamientos triples y 2 de cruzamientos múltiples que incluyen especies silvestres en su pedigree. los 11 restantes están constituidos por genotipos primitivos y/o avanzados. conclusiones de acuerdo con los resultados encontrados y bajo las condiciones en que se realizó la presente investigación se presentan las siguientes conclusiones: 1. bajo condiciones de invernadero luego de inoculación con razas no específicas de p. infestans, se encontró buena resistencia a la 14 "gota" en las progenies de los cruzamientos interespecíficos (f 1), en que participaban las especies silvestres: polyadenium pl-230 463.5, stotoniterum pi-230477.2, iopetalum pi-275181.1, avilesii pi-498091.1, y okadae pi-458367.1, cruzadas con phureja. estas especies silvestres constituyen un germoplasma promisorio para resistencia a la enfermedad. 2. las progenies de los cruzamientos interespecíficos (f 1), en que participaban las especies silvestres: dodsii pi-473350.4, abancevense pi-458403.4, ambosinum pi-49820 2.5 y pi-498242.1, canasense pi-230511.1, gandaril/asii pi-285866.3, pampasense pi275274.1, marinasense p1-310946.2 y etendiae p1-498085.1, cruzadas con phureja ccc 81 (susceptible a "gota")' presentaron una reacción de susceptible a p. infestans, por lo tanto este germoplasma resulta poco promisorio en cuanto a resistencia a la enfermedad se refiere. 3. sr cruzamiento un-88-1 (bulbocestenum pi-230510.245 x phureja ccc 81) que no fue inoculado en estado de plátula, en condiciones de campo (segundo ciclo) presentó alta susceptibi iidad a la "gota", resu 1tado contrario a lo que se esperaba. esto demuestra variabilidad en la especie bulbocestanum para.la resistencia a p. intestsns. 4. los cruzam ientos un-88-15 (cenesense pi-246533.1 x phureja ccc 81) y un-8819 (hougasii pi-161174.1 x phureja marnbera) no inoculadas en estado de plántula, en condiciones de campo (segundo ciclo) presentaron alta susceptibilidad a p. in festans, por lo tanto las especies silvestres incluidas no constituyen una fuente de resistencia contra el hongo. 5. la progenie de libre polinización de la especie silvestre plnnetisectum, presentó alta resistencia a p. infestans bajo condiciones de invernadero y campo. esta especie es una fuente valiosa de resistencia a la enfermedad. 6. en el cruzamiento un-88-6 (avilesii pi-498091.1 x phureja cee 81), los genotipos evaluados en campo presentaron diferencias en fertilidad masculina. 3 fueron completamente estériles, los restantes presentaron desde muy baja fertilidad hasta fertilidad masculina aceptable. este resultado muy probablemente tiene origen genético y puede ser debido a falta de compatibilidad entre los cromosomas de los padres que forman el híbrido. 7. ei potencial productivo de ros cruzamientos simples y triples que incluyen genotipos avanzados en su pedigree, toe superior a un nivel altamente significativo (p<o.ol) al de los cruzamientos simples y triples que tienen en su pedigree especies silvestres. 8. los cruzamientos triples (gé~otipo avanzado x fl con silvestre) presentaron un potencial productivo superior a un nivel altamente significativo (p<o.ol) al de los cruzamientos simples (fl) que incluyen especies siivestres. 9. los cruzamientos simples con especies silvestres diploides de origen centroamericano (bulbocestenum y po/yadenium), presentaron un potencial productivo inferior a un nivel altamente significativo al de los cruzamientos simples con silvestres diploides su. ramericanas (csnssense, avi/esii, pampasense y microdontum). 10. el mejor potencial productivo de los cruzamientos simples con especies silvestres se encontró en genotipos del cruzamiento un-88·6 (avi/esii pi-498091.1 x phureja ccc 81), observándose un máximo de 2.7750 kg/planta en el genotipo 6-5, el cual constituye un excelente rendimiento para un genotipo de este tipo. en varios genotipos de este cruzamiento se encontró la característica indeseable de antocianinas en la carne. 11. como última conclusión y de fundamental importancia, se anota que es primera vez que en la literatura se reportan los hfbridos y el comportamiento de sus descendientes, resultantes del cruzamiento de las espe-. cies silvestres bu/bocastanum, avi/esii, po/yadenium, okadae, gandari/lasii, embosinum, dodsii, hougasii, abancayense, iopetelum, msrinesense, brschvcerpum, pampasense, a/andiae y la especie diploide cultivada s. phureja. estas especies fueron suministradas por el mayor banco de germoplasma de especies silvestres del mundo, mantenido por la universidad de wisconsin usda y la semilla h (brida inicial fue obtenida por estrada (1989) en tibaitatá. los reusltados obtenidos son una valiosa contribución de esta tesis y sin duda demuestran la importancia de la utilización yevaluación del material silvestre existente en los bancos de germoplasma mundiales, cuyo mantenimiento es muy costoso y hasta el presente ha sido muy ignorado en los trabajos de mejoramiento. literatura citada 1. black, w. 1970. the nature and inheritance of field resistance to late blight (pñytophthora infestans} in potatoes. am. poto jour. 47: 279-288. 2. brown, c.; m. iwanaga y r. wissar. 1984. técnicas de cruzamiento. en: manual sobre manejo de germoplasma de papa. cip. lima (perú). pp. 79-86. 3. carden as, m. 1958. importancia de las especies silvestres en el mejoramiento de la . papa. en: iv. reunión latinoamericana de fitotecnia. santiago de chile. pp. 325-332. 4. cip. 1983. pathogen tested potato cultlvars for distribution. second edition. lima 23 pp. 5. estrada, n. y j. guzman. 1969. herencia de la resistencia de campo al "tizón" (p. infestans, (mont) de bary) en variedades cultivadas de papa (tuberosum v andigena}. rev. ica. iv; 17-37. 6. estrada, n. 1987. utilización de las especies siivestres para el mejoramiento de la papa. en: primer seminario taller "nuevos enfoques de mejoramiento genético de papa". fotocopia pp. 22. 7. guzman, j.; h.d. thurston y l. heidrick. 1960. naturaleza de la resistencia parcial de 3 clones de papa al p. infestans. rev. agr. tropical, 16(2): 89-99. 8. hanneman, r.e. y s.j. peloquin. 1981. genetic cytoplasmic male sterility in progeny of 4x 2x crosses in cultivated potatoes. theoretical and applied genetic. 59 (1): 53-55. 9. hermsen, j.g. 1980. recent progress and future plants for uti lizing mexican wild species for pest and disease resistance. rep. plann. conf. utilization of the genetic resourcesof the potato 111.cip. lima. 10. hernandez, t. y h.r. montoya. 1987. epidemiología cuantitativa y su aplicación al análisis de algunas enfermedades de cultivos tropicales. iica y unas. facultad de agronomía. lime perú. pp. 50. 11. landeo, juan. 1989. mejoramiento para resistencia horizontal al tizón tard ío. en: curso de manejo de germoplasma de papa. cip. lima. fotocopia. 12. niederhauser, j.s. y w.r. mills. 1953. resistance of solanum species to p. infestans in méxico. phytop. 44: 406-408. 15 13. niederhauser, j.s. 1958. tizón tardío (p. infestans}, iv reunión latinoamericana de fitotecnia. santiago de chile, pp. 177-183. 14. rodriguez g, b.l. 1982. estudio biosistemático de especies de papa silvestre colombiana. tesis magister scientiae. univ. javeriana. facultad de ciencias. bogotá, 1982. pp. 146. 15. schmiediche, p.e. 1984. resistencia genética y significado de las colecciones de germoplasma para mejoramiento. en: manual sobre manejo de germoplasma de papa. cip lima. pp. 99-109. 16. schmiediche, p.e. 1987. the utilization of wild potato specles in breeding. strategies for the conservation of potato genetic resources iv. 29th planning conference. cip. lima. pp. 135-149. 17. simmonds, n.w. y j.f. malcolmson. 1967. resistance to late blight in andigen potatoes. eur. potojour. 10: 161-166. <. 16 18. tazelaar, m.f. 1981. the screening of solanum species for horizontal resistance against late blight (p. infestans) and its use for breeding programmes. abstracts of conferanee papers of the 8th triennial conference of the european association for patato research. pp_34-35... 19. thurston, h.d.; l.e. heidrick y n.j. guzman. 1962. parcial resistanee to p. infestans (mont) de bary within the colección central colombiana. am. poto jour. 39: 6368. 20. umaerus, v. 1970. studies of field reslstanee to phytophthora infestans. 5 mechanisms of resistanee and applications to potato breeding. z. pflanzenzuchtg 63: 1-23. 21. zoteeva, n.m. 1984. sources of phytophthora resistanee among diploid petate species. nauchno tckhnieheskii byulleten vsesoyuznego nauchno issledovatel skogo instituta rastenievodstva imeni n.i. vavilova. (145): 31-35. en: patato abstracts 11 (7). mercados y produccion en agricultura: cafe y maiz en colombia introduccion el propósito de este material es analizar brevemente el papel de los mercados en el desarrollo de la producción de café y maíz. el análisis se limita a identificar, dentro del conjunto económico, las condiciones e instrumentos de poi ítica que contribuyeron al estímulo o desestfrnulo de la producción en dichos ·cultivos. no se pretende en este escrito un estudio detallado sobre la descripción de las condiciones en que se realiza la producción, la evolución de la rentabilidad de los cultivos, la articulación de las formas de producción, la estructura interna y externa de los mercados, la organización institucional, el papel del cultivo en el proceso general de desarrollo. estos temas son todos importantes y requieren más elaboración y tiempo del que es posible dedicar en la presente conferencia. acepté escribir el presente material en él entendido de la necesidad de promover un debate sobre el papel de los mercados en la producción agrícola. si el presente material • profesor asociado de la facultad de agronom ía, universidad nacional de colombia. trabajo presentado al congreso latinoamericano de ingenieros agrónomos. bogotá, diciembre de 1982. por: jorge torres otavo" contribuye a dicha controversia, ha cumplido su función. el incremento en la productividad agrícola para lograr mayores volúmenes de alimentos y materias primas para abaratar los componentes de la canasta familiar, es una contribución esencial de la agricultura al desarrollo capitalista. una agricultura eficiente contribuye a una recomposición de la de. manda en el sentido de una mayor participación de bienes manufacturados en la demanda y por este mecanismo permite una ampliación del mercado interno y el externo debe generar divisas para financiar los bienes demandados por la agricultura y otros sectores de la economía. el análisis de un cultivo o grupos de cultivos debe enmarcarse en la región pero dentro del conjunto económico general. la poi ítica agraria está inscrita dentro del todo económico y ligada a situaciones de poiítica general y a aspectos técnicos en particular .. los técnicos del sector agropecuario para el caso agrónomos, zootecnistas y otros, estamos acostumbrados a ver aspectos especializados de la producción pero no a ubicarlos en las interrelaciones de la globalidad económica y política. de lo anterior tampoco escapan los altos funcionarios del estado, ministros de agricultura, que toman decisiones de poi ítica que van a afectar el desarrollo de un cultivo. 43 agronomía colombiana el estado, como representante del capital colectivo, puede afectar el crecimiento de un producto y en efecto lo hace por la influencia de instrumentos de poi ítica general como la cambiaria y de comercio: con el manejo de la tasa de cambio, nivel de aranceles, licencia previa y libre para importar insumos y productos alimenticios que compiten con la producción local.i.: la fiscal: determinando el nivel de inversión pública en investigación agrícola, inversiones en transporte, redes de almacenamiento de productos agrícolas, exclusión de impuestos a cultivos ...; la monetaria y crediticia: otorgando crédito para producción, comercialización, la determinación de plazos y tasas de interés ... es aqu í, en el manejo de estos instrumentos, donde el grado de desarrollo de la organización gremial de un producto adquiere importancia vital para participar en la determinación de la orientación en el uso de estas variables de . política macroeconómica. lo anterior, unido a los canales de comercialización usados para la compra-venta de productos, va a impactar la determinación del precio y la distribución del excedente entre agricultores y participantes en el proceso productivo, todo lo cual va a afectar el uso de la tecnolog ía. a fin de ilustrar de cerca el efecto sobre la producción agrícola del uso de los factores. mencionados, estudiaremos los cultivos de café y maíz. cafe en el café se dió la articulación de condiciones eeolóqicas, técnicas, económicas y sociales que hicieron posible un sistema de producción en la ladera colombiana que implicaba la tala de bosques, la quema, la siembra * a diferencia del tabaco, 1776-1875, que se da bajo el régimen de aparcería, donde las rentas fueron percibidas por comerciantes y terratenientes. el tabaco no logró integrar regiones ni promovió el intercambio. 44 de cultivos asociado» de pan coger, maíz, fríjol, plátano, yuca, .... y café que producía a los 3 ó 4 años en suelos bastantes quebrados \' sin problemas de economía a escala en el tamaño de las explotaciones donde pod ían coexistir pequeñas y grandes unidades simultáneamente; la econom ía cafetera integró exitosamente este sistema de producción a la econom ía mundial y logró económicamente aumentar el poder adquisitivo generando divisas y expandiendo el mercado interno" para bienes industriales (textiles, empaques ...) y para bienes alimenticios (chocolates, cigarrillos ...) todo lo cual va a acelerar el intercambio entre la ciudad y el campo e impone una serie de obras de infraestructura, básicamente transporte, en la época, para facilitar el comercio interno y externo. en los últimos decenios del siglo pasado y primeros del si: glo xx, el café se convierte en el eje de la economía colombiana. antes de 1927 la compra interna y las exportaciones de café estaban dominadas por empresas comerciales de capital extranjero y el precio era impuesto por las tostadoras inglesas, alemanas y americanas. en la medida que la economía americana adquiere predominio dentro del contexto mundial estas trilladoras dominan en el proceso de circulación del grano y se apropian de utilidades que eran colocadas fuera del pa ís. en estas condiciones se dan los primeros ensayos de organización gremial para fortalecer a los productores asociados al cultivo. así, se explican los intentos de organización en 1917, 1920 y 1927 (8). cuando la inversión extranjera en café se hace sentir con todo vigor presionando de esta manera la fusión de exportadores y grandes productores colombianos en la defensa de los intereses económicos asociados al cultivo del café. el ii congreso cafetero, reunido en medellín en 1927, crea la federación nacional de cafeteros, y estableció un comité nacional, encargado de realizar, entre otras, las siguientes tareas: "adoptar y hacer adoptar por las entidades oficiales, medidas eficaces que aseguren el desarrollo y defensa de la industria del café". "velar por la efectividad de las disposlciones legales que favorezcan la industria (cafetera)"; "procurar la adopción de medidas que tiendan a reducir el costo de la producción (del café)"; "obtener en favor de la industria (del café) las mayores ventajas en materia de transportes"; y "dirigir la propaganda (del café) en el interior del pa ís y en el exterior". (1). para proveerse de recursos financieros, fedecafe logra que el estado le transfiera recursos fiscales para ser captados y utilizados directamente por la federación. expremercados y producción sien de ello son la ley 76 de 1927, reglamentada por decreto 355 de 1928 (9). el contrato correspondiente para la recolección de impuestos por parte del gremio se firmó ese mismo año. dicho contrato se ha prorrogado con modificaciones hasta la fecha y ha posibilitado ingresos de consideración como se aprecia en el cuadro no. 1, donde el 68.7 % de los ingresos provienen de fuentes oficiales directas. la buena hermandad fedecafe estado le permitió al gremio crecer, diversificarse, hacerse financieramente sólido, valorizar sus activos al punto de llegar a una interdependencia a la inversa: una autonomía relativa del estado frente a fedecafe. esta coordinación para el manejo de los instrumentos de poi ítica global ha permitido desarrollar una política cafetera de largo plazo en la cual se inscriben las situaciones coyunturales. organizar todos los instrumentos de poi ítica para programar producciones, infraestructura, mercado interno y externo, cons. tituye en la práctica uná verdadera programación del cultivo. cuadro no.1 ingresos presupuestados de la federacion de cafeteros vigencia de 1977 en pesos (millones) % ingresos de fuentes oficiales directas producto de impuestos destinados a campañas específicas que adelantan los comités departamentales por servicios prestados al fondo nacional del café otros ingresos de la federación utilidad en-operación comercial e industrial del café para consumo interno por activos, inversiones y otras ventas otros 1.105.8 68.7 296.2 809.6 '504.5 18.4 50.3 31.3 360.8 14.1.7 2.0 22.4 8.8 fuente: fedesarrollo. op. cit. pág. 397 100.0total 1.610.3 ·45 agronomía colombiana el estado, a su vez, participa en los órganos y procesos decisorios de la federación, lo cual posibilita al gremio intervenir en organismos claves de decisión y controlar instrumentos de política que necesita manejar. en el anexo no. 1, se resume la estructura organizativa de fedecafe y la participación del gobierno. mención especial, dado los objetivos del trabajo, merece el fondo nacional del café, creado en 1940, con el propósito de estabilizar el mercado y por lo tanto los precios del grano. uno de los instrumentos para estabilizar el mercado es la retención cafetera la cual está encaminada a promover estabilidad de los precios del café en el exterior y en el interior del país. para ello debe separar el movimiento de los precios internacionales de los internos y así mantener internamente precios estables. el fondo nacional del café, para estabilizar el mercado en el país, demanda, entre otros, recursos financieros, capacidad de almacenamiento, transporte, para efectivamente comprar toda la cosecha de café, evitando de esta manera la baja en los precios y la ruina de los caficultores. es en este preciso momento donde toda la maquinaria federaciónestado entre a operar en función de los intereses cafeteros. según el estudio de fedesarrollo sobre economía cafetera en el contrato suscrito entre federación-gobierno, para la administración del fondo nacional del café; "se acordó, además, que si al final del contrato resultasen utilidades, éstas acrecentarían el capital de la federación, pero si resultasen pérdidas éstas corresponderían íntegramente al gobierno nacional" (2). * entendido como inversiones en diversas firmas bajo una dirección centralizada. 46 lo anterior implica que cuando los precios internacionales son buenos la federación incrementa activos e invierte en sectores de importancia para los cafeteros. esto ha llevado a un proceso de concentración-centralización de capital de la federación, como se aprecia en el anexo no. 2. sin embargo, dicha conglomeración *, ha otorgado un mayor poder de negociación en el mercado internacional donde verdaderamente se determinan los precios del café. hay que entender que la marcha de la acumulación es desigualo cíclica por naturaleza y cuando los precios internacionales del café son bajos, el fondo nacional del café puede entrar en déficit y el gobierno emite vía banco de la república y subsidia al fondo para la compra de la cosecha. a partir de la bonanza, en 1975, de hecho no es necesario este mecanismo y se autoriza a la federación a emitir títulos cafeteros valorizabies manejados por el banco cafetero, quien los coloca en el mercado para el financiamiento de la cosecha. el trabajo de fedesarrollo destaca cómo: "el proceso de producción del café, su comercialización, su transformación hasta convertirse en una tasa de buen café, se desarrolla a través de un complejo entretejido de muy diversos elementos. requiere capacitación técnica por parte del caficultor, fertilizantes, fungicidas, mano de obra abundante y hábil para la cosecha, despulpadores, trilladoras, empaques, vías y transporte a los centros de consumo, bodegas de almacenamiento, una red de distribución, propaganda, molimiento o transformación en café soluble, información completa y oportuna sobre las condiciones del mercado, crédito y precios que incentiven su producción y comercialización, protección contra la especulación en los precios, centros de investigación para el: desarrollo de nuevas variedades o nuevos usos industriales, bienestar social para el productor, etc. la lista de requerimientos es obviamente interminable. desde su fundación la federación nacional de cafeteros, como entidad gremial que es, ha procurado a los cafeteros el ejercicio de su actividad productiva y comercializadora". (3). por ello la federación de cafeteros ha desarrollado, dentro de un proceso de inteqración vertical, una serie de instituciones, ver anexo no. 2, que van desde los centros de generación de tecnología cenicafe, campañas para la diversificación cafetera, instituciones financieras cafeteras: bancos, corporaciones, compañías de seguros, instituciones para el almacenamiento y para la comercialización interna-externa, instituciones para el transporte internacional: homercados y producción ta mercante gran colombiana y fábrica de café liofilizado, entre otras. lo anterior unido al apoyo permanente y definido del estado, para el fortalecimiento del cultivo, le ha otorgado un alto poder de negociación sobre el mercado que le ha permitido captar buena parte del excedente para todos los participantes en el proceso productivo del café. el cuadro no. 2, nos ilustra sobre la distribución de beneficios. en dicho cuadro, según el trabajo de hernández y hommes, el sector cafetero integrado por productores, exportadores y gremio, se beneficia directamente con el 89% de la bonanza. mientras el estado recibía solamente el 11%. en particular productores y gremio participaron con un 60% de los beneficios y específicamente los productores recibieron un 34% de la bonanza. ello vino a modificar la proporción de factores utilizacuadro no. 2 distri.bucion de la bonanza cafetera (us $600, precios constantes de 1975) bonanza exportadores productores gremio gobierno total privados año 75 2.639 72.574 15.198 (64.295) ( 20.838) 76 473.223 191.871 211.521 26.253 43.578 77* 92.408 188.080 340.67~. 340.676 110.035 * hasta septiembre total 1.207.061 356.853 414.799 302.634 132.775 participación 100.0 29.56 34.36 25.08 11.00 % fuente: hernández antonio y hommes rudolf. bonanza cafetera, cuantificación, distribución y manejo coyuntural. bogotá, fines, 1978, pág. 10-a. 47 agronomía colombiana dos en el proceso productivo, los cambios favorables en los precios relativos afectaron positivamente la rentabilidad del cultivo y. estimularon un mayor uso de la tecnología e incrementó el área sembrada y la productividad, como se aprecia en el cuadro no, 3. el cuadro no. 3 demuestra una baja permanente en la producción por hectárea de 1932 a 1970 pero cuando los agricultores reciben los beneficios económicos de la bonanza cafetera, a partir de 1975, incrementan substancialmente la productividad y el área sembrada. en realidad a partir de 1970 toma curso un importante proceso de modernización del cultivo, víatecnificación , de manera que cuando se presentan las drásticas heladas del brasil a mediados de la década de los años setenta, la caficultura colombiana contaba ya con una base técnica adecuada para responder de manera inmediata a dicha situación. en resumen, en el cultivo del café existe una organización gremial que ha consolidado su posición económica con el apoyo definido del estado y es uno de los gremios más fuertes e influyentes del país. paralelamente ha desarrollado un eficiente sistema de mercado inter-externo que ha permitido transferir buena parte del excedente a los poductores. maiz el maíz es originario de méxico y perú. en colombia era base de la alimentación antes de llegar los españoles. en el país hay condiciones ecológicas favorables, temperatura, precipitación, suelo, exposición solar, geografía vertical, para su producción. desde principios de 1940 la investigación ha sido permanente, se refuerza en 1949, con base científico-técnicas tan sólidas que a pesar de las dificultades presupuestales del instituto colombiano agropecuario (lca). ha sido uno de los pocos programas en continuo proceso investigativo durante más de cuarenta años y desde su inicio en la década de los cuarenta ha mantenido vínculos orgánicos con centros internacionales de investigación en maíz. producto de este esfuerzo investigativo son un número considerable y diverso de variedades e h íbricuadro no. 3 areas, cafetos y produccion de los cuatro censos cafeteros censos hectáreas cafetos cafetos por producción productividad productivas productivos hectárea sacos 60 kls. kilos/ha. 1~32 309.347 561.236.225 1.491 3.453 670 1955//56. 692.240 1.429.546.000 2.065 7.140 619 1970* 868.000 2.027.999.103 2.336 7.803 555 1980 910.000 2.660.532.506 2.924 13.200 870 * incluye ajuste por error de medición en las áreas. fuente: pizarra salazar, diego. revista nacional de agricultura. bogotá, sociedad de agricultura de colombia,'no. 858, mayo, 1982, pág. 89. 48 dos así como prácticas de manejo del cultivo para distintas regiones, altitudes y climas. a partir de 1970 se generan variedades para sistemas de producción asociados a economía campesina. en condiciones experimentales se han generado producciones hasta de 13.000 kisi ha.lcosecha/semestre y agricultores asociados al "club de la productividad en maíz" en el valle del cauca han obtenido 10.500 kis/ha ./cosecha/semestre. paradój icamente, a pesar de que colombia es un exportador de tecnología en maíz para américa latina, no es utilizadora de la misma y por lo tanto es importadora de este producto. sus rendimientos no se han modificado significativamente de 1950 a 1982 (6). en 1970 el rendimiento promedio nacional era de 1.326 kls/ha. y para 1981 se incrementó a 1.399 kls/ha. (12). en maíz tenemos condiciones ecológicas, hay tecnología apropiada, se ha ofrecido crédito suficiente a bajas tasas de interés, los agricultores saben combinar exitosamente los factores de producción y en los últimos veinte años el estado ha realizado las denominadas "operaciones maíz", consistentes en poner conjuntamente crédito y asistencia técnica a fin de poner a prueba el inmenso potencial productivo asociado al cultivo. sin embargo, no ha obtenido respuesta estable para lograr incrementos en la oferta. entonces, hay que preguntarse, élos agricultores por qué no usan el crédito barato y la-tecnología e incrementan la productividad? ¿será que la producción es importante pero la clave está en el mercado? ¿será que los productores de maíz han sido incapaces de colocarse bien en el mercado y producir rentablemente? en el café habíamos planteado como aspecto central la relación estado-fedecafe el fortalecimiento e incrustamiento del gremio en los organismos decisorios del estado mercados y producción para intervenir en el crecimiento del cultivo y en una distribución del excedente favorable, entre otros, al uso de la tecnología. por efectos del proceso de migración rural-urbana en colombia, se creó un mercado para derivados del maíz que permitió el establecimiento de firmas procesadoras de maíz para consumo humano. ouaker, maizena, molino aguila, inversiones masapán ltda., molinos nutibara, derivados del maíz, barranquillita, unión molineros y prornasa: las cuales constituyén en 1974 la asociación de industriales manufacturadoresde cereales, adimce. el maíz tiene unos 220 subproductos y los derivados del maíz también presentan una considerable demanda en cervecería, textiles y fábricas de empaque que usan almidón como pegante. el uso de harina de ma íz precocida es creciente en mezclas, 10 a 30 por ciento, para elaborar pan, pastas, galletas, embutidos, harinas pregelatinizadas como veh ículo para espesar cremas y sopas. el mayor o menor uso de estos porcentajes en las mezclas depende de precios relativos de sustitutos como trigo, arroz. adimce básicamente cumple funciones de coordinar importaciones, determinar precios, distribuir regionalmente las compras entre sus participantes y contradictoriamente estimular, en forma simultánea, el cultivo del maíz. según lesmez (7). las cuatro firmas más grandes al interior de esta industria partici. pan con el 82% del total de las compras de maíz. en dichas firmas hay participación de capital extranjero, lo cual les permite información sobre expectativas de cosechas y precios internacionales que son confrontados con la situación local. el estado no dispone de una información real sobre la producción e in49 agronomía colombiana ventarios del país y depende en buena parte para ello de adimce. dentro de la estructura de costos del sector industrial, el maíz representa el 70% del costo total. es un porcentaje de mucha significación financiera. la determinación de los precios es compleja y a este nivel hay un instrumento de política, el manejo de las importaciones, en el cual adimce continúa interviniendo directamente con una actitud tolerante por parte del estado. hasta la fecha en colombia poco se han estudiado los aspectos institucionales relacionados con intereses de grupos que tienen que ver con las importaciones. en estas condiciones cuando el precio externo es favorable como se observa en el cuadro no. 4, columnas 4-5, se impone la importación en los años 1976 a 1981 por parte de los industriales. en el período 19701974, cuando las diferencias en precios no son significativas entonces reducen importaciones. pero en coyunturas de precios favorables se exporta como ocurrió en los años 1974 y 1975. en estas circunstancias las importaciones dependen fundamentalmente de precios relativos internos-externos. en las importaciones de maíz no sólo debe tenerse en cuenta aisladamente los precios internacionales, normalmente subsidiados, también deben considerarse los costos financieros asociados a la inversión en compra de la materia prima, seguros, impuesto, transporte, pérdidas físicas en estos procesos, sobre todo en puertos, y especialmente los mayores rendimientos obtenidos en el proceso de transformación industrial de los ma íces colombianos, los cuales al ser cristalinos, permiten separar el gritz de las harinas y con los maíces importados este proceso se dificulta. estas importaciones se enmarcan dentro del agresivo resurgimiento de concepciones "librecambistas" (5) del comercio exterior, 50 durante la década del 70 e impulsadas por sobrevaloraciones de la tasa de cambio que nevó a reforzar la tendencia importadora y por este mecanismo el estado contribuyó al fortalecimiento de los industriales del maíz y a la desprotección de los agricultores. las importaciones de ma íz han sido un instrumento de poder de negociación de los industriales frente a los agricultores. existe una verdadera programación de tal forma que "coincidencialmente" se anuncia la autorización o la llegada de la importación unos pocos días antes de la recolección de la cosecha. el maíz es un cultivo en función de la incertidumbre de las lluvias, por ello la cosecha se viene masivamente, no hay oportunidad de escalonamiento en la producción y cuando se está en cosecha los agricultores, por sus características, salen en competencia entre ellos a ver quién vende primero. entonces, los industriales al iniciarse cada cosecha no compran y los precios inmediatamente bajan. en esta coyuntura de precios bajos, los industriales utilizan el mecanismo financiero de bonos de prenda, con intereses del 24% anual, para compra y almacenamiento de la cosecha. es cierto que el almacenamiento de cereales ha sido estimulado por el estado a través de los almacenes generales de depósito, creados por ley 29 de 1921, a fin de reducir las fluctuaciones de precios. pero dada una estructura del mercado altamente concentrada, un' estado sin la decisión poi ítica para regular el mercado del maíz en función de la estabilidad interna del cultivo dentro de una perspectiva de largo plazo y en ausencia de organización de los agricultores hace que los beneficios del crédito para la comercialización, en el caso del maíz, no lleguen a las personas dedicadas a su producción. se repite así la eterna historia de las fluctuaciones semestrales, en época de cosecha, mercadosy producción cuadro no. 4 maiz p.roducción area precio al prodprecio imimportacioexportaciorendimiento (mls.tons.) (mls.has.) ductor nacioportación nes (mls/ nes(mls./ año kgs./has. nal ($/tons.) cif($/ton) tons) tons) (1) (2) (3) (4) (s) (6) (7) 1970 1.326 876.8 661.4 1.490 1.147 6.6 12.7 1971 1.228 818.5 666.5 1.696 1.466 47.3 0.0 1972 1.291 806.2 624.5 2.170 2.104 0.6 0.0 1973 1.274 739.1 580.3 3.390 2.369 97.3 0.0 1974 1.388 791.5 570.1 3.364 3.847 39.2 0.3 1975 1.262 722.6 572.7 4.103 no hubo import. ,00.0 7.8 1976 1.365 883.7 647.5 4.853 3.228 16.2 0.0 1977 1.297 752.8 580.5 7.894 4.827 100.7 0.0 1978 1.285 862.2 870.9 7.029 4.204 66.2 0.0 1979 1.414 870.2 615.6 9.986 6.002 60.0 0.0 1980 1.389 853.6 614.4 14.039 7.520 192.6 0.0 1981 1.399 990.0 629.0 15.775 9.434 79.7 0.0 fuente: notas sobre la producción de cereales en clombia. bogotá. revista nacional de agricultura. no. 860. septiembre. 1982. de los precios del maíz al ritmo de los intereses industriales de hacerse a materia prima a bajo precio. una vez la cosecha está en manos de los industriales e lnterrnediarios.se valoriza pero este excedente no llega al productor. en estas circunstancias ocurre una ilimitada explotación de los productores por parte de los participantes en el sistema de mercados, principalmente, los sectores organizados que determinan el precio en función de sus necesidades y se convierten en un obstáculo al uso de la tecnología. no es el propósito de la presente conferencia el análisis de los erectos de las importaciones de ma íz sobre la producción de cereales, arroz, trigo, sorgo, con los cuales existe alto grado de sustitución. las importaciones de maíz además de retardar el crecimiento del cultivo y de los cereales en general contribuyen a generar desempleo y afectan , neqativarnente la demanda agregada. el mercado del maíz en la central de abastos de bogotá, según estudios de alvaro silva (13). es altamente concentrado, los ocho comerciantes más grandes dominan el 85% del mercado. -la organización gremial de los productores de maíz históricamente ha sido estática. dentro de la producción total la mayor par51 agronomía colombiana ticipación alrededor del 70% *, corresponde a los sectores de economía campesina, por otros denominada familiar o parcelaria, cuyo objetivo es la reproducción de la vida, para lo cual necesita tierra y mujeres. la econom ía campesina tiene sus características: entre otras, el uso del trabajo familiar, abocarse al mercado para la compraventa de mercancías sin poder de negociación para determinar el precio del producto, por el contrario salen en mutua competencia a vender, en la mayoría de los casos concurren con su producción comprometida por anticipos de créditos en especie, alimentos, o en dinero y en este sentido. quedan subordinados a los mecanismos del mercado. el mayor volumen de la producción es realizado por sectores de economía campesina, con poco capital, en tierras muy pobres, con alto uso de mano de obra y ante bajas en los precios, pueden trabajar a pérdida, reduciendo su nivel de vida al mínimo vital** y conservándose de esta forma en la producción de maíz. actualmente estos sectores están siendo rearticulados por los programas de desarrollo rural integrado (dri) y en su interior hay un proceso de disolución-conservación con unos segmentos de productores que logran acumular o conservarse en equilibrio y permanecen en el cultivo del maíz pero la inmensa mayoría está en proceso de desacumulación generando una corriente migratoria campo-ciudad para entrar a otro mercado, el de la fuerza de trabajo. la agricultura denominada comercial * dentro dé este porcentaje debe incluirse la contribución realizada porlas zonas de colonización donde el maíz está asociado a la expansión de la frontera agrícola. * * este es el mecanismo para conservarse en el mercado y no la alta eficiencia técnica de la econom ía campesina que algunos afirman. ';2 aporta el 30% de la producción pero las tierras más aptas para el cultivo del maíz son igualmente aptas para otro tipo de cultivos que pueden pagar rentas (arrendamientos) más elevadas. en estas condiciones se presenta un límite de expansión del maíz en forma capitalista, ante la imposibilidad de valorizar el capital a la tasa de interés vigente en el mercado y en busca de rentabilidad la agricultura capitalista se ve obligada a desplazarse a otros cultivos (10). la existencia de un mercado socialmente estratificado donde el maíz es un bien salario esencial para unas masas empobrecidas en el campo, es un hecho que lleva a que se ejerza una aguda presión social sobre el cultivo hasta el grado de que una parte del, producto sea expropiado por aquellas masas desde el estado de mazorca hasta la recolección. este hecho puede ser un obstáculo para el desarrollo del cultivo en forma capitalista en algunas regiones. los precios de sustentación son otro instrumento de política utilizado por el estado para preservar la capacidad productiva de un cultivo y dentro de una poi ítica de largo plazo se enmarcan las pérdidas en el corto ocasionadas por condiciones climáticas, importaciones, variaciones en la tasa de cambio y se evita la ruina de los agricultores. aspecto central de una poi ítica de precios de sustentación es tener la capacidad administrativa, financiera y de almacenamiento para hacer la intervención de compras .en el momento oportuno y donde sea necesario a fin de efectivamente regular el mercado. en la determinación de los precios de sustentación en maíz se tienen en constante perspectiva los precios internacionales. los precios internacionales no representan situaciones reales dado la existencia de fuertes subsidios otorgados por los países productores de cereales a sus agricultores a fin de protegerlos, evitarles pérdida, y poder colocar excedentes en el mercado mundial. el mercado mundial de cereales es altamente concentrado en seis transnacionales (14): cargill lnc., continental grain corporation, cook lndustries, bunge corporation, louis drevtus corporation y garnac. estas seis compañías controlan más del 90% de las exportaciones de granos de usa y aproximadamente el 80% del comercio mundial de granos. estos granos no son para el prestigio, como dice morgan (11). tienen implicaciones económicas y políticas dentro de un mercado de cereales donde no funciona libremente la ley de la oferta-demanda, como algunos afirman, sino por el contrario, son altamente concentrados y opera la ley del más fuerte. el proceso productivo del cultivo del maíz se desarrolla en colombia dentro de las condiciones de comercialización antes mencionadas e influenciado crecientemente por un mercado mundial, para el maíz, altamente concentrado que unido a la situación interna se convierte en un obstáculo para la utilización de la tecnología. en resumen en el cultivo del maíz existen condiciones ecológicas, abundante tecnología pero hay un conjunto de procesos y poiíticas en el sistema de mercados donde interactúan industriales-estado, generando una distribución del excedente que se opone al uso de la tecnología, a la producción de maíz e incluso a su continuidad. anexo no.1 estructura organizacional de fedecafe (4) 1. congreso de cafeteros: máxima autoridad. asisten a él entre uno y seis delegados de los departamentos productores de. mercados y producci6n café, según la cuantía de la producción del grano. por parte del gobierno nacional asisten los ministros del despacho, con voz pero sin voto. desde 1935 los acuerdos del congreso cafetero para ser puestos en vigencia requieren la aprobación del presidente de la hepública. 2. la conferencia cafetera: minicongreso que se reúne cada dos años, en el año que no se celebra el congreso cafetero y constituida fundamentalmente por un delegado de cada comité departamental. 3. cornlté nacional de cafeteros: autoridad máxima cuando no está reunido ni el congreso ni la conferencia cafetera. está integrado por once miembros: seis elegidos cada dos años por ei congreso cafetero y cinco del estado, cuatro ministros, hacienda y crédito público, relaciones exteriores, desarrollo, agricultura y ganadería y el gerente de la caja de crédito agrario industrial y minero. 4: el subcomité ejecutivo: constituido sólo por miembros cafeteros para ejecutar lo que necesite rápida solución. 5. gerente general: lo elige el congreso cafetero de terna elaborada por el comité nacional y el presidente de la república, tiene poder de veto sobre la elección. 6. comités departamentales: compuestos por cuatro a seis miembros, según la producción del departamento. la mitad es elegida por el comité nacional y la otra mitad por los comités municipales. 7. los comités municipales: elegidos por voto popular del gremio cafetero cedulado y paritariamente tres liberales y tres conservadores. 53 agronomía colombiana anexo no. 2 cumposie [un lle1.'\slnvel<siones del fondo nacional del cafe en acciones y bonos (m.illones de r-e soe ) entidad acciones en entidades filiales banco cafetero café colombia buenos aires compañía agrícola de inversiones s.a. compania agrícola de seguros a~rícola seguros de vida corporación cafetera concasa flota mercante grancolombiana acciones en otras sociedades acerias paz del río s.a. artesanías de colombia caja de crédito agrario cemento:;; caldas colombex nav~nal corporación cafetera de uurania corporación l"inanciera de caldas corporación financiera de santander curpuración financiera de occidente cc.rpo rac i.ó., f'inanciera de oriente corporación financiera del tolima corporación forestal de caldas corporación foréstal del cauca corporación forestal de cundinamarca cürporación forestal del huila 'corporación forestal del risaralda corporación forestal del 'folirna fertilizantes colombiano~, ferticol fondg rotatorio del ejércitu frigo lbayllés.a. inyenio azucarero del hi::.;aralda nercafé prozulia sociedad agrícúla hawai ina (idema) sociedad for~stal del valle süciedad productores de harina quinyucal ibero amerika bank cadena de fríos inytllio panelero río suárez sociedad de bosques del quindio codifec café mundial bonos bono!::. ayrario~ 13ol1o~ desarrollo bogotá, d.e. [sono:-_.:uetiarrollo económico (ifl) uono¿ e·ellecafe bonus fondo de uesarrollo eléctrico bono!=. nacionales consolidados corporación financiera colombiana c'orporación financiera de caldas 'rotal fuente, fedesarrollo,úp. ch. páys. 425 y 42ü 54 1973 693.0 400.0 46.6 9.0 237.4 aia.s 1.8 1.0 61.9 .ti 3.5 .7 2:' .1 1.2 b.l 2.5 1975 1.397.2 455~2 72.8 .2 9.0 860.2 214.9 1.8 1.0 61.9 .6 3.5 .7 .2 26.6 3.2 6.1 4.8 4.1 j .0 7.9 7.9 .4 .4 7.0 'oj.7 2.(j 80.5 ., .7 3.5 4.1 .7 .7 .3 .3 1.2 .5 .2 .2 1.1 .9 815.4 1.603.3 1977 2.142.5 1.055.2 130.2 44.7 4.7 .3 30.0 u77.4 486.8 1.8 1.0 bl .3 .t. c.2 .7 '.2 67.7 4.~ 12.0 12. i 4.7 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ~.u .4 ltju.~ ll. o 1~.4 ?u j.lj lu·/.lj .2 • l 1.0 .2 .7 l.h~5.5 .7 (¡lj6.4 ú5.(, 1.1;o.u ." 1.4 4.514.~ bibllografia 1. fedesarrollo. sin fecha. economía cafetera colombiana. editorial andes, bogotá, pág. 379. 2. fedesarrollo,op cit, pág. 410. 3. fedesarrollo,op cit, pág. 433. 4. fedesarrollo, op cit, págs. 385389. 5. florez, luis b., 1982. el modelo neoliberal en colombia 1974-1978. editorial la oveja negra. 6. kalmanovitz, salomon. sin fecha. la agricultura colombiana 19501972.' dane, separata boletín mensual de estad ística, bogotá. 7. lesmez, jorge. 1982. the corn subsectorin colombia: geographic distribution of production, trend in production and consurnption, organization and price movement. michigan state university. east lansing. pág. 35-36. 8. machado, absalon. 1981. ensayos mercados y producción sobre poi ítica cafetera 1920-1967. departamento de economía, universidad nacional, bogotá. 9. machado, absalon, op cito 10. misas, g., torres j. y vasquez r.: 1981. tecnología y desarrollo agrario. fines, bogotá. 11. morgan, dan 1980. merchants of grains. pequin books new york, pág. 136. 12. revista nacional de agricultura, 1982. notas sobre la producción de cereales en colombia. no. 860. bogotá. 13. silva, alvaro 1976. evaluation of tood market reform: corabastos bogotá. michigan state universitv, east l.ansing. 14. teubal, miguel 1979. la crisis alimenticia y el tercer mundo; una perspectiva latino americana, economía de américa latina, cide. méxico. 55 estudio comparativo de la genitalla de las hembras de llriomyza huidobrensis (blanchard) y llriomyza trifolii (burgess) (diptera: agromyzidae). pablo saray m. • judlth sarmiento c.• alfredo acosta g.•• resumen las caracterlstlcas morfológicas de la gen italia de hembras de llrlomyza huldobrensls (blanchard) y llrlomyza ttttout (burgess) son de gran importancia para la identificación de estas especies. al comparar las genltallas de estas dos especies, se puede observar que; en l. huldobrensls la gen italia es de mayor tamano; las gulas de los huevos son más largas y anchas; los "pegs" son de menor tamaño, rectos y localizados en unmtsmo nivel, sobre una zona demarcada en la parte distal del noveno segmento abdominal. summary tt'le morfologlcal characterlstlcs of the female gen italia of llrlomyza huldobrensls (blanchard) and llrlomyza 'rlfolll (burgess) are the most important features in the identlflcatlon of these two specles. the gen italia of l. huldobrensls is larger. the egg gulde is longer and wlder, pegs are shorter, stralght and locallzed on the same lavel and over a deflnlte area on the distal part of ix abdominal segmento introduccion las dificultades en la identificación de los agromyzldos minadores, los cuales son de gran importancia econémlca.pcr los danos que causan a diferentes cultivos, llevaron a la realización de este trabajo, como una contribución al conocimiento más acertado de las especies de esta familia de insectos y como una herramienta dentro del conjunto de conocimientos (jtlles, para el manejo de sus poblaciones. en la realización de este trabajo se planteó como objetivo, el de dar una metodologla práctica, económica y sencilla para el montaje de la gen italia de hembras de l. huldobrensls y l. 'rlfolll; que permita su descripción y comparación. • estudiantes de biologla-universidad nacional de colombia. a.a. 46820 bogotá (d. postal persona!) . •• profesor. facultad de agronomla universidad nacional de colombia-bogotá. a.a. 14490 bogota. los autores agradecen a los drs. isabel s. de arévalo y emilio luque. profesores de entomologla; al dr. fernando palomino. médico ceif. de la universidad nacional de colombia y al dr. alberto caro. ing. agrónomo. finca ucrania. agrodex ltda. por la colaboración y apoyo brindado para la realización de este trabajo. 97 revision de literatura la sistemática de los agromyzldos se ha basado principalmente en las caracterlstlcas morfológicas del insecto y sus plantas hospedantes, es asl como forst (1924), hearlng (1935) y frlck (1959) (tomado de spencer, 1~74) dan claves que se basan en el tipo de mina formada, plantas hospedantes y caracterlstlcas flslcas externas de estos insectos. actualmente se ha visto que, basados en las caracterlstlcas anteriores, se hace dificil la determinación de este grupo de insectos, ya que las especies, por un lado, presentan caracterlstlcas muy similares por estar emparentadas entre si, y por otro lado, la mayorla de estas son pollfagas, lo que dificulta su identificación. debido a lo anterior, se ha propuesto el uso de claves donde la morfologla de la gen italia, tanto del macho como de la hembra, juegan un papel importante. knodel y poe (1982) citan los trabajos de: nawakowskl (1959 y 1962), sasakawa (1961), quienes describen la gen italia de machos de algunas especies, de agromyzldos del japón; steykal (1969) describe el aparato copulador de un macho de unrnlnador, afirmando que la posición y apariencia de éste, es de gran importancia para su identificación; más tarde, spencer en sus diferentes trabajos utiliza la gen italia del macho como carácter diagnóstico para los agromyzldos. el uso de la genitalia de la hembra de agromyzldos no ha sido bien estudiada, sasakawa (1958) (tomado de knodel y poe, 1982) fue uno de los primeros en hacer una descripción detallada' de la genltallda de la hembra y usando estas caracterlstlcas, identifico 6 especies del japón; este mismo autor en 1961 completa el estudio de los agromyzldos del japón utilizando la gen italia tanto de machos como de hembras, concluyendo que la morfologla de la genltalla de la hembra es bien definida para cada especie. knodel y poe (1982) describen la genitalia de hembras de l. huldobrensls, l. trllolll y l. settvs« blanchard, reportando que la longitud total de éstas es de 505)j. 417 }j. y 442 }j. respectivamente, concluyendo que las caracterlstlcas morfológicas de estas tres especies a ,nivel de la genital la femenina son suficientes para distinguirlas. las partes que constituyen la gen italia femenina de una agromyzldo se presentan en la figura 1. metodologia los ejemplares de l. huldobrensls y l. trllolll se obtuvieron en cultivos de gypsophlla pan/culata l. (caryophyllaceae) y chrysanthemum morlfollum ramat (composltae) respectivamente, donde se presentan como plagas en la sabana de bogotá (colombia). los adultos se obtuvieron a partir de hojas minadas, las cuales se colocaron en cámaras de crla (flg. 2); se separaron en dos grupos uno de los cuales se preservó en alcohol al 70% para su identificación por medio de claves (borror et al, 1976; spencer, 1984) y el segundo grupo se utilizó para la realización de los montajes, probando diferentes técnicas, con resultados diversos. para el montaje de las genltallas, el primer ensayo ftle: sacrificar los especlmenes en alcohol al 70% para luego, bajo un mlcroscoplo-esteroscoplo retirarles el abdomen y pasarlo a koh al 15% por 48 horas a temperatura ambiente para su aclaramiento; esto deja ver la genltallda, pero recogida, no pudiendo estirarla y dificultando la observación total de sus diferentes estructuras. 98 el contenido de la pagina 100 corresponde al de la 99 y, al contrarioq el de la 100 a la 99. figura 2. cámara de cría con algodón hume"decido. resultados la metodologla propuesta en este trabajo resulto de fácil uso, económica y eficiente; permitiendo observar claramente las caracterlstlcas morfológicas de las genltallas femeninas de llrlomyzs'huldobrensls y l. tritotii, la gen italia de las hembras de estas dos especies, estan formadas por los tres 'últlmos segmentos abdomonales (vii, viii y ix) que son evertldos normalmente y extendidos por la presión de la hemollnfa, cuando la hembra punza las hojas de sus hospedantes ya sea para alimentarse o para ovlposltar (flg. 1 y 3). la longitud del ovlposltor de l. huldobrensls es de 1146,7 )j y de 891,67 p y para l. trifolli el vii segmento mide 364 y y 340)j, respectivamente, presentando setas táctiles que son más desarrolladas yen mayor número para l. huldobrensls. el v"i segmento tiene una longitud de 466,6)j para l. hu/dobrensls y 280)j para l. trltoíii y está formado por dos exclerltos que tienen forma de v, separados por una reglón pilosa, que es más deserrolladas para l. tritotii, los dos esclerltos están formados por una serie de dientes con disposición imbricada, que en vista lateral, en las dos especies tiene forma de una, siendo en l. trllolii curvados y agusados en su extremo, mientras que en l. huldobrens/s, son más rectos y con su extremo romo. en vista de planta, los dientes tienen forma triangular; el ancho es aproximadamente un quinto del largo en l. tritotii, en cambio para l. huldobrensls el ancho es casi la mitad del largo y más agusados en su extremo. 99 segmento ix guía de huevos segmento viii figura 1.esquema general de la genitalia femenina de un agromyzidae (adaptado de knodel y poe, 19821. debido a lo anterior ya que otras metodologlas, como la propuesta por knodel y poe (1982) no son accequlbles, por los materiales que se emplean y sus costos, aqul se plantea una metodologla adecuada y más accequlble. en esta metodologla que se propone, a las moscas después de ser sacrificadas en alcohol, se les estira la gen italia mediante una leve presión dorso-ventral del abdomen, lo cual permite que, la presión de la hemollnfa provoque su eversión; luego, la gen italia se separa del resto del abdomen, pasándolo a koh al 15% por 48 horas a temperatura ambiente o por 20 minutos a 40 grados centlgrados para su aclaramiento. después de aclaradas las genltallas, se pasan a alcohol al 40% para eliminar el koh, luego sa colocan sobre láminas portaobjetos dejándolas secar a temperaturas ambiente por dos minutos, adicionando después una gota de "balsamo de canada" y cubriendo con una laminilla. 100 figura 3. genitalia de hembras (a). l. huídobrensís(b). l. tritotii. en la parte distal de este mismo segmento (viii), se presentan dos estructuras llamadas gulas de los huevos, que para l. tr/folll, su longitud es la cuarta parte del noveno segmento y para l. huldobrensls es un quinto del largo de dicho segmento; en las dos especies las gulas son de forma triangular, pero las de l. huldobrens/s son más largas y anchas que las de l. trltoltl. la longitud del ix segmento es de 318,3» y 24o..u para l. huldobrensls y l. tr/folll, respectivamente. este es hialino, membranoso y tiene en ambas especies, en su parte dorso distal, dos estructuras, las cuales presentan 6 "pegs" (estructuras similares a espinas, cuya función es la de ayudar en la pu.nc;_lónde las hojas cuando el insecto va ovlposltar o alimentarse); en l. huldobrens/s los "pegs" están en un mismo nivel, en una zona demarcada y son rectos, siendo los cuatro centrales más largos que los laterales; mientras que, en l. tr/foll/los "pegs" se encuentran hacia la parte externa y en diferente nivel, son de mayor tamano que en l. huldobrens/s, siendo los de los extremos más cortos que los cuatro centrales y además, son curvados. en este mismo segmento en su parte distal para las dos especies, se presentan numerosos pelos sensitivos (flg. 4 y5). las dimensiones de las diferentes estructuras que forman la gen italia femenina de estas dos especies, se presentan en la tabla 1. discusion de resultados los resultados obtenidos en este trabajo presentan grandes diferencias con los reportados por knodel y poe (1982). en cuanto a la longitud total de la gen italia y de cada segmento, se 101 • figura 4. extremo distal de la genitalia, con soportes de "pegs". (al. l. huidobrensistñ). l. trifolii. a figura 5. soporte de los "peqs". (a). l. huidobrensis. (b). l. crifolii. 102 tabla 1 comparacion de medidas de la gen italia de l. trifolii y l. huidobrensis l. trnott¡ l. huldobrensls n=3o x(j-( ) s x(p) s longitud total 891:67 7.20 1146.67 9.25 seg.vii 340.00 2.22 364.00 3.24 seg. viii 280.00 3.99 466.60 3.90 seg. ix 240.00 3.43 318.30 5.30 gulas de ancho 35.00 0.90 62.16 1.17 huevos 52.16 0.42 79.83 1.96largo 1' 5.93 0.03 '5.17 0.10 longitud 2 11.36 '0:30 8.50 0.11 3 10.92 0.31 8.50 0.11de 4 11.35 0.33 8.40 0.07"pegs" 5 10.90 0.?5 8.67 0.12. 6 5.86 0.06 5.21 0.05 • numerados de adentro hacia afuera en la gen italia. presentan diferencias que pueden ser debidas a la metodologla empleada en cada trabe]o: ya que estos autores utilizaron nitrógeno liquido para estirar el ovlposltor, en cambio en este trabajo se utilizó un método manual para la eversión del ovoposltor, con lo cual se obtiene un estiramiento total de la gen italia. en el caso del número y longitud de los "pegs", se obtienen diferencias en los resultados, tanto en número y tamano para l. huldobrensls, como en la longitud para l. trttottl. la gran diferencia que se encontró para l. huldobrensls, al comparar estos resultados con los reportados por knodel y poe (1982), plantea la necesidad de hacer una revisión taxonómica de la especie en colombia, o en caso centrarlo definir más precisamente las ceractertsucas diagnósticas de esta especie. conclusiones y recomendaciones 1. la metodologla planteada en este trabajo, para el montaje de la genital la de hembras de estas dos especies, es de fácil manejo, eficiente y de balo costo. 2. las caracterlstlcas morfológicas de la gen italia de hembras de las especies mencionadas, presentan diferencias claras que pueden ser usadas para distinguirlas. 103 3. l. trlfolii presenta gen italia de menor tamano; los "pegs" son más largos y curvados, además las gulas de los huevos son más cortas y angostas que en l. huldobrensls. 4. l. huldobrensls tiene gulas de los huevos y 6 "pegs" a diferencia de lo reportado por knodel y poe en 1982. 5. para la comparación de las genltallas se debe tener en cuenta la metodologla qua se emplea en cada trabajo. bibliografia borror, d. and delong, d. 1976. an introductlon to the study of insect. new york, rlnehart and co. cuarta edición. cap. 30. knodel, j. and poe, l. 1982. ovlposltor morphology of three economlcally important l1riomyza specles (dlptera: agromyzldae(. proceedlng of 3rd annual industry conference on the leafmlners. the center for commerclal florlculture growers dlvlslon. alexandrla, virginia. nov. 8-10. edlted by s.l. poe: 186-195. spencer, k. 1966. notes on the neotroplcal agromyzldae (dlpt.) 1. papéis avulsos do. departamento de zoologla. sao paulo. brasil. 10. arto 11. _____ .1973. agromyzldae(dlptera) of theeconomlc importance. dr. w. junk. b. v. the hogue: 357 pp. _____ .1982. agromyzldae (dlptera) in chile. stuttgarter beltr. filaturk ser a. no. 357. _____ " 1984. agromyzldae (dlptera) of colombia, includlng a new specles attacklng potato in bolivia. rév. col. entomol.10(1-2): 3-33. 104 agronomía colombiana, 1997 volumen xiv no.2 pago 138143 respuesta de 10 variedades de papa (so/anum tuberosum l.) y 3 hibridos interespecíficos al ataque de la polilla (tecia so/anivora povolny), en condiciones de almacenamiento* reaction of 10 varieties of potato (so/anum tuberosum l.) and 3 interespecific hybrids to attacks of tecia so/anivora povolny, in storage. maría v. bejarano tt, carlos e. ñústez l2. y jesús emilio luque z2. resumen en condiciones de laboratorio, en la universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, se evaluó la respuesta de 10 variedades colombianas de papa y 3 clones interespecíficos, al daño de la polilla guatemalteca (tecia so/anivora p.). las variedades mejoradas presentaron promedios que oscilaron entre 65,3% (pastusa) y 82,68% (ica chitagá), siendo estadísticamente iguales entre sí. las variedades nativas ssp. andigenum juz. et buk (cv. salentuna, cv. tuquerreña y cv. argentina) presentaron promedios estadísticamente iguales a los clones interespecíficos evaluados y estadísticamente inferiores a las variedades mejoradas. palabras claves: variedades mejoradas colombianas, s. evilesii, s. iopelalum, s. acau/e, bitt. variedades nativas colombianas. * recibido en mayo de 1997 1 estudiante facultad de agronomía, uníversidad nacional de colombia. santafé de bogotá, d.c. 2 profesores facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. aa. 14490. santafé de bogotá, d.c. summary in conditions of laboratory in the national university of colombia, (santafé de bogotá), it was evaluated the reaction of 10 colombia n varieties of potato and 3 interespecifies genotypes, to damage of tecia solanivora p. the improven varieties had averages that oscillated between 65,3% (pastusa) and 82.68% (ica chitagá), without statistic diferents between them. the native varieties ssp. andigena (salentuna, tuquerreña and argentina) had equal averages to the interespecifics genotypes evaluated and lower than improven varieties. key words: colombian varieties, s. avi/esii, s. iopetetum, s. acaule, bitt., ssp. andigena. introduccion en los últimos años la polilla de la papa (tecia so/anivora p.), se ha convertido en una de las principales plagas de la papa en las zonas productoras de colombia y cuando el problema no ha sido adecuadamente manejado, los daños han alcanzado el 100% de pérdidas. es una plaga que ataca el tubérculo, tanto en campo, como en almacenamiento (trillos, 1994). 138 dada la amplitud del problema, los agricultores han recurrido a medidas extremas de control químico, el cual ha demostrado ser insuficiente por si mismo, conllevando al aumento en los costos de producción y el consecuente deterioro ambiental (abbot, 1995). esta plaga es oriqinaria de centroamérica. en costa rica fue reportada en 1970. posteriormente se reportó en panamá y en honduras. a suramérica, llegó en 1983, en una importación de semilla hecha por venezuela desde costa rica. la plaga se reportó por primera vez en el municipio de chitagá en la variedad atzimba de méxico, traída de venezuela. en la actualidad, se halla diseminada por las principales zonas productoras del país (cundinamarca, boyacá, antioquia y norte de santander) (rodríguez, 1996). la duración del ciclo de vida, bajo condiciones de laboratorio (temperatura promedio de 12-16°c y 75% hr), es aproximadamente: adulto, de 20 días, huevo, de 10 días, larva, de 22 días y pupa, de 18 días y, en la medida en que aumente la temperatura, el ciclo se acorta. en condiciones de campo, se ha estimado una duración del ciclo de 55 días, a 20°c y de 40 días, a 25°c (araque et al, 1994). a 28°c, cada ciclo o generación se completa en 20 a 30 días (raman, 1980). según torres (1996) y araque, et al (1994), las experiencias en el manejo integrado de la polilla de la papa se refieren a cuatro componentes fundamentales que son: control cultural, etológico, biológico y químico. en el control cultural, las medidas que se toman corresponden a recolección y eliminación de residuos de cosecha, selección y tratamiento oportuno de la semilla, limpieza y desinfección de los lugares de almacenamiento, implementación de trampas de detección y captura de adultos, buena preparación del suelo, buen control de malezas y cosecha oportuna. el control etológico es un importante componente y hace inferencia a la implementación de trampas de captura de adultos de la polilla, reportándose, como la de mejores resultados de captura, la trampa de agua, en donde el dispositivo de la feromona va suspendido sobre el recipiente. en lo que respecta al control biológico, en el momento, los trabajos de éste son bastante incipientes, sin embargo, se reportan comocontroladores: baculovirus phthorimaea (virus de la granulosis), copidosoma koehleri (parasitoide) . cuando se realiza control químico se suelen usar los síguientes productos: profenofos (curacron) y chlorpyrifos (lorsban) para controlar adultos, thiodicarb (larvín o metomyl) que son ovicidas. los insecticidas granulados no son eficientes para el control de la polilla (torres, 1996). en cuanto a la metodología de aplicación de productos, vale la pena insistir en que el manejo de estas plagas debe estar sujeto a un manejo integrado, donde los monitoreos, a través de las trampas de captura, deben ser los indicadores de la decisión de implementar o no el control químico (araque et al, 1994). la motivación para realizar el presente trabajo se generó por una situación del azar, cuando se observó, en condiciones del laboratorio de entomología de la facultad de agronomía (santafé de bogotá) una respuesta excepcional de no daño por parte de la 'plaqa (t. solanivora p.) en un genotipo interespecífico del programa de fitomejoramiento de papa, al colocar, para mantenimiento de la cría, tubérculos mezclados de este genotipo, con tubérculos de la variedad diacol capiro, presentándose, como respuesta, una incidencia del 100% en la variedad comercial y de 0% en el clon experimental. esta observación motivó la evaluación de esta respuesta en un mayor número de genotipos, que incluye las principales variedades colombianas, con lo cual se desea saber si la hipótesis que explica esta respuesta observada, es una reacción de resistencia, ya sea por antibiosis o por no preferencia por el clon experimental. 139 el objetivo de este trabajo fue evaluar, bajo condiciones de laboratorio la respuesta de 10 variedades y 3 clones experimentales de papa a la infestación masiva con larvas de primer instar de t. solanivora p. materiales y metodos el experimento se realizó en el laboratorio de entomología de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, evaluando 10 variedades comerciales y 3 clones interespecíficos de papa del programa de fitomejoramiento de la facultad (cuadro 1). la unidad experimental la constituyó un tubérculo, el cual se lavó y se ubicó en un recipiente de polipropileno, sobre una pequeña cantidad de aserrín de madera, el cual favorecería la fase de pupa del insecto. inicialmente, sobre el tubérculo se colocaron cinco larvas de primer instar y, una semana después, 10 larvas más del mismo instar. el tubérculo se cubrió con la tapa del recipiente, cuadro 1. genotipos evaluados en el experimento. a la cual previamente se le retiró su parte central, y se reemplazó por tela muselina, para permitir una adecuada aireación. el experimento se estableció en un diseño completamente al azar, con cinco repeticiones (figura 1). el parámetro evaluado en el experimento fue el número de pupas obtenidas por unidad experimental, que, luego, se expresó en porcentaje, tomando como referencia el número de larvas que se colocaron por tubérculo. la variable para su análisis estadístico fue transformada a arcsen. yy. resultados y discusion la variable analizada (% de pupas obtenidas) presentó diferencias altamente significativas entre los genotipos evaluados y su rango osciló entre 28% (genotipos 88-6-5/8835-7) y 82,7% (variedad chitaga). según los resultados, los genotipos se pueden clasificar en dos grupos: en el primero, se encuentran las variedades genotipo gravedad genealogia especifica oiacol monserrate 1.094 branca cascuda (tbr) x pana blanca (adg) salentuna 1.096 adg (variedad primitiva) oiacol capiro 1.088 ccc-751 (tbr) x tuquerreña (adg) ica chitagá 1.094 mutación somática de d. monserrate parda pastusa 1.088 quincha(adg) x tocana colorada (adg) argentina 1.098 adg (variedad primitiva) ica nariño 1.088 {( ccc-888 (tbr) x [(jabonilla x curipamba) x leona]} x tocana blanca ica puracé 1.079 ccc-746 (tbr) x curipamba (adg) tuquerreña 1.100 adg (variedad primitiva) ica tequendama 1.093 {madison (tbr) x jabonilla (adg)} x parda pastusa (adg) 88-21-1* no iop x phu 88-35-7* 1.080 tbr x(acl x phu) 88-6-5* 1.080 avl x phu ccc= colección central colombiana; (*) cruzamientos interespecificos; ac/=acau/e; adg=andigena; av/=avilesii; iop=iopeta/um; phu=phureja; tub=tuberosum; nd= no disponible. 140 figura 1. características de la unidad experimental. mejoradas chitaga, monserrate, puracé, capiro, tequendama, nariño y pastusa, cuyo rango, para la variable, osciló entre 82,7% y 65,3%, y estas respuestas son estadísticamente iguales (figura 2). este resultado permite decir que las variedades mejoradas evaluadas son igualmente susceptibles al ataque de tecia solanivora p., lo cual resulta lógico, teniendo en cuenta que corresponden a selecciones hechas con criterios muy similares de textura y calidad en el tubérculo. el otro grupo, que presentó entre sí igual respuesta estadística para la variable, pero inferior a nivel significativo al primer grupo (figura 2), estuvo conformado por dos tipos de materiales: el primero, por las variedades comerciales; salentuna, tuquerreña y argentina, cuya característica común es ser variedades nativas de la ssp. andigenum, es decir, que no son resultado de programas de mejoramiento y corresponden a selecciones hechas por nuestros antepasados y mantenidas, en el tiempo, por agricultores en algunas regiones del país hasta el presente. estas variedades se caracterizan por presentar tubérculos de piel oscura y alta gravedad específica, como lo indica lujan (1992) (cuadro 1), lo cual les proporciona una consistencia dura y particular, que podría, de alguna manera, estar explicando la respuesta observada frente a la plaga. sin embargo, otros factores diferentes, no analizados en el trabajo, también, podrían existir. el segundo tipo de materiales de este grupo, corresponde a tres clones experimentales del programa de fitomejoramiento de papa de la facultad de agronomía, bogotá, que son híbridos interespecíficos, de diferentes genealogías (cuadro 1), de los cuales los genotipos 88-6-5 y 88-35-7 presentaron los valores más bajos de emergencia de pupas y, por ende, la menor susceptibilidad a la plaga. 141 a r+: a r+: a 90~~ --, i a 80 j 70 j !:b i ~~-~-~~~~,~~,~ variedades a r+ a a r-r60 rtl roc. ;;;;¡ c. q) "o *" 50 40 e '5. '"u c:i b rb r~ 00 00 figura 2. promedio de pupas (%) de tecia solanivora obtenidas en evaluación de 13 genotipos de papa en condiciones de laboratorio. (a, b) valores de significancia obtenidos mediante prueba de duncan. teniendo como referencia la observación que se hizo, preliminarmente al experimento en el genotipo 88-6-5, se puede decir, por el resultado experimental, que la respuesta observada inicialmente correspondió a una respuesta de no preferencia, descartándose una probable antibiosis, ya que se presentó un promedio de 28% de pupas recuperadas sobre estos tubérculos. este clon tiene como características: piel morada oscuro, casi negra y, también, alta gravedad específica, además, luego de hacer cortes transversales en el tubérculo, en poco tiempo se observan halos oscuros cerca a la corteza, los cuales, según reportes hechos por estrada (1986) en otros genotipos interespecíficos, pueden constituir un factor de resistencia química que podría producir "repelencia" al insecto. este último aspecto constituye una hipótesis, probablemente explicativa, que requerirá, de ser necesario, experimentos posteriores para su comprobación. el clon 88-35-7 tiene, en su genealogía, la especie s. acaule, la cual se caracteriza, principalmente, por su alto nivel de alcaloides, los cuales son sustancias tóxicas muy reconocidas. sin embargo, como este clon es interespecífico de segunda generación, que, en pruebas ya realizadas, no presenta alcaloides perceptibles al gusto, para pretender atribuir a este factor su respuesta experimental frente a la plaga, estas sustancias se tendrían que cuantificar químicamente en el clan. otro factor que podría explicar la respuesta observada en este clon es el verdeamiento del tubérculo, dado que su piel es amarilla y este factor se ve muy favorecido y se sabe que las sustancias que allí se forman son de tipo alcaloide. este último factor lo consideraremos como el más probable para explicar la respuesta experimental encontrada. en el clon 88-21-1 , su tubérculo no presenta una concentración de alcaloides perceptible al gusto, su consistencia es harinosa, su piel es color pardo, de poco verdea miento y se caracteriza, especialmente, por su piel escamosa y, por consiguiente, su respuesta experimental sería atribuible a factores intrínsecos del tubérculo y, en razón 142 de su naturaleza interespecífica de primera generación, no se han detectado por falta de mayores estudios, en especial de carácter bioquímico. los anteriores resultados evidencian que existen algunos factores que se podrían estudiar y evaluar más a fondo, de tal manera, que, si se llegan a requerir, se podrían utilizar en un programa de mejoramiento encaminado a buscar resistencia genética a esta plaga. conclusiones teniendo en cuenta las condiciones de evaluación en la presente investigación, se concluye que: 1. las variedades mejoradas evaluadas (chitaga, monserrate, puracé, capiro, tequendama, nariño y pastusa) son altamente susceptibles a t. solanivora. 2. las variedades nativas (tuquerreña, salentuna y argentina), son genotipos de menor susceptibilidad a t. solanivora que las principales variedades mejoradas colombianas. 3. los híbridos interespecíficos evaluados presentaron menor susceptibilidad a t. solanivora p. que las variedades mejoradas, evidenciándose en ellos diferentes posibles factores que contribuirían a la resistencia, como son: algunas sustancias quimicas no determinadas (alcaloides) y gravedad específica del tubérculo, los cuales, de ser necesario, podrían estudiarse a mayor profundidad con el fin de usarlos en un programa de mejoramiento que buscaría resistencia genética a esta plaga. bibllografia abbot, fedepapa. la polilla de la papa. boletin informativo. fedepapa, abbot laboratories. pp. 10. 1995. araque, c. j., benavides m. y trillos g. o. ciclo biológico, detección y estrategias de control de la polilla de la papa tecia solanivora. en: resumen seminario sobre polilla de la papa. 1994. lujan, l., arevalo h. variedades de papa colombiana. en: revista papa. fedepapa. no. 4. pp. 4-21.1992 raman, k. v. la polilla de la papa. boletin de información técnica no. 3 cip. lima, perú. 14 pp. 1980. rodriguez, b. a. plagas de la papa. en: vademecum del cultivo de la papa. fedepapa. pp. 18-28. 1996. torres, w. f. biología y manejo de la polilla de la papa t. solanivora en venezuela. en: xxiii congreso de la sociedad colombiana de entomología. cartagena. pp. 2-8. 1996. trillos, g. o. la polilla guatemalteca de la papa y su control. boletín informativo. ica-corpoica. 16 pp. 1994. valencia, l., estrada n. control de plagas de papa con plantas resistentes. en: memorias del curso sobre control integrado de plagas de papa. cip ica. bogotá, junio 29 julio 19. pp. 117-124. 1986. 143 agronomla colombiana. 1992. volumen 9 no. 1: 3-18 es!udio d~ la adaptabilidad de cuatro genotipos de guisante (plsum setivum l. varo macrocarpon) bajo dos densidades y en dos localidades miguel aguilar' patricia brusco' y ricardo martínez2 resumen se evaluó y comparó el comportamiento agronómico de cuatro variedades de guisante pisum satim l. varo macrocarpon bajo dos densidades y en dos localidades mediante cultivos a libre exposición durante dos semestres. se midieron variables de tipo morfofisiológico y reproductivo. las cuatro variedades se adaptaron bien al medio ambiente ya que sus rendimientos fueron bastante aceptables. la variedad super mel sugar logró los mejores puntajes en rendimiento y calidad además de la mayor capacidad de adaptación. la variedad oregon sugar pod 11 con buenos rendimientos presentó problemas en el mercado por la deformación de sus vainas. la variedad dwarf grey sugar produce vainas pequeñas cuya calidad se limita a mercados de congelación o industrialización pero con altos rendimientos. la variedad mammouth melting sugar obtuvo los rendimientos más bajos, sin embargo su calidad y popularidad la colocan en los primeros lugares del mercado actualmente. palabras claves: guisante, estudio de adaptabilidad, písum. , ing~niero.agr6nomo profesor, facultad de agronorrua, unlversídad nacional de colombia, apartado aéreo 19490 santafé de bogotá d.c. abstract adaptabilidad study of varieties of edible pod pea pisum sativum l. varo macrocarpon under two densities ano two locations four experiments were set to evaluate and to compare the agronomical behavior of four varieties of edible pod pea (pisum satívum l. var. macrocarpon) under two den sities and, two locations during two semesters of 1989.some of the morphophysiologic and reproductive variables showed highly significant differences for varieties and locations. the varieties also showed good adaptation to the environments used since their yield was quite good. super mel sugar varlety had the best production and quality: oregon sugar pod 11, with high productions, had some problems of marketing because of the deformated pods; dwarf grey sugar produced small pods no good for fresh market; mammouth melting sugar had the lowest production, even though its quality, and popularity in the fresh markets. ' introduccion en colombia se conoce y se cultiva únicamente la variedad de guisante mammouth melting sugar tipo snow pea, sobre la cual se han realizado muy pocas investigaciones; bajo condiciones de campo casi no se conoce su comportamiento fisiológico y 3 ag r(''-'.2rnico, sólo el que se ha logrado mediante la adaptación del paquete tecnológico para el cultivo de guisante proveniente de estados unidos. para 1991 y 1992 se ha propuesto el desarrollo comercial de nuevas variedades por parte de comercializadoras extranjeras, algunas de las cuales se prueban en este trabajo. de este modo se busca aportar algunos conocimientos básicos acerca del cultivo de guisante de vaina comestible que pueda servir en un futuro para nuevas experiencias e investigaciones; además se hace necesario introducir al mercado nuevas variedades que comercial y económicamente sean una alternativa de producción frente a la única variedad conocida (mammouth melting sugar). para esto se llevaron a cabo cuatro experimentos para evaluar y comparar el comportamiento agronómico de cuatro variedades de guisante en dos localidades, en los dos semestres de 1989 que presentaban diferencias ambientales debido a la variación en altura sobre el nivel del mar. el guisante de vaina comestible se cultiva frecuentemente en costa rica, guatemala y california (usa). pisum es de una gran diversidad morfológica y fisiológica, además genéticamente es de las más conocidas (hagedorn, 1984 y marx, 1974). generalmente se cultiva en zonas frías, con buena humedad y baja liuviosidad (morcillo, 1985). es una planta herbácea, rastrera, de hábitos monopodial; dicotiledónea, con buen desarrollo y alta capacidad de fijar nitrógeno por medio de nódulos, característico de las leguminosas. su tallo es bien definido cuyos espacios internada les son huecos; hojas compuestas de uno o más pares de folíolos y terminadas en zarcillos. pisum se autopoliniza y sus inflorecencias se encuentran en las axilas de las hojas, con una o dos flores por pedúnculo. el guisante se desarrolla bien en suelos drenados, francos y con ph de 5,5 a 6,0, y temperaturas de 10 a 18°c (venezuela, 1983). es susceptible a hongos como fusarium, botritys cinerea, erysiphe pisiy a plagas como trips, cogolleros y trazadores. el cultivo de guisante permite altas producciones en áreas pequeñas, no requiere de adecuaciones especiales y como es un producto de exportación de alto nivel nutritivo para el hombre, es a su vez un subproducto de alto contenido protéico y vitamínico para el ganado. desde el punto de vista social es un cultivo intenso en mano de obra no calificada, y requiere de aproximadamente 320 jornales/halsemestreo materiales v metodos el experimento se realizó durante los dos semestres de 1989 en dos localidades de colombia; el municipio de albán, departamento de cundinamarca, con temperatura promedio de 15°c, precipitación promedio anual de 1.200 mm y humedad relativa del 89%, a 2400 metros de altitud, con suelos franco arcillo limosos, ph de 6,5 y un contenido de materia orgánica del 14%; y en el municipio de la calera, departamento de cundinamarca, con temperaturas promedio de 10°c precipitación promedio anual de 820 mm y humedad relativa del 80%, a 2.835 metros de altitud, con suelos franco limosos, ph de 5,5 y un contenido de materia orgánica del 18%. las variedades utilizadas fueron: mammouth melting sugar, super mel sugar, oregon sugar pod 11y dwarf grey sugar, procedentes de estados unidos, las cuales se sometieron a densidades de .153.846 pi/ha (5 cm entre plantas) y 96.153 pi/ha (8 cm entre plantas). el diseño experimental por ambiente fue de parcelas divididas con cuatro repeticiones y ocho tratamientos, con un área efectiva de la subparcela de 5,72 m. se llevó a cabo un análisis combinado para todos los ambientes y se realizaron las pruebas de comparación múltiple de duncan al 5% (steel y torrie, 1985). las variables medidas fueron: días a germinación, porcentaje de germinación, número de nudos a primera flor, número de ramas basales, número de ramas laterales, número de nudos totales, altura, días a floración, días a cosecha, número de flores por racimo, número de flores por planta, número de vainas por racimo, número de vainas por planta, peso de la vaina, tamaño de la vaina, contenido de sólidos solubles (brix), tipo de crecimiento y rendimiento. resultados y discusion . las variedades se clasificaron como morfofisiológicas y reproductivas, éstas últimas observadas en diferentes períodos de desarrollo. para la variable días a germinación las variedades super mel y oregon presentaron un rango de variación de 1 a 2 días más respecto a las demás variedades con promedios de 10 a 12 días (cuadro 1y figuras 1.2). los días a germinación fueron fuertemente influenciados por los factores ambientales principalmente temperatura y precipitación, las variedades super mel y oregon también presentaron bajos porcentajes de germinación (85% en promedio) respecto a la mammouth y dwarf, las cuales a su vez fueron más demoradas en germinar. mammouth se clasificó como una variedad tardía, teniendo en cuenta que la primera flor se presentó en el nudo no. 13 (mateo, 1961), mientras las otras variedades presentaron su primera flor entre el décimo y el décimo segundo nudo, clasificándose como semitardías (figura 3). mammouth también logró los promedios más altos en cuanto a altura y número de nudos totales (figura 3) con crecimiento indeterminado, mientras las demás variedades fueron más bajas ycon crecimiento determinado (cuadro 1 y figuras 1,2). los días a floración de las variedades probadas, guardan una estrecha relación con el carácter tardío y semitardío, de modo que la variedad mammouth presentó el mayor período a floración (71 días) desde la siembra (cuadro 1 y figuras 1, 2, 3), teniendo en cuenta que la floración es afectada fuertemente por el termoperíodo y el foto período (pate, 1987). la variedad super mel obtuvo los mayores promedios de días a cosecha (101 días), considerándose normal éste comportamiento normal ya que sólo se cosecha cuando haya llenado (stal, 1987). se observó una alta capacidad de la variedad dwarf a producir ramas laterales (6), seguida de la variedad mammouth. esta variable es muy influenciada por la temperatura, pues su descenso inhibe la dominancia apical dando paso a la emisión de ramas laterales (figura 4). en general las variedades super mel, oregon y dwarf presentaron dos flores y dos vainas por racimo, mientras la mammouth una flor y una vaina por racimo (valenzuela, 1983); la temperatura no afecta el número de flores por racimo sino que regula el número de flores que puedan desarrollarse en un momento dado. el comportamiento tardío de la variedad mammouth coincide con el menor número de flores y de vainas correspondientes a los dos primeros meses de floración y de cosecha, mientras en las variedades semitardías ocurre lo contrario, esto es, los dos primeros meses de cada período coincide con la mayor cantidad de flores y de 5 6 .. '"> ...i § "'¡:; '"'"e::s ,~ ~ '"t: j!l ::1 '"'""ti ;¡ "ti '""ti.! '"> e 1;; ::1 u e '"a. e '"ue ::1 e '""ti '"..c '"::1 q. oa...o ~ e o q. '""ti e -e 'ue lo a. e o (.) ...: 2 "ti.. ::1 (.) o q? a: >o n-._a.. u. o q? e, u. o lea.. u. o n a: u. ~ a: u. -al. ~~~ª~nm;: »» 888~ n" n" n" _ .. o le a: u. u e e z w a: og días í'l germinación vr/90 vainas por racimo a los 90 días %g porcentaje de germinación vr/120 vainas por racimo a los 120 días nfp número de nudos a primera flor vr/150 vainas por racimo a los 150 días nrb número de ramas basales vp/90 vainas por planta a los 90 días nrl número de ramas laterales vp/120 vainas por planta a los 120 días nt número de nudos totales vp/150 vainas por planta a los 150 días alt altura (cm) p/90 peso de vaina a los 90 días of días a floración p/120 peso de vaina a los 120 dias oc días a cosecha p/150 peso de vaina a los 150 días fr/60 flores por racimo a los 60 días t/90 tamaño de vaina a los 90 días fr/90 flores por racimo a los 90 días t/120 tamaño de vaina a los 120 días fr/120 flores por racimo a los 120 dias t/150 tamaño de vaina a los 150 días fp/60 flores por planta a los 60 días b/90 brix a los 90 días fp/90 flores por planta a los 90 dias b/120 brix a los 120 días fp/120 flores por planta a los 120 días b/150 brix a los 150 días fp/150 flores por planta a los 150 días reno rendimiento klha v1 mammouth melting sugar v super mel sugar v3 dregon sugar pod 11 v4 owarf grey sugar prueba de ouncan promedios de 4 repeticiones y dos densidades. tratamientos con letras en común no presentan diferencias significativas entre sí, al 5% de probabilidad. uo 240 izo loo la<) ~ ,.o loo.... izo " 100 lo 00 00 20 o ,, ! i,------:-------------t--" i i i i '1 i : i i ,1 i '1 i '1 i ~'1 i 14 nh' " lo o, ~, i1 lq p(jliooo de fldaacion___ •• -.1 periodo d€ ca s [e ..." [tapa vegetativa [ t""" re;-aoductiva 60 ,<» il' 150 '" 180dlas do olas" g[rm ....acion (ils) o, olas a f\.cracoion t77' oc: olas" (osecha (90) 11ft nuoos totaus ,ip' nudos " ,iu.. [aa 'lda 7 -140 izo zoo...... 1 mil ee 4 " 100:> 80 e 60 40 20 o o (b) ~~----~----------~~ot 7s los 135 i i i i i------t-----------+----,.op' i i i i i i i i i 60 iso 16s 1 ~ 1 jo periodo oc floilacioh-~. pelnodo or cosecha eh. pa vfgetativa. f ta pa reproductiva og olas a germinacion c81 of das.. floracio.. (66) oc olas a cos.rcha ('8) nt nudos tonus npf' ..hl()os a prlwera f'lo't 100 90 eoro 70 00 so ~ 4 '0 '":>... .0.. 4 20 o i i i i i i ---------..!.-------,-----------. mpf : i i i i i i i i i i i i i i i i so e. 7s 90 60 dias periodo =>f coseerl" etapa vegetativa e t.& p a reproductiva og olas a germihacion 0331 df olas a florac»oh (10) oc olas a cosecha (io~ i nt nudos totalls npf nudos a 'rlfiier' flor 8 110 100 !lo eo 70 60 >o -o :> 50.. oc 20 1() o __~-----------------,2z.t figura 1. etapas de crecimiento y desarrollo de cuatro variedades de guisante pisum sativum l. var macrocarpon (a) v. mammouth m.s. calera (b) v. mammoth m.s. albán (e) v. super mel s. _ calera (d) v. super mel s. calera (d) v. super mel s. albán (e) v. super mel s. calera (d) v. super mel s. albán. , i i i i i i i i i i i i -------+--------1----------i i i i i i i i i i i i 1 i i i i i i i i 11 "" •se ... "0 olas e o ['h, pi. vecetativa oa olas a g[rminacion(9) o, du1s " fl.opacioh (601 oc dias a cc!:!.cj.la (9"" ...0r-__-__~~~~ __~~~~ nt nudc$ totaus np' nuccs' paj .. era 'f'-.;st _------.......... 23 lit i i i 1 i i i i i . i : i-----t----------t---------i i i i i o~ olas a germinacion (12 i of olas a r.oracion (70 i oc olas a cosecha (ui 60 7~ 90 005 izo i~ eo 165 .so.. ~j j olaso perioco de f'loracion periodo de cosecha etapa re pro ductiva i nt nudos totales np' nudos a primera floa 9 • npf 110 100 90 eo 70 60 ~ so.. 00 o: "... 30.... 20 10 o o 15 i etapa {bl 22nt i i i i i i i i i _____ .1 +"np' i i : i i i i i i i i i 30 o~ 60 7~ hl 90 10~ 120 135 150 16!! 180.. f olas o periodo de floracion i .....u... _1 per 1000 ce cosecha i vegetativa e t a p" repro ductiva og w.s a gernihacion (8) of olas a floracion (601 oc olas a cosecha. __c8ll nt nudos totales hpf nudos a primera flor i~ 100 130 120 110 100 ! 90 e 80 a: 70 ".. 60.. e 30 00 jo 20 10 o 15 30 05 60 " .. q o ,,------.., 26 nt (e) i i-----t------------1----------ji2 : i i i i i i i i i i i i i i 1: 1 . rs ~190 npf 105 120 1 5 150 165 180 olas pe~iooo de floracion periodo de cosecha (tap~ vegfr ....tivl. f t a p a reproductiva og of oc olas a germinacion (il~) olas a floracioh (70 i ol:.s a cosecha (s6) nt nudos totales hpf nudos a primera flor 10 160 1$0 140 130 120 110 '00~ 90 80.. a: 70 :> 60.. ..j 50.. 40 30 20 10 o o 15 e o figura 2. -' -,24 nt -j... l. 11 npf i i i : i i i i i 30 60 165 cso o s 45 15 90 i gl~~i__ ~ __ l.~~~~~ iso etap.s, v!:(j!tat¡va og olas a gerirtinacion (8) of' cias a floracicn {60} oc ous a co s(cha (83) nt tlt.j:>os totales npf nuoos a p?'im(ra flor etapas de crecimiento y desarrollo de cuatro variedades de guisante pisum sativum l var macrocarpon (a) v. oregon s.p.ii . calera (b) v. oregon s.p.ii· albán (e) v. dwarf g.s.· calera (9) v. dwarf g.s .. albán. vainas. tanto la floración como la cosecha son secuenciales. se observó una influencia positiva de la menor densidad sobre en el número de flores y de vainas por planta. dentro de las variables que más pudieron influenciar el rendimiento fueron el tamaño y el peso de la vaina, con más efecto en la variedad super mel, ya que arrojó los promedios más altos en peso (5,5 g) y en tamaño (10,5 cm), hechos característicos de ésta variedad por cosecharse con grano. dwarf produjo las vainas más pequeñas (6,5 cm), de color violáceo y bajos contenidos en sólidos solubles (8 grados brix), que la hacen poco deseada en el mercado fresco. las variedades oregon y mammouth producen vainas bastante similares en peso (4 g) y tamaño (6 cm) (cuadro 1 y figura 4). se observó en general una tendencia de la variedad mammouth a obtener bajos rendimientos con promedios de 8,5 tlha (figura 5), en parte explicados por los ataques de patógenos favorecidos por el carácter tardío de la variedad. la variedad super mel obtuvo los rendimientos más altos con un promedio de 11,8 tlha, y los mayores contenidos de sólidos solubles (1°grados brix) que la coloca como una variedad de muy buena calidad para el mercado fresco (cuadro 1 y figura 5). la variedad oregon presentó rendimientos un poco más altos que la mammouth 11 mammouth ~!elting s. super mel s. oregon s.p ir ovarf grey s. manmouth melting 3. super mel s. oregon s.p ir dwarf grey s. 12 mam~outh melting s. super mel s. oregon s.p ir dwarf grel s. o (d) super mel s. oregon s.p ii dwarf grey:. figura 3. diferencias entre cuatro variedades de guisante pisum sativum l. varomacrocarpon para algunas de las variables evaluadas (a) altura (b) nudos totales (e) nudos a primera flor (d) d1as a floración (análisis combinado). 13 mamlol1th me 1t ing s. super hel s. oregon s.p 11 ovarf grey s. 11 "t ,:;.f';...;,;: ~ (t) 'r, ••..••••.....•..........•.••..•.. ~~~~ ..•.•.•.••••......•••••••.••.•••••••••..••.., uuu_u u'i~i:~~ . " ~~~ ~~~] c; . ~~,~~~ ~~ ':~~4, ....... ~~; ~~~ ......• '~l " . t§§~"s; ~~~, ~". d 6 ~ ~~~~ '~~~~t·······~~l_.~ ii ~~; ~~~;_, .....•~ ~ ~~1"""~~' """11_. 1111 ji ·········~~~~i··..··~~~1.r·····.r:_,'uu~~, u~~ uu.ru.~l >1 ¡l··········~~~: ~~: ~.~~~~~~ .....•~j ~~~. ~~:::'v. ~ ~ .) o t--====::s§_~~:::;;"' r-:~~:§~~~~;~" ~~~'=1'4 hiwlouth melting s. super mel s. oregon s.p ir dvarf grey s. 55 " maumo'ltn ~elting s. super mel s. oregon s.p ii [amf grey s. figura 4. diferencias entre cuatro variedades de guisante pisum sativum l. vra. macrocarpon para algunas de las variables evaluadas (a) ramas laterales (b) tamaño (e) peso (g) (d) rendimiento(kg/ha) (análisis combinado). 15 6 • 2 ';;, ". 3. e o.... z 2~ 2 o z... '" 16 , • a '"';;, ".! 3 e o,_ z 2'"i o z.... '" alean s [il a 1989 (a) "-'<, /---~ ""'-"--r-" .., " \ ---=:;/-'-------~ ---'. " -""',"'" \ .~ "'''\_ "~, -_ ola s de cosecha alean seu, b 1989 olas de coseoia • calera sen. a 19u. (el -; 4 oc... o.. i :s.! o... z ~ 2 ::e o z... a: o o dias de cosechl • 5 ,,-----...... ",. <-, ,~ ,'" ..~ -...... .................... ----,' ~-----__.... ---,---_ #:-----====--""------~__l_~r \ o ~ 4...,.. .! ji s o... z... ~ 2 z w a: o 8 18 sz 64 72 o dias de cosecha ______ varo mammouth meltin sugar •. _ .. _ varo super mel sugar varo oregon sugar poo ii varo dwarf grey sugar figura 5. redimiento (kg/ha) de cuatro variedades de guisante pisum sativum l. varo macrocarpon en dos localidades y durante los dos semestres de 1989. con un promedio de 8,7 tlha. con algunos problemas de deformaciones en las vainas posiblemente debidas a congestión por agua (l-íaqedom, 1964), mutaciones genéticas (marx, 1984) o daños de trips, que limitan su comercialización. la variedad dwarf ocupó un segundo lugar en el rendimiento, sin embargo no logra la calidad exigida en el mercado fresco. 17 variables morfofisiológicas y reproductivas, presentaron una interacción genotipo por ambiente, por lo que no se puede afirmar que las variedades son estables pero su comportamiento agronómico revela una buena capacidad de adaptación al medio. el rendimiento es una variable que se ve muy afectada por el ambiente en todas las variedades (figura 5), y en general las literatura citada 1. hagedorn, o.j. compendium 01 pea deseases: the pea plant. winsconsin: american phytopatological society. p. 1-2. 1984. 2. marx, g.a. classilication, genetics and breeding. en: pate, j. p. physiology 01 the garden pea. new york state agricultural experimental station, p. 21-41. 1974. 18 3. mateo, j.m. leguminosas de grano. barcelona, p. 202-241. 1961. 4. morcillo, l.e. snow pea production in costa rica.1985. 5. pate, j.s. y j.f. sutclifffe. the physiology 01 the garden pea. academic press, p. 385-417.1977. 6. stall, w.m. y m. sherman. snap bean production in florida. vegetables crops oepartment. univ. 01 florida. 1987. 7. steel y torrie. bioestadistica principio y procedimiento. colombia, p. 622. 1985. 8. valenzuela, l.h. edible pod pea production in calilornia. en: univ. 01 calilornia. oivision 01 agriculture science. 1983. agronomía 24-2i.indd absorption and translocation of imazethapyr as a mechanism responsible for resistance of euphorbia heterophylla l. biotypes to acetolactate synthase (als) inhibitors absorción y translocación de imazetapir como mecanismo responsable de la resistencia a inhibidores de la acetolactato sintasa (als) en biotipos de euphorbia heterophylla l. guido a. plaza1, maría dolores osuna2, rafael de prado3 and antonio heredia4 abstract: the effect of weeds on reduction of agricultural production is estimated between 30% and 50%. imazethapyr is a herbicide of imidazolinone group that inhibits activity of enzyme acetolactate synthase (als), the first common enzyme in the biosynthetic pathway of valine, leucine, and isoleucine. euphorbia heterophylla is common specie in soybean fields of brazil. the study reports about a population of euphorbia heterophylla resistant to imazethapyr. the objectives of the present work were to quantify the level of sensitivity to this herbicide in imazethapyr-resistant and -susceptible e. heterophylla populations evaluate the role of differential penetration into leaves as determining plant resistance to imazethapyr, and compare the waxy cells of r and s populations. the r population had a lower penetration rate compared with that of s population during the six first hours of incubation with the herbicide. further studies indicated that r population was not different from s population in terms of translocation, metabolism, or target site (als enzyme) of imazethapyr action. analysis of the leaf cuticle surface by scanning electron microscopy revealed higher wax density in the leaf cuticles of population r than that in s population. thus, it is suggested that r population is resistant to imazethapyr because increased wax content of its cuticle permits less penetration of herbicide into the plant. additional key words: resistant mechanism, herbicides, wild poinsettia resumen: el efecto de las malas hierbas en la disminución de la producción agrícola está considerado entre 30% y 50%. imazetapir es un herbicida que actúa sobre la enzima acetolactato sintasa (als), primera enzima común en la ruta biosintética de la valina, leucina e isoleucina. euphorbia heterophylla es una especie común en los campos de soya del brasil. actualmente se reporta una población resistente a imazetapir, herbicida perteneciente al grupo de las imidazolinonas. el objetivo de los ensayos de absorción y translocación fue estudiar las posibles diferencias de penetración foliar y movimiento del 14cimazetapir en dos biotipos de e. heterophylla l. en el biotipo resistente, se registró una menor absorción durante las primeras 6 h después del tratamiento, tendencia que se diluye en los siguientes tiempos de evaluación. las tendencias de los valores de translocación fueron similares durante las evaluaciones realizadas. los resultados de los análisis de química de ceras no arrojaron diferencias entre la composición cuticular entre los biotipos; sin embargo, los estudios de microscopía electrónica de la hoja sí muestran diferencias en la morfología y la cantidad de ceras cuniculares, factores que determinan el comportamiento resistente del biotipo r. palabras claves adicionales: mecanismos de resistencia, herbicidas, lecherón fecha de recepción: 24 de agosto de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gaplazat@unal.edu.co 2 investigadora, departamento de química agrícola y edafología, universidad de córdoba, (españa). e-mail: mdosuna@plantsciences.ucdavis.edu 3 profesor, departamento de química agrícola y edafología, universidad de córdoba (españa). e-mail: ge1pramr@uco.es 4 profesor, departamento de bioquímica y biología molecular, universidad de málaga (españa). e-mail: heredia@uma.es agronomía colombiana 24(2): 302-305, 2006 plaza et al.: absorption and translocation... 3032006 introduction imazethapyr is a broad-spectrum imidazolinone herbicide, absorbed by the foliage and roots with rapid translocation in the xylem and phloem to the meristematic regions where it accumulates. the mode of action of imazethapyr is the inhibition of acetolactate synthase (als) (shaner et al., 1984), the first common enzyme in the biosynthesis of the branched-chain amino acids valine, leucine, and isoleucine (saari and mauvais, 1996). that enzyme is the site of action of four other herbicide classes, namely sulfonylureas, triazolopyrimidines, pyrimidinyl thiobenzoates, and sulfonylaminocarbonyl-triazolinones (hawkes, 1989; hawkes et al., 1989; kishore and shah, 1988; heap et al., 2006). resistance to als-inhibiting herbicides has become a major concern in many crops around the world, and has increased in recent years. in most cases, resistance was due to an alteration of the target als enzyme that renders it much less sensitive to herbicide inhibition than that of susceptible biotypes (devine and eberlein, 1997). there are also a few examples where a lack of herbicide absorption or translocation to the site of action contributes to als herbicide resistance. these potential mechanisms usually play no role or have only a secondary role compared with metabolic inactivation or target site insensitivity. wild poinsettia (euphorbia heterophylla l.) is a dicotyledon weed in the euphorbiaceae family and it is an important weed found in soybean field production in brazil. this weed evolved resistance to group b/2 herbicides (als-herbicides) in 1992 under these conditions (vidal, 1997). the imazethapyr-resistant mechanism has not been established for e. heterophylla. the objectives of this work were to quantify the level of sensitivity of imazethapyr-resistant (r) and susceptible (s). e. heterophylla populations to this herbicide, evaluate the role of differential penetration into leaves as a determinant of resistance to imazethapyr, and compare the waxy cells of r and s populations. materials and methods absorption and translocation [14c]imazethapyr was mixed with commercial imazethapyr to prepare an emulsion (20,66 µci· mg-1 specific activity) with an imazethapyr concentration corresponding to a 100 g a.i.· ha-1 treatment with a 200 l· ha-1 volume. the commercial herbicide was added in order to provide the necessary additives to the mix to simulate a field treatment. this emulsion containing labeled herbicide was applied to the leaf surface of each biotype in four 0.5 µl droplets using a microapplicator (hamilton pb 6000 dispenser, hamilton co., reno, nv). for absorption and translocation study, plants were harvested in batches of 3 plants at 6, 12, 24, and 48 h after herbicide application and separated into treated leave, upper and under foliage of treated leave and roots. the surface of the treated leaves was washed with 3 ml 80% methanol. washes from each batch were pooled and analyzed by liquid scintillation spectrometry (lss) (beckman ls 6000 ta). the washed treated zone and the other plant sections were dried (60 oc for 48 h) and combusted in a sample oxidizer (packard 307). the 14co 2 released was trapped in 15 ml of permafluor+carbosob (2+1, v/v) (packard instruments co.) and radioactivity was quantified by liquid scintillation counting. absorbed imazethapyr was defined as the sum of the radioactivity in all plant sections. recovered radioactivity was defined as absorbed radioactivity plus radioactivity in the leaf washes. percentage absorption was defined as: (absorbed radioactivity/recovered radioactivity) x 100, whereas percentage radioactivity translocated to individual plants sections was estimated as (radioactivity in a plant section/absorbed radioactivity) x 100. the assays were repeated twice. qualitative studies of translocation were made by removing plants from pots at the same intervals after herbicide treatment. roots were washed and plants were blotted dry, pressed against a x-ray film (agfa-curix), and stored at -4 ºc. the film was developed after 3 weeks of exposure. analyses of epicuticular waxes the wax extraction procedure was previously described by elmore and paul (1998). epicuticular waxes were extracted from several leaves of different biotypes. these leaves were rinsed with chloroform for 30 s at room temperature. the resulting solution was filtered through analytical-grade filter paper and evaporated under n 2 . the residue obtained was rediluted in 500 µl of chloroform and then subjected to thin layer chromatography, using silica gel plates and 100% benzene as the mobile phase. cuticular waxes constituents were separated into different compound classes that were determined by r f values, as described by hamilton (1995). 304 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana surface morphology studies by scanning electron microscopy plants of two biotypes were grown under controlled environmental conditions. plants with three to four leaf growth stage were used in this experiment. samples of about 1 cm2 cut from the middle of the leaf lamina of young, fully developed leaves (adaxial and abaxial surface) were affixed to aluminium stubs. all specimens were sputter coated to prevent charging effects that would distort the electric fields in the electron microscope and were examined in a scanning electron microscope at 15 kv and photographed. results and discussion plaza et al. (2003) reported the resistance factor for the biotype r 5.52 when measured directly in plant, and 0.44 corresponding to enzymatic activity of als. the percentage of absorption in r biotype was smaller than that in s biotype during the first evaluation and this tendency remained constant during the experiment. the moments of more product penetration corresponded to the moments of higher concentration of the product in the external part of the leaf with important differences among the biotype (table 1). table 1. absorption and translocation of 14c-imazethapyr in a s and r biotypes of euphorbia. heterophylla l. biotypes time (h) 14c (% of recovered) applied radioactivity* upper foliage treated leave under foliage roots r 6 28.61 3.67 85.23 6.65 4.45 12 70.53 6.12 72.46 8.64 12.78 24 76.37 12.06 56.83 12.01 19.10 48 60.89 38.54 23.00 16.87 21.58 s 6 73.57 2.77 88.42 4.78 4.04 12 77.81 7.74 78.93 5.17 8.16 24 92.71 16.21 59.68 8.60 15.51 48 83.69 31.38 33.30 10.99 24.33 * data represent the means of three replicates. the translocation process of the herbicide inside the plant did not differ among two biotypes, and may not explain the resistant behavior of r biotype (table 1). the autoradiography elucidated the same tendency with no differences among the biotypes (figure 1). figure 1. autoradiography of euphorbia heterophylla l. resistant biotypes (r) to imazethapyr at different times, 12, 24 and 48 h after treatments (hat). the places of more light intensity represent the location of the 14c-imazethapyr. according to hamilton (1996), the main constituents of epicuticular waxes are n-alkane of long chain (r f 0.91), esters of long chain (r f 0.71), and alcohols of long chain (r f 0.15). the results demonstrate a common composition of epicuticular waxes in both biotypes that explains the lack of difference in wax composition or absorption patterns among two biotypes (figure 2). the studies of the external part of the cuticle allowed estimating heaps of epicuticular waxes that were presented morphologically in form of small sheets. the quantities figure 2. waxes identification epicuticulars in biotypes r and s of euphorbia heterophylla l. by means of thin layer chromatography, using benzene like mobile phase. the concentrations of waxes were: rail 1, a volume; rail 2, two volumes and rail 3, four volumes. plaza et al.: absorption and translocation... 3052006 of epicuticular waxes varied among the biotypes (figure 3) with higher density per unit of surface in biotype r and smaller density in the susceptible biotype. figure 3. scanning electron microscopy of leaf surface to 14.000 increases of the surface adaxial of the biotypes r and s of euphorbia heterophylla l. the results allowed clarifying the role of waxes as a barrier to penetration of herbicide imazethapyr, understanding the differences in absorption values among the biotypes, and explaining resistance of biotype r. literature cited devine, m.d. and c.v. eberlein. 1997. physiological, biochemical and molecular aspects of herbicide resistance based on altered target sites. pp. 159-185. in: roe, r.m. (ed.). herbicide activity: toxicology, biochemistry and molecular biology. ios press. elmore, c.d. and r.n. paul. 1998. leaf surface micromorphology of italian ryegrass (lolium multiflorum) and adjuvant response. proc. adjuv. agrochem. challeng. opportun. 1, 43-48. hamilton, r.j. 1995. analysis of waxes. pp. 311-337. in: cutler df, k.l. alvin and c.e. price (eds.), the plant cuticle. academic press, london. hamilton, r.j. 1996. the transport barriers of plant cuticles. pp. 131-156. in: hamilton rj (ed.). waxes: chemistry molecular biology and functions. the oily press, dundee. hawkes, t.r. 1989. studies of herbicides which inhibit branched chain amino acid biosynthesis. proceedings of the british crop protection conference, weeds 42, 131-138. hawkes, t.r., j.l. howard and s.e. pontin. 1989. herbicides that inhibit the biosynthesis of ranched chain amino acid. pp. 113136. in: dodge ad. (ed.). herbicides and plant metabolism. cambridge university press, cambridge. heap, i., h. glick, l. glasgow and h. beckie. 2006. international survey of herbicide resistant weeds. in: http://weedscience,org. 1 p.; consult: july 2006. kishore, g.m. and d.m. shah. 1988. amino acid biosynthesis inhibitors as herbicides. ann. rev. biochem. 57, 627-663. plaza, g., m.d. osuna and r. de prado. 2003. biotypes of euphorbia heterophylla l. resistants to imazethapyr and to other als inhibiting herbicides. 55th international symposium on crop protection. may 6, 2003, ghent (belgium). pp. 335-339. saari, l.l. and c.j. mauvais. 1996. sulfonylurea herbicide-resistant crops. pp. 127-143. in: duke s.o. (ed.). herbicide resistant crops. crc press, boca raton, fla. shaner, d.l., p.c. anderson and m.a. stidham. 1984. imidazolinones: potent inhibitors of acethydroxyacid synthase. plant physiol. 76, 545-546. vidal, r.a. 1997. herbicidas: mecanismos de açao e resistência de plantas. porto alegre. 165 p. agronomía colombiana. 1988. volumen v: 41 ·47 respuesta del maíz a las aplicaciones de nitrógeno en diferentes densidades de poblaciones y sistemas de siembra orlando martinez w.1, manuel torregroza c.\ jaime arce2 y luis abril v_2 resumen. el nitrógeno es un rnacronutrimento de mayor importancia para las plantas, debido a que ellas lo requieren en grandes cantidades. por lo general, la disponibilidad de este elemento químico en el suelo es insuficiente, requiriéndose su aplicación en la mayoría de los cultivos. sin embargo, la fertilización nitrogenada en colombia, en maíces de clima frío, no ha tenido la respuesta esperada como ocurre con otras especies que se siembran en estas condiciones. este estudio se realizó con el jirooóslto de evaluar el efecto de aplicar nitrógeno al ma íz bajo diferentes sistemas de siembra, de densiades de población y variados genotipos de dicho cereal. la presente investigación se realizó en el c.n.i. tibaitatá, ubicado en el municipio de mosquera, a 2.543 msnm, temperatura promedia de 140c y precipitación promedia de 750 mm. en general, no se encontró respuesta alguna del maíz a las aplicaciones de nitrógeno, a pesar de haberse util izado germoplasma que contrastaba altamente en su producción, desarrollo vegetativo y precocidad. se sugiere estudiar la respuesta del maíz al nitrógeno en dosis mayores de 90 kg/ha en suelos de textura gruesa, como los arenosos. maize response to nitrogen appllcation at several plant oensities ano planting systems summery. the nitrogim is one of most important macro elements, used in great 1 profesores asociados, universidad nacional, facultad de agronom(a, bogotá. 2 anteriormente, estudiantes de la facultad de agronom(a, universidad nacional de colombia, bogotá. quantities by the crops. in general the nitrogen available in the soil is not enough for the plants and hence app¡ications are . required for many crops. however, the nitrogen fertilization in cold climate conditions, in colombia has not had a positive response, as it is in other crops. this research was carried out with the purpose of evaluating three maize genotypes to the nitrogen fertilization under different crop systems and plant populations. the study was conducted at the c.n.i. tibaitatá, located in mosquera, at 2.543 m.a.s.1. with an average temperature of 140c and annual rainfall of 750 mm. in general there was no response of the maize to the nitrogen fertilization, despite the great diversity of the genotypes evaluated. it is suggested to increase the dose of the nitrogen, as well as to use different sources of this element, and to divide into fraetlons its applications. introouccion el nitrógeno se considera como un elemento de primera importancia en la producción de alimentos de origen vegetal, porque es esencial en el crecimiento y desarrollo de los tejidos. la literatura señala, además, respuesta positiva de diferentes cultivos a las aplicaciones de este elemento qu ímico. sin embargo, en colombia se cuestiona la necesidad de la fertilización nitrogenada en ma íz, cuando se siembra a alturas superiores a los 2.000 rn.s.n.m. marín (1974 y 1980) indicó que en las zonas más frías el nitrógeno del suelo es generalmente alto y la respuesta a nutrimentos es menos común. para las condiciones de la sabana de bogotá, reyes y castro (1983) no encontraron incrementos del rendimiento en doce genotipos de ma íz a 41 aplicaciones de nitrógeno. las diferencias de producción anotadas se debieron exclusivamente al tipo de material genético utilizado. gómez (1972) y marín (1974), de sus resultados de pruebas regionales en fertilización y manejo en fincas de agricultores, indicaron que se puede obtener un mayor aumento en la producción de ma íz, no tanto por la aplicación de fertilizantes, sino por el empleo de prácticas culturales, como el raleo para obtener una población de aproximadamente 40.000 plantas por hectárea, la represión de plagas y el control de malezas y consideraron, a la fertilización nitrogenada, como un complemento más de los factores que aumentan la producción. con relación a la población de plantas, su aumento no asegura automáticamente un mayor rendimiento en maíz. millán, tenias y malave (1980) observaron que las altas densidades de población redujeron la producción de mazorcas. aldrich y leng (1974) encontraron que, con densidades cercanas a las 60.000 plantas/ha o más, la floración femenina se prologaba más que la liberación de polen y por esta razón algunas mazorcas quedaban débilmente polinizadas. en colombia, acosta et al. (1977) registraron en una variedad precoz de ma íz, adaptada a las condiciones ecológicas del sur del atlántico, que su producción se incrementó a medida que la densidad de población se hacía mayor. anotaron incrementos significativos en el rendimiento, cuando el nivel de la población cambiaba de 61.500 a 120 mil plantas por hectárea. ramírez (1980), trabajando con maíces precoces propios para la sabana de bogotá, observó que el peso de los granos de las mazorcas y el número de mazorcas por planta disminu ía a medida que aumentaba la densidad de la población, mientras que la . altura de planta tend ía a elevarse con un incremento de la población, al igual que los días de siembra a floración femenina no se mod ificaron. en cuanto a los sistemas de siembra, se ha encontrado que el maíz sembrado en cuadros supera al sistema de hileras. este resultado se atribuyó al hecho de un mejor control de malezas con la siembra en cuadros. sin embargo, el sistema en hileras o a chorrillo da a las plantas una mejor distribución 42 en el campo y por esta razón deberían util izar más eficientemente la energ ía lum ínica y nutrimentos aldrich y leng 1974). el propósito de este estudio fue el de conocer la influencia de la fertilización nitrogenada en el comportamiento agronómico de tres genotipos de maíz de diferente período vegetativo, utilizando dos sistemas de siembra. esta investigación se llevó a cabo en el c.n.i. tibaitará durante 1981. materiales y metodos la serie de suelos tibaitatá (tb), en donde se realizó el estudio, se ha dividido en la fase tba, la más amplia de la serie y la tbv, de textura franco-arcillosa-limosa, ligeramente plana y la cual se presenta en el c.n.i. tibaitatá. la serie tibaitatá se clasifica taxonómicamente como andic eutropept, medial sobre franco, mezclado, isomético (igac, 1977). el análisis de suelo del lote, en donde se realizó el estudio, tiene las siguientes características: ph 5,20; materia orgán ica 50/0; p 32 p.p.m. (bray 11); al 0,50 m.e.q./l00 g. de suelo; ca 7,00 meq/l00 s. de suelo; k20, 23 meq/100 g de suelo; mg 1,50 meq/l00 g; na 0,70 meq/l00 s. de suelo; c.i.c. 9,11 meq/100 g. de suelo y c.e. l,50·mmhos/cm. el experimento consistió de dos ensayos: en uno, el sistema de siembra usado fue a chorrillo y en el otro en cuadros. se usaron tres variedades promisorias de ma tz, provenientes de diferentes ciclos de selección rnasal por prolificidad y variado período vegetativo, con tolerancia a las enfermedades más comunes del cultivo en clima frío. las principales características de ellas son: mb 510: su genealogía es harinoso mosquera i sin.25; tardío; 310 días de siembra a cosecha; de plantas altas y tallos gruesos, con mazorcas cónicas de tamaño mediano, de granos harinosos, amarillos, grandes y redondos. mb 526: es una población prirnisoria, resultante del tercer ciclo de selección masal por prolificidad en la variedad nativa de maíz sogamoso. posee un período vegetativo intermedio, 240 días desiembra a cosecha. su altura es intermedia, con tallos gruesos; mazorcas cónicas de tamaño mediano cuadro 1. densidades de población y sistemas util izados en el experimento. sistemas de siembra densidades distancia plantas plantas/hectárea entre plantas por sitio (cms) (no.) 35.300 30 3 47.000 23 4 58.800 18 5 con granos harinosos, amarillos, grandes y redondos. mb 524: su genealogía es l (chillas x boy. 399) i sina a.f. x highland int. yellow flint 1 en su primer ciclo de selección rnasal por prolificidad. precoz, 210 días de siembra a cosecha; sus plantas son bajas y de tallo delgado; de mazorcas cónicas y pequeñas, con los granos finos y amarillos de tamaño mediano. se usó como fuente de nitrógeno la úrea del 460/0 de n, la cual se aplicó cuando el cultivo presentaba de 8 a 9 hojas, en estado rodillero, con una altura aproximada de 50 centímetros. las cuatro dosis en experimentación fueron: o, 30, 60, 90 kg/ha de nitrógeno. se estudiaron tres densidades cte población, las que variaron según el sistema de siembra como se describe en e) cuadro 1. el diseño experimental fue de parcelas subsubdivididas para cada sistema de siembra. las parcelas principales. fueron . los genotipos; las subparcelas las dosis del fertilizante y las sub-parcelas las densidades de población. el número de repeticiones fue cuatro por sistema de siembra. cada unidad experimental constó de cuatro surcos de 9,2 metros de longitud, separados entre sí 92 centímetros. la distancia dentro del surco para el sistema en cuadros fue de 92 centímetros entre sitios, correspondiendo as í a 10 sitios por surco. en el momento de la siembra, se depositaron 5, 6 y 7 semillas por sitio para dejar después del raleo, 3, 4 y 5 plantas, según la densidad de la subparcela. para la siembra a chorrillo, las distancias entre plantas fueron: 30, 23 y 18 centímetros, aumentando .el mismo número de semillas que en cuadros, para garantizar con el raleo la densidad de la subparcela. las características medidas fueron las siguientes: rendimiento (ton/ha); número de mazorcas por planta (no.); floración femenina (número de días desde la siembra a la aparición de los estigmas); altura de planta (cm) y número total de hojas. los datos se sometieron a análisis de varianza, según el diseño de parcelas sub-subdivididas, haciéndose, además, un análisis combinado de varianza para incorporar el posible efecto de los sistemas de siembra con los genotipos, dosis de nitrógeno y densidad de población. cuando el nitrógeno o la densidad de población fueron significativos se postuló un modelo de regresión para evaluar la respuesta del maíz a la aplicación del nitrógeno y al incremento de la población. resultados el cuadro 2 contiene los cuadrados medios del análisis combinado de varianza de las cinco caracter ísticas en estudio. se observa que la interacción cuádruple fue no significativa para las variables. de las 20 interacciones triples en el análisis, sólo dos presentaron diferencias significativas, correspondientes a sistemas x genotipos x nitrógeno para la floración femenina y número total de hojas. similarmente de un total de 30 interacciones dobles, diez presentaron diferencias significativas y siete de ellas proven ían de sistemas x genotipos y sistemas x densidades de población. las dos interacciones triples mencionadas estaban incluidas entre las siete dobles. por tanto, solamente, se presentarán y discutirán resultados para las interacciones dobles señaladas. en esta experimentación se destaca el hecho que del total de 40 fuentes de variación en las cuales intervino el nitrógeno, tanto en los efectos principales como en las interacciones, solo tres de ellas fueron significativas. esto indica la poca o casi nula respuesta del maíz a las aplicaciones de nitrógeno en la gama de condiciones experimentales empleadas en un solo ambiente (c.n.i. tibaitatá, 1981): tres genotipos, dos sistemas de siembra y tres densidades de población. en general, como se indicó, en los efectos 43 cuadro 2. cuadrados medios del análisis combinado de varianzas para las características en estudio c.n.!. tibaitatá, 1981. fuentes cuadrados medios de g.l. rendimiento mazorcas floración alturas de no. total variacion por planta femenina plantas de hojas rep.lsist. 6 1,2 0,008 5,8 523 0,27 sistemas (s) 1 1,6 0,100* 220,5 5.503* * 103,27 genotipos (g) 2 243,8** 7,000'* 64.638,5** 364.729** 850,90** sxg 2 5,5*' 0,140' 388,5* 1.494** 19,40** error (a) 12 0,6 0,q20 6,2 197 0,36 nitrógeno (n) 3 0,2 0,004 2,9 192 0,35 sxn 3 0,1 0,005 5,6 112 0,06 gxn 6 0,3 0,020* 0,7 56 0,04 sxgxn 6 0,2 0,011 6,4* 73 0,73** error (b) 54 0,4 0,006 2,0 142 0,18 densidad (o) 2 70,3** 0,600** 30,3** 26 0,02 sxo 2 1,1 0,004* 7,3* 181 0,31 gxo 2 0,4 0,204** 21,6** 118 0,18 nxo 6 0,3 0,014 4,0 114 0,25 sxgxo 4 0,4 0,014 3,5 95 0,40 sxnxo 6 0,1 0,004 1,5 53 0,09 gxnxo 12 0,2 0,007 3,0 68 0,16 sxgxnxo 12 0,2 0,012 1,0 58 0,18 error (e) 144 0,2 0,009 2,1 72 0,20 significativo con p = 0,01 significativo eon p = 0;05 cuadro 3. promedios para los sistemas de siembra, genotipos, sistemas x genotipos y dosis de. nitrógeno para las características en estudio. c.n.!. tibaitatá, 1981. mazorcas floración altura de efectos rendimiento por planta femenina plantas total hojas (t/ha) (no.) (días) (cm) (no.) chorrillo 5,5 a 1,24 b 132 a 248 a 11,2 b cuadros 5,6 a 1,28 a 130 b 239 b 12,4 a mb510 7,0 1,57 a 156 a 295 a 14,7 a mb 526 5,7 b 1,14 b 133 b 261 b 12,0 b mb524 3,8 e l,06e 104 e 175 e 8,7 e chorrillo mb 510 6,7 b 1,55 a 155 a 297 a 13,5 b chorrillo mb 526 5,6 e 1.12 b 136b 263b 11,7 d chorrillomb 524 4,od 1,05 e 104 d 184 e 8,4 f cuadro mb 510 7,3 a 1,60 a 156a 293a 15,8 a cuadro mb 526 5,9 e 1,17 b 129 e 258 b 12,4 e cuadro mb 524 3,7 a 1,08 e 104 d 166d 9,0 a nitrógeno o 5,5 1,26 130 245 11,8 30 5,5 1,25 131 242 11,7 60 5,6 1,26 131 246 12,0 90 5,6 1,26 131 243 11,9 promedios con la misma letra no son diferentes (p>0,05) según la prueba de rango múltiple de ounean. 44 principales se encontraron diferencias significativas, con excepción del nitrógeno. estos resultados eran los esperados, como se discutirá más adelante. los coeficientes de variación, para los tres errores experimentales, aunque no se presentan, fueron inferiores al 15 por ciento. el mayor fue 14,30 asociado por "",elrendimiento y el menor 1,10 por ciento con la floración femenina; valores que señalan la buena técnica experimental, la bondad en la conducción de los ensayos y la precisión para estimar la respuesta del maíz a las aplicaciones de nitrógeno. el cuadro 3 expresa los promedios de los sistemas de siembra, los genotipos, la interacción sistemas de siembra x genotipos y niveles de nitrógeno. estos últimos fueron no significativos. se observa claramente que no, existe respuesta positiva o negativa a las aplicaciones del nutrimente. sus valores se consignan solamente como referencia para investigaciones posteriores. en relación con los genotipos, mb 510 fue el más productivo, más prolífico, más tardío, más alto y de mayor follaje de los tres; en cambio mb 524 resultó todo lo contrario, resultados que corroboran la descripción y arquitectura' vegetal que se dio a ellos en el capítulo anterior. de otra parte, el sistema de siembra no tuvo influencia sobre el rendimiento, pero la siembra en cuadros favoreció significativamente la prolificidad y el desarrollo de las hojas y redujo en forma significativa la precocidad y la altura de las plantas. al analizar la interación genotipo por sistema de siembra, se observó que, en general, los materiales experimentales, mb 510 y mb 526 expresaron un mejor comportamiento agronómico cuando se sembraron en cuadros, mientras que mb 524 se comportó mejor, sembrado a chorrillo, el cuadro 4 contiene los promedios para' las densidades de población y las densidades de población x sistemas de siembra, aunque se incluyó la prueba de duncan, ésta no tiene mucha importancia. puesto que la naturaleza de las densidades de población es cuantitativa y. en su defecto. se estimaron regresiones lineales simples. entre las densidades y cada variable en estudio, con respecto a rendimiento. se observó que existió un efecto (regresión) lineal general positivo de --, las densidades de población, el cual fue de b = 0;12*; es decir que por cada 10.000 plantas más, el rendimiento alcanzó un incremento promedio de 0,72 t/ha, pero este valor cambió según el sistema de siembra. así, para chorrillo fue de 0,77 t/ha, mientras que para la siembra en cuadros de 0,64. en la prolificidad, el efecto de la densidad de población resultó completamente inversa al rendimiento. as.í, por cada 10.000 plantas más, el número de mazorcas por planta a chorrillo se disminuyó en 0,05 y en cuadros la reducción fue de 0,09. para la floración femenina el efecto de la densidad no se alcanzó a detectar con la regresión, pues éste fue de b= 0,42 para ambos sistemas y el efecto positivo. las otras dos variables, altura de plantas y número total de hojas, no mostraron diferencias por el efecto de la densidad e interacción con el sistema de siembra. los coeficientes de regresión se estimaron, pero no fueron significativos y se consignan en el cuadro 4. discusion la primera referencia bibliográfica que relaciona la respuesta del maíz a las aplicaciones de nutrimentos en colombia, la publicaron baird et al (1960), quienes no encontraron respuesta del maíz a las aplicaciones de nitrógeno en las zonas de clima frío de los departamentos de cundinamarca y nariño, estos resultados los contrastaban con los obtenidos en especies como el trigo, la papa y la cebada, que sí respondieron al nitrógeno, cuando se cultivan en estas condiciones ambientales. baird et al. (1960) atribuyeron la no respuesta del maíz al nitrógeno, a su prolongado período vegetativo, el cual en clima frío es más largo que en otras especies señaladas. ciertamente el maíz en clima frío, para su normal desarrollo vegetativo y reproductivo necesita aproximadamente de 10 meses, en contraste con los 6 a 7 meses necesarios en' los otros cultivos. así que el promedio diario de elementos nutritivos requeridos por el maíz es relativamente bajo. lo cual permite que los factores restitutivos delnitróqeno en el suelo tengan tiempo suficiente para aportar la cantidad adecuada de este elemento, 45 cuadro 4. promediosa para la interacción. densidad de población x sistema de siembra, efecto principal densidad de población y coeficiente de regresión para las características en estudio. c.n.1. tibaitatá, 1981. mazorcas floraci6n altura de efectos rendimiento por planta femenina plantas total hojas (t/ha) (no,) (días) (cm) (no.) chorrillo 35.300 4,6 a 1,31 b 131 b 246 11,13 chorrillo 47.000 5,3 e 1,22 e 132 a 249 11,20 chorrillo 58.800 6,4 a 1,19 e 132 e 248 11,29 b= 0,77 b b= 0,05b= 0,42" b= 0,08 b= 0,07 cuadro 35.300 4,8 b 1,38 a 129 d 240 12,43 cuadro 47.000 5,6e 1,28 b 130 e 238 12,42 cuadro 58.800 6,3a 1,18 e 130c 239 12,36 b= 0,64b= 0,09b= 0,42b= 0,04 b= 0,03 35.300 4,7 e 1,35 a 130 b 243 11,78 47.000 5,5 b 1,28 b 131 a 244 11,81 58.800 6,4 a 1,18 e 131 a 244 11,82 b= 0,72b= 0,07 b= 0,42b = 0,04 b= 0,02 a promedios con la misma letra no son diferentes (p> 0,05), según la prueba de rango múltiple de duncan. b regresión significativamente ( p = 0,05) diferente de cero. marín (1980) menciona que, por el período largo de siembra a cosecha, el ma íz tiene más oportunidad, que los otros cultivos, para tomar los nutrientes necesarios para su desarrollo normal. baird y colaboradores (1960). señalaron también, como otra causa de no respuesta, el sistema de rotación que 105 agricultores practican, puesto que generalmente siembran el maíz, después de un cultivo de papa o trigo, los cuales han sido fertilizados adecuadamente. muñoz y wieczoreck' (1978) anotaron que en nariño se sigue esta práctica y en sus ensayos no encontraron respuesta del maíz a las aplicaciones del n. el contenido de materia orgánica del lote experimental en donde se sembraron los dos ensayos fue del 5 por ciento. según guerrero (1980). para el caso particular de colombia en las regiones de clima frío, las deficiencias de nitrógeno tienen mayor ocurrencia en aquellos suelos cuyo nivel de materia orgánica sea inferior al 10 por ciento. lora (1979) establece que, para clima frío, cuando el porcentaje de nitrógeno total es menor de 0,25 se considera bajo, de 0,25 a 5,0 medio y mayor de 5,0 alto. 46 este estudio pretendió, en parte, someter a prueba la hipótesis de baird y colaboradores (1960), razón por la cual se eligieron genotipos que contrastaran altamente en su arquitectura vegetal y en la duración de su período vegetativo y reproductivo: mb 510 es un material tard ío, 10 meses de siembra a cosecha, de plantas altas y tallos gruesos. bajo el supuesto de poco requerimiento diario de nutrimentos, no se esperaría de mb 510 respuesta al n. mb 524, maíz precoz con siete meses de siembra a cosecha, aproximadamente igual a la papa, trigo y cebada, se esperaba respuesta al nutrimento en cuestión, pero no la hubo. mb 526 es intermedio, 8 meses de siembra a cosecha. se supon ía que respondiese a la aplicación del n, pero tampoco la hubo. en resumen, ninguna interacción genotipo x nitrógeno fue significativa. de los caracteres agronómicos medidos en esta investigación, se supuso que, además de las mazorcas, el nitrógeno podría haberse acumulado en las hojas y el tallo. sin embargo, al igual que en rendimiento, la interacción genotipo x nitrógeno fue estad ísticamente no siqnificatlva para la altura de las plantas y el número total de hojas, a pesar del gran contraste en la arquitectura de los tres genotipos evaluados. esto aparentemente implica que, para el desarrollo normal de sus follajes, mb 510, mb 526 y mb 524 no util izaron el nitrógeno extra disponible a través de las diferentes dosis de úrea aplicada. se sugiere que para las condiciones ecológicas de la sabana de bogotá, no solo comparar mayores dosis de úrea de las empleadas, sino experimentar en suelos de textura más gruesas que la prevalente en la serie tbb. otras posibles alternativas ser ían la de fraccionar la aplicación de las dosis del fertilizante, al igual que ensayar otras fuentes de nitrógeno, diferentes a la úrea. literatura citada 1. acosta, c., r. cepeda, r. cabrales y j. navas_ 1977. respuesta de la variedad precoz del maíz ica v 106 a la fertilización y densidad de población en dos zonas de la costa atlántica. revista ica_ vol. xii no. 4. pp. 367-380. 2_ baird, b_g., m.v.a. vega y a. wieczoreck. 1960. la fertilización del maíz de clima frío. agricultura tropical. vol. xvi (4): 223-240. 3. aldrich , s.r. y e.r. leng. 1974. producción moderna de maíz. ed, hemisferio sur. argentina. 708 p. 4. g6mez, a.j. 1972. el nitr6geno en climas cálidos. en: curso de maíz. ica. tibaitatá. 5. guerrero, r.r. 1980. el diagn6stico químico de la fertilidad del suelo. en: fertilidad de suelos. s.c.i.s. p. 141-199. 6. instituto geográfico "agustín codazzi". 1977. estudio general y detallado de suelos de los municipios de cota, funza, mosquera y parte de madrid. departamento de cundinamarca. subdirecci6n agrícola. vol. xiii no. 10. bogotá p. 130. 7. lora, s.r. 1979. el análisis del suelo y su interpretación. en: arroz ica regional 8. compendio no. 29. p. 65. 8. marín, g. 1974. el uso eficiente del nitrógeno en colombia. programa nacional de suelos. ica. p. 47-49. 9. marín, g. 1980. fertilidad de los suelos en colombia y las recomendaciones de fertilizantes. en: fertil idad de suelos s.c.c.s. 269-306. 10. millán, a., j. tenias y e. malave. 1980. efecto de los niveles de n, p y la densidad en poblaci6n de maíz, en suelos de la serie maturin, en: memorias de la ix reuni6n de maiceros de la zona andina. maracav , venezuela. p.l0-24. 11. muñoz, r.a. y a.p.wieczoreck.1978. fertilización en suelos volcánicos de nariño. revista ica xiii: 11-14. 12. ramírez, g.c. 1980. efecto de la densidad de siembra sobre la madurez fisiológica y período de llenado del grano de poblaciones precoces de ma íz. tesis. magister scientieae. programa para graduados en ciencas agropecuarias. un ica. 13. reyes, o. y z. castro. 1983. efecto de varias dosis de úrea en el comportamiento agronómico de diversos genotipos de maíz (zea mays l,) tesis facultad de agronomía. u.n. bogotá. 47 agronomla colombiana, 1992, volumen 9, n(¡mero 2: 192-195 manejo integrado de plagas en condiciones de invernadero, con especial referencia a trips darlo corredor1 y pedro garcia2 introducción. los invernaderos de la sabana de bogotá, utilizados para cultivos de ornamentales y frutales, constituyen uno de los escenarios más complejos para la aplicación de los conceptos de manejo integrado de plagas (mip). la falta de investigación generada en nuestro medio, la producción casi exclusiva para mercados de exportación, la alta dependencia de insecticidas y las caracterlstlcas biológicas de las plagas más comunes en la sabana de bogotá son algunos de los más importantes factores que producen un alto grado de complejidad del sistema. el desarrollo de la investigación necesaria para implementar programas de mip en los invernaderos de la sabana ha sido un proceso lento. la asignación de muy pocos recursos para proyectos de investigación y el convencimiento inicial de los empresarios de que era suficiente el traspaso de tecnologia de otros paises a colombia han sido factores claves en el lento despegue de una concepción integral de sistema en el manejo de plagas en invernaderos. superada la fase inicial básica de diagnóstico, surgen actualmente nuevos planteamientos sobre manejo de plagas en cultivos de ornamentales y frutales bajo cubierta. al mismo tiempo, los productores son más conscientes de la necesidad de adoptar nuevas estrategias de manejo, como una forma de mantener su competitividad en los mercados externos. la producción de bienes para mercados externos, generalmente, tiene como componente fundamental el cumplimiento de estrictas normas cuarentenarias. esta situación es, aún, más complicada, debido a la importancia de la estética en productos, tales como flores y frutas. el estableci1 profesor, departamenlo de sanidad vege1ai, facultad de agronomía, unillersidad nacional de colombia, bogotá. d.c. 2 delagro, s.c.a .. bogotá, d.c. 192 miento de umbrales es muy dificil y el riesgo resultante de la presencia de insectos hace que el nivel de tolerancia para unos niveles mlnimos de población sea prácticamente nulo. la eficiencia de los insecticidas para regular poblaciones plagas ha generado, entre los floricultores, una alta dependencia de estos productos. la concientización del público sobre el consumo de bienes libres de plaguicidas y la conservación de un ambiente sano, actualmente, presionan por un cambio rápido de esta situación. pronto, los cultivadores de productos de exportación deberán cel'lirse, como mlnimo, al uso de quimicos autorizado por la oficina de protección ambiental (epa) de los estados unidos. las principales plagas de los invernaderos en la sabana de bogotá son los trips (franklinielfa occídenfalís), los ácaros (tefranychus urticae y t. cinnabarinus), los minadores de las hojas (uriomyza frifofií y l. huidobrensís), la mosca blanca (trialeurodes vaporariorum) y diferentes especies de áfidos. todas estas especies comparten varias caracterlsticas de los organismos tipo "r" que dificultan su manejo cuando se trata de implementar programas de mip que son altas tasas de reproducción, tamal'lo pequel'lo que les permite esconderse con facilidad, muy buenos invasores y colonizadores, gran capacidad de migración y, en algunas de las especies, reproducción asexual. los trips de la especie f. occídentalís, constituyen la plaga más importante en los invernaderos de la sabana de bogotá. su estudio en cultivos comerciales de ornamentales presenta un grado de complejidad que dificulta fuertemente la experimentación. por este motivo, nuestra investigación contempla una fase inicial de trabajo en cultivos de frutales en invernadero, en los cuales existe la posibilidad de tolerar ciertos niveles poblacionales de esta plaga. se presenta, además, una gran ventaja por la facilidad relativa para medir y evaluar las poblaciones de trips sobre plantas y, especialmente en flores, de mora o fresa. este articulo presenta algunos datos obtenidos durante 1992 sobre diversos aspectos relacionados con el manejo de poblaciones de trips en un cultivo comercial de mora. desarrollo de estrategias de manejo integrado de trips (f. occidental/s) en mora. esta especie causa tres dat'\os importantes en cultivos de mora bajo invemadero. primero: la presencia de adultos vivos entre las drupas de una fruta y después de empacada la mora, los adultos dejan la fruta y se congregan sobre las paredes de las cajas de empaque, con el consecuente riesgo de ser detectadas por los oficiales que manejan los procesos de cuarentena en los puertos de entrada de los paises importadores. segundo: cuando hay presencia de poblaciones altas, se presenta un manchado de las drupas basales causado por las raspaduras hechas por adultos e inmaduros, durante la etapa de crecimiento y maduración de la fruta. tercero: tanto adultos, como inmaduros, se alimentan sobre los estilos de las flores causando una mancha necrótica que impide la polinización de las drupas respectivas. los dos primeros dat'\os mencionados hacen que la fruta no sea aceptable para mercados de exportación. cualquier programa de manejo de trips en invemaderos debe tener como objetivos principales, además de tratar de mantener una población dentro de ciertos limites tolerables, bajar costos, evitar aplicaciones innecesarias, evitar residuos y contaminación, reducir al mlnimo el riesgo para los operarios que desarrollan sus actividades en los invemaderos y buscar permanentemente alternativas de control. este programa se inició con la presencia de poblaciones altas de trips y con un antecedente de una muestra con un nivel de residuos de un insecticida por encima de los limites aceptados por la epa. inicialmente, fue necesario diseñar, determinar y estandarizar una forma de muestreo que fuera eficiente, rápida, de bajos costos y con el grado de precisión requerido para el correcto manejo de la plaga. se diset'ló un sistema de muestreo estratificado al azar y se experimentó con trampas de colores y muestreos directos, mediante un golpe a una estructura de la planta y conteo de los trips adultos e inmaduros que calan sobre una hoja de papel blanco tamat'\o carta. para los muestreos directos, se trabajó con unidades de muestreo, que fueron las inflorescencias, los botones florales y las terminales jóvenes. se determinó y se estandarizó (el autor principal, datos no publicados) el golpe sobre una inflorescencia como el sistema de muestreo más eficiente para la determinación de los niveles de población de trips en mora. para evitar aplicaciones calendario, era necesario el montaje de un umbral de aviso que permitiera tomar una decisión de aplicar o no un insecticida sobre una base de racionalidad. sin información previa y sin poder determinar con facilidad y rapidez una relación entre número de insectos en la muestra y dat'\o o pérdida económica, se decidió establecer un umbral basado en el análisis de gráficas de dinámica poblacional generadas en muestreos semanales y en la experiencia de los agrónomos encargados del manejo fltosanitario del cultivo. se tomaron datos semanales, utilizando el número promedio de trips (adultos + inmaduros) resultante de muestrear 20 inflorescencias en cada invemadero (figura 1). inicialmente se fijó un umbral de 10 trips (adultos + inmaduros) por inflorescencia para tomar la decisión sobre aplicación de insecticidas. rápidamente, se concluyó que este umbral era demasiado alto y que tales poblaciones causaban un dat'\o no tolerable a la fruta. se bajó el umbral a tres trips (adultos + inmaduros) por inflorescencia, se encontró que, para este caso, mientras las poblaciones estuvieran altas, las aplicaciones tendrlan que ser tan frecuentes, como, rutinariamente, se manejaba en el problema en el cultivo. finalmente se determinó que un umbral de cinco trips (adultos + inmaduros) por inflorescencia permitfa la obtención de una fruta con caracterlsticas adecuadas para el mercado extemo. la determinación de este umbral nominal (poston et al, 1983) disminuyó en una forma muy drástica (más de un 60 por ciento), el número de aplicaciones de insecticidas para el manejo de trips. muestras tomadas posteriormente para análisis de residuos dieron resultados dentro de los parámetros fijados por la epa. algunas otras conclusiones interesantes se obtuvieron al analizar las gráficas de dinámica poblacional de trips en cultivos comerciales de mora. al igual que en los invemaderos de flores, se presentan dos picos poblacionales de f. occidentalis. el primero durante los meses de febrero y marzo y el segundo durante los meses de agosto y septiembre. estos picos poblacionales dentro de los invernaderos están generados por las altas poblaciones de inmigrantes que llegan de la parte externa. esto indica a los floricultores y fruticultores las dos etapas más criticas del año, para estar vigilantes a la llegada de poblaciones exógenas. estos picos poblacionales se desdibujan cuando se tiene en un invernadero un alto componente de población endógena. dentro de los invernaderos, tanto de frutales, como de ornamentales, sin duda alguna, la especie más abundante (y algunas veces casi exclusiva) dentro de los invernaderos es f. occidentalis. con frecuencias muy bajas, se consigue frankliniella panamensis y, muy rara vez, adultos de thrips tabaci. esta última 193 16 14 12 10 8 6 4 2 1----adultos ___ ninfas vi2 vii 1 vii 14 figura 1. captura promedio de trips/semana en un invernadero comercial de mora especie parece conseguirse con más frecuencia sobre trampas amarillas. la situación cambia cuando se quita el plástico de cobertura y el cultivo queda a la intemperie; bajo estas condiciones las poblaciones de f. oeeidentalis bajan rápida y drásticamente y se incrementa la presencia de f. panamensis. las poblaciones de trips en lotes a campo abierto son más bajas y más estables que dentro de los invernaderos. aparentemente, las grandes fluctuaciones poblacionales son un fenómeno propio de las condiciones de invemadero. algunos organismos han mostrado posibilidades para su utilización contra f. oeeidentaos.en pequenos ensayos sobre crisantemo, el ácaro predator amblyseius cucumeris (o uds) fue reportado como un excelente control de f. oeeidentalis (parrella, 1989). también el chinche orius insidiosus, ha sido registrado como buen controlador de f. oeeidentalis en ornamentales y hortalizas (oetting, 1991). diferentes autores han registrado la eficiencia de vertieillium leeanñ y paecilomyees fumosoroseus sobre algunas especies de plagas de los invernaderos, incluyendo los trips. la eficiencia de estos microorganismos parece depender, en alta medida, de las condiciones ambientales (oetting, 1991). se hicieron ensayos preliminares con los hongos v. leeanii, cepas i (1 ,3 x 107 esporas/mi) y 11(6 x 107 esporas/mi), y entomophthora virulenta (1,5 x 105 esporas/mi) (cuadro 1). ninguna de 16s tres lecturas tomadas mostró diferencias entre los tratamientos (una sola aplicación) con estos hongos y los 194 respectivos testigos. las condiciones ambientales de los invemaderos en la sabana de bogotá (corredor, 1992) pueden afectar fuertemente la eficiencia de estos microorganismos. para una evaluación más precisa de los mismos, es necesario trabajar con aplicaciones repetidas y determinar, a través de bioensayos, el efecto real de los hongos sobre f. oeeidentalis. también, establecimos un experimento con margosan-o, un producto comercial del árbol del neem (azadiraehta indica), el cual ha sido reportado como insecticida efectivo para un gran número de especies de insectos. no se encontró diferencia entre el tratamiento y el testigo (cuadro 2). el uso de barreras plásticas con pegante para cuadro 1. número promedio de trips por flor de mora con aplicación de tres entomopatógenos. tratamiento adultos ninfas v. lecanii cepa i 0.15 a 0.45 a testigo 0.33 a 0.55 a v. leeanii cepa 11 0.15 a 0.25 a testigo 0.15 a 0.25 a e. virulenta 0.15 a 0.85 a testigo 0.05 a 0.35 a tercera lectura (de tres) a los 20 dias después de la aplicación. n= 20 flores. promedios con la misma letra no son significativamente diferentes p> .05 cuadro 2. número promedio de trips en inflorescencias y frutos de mora con tres aplicaciones de margosan-o. tratamiento ninfasadultos inflorescencias margosan-o testigo 0.7 a 0.8 a ninfas frutos adultos 2.0 a 2.3 a 0.3 a 0.7 a 1.0 a 1.8 a lectura hecha siete días después de la tercera aplicación. n=10 inflorescencias y20 frutos. promedios con la misma letra no son significativamente diferentes p>. 05. impedir la llegada de trips inmigrantes a los invernaderos es una estrategia que puede ser muy valiosa, especialmente si se detecta, mediante el uso de trampas, las áreas o puntos crlticos por los cuales se presenta un ingreso constante de esas poblaciones. el manejo de barreras se ha facilitado, en los últimos dos anos, debido a la consecución en el mercado colombiano de pegantes cuya eficiencia a campo abierto dura entre dos y tres meses. las trampas de colores han sido utilizadas desde hace algún tiempo como una forma de monitoreo de las poblaciones de trips (cárdenas y corredor, 1989). datos recientes han demostrado que el color azul es un poco más atractivo que el blanco para f. occidentalis y que trampas plásticas de color azul capturaron, aproximadamente, 3.200 trips/trampa (el 85% de ellos hembras) durante un periodo de seis semanas en un cultivo comercial de mora bajo invernadero(l) en el cual se montaron 600 trampas de 20 x 30 cm con el objetivo de bajar las poblaciones. esta captura promedio se obtuvo al evaluar la captura acumulada semana por semana sobre siete trampas elegidas al azar. actualmente, se investiga cómo determinar el impacto de estas capturas sobre las poblaciones de trips. si asumimos que este promedio de trips capturado por trampa es extrapolable a las 600 trampas por hectárea, las trampas azules capturaron cerca de 400 trips hembras por planta de mora (4.000 plantas por hectárea) en este periodo de seis semanas. estos datos, manejados en esta forma, aparecen prometedores. el costo de instalación y mantenimiento de 600 trampas por hectárea es bajo (cuadro 3). para precisar un poco más la eficiencia de esta estrategia en un programa de manejo integrado de trips, es necesario evaluar el impacto de las trampas sobre las poblaciones de f. occidentalis. el mantenimiento de unos estándares de calidad para los ornamentales y frutales producidos en invernaderos, depende en gran medida del establecimiento de programas sólidos de manejo integrado a niño, j.c., t. palacios y d. corredor. datos no publicados. cuadro 3. costo de instalación y mantenimiento de 600 trampas de color por hectárea para control de trips. unidad($) corte e instalación (4 jornales) 20 plástico 33 pegante 23 subtotal 76 héctarea ($) 12.000 19.800 13.800 45.600 mantenimiento/mes (jornales, pegante, 10% reemplazo de trampas) 33,3 19.980 totauaño $ 265.380 de plagas. el futuro de nuestra agricultura nos exige continuar con este tipo de investigación y entregar resultados que, en un plazo relativamente corto, nos planteen posibilidades reales para el manejo racional de nuestros problemas. bibliografía. 1. cárdenas, e. y d. corredor. preferencia de lostrips (thysanoptera: thripidae) hacia tramp_asde colores en un invernadero de flores de la sabana de bogotá. agronomia colombiana 4: 78·81. 1989. 2. corredor, d. algunosaspectos sobre el control de la mosca blanca de los invernaderos trialeurodes vaporariorum en la sabana de bogotá. miscelánea sociedad colombiana de entomologia. cornité valle del cauca. abril. 1992. 3. oetting, r. biología, ecología y manejo de trips con énlasis en control biológico y químico de la especie. miscelánea sociedad colombiana de entomologla. no. 21. julio. 1991. 4. parrella, m. thedevelopmentollpm strategiesin chrysanthemums and gerberaswilh an emphasis on biological control. proceedings 01 ihe latin american symposium of flowers and omamental plants. p. 43-59. 1989. 5. poston, f.l., l.p. pedigoand s.m. welch. economic injurylevels: realily and practicality. bull. enl soco amer. spring. p. 49·53. 1983. 195 agronomía colombiana. 1989. volumen vi: págs. 25-30 estudio del antagonismo de algunas especies de trichoderma sobre fusarium oxysporum y rhizoctonia soteni' ricardo ellas2, omar arcos3 y german arbelaez4 resumen. en este trabajo se estudió el antagonismo de algunos aislamientos del hongo trichoderma obtenidos de suelos colornbianos en el control de fusarium oxysporum y rhizoctonia solani. en los ensayos "in vitre" se observó un marcado antagonismo entre las colonias de los aislamientos de trichoderma sobre r. sotsni, con una reducción apreciable del tamaño de la colonia y un antaqonismo menor sobre f. oxysporum. en los ensayos de parasitismo a nivel microscópico, se observó una gran interacción entre alqunos de los aislamientos de t. harzianum y t. hamatum y el patógéno r. solani rnanifestado por el enrollamiento, penetración, fragmentación y lisis de las hifas del patoqeno. los aislamientos de trichoderma causaron un retraso en la aparición de los síntomas, una reducción en la severidad de la enfermedad. y un menor número de plantas enfermas ocasionadas por f. oxysporum f. sp, cucumerinum en pepino cohombro, y su efecto fue superior en todos los casos a la aplicación del fungicida benomil. los aislamientos del antagonista aumentaron la qerminación de las semillas, la emergencia y el tamaño de las plántulas y redujeron la severidad de la enfermedad ocasionada por r. solani en fríjol. 1 basado en la tesis de grado de r. e. y o.a. para optar el título de biólogo. facultad de ciencias, univ. nacional de colombia, bogotá. recibido para publicación el 19 de junio de 1989. 2 y 3 anteriormente, estudiantes de biología (q.e.p.d.)2 4 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. a.a. 14490, bogotá, d.e. antagonism stuoies of trichoderma sp.p..withfusarium oxysporum ano rhizoctonia solani abstract. several experiments were conducted to study the antagonism of 17 isolates of trichoderma from colombian soils with fusarium oxysporum and rhizoctonia solani. in "in vitro" tests, a high antagonism between colonies was found being greater the antagonism of trichoderma with r. solani. at the microscopic level it was observed a great interaction between t. harzianum and t. hamatum with r. solani in such a way that the hyphae of the pathogen showed coiling, penetration, fragmentation and iysis. the trichoderma isolates caused reduction in the disease severity, in the incubation period and a lower number of diseased cucumber plants when they were inoeulated with f. oxysporum f. sp, cucumerinum and these effects were better than benomyl application. the same trichoderma isolates increased seed germination, emergence and seedling size of bean plants inoculated with r. solani. a reduction of the disease severity was also found. introouccion el estudio de las relaciones existentes entre los organismos del suelo han permitido modificar algunos factores para controlar la actividad de algunos patógenos, que ocasionan enfermedades de importancia económica en diversos cultivos. la introducción de oro ganismos al suelo que posean actividad antagonista es una de las posibilidades de control biológico de algunos hongos patógenos. 25 dichas actividades pueden comprender varios mecanismos de antagonismo tales como antibiosis, parasitismo y competencia (baker, 1985). diversos investigadores han encontrado que algunas especies de trichoderma tienen una gran actividad antagonista sobre patóge.nos .como rhizoctonia solani, sclerotium roltsii, pythium ultimum y fusarium oxvsporum, causando una reducción importante de las enfermedades que ocasionan (elad et al, 1980; sivan y chet, 1985). durante los últimos años varios investigadores y algunas empresas han mostrado gran interés en el potencial de trichoderma en el control biológico de patógenos de suelo (chet, 1987). el objetivo de este trabajo fui: el estudio del ahtagonismo de diferentes aislamientos del hongo trichoderma obtenidos de algunos suelos colombianos sobre los patógenos fusarium oxysporum y rhizoctonia s~/ani. materiales y metocos los ensayos -se realizaron en los laboratorios de la facultad de agronom fa de la universidad nacional de colombia en bogotá. los aislamientos de trichoderma utilizados se obtuvieron de varias muestras de suelo de la sabana de bogotá y de rionegro (antioquia), utilizando el medio selectivo para el género trichoderma desarrollado por elad et al (1981) y el medio papa-dextrosa-agar (pda). para la identificación taxonómica de las especies de trichoderma cada aislamiento se desarrolló en cajas de petri con el medio de cultivo agar-avena y se incubó a 240c durante dos semanas; luego se realizaron mediciones de 100 conidias por cada aislamiento y se identificaron utilizando la clave de rifai (1969). como ayuda en la identificación taxonómica de las especies de trichoderma, se realizaron pruebas de compatibilidad ecológica entre cada uno de los aislamientos utilizando cajas de petri con el medio agar-avena. en el centro de la caja se colocaron dos discos de agar de 6 mm de diámetro procedentes de aislamientos de trichoderma separados 3 cm cada uno del otro; las cajas se incuba26 ron a 240c durante 3 semanas y se repllcaron 3 veces. como patrón de comparación en los diferentes ensayos se utilizó el aislamiento t-95 de trichoderma hsrzisnum, (identificado inicialmente como t. hamatum), el cual ha mostrado un gran poder antagónico contra algunos hongos fitopatóqenos. dicho aislamiento fue obtenido inicialmente por baker (chet y baker, 1981) de un suelo colombiano naturalmente supresivo a r. solani y posteriormente mediante mutación qu ímica se hizo tolerante a benomil en dosis hasta de 100 ppm. el aislamiento t-95 de t. harzianum y el. aislamiento de f. oxysporum f. sp, cucumerinum fueron suministrados por el doctor ralph baker de colorado state university, fort collins, colorado y el aislamiento rs 7-80 de r. solani provino del programa de fríjol del ciat en palmira. para determinar la capacidad inhibidora y de colonización de los aislamientos de trichoderma sobre los hongos patógenos, fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum y rhizoctonia solani, se real izaron pruebas de antagonismo "in vitre", en cajas de petri con pda se colocaron 2 discos de agar de 6 mm de diámetro, un disco procedente de un aislamiento de trichoderms y el otro disco procedente de colonias de uno de los patógenos. el diámetro de las colonias de cada uno de los hongos se registró diariamente para evaluar su capacidad invasora. para observar el posible parasitismo entre los aislamientos de trichoderma y los dos hongos patógenos, se realizaron pruebas "in vitre" utilizando la técnica de microcultivos de riddel; sobre el portaobjeto se colocaron dos discos estériles de pda de 4 mm de diámetro y 0,5 mm de espesor a una distancia de 10 mm entre ellos. sobre uno de los discos se colocaron esporas de uno de los aislamientos de trichoderma y en el otro se colocó una porción de micelio de uno de los patógenos, colocando luego sobre los dos discos un cubreobjeto estéril. las cajas de petri se incubaron a 240c y se replicaron 3 veces; posteriormente se hicieron observaciones al microscopio cada ocho horas. para evaluar la capacidad antagónica de los 17 aislamientos de trichoderma y su potenciabilidad para controlar enfermedades de plantas, se hicieron varios ensayos utilizando plántulas de pepino cohombro de la variedad "straigh eight" inoculadas con f_ oxysporum f. sp. cucumerinum y plántulas de fríjol de las variedades "tundarná" y "porrillo sintético" inoculadas con r_ solani. en estos ensayos los aislamientos de tricboderme se propagaron en cajas de petri con pda a 240c durante 10 días; luego se prepararon suspensiones de conidias con agua destilada estéril a una concentración de 1,5 millones por mililitro. el inóculo de f. oxysporum se preparó añadiendo trozos de micelio a erlenrnevers de 2.000 mi que contenían 600 g de qranos enteros de avena estéril y se incubaron a 240c durante 15 días; luego el inóculo se secó al aire, se trituró en una licuadora y se tamizó utilizando una malla de 1 rnrn. el inóculo de r. solani se incrementó en un medio compuesto por suelo, papa cortada yagua en proporciones de 4: 1: 10. el medio se colocó en erlenmeyers de 1.000 mi a la mitad de su capacidad y se esterilizó .a 1210c durante 1 hora por 3 días consecutivos; luego se inoculó con trozos de micelio y se incubó a 240c durante dos semanas. para el ensayo con plántulas de pepino cohombro, el hongo f. oxysporum j. sp, cucumerinum se inoculó en proporción de 1% por peso en materos con 300 g de suelo estéril; posteriormente se aplicó al suelo una suspensión de 1,5 millones de conidias por gramo de cada uno de los aislamientos de trichoderma en materos separados, para un total de 17 tratamientos. además, se aplicó otro tratamiento consistente en 60 ppm de benomil y también la combinación del aislamiento t-95 de t. harzianum + 60 pprn de benomil. los materos se sembraron con 7 semillas de pepino cohombro y se coloceron bajo luz fluorescente continua a una ternperatura de 250c. cada tratamiento se replicó 3 veces. se realizaron observaciones diarias durante un mes, registrando el número de . plantas enfermas. para el ensayo con plántulas de fríjol, el patógeno r. salani se inoculó a razón de 10/0 por peso, simultáneamente con 1,5 mi, liones de esporas por gramo de suelo de los aislamientos de trichoderma. también se utilizaron dos tratamientos con los fungicidas pentacloronitrobenceno (pcnb, brassicol) a una concentración de 1 ppm y benomil a una concentración de 60 ppm. se utilizaron materos con 300 g de suelo estéril, los cuales se incubaron después. de inoculados a 240cjdurante 5 días, y posteriormente se sembraro-h en cada uno 7 semillas de fríjol y se mantuvieron bajo las mismas condiciones de los ensayos anteriores. se realizaron observaciones diarias durante 35 días que duró el ensayo, registrando el número de plantas enfermas .. resultados y discusion aislamierito del hongo trichoderma. los 17 aislamientos obtenidos se identificaron dentro de las especies t. nerzisnum, t. hamatum, t. viride y t. eureoviride, de acuerdo con el tamaño-y forma de las conidias. los resultados encontrados en las pruebas de compatibilidad ecológica .confirrnaron la identificación taxonómica realizada. se observó incornpatibilidad entre la mayor parte de los aislamientos con formación de zonas de inhibición que impedían la mezcla entre · las colonias, .principalmente entre especies ·diferentes. '. ensayos de antagonismo "in. vitro". con estos ensayos se determinó la actividad an·tagónica de los aislamientos de trichoderma y los dos patógenos. el mayor antagonismo se observó sobre rhizoctonia solani en donde todos los aislamientos del antagonista redujeron en forma apreciable el desarrollo del patógeno y además alqunos de ellos esporularon abundantemente sobre la superficie de la colonia. el antagonismo sobre fusarium oxysporum fue menos marcado y solamente cinco aislamientos de tricnoderma lograron afectar de una manera importante el desarrollo de la colonia del patógeno; solo dos de estos antagonistas esporularon sobre la superficie de la colonia. el aislamiento t-95 de t. harzianum fue uno . de los que ocasionaron un menor antagonismo sobre ambos patógenos. esta variación antagónica coincide con lo observado por sell et al (1982), quienes encontraron una gran variabilidad según el aislamiento utiliza27 do. el antagonismo "in vitre" presentado por los aislamientos de trichoderma se debe en parte a la mayor tasa de crecimiento y a la mayor capacidad de colonización del sustrato, en comparación con los dos patógenos utilizados. ensayos de parasitismo "in vitro". en las pruebas de parasitismo "in vitre" se observó una gran interacción entre algunos aislamientos de trichoderma y rhizoetonia solani. once de los 17 aislamientos desarrollaron un parasitismo expresado en diversos grados de enrollamiento de las hifas del patógeno por las hifas del antagonista; también se observó fragmentación y lisis de las hifas, una clara penetración de las hifas del patógeno y formación de divertículos laterales. esta gran actividad parasítica de triehoderma sobre r. solani coincide con lo observado por hadar et al (1978) y chet et al (1981). los aislamientos de t. viride y t. aureoviride no presentaron ninguna actividad paras ítica contra r. solani. en las pruebas realizadas entre los aislamientos de trichoderma y fusarium oxvsporum no se observó ninguna actividad parasítica importante entre los dos organismos, apreciándose apenas una ligera vacuolación en algunas células del micelio del patógeno. ensayos de antagonismo en plantas de pepino cohombro y de fríjol. los aislamientos de trichoderma ocasionaron un retardo en la aparición de los síntomas de la enfermedad ocasionada por f. oxysporum f. sp. cueumerinum en plántulas de pepino cohombro; también se observó una disminución de la severidad de la enfermedad y un menor número de plántulas enfermas en comparación con el testigo inoculado únicamente con el patógeno (cuadro 1). esto coincide con lo observado por borda y arbeláez (1985). aunque los resultados de las pruebas de parasitismo "in vitro" no mostraron ninguna actividad antagónica sobre el patógeno, en este ensayo fue evidente observar diversos grados de protección de las plántulas de pepino cohombro por los distintos aislamientos de trichoderma al ataque del patógeno. esto' muestra la poca utilidad de los ensayos de parasitismo "in vitro" cuando se comparan con los ensayos usando plantas vivas. 28 cuadro 1. indice de infección en plántulas de pepino cohombro inoculadas con f. oxvsporum f. sp, cueumerinum, y tratadas con diferentes aislamientos de triehoderma y con el fungicida benomil. trltamiento aislamiento indice de infecci6n* t. har;¡:janum t13 1,48 a t. harzianum t17 1,76a t. harzianum t3 1,86a t. harzianum t8 1,89 a t. harzianum t14 2,07 a t. hamatum t16 2,13a t. harzianum t15 2,20 a t. hamatum t12 2,51 a t. viride t10 2,66 b t. harzianum t2 2,71b t, aureoviride t5 2,74 b t. harzianum t4 2,85 b t. harzianum t7 2,94 b t. aureoviride t6 2,97 b t. harzianum+ benomil t95 3,07 b t. harzianum t9 3,23 b t. harzianum t1 3,74 e t. harzianum t95 3,91 e benomil 4,22 e testigo 4,38 e * los promedios con letras iguales no son significativamente diferentes de acuerdo con la prueba de rango múltiple de duncan (p = 0,05). cada cifra corresponde al promedia de 3 replicaciones. los aislamientos t13, t15 y t17 de t. hsrzisnum, el aislamiento t-16 de t. hamatum y el aislamiento t-l0 de t. viride que presentaron los valores más altos de inhibición "in vitre" sobre la colonia de f. oxysporum, también dieron un buen control de la enfermedad en plántulas de pepino cohombro. la aplicación de benomil solo, o en forma conjunta con el aislamiento t-95 de t. hsrzisnum, el cual es tolerante al fungicida, no ocasionó una reducción apreciable de la enfermedad. todos los aislamientos de trichoderma inoculados redujeron el nivel de la enfermedad y fueron mejores que la aplicación de benomil al suelo (cuadro 1). en el ensayo donde se inoculó r, solani al suelo y se plantaron semillas de fríjol de la variedad "tundamá", los aislamientos de trichoderma aumentaron la germinación de las semillas y la emergencia de plántulas, en comparación con el testigo que presentó los valores más altos de afección; igualmente ocasionaron una disminución en la severidad de la enfermedad y se obtuvo un mayor tamaño de las plántulas. en el ensayo con la variedad de fríjol "porrillo sintético" los aislamientos de trichoderma redujeron igualmente el efecto de r_ solani en el suelo con una mayor germinación de las semillas y emergencia de plántulas en comparación con el testigo, y además se produjo un menor desarrollo de la enfermedad (cuadro 2). el fungicida pcnb redujo la enfermedad en comparación con el testigo. sin embargo, tres aislamientos de t. harzianum y dos aislamientos de t. hamatum fueron más efectivos que el fungicida en la reducción de la enfermedad (cuadro 2). todos los aislamientos de trichoderma utilizados aumentaron el tamaño de las plántulas de fríjol en comparación con el testigo inoculado con r_ sotsni, con el testigo sin inocular y con el tratamiento con el fungicida pcnb. sin embargo, algunos aislamientos del antagonista lo hicieron en mayor grado, como fueron los aislamientos t13, tl y t4 de t. harzianum (cuadro 2). esto coincide con lo observado por otros investigadores como baker (1988) y chang et al (1986) en plantas de crisantemo, petunia, rábano y berenjena. este hecho parece deberse a un menor daño en las ra íces de las plantas por el patógeno y a la producción de sustancias reguladoras de crecimiento por parte del antagon ista. los aislamientos t13 y t17 de t. harzianum fueron los aislamientos más efectivos como antagonistas en la reducción de las enfermedades ocasionadas por f. oxysporum f. sp. cucumerinum en pepino cohombro y r_ solani en frfjol. estos aislamientos deberían evaluarse en otros ensayos, principalmente bajo condiciones de campo para determinar su verdadero valor como antagonistas. literatura citada 1. baker, r. 1985. biological control 01 plant pathogens: delinitions. pp:25-39. en m.a. cuadro 2_ efecto de diversos tratamientos sobre la enfermedad ocasionada por rhizoctonia solani en fríjol de la variedad "porrillo sintético". altura de pudrición de plantas con planta (n= 15t tratamiento aislamiento semillas (n= 15t necrosis (n= 15t (cml testigo sin inocular 0,00 0,00 5,7 t. harzianum t17 0,00 0,33 6,8 t. harzianum t13 0,00 0,33 7,3 t. hamatum t12 0,00 0.13 7,0 t. hamatum t16 0,00 0.06 6,9 t. harzianum t2 0,00 0,40 6,8 penb 0,00 0,26 5,5 t, harzianum t15 0,33 0,06 6,4 t, harzianum t13 0,33 0,33 7,6 t, harzianum t1 0,60 0,33 7,9 t, auraoviride t5 0,60 0,06 7,0 t. harzianum t95 c.60 0,26 6,4 t. hamatum t11 0,60 0,13 6,8 t, harzianum t9 1,00 0,13 5,8 t. harzianum t8 1,00 0,26 5,4 t. harzianum t7 1,00 0,26 7,3 t, harzianum t14 1,33 0,26 7,0 t. aureoviride t6 1,33 0,33 5,8 t. harzianum t4 1,66 0,06 8.5 r. solani rs 7-80 3,30 0,80 4,7 29 hoy y o.c. herzoq, eds. biological control in agricultural ipm systems. academic press. n. york. 2. baker, r. 1988. trichoderma spp. as plantgrowth stimulants. crc critical reviews in biotecnology 7 (2): 97-106. 3. bell, o.k., h.o. well y c.r. markham. 1982. in vitre antagonism of trichoderma species against six fungal plant pathogens. phytopathology 72: 379-382. 4. borda f. y g. arbeláez, 1985. control del marchitamiento vascular del pepino ocasionado por fusarium oxysporum schl. con el aislamiento t-95 de trichoderma harzianum rifai. fitopatología colombiana 11 (2): 10-15. 5. chanq, y.c" y.c. chanq; r. baker, o. kleifeid y l. chet. 1986. increased growth of plants in the presence of the biological control agent trichoderma harzianum. plant disease70: 145-148. 6. chet, 1. y r. baker. 1981. lsolation and biocontrol potential of trichoderma hamatum from soil naturally suppressiveto rhizoctonia solani. phytopathology 71: 286-290. 7. chet, r., g. hartman y r. baker. 1981. tn choderma, its hyphal interaction with rhizoctonia solaní and pythium sp. microbial eco logy 7: 29-38. 30 8. chet, 1. 1987. trichoderma application, mode of action, and potential asa biocontrol agent of soilborne plant pathogenic fungi. pp: 137-160. en 1. chet, ed. innovative approaches to plant disease control. john wiley & sonsonew york. 9. elad, y., 1. chet y j. katan. 1980. trichoderma harzianum: a biocontrol agent effective against sclerotium rolfsii and rhizoctonia solani. phytopathology 70: 119-121. 10. elad, y., 1. chet y y. hennis. 1981. a selective medium for improving quantitative isolation of trichoderma spp. from soil. phytoparasitica 9(1): 59-67. 11. hadar, y" 1. chet y y. hennis. 1978. biological control of rhizoctonia solani dampingoff with wheat bran culture of trichoderma harzianum phytopathology 69: 64-68. 12. rifai, m. 1969. a revision of the genus trichoderma. commonw. mycol. papo 116: 1-56. 13. sivan, a. y 1. chet. 1985. biological control of fusarium spp. in cotton, wheat and muskmelon by trichoderma harzianum. j. phvropathology 116: 39-47. capitulo viii control biologico del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi con aislamientos no patogenicos de fusarium oxysporum juan carlos rodrlguez1, pedro rodrlguez lobo1, jaime rojas1, josé luis sánchez1 y germán arbeláez2 introduccion una de las estrategias para el control del marchitamiento vascular del clavel, ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi, es mediante el uso de algunos métodos biológicos. para dicho control, se han utilizado diversos organismos como pseudomonas putida (scher y baker, 1982), seffatia liquefasciens (sneh et al, 1985), bacillus subtilis (filippi et al, 1987), streptomyces griseovindis (lahdempera, 1987) y algunas especies de tricht;'derma (elfas et al, 1989). igualmente, diversos investigadores han encontrado resultados satisfactorios de control de algunas formas especiales de fusarium oxysporum, con aislar.nientosno patógenos de fusariumoxysporum, fusarium solani y fusarium spp., tales como f. oxysporumf.sp. gacioli(magie, 1980), f. oxysporum f.sp. me/onis (alabouvette, 1986; liyzhang, 1990), f. oxysporum f.sp. cucumerinum (paulitz et al, 1987), f. oxysparum r.sp. batatas (ogawa y komada, 1988) y fusariumoxysporumf.sp. radicisiycopersici (louter y edginton, 1990j. en francia e italia, algunos suelos supresívos a algunas formas especiales de f. oxysporumtienen poblaciones altas de formas saprófltas de fusarium oxysporum y fusariumspp. ,las cuales son responsables, en gran parte, de esa supresividad (alabouvette et al, 1979; garibaldi et al, 1980; tramier et al, 1983). también, se ha observado algún grado de control entre formas patogénicas de fusarium oxysporum y formas especiales o razas patogénicas en otra especie de planta o variedad (davis, 1966; cook y baker, 1983). wymore y baker (1982) encontraron protección de fusariumoxysporumf.sp. /ycopersici 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. aa 14490, santafé de bogotá d.c. 2 profesor titular, facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá d.c. 62 en tomate con f. oxysporum f.sp. dianthi y gessler y kuc (1980) observaron muy buen nivel de control de f. oxysporum f.sp. cucumennum en pepino cohombro con aislamientos patogénicos de f. oxysporum f.sp. me/onis y f. oxysporum f.sp. conglutinans. varios investigadores, como rattink (1987,1991) en holanda, tramier et al (1988) en francia y garibaldi et al (1988) en italia, han logrado un buen nivel de control de f. oxysporum f.sp. dianthi en distintas variedades de clavel con aplicaciones al suelo y a los esquejes de diversos aislamientos no patogénicos de fusarium oxysporum. diversas evidencias señalan que el mecanismo de acción de los aislamientos no patógenos de f. oxysporum se debe al fenómeno de resistencia inducida o protección cruzada, proceso mediante el cual la planta es protegida de la infección por el estlmulo a i,asdefensas de la,planta, mediante la producción de fltoalexinas y,otras substancias que detienen o retardan el desarrollo de la enfermedad. los objetivos del trabajo fueron evaluar la eficiencia detres aislamientos no patógenos de f. oxysporum en el control de f oxysporum f. sp. diaflthi en variedades resistentes y 'susceptibles de clavel estándar y clavel miniatura. materiales y metodos eltrabajose realizóenel laboratoriode microbiologla yen los invernaderos de la facultad de agronomla de la universidad nacional de colombia en santafé de bogotá d.c., durante el segundo semestre del ano 1991. las variedades de clavel estándar utilizadas en el trabajo fueron "u. conn." (susceptible a la raza 2) y "happy candy" (resistente a la raza 2) y las variedades de clavel miniatura fueron "tony" (susceptible a la raza 2) y "bagatel" (resistente a la raza 2). como patógeno, se utilizó el aislamiento 18 de la raza 2 de fusariumoxysporumf.sp. dianthi, caracterizado como uno de los aislamientos de mayor agresividad en el trabajo de arbeláez y calderón (1991). como antagonistas, se utilizaron los aisla: mientos c5 csu y c14 csu suministrados por el profesor ralph baker de la universidad estatal de colorado, fort collins, estados unidos y el aislamiento 618-9 enviado por el doctor henk rattink de la estación experimental de floricultura de aalsmeer, holanda. los aislamientos patógenos y no patógenos, para la inoculación al suelo, se propagaron en granos enteros de avena; los granos se embebieron en agua destilada durante 24 horas, se colocaron en erlenmeyers de dos litros a la mitad de su capacidad y se esterilizaron a 121°c durante 2 días consecutivos, luego, se inocularon con tres trozos de micelio del hongo en pda y se incubaron a 24°c durante 30 dlas y, para lograr una colonización homogénea del sustrato se agitaron diariamente; posteriormente, los granos colonizados se secaron a latemperatura ambiente por 5 días y se molieron en una licuadora. para la inoculación a los esquejes, los hongos se propagaron en el medio de cultivo liquido papadextrosa en erlenmeyers de 500 mi, llenados a la mitad de su capacidad y seesterilizaron a 121°c por una hora; luego, se inocularon con un fragmento de micelio y se colocaron bajo agitación constante a 150 rpm durante siete días a 24°c. para evaluar la eficiencia de los tres aislamientos no patógenos en el control de la enfermedad, se estableció un experimento con tres formas diferentes de aplicación, cuatro variedades de clavel y cuatro dosis de los aislamientos patógenos y no patógenos. un diselio experimental de parcelas sub-subdivididas se utilizó, en donde las parcelas principales fueron las variedades de clavel, las subparcelas fueron las formas de aplicación y dentro de ellas se estableció un factorial4x4, en donde se combinaron cuatro dosis de los aislamientos no patógenos y cuatro dosis del patógeno. la enfermedad se evaluó semanalmente con la escala descrita en el cuadro 8.1 y se hizo durante 14 semanas. la unidad experimental consistió en una planta de clavel sembrada en una bolsa de polietileno negra de 1,5 kg de capacidad, la cual se llenó con suelo de textura franco-limosa, tratado, previamente, con vapor a 82°c durante una hora. las plantas se colocaron en un banco de concreto elevado, bajo un invernadero metálico con cubierta de polietileno, similar a los usados en la producción comercial de clavel y se adoptó un sistema de riego automático con goteros individuales para cada planta. el ensayo se replicó tres veces, para un total de 864 plantas. además, se realizaron fertilizaciones, riegos y demás labores culturales efectuadas en los cultivos comerciales de clavel. cuadro 8.1. escala de evaluación de la enfermedad. valor sintomatologia observada o planta sin slntomas 1 planta con slntomas en el primer tercio 2 planta con srntomas en el segundo tercio 3 planta con síntomas en el tercio superior 4 planta muerta el patógeno y los aislamientos no patógenos del hongo se aplicaron de tres formas: 1. forma de aplicación "a". el aislamiento no patógeno se aplicó al suelo pasterizado un mes antes de la siembra y el patógeno se aplicó al suelo inmediatamente antes de la siembra. 2. forma de aplicación "b". el aislamiento no patógeno se aplicó al suelo un mes antes de la siembra y el patógeno se aplicó al esqueje antes de la siembra. 3. forma de aplicación "c". el aislamiento no patógeno se aplicó al esqueje en el momento de la siembra y el patógeno se aplicó al suelo inmediatamente antes de la siembra. en los tratamientos "a" y "b", los aislamientos no patógenos se aplicaron al suelo pasterizado un mes antes de la siembra, se incorporaron de manera homogénea y para lograr una buena colonización, se cubrieron con un plástico. en los tratamientos del patógeno y de los aislamientos no patógenos al suelo, el inóculo de los hongos se incorporó de manera uniforme al suelo, mezclándolo homogeneamente. se usaron cuatro niveles: 0,0; 0,1; 0,5 y 2,5 % por peso. la inoculación del patógeno y de los aislamientos no patógenos a los esquejes se hizo por inmersión de las ralees durante 30 segundos, los cuales se sembraron en seguida. el patógeno se inoculó con una suspensión de esporas en cuatro niveles: o; 44.000; 220.000 y 1.100.000 esporas por mililitro. los aislamientos no patógenos se aplicaron a los esquejes a una concentración de o; 7.600; 38.000 y 190.000 esporas por mililitro. 63 resultados con la aplicación de los aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum, en el trabajo, se logró algún nivel de control de la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel, lo cual dependió de las variedades ensayadas, de los aislamientos utilizados, de las formas de aplicación y de las dosis empleadas. efecto de las variedades en el desarrollo de la enfennedad la enfermedad se desarrolló de una manera diferente en las cuatro variedades de clavel utilizadas, siendo mayor en las variedades susceptibles u. conn. y tony y, menor en las variedades resistentes happy candy y bagatel (figura 8.1). .la variedad menos afectada fué la de clavel miniatura bagatel,con un indice de enfermedad de 1,6,14 semanas después de la siembra, seguida de la variedad de clavel estándar happy candy, con un indicede 1,7, luego, la variedad tonycon un indice de 2,2 y, por último, lavariedad declavel estándar u. conn, con un indice de 2,5 (figura 8.1). en los dos tipos de clavel estándar y miniatura, las diferencias del indice de enfermedad fueron altamente significativas entre las variedades resistentes y susceptibles. efecto de los aislamientos no patógenos de fusarlum oxysporum el uso de dos de los tres aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum, aplicados al suelo o a los esquejes, ocasionó un control significativo de la enfermedad. el aislamiento c 14 fué el más eficiente en el control de la enfermedad, seguido del aislamiento c 5 que figura 8.1. indice de la enfermedad causada por fusarlum oxysporom f.sp. dianthl en lascuatrovariedades de clavel. 14semanasdespuésde la siembra 64 fué un poco menos efectivo y el aislamientos 618-9 fué el menos eficiente, pero, también ocasionó algún nivel de control (figura 8.2). con elaislamiento c 14, los slntomas de la enfermedad se presentaron en el tercio inferior de las plantas en las dos variedades resistentes bagatel y happy candy y, en el tercio medio, en las dos variedades susceptibles tony y u. conn. con el aislamiento 618-9, los slntomas del enfermedad se presentaron en el tercio medio en las variedades resistentes y, en eltercio superior en las variedades susceptibles. efecto de las formas de aplicación de los organismos. las formas de aplicación de los aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum más efectivas para el control de la enfermedad fueron los tratamientos "a" y "c", en donde dichos aislamientos se aplicaron al suelo una mes antes de la siembra y, a los esquejes antes de la siembra; sin embargo, entre los dos tratamientos se observaron pocas diferencias entre si, pero si grandes diferencias con el tratamiento "b", en donde el aislamiento no patógeno se aplicó al suelo y el hongo patógeno se aplicó al esqueje antes de la siembra. efecto de la interacción de los dosis de los aislamientos patógenos y no patógenos. lostratamientos al suelo y a los esquejes de los tres aislamientos nopatógenos de fusarium oxysporum y que no se inocularon con el patógeno (al pd' a2p d' a3pd) ocasionaron algunos slntomas del marchitamiento vascular en las cuatro variedades inoculadas, es decir, fueron patogénicos bajo las condiciones en que se realizó el experimento (figura 8.3). el aislamiento c 14 fué ligeramente patogénico, con "ti 3.5 g 'i 3 es 2.5 e ; 2 ~ 1.5 8 '6 .: 0.5 o es 618c14 aislamientos no patógenos figura 8.2.efectodelostresaislamientosnopat6genos de fusarlum oxysporum en el control de fusarium oxysporumf.sp. dlanthl en clavel,14semanasdespués de la siembra c14 cs 618 alalamlentos no patógeno. figura 8.3. indice de la enfermedad ocasionada por las dosis mas altas de los aislamientos no patógenos (aj y sin aplicación del patógeno (p,) para las cuatro variedades de clavel. 14 semanas después de la siembra. un indice de enfermedad bastante bajo y el aislamiento c 5 fué un poco más patogénico que aquél. el aislamiento 618-9, procedente de holanda, fué el de mayor capacidad de inducir la enfermedad, pero su patogenicidad fué mucho menor que la del aislamiento patogénico 18 de fusarium oxysporum f.sp. dianthi (figuras 8.2 y 8.3). en la interacción de las diferentes dosis de los aislamientos nopat6genoscon las dosisdelpat6geno, se observó, en general, que a mayor dosis de ambos organismos, se logró una mayor enfermedad, principalmente con el aislamiento 618-9. el mejor control de la enfermedad se obtuvo en los tratamientos en donde las dosis de los aislamientos no patógenos fueron superiores a las dosis del patógeno, por ejemplo en los tratamientos -\p" a2p, ya3p2 (figura 8.4). los indices más altos de la enfermedad se observaron con el aislamiento 618-9 en dosis altas de ambos organismos, como con el tratamiento -\p 3' discusion el uso de aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum ofrece una gran posibilidad de control del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi. los aislamientos c 5, c 14 y 618-9 de fusarium oxysporum, determinados como no patogénicos en diversos ensayos en estados unidos (baker, 1991) y en holanda (rattink, 1991), presentaron alguna patogenicidad en las variedades de clavel utilizadas, aspecto no esperado en la investigación. sin embargo, cook y baker (1983) consideran que aislamientos no patogénicos pueden serlo en otros 'i 3.5 j 3 § 22.5 e ; 2 ~ 1.5 ~ .5 0.5 o c14 cs 618 aislamientos no patógenos figura 8a. indice de la enfermedad ocasionada por la dosis alta de los aislamientos no patógenos (aj y la dosis baja del patógeno (p,), 14 semanas después de la siembra ecosistemas. en el control de la enfermedad, el aislamiento c 14 sobresalió entre los aislamientos no patógenos, seguido por el aislamiento c 5; además, el aislamiento c 14 fue el de menor patogenicidad, lo cual parece confirmar que el mecanismo de acción de ese aislamiento es por resistencia inducida, como lo consideran cooky baker (1983), paulitz st a/(1987) y rattink (1991). además, estos resultados coinciden con las apreciaciones de baker (1991), quien considera que el aislamiento c 14 es mejor que otros aislamientos no patógenos del hongo, debido a que coloniza las ralees de la planta de forma tan eficiente como lo hace el patógeno, aspecto que no ocurre con el aislamiento e 5. la inoculación al suelo de los aislamientos no patogénicos un mes antes de la siembra en el tratamiento "a", para lograr una buena colonización, no dio los resultados de control esperados y, con este método de aplicación, apenas, se logró un efecto ligeramente superior a cuando dichos organismos se aplicaron a los esquejes antes de la siembra en el tratamiento "e", aparentemente, la aplicación de dichos organismos al esqueje da protección a las puntas de las ralces y a las pequenas heridas, que son los sitios de entrada del patógeno a la planta. la aplicación de una suspensión de esporas de los organismos no patógenos a los esquejes antes de lasiembra es un método fácil, práctico y que requiere menor cantidad de inoculoque si se aplica al suelo; por lo tanto, es el método de aplicación que debe explorarse en futuras investigaciones. además, seria conveniente ensayar la aplicación de dichos organismos a los bancos de enraizamiento, pues se podrla llevar a la producción de esquejes protegidos contra fusariumoxysporumf.sp. dianthi, 65 que eventualmente podrlan encontrar en el suelo. la ineficiencia observada en el control de la enfermedad con el método de aplicación "b", en donde el patógeno se aplicó a los esquejes y el no patógeno se inoculó al suelo, refuerza la importa.ncia de sembrar esquejes sanos, pues, cuando el patógeno vascular está dentro del esqueje, la eficiencia de la resistencia inducida es mucho menor, debido a que ya se está produciendo la colonización sistémica en la planta. la aplicación del aislamiento 618-9 y del patógeno, principalmente en dosis altas, mostraron una acción patogénica aparentemente aditiva y, a su vez, de menor control de la enfermedad; estos resultados difieren de lo observado por rattink (1987, 1991) e indican que dicho aislamiento noes adecuado para el control de la enfermedad bajo las condiciones ambientales y de suelo de la sabana de bogotá. una de las razones para la menor efectividad de 'algunas dosis de los aislamientos no patógenos rué el hecho de haber usado, en la inoculación a los esquejes, cantidades menores en casi seis veces con relación al patógeno, debido a que, en el medio liquido, no se lograron concentraciones de in6culo similares a las obtenidas con el patógeno. la patogenicidad de los tres aislamientos no patógenos encontrada bajo las condiciones experimentales coincide con los resultados de las pruebas de compatibilidad vegetativa, pues dichos aislamientos no patógenos fueron compatibles vegetativamente con la mayorla de los aislamientos colombianos de la raza 2 de fusartum oxysporum f.sp. dianthi, como se mencionó en el capitulo iv. el uso de los aislamientos no patogénicos de fusartum oxysporum yde aislamientos de fusartum oxysporumf.sp. dianthide muy baja patogenicidad se vislumbra como un método biológico de gran 'potencial de control bajo las condiciones colombianas y debe evaluarse en cultivos comerciales, en contraste con el uso de otros agentes biológicos, como trtchoderma spp., pseudomonas putida y serratia liquefaciens, cuyos resultados de control de la enfermedad han sido inefectivos bajo condiciones de invernaderos comerciales de clavel y se presentan en el capitulo ix. bibliografia 1. alabouvelle, c. fusanum wilt-suppressive soils from the chateaurenard region: review of a 10-year study. agronomie 6: 273-284.1986. 66 2. alabouvelle, c., f. rouxel and j. louvel. characteristios of fusartum-wilt suppressive soils and prospects for their utilization in biological control. p. 165182. in b. schippers andw. gams (eds.). soil-bome plant pathogens. academic press. new york. 1979. 3. arbeláez, g. and o.l. calderon. determination ofthe physiological races of fusartum oxysporum f.sp. djanthlon camation in colombia. acta horticulturae 307: 43-49.1992. 4. baker, r. four horses of biological control. p. 1-16. proceedings ofthe symposium war in the rhizosphere. march20, 1991. mnnesota agricultural experiment station. 1991. . 5. cook, r.j. and k.f. baker. the nature and practice of biological control of plant pathogens. the american phytopathological society. si. paul. minnesota. 1984. 6. davis, d. cross-infection in fusartum wilt diseases. phytopathology 56: 825-828. 1966. 7. ellas, r., o. ai'cosyg. arbeláez. estudio del antagonismo de algunas especies de trtchoderma sobre fusanum oxysporom y rhlzoctonla solanl. agronomía colombiana 6: 25-30. 1989. 8. filippi, c., g. bagnoli, m. volterrani and g. picci. antagonistic effect of soil bacteria on ñusenum oxysporom f.sp. dianthi (prill. et dei.) snyd. et hans. 111.relation between protection against fusartumwilt on camation and baeteríal antagonists colonization of roots. plant and soi198: 161-167. 1987. 9. garibaldi, a., g. pergola and c. dalla guda. sulla presenza in italia di terreni repressivi nei riguardi della fusariosi del garofano. alli giom. fitopatol. 458-464. 1980. 10. garibaldi, a., f. brunalli and m.l. gullino. suppression of fusanum wilt of camation by competitive non pathogenic strains of fusaria. med. fac. landbouww. rijksuniv. gent 51/2b: 633-038.1986. 11. garibaldi, a., f. brunatti and m.l. gullino. evaluation of several antagonists and different methods of application against fusartum wilt of camation. eppo bulletin 17: 625-629. 1987. ' 12. gessler, c. and j. kuc. induclion of resistance to fusanumwilt of cucumber by root and foliar pathogens. phytopathology 73: 1339-1341. 1982. 13. lahdenpera, m. l. the control of puserium wilt of camationwith a stroptomyces preparation. acta horticulturae 216: 85-92. 1987. 14. li, j. and s. zhang. effects of preinoculation of nonpathogenic fusanum oxysporom on the growth of fusartum wilt of watermelon. chinese journal of biological control 6: 165-169. 1990. 15. magie, r.o. fusarlum disease of gladioíi controlled by inoculation of corms with non-pathogenic fusaria. proc. florida state horticultural society 93: 172-175. 1980. 16. ogawa, k. and h. komada. biological control al fusarlum wilt al sweet potato by non-pathogenic fusarlum oxysporom. ann. phytopathol. soco japan 50: 1-9. 1984. 17. paulitz, t.c., c.s. park and r. baker. biological control alfusarlumwilt alcucumberwith non-pathogenic isolates of fusarlumoxyspol1jl7j. canadian joumal al microbiology 33: 349-353. 1987. 18. ratlink, h. possibilities of cross-proteclion against fusarlumwilt bynon-pathogenic isolatesof fusarlum oxysporumf. sp. dlanthl. acta horticulturae 216: 131140.1987. 19. ratlink, h. biological control of fusarlum wilt of camation by a non pathogen isolate of fusarlum oxysporum.acta horticulturae 307: 37-42. 1992. 20. scher, f.m. and r. baker. induction of suppressiveness in solito fusarlumwilt pathogens with pseudomonas putjda and a synthelic iron chalate. phytopalhology 72: 1567-1573. 1982. 21. sneh, b., o. agami and r. baker. biological control of fusarlum wilt of camation with serratla ¡/quefasc/ens and hafnla alvel isolated from rhizosphere al camation. phytopathol. z. 113: 271-276.1985. 22. tramier, r., c. antonini and a. bettachini. biological control al fusarlum wil! al camations with different fusarlum oxysporum strains. eppo bulletin 18: 1318.1988. 23. wymore, la and r. baker. factors affecling crossproteclion in control al fusarlum wil! al tomato. plant disease 66: 908-910. 1982. ~.:. ., ·1 ;,:.,-~~: 67 el problema de la calidad en oryzica-2. hernando alfonso cortina guerrero· el 3 de marzo de 1984 el instituto colombiano agropecuario (lca), lanzó la variedad de arroz oryzica-2 con atributos como el ser "de alto rendimiento y resistente ai vuelco en la costa atlántica". oryzica-2 fue sembrada con relativo éxito en el primer semestre de 1985 y su área cultivada aumentó considerablemente en el segundo, especialmente en las zonas de arroz de riego y de secano favorecido del departamento de córdoba; pero en este segundo semestre, la variedad mostró serios problemas de calidad que hicieron que los agricultores sufrieran grandes pérdidas económicas, debido a que su precio en el mercado cayó considerabiemente. qué ocurrió con la calidad de oryzlca-2? los problemas de calidad de oryzica-2 se originan en la presencia de centro blanco, el cual es definido como "una opacidad que se presenta en los arroces glutinosos debido a la presencia de poros dentro de los gránulos de almidón ... la mancha blanca no sólo afea la apariencia del grano, sino que lo hace débil y se quiebra fácilmente durante la molienda, reduciendo ellndice de pilada (ciat)". ellndice de pilada es la relación entre granos enteros y los granos partidos obtenidos al descascarar el arroz. el consumidor, desde iuego, prefiere los granos enteros a los granos partidos y paga un precio superior por el producto. la presencia de centro blanco depende en gran parte de la región donde se realiza el cultivo, ésto quiere decir que una misma variedad puede presentar centro blanco en una región y no presentar o presentarlo en menor grado en otra. según jennings, en los llanos orientales para la misma variedad los valores de centro blanco usualmente son mayores que en palmira. el principal factor que influye en la opacidad parece ser la temperatura inmediatamente después de la floración, pues la temperatura alta aumenta el centro blanco, en cambio la baja lo disminuye o elimina. a diferencia de la mejora para resistencia a plagas y enfermedades, la mejora para calidad, dentro de la cual se incluye el centro blanco, es permanente. esto quiere decir que si la variedad, al ser lanzada, tiene buenas caracterlsticas de calidad, ésta perdurará durante el tiempo en que se cultive. • estudiante programa postgrado fitotecnia campo énfasis genética fitomejoramiento. profesor en comisión universidad de córdoba. 109 previo al lanzamiento de una variedad se realizan pruebas de adaptación durante varios semestres y en varias localidades, para determinar las zonas de posible cultivo de ella, incluyendo los análisis de calidad. para oryzlca-2, el ica reporta haber realizado durante los anos 82 y 83,13 pruebas regionales en diferentes localidades de la reglón caribe, obteniendo un indlce de pilada entre 57.5 71.5 (por encima de 55 considerado como bueno) y un centro blanco entre 1.2 2.8 slm llar a clca-4 y clca-8 y superior a oryzlca-1 (o translúcido; 5 completamente opaco). lo dicho anteriormente puede ayudarnos a explicar en parte lo ocurrido con oryzlca-2. esta variedad es obtenida mediante la acción integrada del ica, ciat (centro internacional de agricultura tropical) y fedearroz (federación nacional de arroceros), dentro de un programa que tiene (o tenia) su sede en palmlra, donde, debido a que la temperatura es inferior a la de la costa atlántica, este genotipo pudo presentar centro blanco dentro de limites permisibles. también, las condiciones ambientales cambiantes de un semestre a otro pueden explicar el por que oryzlca-2 no presentó problemas de calidad inicialmente y en el semestre siguiente si. oryzlca-2 podrla ser una variedad de vida muy corta, cuya presencia en el mercado disminuirá en el actual semestre, no por causa de la plrlcularla, como ocurre con muchas variedades de arroz, ni por haber sido lanzada posteriormente una superior sino por sus serios problemas de calidad, que debieron ser detectados en las etapas previas a su lanzamiento. bibliografia centro internacional de agricultura tropical (ciat) evaluación de la calidad del arroz. gula de estudio. serie 04sr-07 .01. call colombia 1979 pp. 7-8. jennings p.r. y otros. mejoramiento de arroz. centro internacional de agricultura tropical (ciat) call, colombia 1981. pp. 127-128. muliioz donance y edmundo garcia... oryzlca-2 .varledad rendldora. instituto colombiano agropecuario. plegable de divulgación no. 180. marzo 1984. rivera b. y otros. oryzlca-2. nueva variedad de arroz adaptada a las condiciones ecológicas de la costa atlántica. instituto colombiano agropecuario (ica) turlpaná. marzo 1984. 15 p. 110 agronomía colombiana. 1991, volumen 8, número 2: 257 260 hongos fitopatogenos encontrados en hojas, flores y frutos de macleania rupestris (h.b.k.) l.c. smithi bertha coba de gutierrez2 resumen. estudios realizados en hojas, fiares y frutos de arbustos de macleania rupestris (h.b. k.) smith se encontró que las lesiones que presentan, son debidas a los hongos fitopatógenos pestalotia sp., cladosparium sp., alternaria sp., stemphyllium sp y gleosprium sp., entre otros, los cuales afectan el proceso fisiológico normal de las plantas. abstract. in studies realiced on leaf, flowers and fruits of shrubs of macleania rupestris (h.b.k.1 smith, it was found that lessons presented are cause of fungs phytopathogenics pestalotia sp. cladosporium sp, alternaria sp. stemphyllium sp. and gleosporium sp among others whioh affect the normal physiological process of plants. introduccion los arbustos de uva silvestre o camarona (macleania rupestris) (h.b.k.) l.c. smith, ampliamente distribuidos a lo largo de la zona andina, desde venezuela hasta el perú, por su fácil establecimiento en terrenos constantemente húmedos y por sus racimos de frutos de sabor agradable, prometen con un mejoramiento genético, la posibilidad de tornarse en un nuevo cultivo para la producción. esta especie, en su hábitat natural se encuentra con frecuencia afectada tanto en sus hojas como flores y frutos, por hongos que deterioran el aspecto y sus condiciones de buena calidad. 1. este trabajo hace parte del proyecto de investigación "aspectos biológicos de la familia ericaceae de importancia económica potencial" financiado por colciencias,universidad nacional. 2. bacterióloga, profesional universitario. depto. de biología. universidad nacional de colombia. el objetivo de éste trabajo fué el de aislar e identificar los diferentes hongos de lesiones que presentan las hojas, flores y frutos de los arbustos de macleania rupestris, localizados en la margen derecha de la carretera usmepáramo de chisacá, frente al embalse de la regadera, en el departamento de cundinamarca. materiales y metodos el material para estudio de hojas, flores y frutos que mostraba afecciones fué recolectado en bolsas de polietileno y llevado al la. boratorio, en donde se procedió a hacer las observaciones macroscópicas y la toma de fotografías. luego, previa desinfección con hipoclorito de sodio al 5% , alcohol al 70'x y lavado con agua destilada, se realizaron siembras de trocitos de más o menos 0.5 mm. de diámetro en cajas de petri con medio pda (papa-dextrosa.agar) y se incubaron a 260c de temperatura. para su identificación al microscopio, después de ocho días de incubación, se hicieron montajes en láminas porta-objeto coloreadas con azul lactofenol, de cada una de las colonias de hongos que crecieron. resultados en las hojas de mac/eania rupestris se determinaron macroscópica mente tres tipos de lesiones (manchas) de las que se identificaron en observación microscópica los hongos pestalo tia, sp., cladosporium sp., alternaría sp., stemphyllíum sp., gleosporum sp. las flores se observaron cubiertas por un micelio algodonoso que en la identificación correspondió al hongo gleosporium sp. en los frutos se encontraron tres problemas que los afectaban: con lesiones pardas 257 de aspecto seco resquebrajado, con micelio blanco pulvurento en la superficie y frutos atrofiados; causados por los hongos gleosporium sp., y cladosporium sp. en el cuadro 1 se observa el órgano del cual se aisló cada uno de los patógenos lo mismo que el color, aspecto, tipo y tamaño de las lesiones correspondientes. las figuras 1, 2 y 3 corresponden a las lesiones producidas en mayor abundancia. conc.lusiones las plantas de macleania rupestris del área estudiada, se encuentran afectadas por hongos fitopatógenos que producen lesiones especialmente en los frutos; los hongos encontrados, comúnmente producen estos tipos de lesiones en otras especies de plantas cultivadas y al menos en las plantas de ésta zona, no se encontró un tipo de hongo diferente. se recomienda continuar estudios encaminados a identificar las especies correspondientes y estudiar plantas afectadas de otras zonas. el presente trabajo rrucia estudios dirigidos a entender la problemática fitosanitaria que podría tener éste fruto, con miras a su cultivo y aprovechamiento económico. dadas las cualidades de éste, se recomienda continuar investigaciones en éste sentido. el hongo gleosporium sp. está presente en hojas, flores y especialmente en frutos a los que lesiona tanto externa como internamente, por lo que se hace necesario su control. cuadro 1_ lesiones causadas por hongos en macleania rupestris observaciones macroscópicas microscópicas clase de material lesiones color aspecto nombre del hongo gris con puntos manchas negros, bordes seco pestalo tia sp. grandes carmelita rojizo (fig.1) manchas grandes carmelitas más seco cladosporium coalescentes oscuras hacia pulvurento sp. gteosporium las nervaduras st: manchas carmelita claro stemphy/lium grandes hacia el enves sp. protruyen en si(fig.2) tios café rojizo superficie cubierta por miceblanco algodonoso gleosporium lio sp. partes de la supardo grisáceo suberizado gleosporium perficie resquesp. brajada (fig.3) atrofiados negruzco duro cledosporium sp. superficie seco gleosporium cubierta por blanco pulvurento sp. micelio 258 f ig. 1. lesi6n foliar causada por el hongo pestetotie sp. vista por la haz y por el envés. fig. 2. aspecto que presentan las lesiones producidas por el hongo stemphyllium sp. en el envés de las hojas. 259 f ig. 3. frutos con lesiones caracterfsticas ocasionadas por el hongo gleosporium sp. literatura citada 1. barnett, h y b.b. hunter. 1972. liustrate genera of imperfect fungi 2nd ed. burgess pub. co. mineapolis minesota 239 p. 4. rubert, b.s., 1972. the diagnosis of plant diseases. the universitv of arizona press, tucson arizona. p.p, 245. 2. rodriguez a. j.o., pei'iia s. j.r. 1984. flora de los andes car. bogotá, colombia p.p, 197. 5. valencia, m.l de;carrillo, n.m. de. 1990. anatom(a del fruto de macleania rupestris (h.b.k.) le. smith (uva camarona). manuscrito. 3. romero c., 1969. frutas silvestres de colombia. instituto de ciencias naturales universidad nacional de colombia. v. 11-259260. 6. lozano, n. de; valencia, m.l.de 1990. anatomía floral de macleania rupestris. en preparación. 260 agronomía colombiana. 1987. volumen iv: 57-62 influencia de la diversidad de especiesde plantas en la incidencia de plagasdentro de cultivos en sistemas agroforestales 1 hellodoro arguello-arias2 resumen. la diversidad de especies ha sido un tema de gran controversia en relación a la estabilidad de los ecosistemas. en esta revisión de literatura se hace énfasis en sus efectos sobre sistemas agroforestales. cabe anotarse que, aunque se ha discutido acerca de los posibles efectos de la diversidad de especies, son muy pocos los ejemplos que la práctica experimental ha podido mostrar con alguna claridad. se presentan las evidencias de los cambios al aumentar la diversidad y las hipótesis rele· vantes acerca del mecanismo responsable de las diferencias observadas en la abundancia de herb ívoros en sistemas diversificados comparados con los menos diversos. tarnbién se presentan evidencias de los cambios al reducir la diversidad como una forma de relacionar el impacto de los disturbios. finalmente, se relacionan el hábitat y el control biológico, tomando ejemplos que confrontan la importancia de los enemigos naturales que controlan insectos herb ívoros en hábitats poco disturbados en comparación con hábitats más disturbados. y se concluye que, en los sistemas agroforestales (que poseen por lo menos un componente perenne), tiende a existir más poblaciones de her· bívoros que en los sistemas de cultivos mixtos de plantas anuales y que, en el control biológico, es más importante la disponibilidad del alimento para las plagas que sus enemigos naturales. sin embargo, los niveles de infestación tienden a ser más bajos que en sistemas no diversificados. 1 el presente trabajo es el resultado de la revisión de literatura sobre el tema, realizada por el autor hasta 1986. 2 profesor asistente. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, bosoté. introduccion según van emden y williams (10), la díversidad en los ecosistemas se refiere, general· mente, a la característica de composición de especies, siendo la manera más simple de expresar la riqueza o número de especies por unidad de individuos. según ~isch et al (91. en un contexto agrícola, la diversidad puede ser obtenida adicionando diferentes especies de plantas a monocultivos, ya sea por intercalado o dejando crecer "malezas" con el cultivo. según murdoch (8), se han señalado tres líneas principales para soportar la idea de que más especies causan mayor estabilidad, a saber: 1) sistemas naturales contra sistemas artificiales; los sistemas naturales que, generalmente, son más diversos que los artificiales (como son los cultivos), son más estables. 2) una comparación de sistemas naturales; en los trópicos, especialmente el trópico húmedo, es más diverso y más estable que las simples comunidades de las regiones templadas. 3) modelos matemáticos; tiene lógica que un sistema con muchos eslabones es más estable que uno con pocos eslabones o lazos de retroalimentación. por ejemplo, si un herb ívoro es atacado por varios predadores, es más posible controlarlo que si, sólo, se presenta un predador y éste desaparece. respuesta de los herbivoros a la diversificacion en sistemas agroforestales en una revisión sobre diversidad de agroecosistemas y control biológico, realizada por risch et al. (9) encontraron que, en 150 estudios, las especies de herbívoros decre57 cuadro 1. número de especies herbívoros monófagos y poi ífagos más (+ ) ° menos (-) abundantes en agroecosistemas diversificados, comparados con sistemas de monocultivos anuales y perennes. (+) abunsin (-) abunsistema dante 0/0 cambio 0/0 dante 0/0 variable 0/0 total anual herb (veros monófagos 3.00 15.00 58.00 23.00 99.00 herbívoros poi ífagos 16.00 2.00 11.00 12.00 41.00 total anual 19.00 (13.6) 17.00 (12.1 ) 69.00 (49.3) 35.00 (25.0) 140.00 perennes herb (voros mon6fagos 12.00 1.00 34.00 4.00 51.00 herbívoros poi ífagos 5.00 0.00 2.00 0.00 7.00 total perennes 17.00 (29.3) 1.00 (1.7) 36.00 (62.1 ) 3.00 (6.9) 58.00 total herbívoros mon6fagos 15.00 (10.0) 16.00 (10.7) 92.00 (61.3) 27.00 (18.0) 150.00 total herb ívoros poi ¡fagos 21.00 (43.8) 2.00 (4.2) 13.00 (27.1 ) 12.00 (25.0) 48.00 fuente: risch et al. (9), 1983. cían un 530/0 en los sistemas más diversificados, 18% incrementaron, el 200/0 mostraron una respuesta variable y el 80/0 no mostraron cambio. de manera similar, de loach (3) señala que muchos investigadores han reportado resultados de sus experimentos donde un incremento en la diversidad de los cultivos resulta en un alto incremento en el control de insectos plaga. sin embargo, se han reportado unos pocos ejemplos en los cuales un incremento en la diversidad muestra un bajo control. según risch et al (9). pocos estudios han explorado el mecanismo responsable de las diferencias observadas en la abundancia de herb ívoros. el desarrollo teórico ha enfatizado en dos hipótesis trascendentales. la primera; hipótesis de predación, basada en que las poblaciones de enemigos naturales aumentar ían en los sistemas diversificados y que estos enemigos podrían controlar mejor a los herbívoros. esto ocurriría por un número de razones relacionadas con la interacción entre disponibilidad de alimento y poblaciones enemigas naturales. la segunda; es la hipótesis de la concentración de la fuente de alimento que está asociada a que especies de plantas pueden tener diferentes efectos sobre la habilidad de los herbívoros a encontrar y utilizar su planta huésped. 58 el cuadro 1 anexo muestra los efectos de la diversificación sobre especies de insectos plaga monófagos y poi ífagos. la mayoría de las especies poi ífagas (430/0) tuvieron más alta población en los sistemas diversos que las especies monófagas (100/0). estos resultados sugieren que los patrones de disponibilidad del recurso fueron más importantes al afectar las poblaciones de insectos en sistemas diversificados que los enemigos naturales. cambios al reducir la diversidad según van enden y williams (10) aunque, a menudo se observa el ataque de plagas como una consecuencia general de la reducción de la diversidad a través de los monocultivos, este fenómeno es sorprendentemente dificil de documentar con investigaciones rigurosas. los ataques del chinche antestia sp. en café de uganda han sido atribuidos a la remoción de arbustos que prove ían abrigo a los predadores, graham y tothill, citados por van den bosh y telford (1), al discutir las causas de los brotes de insectos, recalcan las modificaciones ambientales sobre los enemigos naturales. en relación con el gusano de la yema del abeto, choristoneura fumiferana (clem.), ellos, al igual que otros, tienen el punto de vista de que los recientes brotes de esta plaga se debieron principalmente a un cambio en la composición de los bosques en el este de norteamérica. el gusano de la yema del abeto muestra una preferencia más definitiva por el bálsamo de canadá que por el abeto que es su huésped. las condiciones en bosques silvestres de la región indican que, antes de la llegada de la civilización, el bálsamo de canadá fue un componente ocasional y sin importancia. las prácticas del aclareo y los incendios forestales han favorecido grandemente la regeneración del bálsamo, de tal manera que, actualmente existen vastas áreas de bosques casi puros del huésped preferido por el gusano de la yema. bajo tales condiciones de cantidades masivas alimenticias en un nuevo ambiente, que ha variado, aparentemente los enemigos naturales son incapaces de prevenir o controlar brotes y lo que más pueden hacer es alargar los períodos entre brotes. graham y torthill, citados por van den bosh et al (1) señalan que causas básicas similares han favorecido los brotes de la palomilla gitana, porthetria dispar l., el gusano de bolsa malaeosoma disstria hbn., la chinche andadora, diapheromera femorata (say) y la catarinita de la papa, leptinotarsa deeemlineata (say). el uso indiscriminado de plaguicidas en campañas de control contra un determinado organismo plaga puede afectar seriamente el control natural que ejercen los organismos benéficos en otras plagas potenciales (6). en chiapas, méxico, el uso de malathion para reducir las poblaciones de moscas del mediterráneo, ceratitis eapitata en cafetales causó explosiones de la escama roja, salenaspidus artieulatus escama verde, coeeus viridis la mosca prieta, aeroeanthus woglomi y varios lepidópteros minadores y masticadores. estos produjeron la defoliación de los árboles de sombrío en los cafetales, tales como inga sp: y erythrina sp. el fenómeno se explica al considerar que malathion no sólo es efectivo contra c. eapitata sino, también, contra los demás insectos presentes, incluyendo los benéficos, que suelen ser muy sensitivos a los compuestos tóxicos y que por ocupar un nivel trófico más alto, se reproducen más lentamente que los insectos fitófagos que constituyen sus presas u hospederos. de manera igual, el uso de fungicidas cúpricos para el control de 'la roya del cafeto, hemileia vastratix ha causado explosiones de lepidópteros minadores, los que a su vez producen defoliaciones en árboles de sombrío, al sucumbir con la roya los hongos entomopatógenos que contribuyen a la regulación de sus poblaciones. el habitat y el control biologico según risch et al (19). algunos autores han argumentado que los enemigos naturales son, generalmente, más importantes al controlar insectos herbívoros en hábitats menos disturbados que sobre plantas en hábitats más disturbados. la mayor importancia relativa de los enemigos naturales al controlar herbívoros en hábitats menos disturbados es comprobada por la literatura empírica sobre control biológico; o'connor, citado por van den bosch y telford (1), trabajando con una hormiga predatora oeeophylla smaragdina subnitida _ ernerv, un enemigo del coreido amblypelta eoeeofaga china, en las islas solomón, encontró que las colonias fueron eliminadas por otra hormiga; pheidole mf!paeephala (f.), en los lugares donde las plantaciones de coco recibían labores culturales de limpia. observó que durante la segunda guerra mundial, cuando las plantaciones de coco desarrollaron un fuerte rastrojo inferior, fueron reocupadas por obeophylla. fue evidente. que este tipo de rastrojo proporcionó un' . hábitat más favorable para el desarrollo de esta hormiga así como los medios para evitar que pheidole se moviera de árbol a árbol. con base en las conclusiones de o'connor se colocaron frondas de las palmas entre los árboles de tal manera que la obeophylla pudiera escapar de la predación de pheidole. esta práctica dio por resultado un "extraordinario" restablecimiento de oecophylla y el control subsecuente del coreido. como consecuencia, ó'connor recomendó que debería usarse en las plantaciones de coco un cultivo de cobertura con un desarrollo propiclo a entrecruzarse con el fin de incrementar el 59 control biológico de la í:liága'coreida: osburn y mathis, citados por muma (7). encontraron que el manejo de cultivos de cobertura ten ía poco o ningún efecto sobre la infección de la roya de los cítricos, pero que las parcelas no laboradas soportaban más claramente la infección de la escama roja que parcelas laboradas. estos investigadores reportan diferencias no significativas en temperatura, humedad y factores bióticos entre condiciones laboradas y no laboradas y citan un incremento en el vigor de los árboles en las parcelas laboradas como un posible factor crítico. muma (7). reporta, también que el no laboreo produce bajas infestaciones de escamas púrpura, de escama transparente, par/atoria pergandei (comstock). de escama amarilla, aonidiella citrina (coquillet), de escarabajo rojo de los cítricos y del escarabajo seis-colores; pero una alta infección de la escama envolvente, lepidosaphes gloveri (packard). y del escarabajo plano brevipalpus phoenecis (geijskes), en la parcela laborada con limpias. hubbard, citado por muma (7) realizando observaciones en sistemas estratificados, notó que árboles, como roble y palmeras, manten ían altamente protegidos los cítricos de las infestaciones de escamas y bajas infestaciones de la ataña pequeña y roja. yothers y ,mason~ citádcs, también por muma (7), confirman las anteriores observaciones y presentaron algunos datos sobre las infecciones de araña roja bajci condiciones de sombra en 4 rodales, pues encontraron menos de 1 escarabajo por unidad de área establecida sobre árboles no sombreados de orlando, florida. en un estudio sobre integración de pinos, pasturas y ganado en el sur de georgia, usa., . lewis et al (5) encontraron que los ataques .del gusano de los conos fueron considerablemente menores sobre árboles plantados entre vegetación nativa que aquellos plantados en pasturas (ver cuadro 2 anexo). en la primera área sólo se reportaron unos pocos árboles, cuya muerte se atribuyó a los insectos y la sobrevivencia de la plantación, a 105 10 años fue del 890/0. la ganancia en peso de carne bajo pinos fue similar que sobre pasto bermuda. durante algunos años se observaron ataques severos del chinche blissus ieucopterus insularis en la pastura abierta de paspalum dilatatum. sin embargo, ellos notaron que poca activi. dad de insectos ocurría bajo pinos, aun cuando las pasturas estuvieran adyacentes. myers, citado por van den bosh y telford (1). señala que el barrenador de los brotes de caoba hypsipyla sp., en las indias cuadro 2. ocurrencia del gusano de 105 conos sobre pinus e/liottii, plantado a dos espaciamientos y con tres pasturas; comparado con pino plantado sobre campos de vegetación nativa no disturbada. espaciamiento pasturas promedios edad de plantaci6n 3.7 x 3.7 s.1 x s.1 bermuda paspalum bahía pastura range 010 010 010 3.00 17.10 22.20 22.50 17.70 18.60 19.60 0.00 4.00 38.60 42.80 44.40 42.00 35.s0 40.70 0.00 5.00 32.50 41.00 37.50 34.00 38.70 36.80 0.00 s.oo 22.70 1s.80 1s.40 25.00 17.80 19.70 5.10 7.00 45.70 32.40 37.40 41.40 38.40 39.10 0.00 8.00 53.40 43.10 51.40 51.50 42.00 48.20 0.80 9.00 8.60 1.80 7.50 5.20 2.80 5.20 19.60 10.00 14.00 9.90 1s.30 14.60 5.00 12.00 3.20 range.. campo de vegetaci6n nativa no disturbada. fuente: lewis et al(si, 1983. 60 orientales produce una generación completa en los frutos caídos. en los bosques vírgenes, el acutí, o ñeque dasyprocta sp., devora los frutos caídos y, por tanto, es un importante agente de control biológico mediante la destrucción de un número de larvas y la reducción de los complementos alimenticios para las que perduran. evidentemente, los bosques en los cuales ha intervenido el hombre son inadecuados para el acutí y raras veces se encuentra en áreas civilizadas donde crezca la caoba.* tal como lo señalan de loach (3) y risch et al (9). aunque existe una proporción notablemente mayor de investiqadores que reportan resultados de campo donde un incremento en la diversidad de cultivos resulta en un mayor incremento del control de. insectos plagas, existen, también, algunos ejemplos en los cuales sucede lo contrario, o, simplemente, el consumo realizado por insectos puede ser igual al que ocurre en monocultivos. este fue el caso encontrado por brown (2) y ewel et al (4), quienes compararon una serie de comunidades tropicales, desde monocultivos de maíz hasta un huerto muy diverso y encontraron que el consumo foliar total realizado por insectos era similar en todas las parcelas, a pesar de que había diferencia entre las especies. montagnini** manifiesta que, entre las causas de estos resultados contrastantes, está el tipo de especies elegidas para formar los policultivos e indican que, si varias especies son susceptibles a las mismas plagas, su asociación no disminuirá sino que aumentará el problema. por ejemplo gliricidia sepium puede ser hospedera del pulgón del maíz. * el autor de esta revisión de literatura ha comprobado un hecho similar en plantaciones de cedrella adorara en el bajo calima, buenaventura, colombia, donde se detectó un fuerte ataque de hypsipylla grande/la en los primeros estudios de la plantación sometida a limpias .constantes, de tal manera que el leve progreso de la plantación obligó prácticamente a abandonarla. sin embargo, años después se observó con sorpresa que los árboles de cedro siguieron creciendo en el rastrojo recuperándose notablemente del ataque de hypsipylla. * * comunicación personal: florencia montagnini. organización de estudios tropicales (ots). san josé de costa rica 1985. con base en la revisten de literatura ya señalada, risch et al (9) muestran en su cuadro resumen (ver cuadro 1 anexo) de los efectos de la diversificación sobre los insectos herb ívoros en sistemas de cultivos anuales y perennes, que no existe diferencia siqnificativa entre la cantidad de poblaciones de herbívoros disminuidos en sistemas diversificados de plantas perennes o de plantas anuales. sin embargo, las poblaciones de herb ívoros fueron más altas en los sistemasde perennes diversificados (290/0) que en los sistemas diversificados de anuales (140/0). estos resultados sugieren que, en general, los patrones de disponibilidad de recursos son más importantes cuando afectan las poblaciones de insectos plaga en sistemas diversificados que sus enemigos naturales, ya que sólo observaron el 30/0 de las plagas monófagas en los sistemas de plantas anuales y, consistentemente los sistemas diversificados ten ían poblaciones altas. conclusiones 1. existe una más alta proporción de estudios que revelan una menor incidencia de plagas en sistemas más diversificados. 2. hay claras evidencias de que la disminución de la diversidad en agroecosistemas diversificados, por algunas prácticas agrícolas, causan explosión de poblaciones que muchas veces son plagas. 3. la hipótesis del efecto de los sistemas diversificados sobre .ia concentración de la fuente de alimento, que incide sobre la habilidad de los herbívoros de encontrar y utilizar su planta huésped parece ser el más importante efecto de control biológico en los sistemas agroforestales. esto lo pone de manifiesto risch et al (9). al encontrar que en los sistemas agro forestales (diversificados y con por lo menos un componente perenne) tienden a existir más poblaciones de herbívoros que en los sistemas de cultivos mixtos (diversificados con plantas anuales). de tal forma que es más importante en el control biológico la disponibilidad del alimento para las plagas 61 que sus enemigos naturales. 4. independientemente de su función productiva, las especies diversificadoras de los agroecosistemas, ya sean anuales o perennes (sistemas agroforestales), introducen modificaciones ambientales de importancia para incrementar la efectividad de los enemigos naturales; estas pueden ser: 1) sirven como alimentos complementarios para los enemigos naturales. 2) sirven como huéspedes alternativos para enemigos naturales. 3) mejoran la sincronización de la plaga y el enemigo natural, entre otras. literatura citada 1. bosch, r. van den y telford, a.d. 1968. modificación del ambiente y control biológico. in de bach, p. control biológico de las plagasde insectos y malas hierbas. méxico, continental. pp.545-579. 2. brown, b.j. 1982. productivity and herbivory in high and low díversitv tropical succesional 62 ecosystems in costa rica. ph.d. dissertation, university of florida. 292 p. 3. de loach, c.j. 1982. the effect of habitat diversitv on predation. in tall timbers conference on ecological animal control by habitat manasement, tallahassee, florida, 1970, tall timbers researchstation. pp. 223-241. 4. ewel, j. et al. 1982. leaf area,light transrnisston, roots and leaf damage in nine tropical plant communities. agro-ecosystems 7: 305-326. 6. lewis, c.e. et al. 1983. integration of pines, pastures, and cattle in south georgia, usa. agro. . forestry systems 1(4): 277-297. 7. muma, m.h. 1971. preliminary studies on environmental manipulation to control injurious insect and mites in florida citrus groves. in: timbers conference on ecological animal control by habitat management, tallahassee, florida, 1970, tall tlmbers researchstation, pp.23-40. 8. murdoch, w.w. 1975. djversltv. complexitv, stabilitv and pest control. journal of applied ecology 12: 795-807. 9. risch, s.j.; andow, d. y altieri, m.a. 1983. agroecosystem diversity and pest control: data, tentative conclusions, and new researchdirections. environmental entomology 12: 625-629_ 1983. 10. van emden, h.f. y williams. 1974. g.f. insect stability and diversity in agroecosystems. anual review entomology 19: 455-475. agronomia colombiana. 1990. volumen 7:76-88 aporte al estudio floristico y ecologico de las l ora ntha cea e del jardin botanico "el bosque" silvania, cundinamarca1 jeaneth sanchez m.2 y eduardo barrera t.3 resumen. se estudiaron cuatro géneros y doce especies de loranthaceae de las cuales 5 corresponden a la subfamilia lorenthoideae (phthirusa pyrifolia, p. adunca, p. elongata; oryctanthus elveotetus, o. spicatus( y 7 a la subfamilia viscoideae (dendrophrhora sp; phoradendron aff. sphvllum, p. crassifollum, p. cvmosum, p. nltidutlum, p. obliquum y p. quadrangulare) de acuerdo con la clasificación de rizzini (1982). se anal izó la relación huésped-hospedero y se hallaron 40 especies de angiospermas invadidas, 28 nativas y 12 exóticas, evidenciando así la versatilidad y facilidad de establecimiento de esta familia. se estableció una escala de abundancia entre los cuatro géneros de loranthaceae, así: phthirusa > phoradendron > oryctenthus > dendrophthora. phthirusa invadió a 29 de los 40 hospederos registrados y presenta un crecimiento rápido y expansivo hasta que ahoga y a veces "mata" al hospedero; phoradendron invade a 12, en tanto oryctanthus y dendrophthora a 9 sin mostrar un crecimiento tan perjudicial como el de phthirusa spp, se halló un fe1 el presente artículo hace parte del trabajo de grado "contribuci6n al conocimiento biol6gico de algunas especies de loranthaceae del jarín botánico "el bosque" (sivania cundinamarca) desarrollado entre 1987 y 1989. presentado por la autora principal para obtener el título de bi610ga. universidad nacional de colombia (1990) a.a. no. 8983. bogotá. 2 anteriormente. estudiante de biología. universidad nal. de colombia, bogotá. 3 profesor asoc. opto. de biología. facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. a.a. 23227. bogotá. 76 nómeno de co-familiaridad de phoradendron aft. aphyllum sobre phoradendron crassifotium, p. quadrangulare, p. ob/iquum y dendrophthora, semejante a lo citado por otros autores (diem, 1950; rizzini, 1968 y restrepo, 1987). summary. four genera and twelve species of loranthaceae found in the survey area, five of them corresponding to subfamily loranthoideae (phthirusa pyrifolia, p. adunca, p. elongata; oryctanthus elveoletus, o. spicatus) and seven to subfamily viscoideae (dendrophthora sp; phradendron aft. ephvllum, p. crassifolium, p. cymosum, p. nitidultum, p. obliquum y p. quadrangulare) were studied according the classification proposed by rizzini (1982). the relation between host and "guest" is analized and 40 species of flowering plants an!liosperms invaded (28 native and 12 foreign) are reported. the versatility and the ability to settle of this family is denoted here. an abundance scale is established between the four genera of loran thoaceae, wilt is: phthirusa > phoradendron >oryctanthus >dendrophthora. phthirusa invaded 29 of 40 host reported, and showed a fast and expansive growth which strangle and even "kili" the host, phoradendron settle on twelve species, whereas oryctanthus y dendrophthora did on 9, but they do not show such an injurious growth like phthirusa sp. a self-family settling phenomenon was observed. phoradendron aft aphy/lum was seen growing on p. crassifolium, p. quadranguiare, p. obliquum y dendrophthora in tact, it was reported by other authors (diem, 1950), rizzini, 1968 y restrepo, 1987). introduccion las loranthaceae comprenden alrededor de 40 géneros que abarcan cerca de 1.500 especies, presentan una amplia distribución geográfica, abundan en regiones tropicales y subtropicales (rizzini, 1982); se extienden desde los trópicos hasta las zonas templadas y desde el nivel del mar hasta los páramos. son plantas hemiparásitas perennifolias, arbustivas y subarbustivas; con hojas general· mente opuestas, a veces alternas, enteras, pinnadas y palmeadas, sin estípulas. las inflorescencias en racimo, espiga, corimbo o urnbella: las flores hermafroditas a unisexuales, desde diminutos de 1 mm. hasta 30 cm de largo, de poco vistosas a muy vistosas; los frutos globosos elipsoides, generalmente con látex. las plántulas corresponden al tipo loranthus según la clasificación de ye, 1983. el objetivo del presente trabajo fue aportar a la identificación y relación de las especies vegetales utilizadas como hospederos por las lorenthscoee del jard ín botánico "ei bosque". generalidades invaden progresivamente a numerosos cultivos de interés económico tales como: coffea arabica, arboles frutales como citrus sinensis, mangifera indica, psidium guajava y ornamentales como jecsrende caucana, guazuma ulmifolia, ca/listemon citrinus entre otras especies, por tal razón se les asocia generalmente con plantas "dañinas", "perjudiciales" y en algunas ocasiones "plaga" (figura 1). reciben diversos nombres en diversos lugares: en inglaterra "mlstletoe", en francia, "guy"; en alemania, "mistel"; en brasil "erva de passarinho" o "enxerto de passarinho"; en venezuela, la "tiña", "guate", "pajarito"; en chile "ouintral de quisco" o "ouintral de boldo"; en nicaragua, "liga", "matapalo", "moquillo"; en colombia y honduras "pajarito", "matapalo", "muérdago", "suelda suelda" y en el salvador y guatemala "matapalo" y "muérdago". no obstante, presentan interés a nivel económico ya que de algunas especies se extrae caucho, aunque han sido empleadas especialfigura 1. estadios de plántula de pñthirusa (paniculata) adunca meyer maguire sobre jacaranda caucana. (gualanday), (a) sobre psium guineense (guayabo cimarrón). (b) mente, como plantas medicinales (cuadro 1). .el cual muestra 29 utilidades de algunas especies de loranthaceae en diversas áreas geográficas. area de estudio el estudio se realizó en el jardín botánico "el bosque" perteneciente al club del mismo nombre, localizado sobre la vía a tibacuya orillas del río "chocho", veredas "panamá" y "san josé", jurisdicción del municipio de silvania (cundinamarca). 77 .. especie utilidad cuadro 1, listado de algunas utilidades de las loranthaceae, fuentearea geográfica phthirusa adunca phthirusa pvrifolia extracción de caucho dolor de estómago hernias infantiles inflamaciones emenagogo abortivo amenorrea medicina popular laxante detener hemorragias epilepsia controlar la presión arterial antidiurético atireumático i.oranthus americanus (matapalo rojo) strutlianthus spp. j 'iscum album corea insuficiencia valvular hipertrofia del corazón menorragia lumbago metrorragia ovaritis (especialmente izquierda) albuminuria hipertrensiva curalotodo arteriosclerosis carcinomas de tipo cancroide tumores malignos cáncer (poder citostático) sordera reumática asma venezuela colombia (amazonas) rizzini, 1982 la rotta, 1989 salvador puerto rico tisana guzmán, 1941 venezuela europa gonzález, 1978 austria ee.uu. alemania europa presenta un clima templado con una temo peratura promedio de 190c (himat, 1986). una precipitación promedio de 1.067 mm. y una altitud de 1450 m.s.n.m. con -coordenadas geográficas 4024' de latitud nórte y 740 23' de longitud oeste (estación 2.119037 i.t.a. valsalice, fusagasugá). la formación vegetal pertenece a la franja inferior del bosque subandino (cuatrecasas, 1958); según el sistema holdridge (igac, 1977). a la formación bosque húmedo premontano (bhpm). es conveniente anotar que esta zona se caracterizó por albergar grandes cultivos de caña de azúcar, además de árboles ornamentales, guamos, quebrajachos, cámbulos entre otros; posteriormente, al convertirse en club campestre, la composición florí stica sufrió drásticos cambios. la flora actual está reducida a pequeños rel ictos de bosque secundario antiguo, refugiado en las laderas y mar genes del río "chocho" y pequeñas quebradas afluentes. dentro de la fisonomía del bosque y la composición florística, barrera (1988), distingue dos subtipos de bosque, según la ubicación fisiográfica. 78 materiales y meto dos se realizaron visitas cada quince días por un período de 8 meses al. área de estudio, se ubicaron estaciones estratégicas que perrnitieran visualizar los ejemplares en estado de fructificación tanto de las loranthaceae co-rno de las plantas utilizadas como hospederas. para caracterizar y determinar las l.orenthaceae se colectaron ejemplares, se efectua· ron disecciones, se extractaron caracteres morfológicos, se confrontaron con la bibl iografía desarrollada y con especies determinadas por especialistas depositadas en el herbario nacional colombiano. se hallaron 12 es· pecies: 5 corresponden a la subfamilia t.oranthoideae y 7 a la subfamilia viscoideae (de acuerdo con rizzini, 1982). (cuadro 2). la identificación de las 40 angiospermas hospederas se efectuó mediante comparación en el col y consulta bibliográfica: se agruparon por familias de acuerdo con el siso tema filogenético propuesto por cr onquist (1981) y se relacionaron con las especies de loranthaceae analizadas. género especie cuadro 2. géneros y especies de loranthaceae estudiadas. subfamilia phthirusa pyrifolia (h.b.k.) eichl. phthirusa (paniculata) adunca (meyer) maguire phthirusa elongata gleas oryctanthus (botryostachys) alveolatus oryctanthus spicatus (jacq.) eichl. dendrophthora spp. eichl. phoradendron aff. aphyllum steyerm. phoradendron crassifolium (pohl.) eichl. phradendron cymosum urb. phoradendron nitidullum rizz. phoradendron obliquum (presl.) eichl. phoradendron quadrangulare (h.b.k.) krug. & urb. phthirusa mart. oryctanthus eichl. dendrophthora eichl. phrodendron nutt. loranthoideae viscoideae la relación huésped-hospedero se analizó cualitativamente estableciéndose una escala de abundancia con tres criterios: muyabundante _(+++ ) abundante (++j y pocoabundante (+). resultados y discusion los géneros phthirusa y oryctanthus (loranthoideae) se caracterizan por poseer cal ículo y perigonio y no presentar ramas articuladas, mientras que los géneros dendrophthora y phoredendron (viscoideae) poseen ramas articulares más no calículo y pueden presentar perigonio reducido o no presentarlo. oryctanthus se diferencia de phthirusa por presentar flores sésiles individuales, en. fóveas con 2 bracteolas membranáceas laterales, anteras con 2 lóculos, siendo generalmente unisexuales, raramente hermafroditas; se hallaron 2 especies: o. alveolatus y o. spícatus. phthírusa exhibe características un tanto diferentes a las de oryctanthus ya que es generalmente hermafrodita, raramente unisexual y de flores pedunculadas dispuestas en triadas. se hallaron 3 especies: p. pyrífolía, p. adunca y p. elongata. no ha sido posible hasta el momento diferenciar claramente a dendrophthora de phoradendron por presentar caracteres muy similares; sin embargo, unos rasgos bien distintivos son las anteras uniloculares dehiscentes transversalmente en dendrophthora y bilocu lares dehiscentes longitudinalmente en phoradendron del cual se encontraron 6 especies p. aff. aphyl/um, p. crassífolíum, p. cymosum, p. nitiduttum, p. oblíquum y p. quadrangulare. relacion huesped hospedero la relación huésped-hospedero ha sido muy poco estudiada en esta familia: pizarra & pisano (1947), señalañ a myrceugenel/a apiculata como una de las invasoras de phrygílanthus tetrandrus, en tanto diem, (1950) reporta 18 especies. resaltando a azara microphvtle, como la más importante, lo cual sorprende bastante ya que sus troncos son decortícantes. en el presente estudio se hallaron 40 especies de hospederos tanto nativas como exóticas utilizadas por las 12 especies de lotanthaceae analizadas, las cuales se registran taxonómicamente en el cuadro 3. esta familia invade con mayor frecuencia a las nativas (27 especies) y en menor grado a las exóticas, (13), evidenciando así su versatilidad y facilidad de establecimiento y a la vez confirmando lo reportado por gonzález (1978) quien asegura que crecen sobre monocotiledóneas y dicotiledóneas como ocurre con phthírusa y struthanthus las que se desarrollan sobre bambús, palmas, aráceas y liliaceas. se observó que si bien los frutos de phthírusa pyrofolía y p. adunca eran implantados por aves (sánchez, 1990) sobre la corteza de monocotiledóneas. como chrysalidocarpus lutescens, bambusa vulgaris, yucca aloifolia, 79' hospederos cuadro 3. lista de especies hospederas y huespedes del área estudiada. phoradendron den. oryeth. phthirusa nativas ap. e. cr, n, ob, q, d. al. s, p. ad. e. acacia tortuosa (l.) wm. bauhinia picta (h.b.k.) oc. calliandra pittieri stand]. clusia alata pi. & tr. clusia rosea jacq, sapindus saponaria l. croton gossypiifolius vahl. eugenia albida humb. & bornpl. fagara rigida (h.&b.) engl. ficus pallida vahl ficus zarzalensis d. guazuma ulmifolia lam. indigofera sub-fruticosa mili. jacaranda caucana pittier. lantana camara l. miconia spicellata bornpl. phoradendron att. aphyl/um stev. pittecellobium saman benth. psidium guajava l. psidium guineense swartz. rapanea guianensis aubl. salix humboldtiana will. senna (cassia)bicapsularis (l.) rox. senna (cassia)reticulata (will.) irw. sida rhombifolia l. vernonia braziliana l. muntingia calabura l. citharexylum karstenii mold. ++ + ++ +++ +++ + + + ++ ++ +++ +++ ++ ++ ++ ++ +++ +++ +++ +++ +++ ++ ++ + +++ +++ + + ++ ++ + +++ ++ ++ +++ +++ ++ ++ +++ ++ +++ + + + + + ++ + +++ +++ ++ ++ +++ exoticas bambusa vulgaris schrad chrysalidocarous /utescens (bory) wendl. callistemon citrinus (curtis) ske. casuarina equisetífolia l. citrus sinensis osbeck. cordyline terminalis (knuth) hibiscus rosa-sinensis l. mangifera indica l. nerium oleander l. sapindus saponaria l. terminalia catappa l. yucca aloifolia l. coffea. arabica +++ +++ +++ + ++ + +++ ++ +++ +++ ++ + + ++ +++ +++ ++ ++ ++ ++ ++' + ++ +++ con excepción de cordyline terminalis no sobrepasaron el estadio de plántula. probablamente, este hecho tenga relación con la ausencia de una corteza apta para el desarr o110 y la arquitectura de las plantas, particularmente la carencia de fisuras en la corteza y poca o ninguna ramificación para el sustento. según observaciones los géneros oendrophthora y phoradendron prosperan mejor en hospederos con corteza blanda, las cuales corresponden así mismo a plantas de crecimiento rápido. es de anotar que dendrophthora, phora80 dendron, phthirusa y oryctanthus suelen exh ibir diferente grado de expansión en las especies vegetales, tanto así, que al establecer una escala de abundancia según el número de hospederas util izadas entre ellas, se encuentra de mayor a menor, al menos para el área estudiada: phthirusa >phoraqendrf}n > oryctanthus >dendrophthora (figura 2). es necesario aclarar que los diámetros de las circunferencias que esquematizan los géneros de loranthaceae son proporcionales al número de especies hospederas invadidas. phthirusa es el género que mayor número gineros no. de hos..1!..ederas 1 dendropthora 2 oryctanthus 3 phoradendron 4 phthirusa 5· 6 12 29 figura 2. interrelación gráfica entre los cuatro génaros de loranthaceae con el número de especies hospederas invadidas. 4 lli <t: lli c.j <t: :x... z < c:::o ...j ui o.. '"e-40 <!) figura 3_ géneros y especies de loranthaceae y especies vegetales utilizadas como hospederas. de hospederos utiliza, invade a 29 de las 40 especies reportadas (sánchez, op, cít) (figura 3). p. pyrifolilj se halló en 25 especies de las cuales 13 comparte con p. adunca, en tanto p. elongatlj es una de las menos invasoras, encontrándose s610 sobre miconia spicel/ata. este género s610 forma haustorios en la fase inicial del ciclo de vida para posteriormente desarrollar rafces caulinares, prefiriendo especies de corteza no exfoliable para garantizarel establecimiento y el desarrollo de sus plántulas, no ocurre lo mismo con psidium quineense, ya que posee corteza exfoliable donde las plántulas no logran desarrollarse (figura 4). p. pyrifolia presenta hábitos similares a los de p. adunca ya que ambas poseen crecimiento rápido e ínvaden paulatinamente al hospedero hasta cubrirlo, llegan incluso a ocasionarles la muerte como acontece con terminells catappa y coffea arabica entra otras especies. en frutales como psidium guajava, cltrus sinensis, mang/fera indica se encuentran sobre las ramas más jóvenes cubriéndolas por medio de, ramificaciones acompafladas de raíces horizontales ligeramente péndulas; en vernonia braziliana y especi.s ho~ y espet ies vegetales r rr r !o z o o o 3 r o 00 o o o o o o o 00 o o o o o d o o o lo o!d o o d ~ id ij ito o d 11 oo ~ 2 t\~a q a • a ti o ~la ti a ~o '\ ae a 1 1 j j4~tlld!ll)liu lhll~117jtl iti&l¿:j.i.i3i:u jl .~~.0 i afho.cimosum .~ngula~ tlf'h,nitidullum &cllis5ifolium 'e!\obtiquum • ph;aphyllum o pht.pyritolia aphi. adunco j'fhi. elongata ·oryc.alveolotus ior e s icalus 1dendrophlhoraphoradendronphlhirusa 40r)'tlanthus 81 4' " .. swartz (guayabo cimarrón), obsérvese los abultamientos y desfchación de la corteza, resultado de la respuesta de la planta para liberarse de las hemiparásitas. senna (cassia) bicspsuleris y s. reticu/ata se hallan en pequeños estadios. p. e/ongata utíliza como hospedero a miconia spiceltete de corteza exfoliable, un sustrato poco seguro para garantizar la permanencia y abundancia de esta especie. phoradendron es el segundo género que invade el mayor número de hospederos, de los 12 hallados, 7 comparte con phthirusa (figura 2). probablemente, debido a que tanto phthirusa como phoradendron son los que producen mayor abundancia d~ frutos en términos cualitativos. oryctanthus y oendrophthore sp. son los géneros con menos especies e individuos; la determinación taxonómica realizada reveló 2 especies de oryctanhus: o. a/veo/atus y o. spicatus y una de dendrophthora sin identificar a nivel especrfico: estos taxa son los menos invasores ya que se encontraron en 9 hospederos y los de crecimiento menos expansivo y rápido por lo tanto, se constituyen en los "muérdagos" menos perjudiciales. en. el cuadro 4 se registran las 25 familias de plantas hospederas entre las que se destacan en primera instancia, stercutisceee, myrtaceae y loranthaceae invadidas por 5 espe" 82 cies de loranthaceae, caesa/pinaceae por 4 de éstas y compositae por tan sólo una especie de "muérdago". en el cuadro .5, se muestran los cinco hospederos comunes para el establecimiento y desarrollo de los "matapalos" estudiados. una posible explicación para encontrar en el caso de muntingia ca/abura en los mismos individuos 3 especiés de loranthaceae, se relaciona con el fenómeno de producir en forma continua frutos apetecidos y consumidos por las mismas aves que se alimentan de los frutos de phthirusa pyrifo/ia, phoradendron nitidu/lum y p. crassifo/ium: por otras parte, especies como guazuma u/mifo/ia reciben las deyecciones de algunas aves que transportan semillas de loranthaceae al ser utilizadas como perchas (ibld). en la figura 5 se esquematizan y sintetizan las 12 especies de loranthaceae estudiadas y se relacionan con las hospederas invadidas por cada una de ellas. se observó co-familiaridad (rizzini, 1968) en el caso de phoradendron aff. aphy/lum el cual se desarrolló sobre phoradendron crsssifo/ium, p. quadrangu/are, p. ob/iquum y dendrophthora sp, (figura 6), fenómeno similar al citado por varios autores. rizzini (op, cit) halló a eubrachion ambiquum sobre pisittecanthus robustus; diem (1950), reporta los casos de phoradendron heterophy/lum sobre p. tetrendrusv p. poeppigi/; restrepo (1987), señala a phoradendron dipterum sobre p. jenmanii. conclusiones las loranthaceae del jardín botánico "el l, 'bosque", . se encuentran dentro del bosque de terraza antigua el cual alberga vegetación de campo abierto dadas las condiciones favorables de iluminación indispensable para su desarrollo como hemiparásitas heliófilas. en general, las loranthaceae prosperan en hospederos de crecimiento rápido, corteza blanda no extlolable para asegurar el establecimiento y desarrollo de sus plántulas, invaden en los primeros estadios formando haustorios permanentes en las viscoideae y reemplazados posteriormente por raíces caulinares en las loranthoídeae, para extraer los requerimientos necesarios tales como agua, nutrientes, etc., creciendo inicialmente sobre ramas jóvenespara luego "asfixiar" yen ocasiones destruir totalmente. debido a la presencia de haustorio mucicuadro 4. familias de hospederas invadidas por 12 sp. de lorsnthscebe. phorldendron den. orycth; phthln" familia ap. c. er, n. ob. q. d. al. s. p. ad. e. moraceae x casuarinaceae x x clusiaceae x elaeocarpaceae x x x sterculiaceae x x x x x malvaceae x x salicaceae x myrsinaceae x mimosaceae x x caesalpinaceae x x x x .fabaceae x myrtaceae x x x x x melastomataceae x x combretaceae x loranthaceae x x x x euphorbiaceae x x x anacardiaceae x x x x rutaceae x x x x verbenaceae x x bignoniaceae x x rubiaceae x x compsitae x arecaceae x x poaceae x x agavaceae x x ap. aff. aphyllum n. nitidullum d. dendrophthora e. cimosum ob. obliquum al. alveolatus er. crassifolium q. quadrangulare s. spicatus p. pyrifolia ad. adunca e. elongata o,,< cuadro 5. especies hospederas comunes entre 12 sp. de loranthacese. hospederos phoradendron den. orycta; phthlrul8 ap. e. er. n. ob. q. d. al. s. p. ad. e. guazuma ulmifolia x x x callistemon citrinus x x x x muntingia calabura x x x clusia sp. x nerium oleander x x x laginoso 'i~"germinación puede realizarse sobre cualquier sustrato (alambres, postes, llaves, etc), sin embargo, es importante resaltar que es necesario e imprescindible que el sustrato sea vivo, de lo contrario no ocurre desarrollo de la planta, es decir, para que ocurra crecimiento deben pasar nutrientes necesarios del hospedero al hemiparásito. las loranthaceae invadieron a 40 hospederos, d istribu idos en 28 nativas y 12 exóticas, indicando asf la "preferencia" por las especies nativas, aunque el área de estudio alberga gran cantidad de nativas de las cuales se han determinado cerca de 200 taxa, en tanto la flora introducida principalmente de interés forrajero, alimenticio, medicinal y ornamental llega a 200 esp. ~ies. dentro de los 4 géneros estudiados el más abundante corresponde a phoradendron, el cual invad ió a 12 de los 40 hospederos, nú83 o 15 o (1) o o oa: uj 100el uj oe, (1) oo o:r o g s o o o 2 b--phthiruso sp. lel r pyrifolia (1] p. ownco [lij p~1~lao oryclonlhus ~ q olveokllus ea q spicalus o phoradendron i!!i pofl-clphyllum ~ p obliquum c!j p. (j,xx!1_1liioi'<li:rei ~ priilidij!ul\¡ c!j p cymosum [!] p. clossifohum o@ndrol)h!t)or!l. figura 5. relación de las laranthaceae con los hospederos invadidos. huespedes lonanihaceae -"" figura 6. relación gráfica entre phoradendron aff. aphyllum y otras loranthaceae. 84 .mero relativamente poco si se tiene en cuenta que se hallaron 6 especies: p. aff aphyttum, p. crassifoliu, p. cymosum, p_ nitidulium; p. obliquum y p. quadrangulare, de las cuales p. cymosum acabó con un ejemplar de croton gossypiifolium debido a su crecimiento rápido y regeneración natural próximo a sus progenitores. es importante resaltar el fenómeno hallado en pnoredendron aft. sphvllum, el cual se desarrolló sobre otros ca-familiares tales como p. crassifolium, p. quadrangulare, p. obliquum y deñdrophthora sp; esta observación coincide con lo citado por varios autores (diem, 1950; rizzini, 1968 y restrepo, 1987). phthirusa es uno de los géneros que mayor número de hospederos invadió (29), de los cuales 25 son invadidos por p. pyrifolia, 18 por p. adunca y 1 por p. elongata lo cual evidencia la abundancia de este "muerdago". p. pyrifolia presenta un crecimiento rápido, abundante y expansible, convirtiéndose en uno de los muérdagos "más dañinos", ya que invade al hospedero hasta que lo "ahoga" hasta ocasionarle la muerte como en los casos de terminalia catappa y coffea arabica, razón por la cual se le conoce ampliamente en su ramérica. en el área estudiada, esta familia se encuentra bien representada, entre otras razones por la gran diversidad ornitológica, algunas de ellas dispersoras de los frutos de éstas lorentbsceee. figura 7, phoradendron aft, aphylum st'eyerm. en primer plano de color amarillo con espigasy frutas blanquecinas, sin hojas, en desarrollo sobre una cofamiliar: dendrophthora sp. con hojas verdes cor láceas,inflorescencia con un fruto amariüo-ladrit!o. literatura citada 1. barrera, e. 1988. contribución al conocirniento ecológico y florístico de los bosques retíctuales secundarios del jarín botánico "el bosque" silvania-cund inamarca. pérez-arbelaezia 2 (6·7): 109·143. 2. cronquist, a. 1981. an integrated system of classification of flowering plants, colombia, new york. 3. cuatrecasas, j. 1958. aspectos de la veqetación natural de colombia. rev. acad. col. cienc. exac. fis. nat. 10(40): 221·260. 4. diem, j. 1950. las plantas huéspedes de las loranthaceae phrygilanthus tetrandrus (ruiz et pav.) eichl. 3(3): 177·179. 5. gonzález, p. 1978. hemiparásitas y parásitas: loranthaceae contribuciones para la flora de antioquia (41): 628·638. 6. guzmén, j. 1941. flora salvadoreña. p. 148. 7. himat, 1986. boletín anual de climatología. bogotá. 8. instituto geográfico agust ín codazzi, 1977. zonas de formaciones vegetales de colombia. bogotá, 13(11): 238 p. 9. la rotta, t. 1989. especies utilizadas por la comunidad. miraña. estudio ethobotánico. ed. prescencia ltda. fen wwf p. 171. 10. muñoz pizarro y pisano valdés. 1947. estudio de la vegetación y flora de los parques nacionales de fray josé y talinav. agricultura técnica vii (2). 11. restrepo, d. (1987). aspectos ecológicos de la diseminación de 5 especies de muérdagos por aves. hurnboldtia 1:65·116. 12. rizzini, c. 1968. loranthaceae. flora ilustrada catarinense reitz raulino itajai . santa catalina. brasil (36): 144. ' 13. rizzini, c. 1982. loranthaceae. flora de ve. nezuela. zoraida l. de febres, j.a. stevermark. ed. fundación educación ambiental 4 (2): 9·316. 14. sánchez, j. 1990. contribución al conocímiento biológico de algunas especies de loranthaceae del jard ín botánico "el bosque" silvania-cund . tesis de grado. bilogía. u.n. 15. ye, n. 1938. studies on the seedlings types of dicotiledeneus plants (magnoliophyta, mago noliopssida). phytol. 53 (3): 161·223. 85 anexo 1. listado de las especies hospederas invadidas por las loranthaceae estudiadas. no. nombre científico nombre vernáculo 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40 guazuma ulmifolia lam callistemon citrinus fagara rigid a (h. & b.) engl. nerium o/eander l. mangifera indica citrus sinensis osbeck psidium guajara l. r/u coffea arabica l. rapanea guianensis aubl. ca/liandra pittieri (standl.) ficus zarza/ensis d. ficus pal/ida vahl. bauhinia picta (h.b.k.) oc croton gossypiifolius vahl. eugenia albida humb, & bornpl. senna (cassia) bicapsu/aris (l.) swartz. senna (cassia) reticu/ata (will) irw miconia spice/lata bornpl. ex naud jacaranda caucana pittier terminalia catappa l. muntingia calabura l. casuarina equisetifolia l. vemonia brazi/iana lantana camara l. sa/ix humbo/dtiana willd. pithece//obium saman benth citharexi/um karstenii molderke hibiscus rosa . sinensis l. sapindus saponaria l. acacia tostuosa (l.) willd. sida rhombifolia l. c/usia alata pi. & tr. psidium guineense swartz. indigofera sub-fruticosa (mili.) senna (cassia) reticulata (wild) cordyline termina/is (knuth) bambusa vulgaris schrad. chrysa/idocarpus /utencens (bory) wendl. yucca aloifolia l. c/usia rosea jacq. guacimo calistemo tachuela azucena de la habana mango naranjo guayabo cafeto cuchara quebrajacho caucho patevaca sangregao arrayán vainilla pequeño tuno gualanday almendra ala chichato pino austral iano chilco venturosa sauce saman huesito cayeno jaboncillo aromo escoba gaque guayabo cimarrón añil dorance palma roja bambú palma areca palma de bayoneta gaque anexo 2. listado de las especies huésped de loranthaceae y de las especies hospederas. hospedero nombre científico nombre común familia ca//istemon citrinus calistemo myrtaceae (curtis l skeels ca//iandra pittieri quebrajacho mimosaceae (stand.) jacaranda caucana gualandav bignoniaceae pittier. causarina equiseti pino australiano casuarinaceae fol ia l. bauhinia picta (h.b.k) oc patevaca caesalpinaceae terminalia cattapa l. almendro combretaceae guazuma u/mifolia lam guacimo stercu iiaceae mutingia ca/abura l. chichato elaeocarpaceae nerium o/eander l. azucena de la habana apocyn~ceae psidium guineense guayabo myrtaceae swartz. cimarrón huesped loranthaceae phthirusa purifolia (h.b.k) eichl. 86 continuación anexo 1 huesped hospedero loranthaceae nombre científico nombre común familia senna (cassia) bicap vainillo caesalpinacaae . sularis. (l.) roxburg pequeño sida rhombifolia escoba maluacaae lantana camara l. venturosa verbenacaae vemonia braziliana chiloo p. compositae lndigofera sub fruticosa añil fabaceae (mili) senna (cassia) reticulata dorance casalpi niacaae (wild) cordyline terminalis kunth palma roja agauaceae bambusa vulgaris schrad bambú poaceae yucca aloifolia l. agavacaae acacia tortuosa (l.) will aromo mimosacaae coffea arabica l. café rubiaceae citrus sineensis osbeck naranja rutacaae mangifera indica l. mango anacardiacaae psidium guajava l. guayabo myrtaceae pittecellobium saman benth saman mimosaceae phthirusa (paniculata) adunca (meyer) maguire calliandra pittieri (stan) quebrajacho mimosaceae' jacaranda caucana pittier gualanday bignoniaceae casaurina equisetifolia l. pino australiano casuarinaceae pithecellobium saman benth saman mimosaceae guazuma ulmifolia lam. guacimo stercu iiacaae citharexylum karstenii huesito verbenacaae mo denke lantana camara l. venturosa verbenacaae acacia tortuosa (l.) wiild aromo mimosacaae eugenia albida humb. & a'rrayan . myrtaceae bompl. ex. naud tuno melastomatacaae hib iscus rosa-sinensis osb. cayeno ,"malvaceae miconia spicellata bomp ituno imelastomataceae ex naud sapindus saponaria l. ,michu. jabonoillo sapindacaae mangifera indica l. mango anacard iacaae citrus sinensis osbecl< naranjo rutaceae psidium guajava l. guayabo myrtaceae coffea arabica l. café rubiaceae cordyline terminalis (knuth) palma roja agavaceae phthirusa elongata gleas. miconta spicellata bompl ex. naud. tuno melastorataceae oryotanthus guazuma ulmifolia lam guacimo sterculiaceae (botryostachys) alveolatus. vernonia braziliana l. chiloo compositae eichl. nerium oleander l. azucena dela habana apocynaceae bauhinia piota (h.b.k) oc patevaca caesalpinaceae orvctanthus spicatus [jacq.] eichl. nerium oleander l. azucena de la habana apocynaceae ~.,.:.,. dendrophthora spp. ficus zarzalensis caucho moraceae ficus pallida caucho moraceae callistemon citrinus (curtis) calistemo myrtaceae skells. clusia alata pi. & tr. gaque clusiaceae clusia rosea jaeq, gaque clusiaceae 87 continuación anexo 1 phoradendron cymosum urb. calliistemon citrinus calistemo myrtaceae (curtís skells) guazuma ulmifolia lam. guacimo sterculiaceae miconia spicellata bompl. tuno melastomataceae croton gossypiifolius vahl. sangregao euphorbiaceae eugenia albida humb. & bompl. arrayán myrtaceae psidium guineense swartz. guyabo cimarrón myrtaceae senna (cassia) bicapsularis (l.) roxburg. vainillo pequeño caesalpinaceae salix humboldtiana will sauce salicaceae phoradendron nitidulum rizz. salix humboldtiana willd. sauce saliacaceae muntingia calabura chichato elaeocarpaceae fagara rigida (h & b) .engler tachuelo rutaceae phoradendron crassifolium rapanea quianensis aubl. cuchara myrsinaceae (pohl) eichl. mart. guazuma ulmifolia lam. guacimo ste rcu iiaceae phoradendron obliquum clu sia ro sea jacq . gaque clusiaceae (presl) eichl. phoradendron aft. aphyllum phoradendron crasstfolium pajarito matapalo lora nt haceae steyerm. phoradendron quadrangulare pajarito matapalo loranthaceae dendrophthora so. pajarito matapalo loranthaceae phoradendron obliquum pajarito matapalo loranthaceae phoradendron quadrangulare fagara rigida (h & b) engl. tachuelo rutaceae guazuma ulmifolia lam guacimo stercu iiaceae pittecellobium saman benth. saman mimosaceae 88 agronomía colombiana, 1994, volumen xi no. l;pág.34-52 bioecologia y sistematica de notonecta melaena kirkaldy (hemiptera, notonectidae) en cundinamarca-colombia ecology and systematics of notonecta melaena (hemiptera, notonectidae) in cundinamarca, colombia dora nancy padilla-gil' resumen: en colombia, se registra notonecta melaena kirkaldy y se la considera como sinónimo de notonecta colombiana hungerford. esta especie lue colectada en varias localidades del departamento de cundinamarca, colombia. algunos aspectos de n. melaena, como son variación individual y geográlica, biología y ecología son descritos, ilustrados y discutidos. palabras claves: hemiptera, notonectidae, notonecta. summary the presence 01 n. melaena kirkaldy is reported lor colombia. notonecta colombiana hungerford is assigned to the synonymy 01 n. melaena. this species was collected in several localities 01 the department 01 cundinamarca, colombia. some aspects 01 n. melaena such as, individual and geographical variation, biology and ecology are described, iiiustrated and discussed. keywords: hemiptera, notonectidae, notonecta introduccion notonecta melaena habita en agua dulce y léntica, desde albercas hasta lagos naturales y artiliciales. al igual que sus congéneres tiene el hábito de "nadar de espalda". es exopterigota y hemimetábola. en su ciclo de vida, pasa por los estados de huevo, cinco lases ninlales y adulto. es predadora de larvas de mosquitos y otros , cra. 34 b n. 1 a 77, santafé de bogotá d. c., colombia. 34 invertebrados, por ésto, puede actuar como agente de control biológico. sus huevos, posiblemente, podrían usarse como alimento para el hombre y algunas aves, como lo son otras especies de notonectay corixidae en méxico, registradas por beltrán (1937) en 1847, kirkaldy describió a notonecta melaena con base en especímenes colectados en méxico. hungerford (1933) revisó el género notonecta, proporcionó la descripción de n melaena y la incluyó dentro del subgénero bichromone.cta (hungerford), además la registró en la clave de notonecta de sur américa como notonecta colombiana hungerford, la cual, según el dr. nieser y la autora de este artículo entra en sinonimia con n. metsens. en colombia, el género notonecta es registrado por alvarez y roldán (1983) en el departamento de antioquia, sin determinar especies. n. melaena es registrada en varias localidades de cundinamarca y de colombia, pero, a pesar de su abundancia, es prácticamente desconocida. en el presente trabajo, se proporcionan datos biológicos y ecológicos basados en trabajo de campo y observaciones realizadas entre 1990 y 1992. descripcion de la especie notonecta melaenakirkaldy n. shooterli'var melaena kirkaldy, 1897: 406; 1904, 23: 132 ,bueno, 1905, 13: 161 -van duzee, 1917 2(30): 453. n shooteriivar. tearca .kirkaldy, 1897: 407. n. distincta.hungerford, 1928,21: 139-146. n colombiana.hungerford, 1933, 34(5): 128. n. melaena .-hungerford, 1933, 34(5): 97 diagnosis, modificación con base en la descripción citada por hungerford (1933) longitud del macho: 8,67-15,30 mm, de la hembra: 8,53-15,00 mm; ancho humeral del pronoto del macho 3,19-4,75 mm, de la hembra 2,71-4,60 mm; ancho de la cabeza del macho 2,25-3,60 mm, de la hembra 2,18-3,35 mm. es una especie con polimorfismo alar melanismo, las formas son designadas como clara y oscura. color: ojos marrón, café claro a oscuro; cabeza y pronoto amarillo claro a oscuro, café claro, esta coloración puede ser igual en los dos partes o en diferentes combinaciones; coloraciones ocasionales pueden ser: cabeza anaranjada, pronoto verde claro. escutelo amarillo, en la forma clara y negro en la forma oscura. esterno abdominal y patas: amarillo clarooscuro, verde claro u oliva, café claro a oscuro, y con o sin bordes oscuros delineantes de cada segmento esternal. hemélitra amarillo, en la forma clara, café oscuro a negro, en la forma oscura, (la .variación en color de los hemélitra será descrita ( en el análisis de variación. caracteres estructura/es cabeza convexa vista dorsalmente, lateralmente redondeada y anteriormente truncada. longitud media de la cabeza, vista dorsal, aproximadamente 6/5 la longitud del pronoto; ancho anterior del vértex: synthlipsis 6/5; ancho de la cabeza: 3 veces o menos el ancho del vértex. longitud promedio del pronoto: 3/2 veces su ancho humeral; pronoto muy alto (2,73,7 mm) y decreciente posteriormente, márgenes laterales del pronoto divergentes, ángulo anterolateral del pronoto abrazando los ojos. longitud promedio del escutelo aproximadamente 3/2 la longitud del pronoto. lóbulo anterior de la membrana un poco más largo que el posterior; lóbulo posterior de la membrana angosto, en la forma clara y ancho, en la forma oscura. trocanter anterior del macho con un estilo basal y una espina con forma de gancho en el margen anterior ventral. mesotrocanter redondeado; fémur mesotorácico con una espina prominente, característica del grupo n shooteri uhler. séptimo esternito abdominal de la hembra ámpliamente triangular; .gonapófisis de la hembra cortos (fig. 1). cápsula genital del macho (fig. 2). fig. 1. notonecta me/aena, octavo. segmento abdominal de la hembra. escala 0,25 mm a b fig. 2. n me/aena macho. a. cápsula genital. escala 0,25 mm b. paramero anallsis de variacion individual y geografica de n me/aena para este objetivo, se examinaron poblaciones locales de cundinamarca y especímenes de varías colecciones (icn, ica). la frecuencia relativa ("lo) de individuos de las formas clara y oscura se suministra en el cuadro 1. variación en la coloración de los hemélitra de la forma clara los hemélitra son de color amarillo claro a oscuro, con manchas café claro a oscuro. se han designado los patrones a o (fig.3), en donde la región sombreada corresponde a las manchas oscuras. 35 cuadro 1. frecuencia relativa (%) de las formas clara y oscura de n melaena en diferentes localidades localidad no. de de individuos ('yo)forma oscura ('yo) forma clara facatativá la calera mosquera páramo chisacá río tunjuelito santafé bogotá soacha 11 16 103 25 17 44 640 4 64 23 136 228 192 64 5 4 6 14 sopó el ocaso pedro palo cucunubá fúquene suesca tausa chipaque buitrago silvania gigante totales 1596 87,4 descripción de la coloración para cada uno de los patrones: a) cuatro manchas pterotorácicas: dos pequeñas en la base del escutelo y dos próximas a la sutura claval, café claro. b) manchas laterales en el pronoto, amarillas claro-oscuro, café claro-oscuro; manchas aciculares paralelas a los costados del escutelo, gris a café claro. c) hemélitra con dos pares de manchas oscuras cortas aciculadas en forma de x en vista dorsal. 36 1 i 2 i 20 i 9 12,5 19,4 3 i 15 i 55 i 17,6 34 8,6 12 i 2 i 15 i 6 i 50 i 16 i 1 i 18,7 8,7 11,0 2,6 26 25 20 2 i 33,3 200/ 12,5 10 i 14 i 83 i 25 i 14 i 29 i 585 i 4 i 52 i 21 i 121 i 222 i 142 i 48 i 4 i 4 i 4 i 14 i 1396/ 91 87,5 80,6 100 82,3 66 91,4 100 81,2 91,3 88,9 97,3 73,9 75 80 100 66,6 100 d) mancha que cubre gran parte del corio, embolio y porción anterior de la membrana, café oscuro. e) mancha que cubre parcialmente los hemélitra, café oscuro. f) mancha pterotorácicas, café clarooscuro. g) manchas pterotorácicas con forma más o menos romboide, amarillo oscuro a café claro. h) mancha oscura que se extiende a lo largo del embolio y se une a la mancha distal del corio. qi .x ~ o q:¡.!l! q:¡ e: <: q) "o "o !!! ~o al ic ej2 .~ qi e q) s::. ci) .q q) "o e -o '0 c !!! u o 'oo ~ e q) e -o '0 als e >m 111.. :::j 01 ¡¡: o 37 i) mancha oscura que cubre parcialmente cario y embolia. d manchas cortas lineales en la parte anterior de la vena anal: amarillo oscuro a café claro. k) hemélitra de coloración uniforme: amarillo claro a oscuro, café claro, ocasionalmente verde claro, con o sin manchas en el embolio. i ) manchas pterotoráclcas lobuladas y posterior con forma de x: amarillo oscuro a café. nv bordes del escutelo, comisura y sutura claval con delineación más oscura que el resto del hemélitra. n) placa pronotal con lóbulos laterales de coloración clara; escutelo con una línea transversa medial que a menudo demarca diferencia en la coloración del escutelo; mancha elaval gris a café claro. ñ) pafrón similar a n con adición de mancha con forma de x; café claro. o) patrón similar a ñ con acentuación en la coloración de la mancha en forma de x y ausencia de mancha claval variación en la coloración de los hemélitra, forma oscura los hemélitra son de color negro con pubescencia dorada, y manchas amarillas con pubescencia igualmente dorada. se han designado los patrones a-] (fig.4), en donde la región sombreada corresponde a las machas claras. descripción de la coloración para cada uno de los patrones: a) manchas de clavo y cario unidas, mancha del embolia independiente. b) mancha con prolongación hasta la vena anal, mancha del embolia pequeña e independiente e) mancha lineal a lo largo de la sutura claval y mácula pequeña en el cario. d) mancha lanceolada a lo largo de la sutura claval, manchas pequeñas en cario y embolia. 38 e) mancha del clavo, cario y embolia unidas: solapan las dos terceras partes del hemélitra. f) dos manchas lineales en el clavo unidas en la base del hemélitra; manchas pequeñas en el cario y embolia. g) mancha del clavo, cario y embolia unidas: revisten casi todo el hemélitra h) manchas del clavo, cario y embolia unidas: ocupan aproximadamente la mitad del hemélitra q manchas del clavo, cario y embolia unidas, cubre menos de la mitad de los hemélitra. d manchas delineantes de la sutura claval. k) hemélitra uniformemente negro, sin manchas. la frecuencia relativa (%) de tales patrones lo expresa en detalle padilla (1993), así los patrones más frecuentes en los machos son a y e, y en las hembras a y g. . variaciones morfométricas en la variación de las medidas morfométricas se tiene en cuenta los siguientes parámetros: longitud total del insecto, ancho humeral del pronoto, ancho de la cabeza y synthlipsis. tales medidas se registraron para hembras y machos; 792 especímenes fueron examinados. el patrón que presento más variación fue la longitud total de insecto, la figura 5 indica los rangos y medias para machos y hembras en diferentes poblaciones, basado en los datos originales citados por padilla (op. cit) en todos los parámetros considerados, los machos son de mayor tamaño que las hembras. los especímenes con máximos valores para tales parámetros pertenecen a fúquene, soacha y el ocaso; los de mínimo valor corresponden a gigante (huila). variación en la longitud de las alas según la longitud de las alas, los especímenes se pueden agrupar así: cuando las alas no alcanzan a cubrir el abdomen y cuando las alas cubren todo el abdomen. tanto machos como hembras de las formas clara y oscura presentan esta u .o o 39 locallzacion ., .... ;;'_ :;> .. ~ vi '" ~ 3: s ;;'q . ~ o~ e ~ n ~ m o ~ no e e ~ o o o ~ o, " , n ~ ~ ;;t ~ e.. , e o o , " ~." " e~ ~ a ,o, o e e, o '" o ~ " " o," ;r ? g. :: :: r o z 2 --1 e o ;:; ;:; ,., 3 figura 5. variación en la longitud total de n melaena 40 variación. la frecuencia (%) de alas cortas yalas largas se estableció según sexo y forma de coloración (datos originales padilla, op. cit.) en las diferentes localidades. prevalece la forma de alas cortas, tanto en machos como en hembras. biologia una hembra de n me/aena tiene siete ovariolas por ovario. en el séptimo esternito abdominal se encuentra la espermateca (fig. 6). figura 6_ n me/aena espermática para dar una idea de la fecundidad potencial de n. me/aena, se colectaron y disectaron 20 hembras por mes en el período de mayo a agosto y en noviembre y enero. todo el material fue colectado en soacha, (cundinamarca). en 1990 y enero de 1991 (cuadro 2). con base en los resultados del cuadro 2, podemos decir: el número máximo de huevos por hembra disectada fue 23, hembra colectada en junio. en junio, se presenta un gran pico de reproducción, como lo indica la figura 7, con máximo número de huevos disectados (310) y moda de 15 huevos por hembra. es probable que noviembre corresponda a otro pico de reproducción, según lo indica el número total de huevos por hembra disectada (226),y esta cantidad sólo es superada por el total de junio. presenta tres modas 10, 13 y 16 huevos por hembra. la relación hembra-macho del periodo mayo a agosto se muestra en la figura 8, en mayo fue 1:1.2, en junio de 1:2, en julio de 1:1.8, en agosto de 1:1.5, en noviembre de 1:1 y en enero de 1:0.4. el pico de reproducción en junio esta correlacionado con el dominio significativo de machos; probablemente este aumento asegure la fecundación y reproducción. el pico de reproducción de junio se presenta en época seca y con lluvias aisladas; posiblemente, este pico esté favorecido por la disponibilidad de alimento, formado por numerosos entomostraca y anfípodos. he registrado, en un día, de uno a once huevos ovipositados por hembra de n me/aena. en tausa, vereda pajarito, los sustratos de oviposición son compatidos con otras especies, encontramos en un mismo tallo huevos de n me/aena y de neosigara muri//oi hungerford. en las lagunas del páramo de chisacá, n. me/aena oviposita en secciones de tallo de drepanocladus sp., e/atine sp. yen otros tallos que probablemente han caido a la laguna; en noviembre (1992), se colectaron 17 huevos de n me/aena, muchos de éstos se encontraron compartiendo el sustrato con huevos de neosigara aristera nieser & padilla, neosigara sterea nieser & padilla y probablemente con neosigara akanthinomeros padilla & nieser, especies de corixidae más abundantes que n me/aena en esta localidad. huevos y fases ninfa les de n. me/aena. huevos (figs. 9 a-e). longitud 2,1-2,7 (2,3 ±o, 15) mm, ancho 0,51,1 (0,71 ±o,17) mm, altura 0,480,7 (0,55 ±0,07) mm. forma: es alargada oval, con simetría bilateral; lado ventral plano, paralelo al sustrato y el opuesto, sernicilindrico (fig. 9b). color: el huevo recién ovipositado es blanco, luego, amarillo claro. después de 12 a 15 días, se forma en la parte cefálica dorsal, la pequeña mancha ocular rojiza (fig. 9c); posteriormente, ésta se divide y forma dos manchas laterales y se intensifica el color hasta café claro (fig. 9d). el desarrollo embrionario de los ojos tiene una secuencia muy similar a la descrita por ludtke (1940) en notonecte g/auca (resumida por hyman, 1941). la superficie está esculpida con reticulación fina y hexagonal (fig. 9 b-e). al eclosionar, la ninfa emerge de la parte dorsal del huevo y rompe el 41 cuadro 2. número de huevos por hembra disectada de n. me/aena en soacha (cund.)" no. de huevos mayo ** junio julio agosto noviembre enero 1 2 2 2 3 5 2 4 3 3 1 5 2 2 3 6 2 2 8 3 3 3 1 1 9 2 2 6 2 10 2 3 3 11 2 1 1 12 4 2 2 2 13 2 3 14 1 2 15 4 1 16 3 17 18 19 20 21 3 22 23 total no. de huevos 110 310 190 176 226 145 * mayo a agosto, noviembre de 1990 y enero de 1991 . •• disección de 20 hembras por mes, excepto mayo con 19 hembras corio, la ruptura sigue una línea curva; la parte desprendida queda enrollada lateralmente, (fig. ge). en el acuario, los huevos fueron ovipositados en hojas y tallos de elodea sp. polygonum acre, hydromystria stotonder» (buchón) y otros tallos. en campo, n. me/aenaoviposita en estos mismos sustratos, con abundancia, en hydromystria st%nifera ( envés de las hojas y en raíces) e incluso en tallos de pennisetum c/andestinum (kikuyo). a pesar de la abundancia de huevos ovipositados en el acuario, sólo, muy pocos especímenes llegan al estado adulto, y se presentan algunos 42 que no eclosionan y en primero y segundo instar la mortalidad es alta. las fases ninfales son similares, y su mayor diferencia es cuantitativa (cuadro 3). al igual que otros notonectidos, tiene cinco fases ninfales; el tiempo de duración, a partir de la oviposición hasta la eclosión, es aproximadamente de 20 a 25 dias y cada uno de los estados ninfales dura de 22 a 25 días; el quinto instar el período más largo. a 2.600 msnm y con una temperatura promedio de 14 "c para llegar a adulto requiere aproximadamente de tres y medio a cuatro meses. a e -b d figura 7. huevos de n melaena a. ubicación del embrión b. vista lateral e e-d. vista dorsal e. vista dorsal, corión ." figura 8. número total de huevos obtenidos por disección de hembras de n msteens loo >o, to' 43 70 r-d machos un hembras r-o ~ ro r-t: [ ~ i ! i o ¡ o r-o o 80 60 vi o..... a n meses figura 9. proporción de sexos de la población de n me/aena. soacha, cundinamarca: mayo-agost, 1990 44 cuadro 3. dimensiones (mm) de los instares ninfales de n. me/aenéf instar longitud ancho del cuerpo ancho de cabeza synthlipsis vértex primero 2,53--2,96 0,98·1,26 0,62-0,96 0,23-0,39 0,29·0,48 n=15 2,90±0,26 1,26±0,14 0,81±0,15 0,31±0,04 0,41±o,05 segundo 3,42-4,09 1,40-1,77 0,89·1,33 0,27-0,43 0,39-0,53 n=20 3,85±o,20 1,56±o, 11 1,08±o, 11 0,35±0,05 0,43±o,07 tercero 4,43·5,63 1,61·2,62 1,26·1,93 0,36·0,55 0,43-0,62 n=20 5,00±o,27 1,90±o,23 1,50±o,12 0,42±0,04 0,51±o,04 cuarto 6,37-7,45 2,16-3,06 1,70-2,20 0,43-0,55 0,50-0,66 n=20 6,91+0,26 2,67+0,12 1,96+0,15 0,48+0,04 0,57+0,05 quinto 7,82-9,75 3,26-4,32 2,11-2.89 0,46-0,69 0,66-0,82 n=20 8,87+0,34 3,68+0,25 2,37+0,12 0,55+0,05 0,73+0,05 • ninfas colectadas en soacha (cundinamarca). mayo-agosto, 1991 en todos los estados, el cuerpo de la ninfa esta cubierto, tanto dorsal como ventralmente, con pubescencia fina de color claro y los últimos segmentos abdominales dorsales y los márgenes de los laterotergitos están orlados con vellos largos. todas las ninfas presentan unas setas en el último tergo abdominal, las cuales aumentan de tamaño en proporción con el crecimiento corporal, en las dos primeras fases ninfales son cafés y en las tres últimas son negras. los estados ninfales difieren entre s'i por número de segmentos antenales, proporción de la espina ventroapical del fémur mesotorácico y longitud alcanzada por las almohadillas alares ilustradas para cada fase ninfal. la quilla inconspícua en el primer estado ninfal se hace visible desde la segunda fase ninfal. el color general es amarillo pálido, con pubescencia clara y abundante, tanto dorsal como ventralmente; el clípeo es amarillo oscuro, tas antenas café oscuro y el último segmento del pico y las uñas, negros; los laterotergitos con vellos largos café. ocasionalmente, las ninfas de cuarto y quinto estado ninfal toman tonos anaranjados y gn charcas con abundante vegetación, tonos verde claro. primer instar (figs. 10 a-e): segundo instar (figs. 10 d-t): tercer instar (figs. 10 g-i); cuarto instar (figs. 10 j-i) quito instar (figs. 10 m-ñ) las series del material examinado fueron depositados en la colección entomológica del instituto de ciencias naturales (universidad nacional de colombia, bogotá) 45 46 a b d e 9 h e k m n / figura 10. estados ninfales de n me/anea. primera fase (a-e): a. vista dorsal (,1 mm). b. fémur (0,1 mm). c. antena (0,05 mm) segunda fase (d-f): d. vista dorsal ((0,2 mm) b. fémur (0,2 mm). c. antena (0,1 mm) tercera fase (g-i): g. vista dorsal (0,2 mm). h. fémur (0,2 mm). i. antena (0,1 mm) cuarta fase 0-1): j. vista dorsal. k. fémur. 1. antena (todos 0,25 mm) quinta fase (rn-ñ): m. vista dorsal (0,25 mm). n. fémur (0,25 mm). ñ. antena (0,2 mm) 47 crecimiento la razón de crecimiento de las ninfas se estimó de acuerdo con el tamaño de cada fase ninfal (cuadro 3). de abate (1960) aplica la ley de dyar y confirma la constante (1,3) en el crecimiento de notonecta ceres ceres kirkaldy. la razón de crecimiento para n. meteene se presenta con base en los valores de las medias particulares en los diferentes instars. el cuadro 4 muestra los valores estimados, comparados con los actuales (tomados del cuadro 3). los valores estimados son muy aproximados a las medias actuales. la razón de crecimiento (1,3) es aplicable a notonecta me/aena, para las medidas de longitud total, ancho del cuerpo y ancho de la cabeza. cuadro 4. valores actuales y estimados de la razón de crecimiento para las partes del cuerpo de n. me/aena ancho de cabezainstar longitud del cuerpo actual estimado 2,9 2 3,85 3,77 3 5,00 4,90 4 6,91 6,37 5 8,87 8,28 ancho del cuerpo actual 1,26 1,56 1,90 2,67 3,68 estimado actual estimado 0,87 1,63 1,08 1,13 2,12 1,26 1,47 2,76 1,96 1,91 3,59 2,37 2,48 eco logia n. me/aena es muy abundante en aguas con tendencia a ser eutróficas y escasa en aguas oligotróficas. n. me/aenaes depredadora, pues se alimentá de crustáceos pequeños, larvas de mosquitos y caracoles. tanto ninfas como adultos, se alimentan de gran cantidad de pequeños entomostraca, vivos y acuáticos e, incluso, anfípodos, hya//e//a sp. si no se manipulan cuidadosamente, los especimenes de notonecta me/aena puede infligir una picadura dolorosa n. me/aena no se encontro compartiendo el hábitat con alguna otra especie de notonecta, sin embargo, es frecuentemente encontrada con especies de los géneros buenoa y neosigara. n. me/aena comparte el hábitat con varias especies de hemiptera acuáticos y con base en la oscilación altitudinal, se registraron algunos 48 géneros y especies con su correspondiente posición taxonómica (cuadro 5). la determinación de estas especies fue asesorada por el dr. n. nieser. entre los 2.000 y 3.000 msnm, n. me/aena se encuenatra compatiendo el hábitat con varias especies y las más abundantes son n. muri//oiy buenoa pa//ipes (fabricius). n me/aena es la única especie de notonectidae encontrada en alturas superiores a los 3.400 msnm, sin embargo, es escasa entre los 3.400-3.800 msnm y comparte el hábitat con orocorixa makrocheira nieser & padilla y varias especies de neosigara y estas especies son más abundantes que n. me/aena. es probable, que estas especies de corixidae sean presa de n. meiaena. los espécimenes de n me/aena pueden ser presa de náyades de odonatos, belostomátidos y de coleópteros acuáticos predadores: larvas y adultos de dytiscidae, gyrinidae, staphilinidae y larvas de hydrophilidae, las cuales se encuentran cuadro 5. algunos hemiptera que comparten el hábitat con n. melaena, de acuerdo con la altura sobre el nivel del mar. altura (msnm) géneros especies 3.400-3.700 orocorixa* neosigara 2.000-3.000 neosigara buenoa hydrometra 1.800-2.000 buenoa eurygerris mesovelia microvelia orocorixa mackrocheira neosigara akanthinomeros neosigara aristera neosigara sterea neosigara murilloi neosigara columbiensis buenoa pallipes buenoa cucunubensis hydrometra argentina buenoa platycnemis eurygerris atrekes mesovelia mulsanti microvelia pulchella nieser & padilla padilla & nieser nieser & padilla nieser & padilla hungerford lundblad (fabricius) padilla & nieser** berg (fieber) drake white westwood niesery padilla (1992) padilla y nieser (1992) abundantemente en todas las localidades donde se tomaron muestras. rango geográfico en colombia n. melaena se encuentra en los departamentos de: cundinamarca, boyacá, caldas, cesar, huila, meta, norte de santander, guaviare y tolima. discusion notonecta melaena es una especie melánica, cuyo polimorfismo obedece, probablemente, a cambios en la frecuencia genética en uno o más loci. de acuedo con los especímenes examinados, el 87,4 % correspondió a la forma clara y el 12,5 %, a la forma oscura (cuadro 1); tales porcentajes varían de una localidad a otra, así, en las lagunas del páramo de chisacá, laguna de' buitrago y laguna verde, todas con alturas superiores a 3400 msnm (ecosistema páramo: aguas oligotróficas), los individuos colectados de la forma clara fueron pocos y ninguno de la forma oscura; mientras que, en suesca y tausa, aproximadamente, una cuarta parte del total de los individuos colectados fueron de la forma oscura (cuadro 1). sin duda, el polimorfismo está influído por factores ambientales que actuan como presión de selección para mantener estas formas. la forma oscura puede verse favorecida por aguas eutróficas de ecosistemas naturales y artificiales y con mayor contenido de materia orgánica y presencia de un número mayor de predadores. la forma clara, tanto en hembras como en machos, fue más variable y con más patrones y frecuencias diversas; tal variación en coloración es individual y geográfica. la forma oscura resulto ser menos variable, con menos patrones y frecuencias más predecibles, el parámetro más frecuente en la forma clara fue n (23,9 %), tanto en machos (24,2 %) como en hembras (23,7 %), seguido en los machos por ñ (15,0 %) y en hembras por k (17,6 %). el patrón base (k) tiene frecuencia alta en la forma clara, sin embargo, los otros patrones muestran ciertas diferencias que adquieren relevancia cuando se examina cada localidad. tal variación, probablemente, se debe a las condiciones geológicas del sustrato y composición litológica; vegetación litoral en cuanto a abundancia y 49 oscuridad del follage; incidencia de luz, es uno de los factores que pueden afectar más la coloración; la nutrición y las épocas de sequía y períodos lluviosos con cambios de temperatura y humedad. el parámetro más frecuente en la forma oscura fue a (28,4 %), tanto en machos (21 ,7 %) como en hembras (32,2 %), seguido en machos por c (12,9 %) y en hembras por g (18,8 %), variación individual sin incidencia geográfica; el patrón (k) de coloración oscura sin manchas prevaleció exclusivamente en el ocaso. esta forma es menos variable y probablemente, esté menos sujeta a variación por cambios ambientales y esté relacionada con camuflaje para confundir a sus posibles predadores. la mayoría de rangos de longitud de los individuos colectados en cundinamarca se solapan, pero difieren ampliamente con los individuos de gigante (huila), esta diferencia está correlacionada con la altura, en cundinamarca de 2000 a 3700 msnm y en gigante de 808 msnm, lo cual adicionado con especímenes de otras localidades como tocaima (400 msnm) y girardot (289 msnm), con longitudes menores se puede predecir que, n. melaena, cumple la regla de bergmann. las oscilaciones del ancho de la cabeza y del pronoto de los especímenes de gigante, se solapan con las otras fluctuaciones y por tanto, estas medidas son más constantes y con variaciones menores. igualmente ocurre con la medida de synthlipsis, cuya oscilación es entre 0,57-1,2 mm. la variación de la longitud de las alas resultó más individual que geográfica y con mayor frecuencia para los individuos de alas cortas independientemente del sexo y forma de coloración. sin embargo, todos los especímenes de silvania y gigante tuvieron las alas largas y todos los de la laguna de buitrago, las alas cortas; probablemente, el clima de montaña tropical (húmedo de tierra fría y páramo) influye en la mayor frecuencia de alas cortas. la temperatura baja puede influir en el mantenimiento de las alas cortas, pues, según weiss, la temperatura induce al crecimiento o reducción de algunos apéndices en los animales (citado por stevens, 1987). las diferencias genéticas entre individuos de la misma especie generan diversidad genética. cuando una especie esta en vía de extinción, 50 buena parte de esta diversidad desaparece (may, 1992). la especie notonecta melaena mantiene su diversidad genética y el polimorfismo, reflejado, en parte, por la variabilidad fenotípica, ésta y la conservación del acervo genético aseguran la continuidad de la especie. conclusiones la cápsula genital del macho de n. melaena es un carácter taxonómico escencial para determinar la especie, pues es poco variable. n. melaena presenta variación en cuanto a tamaño, especialmente en la longitud total el insecto, parámetro morfométrico con amplia variación individual y geográfica. hungerford (1933), en la revisión del género notonecta, incluyó para n. melaena una oscilación de la longitud entre 10,8 y 11,7 mm; esta oscilación se amplió de acuerdo a los especímenes examinados de 8,67 a 15,0 mm y los machos resultaron ser de mayor tamaño que las hembras. se confirma para colombia el subgénero bichromonecta [subgénero de evolución reciente, según hungerford (1933) 1 e, igualmente, se reporta por primera vez la especie n. melaena, con registros de colecta nuevos. la fluctuación geográfica de notonecta melaena se extiende desde los 2 a los 30 grados de latitud norte, sin embargo, sólo hay registros de méxico y colombia. dado que la especie encontrada en colombia es altamente variable en tamaño y color y la cápsula genital del macho coincide con la de n melaena kirkaldy se considera a n. melaena como sinónimo de n. colombiana hungerford 1933. en adición, el dr hungerford, sólo, tuvo la oportunidad de conocer la forma oscura y muy pocos especímenes colectados en bogotá (?), sin embargo, mencionó el parecido de la cápsula genital de n. colombiana y la de n. melaena. n. melaenatiene emergencia continua todo el año, pues se colectaron, tanto ninfas como adultos, en todos los meses del año en las distintas localidades de cundinamarca. las hembras colectadas en soacha (cundinamarca) en el período junio a agosto y en noviembre se encontraron en estadio gonadal de madurez, lo cual indica que la época reproductiva tiene el pico de reproducción en junio y, posiblemente, en noviembre. en mayo y enero, el 50% de las hembras examinadas estaban en período prerreproductor y el número de huevos por hembra disectada fue bajo. el número máximo de huevos, después de disectar 119 hembras gravidas fue de 23 y cada mes presenta su moda particular, así junio y noviembre obtuvieron las modas más altas y mayo la más baja. junio con abundantes adultos, máximo número de huevos por hembra disectada y moda más alta, corresponde, a un pico de reproducción en la población examinada, posiblemente, favorecido por la abundancia de alimento. la proporción hembra: macho fue variable, con aumento significativo de machos en junio y disminución notable de los mismos en enero, probablemente, afectada por el período de sequía y escasez de alimento. la hembra de n. me/aenaoviposita sus huevos en hojas, tallos y raices, prefiere plantas acuáticas, como hydromystría stokmsere, sin embargo, puede ovipositar en cualquier tallo que se encuentre en su hábitat y que haga parte de la materia orgánica flotante en descomposición. n. me/aena en su ciclo de vida, pasa por los estados de huevo, cinco fases ninfales y adulto. desde la oviposición hasta el estado adulto, su duración es de, aproximadamente 108 a 125 días, a una altura de 2.600 msnm y temperatura prornecñode 14 "c. n. me/aena cumple con la constante de crecimiento (1,3) con respecto a la longitud del cuerpo, ancho del cuerpo y ancho de la cabeza. como lo indica de abate (op. cit.), es probable que la razón de crecimiento para los notonectidos sea la misma. n. me/aena está ampliamente distribuida en cundinamarca, se. encuentra en ecositemas acuáticos naturales y artificiales, con valencia ecológica alta; oscilación altitudinal entre 1800 a 3700 msnm (páramo), de acuerdo con otros datos de colección esta oscilación se extiende desde los 289 msnm, la máxima abundancia se encontró en zonas con altura de 2600 msnm. prefiere aguas blandas eutróficas, permanentes, estáticas, turbias, con ph entre 5 y 7, con saturación de oxigeno disuelto entre 80% y 108%, abundante vegetación flotante y fondo arcilloso. . dentro de las especies que comparten el hábitat con n. me/aena, buenoa pa//ipes y neosigara muri//oi son las más abundantes, con amplio rango geográfico, en alturas entre los 1.800 y 3.000 msnm, seguidas por las especies de hydrophilidae y dytiscidae que se encontraron en todas las aguas muestreadas. en altitud superior a 3.400 msnm, notonecta me/aena comparte el hábitat con varias especies de género neosigara y con orocorixa makrocheira, especies más abundantes que n. me/aena. n. me/aena, por ser predador voraz, tienen una amplia cantidad de posibles presas, desde entomostraca hasta otros hemipteros acuáticos de menor tamaño y en algunos lagos, puede competir por el alimento con coleopteros acuáticos predadores como larvas y adultos de uytiscidae, gyrinidae, staphilinidae y larvas de hydrophilidae. agradecimientos al dr. n. nieser, tiel, paises bajos, por la asesoría y ayuda oportuna. a los profesores: rodrigo torres núñez, universidad pedagógica nacional; emilio luque zabaleta y luis armando bermúdez ambos de la universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, por la orientación brindada y por su colaboración en la publicación del artículo. literatura citada 1. alvarez, l. f. y roldan, g. 1983. estudio del orden hemiptera (heteroptera) en el departamento de antioquia en diferentes pisos altitudinales. act. biol. 12(14): 3146. 2. bueno, j. r. de la torre. 1905. the genus notonectain america north of mexico. ji. n. y. ento. soco 13: 161. 51 3. bel tran, e. 1937. resumen del artículo de ancona (1933). biol. ab. pensilvania, usa 11(2): 4981. 4. de abate, l. j. 1960. studies on the backwimmers 01 costa rica (hemiptera: notonectidae). tulane. studies in zoology. 8(1):28. 5. hunger=ord, h. b. 1928. some recent studies in aquatic hemiptera. ann. ento. soco am., 21: 139-146. 6. .1933. thegenusnotonectaoltheworld. univ. kansas sci. bull. 21: 1-191, 17 pi. 7. hyman, h .l. 1941. hemiptera. resumen del artículo de thomas (1939). biol. ab. pensilvania, u.sa 15(7): 15981. 8. kirkaldy, g. w. 1897. revision 01 the notonectidae. trans. ento. soco london: 406-407. 9. . 1904. uber notonectiden. wiener entomologische zeitung. 23: 132. 52 10. may, m. 1992. how many species inhabit the earth? scientilic american. oc!: 18-24. 11. nieser, n. y padilla-gil, d. 1992. three new species 01 corixidae lrom colombia (heteroptera). en!. ber. arnst, 52 (4): 3846. 12. padilla-gil d. n. y nieser, n. 1992. nueva especie del género buenoa kirkaldy (hemiptera, notonectidae) con clave para especies y notas ecológicas. agronomía colombiana. 9(1): 74-84. 13. padilla-gil d. n. 1993. sistemática y ecología de algunas especies de los géneros notonecta linneo y buenoa kirkaldy en el departamento de cundinamarca. trabajo de grado. u. nal. de colombia. departamento de biología. santalé de bogotá d. c. 14. stevens, p. 1987. patrones y pautas en la naturaleza. salva!. barcelona. p. 125. 15. van duzee, e. p. 1917. catalogue 01 the hemiptera 01america north 01mexico. univ. 01calilornia press. 2(30): 453. agronomía colombiana. 1992 volumen 9: 102 107 produccion de semilla dieremolacha en colombia resumen jesús norato rodrí~uez' maría eugenia gonzález. bajo las condiciones tropicales no inductivas de la sabana de bogotá, se indujo el desarrollo reproductivo y la formación de semillas en remolacha mediante la aplicación exógena de giberelinas y la estimulación con bajas temperaturas. las mejores respuestas, cualitativa y cuantitativamente, se obtuvieron con la hormona. así por ejemplo; en plantas de 70 días de edad, la floración del cultivo fué del 72.2%, se formaron 1647 inflorescencias por planta, de cuyas semillas germinó el 63.3% y se formaron 5.2 tallos florales por planta. los tratamientos de vernalización, con o sin aplicación de giberelina, también indujeron el desarrollo reproductivo de las plantas pero las respuestas fueron más demoradas y de menor magnitud. las plantas que no recibieron ningún tipo de estimulación exógena, permanecieron en estado vegetativo durante todo el período experimental. palabras claves: remolacha, condiciones no inductivas, giberelina, vernalización, floración, semilla. abstract under the tropical non inductive conditions of the sabana de bogotá, the reproductive development and seed formation of beetprofesor departamento de biologia. universidad nacional de colombia. apartado aéreo 23227. santa fé de bogotá. d.c. colombia. 102 root was induced by exogen application of gibberellins and low temperature stimulation. the best quatitative and qualitative results, were obtained with the hormone, for instance; 70 days-old plants produced 72.2% crop flowering, 1647 inflorescences per plant, of which a 63.3% of its seeds germinated, and a mean of 5.2 bolting axis. vernalization treatments with or without ag 3 application also induced reproductive development but the responses were lower and later. plants with no exogen stimulus remained in vegetative stage during the experimental periodo introduccion la mayor parte de las hortalizas consumidas en colombia son originarias de la zona mediterránea de europa (lobo y mejía, 1977); allí, através de la evolución, se adaptaron a las condiciones climáticas de la región, especialmente a las variaciones de luz y temperatura que se presentan junto con las estaciones, razón por la cual suelen presentar requerimientos de temperaturas bajas -vernalizacióny días largos -fotoperiodismopara pasar de la fase vegetativa a la reproductiva (bernier et al., 1985). por la misma razón en nuestro país yen general en el trópico, las plantas que aquí se cultivan proceden de semillas de plantas cultivadas en europa y norte américa. en el caso de la remolacha, especie utilizada en colombia para la alimentación, el hipocótilo presenta un grán engrosamiento y se desarrolla como órgano de reserva entre los 120 y 140 días. hasta este momento, la planta sólo alcanza el desarrollo vegetativo y mantiene su hábito arrosetado. si no se cosecha, permanece en estado vegetativo durante varios meses (lobo y mejía, 1977). en lugares donde se dan las condiciones climáticas para alcanzar la madurez, una vez que ha crecido el hipocótilo, se recogen las plantas durante el otoño y se protegen bajo cubierta de los rigores del frío invernal; a comienzos de la primavera siguiente, las plantas se resiembran y posteriormente florecen. los estímulos de las temperaturas bajas y días largos (laxander, 1987) desencadenan en la planta la síntesis de sustancias reguladoras de la floración (chailakhyan; khrianin, 1987., bernier et al., 1985), de giberelinas (laxander, 1987., pharis; king, 1985) y de otras fitohormonas, constituyéndose en los verdaderos reguladores de la activación del crecimiento con lo que se presenta el desarrollo del tallo floral, la producción de yemas florales y la formación de estructuras reproductivas. en varias especies vegetales y especialmente en plantas agrícolas, se ha obtenido el desarrollo reproductivo por la aplicación de fitohormonas bajo condiciones climáticas no inductivas (tanimoto; harada, 1984., thomas, 1976). en remolacha y otras hortalizas (witwer; bukovak, 1957) yen un amplio número de gimnospermas (pharis, wample; kamienska, 1975., pharis, ross, wample, owens, 1976., pharis, 1974., pharis; reid, 1985) también se ha logrado inducir la formación de flores y semillas. bajo condiciones no inductivas y por aplicación de giberelinas también se ha logrado el desarrollo en especies tropicales herbáceas (alamu; mcdavid, 1978) y pináceas (sirikul; luukkanen, 1987). de manera similar, en colombia se ha obtenido la formación de estructuras reproductivas en repo1110(reyes, rincón, 1987) y zanahoria (díaz; medrano, 1984). cotsillo (1988) logró el desarrollo floral en plantas juveniles de inchi, especie dioica de la orinoquía colombiana, muy promisoria por su gran contenido de grasas. de ahí que el objetivo de esta investigación fué inducir el desarrollo reproductivo en remolacha, bajo las condiciones climáticas tropicales no inductivas de la sabana de bogotá, con el propósito fundamental de obtener la formación de semillas. materiales y metodos. semillas de remolacha (beta vulgaris l. var. crosby egyp tia n) producidas en california (e.u.). se cultivaron en el c.n.i. tibaitatá del instituto colombiano agropecuario durante 1988. el ensayo se hizo bajo un diseño factorial en parcelas subdivididas con tres réplicas; las unidades experimentales de 10.2 m2 con cinco surcos de 3.2 m y 25 plantas. se efectuaron 36 tratamientos en los que se incluyeron: testigos absolutos (1, 5, 9), testigos vernalizados (13,17,21,25), aplicación de ag3 en plantas sin vernalizar (1 12) y aplicación de giberelinas en plantas vernalizadas (13 36). la vernalización se efectuó durante cinco semanas en plantas de 30 y 15 días de edad y las giberelinas se aplicaron sobre el follaje en dosis de 0.0, !500,750 y1000 ppm a los 70,85 y 100 días de edad en un volumen de 125 mi por unidad experimental, cuatro veces, una cada 10 días. resultados y discusion. la diferenciación y desarrollo de estructuras reproductivas se presentó en todas las plantas de los tratamientos sin vernal izar y 103 cuadro 1. efectos de la vernalización y las giberelinas en la formación de estructuras reproductivas en remolacha tratamiento floracion vernalizacion ag3 porcentaje tallos inflorescencias edad (días) ~~m numero 70 0.0 0.0 0.0 2 500 72.3 5.2 1647.7 3 750 60.6 3.9 970.7 4 1000 70.8 7.3 2148.8 5 85 0.0 0.0 0.0 6 500 62.8 8.7 2139.9 7 750 64.9 4.5 1170.4 8 1000 56.3 5.0 1752.8 9 100 0.0 0.0 0.0 10 500 62.1 7.4 2186.0 11 750 61.9 4.1 1175.2 12 1000 59.9 6.3 1663.6 13 15 70 38.0 1.9 575.2 14 500 49.4 4.0 1286.2 15 750 53.4 4.2 1364.5 16 1000 63.8 5.0 1533.9 17 85 23.0 1.7 559.0 18 500 59.6 3.2 1053.1 19 750 60.0 2.5 992.2 20 1000 61.0 3.6 1154.8 21 100 13.3 2.2 421.6 22 500 42.7 4.2 1021.0 23 750 42.8 5.7 1214.5 24 1000 57.4 3.5 1163.5 25 30 70 10.1 1.7 396.5 26 500 35.6 3.8 886.0 27 750 54.8 3.0 817.0 28 1000 51.2 1.9 522.8 29 85 28.0 3.8 847.2 30 500 0.0 0.0 0.0 31 750 44.0 3.3 753.2 32 1000 51.5 3.9 848.8 33 100 4.7 0.9 212.2 34 500 9.0 0.2 72.5 35 750 33.0 2.7 629.7 36 1000 36.3 0.3 206.4 104 cuadro 2. efectos de la vernalización y las giberelinas en la formación de semilla de remolacha tratamiento peso (gr) % vernallzacion ag3 1000semillas germinacion edad (días) ppm •• 70 2 500 11.93 d 63.33 a 3 7eío 10.83 d 50.83 ab 4 1000 16.94 a 57.50 ab 5 85 6 500 12.76 e 24.16 e 7 zso 8.77 e 41.66 ab 8 1000 9.22 33.33 be 9 100 10 500 14.78 b 35.83 b 11 zso 15.40 b 62.00 a 12 1000 14.08 e 57.50 ab 13 15 70 4.93 f 12.50 d 14 5do 11.96 d 29.16 e 15 71io 13.85 e 60.83 a 16 lodo 15.96 b 57.91 a 17 85 9.78 35.00 be 18 500 10.91 d 34.16 be 19 7s0 12.24 d 55.83 ab 20 1000 13.21 e 38.33 ab 21 100 9.39 30.83 be 22 500 14.39 b 37.50 be 23 750 9.28 14.16 d 24 1000 11.53 d 42.50 ab 25 30 70 8.92 e 30.00 be 26 5100 7.03 e 32.50 be 27 750 9.02 e 6.66 d 28 1000 10.84 d 20.00 cd 29 85 9.69 42.50 ab 30 500 31 750 10.62 d 17.50 cd 32 1000 12.53 e 28.50 cd 33 100 832 e 10 d 34 500 35 750 6.10 e 18.33 cd 36 1000 10.21 d 43.33 ab •• diferencias altamente significativas entre tratamientos. nivel significancia del 1%. los valores con la misma letra no presentan diferencias estadístícas. 105 asperjadas con ag 3 (9%-64%), excepto en las plantas que no recibieron ninguno de los estímulos mencionados (testigos absolutos). wittwer y bukovak (1957), también registraron el desarrollo de estructuras reproductivas bajo condiciones experimentales similares a las de este ensayo. las plantas que únicamente recibieron ag3 también desarrollaron el mayor número de tallos florales por planta (3.9 8.7), así como el mayor número de inflorescencias (971 2186) (tabla 1). laxander (1987) sostiene que los genotipos de remolacha muestran una amplia variabilidad respecto a los requerimientos de vernalización. con relación a la biomasa acumulada en las semillas desarrolladas a partir de las flores inducidas por los diversos tratamientos, se observa un efecto más marcado en las plantas no vernalizadas y tratadas únicamente con giberelina; también, fueron estas plantas que iniciaron más rápidamente el desarrollo del tallo floral. en la tabla 2 se aprecia el porcentaje de germinación de las semillas cosechadas y se nota cómo en las semillas de la mayoría de los tratamientos sin vernalizar, la germinabilidad fué superior a160% (2, 3, 4, 11 y 12); a medida que las plantas fueron vernal izadas, el poder germinativo de sus semillas fué menor; así, en la mayoría de los tratamientos de vernalización a los 30 días, se presentó germinabilidad menor del 30%. con relación al tiempo gastado por las plantas para iniciar el desarrollo del tallo floral (100-120 días) y alcanzar el estado de botón floral (190-250 días), fué menor en las plantas únicamente tratadas con el hormonal, mientras que en las plantas vernal izadas y tratadas con giberelina, los períodos mencionados fueron más demorados. la cantidad de biomasa acumulada en las 106 semillas, revela diferencias en la tasa de crecimiento y desarrollo durante la fase reproductiva de la planta; de manera que los elementos ambientales, especialmente la temperatura registrada durante este período, pudo ser un factor limitante. así por ejemplo, en los tratamientos en que se indujo el crecimiento y madurez de semillas durante los meses de diciembre y enero, la temperatura mínima fué del orden 5°-7.6°c y la máxima, de 18°-20°c; mientras que las semillas que maduraron durante el mes de abril tuvieron pesos bajos y la temperatura mínima registrada fué inferior a los 5°c. el análisis de los resultados obtenidos en esta investigación, permite recomendar la aplicación de ag 3 -500 ppm en plantas de 70 días de edad, como tratamiento óptimo para lograr el desarrollo reproductivo de beta vulgarís l. varo crosby egyptían baja las condiciones tropicales no inductivas de la sabana de bogotá. así mismo se destaca que en las plantas vernal izadas, y vernal izadas y asperjadas con ag3 se desarrollaron estructuras reproductivas pero más lentamente y en menor proporción que en los tratamientos únicamente asperjados con giberelina. también parece ser que mientras los tratamientos se efectuaron sobre plantas más jóvenes, las respuestas fueron cualitativa y cuantitativamente mejores, diferencias que se hacen más evidentes cuando se analiza el número de tallos florales e inflorescencias desarrolladas por planta. literatura citada 1. alamu, s.; c. medavid. promotion 01 flowering in edible aroids by giberelie acid. trop. agrie. 55: 8186.1978. 2. bernier, g., j.m. kinet; r.m. saehs. the physiology 01 flowering. 1. the initiation 01 flowers. c.r.c. press ine. boca raton. 1985. 3.bernier, g., j. kinet; r. sachs. the physiology 01 flowering. vols. 1 & 2. crc press inc. boca raton. 1985. 4.chailakhyan, m. kh.; v.n. khrianin. sexuality in plants and its hormonal regulation. springerverlag. new york. 1987. 5.diaz, l.; b. medrano. electos del ácido giberélico sobre la floración y obtención de semillas zanahoria. tesis biólogo. universidad nacional de colombia. 1984. 6.laxander, k. characters related to the vernalization requirements of sugar beet. in: j.g. atherton. manipulation 01 flowering. betterworths. london. 1987. 7.pharis, r. precocious ilowering in conilers. the role 01 plant hormones. in: toward the luture lorest. t. ledig. bull. no. 85. 1974. 8.pharis, r., r. wample; a. kamienska. growth, development and sexual differentiation in pinus with emphasis on the role of plant hormone gibberellin. en: baumgarther, d. management 01 lodgepole pine ecosystems. symposium proceeding. washington si. univ. pullman. 1975. 9.pharis, r.s. ross., r. wample; j. owens. promotion of ilowering in conifers 01 the pinnaceae by gibberellins. act. horticulturae. 56: 155-~ 62. 1976. 10.pharis, r.p.; r.w. king. giberellins and reproductive development in seed plants. ann. rev. plant physiol. 36: 427-568. 1985. 11.reyes, l.; m. rincón. efectos del ácido giberélico y la vernalización en la iloración y obtención de semilla de repollo. tesis biólogo. universidad nacional de colombia. 1987. 12.sirikul, w.; o. luukkanen. promotion of flowering using exogenus plant hormones in tropical pines. forest ecology and management. 19: 155-161. 1986. 13.tanimoto, s.; h. harada. hormonal regulation 01 ilowering. in: s.s. purohit 1984. hormonal regulation of plant growth and development. abp. london. 1984. 14.thomas, t. growth regulation in vegetable crops. outlook on agric. 9: 62-67.1976. 15.zimmerman, r.; w. hackett; r. pharis. hormonal aspects of phase changes and precocious ilowering. in: r. pharis; d. reid. encyclopedia of plant physiology. vol. 11: 89-115.1985. 107 agronomla colombiana, 1993, volumen x. número 2: pág. 151159 u n1v"ersl')ad na':10nal de colombia instituto de e ienclas naturales notas sobre la morfologia, anatomia y gbfdljl~qjli\ del agraz (vaccinium meridionale swartz.) (1) notes regarding morphology, anatorny and germination of agraz (vaccinium meridionale swartz). martha l. ch. de valencia (2) y fabio ramirez (3) resumen se presentan descripciones morfológicas de la semilla madura de vaccinium merdiona/e, relacionadas con parámetros tales como forma, tamaño, color; igualmente su anatomia y ensayos preliminares sobre germinación y morfologia de la plántula. palabras claves: agraz, semilla, germinación, p/ánfula. summary morphologic descriptions of ripe seed of vaccinium meridiona/e, related to parameters such as form, size, colour, as well as its anatomy and preliminary trials on germination and morphology of seedlings. introduccion vaccinium meridionale swartz (agraz) ha sido rnencionado por romero (1961) y sarmiento (1986) como una de las especies productoras de frutos comestibles de zonas frias y templadas de nuestro pais; sin embargo, hasta ahora comienza a observarse, con una buena aceptación, interés por este fruto. en los mercados se encuentra en fresco, en dulces y conservas. el suministro proviene principalmente de bosques nativos cercanos a las localidades de chiquinquirá (departamento de boyacá) y ubaté (departamento (1) trabajo financiado por colciencias-universidad nacional de colombia. (2) profesora, departamento de biologia, universidad nacional de colombia. sanlafé de bogotá (3) estudiante de biología, universidad nacional de colombia. de cundinamarca) y actualmente no se aplica técnica alguna de cultivo, lo cual en un futuro traerá escasez en su oferta. especies de este género son comunmente cultivadas en norteamérica y europa con tecnicas de cultivo iniciadas a finales del siglo pasado. este trabajo suministra información general sobre la germinación, morfologia y anatomia de la semilla e igualmente, se adelanta el estudio morfológico y anatómico del fruto. otra investigación reciente sobre la misma especie fue realizada por silva (1988), referente a su bromatologia en donde concluye que "la pulpa presenta un alto contenido de fibra, potasio y especialmente un mayor porcentaje de carbohidratos y ácido asc6rbico, lo cual contribuye a producir un sabor agradable". igualmente recomienda su uso para la obtención de pulpas, materia prima en la manufacturación de productos comojugos, nectares, mermeladas, jaleas. los estudios realizados involucran, también, las semillas que dado su tamano, nojustifica ni facilita su separación de la pulpa. vaccinium meridiona/e swartz al igual que v.tloribundumh.b.k y macleaniarupestris(h.b.k) a. c. smith,son especies cuyo cultivo se debe fomentar, puesto que crecen en suelos rocosos con pendientes y calidades no apropiadas para otros cultivos y además, son especies nativas aptas para reforestación e igualmente, dada su alta productividad en las dos cosechas grandes del ano, tienen la posibilidad de obtenerse de ellas rendimientos económicos. materiales y metodos el material biológico utilizado se obtuvo de frutos provenientes delmercado de chiquinquirá, departamento de boyacá. las semillas se extrajeron de 151 frutos tomados al azar, sin tener encuenta su tamaño; por lo general, se observan tres tamai'\os de frutos maduros asl; 7-8 mm de diámetro, con peso promedio de 1,6 g en fruto fresco. 10-12 mm de diámetro, con peso promedio 5,1 g en fruto fresco. 13-15 mm de diámetro, con peso promedio de 6,8 grs en fruto fresco. para el análisis anatómico se usaron semillas embebidas en agua durante 24 horas, puesto que su testa en estado seco es dura y no permite una fácil manipulación. las formas y dimensiones fueron tomadas de semillas hidratadas y los ejes medidos son los que se presentan en las figuras. 1 y 2. dado el tamai'\o de las semillas se colocaron en un portaobjeto y fueron fijadas en una capa delgada de gelatina-glicerina; en esta forma se dibujaron y midieron. estas mismas semillas (20 de cada tipo), fueron seccionadas a mano alzada para determinar la presencia de endosperma y embrión. también se hicieron bloques de parafina con numerosas semillas de cada tipo y se seccionaron con micrótomo de rotación, pero los resultados no fueron buenos porque la testa se separa facilmente y, debido al tamaño de las semillas es complicado darles la orientación apropiada. la terminologia empleada en las descripciones morfológicas de las semillas siguen a duke (1969) y niembro (1988) y de la germinación, a ve (1983). los dibujos fueron realizados con cámara lúcida carl-zeiss-jena y se presentan con sus escalas respectivas. para detectar grasas en el endospermo, se utilizó sudan 111 sobre secciones transversales delgadas, para almidones lugol y para proteinas, previa extracción de grasas, ácido plcrico eosina. (roth (1964), johansen (1940». las semillas usadas en el montaje de germinación fueron desinfectadas por inmersión en hipoclorito de sodio al1 0% por 3 minutos y luego lavadas con agua destilada. se sembraron en cajas de petri de 11 cm 152 de diámetro, sobre papel wattman número cuatro con agua destilada. en cada caja, se sembraron so· semillas y se efectuaron tres montajes de semillas "grandes" y tres de pequei'\as seleccionadas a simple vista y solo se tuvo en cuenta el tamaño, sin tener encuenta el color y la forma. las observaciones se hicieron cada tres dlas desde 15 a 45 dlas despues de sembradas. a partir de semillas obtenidas de frutos deshidratados y guardados durante diez meses, se hizo otro montaje para germinación con semillas grandes y pequeñas en condiciones similares a las anteriores, 78 grandes y 110 pequei'\as. la prueba de viabilidad se realizó con 2,3, 5 -trifenil tetrazoliun, para 20 semillas grandes y20 pequeñas, según lo descrito por córdoba (1976). resultados morfología y anatomía las semillas de vaccinium meridionale provienen de rudimentos seminales muy pequeños, anátropos y unitégmicos. por cada fruto se producen semillas variadas en tamaño, número, color y forma; en algunos frutos se encuentran pocas semillas bien desarrolladas y numerosos rudimentos de color blanquecino. esta caracterlstica se observó tambien en forma muy marcada para los frutos de v. floribundum. (valencia et al para publicación). sell (1957) describe la anatomia de vaccinium angustifolium ait. varo laevifohum house y comparando la anatomla de esta especie con las observaciones hechas sobre v. floribundum h.s.k. y v. meridiona/e swartz, muestran gran similaridad anatómica aplicable a nivel del género vaccinium. forma presenta formas variadas entre aplanadas y tridimensionales con predominancia de las primeras y con contorno oblongo-ehptico. tamaño las semillas son muy pequet'\as, menores de 2 mm de largo. entre ellas se diferencian dos tamaños evidentes, las "grandes" con promedio de 1.87-1.40 mm de largo por 0,87-1 ,40 mm de ancho y las más pequeñas de 1,40-0,84 mm de largo por 1,2-0,5 mm de ancho (fig 1,2). dentro de las primeras también se incluyen las de tamaño intermedio. figura 1. formas y tamaños de las semillas "grandes" (13 y 19 tridimensionales. color el color predominante es pardo-dorado, pero algunas presentan color pardo más oscuro yotras son de tinte rojizo. de diámetro, el minimo fué de 10 semillas y máximo 55, para un promedio de 37 semillas por fruto. hilo y micropilo numero como la semilla es tan pequeña, la visualización clara del hilo y el micrópilo debe hacerse al esteroscopio y con la semilla previamente hidratada. el hilo se ubica en una pequeña despresión oblonga y está sltuado en un extremo de la semilla en posición un poco lateral; cercano a él, está el micrópilo, destacable en algunas semillas por formar aliado un pequeño abultamiento; en otros, no es conspicuo y solo se ubica al hacer cortes medianos de la semilla romero (1961) y silva (1988) señalan de 8 a 12 semillas por fruto, número bajo con relación a los valores encontrados. se examinaron 20 frutos con un diámetro de 8 mm y se encontraron desde dos semillas por fruto hasta 27, con un promedio de 15. en frutos de 10-12 mm 153 l.•• figura 2. formas y tamaños de la semillas "pequeñas". (6 y 14 color más claro y obliteradas, sin endosperma, sin embrión). cubierta seminal esta capa mecánica corresponde al desarrollo y transformación de la epidermis extema del único tegumento, por ello debe considerarse la semilla exotestal como lo señala comer (1976). es evidente la presencia de taninos en las paredes de las esclereidas, aun en semillas inmaduras. (fig. 3a y b). la cubierta seminal es relativamente dura, de consistencia let'losa y superficie reticulada. (fig 3c). la parte mecánica está representada por una sola capa de esclereidas mas o menos cuboidales, con sus paredes lateral y tangencial interna muy engrosadas y de color amarillento y con numerosas punteaduras; debajo de esta capa, se localiza una zona delgada de células obliteradas también coloreadas y de aspecto brillante y homogéneo. tejido de reserva eltejido de reserva está constnndo parel endospenno que es de tipo entero y en posición externa con relación al embrión (fig.4). 154 figura 3.a corte transversal de la semilla: a detalle anatómico (zona a'). bdetalle anátomico (zona b'), edetalle anatómico de la superficie de la testa. (t.testa, en.endospermo, e.-embrión.) 155 l' en e. t h e e en. r e t. figura 4. avista general de lasemhla:aplano transversal bplanotransmediano. b plano mediano. cembrión. (m.micropilo, hhilo, eembrión, en-endospermo, ttesta, ccotiledones, hi-hipocotilo, r-radrcula.) la consistencia es carnosa y está compuesto por ifpidos y protefnas; las paredes de sus células son delgadas y con numerosas gotas de grasa en su citoplasma (fig. 3b). loanterior concuerda con lodescrito porbell (1957) para v.angustifohum var./aeivifo/ium, quien señala que estas semillas no poseen embrión, su endosperma está formado por parénquima lignificado y con punteaduras primarias y el espacio donde debla localizarce elembrión se encuentra obliterado. de las semillas examinadas (20 pequeñas y 20 grandes) se observaron dos semillas con endospermo lignificado y sin embrión; posteriormente, en otras observaciones se encontró que este tipo de semillas ocurre en mayor proporción en las llamadas pequeñas. 156 bell (op.cit.), también describe otro tipo de semilla en donde los tejidos internos se encuentran desintegra-dos y, por lo tanto, la semilla está colapsada. de este tipo, al menos en las semillas ~ i \ . a e, b 9 figura 5 germinación: ados dlas depués de la emergencia de la radlcula. b-4 días c-6 dfas, d-1 odias, f15 días, liberación de la testa g18 dlas, plántula con cotiledones libres y verdes. (x15). embrión examinadas, no se observaron para v.meridionale redondeado, margen entero, sin ángulo de separación entre si; su longitud es de un tercio con relación a la longitud total del embrión. el epicótilo no forma plúmula y no hay demarcación entre hipocótilo y radfcula (fig.4c). es del tipo axial, localizado en el eje central de la semilla, lineal, oblongo y 'recto (en las semillas tridimensionales observadas, el embrión está levemente curvado). germinación los cotiledones son de igual tamaño, de ápice la germinación se inicia entre 20 22 dlas después de la siembra y abarca hasta 42-45 días, el porcen157 taje de germinación es mayor en las semillas grandes (62%) y elvigor de las plántulas es evidente. para las semillas pequen as su porcentaje de germinación es de 20% y las plántulas tienen menor porte y con ralces más cortas y más suceptibles de ser atacadas por hongos. las semillas procedentes de frutos deshidratados y guardadosdurantediez meses mostraron porcentajes de germinación un poco más bajos para las semillas más grandes (54%), pero más altas para las pequeñas (23%). los resultados de prueba de viabilidad con 2, 3, 5trifenil tetrazolium arrojaron los siguientes resultados: 85% para semillas grandes viables y un 90% para semillas pequeñas viables. se analizaron las semillas no viables y correspondieron aaquellas que no poseen embrión y que fueron descritas anteriormente. según lo descrito por duke (1969), v. meridionale posee germinación fanerocotilar, puesto que los cotiledones emergen de la semilla. una vez se liberan de la testa aparecen extendidos y de color verde, en tanto que el hipoc6tilo se torna rojizo, color que adopta la plántula durante mucho tiempo, debido a la presencia de antocianinas. el epicótilo y la plúmula conforman ladiminuta yema apical (fig.5). no se desarrollan catáfilos, lo cual concuerda con hallé et a,1(1978), quien señala que en especies eplgea, s estos no se presentan y, por encima de los cotiledones solo aparecen nomófilos (fig.6). según ye (1983), la arquitectura de la plántula corresponde al tipo magnolia, la cual se caracteriza por poseer semillas con abundante endosperma, embrión pequeño y los cotiledones con funciones de absorción y fotosintesis. los cotiledones son opuestos, el segundo par de hojas (e6filos) es opuesto ydecusado con respecto a los cotiledones; la sucesión foliar se continua con hojas alternas (fig.6). conclusiones y recomendaciones la anatomia de la semilla madura de vaccinium meridionale no se aparta de la descrita por (bell 1957) para vaccinium angustifolium ait. varo laevifolium house. 158 a figura 6. plántulas. a a los 28 dias de germinación con su primer par de hojas opuestas, eofilos. ba los 48 días, el segundo par de hojas, ya presenta distribución alterna. <=). además de las semillas normales, bell (op. cit.) reporta la presencia de semillas pequeñas colapsadas y con lostejidos intemosdesintegrados y semillas lignificadas. las del primer tipo no fueron detectadas, las del segundo tipo si. esto se debió al número bajo de semillas analizadas, en comparación con el número que él estudio. el tipo de germinación es fanerocotilar la conformación de la plántula corresponde al tipo magnolia. la semilla es muy pequeña, menor de 2mm de longitud. se presentan dos tipos de semillas: las mas "grandes" oscilan entre 1,87-1 ,40 mm de largo por 0,87 1,40 mm de ancho y las pequeñas de 1,40 0,84 mm de largo por 1,2 0,5 mm de ancho. -las semillas pequeñas presentan el indice de germinación más bajo con relación a las de mayor tamaño. la mayoria de las semillas son aplanadas aunque, pueden presentarse algunas tridimencionales. la semilla de v. meridionale es exotestal. el embrión es de tipo axial-lineal, oblongo y recto. en la semilla las sustancias de reserva estan representadas por el endospermo, compuesto principalmente por aceites y protelnas. la prueba de viabilidad, para semillas provenientes de frutos desidratados y almacenados durante diez meses, mostró porcentajes altos: 85% semilla grande y 90% semilla pequeña. comparando los porcentajes de germinación de semillas frescas y semillas almacenadas en condiciones de laboratorio por diez meses, la pérdida del vigor no es muy apreciable. para estudios fenológicos o anatómicos desde plántula, es recomendable hacer la siembra directamente en capote tierra, por cuanto las plántulas son muy frágiles y altransplantarlas desde las cajas de petri son pocas las que sobreviven. se recomienda usar suelo capote proveniente del medio natural donde crece esta especie, por cuanto en las ericáceas está reportada la presencia de micorrizas, responsables del vigor de la plántula y del establecimiento exitoso de la misma en el medio. con los rangos de tamaños suministrados y conociendo que el mayor porcentaje de germinación se presenta en las semillas grandes, solo, basta con usar el tamiz apropiado para separar estas semillas para efectos de la producción de plántulas. literatura citada 1-beil, h. p. the development of blueberry seed. can. j. botany 35: 139 153. 1957. 2-cordoba, c. fisiología vegetal. h. blume ediciones, madríd. 1976. 3-corner, e. j. h. the seeds of dycotyledons. vol. i cambridge university press, cambridge. 1976. 4-duke, j. on tropical tree seedlings i seeds, seedlings systems and sistematics. ann. missouri bol. gard. 56(2): 125 -161.1969. 5-halle, f. et al. tropical trees and forest. springer, verlag, berlin. 1978. 6-johansen, d. a. plant microtechnique mc. graw hiii publication book ca, new york. 1940. 7-niembro, a. semillas de arboles y arbustos. ontogenia y estructura. editorial limusa, mexico. 1988. 8-romero, r. frutas silvestres de colombia. vol. i editorial san juan eudes, bogotá. 1961. 9-sarmiento, e. frutas en colombia. ediciones cultural colombiana llda. bogotá. 1986. 10-silva, m. l. estudio bromatológico de tres especies de frutos comestibles de los páramos de cundinamarca. trabajo de grado, magister biología. universidad javeriana, bogotá. 1988. 11-valencia, m. l. de, n. de lozano y c. de hakspiel. anatomla del fruto de vacclnlum flortbundum h.b.k. (para publicación). 12-ye, n. studies on the seedling types ofdicotyledonous plants (magnoliophyta, magnolio-psida) phytologia 54(3): 161-224. 1983. 159 un punto de vista sobre el sentido de la . educacion en extension una concepción de extensión plantea que el objetivo del agente de cambio al establecer sus relaciones con la comunidad en la labor de extensión, es el intentar reemplazar los conocimientos de los campesinos por losdel extensionistas y/o de la entidad que realiza la extensión. en la medida que los pequeños agricultores reemplacen formas empíricas de laborar la tierra por formas técnicas, necesariamente estos cambios de calidad en el proceso de enfrentamiento con la realidad provocarán modificaciones· en los resultados. como en esta labor se pretende básicamente sustituir una forma de conocimiento por otra, es decir, que están en juego formas de conocimiento, no se debe dejar de lado una relfexión crítica. al respecto freire plantea que existen dos' formas de llegar al conocimiento, una la bancaria, a través de la cual un sujeto, transformado en objeto, recibe dócil y pasivamente los contenidos que otro le transfiere, transmite o imponen y otra, la problematizadora, que implica acción transformadora sobre la realidad, en la cual hay una búsqueda constante de las causas esenciales y condicionantes de los procesos que se dan en el mundo real y de donde resulta la crítica y lo nuevo. según esto la concepción tradicional de * profesor asistente, departamento de desarrollo rural. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. henry polanco rodríguez* extensión podría ser clasificada como educación bancaria, porque si alguien busca realmente el conocimiento, que conlleva el diálogo de los sujetos entorno a un hecho real, no hace extensión yen el caso de que esté naciendo no proporciona las condiciones p.ar~ este conocimiento, puesto que su acción es la de extender conocimientos a quienes no los tienen, eliminando la capacidad crítica, creativa y de organización de la comunidad. en este proceso de extensión lo máximo que se puede hacer es mostrar los contenidos extendidos, sin revelar la presencia nueva y no permitiendo el verdadero conocimiento. el hombre es un ser ubicado en sus relaciones con el mundo y a través de su acción sobre él se encuentra definido por los resultados de su propia acción. actuando transforma, transformando crea una realidad que a su vez condiciona su forma de actuar. por esta razón no es posible separar el hombre de su comunidad. el hombre en el dominio de la opinión se da cuenta de la presencia de las cosas, pero no hay una comprensión que resulte de la precepción de las mismas. igual cosa sucede con el pensamiento mágico, que frecuentemente es la forma como el campesino recibe un hecho de la realidad, lo percibe pero no lo comprende en su esencia y en su relación con los demás que lo rodean. en algunas regiones los campesinos se encuentran más adheridos al mundo natural 57 agronomía colombiana que insertados críticamente en él. están tan adaptados al mundo que se sienten más como parte de él que como sus transformadores. en lo referente al proceso educativo no es en la equivocación gnoseológica del vocablo extensión como se .colabora con los campesinos sino cuando se reemplaza su conducta mágica por una forma crítica de actuar. no puede ser la extensión mecanicista la que cambie la forma de percibir el mundo. la labor básica del profesional-educador es intentar la superación del conocimiento sensible de la realidad por un conocimiento que partiendo de lo sensible alcance la razón de la realidad. el reemplazo del proceder empírico por el proceder técnico-mecanicista conlleva tarnbién la aliehación del individuo. la concepción tradicional de extensión tiene otra característica: la invasión cultural. toda invasión en lo humano implica un sujeto que irrumpe en el espacio histórico-cultural de otros sujetos, partiendo de la concepción del mundo que le da a su espacio histórico-cultural. el primero actúa y los segundos tienen la ilusión de actuar en el proceder del primero, el invasor piensa en torno de los segundos pero no con ellos, llevándolos por el camino de la domesticación. aunque no todos los extensionistas hacen invasión cultural, no se puede desconocer la connotación de la invasión cultural en el término extensión. aquí se le presenta un dilema al agente de cambio, frente al cual debe. ser lúcido y crítico; si transforma sus conocimientos especializados y sus técnicas en algo estático y lo extiende mecánicamente a los campesinos invade su cultura; su concepción del mundo estará de acuerdo con el concepto tradicional de extensión y negará al hombre como ser de decisión. por el con58 trario, si el extensionista permite la toma de conciencia del campesino a través del diálogo no lo. invade, ni lo conquista, sino que ampi ía la concepción del término extensión. para muchos agentes de cambio el diálogo no es posible porque sus resultados son lentos, dudosos y demorados; para otros es un problema dialogar con los campesinos sobre técnicas que no conoce. estas aseveraciones revelan en el acto de depositar contenidos en conciencias archiveras; expresando el no creer en el hombre sencillo, subestimando su poder de reflexionar y por .consiquiente absolutizando la ignorancia. pero basta considerar que el hombre es un ser de permanentes relaciones con el mundo, que lo transforma a través de su acción en el trabajo, para reconocerlo como ser que conoce, aunque el conocimiento se de a diferentes niveles de opinión, de magia o de razón. de esta manera no hay absolutización de la ignorancia o del saber. además, los campesinos no son reacios al diálogo porque sean campesinos, sino porque lo están siendo en una estructura que obstaculiza el diálogo. lo que se pretende con el diálogo es la problematización del propio conocimiento en sus relaciones con la realidad concreta donde se genera y sobre la cual incide para comprenderla mejor, para explicarla y para transformarla . . la educación para ser auténtica tiene que lograr la toma de conciencia que se opera en los hombre mientras actúan. la toma de conciencia resulta del enfrentamiento con la realidad concreta que se presenta como una objetivación. el educador en un proceso de concientizació n tiene derecho a sus interpretaciones, lo que no tiene derecho es a imponerlas, si lo intenta estará manipulando, estará cosificando y al cosificar establecerá una relación de domesticación. la tarea del extensionistas es la de problematizar al campesino el contenido de que lo mediatiza y no la de disertar sobre él, la de donarlo, la de extenderlo, la de entregarlo como si se tratara de algo elaborado y acabado. el contenido de la educación problematizadora no puede estar disociado de las condiciones de existencia de los campesinos, de su cultura, de sus creencias y de sus formas de organización. debe partir del nivel en que ellos se encuentran, de sus necesidades, y no del que le parezca al extensionista. los agentes de cambio cuya labor les exige la capacitación técnica de los campesinos no pueden dejar de ver en esta un proceso funcional. el esfuerzo de la educación en extensión se debe centrar en proporcionar la toma de conciencia de la realidad en que y con la que están trabajando campesinos, investigadores y extensionistas. se debe centrar en el proceso activo donde se definen los problemas de la producción campesina, en su análisis y en el planteamiento de las soluciones de los mismos, con la participación permanente y activa de los que en ella intervienen. el conocimiento no se extiende del que sabe al que no educación y extensión , sabe; se constriye en las relaciones hombremundo y se perfecciona en la problematización crítica de dichas relaciones. por eso la labor del agente de extensión no se puede limitar al adiestramiento o entrenamiento de los campesinos en las técnicas de arar, sembrar, cosechar, etc., pues sólo se logrará mayor rentabilidad del trabajo pero no se educará al campesino como persona. la magnitud de las actividades de la extensión se reduce en la medida que la investigación se plantea sobre los problemas reales de comunidad y no sobre los problemas que el investigador quiere incorporar a la misma. es' fácil en estas últimas circunstancias investigar y culpar de la deficiente adopción de los resultados de la investigación al sistema de extensión, cuando la situación real es, entre otras, el desface de lo que se investiga con las necesidades de la comunidad. bibllografia freire, paulo, s.f. pedagogía del oprimido. ed. américa latina. bogotá, colombia. 59 agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 35-41 evaluacion del potencial de rendimiento y de la resistencia a phytophthora infestans (mont. de bary) en la colección de papas redondas amarillas de la especie solanum phureja (juz. et buk.) evaluating potential yield and resistance to phytophthora infestans (mont. de bary) in the solanum phureja (juz. et buk.) yellow potato collection rocío escallón1, mónika ramírez1 y carlos e. ñústez2 resumen: en el centro experimental ica san jorge (soacha, cundinamarca) a 2.900 m.s.n.m. y en el centro agropecuario marengo (mosquera, cundinamarca) a 2.547 m.s.n.m. se realizó la evaluación de 25 genotipos de papa con tubérculos redondos amarillos de la especie s. phureja, provenientes de una colecta realizada por el convenio fenalce-fedepapa. se utilizó un diseño de bloques completos al azar y las variables evaluadas fueron el peso de los tubérculos distribuidos en tres categorías: primera, segunda y tercera. los resultados permitieron identificar un grupo de genotipos con promedios de producción comercial (tubérculos de primera y segunda) superiores al cultivar tradicional “yema de huevo”. la evaluación de la resistencia frente al patógeno p. infestans, empleando la metodología de inoculación sobre foliolos en cámara húmeda de las razas cero y compleja h1n, permitió concluir que no existen genes mayores ‘r’ y en consecuencia son fuente de resistencia horizontal. palabras clave adicionales: papa diploide, papa nativa, recursos genéticos, tizón tardío. summary: twenty-five solanum phureja yellow potato (round tuber) genotypes were evaluated at ica’s san jorge experimental station in soacha (cundinamarca department, 2,900 m a.s.l.) and at the universidad nacional’s marengo experimental station in mosquera (cundinamarca department, 2,550 m a.s.l.); the tubers were obtained from the fenalce-fedepapa project potato collection. a random complete block design was employed for measuring tuber size and weight based on first, second and third class. the results led to a group of genotypes being identified having average commercial production size (first and second class tubers) superior to the traditional “egg yolk” variety. inoculating leaves in a damp chamber using zero biotypes and the hin complex for evaluating resistance to p. infestans led to the conclusion that there are no r genes in these genotypes, meaning that they are thus a source of horizontal resistance. additional key words: diploid potato, native potato, genetic resources, late blight. fecha de recepción: 19 de noviembre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: cenuztezl@unal.edu.co introducción solanum phureja, conocida como “papa criolla”, es una especie de papa cultivada diploide (2n = 2x = 24) (hawkes, 1990) que es cultivada en colombia, parte de ecuador y algunas zonas bolivianas y centroamericanas. las grandes zonas productoras en colombia están ubicadas en los departamentos de cundinamarca, boyacá, nariño y antioquia, algunas zonas menores se encuentran en los departamentos de santander y norte de santander (del valle, 1994). algunas de las características mas prominentes de la especie son: periodo vegetativo corto, carencia de periodo de reposo del tubérculo y alto valor nutritivo, el cual es superior a variedades de papa de la especie s. tuberoagronomía colombiana 36 vol. 23 · no. 1 sum (barrera, 1994). esta especie es muy susceptible a heladas, y se cultiva comercialmente en regiones comprendidas entre 2.300 y 3.000 m.s.n.m., con un óptimo de producción a los 2.600 m.s.n.m. (fedepapa, 1988). la producción y la calidad de la papa es el resultado de la interacción de la planta con factores agroecológicos (suelo y clima) durante el periodo vegetativo del cultivo (lujan, 1994). el funcionamiento de la planta está influenciado por la temperatura, longitud del día, intensidad de la luz, densidad de siembra, estado sanitario y fisiológico de la semilla y la disponibilidad de agua y nutrientes, sin embargo, es difícil delimitar la influencia de cada factor separadamente, puesto que, además de su propia influencia, existe una interacción entre todos (lópez, 1977). el convenio fedepapa – fenalce realizó una colección de papas redondas amarillas de la especie solanum phureja durante los años 1992-1993, como parte de un trabajo que pretendía buscar los genotipos mas indicados para un proyecto de agroindustria, con el cual se buscaba realizar reconversión de áreas de producción de cebada en los departamentos de cundinamarca y boyacá. luego de un trabajo de caracterización morfológica realizado junto con el ica y la universidad nacional se dejaron 25 clones, de los cuales fue entregada una copia al programa de mejoramiento genético de papa de la facultad de agronomía de la universidad nacional para posteriores evaluaciones y mantenimiento (argüello, 2004). la evaluación de caracteres de importancia agronómica en materiales de colección, es una actividad necesaria, que redunda en el conocimiento de lo que se tiene en ellas, facilitando de esta forma la toma de decisiones para integrar nuevos genotipos en los programas de mejoramiento de las especies cultivadas. en el cultivo de la papa, tanto diploide como tetraploide, la enfermedad conocida como ‘gota’ producida por phytophthora infestans puede ocasionar pérdidas totales del cultivo; el control, de las epidemias producidas por este patógeno se ha realizado mediante el uso de fungicidas influyendo directamente sobre los costos de producción y deterioro ambiental, debido a que el cultivo de la papa se localiza en zonas ecológicas altamente favorables para el desarrollo de la enfermedad (malamud et al., 1994). una herramienta para el manejo de la enfermedad es el uso de materiales resistentes, los cuales están determinados por características genéticas. esta resistencia puede ser de tipo hipersensitivo dado por genes mayores, los cuales se relacionan gen a gen con el patógeno, y resistencia parcial la cual se basa en muchos genes con efecto aditivo y herencia cuantitativa (black 1970, citado por chacón, 1995). carlisle et al. (2002) evaluaron la agresividad de 20 aislamientos de p. infestans de irlanda del norte utilizando foliolos de tres cultivares de papa con diferentes niveles de resistencia no específica, y encontraron variación significativa para los parámetros: periodo de latencia, frecuencia de infección, área bajo la curva de infección y capacidad de esporulación, demostrando la variación en la severidad sobre foliolos de la población de p. infestans evaluada, indicando la importancia de seleccionar apropiadamente los aislamientos agresivos para la evaluación de resistencia del hospedero al tizón tardío dentro de los programas de mejoramiento. zimnoch-guzowska et al. (2003), evalúo en 16 clones de hibridación somática [solanum nigrum l. + zel-1136 (diploide)], sus parentales y tres cultivares de papa estándares, la resistencia a p. infestans, utilizando plantas completas y foliolos, con dos aislamientos altamente agresivos (us8 y mp322). en el análisis de foliolos se observó la ruptura de la resistencia del parental s. nigrum y la respuesta variable de los clones híbridos individuales. nueve híbridos mostraron resistencia significativamente más alta que la de s. nigrum, y seis clones expresaron resistencia similar a este parental. flier et al. (2003) evaluaron la respuesta en resistencia de varios cultivares de papa a cepas agresivas de p. infestans en experimentos de campo y laboratorio. el análisis de varianza reveló interacciones cultivar x aislamiento para la resistencia foliar y de tubérculo. no encontraron correlación entre los análisis de campo y laboratorio para la resistencia del tubérculo al tizón. en condiciones de campo encontraron asociación entre la infección de tizón tardío en follaje y la incidencia de tizón en tubérculo. sieczka et al. (2002) evaluaron la resistencia a p. infestans de 19 materiales de papa (entre los que se encontraban cultivares y líneas de mejoramiento) en campo y laboratorio, en este último se realizaron análisis en foliolos separados y cortes transversales de tubérculos inoculados con un aislamiento altamente patogénico (mp – 324). el área bajo la curva de progreso de la enfermedad fue calescallón et al.: evaluación del potencial de rendimiento... 372005 culada, y se encontraron diferencias significativas entre materiales. en los análisis de laboratorio se encontraron materiales de papa resistentes a p. infestans, sin embargo no coincidieron con los materiales que resultaron más resistentes en las evaluaciones de campo. con el propósito de documentar y ampliar el uso de la colección de papas redondas amarillas de s. phureja se realizó el presente trabajo, cuyos objetivos fueron, determinar el potencial de rendimiento de los materiales en dos localidades, y evaluar la resistencia a p. infestans en las accesiones a nivel de laboratorio. materiales y métodos se evaluaron 25 genotipos de la colección de papas redondas amarillas de la especie solanum phureja. la evaluación se realizó en el centro ica san jorge (soacha, cundinamarca) a 2.900 m.s.n.m. y en el centro agropecuario marengo (mosquera, cundinamarca) a 2.547 m.s.n.m. para le evaluación del potencial de rendimiento se utilizó el diseño de bloques completos al azar con dos repeticiones y 25 tratamientos (entradas de la colección). la unidad experimental estuvo conformada por tres surcos de 5 m cada uno, con una densidad de siembra de 33.300 sitios/ha. la variable evaluada fue peso de tubérculo para tres categorías por tamaño: primera (diámetro > 4 cm), segunda (diámetro 2-4 cm) y tercera (diámetro < 2 cm). el número de plantas cosechadas en el surco fue usado como covariable. para analizar la interacción genotipo x localidad se realizó un análisis combinado. la evaluación preliminar de resistencia a p. infestans, se realizó empleando la prueba de foliolos en cámaras húmedas. los foliolos fueron inoculados en experimentos independientes con aislamientos de p. infestans correspondientes a la raza cero y a una raza compleja h1n (9 genes) colectada en el departamento de antioquia. el primer experimento buscó evaluar la presencia o ausencia de genes mayores de resistencia a p. infestans. el segundo, buscaba identificar entradas con potencial resistencia horizontal, mediante comparación cuantitativa del tamaño de las lesiones cuando se utilizó la raza compleja h1n de p. infestans. se utilizaron como testigos las variedades diacol capiro (muy susceptible), diacol monserrate (resistencia horizontal) y clon 1 (cultivar comercial tipo “yema de huevo” susceptible). las pruebas se realizaron en el laboratorio de fitopatología de la facultad de agronomía de la universidad nacional (sede bogotá), empleando la siguiente metodología: obtención de foliolos. los foliolos fueron recolectados de la colección sembrada en la localidad san jorge, del tercio superior de la planta, antes de floración, de cada hoja solo se tomó el foliolo terminal para inoculación, los foliolos fueron lavados con agua destilada. obtención del inóculo. el inóculo para las dos pruebas fue obtenido de dos multiplicaciones sucesivas empleando medio de cultivo agar-arveja, bajo condiciones de laboratorio. la suspensión para inoculación fue preparada con aislamientos sembrados 15 días antes de la prueba. el micelio se lavó con agua destilada para la extracción de esporangios y se filtró para eliminar residuos de micelio, la calibración del inóculo se realizó con la ayuda de un hematocitómetro a una concentración de 10.000 esporangios/ml. inoculación y evaluación. los foliolos se colocaron en cajas de petri, con papel absorbente humedecido (2,5 ml de agua destilada). por cada genotipo se hicieron 12 cámaras húmedas, seis fueron inoculadas con raza cero y las seis restantes con la raza compleja (h1n). la inoculación se realizó por adición de una gota de 20 microlitro (µl) de la suspensión de esporangios en el extremo proximal, cerca de la nervadura central. las cajas fueron selladas con parafilm evitando disminuciones de humedad relativa dentro de la caja. se mantuvieron a una temperatura de 18 °c y un fotoperiodo de 12 horas luz. la evaluación se realizó 6 días después de la inoculación. se evaluó la posibilidad de presencia de genes mayores de resistencia a p. infestans teniendo en cuenta la formación de lesión, su tipo y la presencia o no de micelio. el indicio de resistencia horizontal fue evaluado por el diámetro de la infección medido paralelo a la nervadura central del foliolo. en este ensayo se utilizó un dca, análisis de varianza y prueba de tuckey. resultados y discusión peso de tubérculos de primera (pt1) esta variable presentó diferencias entre genotipos en las dos localidades. en la localidad san jorge la covariable número de plantas fue significativa, por lo cual re realizó análisis de covarianza (tabla 1). en marengo, el rango de la variable pt1 osciló entre 0,02 y 0,87 kg· m-2 correspondientes a los genotipos 8 y 29 respectivamente. los genotipos 8, 13, 7 y 21 fueron inferiores a los genotipos 75, 11 y 29, e iguales a los restantes (tabla 3). en la localidad san jorge, el rango de la vaagronomía colombiana 38 vol. 23 · no. 1 riable osciló entre 0,08 y 1,03 kg· m-2, correspondientes a los genotipos 13 y 20 respectivamente. la prueba de t student realizada con los datos ajustados por la covarianza, mostró que los promedios de los genotipos 13, 7, 8 y 12 fueron inferiores a los promedios de siete genotipos (25, 15, 16, 29, 18, 4, 20) cuyas producciones fueron superiores a 0,65 kg· m-2 (tabla 4). como se aprecia en las dos localidades los genotipos 7, 8 y 13 fueron los de menor respuesta en esta variable, este resultado permite decir que es factible realizar selección para la variable y adelantar mejoramiento genético de este carácter. en el análisis combinado se encontraron diferencias entre genotipos y no se encontraron diferencias para localidades, ni para la interacción genotipo x localidad, lo cual nos indica que la respuesta de los genotipos para esta variable fue similar en los ambientes de evaluación (tabla 2). tabla 2. cuadrados medios de las variables evaluadas en el análisis combinado del ensayo de rendimiento de 25 genotipos de papa con tubérculo redondo amarillo de solanum phureja en las localidades de marengo y san jorge. f v \ variable pt1 pt2 pt3 ptt localidad 0,039 ns 0,151 ** 2,787 ** 0,423 ** bloque (localidad) 0,222 * 0,034 ** 0,054 ns 0,138 ** genotipo 0,201 ** 0,012 ** 0,028 ns 0,038 ** genotipo x localidad 0,044 ns 0,010 * 0,018 ns 0,014 ns número de plantas 0,064 ns 0,067 ** (x) 0,124 ** error 0,054 0,005 0,017 0,529 cv (%) 20,77 6,35 14,92 7,38 (pt1): peso tubérculo de primera; (pt2): peso tubérculo de segunda; (pt3): peso tubérculo de tercera; (ptt): peso de tubérculo total; (**): altamente significativo; (*): significativo; (ns): no significativo; (gl): grados de libertad; (np): número de plantas; (-): variables en las que la covariable np no fue significativa. peso de tubérculos de segunda (pt2) en la localidad marengo, la variable pt2 presentó diferencias entre genotipos. el rango de esta variable osciló entre 0,13 y 1,14 kg· m-2 correspondientes a los genotipos 13 y 10 respectivamente. la prueba de tuckey permitió establecer que el genotipo 13, fue inferior a cinco genotipos (10, 20, 14, 30, 17), los cuales presentaron valores promedios superiores a 0,725 kg· m-2. los promedios de los genotipos 10, 14 y 20 fueron superiores al promedio del genotipo 8; de igual forma, los genotipos 10 y 14 superaron al genotipo 7 (tabla 3). en la localidad san jorge, para esta variable no se encontraron diferencias significativas entre genotipos y, el rango observado en esta localidad osciló entre 0,15 y 0,8 kg· m-2, correspondientes a los genotipos 13 y pp respectivamente (tabla 4). tabla 3. prueba de comparación de medias (tuckey) de las variables de rendimiento en 25 genotipos de papa con tubérculo redondo amarillo de solanum phureja en la localidad marengo. gen pt1 tuckey gen pt2 tuckey gen pt3 tuckey gen ptt tuckey kg·m-2 kg·m-2 kg·m-2 kg·m-2 8 0,02 b 13 0,13 d 12 0,09 a 13 0,48 b 13 0,04 b 8 0,21 cd pp 0,11 a 7 0,51 ab 7 0,06 b 7 0,23 bcd 75 0,14 a pp 0,57 ab 21 0,14 b 12 0,27 abcd 11 0,14 a 8 0,61 ab pp 0,2 ab pp 0,29 abcd 23 0,19 a 23 0,84 ab 28 0,2 ab 22 0,35 abcd 16 0,20 a 12 0,84 ab ca 0,23 ab 75 0,41 abcd 26 0,20 a 21 0,84 ab 23 0,24 ab 4 0,44 abcd 22 0,22 a 22 0,90 ab 4 0,32 ab 18 0,45 abcd 29 0,22 a ca 0,99 ab 22 0,37 ab 23 0,45 abcd 17 0,22 a 18 1,07 ab 25 0,37 ab 11 0,48 abcd 18 0,23 a 16 1,07 ab 30 0,38 ab 16 0,50 abcd 10 0,23 a 4 1,07 ab 10 0,42 ab 21 0,54 abcd pm 0,23 a 26 1,19 ab 16 0,48 ab ca 0,54 abcd 21 0,23 a 75 1,23 ab 26 0,49 ab 29 0,56 abcd 7 0,26 a 25 1,27 ab 18 0,49 ab 26 0,59 abcd 20 0,26 a 11 1,30 ab 14 0,50 ab 15 0,61 abcd 25 0,27 a 28 1,34 ab 12 0,54 ab pm 0,67 abcd ca 0,28 a pm 1,46 ab 15 0,61 ab 25 0,69 abcd 13 0,34 a 15 1,48 ab 17 0,65 ab 28 0,72 abcd 15 0,37 a 29 1,53 ab pm 0,67 ab 30 0,88 ab 30 0,41 a 30 1,53 ab 20 0,69 ab 17 0,94 ab 4 0,42 a 10 1,65 ab 75 0,76 a 20 1,09 ab 8 0,43 a 17 1,69 ab 11 0,78 a 14 1,10 a 28 0,51 a 20 1,88 ab 29 0,87 a 10 1,14 a 14 0,54 a 14 1,99 a (gen) genotipo; (pt1): peso tubérculo de primera; (pt2): peso tubérculo de segunda; (pt3): peso tubérculo de tercera; (ptt): peso de tubérculo total; (**): altamente significativo; (*): significativo; (ns): no significativo; (gl): grados de libertad; (np): número de plantas; (-): variables en las que la covariable np no fue significativa. tabla 1. cuadrados medios de las variables evaluadas en ensayo de rendimiento de 25 genotipos con tubérculo redondo amarillo de solanum phureja en las localidades de marengo y san jorge. fuente de variación marengo san jorge gl pt1 pt2 pt3 ptt pt1 pt2 pt3 ptt genotipo 24 0,181 * 0,018 ** 0,029 ns 0,035* 0,063 * 0,005 ns 0,017 ns 0,016 ns np 0,048 * 0,087 ** 0,124 ** error 24 0,076 0,005 0,025 0,013 0,029 0,003 0,009 0,212 cv (%) 25,44 6,29 15,12 7,69 14,68 5,79 13,66 6,94 (pt1): peso tubérculo de primera; (pt2): peso tubérculo de segunda; (pt3): peso tubérculo de tercera; (ptt): peso de tubérculo total; (**): altamente significativo; (*): significativo; (ns): no significativo; (gl): grados de libertad; (np): número de plantas; (-): variables en las que la covariable np no fue significativa. escallón et al.: evaluación del potencial de rendimiento... 392005 tabla 4. prueba de comparación de medias (tuckey) de las variables de rendimiento en 25 genotipos de papa con tubérculo redondo amarillo de solanum phureja en la localidad san jorge. gen pt1 tuckey gen pt2 tuckey gen pt3 tuckey gen ptt tuckey kg · m-2 kg · m-2 kg · m-2 kg · m-2 13 0,08 c 13 0,14 a pm 0,01 a 13 0,25 a 7 0,10 c 23 0,19 a 15 0,03 a 23 0,49 a 8 0,14 c 8 0,24 a 22 0,03 a 8 0,51 a 12 0,18 c pm 0,29 a 13 0,03 a 7 0,51 a 30 0,24 abc 4 0,29 a 25 0,04 a 21 0,64 a 23 0,25 abc 7 0,29 a 26 0,04 a 10 0,69 a 14 0,25 abc 10 0,29 a ca 0,04 a ca 0,72 a 21 0,29 abc 21 0,29 a 12 0,04 a 12 0,72 a ca 0,36 abc 25 0,29 a 23 0,04 a pm 0,74 a pp 0,36 abc ca 0,34 a 16 0,05 a 30 0,75 a 10 0,36 abc 15 0,34 a 10 0,06 a 14 0,81 a 17 0,37 abc 20 0,39 a 17 0,06 a 26 0,84 a 11 0,4 abc 22 0,39 a 21 0,06 a 22 0,85 a 26 0,42 abc 26 0,39 a 29 0,06 a 17 0,88 a pm 0,44 abc 30 0,39 a 75 0,06 a 11 0,94 a 22 0,44 abc 75 0,39 a 11 0,07 a 25 1,02 a 28 0,44 abc 16 0,45 a 14 0,07 a 75 1,08 a 75 0,64 abc 17 0,45 a 4 0,07 a 15 1,14 a 25 0,69 ab 11 0,49 a 28 0,07 a 28 1,19 a 15 0,77 ab 12 0,49 a 7 0,08 a pp 1,22 a 16 0,77 ab 14 0,49 a 18 0,08 a 16 1,28 a 29 0,77 ab 18 0,59 a pp 0,09 a 4 1,34 a 18 0,89 ab 29 0,59 a 20 0,09 a 29 1,42 a 4 1,03 a 28 0,69 a 8 0,12 a 20 1,45 a 20 1,03 a pp 0,79 a 30 0,12 a 18 1,52 a (gen) genotipo; (pt1): peso tubérculo de primera; (pt2): peso tubérculo de segunda; (pt3): peso tubérculo de tercera; (ptt): peso de tubérculo total; (**): altamente significativo; (*): significativo; (ns): no significativo; (gl): grados de libertad; (np): número de plantas; (-): variables en las que la covariable np no fue significativa. en el análisis combinado de esta variable, se encontraron diferencias para genotipos, localidades y la interacción genotipo x localidad, lo que evidencia que la respuesta de los genotipos en esta variable fue diferente en las dos localidades, ello explicable seguramente por la existencia de adaptaciones de genotipos a ambientes determinados. arias y bustos (1996), obtuvieron para esta variable en la localidad marengo, un promedio de 0,32 kg· m-2, valor que fue superado por el promedio de 20 genotipos de la colección en esta localidad y por 16 en la localidad san jorge. es importante destacar que al ser pt2 la variable que mayor participación tiene en la producción, los valores obtenidos en el ensayo muestran el potencial de la colección desde el punto de vista comercial. peso de tubérculos de tercera (pt3) en esta variable en ninguna de las localidades se encontró diferencias entre genotipos (tabla 1). en la localidad marengo el rango de esta variable osciló entre 0,1 y 0,55 kg· m-2 correspondientes a los genotipos 12 y 14 respectivamente (tabla 3), en tanto que, el rango en la localidad san jorge osciló entre 0,015 y 0,13 kg· m-2 correspondientes a los genotipos pm y 30 (tabla 4). la interacción genotipo x localidad no fue significativa para esta variable, pero si se presentaron diferencias entre localidades, siendo superior la respuesta de la variable en la localidad marengo. peso total de tubérculos (ptt) la variable ptt en la localidad marengo presentó diferencias entre genotipos (tabla 1). en esta localidad la variable osciló entre 0,53 y 2,16 kg· m-2 correspondientes a los genotipos 13 y 14, respectivamente, siendo ellos diferentes entre sí. entre los genotipos restantes no se encontraron diferencias en la respuesta de la variable (tabla 3). en san jorge no se encontraron diferencias entre genotipos para esta variable. el rango osciló entre 0,26 y 1,59 kg· m-2 correspondientes a los genotipos 13 y 18 respectivamente (figura 1, tabla 4). en el análisis combinado de la variable se encontraron diferencias entre localidades y genotipos, siendo superior el peso total de tubérculos en la localidad marengo, lo cual sugiere que bajo condiciones de la sabana de bogotá se encuentran mejores potenciales de rendimiento. no se encontró interacción genotipo x localidad, lo que significa que los genotipos en producción total presentaron respuestas similares en los ambientes de evaluación, por lo tanto, la selección de genotipos superiores por esta variable se puede realizar sin mayor problema en cualquiera de los ambientes evaluados, aunque este resultado debe verificarse en un número mayor de ambientes (tabla 2). estudio de la resistencia a p. infestans presencia de genes mayores. la respuesta de los genotipos frente a la inoculación de la raza cero, permitió determinar ausencia de genes mayores, debido a que todos los genotipos redondos amarillos presentaron infección, diferente a lo observado en la variedad testigo diacol capiro, que no presentó infección, lo cual evidencia que por lo menos tiene un gen mayor de resistencia a p. infestans. este resultado está de acuerdo con lo reportado por forbes et al. (1994). agronomía colombiana 40 vol. 23 · no. 1 figura 1. peso de tubérculos totales (ptt) de 25 genotipos de papa con tubérculo redondo amarillo de solanum phureja en las localidades de marengo y san jorge. figura 2. diámetro promedio de la lesión de p. infestans, 6 días después de la inoculación con la raza compleja h1n en 25 genotipos de papa con tubérculo redondo amarillo de solanum phureja. escallón et al.: evaluación del potencial de rendimiento... 412005 evaluación preliminar de resistencia horizontal. se evalúo el diámetro de la lesión en los foliolos inoculados con la raza compleja h1n, variable que permitió establecer que existen diferencias entre los genotipos en la respuesta a la enfermedad (figura 2), lo que evidencia la posible existencia de resistencia horizontal en la colección evaluada. el genotipo pm presentó un promedio de diámetro de la lesión inferior a la variedad monserrate, variedad testigo en la cual se reconoce resistencia horizontal y, un grupo importante de genotipos presentó respuesta en la variable similar al genotipo pm. este resultado seguramente se debe a la cercanía genética de los materiales y plantea la necesidad de evaluar la respuesta de la variable en condiciones de campo (figura 2). es igualmente importante destacar la respuesta observada en la variedad diacol capiro, la cual presentó el segundo mayor promedio para la variable, evidenciándose claramente su alta susceptibilidad a la enfermedad, al igual que los genotipos de la colección 11, 13 y 30. el resultado encontrado en la evaluación es muy positivo, porque permitió identificar genotipos que deben ser estudiadas con mayor profundidad, de tal manera que puedan ser incluidos dentro del programa de mejoramiento para este carácter. literatura citada argüello, g. 2004. director “proyecto para la producción, industrialización y comercialización de la papa criolla (solanum phureja).” convenio fedepapa-fenalce. comunicación personal. arias, v. y p. bustos. 1996. evaluación de rendimiento y algunos aspectos fisiológicos en papa criolla solanum phureja bajo diferentes densidades de siembra en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional, bogotá. 120 p. barrera, o. 1994. mercadeo interno de la papa criolla. revista papa 10, 19-27. carslile, d.j., l.r. cooke, s. watson y a. brown. 2002. foliar aggressiveness of northern ireland isolates of phytophtora infestans on detached leaflets of three potato cultivars. plant pathology 51, 424-434. chacón, m. 1995. detección de genes mayores en especies silvestres, variedades nativas mejoradas y diploides de papa y evaluación de la resistencia en campo de especies silvestres a phytophthora infestans. trabajo de grado. facultad de agronomía, pontificia universidad católica de ecuador. 98 p. del valle, a. 1994. papa amarilla, yema de huevo o papa “criolla” colombiana. revista papa 10, 3. fedepapa. 1988. la papa criolla una alternativa agroindustrial. boletín de información técnica no. 103. flier, w.g.; g.b.m. van den bosch y l.j. turkensteen. 2003. stability of partial resistance in potato cultivars exposed to aggressive strains of phytophtora infestans. plant pathology 52, 326-337. forbes, g.a. y m.c. jarvis. 1994. host resistance for management of potato late blight. in: advances in potato pest biology and management. aps, st. paul, minnesota. 446 p. hawkes, j.g. 1990. the potato evolution, biodiversity and genetic resource. smithsonian institution presss, washington d.c. 259 p. lópez, g. 1977. crecimiento del cultivo de la papa. en: prácticas culturales en papa. ica, pasto. 40 p. luján, l. 1994. la ecología de la papa. revista papa 12. malamud, o.s.; t. ames de icoechea y h. torres. 1994. potato disease management in latin america. en: advances in potato pest biology and management. aps, st. paul, minnesota. pp. 616-626. pineda, c.r. 1995. perspectivas para el desarrollo agroindustrial del cultivo de la papa en colombia. revista papa 13, 4-14. sieczka, m.; b. flis; m. pakosinska y b. tatarowska. 2002. resistance to phytophthora infestans in selected potato cultivars bred in former soviet union republics (poland). en: http://www. cipotato.org/gilb/conf2002/abstractsbreeding.pdf; consulta: mayo 2005. zimnoch-guzowska, e.; r. lebecka; a. kryszczuk; u. maciejewska; a. szczerbakowa y b. wielgat. 2003. resistance to phytophtora infestans in somatic hybrids of solanum nigrum l. and diploid potato. theoretical and applied genetics 107, 43-48. agronomía 24-1f.pdf agronomía colombiana 24(1): 7-16, 2006 fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular comportamiento de fríjol común (phaseolus vulgaris l.) tipo reventón por características agronómicas y de calidad de grano agronomic characteristics and grain quality of the common ‘popping’ bean (phaseolus vulgaris l.) juan m. otálora1, gustavo a. ligarreto2 y arturo romero3 abstract: the common ‘popping’ bean is characterised by its cotyledons’ ability to expand on being subjected to heat, making this type of common bean an innovative genetic resource, having interesting prospects as snack food or candy for both local and export markets. given its origin and selection in the south-american andes, this bean could adapt itself to high andean areas in the colombian cordillera and become a product diversifying itself and providing commercial prospects for the region’s local inhabitants. this work evaluated the bean’s agronomic and chemical characteristics, growth and functional popping properties of 29 popping bean accessions from peru and bolivia by correlating and selecting the variables having the greatest affect on characterisation. the information so obtained allowed the accessions to be grouped according to the aforementioned characteristics into two conglomerates. the variables providing the most information regarding the accessions were precocity and yield, followed by nutritional quality and percentage of expansion. shell colour, predominant limb colour, pod colour and seed form featured amongst the nominal variables. accessions selected for yield presented for plant were g12575, g12586, g7245 and g24886. accessions having promising expansion percentage were g23729, g12570, g12623, g23715, g23736, g23742, g23767b, g12605, g23693 and g23695. additional keys words: precocity, yield, nutritional quality, common ‘popping’ bean resumen: el fríjol común tipo reventón, ñuña o nuña, se caracteriza por la capacidad de expansión de los cotiledones al ser sometidos al calor, lo que convierte este tipo de fríjol común en un recurso genético innovador, con perspectivas interesantes como snack o pasabocas para los mercados locales y de exportación. dado su origen y selección en los andes suramericanos, este material podría adaptarse a diferentes zonas alto andinas de las cordilleras colombianas y convertirse en un producto que diversifique y abra expectativas comerciales para los habitantes locales de la región. en este trabajo se evaluaron 29 cultivares de fríjol reventón originarios de perú y bolivia, por características agronómicas, químicas del grano y propiedades funcionales de reventamiento, buscando correlacionar y seleccionar las variables de mayor incidencia en la caracterización. la información obtenida permitió agrupar las accesiones, de acuerdo a las características mencionadas, en dos conglomerados en un dendrograma. las variables que generaron mayor información de las accesiones fueron las de precocidad y rendimiento, seguidas por las relativas a calidad nutricional y porcentaje de expansión; de las variables nominales se destacaron el color de las alas, el color predominante del limbo, el color de las vainas y la forma de la semilla. las accesiones seleccionadas por precocidad fueron la g12185a y g7369; las accesiones que mejor rendimiento presentaron por planta fueron g12575, g12586, g7245 y g24886, mientras que las accesiones promisorias por porcentaje de expansión fueron g23729, g12570, g12623, g23715, g23736, g23742, g23767b, g12605, g23693 y g23695. palabras claves adicionales: precocidad, rendimiento, calidad nutricional, ñuña fecha de recepción: 8 de noviembre de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 instructor, servicio nacional de aprendizaje (sena), fusagasugá (colombia). e-mail: jmotalora@senavirtual.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: galigarretom@unal.edu.co 3 profesional especializado, instituto colombiano de tecnología de alimentos (icta), universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: romeroicta@yahoo.es agronomía colombiana 8 vol. 24 · no. 1 introducción la investigación en fríjol cobra importancia por tratarse de la leguminosa más cultivada en el mundo, con 57% de la oferta (corporación colombia internacional, 2000). en 1988 colombia participó con 0,7% de la producción mundial de fríjol seco, equivalente a 114.503 t y una tasa de crecimiento promedio anual de 1,9% entre 1991 y 1998. como principal factor que explica este comportamiento se destaca la mejora en el rendimiento, que pasó de 808 kg· ha-1 en 1992 a 945 kg· ha-1 en 1998 (corporación colombia internacional, 2000). según proexport (2003), para 2001 se sembraron en el país 115.556 ha, con una producción total de 124.247 t y una producción por hectárea de 1.075 kg, mostrando que la tendencia es al crecimiento de la producción interna; el consumo anual per capita es 3,87 kg. dentro de la cultura tradicional andina, el cultivo de fríjol se relaciona con pequeñas explotaciones de tipo minifundista, menores a 5 ha; se estima en 65.000 el número de familias que producen esta especie en colombia (ligarreto, 2001), lo que genera un ingreso bruto de $98.922.935, además de 12,5 millones de jornales directos, en los que participaron cerca de 125.000 productores (proexport, 2003). de esta manera, el cultivo de fríjol es parte de la tradición de autoconsumo y se siembra en asociación con otras especies comunes en la zona (zimmerer, 1992). en la gran variedad de accesiones de fríjol común, los frijoles reventones toman gran interés por la capacidad de expansión de sus cotiledones, que aumentan en volumen de 30% a 50% al ser calentados de forma rápida (tohme et al., 1995). este tipo de fríjol se consume tostado en las zonas productoras del norte de perú, como golosina y pasabocas, mezclado con algunos tipos de maíz; también se utiliza en algunas conmemoraciones religiosas, como en el día de san isidro, fiesta de tributo al patrón de la agricultura en la región del cuzco (voysest, 1999). sin embargo, el potencial de este tipo de fríjol aún es poco explorado, pues no se le ha dado la importancia como producto innovador dentro de la economía tradicional de los pueblos andinos; tanto así, que sólo se concentra en pequeños cultivos de las zonas de tierras altas de perú y de bolivia. ante esto, la posibilidad de establecer y desarrollar producciones de fríjol reventón en zonas diferentes de las tradicionales se convierte en una interesante posibilidad, que aún requiere de un programa de investigación y extensión en otros lugares de los andes americanos. otro aspecto interesante es la apertura de nuevos mercados en el ámbito internacional como producto exótico, dirigido a los consumidores como un pasaboca nutritivo y delicioso, procesado en diferentes presentaciones y, en algunos casos, dirigido a los mercados de legumbres deshidratadas del mercado naturista de estados unidos o como producto ecológico para los mercados europeos (rafi, 2001). el fríjol reventón hace parte del interés de varias empresas norteamericanas especializadas en la producción de leguminosas, tanto así que en la actualidad existe toda una discusión por la patente 6.040.503 del gobierno de estados unidos, concedida el 21 de marzo de 2000 a la empresa de alimentos appropriate engineering and manufacturing. la patente, según la rural advancement foundation international (rafi, 2001), le permite a esta empresa tener el monopolio sobre los híbridos de fríjol nuña que puedan ser cultivados con éxito fuera de los andes; la patente incluye por lo menos 33 accesiones de nuña que se han cultivado y cosechado durante siglos en bolivia, perú, ecuador y colombia, desconociendo el papel de los habitantes de esta región en su selección y conservación. en este contexto colombia es un lugar probable para el cultivo de fríjol reventón, por las condiciones de adaptación de este producto a las regiones alto andinas de las cordilleras. ensayos realizados por el centro internacional de agricultura tropical (ciat) en el departamento del cauca, demostraron que las zonas de producción pueden expandirse del área tradicional sin perder las características biológicas de crecimiento y desarrollo de la planta, ni el tamaño, color y sabor de la semilla y sin afectarse las características de expansión en el proceso de reventamiento del grano (van beem et al., 1992). sin embargo, aspectos de aclimatación, adaptación y rendimiento, así como las características nutricionales y funcionales en fríjol reventón, no se han evaluado en otras regiones del país; se cuenta con reportes de investigación en otras regiones de suramérica (gallegos, 1988; national research council, 1989; febres, 1992; gamarra et al., 1996; alvarado, 1997; céspedes, 2002). en este sentido, la evaluación y caracterización de estos genotipos, con la utilización de los descriptores varietales cuantitativos y cualitativos y el análisis de las propiedades químicas y de calidad de grano, se convierten en metodologías útiles para describir las variedades de interés, generando valor agregado al germoplasma (ligarreto, 2001). otálora et al.: comportamiento de fríjol común... 9 2006 el objetivo de esta investigación fue evaluar el comportamiento de variables agronómicas, químicas y funcionales de 29 accesiones de fríjol común, tipo reventón, con el fin de establecer los genotipos sobresalientes para ser utilizados como progenitores en programas de fitomejoramiento y/o como posibles variedades para entregar a los productores. materiales y métodos el estudio se llevó a cabo en las instalaciones de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. la primera parte, que corresponde a la evaluación agronómica de los materiales en campo, se llevó a cabo en los invernaderos de la facultad de agronomía (bogotá, colombia) a 2.540 msnm, durante el transcurso de 2003, y la fase de análisis químico y de variables de calidad de grano se realizó en el laboratorio de análisis fisicoquímico del icta (instituto colombiano de tecnología de alimentos). se trabajó con semillas de 29 cultivares de fríjol, tipo reventón, existentes en el banco de germoplasma de la unidad de recursos genéticos del ciat. en la tabla 1 se presenta la relación de los materiales estudiados. de cada cultivar de fríjol se sembró en campo un surco de 20 semillas separadas a una distancia de 20 cm y los surcos, a 1 m entre sí. el manejo agronómico consistió en la fertilización con un compuesto grado 13-26-6, la aplicación de insecticida granulado al momento de la siembra y tres aplicaciones foliares para el control de insectos comedores de follaje. la incidencia de enfermedades se evaluó de acuerdo a su presencia durante el experimento; sólo se presentó afección de mildeo (erysiphe poligoni) y se valoró la incidencia como el número de plantas por parcela que presentaron áreas de presencia del patógeno. la caracterización agronómica consistió en una evaluación del material vegetal, teniendo presente tanto variables cualitativas como cuantitativas. la guía de evaluación se basó en los descriptores varietales de fríjol desarrollados por muñoz et al. (1993). se valoraron tres plantas tomadas al azar en cada parcela experimental. algunos de los descriptores no fueron usados porque no presentaban variabilidad. en total, se evaluaron 21 caracteres cualitativos (binarios y categóricos) durante los estados fenológicos de plántula, floración, madurez fisiológica y cosecha (tabla 2). la caracterización química, como análisis proximal completo, se hizo usando semillas crudas provenientes tabla 1. material genético utilizado de fríjol tipo reventón. accesión país de origen departamento g7245 perú ancash g7369 perú apurimac g11764d perú cajamarca g12113 perú ayacucho g12185a perú ayacucho g12192 perú cajamarca g12564 perú cajamarca g12570 perú cajamarca g12575 perú cajamarca g12586 perú cajamarca g12589 perú cajamarca g12605 perú cajamarca g12623 perú ancash g16136 perú apurimac g16905 perú ayacucho g19645 perú cajamarca g23602 perú apurimac g23621 bolivia cochabamba g23693 perú la libertad g23695 perú cajamarca g23696 perú cajamarca g23715 perú la libertad g23721 perú la libertad g23729 perú cajamarca g23736 perú la libertad g23742 perú la libertad g23745 perú la libertad g23767b perú huanaco g24886 perú la libertad de los cultivares recién cosechados, según recomendación y protocolos de la association of oficial agricultural chemists (aoac, 1980). para el análisis proximal se tomaron 20 semillas de cada variedad y se molieron completas (cotiledones, embrión y testa); cada muestra de harina se guardó en envases de vidrio herméticos. las metodologías de cuantificación de las variables químicas se desarrollaron con dos repeticiones en cada uno de los procedimientos con cada material. en este análisis se determinaron las variables de humedad (agua libre), proteína bruta, grasa cruda, cenizas totales, fibra y, por diferencia, el porcentaje de carbohidratos. agronomía colombiana 10 vol. 24 · no. 1 tabla 2. descriptores varietales cuantitativos y cualitativos usados en la colección de fríjol estudiada. variables cuantitativas medida de evaluación días hasta la emergencia d época hasta la floración d longitud de tallo cm nudos por planta unidad época hasta la madurez fisiológica d días hasta la cosecha d longitud de las vainas cm longitud del ápice de las vainas cm vainas por planta unidad semillas por vaina unidad peso de 100 semillas g rendimiento por planta g rendimiento por parcela g expansión ml reventamiento porcentaje tiempo de reventamiento s humedad porcentaje proteína porcentaje grasa porcentaje fibra porcentaje ceniza porcentaje carbohidratos porcentaje variables cualitativas escala de evaluación* color de las alas 1 a 7 color del limbo del estandarte 1 a 8 patrón de distribución 1 a 2 venación en flor 1 a 2 color del cuello del estandarte 1 a 9 color del cáliz 1 a 8 hábito de crecimiento 1 a 4 incidencia del mildeo 1 a 9 color de las vainas en la madurez 1 a 11 patrón de distribución de las vainas 1 a 2 perfil de las vainas 1 a 4 tipo de ápice de las vainas 1 a 2 grado de curvatura 1 a 3 consistencia de la vaina 1 a 3 color primario de la semilla 1 a 20 color secundario de la semilla 1 a 20 distribución del color primario 1 a 2 aspecto de la testa 1 a 3 venación de la semilla 1 a 2 color alrededor del hilum 1 a 2 forma de la semilla 1 a 9 *de acuerdo con muñoz et al. (1993). la cuantificación de las características funcionales de los cotiledones es la que genera el interés particular en este tipo de accesiones de fríjol común. estos materiales presentan una serie de posibilidades y alternativas como producto alimenticio innovador, por lo que se planteó una metodología que describiera la caracterización del reventamiento a través de la medición de las siguientes variables: porcentaje de reventamiento, porcentaje de expansión y tiempo transcurrido para el reventamiento del primer grano. la medición se realizó con dos repeticiones en un horno microondas (samsung mw 1260sa), por la baja utilización de combustible o acompañantes (aceites, margarinas) para la cocción del fríjol reventón. el procedimiento utilizado fue tomar 20 semillas de cada material y colocarlas dispersas sobre el plato del microondas; se procedió a un tiempo de cocción de 2 min. luego, se contó el número de semillas en las que los cotiledones generaron rompimiento de la testa, y este valor se expresó como; reventamiento (%) = (n 1 · 100)/n 0 donde n 1 es el número de granos con rompimiento de la testa por causa de la expansión de los cotiledones y n 0 es el número de semillas en la muestra original. en la medición del porcentaje de expansión se tomaron 20 semillas de cada material, se midió el volumen de cada semilla, se colocaron sobre el plato del microondas y se procedió a un tiempo de cocción de 2 min. una vez reventado el 50% de las semillas, lo que se determinó visualmente, se procedió a tomar un número de 5 semillas al azar para realizar en ellas la medición, basada en el método utilizado por van beem y spaeth (1990), en el que se utiliza una aproximación de medición del embrión antes y después de la expansión expresado de la siguiente manera: v = 4/3· · a· b· c donde a es el ancho de la semilla (medición de los dos cotiledones juntos); b, el valor del largo de la semilla otálora et al.: comportamiento de fríjol común... 11 2006 (largo de un cotiledón) y c, el valor de la medición del alto de la semilla (ancho del cotiledón). de la diferencia de los volúmenes v1 y v2 se deduce el porcentaje de expansión, donde v1 es igual al volumen de semilla antes de entrar al microondas y v2 el volumen de semilla después de 2 min en el microondas. el procedimiento utilizado para medir la variable tiempo de reventamiento fue tomar el tiempo (s) cuando la mitad (50%) de las 20 semillas de cada material, colocadas sobre el plato del microondas en forma de cruz, abrieron su testa por causa del tratamiento de calor; la evaluación fue visual luego de 2 min. una vez obtenidos los datos, se analizaron bajo la metodología de componentes principales, con el fin de identificar las variables de mayor representatividad y con mayor aporte para el análisis de caracterización de las accesiones. finalmente, se realizó un análisis de clasificación por conglomerados, utilizando el programa spad (système portable pour l’analyse de dones), para agrupar los individuos de acuerdo a las variables de mayor incidencia en un dendrograma o diagrama de árbol. resultados y discusión análisis de correlación y componentes principales los valores de la matriz de correlación más altos fueron r = 0,713, representado por las variables de porcentaje de reventamiento y porcentaje de expansión (v20 y v21) y r = 0,71, representado por las variables porcentaje de humedad y porcentaje de carbohidratos (v14 y v19). las variables días hasta la floración y días hasta la madurez fisiológica (v3 y v4) se asocian con índice de correlación de r = 0,70. por el alto número de correlaciones entre variables que resultan importantes en el estudio, se realizó el análisis de componentes principales para seleccionar las variables relevantes en la clasificación. en la tabla 3 se muestran los 28 componentes principales que presentan variabilidad para las 29 accesiones de fríjol reventón, según las variables de estudio, donde el primer componente presenta un valor característico de 7,21 y sintetiza el 18,99% de la varianza acumulada; el valor característico del componente 12 es 1,07, sintetizando hasta este punto el 84,92% de la varianza acumulada. en el análisis de resultados sólo se incluyen los componentes con valores propios mayores a 1 (x > 1). tabla 3. elección de componentes para los caracteres cuantitativos y cualitativos de 29 accesiones de fríjol común phaseolus vulgaris l., tipo reventón. componente valor característico proporción (%) acumulado (%) 1 7,21 18,99 18,99 2 3,85 10,13 29,12 3 3,43 9,03 38,15 4 3,16 8,32 46,47 5 2,58 6,81 53,28 6 2,53 6,67 59,95 7 2,35 6,21 66,16 8 1,89 4,99 71,15 9 1,65 4,34 75,49 10 1,37 3,61 79,10 11 1,13 2,98 82,08 12 1,07 2,84 84,92 13 0,93 2,45 87,37 14 0,74 1,96 89,33 15 0,61 1,63 90,96 16 0,57 1,51 92,47 17 0,48 1,28 93,75 18 0,47 1,24 94,99 19 0,41 1,10 96,09 20 0,37 0,99 97,09 21 0,25 0,68 97,77 22 0,23 0,61 98,37 23 0,17 0,46 98,83 24 0,12 0,34 98,18 25 0,12 0,33 99,51 26 0,09 0,26 99,76 27 0,064 0,17 99,93 28 0,025 0,07 100,00 la tabla 4 relaciona los vectores característicos para los primeros 12 componentes provenientes de la matriz de varianzas y covarianzas que determinan la asociación con las variables originales. el vector característico asociado al primer componente, con un acumulado de 18,99%, está representado por las variables días hasta la floración (v3), días hasta la madurez fisiológica (v4) y días hasta la cosecha (v5), con valores absolutos de 0,279, 0,316 y 0,287, respectivamente; estas características son determinantes en la duración de las etapas de desarrollo. los materiales sembrados fuera de su área de origen, en diferentes regiones de perú y bolivia, presentan vaagronomía colombiana 12 vol. 24 · no. 1 tabla 4. elección de las variables de mayor importancia en los 12 primeros componentes principales. variable componentes principales 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 v3 * 0,279 0,199 0,050 0,032 -0,064 -0,051 0,054 0,073 -0,0004 -0,015 0,144 -0,157 v4 0,316 0,094 0,068 0,050 0,003 0,028 -0,035 -0,115 0,0047 0,055 -0,158 0,053 v5 0,287 0,145 -0,049 0,045 0,186 -0,046 -0,086 -0,065 0,048 -0,444 0,068 0,204 v6 0,126 0,323 -0,177 0,089 0,186 -0,049 -0,174 0,060 0,138 0,1975 -0,035 -0,0035 v11 -0,148 0,306 -0,145 0,124 -0,189 0,072 -0,054 0,171 0,142 -0,016 0,132 -0,211 v38 -0,146 0,063 -0,390 0,063 0,104 -0,063 0,097 0,062 0,140 0,043 0,096 -0,045 v27 0,098 0,158 0,378 0,070 -0,042 -0,206 -0,005 -0,058 -0,207 0,016 0,094 0,010 v10 0,112 -0,164 -0,031 0,366 -0,178 0,104 0,114 0,156 -0,110 -0,089 0,103 0,102 v16 -0,095 0,151 0,062 -0,315 0,043 -0,221 0,031 0,306 0,101 -0,174 0,101 -0,161 v8 0,018 -0,179 0,041 0,297 -0,022 -0,072 0,292 0,206 -0,006 0,079 0,223 0,292 v25 -0,224 -0,672 -0,033 -0,017 0,3837 0,330 0,036 -0,020 -0,166 0,090 -0,241 0,047 v17 -0,025 -0,026 0,091 0,224 0,358 0,097 -0,138 0,189 -0,234 -0,063 0,131 -0,141 v26 -0,094 0,016 0,246 -0,131 0,004 0,307 0,169 0,056 0,151 0,202 -0,019 -0,182 v2 0,1058 0,012 -0,064 -0,195 0,056 0,084 0,374 0,192 0,071 -0,294 -0,074 -0,268 v24 -0,062 0,180 0,029 -0,199 0,073 0,180 0,003 0,368 -0,0002 0,154 0,079 0,191 v18 0,175 0,100 0,012 0,115 0,199 -0,922 -0,014 -0,160 0,4401 -0,019 0,117 -0,002 v23 -0,120 0,216 -0,032 -0,100 0,063 0,266 -0,032 0,249 -0,209 0,347 0,112 0,205 v30 0,181 -0,046 -0,037 -0,100 0,029 0,245 -0,223 0,019 0,309 0,048 0,410 -0,123 v21 0,172 0,195 0,158 -0,146 -0,176 0,044 -0,084 0,101 0,123 -0,120 -0,271 0,338 *variables: v3, días hasta la floración; v4, días hasta la madurez fisiológica; v5, días hasta la cosecha; v6, longitud de vainas; v8, vainas por planta; v10, rendimiento por planta; v11, peso de 100 semillas; v17, porcentaje de fibra; v18, porcentaje de ceniza; v21, porcentaje de expansión; v23, color de alas; v24, color predominante del limbo del estandarte; v25, patrón de distribución predominante del color del limbo del estandarte; v26, color predominante del cuello del estandarte; v27, hábito de crecimiento; v30, color de vainas; v38, forma de la semilla. riaciones significantes en su periodo vegetativo (gallegos, 1988; febres, 1992; gamarra et al., 1996; alvarado, 1997; céspedes, 2002) y la descripción de algunos de estos materiales es muy similar a los utilizados en este estudio. el vector asociado al segundo componente, con un aporte de 10,13% y un acumulado de 29,12%, está representado por las variables longitud de vainas (v6) y peso de 100 semillas (v11), con valores absolutos de 0,323 y 0,306, respectivamente. las vainas poseen diferencias de tamaño, color y grado de dehiscencia. de acuerdo con voysest (1999), el color, el tamaño y el estado sanitario del grano son características que influyen decisivamente en el grado de aceptación de las nuevas variedades. el tercer componente, con un aporte de 9,03% y un acumulado de 38,15%, está representado por las variables forma de semilla (v38), hábito de crecimiento del tallo (v27), con valores absolutos de -0,390 y 0,378, respectivamente. la forma de la semilla es uno de los caracteres externos que presenta gran variabilidad. el hábito de crecimiento del tallo fue tipo iv y una sola accesión es de hábito tipo iii, pero este carácter diferencia drásticamente otras relaciones dentro de la morfología de la planta y en los ciclos fenológicos de cada una de las etapas. la variable rendimiento por planta (v10) caracteriza el cuarto componente, con un aporte de 8,32%, un valor acumulado de 46,47% y un valor absoluto de 0,366. el quinto componente es de estructura reproductiva y calidad nutricional, representado por las variables que corresponden a patrón de distribución del color del limbo del estandarte y al porcentaje de fibra (v25 y v17), con un aporte de 6,81%, un valor acumulado de 53,28% y valores absolutos de 0,383 y 0,358, respectivamente. la variable color del cuello del estandarte (v26), con un acumulado de 59,95%, un valor absoluto de 0,307 y un aporte de 6,67%, describe al sexto componente. el séptimo componente se caracteriza por un aporte de 6,21% y un valor acumulado de 66,16%, representado por la variable días hasta la emergencia (v2) con un valor absoluto de 0,374. el componente octavo se caracteriza por un aporte de 4,99% y un valor acumulado otálora et al.: comportamiento de fríjol común... 13 2006 que se utilizó para diferenciar y agrupar las accesiones, con base en las características morfológicas, químicas y funcionales de las 29 accesiones de fríjol reventón, fue el análisis de distancias algorítmicas con el programa spad (becúe, 2000), a partir de las coordenadas de los ejes factoriales, cuyo resultado generó una clasificación en un dendrograma. para el análisis del dendrograma de la figura 2, se evaluaron sólo dos grupos principales que se separan visualmente y cuyos promedios se ilustran en la tabla 5. el primer grupo (i) está conformado por las ocho accesiones: g7369, g16136, g23602, g23621, g12113, g23729, g12185a y g16905. en este grupo las variables fenológicas se caracterizan por los siguientes valores: 15 d hasta la emergencia, 79 d hasta la floración, 145 d hasta la madurez fisiológica y 186 d hasta la cosecha; en este grupo las accesiones son más precoces, alcanzando la madurez fisiológica 38 d antes que el grupo ii. es interesante el hecho de que la maduración de cosecha se acerque a los resultados de la variedad mejorada en el perú ‘q’osco poroto’, con 180 d en promedio, según voysest (1999). las variables relacionadas con rendimiento tienen los siguientes valores: 9,12 cm de longitud de las vainas, 42,07 vainas por planta, rendimiento por planta de 63,82 g y peso de 100 semillas de 53,3 g; la variable peso de 100 semillas es mayor 13,5 g, en comparación con el grupo ii. alvarado (1997) encontró en los 12 made 7,15%, representado por la variable color del limbo del estandarte (v24), con un valor absoluto de 0,368. el componente noveno, con un acumulado de 75,49% y un aporte de 4,34, es representado por la variable porcentaje de ceniza (v18), con un valor absoluto de 0,44. la variable asociada al décimo componente, con un aporte de 3,61% y un acumulado del 79,10%, es color de alas (v23), con un valor absoluto de 0,34. el undécimo componente de estructuras morfológicas está asociado a la variable de color de las vainas (v30), con un valor absoluto de 0,41, y el componente principal décimo segundo acumula un porcentaje de 84,92%, representado por la variable porcentaje de expansión (v21). la figura 1 indica el comportamiento de las 29 accesiones en los dos primeros componentes (cp1 y cp2), que acumulan 29,12% de la variabilidad. los cultivares que se encuentran en el cuadrante a presentan ciclos fenológicos más cortos, vainas de longitud corta y aparentemente menor peso en las 100 semillas; el individuo 24 se distancia del resto porque tiene mayor peso de 100 semillas y sus vainas son las de mayor longitud. los cultivares de la nube b reúnen características más cercanas a los valores de las variables en estudio. identificación de las 29 accesiones de fríjol la información obtenida de los 12 componentes principales indica que se debe profundizar la clasificación de los individuos. el tipo de análisis de conglomerados figura 1. accesiones de fríjol en el primer plano factorial. los números del plano corresponden a las accesiones. teriales evaluados para esta variable un promedio de 60,2 g, debido a que su testigo denominado ‘ñuña pavita’ presentaba valor de 92,8 g por 100 semillas, aumentando la variación; esto no permite diferenciar los materiales en estudio. según céspedes (2002), el componente que contribuye más al rendimiento de grano seco en fríjol reventón es la variable peso de 100 semillas. la variable nutricional porcentaje de grasa (v16), conformada por los constituyentes lipídicos ‘libres’, es la proporción que puede ser extraída por los disolventes menos polares, según kirk et al. (1996); por su parte, el porcentaje de fibra (v17) cuenta con el mayor residuo orgánico insoluble agronomía colombiana 14 vol. 24 · no. 1 figura 2. clasificación jerárquica para las 29 accesiones de fríjol reventón. algoritmos de clasificación ward jerárquica directa. tabla 5. comportamiento de los dos grupos de fríjol identificados por las variables de mayor relevancia. variables grupo i ii v2 días hasta la emergencia 15 17 v3 días hasta la floración 79 89 v4 días hasta la madurez fisiológica 146 184 v5 días hasta la cosecha 186 207 v6 longitud de vainas 9,12 9,51 v8 vainas por planta 42,07 46,96 v10 rendimiento por planta 63,82 78,25 v11 peso de 100 semillas 53,30 39,80 v16 porcentaje de grasa 1,86 1,75 v17 porcentaje de fibra 1,76 1,70 v18 porcentaje de ceniza 3,55 3,81 v21 porcentaje de expansión 46,38 69,00 v23 color de alas 6 (blanco con pigmento rosado) 1 ( blanco) v24 color predominante del limbo del estandarte 7 (blanco con pigmento rosado) 5 (lila) v25 patrón predominante de distribución del color del limbo del estandarte 2 (no uniforme) 1 (uniforme) v26 color predominante del cuello del estandarte 1 (verde) 1 (verde) v27 hábito de crecimiento iv (voluble) iv (voluble) v30 color de vainas 1 (crema) 6 (habano o café claro) v38 forma de la semilla 2 (ovoide) 1 (redonda) y comestible, que consiste principalmente en celulosa y cierta proporción de hemicelulosa, y el porcentaje de ceniza (v18) se considera como una medida general de calidad o grado -por ejemplo, en té, harina y gelatina comestibley a menudo es un criterio útil en la identificación de la autenticidad de ciertos alimentos; según kirk et al. (1996), estas variables presentan valores respectivos de 1,86, 1,76, y 3,55. los valores de porcentaje de grasa y porcentaje de fibra son superiores a los del grupo ii, mientras que el porcentaje de ceniza es inferior en 0,6% al del grupo ii. la variable de porcentaje de expansión, con 46,4%, es menor, aunque la accesión g23729, que pertenece al primer grupo, es la que mayor capacidad de expansión tiene; lo que indica que este análisis debe discriminar aún más a los grupos. las plantas de este grupo se caracterizan principalmente en su flor por: color de alas (v23), blanco con pigmento rosado; color predominante del limbo del estandarte (v24), blanco con pigmento rosado; patrón de distribución predominante del color del limbo del estandarte (v25), no uniforme; color predominante del cuello del estandarte (v26), verde. el hábito de crecimiento (v27) de este grupo es iv, el color de sus vainas (v30) es crema y su forma de semilla (v38), ovoide. el segundo grupo (ii) está conformado por 21 accesiones: g23742, g23736, g12623, g23715, g23696, g12570, g23767b, g23721, g23745, g12589, g19645, g12192, g11764d, g12564, g12586, g12575, g12605, g23693, g23695, g24886 y g7245. en este grupo las otálora et al.: comportamiento de fríjol común... 15 2006 variables fenológicas se caracterizan por los siguientes valores: 17 d hasta la emergencia, 89 d hasta la floración, 183 d hasta la madurez fisiológica y 207 d hasta la cosecha; en este grupo las accesiones son menos precoces, su ciclo fenológico es mayor en número de días que el primer grupo. el rendimiento en este grupo ii se caracteriza por los siguientes valores: vainas de 9,51 cm de longitud; 46,9 vainas por planta; rendimiento por planta de 78,25 g y peso de 100 semillas de 39,80 g. las variables nutricionales porcentaje de grasa (v16), porcentaje de fibra (v17) y porcentaje de ceniza (v18) tienen valores de 1,75, 1,70, y 3,81, respectivamente. los valores de porcentaje de grasa y porcentaje de fibra son inferiores al grupo ii, en tanto que el porcentaje de ceniza es superior en 0,26% al del primer grupo. la variable porcentaje de expansión (v21), con 69,00%, es mayor que el del primer grupo en 22,61%. en las variables cualitativas, las plantas de este grupo se caracterizan en su flor por: color de alas (v23), blanco; color predominante del limbo del estandarte (v24), lila; patrón de distribución predominante del color del limbo del estandarte (v25), uniforme; color predominante del cuello del estandarte (v26), verde. el hábito de crecimiento (v27) de este grupo es iv, el color de sus vainas (v30) es habano o café claro y su forma de semilla (v38), redonda. conclusiones las variables que dan mayor información con respecto al comportamiento de las accesiones fueron la precocidad en el ciclo de vida y el rendimiento, representado por la longitud de la vaina, el número de vainas por planta y el peso de 100 semillas; las variables de calidad nutricional que se destacaron fueron: porcentaje de grasa, porcentaje de fibra y porcentaje de ceniza y también, la variable funcional de porcentaje de expansión, que permite diferenciar con mayor claridad los grupos de conglomerados en las dos particiones analizadas. de las variables nominales cabe destacar los descriptores cualitativos de la flor: el color de alas, el color predominante del limbo del estandarte, el color de las vainas y la forma de la semilla. los materiales más promisorios de fríjol precoces fueron las accesiones g12185a y g7369. las accesiones que presentaron el mejor rendimiento por planta fueron g12575, g12586, g7245 y g24886, mientras que entre las accesiones promisorias por porcentaje de expansión se destacaron: g23729, g12570, g12623, g23715, g23736, g23742, g23767b, g12605, g23693 y g23695. de otra parte, el potencial del fríjol tipo reventón debe analizarse en un futuro estudio de mercado que permita evaluar la capacidad de aceptación en el gusto de los consumidores nacionales e internacionales. además, es necesario conocer los niveles de digestibilidad de los componentes nutricionales de las accesiones seleccionadas. literatura citada alvarado, g. 1997. caracterización y correlación fenotípica de fríjol reventón (phaseolus vulgaris l) en la localidad de caracancha (huarochi, lima). trabajo de grado. universidad nacional agraria la molina, la molina (perú). 98 p. association of official agricultural chemists [aoac]. 1980. methods for analysis. washington, dc. becúe, m. 2000. manual de introducción a los métodos factoriales y clasificación con spad. servei d’ estadística, universitat autónoma de barcelona, barcelona (españa). 60 p. céspedes, r. 2002. evaluación de rendimiento de fríjol nuña (phaseolus vulgaris, fabaceae) bajo diferentes sistemas de cultivos, chiquisaca (ancash). trabajo de grado. universidad nacional agraria la molina, la molina (perú). 81 p. corporación colombia internacional [cci]. 1999. boletín mensual del sistema de información de precios del sector agrario (sipsa) nº 30, septiembre. http://www.cci.org.co corporación colombia internacional [cci]. 2000. perfil del producto, fríjol. http://www.cci.org.co febres, m. 1992. ensayo comparativo de seis colecciones de fríjol ‘nuña’ (phaseolus vulgaris, fabaceae) en condiciones de costa. trabajo de grado. universidad nacional agraria la molina, la molina (perú). 87 p. gallegos, l. 1988. caracterización fenotípica de 22 variedades de fríjol (phaseolus vulgaris l) tipo nuña en la costa central. trabajo de grado. universidad nacional agraria la molina, la molina (perú). 90 p. gamarra, m., j. puma, j. arana y v. ortiz. (1996). qosqo poroto (inia). primera variedad de fríjol reventón, poroto, nuña o numia, para los valles interandinos de la sierra. boletín divulgativo. instituto nacional de investigación agraria, proyecto regional de fríjol para la zona andina (inia-profiza). 25 p. kirk, r., h. egan y r. sawyer.1996. composición y análisis de alimentos de pearson. 2a edición. ed. cecsa, méxico df. ligarreto, a. 2001. variabilidad genética en germoplasma de fríjol común (phaseolus vulgaris l.) determinada por características morfológicas, fisiológicas, bioquímicas y moleculares. tesis doctoral, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 175 p. muñoz, g., g. giraldo y j. fernández de soto. 1993. descriptores varietales: arroz, fríjol, sorgo. publicación nº177. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali. 170 p. national research council, 1989. lost crops of the incas: little known plants of the andes with promise for worldwide cultivation. national academy press, washington, dc. agronomía colombiana 16 vol. 24 · no. 1 pla, l.e. 1986. análisis multivariado: método de componentes principales. secretaría general de la oea. programa regional de desarrollo científico y tecnológico, washington, dc. 87 p. proexport. (2003). estudio de mercado de fríjol en colombia. http://www.proexport.gov.co. rural advancement foundation international [rafi]. (2001). communicate. http://www.rafi.org tohme, j., o. toro, j. vargas y d.g. debouck. 1995. variability studies in andean nuña common beans (phaseolus vulgaris, fabaceae). econ bot. 49, 78-95. van beem, j., j. kornegay y l. lareo, 1992. nutritive value of the nuña popping bean. econ. bot. 46,164-170. van beem, j. y s.c. spaeth. 1990. popping in nuña beans (phaseolus vulgaris, fabaceae) grown outside traditional areas. econ. bot. 44,133-135. voysest, o. 1999. new prospects for an ancient crop. growing affinities (december), 14-15. zimmerer, k. 1992. biological diversity and local development ‘popping beans’ in the central andes. mountain research and development 12 (1), 47-61. received for publication: 8 june, 2011. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 plant production department, university federal of great dourados. dourados (brazil). ericabb25@hotmail.com 2 centro de energia nuclear na agricultura (cena); laboratory of mineral nutrition of plants, university of são paulo. piracicaba (brazil). 3 department of agronomy, state university of mato grosso do sul. aquidauana (brazil). agronomía colombiana 30(3), 419-424, 2012 nutritional efficiency of cowpea varieties in the absorption of phosphorus eficiencia nutricional de variedades caupí en la absorción del fósforo érica de oliveira araújo1, elcio ferreira dos santos2, gabriel queiroz de oliveira1, marcos antonio camacho3, and daiane mugnol dresch1 abstract resumen the use of genotypes and/or varieties that are efficient in the absorption and use of phosphorus can be a complementary solution to increase productivity and reduce the cost of production in the crops. thus, the present study aimed to evaluate the content, accumulation, and the efficiencies of uptake, transport and utilization of phosphorus by cowpea varieties cultivated in an ultisol soil. the experiment used a completely randomized design in a 2 x 4 factorial scheme, with two levels of phosphorus (0 and 300 mg kg-1 soil), four varieties of cowpea (brs tumucumaque, brs guariba, brs cauamé and brs itaim) and five replications. the results led to the conclusion that the variety brs itaim presented differentiated behaviors in relation to plant height, stem diameter and dry mass production. the varieties brs tumucumaque and brs guariba were superior in total dry mass production, uptake, transport and utilization of phosphorus in low nutrient supply conditions. the aboveground production of dry mass and its phosphorus content were more sensitive to phosphorus deficiency in the three varieties, which shows that they were more appropriate for the use of phosphorus. el uso de genotipos o variedades eficientes en la absorción y la utilización del fósforo pueden ser una solución complementaria para aumentar la productividad y reducir los costos de producción de los cultivos. así, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el contenido, la acumulación y la eficiencia de absorción, transporte y utilización del fósforo por variedades caupí cultivado en un suelo de orden ultisol. el diseño experimental fue completamente al azar con distribuición factorial 2 x 4, con dos niveles de fósforo (0 y 300 mg kg-1 de suelo), cuatro variedades de caupí (brs tumucumaque, brs guariba, brs cauamé y brs itaim) y cinco repeticiones. los resultados concluyen que la variedad brs itaim presentó un comportamiento diferencial en relación con la altura de planta, diámetro del tallo y producción de materia seca total. las variedades brs tumucumaque y brs guariba fueron superiores en la producción de materia seca total, absorción, transporte y utilización de fósforo en las condiciones de bajo suministro de este nutriente. la producción de materia seca de la parte aérea y el contenido de fósforo fueron más sensibles a la deficiencia de fósforo, lo que permitió demostrar que son los más adecuadas para la evaluación de las variedades de fríjol caupí en el uso del fósforo. key words: vigna unguiculata (l.), mineral nutrition, nutrient uptake, fertility. palabras clave: vigna unguiculata (l.), nutrición mineral, absorción de nutrientes, fertilidad. introduction the cowpea is distributed worldwide, especially in tropical regions, which present soil and climate conditions similar to those of its origin, africa. according the fao (2004), it is estimated that about 9.82 million ha of cowpea were grown worldwide in 2003. in brazil, it is estimated that about 1.5 million ha of cowpea are grown, with an average yield of about 300 kg ha-1. among the various factors that contribute to the low average productivity of this species, soil fertility management stands out, particularly because of the insufficient phosphorus supply and the high fixing ability of this nutrient. according to macedo (1996), the rational use of the brazilian cerrado is one of the great achievements in the agricultural area of the tropics in the twentieth century and can be considered as an option to be followed elsewhere in developing regions around the world, especially in south america and africa, where there are ecosystems similar to those of the cerrado. however, machado et al. (2001) reported that the cerrado has certain limitations, such as its high acidity and low fertility. acid soils and soils with high al saturation, like those of the cerrado, have problems with the solubility of its compounds, particularly nutrients, and, in the case of p, lower ph levels lead to a decrease in its availability for plants (fernandes and muraoka, 2002). therefore, the use of genotypes and/or varieties efficient in the uptake and utilization of phosphorus can be 420 agron. colomb. 30(3) 2012 a complementary solution to increase productivity and reduce production cost. several studies have suggested alternatives to solve the fertility problems, which include, besides better techniques for fertilization and soil correction, to selection of varieties that are more tolerant to aluminum and more efficient in the absorption and utilization of phosphorus and other nutrients (wang et al., 2007). from a physiological perspective, the nutritional efficiency refers to the ability of the genotype to absorb the nutrient from the soil, distribute it and use it internally (mengel and kirkby, 2006). the use efficiency of a nutrient is defined as the ratio between yield and concentration of the nutrient in the tissue (malavolta, 2006). the efficiency of phosphorus utilization results from the absorption, transport and use efficiencies (baligar et al., 2001). studies conducted by alves et al. (2009) showed the high potential of the fertilization response by the cowpea crop in cerrado soils, characterized by low phosphorus availability. the nutrient availability, absorption and distribution in plants are the most determinant factors in dry matter production and distribution, which in turn affect plant survival and competitiveness, as well as crop yield (epstein and bloom, 2006). the nutritional status, especially of n and p, also affects dry matter production and distribution between the plant organs (marschner, 1995). in most of the regions where cowpea is grown, low yield levels can be observed, because of several factors, but particularly the inappropriate mineral nutrition used by farmers. mineral nutrition is the fastest and cheapest way to increase crop yield. high yields, as well as optimal quality of products, are only reached with a balance in the supply of macro and micronutrients, which act in the plant metabolism. thus, this work aimed to evaluate levels, contents and the efficiency in absorption, transport and use of phosphorus by four varieties of cowpea (vigna unguiculata [l.] grown in an ultisol. material and methods the experiment was carried out in a greenhouse of the plant production department of the state university of mato grosso do sul, in aquidauana (brasil), from august to november of 2010 (20º28’s; 55º48’w; 174 m a.s.l.). the climate is aw, tropical wet and dry (rainy season in summer and dry season in winter), according to the koppen classification. an ultisol was used in the experiment, and its chemical analysis showed a ph (h2o) = 4.7; om = 1.2%; p: 4.4 mg dm-3; k: 24 mg dm-3; ca: 1.1 mg dm-3; mg: 1.2 mg dm-3. al: 0.4 mg dm-3; h+al: 2.7 mg dm-3. sb: 2.54 mg dm-3; cec: 5.24 mg dm-3 and v (%) = 48.47. a completely randomized design was adopted, with a 2 x 4 factorial scheme, with five replications. the treatments were two p levels in the soil: low p level, corresponding to the natural p level in the soil and a high p level, with 300 mg kg-1 p of soil, applied as ammonium phosphate (48% p) in four cowpea varieties (tumucumaque, brs guariba, brs cauamé e brs itaim). the experimental units were plastic 5-kg-capacity containers (polypropylene), which were filled with 5 kg of sieved soil (2-mm grid) from the 0-20 cm soil layer. each container was placed in a thick plastic bag to prevent leaks. five seeds were planted in each container and, after the establishment of the plants, thinning was done, leaving one plant per container. irrigation was performed in order to maintain the soil at 70% of its field capacity. nitrogen and potassium were applied as ammonium sulfate and potassium chloride in the same amount for all the containers, according to the soil chemical analysis. plant height and stem diameter determinations were performed at the end of the experiment. the former was obtained from the base to the top of the stem, using a ruler; the latter was obtained using a digital caliper near the base of the stem in each experimental unit. seventy after emergence, the plants were collected and divided into roots and shoots (stem, leaves and fruits). all the material was sequentially washed in a detergent solution (3 ml l-1), running water, hcl solution (0.1 mol l-1) and deionized water. the samples were packed in paper bags and dried in an oven with forced air circulation at 65º c for 72h. after drying, the dry weight was obtained and the material was ground in a wiley mill (1-mm-grid sieve), placed in plastic bags, and subjected to nitric-perchloric digestion, using the methodology described by malavolta et al., (1997). the following efficiencies were calculated according to baligar and fageria (1999): a) phosphorus absorption efficiency (pae) – total p content in the plant (mg) / dry root matter (g); b) phosphorus transport efficiency (pte) – p content in the shoots (mg) / total p content in the plant (mg) x 100; c) use efficiency of absorbed phosphorus (ueap) – total dry matter produced (g)2 / total p content in the plant (mg). the data were subjected to variance analysis using the statistical program sisvar (ferreira, 2000). the effects 421de oliveira araújo, ferreira dos santos, queiroz de oliveira, camacho, and mugnol dresc: nutritional efficiency of cowpea varieties in the absorption of phosphorus between the cowpea varieties, within each dose of p, were analyzed by tukey test at 5% of probability. results and discussion the production of root dry matter (rdm), shoot dry matter (sdm), total dry matter (tdm), shoot p level (spl), shoot p content (spc), root p content (rpc), p absorption efficiency (pae) and p transport efficiency (pte) were influenced significantly by at least one of the factors (p level and/or varieties), whereas plant height (ph), stem diameter (sd), root p level (rpl) and the use efficiency of absorbed p (ueap) were influenced only by the varieties (tab. 1). there were significant differences between the varieties for plant height, stem diameter, root p level and use efficiency of absorbed p (tab. 2). the varieties brs tumucumaque, brs guariba and brs cauamé were statistically equal in relation to plant height and stem diameter, whereas the variety brs itaim had the lowest height and stem diameter, being different from the others (tab. 2). the brs cauamé variety had the highest root p level (tab. 2). the use efficiency of absorbed p, which is the capacity of a plant to redistribute and reuse the minerals from an older, senescent organ (prado, 2008) varied significantly only between varieties (tab. 2). yan et al. (1995a, b) found great differences between bean genotypes in the absorption and use of p. pacheco et al. (2005) reported in an experiment that this fact is due to the existence of different nutritional behavior related to genetic adaptability. the p use by the varieties of cowpea ranged from 19.18 to 26.84 mg of dry matter / g of absorbed p. the varieties brs tumucumaque and brs guariba were statistically equal and superior in the conversion of the p available in the soil to dry matter, whereas brs itaim showed lower efficiency of p use (tab. 2). fageria et al. (1998) observed significant differences between genotypes of beans regarding of the use efficiency the absorbed p. the productions of root, shoot and total dry matter were different between the studied varieties for both p levels in the soil (tab. 3). in the low p level soil, because of the small amount of available p, the plants developed very little, showing lower production of root, shoot and total table 1. analysis of variance summary for plant height (ph), stem diameter (sd), root dry matter (rdm), shoot dry matter (sdm), total dry matter (tdm), shoot p level (spl), root p level (rpl), shoot p content (spc), root p content (rpc), p absorption efficiency (pae), p transport efficiency (pte), use efficiency of absorbed p (ueap), in relation to the cowpea varieties and phosphorus doses. source of variation df mean square ph sd rdm sdm tdm spl variety (a) 3 11024.33* 3.13* 69.07* 217.04* 530.94* 0.13* dose (b) 1 921.6 ns 2.5 ns 126.02* 333.5* 869.55* 2.9* a x b 3 92.9 ns 0.58 ns 12.26* 29.08* 16.13* 0.01 ns error 32 372.32 0.71 3.49 2.56 4.44 0.01 cv (%) 13.84 8.65 15.89 4.8 4.67 6.69 source of variation df mean square rpl spc rpc pae pte ueap variety (a) 3 0.41* 1663.27* 141.84* 1.4 ns 73.91* 113.14* dose (b) 1 0.16 ns 8700.74* 565.03* 12.59* 22.38 ns 1.25 ns a x b 3 0.06 ns 178* 45.21 ns 5.6* 76.14* 0.93 ns error 32 0.04 30.82 17.22 1.22 13.78 3.9 cv (%) 12.66 8.1 21.7 14.57 4.76 8.36 *significant at 5% of probability; ns non-significant at 5% of probability. table 2. plant height (ph), stem diameter (sd), root p level (rpl) and use efficiency of absorbed p (ueap) by different varieties of cowpea. variety ph (cm) sd (cm) rpl (g kg-1) ueap (mg g-1) brs tumucumaque 162.30 a 10.33 a 1.39 a 26.84 a brs guariba 154. 00 a 10.07 a 1.56 ab 25.49 a brs cauamé 151.20 a 9.62 a 1.87 c 22.98 b brs itaim 90.10 b 9.05 b 1.68 c 19.18 c means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). 422 agron. colomb. 30(3) 2012 dry matter than those grown in the high p level soil (300 mg dm-3) (tab. 3). these results support those of machado et al. (2001), who observed increases in shoot dry matter production with increased of p in the solution and between the studied corn varieties. fageria et al. (2003) found that among the influences of p in the common bean cycle, the increase of shoot dry matter production stands out, because it is associated with productivity, therefore it is important to know the accumulation of dry matter during the crop cycle. the varieties brs tumucumaque and brs guariba were superior in root, shoot and total dry matter production, probably because they are more efficient under low p supply conditions in the soil; whereas the varieties brs cauamé and brs itaim produced less when grown in the low p level soil. in the high p level soil there was great variation in the total dry matter production between varieties, ranging from 38.7 to 56.39 g, with brs tumucumaque and brs guariba as the most productive varieties, with 56.39 and 52.95 g, respectively. the brs itaim variety was the least productive of all, with 38.7 g, differing statistically from the others (tab. 3). this variation is related to the capacity of absorption and use of nutrients by the varieties. however, it does not mean they are more or less efficient in the absorption of p from the soil (fernandes and muraoka, 2002). this shoot production is the result of a combination of factors, such as a higher capacity of nutrients absorption, lower demand of available nutrients in the soil, etc. the results obtained in this study are consistent with those found by fernandes and muraoka (2002), who observed significant differences between corn genotypes in dry matter production in low and high p level soils; and also with those found by schjorrig et al. (1987), who observed significant differences in shoot dry matter production between barley cultivars as a function of phosphorus doses. the shoot p level differed between cowpea varieties and in relation to the soil p levels and brs tumucumaque was the best variety in accumulating p in the shoots under the different soil p levels (tab. 4). the p levels found in the leaves were higher than those recommended by malavolta et al. (1997), which were 1.2-1.5 g kg-1, however linhares (2007), in studying three cowpea cultivars subjected to a lack of nutrients, obtained leaf p levels of 2.6-2.9 g kg-1. similar results were found by fernandes et al. (2010), evaluating nutrient levels in leaves and the productive performance of cowpea cultivars cultivated in a single crop system and intercropped with corn. the p contents in the shoots and roots responded significantly to the p levels in the soil, whereas there was no significant difference between varieties for the root p content in the low p level, differing statistically only in the high p level soil (300 mg dm-3) (tab. 4). the increase of available p concentration in the soil led to increases of p absorption by the plant, resulting in a higher dry matter production, justifying the accumulated p in the plant. machado et al. (2001) found that the shoot p content in corn plants differed in relation to varieties and phosphorus doses in the solution, while for root p contents there was no difference between groups of local and improved corn varieties. there was no difference in the p absorption efficiency between the cowpea varieties and levels of p in the soil (tab. 4). plants grown in a low p level soil that have better or equal absorption efficiencies are classified as efficient, that is, they produce more or the same under stress conditions (prado, 2008). this was found for the varieties brs tumucumaque and brs guariba, which did not respond to the variations of p levels in the soil, but showed higher absorption efficiencies in the soil with a low p level (tab. 4). according to studies performed by machado et al. (2001), characteristics such as nutrient extraction capacity and strategies to minimize the need for nutrients caused by table 3. root dry matter (rdm), shoot dry matter (sdm) and total dry matter (tdm) of cowpea plants grown in an ultisol from the cerrado with different levels of phosphorus. rdm (g/plant) sdm (g/plant) tdm (g/plant) variety 0 mg dm-3 300 mg dm-3 0 mg dm-3 300 mg dm-3 0 mg dm-3 300 mg dm-3 brs tumucumaque 11.94 aa 16.87 ab 36.75 aa 39.32 ab 48.69 aa 56.39 ab brs guariba 10.86 aa 15.69 aba 32.89 ba 37.26 ab 42.65 ba 52.95 ab brs cauamé 9.75 aba 12.66 bb 27.89 ca 38.33 ab 38.75 ca 51.19 bb brs itaim 7.41 ba 8.95 ca 24.43 da 29.75 bb 31.84 da 38.7 cb means in the same column followed by the same letters, upper-case in the rows and lower-case in the columns, are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). 423de oliveira araújo, ferreira dos santos, queiroz de oliveira, camacho, and mugnol dresc: nutritional efficiency of cowpea varieties in the absorption of phosphorus differences in metabolism are important for effective plant growth and better performance in low p level soils. the transport efficiency is controlled by the capacity of the soil, or cropping system, to supply nutrients and by the plant capacity to absorb, use and remove nutrients. these factors vary with soil, genotypes/cultivars of the species, as well as climate conditions, involving a synchronism in the soil-plant-root system (fageria, 1998). the p transport efficiency was statistically different between the varieties in the low p level soil, but did not differ in the high p level soil (tab. 4). the brs tumucumaque and brs guariba varieties did not differ, showing p transport efficiencies of 82 and 79%, respectively, in the low p level soil whereas brs itaim was superior for this variable (88%) in the high p level soil (300 mg dm-3). the brs tumucumaque variety showed the best capacity to absorb and transport a significant amount of the nutrient to the leaves under low p level conditions, increasing dry matter production. marschner (1995) explained that deficient plants increase their p redistribution from the shoot to the roots, causing an increase in the relation of root/shoot p contents. according to this author, under p deficiency, a higher p retention takes place in the roots and redistribution via the phloem brings additional p. conclusions brs itaim showed different behavior in relation to plant height, stem diameter, total dry matter production and to level, content and efficiency of absorption, transport and use of phosphorus. the varieties brs tumucumaque and brs guariba are superior in total dry matter production and in absorption, transport and use of phosphorus under conditions of low phosphorus supply. shoot dry matter production and shoot phosphorus level were the most sensitive to phosphorus deficiency, being therefore the most appropriate variables to evaluate cowpea varieties regarding the use of phosphorus. literature cited alves, j.m.a., n.p. araújo, s.c.p. uchôa, j. de a.a. albuquerque, a.j. da silva, g.s. rodrigues, and d.c.o. silva. 2009. avaliação agroeconômica da produção de cultivares de feijão-caupi em consórcio com cultivares de mandioca em roraima. revista agro@environment on line 3(1), 15-30. baligar, v.c. and n.k. fageria. 1999. plant nutrient efficiency: tow ards the second paradigm. pp. 183-204. in: siqueira, j.o., f.m.s. moreira, a.s. lopes, l.r.g. guilherme, v. faquin, a.e. furtini neto, and j.g. carvalho (eds.). soil fertility, soil biology, and plant nutrition interrelationships. universidade federal de lavras (ufla), lavras, brazil. baligar, v.c., n.k. fageria, and z.l. he. 2001. nutrient use efficiency in plants. comm. soil sci. plant anal. 32, 921-950. epstein, e. and a.j. bloom. 2006. mineral nutrition of plants: principles and perspectives. 2nd ed. sinauer associates, sunderland, ma. fageria, n.k. 1998. eficiência de uso de fósforo pelos genótipos de feijão. r. bras. eng. agríc. amb. 2, 128-131. fageria, n.k., m.p. barbosa filho, and l.f. stone. 2003. resposta do feijoeiro a adubação fosfatada. informações agronômicas, 102, 1-9. fao. 2004. faostat agriculture. in: http//faostat.fao.org/faostat/; consulted: october, 2012. fernandes, c. and t. muraoka. 2002. absorção de fósforo por híbridos de milho cultivados em solo de cerrado. sci. agric. 59, 781-787. fernandes, a.m., a.o. matoso, r.p. soratto, g. ceccon, p.g. figueredo, and a.l. neto. 2010. teores foliares de nutrientes e produtividade de cultivares de feijão-caupi em cultivo solteiro e consorciado. in: reunião brasileira de fertilidade do solo e nutrição de plantas, 29; reunião brasileira sobre micorrizas, 13; simpósio brasileiro de microbiologia do solo, 11. viçosa, brazil. ferreira, d.f. 2000. system analysis of variance for balanced data. universit federal of lavras, lavras, brazil.    table 4. shoot p level (spl), root p content (rpc), shoot p content (spc), p absorption efficiency (pae) and p transport efficiency (pte) by cowpea varieties grown in an ultisol from the cerrado with different phosphorus levels. variety spl (g kg-1) rpc (mg) spc (mg) pae (mg g-1) pte (%) 0 mg dm-3 300 mg dm-3 0 mg dm-3 300 mg dm-3 0 mg dm-3 300 mg dm-3 0 mg dm-3 300 mg dm-3 0 mg dm-3 300 mg dm-3 brs tumucumaque 1.95 aa 2.41 ab 14.95 aa 25.88 ab 71.67 aa 95.61 ab 7.37 aa 7.22 aa 82.74 aa 78.74 aa brs guariba 1.72 aba 2.29 abb 14.72 aa 25.5 ab 56.58 ba 88.4 abb 7.39 aa 7.35 aa 79.39 aba 76.98 aa brs cauamé 1.66 ba 2. 28 abb 19.09 aa 25.48 ab 46.69 ca 85.14 bb 6.07 aa 9.03 ab 70.69 bca 77.82 ab brs itaim 1.65 ba 2.15 bb 12.67 aa 14.64 bb 40.38 ca 64.16 cb 7.26 aa 8.99 ab 76.15 ca 81.41 ab means in the same column followed by the same letters, upper-case in the rows and lower-case in the columns, are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). 424 agron. colomb. 30(3) 2012 linhares, l.c.f. 2007. behavior of three cowpea cultivars, subject to the omission of nutrients in cultivated samples gleysol várzea pará river. m.sc. thesis. university federal rural of amazônia, belém, pa, brazil. macedo, j. 1996. the soils of the cerrado region. in: alvarez, v.h.v. (ed.). the soils in large areas of brazil morphoclimatic and sustainable development. sbcs; ufv, viçosa, brazil. machado, c.t.t., a.m.c. furlani, and a.t. machado. 2001. efficiency rates of local and improved varieties of maize to phosphorus. bragantia 60 (3), 225-238. malavolta, e. 2006. handbook of plant mineral nutrition. editora agronômica ceres, são paulo, brazil. malavolta, e., c.g. vitti, and s.a. oliveira. 1997. nutritional status of plants: principles and applications. brazilian association for research potash and phosphate, piracicaba, brazil. marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. academic press, london. mengel, k. and e. kirkby. 2001. principles of plant nutrition. 5th ed. kluwer academic publishers, london. pacheco, r.g., a.a.f. almeida, g.a. sodré, r.e. chepote, q.r. araújo, and p.c.l. marrocos. 2005. dry matter production and efficiency of phosphorus uptake by cacao clones after eight months of age. in: xxx brazilian congress of soil science, recife, brazil. prado, r.m. 2008. plant nutrition. state universit of são paulo, são paulo, brazil. schijorring, j.k. and n.e. nielsen, 1987. root length and phosphorus uptake by four barley cultivars grown under moderate deficiency of phosphorus in field experiments. j. plant nutr. 10, 1289-1295. wang, x., j. shen, and h. liao. 2010. acquisition or utilization, which is more critical for enhancing phosphorus efficiency in modern crops? plant sci. 179, 302-306. yan, x., j.p. lynach, and s.e. beebe. 1995a. genetic variation for phosphorus efficiency of common bean in constrasting soil types. i. vegetative response. crop sci. 35, 1086-1093. yan, x., s.e. beebe, and j.p. lynach. 1995b. genetic variation for phosphorus efficiency of common bean in constrasting soil type. ii. yield response. crop sci. 35, 1094-1099. agronomía 24-1f.pdf evaluación de la fertilización fosfórica foliar y edáfica sobre el rendimiento de la variedad de papa ‘diacol capiro’ (solanum tuberosum l.) evaluating phosphoric foliar and soil fertilisation on ‘diacol capiro’ potato variety yield (solanum tuberosum l.) carlos e. ñústez1, marcela santos2, sonia l. navia3 y josé m. cotes4 abstract: four experimental sites were selected for evaluating the effect of phosphoric foliar and soil fertilisation on yield and specific gravity; the ‘diacol capiro’ potato variety was used in this study. the evaluation included 20 treatments combining two factors: phosphoric fertilisation of soil (0, 100, 200, 300 and 400 kg· ha-1 of p 2 o 5 ) and foliage (0, 5, 10 and 15 kg· ha-1 of p 2 o 5 ); a control treatment consisting of commercial dose fertilisation (farming practice) was included. no differences in specific gravity were found in any of the factors evaluated; varying phosphorus dose levels thus did not affect this variable. there were differences in tuber yield in response to phosphoric soil fertilisation whereas phosphoric foliar fertilisation did not present any differences. a positive response was only observed with the ‘diacol capiro’ variety up to 200 kg· ha-1 of p 2 o 5 dose for first and second tuber size and total tuber yield regarding phosphoric soil fertilisation. additional key words: phosphorus, specific gravity, crop production resumen: en cuatro localidades se evaluó el efecto de la fertilización fosfórica edáfica y foliar sobre el rendimiento y la gravedad específica en la variedad de papa ‘diacol capiro’. la evaluación comprendió 20 tratamientos correspondientes a la combinación de dos factores: p edáfico (0, 100, 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 ) y p foliar (0, 5, 10 y 15 kg· ha-1 de p 2 o 5 ), junto con un tratamiento testigo de fertilización comercial. no se encontraron diferencias para la variable gravedad específica en ninguno de los tratamientos evaluados, por lo que se deduce que la variación en los niveles de p no afecta esta variable. en el rendimiento de tubérculo se encontraron diferencias para el factor p edáfico, mientras que no hubo diferencias para el factor p foliar. dentro del factor p edáfico, en la categoría primera, segunda y rendimiento total de tubérculo se observó que la variedad ‘diacol capiro’ presentó respuesta positiva sólo hasta la dosis de 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 . palabras claves adicionales: fósforo, gravedad específica, producción fecha de recepción: 01 de septiembre de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: cenuztezl@unal.edu.co 2 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: msantosc@gmail.com 3 ingeniera agrónoma, departamento técnico, cosmoagro s.a. e-mail: sonia.l.navia@cosmoagro.com 4 profesor asistente, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, medellín. e-mail: jmcotes@unalmed.edu.co introducción en colombia, las zonas productoras de papa se encuentran distribuidas en 14 departamentos, entre los que se destacan, por su importante contribución a la producción nacional, cundinamarca, boyacá, nariño y antioquia, cuyos aportes suman alrededor de 89% de la producción nacional anual (alonso y hijmans, 2002). en la cordillera central y en la parte sur de la cordillera occidental del país dominan los suelos derivados de cenizas volcánicas, cuyas propiedades físicas y químicas son buenas, en general, pero en algunos casos presentan limitantes de fertilidad por la predominancia de coloides minerales amorfos, también llamados alofanas (guerrero, 1993). estos limitantes en fertilidad se presentan por la alta formación de complejos orgaagronomía colombiana 24(1): 111-121, 2006 112 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana nometálicos del tipo alofana-ácidos húmicos de estabilidad muy alta, que reduce la liberación de nitrógeno disponible y la fijación de elementos como fósforo (p), azufre (s), calcio (ca) y otros elementos nutrientes por parte de las alofanas (espinoza, 1998). en suelos de pasto, túquerres e ipiales (nariño), el p total varía entre 777 y 1.467 mg· kg-1, mientras que en los suelos de la sabana de bogotá el promedio reportado es de 1.248 mg∙kg-1. en contraste con estas altas reservas de p total, los valores de p disponible son bajos (< 40 ppm, determinado por el método de bray ii) y la deficiencia tiende a acentuarse en los suelos de páramo (martínez y jiménez, 1985). la razón para hablar de p disponible es que este elemento no es absorbido por las plantas en todas sus formas químicas, sino, sobre todo, como anión monovalente fosfato (h 2 po 4 -) y con menor rapidez, como anión bivalente (hpo 4 -2) (salisbury y ross, 1994). de acuerdo con el instituto colombiano agropecuario (1992) y muñoz (1998), los niveles críticos de p aprovechable, determinado por el método de bray ii, para los departamentos de antioquia, cundinamarca y boyacá son: a) bajo: < 40 ppm, b) medio: entre 40 y 60 ppm y c) alto: > 60 ppm. al solubilizarse en el suelo, el p aplicado forma compuestos con calcio, hierro, aluminio y manganeso. en los suelos derivados de cenizas volcánicas, se enlaza con la superficie reactiva de las alofanas y los complejos de humus-aluminio (pumisacho y sherwood, 2002). la materia orgánica del suelo también juega un papel importante en la disponibilidad de p, ya que al parecer provee sitios con baja energía de enlace para los fertilizantes fosfatados allí aplicados (johnston, 2000). la deficiencia de p no sólo afecta el crecimiento y desarrollo de la planta, sino que eventualmente puede disminuir la formación de frutos y semillas y causar retrasos en la maduración de la planta (johnston, 2000). una deficiencia de p en la planta de papa retarda el crecimiento apical, dando lugar a plantas pequeñas y rígidas, y reduce la formación de almidón en los tubérculos, que se manifiesta con manchas necróticas distribuidas en el tubérculo (pumisacho y sherwood, 2002). los requerimientos de p en el cultivo de la papa varían entre 40 y 100 kg· ha-1 de p 2 o 5 , dependiendo especialmente de las características genéticas de la variedad y del rendimiento esperado del cultivo. la mayor demanda nutricional ocurre a partir de los 50 a 60 días después de la emergencia (dde), época en la cual comienza la tuberización del cultivo (guerrero, 1993). según fedepapa (federación nacional de cultivadores de papa), los fertilizantes y correctivos representaron 21,3% en promedio de los costos totales de producción para el periodo 1990-2003, mientras que la participación promedio en los costos totales de los insecticidas fue 7,9% y de fungicidas, herbicidas y adherentes, 7,6% (quintero y acevedo, 2004). los costos promedio del cultivo de papa corresponden a $10´000.000 (us$4.200), de los cuales 18% corresponde a fertilizantes que, en general, son de grado 1:2:1, 1:3:1 y fuentes simples (cevipapa, 2005). el costo de la fertilización fosfórica corresponde prácticamente a 60% de los costos de fertilización y su eficiencia se considera de 20%; por lo tanto, el impacto económico de la fertilización fosfórica es considerable en el escenario productivo (barrera, 2003). esta situación plantea la necesidad de buscar nuevas alternativas que brinden, en forma adecuada y oportuna, los nutrientes a las plantas para asegurarles un buen desarrollo y una óptima producción. por esta razón, la aplicación foliar es una de las opciones para evaluar. se tiene reportes de esta práctica desde 1844 en francia, donde se aplicaba sulfato ferroso por vía foliar para corregir la clorosis de las plantas, volviéndose luego una práctica intensiva en otras partes del mundo. sin embargo, pasó mucho tiempo antes de que la ciencia pudiera dar una clara explicación de los mecanismos de penetración; fueron el empleo de radioisótopos y el mejoramiento de las técnicas de laboratorio en los años cincuentas los que ayudaron a entender los procesos de penetración de los elementos nutrientes a través de las hojas (eibner, 1986, citado por trinidad y aguilar, 2000). böhm (1977), citado por franke (1986), reportó que iones en solución, como el ión calcio, son absorbidos por las superficies foliares y usados en el metabolismo. en 1916, en hawai, johnson asperjó piñas que presentaban clorosis como síntoma de deficiencia de hierro con una solución de sulfato de hierro y, después de unas pocas semanas, las plantas presentaron de nuevo color verde. los científicos no tomaron las aplicaciones foliares de microelementos como objetivo de estudio sino hasta después de los años cuarentas, cuando las aplicaciones foliares de herbicidas y otros plaguicidas fueron exitosas (franke, 1986). los estudios han demostrado que los nutrientes en solución son absorbidos por las hojas, aunque no en toda nústez et al.: evaluación de la fertilización fosfórica... 113 2006 la superficie de la cutícula foliar, pero sí, en áreas puntiformes que coinciden con la posición de los ectodesmos que se proyectan radialmente en la pared celular, por donde se excretan soluciones acuosas y son apropiados para realizar el proceso inverso (franke, 1986). la pared externa de las células epidermales está cubierta por la cutícula y una capa de ceras que varía de acuerdo a la especie vegetal. la pared presenta una estructura de fibras entrelazadas con espacios que difieren en tamaño (< 0,01 µm) y son permeables al agua y a sustancias disueltas en ella. luego se encuentra el plasmalema, que consiste de una película bimolecular de lipoides –conocidos como ectodesmos o cordones lipoides–, que se pueden prolongar radialmente hacia la pared epidermal y a través de los cuales se supone que penetran los nutrientes (franke, 1986). el mecanismo de desplazamiento de las soluciones nutrientes en la fase inicial a través de los espacios interfibrilares es por difusión por lo que se requiere un gradiente de concentración. cuando los nutrientes disueltos llegan al plasmalema, comienza un proceso de absorción activa en el que participan transportadores y se requiere el uso de energía, como sucede en el caso de la absorción de nutrientes por las raíces (franke, 1986). varios trabajos se han realizado en fertilización en la variedad ‘diacol capiro’ (arrieta, 1997; pacheco, 1998; cuesta, 1998), todos ellos en el municipio de mosquera (cundinamarca), en suelo con alto porcentaje de saturación de sodio. arrieta (1997) evaluó el efecto de la inoculación de micorrizas vesículo-arbusculares en combinación con la fertilización química sobre el rendimiento de esta variedad. se combinaron dos factores: fertilizante compuesto 10-30-10 (600, 900, 1.200 kg· ha-1) y micorrizas (0, 10, 15, 20 g/planta) y un tratamiento testigo absoluto. los niveles de p encontrados en el suelo donde se realizó el ensayo corresponden a 67 ppm (alto) y el porcentaje de carbono orgánico a 4,3% (medio). en este trabajo no se encontraron diferencias para el factor fertilizante en el rendimiento total de tubérculo, por lo que se deduce que no hubo respuesta a los niveles crecientes de p aplicados. tampoco se observó efecto de las dosis de micorrizas sobre el rendimiento, respuesta que se atribuyó al alto nivel de p que presentó el suelo al inicio del ensayo. pacheco (1998) evaluó el efecto de diferentes niveles de gallinaza (1 y 2 t· ha-1), conejaza (1 y 2 t· ha-1) y fertilizante compuesto 10-30-10 (600 y 1.200 kg· ha-1) sobre la producción de papa en la variedad ‘diacol capiro’. el nivel de p en el suelo era 147 ppm (alto) y el porcentaje de carbono orgánico, 3,41% (medio). en el rendimiento total de tubérculo no se presentaron diferencias para los factores conejaza, gallinaza ni fertilizante químico; sin embargo, se encontraron diferencias para la interacción de estos tres factores. por lo tanto, al igual que el trabajo anterior, la variable de rendimiento no presentó respuesta a niveles crecientes de p, lo que se puede explicar por el alto nivel de este elemento en el suelo. en el estudio realizado por cuesta (1998), se evaluó el efecto de la aplicación de gallinaza (1, 2 y 3 t· ha-1) y sustancias húmicas (1 y 1,5 ml· m-2) en combinación con fertilizante compuesto 10-30-10 (600, 900 y 1.200 kg· ha-1) sobre el rendimiento de tubérculo. el suelo donde se ubicó el ensayo presentaba un nivel de p de 60,6 ppm (alto) y un porcentaje de carbono orgánico de 5,18% (medio). al igual que en los dos trabajos anteriores, el factor fertilizante químico no presentó diferencias para la variable de rendimiento de tubérculo total y, por lo tanto, no hubo respuesta a los niveles crecientes de aplicación de p. el presente trabajo tuvo como objeto evaluar en diferentes localidades el efecto de distintos niveles de p, aplicados en forma edáfica y foliar, sobre el rendimiento de tubérculo y la gravedad específica de la variedad de papa ‘diacol capiro’. materiales y métodos ubicación la investigación se realizó en 4 localidades (tabla 1), ubicadas en los departamentos de cundinamarca (villapinzón), boyacá (toca y soracá) y antioquia (san pedro). de acuerdo al estudio de suelos realizado por el instituto geográfico agustín codazzi (igac) en el departamento de antioquia (1982), los suelos de la localidad de san pedro corresponden al orden inceptisoles y pueden ubicarse en alguno de los grandes grupos dystrandepts, placandepts y dystropepts; los de las localidades de toca y soracá, en la clasificación taxonómica el estudio de suelos de boyacá (igac, 1984) corresponden al orden inceptisoles, gran grupo dystropepts y los de la localidad de villapinzón, según el estudio de suelos de cundinamarca (igac, 2004), al orden alfisoles, gran grupo hapludalf. las características físico-químicas de los suelos se presentan en la tabla 2. 114 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana tabla 1. localidades donde se realizaron las evaluaciones de fósforo foliar y edáfico. departamento municipio finca ubicación altitud (msnm) temperatura media (ºc) precipitación (mm) latitud norte longitud oeste cundinamarca villapinzón opalito 05º 06,225´ 73º 42,710´ 2.715 12,2 729,4 boyacá toca la ircania 05º 34,907´ 73º 11,249´ 2.770 13,3 658,4 boyacá soracá el chayne 05º 30,707´ 73º 18,062´ 2.971 13,3 965,7 antioquia san pedro san esteban 06º 25,3´ 75º 36,642´ 2.565 14,1 1434,0 fuentes: instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales (ideam), corporación autónoma regional de cundinamarca (car) y empresas públicas de medellín (epm). diseño experimental el diseño experimental que se utilizó fue de bloques completos al azar con estructura factorial 5 x 4 + 1, tres repeticiones, en la modalidad de series de experimentos (diferentes localidades e igual época). el primer factor corresponde a las dosis de p edáfico (0, 100, 200, 300, 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 ); la fuente de p edáfico fue superfosfato triple (46% de p 2 o 5 ). el segundo factor corresponde a las dosis de p foliar (0, 5, 10 y 15 kg· ha-1 de p 2 o 5 ), utilizando como fuente fosfacel® 21-52-0. adicionalmente, se incluyó un testigo relativo de fertilización comercial, utilizando una fórmula compuesta de grado 12-34-12 en dosis de 1.500 kg· ha-1 en aplicación edáfica, equivalente a 510 kg· ha-1 de p 2 o 5 (tabla 3). la fertilización con nitrógeno (n) y potasio (k) fue igual para todos los tratamientos (150 kg· ha-1 de n y 150 kg· ha-1 de k 2 o) y se utilizaron como fuente de estos elementos la urea (46% n) y el sulfato de potasio tabla 3. estructura de tratamientos evaluados en el ensayo. fósforo foliar fósforo edáfico -1 de p 2 o 5 ) 0 5 10 15 -1 p 2o 5) 0 1 2 3 4 100 5 6 7 8 200 9 10 11 12 300 13 14 15 16 400 17 18 19 20 510 21* * testigo comercial (50% k 2 o, 16% s). la distancia de siembra en las parcelas fue, para todos los tratamientos, de 1,0 m entre surcos y 0,4 m entre sitios de siembra. las dosis de fertilización foliar se fraccionaron en 6 u 8 aplicaciones, dependiendo del desarrollo de las variedades en las localidades de evaluación. las aplicaciones se realitabla 2. análisis de suelos de las cuatro localidades del ensayo. municipio finca ph co p k ca mg na al % ppm -1 soracá el chayne 4,52 2,64 222,3 0,83 4,19 0,55 0,17 0,90 toca la ircania 5,90 2,40 21,5 0,28 12,30 1,12 0,22 0,00 villapinzón opalito 5,01 3,53 28,7 0,77 5,74 2,39 0,06 0,27 san pedro san esteban 4,65 14,06 72,9 0,90 5,84 1,94 0,17 0,86 municipio finca cic mn zn fe cu b textura -1 ppm soracá el chayne 25,1 v 3,1 425 5,7 0,46 franca toca la ircania 15,6 36,2 3,9 136 2,3 0,29 franca villapinzón opalito 20,3 13,98 1,90 398 1,18 0,4 franco arcillo arenosa san pedro san esteban 42,9 1,5 5,5 236 1,2 0,55 areno francosa métodos de análisis: carbono orgánico (co): método de walkley-black; ca, mg, na, k: extracción con acetato de amonio 1n ph 7; al (acidez intercambiable): extracción con kcl 1m; capacidad de intercambio catiónico (cic): desplazamiento del nh 4 intercambiado con nacl 1m; p aprovechable: método de bray ii; mn, zn, fe, cu: extracción con dtpa; boro (b): extracción con fosfato monobásico (azometina-h). nústez et al.: evaluación de la fertilización fosfórica... 115 2006 zaron con una frecuencia semanal, comenzando a los 20 dde, y en las siguientes proporciones: 8 aplicaciones (5%, 10%, 10%, 10%, 15%, 15%, 20% y 15% de p), 6 aplicaciones (15%, 15%, 15%, 20%, 20% y 15% de p). debido a que la fuente foliar de p (fosfacel®) contenía n (21%), en las aplicaciones foliares este elemento se ajustó para todos los tratamientos, utilizando urea (46% n) como fuente de n, de tal forma que el único elemento que presentó variación en el ensayo fue el p. variables evaluadas rendimiento de tubérculo: en la cosecha se pesaron los tubérculos en sus diferentes categorías: primera (diámetro > 7 cm), segunda (entre 4 y 7 cm), tercera (< 4 cm) y se determinó el rendimiento total y por categorías de tamaño, realizando conversiones a toneladas por hectárea. gravedad específica (ge): en la cosecha se tomaron muestras al azar de 5 tubérculos de categoría primera por parcela para tabla 4. probabilidad de f (p > f) de los análisis de varianza de las variables evaluadas en la variedad ‘diacol capiro’ en cuatro localidades. localidad variable bloque testigo p edaf p foliar p edaf p foliar soracá (boyacá) pt1 0,0007* 0,8161 0,0154* 0,1852 0,7240 pt2 0,0646 0,1064 2,4e-07* 0,7595 0,6274 pt3 0,1908 0,2548 0,1820 0,7444 0,7710 ptt 0,0005* 0,3434 6,2e-05* 0,3308 0,8847 ge 0,1889 0,9851 0,4004 0,8114 0,0828 toca (boyacá) pt1 0,0001* 0,6023 4,7e-05* 0,9978 0,4007 pt2 0,1047 0,8502 0,6300 0,0838 0,4584 pt3 0,3171 0,9119 0,7509 0,4479 0,8424 ptt 0,0002* 0,6182 0,0002* 0,6643 0,5429 ge 0,5032 0,5534 0,6745 0,5860 0,7910 villapinzón (cundinamarca) pt1 0,0806 0,2691 0,0084* 0,2792 0,4372 pt2 0,0206 0,0269 0,0057* 0,8191 0,9864 pt3 0,1833 0,6524 0,3919 0,7906 0,6680 ptt 0,0894 0,7146 0,0011* 0,3560 0,8652 ge 0,0150* 0,5511 0,4895 0,2274 0,6290 san pedro (antioquia) pt1 0,5261 0,9254 0,5902 0,9681 0,9317 pt2 0,0776 0,0761 0,2365 0,8755 0,7748 pt3 0,5499 0,0924 0,0389* 0,6083 0,5908 ptt 0,8485 0,1011 0,0008* 0,5020 0,6681 ge 0,5827 0,6862 0,7733 0,1568 0,6935 * diferencia estadística ( = 0,05) pt1, peso de tubérculo de primera; pt2, peso de tubérculo de segunda; pt3, peso de tubérculo de tercera; ptt, peso de tubérculo total; ge, gravedad específica; testigo, corresponde al tratamiento 21 (testigo comercial), 510 kg · ha-1 de p 2 o 5 edáfico; p edaf , factor fósforo edáfico; p foliar , factor fósforo foliar y p edaf · p foliar = factor fósforo edáfico x factor fósforo foliar. determinar la ge en el laboratorio por el método de peso en agua y peso en aire: ge = paire/(paire– pagua). el análisis estadístico de las variables evaluadas se realizó a través de análisis de varianza (anova), pruebas de comparación múltiple de tukey y análisis combinado, usando el paquete estadísitico sas v.8.2. resultados y discusión soracá (boyacá) en esta localidad se presentaron diferencias en el factor p edáfico para las variables: peso de tubérculo de primera (pt1), peso de tubérculo de segunda (pt2) y peso de tubérculo total (ptt). no se presentaron diferencias en el factor p foliar ni en la interacción p edáfico por p foliar (tabla 4). en pt1 se observó que niveles de p edáfico de 100, 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí 116 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana figura 1. rendimiento de las variables pt1, pt2 y ptt bajo diferentes niveles de p edáfico, en la variedad ‘diacol capiro’ en la localidad de soracá (boyacá). agrupamientos con las mismas letras son estadísticamente iguales, según clasificación de tuckey ( = 0,05). e iguales al testigo comercial (tc). sólo los niveles de 200 y 300 kg · ha-1 de p 2 o 5 fueron superiores al nivel 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 , lo que hace suponer que el nivel más alto (400 kg· ha-1 de p 2 o 5 ) y la dosis aplicada como el testigo comercial (510 kg· ha-1 de p 2 o 5 ) resultaron relativamente adversos para la respuesta de la variable, ya que fueron iguales al nivel 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 1). este resultado es particularmente interesante si se tiene en cuenta que el nivel de p en el suelo en esta localidad era muy alto, de 222,3 ppm (tabla 2). en pt2 se observó que los niveles de p edáfico de 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí e iguales al tc. a su vez, éstos fueron superiores a los niveles de 0, 100 y 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 1). este resultado evidencia que los mayores niveles de p edáfico favorecieron la producción de papa de categoría segunda. al considerar la producción total (ptt), se observó que los niveles de p edáfico de 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí e iguales al tc, todos ellos superiores al nivel de 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 . el nivel de 100 kg· ha-1 de p 2 o 5 fue igual a los niveles de 0 y 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 , pero inferior a los niveles de 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 y tc. esto indica que el rendimiento de tubérculo se incrementó por la aplicación de p edáfico, pero no presentó respuesta creciente a partir de los 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 1). de acuerdo a las escalas de niveles críticos del ica (1992), al inicio del ensayo el suelo de esta localidad presentaba un nivel alto de p (222,3 ppm) y bajo porcentaje de carbono orgánico (2,64%) (tabla 2). estas condiciones explican porqué no se observó respuesta al p foliar en esta localidad, ya que cualquier suplemento adicional al nivel de mantenimiento del cultivo es suntuoso y la planta posiblemente no lo toma. la diferencia en el rendimiento entre el nivel de 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 y los niveles de 200, 300, 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 y tc del factor p edáfico, a pesar del alto nivel de p de esta localidad, puede explicarse por el elevado nivel de hierro (fe) encontrado allí que pudo repercutir en la disponibilidad del p, ya que el fe aumenta su solubilidad a medida que disminuye el ph –en el caso de esta localidad fue de 4,52 (tabla 2)– y puede formar compuestos insolubles con el p nativo o el p aplicado en los fertilizantes (guerrero, 2000). toca (boyacá) en esta localidad se presentaron diferencias significativas en el factor p edáfico para las variables pt1 y ptt. no se presentaron diferencias en el factor p foliar ni en la interacción p edáfico por p foliar (tabla 4). en pt1 se observó que los niveles de p edáfico de 100, 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí e iguales al testigo comercial (tc). todos fueron superionústez et al.: evaluación de la fertilización fosfórica... 117 2006 res al nivel de 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 2). este resultado evidencia la respuesta de la variable a la aplicación de p edáfico, pero ésta no es directamente proporcional al incremento de los niveles, siendo similar a lo encontrado en la localidad de soracá. en la producción total (ptt) se observó que los niveles de p edáfico de 100, 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí e iguales al tc y, a excepción del nivel de 100 kg· ha-1 de p 2 o 5 , fueron superiores al nivel de 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 . esto indica que el rendimiento de tubérculo respondió a la aplicación de p edáfico, pero no presentó respuesta creciente a partir de 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 2). esta localidad presentó bajo nivel de p (21,5 ppm) y bajo porcentaje de carbono orgánico (2,4%) (tabla 2), contrastante con la localidad anterior, en donde el nivel de p era alto; sin embargo, la respuesta en el rendimiento sólo se presentó hasta los 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 . este resultado se puede explicar considerando que los suelos de esta localidad pertenecen taxonómicamente al orden inceptisoles, gran grupo dystropepts (igac, 1984), en los que la fijación de p por materiales amorfos (alofanas) no se presenta, como en el caso de los andisoles (pumisacho y sherwood, 2002). villapinzón (cundinamarca) en esta localidad se presentaron diferencias significativas en el factor p edáfico para las variables pt1, pt2 y ptt. no se presentaron diferencias en el factor p foliar ni en la interacción p edáfico por p foliar (tabla 4). en pt1 se observó que los niveles de p edáfico de 100, 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí; de igual manera ocurrió entre el nivel de 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 y el tc. el nivel de 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 fue el único nivel edáfico que superó al nivel 0 y al tc (figura 3). en pt2 se observó que los niveles de p edáfico de 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí e iguales al tc. a su vez, éstos fueron superiores a los niveles de 0 y 100 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 3). en la producción total (ptt), se observó que los niveles de p edáfico de 100, 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí e iguales al tc y, a partir del nivel de 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 , fueron superiores al nivel de 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 . esto indica que el rendimiento de tubérculo se incrementó por la aplicación de p edáfico, pero la variable no presentó respuesta creciente a partir de 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 3). de acuerdo con el ica (1992), el p de esta localidad era bajo (28,7 ppm), al igual que el porcentaje de carbono orgánico (3,53%), por lo que no se presenta el problema de fijación del p por parte de la materia orgánica mencionado anteriormente (johnston, 2000). esta localidad también presenta una clasificación taxonómica diferente al orden andisoles, por lo que el fenómeno de fijación de p por materiales amorfos no es una limitante, situación que puede explicar la ausencia de respuesta en la variable de rendimiento de tubérculo a niveles mayores de 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 . san pedro (antioquia) en esta localidad se presentaron diferencias en el factor p edáfico para las variables peso de tubérculo de tercera (pt3) y ptt. no se presentaron diferencias en el factor p foliar ni en la interacción p edáfico por p foliar (tabla 4). figura 2. rendimiento de las variables pt1 y ptt evaluado en 5 niveles de p edáfico en la variedad ‘diacol capiro’ en la localidad de toca (boyacá). agrupamientos con las mismas letras son estadísticamente iguales, según clasificación de tuckey ( = 0,05). 118 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana p edáfico, aunque no presentó respuesta proporcional al incremento del p aplicado, similar a lo observado en las otras localidades. esta respuesta en la producción total de tubérculo (ptt) se presentó con condiciones en el suelo de alto nivel de p (72,9 ppm) y alto porcentaje de carbono orgánico (14,1%) (tabla 2) y, aunque un nivel mayor de materia orgánica puede disminuir la disponibilidad de p, esto no representó una limitante para observar altos rendimientos (superiores a 50 t· ha-1), incluso en el nivel de 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 4). como en el caso de las localidades de boyacá, el cultivo se ubicó en un suelo perteneciente al orden inceptisoles (igac, 1982), por lo que los materiales amorfos no fueron limitantes para la disponibilidad de p, como sucede en suelos del orden andisoles (pumisacho y sherwood, 2002). es de resaltar que esta localidad presentó los valores más altos de rendimiento, demostrándose las óptimas figura 3. rendimiento de las variables pt1, pt2 y ptt bajo diferentes niveles de p edáfico, en la variedad ‘diacol capiro’ en villapinzón (cundinamarca). agrupamientos con las mismas letras son estadísticamente iguales, según clasificación de tuckey ( = 0,05). en la producción total (ptt), se observó que los niveles de p edáfico de 100, 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí y superiores al nivel de 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 . el tc presentó una respuesta igual a los niveles de 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 y superior a los niveles de 0, 100 y 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 4). en términos generales, se puede decir que la variable rendimiento de tubérculo respondió a la aplicación de figura 4. rendimiento de las variables pt3 y ptt bajo diferentes niveles de p edáfico, en la variedad ‘diacol capiro’ en san pedro (antioquia). agrupamientos con las mismas letras son estadísticamente iguales, según clasificación de tuckey ( = 0,05). nústez et al.: evaluación de la fertilización fosfórica... 119 2006 condiciones de crecimiento y la adaptación de la variedad a este ambiente, que además presentó la mayor precipitación de las cuatro localidades evaluadas en este trabajo de investigación (tabla 1), asegurando una mayor disponibilidad de agua para el crecimiento y llenado de los tubérculos. análisis combinado de la evaluación de fertilización fosfórica edáfica y foliar en este análisis se consideró la fuente localidad como efecto aleatorio, teniendo en cuenta que todas las localidades de evaluación son representativas de las regiones productoras en los departamentos donde se desarrolló el proyecto. en la variable gravedad específica no se encontraron diferencias por efecto de los factores de fertilización fosfórica evaluados en ninguna de las localidades; por lo tanto, se corrobora que este elemento no afecta su respuesta. los resultados encontrados en las cuatro localidades indican que no hubo respuesta a la aplicación de p foliar, y los niveles evaluados de este factor no afectaron la respuesta del p edáfico, lo que indica que, bajo las condiciones de experimentación del presente trabajo, la fertilización fosfórica foliar no es una alternativa promisoria para aumentar la eficiencia de la fertilización de este elemento en el cultivo de la papa. esta respuesta experimental fue reportada en los resultados en fríjol del trabajo de fregoni (1986), en los que el p aplicado por vía foliar tardó un periodo de 8 días para ser absorbido en un 50%, lo que se constituye en un factor limitante para esperar una respuesta eficiente de la aplicación foliar de este elemento nutriente. en las variables de rendimiento se encontraron diferencias entre localidades, lo que es explicable ya que el proyecto cubrió diversidad de ambientes (cundinamarca, boyacá y antioquia). es muy importante resaltar las diferencias que se presentan en el factor p edáfico para las variables pt1, pt2 y ptt (tabla 5): pt1 se encontró que las respuestas en los niveles de 100, 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí e iguales al tc (testigo comercial), siendo superiores al nivel de 0 kg· ha-1 p 2 o 5 (figura 5). pt2 la mejor respuesta se presentó en el tc, mientras que los niveles de 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí y superiores al nivel de 0 kg· ha-1 de p 2 o 5 . el nivel de 100 kg· ha-1 p 2 o 5 presentó una respuesta igual a los niveles de 0 y 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 e inferior a los niveles de 300 y 400 kg· ha-1 p 2 o 5 (figura 5). ptt) se observó que las respuestas en los niveles de 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 fueron iguales entre sí e iguales a las del tc, siendo superiores en el nivel de 100 kg∙ha-1 de p 2 o 5 y las de éste, a su vez, superiores a las del nivel de 0 kg∙ha-1 p 2 o 5 (figura 5). tabla 5. probabilidad de f (p > f) del análisis de varianza combinado de las variables evaluadas en la variedad ‘diacol capiro’. variable bloque localidad testigo p edaf p foliar pt1 0,1060 1,7e-66* 0,8636 0,0022* 0,7837 pt2 0,0044* 2,6e-40* 0,0073* 0,0005* 0,7310 pt3 0,2245 2,2e-31* 0,6467 0,0888 0,7513 ptt 0,0092* 8,9e-99* 0,0751 0,0000* 0,6376 ge 0,1092 3,3e-08* 0,8068 0,6448 0,3010 variable p edaf p foliar loc p edaf loc p foliar loc p edaf p foliar loc testigo pt1 0,9584 0,7639 0,9798 0,9535 0,8647 pt2 0,6192 0,5941 0,9741 0,9782 0,0978 pt3 0,6188 0,1103 0,8897 0,7962 0,2006 ptt 0,7033 0,0498* 0,4382 0,9054 0,4124 ge 0,6778 0,6887 0,2447 0,2997 0,8306 * diferencia estadística ( = 0,05) pt1, peso de tubérculo de primera; pt2, peso de tubérculo de segunda; pt3, peso de tubérculo de tercera; ptt, peso de tubérculo total; ge, gravedad específica; loc, localidad; testigo, corresponde al tratamiento 21 (testigo comercial), 510 kg · ha-1 de p 2 o 5 edáfico; p edaf , factor fósforo edáfico; p foliar , factor fósforo foliar; p edaf · p foliar = factor fósforo edáfico x factor fósforo foliar; loc · p edafr = localidad x factor fósforo edáfico; loc · p foliar = localidad x factor fósforo foliar; loc · p edaf · p foliar = localidad x factor fósforo edáfico x factor fósforo foliar; loc · testigo = localidad x testigo comercial. 120 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana de arrieta (1997), pacheco (1998) y cuesta (1998), en los que, trabajando con la misma variedad en condiciones de la sabana de bogotá (mosquera), no se presentaron respuestas en rendimiento por encima de dosis de 180 kg· ha-1 de p 2 o 5 . esto controvierte las prácticas tradicionales de fertilización realizadas por el agricultor, que en esta variedad aplica por lo general niveles superiores a 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 , implicando mayores costos de producción. el presente trabajo plantea la necesidad de estudiar bajo condiciones similares la respuesta de diferentes variedades de papa a niveles crecientes de p, con especial atención en los niveles superiores a 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 , lo que ayudaría a comprender lo que hoy se conoce acerca de la fertilización fosfórica de papa en colombia. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos al ministerio de agricultura y desarrollo rural por la financiación dada para el proyecto a través del centro virtual de investigación de la cadena agroalimentaria de la papa [cevipapa] (contrato cv-05-002-03) y a la compañía cosmoagro sa por el apoyo en el desarrollo de la investigación. igualmente, a los agricultores carlos y paulo casallas, celestino y miguel correales, gonzalo castro y francisco jaramillo, quienes brindaron su apoyo en los campos de cultivo. literatura citada alonso, j. y r. hijmans. 2002. world potato atlas. colombia. international potato center. en: http://www.cipotato.org/wpa/ samerica/colombia_c.htm; consulta: marzo 2005. arrieta, b. 1997. efecto de la inoculación de micorrizas vesículo-arbusculares (mva) sobre la respuesta a la fertilización química (10-30-10) en el cultivo de la papa. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 42 p. barrera, l. 1998. fertilización del cultivo de la papa en los departamentos de cundinamarca y boyacá. en: guerrero, r. (ed.). fertilización de cultivos en clima frío. monómeros colombo venezolanos sa (ema), bogotá. pp. 47-67. barrera, l. 2003. consideraciones agronómicas y económicas con la fijación de fosfatos en suelos paperos. en: iv taller papas colombianas. documentos técnicos. bogotá. cevipapa. 2005. censo nacional del cultivo de la papa. colombia. en: centro virtual de investigación de la cadena agroalimentaria de la papa (cevipapa), http://www.cevipapa.org.co/estadisticas/estadisticas.php#; consulta: marzo 2005. cuesta, m. 1998. evaluación del efecto de diferentes niveles de gallinaza y sustancias húmicas en combinación con fertilización química en el rendimiento de la variedad de papa ‘diacol capiro’. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 39 p. figura 5. rendimiento promedio en cuatro localidades de las variables pt1, pt2 y ptt bajo diferentes niveles de p edáfico, de la variedad ‘diacol capiro’. agrupamientos con las mismas letras son estadísticamente iguales, según clasificación de tuckey ( = 0,05). los anteriores resultados indican claramente que la variedad ‘diacol capiro’, en las localidades de experimentación, respondió a la fertilización edáfica de p y que el rendimiento de tubérculo no responde por encima del nivel de 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 5); resultado que está de acuerdo con lo encontrado en los trabajos nústez et al.: evaluación de la fertilización fosfórica... 121 2006 espinoza, j. 1998. fijación de p en suelos derivados de ceniza volcánica y fertilización fosfórica del cultivo de la papa. pp. 103111. en: guerrero, r. (ed.). fertilización de cultivos de clima frío. segunda edición. monómeros colombo venezolanos sa (ema). bogotá. 423 p. franke, w. 1986. the basis of foliar absorption of fertilizers with special regard to the mechanisms. pp. 17-25. en: a. alexander (ed.). foliar fertilization. martinus nijhoff publishers, the netherlands. fregoni, m. 1986. some aspects of epigean nutrition of grapevines. pp. 205-221. en: a. alexander (ed.). foliar fertilization. martinus nijhoff publishers, the netherlands. guerrero, r. 1993. fertilidad de los suelos de clima frío en colombia. pp. 43-53. en: guerrero, r. (ed.). fertilización de cultivos en clima frío. primera edición. monómeros colombo venezolanos sa (ema), bogotá. 195 p. guerrero, r. 2000. la acidez del suelo: su naturaleza, sus implicaciones y su manejo. pp. 144-145. en: silva, f. (ed.). fundamentos para la interpretación de análisis de suelos, plantas y aguas para riego. tercera edición. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. instituto colombiano agropecuario [ica]. 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación. manual de asistencia técnica nº25. 64p. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 1982. estudio de suelos del departamento de antioquia y su aptitud de uso. subdirección agrológica, instituto geográfico agustín codazzi [igac], bogotá. 81 p. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 1984. estudio de suelos del departamento de boyacá. subdirección agrológica, instituto geográfico agustín codazzi (igac), bogotá. 67 p. instituto geográfico agustín codazzi [igac]. 2000. estudio de suelos del departamento de cundinamarca. tomo ii. subdirección agrológica, instituto geográfico agustín codazzi (igac), bogotá. johnston, a.e. 2000. soil and plant phosphate. international fertilizer industry association, paris. martínez, m.j. y b.r. jiménez. 1985. dinámica del p en condiciones de campo en un páramo de cundinamarca. trabajo de grado. facultad de agrología, universidad jorge tadeo lozano, bogotá. 105 p. muñoz, r. 1998. fertilización de la papa en antioquia. en: guerrero, r. (ed). fertilización de cultivos en clima frío. monómeros colombo venezolanos sa (ema), bogotá. pp. 28-46. pacheco, a. 1998. evaluación del efecto de diferentes niveles de gallinaza y conejaza en combinación con fertilización química sobre el rendimiento de la papa (solanum tuberosum l.) variedad ‘diacol capiro’, bajo condiciones adversas de sales. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 41 p. pumisacho, m. y s. sherwood. 2002. el cultivo de la papa en ecuador. instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias (iniap) centro internacional de la papa (cip). quito, 231 pp. quintero, l.e. y x. acevedo. 2004. costos de producción de papa en colombia. observatorio agrocadenas colombia. ministerio de agricultura y desarrollo rural. documento de trabajo nº 40, bogotá. en: http://www.agrocadenas.gov.co/documentos/ costos/no40_costospapa.pdf 18 p.; consulta: junio 2005. salisbury, f.b. y c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. cuarta edición. grupo editorial iberoamericano, méxico. pp. 127-148. trinidad, a. y d. aguilar. 2000. fertilización foliar, un respaldo importante en el rendimiento de los cultivos. terra 7(3), 247-255. en: http://www.chapingo.mx/terra/contenido/17/3/art247255.pdf; consulta: marzo 2005. agronomíacolombiana, 1995, volumenxiino.2;pág 115-126 muestreo secuencial para trips frankíniellaoccídentalís (pergande) (thysanoptera: thripidae), en un cultivo de mora (rubus glaucus senth.) bajo invernadero sequential sampling for frankíníel/aoccidentalis(pergande) (thysanoptera: thripidae) on protected blackberries (rubus glaucus senth) juan carlos niño, tobías palacios y darío corredor' resumen con el objeto de establecer un sistema de monitoreo permanente para las poblaciones de frankiheila occidenfalis (pergande), se muestrearon diferentes estructuras reproductivas de la mora durante seis semanas. se determinó la media de agregación de lloyd, la función exponencial de taylor y las ecuaciones de iwao y kuno, para establecer los patrones de distribución espacial del insecto en cada uno de sus estados (inmaduro y adulto) y para cada estructura reproductiva de la planta de mora. los estados de adulto en inflorescencia y adulto e inmaduro en botón floral mostraron un patrón de distribución espacial agregado; mientras que los estados inmaduros en inflorescencia, adulto e inmaduro en flor y adulto e inmaduro en fruto siguen un patrón de distribución al azar. el método propuesto por kuno presentó, en general, un mejor ajuste, razón por la cual se eligió este método como base para el desarrollo de un plan de muestreo secuencial para cada estructura de la planta y estado del insecto, haciendo énfasis en el estado de adulto en inflorescencia por ser ésta la manera más sencilla de realizar el muestreo de la población. summarv to stablish a permanent sampling program for f. ocidenlalis (pergande) populations, we sampled during six weeks, different reproductive structures apartado aéreo 14490 facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, colombia. of blackberry at a commercial crop in a plastic house. lloyd's mean crowding, taylor's power law, iwao's and kuno's equations were determmined to stablish spatial distribution patterns for inmatures and adults and for each reproductive structure of blackberry. adults on inflorescences, and adults and inmatures on floral buttons, showed to be aggregated while inmatures on flowers, and adults and inmatures on fruits followes a ramdom distribution. kuno's method showed a better adjustment and was selected as the model to develop a secuencia ampling for eaach plant structure and insec stage, emphasizing the adult stage on inflorescences, because this was the simplest method to sample population. introducción dentro del marco de las exportaciones agrícolas colombianas, la mora se ubica como uno de los productos de mayor proyección, no sólo por la demanda de estos producto en mercados internacionales, sino por la calidad y volúmenes significativamente superiores que se pueden obtener por área productiva en el trópico. f. oeciden/alisen una especie polífaga y de amplia distribución en la sabana de bogotá y la mora es susceptible al ataque de los trips en cualquier etapa fenológica del cultivo. de esta forma, el insecto se convierte en plaga permanente y entonces es necesario el diseño de un modelo de manejo integrado de plagas que permita la convivencia con el insecto, sin que afecte la producción de mora por disminución de la calidad final del fruto, por presencia del insecto en el mismo, lo cual pueda traer', como consecuencia, sanciones legales o el cierre del comercio de la fruta o, por presencia de resi115 duos químicos que acarearían pérdida de la licencia de exportación. el establecimiento de un sistema de muestreo de trips en el cultivo de la mora es un punto que demanda la mayor atención de los investigadores y productores, razón por la cual el presente trabajo busca satisfacer esta necesidad, mediante el diseño de un plan de monitoreo permanente aplicando el muestreo secuencial como base para el mismo. localización el presente trabajo se realizó en un cultivo de mora en producción, bajo invernadero, en la hacienda canoas en el municipio de soacha (colombia), a una altitud de 2.670 msnm con una temperatura promedio de 13°c y una precipitación pluvial promedio anual de 646 mm. materiales v métodos procedimiento de muestreo se tomaron datos durante seis semanas consecutivas en un mismo bloque de 14 naves, haciendo un muestreo semanal en cada media nave. la muestra estaba constituida por una planta escogida al azar a la cual se le tomaba una inflorescencia, un botón floral, una flor abierta y un fruto maduro y se realizaba el respectivo conteo de inmaduros y adultos de insecto. dado el caso que la planta escogida no presentara una de estas estructuras, se tomaba la planta adyacente a la derecha para hacer el muestreo de las estructuras faltantes. el muestreo de las inflorescencias se realizó utilizando un cartón blanco de 30 cm x 20 cm, sobre el cual se sacudía dos veces la inflorescencia escogida al azar. en las otras estructuras (botones florales, flores y frutos), se realizó un muestreo de carácter destructivo, tomando éstas de la inflorescencia contigua a la muestreada anteriormente. procedimiento estadístico con el objeto de establecer el patrón de distribución espacial del insecto, se determinó la media de agregación de lloyd para cada estado del insecto y estructura reproductiva de la planta y, posteriormente, los datos se normalizaron mediante la transformación respectiva. 116 la media de agregación de lloyd es el número promedio por individuo de otros individuos que comparten con él la unidad de muestreo; se calcula mediante la ecuación: m' = m + (s2/m) 1 donde: m' = media de agregación de lloyd m = promedio aritmético de la muestra s2 = varianza de la muestra si m' = m, la distribución es al azar, si m' > m, la' distribución será agregada y si m' < m, la distribución será uniforme. (duque, 1987). posteriormente, con los datos de la media aritmética de cada muestreo y la media de agregación de lloyd, se realizó una regresión, con el objeto de determinar los índices y 13 de la ley de iwao. iwao obtuvo la siguiente ecuación para el cálculo de ay~: m'= a+~m donde: m' = media de agragación de lloyd m = promedio de la muestra a y~ = parámetros de regresión a se define como el índice básico de contagio y representa, por cada individuo en la muestra, cuántos se espera que convivan con él y ~ es el coeficiente de densidad contagio que refleja la forma como este individuo o grupo de individuos están localizados en el ambiente. si a < o, los individuos tienden a la repulsión, si a = o, los individuos tienden a estar aislados y si a> o, los individuos tienden a agruparse o formar colonias. si ~ < 1, los individuos o las colonias se distribuyen regularmente, si ~ = 1, la distribución será al azar y si ~ > 1, la distribución es agregada (duque, 1987). luego de calcular la ecuación propuesta por iwao, se realizó una regresión con los mismos datos para obtener los parámetros (a + 1) + (~ 1) para aplicarlos a la metodología propuesta por kuno, la cual tiene como requisito poder expresar la varianza en función de la media; para ello kuno propone la siguiente ecuación: 82 = (a+ 1)m+(~ -1) m2 en esta ecuación se asume que, en la plenitud de la media, la media de lloyd (m' = m + (s2im) 1) está relacionada linealmente con la media m" = u+ 13 m definida por iwao (southwood, 1978). para la aplicación del nivel de precisión de la media, se utiliza el valor correspondiente en la tabla de la distribución normal para un nivel de precisión deseado y se determinan los niveles críticos o límites superior (tns) e inferior (tni), así: tns = nc+ z-.j(n(u + 1) c+ (13 1) c2) tnl = ncz-.j(n(u + 1) c+ (13 1) c2) donde: n= tamaño de la muestra c= nivel crítico (umbral de acción). z= valor en la tabla de la distribución normal para el nivel de precisión deseado. (kuno, 1969). una vez obtenidos dichos resultados, se determinó el patrón de disposición espacial por medio de las dos metodologías (iwao y kuno), realizando una prueba de t y buscando significancia para la agregación del insecto. para confirmar el patrón de distribución espacial del insecto, se realizó una regresión con la cual se determinaron los coeficientes de la ecuación exponencial de taylor a los cuales se les hizo una prueba de t, para verificar su ajuste al límite establecido y, de acuerdo con ellos, se identificó dicho patrón para cada estructura de la planta y estado del insecto. taylor encontró que se presentaba una relación entre la media (m) y la varianza (s2) para una gran cantidad de especies animales. esta relación se expresa mediante la ecuación: s2 = amb, ó , log s2 = log a + b log m donde: s2 =varianza entre las muestras m =promedio entre las muestras a y b = coeficientes de regresión el valor de la pendiente b es una característica de la población en la hábitat y el intercepto log a, una función del método de muestreo. la interpretación de los valores de a y b es como sigue: intercepto pendiente distribución espacial a loga b o azar >1 >0 agregada >0 cualquier >1 agregada valor o<a<l <o regular >0 cualquier <1 regular valor dado que la especie en los dos estados (adultos e inmaduro) y para las diferentes estructuras de la planta mostró una ligera tendencia hacia un patrón de disposición espacial al azar (distribución de poisson) antes que un patrón agregado, se aplicó una transformación a los datos de tipo --j(x + 0.5 ), con el objeto de normalizarlos y realizar un análisis de varianza válido. puesto que, en la práctica, el muestreo de los adultos sobre las inflorescencias demostró ser el más sencillo, se decidió realizar el plan de muestreo secuencial con las estructuras de la planta y estados del insecto que presentaran la misma disposición espacial de los adultos en las inflorescencias, los cuales mostraron un patrón agregado. se observó cuál de las pruebas (iwao, kuno y taylor) mostró la mayor significancia en cuanto a agregación para las diferentes estructuras, con el propósito de obtener las curvas y tablas de muestreo secuencial respectivas. para la elaboración de estas curvas y tablas, se trabajó con los niveles críticos (umbrales de acción): c=1, c=3 y c=5. los niveles c=5 y c=3 son los más empleados en el cultivo para la toma de decisiones sobre la aplicación o no, de una medida de control y el nivel c=1 se trabajó con miras a prever una posible reducción de la población, la cual se lograría mediante la implementación de una estrategia de manejo con trampas de colores. resultados y discusión mediante el cálculo de la media de agregación.de lloyd m', se encontró que el patrón de disposición espacial del insecto presenta una ligera tendencia hacia un patrón de disposición espacial al azar. (tabla 1 y cuadro 1). 117 sin embargo, como, en la práctica, el muestreo de cia, adulto e inmaduro en flor y adulto e inmaduro los adultos sobre las inflorescencias demostró ser en fruto, b fue igual a uno, indicando la tendencia el mas sencillo, se decidió realizar el plan de muesde los individuos o grupos de individuos a distribuirtreo secuencial con las estructuras de la planta y se al azar. (cuadro 2). en los casos de adulto en estados del insecto que presentaran la misma disinflorescencia y adulto e inmaduro en botón, donde posición espacial que estos (agregada), dichos esse cumplió que =0 y b 1, se calculó el parámetro k tados fueron: inmaduros en botón, inmaduros en de la distribución binomial negativa así: k=2,105, fruto y adultos en botón. la regresión realizada con la media de lloyd para tabla 1. media de agregación de lloyd para caobtener los índices y b de la ley de iwao mostró da lectura, estado del insecto y estructura de significancia en cuanto a la agregación para los esla planta. tados de adulto en inflorescencia, adulto en botón e inmaduro en botón. (cuadro 2). estructura lectura media de varianza disposición lloyd de lloyd espacial los índices de la ley de iwao (cuadros 3 y 4) mosa. botan 0.00 0,00 traron que fue igual a cero para todos los estados muestreados, indicando que, en todos los casos, a. botan 2 0.00 0,00 los individuos tienden a permanecer aislados. los a. botan 3 0.04 0,08 az inmaduros en el fruto mostraron un significativaa. botan 4 0.04 0,08 ag mente mayor de cero, indicando que los individuos tienden a permanecer agregados en el fruto aún a. botan 5 0.03 0,05 ag cuando su distribución en el invernadero, como lo a. botan 6 5.74 498,55 ag muestra el índice b de la ley de iwao fue significaa. flor 2.55 36,85 agtivamente mayor de uno para los adultos en las inflorescencias, adultos en botones e inmaduros en a. flor 2 4.03 170,80 ag botones, señalando la tendencia de los individuos a. flor 3 1.27 5,12 az o grupos de individuos a distribuirse agregadamente. en los estados de inmaduro en inflorescena. flor 4 1.00 2,60 az a. flor 5 0.91 2,30 az a. flor 6 1.97 25,25 ag cuadro 1. patrón de disposición espacial de los a. fruto 9.74 1564,96 ag trips, según las metodologías de iwao, kuno y taylor. a. fruto 2 2.94 34,55 az variable patrón de distribución a. fruto 3 1.32 7,12 ag espacial a. fruto 4 2.41 48,94 ag, iwao kuno taylor a. fruto 5 1.55 8,32 ag inflar a. agregadoagregadoagregado a. fruto 6 0.84 3,75 az a. inflar 15.93 2290,50 az 1. azar azar azar a. inflar 2 8.28 354,85 az flor a. azar azar azar a. inflar 3 8.61 574,15 az 1. azar azar azar a. inflar 4 7.10 390,17 ag botan a. agregadoagregado azar a. inflar 5 4.94 95,73 ag 1. agregadoagregadoagregado a. inflar 6 3.91 68,40 ag 1. botan 3.66 132,42 ag fruto a. azar azar azar 1. botan 2 0.84 4,77 ag l. azar azar agregado 1. botan 3 0.04 0,07 az 1. botan 4 0.46 1,71 ag a=adulto 1. botan 5 1.16 11,97 ag 1=lmaduro 118 continuación tabla 1. 1. boto n 6 1.29 12,99 ag 1. flor 5.22 170,70 ag 1. flor 2 10.07 1664,76 ag cuadro 3. indice básico de contagio de la ley 1. flor 3 3.00 70,59 ag de iwao, mostrando la característica pobla1. flor 4 2.39 46,89 ag cional predominante. 1. flor ·5 0.39 1,17 az variable valor caracteristlcas deo; de la población l. flor 6 1.88 20,24 ag inflor a. o individuos aislados 1. fruto 3.36 65,14 ag 1. o individuos aislados 1. fruto 2 2.50 44,94 ag flor a. o individuos aislados 1. fruto 3 2.63 57,80 ag 1. o individuos aislados 1. fruto 4 0.77 4,96 ag boton a. o individuos aislados 1. fruto 5 0.97 6,74 ag 1. o individuos aislados 1. fruto 6 1.94 27,07 ag fruto a. o individuos aislados 1. inflor 3.63 32,87 az 1. >0 tendencia a 1. inflor 2 8.44 763,62 ag agruparse 1. inflor 3 3.55 63,50 az a. = adulto l. inflor 4 3.98 93,70 ag 1.= inmaduro l. inflor 5 1.99 22,82 ag 1. inflor 6 2.19 11,30 ag a=adulto ag=agregado i=inmaduro az=azar cuadro 2. aplicación de la ley de iwao (1) para estimar parámetros y b de la población de trips en diferentes estructuras de un cultivo de mora. variable o; il estimación error prueba t estimación error . pruebat valor estandar ho:a=o e.standar ho: 1l=1 k(2) inflor. a. .0,2405 0,8525 =0 1,4751 0,1436 >1' 2,105 ·0,7496 1,6488 =0 1,9952 0,6555 =1 flor. a. 2,8625 3,4815 =0 -0,8737 3,3071 =1 1. 0,3204 1,5625 =0 .2,5028 0,9024 =1 boton. a. -1,0730 0,5814 =0 12,6770 2,1091 >1' 0,086 1. 0,0305 0,3825 =0 3,9475 0,8015 >1' 0,339 fruto. a. -1,1553 2,1285 =0 3,3602 1,4680 =1 1. 0,8807 0,3057 >0' 1,5224 0,3267 =1 (l)la ley de iwao estima a y b con la relación m' = a + b m, donde m' es la medida de agregación de lloyd, a y b son parámetros de la ley de iwao y m es la media de la muestra. (2)parámetro de la distribución binomial negativa en los casos donde se cumple que b> 1. 119 k=o,086 y k=o,339, respectivamente; indicando una mayor agregación para adultos en botón, seguido de inmaduros en botón y menor agregación para adultos en inflorescencia. para la aplicación de la regla de kuno, (cuadro 5) los parámetros que se estimaron mediante regresión fueron ( (1+1) y (13-1),en donde y 13corres poncuadro 4.coeficiente de densidad-contagio f3 de la ley de iwao, mostrando el patrón de distribución espacial que sigue la población. variable valor de patrón de distribución .~ espacial inflar. a. >1 agregado 1. azar flor a. azar 1. azar botan a. >1 agregado 1. >1 agregado fruto a. azar 1. azar a=adulto 1= inmaduro den a los índices de la ley de iwao y mostraron significancia para los estados de adulto en inflorescencia, adulto en botón e inmaduro en botón. el parámetro ( (1+ 1) fue igual a uno para todos los casos (tendencia de los individuos, en estas estructuras, a aislarse), a excepción de adulto en botón, donde (1 fue menor de uno (tendencia a los individuos a la repulsión), y de inmaduro en fruto donde (1fue mayor de uno (tendencia de los individuos a agruparse). el hecho que se presenten dos tendencias en la distribución espacial del insecto (agregado y azar) puede ser debido a que las hembras efectúan oviposiciones en grupo, es decir, ponen varios huevos en un mismo sitio, generando una posible agregación en algunas estructuras de la planta, como botones florales (sitio de oviposición), pero la distribución de dichas oviposiciones puede efectuarse al azar. en los casos de adulto en inflorescencia e inmaduro en botón, (cuadro 5) donde se cumplió que «(1+1)= 1 y (8-1) o, se calculó el parámetro k de la distribución binomial negativa asi.'k = 2,695, k = 0,333. respectivamente. valores de k sugieren -agregación y k8 distribución al azar. la regresión realizada para el cálculo de los coeficientes a b y de la ley de taylor (cuadro 6) mostró que los estados de adulto en inflorescencias e incuadro 5. aplicación de la condición de kuno a la población de trips en diferentes estructuras de un cultivo de mora. medida 1 medida 2 (2) variable estimación error prueba estimación error prueba valor estandar t ha: p=l estandar tho: p>l k (1) inflar a. 1,4187 0,6820 =1 0,3711 0,0806 >0' 2,695 1. -0,9678 2,2797 =1 1,3239 0,7777 =0 flor a. 2,5322 3,0326 =1 -0,7221 2,7220 =0 1. 3,9871 3,7594 =1 0,1112 1,4104 =0 botan a. 0,6454 0,3276 <1' 11,4368 0,6649 >0" 1. 0,7922 0,2221 =1 3,0038 0,2823 >0" 0,333 fruto a. -1,9746 -1,9746 =1 3,0358 1,9078 =0 1. 2,4060 0,2304 >1' -0,0043 0,1486 =0 l. = inmaduro a. = adulto (l)la con-dición de kuno es 82 = (+l)m + (b-l)m2, donde 82 y m es la varianza y la medida de la muestra, respectivamente, y b son los coeficientes de la ley de iwao. (2)parámetro de la distribución binomial en los casos donde se cumple que media 1 = 1 y media 2 120 cuadro 6. aplicación de la ley de taylor para determinar la distribución espacial de la población de trips en las estructuras de la planta de mora. estado del trlp logs2 = log a+ b log m (1) yestructura log(a) b distribución de la planta (2) estimado error estimado error adultos en: botones 1,711 0,7232 1,650 0,3193 azar flores 0,483 0,2516 0,129 1,5775 azar frutos 0,668 0,2634 1,520 0,4619 azar inflorescencias 0,163 0,3664 1,637* 0,2241 agregada larvas en: botones 1,044" 0,3048 1,336 0,1746 agregada flores 0,948" 0,1565 1,520' 0,1841 agregada frutos 0,870" 0,0657 1,191' 0,0617 agregada inflorescencias 0,441 0,4138 1,420 0,4689 azar (l)ley de taylor para la relación de la media (m) y la varianza (82), donde (a) y (b) son parámetros de la ecuación: (2)distribución de la población en las estructuras evaluadas, con base en la interpretación de los parámetros de la ley de taylor. maduros en botones, flores y frutos presentan un patrón de distribución espacial agregado, coincidiendo dicho patrón con los ya encontrados mediante la regla de kuno, para los estados de adultos en inflorescencias e inmaduros en botones. sin embargo, al comparar los coeficientes de determinación ~, obtenidos mediante las metodolocuadro 7. coeficiente de determinación r para las metodologías usadas. variable estado taylor iwao kuno inflores adulto 0,9303 0,9635 0,989 inmaduro 0,6963 0,6984 0,8737 flor adulto 0,0017 0,0172 0,7891 inmaduro 0,9445 0,6579 0,8254 boton adulto 0,9303 0,9475 0,9990 inmaduro 0,9361 0,8584 0,9978 fruto adulto 0,7302 0,5656 0,8081 inmaduro 0,9894 0,8444 0,9958 a = adulto = in gías de iwao, taylory kuno (cuadro 7), se observa que. los obtenidos mediante la regla de kuno presentan, en general, un mejor ajuste que los obtenidos con las otras dos metodologías, razón por la cual se escogió a kuno para la elaboración de las tablas y curvas de muestreo secuencial. en las tablas 2; 3 y 4 se muestran los resultados obtenidos de tamaño de muestra y niveles críticos para la clasificación de la población según la regla de kuno, utilizando los niveles críticos de c=l, c=3 y c=5. estos resultados se obtuvieron para los estados que mostraron agregación (adulto en inflorescencia, adulto e inmaduro en botón e inmaduro en fruto), utilizando los niveles críticos ya enumerados. en las tablas 5; 6 y 7, se muestran los resultados obtenidos de tamaño de muestra y niveles críticos para la clasificación de la población de adultos en inflorescencia según la regla de kuno, utilizando los niveles críticos de c=l, c=3 y c=5; estas tablas se complementan con las curvas de muestreo secuencia para adultos (figura 1; 2 y 3). 121 tabla 2. tamaño de muestra y valores críticos para la clasificación de la población con c=1 estado tnsn tnl a. inflor a. inflar a. inflar a. inflar a. inflar a. inflar a. inflar a. inflar a. inflar a. inflar a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan 1. botan 1. botan 1. botan 1. botan l. botan botan botan botan botan botan fruto fruto fruto fruto fruto fruto 1. fruto 1. fruto l. fruto 1. fruto 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4 7 11 15 19 23 28 32 36 o 3 8 13 17 22 27 31 36 41 4 9 13 17 22 26 30 35 39 o o 3 6 9 3 17 20 24 28 9 16 23 29 35 41 47 52 58 64 11 17 22 27 33 38 43 49 54 59 9 15 21 27 32 38 44 50 55 61 12 20 27 34 41 47 53 60 66 72 a = adulto i = inmaduro n = numero de muestras tni = limite critico inferior tns = limite critico superior 122 tabla 3.tamaño de muestra y valores críticos para la clasificación de la población con c=3 estado tnsn tnl a. inflar a. inflar a. inflar a. inflar a. inflor a. inflar a. inflar a. inflar a. inflar a. inflar a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan a. botan 1. botan botan botan botan botan botan botan botan botan 1. botan 1. fruto 1. fruto 1. fruto 1. fruto 1. fruto 1. fruto 1. fruto 1. fruto 1. fruto 1. fruto 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 7 19 32 45 58 70 85 98 112 126 o 13 27 42 56 71 86 100 115 130 5 18 32 46 60 74 88 102 116 130 4 14 25 37 49 61 74 87 100 113 23 41 58 75 92 109 125 142 158 174 31 47 63 78 94 109 124 140 155 170 25 42 58 74 90 106 .122 138 154 170 25 46 65 83 101 119 136 153 170 187 a = adulto =inmaduro n = numero de muestras tni = limite critico inferior tns = limite critico superior tabla 4. tamaño de muestra y valores críticos tabla s.tamaño de muestra y valores criticas para la clasificación de la población con c=3 para la clasificación de la población de adultos en inflorescencias con c=1. estado n tni tns a. inflor 5 14 36 n tni tns a. inflor 10 35 65 1 o 3 a. inflor 15 57 93 2 o 5 a. inflor. 20 80 120 3 o 7 a. inflor 25 103 147 4 o 8 a. inflor 30 126 174 5 9 a. inflor 35 149 201 6 11 a. inflor 40 172 228 7 2 12 a. inflor 45 195 255 8 2 14 a. inflor 50 219 281 9 3 15 a. boton 5 2 52 10 4 16 a. boton 10 22 78 11 4 18 a. boton 15 47 103 12 5 19 a. boton 20 71 129 13 6 20 a. boton 25 96 154 14 7 21 a. boton 30 120 180 15 8 23 a. boton 35 145 205 16 8 24 a. boton 40 170 230 17 9 25 a. boton 45 194 256 18 10 26 a. boton 50 219 281 19 10 28 1. boton 5 9 41 20 11 29 boton 10 32 68 21 12 30 boton 15 56 94 22 13 31 boton 20 80 120 23 14 32 bciton 25 103 147 24 14 34 boton 30 127 173 25 15 35 boton 35 151 199 26 16 36 boton 40 175 225 27 17 37 boton 45 199 251 28 18 38 boton 50 223 277 29 18 40 fruto 5 12 38 30 19 41 fruto 10 30 70 31 20 42 fruto 15 !lo 100 32 21 43 fruto 20 70 130 33 22 44 fruto 25 92 158 34 23 45 fruto 30 113 187 35 23 46 fruto 35 135 215 36 24 48 fruto 40 157 243 37 25 49 fruto 45 180 270 38 26 50 fruto 50 202 298 39 27 51 40 28 52 a =adul to i =inmaduro n = numero de muestras n =número de muestra tni = limite critico inferior tni = límite crítico inferior tns = limite critico superior tns = límite crítico superior 123 tabla s.tamaño de muestra y valores críticos tabla 7.tamaño de muestra y valores críticos para la clasificación de la población de adulpara la clasificación de la población de adultos en inflorescencias con c=3. tos en inflorescencias con c=5 n tnl tns n tnl tns o 8 o 12 2 o 12 2 2 18 3 2 16 3 6 24 4 5 19 4 10 30 5 7 23 5 14 36 6 9 27 6 18 42 7 12 30 7 22 48 8 14 34 8 27 53 9 16 38 9 31 59 10 19 41 10 35 65 11 21 45 11 40 70 12 24 48 12 44 76 13 26 52 13 48 82 14 29 55 14 53 87 15 32 58 15 57 93 16 34 62 16 62 98 17 37 65 17 66 103 18 39 69 18 71 109 19 42 72 19 75 115 20 45 75 20 80 120 21 47 79 21 84 126 22 50 82 22 89 131 23 53 86 23 93 137 24 55 89 24 98 142 25 58 92 25 103 147 26 60 97 26 107 153 27 63 99 27 112 158 28 66 102 28 116 164 29 69 105 29 121 169 30 71 109 30 126 174 31 74 112 31 130 180 32 79 115 32 135 185 33 82 119 33 139 191 34 85 122 34 144 196 35 87 125 35 149 201 36 90 129 36 153 207 37 93 132 37 158 212 38 96 135 38 163 217 39 98 138 39 167 223 40 101 142 40 172 228 n = número de muestras n = numero de muestras tni = límite critico inferior tni = límite crítico inferior tns = límite crítico superior tns = límite crítico superior 124 , i lo tiii lo 1 ~ 40~ i10 j j 20 figura 1. curvasde muestreo 10 secuencial para un nivel crítico c = 1. o ·1 s 1 7 • 11 11 11 17 11 21 23 21 27· 2. 31 as 11 17 •• hllm.ro el. muutr •• in) 180 1 tns 'c 140... ti 120 "o o 100"o .!! ::1 80 e ::1 60o <e 40 ti e 20'::1 z o 1 4 7 10 13 18 18 22 25 28 31 34 37 40 número de muestras (n) i • 7 • 11 13 11 17 1. 21 :ti 21 27 28 s1 33 35 31 3. númwo d. mil_tras (n) figura 2. curvas de muestreo secuencial para un nivel crítico c = 3. figura 3. curvas de muestreo secuencial para un nivel crítico c = 5. 125 al observar los valores obtenidos con los tres niveles críticos utilizados, se nota que, al aumentar el valor del nivel crítico, se incrementan, también, los límites críticos tni y tns y el número de observaciones para realizar, es decir, se debe tomar un número mayor de muestras que cuando el nivel crítico se hace mas pequeño. para utilizar las tablas se toma el número inicial de muestras que indica la tabla para el estado y estructura de interés y, en ellas, se toma el número acumulado de insectos y se procede a observar la tabla. si el número acumulado de insectos está entre los límites críticos tni y tns, se debe continuar el muestreo hasta cuando sobrepase uno de los dos límites críticos o hasta un máximo practicable; si el número acumulado está por debajo del límite crítico inferior tni, quiere decir que el nivel de la población es significativamente menor al nivel crítico de acción c y, en este caso, se debe detener el muestreo y no se toma medida alguna de control; y, si el número acumulado está por encima del límite crítico superior tns, significa que el nivel de la población se encuentra significativamente por encima del nivel crítico de control c, por lo cual se detiene el muestreo y se debe tomar una medida de control. la utilidad que presenta el muestreo secuencial en el cultivo de la mora es evidente, puesto que permite reducir el tamaño de muestra (cuando las poblaciones son altas o bajas y no así cuando se cae reitérativamente entre los límites críticos, en donde se debe detener -el muestreo a criterio del investigador o de la persona que realiza el muestreo) y, 126 con ellos, disminuir el tiempo invertido en la realización de las evaluaciones de la población, así como poder tomar decisiones sobre la aplicación de controles oportunos, evitando aplicaoiones innecesarias que van en contra del producto ofrecido, previniendo posibles inconvenientes a los exportadores de mora con los países en donde algunos de estos productos insecticidas utilizados tienen restricciones y, finalmente, favorecen al consumidor que tendrá un producto de mejor calidad a su alcance. la implementación de la práctica del muestreo secuencial (monitoreo de continuo de la población, que es un elemento básico dentro de un manejo integrado de plagas), representa un pilar fundamental en la implementación de un plan de manejo integrado de los trips en el cultivo de la mora. literatura citada 1. duque, m.c. disposición espacial y muestreo de artrópodos. revista miscelánea no. 11. sociedad colombiana de entomología. p 30-41. 1987. 2. kuno, e. a. new method of sequential sampling to obtain the populations estimates with a fixed level of precision. res. popul, ecol, xl127-136.1969. 3. southwood, t.r.e. ecological methods with particular reference to the study of insect populations. chapman and hall. london and new york. p 10-13. 1978. agronomía colombiana, 1997 volumenxiv no. 2pago 144148 análisis hormonal en plantas: tendencias actuales * analysis of plants homones: actual tendencies ** por: victor j. f/6rez-roncancio1 resumen en esta revisión, se procura mostrar el desarrollo de la investigación en el área hormonal, desde los primeros trabajos que mostraron la interacción entre hormonas y tipos de crecimiento, la aplicación de estas substancias y sus implicaciones en el estudio de las respuestas de las plantas, hasta los métodos de cuantificación hormonal. se da énfasis en la purificación de extractos de plantas por columnas de inmunoafinidad y su cuantificación por ellsa, técnica ésta recientemente establecida para hormonas vegetales y que posibilita un análisis más preciso de los fenómenos en plantas bajo control hormonal. palabras claves: columnas de inmunoafinidad, giberelinas, citocininas, acido abscisico, auxinas, ellsa. summary this review is intented to show the development of plant homones-related research, from the early works that proved the * recibido en julio de 1997 ** abreviaturas: aba ácido abscisico; ala ácido indol-3-acético; bsa albúmina de soro bovina; dhz dihidrozeatina; dhzr dihidrozeatina ribosído; ellsa "enzyme linked immunosorbent assay"; gs-ms cromatografía gaseosa acoplada a especlometro de masas; hplc cromatografía liquida de alta eficiencia; 19g inmunoglobulina g; ip isopentenil adenina; ipa isopentenil adenosina; ki cinetina; ria radio inmuno ensayo; z trans-zeatina; zr trans-zeatina ribosído. profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. apartado 14490, santafé de bogotá, colombia. interactions between hormones and growth of plant parts, the application of these homones and growth of plants substances and their implications in the study of plant responces, to hormone quantification methods. emphasis is given to plant extract purification by immunoaffinity columns and hormone quantification by ellsa technique, which has been established recently and allows a more precise analysis of hormone-controlled plant processes previous techniques. key words: immunoaffinitty columns, gibberellins, cytokinins, abscic acid, auxins, ellsa. el presente trabajo tiene como objetivo suministrar una amplia y bien sustentada información sobre el análisis hormonal en las plantas, con el fin de que sean tenidos en cuenta para los futuros trabajos sobre tan importante, como necesario tema que se proyecten y adelanten por los profesores de la facultad y que, por consiguiente, redundarían en el mejoramiento y actualización de la enseñanza de la fisiología vegetal en nuestra unidad docente. se deja al criterio de nuestros fisiólogos el utilizar esta información. en los procesos de morfogénesis, se procura encontrar los factores que gobiernan la formación de los órganos, su crecimiento y desarrollo. la teoría de una substancia formadora de órganos fue definitivamente abolida cuando skoog & miller (1957), en experimentos con callos y tejidos de tallo de tabaco, en cultivo in vitro, demostraron interacciones cuantitativas entre factores de crecimiento (ala y ki), estableciendo un mecanismo común de regulación de los tipos de crecimiento por ellos investigados, desde la elongación celular hasta la formación del órgano. 144 basándose en el efecto antagónico citocininas-aba en varios fenómenos morfogénicos, principalmente en el control de la germinación de semillas y en la eliminación de la dominancia apical, khan (1975) estableció un modelo de acción que atribuye funciones a las hormonas. en este modelo, una determinada hormona tendría un papel primario para la germinación o el crecimiento, en cuanto que las demás clases hormonales tendrían papeles secundarios, esencialmente preventivos y permisivos. así, las hormonas actuarían selectivamente en el control del proceso en cuestión. las aplicaciones de hormonas en órganos de plantas intactas nos pueden indicar la posibilidad de que una o más hormonas estén involucradas en el proceso en estudio; entretanto, según khan (1975), la interpretación de estos resultados estaría sujeta a considerar si las substancias aplicadas alcanzarían los mismos centros metabólicos de las substancias endógenas. las hormonas in situ podrían estar localizadas, sin tener acceso a los sitios activos tan rápidamente como las hormonas aplicadas; no se sabe que cantidad de la hormona aplicada alcanza los centros activos y si su acción sería más o menos rápida en relación a las hormonas endógenas. las interpretaciones de las respuestas fisiológicas, también, deben considerar que los cambios en la cantidad de una hormona o de una clase hormonal no, necesariamente, son la indicación de su potencial para afectar el crecimiento o de su papel fisiológico, lo cual podría estar más relacionado con la actividad y la edad del órgano. en muchos procesos, la relación entre hormonas cambia constantemente durante el crecimiento y el desarrollo, cambio que, también, ocurre en relación con la forma activa (libre) e inactiva (ligada) de la misma hormona. también, es necesario considerar que no hay una relación obligatoria entre el efecto de una substancia aplicada y sus niveles endógenos, como, también, puede no existir una correlación entre los niveles endógenos de una substancia y el fenómeno estudiado. el análisis de fitohormonas requiere procesos de extracción que destruyen la estructura in vivo, pudiendo afectar la estimación de la actividad en la fracción biológicamente activa. además, la sensibilidad del tejido a la hormona puede ser una variable fisiológicamente más significativa que la concentración de la misma (kinet et al., 1985). de esta forma, queda evidente que el patrón de crecimiento y desarrollo vegetal es, en parte, controlado por fitohormonas, pero, el análisis de la respuesta de las plantas a las aplicaciones exógenas de hormonas no es confiable, en función de las variables ya mencionadas. considerando las limitaciones de las aplicaciones de hormonas en órganos de plantas intactas, las limitaciones en los procesos de extracción y las inherentes a los ensayos biológicos y a los análisis cuantitativos, se debe procurar estudiar el balance hormonal al contrario de analizar la concentración de una única hormona, pues ésto nos permite una mejor comprensión del proceso en estudio. entre los métodos de cuantificación para el análisis de fitohormonas, se destacan gc-ms, ria y ellsa. el gc-ms, cuando es usado con marcadores estables, es específico, sensible y preciso. en las técnicas de ria y ellsa, además de la sensibilidad y la rapidez de los análisis, se tiene una alta capacidad de procesamiento de muestras. entretanto, es necesario purificar y fraccionar los extractos, evitando interferencia inespecífica y la reacción cruzada con compuestos análogos. hedden (1993) hace énfasis en la necesidad de la purificación del extracto en la mayoría de los inmunoensayos y, como en los ensayos físico-químicos, la precisión de la cuantificación requiere la inclusión de controles internos para determinar el porcentaje de recuperación, lo más apropiado son las hormonas análogas de alta especificidad radioactiva marcados en _3h. así como los anticuerpos desarrollados para fitohormonas se han venido utilizando en inmunoensayos, también, han sido usados en cromatografía de inmunoafinidad, permitiendo una rápida y eficiente purificación de los extractos antes del análisis cuantitativo. 145 davis el al. (1986) compararon soportes para columnas de inmunoafinidad y concluyeron que, para análisis por hplc, los inmunoadsorventes investigados (affi-gei1o, sílica y sepharose) son eficientes en la purificación de citocininas; entretanto, en los soportes utilizados para la inmovilización de la igg anti-lr, hubo reducción en la consta~.te de equilibrio de la ligación (ka), con relación al anticuerpo soluble. cuando el anticuerpo fue fijado en el affi-gel 10, hubo una reducción en la ka de tres veces y, de más de 100 veces cuando el anticuerpo fue inmovilizado en los soportes de sepharose. de los soportes evaluados para ka, solamente, la ligación con affi-gel 10 incluye una molécula espaciadora entre el anticuerpo y el soporte sólido, permitiendo mayor libertad conformacional del mismo. esta molécula espaciadora es la probable responsable de los mayores valores de ka del affi-gel 10. ulvskov el al. (1992a), nicander el al. (1993) y bollmark el al. (1995) utilizaron columnas de inmunoafinidad para la purificación de citocininas; sundberg el al. (1986) y ulvskov el al. (1992b), para la purificación de ala. ulvskov el al. (1992a) utilizaron, solamente, anticuerpo monoclonal de amplia especificidad para aislar las citocininas del grupo z, dhl e ip y el antisuero policlonal en la cuantificación enzimática por ellsa; nicander el al. (1993) utilizaron una mezcla de anticuerpos policlonales, anti-lr y antiipa, explorando la reacción cruzada de estos anticuerpos para la purificación por inmunoafinidad de 25 citocininas. aunque la repetitividad del ria y del ellsa son comparables, el ellsa, basado en anticuerpo monoclonal, es aproximadamente 10 veces más sensible. el ellsa, en función de la naturaleza menos peligrosa de las substancias químicas utilizadas es una técnica menos dispendiosa y más segura, haciendo que esta técnica sea la más apropiada para la cuantificación de las fitohormonas (mertens el al., 1985; eberle el al., 1986). en lugar de hacer la partición típica del extracto acuoso, con solventes orgánicos, para obtener la separación de las fracciones ácida y básica; la separación por cromatografía de placa o hplc prepar~tlva, se puede partir directamente para la purificación del extracto en columnas de inmunoafinidad y posterior cuantificación por hplc analítica y/o por ellsa. de acuerdo con sequeira (1992), se han desarrollado numerosas modificaciones de la versión original de la técnica de ellsa, designadas por "sandwich" de doble anticuerpo ("double antibody sandwich") y se opta por la fijación del antígeno a la placa sin el uso de anticuerpos de revestimiento. así, de acuerdo con hedden (1993), la competencia entre el antígeno conjugado fijado a la placa y el antígeno de la muestra por el anticuerpo marcado con la enzima forman la base del ensayo. alternativamente, en este ellsa indirecto, un segundo anticuerpo ligado a la enzima es usado para cuantificar un primer anticuerpo anti-hormona, ligado vía antígeno inmovilizado en la placa. debido a la bivalencia de los anticuerpos, con el uso del segundo anticuerpo se presenta una amplificación adicional y un aumento de cinco a diez veces en la sensibilidad del ellsa indirecto. en las técnicas inmunoenzimáticas, se utilizan enzimas en la marcación de los anticuerpos. las enzimas, en contacto con el substrato adecuado, lo transforman (hidrolizan) químicamente y forman un producto coloreado que permite la cuantificación de la reacción por colorimetría. la lectura de los resultados se realiza colocando la placa, después de la reacción, en un colorímetro, donde, para cada celda, se mide la absorbancia en la longitud de onda de 405nm (sequelra, 1992). los anticuerpos monoclonales producidos por clones obtenidos a partir de hibrídomas (fusión de una célula productora de anticuerpos con una célula de mieloma) (sequeira, 1992), pese a ser técnicamente dificiles de preparar proporcionan mayor especificidad y un ilimitado suministro de anticuerpos (hedden, 1993). sin embargo, los anticuerpos monoclonales útiles en inmunoensayos tendrían que mostrar alta afinidad y especificidad, combinación raramente conseguida para antígenos de bajo peso 146 molecular (weiler, 1984). entretanto, el anticuerpo monoclonal de alta afinidad disponible para aba no presenta reacción cruzada con compuestos relacionados, permitiendo la cuantificación de trazas de la forma libre de aba (cis (+)-aba),la cual ocurre naturalmente en plantas (weiler, 1980(a); weiler, 1984). también, se han obtenido anticuerpos monoclonales de alta afinidad y especificidad paraala (mertenset al., 1985),paragiberelinas (ga1'g~o' ga4 y gag)(knox et al., 1987), y para zr, dhzr, sus bases libres y ésteres fosfatados (ribotídos) (eberle et al., 1986). weiler (1980b) demostró que el antisuero producido contra el conjugado bsa-trans-zr tiene alta afinidad para zr y z, lo cual posibilita su cuantificación mediante separación previa. ipa y t-zr han sido usados como materiales iniciales y los antisueros disponibles discriminan marcadamente las citocininas del tipo t-z y las del tipo ipa (weiler, 1984). por lo tanto, en la actualidad, técnicamente es posible hacer determinaciones hormonales simultáneas más completas (giberelinas, citocininas, ala y aba), con sus respectivas asociaciones, en un sinnúmero de. fenómenos morfogénicos en plantas, utilizandonos de técnicas precisas, en el orden de picomoles a fentomoles, lo que nos posibilita una comprensión más próxima de la realidad, en los fenómenos estudiados. bibllografia bollmark, m., chen, h., moritz, t., ellasson, l. relations between cytokinin level, bud development and apical control in norway spruce, picea abies. physiol. plant., 95:563-68, 1995. davis, g. c., hein, m. b., chapman, d. a. evaluation of immunosorbents for the analysis of small molecules. isolation and purification of cytokinins. j. chromatogr., 366:171-89, 1986. eberle, j., arnscheidt, a., kllx, d., weiler, e. w. monoclonal antibodies to plant growth regulators. 111 zeatinriboside and dihydrozeatinriboside. plant physiol., 81:51621,1986. hedden, p. modern methods for the quantitative analysis of plant hormones. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol., 44:107-29, 1993. khan, a. a. primary, preventive and permissiverolesof hormonesin plant systems. bot. rev., 41:391-420,1975. kinet,j. m.,sachs, r. m., bernier, g. the physiology of flowering; volume 111the development of flowers. boca raton: crc press, 1985. 274 p. mertens, r., eberle, j., arnscheidt, a., ledebur, a., weiler, e. w. monoclonal antibodies to plant growth regulators. 11. indol-3-acetic acid. planta, 166:389-93, 1985. nicander, b., stanhl, u., bjorkman, p. o., tillberg, e. immunoaffinityco-purificationof cytokininsand analysis by high-performance liquid chromatography with ultraviolet-spectrum detection. planta, 189:312-20, 1993. knox,j. p., beale, m. h., butcher, g. w., macmillan,j. preparation and characterization of monoclonal antibodies which recognise different gibberellin epitopes. planta, 170:86-91, 1987. sequeira, j. c. técnicas serológicas e bio-moleculares de diagnóstico de virus e de viróides em plantas. summa phytopathol., 18:79-110, 1992. skoog, f., miller, c. o. chemical regulation of growth and organ formation in plant tissues cultured in vitro. in: biological action of growth substances. symp. socoexp. biol., cambridge university press, 11:118-31, 1957. sundberg, b., sandberg, g., crozier, a. purification of indole-3-acetic acid in plant extracts by immunoaffinity chromatoghraphy. phytochemistry, 25:29598,1986. ulvskov,p.,nielsen,t. h.,seiden, p., marcussen, j. cytokinins and leaf development in sweet pepper (capsicum 147 annuum l.): 1. spatial distribution of endogenous cytokinins in relation to leaf growth. planta, 188:70-7, 1992(a). ulvskov, p., marcussen, j., seiden, p., olsen, c. e. immunoaffinity purification using monoclonal antibodies for the isolation of indole auxins from elongation zones of epicotyls of red-light-grown alaska peas. planta, 188:182-89, 1992(b). weiler, e. w. radioimmunoassays for the differential and direct analysis of free and conjugated abscisicacid in plant extracts. planta, 143:262-72, 1980(a). weiler, e. w. radioimmunoassaysfor trans-zeatin and related cytikinins. planta, 149:155-62. weiler, e.w. 1984. immunoassay of plant growth regulators. ann. rev. plant physiol., 35:85-95, 1980(b). 148 agronomía 24-2i.indd resumen: dentro de una colección de germoplasma, la presencia de materiales duplicados amenaza su identidad genética, enmascarando su variabilidad y aumentando los costos de manejo y mantenimiento. por tal razón, con el fin de identificar los materiales candidatos a duplicados dentro de la colección central colombiana de papa solanum tuberosum ssp. andigena, se llevó a cabo la caracterización morfológica con variables cualitativas. la investigación se realizó durante el primer y segundo semestre de 2004 en el centro de investigación tibaitatá de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). el análisis factorial de correspondencias múltiples (acm) permitió identificar los caracteres color primario y secundario de piel de tubérculo, color secundario de carne de tubérculo y color primario y secundario de flor, como los que mejor discriminan la colección, y mediante el análisis de conglomerados, se obtuvo un dendrograma que permitió definir siete grupos y cuatro subgrupos en los que se identificaron los posibles duplicados bajo un índice de nivel arbitrario que admitiera rigor estadístico y amplitud biológica. en total, se candidatizaron 64 materiales para una confirmación molecular posterior. palabras claves adicionales: recursos genéticos, germoplasma, conglomerados abstract: presence of duplicated material in a germplasm core collection can threat its genetic identity, hide its real variability and increase the cost of management and maintenance. because of this reason, with the aim of identifying candidate materials for duplicates in colombian center collection of potato solanum tuberosum ssp. andigena, the morphologic characterization with qualitative variables was carried out. the investigation was made during the first and second semester of 2004, in corpoica ci tibaitatá (mosquera, cundinamarca). the multiple correspondence analysis (acm) permited to identify characters of primary and secondary tuber skin color, secondary tuber meat color, and primary and secondary flower color, as the ones that better discriminated the collection and, by means of the cluster analysis, a dendrogram was obtained, which defined seven groups and four subgroups, from which the possible duplicates under an arbitrary level index were identified that admitted statistic rigor and biologic amplitude. totally were recognized 64 materials for a later molecular confirmation. additional key words: genetic recourses, germplasm, conglomerates detección de posibles duplicados en la colección central colombiana de papa solanum tuberosum subespecie andigena a partir de caracteres morfológicos detection of possible duplicates in colombian central collection of potato solanum tuberosum subspecies andigena using morphological characters ángela maría bernal1, jorge enrique arias2, josé dilmer moreno3, iván valbuena4 y luis ernesto rodríguez5 agronomía colombiana 24(2): 226-237, 2006 fecha de recepción: 25 de julio de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ambernalva@unal.edu.co 2 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jeariasr@unal.edu.co 3 investigador, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: jdmoreno@corpoica.org.co 4 investigador, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: ri.valbuena@yahoo.com 5 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: lerodriguezmo@unal.edu.co introducción la diversidad genética de la papa se concentra en la zona andina de suramérica, que incluye un amplio rango de hábitat que va desde ambientes muy fríos y sujetos a heladas hasta condiciones muy secas de semidesierto; este hecho ha colaborado con la adaptación de estos recursos al estrés abiótico y con el desarrollo de bernal et al.: detección de posibles duplicados... 2272006 resistencias a varias plagas y enfermedades, mostrando cómo los recursos genéticos constituyen un reservorio de adaptabilidad genética que actúa como un cojinete frente a los efectos potencialmente dañinos del ambiente y los cambios económicos (bonierbale et al., 2004). la estructura taxonómica de la papa es muy compleja; hawkes (1990) nomina más de 200 especies entre silvestres y cultivadas y ocho especies cultivadas en la zona andina, mientras que huamán y spooner (2002) no reconocen tales especies como independientes sino como unas pocas o una sola especie, siendo s. stenotomum el grupo más primitivo y s. tuberosum ssp. andigena la papa cultivada más importante de los andes, mientras que, en la región litoral del sur de chile, la papa cultivada más importante pertenece a la especie tetraploide s. tuberosum ssp. tuberosum. en colombia, la colección central de papa hace parte del sistema nacional de bancos de germoplasma, a cargo de corpoica; concentra gran parte de la variabilidad genética de la especie y está constituida por 664 accesiones de la subespecie andigena, 83 de la subespecie tuberosum, además de un grupo importante de materiales silvestres e introducciones provenientes de estados unidos, alemania, holanda y los países andinos bolivia, perú, ecuador y venezuela (corpoica, 2004). el aprovechamiento de los recursos genéticos implica la disponibilidad del material, su debida caracterización y evaluación morfológica, agronómica y molecular, relaciones taxonómicas dilucidadas y el estudio completo de su variabilidad (hidalgo, 2003). en este sentido, la colección se encuentra caracterizada morfológicamente de acuerdo con los descriptores para la caracterización básica de colecciones de papa del centro internacional de la papa cip-1994 (ligarreto et al., 1997); por precocidad, azúcares reductores y gravedad específica (avella y parra, 1997) y por resistencia a gota phytophthora infestans (mont) de bari (méndez y rojas, 1997). el tamaño de la colección, analogías entre los datos de pasaporte, el tipo de propagación por tubérculo-semilla y el manejo y manipulación del material son factores que favorecen la presencia de duplicados, que, en su conjunto, enmascaran la variabilidad real de la colección, estrechan su base genética y amenazan la identidad que se pretende conservar. siguiendo los principios básicos del fenetisismo a nivel operacional, se pueden establecer similitudes al interior de un grupo de unidades (poblaciones, especies, individuos) al ser comparadas entre sí con la ayuda de metodologías estadísticas, legítimamente suscritas a las técnicas del análisis multivariado de datos (crisci y lópez, 1983; díaz, 2002). estas metodologías precisan la ejecución de dos grandes grupos de procedimientos: ordenación (análisis de correspondencias múltiples) y agrupamiento (análisis de conglomerados). con la ordenación se busca reducir el número original de variables a un grupo pequeño y compacto y con el agrupamiento se propone repartir los individuos en grupos claramente delimitados, excluyentes o no, según un esquema jerárquico o no jerárquico, respectivamente (crisci y lópez, 1983; crossa et al., 1985; hidalgo, 2003). la identificación propia de duplicados está en función de la valoración de los caracteres genéticos de una población o accesión. para establecer los elementos comparativos y definir la situación de duplicados, se deben realizar todas las valoraciones necesarias, caracterizaciones y evaluaciones, en función de los objetivos de la preservación del recurso. el procedimiento, en el sentido estricto de la genética de poblaciones, consiste en encontrar ciertas similitudes o igualdades entre dos accesiones, aunque no sean exactamente duplicados (chávez, 2003). la posibilidad de detectar estos duplicados tendría, no sólo un efecto directo en la reducción del costo que genera el mantenimiento de la colección en campo, sino que representaría una contribución al conocimiento de las relaciones taxonómicas entre accesiones y de su valor potencial en el aprovechamiento genético de la subespecie. el objetivo de este trabajo fue detectar los materiales que sean posibles duplicados, a través de una caracterización morfológica analizada estadísticamente mediante un análisis factorial de correspondencias múltiples y, posteriormente, un análisis de conglomerados. materiales y métodos como materiales se utilizaron 464 accesiones de la especie solanum tuberosum ssp. andigena conservadas ex situ en la ccc, debidamente identificadas con el código asignado en el banco de germoplasma. el trabajo se desarrolló durante 2004 en el centro de investigación tibaitatá de corpoica (mosquera, cundinamarca). se sembraron 10 plantas de cada una de las accesiones a 0,45 m entre plantas en surcos sencillos de 4,5 m de longitud. 228 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana la caracterización morfológica se basó en los descriptores de papa (solanum tuberosum) para caracterización básica de colecciones propuestos por el centro internacional de la papa (cip, 1994). se evaluaron 24 caracteres cualitativos categóricos correspondientes a los diferentes órganos de la planta (tabla 1). las variables seleccionadas para este trabajo fueron todas cualitativas por ser las que tienen menor influencia ambiental (vallejo y estrada, 2002). tabla 1. descriptores varietales morfológicos empleados en la caracterización de papa. órgano variable notación tallo color del tallo ct forma de las alas fat hoja tipo de disección tdh flor color del pedicelo cped color del cáliz cca forma de la corola fc color primario de la flor cpf intensidad del color primario de la flor icpf color secundario de la flor csf distribución del color secundario de la flor dcsf pigmentación de las anteras pa pigmentación del pistilo ppist baya color de la baya cb forma de la baya fb tubérculo color primario de la piel del tubérculo cppt intensidad del color primario de la piel del tubérculo icppt color secundario de la piel del tubérculo cspt distribución del color secundario de la piel del tubérculo dcsp color primario de la carne del tubérculo cpct color secundario de la carne del tubérculo csct distribución del color secundario de la carne del tubérculo dcsc forma general fgt formas raras frt profundidad de ojos po el color primario de flor se tomó con la carta de colores de la royal horticultural society (rhs). se identificaron 30 tonalidades diferentes, que se asociaron en nueve grupos que describen color e intensidad y codifican dentro de las modalidades de los descriptores de los caracteres color primario e intensidad de color primario de la flor (tabla 2); así mismo, para color secundario se tabla 2. colores de la carta rhs que codifican para las modalidades de los descriptores de color primario (cpf) e intensidad de color primario de la flor (icpf). color primario de flor colores rhs 1 blanco 157 2 lila pálido n82d 3 lila intermedio n80c, n81c, n82b, n82c 4 lila oscuro n80a, n80b, 77a, n81a, n81b, n82a 5 morado pálido 85a, 85b, 76ª 6 morado intermedio n87a, n87b, n87c, 84ª 7 morado oscuro 83a, 83b, 83c, 83d, 86a, 86b, 86c, 86d 8 violeta pálido n88d 9 violeta intermedio 90c, n88c observaron 6 tonalidades, asociadas en cuatro grupos, incluyendo ausencia de color secundario (tabla 3). tabla 3. colores de la carta rhs que codifican para las modalidades del descriptor de color secundario de la flor (csf). color secundario de la flor colores rhs 1 ausente 2 blanco 157 3 lila n81a, n81b, n81c y n82b 4 morado 83b los datos para caracteres de tallo, hoja, flor y baya fueron observados en tres plantas por accesión; para datos de tubérculo, la información se tomó de 20 tubérculos y en ambos casos se registraron las modas. el análisis para la matriz de datos (completa para 316 accesiones) se dividió en dos etapas: 1) análisis de correspondencias múltiples (en adelante, acm) y 2) análisis de conglomerados (ac). el acm encuentra asociaciones entre variables de tipo categórico a través de las respectivas modalidades de éstas (díaz, 2002) y busca establecer el valor discriminatorio de los caracteres con respecto a las relaciones que se definan entre las unidades bajo estudio (crisci y lópez, 1983). a su vez, el ac se propone definir la estructura natural de un conjunto de objetos, partiéndolo en grupos, de tal forma que los objetos de un mismo grupo sean similares y los objetos de grupos diferentes sean disímiles (díaz, 2002). el análisis para el caso de variables categóricas múltiples (acm) considera la nube de puntos fila (n puntos) y la nube de puntos columna (p puntos). en el primer bernal et al.: detección de posibles duplicados... 2292006 caso, los ejes son las variables y en el segundo, los individuos. de acuerdo a lebart et al. (1995), los principios del acm son: transformar la tabla de datos en perfiles fila y perfiles columna; ajustar los datos o puntos ponderados por sus perfiles marginales (fila o columna) y dar la distancia entre perfiles por la ji-cuadrado. la distancia ji-cuadrado (χ2) pondera las distintas coordenadas de manera que se le da más ‘importancia’ a las categorías con menor frecuencia y menos ‘importancia’ a las que tengan alta frecuencia (díaz, 2002). las respectivas distancias ji-cuadrado, entre modalidades y entre individuos, aplicada a una tabla disyuntiva completa6 están dadas por: individuos i e i’ (en rn) modalidades j y j’ (en rp) d2 (i, i’) = l k ∑ p j = 1 n x.j (xij xi’j)2 d2 (j, j’) = xij x.j ∑ n i = 1 n xij’ x.j’ -{ }{ 2 donde x ij , observación para el individuo i-ésimo de la modalidad j-ésima; k, número total de variables; n, número total de individuos; p, número total de modalidades; x. j = ∑ i=1 x ij y r, espacio vectorial sobre los números reales. mediante el paquete estadístico spad versión 4.51, se procesaron los datos y se obtuvieron los factores, de tal forma que cada uno explica una parte de la asociación total entre variables y las coordenadas métricas para cada accesión (por convención cada accesión se nota como un individuo). en la clasificación de individuos (a través del análisis de conglomerados), el sistema de análisis de datos spad utiliza algoritmos de construcción de grupos que trabajan con las coordenadas factoriales de un análisis previo (morineau, 1994), en este caso, con las coordenadas resultantes del acm, y utiliza el criterio de agregación de ward, cuya principal ventaja es que minimiza la varianza dentro de grupos y maximiza la varianza entre grupos (franco et al., 1997a; crossa et al., 1995). resultados y discusión las variables tipo de disección de hoja (tdh) y pigmentación de anteras (pa) fueron constantes para las modalidades de ‘hoja diseccionada’ y ‘sin antocianinas’, respectivamente, hecho que permitió excluirlas del análisis; según crisci y lópez (1983), es preciso excluir los caracteres que no varían en las unidades bajo estudio, ya que carecen de poder discriminatorio y, por lo tanto, de valor taxonómico. de otra parte, la variable forma rara de tubérculo (frt) fue asumida como una variable suplementaria, pues siempre apareció complementando la información de la variable forma general de tubérculo (fgt), más común que la primera, que tuvo una baja frecuencia de aparición. el acm arrojó 56 ejes o factores que reúnen el 100% de la varianza. la varianza ligada a cada valor propio estuvo entre 0,1948 y 0,0015 para el valor propio más grande y el más pequeño, respectivamente. de la misma forma, el primer valor propio explica un 6,96% de la variación total y el segundo, un 5,11%, mientras que el décimo valor propio explica el 2,79% de la varianza total (tabla 4). esto coincide con la naturaleza del acm, pues en éste, a diferencia del análisis de componentes principales, los primeros ejes, aun en forma creciente, explican una pequeña parte de la variabilidad total (lebart et al., 1995). 6 una tabla disyuntiva completa es una matriz cuyas columnas están compuestas por variables presencia-ausencia (1,0), representando las categorías (p i ) de las k variables. tabla 4. tabla de los 10 primeros valores propios para 316 accesiones de la ssp. andigena. número valor propio porcentaje porcentaje acumulado 1 0,1948 6,96 6,96 2 0,1430 5,11 12,07 3 0,1363 4,87 16,93 4 0,1264 4,51 21,45 5 0,1099 3,93 25,37 6 0,0972 3,47 28,84 7 0,0925 3,30 32,15 8 0,0887 3,17 35,31 9 0,0851 3,04 38,35 10 0,0782 2,79 41,14 al explorar en detalle las contribuciones absolutas de todos los ejes factoriales para cada variable, se encontró que a partir del décimo eje las variables con mayor contribución se empezaron a repetir, hecho que permitió seleccionar de los primeros 10 ejes las variables que mejor discriminan la ssp. andigena. en la tabla 5 se presentan las contribuciones de cada variable para la construcción de 230 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana los primeros 10 factores. los ejes que se omitieron contienen valores máximos de contribuciones para variables que resultaron significativas en factores anteriores. las variables que discriminan la ccc de papa (s. tuberosum ssp. andigena) son, en orden de importancia: color primario de piel de tubérculo y su intensidad, color secundario de flor y su distribución, color secundario de piel de tubérculo y su distribución, color secundario de carne de tubérculo y su distribución, color primario de flor y color de pedicelo. estas variables corresponden parcialmente con lo encontrado por ligarreto et al. (1997), quienes proponen las variables color primario de flor y color primario y secundario de piel de tubérculo dentro de las más significativas. esta correspondencia fue evidente con lo observado en campo, al menos al nivel de estas dos variables; sin embargo, el análisis estadístico incluyó variables cuya ingerencia no fue fácilmente percibida al momento de hacer las observaciones: es el caso de los caracteres color secundario de flor y color secundario de carne del tubérculo. esto se explica en gran medida por la naturaleza del método de análisis utilizado, que precisa la ponderación de los valores (díaz, 2002); así, la moda registrada para estas dos variables (tabla 6) permitiría diferenciar este grupo de n individuos en dos grandes grupos alternativos: aquéllos con color secundario de flor blanco y aquéllos que no presentan esta característica, o aquéllos con color secundario de carne de tubérculo violeta y aquéllos que carecen de este carácter. tabla 5. contribuciones absolutas de las variables a los primeros 10 factores. variable* eje 1 eje 2 eje 4 eje 6 eje 9 eje 10 ct 10,320 5,115 10,408 0,108 2,032 2,394 at 0,748 0,001 0,003 0,025 10,836 1,466 cped 3,816 6,596 5,197 3,357 4,205 11,507 cca 3,200 2,264 2,276 2,347 7,011 9,123 fc 0,462 2,534 9,258 3,759 3,137 5,481 cpf 3,116 9,880 9,436 3,237 13,133 14,584 csf 0,011 15,542 0,019 0,713 0,075 0,579 dcsf 0,786 15,032 1,635 3,345 0,078 1,351 ppist 2,786 0,078 0,166 1,590 0,055 5,660 cb 4,682 2,596 2,656 1,649 6,014 0,240 fb 3,736 1,697 0,181 1,772 3,384 1,816 cppt 15,052 6,827 2,315 11,878 12,577 6,260 icpp 11,316 4,482 2,274 7,507 15,143 3,783 cspt 7,841 9,028 17,606 11,870 6,471 5,668 dcsp 8,232 10,237 19,146 5,997 5,536 10,015 cpct 1,218 2,294 3,496 9,547 2,811 9,969 csct 7,365 0,034 0,064 16,033 0,209 0,126 dcsc 5,992 0,083 0,516 13,271 0,978 0,040 fgt 6,666 3,660 9,331 0,328 3,706 5,224 po 2,655 2,020 4,016 1,666 2,608 4,714 * siglas de acuerdo con la tabla 1. los datos sombreados y en itálica representan las variables que presentaron mayor contribución para la formación de cada eje. los ejes omitidos contienen valores máximos de contribuciones para variables que ya han sido significativas en factores anteriores. tabla 6. características generales de los grupos y subgrupos identificados. grupo variables* cppt icpp csf dcsf cspt dcsp csct dcsc cpf cped grupo 1 am pa blanco acbe mor msalp aus aus losc cpig grupo 2 mor pa aus aus am mdisp aus aus blanco mpig+arver grupo 3 rosa osc blanco acbe am mdisp aus aus losc cpig grupo 4 sgr 4a mor osc aus aus aus pcpu aus aus losc cpig sgr 4b mor int blanco acbe am ant aus aus losc cpig sgr 4c rj-mor int blanco acbe am mdisp aus aus losc cpig sgr 4d rj-mor pa blanco acbe am ant aus aus losc cpig moda general rj-mor int blanco acbe am mdisp aus aus losc cpig grupo 5 rj-mor osc blanco acbe aus pcpu aus aus morosc cpig grupo 6 mor osc blanco acbe bl-cre mdisp mor anvan losc cpig grupo 7 neg aus blanco acbe am cej aus aus losc lpigl+ar * siglas de acuerdo con la tabla 1. icpp: pa, pálido; int, intermedio; osc, oscuro; aus, ausente. cspt: bl-cre, blanco-crema. dcsc: anvan, anillo vascular angosto. cped: cpig, completamente pigmentado; mpig+arver, mayormente pigmentado y articulación verde; lpigl+ar, ligeramente pigmentado a lo largo y en articulación. cppt: am, amarillo; mor, morado; rosa, rosado; rj-mor, rojo morado; neg, negruzco. dcsf: acbe, acúmen blanco-envés. dcsp: msalp, manchas salpicadas; mdisp, manchas dispersas; pcpu, pocos puntos; ant, anteojos; cej, cejas. cpf: losc, lila oscuro; morosc, morado oscuro. bernal et al.: detección de posibles duplicados... 2312006 los valores propios no nulos fueron p k = 55 (número de modalidades variables activas) (jobson, 1992), cuyas coordenadas de individuos se utilizaron para la construcción del dendrograma (figura 1). al interior de éste último se discriminaron siete grupos y cuatro subgrupos, de acuerdo al índice de nivel7 en que cada uno de ellos se diferenció del resto; en el índice 0,10697 se diferenciaron los grupos 6 y 7 del resto; en 0,09004, el grupo 1; en 0,08010, el grupo 2; en 0,07660, el grupo 5 de los grupos 3 y 4; en 0,07074 se diferenció el grupo 6 del grupo 7 y finalmente en el nivel de 0,06771 lo hizo el grupo 4 del 3. aunque se dispone de un amplio número de estrategias para decidir sobre el número de conglomerados para construir, en este trabajo el criterio decisivo ha sido la homogeneidad ‘media’ alcanzada dentro de los conglomerados (díaz, 2002), ya que en muchas situaciones existen grupos ‘naturales’, separados unos de los otros, para ser descritos por el esquema de clasificación; además, muchas de las clasificaciones dependen del grado de refinamiento de la diferenciación, y la estructura general obedece más a un árbol complejo, con ramas a diferentes ‘alturas’ (como ocurre en los dendrogramas de análisis jerárquico) (hampel, 2002). 7 el índice de nivel es un valor de disimilaridad derivado de la matriz de distancias, al cual se presentan diferentes niveles de agregación y está representado gráficamente en el eje horizontal de un dendograma. figura 1. dendrograma para 316 materiales de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). 232 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana sin embargo, la decisión sobre el número de grupos para considerar es, por lo general, de la incumbencia del especialista asociado con el estudio en consideración (díaz, 2002). la selección de forma arbitraria de siete grupos y cuatro subgrupos en el dendrograma (figura 1) obedece a: (i) la percepción global al hacer un examen visual del esquema; (ii) la homogeneidad que se evidencia al interior de los conglomerados y (iii) la identificación de los duplicados que se ve facilitada; esta designación arbitraria también entra en juego a la hora de establecer el criterio figura 2. dendrograma para las accesiones que conforman el grupo i de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). figura 3. dendrograma para las accesiones que conforman el grupo ii de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). para la elección de los duplicados. la polémica radica en la imposibilidad de determinar en qué nivel dos materiales son equivalentes, similares o iguales (chávez, 2003). las características generales de cada grupo se presentan el la tabla 6 y corresponden a las modas de las variables más discriminatorias (modalidad más frecuente). las figuras 2-12 presentan la ubicación jerárquica a mayor escala de las accesiones; los grupos se describen de derecha a izquierda –o bien, de abajo hacia arriba– en el dendrograma completo. en un dendrograma se pueden identificar tanto núcleos como grupos; los primeros no son más que las parejas formadas por los individuos más cercanos, mientras que un grupo es el producto de la integración de núcleos con accesiones individuales o con otros núcleos, en índices de nivel mayores (crisci y lópez, 1983); de esta manera, se propusieron como candidatos a duplicados todos los núcleos y grupos de máximo tres accesiones por debajo de un índice de nivel de 0,00248, designado arbitrariamente. en este nivel, se tiene un eje por encima del cual no sería sensato postular candidatos a las pruebas moleculares –en aras de la precisión– y por debajo se estarían excluyendo materiales potencialmente duplicados; es decir, se buscó aquel punto que diera oportunidad al mayor número de eventos favorables posibles. dentro del grupo 1 (figura 2) se identificaron los núcleos 4934 y 4260, 4833 y 203, 4840 y 4326; en el grupo 2 (figura 3), el núcleo 4971 y 4222; en el grupo 3 (figura 4), los bernal et al.: detección de posibles duplicados... 2332006 figura 4. dendrograma para las accesiones que conforman el grupo iii de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). figura 5. dendrograma para las accesiones que conforman el grupo iv de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). núcleos 4810 y 4237, 4899 y 4852, 4369 y 4765, 4220 y 4671, 4388 y 4624, 4906 y 4714 y el grupo 4905, 4937 y 4480. el grupo 4 (figura 5) se subdividió en cuatro subgrupos: 4a, 4b, 4c y 4d. en el subgrupo 4a (figura 6) no se identificaron núcleos ni grupos; el subgrupo 4b (figura 7) está conformado por los núcleos 4209 y 4949, 38 y 4580, 4363 y 4311, 4367.1 y 4591 y por el grupo 4305, 4962.a y 4962; del subgrupo 4c (figura 8) forman parte los núcleos 4235.9 y 4636, 4725 y 4263, 4916 y 4223.2, 4210 y 4216 y el grupo 4471, 4523 y 4762; finalmente, en el subgrupo 4d (figura 9) aparece el núcleo 4651 y 4639. en el grupo 5 (figura 10) se encontraron los núcleos 214 y 214.1, 27 y 39, 4367 y 4361 y el grupo 4390, 4345 y 4352; el único núcleo del grupo 6 (figura 11) está conformado por las accesiones 4653 y 4654, así como los tres núcleos del grupo 7 (figura 12) están conformados por las accesiones 4875 y 4590, 4778 y 4781, 4598 y 4864. 234 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana figura 6. dendrograma para las accesiones que conforman el subgrupo 4a de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). figura 7. dendrograma para las accesiones que conforman el subgrupo 4b de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). figura 8. dendrograma para las accesiones que conforman el subgrupo 4c de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). la postulación de materiales duplicados se basó en el análisis estadístico de la caracterización; sin embargo, los datos de origen y consecutivos de los códigos designados por el banco fueron registrados para confirmar la hipótesis de igualdad de materiales, resultando que seis de los núcleos se relacionaron desde su origen mismo (tabla 7). estos núcleos que coincidieron en sus datos de pasaporte constituyeron bernal et al.: detección de posibles duplicados... 2352006 figura 9. dendrograma para las accesiones que conforman el subgrupo 4d de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). un fuerte argumento de respaldo a la postulación de 64 materiales como candidatos a duplicados, desde el punto de vista morfológico; no obstante, es necesario someter estos materiales a pruebas moleculares antes de tomar una decisión sobre su descarte o permanencia en la colección. figura 10. dendrograma para las accesiones que conforman el grupo v de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). conclusiones en este trabajo se logró: la identificación de los caracteres cualitativos que mejor discriminan la ccc de papa s. tuberosum ssp. andigena a nivel morfológico; la definición de un grupo importante de materiales candidatos a du236 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana tabla 7. pasaporte de núcleos coincidentes. núcleo componente a comporente b código de banco nombre vernacular origen código de banco nombre vernacular origen n-8 4216 pastusa chocontá (colombia) 4210 tocana negra sesquilé (colombia) n-11 214.1 blanca leche ibarra, provincia de san labruza (ecuador) 214 blanca leche ibarra, provincia de san labruza (ecuador) n-12 4639 guata pasto (colombia) 4651 guata ojona colorada pasto (colombia) n-14 4962 pamba rosada túquerres (colombia) 4962.a pamba rosada túquerres (colombia) n-19 4367 sn el cocuy (colombia) 4361 azucena el cocuy (colombia) n-24 4654 sn pasto (colombia) 4653 santa catalina pasto (colombia) sn: sin nombre. figura 11. dendrograma para las accesiones que conforman el grupo vi de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). figura 12. dendrograma para las accesiones que conforman el grupo vii de la colección central colombiana (ccc) de papa (s. tuberosum ssp. andigena). plicados y el avance en el conocimiento de la estructura morfológica de este acervo. para trabajos posteriores se propone seguir conservando los candidatos a duplicados hasta que la evidencia molecular no demuestre lo contrario y, en cuanto a las accesiones que no se incluyeron en este trabajo, se sugiere completar la caracterización morfológica para su posterior inclusión en alguno de los grupos definidos y, una vez consolidados estos grupos, hacer estudios más específicos dentro de cada uno de ellos, tales como la evaluación y caracterización del material, incluyendo variables morfológicas, agronómicas, fisiológicas e industriales. bernal et al.: detección de posibles duplicados... 2372006 literatura citada avella, a. y parra, h. 1997. evaluación de la colección central colombiana de papa (solanum tuberosum ssp. andigena) por los parámetros de precocidad y calidad industrial en el centro de investigaciones tibaitatá, municipio de mosquera. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 74 p. bonierbale, m., w. amoros, j. espinoza, e. mihovilovich, w. roca y r. gómez. 2004. recursos genéticos de la papa: don del pasado, legado para el futuro. suplemento revista latinoamericana de la papa 2004. chávez, j.l. 2003. análisis estadístico de datos de caracterización morfológica, pp. 72-77. en: franco, t. y r. hidalgo (eds.). análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. boletín técnico ipgri no 8. international plant genetics resources institute (ipgri). cali, colombia. 89 p. centro internacional de la papa [cip]. 1994. descriptores de la papa para caracterización básica de colecciones nacionales. centro internacional de la papa (cip), lima, perú. corporación colombiana de investigación agropecuaria [corpoica]. 2004. informe anual 2003. documento inédito. programa de recursos genéticos y biotecnología vegetal, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). crisci, v. y m.f. lópez. 1983. introducción a la teoría y práctica de la taxonomía numérica. secretaría general de la organización de los estados americanos (oea), programa regional de desarrollo científico y tecnológico. washington d.c. 132 p. crossa, j., i.h. delacy y s. taba. 1995. the use of multivariate methods in developing a core collection, pp. 77-92. en: hodgking, t., a.h.d. brown, th.j.l. van hintum y e.a.v. morales (eds.). core collections of plant genetic resourses. international plant genetics resources institute (ipgri). cali, colombia. 269 p. díaz, l.g. 2002. estadística multivariada: inferencia y métodos. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. 529 p. franco, j., j. crossa, j. villaseñor, s. taba y s.a. eberhart. 1997a. classifying mexican maize accessions using hierarchical and density search methods. crop sci. 37, 972-980. hampel, f. 2002. some thouthgs about classification. pp. 5-26. en: jajuga, k., a. sokolowski y h. bock (eds.). classification, clustering and data analysis. springer-verlag. 492 p. hawkes, j.g. 1990. the potato-evolution, biodiversity and genetic resources. belhaven press, oxford. 259 p. hidalgo, r. 2003. variabilidad genética y caracterización de especies vegetales. pp. 2-26. en: franco, t. y r. hidalgo (eds.). análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. boletín técnico ipgri no 8. international plant genetics resources institute (ipgri). cali, colombia. 89 p. huamán, z. y d.m. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potato (solanum sect. petota). amer. j. bot. 89,947-965. jobson, j.d. 1992. applied multivariate data analysis, volume ii: categorical and multivariate methods. springer-verlag, new york. 768 p. lebart, l., a. morineau y m. piron. 1995. statistique exploratoire multidimensionnelle. dunod, paris. 439 p. ligarreto, g., i. valbuena y d. fajardo, d. 1997. caracterización morfológica de la colección central colombiana de papa. en: memorias. v congreso sociedad colombiana de fitomejoramiento y producción de cultivos. méndez-heredia, r. y l. rojas-sepúlveda. 1997. evaluación de la colección central colombiana de solanum tuberosum ssp andigena por resistencia a phytophthora infestans y calidad industrial en la localidad de san jorge. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 56 p. morineau, a. 1994. análisis de correspondencia. simposio de estadística. cisia (francia) y facultad de ciencias, departamento de matemáticas y estadística, universidad nacional de colombia, bogotá. 67 p. vallejo, f.a. y e.i. estrada. 2002. mejoramiento genético de plantas. universidad nacional de colombia, palmira. 67 p. agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolución número 000852 issm 0120-9965 rector: decano: editora: comite editor: ricardo mosquera mesa dar ío corredor pardo cilia l. fuentes delgado luis armando bermúdez g. jairo clavijo p. germán arbeláez t. agronomía colombiana es una revista de carácter científico y técnico de aparición semestral, que tiene como objetivo divulgar los resultados de las investigaciones que tanto profesores como estudiantes de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia bogotá, real izan a través de los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y necesariamente no reflejan el criterio de la facultad de agronomía, bogotá. facultad de agronomia universidad nacional de colombia. a. a. 14490, bogotá. contenido página enfermedades fungosas y bacteria les del clavel en colombia germán arbeláez-torres 3 patrones de búsqueda y respuesta funcional del ácaro phytoseiidae neoseíu/us anonymus (chant & baker). depredando a tetranychus urtícae (koch) . . . . . . . . . . . . . . . 9 mauricio sánchez, gabriel páramo y darío corredor reconocimiento e identificación de las especies de chysopas verdes (neoroptera: chrysopidae) en la zona de puerto wilches 16 carlos vargas-serrano, jesús emilio luque z. y alexander villanueva g. determinación de una metodología a nivel citogenético aplicada a brugmansia sanguínea 19 cecilia alvarado de coral y beatriz coba de gutiérrez estudio anatómico y de los procesos de crecimiento del fruto del guayabo (psidium guajaba l.) 23 emira garcés de granada procedencia botánica del polen de la miel almacenada por apis mettiters, en alrededores de la sabana de boqotá-l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 dilia ortiz de boada y guiomar nates p. procedencia botánica del polen de la miel almacenada por apís mellifera en alrededores de la sabana de bogotá-ii 39 dilia ortiz de boada, guiomar nates p. e indiana bustos b. evaluación de la distribución poblacional del ácaro tetrenvchus cinnabarinus (boisduval) en clavel (dianthus caryophyllus l.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 diego marino luna-segura y alfredo acosta-gómez influencia de la diversidad de especies de plantas en la incidencia de plagas en los cultivos en sistemas agroforestales _ . . . . . 57 heliodoro argüello-arias incidencia del almacenamiento en la calidad y duración de la flor en clavel estándar 63 ricardo martínez-becerra procesos morfológicos en la iniciación y desarrollo de nódulos en aliso (a/nus ecuminata h.b.k.) 73 luz marina niño, rosalía pérez, martha orozco de amézquita y emira g. de granada contribución al conocimiento de la relación biológica entre pvthium sp, y raíces y nódulos radicales de a/nus acuminata h.b.k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 maría amelia moneada, luz marina bernal, emira g. de granada y martha o. de amézquita agronomía colombiana. 1991. volumen 8, número 2: 322 335 efectos de la apllcacion de ceniza pe cascarilla de arroz en la composicion quimica y mineralogica de dos oxisoles de colombial luis jorge mesa lopez2 resumen. el presente experimento se fundamentó en las siguientes hipótesis 1. el silicio amorfo presente en las cenizas de cascarilla de arroz podría reaccionar con formas solubles del aluminio presente en el suelo disminuyendo el alj activo. 2. el silicio amorfo adicionado disminuye la fijación del fósforo-agregado por el suelo, 3. un incremento en el contenido de nutrientes del suelo podría ocurrir con la adición de ceniza de cascarilla de arroz, y 4. el silicio amorfo podría formar diferentes tipos de arcilla. las muestras de suelos utilizadas en el experimento fueron tomadas a 25 centímetros de profundidad en lotes del centro internacional de agricultura tropical (ciat) localizado en carirnaqua, llanos orientales, meta (colombia). los suelos fueron clasificados como haplustox típico (lote "experimental") y haplustox tropeptico (lote" la reserva") considerados como representativos de vastas extensiones de los llanos orientales de colombia. el trabajo se realizó usando un diseño factorial con dos replicaciones, en 1 basado en el trabajo de investigación sustentado como requisito parcial para transferencia a optar al titulo de ph. d (higher degree) en el departamento de la ciencia de suelo de la universidad de reading, reading, inglaterra, presentado por el autor en febrero de 1987. 2 profesor asistente, facultad de agronom(a, universidad nacional de colombia, bogotá, a.a. 14490. 322 recipientes de plástico incubados en cuarto de temperatura constante del laboratorio de suelos del departamento de la ciencia del suelo de la universidad de reading, inglaterra. se realizó el ensayo en dos condiciones de humedad saturado y capacidad de campo. se usaron dosis de ceniza de cascarilla de arroz correspondiente a 0,4, 8 y 16 toneladas por hectárea (ton.ha-1) y tiempos de muestreo de 1,3,8,15,30,60,90, 150, 210 y300 días. en cada tiempo de muestreo se realizaron las siguientes determinaciones 1. silicio soluble en agua extraído con cac12 0,01 m. 2. oxidos de hierro libres, extra ido con ditionito de sodio. 3. oxidos de aluminio, con hn03 concentrado y h202 yagua destilada. 4. aluminio intercambiable, extra ido con kci y determinado por aluminon leído en autoanalizador automático. 5. fósforo disponible, método de olsen y leído en autoanalizador. 6. ph, relación 1: 1 (suela cac12) leído en ph-meter ion-86. 7. calcio, magnesio y manganeso intercambiables extraídos con kcl 1n y leídos en espectrofotómetro de absorción atómica perkin-elmer 3030. 8. fijación de fósforo usando solución kh2p04 en cac1? 0,01 m. 9. difracción de havos-x para la fracción arcilla saturada con mg·glicol y lerda en difractómetro philips pon 1050. la información obtenida del presente experimento permite las siguientes conclusiones; la aplicación de ceniza de cascarilla presenta efectos significativos aumentando el contenido de calcio, magnesio y manganeso en ambos suelos y en especial bajo condiciones de saturación comparado con capacidad. de campo; se muestra aumento en el cante· nido de fósforo soluble particularmente en condiciones de capacidad de campo. la aplicación de ceniza de cascarilla de arroz no parece ser efectiva para disminuir la cantidad de al-intercamblable ni el contenido de óxidos de hierro, i~igualque no dlsminuye la cantidad de fósforo·agregado fija· do por el suelo. se recomienda continuar investigando con la ceniza de cascarilla de arroz bajo condiciones de campo utilizando cultivos como ma (z, arroz o pastos y determinar el efecto residual de la ceniza por lo menos durante tres cultivos consecutivos. en el presente artículo solamente se hará presentación de los resultados de mayor sigo nificación. abstract. the approach for the present experiment was based on the following points: 1. amorphus shica present in rice hull ashes reacts with aluminium compounds present in the soil diminishing aluminium activity, 2. amorphous silica added to the soil could decrease the amount of phosphate sorbed by the soil, 3. an increase in nutrient content of the soil could occurs when rice hull ashes are applied,and 4. amorphus silica could form different ty· pes of clay. the two soil samples used in the experi· ment were taken from the top soil )0.25· c) of two fields (lila reserva" and "lote ex· perimental") on the carimagua experimen· tal station of the centro internacional de agricultura tropical "ciat" located at the llanos orientales, meta (colombia). according to the new classification system the two soils are classified as typic haplustox ("lote experimenta") and tropeptlc haplustox (lila reserva"); they are representative of a large portion of sohs in the east area of the llanos orientales. a factorial desing with two repetitions was used. plastic pots capped were located on open wire netting shelves in a dark constant temperature room (250c ± 1) of the soils laboratory of the soil science depar· tarpent of the university of reading, rea· ding! england. the variables were: a.-amount of ashes equivalent to o, 4, 8, and 16 ton. hs'1, b.· humidity conditions: field capacity and flooded. c.-sampling times: 1,3,8, 15,30, 60,90,150,210 and 300 days. the soil samples taken from the pots eve· ry time of sampling were tested for the following determinations. 1. silicon water soluble, extracted by o,01m cac12. (oliver, r. 1971). 2. free iron oxides extracted with sodium dithionite. 3. aluminium oxides treated twice with hn03 and h202 and h20. 4. exchangeable aluminium extracted with 1n kc l, determined by aluminon me· thod in automated auto analiser. 5. available phosphorus determined by the olsen method and determined by using the auto analiser. 6. ph 1:1 (soil:cac12) measured using a ion-86 analuser pl+meter. 7. calcium, magnesium and manganese extracted by kc1 1n and determined using a perkin-elmer 3030. 8. phosphate absortion adding solutions of p (kh2p02 in cac12 0,01 m) shaking for 24 hs. and determined in the auto anali· ser. 323 9. mineral determinations: for x-ray diffraction analysis only the clay fraction was used mg-glycol saturated using a philips pw 1050 diffractometer. the information obtained from the present experiment allows the following conclusions: application of rice hull ashes had a significant effect increasing the amount of calcium, magnesium and maganese in both sampies mainly on flooded conditions and increase phosphate content particularly under field capacity conditions. application of rice hull ashes had not been effective for diminishing ai3 activity or feoxides content nor the amount of-p-sorbed. further work with rice hull ashes must be conducted through field trials using crops such as rice, corn or grasses and their residual effects obtained from three consecutive crops at least. only significant results will be mentionated in this paper. introduccion la información preliminar para comenzar el presente experimento fue la siguiente: 1. relaciones entre silicio con hierro, aluminio, fosfatos y compuestos coloidales presentes en el suelo. mckeague y cline 1963, sostienen que los compuestos de silicio y capas cristalinas de silicatos son formados en el suelo, asl como también de la combinación de silicio amorfo con hierro y aluminio y laadsorción de ácido monosilicico (h4si04) por parte de óxidos e hidróxidos los cuales están comúnmente presentes en los suelos. además, el silicio podrfa reaccionar con el aluminio disminuyendo la actividad de este último en la solución del suelo. el efecto a largo plazo es que parte de hierro y del aluminio en formas coloidales podrían ser recombinados con el silico y convertidos en caolinita. el grado de resilicatación depende de muchos factores entre otros de la concentración de silicio mantenida en la solución del suelo 324· 2. los oxisoles, por ser suelos altamente meteorizados, presentan un alto contenido de óxidos de hierro y aluminio a la vez que se reportan suelos de este orden muy bajos en compuestos de silicio. estas caracterfsticas mineralógicas determinan que los oxisoles tengan muy baja fertilidad natural y que debido al alto costo de los fertilizantes y enmiendas convencionales que deben ser usados para elevar el nivel de fertilidad de estos suelos, la producción agrícola resulte en una tarea muy costosa. sin embargo, en áreas en donde son predominantes los oxisoles, se encuentras disponibles materiales que podr(an ser. utilizados para reducir al menos parcialmente, o hacer más eficiente el uso de fertilizantes. además podrían constituirse en fuente muy barata para retornar algunos nutrientes al suelo y mejorar otras propiedades. 3. la cascarilla de arroz es material de desperdicio en zonas arroceras tropicales dando lugar a problemas de contaminación. la ceniza de la cascarilla de arroz (cca) está compuesta de silicio (hasta un 85% ) principalmente silicio monomérico, siendo la temperatura el principal factor que determina la solubilidad del silicio amorfo. frankkart et al, citado por me keague, 1963, afirma que la solubilidad del silicio en aluminio-silicatos aumenta de 20 partes por millón (ppm) a 200c a cerca de 40 ppm a 1000c. otro factor asociado con la solubilidad del silicio es el ph alcanzando los valores más altos alrededor de ph 9. dentro de este marco de aproximación teórico, el objetivo principal en realizar el presente experimento fué la de medir los cambios químicos y mineralógicos sucedidos con la aplicación de cca a dos oxisoles de colombia, asumiendo las siguientes hipótesis 1. el silicio amorfo presente en la cca podría reaccionar con compuestos de aluminio presentes en el suelo disminuyendo asf la actividad del al! 2. el silicio amorfo adicionado podrfa disminuir la cantidad de fósforo agregado fijado por el suelo (obihara, 1963). 3. -al aplicar cca podría presentarse un aumento en el contenido de algunos nutrientes en el suelo. 4. el silicio amorfo podrfa formar diferentes tipos de arcillas. el experimento se realizó bajo condiciones controladas entre el mes de octubre de 1985 y el de diciembre de 1986. materiales y metodos las dos muestras de suelos utilizadas fueron tomadas del horizonte superior (0-25 cm.) de dos lotes "la reserva" y "lote experimental" localizados en la estación experimental del ciat en carimagua, llanos orientales, departamento del meta, colombia. el muestreo se realizó durante la época seca de diciembre de 1984. según el nuevo sistema de clasificación de suelos los dos suelos son clasificados como haplustox t(pico ("lote experimental") y haplustox tropeptico (la reserva); se les considera como representativos de una gran área de los suelos de los llanos orientales. la cca usada se tomó de una gran pila donde se quema la cascarilla de arroz de el molino de "semillanos" localizado en las afueras de villavicencio, meta. algunas de las características químicas de los suelos y de la cca se indican en los cuadros 1 y 2. tabla 1. propiedades seleccionadas de las muestras de suelos. haplustox típico haplustox tropéptico ph h20 (1: 1) cac12 (1: ) ca (meq/l 00 g.) . mg (meq/l00 g.) al (meq/l00 g.) fe203 (%) p (olsen, ppm) mn (ppm) 4,6 3,9 0,16 0,06 2,50 1,30 1,2 4,2 4,8 3,9 0,25 0,30 3,20 2,81 2,1 6,4 tabla 2. propiedades seleccionada de la ceniza de arroz (cca), utilizadas en el experimento. e,9 si-soluble ca-soluble mg-soluble mn-soluble 7,9 x 103 ppm 1,5 x 103 ppm 8,0 x 102 ppm 4,0 x 102 ppm un experimento corto de agitación fué realizado antes de experimento principal. diez gramos de suelo se mezclaron con cantidades equivalentes de cca a o, 4, 8 y 16 ton.hal disueltas en 50 mi. de agua destilada en tubos plásticos de centrffuga y agitados durante 1, 3, 5,9 y 13 días. las soluciones fueron centrífugadas a 3.100 rpm y en el superna dante se determinó ph, si4 + , ai3+, fe3 + y p. debido a la inconsistencia de los resultados obtenidos la información no pudo ser utilizada para los propósitos planeados de hacer ajustes en el experimento realizado bajo condiciones controladas. la conclusión principal del ensayo corto de agitación fué que el silicio en suspensión no alcanza el equilibrio en ensayos de tiempo corto. algunos reportes confirman esta conclusión (mckeague, 1963 y elgawhary, 1972). en el experimento bajo condiciones controladas se uso un diseño factorial con dos repeticiones. en recipientes de plásticos de 100 mi. de capacidad se colocaron 70 g. de suelo más la cantidad correspondiente de cca y luego agitados durante 30 min.; luego se adicionó agua destilada para mantener la condición de capacidad de campo y de saturación. los recipientes fueron tapados y colocados en malla de alambre en estantes metálicos abiertos localizados en un cuarto oscuro de temperatura constante (250c ± 1). las variables a considerar fueron a. cantidad de ceniza (0, 0,121, 0,242 y 0,484 g) equivalentes a 0, 4,8 y 16 ton. ha-l. b. condiciones de humedad capacidad de campo y saturación. c. tiempo de muestrea 1 3 8 15,30,60,90,150,210 y300 días. • , , 325 los recipientes fueron pesados cada mes y se les adicionó agua destilada para mantener constante la condición de humedad. las muestras de suelo tomadas de cada recipiente en cada tiempo de muestreo fueron analizadas para las siguientes determinaciones: 1. sil icio: extraido con 0,01 m cac12, usando 1 g. de suelo y 25 de solución extraetante, agitando durante 10 mino dos veces diarias durante 5 días. el silicio soluble se cuantificó colorimétricamente en un autoanalizador por el procedimiento del ácido silicomolibdoso azul, modificado y adaptado a proceso automatizado por oliver (1977). 2. oxidos de hierro libres (%): extraidos con ditionito de sodio y citrato de sodio usando 2 y 20g respectivamente en 118 mi de agua destilada y 1g , de suelo tamizado en malla no. 80. el hierro presente en el extracto se determinó por absorción atómica en un aparato marca perkin elmer 3030. 3. oxidos de aluminio (% ): usando 5 rnl, del extracto anterior llevando a sequedad cada vez que se trató con 1 ml. de hn03 concentrado y h202 dos veces y una tercera con hn03 y finalmente disuelto en hc1 0,1 n. el aluminio presente se determinó por espectrometrla de absorción atómica. 4. aluminio intercambiable (meq/100 g.) extraido con kc1 en relación 1.10 (suelo: kc1) agitando durante 24 hs. la suspensión se centrifugó a 3.100 rprn y se tomó una alicuota de 20 mi. acidulada a ph 2,8 a 3,2 calentada a 900c durante 30 mino en baño de agua. se llevó luego a volumen de 50 mi. en kci 1n. el aluminio presente en el extracto se determinó por el método del aluminon en auto analizador automático. 5. fósforo disponible (ppm) por el rnetódo de olsen y usando el auto analizador automático. 6. ph en relación 1: 1 (suelo: solución) en h20 destilada y cac12 0,01 m separadamente. la suspensión respectiva se dejó en reposo durante 30 mino y se midió la reacción en un potenciométro ion-86. 326 7. calcio, magnesio (meq/100 g.) y manganeso (ppm) extra idos con kc1 1n. cinco gramos de suelo se agitaron durante 30 mino en 50 mi. de extractante, se filtró y se llevó a volumen de 100 mi. con kc1 1n. para calcio y magnesio: 5 mi del extracto anterior se diluyeron en 25 mi de nac1 (1.000 ppm) y determinados por absorción atómica. para magneso se determinó por absorción atómica en el extracto con kc1 1n. 8. absorción de fósforo (ug!g): (se efectuó solamente para las muestras correspondientes a 1, 30, 150 y 300 d (as de muestreo) a 1g de muestra colocada en un tubo plástico para centrifuga se le adicionaron 25 mi de solución de fósforo (kh2p04 en 0,01 m cac12) conteniendo 200, 100, 75, 50 y o ppm de p. las suspensiones fueron agitadas durante 24 hs y luego filtradas. el p en el filtrado se determinó usando el método de murphy y riley para lecturas en auto analizador. 9. determinación mineralógica: se seleccionaron muestras para análisis térmico diferencial (atd) y para análisis de difracción por rayos-x. para esta determinación las muestras no fueron tratadas para remoción de óxidos de hierro ni materia orgánica. para difracción por rayos-x se utilizó la fracción arcilla de cada una de las muestras seleccionadas. los especírnenes orientados sobre lámina de vidrio se prepararon. por el siguiente tratamiento: seco al aire y mg-saturada solvatación en ethllqllcol y mg-saturada; mg-saturada y calentada a 3750c; mgsaturada y calentada a 550oc. los difractogramas obtenidos se analizaron para identificación visual del tipo de arcilla. el equipo utilizado fue marca philips pn 1050 con radiación manocromática cu k de 40 kv, 20 ma y rata de rastreo 2.20 mino resultados y discusion los resultados de las determinaciones qufmicas y mineralógicas serán discutidos para ambos suelos a la vez teniendo en cuenta la similaridad en la tendencia de cada determinación. silicio bajo condiciones de inundación (satu ración) la cantidad de silicio extraido de ambos suelos es mayor comparada bajo condición de capacidad de campo. los valores para la muestra del "lote experimental" varió entre 30 y 45 ppm y entre 23 y 35 pprn para condición de saturación y capacidad de campo respectivamente. para las mismas condiciones de humedad el suelo "la reserva" varió entre 17 y 35 ppm y entre 15 y 26 ppm. como era de esperar, los valores más altos de silicio en el suelo correpondieron a las apl icaciones de 16 ton. ha-1 bajo condición de saturación para ambos suelos (f ig. 1). el silicio soluble presente en la cca es de 7,9 x 103 pprn, aproximadamente. sin embargo, teniendo en cuenta las diferencias relativamente bajas en el contenido de silicio en el suelo presentada entre las diferentes dosis de cca apl icadas, excepto para "la reserva" bajo capacidad de campo, podría interpretarse como una insolubilización del silicio aplicado debida a reacciones entre el silicio y materiales presentes en el suelo o precipitarse en lugar de mantenerse en solución. altas concentraciones de silicio soluble ocasionadas por la aplicación de dosis de 8 y 16 ton.ha l podrían haber ocurrido en la solución del suelo y haber sido adsorbido por otros compuestos, posiblemente materiales amorfos con alta capacidad de intercambio aniónico tales como óxldos-hldróxldos amorfos de hierro, frecuentes en oxisoles. al estado actual del presente experimento no es posible aclarar o explicar esta situación. diferencias significativas al 0,1% fueron encontradas para dosis de cca, humedad y tiempo de muestreo para ambas muestras. calcio, magnesio y manganeso el incremento de estos tres elementos fueron correspondientes a las cantidades de cca aplicadas en los tratamientos para ambos suelos bajo cualquier condición de humedad. como era de esperar, los niveles más altos de suministro de los tres elementos correspondieron al tratamiento de 16 tcn.hsl bajo condiciones de saturación. particular atención merece el comportamiento del ma{t nesio bajo capacidad de campo la cual muestra los mismos aumentos a los correspondientes bajo saturación. el contenido de calcio varió significativamente al 0,1% para dosis de cca, humedad y tiempo en ambas muestras (figs. 2 y 3). igualmente el contenido de magnesio varió al 0,1 % para cca y tiempo. la condición de humedad no presentó significancia (figs. 4 y 5). el contenido de manganeso varió significativamente al 0,1% para cca y condición de humedad y para tiempo al 5% (figs. 6 y 7). de acuerdo con los resultados anteriores las cca podrían contribuir de manera significativa a aportar calcio, magnesio y manganeso al suelo y potencialmente se podría utilizar como una enmienda "iigera". aluminio intercambiable en la fig. 8 y 9 se aprecia claramente que el aluminio intercambiable bajo capacidad de campo aumenta para los primeros 30 días, pero después de este tiempo los tratamientos de los niveles 4, 8 y 16 tons.hal no mostraron diferencias significativas entre ellos ni' con el testigo. bajo condiciones de saturación la tendencia de los valores es a disminuir hasta los 90 días y luego tiende a establlizarse. para el aluminio se hallaron diferencias significativas al 0,1 %para cca, humedad y tiempo. la apllcaclón de cca parece no ser efectiva en la neutralización del aluminio intercambiable, al menos durante el tiempo de ensayo. fósforo quizás uno de los efectos más importantes hallados en el ensayo fue el aumento en el fósforo disponible bajo las dos condiciones de humedad (fig. 10). tal incremento parece ser debido a la contribución del contenido de fósforo en la cca (800 ppm) y no a las condiciones de humedad. después de los 30 días el contenido de fósforo se mantiene aproximadamente constante, en particular bajo condiciones de capacidad de campo. bajo condición de saturación es claro que no existieron diferencias significativas entre tratamientos. 327 45 40 a 35 30 ceniza 5i4+ • (tons. hao' )o (ppm) 35 " 4 • 8 30 o 16 b 15 30 60 90 150 210 300 olas figura 1. silicio soluble extra (do "lote experimental" a)saturaci6n; s) capacidad de campo. 0.38 0.34 0.30-,en 8 ... 0.26 )( i 0.22 + + g 0.18 0.14 ceniza (tons ha°r) • o v 4 • 8o 160.10 16 30 60 90 150 210 300 figura 2. efecto de la ceniza de cascarilla de arroz sobre el ca++ intercambiable bajo capacidad de campo (lote experimental). 328 0.14 0.12 ';' 0.10 c7i oo gí 0.08 .§. + 0.06+ c7i ~ 0.04 0.02 o 15 30 60 90 150 olas ~ .07 g> e +"" .05 +a 15 13 .11 .09 ceniza (ton ha") .03 8 4 o 15 30 60 90 150 210 di a s figura 3. efecto de la ceniza de cascarilla de arroz sobre el ca++ intercambiable bajo capacidad de campo (" la reserva"). r5~¡'~a) ~ ----~r---------~------~16 8 4 o 210· 300 figura 4. contenido de mg soluble bajo capacidad de 'campo y diferentes dosis de ceniza de cascarilla de arroz (cca) ("la reserva"). 329 32 cca (ton-ha" 16 44 40 36 28 15 30 60 90 150 210 300 olas figura 5. efecto dosis de cca sobre el mg-soluble bajo capacidad de campo ("lote experimental"). ceniza (ton ha") 21.0 16 4 8 o 21015 30 60 90 150 olas figura 6. efecto de la aplicaci6n de cca sobre mn-soluble bajo saturación de agua ("lote experimentai"). 330 20.0 18.0 e c. 14.0~ c: :2 w ..j id :::> 10.0..j o ij) 6.0 ceniza (ton. ha'l) 2.0 • v • o o 4 8 16 o o~~ ~ ~ +r-~~ ~ 15 30 60 90 150 210 300 figura 7. manganesosoluble en función de la aplicación de ceniza de cascarilla de arroz (cca) baja saturación de agua (" la reserva"). 3.9 3.7 3.5 d> oo~ c, 11> e ... 11>... 3.1c: .¡:.ceniza ":.j (ton. ha'l ) ~ • o v 4 • 8 o 16 15 30 60 90 150 210 300 olas figura 8. aluminio intercambiable en relación con aplicación de ceniza de cáscarilla de arroz (" lote experimental"). 331 3.60 cca (ton. ha") 4 o gi .§ 111 :e .!!! ~ ~ 111...c: + + ;i 1.60 ~ -+ 8 ~~~~~~ __~-----------<~ 16 1.20 15 30 60 90 150 210 300 olas figure 9. efecto de la aplicación de ceniza de cáscarilla de arroz sobre el aluminio intercambiable bajo capacidad de campo ("la reserva"' .. 5.0 3.0 e 1.0a. .!; o gi :e ;:, ~ q. 5.0 3.0 1.0 o 15 30 60 a b • o • 8v 4 • 16 90 150 210 300 olas figura 10. "lote experimental"; efecto aplicación ceniza de cáscarilla de arroz sobre p·soluble. a' saturación bi capacidad de campo. 332 después de los 30 días y bajo capacidad de campo para los tratamientos de 4,8 y 16 ton.hsl el con ten ido de fósforo disponible fué aproximadamente dos veces comparado con los mismos tratamientos bajo condición de saturación. la tendencia mostrada por el testigo es lo contrario. diferencia significativa a i 0,1% se presentaron para cca y tiempo; al nivel del 1% para condición de humedad. absorción de fósforo. una de las hipótesis formliladas en el presente trabajo fué que el silicio contenido en las cca podría mantener o aumentar la solubilidad de los fosfatos agregados al suelo. para probar esta hipótesis se realizó una prueba de sorpción de fósforo sobre muestras seleccionadas correspondientes a 1, 30 150' y 300 días de muestreo. las figuras 11 y 12 muestran el efecto de cca sobre la absorción de fósforo para ambas muestras. bajo condición de capacidad de campo las cantidades de p-absorbido fue90 80 70 .c> ron muy poco afectadas por la aplicación de cca. para las mismas concentraciones iniciales en la solución de p y bajo la misma condición de humedad, las diferencias en la cantidad de p-absorbido fue similar e independiente de la cantidad de cca aplicado. la cantidad de p-absorbido fué considerablemente mayor para las muestras bajo condición de saturación comparado con la de capacidad de campo. tal situación parece no estar en relación con el contenido de fe203 el cual fué muy similar para ambas condiciones de humedad. de los resultados obtenidos, se deduce que bajo capacidad de campo la aplicación de cca no afectó la absorción de p-agregado comparado con el tratamiento o (testigo). reacción de suelo (phi bajo capacidad de campo el ph de ambos suelos muestra una tendencia similar. una caída significativa de 5,0 a 4,0 a los quince días y entre los 60 y 90 días posteriormente. saturación / 0-1 (flooded) 0-300.,........................ 16.300 capacidad campo 60 50 0-1 40 16-1 ceniza-días o· 1 16· 1 -00300 -.16·300 20 80 100 160 180 20040 60 120 140 p. solución (¡..tgm!") figura 11. fósforo fijado (sorbido) bajo dos condiciones de humedad y tiempo. ceniza de cáscarilla de arroz aplicada ("lote experimental"). 333 70 ............. ....... _ <,60 50 40 30 20 40 60 80 100 120 p sorbido (j.lg, g-i) 200 ceniza/días r 16 300 8 300 4 300 0300 ........ 0-300 0-1 capacidad campo 140 160 180 figura 12. fósforo fijada (sorbido) bajo dos condiciones de humedad en función de dosis de ceniza de cáscarilla de arroz y tiempo, (u la reserva"), ' después de este tiempo los valores de ph se mantuvieron cercanos a 3,8 y 4,0. bajo condiciones de saturación para ambas muestras el ph cayó a los 15 días y luego subió constantemente hasta valores próximos a 5,0 hasta el final del experimento. diferencias significativas de las dosis de aplicación de cca el ph tiende a disminuir en ambos suelos en especial bajo capacidad de campo. no se estima pues que la aplicación de cca puede aumentar el valor del ph del suelo. determinaciones mineralógicas muestras correspondientes a 2, 3, 5 y 10 meses de incubación para todos los tratamientos de aplicación de cca incluyendo el testigo y para ambas condiciones de humedad fueron analizadas para ato y difracción por rayos x. 334 para la muestra testigo y la de 300 días con 16 ton.ha-1 ambas bajo condición de saturación, los respectivos diagramas del ato indican un incremento en el pico de 6000c. (caolinita] comparado con el diagrama de la muestra no tratada, es decir muestra inicial sin acc, ni condición de humedad. es lógico deducir que este incremento en el pico de caolinita haya sido producido por efecto de la humedad y no por la aplicación de cca. de igual manera, no se encontraron diferencias en los difractogramas de rayos x para las muestras anal izadas. el principal componente en la fracción arcilla para ambas muestras es la caolinita y cantidades muy bajas de intergrados tipo 2: 1. se deduce, que las caracterfsticas de composición mineralógica en la fracción arcilla de los suelos tratados no varió por la aplicación de cca, al menos durante el tiempo de duración del experimento. es posible, que al "madurar" los amorfos de silicio en tiempo mayor cristalicen formando materiaies arcillosos, w eaver, c. e. 1973. conclusiones . la información obtenida permite presentar las siguientes conclusiones 1. la aplicación de cca (ceniza de cascarilla de arroz) tiene un efecto significativo sobre algunos de los componentes químicos de los suelos bajo este experimento, particularmente en a. aumento en la cantidad de ca2+, mg2+ y mn ·4+ solubles. 2. la aplicación de cca no resultó efectiva para: a. disminuir la actividad del al; b. disminuir el contenido de f203 y c. disminuir la cantidad de p fijado por el suelo. trabajos posteriores con la aplicación de cca al suelo deberían tener tres objetivos p rincipales 1. determinación de la eficiencia agronómica de diferentes niveles de aplicación de cca a través de ensayos de campo usando cultivos tales como maíz o pastos. serfa muy recomendable conducir estos ensayos en suelos con bajo contenido de siiicio para poder determinar la efectividad del silicio, calcio, magnesio y manganeso que la cca pueda suministrar a los cultivos. 2. la ceniza de cascarilla de arroz (cca) debe ser ensayada bajo condiciones de campo para determinar su eficiencia para mantener o aumentar la solubilidad de materiales fertilizantes portadores de p, y 3. debe ser medido el efecto residual de la cca en condición de campo sobre información suministrada por lo menos por tres (3) cultivos consecutivos sobre las mismas parcelas experimentales. la realización de trabajos que contemplen los anteriores objetivos propuestos dar-án un mejor conocimiento sobre los efectos reales y la utilización de la ceniza de la cascarilla de arroz. literatura citada 1. elgawhary, s.m. and w.l lindsay. 1972. solubility of silica in soils. soil sci. soc. amer. proc. 36, 439-42. 2. jones, l h.p and k.a. hnadreck. 1967. silica in soils, plants and animals. adv. agron. 19, 107-149. 3. mckeague, j.a. and m.g. cline. 1963. silica in soil solutions 1. the form and concentration of dissolved silica in aqueous extracts of sorne soils. can. j. soil sci. 43, 70-82. 4. obihara, c.j. and e.w. rusell. 1972. specific adsorption of silicate and phosphate by soils. j. soil sci. 23,105-17. 5. oliver, r. 1977 adaptation of the colorimetric determination of silica to the autoanalyser. agronomic tropicale. 32, 121. 6. weaver, c.e. and ld. pollard. 1973. the chemistry of clay minerals. 213 pp. american elservier, new york. 335 agronomía 23-2. 2005.pdf análisis de sistema de gestión de la agroempresa algodonera del departamento de córdoba analysing cotton farm management in the córdoba department carlos josé cardona1 y luis felipe rodríguez2 resumen: este trabajo se centra en el análisis del sistema de gestión de la agroempresa algodonera del departamento de córdoba, a través de la descripción de sus componentes y las características de su entorno. con el conocimiento del desarrollo y los avances que ha tenido el cultivo en más de 50 años de historia como referente, se identifican los factores que inciden en el bajo desarrollo de esta rama productiva, destacándose la debilidad organizativa de las explotaciones algodoneras como empresas, la ausencia de un espíritu empresarial por parte de los productores y el atraso notable en la utilización de técnicas empresariales para promover un mejor desempeño económico de la actividad algodonera. adicionalmente, se estudia el papel de instituciones gremiales y el comportamiento de los productores como factores importantes en la búsqueda de una mayor eficiencia de esa importante rama productiva. por último, se hace una distinción entre los diferentes usos de los recursos de acuerdo con el tamaño de la unidad productiva. luego de considerar el tamaño de la explotación y las tareas realizadas en cada una de las labores que hacen parte del proceso productivo del cultivo de algodón, se obtuvo como resultado importante la tipificación de las agroempresas algodoneras en cuatro grupos. palabras claves adicionales: agroempresas, sistema de gestión, eficiencia, técnicas gerenciales, factores productivos abstract: this work was aimed at analysing cotton farm management in the córdoba department by describing its components and the characteristic of its environment. knowledge of the crop’s development during the last fifty years and the factors affecting its poor performance as well as that of the cotton farmers as entrepreneurs and their lack of managerial spirit were identified. remarkable backwardness in using managerial techniques for promoting better cotton farming performance was also noticeable. their role and behaviour in the search for greater efficiency was also studied. an attempt was made to distinguish the way cotton-farmers could achieve the most efficient farm system by using different factors such as how resources were used, farm size and the main tasks engaged in. additional key words: farm, management system, efficiency, technical managerial, production factors fecha de recepción: 07 de abril de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 ingeniero agrónomo, asesoría y servicios técnicos agrícolas ltda., montería (córdoba). e-mail: asertag@hotmail.com 2 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail:lfrodriguezc@unal.edu.co introducción por ser colombia un país tropical, la realización de dos temporadas algodoneras al año, garantizando la continuidad de la oferta de este importante rubro de producción, se presenta como un caso casi único en el mundo. no obstante esta ventaja que le aportó competitividad al cultivo en el pasado, existen otros factores que han afectado negativamente su rentabilidad, llevándolo a un punto que es expresión de la crisis que vive hoy esta rama productiva. esa característica distintiva de la economía algodonera se perdió a comienzos de los noventas, más exactamente en 1993, año en el que –después de treinta años– el país se convirtió en importador de algodón. las agronomía colombiana 23(2): 342-350, 2005 cardona y rodríguez: análisis de sistema de gestión... 3432005 pérdidas para el país han sido considerables, ya que el cultivo del algodón es un importante generador de empleo y motor de la actividad derivada de su encadenamiento con otras ramas productivas que le suministran insumos y servicios para el desarrollo del cultivo. la carencia de un modelo definitivo y estructurado del sistema de gestión en la agroempresa algodonera, como consecuencia del desconocimiento o el no empleo de técnicas de gestión, le ha generado serios problemas a los agricultores, sobre todo en la utilización eficiente de recursos productivos para el sostenimiento y el aumento de la productividad, con miras a obtener mayores ingresos para el productor y hacer de esta rama productiva una actividad rentable y competitiva. se considera muy importante tener modelos administrativos de agroempresas para cada uno de los tamaños de la explotación agrícola, para lograr que los recursos disponibles en la unidad productiva agrícola y los recursos de capital obtenidos mediante créditos cumplan la función de generar aumentos de producción, maximizándola al menor costo y originando mayores beneficios sociales y económicos para el agroempresario y la región. para cumplir estos parámetros es necesario mirar el cultivo algodonero como una empresa y, de esta manera, llegar a una toma de decisiones en que el aspecto gerencial lo lleve a ser más competitivo y sostenible. se conocen algunos estudios de eficiencia económica y de costos de producción en el marco del plan nacional de algodón, pero no se han realizado estudios aplicados con rigor sobre la incidencia de las técnicas de gestión en la toma de decisiones en cuanto al manejo y la orientación de la agroempresa algodonera. este trabajo tiene como objetivo general caracterizar el sistema de gestión de la agroempresa algodonera en el departamento de córdoba, de acuerdo con su tamaño –pequeños, medianos y grandes productores–, con la finalidad de proponer modelos de gestión que permitan la utilización y el manejo eficaz de los recursos y la optimización de su eficiencia económica. se buscan, entre otros, los siguientes objetivos específicos: 1. estudiar las características de los subsistemas de gestión en las áreas de mercadeo, finanzas, producción y recursos humanos. 2. identificar los principales problemas que afectan la eficacia de la gestión del agroempresario algodonero. 3. tipificar las agroempresas algodoneras de acuerdo a su tamaño de explotación y a las características de las tareas realizadas en cada una de las labores que hacen parte del proceso productivo del cultivo. 4. identificar los tipos de empresas de acuerdo con variables como: el manejo administrativo utilizado, la eficacia en el manejo de recursos y la eficiencia económica, técnica y financiera en las áreas de mercadeo, producción, finanzas y recursos humanos. 5. determinar el perfil del sistema de gestión ambiental para cada uno de los modelos de agroempresa, según los tamaños y formas de tenencia de la tierra. al no existir antecedentes de estudios similares en córdoba y en otras regiones algodoneras del país, se fijan además algunas bases para la realización de estudios sobre este tema, considerando algunas limitantes relacionadas con la escasa documentación que tiene el agroempresario por no llevar registros, lo que implica invertir mucho tiempo para la captura de información a través de la reconstrucción mental de las labores realizadas y los costos causados durante el desarrollo y la cosecha del cultivo. metodología y procesamiento de la información la investigación se realizó en el período comprendido entre septiembre de 2002 y marzo de 2003 en el valle medio y bajo del río sinú del departamento de córdoba (colombia), zona localizada en la parte noroccidental del país, 8º 43’ de latitud norte y 7º 52’ de longitud oeste. comprende los municipios de cereté, lorica, cotorra, ciénaga de oro, san pelayo, san carlos y montería, limitados al norte por el mar caribe, al sur y occidente por el departamento de antioquia y al oriente por el departamento de sucre. la información primaria fue suministrada por los propietarios de las agroempresas algodoneras (unidad de investigación) mediante el empleo de un formulario técnicamente diseñado y aplicado a través de encuesta. se efectuaron entrevistas a los administradores, capataces, directivos y gerentes de las agremiaciones que agrupan a los cultivadores de algodón. se analizaron registros de entidades del sector algodonero, destacándose los informes del comité consultivo internacional del algodón, los informes de conalgodón (confederación colombiana del algodón), los registros de las agremiaciones sobre liquidaciones de venta del algodón y precios de insumos y los listados de inscripciones de los agricultores ante el instituto colombiano agropecuario (ica) y gremios algodoneros. la población objetivo del 344 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana presente estudio estuvo constituida por 2.041 agroempresas algodoneras de los municipios de córdoba destacadas como productores de este cultivo. para el estudio se utilizó un diseño de muestreo probabilístico, estratificado en una etapa y con afijación proporcional. para la selección de la muestra se utilizaron las listas de predios o agroempresas identificadas en los registros de inscripción de área para sembrar, realizados por los agricultores ante el ica y clasificados por la agremiación a la que pertenecen. para la conformación de la muestra por afijación proporcional, la población de agricultores se agrupó en tres estratos según el tamaño de las agroempresas: pequeñas, de menos de 6 ha (estrato 1); medianas, entre 6 y 30 ha (estrato 2), y grandes, a las mayores de 30 ha (estrato 3). el tamaño de la muestra se determinó partiendo del supuesto de que por lo menos 50% de los productores obtienen indicadores positivos y aceptables en la aplicación de métodos de gestión (pr = 0,50). para el cálculo del tamaño de muestra se empleó un diseño de muestreo aleatorio simple para proporciones. al aplicar la fórmula de tamaño de muestra para el diseño, en el caso de proporciones se obtuvo una muestra de 205 productores. la selección se realizó en forma aleatoria utilizando el método para muestreo aleatorio estratificado propuesto por fan-muller y rezucha (1962), citado por bautista (1998). la fórmula utilizada para el cálculo del tamaño de la muestra es la siguiente: n = p * q ( e )2 + ( p * q ) z n donde: n, tamaño de la muestra; p, probabilidad de éxito de la gestión en las agroempresas (50%); q, probabilidad de poco éxito de la gestión en las agroempresas (50%); e, error permitido en la estimación del tamaño de a muestra (6%); z, nivel de confianza de 95% = 1,98 y n, población o universo de estudio = 2,041. para describir las características del sistema de gestión de las agroempresas y su tipología, se investigó sobre: los componentes de la organización, que constituyen los factores internos (división del trabajo, configuración, formalización, delegación); los componentes de la situación, que constituyen los factores externos (tecnología y comunicaciones); las relaciones interpersonales; los recursos humanos y la gestión ambiental; los procesos de selección, capacitación y motivación. para el procesamiento de esta información se utilizó el programa estadístico para análisis multivariado spad. para el procesamiento de la información y la clasificación de los tipos de agroempresas se empleó el análisis multivariado de correspondencias múltiples, en dos fases: • análisis factorial: proyección en un plano factorial de las variables que explican la gestión empresarial, de tal manera que se puedan identificar las características asociadas a los ejes factoriales con la máxima varianza. • clasificación: diferenciación de los tipos de agroempresas según el índice de similitud, calculado a partir de distancias chi cuadrado entre las variables, según el método de ward de clasificación jerárquica ascendente. economía del sistema de producción de algodón en córdoba el proceso de producción de algodón es muy dependiente de recursos como mano de obra, insumos y capital, de ahí la importancia de aplicar un sistema de gestión para su buen desarrollo y lograr competitividad nacional e internacional. hasta hace poco tiempo (1997), se inició en colombia el proceso de fomento de la actividad relacionada con el cultivo del algodón bajo el enfoque de cadena productiva, enlazándolo con la industria de los textiles y las confecciones. a pesar de esta iniciativa tan importante y de ser el eslabón inicial de la cadena en el sector primario de la producción, esta actividad ha venido en decadencia al parecer principalmente por falta de gestión de los agroempresarios, aunque, a su vez, son conscientes de que en el campo tecnológico se han hecho avances notables relacionados con las técnicas de producción y los insumos que intervienen en su desarrollo. por otra parte, es de mucha importancia el análisis de la gestión de la agroempresa algodonera por su potencial en la generación de mano de obra –90,37 jornales de 4 h en promedio por hectárea (garcía y cardona, 2002)– y la relación que este rubro de producción guarda con las otras actividades que tienen que ver con la economía de la región, tales como el comercio y la industria de insumos y maquinaria agrícola. la producción de algodón en córdoba ha tenido fluctuaciones en la última década en lo relativo al área sembrada, pasando de 51.049 ha cosechadas en 1991 a 56.784 ha en 1992, 34.756 ha en 1998 y 33.638 ha cardona y rodríguez: análisis de sistema de gestión... 3452005 en 2001, manteniendo este departamento el liderazgo a nivel nacional en cuanto al área cultivada. el cultivo de algodón se ha mantenido como una actividad económica importante en córdoba, lo que hace presumir que las decisiones de los agroempresarios algodoneros sobre cuánto sembrar obedecen a procesos de gestión, en los que se tiene en cuenta señales de mercado, financiación del cultivo, disponibilidad de insumos y costos de mano de obra; a esto se suma el hecho de que se trata de un sistema de producción que requiere una alta dedicación administrativa, ya que en su manejo participan todas y cada una de las funciones administrativas y las operaciones generales del proceso de gestión. como consecuencia de las características específicas del sector algodonero en córdoba, los factores analizados como “naturaleza del proceso productivo (carácter biológico, alta dependencia del clima y suelo, amplia extensión y dispersión), la estructura empresarial (papel de la propiedad de la tierra, tamaño variable de explotación, elevado número de unidades productivas, dispersión y heterogeneidad), la estructura ocupacional (división del trabajo, tipos de trabajadores) y, en general, los mercados de los factores productivos” (lópez, 1995), hacen que, frente al proceso productivo y de toma de decisiones de las agroempresas algodoneras de córdoba, se requieran personas con capacidad de aplicar en ellas fundamentos y herramientas gerenciales. como se anotó arriba, el cultivo del algodón tiene sus inicios en colombia en 1950 pero, a pesar de tener más de cincuenta años de historia, es muy poco lo que se ha logrado en la investigación y el mejoramiento de los aspectos relacionados con las actividades propias de la gestión empresarial y el reconocimiento de las explotaciones algodoneras como empresas del sector agrícola. la rama productora de algodón en córdoba, para la temporada algodonera 2002-2003, estuvo constituida por 2.041 agroempresas, que en su conjunto suman 33.638 ha, distribuidas en: 3.213 ha de pequeños productores, 8.459 ha de medianos productores y 21.965 ha de grandes productores; que representan 9,55%, 25,15% y 65,30%, respectivamente, del total del departamento. la participación porcentual de cada estrato muestra al grupo de propietarios del estrato 3 (grandes productores) como el que ejerce mayor influencia, con una participación de 61,10% y 39,90% del total del área sembrada para esta cosecha, con 13.423 ha, seguido por el grupo de propietarios del estrato 1 (pequeños productores) con una participación de 33,42%, 2,19% del total de la cosecha 2002-2003 y 1.074 ha sembradas. caracterización organizacional de la agroempresa algodonera en este estudio, las agroempresas algodoneras de córdoba se caracterizaron, entre otros, según los siguientes parámetros: especialización o división del trabajo 87% de los agricultores no hace grupos de trabajadores de acuerdo a la especialización de cada labor que se realiza en el cultivo, como, por ejemplo, la aplicación de fertilizantes, el control de malezas o el control de plagas; sólo 13% los agrupa en torno a alguna de estas operaciones, destacándose el control de plagas cuando se aplica con equipos de espalda. contratación de mano de obra 93% de los agricultores contrata mano de obra temporal, en tanto que 5% contrata mano de obra permanente y el 2% restante, ambos tipos de mano de obra durante el ciclo del cultivo. cualificación de la mano de obra se trata de un aspecto importante en la ejecución de las operaciones del cultivo de algodón: 79% de los agricultores manifiesta que contrata por lo general mano de obra no calificada y sólo 21% demanda personal calificado, según los requerimientos de las operaciones propias del proceso productivo del cultivo. estructura orgánica las empresas agrícolas, al igual que otro tipo de empresas, poseen una línea de mando y de jerarquía dentro de su estructura. esta jerarquía está representada por un organigrama que representa los conductos regulares por los que fluyen las órdenes que se imparten dentro de la empresa, desde los niveles más altos hacia los más bajos, y por lo general son de tipo vertical: por ejemplo, dueño, administrador, capataz. en la agroempresa algodonera, 93% de los agricultores manifestó no tener configurado un organigrama y 7%, haber elaborado este instrumento. sobre la estructura orgánica de la empresa algodonera, 86% de 346 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana los trabajadores respondió que no existe una estructura orgánica de la empresa donde trabajan y sólo 2% de los encuestados dijo tener conocimiento de la estructura orgánica de la unidad productiva. en lo que respecta a la delegación de funciones en la agroempresa, 43% de los agroempresarios afirma que no delega funciones, mientras que 18% delega funciones en el capataz y 37%, en varias personas (ingeniero agrónomo, administrador y jefe de grupo). con base en la información obtenida por parte de cada uno de los agricultores encuestados, se logró establecer que en 46% de las agroempresas no se dispone de información acerca de las funciones que debe cumplir cada uno de los miembros de la organización y, por lo tanto, no existen manuales de funciones para el desarrollo de las labores. sin embargo, 42% de los agroempresarios indicó que existe esta información y es difundida a todos los trabajadores en forma verbal al inicio de cada labor, a pesar de no existir tal documento. el 12% adicional afirmó que hay algún tipo de información de las funciones que cumple el personal de la empresa, pero no es difundida a los trabajadores. la gran mayoría señala que no hay información de las funciones debido a que los trabajadores por lo general son ocasionales en cada labor, por lo que se tiene un concepto difuso de las funciones que debe cumplir cada uno de ellos. los productores consideran que no han constituido su agroempresa como una organización formal, ya que no existe información acerca de las funciones que debe realizar cada trabajador y, por eso, ésta es transmitida a los trabajadores al momento de su contratación, es decir, al momento de realizar la respectiva operación de campo. se entiende que al ser contratados los operarios de manera temporal, esta información pierde vigencia en el tiempo que dura la relación. coordinación e integración de actividades organizacionales de manera similar a lo relativo a la delegación de funciones, 83% de los agricultores algodoneros manifestó ejercer la coordinación directa de las labores que se realizan en los cultivos; 10% dijo no ejercer ninguna coordinación y sólo 5%, hacerlo a través de planes de trabajo. igualmente, al no existir en muchas empresas algodoneras ningún orden jerárquico a través de una línea de mando, es el propio agricultor quien ejerce esta función, por lo general en forma verbal. en cambio, el 5% que realiza la coordinación mediante planes de trabajo tiene en los planes de trabajo, elaborados con anterioridad e implementados durante el desarrollo del cultivo, una guía para la ejecución de cada una de las labores que se realizan en los cultivos. en efecto, las personas que participan en el proceso saben de antemano qué función ejercerán en cada operación, sin la existencia de una persona que dirija cada una de las labores. tipología de la agroempresa algodonera según características del sistema de gestión la tipificación de las agroempresas algodoneras en córdoba se realizó de acuerdo con la similitud en la ejecución de sus actividades, según las variables estudiadas e ilustradas en la cuadro 1. con el apoyo del proceso de simulación adelantado con el sistema de análisis estadístico spad, se proponen los cuatro modelos siguientes: perfil del modelo 1 las agroempresas de este grupo se caracterizan principalmente por las siguientes particularidades: • reciben el pago de la cosecha más de 60 días después de haber entregado la producción. • no realizan ningún mantenimiento a los equipos. • tienen en cuenta el número de trabajadores requeridos antes del inicio de la cosecha. • registran en un libro o cuaderno las operaciones que se realizan en el cultivo. • aplican los agroquímicos en horas de la mañana. • actualizan las fechas de siembra y otras labores del cultivo a través de la agremiación. • las personas que trabajan en el primer semestre son las mismas que trabajan en el segundo semestre. • archivan las órdenes de compra y otros documentos. • consideran la relación entre lo gastado (costo de producción) y lo producido en el cultivo (ingresos totales). • usan mano de obra no calificada. • manifiestan no tener ningún problema con el suelo de la finca. • tienen en cuenta los descuentos y las bonificaciones a la hora de liquidar sus cosechas. • realizan entre una y cinco aplicaciones de agroquímicos. • distribuyen los trabajadores de acuerdo con sus funciones. • cuando escogen los trabajadores, les dan indicaciones para realizar una labor determinada. • realizan registros diarios de costos. cardona y rodríguez: análisis de sistema de gestión... 3472005 cuadro 1. caracterización de los modelos de agroempresas algodoneras predominantes en el departamento de córdoba. variables determinantes características típicas modelo 1 modelo 2 modelo 3 modelo 4 tiempo de pago de la cosecha a más de 60 días a 30 días de contado a 30 días mantenimiento de la maquinaria ninguno por registro de tareas preventivo tareas de reparación definición del número de trabajadores para inicio de cosecha sí no no no libro de registro de actividades sí no no no horario de aplicación de agroquímicos mañana mañana y tarde mañana y tarde mañana y tarde fuente de actualización de labores agremiación diversas fuentes de información diversas fuentes de información diversas fuentes de información archivos de compras sí no no no consideración del costo/beneficio siempre algunas veces no no empleo de mano de obra calificada no sí no sí problemas del suelo ninguno acidificación no diversos descuentos y bonificaciones en la liquidación de la cosecha sí no no no registro de proveedores sí no no no utilización de crédito bancario no no no algunas veces forma de adquisición del predio herencia incora* diversas formas diversas formas número de aplicaciones de agroquímicos 1-5 5-10 mayor de 10 mayor de 10 origen de capital de trabajo crédito propio más préstamo propio propio distribución de funciones laborales sí no no sí tipo de labranza utilizada mínima convencional cero convencional uso de herbicidas una vez más de 2 veces más de 2 veces más de 2 veces empleo de estímulos laborales por aumentos en productividad ninguno ninguno ninguno fuente de agua para aplicación de agroquímicos acueducto local diversas fuentes pozo diversas fuentes razón para sembrar algodón gusto por el cultivo diversas razones fuente de trabajo diversas razones forma de impartir órdenes capataz directamente directamente administrador almacenamiento del producto bodega bodega bodega bodega inversión en maquinaria no sí sí sí inconformidad con el cultivo ninguna no no algunas veces * nota del editor: incora, instituto colombiano para la reforma agraria, creado en 1961 y liquidado en 2003. • imparten las órdenes y controlan las labores del cultivo por medio del capataz. • su frecuencia de pago a los trabajadores es semanal. perfil del modelo 2 las agroempresas que conforman este grupo: • reciben el pago de la cosecha a los 30 días de haber entregado la producción. • realizan el mantenimiento de los equipos mediante un registro de tareas. • no tiene en cuenta el número de trabajadores al momento de iniciar la cosecha. • no registran en libro o cuaderno las operaciones diarias del cultivo. • realizan las aplicaciones de agroquímicos en mañana y tarde. • actualizan de las labores del cultivo por información de diferentes fuentes. • no centran su atención en las fechas de siembra. • no archivan ninguna orden de compra. • algunas veces hacen relación entre lo gastado y lo obtenido en el cultivo. • utilizan mano de obra calificada. • presentan problemas de acidificación de los suelos. • compran los insumos agrícolas a diferentes oferentes. 348 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana • no solicitan crédito bancario. • imparten las órdenes directamente, no delegan las órdenes ni el control de las labores de cultivo. • realizan el pago de la mano de obra con diferentes frecuencias. perfil del modelo 3 las agroempresas de este grupo: • se informan de la fecha límite de siembra en las agremiaciones. • imparten las órdenes a través del capataz. • cuentan con maquinaria e implementos necesarios para el cultivo. • reciben otros ingresos fuera de los generados por el cultivo. • ejercen el orden y el control de la operación a través de un capataz, quien se encarga del pago de los jornales. • contratan mano de obra no calificada. • reciben por suscripción alguna revista relacionada con la actividad algodonera. perfil del modelo 4 las agroempresas que conforman este grupo: • utilizan diferentes fuentes de información para enterarse de las fechas límites de siembra. • imparten las órdenes a través de un administrador. • siguen planes de trabajo. • no cuentan con maquinaria y equipos propios. • obtienen ingresos de otras fuentes diferentes al cultivo. • realizan el pago de jornales a través de un capataz. • cuentan con mano de obra calificada. • reciben por suscripción alguna revista relacionada con la actividad algodonera. este grupo 4 se destaca porque el agricultor se dedica a otras actividades económicas: 92,31% de las agroempresas de este modelo presenta estas características y equivale a 10,66% del total de agroempresas estudiadas. el sistema de gestión de la agroempresa algodonera la teoría de sistemas enfocada a la estructura de la empresa considera en ella la existencia de dos subsistemas, uno técnico y otro social, en los que cada uno de sus componentes se interrelacionan entre sí. en el caso particular de la agroempresa algodonera, esta concepción es clara. en el diagrama 1 se muestra una descripción del proceso de toma de decisiones en las interrelaciones del sistema productivo, en labores como: preparación de suelos, siembra, resiembra, raleos, control de malezas, control de plagas y recolección. algunas interrelaciones del subsistema técnico son entre otras: suelo-agua-maquinaria, suelo-maquinaria-equipos, suelo-agua-insumos, sueloagua-planta, planta-suelo-insumos. diagrama 1. interrelaciones entre los subsistemas técnico y social en la configuración típica de la agroempresa algodonera. en el marco de la gestión de la agroempresa algodonera, el agricultor se relaciona con las siguientes personas: administrador, capataz, asistente técnico y obrero; que interactúan con él en el proceso productivo realizando las siguientes labores: mantenimiento de la maquinaria, evaluación del trabajo realizado, cancelación del pago de los jornales, supervisión de la forma como se ordena y controla el trabajo y conocimiento de la actividad a la que se dedicaban anteriormente los trabajadores. también: exploración de nuevas formas de conseguir trabajadores y, al tener claro las funciones que realizan, distribución de éstos en la agroempresa e identificación de los aspectos que afectan su rendimiento y desempeño. cardona y rodríguez: análisis de sistema de gestión... 3492005 subsistema de gestión de producción esta área de gestión se muestra como una de las principales del proceso productivo del algodón, ya que la razón de ser de la empresa algodonera es la producción de fibra de algodón para la industria textil. por sus implicaciones sociales y económicas, en córdoba muchas entidades orientadas hacia la investigación y comercialización de insumos agrícolas han dedicado una gran cantidad de recursos, tanto económicos como humanos, al desarrollo de técnicas de manejo del cultivo, pero al parecer esto no basta para que el cultivo sea competitivo, sino que se requieren otros factores que se integren al proceso de producción para lograr mejores resultados. puede concluirse que se está poniendo en riesgo la competitividad del negocio y que se requiere personal capacitado para la gestión y el manejo de este sistema productivo, a pesar de que 81% de los agricultores contrata asistencia técnica con ingenieros agrónomos y el restante 19% no lo hace porque se considera con experiencia suficiente para atender su cultivo. subsistema de gestión de recursos humanos por tratarse de un cultivo altamente dependiente de mano de obra durante el ciclo del proceso productivo, es importante conocer las acciones que adelantan los empresarios algodoneros de córdoba en la consecución y el manejo del recurso humano y si tienen en cuenta el número de trabajadores que requieren para su empresa. el uso de mano de obra en el cultivo algodonero se realiza a través de contratación temporal y pago de jornales para cada una de las operaciones del cultivo (garcía y cardona, 2002), y el número de jornales de 4 h en promedio por hectárea requeridos para el manejo total del cultivo es 90,37, como lo ilustra la tabla 1 para las distintas operaciones del proceso productivo del cultivo. de acuerdo con las funciones realizadas, 73% de los empresarios distribuye a los trabajadores de acuerdo con su función, 20% no lo hace y el 7% restante no sabe o no responde. de otra parte, 82% de los empresarios algodoneros imparte directamente las órdenes a los trabajadores y 7% lo hace por medio de un capataz. en la asignación de salarios, se observa que 64% de los agroempresarios fija el valor del pago a los trabajadores, en tanto que 16% lo concerta con el grupo de trabajadores; en 3% de las agroempresas es acordado entre el empresario y cada trabajador y 16% no sabe o no responde. con respecto a la evaluación del desempeño, este estudio muestra que 80% de los agricultores evalúa directamente el trabajo realizado por los trabajadores, 7% delega esta función en el administrador y 5%, en el capataz y el restante 6% no sabe o no responde acerca de quién hace la evaluación. subsistema de gestión comercial en la agroempresa algodonera de córdoba, el mercadeo de los productos está conformado por el de los insumos agrícolas utilizados en la producción del algodón semilla y la comercialización del producto como fibra y semilla, luego de realizado el desmote. el algodón es un producto que está sometido al comercio internacional y, por tal razón, es muy poco lo que el empresario algodonero puede hacer en el contexto de su mercadeo, ya que esta labor generalmente la realizan intermediarios constituidos en agremiaciones o comercializadoras. en el marco del mercado de insumos agrícolas, el empresario algodonero tiene mayor vinculación con éste, ya que puede recibir ofertas de diferentes formas, dependiendo del tamaño de la empresa, la habilidad comercial del empresario y la disponibilidad de dinero: 68% recibe ofertas de insumos a través de las agremiaciones, 17% señala que no sabe o no responde sobre quién le ofrece sus insumos agrícolas, en tanto que 5% recibe ofertas directas de los distribuidores de los agroinsumos. tabla 1. número de jornales de 4 horas por operación del proceso de producción del cultivo algodonero en el departamento de córdoba, 2002-2003. operaciones jornales de 4 h participación (%) construcción de drenajes 4,33 4,79 resiembra 2,89 3,20 raleo y distanciada 2,16 2,39 limpias con machete 13,05 14,44 aplicación de fertilizantes 6,85 7,58 aplicación de pre-emergentes 1,00 1,10 aplicación de pos-emergentes 1,40 1,55 aplicación de insecticidas 7,51 8,31 limpias de pre-recolección 2,45 2,72 recolección (cosecha) 42,73 47,28 destrucción manual de socas 6,00 6,68 total 90,37 100,00 350 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana subsistema de gestión financiera en la empresa algodonera es determinante que el empresario cuente con un capital de trabajo disponible, por tratarse de un sistema de cultivo que exige, tanto la realización a tiempo de las labores, como la aplicación de los insumos. en este contexto, 32% de los empresarios cuenta con un capital de trabajo propio, 44% tiene capital propio más algunos préstamos de capital y 24% recurre al crédito para disponer del capital requerido. es importante anotar que el empresario algodonero enfrenta problemas de cierta relevancia en el sistema de gestión de su agroempresa, entre los que se destacan los siguientes: • manejo escaso o casi nulo de la información que se genera en el sistema de producción del cultivo de algodón. • deficiencias en el manejo de los registros de producción, costos e ingresos de la agroempresa algodonera. • existencia limitada de sistemas de contabilidad, casi nula en las agroempresas pequeñas y medianas. • desconocimiento del sistema de fijación de precios y liquidación de la producción de la cosecha. • en la mayoría de los casos no se tiene en cuenta los márgenes de rentabilidad del cultivo, con respecto a la magnitud de la inversión y a los activos de capital que posee la agroempresa. de acuerdo con el manejo de la información, 74% de los agroempresarios lleva registro de los costos de las actividades diarias en el cultivo y 10% lo hace algunas veces. a pesar de que algunos de los agricultores no tienen asesoría contable en la agroempresa ni un nivel educativo superior, sí buscan la manera de anotar o registrar los costos diarios del cultivo. al respecto, la variable ‘registro diario de labores’ indica que en 67% de las agroempresas se llevan registros, mientras que 26% no lleva ninguno, porque sus empresarios creen tener la capacidad de recordar en un momento dado cada una de las labores realizadas en el cultivo. conclusiones como conclusiones relevantes de esta investigación se destacan las siguientes: • en la empresa algodonera se definen claramente las áreas de gestión empresarial de producción, finanzas, mercadeo y recursos humanos, sobresaliendo más la gestión del área de producción, en la que es importante el énfasis en la asistencia técnica, contratada en 81% de las empresas. igualmente, en 82% de éstas se sigue las recomendaciones técnicas para la compra de insumos y 69% tiene muy presente la asesoría para la realización de las labores de cultivo. • es sabido que el manejo de la información es un factor fundamental en la gestión empresarial moderna. en la empresa algodonera este factor no es fundamental y su empleo en la gestión se hace con base en la tradición y la antigüedad del empresario algodonero, quien maneja la información confiando siempre en su experiencia. • una información importante para la agroempresa algodonera, como es la correspondiente a las fechas de siembra (‘controladas’ por el estado a través del instituto colombiano agropecuario-ica), no es tenida en cuenta por 41% de los empresarios. • el proceso de toma de decisiones en la empresa algodonera se da únicamente para decidir si el empresario siembra o no algodón. esta decisión está influenciada por razones diversas: 26% lo hace por diferentes razones; 21%, por no tener otra alternativa; 18%, como fuente de trabajo y tan sólo 12% siembra algodón porque le genera ganancias. literatura citada bautista, l. 1998. diseño de muestreo estadístico. universidad nacional de colombia, bogotá. 180 p. confederación colombiana del algodón (conalgodón). 1995. crisis del subsector algodonero, causas, posibles soluciones, alternativas. memorando presentado al ministro de agricultura. confederación colombiana del algodón (conalgodón), bogotá. garcía, i. y c.j. cardona. 2001. análisis de la rentabilidad de la empresa algodonera en el departamento de córdoba. universidad de córdoba, montería (colombia). lópez, n. 1993. administración de fincas. universidad nacional de colombia, bogotá. rodríguez, l.f. 2000. gestión moderna de agroempresas. teorías y casos. universidad nacional de colombia, bogotá. saravia, a. 1990. un enfoque de sistemas para el desarrollo agrícola. trillas, méxico. agronomía 23-1.indd identificación y localización geográfica de especies del género anastrepha schiner (diptera: tephritidae) en cundinamarca (colombia) identification and geographic localization of the species of the genus anastrepha schiner (diptera: tephritidae) of cundinamarca (colombia) javier o. martínez1 y francisco j. serna2 resumen: este artículo inicia con una introducción sobre la morfología y la taxonomía del género anastrepha, para apoyar el reconocimiento taxonómico de los grupos de especies y las especies de este género en cundinamarca. a tal fin se examinaron nueve colecciones en distintas instituciones universitarias y de investigación en este departamento. para identificar el material depositado en las colecciones se procedió de la siguiente manera con los especímenes: se extrajeron y prepararon los genitales para microscopía; se tomaron medidas micrométricas de los ovipositores; se compararon por claves taxonómicas; se compararon con material de referencia del museo entomológico unab y se sistematizaron los respectivos datos de colección. como resultados se reconocieron 14 especies contenidas en seis grupos de especies y una especie de ubicación incierta: 1) grupo mucronota: a. mucronota stone, a. nunezae steyskal; 2) grupo grandis: a. grandis (macquart); 3) grupo spatulata: a. manihoti lima; 4) grupo pseudoparallela: a. limae stone, a. pallidipennis greene; 5) grupo serpentina: a. ornata aldrich, a. serpentina (wiedemann), a. striata schiner; 6) grupo fraterculus: a. bahiensis lima, a. distincta greene, a. fraterculus (wiedemann), a. obliqua (macquart); incertae sedis: a. rheediae stone. asimismo, en este estudio se recopilaron datos de localización geográfica del género para 22 municipios; también se reportan por primera vez para cundinamarca a. grandis, a. manihoti, a. mucronota, a. limae, a. ornata y a. serpentina. palabras clave adicionales: morfología, taxonomía, mosca de la fruta. abstract: the present study included a theoretical review of the morphology and taxonomy of the genus anastrepha. this study supports taxonomic recognition of anastrepha groups of species and species from the genus in the cundinamarca department (colombia). nine collections kept at different universities and research institutions in this department were thus visited. genitalia were extracted and prepared for microscopy to identify specimens deposited in these collections; micrometric measurements were taken of the ovipositors. the specimens were compared to taxonomic keys and unab’s entomological museum reference material. the collections’ respective data was systematised; 14 species were recognised contained in 6 groups of species and one incertae sedis species: mucronota group: a. mucronota stone, a. nunezae steyskal; grandis group: a. grandis (macquart); spatulata group: a. manihoti lima; pseudoparallela group: a. limae stone, a. pallidipennis greene; serpentina group: a. ornata aldrich, a. serpentina (wiedemann), a. striata schiner; fraterculus group: a. bahiensis lima, a. distincta greene, a. fraterculus (wiedemann), a. obliqua (macquart); incertae sedis: a. rheediae stone. data was also compiled regarding the geographical location of the genus for 22 municipalities in this study. a. grandis, a. manihoti, a. mucronota, a. limae, a. ornata and a. serpentine were registered for the first time in cundinamarca. additional key words: morphology, taxonomy, fruit flies. agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 102-111 fecha de recepción: 20 de octubre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 investigador, grupo sistemática de insectos agronomía, museo entomológico facultad de agronomía unab, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jomartineza@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, grupo sistemática de insectos agronomía, museo entomológico facultad de agronomía unab, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: fjsernac@unal.edu.co martínez y serna: identificación y localización geográfica de especies... 1032005 introducción la fruticultura ocupa hoy en día un renglón muy importante en la agricultura colombiana, gracias a la diversidad de ecosistemas propicios para la producción; además, este renglón de la agricultura se ha estimulado en el país debido al aumento en las demandas de los mercados internacionales por diferentes frutas tropicales (olarte, 1987). en colombia se estima un área de 12.000 ha sembrada en mango (mangifera indica) (anacardiaceae) (asohofrucol, 2005). este producto, que cuenta con una alta producción en el país, está siendo afectado por las moscas de la fruta anastrepha obliqua y a. fraterculus que causan daños a la producción y disminuyen los ingresos del productor. a. obliqua alcanza en el departamento de cundinamarca un nivel de infestación del 70% en mango (variedad tommy atkins), siendo una plaga limitante para la producción (baron, 2004). los frutales que se producen con fines de exportación tienen serios problemas con las moscas de la fruta, no sólo por los daños que causan en la pulpa de la fruta y en otras estructuras de interés para la comercialización, sino que además, los países importadores de fruta someten al país exportador a fuertes restricciones cuarentenarias si se detectan cargamentos infestados. las especies de anastrepha están distribuidas en la porción occidental del hemisferio a 27º latitud norte y 35º latitud sur, teniendo como límites máximos el norte de los estados unidos y al sur, el norte de argentina (hernández-ortiz y aluja, 1993; vélez, 1997). teniendo en cuenta el análisis de las 197 especies del género anastrepha reportadas en el continente americano, la mayor diversidad de especies la posee el sur del continente con una disminución a medida que aumenta la latitud norte (hernández-ortiz y aluja, 1993; hernández-ortiz, 2003; vélez, 1997; norrbom et al., 2000). en colombia, el género se encuentra distribuido en muchos pisos climáticos dependiendo del tipo de hospedero, pero por lo general, se ubica en zonas de clima templado y cálido (0 a 1.500 m.s.n.m.) que son los climas en los que se presenta la mayor diversidad de plantas frutales (núñez, 1981; vélez, 1997). con el fin de aportar en el conocimientos de la mosca de la fruta del género anastrepha (diptera: tephritidae) en el país, se desarrolló el presente estudio, el cual incluye un aparte introductorio sobre la morfología y la taxonomía del género, como soporte metodológico para realizar el reconocimiento taxonómico de los grupos especies y las especies del género presentes en el departamento de cundinamarca. taxonomía las moscas de las frutas se encuentran ubicadas taxonómicamente en el orden diptera, infraorden muscomorpha, superfamilia tephritoidea, familia tephritidae, subfamilia trypetinae, tribu toxotrypanini, género anastrepha (hernández-ortiz, 2003). familia tephritidae. tephritidae es la más grande de las familias que integran la superfamilia tephritoidea, de la cual se han descrito aproximadamente 4.257 especies pertenecientes a 471 géneros, ubicados en 3 subfamilias (hernández-ortiz, 2003). subfamilia trypetinae. la subfamilia trypetinae contiene en la actualidad 161 géneros; está compuesta por 8 tribus; de las cuales toxotrypanini, trypetini, adramini, carpomyini, dacini, ortalotrypatini, se conocen en américa (hernández-ortiz, 2003). tribu toxotrypanini. esta tribu está conformada por 3 géneros neotropicales anastrepha schiner, toxotrypana gerstaecker y hexachaeta loew (hernándezortiz, 2003). género anastrepha. es considerado el género más diverso de los tephritidae nativos de américa, presenta hasta la fecha un total de 197 especies descritas, que se ubican en 17 grupos especies y un grupo de especies de ubicación incierta (norrbom et al., 2000; hernándezortiz, 2003). martínez y serna (2004) elaboran un listado de 46 especies presentes en el territorio colombiano, a través de una extensa consulta de literatura nacional e internacional de publicaciones que involucran reportes del género en nuestro país. de las 197 especies solamente siete se consideran de importancia económica (hernández-ortiz y aluja, 1993); de éstas sólo cinco se presentan en colombia: a. grandis, a. fraterculus, a. obliqua, a. serpentina y a. striata (martínez y serna, 2004). morfología diagnóstica forma general del cuerpo. la cabeza presenta un par de antenas aristadas, tres ocelos dispuestos en triángulo, un par de ojos compuestos y una diversiagronomía colombiana 104 vol. 23 · no. 1 dad de sedas (figuras 1 y 2). el tórax es típico de diptera, con protórax y metatórax reducidos; mesotórax bien desarrollado con coloraciones café, negro, y amarillo; un par de alas con un patrón de coloración típica, con bandas de color café, negro, y amarillo; las bandas se disponen en forma de ‘v’ y ‘s’ y una banda que recorre el ala en su parte anterior desde la base hasta el ápice de la vena r1 (radial 1) denominada banda ‘c’; la vena m (media) presenta generalmente una curvatura apical (figura 5); los terguitos abdominales varían su color de amarillo uniforme a café oscuro con áreas amarillo pálido a blancuzcas; el segmento abdominal vii de las hembras presenta una fusión del uroterguito y uroesternito que forman una estructura cilíndrica denominada ‘syntergosternito’ o estuche del ovipositor, el cual presenta en su interior la membrana eversible, que en su parte dorsobasal cuenta con un conjunto de ganchos esclerosados denominado ‘rásper’ (figura 6) y en su parte apical contiene el ovipositor, el cual es bastante esclerotizado y algunas veces se muestra adornado con márgenes aserrados en el ápice (figura 6) (hernández-ortiz, 2001; korytkowski, 1997, 2001, 2003). cabeza. cabeza hemiesférica con un par de ojos compuestos que ocupan la mayor parte de ésta (figuras 1 y 2); en el vertex (vértice cefálico) se encuentra el triángulo ocelar del cual se desprenden un par de sedas ocelares generalmente débiles; detrás de los ocelos se insertan las sedas postocelares; en las áreas laterales del vertex se encuentra un par de sedas verticales externas y un par internas; en las áreas laterales de la frente se insertan las sedas frontales y dos pares de sedas orbitales, que pueden ser en algunas ocasiones sólo un par. como miembro de los schizophora presenta una sutura ptilinal la cual delimita un área que recibe el nombre de carena facial (figuras 1 y 2); igualmente, presenta un par de antenas tipo aristado conformadas por escafigura 1. cabeza de a. obliqua en vista frontal. figura 2. cabeza de a. obliqua en vista lateral (modificado de hernándezortiz, 1992). po, pedicelo y flagelo, este último adornado con una arista que por lo general es aguda y dirigida hacia la región ventral del insecto (figuras 1 y 2); las antenas pueden ser de diferentes tamaños pero no más largas que la margen oral. debajo de los ojos compuestos se martínez y serna: identificación y localización geográfica de especies... 1052005 encuentran las genas, las cuales tienen una seda denominada ‘seda genal’ (figuras 1 y 2) (zucchi, 1978; caraballo, 1981; mc alpine, 1981; hernándezortiz, 1992). tórax. el protórax y el metatórax son muy reducidos. en el metatórax se encuentran las coxas posteriores, el espiráculo dos y el balancín o halterio. el mesotórax se presenta bien desarrollado, con coloraciones que van de amarillo a café oscuro y un par de alas adornadas con bandas de coloración muy variada (figuras 3 y 4) (mc alpine, 1981). mesotórax. en la región dorsal del mesotórax se pueden encontrar varias áreas; el escuto, de color amarillo a café negrusco, el cual presenta una sutura en su parte anterior denominada ‘sutura transcutal’, delimitando las áreas presutural (anterior a la sutura) y postsutural (posterior a la sutura); luego se encuentra la sutura escuto-escutelar que separa el escuto del escutelo; el escutelo es de forma triangular. las sedas presentes en el dorso del tórax tienen importante valor taxonómico, pues allí se encuentran las sedas humerales, notopleurales, presuturales, postalares, intratares, supraalares, dorsocentrales, acrosticales y escutelares (figuras 3 y 4) (zucchi, 1978; caraballo, 1981; mc alpine, 1981; hernández-ortiz, 1992, 2001). la región pleural del mesotórax es la más desarrollada del pleurón torácico; en ella se encuentra el notopleurón, anaepisternón, anaepimerón, katepisternón e hipopleurón; cada esclerito de estos presenta sus respectivas sedas, las cuales son nombradas de igual forma que el esclerito que las contiene. la de mayor importación taxonómica, por su gran variabilidad es la seda katepisternal o esternopleural (figura 4) (zucchi, 1978; caraballo, 1981; hernández-ortiz, 1992; mc alpine, 1981). alas. las alas (figura 5) en anastrepha por lo general son de forma oval alargada; la vena subcostal presenta una figura 3. tórax anastrepha en vista dorsal. figura 4. tórax de a. obliqua en vista lateral. fuerte curvatura distal entre 60º y 90º, que se atenúa apicalmente; la vena media (m) se curva en el ápice antes de encontrarse con la vena costal. presenta tres bandas de color café, negras o amarillas, denominadas banda ‘c’, que recorre longitudinalmente el ala en su parte anterior, desde la base hasta el ápice de la vena radial 1 (r1), una banda ‘s’ y una banda ‘v’, con un brazo distal agronomía colombiana 106 vol. 23 · no. 1 y uno proximal. el desarrollo y disposición de estas bandas presenta bastante variabilidad, razón por la cual son utilizadas como carácteres de importante valor taxonómico. en algunas especies puede presentarse una fuerte fusión entre la banda s y la banda c de tal forma que no se presenta un área hialina en el ápice de la vena r1; así mismo, la banda en v puede presentar una reducción o ausencia del brazo externo (hernández-ortiz, 1992, 2001) (figura 5). abdomen. en las hembras se presentan seis segmentos pregenitales y un syntergosternito o segmento abdominal vii. los seis uroterguitos son placas bien desarrolladas de color variable (figuras 6 y 7). exhibe una amplia membrana flexible de color crema que separa los urotergitos de los uroesternitos. también presenta seis esternitos abdominales, los cuales son de menor tamaño que los uroterguitos. el segmento abdominal vii de las hembras posee una fusión del uroterguito y uroesternito la cual forma una estructura denominada ‘syntergosternito’, oviscapto o estuche del ovipositor, el cual presenta en su interior la membrana eversible, que en su parte dorsobasal cuenta con un grupo de ganchos esclerosados denominado ‘rásper’ y en su parte apical contiene el ovipositor o aculeus, figura 5. ala de a. obliqua (modificado de hernández-ortiz, 1992). figura 6. genitalia de la hembra de a. obliqua. a. dibujo del autor; b. modificado de korytkowski, 1997; a. longitud del segmento abdominal vii; b. longitud del ovipositor; c. longitud de la punta; d. ancho de la punta; e. ancho del margen aserrado; f. longitud del margen aserrado. el cual muestra una fuerte esclerotización y algunas veces se presenta adornado con márgenes aserrados en el ápice (zucchi, 1978; caraballo, 1981; hernández-ortiz, 1992; tigrero, 1998). taxonómicamente el ovipositor de las hembras tiene gran importancia. en el proceso de identificación es necesario poder determinar la forma, el ancho, la longitud total, la longitud de la punta y la forma y disposición de los márgenes aserrados (figura 6b). la genitalia del macho cuenta con un epandrio (uroterguito ix) bien desarrollado, extendido a modo de dos proyecciones relativamente amplias denominadas surstilos, fusionadas a su pared interna se encuentran dos placas interparamemartínez y serna: identificación y localización geográfica de especies... 1072005 rales, en cuyo ápice se localizan dos dientes o prensisedas. igualmente presenta un proctiger, el cual es una estructura globular y membranosa que contiene el orificio anal. el edeago es usualmente largo y curvado. en la porción basal se encuentra un anillo esclerosado denominado ‘basifalo’. el ápice del edeago se encuentra ensanchado constituyendo el distifalo, provisto de una vesícula ventrobasal denominada ‘lóbulo basal del distifalo’, cubierto de espículas en su extremo apical. el distifalo cuenta además con un esclerito interno de aspecto cilíndrico denominado esclerito del endofalo. en la porción ventral del distifalo se observa una proyección tubular membranosa, que en su interior presenta un esclerito en forma de t (hernández-ortiz, 1992; korytkowski 1997, 2001, 2003). materiales y métodos visita a colecciones la indagación se realizó en colecciones de insectos mantenidas en instituciones de cundinamarca que contienen especímenes colectados en este departamento colombiano: • museo entomológico, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia (unab), bogotá. • colección taxonómica nacional ‘luis maria murillo’ (ctni), bogotá. • colección de zoología (cn-mhn), instituto de ciencias naturales, universidad nacional de colombia, bogotá. • museo javeriano de historia natural ‘lorenzo uribe’ s.j. (mpuj), bogotá. • colección entomológica forestal universidad distrital ‘francisco josé de caldas’ (ef-udfjc), bogotá. • museo de historia natural universidad pedagógica nacional (mhnupn), bogotá. • colección biológica u.d.c.a., bogotá. • museo de la salle (mls), bogotá. • colección entomológica de la universidad de cundinamarca, fusagasugá. en estas colecciones se realizó la respectiva extracción de genitalias e identificación de los especímenes; así mismo, a partir de los datos de colección, se recuperó la mayor información posible, como datos de localización geográfica e información biológica. montaje de adultos en las instituciones que contenían muestras en alcohol se procedió a realizar el correspondiente montaje en alfileres entomológicos, de acuerdo a las normas establecidas para colecciones, colocándole sus respectivos rótulos de colección, datos de departamentos, municipios, veredas, altura sobre el nivel del mar, hospederos, fecha de colección y colector. para la identificación fue necesaria la observación general de los estados de carácter propuestos en las diferentes claves, pero sin duda una de las estructuras de mayor importancia es la genitalia femenina. para analizar esta estructura fue necesario desprender el segmento abdominal vii de las hembras, extraer el ovipositor y examinarlo bajo microscopio, con el fin de determinar las dimensiones del ovipositor, forma y disposición de los ganchos de la membrana eversible, ancho y longitud de la punta, y ancho y longitud de las márgenes aserradas (la forma de tomar estas medidas están explicadas en la figura 6). el procedimiento utilizado para la extracción del ovipositor fue el siguiente (tomado de caraballo, 1981; y de white y elson-harris, 1992): • se remueve el abdomen o el syntergosternito y se coloca en koh al 10%. • se deja durante medio día al 10% de koh a temperatura ambiente o a 9°c plancha durante 5-10 minutos. • después de 10 minutos el abdomen es removido del koh y transferido a la lámina porta objetos para el montaje (es necesario lavar con bastante agua para detener la reacción del koh). figura 7. genitalia del macho de a. obliqua. agronomía colombiana 108 vol. 23 · no. 1 • luego se separa el segmento vii del resto del abdomen. (la disección puede ser hecha sobre la lámina porta objetos utilizando dos agujas finas de disección y una pinza fina). • se presiona suavemente el segmento vii con un alfiler, el ovipositor sale de forma telescópica. • posteriormente al segmento vii y al ovipositor se les agregan algunas gotas de glicerina y se cubren con una laminilla para ser analizados bajo el microscopio. • finalmente las estructuras desprendidas (abdomen, segmento abdominal vii, y ovipositor) se preservan con glicerina en un microvial, que se clava debajo del espécimen, para que las estructuras separadas permanezcan con su respectivo espécimen; y así espécimen y su respectiva genitalia puedan ser revisadas posteriormente por otros especialistas. identificación de material para la identificación de los especímenes se utilizó estéreo-microscopio y microscopio con oculares micrométricos. esta labor se realizó adicionalmente con la ayuda de las siguientes claves de identificación: stone (1942), steyskal (1977), zucchi (1978), caraballo (1981, 2001), norrbom (1985, 2002) hernández-ortiz (1992, 2001), korytkowski, (1997, 2003). asimismo, se utilizaron algunas descripciones originales y las diagnosis de algunas trabajos regionales como los de korytkowski y ojeda (1968), zucchi (1978), caraballo (1981), tigrero, (1998), korytkowski (2001). las identificaciones de las especies se corroboraron a través de dos pasantias, una de ellas se realizó en el museo del instituto de zoología agrícola en maracay, estado aragua (venezuela), bajo la asesoría de la especialista dra. josefina caraballo; la otra pasantía se realizó en el museo entomológico de la universidad del valle, bajo la asesoría de la especialista dra. nancy carrejo. resultados y discusión se examinaron 376 especímenes y se logró el reconocimiento de un total de 18 especies pertenecientes a seis grupos de especies y dos especies de ubicación incierta (tabla 1), de las cuales a. nunezae, a. pallidipennis, a. striata, a. serpentina, a. bahiensis, a. distincta, a. fraterculus, a. obliqua y a. rheediae ya habían sido reportadas con anterioridad en el departamento. se reportan por primera vez en cundinamarca a. grandis, a. manihoti, a. mucronota, a. limae, a. ornata y a. serpentina en localidades definidas. de las 18 especies se recopilaron datos de localidad para 22 municipios pertenecientes a 8 provincias. los datos de colección con localidad sabana de bogotá, como los que contienen especímenes revisados de la especie a. fraterculus, se asume como de ocurrencia en las provincias sabana centro, sabana de occidente y el distrito capital (tabla 1). estos 22 municipios corresponden a un 19% de los municipios del departamento que comprende 118 municipios en 15 provincias. esta situación muestra con claridad que es necesario continuar en el reconocimiento del grupo, ya que no se conoce una distribución clara de este género en los diferentes municipios que comprenden el departamento. esta situación sugiere que es indispensable desarrollar una investigación a nivel nacional, que involucre herramientas de la taxonomía, para generar así un conocimiento básico sobre el género anastrepha, que permita desarrollar trabajos de manejo en las diferentes zonas frutícolas del país. después de revisar los nueve museos listados en la metodología, se determinó que los especímenes pertenecientes al género anastrepha sólo estaban concentrados en dos colecciones: la colección taxonómica nacional ‘luis maría murillo’ y el museo entomológico unab. la colección de zoología (cn-mhn), contiene 78 especímenes de los cuales sólo nueve son capturas del departamento de cundinamarca. el museo de historia natural de la universidad pedagógica nacional (mhnupn), contiene 13 especímenes y sólo uno capturado en cundinamarca. el museo javeriano de historia natural ‘lorenzo uribe’ s.j. (mpuj), sólo tiene dos espécienme del género, uno del departamento de antioquia y otro del tolima y la colección entomológica forestal universidad distrital ‘francisco josé de caldas’ (ef-udfjc) sólo contiene una hembra de a. fraterculus del municipio de pto. pinzón, departamento de boyacá. se encontraron tres especies de anastrepha con datos de colección de bogotá a los 2.600 m.s.n.m.: a. fraterculus, a. obliqua y a. striata. la primera tiene los siguientes datos de colección “bogotá, ex fruto manzana (boyacá?), jun 1986, i. zenner”. a partir de estos datos se puede suponer que las moscas fueron criadas de material obtenido en el departamento de boyacá; también fueron revisados otros especímenes de a. fraterculus de la sabana de bogotá, criados de frutos de durazno (prunus persica (l.) batsch (rosaceae)), especie reportada como planta hospedera de a. fraterculus. la especie a. obliqua en colombia se conoce como la mosca de mayor importancia en plantaciones de mango, ya que es un fuerte limitante de la producción; por esta razón martínez y serna: identificación y localización geográfica de especies... 1092005 se encuentra con frecuencia entre los 0 y 1.000 m.s.n.m. korytkowski (2001) expresa que los reportes para esta especie por encima de los 1.200 m.s.n.m. deben ser considerados como de rara ocurrencia. de a. obliqua se revisaron dos machos y una hembra que contienen los siguientes datos de colección “bogotá, universidad nacional-biología (n 4º 35’ 36’’ w 74º 04’ 51’’) 2.599 m.s.n.m., 20 jun 1990, d. motta (2 unab, n° cat. 101); 10 jun 1990, t. arango (1 unab, n° cat. 101);” para estos especímenes asume que fueron criados en los laboratorios de la universidad nacional, departamento de biología, a partir de frutos recibidos de otras localidades. de a. striata se revisaron dos hembras con datos de colección de bogotá; la existencia de esta especie a los 2.600 m.s.n.m. no sería rara si se tiene en cuenta que uno de sus hospederos es feijoa sellowiana (o. berg) (myrtaceae), reportada como planta hospedara por gallego y vélez (1992), planta que existen en la sabana de bogotá con mucha frecuencia. en un importante trabajo realizado por arévalo et al. (1997) encaminado al reconocimiento de las moscas de la fruta del departamento de antioquia, indican que a. striata y a. obliqua fueron capturadas desde los 0 hasta 2.500 m.s.n.m. y a. fraterculus fue capturada desde los 1. 000 a los 2.500 m.s.n.m. finalmente, no hay que desconocer que a las centrales de abasto llegan diariamente frutas que posiblemente contienen larvas de mosca y a partir de este material prosperan algunos individuos que no necesariamente estarían indicando la existencia de poblaciones establecidas a esta altura. la provincia del tequendama cuenta con municipios de gran importancia económica como anapoima, anolaima, cachipay, el colegio y la mesa, debido a que la oferta de frutales de esta zona es muy abundante y variada. por esta razón, durante largo tiempo, instituciones como el ica y la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, han adelantado muestreos durante largo tiempo para determinar la presencia de mosca de la fruta en esta zona; esta situación explica la gran cantidad de registros y de especímenes encontrados en las colecciones con datos de esta provincia del departamento. por otro lado, la zona brinda adecuadas condiciones climáticas para el desarrollo de plantas frutales alternas, que mantienen las especies de anastrepha tabla 1. municipios y provincias en las cuales fueron encontradas las especies y los grupos especies del género anastrepha. grupo especie especies de anastrepha municipio provincia grupo mucronota anastrepha mucronota stone, 1942 cachipay tequendama la mesa tequendama anastrepha nunezae steyskal, 1977 cachipay tequendama la mesa tequendama grupo grandis anastrepha grandis (macquart, 1846) la mesa tequendama grupo spatulata anastrepha manihoti lima, 1934 anapoima tequendama grupo pseudoparallela anastrepha limae stone, 1942 la mesa tequendama anastrepha pallidipennis greene, 1934 agua de dios alto magdalena anolaima tequendama fusagasugá sumapaz la mesa tequendama grupo serpentina anastrepha ornata aldrich, 1925 tena tequendama anastrepha serpentina (wiedemann, 1830) la mesa tequendama anastrepha striata schiner, 1868 anapoima tequendama bituima magdalena centro bogotá d. c. distrito capital cáqueza oriente el colegio tequendama girardot alto magdalena guayabetal oriente la mesa tequendama pacho rionegro zipacón sabana de occidente grupo fraterculus anastrepha bahiensis lima, 1937 cachipay tequendama anastrepha distincta greene, 1934 cachipay tequendama anastrepha fraterculus (wiedemann, 1830) la mesa tequendama anapoima tequendama anastrepha obliqua (macquart, 1835) anolaima tequendama bogotá d. c. distrito capital cachipay tequendama el colegio tequendama fusagasugá sumapaz la mesa tequendama san francisco gualiva silvania sumapaz sabana de bogotá d.c., sabana occidente, sabana centro apulo tequendama bituima magdalena centro bogotá d. c. distrito capital el colegio tequendama la mesa tequendama la vega gualivá san antonio del tequendama tequendama silvania sumapaz villeta gualivá incertae sedis anastrepha rheediae stone, 1942 cachipay tequendama agronomía colombiana 110 vol. 23 · no. 1 mientras no hay oferta de fruta para el desarrollo larval; tal es el caso de a. obliqua (macquart) que en ausencia de mango, sus poblaciones posiblemente permanecen en su hospedero nativo spondias sp. (anacardiaceae). muchos investigadores de la mosca de la fruta del género anastrepha coinciden en señalar que el estudio de los hospederos de este género es una herramienta fundamental para entender las relaciones evolutivas dentro de este grupo taxonómico. el reconocimiento de hospederos de mosca de la fruta se ha desarrollado en importantes investigaciones como las de olarte (1980), núñez (1981), yepes y vélez (1989), carrejo y gonzález (1994) entre otros, estos trabajos han sido muy interesantes ya que han aportado al reconocimiento de plantas hospederas de la mosca de la fruta, pero muy pocos se han encaminado al reconocimiento de hospederos alternos u hospederos nativos; con excepción de los trabajos de yepes y vélez (1989), que además de revisar plantaciones frutales de importancia económica, chequearon algunos hospederos silvestres, y en el trabajo de carrejo y gonzález (1983) en el cual también se revisaron hospederos silvestres e inclusive a partir de uno de ellos el coronillo bellucia pentamera (melastomataceae) se describió una nueva especie para la ciencia (a. coronilli). muchas de las especies del género anastrepha tienen la posibilidad de aprovechar los recursos de las plantas introducidas de la misma manera que de las plantas naturales (hernández-ortiz, 1992). por ejemplo, la especies a. obliqua tiene en las especies del género spondias sus posibles hospederos naturales; sin embargo, afectan con gran severidad las plantaciones de mango (planta introducida). esta situación muestra que algunas especies del género tienen la facilidad de obtener recursos en hospederos alternos; a pesar de esto el registro de los hospederos naturales es muy incipiente en nuestro país, ya que básicamente se han adelantado algunos trabajos dirigidos al conocimiento de especies de anastrepha sobre plantas frutales de importancia económica. por esta razón es de vital importancia para el país adelantar investigaciones que conduzcan al conocimiento de hospederos naturales. en el material que se revisó en las diferentes colecciones, salvo contadas excepciones, no se encontraron datos de colección que indicaran si fueron obtenidos a partir de algún fruto; esto indica que las capturas se realizan en su gran mayoría a partir de trampas. en muchas ocasiones esta situación ha generado interpretaciones erróneas de la información, ya que a partir de la captura de un individuo en una trampa no se puede hacer una relación con su hospedero. esta situación definitivamente resalta la urgencia de avanzar en el reconocimiento de las plantas hospederas y en un trabajo taxonómico del género para el país. en la colección taxonómica nacional ‘luis maria murillo’, se tuvo la oportunidad de revisar una caja que contenía especímenes de méxico pertenecientes a la especie a. ludens (loew) (dicha colección está organizada de tal manera que en cada caja se almacenan especímenes de un solo taxón). en esta misma caja se encontraban especímenes colombianos, en alcohol, que presumiblemente pertenecían a a. ludens (loew). los especímenes contienen los siguientes datos de colección: colombia. cundinamarca: cachipay, trampas cítricos, abr 1974, l. núñez (3 ctni, 358c; 358.33); una de las hembras se montó en alfiler, se le extrajo la genitalia y se determinó que pertenecían a la especie a. distincta greene. esto demuestra que al menos en el material revisado en las diferentes colecciones y en el material colectado durante varios años en la región del tequenadama, municipio de la mesa, no se encontró la especie a. ludens (loew). durante algunos años la universidad nacional de colombia ha adelantado en el municipio de la mesa varias investigaciones, en las cuales se han colectado muchos especímenes que permanecían almacenados en el museo entomológico unab. a partir de ese material se elaboró una colección de referencia con representantes de 27 especies del género anastrepha, 407 especímenes montados y rotulados, y más de 2.000 especímenes en alcohol, en su gran mayoría de la zona cundiboyacense. tratándose de un grupo de tanta importancia económica, es fundamental continuar con la implementación de una colección de referencia que contenga las especies del género, que abarque una cantidad representativa de municipios y, a su vez, contenga información acerca de sus plantas hospederas (en el caso de especímenes que sean criados a partir de frutas). agradecimientos por el suministro de importante información bibliográfica y su valiosa asesoría, se agradece a: dra. nancy carrejo (universidad del valle), dra. ligia núñez, dra. josefina caraballo (miza), dr. josé clavijo (miza), dr. francisco gonzález (ica), cef. asimismo, nuesmartínez y serna: identificación y localización geográfica de especies... 1112005 tra gratitud a las siguientes instituciones y colecciones entomológicas: unab, ctni, cn-mhn, mpuj, efudfjc, mhn-upn, udca, mls, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. literatura citada arévalo, p.; a. restrepo y g. areiza. 1997. las moscas de las frutas del género anastrepha schiner (diptera: tephritidae) en el departamento de antioquia (colombia). aconteceres entomológicos. medellín. pp. 271-282. asohofrucol. 2005. frutas y hortalizas de colombia. en: http://www.frutasyhortalizas.com.co/portal/business/product_view.php; consulta: febrero 2005. barón r. 2004. el proyecto moscas de la fruta en el tequendama: alianza entre la academia y el sector productivo. simposio moscas de las frutas. memorias xxxi congreso socolen. bogotá. pp. 193-196. caraballo, j. 1981. las moscas de las frutas del género anastrepha schiner (diptera: tephritidae) de venezuela. tesis de magister scientiarum en entomología. maracay, venezuela. 210 p. caraballo, j. 2001. diagnosis y clave pictórica para las especies del género anastrepha schiner, 1868 (diptera: tephritidae) de importancia económica en venezuela. entomotropica 6(3), 157-164. carrejo, n. y gonzález o. 1993. una nueva especie de anastrepha schiner, 1868 (diptera: tephritidae) de colombia. boletín del museo entomológico de la universidad del valle 1(2), 47-53. carrejo, n. y gonzález o. 1994. lista preliminar de las moscas de la fruta del género anastrepha (dip.: tephritidae) en el departamento del valle del cauca (cali, colombia). boletín del museo entomológico de la universidad del valle 1(1-2), 85-93. gallego f. y a. vélez. 1992. lista de insectos que afectan los principales cultivos, plantas forestales, animales domésticos y al hombre, en colombia. departamento de biología, universidad nacional de colombia, medellín. 142 p. hernández-ortiz, v. 1992. el género anastrepha schiner en méxico (diptera: tephritidae): taxonomía, distribución y sus plantas huéspedes. instituto de ecología, sociedad mexicana de entomología. xalapa, veracruz. 162 p. hernández-ortiz, v. 2001. taxonomía y aspectos biológicos de moscas de la fruta de importancia económica en el neotrópico. curso de mosca de las frutas. usda-ica. 24-28 de septiembre. bogotá. 62 p. hernández-ortiz, v. 2003. familia tephritidae: clasificación actual, relaciones filogenéticos y distribución de taxa americanos. pp. 11-23. en: memorias del xv curso internacional sobre moscas de la fruta, centro internacional de capacitación en moscas de la fruta, programa moscamed-moscafrut sagarpa-iica. metapa de domínguez, chiapas. 206 p. hernández-ortiz, v. y aluja, m. 1993. listado de especies del género neotropical anastrepha (diptera: tephritidae) con notas sobre su distribución y plantas hospederas. folia entomológica mexicana 88, 89-105. korytkowski, c. 1997. manual de identificación de mosca de la fruta. parte ii. género anastrepha schiner, 1868. universidad de panamá, vice-rectoría de investigación y post-grado, programa de maestría en entomología. panamá. 137 p. korytkowski, c. 2001. situación actual del genero anastrepha schiner, 1868 (diptera: tephritidae) en el perú. revista peruana de entomología 42, 97-158. korytkowski, c. 2003. manual de identificación de mosca de la fruta. parte ii. género anastrepha schiner, 1868. universidad de panamá, vice-rectoría de investigación y post-grado, programa de maestría en entomología. panamá. 136 p. korytkowski, c. y d. ojeda. 1968. especies del género anastrepha schiner 1868 en el nor-oeste peruano. revista peruana de entomología 11(1), 32-70. martínez, j. y f. serna. 2004. ¿se conocen las especies de anastrepha schiner (diptera: tephritidae) de colombia? memorias. xxxi congreso nacional de entomología. socolen, bogotá. pp. 163-172. mc alpine, j.f. 1981. chapter 2: morphology and terminology adults en: mc al`pine, j. f. (ed.). manual of neartic diptera vol.1. biosystematic research center, monograph 27. ottawa, pp. 9-63. norrbom, a.l. 1985. phylogenetic analysis and taxonomy of the cryptostrepha, daciformis, robusta, and schausi groups of anastrepha schiner (diptera: tephritidae). tesis de doctorado. pennsylvania state university. 355 p. norrbom, a.l. 2002. a revision of the anastrepha serpentina species group (diptera: tephritidae). proceedings of the entomological society of washington 104(2), 390-436. norrbom, a.l.; r.a. zucchi y v. hernández. 2000. chapter 12: phylogeny of the genus anastrepha and toxotrypana (trypetinae: toxotrypanini) based on morphology. pp. 299-342. en: aluja, m. y a. norrbom (eds.). fruit flies (tephritidae): phylogeny and evolution of behavior. crc press, washington d.c. 944 p. núñez l. 1981. contribución al reconocimiento de las moscas de las frutas (diptera: tephritidae) en colombia. revista ica 16(4), 173-179. olarte, w. 1980. dinámica poblacional del complejo constituido por las moscas de las frutas anastrepha striata sch. y anastrepha fraterculus wied. en el medio ecológico del sur de santander. departamento de biología. universidad central de santander, bucaramanga. 70 p. olarte, w. 1987. control integrado de las moscas de las frutas anastrepha spp. (diptera: tephritidae). revista colombiana de entomología 13(1), 12-18. steyskal, g.c. 1977. pictorical key to species of the genus anastrepha (diptera: tephritidae). the entomological society of washington, washington d.c. 35 p. stone, a. 1942. the fruit flies of the genus anastrepha. miscellaneous publication n° 439, u.s. department of agriculture. washington d.c. 112 p. tigrero, j. 1998. revisión de especies de moscas de la fruta presentes en el ecuador. facultad de ciencias agropecuarias, escuela politécnica del ejercito, sangolquí, ecuador. 55 p. vélez, r. 1997. anastrepha fraterculus (wiedemann), a. striata schiner y a. spp. diptera: tephritidae. pp. 418-430. en: plagas agrícolas de impacto económico en colombia: bionomía y manejo integrado. ediotorial universidad de antioquia, medellín. 482 p. white, i.m. y elson-harris, m.m. 1992. fruit flies of economic significance: their identification and bionomics. cab international, wallingford. pp. 24-29. yepes, r.f. y r. vélez. 1989. contribución al conocimiento de las moscas de las frutas (tephritidae) y sus parasitoides en el departamento de antioquia. revista facultad nacional de agronomía medellín 42(2), 73-98. zucchi, r.a. 1978. taxonomía das espécies de anastrepha schiner, 1868 (diptera, tephritidae) assinaladas no brasil. escola superior de agricultura «luiz de queiroz» tese para obtencao do titulo de doutor em entomologia. piracicaba, estado de sao paulo, brasil. 105 p. agronomia colombiana volumen 111nos. 1 -2 enero diciembre de 1986 isbn 958-95050 facultad de agronomia, sede bogota universidad nacional de colombia apartado aéreo 14490, bogotá, d.e. colombia contenido control biologico de la agalla de corona en plantas de crisantemo con la cepa k-84 de agrobacterium radiobacter var radiobacter (beijerinck & van delden) conn. gerardo garzón y germán arbelaez.............................................................. 5 la escoba de bruja en cacao, ciencia y tecnologia. germán tovar rodrlguez........................................................................... 15 informe preliminar sobre aspectos de la biologia del aliso (a/nus acuminata h.b.k.). emira garcés de granada, martha orozco de amézquita, marina correa de restrepo y jorge cogua suárez........................................................................ 31 utillzacion de especies silvestres diploides cultivadas en papa a fin de transferir resistencia a las heladas a la papa comun cultivada (so/anum tuberosum l.). nélson estrada ramos...... 39 formacion de mazorcas en diferentes nudos del eje de maiz ica v-510. héctor laverde pena, ramiro de la cruz y emiro rojas........... 63 tabla de vida y parametros poblacionales de tetranychus urticae koch. (acari: tetranychidae) sobre rosa sp. en condiciones de laboratorio. gabriel páramo, mauricio sánchez y darlo corredor......................................... 83 estudio comparativo de la genitalla de hembras de liriomyza huidobrensis (blanchard) y liriomyza trifolii (burgess) (diptera: agromizidae) pablo saray m., judlth sarmiento c. y alfredo acosta g. 97 algunos conceptos sobre la resistencia por antixenosis (preferencia o no preferencia) del arroz al insecto sogatodes ortztaot« (muir) vector de la enfermedad virosa hoja blanca. luis zuluaga........................................................................................... 105 el problema de la calidad en oryzica-2. hernando alfonso cortina guerrero............................................................. 109 agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolucion numero 000852 isbn 958-95050 rector: marco palacios rozo decano: german arbelaez torres jefe de redaccion: luis armando bermudez g. comite editor :german arbelaez t. darlo corredor p. jesus emilio luque z. luis gonzaga zuluaga m. agronomia colombiana es una revista de carécter clentlflco y técnico, de aparición semestral, con el objeto de divulgar los resultados de la investigación que, tanto profesores como estudiantes, realizan a través de los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y necasarlamente no reflejan el criterio dela facultad de agronomla, bogoté. impreso en la empresa editorial universidad nacional agronomía 23-2. 2005.pdf fisiología poscosecha en frutos de dos cultivares de feijoa (acca sellowiana o. berg burret) sometidos a un tratamiento cuarentenario de frío postharvest physiology of two pineapple guava (feijoa) fruit (acca sellowiana o. berg burret) cultivars submitted to cold quarantine treatment j. katerine valderrama1, gerhard fischer2 y miguel s. serrano3 resumen: se evaluó el tratamiento cuarentenario t-107-b (1,67 ºc por 22 d) sobre la calidad y vida poscosecha de dos cultivares de feijoa. se utilizaron los cultivares ‘cenaf 41’ y ‘cenaf 8-4’. los frutos sometidos al tratamiento se compararon con frutos almacenados a 19,0 ºc, simulando transporte y comercialización. durante el tratamiento se registró la temperatura interna de frutos. se evaluó el comportamiento fisiológico y químico antes y después del tratamiento. la tasa respiratoria mostró la tendencia de un fruto climatérico. el contenido de sólidos solubles y el ph aumentaron y la acidez titulable disminuyó a través del tiempo. los frutos con y sin el tratamiento tuvieron un comportamiento poscosecha muy similar en el proceso de comercialización y vida de anaquel. palabras claves adicionales: respiración, grados brix, acidez, exportación, anastrepha fraterculus, usdaaphis abstract: quarantine treatment t-107-b (1.67 oc for 22 d) was tested on two pineapple guava cultivars’ quality and shelf life. two cultivars (‘cenaf 41’ and cenaf 8-4’) were used. fruit which had been subjected to cold quarantine treatment was compared with fruit maintained at ambient temperature (19.0 ºc), simulating conditions during transport and sale. the fruits’ internal temperature was recorded during treatment. fruit was chemically and physiologically analysed before and after the cold quarantine treatment. respiration rate presented typical climacteric behaviour. the amount of soluble solids and ph increased whilst titratable acidity decreased. in all cases, the cold quarantine treatment had no detectable effect on the organoleptic properties of fruit from both cultivars. fruit undergoing quarantine treatment and controls showed similar post-harvest behaviour when transport and sale conditions were simulated. additional key words: respiration, brix degrees, acidity, exportation, anastrepha fraterculus, usda-aphis fecha de recepción: 25 de agosto de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: kvalderrama1@yahoo.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gfischer@unal.edu.co 3 entomólogo, compañía agrícola colombiana, bogotá. e-mail: miguel.serrano@monsanto.com introducción la feijoa (acca sellowiana o. berg burret) es una fruta con una amplia expectativa en los mercados nacionales e internacionales, por sus propiedades nutricionales y características organolépticas. en colombia, se estima un área sembrada de 450 ha, distribuidas en los departamentos de boyacá, cundinamarca, caldas, antioquia y nariño (benavides y mora, 2003). investigaciones en el cultivo lograron definir los cultivares de mayor productividad y rendimiento, ‘cenaf 41’ y ‘cenaf 8-4’ (quintero, 2003; ramírez, 1997). se trata de un cultivo que presenta una ventaja para colombia, que, como país tropical, puede garantizar un suministro constante a los países demandantes durante todo el año; sin embargo, existen limitaciones para la producción y exportación debido a la alta incidencia de plagas. las principales plagas son las moscas de la fruta (díptera: tephritidae), que incluyen especies de mucha importancia económica, no sólo por ocasionar daño directo a la fruta al consumir la pulpa y deteriorar su calidad, sino también por las restricciones cuarentenaagronomía colombiana 23(2): 276-282, 2005 valderrama et al.: fisiología poscosecha en frutos... 2772005 rias (benavides y mora, 2003). la exportación de feijoa se podría ver afectada por la presencia de anastrepha fraterculus, anastrepha spp. y ceratitis capitata (flórez, 2003). las moscas de la fruta tephritidae son la mayor plaga hortifrutícola y probablemente el principal grupo de plagas cuarentenarias en el mundo (hallman, 1997). los riesgos de extender plagas y enfermedades hacia los demás países, junto con el volumen creciente de productos en fresco que se movilizan en el ámbito comercial, hacen necesario el estudio de los posibles riesgos y medidas de mitigación que se emplean para facilitar el comercio, como técnicas de poscosecha para el control de insectos, incluyendo el uso de temperaturas extremas en tratamientos cuarentenarios (mangan y hallman, 1997). las frutas son sometidas a tratamientos cuarentenarios, transportadas y empacadas bajo sistemas que reducen el riesgo de infestación hasta niveles despreciables (sharp y hallman, 1994). hay dos objetivos de un tratamiento cuarentenario que pueden ser difíciles de reconciliar: primero, controlar todas las plagas en el producto, y segundo, no dañar significativamente el producto con el tratamiento (hallman, 1991). aunque controlar las plagas no es gran problema, hacerlo sin dañar la calidad del producto con frecuencia lo es. por esta razón es importante probar un tratamiento cuarentenario que elimine las plagas pero que a la vez no dañe la calidad del producto. por lo anterior, para exportadores y para los intereses del país en general no es suficiente cumplir con estos requerimientos, sino también garantizar la calidad del producto hasta llegar a manos del consumidor final. se analizó el efecto del tratamiento cuarentenario en frío t-107-b sobre la poscosecha de dos cultivares de feijoa, evaluando la calidad y vida útil de los frutos y simulando condiciones de transporte y comercialización. materiales y métodos se utilizaron frutos de feijoa de los cultivares ‘cenaf 41’ y ‘cenaf 8-4’ provenientes de la vega (cundinamarca), ubicada a 04° 39’ latitud norte y 71° 57’ longitud oeste. los frutos se seleccionaron con características ideales para exportación, homogenizando el tamaño, el peso y el grado de madurez. el empaque se realizó en bandejas de cartón (35 x 27 x 8 cm) utilizadas para el embalaje de frutas para exportación, con aproximadamente 2,5 kg de fruta (26-28 frutos/bandeja). tratamiento cuarentenario se analizó el efecto de la opción 3 del tratamiento cuarentenario en frío t-107-b, con 1,67 oc durante 22 d (united states department of agriculture [usda], 2002), sobre la calidad y la poscosecha de feijoas. se usaron cámaras de frío estefano ltda. (bogotá, colombia) con temperatura y humedad relativa controladas. la temperatura se ajustó a 1,0 ± 0,54 oc y la humedad relativa (hr) a 92% ± 3,2%. se registró la temperatura y la hr dentro de la cámara con minidataloggers testoterm 175® (alemania) y la temperatura interna de los frutos con testo-term 175-t1® (alemania) de un canal de temperatura con sensor interno, modelo 0563 1754, y una sonda testo ip-65 de 12 cm (-60 a 400 °c), modelo 0602 2292. las bandejas con frutos de los cultivares ‘cenaf 41’ y ‘cenaf 8-4’ se introdujeron en las cámaras, se sometieron a un preenfriamiento de 12 h, con temperatura inicial de 4 ºc, que se disminuyó gradualmente hasta estabilizarse en 1,6 ºc, y se inició el tratamiento cuarentenario. simultáneamente, como testigos sin tratamiento, se almacenaron frutos de ‘cenaf 41’ y de ‘cenaf 8-4’ a temperatura ambiente (19,0 ± 1,6 ºc y hr de 66% ± 9%). se realizaron evaluaciones fisiológicas y químicas el día cero (0) al iniciar el tratamiento y el día 22 una vez finalizado el tratamiento cuarentenario; los frutos almacenados a temperatura ambiente se evaluaron todos los días hasta que la vida útil de los frutos lo permitió. se efectuó una simulación de transporte por vía marítima, para el que se realiza el tratamiento cuarentenario desde colombia hasta el puerto de destino y, posterior al tratamiento, se simuló la comercialización y la vida en anaquel. la fruta se almacenó 36 h a 3,0 ± 1,0 °c; 8 h a 12 ± 1,0 °c; 48 h a 3,0 ± 1,0 °c; 8 h a12 ± 1,0 °c y 24 h a 4,0 ± 1,0 °c; el tiempo restante –la vida en anaquel–, a 12,0 ± 0,5 ºc. tasa respiratoria la tasa respiratoria se determinó mediante análisis de producción de co 2 , con muestras de 200 g de fruta introducidas durante 30 min en cámaras de respiración. se utilizó un cromatógrafo de gases hewlett packard 5890 con columna super qplot (30 m x 0,53 mm) de fase estacionaria carbosieve s-ii, equipado con detector de conductividad térmica. se empleó helio como gas de arrastre y se inyectó al equipo una muestra de gas de 1 ml por cada uno de los tratamientos. 278 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana sólidos solubles totales los sólidos solubles totales (sst) se midieron utilizando jugo de feijoas con un refractómetro abbe y se expresaron como grados brix, con escala de 0 a 32 º. acidez titulable el índice de acidez se evaluó en 5 g de jugo de feijoa con titulaciones potenciométricas con naoh hasta ph 8,2. como indicador se utilizó fenolftaleína y se expresó como porcentaje de ácido cítrico. se calculó como % acidez = a ∙ b ∙ c ∙ (100) ∙ d-1, en donde: a es el volumen de naoh; b, la normalidad de naoh (en este caso, 0,097 meq ∙ ml-1); c, el peso equivalente expresado en gramos del ácido predominante en el fruto (ácido cítrico, 0,064 g ∙ meq-1) y d, el peso en gramos de la muestra utilizada (en este caso, 5 g). se utilizó un diseño completamente al azar con cuatro tratamientos y tres repeticiones, con frutos de los cultivares ‘cenaf 41’ y ‘cenaf 8-4’ sometidos al tratamiento cuarentenario y frutos almacenados a temperatura de 19 °c (tratamientos de control). se realizó un arreglo factorial de 2 x 2 y contrastes ortogonales con = 0,05% para determinar el efecto de la temperatura. el análisis de datos se realizó usando el paquete estadístico sas v. 8.2 (sas institute). tion service– (usda, 2002); en este caso se presentó un pico de 1,69 ºc en el día 8, aunque también se presentaron temperaturas muy bajas durante el tiempo de almacenamiento. el fruto resistió bien estas condiciones, lo que es un buen indicador del comportamiento de la fruta al ser sometida al tratamiento cuarentenario en condiciones reales. según mcgregor (1987), la feijoa presenta daños por frío al almacenarse a temperaturas menores a 5 ºc; sin embargo, con los resultados obtenidos se puede afirmar que la fruta soporta almacenamientos con temperatura cercana a 0 ºc. los frutos almacenados a temperatura ambiente (19,0 ± 1,6 ºc) tuvieron una vida útil de 16 d, manteniendo buena calidad. tasa respiratoria la tasa respiratoria en los frutos de feijoa (figura 1) muestra la tendencia de los frutos climatéricos, caracterizados por un incremento en la tasa de producción de co 2 y de etileno hasta alcanzar, después del tratamiento cuarentenario, un pico máximo entre los días 24 y 26 y, luego, por el respectivo descenso en la etapa de entrada a la senescencia del fruto (kader, 2002). según ramírez (1997), tauta (1997) y galvis (2003), la feijoa es un fruto climatérico, confirmado con los resultados obtenidos. los frutos sometidos al tratamiento cuarentenario presentaron una disminución en la tasa respiratoria durante el tratamiento cuarentenario de frío (días 0 a 22). los frutos disminuyeron su actividad metabólica, lo cual retardó notablemente los procesos figura 1. tasa respiratoria de frutos de dos cultivares de feijoa, antes del tratamiento cuarentenario (día 0) y después (día 22 y siguientes) en la simulación de transporte. n = 12 por día. las barras indican la desviación estándar. resultados y discusión tratamiento cuarentenario al evaluar los frutos al término del tratamiento cuarentenario, el estado del producto fue bueno, no se observaron signos o síntomas de enfermedades o daños visibles por frío. la simulación de transporte y comercialización se desarrolló en un período de 29 d, tiempo en el que los frutos mantuvieron la calidad de consumo. el total de vida útil para los frutos fue 51 d. los valores de temperatura almacenados por los sensores registraron un valor máximo de 1,69 ºc y un mínimo de 0,8 ºc, en promedio 1,2 ± 0,18 ºc. uno de los principales requisitos para la aprobación del tratamiento cuarentenario es que no supere 1,67 ºc, temperatura exigida por el aphis –siglas en inglés de animal and plant health inspecvalderrama et al.: fisiología poscosecha en frutos... 2792005 normales que implican el avance de la madurez, ya que la baja temperatura a la que se expuso la fruta redujo los niveles de respiración. la temperatura es un parámetro muy influyente porque afecta la velocidad de los procesos metabólicos (wills et al., 1998), de allí que la velocidad de maduración baja proporcionalmente al disminuir la temperatura (restrepo, 2000). al iniciar la simulación de transporte (día 22) después del tratamiento cuarentenario, se observó un aumento en las tasas respiratorias de los frutos de ambos cultivares, alcanzando su nivel máximo (pico climatérico) en el día 26. posteriormente se observó una disminución, mostrando una maduración lenta. el comportamiento respiratorio de los frutos de feijoa depende principalmente de la temperatura de almacenamiento y en menor grado del cultivar. los frutos almacenados a 19,0 ºc presentan el pico climatérico en el día 5 para ambos cultivares (figura 2). después del máximo climaterio, el proceso de maduración fue más rápido, comparado con las tasas respiratorias de los frutos sometidos al tratamiento cuarentenario, haciendo que los frutos aceleraran la senescencia y perecieran. los frutos que maduran relativamente rápido siguen un comportamiento climatérico (azcón-bieto y talón, 1993), en el que normalmente la respiración desciende con lentitud hasta valores más bajos. para el comercializador esto representa una ventaja del tratamiento cuarentenario, en términos de buena calidad por un largo periodo de tiempo (hasta 51 d). en los frutos almacenados a 19,0 ºc se observó lo contrario, ya que la senescencia se presentó rápidamente y se obtuvo una vida útil de sólo 16 d. se puede decir que el estrés generado en los frutos por la cosecha hace que soporten una elevada actividad metabólica al inicio de la vida poscosecha (guarinoni, 2000), lo que determina su vida comercial. si se considera que la tasa de deterioro de los productos agrícolas es generalmente proporcional a la tasa respiratoria, se puede afirmar con base en los resultados que los frutos sometidos al tratamiento cuarentenario maduran a una velocidad menor que los frutos almacenados a temperatura ambiente. el aumento de la vida en almacenamiento de las frutas al usar bajas temperaturas se basa en la disminución de la tasa respiratoria de éstas, que, a su vez, reduce la velocidad de la actividad enzimática (hatton, 1990) haciendo que se prolongue su vida útil. sólidos solubles totales el contenido de sst, medido en grados brix, presenta una tendencia que aumenta con el tiempo (figura 3). el aumento de los sst se refleja, entre otros, por la maduración. el contenido de sst está constituido por 85%-95% de azúcares (fischer y martínez, 1999). el aumento de azúcares es producto de la hidrólisis de almidón y/o síntesis de sacarosa y la oxidación de ácidos, consumidos en la respiración (desdoblamiento de sustancias de reserva) (hernández, 2001). la medida de figura 2. tasa respiratoria de frutos de frutos de dos cultivares de feijoa almacenados a 19,0 °c. n = 12 por día. las barras indican la desviación estándar. sst se encuentra asociada con los azúcares disueltos en el jugo celular. la feijoa presenta niveles altos de almidón que se hidroliza durante la maduración y su primera consecuencia es el aumento de los grados brix (galvis, 2003). al inicio del tratamiento cuarentenario, los frutos presentaron entre 7,3 y 7,7 ºbrix; durante el tratamiento, desde el inicio (día 0) hasta finalizarlo (día 22), los frutos no presentaron cambios estadísticamente significativos; en el intervalo entre los días 24 y 28, no hubo variación de los grados brix en los frutos de los dos cultivares, coincidiendo este período con el pico climatérico (figura 1). este comportamiento se puede atribuir a que, en el aumento de la intensidad respiratoria, una parte de los azúcares se está utilizando en el proceso respiratorio (wills et al., 1998). 280 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana posterior al día 28, se observó un aumento en los sst para frutos de los dos cultivares, variando entre 8,7 y 9,5 ºbrix, hasta finalizar su vida útil, obteniendo la mayor acumulación de azúcares. en los frutos almacenados a 19,0 °c aumentaron los grados brix durante el almacenamiento (figura 4). según galvis (2003), a medida que avanza la maduración natural en los frutos de feijoa, se hidrolizan los almidones presentes y/o aumenta la síntesis de sacarosa para formar los azúcares simples, con el consiguiente aumento de los sst, o grados brix. los frutos sometidos al tratamiento cuarentenario presentan una menor acumulación de grados brix, comparados con los frutos almacenados a temperatura ambiente. según wills et al. (1998), esto se debe a que, cuando la intensidad respiratoria aumenta, los sst disminuyen porque una parte de azúcares se está utilizando en el proceso respiratorio; sin embargo, cabe anotar que muchas veces la síntesis de azúcares es mayor a la cantidad gastada en la respiración. se deduce que la modificación en el metabolismo ocasionado por la baja temperatura cambia el proceso de maduración haciéndolo más lento y, por consiguiente, procesos figura 3. comportamiento de los sólidos solubles totales de frutos de dos cultivares de feijoa, antes del tratamiento cuarentenario (día 0) y después (día 22 y siguientes) en la simulación de transporte. n = 12 por día. las barras indican la desviación estándar. figura 4. comportamiento de los sólidos solubles totales de frutos de dos cultivares de feijoa almacenados a 19,0 °c, n = 12 por día. las barras indican la desviación estándar. como el desdoblamiento de almidones para la producción de azúcares se ven disminuidos. acidez titulable los niveles de acidez disminuyen a medida que avanza la maduración de la feijoa (figura 5). los principales ácidos presentes en la pulpa del fruto de feijoa son el ácido cítrico (9,84 g ∙ 100 g-1), el ácido málico (1,72 g ∙ 100 g-1) y el ácido succínico (0,49 g ∙ 100 g-1) (galvis, 2003), predominando el cítrico. durante el tratamiento cuarentenario se observó una disminución en el porcentaje de ácido para los dos cultivares. en la figura 5, el ácido cítrico muestra tendencia a disminuir durante la simulación de transporte, lo que indica que en la feijoa éste es un substrato respiratorio muy importante. así mismo, los frutos refrigerados a 1,2 °c presentan una menor disminución de la acidez titulable, demostrando que el tratamiento cuarentenario tiene efectos positivos en la respiración por la disminución del desdoblamiento de los ácidos orgánicos, importantes además para que el fruto resista el estrés por frío en el almacenamiento y los ataques por insectos y hongos (wills et al., 1998). en los frutos almacenados a temperatura ambiente (figura 6) se presentó la misma valderrama et al.: fisiología poscosecha en frutos... 2812005 y continúa su maduración; ésta se ve afectada por una serie de procesos en el catabolismo (degradación), que producen energía y consumen oxígeno, y en el anabolismo, que sintetizan moléculas complejas y consumen energía. el proceso por el cual las reservas nutritivas (almidones y azúcares) se convierten en energía es la respiración. dado que el resultado final de la actividad respiratoria es el deterioro y la senescencia del fruto, es deseable mantener su tasa de respiración lo más baja posible, y para esto el almacenamiento en frío juega un papel muy importante. en este trabajo, durante la fase posclimatérica, con una disminución típica del metabolismo de los frutos, no se evidenciaron diferencias entre los frutos sometidos al tratamiento de frío en la simulación de transporte y los almacenados a temperatura ambiente (19,0 ºc). la maduración se caracteriza por una serie de transformaciones químicas que determinan cambios de sabor, consistencia, color y aroma. algunos de estos cambios pueden ser detectados para observar o analizar transformaciones en pigmentos, pectinas, carbohidratos, ácidos, taninos, etc., y finalmente se llega a un estado de desorganización y muerte de las células (wills et al., 1998). las bajas temperaturas retardan diversas actividades metabólicas en los frutos, haciendo que se prolongue su vida útil. por debajo de la temperatura crítica, el retardo de algunas reacciones produce la acumulación de metabolitos propios de éstas, dando lugar a una disfunción celular que afecta la integridad de su estructura y, por tanto, genera un colapso en su funcionamiento (restrepo, 2000). de acuerdo con hernández (2001), los frutos de algunas mirtáceas figura 5. comportamiento de la acidez titulable de dos cultivares de feijoa, antes del tratamiento cuarentenario (día 0) y después (día 22 y días siguientes), en la simulación de transporte. n = 12 por día. las barras indican la desviación estándar. figura 6. comportamiento de la acidez titulable de frutos de dos cultivares de feijoa almacenados a 19,0 °c. n = 12 por día. las barras indican la desviación estándar. tendencia pero con mayor velocidad, debido a la temperatura. los frutos de feijoa se tornaron menos ácidos con el transcurso del tiempo debido a la utilización de ácidos orgánicos como sustrato respiratorio y como esqueletos de carbono para la síntesis de nuevos compuestos durante la maduración (kays, 1997). la mayoría de los frutos climatéricos tienen un desarrollo y una maduración que hacen que su metabolismo prosiga después de la cosecha: una vez el fruto es cosechado, metaboliza sus propias reservas (restrepo, 2000) con patrón respiratorio climatérico desdoblan de manera rápida sus reservas (ácidos orgánicos) durante el máximo respiratorio, como respuesta al incremento del metabolismo y, en consecuencia, aumentan los sólidos solubles totales y la acidez titulable. conclusiones los frutos soportaron adecuadamente el tratamiento cuarentenario t-107-b, conservando la calidad de consumo por un largo período de tiempo (51 d). las feijoas 282 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana después del tratamiento en frío siguieron su ritmo normal de maduración, como lo indica el pico climatérico, característico para este fruto. después del tratamiento, los frutos de ambos cultivares mantuvieron las características iniciales de color verde homogéneo, conservaron el brillo y no presentaron manchas. la calidad del fruto se asocia con su comportamiento respiratorio, pues su máximo en la tasa de producción de co 2 coincide con un máximo en la calidad organoléptica del fruto; el descenso posterior en la tasa de respiración representa el inicio de la senescencia, y su calidad organoléptica decae en la misma medida. los frutos con y sin el tratamiento cuarentenario tienen un comportamiento fisiológico y químico similar durante el proceso de comercialización y la vida en anaquel. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos al centro de excelencia fitosanitaria (cef), por su colaboración y orientación, y a las empresas disfruta las feijoas (bogotá) y exoticland fruits ltda. (chía, cundinamarca), por su contribución y aportes al desarrollo de este trabajo. literatura citada azcón-bieto, j. y m. talón. 1993. fisiología y bioquímica vegetal. primera edición. editorial interamericana, mcgraw–hill, madrid. 581 p. benavides, m. y h. mora. 2003. problemática del complejo moscas de la fruta (diptera: tepritidae) y otras plagas de importancia económica en el cultivo de la feijoa. pp. 73-85. en: fischer, g., d. miranda, g. cayón y m. mazorra (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca selloviana berg). produmedios, bogotá. 152 p. fischer, g. y o. martínez. 1999. calidad y madurez de la uchuva (physalis peruviana) en relación a la coloración del fruto. agronomía colombiana 16(1-3), 35-39. flórez, e. 2003. requerimientos legales para la exportación de feijoa hacia los estados unidos de norteamérica. pp. 147-152. en: fischer, g., d. miranda, g. cayón y m. mazorra (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca selloviana berg). produmedios, bogotá. 152 p. galvis, a. 2003. manejo de la cosecha y poscosecha de la feijoa. pp. 111-123. en: fischer, g., d. miranda, g. cayón y m. mazorra (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca selloviana berg). produmedios, bogotá. 152 p. guarinoni, a. 2000. efecto del estado de madurez de los frutos a la cosecha sobre su conservación. pp. 29-37. en: memorias segundo congreso iberoamericano de tecnología, poscosecha y agroexportaciones. tercer simposio sobre control de fisiopatías en frutas durante el almacenamiento en frío. universidad nacional de colombia, bogotá. 104 p. hallman, g.j. 1991. tratamientos cuarentenarios para plagas de plantas y frutas de exportación. miscelánea, sociedad colombiana de entomología (socolen) 21, 5-7. hallman, g.j. 1997. mortality of mexican fruit fly (diptera: tephritidae) inmatures in coated grapefruits. florida entomologist 80(3), 324-328. hatton, t. 1990. reduction of chilling injury with temperature manipulation. pp. 269280. en: wang, c.y. (ed.). chilling injury of horticultural crops. crc press, boca raton, fl. hernández, m.s. 2001. conservación del fruto del arazá (eugenia stipitata) durante la poscosecha mediante la aplicación de diferentes técnicas. tesis de doctorado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. kader, a.a. 2002. standardization and inspection of fresh fruits and vegetables. pp. 287-314. en: kader, a.a. (ed.). postharvest technology of horticultural crops. third edition. university of california. division of agriculture and natural resources, oakland, ca. 535 p. kays, s. 1997. postharvest physiology of perishable plant products. exon press, georgia. 532 p. mangan, r.l. y g.j. hallman. 1997. temperature treatments for quarantine security: new aproaches for fresh commodities. en: hallman, g.j. y d.l. denlinger (eds.). thermal sensitivity in insects and application in integrated pest management. boulder westview press. mcgregor, b. 1987. manual de transporte de productos tropicales. departamento de agricultura de los estados unidos. oficina de transporte. washington d.c. 148 p. quintero, o. 2003. selección de cultivares, manejo del cultivo y regulación de cosechas de feijoa. pp. 49-71. en: fischer, g., d. miranda, g. cayón y m. mazorra (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca selloviana berg). produmedios, bogotá. 152 p. ramírez, o.p. 1997. contribución a la selección de dos cultivares de feijoa (acca sellowiana berg) mediante análisis sensorial y estudio en frigoconservación. trabajo de grado. facultad de ingeniería de producción agroindustrial, universidad de la sabana, bogotá. restrepo, l.p. 2000. inhibición de los daños por frío en frutas tropicales. pp. 39-46. en: memorias segundo congreso iberoamericano de tecnología, poscosecha y agroexportaciones. tercer simposio sobre control de fisiopatías en frutas durante el almacenamiento en frío. universidad nacional de colombia, bogotá. 104 p. tauta, s.x. 1997. incidencia de factores de cosecha sobre la respiración de un cultivar preseleccionado de feijoa. (acca selloviana b.). trabajo de grado. facultad de ingeniería de producción agroindustrial, universidad de la sabana, bogotá. united states department of agriculture (usda). 2002. treatment manual. united states department of agriculture, animal and plant health inspection service, washington d.c. wills, r., b. mcglasson, d. graham y d. joyce. 1998. postharvest: an introduction to the physiology and handling of fruit, vegetables and ornamentals. cab publishing, wallingford, uk. pp. 15-50. agronom(a colombiana. 1990. volumen 7:17-25 estudios preliminares para la propagacion clonal "in vitro" de mora (rubus glaucus l.)1 amparo ramirez del castill02 y antonio angarita zerda3 resumen. con el objeto de obtener in vitro plántulas de mora (rubus g/aucus l.) que permitan adelantar la micropropagación de la especie, se obtuvieron yemas axilares activas de plantas de mora cultivadas en invernadero. dichos explantes fueron llevados a" tubo de ensayo, despuésde eliminar primordios foliares más'externos. se encontró que una inmersión en hipoclorito de sodio al 0,50/0 por cinco minutos dio el mejor resultado para desinfección: concentraciones y tiempos mayores no promueven supervivencia del explante. en segundotérmino sedefinió el uso del mejor antioxidante, ya que se detectó un proceso de oxidación generalizado desde el inicio del cultivo in vitro. al probar varios antioxidantes y clases de sustratos se determinó como el mejor antioxidante el ácido ascórbico (100 ppm) adicionado a la solución nutritiva y como mejor sustrato el líquido sobre papel. se realizaron ensayos con el objeto de obtener un balance hormonal óptimo. se probó el efecto de kinetina y la bap en diferentes concentraciones adicionadas a un medio básico ms suplementado con ana (0,1 ppm); calificando desarrollo de ptántula, número de follolos y presenciade callo; se determinó la bap (2ppm) como responsable del mejor resultado. en el siguiente ensayo se probó interacción citoqulninagiberelina; los mejores resultados se obtuvieron con ag3 (1ppm) y bap (2ppm). pos1 adaptacibn de la tesis de grado presentada por el autor principal para optar el título de magister scienti~ en el programa de estudios para graduados de la facultad de agronomla. universidad nacional de colombia, bogotá, d.e. 2 investigedora adscrita a la sección de investigaciones de la estaclbn la florida. inderena. 3 profesor asociado de la facultad de agronomla de la universidad nacional de colombia. bogotá, d.e. a.a. 14490. teriormente se planteó un ensayo con el objeto de obtener tallos verdaderos y brotes múltiples, para lo cual sequiso probar ala en interacción con las hormonas anterior· mente probadas, con concentraciones de ala de 0.1 ppm, bap (2ppm) y ag3 (1ppm) obteniendo como resultado de esta interacción plántulas óptimas para mlcropropeqación. los datos de la valoración de desarro110 de las plántulas, brotes múltiples, tallo verdadero, número de folíolos, presencia o no de callos, presenciao ausenciade raíces, fueron analizados estadísticamente con base en un diseño completamente al azar y contrastes ortogonales lo que permitió precisar lasconcentraciones mencionadas. a partir de plántulas en desarrollo seprobó enraizamiento directo con iba (50 ppm) y transplante a sustrato (suelo: arena) obteniendo proliferación de raíces y supervlvencia ex vitro de plántulas provenientes de tubo de ensayo. habiendo obtenido in vitro elongación de tallos verdaderos y vástagosmúltiples se continúa con la etapa de micropropagación, con lo cual se espera la obtención masivade plantas de mora y proyectar futuras investigaciones con base en estos resultados preliminares. preliminary studies on in vitro clonal propagation of blackberry (rubus g/aucus l.) summary. from tissue culture actively· growing axillary buds of blackberry rubus g/aucus l. hasbeen achieved suitable plants to initiate a micropropagation system. this is the most appropiate method for produce plants in ashort period than another method. the explants were grown on murashige and skoog (ms) medium supplemented with· inositol (100 mg/i), thiamine·hci (0.4 mg/i) 17 sucrose (30 g/l) and growth regulators. the ph was adjusted to 5.7-5.8 prior to autoclaving. the glass tubes with the medium were sealed and autoclaved for 20 min at 1200c and 20 p.s.i. the explants were desinfected in 0.50/0 sodium hypoclorite for 5 min and aseptically transferred to test tubes and sealed. t~ cultures were maintained at day/night temperature of 240c/280c under 18 hr of light. both liquid-paper and agar solidified media were evaluated; the liquid-paper had more advantages. ascorbic acid (100 mg/!) was added to liquid-paper medium in order to control oxidation. about 8 weeks later, better results on survival and growth were obtained by the addition of benzylaminopurine-bap (2 ppm), indolacetic acid-aia (0.1 ppm) and gibberellic acid (1 ppm) to ms medium. introduccion • dentro de las especies del género rubus .que existen en colombia, la mora de castilla rubus glaucus l. es hoy objeto de demanda tanto en el mercado nacional como internacional. el tópico de mayor importancia lo constituye su propagación vegetativa. en campo se logr~ a través de acodo terminal principalmente. el objetivo de este trabajo fue lograr plántulas de mora a partir de cultivo in vitro de yemas axilares teniendo como objetivos específicos el lograr cultivos asépticos en ensayos de control de contaminación, lograr como otro objetivo el control de la oxidación y obtener la regeneración de plántulas en tubo de ensayo permite plantear la obtención de plantas a través de la micropropagación y posteriormente investigar la posibilidad de obtener clones seleccionados para incrementar la producción y responder mejor a la demanda creciente de esta fruta todo lo cual redundaría en favor del sector productivo. la propagación in vitro de varios cultivares del género rubus ha sido reportada por varios laboratorios en el mundo, siendo objeto de investigación el tipo y la fuente del explante, los métodos de desinfección, los métodos de control de oxidación y los medios de cultivo. en frambuesa se han propagado ápices de vástagos (pyott y converse, 1981. broome y 18 zinmermann 1978); vástagos axilares para pruebas de elongación (cebhardt), metistemos de yemas axilares y terminales !,~elander, 1985), (babic y neskovic 1984). para la desinfección se recomienda en general el uso de etanol a 700/0, del hipoclorito de sodio o calcio en concentraciones de 0.10/0 por tiempos entre 1 a 15 minutos. harper (1978) recomienda una doble esterilización con hipoclorito de sodio (0,140/0) por 1 minuto más "tween 20~.' seguida por una segunda esterilización con etanol al 70% y el uso de benornv] (0,10/0) por 15 minutos segu ida de otro enjuague en hipoclorito de sodio .(0,50/0) por 30 minutos. todos recomiendan lavados sucesivos en agua estéril por 3 veces consecutivas. en aspectos como control de oxidación, proceso que se presentó en las primeras etapas de cultivo recomiendan el uso de ácido ascórbico, ácido cítrico, l-cisteína y carbón activado (montes, 1987). la oxidación se debe principalmente a la presencia de compuestos altamente oxidantes como el ion superóxido, metales oxidantes y compuestos de tipo feniólico que originan diferentes tipos de oxidación. también recomiendan recultivos a medios de cultivo frescos cada dos días. en medios de cultivo pyott y converse (1981) recomiendan para primer y tercer estadio incluir las sales de ms (murashige y skoog 1962) un cuarto más concentradas y usar bencilamino-purina (bap). ácido indol butínco (iba) y ácido giberélico (ag3) en 2, 0.05 y 0.1 mg/i respectivamente. para proliferación recomiendan bap en 1,2,3,5 mg/i e iba 0,05 mg/1. gebhardt (1985) en ensayos de enraizamiento in vitro de subexplantes recomienda el uso de macroelementos a la mitad de su concentración según murashige (1962). en trabajos de microporpagación welander (1985) obtuvo en la etapa de establecimiento mejores resultados con ca (n03)2 y nh4 n03 reducidos a la mitad suplementados bap (0,2 mg/l) e iba (0.01 mg/i). para proliferación bap en 1.0 mg/i incrementó el número de vástagos y el ag3 (3,0 mg/i) promovió altura de vástagos. también se probó enraizamiento in vitro obteniendo el 1000/0 de éxito en un medio con macroelementos diluidos a 1/5 mas iba 0,01 mg/1. según varios autores de ios mencionados anteriormente hay factores que afectan la capacidad de establecimiento in vitro de meristemos de estas especies. tales factores serán la influencia estacional, la tasa de infección, el estado fisiológico activo o nó de : la fuente del explante, caracterfsticas de las especies, diferentes respuestas para enlogación con giberelinas exógenas, ag3 que inhibe enraizamiento; ausencia de hormonas o muy baja concentración de auxinas se recomiendan para inducir raíces en especies de rubus, dilución de macroelementos para mejorar resultados de supervivencia y enraizamiento y buena influencia del carbón activado por inducir raíces. en mora exactamente algunas. referencias reportan los resultados para diferentes cultivares. según bablcv noskovic (1984) en ensayos de propagación de tres variedades de mora se cultivaron ápices en agar con solución mineral de ms, sacarosa al 30/0 m-inositol 100 mg/i" tiamina 0,4 mg/i, piridoxima 0,5 mg/i y ácido nicotínico 0,5 mg/i en 16 h de luz. estudiando especialmente la fase inicial (10 primeras semanas) encontraron que la solución ms fue mejor que la nitsch y la influencia del al a (1 mg/i) mejor que iba en la misma concentración logrando mayor porcentaje de supervivencia (70-750/0), generando ramificaciones y disminuyendo la generación de callos. vástagos múltiples se consiguieron usando iba 0,1 mg/i más bap y ag3 en concentraciones de 1,0 mg/i y 0,1 mg/1. al eliminar auxinas y ag3 sé redujo la tasa de multiplicación. plantas de mora de las variedades "bovsemberry", "younberry" y "evergreen" sum inistraron los ápices (ápices 1-2 cm) para propagación iniciando con proliferación de vástagos; fueron cultivados por skirvin et al (1981) en un medio para prollferaclón.que contenía: sales minerales, vitaminas rnvoinositol (100 mg/i), ana (0,1 mg/i) ácido ascórbico (50 mg/i), sacarosa (30 g/i), ba (2 mg/i), agar (10 mg/i), ph 5.7. los vástagos obtenidos fueron transferidos a enraizamiento.directo con éxito. en propagaci6n comercial de mora (breome et al 1978) se us6 el medio de cultivo de murashige y skoog, suplementado con: tiamina 0.4 mg/i, myo-inositol 100 mg/i, b.a. 1.0 mg/i, ag3 0.1 mg/i, iba 1.0 mg/i, sacarosa 30 mg/i, agar 7. gr/l, ph 5.7 a 5.8. el medio líquido fue estimulante para el establecimiento de explantes de mora comparado con el medio semi-sólido; se lograron vástagos de 2.5 cm, después de cuatro semanas. la máxima multiplicaci6n fue lograda con subcultivos sucesivos. así mismo se logr6 enraizamiento ex vitro usando enraizador comercial a base de auxinas. zimmerman et al 1980 reportan en su trabajo el uso de ácido indolbutírico (0,3%) para mejorar el enraizamiento ex vitro. el mejor sustrato fue una mezcla de turba, (1: 1) y arena. se demostró que la posición del nudo no tiene efecto sobre el porcentaje de enraizamiento. en rosa en cultivo in vitro, se probó que la posición de las yemas en el tallo sí es importante. las condiciones de este enraizamiento ex vitro son las mismas usadas para la adaptación de plantas logradas in vitro, en cuanto a humedad relativa, temperatura en invernadero (180c 350c)y foto-per íodo. en el trabajo de micropropagación de frambuesa (rubus idaeus) ev. "heritage" las puntas meristemáticas fueron cultivadas con los macroelementos de murashige y skoog (1962); en este primer medio los explantes fueron cultivados por varias semanas con 16 horas luz, 260c. los cultivos con vástagos en crecimiento fueron transferidos a un segundo. medio con doble dosis de feedt a (40 mg/i), 5 9 de carbón activado y sin hormonas de crecimiento. en el primer medio, después de 4 semanas el desarrollo fue de tipo arrosetado con varias hojas. estas plantas fueron transferidas al segundo medio sin hormonas donde se obtuvo desarrollo de vástagos alargados. en general reportan en relación citoquinina/auxina una concentración superior para la primera: el uso de ag3 de 1 a 3 mg/i y la exclusi6n de hormonas o inclusi6n de auxinas solamente para inducir raíces. se recomienda también inmersión en iba (50 mg/i) por 18 horas para inducir enraizamiento directo. materiales y metodos el trabajo se realiz6 en el laboratorio de cultivo de tejidos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, seccional bogotá. ·19 las plantas de donde se tomaron los explantes crecieron bajo invernadero con una densidad de siembra de 6512 pi/ha, propagadas por acodo de punta. a los seis meses de la siembra definitiva se tomaron las yemas necesarias para llevar a cultivo in vitro. el invernadero está localizado en la finca denominada canoas 11, ubicada en el rnuniclpio de soacha-cundinamarca. se cultivó en medio ms (1962); se prepararon soluciones madres que se almacenaron en oscuridad a 40c hasta su utilizaci6n, se tomaron alícuotas para obtener una concentración final en el medio. (cuadro 1) dispensadas las alicuotas se prosiguió con el ajuste del volumen, ph (5,7) y se adicionó la sacarosa (30 gil) y el agar (6 gil). al decidir la utilización del medio hquldo, el soporte del tejido fue una tira de papel de filtro en posición de u invertida por la cual asciende la solución. una vez agregado al agar (opcional según el ensayo) y el azúcar se calentó la solución, para conseguir dilución y homogenización. en el paso siguiente se dispensó a cada tubo de ensayo la cantidad de medio preestablecido. todos los tubos con el medio de cultivo y el material de vidrio que se usó para la siembra en la cámara de flujo laminar se llevaron con anterioridad al autoclave para esterilizaci6n húmeda a 20 p.s.i. y 1210c por 20 minutos. preparación de los explantes. con ayuda. de tijeras desinfectadas se retiraron de la planta los tallos que se cortan en segmentos de 20 cm. aproximadamente; de cada estaca se obtuvieron las yemas que correspondieron al explante primario. las estacas se lavaron en una solución de benomyl (400ppm) y sulfato de estreptomicina (100 ppm), con el objeto de impedir proliferación de pat6genos. el proceso de siembra, se llevó a cabo en cámara de flujo laminar en condiciones de máxima asépsia. con estas condiciones se controla la posible contaminación ambiental. al retirar las yemas se aplicaron los tratamientos de desinfección establecidos para el experimento no. 1 de desinfección. (cuadro 2) establecido el mejor método de desinfección, se determinó en los experimentos siguientes (ensayos segundo y tercero). el 20 cuadro 1. composición del medio de cultivo de murashige y skoog (1962). concentración compuesto en el medio 1. nh4 n03 1650 mg/l 2. k n03 1900 mg/l 3. h3b03 6.20 mg/l k2 h2 p04 170.0 mg/l k.i 0.83 mg/l namo04 h20 0.25 mg/l cocl2 h20 0.025 mg/l 4. cacl22 h20 440.0 mg/l 5. mg5047h20 370.0 mg/l mn 5044 h20 22.30 mg/l zn5047 h20 8.6 mg/l cu 5045h2 0.025 mg/l 6. na2 eota 37.35 mg/l fe 504 7 h20 27.85 mg/l cuadro 2. tratamientos para desinfección de explantes. t~e trata. inmlf'lión de ~ inmersión miento explentes en minutos 1 hipoclorito de sodio 0.5 5 1 hipoclorito de sodio 1 5 3 hipoclorito de sodio 2 5 4 hipoclorito de sodio 0.5 10 5 hipoclorito de sodio 1 10 6 hipoclor,ito de sodio 2 10 7 testigo not a: a cada soluci6n de sodio se agreg6 una gota de "tween-20" como detergente, se probaron 1o tubos por tratamiento. compuesto antioxidante más apropiado y se concluyó sobre dos aspectos importantes en el control de la oxidación: recultivo vs. no reeultlvo y diferencias entre medio úé¡üidopapel y agar. los tratamientos están' definidos en los cuadros 3 y 4. superados los problemas de contamlna-' ción y oxidación, se investigaron los efectos de los reguladores de crecimiento en los ensayos cuarto y sexto. . en el cuarto experimento se evaluó la acción de la kinetina (k) y la bencilaminopurina (bap) en la regeneración de plántulas incluyendo en. el medio el antioxidante probado (ácido asc6rbico, 100 ppm), en este experimento se incluyó ácido naftalen-acécuadro 3. evaluación de antioxidantes y 'de la consistencia del medio en el control de oxidación. tratamiento antioxidante concentración sustrato número de tubos no. 1 acido asc6rbico 100 ppm agar 10 2 acido cítrico 100 ppm agar 10 3 l· cisteina 100 ppm agar 10 4 carb6n activado 3000 ppm agar 10 5 testigo . o· agar 10 6 acido ascórbico 100 ppm líquido·papel 10 7 acido cítrico 100 ppm liquido-papel 10 8 l· cisteina 100 pprn líquido·papel 10 9 carb6n activado 3000 ppm l íqu ido-papel 10 10 testigo o líquido-papel . 10 medio suplementado con ala 0.01 pprn, kw2 ppm. cuadro 4. evaluación del ácido ascórbico sólo y en combinación con ácido cítrico y del sistema de recultivo en el control de oxidación. tratamiento no. antioxidante concentración s testigo . ai n 2 acido ascórbico 100 ppm a 3 acido ascórbico y 100 ppm e '. c acido cítrico 50ppm u l 4' • acido ascórbico y 100 ppm t i acido cítrico 100 ppm v o c 5 testigo ·0· o .. n ! a 6 acido ascórbico 100 ppm e c 7 acido ascórbico y 100 ppm u l acido cítrico 50ppm t i 8 acido asc6rbico y 100 ppm v o acido citrico número tubos 20 20 20 20 20 20 20 20 nota: este experimento se realiz6 en medio líquido con soporte de papel de filtro; el recultivo se hizo cada ocho días. medio suplementado con ana 0.1 ppm. bap 2 pp. 21 tico (0.1 mg/l) y ag3 o. mgll en medio básico de m.s. (cuadro 5). en el quinto ensayo se evalu6 el efecto del ácido giberélico (ag3) en combinación con las citoquininas probadas anteriormente (cuadro 6). en el último ensayo se probó la interacción del ácido indol-acético (ala) en combinaci6n con las hormonas probadas anteriormente: bap 2 ppm y ag3 1 ppm. los tratamientos aparecen en el cuadro 7. se usó medio básico ms. resultados y discusion al evaluar el aspecto contaminación se encontró que con el uso del desinfectante se lograba el control de la contaminación superficial de las yemas; con base en las observaciones se hicieron análisis de varianza y contrastes ortogonales para encontrar la concentración óptima: el hipoclorito de sodio al 0,50/0 por cinco minutos dio los mejores resultados; se pudo observar que tiempos prolongados (10') y concentraciones superiores podrían tener un efecto fitotóxico y no favorecían el desarrollo de explante. en el segundo ensayo en el cual se probó el tipo de antioxidante y el tipo de sustrato, basando el análisis en los totales de tratamientos obtenidos por transformación de porcentajes, se evidenció que el mejor tratamiento fue el t6 señalado en el cuadro 3, el cual corresponde a ácido ascórbico 100 ppm enmedio líquido-papel. el ácido asc6rbico al actuar como antioxidante reduce radicales oxidantes como el h202, su oxidación a hidro-ascórbico está catalizado por la enzima ascorbato oxidasa; con frecuencia la oxidación se presenta en la base del explante (figura 1l. al probar el efecto del recultivo y del ácido ascórbico solo y en combinaciones con ácido cítrico (cuadro 4l se comprobó según análisis de varianza que se daban diferencias significativas entre tratamientos, es decir, entre compuestos; al evaluar la interacción entre cultivo y no recultivo y el tipo de antioxidantes se encontró que la interacción era válida y que efectivamente el tratamiento en el que se presentó menor oxidación correspondió al tratamiento t2 ácido ascórbico 100 ppm sin recultivo. podría suponerse que al someter el tejido a recultivos consecutivos se pueda estimular el proceso de oxida22 cuadro 5. evaluación de la acción de la kinetina y el bap en la regeneración de plántulas a partir de yemas. tratamiento citoquinina concentración 1 testigo -o 2 kinetina 1 mg/l 3 kinetina s mg/l 4 bap 2 mg/l s bap 4 mg/l nota: medio basal m.s. ana 0.1 mg/l. ag3 0.1 mg/l, tiamina 0.4 mg/l m-inositol 100 mg/l, sacarosa 30 gr/i ph s.7, ácido asc6rbico 100 pprn. medio líquido-papel. cuadro 6. evaluación de la acción de ag3, kinetina y bap en diferentes concentraciones y combinaciones en la regeneración de plántulas a partir de yemas. tratamiento ag3 no. (ppm) klnetina bap (ppm) (ppm) o o 1 o s o o 2 o 4 o o 1 o s o o 2 o 4 o o 1 o s o o 2 o 4 t1 0.1 t2 0.1 t3 0.1 t4 0.1 ts 0.1 t6 t7 ts tg t10 t11 2 t12 2 t13 2 t14 2 t15 2 t16 o nota: medio basal m.s. cuadro 7. evaluación de la acción del ala en diferentes concentraciones en regeneración, elongación y enraizamiento. tratamientos concentraci6n ala oppm 0.1 ppm o.s ppm 1 ppm not a: medio basal m.s. figura 1. necrosamiento en la base del explante causada por un proceso de oxidación. clones por daños superficiales al explante que pueden causar oxidaciones a nivel de membrana. en el ensayo de regeneración de plántulas e influencia de las citoquininas bap y kinetina se evaluaron varios aspectos como número de fol íolos, presencia o ausencia de callo y desarrollo de plántulas. al analizar el efecto sobre el número de fol íolos con base en análisis de varianza y contrastes se encontró que hay diferencia altamente significativas entre las dos citoquininas, siendo ventajosa la influencia de bap, para la formación de callo, lo que hace suponer que bap estimula el proceso de división celular. calificado el vigor del desarrollo con base en una escala de calificación se encontró igualmente una diferencia altamente significativa entre bap y k, siendo así evidente que bap favorece el desarrollo de plántula; se puede suponer de acuerdo con otros investigadores que bap tiene un efecto sinergístico con el ana (0,1 ppm) y ag3 (0,1 ppm) en división y alargam iento celular. se asume entonces que la especie r. glaucus presenta una buena sensibilidad al bap y que aún presentando las dos concentraciones probadas valores estadísticamente semejantes con bap 2 ppm se induce menor formación de callo, lo que es deseable para el caso de micropropagación y el número de fol íolos es aparentemente superior en dicha concentración. como el tipo de desarrollo de plántula presenta un desarrollo aparentemente arrocerado se probó en el quinto ensayo el efecto del ag3 en combinación con las dos citoquininas probadas. como se mencionó en el capítulo de materiales y métodos, el ag3 fue suplementado al medio en concentraciones de 0.1, 1 y 2 ppm. evaluados los mismos aspectos del ensayo anterior se concluyó que el tratamiento n~. 9 (ag3 1 ppm y bap 2 ppm) dib los mejores' resultados. teniendo en cuenta estos resultados se diseí'ló un sexto experimento para analizar el efecto del ácido indol-acético en combinación con iag3 "(1 ppm) y bap ~2 ppm}: habiendo encontrado en una primera evaíuación a las cuatro semanas, presencia de tallos verdaderos y brotes múltiples, se optó poi una segunda calificación a las 8 semanas. en este mismo experimento se probó enraizamiento i~ vitro bajo la influencia de la auxina incluida. con base en la información obtenida en los análisis estadísticos fue posi~e concluir que para desarrollo de plántules, número de folíolos y desarrollo de raíz los mejores resultados se lograron en el tratamiento no. 2, es decir en una concentración de 0.1 ppm de ala. esto sugiere que la mejor interacción auxina: citoquinlna se logró con ala 0,1 ppm y bap zppp, por lo que podría pensarse que concentraciones mayores de auxina pueden contrarrestar el efecto de la citoquinina. en esta intera ción bap parece estimular mejor el desar ,o de hojas y el crecimiento de la plántula sin interferir en el desarrollo de raíces supuestamente estimulado por auxina; a su vez, esta concentración de ala baja no es inhibitoria para elongación de entrenudos, ni formación de hojas y estimula el desarrollo de raíces. para la formación de tallo verdadero no se encontraron diferencias estad ísticas sign ificativas entre 0,5 ppm y. on ppm de ala, lo mismo que para brotes múltiples, pero como la calificación de desarrollo de plántula, de hojas y raíces fue superior con 0,1 ppm de ala, se puede apreciar que la interacción ventajosa es 2 ppm de bap y 0.1 pprn ala. cabe anotar que en general la inclusión del ala beneficia el crecimiento del explante; así mismo, la presencia de ag3 (1 pprn) no inhibió la formación de raíces, favoreció el desarrollo de los tallos verdaderos (altura) ya que en este experimento se logfó la presencia de tallos elongados y se superó el crecim iento arrocetado lo que perm ite in iciar el proceso de micropropagación (figura 2). 23 figura 2. plántula óptima para micropropagación lograda con la cornbínacíón de ala, bap y a93. con explantes de crecimiento provenientes de diferentes ensayos se probó estimulación de raíces, haciendo in'mersión de estos en una solución de iba por 18 horas, según recomendación de zimmerman (1980), de broome (178) y babic y neskovic (1984). este último recomienda una concentración de 50 ppm de iba. se observó un desarrollo de raíces aceptable al ser transplantados a una mezcla suelo: arena (1: 1) pero se concluyó que aquell'os explantes con mayor número de fol íolos, sobreviven fácilmente. en la figura 3 se aprecia el desarrollo de plantas figuró!, 3. plántul,as de mora adaptadas a condiciones externas. 24 obtenidas in vitro y sometidas a condiciones de invernadero. a partir de los resultados obtenidos se pudo concluiry recomendar el hipoclorito de sodio como' agente desinfectante de yemas de mora es conve. iente en concentraciones entre el 0.5'yo al 1'yo durante cinco minutos: concentraciones superiores y tiempos más prolongados son tito-tóxicos, los tejidos de mota se oxidan fácilmente. la oxidación puede controlarse con ácido ascórbico en concentraciones de 100 ppm y en medio líquido con soporte de papel filtro. el subcultivo o recultivo resultó ser inefectivo en el control de la oxidación. el bap en concentraciones de 1 a 4 ppm actúa en interacción con ana y ag3 como inductor callo y promotor del desarrollo foliar. en concentración de 2 pprn el desarrollo de callo es menor y el número de hojas inducidas es mayor por lo que se recomienda emplear esta concentración en rubus glaucus. el ag3 en 1 ppm parece favorecer el rompimiento de dormancia de yemas de mora en combinación con bap 2 ppm. la enlongación del tallo y el enraizamien· to de plántulas "in vitro" fue promovida por la acción del ala 0.1 ppm en combinación con bap 2 ppm y ag3 1 ppm. habiendo obtenido plántulas de mora óptimas para ser propagadas se recomienda continuar con el proceso de micropropagación para obtención clonal masiva de plántulas de mora. se recomienda utilizar como subexplantes en la micropropagación, segmentos nodales con yema axilar ya que en los primeros ensayos de micropropagación, se ha obtenido éxito con este tipo de subexplante. se recomienda continuar con el proceso de endurecimiento y adaptación de plantas a condiciones de exterior. en el proceso de endurecimiento se recomienda desarrollar una primera etapa en invernadero y evaluar diferentes substratos. se recomienda hacer evaluación en laboratorio y en .carnpo del genotipo y el fenotipo de las plantas obtenidas "in vitro". literatura citada 1. babic, v .. m. neskovic. 1984. propagation of balckberry cultivars from smal! apical buds in vitro. 2. broome, o. y r. zimmerman. 1978. in vitro propagación of blackberry hort. science 13 (2): 151-153. 3. gebhardt, k. 1985. development of sterile cultivation sistem for rooting of shoot tip cultures (red raspherries) in durosplast foam 4. harpsr, o. 1978. tissue culture propagation of blackberry and tayberry hort. res. 18: 141-143. 5. murashige, t. y f.p. skoog. 1962. revised medium for rapid growth and bioassays with tabacco tissue culture. physi 01. plant 15; 473-497. 6. murashige, t. 1974. plant propagation through tissue culture. ann. rev. plant. phísiot 25: 135-66. 7. melgarejo, j. modo de acción de los fungicidas. unión carbide colombia. s.:a.\.s.f. plant scl 39: 141-148. 8. pyott, j. l. y r.h. converse. 1981. in vttro propagation of heat-treated red rasberry "clones. hort. science 16 (3): 308-309. 9. welander, m. 1985. in vitro culture of reasberry (rubus ideaus) for mass propagation, j. hortic. sci. (4): 493-499. 10. zimmerman, r.g. y o.c. galletta. 1980. propagation of thornless blackberies by one cuttings. j. amer. soco hort. sci. 105 (3(: 405-407. 25 agronomla colombiana, 1992, volumen 9, número 2: 196-201 consideraciones sobre botrytis cinerea pers., agente causal de la pudricion de las flores emira garces de granada1 el "moho gris" de las flores, ocasionado por el hongo botrytis cinerea pers., es una enfermedad de la cual se desconocen muchos aspectos fundamentales. sin embargo y a pesar de esta carencia de conocimientos, frecuentemente se aplican fungicidas que, muchas veces, no resultan efectivos para el control adecuado de la enfermedad e, incluso, se exagera en uso, lo cual significa un aumento de costos y un efecto en el ambiente. esta enfermedad es muy común en muchas flores de exportación, como rosa, clavel, crisantemo, estatice y gypsophila. staby y naegele (1985) opinan que las plantas pueden ser atacadas en el campo, en el transporte o en el almacenamiento. la penetración del patógeno se realiza directamente a través de heridas causadas por insectos o por medios mecánicos. en condiciones muy favorables, el hongo puede penetrar directamente en sus hospedantes a través de la cutícula, mediante la producción de enzimas que degradan los componentes de ésta. en clavel, el hongo produce durante el almacenamiento, manchas en la flor cortada, afectando gravemente los pétalos. la alta humedad en el ambiente, que humedece la flor, es un medio propicio para el desarrollo rápido del hongo. si se mantiene la alta humedad por largos perlodcs. el hongo puede esporular formando masas grises sobre la flor. whealy (1992) manifiesta que la reducción de la humedad relativa por ventilación y calor, cuando los claveles estan empezando abrir, disminuye el ataque de botrytis cinerea. un riego muy temprano y la aplicación de fungicidas adecuados antes de la cosecha de la flor, previenen la incidencia de la enfermedad en almacenamiento. 1 profesora asociada. departamentode biologia. f.cultad deciencias. universidad nacional de colombia. bogotá d. c. 196 horst (1983) considera que, la enfermedad causada por botrytis cinerea es especialmente grave durante el almacenamiento y transporte y la infección puede resultar imperceptible al momento del corte y empaque de la flor, pero estas nuevas condiciones favorecen su desarrollo. la manipulación de la flor cortada, como el paso del frlo a un tipo de transporte no bien refrigerado, es la forma más fácil de humedecer la superficie de los pétalos y facilitar la infección. sin embargo, durkin (1992) manifiesta que con una buena aireación, la germinación de las esporas puede retardarse o inhibirse ya que, si la superficie de los pétalos está seca, la germinación requiere de más de 12 horas. garcés de granada y arbeláez (1885) encontraron que en crisantemo, la enfermedad es más severa en el cáliz (involucro floral) que en los pétalos, causando el cabeceo de la flor. engelhard (1982) considera que gypsophila paniculata es otra especie de importancia económica, en la cual, en varios países, se registra afección por botrytis cinerea, con ataques en el tallo, a los brotes y a las flores, produciendo pequeñas manchas de color café y que la alta densidad de siembra tiene incidencia en la aparición de la enfermedad, tal como sucede en estatice y que un exceso de humedad en el cultivo es perjudicial. los tejidos senescentes, que permanecen en las plantas sanas, facilitan la invasión de los tejidos sanos vecinos. botrytis cinerea tiene hospedantes en monocotiledóneas, dicotiledóneas y, ocasionalmente, en pteridofitas. las demás especies de botrytis atacan con alguna especificidad monocotiledóneas de las familias iridaceae, amarilidaceae y liliaceae y dicotiledóneas de la familia ranunculaceae (jarvis, 1981). horst y nelson (1976) consideran que la planteose predispone a la infección bajo una serie de condiciones. los tejidos senescentes se convierten en un sustrato adecuado para el hongo. el incremento del agua y el intercambio gaseoso en los tejidos conducen al aumento de la permeabilidad celular, y así, predisponen los tejidos a la infección. el etileno predispone las flores y los frutos de algunas plantas al ataque por botrytis cinerea, ya que daña las flores y facilita el ataque por los patógenos y que el contenido de carbohidratos en los tejidos es un factor importante de la predisposición a la enfermedad. un alto contenido de azucares en las hojas de begonia hace que la planta sea susceptible a la infección por b. cinerea. (jarvis, 1977). las deficiencias nutricionales de la planta juegan un papel en la predisposición, pues la conducen a una senescencia prematura y, así, facilitan el ataque del patógeno. también, el exceso de algunos elementos puede predisponer la planta. las heladas, las quemaduras por el sol y el viento, la polución atmosférica, los insectos, los nemátodos y las bacterias son otros factores que predisponen los cultivos a la infección. (jarvis, 1981). la forma-género botrytis pers. se ubica por hennebert dentro del orden hiphomycetes, familia botrytidiaceae y esta forma-género se caracteriza por poseer conidióforos erguidos, de ramificación numerosa y altema y las conidias son uniceldadas, de color gris o pardo y de forma globosa u ovoide (domsch et al, 1980). según jarvis (1977, 1981) el estado peñecto del hongo corresponde al género botryotinia whetzel, del orden heliotales, familia sclerotiniaceae. de acuerdo con hennebert (1971), los estados sexual y conidial del género botrytis se clasifican asl: paul (1929), citado por jarvis (1977), reconoció tres tipos morfológicos de botrytis cinerea, a saber: micelial, esclerocial y esporulante, y encontró diferencias en el tamaño de las conidias, lo mismo que un crecimiento más lento de las razas esporulantes. en cuanto a patogenicidad, dicho autor encontró que las razas miceliales tuvieron un crecimiento más rápido y que las razas esclerociales presentaron una menor patogenicidad. en la sabana de bogotá, la especie botrytis cinerea presenta una gran variabilidad, tanto moñológica como patogénica. chaves et al (1985) encontraron, en variedades de rosa, pompón, crisantemo, clavel y estatice, aislamientos esporulantes, esclerociales e intermedios. los aislamientos provenientes de rosa y clavel se caracterizaron como productores de gran número conidias. los aislamientos de pompón se distinguieron como formadores de esclerocios y los aislamientos obtenidos de estatice produjeron conidias y esclerocios. cada aislamiento mostró una mayor agresividad sobre los hospedantes de origen, lo cual supone una especificidad patogénica y la presencia de razas patogénicas. otros investigadores, como vanev (1972), han encontrado en el hongo caracter!sticas moñológicas variables, de acuerdo con el contenido de nutrientes de los medios de cultivo donde se desarrolla el patógeno y a las condiciones del ambiente. las conidias de b. cinerea, b. paconiae, b. tulipae y b. gladio/orum varlan en tamaño, según el hospedante original y el medio de cultivo utilizado; cuando el hongo se reaisla de los hospedantes infectados artificialmente, las conidias cambian, nuevamente, de tamaño. estado sexual estado conidial división mycota mycota clase: discomycetos hiphomycetos orden: heliotales moniliales familia: sclerotiniaceae botrytidiaceae género: botryotinia botrytis especies: botryotinia con voluta botrytis con voluta b. porri b. fabae b. ricini b. cinerea b. squamosa b. globosa y otras y otras 197 cuadro 1. grado de afección y área floral afectada en tres variedades de clavel. variedad tipo de grado area floral aislamiento de afección afectada ("la) lena esporulante 5 93,46 a lena esclerocial 4 77,73 ab improved white esporulante 4 67,76 bc csu red esporulante 3 54,70 be improved white esclerocial 3 49,16 c csu red esclerocial 3 48,30 c lena intermedio 16,73 d improved white ntermedio 7,96 d csu red intermedio 4,16 •promedioseon igual letra no son signifieativamentediferentes (p=.01) para la prueba de comparación múltiple de dunean. en la sabana de bogotá, garcés de granada y arbeláez (1985) registraron la existencia de tres tipos de aislamientos en diversas variedades de clavel y crisantemo, a saber: esporulante, esclerocial e intermedio; además, dichos aislamientos mostraron una gran variabilidad patogénica. en las tres variedades de clavel inoculadas, los diferentes aislamientos fueron patogénicos. el aislamiento tipo esporulante fué el más agresivo en flores de clavel y la variedad lena fué la más afectada, con un 93% de dano después de 9 dlas de inoculación. esta misma variedad, con el aislamiento tipo esclerocial, resulto afectada en un 77%. el aislamiento tipo intermedio, sólo, afectó esta variedad en un 16%. 100 20 80 60 40 o improved white lena csu red • esporulante m escleroclal :r intermedio figura 1. porcentaje promedio de área floral afectada en tres variedades de clavel inoculadas con tres tipos de aislamientos de botrytis cinerea 198 cuadro 2. resultados de las pruebas de patogenicidad en tres variedades de crisantemo a los nueve días de inoculación. tipo variedad involucro gradode esporulación sintomas aislamiento afectado afección en laflor esporulante red flamenco 80 4 + cabeceo deep telstar 65 4 + cabeceo fire brand 53 3 + cabeceo moderado esclerocial red flamenco 70 4 + cabeceo deep telstar 28 2 + distorsión leve fire brand 30 2 + distorsión severa intermedio red flamenco 50 3 + cabeceo moderado deep telstar 20 + no hubo distorsión fire brand 20 no hubo distorsión 100 80 60 40 20 o improved white lena csu red 11 esporulante mil esclerocial intermedio figura 2. porcentaje de involucro afectado en tres variedades de crisantemo inoculadas con tres tipos de aislamientos de botrytís cinerea 199 también la variedad de clavellmproved white, fué bastante afectada por el aislamiento tipo esporulante, pues presentó un 67% de área floral afectada. con el aislamiento tipo esclerocial, se presentó una afección del 49% del área floral. el aislamiento tipo intermedio fué el menos agresivo de los tres aislamientos inoculados. la variedad de clavel csu red fué la menos afectada por los tres tipos de aislamientos, ya que el aislamiento esporulante la afectó en un 54%. con el aislamiento esclerocial, esta variedad mostró un porcentaje de área floral afectada de 48%, mientras que, con el aislamiento intermedio, la afección fué de 4%. el aislamiento menos agresivo para las tres variedades de clavel fué el aislamiento tipo intermedio (cuadro 1 y figura 1). garcés de granada y arbeláez (1985) informan que la afección en flores de crisantemo se midió en el cáliz (involucro), pues la enfermedad no se presentó en los pétalos. cuando se probaron los diferentes tipos de aislamientos en variedades de crisantemo, los resultados fueron los siguientes: el aislamiento tipo esporulante fué el más agresivo, como ocurrió, también, en flores de clavel. la variedad red flamenco fué la más afectada, con un 80% de daño y, además, se presentó el cabeceo de la flor, después de 9 dlas de inoculación. esta misma variedad, inoculada con el aislamiento tipo esclerocial, resul_ tó afectada en un 70% y, también, se presentó el cabeceo de la flor. el tipo intermedio, fué el aislamiento menos agresivo, causó un cabeceo modera-· do de la flor y un porcentaje de afección de 50%, a los 9 dlas de inoculación. la variedad deep telstar, cuando se inoculó con el aislamiento tipo esporulante, presentó un 65% del involucro afectado y ocasionó un cabeceo de la flor, pero, cuando se inoculó con el aislamiento tipo esclerocial, sólo alcanzó un 23% de afección en el involucro y ocasionó una distorsión leve. el aislamiento tipo intermedio no logró deformar la flor. la variedad fire brand fué la menos afectada por el patogéno, aunque el tipo esporulante la afectó y ocasionó un cabeceo moderado de la flor y el tipo esclerocial distorsionó la flor. los resultados demostraron que la variedad de crisantemo más afectada fué red flamenco. las variedades deep telstar y fire brand fueron las menos afectadas. para las tres variedades, el aislamiento tipo esporulante fué el más agresivo y el aislamiento tipo intermedio el de menor agresividad (cuadro 2 y figura 2). 200 el perlado de incubación fué más corto cuando las variedades de clavel y crisantemo se inocularon con el aislamiento tipo esporulante (45 horas). con el aislamiento esclerocial, el perlado de incubación fué de 159 horas, es decir, que se encontró una relación entre el perlado de incubación y la patogenicidad del hongo. si se tiene en cuenta que los diferentes aislamientos se probaron con base en la patogenicidad y en los tipos de reacción sobre diferentes hospedantes de una misma especie; estos trabajos confirman que, en colombia, existen razas patogénicas de botrytís cinerea en variedades de clavel y crisantemo. los tres tipos de aislamientos presentaron variaciones morfológicas y la variabilidad consistió, principalmente, en la elevación, forma y color de la colonia, formación de conidias y de esclerocios y tamaño de las conidias. una relación entre la tasa de crecimiento micelial en el medio de cultivo y la patogenicidad en flores no se observó. el aislamiento tipo esclerocial mostró una tasa de crecimiento más rápida en las variedades de clavel y crisantemo, pero no fué el de mayor agresividad. una relación entre el periodo de incubación y la patogenicidad del hongo se observó. los aislamientos tipo esporulante y esclerocial fueron más agresivos y presentaron el periodo de incubación más corto. por el contrario, el aislamiento de tipo intermedio fué, para las variedades de clavel y crisantemo, el menos agresivo y presentó el período de incubación más largo. los aislamientos de botrytís cinerea obtenidos de variedades de clavel y crisántemo presentaron diferencias patogénicas, con una mayor agresividad con el aislamiento de tipo esporulante y el aislamiento tipo escleroeial fué igualmente agresivo. a nivel estadistico, no se encontraron diferencias significativas entre la agresividad de esos dos aislamientos. el aislamiento menos agresivo, para las variedades de clavel y crisantemo estudiadas, fué el tipo intermedio. la variedad de clavel más susceptible al ataque de botrytis cinerea fué lena y la más resistente csu red. asi mismo, la variedad de crisantemo más susceptible fué red flamenco y la más resistente fire brand. a nivel estadistico, los análisis de varianza mostraron diferencias en susceptibilidad de las variedades de clavel y ésto confirma que no existe uniformidad genética en las variedades, pues, en algunas, se observó cierto grado de resistencia a la enfermedad. de todo lo anterior, se concluye que hay diversas razas patogénicas de botrytis cinerea que atacan variedades de clavel y crisantemo. además, se comprobó que la especie botrytis cinerea, en las variedades de clavel, ataca los pétalos, pero, en las variedades de crisantemo, afecta el involucro y el pedúnculo floral. bibliografía. 1. domsch, k.h., w. gams and t. anderson. compendium 01 soil lungi. academic press. london. 1980. 2. durkin, d.j. roses. p. 67-91. in r.a. larson (ed.). introduction lo floriculture. second ed~ion. academic press. san diego. 1992. 3. engelhard, a.w., j.f. priceand a.j. overman. diseasecontrolfor gypsophi/s (babys breath) in an integrated pest management programo florida omamental growers assoc. newtetter 5(2): 23.1982. 4. garcés de granada, e. y g. arbeláez. estudio de razas del hongo botrytis cinerea pers. ysu patogenicidad en algunas especies de llores de exportación. boletín departamento de biologia. facultad de ciencias. 6(2): 41-56. 1985. 5. hennebert, g.l. the principies of taxonomy in the lorm-genus botrytis in relation to its biology. commun. to first lnt, mico!. congr. 1971. 6. horst, r.k. and p.e. nelson. diseases of chrysanthemum. inlormation bulletin85. newyorkstatecollege 01agriculture and lile science. ithaca, newyork. 1976. 7. horst, rk compendium 01 rose diseases. the american phytopathological society. st. pau!. minnesota. 1983. 8. jarvis, w.r. botjyotinisandbolrytis species: taxonomy, physiology and pathogenic~. monograph 15. research branch.canada department of agriculture, ottawa, canada. 1977. 9. jarvis, w.r. taxonomy. p. 1-18. in j.r. coley-smith, k. verhoeff and w.r. jarvis (eds.). the biologyof botrytis. academic press. london. 1981. 10. kofranek, a.m. ciit chrysanthemums. p. 3-42_ in r.a. larson (ed.).lntroduc1ionlofloriculture. second ed~ion. academic press. san diego. 1992. 11. staby, g. and b. naegele. botrytis: the sleeping gian!. florists review 174: 34-37. 1985. 12. vanev, s. morfological variabil~ 01 botrytis cinerea pers. under different cultural conditions. izv. bol ins!. bilg. akad. nank. 22: 193-201.1972. 13. whealy, c.a. camations. pp 43-64. in r.a. larson (ed.) introduction iofloriculture. second edition. academic press. san diego. 1992. 201 agronomía colombiana. 1988. volumen v.: 48-52 heterosis en cruzamientos varietales de maíz de amplia diversidad genética y geográfica orlando martinez1, manuel torregroza 1 y edgard j_ roncall02 resumen. la heterosis o vigor híbrido es el comportamiento superior de la generación f 1 con respecto a sus progen itores, y como tal es una medida para evaluar un conjunto de h(bridos y sus respectivos progenitores. se espera que cuanto mayor sea la heterosis mayor el rendimiento total. este trabajo se realizó con el propósito de aportar informa_ción básica sobre el comportamiento agronómico de cinco híbridos varietales de maíz de diferente origen geográfico y de amplia diversidad genética. la siembra del material experimental se realizó en 1981 en el c.n.i. tibaitatá, ubicado en el municipio de mosquera (departamento de cundinamarca, colombia) a 2543 msnm. en general, se encontró heterosis en 105 cruzamientos varietales en estudio y por 105 altos rendimientos, la mayor cantidad de mazorcas por planta y las buenas características agronómicas alcanzadas, 105 híbridos varietales mb515 x ica v 155 y mb515 x ica v 453 se sugieren como posibles recursos germoplásticos promisorios para futuros programas de mejoramiento. heterosis in intervarietal crosses in maize of oifferent genetic ano geographical oiversity summsry. hetrosis or hybrid vigor is the superior performance of the f1 population with respect to their parents and hence it is a measure for evaluating a set of hybrids and their parents. it is expected to a higher 1 profesores asociados, universidad nacional de colombia, facultad de agronom¡'a, bogotá. 2 anteriormente estudiante de la facultad de agronom¡'a. universidad nacional de colombia, bogotá. 48 heterosis a higher total yield. this study was done with the objective of providing basic information of the agronomic behavior of five maize hybrid varieties of different genetic and geographical diversity. the experimental material was planted at the c.n.i. tibaitatá, located in mosquera at 2543 m.a.s.l. in general it was found heterosis in the hybrid varieties studied and because the high yield, prolificacy and the prominent agronomic qualities, the hybrids mb515 x ica v 155 and mb515 x ica v 453 were suggested as promisories genetic resources in future breeding programs. introouccion el maíz (zea mays l.) se considera uno' de los cultivos de mayor importancia en la economía agrícola, no sólo en colombia, sino en otros países del mundo, especialmente en américa latina y el caribe. en nuestro país, la mayor área sembrada con este cereal, se encuentra en la zona andina, principalmente en 105 minifundios, en donde en la mayoría de 105 casos, se cultivan variedades nativas de bajos rendimientos, desconociéndose las técnicas modernas de producción. es por esto que lo que se justifica ampliamente la realización de estudios sobre esta gramínea y el desarrollo de programas agrícolas para la obtención de genotipos mejorados, no solamente más rendidores y precoces, sino ,fisiológicamente más eficientes y adaptados a los diferentes pisos térmicos existentes en el país (ramírez, 1980). la hibridación es un método de mejoramiento adecuado para conjugar en un solo genotipo el mayor número de factores deseables de los padres que lo integran. la escogencia de los progenitores y el conocimiento de cómo se transmiten 105 caracteres constituyen puntos básicos que garantizan el éxito de este sistema. el presente trabajo se realizó en el centro nacional de investigación tibaitatá del ica, y forma parte de una serie de estudios básicos que tal instituto viene adelantando en la sección de ma íz. los objetivos planteados fueron los siguientes: 1. evaluar el comportamiento agronómico de cinco híbridos varietales de ma íz, resultantes de cruzar un compuesto formado de combinar colecciones del ecuador (mb 515) con recursos de diverso origen genético y geográfico. 2. establecer los diferentes grados de heterosis provenientes de comparar la geneción f 1 de los cruzamientos, con sus correspondientes padres. 3. definir qué cruzamientos varietales y sus padres deberían escogerse como recursos germoplásmicos promisorios para aplicarles selección recurrente y producir variedades sintéticas o mejoradas. el término heterosis lo propuso shull en 1914, citado por crow (1948), quien sugirió que era la interpretación del incremento en vigor, tamaño, producción, velocidad de desarrollo, resistencia a enfermedades e insectos, manifestado en la generación f 1, al cruzar dos individuos genéticamente diferentes. richey (1922) al resumir los datos sobre híbridos varietales de maíz, publicados hasta 1922, encontró que el 84,40/0 de los cruzamientos resultaron superiores al promedio parental y el 55,7 al padre más rendidor. seal, citado por torregroza y varela (1968) fue el primero en publicar datos sobre la hibridación entre dos variedades de maíz. al cruzar una variedad blanca dentada con una amarilla de la misma textura, la generación f1 rindió 530/0 más que sus progenitores. robinson et al. (1956) observaron que cruzamientos varietales de ma íz superaron en un 19,9 por ciento al promedio de los padres y en un 11,5 al padre más rendidor, señalando que la heterosis era mayor cuando las genotipo parentales eran genéticamente diferentes. east y haves (1936) observaron que, al combinar variedades provenientes de lugares geográficos diversos, se presentaba mayor heterosis que cuando se hacían cruzamientos intervarietales con progenitores estrechamente relacionados. moll et al. (1962) indicaron que la heterosis, expresada con base en el promedio parental, aumentaba a medida que se incrementaba la diversidad genética entre los padres. la heterosis más baja la encontraron en cruzamientos entre variedades de una misma región. sin embargo, moli et al. o (1965) notaron que la heterosis aumentaba con el incremento en la diversidad genética hasta un cierto nivel de divergencia, ya que cuando se ten ían cruzamientos extremadamente divergentes, la heterosis disminu ía. la hibridación varietal en colombia, es uno de los métodos de fitomejoramiento que mejores resultados ha dado para producir híbridos de mejor porte agronómico, adaptabilidad fenotípica, prolificidad y en general mayor rendimiento. es así como la sección de ma íz del ica en sus 25 años de investigación ha entregado a los productores, para diversos climas y modalidades del cultiva, los sigu ientes híbridos varietales de ma íz: diacol h 501, ica h 556, ica h 403, ica h 353 e ica h 1073. materiales y metodos el material utilizado en esta evaluación, estuvo conformado por el padre común (bm515), cruzado con materiales de diverso origen genético y geográfico de colombia, ecuador, perú, africa y méxico; mb58, gran compuesto abc, ica v 453, iniap 151 e ica v 155. como testigos se usaron las variedades comerciales, ica v 506 e ica v 507. todas las generaciones f1 de los cruzamientos, los padres y los testigos se observan en el cuadro 1. las características agronómicas, adaptación, genealogía y origen geográfico de cada uno de estos materiales las menciona roncallo (1987). en el cuadro 1 se observa que ciertos t'tatamientos se repitieron dos y tres veces; ésto con el propósito de hacer estudios sobre muestreo y que no se consignan en esta in3 torregroza, 1987. notas sobre fitomejoramiento. universidad nacional de colombia, facultad de aqronorrua, bogotá. 196 p. (mimeografiado). 49 vestigación. los genotipos investigados (cuadro 1) se sembraron en el c.n.i. tibaitatá en 1981, en un diseño de bloques completos al azar de 20 tratamientos y 4 replicaciones. el material experimental se sembró a' chorrillo en parcelas de 2 x 10, separadas entre sí 92 cms; en el borde de los bloques se sembró una variedad comercial y así eliminar el efecto de bordes. datos de rendimiento, el número de mazorcas por planta, altura de planta, altura de la mazorca superior y número de hojas totales, se tomaron en las respectivas unidades experimentales y se sometieron a un análisis de varianza según el diseño experimental y al igual que se hicieron los contrastes o comparaciones de interés con el propósito de estimar los cambios heteróticos en cada uno de los cruzamientos varietales en estudio. resultados y discusion de los caracteres agronómicos empleados, solo se presentarán los de rendimiento. sin embargo, los restantes fueron fundamentales para la discusión de los resultados, como se señalará posteriormente. el anál isis de varianza (cuadro 2), indicó que los cuadrados medios de las repeticiones y tratamientos resultaron estad ísticamente significativos con (p~0,01) y (p~,05) en su orden. al subdividir en forma ortogonal los grados libres, provenientes de los tratamientos, se encontró que la variabil idad debida a híbridos parentales fue la única que apareció estadísticamente no significativa, señalando además este análisis el grado de heterosis originado de contrastar el promedio de los padres con el de sus respectivos cruzamientos. el coeficiente de variación fue de 14,26 por ciento, el cual es el adecuado para este tipo de investigaciones de la buena precisión para la detección de la heterosis varietal del material en estudio. en el cuadro 3, se resumen los promedios de los progenitores y sus cruzamientos varietales, como también los porcentajes sobre los testigos. la prueba de duncan (no se presenta) no señaló diferencias (p<o,05) entre el progenitor constante mb515 y sus cinco cruzamientos varietales. sin embargo, tres híbridos presentaron diferencias significa50 cuadro 1. lista de genotipos utilizados en el estudio, discriminados por progenitores, cruzamientos varietales y testigos. c.n.i. tibaitatá, 1981. progenitores no. 1. mb58 2. mb58 3. gran compuesto abc 4. gran compuesto abc 5. ica v 453 6. ica v 453 7. iniap 151 8. iniap 151 9. ica v 155 10. ica v 155 11. mb515 12. mb 515 13. mb515 cruzamientos varietales 14. mb 515 x mb58 15. mb 515 x gran compuesto abc 16. mb 515 x ica v 453 17. mb 515 x iniap 151 18. mb 515 x ica v 155 testigos 19. ica v 506 20. ica v 507 cuadro 2. análisis de varianza para el rendimiento de los genotipos estudiados. c.n.i. tibaitatá,1981. cuadrados medios de fuentes de variaci6n g.l. rendimiento repeticiones 3 3355672 ,09 • tratamientos 19 14676302,96 • * hibridos varietales 4 616778,09 ns padres 5 20511141 ,84 *. hibridos vs. 1 40267693,12 ** restantes 9 14839915,74 •• error 57 928454,79 c.v. 14,26010 • significancia con p = 0,05 •• significancia con p = 0,01 ns no significativo. tivas con respecto a sus otros padres:' mb 515 x ica v 452, mb 515 x gran comcuadro 3. promedios en kilogramos por hectárea de los genotipos estudiados y comportamiento de éstos en relación a los testigos ica v 506 e ica v 507. c.n.!. tibaitatá, 1981. testigos genotipos kiloslha ica v 506 ica v 507 variedades parentales: mb 515 mb58 iniap 151 ica v 453 gran compuesto abc ica v 155 promedio 7840 7033 6930 .6107 5670 1826 4240 96 86 85 75 70 22 94 84 83 73 68 22 hibridos varietales: mb 515 x ica v 453 mb 515 x ica v 155 mb515xmb58 mb 515 x iniap 151 mb 515 x gran compuesto abc promedio 8564 8157 7829 7818 7538 7\)81 105 100 96 96 92 102 97 93 93 90 testigos: ica v 507 ica v 506 promedio 8374 8157 8265 103 100 100 97 cuadro 4. kilogramos por hectárea de los seis genotipos progenitores y sus correspondientes f" heterosis de esta f1 en base al promedio parental y del progenitor superior. c.n.!. tibaitatá,1981. f1 en 010 de: cruzamientos promedio padre p1 p2 p1 p2 f1 padres . superior mb 515 x mb 58 7840 7033 7829 105 100 mb 515 x gran compuesto abc 7840 5670 7538 112 96 mb 515 x ica v 453 7840 6107 8564 123*109 mb 515 x iniap 151 7840 6963 7818 106 100 mb 515 x ica v 155 7840 1826 8157 169** 104 promedio 7840 5520 7981 123 102 ** significativo con p = 0,01 puesto abc y mb515 x ica v 155. además ninguna de las generaciones f1 fueron estád ísticamente superiores a los testigos. la heterosis, con relación al promedio parental (cuadro 4), varió de 105 a 169, para un promedio general de 123 por ciento. con el padre superior, el valor heterótico promedio fue dé 102, con. una fluctuación de 109 a 96 por ciento. estos datos promedios de heterosis son comparables a los obtenidos portorreqroza y varela (1968), torregroza (1959 y 1975) y superiores a los 51 registrados por lonnquist y gardner (1961). al compararlos con los obtenidos por paterniani y lonnquist (1963) y diaz (1973) se encontró que fueron inferiores con relación al promedio parental y al padre más rendidor, pero semejantes a los presentados por rubio y torregroza (1971) y robinson et sl, (1956) en relación al promedio de los padres, pero inferiores con relación al padre superior. se produjo una mayor heterosis y altamente significativa en aquellas variedades de diverso origen geográfico y amplia variación genética como mb515 x ica v 453 y mb515 x ica v 155, lo cual confirma las sugerencias que en este sentido indicaran brauer (1967), east y hayes (1936) y moll et al. (1962) entre otros. por su porte bajo, tanto en la altura de las plantas como de la mazorca superior, su menor contenido de humedad en el momento de la cosecha, el buen rendimiento alcanzado y la mayor cantidad de mazorcas por planta, los híbridos varietales mb515 x ica v 155 y mb515 x ica v 453 se recomiendan como posibles recursos germoplásmicos promisorios para seguir estudiándolos en climas fr íos y. fr ío moderado. es importante destacar el hecho de que estos dos cruzamientos varietales son el producto de combinar un padre adaptado (mb 515) al c n.!. tibaitatá con dos desadaptados (ica v 155 e ica v 453). de estos dos cruzamientos, el segundo se debe seguir evaluando, puesto que el ica v 453 es una sintética recomendada para el clima frío moderado. por tal motivo, se espera que la semilla híbrida f 1 del cruzamiento de estos recursos germoplásmicos, tenga una mayor adaptación que cualquiera de sus variedades parentales. igualmente se sugiere utilizar las generaciones avanzadas de estos dos cruzamientos varietales en proyectos de selección recurrente intrapoblacional para formar germoplasma de amplia adaptación y del cual se originar ían variedades mejoradas o sintéticas, cuya adaptabilidad probablemente cubra la zona andina maicera ubicada más allá de los 1800 metros de altitud. 52 literatura citada 1. brauer, 0.1967. fitogenética aplicada. méxico, limusa wiley, p. 267·281. 2. crow, j.f. 1948. alternative hypothesis of hvbrid-viqor. genetics 33: 477487. 3. díaz, c.a. 1973. estudios fisiol6gicos y heter6ticos en poblaciones heterogéneas de maíz. tesis m. sc. universidad nacional de colombia. ica-peg (mimeografiado) p.135. 4. east, e.m. y h.k. haves, 1936. heterosis. genetics 21: 375·397. 5. lonnquist, j.h. y c.o. gardner. 1961. heterosis in intervarietal crosses in maize and its irnplications in breeding procedures. crop science (estados unidos) 1: 179·183. 6. moll, r.h., w.s. salhuana y h.f. robinson. 1962. heterosis and genetic diversity in varíetv of maize. crop science (estados unidos) 2 (3): 197 ·198. 7. moll, r.h., h.h. lonnqulst , j.v. fortuno y e.c. johnson. 1965. the relation of heterosis and genetic divergence in maize. genetics 52: 139-144. 8. paterniani, e. y j.h. lonnquist, 1963. heterosis in interrracial crosses of corno (zea mays l.). crop science 3:504-507. 9. ram(rez, c. 1l;l80. efectos de la densidad de siembra sobre la madurez fisiológica y perrodo de llenado del grano de poblaciones precoces de rnarz. tesis m. sc. un. inca-peg en ciencias agrarias, bogota, colombia. p. 114. 10. richey. f.d. 1922. the experimental basis for the present status corn breeding jour. amer, soco agron. 14:1-17. 11. robinson. h.f .. a. khalil y p.h. harvev , 1956. dominance versus overdominance in heterosis. evidence for crosses betweim open pollinated varieties of maize. amer. nat 90: 127-131. 12. roncallo, e.j. 1987. evaluación de híbridos varietales de ma íz, resultantes de combinar poblaciones de variada diversidad genética y geográfica con un compuesto como padre común. tesis i.a. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. bogotá. 84 p. 13. torreqroza , c.m. 1959. heterosis in populations derived from latinoamerican open pollinated varieties of maize. m. s. thesis. univ. of nebraska lincoln, nebr. 49 p. (mecanografiada) . 14. torregroza, c.m. 1959. heterosis en poblaciones de maíces harinosos rle clima frío de la zona andina. informativo del maíz. perú. vol. 1:31-37. 15. torreqroza, c.m. y d. varela. 1968. cruzamientos varietales entre maíces de clima frío de suramérica. agricultura tropical. colombia, 24: 849-871. agronomía colombiana, 1996, volumen xiii no. 1;pág 63-75 apertura economicaseguridad alimentaria y economia campesina 1 free market, tood security and peasant economy gilberto herrera rojas 2 resumen las importaciones agrícolas sin restricciones que vinieron con la apertura económica, especialmente las de maíz y fríjol que se hicieron durante el segundo semestre de 1995, afectaron fuerte y negativamente a los productores colombianos, sobretodo a los campesinos. en estudios de caso realizados en la provincia guanentina de santander, se comprobó que los campesinos sufrieron fuertes pérdidas en la cosecha de fríjol del segundo semestre del año anterior. los precios al productor se derrumbaron a casi el 60% de los precios históricos, por culpa de las importaciones indiscriminadas de fríjoles provenientes de canadá, ctrína, usa, ecuador y perú (sin contar el contrabandoque llegó por las fronteras de ecuador y venezuela). los productores colombianos están muy lejos de poder competir con los precios internacionales que oscilaron entre us$ 0,40 y us$ 0,60 el kilogramo, mientras los costos de producción estaban por encima de los us$ 0,80 el kilo. esa cosecha arruinó a miles de campesinos en santander, algunos de los cuales emigraron hacia las ciudades de la costa atlántica. 1 este artículo hace parte de la investigación sobre globalización-seguridad alimentaria y economía campesina del priac y la facultad de agronomía. el autor agradece, especialmente a natalla rodriguez, nutricionista dietista adscrita al grupo, quien colaboró en la búsqueda y organización de la información, así como en la revisión y corrección del texto. 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, d.c. las importaciones de maíz, el año pasado, casi se duplicaron y los precios que recibieron los productores nacionalescayeron en casi un tercio. en 1996, los precios reaccionaron por factores coyunturales de corto y mediano plazo en usa y en la china. la tendencia en los mercados mundiales es que los grandes productores quebrarán la producción de países como el nuestro que dependerán, cada vez más, de las importaciones. colombia está muy lejos de poder competir con los rendimientos, costos de producción y precios de canadá, usa y argentina. el dilema es que ambos cultivos son parte crucial de la seguridad alimentaria del campesinado y del país. palabras claves: seguridadalimentaria,campesinos, apertura económica. summarv agricultural importation whithout restriction which come with international free market,especially com and kidneybeans, durig the second semester of 1995, affecting strongly and negativelythe colombiangrowres, especially the peasants. some studies made in guanentine santander's province, show that the small farmers lot significant in kidney beans harvest during the secondsemester,last year. 63 grower's prices decreased around 60% of the historie prices, because of kidney beans importation from canada, china, usa, ecuador and perú (without considering ilegal importation from ecuador and venezuela). colombian growers are too far the compete with international prices which were around us$ 0,40 0,60 per kg. while the production cost was us$ 0,80 per kg .. these harvet impovered thousands of santandereans peasantraies, some of them migrated to the atlantic coast cities. corn importations last year were duplicated and the prices which national growers received, dropped down around one trird. in 1996 corn prices rose up in response of coyuntural factors of short and medium time in the united states and china. trend of international market granes is that biggest growers will break the producction of countries like ours, which will depend more time on importations. colombia is too far from competing with corn productivity, production cost's and prices with canada, usa, and argentina. dileme is both crops are crucial part of peasantry food security and country itself. keywords: peasant, kidney beans, tood security con la aceptación de los acuerdos de la ronda de uruguay, la creación de bloques en américa, como el nafta, el g-3, mercosur y, finalmente, con la firma, por parte de los países industrializados, de los acuerdos del gatt (a pesar de las reservas impuestas por la comunidad económica europea, con francia a la cabeza), la internacionalización de los mercados es un hecho. tales reservas y condicionamientos son un reflejo del esfuerzo que realizan los países industrializados por proteger sus sectores agropecuarios. resulta innegable que la llamada apertura tiene un objetivo para las economías excedentarias, agobiadas por una larga crisis que se expresa en la dificultad de mantener la tasa media de ganancias, la acumulación de capitales y de mercancías, la aceleración de la automatización y el consiguiente desempleo que agudiza la disminución de la demanda (complejo que se conoce como recesión). otro sentido bien diferente tiene la apertura para los países «subdesarrollados» o, como eufemísticamente se denominan «países en vía de desarrollo», que poseen aparatos productivos obsoletos, ineficientes, diferenciados, orientados, en parte a la producción de materias primas y productos primarios para la exportación o a la producción de bienes y servicios para el mercado interno, por medio de la agricultura y una industria ligera y mediana. en estos países tercermundistas, existe una marcada diferenciación al interior del aparato productivo industrial, caracterizado por la presencia de oligopolios (cuya modernización va al ritmo general de acumulación), algunos de los cuales ya poseen capacidad de exportación y dominan el mercado interno, en el cual coexisten con una galaxia de industrias medianas y pequeñas que tienen productividad baja, así como escasa capacidad para cubrir el mercado interno; adicionalmente están sometidas a altos costos de producción y generalmente son subordinadas al capital financiero y de la gran industria. para colombia, quien neqocro aranceles para la importación de productos agrícolas, la inclusión de plazos y cláusulas de salvaguarda, tiene el sentido de proteger una actividad agropecuaria golpeada con el desmonte de subsidios, créditos, apoyo investigativo y otros servicios institucionales e inmersa en los conflictos, nunca resueltos, de la concentración de la propiedad territorial y de un enfrentamiento armado que desangra, causa terror, ausentismo y deprime la actividad económica. los estudios realizados sobre este sector concluyen y el propio gobierno acepta, que los oligopolios obtienen ganancias extraordinarias por el control que ejercen sobre: las fuentes de materias primas. 64 los mercados de consumo, a través de la diferenciación de sus productos y la discriminación de los precios. los medios de comunicación, por los cuales proyectan agresivas campañas publicitarias. el crédito y los precios, a través de diferentes mecanismos que van, desde el liderato, hasta la guerra de precios, como se havisto recientementecon los pasajesaéreos, bebidas, refrescos y alimentos soplados. la mediana industriatiene que soportar tal competencia con desventajas adicionales, como son los mayores costos por las escalas menores en sus líneas de producción. las posibilidades de la pequeña industria son más escasas porque no tiene acceso a las ventajas que se le ofrecen a las grandes industrias. también, existe una marcada diferenciación entre los sectores económicos urbanos con el sector agropecuario y al interior de éste, cuyo subsector moderno ha crecido, gracias a la protección del estado (porque, históricamente,ha tenido mercados cautivos), a los subsidios, a la disponibilidad de tecnología, a la asistencia técnica y a otros apoyos estatales. tradicionalmente, ha gozado de la ventaja que le permite la existencia de una economía campesina que le proporciona mano de obra y alimentos relativamente baratos, así como de percibir unos precios aceptables para su propia producción, por lo menos, hasta antes de ·iaapertura. la capacidad de este subsector moderno para generar excedentes exportables es, en el corto y mediano plazo, bastante relativa, si se exceptúan las flores, el café, el banano y algunas frutas tropicales, por cuanto su estructura productiva no puede competir con agriculturas muy desarrolladas, protegidas, poseedoras de altas inversiones en tecnología, máquinas e infraestructura, con elevada productividad y sobre todo, con poderosas redes de apoyo, tanto para la producción, como para la transformación y comercialización. en este punto, surge una pregunta clave: ¿ con cuáles productos agropecuarios va a competir colombia en los mercados mundiales? la competencia mundial en los mercados de cereales, azúcar, cacao, productos cárnicos y derivados lácteos, expresada en una caída pertinaz de sus precios, indica que la competitividad nacional es irrazonable. escasamente, puede mantenerse en el mercado con flores, banano y café (cuyos precios internacionales están en una crisis). existe alguna perspectiva con el algodón, pero las pérdidas acumuladas de los productores han sido tan grandes y sostenidas, que se demorarán varios años en volver a exportar volúmenes importantes. loscasos recientes de rupturasde pactos y disminución de cuotas en café y banano, son claros ejemplos de las tendencias futuras. el primero, aunque aumentó el volumen en sacos exportados, bajó el monto de dólares recibidos en un 11% en 1994. en 1.993, colombia disminuyó el valor de su producción de café pergamino en un 13,01%. en 1995, la situación cafetera fue muchopeory no haysíntomas de mejoríapara 1996. este renglón incluso ha perdido rentabilidad por efecto de la broca, el encarecimiento de los insumos industriales y el desasosiego regional que representa el desempleo y el reciente ingreso de los grupos armados a la zona cafetera. durante 1.993, se aumentó el volumen físico de exportaciones de banano un 11%, pero el valor recibido, solo creció en un 8%, en un año que se consideró que «colombia salió bien librada». en 1995, los exportadores de banano tuvieron que librar una dura batalla para impedir sanciones comerciales por parte de los estados unidos, por el hecho de haber firmado acuerdos de cuotas con el mercado común europeo. cultivos, como el tabaco, el cacao, la caña de azúcar y el café, tienden a sufrir una profunda y permanente caída en su demanda, por cambios en los hábitos de consumo y por la aparición de productos sustitutos. 65 sólo quedan las flores y las plantas ornamentales como renglones promisorios, con serios interrogantes sobre su futuro acceso a mercados tradicionales (con todos las restricciones que se están aplicando en el mercado internacional respecto a cuestionamientos de los procesos locales de producción). son inciertas las posibilidades de las maderas, las plantas y animales silvestres, en vías de extinción, las frutas tropicales, etc. por otra parte, existen poderosas barreras sanitarias para algunos cultivos, como flores, frutas y banano, este último sometido a la competencia de centroamérica y de las antiguas colonias de la comunidad europea. se puede argumentar que colombia posee tierras fértiles y gente laboriosa que puede abastecer mercados vecinos, como venezuela, ecuador y centroamérica, así como los mercados del pacífico que son deficitarios. sin embargo, la colisión de intereses entre los países industrializados (con abultadas producciones para exportar, subsidios y otros mecanismos proteccionistas) frente a la producción, hipotéticamente creciente, de todos los países tercermundistas, podría hacer quebrar las agriculturas de los más atrasados tecnológicamente y los más débiles. los apologistas del neoliberalismo aseguran que la mano invisible del mercado asignará los recursos escasos, de manera que cada país produzca aquello para lo cual posee ventajas comparativas y, en tal caso, las señales del mercado le indicarán a los productores, en cada país, cuándo deben abordar la producción de determinados productos, para los cuales pueden obtener menores costos o mayores productividades. las tradicionales funciones del estado, encaminadas a equilibrar la iniciativa privada con la función social del capital, son renunciadas en favor de los empresarios, sin miramientos sobre el origen y estructura de los capitales. ahora, el estado reduce su tamaño y sus funciones, para dedicarse a facilitar la infraestructura necesaria para la libre circulación de mercancías y capitales, ofrecer mayor transparencia de los mercados y a prestar servicios básicos, que no son atractivos para el capital privado. todos los agentes económicos, sin discriminación, deben quedar expuestos a las fuerzas del mercado para estimular la competitividad. este planteamiento optimista, y aparentemente ingenuo, da poca importancia al revolucionario cambio tecnológico que se está gestando en los países industrializados, sobre la base de la bioingeniería que permite a las multinacionales que están liderando el proceso apropiarse de los mercados futuros de novedosos bioinsumos, como son las plantas transgenéricas, los biocidas, los microorganismos, etc, artificialmente configurados, para la producción de sustancias que, hasta ahora, sólo se podían conseguir con plantas y animales en su estado natural. la propiedad intelectual, implícita en los tratados de comercio, asegura el control de la biodiversidad, vía patentes, en favor de tales multinacionales. por supuesto que los excedentes que generarán los nuevos procesos productivos con este nuevo esquema serán, en gran medida, apropiados por ese tipo de empresas, con sus casas matrices en los países desarrollados. así, nuestros productores empresariales tendrán que comprar esos insumas tecnológicos a altos precios, si quieren competir con productividad y vender barato en mercados cada vez más competidos. la apertura alimentaria se expresa en una avalancha de alimentos procesados, aparejada de una publicidad encaminada a cambiar los hábitos alimentarios, para sustituir los productos naturales autóctonos que, aunque sean de bajo valor nutritivo y rústicos, son muy superiores a los comestibles que no son nutritivos y alimentos basura que nos están llegando, como los cereales soplados, los chips, algunos enlatados, dulces, chocolates, chiclets, cervezas, etc. nuestros países tercermundistas todavía no han hecho un balance realista de lo que nos deja la revolución verde y ya, alegremente, acogen con entusiasmo, sin balance de inventario, la nueva revolución de la bioingeniería, sin percatarse, siquiera, del costo que ello implica. 66 muchos aseguran que no hay quién pare la modernidad y que el progreso es una máquina que, sólo, los ilusos creen que se puede detener. el problema no es subirse a ese tren. el reto es conducir el tren propio y saber para dónde va. la pérdida de la biodiversidad, de la que hacemos gala ahora, la parálisis en la discusión y en la capacidad de investigación para formular un modelo de desarrollo que privilegie nuestro propio proceso histórico y nuestros recursos, como únicos instrumentos para la utopía del futuro, serán parte del precio a pagar por negarnos a hacer frente a los problemas estructurales de nuestra sociedad. para nuestra clase dirigente y nuestros altos tecnócratas, es más cómoda la subordinación a las supuestas leyes del mercado y a las tendencias de los centros del poder, que abordar, con creatividad, valor y visión, la realidad de una sociedad tremendamente polarizada, con una estructura de la propiedad territorial que difícilmente puede asimilar algún patrón de desarrollo sostenible y equitativo. la dura realidad de unas regiones atrasadas, con bajos niveles de calidad de vida, escasa o nula industrialización y débilmente integradas a los mercados, con crorucos problemas de desempleo, marginamiento y pobreza, se pretende solucionar con la descentralización, ignorando la omnipresencia de los caciques y gamonales de siempre, que ahora no tendrán que disputar sus feudos con el poder central. tanto ellos, como la clase dirigente nacional, han mostrado poco interés por la suerte de millones de compatriotas que quedarán tendidos con los milagros de la apertura. los relucientes ejemplos de países asiáticos, donde la apertura ha realizado «milagros», no explicitan que, en la mayoría de ellos, previamente, se han realizado profundos cambios en la estructura de la propiedad 3 herrera, g."globalización y seguridad alimentaria-el impacto de la modernización del estado y la apertura sobre las economías campesinas" proyecto de investigación de la facultad de agronomía-priac u.n. bogotá. 1994 territorial o se han mantenido dramáticamente bajos los salarios, como en el caso de la china continental que, sin embargo, mantiene una sólida infraestructura de servicios públicos gratuitos, como la educación y la salud. caso aparte es el de chile, donde fue necesario aplastar las aspiraciones de la mayoría, expropiar las tierras en favor de los inversionistas, liquidar los sindicatos y reprimir violentamente a los opositores, para lograr la modernización del país. resulta más difícil aceptar la idea que tienen algunos sobre las posibilidades de la economía campesina en este nuevo contexto. afirman que a los campesinos les llegó la hora de la modernización, que deben aprovechar sus ventajas comparativas, dedicar sus fundos a producir aquellas cosas que demanden los mercados nacionales y externos, utilizar tecnologías modernas, así como avanzadas técnicas administrativas para la producción y articularse en forma más dinámica a los circuitos de comercialización y embarcarse en procesos altamente rentables, etc. quienes hacen esas afirmaciones, olvidan que el proceso histórico del desarrollo de nuestro sector rural ha empujado al campesinado a las peores tierras, en donde se hacinan en parcelas pequeñas, con una precaria dotación de recursos, sin acceso al crédito ni a los servicios institucionales y que el aparato de generación de tecnología ha sido incapaz de ofrecerles opciones rentables. por fortuna, el estado ha planteado, explícitamente, que, todavía, está interesado en mantener la economía campesina a través de programas como sintap y pronatta. solamente, que estas estrategias han sido insuficientes para llenar el enorme vacío del desmonte del aparato de transferencia de tecnología para los pequeños productores. las umatas no han podido responder a las necesidades del campesinado, en parte, porque la organización de los campesinos, que tales estrategias dan por un hecho, apenas existe en la intención, pues son muchas las investigaciones cuyos resultados muestran un campesinado solo, aislado, con escasa organización, desorientado, abandonado y, a veces, asustado por la violencia. 3 67 la información más reciente de fedesarrollo ofrece signos preocupantes sobre el impacto del proceso de apertura de los mercados sobre los sectores de la economía y las consecuencias adversas que el proceso de privatización y modernización del estado ejerce sobre las variables rnacroeconómicas : -crecimiento del déficit fiscal causado por el desmesurado aumento de los gastos del gobierno central, departamental y municipal, pero, fundamentalmente, por los costos crecientes del enfrentamiento del estado contra el narcotráfico y los grupos alzados en armas. -desequilibrio creciente de la balanza comercial, por el crecimiento desbordado de las importaciones de bienes de consumo frente a unas exportaciones relativamente estables o afectadas por políticas proteccionistas de los países industrializados. -dinamización del alza del dólar frente al peso, que tiene enormes implicaciones sobre las deudas del estado y de los particulares en el exterior y sobre las utilidades de las empresas que tienen que importar materias primas, bienes de capital o mercancías terminadas que se pagan en dólares. -corte abrupto de ingreso de divisas, porque los dólares del tráfico de estupefacientes sostenían la oferta interna y las necesidades de lavar o legalizar esos ingresos, se hacían fundamentalmente a través del comercio, la finca raíz y la ventanilla siniestra del banco de la república. -rigidez en el proceso de reembolso de los dólares de las exportaciones, que es sinónimo de demoras y gravámenes. -crisis de la industria y del sector agropecuario por las altas tasas de interés, el contrabando y la competencia externa, especialmente, en textiles, alimentos procesados, automotores, construcción, etc., con la pérdida de empleos y la imposibilidad de absorber la mano de obra no calificada que, día a día, llega de las zonas de conflicto y de las áreas de economía campesina arruinadas y asoladas por la violencia. -crisis generalizada del sector agropecuarto, abandonado deliberadamente por el estado, en la pasada administración, con el argumento de la necesidad de someterla a la competencia internacional para obligarla a ser eficiente. -evidente caída de la producción agraria nacional: en los primeros cinco años de esta década, casi 430.000 ha. salieron de la producción y la mitad de esa área corresponde a cereales. para el año 1995, la sac calculó una caída para el área de los cultivos semestrales en cerca de 40.000 has (el tiempo, agosto 26 de 1995). el ministerio de agricultura expresa preocupación por la persistencia de este fenómeno que en 1996, mantiene más de medio millón de hectáreas en barbechos. la argumentación institucional, basada en las premisas del modelo neoliberal, asume que el país debe dedicar sus zonas agrícolas a aquellas actividades que le representen ventajas comparativas, con las cuales pueda competir en precios con los mercados internacionales e importar aquellos rubros en que la producción nacional sea incapaz de producir con mayor eficiencia, productividad y menores costos. esta argumentación ha transformado al país en gran importador de cereales, entre los cuales se cuenta el maíz, base de nuestra cultura, eslabón importantísimo de nuestra seguridad alimentaria y de la supervivencia de la economía campesina. esos argumentos han servido para que los países con grandes áreas cerealeras mecanizadas, tecnificadas y con altos niveles de productividad, puedan ganar en varios frentes: -eliminar los excedentes agrícolas (que agobiaron durante varios años sus economías y cuyo mantenimiento era costoso y su colocación en los mercados, antes de la apertura, implicaba la caída de sus precios). -precios más bajos de materias primas para las agroindustrias oligopódicas tras nacionales, (generalmente de origen en esos países) que representan mayores ganancias, porque por su mismo carácter, no se reflejarán en bajas de precios de los productos terminados. 68 -dominar los mercados mundiales a través de sus trasnacionales y de sus propios sectores agrarios, bien protegidos a través de diferentes mecanismos. pero no todo el mundo pierde, pues algunos sectores han apoyado abiertamente la globalización: los grandes grupos económicos nacionales, en asocio con algunos extranjeros que recibieron, a precios de demolición, todas las empresas comerciales del estado, licitaron, a precios irrisorios, servicios públicos y grandes obras de infraestructura realizadas con el ahorro nacional. las agroindustrias oligopódicas transnacionales, que obtienen materias primas a más bajos precios. las cadenas trasnacionales de comercialización que pueden aplicar guerras de precios a las cadenas nacionales, gracias al control que ejercen en los mercados financieros y sobre la información, así como tarifas preferenciales en el transporte. los importadores, especialmente los contrabandistas, quienes han logrado considerables ganancias adquiriendo mercancías en el exterior, muchas veces de dudosa calidad y procedencia. los narcotraficantes quienes, por este mecanismo, han logrado legalizar los narcodólares. la banca, el comercio, la industria, el estado y los propietarios de finca raíz se beneficiaron con el flujo de dólares y mercancías baratos de ese tráfico ilegal de drogas, aunque la competencia externa contribuyó a este período de bonanza del consumo. hasta los consumidores celebran la variedad y disponibilidad a precios bastante competitivos. los países industrializados son los mayores beneficiarios con la globalización, pues logran incrementar sus divisas por exportaciones de cereales y otros productos agrícolas, que se complementa con la venta de productos procesados e insumos, cada vez más caros, para la agricultura subsistente o con algún grado de protección en los países compradores. en una primera fase, los grupos internos mencionados han apoyado este tipo de apertura, pues se pueden comprar materias primas yalimentos baratos. de hecho, el gobierno ha promovido la importación de alimentos como parte se su estrategia antiinflacionaria, sin considerar que los alimentos im-portables, sólo representan un 7,5% del peso de la canasta familiar. una vez que los países grandes productores y exportadores de productos agrícolas logren quebrar nuestras agriculturas y, por lo tanto, destruir nuestros sistemas alimentarios, pueden elevar, hasta el tope de la capacidad de los mercados locales, los precios de sus productos. las tendencia de los países industrializados así lo indica. por otra parte, el carácter aleatorio de la producción agrícola puede causar variaciones en la producción mundial de alimentos que implicarán costos crecientes para los países que han hipotecado su sistema alimentario. comienzan a percibirse señales en ese sentido con perspectivas sombrías: china será gran comprador de cereales; la cosecha maicera de usa en 1995 fue afectada por nuevos problemas fitosanitarios y por una ola de frío que afectó intensamente la agricultura de ese país; las cosechas del antiguo bloque soviético no se recuperarán en corto plazo, los cambios climáticos afectarán las cosechas de muchos países. gracias a las desventuras de la agricultura norteamericana del segundo semestre de 1995 en el caso del maíz, los agricultores colombianos, que se aventuraron a sembrar en ese período, lograron precios remunerativos a principios de este año. pero la tendencia muestra que, si no se protege la producción nacional de alguna manera, colombia y especialmente los campesinos, tendrán que abandonar este cultivo vital de nuestro sistema agroalimentario. para producir maíz con rendimientos similares a los de usa, canadá o argentina y con costos inferiores a los 100 dólares la tonelada, colombia debe recorrer todavía un largo camino, especialmente en el campo de la tecnología y de la renta de las tierras agrícolas. toda la información precedente, se traduce en perspectivas de aumento de los precios de los cereales en el mediano plazo, lo cual beneficiará a los países con grandes producciones y afecta severamente a los países que dependen de las importaciones. 69 en el mediano plazo, en los países subdesarrollados, todos salimos perdiendo, pues, al subir los precios de los productos agrícolas importados, crece el costo de vida, se empujan los salarios hacia arriba, se disminuyen las ganancias de la industria nacional, ya afectada por otros factores asociados a la apertura, y crece el déficit de la balanza comercial y de funcionamiento del estado. los únicos beneficiarios serán los países desarrollados y las agroindustrias transnacionales, al igual que la banca internacional. quedará hipotecada la agricultura que tendrá que vender o arrendar las tierras a inversionistas asociados a las agroindustrias transnacionales. esta hipótesis tiene piso si se observa el caso argentino en donde mucha tierra ha salido de la producción por la escasa rentabilidad y donde la renta de la tierra ha caído a niveles que son una tentación para los capitales tras nacionales. recientes informes de prensa indican que, un solo inversionista norteamericano adquirió allí varios centenares de miles de hectáreas mecanizables a menos de doscientos dólares cada una. parece que la perspectiva de colombia, que ya ha sacrificado un contingente grande de agricultores y de empleos rurales en la pira de la competitividad y la internacionalización, es la destrucción de su propio sistema agroalimentario, (como si no fueran suficiente los 4,2 millones de habitantes campesinos que, en 1992, se encontraban en pobreza extrema y que representaban el 70% de los pobres del país). la prensa nacional habla de dos millones largos de nuevos pobres por efecto del proceso modernizador y las presiones para intensificar el proceso explican, en parte, la crisis que soporta el país 4 • es patética la situación en el perú, donde los campesinos cultivadores de este grano, ya padecen hambre, impotentes para poder vender el maíz que ha llegado en grandes cantidades del exterior. 4 sobre la problemática, que genera la apertura económica en el sector agropecuario, ya existen trabajos que no se citan en este artículo. pero que, por su importancia, aparecen en la literatura citada. el impacto de la apertura economica y la modernizacion sobre los productores de maiz y frijol en santander. para sustentar este documento, sólo se expondrán los casos del maíz y el fríjol, para demostrar los impactos de la apertura sobre los productores de esos dos rubros. su selección obedece a la intención de demostrar que las propuestas neoliberales, implícitamente, se proponen eliminar al campesinado o, por lo menos, contribuir al arrinconamiento que viene sufriendo, desde que el modelo prusiano comenzó a imponerse en el país. por comodidad e interés personal, se seleccionó a santander para hacer el análisis. para el caso del maíz, cultivo que venía experimentando incrementos considerables en su área de siembra en el país, al pasar de 628.900 ha en 1981 hasta 836.900 en 1990, ha venido sufriendo un acelerado deterioro. en cinco años el área sembrada disminuyó un 16,6% y, en 1995, cayó verticalmente por culpa de las importaciones que afectaron a los productores empresariales, quienes debieron cambiar de rubro, dentro de su sistema de producción o, en el peor de los casos, cambiar de actividad. como ya se explicó atrás, los precios reaccionaron en 1996, pero, sólo, será en forma transitoria, mientras regresa a la normalidad la zona maicera de usa. pero, para el caso de los 150.000 campesinos productores, para quienes el maíz ha sido su compañero por generaciones, éstos no pueden hacer lo mismo. el maíz para ellos es mercancía y es alimento, es insumo para alimentación animal y es semilla. seguirán sembrándolo y vendiendo sus excedentes, a pesar de que, cada vez, reciban menos por él. la merma de sus ingreso y el crecimiento de sus costos de producción conspiran contra la estabilidad de sus parcelas y de sus familias. ya el país está importando más de un millón y medio de toneladas anualmente. en el primer semestre de 1995, las importaciones pasaron de las 750.000tm. para 1996, se pre70 vé una importación de 1.600.000 tm que copan, sobradamente, las necesidades nacionales y que, seguramente, presionarán los precios hacia abajo para intensificar el proceso de ruina de los productores. los costos de producción en los países de origen son sensiblemente inferiores a los de colombia, en unos casos por existencia de subsidios directos o indirectos, como, por ejemplo en venezuela, en donde sus productores recibían, hasta hace unos días, subsidio por costos de combustibles y derivados de petróleo. en un estudio realizado por vásquez (17) en 1.993, a venezuela le costaba u.s. 152ftm, mientras que a colombia, le costaba u.s. 209,3!fm de maíz. los 57 dólares restantes eran suficientes para cubrir los costos de exportación hacia colombia y ganar. ahora, con el desplome de la economía venezolana y la devaluación del bolívar, los productores colombianos ven, con justificado nerviosismo, la posibilidad de una avalancha de cereales desde el vecino país, en donde los salarios y la renta pueden ser envilecidos. en los casos de usa y argentina, países que están en capacidad de asumir altas exportaciones (argentina exporta 6,5 millones de tm y los estados unidos más de 40 millones de tm), estos países pueden competir, por las extensiones de sus plantaciones y el alto grado de mecanización que, complementado con sus elevados rendimientos (argentina con 4.500kg/ha, en la campaña 1991/1992 y usa con 7.769 kg/ha, en 1992), permiten una alta productividad del trabajo y, por supuesto, precios con los cuales es difícil competir. la triangulación, mecanismo que utilizan algunos países para burlar barreras arancelarias y aprovecharse de pactos regionales, la utilizan los eeuu que nos vende maíz proveniente de suráfrica. 5 estos precios y conversiones de nuestra moneda en dólares de los estados unidos corresponden a los vigentes a mediados de 1995, cuando comenzó a redactarse este artículo. esas son las razones por las cuales se están incrementando las importaciones hasta amenazar, en forma permanente, el cultivo en nuestro país. los precios fob del maíz argentino están alrededor de los u.s. 120130/ tm en nuestros puertos; los de usa, están un poco más baratos." otra razón de disminución de la importancia del cultivo, es la disminución del consumo de maíz como tal, al pasar de 55,3 kg/ habitante en 1960 a 32,1 kg/hab. en 1987, por culpa de la culturización de la alimentación que, ahora, impulsa el consumo de productos texturizados, soplados y listos para consumir con base en materias primas importadas. en relación con la autosuficiencia alimentaria, según minagricultura (14), en el caso de cereales, ésta viene disminuyendo aceleradamente: en 1960, era del 94,8% y treinta años después, baja a cerca del 80%, pero se acelera en los últimos cinco años con las importaciones masivas de alimentos. en el caso especial de maíz, esa autosuficiencia era del 100% en 1969 y, para la actualidad, cuando estamos importando una cantidad de maíz igual a la producción nacional, esa autosuficiencia ha caído prácticamente a cerca de cero. bajo la óptica de la apertura económica, se ha llegado a proponer dejar en manos del mercado internacional las necesidades de cereales, para que los productores nacionales se dediquen a los cultivos de frutas y hortalizas frescas o, más irrisorio aún, que el país se especialice en la producción de alimentos precocidos. (el tiempo, agosto 26 de 1995, jaime cristancho górnez). en santander, en el año de 1988, se cosecharon 40.946 ha. equivalentes al 6,44% del área sembrada del país. se cosecharon 34.883 tm en el 88a y 22.648 tm en el 88b, equivalentes al 6,53% de la producción nacional, la cual fue de 880.500 tm. las importaciones golpean en forma específica y directa a los campesinos santandereanos, pues allí el maíz tradicional, en el 88a, llegó a 23.251 ha. que produjeron 25.648 tm con un rendimiento de 1.103 kg/ha, mien71 tras que el maíz tecnificado, sólo representó 4.158 ha., con rendimientos de 2.221 kg/ha. estos rendimientos representan apenas el 25% de los argentinos y un poco más de la sexta parte de los de usa. para cualquier lego, resulta un cambio tecnológico formidable equiparar nuestros rendimientos con argentina y mucho menos con usa. en el lenguaje neoliberal, colombia no debería volver a sembrar maíz por no tener ventajas comparativas y, en consecuencia, todas sus necesidades de ese cereal debe importarlas. aparentemente es lo correcto. el precio es la destrucción de la economía campesina y la ruptura de la seguridad alimentaria, además de lanzar al cesto de la basura, uno de los principios fundamentales de nuestra cultura. si se observa la evolución de las áreas sembradas, rendimientos y la producción en los siguientes años, se ve que la producción se va reduciendo a las necesidades de la economía campesina y a algunas demandas regionales. los maíces amarillos, parte importante del esfuerzo nacional del desarrollo tecnológico en este cultivo, no tiene gran apetencia para la industria oligopódica internacional con sede en colombia y, sólo, servirá para concentrados animales, siempre y cuando pueda competir con el sorgo. los campesinos de esta zona no pueden sembrar tabaco ni fique porque están expresamente desestimulados por el estado. en el futuro, tampoco, podrán sembrar maíz, pues será más barato comprar el que necesiten que producirlo. surgen dos preguntas: ¿con qué lo van a comprar? ¿en dónde se está vendiendo el maíz barato que aquí se plantea? santander produce maíz en las provincias de soto, garcia rovira, vélez y en el magdalena medio. los comerciantes mayoristas, quienes compran, tanto el maíz importado, como el nacional, no discriminan precios para la venta yobtienen ganancias extraordinarias y, por eso, apoyan la apertura. igual sucede con la agroindustria nacional. como se verá a continuación, los campesinos santandereanos y de otras regiones, tampoco, podrán sembrar fríjol. todavía existen apologístas que insisten en que ese campesinado debe ser competitivo, creativo, abordar procesos que impliquen valor agregado, asociarse para crear agroindustrias rurales, etc. en el caso del fríjol, el área sembrada a nivel nacional varió de 110.100 ha. en 1982, a 144.822 ha en 1994. la producción varió de 71.200 tm en 1982 a 134.955 tm en 1994. los rendimientos subieron de 646,7 kg/ ha.hasta 931,86 kg/ha. a nivel nacional. el crecimiento en los rendimientos de 300 kilos/ ha en doce años fue el fruto del esfuerzo tecnológico dellca y del ciat. con el crecimiento poblacional, estos incrementos permitieron la autosuficiencia hasta 1987, en un 100%. sin embargo, en los últimos dos años, el país ha incrementado vertiginosamente su dependencia en fríjoles: las importaciones de fríjol, tanto por la vía legal, como por contrabando, están causando la ruina de miles de agricultores. según informaciones del ministerio de desarrollo, el país requiere importar semestralmente alrededor de 20.000 tm. de fríjoles. en 1995, se han importado más de 40.000tm. si se tienen en cuenta los costos de producción y los precios internos, resulta explicable la avalancha de importaciones. estamos importando fríjoles desde china, canadá, usa, ecuador y perú. probablemente, está ingresando fríjol de contrabando por venezuela, ecuador y desde centroamérica. en los boletines dellncomex, se puede observar que, en el mes de mayo de 1995, se importaron 14.200 tm de fríjol proveniente de china (vía usa) ecuador y canadá, principalmente. los precios que se pagaban a mediados de 1995 por esas importaciones oscilaban desde u.s 0,40 el kilo de los provenientes del ecuador, hasta u.s 0,60 el kilo de los que vienen del lejano oriente, usa y canadá. al comparar tales precios con los internos, de cerca de u.s. 1,00 por kilo, resulta, desde el punto de vista de la competitividad, insostenible justificar la producción nacional. en ese sentido, se puede explicar que no se 72 haya otorgado financiación de finagro y fondo financiero agropecuario, desde 1991 para el cultivo de fríjol tradicional. la financiación para fríjol comercial ha disminuído en ese mismo período, desde un monto global de $2.659 millones hasta $ 700 millones en 1994, lo cual muestra una clara política de desestímulo a la producción para sustituirla con las importaciones. el alto volumen de importación y, por lo tanto, la saturación del mercado nacional con fríjol proveniente del exterior, se evidencia en la disminución de su precio en el mercado nacional. de 1994 a 1995, el precio de la carga de fríjol radical bajó, en promedio, de $ 145.000 a $ 100.000, en el caso del fríjol bola roja, que llegó a costar $ 400.000 la carga, en el segundo semestre de 1995, se negoció a un valor que oscila entre $ 200.000 y $ 240,000 en la central de abastos de bogotá. sin embargo, no existe una diferencia significativa en los precios de venta a mayoristas y al público entre fríjol nacional y fríjol importado. el consumidor resulta aparentemente beneficiado, no porque encuentre más barato el producto extranjero, sino porque la saturación del mercado disminuye los precios del fríjol en general. de este modo, quienes se benefician ampliamente en el negocio son los importadores, intermediarios y el gobiemo con el control de la inflación. paralelamente, la economía campesina sufre una agresión contundente; para el caso de santander, solamente en el área del creced de las provincias guanentina y comunera, que incluye los municipios productores guanentinos de villanueva, san gil, curití, barichará, aratoca, la economía de más 5.000 familias depende del fríjol como único cultivo. en el 95% de la zona del guanentá, se cultiva fríjol radical y en el 5% restante, la variedad calima, principalmente. durante el primer semestre de 1995, esta provincia produjo 2.200tm, con un rendimiento de 1.200 kg/ha, cifra que supera el promedio nacional, el cual, para 1994, era de 931,86 kg/ha. (santander, también, cultiva fríjol en garcía rovira y soto) de las 2.200tm producidas en ese semestre, la cooperativa de villanueva compró 1.800tm, con las cuales, prácticamente, saturó sus bodegas y tuvo grandes dificultades para colocarlo en el mercado, a pesar de que en el mes de julio, se acordó con el ministerio de agricultura, que elldema compraría el fríjol desde ese mismo mes, a un precio de $104.000 por carga de la variedad radical (equivalente a us 0,83 kilo) e incluso se proyectó un incremento de $7.000 por carga a manera de subsidio; durante varios meses, se estancó la compra y eiidema, al final, intervino, pero los precios fijados arruinaron a muchos campesinos. recurrir a otros canales de comercialización significa recibir menos pesos, pues los intermediarios pagaban, en ese momento, hasta $100.000 por carga de fríjol radical, equivalentes a us 0,80 el kilo y hasta $85.000 por carga de fríjol calima, equivalentes a us 0,68 el kilo. si se tiene en cuenta que el costo de producción por hectárea (con rendimientos de 1.200kg/ha) eran de $ 860.000, que representaban un costo de us 0,75/kg, los anteriores precios no resultaban rentables, ni podían competir con los fríjoles importados; no podían vender ni siquiera al costo. es de tener en cuenta que, desde el primero de septiembre de 1995, el precio de los insumos se incrementó en un diez por ciento y que un jornal, sin alimentación, actualmente, cuesta $5.000, ante las perspectivas que ofrece la apertura económica, los campesinos se verán obligados a reducir sus áreas de cultivo, alternar con otros cultivos, vender semovientes o hipotecar la parcela para cumplir con los créditos. adicionalmente, muchos se verán obligados a emigrar para ofrecer su fuerza de trabajo y la de su familia en otras partes, ante la imposibilidad de encontrar ocupación en la agricultura de su región. la opción de reducir y alternar la producción, no es, en realidad, viable, puesto que sólo se podrían vender pequeñas cantidades a particulares, a mayores costos de producción sin que ésto sea una garantía que les permita la conservación de su economía, con 73 el agravante de que, en la zona, se carece de sistemas de riego, lo cual dificulta, aún más, la posibilidad de diversificar los cultivos. los ensayos que han realizado algunos campesinos de diversificar con patilla se han estrellado con las importaciones venezolanas que permiten colocar el producto en bucaramanga a precios que no justifican siquiera la cosecha y el transporte. el grupo el común, gran movimiento asociativo de santander, promovido y liderado por sepas 6 , apoyó la creación y consolidación de la cooperativa de agricultores de villanueva que afilió a un sinnúmero de campesinos y aglutinó a todos los campesinos frijoleros. hace un par de años, llegó a realizar transacciones de compraventa de fríjol por valores cercanos a los diez mil millones de pesos, ofreció financiación suficiente y oportuna a los productores, hasta consolidar un sistema de producción y comercialización de fríjol en santander que era un orgullo y un ejemplo de las posibilidades de la cooperación y la solidaridad. cuando el estado comenzó a desmontar su sistema de generación y transferencia de tecnología y los servicios de apoyo a la producción, no les preocupó demasiado, porque su cooperativa podía cubrir esas necesidades con los excedentes de la comercialización. bastaron dos o tres cosechas, bajo el fuego de las importaciones, para que las operaciones se redujeran a la quinta parte y la cooperativa se viera precisada a mantener las compras a sus afiliados para evitarles la miseria, cosechas que el idema ni nadie quiere comprar, a menos que sea a precios iguales o inferiores a los de importación. este enorme esfuerzo y opción distinta de desarrollo basado en la solidaridad amenaza derrumbarse con el manotazo de la apertura, porque dizque era indispensable para impulsar el desarrollo del país. para sobrevivir, la cooperativa ha tenido que concentrarse a su actividad bancaria, asegurarse con las debi6 sepas es una sigla del secretariado pastoral de la iglesia católica, que ha incorporado a la cultura de los campesinos, una iglesia moderna, comprometida con su suerte y que es promotora del movimiento el comun. das garantías y competir con los intermediarios, mediante una intervención modesta en el mercadeo del fríjol. los primeros hallazgos de la investigación de campo que el grupo agroalimentario del priac (programa institucional de apoyo a la comunidad) de la u.n. realizó a principios de 1996 en villanueva, muestran el desconcierto del campesinado, el crecimiento de su pobreza, la intensificación de la migración de la fuerza de trabajo hacia barranquilla, el endeudamiento y.la oferta de parcelas por la falta de opciones. bibllografia acea.1992. el sector agropecuario colombiano frente a la internacionalización de la economía. memorias de la primera reunión nacional de economía agrícola, bogotá, noviembre de 1992. alacea. 1991. de la crisis al crecimiento. tercer congreso de economía agrícola de américa latina y el caribe. memorias. bogotá. bolsa de cereales. 1993. número estadístico 1.992/93. buenos aires, argentina. centro de estudios economicoso 1995. poco campo para el agro. el tiempo, junio 5. cristancho, j. 1995. no ceden los altos precios agrícolas. el tiempo, tierras y ganados, pag 1 y 5b, agosto 26. d.p.n. 1995. competitividad sin pobreza: estudios para el desarrollo del campo en colombia. t.m. editores fonade. bogotá, colombia. (capítulos 1, 3, 4, 5, 9 y 13). el tiempo. 1995. crisis del agro toca a casi todos. el tiempo, sección 6c. julio 22 y23. idema. 1995. comparativo compras nacionales, por productos. listados, bogotá. iica. 1994. los andes en cifras. iicacira. santiago, chile .. 74 incomex. 1995. registros de importaciones por subpartidas arancelarias. mayo-julio de 1.995. boletines del incomex, bogotá. fao. 1993. el estado mundial de la agricultura y la alimentación. fao. roma, italia, herrera, g. 1994. impacto de la apertura económica y la modernización del estado sobre las economías campesinas. proyecto de investigación. universidad nacional de colombia,facultadde agronomía, bogotá. jaramillo, c. f. 1994. apertura, crisis y recuperación. fonade. tercer mundo editores, bogotá. machado, a. 1992. desarrollo rural y apertura económica. iica-serie de documentos institucionales no 002 -oficina del iica en colombia, 12p. ministerio de agricultura y ganaderia. 1989. estadísticas del sector agropecuario en santander 1988. gobernación de santander, secretaría de planeación departamental, urpa, frid impresores-imprenta departamental, bucaramanga. ministerio de agricultura. 1995. estadísticas del sector agropecuario. anuario 93-94. bogotá. ministerio de agricultura. 1996. estadísticas del sector agropecuario. anuario 93-94-95. bogotá. ministerio de agricultura. 1994. la agricultura y las políticas sectoriales. minagricultura 80 años. 360 p. tercer mundo editores. santafé de bogotá. ocampo,j. a. y p.santiago. 1995. el giro de la política agropecuaria. t. m. editores fonade d. p.n. bogotá. 296 p. vasquez, r. 1993. política agraria de la administración gaviria. universidad nacional de colombia, bogotá. 75 received for publication: 8 february, 2011. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 laboratorio nacional de diagnóstico fitosanitario, tibaitatá research center, instituto colombiano agropecuario (ica). mosquera (colombia). 2 universidad francisco de paula santander; laboratorio nacional de diagnóstico fitosanitario, tibaitatá research center, instituto colombiano agropecuario (ica). mosquera (colombia). 3 centro experimental do instituto biológico rodovia heitor penteado. campinas, sp (brasil). 4 faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 5 fruit project, laboratorio nacional de diagnóstico fitosanitario, tibaitatá research center, instituto colombiano agropecuario (ica). mosquera (colombia). 6 corresponding author. everth.ebratt.ravelo@gmail.com; everth.ebratt@ica.gov.co agronomía colombiana 29(3), 487-493, 2011 diaphorina citri (kuwayama, 1907) and tamarixia radiata (waterson, 1922) in citrus crops of cundinamarca, colombia diaphorina citri (kuwayama, 1907) y tamarixia radiata (waterson, 1922) en cítricos en el departamento de cundinamarca, colombia everth emilio ebratt-ravelo1, 6, leidy tatiana rubio-gonzález2, valmir antonio costa3, ángela patricia castro-ávila4, edna milena zambrano-gómez5, and jorge evelio ángel-díaz1 abstract resumen the presence of diaphorina citri kuwayama (hemiptera: psyllidae) and tamarixia radiata (waterston) (hymenoptera: eulophidae) was recorded in citrus crops of cundinamarca, colombia. this work is to know the geographic distribution of d. citri and an initial record of the parasitoid t. radiata in citrus producing areas of this department. la presencia de diaphorina citri kuwayama (hemiptera: psyllidae) y tamarixia radiata (waterson) (hymenoptera: eulophidae) se registró en cultivos de cítricos en el departamento de cundinamarca, colombia. igualmente se da a conocer la distribución geográfica de d. citri y se realiza un primer reporte del parasitoide t. radiata en regiones productoras de cítricos en este mismo departamento. key words: biological control, psyllidae, eulophidae, citrus, murraya sp. palabras clave: control biológico, psyllidae, eulophidae, cítricos, murraya sp. introduction diaphorina citri kuwayama was reported in colombia associated with citrus seedlings in various nurseries in the departments of valle del cauca and tolima in 2007 by the colombian agricultural institute (ica). afterwards in 2008 it was found in the town of girardot in cundinamarca by the same entity. in colombia, there are approximately 60,000 ha planted in citrus of which 10,633 are in cundinamarca (plan nacional hortifrutícola (madr, 2006). according to halbert and núñez (2004), d. citri has 59 species of the family rutaceae as hosts, especially of the genera citrus sp. and murraya sp. the importance of d. citri is its ability to transmit the disease known as huanglongbing or hlb (da graca, 1991; van der merwe and andersen, 1937; broadbent et al., 1977; aubert, 1987; liu and tsai, 2000; tsai and liu, 2000; tsai et al., 2002), whose etiologic agent are the bacteria candidatus liberibacter asiaticus and candidatus liberibacter americanus in america (halbert and núñez, 2004). this work aimed to acquire knowledge of the life cycle and the geographic distribution of asian psyllid d. citri and reported the parasitoide tamarixia radiata (waterston) in citrus-producing regions in the department of cundinamarca in colombia. materials and methods the monitoring began in november 2008 and ended in november 2010 and included the following regions: gualiva, alto magdalena, centro magdalena, bajo magdalena, rionegro, sumapaz, medina, tequendama, and the east in the department of cundinamarca; a classification method based on zones proposed by l.r. holdridge (1967, 1982) and the igac (1997) were implemented for this purpose. seven routes were established for the collection of samples, corresponding to the most important departmental roads: fusagasugá-bogota-girardot, bogota-girardot-la mesa, bogota-san francisco-villeta-guaduas, bogota-facatativá-sasaima-villeta, bogota zipaquirá-pacho-la palma, bogota-choachi-caqueza-bogota and bogota-viani-san juan de rioseco. to determine the presence of d. citri and its natural enemies in crops, some samples were taken from valencia orange 488 agron. colomb. 29(3) 2011 (citrus sinensis osbeck), mineola tangelo (citrus reticulata x c. grandis), tangerine (citrus reticulata blanco), tahiti lime (citrus aurantifolia swingle), myrtle plantas (murraya paniculata), and swinglia (swinglea glutinosa), the last, used as living fences in citrus producing farms, cattle ranchs and residential condominiums. d. citri adults were captured, the host plant was first surrounded with entomological jama, moving up and down, smoothly touching the plant leaves; the content was completely deposited in a sealable plastic bag, then it was observed and verified to assure the presence of adults inside and then were passed to vials with 70% of ethanol using a 00 caliber moistened brush. to capture immature was necessary a 20x loupe to identify infested shoots with either eggs or mass colonies of nymphs, were introduced in paper bags and then into sealable plastic bags. in each site ten plants were sampled for a total of 770 plants during the whole study. the samples were labeled with the basic data of the capture (town, village, farm, plant material, harvest date, geographic location) and to send to the national laboratory of plant pathology diagnostic– ica tibaitatá, located in mosquera (cundinamarca, colombia, 4°41’46,57” n, 74°12’13” w and 2,544 m a.s.l.), where they were maintained at an average temperature of 24°c until the adult emergence of d. citri or its parasitoides from d. citri nymphs. with the insect material of d. citri obtained in confinement, 10 seedlings of mandarin were infested, with a pair of d. citri per plant and kept in cages of 3 x 3 x 3 m with a swiss veil on top, at an average temperature of 22.27 ± 2.35°c. from the appearance of the first mass of eggs in each plant, the adults were removed; two daily readings were done (08:00 h and 16:00 h) according to the methodology proposed by liu and tsai (2000), tsai and liu, (2000), tsai et al. (2002), gómez and postali (2009), for a period of 60 d. this also allowed determining the developmental stages of d. citri, their morphological, morphometrica, and the time between the different instants of development. in order to identify and characterize the states of development of d. citri and to obtain parasitoids emerged from pupae, the proposed methodology was the one implemented by gómez y postali (2009). the entomological material for adults of d. citri and t. radiata, were confirmed to species by dr. daniel burckhardt (entomologie naturhistorisches museum basel switzerland) and dr. valmir a. costa (centro experimental do instituto biológico campinas, brasil), respectively. results and discussion geographical distribution and hosts the presence of d. citri kuwayama was detected in 16 of 20 local town producers of citrus crops established in orange, tangelo, tangerine, lime tahiti, swinglia myrtle plants in altitude and temperature ranges average between 250 to 1,900 m and 35°c to 18°c respectively, with bimodal rainfall (650 to 3000 mm per year) in the inter-andean region of the magdalena river and unimodal in the eastern region (700 to 3,000 mm year-1). in the department of cundinamarca, d. citri is present in 60% of the citrus-producing regions and involved three life zones for tropical dry forest (bs-t), premontane dry forest (bs-pm) and premontane wet forest (bh-pm). it is not present in the region of sasaima which is a very humid forest (bmh-pm), eventhough this zone is characterized for having the presence of host plants with the exception of myrtle, however, it is important to note that the conditions of high rainfall and low temperature, which occurred during this study could be generated adverse environmental conditions to d. citri, in contrast to those reported in other regions. additionally, it is not present in the municipalities of fómeque, choachí, and the premontane wet forest (bh-pm), at the department eastern slope, possibly due to the temperature which is below 20°c and the low or no presence of host plants (tab. 1). from 770 plants sampled, 525 were infested with d. citri. the largest occurrence corresponded to the myrtle (m. paniculata) with 100% findings (190/190 plants), followed by mandarin (c. reticulata) with 85,71% findings (120/140 plants), orange (c. sinensis) with 60% findings (120/200 plants), tangelo (c. reticulata x c. grandis) with 55,55% findings (50/90 plants), tahiti lime (c. aurantifolia) with 50% findings (35/70 plants), and swinglia (s. glutinosa) with 50% findings (40/80 plants), confirming the results obtained by liu and tsai, (2000); tsai and liu, (2000), and tsai et al. (2002); however, but under field conditions, the preference may be favored by the presence of hosts, the range of feeding sites and oviposition sites for the psyllid, by way of a greater number of shoots; above as a result of specific conditions like water stress, rainfall, and temperature en each zone involved. these conditions make allow to understand how difficult it is to provide regional management of d. citri, if the presence, distribution and host plant preference within the management plans of their populations is not taken into account. 489ebratt-ravelo, rubio-gonzález, costa, castro-ávila, zambrano-gómez, and ángel-díaz: diaphorina citri (kuwayama, 1907) and tamarixia radiata in citrus crops... table 1. citrus regions and life zones in the presence of d. citri and t. radiate in the department of cundinamarca. province municipality crops presence of species geographical location diaphorina citri tamarixia radiata n w altitude (m) average (°c) annual rainfall (mm) life zone alto magdalena girardot naranja, tangelo, mandarina, mirto, swingliae + 04°17’55,26’’ 074°48’27,45’’ 281 28 1,167 bosque seco tropical tocaima swingliae, naranja y mirtos + 04°27’35,14’’ 074°38’10,36’’ 385 28 1,051 bosque seco tropical naranja, tangelo, mandarina, mirto + + 04°29’35,7’’ 074°38’44,7’’ 435 28 1,050 bosque seco tropical swingliae, naranja y mirtos + + 04°27’28,87’’ 074°37’8,72’’ 400 28 1,050 bosque seco tropical naranja, mandarina y mirto + + 04°25’2,6’’ 074°42’34,99’’ 365 28 1,050 bosque seco tropical mirto, naranja, limón, swingliae + 04°26’54,56’’ 074°34’41,2’’ 441 28 1,050 bosque seco tropical mirto, naranja, limón + 04°26’40,78’’ 074°34’4,94’’ 460 28 1,050 bosque seco tropical agua de dios mirto, naranja, limón, mandarina + 04°22’32,49’’ 074°40’12,13’’ 370 27 1,000 bosque seco tropical naranja, tangelo, mirto + 04°20’16,1’’ 074°42’14,8’’ 344 27 1,000 bosque seco tropical lima acida tahiti, mirto + 04°23’41,2’’ 074°39’10,7’’ 356 27 1,000 bosque seco tropical jerusalen naranja, tangelo, mirto + 04°33’47,62’’ 074°41’43,80’’ 306 27 996 bosque seco premontano beltran lima acida tahiti, mirto + 04°47’37,67’’ 074°44’14,06’’ 277 27 922 bosque seco premontano lima acida tahiti, mirto + 04°46’21,86’’ 074°48’20,92’’ 249 27 922 bosque seco premontano sumapaz fusagasuga naranja, tangelo, mandarina + 04°20’20,64’’ 074°21’48,72’’ 1,760 20 1,250 bosque húmedo premontano silvania naranja, mandarina + 04°24’15,47’’ 074°23’12,10’’ 1,484 20 1,760 bosque húmedo premontano pandi naranja, limon + 04°11’59,78’’ 074°39’00,76’’ 317 25 1,250 bosque seco tropical arbelaez naranja tangelo + 04°16’00,31’’ 074°24’59,77’’ 1,34 20 1,380 bosque húmedo premontano tequendama anapoima naranja, tangelo, mandarina + 04°33’02,50’’ 074°32’08,75’’ 675 25 1,300 bosque húmedo premontano la mesa naranja, tangelo, mandarina, mirto + 04°37’50,86’’ 074°27’43,56’’ 1,273 25 2,500 bosque húmedo tropical tena naranja tangelo, mandarina + 04°39’01,87’’ 074°23’39,49’’ 1,259 23 3,000 bosque muy húmedo premontano apulo naranja + 04°31’04,55’’ 074°35’50,79’’ 447 28 1,600 bosque seco tropical viotá naranja, mirto, limón swingliae, mandarina + 04°26’00,17’’ 074°31’00,62’’ 567 25 1,600 bosque seco tropical mirto (murraya paniculata), mandarina, swingliae + 04°26’49,67’’ 074°35’6,72’’ 386 25 1,600 bosque seco tropical naranja, mirto, mandarina, swingliae + 04°26’49,67’’ 074°34’16,68’’ 437 25 1,600 bosque seco tropical rio negro pacho mirto (murraya paniculata) + 05°08’00,00’’ 074°09’59,57’’ 1,854 19 1,556 bosque húmedo premontano mirto (murraya paniculata) + 05°8’22,02’’ 074°9’30,74’’ 1,653 19 1,556 bosque húmedo premontano madalena centro san j. rio seco naranja + 04°50’54,74’’ 074°37’16,12’’ 1,269 21 1,230 bosque húmedo premontano gualiva la vega limon swingliae + 04°58’29,48’’ 74°19’40,62’’ 1,293 22 2,000 bosque húmedo premontano sasaima mandarina, naranja 04°57’37,51’’ 74°25’27,01’’ 1,191 24 2,400 bosque muy húmedo premontano san francisco mandarina, naranja 04°58’29,48’’ 074°17’21,62’’ 1,500 20 1,493 bosque húmedo premontano oriente choachi naranja 04°32’00’’ 73°56’00’’ 1,600 18 922 bosque húmedo premontano 490 agron. colomb. 29(3) 2011 figure 1. life cycle of d. citri for six instars and stages of development, under controlled laboratory conditions (22,27±2,35°c). 0 5 10 15 20 25 egg ni ni nii nii niii niii niv niv nv nv adult adult egg ti m e (d ) figure 2. nymphal instars of d. citri (from left to right) nymph i to v. source: e. ebratt. table 2. stages of development of d. citri and elapsed time in days. stages n mean -95.00% 95.00% sd se egg ni 10 6.38 4,611 8.139 1.109 0.554 ni nii 10 4.25 0.970 7.530 2.062 1.031 nii niii 10 3.25 1.727 4.773 0.957 0.479 niii niv 10 2.75 1.227 4.273 0.957 0.479 niv nv 10 2.75 1.954 3.546 0.500 0.250 nv adult 10 7.50 3.290 11.710 2.646 1.323 adult egg 10 19.25 17.727 20.773 0.957 0.479 life cycle of d. citri the insect showed the following life cycle stages: it was first in its egg, then five nymph stages and a final adult stage which took place over a period of 26.88±8.23 d to 22.27±2.35°c (tmax= 27.37°c and tmin= 18.04°c) (fig. 1, fig. 2), with are differential characteristics in morphology and morphometry, according to gómez and postali (2009), that enable the characterization process of each of these stages of development (tab. 2, tab. 3), as observed by liu and tsai (2000), tsai and liu (2000), and tsai et al. (2002), who determined the life cycle of d. citri is full filled in 28.6 ± 4.5 d at optimum temperatures of 25 and 28°c, and a significant reduction in oviposition, at temperatures outside these ranges. worldwide, tamarixia radiata (waterston) is among the most potentially beneficial organisms for biological control of d. citri. t. radiata (waterston) is a microhimenophtero of 1.43 mm (n=4; ds= 0.3513) and 1.20 mm (n=4; ds= 0.2008) in length in females and males respectively, which acts as a ectoparasitoide idiobionte in nymph iii, nymph iv and nymph v of d. citri (gómez and postali, 2009; chien et al., 2001). according to chien et al. (2001), the female lays egg on the ventral part of the nymph iii, between the thorax and the abdomen, the newly hatched larva sucks hemolymph from the outer zone which is attached to host integument, then the parasitoid is dragged to the ventral region of the chest and still feeding. when t. radiata fulfills all its development and eats the whole hemolymph of its host, the latter gets mummified and inside the mature parasitoid larva transforms into a prepupa and finnaly into a pupa. according to gómez and postali (2009), the life cycle of t. radiata from egg to adult emergence is accomplished in 12 d at 25°c or in 8 d at 30°c, and has longevity of 60 d at 20°c (quilici and fauvergue, 1990; fauvergue and quilici, 1991). the nymphs of d. citri parasitized by t. radiata (fig. 3), were obtained from vegetable material of mandarin and orange from tocaima (04°29’35,7’’ n, 74°38’44,7’’ w y 435 msnm; 04°27’28,87’’ n, 74°37’8,72’’ w y 400 msnm; 04°25’2,6’’ n, 74°42’34,99’’ w y 365 msnm), located in the zone of tropical 491ebratt-ravelo, rubio-gonzález, costa, castro-ávila, zambrano-gómez, and ángel-díaz: diaphorina citri (kuwayama, 1907) and tamarixia radiata in citrus crops... table 3. morphometry characteristics of stages of development of d. citri. stages valid n mean mm confidence confidence minimum maximum variance sd se males total length 29 2.809310 2,744862 2.873758 2.270000 3.050000 0.028707 0.169430 0.031462 front width 29 0.140000 0.135020 0.144980 0.120000 0.170000 0.000171 0.013093 0.002431 head 29 0.286207 0.277034 0.295380 0.240000 0.350000 0.000582 0.024115 0.004478 antenna length 29 0.403448 0.388360 0.418536 0.310000 0.470000 0.001573 0.039666 0.007366 wing length 29 2.177931 2.147477 2.208385 2.030000 2.350000 0.006410 0.080062 0.014867 females total length 33 2.973939 2.933240 3.014639 2.780000 3.250000 0.013175 0.114781 0.019981 front width 33 0.132727 0.128639 0.136816 0.100000 0.160000 0.000133 0.011531 0.002007 head 33 0.293636 0.284096 0.303176 0.230000 0.340000 0.000724 0.026905 0.004684 antenna length 33 0.414545 0.395802 0.433289 0.300000 0.520000 0.002794 0.052861 0.009202 wing length 33 2.286364 2.256436 2.316292 2.120000 2.430000 0.007124 0.084403 0.014693 nymph i total length 10 0.576000 0.502489 0.649511 0.450000 0.700000 0.010560 0.102762 0.032496 right antenna length 10 0.094000 0.076413 0.111587 0.070000 0.140000 0.000604 0.024585 0.007775 left antenna length 10 0.092000 0.076255 0.107745 0.070000 0.130000 0.000484 0.022010 0.006960 head width 10 0.238000 0.205166 0.270834 0.190000 0.300000 0.002107 0.045898 0.014514 fronto antennal width 10 0.347000 0.301625 0.392375 0.270000 0.430000 0.004023 0.063430 0.020058 nymph ii total length 10 0.717000 0.679745 0.754255 0.650000 0.790000 0.002712 0.052079 0.016469 right antenna length 10 0.124000 0.108111 0.139889 0.080000 0.150000 0.000493 0.022211 0.007024 left antenna length 10 0.118000 0.101549 0.134451 0.080000 0.150000 0.000529 0.022998 0.007272 head width 10 0.301000 0.258955 0.343045 0.250000 0.460000 0.003454 0.058775 0.018586 fronto antennal width 10 0.393000 0.356987 0.429013 0.300000 0.460000 0.002534 0.050343 0.015920 nymph iii total length 10 1.036000 0.980261 1.091739 0.900000 1.110000 0.006071 0.077917 0.024640 right antenna length 10 0.174000 0.157757 0.190243 0.140000 0.220000 0.000516 0.022706 0.007180 left antenna length 10 0.169000 0.151988 0.186012 0.130000 0.210000 0.000566 0.023781 0.007520 head width 10 0.399000 0.385745 0.412255 0.380000 0.430000 0.000343 0.018529 0.005859 fronto antennal width 10 0.600000 0.572192 0.627808 0.530000 0.670000 0.001511 0.038873 0.012293 nymph iv total length 10 1.444000 1.365405 1.522595 1.270000 1.560000 0.012071 0.109869 0.034744 right antenna length 10 0.270000 0.247128 0.292872 0.230000 0.320000 0.001022 0.031972 0.010111 left antenna length 10 0.254000 0.230346 0.277654 0.200000 0.310000 0.001093 0.033066 0.010456 head width 10 0.530000 0.514183 0.545817 0.500000 0.570000 0.000489 0.022111 0.006992 fronto antennal width 10 0.804000 0.766722 0.841278 0.740000 0.880000 0.002716 0.052111 0.016479 nymph v total length 10 1.596000 1.541395 1.650605 1.510000 1.770000 0.005827 0.076333 0.024138 right antenna length 10 0.269000 0.251988 0.286012 0.210000 0.300000 0.000566 0.023781 0.007520 left antenna length 10 0.258000 0.235682 0.280318 0.200000 0.310000 0.000973 0.031198 0.009866 head width 10 0.531000 0.509819 0.552181 0.480000 0.570000 0.000877 0.029609 0.009363 fronto antennal width 10 0.851000 0.806205 0.895795 0.710000 0.910000 0.003921 0.062619 0.019802 492 agron. colomb. 29(3) 2011 permits inundative introductions of crops infested by d.citri, with more effective parasitoidism levels to those exercised by the natural parasitoidism. conclusions d. citri is present in 60% of the citrus-producing areas of the andean region in the department of cundinamarca and has become the main phytosanitary problem of the citrus production in the department, being the main transmitter of the disease known as hlb. the presence of t. radiata was reported as a natural enemy of d. citri colonizing citrus producing regions located in andean areas of tropical dry forest of the department of cundinamarca and its presence is an alternative biological control management for the psyllid vector of hlb to the citriculture in colombia. acknowledgments to instituto colombiano agropecuario – ica, cundinamarca seccional, local offices girardot, pacho, caqueza, fusagasuga, la meza, dr. jorge evelio angel díaz national laboratory of plant pathology diagnostic, dr. daniel burckhardt for diagnostic confirmation the asian psyllid, and dr. valmir a. costa (centro experimental do instituto biológico, campinas brasil) to confirm the t. radiata diagnostic. literature cited aubert, b. 1987. trioza erytreae del guercio and diaphorina citri kuwayama (homoptera: psylloidae), the two vectors of citrus greening disease: biological aspects and possible control strategies. fruits 42, 149-162. broadbent, p., l.r. fraser, a. beattie, n. grylls, and j. duncan. 1977. australian citrus dieback problem. proc. int. soc. citricult. 3, 894-896. chien, c.c., c. yi and s.c. ku. 1991a. biological control of citrus psyllid, diaphorina citri, in taiwan. ii. evaluation of tamarixia radiata and diaphorencyrtus diaphorinae for the control of diaphorina citri. chin. j. entomol. 11, 25-38. chien, c.c., c. yi, and s.c. ku. 1991b. parasite strategy, morphology and life history of tamarixia radiata (hymenoptera, eulophidae). chin. j. entomol. 11, 264-281. chien, c.c. 1995. the role of parasitoids in the pest management of citrus psyllid. pp. 245-261. in: proceedings of the symposium on research and development of citrus in taiwan, taichung, taiwan. chien, c.c., s. chiu, and s.c. ku. 2001. mass rearing and field release of an eulophid wasp, tamarixia radiata (waterson). in: fftc, technical notes no. 2001-5, http://www.agnet.org/ library/tn/2001005/; consulted: august, 2011. dry forest (bs-t), characterized by temperatures of 28°c and 1,050 mm mean annual precipitation, and a 15% of natural level of parasitoidism. these thermal-hygrometric conditions correspond to the optimal considered for t. radiata reported by gómez and postali (2009) in the state of sao paulo (brazil), suggesting the dependence of the parasitoid to these environmental conditions for dispersion, colonization, and establishment in areas with d. citri presence. also, aubert (1987) reported these conditions and he found levels of 80% parasitoidism in d. citri by inoculation of parasitoid of citrus crops in india, the arabian peninsula, philippines, thailand and indonesia from entomological material that grown massively. according to chien et al. (1991a, 1991b, 1995), the mass breeding of t. radiate figure 3. a. tamarixia radiata male adult; b. antennas t. radiata male; c. t. radiata female adult; d. antennas t. radiata female; e. d. citri nymph v; f. d. citri nymph v parazited-hatched for t. radiata; g. d. citri adult. source: tatiana rubio and everth ebratt. 493ebratt-ravelo, rubio-gonzález, costa, castro-ávila, zambrano-gómez, and ángel-díaz: diaphorina citri (kuwayama, 1907) and tamarixia radiata in citrus crops... da graca, j.v. 1991. citrus greening disease. annu. rev. phytopathol. 29, 109-136. fauvergue, x. and s. quilici. 1991. etude de certains parametres de la biologie de tamarixia radiata (waterston, 1922) (hymenoptera: eulophidae), ectoparasitoide primaire de diaphorina citri kuwayama (hemiptera: psyllidae), vecteur asiatique du greening des agrumes. fruits 46(2), 179-185. gómez, m. and j.r. postali. 2009. estudos bioecologicos de tamarixia radiata (waterston, 1922) (hymenoptera: eulophidae) para o controle de d. citri kuwayama, 1907 (hemiptera: psyllidae). ph.d. thesis. esalq, piracicaba, brasil. halbert, s.e. and c.a. núñez. 2004. distribution of the asian citrus psyllid, diaphorina citri kuwayama (sternorrhyncha: psyllidae) in the caribbean basin. fla. entomol. 87, 401-402. holdridge, l.r. 1967. life zone ecology. tropical science center, san josé. holdridge, l.r. 1982. ecología basada en zonas de vida. iica, san josé. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 1997. bases conceptuales y guía metodológica para la formulación del plan de ordenamiento territorial departamental. igac, ministerio de hacienda y crédito público, bogota. liu, y.h. and j.h. tsai. 2000. effects of temperature on biology and life table parameters of the asian citrus psyllid, diaphorina citri kuwayama (homoptera: psyllidae). ann. appl. biol. 137, 210-216. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. documento técnico. plan nacional hortofruticola (pnh). bogota. quilici, s. and x. fauvergue. 1990. studies on the biolog y of tamarixia radiata waterston (hymenoptera: eulophidae). pp. 251-256. in: aubert, b., s. tontyaporn, and d. buangsuwon (eds.). proceedings of the international conference on rehabilitation of citrus industry in the asia pacific region. fao; undp, chiang mai, thailand. tsai, j.h. and y.h. liu. 2000. biology of diaphorina citri (homoptera: psyllidae) on four host plants. j. econ. entomol. 93, 1721-1725. tsai, j.h., j.j. wang, and y.h. liu. 2002. seasonal abundance of the asian citrus psyllid, diaphorina citri (homoptera: psyllidae) in southern florida. fla. entomol. 87, 446-451. van der merwe, a.j. and f.g. andersen. 1937. chromium and manganese toxicity. is it important in transvaal citrus greening? fmg. s. afr. 12, 439-440. agronomía colombiana. 1989. volumen vi: págs. 37-41 propagación por estacas en lulo, solanum quitoense lan' fabricio cifuentes y jairo f. clavij02 resumen, dos ensayos fueron llevados a cabo en los invernaderos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en bogotá con el propósito de evaluar el enraizamiento de estacas terminales de lulo. se aplicó al ácido indolbutírico y el naftalenacetico en las dosis de 500 y 1500 ppm y las estacas se pusieron a enraizar en escoria y cascarilla de arroz. se tomaron como parámetros fisiológicos el número de ra íces primarias, el peso seco total de las ra ices, la longitud y el diámetro de las mismas y el número de ra íces secundarias. los resultados mostraron que el ácido indolbutírico a la dosis de 1500 ppm es el tratamiento más indicado para promover el desarrollo de ra íces en estacas terminales de lulo especialmente a los 50 días después de la siembra. por otra parte, la escoria fue el mejor sustrato de los dos ensayados posiblemente debido a su alta retención de humedad. finalmente de todos los parámetros estudiados los más influenciados por los tratamientos fueron el número y la longitud de las raíces primarias y el peso seco total. use of cuttings for solsnum quitoense lan. propagation sumery. two greenhouse experiments were conducted to evaluate the rooting of terminal cuttings of so/anum quitoense lan. the cuttings were treated with indol butiric acid and naftalenacetic acid in doses of 500 and ! adaptación de la tesis de grado presenté por el autor principal para optar el título de inge· niero agrónomo. recibido para publicación el 28 de julio de 1989. 2 profesor asociado de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia. bogotá. 1500 ppm and then planted in scum and rice shell as soil substrates. the number of primary and secondary roots, the lenght and diameter of the primary roots, and the root dry weight were taken 50 days after planting. the most roots, was found when the cuttings were dipped in 1500 ppm of indolbutiric acid and planted in scum. probably, the combination of the right amount of the hormone applied and the high water retention of the substrate was the best for the rooting. introduccion el lulo es una fruta tropical con grandes posibilidades económicas en el mercado nacional e internacional por su demanda. sin embargo, en el pa ís el área sembrada tiende a disminuir debido principalmente a la falta de investigación que genere un paquete tecnológico para facilitar una alta producción y calidad haciendo de esta especie un cultivo rentable. el lulo se puede propagar por semilla, estacas o injertos. por el hecho de no existir variedades mejoradas de lulo, el agricultor se ve obligado a extraer la semilla de su propio cultivo o de cultivos aledaños, introduciendo así un nuevo material con alta variabilidad genética y sin fijar características deseables (calvo, 1972). es por esto, que la propagación asexual por medio de estacas ayudaría a conservar plantas con características favorables, tales como, alta producción, buen tamaño de frutos y resistencia a nemátodos entre otras (hartman y kester, 1986). la propagación por estacas consiste en la creación de un nuevo sistema radical, cuando se usan estacas de tallo o foliares, y un sistema foliar, cuando se utilizan estacas de raíz (thimann, 1950). en la propagación por 37 estacas en lulo se recomienda cortar los brotes terminales, a los cuales se les elimina las hojas más grandes, se desinfectan y se tratan con fitohormonas (rincón, 1983)_ hartrnan y kester (1986) señalan que se pueden obtener diferentes tipos de estacas según el órgano de donde se extraiqan, sin embargo, una de las más prácticas es la estaca de tallo, la cual puede ser dura, semidura o suave. según calvo (1972). el tallo del lulo es robusto, semi leñoso, cil índrico, pubescente y con una arquitectura irregular, la cual debe ser formada y mantenida a través de podas, cortando ciertas ramas y brotes terminales que posteriormente pueden ser aprovechados como material de propaqación. uno de los factores más importantes en la propagación por estacas es la humedad, la cual es mantenida en la zona de desarrollo de raíces por el tipo de medio o material de anclaje y en la parte aérea por nebulizaciones (hartman y kester, 1986). otro factor a considerar es la influencia de hormonas promotoras de enraizamiento que en términos generales son auxinas sintéticas en preparaciones sólidas o líquidas las cuales apl icadas a la base de la estaca mejoran o inducen el enraizamiento (leopold y kriedmann, 1975), los objetivos del presente trabajo fueron: determinar el efecto que tiene la aplicación de los ácidos indolbutirico (aib) y naftalenacético (ana) en dosis de 500 y 1500 ppm sobre el enraizamiento de estacas de lulo y evaluar el comportamiento del sistema radicular en sustratos de cascarilla de arroz y escoria. materiales y metodos en los invernaderos de propagación de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bogotá, se colocaron a enraizar estacas term inales de lu lo de 15 cm de largo y 1,5 cm de diámetro aproximademente, estas estacas fueron extraídas de un cultivo comercial con un buen manejo técnico y de plantas con desarrollo normal que se encontraban en primera producción. las estacas fueron arregladas reduciendo su área foliar a un máximo de 10 cm2 conservando las dos hojas más jóvenes. 38 el ensayo se estableció con un diseño completamente al azar, con 3 repeticiones y con 60 estacas en total distribuidas entre 10 tratamientos incluyendo los testigos en los respectivos sustratos, este ensayo fue repetido en el tiempo. los tratamientos evaluados consistieron en la combinación de las hor:nonas ácido indolbutírico (aib) y naftalvnecético (ana) en dosis de 500 y ~5('o pprn cada una y dos sustratos: cascarilla y escoria, en los bancos de propagación los sustratos fueron desinfectados con formol al 50/0 y durante el ensayo se mantuvieron condiciones de 220c de temperatura y 85% de humedad relativa, la cual se consiguió con 4 horas diarias de nebul ización, la preparación de las hormonas se realizó disolviéndolas en una m ínima cantidad de naoh y se llevaron a las respectivas concentraciones completando con agua destilada, su aplicación se hizo por inmersión rápida (30 segundos) de la estaca en solución concentrada de 500 y 1500 ppm. los parámetros fisiológicos que se tuvieron en cuenta fueron: el número de ra íces primarias, la longitud (seleccionando las tres raíces primarias más largas), el diámetro de las mismas, el número de raíces secundarias y el peso seco de las ra íces, cortándolas y llevándolas a la estufa a 105°c por 24 horas, para luego ser pesadas. todos estos paráme. tros se midieron a los 50 días después de la siembra (dds). se realizaron análisis de varianza 'para los dos ensayos individualmente y luego se hicieron comparaciones ortogonales. se efectuó la prueba de homogeneidad de varianzas mediante la comparación de los cuadrados medios de los errores de los dos ensayos en cada variable. al no encontrar difierencias significativas entre los dos ensayos en todas las variables, se realizó un análisis de varianza combinado de los ensayos y se hicieron las pruebas ortogonales respectivas. resultados y discusion efecto de la hormona. según el cuadro 1, la aplicación de ácido indolbutírico _(aib) incide significativamente y positivamente en el enraizamiento de las estacas de lulo, rnoscuadro 1. efecto de las hormonas aib y ana en el enraizamiento de estacas de lulo a los 50 días después de la siembra." raíces raíces hormonas primarias longitud peso seco diámetro secundarias no. cm mg mm no. testigo 7,16c 3,53b 12,26c l,08a 13,28b ana 9,66b 3,89b 34,38b l,24a 33,45a aib 21,53a 7,osa 56,34a l,18a 42,42a a promedios dentro de una columna seguidos por la misma letra no son significativamente diferentes con p>o,05. cuadro 2. efecto de dos dosis de aib y ana en el enraizamiento de estacas de lulo a los 50 días después de la siembra. a raíces raíces dosis primarias longitud peso seco diámetro secundarias ppm no. cm mg mm no. ana 500 8,50c 3,83 34,35c l,32a 43,03a ana 1500 10,74c 3,95c 34,41c 1.16a 23,90a aib 500 16,33b 5,30b 37,61b 1.16a 32,21a aib 1500 26,74a 8,83a 75,07a l,19a 52,63a a promedios dentro de una columna seguidos por la misma letra no son significativamente diferentes con p>0,05. trando diferencias de hasta tres veces el número de ra íces primarias, si se compara con el testigo y dos veces si se compara con la aplicación del ácido naftalenacético (ana). resultados similares fueron obtenidos por sen y base (1962) en india con otro tipo de especie como fue el limón real. para la longitud de las ra íces primarias, el mismo aib produjo una longitud de 7,06 cm, la cual fue significativamente mayor que la longitud obtenida por el tratamiento con ana y el testigo. esto significa que hay una diferenciación y elongación de las células meristemáticas, lo que garantiza un desarrollo radical. más rápido para empezar a absorber nutrientes (thimann, 1950). en el caso del peso seco radical las diferencias encontradas indican que la biomasa acumulada en el sistema muestra un mejor desarrollo cuando la estaca es tratada con aib, alcanzando valores de 56,34 mg comparados con mg para ana y 12,26 mg para el testigo. cuando el diámetro de las raíces y el número de ra íces secundarias fueron medidos, no se encontraron diferencias significativas entre las hormonas, lo cual indica un efecto similar en el desarrollo de estas dos variables. sin embargo, las hormonas indujeron un -mavor número de raíces secundarias si se comparan sus resultados con los del testigo. definitivamente, el uso de enraizadores comerciales a base de auxinas promueven la formación de callo y ra íces (hartman y kester, 1986), siendo algunas especies vegetales más susceptibles que otras a un determinado tipo de auxina (leopold y kriedmann, 1975). efecto de la dosis. en el cuadro 2 se observa que el aib a la dosis de 1500 ppm resultó ser el mejor tratamiento para la promoción de raíces de lulo. en términos generales, aib a cualquiera de las dos dosis mostró resultados significativamente mayores que ana, en sus dos dosis, en lo que respecta a número de raíces primarias, longitud de raíces y peso 39 cuadro 3. efecto de dos sustratos en el enraizamiento de estacas de lulo a los 50 días después de la siembra." raíces rafees sustrato primarias longitud peso seco diámetro secundarias no. cm mg mm no. cascarilla 5,09b 3,72b 16,55b 1,12b 23,34b escoria 22,70a 6,40a 6o,93a 1,25a 44,58a a promedios dentro de una columna seguidos por la misma letra no son significativamente diferentes con p>0,05. seco radical. no existen diferencias significativas entre las dos dosis de ana para ninguna de las variables medidas lo que implica que este tipo de hormona no es la más recomendable para el enraizamiento en lulo o que para que esta hormona ejerza su acción se requiere una dosis superior a las 1500 ppm. ninguna de las dosis ensayadas' tiene efectos prornocionales para el diámetro o el número de ra íces secundarias. para kalil y suárez (1988), el aib aplicado en dosis de 2000 ppm presentó el mejor efecto en el enraizamiento de acca selowiana b. cuando fue comparado con la misma dosis de ana. sin embargo, cuando aumentaron la dosis a 3000 ppm el ana fue el que mejor se comportó. algunos investigadores han encontrado respuestas contradictorias con dosis mayores a 3000 ppm de aib, de tal manera que en algunas especies se causa incremento mientras que en otras se causa reducción (erickson y bitters, 1953). en el presente ensayo se deduce que fue más importante el efecto de la hormona, que el efecto de la dosis como tal. por otra parte, se debe tener en cuenta que dosis mayores de 1500 ppm implican un análisis económico de su utilización. efecto del sustrato. cuando los dos sustratos utilizados en el presente ensayo fueron comparados se encontró que independientemente de la hormona y la dosis, la escoria presenta las mejores condiciones para el enraizamiento de las estacas de lulo (cuadro.s). el número de ra íces primarias de las estacas colocadas en escoria es aproximadamente cuatro veces el obtenido por la estacas en 40 cascarilla de arroz. el peso seco es el triple y el número de raíces secundarias y la longitud es el doble. esto posiblemente se debe a la diferencia en cuanto a retención de humedad por parte de los sustratos evaluados, lo que permite que las estacas enraizadas en escoria permanezcan bajo una humedad más constante. según hartman y kester (1986), la retención de humedad por parte del sustrato es definitiva en la diferenciación de las células meristemáticas que van a convertirse en los primordios radicales. bidwell (1979) comenta que una buena humedad en el medio de enraizamiento permite que las células de callo mantengan un turgor adecuado para diferenciarse, elongarse y dividirse, lo que ayuda a una emergencia rápida de raíces con un crecimiento longitudinal acelerado. así mismo, esau (1965) afirma que la formación de callo es una respuesta de cicatrización y se presenta en sustratos con retención de humedad alta. la variable diámetro de ra íces presentó diferencias significativas en lo que a sustratos se refiere (1,25 mm para estacas en escoria contra 1,12 mm para aquellas en cascarilla), siendo las condiciones de retención de humedad y aireación las responsables de estas diferencias. en general se puede afirmar que el ácido indolbutfrlco en dosis de 1500 ppm yaplicado en inmersión rápida promueve el desarrollo radicular de estacas terminales de lulo. además, cuando las estacas fueron puestas en escoria mostraron un mayor número y peso seco de ra íces que cuando se pusieron a enraizar en cascarilla de arroz debido posiblemente a la mejor retención de humedad de la escoria. finalmente, de todos los parámetros estudiados los más influenciados por los tratamientos fueron el número de raíces primarias, la longitud de estas ra íces y el peso seco total. literatura citada 1. bidwell, r.s. 1979. fisiología vegetal. primera ed. en español. 2. calvo, 0.0. 1972. el lulo y su cultivo. revista esso agrícola (col) vol. 23, no. 2 p. 1620. 3. erickson, l. y w.p. bitters. 1953. effects of various plant growth regulators on rooting of cutting of citrus and related species. amer. socohort. sci, proceedings.g1. 4. esau, k. 1965. plant anatomy. 2a. ed. new york. john willey and sonsoinc. 5. hartman, h.t. y o.e. kester. 1986. propagación de plantas: principios y prácticas. cecsa (méxico). 814 p. 6. kalil, c. y r. suárez. 1988. propagación por esquejes en acca selowiana b. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. tesisde grado. 56 p. 7. leopold, c.a. y p.e. kriedmann. 1975. plant growth and development. mcgraw-hill, inc. 545 p. 8. rincón, o. 1983. manual práctico de frutales. 4a. ed. bogotá. ediciones t.o.a. no. 91-92. pp.94-108. 9. sen, p.k. y t.k. base. 1962. effects al growth substances on rooting al cutting on some varieties of lemon (cirros lemon) and lime (cirros aurantifolia}. indian asr. 61. pp. 1·2. 10. thimann, h.v. 1950. the use al auxins in the rootinq al woody cuttings. m. m. cabot foundation publ. no. 1. harvar forest, peter sham, mass.e.u. 41 received for publication: 13 december, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 plant molecular genetics laboratory, biotechnology and bioindustry center, colombian corporation for agricultural research (corpoica), mosquera (cundinamarca). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 3 corresponding author: lbarrero@corpoica.org.co agronomía colombiana 29(1), 7-16, 2011 plant breeding, genetic resources & molecular biology preliminary assessment of aflp fingerprinting of rubus glaucus benth. elite genotypes evaluación preliminar de la huella genómica de genotipos élite de rubus glaucus benth. con marcadores aflp diana duarte-delgado1,2, maría isabel chacón2, víctor núñez1, and luz stella barrero1,3 abstract resumen the andean blackberry (rubus glaucus benth.) is a promissory fruit crop for colombia with potential to become an international commodity due to its high nutritional and nutraceutical value. farmer genotypes from the national r. glaucus collection were selected from eight outstanding accessions according to their nutritional and agronomic value, for distribution among local producers. the goal of this work is to evaluate the genomic fingerprint by aflp analysis of these elite genotypes using three primer combinations. from 179 total amplified loci produced by the three combinations, 20% resulted polymorphic. the eagg/mctt combination was the most informative with a 32% polymorphism and greater discrimination power. the genotypes tested showed a high average similarity (96%) and the accessions san antonio and ils-1863 formed independent groups with good statistical support in the clustering analysis. the remaining accessions did not form discrete groups with good support (<50%), probably due to genetic homogeneity among them and/or low resolving power of markers. this study is one of the first attempts to generate a genomic fingerprint of these farmer elite genotypes for protection, seed certification and future support to breeding programs. la mora de castilla (rubus glaucus benth.) es un cultivo promisorio para colombia por su potencial comercial internacional derivado de su alto valor nutricional y nutracéutico. de la colección nacional de mora se seleccionaron genotipos provenientes de ocho accesiones sobresalientes por sus características nutricionales y agronómicas, para ser distribuidos entre los productores. el objetivo de este trabajo fue evaluar la huella genómica y las relaciones genéticas de estos genotipos élite mediante el análisis de marcadores aflp generados con el uso de tres combinaciones de cebadores. de un total de 179 loci amplificados por las tres combinaciones, 20% resultaron polimórficos. la combinación eagg/mctt fue la más informativa con un 32% de polimorfismo y un mayor poder de diferenciación. los genotipos presentaron una alta similitud promedio (96%) y las accesiones san antonio e ils-1863 formaron grupos independientes con buen soporte estadístico en el análisis de agrupamiento. el resto de accesiones no formaron grupos discretos con buen soporte (<50%), probablemente debido a la homogeneidad genética entre ellas y/o al bajo poder de diferenciación de los marcadores. el estudio representa una primera aproximación al conocimiento de la huella genómica de estos genotipos de agricultor sobresalientes para protección, certificación de semilla y posterior apoyo a programas de mejoramiento. key words: genetic variability, elite genotypes, andean blackberry. palabras clave: variabilidad genética, genotipos élite, mora de castilla. introduction the andean blackberry (rubus glaucus benth.) belongs to the rosaceae family and is associated with blackberries of subgenus rubus and raspberries of subgenus idaeobatus as it shares morphological characters with both (ballington et al., 1993). therefore, it is considered that r. glaucus is a fertile amphidiploid product of the hybridization between species of these two subgenera (ballington et al., 1993). this fruit is originated in highland intertropical regions of america and is the only native rubus species grown commercially in countries of central and south america (ballington et al., 1993; zapata, 2003). currently, there is an increasing worldwide awareness of its nutraceutical value because of its antioxidant activity given its high ascorbic acid and phenolic contents (garzón et al., 2009). 8 agron. colomb. 29(1) 2011 in colombia this species is prioritized for its promotion in export markets, for this reason it is projected a raise of nearly 94% in its production for 2020 (ministry of agriculture and rural development, 2005; agronet, 2010). however, this crop has several limitations such as phytosanitary susceptibility, low brix degree content and low genetic quality of the available sowing material. the propagation is performed using genotypes that local farmers and plant nurseries reproduce without the accomplishment of physiological and sanitary regulations, coupled with their lack of genetic identity. accordingly, for certification purposes, genotypes are characterized at the molecular and phenotypical levels to identify promising ones with high added value (barrero, 2009). using a sample of 39 accessions of the rubus spp. national collection managed by the colombian corporation for agricultural research (corpoica), six r. glaucus accessions were identified in collaboration with local farmers which included genotypes with outstanding agronomic, nutraceutical and nutritional characteristics in the silvania region (cundinamarca) (espinosa et al., 2009). two additional accessions with interesting genotypes for valle del cauca region are also used for massive in vitro propagation and farmer distribution. in order to contribute to molecular certification of elite r. glaucus genotypes, the assessment of genomic fingerprints, i.e. the establishment of a multilocus profile for protection, discrimination and monitoring (hong and chuah, 2003; nazrul, 2007), with the use of informative molecular markers is fundamental. the aflp (amplified fragment length polymorphism) markers are highly reliable and reproducible for cultivar differentiation. because of its multilocus nature, this marker system is useful for detecting polymorphisms and distinguishing genotypes with few pairs of generic primers and without any previous knowledge of the genome (vos et al., 1995; meudt and clarke, 2007). the aflp technique has been useful in genus rubus in several applications such as the identification of genomic regions in r. idaeus related with pathogen resistance (pattison et al., 2007), the recognition of populations of circumpolar species r. chaemomorus that remained isolated during the last glaciation (ehrich et al., 2008), the elucidation of the genetic background of interspecific the hybrid “boysenberry” (ipek et al., 2009) and the detection of genetic instability in rubus introductions subcultured from cryopreserved shoot tips (castillo et al., 2010). r. glaucus genetic variability has been assessed in colombia with natural and cultivated populations using different markers systems including rapd markers (random amplification of polymorphic dna) (marulanda and márquez, 2001), rams (random amplified microsatellites) (morillo et al., 2005), aflps and ssrs (single sequence repeats) (marulanda et al. 2007; marulanda and lópez, 2009; espinosa, 2011). the objective of this study was to assess the molecular profile of elite genotypes coming from eight r. glaucus accessions, with the purpose of establishing their genetic relationships performing aflp analysis. furthermore, the discrimination power of three primer combinations between the accessions and their respective genotypes was evaluated. materials and methods plant material eight rubus glaucus accessions previously selected in participatory processes with local farmers were used (tab. 1). accessions number 4 and 8 were selected in the valle del cauca region while the others were selected in silvania, cundinamarca (espinosa et al., 2009). additionally, one individual of rubus urticifolius poir. from sandoná (nariño) was employed as an outgroup for cluster analysis. valderrama et al. (2009) methodology was used for the table 1. rubus glaucus accessions used in the current study*. id. no. n ils code accession common name departament municipality 1 4 ils 2366 monterrico yema cundinamarca silvania 2 5 ils 2277 monteloro valle tuluá 3 5 ils 3400 sin espinas risaralda santa rosa de cabal 4 5 nc hartona caldas manizales 5 5 ils 1863 ils 1863 nariño la cocha 6 4 ils 2282 riosucio caldas riosucio 7 5 ils 2268 cerezos caldas manizales 8 4 nc san antonio antioquia medellín * all the accessions belong to farmer material with the exception of ils 2268 of wild origin. the accessions 1, 2, 3, 5, 6 y 7 were selected from álvarez et al., 2009 and espinosa et al., 2009. id. no: number that identifies the accessions in the current study; n: number of genotypes of each accession; ils code: introduction code from the collection belonging to corpoica, la selva research center; nc: non-coded. 9duarte, chacón, núñez, and barrero: preliminary assessment of aflp fingerprinting of rubus glaucus benth. elite genotypes introduction and in vitro propagation of shoot tips from accessions grown in a field located at the monterrico sector in silvania and for the later greenhouse adaptation of vitroplants. about one month after ex vitro adaptation, dna extractions were performed using young leaves. currently, these plants can be found in a clonal garden for certification and farmer distribution purposes. dna extraction plant leaf tissues were ground in liquid nitrogen and preserved at –70ºc. dneasy plant mini kit™ (qiagen) was used for dna extractions. genomic dna quantity and quality (260/280 and 260/230 ratios) were checked with a nanodrop-1000™ spectrophotometer (thermo scientific). in addition, dna quality was confirmed by digesting 300 ng with ecori enzyme (promega). digested and nondigested dna samples were visualized in 1% (w/v) agarose gels in 1x tae buffer and stained with ethidium bromide (0,5 µg ml-1). aflp two kits, aflp core reagent kit™ and aflp starter primer kit™ (invitrogen), were used for the procedure and all the steps were carried out in a programmable control thermocycler ptc-100™ (mj research). dna digestion of 300 ng with ecori/msei and adapters ligation was performed with the first kit. complete digestion was verified in 1% (w/v) agarose gels with 11 µl of digestion/ligation products. preamplification and selective amplification of dna fragments linked to adapters were carried out with the second kit. the preamplification was made using a 1:5 dilution of digestion/ligation and the amplification was performed with a 1:5 dilution of preamplification product. three primers combinations that were polymorphic and reproducible in r. glaucus, were used in selective amplification: eaac/mctt, eaac/mcta and eagg/mctt (espinosa, 2011). the fragments were visualized in 5% (w/v) polyacrylamide and 7 m urea gels, with 0,5x tbe buffer in 38x50 cm gel apparatus (biorad) using silver nitrate staining (1 mg ml-1). the resulting aflp bands were compared with a 50 base pairs (bp) dna ladder™ (invitrogen). analysis of duplicates the technique reproducibility was tested by comparing the molecular profiles of two dna independent extractions of the same plant. the error rate was calculated with the quantity of bands that do not match between both profiles and the total amount of comparisons that were done (bonin et al., 2004). thereby, error rates of four duplicates were estimated and these profiles were also included in the cluster analysis identified with “r”. data analysis markers from 100 bp to 800 bp were scored in eaac/ mcta and eaac/mctt combinations, while markers from 50 bp to 650 bp were scored in eagg/mctt as suggested by espinosa (2011). a binary data matrix was generated scoring presence (1) and absence (0). discrimination power and information content of primer combinations were assessed establishing the following parameters: 1. percentage of polymorphic loci taking into account that one locus is polymorphic when the most common allele is present in a frequency below 95% in the sample; 2. number of unique profiles within the 41 profiles generated with each combination; 3. resolving power (rp); and, 4. polymorphic information content (pic). the rp, defined as the capacity of each primer combination to discriminate among genotypes, was calculated according to prevost and wilkinson (1999), where ib indicates the discrimination power of each polymorphic band and is defined in terms of p, i.e., the proportion of genotypes that harbor the band: rp = ib ib= 1 (2 0.5 p ) pic was calculated for each band according to roldan-ruiz et al. (2000) methodology, where fi is the frequency of the amplified allele and 1 – fi is the frequency of the null allele: pici = 2fi(1 fi) two average pic values were calculated for each combination, one including (pict) and other excluding (picp) monomorphic bands. cluster analysis was performed by constructing a dendrogram with upgma (unweighted pair group method with arithmetic mean) hierarchical clustering method (sneath and sokal, 1973) and dice similarity index (nei and li, 1979), using ntsys pc2.02g program (rohlf, 1998). confidence level of tree nodes was assessed by bootstrap analysis employing winboot program with 2000 permutations (yap and nelson, 1996). a principal coordinate analysis (pca) with squared euclidean distances was carried out with mvsp 3.12d program (kovach computing services, 2001). 10 agron. colomb. 29(1) 2011 results and discussion reproducibility, polymorphism and discrimination power of markers data reliability is confirmed since duplicate analysis showed error rates from 0% to 2%, which is an appropriate interval for aflp reproducibility tests (bonin et al., 2004). tab. 2 summarizes the results of the three combinations employed. a total amount of 179 bands were scored, from which 20.11% were polymorphic. eagg/mctt combination presented the greatest polymorphism with a 32.08% value. according to prevost and wilkinson (1999), an ib value close to 1 indicates the existence of a highly informative band for genotype differentiation and the summation of values represents the accumulated capability of a primer combination to discriminate them. eagg/mctt is the combination that presents the highest value in the summation (8,05) as well as the highest amount of genotypes discriminated with unique profiles (33). the average rp value for the three combinations was 5.66 and three monteloro genotypes were not discriminated, suggesting that within this accession there are less genotypes and more clones. nevertheless, it is important to clarify that due to reproducibility inaccuracies or somatic mutations, plants from the same clonal line can differ by a small quantity of markers and present different profiles (ehrich et al., 2008). escandón et al. (2007) indicate that rp value ability to determine the resolving power of each combination is conditioned by the genotypes assessed. an average rp value of 6,34 with seven combinations, has been reported in the analysis of 46 traditional cultivars of tomato (solanum lycopersicum l.) with a 40% polymorphism and without a unique profile established for each accession (garcía-martínez et al., 2006). in contrast, with the use of seven primer combinations, a higher average rp value (35,21) and a higher polymorphism (88,3%) was observed in 48 jatropha accessions, in such a way that all the accessions could be identified (tatikonda et al., 2009). tomato is an autogamous plant associated with bottlenecks, founder effect and selection processes related with its low population polymorphism (labate et al., 2009) while jatropha is a non-domesticated species (popluechai et al., 2009), monoecious with entomophilous pollination in which xenogamy as well as geitonogamy is enabled (raju and ezranadam, 2002), in relation with its higher polymorphism. r. glaucus traditional propagation in crops is mainly through stakes from mother plants selected by outstanding characters, besides there are clues of material interchange among blackberry growers of different regions (zapata, 2003). these precedents can explain the low polymorphism detected, which also can be related to a narrow genetic base of the sample analyzed or with the low resolving power of primers. these results show that discrimination power is also determined by the amount of polymorphic markers generated by each combination. several authors as prevost and wilkinson (1999) and garcía-martínez et al. (2006) have reported a linear relationship between rp value and the number of unique profiles in combinations, tendency not found in the present study. tab. 2 demonstrates that eaac/ mcta combination has a rp value slightly higher than eaac/mctt, but differentiates less genotypes with single profiles. this result is due to the fact that eaac/mcta combination is the less polymorphic (12.7%); consequently it cannot discriminate more genotypes than a combination with greater polymorphism. the previous agree with laurentin and karlovsky (2007) that report a lack of correlation between pic and rp values with the number of unique profiles, clearing up that these parameters does not always assess unequivocally the information level that provides one combination. with respect to pic the highest value for a biallelic locus is 0.5. eagg/mctt combination is the most informative in regard to pict average, because of its highest polymorphism (tab. 2). however, when observing picp values, it can be established that eaac/mcta combination is the table 2. polymorphism and information level for each primer combination. combination no. of bands no. of polymorphic bands % polymorphism no. of unique profiles rp pict picp eaac/mctt 63 11 17.46 21 4.34 0.05 0.26 eagg/mctt 53 17 32.08 33 8.05 0.11 0.33 eaac/mcta 63 8 12.7 17 4.59 0.05 0.38 total 179 36 20.11 nd 16.98 nd nd average 59.67 12.00 20.75 23.67 5.66 0.07 0.32 sd 5.77 4.58 10.10 8.33 2.07 0.03 0.06 rp: resolving power; pict: average polymorphic information content of all bands within a single combination; picp: average polymorphic information content of polymorphic bands within a single combination; nd: non-determined; sd: standard deviation. 11duarte, chacón, núñez, and barrero: preliminary assessment of aflp fingerprinting of rubus glaucus benth. elite genotypes one possessing the most informative markers in spite of its lowest polymorphism. finally, according to tatikonda et al. (2009), the most informative markers belong to a pic interval between 0.45 and 0.5; if this interval is extended from 0.4 to 0.5, it can be concluded that 31% of the markers are highly informative (fig. 1). cluster analysis according to dice similarity indexes among pairs of genotypes, r. glaucus individuals present and average similarity of 96% with a maximum of 100% and a minimum of 91%. when comparing this similarity with the one observed between r. glaucus and r. urticifolius genotypes (average value of 51%), it turns out that similarity within r. glaucus genotypes is quite high. the dendrogram shows that all genotypes tend to group depending on the accession they belong to, with the exception of monteloro and sin espinas genotypes (fig. 2). nevertheless, these apparent clusters have only statistical support for two accessions, san antonio (89%) and ils 1863 (50%), which at the same time seem to separate from the rest. the high bootstrap value of san antonio cluster is probably linked to its characteristics as it is an outstanding material from a selection made by corpoica in local farms of san antonio del prado region 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 pe rc en ta je pic value intervals 40.00 figure 1. distribution of polymorphic markers within pic value intervals. similarity coefficient figure 2. dendrogram of 37 r. glaucus genotypes based on dice similarity index and upgma clustering algorithm. r. urticifolius was used as an outgroup. 12 agron. colomb. 29(1) 2011 from medellín (antioquia), due to its earliest production and highest yield as compared with the traditional cultivated materials (bernal and díaz, 2006). first three coordinates explain nearly 85% of the total variation in pca. the graphic representation (fig. 3) confirms that san antonio and ils 1863 genotypes belong to discrete groups while the other genotypes do not show evident grouping. ils 1863 accession, which in the dendrogram is separated from the others (fig. 2), forms a more dispersed group with an individual that tends to central clustering; something similar happens with riosucio. the previous indicates that pca allows the identification of individuals in transition between two groups that cause node instability and in consequence low bootstrap values (garcía-martínez et al., 2006). pca confirms the information obtained in dendrogram and bootstrap analysis, therefore aflp markers reveal precisely the genetic relationships between the accessions, further indicating that the results of the present study are highly reliable (salamini et al., 2004) the high average similarity of genotypes (96%) and the low bootstrap values in most accessions groups, can be related to the low percentage of informative markers (fig. 1, tab. 2) or suggest a narrow genetic base of the analyzed sample, as previously mentioned. these results agree with espinosa (2011), who observed a high similarity (91%) and a low support in most of the nodes within r. glaucus cluster in the aflp analysis of 34 r. glaucus accessions from the national collection managed by corpoica, which included all accessions of the current work with the exception of san antonio. in this regard, zapata (2003) reveals the commercialization of ecotypes from valle del cauca to different regions of colombia from ginebra and guacarí municipalities where this crop has a tradition of 40 years, thus clonal propagation and clone distribution through commercial regions of the country can explain the low variability observed (espinosa, 2011). this situation might be similar to cultivated materials in another andean fruit namely solanum quitoense l. (commonly known as “lulo” in colombia) where, narrow genetic variability has been related to a founder effect, which refers to the lost of genetic variability due to the establishment of a “cultivated population” with few selected individuals (fory et al., 2010). the previous results differs from those of marulanda et al. (2006, 2007) as they report similarities between 20% and 90% using three aflp combinations in the analysis of 27 figure 3. graphic representation of principal coordinate analysis with squared euclidean distances of 37 r. glaucus genotypes. 13duarte, chacón, núñez, and barrero: preliminary assessment of aflp fingerprinting of rubus glaucus benth. elite genotypes r. glaucus accessions from colombian coffee growing area, indicating a broader genetic base. the differences could be due to the inclusion of 13 wild accessions or the use of other combinations; however, when six ssr loci were evaluated in the same accessions, similarities between 60% and 100% were found. furthermore, r. glaucus was not discriminated from other rubus species, as r. urticifolius, with neither of the two marker systems. subsequently, marulanda and lópez (2009) used eight ssr loci in the analysis of 15 wild and cultivated thorny and thornless r. glaucus accessions from the colombian coffee growing region, and their results agreed to a large extent with the current study as it was confirmed that r. urticifolius is not genetically close to r. glaucus (fig. 2); it was also evident a homogeneous group of r. glaucus with 13 accessions in a similarity level of 90%; in addition, thorny and thornless accessions could not be discriminated as in the present results, where sin espinas accession groups closely with monteloro (fig. 2). other studies have shown largest genetic variability within r. glaucus. using rapd markers, marulanda and márquez (2001) observed a 55% similarity in 40 r. glaucus and 15 foreign thornless rubus accessions, which did not show defined groups. using rams, morillo et al. (2005) found 31 r. glaucus accessions in a similarity level of 60%, which reveals a high variability that can be explained by the inclusion of wild accessions and cultivated accessions propagated by seed, which is a common practice in juntas (valle del cauca) location where some plants were collected for that research. finally, in a phenotypical assessment of 32 r. glaucus accessions performed in silvania, from which six accessions were selected for the current study (tab. 1), three groups with different morphological, agronomical, nutricional and fruit physicochemical advantages were found (espinosa et al., 2009). the six selected accessions were located in these three groups, for this reason they represent important phenotypic variation within r. glaucus species. however, these accessions present low genetic variability (using aflp technique in the present study), which could suggest that few regions of the genome are responsible for the phenotypic variation or the action of epigenetic mechanisms in the regulation of gene transcription for the expression of different phenotypes (popluechai et al., 2009). the previous agrees with the results obtained by garcía-martínez et al. (2006) in traditional cultivars of tomato, where some contrasting phenotypes could not be genetically discriminated using aflp markers. conclusions the three aflp combinations used did not generate a statistically significant differentiation between accessions, except for san antonio and ils 1863, probably due to genetic homogeneity among them and/or the low polymorphism observed. according to the results, eagg/mctt combination is recommended for the analysis of highly related genotypes of the species, because of its higher discrimination power (rp= 8; picp= 0,33) and the higher percentage of polymorphic bands (32%). the current study provides important tools for the certification of the clonal garden with elite genotypes for r. glaucus breeding in colombia. it is relevant to continue their morphoagronomic and molecular monitoring using additional aflp combinations, codominant markers as ssr or others based in dna sequencing with highest genomic representation, as well as beginning with programs to increase the genetic base of cultivated r. glaucus. acknowledgements this work was funded by the ministry of agriculture and rural development of colombia (madr) through contract no. 054/08. the authors express their gratitude to natalia espinosa for her support in regard to r. glaucus primers and also to patricia fernández, camilo martínez, luz stella rincón and yolanda torres from the plant micropropagation laboratory of cbb of corpoica for establishing the clonal garden. literature cited agronet. 2010. producción nacional por producto: mora. en: http:// www.agronet.gov.co; consulted: may, 2011. álvarez, r., l.s. barrero, c.r. beltrán and a.m. cotes. 2009. capacitación sobre el manejo de un lote experimental para el cultivo de la mora en silvania (cundinamarca). pp. 9-24. in: barrero, l.s. (ed.). caracterización, evaluación y producción de material limpio de mora con alto valor agregado. produmedios, bogotá. ballington, j.r., j.l. luteyn, m.m. thompson, k. romoleroux and r. castillo. 1993. rubus and vacciniaceous germplasm resources in the andes of ecuador. plant genet. resour. nwsl. 93, 9-15. barrero, l.s. 2009. caracterización, evaluación y producción de material limpio de mora con alto valor agregado. produmedios, bogotá. bernal, j.a. and c.a. díaz. 2006. materiales locales y mejorados de tomate de árbol, mora y lulo sembrados por los agricultores y cultivares disponibles para su evaluación en colombia. corpoica la selva, rionegro, antioquia. 14 agron. colomb. 29(1) 2011 bonin, a., e. bellemain, p. bronken eidesen, f. pompanon, c. brochmann and p. taberlet. 2004. how to track and assess genotyping errors in population genetics studies. mol. ecol. 13, 3261-3273. castillo, n.r., n.v. bassil, s. wada and b.m. reed. 2010. genetic stability of cryopreserved shoot tips of rubus germplasm. in vitro cell. dev. biol. plant 46, 246-256. escandón, a.s., n. zelener, m.p. de la torre and s. soto. 2007. molecular identification of new varieties of nierembergia linariaefolia (graham), a native argentinean ornamental plant. j. appl. genet. 48, 115-123. espinosa, n., d. sánchez, a. garcía, m. ariza, c. ariza and l.s. barrero. 2009. evaluación agronómica, nutricional y selección participativa de materiales de mora en silvania, cundinamarca. pp. 34-42. in: barrero, l.s. (ed.). caracterización, evaluación y producción de material limpio de mora con alto valor agregado. produmedios, bogotá. espinosa, n. 2011. evaluación morfoagronómica y caracterización molecular de la colección de mora de corpoica y materiales de agricultor. m.sc. thesis. universidad nacional de colombia, bogotá. fory, p.a., i. sánchez, a. bohórquez, h. ramírez, c. i. medina and m. lobo. 2010. genetic variability of the colombian collection of lulo (solanum quitoense lam.) and related species of section lasiocarpa. rev. fac. nal. agr. medellín 63, 5465-5476. garcía-martínez, s., l. andreani, m. garcía-gusano, f. geuna and j.j. ruiz. 2006. evaluation of amplified fragment length polymorphism and simple sequence repeats for tomato germplasm fingerprinting: utility for grouping closely related traditional cultivars. genome 49, 648-656. garzón, g. a., k.m. riedl and s.j. schwartz. 2009. determination of anthocyanins, total phenolic content, and antioxidant activity in andes berry (rubus glaucus benth). j. food. sci. 74, 227-232. hong, y. and a. chuah. 2003. a format for databasing and comparison of aflp fingerprint profiles (online). bmc bioinformatics 4, http://www.biomedcentral.com/1471-2105/4/7; consulted: november, 2009. ipek, a., e. barut, h. gulen and m. ipek. 2009. genetic diversity among some blackberry cultivars and their relationship with boysenberry assessed by aflp markers. afr. j. biotechnol. 8, 4830-4834. kovach computing services. 2001. mvsp: multi-variate statistical package, 3.12d. version. anglesey, gales. labate, j.a., l.d. robertson, f. wu, s. d. tanksley and a.m. baldo. 2009. est, cosii and arbitrary gene markers give similar estimates of nucleotide diversity in cultivated tomato (solanum lycopersicum l.). theor. appl. genet. 118, 1005-1014. laurentin, h and p. karlovsky. 2007. aflp fingerprinting of sesame (sesamum indicum l.) cultivars: identification, genetic relationship and comparison of aflp informativeness parameters. genet. resour. crop evol. 54, 1437-1446. ministry of agriculture and rural development. 2005. apuesta exportadora agropecuaria. in: ministerio de comercio, industria y turismo, http://www.mincomercio.gov.co/econtent/ documentos/competitividad/insumosapuesta4.pdf; consulted: march, 2009. marulanda, m.l. and m. del p. márquez. 2001. caracterización de la diversidad genética de rubus glaucus benth. con marcadores moleculares rapd. actual. biol. 23 (74), 57-63. marulanda, m.l., a.m. lópez and s.b. aguilar. 2006. diversidad genética del género rubus presente en la región cafetera, colombia. pp. 14-40. in: vi seminario internacional de frutas tropicales, abstracts book. universidad de caldas. manizales, colombia. marulanda, m.l., a.m. lópez and s.b. aguilar. 2007. genetic diversity of wild and cultivated rubus species in colombia using aflp and ssr markers. crop breeding appl. biotechnol. 7, 242-252. marulanda, m.l. and a.m. lópez. 2009. characterization of thornless rubus glaucus in colombia. can. j. pure appl. sci. 3, 875-885. meudt, h.m. and a.c. clarke. 2007. almost forgotten or latest practice? aflp applications, analyses and advances. trends plant sci. 12, 106-117. morillo, a., y. morillo, a. zamorano, h. vásquez and j.e. muñoz. 2005. caracterización molecular con microsatélites aleatorios r ams de la colección de mora, rubus spp, de la universidad nacional de colombia sede palmira. acta agron. 54, 15-24. nazrul, m. 2007. dna fingerprinting of fish and crop plants: prospects and progress in bangladesh. in: global network of bangladeshi biotechnologists, http://www.gnobb.org/rec_articles. html. 6 p.; consulted: february, 2009. nei, m. and w.h. li. 1979. mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleasa. proc. natl. acad. sci. usa 76, 5269-5273. pattison, j.a., s.k. samuelian and c.a. weber. 2007. inheritance of phytophthora root rot resistance in red raspberry determined by generation means and molecular linkage analysis. theor. appl. genet. 115, 225-336. popluechai,  s., d. breviario, s. mulpuri, h. mak kar,  m. raorane,  a.r. reddy,  e. palchetti,  a.m.r. gatehouse, k.j. syers, a.g. o’donnell and a. kohli. 2009. narrow genetic and apparent phenetic diversity in jatropha curcas: initial success with generating low phorbol ester interspecific hybrids (online). nature precedings, http://hdl.handle.net/10101/npre. 2009.2782.1; consulted: august, 2010. prevost, a. and m.j. wilkinson. 1999. a new system of comparing pcr primers applied to issr fingerprinting of potato cultivars. theor. appl. genet. 98, 107-112. raju, a.j.s. and v. ezradanam. 2002. pollination ecology and fruiting behaviour in a monoecious species, jatropha curcas l. (euphorbiaceae). curr. sci. 83, 1395-1398. rohlf, f.j. 1998. ntsyspc: numerical taxonomy and multivariate analysis system, 2.02g version. exeter software, setauket, ny. roldán-ruiz, i., j. dendauw, e. van bockstaele, a. depicker and m. de loose. 2000. aflp markers reveal high polymorphic rates in ryegrasses (lolium spp.). mol. breeding 6, 125-134. salamini, f., m. heun, a. brandolini, h. ozkan and j. wunder. 2004. comment on “aflp data and the origins of domesticated crops”. genome 47, 615-622. 15duarte, chacón, núñez, and barrero: preliminary assessment of aflp fingerprinting of rubus glaucus benth. elite genotypes sneath, p.h.a. and r.r. sokal. 1973. numerical taxonomy: the principles and practice of numerical classification. freeman, san francisco, ca. tatikonda, l., s.p. wani, s. kannan, n. beerelli t.k. sreedevi, d.a. hoisington, p. devi and r.k. varshney. 2009. aflp-based molecular characterization of an elite germplasm collection of jatropha curcas l., a biofuel plant. plant sci. 176, 505 –513. valderrama, a.m., r. álvarez, l.s. barrero, m. robayo and v. núñez. 2009. validación y escalamiento de plántulas de mora in vitro y manejo ex vitro para entrega a agricultores de silvania. pp. 64-75. in: barrero, l. s. (ed.). caracterización, evaluación y producción de material limpio de mora con alto valor agregado. produmedios, bogotá. vos, p., r. hogers, m. bleeker, m. reijans, t. van de lee, m. hornes, a. frijters, j. pot, j. peleman, m. kuiper and m. zabeau. 1995. aflp: a new technique for dna fingerprinting. nucl. acids res. 23, 4407 4414. yap, i. and r. nelson. 1996. winboot: a program for performing bootstrap analysis of binary data to determine the confidence limits of upgma-based dendograms. international rice reseach institute (irri), manila. zapata, p. 2003. el cultivo de la mora de castilla en el valle del cauca. pp. 4-45. in: toro, j. c. (ed.). el cultivo de la mora de castilla. comíte hortifrutícola del va lle del caucaasohofrucol, cali, valle. agronomía colombiana. 1992. volumen 9 no. 1: 19--29 control biologico del marchl1r amiento vascular del clavel miniatura ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi con aislamientos no patogenos de fusarium oxysporum resumen juan carlos rodríguez', pedro fiodríguez' y germán arbeláez2 tres aislamientos no patogénicos de fusarium oxysporum se evaluaron en su antagonismo a fusarium oxysporum f. sp. dianthi en dos variedades de clavel miniatura, bajo condiciones de invernadero. los tres aislamientos antagonistas ocasionaron diferentes niveles de control de la enfermedad, pero todos presentaron alguna patogenicidad en las dos variedades de clavel inoculadas. la aplicación al suelo del aislamiento c14 de f. oxysporum un mes antes de la siembra y a los esquejes inmediatamente antes de la siembra, fueron los tratamientos más efectivos, principalmente en las dosis más altas, seguidos del aislamiento c5. biological control ofvascular wilt of miniature carnation caused by fusarium oxysporum f. sp. dianthi with non-pathogenic isolates of fusarium oxysporum palabras claves: furarium oxysporum f.y sp. dianthi oianthus caryophyllus, fusarium oxysporum no patógenicos abstract three non-pathogenic isolates of fusarium oxysporum were evaluated for their 1. ingeniero agrónomo. 2. profesor facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, a.a. 14490, santafé de bogotá, colombia. antagonism to fusarium oxysporum f. sp, dianthi in two varieties of miniature carnation, under greenhouse conditions. different levels of disease control with the three antagonistic isolates were observed, but all of these isolates caused so me pathogenicity in both carnation varieties. the application of isolate c 14 to the soil and to the cuttings were the more effective treatments, especially at higher dosis, followed by the isolate c5. introduccion una de las estrategias para el control del marchitamiento vascular ocasionado por el hongo fusarium oxysporumen diversos hospedantes es el uso de algunos métodos biológicos, tales como la aplicación de diversos hongos, bacterias y actinomicetos. para dicho control, se han utilizado diversas especies de hongos de los géneros fusarium (garibaldi et al, 1986; lemanceau y alabouvette, 1991), trichoderma (dennis y webster, 1971; locke et al, 1982) y gliocladium (ebben y budge, 1983), algunas bacterias como pseudomonas putida (schery baker, 1982), pseudomonas aeruginosa (restrepo y slotkus, 1985), serratia liquefasciens (sneh et al, 1985) y serratia marcescens (zabaleta y rojas, 1989) y diversas especies de actinomicetos del género streptomyces (garibaldi y gullino, 1987; lahdempera, 1987). también algunos investigadores han encontrado niveles aceptables de control de 1 9 algunas formas especiales de fusaríum oxysporum, con aislamientos no patogénicos de f. oxysporum, tales como f. oxysporumf. sp. apíí(schneider, 1984), f. oxysporum f. sp. me/onís (alabouvette, 1986), f. oxysporum f. sp. cucumerínum (paulitz et al, 1987; park et al, 1988) y f. oxysporum f. sp. fragaríae (tezuka y makino, 1991). la aplicación al suelo o a los esquejes de diversos aislamientos no patógenos de f. oxysporum ha dado buenos niveles de control del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusaríum oxysporum f. sp. díanthi en holanda (rattink, 1987, 1991), italia (garibaldi et al, 1986) y francia (tramier et al, 1988). diversas evidencias indican que el efecto de los aislamientos no patógenos de f. oxysporumen el control de las enfermedades ocasionadas por aislamientos patogénicos de la misma especie, se debe al fenómeno de resistencia inducida o protección cruzada, mediante el cual las plantas hospedantes producen diversas fitoalexinas y otras sustancias que detienen el avance del patógeno y el desarrollo de la enfermedad (niemann y baayen, 1988; niemann, 1990). el objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de tres aislamientos no patógenos de e. oxysporum en el control de f. oxysporum f. sp. dianthi en dos variedades de clavel miniatura con distintos niveles de resistencia. materiales y metodos el trabajo se realizó en el laboratorio de microbiología y en los invernaderos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en santafé de bogotá, d.c., durante el segundo semestre de 1991. 20 la variedad resistente "bagatel" y la variedad susceptible "tony" fueron las dos variedades de clavel miniatura utilizadas en el experimento. como aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum se utilizaron el aislamiento 618 suministrado por el profesor henk rattink de la estación experimental de floricultura de aalsmeer, holanda y los aislamientos c5 y c14 obtenidos del profesor ralph baker de la universidad estatal de colorado, fort collins, estados unidos. el aislamiento 18 de la raza 2 de f. oxysporum f. sp. dianthi se utilizó en la investigación; este aislamiento se caracterizó por su alta agresividad en el trabajo realizado por arbeláez y calderón (1991). para la inoculación al suelo, los aislamientos patógenos y no patógenos se propagaron en granos enteros de avena, previamente embebidos en agua destilada durante 24 horas, dentro de erlenmeyers de2 litros a la mitad de su capacidad y esterilizados a 121°c por 2 horas, durante dos días consecutivos; la inoculación al sustrato se hizo con tres trozos de micelio del hongo en pda y los recipientes se colocaron en una incubadora a 24°c durante 30 días, agitándolos en forma diaria para lograr una colonización homogénea del sustrato; posteriormente, los granos colonizados se secaron a la temperatura del laboratorio durante 5 días y se molieron en una licuadora. para la inoculación a los esquejes, los hongos se propagaron en el medio de cultivo liquido papa-dextrosa en erlenmeyers de 2 litros, llenados a la mitad de su capacidad y se esterilizaron a 121°c por una hora; luego, se inocularon con dos fragmentos de micelio y se colocaron bajo agitación circular constante a 150 rpm durante 7 días a 24°c, con 12 horas de luz fluorescente y 12 horas de oscuridad. para evaluar la eficiencia de los 3 aislamientos no patógenos en el control de la enfermedad, se estableció un experimento con 2 variedades de clavel miniatura, 3 formas de aplicación y 4 dosis de los aislamientos patógenos y no patógenos. el diseño experimental empleado fue el de parcelas subdivididas, en donde las parcelas principales fueron las variedades de clavel miniatura, las subparcelas fueron las formas de aplicación y dentro de ellas se estableció un factorial 4 x 4, en donde se combinaron 4 dosis de los aislamientos no patógenos y 4 dosis del patógeno. la unidad experimental consistió en una planta de clavel miniatura sembrada en una bolsa de polietileno negro de 1.5 kg de capacidad, la cual se llenó con suelo de textura franco limosa, ph 6.5, pasterizado con vapor a 82°c durante una hora. las plantas se colocaron en un banco elevado de concreto, dentro de un invernadero metálico con cubierta de polietileno, similar a los usados comercialmente en la producción comercial de clavel; se utilizó un sistema de riego automático con goteros individuales para cada planta. en el ensayo se utilizaron 3 repeticiones, para un total de 864 plantas. la fertilización, el riego y las labores culturales dadas a las plantas fueron similares a las realizadas en los cultivos comerciales de clavel. la enfermedad se evaluó en forma semanal durante 13 semanas, con una escala, en donde ofueron plantas sanas, 1plantas con síntomas en el tercio inferior de la planta, 2 plantas con síntomas en el segundo tercio, 3 plantas con síntomas en el tercio superior de la planta y 4 plantas muertas. el patógeno y los aislamientos no patógenos del hongo se aplicaron de 3 formas: 1. forma de aplicación "a": el aislamiento no patógeno se aplicó al suelo un mes antes de la siembra y el patógeno se aplicó al suelo inmediatamente antes de la siembra. 2. forma de aplicación "b": el aislamiento no patógeno se aplicó al suelo un mes antes de la siembra y el patógeno se aplicó al esqueje inmediatamente antes de la siembra. 3. forma de aplicación "e": el aislamiento no patógeno se aplicó al esqueje en el momento de la siembra y el patógeno se aplicó al suelo inmediatamente antes de la siembra. en los tratamientos "a" y "b", los aislamientos no patógenos se aplicaron al suelo tratado con vapor un mes antes de la siembra, se incorporaron de manera homogénea y se cubrieron con un plástico, para lograr una buena colonización. en los tratamientos al suelo del patógeno y de los aislamientos no patógenos, el inóculo de los hongos se incorporó de manera uniforme al suelo, mezclándolo homogeneamente y se usaron 4 niveles: 0.0, 0.1, 0.5 y 2.5 % por peso. la inoculación del patógeno y de los aislamientos no patógenos a los esquejes se hizo por inmersión de las raíces durante 30 segundos y, a continuación, se sembraron. debido a las diferentes concentraciones de esporas obtenidas, el patógeno se inoculó con una suspensión de esporas en 4 niveles: o, 44.000, 220.000 y 1.100.000 esporas por mililitro; los aislamientos no patógenos se aplicaron en concentraciones de o,7.600, 38.000 y 190.000 esporas por mililitro. además, se estableció un pequeño ensayo complementario, mediante la aplicación al 2 1 suelo de los 3 aislamientos no patógenos y del patógeno en forma simultánea en el momento de la siembra. resultados en los experimentos realizados, se logró algún nivel de control de la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f.sp. dianthi en plantas de clavel miniatura, con la aplicación de tres aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum. sin embargo, la efectividad del control dependió de la variedad, del aislamiento, de la forma de aplicación y de las dosis utilizadas. efecto de las variedades en el desarrollo de la enfermedad la enfermedad se desarrolló de una manera diferente en las dos variedades utilizadas, siendo mayor en la variedad susceptible "ton y" y menor en la variedad resistente "bagatel" (figura 1). las diferencias en el índice de la enfermedad entre las dos variedades de clavel fueron altamente significativas estadisticamente. efecto de los aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum. las aplicaciones al suelo ya los esquejes de dos de los tres aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum ocasionaron un control significativo de la enfermedad. el aislamiento c14 fué el aislamiento más eficiente en el control de la enfermedad, seguido del aislamiento c5 que fué un poco menos efectivo; el aislamiento 618, aunque fue el de menor eficiencia, también, ocasionó algún nivel de control (figura 2). con el aislamiento c14, los síntomas de la enfermedad se presentaron en el tercio inferior de las plantas en la variedad resis22 tente "bagatel" y en el tercio medio de las plantas en la variedad susceptible "tony". el aislamiento c5 fue un poco menos efectivo que el aislamiento c14 y los síntomas de la enfermedad se localizaron en el tercio inferior de las plantas en la variedad "bagatel" y en el tercio superior de las plantas en la variedad "tony". el aislamiento 618 fue el que ejerció menor control de la enfermedad y los síntomas se presentaron en el tercio medio de las plantas en la. variedad bagatel y en el tercio superior en la variedad 'tony". efecto de las formas de aplicación de los organismos. las formas de aplicación de los aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum más efectivas para el control de la enfermedad fueron los tratamientos "a" y "c", en donde los aislamientos se aplicaron al suelo un mes antes de la siembra y a los esquejes antes de la siembra; sin embargo, entre los dos tratamientos se observaron pocas diferencias entre sí, pero, si grandes diferencias con el tratamiento "b", en donde el aislamiento no patógeno se aplicó al suelo y el patógeno se aplicó al esqueje antes de la siembra (figura 3). en el ensayo complementario, en donde patógenos y no patógenos interactuaron en forma simultánea, los resultados fueron muy similares a la aplicación de los antagonistas antes de la siembra. efecto de la interacción de los dosis de los aislamientos patógenos y no patógenos. los tratamientos al suelo y a los esquejes de los tres aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum y que no se inocularon con el patógeno (a, po' a2p o' ap o) 2.5 o '" 2.0o ili :=le a: ili 1.5ll. z ili '" 1.0..j ili o ili 0.5 ~ o z o tony variedades de clavel figura 1. indice de la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f. sp. dianthi en las dos variedades de clavel miniatura. 13 semanas después de la siembra 4.0 3.5 o '" 3.0oili :=le 2.5a: ili ll. z 2.0ili '" 1.5..j ili o 1.0 ili ~ 0.5o z o ci4 c5 618 aislamientos de fus~'rium axvsporum [[[[[]l baoatel ~ tony figura 2. efecto de los tres aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum en el control de fusariumoxysporum f. sp. dianthi en clavel miniatura. 13 semanas después de la siembra 23 3.0 2.5 o ct 2.0 o ili 2 a: ili 1.5il. z ili ct 1.0.j ili o ili 0.5 u o z o ~ 7 '7 l/ ~ f( [7 ~ ~ v ~ l/ j v 1/ vv 1/ v / ~ ~ v r; t/ ~ v l7 y ~ l/ 1/ ~ [/ [/ l/ v [/ v 1/ 1/ v ~ 1/ 1/ 1/v l/ 1/ ~ v v ~ [/ 1/ [/ iv / v ./ 1/ v ~ ~ r: v v v 1/ 1/1/ [/ iv [/ ~ v 1/ [/ 1/ l/ [/ v [/ tv tv v v ~ 17 ~ v 1/ tlv ~ v ~ ~ / tv v tiv 1/ a c a b c ab c5ci4 lll1iiili 80qot81 ezj tony b c 618 figura 3. efecto de las formas de aplicación de los aislamientos no patógenos de f. oxysporum en el control de f. oxysporum f. sp. dianthi en clavel miniatura, 13 semanas después de la siembra. promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p=o.05) para la prueba de comparación múltiple de tukey. 4¡----------------------__ .sagatel+---------------------~~.-------~~~----~~ tony 'ti <v 'ti al e.... al.... c: al .!!! al 'ti al u '5 e q. c14 cs 618 figura 4. indice de la enfermedad ocasionada por las dosis más altas de·los aislamientos no patogénicos de f. oxyspotum (a3) y sin aplicación del patógeno (po), en las dos variedades de clavel miniatura, 13 semanas después de la siembra. 24 ocasionaron algunos síntomas del marchitamiento vascular en las dos variedades inoculadas, es decir, que los tres aislamientos no patógenos extranjeros fueron patogénicos bajo las condiciones en que se realizó el experimento (figura 4). el aislamiento c14, aunque fué ligeramente patogénico y con un índice de enfermedad bastante bajo, fue el aislamiento antagonista que ocasionó el mejor control de la enfermedad (figura 5). el aislamiento c5 fué un poco más patogénico que el aislamiento c14 y fue el segundo en efectividad en el control de la enfermedad. el aislamiento 618, procedente de holanda, fué el de mayor patogenicidad de los tres antagonistas ensayados, pero su poder patogénico fue bastante menor que el aislamiento 18 de fusarium oxysporum f. sp.dianthi.; además este aislamiento fue el de menor efectividad en el control de la enfermedad (figura 6). en la interacción de las diferentes dosis del aislamiento 618 con las dosis del patógeno, se observó que a mayor dosis de ambos organismos se obtuvo un mayor nivel de enfermedad. los índices más altos de la enfermedad se observaron con el aislamiento 618 en dosis altas de ambos organismos, como con el tratamiento a 3 p 3 (figura 7). . el mejor control de la enfermedad se obtuvo en los tratamientos en donde las dosis de los aislamientos no patógenos fueron superiores a las dosis del patógeno, por ejemplo en los tratamientos a 3 p 1 , a 2 p 1 y a 3 p 2 (figuras 5, 6 y 7). discusion el uso de aislamientos no patógenos de fusaríum oxysporum ofrece una gran posibilidad de control del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusaríum oxysporum f.sp. dianthí. los aislamientos c5, c14 y 618 de fusarium oxysporum, determinados como no patogénicos en diversos ensayos en estados unidos (baker, 1991) y en holanda (rattink, 1987,1991), presentaron alguna patogenicidad en las variedades de clavel miniatura utilizadas, aspecto no esperado en la investigación y no registrado en la literatura para estos aislamientos. estos resultados fueron similares a los obtenidos por rojas y sánchez (1992) con los mismos aislamientos en variedades de clavel estándar. sin embargo, cook y baker (1983) consideran que aislamientos nopatogénicos pueden serlo en otros ecosistemas. el aislamiento c 14 sobresalió entre los aislamientos no patógenos en el control de la enfermedad, seguido por el aislamiento c5; además el aislamiento c14 fue el de menor patogenicidad, lo cual parece confirmar que el mecanismo de acción de este aislamiento es por resistencia inducida, como lo consideran cook y baker (1983), paulitz et al (1987) y rattink (1991). además estos resultados coinciden con las apreciaciones de 8aker (1991), quien considera que el aislamiento c14 es mejor que otros aislamientos no patógenos del hongo, debido a que coloniza la rizósfera de la planta en forma tan eficiente como lo hace el patógeno, aspecto que no ocurre con el aislamiento c5. la inoculación al suelo de los aislamientos no patogénicos un mes antes de la siembra en el tratamiento "a", para lograr una buena colonización, no dio los resultados de control esperados y, con este método de aplicación apenas se logró un efecto ligeramente superior a cuando dichos organismos se aplicaron a los esquejes antes de la siembra en el tratamiento "c". aparente25 3.0 2.5 o ct 2.0o '"~ o: '" 1.51&.z '"ct .j 1.0 '"o '" 0.5u-o z o 17 r7 i7 ~ [/ ~ [/ [7 [/ [/ ~ '/ [/ ~ [/ 17 ~ ~ 1/ ~ ~ ~ ~ ~ 17 / l/ [/ .: v' '/ ~ ~ ~ / [/ [/ v ~[/ [/ ~~ [/ [/ [/ v v ~1'/ ~ ~ [/ v ~ ~ '/ ~ ~ v jv [/ [/ [/ v ~ ~ [/ v [/ ~ ~ '/ ~v ~ [/ ~ vv v v v v ~ i mm 801l0tel ez2i tony a. aislamiento antagonista c14 de f. oxysporum. p. aislamiento patogénico de f.-oxysporum f. sp. dianthi. figura 5. efecto de la interacción de diferentes dosis del aislamiento c14 de f. oxysporum y del aislamiento de f. oxysporum f. sp. dianthi en las dos variedades de clavel miniatura. 13 semanas después de la siembra. promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p=o.05) para la prueba de comparación múltiple de tukey. 3.5,------------------------------------~ _ boc.jotel i!zza tony o « o 1&1 :e a: 1&1.... z 1&1 « ..j 1&1 o 1&1 o.~ o ~ cl4 c5 618 a. aislamiento antagonista c14 de f. oxysporum. p. aislamiento patogénico de f. oxysporum f. sp. dianthi. figura 6.efecto de algunas combinaciones de aislamientos no patógenos de f. oxysporum y del aislamiento patógeno de f. oxysporum 1. sp. dianthi en clavel miniatura. 13 semanas después de la siembra. promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p=o.05) para la prueba de comparación múltiple de tukey. 26 f f' i ri 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 o rmm sogotel ~ tony aopo aipi a2pi a3p3 a3pi aip2 aip3 aopi aop3 a2p3 a3p2 a. aislamiento antagonista 618 de f. oxysporum. p. aislamiento patogénico de f. oxysporum f. sp. dianthi. figura 7.efecto de la interacción de diferentes dosis del aislamiento 618 de f. oxysporum y del aislamiento de f. oxysporum f. sp. dianthi en las dos variedades de clavel miniatura, 13 semanas después de la siembra. promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p=o.05) para la prueba decomparación múltiple de tukey. mente la aplicación de dichos organismos al esqueje da una protección a las puntas de las raíces ya las pequeñas heridas, que son los sitios de entrada del patógeno a la planta. la aplicación de una suspensión de esporas de los organismos no patógenos o de baja patogenicidad a los esquejes antes de la siembra, es un método fácil, práctico y que requiere menor cantidad de inóculo que si se aplica la suelo; por lo tanto, es el método de aplicación que debe explorarse en futuras investigaciones. además sería conveniente ensayar la aplicación de dichos organismos a los bancos de enraizamiento, pues se podrían sembrar esquejes protegidos contra fusarium oxysponsmiso. dianthique, eventualmente, éstos podrían encontrar en el suelo. la ineficiencia observada en el control de la enfermedad con el método de aplicación (lb", en donde el patógeno se aplicó a los esquejes y el aislamiento no patógeno se inoculó al suelo, refuerza la importancia de sembrar esquejes absolutamente sanos, pues cuando el patógeno vascular está dentro del esqueje, la eficiencia de la resistencia inducida es menor, debido a que ya se está produciendo la colonización sistémica en la planta. la aplicación del aislamiento 618 y del patógeno, principalmente en dosis altas, mostró una acción patogénica aparentemente aditiva y a su vez de menor control de la enfermedad; estos resultados difieren de lo observado por rattink (1987, 1991) e indican que dicho aislamiento no es adecuado para el control de la enfermedad bajo las condiciones ambientales y de 27 suelo de la sabana de bogotá. una de las razones para la menor efectividad de algunas dosis de los aislamientos no patógenos fué el hecho de haber usado en la inoculación a los esquejes cantidades menores en casi 6 veces con relación al patógeno, debido a que no se lograron concentraciones de inóculo similares a las obtenidas con el patógeno en el medio líquido utilizado. para mejorar la producción de esporas de los aislamientos antagonistas se requiere realizar estudios fisiológicos que lleven a incrementar su producción. la patogenicidad de los tres aislamientos no patógenos encontrada bajo las condiciones experimentales coincide con los resultados de las pruebas de compatibilidad vegetativa y de electroforesis, pues dichos aislamientos no patógenos fueron compatibles vegetativamente y presentaron patrones electroforéticos similares a la mayoría de los aislamientos colombianos de la raza 2 de fusarium oxysporumf.sp. dianthi (garcés de granada et al, 1991; sinisterra et al, 1992). el uso de los aislamientos no patogénicos de fusarium oxysporum o de aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthi de muy baja patogenicidad se vislumbra como un método biológico de gran potencial de control bajo las condiciones colombianas y debe evaluarse en cultivos comerciales, en contraste con el uso de otros agentes biológicos como trichoderma spp., pseudomonas putida y serratia liquefaciens , cuyos resultados de control de la enfermedad han sido inefectivos bajo condiciones de invernaderos comerciales de clavel en la sabana de bogotá (arbeláez, 1989). literatura citada 1. alabouvette, c. fusarium wilt-suppressive soils irom the chateaurenard region: review 01 a 1ayear study. agronomie 6: 273-284.1986. 28 2. arbeláez, g. control de enfermedades vasculares del clavel en colombia. agronomía colombiana 6: 3-9. 1989. 3. arbeláez g. y o.l. calderón. determinación de las razas fisiólogicas de fusarium oxysporum l. sp. dianthi del clavel en colombia. agronomía colombiana 8: 243-247. 1991. 4. baker, r. four horses of biological control. p. 116. proceedings 01 the symposium war in the rhizosphere. minnesota agricultural experiment station. minneapolis, minnesota. march, 1991. 5. cook, r.j. and k.f. baker. the nature and practice of biological control 01 plant pathogens. the american phytopathological society. si. paul. minnesota. 1983. 6. dennis, c. and j. webster. antagonistic properties 01 species groups 01 trichoderma. 111. hyphal interactions. trans. br. mycol. soco 57: 363369. 1971. 7. ebben, m.h. and s.p. budge. studies on the control 01 carnation wilt caused by fusarium oxysporum i.sp. dianthi using the parasitic fungus gliocladium roseum. ann. rep. glasshouse crops research institute 103106. 1983. 8. garcés de granada, e., m. orozco de amézquita, x. sinisterra, g. medina, j. peñaranda, o. acosta y g. arbeláez. contenido de proteinas solubles, caracterización de isoenzimas,compatibilidad vegetativa, respuesta al benomil y crecimiento micelial de dilerentes aislamientos de fusarium oxysporum f. sp. dianthi. cuarto simposio internacional sobre el clavel. santafé de bogotá, 814 de septiembre de 1991. 9. garibaldi, a., f. brunatti and m.l. gullino. suppression of fusarium wilt 01 carnation by competitive non pathogenic strains 01 fusaria. med fac. landbouww. rijksuniv. gent 51/2b: 633-638. 1986. 10. garibaldi, a., brunatti and m.l. gullino. evaluation of several antagonists and different methods 01 application against fusarium wilt of carnation. eppo bulletin 17: 625-629. 1987. 11. garibaldi a. and m.l. gullino. fusarium wilt 01 carnation: present situation, problems and perspectives. acta horticulturae 216: 45-54. 1987 12. lahdenpera, m. l. the control 01 fusarium wilt 01 carnation with a streptomyces preparation. acta horticulturae 216: 85-92. 1987. 13. lemanceau, p. and c. alabouvette. biological control 01 fusarium diseases by fluorescent pseudomonas and non-pathogenic fussrium. crop protection 10: 279286.1991. 15. locke, j.c., j.j. marois and g.c. papavizas. biological control of fusarium wilt of greenhousl3 grown chrysanthemums. phytopathology 72: 709. 1982. 16. niemann, g.c. a carnanons delense against fungal invasion: a combined effort. med fac:. landbouww. rijksuniv. gent 55 (aa): 10191028.1990. 17. niemann, g.c. and r.p. baayen. involvement of phenol me tabolism in resistance of dianthus caryophyllus to fusarium oxysporum f. s p. dianthi. netherlands journal of plant pathology 94: 289301. 1988 18.park, c.s., t.c. paulitz and r. baker. biocontrol of fusarium wilt of cucumber resulting interactions between pseudomonas putida and noi\pathogenic isolates of fusarium oxysporum. phytopathology 78: 194-199. 1988. 19. paulitz. t,c., c.s. park and r. baker. biological control of fusarium wilt of cucumber with nonpathoge nicisolates cisolates of fusarium oxysporum. canadian journal of microbiology 3<!: 349353. 1987. 20. rattink, h. possibilities of cross-protection aqainst fusarium wilt by non-pathogenic isolates of fusarium oxysporum f. sp. dianthi. acta horticulturae 216: 131-140. 1987. 21. rattink, h. biological control of fusarium wilt ()f carnation with a non pathogen isolate of fusarium oxysporum. fourth international symposium on carnation. santafé de bogotá, september 8-14, 1991. 22. restrepo, f. y c.d. slotkus. aspectos diferenciales de claveles susceptibles y resistentes al fitopatógeno fusarium oxysporum l. sp. dianthi y el control biológico de éste por pseudomonas aeruginosa y trichoderma harzianum. tesis de grado. facultad de ciencias. universidad de los andes. bogotá. 1985. 23.rojas, j. y j.l. sánchez. control biológico del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi en clavel estándar con aislamientos no patogénicos de fusarium oxysporum. tesis de grado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá, d.c. 1985. 24.scher, f. m. and r. baker. induction of suppressiveness in soil to fusarium wilt pathogens with pseudomonas putida and a synthetic iron chelate. phytopathology 72: 1567-1573. 1982. 25.schneider, k.w. effects of non-pathogenic strains of fusarium oxysporum on celery root infection by fusarium oxysporum f. sp. apii and a novel use of the lineweaver-burk double reciprocal plot technique. phytopathology 74: 646653. 1984. 26.sinisterra, x .. g. medina y g. arbeláez. uso de la compatibilidad vegetativa en la identificación de razas fisiológicas de fusarium oxysporum f. sp. dianthi p. 93107. en g. arbeláez (ed.). el marchitamiento vascular del clavel (fusarium oxysporum f. sp. dianthi (prill. et del.) snyd. et hans.) en colombia: importancia, variabilidad del patógeno y estrategias de control integrado, con énfasis en control biológico. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá., d.c. 1992. 27.sneh, b., o. agami and r. baker. biological control of fusarium wilt of carnation with serratia /iquefasciens and hafnia a/vei isolated from rhizosphere of carnation. phytopathol. z. 113: 271-276. 1985. 28.tezuka, n. and t. makino. biological control of fusarium wilt of strawberry by nonpathogenic fusarium oxysporum isolated trom strawberry. ann. phytopathol soco japan 57: 506511. 1991. 29.tramier, r., c. antonini and a. bettachini. biological control of fusarium wilt of carnations with different fusarium oxysporum strains. eppo. bulletin 18: 13-18. 1988. 29 agronomía 23-2. 2005.pdf agronomía colombiana 23(2): 197-206, 2005 fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecul ar evaluación de la habilidad combinatoria y heterosis de siete progenitores de arveja pisum sativum l. evaluating combinatory ability and heterosis of seven parental pisum sativum l. pea lines natalia espinosa1 y gustavo adolfo ligarreto2 abstract: there is a lack of information in colombia about the type of genetic control that governs the precociousness, yield and components of peas. this study was aimed at evaluating eleven agronomic variables when combinatory ability and heterosis in four lines of pea and three commercial varieties. a complete diallel design (griffing method 1, model 1) was developed with seven materials in the conditions existing on the sabana de bogotá. variance was estimated and estimated values were used for calculating general combining ability (gca) and specific combining ability (sca) and heterosis cf mid-parent value (mpv) better parent value (bpv). gca was highly significant for eight of the characteristics and sca was significant for first flower node, pod length, number of seeds per pod and the weight of 100 seeds. the ‘pequinegra’, ‘santa isabel’ and ‘ica tominé’ varieties were the best parents due to their high gca in many of the evaluated characteristics. ‘pequinegra’ presented highly significant reciprocal effects for characteristics related to precociousness. the f1 hybrid had better than average behaviour when evaluating heterosis cf mid-parent value for five yield components. nevertheless, only three f1 were earlier than the better parent. negative values were found for hmp suggesting precociousness for the half of the hybrids evaluated. there was important association between pod size and the weight of 100 seeds. additional key words: diallel design, precociousness, yield, genetic control, hybrid vigour resumen: en colombia se carece de información referente al tipo de control genético en la arveja que gobierna la precocidad, el rendimiento y sus componentes. el objetivo de este trabajo fue evaluar la habilidad combinatoria y heterosis en cuatro líneas y tres variedades comerciales de arveja, para once variables agronómicas. se desarrolló un diseño dialélico (griffing, método 1, modelo 1) con siete materiales, bajo condiciones de la sabana de bogotá. se hizo el análisis de varianza y se obtuvieron los valores estimados para habilidad combinatoria general (hcg) y específica (hce), y se calcularon los valores de heterosis sobre la media parental (hmp) y sobre el mejor padre (hbp). la hcg fue altamente significativa para ocho de los caracteres evaluados y la hce fue significativa para: nudos hasta la primera flor, longitud de vaina, número de semillas por vaina y peso de 100 semillas. las variedades ‘pequinegra’, ‘santa isabel’ e ‘ica tominé’ fueron los mejores combinadores generales. la variedad ‘pequinegra’ tuvo efectos recíprocos altamente significativos en caracteres asociados con precocidad. en cuanto a la evaluación de heterosis, los híbridos f1 tuvieron un mejor comportamiento que la media de sus parentales en cinco de los componentes de rendimiento. aún cuando sólo tres de las progenies en estudio fueron más precoces que el mejor padre, para la hmp se hallaron valores negativos que indican precocidad para más de la mitad de los cruces evaluados. se encontró una asociación importante entre el tamaño de la vaina y el peso de 100 semillas. palabras claves adicionales: dialélico, precocidad, rendimiento, control genético, vigor híbrido fecha de recepción: 6 de abril de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ebayer@yahoo.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: aligarretom@unal.edu.co agronomía colombiana 198 vol. 23 · no. 2 introducción se estima que en colombia, para el año 2000, la arveja fue la hortaliza con mayor área cosechada, con 24.620 ha, equivalentes a 27% del área hortícola cosechada total. sin embargo, predominó el bajo rendimiento: en 2000, se obtuvieron 1,4 t· ha-1, valor que se mantuvo desde 1997 con rendimientos entre 1,0 y 1,4 t· ha-1 (ministerio de agricultura y desarrollo rural y corporación colombia internacional, 2002). el conocimiento de la habilidad combinatoria ayuda en la formulación de un programa de mejoramiento exitoso para aumentar el rendimiento y sus componentes. la metodología de cruzamientos dialélicos es útil, suministrando la información de la habilidad combinatoria de padres y cruces y la naturaleza genética de los caracteres cuantitativos (gupta et al., 1986). en el mejoramiento genético de arveja se ha considerado el inicio de la floración como un indicador importante, de naturaleza cuantitativa, puesto que muestra una variación continua bajo condiciones de campo (bourion et al., 2002). el control del momento de la floración se debe a un sistema poligénico aditivo con dominancia de la floración tardía. se estableció que el gen sn produce un represor denominado calisantina que retarda la floración, posiblemente por la destrucción de la hormona que la promueve (khvostova, 1983). durante los pasados años setentas se identificaron varias clases de comportamiento de la floración, distintas entre cultivares, llevando al reconocimiento de cuatro genes mayores en el control de la floración: sn; lf, en el control del nudo inherente mínimo hasta la floración; e y hr, que reducen el efecto tardío de los días cortos sobre el momento de la floración (bourion et al., 2002). el número de nudos reproductivos, junto con la tendencia a producir ramas basales, fueron influidos por algunos genes mayores que controlan floración. entre ellos sn, que, por la demora en el inicio de la senescencia apical, causa un aumento altamente significativo en el período reproductivo y, por lo tanto, en el número de nudos reproductivos bajo condiciones de campo. sn también tiene efectos pleiotrópicos sobre el hábito de ramificación; las líneas sn tienen una marcada tendencia a producir ramas basales, particularmente bajo días cortos. al mismo tiempo, el alelo hr, que prolonga la actividad de sn, aumenta el número de nudos reproductivos y el nacimiento de ramas basales en las líneas sn a medida que disminuye la longitud de los días (murfet, 1985, citado por bourion et al., 2002). se considera que la naturaleza de la acción genética que determina el rendimiento del grano tiene penetración incompleta y diferencias en su expresividad, dependiendo del ambiente. khvostova (1983), basada en una evaluación de híbridos obtenidos por cruzamientos de variedades distinguibles en la expresión de caracteres individuales (semillas por vaina, tamaño de la semilla y número de vainas), afirma que un incremento excesivo en un carácter está asociado negativamente con el desarrollo de los otros y, al mismo tiempo, una disminución en ese carácter es hasta cierto punto compensado por el aumento en otros caracteres. se cree que cada uno de los componentes del rendimiento tiene su propio rango óptimo, más allá de sus interacciones. la correlación más alta se observa entre los caracteres de productividad de la semilla y el número de semillas por planta, una correlación un poco menor se encuentra entre productividad de la semilla y el número de vainas por planta y aún menor, entre productividad de la semilla y el peso de ésta. la habilidad de los parentales para combinar bien depende de varias combinaciones genéticas complejas que no pueden ser juzgadas completamente por el desempeño fenotípico y las cualidades adaptativas. la habilidad combinatoria indica el comportamiento genético del material parental, por ello es recomendable seleccionar los padres para hibridización sobre la base de su habilidad combinatoria (singh y singh, 1987). una interpretación sencilla de heterosis, o vigor híbrido, es la diferencia entre el híbrido y la media de los dos padres. de acuerdo con robles (1986), la heterosis se aplica principalmente a caracteres de herencia cuantitativa, cuya expresión es compleja por los efectos acumulativos de genes con dominancia, sobredominancia, aditividad y efectos epistáticos, es decir, la expresión final de heterosis se debe a la sumatoria de todos los genes que intervienen en todas las variantes de acción de genes inter-alélicos e intra-alélicos. la heterosis no ocurre de manera general en las especies vegetales. de hecho, algunas especies de plantas autógamas no expresan ninguna depresión endogámica ni heterosis. sin embargo, se ha indicado la presencia del fenómeno de heterosis en autógamas, aun cuando es más frecuente y más intenso en alógamas (wehner, 1999). gritton (1975) encontró que en arveja los caracteres: altura de la planta, vainas por planta, semillas por vaina y peso de la semilla; mostraban heterosis y depresión endogámica. la hmp de la f1 para rendimiento fue 55% y la hbp, 28%. en cuanto a hcg y hce, las dos espinosa y ligarreto: evaluación de la habilidad combinatoria... 1992005 fueron importantes para días hasta la floración, altura de la planta, vainas por planta, semillas por vaina, semillas por planta, peso de la semilla y rendimiento de la semilla. hubo efectos maternos para vainas por planta, semillas por planta y rendimiento. singh, et al. (1980) reportaron que el control genético aditivo fue importante en la expresión de los días hasta la floración, mientras que el período de floración y la altura de la planta, si bien mostraron ser influidos por la aditividad, también fueron influidos fuertemente por efectos dominantes. dhillon y chanal (1981) encontraron que los tipos de acción genética aditiva y no aditiva fueron importantes por igual para rendimiento, número de vainas y semillas por vaina. las variables días hasta la floración y nudos hasta la primera flor fueron influidas sólo por efectos genéticos aditivos. los efectos recíprocos fueron significativos para todos los caracteres, excepto para semillas por vaina. sarawat et al. (1994) hallaron que la mayoría de los híbridos fueron más rendidores que la media parental, pero el rendimiento fue menos estable a través de los ambientes. hubo correlaciones significativas entre los híbridos f1 y el valor de la media parental para altura de la planta, vainas por planta y peso de 100 semillas, pero no para rendimiento. la heterosis para rendimiento de grano se debió principalmente a más vainas por planta en los híbridos f1. tanto los efectos genéticos aditivos como los no aditivos fueron importantes en la expresión de todos los caracteres estudiados. bourion et al. (2002) estudiaron el determinismo genético de criterios adecuados para mejorar el rendimiento de la semilla y la estabilidad de éste en arveja. se atribuyó el inicio de la floración a un gen dominante, posiblemente lf, que controla el número de nudos hasta la primera flor. el grupo de parentales se dividió en dos grupos definidos por los nudos hasta la primera flor, indicando que el alelo del locus de floración tardía puede afectar la arquitectura y la productividad de la planta. teniendo en cuenta que a nivel nacional no hay trabajos en arveja que indiquen qué tipo de control genético gobierna los diferentes caracteres agronómicos, tales como precocidad y rendimiento, se propuso iniciar un programa de mejoramiento genético dirigido a sus variedades comerciales, buscando que conserven ciertas características apetecidas tanto por el productor como por el consumidor. el objetivo del presente trabajo fue evaluar las habilidades combinatorias general y específica, los efectos recíprocos y la heterosis entre cuatro líneas y tres variedades comerciales de arveja para once caracteres agronómicos. materiales y métodos se tomaron siete genotipos de arveja voluble, entre ellos el cultivar diferencial ‘wsu 23’, reconocido por su resistencia a la razas 1, 2 y 5 de fusarium oxysporum f. sp. pisi (van hall) snyd. & hans (kraft, 2001). así como los materiales ‘alemania 23’, ‘pequinegra’ (material tradicional de nariño, colombia) y ‘australia 26’ son resistentes en invernadero a la raza x del patógeno antes mencionado, el primero conserva su resistencia en campo y el segundo presenta una reacción intermedia entre resistente y susceptible. con respecto a la raza y de f. oxysporum f. sp. pisi, se reportó el material ‘tolima 3’ con resistencia en invernadero y reacción intermedia en campo (checa, 1993). finalmente, se incluyeron la variedad comercial ‘santa isabel’ y la variedad mejorada ‘ica tominé’; ésta última, con buen potencial de rendimiento, fue obtenida por hibridación (‘australia 23’ x ‘bonza boyacá 2’) y posterior selección, en 1978, por el instituto colombiano agropecuario [ica] (ligarreto, 1994). estos materiales fueron cruzados entre ellos con todas las combinaciones posibles, a través de la técnica de hibridación artificial en arveja por emasculación (ligarreto y patiño, 2004). los siete materiales parentales y los 42 híbridos f1 resultantes, incluyendo los recíprocos, fueron evaluados bajo cubierta en invernaderos de la sabana de bogotá, en un diseño de bloques completos a azar con tres repeticiones. las semillas se sembraron en surcos espaciados 1,5 m, en parcelas de 1,0 m de largo y 0,5 m entre parcelas. se aplicó a la siembra una dosis de 200 kg· ha-1 del fertilizante npk 10-30-10. la evaluación de las diferentes variables se realizó sobre cinco plantas por parcela, y el análisis estadístico se desarrolló con promedios por parcela. los once caracteres evaluados se agruparon en indicadores de precocidad –días hasta la floración, altura de la planta hasta la floración, nudos hasta la primera flor y días hasta la fructificación–, ancho de vaina, longitud de vaina, número de ramas basales y componentes del rendimiento –número de vainas por planta, número de semillas por vaina, rendimiento por planta y peso de 100 semillas (medina et al., 1989). los valores estimados y el análisis de varianza de las habilidades combinatoria general y específica, así como agronomía colombiana 200 vol. 23 · no. 2 y el rendimiento por planta. la hcg fue significativa para todas las variables en estudio y no se observó efecto alguno sobre el número de vainas por planta y el rendimiento, indicando la importancia de los efectos genéticos aditivos en la determinación de todos los caracteres, excepto de estos dos. por su parte, la hce sólo presentó efectos significativos para los caracteres: nudos hasta la primera flor, longitud de la vaina, número de semillas por vaina y peso de 100 semillas; lo que sugiere que en la determinación de tales caracteres se presentaron tanto efectos genéticos aditivos como no aditivos relevantes, siendo los aditivos los de mayor consideración. la poca importancia de los efectos de la habilidad combinatoria específica para los caracteres: días hasta la floración, altura de la planta hasta la floración, días hasta la fructificación, ancho de vaina, ramas basales, número de vainas por planta y rendimiento por planta; evidencia la baja variabilidad genética presente dentro del grupo de parentales para tales de variables. en el presente estudio, los días hasta la floración parecen estar influidos sólo por una acción aditiva de los genes, en concordancia con lo hallado por dhillon y chanal (1981). sin embargo, los reportes de varios autores coinciden en afirmar que la magnitud del efecto aditivo es mayor, aunque también son importantes los efectos no aditivos (gritton, 1975; singh et al., 1980; singh et al., 1985; bourion et al., 2002), de acuerdo con lo afirmado por khvostova (1983) sobre un sistema poligénico aditivo con dominancia de la los efectos recíprocos y maternos, se calcularon de acuerdo con la metodología de griffing (1956), método 1, modelo 1, por el programa estadístico sas, versión 8.1, con base en el modelo de programación sugerida por zhang y kang (2003). en las variables número de vainas por planta y rendimiento por planta, para corregir la normalidad del supuesto del modelo [ ij = ni(0, 2)] fue necesaria la transformación de los datos por medio de raíz cuadrada. para la evaluación de heterosis se emplearon las siguientes fórmulas, reportadas por sarawat et al. (1994), y se realizaron análisis de correlación de pearson entre los valores de heterosis sobre la media parental y entre los valores de heterosis sobre el mejor padre: heterosis sobre la media parental, hmp = heterosis sobre el mejor padre, hbp = resultados y discusión de acuerdo con el análisis de varianza (tabla 1), los híbridos f1 mostraron diferencias altamente significativas en todos los caracteres evaluados, excepto en el número de ramas basales, el número de vainas por planta p1+p2 f1 2_____________ x 100 p1+p2 2 f1mejor padre________________ x 100 mejor padre tabla 1. resumen del análisis de varianza para once caracteres de arveja en siete parentales bajo un diseño dialélico griffing, método 1, modelo 1. fuente de variación grados de libertad cuadrados medios días hasta floración nudos hasta primera flor (nº) altura de la planta hasta floración (cm) días hasta fructificación ancho de vaina (mm) longitud de vaina (mm) ramas basales (nº) vainas por planta (nº) semillas por vaina (nº) rendimiento por planta (g) peso de 100 semillas (g) repetición 2 113,68** 9,92* 10.151,72** 78,56* 2,12** 85,20** 6,11** 21,83** 0,47 12,55* 5,59 híbrido 48 43,52** 4,47** 1.259,11 ** 47,38** 5,28** 147,28** 0,32 2,97 0,81** 3,00 114,79** hcg 6 177,42** 14,22** 4.795,66 ** 207,55** 40,81** 1.075,96** 0,60* 6,47 2,74** 3,88 888,95** hce 21 14,12 3,62* 935,83 13,81 0,24 19,91** 0,25 2,53 0,81** 2,80 4,92* efecto recíproco 21 34,71* 2,53 571,06 35,23** 0,16 9,33 0,30 2,41 0,26 2,94 3,44 efectos maternos 6 51,74* 2,94 535,61 49,40* 0,17 9,65 0,31 4,17 0,45 4,61 2,67 efectos no maternos 15 27,90 2,37 585,24 29,57* 0,16 9,20 0,30 1,71 0,18 2,26 3,75 error 96 17,63 2,09 591,84 16,68 0,16 8,56 0,21 3,27 0,24 3,46 2,50 hcg, habilidad combinatoria general; hce, habilidad combinatoria específica. *, ** significante al p 0,05 y 0,01, respectivamente. espinosa y ligarreto: evaluación de la habilidad combinatoria... 2012005 floración tardía. por el contrario, srivastava et al. (1986) hallaron que la relación de las varianzas de las dos habilidades combinatorias indicaba el predominio de los efectos no aditivos para días hasta la floración y lo corroboró con la alta heredabilidad del carácter. en cuanto a los nudos hasta la primera flor, los resultados indican la acción conjunta de un sistema aditivo de genes y un efecto no aditivo, con superioridad de la aditividad. dhillon y chanal (1981) afirman que este carácter solamente fue influido por efectos genéticos aditivos. entre tanto, bourion et al. (2002) sugieren que la herencia del número de nudos hasta la primera flor está determinada principalmente por un gen mayor (posiblemente l f ) asociado con varios genes, actuando de manera aditiva. también, srivastava et al. (1986) reportan una mayor incidencia de efectos no aditivos en el control genético de los nudos hasta la primera vaina. para la altura de la planta hasta la floración, sólo fueron importantes los efectos genéticos aditivos. se ha atribuido la determinación de este carácter tanto a efectos genéticos aditivos como a efectos dominantes, pero a los aditivos con mayor intensidad (gritton, 1975; singh et al., 1980; singh et al., 1985; singh y singh, 1987; srivastava et al., 1986). de igual manera, la aditividad fue el factor genético determinante para el número de ramas basales, coincidiendo con los resultados obtenidos por bourion et al. (2002), singh y singh (1987) y srivastava et al. (1986). los efectos genéticos para ancho y longitud de vaina fueron de tipo aditivo. para ésta última, también fueron importantes los efectos no aditivos, aunque en menor proporción que los aditivos. de acuerdo con los reportes de gupta et al. (1986) y singh et al. (1985), la acción sobre el ancho de vaina es de carácter tanto aditivo como no aditivo, con preponderancia del primero. de igual modo, singh y singh (1987) y gupta et al. (1986) sugieren que el mismo tipo de control genético ocurre en la determinación del largo de vaina. en cuanto al número de semillas por vaina y al peso de 100 semillas, hubo mayor efecto de la acción genética aditiva que de la no aditiva. se observó el mismo comportamiento en trabajos realizados por dhillon y chanal (1981), gritton (1975), gupta et al. (1984), sarawat et al. (1994), singh et al. (1985), singh y singh (1987) y srivastava et al. (1986). es de anotar que la hcg y la hce no fueron significativas para el rendimiento por planta. contrario a lo reportado en varios trabajos, en los que se encontró que el rendimiento está determinado tanto por efectos aditivos como no aditivos (dhillon y chanal, 1981; gritton, 1985; gupta et al., 1984; sarawat et al., 1994; singh et al., 1985; singh y singh, 1987; srivastava et al., 1986), en tres de los cinco componentes del rendimiento evaluados hubo acción genética aditiva significativa, y dos de éstos también mostraron algún efecto no aditivo importante. es posible que no se haya identificado algún tipo de acción genética para rendimiento, teniendo en cuenta lo sugerido por cousin (1997) en relación con que, aun cuando hay una gran variabilidad genética para componentes de rendimiento –como número de vainas por planta, número de semillas por vaina y peso de 100 semillas–, al hacer cruces procurando mejorar estos caracteres hay a menudo reducción del rendimiento. por el contrario, la reducción en el área foliar y la altura de la planta, de un lado, y el aumento en la ramificación y el peso de 100 semillas, del otro, favorecen un mayor rendimiento. así mismo, sarawat et al. (1994) afirman que el rendimiento del grano en arveja tiene pocas posibilidades de mejorarse por selección de los componentes individuales de rendimiento, ya que sugieren la presencia de compensación entre los diferentes componentes. los efectos recíprocos sólo fueron relevantes para los caracteres días hasta la floración y días hasta la fructificación. el primer caso parece deberse a efectos maternos, en tanto que para los días hasta la fructificación, los efectos recíprocos pueden ser explicados por la incidencia tanto de efectos maternos como no maternos. dhillon y chanal (1981) también observaron la presencia de efectos recíprocos para el carácter días hasta la floración (tabla 1). para el conjunto de genotipos evaluados, la acumulación de genes de carácter aditivo se considera la estrategia más adecuada, desde el punto de vista de mejoramiento genético, para los caracteres: días hasta la floración, altura de la planta hasta la floración, días hasta la fructificación, ancho de vaina y ramas basales. en el caso de nudos hasta la primera flor, longitud de la vaina, número de semillas por vaina y peso de 100 semillas, también se debe tener en cuenta el control genético no aditivo. los efectos estimados de la hcg de cada parental sobre los caracteres evaluados fueron contrastantes (tabla 2). las variedades ‘pequinegra’, ‘ica tominé’ y ‘santa isabel’, junto con las líneas ‘alemania 23’ y ‘australia 26’, tuvieron una incidencia significativa, tanto positiva como negativa, sobre gran parte de los caracteres estudiados. los materiales que mostraron ser los agronomía colombiana 202 vol. 23 · no. 2 mejores combinadores generales fueron las variedades ‘santa isabel’, ‘ica tominé’ y ‘pequinegra’, por su efecto favorable sobre la precocidad de sus plantas f1 y sobre algunos de los componentes de rendimiento. para estos genotipos, la primera flor emergió aproximadamente un nudo más abajo, de manera que disminuyó la altura de la planta hasta la floración entre 12 y 14 cm y, en consecuencia, la duración del período vegetativo se redujo en hasta 2,5 d. este comportamiento está en concordancia por lo mencionado por khvostova (1983), quien sostiene que por cada nudo vegetativo la floración tarda casi 2 d (tabla 2). en las variables ancho y largo de vaina, todos los materiales parentales influyeron tanto positiva como negativamente. en el caso de los cruces cuyos parentales femeninos fueron ‘santa isabel’, ‘ica tominé’ y ‘pequinegra’, hubo aumento del tamaño de la vaina, tanto en longitud como en ancho, resaltándose ‘santa isabel’ e ‘ica tominé’ como los parentales con mayor efecto positivo sobre estas variables. por otra parte, ‘wsu 23’, ‘alemania 23’ y ‘tolima 3’ incidieron con reducciones sustanciales en el tamaño de la vaina. es conveniente subrayar la influencia alta que tienen los caracteres determinantes del tamaño de la vaina (ancho y longitud) en el peso de la semilla, lo que indica que el tamaño del grano es factible de ser mejorado por medio del aumento en estas variables. para tal efecto, las variedades ‘pequinegra’, ‘santa isabel’ e ‘ica tominé’ son los parentales más indicados, con el fin de aprovechar su alta hcg asociada a estos caracteres. este comportamiento puede explicar la amplia adaptación de estas variedades a las distintas condiciones climáticas de cultivo de arveja en colombia. por el contrario, si bien los materiales ‘australia 26’, ‘alemania 23’ y ‘tolima 3’ fueron buenos combinadores generales, su repercusión no es la deseada para un programa de mejoramiento en arveja, cuyo objetivo sea obtener materiales precoces o de alto rendimiento, pero son convenientes por sus genes de resistencia a diferentes razas de f. oxysporum f. sp. pisi. los cruces f1 de estas líneas fueron más tardíos, presentaron plantas más altas, lo que no es conveniente para las labores y la cosecha en una producción comercial; además presentaron vainas de menor tamaño y granos más livianos que los cruces provenientes de los materiales parentales ‘santa isabel’, ‘ica tominé’ y ‘pequinegra’. no obstante, algunos caracteres, como ancho y longitud de vaina, ramas basales y peso de 100 semillas, mostraron aumentos importantes. el rendimiento por planta per se sólo se incrementó en los híbridos f1 de la variedad comercial ‘santa isabel’, lo que sugiere que es posible obtener materiales mejorados de arveja que cumplan con las características comerciales del mercado colombiano (figura 1). en la estimación de la hce, para todas las variables hubo por lo menos un cruzamiento con algún efecto significativo, excepto para número de vainas y rendimiento por planta (tabla 3). de 21 cruces f1 directos, tabla 2. valores estimados de la habilidad combinatoria general de siete parentales de arveja en un diseño dialélico. caracteres parentales o progenitores de arveja ‘wsu 23’ ‘pequinegra’ ‘santa isabel’ ‘australia 26’ ‘ica tominé’ ‘alemania 23’ ‘tolima 3’ días hasta floración 0,929 -1,713** -2,684** 2,105** -1,971** 1,178 2,156** nudos hasta primera flor (nº) 0,052 -0,512* -0,912** 0,766** -0,182 0,438* 0,349 altura de la planta hasta floración (cm) 1,105 -13,041** -6,619 14,197** -11,521** 10,142** 5,737 días hasta fructificación 1,119 -1,652** -2,853** 2,052** -2,378** 1,227* 2,484** ancho de vaina (mm) -1,086** 0,442** 1,074** -0,343** 1,396** -0,483** -1,000** longitud de vaina (mm) -6,540** 1,488** 6,730** 1,073* 5,130** -2,362** -5,519** ramas basales (nº) 0,065 0,175** 0,053 -0,069 -0,168* 0,056 -0,113 vainas por planta (nº) 0,322 0,116 -0,466 0,0002 -0,610* 0,231 0,405 semillas por vaina (nº) -0,029 -0,281** -0,007 0,379** -0,350** 0,185* 0,104 rendimiento por planta (g) -0,280 0,200 0,578* -0,167 -0,169 0,047 -0,208 peso de 100 semillas (g) -4,781** 3,571** 6,241** -2,353** 4,448** -2,623** -4,503** *, ** significante al p 0,05 y 0,01, respectivamente. espinosa y ligarreto: evaluación de la habilidad combinatoria... 2032005 figura 1. comportamiento promedio del padre, la media parental y promedio de la f1 del rendimiento por planta para siete parentales de arveja. 13 presentaron efectos significativos de hce, en algunos casos para más de una característica. para las f1 que mostraron algún efecto importante, alguno o sus dos padres fueron buenos combinadores generales para dicha característica. gupta et al. (1984 y 1986) encontraron este mismo comportamiento en cruces con efectos específicos significativos para todos los caracteres que estudiaron. en este trabajo, los cruzamientos específicos tuvieron progresos evidentes para algunos pocos caracteres, como tamaño de vaina, representado por su ancho y longitud, y peso de 100 semillas. de los 21 cruzamientos recíprocos, cuatro presentaron efectos recíprocos significativos (tabla 4). los materiales ‘santa isabel’, ‘australia 26’, ‘alemania 23’ y ‘tolima tabla 3. valores estimados de habilidad combinatoria específica de trece cruces f1 directos, producto de los cruzamientos entre siete progenitores de arveja. híbrido días hasta floración nudos hasta primera flor (nº) altura de la planta hasta floración (cm) días hasta fructificación ancho de vaina (mm) longitud de vaina (mm) ramas basales (nº) semillas por vaina (nº) peso de 100 semillas (g) ‘wsu 23’ x ‘santa isabel’ media 67,60 15,05 154,91 74,43 12,13 64,96 1,76 5,59 26,44 efecto 1,04 0,57 16,39 1,43 -0,01 -0,34 0,15 0,20 -1,25* ‘wsu 23’ x ‘australia 26’ media 67,30 17,56 171,49 73,80 11,03 60,98 1,66 6,12 19,21 efecto -1,92 0,99 9,87 -1,95 0,04 1,45 0,15 0,45* -0,13 ‘wsu 23’ x ‘ica tominé’ media 66,40 14,56 111,84 72,23 12,13 56,84 1,48 4,54 24,87 efecto 1,71 -1,75** -22,52* 1,27 -0,22 -3,01** -0,03 -0,17 -0,35 ‘pequinegra’ x ‘santa isabel’ media 52,95 13,33 115,21 58,87 13,30 71,05 1,91 5,08 34,75 efecto -2,46 -0,72 -11,63 -2,61 -0,25 -1,12 -0,03 0,08 -1,12* ‘pequinegra’ x ‘tolima 3 media 66,53 18,13 170,75 73,42 11,70 63,50 2,32 5,73 26,29 efecto 1,35 0,49 13,45 1,51 0,09 2,32* 0,26 0,31 0,25 ‘santa isabel’ x ‘australia 26’ media 66,47 15,11 139,77 72,08 12,76 72,42 1,66 5,61 32,57 efecto 0,20 -0,70 -3,22 -0,23 0,04 0,33 0,06 -0,31 1,45* ‘santa isabel’ x ‘alemania 23’ media 65,27 15,93 160,39 71,71 12,73 71,89 2,35 6,11 29,70 efecto 0,88 0,25 6,85 0,98 -0,01 2,92** 0,19 0,22 0,15 ‘santa isabel’ x ‘tolima 3’ media 60,80 16,02 146,19 67,24 12,92 68,35 1,62 6,14 28,78 efecto -1,75 0,22 2,56 -1,54 0,34* 1,22 -0,03 0,12 0,69 ‘australia 26’ x ‘ica tominé’ media 69,51 16,28 146,21 75,66 14,01 71,22 1,41 4,71 32,02 efecto 1,11 -0,88 -12,93 1,09 0,46** -0,46 -0,31 -0,81** 1,32* ‘australia 26’ x ‘tolima 3’ media 69,35 16,60 165,51 76,85 10,85 58,94 1,80 6,26 19,52 efecto -0,55 -0,10 -10,07 -0,44 -0,30* -2,85** 0,03 -0,02 -0,84 ‘ica tominé’ x ‘alemania 23’ media 67,73 16,34 149,84 73,93 13,15 70,40 2,15 6,06 28,47 efecto -0,56 -0,23 -1,84 -0,56 0,02 0,92 0,34* 0,49** -0,20 ‘ica tominé’ x ‘tolima 3’ media 68,91 15,83 142,17 75,27 12,29 63,80 1,44 5,54 25,51 efecto 0,05 -0,14 1,03 0,28 -0,27 -1,31 -0,15 0,26 -1,34* ‘alemania 23’ x ‘tolima 3’ media 63,06 16,72 178,52 70,06 10,74 57,41 2,24 5,80 19,74 efecto -3,01* 0,38 5,72 -3,12* -0,07 -0,18 0,07 -0,12 -0,44 *, ** significante al p 0,05 y 0,01, respectivamente. agronomía colombiana 204 vol. 23 · no. 2 seño utilizado, en el que los resultados se restringen a la población de parentales involucrada. de acuerdo con robles (1986), no es aceptable considerar a la heterosis sólo por su mayor expresión (heterosis positiva), ya que en algunos casos una menor expresión (heterosis negativa) es favorable para algunos caracteres. en la evaluación de heterosis para los caracteres indicadores de precocidad se considera propicio un valor negativo, también se tiene en cuenta el padre más precoz como el mejor padre; mientras que para el resto de variables, una heterosis positiva es la más apropiada (tabla 5). se observa un comportamiento heterótico de los cruzamientos para las variables rendimiento (18,45%), número de vainas por planta (16,44%) y ramas basales (15,69%), con respecto a la media parental, en tanto que para la hbp, aunque hubo valores altos de heterosis en distintos caracteres, éstos no son los más apropiados, ya que la norma fue plantas f1 más tardías y plantas de menor rendimiento que los mejores padres. sin embargo, se debe anotar que la desviación estándar para rendimiento, número de vainas por planta y ramas basales fue elevada, lo que indica un amplio rango de variación en el comportamiento de estos caracteres, hecho que no es conveniente en un programa de mejoramiento genético, ya que no hay certeza del desempeño que tendrán los materiales. de otra parte, los caracteres que evidenciaron un desempeño más constante o una menor variación fueron: días hasta la floración, días hasta la fructificación, ancho de vaina, longitud de vaina y peso de 100 semillas (figura 2). tabla 4. efectos recíprocos sobresalientes en cruzamientos de siete parentales de arveja. híbrido días hasta floración nudos hasta primera flor (nº) días hasta fructificación peso de 100 semillas (g) ‘santa isabel’ x ‘pequinegra’ media 65,50 14,66 72,00 36,22 efecto -6,27** -0,66 -6,56** -0,73 ‘australia 26’ x ‘pequinegra’ media 67,97 15,20 74,64 28,11 efecto -2,47 1,27* -2,42 0,92 ‘alemania 23’ x ‘pequinegra’ media 70,86 14,80 77,61 28,94 efecto -4,26* 1,18* -4,30* -1,74** ‘tolima 3’ x ‘pequinegra’ media 69,25 14,83 76,40 25,94 efecto -1,35 1,65** -1,49 0,17 *, ** significante al p 0,05 y 0,01, respectivamente. 3’ cruzados con ‘pequinegra’ como parental masculino tuvieron efectos importantes en las variables: días hasta la floración, días hasta la fructificación, nudos hasta la primera flor y peso de 100 semillas. la variedad ‘pequinegra’ incidió en cruces precoces, con reducciones de hasta 6 d, al cruzarse con la variedad ‘santa isabel’, posiblemente por efectos maternos sobre estos caracteres. los resultados divergentes para el análisis de varianza de la hcg y la hce, presentados en este documento, con respecto a los de otros trabajos pueden ser explicados, entre otros factores, por el hábito de crecimiento de los materiales, las condiciones ambientales que influyen la expresión de los caracteres y por el modelo fijo del ditabla 5. heterosis promedio (%) de los híbridos f1 sobre la media de los padres (hmp) y el mejor padre (hbp) para once caracteres agronómicos. carácter días hasta floración nudos hasta primera flor (nº) altura de la planta hasta floración (cm) días hasta fructificación ancho de vaina (mm) longitud de vaina (mm) ramas basales (nº) vainas por planta (nº) semillas por vaina (nº) rendimiento por planta (g) peso de 100 semillas (g) hmp -1,94 3,68 9,39 -1,97 -1,16 1,74 15,69 16,44 8,31 18,45 -0,89 mínimo -16,80 -14,50 -21,11 -15,51 -5,40 -11,48 -23,43 -43,62 -18,58 -44,88 -10,82 máximo 5,44 21,60 36,31 5,47 4,59 10,17 56,15 94,54 20,76 95,25 13,99 desviación estándar 4,59 7,60 13,30 4,28 2,27 4,42 20,67 32,35 9,83 32,89 5,26 >mp 27 14 12 28 11 31 29 28 34 30 19 hbp 8,52 18,29 42,72 8,34 -20,43 -15,44 1,29 -14,99 -18,44 -2,20 -32,04 mínimo -12,81 -2,84 3,07 -11,87 -35,11 -31,36 -37,30 -54,73 -33,82 -51,25 -53,58 máximo 19,15 33,82 80,64 16,99 -4,30 0,97 32,97 44,82 -4,23 43,93 -3,78 desviación estándar 6,05 8,61 17,92 5,71 7,87 8,38 18,08 21,60 6,51 23,65 14,53 >bp 3 1 0 2 0 2 23 10 0 21 0 >mp, número de híbridos superiores que la media parental; >bp, número de híbridos superiores al mejor padre. espinosa y ligarreto: evaluación de la habilidad combinatoria... 2052005 figura 2. comportamiento promedio, máximo y mínimo de la heterosis sobre la media parental y su desviación estándar para once caracteres en arveja. dflor, días hasta floración; nnudopf, nudos hasta primera flor; alplanf, altura de la planta hasta floración; dfruc, días hasta fructificación; avaina, ancho de vaina; lvaina, longitud de vaina; rbasal, número de ramas basales; nvanap, número de vainas por planta; nsemv, número de semillas por vaina; rend, rendimiento por planta; p100s, peso de 100 semillas tabla 6. coeficientes de correlación entre los niveles de heterosis sobre la media parental (hmp) por encima de la diagonal y heterosis sobre el mejor padre (hbp) bajo la diagonal para once caracteres agronómicos. carácter días hasta floración nudos hasta primera flor (nº) altura de la planta hasta floración (cm) días hasta fructificación ancho de vaina (mm) longitud de vaina (mm) ramas basales (nº) vainas por planta (nº) semillas por vaina (nº) rendimiento por planta (g) peso de 100 semillas (g) días hasta floración -0,29 -0,23 0,92** -0,03 -0,09 -0,08 0,00 -0,04 0,08 0,19 nudos hasta primera flor (nº) 0,30 0,73** -0,23 0,02 0,46** 0,23 0,34* 0,37* 0,28 -0,15 altura de la planta hasta floración (cm) 0,34* 0,77** -0,21 0,26 0,64** 0,42** 0,55** 0,41** 0,51** 0,07 días hasta fructificación 0,99** 0,32* 0,38* 0,03 -0,00 0,03 0,09 0,02 0,17 0,15 ancho de vaina (mm) -0,56** -0,49** -0,49** -0,60** 0,34* 0,08 -0,01 -0,15 0,03 0,55** longitud de vaina (mm) -0,50** -0,38* -0,29 -0,54** 0,92** 0,48** 0,56** 0,64** 0,62** 0,11 ramas basales (nº) -0,16 0,03 0,23 -0,11 0,05 0,19 0,51** 0,43** 0,59** 0,11 vainas por planta (nº) 0,31* 0,29 0,40** 0,36* -0,48** -0,37* 0,56** 0,54** 0,95** 0,13 semillas por vaina (nº) 0,32* 0,45** 0,58** 0,34* -0,45** -0,20 0,38* 0,48** 0,56** -0,36* rendimiento por planta (g) 0,29 0,11 0,20 0,27 -0,11 -0,10 -0,22 0,09 0,07 0,19 peso de 100 semillas (g) -0,58** -0,53** -0,50** -0,61** 0,95** 0,93** 0,18 -0,37* -0,44** -0,15 *, ** significante al p 0,05 y 0,01, respectivamente. f1, debida principalmente a la menor duración del período vegetativo con respecto a la media parental. se encontró que la heterosis para la altura de la planta hasta la floración influyó positivamente en la heterosis de varios componentes de rendimiento, como longitud de vaina, ramas basales, número de vainas por planta y número de semillas por planta, y hasta en el rendimiento mismo (r = 0,51), concordando con lo señalado por singh et al. (1985) respecto a que la superioridad del rendimiento puede deberse al efecto combinado de los componentes de rendimiento. otros valores de la hmp que afectaron de manera favorable la heterosis sobre el rendimiento fueron la longitud de en cuanto a la correlación entre heterosis para los diferentes caracteres evaluados (tabla 6), los valores de la hmp para días hasta la floración y días hasta la fructificación estuvieron altamente correlacionados de manera positiva; lo mismo ocurrió con la altura de la planta hasta la floración y número de nudos hasta la primera flor, pero éstos dos grupos de variables no se correlacionaron entre sí. no obstante, sobresalió la precocidad de los híbridos vaina, ramas basales, número de semillas por vaina, pero el carácter más relevante fue el número de vainas por planta (r = 0,95), tal como lo referencia sarawat et al. (1994). estos autores también concluyen que este componente del rendimiento es altamente susceptible al ambiente, mientras que el número de semillas por vaina y el peso de la semilla están más determinados por el genotipo. agronomía colombiana 206 vol. 23 · no. 2 literatura citada bourion, v., g. fouilloux, c. le signor e i. lejeune-hénaut. 2002. genetic studies of selection criteria for productive and stable peas. euphytica 127, 261-273. checa, o. 1993. determinación de razas del hongo fusarium oxysporum f. sp. pisi y su efecto en materiales de arveja en el departamento de nariño. tesis de maestría. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira. cousin, r. 1997. peas (pisum sativum l.). field crops res. 53, 111-130. dhillon, g.s. y g.s chanal. 1981. an analysis of combining ability and reciprocal effects in garden pea (pisum sativum l.). j. res. punjab agric. univ. 18(4), 359-364. griffing, b. 1956. concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems. aust. j. bio. sci. 9, 463-493. gritton, e. 1975. heterosis and combining ability in a diallel cross of peas. crop science 15, 453-457. gupta, k.r., b.s dahiya y k.p. singh. 1986. combining ability studies over environments in pea. crop improv. 13(2), 134-137. gupta, k.r., r.s. waldia, b.s. dahiya, k.p. singh y d.r. sood. 1984. inheritance of seed yield and quality traits in peas (pisum sativum l.). theor. appl. genet. 69, 133-137. khvostova, v. 1983. genetics and breeding of peas. ussr academy of sciences, general biology division. oxonian press, new delhi. ligarreto, g.a. y m.p. patiño. 2004. hibridación artificial en arveja. centro de investigación y extensión rural (cier). facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. serie técnica nº 1, 12 p. ligarreto, g.a. 1994. ‘ica tominé’, variedad de arveja voluble para clima frío. instituto colombiano agropecuario (ica), corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce). plegable divulgativo n° 275. medina, c., m. escobar y m. lobo. 1989. evaluación primaria y caracterización de germoplasma de arveja pisum sativum l. pp. 12-28. en: instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica) y prociandino. boletín técnico n° 1. ministerio de agricultura y desarrollo rural y corporación colombia internacional. 2002. manual del exportador de frutas, hortalizas y tubérculos en colombia. bogotá. robles, r. 1986. genética elemental y fitomejoramiento práctico. limusa, méxico. 460 p. sarawat, p., f.l. stoddar, d.r. marshall y s.m. ali. 1994. heterosis for yield and related characters in pea. euphytica 80, 39-48. singh, s. p. y r.p. singh. 1987. diallel analysis for combining ability in pea. acta agronomica hungarica 36(1-2), 89-95. singh, v.s., u.s. santoshi, k. singh e i.b. singh. 1985. combining ability in pea. crop improv. 12(1), 52-54. singh, s., b.s. dahiya y p.s. sidhu. 1980. genetic architecture of some morphological traits in peas (pisum sativum l.). genet. agr. 34, 289-298. srivastava, p.l., u.s. santoshi y h.g. singh. 1986. combining ability and heterosis in pea. crop improv. 13 (1), 20-23. wehner, t.c. 1999. heterosis in vegetable crops. pp 387-397. en: coors, j. y s. pandey. the genetics and exploitation of heterosis. american society of agronomy, madison, wi. zhang, y. y m.s. kang. 2003. diallel-sas: a program for griffing’s diallel methods. pp. 1-15. en: kang, m.s. (ed.). handbook of formulas and software for plant geneticists and breeders. food product press, new york. agronomía colombiana, 1987. volumen iv: 63-72. incidencia del almacenamiento en la calidad y duraciónde la flor en clavel estándar ricardo martinez-becerra1 resumen. entre mayo y junio de 1979, en las instalaciones de floramerica s.a., se realizó un ensayo para evaluar la incidencia del almacenamiento en la duración y calidad de la flor abierta de cinco variedades de clavel estándar, para los grados selecto, fantasía, estándar y corto, para una edad del cultivo de treinta y seis semanas cuando se inició el trabajo. . la variedad scania resultó ser la más susceptible al almacenamiento, presentando encrespamiento y decoloración de los pétalos y con abertura lenta de la flor luego de quince días de almacenamiento; la variedad improved white adquirió un aspecto cualitativo inferior a las variedades 1. n. pink, y portrait, además presentó cierta decoloración en la flor. se observó que la variedad que mejor conservó la buena calidad de la flor fue sir arthur le siguieron las variedades i.n. pink y portrait las cuales no presentaron diferencias significativas entre sí para la duración en florero. este hecho fue consistente para los diferentes grados de clasificación. la mayor duración de la flor se logró para el almacenamiento entre cero y diez días en cuarto frío para todas las variedades en sus distintos grados. además se logró detectar que a mejor calidad de la flor mayor duración en florero de las variedades para los diferentes períodos de almacenamiento. para flor sin almacenamiento de sir arthur y portrait, en sus diferentes grados, se apreció mayor duración en general. sin embargo, no se observaron diferencias significativas entre cero y cinco días de almacenamiento. 1 profesor asociado, facultad de agronomía. universidad nacional, bogotá. bajo las condiciones de empaque de la empresa, en el tiempo que se realizó el experimento, se determinó un período máximo de quince días en almacenamiento para una duración calidad deseables. introduccion en el mercado de flores es frecuente encontrar períodos inadecuados para la exportación. esta situación ha inducido a las empresas productoras a indagar sobre las condiciones más favorables de almacenamiento, para así disponer de una buena cantidad de flor de calidad adecuada para la venta en períodos de mejores precios. este hecho es cada vez más crítico debido a la competencia nacional e internacional en el mercado de las flores. por lo. tanto, el trabajo presente tiene como objetivo determinar el período óptimo de almacenamiento de seis variedades de clavel estándar en sus distintos grados de clasificación de la flor. sobre el tema no se dispone de literatura suficiente a nivel internacional y muchísimo menos a nivel nacional. parece que el nivel de competencia entre las empresas de dentro y fuera del país ha limitado la circulación de material bibliográfico que permita avanzar con mayor rapidez en el tema. sin embargo, se presenta algo de lo que se ha logrado encontrar, kofranek y otros (2) realizaron dos experimentos para evaluar el efecto de almacenamiento de botones de clavel de la variedad scania. en un primer ensayo los trataron con una solución de 200 p.p.rn. de 8 hidroxiquinolina, 25 p.p.m, de nitrato de plata, 50 p.p.rn, de sulfato de aluminio y 100/0 de azúcar en agua deionizada; en el segundo ensayo colocaron los claveles 63 en una solución modificada que sólo contenía nitrato de plata y sustituyeron 75 p.p.rn. de ácido cítrico por aluminio y 8 hidroxiquinolina. los botones provenían de 3 cultivares de watsonville, california. cuando los pétalos comenzaban a deshidratarse eliminaban las flores. en el primer ensayo evaluaron los efectos de los períodos de almacenamiento a cero, dos, cuatro, seis, ocho y diez semanas. en los períodos de seis, ocho y diez semanas colocaron algunos botones en benomil (4· onzas/100 galones) antes del almacenamiento para ver si pod ían prevenir la botritis. en el segundo ensayo los períodos de almacenamiento fueron cero, dos, cuatro, ocho y diez semanas. en el primer ensayo, realizado en verano, encontraron que los botones almacenados durante diez semanas abrían lo mismo que los no almacenados, pero la duración de la flor disminuyó a las ocho semanas de almacenamiento para el cultivador a y luego de diez semanas para los cultivadores b y g para almacenamientos similares de ocho a diez semanas, pero no era efectivo para el cultivador b. la duración de la flor de este último cultivador no era tan buena como la de los de a y c, debido a síntomas de deficiencia de potasio que notaron en el cáliz y que eran evidentes luego de ocho y diez semanas de almacenamiento. en el ensayo realizado en la primavera, la calidad de las flores abiertas, después de 10 semanas de almacenamiento, era buena excepto por algunas manchas leves y algunos signos de quemazón en uno de los pétalos de cada flor, lo cual se lo atribuyeron a deshidratación. durante el período de abertura de la flor la temperatura llegó a 850f durante dos días por fallas en el aire acondicionado. por otro lado, los botones abiertos en la solución modificada respondieron un poco mejor que los abiertos en la solución de ácido cítrico y plata. sin embargo, las flores en solución de ácido cítrico presentaron un color rojo más intenso que la solución modificada. esto ocurrió tanto en primavera como en verano. en resumen, los autores mencionados encontraron que: la duración de la flor es 64 buena hasta las ocho semanas de almacenamiento, pero por encima de este período se presentaron pétalos quemados y presencia de botritis. consideraron que si estos problemas se podían controlar, el tiempo de almacenamiento pod ía prolongarse más allá de las ocho semanas, materiales y metodos-' los ensayos se realizaron en las instalaciones de la empresa de flores floramerica, s.a., con la colaboración de julio amador y mario e. gonzález. . el trabajo se inició el 3 de mayo de 1979. las fechas de entrada de la flor al cuarto frío se presentan en el cuadro 1. las entradas y salidas al cuarto con sus correspondientes períodos de ambientación se hizo en el siguiente orden: salida del cuarto frío el 2 de junio, ambientación los dos días siguientes, luego colocación en el agua el 5 de junio. materiales se consideraron cuatro factores en el estudio: 5 variedades (factor a), cuatro grados de la flor (factor b). 7 períodos de almacenamiento (factor c). la edad del cultivo al iniciar el experimento fue de 36 semanas. las variedades usadas fueron: improved white, scania, ln. pink, portrait, sir arthur. los grados de flor fueron selecto, fantasía, estándar y corto. los períodos de almacenamiento fueron o (el testigo). 5, 10, 15, 20, 25 y 30 días. cuadro 1. fechas de entrada de la flor al cuarto frío y sus períodos de almacenamiento,1979. entrada a duración en cuarto. frío cuarto frío (días) 03· v 30 08· v 25 13 v 20 18· v 10 28· v 5 02 -vi o (testigo) otros materiales usados para el manejo de la flor fueron: cajas de tipo pb con doce hojas de papel periódico corriente, dos hojas de papel periódico blanco ubicadas en las cabeceras de la caja para proteger a la flor de las manchas, cubierta con polietileno foro mando una cámara, con el objeto de manteo ner constante la humedad dentro de la caja. además se usaron dos palos para sujetar la flor. métodos se usó un diseño completamente al azar con arreglo factorial de 7 x 4 x 5, ya que excepto por los factores considerados las condiciones se mantuvieron constantes. se usó como unídad experimental una flor con 25 repeticiones. en cada una de las cajas se colocó un ramo de 25 flores de cada variedad para los diferentes grados de clasificación. las características de eliminación de la flor fueron: pérdida de turgencia, no abertura de la flor, presencia de enfermedad y daños mecánicos. además, se efectuó un preenfriamiento con caja tapada mediante una inyección de aire, hasta obtener temperatura de 36°f aproximadamente. resultados luego de salir del cuarto frío se observaron las siguientes respuestas. con un día de duración de la flor en agua se observó que la .variedad scania presentaba flores con pétalos encrespados, bordes decolorados y apartencia de dormancia. el efecto del período de almacenamiento en el número de flores para los diferentes grados se puede apreciar en el cuadro 2. tal como se puede ver en el cuadro 3, se presentaron diferencias significativas en cuanto a duración, en relación a períodos de almacenamiento y para los diferentes grados de calidad de las variedades. comparación de promedios de duración de la flor. entre variedades, para los diferentes grados de clasificación. cuadro 2. número de flores adormecidas y con pétalos encrespados en la variedad seania al salir del cuarto frío. período de almacenamiento número de grados de flores clasificación adormecidas selecto 25 fantasía 10 estándar 8 corto 7 selecto 25 eantasfa 25 estándar 25 corto 25 selecto 25 fantasía 14 estándar 10 corto 25 15 20 25 cuadro 3. análisis de varianza para duración en días por flor para las diferentes va· riedades, grados y períodos de almacenamiento. fuente de grados de cuadro variación libertad medio fc variedades (v) 4 58,04 52,29** grados (g) 3 181,58 162,59* * almacenamiento (a) 6 105,19 94,00** vg 12 3,03 2,73** va 24 11,56 10,41** ga 18 7,60 6,85** vga 72 5,34 4,81 error 3360 1,11 total 3499 ** p < 0,01 usando la prueba de la diferencia mínima significativa al 50/0 (dms = 0.22 días) para algunas comparaciones independientes y te· niendo en cuenta el cuadro 12 se observó que para los grados selcto y fantas ía la variedad sir arthur presentaba la mayor duración de la flor, superando significativamente a las variedades scania, i.n. pink y portrait, 65 .-....... ¡"'p_ .hl•• • ~~. 5.: ... 1. -l.n.·i'i .... ~ j 10 figura 1. representación de la interacción variedades x grados de clasificación. sin que se presentara diferencias significativas entre estas últimas superando a la variedad improved white, aún al nivel de signifi· cación del 0.1 %. para el grado estándar las variedades sir arthur, portrait e i.n. pink presentaron la mayor duración de la flor, superando en forma significativa a la variedad improved white, a su vez sir arthur también superó a la variedad scania, sin embargo las variedades portrait, i.n. pink y scania presentaron igual duración desde el punto de vista estadístico. en cuanto al grado corto las variedades sir arthur, i.n. pink y scania dieron la mayor duración en agua, sobresaliendo significativamente sobre las variedades portrait e improved white, aunque entre las primeras no se observaron diferencias reales. no obstante, la variedad portrait aventajó de manera altamente significativa a improved white. esto puede verse más claramente en la figura 1. tal como se puede apreciar en el cuadro 12, o en promedio sobre todos los grados de clasificación y períodos de almacenamiento, a nivel de 50/0, la variedad sir arthur logró la mayor duración de la flor, por encima de las variedades portrait, i.n. pink y scania, variedades entre las cuales no se observaron diferencias significativas. de otra parte improve white resultó inferior a las tres últimas variedades. en relación a los grados de élasificación, para todas y/o cada una de las variedades, selecto y fantasía no dieron diferencias significativas, sin embargo fantasía resultó superior al grado estándar. a su vez estándar 66 superó a corto en las variedades 1. white, i.n. pink, portrait y sir arthur. en la figura 1 puede visualizarse la situación que se acaba de describir. comparación entre los promedios de los períodos de almacenamiento para los diferentes grados de clasificación de las variedades. según el cuadro 13, se presentó mayor duración (al 50/0) de la flor en los períodos de almacenamiento más cortos, excepto en el grado fantasía de la variedad portrait. la disminución de la duración al aumentar el período de almacenamiento fue de tipo lineal. para la variedad portrait en el grado fantasía no cambió la duración a los diez días de almacenamiento comparada con 30 días. para el grado selecto de lavariedad i.n. pink, los grados fantasía y estándar de lrnproved white, y en grado corto de las variedades improved white, i.n. pink, portrait y sir arthur la respuesta de la duración de la flor fue de tipo cuadrático. esto es, en períodos medios (10, 15 y 20 días) fueron superiores en duración a los períodos extremos (o y 30 días). en cambio, se pudo notar una mejor respuesta para los per íodos bajos y altos de almacenamiento, en el grado tantasía de las variedades scania d i.n. pink, y en el grado estándar en las variedades scania, i.n. pink y sir arthur, yen el grado corto para scania. las variedades improved white, en el grado selecto, presentó una duración siqnificativamente mayor a los cinco días de almacenamiento, luego le siguieron diez y cero días en cuarto frío. de igual forma, la variedad scania logró su mayor duración a tos 5 días comparada con los períodos 10,15,25 y 30 días; lo mismo ocurrió con i.n. pink pero con relación a los períodos cero y de 15 a 30 días. de otra parte, las variedades portrait y sir arthur la mayor duración la consiguieron a los cero días en cuarto frío. para el grado fantasía no se presentaron diferencias para la duración de la flor entre o y 5 días de almacenamiento en todas y cada una de las variedades. igual cosa ocurrió para t; ... ·ivnh.ii'nf_s r••fuom ." 01",* .. ".... 1.,,'. t .n•• i figura 2. representación de la integración grados x períodos en almacenamiento. las variedades i.n. pink y sir arthur, pero entre los períodos o, 5 y 10 días de almacenamiento. en cuanto al grado estándar no se observaron diferencias estad ísticas de duración entre los per íodos o, 5 y 10 días, en las variedades scania e i.n. pink. igualmente, el comportamiento fue el mismo en las variedades improved white y portrait, para cero y cinco días. en cambio, la variedad sir arthur dio su mejor duración a los cero días de almacenamiento. en el grado corto, la duración a los cero días fue significativamente superior a los otros períodos para las variedades scania y sir arthur. para i.n. pink o, 10 y 20 días fueron superiores al resto. la variedad portrait no presentó diferencia significativa entre o y 5 días de almacenamiento, pero el último período de almacenamiento sí fue diferente al resto. improved white obtuvo su mayor duración a los 5 días de almacenamiento. se observó que a medida que aumenta el período de almacenamiento la duración tiende a disminuir, en cada uno de los grados de clasificación, en promedio para las cinco variables (figura 2 y cuadro 11). en el grado selecto y en promedio para las cinco variedades, la mayor duración se logró a los cinco días de almacenamiento, superando significativamente los restantes períodos. en cuanto al grado fantasía la mayor duración se obtuvo para la flor sin almacenamiento y a los 10 días. período óptimo y conveniente de almacenamiento. la determinación del período óptimo de almacenamiento, para todas las variedades y grados, se hizo teniendo en cuenta el que presentara la mayor duración de la flor en agua sin problemas de la calidad. se consideró como conveniente el período más prolongado de almacenamiento sin problemas de calidad y duración aceptable. en los cuadros 4 y 13 se puede observar que las variedades improved white, scania e i.n. pink, para los diferentes grados de clasificación, presentaron mayor duración de la flor en agua cuando estuvieron almacenadas durante cinco días en cuarto fr ío. con los grados selecto y fantasía la variedad portrait se logró la mayor duración sin almacenamiento; para estándar y corto se obtuvo con cinco días de almacenamiento. para todos los grados de calidad de la variedad sir arthur la mayor duración de la flor se encontró sin almacenamiento, sin embargo la diferencia respecto a la obtenida a los cinco días de almacenamiento es altamente significativa para los grados selecto, estándar y corto. conclusiones y recomendaciones de los anteriores resultados se puede concluir y recomendar lo siguiente: la variedad scania para almacenamientos superiores a quince días en cuarto frío presentó encrespamiento y decoloración de los pétalos y apariencia de deshidratación que le da un aspecto cualitativo deficiente. la va.riedad improved white con períodos de almacenamiento superiores a veinte días en cuarto frío presenta decoloración leve de la flor, tomando un color algo cremoso. en las restantes variedades se observa que entre más prolongado sea el período de almacenamiento disminuye la brillatez de la flor. por otro' lado, las hojas y los tallos no presentaron características negativas tales como amariliamiento, encrespamiento o deshidratación. para cada una de las variedades a los diferentes grados de clasificación, se notó una mayor respuesta en duración y calidad de la 67 cuadro 4. período óptimo y conveniente de almacenamiento por grado y por variedad. período oprimo de período conveniente de almacenamiento almacenamiento días de duración de la días de duración de la grado variedad almacenam lento flor (d ías) almacenamiento flor (días) selecto imp. white 5 11.84 30 10.16 scania 5 12.04 15 11.24 i.n. pink 5 12.08 30 9.88 portrait o 11.92 30 9.92 sir arthur o 12.44 30 10.64 fantasía imp. white 10 10.80 30 9.24 scania 5 11.56 15 10.40 i.n. pink 10 11.88 30 11.00 portrait o 11.64 30 10.72 sir arthur o 11.96 30 11.08 estándar imp. white 5 10.92 30 9.52 scania o 11.20 15 9.64 i.n. pink 5 11.28 30 10.40 portrait 5 11.44 30 9.88 sir arthur o 12.40 30 9.44 corto imp. white 5 10.72 30 8.68 scania o 11.84 15 10.04 i.n. pink o 11.16 30 8.92 portrait 5 10.96 30 8.68 sir arthur o 11.52 30 8.80 cuadro 5. promedios de duración (d ías) por flor/grado/almacenamiento en lrnproved white. período en grados promedios almacenamiento de duración (días) selecto fantasía estándar corto (días) o 10.56 10.52 10.40 10.00 10.37 5 11.84 10.00 10.92 10.72 10.87 10 10.88 10.80 10.20 10.36 10.56 15 9.64 11.80 11.16 10.12 10.68 20 9.80 10.36 10.00 9.20 9.84 25 10.32 11.04 9.88 8.64 9.97 30 10.16 9.24 9.52 8.68 9.40 dms (50/0) = 0.584 días 68 cuadro 6. promedios de duración (d ías) por flor/grado/almacenamiento en scania. periodo en grados promedios almacenamiento de duración (dlas) selecto fantasla estándar corto (dlas) o 11.56 11.44 11.20 11.84 11.51 5 12.04 11.56 11.08 10.52 11.30 10 10.06 10.92 11.04 10.52 10.77 15 11.24 10.40 9.64 10.04 10.33 20 ~1.60 11.28 10.52 10.28 10.92 25 10.28 10.56 9.08 8.92 9.71 30 10.68 11.08 10.36 8.99 10.50 dms (50/0) = 0.584 dlas cuadro 7. promedios de duración (días) por flor/grado/almacenamiento en i.n. pink. periodo en grados promedios almacenamiento de duración (dlas) selecto fantasla estándar corto (dlas) o 10.84 11.80 11.04 10.68 11.09 5 12.08 11.48 11;28 10.52 11.34 10 11.68 11.88 10.76 10.88 11.30 15 11.24 10.32 10.28 10.24 10.52 20 11.00 10.72 10.00 11.08 10.70 25 11.20 11.32 10.36 10.12 10.75 30 9.88 11.00 10.40 8.92 10.05 dms (50/0) = 0.584 dlas cuadro 8. promedios de duración (d ías) por flor/grado/almacenamiento en portrait. periodo en grados promedios almacenamiento de duración (dlas) selecto fantasla estándar corto (días] o 11.92 11.64 11.16 10.40 11.28 5 11.72 11.24 11.44 10.96 11.34 10 10.92 10.64 10.48 10.24 10.57 15 11.20 11.36 10.52 9.84 10.73 20 10.64 11.16 10.52 9.68 10.50 25 11.28 11.32 10.48 10.12 10.80 30 9.92 10.72 9.88 8.64 9.74 dms (50/0) = 0.584 dlas 69 cuadro 9. promedios de duración (d ías) por flor/grado/almacenamiento en sir arthur. período en grados promedios almacenamiento de duración (días) selecto fantasía estándar corto (días) o 12.44 11.96 12.40 11.52 12.08 5 11.48 11.60 11.12 10.68 11.22 10 11.12 11.88 11.56 11.80 11.09 15 11.12 11.16 9.96 10.80 10.76 20 11.76 11.20 10.88 10.36 11.05 25 11.92 11.26 11.00 9.68 10.99 30 10.64 11.08 9.44 8.80 9.99 dms (50/0) = 0.584 días. cuadro 10. promedios de duración (días) por flor/variedad/almacenamiento. período en almacenamiento promedio variedad de duración o 5 10 15 20 25 30 (días) l. white 10.37 10.87 10.56 10.68 9.84 9.97 9.40 10.24 scania 11.51 11.30 10.77 10.33 10.92 9.71 10.50 10.72 i.n. pink 11.09 11.34 10.30 10.52 10.70 10.75 10.05 10.82 portrait 11.28 11.34 10.57 10.73 10:50 10.80 9.79 10.72 sir arthur 12.08 11.22 11.09 10.76 11.05 10.99 9.99 11.03 dms (50/0) = 0.292 días. cuadro 11. promedios de duración (d ías) por flor/grado/almacenamiento. período en grados promedios almacenamiento de duración (días) selecto fantasía estándar corto (días) o 11.46 11.47 11.24 10.89 11.27 5 11.83 11.18 11.17 10.68 11.21 10 11.04 11.22 10.61 10.56 10.86 15 10.82 11.01 10.31 10.21 10.06 20 10.96 10.94 10.38 10.12 10.60 25 10.26 10.62 9.92 8.98 9.95 promedio 11.06 11.08 10.54 10.13 10.70 dms (50/0) = 0.261 días. 70 cuadro 12. promedios de duración (d ías) por flor/grado/variedad. i i grados grados promedios variedad de duración selecto fantasía estándar corto (días) imp. white 10.46 10.54 10.30 9.67 10.24 scania 11.14 11.03 10.42 10.29 10.72 i.n. pink 10.35 10.32 11.22 10.59 10.62 potrait 11.09 11.15 10.64 9.98 10.72 sir arthur 11.50 11.46 10.77 10.38 11.03 promedio 11.06 11.08 10.54 10.13 10.07 dms (5%) = 0.221 días. cuadro 13. promedios de duración de cada tratamiento y las respuestas lineal y cuadrática del almacenamiento en cada grado de las diferentes variedades. períodos de almacenamiento respuesta grados de variedades clasificación .0 5 10 15 20 25 30 lineal cuadrática selecto imp. white 10.56 11.84 10.88 9.64 9.80 10.32 10.16 -5.32** 3.00 ns scania 11.56 12.04 10.06 11.24 11.60 10.28 10.68 5.16** 0.36 ns i.n. pink 10.84 12.08 11.68 11.24 11.00 11.20 9.8 portrait 11.92 11.72 10.92 11.20 10.64 11.28 9.92 7.16*' 0.28 ns sir arthur 12.44 11.48 11.12 11.12 11.76 11.92 10.64 3.88** 2.28 ns fantasía imp. white 10.52 10.00 10.80 11.80 10.36 11.04 9.24 2.20' 11.88** scania 11.44 11.56 10.92 10.40 11.28 10.56 11.08 2.72* 4.40* i.n. pink 11.80 11.48 11.88 10.32 10.72 11.32 11.00 3.88*' 4.92* portrait 11.64 11.24 10.64 11.36 11.16 11.32 10.72 2.08 ns 0.96 ns sir arthur 11.96 11.60 11.88 11.16 11.20 11.36 11.08 3.88** 1.32 ns estándar imp. white 10.40 10.92 10.20 11.16 10.00 9.88 9.52 4.92** 5.64** i.n. pink 11.04 11.28 10.76 10.28 10.00 10.36 10.40 -4.52** 3.80* portrait 11.16 11.44 10.48 10.52 10.52 10.48 9.88 5.72* * 0.12 ns sir arthur 12.40 11.12 10.56 9.96 10.88 11.00 9.44 8.80** 5.04* * corto imp. white 10.00 10.72 10.36 10.12 9.20 8.64 8.68 9.28** 5.76' * scania 11.84 10.52 10.52 10.04 10.28 8.92 9.88 -9.32** 6.04** i.n. pink 11.16 10.52 10.88 10.24 11.08 10.12 8.92 7.32** 6.44"" portrait 10.40 10.96 10.24 9.84 9.68 10.12 8.68 -7.52"" 3.92* sir arthur 11.52 10.68 10.80 10.80 10.36 9.68 8.80 -10.60"* -5.08"" error estándar del promedio = 0.211 días. diferencia rnmirna significativa para la comparación de 2 tratamientos = 0.584 dias. diferencia mínima significativa al 5% para la respuesta lineal: (2.185 dfas}, cuadrática (3.785 d{as). diferencia mmirna significativa al 1% para la respuesta lineal: (2.877 dfasl , cuadrática (4.975 días}. p~ 0,05 y 0.01 respectivamente. 71 flor bajo los períodos de almacenamiento entre cero y quince días. sin embargo, se vio una leve tendencia' en las variedades improved white, scania e ln. pink a presentar mayor duración a los cinco díás de almacenamiento. lo mismo ocurrió para portrait y sir arthur pero sin almacenamiento. es de anotar, sin embargo, que las diferentes variedades a los diferentes grados, la duración no fue estadísticamente diferente entre cero y cinco días de almacenamiento. la variedad sir arthur, bajo los grados selecto y fantas ía, superó sign ificativamente. a las variedades scania, ln. pink y portrait. entre estas últimas variedades no se notaron diferencias reales, pero sí fueron superiores a la variedad improved white. con el grado estándar se apreció mayor duración de sir arthur, portrait e ln. pink en comparación con improved white. bajo el grado corto, las variedades sir arthur, ln. pink y scania fueron superiores a portrait e improved white. por lo tanto la variedad sir arthur superó las variedades scania, ln. pink y portrait. a su vez estas últimas dieron resultados estad ísticamente iguales pero superaron la variedad improved white. 72 a mayor calidad ere la flor se notó mayor duracióp. debido a que el empaque normal se llevó a cabo con todas las variedades no es conveniente almacenar por períodos superiores a quince días. esto fue especialmente cierto para la variedad scania. de otra manera se corre el riesgo de tener problemas con la calidad. en caso de almacenar en cajas que contengan una sola variedad (sól idas) se recomienda un almacenamiento de veinticinco días para las variedades ln. pink, portrait y sir arthur, y de veinte días para la variedad improved white. llteraturacitada 1. amador, j.e., r. mart(nez y m.e. gonzález 1979. efecto del almacenamiento en clavel. floramérica s.a. funza, colombia. 2. kofranek, a.m., d.s. farnham, e.c. maxie and j. kubeta. 1972. long term storage of carnation buds. university of california davis. 3. sytsema, w. 1980. vase life and development of carnations as influenced by silver thio suplphate. acta horticulturae 113. 4. veen, h.a. 1980. theorethical model for antiethylene effects of silverthiosulphate and 2,5norbornadiene. acta horticulturae 113,. agronomía 24-2i.indd las concepciones de desarrollo rural en los estudiantes de una facultad de agronomía en bogotá (colombia) the conceptions of rural development of the students in an agronomy faculty in bogotá (colombia) fabio alberto pachón1 resumen: las instituciones educativas y sus miembros tienen una percepción particular sobre el desarrollo rural. esta visión puede estar condicionada por vivencias personales, pero también por la formación que se les brinda. este trabajo identifica las concepciones de desarrollo rural, tomando como base el pensamiento de los estudiantes de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. con el fin de identificar la visión actual que existe sobre el concepto de desarrollo rural y la perspectiva particular para colombia, se aplicó una encuesta a estudiantes de diferentes semestres. la información obtenida permite apreciar una visión particular de la juventud sobre el desarrollo rural. con los resultados obtenidos se verifica el pensamiento de estudiantes en diferentes momentos de su proceso formativo, comparando aspectos como la percepción sobre este tipo de desarrollo, la forma de alcanzarlo y quiénes deben liderar el proceso. igualmente, contrastar si se podría o no alcanzar desarrollo del sector en un determinado tiempo. palabras claves adicionales: transferencia de tecnología, proceso social integral, política agraria, educación superior abstract: the educational institutions and their members have a particular perception of rural development. this vision can be conditioned by personal experience and also by the formation that is offered. this article identifies the conceptions of rural development taking as base the ideas of students of agronomy faculty, national university of colombia. in order to identify the current vision that exists on the concept of rural development and the particular perspective for colombia, an inquiry was applied to students of different semesters. the obtained information allowed us to appreciate a particular vision of young people about the rural development. from the results obtained, the ideas of students are verified at different moments of their formation process, comparing aspects as the perception of the development type, form of obtaining it, and leadership of the process. equally, an inquiry was made if one could reach a sector development in a certain time. additional key words: technology transfer, integral social process, agrarian politics, high education fecha de recepción: 09 de febrero de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 programa de maestría en desarrollo rural, pontificia universidad javeriana, bogotá. e-mail: fapachona@unal.edu.co introducción tradicionalmente el sector rural se ha concebido como ‘lo atrasado’ o ‘poco civilizado’ por parte de la corriente que concibe al desarrollo como el único camino hacia la civilización, a la modernidad y reconoce que la humanidad avanza de lo atrasado a lo moderno, lo que equivale a decir ‘de lo rural a lo urbano y de lo agrícola a lo industrial’ (pérez, 2002). así concebido el sector rural, es necesario ‘desarrollarlo’, industrializarlo, modernizarlo. diferentes autores han propuesto algunos paradigmas para analizar los enfoques que el desarrollo rural ha tenido desde mediados del siglo xx. en la primera parte de este artículo se hará una discusión sobre estas propuestas, recogiendo las similitudes y resaltando sus diferencias más significativas, lo que finalmente será contrastado con las concepciones que sobre este tema tienen los estudiantes de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. agronomía colombiana 24(2): 378-389, 2006 pachón: las concepciones de desarrollo rural... 3792006 un primer elemento que vale la pena resaltar es que, como lo argumentan ellis y biggs (2005), “las ideas predominantes o populares sobre el desarrollo rural no están atrapadas en ‘cápsulas de tiempo’ convenientemente organizadas en décadas. ideas que aparecen primariamente en una década, a menudo cobran fuerza en la década siguiente, y solamente comienzan a surtir efectos sobre la práctica del desarrollo rural en una forma ampliada, diez o quince años luego de que hayan sido formuladas”. por tal motivo, no es conveniente aseverar que uno u otro paradigma sobre desarrollo rural se haya mantenido vigente durante un periodo determinado, ya que incluso algunos se traslapan en el tiempo. principales paradigmas del desarrollo rural desde mediados del siglo xx modernización del sector rural el principio básico del paradigma de la modernización, que tuvo su mayor auge entre las décadas de 1950 y 1960, concebía a los países del tercer mundo como atrasados. la teoría de la modernización proponía que estos países deberían seguir la misma senda que los países capitalistas desarrollados. también contemplaba la penetración económica, social y cultural de los países industrializados del norte moderno en los países agrarios y rurales del sur tradicional como un fenómeno que favorecía la modernización: los países ricos desarrollados difundirían conocimiento, capacidades, tecnología, organización, instituciones, actitudes empresariales y espíritu innovador entre las naciones pobres del sur, propugnando así a su desarrollo a semejanza de los países ricos del norte (kay, 2005). de estea concepto se desprende que los sistemas agropecuarios de estos países eran atrasados, sus habitantes considerados como perezosos y tenían una racionalidad que no beneficiaba el proceso modernizador que llevaría al crecimiento de la agricultura (ellis y biggs, 2005). este crecimiento estaría basado en la transferencia de tecnología y la mecanización de la producción agropecuaria. el enfoque de la modernización privilegiaba soluciones tecnológicas para los problemas del desarrollo rural, por ejemplo, difundiendo con entusiasmo la revolución verde. el modelo a seguir eran los granjeros capitalistas de los países desarrollados, agricultores plenamente integrados al mercado y que empleaban métodos de producción modernos. como se hace explícito, la revolución verde fue una de las formas como se quiso sacar a la agricultura de su atraso. “la revolución verde fue asociada con una gran inversión del estado en infraestructura, investigación y soporte para la adopción de nuevas tecnologías” (ashley y maxwell, 2001, traducción del autor). la revolución verde consistía en la utilización de insumos químicos y semillas mejoradas para aumentar la producción de alimentos. los resultados obtenidos sirvieron para alentar en los países en desarrollo el uso de las nuevas tecnologías, con el fin de aumentar significativamente los rendimientos de los cultivos y, por lo tanto, mejorar los ingresos de las familias campesinas, que hacían múltiples esfuerzos para acceder a semillas mejoradas, insecticidas, fungicidas, herbicidas, sistemas de riego y maquinaria agrícola. el uso de nuevas tecnologías y la modernización del sector rural mostraron, por lo menos, tres grandes efectos. el primero, un crecimiento de los sistemas de monocosecha, que no necesariamente derivaron en un aumento de los ingresos en general, además de su propensión al riesgo y su capacidad de empobrecer al medioambiente (chambers et al., 1989, citado por ellis y biggs, 2005). estos sistemas de monocultivos generan la pérdida de las costumbres ancestrales de asociación de cultivos para el autoconsumo y además aumentan el riesgo asumido por el cultivador. de igual forma, genera un incremento en la susceptibilidad de los cultivos a los ataques de diversas enfermedades y plagas. los incrementos en los ingresos campesinos podrían no ser tan reales, en la medida en que se aumenta el uso de insumos químicos, cada vez más costosos y que por tanto hacen más alta la inversión en cada cosecha, mientras que los precios de éstas no aumentan en la misma medida que aquéllos. otro aspecto importante para resaltar es el relacionado con la seguridad alimentaria de las familias, ya que un cambio al sistema de monocultivo hace que se destine la mayor parte de la tierra a esa producción y los cultivos de pancoger tenderían a desaparecer, haciendo que una buena parte de los ingresos familiares sean dedicados a la compra de algunos productos alimenticios que probablemente en el pasado se producían en la misma finca. en segundo lugar, los efectos socioculturales, ya que, cuando existe una mayor inequidad en los ingresos recibidos por las familias campesinas, se generan procesos de dominación a nivel político, concen380 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana tración del poder, acumulación de tierras en pocas manos, al igual que cambios en algunas costumbres culturales, como los intercambios de productos entre familias y las donaciones. como tercer aspecto habría que mencionar el ambiental. con el uso indiscriminado de insumos químicos, de semillas transgénicas y maquinaria pesada se ha generado un creciente deterioro de la fertilidad de los suelos, la contaminación de fuentes de agua y los conflictos de uso evidenciados, por ejemplo, en presión sobre tierras ubicadas en los páramos para usarse en la producción de alimentos, con secuelas ambientales como disminución de fuentes de agua y desaparición de ecosistemas y especies vegetales y animales, entre otras2. industrialización esta corriente impulsada, entre otros, por la comisión económica para américa latina (cepal) en cabeza de las naciones unidas, daba al estado el papel de dirigir al país hacia la industrialización, aumentando los gastos para su desarrollo. en este modelo de industrialización por sustitución de importaciones (isi), se planteaba que el sector rural se debería convertir en uno de los generadores de las divisas necesarias para financiar las importaciones de bienes que soportarían la modernización de la producción industrial, fortaleciendo a cambio las exportaciones de bienes allí producidos. de la misma forma, podría proveer mano de obra, alimentos y materias primas al sector industrial urbano. “[esta industrialización] conllevaba un aumento de los gastos gubernamentales dedicados a promover el desarrollo, pero fue incluso más lejos, ya que contemplaba al estado como el agente crucial en el cambio económico, social y político. a través de la planificación económica, se veía al estado como el agente modernizador de los países en desarrollo, con la industrialización como punta de lanza. su ideología era antifeudal, antioligárquica, reformista y tecnocrática” (kay, 2005). aunque este modelo apuntaba más hacia la industria, promulgaba un apoyo al sector comercial agropecuario, al que brindaba subsidios, créditos y asistencia técnica. como se dijo anteriormente, los modelos no son aislados y muchos de ellos se traslapan en el tiempo y éste es el caso en el que claramente sucede, aunque para temporalizarlo se podría hablar de la década de los setentas. los resultados obtenidos con la implementación de este modelo fueron contradictorios ya que se aumentaron las importaciones de alimentos. otro efecto que algunos autores plantean como consecuencia es que se alentó la realización de una reforma agraria, ya que se argumentaba que el latifundio era ineficiente y, por tanto, entorpecía el proceso de industrialización. debido a que estas reformas no se hicieron a fondo, el efecto fue contradictorio y se aumentó la concentración de la tierra. ellis y biggs (2001) argumentan las deficiencias del modelo así: “preferencia a las zonas urbanas a costa el sector rural”, ya que en ellas era en donde se ubicarían las industrias; “distorsiones en la asignación de recursos”, pues la mayor asignación se dirigía a la industria y dentro del sector rural, se privilegiaba a la agricultura comercial y exportadora; “exenciones fiscales y subvenciones que crearon importantes déficit presupuestarios”, en vista de que, como el estado era el eje central del proceso de industrialización, todos los privilegios a las industrias eran asumidos por él mismo, lo que a su vez generaba un gran déficit; “sobrevaloración de los tipos de cambio”, explicada en la necesidad de recibir más dólares por las exportaciones de los productos nacionales. para estos autores el efecto más importante del modelo se manifestó en la crisis de la deuda de 1980, que abriría la puerta a las medidas de ajuste estructural. dependencia estructural la teoría de la dependencia plantea algunos problemas de origen estructural que determinan el subdesarrollo de los países. “la teoría de la dependencia surge a raíz de una crítica a los paradigmas sobre el desarrollo existentes en esos años (segunda mitad del siglo xx), cuyos defectos eran imposibles ocultar, menos aún con los problemas de subdesarrollo que enfrentaba américa latina. la teoría de la dependencia propuso un nuevo orden económico internacional al tiempo que una de sus tendencias planteaba una transición hacia el socialismo como medio para salir del subdesarrollo” (kay, 1998). como rasgo importante de esta corriente cabe destacarse el que se atribuya al sistema capitalista el subdesarrollo generado en muchos países. el modelo de desarrollo económico al que han sido sometidos los 2 para profundizar en los efectos de la revolución verde en el ecosistema ver león y rodríguez (2002). pachón: las concepciones de desarrollo rural... 3812006 países del tercer mundo ha hecho que cada vez más se aumenten las diferencias entre los países, pero también dentro de ellos, entre ricos y pobres. sólo una superación de esta dependencia de los países industrializados podría generar procesos de desarrollo. esta explicación es parte del modelo de desarrollo llamado centro-periferia, ya que se basa en el hecho de que un grupo de países dependientes –los de la periferia– juega un papel particular para el beneficio de otro grupo de países –los del centro. raúl prebisch, siendo presidente de la cepal, planteaba que en este modelo el centro (países industrializados) siempre tendería a ganar más, mientras que los países de la periferia (subdesarrollados) perderían. la razón radicaba en que, mientras que lo producido por los países del centro cada vez se haría más costoso por ser productos procesados, la producción de la periferia se haría más barata, ya que eran productos primarios sin ningún tipo de procesamiento. además, los países periféricos siempre deben importar los productos procesados. indudablemente esta situación haría que se perpetuara cada vez más este modelo de desarrollo (kay, 1998). la cuestión agraria en cuanto a la discusión sobre la cuestión agraria, una de las más trascendentes –y que aún sigue vigente con algunas evoluciones temáticas– es la relacionada con los campesinistas y descampesinistas. los descampesinistas aseguran que por el desarrollo capitalista la mayoría de los campesinos tiende a desaparecer convirtiéndose en proletariado. los campesinistas aseguran que el campesinado persistirá, ya que se ha ido adaptando a las nuevas situaciones y permanecerá sobre la base de nuevos tipos de relaciones solidarias a su interior. esta discusión nace en méxico a mediados de los años setentas y se propagó por toda américa latina. el pensamiento de chayanov sobre la economía campesina fue uno de los más importantes en alentarla. al respecto, kay (2005), citando a eric hobsbawn (1994), dice que “el cambio social más drástico y de mayor alcance de la segunda mitad de este siglo es la muerte del campesinado, un cambio que nos separa para siempre del mundo del pasado”. con respecto a la visión chayanovista, kerblay (1979) plantea que la economía campesina debería ser una categoría productiva adicional a las ya planteadas por la filosofía marxista. este tipo de economía haría parte de un sistema económico particular, que no es ni capitalista incipiente ni de pequeña escala. esboza que en el campesinado hay un balance entre las necesidades subjetivas de subsistencia y el disgusto subjetivo por el trabajo manual; es decir, que el trabajo en la economía campesina llegaría únicamente hasta el punto en que lo que se produzca sirva para la reproducción de la familia y no existiría trabajo adicional, bien sea porque no se quiere acumular bienes o porque la molestia que genera dicho trabajo no lo permite. sobre la base de este pensamiento, se argumenta que el campesinado no está desapareciendo e incluso se muestra a los campesinos como competitivos, en comparación con los granjeros capitalistas, a los que muchos consideran como ineficientes comparados con éstos. el pensamiento contrario es el de los descampesinistas, a quienes salgado (2002) define como “[aquéllos que] proclaman la desaparición del campesino como fruto de la extensión de las relaciones capitalistas del campo” y “[…]defienden que la forma campesina de producción es económicamente inviable a largo plazo y que, en tanto que pequeños productores mercantiles, los campesinos estaban inmersos en un proceso de descomposición que acabaría por eliminarlos” (kay, 2005). con las nuevas relaciones de mercado, la consolidación capitalista y la globalización económica, los campesinos en su inmensa mayoría tenderían a desaparecer. sólo algunos de ellos lograrían convertirse en campesinos ‘capitalistas’. los que desaparecen como campesinos se convertirían en proletarios u obreros de las fábricas de las ciudades. kay (2005), con respecto al debate planteado, concluye que el proceso de diversificación y semiproletarización es la tendencia dominante entre el campesinado latinoamericano actual. una proporción creciente de los ingresos de los hogares campesinos se origina en actividades no agrícolas y en salarios obtenidos por la venta de su fuerza de trabajo, lo que les permite aferrarse a la tierra, bloqueando por lo tanto su plena proletarización. este proceso favorece a los capitalistas rurales, dado que elimina a los pequeños campesinos competidores por la producción agrícola, al tiempo que quedan disponibles como mano de obra barata. esta posición resultaría en un punto intermedio entre las posiciones campesinistas y las descampesinistas, ya que ni supone su desaparición ni los proletariza totalmente: los ubica como campesinos, pero que han diversificado las fuentes de sus ingresos hacia otras actividades no prediales, 382 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana en las que se ven obligados a vender su mano de obra, es decir, semiproletarizarse. neoliberalismo este modelo se ha implementado con mayor fuerza desde la década de los ochentas. contrario a la propuesta de industrialización por sustitución de importaciones, en la propuesta neoliberal el estado deja de tener la importancia que tenía y reduce su intervención para garantizar el libre mercado. los efectos de la política implementada han afectado a todos los sectores, ya que se privatizaron empresas, se flexibilizaron las relaciones laborales, se disminuyeron las áreas de cultivos y se aumentaron las importaciones de alimentos. a juicio de kay (2005), en este modelo no ha existido ni existe una política de desarrollo rural, aunque existiesen en la práctica algunas medidas particulares. su implementación hace parte de las medidas de estabilización y del programa de ajuste estructural. los países deberían tomar las siguientes medidas: devaluación de la moneda nacional; reformas fiscales –reducción de gastos del gobierno, disminución del número de empleados estatales, control de salarios–; liberalización de precios –no hay control del estado en los precios y eliminación de subsidios–; desregulación del sector bancario –tasas de interés sin control estatal– y privatización de empresas del estado –ingreso de dólares para ser usados en el servicio de la deuda y no, en su pago como tal (castillo, 2006). las políticas neoliberales afectaron de manera significativa al sector rural, puesto que el estado ya no habría de cumplir con ciertas funciones y servicios de apoyo, como provisión de crédito, educación, extensión e investigación (ellis y biggs, 2001; ashley y maxwell, 2001). más grave aun fue la situación, si se tiene en cuenta que se venía de años en los que el estado, a través de instituciones como el instituto colombiano agropecuario (ica), instituto colombiano para la reforma agraria (incora), instituto de mercadeo agropecuario (idema), entre otros, hacía presencia ante el campesinado con diversos programas, como el de desarrollo rural integrado. las cifras de la implementación de estas medidas en el sector rural, según la evaluación de sarmiento (2002), muestran la magnitud del desastre. el sector agrícola disminuyó su participación en el pib nacional de 18% a 11%; se aumentaron las importaciones de muchos de los alimentos y productos que anteriormente se cultivaban en el país –tal vez el único sector que no se vio afectado fue el de las flores–; los precios de los productos agrícolas disminuyeron en cerca de 20%; los cultivos transitorios disminuyeron en un 0,47% anual y los permanentes aumentaron en un 2,6% anual; los productos de origen pecuario crecieron en un 2,51% anual, sólo en los noventas, índices a todas luces menores que los promedios históricos. en los años noventas el área agrícola disminuyó cerca de 20%. el desempleo rural pasó de 4% en los años setentas a 10% en los noventas. la producción creció a la tasa más baja del siglo. la pobreza superó el 80%. las importaciones anuales pasaron de us$400 millones a us $1.500 millones, mientras las exportaciones aumentaron en us$500 millones, dando un balance absolutamente negativo. al parecer quienes se vieron beneficiados de las medidas neoliberales en el sector rural fueron los granjeros capitalistas o grandes agricultores, quienes cuentan con los recursos necesarios para poder adaptarse y responder a las nuevas oportunidades y desafíos del mercado, mientras que para los campesinos el mercado de la exportación es demasiado arriesgado y no cuentan con los volúmenes y calidades exigidos; además de que la nueva tecnología es demasiado costosa, sin mencionar que muchas veces es inapropiada para la agricultura de pequeña escala y los suelos de baja calidad, dos rasgos conspicuos de la agricultura campesina (kay, 2005). neoestructuralismo el enfoque neoestructuralista surge a finales de los años ochentas y principios de los noventas, liderado por la comisión económica para américa latina (cepal) como respuesta al enfoque neoliberal, pero también como una necesidad de acomodamiento a la nueva realidad liderada por la globalización. el análisis neoestructuralista asume que, “las causas del subdesarrollo en latinoamérica no se localizan en distorsiones de las relaciones de precios inducidas por las políticas gubernamentales (aunque haberlas, las hay), sino que más bien tienen sus raíces en factores endógenos estructurales” (ramos y sunkel, 1983). tomando esta premisa como punto de partida, la propuesta neoestructuralista se basa principalmente en que el estado debe representar un papel decisivo en la promoción del desarrollo, alentando, por ejemplo, el desarrollo de los recursos humanos y una distribución equitativa del crecimiento económico. el éxito económico del modelo de asia oriental refuerza la posición neoestructuralispachón: las concepciones de desarrollo rural... 3832006 ta, pero reconoce la necesidad de reformar el aparato estatal para así lograr una mayor y mejor capacidad de gestión del estado, que a su vez obtenga una mayor legitimidad de la ciudadanía (kay, 2005). las políticas agrarias deberían, antes que cualquier cosa, reconocer que existe heterogeneidad entre los productores agrícolas y, por esta razón, se necesita diseñar políticas diferenciadas que tiendan a favorecer la economía campesina, ya que es la que más se encuentra a merced del mercado globalizado. en este contexto, se buscarían unas reglas de juego más justas, que generen igualdad de oportunidades para participar en el mercado, eliminación de distorsiones y acceso a información veraz y oportuna. según estos postulados, las recientes negociaciones que suscribió colombia con estados unidos en el marco del tratado de libre comercio (tlc) son a todas luces distantes de las reflexiones neoestructuralistas, ya que no se eliminarán las subvenciones y ayudas que estados unidos tiene para sus agricultores3. el objetivo propuesto por los neoestructuralistas para el sector rural es: crear un campo de juego nivelado, con igualdad de oportunidades para todos los participantes en el mercado; reducir distorsiones y facilitar el acceso de los campesinos a información. además de fomentar programas especiales que incrementen la competitividad de los campesinos. la nueva ruralidad y las estrategias de vida la nueva ruralidad es un término que se ha venido utilizando desde la década de los noventas, lo que lo hace relativamente nuevo. algunos autores que han hablado sobre el tema la entienden como una propuesta en la que, “[existe un] planteamiento alternativo sobre la necesidad de mirar el territorio como visión integral de procesos históricos, sociales, culturales, políticos, que conforman un conjunto mucho más complejo de relaciones sociales y relaciones económicas que es necesario trabajar, enfrentar en forma integral, en forma transectorial” (echeverri, 2001). kay (2005) argumenta que la nueva ruralidad se refiere a la caracterización de las transformaciones experimentadas por el sector rural, en gran medida como consecuencia de la globalización y la implementación de políticas neoliberales. una de las más significativas, según la nueva ruralidad, es la creciente multio pluriactividad de la economía campesina por su creciente empleo en actividades que no son agropecuarias, como las artesanías, el comercio, el transporte y el turismo rural. esta diversificación de actividades se convierte en una alternativa. por ejemplo, las familias campesinas pobres la asumen como un mecanismo clave para mantener su acceso a un pequeño pedazo de tierra y lograr un ingreso de subsistencia. en cambio, para las familias campesinas ricas dichas actividades son una forma de acumular capital. pareciera que este cambio de actividades en el medio rural y los ingresos que ellas generan han variado de alguna forma el modo de vida de los habitantes rurales, pero con expectativas diferentes para los campesinos pobres y para las familias rurales ricas. para éstas últimas significa comprar más tierra y hacer inversiones que eleven su productividad. también se inutilizan para invertir en capital humano, es decir, financiando más años de educación para una mayor proporción de los hijos. llambi (2001) aporta a la discusión argumentando que, “[el término nueva ruralidad] tiene sentido si se le vincula al concepto de globalización. cada época del desarrollo de la humanidad tiene su nueva ruralidad. así, hubo una nueva ruralidad vinculada en américa latina al período primario de importación, otra al período de crecimiento hacia dentro, cepalino, y hay una nueva ruralidad vinculada a la globalización, que todavía no se ha manifestado completamente y por eso nos cuesta definirla”. esta afirmación concuerda con la inquietud de algunos autores, como cristóbal kay, en el sentido de considerar a la nueva ruralidad como manifestación del proceso de modernización o de la aplicación de la política neoliberal; argumentos que tiene en cuenta para no considerarla como un nuevo paradigma del desarrollo rural. a partir de los aspectos discutidos, los puntos a tener en cuenta para la nueva ruralidad son: promover una estrategia de desarrollo centrada en la agricultura cam3 al respecto de las ayudas o subsidios a la agricultura norteamericana, en comparación con las colombianas, luis jorge garay (2004) realizó una evaluación para el ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia, en la que concluye que, de no establecer equidad en este aspecto, los beneficios para la agricultura colombiana serían muy precarios, ya que, si bien en algunos productos colombia podría ser más eficiente, los subsidios otorgados en estados unidos deforman el mercado y no permiten la libre competencia. 384 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana pesina y el empleo rural, considerando en especial a la juventud que allí habita; abordar aspectos ambientales y de sostenibilidad, la equidad, la participación social, la descentralización, el desarrollo local, el empoderamiento, la igualdad de género, la agricultura orgánica, la mejor calidad y diversidad de productos agropecuarios, la promoción de mercados ecológicos y de comercio justo (barkin, 2001). la nueva ruralidad indudablemente va de la mano con el estudio de las estrategias de vida del campesinado. un aspecto que ha llamado la atención es la diversificación en la generación de ingresos de las familias rurales, en los que actividades no agrícolas o extraprediales que efectúan algunos de los miembros de las familias campesinas poco a poco adquieren una mayor relevancia económica. según ashley y maxwell (2001), entre 30% y 40% de los ingresos campesinos en américa latina corresponden a actividades no agrícolas. es de tal magnitud el fenómeno que en muchos lugares ha logrado desplazar incluso a las actividades agrícolas y pecuarias, haciendo que los campesinos acudan a la atención de turistas, al trabajo en agroindustrias o al cuidado de fincas de recreo, abandonando las labores habituales o cotidianas en sus predios. el turismo rural se ha convertido en una opción para generar ingresos adicionales que sirvan para el sostenimiento de las familias campesinas. en colombia son variados los ejemplos: en la zona cafetera es muy clara esta tendencia luego de la crisis de los precios del grano; en santander, al turismo rural se le suman los deportes extremos y, en algunas ocasiones, la venta de productos agropecuarios orgánicos. por la gran diversidad biológica y de ecosistemas presentes en el país, los parques nacionales naturales como isla gorgona, los katíos, sanquianga, entre otros, se convierten en una oferta importante de turismo rural. sin embargo, resultaría cuestionable el contexto de concesión a empresas privadas de algunos de ellos –como gorgona, amacayacu y sierra nevada de santa marta–, ya que, al ser entregados, los beneficios se dirigen hacia estas empresas y no a los habitantes de las zonas donde se encuentran ubicados. en concepto de ellis y biggs (2005), otra forma de ingresos no agrícolas para las familias rurales son las remesas de los familiares que han migrado hacia otros países. para ellos, se han convertido en una forma tan importante de ingreso como los salarios y jornales de otras actividades que tienen poco o nada que ver con lo rural. al analizar la diversificación de labores de los campesinos para superar sus niveles de pobreza, la preocupación de los investigadores es crear un nuevo enfoque para estudiar dichos fenómenos y lograr una mejor comprensión de una realidad, de la que pocos se habían percatado. así, el enfoque de las ‘estrategias de vida’ busca comprender la racionalidad de los pobres al emprender nuevos caminos en búsqueda de la sobreviviencia. “por tanto, el enfoque de las estrategias de vida le da una importancia central a los actores, ya sea individual o social, porque argumenta que ellos, en mayor o menor medida, tienen la capacidad de construir sus propias estrategias de vida. por ejemplo, los pobres tienen capacidad de acción y no sólo son víctimas del desarrollo” (kay, 2005). en este contexto, el análisis de las estrategias de vida brinda gran valor a los activos que la gente tiene; también quiere comprender las formas como la gente logra el acceso a dichos activos y los combina en el proceso productivo, transformándolos en medios de vida. los activos que tiene en cuenta son: el capital humano –educación, destrezas, salud–; el capital social –redes familiares, comunitarias y sociales–; el capital natural –tierra, agua, bosques–, el capital físico –infraestructura, maquinaria, animales, semillas–; el capital financiero y el capital cultural (bebbington, 2004). al hacer un rápido recorrido por las más importantes orientaciones que ha tenido el desarrollo rural durante los últimos sesenta años, es importante destacar la propuesta más reciente que hace el world bank (2002) como estrategia de desarrollo rural, en la que retoma muchos de los elementos que se planteaban durante los años cincuentas y sesentas del siglo pasado, en los que concebía al sector rural como atrasado y necesario de modernizar a través de nuevas tecnologías que le permitan al pequeño productor integrarse a un mercado globalizado. materiales y métodos la información con que se identifican las concepciones de desarrollo rural de los estudiantes de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia fue recolectada mediante la aplicación de un formulario de encuesta. a continuación, se muestra la fórmula empleada para calcular un tamaño de muestra estadísticamente significativo de estudiantes para encuestar: pachón: las concepciones de desarrollo rural... 3852006 n = z2pqn/(ne2 + z2pq) donde n, tamaño de muestra; z, nivel de confianza de 95%; p, variabilidad positiva de 0,5%; q, variabilidad negativa de 0,5%; n, tamaño total de la población (742) y e, error permitido de 5%. todas las preguntas de la encuesta –algunas abiertas, otras cerradas– pretendían averiguar la concepción de desarrollo rural de diferentes formas, pero todo el formulario giraba en torno a la pregunta ‘¿para usted qué es desarrollo rural?’, que se analizó en profundidad, buscando extraer el máximo de elementos destacados por los estudiantes en sus respuestas. la población se dividió en dos grupos: el primero correspondió a los estudiantes que estaban cursando sus primeros semestres; se escogieron los de cuarto semestre, que aún no habían tomado ninguna asignatura relacionada con la temática. el segundo grupo fue de estudiantes en la parte final de su proceso formativo, en este caso séptimo semestre, quienes ya habían tomado casi la totalidad de las asignaturas del pensum de la carrera. resultados y discusión habían vivido en zonas rurales o porque las visitaban frecuentemente, y muchos de ellos destacaban que sus familias poseían fincas con explotaciones productivas agropecuarias; 26 estudiantes (28,6%) nunca habían tenido ningún tipo de contacto con el sector y los restantes no respondieron la pregunta. en este aspecto vale la pena destacar que, si bien la tendencia de origen de los estudiantes es cada vez más citadina, en una gran mayoría de ellos su contacto con el sector rural ha sido con carácter de temporalidad, lo que permite concluir que no existe un conocimiento profundo de las problemáticas que afectan a los campesinos; por tanto, en la formación de estos profesionales es una misión fundamental de la universidad darles a conocer los diversos puntos de vista que existen sobre los problemas del sector al que se verán enfrentados en un futuro. las respuestas a la pregunta abierta ‘¿para usted qué es desarrollo rural?’ fueron muy diversas. para una comprensión mejor se organizaron en tres categorías diferentes, tomando como base su orientación. su análisis se presenta figura 1. semestre de estudio de la población encuestada. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. figura 2. origen de la población encuestada. estudiantes de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. en total, se encuestaron 91 estudiantes. la totalidad de la población encuestada se muestra en la figura 1. se indagó por el origen de los estudiantes, preguntando dónde habían vivido durante los últimos 10 años. teniendo como base los diferentes departamentos de origen, se clasificaron sus municipios en urbanos y rurales. para clasificarlos se tuvo en cuenta, además de la población, su cercanía o no a un centro urbano. en el caso de cundinamarca, los municipios de la sabana de bogotá se tomaron como urbanos por su cercanía a la capital (figura 2). los resultados de esta pregunta sólo muestran a quienes la respondieron, en total a 45 estudiantes. como la mayoría de los estudiantes son de origen urbano, se les preguntó si en algún momento, previo al inicio de su carrera, habían tenido contacto con el sector rural: 61 estudiantes (67%) habían tenido contacto, ya sea porque 386 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana más abajo, cuando se muestren los resultados de cada una de ellas. la primera categoría corresponde concretamente a ‘¿qué es desarrollo rural?’ y se sistematizó y agrupó como se muestra en la figura 3. los encuestados destacan que desarrollo rural es el conjunto de posibilidades que tiene este sector; seguido de las prácticas productivas que se pueden realizar para alcanzar un cambio en él. vale la pena señalar la poca importancia que se da al reconocimiento cultural y al aspecto político. al respecto, un estudiante responde: “es la posibilidad que se brinda al sector agropecuario de crecer en el desarrollo de proyectos, los cuales brindan bienestar a las comunidades”. la segunda categoría de la respuesta tiene que ver con ‘¿para qué hacer desarrollo rural?’, cuyos resultados se muestran en la figura 4. se privilegia en ella el mejoramiento de los aspectos sociales y, dentro de éstos, el aumento de la calidad de vida fue el más importante; sin embargo, el aspecto económico también fue relevante, como lo muestra esta respuesta: “es un paquete de estrategias destinadas a mejorar las condiciones y calidad de vida de la población rural, tendiente al desarrollo económico de una zona o región, involucrando aspectos culturales, ambientales, políticos, etc.” figura 3. ¿qué es desarrollo rural? figura 4. ¿para qué hacer desarrollo rural? figura 5. ¿cómo hacer desarrollo rural? la tercera categoría de respuesta se refiere a ‘cómo hacer desarrollo rural’ (figura 5). se destaca mayoritariamente a la tecnología como la manera de alcanzar desarrollo en este sector: “es la implementación y transferencia de tecnologías al sector rural con miras a mejorar y/o incrementar la producción agropecuaria allí existente y, por ende, a mejorar los ingresos y la calidad de vida de aquellas personas involucradas en estas actividades.” al tomar como base la frecuencia de respuestas en las diferentes categorías, se podría pensar que existe una tendencia entre los estudiantes encuestados a percibir el desarrollo rural como las posibilidades que tiene el sector de mejorar sus niveles productivos por medio de la implementación de nuevas y modernas tecnologías, con el fin de mejorar los ingresos y, por tanto, la calidad de vida de todos sus habitantes. en este momento se podría concluir que existe una tendencia en las respuestas hacia lo que plantea el paradigma de la modernización de mediados del siglo pasado. otro aspecto importante es que se privilegian las posiciones de tipo económico como alternativa para alcanzar el desarrollo, por encima de visiones como aquéllas que creen que, además de lo económico, hay una serie de factores, como la satisfacción de necesidades tales como el conocimiento, la participación, el reconocimiento, el respeto, la diversidad, pachón: las concepciones de desarrollo rural... 3872006 el amor, que facilitan el camino hacia un nuevo desarrollo que no sólo se base en la tenencia de bienes materiales como fin último. como pregunta control se les expusieron a los encuestados cuatro tendencias de énfasis que tiene el desarrollo rural, indagando con cuál de ellas se sentían más identificados. entre las cuatro opciones planteadas, tres de ellas hacían referencia al paradigma de la modernización y la ción profesional en las carreras relacionadas con el sector agropecuario en la universidad nacional de colombia, sede bogotá, encontrando que la facultad de agronomía es la que mayor peso le da al tema del desarrollo rural en la formación de sus profesionales. finalmente se preguntó a los estudiantes si en 10 años habría un buen nivel de desarrollo rural en colombia. la figura 8 muestra las diferentes variables considerafigura 7. coherencia entre el enfoque preferido sobre desarrollo rural y el énfasis en la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. figura 8. ¿colombia tendrá un buen nivel de desarrollo rural en 10 años? transferencia de tecnología y otra mostraba la tendencia hacia un aspecto social integral. en la figura 6 se encuentra el porcentaje de respuesta para cada una de las opciones planteadas, haciendo una comparación entre estudiantes de primeros semestres con los de los finales. se observa que la mayoría se identifica con la idea del desarrollo rural hacia un énfasis modernizante. según esta tendencia, los encuestados conciben al sector rural como un sector atrasado y necesario de modernizar. esta tendencia, como se mostró anteriormente, estuvo de moda en los años cincuentas. es importante ver cómo un buen número de encuestados se siente identificado con el énfasis que apunta hacia un proceso social integral, principalmente los de semestres avanzados, quienes creen también, en menor porcentaje, que el énfasis tecnológico es el camino para alcanzar el desarrollo rural. según el enfoque del desarrollo rural con que cada estudiante se siente más identificado, se les pidió que expresaran si creían que éste era coherente con el énfasis percibido por ellos en la facultad. como se observa en la figura 7, los que respondieron al interrogante pensaban, en su mayoría, que sí existía coherencia entre los dos aspectos. es importante aclarar que esta pregunta tomó como base lo que pensaban los estudiantes, ya que no es fácil mostrar una tendencia clara en este aspecto en la facultad, como lo muestra pachón (2006) al indagar sobre esta temática entre profesores y egresados. sin embargo, en otro estudio pachón (2005) hace un análisis sobre la evolución de la formafigura 6. enfoque sobre desarrollo rural preferido por los estudiantes de diferentes semestres. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. 388 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana das en la respuesta, como la de las políticas gubernamentales, que para 8,8% de encuestados llevarían a que colombia tuviera un buen nivel de desarrollo rural, mientras que para 26,3% no lo permitirían. otra variable, el conflicto social –en el que se hacía referencia al conflicto armado–, para 9% sería la causa para no alcanzar el desarrollo en el sector rural, aunque para 2% llevaría al país a alcanzarlo. entre otras razones para no lograr el desarrollo se destacaron además el atraso estructural y la transferencia de tecnologías inadecuadas, mientras que entre las que sí llevarían a alcanzarlo se subrayan la labor de la academia y, aunque resulte contradictorio, el daño que los acuerdos comerciales le producirían al sector rural. conclusiones los aspectos más importantes encontrados en este trabajo dejan ver la opinión que tienen los estudiantes encuestados sobre un tema que resulta de gran importancia para el sector agropecuario, el desarrollo rural. la academia y las universidades se deben preocupar por fortalecer el trabajo en la conceptualización, el debate y la discusión de estos aspectos, ya que allí se forman los futuros profesionales que estarán al frente de los programas que buscan alcanzar el desarrollo del campo colombiano. en cuanto a los resultados concretos, llama la atención la tendencia hacia los aspectos ‘modernizantes y tecnológicos’ que existe entre los estudiantes, como forma de hacer desarrollo en el sector rural. esta forma de concebir el desarrollo rural, implementada desde mediados del siglo pasado y que se convirtió en la punta de lanza de todos los programas que buscaban el desarrollo rural, pareciera continuar en el pensamiento de las personas interesadas en trabajar este tema, como se hace evidente en la última propuesta del world bank (2002). este hecho se hace perceptible entre los estudiantes de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia y también entre los estudiantes de las demás carreras relacionadas con el sector agropecuario en la sede bogotá (pachón, 2005). es importante anotar que otras tendencias –como el análisis de las estrategias de vida de los campesinos y la nueva ruralidad– no son tenidas en cuenta por los encuestados. una de las razones podría radicar en que su discusión es aún incipiente y no se ha terminado de comprender en toda su dimensión. sin embargo, aspectos como la participación política del campesinado o la importancia ambiental del sector rural también pasan desapercibidos para los encuestados. la universidad debe abrir sus aulas a la discusión de estos aspectos, dotando así de más herramientas a los estudiantes para que en el futuro puedan liderar los procesos de desarrollo del sector rural de forma más integral. el desarrollo rural no sólo debe atender los aspectos de tipo productivo y económico que afectan a la población, ya que la solución de estos aspectos no garantiza mayores niveles de educación y de participación ni tampoco que se disminuyan los índices de violencia o se reconozca la importancia del trabajo de la mujer en el campo. aunque es evidente que los aspectos productivos y económicos deben hacer parte de todo proceso de desarrollo, no deben ser vistos como el único medio para alcanzarlo. las facultades que forman los profesionales para el sector agropecuario deben empezar a comprender que son necesarios cambios estratégicos en sus procesos formativos, en los que se privilegien otras necesidades de la gente en términos de su participación, del rescate de sus valores y costumbres, de su seguridad alimentaria, y que no sólo se piense en lo productivo y tecnológico como alternativas para el desarrollo. las universidades deben adaptarse a una tercera ola de cambio a la que se está enfrentando la formación profesional agropecuaria. la primera fue el énfasis productivo; la segunda, el énfasis ambiental y ahora se abre paso la última: la formación de profesionales para el desarrollo rural. agradecimientos a los estudiantes y profesores de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, que dieron su apoyo para la realización de este artículo. literatura citada ashley, c. y s. maxwell. 2001. rethinking rural development. development policy rev. 19(4), 395-425. barkin, d. 2001. la nueva ruralidad y la globalización. pp. 21-40. en: pérez, e. y maría farah, a. (eds.). la nueva ruralidad en américa latina. tomo 2. maestría en desarrollo rural 20 años. pontificia universidad javeriana, bogotá. bebbington, a. 2004, livelihood transitions, place transformations: grounding globalization and modernity. en: gwynne, r. y c. kay. (eds.). latin america transformed: globalization and modernity. 2nd edition. arnold and oxford university press, new york and london. pp. 173-192. castillo, o. 2006. ¿david vs. goliat? ong y movimientos de resistencia contra la deuda externa. colciencias, cardiff university. javegraf, bogotá. 392 p. pachón: las concepciones de desarrollo rural... 3892006 echeverri, r. 2001. la nueva ruralidad. en: memorias. seminario internacional la nueva ruralidad en américa latina. tomo 1. maestría en desarrollo rural 20 años. pontificia universidad javeriana, bogotá. pp. 99-106. ellis, f. y s. biggs. 2001. evolving themes in rural development. development policy review, 19(4), 437-448. en: http://www.fao. org/documents/show_cdr.asp?url_file=/docrep/007/j3137s/ j3137s07.htm; consulta: junio 2006. ellis, f. y s. biggs. 2005. la evolución de los temas relacionados al desarrollo rural: desde la década de los años cincuentas al 2000. organ. rurais agroind. lavras (1), 60-69. garay, l. 2004. el agro colombiano frente al tlc con estados unidos. ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia, bogotá. 194 p. kay, c. 1998. estructuralismo y teoría de la dependencia en el periodo neoliberal. nueva sociedad no 158, 100-119. en: http://www.nuso.org/upload/articulos/2728_1.pdf1; consulta: junio 2006. kay, c. 2005. enfoques sobre el desarrollo rural en américa latina y europa desde mediados del siglo veinte. en: memorias. seminario internacional formas de enseñanza del desarrollo rural. maestría en desarrollo rural 25 años. pontificia universidad javeriana, bogotá. en: http://www.javeriana.edu.co/ fear/m_des_rur/documents/kay2005ponencia-holanda.pdf; consulta: junio 2006. kerblay, b. 1979. chayanov y la teoría del campesinado como un tipo específico de economía. en: shanin, t. (comp.). campesinos y sociedades campesinas. fondo de cultura económica, méxico. pp. 133-143 leon, t y l. rodríguez. 2002. ciencia, tecnología y ambiente en la agricultura colombiana. cuadernos de tierra y justicia. publicaciones ilsa, bogotá. 44 p. llambi, l. 2001. globalización, ruralidad, nueva ruralidad y desarrollo rural. en: memorias. seminario internacional la nueva ruralidad en américa latina. tomo 2. maestría en desarrollo rural 20 años. pontificia universidad javeriana, bogotá. pp. 4148. pérez, e. 2002. lo rural y la nueva ruralidad. en: pérez, e. y j. sumpsi. políticas, instrumentos y experiencias de desarrollo rural en américa latina y europa. ministerio de agricultura, pesca y alimentación, madrid. 245 p. pachón, f. 2005. el concepto de desarrollo rural en las carreras relacionadas con el sector agropecuario de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. en: memorias. seminario internacional formas de enseñanza del desarrollo rural. maestría en desarrollo rural 25 años. pontificia universidad javeriana, bogotá. en: http://www.javeriana.edu.co/fear/ m_des_rur/documents/pachon2005ponencia-colombia. pdf; consulta: junio 2006. pachón, f. 2006. percepciones de desarrollo rural en la academia colombiana: el caso de diversas disciplinas de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. tesis de maestría. pontificia universidad javeriana, bogotá. 115 p. ramos, j. y o. sunkel. 1983. ‘towards a neostructuralist synthesis’. en: sunkel, o. (ed.). development from within: toward a neostructuralist approach for latin america. lynne rienner, boulder co. pp. 7-50. salgado, c. 2002. los campesinos imaginados. cuaderno de tierra y justicia 6. instituto latinoamericano de servicios legales alternativos (ilsa), bogotá. 36 p. sarmiento, e. 2002. las reglas del modelo propio: teorías económicas e instrumentos. ed. norma, bogotá. 279 p. world bank. 2002. the world bank rural development strategy: reaching the rural poor. en: http://www.worldbank.org/rural; consulta: junio 2006. agronomía colombiana. 1992 volumen 9: 108 114 accion madurante y defollante del ethrel sobreelalgodoner~ jesús norato rodríguez'! fredy quitián gonzalez resumen en cereté, zona algodonera de la costa atlántica colombiana, se aplicó ethrel (0.0; 1.5; 2.0; 3.0 y4.0 itlha) a gossypiun hirsutum l. var.deltapine 61 en diferentes estadios del desarrollo del fruto (70%,80%,90%, de frutos verdes maduros fvm-; y 10 días antes del primer pase). el ethrel indujo la maduración sincrónica de los frutos, incrementó de la producción de fibra-semilla y obtuvo una completa y oportuna defoliación del cultivo, facilitando la recolección de la fibra-semilla. en plantas con 70% de fvm y tratados con 3.0 it/ha de ethrel, se obtuvo un índice de precocidad cercano al 90%, la producción fibra-semilla durante el primer pase fué de 2.85 ton/ha y la producción total, de 3.38 ton/ha, superior al testigo en 830 kg/ha. palabras claves: algodón, ethrel, maduración sincrónica, producción, defoliación. abstract in cereté, cotton-producing región of the colombian atlantic coast, ethrel (0.0; 1.5; 2.0; 3.0; and 4.0 itlha) was appilied to esta investigación fué patrocinada por la unión carbide de colombia. profesor departamento de biología, universidad nacional de colombia, apartado aéreo 23227, santafé de bogotá. colombia. 108 gossypium hirsutum l. var. deltapine 61 during different staages offruit development (70%, 80%, 90% of half-ripe fruits -hrf-; and 10 days befo re the first harvest). ethrel induced synchronic ripening of fruits, increased fiberseed production and achieved an opportune and total cropdefoliation, facilitatingcollection procedures of fiber-seed. in plants with 70% hrf and treated with 3.0 it/ha of ethrel, the precocity index was near 90%, fiber-seed production at first harvest was 2.85 ton/ha and total production was 3.38 ton.ha an increase, over the control, of 830 kg/ha. introduccion debido al comportam iento natural del algodonero, a las necesidades de las plantas para adaptarse a los diferentes ambientes donde se les cultiva, a las necesidades tecnológicas del cultivo, etc., las investigaciones fisiológicas han sido de gran importancia, ya que se han dirigido a conocer los mecanismos reguladores de los procesos involucrados en el derrame o absición de estructuras, maduración asincrónica defrutos, defoliación, producción de fibra semilla y otros (federación nacional de algodoneros, 1986. mcafee; morgan 1971). los ambientes extremos como las sequias, nubosidad, baja radiación, nutrición mineral deficiente, ataque de patógenos, etc., desencadenan desajustes hormonales (addicott; lyon, 1969. burg; burg, 1965. morgan; durhan, 1972. elmo; morgan 1971) responsables del derrame de botones, flores, frutos (addicott,1972. guinn, 1982) y de la maduración asincrónica de frutos. en colombia, se han realizado pocas investigaciones encaminadas a valorar el contenido y y variación de fitohormonas ( norato, sin publicar), así como los efectos de su aplicación exógena sobre el crecimiento, desarrollo y productividad de diferentes cultivos (norato, 1986a, 1986b). en el caso del algodonero. chavez (1975) determinó el efecto de diferentes reguladores sobre la retención de estructuras. á excepción del cicocel, que produjo plantas más compactas y robustas, los demás reguladores sólo produjeron síntomas de toxicidad. varela y vallejo (1982) evaluaron el efecto del cloruro de mepicuat (25, 50, 75 gr/ha) sobre el crecimiento y rendimiento. malagón y norato (1984), en el espinal (tolima), aplicaron auxinas y giberlinas con el propósito de disminuir el derrame de estructuras e incrementar la producción de fibra semilla. la naturaleza gaseosa del etileno, así como la evidente interacción de éste con otras hormonas, llevaron a kabadnik y colaboradores a sintetizar un producto que luego de ser absorbido, liberara etileno dentro de la planta como ocurre con el ácido clor-etilfosfórico (abeles, 1963), componente del ethrel o etephón (unión carbide, 1984. shevar, 1984). el empleo de este producto hace parte de tecnologías encaminadas a facilitar un mejor manejo de los cultivos, incrementar la producción, ajustar el rendimiento ante condiciones ambientales extremas, etc. (evans, 1986. de wilde, 1972). así, por ejemplo, en piña, adelanta y sincroniza la floración y maduracuón (unión crbide, 1985); en caña de azúcar, induce desarrollo compesatorio (inhibición-activación) favoreciendo la acumulación de mayor cantidad de sacaros (unión carbide. 1985); en café, tomate y frutales, sincroniza y adelanta la maduración y recolección ( unión carbide, 1985); en maíz, producción de plantas más compactas y con mayor número de mazorcas (norato, 1986). el propósito de esta investigación fué inducir la maduración sincrónica de los frutos, incrementar la produción de fibra-semilla e inducir la defoliación del algodonero cultivando bajo las condiciones agroecológicas de la zona algodonera de la costa atlántica colombiana. materiales y metodos plantas de algodón (gossypium hirsutum l. var. deltapine 61) cultivado en cereté (córdoba) bajo las mejores condiciones agronómicas. el ensayo se realizó en bloques completos al azar con unidades experimentales de seis surcos y 16 plantas por surco, veinte tratamientos constituidos por edades fisiológicas del 70% de bellotas verde maduras (bvm) (el)' 80% (e2), 90% (e3), diez días antes del primer pase (e4); y las dosis de ethrel: 0.0, 1.5, 2.0, 3.0 y 4.0 lt/ha, aplicadas a cada una de las edades .. resultados y discusion los efectos del ethrel sobre las producciones parciales de fibra semilla o pases, se presentan en la figura 1. se evidencia la gran produción en el primer pase con diferencias de producción del orden de las 2 ton/ha, respecto al segundo pase. en las edades del 70% y 80%, el hormonal se aplicó antes de efectuarse el primer pase y, excepto en el tratamiento e i -2.0 1t., se indujo mayor producción, una maduración sincrónica de la fibra semilla, así como la maduración de frutos que normalmente se derramen. en las plantas con el 70% de frutos verde maduros, las dosis 109 3000 2625 2250 187:5 1500 1125 1.5 2 3 1.5 o750 375 4 3 el e2 el e2 e3 primer segundo pase pase figura 1. efecto del ethrel en la producción de fibra-semilla en las recolecciones parciales o pases ( en las barras los números indican la dosis de etherel). 110 100 °/0 3,. 4r3 5~ 2r2r 4r r1.5 of0'2 4 = °o,. p°rif2 r 413 r 1.5 r2~ 3 r-r3r-4 °3r i ~~4 ~ 0_§4 ~ ° °t°ror09°_ar90 80 10 60 50 40 30 20 10 el e2 el e2 e3 el e2 e3 e4 tercerpase el e2 e3 e4 edad., cuartopaseprimer segundopase figura 2. efectos del ethrel sobre el índice de precocidades. de ethrel de 3.0, 4.0 y 1.51t1ha,alcanzaron observa más claramente en la figura 2, producciones de 2.85, 2.62. y 2.21 ton/ha donde se presenta el índice de precocidad respectivamente, mientras que el respec(porcentaje de producción de fibra semilla tivo testigo sólo produjo 1.61tonlha. de cada uno de los pases con respecto a la producción total). obsérvese que durante el primer pase, el ethrel indujo la maduración el efecto sincronizador y madurante el en un 26% más que el testigo; mientras, en ethrel la produción de fibra semilla se los pases2.3y4 la producción y maduración 111 or140 3 3 120 o 4 4 1.5 '2 2 o ,o 1.5 2 2100 34 1.5 o 1.5 80 4 3 60 40 20 el e2 figura 3. acción del etrel en la defoliación (biomasa por ocho plantas). de la fibra semilla fué superior en los testigos. en el tratamiento el -3.0 it se presentó la mayor producción total con 3.38 ton/ha, superior en 0.84 ton/ha a su propio testigo; mientras que en e 2 2.0 it, e 3 -1.5it y e4-2.0 it, las producciones sólo alcanzaron 2.31, 2.29 y 2.52 ton/ha, respectivamente. las producciones registradas en los pases 2, 3 y 4, ejemplo para el y e 2 , parecen mostrar que el ethrel no actuó demasiado tiempo sobre las estructuras reproductivas, 112 e3 e4 haciéndose menos notorio su efecto en estos pases, con respecto a los testigos. chiba (1980), pratt; goeschl (1969) afirman que los frutos jóvenes responden más eficientemente al ethrel e inclusive frutos que normalmente abscisionan son forzados a mantenerse unidos a la planta y completar su ciclo de desarrollo, con lo cual se logra incrementar la producción. yue quing, bing-chu; min zhi (1980), también, afirman que el ether aplicado a plantas con frutos jóvenes incrementan la translocación y retrotranslocación de asimilados hacia los jóvenes vertederos "fibra semilla". welf; gaggero (1982), aplicando dosis entre 4.77.0 it/ha en plantas con el 90% de bvm, obtuvieron incrementos de 0.5 ton/ha de fibra semilla; mientras que, en este ensayo y para que esta edad, la producción fué menor que en el testigo. varios trabajos realizados por la unión carbide (1983, 1984, 1985) en la zona algodonera de los estados unidos, presentaron índices de precocidad del 89.9%, 93% y 95% para el primer pase, valores que confirman los resultados obtenidos en este ensayo. siete días después de aplicado el ethrel, se evidenció su acción como defoliante y, con ello, posibilitar un mejor manejo del cultivo con menores costos de producción y reducción de factores contaminantes. en la figura 3, se observa cómo ésta valoración, realizada a los 7, 14 y21 días después de ;a aplicación hormonal, revela que los tratamientos e,-3.0 ivha y e2 -3.0 lt/ha causaron la más fuerte acción defoliante y con ello, la facilidad de recolección de la fibra semilla manual o mecánicamente. en el 3.0 ivha, la acción promotora de defoliación se prolongó hasta 21 días. luego de este período, desaparece el regulador aplicado , . exogenamente (shevar, 1984). morgan (1969), abeles (1963), elmo; morgan, (1971) reportan resutados similares a los de este trabajo y afirman que la modificación en el transporte de la auxina es una de las causas de la abscisión. por su parte, la unión carbide (1985) reporta que la respuesta de la defoliación se hace visible a las 24 horas de aplicación, pero se observa más contundente 7-11 días después, como lo registrado en el presente ensayo. la aplicación de los resultados obtenidos en este trabajo sobre la sincronización de la maduración de la fibra semilla, el incremento de la producción, disminución del derrame de estructuras y obtención de la defoliación representa indiscutibles ventajas en la programación y manejo del cultivo de algodón, en cosecha, transporte, bodegaje de la fibra semilla y, también en , la reducción de costos para el control de plagas, zoca, uso del suelo, protección del medio ambiente, etc. literatura citada 1.abeles, f.b. ethylene in plant biology. acad. press inc. london 1963. 2.addicott, f. j. lyon. physiology of abscisic acid and related substances. ann. rev. plant physiol. 20: 139-164. 1969. 3.addicotr, d. abscicic acid, correlations with absclssíon and with development in cotton fruit. plant physiol.49: 644-648. 1972. 4.burg. s.; e. burg. ethylene action and the ripening of fruits. sciencie 148: 1190-1196. 1965. 5:chiba. k effects of 2-chloro ethyl phosphoric acid on abscission, growth and ethylene evolution of apple fruits lets. bull. fruit tree res. stn. ser. c. (marioka) o: 49-62. 1980. 6.de wilde, c. practical application of ethrel in agricultural production. unión carbide, usa. 21 pp. 1970. 7.elmo, b. ; morgan, p. abscission, the role of ethylene modification on auxin transporto plan physiol. 48: 208-212. 1971. b.federacíón nacional de algodoneros. bases técnicas para el cultivo del algodón en colombia. ed. presencia. bogotá. 1986. 9.guinn, g. water deficit and ethylene evolution by young cotton bolls. plant physiol. 47:403-405. 1976. 10.guinn, g. abscisic acid and abscission of young cotton boll in relation water availabity and boll load. crop sci. 22: 580583. 1982a. 11.guinn, g. fruit age anda changes in abscicic acid content, ethylene production and ebscíssíon rate of cotton fruits. planta physiol. 69:349-352. 1982b. 113 12.malagón. n.; j. norato. electos del ala, ana, ag 3 en la regulación del derrame de algodón. el algodonero. 178: 50-53. 1984. 13.mcalee, j;p. morgan. rates 01 production and internal level 01 ethylene in the vegetative cotton plant. plant and cell physiology. 12: 039-047. 1971. 14.morgan, p. simulation el ethylene evolution and abscission 01 cotton by chloro-ethyl phosphoric acid. plant physiol. 44:337-341. 1969. 15.morgan, p,; j. durhan. abscission potentiating action 01 auxin transport inhibotors. plant physiol. 50: 313-318. 1972. 16.norato, j. electo de algunos reguladores en el crecimiento y desarrollo de mazorcas en maíces prolíficos y no prolílicos. acta biol. col. 1: 41-55. 1986a. 17.norato, j. electos del ag3• ana y ethrel en la expresión sexual de luffa cilindrica. acta biol. col, 1: 91-97. 1986b. 18.pratt. h; j. goeschi. phisiological roles 01 ethylene in plants. ann. rev. 01 plant physiol. 20: 541-584. 1969. 19.5hevar, t. fate 01 ethephon and methyl pirrolidone in soil and cotton plants. arch. environ. contm. toxicol. 13: 335-340. 1984. 20.union carbide. an open discussion on opening bolls. manual técnico. usa. 1983. 114 21. . prep plant regulator lor cotton, general inlormation. 1983. 22. . calilornia cotton production benelits from use 01 palnt regulator of harvest. collon management guide. 1: 1-16.1984. 23. . exprimiendo más azúcar de la caña. usa. 14 pp. 1985. 24. . ethrel regulador para la maduración del café, información general. usa. 1985. 25. . pineapple production with plant growth regulators. general information. 1985. 26. . producción de piña con reguladores del crecimiento. manual técnico. usa. 1985. 27.varela, r.; y. vallejo. electos del regulador de crecimiento cloruro de mepicuat sobre las principales características agronómicas y de la calidad de la fibra del algodonero. revista ica 17: 1-9. 1982. 28.wasyne, j.; morgan; t. dayenport. water stress enhances ethylene mediated leal abscission in cotton, plant physiol. 50: 756-758. 29.well, b,; j. gaggero. ethephon can hasten cotton bollo opening and increased 01 yield. call. agrc. pp. 19-20~ 1982. 30.yue quing, g. bing chu, f. min zhi. approach to physiological lunctions 01 ethrel in the ripening 01 cotton iruits. act. bio. sin. 22:236-240. 1980. agronomía colombiana, 1991, volumen 8, número 2: 261267 respuesta de mezclas de variantes derivadas por segregacion genetica en la espiga en dos genotipos promisorios de cebadal luis e.. castiblanco g.,2 jorge e. gaitan y daniel h. novoa3 resumen. variantes derivadas por segregación genética del carácter ausencia o presencia de cerumen en la espiga (verde opaca o verde brillante) y la posición de la espiga (postrada o erecta), fueron mezcladas en diferentes proporciones para determinar el efecto sobre tolerancia a royas, el rendimiento y sus componentes, y en especial so_i bre los parámetros de calidad maltera de la variedad unagro v-pm6 y ifnea promisoria pm-10. se probaron 4 tratamientos mezclas de las variantes espiga brillante \1 espiga opaca de la variedad unagro v-pm6, y 12 tratamientos de la variantes espiga brillante, espiga opaca erecta y espiga opaca postrada de la ifnea pm-10. los resultados obtenidos indican que no hubo efecto de las mezclas de las variantes sobre variables tolerancia a royas, rendimiento y sus componentes, altura de la planta y comportamiento agronómico general para ninguno de los tratamientos mezclas. en el caso de las variables de calidad maltera, las 4 mezclas de la variedad ui\lagro v-pm6 fueron superiores estadlsticarnente en ami lasa potencial, y % de extracto a los testigos comerciales 124 y mochacél, y a la variedad original, siendo las mejores mezclas 1 contribución del programa de mejoramiento genético de la cebada, en la facultad de agronomía de la u.n. sede santafé de bogotá. e:asadoen tesis de grado de j.e.g. y d.h.n. para optar al título de ingeniero agrónomo. 2 profesor asociado de la facultad de aflronomía u. nal de colombia santafé de bogotá. a.¡rj;.. 14490 bogotá, colombia. 3 anteriormente, estudiantes de la facultad de agronom(a, u. nal de colombia, santafé de bogotá. las correspondientes a 40% espiga opaca. + 60% espiga brillante y 80% espiga brillante + 20% espiga opaca. el aumento de la proi porción de la variante espiga brillante de 7%· en que se encuentra en la variedad original, a 80% en la mezcla, elevó el contenido de amilasa potencial por encima del límite inferior de 550 u. e. m. establecido por la industria. para la iímea promisoria pm-10 el efecto de las mezclas de variantes también fue significativa para las variables amilasa potencial y % de extracto. en general, las mezclas obtuvieron valores superioes a éstos dos parámetros en comparación con los testigos comerciales y a la variedad original. las mezclas compuestas por altas proporciones de la variante brillante (50 y 75% ) y las proporciones complementarias de la variante espiga opaca erecta (50 y 25% ) presentaron los más altos valores en el contenido de amilasa potencial y % de extracto muy superiores al promedio exigido por la industria. abstract. mixtures of variants derived from genetic segregation of light green or dark green spike and erect or nodding spike traits barley unagro v-pm6 variety and pm10 line were evaluated for rusts and other prevalent diseases perfomance, yield and components, and malt quality parameter sunch as extraet, protein and diastatic power. the original population of unagro vpm6 was composed of 7% of ligth green and 93 % of dark green spikes. pm10 line of 51 % of light green, 24.5%of dark green erect and 20.3% of dark green nodding. the experiment was conducted al the marengo re261 search experiment station located near bogotá, during the second semester of 1989 and first semester of 1990_ four mixtures with ratios 20:80, 40:60, 60:40 and 80:20 for light green: dark green spikes were used in unagro v-pm6 variety_ twelve mixtlires correspondent to dif~ ferent combinations of ratios 0:25:50:75 among the three variants ligth green, dark green erect and dark green nodding sp¡' kes were used in pm10 line. the results showed that there were no effects of the variant mixtlires over yield and their components and the performance to diseases with respect to original variety and line. in general, all mixtures showed equal or better performance than unagro v-pm6 variety and pm10 line. in relation to malt quality parameters, the four mixtures were statistically higher in extract % and diastatic power (potential amylasa in e.u.m.) than the original unag ro v-pm6 (79% extract and 520 u.e.m.) variety and the comercial control "124" and mochaca varieties. the better mixture was the ratio 80% light green: 20% dark green spikes with 84% extraet and 614 u.e.m. the mixtures with 50 and 75 rates of light green eomplemented with 50 and 25 rates of dark green erect spikes showed to be higher in diastatic power (626 .and 658 (u. e.m.) and percent extraet (81.6 and 81.4% ) than the original line pm10 (80.2% extract and 599 u.e.m.) and the eommercial control "124" and mochaca varieties. the porcentage o·f protein did not show variation for mixtures and original variety and line and all were within the industrial requeriments ranges. introduccion como resultado de las investigaciones adelantadas por la facultad de agronomía desde el segundo semestre de 1975, específicamente en el campo de control genético, se logró determinar en 1987 la superioridad de las lineas promisorias pm-6 y pm-10, con características de moderada resistencia a las royas amarilla y parda, alto rendimiento, 262 adecuada adaptabilidad y comportamiento agronómico y satisfactoria calidad maltera. investigaciones realizadas en 1988 por medina y gonzález establecieron la existencia de variabilidad genética al interior de estos dos genotipos; manifestada en la presencia de variantes derivadas por segregación mendeliana de los carácteres presencia o ausencia de cerumen en estado verde de la espiga (espiga opaca, o brillante) y posición de la espiga (postrada o erecta). determinaron que las poblaciones originales de dichos genotipos correspondian a una mezcla de variantes cuya composición natural era la siguiente: en la variedad unagro v-pm6 el 92.6% de la población correspondió a la variante verde opaca y el 7.4% a la variante verde brillante; la línea pm-1o.se halló compuesta por un 24.5% de la variante opaca erecta, 20.3% de la variante opaca postrada, 51.2% de la variante verde brillante y 4% de espiga morada. evaluaron también las relaciones entre estas variaciones genéticas con el rendimiento y sus componentes, el comportamiento de la reacción a las royas amarilla y parda, y la calidad maltera de cada una de ellas. de acuerdo a las conclusiones del trabajo anterior (medina y gonzález, 1988) la variedad unag ro vpm6 y la irnea pm-1o pueden ser mejoradas en lo referente a la calidad maltera si se estudia la respuesta de mezclas de diferentes proporciones entre las variantes que conforman las poblaciones originales de éstos genotipos. el presente trabajo tiene como objetivo general determinar el efecto que las mezclas de variantes tienen sobre la reacción a las royas amarilla y parda, el rendimiento y sus componentes y en especial sobre la calidad maltera, en la variedad unagro v-pm 6 y la ifnea promisoria pm-10. como objetivo especffico se pretende determinar las mezclas que en cada uno de los dos genotipos contribuyan a la máxima ganancia de la calidad maltera, pero que al mismo tiempo conserven los altos niveles de rendimiento y tolerancia a las royas que las poblaciones originales, para beneficio de los agricultores y de la industria maltera. existe una abundante literatura sobre el uso de mezclas de cultivares de variedades (dziamba y rachon, 1988; larribi, harrabi y bouslama, 1986; oualset, 1981; schubert, zimmerman y lau. 1988; y wolfe, 1985) y especies diferentes (gacek y nadziak, 1988; skadow, 1989), de mezclas de lí· neas isogénicas en la composición de variedades multilineales (alejo, 1975; browning y frey, 1969; cho, lee y sung, 1988; koster, munk y stolen; oualset, schaller y williams, 1965) de mezclas de líneas no isogénicas en la constitución de variedades compuestas (mcdonald, allard ywebster, 1988) tendientes a probar el carácter benéfico de dichas mezclas en la protección del cultivo de cebada a la incidencia de enfermedades, y aumentar el rendimiento; pero relativamente escasa literatura sobre el empleo de éstas mezclas para mejorar los componentes de rendimiento, la adaptabilidad, el comportamiento agronómico y específicamente la calidad maltera. wolfe, (1985), usa el término !~eneral mezclas para referirse a combinaciones de variedades, combinaciones de líneas y rnultilíneas de líneas cercanas semejantes para identificar cultivos heterogéneos de especies con características de resistencia a enfermedades, sugiere que la mayor dificultad radica en la producción de semilla idónea a gran escala y reconstruir la mezcla por lo menos cada dos ciclos de cultivo, utilizando sistemas de mezclas adecuados. el producto de las mezclas puede ser de mejor calidad que el promedio de sijs componentes (simmonds, 1962) sin embargo no se ha demostrado que se obtenga ni pérdida ni ganancia en calidad maltera con mezclas de cebada; tan solo la calidad de la mezcla se pronostica por el desarrollo de los componentes separados. al respecto, dziamba y rachon, (1988) en mezcla de variedades con grano desnudo y variedades con gr,ano cubierto, en diferentes proporciones, encontró contenidos de proteína en el grano lnterrnedios para la mezcla, entre los valores obtenidos para los dos componentes puros;: siendo más alto el contenido de proteína en la variedad desnuda de dos hileras. materiales y metodos el trabajo se realizó durante el segundo semestre de 1989 y el primer semestre de 1990 en el centro de investigaciones agropecuarias marengo de la universidad nacional de colombia, ubicado en el municipio de mosquera (cundinamarca), a una a itura de 2.650 msnm., con temperatura promedio anual del 12.9 c y promedio anual de lluvias de 646 mm. los tratamientos o mezclas se realizaron con base al porcentaje del peso de la semilla por surco (5gr/surco). dentro de la variedad unag ro v-pm 6 se escogieron 4 mezclas y dentro de la promisoria pm-l0 12 mezclas. la estructura de los 16 tratamientos se muestra en el cuadro 1. se utilizó un diseño de bloques completos al azar en arreglo anidado y cuatro replicaciones, donde las genotipos pm-6 y pm-l0 ocuparon las parcelas anidadas y las mezclas de las variantes ocuparon las subparcelas dentro de las parcelas anidadas. el tamaño de las parcelas experimentales fue de seis surcos de 5 m de longitud y distanciados a 0.30 rn., las evaluaciones se realizaron en los cuatro surcos centrales. para los análisis de laboratorio de calidad maltera se empleo un diseño completamente al azar con tres repeticiones, en el cual se adicionaron 4 tratamientos correspondientes a los testigos comerciales "124" y mochaca, y las poblaciones originales de los genotipos pm-6y pm-1o. en el analisis de laboratorio de calidad se siguió la metodología recopilada por ellca (4). las variables evaluadas fueron: incidencia de roya amarilla y parda a los 60 y 90 días, empleando la escala de loegering (12) y convertido a coeficientes númericos de infección (9); rendimiento y componentes de rendimiento (macollamiento, peso de mil granos, granos por espiga, peso bushell, longitud de la espiga y puntaje), altura de la planta, y las variables de calidad maltera (% de proteína, amilasa potencial y % de extracto). resultados y discusion variedad unagro v-pm 6 las mezclas de las variantes espiga brillante y espiga opaca en esta variedad no afectaron el comportamiento de la incidencia de 263 cuadro 1. tratamientos experimentales. genotipo tratamiento no. mezcla de variantes q¡:¡ brillante + % opaca 20 80 40 60 60 40 80 20 mezcla de variantes 0,ó br. q¡:¡ op. er. ~ op, pos. o 25 75 o 50 50 o 75 25 25 o 75 25 25 50 25 50 25 25 75 o 50 o 50 50 25 25 50 50 o 75 o 25 75 25 o unagro t1 t2 t3 t4 vpm6 t5 t6 t7 t8 linea t9 t10 pm 10 t11 t12 t13 t14 t15 t16 testigos de laboratorio de calidad maltera t17 variedad comercial 124 t18 variedad comercial mochaca t19 población original ifnea pm 10 t20 población original unagro v pm 6 la roya amarilla y parda, la altura de la planta, el rendimiento y sus componentes, en relación con la variedad original (cuadros 2 y 3). este resultado parece determinar que la simple asociación de las dos variantes, sin importar el grado de proporción en que se combienen, confiere un alto grado de estabilidad fenotípica tal como lo comprueba la estabilidad manifestada en la práctica por la variedad original unag ro v-pm 6, según estudios realizados por castiblanco y martfnez (1984) y gonzález y medina (1988). las mezclas de las variantes de la variedad unag ro v-pm 6 causaron un aumento significativo de tendencia lineal relacionado con el aumento de la proporción de la variante espiga brillante en la composición de la mezcla sobre los contenidos de ami lasa potencial y el % de extracto, situando dichos contenidos dentro del rango de aceptación industrial en el caso de la amilasa potencial (superiores a 550 uem) y porcentaje de extracto (mayor a 76,5% ), en comparación con la variedad original y los testigos comerciales 124 y mochaca cuyos valores de amila264 sa potencial fueron inferiores al rango de aceptación. el % de proteína de las mezclas se conservó dentro de los límites del rango de aceptación industrial y con valores similares a los testigos comerciales 124 y mochaca, e inferiores al de la variedad original en forma altamente significativa (cuadro 4). los anteriores resultados permiten recomendar que debe incrementarse la participación de la variante espiga brillante en la composición de la variedad unagro v-pm 6 en proporciones superiores al 40% , para obtener un mejoramiento potencial aproximado del 18% en el contenido de amilasa potencial y de un 5% en el porcentaje de extracto. linea promisoria pm 10 las mezclas de las variantes espiga brillante, espiga opaca erecta y espiga postrada en esta línea, no afectaron estad ísticamente el comportamiento de la incidencia de las royas amarilla y parda, la altura de la planta, el rendimiento y los componentes macollamiento, número de granos por espiqa, longitud de la espiga, peso de mil granos y puntaje; solo el peso bushell registró diferencias altamente significativas, indicando que ésta variable se beneficia más de la asociación bri liante y opara erecta, dado que la variante postrada demerita en algún grado el comportamiento del peso bushell (cuadros 2 y 3)_· los contenidos de amilasa potencial de las mezclas de las variantes, así como el de la i(nea original pm 10 se colocaron dentro del i(rnlte de aceptación industrial. sin embargo, las mezclas en las que la participación de la variante espiga brillante era inferior al 50% presentaron contenidos de amilasa inferiores o iguales al de la línea original, mientras que las mezclas en las que la participación de la variante espiga brillante era del 50% y 75% y en asocio específico con la variante espiga opaca erecta presentaron contenidos de amilasa significativamente superiores a la línea original y a los testigos comerciales 124 y mochaca. las mezclas de las variantes de la línea pm 10 afectaron favorablemente aunque no significativamente los porcentajes de extracto, presentando valores por encima del límite de aceptación industrial, de la línea original y del testigo comercial 124. los porcentajes de proteína de las mezclas de las variantes se conservaron dentro del rango. de aceptación industrial, siendo inferiores al de la línea original, y observándose una tendencia a disminuir con el aumento de la proporción de la variante en la mezcla (cuadro 4). los resultados anteriores permiten recomendar dos alternativas para la línea prornisoria pm 10: mantener la proporción de 50% de la variante brillante mezclando el restante 50% o bien con la variante opaca erecta o la variante postrada. incrementar la proporción de la variante brillante en proporciones superiores al 50% completando el % restante en asocio específico con la variante opaca erecta. cuadro 2. efecto de la mezcla de variantes de la variedad unagro v-pm 6 y línea pm 10 sobre los coeficientes de infección de roya amarilla y parda en el follaje. tratamiento mezcla de variantes coeficientes de infección variedad roya amarilla roya parda no. (lb brill. + c!b opaca 60 días 90 días 60 días 90 días t1 :!o 80 0.2125 0.9310 0.5875 22.37 t2 40 60 0.3312 1.0250 1.6562 25.75 pm-6 t3 lio 40 0.5437 1.5810 1.2000 23.12 t4 80 20 0.2437 1.1750 0.6750 28.50 0_ó br. (lb op. erc c!b op. pos. t5 o 25 75 0.3250 0.7500 0.7620 21.60 t6 o eio 50 0.325 2.2500 1.1120 28.18 t7 o 75 25 0.331 0.6310 1.8930 24.62 t8 25 o 75 0.1620 2.6930 0.6060 28.37 t9 25 :;~5 50 0.5680 1.5560 1.0680 25.81 t10 25 w 25 0.2560 0.4250 2.1500 26.03 pm· 10 t11 25 1'5 o 0.2370 0.5120 5.2620 28.18 t12 50 o 50 0.2810 0.9310 1.3560 25.43 t13 50 :<:5 25 0.5060 1.3120 1.7810 26.50 t14 50 so o 0.3930 0.7500 3.5430 24.18 t15 75 o 25 0.4430 0.7000 4.2310 22.62 t16 75 25 o 0.3310 0.8810 2.9120 24.37 48.18 52.63 53.53 8.19 c.v. (obl 265 cuadro 3. efecto de la mezcla de variantes de le variedad unag ro v·pm 6 y linea pm 10 sobre el rendimien· to y sus componentes, y altura de la planta. tratem. mezcle de variantes núm. núm. long. peso de peso altura de ma· grenos de la 1.000 puntllle rendim. de no. clbbril. + (lb opaca colllls espiga espiga granol bushell planta planta (cm) (g.) (1b-bushell) (kg/ha.) (cm) 1 20 80 10.85 49.85 6.72 43.97 44.225 85.80 1.645.25 117.60 2 40 60 11.90 50.65 6.50 41.90 45.620 85.37 2.069.75 118.70 3 60 40 10.20 48.25 6.47 42.98 44.900 86.25 1.750.50 109.00 4 80 20 10.85 50.70 6.47 43.41 45.570 85.95 2.294.75 112.69 mezcla de variantes 0.0 brll. 0.0 opa. er 0.0 pos. 5 o 25 75 10.20 52.85 7.37 45.66 42.72 83.37 2.053,75 115.94 6 o 50 50 10.85 50.20 6.90 44.49 44.22 86.95 1.639.50 116.69 7 o 75 25 9.95 53.95 7.05 41.49 44.45 80.10 1.761,50 119.19 8 25 o 75 10.60 53.80 7.33 45.74 43.27 83.52 2.175,25 118.50 9 25 25 50 10.15 55.70 7.10 44.33 43.42 84.20 2.292,50 118.96 10 25 50 25 10.75 55.70 7.47 43.57 44.22 84.97 1.999,25 118.26 11 25 75 25 10.05 54.20 6.68 42.41 45.40 77.82 1.860,75 116.19 12 50 o 50 9,90 55.75 7.52 43.66 41.80 80.25 2,023.50 119.81 13 50 25 25 10.35 50.25 6.83 43.16 43.72 83.70 2.151,25 113.48 14 50 50 o 9.55 59.35 7.15 39.90 45.52 82.50 1.743,25 118.44 15 75 o 25 10.20 54.40 7.12 44.16 45.02 84.72 2.414,50 118.50 16 75 25 o 8.90 54.05 6.80 42.41 44.30 82.35 2.169.50 .'106.06 c.v. (0.0) 17.16 8.65 9.08 7.10 2.42 5.05 22.98 7.54 literatura citada 1. alejo, w. van der pahlen. 1975. yield and stability of mixturas of isogenic lines in barley 11, tolerance to helmlnrhospurlum teres and drought. proceding of international barley genetics symposium 11.pp 805·807. 2. browning, j.a., frey, k.j. 1969. multlli· necultivarsas a means of disease control. ann. rev. phytopatology. 7: 355·382. 3. castiblanco, le. y martinez, 0.1984. estudios da adaptación de variedades promlsorias de cebada en los departamantos de cundinamarca y boyacé en 1983. revista agronomla colombiana. 2(1): 27·52. 4. coca, a., ayala, g. y fajardo, l. 1988. cu rso de métodos analtticos de técnologia en cerealas menores. 1ca bogotá. 5. cho, c.; lee, e.; sung, y. 1988 the gene. effect of culm length and length using isogenic lines in barley. korean journal of crop sctence 33 (3) 270·280. 6. dziamba, s.; rachon, l 1988. diffaren· tiation of yield components in naked..grained and husked spring barley varieties grow in pu266 re and mixed stands. biulentyn institutu hodowli i aklimatyzacji roslin 167: 79·85. 7. gacek,e.j.;naoziak.1988. yieldandsusceptibility to powdery mildew in cultivar mixtures of winter barlev. biulety institutu hodewli i aklimatyzacj i roslin 165: 5-14. 8. gonzalez, s. y meo ina, j. 1988. efecto de la variaci6n genética en la espiga de tres variedades promisorias de cebada. tesis para optar el titulo de ingeniero agr6nomo. universidad nacional de colombia. facultad de agronorma. bogotá. 9. icaroa/cimmyt. 1989. results of the 1987·1988 barley nurseries. méxico. 10. kolster, p.; munk, l; stolen, o. 1989. disease severity and grain yield in barley multilines with resistence to powdery mildew. crop science 29 (6) 1459-1463. 11. larribi, a.; harrabi, m. and bousla· ma, m. '1986. stability and yield performance of some barley hordeum vulgare l cultivars . and mixtures. rachis. 5(2): 11·14. 12. loeg er 1ng, w.a. 1959. gu la para evaluar royas. cimmyt. méxico. cuadro 4. efecto de la mezcla de variantes de la variedad unagro v·pm 6 y línea pm 10 sobre las variables de calidad maltera. variedad tratam. mezcla de variantes porcentaje de amilasa porcentaje de no. % brill. + % opaca proteína potencial extracto (u.e.m.) tl 20 80 12.33 572.6 81.72 t2 40 60 12.56 609.0 80.67 pm·6 t3 60 40 12.33 599.0 80.89 t4 80 20 13.10 614.0 83.88 t20 población original pm-6 13.56 520.6 79.22 mezcla de variantes % br.+ qb op. er.+o,ó op. pos. t5 o 25 75 12.80 560.00 82.28 t6 o 50 50 12.56 567.66 81.11 t7 o 75 25 12.63 588.00 81.09 t8 25 o 75 12.40 600.66 82.75 t9 25 25 50 12.70 582.66 80.78 tl0 25 50 25 12.50 573.33 82.27 pm·l0 tll 25 75 o 12.36 602.00 81.47 t12 50 o 50 12.56 618.33 84.15 t13 50 25 25 12.03 569.00 82.49 t14 50 50 o 12.00 626.33 81.60 t15 75 o 25 12.06 532.00 80.99 t16 75 25 o 11.76 658.66 81.37 t19 población original pm-l0 12.86 599.33 80.25 t17 variedad comercial 124 12.13 493.30 79.60 testigos 118 variedad comercial mochaca 11.76 558.00 81.03 comer. c.v.% 4.41 5.59 2.14 13. mcdonald, b. a.; allard, rw. and webster, r.k. 1988. responses of two, three and four component barley mixtures, to a variable pathogen population. crop science, 28(3): 447-452. 14. qualset, c.o. 1981. barley mixtures: the continuing search tor high performance como binations. proceding of international barley genetics. iv. 130·137. 15. qualset, c.o., schaller, c.w. andwil· llams, j.c. 1965. performance of isogenics lines of barley as influenced by awn lengh, linkage blocks, and environment. crop scien· ce (5) 489-494. 16. schubert, r.; zimmerman, h.; lau, d. 1988. breeding spring barley with a high breo wing quality and its use in variety mixtures. felwirtschaft 29(12) 542·544. 17. simmonds, n.w. 1962. variability in crop plants, its use and conservations. biol. rev. cambridge phil. soc., 37: 422-465. 18. skadow, k. 1989. epidemiological studies mildew infectation of spring barley cultivars in mixed stands. archiv fur phytopathologie and pflanzenschutz 25(1) 49·62. 19. wolf e, m.s. 1985. the current status and propects of multtitorie cultivares and variety mixtures for diseasesresistence. ann. rev.of phytopathology pp 251·273. .267 agronomfa colombiana, 1993, volumen x. número 2: pág. 170 175 los conceptos de la primera ley de la termodinamica y de exergia como metodos de anallsis del uso final de la energia concepts of the first law of thennodynamics and energy as methods of analysis of the final use of energy. luis alfredo hernandez a.' resumen en la actualidad el análisis del uso final de la energla con base en la primera ley de la termodinámica y de la exergla, se presentan como dos métodos complementarios y necesarios para el diagnóstico del rendimiento energético de tareas y procesos especíñcos realizados en actividades de produción y/o bienestar en los sectores de la economla de pals. como resultado de su aplicación se podrla conducir a grandes ahorros de energla mediante reducción de pérdidas al ambiente y una mejor concordancia energética en la triada fuente-tecnologla-uso final. palabras claves: energfa, exergfa, excergoeconomfa, uso racional summary analysis of final use of energy based upon thermodinamic first law and exergy actually are considered as two complementary and necessary methods for energetic yield diagnostic of tasks and specific processes for production activities and/or welfare in the economic sectors of the country. as an application result, it could conduce to energy savings of losses to the enviroment and a better energy agreement between source-technology-final use. introduccion la termodinámica es la ciencia que suministra la base cientffica para el análisis de los procesos de transformación y utilidad de la energla que complementada con la economla, constituyen el marco de referencia dentro de cualquier contexto productivo. 1 profesor facultad de agronomla, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, d.c., noviembre de 1993. 170 en el presente trabajo, se realiza el análisis termodinámico con el fin de implementar un marco teórico para abordar la problemática energética y, luego definir criterios de eficiencia en el uso final de la energla que fundamenten la formulación de nuevas metodologlas para evaluar y proyectar su uso. marco teorico la termodinámica clásica es una ciencia netamente emplrica que ha abstraldo las leyes que la rigen de hechos observables acordes con resultados de laboratorio. como teorla, establece relaciones entre estados de equilibrio y se vale de procesos ideales y reversibles para su explicación. tres son las leyes que definen prácticamente la termodinámica clásica. la ley cero establece que un sistema aislado alcanzará un estado de equilibrio que, matemáticamente se puede presentar asl: g(p,v,)=g(p2v2)=t (1) siendo p, v, y p2 v 2; los volúmenes y presiones en dos estados diferentes y t la temperatura. usualmente, esta ley se enuncia en los siguientes -térmínos "dos cuerpos, cada uno en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre si" (van wylen, 1970). esta ley introduce la existencia de una propiedad llamada temperatura (t), la cual es una variable medible. la primera ley de la termodinámica, expresada en su forma más común,constituye el enunciado del principio de la conservación de la energla y matemáticamente se expresa como: da -dw =du (2) si se suponen despreciables las variaciones de las energlas cinética y potencial, esta ley establece que laenergfa neta que entra osale de un sistema es igual a lavariación de laenergfa interna delsistema ( .á.u). por otra parte, tal ley confirma que las dos únicas formas de energfa en transición, o que se pueden transferir a distancia, son eltrabajo (w)yelcalor(a). esta ley restringe la creación de energfa, no haciendo ninguna distinción entre el calor y trabajo, como establece la igualdad en ambas formas de energfa, asf: foq -fo w = o (3 ) la segunda ley de la termodinámica se concibe en términos de laentropfa (garcfa collin, 1981). esta se entiende como la medida del grado restricción de un sistema, de tal modo, que la entropfa de un sistema será menor cuantas más restricciones tenga éste y viceversa. esta ley establece que cualquier proceso que suceda dentro de un sistema aislado conduce a que la entropfa del sistema (s) permanezca igual oaumente. matemáticamente, este principio se expresa, asf: ds (sistema alsladoj> o (4) laigualdad se presenta cuando los procesos termodinámicos dentro del sistema son reversibles o ideales y la desigualdad cuando son irreversibles o reales. dado que se puede encerrar cualquier proceso real en una porción del universo, esta ley establece que en la naturaleza, los procesos se presentan en tal forma que constantemente se tiende al equilibrio termodinámico, con cada vez, menos restricciones. la expresión (4) también se puede presentar asf: ds (universo ) ~ dtq (5) en (5), se impone dirección a los procesos en la naturaleza, ya que si se presenta la desigualdad, se cumplirán. nótese que latemperatura (t), laenergfa interna (u) y la entropla (s), introducidas, respectivamente, en lastres leyes, son variables de estado ofunciones de punto, porque sus valores en el espacio termodinámico sólo, van a depender de sus estados inicial y final. (dickson, 1975). anallsis conceptual eficiencia de primera ley y calidad termoninárnica de la energía. consideramos un sistemaz con una temperatura tz mayor que la temperatura de sus alrededores to y separado del ambiente por una pared adiabática. (ver figura no.1.) al quitar la restricción de dicha pared, se puede estimar la cantidad máxima de trabajo (w), la cual puede obtenerse al terminar el proceso de homogenización con el ambiente. ao 7;>to figura 1. 171 si el sistema z es finito (o sea, no es un foco calorlflco), se puede mantener la temperatura tz mediante la quema de algún combustible. asi, la salida de calor de dicho sistema se puede presentar como la proveniente de un foco caliente a la misma temperatura tz• por otro lado, podemos considerara ao como un foco frlo al cual va a fluir calor. partiendo del teorema de camot (hemández, 1992) se sabe que ninguna máquina que opere entre dos focos dados con distinta temperatura, reversible o nó, tendrá mayor eficiencia que una máquina de camot. por tanto, si a es el calor que puede pasar del foco caliente al frlo, la mayor cantidad de trabajo se obtiene partiendo de que la eficiencia para la máquina térmica se define como: nr =wa a-a' a' nx = ---a= 1 . q (6) donde n,es laeficiencia delciclo decamot reversible. para el ciclo de camot, senalado en la figura 2, se puede demostrar que: o t----w ()=()w.,. figura 2. donde: a = calor suministrado w = trabajo realizado a'= calor perdido a' t-= ~ a t, luego, w t _=1_° a t, y, t wr max =a (1-....:.j!..)t2 (7) 172 de la ecuación (7), se deduce que existe una restrícción total en la conversión de calor en trabajo y, para que haya flujo de calor, es necesario que exista un gradiente térmico; por tanto, la energla que se encuentra en nuestros alrededores, a temperatura to' que no involucra contraste térmico, se halla en un estado que es inútil para la obtención de trabajo. si tomamos to constante, se puede afirmar que, cuando el calor del foco caliente, se transfiere a una temperatura t2 que tiende al infinito, a tiende a convertirse integramente en trabajo. lo anterior conduce a que las distintas formas de energla se puedan definir de acuerdo con su capacidad para desarrollar trabajo o convertirse en él. a dicha capacidad se le denomina calidad tennodinárnica de la energla (dickson, 1975). con referencia a laexpresión (6), se puede decir que n es la eficiencia de la máquina que opera entre dos focos térmicos siendo, en la práctica, a el calor o energla que cuesta y que es suministrado por, ejemplo, por la quema de algún combustible, generalmente a una temperatura alta y w el trabajo producido por lamáquina, perdiéndose una cantidad de calor a'. por tanto, la forma más general de presentar la eficiencia del dispositivo es: n 1d ley = energla útil (100) (8) energla suministrada lo cual corresponde a la eficiencia de la primera ley y que, actualmente, se utiliza como único parámetro del rendimiento en los procesos de transformación deenergla. el concepto de exergía y su importancia en los procesos energéticos. haciendo referencia nuevamente a la figura 1., se observa que, para obtener un sistema contrastado térmicamente con los alrededores, se necesita realizar una cantidad detrabajo. de lo contrario, cuando setiene lasituación delcontraste térmico, lacantidad máxima de trabajo que se puede extraer en la homogenización es igual al trabajo mlnimo anterior, si el proceso es nuevamente reversible. a esta cantidad de trabajo mínima utilizada para crear el contraste ténnico que, además, corresponde al trabajo máximo en la aniquilación de dicho contraste, se le llama exergia (garcía colon, 1981). de la anterior conceptualización se desprende, que se puede hablar de la exergla para crear cualquier contraste termodinámico, lo cual implica disminución de la entropla del sistema sobre el cual se está operando o, por el contrario, se puede hablar de la exergla que aporta cualquier contraste termodinámico, producto del aumento de la entropla del sistema que sufre un proceso de homogenización. para desarrollar matemáticamente el concepto de exergla, consideramos un sistema z inmerso en un alrededor ao "muy grande" y homogéneo con respecto a z (ver figura 3). figura 3 siendo m la masa y ni el número de moles del componente qulmico i. con base en la definición del problema se, tiene que: u«vo; v « vo; ni« nio (9) si consideramos un sistema compuesto (z+ao), aislado del exterior, excepto del hecho de que se puede hacer trabajo por o sobre z, luego, cualquier proceso reversible al interior de z+ao, debe satisfacer: da = du+du, + dw=o dv+ dvo = o dni+dnio =0 la interacción de z y ao puede ocurrir en forma controlada a través de la frontera de z. puesto que z es "muy pequeño", dicha interacción no cambia notablemente los parámetros intensivos de ao, por tanto: (10) (11 )dto= oo to = cte. dpo= o o po = cte dmo= o o mo= cte con base en las expresiones diferenciales de la primera y segunda leyes de la termodinámica, se tiene: (12) suponiendo que el trabajo por o sobre ao es de carácter volumétrico y qulmico, la expresión (12) queda convertida en: (13) y dso="!'_ (duo-podvo -imlodnio)to remplazando ds = • .!.. (du +p dv im dn )_.!!!1... (14)o t o o lo lo t o puestoque laentroplaes una variable extensiva y por tanto aditiva, la diferencial total será: dstota, = dsao + ds sisi = dso +ds (15) dw dstota,= (du +podv -to ds-imlodni)-t o si definimos la exergla (ex) como: (16 ) y haciendo uso del conjunto de ecuaciones (11),se tiene que: (17 ) y la ecuación (15) queda asl: ds = -1.(dex+ dw ) tetal t o t o (18) la ecuación (16), además de definir la exergla que puede ser calculada para cualquier sistema, muestra la relación entre la exergla (ex) y la entropla del sistemaz. la expresión (18) demuestra que, si se lleva a cabo un proceso reversible, como se ha supuesto en todo 173 el desarrollo de la segunda ley, se tiene que: dst ... t = da =0 t dstoljol = -..!... (din+dex)=oto entonces: dw=dex integrando la ecuación anterior: 'finf= (o-ex) por tanto: ex = iwf ma. y según (7), toex= a (1 --)t2 siendo iwfmax el trabajo máximo del sistema. ( 19) por lo tanto, la exerqía, definida por (16) se puede interpretar como la función termodinámica que mide el máximo trabajo obtenible o el mlnimo trabajo por realizar. si los procesos fueran irreversibles, dstot.? o y, siguiendo similar desarrollo matemático del proceso reversible, se tiene que: ex = iwf + toas total (20 ) es decir, que parte de la enerqía se pierde en la cantidad toas, confirmando el principio de la degradación de la enerqla, así visto, el concepto de exergra nos conduce a definir un criterio nuevo de eficiencia que tiene en cuenta la irreversibilidad de los procesos reales. si se compara laexerqla que se consume (ex actual) en la realidad, con la exergla necesaria (ex rnlnirna), se obtiene la eficiencia exergética nex, que queda definida asl: 174 ex inimanex = _m__ eficiencia de segunda ley (21) ex.a""l apucaclon de los conceptos en acnvibades de uso final de la energia. conociendo las actividades que demandan energra en yil-4lélis, bajoja consideración de que cada tarea o proceso es realizada reversiblemente, es factible determinar la exergra empleada en cada tarea. consideremos como ejemplo "calentar agua para baño", donde se necesita agua a 35°c (308°1<) y, suponiendo que los alrededores están consttuldos por el cuarto de baño que se encuentra a una temperatura media de 15° (288°1<).en la figura 4 se puede hacer una descripción de tal actividad: cuarlo de bº!io con to' 281:r'k ~'eneroia liberada análisis exergético de la actividad de calentar agua. figura 4 el cálculo de la exergra rnlnlma se reduce a conocer la exergra en el proceso de homogenización del contraste térmico de los dos sistemas. con base en (7) y (19), se tiene que: ex = q (l_tc ) = iwf nin 1 te max si suponemos que la exergra actual necesaria para realizar dicha tarea o actividad proviene de la quema de algún combustible como gas o petróleo, donde el vabr de esta exergla coincide con la entalpia (h) del combustible, se puede estimar laeficiencia exergética de dicha tarea así: t, 01(1·-) nex=exmlnima = __ t_,_ =3. (1-!..) ex actual h h t. nótese aquí que q/h es la eficiencia de primera ley para el dispositivo de calentamiento. si consideramos que este dispositivo sea el calentador de agua que puede tener una eficiencia media del 65%, con los datos de temperatura tenemos que: 288 nex = 0,65 (1 -308 ) = 0.042 = 4.2% el cálculo anterior muestra que, a pesar de haber una eficiencia alta de 1ª. ley, la eficiencia exergética es baja. además, que la calidad necesaria de la energra para realizar la mencionada tarea es calor a 35°c. si en lugar de utilizar un calentador con quemador, empleamos un colector solar, el cálculo de laexerqla que es capaz de aportar, sería: t ex colector = q'e = ( 1t ) e t. 288° k y te 318° (45°c) para este caso, considerando a la exergra del colector como la exergra actual, setendrra que laeficiencia exergetica (nex), sería: 288 ex q 1·nex = ~ = __ i (--ª2§_) ex ac1ual o., 1. ~ 318 si q/q;c es la eficiencia del colector solar, cuyo valor trpico lo podemos suponer en 50%, entonces: nex = 0.5 (~) = 0.24 = 24% 0.135 lacomparación de las eficiencias exergéticas muestra que el calentador solar brinda la calidad energética necesaria para la tarea propuesta. conclusiones 1.para diferentes tecnoloqías, la exergra como concepto brinda la posibilidad de hacer más affn el uso final de la energía, con respecto al energético empleado en el desarrollo de actividades. 2.como consecuencia de la anterior apreciación, se pueden plantear grandes ahorros de energía en actividades de producción y/o bienestar. 3.para el cálculo de la eficiencia exergética de una tarea especifica, es necesario determinar con exactitud laeficiencia de primera leyde latermodinámica. 4.mientras no existan sistemas de aislamiento que reduzcan el contraste térmico con el ambiente los procesos que demandan una calidad de calor, superior al doocproducirán grandes pérdidas de enerqla y de exergla. 5.para plantear eficiencias exergéticas para un sector productivo, definido sobre un plano energético en tareas o actividades propias demandantes de energra, se pueden establecer matrices de exergras actuales y rnlnimas. 6.la exergra se constituye en una herramienta para el mejoramiento tecnológico de la producción y para la formulación de polfticas de uso eficiente, de conservación y de ahorro de energla. 7.en el marco económico se permitirá reducir costos en actividades de producción y/o bienestar. 8.se podrá reducir el impacto ambiental derivado de la ineficiente utilización de la energra. literatura citada 1.ahem, j., exergyas method of energy systems analisys. john wiley and sons, newyork, 1980. 2.garcía colin, l., introducción a la tennodinámica de sistemas abiertos, colegio de méxico, 1981. 3.dickson, j., thermodynamics an introduction toenergy, prentice hall, new york, 1975. 4.hernández, l.a., los conceptos termodinámicos de la primera ley y de la exergía como métodos de análisis del uso final de la energía. universidad nacional. 1993. (sin publicar). 5.van wylen, g., fundamentos de termodinámica, editorial limusa-wiley, s.a, méxico, 1970. 175 agronomia colombiana. 1990. volumen 7:89-94 sintomas de deficiencia de nutrimentos en aliso (a/nus acuminata h.b.k.) 1 olga constanza tovar g.2 y jorge enrique cogua s.3 palabras claves: aliso,' alnus, síntomas, deficiencias', 'nutrientes. resumen. empleando la técnica de cultivos hidropónicos y utilizando la soluclón hoagland se estableció la sintomatología causada por la deficiencia de los rnacronutrientes (nitrógeno, fósforo, azufre, potasio, magnesio, calcio, hierro) y micronutrlentes en concentración 0.5 molar teniendo como patrón la solución completa. la sintomatcloqía se ilustró mediante fotografías de la raíz, la planta y cortes transversales a nivel de tallo para cada una de las deficiencias.. nu'rrient defficiency symptoms in alnus scuminete h.b.k,) summsry, with the cultive hidroponics technique aod using the hoagland solution we established the symptom caused for macronutrients deficiency (nitrogen, phosphorus, sulphur, potassium, magnesium, calcium, iron) and micronutrients in concentration 0.5 molar and taken patron complete solution. the syinptom were illustrated for means of root and plant photographys and transverse cuttings stem for each one deficiencies .. introduccion el aliso alnus acumínata h. b. k. planta nativa que crece en las fajas montañosas del bosque bajo y montano bajo con temperaturas promedio de 170 centígrados y una precipitación media anual de 2600 milímetros anuales; es una especie que presenta nódulos 1tomado de la tesis de biología de o.c. tovar g. o 2 bióloga. 3 profesor asistente, departamento de biología, universidad nacional de colombia. bogotá. que fijan el nitrógeno atmosférico y micorrizas que permiten el mejoramiento del suelo, características que han influido para tenerlo en cuenta en programas de reforestación en áreas con problemas de erosión y derrumbe. el fomento del cultivo de especies nativas tales como el aliso permiten regenerar los bosques talados y conducen a nuevas cadenas tróficas en estas zonas. por la utilización de su madera se considera una especie de valor económico que contribuye al progreso de las regiones en las cuales se cultiva y ayuda a la recuperación de los suelos. siendo la nutrición mineral en cultivos hidropónicos importante en la investigación por su facilidad de observación y manipulación de la información y debido a la poca o nula bibliografía en plantas forestales y menos nativas se hizo necesario estudiar los aspectos básicos de la nutrición mineral de la especie con el propósito de establecer la sintomatología causada por cada una de; las deficiencias. materiales y metodos se germinaron semillas de aliso procedentes de cerinza (boyacá) en invernadero. cuando las plántulas alcanzaron una altura de 4 cm, fueron transplantadas a bolsas plásticas de 2 kg y dejadas allí hasta los seis meo ses época en que fueron tomadas para los respectivos tratamientos. las soluciones se prepararon teniendo en cuenta la metodología empleada" por hoagland (machlis, 1956) modificada a 0.5 molar. se agregó 200 ce. de agua desionizada y se adicionaron los volúmenes de la solución hoagland, para evitar la precipitación de cualquiera de los componentes se agitó cada solución después de haberse agregado. finalmente se completó el volumen de los frascos. se colocaron las plántulas a las cuales se les lavó previamente las raíces con agua destilada. para la deficien89 ~.. f·... " '. ~ cia de nitrógeno se eliminaron los nódulos de las raíces. a todos los recipientes se les oxigenó permanentemente mediante aireadores eléctricos. las soluciones se cambiaron cada quince días y las observaciones se realizaron durante dos meses. resultados y discusion ! ' solución completa. sirvió como referencia para establecer las manifestaciones de las diferentes deficiencias. como se observa en la figura la las hojas son de color verde oscuro lustroso, el tallo es recto y los. entrenudos presentan un tamaño normal, hay producción de hojas y activación de yemas secundarias. hay una profusa cantidad de raíces laterales, las más viejas toman un color café oscuro en tanto que las nuevas son blancas con el ápice rojo lo que denota la presencia de antoclanos, éstas s~n en su maverta gruesas y a medida que pasa el tiempo van tomando una coloración parda. en los cortes transversales a nivel deí tallo se puede observar en la parte exterior corcho (a) y varias capas que provienen de las divisiones del cambium suberoso (b). el parénquima cortical (c) ocupa un amplio espacio hasta donde aparece un , ' , " figurl 1. ) p ant en solución completa. (b) síntomas de deficiencia de nitrógeno. y (c) sín· tomas de deficiencia en fósforo. 90 paquete apretado de pequeñas células que corresponden al floema (d). el xi lema (e) •está acompañado por radios medulares (f). deficiencia de nitrógeno. la deficiencia de nitrógeno en aliso se inicia con una pigmentación verde clara en las márgenes de las hojas basales seguida por una tonalidad café y posterior necrosis que se va extendiendo hacia la nervadura central (figura lb) las hojas jóvenes presentan una disminución en la pigmentación debido a la inhibición de la síntesis de clorofila y una reducción en su crecimiento ocasionado por un descenso en la síntesis de proteínas lo que limita la divi.sión y expansión celular [hewitt, 1963; devlin, 1980). las hojas alcanzan su senescencia y absición" rápidamente corroborando lo dicho por cadena (1987( que la disminución del nitrógeno provoca la síntesis y translocación de citoquininas induciendo la síntesis de aba y la caída p ernatura de las hojas. a medida que la deficiencia ~ehace más severa el crecimiento de los entrenudos se ve reducido. la raíz principal presenta un estancamiento en su crecimiento, elongánd'ose las raíces 'secundarias, las cuales son profusas pero muy detgadas. el corte transversal permite identificar xilema secundario y primario (a y b). el floema (c) no se puede diferenci9r en cuanto a la forma de las células, pero su localización va desde el anillo hasta la zona café oscura que corresponde al súber (d). deficiencia de tósforo. las hojas basales adquieren una colora~ión más oscura de lo normal seguida por la presencia de manchas necrótlcas color café a lo largo de la hoja (figura lc). algunas hojas en su envés presentan una ligera tonalidad púrpura y se curvan hacia la cara abaxial, lo que parece ocurrir por el desarrollo de cantidades anormales de pigmentos antociántcos como lo corroboran hewitt (1963), devlin. (1980), barceló et. al. (1984). debido a la elevada movilidad del fósforo en la planta en condiciones de deficiencia, las hojas más antiguas son las que suelen presentar los síntomas [devlin, 1980). hay caída prematura de las hojas. cuando la deficiencia se hace crítica las hojas apicales sufren una reducción en el crecimiento, son de apariencia blanda y de color verde claro, aunque sus venas conservan el color verde característico debido a la disminución en la fotosíntesis ya que el fósforo está implicado en la conversión de la luz en energia útil fisiológicamente para la formación de nadph y atp (gauch, 1973). hay una reducción en el crecimiento se pierde la dominancia apical y se activan las yemas secundarias con hojas pequeñas y alargadas de color verde claro y apariencia blanda, las cuales apenas salen se enrollan, lo que conñrrna el papel que tiene el fósforo en la división celular y en la síntesis de nucleoproteínas (hoffer, 1941). las raíces secundarias son bastante delgadas y profusas de coloración parda. en el corte transversal a nivel de tallo el corcho (a) está diferenciado, inmediatamente por debajo se observan células aplanadas y alargadas que corresponden al cambium suberoso (b). el tejido de células redondeadas se extiende hasta el esclerénquima (c) que se identifica por células de paredes lignificadas, este tejido marca el límite de expansión del floema (d) que hacia el interior termina al inicio de las filas radiales correspondientes al xilema secundario (e); el primario no se observa, tampoco la médula. deficiencia de azufre. está caracterizada por una rápida defoliación, disminución de los entrenudos y una clorosis en las hojas jóvenes seguida de un necrosamiento en forma de moteaduras (figura 2a) debido a la infigura 2. (a) síntomas de deficiencia en azufre, (b) en potasio y (e) en magnesio. mobilidad de este elemento, que es un componente de las proteínas que intervienen en la fotosíntesis y a que su deficienclia puede causar la acumulación de compuestos nitrogenados solubles (amina, agmantina y putrescina) (hewitt, 1963; devlin, 1980; barceló et al., 1984). el diámetro del tallo disminuye a medida que crece la planta cuando la deficiencia se hace más severa las hojas se van distorsionando enrollándose hacia la cara adaxial y pierde la pigmentación verde. el crecimiento de la raíz se ve disminuido presentando una coloración café oscura, hay poca prolifación de raíces secundarias y las que se forman son blancas y muy gruesas. 'en el corte transversal a nivel del tallo se observa en el exterior en forma ondulada capas de corcho o súber (a) seguido hacia el interior de parénquima cortical (b) floema primario (c) y secundario (d) hasta la zona en donde se forma un anillo, que no se encuentra en la solución completa, el cual marca la separación entre la corteza y el cilindro central (f). este constituye la región en primer término formada por filas de células de xilema (g), caracterizadas por formas cuadradas, paredes engrosadas que forman en conjunto un cilindro. en la parte más in· terna se encuentra la médula (h). deficiencia de potasio. en las primeras etapas de la deficiencia no se observan grandes alteraciones en el crecimiento. a medida que la deficiencia avanza las hojas basales presentan manchas cafés en los bordes y en el ápice como consecuencia de la acumulación de compuestos nitrogenados. este es el síntoma más característico de la deficiencia de potasio (devlin, 1980 barceló et al., 1984). las hojas necróticas y marchitas permanecen unidas después de que se han secado lo que diferencia de la deficiencia de azufre. las hojas jóvenes son de color verde claro de apariencia blanda y se entorchan hacia adentro volviéndose marcadamente convexas. esto obedece a que la deficiencia de potasio afecta procesos como la fotosíntesis y la síntesis de clorofila (figura 2b). las hojas que se forman presentan moteadura parda. las raíces adultas tienen una coloración café claro. las secundarias son blandas, delgadas, abundantes y con el ápice rojo. en el corte transversal a nivel del tallo se encuentra en la parte exterior corcho (a), luego parénquima cortical (b) diferenciado del floema por el mayor tamaño de las células y 91 los amplios espacios intercelulares. el floema (c) está acompañado por células parenquimá· ticas sobresalientes. el carnbiurn vascular o anillo separa las células organizadas irregularmente (floema-parénquima con las del xilema (e) que se encuentran arregladas con filas radiales. es notable la presencia de ra. dios medulares (f) que se extienden desde el xi lema (e) hasta el parénquima cortical (b) pasando por el floema (c). deficiencia 'de magnesio. presenta mano chas cafés claras muy difusas en las regiones intervenales, el ápice se enrolla hacia la cara adaxial y toma un color café ..posteriormente aparecen manchas cafés más evidentes hacia .ia parte central de la hoja. hay producclón de tintes brillantes siendo ésta la sintomalogla más caracterlstica en adición a la clorosis (hewitt, 1945-1946; wallace, 1961) (figura 2c). los slntomas se manifiestan de forma acropeta '10 que indica que el magnesio goza de buena movilidad en la planta (devlin, 1980) y a medida que ésta se. va haciendo más severa las hojas apicales se tornan de un color café dorado muy pronunciado, posterlorrnente ocurre una defoliación prei matura obedeciendo a lo reportado por rains (1976) en que el crecimiento de los tejidos jóvenes está asociado a un alto requerimiento de magnesio. después de un tiempo prolongado. el ápice del tallo muere, y el crecimiento cesa. la ralz principal disminuye llegando a estancarse, las raíces secundarias son de color pardo traslúcido, gruesas, largas y proliferan en gran cantidad. en el corte transversal del tallo se observa en la .parte 'exterior corcho [a), hacia el exterior aparecen capas desorganizadas d,e células en el lugar que ocupa el parénquima cortical (b). en el floema (c) al exterior del anillo se observan células pequeñas de forma cuadrada o alargada, dispuestas en gjupos, el xllema td) bien dif.erenciado en filas radiales, es acompañado de filas radiales de parénquima (e), en el centro se encuentra la rnédura (f). deficiencia de calcio. en aliso la deficiencia se manifiesta inicialmente. por clorosis de las hojas jóyenes seguida por necrosis que va del ápice hacia ja base de la hoja, hay entorchamiento de la misma al igual del tamaño de las hojas que se forman, de manera simliar a lo reportado por devlin (1980) y barceló et. al. (1984). los slntomas aparecen en primer lugar en las hojas jóvenes y en tos ápices en crecimiento activo, probablemente como 92 consecuencia de la baja movilidad del calcio en la planta. las hojas adultas mantienen su coloración pero la planta sufre defoliación prematura. hay reducción en el crecimiento del tallo obedeciendo a la inactividad de las zonas meristemáticas y apicales de las hojas, tallos y raíces acabando por morir. el crecimiento de la ralz se estanca, las ralces secundarias son de color pardo traslúcido bastante delgadas y profusas. después de un tiempo prolongado de la deficiencia, se pudo observar que las raíces se acortaron, engrosaron y adquirieron una coloración parda (figura 3a) .. en el corte transversal del tallo se observa en la parte externa corcho (a), seguido de parénquima cortical (b) muy abundante. el floema (o) en el exterior del anillo se ha consolidado en capas más o menos continuas a partir de haces vasculares concéntricos (d), lugar que ocupa el cambium vascular (e) y que separa al floema (c) del xilema (f). al centro parénquima medular (g) muy abundante. deficiencia de hierro. el efecto más característlco en esta deficiencia es la intensa clorosis que se presenta en las hojas jóvenes, figura 3. (a) síntomas de la deficiencia de calcio, (b) de hierro, (e) y de mieronutrimentos. causada probablemente por la participación de los cloroplastos en la síntesis de proteínas ya que éstas no pueden desmovilizar el hie.rro que se encuentra en las hojas más viejas (devlin, 1980) (figura 3b). las hojas basales presentan necrosis en moteado pero mantienen su pigmentación, a medida que continúa el crecimiento la clorosis se hace más intensa y hay reducción del tamaño de las hojas. en condiciones de deficiencia muy aguda los nervios secundarios y terciarios pueden presentar clorosis (devlin, 1980). según la opinión de granick (1950). devlin (1980) y barceló et al. (1984) este compuesto representa un punto crucial en la biosíntesis tanto de los citocromos como de la clorofila y la vía metabólica de síntesis depende de cuál sea el metal, magnesio o hierro, incorporado a la estructura porfirínica. hay crecimiento del tallo y una buena activación de las yemas secundarias a medida que la deficiencia se hace más severa. el crecimiento de la raíz principal se estanca, pero a cambio hay una gran proliferación de raíces secundarias desde el comienzo de la deficiencia las cuales son gruesas y de color blanco. el corte transversal muestra en la parte exterior corcho (a), parénqu ima cortical (b) y floema (c) desorganizados, es irreconocible la forma de las células y las áreas que ocupan. el xilema (d) mantiene las filas radiales (e) y los radios medulares (f) que comunican con el parénquima medular (g). deficiencia de micronutrientes. las hojas basales presentan manchas cafés en el ápice y en la zona intervenal muy discriminadas, las hojas se van curvando hacia adentro de los bordes volviéndose muy frágiles lo que concuerda con la descripción dada por devlin (1980) para las deficiencias de boro y molibdeno. las hojas jóvenes son de color verde claro con manchas cafés en el ápice que progresan a lo largo del margen ocurriendo después de un tiempo la caída de éstas, posiblemente debido a la deficiencia de cobre ya que este elmento forma parte inteqrada d enzimas (nason y mcelroy, 1963; devlin, "1980).e intervienen· en la fotosíntesis. entre más á¡.licales las hojas más cloróticas son, el color verde de la nervadura central va desapareciendo hasta tornarse del mismo color de las hojas. existe una interacción entre el molibdeno y el hierro observada en plantas de tomate. la deficiencia del molibdeno causa un aminoramiento en la translocación del hierro desde el tejido venal al intervenal que da por resultado una disminución de la reducción del hierro a formas más solubles, que puede causar una clorosis similar a la ocurrida en la deficiencia de hierro (figura 3c). el retardo en el crecimiento se manifiesta en forma de hojas más pequeñas y de entrenudos más cortos, lo que es característico de la deficiencia de zinc (devlin, 1980). la raíz disminuye su crecimiento, las raíces adultas son de color café oscuro, las nuevas son pardas, gruesas con el ápice rojo debido a la presencia de antocianos. en las raíces más gruesas hay implantación de nódulos de color café claro. en el corte del tallo se observa el corcho (a) bien diferenciado presentado liegras ondulaciones, inmediatamente por debajo el parénquima cortical (b). el floema (c) se inicia en la zona donde el tamaño de las células se reduce. también en algunas partes es más amplia. la zona correspondiente al cambium (d) es bastante grande, la fila del xilema (e) se encuentra desorganizada. en el interior se observa rompimiento de paredes de la médula (f). literatura citada 1. barceló j., g.n. rodrigo, b. sabater y r. sánchez, 1984. fisiología vegetal. tercera edición. madrid: pirámide. 2: cadena, m.e. 1987. análisis nutricional de la especie cordia alliodora (ruiz et pabón) asociado a hidroponía. bogotá. tesis. (ingeniero forestal). universidad distrital "francisco josé de caldas". facultad de ingeniería forestal. 3. devlin, r. 1980. fisiología vegetal. tercera edición. barcelona: omega517p. 4. epstein, e. 1972. mineral nutrition of plants: principies and perspectives. new york: john wiley and sons eds. 412p. 5. gauch, h.g. 1973. inorganic plant nutrition, . dowden, hutchinson and ross eds. stroudsburgo488 p. 6. granick, s. 1950. iron metabolism in animals and plants. harvey lecture ser. 44: 220. 7. hewitt, e.j. 1945. experiments in mineral nutrition. progress report 2. long ashton researchsta. ann. rept. 1944. p. 50-60. 8. hewitt, e.j. 1946. experiments mineral nutrition. progress report 3. long ashton researchsta, ann. rept. 1945. p. 44-50. 9. hewitt, e.j. 1963. part 2. mineral nutrition of plants in culture media. p. 97·107. en: stewl!rd, f.c. !ed). plent phisiology a treatise vol itl academic press. new york and london. 93 10. hoffer, g.n. 1941. oeficient symptoms of corn and small grains. in: hunger signs in croes. a svmposíurn. the american society of agronomy. washington. p. 191-240. 11. machils, 1. and j.g. torrev. 1956. plants in action. freedman, w.h. eds. san francisco. p.41-59. 12. nason, a. and w.o. mcelroy. 1963. modes of action of the essential mineral elements. p. 451-536. in: steward, f.c. (ed). plant phvsio94 logy a treatise, vol 11. academic press. new york. 13. rains, 0.5. 1976. mineral metabolism. p. 561-597. in: bonner, j., and varner j. (ed). plant biochernistrv. 3rd edition. academic press. new york and san francisco. 925 p. 14. wallace, t. 1961. the diagnosis mineral deficiencies in plants. (a color atlas and vjide). 3rd edition. h.m. stationery office. london. agronomía colombiana. 1991. volumen 8, número 2: 336·341 modelo de hoja electronica para el planeamiento de operaciones de mecanizacion agricola. 11. resultados y analisisl fabio r. leiva2 resumen. el presente articulo describe diferentes formas de presentar los resultados del modelo de hoja electrónica, incluyendo recomendaciones para realizar análisis de senslbilidad. se plantea la utilización de macros para automatizar operaciones de la hoja electrónica. el modelo propuesto ofrece infor· mación práctica sobre maquinaria, mano de obra y aspectos financieros, con bajo soporte de hardware y software. palabras claves. administración de maquinaria agrícola, planeación de la mecanización, costos de maquinaria aqrfcola, modelos. abstract. this paper describes differents ways in showing the results of the spreadsheet medel, including recommendations to carry sensitivity analylis. automating spreadshett tesks by using macros ia suggested. the medel is able to aupply practical data on aspeets of machinery, labour and financial perforo manee wlthout recauiring big hardware and software support. introduccion para planificar las operaciones mecanizadas se deben conocer por anticipado las necesidades de maqulnarla: qué equipos se neo cesitan y cuál es el número de horas-máquina requerido. esto permite saber si el equipo que se tiene disponible es suficiente para realizar las labores oportunamente y así, proqra1 el presente artfeulc esté basado en la tesis de grado realizada por el autor para optar al titulo de m. sc. en ingenierra agdcola en silsoe college. algunas de las idaas expresadas fueron tomadas de mr. joe morris, quien dirigi6 el trabajo de tesis. :;¡ profesor asistente, facultad de agronomra, universidad nacional de colombia. bogotá. 336 mar la forma en la cual se desarrollarán dichas labores. la planificación exige, además conocer los costos asociados para cada cultivo y para toda la explotación, para efectuar las previsiones de (ndole financiero. en la agricultura moderna, el adrnlnlstrador y el agricultor se enfrentan a una serie de alternativas, las cuales deben evaluarse en cuanto hace relación a aspectos técnicos, económicos y sociales. por ejemplo se debe utilizar mano de obra o maquinaria para una determinada labor? qué efecto económico y sobre el uso de la maqu inaria representa cambiar el número de hectáreas de un cultlvo o el cambio de un cultivo por otro? qué sucede si se cambia la polftica de reemplazo de maquinaria (número de años de posesión de una máquina)? qué efecto produce rnodificar la eficiencia de campo de la maquinaria? como instrumento de planificación, el modelo propuesto permite tener una lntormación actualizada, predecir necesidades y realizar análisis de sensibilidad. analisis de sensibilidad se refiere al cambio que se realiza en una o más variables, con el fin de evaluar su efecto. barnard y nix (1984) consideran el análisis de sensibilidad como un método para evaluar una situación en la cual existe considerable incertidumbre acerca de la validez de uno o más de los supuestos básicos. gittinger (1983) plantea el hecho de que las proveeciones están sujetas a un elevado grado de incertidumbre con respecto a lo que haya de acontecer en la realidad, ase considera el análisis de sensibilidad como la elaboración de un nuevo análisis para ver que sucede si los acontecimientos difieren de las conjeturas hechas en el curso de la planificación. las hojas electrónicas más que sistemas de optimización son del tipo 'qué pasa si?' ('what in, esto significa la posibilidad de evaluar el efecto del cambio de una o más variables (leiva, 1990). en consecuencia, es posible evaluar el impacto de cambios hipóteticos en la explotación, obteniendo información práctica para una mejor toma de decisiones. para realizar análisis de sensibilidad se debe asegurar que el modelo trabaje como una totalidad. esto implica que durante su construcción se establezca una articulación adecuada entre las diferentes partes y secciones, de tal manera que todos los puntos estén encadenados apropiadamente. de esto depende en buena parte la posibilidad de obtener resultados confiables. para entender mejor este concepto se debe tener presente que una hoja electrónica es una matriz de filas y columnas, y que la intersección de .esas filas y columnas forman las celdas. dichas celdas pueden contener datos (números o texto) o fórmulas, y son refe· renciadas normalmente usando números y letras. en el modelo una variable aparece en diferentes partes de la hoja, sin embargo dicho valor siempre está referenciado con una misma celda, así al modificar el contenido de esa celda, todas las demás celdas concernidas con ese valor se actualizan automáticamente. una herramienta bastante útil para el análisis de sensibilidad es el uso de variables lógicas. mediante este tipo de variables se consigue que el computador compare y sugiera soluciones al usuario. o sea que el computador, de acuerdo con unas condiciones fijadas por el programador, llega a "tomar declsiones", formas de presentar los resultados el modelo es en sí mismo un registro dinámico y sistematizado de la explotación, capaz de ofrecer información práctica en aspectos de maqu inaria agrícola, mano de obra y comportamiento financiero, requiriendo poco soporte de software y hardware. dadas sus características puede ser actual izado fácilmente de acuerdo con los cambios que ocurran en la explotación. sección información general de maquina' ria agrícola. de acuerdo con la estructura del modelo esta sección es un inventario sistematizado de la maquinaria disponible, el cual suministra información de primera mano sobre las características generales de la diferentes máquinas, incluyendo aspectos de costos (leiva, 1990). a partir de esta información y utilizando las herramientas de graficación de la hoja electrónica, se puede derivar una gráfica tipo pastel, para mostrar los diferentes items de costos de manera porcentual (ver figura 1). para una máquina o para la totalidad del parque de maquinaria. obsérvese en la figura, calculada para un tractor de 60 hp, en condiciones de colombia, con un precio de compra de $20.000.000, la importancia de los costos fijos, y entre esos el item de intereses. generalmente, en países en desarrollo, el costo de oportunidad del capital es elevado, por lo cual el pago de intereses es una carga bastante alta para el agricultor. este tipo de información resulta útil además para entidades gubernamentales, dado que una poi ítica hacia el fomento de la mecanización agrícola, seguramente deberá tener en cuenta la tasa de interés del crédito para adquisición de maquinaria. de otro lado, puesto que los costos fijos dependen del precio de compra de la máquina, dichos costos se reducirán en la medida en que se disminuya el precio de compra, por ejemplo, reduciendo impuestos de importación, impuesto a las ventas. sección programación de uso de la maquinaria. en esta sección se calcula para cada cultivo el uso horario del equipo por operación (leiva, 1990). a partir de esta información se puede construir un pérfil de hora-máquina para cada cultivo o para toda la explotación (ver figura 2). teniendo en cuenta que el número de horas maquinaria se encuentra estrechamente ligado con los requerimientos de mano de obra, es posible predecir el número de operarios requeridos. un perfil de mano de obra consiste en una figura en la cual el eje x representa pe337 lubrlcaclon (2.7%) combultlble (17.9%) rap. y mant. (21.8%) figura 1. items de costos para un tractor de 60 h.p. (no se incluye mano de obra). 0.9 0.8 « 0.7z 5 0.6o«_ :1:~ 0.5ci)::::«:1: 0::0.4o :i: 0.3 0.2 0.1 iz.zj cultivos intensivos ene feb maa aba may jun jul ago sep oct nov dic lssl cultivos no intensivos figura 2. perfil de horas-máquina para toda la explotaclón rfodos, comúnmente meses calendario, y el eje y representa el número de horas-hombre o de jornales requerido para los diferentes periodos. en cada mes se muestra el número de horas-hombre o jornales que corresponde a cada actividad. lineas representando el número de horas que puede ser suministrado por un cierto grupo de operarios, pueden ser insertadas en el pérfil para identificar picos de mano de obra, en los cuales se necesitan horas 'extras o trabajadores adicionales (ver 338 figura 3). el número de tractores requerido puede ser estimado de una manera similar. los perfiles mencionados permiten cuantificar épocas de alta utilización de maquinaria y mano de obra, así como épocas de poca utilización. con esta información se plantean diferentes alternativas, por ejemplo, analizar la conveniencia de cambios en las fechas de realización de ciertas operaciones, buscando descongestionar los picos de alta utilización 1.1 -.------------------------, .., 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 (1)'0.3<~ ~~ 0.2x01 o ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov meses ci horas-máquina requeridas flgul'l 3. perfil de mano da obra. de maquinaria y de mano de obra, o bien preveer la utilización de horas extras con personal permanente o mano de obra temporal. además, tomar las previsiones del caso para que las máquinas estén en perfectas condiciones de operación en épocas pico. en épocas de poca utilización de maquinaria se pueden programar periodos de vacaciones, actividades de mantenimiento o bien destinar el personal permanente a otras actividades. en el estudio realizado en inglaterra, leiva (1989) encontró que las necesidades de mano de obra suministradas por el modelo (2 operarios permanentes de tiempo completo), eran inferiores a las requeridas en la explotación (3 operarios permanentes de tiempo completo), esto debido a que la eficiencia de campo utilizada consideró unicamente las pérdidas de tiempo en el campo en condiciones normales de qperación, sin tener en cuenta otras pérdidas con la máquina, tales como los tiempos dedicados a la preparación, servicio diario y mantenimiento en el taller, los tiempos desde y hacia el campo y los tiempos entre campos. de acuerdo con lo + horas disponibles ( 1 hombre) anterior se sugiere utilizar un factor de eficiencia para la mano de obra. sección distribución mensual de costos: esta sección consiste de una tabla similar a la utilizada en la sección anterior, pero en este caso los valores corresponden a los costos mensuales de las operaciones en los diferentes cultivos (leiva, 1990). a partir de esta información se puede obtener un perfil de costos (ver figu ra 4). la información resulta bastante valiosa para fines contables y para establecer costos totales de maquinaria agrfcola y de mano de obra para los diferentes cultivos. con unas pequeñas modificaciones se puede obtener la porción de costos que corresponde a dinero en efectivo (pago de intereses, mano de obra, combustibles, lubricantes, etc.), para establecer un flujo de caja. as( el agricultor toma las provisiones del caso para los egresos en efectivo. obsérvese que en las figuras 2, 3 y 4 se ha trabajado en una base mensual, sin embar339 2~ -r-----------------------------------===--------------------~ 20 ~9 18 l'~6 '5 14'3 12 '1 '0 9 8, 6 5 4 3 2 1 o~~-===~~~~~~~~~~~~llllll~~~~~~ lzzl cultivos intensivos ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic rs:::sj cu ltivos no intensivos figura 4. perfil de costos (libras esterlinas) para toda la explotación, go, dependiendo de las características de la explotación, puede ser conveniente fijar pedados más cortos o más largos, en períodos de bastante uti lización de maquinaria, trabajar períodos de una semana o de 15 días, resultana conveniente para obtener información más detallada. automatizacion del modelo una de las utilidades de las hojas electrónicas es su capacidad para realizar tareas complejas o repetitivas con gran velocidad y precisión, esto se obtiene mediante el uso de macros. un macro es una serie ordenada de instrucciones compuesta de una secuencia de teclas y comandos, que ejecutan un procedimiento. los macros ahorran tiempo y simplifican procedimientos. en los diferentes paquetes software existe una serie de comandos macro que constituyen un lenguaje de programación, permitiendo el uso de rutina y subrutinas. además, es posible combinar ejecuciones de macros, con entradas manuales, permitiendo interacción entre el usuario y el computador (modo interactivo). una hoja electrónica en la cual se hayan creado macros se hace más amigable ('frien340 dly'). facilitando su uso para personas no familiarizadas con el computador ylo con un determinado paquete. en el modelo construido, leiva (1989) creó un marco interactivo para realizar el análisis de sensibilidad. durante la ejecución del macro, se solicitaba al usuario seleccionar entre diferentes alternativas, en relación al cambio que deseaba evaluar {cambio en áreas de cultivos, en eficiencia de campo, etc.). una vez seleccionada una alternativa, el usuario debía introducir la cantidad en la cual deseaba modificarla. al final, en una tabla se mostraban los resultados originales, el nuevo resultado y el porcentaje de variación, con el fin de recuperar la información original, se creó un segundo macro para restituir los valores inciales. en el mencionado trabajo se concluyó que a pesar de su sencillez, los macros son una herramienta poderosa especialmente para procesos repetitivos vl» complejos. conclusiones la construcción del modelo toma tiempo y requiere cierta destreza, pero una vez construido se tiene un registro dinámico con información actualizada y con capacidad para mostrar el efecto de cambios en la explotación de una manera rápida y confiable. esto es posible con necesidades bajas de software y hardware. la automatización del modelo mediante el uso de macros, lo hace más poderoso y amigable para el usuario, incluso para personas poco familiarizadas con el computador. se plantea la posibilidad de construir un modelo general para una región, de tal manera que el agricultor pueda introducir las modificaciones que considere oportunas según sus particularidades. el modelo es de gran ayuda para el agricultor en el planeamiento de aspectos de mecanización agrícola, lo cual seguramente redundará en una mayor eficien· cia y rentabilidad de la explotación. literatura citada 1. barnard jc,s, y nix, j.s 1984. planteamiento y control agropecuarios. ed. el ateneo. 2a. edición. argentina. 2. gittinger, j. p. 1983. análisis económico de proyectos agrícolas.2a. edición. 8anco mundial madrid. 3. leiva, f.r. 1989. simulation model tor tarm machinery planning using spreadsheets. m.sc. tesis. silsoe college. bedlorshire. 4. leiva, f.r. 1990. modelo de hoja electrónica para el planeamiento de operaciones de mecanización agrícola. 1. descripción y construcción del modelo. agronomía colombiana. vol. 7: 102-109. bogotá. 341 departamento de sanidad vegetal agronomía colombiana, 1997 volumen xiv no. 2 pago 149153 respuesta de algunas variedades de clavel estandar a phialophora cinerescens (wollenw.) van beyrna * response of sorne standard carnation varieties to phialophora cinerescens (wollenw.) van beyrna emira garcés de granada 1, martha orozco de amézquita1, oiga lucía calderon2 y germán arbeláez3 resumen sesenta y ocho variedades de clavel estándar se evaluaron por su respuesta al patógeno vascular phialophora cinerescens (wollenw.) van beyma. de las variedades probadas, 33 fueron resistentes al patógeno (49%), 9 fueron moderadamente resistentes (13%),8 fueron moderadamente susceptibles (12%) y 18 fueron susceptibles (26%). palabras claves: dianthus caryophillus, marchitamiento vascular, resistencia, susceptibilidad. summary sixty eigth standard carnation varieties were evaluated in their response to phialophora cinerescens (wollenw.) van beyma. 33 varieties were resistant to the pathogen (49%), 9 varieties were moderately resistant (13%), 8 varieties were moderately susceptible (12%) and 18 varieties were susceptible (26%). key words: dianthus caryophyllus, vascular wilt, resistance, susceptibility. * recibido en julio de 1997 profesora asociada, departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá d.c. 2 microbióloga, propagar plantas s.a., a.a.90766, santafé de bogotá d.c. 3 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá d.c. introduccion. los marchitamientos vasculares fungosos del clavel son ocasionados por phialophora cinerescens (wollenw.) van beyma, fusarium oxysporum f.sp. dianthi (prill. et del.) snyd. et hans. y por una raza de rhizoctonia sola ni kuhn. (arbeláez, 1993). el marchitamiento vascular, causado por phialophora cinerescens, fue la enfermedad más importante en el mundo hace unos 30 años y fue la responsable de una sensible disminución del área sembrada de clavel en europa (hellsmer, 1958; garibaldi, 1978). en colombia, la enfermedad causada por este patógeno fue la primera enfermedad vascular en el cultivo de clavel y su origen se debió a esquejes infectados procedentes de holanda y de estados unidos y dicha enfermedad causó pérdidas muy importantes en algunas empresas de la sabana de bogotá entre 1975 y 1985 (arbeláez, 1988). esta enfermedad ha perdido progresivamente importancia en el pais, siendo reemplazada por la enfermedad causada por el hongo fusarium oxysporum f.sp. dianthi (arbeláez, 1987). los métodos de control de esta enfermedad se basan en la producción de esquejes sanos, el tratamiento del suelo con vapor de agua, con fumigantes y con fungicidas sistémicos, la erradicación de las plantas enfermas y la siembra de variedades resistentes (arbeláez, 1993). este último método es uno de los más importantes, promisorios y económicos para el manejo de la enfermedad a nivel del productor, 149 pero, para utilizarlo, es conveniente conocer la respuesta patológica de las variedades bajo condiciones colombianas. el objetivo del trabajo fue evaluar la respuesta de 68 variedades comerciales de clavel estándar a un aislamiento de phialophora cinerescens. materiales y metodos la investigación se efectuó en los invernaderos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en santafé de bogotá. para la inoculación se utilizó un aislamiento del patógeno obtenido de plantas enfermas de un cultivo de clavel estándar localizado en la sabana de bogotá. inicialmente, el aislamiento del hongo se realizó en cajas de petri con pda (papa dextrosa agar). para las pruebas de patogenicidad, el hongo se propagó en erlenmeyers de 2.000 mi. de capacidad, los cuales contenían 500 mi. del medio de cultivo líquido caseina hidrolizada, colocados en un agitador circular a 120 r.p.m. durante siete días. posteriormente, se preparó una suspensión de un millón de esporas por mililitro, con ayuda de un hemacitómetro. la reacción patológica de resistencia o susceptibilidad de las variedades se hizo mediante la inoculación de la suspensión conidial a las raíces de los esquejes durante 15 segundos, inmediatamente antes de la siembra. posteriormente, los esquejes inoculados se sembraron en forma individual en bolsas de polietileno negro de dos kilogramos de capacidad, las cuales contenían suelo de textura franco-limosa, tratado con vapor de agua a 82 oc durante 30 minutos. el aislamíento del hongo se inoculó en diez plantas de cada una de las 64 variedades de clavel. las plantas se colocaron sobre bancos de concreto elevados, los cuales estaban localizados en un invernadero metálico con cubierta de polietileno. a cada planta se le colocó riego por goteo individual. quincenalmente, se aplicaron los fertilizantes utilizados en forma comercial. para cada variedad, se utilizaron 50 plantas testigo, cuyos esquejes se sumergieron en agua destilada estéril por 15 segundos, inmediatamente antes de la siembra. para determinar la presencia y el desarrollo de los síntomas de la enfermedad, las plantas se evaluaron semanalmente durante 20 semanas y utilizando la siguiente escala: o planta sana 1 planta con síntomas en el tercio basal 2 planta con síntomas en el segundo tercio cuadro 1. límites correspondientes para la calificación de la respuesta de resistencia o susceptibilidad de las variedades. ind!ce de la enfermedad respuesta patologica 0,00 0,70 resistente (r) 0,71 1,30 medianamente resistente (mr) 1,31 2,20 medianamente susceptible (ms) 2,21 4,00 susceptible (s) area bajo la curva respuesta patologica 0,00 9,00 resistente (r) 9,01 17,00 medianamente resistente (mr) 17,01 30,00 medianamente susceptible (ms) mayor de 30,00 susceptible (s) 150 cuadro 2. respuesta de 64 variedades de clavel estándar a phialophora cinerescens variedad reaccion variedad reaccion arancio r lopazo s arevalo r maiela s ballade ms manon r bogotá r milady r candy r mirage r castellaro ms murcia s chanel r new pink ember s charlotte r nelson s charm r orange candy r chinera s orange pallas ms chipiona r pallas ms dark pierrot ms pamir s delphi r pesco r derby mr pierrot mr elena ms pink calypso s elinor s princess bernard r españa s princess candy mr etore mr raggio di sole s fabiana r red corzo s fambio mr roma s farfalla r salamanca r francesco r san remo mr galate s santiago r gigi r tigre r giallo s torres r happy candy r u. conn s ibiza ms valencia r indios mr vanesa r itaca mr venere r lury r verona r ivonne r vfl-1 r jole ms white castellaro mr kaly s white giant r laika s zaride r r resistente mr moderadamente resistente s· susceptible ms moderadamente susceptible 3 planta con síntomas en el tercio superior 4 planta muerta para el análisis de las respuestas de las variedades a la inoculación con el patógeno, se determinó el promedio dellndice de la enfermedad y el area bajo la curva correspondiente; este último parámetro se obtuvo al integrar el índice de la enfermedad en función del tiempo, en las gráficas realizadas. los límites correspondientes para la calificación de la respuesta, en términos de resistencia o susceptibilidad de las variedades, se presentan en el cuadro 1. resultados y discusion las 68 variedades de clavel estándar inoculadas presentaron algún nivel de respuesta al patógeno y ninguna de las variedades presentó inmunidad. 151 de las 68 variedades probadas, 33 variedades presentaron reacción de resistencia (49%), nueve variedades fueron moderadamente resistentes (13%), 8 variedades fueron moderadamente susceptibles (12%) y 18 variedades fueron susceptibles (cuadro 2). estos resultados muestran una amplia variación genética de las variedades de clavel, en cuanto a resistencia o susceptibilidad al patógeno. además, dichos resultados muestran un mayor número de variedades con reacción de resistencia a phialophora cinerescens (49%), en contraste con la respuesta de las mismas variedades de clavel a aislamientos de la raza 2 de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, la cual fue, en una investigación anterior, de 21 % (arbeláez et ª-l, 1996). la raza 2 de dicho patógeno es la raza predominante en la sabana de bogotá (arbeláez et al, 1993; benavides et al, 1995; barrera y gómez ,1996). todas las variedades del grupo "sim" inoculadas (pink calypso, new pink ember, u. conn y kaly), algunas de las cuales tienen una gran importancia comercial, fueron susceptibles a phialophora cinerescens, así como también lo fueron en una investigación anterior a diversos aislamientos de la raza 2 de fusarium oxysporum f.sp. dianthi (arbeláez et al, 1996). otras variedades, tales como las del grupo de los "candy's (candy, happy candy, orange candy, princess candy), presentaron una reacción de resistencia o de moderada resistencia al patógeno, así como también respondieron de forma similar a la inoculación de diversos aislamientos de la raza 2 de fusarium oxysporum f.sp. dianthi (arbeláez et al, 1996). esto mismo ocurrió con variedades como bogotá, mirage, pesco y princess bernard. esto parece demostrar como la genética de la resistencia de algunas variedades es similar tanto para phialophora cinerescens, como para fusarium oxysporum f.sp. dianthi. en otras variedades, la respuesta fue completamente diferente frente a los dos patógenos vasculares. por ejemplo, las variedades gigi, zaride, torres, charlotte, farfalla y francesco reaccionaron como resistentes a phialophora cinerescens y susceptibles a la raza 2 de fusarium oxysporum f.sp. dianthi. agradecimientos los autores expresan su especial agradecimiento a la empresa propagar plantas sa y a su gerente, doctor rodolfo la rotta, por el apoyo económico dado a la investigación y a las empresas agrícola papagayo, flexport de colombia, floramérica, flores de suba, jardines de los andes, prohosa y suatá plants, por el suministro de esquejes de clavel. bibllografia arbelaez, g. fungal and bacterial diseases of carnation in colombia. acta horticulturae 216: 77-81. 1987. arbelaez, g. enfermedades vasculares del clavel en colombia: aspectos históricos y situación actual. primer curso internacional sobre patógenos vasculares del clavel. asocolflores. noviembre 8-11, 1988. bogotá. 1988. arbelaez, g. las enfermedades vasculares del clavel en colombia y en el mundo. agronomía colombiana 10: 12-18. 1993. arbelaez, g., o.l. calderon, f. cevallos y d. gonzalez. determinación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel en la sabana de bogotá. agronomía colombiana 10: 1927. 1993. arbelaez, g., e. garcés de granada, m. orozco de amezquit a y o. l. calderon. respuesta de algunas variedades de clavel estándar a cuatro razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi. agronomía colombiana 12: 116-126.1996. barrera, a.j. y s. gomez. determinación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en ocho fincas del grupo chía, localizadas en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 1996. benavides, j., e. garcés de granada, g. arbelaez y f. dukuara. determinación de razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp.dianthi en suelos cultivados y 152 en variedades de clavel en la finca "flores las palmas". agronomía colombiana 12: 2126. 1995. casas e. y h. rosero. reconocimiento e identificación de phialophora cinerescens y fusarium oxysporum f.sp. dianthi en el cultivo del clavel (dianthus caryophyllus l.) en la sabanade bogotá.tesis de grado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. 1981. garibaldi, a. fungal and bacterial diseases of carnation and gerbera. proceedings of the eucarpia meeting on carnation and gerbera. allassio: 69-88. 1978. hellsmers,e. four wilt diseases of perpetual-flowering carnation on denmark. dansk. bol. arkiv. 18: 1-200. 1958. 153 agronomfa colombiana, 1994, volumen xi no. 1;pág. 53-61 determinacion taxonomica de cinco grupos de babosas y estudio del ciclo de vida del grupo predominante en un cultivo comercial de alstroemeria de madrid-cundinamarca taxonomic determination of five groups of slugs and life cycle studies of the prevalent group in a commercial crop of alstroemeria in the loca lit y of madrid, cundinamarca john wilson martínez', sandra liliana bohorquez", allredo acosta" resumen las babosas son una plaga importante debido a el amplio rango de cultivos que pueden llegar a atacar. ultimamente, se han registrado como plaga importante en el cultivo de alstroemeria en donde se alimentan de los brotes tiernos de la base de la planta, evitando el desarrollo de nuevos tallos productivos y, por consiguiente, originando disminución en el rendimiento. debido a la lalta de conocimiento sobre estos moluscos y a las condiciones de alta humedad y baja luminosidad dentro del cultivo de alstroemeria, que lavorecen su desarrollo, se hizo indispensable la realización de la presente investigación. el trabajo lué realizado en la empresa jardines de colombia ltda (madridcundinamarca), tanto bajo condiciones de laboratorio, como de invemadero comercial. incluye la determinación taxonómica y el estudio del ciclo de vida del grupo de babosas predominante. también, se realizó la determinación taxonómica de otros cuatro grupos presentes en el mismo cultivo. los resultados indican que el huevo presenta un tiempo de incubación de 17,17 dias en el laboratorio y de 21,7 dias en invernadero. el ciclo de vida tiene una duración de 124,5 y 123,9 dias, respectivamente. muestras de cada uno de los grupos de babosas, enviadas a especialistas, pertenecen a las lamilias limacidae y arionidae, presentandose los géneros deroceras y limax en limacidae. los géneros de la lamilia arionidae no fueron determinados. ingeniero agrónomo. ingeniera agrónoma. profesor, facultad de agronomia, u.nacional. a.a.14490 santafe de bogotá. palabras claves a/stroemeria spp; deroceras spp; limax spp; arionidae; limacidae. summary slugs are an important pest due to the wide range 01 crops that they are able to attack. lately, they have been registe red as an important pest in alstroemeria crop, where they leed with the tender buds arthe plant base, avoiding new productive stems development and causing yield decreases. due to the lack 01 knowledge about those molluscs and the high soil moisture and low light conditions into alstroemeria crop that enhance slugs development as a pest, this research was done. this work that was carried out in jardines de colombia ltda (madrid-cundinamarca) under laboratory and comercial greeenhouse conditions includes taxonomic determination and lile cycle study 01the predominant slug group. also, lour other groups that are present in the same crop were taxonomically determined. results show that egg has an incubation time 01 17.17 days under laboratory and 21.7 days under greenhouse conditions. slug lile cycle has a 124.5 and 123.9 days duration, respectively. samples 01 each slug group sended to specialists, be long to limacidae and arionidae lamilies, and deroceras and limax genera were present in limacidae lamily. genera in arionidae lamily weren't determined. keywords a/stroemeria spp; deroceras spp; limax spp; arionidae; limacidae. 53 introduccion desde la decada 1960-1970, la producción de flores se ha constituido en uno de los principales cultivos de exportación en la economía colombiana. en 1992, el valor total de las exportaciones de flores fué de 349 millones de dólares, siendo los estados unidos y la c.e.e. los principales mercados consumidores. dentro de los diversos tipos de flores exportadas, la alstroemeria ha adquirido importancia ascendente desde mediados de los ochenta, por lo cual se hace necesario realizar investigaciones que conduzcan a un mayor conocimiento de todos los factores que afectan su producción. dentro de tales factores, la sanidad juega un papel importante debido a los recursos que se deben invertir para lograr que el producto final cumpla con las normas fitosanitarias exigidas por los paises importadores. en los ultimos años, se ha registrado la aparición económicamente importante de plagas de babosas en cultivos de alstroemeria de la zona de madrid cundinamarca. debido a la falta de conocimiento sobre estas especies de moluscos fué indispensable iniciar estudios básicos de determinación taxonómica de especies, ciclo de vida y comportamiento, con el fin de diseñar estrategias apropiadas para su manejo y, así, evitar que se constituyan en una plaga limitante para este cultivo en el futuro. revision de literatura el phyllum mollusca, después de los atrópodos, es uno de los grupos mas importantes dentro de los invertebrados, debido a la abundancia de especies dentro de él. la adaptación de los moluscos a diferentes ambientes hace posible encontrar formas terrestres, marinas y de agua dulce, las cuales incluyen almejas, ostras, calamares, pulpos,caracoles y babosas (barnes, 1989). la determinación taxonómica de las babosas se centra, principalmente en el uso de claves taxonómicas que utilizan características internas y externas, fundamentalmente la forma de la genitalia. estas claves pueden ser específicas para un área determinada, como en el caso de las claves británicas y de honduras (caballero et al., 1991). dentro de las especies de babosas registradas en colombia, se encuentran deroceras reticu/atum (muller), llamada babosa gris pequeña, limax margina tus (muller) o. babosa rayada y milax 54 gagates(draparnaud), llamada babosa gris (ica, 1982). existen dos tipos de estimadores de la densidad poblacional de las babosas: estimadores de densidad poblacional absoluta que se refieren al número de individuos por unidad de área o de volumen del medio y estimadores de densidad poblacional relativa, referidos a número de individuos por unidad de esfuerzo (trampas, cebos etc.); el uso de uno u otro depende de los objetivos que se persigan. se puede estimar la densidad poblacional en forma absoluta por conteo directo. de individuos por métodos de extracción de muestras de suelo y por marcaje, mientras que la densidad poblacional se puede estimar en forma relativa mediante la evaluación del daño al cultivo, cebos alimenticios, cebos envenenados, plantas indicadoras, trampas pasivas, trampas con cebos envenenados etc. (andrews, 1985; rusell,1989). los indicadores de densidad poblacional relativa son, probablemente, más utilizados, por las ventajas que ofrecen con respectoa los otros, principalmente porque no requieren de gran cantidad de recursos para su aplicación. la duración del ciclo de vida de las babosas es variable según la especie y las condiciones ambientales en las cuales se desarrolle. las poblaciones de babosas presentan individuos en diferentes estados de desarrollo debido a que la cópula y la oviposición se presentan en épocas específicas, cuando las condiciones ambientales son favorables. en un ensayo sobre biología de babosas en nueva zelanda (barker, 1991), se plantearon estados de madurez sexual, teniendo en cuenta características de la glándula hermafrodita y la glándula del albumen. en este trabajo se determinó que el ciclo de vida de d. reticu/atum y a. intermedius es de 4,7 meses y 2,5-3,0 meses, respectivamente. la longevidad observada de d. reticu/atum es de 8-12 meses. sin embargo, se han realizado observaciones las cuales indican que, bajo condiciones de laboratorio, el ciclo de vida de d. reticu/afum puede reducirse de 1 año a 4,5 meses, cuando se incrementa la temperatura de 5 a 18°c (russell, 1989). en un ensayo sobre la dinámica poblacional de la babosa v. p/ebeius en honduras (andrews y lema, 1986), se encontró que cada generación de esta especie requiere, aproximadamente, de 2,5-3,0 meses para madurar. la especie seras/nula plebeia (fisher) tiene un ciclo de vida de 2-5 meses y su longevidad oscila entre 12 y 18 meses (king y saunders, 1984) materiales y metodos el trabajo se llevó a cabo en la empresa jardines de colombia ltda., ubicada en -el municipio de madrid-cundinamarca, dedicada a la producción comercial de alstroemeria para exportación y que se encuentra a una altura de 2554 m.s.n.m. y con temperatura de 14°c. determinación taxonómica la población de babosas presente en el cultivo de alstroemeria fué dividida en cinco grupos teniendo en cuenta características externas, principalmente color. se recolectaron 10 babosas de cada grupo, procurando seleccionar los individuos de mayor tamaño. dichos individuos se ubicaron en frascos 'de vidrio con agua helada, con el fin de causarles la muerte, posteriormente, se conservaron en alcohol etílico al 90%. estas muestras, junto con un listado de características y fotografias a color de cada uno de los grupos, fueron enviadas al instituto smithsoniano en u.s.a. y a la escuela agrícola panamericana en honduras, para su determinación. muestreo de poblaciones el muestreo de poblaciones se realizó con el fin de determinar cuál de los grupos de babosas encontrados en el cultivo de alstroemeria de j.d.c. ltda. presentaba mayor población, y de esta manera, seleccionarlo para hacer el seguimiento de su ciclo de vida. se utilizaron trampas de costal de 0,5x1,om, las cuales fueron sumergidas en una mezcla de agua, cerveza y melaza; esta mezcla constituye el atrayente. posteriormente, dichos costales fueron doblados, colocandose en el medio una tira de plástico negro para evitar la evaporación y mantener la humedad de la trampa. . las trampas se ubicaron en el borde de las camas sobre residuos tiemos de alstroemeria, esparcidos previamente sobre el suelo; se colocaron 4 trampas por cama a intervalos de 12 camas, totalizando 539 trampas en 18,4 ha de cultivo. las trampas eran colocadas en las horas de la tarde y se recolectaban al siguiente dia temprano en la mañana, determinandose el número de babosas capturadas de cada uno de los cinco grupos. seguimiento del ciclo de vida ensayo bajo condiciones de laboratorio este ensayo fué realizado en el laboratorio de j.d.c. ltda. la cual presentó, durante el ensayo, una temperatura promedio de 17°c y humedad relativa del 73%. los huevos fueron obtenidos en cuatro bandejas plásticas, que contenían suelo húmedo en donde se ubicaron 15 babosas de más de 2,5 cm de longitud. la recolección de los huevos se realizó tres veces por semana hasta obtener 200 huevos, los cuales se separaron en grupos de diez y se ubicaron en recipientes de icopor que contenían suelo húmedo. las observaciones de los huevos se realizaron tres veces por semana, registrando el tiempo de incubación, el porcentaje de eclosión y los cambios ocurridos durante su desarrollo. el seguimiento de los cambios en longitud de las primeras 30 babosas eclosionadas, se realizó efectuando una primera medición al primer mes y las restantes cada 15 dias. cuando las babosas alcanzaron 1,5 cm de longitud, fueron colocadas en frascos bomboneros plásticos que contenían suelo húmedo, ubicando tres individuos por frasco, con el fin de lograr 1ft oviposición, ya que, a pesar de que la babosa es un organismo hermafrodita, necesita de otro individuo para realizar la fecundación de los huevos. también, se evaluó el porcentaje de mortalidad y el tiempo transcurrido desde la eclosión hasta el inicio de la oviposición. aprovechando el seguimiento del ciclo de vida se anotaron, además, las siguientes características: sitio de oviposición distribución de los huevos profundidad de oviposición ubicación de los individuos durante el día tasa de reproducción (no de huevos ibabosatiempo) 55 ensayo bajo condiciones de invernadero este ensayo se realizó en un invemadero para producción comercial de alstroemería, el cual presentó una temperatura de 21"c y humedad relativa de 61 % y se utilizó una cama de alstroemeria en la cual se diseñaron parcelas de observación de o,5xo,5 m, cada una de las cuales cootenia una planta de alstroemeria. en dichas parcelas se ubicaron los individuos para su observación. la metodología para la toma de datos, tanto con huevos como con babosas, fue similar a la utilizada en el ensayo bajo condiciones de laboratorio. ensayo de nivel de consumo y preferencia alimenticia este ensayo se realizó con el fin de comparar el nivel de consumo de material vegetal por los grupos de babosas estudiados y observar si existía alguna preferencia entre dos variedades de alstroemeria (fiamengo y rosita) previamente selecionadas, por su mayor porcentaje de siembra dentro de la finca y por su diferencia en la textura de las hojas. en una bandeja plástica que contenía suelo húmedo a la cual se le adicionó 5 hojas de cada una de las variedades evaluadas, se colocó un individuo adulto y se utilizaron 4 individuos por grupo de babosas. el consumo se evaluó contando el número de hojas de cada variedad consumidas parcial o totalmente; las observaciones se hicieron 3 veces por semana, reemplazando las hojas en cada lectura. en total se realizaron 10 lecturas. el disel'lo utilizado fué completamente al azar con arreglo factorial 2x3. los datos fueron trabajados mediante analisis de varianza. resultados y discusion determinación taxonómica la determinación taxonómica de los cinco grupos de babosas fué realizada en la escuela agrícola panamericana. dicha determinación llegó hasta el nivel de familia, y en algunos casos, hasta el nivel de género (cuadro 1). 56 cuadro 1. ubicación taxonómica de los grupos de babosas presentes en el cultivo de alstroemeria de jardines de colombia uda. grupo familia genero 1 limacidae deroceras 2 limaciade deroceras 3 limacidae umax 4 arionidae 5 arionidae muestreo de poblaciones el muestreo de poblaciones indicó que el grupo de babosas con mayor población dentro del cultivo de alstroemeria de jdc uda, es el grupo 1 (deroceras spp, figura 1), con un 48% del total de babosas muestreadas, seguido por los grupos 4,3, 5 y2 (figuras 2, 3.4, 5) en orden descendente, por lo cual el grupo 1fué seleccionado para realizar el seguimiento del ciclo de vida (figura 6). figura 1. individuos de babosas grupo 1, deroceras spp figura 2. individuos de babosas grupo 4, arionidae figura 3. individuos de babosas grupo 3, limax spp figura 5. individuos de babosas grupo 2, deroceras spp universnad n'\ .•i..).~al de ~o~oms.a instituto de ciencias naturate.j 50 grupos ogrupo 1 agrupo 4 ogrupo 3 b:slgrupo5 i8ligrupo 2 40 ~ ui o id:¡30 1&1 q.,. 20 10 figura 8. huevo de la babosa deroceras spp (grupo 1) afectado por 4 colonias de hongo 57 seguimiento del ciclo de vida ensayo bajo condiciones de laboratorio durante el proceso de incubación del huevo, se presentaron algunos cambios, los cuales lueron utilizados en el presente trabajo para definir etapas de desarrollo del huevo (figura?). dichas etapas son: etapa de huevo transparente: huevo recién ovipositado de apariencia translucida. etapa de huevo centro blanco: el embrión se hace visible, como un punto blanco en el centro del huevo. etapa de huevo blanco: el embrión crece, ocupando más del 50% del huevo. etapa de huevo rosado : ultima etapa en el desarrollo del huevo en la cual éste toma una pariencisa rosácea. el cuadro 2 muestra la duración de cada una de las etapas de desarrollo del huevo en laboratorio. cuadro 2. duración de las etapas de desarrollo del huevo de deroceras spp( grupo 1), bajo condiciones de laboratorio. etapa duración promedio (días)' rango (días) transparente 10,46 7 -17 centro blanco 4,38 2-9 blanco 8,15 5 12 rosado 3,00 0-9 t.lncubación 17,30 12 21 * promedio de 140 observaciones. la mortalidad de huevos fué considerablemente alta (33.5%) y este hecho se debió a dos factores: un 30% fué causada por un hongo no identificado, el cual cubre lentamente el huevo con su micelio blanco, impidiendo que continúe su normal desarrollo. se realizaron algunos aislamientos en medio de cultivo pda, presentandose crecimiento micelial de los hongos tríchoderma sp, botrytís cínerea, alternariasp, epícoccumsp, pem"c!7/íum 58 sp, y fusariumsp; sin embargo, es probable que el agente causal de la mortalidad de los huevos sea el hongo del genero fusarium, ya que éste ha sido reportado como agente patógeno de huevos de babosa (barker, 1991). . el 3,5% de mortalidad restante fué causada por factores desconocidos, los cuales hacen que el huevo tome una apariencia opaca e interrumpa su desarrollo. en cuanto a las observaciones del crecimiento de las babosas, éstas fueron realizadas utilizando 27 individuos, ya que la mortalidad que se presentó fué del 10%. este porcentaje es atribuible a la susceptibilidad de las babosas a ser manipuladas, principalmente en las primeras semanas de desarrollo. el crecimiento de las babosas se estudió mediante análisis de regresión entre las variables: tiempo de desarrollo (en semanas) y longitud de las babosas (en mm.). la ecuación de regresión obtenida indica que las babosas incrementaron su longitud en 1,84 mm por semana, durante las primeras 17 semanas de desarrollo. este comportamiento se observa en la figura 9. las babosas alcanzaron su madurez sexual (inicio de oviposición) cuando tenían en promedio 28,7 mm; el tiempo transcurrido desde la eclosión fué en promedio de 15,3 semanas. en total el ciclo de vida de las babosas, bajo condiciones de laboratorio, tuvo una duración promedia de 4.15 meses. algunas observaciones adicionales, realizadas en el laboratorio con 500 huevos, indicaron que las babosas colocan sus huevos en diferentes lugares, encontrandose que el 88,8% de éstos fueron colocados en el suelo a una profundidad menor de 1 cm. también, se detenminó que los huevos fueron colocados en un 99,4% en grupos, con un promedio de 8,7 huevos por grupo. los huevos presentan fonma ovalada, con un diámetro máximo promedio de 2,0· mm y un diámetro mínimo promedio de 1,8mm. adicionalmente, se realizó el seguimiento a 32 babosas durante 1 mes, para observar el comportamiento de oviposición, encontrándose que cada babosa coloca en promedio 7.14 huevos por semana. 30 25 -:e 20 e._. -g 15 ::: iels 10 ..j 5 o 5 10 15 20 semanas post-eclosión --invernadero -* laboratorio figura 9. comportamiento del crecimiento de oeroceras sp. en laboratorio e invernadero .ensayo bajo condiciones de invernadero en este ensayo no fué posible realizar observaciones del estado de huevo, debido a la elevada mortalidad que se presentó, causada en un 49,33 % por el hongo y en un 30% por los otros factores, aspectos ya mencionados. el incremento en ambas causas de mortalidad, respecto a los obtenidos en las fases de laboratorio, pudo deberse a cambios bruscos de temperatura y humedad relativa que se presentaron durante el ensayo, los cuales afectaron los huevos que no se encontraban en su condicion natural debajo de la superficie del suelo. el porcentaje de mortalidad de las babosas bajo invernadero fué de 36,6%, siendo mayor al presentado en laboratorio, probablemente debido a los bruscos cambios ambientales que se presentaron durante el transcurso del ensayo, los cuales no se presentaron en el laboratorio. la ecuación de regresión utilizada para evaluar el crecimiento, indicó que las babosas incrementaron su longitud en 1,83 mm por semana, entre las semanas 4 y 17 de desarrollo, siendo similar al crecimiento en laboratorio (figura 9). la oviposición se inició cuando las babosas . alcanzaron en promedio 26,6 mm de longitud. el tiempo transcurrido desde la eclosión fué en promedio de 14,6 semanas; estos datos son menores a los obtenidos en el laboratorio, posiblemente porque las babosas que sobrevivieron en invernadero se adaptaron en mejor forma, debido a que estas condiciones son similares a su ambiente natural y, por consiguiente, su desarrollo fué más normal y rápido que en el ensayo de laboratorio. el ciclo de vida de las babosas bajo condiciones de invernadero fué en promedio de 4,13 meses, teniendo en cuenta los datos de incubación del huevo obtenidos con solo 40 observaciones; sin embargo, cuando se compara este dato con la duración del ciclo de vida de bajo condiciones de laboratorio se observa que son similares, indicando que este dato no es del todo errado (cuadro 3). cuadro 3. ciclo de vida de oeroceras sp. bajo condiciones de laboratorio e invernadero. laboratorio invernadero t. incubación" % eclosión" eclosión-oviposición" % mortalidad babosas 17,17 66,55 107,59 10,00 21,70 20,66 102,20 36,60 ciclo de vida" 123,90 124,50 • dias 59 ensayo de nivel de consumo y preferencia alimenticia en este ensayo, sólo, se evaluaron tres grupos de babosas, ya que los otros dos no se pudieron evaluar, uno por falta de material y el otro porque las babosas cuando se transladaban al laboratorio, presentaban una mortalidad muy alta. se observaron diferencias significativas entre las variedades de alstroemeria evaluadas, pues la variedad flamengo es consumida en mayor cantidad que la variedad rosita, planteandose la posibilidad de que exista alguna característica morfológica o de composición de las plantas de la variedad flamengo que inducen a dicha preferencia. en cuanto al nivel de consumo de los grupos de babosas, el grupo 3 (limaxsp) presentó el mayor nivel de consumo, seguido por el grupo 2 (deroceras spp) y el grupo 1 (deroceras spp). respecto a la interacción, no se presentaron diferencias significativas, es decir, que no se evidenció preferencia de un grupo específico de babosas por una variedad específica de alstroemeria. conclusiones y recomendaciones los cinco grupos de babosas presentes en el cultivo de alstroemeria de jardines de colombia ltda. pertenecen a las familias limacidae y arionidae, encontrandose los géneros deroceras y limax en la familia limacidae. el grupo de babosas con mayor población dentro del cultivo de alstroemeria de la empresa jardines de colombia ltda. es el grupo 1, correspondiente a la especie deroceras spp. los huevos de la babosa deroceras spp. presentan cuatro etapas de desarrollo, definidas en este trabajo, por los cambios que sufren los mismos durante su incubación. el porcentaje de mortalidad, tanto de huevos, como de babosas derocerasspp., fué mayor bajo condiciones de invernadero, atribuible esto bruscos cambios ambientales. el tiempo de incubación de los huevos de deroceras spp, bajo condiciones de 60 laboratorio, fué en promedio de 17,17 dias y de 21,7 dias en invernadero. el hongo encontrado afectando los huevos de deroceras spp., fué la principal causa de mortalidad, tanto bajo condiciones de laboratorio, como de invernadero. el crecimiento de la babosa deroceras spp. bajo condiciones de laboratorio fué similar al crecimiento bajo condiciones de invernadero, siendo éste de 1,84 mm y 1,83 mm! semana, respectivamente. la duración del ciclo de vida de la babosa deroceras sp., bajo condiciones de laboratorio fué en promedio de 124 dias, siendo similar a la duración del ciclo bajo condiciones ·de invernadero. en el ensayo sobre nivel de consumo y preferencia alimenticia, la variedad flamengo fué preferida por los tres grupos de babosas evaluados y el grupo 3 (limaxsp.) presentó el mayor nivel de consumo. se recomienda continuar con las investigaciones sobre babosas en áreas, como umbrales, monitoreo, taxonomía, control biológico, ya que es importante conocer más a fondo estos organismos, que en un momento dado, se pueden convertir en plaga principal en la agricultura colombiana. literatura citada 1. andrews, keith. 1985. técnicas de muestreo para la determinación de la densidad poblacional y actividad de las babosas veronicellidos. ceiba. vol. 28 (2) pp 209-228. 2. andrews, k y lema, f. 1986. dinámica poblacional de la babosa vaginu/us p/ebeius (stylomatophora: veronicellidae) en lotes de maiz-frijol en relevo. turrialba. vol. 36 (2) pp 77-80. 3. barker, g. 1991. biology of slugs (agriolimacidae and arionidae) in new zealand contry hill pastures. oecología. vol. 85 pp 581-595. 4. barnes, r. 1989. zoología de los invertebrados. interamericana. mexico d.f. pp 369-505. 5. borges, a y raw, f. 1971. biología del suelo. omega. barcelona, españa. pp 481-503. 6. caballero, 1991. babosas de honduras. ceiba. vol. 32 (2) pp 123-126. 7. instituto colombiano agropecuario. 1982. manual de asistencia técnica # 28. división de comunicación ica. bogotá. p 201. 8. king, a y saunders, j. 1984. las plagas invertebradas de cultivos anuales alimenticios en américa central. turrialba. administración de desarrollo extranjero. costa rica. pp 147149. 9. russell, gordon. 1989. manegementand control 01invertebrate crop pest. hampshire. intercept limited, gran bretaña. pp 243-149. 61 agronomía colombiana. 1989. volumen v1: págs. 42·44 estudio cariológico de ouercus humbo/dtti bonpl.! cecilia alvarado de coral2 y bertha coba de gutierrez3 resumen. se comprobó que la especie del roble ouercus humboldtii bonpl. tiene 2 n= 24 cromosomas, al igual que la mayoría de las especies estudiadas de ouercus. utilizando pretratamiento y tinción con orceina lactopropiónica fue posible obtener el cariotipo e ideograma. palabras claves: roble, quercus humboldtii bonpl., cromosomas, cariología. caryological study of ouercus humboldtii bonpl. abstract. using lactopropionic orceine for a previus tintion we obtained the caryotype and ideogram of quercus humboldtii bonpl. and we observed that it has 2 n = 24 chromosomes as most studied species of quercus do. introduccion las especies de roble (ouercus sp.) son valiosas por su madera, su alto contenido de tanino y por sus frutos que son utilizados como alimento para algunos mam (feros silvestres. el roble ouercus humboldtii bonpl. es un árbol que crece entre 10 a 15 m y en ocasiones hasta 20 a 25 m (vega, 1964; (lozano y torres, 1974). se encuentra distribuido en altitudes entre 1.300 a 3.000 m o 1 contribución especial del departamento de biología universidad nacional de colombia, bogotá. recibido para publicación el 8 de marzo de 1989. 2 profesora asistente. facultad de ciencias, departamento de biología. universidad nacional de colombia, bogotá. 3 laboratorista de investigación. facultad de ciencias, departamento de biolog ía universidad nacional de colombia, bogotá. 42 más, que corresponden en su mayoría a la región andina colombiana (schaufelberger, 1955). los estudios citogenéticos del género quercus (fagaceae) demuestran que el número cromosómico de la mayoría de las especies es de 2 n= 24 (darlington y wylie, 1961; stebbins, 1967). el objetivo de este trabajo fue determinar el númer de cromosomas de ouercus hum.boldtii bonpl. y la morfología de cada uno de sus pares, elaborar el cariotipo e ideoqrama de esta especie, utilizando la metodología establecida por coral y gutiérrez (1987). materiales y metodos semillas de roble fueron puestas a germinar en invernadero, para obtener plántulas. cuando éstas tuvieron dos años de edad, se comenzaron a procesar los meristemos radicales. las raíces se tomaron de las plántulas entre las 13:0-0 13:30 h en días soleados. para lograr la separación de los cromosomas y visualizar el centrómero se usaron dos pretratam ientos: (a) 8-hidroxiquinolina. se sumergieron las raíces en una solución 0,002 molar de 8hidroxiquinolina durante 1 a 1:30 horas a temperatura ambiente. (b) paradiclorobenceno. se colocaron las ra íces por 1:00 a 1:30 horas en solución saturada de paradiclorobenceno a temperatura ambiente. luego, las ra íces fueron colocadas en hci, 1 n durante 10 a 15 minutos y lavadas con agua destilada; para proceder a la tinción con orceína lactopropiónica. después de un ligero calentamiento con el colorante, se realizó el aplastamiento. seleccionadas las preparaciones se tomaron microfotografías. ~ .. ... fillura 1. cariotipo en meristemos de roble quercus humboldtii bonpl., 2 3 7 8 9 fillura 2. ideograma de la figura 1 resultados se comprobó que üuercus humboldtii bonpl. tiene 2 n= 24 cromosomas (figura 1), al igual que la mayoría de las especies de ouercus, citadas por darlinqton y wylie (1961); stebbins (1967). las mejores preparaciones fueron obtenidas aplicando el petratamiento con parad iclorobenceno. en el ideograma (figura 2) se observa un sólo l ., 4 6 i 10 ti 12 par de cromosomas metacéntricos (no. 1; dos pares de cromosomas acrocéntircos (nos. 4 y 7); los demás pares de cromosomas (nos. 2, 3, 5, 6, 8, 9,10,11 y 12) son submetacéntricos. de acuerdo con el tamaño de los cromosomas, éstos se pueden agrupar en dos series: serie 1, cromosomas relativamente grandes (pares: 1, 2, 3, 4, 5, 6) y serie 2, cromosomas pequeños (pares 7, 8, 9,10,11 y 12) (figura 2). 43 literatura citada 1. coral c. y b. de gutiérrez. 1987. determinación de una metodología a nivel citogenético aplicada a brugmansia sanguínea. agronomía colombiana. vol. iv: 19-22 pp, 2. darlington. c.d. y a.p. wylie. 1961. chromosorne atlas of flowering plants. p. 181. 3. lozano. g. y j. torres. 1974. aspectos generales sobre la distribución sistemática. fisiológica y clasificación ecológica de los bosques de robles (quercus) en colombia. ecología tropical. vol. 1 (2). pp. 45-79. 44 4. schaufelberger. p. 1955. el factor de lang y su apl icación en colombia. bolet ín informativo. cent. nal. inv. de café. fed. nal. de caf. chinchiná. colombia 6(65): 160-169. 5. stebbins. g.l jr. 1967. variation and evolution in plants. columbia university press new york and london. sixth printing. p. 61-66. 6. vega. c. l.. 1964. estudio preliminar de los bosques de roble quercus humboldtti bonpl. fe "la sierra" bovacá, u. distrital francisco josé de caldas. pp. 1-72. agronomía 24-2i.indd resumen: con el objeto de aumentar la vida útil de la mora de castilla en poscosecha, se colocaron frutos en el grado de madurez (gm) 3 y 5, según icontec (instituto colombiano de normas técnicas y certificación), en atmósferas modificadas activas con concentraciones de gases de 25% co 2 , 5% o 2 , 70% n 2 y 20% co 2 , 10% o 2 , 70% n 2 , empleando empaques de polietileno de baja densidad (pebd) y polipropileno (pp), calibre 2 (0,035 mm). la temperatura de almacenamiento fue 4 ºc, la humedad relativa varió entre 90% y 95% y el tiempo de almacenamiento fue 16 d. los empaques con atmósferas modificadas activas disminuyeron las tasas respiratorias y las pérdidas de peso de los frutos, comparados con los almacenados sin atmósfera modificada y sin película plástica. el ph, los sólidos solubles totales y la relación de madurez aumentaron progresivamente en los frutos con los días de almacenamiento, mientras que la acidez titulable disminuyó. los frutos en el gm 5 mantuvieron las características organolépticas (sabor) hasta los 6 d de almacenamiento, cuando se almacenaron en empaque de pebd y una atmósfera modificada activa con concentración de gases de 20% co 2 , 10% o 2 y 70% n 2 ; el mismo comportamiento benéfico se observó con los frutos que se almacenaron en el gm 3, película de pp y una atmósfera modificada activa de 25% de co 2 , 5% de o 2 y 70% de n 2 . los resultados indican que los empaques con atmósferas modificadas activas disminuyen los procesos de la maduración del fruto de la mora. palabras claves adicionales: grado de madurez, respiración, pérdida de peso, polietileno, polipropileno abstract: with the purpose of increasing the shelflife of andean blackberry at postharvest, fruits at the maturity grades 3 and 5 (after icontec) were placed in active modified atmosphere conditions with gas concentrations of 25% co 2 , 5% o 2 , 70% n 2 and 20% co 2 , 10% o 2 , 70% n 2 using packages of polyethylene of low density (ldpe) and polypropylene (pp), caliber 2 (0,0350 mm). the storage temperature was 4 ºc with relative humidity ranged between 90% and 95%, and the time of storage was 16 d. packaging in modified atmospheres decreased respiration rates and weight losses compared to fruits stored without modified atmospheres packaging. the ph, total soluble solids, and relation of maturity increased progressively in fruits during storage time, whereas titratable acidity decreased. fruits at maturity grade 5 supported the quality characteristics up to 6 d of storage when they were wrapped in ldpe packages and subjected to active modified atmospheres with gas concentrations of 20% co 2 , 10% o 2 , and 70% n 2 ; the same beneficial behavior was observed on the fruits of maturity stage 3 in pp and active modified atmospheres with gas concentrations of 25% co 2 , 5% o 2 , and 70% n 2 . the results indicate that packaging in active modified atmosphere conditions diminish ripening processes in blackberry fruit. additional key words: maturity grade, respiration, weight loss, polyethylene, polypropylene almacenamiento refrigerado de frutos de mora de castilla (rubus glaucus benth.) en empaques con atmósfera modificada* refrigerated storage of mora de castilla (rubus glaucus benth.) fruits in modified atmosphere packaging ángel dayron sora1, gerhard fischer2 y rafael flórez3 fecha de recepción: 30 de enero de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 * investigación dentro del proyecto “desarrollo de tecnologías de cosecha y poscosecha en mora, mango común, lulo, pitahaya y uchuva”, convenio servicio nacional de aprendizaje (sena), centro de investigaciones y desarrollo tecnológico de la industria de alimentos (cial) y facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: adsorare74@yahoo.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gerfischer@gmail.com 3 docente, servicio nacional de aprendizaje (sena), centro multisectorial de mosquera (colombia). e-mail: raflorez@sena.edu.co agronomía colombiana 24(2): 306-316, 2006 fisiología y tecnología poscosecha sora et al.: almacenamiento refrigerado de frutos... 3072006 introducción del género rubus, en colombia se cultiva comercialmente la especie rubus glaucus o mora de castilla. dentro de las moras cultivadas existen variedades e híbridos con y sin espinas; no obstante, el uso de híbridos es muy limitado ya que todavía no han llenado las expectativas productivas y económicas de los cultivadores. así mismo, dentro de esta clasificación se diferencian comercialmente variedades e híbridos dulces –con un contenido de sólidos solubles superior o igual a 12 ºbrix– y no dulces –con un contenido de sólidos solubles inferior a 12 ºbrix (cci, 1999). para los cultivos comerciales de mora de castilla, se obtienen los mejores resultados en altitudes entre 1.800 y 2.600 msnm, que se clasifican como zonas de clima frío moderado, con temperaturas promedios entre 12 y 18 ºc. la mora se adapta a una amplia gama de suelos, siempre y cuando estén provistos de buen drenaje; sin embargo, la disponibilidad de agua debe ser suficiente, al igual que el contenido de materia orgánica y arcilla. el cultivo se desarrolla mejor en terrenos ligeramente ácidos, con un ph entre 5,2 y 6,7, considerándose el más apropiado aquél cercano a 5,7 (cci, 2001 y 1999). en colombia, la mora se cultiva principalmente en la zona andina y las estribaciones de la cordillera occidental: departamentos de nariño, cauca, huila, tolima, valle del cauca, caldas, quindío, risaralda, antioquia, cundinamarca, santanderes y algunos sectores del meta (franco et al., 1996). la mora, al igual que otros frutales de clima frío moderado, es un cultivo importante para lo agricultores de zonas frías por su capacidad de producir ingresos, ser fuente de empleo rural y constituirse en una alternativa agrícola rentable frente a otros cultivos. sin embargo, es notable la necesidad de desarrollar productos y procesos tecnológicos, tanto en la producción como, de manera muy especial, en el manejo poscosecha (garcía, 2001). la cosecha es una de las partes más delicadas del cultivo, por la maduración no uniforme de las frutas y la presencia de espinas en la planta, lo que exige gran cuidado del cosechador. la mora es un fruto no climatérico (franco et al., 1996). la vida útil de la mora es muy corta, de sólo 3 a 5 d, razón por la cual la cosecha y el manejo poscosecha deben ser muy cuidadosos y eficientes. las pérdidas son muy altas, alrededor de 60% y 70%, cuando el manejo no se hace adecuadamente. la fruta se debe almacenar, según recomendación de la federación nacional de cafeteros, entre 0 y 1 ºc, con humedad relativa (hr) de 90% a 95% y por un periodo de 4 d, para evitar la deshidratación de los frutos y ofrecer un producto de calidad (galvis, 1995). la vida en poscosecha se puede extender con el uso de atmósferas modificadas, y los frutos son capaces de resistir concentraciones de co 2 tan altas como 10% a 30% (snowdon, 1990). las bajas concentraciones de o 2 generalmente reducen las tasas de respiración y de producción de etileno; también, las altas concentraciones de co 2 disminuyen el proceso de maduración, probablemente porque el co 2 actúa como un inhibidor competitivo del etileno (yahia, 1997). kader (2002) resalta el uso de las atmósferas modificadas como un complemento al manejo de las temperaturas bajas, retardando la senescencia (maduración) del producto con sus cambios bioquímicos y fisiológicos asociados y afectando, no sólo la respiración y la producción de etileno, sino también su ablandamiento y sus cambios composicionales. además, estas atmósferas disminuyen la incidencia de patógenos como, por ejemplo, la botrytis (kays, 2004). la atmósfera de conservación está dada por la interacción entre la tasa respiratoria del fruto y las propiedades de la película empleada, según la permeabilidad y selectividad de cada compuesto gaseoso (parry, 1993). su fundamento físico es la permeabilidad y selectividad del polímero con respecto a los gases. entre los materiales empleados en la actualidad para crear una modificación en la atmósfera de conservación están las películas poliméricas permeables (kader, 2002) y, dentro de este grupo, las más empleadas son las de polietileno de baja densidad (pebd), por su fácil producción y bajo costo. le siguen las películas de polietileno de alta densidad (pead), polipropileno (pp), cloruro de polivinilo (pvc) y poliestireno (ps) (carreño y clavijo, 1995). las películas empleadas para el almacenamiento de frutos tropicales bajo atmósfera modificada se caracterizan por tener una permeabilidad relativamente alta a los gases y al vapor de agua (yahia y rivera, 1992). en lo referente a las temperaturas bajas, éstas sirven para minimizar la actividad metabólica del fruto e inhiben las podredumbres fungosas, causa primaria de la pérdida de frutos blandos (snowdon, 1990). 308 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana el objetivo de este estudio fue evaluar la utilidad de dos películas de plástico en la conservación de la calidad de frutos de mora de castilla, cosechados en dos estados de madurez, inyectando a los empaques dos tipos de atmósfera y almacenándolos bajo condiciones de refrigeración. materiales y métodos material vegetal los frutos fueron recolectados de un cultivo comercial de mora que contaba con plantas de dos años y medio de transplantadas al campo, ubicado en colombia, departamento de cundinamarca, municipio de silvania, vereda la primavera, finca la esperanza (4°28’ norte y 74°17’ oeste, 1.600 msnm, 19,5 ºc promedio anual, 1.500 mm precipitación promedio anual, 80% hr promedio). análisis fisicoquímicos y organolépticos se realizaron en el laboratorio de control de calidad del instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta) y los fisiológicos en el laboratorio de cromatografía gaseosa y líquida de alta resolución del departamento de química de la universidad nacional de colombia, en bogotá. los análisis fisicoquímicos y fisiológicos se efectuaron cada 48 h, desde el inicio del almacenamiento hasta el final, y los análisis organolépticos a los 6 d de almacenados los productos. caracterización fisicoquímica se utilizó: para la pérdida de peso (%pp), una balanza de precisión (sartorius lp 420p); para el ph, un potenciómetro (metrohm sa ch-9101 herisau); para la acidez total titulable (att), la titulación con na(oh) 0,1 n; para los sólidos solubles totales (sst), un refractómetro (euromex holland 0~32) y para el cálculo de la relación de madurez, la fórmula sst/att. intensidad respiratoria para la medición de la intensidad respiratoria (ir) se empleó el método de atmósfera confinada (kader, 2002), usando un cromatógrafo hewlett packard 5890 con las siguientes características: columna capilar supel-q plot (pq1324-03) de 30 m x 0,53 mm, fase estacionaria carbosieve s-ii, temperatura del inyector 230 ºc, temperatura de la columna 35 ºc, temperatura del detector 250 ºc y como gas de arrastre, helio a presión de 1 psi. el método consistió en dejar 100 a 120 g de frutos de mora durante 60 min dentro de una cámara de respiración cerrada; se conectó en uno de los extremos una bomba de flujo constante con el fin de inyectar aire y en el otro extremo se colocó una solución de koh. posteriormente, se hizo un barrido por 5 min. una vez efectuado el barrido de captura del co 2, se cerró la cámara de respiración herméticamente y se dejó por espacio de 60 min; todo el proceso se realizó dentro de la cámara de refrigeración. luego se trasladaron las cámaras de respiración refrigeradas (4-5 ºc) al cromatógrafo de gases y, por medio de una jeringa, se extrajo 1 cm3 del aire contenido en la cámara y se inyectó en el cromatógrafo de gases. el cromatograma indicó la cantidad de co 2 presente en la muestra inyectada. con base en lo anterior, se calculó el co 2 producido por los frutos y se expresó el resultado como los miligramos de co 2 producidos por un kilogramo de fruta en una hora (mg· kg-1· h-1 de co 2 ) mediante la aplicación de la ecuación de la ley de los gases ideales: p· v = n· r· t donde p, presión, expresada en atmósferas (atm); v, volumen, expresado en litros (l); n, número de moles; r, constante universal de los gases y t, temperatura, expresada en grados kelvin (ºk). grado de madurez se definieron los grados de madurez (gm) 3, con frutos de color rojo, y 5, de color rojo intenso con algunas drupas de color morado, basados en la norma técnica colombiana para frutos mora de castilla del icontec, ntc 1406 (instituto de normas técnicas y certificación, 1997). polímeros y atmósferas modificadas las atmósferas modificadas activas fueron preparadas y certificadas por una compañía especializada en preparación de gases. los empaques con atmósfera modificada contenían las siguientes concentraciones de gases: a) 25% de co 2 , 5% de o 2 y 70% n 2 (am 25-5-70) y b) 20% de co 2 , 10% de o 2 y 70% n 2 (am 20-10-70). los polímeros empleados y sus características de permeabilidad a los gases se describen en la tabla 1. para el proceso de empaque en las bolsas de pp calibre 2 y pebd calibre 2 se utilizó una cámara de empaque de alimentos, donde se aplicó un vacío de 90% y se inyectaron las atmósferas modificadas activas a los diferentes tratamientos. sora et al.: almacenamiento refrigerado de frutos... 3092006 te al azar, en el que se evaluaron los 10 tratamientos, incluyendo los testigos absolutos. el segundo diseño se ejecutó con la metodología de bloques completamente al azar con arreglo factorial 2 x 2 x 2, en el que se analizaron 8 tratamientos sin los testigos absolutos. los factores que se evaluaron fueron dos grados de madurez, dos atmósferas modificadas activas y dos polímetros de empaque. todos los datos se procesaron con ayuda del paquete estadístico sas versión 9. resultados y discusión intensidad respiratoria la respiración es el proceso central en células vivas que media la liberación de energía, a través del desdoblamiento de compuestos carbónicos y la formación de esqueletos carbónicos necesarios para las reacciones de mantenimiento y sintéticas después de la cosecha (kays, 2004). los frutos de mora presentaron un descenso de la tasa respiratoria en todos los tratamientos, más acentuado hasta el día 6 del almacenamiento (figura 1). estos resultados coinciden con lo reportado por yahia (1997), que señala que bajas concentraciones de oxígeno reducen generalmente las tasas de respiración. dado que el o 2 es una de las moléculas más importantes requeridas para el proceso de respiración, sus bajas concentraciones en los empaques con atmósfera modificada indican la reducción de la respiración en estos frutos (kays, 2004). tabla 1. características físicas de los polímeros empleados en el almacenamiento refrigerado de los frutos de mora de castilla, bajo atmósfera modificada activa. polímero o 2 (cm3·m-2·d-1)* co 2 (cm3·m-2·d-1) n 2 (cm3·m-2·d-1) vapor de h 2 o (g·m-3·d-1)** pebd 6.400 8.000 43.200 2.880 12 24 pp 1.300 6.400 620 755 8.000 12.000 8 14 * a 23 ˚c, 0% hr y 1 atm. ** a 38 ˚c, 90% hr y 1 atm (sarmiento, 1992; moreno, 1989). pebd, polietileno de baja densidad; pp, polipropileno. almacenamiento el almacenamiento de los frutos se llevó a cabo en una cámara de refrigeración, previamente lavada y desinfectada con hipoclorito de sodio al 1%. la temperatura que se fijó a la cámara fue 4 ºc y la hr varió entre 90% y 95%. dentro de la cámara se instalaron los tratamientos con sus respectivas repeticiones. los tratamientos testigos fueron colocados en bandejas de icopor con capacidad para 250 g de fruta. análisis sensorial el método aplicado fue el análisis cuantitativo descriptivo, ayudado de un test de preferencia con una escala hedónica, en la que el valor de: 0 equivale a sabor a fermento; 1, a sabor muy ácido y con poco sabor característico; 2, a sabor ácido, y 3, a predominio del sabor ácido característico (carpenter et al., 2002; chapman et al., 2001). para la sesión de análisis sensorial se tomaron de cada tratamiento 3 frutos representativos de una muestra de 250 g de fruta. luego, las muestras se nombraron con números aleatorios y se colocaron en platos de plástico desechable para ser entregados a los panelistas para su evaluación, junto con una guía y un formato de evaluación. todos los análisis sensoriales los realizaron 16 panelistas entrenados. tratamientos con los frutos recolectados en dos estados de madurez se establecieron 10 tratamientos, incluidos 2 testigos absolutos –sin empaque, ni atmósfera modificada activa–; cada tratamiento se sometió a 3 repeticiones. como unidad experimental se tomaron 250 g de fruta fresca. la distribución de los tratamientos se presenta en la tabla 2. diseño experimental se emplearon dos diseños experimentales. el primero se realizó con la metodología de bloques completamentabla 2. tratamientos aplicados en el almacenamiento refrigerado de los frutos de mora de castilla, bajo atmósfera modificada activa. tratamiento grado de madurez polímero atmósfera modificada activa (%co 2 -%o 2 -%n 2 ) 1 3 pebd 25-5-70 2 3 pebd 20-10-70 3 3 pp 20-10-70 4 3 pp 25-5-70 5 5 pebd 25-5-70 6 5 pebd 20-10-70 7 5 pp 20-10-70 8 5 pp 25-5-70 9 3 sin empaque ambiente 10 5 sin empaque ambiente pebd, polietileno de baja densidad; pp, polipropileno. 310 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana las tasas respiratorias para el día 2 variaron entre 165,5 mg· kg-1· h-1 de co 2 (gm 3, sin empaque y sin atmósfera modificada activa) y 125,2 mg· kg-1· h-1 de co 2 (gm 3, pebd, am 25-5-70) y para el día 16, entre 46,1 mg· kg-1· h-1 de co 2 (gm 3, sin empaque y sin atmósfera modificada activa) y 3,2 mg· kg-1· h-1 de co 2 (gm 5, pebd, am 20-10-70) (figura 1). sudzuki (1983) encontró tasas respiratorias similares en otra baya, la frambuesa. los tratamientos que mostraron las mayores tasas respiratorias durante los 16 d de almacenamiento (dda) fueron los testigos almacenados sin película plástica ni atmósfera modificada activa. los demás tratamientos, en los que se emplearon películas poliméricas acompañadas de atmósferas modificadas activas, mostraron intensidades respiratorias inferiores a los testigos, lo que valida el efecto positivo de la aplicación de atmósferas modificadas activas en la disminución de la intensidad, comparada con los sistemas convencionales de refrigeración (gallego, 2001; gómez et al., 1997). el comportamiento de las tasas de respiración de los diferentes tratamientos confirma el carácter no climatérico de los frutos de la mora de castilla (parra y hernández, 1997; galvis, 1995; sudzuki, 1983). existieron diferencias significativas (p < 0,05) en el tiempo y el grado de madurez (tabla 3). los frutos almacenados en gm 3 presentaron valores promedios de intensidad respiratoria más altos (53,7 mg· kg-1· h-1 de co 2 ), comparados con los valores de intensidad respiratoria registrados por los frutos almacenados en el gm 5, que fueron 40,2 mg· kg-1· h-1 de co 2 . pérdida de peso todos los tratamientos presentaron una disminución progresiva del porcentaje de pérdida de peso a lo largo de los días del almacenamiento, como consecuencia de la pérdida de agua por transpiración y respiración (wills et al., 1998). probablemente, las películas de plástico empleadas en este estudio actuaron como barrera, disminuyendo figura 1. cambios en la intensidad respiratoria (ir) de los frutos de la mora de castilla cosechados en grado de madurez (gm) 3 y 5, almacenados en refrigeración a 4 ºc y 90-95% hr durante 16 d y empacados en dos polímeros con dos atmósferas modificadas activas. pebd, polietileno de baja densidad; pp, polipropileno; am 20-10-70, atmósfera de 20% de co 2 , 10% de o 2 y 70% n 2 y am 25-5-70, atmósfera de 25% de co 2 , 5% de o 2 y 70% n 2 . la pérdida de agua (kader, 2002), con respecto a los frutos sin empaque. el tratamiento que menos evidenció la pérdida fue el almacenamiento en el gm 3, con película de pebd y am 25-5-70, con un valor de 0,21% de pérdida de peso para el día 2 y 1,39% luego de 16 dda (figura 2). todos los tratamientos mostraron un porcentaje de pérdida de peso menor que los testigos, fluctuando los valores, para el día 16, entre 3,67% (gm 5, pp, am 25-570) y 1,39% (gm 3, pebd, am 25-5-70), en comparación con lo registrado en los testigos para el mismo día 16 con frutos en gm 5, sin empaque ni atmósfera modificada activa, y gm 3, sin empaque ni atmósfera modificada activa, con porcentajes de pérdida de peso de 28,8% y 22,9%, respectivamente. en los tratamientos en los que se emplearon películas plásticas con atmósferas modificadas activas, los porcentajes de pérdida de peso fueron menores (figura 2). sora et al.: almacenamiento refrigerado de frutos... 3112006 esta situación valida el efecto positivo de este tipo de empaque en la disminución del porcentaje de pérdida de peso de los frutos (camargo et al., 2004; bittencourt et al., 2003; botero, 2002; gallego, 2001; gómez et al., 1997; carreño y clavijo, 1995). un comportamiento similar fue reportado por antoniolli et al. (2003) en frutos de diospyros kaki; por camargo et al. (2002) en ficus carica; por castillo (2001) en rubus glaucus y por garcía et al. (1998) en fragaria x ananassa; cuando se almacenaron los frutos en diferentes polímeros, pero sin atmósferas modificadas activas. se presentaron diferencias significativas (p < 0,05) en el tiempo de almacenamiento, grado de madurez y tipo de polímero. también, diferencias altamente significativas (p < 0,01) en atmósferas modificadas y en la interacción atmósfera modificada por tipo de polímero (tabla 3). tabla 3. cuadrados medios del análisis de varianza de los bloques completos al azar con arreglo factorial 2 x 2 x 2 de los frutos de la mora de castilla cosechados en grados de madurez 3 y 5, almacenados en refrigeración a 4 ºc durante 16 d y 90%-95% hr y empacados en dos polímeros con dos atmósferas modificadas activas. fuente de variación variables gl ir % pp % att ph sst rm bloques tiempo 7 13822,060** 2,584* 0,056** 0,069** 0,925** 0,282** a grado de madurez 1 2934,754** 2,790* 6,946** 0,013* 0,007ns 4,837** error (a) (grado de madurez) 7 110,021 0,376 0,0002 0,002 0,072 0,031 b tipo de polímero 1 0,387ns 1,173* 0,103** 0,002ns 0,007ns 0,161** ab grado de madurez x polímero 1 106,937ns 0,212ns 0,0001ns 0,009* 5,580** 0,783** error (b) error (polímero) 14 88,735 0,150 0,001 0,001 0,018 0,001 c atmósfera modificada 1 34,347ns 0,770** 0,099** 0,002ns 0,052ns 0,081** ac grado de madurez x atmósfera modificada 1 19,828ns 0,040ns 0,174** 0,005** 0,003ns 0,162** bc tipo de polímero x atmósfera modificada 1 137,176ns 0,391** 0,017** 0,038** 0,002ns 0,048** error (c) error (atmósfera modificada) 28 40,760 0,023 0,001 0,001 0,031 0,003 ns, *, ** = no significante o significante al p < 0,05 y 0,01, respectivamente. gl, grados de libertad; ir, intensidad respiratoria; pp, pérdida de peso; att, acidez total titulable; sst, sólidos solubles totales; rm, relación de madurez. figura 2. pérdida de peso de los frutos de la mora de castilla cosechados en grado de madurez (gm) 3 y 5, almacenados en refrigeración a 4 ºc y 90-95% hr durante 16 d y empacados en dos polímeros con dos atmósferas modificadas activas. pebd, polietileno de baja densidad; pp, polipropileno; am 20-10-70, atmósfera de 20% de co 2 , 10% de o 2 y 70% n 2 y am 25-5-70, atmósfera de 25% de co 2 , 5% de o 2 y 70% n 2 . los frutos que se almacenaron en gm 5 presentaron mayores porcentajes de pérdida de peso promedio (1,64%), comparados con los frutos que se almacenaron en gm 3, para los que el porcentaje de pérdida promedio registrado fue 1,22% (figura 2). los frutos almacenados en empaques de pp mostraron los mayores porcentajes de pérdida de peso (1,57%), contrastado con los frutos que se almacenaron con pebd, que registraron una pérdida de peso promedio de 1,30% (figura 2). los frutos que se sometieron a am 20-10-70 , presentaron valores de pérdida de peso promedio más elevados (1,54%), respecto a los registrados en am 25-5-70, con un valor de 1,32% (figura 2). 312 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana ph todos los tratamientos presentaron un aumento progresivo de los valores de ph con el tiempo de almacenamiento (figura 3), lo que coincide con resultados de botero (2002), castillo (2001), gallego (2001), carmona et al. (1996), giraldo et al. (1996), carreño y clavijo (1995), galvis (1995) y acero y aparicio (1989). este aumento del ph, que coincide con una reducción de la acidez (figura 4), lo reporta kader (1986) para varios productos vegetales almacenados en una atmósfera enriquecida con co 2 ; sin embargo, este autor señala que no se sabe cuál es la razón de estos cambios: si el incremento del ph es una consecuencia del efecto del co 2 sobre el metabolismo normal o si se trata de una reacción directa del tejido del vegetal para contrarrestar el efecto acidificante del co 2 . acidez total titulable la acidez total titulable (att) mostró un comportamiento de disminución progresiva de los valores al aumentar los días de almacenamiento, inverso al del ph (figura 3), lo que coincide con observaciones de camargo et al. (2002, 2003 y 2004), botero (2002), castillo (2001), gallego (2001), carmona et al. (1996), giraldo et al. (1996) y acero y aparicio (1989). todos los tratamientos presentaron valores de acidez menores que los registrados por los testigos (figura 3 y tabla 3), que para el día 2 de almacenamiento registraron 3,66% (gm 3, sin empaque y sin atmósfera modificada) y 3,32% (gm 5, sin empaque y sin atmósfera modificada) y llegaron el día 16 a 3,47% (gm 3, sin empaque y sin atmósfera modificada) y 3,09% (gm 5, sin empaque y sin atmósfera modificada); lo que coincide con los resultados de carreño y clavijo (1995). también galvis et al. (2005) encontraron una disminución mayor del ácido cítrico en mango (el ácido orgánico de mayor proporción en esta especie) sin empaque, comparado con el fruto almacenado en atmósfera modificada, lo que atribuyeron a una probable actividad mayor de la citrato dehidrogenasa. además, yahia (1997) verificó que las concentraciones altas de co 2 inhiben la maduración del fruto –con un menor uso de los ácidos orgánicos–, posiblemente porque el co 2 actúa como un inhibidor competitivo del etileno. la mayor disminución de la att en las moras cosechadas en gm 3 –que presentaron el contenido más alto de ácidos orgánicos, en especial, las empleadas en los dos testigos– se debe probablemente a un uso mayor de estos compuestos como sustrato de respiración (kays, 2004). se presentaron diferencias altamente significativas (p < 0,01) en el tiempo de almacenamiento, el grado de madurez, el tipo de polímero, la atmósfera mofigura 3. cambios en la acidez total titulable de los frutos de la mora de castilla cosechados en grado de madurez (gm) 3 y 5, almacenados en refrigeración a 4 ºc y 90-95% hr durante 16 d y empacados en dos polímeros con dos atmósferas modificadas activas. pebd, polietileno de baja densidad; pp, polipropileno; am 20-10-70, atmósfera de 20% de co 2 , 10% de o 2 y 70% n 2 y am 25-5-70, atmósfera de 25% de co 2 , 5% de o 2 y 70% n 2 . dificada y en las interacciones grado madurez por atmósfera modificada y tipo de polímero por atmósfera modificada (tabla 4). los frutos que se almacenaron en gm 3 presentaron en promedio mayores porcentajes de att (3,33%), comparados con los que se almacenaron en gm 5, con porcentajes promedios de att de 2,67% (figura 3). los frutos almacenados en pp mostraron las mayores porcentajes de att (3,04%), contrastando con los almacenados en pebd, que registraron valores promedios de 2,96% (figura 3). los frutos que se almacenaron en am 25-5-70 revidenciaron un mayor porcentaje promedio de att, comparados con los almacenados en am 2010-70 (figura 3). sora et al.: almacenamiento refrigerado de frutos... 3132006 en las interacciones grado de madurez por atmósfera modificada, los frutos en gm 3 y am 20-10-70 tendieron a aumentar con el tiempo sus porcentajes de att, similar al comportamiento de los frutos almacenados en el mismo grado de madurez pero con am 25-5-70. los resultados fueron iguales cuando se almacenaron frutos en gm 5 y am 25-5-70, comparados con los frutos almacenados bajo el mismo grado de madurez pero con am 20-10-70. sólidos solubles totales los sólidos solubles totales (sst) mostraron de aumento progresivo con los días de almacenamiento (figura 4), comportamiento inverso al de la att (figura 3), coincidiendo con lo observado por camargo et al. (2002, 2003 y 2004), castillo (2001), carmona et al. (1996), giraldo almacenamiento y la interacción grado de madurez por tipo de polímero (tabla 3). en la interacción grado de madurez por tipo de polímero se observó que los frutos almacenados en gm 3 y película de pp tienden a aumentar progresivamenteen el tiempo los valores promedios de sst (7,45 ºbrix), comparados con los frutos almacenados en el mismo grado de madurez pero con pebd, con un valor promedio de 6,88 ºbrix. el comportamiento es igual cuando se almacenan frutos en gm 5 y pebd, mostrando un valor de 7,49 ºbrix, mayor que el de los frutos almacenados en el mismo grado de madurez pero en pp, con 6,88 ºbrix (figura 4). ya que los frutos blandos como las bayas no contienen cantidades notorias de almidón, el aumento de tabla 4. cuadrados medios del análisis de varianza de los bloques completos al azar de los frutos de mora de castilla cosechados en los grados de madurez 3 y 5, almacenados en refrigeración a 4 ºc durante 16 d, a 90%-95% hr y empacados en dos polímeros con dos atmósferas modificadas activas. fuentes de variación gl ir % pp % att ph sst rm bloques 7 17.685,498** 42,939** 0,065** 0,097** 2,434** 0,516** tratamientos 9 1.851,642** 161,701** 1,114** 0,009** 4,686** 0,852** error 63 61,311 10,882 0,001 0,001 0,137 0,013 *, ** = no significante o significante al p < 0,05 y 0,01 respectivamente. gl, grados de libertad; ir, intensidad respiratoria; pp, pérdida de peso; att, acidez total titulable; sst, sólidos solubles totales; rm, relación de madurez. figura 4. cambios en los sólidos solubles totales (grados brix) de los frutos de la mora de castilla cosechados en grado de madurez (gm) 3 y 5, almacenados en refrigeración a 4 ºc y 90-95% hr durante 16 d y empacados en dos polímeros con dos atmósferas modificadas activas. pebd, polietileno de baja densidad; pp, polipropileno; am 20-10-70, atmósfera de 20% de co 2 , 10% de o 2 y 70% n 2 y am 25-5-70, atmósfera de 25% de co 2 , 5% de o 2 y 70% n 2 . et al. (1996) y galvis (1995). todos los tratamientos registraron valores menores de grados brix que los de los testigos (figura 4 y tabla 4), que presentaron para el día 4 de almacenamiento 7,74 ºbrix (gm 5, sin empaque y sin atmósfera modificada) y 7,55 ºbrix (gm 3, sin empaque y sin atmósfera modificada) y para el día 16, valores de 10,97 ºbrix (gm 5, sin empaque y sin atmósfera modificada) y 9,86 ºbrix (gm 3, sin empaque y sin atmósfera modificada). el resto de los tratamientos para el día 4 variaron entre 7,22 ºbrix (gm 5, pebd, am 25-5-70) y 6,22 ºbrix (gm 3, pebd, am 20-10-70) y para el día 16, dentro de un rango entre 8,36 ºbrix (gm 5, pebd, am 20-10-70) y 7,12 ºbrix (gm 3, pebd, am 25-5-70). se presentaron diferencias altamente significativas (p < 0,01) en el tiempo de 314 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana los sólidos solubles totales observado con los frutos de mora de castilla podría deberse a la conversión de los ácidos orgánicos –considerados en la acidez otal titulable– en azúcares (wills et al., 1998). este proceso fue menor en los frutos empacados en atmósferas modificadas activas (figura 5). relación de madurez todos los tratamientos presentaron aumento progresivo de los valores de relación de madurez (rm) con el tiempo de almacenamiento, coincidiendo con los resultados de castillo (2001) y galvis (1995). se presentaron diferencias altamente significativas (p < 0,01) en el tiempo de almacenamiento, grado de madurez, tipo de polímero, atmósfera modificada y en las interacciones grado de madurez por tipo de polímero, grado de madurez por atmósfera modificada y tipo de polímero por atmósfera modificada (tabla 4). los frutos que se almacenaron en gm 5 presentaron valores promedios de rm (2,70) mayores que los frutos que se almacenaron en gm 3, con valores promedios de rm de 2,15. los frutos almacenados en pebd mostraron mayores figura 5. análisis sensorial. calificación de los frutos de la mora de castilla cosechados en grado de madurez (gm) 3 y 5, almacenados en refrigeración a 4 ºc y 90-95% hr durante 6 d y empacados en dos polímeros con dos atmósferas modificadas activas. pebd, polietileno de baja densidad; pp, polipropileno; am 20-10-70, atmósfera de 20% de co 2 , 10% de o 2 y 70% n 2 y am 25-5-70, atmósfera de 25% de co 2 , 5% de o 2 y 70% n 2 . valores de rm (2,48), comparados con los almacenados en pp, que presentaron un valor promedio de 2,38. los frutos almacenados en am 20-10-70 registraron mayores valores de rm, comparados con los que se almacenaron en am 25-5-70. duración de almacenamiento comparado con lo recomendado por gallo (1996) de almacenar moras hasta máximo 3 d (0 a -0,5 ºc, 90%-95% hr), las moras en empaques con atmósferas modificadas duraron hasta 6 d en buenas condiciones cualitativas y organolépticas, mientras que los tratamientos testigos presentaron, a partir del día 4, daños por botrytis, decoloración y ablandamiento. los frutos en atmósferas modificadas sufrieron estos daños con una incidencia menor, permitiendo terminar el estudio a los 16 d en lo referente a las mediciones fisicoquímicas y fisiológicas. análisis sensorial en el análisis sensorial se observó que luego de 6 dda los frutos, tanto en gm 5 y empacados en pebd y am 20-10-70 sora et al.: almacenamiento refrigerado de frutos... 3152006 botero, v.o. 2002. conservación de la mora de castilla en atmósferas modificadas. pp. 247-251. en: memorias 4º seminario nacional de frutales de clima frío moderado. medellín, noviembre 20 a 22 de 2002. centro de desarrollo tecnológico de frutales (cdtf) y corpoica, medellín. 392 p. camargo, l.n., r. joão, c. valmor y r. lópez. 2004. storage in passive modified atmosphere of ‘golden star’ starfruit (averrhoa carambola l.). rev. bras. frutic. 26(1), 13-16. camargo, n.l., a. corrent, l. marini, l. luchhetta, m. roggia, e. dias, j. zanatta, f. rufino y c. valmor. 2003. modified atmosphere and 1-methylciclopropene on postharvest conservation of kiwis cv. ‘bruno’. rev. bras. frutic. 25(3), 390-393. camargo, l.n., a. couto y r. lópez. 2002. low density polyethylene (ldpe), in the postharvest conservation of fig cv. ’roxo de valinhos’ stored under cold storage. bras. frutic. 24(1), 57-62. carmona, m.j., g. aguirre, m. echeverri, j. giraldo, a. gutiérrez, w. tovar y s. varón. 1996. caracterización fisicoquímica de seis materiales de mora (rubus glaucus benth.) producidas en la ciudad de manizales. pp. 55-60. en: memorias 1er seminario nacional de frutales de clima frío moderado. manizales, octubre 10 y 11 de 1996. corpoica, manizales. 235 p. carpenter, r.p., lyon, d.h. y t.a. hasdell. 2002. análisis sensorial en el desarrollo y control de la calidad de alimentos. editorial acribia, zaragoza (españa). 356 p. carreño, w.j. y j.c. clavijo. 1995. conservación de la fresa (fragaria sp.) var. ‘seascape’ bajo la técnica de la atmósfera modificada. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 93 p. castillo, p.l. 2001. efecto de dos tipos de empaque en la conservación en frío de la mora de castilla (rubus glaucus benth.) con y sin presencia de cáliz. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 87 p. corporación colombia internacional [cci]. 1999. mora: un cultivo promisorio. exótica 10 (3), 13-17. corporación colombia internacional [cci]. 2001. mora de castilla. exótica 1(5), 17-21. chapman, k.w., h.t. lawless y k.j. boor. 2001. quantitative descriptive analysis and principal component analysis for sensory characterization of ultrapasteurized milk. j. dairy sci. 84, 12-20. franco, g., j.a. bernal, j.l. gallego, j.e. rodríguez, n. guevara y m. londoño. 1996. agronomía del cultivo de la mora. pp. 118. en: memorias 1er seminario nacional de frutales de clima frío moderado. manizales, octubre 10 y 11 de 1996. corpoica, manizales. 235 p. galvis, j.a. 1995. la mora. manejo poscosecha de mora. servicio nacional de aprendizaje (sena) y universidad nacional de colombia, bogotá. 45 p. galvis, j.a., h. arjona, g. fischer y r. martínez. 2005. using modified atmosphere packaging for storing ‘van dyke’ mango (mangifera indica l.) fruit. agronomía colombiana 23(2), 269-275. gallego, l.m. 2001. aplicación de la atmósfera modificada en la conservación de la calidad de arazá (eugenia stipitata mcvaugh). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 92 p. gallo, f. 1996. manual de fisiología, patología post-cosecha y control de calidad de frutos y hortalizas. convenio servicio nacional de aprendizaje (sena) reino unido, armenia (colombia). pp. v23-24. garcía, j.m., r.j. medina y j.m. olías. 1998. quality of strawberries automatically packed in different plastic films. j. food sci. 63(6), 1037-1041. como en gm 3 y empacados en pp y am 25-5-70, presentaron los mejores porcentajes de aceptación por parte de los panelistas, mientras que los dos tratamientos testigos no conservaron sus atributos sensoriales por el avanzado estado de maduración (figura 5). un comportamiento similar fue reportado por camargo et al. (2004) en frutos de carambola, por camargo et al. (2003) en kiwi y por gómez et al. (1997) en espárrago. todos los tratamientos, incluyendo los testigos, presentaron porcentajes de aceptación menores, comparados con los frutos evaluados frescos (sin almacenamiento refrigerado) el mismo día por los panelistas y cosechados en gm 3 y 5 (figura 5). conclusiones • el almacenamiento de los frutos de mora de castilla bajo la técnica de atmósferas modificadas activas, más el uso de películas plásticas, conserva las condiciones físico-químicas y fisiológicas del producto. • el almacenamiento de frutos de mora de castilla bajo las condiciones de atmósfera modificada activa y con el uso de películas de polímero aumenta la vida útil del producto hasta 6 d después de la cosecha y les mantiene los atributos sensoriales y la calidad, comparado con la técnica de refrigeración convencional, que aumenta la vida útil hasta 3 d. • los frutos en gm 5 presentan mejores características de calidad cuando son almacenados en empaque de pebd, calibre 2, con am 20-10-70. • los frutos cosechados en gm 3 presentan mejores características de calidad cuando son almacenados en empaque de pp, calibre 2, con am 25-5-70. • los resultados indican que los empaques con atmósferas modificadas activas disminuyen los procesos de maduración de la mora. literatura citada acero, g.j. y l.e. aparicio. 1989. caracterización y estudio de maduración poscosecha en atmósfera confinada (co 2 ) para la mora de castilla (rubus glaucus benth.). trabajo de grado. departamento de farmacia, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 120 p. antoniolli, l.r., p. de camargo, r. kluge y j. scarpare. 2003. use of polyethylene bags on conservation of ‘giombo’ persimmons during cold storage. bras. frutic. 25(1), 77-80. bittencourt, l., j. vidigal de castro, c. limonta y c. rossetto. 2003. the effect of modified atmosphere and refrigeration on post-harvest of mango ‘red espada’. rev. bras. frutic. 25(3), 410-413. 316 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana garcía, m.c. 2001. la agroindustria de la mora. alternativas viables para los fruticultores. tecnología para el agro 1(2), 15-17. giraldo, g.g., c. agudelo y g. franco. 1996. conservación por frío de mora de castilla (rubus glaucus benth.) producida en el eje cafetero. pp. 28-39. en: memorias 1er seminario nacional de frutales de clima frío moderado. manizales, octubre 10 y 11 de 1996. corpoica, manizales. 235 p. gómez, p.a., c.a. lópez y j. cacace. 1997. quality changes of green asparagus spears stored at 2 ºc in different modified atmospheres. revista de investigaciones agropecuarias 29 (1), 69-81. instituto colombiano de normas técnicas y certificación [icontec]. 1997. frutas frescas. mora de castilla. especificaciones. instituto colombiano de normas técnicas y certificación, bogotá. 13 p. kader, a.a. 2002. postharvest technology of horticultural crops. publication 3311. 3rd ed. university of california, division of agriculture and natural resources, oakland, ca. pp. 135-144. kader, a.a. 1986. biochemical and physiological basis for effects of controlled and modified atmospheres on fruits and vegetables. food technol. 40(5), 99-104. kays, s.j. 2004. postharvest biology. exon press, athens, ca. 568 p. moreno j. 1989. materiales y empaques. universidad estatal abierta y a distancia, bogotá. 203 p. parra, c.a. y h.j. hernández. 1997. fisiología poscosecha de frutas y hortalizas. universidad nacional de colombia, bogotá. 258 p. parry r.t. 1993. introducción. pp. 1232. en: envasado de los alimentos en atmósfera modificada. editorial madrid vicente, madrid. 435 p. sarmiento, a.l. 1992. envases y empaques para la conservación de alimentos. asociación nacional de industriales (andi), medellín. 131 p. snowdon, a.l. 1990. a colour atlas of post-harvest diseases and disorders of fruits and vegetables. vol. 1. general introduction and fruits. wolfe scientific, london. pp. 238-239. sudzuki, f.h. 1983. cultivo de frutales menores. editorial universitaria, santiago de chile. 246 p. wills, r., b. mcglasson, d. graham y d. joyce. 1998. postharvest: an introduction to the physiology and handling. cab international, wallingford (uk). yahia, e.m. 1997. modified and controlled atmosphere for tropical fruits. hort. rev. 22, 123-183. yahia, e.m. y e. rivera. 1992. fisiología y tecnología poscosecha de productos hortícolas. editorial limusa, méxico dc. 360 p. agronomia colombiana. 1987. volumen 1v: 3-8. enfermedades fungosas y bacteriales del clavel en colombia 1 german arbelaez-torres2 resumen. el clavel es el cultivo más importante dentro de las flores de exportación cultivadas en colombia. dicho cultivo es afectado por un número importante de enfermedades fungosas. la enfermedad más importante y de mayor distribución en colombia es la ocasionada por fusaríum oxysporum f. so, dianthi, en forma similar a como ocurre en la mayor ía de los pa íses productores de clavel en el mundo. la enfermedad vascular ocasionada por phíalophora cinerescens se presenta también pero con una distribución muy limitada. la pudrición del tallo causada por fusaríum roseum se presenta en cultivos deficientemente manejados y principalmente después de cosechas abundantes. otros patógenos del suelo tales como rhízoctonía soleni, sc/erotínía seterotiorum, pythíum sp. y phvtophthors sp. se han reconocido pero muy ocasionalmente. entre las enfermedades que atacan el follaje, la más importante es la ocasionada por heterosporíum echínulatum principalmente en clavel miniatura y en algunas variedades mediterráneas de clavel estandar. la roya causada por uromyces caryophyl/inus causa pérdidas importantes en algunas zonas de la sabana de bogotá y en épocas de alta humedad. la mancha de la hoja causada por alternaría díanthí tiene muy poca importancia y se presenta principalmente durante el enrai. zamiento de los esquejes. el mildeo velloso ocasionado por peronospora díanthicola se presenta con muy baja incidencia. la pudrición de las flores causada por botrvtis cinerea se presenta con mediana incidencia' principalmente en épocas de alta humedad y 1 traducción del trabajo presentado en el tercer simposio internacional de clavel, noordwijkerhoui' holanda, 17-23 mayo de 1987. profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. tiene mayor importancia en algunas variedades susceptibles. sin embargo su importancia es muy menor en comparación con otros tipos de flor tales como estatice y crisantemo. entre las enfermedades bacteria les solamente se ha reconocido la mancha bacterial ocasionada por pseudomonas woodsíi pero su importancia es muy menor. abstract. carnation is the most important ornamental grown in colombian greenhouses. among the fungal diseases, one of the pathogen with great importance is fusaríum oxysporum f. sp, dianthi. the vascular wilt pathogen phíalophora cinerescens is also found but with a very narrow distribution. stem rot caused by fusaríum roseum is found is greenhouses with poor management and mainly after harvesting. other soil pathogens as rhízoctonía sotsni, sc/erotínia scterotiorum, phythium sp, and phytophthora sp. ha ve been ocasionally recognized. among diseases than affect the foliage, the most important pathogen is heterosporium echinulatum particularly in miniature carnation and in some mediterranean standard varieties. carnation rust caused by uromyces caryophyl/inus causes important losses in some areas at the bogotá plateau, specially during the rainy season. leaf spot caused by alternaría dianthi has a very little importance and it is present at cutting rooting periodo peronospora diathicola is also .found with low incidence. flower rooting produced by botrytis cinerea has been reported with a mild incidence particularly during rainy season on some varieties. the importance of this pathogen on carnation is minor comparad to its importance on other ornamental crops, such as statice and chrysanthemum. among bacterial diseases only the le8f spot caused by pseudomonss woodsii has been recorded with a very low incidence. 3 introduccion el cultivo de flores para exportación es una industria reciente en colombia, la cual se ha incrementado en una forma notable en los últimos quince años. no obstante su desarrollo reciente, la floricultura ocupa el tercer lugar en las exportaciones agropecuarias y constituye para el país una fuente importante de divisas y de empleo. dentro de la agricultura colombiana, la floricultura es uno de los cultivos de mayor tecnlflcación. el clavel es el cultivo más importante y en la actualidad se encuentran sembradas unas 700 hectáreas en claves estándar y unas 100 hectáreas en clavel miniatura (arbeláez, 1986). el clavel, en colombia es atacado por diversas enfermedades entre las cuales las ocasionadas por diversas especies de hongos causan marchitamientos vasculares, pudriciones basales del tallo, manchas foliares y pudrición de las flores. como consecuencia del aumento progresivo en el área sembrada, también se ha presentado un aumento en el número de enfermedades, como resultado de la continua importación de material de propagación de diversos países del mundo, que en ocasiones ha resultado infestado por varios patógenos (arbeláez, 1982). esta situación es similar a la ocurrida en otros países productores de clavel (garibaldi, 1978). igualmente, se han observado cambios en la importancia relativa de algunas enfermedades, debido principalmente al manejo utilizado y a la introducción frecuente de nuevas variedades, algunas de las cuales son altamente susceptibles a algunos patógenos, como ha ocurrido recientemente con algunas variedades mediterráneas, la mayoría de las enfermedades del clavel registradas hasta el momento en colombia y posiblemente algunas razas de ciertos patógenos, se han importado en esquejes infectados. desafortunadamente hace algunos años se especuló demasiado con el material producido a partir del cultivo de meristemos, pues éste debéría ser absolutamente libre de patógenos y bajo esas condiciones cierto material fue una fuente importante de patógenos vasculares y de virus principalmente. 4 enfermedades vasculares fusarium oxysporum schlecht f. sp. dianthi (prill & delacr.) snyder & hansen. de manera similar a como ocurre en los principales países productores de clavel en el mundo, esta enfermedad es una de las más importantes en colombia. esto se debe a su fácil propagación a través de esquejes infectados, a su rápida diseminación por diversas formas, a la persistencia del patógeno en el suelo y al alto costo de las medidas de control uti lizadas. además de las pérdidas directas ocasionadas por esta enfermedad, ocurre un aumento significativo en los costos de producción por el tipo de control utilizado. hasta 1975 los cultivos de clavel colombianos estuvieron libres de esta enfermedad, pero 'ia importación de esquejes infectados de estados unidos, francia, italia, holanda, alemania e israel hizo que esta enfermedad se' presentara en colombia a partir de esta fecha con una importancia creciente. para evitar este problema, muchas empresas colombianas han hecho enormes esfuerzos para establecer sistemas de propagación que aseguren la obtención de esquejes libres de algunas enfermedades y principalmente de patógenos vasculares. para evitar estos patógenos se han utilizado medidas tales como el uso de camas levantadas para el desarrollo de las plantas madres, cultivo de meristemos y una serie de medidas culturales que pretenden 'evitar su diseminación. cuando en la producción se detectan plantas con s íntomas de esta enfermedad, se hacen aplicaciones de formaldehido al 50/0 para lograr un secamiento rápido de la planta y evitar la infección a través de ra íces de las plantas vecinas. la enfermedad tiene en un principio una diseminación lenta, pero luego de la colonización del suelo por el patógeno, la diseminación es más rápida. para el control de esta enfermedad se han hecho tratamientos al suelo con vapor, se han utilizado varios fumiqantes y se han aplicado fungicidas sistémicos. el mejor tratamiento, ha sido la aplicación de methan-sodio más vapor como ha ocurrido también en los estados unidos, pero el costo de 'este tratamiento es muy alto (baker: 1980; arbetáez. 1984; guzmán, león y arbeláez, 1986). la aplicación de fumigantes tales como dazomet, metham-sodio, metil isotiocianato y formaldehido no han dado niveles de control satisfactorios. la aplicación de los fungicidas sitémicos benomyl, thiabendazol, carbendazim y metil tiofanato no ha sido muy efectiva, a diferencia de lo observado en algunos pa íses con la apl icación de tales fungicidas (evans, 1976; baker, 1980; gonzález, molina y arbeláez, 1986). hace algunos años se realizaron aplicaciones de bromuro de metilo al suelo, método muy utilizado en europa, estados unidos e israel, pero en colombia no dio los resultados esperados posiblemente por el alto contenido de materia orgánica, de limo y arcilla de los suelos, lo que dificulta la acción y la penetración del producto. recientemente se han ensayado variedades tolerantes al patógeno, principalmente variedades mediterráneas y de clavel miniatura y se ha observado una reducción significativa en el ataque del patógeno y' un aumento en el período de incubación de la. enfermedad. el uso de variedades tolerantes' se vislumbra como una medida de gran utilidad en el manejo de los patógenos vasculares. en ocasiones cuando se ha llegado a niveles altos de infestación se ha hecho rotación con algunos cultivos tales como alstroamerice, gipsophila y crisantemo. como era de esperarse en rotaciones a corto plazo, la .disminución de las poblaciones del patógeno en el suelo no han sido adecuadas. phialophora cinerescens (wr.) van beyma. esta fue la primera enfermedad vascular registrada en colombia y se observó desde 1972 en material de propagación procedente de holanda. se presentó una contaminación del bloque madre de algunas pocas empresas. su distribución posterior ha sido bastante limitada y como ha ocurrido recientemente en otros países, es una enfermedad que ha ido perdiendo importancia (garibaldi, 1978). las medidas utilizadas para el control de esta enfermedad, ha sido las mismas usadas en el control de fusarium oxvsporum. sin ernbargo, se ha visto una mayor eficiencia en el control de esta enfermedad con el uso de esas medidas (guzmán et al, 1986). pudriciones del tallo fusarium roseum lk: fr. las enfermedades causadas por este patógeno tienen una importancia menor en comparación con lo registrado en otros pa íses productores de clavel (nelson, horst y woltz, 1981). esta enfermedad se presenta en los bloques madres ocasionando la pudrición de algunos tallos, esto como consecuencia de las heridas continuas que ocurren en las plantas durante la cosecha de los esquejes. ocasionalmente se observan pudriciones de la base de los esquejes, con un enraizamiento pobre. en plantas dedicadas a la producción de flores se observa una pudrición seca en la base, lo que ocasiona el marchitamiento de la planta. se han observado daños severos únicamente en cultivos manejados en forma deficiente y especialmente después de cosechas abundantes. las aplicaciones de benomyl, captan y chlorotalonil son eficientes para reducir la incidencia de la enfermedad cuando ésta se presenta. rhizoctonia solani kuhn, sclerotinia sclerotiorum (lib.ld by, pythium sp, y phytophthora sp, estos patógenos causan pudrición de la base del tallo, pero se presentan ocasionalmente y con baja incidencia, principalmente en plantas jóvenes. baker (1980) considera que las condiciones ecológicas de la sabana de bogotá son adecuadas para ataques severos de rhizoctonia solsni, pero que dichos suelos son naturalmente supresivos contra dicho patógeno debido a la presencia de altas poblaciones de diversas especies de trichoderme. cuando alguna de estas enfermedades se presenta, la reducción de la humedad del suelo ayuda a disminuir su incidencia. la aplicación de los fungicidas pentacloronitrobenceno, benomyl o iprodione se utiliza cuando se presentan ataques de rhizoctonia 5 sotsni. los fungicidas ethazol, dexon, prothiocarb, phosetil-al y metalaxyl se utilizan para el control de pythium y phytophthora. manchas foliares heterosporium echinulatum cooke esta es la enfermedad foliar más importante en colombia a diferencia de otros países productores de clavel, en donde es una enfermedad secundaria (garibaldi, 1978). esta enfermedad se registró en colombia desde 1927 en jardines en antioquia (orjuela, 1965). inicialmente se presentaba esta enfermedad principalmente en invernaderos aún no cubiertos en donde se pretendía mantener esta situación hasta los 100 a 120 días después de la siembra buscando aumentar el desarrollo vegetativo de las plantas. bajo estas condiciones principalmente en épocas de lluvias, la incidencia de esta enfermedad era muy alta y las pérdidas eran importantes. esta situación se evitó y la enfermedad disminuyó su incidencia. recientemente esta enfermedad ha aumentado debido al cultivo de variedades muy susceptibles de clavel miniatura y a la utilización de algunas variedades mediterráneas tolerantes a fusarium oxysporum. esta enfermedad se presenta en enraizamiento y en producción es especialmente incidente en plantas de 3 a 6 meses de edad, aunque también se observa en plantas adultas. el patógeno causa manchas en las hojas, tallos, sépalos y ocasionalmente en pétalos de variedades muy susceptibles. en el envés de las hojas la esporulación es muy abundante principalmente en épocas húmedas. para lograr su control se erradican hojas o partes de la planta afectadas en forma manual. igualmente se efectúa la aplicación de fungicida tales como propineb, captafol, zineb, tricarbarnix, chlorotalonil y triforine. uromyces caryophyllinus (schr.) wint. esta enfermedad ha ido aumentando su importancia pues anteriormente solo se presentaba en cultivos fuera de invernaderos. es 6 muy posible que esto se deba a la introducción en material infectado de nuevas razas procedentes de pa íses productores de material de propagación. la enfermedad se presenta con mayor incidencia en los bordes de los invernaderos por el salpique de la lluvia, en sitios con goteras o en invernaderos que no se cubren antes de la siembra. esta enfermedad se presenta principalmente en zonas de mayor humedad en la sabana de bogotá y es más incidente en épocas lluviosas. la enfermedad se ha observado en plantas de cualquier edad, pero es más incidente en plantas de 2 a 4 meses. al igual que en la enfermedad causada. por heterosporium echinulatum, para su control se erradican las hojas o las partes de la planta afectadas en forma manual. entre los fungicidas protectores utilizados en el control de esta enfermedad están algunos ditiocarbamatos tales como zineb, propineb, mancozeb y otros como captan, dichlofluanid, clorotalonil y oxicloruro de cobre. el fungicida bitertanol se ha observado que tiene un excelente efecto erradicante y es de gran utilidad para reducir ataques severos por su efecto inmediato sobre las lesiones establecidas. entre los fungicidas sistémicos el más eficiente ha sido el oxicarboxin aplicado al follaje o al suelo (cifuentes y arbeláez, 1984). esto mismo ha sido registrado en italia (aloj y garibaldi, 1977) y en estados unidos (baker, 1968). la aplicación de oxicarboxin en dosis bajas a través del riego por goteo ha sido una forma de aplicación muy eficiente. el fungicida triforine también ha sido eficiente como erradicante, pero es algo fitotóxico causando acortamiento de los entrenudos y quemazón de las puntas de las hojas (cifuentes y arbeláez, 1984). alternaria dianthi stev. & hall esta es una enfermedad de poca importancia en colombia, a diferencia de otros países en donde es prevalente y limitativa (holley y baker, 1963; garibaldi, 1978). los síntomas son: pequeñas manchas foliares las cuales pueden coalecer, a veces se presenta en las puntas de las hojas desarrollándose en el agua producida por gutación. esta enfermedad ocurre principalmente en el enraizamiento. en plantas destinadas a producción de flores se observa en los primeros meses después del transplante. con la aplicación rutinaria de fungicidas protectores utilizados para el control de la roya y de la mancha anillada, esta enfermedad reduce su ataque y su incidencia se va reduciendo progresivamente. peronospora dianthicola barthelet este patógeno que ocasiona la enfermedad conocida como mildeo velloso se registró en el país hace unos ocho años de esquejes importados de los estados unidos (arbeláez, 1977). su incidencia es baja, aunque recientemente se han observado ataques un poco más severos en variedades mediterráneas tolerantes a fusarium oxvsporum. su control ha sido bastante fácil con la aplicación de fungicidas tales como oxicloruro de cobre, mancozeb, zineb, metalaxyl y phosetil-ai. pudricion de las flores botrytis cinerea pers & fr. esta enfermedad ocurre con baja incidencia y se ha observado especialmente en épocas húmedas, principalmente en variedades muy susceptibles. su importancia en clavel es mucho menor en comparación con ataques en otros tipos de flores, tales como estatice y crisantemo. de aislamientos obtenidos de flores de clavel, crisantemo y rosa, se han observado razas morfológicas con diferente poder patogénico; aquellas razas caracterizadas por producir abundantes esclerocios son más agresivas al ser inoculadas en flores (henao, chaves y arbeláez, 1985). para el manejo de esta enfermedad se trata de disminuir la humedad dentro de los invernaderos tratando de aumentar la circulación de aire. se aplican también fungicidas como benomyl, captan, clorotalonil, dicloran e iprodione. enfermedades bacteriales hasta el momento no se han registrado aquelias enfermedades bacteria les de importancia en pa íses productores de clavel. en el campo solo se ha reconocido la mancha bacterial producida por pseudomonas woodsii (smith) stevens. esta enfermedad se presentó con baja incidencia en algunos cultivos en el oriente antioqueño. en esta región ya no se cultiva clavel y la enfermedad no se volvió a observar en el país. de aislamientos de agrobacterium tumefaciens (smith & townsend) conn. obtenidos de rosa y de crisantemo, mediante inoculaciones artificiales fue posible lograr la formación de agallas en plantas de clavel. es este tipo de planta un hospedante potencial de esta bacteria, aunque nunca se han observado ataques en forma natural (ovalle, benincore y arbeláez, 1984). literatura citada 1. ale], b. and a. garibaldi. 1977. evaluation of fungicides and timing of appllcation for the control of carnation rust in southern italy. acta horticulturae 71: 153-158. 2. arbeláez, g. 1979. el mildeo velloso peronospora dianthicola, una nueva enfermedad del clavel en colombia. fitopatología colombiana. 8: 25-26. 3. arbeláez, g. 1982. problemas f ltopatolóqlcos en flores de exportación. en: seminario plagas en cultivos de flores. sociedad colombiana de entomología. bogotá. 4. arbeláez, g. 1984. control de fusarium oxysporum f. sp. dianthi en el cultivo del clavel mediante tratamiento del suelo y aplicaci6n de antagonistas. p. 40. vi congreso asociaci6n colombiana de fitopatología y ciencias afines. santa marta. 5. arbeláez, g. 1985. colombia, primer exportador de clavel estándar del mundo. horticultura moderna. 1: 16-18. 6. baker, r. 1968. control of rust using plantvax in fertilizing systems. colorado flower grower ass. 22: 1. 7. baker, r. 1980. measuresto control fusarlum and phialophora wilt pathogens of carnation. plant dlsease64: 743-749. 8. cifuentes, y. y g. arbeláez. 1984. aspectos biológicos y control químico de la roya del clavel (uromyces caryophyllinus] en la sabana de bogotá. agronomía colombiana 2: 101108. 9. evans, s.g. 1976. evaluation of benomyl solt drenches for the control of verticillum and fusarium wllt of carnation. pi. path. 25: 8184. 7 10. henao, j., f. chaves y g. arbeláez, 1985. estudio del poder patogénico de botrytis cinerea pers sobre cinco especiesde flores de exportación. fitopatologia colombiana 11 (2): 5-9. 11. hottev, w.d. and r. baker. 1963. carnation production, w.m.c. brown. lowa. 12. garibaldi, a. 1978. fungal and bacterial diseasesof carnation and gerbera. proceedings of the eucarpia meeting on carnation and gerbera. allasio, 1978. p. 69-88. 13. gonzález, m., j.c. molina y g. arbeláez. 1966 control de fusarium oxysporum f, sp. dianthi en clavel mediante tratamiento de suelo y aplicación de antagonistas. vii congreso asociación colombiana de fitopatologia y ciencias afines. paipa. 14. guzmán, s., j. león y g. arbeláez. 1986. 8 control del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por phialophora cinerescens y fusarium oxysporum. p. 25. vii congreso asociación colombiana de fitopatología y ciencias afines. paipa. 15. nelson, p.e., r.k. horst and s.s. woltz. 1981. fusarium diseasesof ornamental plants. p. 121-127. in p.e. nelson, t.m. tousson and r.j. cook (eds.) fusarium: diseases,biology and taxonornv. pennsylvania state university press.university park. 16. orjuela, j. 1965. indice de enfermedades de plantas cultivadas en colombia. instituto colombiano agropecuario. boletin técnico 11. 17. ovalle, g.•g. benincore y g. arbeláez. 1984. patogenecidad de agrobacterium tumefaciens en alqunas especies de plantas de flores de exportación. agronomia colombiana 2: 8995. agronomla colombiana, 1995, volumen xii no. 1;pág 182-191 análisis y estimación de parámetros e índices de crecimiento del árbol de maraco ( theobroma bicolorh.b.k.) a primera floración1 maría soledad hernández g.2 adriana e. casas f.3, orlando martínez w.4, jesús antonio galvis v.5 resumen el maraco (theobroma bicolor h.b.k.) es un frutal amazónico con alto potencial agroindustrial. para su inclusión dentro de la economía de mercado regional es indispensable conocer su comportamiento fisiológico durante ta'tase vegetativa con el fin de establecer la eficiencia de acumulación de materia seca. entonces, se hace necesario desarrollar estudios que conduzcan a un mayor conocimiento de la especie, permitiendo con ello, generar alternativas para su producción comercial dentro del entorno amazónico. el presente estudio tuvo como objetivo caracterizar el crecimiento vegetativo de la especie a partir del cálculo de las medidas derivadas de crecimiento: tasa de asimilación neta (tan), tasa de crecimiento relativo (tcr), tasa de crecimiento del cultivo (tcc), relación del área foliar (raf), duración del área foliar (daf) e índice de área foliar (iaf) en el árbol de maraco, desde su siembra definitiva en el campo hasta la primera floración. se encontró que el área fotosintética del árbol y su materia seca aumentaron a lo largo de toda la fase vegetativa, con un patrón de crecimiento sigmoidal. los índices tan, tcr y tcc se hicieron máximos en el período previo al iniciar de este trabajo hace parte de las investigaciones del convenio instituto amazónico de investigaciones científicas-sinchiy el instituto de ciencia y tecnología de alimentos-ictade la universidad nacional. investigadora principal. instituto amazónico de investigaciones cienflficas-sinchi-convenio sinchiicta de la universidad nacional. ingeniera agrónoma. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. profesor titular. facultad da agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. profesor asociaclo. instituto de ciencia y tecnología de alirnentos-icta-de la universidad nacional de colombia. director-investigaclor convenio sinchiicta. 182 la fase reproductiva, con lo cual se logró, en la planta, el balance carbono/nitrógeno requerido para la transición entre una fase y otra. igualmente, la raf se hizo máxima para la misma etapa. el análisis de crecimiento permitió cuantificar el crecimiento de la planta, su producción de materia seca y la expansión del área foliar, con lo cual se podrá en adelante, generar prácticas adecuadas de fertilización que promuevan la producción de tejidos fotosintéticos y pigmentos clorofílicos. de igual manera, se podrá establecer la arquitectura de planta ideal que permita la mayor eficiencia en el cultivo para la conversión de la energía radiante en energía química. palabras claves: análisis, crecimiento vegetativo, maraco, cacao. summarv the maraco is an amazonic fruit with a high potential for agroindustry, and so it is necesary to study the plant physiological behaviour in order to inelude it in the regional economy as an alternative of the amazonic productivity. this study was carry out in order to characterize maracos vegetative growth using the growth derivated measures: net assimilation rate (nar), relative growth rate (rgr), crop growth rate (cgr), leaf area ratio (lar), leaf area duration (lad) and leaf area index (lai) from sown field until flowering. it was found that leal area and dry weight behavies in a sigmoidal way. the nar, rgr lar and cgr get it maximun at the begining 01 reproductive step, which aloud an adequate balance carbonlnitrogen to pass irom vegetative stage to reproductive one. the growth analysis permited the estimation 01 dry matter and leal area expansion in the maraco plant that aids to recommend agronomic mangement practice lor maraco crop as lertilization and plant architecture to increase photosyntetic activity in the crop. index words: analysis, vegetative growth, maraco, cacao. introducción la región amazónica se considera como una fuente importante de recursos fitogenéticos domesticados y silvestres. sobre ellos se ha realizado un proceso de domesticación, tomando como criterio de selección, aquellas especies silvestres que al ser cultivadas mejoran significativamente su tamaño, caracterlsticas organolépticas y su volumen de producción. entre ellas se encuentra el maraco, cacao silvestre de la región, de alto consumo por parte de las comunidades indígenas(tca, 1994; vélez,1992). el maraco es una planta bastante rústica, que se adapta a diferentes ambientes, tanto en vega de rlo como en tierra firme, tolera condiciones moderadas de sombrío y, generalmente, se ubica en el estrato medio de la sucesión del rastrojo. una vez se ha sembrado la semilla, tal como se extrae de la fruta, tarda en germinar entre diez y quince días, de ahí transcurren tres meses en vivero y posteriormente se procede a su siembra definitiva en campo (vélez, 1992). la planta de maraco presenta gran susceptibilidad a los perlodos secos y, cuando el período seco es muy fuerte, sus hojas se caen fácilmente; al llegar las lluvias el árbol se fortalece y comienza a emitir hojas. su crecimiento es rápido, iniciando su vida productiva al segundo o tercer año. en su máxima madurez fisiológica, el árbol alcanza producciones que van desde los 10 hasta los 15 frutos dependiendo de la variedad. en colombia, hasta el momento, no se ha hecho un estudio riguroso sobre las variedades existentes de maraco. sin embargo, en la región de araracuara, los indígenas diferencian las variedades de acuerdo con el tamaño y forma del fruto, identificando por lo menos tres cultivares: el de borugo (fruto grande), la propia (mediana) y la totuma (pequeña)( vélez, 19~ el árbol de maraco (t. bic%r)alcanza hasta 15 m. de altura, que es característica de la familia de las esterculiaceas, copa medianamente ancha, hojas oblongas u ovoideas, imparipinadas, haz verde, enves grisaceo y base curvada de 16-40 cm de largo por 9-27 cm. de ancho. durante el período vegetativo, el árbol presenta un número reducido de hojas, éstas van aumentando progresivamente de tamaño hasta cuando se inicia al periodo reproductivo (20 meses de edad), momento en el cual el ápice del tallo se abre en cuatro ramas primarias. en estas ramas se presenta la primera floración y en las cuales cuajan algunos frutillos, que, posteriormente, caen. a partir de cada rama primaria se emiten dos secundarias y de cada una de estas, terciarias. en ramas secundarias, se inicia el crecimiento de frutos, aunque de éstos puede presentar aborto hasta del 90%( casas, 1995 ;vélez 1992) el análisis de crecimiento es una aproximación cuantitativa para entender el crecimiento de una planta o de una población de plantas bajo condiciones ambientales naturales o controladas. es una técnica que usa las matemáticas para cuantificar la relación existente entre el crecimiento de una planta, la producción de materia seca y la expansión de área foliar o entre estos factores y una condición ambiental como la luz, el agua o los nutrientes (clavijo, 1989). el crecimiento se define como un incremento irreversible en el tamaño de la planta, el cual, a menudo, es acompañado por cambios en la forma. el patrón de crecimiento de una generación se describe por medio de la curva sigmoidea, la cual resulta de las tasas de crecimiento diferenciales durante el ciclo de vida. si la materia seca, el área foliar o la altura de una planta se grafican con respecto al tiempo, la curva que se produce será de tipo sigmoidal (evans, 1972; hunt, 1978; radosevich y holt, 1984; gardner etal, 1985). de acuerdo con hunt (1978,1982), el análisis de crecimiento es una aproximación cuantitativa, que usa datos simples y básicos, para la descripción e interpretación de las plantas que crecen bajo ambientes naturales, seminaturales o controlados. el análisis matemático de crecimiento usa medidas directas tales, como, peso seco total de la planta, área foliar total y tiempo y medidas derivadas, tales como, la tasa de crecimiento relativo (tcr), la tasa de crecimiento del cultivo (tcc), la tasa de asimilación neta (tan), la duración del área foliar (daf), la relación de área foliar (raf) y el índice de área foliar (iaf) que no pueden ser obtenidas a partir de las medidas directas (radford, 1967; evans, 1972; hunt,1978; hunt eta!., 1984). se ha encontrado que el crecimiento en los cultivos, a pesar de tener comportamientos similares en la producción de área foliar, acumulación de materia seca y tasa de asimilación neta, presentan diferencias en la velocidad de producción de estos índices, la cual se ve afectada, de manera directa, por la arquitectura de planta, los estados de desarrollo y fitosanitario del cultivo y las variables climatológicas predominantes durante su crecimiento. es así que, en cultivos, tales como cebada (orozco,1981), la hoja bandera contribuye más que el resto de hojas a la tasa de acumulación neta, dado que ella intercepta la mayor cantidad de energía 183 radiante, impidiendo que esta alcance las hojas bajeras. similar comportamiento se observa en cultivos como café (sal azar et a/, 1988). en otros casos al estratificar el cultivo no se encuentran diferencias en la acumulación de asimilados como resultado de la baja actividad fotosintética, como ocurre en las cactáceas y reporta montoya (1990) para la planta de pitahaya. la acumulación de asimilados responde de manera directa a la expansión y duración del área foliar, coincidiendo en que esta es lenta durante los primeros estados del desarrollo vegetativo para maximizarse durante los períodos de antesis y desarrollo del fruto (fase reproductiva). no obstante, pueden encontrarse, a mediados del ciclo vegetavo del cultivo, disminuciones en las tasas de acumulación y crecimiento, como lo reporta salazar et al(1988) para café, debido, probablemente, a que, en el proceso de diferenciación, se presenta una fuerte actividad de la división celular que antecede a la aparición de brotes reproductivos, causando una disminución de las tasas de crecimiento. en colombia, no se reportan, hasta el momento, estudios sobre el crecimiento vegetativo en el maraco, por lo cual se hizo necesario establecer un ensayo que permitiera su cuantificación, mediante el cálculo de las medidas derivadas de crecimiento: tasa de asimilación neta (tan), tasa de crecimiento relativo (tcr), tasa de crécimiento del cultivo (tcc), relación de área foliar (raf), duración del área foliar (daf) e indice de área foliar (iaf), a partir de los modelos propuestos para área foliar y peso seco en el cultivo (casas et a/, 1995 y hernández et al. , 1995). materiales y métodos el presente trabajo se desarrollo en la granja experimental del instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi "el trueno", ubicada en san josé del guaviare, departamento del guaviare, con una temperatura promedio de 23°c, humedad relativa promedia del 88%, precipitación pluvial anual de 2900 mm y brillo solar de 1650 horas laño. el cultivo en el cual se realizó el ensayo estaba sembrado a 4m x 4m en cuadro. el análisis de crecimiento se hizo desde los seis meses de edad hasta que el cultivo entró a la etapa reproductiva (20 meses de edad), pues, a los 22 meses ya existían frutos cuajados. el diseño experimental utilizado fue completamente al azar, ya que las unidades experimentales 184 eran bastante homogéneas, puesto que se tenían árboles de la misma edad, suelo uniforme y la extensión de la parcela era limitada. se marcaron en total 18 árboles en el campo, en cada uno de ellos se tomaron medidas de altura de la planta y diámetro basal del tallo. para el análisis de crecimiento se siguió el método funcional que comprende medidas a intervalo de tiempo más frecuentes (cada 15 dlas) usando 4 árboles por muestreo. en la ejecución del análisis se útil izaron los modelos matemáticos previamente obtenidos para peso seco y área fotosintética (casas el al. 1995 y hernández el ai1995). a partir de la aplicación de esos modelos, se completó el análisis mediante el cálculo de los índices de crecimiento para la planta. tasa de asimilación neta es una medida de la eficiencia de una planta o de una población como sistema asirnllatoria, es decir, la ganancia neta de asimilados por unidad de área foliar y por unidad de tiempo (evans, 1972; hunt, 1978). a n = (p¿ pi ) * ( loge a f;. loge a f, ) ( to71 ) * ( afü af, ) tasa de crecimiento relativo expresa el incremento en peso seco en un intervalo de tiempo con relación a un peso inicial(evans, 1972; hunt, 1978). cr= log p¿ log p to-71 tasa de crecimiento del cultivo es la ganancia en peso de una comunidad de plantas, por unidad de área de suelo y por unidad de tiempo(evans, 1972; hunt, 1978;gardner el a/, 1985). tcc= _1_ * (p¿-a) as (70-71) relación del área foliar es la relación existente entre el área foliar expuesta por la planta o tejido fotosintetizador y la biomasa total de la planta y se expresa con la siguiente ecuación. raf= af p rndlce del área foliar esta relación representa la relación entre el área foliar o superficie fotosintetizadora y el área de suelo (as)ocupada por el cultivo. /af= af as duración del área foliar es un valor integrado del iaf sobre un período de tiempo y expresa la magnitud y persistencia del área foliar durante todo el período de cultivo. oaf= (/af,+/af2)*( 72-lj) 2 resultados y discusión la etapa vegetativa tuvo una duración de 14 meses y terminó cuando se inició la etapa reproductiva, la cual se diferenció cuando comenzó la emisión de las cuatro ramas primarias, lo cual se conoce como la formación de la "mesa" en el cacao figura 1. varia400 ción del área foe liar en maraca, u de siembra a pri300 mera floración. 600 500 200 100 o 15 11 41 y las hojas del tallo comenzaron a caerse, como respuesta al estrés fisiológico de la formación de estructuras reproductivas. a los 22 meses ya existían frutos cuajados. comportamiento del área fotoslntétlca se encontró que la expansión de área foliar (figura 1) en el árbol se presentóproqresivamente, ob.servándose dos picos máximos a los 218 y 241 días, con valores de expansión del área foliar de 650,38 y 369,01 cm2, respectivamente. estos fueron los máximos registros y coincidieron con el período en el cual la planta requirió acumular el máximo de fotosintetizados para iniciar la apertura de su copa y, así, lograr una alta acumulación de materia seca. con ello, se obtuvo el equilibrio c/n adecuado para entrar a la fase reproductiva (clavija, 1989). para los 332 días de crecimiento, se presentó el mínimo valor de expansión para incrementarse en número. acumulación de peso seco el peso seco (figura 2) aumentó permanentemente durante toda la fase vegetativa, hasta encontrar su máximo alrededor del día 364, momento en el cual el árbol entró a su fase reproductiva. es probable, que de haberse continuado los muestreos, se hubiera encontrado que el peso continuaba su incremento, puesto que por una parte, en las plantas semiperennes, el crecimiento vegetativo no cesa completamente al iniciarse la floración (montoya, i i i i i 56 83 118 146 174 207 241 318 352 72 104 133 160 189 218 260 332 364 dios 185 500~~--------------------------------------------~ 450 400 350 100 50o -1b===='dii¡i~i!¡.m;,.m¡,. o 15 56 83 118 146 174 207 241 318 352 11 41 72 104 133 160 189 218 260 332 364 dios figura 2. compor300 tamiento del peso seco en mac> 250 raco, de siembra a primera fiora200 ción. 1500.006 0.004 figura 3. comportamiento de la tan en el maraco de siembra a primera floración. ,g 0.002 '-n o ~ 01-0.002 -0.004 -0.006 o 15 56 83 118 146 174 207 241 318 352 11 41 72 104 133 160 189 218 260 332 dios 1991) y, por otra parte, las plantas utilizadas en el ensayo eran jóvenes y se encontraban en pleno proceso de formación de sus estructuras vegetativas, por lo cual se traslapa el crecimiento reproductivo .eon el vegetativo. tasa de asimilación neta (tan) el comportamiento de la tasa de asimilación neta (tan), se presenta en la figura 3. se encontró que hubo una producción irregular de materia seca por unidad de área fotosintética y por unidad de tiempo. 186 se observó que el muestreo realizado a los 15 días presentó una relación de acumulación de materia seca negativa de -0.00019014 g/cm2/día. este resultado se debe a que, durante éste período, los árboles de maraco estuvieron sometidos a un fuerte ataque de hormiga arriera (atta sp). después de este estrés, el índice tuvo un comportamiento irregular, ya que se recuperó durante el análisis. el máximo valor, de 0.0002008 g/cm2/día, se presentó a los 218 días. este fue el momento en donde se obtuvo la más alta tasa de fotosíntesis, que fue aprovechada por la planta para aumentar el ta0.015....-----0.01' figura 4. comportamiento de la tcr en el maraco, de siembra a primera floración. -0.005 -0.01 o 15 11 41 -o.o 15 .f!===¡c=:==t=r=i'=r=r==;==¡=='f9<=;"=¡c=f=;-=t9i"'9'=¡c===f' 56 83 118 146 174 207 241 318 352 72 104 133 160 189 218 260 332 dios maño de todas sus estructuras (ramas y hojas, talio), especialmente las hojas que son los bancos de asimilados de la fotosíntesis para la planta. es necesario resaltar que las fluctuaciones también, coincide con los períodos de alta pluviosidad (en la zona: meses de abril y noviembre). el índice descendió entre los muestreos de los días 241 a 260, ya que, durante este período, el árbol acumuló materia seca. al iniciar el día 310, el índice se incrementó de nuevo de manera significativa en los muestreos sucesivos. este comportamiento refleja el proceso fisiológico que se sucede en la planta traslocando los fotosintetizados producidos para suplir los requerimientos de los cojines florales en formación, momento en el cual la planta entró a la etapa reproductiva. tasa de crecimiento relativo (tcr) la figura 4 presenta el comportamiento promedio de la tasa de crecimiento relativo en el tiempo, la cual mostró un valor negativo en el muestreo del día 11, con 0.02573 g/día, en parte debido a la fuerte defoliación a que fueron objeto las plantas, la cual coincide con el comportamiento de la tasa de asimilación neta tan. en el período posterior, la tasa presentó un comportamiento oscilatorio y, con el transcurso del tiempo, entró a un proceso de recuperación. el día 218 se presentó el máximo valor con 0.0078093 g/día, debido a que la producción de fotoasimilados, en ese momento, fue aprovechada para la producción de material vegetal con énfasis en las hojas. encargadas de la síntesis de los nutrientes para la planta, pues estaba pronta a entrar al período reproductivo. posteriormente descendió entre los días 241 a 260, y en los siguientes muestreos aumentó progresivamente hasta el día 352. si se comparan las variaciones observadas en la tcr con los valores registrados en la tan, se encuentra que el comportamiento de las dos fue muy homogéneo. debido a que, tanto la tan como la tcr, son dependientes de la fotosíntesis y de la respiración, de las condiciones ambientales, del tamaño de las hojas y de la arquitectura de la planta (gardner, pearce y mitchell, 1984). tasa de crecimiento del cultivo (tcc) la figura 5 de la tasa de crecimiento del cultivo presenta la productividad total de materia seca de la comunidad de plantas por unidad de área de terreno (leopold y kriedemann, 1973). en los primeros registros se presentó un valor negativo, seguido de un comportamiento prácticamente constante hasta el final del período vegetativo del árbol. el valor negativo de -11,6508 g/cm2/día se explica en el hecho de que, durante. éste período, sufrieron una fuerte defoliación por el ataque de hormiga arriera (atta sp), lo cual ocasionó que la velocidad de producción de materia seca fue inferior al proceso de defoliación, no de otra manera se podría explicar el valor negativo del índice en un árbol en pleno desarrollo. 187 8~------------------------------------------~ 8 4 2 figura 5. comportamiento de la tcc en el mara00, de siembra a primera floración. -8 -8 -10 -12*===~~~~~~~~f9~=f~r9=t=r~t=r===~ o 15 56 83 118 146 .1..z4--207241 318 352 11 41 72 104 133160 189 218 260 332 364 dios 2000 1800 1600 1400 figura 6. como 1200 portamiento de 1000la iaf en el ma· raco, de siem· 800 !bra a primera floración. 600 i 400 i200 111111o === o 15 56 83 118 146 174 207 241 318 3~2 11 41 72 104 133 160 189 218 260 332 364 dios en el resto del ensayo no se presentaron cambios significativos de la tasa, lo que indica que la capacidad de acumulación de materia seca de la comunidad de plantas fue casi constante, aunque se deben destacar los incrementos registrados a los 207 y 218 días con valores de 5,2401 y 5,3977 glcm2/día respectivamente. estos coincidieron con el momento donde se dio la máxima expansión de área foliar y por consiguiente máxima acumulación de materia seca. sin embargo, esta respuesta puede verse influenciada por la pobre fertilidad de los suelos de la región, así como a la baja intensidad 188 lumínica y a la posición vertical en que permanecieron las hojas durante todo este período. índice de área foliar (iaf) la figura 6 del índice de área foliar muestra la capacidad fotosintética del cultivo y, además. establece la relación que existe entre el área foliar y la superficie de terreno que ocupa a través del tiempo. el máximo valor presentado para éste índice es de 1988,98 a los 118 días, seguido de un comportamiento irregular con tendencia a disminuir y es así agronomla colombiana, 1995, volumen xii no.2; pág 169-181 2.5-·..-------------------------, 0.5 2figura 7. comportamiento de la 1.5raf en el mara01 co, de siembra a i primera florau 1ci6n. o-!l=, =~ o :15 56 83 118146174207241318352 11 41 72 104133160189218260332364 dios como el último valor que se registró fue de 208,15. al analizar las variaciones del indice, se observó que, a través del tiempo, fue mayor el área de suelo ocupada por la planta que la producción de área foliar. los valores del indice se presentaron en los primeros estados de desarrollo del árbol, en donde, inicialmente, la producción de hojas se presentó a lo largo del tallo y su tamaño se incrementó progresivamente hasta llegar a su máximo, cuando comenzó la formación de ramas primarias. a partir de este momento las hojas tuvieron un crecimiento constante, en forma tal que el área de suelo ocupada por el árbol aumentó de manera progresiva, ya que el crecimiento de éste se presentó en forma horizontal. relación del área foliar (raf) la figura 7 de relación del área foliar presenta la variación de la superficie fotosintética en función de la materia seca total a través del tiempo. en los muestreos, se observó un descenso del indice hasta el dla 72, con un valor de 1,3589 cm2/g., posteriormente, se incrementó de manera sensible desde el dla 83, con 2,396 cm2/g y se mantuvo en un rango constante hasta el dla 241 con 1,811 cm2/g, para, luego, descender hasta el dia 318 con 0,485 cm2/g, y, posteriormente tuvo, un ligero ascenso hasta el dla 352 con 0,586 cm2/g el cual fue mucho menor que el primer ascenso. se observó que el descenso del indice en los primeros 72 dias se obtuvo cuando el árbol produjo un mayor número de hojas, aunque no de gran tamaño, esto explica como se presentó la mayor acumulación de materia seca con la menor área foliar. posteriormente, el indice se incrementó, ya que las hojas crecieron considerablemente, pero disminuyeron en número y mantuvieron una posición vertical que no permitió el máximo aprovechamiento de la luz solar. esto hace que la acumulación de materia seca no fuera tan significativa. el descenso presentado entre los dias 241 a 318 se explica por el hecho de que, posteriormente, las hojas tuvieron un crecimiento constante, pero la producción de materia seca se incrementó ya que las ramas primarias, secundarias y terciarias estaban formadas. el incremento que se presentó entre los dlas 332 a 364 pudo ser favorecido por el comienzo del periodo de lluvias, ya que éste fue el momento en el cual el árbol inició el desarrollo de sus ramas. duración del área foliar (daf) la figura 8 dé duración del área foliar describe la extensión y duración de las hojas como órgano interceptor de la iuz (evans, 1972; hunt, 1978). se registraron dos valores máximos, uno, a los 41 días, con 82168,83 cm2/dla y el otro, a los 318 dias, con 62946,87 cm2/dla. estos correspondieron a los periodos donde el área foliar fue de mayor magnitud y persistencia. el primer valor máximo correspondió al momento en el cual la planta ésta189 agronom/scolombiana, 1995, volumenxiino.1;pág 182-191 figura 8. comportamiento de la daf en el marao soooo -11:oca, de siembra a . primera floraré 4nnnn-tl ción. o o 15 56 83 118 146 174 207 241 318 352 11 41 72 104 133 160 189 218 260 332 364 dios ba en pleno desarrollo vegetativo y las hojas se estaban expandiendo. sin embargo, el desarrollo en esta etapa se vio afectado, por el ataque de hormiga arriera (atta sp.) y, por ello el índice descendió significativamente y presentó un período donde el árbol se recuperó lentamente. el registro del segundo valor máximo se presentó en el momento en que los árboles comenzaron la formación de ramas y produjeron hojas grandes para acumular la materia seca necesaria y, así alcanzar el equilibrio cin adecuado, el cual le permitió pasar de la fase vegetativa a la fase reproductiva. literatura citada 1. casas, a. análisis de crecimiento vegetativo y caracterización floral del maraco. informe técnico. convenio sinchi-icta de la universidad nacional.santafé de bogotá p 65.1995. 2. casas a.; m.s. hernández; o martínez y j.a. galvis. modelos exponenciales y polinomiales para la predicción de medidas de crecimiento en el árbol de maraco (t. bicololj 1. área foliar. colombia amazónica. vol 8 (1): 221-234.1995. 3. cla vijo, j. análisis de crecimiento en malezas. revista comalfi. vol xvi (1): 12-16. 1989. 4. evans, g. c. the cuantitative analysis of plant growth. studies in ecology. vol 1. black190 well scientific publication. london. pp 45 68. 1972. 5. gardner, f; r.b. pearce y r. mit· chell. physiology 01 crop plants. lowa state university press: aimes pp 187-208. 1985. 6. hernández, m.s; a. casas; o. martí· nez; j.a. galvis. modelos exponenciales y polinomiales para la predicción de medidas de crecimiento en el árbol de maraco (t. bicolor h.b.k.).l1. peso seco.colombia amazónica (en impresión). 1995. 7. hunt, r. plant growth analysis. studies in biology no. 96. edward arnold publishers, london. 1978. 8. hunt, r. plant growth curves: the lunctional appproach to plant growth analysis. university park press, baltimore. 1982. 9. hunt, r, j. warren w. d.w. handy. d.g. sweeney.lntegrated analysis of growth and light interception in winter lettuce. 1.analytical methods and enviromental influences. annals of botany 54: 743 -757.1984. 10. leopold c. a.e. kriedeman. plant growth and development 2ed. me. graw hiii. book company. new york.p 466.1973. 11. montoya,r. análisis del crecimiento y desarrollo vegetativo de la pitaya amarilla (cereus friangularishaw). tesis maestría. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. 53-82.1990. 12. orozco, m_ análisis de crecimiento y desarrollo de 3 variedades de cebada. tesis maestria. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. instituto colombiano agropecuario ica. pp 55-69. 1981. 13. radford, p.j. growth analysis formulae. their use and abuse. crop sci 7: 171 175. 1967. 14. radosevich, s.r. y j. holt. wood ecology. implications for vegetative manegement. jhon wiley and sonso new york. 25 -32 pp.1984. agronomíac%mbiana, 1995, vo/umenxiino.2;pág 169·181 15. salazar, j.n.; g. corchuelo. factores morfológicos relacionados con la producción en 5 variedades de café (tesis). facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. pp 40-72.1988. 16. tratado de cooperación amazónica tca. propuestas de políticas y estrategias regionales para el aprovechamiento de los recursos fitogenéticos de cultivos alimenticios y frutales amazónicos. fao. perú. p50.1994. 17. vélez, g.a. los frutales amazónicos cultivados por las comunidades indígenas de la región del medio caquetá (amazonia colombiana). colombia amazónica. vol 5 (2): 163-193. 1992. 191 agronomía 23-1.indd evaluación de la respuesta de 60 genotipos de solanum phureja (juz. et buk.) al ataque de la polilla guatemalteca (tecia solanivora povolny) evaluating the response of 60 solanum phureja (juz. et buk.) genotypes to attacks by the guatemalan moth (tecia solanivora povolny) marleny cadena1, alvaro naranjo1 y carlos e. ñústez2 agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 112-116 resumen: se evaluó el daño en tubérculo causado por la polilla guatemalteca (tecia solanivora p.) en 60 genotipos de la especie solanum phureja bajo condiciones de laboratorio en la universidad nacional de colombia. se utilizó un diseño completamente al azar con cinco repeticiones, tomando como unidad experimental un tubérculo, sobre el cual se colocaron 20 huevos de t. solanivora. las variables evaluadas fueron: porcentaje de eclosión, porcentaje de pupamiento y porcentaje de daño. los resultados obtenidos permitieron seleccionar 12 genotipos promisorios para el carácter de tolerancia al ataque de t. solanivora, los cuales deberán ser estudiados con mayor detalle en próximos trabajos. palabras clave adicionales: papa diploide, recursos genéticos, resistencia a insectos. abstract: the damage to tubers caused by the guatemalan moth (tecia solanivora p.) was evaluated in 60 genotypes from the solanum phureja species in laboratory conditions at the universidad nacional de colombia. a completely random design was used; experiments were repeated five times. a tuber infected with 20 tecia solanivora eggs was taken as being the experimental unit. the variables measured were percentage of hatching, percentage of pupation and level of tuber damage. the results led to 12 promising genotypes being selected regarding their tolerance to attack by t. solanivora; these will be studied in greater detail in future work. additional key words: diploid potato, genetic resources, insect resistance. fecha de recepción: 19 de noviembre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: cenuztezl@unal.edu.co introducción la polilla guatemalteca tecia solanivora povolny se ha constituido en uno de los principales problemas fitosanitarios para el cultivo de la papa en los últimos años. en centro américa se reportan pérdidas que oscilan entre 25-50% (herrera, 1997) y, en colombia, en particular en el departamento de cundinamarca durante el segundo semestre de 1997 y primero de 1998 ocasionó perdidas en producción superiores al 35% (benavides, 1998). en antioquia en 1996, la incidencia general de la plaga fue de 4,4% en campo y 11,3% en semilla almacenada, generando importantes pérdidas económicas, posteriormente se agudizó el problema debido al fenómeno del pacífico, elevando el porcentaje de perdidas al 16% (arias et al., 1996). la polilla guatemalteca de la papa (t. solanivora) es un insecto del orden lepidoptera, de la familia gelechiidae. posee metamorfosis completa, es decir que pasa por los estados de huevo, larva, pupa y adulto. la duración del ciclo de vida varía entre 65 y 93 días dependiendo principalmente de la temperatura ambiental (lópez-ávila y espitia, 2000). los huevos son semiesféricos y miden 0,5 mm de diámetro, inicialmente son de color blanco y luego se tornan amarillos. las larvas poseen cuatro instares, son de forma alargada y tienen tres pares de patas toráxicas, cuatro pares de patas abdominales y un par anales. las larvas de primer instar son de coloración hialina pero van adquiriendo un color amarillo verdoso y, en el último instar, toman una coloración púrpura en la región dorsal y presentan una cabeza bien definida. cuando las larvas emergen de los huevos inician su fase de migración activa cadena et al.: evaluación de la respuesta de 60 genotipos... 1132005 hacia los tubérculos, dejando un orificio casi imperceptible al entrar. la larva consume la carne del tubérculo formando galerías y deja depositadas allí sus heces, de tal forma que la profundidad de la galería se incrementa a medida que crece y aumenta su densidad. la pupa tiene forma ahusada y coloración café. el adulto es una polilla de color pardo oscuro a gris, presenta dimorfismo sexual relacionado con el tamaño, siendo las hembras más grandes que los machos. los adultos son activos durante la noche y permanecen ocultos de día (herrera, 1997). en los programas de manejo integrado de plagas se han realizado estudios para encontrar medidas de control que involucren diversas estrategias, tales como los controles biológico, químico, etológico y cultural, con los cuales se busca mantener la población de insectos plaga por debajo de niveles que causen daño económico. en aplicación de este concepto es importante considerar los resultados de investigaciones sobre germoplasma, destacando aquellos materiales que puedan presentar respuestas favorables frente al ataque de las plagas como medida de control. a este respecto, en papa se tiene el reporte de dos estudios: en el primero bejarano et al. (1997) evaluaron la respuesta de 10 variedades de solanum tuberosum l. y tres híbridos ínterespecíficos frente al ataque de la polilla guatemalteca (t. solanivora) en condiciones de almacenamiento; los resultados indicaron que las variedades mejoradas fueron altamente susceptibles a la plaga, siendo estadísticamente iguales entre sí; las variedades nativas (cv. salentuna, cv. tuquerreña y cv. argentina) presentaron promedios de pupamiento estadísticamente iguales a los clones ínterespecíficos evaluados y estadísticamente inferiores a las variedades mejoradas; por lo tanto, poseen un mayor grado de tolerancia a la plaga. el segundo estudio, realizado por álvarez (2000), evaluó la respuesta de 34 genotipos experimentales de s. tuberosum l. al ataque de t. solanivora en condiciones de laboratorio, reportando diferencias altamente significativas entre genotipos para las variables medidas: porcentaje de eclosión, porcentaje de pupamiento y porcentaje de daño total, la última con promedios que oscilan entre 19,7% y 95%. la agricultura demanda día a día nuevas variedades de plantas resistentes a las plagas; por lo tanto, el mejoramiento genético constituye una herramienta que contribuye en la estrategia de manejo de las mismas; el éxito depende del número de accesiones disponibles y de un pool de genes con suficiente variabilidad que permitan nuevas recombinaciones (fowden y jennings, 1984). existen diferentes grados de resistencia de las plantas al daño de los insectos, a saber: a) inmunidad: cuando la planta en cuestión jamás será consumida o dañada por el insecto específico, en cualquier circunstancia; b) resistencia elevada: conjunto de cualidades que ocasionan un nivel de daño bajo causado por un insecto específico, c) resistencia baja: indica cualidades que determinan que una planta sufra menos daño por un insecto, comparado con el promedio de la especie en cuestión; y, d) susceptibilidad: cuando un insecto ocasiona daños superiores al promedio de la especie. la escala de grados de resistencia puede ir de 0 a 3 ó de 0 a 5 y el número más alto indica susceptibilidad (fowden y jennings, 1984). la resistencia puede ser causada por químicos tales como: sustancias inorgánicas (selenio), metabolitos primarios e intermedios (ácido cítrico, cisteína y ciertos aminoácidos aromáticos) y compuestos secundarios (alcaloides). también existen factores morfológicos de la planta que interfieren físicamente con los mecanismos locomotores de la polilla guatemateca; así mismo, otros factores interfieren mecanismos conductuales y metabólicos referidos a la selección del huésped, la alimentación, la ingestión y la digestión. dentro de estos factores morfológicos se tienen factores remotos, como el color y la forma de la planta, además de factores cercanos o de contacto como el grosor de las paredes celulares, la solidez del tallo, la presencia de tricomas y adaptaciones anatómicas especiales (por ejemplo, la retención de vainas de las hojas) y la ocurrencia de ceras superficiales (fowden y jennings, 1984). el objetivo del presente trabajo fue evaluar la respuesta de 60 genotipos de la especie solanum phureja al ataque de t. solanivora para identificar posibles fuentes de resistencia que puedan ser utilizadas en trabajos de mejoramiento genético. materiales y métodos este ensayo se realizó bajo condiciones de laboratorio en la universidad nacional de colombia, sede bogotá, a 2.600 m.s.n.m., con 18ºc de temperatura y 57% de humedad relativa como condiciones ambientales promedio. se evaluaron 60 genotipos de la colección de s. phureja existente en la facultad de agronomía de la universidad nacional, utilizando cinco tubérculos por agronomía colombiana 114 vol. 23 · no. 1 genotipo, los cuales se escogieron por su uniformidad en tamaño y completa sanidad. cada tubérculo se colocó en un recipiente de icopor cuya tapa presentaba un orificio circular cubierto por un tul transparente, siendo esta la unidad experimental. en cada una se colocaron 20 huevos de t. solanivora, provenientes de la cría artificial (primera generación) que se mantiene en la facultad de agronomía. el ensayo se hizo bajo un diseño completamente al azar con cinco repeticiones por tratamiento. las variables evaluadas fueron los porcentajes de eclosión, pupamiento y daño: porcentaje de eclosión. en cada unidad experimental se evaluó el número de huevos eclosionados con relación al número inicial de huevos puestos. la evaluación se realizó bajo estereoscopio, dos semanas después de la infestación y considerando como eclosión cada corión vacío en el momento de la evaluación. porcentaje de pupamiento. en cada unidad experimental se determinó el número de pupas, expresando su valor con respecto al número inicial de huevos eclosionados. esta variable se evaluó 30 días después de la eclosión y se expresó en términos de porcentaje. porcentaje de daño. cada tubérculo fue cortado en forma longitudinal y transversal, con el fin de obtener cuatro partes. en cada una de ellas se estimó el porcentaje del tubérculo afectado por la plaga, para luego obtener el porcentaje promedio de daño total en el tubérculo. esta variable se evaluó simultáneamente con la variable anterior. con los datos obtenidos se realizó un análisis de varianza ponderado, comparación de promedios mediante la prueba de waller-duncan, análisis de correlación de variables y, por último, se seleccionaron los genotipos que presentaron un porcentaje de pupamiento y un nivel de daño inferior a 25%, con un nivel de significancia del 10%. resultados y discusión en las condiciones en las que se realizó este ensayo se lograron apreciar las características morfológicas de huevos, larvas y pupas. tal como lo reportan torres et al. (1997), los huevos fueron de color blanco y posteriormente cambiaron de coloración; antes de la eclosión fue posible identificar la cabeza de la larva, puesto que ésta se observa como un diminuto punto negro en la parte superior del huevo. las larvas de último instar presentaron un cuerpo visiblemente segmentado pudiéndose apreciar con facilidad las manchas sobre su dorso; éstas redujeron su movilidad al entrar al estado de prepupa. un bajo porcentaje de pupas fue encontrado dentro del tubérculo, lo que indicaría que también se pueden desarrollar dentro de él, aunque hay que tener en cuenta que el ensayo se realizó bajo condiciones de laboratorio. porcentaje de eclosión. el rango de eclosión observado en el experimento osciló entre 82,0 y 100%, con un promedio de 96,6% (tabla 1), lo cual hizo evidente la alta fertilidad de los huevos de este insecto plaga; ello corrobora lo reportado en varios estudios de biología de la polilla llevados a cabo por torres et al. (1997) y álvarez (1996). la evaluación de esta variable permitió establecer que no existe un efecto del genotipo sobre el porcentaje de eclosión. porcentaje de pupamiento. se presentaron diferencias altamente significativas para el porcentaje de pupamiento en los genotipos evaluados, siendo el promedio general 42,4% (tabla 1). los porcentajes de pupamiento encontrados oscilaron entre 8,4% y 88% (tabla 1). al comparar el comportamiento de esta variable con los resultados obtenidos por bejarano et al. (1997) en clones de genealogía interespecífica, variedades nativas y mejoradas de s. tuberosum, cuyos valores estuvieron entre 28 y 82,7% de pupamiento, se encuentra una relativa cercanía para el límite superior del rango; sin embargo, dentro de los genotipos evaluados se presentaron valores aún más bajos para el limite inferior, lo cual indica la existencia de genotipos con posibles propiedades desfavorables para el desarrollo del insecto y que, además, superan a los encontrados en dicho trabajo, lo cual es valioso y resalta la importancia de realizar más estudios en el futuro inmediato. porcentaje de daño en tubérculo. se encontraron diferencias significativas para esta variable entre los 60 genotipos evaluados (tabla 2). el promedio de daño general fue de 45,1%, el cual puede considerarse como alto (tabla 1). los genotipos que presentaron los porcentajes de daño más altos fueron: 19, 7, 51 y 121 con 90%, 88,13%, 88% y 84%, respectivamente; por su parte, los menores promedios de daño fueron para los genotipos: 35, 44, 34 y 143 con 13,8%, 13%, 11,3% y 3,0% (tabla 1). los genotipos que presentaron un menor porcentaje de pupamiento corresponden en su mayoría a los que exhibieron los niveles más bajos de daño en tubérculo. estas dos variables (porcentajes de pupamiento y de daño) están asociadas y cadena et al.: evaluación de la respuesta de 60 genotipos... 1152005 presentaron un coeficiente de correlación de 0,78, altamente significativo. de los 60 genotipos evaluados, seis presentaron un porcentaje de daño en tubérculo mayor a 75%; 16 entre 75 y 50,1%; 25 entre 50 y 25,1% y 13 con daño menor al 25% (figura 1). de acuerdo con lo reportado por castillo (1997), quien utilizó papa criolla para medir el ataque de t. solanivora, se encontraron niveles de daño hasta de 100%, lo cual evidencia alta susceptibilidad de este material a la plaga; por lo tanto, el porcentaje de daño observado en los 13 genotipos fue considerablemente menor, lo que corrobora la importancia del resultado y la necesidad de estudiar esta respuesta de resistencia con mayor profundidad. teniendo en cuenta las dos variables en conjunto, fueron seleccionados aquellos genotipos que presentaron porcentajes de pupamiento y de daño menor o igual a tabla 1. resultados de la evaluación del daño causado por t. solanivora en 60 genotipos de la colección de s. phureja. item nº colec-un no. c.c.c. % eclosión huevos % pupamiento % daño tubérculo 1 5 col 5 92,5 23,0 16,3 2 6 col 6 97,0 27,7 35,0 3 7 col 7 99,0 49,5 88,0 4 8 col 12 100,0 33,0 52,0 5 9 col 13 100,0 41,0 50,0 6 10 col 15 100,0 34,0 64,0 7 11 col 16 99,0 43,2 66,0 8 13 col 20 100,0 20,0 42,5 9 14 col 22 100,0 22,0 32,0 10 16 col 26a 96,3 9,3 17,5 11 17 col 26b 97,5 19,3 21,3 12 18 col 28 96,3 44,9 45,0 13 19 col 31 100,0 60,0 90,0 14 22 col 39 98,8 45,7 76,3 15 23 col 40 95,0 59,0 71,0 16 25 col 44 92,0 20,5 32,0 17 26 col 48 100,0 11,0 19,0 18 29 col 54b 99,0 22,1 34,0 19 31 col 57 100,0 36,7 46,7 20 32 col 59 100,0 48,0 68,0 21 34 col 61 96,3 17,7 11,3 22 35 col 64 96,3 12,1 13,8 23 36 col 66 87,0 22,7 26,0 24 37 col 68 99,0 19,1 34,0 25 38 col 71 93,0 9,5 17,0 26 39 col 83 99,0 9,1 14,0 27 40 col 85 99,0 46,6 62,0 28 41 col 86 98,0 31,4 40,0 29 42 col 91 98,8 25,2 31,3 30 44 col 99 100,0 33,0 13,0 31 45 col 102 99,0 86,7 82,0 32 46 col 106 97,0 35,9 68,0 33 47 col 108a 100,0 48,0 40,0 34 48 col 108b 99,0 50,3 42,0 35 49 col 109 99,0 27,4 18,0 36 51 col 112 100,0 88,0 88,0 37 121 s. phuc 1 96,0 73,8 84,0 38 122 s. phuc 2 98,8 22,7 27,5 39 123 s. phuc 3 100,0 43,0 38,0 40 125 s. phuc 5 99,0 62,6 56,0 41 126 s. phuc 6 100,0 51,0 44,0 42 127 s. phuc 7 99,0 28,3 58,0 43 128 s. phuc 8 100,0 21,0 39,0 44 130 s. phuc 11 98,0 30,1 38,4 45 132 s. phuc 13 89,0 28,1 48,0 46 133 s. phuc ra 90,0 27,5 58,0 47 134 s. phuc rb 97,0 54,1 62,0 48 137 am 8 95,0 47,7 48,0 49 138 am 10 97,0 48,2 60,0 50 139 am 12 99,0 61,7 50,0 51 140 am 13 92,0 63,7 68,0 52 143 am 20 82,5 10,9 3,0 53 144 am 21 97,0 13,6 25,0 54 145 am 23 82,0 26,8 45,0 55 146 am 25 97,0 8,4 18,0 56 153 ccc 10.1 95,0 36,3 55,0 57 154 ccc 118.1 96,0 16,8 38,0 58 155 ccc 125.1 100,0 76,0 74,0 59 156 ccc 150.1ro 95,0 33.1 52,0 60 157 ccc 150.1ca 97,5 25,9 50,0 promedios 96,9 42,4 45,1 tabla 2. cuadrados medios para las variables porcentaje de pupamiento y porcentaje de daño. fuente gl cuadrados medios % pupamiento % daño tubérculo tratamiento 59 17,46 ** 23,34 ** error 223 3,45 6,07 total 282 r 2 0,55 0,5 cv 5,5 5,47 figura 1. distribución de frecuencias para el porcentaje de daño en tubérculo causado por t. solanivora en 60 genotipos evaluados de la colección de s. phureja. agronomía colombiana 116 vol. 23 · no. 1 taron diferentes colores de la piel (morado, amarillo, negro o rosado) y diversas formas. por consiguiente, son otros los factores cercanos responsables de la respuesta de resistencia, lo cual es necesario investigar en el futuro. a nivel bioquímico se han encontrado especies silvestres como s. berthaulltii y s. polyadeniim que presentan alta resistencia ante el ataque de polillas; no obstante, usadas en cruzamientos, estas especies trasmiten glicoalcaloides tóxicos para los humanos. es posible que algunos de los genotipos evaluados que presentaron bajo nivel de daño, posean compuestos similares en niveles imperceptibles al gusto humano, pero importantes en la relación plaga-huésped que determinan un bajo nivel de susceptibilidad. los anteriores resultados evidencian la existencia de factores que condicionan el nivel de susceptibilidad a t. solanivora, los cuales merecen ser considerados y estudiados más detalladamente en el programa de mejoramiento, para contribuir de manera eficaz al manejo de la polilla guatemalteca. figura 2. porcentaje de daño en tubérculo y porcentaje de pupamiento en once genotipos seleccionados de s. phureja. 25%. con este parámetro se escogieron 11 genotipos que se consideran como materiales promisorios para estudiar con mayor detalle el carácter de resistencia en futuros trabajos y, a partir de estos estudios, proyectar su uso en trabajos de mejoramiento genético (figura 2). el color y la forma de los tubérculos, considerados como factores lejanos relacionados con cierto grado de resistencia, no se asociaron con altos o bajos porcentajes de daño en tubérculo, ya que tanto en uno como en otro caso, se presenliteratura citada álvarez, g. 1996. estudios sobre la biología y ciclo de vida de la polilla de la papa tecia solanivora (povolny). informe de pasantía. corpoica. 55 p. álvarez, h. 2000. respuesta de 34 genotipos de papa (solanum tuberosum l.) al ataque de la polilla guatemalteca (tecia solanivora, povolny), en condiciones de laboratorio. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 24 p. arias, j.; j. jaramillo; e. arévalo; n. rocha y l. muñoz. 1996. evaluación de la incidencia y severidad del daño de la polilla gigante de la papa tecia solanivora en el departamento de antioquia. boletín divulgativo. ministerio de agricultura y desarrollo rural. instituto colombiano agropecuario ica corpoica. 24 p. bejarano, v.; c. ñústez y e. luque. 1997. respuesta de 10 variedades de papa (solanum tuberosum) y 3 híbridos interespecíficos al ataque de la polilla (tecia solanivora povolny) en condiciones de almacenamiento. agronomía colombiana 15(2), 138-143. benavides, m. 1998. resultados del manejo integrado de tecia solanivora povolny en fincas piloto en el departamento de cundinamarca. en: conclusiones y memorias del taller planeación estratégica para el manejo de tecia solanivora en colombia. universidad nacional de colombia, bogotá. 53 p. castillo, e. 1997. evaluación de la actividad insecticida de algunas plantas asociadas al cultivo de la papa criolla solanum phureja sobre tecia solanivora en condiciones de laboratorio. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 66 p. fowden, m. y p. jennings. 1984. mejoramiento de plantas resistentes a insectos. primera edición. editorial limusa, méxico d.f. 250 p. herrera, f. 1997. la polilla guatemalteca de la papa. biología, comportamiento y prácticas de manejo integrado. corpoica, programa regional agrícola. 14 p. lópez-ávila, a. y e. espitia. 2000. plagas y beneficios en el cultivo de la papa en colombia. boletín técnico divulgativo. corpoica, programa nacional de manejo integrado de plagas, mip. 27 p. torres, f.; a. notz y l. valencia. 1997. ciclo de vida y otros aspectos de la biología de la polilla de la papa tecia solanivora (povolny) (lepidoptera: gelechiidae) en el estado táchira, venezuela. boletín entomológico de venezuela 12(1), 81-94. agronomía 24-1f.pdf cambios físicos, químicos y sensoriales durante el almacenamiento congelado de la pulpa de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) physical, chemical and organoleptic changes during frozen storage of araza (eugenia stipitata mc vaugh) pulp liliana josefina mejía1, carlos eduardo narváez2 y luz patricia restrepo3 resumen: se evaluaron los efectos de la congelación lenta a -20 °c en pulpa de arazá (eugenia stipitata mc vaugh). la pulpa fue almacenada durante 4 meses y cada 15 d se evaluó: ph; acidez total titulable; grados brix; contenido de algunos compuestos antioxidantes: ácido ascórbico, carotenoides, fenólicos; actividad antioxidante por el método del blanqueamiento del ß-caroteno y características sensoriales de aroma, sabor, textura, apariencia y color. el estudio mostró que el tratamiento de congelación conservó la pulpa con buenas características sensoriales durante el primer mes de almacenamiento. si bien la textura instrumental y el ácido ascórbico se vieron seriamente afectados durante este periodo, los compuestos fenólicos totales, los carotenoides y la actividad antioxidante se mantuvieron invariables. si se considera que esta fruta es una buena fuente de sustancias con poder antioxidante y que su capacidad antioxidante es buena, de acuerdo a la técnica del ß-caroteno, se debe continuar trabajando en técnicas que prolonguen su calidad durante tiempos aún más largos. palabras claves adicionales: actividad antioxidante, ácido ascórbico, compuestos fenólicos abstract: the effects of slow -20 °c freezing on araza fruit (eugenia stipitata mc vaugh) pulp were evaluated. pulp was stored for 4 months and aroma, flavour, texture, appearance and colour (sensory characteristics) and ph, acidity, soluble solids, ascorbic acid, carotenoids, phenol compounds and antioxidant activity (physicochemical properties) were evaluated by the ß-carotene blanching method each fortnight. organoleptic evaluation led to the conclusion that freezing the pulp conserved it well during the first 30 days’ storage, retaining good sensory characteristics. although texture and ascorbic acid became depleted during this period, phenol compounds, carotenoids and antioxidant activity remained constant. it should be taken into account that araza fruit has high levels of substances having good antioxidant activity; it is therefore desirable to continue working on techniques for prolonging its quality for longer periods of time. additional key words: antioxidant activity, ascorbic acid, phenol compounds fecha de recepción: 30 de noviembre de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 química, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ljmejiah@unal.edu.co 2 profesor asistente, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: cenarvaezc@unal.edu.co 3 profesor asociado, departamento de química, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: lprestrepos@unal.edu.co introducción el arazá (eugenia stipitata mc vaugh) se considera como un fruto promisorio de la región amazónica colombiana, con producciones anuales del orden de 15 t· ha-1. se destaca por su adaptación a los suelos pobres y ácidos propios de esta región, por sus propiedades organolépticas, como sabor y aroma, y por su contenido nutricional. este fruto se emplea en diversas industrias en la elaboración de mermeladas, néctares, dulces y perfumes (delgado, 2004; quevedo, 1995; vargas et al., 2005). ya que el fruto tiende a sufrir daños acelerados durante su poscosecha, se han adelantado trabajos para establecer las condiciones para una vida en anaquel adecuada, con el fin de mejorar la integración del fruto al mercado interno y proporcionar herramientas para llevarlo al mercado internacional (hernández, 2001; narváez, 2003). la refrigeración, en combinación con choque térmico o con choques intermitentes y el uso de atmósferas modificadas, son algunos de los métodos de almacenamiento empleados para la conservación del fruto de arazá en fresco. en general, tras el uso de estas técnicas se ha logrado mantener la agronomía colombiana 24(1): 87-95, 2006 88 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana vida útil del fruto durante 15 d, pues se consigue disminuir la pérdida de peso, el ablandamiento, el pardeamiento y la susceptibilidad a las pudriciones, manteniendo, por lo tanto, sus características organolépticas durante un mayor tiempo (hernández, 2001; narváez, 2003). dada la alta perecibilidad del fruto, el almacenamiento congelado de la pulpa puede constituirse en una alternativa adecuada para aumentar el tiempo de vida de la fracción comestible. en la congelación, al pasar el agua de estado líquido a sólido, se disminuyen en gran medida las reacciones que conllevan el deterioro de la pulpa, lográndose extender el período de uso del producto. el almacenamiento congelado debe garantizar la calidad del producto a través del tiempo; en este sentido se deben tener en cuenta criterios tales como: calidad sensorial, microbiológica, física y química, con el fin de mantener su aceptación por parte de los consumidores (lisiewska y kmieecik, 2000; redmond et al., 2003). la calidad de un alimento está definida, en buena medida, por la percepción que tenga el consumidor de él. en este punto, las características sensoriales son de gran importancia, pues juegan un papel fundamental en la determinación de las condiciones adecuadas de almacenamiento del alimento (hough y fiszman, 2005). la calidad sensorial es el reflejo de las características microbiológicas, físicas y químicas, por lo que se constituye en una herramienta valiosa e integral para el diagnóstico de la calidad del producto. de otro lado, en años recientes ha surgido un gran interés por los compuestos antioxidantes naturales, presentes principalmente en frutas y verduras que hacen parte de la dieta diaria. el arazá es una fruta que ha mostrado tener una buena capacidad antioxidante, medida por el método de la decoloración del ß-caroteno, y un buen contenido de antioxidantes, como ácido ascórbico (30 mg· 100 g-1 pulpa base húmeda [bh]) y compuestos fenólicos totales (64 mg de ácido gálico· 100 g-1 de pulpa bh) (vargas et al., 2005). en general, este tipo de compuestos tienen acciones antitumorales, antialérgicas, antiinflamatorias y disminuyen el riesgo de padecer enfermedades degenerativas y coronarias, pues actúan como antioxidantes al atrapar radicales libres y como agentes sinérgicos, como es el caso del ácido ascórbico con fenoles y carotenoides, regenerando o restaurando sus propiedades antioxidantes (jan et al., 2001). la técnica de medida de la actividad antioxidante por el método de la decoloración del ß-caroteno consiste en generar radicales libres por oxidación del ácido linoleico; estas especies, a su vez, degradan el ß-caroteno. si existe un antioxidante en el medio de reacción, la degradación del ß-caroteno deberá ser menor. la medida de la degradación del ß-caroteno se puede efectuar en la región visible del espectro electromagnético (gadow et al., 1997; velioglu et al., 1998). teniendo en cuenta que la pulpa de arazá suele ser congelada en el hogar o en microempresas en congeladores convencionales, el objetivo de este trabajo fue evaluar algunas características sensoriales, físicas y químicas de esta pulpa en almacenamiento congelado lento a -20 °c durante 4 meses, para proporcionar información sobre la efectividad de esta técnica de conservación en la calidad de la pulpa. materiales y métodos frutos de arazá se utilizaron muestras comerciales adquiridas en bogotá. se seleccionaron los frutos en condiciones óptimas de maduración (corteza 100% amarilla) y se limpiaron para eliminarles partículas extrañas y polvo de la superficie. se efectuó una desinfección en hipoclorito de sodio al 2% por 20 min. procesamiento las frutas se sometieron a pelado y separación de semillas de forma manual. la pulpa se homogenizó y almacenó en bolsas de polietileno de baja densidad (aproximadamente 100 g por bolsa). por último, las muestras se colocaron durante 4 meses en un congelador convencional a -20 °c. el proceso de congelación se hizo a baja velocidad (menor a 1 °c· min-1). cada 15 d se retiró una muestra de pulpa del almacenamiento congelado y se le efectuaron diversos análisis sensoriales, físicos y químicos. para los análisis instrumentales de la textura y la evaluación sensorial se efectuó una descongelación rápida con microondas durante 2 min. para los demás análisis no se hizo descongelación. los análisis para el día 0 se realizaron con la pulpa fresca, antes de congelarla. análisis sensorial un grupo de seis panelistas entrenados, con habilidad para percibir las diferencias entre la pulpa de arazá fresca y congelada, evaluó aroma, sabor, textura, apamejía et al.: cambios físicos, químicos y sensoriales... 89 2006 riencia y color. para la evaluación se tomó una escala previamente diseñada (delgado, 2004). la escala y los descriptores aparecen en la tabla 1. tabla 1. descriptores para la evaluación sensorial de la pulpa de arazá. calificación descripción aroma 7 5 característico de la fruta fresca pero de menor intensidad. 0 no característico de la fruta fresca, inoloro o muy débil, sobremaduro muy fermentado, mohoso, viejo. sabor 6 4 ligeramente diferente al del fruto maduro, un poco fermentado o sobremaduro. 0 muy fermentado o sobremaduro, mohoso, residual, no característico. textura 5 espesa, poco jugosa, suave, con presencia de fibras. 3 poco espesa, ligeramente diferente a la pulpa de la fruta madura. 0 disgregada, muy fluida. apariencia y color 2 pulpa de color amarillo característico, con presencia de fibras, sin sinéresis. 1 pulpa de color ligeramente alterado, amarillo algo claro o algo oscuro, homogéneo, pulpa un poco disgregada. 0 color no característico, pulpa con sinéresis. sólidos solubles, ph y acidez titulable estos análisis se realizaron de acuerdo a los procedimientos propuestos por bernal (1992). los sólidos solubles se midieron con un refractómetro manual atago®. los resultados se reportaron como grados brix a 18° c. el ph se midió, sin diluciones, con un potenciómetro inolab ph level 1®. para determinar la acidez titulable se tomaron 2,0 g de pulpa y se homogenizaron con 10 ml de h 2 o mediante agitación magnética por 5 min. al final, se determinó la acidez por titulación con naoh 0,1 m y fenoftaleína como indicador. los resultados se expresaron como gramos de ácido málico en 100 g de pulpa bh. determinación de los cambios de textura se midieron la pérdida de agua por centrifugación, la consistencia y el índice de viscosidad. la capacidad de retención de agua en la pulpa fue evaluada por centrifugación de 10 g de pulpa a 3.000 rpm durante 5 min. posteriormente, se midió el volumen de agua liberada por la pulpa. los resultados se expresaron como porcentaje de peso/volumen (redmond et al., 2003). para evaluar la consistencia y el índice de viscosidad se usó un texturómetro plus texture analyser, modelo ta-xt2®, equipado con una celda de 50 mm de diámetro, un cilindro metálico y una sonda redonda de 45 mm de diámetro (a/be-45). la distancia de recorrido fue de 30 mm a una velocidad de 1 mm· s-1 y una compresión de 1 mm· s-1. compuestos que contribuyen a la actividad antioxidante ácido ascórbico. se homogenizó1,0 g de pulpa con 4 ml de ácido oxálico al 0,15% durante 2 min en mortero, se centrifugó a 3.000 rpm durante 5 min y en el sobrenadante se efectuó la cuantificación del ácido ascórbico de acuerdo con el método de la 2-nitroanilina por lectura espectrofotométrica a 540 nm. se realizó una curva de calibración con soluciones de ácido ascórbico entre 0,02 y 0,12 mg· ml-1, preparado en ácido oxálico al 0,15%. los resultados se expresaron como miligramos de ácido ascórbico por 100 g de pulpa bh (bernal, 1992). carotenoides. se homogenizaron2,0 g de pulpa con 8 ml de acetona en mortero, se centrifugaron a 3.000 rpm durante 5 min y se reservó el sobrenadante. al residuo se le adicionaron otros 8 ml de acetona, repitiendo el procedimiento una vez más. ambos sobrenadantes se reunieron. posteriormente, se efectuó una extracción líquido-líquido en un embudo de separación con 10 ml de éter etílico, efectuando 4 lavados con porciones pequeñas de solución acuosa de nacl al 10%. las fases acuosas se descartaron y la fase orgánica se filtró sobre un lecho de na 2 so 4 anhidro. finalmente, se midió el volumen obtenido de la fase orgánica y se leyó su absorbancia a 450 nm. el resultado se expresó en miligramos de carotenoides por 100 g de pulpa bh; para ello se hizo una curva de calibración con soluciones patrones de ß-caroteno en un intervalo de concentración entre 0,01 y 0,07 mg· ml-1 (dámaso y míngues, 2000). compuestos fenólicos libres y totales. se pesó 1 g de pulpa. para la extracción de los compuestos fenólicos libres se hizo una extracción por molturación con 2 ml de metanol acuoso al 80% y para los compuestos fenólicos totales (compuestos fenólicos libres y ligados) con 2 ml de metanol acidulado (80:19:1, metanol:h 2 o:hcl). las muestras se colocaron en un agitador recíproco a 200 90 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana análisis de datos para definir el tiempo que las características sensoriales de la pulpa se mantuvieron adecuadas para el consumo, se evaluaron los resultados del análisis sensorial (n = 6) con la prueba no paramétrica de friedman y se calculó la diferencia mínima significativa (dms) entre tratamientos (días de congelación). para las demás variables (n = 4), se llevaron a cabo los anova y se compararon las diferencias entre tratamientos por la prueba de tuckey ( = 0,05) (conover, 1980). resultados y discusión análisis sensorial en la tabla 2 se muestra cómo la calidad sensorial se va deteriorando a través del tiempo de almacenamiento. en general, las características sensoriales se mantuvieron relativamente estables –similares a las de la calidad inicial– durante el primer mes de almacenamiento. los panelistas detectaron cambios en el sabor y el aroma de la pulpa, lo que puede suceder por la formación de productos tales como ácidos carboxílicos, formaldehído y otros, a causa de la degradación del ácido ascórbico por vía enzimática, además de la degradación de azúcares por reacciones de fermentación y la autooxidación de los lípidos. este tipo de reacciones contribuye también con cambios en la apariencia y el color (fennema, 2000). luego de la descongelación de la pulpa los panelistas reportaron pérdida de homogeneidad de tabla 2. resultados de la evaluación sensorial de la pulpa de arazá. días sabor textura apariencia y color aroma calidad total m r m r m r m r r 0 5,0 42a 5,0 46a 2,0 40a 6,5 44a 46a 15 5,0 42a 3,0 35bc 2,0 40a 4,5 33b 34ab 30 4,8 41a 4,8 41ab 1,8 38a 5,3 38ab 46a 45 3,5 24b 3,0 33ce 1,5 36a 4,0 26c 28c 60 3,0 24b 2,0 22d 1,0 24b 3,0 24c 26c 75 3,0 23b 2,0 21d 1,0 24b 4,3 32b 25c 90 3,5 24b 2,5 29e 1,0 24b 5,0 32b 27c 105 2,5 15c 1,0 12f 0,5 14c 2,0 12d 10d 120 1,5 11c 1,0 8f 0,3 8c 1,0 7d 5d m, corresponde a la mediana de las calificaciones dadas por los 6 panelistas. r, corresponde al promedio del rango hallado para los atributos evaluados en la calidad sensorial. letras diferentes corresponden a diferencias significativas por la prueba de friedman diferencia mínima significativa (dms) ( = 0,05). rpm durante 2 h. se centrifugaron a 3.000 rpm durante 5 min, y se reservó el sobrenadante. al residuo se le adicionó otros 2 ml de la solución extractora y se repitió el procedimiento una vez más. los dos sobrenadantes se reunieron para la cuantificación. la cuantificación se realizó por el método de folinciocalteu (velioglu et al., 1998), con lectura espectrofotométrica a 765 nm. los compuestos fenólicos se expresaron como miligramos de ácido gálico en 100 g de pulpa bh. para cada tipo de extractante se efectuó una curva de calibración con solución patrón de ácido gálico en un intervalo de concentración entre 0,01 y 0,30 mg· ml-1 (narváez, 2003; vargas et al., 2005). medida de la actividad antioxidante se determinó por el método de blanqueamiento de ß-caroteno (gadow et al., 1997), para lo cual se prepararon dos soluciones: solución a (2 ml de solución de ß-caroteno en cloroformo, de 1 mg· ml-1 , 400 µl de tween 20 y 40 µl de ácido linoléico en frascos de 100 ml) y solución b (2 ml de cloroformo, 400 µl de tween 20 y 40 µl de ácido linoleico, también en frascos de 100 ml). después de la evaporación en una estufa al vacío a temperatura ambiente durante 15 min, se adicionaron 100 ml de h 2 o destilada previamente saturada con oxígeno. los frascos se taparon y sometieron a ultrasonido (ultrasonic lc 60h®) durante 5 min. para efectuar las medidas de actividad antioxidante se prepararon cuatro tipos de soluciones en tubos de ensayo con tapa: 1) 7,5 ml de la solución b y 400 µl de metanol acidulado, usada para ajustar el cero en el espectrofotómetro; 2) un control, para evaluar el comportamiento del sistema sin antioxidante, con 7,5 ml de la solución a y 400 µl de metanol acidulado; 3) 7,5 ml de la solución a y 400 µl de cada una de las muestras (extractos en metanol acidulado) y 4) 7,5 ml de la solución a y 400 µl de butilhidroxitolueno (bht) (0,32 mg· ml-1 en metanol acidulado), como estándar antioxidante. las muestras se incubaron a 50 °c y, durante 2 h, cada 10 min se les hizo la lectura espectrofotométrica a 470 nm. para calcular la actividad antioxidante (aa), se evaluó la pendiente (m) de la recta obtenida para el control y para cada muestra al graficar la absorbancia en función del tiempo de reacción, expresándola de la siguiente forma (gadow et al., 1997): % aa = m control – m muestra x 100 m control mejía et al.: cambios físicos, químicos y sensoriales... 91 2006 la pulpa, caracterizada por la formación de dos fases: una acuosa y otra rica en fibras. esta pérdida de homogeneidad es un efecto indeseable, pues la textura juega un papel importante en la aceptación del producto por los consumidores. el cambio en la textura puede ser debido a procesos tales como la homogenización, la congelación lenta (donde hay formación de cristales de hielo de tamaño grande) y la descongelación de la pulpa (que afectan la integridad de la célula y produce pérdida los compartimentos celulares). como resultado final, se disminuye la capacidad de retención de agua de los componentes celulares. es importante resaltar que, aunque la congelación disminuye la velocidad de reacción enzimática, no la detiene; en este sentido, es probable que la pérdida de la homogeneidad se deba también a que enzimas del grupo de las hidrolasas, entre las que se encuentran la pectinesterasa, la poligalacturonasa, la celulasa y la xilanasa, produzcan la degradación de los componentes de la pared celular, que contribuyen a la estabilidad de la textura (bartley y knee, 1982). esta falta de estabilidad puede ser un inconveniente al momento de emplear la pulpa en la elaboración de productos, lo cual podría solucionarse con el empleo de una técnica de congelación rápida, con tratamientos previos de escaldado y la inclusión de estabilizantes de textura (fennema, 2000). sólidos solubles, ph y acidez titulable en la figura 1 se observa que el tiempo de almacenamiento congelado tiene un efecto negativo sobre estas variables. los anova mostraron que no existe evidencia estadística significativa que permita concluir que las variables objeto de estudio se mantienen a través del tiempo. durante el primer mes de almacenamiento, tiempo en el que la calidad sensorial se mantiene, los sólidos solubles disminuyen, el ph aumenta, ambos de manera significativa, en tanto que la acidez permanece invariable. en la pulpa fresca (día 0), el valor de los sólidos solubles fue 3,9%; el ph, 2,79 y la acidez titulable, 2,04 mg de ácido málico por 100 g de pulpa. estos valores son cercanos a los reportados en un trabajo previo (hernández, 2001) y permiten clasificar el arazá como un fruto bajo en azúcares y de alta acidez. la disminución en los sólidos solubles durante el almacenamiento congelado puede deberse a la fermentación de los carbohidratos por procesos anaerobios. aunque los sólidos solubles disminuyeron de manera significativa en el día 30, los panelistas detectaron el sabor residual y aroma a fermentado desde el día 45. determinación de los cambios de textura en la figura 2 se observa que la capacidad de retención de agua de la pulpa disminuye progresivamente durante los primeros 45 d de almacenamiento, para luego volverse constante. la consistencia y el índice de viscosidad cambian también con el tiempo de almacenamiento, pero de manera importante durante los primeros 15 d. para las tres variables en estudio, el anova mostró un efecto significativo a través del tiempo. los resultados demuestran que la congelación tiene una consecuencia negativa, no sólo sobre la textura estimada de manera instrumental, si no también sobre la pérdida de capacidad de retención de agua de la pulpa. es importante señalar que la medida instrumental de la textura mostró resultados negativos en los primeros 15 d de almacenamiento; sin embargo, el panel de evaluación sensorial no reportó un punto de corte claro para la pérdifigura 1. comportamiento de: a) sólidos solubles totales y b) ph y acidez total titulable de la pulpa de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) congelada a -20 °c durante 120 d. los resultados corresponden al promedio de 4 réplicas y una desviación estándar. letras diferentes indican diferencias mínimas significativas de acuerdo con la prueba de tuckey ( = 0,05). 92 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana da de textura respecto a este atributo en la pulpa fresca sin congelar. la pérdida de la capacidad de retención de agua en la pulpa congelada indica que si la pulpa es empleada para elaborar un néctar, en éste habrá una mayor tendencia a la separación de fases y además, la consistencia y la viscosidad serán menores que en un néctar preparado con fruta fresca sin congelar, por lo que es común que en la industria de los zumos se incorporen estabilizantes de textura, que incluyen compuestos como carboximetilcelulosa y gomas, entre otros. si bien, según la normatividad colombiana, estos estabilizantes están permitidos en zumos, están prohibidos en pulpas. sin embargo, en pulpas azucaradas se permite la incorporación de sacarosa que podría estabilizar la pectina de la pulpa y, por lo tanto, mejorar su textura una vez ésta sea descongelada. compuestos que contribuyen a la actividad antioxidante en la figura 3 se observa que el tiempo de almacenamiento influye de manera negativa en la concentración figura 2. comportamiento de: a) pérdida de agua por centrifugación y b) consistencia e índice de viscosidad de la pulpa de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) congelada a -20 °c durante 120 d. los resultados corresponden al promedio de 4 réplicas y una desviación estándar. letras diferentes indican diferencias mínimas significativas de acuerdo con la prueba de tuckey ( = 0,05). figura 3. comportamiento de: a) ácido ascórbico y carotenoides y b) compuestos fenólicos libres y fenólicos totales de la pulpa de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) congelada a -20 °c durante 120 d. los resultados corresponden al promedio de 4 réplicas y una desviación estándar. letras diferentes indican diferencias mínimas significativas de acuerdo con la prueba de tuckey ( = 0,05). de ácido ascórbico, carotenoides y compuestos fenólicos libres. el anova mostró un efecto significativo del tiempo sobre estas variables. al evaluar los compuestos fenólicos totales se encontró que su concentración no variaba en el tiempo: de acuerdo al anova, se mostró que estos compuestos no variaban de manera significativa durante el almacenamiento congelado. en la pulpa fresca, el contenido de ácido ascórbico (22 mg por 100 g) es menor al reportado en trabajos anteriores (30 mg por 100 g), ambos en base húmeda (hernández, 2001; vargas et al., 2005). los compuestos fenólicos totales expresados como ácido gálico (51 mg por 100 g) son menores a los reportados previamente (64 mg por 100 g), también en base húmeda (vargas et al., 2005). este comportamiento puede ser debido a las diferencias en las muestras objeto de análisis, pues se debe tener en cuenta que las frutas varían su composimejía et al.: cambios físicos, químicos y sensoriales... 93 2006 ción de acuerdo con la precosecha, el estado de maduración, la temperatura de almacenamiento, entre otros (hernández, 2001). luego de 30 d en congelación, el ácido ascórbico representa tan sólo 59% de su valor inicial (diferencia significativa), los carotenoides mantienen 97% de la concentración inicial (diferencia no significativa), los compuestos fenólicos libres representan 78% (diferencia significativa), mientras que los compuestos fenólicos totales representan 96% de su concentración inicial (diferencia no significativa). es posible que este comportamiento se vea reflejado en la evaluación sensorial, pues, como se mencionó anteriormente, productos de degradación del ácido ascórbico pueden producir sabores y olores desagradables; además, la degradación de carotenoides producen disminución del color de la pulpa a través del tiempo. una tendencia similar a la observada en el comportamiento del ácido ascórbico y de los carotenoides se reporta en trabajos anteriores (lisiewska y kmieecik, 2000; bahceci et al., 2005; vural et al., 2005). estos estudios han demostrado que el tratamiento de escaldado contribuye en gran medida a la inactivación de las enzimas peroxidasa y lipooxigenasa, por lo que la degradación de esos compuestos es menor (vural et al., 2005; bahceci et al., 2005). estas dos enzimas se emplean como indicadores de la efectividad de los tratamientos térmicos por su estabilidad térmica relativamente alta, por lo que se asume que si estas enzimas están inactivas, las otras también lo estarán. además, el interés de inactivarlas radica en que la peroxidasa está vinculada con cambios en la coloración de los vegetales, la degradación de compuestos fenólicos con importante valor antioxidante y la pérdida del aroma. de otro lado, la lipoxigenasa es responsable de la oxigenación y peroxidación de compuestos insaturados, como los ácidos grasos libres, produciendo características sensoriales inadecuadas (sabores y olores desagradables). ambas enzimas pueden catalizar las reacciones mencionadas, incluso en productos congelados (bahceci et al., 2005). ya que la medida de ácido ascórbico se toma como un parámetro clave para medir la calidad nutricional de los frutos y las hortalizas, se han desarrollado modelos cinéticos para evaluar el efecto de la temperatura de congelación y del tiempo de almacenamiento (giannakourou y taoukis, 2003). la cinética de degradación de este compuesto puede describirse por una reacción de primer orden, de acuerdo a la siguiente ecuación: c = c 0 e-kt ó, ln(c/c 0 ) = -kt en donde, c y c 0 son las concentraciones de ácido ascórbico a un tiempo t y en el momento cero, respectivamente; k es la constante de reacción aparente que describe la velocidad de desaparición del ácido ascórbico. esta constante se calcula al graficar ln(c/c 0 ) contra el tiempo. al aplicar este modelo a los resultados obtenidos para la degradación del ácido ascórbico en la pulpa de arazá, se encontró la ecuación, ln(c/c 0 ) = -0,0063t 0,1888, con r2 = 0,8937 al calcular de esta ecuación el tiempo de vida media –tiempo necesario para que la concentración de ácido ascórbico disminuya en un 50%–, se obtiene un valor de 80 d. este tiempo es menor al reportado para arvejas (pisum sativum), espinacas (spinacia oleracea) y fríjoles (phaseolus vulgaris l.) almacenados también a -20 °c, en los que se obtienen tiempos de vida media de 325, 253 y 311 d, respectivamente (giannakourou y taoukis, 2003). al revisar este experimento, se encuentra que los vegetales fueron escaldados previamente y se congelaron enteros. si bien para la pulpa de arazá se obtuvo un tiempo de vida media de 80 d, valor relacionado con la calidad química, con la calidad sensorial evaluada a través de un panel entrenado se obtuvo un tiempo de vida media de 30 d, por lo que esta calidad sería la que limitaría el tiempo de vida útil de la pulpa. en el presente trabajo, los compuestos fenólicos libres aumentaron a partir del día 60. esto puede deberse a la acción de enzimas del tipo glicosidasas que hidrolizan los enlaces glicosídicos y, como consecuencia, generan las agliconas (compuestos fenólicos libres) y los respectivos carbohidratos (fennema, 2000), sin conducir a la pérdida de compuestos fenólicos totales. medida de la actividad antioxidante en la figura 4 se muestra que la actividad antioxidante disminuye significativamente en el periodo de almacenamiento ya que pasa de ser buen antioxidante, con 56% de aa, a convertirse en prooxidante, con -14% de aa. de otro lado, en estas medidas se obtuvo 77% de aa para el estándar de bht. en trabajos anteriores (vargas et al., 2005), a pesar de haberse usado la misma técnica que la utilizada en esta investigación, las relaciones entre los reactivos cambiaron; por tanto, no se puede pen94 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana sar en una comparación coherente sobre los resultados de la actividad antioxidante en pulpa fresca. vale la pena resaltar que durante los primeros 45 d de almacenamiento este atributo no disminuye de manera significativa, por lo que el potencial antioxidante de este fruto congelado sigue siendo equivalente al de la fruta fresca. luego de 60 d, la actividad antioxidante tiene un descenso significativo: en este momento la actividad representa 72% de la inicial. al finalizar el almacenamiento, los contenidos de ácido ascórbico, de compuestos fenólicos totales y de carotenoides representan 37%, 85,5% y 92% de su valor inicial, respectivamente. si bien estos grupos de antioxidantes disminuyeron en diferente proporción durante la congelación, no permiten explicar el porqué la pulpa pasó de ser antia prooxidante, ya que durante su congelación la cantidad de compuestos prooxidantes debió aumentar considerablemente, lo que no se pudo comprobar. dentro del grupo de prooxidantes pueden existir productos de la degradación de los compuestos lipídicos, entre los que se pueden encontrar radicales libres. este tipo de compuestos puede generarse en el tratamiento de congelación y por causa del almacenamiento prolongado (jan et al., 2001). conclusiones los análisis hechos a la pulpa de arazá muestran que la congelación lenta a -20 °c mantiene las características organolépticas en condiciones óptimas durante el primer mes de almacenamiento. en este tiempo la actividad antioxidante permaneció significativamente invariable, al igual que los compuestos fenólicos totales, los carotenoides y la acidez; sin embargo, el ácido ascórbico se degradó significativamente, disminuyendo considerablemente el aporte que puede hacer la pulpa de arazá de esta vitamina. si la utilización de la pulpa va a hacerse antes de un mes, se puede utilizar la técnica de congelación lenta sin previo escaldado, pues disminuye los costos de producción. sin embargo, si el empleo de la pulpa se va a hacer luego de periodos más largos de almacenamiento bajo congelación, podría ensayarse técnicas que incluyan el escaldado y la congelación rápida. por lo tanto, es importante evaluar en el futuro el efecto, tanto del tratamiento de congelación a alta velocidad –los cristales de hielo que se forman son de menor tamaño–, como de la inactivación de enzimas por medio de un escaldado previo y llevar a cabo: análisis de la actividad de las enzimas relacionadas con el deterioro de los componentes que contribuyen a la actividad antioxidante y a la estabilidad de la textura, análisis microbiológicos para complementar el diagnóstico de la calidad de la pulpa y la evaluación sensorial, tanto con panelistas como con consumidores, para definir de mejor manera la vida sensorial útil de la pulpa. literatura citada bahceci, k.s., a. serpen, v. gôkmen y j. acar. 2005. study of lipoxygenase and peroxidase as indicator enzymes in green beans: change of enzymes activity ascorbic acid and chorophylls during frozen storage. j. food eng. 66, 187-192. bartley, i.m. y m. knee. 1982. the chemistry of textural changes in fruit during store. j. food chem. 9, 47-58. bernal, d.r. 1992. análisis de alimentos. tercera edición. editorial guadalupe, bogotá. pp. 99-100, 114-117. conover, w.j. 1980. practical nonparametric stadistics. 2nd edition. jhon wiley & sons, new york. pp. 299-304, 483. dámaso, h.m. y i. mínguez. 2000. xanthophyll esterification accompanying carotenoid overaccumulation in chromoplast of capsicum annuum ripening fruits is a constitutive process and useful for ripeness index. j. agric. food chem. 48, 1617-1622. delgado, j.l. 2004. efecto del procesamiento de crio-concentración sobre el ‘flavor’ de pulpas de arazá. tesis de maestría. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 9 -16. fennema, o. 2000. química de alimentos. segunda edición. editorial acribia, zaragoza (españa). pp. 593, 669, 805, 1191. gadow, a., e. jobert y c.f. hansmann. 1997. comparison of the antioxidant activity of aspalathin whit that of other plant phenols of rootbos tea (aspalathus linearis) -tocopherol, bht, and bha. j. agric. food chem. 45, 632-638. giannakourou, m.c. y p.s. taoukis 2003. kinetic modeling of vitamin c in frozen green vegetables under variable storage conditions. food chem. 83, 33-41. figura 4. comportamiento de la actividad antioxidante en la pulpa de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) congelada a velocidad lenta y una temperatura de -20 °c durante 120 d. los resultados corresponden al promedio de 4 réplicas y una desviación estándar. letras diferentes indican diferencias mínimas significativas de acuerdo con la prueba de tuckey ( = 0,05). mejía et al.: cambios físicos, químicos y sensoriales... 95 2006 hernández, m.s. 2001. conservación del fruto de arazá (eugenia stipitata) durante la poscosecha mediante la aplicación de diferentes técnicas. tesis doctoral. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. hough, g. y s. fiszman. 2005. estimación de la vida útil sensorial de los alimentos. primera edición. editorial programa cyted, españa. pp. 13-23 jan, p., n. yanishlieva y m. gordon. 2001. antioxidantes de los alimentos. primera edición. editorial acribia, españa. pp. 1, 37-39, 319-324 quevedo, e. 1995. aspectos agronómicos sobre el cultivo de arazá. agronomía colombiana 12, 27-65. narváez, c.e. 2003. efecto del choque térmico de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) sobre la tolerancia al frío. rev. col. quím. 32, 93-102. lisiewska, z. y w. kmieecik. 2000. effect of storage period and temperature on the chemical composition and organoleptic quality of frozen tomato cubes. j. food chem. 70, 167-173. redmond, g.a., t.r. gormley. y f. butler. 2003. the effect of short and long-term freeze-chilling on the quality of mashed potato. innov. food sci. emerging technol. 4, 85-97. vargas, a.m., c.a.p. rivera y c.e. narváez. 2005. capacidad antioxidante durante la maduración del arazá (eugenia stipitata mc vaugh). rev. col. quím. 34, 7-65. velioglu, y.s., g mazza., l. gao y b.d. oomah. 1998. antioxidant and total phenolics in selected fruits, vegetables, and grain products. j. agric. food chem. 46, 4113-4117. vural, g., k.s. bahceci, a. serpen y j. acar. 2005. study of lipoxygenase and peroxidase as blanching indicator of enzymes in peas: change of enzymes activity ascorbic acid and chorophylls during frozen storage. food sci. technol. 38, 903-908. .... " agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolución número 000852 issm 0120-9965 rector: decano: editora: comite editor: ricardo mosquera mesa dar ío corredor pardo cilia l. fuentes delgado luis armando bermúdez g. jairo clavijo p. germán arbeláez t. agronomía colombiana es una revista de carácter científico y técnico de aparición semestral, que tiene como objetivo divulgar los resultados de las investigaciones que tanto profesores como estudiantes de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia bogotá, real izan a través de los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y necesariamente no reflejan el criterio de la facultad de agronomía, bogotá. facultad de agronomia universidad nacional de colombia. a. a. 14490, bogotá. contenido página germinación, emergencia y crecimiento temprano de arroz rojo y cuatro variedades de arroz. jairo clavijo p. y john b. baker. 3 metodología para evaluar progenies f5 a partir de selecciones individuales f4 de fríjol voluble en el sistema de relevo con maíz. alberto román v. v ricardo martínez b. " 8 sistema integrado de recomendacion y diagnosis: una alternativa para la interpretación de resultados del análisis foliar en café. celso arboleda, jaime arcila p. y ricardo martínez b. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 herencia de la resistencia a phoma andina varo crystal/iniformis en tomate. hernando alfonso cortina g. y mario lobo a. 31 respuesta del maíz a las aplicaciones de nitrógeno en diferentes densidades de población y sistemas de siembra. orlando martínez w., manuel torregroza c., jaime arce c. v luis abril v. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 heterosis en cruzamientos varietales de ma íz de amplia diversidad genética y geográfica. orlando martínez m., manuel torregroza c., y e. j. roncallo f.. . . . . . . . . . . . . . . . 48 efecto de la selección masal divegente por prolificidad en maíz sobre el diagrama de entrenudos. manuel torregroza c., orlando martínez w., 1. pulido t. y g. jiménez f. 53 uso de dietas artificiales para la cría de larvas y adultos de caraeochrysa cubana (hagen) (neuroptera: chrysopidae). camilo vargas serrano, j. emilio luque y alexander villanueva. 60 características morfofisiológicas asociadas con el rendimiento del café. josé néstor salazar, germán corchuelo y jairo clavijo p. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 estudio anatómico y de los procesos de crecimiento y desarrollo del fruto de la badea. (passiflora guadrangularis l.) nohora montenegro de carrillo. . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 constituyentes antifúngicos en nódulos radicales de alnus acuminata h,b.k. jaime gonzález, margot suárez, emira de granada y martha orozco de a. . . . . . . . . . . . . . 83. prácticas agrícolas y consecuencias genéticas que permitieron una mejor adaptación de los indígenas a la amazonía colombiana. heliodoro argüello arias. . . . . . . . . . . . 86 contribución al estudio de la biología y capacidad de control de encarsia formosa gahan en la sabana de bogotá. jeannette amparo español y darío corredor p. 97 agronomlac%mbiana, 1995, volumenx//no.2;pág 127-133 "efecto de un plástico fotos electivo y de una pantalla climática en la enfermedad causada por el hongo botrytis cinerea pers. y en el negreamiento de los pétalos en un cultivo de rosas (rosahybrida}'. aníbal rodríguez ramírez 1 y germán arbeláez torres/ resumen el objetivo de la presente investigación fue comparar el comportamiento en postcosecha de la enfermedad causada por el hongo botrytis cinerea pers., así como el "negreamiento de los pétalos" en rosas cultivadas bajo invernaderos cubiertos con plásticos de diferente filtración de la luz ultravioleta. adicionalmente, se evaluó el efecto de una pantalla climática sobre los dos problemas. el ensayo se realizó en el centro de investigaciones y asesorías agroindustriales, localizado en el municipio de chía, cundinamarca, en un invernadero con las mismas características de aquellos que se utilizan en la producción comercial de rosas, con las variedades "eterna" y "madame delbard" normal y sus clones 13 y 15. el efecto del plástico generó una diferencia clara sobre la enfermedad, con un menor desarrollo de la misma en el invernadero cubierto con el plástico fotoselectivo, en comparación con el plástico utilizado comercialmente. un efecto menor de dicho plástico se halló con respecto al "negreamiento de los pétalos", donde los resultados fueron bastante similares bajo los dos tipos de plástico utilizado. la pantalla climática no generó diferencias sobre ninguno de los dos problemas, en las condiciones del ensayo. el efecto de las variedades tampoco fue relevante respecto a la enfermedad, pero sí lo fue respecto al "negreamiento de los pétalos", donde la variedad "madame delbard" normal mostró un mejor comportamiento que los clones 13 y 15. las diferentes interacciones entre los factores no mostraron efecto alguno. ingeniero agrónomo. facultad de agronom·,a. universidad nacional de colombia, a.a. 14490, santafé de bogotá,o.c. profesor titular. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, a.a. 14490, santafé de bogotá, o.c. summarv this research was aimed to compare the postharvest performance of the disease caused by the fungus botrytis cinerea pers., as well as the petal blackening in roses grown in greenhouses cover with plastic of different transmittance to the ultraviolet light. furthermore, the effect of a climatic screen over the two problems was evaluated. the trial was done in the "centro de investigaciones y asesorías agroindustriales" located in chía, cundinamarca, under greenhouses with the same features as the ones used in commercial rose cultivation, with the varieties "eterna" and "madame delbard" and its clones 13 and 15. the effect of the plastic over the disease made a clear difference, showing a lower development of the diseas e in the greenhouse covered with photoselective plastic, as compared with the commercially-used plastic. a lower effect of this cover was found related to the petal blackening, where the results were rather similar between the two plastic types. the climatic screen did not show difference over any of the two problems, under these conditions. the effect of the varieties was not very clear related to the disease, but it in fact was in relation to the petal blackening, in which the variety "madame delbard" showed a better performance than its clones 13 and 15. no effect was shown in the interactions between the factors. introducción el hongo botrytis cinerea pers., agente causal de la pudrición de las flores o "moho gris", ataca diversos cultivos de plantas ornamentales bajo invernadero en la sabana de bogotá y la rosa es uno de los cultivos más afectados. las condiciones climáticas favorecen su desarrollo, especialmente durante la temporada de lluvias, ya que la alta humedad relativa, tanto diurna, como nocturna, sumada a temperaturas relativamente altas durante el día, provocan la germinación de esporas y un desarro127 110 rápido del hongo y de la enfermedad, la cual puede ser de muy difícil control. uno de los métodos de control que más se utiliza es la aplicación de fungicidas sistémicos y protectores, lo cual se encuentra muy revaluado, pues aunque es al parecer necesario, su uso debe reducirse gradualmente para el manejo de la enfermedad por requerimientos internacionales de los países importadores. hoy en día, se hacen grandes esfuerzos para integrar diversos tipos de control, tanto físicos, como mecánicos y químicos de la enfermedad. en diversos estudios se ha determinado que el principal factor en el desarrollo del patógeno es la alta humedad relativa (h.r.), ya que las esporas requieren valores superiores a 93% para su germinación y para su penetración al hospedante. el contenido de agua en los tejidos de la planta, al ser mayor, aumenta la permeabilidad celular, facilitando de esta forma , la entrada de diversos patógenos, entre ellos bolrytis cinerea. reuveni el al (1989, 1992) encontraron que la esporulación de bolrytis cinerea disminuye notablemente a temperaturas superiores a los 25 c; al combinar temperaturas de 20 y 25c durante el período de incubación de la enfermedad, se logró un menor porcentaje de esporulación, en comparación con un tratamiento constante a 20c. en general, el hongo requiere de un clima húmedo y una temperatura de 18 a 23c para desarrollarse adecuadamente, esporular y que sus esporas germinen produciendo la infección (elad, 1991). según garcés de granada (1983), un mayor contenido de carbohidratos se ha correlacionado, también, con una mayor susceptibilidad a botrytis cinerea, así como las deficiencias nutricionales, en especial de calcio y el exceso de nitrógeno, ya que éstos influyen en el contenido de etileno, el cual es bien conocido como el mayor factor endógeno en la incidencia de la enfermedad, lo cual explica que ésta se incremente durante la senescencia de las plantas (shaul el al,. 1992). frinking (1991) y jarvis (1992) demostraron que la velocidad del viento es menor dentro de los invernaderos que fuera de ellos, siendo .ésta otra forma de controlar la propagación de la enfermedad. lo anterior es cierto, siempre y cuando se mantenga un adecuado distanciamiento entre las plantas para evitar un contacto entre plantas sanas y enfermas. investigadores como honda ela/(1977), caldwell el al(1983), raviv y allingham (1983), saski y honda (1985), reuveni el al. (1989, 1992) y elad y 128 ayish (1991) probaron la utilización de plásticos con filtro ultravioleta y obtuvieron resultados alentadores en otros países con este tipo de plástico en el control de algunas enfermedades de importancia económica, entre ellas las ocasionadas por boirytis cinerea. con este tipo de plástico, se trata de eliminar una parte del espectro de dicha radiación, la llamada ultravioleta-b (u.v.-b) o near u.v. (n.u.v.), la cual se encuentra entre los 280 y los 320 nm de longitud de onda. según tan y epton (1974), la luz es un factor muy importante que puede condicionar tanto el crecimiento y el desarrollo de las plantas, como las enfermedades de las mismas. la respuesta de los hongos a la luz respecto a su crecimiento y esporulación, se deben, generalmente, a las longitudes de onda del azul ( 380 a 530 nm) y del ultravioleta (280 a 360 nm), pero especialmente de ésta última. a través de diversos ensayos a nivel mundial, se ha demostrado la influencia favorable de la radiación ultravioleta en algunos hongos patógenos, entre los cuales se encuentran: bolrytis cinerea, b. squamosa, alternaria dsuci. a. pom, a. sotsm, a. brassicae, sclerolinia sderotiorum, slemphylúijm botryosom y sphaeroleca macularis (honda y yunoki, 1978; jarvis, 1992; saski y honda, 1985). tanto "in vivo", como "in vitro", se ha demostrado que b. cinerea, creciendo en presencia de luz azul (380 a 530 nm), necesita de la luz ultravioleta para esporular y se llegó a la conclusión de que la presencia de luz azul inhibe la esporulación del hongo, mientras que la luz ultravioleta la induce (tan y epton, 1974; reuveni elal,. 1989). reuveni el al. (1989) hallaron, al utilizar diferentes filtros y plásticos, que la relación entre la luz azul y la luz ultravioleta determina la inhibición de la esporulación de b. cinerea. luego, al utilizar diferentes plásticos de relaciones de 1:1 hasta 19:2 entre luz azul (480 nm) y luz u.v.(310 nm), la esporulación del hongo se redujo de 100% a 0,5%. en holanda, kerssies (1995) observó diferencias en la distribución de esporas de b. cinerea en el aire según la radiación solar, lo cual se reflejaba, además, en la incidencia de la enfermedad en la postcosecha de las flores. en israel, raviv (1989) y raviv y. allingham (1983), encontraron diferencias significativas en intensidad lumínica, pérdidas de calor y rendimientos en producción con polietileno modificado frente a otros plásticos tradicionales en cultivos de cohombro, tomate, pepino, gypsophila, rosa y vid . en ensayos realizados por reuveni el al. (1989,1992), la producción de tomate no presentó diferencias significativas entre invernaderos con plástico normal y aquellos con plástico fotoselectivo. sin embargo, se encontraron diferencias significativas en la incidencia de la enfermedad ocasionada por b. cinereay en el número de esporas del hongo sobre las hojas, tanto la incidencia como la severidad menores en los invernaderos cubiertos con el plástico fotoselectivo. en este trabajo se utilizó un plástico fotoselectivo a la radiación ultravioleta a nivel de colombia y del trópico. la pantalla climática, por su parte, pretende eliminar los cambios bruscos de temperatura, al retener el calor durante la noche, ya que dichos cambios provocan una condensación de agua sobre los tejidos de la planta, los cuales favorecen el desarrollo de la enfermedad ocasionada por botrytis cinerea. otro efecto ocasionado por la radiación ultravioleta en las rosas es el "negreamiento de los pétalos" o "petal blackening", en las variedades rojas; este problema consiste en el ennegrecimiento de los pétalos expuestos a la luz del sol, debido a una alta producción de antocianinas, es estimulado principalmente por la radiación del ultravioleta-b (u.v.-b o nuv, 280 á 320 nm). otra causa del "negreamiento de los pétalos son las bajas temperaturas, las cuales afectan todos los pétalos de la flor, tanto internos como externos. biran y halevy (1974), en un experimento realizado con diferentes temperaturas e intensidades de luz, demostraron que el "negreamiento de los pétalos" por baja temperatura en la variedad roja "baccara" está relacionado con una alta disponibilidad de carbohidratos en la planta, los cuales forman parte de la estructura del glicósido de la antocianina; la respiración de la planta a bajas temperaturas es baja y hay una gran disponibilidad de los carbohidratos en los tejidos de la planta. la combinación del plástico fotoselectivo con la pantalla climática podría tener un efecto favorable en el control del "negreamiento de los pétalos", ya que el plástico, por un lado, al dejar pasar una menor cantidad de radiación solar provoca una disminución en el efecto directo de ésta sobre los pétalos, siendo, entonces, menor su efecto en los pétalos externos. la pantalla climática, por su parte, al conservar la radiación acumulada durante el día, impide que las temperaturas desciendan demasiado en la noche, lo cual debería disminuir el "negreamiento de los pétalos" por baja temperatura. los objetivos del trabajo fueron establecer el número de pétalos afectados por b. cinerea bajo cada tipo de plástico y verificar si se presentaba una reducción de la enfermedad en el invemadero cubierto con plástico fotoselectivo, así como del "negreamiento de los pétalos". adicionalmente, se evaluó la diferencia en los niveles tanto de la enfermedad como del problema fisiológico, por efecto de la pantalla climática. materiales y métodos el ensayo se desarrolló en el "centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa)", localizado en el municipio de chía, cundinamarca, a 2.600 m.s.n.m., en invernaderos con la estructura típica de los utilizados en colombia. todo lo anterior aseguró unas circunstancias similares a las de producción de rosas a nivel comercial. se utilizaron dos invernaderos idénticos, cada uno de 110m 2 , el primero cubierto con plástico normal ( referencia: "3*" ) y el segundo con el plástico fotoselectivo ("control u.v."). los dos tipos de plástico son producidos por la empresa plastilene s.a., los cuales tienen calibre 6 (seis milésimas de pulgada de espesor) y la única diferencia radica en que el primero (3*) contiene en su fórmula únicamente estabilizantes, mientras el segundo (control u.v.) contiene, además de éstos, un pigmento encargado de filtrar la luz ultravioleta. el plástico normal filtra la radiación u.v. en menor proporción que el plástico fotoselectivo. a la mitad de cada uno de los invernaderos mencionados se le colocó una pantalla climática producida por la empresa ludvig svensson de holanda, tipo uls 16, quedando la otra mitad sin este tratamiento. por lo anterior, se tomó cada medio invernadero como una unidad y, así, se obtuvieron así cuatro unidades. la pantalla climática consiste en una cortina elaborada con láminas de aluminio, unidas por un tejido y una membrana semipermeable. todas las tardes, alrededor de las 16:30 horas (4:30 p.m.), la pantalla se cerraba gracias a un motor que permitía que ésta se deslizara sobre una estructura de cables de acero y nylon. a cada lado de la pantalla, la unidad se cerraba en forma manual, gracias a una cortina de celofán.'en las mañanas, la pantalla se abría de nuevo hacia las 7: 15 horas (7:15 a.m.). por su parte, las cortinas de los invernaderos, se abrían todos los días a las 8:30 a.m. y se cerraban a las 16:30 horas (4:30 p.m.). cada una de las cuatro unidades mencionadas estuvo constituida por tres naves y en cada una de ellas se tuvieron cinco camas, de las cuales cuatro fueron experimentales y una cama de borde. las camas experimentales se sembraron con rosales 129 de las variedades "m adame delbard", clon 13 y clon 15 de la.misma variedad (color rojo intenso) y "eterna" (color rosado pálido). la cama de borde se sembró con plantas micropropagadas de la variedad "madame delbard". de esta forma, la unidad experimental fue una cama. cabe aclarar que, en cultivos comerciales colombianos, se ha observado que la variedad" madame delbard " y sus clones 1áy 15 son susceptibles al ·negreamiento de los pétalos" y ligeramente susceptibles a b. cinerea, mientras que la variedad "eterna" ha sido susceptible en mayor grado a b. cinerea, pero no ha presentado "negreamiento de los pétalos'. en el momento de iniciar el ensayo, las plantas tenían 12 meses de edad. la estimación de cada una de las variables se realizó cada dos semanas de la siguiente manera: para evaluar botrytis cinerea, se tomaron 10 rosas por cama en cada una de las tres camas por unidad, para un total de 240 tallos por medición. para evaluar el "negreamiento de los pétalos", se tomaron cinco rosas de cada variedad por unidad de producción, para un total de 180 talios por medición. en este caso no se evaluó la variedad "eterna", pues ésta no es susceptible a este problema. para la evaluación de botrytis cinerea, se colocaron en camaras de humedad diez rosas por cámara, sin que hubiera contacto entre ellas; las cámaras se localizaron en la sala de floración de 3m x 2m elaborada en icopor de 5cm de espesor. en cada recipiente se colocaron dos litros de agua con 2 mi de hipoclorito de sodio al 5%. finalmente, las cámaras se cubrieron con polietileno normal, el cual se aseguraba al exterior por medio de un elástico de 2cm de ancho. después de esto, la sala era sellada por tres días, durante los cuales, un temporizador dosificaba 12 horas de luz por 12 de oscuridad, gracias a una lámpara de luz blanca. también, se dispuso un termómetro de máxima y rrúnirna para observar las oscilaciones de temperatura al interior de la sala. al tercer día, la sala se abría y las rosas se evaluaban con una escala de evaluación de daño por b. cinereade o a 4, diseñada para éste experimento. en dicha escala, el grado ocorrespondió al pétalo completamente sano y el grado 4 correspondió al pétalo con un 15% del tejido afectado y con esporulación visible. la anterior metodología fue la propuesta por la doctora karen o'hont de la empresa flor-control ltda. para el análisis estadístico se to130 mó el promedio de daño en los pétalos y el número de pétalos afectados por tallo. para la evaluación del "negreamiento de los pétalos", se tomaron las rosas al azar directamente del invernadero y, luego, se determinó el número de pétalos con negreamiento, teniendo como parámetro el daño claramente visible. para el análisis estadístico, se tomó el número de pétalos afectados por cada tallo de rosa. debido a las condiciones del ensayo, se aplicó un arreglo factorial 3x2x2x2, para botrytis cinerea, correspondiente al número de camas (3), variedades evaluadas (2: madame oelbard y eterna), tipos de plástico (2: normal y fotoselectivo) y la presencia o la ausencia de pantalla climática (2). para el "negreamiento de los pétalos", el arreglo factorial fue 3x2x2, donde variaba el número de variedades evaluadas, ya que éstas fueron tres: madame oelbard normal y sus clones 13 y 15 y no se tuvo en cuenta el efecto de las camas. finalmente, se realizaron los correspondientes cuadros de análisis de varianza. resultados y discusión los niveles de la pudrición de las flores, ocasionada por botrytis cinerea, fueron superiores en el invernadero cubierto con plástico normal con relación al invernadero cubierto con el plástico fotoselectivo. al interior de los invernaderos, no se observó efecto de la pantalla climática en el control de la enfermedad, pues entre los tratamientos con y sin pantalla no se manifestaron diferencias. entre las variedades de rosa se presentó una diferencia muy pequeña con respecto a los factores evaluados, lo cual hace creer que la susceptibilidad de las dos variedades es bastante similar, esto difiere de lo observado por los cultivadores, bajo condiciones comerciales. luego de haber analizado los datos de b. cinerea a nivel de flor, así como de daño por "negreamiento de los pétalos', se puede concluir que el efecto del plástico fue bastante claro con relación a la enfermedad y, en menor medida, respecto al problema fisiológico. una diferencia significativa se presentó entre los tratamientos, donde el factor más determinante fue el tipo de plástico, ya que bajo el plástico normal se presentaron, en promedio, 264 pétalos afectados, mientras que bajo el plástico fotoselectivo se presentaron 199; esta diferencia, de 65 pétalos afectados, fue significativa a nivel estadístico (cuadro 1). lo anterior se puede deber a que la densidad de esporas de b. cinereaen el aire en la frecuencia de aplicación de fungicidas, tanto en cultivo, como en salas de postcosecha, para lograr una disminución de los costos de producción y otras ventajas que podría traer esta situación. la pantalla climática ocasionó una pequeña reducción en la incidencia de la enfermedad, la cual fue de 220 pétalos afectados en el tratamiento con pantalla climática frente a 243 del tratamiento sin pantalla, diferencia que resultó significativa en los análisis estadísticos (cuadro 2). por otra parte, se observaron algunas diferencias entre las temperaturas mínimas al interior del invernadero con plástico normal, en donde éstas fueron en promedio de 16c en euado con pantalla climática y de 19,5c en el lado sin pantalla climática, mientras que, en el invernadero cubierto con el plástico fotoselectivo, la temperatura mínima fue de 18c en ambos lados. en cuanto a la variedad de rosa, la susceptibilidad fue ligeramente diferente, presentándose la variedad "eterna" como la más afectada, ya que el promedio de pétalos afectados fue de 247 frente a 217 en "mme. delbard". por otra parte, la variedad "eterna" fue la única que presentó ligeros ataques, de b. cinerea, a nivel del tallo, bajo invernadero, fenómeno que fue apenas esporádico (cuadro 3). cuadro 1. promedios de incidencia de b. cinereaen pétalos de rosa para los dos tipos de plástico utilizado. lectura 2 3 4 5 6 7 8 9 10 promedio plástico ;333 331 463 357 508 239 95 92 147 76 264 normal plástico 249 286 393 255 401 177 76 50 28 33 199 control u.v. diferencia 39 45 70 102 107 62 19 42 119 43 65 cuadro 2. promedios de incidencia de b. cinerea en pétalos de rosa para los tratamientos con y sin pantalla climática. lectura 2 3 4 5. 6 7 8 9 10 promedio con pantalla 321 289 416 262 458 224 76 68 28 58 220 climótica diferencia 4 57 45 111 18 -21 24 11 -13 -4 sin pantalla 325 346 461 373 476 203 100 79 15 54 243 climática 23 cuadro 3. promedios de incidencia de b. cinerea en pétalos de rosa para las dos variedades. lectura 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 promedio mme. 315 297 430 272 354 208 97 105 26 68 217 delbard eterna 330 342 450 361 586 220 78 43 18 45 247 diferencia 15 45 20 89 232 12 ·19 -62 ·8 -23 30 se ve claramente disminuida por el plástico fotoselectivo, tal como fue encontrado por segura (1994), lo cual se confirmó al evaluar el comportamiento de las rosas en poscosecha. es decir, se logró el principal objetivo de la investigación, ya que, al utilizar dicho tipo de plástico, se redujo la radiación ultravioleta con la consecuente disminución del inóculo del patógeno y de la enfermedad. sin embargo, lo realmente importante es que esta diferencia se refleje en poscosecha y disminuya, de una manera apreciable, la enfermedad, lo cual se observó en este trabajo. se puede pensar en una disminución por lo anterior, se puede afirmar que, en el invemadero cubierto con plástico con filtro u.v., se presentó un menor desarrollo de la enfermedad, con diferencias estadísticas significativas con relación al invemadero cubierto con plástico normal y, en menor proporcion lo presentaron, también, la variedad y la pantalla climática. las interacciones de los diferentes factores, así 131 como el efecto de las camas, no generaron diferencias estadísticamente significativas. respecto al hnegreamiento de los pétalos", el análisis de varianza reveló que las diferencias halladas no fueron estadísticamente significativas. a pesar de esto, sí se observó un efecto de las diferentes variables, hallándose una diferencia de 28 pétalos afectados en promedio, entre el plástico fotoselectivo y el plástico normal y dicho promedio fue inferior bajo el plástico fotoselectivo. la variedad "mme delbard" presentó promedios de 156 pétalos afectados frente a 210 de las otras dos variedades. las diferencias entre la presencia o la ausencia de la pantalla climática fueron muy pequeñas y no significativas estadísticamente. a pesar de que los resultados no fueron muy notorios, se puede afirmar que el efecto ocasionado por el plástico fotoselectivo debe continuar investigándose. sería interesante, ensayar plásticos producidos con otras fórmulas y diferentes pigmentos y evaluar este tipo de plásticos a escalas mayores, para medir su efecto desde el invernadero hasta el consumidor final y los diferentes factores sobre los cuales puede incidir en la producción, en la calidad de las flores producidas y en las enfermedades y las plagas. todo lo anterior es aplicable, no sólo al cultivo de rosas, sino, también, a diversas especies de plantas ornamentales y de hortalizas bajo invernadero. la relación costolbeneficio, tanto para el plástico fotoselectivo, como para la pantalla climática, no se realizó en el presente trabajo, ya que la pantalla climática no manifestó ningún efecto que justificara la inversión y el precio comercial del plástico fotoselectivo, aún, no se conoce. bibliografía 1. biran, l., a.h. halevy. effects of varying light intensities and temperature treatments applied to whole plants, or locally to leaves or flower buds, on growth and pigmentation of "baccara" roses. physiol. plant, 31: 175-179. 1974. 2. caldwell, m.m., r. robberecht. & s.d. flint. internal filters: prospects for uv-acclimation in higher plants. physiol. plants. 58: 445-450. 1983. 3. elad, y. & n. ayish; control of grey mould (botrytis cinereei¡ with film-forming polymers. en: plant pathology 39: 249-254. 1991. 132 4. elad, y. heat treatement for the control of rose and carnation grey mould (botrytiscinerea). en: plant pathology 40: 278-286.1991. 5. frinking, h.d. aerobiology of "closed" agricultural systems. grana. 30:481-485. 1991. 6. garces de granada, e. estudio de razas del hongo botrytiscínereapers. y su patogenicídad en algunas especies de flores de exportación. tesis de magister scientiae. programa de estudios para graduados en ciencias agrarias. universidad nacional de colombia. bogotá, instituto colombiano agropecuario. 1983. 7. honda, y. & t. yunoki. control of gray mold of greenhouse cucumber and tomato by inhibition of sporulation. plant disease, 61: 1041-1044.1977. 8. honda, y. t. yunoki & t. toki. action spectrum for photosporogenesis in botrytis cinereapers. ex fr. plant physiol., 61: 711-713. 1978. 9. .jarvis r., w. managing diseases in greenhouse crops. pp 161-164. american phytopathological society. si. paul. 1992. 10. kerssies, a. influence of environmental conditions in a glasshouse on conidia of botrytís cinerea and on post-harvest infection of rose flowers. european journal of plant pathology 101: 201-216. 1995. 11. raviv, m. & y. alllngham. films de polyéthylene modifié caractéristiques. plasticulture, 59: 3-12.1983. 12. reuveni, r., m. raviv & r. bar. sporulation of botrytiscinereaas affected by photoselective sheets and filters. ann. appl. biol.,115: 417-427.1989. 13. reuveni, r., m. raviv & r. barb. effect o spectrally-modified polyethylene films on the development of botrytis cinerea in greenhouse-grown tomato plants. biological agriculture and horticulture, 9: 77-86. 1992. 14. saski, t. & y. honda. control of certain diseases 01 greenhouse vegetables with ultraviolet-absorbing vinyl film. planta diseases, 69:530-533. 1985. 15. segura, x. estudio de la densidad de esporas de botrytis cínerea pers. en invernaderos cubiertos con plásticos fotoselectivos a la luz ultravioleta. tesis de grado. pontificia universidad javeriana. facultad de ciencias básicaso carrera de bacteriología. santafé de bogotá.1994. 16. shaul, o. y. elad. b. kirshner, h. volpin & n. zieslln. control of bolrytis cinerea in cut rose flowers by gibberellic acid, ethylene inhibitors and calcuium. poudo scientific publisher, pp. 257-260, 1992. 17. tan k.k. & h.a.s. epton. further studies on light and sporulation in bolrytis dnerea. transactions british mycological society, 62: 105-112-1974. 133 control biologico de la agalla de corona en plantas de crisantemo con la cepa k-84 de a grobacterium radiobacter var radiobacter (beijerinck & van delden) conn. gerardo garzón· germán arbeláez •• 1. resumen a partir de plantas de crisantemo de las variedades surf, yellow garland y clrcus afectadas por la agalla de corona en la sabana de bogotá, se obtuvieron 3 aislamientos bacterlales de a. radlobacter varotumefaclens smith &.. townsend, los cuales se caracterizaron e identificaron mediante observaciones macroscópicas y microscópicas y la realización de pruebas fisiológicas y bioqurmicas en el laboratorio; para probar la patogenecidad de dichos aislamientos se inocularon en plantas de tomate, en discos de zanahoria y de remolacha. se realizaron 2 ensayos para determinar el efecto de la cepa k-84 de a. radlobacter varo radlobacter sobre la enfermedad ocasionada por 2 aislamientos patógenos de a. radlobacter var. tumefaclens en plantas de crisantemo o de las variedades clrcus, yellow garland y surf. el primer ensayo se desarrollo en bancos de enraizamiento con esquejes sin enraizar y el segundo ensayo se hizo con esquejes enraizados y colocados en materas. los 3 aislamientos patógenos presentaron un alto porcentaje de infección en las variedades circus y yellow garland, mientras que la variedad surf fue la menos afectada. la cepa k-84 fue más efectiva en el ensayo de materas que en el ensayo en bancos de enraizamiento por la fácil lixiviación de la bacteria con el agua de riego. se encontró un mejor control de la cepa k-84 para los aislamientos patógenos pertenecientes al blotlpo 2. la inmersión en preslembra de los esquejes en una solución de cloro y el uso continuo de este elemento en el agua de riego fueron el mejor tratamiento para .el control de la agalla de corona en bancos de enraizamiento yen materas. 2. introduccion en la última década la producción de flores para la exportación en colombia ha tenido una actividad preponderante, no sólo para el sector agropecuario sino para la economla del país. • ingeniero agrónomo, jardines de los andes. profesor asociado, facultad de agronomla, universidad nacional de colombia, bogotá. 5 recientemente se han registrado numerosas enfermedades y plagas en este tipo de exportación agropecuaria, afectando sensiblemente la rentabilidad. una de las enfermedades más importantes desde el punto de vista económico en cultivos de rosa y de crisantemo es la agalla de corona, causada por la bacteria agrobacterlum radlobacter varo tumefaclens, la cual ha sido descrita y observada en todo el mundo desde el siglo pasado. la enfermedad fue introducida al pals hace varios anos en material propagativo infectado de rosa y de crisantemo. en 197;j se registró la agalla de corona en algunos cultivos de crisantemo paraexportaclón en el departamento de antloqula; en la sabana de bogotá durante el ano de 1979 se presentaron grandes pérdidas económicas en cultivos de rosa, apareciendo posteriormente la enfermedad en plantas de crisantemo (2,6). con el tiempo la enfermedad en cultivos de flores de oxportación se ha incrementado, debido a diferentes factores, tales como la insuficiencia de las medidas sanitarias utilizadas, la modificación de ciertas técnicas de cultivo, la multiplicación de variedades particularmente susceptibles a la enfermedad y la introducción de nuevas cepas patogénlcas de la bacteria, todo ésto unido a la ausencia de productos qulmicos para controlar la enfermedad. desde hace algunos anos se ha demostrado la protección de plantas jóvenes con la cepa k-84 de agrobacterlum radlobacter varo radlobacter como antagonista de algunas cepas de a. radlobacter varo tumefaclens. en varios trabajos se ha confirmado que la acción de la cepa antagonista se debe a la producción de una bacterioclna denominada agrocln. miller y mlller (5) obtuvieron buenos resultados en el control de la enfermedad mediante el tratamiento del suelo con la cepa k-84, al igual que kerr (4) en plantas y esquejes de crisantemo. el objetivo de este trabajo fue determinar el resultado del tratamiento de la cepa k-84 sobre razas de la cepa patógena prevalentes en la sabana de bogotá y observar la reacción a dicho tratamiento en las variedades de crisantemo clrcus, surf y yellow garland bajo condiciones de invernadero, con el fin de precisar la eficacia del control biológico en nuestro medio. 3. materiales y metodos 3.1. obtención de la bacteria patógena la obtención de aislamientos de la bacteria patógena se realizó a partir de agallas jóvenes de un mes de crecim iento presentes en la corona y en las ralces de las plantas de crisantemo de las variedades surf, dixe, yellow garland y clrcus procedentes de diferentes viveros de la sabana de bogotá. para los aislamientos se utilizaron los medios de cultivo papa-dextrosa-agar (pda), agar nutriente (an) y extracto de levadura-dextrosa-carbonato de calcio (ydc) con ph7. las cajas de petrl se incubaron a una temperatura de 29°c. 3.2. caracterización e identificación dela bacteria. 3.2.1 pruebas de pato.genecldad a cada uno de los cultivos bacterlales' obtenidos se les comprobó la patogenecidad mediante inoculación de la suspensión bacterlal sobre rodajas de zanahoria (daucus carota l.) y de remolacha (beta yulgarls l.) de 5 mm. de espesor. de las rodajas de zanahoria y ae remolacha que presentaron agallas sobre la superficie, se reaisló la bacteria para proceder a su identificación y caracterización. 6 3.2.2 clasificación de la bacteria. el género, la especie y el blotipo se determinaron mediante observaciones macroscópicas y microscópicas y la realización de pruebas fisiológicas y bloqulmlcas, siguiendo los procedimientos establecidos en el manual de bergey 8a. edición (1) y la gula de laboratorio para identificación de bacterias fltopatógenas de schaad (7). para la identificación de blotipos de agrobacterlum radlobacter varo tumefaclens y la cepa k-84 se utll izaron las pruebas de diagnóstico propuestas por kerr y panagopulos, citados por faivre-amiot (3). 3.2.3 obtención y propagación de la cepa k-84 la cepa k-84 de agrobacterlum radlobacter varo radlobacter fue enviada por el dr. larry w. moore de oregon state university, corvallis, oregon, u.s.a. como medios de cultivo para la replicación de la bacteria se utilizaron papa-oextrosa-agar, caldo nutritivo, agar nutritivo, extracto de levadura-oextrosa-agar-carbonato de calcio, 0-1 agar, papa-dextrosa-agar 5% de carbonato de calcio. para cada uno de los medios se efectuaron tres repeticiones en tubos de ensayo y tres repeticiones en cajas de petri. 3.3. ensayos en invernaderos los ensayos se desarrollaron en el laboratorio y en los invernaderos con cubierta plástica de la facultad de agronomla, simulando las condiciones comerciales en las cuales se produce el crisantemo en la sabana de bogotá. se desarrollaron dos ensayos para observar el comportamiento de la cepa k-84 sobre los aislam ientos patogénlcos provenientes de plantas de crisantemo enfermas. el lnóculo que se utilizó en los dos experimentos se obtuvo de un cultivo bacterlal de 3 dlas de creclm lento del cual se prepararon suspensiones homogéneas de la bacteria en caldo nutritivo (cn) hasta obtener concentraciones cercanas a 1.7 x 1010 células bacterlales por mililitro, las cuales se determinaron por medio de densidades ópticas. el primer ensayo se realizó en camas de enraizamiento utilizando esquejes sin enraizar de crisantemo de variedades susceptibles a la agalla de corona: clrcus, surf y yellow garland. en el segundo ensayo se buscó probar el control biológico de la cepa k-84 al ser aplicada en diferentes estados de crecimiento de las plantas de crisantemo bajo condiciones de invernadero. el material vegetal se sembró en materas de 1kgr. de capacidad; como sustrato en camas de enraizamiento se utilizó escoria coquizada, mientras que en el segundo ensayo las materas se llenaron con suelo rico en materia orgánica en mezcla con roca dolomltica y con cascari lia de arroz. bajo condiciones de invernadero los tratamiento en materas para las 2 cepas de a. radlobacter varotumefaclens fueron iguales a los desarrollados en las camas de enraizamiento. los tratamientos desarrollados fueron: to testigo. sin inoculación. t1 aplicación de a. radlobacter var. tumefaclens al sustrato. t2 aplicación simultanea de a. radlobacter varo tumefaclens al sustrato y de la cepa k-84 a esquejes sin enraizar. 7 t3 inmersión de esquejes sin enraizar en una suspensión de la cepa k-84 y 8 dlas después de la siembra aplicación de una suspensión de la cepa patógena. t4 inmersión de esquejes sin enraizar en una suspensión de la cepa k-84 y 15 dlas después de la siembra aplicación de una suspensión bacterlal de la cepa patógena. t5 inmersión de los esquejes sin enraizar en una suspensión de la cepa k-84. t6 aplicación de a. radlobacter varo tumefaclens al sustrato, más agua clorada a los esquejes sin enraizar. cada tratamiento correspondió a una matera sembrada con 3 esquejes; se efectuaron 3 repeticiones para todos los tratamientos. en los tratamientos t¡, t2 y t6 de cada aislamiento patógeno, se asperjaron 10m!. de suspensión bacterlal sobre la escoria estéril para simular la presencia de dicha bacteria bajo condiciones naturales de una cama de enraizamiento. en el tratamiento 6 se preparó agua clorada mediante la aplicación de hlpoclorlto de sodio del 15% hasta obtener una concentración de 200 ppm de cloro en donde se sumergieron los esquejes durante 30 segundos y posteriormente fueron sembrados. el testigo no recibió inoculación de ninguna de las cepas patógenas ni de la cepa k-84. en los tratamientos 3, 4 y 5 se aplicó la cepa k-84 a los esquejes de crisantemo y se sembraron en las materas con sustrato estéril; al cabo de 8 a 15 dlas, según el tratamiento, se halaron las plantas hacia arriba tratando de romper varias ralees para causar heridas y 24 horas después se hicieron las inoculaciones con la cepa patógena por riego directo sobre el sustrato. 4. resultados y discusion 4.1 aislamiento de la bacteria la maceración de agallas, su posterior filtrado y estriado en el medio de cultivo fue el método más confiable para lograr el aislamiento de la bacteria. después de continuas replicaciones en los diferentes medios utilizados, se observó que el medio más adecuado para la obtención de cultivos puros fue el ydc, ph7. 4.2 caracterización e identificación de la bacteria 4.2.1 pruebas de patogenecldad. el mejor método para la inoculación de las rodajas de zanahoria y de remolacha fue el de tomar una lupada de cultivo puro de 24 horas de crecimiento en ydc y su estriado posterior con una aza sobre la superficie de la rodaja. sobre las rodajas de zanahoria se presentaron diversos tipos de crecimiento bacterial; en ocasiones se observaron pudriciones causadas principalmente por pseudomonas procedentes de aislamientos de la variedad dlxe; de igual manera se observó en algunos discos no inoculados, racimos cristalinos diminutos que al ser vistos al estereoscóplo presentaban la formación caracterlstlca de un crecimiento celular. al igual que en el trabajo de ovalle, benlncore y arbeláez (9), se llegó a establecer que la rodaja de remolacha presentaba pequenos tumores brillantes, lisos, rojizos en la superficie, alcanzando su máximo crecimiento a los 30 dlas de inoculado. 8 el aislamiento procedente de la variedad clrcus presentó un 84% de patogenecldad en zanahoria, mientras que los aislamientos de las variedades yellow garland y surf alcanzaron apenas un 50%. para la remolacha los resultados de patogenecldad fueron clrcus 50%, yellow garland 20% y surf 33%. . al inocular rodajas de zanahoria y de remolacha con la cepa k-84 de agrobacterlum radlobacter varo radlobacter no se observaron los slntomas caracterlsticos de la formación de tumores desarrollados por los aislamientos patógenos. 4.2.2 clasificación de la bacteria a cada uno de los aislamientos patógenos se les denominó asl: a-1 yellow garland, a-2 clrcus, a-3 surf. los análisis realizados para establecer la identificación de los cultivos obtenidos a partir de agallas y compararlos con la cepa k-84 no patógena se caracterizaron dentro del género agrobacterlum. en las pruebas de diagnóstico de blotlpos se estableció que la cepa k-84 y el aislamiento a-1 perteneclan al blotlpo 2, mientras que los aislamientos patógenos a-2 y a-3 fueron del blotipo 1. • la identificación del blotipo de cada aislamiento obtenido es importante para la posible utilización de la cepa k-84 , debido a que se ha encontrado un control más eficiente de la enfermedad ocasionada por aislamientos pertenecientes al blotlpo 2 (8). 4.3 reproducción de la cepa k-84 el medio de cultivo donde crecieron bien las bacterias no patógenas fue el pda más 5% de cac03; las colonias bacterlales a las 48 horas se caracterizaron por ser blancas, circulares, enteras, lisas y abundantes sobre la superficie del medio. 4.4 ensayo en invernadero los 2 aislamientos de a. radlobacter varo tumefaclens inoculados en plantas de las 3 variedades de crisantemo presentaron un alto porcentaje de infección principalmente en las variedades clrcus (66%) y yellow garland (58%); la variedad surf fue la menos afectada con un 27% de infección. la observación y cuantificación de las agallas se efectuó a los 112 dlas después de la inoculación. los tumores encontrados se desarrollaron en la ralz y en la corona de las plantas inoculadas. 4.4.1 ensayo en bancos de enraizamiento en este ensayo se presentó una mayor incidencia de la enfermedad en las variedades clrcus y yellow garland; en la variedad surf la infección fue baja (tabla 1). este comportamiento se debe a la procedencia de los aislamientos inoculados, es decir, que el aislamiento a-1 procedente de la variedad yellow garland ocasionó un mayor número de agallas en la variedad yellow garland, mientras que el aislamiento procedente de la variedad clrcus lo hizo en plantas de la variedad clrcus. tanto el aislamiento a-1 como el aislamiento a-2 causaron tumores en la variedad surf (tabla 1). 9 < ...j al < 110 o'l ex) ctl ceen o .e!l j ro~r-;---------------t---------~--~~-------------t--~ ~ o o z .':::1 c. ctl '5 a: ~ ~ r--l-t---------------+--------------;---------------t---1 ctl c o en o .e!l ü ro c\j~ o ci c. z .':::1'"5 ctl [ñ a: en en !!lcctlco= .e!lü~ c.. ctl o'l ex)~ 25 n , o ctl-_ c ctl q).= 'e 0'l0'l0'l0'l0'l0'l0'l oc\j;::nooo ~~~~-+-------------+------------_4------------~~~ o n c"i v lo ca 1-1-1-1-1-1-1o« o w a:« > (fj ::j ü a: ü o ..n c") "'" lo c.o 1-1-1-1-1-1-1ll a: ::j (fj 0'l0'l0'l0'l0'l0'l0'l0000000 0'l0'l0'l0'l0'l0'l0'l ----c, -------oex)o~no~ o :s;:z 0« ....j....j ....ja:w«>-<9 o'l ex) o'l ex) ....j« 1o 1la mayor cantidad de agallas se observó en la corona de las plantas (67%), lo cual permite establecer que la herida en la base de los esquejes sin enraizar fue el punto de entrada de la bacteria patógena (tabla 1). aplicaciones preventivas del aislamiento k-84 en el momento de la siembra (tratamiento t2), redujeron la incidencia de la enfermedad en las variedades clrcus y surf; en la variedad yellow garland se observó un control total de la enfermedad (tabla 1). la cepa k-84 de a. redlobacter varo redlobacter perdió efectividad con el tiempo en el sustrato. en los tratamientos 1.3 y t4 se observó una disminución en el grado de control, a medida que aumentó el tiempo entre la inmersión de los esquejes en la solución con la cepa k-84 y la inoculación de la bacteria patógena por ser fácilmente lixiviada por el agua de riego. las plantas de los tratamientos testigo (ta) e inoculadas con la cepa k-84 (tratamiento t5) no desarrollaron agallas en ninguna de las variedades, y tampoco se observaron diferencias en su desarrollo con las plantas infectadas (tabla 1). . el mejor tratamiento en bancos de enraizamiento para todas las variedades se obtuvo mediante la inmersión de los esquejes en una solución que contenla 200 ppm. de cloro (tratámlento t6) (tabla 1). el riego se efectuó durante todo el ensayo con la solución nutriente disuelta en agua con 6 ppm. de cloro. mientras que la cepa k-84 actúa con mayor eficiencia sobre el blotlpo 2 que sobre el blotlpo 1, el cloro ejerció su acción preventiva independiente del blotlpo de la bacteria patógena. el aislamiento a-1 procedente de la variedad yellow garland ocasionó mayor infección que el alslam lento a-2 obtenido de la variedad clrcus. ninguno presentó especificidad al hospedante inoculado (tabla 1). 4.4.2 ensayo en materas al igual que en el ensayo de enraizamiento se observó un alto grado de infección en las variedades clrcus y yellow garland, siendo menor en la variedad surf (tabla 2). del número total de agallas presentes en las plantas, el 93% se localizó en la raíz y el 7% en la corona (tabla 2); este resultado confirma que una siembra inadecuada con maltrato de ratees ocasiona heridas favorables para la penetración de la bacteria en los tejidos de la planta, y la posterior formación de tumores. la acción preventiva de la cepa k-84 se incrementó a medida que la planta avanzó en edad (tratam lentos t2 ,t3,t4) contrario a lo encontrado en bancos de enraizamiento. en este caso el sustrato creó condiciones favorables a nivel de la rlzósfera para el mantenimiento y reproducción de la bacteria antagonista con el fin de competir con los aislamientos patógenos aplicados posteriormente (tabla 2). en general, la aplicación de cloro a los esquejes enraizados (tratamiento t6) fue el mejor tratamiento observado, ya que se redujo la eryfermedad en un 95% en comparación al testigo inoculado con la cepa patógena (tratamiento ta). el aislamiento patógeno a-1 procedente de la variedad yellow garland fue el más agresivo y a su vez el más controlado por la cepa k-84 por pertenecer ambos al blotlpo 2. 11 12 ce ceen o ..!!! ü cij~~~--------------~--------------4---------------t-__, ol co..n 0l0l0l0l0l0l0l__ ---....-.......------0..-00000 ,~ ce a: 0l0l0l0l0l0l0l -'<, ------o(oi.o'<:i"c'loo 0l0l0l0l0l0l0l--------0000000 0l0l0l0l0l0l0l--------0c'l..-0c\j00 ol co..(o c\j 0l0l0l0l0l0l0loonoooo 0l0l0l0l0l0l0l--------0c'l..-..-c\j00 ol co ..-roc\j ce c o (5 ü 0l0l0l0l0l0l0l--------0..-00000 0l0l0l0l0l0l0l0000000 ol co en ..!!! cij~~~--------------~--------------4---------------t-__, ..n no ó c.. 2:s id ,~ ce a: 0l0l0l0l0l0l0l--------oc\jo..-..-oo ol co , o ce-_c ce al .:: ·e o« o w a:« > c/) ::::> o a: ü 0l0l0l0l0l0l0l--------0c'l0..-..-00 o ....c\j m ".,. ll) lo 1--1--1--1--1--1--1-ll a: ::::> c/) 0l0l0l0l0l0l0l--------0(000..-0..o ....c\j m ~ l() <d 1--1--1--1--1--1--1-o $:2 0« ....j....j ....ja:w« ;>('j ol co ....j«1-o 1-el sitio donde se adquiera la infección determinará la incidencia de la enfermedad en las plantas. los resultados demostraron que la infección en los bancos de enraizamiento ocasionó un mayor número de plantas enfermas que cuando el inóculo se hallaba presente en las camas de producción. 5. conclusiones 1. los aislamientos de a. radlobacter varo tumefaclena pertenecientes a los blotlpos 1 y 2 presentaron un alto porcentaje de infección en las variedades clrcus y yellow garland mientras que la variedad surf fue la menos afectada por dichos alstamjentos. 2. el mayor número de agallas en los bancos de enraizamiento se presentó en la corona de las plantas inoculadas, mientras que en el-ensayo en materas se observaron más agallas en las ralees de las plantas. 3. el control de la enfermedad con la aplicación preventiva de la cepa k-84 en el ensayo en materas fue más efectiva que la aplicación efectuada en bancos de enraizamiento. 4. en los bancos de enraizamiento la cepa k-84 perdió efectividad a medida que transcurrla el tiempo por ser fácilmente lixiviada por el agua de riego. 5. la inmersión de los esquejes enraizados al momento de la siembra en una suspensión bacterial con la cepa k-84 ocasionó el mejor control de las cepas patógenas y su acción aumentó con el tiempo. 6. el sitio en donde las plantas adquirieron la infección determinó la incidencia de la enfermedad. se encontró que la infección en bancos de enraizamiento ocasionó un mayor número de plantas enfermas, en comparación cuando el inóculo se encontró en el sustrato de las materas. 7. el aislamiento patógeno proveniente de la variedad yellow garland fue el aislamiento más agresivo y a su vez el más afectado por la cepa k-84, por pertenecer al biotipo 2. 8. de los medios de cultivo utilizados para la multiplicación de la cepa k-84, el pda más 5% de carbonato de calcio fue el mejor para el crecimiento de la bacteria. 9. la inmersión de los esquejes en una solución con 200 ppm. de cloro antes de la siembra y el uso continuo y moderado de cloro en el agua de riego, se constituyeron en el mejor tratamiento para prevenir la agalla de la corona en el ensayo de bancos de enraizamiento y en el ensayo en materas. 6. bibllografia 1. allen, o.n. and j.j. holding. 1974. agrobacterlum p. 264-267. in r.e. buchannan and n.e. glbbons (eds). bargey'a manual of determlnatlve bacterlology 8th edltlon. the wllllams and wllklns, baltlmore. 2. faivre: amiot, a. 1979. conferencia sobre los tumores de agrobacterlum y el problema de la agalla de corona. mimeografiado asocolflores. bogotá. 3. faivre: amiot, a. j. roux et m. l. faivre. 1982. lutte blologlque contre agrobacterlum tumefaclena (schmlt et towsend) conn agent de la galle du collet du 13 chrysantheme a i'side de la souche k-84 o'agrobactarlum radlobacter (beljerinck et van oelden( conn. acta hortlculturae 125: 233-237. 4. kerr, a. 1980. blologlcal control of crown gall through productlon of agrocln 84. plant olsease 64: 25-30. 5. miller, h.h., j.w. miller and g.l. crane. 1975. relative susceptibility of chrysanthemun cultivars to agrobacterlum tumefaclens. plant oisease reporter 59: 576-581. 6. moore, l.w. 1979. la agalla de corona y su relación con la producción de rosas en colombia. mimeografiado asocolflores. bogotá. 7. moore, l.w., a. anoerson and c. kaoo. 1980. agrobactarlum p. 17-25. in n.w. schaad. laboratory gulde for identlflcation of plant pathogenlc bacteria. american phytopathologlcal soclety. st. paul. minnesota. 8. moore, l.w., and g. waren. 1979. agrobacterlum radlobacter strain 84 and biological control of crown gall. phytopatology 17: 163-179. 9. ovalle, g., g. benincore and g. arbelaez. 1984. patogenecidad de agrobacterlum tumefaclens en algunas especies de plantas de flores de exportación. agronomla colombiana 2: 89-95. 14 agronomía 23-1.indd agronomía colombiana 42 vol. 23 · no. 1agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 42-49 estandarización de la técnica molecular de aflp en palma de aceite tipo dura (elaeis guineensis jacq.) y estudio preliminar de caracterización standardising amplified fragment-length polymorphisms (aflp) for dura oil palm (elaeis guineensis jacq.) and preliminary molecular characterization studies carlos hernando galeano1 resumen: la palma de aceite (elaeis guinnensis jacq.) desempeña un importante papel en la economía de algunos países tropicales; colombia ocupa el primer puesto en producción en américa latina y el quinto lugar a nivel mundial. en esta especie el mejoramiento genético busca generar materiales con alta producción de aceite y adaptados a las características edafoclimáticas de las diferentes zonas palmeras. el objetivo del presente trabajo fue estandarizar la técnica de aflp (amplified fragment-length polymorphisms) en materiales dura del programa de fitomejoramiento de cenipalma. al protocolo de aflp de la casa comercial se le realizaron algunas modificaciones, como el aumento de la concentración del adn (270 ng· µl-1) y la dilución 1:10 del producto de la preamplificación. de igual forma, se determinó que para teñir los geles de poliacrilamida con nitrato de plata es necesario usar agua destilada deionizada (milli q). también se realizó un estudio preliminar de caracterización molecular en 12 palmas de los tipos dura, ténera y e. oleifera; según los agrupamientos hechos según métodos fenéticos y multivariados se encontró que la mayoría de palmas dura se agrupan según el lugar de colecta, mientras la palma de origen americano se ubica de forma distante al compararla con las palmas de origen africano. palabras clave adicionales: marcadores moleculares, diversidad genética, similaridad genética, adn. summary: oil palm (elaeis guinnensis jacq.) plays an important role in some tropical countries’ economies; colombia occupies first place in production in latin-america and fifth throughout the world. the aim of palm breeding research is producing palm having high oil production, adapted to different climatic condition. cenipalma is currently using molecular tools which can reduce environmental effect and selection time. this research was aimed at standardising the amplified fragment-length polymorphisms (aflp) technique for dura material from cenipalma’s breeding programme. modifications were made to the commercial aflp kit protocol such as increasing initial dna concentration to 270 ng· µl-1. two amplification product dilutions (1:10 and 1.50) were evaluated, 1:10 dilution being the best for the aflp technique. it was also found that deionised distilled water was needed for staining polyacrylamide gels with silver nitrate (milli q®). a preliminary analysis of genetic diversity was carried out on 12 palms (dura, ténera and e. oleifera). clustering and principal coordinate analysis results revealed that most duras clustered according to where they are collected and that the american palm clustered alone when compared to african palms. additional key words: molecular marker, genetic diversity, genetic similarity, dna. fecha de recepción: 15 de diciembre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 investigador asistente, centro internacional de agricultura tropical (ciat), palmira. e-mail: chgaleanom@unal.edu.co introducción la palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) es una planta perenne tropical originaria de áfrica central y occidental que se cultiva ampliamente en el trópico húmedo (corley y tinker, 2003), donde alcanzó un área total en producción cercana a 7,5 millones de hectáreas en el año 2002, de las cuales colombia participó con 145.027 galeano: estandarización de la técnica molecular de aflp... 432005 ha distribuidas en cuatro regiones productoras. colombia es el quinto productor a nivel mundial y el primero en el continente americano, con una producción cercana a 577.117 t que incluye los aceites de palma y de palmiste (fedepalma, 2003). los programas de mejoramiento en palma de aceite están orientados hacia el aumento de la producción de racimos por palma y, por lo tanto, al incremento de la producción de aceite. en colombia, además de este objetivo, deben identificarse materiales que presenten buena adaptación a las zonas agroecológicas palmeras y que sean resistentes a enfermedades y plagas limitantes del cultivo (ayala y gómez, 2000). como estrategia, los programas de mejoramiento se basan en la selección de materiales tipo dura (progenitor femenino) y plantas pisíferas (progenitor masculino) para la posterior evaluación de progenies por alta producción de aceite. el centro de investigación en palma de aceite (cenipalma) busca consolidar un programa de fitomejoramiento de palmas tipo dura presentes en diferentes plantaciones del país. de esta manera, se contribuirá a evitar la ‘erosión genética’ y se generarán plantas madre con una combinación deseable de genes que confieran óptima adaptación a las condiciones de las zonas productoras colombianas (rey et al., 2003). para cumplir con estos objetivos es esencial conocer la variabilidad genética existente dentro de la especie o especies intercruzables, a fin de identificar individuos con características deseables y la fuente de genes disponible para el mejoramiento del cultivo, además de obtener la mejor adaptación con los más altos rendimientos. con el fin de planificar cruzamientos, se están utilizando marcadores moleculares tipo rapd (randomly amplified polymorphic dna; polimorfismo en el adn amplificado aleatoriamente) y aflp (amplified fragment-length polymorphisms, polimorfismos de longitud de fragmentos amplificados) como herramientas adicionales al registro individual de producción y de medidas vegetativas (villegas et al., 2000; rocha, 2002). los marcadores moleculares son secuencias de adn que se han constituido en herramientas valiosas para la detección y el uso de la diversidad genética, con su consecuente aplicación en programas de selección genética de plantas, animales y microorganismos. los polimorfismos de adn pueden ser detectados mediante técnicas moleculares, algunas de las cuales han sido empleadas en palma de aceite en el análisis de variabilidad genética y el establecimiento de relaciones filogenéticas (billotte et al., 2001), desarrollo de mapas de ligamiento (mayes et al., 1997), señalización y seguimiento de genes de interés (árias y rocha, 2004; rance et al., 2001). la técnica de aflp combina la especificidad, la resolución y el poder de muestreo de la digestión con enzimas de restricción, con la velocidad y la facilidad para detectar polimorfismos vía pcr (vos et al., 1995). con esta técnica se han obtenido un gran número de marcadores moleculares distribuidos en genomas de procariotas y eucariotas. en palma se han utilizado en estudios de diversidad genética del género elaeis (barcelos et al., 2000; barcelos, 1998), estudios de ligamiento genético a características como grosor de cuesco (billotte et al., 2001), detección de variación somaclonal (matthes et al., 2001) y estudios de progenie (rajinder et al., 1998). el objetivo de este trabajo fue estandarizar la técnica de aflp en materiales dura bajo las condiciones del laboratorio de biología molecular de cenipalma y realizar un estudio preliminar de caracterización molecular de palmas dura, ténera y e. oleifera. estos materiales presentan características de interés para programas de mejoramiento genético y la técnica orientará la selección de palmas dura. materiales y métodos material vegetal el material vegetal utilizado para la estandarización de aflp correspondió a palmas dura de la zona central (departamento de santander, municipio de puerto wilches, plantación agropecuaria monterrey) que presentaron altos registros de producción; las muestras consistieron en foliolos jóvenes y sanos de la hoja 17. posteriormente, se colectaron otros materiales de palma de aceite de las zonas central y norte (departamento del atlántico, municipio de fundación, plantación padornelo) de los cuales se seleccionaron 12 para realizar una evaluación preliminar de la diversidad genética de las muestras, las cuales comprendían materiales de los tipos dura, ténera y e. oleifera (tabla 1). extracción del adn genómico la metodología se realizó de acuerdo con el protocolo del laboratorio de marcadores moleculares de cenipalma agronomía colombiana 44 vol. 23 · no. 1 (rocha et al., 2003). el tejido foliar fue pulverizado con ayuda de nitrógeno líquido y en un tubo epependorff de 1,5 ml se tomó una cantidad aproximada de 500 mg de tejido molido. luego se agregaron 1,2 ml de solución de extracción caliente (tris hcl 100 mm, edta 50 mm, nacl 500 mm, β-mercaptoetanol 10 mm y pvp 1% [p/ v]) y posteriormente se agregaron 85 µl de sds (dodesil sulfato de sodio) al 20%. los tubos se incubaron en baño maría a 65°c durante 30 min y luego se agregaron 390 µl de acetato de potasio 5 m. la mezcla se centrífugó a 12.500 xg durante 15 min y el sobrenadante se transfirió a un tubo, al cual se adicionó 1 ml de isopropanol frío; la mezcla se incubó a –20° c durante toda la noche. después se centrifugó a 25.000 xg durante 30 min y se desechó el líquido teniendo cuidado de no perturbar el botón de adn, el cual se lavó con 2 ml de etanol al 70% para luego centrifugarlo a 25.000 xg durante 3 min. finalmente, se dejó secar el botón a temperatura ambiente y se le adicionaron 350 µl de solución te-arnasa (10 mm de tris hcl a ph 8,0; 1 mm de edta a ph 8,0; 5 mg· ml-1 de arnasa) y se incubó a 37° c durante 15 min. el adn obtenido se almacenó a 4° c para su posterior utilización. para la cuantificación del adn se utilizó un método comparativo teniendo como patrón de referencia un adn genómico de tomate de concentración conocida. se realizó una electroforesis en gel de agarosa al 0,7 % (p/v) en donde se colocó el adn de tomate a diferentes concentraciones, el cual se comparó con el adn de las muestras. la concentración de las muestras se determinó según la intensidad de fluorescencia emitida por el bromuro de etidio. técnica de aflp para la técnica molecular aflp (amplified fragment length polymorphisms, polimorfismos de longitud de fragmentos amplificados) se utilizó el kit aflp analysis system i siguiendo el protocolo del fabricante con algunas modificaciones. la digestión se realizó con las enzimas ecor i/mse i (1,25 u ∙ µl-1) al incubarlas con el adn (270 ng) durante 2 h a 37°c. a los fragmentos de restricción se las adicionó 24 µl de una mezcla de adaptadores que, junto con la enzima t4 dna ligasa, se unieron a los extremos cohesivos dejados por las enzimas de restricción. para la preamplificación se tomaron 5 µl de una dilución 1:10 del resultado de la ligación, y se agregaron 40 µl de la mezcla de cebadores con un nucleótido seleccionante (+1), 5 µl de buffer 10x con mg, y 1 µl de taq dna polimerasa. el termocilador se programó a 94° c durante 30 segundos (s), 56° c durante 60 s y 72° c durante 60 s, por 20 ciclos. el resultado de esta pcr se corroboró con una electroforesis en gel de agarosa al 1% y posteriormente se realizó una dilución 1:10. para la amplificación se tomaron 5 µl de la dilución, 5 µl del mix 1 (primers +3 y dntp’s) y 10 µl del mix 2 (taq polimerasa, buffer 10x) según protocolo del fabricante. el termociclador se programó a 94° c durante 30 s para denaturar la molécula, 65° c durante 30 s para alinear los cebadores y 72° c durante 60 s para la polimerización. posteriormente, la temperatura de alineamiento bajó 0,7° c en cada ciclo durante 12 ciclos (touch down) y continuó con 94° c durante 30 s, 56° c durante 60 s y 72° c por 60 s, a lo largo de 23 ciclos. el producto de la amplificación se observó en una electroforesis en gel de poliacrilamida al 5% y 8 m de úrea a 100 w durante dos horas, o hasta que la banda de xilene-cyanol llegara a la parte inferior del gel. para la tinción se colocó el gel en una solución ácido acético al 10% durante 20 minutos (min), luego se lavó con agua destilada deionizada dos veces durante 1 min cada vez. posteriormente se incubó en una solución de tinción (2 g de agno 3 , 3 ml de formaldehidol 37% en tabla 1. material vegetal utilizado para la estandarización y el estudio de diversidad. plantación código de laboratorio código de campo tipo de palma palmas para la estandarización monterrey al 143 p1 (2f4-6) dura monterrey al 144 p3 (4c4-26) dura monterrey al 145 p5 (2a5-17) dura monterrey al 146 p6 (5z5-13) dura monterrey al 147 p2 (10b5-22) dura monterrey al 148 p4 (1a5-20) dura palmas para el análisis preliminar de diversidad monterrey al 149 2f4 dura monterrey al 150 2f4 dura monterrey al 151 2f4 dura padornelo cg 207 25 dura padornelo cg 208 25 dura padornelo cg 209 25 dura la pepilla cg 240 699 ténera la pepilla cg 241 t-01 ténera la pepilla cg 242 t-02 ténera la pepilla cg 243 t-03 ténera la cabaña cg 252 noli e. oleifera galeano: estandarización de la técnica molecular de aflp... 452005 2 l de agua) durante 30 min. el exceso de plata se retiró lavando con agua destilada deionizada durante 10 seg. después, se sumergió en la solución de revelado (60 g de na 2 co 3 , 3 ml de formaldehído al 37% y 400 µl de tiosulfato de sodio [10 mg· ml-1] en 2 l de agua) durante 5 a 10 min hasta visualizar las bandas. finalmente, el gel se colocó a una solución de ácido acético al 10% para detener la reacción y se lavó con agua destilada deionizada. análisis de datos las bandas polimórficas en el gel fueron contadas visualmente con la ayuda de un transiluminador de luz blanca; una banda se considera polimórfica si está presente al menos en un individuo y ausente en los otros. se generó una matriz binaria en la que las bandas fueron contadas como ‘1’ presente y ‘0’ ausente. la matriz binaria de datos fue convertida a una matriz de similaridad de acuerdo con la definición de nei y li (1979): sij = 2a / (2a + b + c) donde sij es la similitud entre los individuos i y j; a es el número de bandas presentes en ambos i y j; b es el número de bandas presentes en i y ausentes en j; y c es el número de bandas presentes en j y ausentes en i. el dendograma fue construido a partir de la matriz de similaridad agrupando los datos con el método upgma (unweighted pair-group method arithmetic average). el coeficiente de correlación cofenética fue calculado entre la matriz de similaridad y la matriz cofenética. el análisis de coordenadas principales se basó en la matriz de similaridad utilizando los algoritmos dcenter y eigen. todos los datos se analizaron con el software ntsys-pc® versión 2.11l (rohlf, 2000). resultados y discusión extracción y cuantificación el protocolo de extracción de adn difirió del utilizado previamente en palma (rocha, 2002), el cual resultaba dispendioso y costoso, y hacía difícil la extracción de un buen número de muestras. uno de los cambios fue el uso de sds (dodecil sulfato de sodio), un detergente aniónico cuya función principal es la de solubilizar proteínas y membranas; su utilización para una óptima extracción de adn a partir de pequeñas cantidades de tejido foliar se reporta en varios protocolos (quenzar et al., 1998; li et al., 2002). a fin de prevenir la presencia de polifenoles que pueden unirse mediante enlaces covalentes a proteínas y ácidos nucleicos y generar un adn de baja calidad, se recurrió –además del pvp y el sds–, al β-mercaptoetanol por su función inhibitoria de la oxidación de compuestos fenólicos (li et al., 2002). este procedimiento arrojó muy buenos resultados pues fue posible obtener adn de alta calidad (figura 1). además, el método de cuantificación citado permite determinar la calidad del adn extraído e identificar compuestos como arn o proteínas que pueden interferir en las reacciones posteriores, acarreando problemas como una insuficiente digestión por parte de las enzimas en el caso de aflp. la cuantificación del adn mostró cantidades bastante diferentes, dependiendo de la calidad (fisiológica y sanitaria) del foliolo utilizado. en la figura 1 se observa que el adn no tiene impurezas (arn o proteínas) y que las bandas no presentan degradación por parte de las adnasas. estas características son las ideales para iniciar el protocolo de aflp, ya que se necesita adn de alta pureza para garantizar la digestión completa por parte de las enzimas de restricción en todas las muestras y así no tener problemas en la interpretación de los polimorfismos (ferreira y grattapaglia, 1998). determinaciones electrofotométricas sobre la cantidad necesaria de adn para iniciar figura 1. cuantificación del adn mediante electroforesis en gel de agarosa al 0,7 % (p/v). adn genómico de tomate muestras de palma agronomía colombiana 46 vol. 23 · no. 1 trabajos con aflp son reportadas por ubi et al. (2003) al correr alícuotas de adn en gel de agarosa al 8% (p/v) y compararlas con cadenas no digeridas del fago lambda. técnica de aflp la primera modificación implementada fue la cantidad de adn con que se inició la digestión enzimática al utilizar 270 ng, 20 ng más de lo sugerido por la casa comercial. modificaciones similares se han reportado en papa (mcgregor et al., 2002) especie de la que utilizaron entre 300 y 400 ng de adn; de igual forma en café (anthony et al., 2002), para lo cual se usaron alícuotas de 500 ng de adn genómico; ello señala que el aumento de la concentración del adn inicial genera resultados óptimos. por otra parte, el incremento de la cantidad de adn al inicio del protocolo de aflp ha sido estudiado por zhu et al. (1998) y vos et al. (1995) quienes evaluaron cantidades entre 0,2 µg y 1,0 µg y determinaron que los perfiles de las bandas no son significativamente sensibles a la concentración inicial del adn. posteriormente, el producto de preamplificación se diluyó 1:50 según las recomendaciones del manual, y a 1:10 según julier et al. (2003) para posteriormente realizar la reacción de amplificación con los cebadores +3. por último, los productos de pcr +3 se observaron en una electroforesis en gel de poliacrilamida al 5% sobre el cual se evaluaron las dos diluciones de la preamplificación (1:10 y 1:50) (figura 2a); para la tinción se utilizó agua de consumo humano (santa clara®). en la figura 2a se evidencia que la concentración 1:50 recomendada por el fabricante de aflp’s no fue óptima para la palma, mientras que en la concentración 1:10 se pueden ver un buen número de las bandas. este resultado es coherente con las modificaciones que se realizan al protocolo de aflp en los trabajos de rajinder et al. (1998) y julier et al. (2003). el ajuste en la dilución del producto de la preamplificación puede realizarse de 1 a 50 veces, dependiendo de la intensidad de las bandas (zhu et al., 1998), lo que permite obtener mejor resolución en los geles. el otro problema que se observa en la figura 2a es la deficiente calidad de la tinción cuando se utiliza agua figura 2. electroforesis en gel de poliacrilamida al 5% y 8m de urea. a) evaluación de dos diluciones del producto de preamplificación. b) perfil de bandas de seis materiales dura con cinco combinaciones de cebadores. a b galeano: estandarización de la técnica molecular de aflp... 472005 de consumo humano que tiene contaminantes, especialmente halógenos y/o iones metálicos, que generan una baja intensidad de las bandas, razón por la cual se recomienda la utilización de agua destilada y deionizada para tal fin. por lo anterior, se evaluaron tres tipos de agua: de consumo humano, destilada y milli q. las dos primeras generaron precipitación del carbonato de potasio, al igual que turbidez en la solución con nitrato de plata. el resultado final del uso de este tipo de agua son geles manchados con bandas muy tenues. los análisis de conductividad eléctrica corroboraron los resultados, al encontrar mayor cantidad de sales en el agua de consumo humano (190 µmhos), y reducida cantidad de las mismas en el agua milli q (1,7 µmhos), opción que mostró mejor desempeño para la tinción de los geles. en la figura 2b se puede observar un buen número de bandas polimórficas, cerca de 30 a 40 entre los 100 y 800 pb, un resultado similar al reportado por rajinder et al. (1998) en palma de aceite. estudio preliminar de caracterización molecular en las 12 muestras evaluadas (tabla 1) se detectaron un total de 134 bandas polimórficas con el uso de cuatro combinaciones de cebadores (tabla 2). la combinación de cebadores e-aca/m-cag presenta el mayor número de polimorfismos con 68 bandas polimórficas, a diferencia de la combinación e-acc/m-cag que muestra tan sólo 6 bandas polimórficas; la alta cantidad de bandas polimórficas es una primera indicación de la variación genética presente en los individuos evaluados. estos resultados son consistentes con los polimorfismos detectados en palma por maizura & rajanaidu (2003) quienes usaron ocho combinaciones de cebadores, generando un total de 228 bandas polimórficas. de igual forma, purba et al. (2000) reportaron la generación de 96 bandas polimórficas utilizando cinco combinaciones de cebadores. tabla 2. bandas polimórficas obtenidas por combinación de cebadores. cebadores no. de bandas e-act / m-caa 24 e-aca / m-cag 68 e-acc / m-caa 36 e-acc / m-cag 6 total 134 la variación genética entre los 12 materiales fue estimada usando el coeficiente de similaridad sugerido por nei & li (1979), el cual se recomienda para el análisis de datos de marcadores dominantes, pues da más importancia a las bandas compartidas o coincidentes (zeid, 2003). en la matriz de similaridad (tabla 3) se evidencian relaciones muy cercanas entre las palmas ténera que mostraron índices de similaridad de 0,667 (gc 243 y gc 242); por otra parte, se encuentran bajos valores de similaridad (0,074 a 0,2) al comparar la palma de origen americano (gc 252) con el resto de palmas de origen africano. tabla 3. matriz de similaridad. al 149 al 150 al 151 gc 207 gc 208 gc 209 gc 240 gc 241 gc 242 gc 243 gc 252 al149 1 al150 0,557 1 al151 0,545 0,607 1 gc 207 0,333 0,37 0,4 1 gc 208 0,354 0,296 0,406 0,286 1 gc 209 0,5 0,541 0,655 0,289 0,278 1 gc 240 0,466 0,37 0,425 0,3 0,49 0,267 1 gc 241 0,4 0,549 0,622 0,371 0,271 0,54 0,371 1 gc 242 0,517 0,526 0,588 0,366 0,254 0,625 0,39 0,478 1 gc 243 0,442 0,465 0,507 0,222 0,291 0,617 0,328 0,328 0,667 1 gc 252 0,087 0,2 0,122 0,162 0,276 0,109 0,244 0,098 0,115 0,074 1 el análisis de agrupamientos genera un dendrograma (figura 3) con una correlación cofenética alta (r = 0,92), lo cual indica que el fenograma representa fielmente los valores de la matriz de similitud (crisci y lópez, 1983). en el árbol se puede evidenciar dos grandes agrupamientos: el primero reúne todas las palmas tipo dura colectadas en la zona central (plantación monterrey), con excepción de cg 209, la cual se colectó en la zona norte, junto con algunas tipo ténera. en el segundo grupo se ubican las restantes palmas dura de la zona norte, junto con otras ténera. el agrupamiento de las palmas tipo dura colectadas en la zonas central y norte con las palmas tipo ténera, se puede explicar al conocer el origen híbrido de las palmas ténera, ya que provienen del cruce de dura x pisífera. similares agrupamientos de materiales dura con ténera son reportados en los trabajos de maizura y rajanaidu (2003). agronomía colombiana 48 vol. 23 · no. 1 figura 3. dendograma generado por el agrupamiento upgma de la matriz de similaridad. figura 4. diagrama de coordenadas principales basado en la matriz de similaridad. los resultados del análisis de coordenadas principales de la figura 4, muestran la distribución de las muestras en tres coordenadas las cuales explican el 50,3 % de la variación. en dicha figura se puede corroborar de forma más precisa los agrupamientos evidenciados en el dendrograma de la figura 3, lo que permite afirmar que existe una interesante diferenciación genética en los individuos evaluados. por último, en las figuras 3 y 4 se puede observar que la palma de aceite de origen americano (gc 252) se agrupa aparte de las palmas de origen africano. resultados similares son reportados en palma de aceite por bilotte et al. (2001) y barcelos et al. (2002) quienes usaron microsatélites, y aflp y rflp, respectivamente. por el contrario, solamente el trabajo publicado por arias y rocha (2004) reporta una corta distancia genética entre la palma americana y la africana generando un dendrograma donde ambas especies se mezclan y evidenciando que los marcadores microsatélites, utilizados en dicho trabajo, no pueden distinguir entre e. oleifera y e guineensis o problemas el etiquetamiento del material. conclusiones para los objetivos del programa de fitomejoramiento de cenipalma la diferencia genética existente entre los grupos de las palmas tipo dura es de gran interés, cuando se busca seleccionar materiales tipo dura que sirvan para realizar cruzamientos galeano: estandarización de la técnica molecular de aflp... 492005 dxd y así generar progenies segregantes con variabilidad genética que puedan brindar más ganancia en la selección de palmas madre. además, la viabilidad de los cruzamientos interespecificos en palma hace que la especie e. oleifera constituya una de las estrategias para aumentar la base genética en los programas de mejoramiento de palma de aceite en colombia. agradecimientos agradezco a cenipalma por acogerme como tesista y brindarme el apoyo logístico y económico necesario para esta investigación. así mismo, a los doctores pedro rocha y leonardo rey por la dirección, consejo, corrección y ayuda en la elaboración de este trabajo. de igual forma, al profesor oscar oliveros de la universidad nacional por sus correcciones y sugerencias. literatura citada anthony f.; m.c. combes; c. astorga; b. bertrand; g. graziosi y p. lashermes. 2002. the origin of cultivated coffea arabica varieties revealed by aflp and ssr markers. theoretical applied genetics 104(5), 894-900. arias, d. y p. rocha. 2004. análisis de la diversidad genética en materiales tolerantes y susceptibles a la pudrición de cogollo en palma de aceite mediante marcadores moleculares. palmas 25(3), 11-27. ayala, l.; p. gómez y c. durán. 2000. selección de progenitores dura adaptados a las condiciones del magdalena medio colombiano. palmas 21(1), 25-34. barcelos, e. 1998. étude de la diversité génétique du genre elaeis (e. oleifera (kunth) cortés et e. guineensis jacq.) par marqueurs moléculaires (rflp et aflp). thèse de docteur, université de montpellier ii, montpellier. 137 p. barcelos, e.; p. amblard; j. berthaud y m. seguin. 2000. the genetic diversity of the american oil palm elaeis oleifera (kunth) cortés, revealed by nuclear rflp markers. pesq. agropec. brasileira 37(8), 1105-1114. billotte, n.; a.m. rusterucci; e. barcelos; j.l. noyer; p. amblard y f.c. baurens. 2001. development, characterization and acrosstaxa utility of oil palm (elaeis guineensis) microsatellite markers. genome 44, 413-425. corley, r.h.v. y p.b. tinker. 2003. the oil palm. fourth edition. blackwell, new york. 562 p. crisci, j. y m. lópez. 1983. introducción a la teoría y práctica de la taxonomía numérica. secretaría general de la organización de los estados americanos oea. washington, d.c. 120 p. fedepalma. 2003. anuario estadístico: la agroindustria de la palma de aceite en colombia y el mundo. fedepalma, bogotá. ferreira, m. y d. grattapaglia. 1998. introducción al uso de marcadores moleculares en el análisis genético. embrapa, brasilia. 221 p. julier, b.; s. flajoulot; p. barre; g. cardinet; s. santoni; t. huguet y c. huyghe. 2003. construction of two genetic linkage maps in cultivated tetraploid alfalfa (medicago sativa) using microsatellite and aflp markers. bmc plant biology 3(9). en: http://www. biomedcentral.com/1471-2229/3/9; consulta: mayo 2005. li, y.; z. su y f. chen. 2002. rapid extraction of genomic dna from leaves and bracts of bove tree (davidia involucrata). plant molecular biology reporter 20, 185a-185d. maizura, i. y n. rajanaidu. 2003. preliminary results on aflp screening of the malaysian advanced oil palm breeding population. proceeding of the pipoc 2003 international palm oil congress. kuala lumpur, malaysia. pp. 150-160. matthes, m.; r. singh; s. chean y a. karp. 2001. variation in oil palm (elaeis guineensis jacq.) tissue culture-derived regenerants revealed by aflp’s with methylation-sensitive enzymes. theoretical and applied genetics 102, 971-979. mayes, s.; p. jack; d. marshall y r. corley. 1997. the construction of a rflp linkage map for oil palm. genome 40, 116-122. mcgregor, c.; r. treuren; r. hoekstra y t. hintum. 2002. analysis of the wild potato germplasm of the series acaulia with aflp’s: implications for ex situ conservation. theoretical and applied genetics 104, 146-156. nei, m. y w. li. 1979. mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. proceedings of the national academy of science 76, 5269-5273. purba, a.r.; j.l. noyer; l. baudouin; x. perrier; s. hamon y p.j. lagoda. 2000. a new aspect of genetic diversity of indonesia oil palm (elaeis guineensis jacq.) revealed by isoenzyme and aflp markers and its consequences for breeding. theoretical and applied genetics 101, 956-961. quenzar, b.; c. hartman; a. rode y a. benslimane. 1998. date palm mini-prepartin without liquid nitrogen. plant molecular biology reporter 16, 263-269. rajinder, s.; c. suan-choo y a. rahimah. 1998. generation of molecular markers in oil palm (elaeis guineensis) using aflptm analysis. plant biotechnology 20, 26-27. rance, k.a.; s. mayes; z. price; p.l. jack y r.h.v corley. 2001. quantitative trait loci for yield components in oil palm (elaeis guineensis jacq.) theoretical and applied genetics 103, 1302– 1310. rey, l.; i. ochoa; w. delgado y p. rocha. 2003. colecta de material genético de palma nolí elaeis oleifera [h.b.k] cortes en el trapecio amazónico. ceniavances 101, 1-4. rocha, p. 2002. teoría y práctica para la extracción del adn de palma de aceite. palmas 23, 9-17. rocha, p.; d. arias y c. galeano. 2003. manual de protocolos del laboratorio de marcadores moleculares. cenipalma, documento interno de trabajo. rolhf, f.j. 2000. ntsys–pc®. numerical taxonomy and multivariate analysis system. exeter software. new york. ubi, e.; r. kölliker; m. fujimori y t. komatsu. 2003. genetic diversity in diploid cultivars of rhodesgrass determined on the basis of amplified fragment length polymorphism markers. crop science 43, 1.516-1.552. villegas, v.; c. durán y s. beebe. 2000. caracterización molecular de materiales dura. palmas 21, 35-40. vos, p.; r. hogers; m. bleeker; m. reijas y t. lee. 1995. aflp: a new technique for dna fingerprinting. nucleic acid research 23, 4407-4414. zeid, m. 2003. analysis of genetic diversity based on molecular markers (aflp) and the heterosis in faba bean (vicia faba l). ph.d. thesis. faculty of agricultural sciences, georg august university, göttingen, germany. zhu, j.; m. gale; s. quarrie; m. jackson y g. bryan. 1998. aflp markers for study of rice biodiversity. theoretical and applied genetics 96, 602-611. agronomía 24-1f.pdf plan estratégico de mercadeo para la cadena hortícola en el distrito de riego del alto chicamocha strategic marketing plan for the upper chicamocha irrigation district horticulture production chain maría concepción pacheco1, luis felipe rodríguez2 y lilia teresa bermúdez3 resumen: el distrito de riego del alto chicamocha, ubicado en la cuenca alta del río del mismo nombre, fue construido en 1998 para apoyar y fomentar una producción hortofrutícola competitiva. sin embargo, es evidente que hasta el momento el desarrollo agrícola ha sido lento, como consecuencia de ineficiencias notorias en el proceso de mercadeo. por la gran inversión realizada y las expectativas generadas, debe considerarse como una empresa importante en el contexto regional, razón por la que se debe implementar su actividad empresarial con un enfoque estratégico que lleve a la modernización de sus procesos, tanto productivos como comerciales. este trabajo de investigación, a través de la elaboración de un diagnóstico estratégico de los sistemas de producción y comercialización de la cadena hortícola, formula un plan estratégico de mercadeo para establecer acciones que permitan aprovechar las fortalezas y las oportunidades y enfrentar las debilidades y las amenazas. en este plan se proponen programas de acción que, de implementarse, pueden contribuir significativamente al mejoramiento de la competitividad de los productos hortícolas y, por lo tanto, promover el desarrollo de la región. ya que la ubicación geográfica del distrito es favorable con respecto a los principales mercados, como propuesta derivada de esta investigación se plantea la creación de una comercializadora, con los productores como socios; igualmente, se contempla fortalecer programas con capital social como elemento fundamental y con visión de cadena productiva. palabras claves adicionales: sistema de mercadeo, productos hortícolas abstract: the upper chicamocha irrigation district lies in the upper chicamocha river basin; it was constructed in 1998 to support and foment competitive fruit and vegetable production. however, agricultural development has been slow as a consequence of notorious inefficiency in the marketing process. regarding the great investment made in it and the expectations so generated, this district must be considered as being an important regional company. it must therefore adopt an entrepreneurial approach leading towards modernising its production and commercial processes. the present research involved strategic diagnosis of the horticulture chain’s production and sales’ systems; a strategic marketing plan was formulated to establish action for taking advantage of market strengths and opportunities for selling products and facing weaknesses and threats. this plan sets out some programmes which could significantly contribute towards improving the upper chicamocha valley irrigation district’s horticultural product competitiveness and therefore promoting the region’s development. since the district’s geographical location is very favourable related to the main markets, a commercial company should be created in which the horticultural producers become involved as partners. programmes should be fortified by emphasising generating share capital accompanied by a production chain entrepreneurial vision. additional key words: marketing plan, horticultural products fecha de recepción: 29 de agosto de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 subdirectora, centro agropecuario, servicio nacional de aprendizaje (sena) regional boyacá, sogamoso. e-mail: mcpacheco@sena.edu.co 2 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: frodriguez@unal.edu.co 3 profesora asociada, facultad seccional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), duitama. e-mail: lbermudez@hotmail.com agronomía colombiana 24(1): 182-191, 2006 pacheco et al.: plan estratégico de mercadeo... 183 2006 introducción en el distrito de riego del alto chicamocha es característica la existencia de altos costos de producción, considerables pérdidas poscosecha, elevados costos de abastecimiento y distribución, por lo disperso de la oferta y la demanda, pues no se aprovechan los recursos disponibles por las unidades de comercialización (agentes) dados los bajos volúmenes comercializados, constituyéndose esta actividad en un evento con un nivel de riesgo elevado, a lo que se suma el que los agentes realizan varias funciones, impidiéndose la especialización en la cadena agrocomercial. esta situación incide directamente en la competitividad del sector y exige rápidos correctivos, pues de no ser así podría generar retroceso o estancamiento en el proceso de desarrollo del distrito (inat, 1996). este trabajo de investigación se planteó como objetivo general elaborar un plan estratégico de mercadeo de la cadena hortícola del distrito de riego del alto chicamocha, con el propósito de detectar oportunidades de comercialización e incrementar la eficiencia del sistema de mercadeo de esta importante cadena productiva, con objetivos específicos: la cadena hortícola del distrito. hortícolas del distrito. cadena hortícola en el segmento de la comercialización. procesos estables de mercadeo de los productos hortícolas del distrito, así como crear una cultura de calidad y valor agregado con visión de cadena productiva. cuánto cuesta implementar las estrategias de mercadeo. más efectivos para lograr los objetivos propuestos en el plan de mercadeo. metodología y procedimientos de investigación a través de un diseño no experimental de tipo descriptivo realizado en las 10 unidades que conforman el distrito de riego del alto chicamocha y utilizando la técnica de encuestas, se aplicó un formulario a un número representativo de usuarios que actualmente está dedicado a la agricultura. se levantó un diagnóstico de los modelos de producción y comercialización que se desarrollan actualmente, que sirvió como base para la formulación de un plan de acción orientado hacia una agricultura planificada con procesos de mercadeo organizados, para lograr así el mejoramiento de la competitividad de este renglón económico. se seleccionaron para esta investigación solamente 8 de los 25 productos que conforman la canasta de hortalizas que se producen en el distrito, dada la importancia económica que tienen, las áreas de cultivo que actualmente ocupan y los mercados que abastecen (abril, 1995). para la implementación del plan de mercadeo se proponen tres etapas: la primera contempla la orientación del mercadeo de los productos escogidos hacia un mercado institucional regional, constituido por un segmento definido de la población de duitama (boyacá), y la realización de una feria hortícola quincenal. en la segunda etapa se busca ampliar la cobertura hacia mercados especializados o hipermercados de bogotá y en la tercera se propone la ampliación hacia los mercados de santander del sur, norte de santander, costa atlántica, llanos orientales y de exportación (lambin, 1997). diagnóstico de la situación de la producción hortícola es importante destacar en el marco del diagnóstico adelantado que el desarrollo agropecuario del distrito de riego del alto chicamocha ha sido lento, como consecuencia de notorias ineficiencias en el proceso de mercadeo y la prevalencia de procesos poscosecha deficientes que restan calidad y presentación a los productos, especialmente a los hortícolas, con la presencia de una intermediación alta y márgenes de comercialización bajos. a partir de la construcción y puesta en marcha de este distrito, se ha realizado una producción hortícola cuyo sistema de comercialización constituye uno de los problemas con mayor impacto en el desenvolvimiento del sector agropecuario de la región, afectando la estabilidad económica y financiera de los productores, en especial de los pequeños. a pesar de que algunas entidades han desarrollado proyectos de cooperación tecnicocientífica con el apoyo de instituciones que trabajan con el sector, en 184 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana la actualidad prevalecen los procesos de producción tradicionales y un manejo poscosecha deficiente que le resta calidad y presentación a los productos obtenidos, así como la posibilidad de agregación de valor en la misma región. de otra parte, los productores siguen desaprovechando la ventaja competitiva de romper la estacionalidad de la oferta mediante la planificación de siembras con riego (lópez, 2002). esta situación se ha identificado claramente en la presente investigación, ya que incide directamente en la competitividad del sector y exige rápidos correctivos pues, de no ser así, genera retroceso o estancamiento en el proceso de desarrollo del distrito. en este sentido, se analizan los siguientes aspectos del mercadeo: venta de los productos los productores hortícolas del distrito se venden por ‘inspección’, es decir, se exige la presencia de la totalidad del producto en el lugar de la transacción para ser inspeccionado por el comprador. los productores de cebolla de bulbo y papa con volúmenes de producción considerables comercializan en la central de abastecimientos de bogotá (corabastos), mientras que los pequeños lo hacen en las plazas de mercado regionales y con intermediarios directamente en la finca. los demás productos hortícolas se comercializan en las plazas de mercado regionales, tanto para el consumo local, como para el abastecimiento de otros mercados, como los de casanare y santander (mendoza, 1992). almacenamiento no se realiza almacenamiento de ningún producto por su perecibilidad, y los productores tienen que vender inmediatamente después de la cosecha. de otro lado, no se dispone de la infraestructura necesaria para llevar a cabo esta función de comercialización. clasificación a pesar de existir las normas de calidad para algunos productos hortícolas, la clasificación realizada obedece a las exigencias de los mercados de destino de los productos. el criterio de clasificación que prima es el tamaño. empaque los productores del distrito realizan esta función en la misma forma como se hace a nivel nacional. la cebolla de bulbo se empaca en costal de fibra de color rojo, con un peso promedio de 62,5 kg. este empaque, según investigaciones recientes, no es el más adecuado por no cumplir con la función de proteger el producto y porque el peso es superior a los estándares internacionales, ocasionando deterioro del producto y dificultades en su manipulación. la papa, una vez clasificada, se empaca en costal de fique, preferiblemente el denominado r-13, con una capacidad de 62,5 kg en promedio por bulto. para empacar la arveja se utiliza el costal de fique denominado ‘arvejero’, del que existen dos presentaciones, 50 y 62,5 kg. la mazorca de maíz se empaca en sacos de fique de segunda o reutilizados, disponiendo el producto de tal forma que en la bocadera queda una parte sobresaliendo del empaque para alcanzar un peso de 62,5 kg. por su parte, para la hortaliza de hoja se utilizan dos tipos de empaque. algunos intermediarios solicitan la lechuga en canastas elaboradas con caña, con capacidad aproximada de 5 a 8 docenas. el brócoli y la coliflor se empacan regularmente en bolsas de polietileno negro, con 13 unidades en cada bolsa, y para supermercados y otros clientes se dispone en canastas plásticas tipo ‘carulla’. la misma presentación se hace para la lechuga, el brócoli y la coliflor, siendo ésta la mejor alternativa, pues facilita el manejo de los productos y evita pérdidas poscosecha. transporte se realiza en vehículos de diferentes capacidades, de acuerdo con los volúmenes, siendo el más utilizado el camión de 5 toneladas. a pesar de que en el distrito las vías de comunicación están en buen estado, todavía no se cuenta con otro medio de transporte que propicie mejores condiciones para estos productos de alta perecibilidad. información de precios y de mercados este servicio lo presta parcialmente en la región la corporación colombia internacional (cci) en su centro de servicios ubicado en la ciudadela industrial de duitama, empleando para tal efecto el sistema de información de precios de productos agrícolas (sipsa), a través de boletines informativos diarios, semanales y mensuales de los precios de los productos agropecuarios registrados en las principales centrales mayoristas del país y la plaza de mercado de duitama. financiamiento pacheco et al.: plan estratégico de mercadeo... 185 2006 la gran mayoría de los usuarios del distrito no utiliza crédito de entidades financieras para adelantar el proceso productivo, bien sea por los trámites, por el tiempo empleado, el costo o por otras razones. hay una forma particular de financiamiento consistente en el préstamo de dinero por parte de los intermediarios, que se considera como adelanto sobre el valor de la producción. en este caso el productor queda en amplia desventaja, pues tiene que someterse a las condiciones que le imponga el intermediario en cuanto a precio del producto y a la forma de pago del saldo restante. aceptación de riesgos a esta función, a pesar de ser importante en el mercadeo por ser intangible, no se le presta el debido interés por parte del productor, que es la persona que asume los riesgos físicos más altos derivados de los daños y deterioros a que están expuestos los productos hortícolas. estos riesgos son elevados por cuenta de la perecibilidad de los productos y del ambiente tradicional en que se desarrollan la producción y la comercialización. el intermediario, que conoce bien los riesgos por pérdidas físicas y calidad de los productos, opera con márgenes de utilidad lo suficientemente altos para garantizar un margen neto de beneficio. los costos por pérdidas los trasladan a los productores a través de precios bajos y a los consumidores a través de precios altos. promoción de mercados esta actividad no se lleva a cabo actualmente para los productos hortícolas del distrito, aunque se han intentado algunas acciones por parte de la cci y las contempladas en el marco del convenio fao-usochicamocha (asociación de usuarios del distrito de riego y drenaje del alto chicamocha y firavitoba). canales de comercialización los canales de comercialización hallados para los productos de la cadena hortícola que operan en el distrito de riego se muestran en la figura 1 y permiten la identificación y clasificación de cada uno de los agentes participantes en el proceso, notándose que los agentes y canales son muy similares a los del sistema de comercialización de los productos de la cadena a nivel nacional (mendoza, 1995). plan estratégico de mercadeo figura 1. canales de comercialización de los productos de la cadena hortícola en el distrito de riego del alto chicamocha. en la actualidad, los usuarios del distrito de riego del alto chicamocha desarrollan sus actividades económicas en el sector agropecuario, ofreciendo productos hortícolas básicos de la canasta familiar, de consumo masivo, entre otros: cebolla de bulbo, papa para consumo en fresco y consumo industrial, arveja para consumo en fresco, hortalizas de hoja y flor, maíz mazorca. estos productos abastecen los mercados locales, regionales y de bogotá. en la configuración estructural del plan estratégico propuesto se definen tres fases: fase i. diagnóstico permitió establecer las condiciones actuales de producción y comercialización de los productos hortícolas, es decir, el punto de partida para la presente propuesta. 1. objetivos corporativos apuntan a aumentar las ventas de estos productos, ampliar la participación en el mercado, mejorar la rentabilidad de la actividad hortícola y, por ende, a promover el desarrollo agrícola haciendo uso eficiente y sostenible de los recursos. 2. análisis del macroentorno el distrito de riego del alto chicamocha opera dentro de un medio ambiente constituido por un conjunto de fuerzas o variables externas que se encuentran fuera del control de la organización de los usuarios y de la comunidad en general. estas variables representan oportunidades que se deben aprovechar y amenazas que, analizadas cuidadosamente y enfrentadas estratégica186 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana mente, permiten implementar acciones para mejorar la competitividad, en especial, en aspectos de mercadeo de sus productos. en el marco del análisis del entorno del distrito, debe establecer los factores que limitan o facilitan el proceso de mercadeo. dentro de las variables relevantes figuran: variables tecnológicas. si bien es cierto que el distrito ha adoptado en los últimos años algunas innovaciones tecnológicas en cuanto al uso de híbridos y semillas mejoradas y/o certificadas y a la utilización de plántulas en vez de semilleros, en particular, en especies como brócoli, coliflor y lechuga, todavía los modelos de producción son tradicionales en la mayoría de los rubros agrícolas. su producción continúa siendo intensiva en el uso de mano de obra, baja en el uso de maquinaria y equipos adecuados para los suelos, con una aplicación irracional de plaguicidas, etc., en comparación con la región de la sabana de bogotá, que ofrece productos similares y muestra considerables innovaciones tecnológicas, como, por ejemplo, la implementación de la plantulación por parte de empresas especializadas, el transplante mecánico, el uso de variedades mejoradas resistentes a plagas y enfermedades, la innovación en empaques y presentaciones; constituyéndose todo esto en una amenaza para el mercadeo de los productos del distrito. variables socioculturales. los consumidores muestran hoy tendencia a incluir en su consumo alimentos ricos en vitaminas y bajos en grasas, por tanto, las hortalizas se constituyen en importante alternativa y, desde luego, en una oportunidad. variables económicas. estas variables tiene gran incidencia en las empresas y sus mercados. la más importante es, entre otras, el desempleo, que genera un descenso en los ingresos de las familias y un acceso limitado al consumo de productos hortícolas. sin embargo, se puede constituir en una oportunidad si se propende por la competitividad de la producción y hacer que estos productos sean asequibles a una población mayor. otros factores de tipo macroeconómico que inciden directamente en la situación económica de los consumidores y las empresas son las tasas de interés, de devaluación, el salario mínimo, etc., aspectos que deben considerarse a la hora de tomar decisiones de inversión. 3. análisis del microentorno la competencia. la competencia directa para los productos hortícolas del distrito está constituida principalmente por productores de la sabana de bogotá, ya que, además de desarrollar procesos productivos más competitivos, están ubicados muy cerca de bogotá, el centro de consumo más grande del país. de otro lado están los productores de cebolla de bulbo de cáqueza (cundinamarca) y sus alrededores, quienes logran una productividad mayor a la lograda en el distrito. otra fuerza competitiva importante está constituida por los mayoristas de cebolla, que cuando hay escasez tienen la facilidad de importarla de ecuador y chile, constituyéndose esta acción en una amenaza. en la actualidad, los productores de la sabana de bogotá ofrecen todos los productos hortícolas que se desarrollan en el distrito con elementos diferenciadores, como empaques unitarizados, presentaciones variadas, valor agregado representado en productos precortados y listos para preparar, modernas instalaciones para procesos poscosecha y transporte especializado como furgones refrigerados en la misma forma, se destaca la organización en asociaciones y cooperativas para la producción y comercialización de sus productos. el cliente. los clientes de los productos hortícolas del distrito están conformados por los intermediarios, que adquieren los productos en las fincas y plazas de mercado, principalmente de duitama y sogamoso, para distribuirlos en diferentes mercados y por los consumidores, que compran en pequeñas cantidades a causa de la perecibilidad. el sitio de compra son las plazas de mercado, los supermercados y las tiendas de barrio (mendoza, 1995). fase ii. fase estratégica esta fase permite establecer hasta dónde se quiere llegar con el plan de mercadeo y cómo se alcanzan los objetivos. 1. diseño y elaboración de los objetivos de mercadeo el objetivo principal de este plan es el mejoramiento de los procesos de comercialización de los productos de la cadena hortícola en el distrito, siendo necesario implementar las siguientes acciones: 20% anual para el primer año de ejecución del plan y en un 10% anual a futuro. pacheco et al.: plan estratégico de mercadeo... 187 2006 en un 20%. cá, a la vez que aumentar gradualmente la participación de los productos hortícolas en mercados regionales cercanos, como los santanderes, la costa atlántica y los llanos orientales. 2. diseño de las estrategias de mercadeo grupo objetivo. en la primera etapa del plan figuran las instituciones, tanto públicas como privadas (clínicas, hospitales, batallones, universidades, hoteles y restaurantes), de tunja, duitama y sogamoso (boyacá) y el instituto de bienestar familiar (icbf ), entre otros, pues, de acuerdo con un estudio realizado por lópez (2002), estas organizaciones están dispuestas a adquirir los productos que se cultivan en el distrito, siempre y cuando exista una entidad organizada que ofrezca y garantice la continuidad de la oferta. la demanda total de productos hortícolas por parte de estas instituciones es de 170 t mensuales para el primer año y para suplirla se requiere planificar la siembra de 100 ha. en la segunda etapa, el grupo objetivo estará conformado por los almacenes de cadena e hipermercados, pues, de acuerdo con un estudio adelantado por ochoa (1999), una sola cadena de almacenes demandaría mensualmente 950 t, con un requerimiento de 573 ha al año con un volumen de 11.430 t. cuando se haya adelantado un trabajo en conjunto con los usuarios, fundamentado en una cultura de la calidad, y se tenga clara la visión de organización empresarial, se incursionará en los mercados internacionales con aquellos productos que logren mayor competitividad. en la misma forma se adelantarán, inicialmente en duitama y después en otros municipios vecinos, ferias hortícolas quincenales o mensuales debidamente organizadas y por el sistema de oferta de combos, cuyo propósito inicial es propiciar un acercamiento entre productores y consumidores y promover contactos comerciales hasta llegar a formalizarlos en un mercado permanente. 3. principales estrategias de mercadeo las estrategias que deben implementarse por parte de los horticultores del distrito incluyen los objetivos relacionados con la mercadotecnia, es decir, relacionadas con los productos, los precios, la promoción y la distribución. estrategia de productos. a partir de las investigaciones realizadas por varias entidades (cci, fao, universidad pedagógica y tecnológica de colombia), entre los productos hortícolas comercializables se pueden definir los siguientes: ción a nivel nacional y en el distrito, con tasas altas de crecimiento de la producción como resultado del incremento del área cultivada. tiene una demanda alta y su consumo aparente en el país ha registrado una tendencia creciente, con una tasa promedio de 7,5% anual entre 1995 y 2002. la temperatura, la humedad relativa y las características de los suelos prevalecientes en el distrito se ajustan a las condiciones para su producción. la presentación más adecuada y de mayor aceptación es la cebolla pelada, ya empacada en malla plástica. para estos productos existe un volumen alto de demanda insatisfecha en varias épocas del año, con un comportamiento similar, pues su oferta depende de los periodos de lluvia y sequía de las zonas productoras. existen altas posibilidades de mantener continuidad y consistencia en la oferta, para lo cual es importante el adecuado aprovechamiento de los beneficios del riego. el distrito tiene la ventaja competitiva de estar localizado relativamente cerca de centros de alto consumo, como bucaramanga y las capitales de los departamentos de la costa atlántica. en la comercialización de estos productos es fundamental la observación de las normas de calidad, tomando como punto de partida la normalización de los productos, lo que implica el establecimiento de patrones constantes de calidad que satisfagan las necesidades de los compradores y mantengan un equilibrio en la relación comprador-proveedor. la clasificación por calidades juega un papel muy importante en el establecimiento de los precios, por tanto las normas de calidad sirven como guía para la programación de producción de calidades específicas para mercados determinados. el objetivo de esta normalización es ofrecer productos que respondan a las exigencias del mercado para lograr una satisfacción mayor por parte de los clientes de los productos del distrito. con este fin es necesario comunicar a los cultivadores las particularidades de estas normas para cada uno de los productos hortícolas. presentación de los productos. en este aspecto se involucran elementos que complementan la imagen de los 188 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana productos, además de las hortalizas en sí. se establecerá rigurosamente el proceso poscosecha, el empaque y todo aquello que proporcione un mayor valor agregado. por ejemplo, la papa se deberá entregar lavada, clasificada y empacada según pedidos. la arveja se entregará desenvainada y empacada según pedido (bandeja de icopor, bolsa plástica o como lo exija el cliente). las demás hortalizas se proveerán precortadas, según solicitud de los clientes. tendencias. según el estudio realizado, la tendencia de las instituciones visitadas es adquirir productos hortícolas precortados, como el repollo, la lechuga, el brócoli, la cebolla, etc.; desgranados, como la mazorca, y desenvainados, como la arveja. estrategia de precios. el mercado de los productos hortícolas está claramente regulado por la oferta y la demanda, debido a las condiciones de producción poco controlables, ya que la oferta es muy variable; esto se refleja en la volatilidad del precio, por lo que se plantea un nuevo esquema comercial en el que disminuya la incertidumbre en las condiciones de oferta y demanda. es necesario considerar la estacionalidad de las hortalizas y su influencia en los precios y estar preparados para enfrentar periodos de bajos precios, buscando evitar pérdidas. sin embargo, es de anotar que en la etapa inicial se deberá conquistar el mercado institucional, sin establecer un precio mayor al del mercado, con el fin de ganar una posición que sea la base para analizar resultados y realizar los respectivos ajustes. después de ese periodo de conocimiento del proceso, se puede establecer un precio que supere al del mercado, reconociendo así su calidad. estrategia de distribución. es necesario precisar los canales de comercialización que se proponen para facilitar el acceso de los productos a la mayor cantidad de consumidores posible a un costo razonable. se plantea la creación de una comercializadora (sus características y demás aspectos se exponen más adelante), de manera que el canal quedaría conformado por el productor, la comercializadora y el consumidor final, que inicialmente estaría conformado por el mercado institucional y un segmento de la población de las ciudades de duitama, paipa y sogamoso. se propone además la realización de una feria hortícola en un sitio estratégico de cada ciudad, con una organización que permita la mayor participación de la población, comprando directamente a los productores y resaltando como estrategia primordial la mayor cercanía posible al consumidor final. estrategia de promoción. la comunicación estratégica y la promoción de los productos se consideran elementos necesarios para una diferenciación de los productos hortícolas y, desde luego, la orientación de la mayoría de acciones promocionales hacia los consumidores finales, de tal manera que ellos prefieran estos productos, atraídos por las siguientes características: el bajo nivel de agroquímicos utilizados en el proceso productivo. manejo poscosecha, los empaques adecuados, teniendo en cuenta que la preocupación principal de los consumidores es el deterioro de los alimentos. de los consumidores colombianos dice estar muy preocupado por la nutrición. los nutrientes y los beneficios que traen para la salud humana son comunicadas al consumidor como respuesta a su preocupación por su nutrición. destaca la importancia de la percepción de valor que éste implica. programas de acción las estrategias de mercadeo se deben convertir en programas de acción específicos que respondan a las siguientes preguntas: qué se va a hacer, cuándo se hará, quién es el responsable de hacerlo y qué tanto costará. tres son los actores de estos programas de acción: el productor, que como individuo es el fundamento de la capacitación; la asociación de usuarios en su conjunto, como constructora autónoma de futuro que, si se organiza como empresa responsable de la satisfacción de las expectativas y necesidades de sus integrantes, jugará un papel de suma importancia en el desarrollo tecnológico y comercial de la cadena hortícola como generadora de valor agregado y, por último, la universidad, como generadora de conocimiento y valores. principales programas de acción 1. fortalecimiento del capital social del distrito partiendo de la problemática actual, el usuario del distrito y su relación con la organización se constituye en un reto para mejorar los niveles de desempeño, aumentar la productividad y llevar al distrito a ser competitivo pacheco et al.: plan estratégico de mercadeo... 189 2006 a nivel regional, nacional e internacional. en este sentido, se considera de gran importancia que las acciones se encaminen en primera instancia hacia el usuario del distrito, pues, como se indicó antes, es el primer actor de la competitividad, ya que todo lo que se ha hecho y lo que puede esperarse del distrito depende primordialmente de él. para alcanzar este objetivo se debe: sar de la cultura individual hacia formas deseables de cohesión social. todologías apropiadas de fácil implementación que aglutinen a los usuarios y produzcan cambios efectivos en su conducta. de trabajo solidario. mercialización, a través del fortalecimiento del sentido de pertenencia hacia el distrito, el fomento de la asociatividad y la creación de las sociedades agrarias de transformación. 2. iniciar y fomentar la cultura de la calidad por medio del conocimiento por parte de los productores de las normas de calidad para los productos hortícolas, orientados hacia la producción con calidad y buscando que se diferencien a través de una marca propia. 3. hacer competitivos los actuales procesos de comercialización esta acción se puede llevar a cabo buscando la promoción de alianzas estratégicas para la creación de una comercializadora, con el propósito de hacer más eficientes los canales de comercialización. 4. mejorar las funciones de comercialización para lograrlo se debe: muestras del producto (venta por muestra). apropiados. temas de información de precios y mercados de la cci, haciendo que lleguen hasta todos los usuarios del distrito. ciones a las que se les va a proveer los productos hortícolas (batallones, hospitales, icbf, universidades, etc.). segmento de la población (conjuntos residenciales). de lista de productos). 5. organización de ferias hortícolas mensuales en duitama, paipa y sogamoso hortícola. estratégico de las ciudades de duitama, paipa y sogamoso, en donde converja el mayor número de consumidores y se dé un acercamiento entre productor y consumidor. la feria es el producto de una organización, de ahí que los motivos de compra respondan sobre todo a la disminución de costos y a la obtención de utilidades. la tendencia actual de las pequeñas empresas es a hacer sondeos de mercados y explorar las posibilidades de promoción como medios alternativos. esta es una oportunidad que la organización del distrito debe aprovechar como evento novedoso en este campo. 6. creación de una comercializadora de productos hortícolas tomando como base la problemática relacionada con el mercadeo de los productos hortícolas del distrito, y teniendo en cuenta el criterio expresado por 95% de los productores respecto al interés de organizarse en torno a una comercializadora, se plantea como alternativa un nuevo esquema comercial, en el que disminuya la incertidumbre en las condiciones de oferta y demanda. este elemento que se soporta en la estrategia de compra y venta de los productos, se basa en una alianza comercial entre productores y clientes, a la que los primeros pueden acceder mediante la organización, asegurando una oferta que garantice un mayor volumen de productos, calidad y suministro permanente y seguro. los acuerdos comerciales se formalizarán mediante un contrato de compra y venta, generando compromisos entre los que se destacarían los siguientes: 190 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana entregar a los clientes cantidades determinadas de productos con las calidades y las presentaciones preestablecidas. a precios que se establezcan de mutuo acuerdo. la principal ventaja de este sistema radica en que los usuarios del distrito tendrían ingresos fijos a través de la venta asegurada de sus productos, siempre y cuando cumplan con las normas de calidad a un precio acordado, que no puede ser el más alto que podrían obtener en el mercado, pero que garantiza una ganancia adecuada y segura. de esta manera se minimizan los riesgos propios de la comercialización. una vez establecido el acuerdo por contrato y sabiendo de antemano el precio que tendrán sus productos, la administración de la comercializadora podrá planificar un proceso de producción escalonado para obtener las cantidades de productos contratados en las fechas fijadas y con la calidad acordada. el precio negociado se establecerá de acuerdo con el comportamiento histórico mensual –no necesariamente constante–, ya que el propósito es persuadir a todos los clientes a establecer esta modalidad de negociación por los beneficios mutuos expuestos. inicialmente operaría con los usuarios que están convencidos de la necesidad de una organización a través de la comercializadora y, de acuerdo con los resultados de ese proceso de negociación, se dirigiría luego hacia los escépticos a aceptar esta propuesta. diseño organizacional y administrativo para responder quién es el responsable de desarrollar esos programas de acción y de acuerdo con las dificultades para organizar a los productores, sobre todo a los pequeños (trayectoria de la posesión de la tierra, falta de insumos, cultura individualista arraigada y otros aspectos culturales económicos y sociales), y según las condiciones actuales (modelos de producción que todavía no alcanzan los niveles de calidad exigidos por los almacenes de cadena y la actitud que tienen los productores hacia la organización), se ha propuesto un tipo de organización, adoptado en años pasados por el ministerio de agricultura y desarrollo rural (ley 811 de junio 26 de 2003). estas organizaciones, denominadas sociedades agrarias de transformación (sat), podrían dar resultados en el corto plazo, mientras se desarrollan estrategias para el mediano y largo plazo que formen en el distrito lo que se denomina ‘capital social’. las sat, creadas como organizaciones de cadena en el sector agropecuario, pueden estructurarse por productos o grupos de productos a nivel regional, según un acuerdo establecido y formalizado entre empresarios, gremios e instituciones más representativas de la producción, la transformación, la comercialización y la distribución de productos agrícolas, con la participación del gobierno nacional y/o los gobiernos locales. éstas deben ser inscritas ante el ministerio de agricultura, siempre y cuando se hayan establecido acuerdos entre los integrantes de la organización, como mínimo en los siguientes aspectos: cadena distintos agentes de la cadena rios a la cadena fase iii. seguimiento y control para saber cuánto costará desarrollar los programas de acción, se ha preparado un presupuesto de mercadeo con unas utilidades proyectadas. en lo relativo a los ingresos, muestra los volúmenes pronosticados de ventas de productos y los precios de venta a los clientes finales. en cuanto a los costos, muestra los gastos de compra a los productores y los gastos de distribución, así como los demás costos en que hay que incurrir para que funcione la comercializadora propuesta y se ejecuten las demás actividades complementarias previstas en este programa de acciones. el presupuesto del plan de mercadeo, estructurado básicamente sobre el presupuesto de ventas, considera como base los requerimientos mensuales de productos hortícolas demandados por las instituciones analizadas en las ciudades de tunja, duitama, paipa y sogamoso, con una población aproximada de 15.000 personas. en el cuadro 12 se puede observar las cantidades de productos hortícolas que se comerciarán mensualmente, destacándose la papa como el producto de mayor demanda, con 90 t mensuales, y el brócoli como el de menor demanda, pacheco et al.: plan estratégico de mercadeo... 191 2006 con 0,5 t, por tratarse de una hortaliza que hasta ahora se esta dando a conocer. estas cantidades mensuales totales son de 167,5 t durante el primer año y posteriormente se calcula un crecimiento en ventas de 20% anual hasta llegar al quinto año, periodo al que se considera llegará la ocupación de la totalidad de la capacidad instalada. como resultado de estas operaciones se demandarán 2’010.000 t de productos hortícolas en el primer año y 4’167.936 t en el quinto año, que se producirán inicialmente en 100 ha, con una proyección de 400 ha al final del periodo considerado. conclusiones a manera de conclusiones vale la pena destacar que, desde el punto de vista metodológico, el estudio de diagnóstico descrito en este trabajo difiere de otros por lo menos en tres aspectos: primero, el marco conceptual del análisis es más amplio, ya que, además de concentrarse en un conjunto de problemas de la comercialización bien definidos, se realizó un diagnóstico de producción de los principales productos hortícolas del distrito. en segundo lugar, los métodos de investigación fueron más informales que formales, por lo que, en lugar de entrevistas estructuradas, se hicieron entrevistas informales con productores claves, además de la observación directa de las actividades de comercialización y la utilización de datos de fuentes secundarias. en tercer lugar, todas las acciones que se proponen están orientadas hacia el usuario productor como actor principal del proceso de desarrollo. en los productores hortícolas del distrito ya existe conciencia sobre la importancia de la comercialización de sus productos, comprendiendo su importancia como agente conector entre la producción y el consumo de los bienes agropecuarios. mediante varios convenios de cooperación técnica nacional e internacional se han privilegiado aspectos de producción e infraestructura, pero no así a quien usa esa infraestructura y lleva a cabo esfuerzos de fomento a la comercialización. la alta presencia de intermediarios –principalmente detallistas– en la comercialización de los productos hortícolas del distrito se debe a que genera empleos con baja inversión de capital y mano de obra intensiva, correspondientes a familias de escasos recursos y baja preparación académica. finalmente, en el marco de las recomendaciones es importante: productos del distrito de riego del alto chicamocha, especialmente los de la cadena hortícola, hacia las tendencias y exigencias actuales de los consumidores, tanto a nivel regional como nacional. ductos hortícolas del distrito el proceso de compraventa por descripción o catálogo, con el propósito de hacerla más eficiente y competitiva. en las presentaciones y los empaques e innovación de los productos hortícolas, generando valor agregado en ellos. auspiciando programas complementarios de desarrollo tecnológico y fortalecimiento a la producción y comercialización agropecuaria, para alcanzar los niveles de eficiencia y competitividad esperados después de la inversión hecha en el distrito de riego. riego del alto chicamocha para que promueva un plan de desarrollo agropecuario que contemple prioritariamente el plan de mercadeo propuesto. de modelos de mercadeo de los productos hortícolas para desarrollarlos en las plazas de mercado, evitando la presencia de una ineficiente intermediación. literatura citada abril, g. 1995. métodos y técnicas cuantitativas de investigación. editorial síntesis s.a. bogotá. hurtado, g. 1994. asistencia técnica en mercadeo agropecuario. editorial universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. instituto nacional de adecuación de tierras [inat]. 1996. proyecto alto chicamocha. revisión del plan agropecuario, determinación de costos y mantenimiento y evaluación económica. duitama (boyacá). isrex de colombia ltda. 1995. estudios de actualización del plan agropecuario. duitama (boyacá). lacky, p. 1995. desarrollo agropecuario. de la dependencia al protagonismo del agricultor. serie desarrollo rural 9. fao, santiago de chile. lambin, j. 1997. marketing estratégico. tercera edición. universidad católica de lovaina, lovaina. lópez, p. 2002. propuesta para la creación de una empresa asociativa para los productores hortofrutícolas del distrito de riego del alto chicamocha. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), facultad seccional duitama, duitama. machado, a. 2002. de la estructura agraria al sistema agroindustrial. universidad nacional de colombia, bogotá. mendoza, g. 1995. compendio de mercadeo de productos agropecuarios. instituto interamericano de cooperación agopecuaria (iica), san josé de costa rica. ochoa r. 1999. propuesta para la creación de una empresa productora y comercializadora de hortalizas para el distrito de riego del alto chicamocha. universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. agronomía colombiana. 1988. volumen v: 53 -59 efecto de la selección masal divergente por proliferación en maíz sobre el diagrama de entrenudos manuel torregroza c.'. orlando martinez w.l, isaias pulld02 y g.jimenez3 resumen. con el propósito de evaluar el efecto de la selección masal divergente por mazorcas por planta sobre el diagrama de entrenudos en dos subpoblaciones derivadas de la variedad sintética harinoso mosquera i sin.2, se realizó esta investigación en el c.n.1. tibaitatá en 1980. los resu itados de este trabajo corresponden a los ciclos de selección 12 a 20 de cada subpoblación. se empleó el diseño experimental de bloques completos al azar con 22 tratamientos y diez repeticiones. de cada parcela se tomó una muestra de diez plantas, a. cada una de las cuales se les tomó las siguientes características: número total y longitud de los entrenudos, número de entrenudos por debajo y encima de la mazorca superior. los diagramas de entrenudos por debajo y encima de la mazorca superior. los diagramas de entrenudos permitieron analizar de una manera integral, las modificaciones en los caracteres medidos. las plantas de la subpoblación prol ífica resultaron más altas, puesto que tuvieron mayor número de entrenudos y más largos que la subpoblación no prol ífica. el aumento del número de entrenudos ocurrió por debajo de la mazorca superior. se observó también que el diagrama de entrenudos de los ciclos de selección de la subpoblación no prol ífica fue similar al de la variedad original. por tanto el efecto directo de la selección masal para incrementar la prolificidad en la población estudiada estuvo acornl profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. 2 sección de cultivos asociados. e.e. el arsenal. jnstltuto colombiano agropecuario. 3 anteriormente, estudiante de la facultad de agronom{a, universidad nacional de colombia. bogotá. pañada de respuestas colaterales en el número total y longitud de los entrenudos. palabras claves adicionales: métodos de mejoramiento, respuesta colateral, selección directa, selección individual. oivergent mass selection for prollficacy in maize ano its effect on the interoooe pattern summery. this study was conducted at the c.n.!. tibaitatá in 1980, to determine the effect of divergent mass selection for ears per plant on internode pattern of two subpopulations derived from the synthetic harinoso mosquera i sin.2. the results corresponded to the selection cycles from 12 to 20 of each subpopulation. arando. mized complete block design with 22 treatments, 10 blocks was used. from each plot a random sample of ten plants were taken and the following characteristics were measured: number of internodes, interhode lenght and number of internodes above and below the upper ear. the internode patterns allowed to analize in a integral way, the changes in the characteristics considered: the plants of the prolific subpopulation were higher because they had more and longer internodes than the non-prolific population. the increase of the internode number ocurred below the upper ear. it was also observed that the internode patterns of the non prolific population, were similar to the original variety. therefore, the response to mass selection to increase prolificacy, was accompanied with a collateral response in the number and lenght of the internodes. 53 additional index words: breeding methods, correlated response, direct selection, individual selection. introduccion la selección masal es el método de mejoramiento genético más antiguo usado en ma íz (zea mevs l.). en este caso se escogen plantas por la característica de interés y la base de selección es el valor fenotípico de los individuos; es decir, no existe prueba de progenie alguna para evaluar el comportamiento de los padres que originarán la siguiente generación o ciclo de selección. torregroza (1974) inició en 1960 un sistema de selección masal divergente por mazorcas por planta, o sea la selección por prolificidad y no prolificidad, utilizando como material básico la variedad sintética de maíz harinoso mosquera i sin.2. los resultados de este proyecto de mejoramiento han sido presentados en numerosas publicaciones (torregroza 1974, torregroza y harpstead 1967, torregroza y arboleda 1966, cárdenas 1979, gaitán y lópez 1981, norato y camacho 1978). en estos escritos se han señalado los efectos directos de la selección para incrementar o disminuir la prolificidad según el caso, así como los efectos colaterales positivos en el rendimiento y sus componentes. según anderson (1949), cada clase de ma íz tiene su diagrama característico de entrenudos. por lo que éste se ha utilizado en la clasificación de las razas 'de ma íz de la' américa latina y el caribe. el uso del diagrama de entrenudos en fitomejoramientci de ma íz, lo ha registrado muchena et al. (1979) en un estudio para determinar en qué punto la selección para reducir la altura de las plantas y la mazorca superior habían modificado el diagrama de entrenudos en dos poblaciones de ma íz. dichas investigaciones encontraron que las plantas de los ciclos avanzados de selección presentaron menor número de entrenudos y más cortos debajo de la mazorca superior que la población original. además observaron que los diversos ciclos de selección resultaron con diferente diagrama de entrenudos, con relación a la variedad parental. 54 los diagramas fueron constru idos confrontando la longitud de los entrenudos sucesivos contra el orden de los entrenudos de la base hacia arriba, según la metodología propuesta por anderson (1949). el propósito de este trabajo fue el de evaluar los efectos colaterales de la selección masal divergente por número de mazorcas por planta sobre el diagrama de entrenudos de una variedad sintética de maíz, adaptado a clima frío, harinoso mosquera i sin.2. el estudio se realizó en el cn i tibaitatá, durante 1980. materiales y metodos los materiales utilizados en esta investigación corresponde a nueve ciclos (12 al 20) de la selección masal divergente por prolificidad y no prolificidad en la variedad sintética de maíz harinoso mosquera i sin.2, las variedades mejoradas ica v 505, ica v 506 y las nativas harinoso mosquera y sogamoseño, como testigos. la variedad original pertenece a la raza colombiana sabanero, la cual se encuentra ampliamente distribuida en las zonas altas de colombia. esta y sus diferentes ciclos, se caracterizan por poseer plantas e inserción de las mazorcas altas; tallos de coloración púrpura, mazorcas de tamaño mediano, de forma cil índrica e hileras irregulares. maduran aproximadamente a los 290 días y su adaptación es para clima frío comprendido entre 2400 y 2800 metros de altitud con una' productividad promedia de 3,5 toneladas por hectárea. el material se sembró en un diseño de bloques completos al azar, con diez repeticiones y veintidós tratamientos. cada parcela constaba de dos surcos de diez sitios cada uno y cuatro plantas por sitio, con una separación de 92 centímetros entre surcos y sitios. las características estudiadas se mid ieron cuando el material estaba fisiológicamente maduro y correspondientes a 10 plantas normales tomadas al azar, en competencia en todas direcciones.v fueron las siguientes: número de entrenudos por planta, a partir de la base del tallo hasta el último entrenudo; número total de entrenudos por debajo y por encima de la mazorca superior; longitud de todos los entrenudos (cm), desde el primer entrenudo por encima del cuello de la planta hasta el último entrenudo del tallo. la metodología utilizada para elaborar el diagrama de entrenudos correspondió a la propuesta por anderson (1949). la cual presenta las longitudes de los entrenudos y la porción de la mazorca más alta de la planta. los números de la escala vertical representan las longitudes de cada entrenudo en centímetros. los números de la horizontal, el número de entrenudos de la base hacia arriba. resultados y discusion número total de entrenudos por planta. en el cuadro 1 se presentan los promedios para el total de entrenudos por planta de los ciclos de selección en estudio. la variedad original tuvo un promedio de 11,59 siendo el de las poblaciones pral íficas y no prol íficas, 14, b¿ = 0,029 + 0_014 13.9 13.7 13.5 §.. 13.1 12.9 '"q 12.7 ~ ',2,5 12.3 cuadro 1. promedios para el número total de entrenudos en los nueve ciclos de selección. c.n.!. tibaitatá, 1980. poblaciones ciclos de selecci6n prolífica no prolífica centrmetros c12 13,21 11,96 c13 13,14 12,07 c14 13,40 11,92 c15 13,64 11,91 c16 13,44 12,15 c17 13,38 11,96 c18 13,44 12,23 c19 13,29 11,97 c20 13,97 12,29 promedio 13,43 12,05 co 11,59 12,1 no prolífica _.l 6~,¿>-c-::::_-------_,-77~v 11.9 11.7 11.5 12 16 17 1913 14 15 18 ciclos de seleccion figura 1. respuesta en el número total de entrenudos por planta en harinoso mosquera a la selección masal divergente por mazorcas por planta. c.n.i. tibaitatá, 1980, 20 de 13,45 y 12,05 respectivamente. se observó además, una menor variación entre los ciclos no prol íficos que en los pral íficos. los valores menores y mayores en los no prol íficos fueron de 11;91 y 12,29, mientras que en los prol íficos a 13,14 y 13,97 . la figura 1, representa el comportamiento y tendencia del número total de entrenudos a través de los nueve ciclos de selección. los coeficientes de regresión fueron en su orden de 0,055 y 0,029 para la población, prolífica y no prolífica. solo el primer valor fue estadísticamente significativo (p<o,ol), indicativo del efecto colateral de la selección por prolificidad sobre el número total de entrenudos por planta. al estimar la ecuación de regresión, incluyendo la variedad original (ca), los coeficientes de regresión fueron 0,102 y 0,009 para los, prol íficos y no prol íficos, en su orden. el primero continuó siendo significativo (p<o,ol) mientras que el segundo no lo fue. estos resultados se interpretan para la población 55 prolífica como un incremento de 0,10 entrefica doce. también se notó que en los prolínudos con ciclo en 20 generaciones de selecficos las frecuencias para los entrenudos 15 ción, mientras que para la población no proy 16 tendían a aumentar, en contra de niniífica de la selección no afectó el número togún registro de frecuencia en la variedad tal de entrenudos de las plantas. de acuerdo original y sólo dos plantas con quince en con la evaluación de los 8 primeros ciclos de promedio en los ciclos no pral íficos. en selección de este material, torregroza (1974) cuanto al entrenudo 10 fue el de menor freconcluyó que al seleccionar por prolificidad, cuencia en los pral íficos, si se establece que se incrementaba no sólo el número de matan solo se encontraron 2 plantas con diez zarcas por planta, sino también el rendimienentrenudos, mientras que para este mismo to y no así cuando se seleccionaba en sentientrenudo, resultó un mayor número de do opuesto. plantas en el material no pral ífico. el cuadro 2 contiene el porcentaje de en promedio, las mayores frecuencias plantas con diferente número de entrenudos. sobre el total de 100 plantas, correspondiese nota que mientras en los ciclos de selecron a la siguiente forma: para los pral íficos ción por prolificidad, la porción de plantas 34 plantas con 13 entrenudos, para los no con más entrenudos aumentaba considera. pral íficos 43 plantas con 12 entrenudos. blemente, en el no prolífico tendía a permaestos resultados y los anteriores registrados necer constante y similar a la variedad or iqien el cuadro 2, corroboran la tendencia exnal, al considerar el mayor' porcentaje de presada por las ecuaciones de regresión de plantas con igual número de entrenudos, se que en la población pral ífica hay un increencontró que en la población pral ífica había mento significativo del número total de entrece entrenudos" en cambio en la no prol ítrenudos por planta, mientras que en los no cuadro 2. frecuencia y distribución de plantas con diferente número de entrenudos en los ciclos de selección. c.n.i. tibaitatá, 1980~ ciclos de selecci6n numero del entrenudo 11 12 13 14 8 20 31 28 4 23 40 25 2 13 39 33 3 14 25 34 2 14 35 37 16 35 31 19 35 27 2 11 37 29 1 6 28 32 3 15 34 30 35 29 25 7 25 38 26 7 26 51 15 5 27 44 21 4 18 47 33 1 23 53 20 2 15 48 30 5 24 36 32 2 14 45 31 6 23 43 26 4 30 44 14 9 10 pral fficos c12 c13 c14 c15 c16 c17 c18 c19 c20 x no prolíficos c12 c13 c14 c15 c16 c17 c18 c19 c20 x ca 2 4 4 2 4 1 2 2 6 2 3 10 15 16 9 4 4 4 9 3 16 7 11 1 11 2 17 2 18 3 25 8 13 4 2 2 56 cuadro 3. cuadrados medios del análisis de varianza, para el total de entrenudos. c.n.!. tibaitatá, 1980. f. de v. g.l. c.m. bloques tratamientos pral íficos (p) no pral(ficos (np) p vs. np ca. vs. p ca. vs. (np) resto error c.v. (%) 3,15 9 21 8 8 0,37** 5,29** 0,61* 0,19' 88,90** 30,61** 1,73*' 1,78*' 0.15 2 189 significativo con p = 0,05 significativo con p = 0,01 pral íficos la tendencia fue no aumentar y más bien permanecer similar a la variedad original. el análisis de varianza se presenta en el cuadro 3. los cuadrados medios correspondientes a bloques, tratamientos y las comparaciones que incluyen la variedad original, resultaron estadísticamente significativos al nivel del uno por ciento de probabilidad. con respecto a cada subpoblación fueron significativas al cinco por ciento de probabilidad. el cuadrado medio menor (0,19) provino de la subpoblación no pral ífica, indicando así kl estabilidad de ésta a las modificaciones del número de entrenudos. el cuadrado medio mayor correspondió al contraste entre pral íficos versus no pral íficos (88 90), lo cual indica la gran divergencia entr~ las dos subpoblaciones en el número total de entrenudos. con base en el anál isis estad ístico y la discusión de los resultados. la selección rnasal divergente por prolificidad y no prolificidad aplicada a harinoso mosquera i sin.2, después ge.20 ciclos de selección. ha modificado colateralmente el número de entrenudos por planta en' la subpoblación prolífica no así en la subpoblación no prolífica, i~ cual ha mostrado pocas variaciones con respecto a la variedad original. diagrama de entrenudos. después de haber escogido el mayor número de plantas con igual número de entrenudos (cuadro 2), se constituyeron los diagramas de entrenudos para cada ciclo de selección y población. los promedias para los diferentes entrenudos se presentan en el cuadro 4, los triángulos representan el sitio y el número de mazorcas que poseen las plantas. de acuerdo con los resultados del cuadro 4 se obtuvo que la subpoblación prol ífica presentó 13,3 entrenudos en promedio, la no prolífica 11,8 y la variedad original 12,0, dato similar al encontrado cuando se analizó el número total de entrenudos. la subpoblación proiífica och~ y la variedad original ocho, indicando que el incremento de un entrenudo de la población pral ífica ocurrió por debajo de la mazorca superior y como consecuencia de un efecto colateral de la 'selección masal divergente por número de mazorcas por planta. en cuanto al número de entrenudos por encima de la mazorca superior, las diferencias fueron rnrnimas, pues la variedad original y la subpoblación no prol ífica produjeron cuatro entrenudos en promedio, en cambio la prol ífica resultó con 4,33. los datos relativos a la longitud de cada uno de los entrenudos anotados en el cuadro 4 muestran, en general, que la subpoblación pral (fica originó entrenudos más largos que la no prol ífica; en especial, de los entrenudos cinco a diez. estos resultados y los del análisis de la longitud de los entrenudos registrados por jiménez y pulido 2. 20 ~ .0 i12 ~ • ~ ._._ -variedad original __ o --promedio de hb 510 --promedio de hb 513 12 •• figura 2. diagrama de entrenudos correspondiente a los promedios de la variedad original la subpoblación prol {fica y la no prol ¡fica_ c.n'.i. tibaitatá 1980. ' 57 cuadro 4. longitud (centímetros) de los entrenudos correspondientes a los diagramas de entrenudos para los ciclos de selección masal divergente por prolificidad. c.n.!. tibaitatá, 1980. n u m e r o ciclo de selección 4 5 62 3 7 9 e n t r e n u o o 10 11 12 13 148 pral íficos co 44 10,6 15,2 18,7 20,7 21,4 20,7 21,2 18,1 'v 15,6 'v 15,1 14,2 14,2 c12 31 10,5 15,8 19,8 22,7 24,3 24,0 22,1 19,9 'v 17,2 'v 15,8 13,8 12,6 12,4 c13 40 10,9 16,2 21,2 22,8 24,4 24,1 22,5 21,4 'v 18,1 'v 15,9 14,3 13,3 13,0 c14 39 11,1 16,6 20,7 23,1 23,7 24,3 23,6 21,4 'v 19,8 'v 16,7 15,3 13,7 12,4 c15 34 10,2 15,8 20,7 23,3 24,7 24,5 23,7 21,1 'v 18,8 'v 16,1 14,1 12,8 12,3 11,6 c16 37 10,8 17,2 21,1 22,9 23,8 24,0 23,1 21,9 'v 19,3 'v 16,8 14,7 13,1 12,2 11,1 c17 35 9,8 17,2 20,1 22,2 23,0 23,3 21,9 20,4 'v 18,6 'v 16,4 14,0 12,7 12,0 c18 35 11,4 18,7 22,0 23,9 24,6 24,6 23,1 21,2 'v 19,1 'v 16,3 14,3 13,0 11,9 c19 37 11,2 17,4 21,5 23,3 24,3 24,2 23,1 21,2 'v 18,7 'v 16,5 14,6 13,3 11,7 c20 32 10,6 15,7 19,3 21,8 23,5 23,7 22,8 21,1 'v 19,5 'v 16,6 14,4 12,8 12,2 11,5 x 10,7 16,7 20,7 22,9 24,0 24,1 22,9 21,1 'v 18,7 'v 16,1 14,4 13,0 12,2 11,4 f mayor frecuencia de plantas con igual número de entrenudos. 'v posición de la (s) mazorca (s). n u m e r o ciclo de selección 3 4 52 6 8 e n t r e n u o o 10 11 12 13 147 no pral íñcos c12 35 11,4 17,4 21,1 22,7 23,6 23,3 21,5 18,7 'v 16,8 c13 36 9,8 15,6 19,5 21,3 21,6 23,2 21,6 20,4 'v 18,1 c14 51 11,4 16,5 20,4 21,3 22,3 22,3 22,2 19,9 'v 16,6 c15 44 10,2 16,2 20,4 22,1 22,3 23,5 22,6 20,1 'v 16,6 c16 47 10,3 16,1 20,4 22,4 22,9 23,0 22,0 19,6 'v 16,7 c17 53 10,8 16,7 20,4 21,9 22,1 22,8 21,5 19,5 'v 16,5 c18 49 10,1 15,8 20,4 22,2 22,7 22,8 22,9 20,7 'v. 17,6 c19 41 11,3 17,0 21,0 23,0 22,7 22,4 21,7 19,3 'v 16,7 c20 45 10,7 16,6 21,3 21,4 22,7 22,1 22,0 19,4 'v 17,4 10,6 16,4 20,5 22,0 22,5 22,7 22,0 19,7 'v 17,0 9 14,2 14,0 15,8 15,2 13,9 16,1 15,6 14,5 15,8 15,2 14,0 15,2 13,5 12,3 14,3 13,8 13,1 16,0 15,7 15,0 15,7 14,3 14,0 16,0 14,7 14,0 15,4 14,7 13,8 f : mayor frecuencia de plantas con igual número de entrenudos. 'v : posición de la mazorca. (1982) corroboran el hecho de que los mayores incrementos provienen de dichos entrenudos. una visión gráfica de las modificaciones. acontecidas, se puede captar mejor en la figura 2. la longitud promedia de la mayoría de los entrenudos en la población original fueron superados por la subpoblación 58 no pral ífica y éstos a su vez por los de la prol ífica. los resultados de los diagramas de entrenudos y del número total de nudos, se podrían interpretar como consecuencia de la ventaja fisiológica de los ma [ces pral íficos . sobre los que dan en promedio una mazorca. teniendo en cuenta que el porte de una planta de maíz y su capacidad para originar más de una mazorca normal, son dos de los parámetros morfológicos que reflejan el vi· gor y, en consecuencia darle a este tipo de material una capacidad para originar una mayor productividad. resultados sobre el mejor comportamiento agronómico de la subpoblación prol ífica, comparado con la no prol ífica, ambas originadas por selección masal divergente en la variedad harinoso mosquera, fueron registrados previamente por torregroza y harpstead (ls67), torregroza (1974), morales et el. (19'70), norato y camacho (1978) y cárdenas (1979). en resumen", los diagramas de entrenudos permiten' analizar características que se correlacionan con la arquitectura de las plan. tas, como son: su altura, la longitud de cada entrenudo, el número de entrenudos por encima y por debajo de la mazorca superior, de tal manera que se puedan utilizar para observar de una manera integral las variacicnes de las características mencionadas, después de 20 ciclos de selección masal divergente por número de mazorcas por planta. literatura citada 1. anderson, e. 1949. the corn plant todav, pionner hi-bred corn companv des moines 9,lowa. 2. cárdenas, g.o. 1979. efecto de la selección masal divergente para mazorcas por planta en varios caracteres de la mazorca 'de marzo tesis m. se. universidad nacional de colombia, instituto colombiano agropecuario, programa de ~~udios para graduados en ciencias' agrarias,~gotá, colombia. 81p. 3. gaitán, g.f. y g. lópez. 1981. efecto de la selección masal divergente por prolificidad u no prollñcídad sobre el número de nudos y la longitud de los entrenudos del tercio medio en maíz. tesis. universidad nacional de co· lombia.77p. 4. jiménez, f.g. y l. pulido, 1982, efecto de la selección masal divergente por mazorcas por planta sobre el diagrama de entrenudos de dos subpoblaciones derivadas de harinoso mosquera i sin.2. tesis para optar al grado de ingeniero agrónomo; universidad nacional de colombia, facultad de agronom(a, bogotá, 5, morales, j,g" m, pantoja y m, torreqroza. 1970, efecto de la mazorca superior sobre el rendimiento de variedades semiprolíficas de maíces de dima frío, revista ica, 5(3): 283-306. 6, muchena, s,c" c,o. grogan y a,d, violic, 1979. the effect of recurrent selactlon ·for reduction of plant and ear height on ínternode pattern in two tropical maize [zea mays l.l populations. can. j, plant sci, 59: 143· 146. 7, norato, j, y s. camacho, 1978, análisis como parativo del crecimiento en variedades prolí. ficas y no prol íficas de maíz (zea mays l,l. en: informe anual de progreso, programa nacional de fisiología vegetal ica, 8. torregroza, m. y f. arboleda, 1966, selección fenotípica por número de mazorcas por planta en harinoso mosquera, 11conferencia de mejoramiento de maíz de la zona andina, quito , ecuador. pp, 15.16. (mimeografiado), 9; torregroza, m. y 0,0, harpstead, 1967, effect of mass selection for ears per plant in maize, a,s,a. ann, meeting, washington, u,s.a, agronomy abstracts, p,20: 10. torregroza, m, 1974, ocho ciclos de selección masal divergente por mazorcas por planta en una variedad sintética de maíz. revista fa· cultad nacional de agronom(a, medell(n, colombia, 29(2): 3.24. 59 agronomla colombiana, 1993, volumen x. nomero 2: pág. 176 77 la formacion profesional en agronomia y el ambiente profesional fonnation in agronomy and in the environment. jorge torres otavol vivimos una época caracterizada por el cambio polltico, económico y técnico, en donde los megamercados vehiculan el comercio internacional asociado a una liberación de aranceles y donde el capitalismo ha identificado a los recursos naturales como una fuerza estratégica de crecimiento y, por ello, se ha decidido producir protegiendo el ambiente. en este contexto, la competitividad económica y la protección del ambiente son los cambios más significativos en el presente y en el futuro. internacionalmente, el mundo está cambiando a unas estrategias de comercialización las cuales implican mayor grado de concentración económica y el nuevo poder está asociado no a la supremacla militar de las naciones, sino a lacapacidad del capital para participar eficaz y eficientemente en el mercado, en un mundo de los negocios donde ladimensión ambiental es esencial. en este nuevo mundo, el primer principio es la sostenibilidad, donde economia y ecologla van de la mano. latecnologla, o sea, el conocimiento incluido en una práctica o en un utensilio de trabajo, es, solamente, una parte de la solución, pero es un aspecto fundamental. hoy, se necesitan tecnolog las limpias ambientalmente, hay que producir protegiendo las aguas, las tierras, el aire, a fin de lograr la sostenibilidad de los recursos. ya no se trata de trabajar contra la naturaleza, sino de sumar esfuerzos para solucionar problemas ambientales con tecnologlas para producir y recuperar sistemas de producción, con el objeto de satisfacer mercados donde los consumidores demandan productos limpios desde el punto de vista ambiental. 'profesor facultad de agronomla. universidad nacional. santafé de bogotá. 176 la buena ciencia es la base para la calidad del ambiente. se trata de analizar cual es la mejor tecnologla en términos de la sostenibilidad en el largo plazoy en función de la calidad de los recursos naturales. lo anterior implica una base cientlfica para determinar lo que es apropiado o inapropiado en el corto y en el largo plazo. hay que entender que se trata de un nuevo paradigma tecnológico, el cual demanda una relación de colaboración entre el gobierno, la universidad y el sector privado para mantener la competividad de la producción agrlcoia colombiana, generando las tecnologlas necesarias para resolver el problema de mercados internos e internacional, los cuales exigen productos limpios ambientalmente si,realmente, se desea participar en esos mercados. me he referido a una situación internacional cambiante y a la necesidad de sumar esfuerzos para solucionar problemas ambientales. el segundo aspecto relacionado y complementario con lo anterior es la necesidad de una formación académicoagronómica integral. hoy, reconocemos que los problemas de la producción agrlcola no son únicamente técnicos y que el capital más importante es la capacidad de generar conocimientos. por ello, es necesario ensanchar el horizonte de la formación profesional en laagricultura para incluir la dimensión ambiental como parte de una formación integral a través de toda la carrera. los aspectos biológicos, climáticos y ambientales de laproducción de alimentostropicalessedesarrollanendiversos ecosistemas, loscuales se constituyen en sistemas de producción que están en estrecha relación de dependencia con las politicas macroeconómicas y sociales del pals, lascuales son, cada vez, más interdependientes con las politicas macroecon6micas a nivel internaciónal. por lo anterior, la primera condición en la formación del recuso humano es calidad a nivel internacional, en donde se capacite al futuro profesional para que (1) introduzca la racionalidadylos métodos ecológicos en la agricultura, con el objeto de minimizar el uso de los insumos qulmicos y se reduzcan los costos, con miras a poder competir mejor; (2) conserve, a nivel de cada región colombiana, las cuencas y microcuencas hidrográficas que suministran las aguas para consumo humano, animal y para usos agrlcolas; (3) proteja los suelos, la biodiversidad de los recursos genéticos, entre otros recursos naturales y (4) que esté en capacidad de relacionar lo biológico con lo económico, para producir protegiendo y recuperando el ambiente. la mayorla de los actuales programas de las asignaturas de las diversas facultades de agronomla del pals se vienen desarrollando en el contexto de la agricultura intensiva, centrados en el estudio de componentes individuales y sin relacionarlos con la globalidad biológica y económica. la especialización cientifica en la agricultura ha llegado a convertirse en un obstáculo y no en un puente para facilitar el conocimiento de los complejos y diversos sistemas de producción agrlcola colombiana. nose suele analizar sistemáticamente las interacciones complejas que rigen la productividad global de los agroecosistemas y los impactos de las tecnologlas sobre elecosistema. se requiere un enfoque integral y unificado, para el análisis del funcionamiento de los sistemas de producción y sus relaciones con la polltica macroeconómica y social. en este enfoque, el saber local y regional, en cuanto a las plantas, los suelos, la gestión, los aspectos genéticos, el amuniversidad nacion"l de colomsfa instituto de clenclas naturales biblioteca biente y los procesos ecolóqicos, es vital en un análisis evolucionista agroecológico, en donde se estudien, en detalle, los sistemas integrantes, claves ydeterminantes dela productividad y lasostenibilidad en la perspectiva de ciclos y cadenas, como la de los nutrientes, el del equilibrio de flujos de energla, el de ladisponibilidad y calidad de las aguas y la regulación biológica de las plagas. este análisis, relacionado e interdependiente del estudio de la agronomla, pero conservando la especificidad metodológica para cada área del conocimiento, abre una dimensión más amplia e integradora, la cual debe abordar la gestión de la unidad de producción agrlcola en su totalidad y en sus relaciones con el ambiente. este enfoque debe guardar un equilibrio para integrar. en la formación profesional, lo biológico y los ecológico, con lo social, lo económico, lo gerencial y lo ambiental en un espacio de flexibilidad académica, en donde, dependiendo de la disponibilidad de los recursos humanos de cada unidad docente, los estudiantes tengan flexibilidad para tomar distintas opciones académicas de acuerdo a sus preferencias y, asl, aumentar la productividad de docentes y estudiantes al trabajar sobre lo que realmente les gusta. finalmente, la calidad del personal docente influye directamente sobre la calidad de la docencia e investigación y contribuye al éxito en el ejercicio profesional de los egresados. 177 agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 (resolución no. 000862) isbn 958 95050 rector de la universidad nacional: decano de la facultad de agronomía: director: víctor manuel moncayo cruz germán arbeláez torres enrique torres torres editor: luis armando bermúdez garcía comité editor: alfredo acosta gómez josé obed ramírez ramírez luis felipe rodríguez c. jaime torres bazurto agronomía colombiana es una revista de carácter científico y técnico de aparición semestral, creada con el propósito de divulgar los resultados de la investigación que realizan profesores yestudiantes asignados a los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas son responsabilidad de sus autores, y no reflejan necesariamente el criterio de la facultad de agronomía de la universidad nacional. universidad nacional de colombia facultad de agronomia apartado aéreo 14490, santafé de bogotá, d.c., colombia, suramérica agronomla colombiana, 1992, volumen 9, número 2: 202-206 control biologico de acaros tetranychidae alfredo acosta gómez1 introducción. el problema importante y reconocible de los ácaros de la familia tetranychidae es el daño directo causado con sus quellceros sobre el follaje de algunas plantas cultivadas. por lo tanto, los estudios sobre el control biológico de los ácaros son de gran importancia para el manejo adecuado de estas poblaciones plaga. con la utilización de enemigos naturales, dentro de un "manejo integrado de plaqas", se puede disminuir significativamente la aplicación de agroqulmicos utilizados para el control de muchos problemas ocasionados por las especies de ácaros más importantes en los cultivos de flores de exportación, que son tetranychus cinnabarinus (boisduval) y tetranychus urticae (koch) (acariformes: tetranychidae). el elevado potencial de reproducción de los ácaros de la familia tetranychidae, junto con los danos causados o sólo su ·presencia·, son suficientes para reducir los rendimientos o motivar rechazos en el mercado internacional; estos motivos han hecho que los profesionales hayan tenido que adoptar diversos métodos de control rápido, diferentes al manejo de los factores ecológicos adversos a los citados ácaros ó al uso de enemigos naturales, que puedan reducir o regular sus poblaciones por debajo de ciertos niveles, donde los ácaros no causen perjuicios económicos. la información que se presenta en este articulo corresponde a registros en diversos cultivos, pero orientada a todo lo que se puede utilizar potencialmente en cultivos de flores, ya sea porque corresponden a enemigos naturales propios de las dos especies citadas, o porque son enemigos naturales adaptados a condiciones ecobiológicas muy cerca(1}profesor asistente. departamento de sanidad vegetal. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotáa, d.c. 202 nas a las condiciones normales que se encuentran comúnmente dentro de los invernaderos dedicados a la producción comercial de flores para exportación en colombia. en este articulo, se presenta información publicada e inédita y, también, se realiza una revisión bibliográfica exhaustiva de los enemigos naturales de t. cinnabarinus y t. urticae, tanto a nivel mundial, como a nivel nacional, con el propósito de despertar el interés e informar sobre las bondades del control biológico de los ácaros tetranychidae y, en los casos donde es posible, se proporciona alguna información correspondiente a su efectividad. posteriormente, se plantea una discusión resumida y se sugieren algunas propuestas de comportamiento estratégico o de utilidad potencial que podrlan ser adoptadas por los profesionales comprometidos o responsables de los cultivos de flores para promover la ampliación del uso de enemigos naturales de los ácaros y utilizar, entre otros, métodos o estrategias biológicas, culturales o flsicas, que ayuden a disminuir la frecuencia del uso de agroqulmicos y, asl, conservar un ambiente menos contaminado y menos perjudicial para la humanidad del futuro. los enemigos naturales de los ácaros que pertenecen a la familia tetranychidae. en colombia, varios investigadores han abordado innumerables trabajos y temas muy diversos sobre los ácaros de la familia tetranychidae, principalmente, entre otros: zenner (1971); urueta (1975); belloti (1979); suárez y ortiz (1981); ruiz (1982); mesa y zuluaga (1984); luna y acosta (1987); rasero et al (1990), torres et al (1991); acosta (1991), quienes aportan información valiosa sobre aspectos generales, pero sin perder de vista que los conocimientos acumulados hacen parte de un gran paquete útil para el manejo integrado de los ácaros. sin embargo, considero, que, aún falta mucho por aclarar o descubrir. aunque, en general, el control biológico de los ácaros es un tema relativamente antiguo, sobre el cual se encuentran evidencias acerca de la existencia de enemigos naturales o de su utilización, como lo referenciado por brues (1946), al igual que muchos autores anteriores y posteriores. los registros de enemigos naturales de los tetranychidos han sido importantes o más abundantes, especialmente, desde la década 1950-1960; dichos registros incluyen, entre otros, patógenos, virus, bacterias, protozoarios insectos y ácaros. aunque muchos de ellos no se han llegado a determinar con exactitud hasta el nivel de especie, sólo se mencionarán las referencias conocidas ampliamente, tanto a nivel mundial, como nacional. entre otros especialistas, weiser y muma (1966), en muma (1970), aseguran que, hasta esa época, ya se conoclan algunos registros importantes para el control del ácaro plaga panonychus citri. mcgregor, mencionan hongos de importancia potencial y algunos virus, para el control de panonychus spp., cuando aparecían poblaciones del ácaro que ocasionaban daños de importancia económica en cultivos de frutales. posteriormente, otros autores, como burges y hussey (1971), recopilaron información de varios investigadores de ácaros plagas de importancia en el trópico y, entre ellos, citan algunos virus que afectan a panonychus citri, p. ulmi y tetranychus spp. y registran algunos hongos, de las clases phycomycetos, ascomycetos y deuteromycetos, como patógenos de ácaros de la familia tetranychidae. dichos autores, también, mencionan algunos protozoarios como enemigos naturales de ácaros y, además, proponen como recomendaciones generales para el "control natural" de ácaros, el uso de virus, hongos, acaricidas de origen natural y productos a base de azufre o de cobre. más tarde, jepson et al (1975), de la misma manera que kranz et al (1979), registran varios enemigos de importancia para el manejo de ácaros plaga de la familia tetranychiade, como son los ácaros depredadores phytoseiulus persimilis, phytoseiulus plumifer y phytoseiulus comiger, de la familia phytoseiidae y el hongo entomophthora fresenni del orden entomophthorales y citan una lista de insectos depredadores de los órdenes coleoptera, neuroptera, hemiptera y thysanoptera, que, también, son registrados por muchos autores como importantes para el manejo de tetranychidos, tanto a nivel del trópico, como en cultivos hacia las zonas templadas. en el caso especíñco de latinoamérica, doreste (1984) comenta que los hongos, cuando las condiciones ambientales son favorables, pueden causar epizootias ; también, dicho autor hace referencia a algunos virus que se presentan de "forma natural" y sirven como enemigos naturales y son capaces de disminuir de forma drástica las poblaciones de los ácaros tetranychidae. pero, desafortunadamente, este tipo de control no ha funcionado, porque, en los casos no manejados por el hombre, sólo, se presentan cuando las poblaciones de la plaga son muy altas, situación que no es posible admitir en los cultivos de flores para exportación. a nivel internacional, son destacados como ros ácaros depredadores más frecuentes o importantes de tetranychus spp., las especies phytoseiulus persimius a.h.t., amblyseius fauaci (garmar) y amb/yseius ca/ifomicus mcgregor, debido a su especificidad y eficiencia registrada en muchos cultivos comerciales. doreste (1984) comenta que, dentro de los ácaros de la familia phytoseiidae, los géneros amblyseius, typh/odromus y phytoseiidae, tienen ciclos de huevo, larva, protoninfa, deutoninfa y adulto, que fluctuan aproximadamente entre 6 a 8 días, la duración de las diferentes etapas del ciclo es más o menos general para la citada familia. flechtmann (1983), doreste (1984) y crocomo (1990) registran informaciones útiles sobre ácaros benéficos y, entre otros, se sugiere que la hembra adulta de algunas especies de phytoseiidae coloca entre 30 y 60 huevos, lo cual depende de la propia especie benéfica (depredadora), del estimulo del alimento (presencia de ácaros presa) y la adaptabilidad al medio ecológico; en general, para el caso de los cultivos perennes, el número de ácaros depredadores recomendado, es de 10individuos por planta. tanto alrededor del globo terráqueo, como en el trópico, se han registrado muchos insectos como enemigos naturales de los tetranychidos, la mayoría de ros cuales, también, se ha registrado en colombia y, entre muchos de ellos, merecen citarse los neurópteros chrysopa carnea (stephens), chrysopa /ateralis (guerin) y hemerobius sp., los bemlpteros anthocoris sp. y orius spp., los thysanópteros scolothrips spp. y leptothrips sp., los dlpteros, anthrocnodas occidenta/lis (felt), feltie/la sp., además de individuos de las familias syrphidae, dolichopodidae y empididae, los coleópteros stethorus picipes (casey), s. punctum (leconte), s. punctj7/um (weire), s. uti/us (horn), stethorus sp., hippodamia convergens (guerin), olla abdominalis (say) ,adalia sp., eriopíssp., oligota flavicomis (b), o/igota oviformis (casey) y o. minuta. en lo correspondiente al manejo de ácaros con insectos depredadores, doreste (1984) recomienda el uso de stethorus picipes, s. punctum, s. puntillum y s. uti/us, los cuales eliminan hasta 40 individuos por dla (larvas, ninfas o adultos). ade203 más, el mencionado autor cita otros como hippodamia sp., olla abdominales, adalia sp., eriopis sp. y scymmus sp. del orden coleoptera, chrysopa camea, c. lateralis, del orden neuroptera, sc%thrips sexmaculatum (pegande), leptothrips mali (fitch) del orden thysanoptera, especies de las familias cecidomyiidae, syrphidae, dolichopodidae y empidadae (antrachnodas occidentalis), del orden diptera, que aunque no son altamente especiñcos, colaboran en el control. mesa y zuluaga (1983), recopilando la información existente hasta ese momento en colombia, registran un listado considerable de ácaros depredadores (cuadro 1) y, además, presentan información sobre las presas preferidas por ellos. otro listado de depredadores de ácaros en colombia es el citado por velez (198s),donde se registran insectos y ácaros, además de patógenos útiles para el manejo de tetranychus urticae. en la actualidad, los problemas de ácaros bajo invernadero en colombia se manejan teniendo en cuenta información encontrada en la literatura mundial, los resultados y experiencias de investigadores nacionales y los resultados logrados por los propios productores. pero la realidad muestra que los conocimientos no son suficientes y que se debe invertir mucho más dinero y tiempo para aclarar muchos aspectos, entre los cuales, se pueden mencionar algunos, como capacidad actual y potencial de los enemigos naturales de los ácaros, estudios biológicos básicos de algunos enemigos naturales, estudios sobre implementación, establecimiento y uso de crlas masivas de enemigos naturales para las liberaciones a nivel comercial, con sus evaluaciones correspondientes. para evitar errores, se necesita urgentemente una evaluación y observación conciente del comportamiento y la capacidad benéfica de ácaros depredadores diferentes a la familia phytoseiidae (o cuadro 1. registro de ácaros depredadores de los ácaros de la familia tetranychidae. familias no. de no. de registradas generos especies phytoseiidae 12 33 cunaxidae cheyletidae 3 3 stigmaeidae 2 2 adaptado de mesa y zuluaga (1983). 204 sea, sobre las familias bdellidae, anystidae, stigmaeidae, cheyletidae y cunaxidae) y no dedicar esfuerzos en estudios de otros ácaros que no se deben considerar benéficos, tales como aquellos de las familias laelapidae, uropodidae, acaridae y piemotidae. en colombia, hasta el momento, ya se han confirmado muchos de los conocimientos y experiencias logrados a nivel mundial con ácaros de la familia phytoseiidae y, especialmente, con la especie phytosciulus persimilis, en aspectos tales como la eficiencia del depredador sobre huevos, larvas, ninfas y adultos de ácaros tetranychidae. también, se ha confirmado que los ciclos de vida de los phytoseidae son más cortos que los ciclos de los ácaros tetranychidae y que los primeros localizan bastante bien los huevos y los individuos recién eclocionados cerca o contra las nervaduras del envés de las hojas o sobre las superficies pflosas o rugosas, que son las regiones preferidas por muchos tetranychiadae y, por último, la evidente mayor rapidez de movimiento de los depredadores citados, frente a los individuos de género tetranychus (presas). sin embargo, faltan más conocimientos acerca de adaptaciones climáticas y otros factores ambientales propios de los invernaderos de producción comercial de flores. desde finales de la década de 1970 1980, en la sabana de bogotá yen empresas de flores de otras zonas colombianas, se han realizado muchos esfuerzos aislados e inéditos sobre manejo y erras masivas de ácaros depredadores de la familia phytoseiidae, pero, desafortunadamente, o han fracasado o no han tenido continuidad, debido a la falta de continuo apoyo institucional. los géneros de ácaros que más se han intentado utilizar son, en su orden, phytoseiulus, ambliseius y neoseilus. afortunadamente, en colombia, en algunas empresas se han logrado aclarar aspectos importantes, como, por ejemplo, que los ácaros de la familia phytoseiidae, sólo, pueden sobrevivir a temperaturas extremas por cortos perradas de tiempo (lo cual es algo controlable); también, se tienen algunos conocimientos que están en poder de unos pocos floricultores, acerca de productos acaricidas y las correspondientes dosis que pueden soportar algunas especies de phytoseiidae y las caracterlsticas sobre la cantidad y calidad de los alimentos que dichos depredadores requieren durante su permanencia en el sitio donde se desarrolla su erra masiva antes de las liberaciones, asi como detalles sobre el manejo y transporte hasta el cultivo. como alimentos para ácaros de la familia phytoseiidae, se destacan los ácaros de la familias tetranychidae (principalmente del género tetranychus) y eryophiidae y el polen de flores, aunque algunas especies de esta familia muestran alta especificidad por algunos alimentos. también, se pueden utilizar huevos y adultos de insectos de los órdenes lepidoptera, homoptera y thysanoptera, algunos hongos y secreciones azucaradas de diverso origen. otros enemigos naturales importantes para el manejo de ácaros plagas de la familia tetranychidae son algunos hongos, de los cuales, en colombia, se han registrado, en forma natural y esporádica, casos patogénicos en cultivos diferentes a las flores de exportación y, de ellos, se ha colectado material que fue llevado al laboratorio para su observación, aislamiento y estudio bajo condiciones controladas. en el centro internacional de agricultura tropical (ciat), localizado en palmira, valle, yen la universidad nacional de colombia en bogotá, se inició" por parte de un grupo relativamente grande de personas, una serie de estudios preliminares sobre la patologla de los ácaros. alvarez et al (1989) utilizaron el macerado de ácaros enfermos sobre ácaros plaga sanos, logrando reproducir la enfermedad; en éstos, se produjeron cambios en el color natural del organismo, pérdida de movimiento, momificación, muerte y contaminación secundaria con hongos diferentes al hongo causante de la patogenicidad principal, el cual fué clasificado como un hongo del género entomophthora. luego, alvarez et al (1990) registraron hongos del orden entomophthorales, como patógenos de los ácaros mononychelus tanajoa y tetranychus urticae; igualmente, obtuvieron información sobre los procesos de conidiogénesis, las medidas del hongo e hicieron comparaciones con registros de la literatura disponible, con lo cual aportan información básica y de interés para el manejo de esos organismos a nivel de laboratorio. en 1991, alvarez el al hicieron inoculaciones con mononychelus tanajoa, a 20, 24, 28 y 32° c y humedades relativas inferiores y superiores al 60% y encontraron que la conidiogénesis se presentó en forma abundante entre los 24 a 28° c. en todos los casos en que se registró la infección, la enfermedad en los ácaros fué irreversible y no se halló contaminación transovárica. el hongo se determinó como neozygites sp., patógeno altamente especifico de m. tanajoa. alvarez et al (1992) registran dificultades para lograr una identificación correcta de los hongos entomophthorales, aún trabajando sobre un mismo hospedante (una misma especie del ácaro) y utilizando las claves disponibles para hongos de este orden, puesto que el mismo aislamiento obtenido sobre la misma especie de ácaro, a través del tiempo, va cambiando de forma, tamaño, color y número de núcleos en las conidias, lo cual podrla proporcionar diferentes determinaciones para una sola especie del hongo. lo anterior sugiere que, si el tamaño de hongo es importante para su clasificación, éste debe ser medido en tiempos fijos, después del momento en que ocurre o se inicia la conidiogénesis. todo lo expuesto anteriormente en forma sintética lleva a pensar o dar alguna claridad para adoptar un comportamiento de observación muy critico y anaiitico acerca del manejo de ácaros plaga en cultivos de flores, sobre la base de las pautas metodológicas registradas y la experiencia y la observación directa diaria de los responsables de la empresas floricultoras. comentarios generales y recomendaciones. los profesionales comprometidos con la producción de flores para exportación de nuestro país deberla n prestar atención detallada a los aspectos naturales o anormales de los ácaros plaga, no sólo desde el punto de vista del comportamiento de su población y de los daños ocasionados, sino, también, de la observación de las caracterlsticas de aspecto individual, para detectar, oportunamente, la presencia de enemigos naturales que podrlan utilizarse potencialmente dentro de un paquete más racional de manejo integrado de la plaga, de tal manera que, en el futuro, sea cada vez más económico y efectivo el manejo de los ácaros. algunos profesionales, dentro de las propias empresas productoras, han encontrado muchos conocimientos, de diferente indole, que son útiles para abordar el manejo integrado de plagas o para evitar fracasos en esta labor, pero, por diferentes razones, no los divulgan. para no alargar ni repetir comentarios sobre el control biológico, se puede mencionar la existencia en el mercado de ciertos productos acaricidas que tienen una acción inicial efectiva, pero, después de algún tiempo, la población de ácaros crece muy rápidamente; de este hecho se encuentran varios registros inéditos, hasta llegar el caso, de la utilización del carbaryl, el cual no se aplica como acaricida, pero si como insecticida y ocasiona en lapsos pequeños de tiempo. un incremento significativo de los ácaros tetranychus spp. también, se conoce el hecho, cada vez más frecuente, del desarrollo rápido de resistencia de los ácaros a los plaguicidas utilizados para su control. siempre se debe prestar atención al "todo", desde aspectos tan conocidos y lógicos, como que, bajo condiciones de monocultivo, la plaga es más agresiva, debido a la alta densidad de su población, hasta el hecho de que, aunque la posibilidad siga siendo esporádica, se aumenta la probabilidad de encontrar ácaros, insectos, hongos o cualquier otro organismo afectando la población plaga. 205 el manejo de los linderos de las fincas, de las vlas y de las áreas diferentes a los invernaderos es muy importante, puesto que existen muchas malezas hospedantes de t. cinnabarinus y t. urticae. además, se sabe que las malezas cubiertas de polvo y que no se manejan con agroqulmicos adecuadamente albergan grandes poblaciones de ácaros que pueden ser trasladados por el viento, los animales, el mismo hombre y otros medios, junto con posibles enemigos naturales, desde diversos sitios hasta los invernaderos donde está establecido el cultivo. hasta el presente, en colombia, el uso de feromonas, para el manejo de tetranychus spp. no ha sido efectivo, pero no se descarta el hecho que sustancias estremadamente ligadas al famesol, puedan, en un futuro, utilizarse para el manejo adecuado de especies acarinas. de la misma manera, aunque es dificil por innumerables aspectos, no se descarta la posibilidad, que, en el futuro, se pueda hacer un manejo eficiente de los problemas de ácaros en los cultivos de flores sobre la base de la resistencia varietal. bibliografía. 1. acosta, a. dispersion mechanisms of carmine spider mite on carnation crops atsantafé de bogotá plateau. acta horticulturae 307: 123-130. 1991. 2. alvarez, j.m., a.c. bellotti, a.r. braun y a. acosta. estudios de patogenicidad de un hongo asociado con tefranychus urticee (koch), ácaro plaga de la yuca. resúmenes xvi congreso de la sociedad colombiana de entomología, socolen. medellin. julio 25 28. 1989. 3. alvarez, j.m., a.r. braun. j.m. guerrero y a. acosta. aporte taxonómíco para la identificación de los entomophthoraceae, patógenos de ácaros tetranychidos plagas de la yuca. resúm .... nesxvii congreso de la sociedad colombiana de entomologia. socolen. gartagena. julio 11 13 . 1990. 4. alvarez, j.m., a. acosta. a.c. bellotti y a.r. braun. estudios de patogenicidad de un hongo asociado a mononyche/us tanejos (bondar), ácaro plaga de la yuca menihol scu/enta crantz. resúmenes xviii congreso de la sociedad colombiana de entomologia, socolen, bogotá. julio 17 19.1991. 5. alvarez, j.m., a.c. bellottiy a.r. braun. aportelaxonómico para la identificación de los entomophthoraceae patógenos de ácaros tetranychidos, plagas de la yuca. resúmenes xix congreso de la sociedad colombiana de entomologia, socolen. manizales. julio 15 17. 1992. 6. bellotti, a.c. insectos y ácaros dela yuca ysu control. curso de producción de yuca. centro intemacional de agricunura tropical. cali. 1979. 7. burges h.d. and n.w. hussey. microbial control 01 insecls and mites. academic press. london. 1971. 206 8. brues, c.t. insects food and ecology. dover publications, inc. newyork.1946. 9. crocomo, w.b. manejointegradodeplagas. unesp-cetesb. sao paulo. brasil. 1990. 10. doreste, s.e. acarologia,lica, san josé. costa rica. 1984. 11. flechtman, c.h.w. acaros de importancia agricola. 5a. edición. livraria nobel s/a. brasil. 1983. 12. jeppson, l.r., h.h. keifer and e.w. baker. mites injurious to economicplants. universityofgalifomiapress. berkeley. 75-90. 1975. 13. kono, t. and c.s. popp. handbookof agricunural pests: aphids, thrips, mitas, snaits, andslugs. departmentoffoodand agriculture. califomia. 19n. 14. kranz, j., h. schmutterer and w. koch. diseases, pests and weedsintropical crops. veriagpaul parey. beriin.1997. 15. livschitz, i.s. y a. salinas. preliminares acerca de los ácaros "tetranicos" de cuba. centro nacional. cuba. 16. luna, d. y a. acosta. evaluación de la distribución poblacional del ácaro telranychu8 cinnebarinus (boisduval) en clavel (dianlhus ceryophy/us l.). agronomia colombiana 4: 43-56. 1988. 17. mesa, c.n.c. y j.i. zuluaga. revisión analitica de la literatura sobre acarologla agricola de colombia. facultad de ciencias agropecuarias. universidad nacional de colombia. palmira. 1983. 18. muma, m.h. preliminarystudies on environmental manipulation tocontrol injurious insects and mites in florida citru5 graves. fla. agr. exp. sta. j. 1970. 19. rosero, l., m. torres y a. acosta g. desarrollo embriol6gico de tefranychus cinnabarinus (boisduval) (acari: tetranychidae), plaga del clavel (dianlhus caryophy/us l.). revista colombiana de entomologia 16: 39-49. 1990. 20. ruiz, n. biologia y manejo de ácaros en flores. memorias seminario plagas en cultivos de flores. p. 1-21. socolen. 1982. 21. suárez r. y r. ortiz. biología, reconocimiento e identificación de la arama roja (tefranychus sp.) en clavel (dianlhus caryophyllus l.). tesis de grado. facun&d de agronomla. universidad nacional de colombia. bogotá. 1982. 22. torres, m., l. rasero y a. acosta. embriological devetopmentand acaricide effecton carrnine spider mite, a pestof carnation. acta horticulturae 307: 217-220. 1991. 23. urueta, s.e. arañas rojas (acarina: tetranychidae) del departamento de antioquia. revista colombiana de entomologia. 1: 114.1975. 24. vélez, a.r. notas sinópticas de entomologia económica colombiana. secretaria de agricultura de antioquia universidad nacional de colombia. medellin, 1985. 23. zenner, de polania 1. reconocimiento e identificación de plagas en ornamentales de valor económico en la sabana de bogotá y zonas aledañas. tesis de grado. programa de estudios para graduados en ciencias agrarias. universidad nacional de colombia instituto colombiano agropecuario. bogotá. 1971. agronomía colombiana. 1992 volumen 9: 115 118 accion del stimulate en el crecimiento y llenado de mazorcas en maiz (zea mays l.) jesus norato rodriguez resumen este estudio pretende modificar los patrones de crecimiento y desarrollo en un maíz regional, aplicando stimulate, regulador del crecimiento que contiene auxinas, giberelinas y citoquininas. algunos parámetros cuantificados fueron: la altura de la planta (que se incrementó hasta en 62 cm), producción de nuevas mazorcas tanto sobre el tallo principal, como sobre el pedúnculo de la única mazorca que normalmente produce la planta, incremento en el índice de precocidad (hasta en un 149%) y producción de grano (2.49 ton/ha, superior al testigo). palabras claves: maíz, stimulate, regulador del crecimiento, prolificidad, producción. abstract this study pertains to the modification of the normal behavior of growth and development of a regional genotype of zea mays by spray with stimulate, which is a mixture of auxines, gibberellines and cytokinines. some of the parameters measured were: plant height (increase of up 62 cm), profesor. departamento de biologia. universidad nacional de colombia. a.a. 23227. santa fé de bogotá. d.c. production of new shoots, both on the main axis and on the peduncle of the only ear shoot naturally developed by the plant, increase of the prolificacy index (up to 149%), and grain yield (2.49 tonlha higher than the control). introduccion las plantas de maíz diferencian una mazorca en de cada uno de los nudos situados por debajo de la mazorca superior, hecho que también suele observarse en los pedúnculos de las mazorcas que logran un desarrollo completo (norato, 1981). según el grado de prolificidad, llenan grano una o más mazorcas por planta, por lo cual, a los genotipos se les denominan prolíficos y no prolíficos (torregroza, 1975, 1977; norato etal., 1981b). los programas de fitomejoramiento que con relación al grado de prolificidad se adelantan en diferentes países, se encaminan a recuperar genotipos capaces de producir más de una mazorca por planta. torregroza en 1956, inició en colombia un programa de selección masal divergente por prolificidad; hasta el ciclo 20, en cada ciclo se reportan incrementos de prolificidad del 2.9% y del 2.1 % en la producción de grano (torregroza, 1986). con el propósito de lograr más eficiencia en la producción de los cultivos, también se suelen emplear técnicas en las que se aplican fitohormonas y en general, reguladores capaces de modificar los patrones 115 de crecimiento y desarrollo de las plantas al actuar sobre los procesos de floración, fructificación, modificación de la expresión sexual, regulación de la maduración, abscisión, senectud (wareing, 1976; macmillan, 1980; davies, 1987; chailakhyan; khrianin, 1987). aspectos que en colombia también han sido objeto de investigaciones en especies agrícolas como el maíz (norato, 1986, 1991a, 1991b);hortalizas(gonzález, 1987); algodón (quitián, 1987); estropajo (norato, 1986). es necesario tener en cuenta que la respuesta de las plantas a la aplicación exógena de reguladores está sujeta a la interacción con el medio ambiente y que en el trópico, la oscilación diaria de algunos de los elementos climáticos (temperatura, humedad relativa, nubosidad, etc.) conlleva a que las respuestas de las plantas a la aplicación de hormonas, sean muy variables; además que para la experimentación no contamos con semillas seleccionadas y certificadas. se comercializan reguladores del crecimiento que son mezclas de varias hormonas vegetales, micronutrientes, aminoácidos, etc. (hoechst, 1975; balaguera, 1982). stimula te es una mezcla de auxinas, giberelinas, citoquininas, recomendado para activar procesos de la vida reproductiva de las plantas como son la floración, llenado de frutos, mejora de la calidad y tamaño de los frutos, ofrecer a la planta resistencia ante factores de estrés, etc. su acción se ha probado en un amplio número de especies agrícolas como maíz, alfalfa, algodón, sorgo, soya, habichuelas, rábano, papa, coliflor, etc. (stoller chem. co., 1991). el propósito de esta investigación fué evaluar la acción del stimulate como pro" 116 motor del crecimiento y llenado de mazorcas, en una variedad regional de maíz cultivado en una de las zonas maiceras de la sabana de bogotá. materiales y metodos. el maíz en el cual se realizó la investigación, es un genotipo no prolífico cultivado tradicionalmente en la zona de tabio (cundinamarca) y que produce una mazorca de buen porte. el ensayo se hizo en bloques completamente al azar, con tres réplicas y cuatro tratamientos (0.0, 544, 616 y 688 gr stimulatelha). las aplicaciones se realizaron foliarmente en un volumen de 10 mi/planta y por dos veces, en los momentos en que se efectuaba la emergencia de la espiga y la emergencia de los pistilos. resultados y discusion. al analizar cualquiera de los parámetros del crecimiento, especialmente la altura de la planta, las mazorcas completamente desarrolladas y/o el rendimiento en grano, se observa que la acción hormonal del stimulate fué muy evidente. la cuadro 1 muestra que en todos los tratamientos se desarrollaron plantas que alcanzaron mayor altura y llenaron mayor número de mazorcas que las plantas testigo, mazorcas que consecuentemente acumularon mayor cantidad de biomasa en sus órganos constituyentes. así, comparando con el testigo, el tratamiento con 544 gr/ha de stimulate ocasionó incrementosde altura hasta de 62 cm, y del 119%, 43% y 39% en la acumulación de materia seca en el capacho, tusa y grano de las mazorcas desarrolladas. con relación al númerode mazorcasdesarrolladas por planta y al rendimiento en grano por hectárea (cuadro 2), también se cuadro 1. efecto del stimulate en el crecimiento y productividad del maiz. (tabio. 1991). dosis altura debiomasa acumulada en las partes de la mazorca la planta (mazorcas desarrolladas en diez plantas) capacho tusa + grano grano (gr/ha) (cm) (gr) (gr) (gr) o 231 c 341 b 814 b 670 c 544 293 a 749 a 1168 a 928 a 616 272 b 785 a 1017 b 761 b 688 289 a 532b 992 b 873 a aprecia que las diferentes dosis de stimulate (544, 616 y688 gr/ha) indujeron el desarrollo completo de un mayor número de mazorcas por planta, no sólo de las producidas sobre el tallo principal sino de mazorcas ubicadas sobre el pedúnculo, que activaron su crecimiento y llenaron grano, dando lugar a incrementos en el grado de prolificidad de 149%, 123% y 112%, respectivamente. cosecuentemente, produjeron incrementos en el rendimiento de grano de 2.49, 2.23 y2.20 tonlha. evidentemente, el mejor tratamiento fué el de 544 gr de stimulatelha, donde se alcanzaron los más altos valores en el índice de prolificidad y rendimiento de grano. norato (1986), aplicando auxinas, giberelinas, citoquininas y ethrel a genotipos no prolíficos de maíz, obtuvo resultados similares a los reportados en esta investigación. así, en mb 513, maíz no prolífico con aia-200 ppm, obtuvo incrementos de 0.66 mazorcas/planta y 107 gr de grano; con ag3-300 ppm, logró incremento de 0.26 mazorcas/planta y 31 gr de grano; y con ethrel-1500 ppm, los incrementos fueron de 0.39 mazorcas/planta y 102 gr de grano por planta. el mismo autor (1991 a), al tratar con poliaminas genotipos de maíz no prolíficos, y someterlos a la acción de bajas temperaturas causadas por heladas, obtuvo incrementos de 1.2 mazorcas y 1.27ton/ha de grano, aplicando putrescina 2000 micromolar; con espermidina 600 micromolar, los incrementos fueron de 0.7 mazorcas y 1.85 ton; mientras que con espermina, los incrementos alcanzaron 0.7 mazorcas/planta y·1.25 ton de grano/ha más que en los testigos. igualmente norato (1991b), al tratar con putrescina subpoblaciones de genotipos no prolíficos de diferentes ciclos de selección masal en el ciclo sexto, registró incrementos de 0.17 mazorcas/planta y 2.16 ton de grano/ha. los reportes del autor logrados por la aplicación de sustancias de los diferentes grupos hormonales (norato, 1986, 1991 a, 1991 b) y las respuestas obtenidas en la presente investigación, permiten concluír que en maíz, la aplicación exógena de hormonas activa el crecimiento de mazorcas que bajo condiciones normales de cultivo, sólo alcanzan su diferenciación y que la capacidad demostrada para aumentar los índices de llenado de mazorcas, permite sugerir la realización de investigaciones encaminadas a incrementar la eficiencia o capacidad fotosintética de la planta, es decir, el aumento en número, tamaño, longevidad o eficiencia fisiológica de la fuente, de manera tal que permita establecer una correlación positiva con el tamaño de los vertederos incrementados por la acción hormonal. en este sentido, esa respuesta se ha observado (aunque no ha 117 cuadro 2. efectos del stimulate en el desarrollo de mazorcas y en el rendimiento del mall. (tabio, 1991) dosis mazorcas principales mazorcas secundarias rendimiento gr/ha desarrolladas~lanta desarrolladas~lanta tonlha. o 1.00 3.72 544 1.83 0.66 5.16 616 1.40 0.83 4.23 688 1.40 0.80 4.85 sido valorada) en los tratamientos con poliaminas y stimulate, ya que las plantas mantuvieron el verdor del follaje por más tiempo. el hecho de que sti mula te sea un regulador del crecimiento en cuya formulación aparece una mezcla de sustancias como auxinas, giberelinas y citoquininas -las hormonas vegetales más activas en los procesos de floración y fructificaciónpermite recomendar el uso del producto con el propósito de lograr incremento en la producción de los cultivos y/o proporcionar resistencia ante factores de estrés como heladas, salinidad, sequías, etc., comunes en nuestro medio. literatura citada 1.balaguera, y. respuesta a la aplicación de tres bioestimulantes (cytozyme, agrostemin, ergosdtin) en la producción del ajo varo sáchica. tesis lic. c. educ. depto. biología. universidad nacional de colombia. 1982. 2.chailakhyan, m. kh.; khrianin. sexuality in plants and its hormonal regulation. springer-verlag. new york. 1987. 3.davíes, p.j. plant hormones and their role in plant growth and development. martinus pu. dordrecht. 1987. 4.gonzález, m.e. efetos de ácido giberélico en la floración y obtención de semillas de remolacha en colombia. tesis bíóloga. depto. biología. universidad nacional de colombia. 1987. 5.hoechst colombiana s.a. biozyme. 52 pp. 1985. 6.macmillan, j. hormonal regulation of development. springer-verlag. berlín. 1980. 118 7.norato a., j. estudio comparatívo del crecimiento y desarrollo en variedades prolíficas y no prolíficas de maíz. tesis master. universidad nacional de colombia-instituto colombiano agropecuario (ica). 1981a. 8.------------. estudio el crecimiento de variedades prolíficas y no prolíficas de maíz. revista comalfi 8: 3-10. 1981b. 9.----------. efectos de algunos reguladores en el crecimiento y desarrollo de mazorcas en maíces prolíficos y no prolíficos. acta biológica colombiana 1: 41-55. 1986. 10.-----------. modificación de la expresión sexual en luffa cylindrica. acta biológica colombiana 1: 9197. 1986. 11.norato r., j.; vicente c.c.; torregroza, c.m. efectos de las poliaminas, putrescina, cadaverina, espermidina y espermina en el crecimiento y desarrollo del maíz y su protección contra las heladas. revista comalfi 18: 1-6. 1991 a. 12.norato a., j.; vicente c.c.; torregroza, c.m.; legaz, e. putrescina: protector del maíz ante las heladas. revista comalfi 18: 7-12. 1991b. 13.quitián, f. efectos delethrel sobre la sincronización del algodonero. tesis biólogo. depto. biología. universidad nacional de colombia. 1987. 14.stoller chemical co. inc. technical information. houston. 6 pp. 1991. 15.torregroza, c.m. variedades e híbridos de maíz para una alta productividad. en el cultivo del maíz. instituto colombiano agropeuario (ica) tibaitatá. colombia. 1975. 16.----------. selección masal en maíz. instituto colombiano agropeuario (lca). programa de maíz y sorgo. 1: 13. 1977. 17. wareing, a. modification of plant growth by hormones and other growth regulators. outlook on agric. 9: 42-46. 1976. agronomfa colombiana. 1990. volumen 7:26-32 plan de muestreo secuencial para larvas del gusano cogollero del maiz (lepidoptera: noctuidae), en maiz j. alonso alvarez r.i; orlando martinez w.2 palabras claves adicionales: distribución espacial, nivel de precisión, dispersión. spodopters frugiperda (j. e. smith). resumen. la función exponencial de taylor y la ecuación de iwao se usaron para evaluar los patrones de agregación y distribución de los diferentes estados larvales del gusano cogollero del maíz, spodoptera frugiperda (j. e. smith) (lepidoptera: noctuidae). el modelo exponencial de taylor dio un mejor ajuste que la ecuación lineal de iwao. los instares primero y segundo exhibieron un mayor nivel de agregación o contagio, que el tercero y cuarto; del quinto instar en adelante el nivel de contagio decreció significativamente. con base en el modelo exponencial de taylor se desarrolló un plan de muestreo secuencial para el número de larvas pequeñas y mediarías. sequential sampllng plan forthe fall armyworm (lepidoptera: noctuidae) larvae in corn summary. taylor's power law and iwao regression method were used to evaluate aggregation patterns of the fall armyworm, spodoptera frugiperda (j.e. smith) lepldoptera: noctuidae) on different larval stages. taylor exponential model provided better fit than did iwao method. first and second instars exhibit a higher level of aggregation or contagion than the third and 1 investigador de la secci6n de entomología del instituto colombiano agropecuario. 2 profesor asociado de la facultad de agronomía, universidad nacional. bogotá. a.a. 14490. 26 fourth instars, from the fifth instar on the contagion degree decreased significatively. based upon taylor's power law a sequential sampling plan was developed for the small and medium larvae stages. additional index words: spatial distribution, precision level, dispersion. spodoptera frugiperda (f.e. smith). introduccion en los climas cálidos y templados de colombia, uno de los factores limitantes en la producción del maíz lo constiuyen las plagas y, entre éstas, el gusano cogollero del maíz, spodoptera frugiperda (j.e. smith) [lepidoptera: noctuidae), es una de las más importantes. para implementar un manejo racional del gusano cogollero del maíz, al igual que con otros insectos plagas, es necesario disponer de un plan confiable de muestreo que permita estimar la densidad de la población plaga o clasificar su daño, y con base en ello tomar una decisión sobre una medida de control. un muestreo confiable, desde el punto de vista estadístico, es aquel mediante el cual se puede obtener un estimador preciso a un mínimo costo, con un aceptable nivel de precisión (cochran, 1963). pero la precisión puede variar con la densidad de la población, y por lo tanto el número de muestras a tomar, con una precisión determinada sería inadecuado a densidades bajas y exc~sivo a densidades altas (butin, 1988 y onsager, 1976). para evitar los problemas anteriores se ha propuesto el muestreo secuencial. éste método se caracteriza porque en contraste con los métodos convencionales, el número de muestras es variable y depende de los resultados en la secuencia del muestreo. el método tiene la ventaja de que cuando las densidades de una plaga son extremadamente altas o bajas, se requiere de pocas muestras para tomar una decisión sobre la necesidad de una medida de control (carrillo, 1970 y waters, 1959). el muestreo secuencial se ha utilizado en programas de manejo de plagas desde 1952, y se ha demostrado que es un método confiable, rápido y realístico, en especial, cuando se requiere clasificar en categorías la densidad de una plaga o sus daños, y cuando las observaciones son demoradas o costosas (fowler y linch, 1987; onsager, 1976). desde el punto de vista estadístico, antes de diseñar un plan de muestreo secuencial, es necesario estudiar la distribución espacial de la población a muestrear. con base en dicha distribución espacial es posible calcular el tamaño de las muestras, el número de ellas a tomar y la forma de colectarías (carrillo, 1970). para el diseño de planes de muestreo secuencial de insectos también se han utilizado los modelos propuestos por taylor e iwao, los cuales no requieren de un conocimiento detallado de la distribución espacial. estos modelos permiten obtener información biológica sobre la especie de interés e información para la toma de decisiones en relación con una medida de control (lwao, 1968 y taylor, 1961). los objetivos del presente trabajo fueron: describir la distribución espacial de las larvas del gusano cogollero del maíz y utilizar dicha información para desarrollar un plan de muestreo secuencial. materiales y metodos el ensayo para este estudio se realizó en el centro regional de investigaciones "nataima" del ica. espinal, tolima, durante el segundo semestre de 1988. procedimiento de muestreo. el experi-· mento a nivel de campo estuvo constituido por cuatro parcelas, las repeticiones, con un tamaño de 20 surcos de ancho por 18 m de largo cada una. cada 3 o 4 días, entre octubre 14 y noviembre 14, se muestrearon las cuatro parcelas para un total de 11 períodos. en cada fecha o período se tomaron 20 plantas por parcela siguiendo una diagonal, y en ji; cada surco se muestreó una planta, la cual se constituyó en la 'unidad de muestreo; el número total de plantas observadas durante los 11 per iodos fue de 880. en cada unidad de muestreo se contó el número de larvas pequeñas (10. y 20. instar). medianas (30. y 40. instar) y grandes (50. instar en adelante). para realizar estos conteos, la planta se des. hojó completamente desde la base hasta el cogollo. también, en cada parcela y período, se evaluó el porcentaje de daño inicial causado por s. frugíperda. procedimiento estadístico. para modelar la dispersión y la distribución espacial de las larvas del gusano cogollero del maíz, se utilizaron los modelos postulados por taylor (1961) en iwao (1968). el primer autor propuso lo que se conoce como el principio o ley exponencial de taylor, en el cual la varianza (s2) se expresa como una función del promedio (x) de la densidad de infestación; la función es: s2 = axb, donde "a" es un componente del muestreo, "b" es una medida de agregación de la población y se considera constante para cada especie; así valores de b > 1 indican una distribución de tipo agregado; b= 1 significa una distribución al azar y b < 1 representa un tipo de distribución regular. la regresión entre el log (s2) y el log (x) convierten en lineal la función exponencial de taylor y por lo tanto permite la estimación de "a" (el intercepto) y "b" (la pendiente). el procedimiento de iwao (1968) se fundamenta en la relación existente entre el índice de agrupamiento "m" y el promedio (x) de densidad. el autor demostró que la regresión entre m y x es lineal y está descrita por m = ex:+ {lx. posteriormente, iwao y kuno (9) formularon implicaciones teóricas y empíricas de los valores de ex: y {3, y definen a ex: como un índice básico de contagio que describe un componente de la población; y a {3 como el coeficiente de densidad de contagio, el cual describe el comportamiento de la especie en un habitat de tal forma que si {3 > 1 la población tiene una distribución agregada; {3 = 1 una distribución al azar y si {3<1 la distribución es regular. para cada repetición, período de muestreo y tamaño de larva se calculó s2, x y m = x + s2 fx 1; mediante la técnica de regresión lineal simple se estimaron los coeficientes asociados a las leyes o principios de taylor e iwao. los cuatro primeros períodos 27 o lecturas fueron descartadas para el análisis, debido a que no se encontraron larvas en las plantas muestreadas. los coeficientes c;ie 'regresión de la función de taylor se usaron para determinar el tamaflo de muestra requerido para estimar el promedio de infestación de s. frugiperrja en los diferentes. estadios larvales y también para establecer planes y curvas de ,muestreo secuencial de acuerdo con niveles fijos de precisión y con fiabilidad. por precisión se definió a o = si/x, donde sx es la desviación estándar del promedio x, en este caso se usaron valores de o = 0,20; ,o.?5 v .0,30, las cuales son razonables para el caso de manejo de plagas [southwood; 1978). para la determinación de las curvas de precisión constante se usó fa ecuación de green (1970) así: log(d2/a) b-l log (tn)= b-2 + [ b-2 lag (n) ] ... (1) donde tn es el total acumulado de individuos (larvas) en una muestra de tamaño n; a y b son los coeflcientes de regresión estimados por el modelo detavlor.: . para establecer el nivel superior e inferior del plan de muestreo secuencial se usó el in· tervalo de confianza propuesto por kuno (1969) y definido por la ecuación: donde, toes el límite superior e inferior del intervalo de confianza para el número acumulada de larvas; q = número de plantas muestreadas; mo = promedio crítico de densidad; t = valor de las tablas de t; fimo) = es la varianza muestral (52) expresada como una función de x, el promedio muestral de densidad de la población de larvas. para el cálculo de mo se plantearon los siguientes modelos de regresión lineal sirnpie: vvi= f(x,); vy2;:; t(x,); y'y3= f(x,); y'y"y2= f(x,); y' y"y3= f(x,); "¡y2,y3= f(x,) donde yl, y2, y3 corresponden al número de larvas pequeñas, medianas y grandes res28 pectivamente y xl = porcentaje de plantas con daño inicial. se eligió el modelo con mayor coeficiente de determinación y se reernplazó en este modelo el valor x, = 400/0, que se considera como el umbral de control para el gusano cogollero del maíz, según alvarez y martínez (1989). resultados y discusion (2) análisis de dispersión y distribución. el cuadro 1 contiene los índices de dispersión , y otras estadísticas de interés lnvolucredas en los modelos de taylor e iwao. en primer término, se observa que, en general, la función exponencial de taylor provee de un mejor ajuste y descripción de la distribución espacial de las larvas del gusano cogollero del ma(z, puesto que los coeficientes de determinación para la función exponencial de tavlor oscilaron entre 0,87 y 0,93 mientras que los valores de r2: para el modelo lineal de iwao variaron entre 0,28 y 0,57. por esta razón se continuaron analizando y dlscutíendo los resultados con base en los estimadores o indices de dispersión obtenidos conel rnodelojde taylor, estos resultados están en concordancla con lo propuesto por taylor (1961), en el sentido de que el modelo ex· ponencial que relaciona la varianza y el promedio es preferible al modelo lineal de iwao por las limitaciones teóricas asociadas con el' uso del índice de agrupamiento "m", resul· tados similares han sido reportados por varios autores (2, 12, 18, 19). sin embargo, la función de iwao también ha proporcionado buenos ajustes en la distribución espacial de algunos insectos (hutchinson et al" 1988; martel et al., 1986 y walgenbach, et al., (1985). los coeficientes de regresión b entre el log s2 y log x, para las larvas pequeñas (10. y 20. instar) y medianas (30. y 40. instar) fueron de 1,34 y 1,26 respectivamente y siqnificativamente mayores a uno (p<0.01), lo que sugiere que la forma de distribución para estos instares es de tipo agregado. en el caso de larvas grandes (50. instar en edelante) el coeficiente de regresión fue de b = 1,05, estadísticamente igual a la unidad (p<o,ol) lo que sugiere un tipo de distri·bución al azar para larvas grandes. los valores de 1,34 y 1,26 para los coeficientes de regresión son muy similares a los reportados por mitchell y fuxa (1987) para la misma cuadro 1. estimadores de los modelos de regresión propuestos por taylor e iwao. cri nataima. 1988. taylor iwao estado larval 2 r n log a b ho: b= o ho: b= 1 2 r(3ex larvas pequeñas larvas med lanas larvas grandes 1,37 0,79 0,09 1,34 1,26 1,05 0,93 0,91 0,87 ns 0,52 0,15 0,10 28 28 28 4,75 0,33 3,63 0,57 1,66 0,28ns * * significativo al nivel del 10/0 significativo al nivel del 5°/0 n.s. no significativo. especie, en louisiana (estados unidos), lo cual confirma lo establecido por taylor (1961) en el sentido de que el coeficiente de. regresión b es una estad ística de la población, la cual describe propiedades intrínsecas de la misma, y que es independiente del método de muestreo, del medio y de las variaciones estacionales. la distribución espacial de tipo agregado para las larvas pequeñas (10. y 20. instar) era de esperarse puesto que las hembras del s. frugiperda depositan los huevos en masas. después del tercer instar y durante el cuarto instar, las larvas inician movimientos entre plantas de maíz en busca de alimento y mejores sitios de refugio, posiblemente debido al hábito can íbal de las larvas, de la especie. por tal razón es poco probable encontrar más de una larva grande por cogollo por planta de maíz, lo cual explica la distribución espacial de tipo al azar para las larvas grandes. planes de muestreo. las curvas de precisión constante (figura 1) se calcularon mediante la ecuación 1 para cada uno de los instares larvales en consideración. para cada estadio se usaron los correspondientes valores de a y b, que se expresan en el cuadro 1. en este caso, se muestrean plantas de maíz secuencialmente hasta que el número acumulado de larvas excede la curva de precisiónconstante, en. ese momento el promedio de densidad poblacional del gusano cogollero del maíz se estima dividiendo el número acumulado de larvas por el número de plantas muestreadas. se observa en la figura 1 que a medida que se incrementa el nivel de precisión, mayor número de plantas se requ ieren para estimar el promedio de densidad. el intervalo de confianza para el plan de muestreo secuencial se calculó con base en el número de larvas pequeñas y medianas, porque estos estadios están más estrechamente ligados con el daño inicial producido por el s. frugiperda; adicionalmente, los mayores valores de r2 (cuadro 1) se encontraron en las larvas pequeñas y medianas. para el cálculo de los intervalos los de confianza (to), se estimó nuevamente la función de taylor, la cual fue: s2 = 1.121 5(1,323 (r2 = 0,90). este valor sustituyó a fimo) en la ecuación 2. el valor de mo fue de 0,5, estimado mediante la función jyl,y2 = f(xl). reemplazando en ella el valor de x 1 por el de 400/0 de plantas con daño inicial (umbral crítico de control). para t se empleó el valor de 1,96 de las tablas, que representa un nivel de precisión del 50/0. la figura 2 que ilustra el plan de muestreo secuencial para larvas pequeñas y medianas, se generó con el intervalo de confianza t o descrito y reemplazando en la ecuación 2 diferentes valores de q (número acumulado de muestras). la figura 2 se interpreta como sigue: cuando el número acumulado de larvas pequeñas y medianas exceda el límite superior, la densidad de la población es significativamente superior al umbral crítico de control, entonces es necesario tomar una medida de control. cuando el número acumulado no alcanza el límite inferior, la densidad de la población es significativamente menor al umbral crítico de control, y no es necesario ninguna medida de control. cuando el número acumulado de larvas está dentro de los límites, inferior y superior, es necesario continuar el muestreo hasta un máximo de 50 29 _. ~ ...... '~ '011 ti 011 .. 130 i.130t ...~. ~ ~. 011 ]. 40 i40 ~. ~ l20 j zo'r i d ~lii 20 40 80 no. p~tas.muestreadas (n) no. p~uls muestreadas (n) ...... ~ '"~,_a.e 1 .ilt:o,... 11.5 ~ ~i1.0 ~ 20 40 130 no.!,~uls muestreadas (n) ___ d:30 s.. 1 , 8 no. !'~tas muestreadas (n) figura 1. curvas de precisión constante para muestras secuenciales de larvas pequeñas, medianas y grandes de s. !rugiperda ij.e. smith), utilizando tres niveles de precisión id). 30 100 se rsq&lúre control. .. ~ .::! 40 ~ ~.... ~ 20 ~ 25 50 100 ,vo. acwrrul.ado de mz.sstras 75 figura 2. plan de muestreo secuencial para larvas del s. frugiperda (j.e. smith). en maíz. plantas por hectárea, valor sugerido por alvarez y martínez (1989) como adecuado en estudies de daño inicial producido por larvas del s. frugiperda en maíz. se recomienda adelantar experimentos para validar el muestreo secuencial desarrollado en el presente trabajo. finalmente, se pudo concluir que la función exponencial de taylor es un modelo apropiado para analizar y describir la distribución especial de las larvas del s. frugiperda (j.e. smith) en maíz. también, bajo condiciones de campo, las larvas del cogollero del maíz tienen una distribución de tipo agregado, durante los primeros cuatro instares larvales. después del .50. instar, la distribución es al azar. literatura citada 1. alvarez r., a. y o. martínez. 1989. análisis de métodos de muestreo para estimar niveles. de darlo del spodoptera frugiperda (j.e. smith) (lepidoptera: noctuidae) en maíz.' revista ica (colombia) (en impresión). 2. butin, g.o. 1988. sampling techniques. population dispersion, and sampling plans for leafhoppers (homoptera: cicadellidae) in bermudagrass. environmental entomology (ee. uu.) v.17 no.5, p.872-877. 3. carrillo, l., a. 1970. proyecto de investigación sobre muestreo de insectos. centro de estadística y calculo, colegio de postgraduados, escuela nacional de agricultura, chapingo (méxico). 56p. 4. cochran, w.g. 1963. sampling techniques. 2nd. ed. new york. wiley publications in statistics.413p. 5. fowler, g.w. y a.m. lynch. 1987. sampling plans in insect 'pest management based on wald's sequential probability ratio test. environmental entomology (ee.uu.) v.16 no.2, p.345-354. 6. green, r.h. 1970. on fixed precision level sequential sampling. researches on population ecology (japón) v.12, p.249-251·, 7. hutchison, w.g.; o.b. hogg, m.a. poswal, r,c. berberet y g.w, cuperus. 1988. implications of the stochastic nature of kuno's and green's fixed-precision stop lines: sampling plans for the pea aphid (homoptera: aphididae) in alfalfa as an example. journal of economic entomology (ee.uu.) v.81 no.3, p.749-758. 8. iwao, s. 1968. a new regression method for analysing the aggregation panern of animal populations, researcheson population ecology (japón) v.10, p.1-20. 9, iwao, s. y e. kuno. 1968. use of regression of mean crowding on mean density for estimating sample size and the transformation of data for the analysis of variance. researches on population ecology (japón) v.10, p.210214. 31 10. kuno, e. 1969. a new method of sequential sampling to obtain the population estimares with a fixed level of precision. researcheson on population ecology (jap6n) v.11, p.127136. 11. martel, p., j. belcourt, d. choquette y g. boivin. 1986. spatial dispersion and sequen! tial sampling plan for the colorado potato beetle (coleoptera: chrysomel idae). journal of economic entomolgy (ee.uu.l v.te no.2, p.414-417. 12. mitchell, f.l. y j.r. fuxa. 1987. distribution, abundance and sampling of fall arrnvworrn (lepidoptera: noctuidae) in south-central louisiana cornfields. environmental entomology (ee.uu.) v.16 no.2, p.453-458. 13. onsager' j.a. 1976. the rationale of sequential sampling, with emphasis on its use in pest management. usda. agr. res. servo tech. bull. 1526, 19p. 14. southwood, t.r.e. 1978. ecological method, with particular reference to the study of insect populations. london, chapman and hall. 391 p. 32 15. taylor, l.a. 1961. aggregation, variance and the mean. nature (inglaterra) v.189 no.4766, p.732-735. 16. walgenbach, j.f., j.a. y d.b. hogg. 1985. evaluation of sampling rnethods and development of sequential sampling plan for potato leafhopper (homoptera: cicadellidae) on potatoes. environmental entomology (ee.uu.) v.14 no.3, p.231-236. 17. waters, w.e. 1955. sequential sampling in forest insect surveys. forest science (ee.uu.) v.1, p.68-79. 18. zehnder, g.w. y j.!. trumble. 1985. sequential sampling plans with fixed levels of precision for ltriomyza species (diptera: agromyzidae) in fresh marked tomatoes. journal of economic entomology (ee.uu.) v.78 no.1, p.138-142. 19. zehnder, g.w. y j.j. linduska, 1988. withinfield distribution patterns and fixed-precisionlevel sampling plans tor colorado potato beetle (coleoptera: chrysomelidae) in tomatoes. journal of economic entomology (ee. uu.) v.81 no.2, p.692-696. . agronomía 23-2. 2005.pdf resumen: aunque el zinc y el manganeso son nutrientes minerales esenciales a bajas concentraciones, son muy tóxicos en cantidades altas en el suelo. algunos fungicidas pueden incrementar el contenido de zn y mn en plantas cultivadas y en el suelo, si se utilizan en programas de protección vegetal. se llevó a cabo un ensayo con el objeto de estudiar la respuesta de plantas de fresa (fragaria sp. cv. camarosa) a niveles elevados de zn y mn en el suelo. las plantas de fresa crecieron en materas llenas con suelo en un invernadero en tunja (colombia). se le adicionó gradualmente 350 mg de zn ó 150 mg de mn, como znso 4 .7h 2 o y mnso 4 . h 2 o, respectivamente, por kilogramo de suelo secado al aire. las plantas se cosecharon 16 semanas luego de empezados los tratamientos. se determinó: área foliar total; producción de materia seca; contenido de clorofila a, clorofila b y carotenos en hojas; contenido de sólidos solubles totales y diámetro longitudinal en frutos. los resultados indicaron que altas concentraciones de zn y mn reducen el área foliar y la producción de materia seca. la calidad de la fruta se afectó por estos metales en el suelo: en plantas tratadas con altas concentraciones, los sólidos solubles totales de los frutos fueron menores que en los testigos, se les redujo el diámetro y disminuyó el contenido de clorofila y carotenos en las hojas. se evidenció una mayor toxicidad del zn para las plantas que del mn. palabras claves adicionales: metales pesados, estrés, área foliar, clorofila, carotenos abstract: although zinc and manganese are essential mineral nutrients when used in low concentrations, they are very toxic to many crops when used in high concentrations in soil. some fungicides can increase zn and mn contents in crops and soil when they are used in plant protection programmes. an assay using plant pots where zn and mn were added was carried out to study strawberry plant (fragaria sp. cv. camarosa) response to high levels of these heavy metals in soil. the strawberry plants were grown in greenhouses in tunja (colombia). 350 or 150 mg of zn or mn per kilogram of air dried soil was gradually added to the pots as znso 4 .7h 2 o and mnso 4 .h 2 o, respectively. plants were harvested 16 weeks after beginning the treatment. total leaf area, dry matter production, chlorophyll a, b and carotenoid content in leaves, total soluble solids and longitudinal diameter of fruit were measured. the results indicated that high concentrations of the tested heavy metals reduced the leaf area and reduced the plants’ total dry matter production. fruit quality was also severely affected by zn and mn supply in soil: plants treated with high concentrations presented reduced total soluble solid content in fruit, reduced fruit diameter and reduced chlorophyll and carotene content in leaves. the evaluated parameters revealed that zn was more toxic to plants compared to mn. additional key words: heavy metals, stress, leaf area, chlorophyll, carotenoids la toxicidad por exceso de mn y zn disminuye la producción de materia seca, los pigmentos foliares y la calidad del fruto en fresa (fragaria sp. cv. camarosa) manganese and zinc toxicity reduce dry matter production, leaf pigment and fruit quality in strawberries (fragaria sp. cv. camarosa) fánor casierra-posada1 y jeimy poveda2 fecha de recepción: 21 de abril de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. e-mail: fanor@gmx.net 2 bióloga, facultad de ciencias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja. e-mail: jeimypo@hotmail.com suelos, fertilización y manejo de aguas agronomía colombiana 23(2): 283-289, 2005 284 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana introducción el suelo es una capa delgada ubicada en la interfase entre la litosfera y la atmósfera, que constituye un componente básico de los ecosistemas terrestres al suministrar los nutrientes minerales y el agua esenciales para la vida. sin embargo, la contaminación de éstos con metales pesados por actividades antrópicas, tales como la minería metálica, la fundición y refinación de minerales, como el oxido de zinc obtenido a partir de la blenda (zns), el óxido o sulfato de manganeso (mno ó mnso 4 ) y el uso frecuente de fungicidas en la agricultura, entre otros, ha tenido como consecuencia efectos negativos sobre los ecosistemas terrestres impactados (kim y kim, 1999). el uso de pesticidas que incluyen zn y mn en sus ingredientes activos es muy frecuente en los programas de protección fitosanitaria y es así como estos metales representan altas fuentes de contaminación en la agricultura (cañizares-villanueva, 2000). en el caso de las especies vegetales, cada planta es capaz de crecer y reproducirse en forma óptima en un rango de concentración de iones presentes en el suelo, de acuerdo a una interacción entre el genotipo con su ambiente (macnair, 1993; farago, 1994; grotz et al., 1998; macnair et al., 2000; schat et al., 2000). sin embargo, si las concentraciones aumentan por encima del umbral de tolerancia de la especie, comienzan a evidenciarse los efectos de la toxicidad, que conllevan alteraciones fisiológicas con influencias negativas sobre el crecimiento y la reproducción de las plantas, incluso la muerte; por tanto, todas las plantas responden a incrementos en la concentración de metales en el suelo, sean éstos nutrientes esenciales o no (baker y walker, 1989; ernst et al., 1992). las plantas que crecen en ambientes contaminados por metales aumentan los iones de metales tóxicos y los compartimentan eficazmente en varias partes, principalmente en las raíces y las hojas más viejas y en organelos de la célula donde exista un menor riesgo de daño por su acumulación en los órganos del vegetal (prasad, 1998). ernst (1996) y hall (2002) mencionan la existencia de dos tipos de mecanismos que pueden explicar la resistencia en las plantas a la toxicidad de iones metálicos, como son: la anulación, que involucra varias maneras de prevenir el acceso de los iones tóxicos a los sitios designados, y la tolerancia, mediante la resistencia a la entrada de los iones metálicos al simplasma. como mecanismo de resistencia al exceso de metales en el sustrato se reportan estrategias de adaptación como: exudación y excreción de ácidos orgánicos, transporte y almacenamiento en vacuolas, interferencia y restricción de paredes celulares, complejos en el simplasma, entre otros (davies et al., 1991; brune et al., 1994; casierra-posada, 2001 y 2002). se conocen como metales pesados aquéllos con una densidad por encima de 4,5 g ∙ cm-3, entre los que se encuentran: ag, as, au, bi, cd, co, cu, cr, fe, hg, mn, mo, ni, pb, pt, sb, sn, ti, zn y zr, entre otros (ernst, 1996). estos metales inhiben la biosíntesis de clorofila y particularmente de la ácido deshidrogenasa y la reductasa, disminuyendo la proporción total de clorofila a y b en las plantas y, por tanto, provocando un descenso en la fotosíntesis. en cuanto a los carotenos, son menos afectados por estos metales, dando como resultado un porcentaje más bajo, con respecto a la clorofila en plantas superiores (prasad, 1998 y krupa et al., 1996). en las plantas, el zn influye sobre los procesos fotosintéticos, siendo un componente esencial de varios sistemas de enzimas para la producción de energía, la regulación y síntesis de proteínas, el mantenimiento de la integridad de la membrana de la raíz; así mismo, interviene en el crecimiento y la fisiología de la planta. se dice que este elemento tiene un papel en la resistencia/ tolerancia a organismos patógenos (webb, 1994). los síntomas de toxicidad por zn incluyen clorosis y crecimiento reducido de la planta; actúa inhibiendo la fijación de co 2 , el transporte de los hidratos de carbono en el floema y altera la permeabilidad de la membrana celular (efroymson et al., 1997; marschner, 1998). haslett et al. (2001) argumentan que este metal es muy móvil en el floema, independiente de la forma de aplicación, ya que, al adicionar znso 4 a plantas de triticum aestivum por vía foliar y en las raíces, la acumulación se notó en las regiones meristemáticas, en la base de las hojas y de la raíz, exhibiendo además inhibición en el crecimiento del retoño. en plantas de phaseolus vulgaris, ramani y kannan (1985) encontraron que la región de crecimiento activa tiene más capacidad para acumular zn, puesto que, al exponer plantas a este metal, se acumuló en los cloroplastos, tallos, hojas secundarias y retoños. puschenreiter y horak (2000) hallaron acumulaciones de zn en partes comestibles del centeno y el trigo. además, se ha encontrado que los iones zinc interfieren en los movimientos estomáticos, perturbando los flujos de agua a través de la membranas (yang et al., 2004). casierra-posada y poveda: la toxicidad por exceso de mn y zn... 2852005 con respecto al mn, por las interacciones que existen con el hierro, se le atribuyen síntomas de toxicidad que corresponden a los de deficiencia de hierro, y viceversa. los requerimientos por mn de la planta se encuentran en el tejido de los retoños en niveles entre 20 y 40 mg· kg-1 y las reacciones de toxicidad resultan cuando los tejidos han acumulado de 200 a 5.300 mg· kg-1 (reisenauer, 1994). los síntomas de toxicidad por mn incluyen clorosis marginal y necrosis de hojas y raíces café oscuras, sólo después de que el follaje ha sido afectado. el exceso de mn interfiere con las enzimas, disminuye la respiración y está relacionado con la destrucción de auxinas (foy et al., 1978; marschner, 1998). con respecto a su movilidad, este elemento se distribuye y se disipa uniformemente en las raíces (wallace et al., 1977). en plantas de phaseolus sp., solanum sp., chrysanthemum sp. y lycopersicum sp. se ha observado oscurecimiento de venas de la hoja por acumulación de cristales oscuros de mno 2 insoluble en los tejidos dentro o junto a las venas, o en ambos lados de la hoja. en brassica sp. y lactuca sp., los síntomas de su toxicidad se evidencian como clorosis intervenal en hojas (schubert, 1992). en este estudio se decidió evaluar la toxicidad por concentraciones altas de zn y mn en plantas de fresa, ya que estos vegetales son muy sensibles al exceso de contaminantes (maas, 1992) y, por otro lado, en los programas de protección vegetal de este cultivo se utilizan con mucha frecuencia productos agroquímicos a base de estos dos metales. con este fin, se emplearon parámetros comúnmente utilizados para cuantificar el crecimiento y la calidad de la fruta. materiales y métodos para determinar el efecto del exceso de mn y zn sobre el crecimiento, la acumulación de materia seca y la calidad de fruta en plantas de fresa, se utilizó el cultivar ‘camarosa’, recientemente introducido en la zona de estudio. antes de la siembra, en invernaderos de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (tunja), los estolones de fresa se mantuvieron a temperatura de 7 °c durante dos semanas y posteriormente se colocaron en materas plásticas con capacidad para 2 kg de suelo. una vez las plantas iniciaron la brotación, se aplicó al suelo de cada matera una mezcla de fertilizante comercial de alta solubilidad. los siguientes valores se aplicaron en g· kg-1 de suelo seco: 0,4 de n; 0,03 de p 2 o 5, ; 0,05 de k 2 o; 0,0005 de cao; 0,0013 de mgo; 0,00137 de s; 0,0002 de b; 0,00014 de cu; 0,00012 de fe; 0,0013 de mn; 0,00005 de mo y 0,0002 de zn. los tratamientos para inducir la toxicidad fueron 350 mg· kg-1 de zn y 150 mg· kg-1 de mn, aplicados al suelo como znso 4 .7h 2 o y mnso 4 .h 2 o, respectivamente. la diferencia en las concentraciones de metal aplicadas se debió a que los dos metales estudiados tienen distinto grado de toxicidad para las plantas, según wallnöfer y engelhardt (1995). las sales se aplicaron gradualmente a cada matera, de manera que la cantidad total de la sal se aplicara en un periodo de cuatro semanas. a lo largo del ensayo, el suelo de las materas se mantuvo cercano a la capacidad de campo. la cantidad de agua para aplicar diariamente a las materas se calculó con base en el peso de la matera con la planta, referido al peso del día anterior, de manera que las materas no llegaran al punto de marchitez temporal ni sobrepasaran la capacidad de campo. 16 semanas después de terminar los tratamientos con los metales pesados, se cosecharon las plantas y se determinó: el área foliar mediante un medidor li-cor 1000 (li-cor corp., lincoln, ne); la acumulación de materia seca total, con base en el peso seco; el contenido de clorofila a, b y carotenos en hojas, por absorbancia en matriz de metanol a 470, 664 y 648 nm, en un espectrómetro spectronic 401 (milton-roy co., ivyland, pa). en cuanto a los parámetros para determinar la calidad de fruta, se midieron los sólidos solubles totales (sst) con un refractómetro manual, expresados en grados brix, y se cuantificó el contenido de ácidos orgánicos por titulación, como porcentaje de ácido cítrico. el arreglo estadístico fue en bloques al azar, con cinco replicaciones. los resultados obtenidos se analizaron mediante una tabla anova para determinar la significancia. la diferencia entre promedios se determinó con la prueba tukey. los análisis estadísticos se realizaron con la versión 11.5 de spss. en los resultados, las figuras se presentan en formato de barras con su respectiva desviación estándar y el resultado de la prueba tukey (p < 0,01). resultados y discusión las plantas tratadas con exceso de zn presentaron una clorosis generalizada en las hojas jóvenes. estas hojas mostraron también la aparición, a lo largo de las nervaduras, de puntos rojizos en el extremo proximal, 286 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana que luego se ampliaban y coalecían hasta formar una mancha rojiza extendida desde el extremo proximal hasta el distal de las hojas. en las hojas adultas se notó la presencia inicial de un halo rojizo en los bordes, luego éstas adquirían una tonalidad anaranjada generalizada y, por último, se necrosaban. en algunos frutos se encontró que el receptáculo floral no se desarrollaba en toda su magnitud, sino por sectores, resultando con apariencia malformada. en el caso del mn, la toxicidad tuvo como consecuencia una clorosis generalizada en las hojas jóvenes, con presencia de pequeñas zonas necróticas en los bordes dentados y en los extremos distales de los sépalos. estos puntos necróticos inhibieron la expansión de las hojas jóvenes en crecimiento, dando como resultado hojas malformadas con apariencia ondulada y recogidas en los bordes. algunas plantas presentaron tonalidades rojizas a lo largo de las nervaduras de hojas jóvenes, que luego se generalizaron a todas las nervaduras de las hojas adultas, mientras que las zonas intervenales no presentaron modificaciones considerables en el color. también se observó que en el extremo distal del receptáculo floral no hubo crecimiento, de manera que se formó un fruto redondeado, en lugar del alargado, característico de la variedad; además, los aquenios de los frutos fueron de color marrón, mientras que los controles presentaron frutos con aquenios de color verde amarillento característico. la sintomatología encontrada para la toxicidad por zn y mn en plantas de fresa es común a muchas especies cultivadas. al respecto, bergmann (1986) describió la toxicidad por estos dos metales en varias especies vegetales, coincideindo en gran parte con las observaciones hechas en este estudio. la exposición de las plantas de fresa a los dos metales pesados probados tuvo como consecuencia la reducción del área foliar total de las plantas (figura 1). las plantas expuestas a exceso de mn desarrollaron 60% del área foliar total de los controles, mientras que las plantas expuestas a zn desarrollaron sólo el 31%; se encontró una diferencia altamente significativa para la concentración del metal en el suelo. tanto este resultado, como los siguientes, indican claramente que, entre ambos metales, el zn tiene consecuencias más negativas sobre las variables evaluadas de crecimiento y calidad de fruta. de hecho, el zn limita la fijación de co 2 y el flujo de electrones desde el momento en que sucede la fotólisis figura 1. área foliar en plantas de fresa (fragaria sp. cv. camarosa) expuestas a exceso de manganeso y zinc. del agua hasta cuando los electrones alcanzan el fotosistema ii. por otro lado, dado que el mn tiene participación activa en la fotooxidación del agua, se asume que el zn desplaza al mn en ese punto, lo cual se demuestra con el antagonismo encontrado entre ambos metales (wallnöfer y engelhardt, 1995). con base en estos argumentos, la reducción del área foliar y la disminución en la producción total de materia seca por planta en las plantas tratadas con exceso de zn (figura 2) serían consecuencia de la irregularidad en el funcionamiento del aparato fotosintético por exceso de este metal. se encontró diferencia significativa (5%) para la producción de materia seca total por planta en dependencia de la concentración del metal en el sustrato, como muestra la figura 2. por otro lado, la reducción en el crecimiento se puede justificar con el reporte de wallnöfer y engelhardt (1995), en el que se menciona que el exceso de zn disminuye la biosíntesis de giberelinas y de triptofano, precursor primario de la auxina ácido indol-3-acético y responsable en gran parte de la división celular. el análisis estadístico dio como resultado una diferencia altamente significativa (1%) en lo referente al contenido de los tres pigmentos analizados en hojas frescas. figura 2. producción total de materia seca en plantas de fresa (fragaria sp. cv. camarosa) expuestas a exceso de manganeso y zinc. casierra-posada y poveda: la toxicidad por exceso de mn y zn... 2872005 el contenido total en hojas de clorofilas a y b, así como de carotenos, se vio fuertemente afectado por el exceso de metales en el sustrato. en la figura 3 se observa que en las plantas expuestas a exceso de zn el contenido de pigmentos fue menor que en las expuestas a mn. este resultado está muy relacionado con los resultados discutidos arriba, pues el exceso de metales en el sustrato tiene como consecuencia una reducción de los parámetros que determinan el crecimiento, entre ellos, el contenido de pigmentos fotosintéticos. por tanto, la reducción del crecimiento es un efecto de la disminución en la tasa de asimilación neta, afectada negativamente por la disminución de los pigmentos responsables de la captura de los quanta. este resultado se puede explicar con el hallazgo de tumperley et al. (1973) de zn acumulado en los cloroplastos de algunas plantas arbóreas, de manera tal que el exceso del metal en estos organelos figura 3. contenido de clorofila a, clorofila b y carotenos en hojas frescas de plantas de fresa (fragaria sp. cv. camarosa) expuestas a exceso de manganeso y zinc. celulares condujo a la reducción del contenido de pigmentos fotosintéticos. por su parte, ernst (1996) menciona una información no publicada de mathys (1972) en la que el zn se encontró más concentrado en hojas cloróticas que en hojas sanas de agrotis capillaris, festuca ovina y cardaminopsis halleri. el mismo autor comenta una posible sustitución del mg por el zn en el estroma de los cloroplastos en caso de exceso de este último metal, pues se ha encontrado que, cuando se presenta toxicidad por zn, la cantidad de este elemento puede llegar a ser equivalente al contenido de mg; por tanto, es de esperarse la reducción del contenido de clorofilas, dada la función del mg como centro del anillo tetrapirrólico en la molécula de clorofila. en cuanto a los parámetros medidos para determinar la calidad de fruta –ph del jugo, acidez titulable e índice de madurez (sst/acidez titulable)–, no arrojaron diferencias altamente significativas con respecto a los tratamientos con exceso de metales pesados. por otro lado, el contenido de sst en frutos se vio afectado por los tratamientos evaluados (figura 4): es así, como los frutos de las plantas tratadas con exceso de zn y de mn se encontraron respectivamente 78,17% y 92,18% de los sst en los testigos al momento de la cosecha. en cuanto a este parámetro, de nuevo las plantas tratadas con exceso de zn fueron más afectadas por la toxicidad del metal que las plantas tratadas con mn; este hecho coincide con lo propuesto por wallnöfer y engelhardt (1995) al afirmar que uno de los objetivos de ataque de la toxicidad por zn es el transporte por el floema, de manera que los carbohidratos se acumulan en las hojas primarias y no pueden traslocarse a los órganos de demanda, como sucede en uno o dos días en phaseolus vulgaris, ocasionándose una fuerte reducción en el transporte basípeto de asimilados y la consecuente acumulación de sacarosa y almidón en las hojas. figura 4. contenido de sólidos solubles totales de frutos recién cosechados en plantas de fresa (fragaria sp. cv. camarosa) expuestas a exceso de manganeso y zinc. 288 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana para efectos de contraste, es de anotar que los valores, tanto de la acidez titulable como de los sst en las plantas de control, estuvieron por debajo de los valores reportados por koyuncu (2004) para la variedad ‘camarosa’; en consecuencia, esta variedad presentó en las condiciones de invernadero en colombia unas características de calidad de fruta inferiores a la misma variedad cultivada en turquía. el diámetro longitudinal de los frutos fue otro de los parámetros afectados por el exceso de estos dos metales en el suelo (figura 5), con una diferencia significativa. al respecto, puschenreiter y horak (2000) encontraron acumulación de zn en las partes comestibles de algunos cereales, situación que puede interpretarse en la fresa como una consecuencia de la acción de demanda de fotoasimilados de los frutos durante su crecimiento y desarrollo y, por esta razón, una vez se encuentra el metal dentro del fruto, ejerce una acción inhibitoria del crecimiento, potencializada por la reducción general de la producción de materia seca en la planta, como se discutió más arriba. agradecimientos este estudio fue desarrollado con recursos del instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología francisco josé de caldas (colciencias) y de la dirección de investigaciones (din) de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, en el marco del proyecto din-9001-063, “evaluación del crecimiento y desarrollo de plantas de fresa (fragaria sp.) expuestas a metales pesados”. literatura citada baker, a.j.m. y p.l. walker. 1989. physiological responses of plants to heavy metals and the quantification of tolerance and toxicity. chem. special. bioavailab. 1, 7-17. bergmann, w. 1986. ernährungstörungen bei kulturpflanzen. gustav fischer verlag, jena. 306 p. brune, a., w. urbach y k.j. dietz. 1994. compartmentation and transport of zinc in barley primary leaves as basic mechanisms involved in zinc tolerance. plant, cell environ. 17, 153-162. cañizares-villanueva, r.o. 2000. biosorción de metales pesados mediante el uso de biomasa microbiana. revista latinoamericana de microbiología 42, 131-143. casierra-posada, f. 2001. fundamentos fisiológicos, bioquímicos y anatómicos del estrés por aluminio en vegetales. revista comalfi 28(2), 8-19. casierra-posada, f. 2002. alteraciones inducidas por aluminio en el citoesqueleto de las plantas. revista comalfi 29(2), 23-32. davies, k.l., m.s. davies y d. francis. 1991. zinc-induced vacuolation in root meristematic cells of festuca rubra l. plant, cell environ. 14, 399–406. efroymson, r.a., m.e. will, g.w. suter y a.c. wooten. 1997. toxicological benchmarks for screening contaminants of potential concern for effects on terrestrial plants. department of energy, office of environmental management activities at the east tennessee technology park. 123 p. ernst, w.h. 1996. schwermetalle. pp.191-220. en: brunold, ch., a. rüegesegger y r. brändle (eds). stress bei pflanzen. utb für wissenschaft. verlag paul haupt, stuttgart. ernst, w.h., j. verkleij y w. schat. 1992. metal tolerance in plants. acta bot. neth. 41, 229-248. farago, m. 1994. plants and the chemical elements: biochemistry, uptake, tolerance and toxicity. vch verlasgesellschaft, weinheim. 292 p. foy, c.d., r.l. chaney y m.c. white. 1978. the physiology of metal toxicity in plants. annu. rev. plant physiol. 29, 511-556. grotz, n., t. fox, e. connolly, w. park, m.l. guerinot y d. eide. 1998. identificaction of a family of zinc transporter genes from arabidopsis that respond to zinc deficiency. proc. nat. acad. sci. 95, 7220-7224. hall. j.l. 2002. cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance. j. exp. bot. 53 (366), 1-11. haslett, b.s., r.j. reid y z. rengel. 2001. zinc mobility in wheat: uptake and distribution of zinc applied to leaves or roots. ann. bot. 87, 379-386. kim k.h. y s.h. kim. 1999. heavy metal pollution of agricultural soils in central regions of korea. water, air & soil pollution 111, 109-122. figura 5. diámetro longitudinal de frutos en plantas de fresa (fragaria sp. cv. camarosa) expuestas a exceso de manganeso y zinc. en términos generales, la exposición de los vegetales a los metales pesados reduce el crecimiento y demerita la calidad de la fruta. entre el zn y el mn, es el primero el que tiene consecuencias más negativas para el desarrollo normal del vegetal, por lo que se debe ser muy prudente con pulverizaciones o adiciones al suelo de productos ricos en este metal, pues su acumulación en el suelo o en los tejidos de la planta pueden acarrear consecuencias graves, no sólo para el vegetal, sino también para los seres humanos y los animales, a los que también afecta en su salud. queda aún por determinar la distribución y acumulación de los metales evaluados en los órganos comestibles de la fresa, para esclarecer el riesgo que representa el exceso de metales pesados para los consumidores. casierra-posada y poveda: la toxicidad por exceso de mn y zn... 2892005 koyuncu, m.a. 2004. quality changes of three strawberry cultivars during the cold storage. europ. j. hort. sci. 69(5), 193-200. krupa, z., m. baranowska y d. orzol. 1996. can anthocyanins be considered as heavy metal stress indicator in higher plants? acta physiol. plant. 18, 147-151. maas, j.l. 1992. compendoim of strawberry diseases. aps press, st. paul, mn. pp. 42-55. macnair, m.r. 1993. the genetics of metal tolerance in vascular plants. new phytologist 124, 541-559. macnair, m.r., g.h. tilstone y s.e. smith. 2000. the genetics of metal tolerance and accumulation in higher plants. pp. 235250. en: terry n. y g. banuelos (eds.). phytoremediation of contaminated soil and water. crc press, boca raton, fl. marschner, h. 1998. mineral nutrition of higher plants. academic press, san diego, ca. pp. 313-396. prasad, m.n.v. 1998. metal-biomolecule complexes in plants: ocurrence, functions, and applications. analusis 26 (6), 25-28. puschenreiter, m. y o. horak. 2000. einfluß verschiedener bodenparameter auf den transferfaktor boden-pflanze von cd, cu und zn für weizen und roggen. die bodenkultur 51(1), 3-10. ramani, s. y s. kannan. 1985. studies on translocation of zinc in bean plants: evidence for retranslocation during new growth. j. plant physiol. 121, 313-318. reisenauer, h.m. 1994. biochemistry of metal micronutrients in the rhizosphere. pp. 147-164. en: a.j. manthey, e.d. crowley y g.d. luster (eds.). the interactions of manganese and iron. crc press, boca raton, fl. schat, h., m. llugany y r. bernhard. 2000. metal-specific patterns of tolerance, uptake and transport of heavy metals in hyperaccumulating and nonhyperaccumulating metallophytes. pp. 171-188. en: n. terry y g. banuelos (eds.). phytoremediation of contaminated soil and water. crc press, boca raton, fl. schubert, t. s. 1992. manganese toxicity of plants in florida. plant pathol. circ. 353. tumperley, m.h., r.r. brooks y p.j. peterson. 1973. the distribution of nickel, copper, zinc and iron in tree leaves. j. exp. bot. 24, 889-895. wallace, a., g.v. alexander y f.m. chaudhry. 1977. phytotoxicity and some interactions of the essential trace metals iron, manganese, molybdenum, zinc, copper, and boron. comm. soil sci. plant anal. 8(9), 741-50. wallnöfer, p.r. y g. engelhardt. 1995. schadstoffe aus dem boden. pp. 118-140. en: b. hock y e.f. elstner (eds.). schadwirkungen auf pflanzen. spektrum, berlin. webb, j.m. 1994. biochemistry of metal micronutrients in the rhizosphere. pp. 183-199. en: a.j. manthey, e.d. crowley y g.d. luster (eds.). recent aspects of mn and zn absortion and translocation in cereals. crc press, boca raton, fl. yang, h.m., x.y. zhang y g.x. wang. 2004. effects of heavy metals on stomatal movements in broad bean leaves. j. plant physiol. 51(4), 464-468. agronomía colombiana. 1992. volumen 9 no. 1: 30 3'9 efectos de tratamientos de labbanza sobre la resistencia a la penetracion de un andisol. resumen javier jiménez', hamer puentes' y fabio r. leiva2. abstract se evaluó el efecto sobre la resistencia a la penetración de cuatro implementos de labranza (arado de cinceles, arado de discos, rastrillo californiano y arado rotatorio) en un andisol (andic-eutropept) serie tibaitatá. para las medidas, se utilizó un penetrómetro registrador digital. los resultados mostraron que los tratamientos que involucraron arado rotatorio y arado de discos y rastrillo fueron los que causaron el mayor grado de aflojamiento del suelo. sin embargo, dichos tratamientos fueron los más susceptibles a la compactación por pase de llantas. no se pudo concluir lo planteado por la literatura de que el fondo de surco de arado es una zona de alto riesgo de compactación del subsuelo. la resistencia a la penetración resultó un buen indicador para evaluar efectos físicos sobre el suelo causarlos por implementos de labranza y p/~.él·tránsito de maquinaria. /' palabras ~iaves: labranza, resistencia a penetra;lón, compactación, física de suelos./i i51'fects of tillage treatments /..)n penetration resistance on ./ an andisol. / 1. ingenieros agrícolas universidad nacíonal. " 2. profesor, facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia. apartado aéreo 78299, bogotá, colombia. 30 the effects on cone penetration resistance caused by four tillage implements (chisel plow, disk plough, disk harrow and rotatiller) were assesed on an andisol, using a digital penetrometer. the results showed the treatments using rota-tiller and those using disk plough and disk harrow caused the maximun soilloosening. howeverthose treatments were the most sensitive to compaction due to the traffic of tractor wheels. this work did not present conclusive evidence that bottom of furrow made by disk plough is a place of high risk for subsoil cornpactlon. cone penetration resistance looks like a good index to assess changes in physical properties of the soil caused by tillage operations and machinery traffic. introduccion recientemente, en el país, se ha venido tomando conciencia sobre el grave daño causado en suelos agrícolas, a causa de prácticas de labranza que involucran uso incorrecto de implementos agrícolas ytránsito excesivo de maquinaria durante las diferentes etapas del cultivo. estas prácticas, generalmente, conllevan a compactar el suelo, repercutiendo negativamente sobre los rendimientos de los cultivos. el conocimiento y análisis de los factores que causan la compactación ayudará a tomar las medidas necesarias para evitarla en lo posible, o bien para hacer los correctivos del caso en suelos compactados. la resistencia a la penetración es uno de los parámetros más importantes para evaluar, cuando se quiere medir el efecto de implementos de labranza o de tránsito de maquinaria agrícola sobre la impedancia mecánica del suelo. un suelo suelto tendrá una resistencia baja a la penetración, mientras que un suelo compacto tendrá una resistencia eie!vada. con base en lo anterior, se planteó 01 presente trabaja con los siguientes objetivos: -determinar la variación de la resistencia a la penetración del suelo por efecto de la operación de implementos de labranza. -determinar el grado de compactación producida por el pase de ruedas de tractor sobre suelo labrado. revision de literatura la resistencia de un suelo a la penetración de un instrumento de sondeo es un indice integrado de la compactación del suelo, contenido de humedad,textura y tipo de mineral de arcilla (baver et al., 19~3). una medida objetiva de la resistencia a la penetración de un suelo puede ser obteni .. da con un instrumento llamado pene .. trómetro de cono; el cual consiste de un cono con un ángulo de 30 grados en la punta de un eje graduado y con un medidor de la fuerza de la penetración, que es forzado dentro del suelo. en ingeniería agrícola, de acuerdo con la consistencia del suelo, es normal utilizar dos tamaños de cono ( 12,83 mm ó 20,27 mm). la resistencia a la penetración, comunmente, se expresa en términos de la fuerza dividida por el área de la base del cono, llamada el índice de cono (ashburnery sims, 1984). la resistencia a la penetración del cono es afectada por factores, tales como presencia de piedras, fricción entre el suelo y el eje de metal, compactación del suelo cerca al cono (o'sullivan et al., 1987), contenido de humedad del suelo (baver et al., 1973; ayers y perumpral, 1982; mantovani, 1987) y densidad aparente del suelo (ayers y perumpral, 1982; forsythe, 1985). de todos estos factores el más importante parece ser el contenido de humedad, sin que, aún, se haya encontrado una relación clara entre las lecturas con penetrómetro y la cantidad de agua del suelo (baver et al, 1973). la relación entre resistencia a la penetración y densidad aparente de un suelo varía de un tipo de suelo a otro y, para un determinado suelo, esa relación depende del contenido de humedad. lo mismo sucede cuando un contenido de humedad es usado, pues la relación de lecturas de penetración y densidad aparente del suelo pueden ser diferentes entre un suelo compactado en condiciones de laboratorio, cuando es comparado con el mismo compactado en condiciones de campo (mantovani, 1987). la resistencia al cono ha sido empleada para varias aplicaciones, incluyendo la determinación de efectos residuales de labranza por máquinas agrícolas (threadgill,1982; o'sullivan et al.,1987), compactación del suelo por tránsito vehicular (shulka y ravalo, 1976, rowse y goodman, 1984; cenicaña, 1985-1989; o'sullivan et al., 1987). otros autores mencionan otros usos, tales como la predicción de la fuerza de tiro (gill y vanden berg, 1967), cálculo de la resistencia al rodamiento (gee, 1980) y determinación de la resistencia a la penetración de raíces y emergencia del embrión de las semillas (bowen, 1981;hakansson et al., 1988). se ha encontrado una alta correlación en.tre la compactación del suelo y la resistencia a la penetración del cono. varios autores citados por threadgill (1982), aceptan el criterio de que los valores de resistencia al cono mayores a 2 megapascales (mpa2), 31 frecuentemente, reducen los rendimientos de los cultivos y valores por encima de 1,5 mpa, frecuentemente, reducen el crecimiento de las raíces. rowse y goodman (1984) afirman que no es posible definir un aceptable nivel de compactación, pero la mayoría de niveles de resistencia al cono de 2 mpa causados por el tractor en condiciones húmedas ocasionan severa compactación. en muchos de los estudios de compactación de suelos, la resistencia del suelo ha sido caracterizada por medio de penetrómetros de varios tipos. sin embargo, la utilidad y universalidad de las medidas con penetró metro es, aún, limitada por la deficiencia en cuanto a la estandarización de diseño y procedimientos (hillel, 1982).pero, recientemente, tanto en europa como en los eeuu, se ha popularizado el uso del penetrómetro de cono, principalmente del tipo registrador (threadgill, 1982;rowse y goodman,1984; o'sullivan et al.,1987). materiales y metodos el presente estudio se realizó en el centro agropecuario "marengo" de la universidad nacional de colombia, ubicado en el municipio de mosquera, departamento de cundinamarca, sobre un andisol serie tibaitatá, cuyas características se pueden observar en el cuadro 1. los valores anteriores fueron determinados para la capa arable (0-30 cm). el tamaño de muestra fue definido con base en el modelo bietápico de stein (forshyte, 1985). cuadro 1. característícasdel suelo en estudio para esas determinaciones, el número de muestras fue, en todos los casos, superior a diez. para la determinación de la resistencia a la penetración se, utilizó el penetrómetro registrador digital bush recording soil penetrometer, mark i model 1976, equipado con un beeper audible ajustado a 50 kg para protección de sobrecargas. las lecturas tienen una precisión de 0,5 kg yse hicieron con un cono de 30 grados, con diámetro de base de 12,83 mm. el intervalo de lectura en profundidad es de 3,5 cm. maquinaria y equipo agrícola utilizado. el tractor usado para los implementos de labranza y para las pruebas de compactación fue un ford 5000 con un peso sin lastre de 26152,6 n (nebraska tractor test, 1968). las llantas delanteras fueron icollantas ff-4 7.50 x 16 y las llantas traseras icollantas r-1 13.6 x 38 infladas a una presión de 84 kpa. las características de los implementos de labranza utilizados se resumen en el cuadro 2. diseño y análisis estadístico. se definieron tres experimentos correspondientes a los distintos implementos utilizados (ver cuadro 3). cada experimento incluyó diferentes tratamientos de labranza y de compactación por tránsito del tractor. las lecturas de resistencia a penetración para cada tratamiento se realizaron mediante un muestreo al azar en parcelas de 10m x 11 m. para evitar interferencia y dependencia entre lecturas, se siguió la recomendatextura materia indice densidad densidad porosidad.. ("lo) orgánica plástico real aparente arena limo arcilla ("lo) ("lo) (gr/cm3) (gr/cm3) ("lo) 28.08 25.9 46.02 7.99 29.17 1.92 1.31 31.77 32 tabla 2. características implementos de labranza usados implemento marca modelo prof. ancho otras opera. opera. caract. (cm (cm) arado de disco apolo td-17 25-30 90 integral 3 discos arado de cincel international 25-30 290 de tiro vibratorio harvester 15 cinceles arado rotatorio intall rc-b-155 15-20 155 integral 36 cuchillas rastrillo . managro 10-12 210 de tiro californiano 20 discos cuadro 3. experimentos y tratamientos experimento tratamiento (medida realizada) tt. antes de, pasar la máquina (suelo sin disturbar) t2. un pase de cincel t3. dos pases de cincel (cruzados) t4. un pase de llanta sobre el suelo con dos pases de cincel. t1. antes de! pasar la máquina (suelo sin disturbar) t2. lecturas en terrones dejados por el arado t3. 1 arada + 1 rastrillada t4. un pase de llanta sobre el suelo, con 1 arada y 1 rastrillada t5. dos pases de llanta sobre el suelo con 1 arada y 1 rastrillada t6. arada + 2 rastrilladas t7. fondo de!1surco del arado ta. un pase de llanta sobre el fondo del surco del arado t1. antes de, pasar máquina (suelo sin disturbar) t2. un pase de rotovator t3. dos pases de rotovator t4. un pase de llanta sobre el suelo, con un pase de rotovator t5. un pase de llanta sobre el suelo, con dos pases de rotovator 1.arado de cinceles 2.arado de discos y rastrillo californiano 3. arado rotovator ción dada por o'sullivan et al., (1987), estableciendo planos perpendiculares al .sentido de avance de la máquina, a intervalos entre sí de 2 m; sobre cada uno de estos planos yen sentido longitudinal se realizaron las penetraciones distanciadas entre sí 1 metro. simultáneamente, se tomaron muestras para densidad aparente y humedad, antes y después del paso de maquinaria. la cantidad promedia total de penetraciones realizadas por tratamiento fue de 20. el análisis estadístico de la información obtenida se realizó utilizando el paquete sas, mediante un anava, para cada experimento, comparando, los valores promedios por profundidad entre tratamientos. para el manejo de datos, se empleó un análisis de varianza de una vía, planteando un modelo lineal aditivo tipo fijo. la compa33 cuadro 4. valores de resistencia a penetración (mpa) para el experimento 1. profundidad t1 t2 t3 t4 cv (cm) % 3,5 2,02a o,71b o,57b o,70b 66,60 7,0 2,63a 1,47b 1,28b 1,32b 47,65 10,5 2,60a 1,86b 2,13ab 1,97ab 35,97 14,0 2,65a 2,48a 2,94a 2,76a 32,00 or-----------------------~ 3.5 plloi'uiidldad icm' l., i .o.s 0.0 1.00.5 ls -trot .• _. _ tnl 3 delu de lies&s't a pejletracioii1_' ---tnl2 figura i figura 1.deltas de resistencia a penetración para el experimento 1. ración entre medias se realizó mediante la prueba f, para niveles de significancia del 5% y 1%. para la comparación de medias, donde la prueba f presentó significancia, se empleó la prueba de duncan que permite hacer comparaciones múltiples (8teel y torrie, 1985; reyes castañeda, 1978). para visualizar más claramente los efectos de las máquinas se realizaron curvas de deltas de resistencia a la penetración vs profundidad, tomando como datum inicial 34 los valores promedios antes de pasar la máquina. resultados y discusion experimento uno (tratamientos con arado de cinceles). el efecto del arado de cinceles sobre el suelo alcanzó una profundidad cercana a los 10,5 cm. esta escasa profundidad de la labor, posiblemente, se debió a la dureza del suelo durante la prueba y a que la potencia suministrada por el tractor para mover este implemento resultó escasa. la humedad promedio durante la prueba fue de 25,5%. los valores promedios de resistencia para profundidades hasta 7,0 cm no arrojaron diferencias significativas entre uno y dos pases con el cincel (ver cuadro 4). los resultados de la prueba de compactación con la rueda del tractor (tratam iento cuatro) no fueron concluyentes, puesto que no causó aumento en la resistencia a la penetración. este hecho es un indicador del grado de dureza del suelo y del relativamente bajo aflojamiento del suelo causado por el cincel. dado el interés actual por el uso de arado de cinceles, se recomienda continuar evaluando este implemento. para visualizar mejor el efecto de este implemento, los resultados de las diferencias (deltas) entre el tratamiento 1 con los demás tratamientos (2, 3 y4) se presentan en la figura 1. cuadro 5. valores de resistencia a penetración (mpa) para el experimento 2 (no incluye fondo de surco profundidad 11 t2 t3 t4 t5 t6 cv (cm) ofo 03,5 1,80a 0,640bc 0,18c 0,70b 1,00b 0,19c 78,15 07,0 2,08a 0,780b 0,25c 0,96b 1,15b 0,33c 49,67 10,5 2,16a 0,41 oc 0,37c 1,13b 1,40b 0,57c 52,21 14,0 2,29a 0,510b 0,60b 2,10a 1,63a 0,87b 57,94 17,5 2,49a 0,705c o,77c 1,98ab 1,95ab 1,25bc 58,86 21,0 2,40a 0,476d 1,07cd 2,48a 1,93ab 1,48bc 52,10 24,5 2,78a 0,533b 1,77a 2,65a 2,57a 1,92a 45,37 28,0 2,77a 0,362b 2,40a 3,02a 2,73a 2,73a 38,72 o.-------------------------~ 7 14 i1 da..ta de reslst.a poietiuciqii 111",")"+---~--~--~--~--r_--~~ -o.s 0.0 0.5 -tnli --tnls tnls -tnl4 -·-t ..ui i.d i.s figura 2 figura 2.deltas de resistencia a penetración para el experimento 2. experimento dos (tratamientos con arado de discos y rastrillo californiano). la prueba con el arado de discos mostró que el efecto de este implemento, además de fallar el suelo y producir terrones, tiene que ver con la baja resistencia a la penetración de los terrones recién formados (ver cuadro 5). este comportamiento se debe a que los terrones formados no están sometidos a los esfuerzos de confinamiento que produce la masa de suelo que circunda las partículas del mismo cuando se encuentra inalterado. adicionalmente, puede ocurrir debido a fisuras causadas en los terrones por el arado en su proceso de corte del suelo. la profundidad de arada medida directamente fue de aproximadamente 24 cm. nótese que los tratamientos tres (arado + rastrillada) y seis (arado + 2 rastrilladas) hasta una profundidad de 21 ,0 cm, muestran, diferencias significativas con respecto al testigo. al comparar los tratamientos tres y seis entre sí, no se encontraron diferencias significativas en los primeros 14 cm de profundidad, a profundidades de 17.5 cm, y de 21 cm se presentó algún grado de significancia. los valores de resistencia en el tratamiento seis fueron superiores a los valores obtenidos en el tratamiento tres, lo cual indica que el segundo pase del rastrillo causó algún efecto de compactación en el suelo, al contenido de humedad de la prueba (30,6 %). en las pruebas de compactación (tratamientos cuatro y cinco), se presentó un incremento considerable en la resistencia a la penetración desde la superficie del 35 cuadro 6. valores de resistencia a penetración (mpa) para el fondo de surco en experimento 2 (arado de discos) produndidad t7 t8 t9 cv (cm) % 17,5 1,60a 1,79a 2,01a 20,3 21,0 2,72a 2,37a 3,29a 23,6 24,5 3,35a 2,64a 3,32a 13,0 suelo hasta una profundidad de 21,0 cm. obsérvese que a partir de los 14,0 cm de profundidad, el suelo, previamente arado y rastrillado, por efecto de compactación por transito del tractor, alcanza valores de resistencia similares a los del suelo inalterado. al comparar el tratamiento cuatro con el tratamiento cinco, no se encontraron diferencias significativas, aúncuando los valores medios de resistencia con el tratamiento cinco son superiores en los primeros 10,5 cm. este hecho concuerda con resultados de otras investigaciones, en el sentido de que, si bien es cierto que a mayor número de pases con el tractor, la compactación se incrementa por efecto acumulativo, el primer pase sobre suelo suelto produce mayor efecto. en la figura 2, se muestran las diferencias (deltas) entre la resistencia a la penetración en suelo inalterado (tratamiento 1) y dicha resistencia para los diferentes tratamientos. obsérvese el efecto considerable de los tratamientos con arado más rastrillo (tratamientos 3 y 6), especialmente el del tratamiento 3 (una arada más un pase de rastrillo). para el caso de los terrones, debe considerarse el hecho de que al introducir el cono puede llegar a fallar el terrón, por lo cual los valores de deltas resultan elevados a mayores profundidades. en la prueba de resistencia del fondo de surco dejado por el arado de discos, no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos (ver cuadro 6). sin embargo, los valores medios de resistencia en el fondo de surco antes de pasar el tractor (tratamiento siete) resultaron inferiores a aquéllos obtenidos después de pasar el tractor (tratamiento ocho). si bien se observa esta tendencia, con los resultados obtenidos no se puede concluir lo planteado por diferentes autores, en el sentido de que el fondo de surco del arado es una zona de alto riesgo de compactación del subsuelo. la resistencia del suelo a los 17,5 cm de profundidad es menor frente a la del testigo, aún después de pasar la rueda del cuadro 7. valores de resistencia a penetración (mpa) para el experimento 3. profundidad t1 t2 t3 t4 t5 cv cm % 3,5 1,23a 0,14b 0,11b 0,51b 0,40b 100,2 7,0 2,19a 0,17c 0,17c 1,04b o,61bc 39,5 10,5 2,28a 0,36bc 0,2oc 2,34a 0,95b 44,4 14 2,55a 0,94bc o,22c 2,62a 1,64ab 51,7 17,5 2,54a 1,83a 0,40b 2,49a 2,78a 42,2 21 2,55a 2,48a 0,56b 3,12a 3,24a 38,6 24,5 2,96a 2,5ab 1,47b 3,45a 2,86a 32,0 28 3,02a 2,46a 2,51a 3,12a 3,07a 25,9 36 • tractor sobre el surco. este hecho muestra el efecto sobre el subsuelo del alivio de carga al ser removido suelo. por acción del arado, en la formación del surco. experimento tres (tratamientos con arado rotatorio). los tratamientos que involucraron el uso del arado rotatorio mostraron un efecto considerable en la disminución de la resistencia a la penetración con respecto al suelo inalterado (ver cuadro 7). el efecto se observa con un pase de arado rotatorio (tratamiento dos), hasta aproximadamente 17,0 cm y, hasta unos 25,0 cm con dos pases de arado rotatorio (tratamiento tres). no se encontraron diferencias significativas entre pasar una o dos veces el arado rotatorio, en los primeros 10,0 cm de profundidad. a partir de esta profundidad, se presentaron diferencias en favor del segundo pase del arado rotatorio. la mayor profundidad de profundidad (cii, 3~ "-, 7 r \'-'-,/' i /'" / / / ii r ¡10.' / i / \ / \ 14 / \ \ /' /' i/' i 17.' r} i // ii 21 ~, j/ \ "7 / z~ ,/ .". i 28 _1 o 1 ¡ 5 oo..ta de resist. a poiaiiacion (lipa' __ t.... ¡ __ t",,4 _._._t,a.! trat, figura 3 figura 3.deltas de resistencia a penetración para el experimento 3. labor, cuando se sometió el suelo al tratamiento tres, se puede atribuir a las siguientes causas: a) el aflojamiento del suelo causado por el primer pase produce un alivio de esfuerzos geostáticos, debido a la disminución de la densidad aparente del suelo, lo cual permite un mayor efecto en profundidad del implemento en el segundo pase; b) el estado de aflojamiento del suelo que dejó el primer pase permite que el patín del arado rotatorio profundice más, aumentando la profundidad de operación de la máquina. las diferencias de resistencia entre el suelo inalterado (tratamiento 1) y los tratamientos a los cuales se sometió el suelo (tratamientos 2,3,4 y 5) se presentan en la figura 3. las pruebas de compactación (tratamientos cuatro y cinco) mostraron que un pase de llantas del tractor en suelo suelto es suficiente para causar una compactación considerable (ver cuadro 7). en el tratamiento cuatro (un pase de llantas del tractor después de un pase del arado rotatorio), la resistencia a la penetración alcanzó valores ligeramente mayores a los obtenidos en suelo inalterado a partir de 10 cm de profundidad. de otro lado en el tratamiento cinco (un pase de llantas del tractor después de dos pases de arado rotatorio), se presenta una situación similar a partir de los 17,0 cm. comparación de los tres ensayos. resumiendo, en forma general, los efectos encontrados, mediante el uso del penetrómetro, se puede afirmar lo siguiente: se pudo establecer la profundidad de operación de los implementos usados a partir del valor de la resistencia a la penetración del cono. 37 los ensayos con penetrómetro indicaron que, entre los diferentes tratamientos evaluados, dos pases con arado rotatorio presentó el mayor grado de aflojamiento del suelo, llegando a reducir la resistencia a la penetración con respecto al suelo inalterado hasta en 2,3 mpa. este tratamiento yel tratamiento que involucró el uso combinado del arado de discos y el rastrillo californiano registraron los mayores valores de profundidad de la labor ( 25,0 cm y 24,0 cm respectivamente). de otro lado, los terrones formados por el arado de discos mostraron una considerable disminución en la resistencia a la penetración. en relación a tránsito del tractor, fue evidente que un solo pase de llantas sobre terreno suelto (labrado) es suficiente para producir apreciable compactación. el mayor efecto de compactación por paso de las llantas del tractor se presentó en el tratamiento cuarto del experimento tres ( un pase de tractor después del pase del arado rotatorio). los resultados no fueron concluyentes sobre el alto riesgo de compactación del subsuelo a causa del paso del tractor sobre el fondo de surco dejado por el arado de discos. debido a que, en este trabajo, los ensayos con el arado de cincel vibratorio fueron afectados por la dureza del suelo y la baja potencia del tractor, se sugiere investigar más acerca del comportamiento de este equipo. conclusiones y recomendaciones la resistencia a la penetración se presenta como un buen indicador para evaluar efectos físicos sobre el suelo causados por implementos de labranza y por el tránsito de maquinaria. 38 el penetrómetro registrador digital, utilizado en el trabajo, a pesar de su elevado" costo, se mostró como un aparato confiable, fácil de usar y muy versátil. la alta variación encontrada en los datos, a pesar del número elevado de repetíciones en cada tratamiento, indica que las evaluaciones con el penetrómetro deben ser intensivas en el número de penetraciones. para estudios posteriores, se recomienda evaluar la variación de la resistencia a la penetración en función del tiempo, como un modo de identificar efectos residuales de labranza. también se recomienda evaluar correlaciones entre la resistencia a la penetración, la humedad y la densidad aparente del suelo. literatura citada 1.ashburner, j. y b. sims. elementos de diseño del tractor y herramientas de labranza.iicacidia.san josé,costa rica. 473 p. 1984. 2.ayers, p.d. and j.v. perumpral. moisture and density effects on cone index.transactions of asae, 25: 1169-1172. 1982 3.baver, l.d.; w.h. gardner. y w.r. gardner. fisica de suelos. uteha. méxico d.f. 529 p. 1973. 4.bowen,h.d. alleviating mechanical impedance. in: arkin g.f. and taylor h.m. (editors). modifying the root enviroment to reduce crop stress. asa e monograph number 4. stjoseph, michigan. usa. 1981 5.cenicaña. informe anual. centro nacional de investigaciones de la caña de azucar, colombia. 1984. 6. informe anual. centro nacional de investigaciones de la caña de azucar, colombia. 1985. 7. inlorme anual. centro nacional de investigaciones de la caña de azucar, colombia. 1987 8. inlorme anual. centro nacional de investigaciones de la caña de azucar, colombia. 1989 9.forsythe, w. manual de laboratorio-física ds suelos. iica-cidia. san josé, costa rica. 398 p. 1985. 10.gee clough, d. selection 01 tyre sizes lar agricultural vehicles. journal 01 agricultural engineering research, 25: 261-278. 1980 11.gill, w.r. and g.e. vanden berg. so'¡¡ dynamics in tillage and traclion. agricultural handbook no.316, usda. 551 p. 1968. 12.hakansson,i.; w.b. voorhees and h. riley. vehicle and wheel lactors inlluencing son compaction and crop response in different traffie regimes. soil and tillage research, 11 :239-282. 1988 13.hillel, d. introduction to soil physics. academie press inc. london, united kingdom edition. 364 pp. 1982. 14.mantovani,c.e. compactacao do solo.lntorrne agropecuario. vol. 13.no.147. belo horizonte, brasil. 1987. 15.0·sulllvan, m.f.; s.«. dickson and d.j. campbell. interpretation and presentation 01 cone resistance data in tillage and traffic studies. journal 01 soil science, 38:137-148. 1987 16.reyes castañeda,p. diseño de experimentos agricolas. trillas. méxico, d.f. pp 82-21. 1978. 17.rowse,h.r. and d. goodman. drilling vegetables into autumn cultivated soil with a low ground pressure vehicle: effects on timeliness and soil compaction. journal 01 soil science, 35:347-355. 1984. 18.shulka,l.n. y e. j. ravalo. compactación del suelo en los campos de caña a causa de los carros de transporte. sugar y azúcar. agosto pp 50-52.. 1976. 19.5teel, r. y j. torrie. bioestadística, principios y aplicaciones. mc graw hill. 1980. 20.threadgill, e.d. residual tillage effects as determined by cone index. transactions 01 asae,25:859-863. 1982. 21.university of nebraska. nebraska tractor test data 1968. department 01 agricultural engineering. lincoln, nebraska 68503. 66p. 1968. 39 agronomía 23-2. 2005.pdf análisis económico del sistema de producción de maíz amarillo en el valle del medio y bajo sinú, departamento de córdoba economic analysis of yellow maize production in the mid and lower sinu valley in the córdoba department malvin serpa1, omar castillo2 y luis felipe rodríguez3 abstract: yellow maize (zea mays) production in the mid and lower sinú valley in córdoba (colombia) was evaluated using information collected from a survey of 1,417 growers during the first six months of 2001. the results revealed that the highest production came from middleand large-scale growers; however, according to minimal cost analysis, the smaller growers were economically more efficient compared to the former. statistical and econometrical evaluation showed that maize production in cordoba shows decreasing returns to scale. analysing marginal cost productivity revealed the advisability of reducing total costs, specifically on seeds and pest control; however, weed control should be increased. additional key words: production system, production function, production elasticity, productivity, production cost resumen: en este trabajo se analizó la economía de la producción de maíz amarillo (zea mayz) en el valle del medio y bajo río sinú, en el departamento de córdoba (colombia), con información procedente de una encuesta a 1.417 agricultores, realizada en el semestre a de 2001. los resultados indican que la mayor oferta proviene de los agricultores medianos y grandes; sin embargo, en el análisis de costos mínimos, los agricultores pequeños resultan ser más eficientes económicamente que las explotaciones de tamaño superior. con la utilización de herramientas estadísticas y econométricas, los resultados indican que la producción de maíz en córdoba presenta rendimientos decrecientes de escala; las productividades marginales del gasto obtenidas señalan la conveniencia de reducir gastos totales, en especial en semillas y control de plagas, y aumentarlo en control de malezas. palabras claves adicionales: sistema de producción, función de producción, elasticidad de producción, productividad, costos de producción fecha de recepción: 20 de mayo de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesor asistente ocasional, facultad de ciencias agrarias, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: mserpa@sinu.unicordoba.edu.co 2 profesor asociado, facultad de ciencias agrarias, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: ocastillo@sinu.unicordoba.edu.co 3 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: frodriguezc@unal.edu.co introducción en colombia, se han hecho pocos intentos para construir funciones de producción a nivel microeconómico, a partir de datos experimentales. estos temas resultan de interés para los facilitadores de políticas, los gremios, los agentes de investigación y extensión, en cuanto pueden arrojar luces sobre las características de la tecnología de producción, el tamaño óptimo de las explotaciones y la relación entre la eficiencia y el tamaño. la función de producción agraria relaciona matemáticamente la cantidad de producto obtenido con la cantidad de insumos utilizados, tanto en términos físicos como monetarios. los trabajos empíricos sobre la función de producción agraria parecen haberse originado en un trabajo metodológico de tintner (1944), en una aplicación de tintner y brownlee (1944), seguidos por un trabajo más completo de heady (1946). heady y dillon (1961) revisaron y sintetizaron 32 estudios en varios países, basados en datos de corte transversal en el nivel ec on omía y de sarrollo rural agronomía colombiana 23(2): 334-341, 2005 serpa et al.: análisis económico del sistema de producción... 3352005 de fincas. la evolución del análisis teórico y empírico de la función de producción agrícola ha sido resumida por mundlak (2001). uno de los asuntos analizados en la función de producción es el de los rendimientos a escala. la suma de las elasticidades de los insumos agrícolas se ha usado como una medida de éstos; en la mayoría de los estudios, pero no en todos, no son significativamente diferentes de uno, indicando rendimientos constantes a escala. a pesar de que la productividad y la eficiencia son conceptos diferentes, en la literatura económica el concepto de productividad media de un factor se utiliza frecuentemente como sinónimo de eficiencia. esta medición es válida sólo en situaciones con una tecnología de coeficientes fijos (tipo leontief)4. la productividad total de los factores (ptf), definida como un cociente entre una suma ponderada de output (y) y una suma ponderada de input (x), es considerada equivalente al concepto de eficiencia económica, cuando se considera un solo output y las ponderaciones de los inputs son los precios de los factores. en este caso se puede demostrar que la ptf es igual a la inversa del costo medio5. en este artículo se investigan aspectos de la economía de la producción de maíz amarillo en el valle medio y bajo del río sinú, en el departamento de córdoba. en particular, se indaga por: la estructura de origen de la oferta, la estructura de costos, la eficiencia y los rendimientos a escala presentes en la función de producción. materiales y métodos obtención de datos este estudio se apoya en información secundaria y condensa la información de 1.417 productores con diferentes tamaños de explotaciones sembradas con seis materiales híbridos y una variedad de maíz, en el primer semestre de 2001. estos productores están ubicados en el valle del medio y bajo río sinú cordobés, conformado por los municipios de montería, cereté, san pelayo, cotorra, san carlos y lorica y sus respectivos corregimientos, pertenecientes al departamento de córdoba. la información fue suministrada por la federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce), seccional córdoba, dentro del marco del proyecto realizado por la federación para el incentivo de la siembra de maíz amarillo. como fallas en la información debe señalarse que no incluye costos de depreciación ni costos de oportunidad; además, no distingue el costo del insumo en sí del costo de aplicación, especialmente en el caso de los agroquímicos, confundiendo, por tanto, insumos de capital con insumos de trabajo. con el fin de subsanar en parte esta limitación, se ha reprocesado la información para distinguir el valor de los jornales del valor de los agroquímicos. transformación de variables para el estudio de los rendimientos a escala se utilizó una función de producción de tipo cobb-douglas de la forma: y=ax1 ß1x 2 ß2... x n ßn donde, y es el valor de la producción; ß 1 ß 2 …ß n , los parámetros a estimar y x i , los costos incurridos en insumos. se empleó esta forma funcional: i) porque ha sido la de más amplio uso entre los economistas agrarios para cualquier proceso de producción agrario que implique la transformación de insumos en productos (mundlak, 2001); ii) porque existen antecedentes en colombia de la utilidad de este tipo de funciones para la investigación de la producción agrícola en el país (orozco, 1976) y iii) por la fácil interpretación de los parámetros estimados, que se interpretan como elasticidades de la producción ante los insumos, cuando las variables se transforman en logaritmos. la estimación de la función se hizo utilizando el método de mínimos cuadrados ordinarios. para probar la validez individual de las estimaciones se recurrió a la prueba t student. dado que los datos son de corte transversal, al modelo estimado se le evaluó la prueba de igualdad de varianza u homoscedasticidad a través del estadístico de white (1980); para ello se utilizó el programa e-views, versión 3.1. 4 sobre los inconvenientes de las medidas univariantes de productividad, véase álvarez (2001). 5 ptf = y = y = 1 ∑w j x j ct cme 336 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana para la medición de la eficiencia se usó la productividad total de los factores, calculada como el inverso del costo medio por unidad de producto. entre más cercana al valor unitario, más eficiencia. resultados y discusión área, producción y productividad de la tierra para el primer semestre de 2001, en la base de datos sobre la producción de maíz amarillo tecnificado de fenalce, seccional córdoba, se relacionan 26.701 hectáreas, entre híbridos y variedades, distribuidas entre 1.417 agricultores, que produjeron 96.058 t, con un promedio de productividad física6 de la tierra de 3,63 t· ha, con un coeficiente de variación de 24% (tabla 1). de la misma tabla se desprende que quienes sembraron híbridos representan 85% del total de cultivadores, aportan 86% de la producción, con 80% del área total y una productividad parcial de la tierra de 3,69 t· ha, con un coeficiente de variación de 21%. este resultado resalta el predominio de los híbridos en la generación de la oferta de maíz amarillo en esta zona objeto de estudio; además, de la misma tabla 1 puede deducirse que el tamaño medio de las explotaciones de maíz amarillo es de 189 ha/agricultor. al observarse una diferencia apreciable entre los rendimientos de los híbridos y la variedad, se realizó una prueba de igualdad de medias en rendimientos físicos, comprobándose que sí existen diferencias significativas entre ambos materiales. dados estos resultados, se analiza por separado el comportamiento de los híbridos y el de la variedad, en los términos que muestran las tablas 2 y 3. por tamaño de explotación, la oferta de maíces híbridos amarillos, desde el punto de vista de la producción, está concentrada en los productores medianos y grandes, que representan la quinta parte de los mismos, generan 67% de la producción y tienen la mayor productividad física de la tierra, con coeficiente de variación de 23%. los productores pequeños, que son 79%, aportan el restante 33% de la producción, con menor productividad física promedio y menor coeficiente de variación (tabla 2). 6 se acude a la definición clásica de productividad de un insumo, que es la cantidad de producto obtenido por unidad del insumo utilizado. en este sentido es productividad parcial. tabla 1. número de agricultores, área, producción y productividad por genotipo de maíz amarillo, en el departamento de córdoba. 2001, semestre a. genotipos número de agricultores % área (ha) % producción (t) % productividad (t · ha-1) coeficiente de variación (%) híbridos 1.199 84,6 21.388 80,1 82.928 86 3,69 21 variedad 218 15,4 5.313 19,9 13.130 14 2,56 21 total 1.417 100,0 26.701 100,0 96.058 100 3,63 24 fuente: cálculo del estudio con base en datos de la federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce), programa de fomento de maíz amarillo, semestre a de 2001. tabla 2. número de agricultores, área cosechada, productividad y producción de los maíces híbridos por tamaño de explotación en el valle del medio y bajo sinú. 2001, semestre a. tamaño (ha) número de agricultores % área cosechada (ha) % producción total (t) % productividad (t · ha-1) coeficiente de variación (%) 1 – 5 393 32,8 1.435 6,7 5.083 6,1 3,54 19 5,1 – 20 555 46,2 6.105 28,5 22.499 27,1 3,7 21 20,1 – 50 174 14,1 5.715 26,7 22.011 26,5 3,86 23 >50 75 6,3 8.134 38,0 33.336 40,2 3,99 23 total 1.199 100,0 21.389 100,0 82.929 100,0 3,63 21 fuente: cálculo del estudio con base en datos de la federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce), programa de fomento de maíz amarillo, semestre a de 2001. serpa et al.: análisis económico del sistema de producción... 3372005 con respecto a la variedad, se observa que los pequeños agricultores (< 20 ha) representan 56,4% del total de agricultores y aportan 23% de la producción; es decir, un poco más de la mitad genera la quinta parte de la oferta. los medianos y grandes (> 20 ha) son 43,6% de los agricultores y producen 76,5% de la oferta de maíz amarillo de esta zona. por tanto, para esta variedad la oferta descansa también sobre los medianos y grandes productores (tabla 3). costos y eficiencia cultivar una hectárea de híbridos de maíz amarillo tiene un costo promedio de $1.052.154, de los cuales: el insumo vegetal semilla participa con 13,8%; los insumos químicos, como fertilización, plaguicidas, herbicidas, con 25,5%; los insumos mecánicos, como maquinaria y combustibles, con 21,8%; la fuerza de trabajo, con 15% y los costos administrativos, dentro de los que se incluyen los costos por asistencia técnica, servicios financieros, arriendos y vigilancia, absorben 17,9% (tabla 4). desde el punto de vista de los factores productivos, el factor capital (semillas, maquinaria y combustibles, fertilización, manejo de plagas, control de malezas y recolección) participa con 67,1%; el factor trabajo, con 15,6% y los servicios administrativos, con 17,3%. cultivar una hectárea de la variedad tiene un valor promedio de $676.622, de los cuales: el insumo vegetal semilla participa con 7,3%; los insumos químicos, con 21,6%; los insumos mecánicos con 7,8%; la fuerza de trabajo, con 36,0% y los costos administrativos absorben 19,6% (tabla 4). en cuanto al costo total, comparando híbridos y variedad, es evidente que producir una hectárea de la variedad es más barato que una de híbrido; igual resultado se obtiene cuando se compara el costo por unidad de producto. la prueba de medias de los costos de ambos materiales produce diferencias significativas. si se compara la estructura de costos entre la variedad y los híbridos, es clara la diferencia en la intensidad con la que se utilizan los diferentes factores productivos: ambos son intensivos en capital, pero los segundos lo son en mayor proporción; los materiales tradicionales son más intensos en trabajo, mientras los costos administrativos participan en proporciones semejantes. en general, las explotaciones más pequeñas, entre 1 y 5 ha, producen una tonelada de maíz amarillo de forma más eficiente económicamente que el resto de los otros tamaños de explotaciones, lo que puede corroborarse también cuando se examina la productividad total de los factores, que es más cercana a 1. tabla 3. número de agricultores, área, productividad de la tierra y producción de la variedad de maíz amarillo en el bajo y medio sinú. 2001, semestre a. estrato (ha) número agricultores % área cosechada (ha) % producción total (t) % productividad de la tierra (t · ha-1) coeficiente de variación (%) 1 – 5 32 14,7 139 2,6 364 2,8 2,62 11 5,1 – 20 91 41,7 1.025 19,3 2.705 20,1 2,74 18 20,1 – 50 79 36,2 2.538 47,8 5.799 44,1 2,30 26 >50 16 7,4 1.611 30,3 4.262 32,4 2,67 17 total 218 100,0 5.313 100,0 13.130 100,0 2,42 21 fuente: cálculo del estudio con base en datos de la federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce), programa de fomento de maíz amarillo, semestre a de 2001. tabla 4. estructura de costos de maíz amarillo. departamento de córdoba, 2001 semestre a. rubros % (variedad) % (híbridos) costo de semilla 7,3 13,8 costo de maquinaria y combustibles 7,8 19,7 costo de manejo malezas 8,5 7,4 costo de fertilización 7,3 11,6 costo de manejo de plagas 5,8 6,5 costo de recolección (empaques y transportes) 7,7 8,1 total factor capital 44,4 67,1 costo de fuerza de trabajo 36,0 15,6 costos administrativos 19,6 17,3 costo total ($/ha) 676.622 1.052.154 productividad (t · ha-1) 2,56 3,69 costo/t ($/t) 264.305 285.136 fuente: cálculo del estudio con base en datos de la federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce), programa de fomento de maíz amarillo, semestre a de 2001. 338 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana las explotaciones medianas, entre 20,1 y 50 ha, tienden a ser más eficientes para producir una tonelada de maíz amarillo que las explotaciones entre 5,1 y 20 ha; incluso, las de más de 50 ha superan en eficiencia a las de tamaño 5,1 a 20 ha. de esto podría deducirse que no hay indicios claros de la presencia de economías de tamaño, que reduzcan el costo medio en la medida en que crece el tamaño de las explotaciones7. sin embargo, binswanger et al. (1993) encontraron en los países en desarrollo más una curva de costos medios en forma de u que en forma de l, como la encontraron en los países desarrollados berry y cline (1979), rao y chotigeat (1981) y eswaran y kowal (1986), entre otros. estimación en valores monetarios de la función y de la elasticidad global de producción una estimación de la función de producción se hace aquí en valores monetarios, ya que la base de datos disponible no reporta cantidades físicas, ni precios de insumos usados. la función de producción que mejor ajusta los datos en valores monetarios es una función que toma en cuenta costos de producción de semillas, plagas, malezas y otros costos (que incluyen los costos en fertilizantes, maquinaria, labores, recolección, y servicios administrativos). el modelo estimado es: vp i = si ß1p i ß2m i ß3o i ß4u i linealizando con logaritmo natural se tiene, lvp i = *+ ß 1 * ls i + ß 2 * lp i + ß 3 * lm i + ß 4 * lo i + u i donde, * es el log ; lvp, logaritmo del valor de la producción; ls, logaritmo del gasto en semillas; lp, logaritmo del gasto en control de plagas; lm, logaritmo del gasto en control de malezas; lo, logaritmo de otros costos y y ß, son parámetros. la función exponencial de producción es: vp = 23,96 s0,118 p0,093 m0,023 o0,062 donde, s es costo de semilla; p, costo en control plagas; m, costo en control de maleza y o, otros costos. la función lineal logarítmica es8: lvp i = 3,176+0,018*ls+0,093*lp + 0,023*lm + 0,602*lo + i r2 = 0,34, dw = 1,76 y f estadístico = 132,8 como se observa, estos cuatro factores de producción explican alrededor del 34% de la variación del producto; los coeficientes individualmente son significativos al 1% para costo de semilla, control de plagas, otros costos tabla 5. costos por hectárea y por tonelada de maíz de los materiales híbridos y variedad, según tamaño de explotaciones. departamento de córdoba, semestre a de 2001. material cultivado costo tamaño de las explotaciones (ha) 1 5 5,1 – 20 20,1 – 50 > 50 híbridos costo/ha híbridos ($/ha) 957.703 1.045.204 1.051.191 1.100.308 costo/t híbridos ($/t) 279.815 291.553 280.926 286.884 productividad total de los factores 0,0036 0,0034 0,0036 0,0035 variedad costo/ha variedad($/ha) 637.687 685.756 647.579 689.031 costo/t variedad ($/t) 243.703 287.239 262.731 263.884 productividad total de los factores 0,0041 0,0035 0,0038 0,0038 fuente: cálculo del estudio con base en datos de la federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce), programa de fomento de maíz amarillo, semestre a de 2001. 7 las limitaciones de la base estadística existente, que no incluye compras al por mayor, origen de economías pecuniarias, valoración del costo de la fuerza de trabajo familiar, costos de transacción, entre otros, no permite acercarse a una medición de la existencia de economías de tamaño con todo rigor, como lo sugirió un evaluador anónimo de este artículo. 8 los valores en paréntesis debajo de la estimación corresponden al valor de la prueba estadística t student. serpa et al.: análisis económico del sistema de producción... 3392005 y la constante; los costos de maleza son significativos al 10%. el estadístico f de significación conjunta de los parámetros indica que se rechaza la hipótesis de nulidad, esto es, todos son significativamente diferentes de cero. el estadístico durbin-watson de autocorrelación de los errores es cercano a dos, por lo que no se presentan problemas de autocorrelación entre ellos. la prueba de white de no heteroscedasticidad de los errores se acepta a niveles de 1% de significación (sin ser muy restrictivo), como se ve en la tabla 6. tabla 6. prueba general de white para comprobar el supuesto de homoscedasticidad. f estadístico 1,867061 probabilidad 0,026162 r2 observado 25,86525 probabilidad 0,026927 la elasticidad global de la producción con respecto al costo alcanza a ser igual a 0,84; al ser inferior a la unidad, denota la inexistencia de economías constantes de escala y el predominio de economías decrecientes de escala. el mismo comportamiento se observa para las elasticidades parciales de cada uno de los factores. la productividad marginal de un peso invertido en semilla, es decir el valor adicional de la producción que resultaría de un incremento de un peso en semilla, se obtiene derivando la función exponencial, y sería: vp = 23,96*0,118 s 0,118 s-1 p0,093 m0,023 o0,062 = 0,118 vp s s igualmente, la productividad marginal de un peso invertido en control de plagas sería: vp = 0,093 vp p p donde, vp es el valor de la producción y p, el costo en control plagas. la productividad marginal de un peso invertido en control de malezas sería: vp = 0,023 vp m m donde, vp es el valor de la producción y m, el costo en control de maleza. la productividad marginal de un peso invertido en otros costos sería: vp = 0,602 vp o o donde, vp es el valor de la producción y o, otros costos. el valor monetario de la productividad marginal de un agricultor típico, con un costo medio en semillas de $132.183 y un valor de la producción media de $1.247.675, es $1,12. la productividad marginal óptima del costo en semilla igual a la unidad9 se obtiene con un gasto en semilla de $110.000/ha y un valor de la producción de $930.000/ha; por tanto, se ve la conveniencia de reducir el gasto medio en semilla. la explotación típica en costos de control de malezas es una explotación con costos medios de $73.524 y valor de la producción igual a $1.217.329; el valor de la productividad marginal de ella es $0,40 aproximadamente. para que un agricultor optimice la productividad marginal, es conveniente reducir el gasto en control de malezas a $29.280/ha y aumentar el valor de la producción a $1.280.000/ha. el agricultor tipo tiene costos medios de control de plagas equivalentes a $ 67.763, una media en valor de la producción de $1.240.524, una productividad marginal de este insumo de $1,68. para que un agricultor optimice la productividad marginal, es conveniente aumentar el gasto en control de plagas a $133.375/ha y el valor de la producción a $1.440.000/ha. en la variable otros costos, el agricultor típico gasta en promedio $754.248, con un valor de la producción de $1.247.535, lo que supone un valor de la productividad marginal de estos insumos de $ 0,99, que indica en este caso que se hace eficiente la sumatoria de costos en fertilizantes, labores, preparación de tierra y recolección. en resumen, el análisis realizado indica que la producción de maíz en córdoba durante el semestre a de 2001 presenta rendimientos decrecientes de escala. en 9 el razonamiento aquí es el siguiente: la condición de optimización y = px x py es equivalente a yx pxx pyy ; por tanto, yx pxx = 1 pyy , expresión equivalente a la ecuación de productividad marginal de un peso invertido en semilla, en la que yx es la elasticidad de la producción; px, el precio del insumo; py , el precio del producto; x, la cantidad de insumo y y, la cantidad de producto. 340 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana términos del gasto total, parece conveniente reducir los niveles actuales10, pero, en términos de costos individuales de algunos insumos, el análisis sugiere la conveniencia de reducir el gasto en semillas y en control de plagas y aumentar el gasto en control de malezas. conclusiones en este trabajo se ha hecho un análisis económico de la producción de maíz amarillo en el departamento de córdoba, utilizando herramientas estadísticas y econométricas que han permitido llegar a las siguientes conclusiones: la oferta de maíz amarillo en el departamento de córdoba proviene, desde el punto de vista de la producción, principalmente del cultivo de genotipos híbridos con gran potencial productivo e intensivos en tecnologías agroquímicas. gran parte de la producción está concentrada en los productores medianos y grandes. la estructura de costos indica que cultivar una hectárea de maíz amarillo es más barato con la variedad que con los materiales híbridos. la estructura señala un mayor uso intensivo del capital en los materiales híbridos que en la variedad; esta última es más intensiva en el uso de fuerza de trabajo. existen diferencias estadísticas significativas entre los costos medios para los materiales híbridos y la variedad. desde el punto de vista de la eficiencia, medida por la productividad total de los factores, las explotaciones entre 1 y 5 ha en ambos sistemas son más eficientes, lo que es consistente con el menor costo que supone la utilización de fuerza de trabajo familiar y los menores costos de supervisión. las explotaciones entre 20,1 y 50 ha producen con mayor eficiencia que las explotaciones entre 5,1 y 20 ha; incluso las mayores a 50 ha utilizan en forma más eficiente los factores, lo que podría estar asociado a ventajas en el acceso al crédito en los mercados de capitales. una tercera parte de las variaciones en el valor de la producción se explican por las variaciones de costos. a la luz de esta función, la elasticidad de la producción de maíz amarillo en córdoba es, en general, inferior a la unidad, lo que deja ver la presencia de rendimientos decrecientes a escala: una variación de 1% en los costos de producción incrementa el valor de la producción en 0,67% y máximo en 0,84%. todo esto es indicativo de las dificultades que enfrentan los agricultores para emprender proyectos de explotación a gran escala. el análisis de las elasticidades parciales indica que los agricultores se mantienen en la segunda etapa de la producción (etapa racional). así mismo, el análisis de las productividades marginales de los insumos muestra que sería deseable reducir costos de producción en términos generales, pero, muy particularmente, en control de plagas y semillas y aumentar el gasto en control de malezas. del resultado de esta investigación se desprenden las siguientes recomendaciones: hacia el futuro debe avanzarse en la obtención de bases de datos más completas, delimitar en ellas más claramente los conceptos de capital y trabajo, incluir rubros de costos como la depreciación y los costos de oportunidad del trabajo familiar, al igual que información sobre la calidad de los suelos. esto, junto con las variables físicas y del ambiente macroeconómico, permitirá formular mejor y con mayor rigor las funciones de producción a nivel de las explotaciones. en el mismo sentido, debe avanzarse hacia la captura de datos que permitan medir las economías de tamaño, tales como las compras de insumos en cantidades al por mayor, los costos fijos de las empresas, la imposición y los riesgos. dada la concentración de una gran proporción del producto en unidades de menos de 20 ha dispersas a lo largo de la geografía departamental de córdoba, debe procurarse la creación de economías de escala a nivel comercial a través del impulso de organizaciones de los productores en general, para ganar en la capacidad de negociación a todos los niveles del eslabón de la producción agrícola y para facilitar la concentración de una gran oferta que ayude a eliminar la intermediación indeseable. literatura citada álvarez, a. (coord.). 2001. la medición de la eficiencia y la productividad. editorial pirámide, madrid. berry, r.a. y w.r. cline. 1979. agrarian structure and productivity in developing countries. johns hopkins university press, baltimore, md. binswanger, h.p., k. denninger y g. feder. 1993. agricultural land relations in the developing world. amer. j. agr. econ. 75, 1242-1248. 10 el modelo global que relaciona el valor de la producción con el gasto total indica que el nivel de gasto óptimo que maximiza el valor de la producción debe ser de $941.000/ha y el valor de la producción, $1.380.000/ha. véase serpa (2004). serpa et al.: análisis económico del sistema de producción... 3412005 eswaran, m. y a. kowal. 1986. access to capital and agrarian production organization. econ. j. 96, 482-498. flórez d.v., j. acosta y j. navas. 1978. análisis agroeconómico de la fertilización en cultivos. boletín técnico 46. instituto colombiano agropecuario, bogotá. 267 p. heady, e.o. 1946. production functions from a random sample of farm. j. farm econ. 28(4), 989-1004. heady, e.o. y j.l. dillon. 1961. agricultural production functions. iowa state university press, ames, ia. mundlak, j. 2001. production and supply. pp 4-85. en: gardner, b.l. y g.c. rausser (eds.). handbook of agricultural economics. vol. 1a. agricultural production. elsevier science, north-holland, amsterdam. orozco, r. 1976. source on agricultural production and productivity in colombian agriculture. ph.d. thesis. oklahoma state university. stillwater, ok. rao, v. y t. chotigeat. 1981. the inverse relationship between size of land holding and agricultural productivity. amer. j. agr. econ. 63, 571-74. samper, g.a. 1990. estudios microeconómicos agrícolas en colombia. publicaciones icesi 27. pp. 9-30. serpa, m. 2004. análisis económico del sistema de producción de maíz amarillo en el bajo y medio sinú del departamento de córdoba. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. tintner, g. 1944. a note on the derivation of production functions from farm records. eeconometrica 12, 26-34. tintner, g. y o.h. brownlee. 1944. production functions derived from farm records. j. farm econ. 26(3), 566-571 (con una corrección en 1953, jfe 35,123). white, h. 1980. heteroskedasticity-consistent covariance matrix and a direct test for heteroskedasticity. econometrica 48, 817-838. agronomía colombiana, 1997 volumenxiv no. 2 pago 154157 a proposito de la introduccion de aislamientos de phytophthora infestans para investigacion en colombia * sorne thoughts concerning the import of the mating type a2 of phytophthora infestans into colombia ce/sa garcía-domínguez 1 resumen phitophthora infestans es un patógeno heterotálico que requiere dos tipos de apareamiento, a 1 y a2, para que haya reproducción sexual. el tipo a 1 se encontraba distribuido en todas las zonas productoras de papa del mundo; pero, al final de los años 1970s el tipo a2 salió de méxico (su centro de origen), hacia europa y al resto del mundo. como en colombia no se conocía la composición de las poblaciones de este patógeno, dos grupos de investigación de la universidad nacional iniciaron su estudio. el grupo de la sede bogotá optó por la importación del tipo a2 para realizar los trabajos de investigación. el presente comunicado es una reflexión sobre los riesgos y los cuidados que se deben tener al importar un patógeno que no está presente en el país. palabras claves: tizón tardío de la papa, gota de la papa summary phytophthora infestans is an heterothallic pathogen that requires the presence oftwo mating types, a1 and a2, for sexual reproduction. the a1 type had a worldwide distribution, but at the end of the 70s the a2 migrated from mexico (the center of origin) to europe and from there to the rest ofthe world. since in colombia there was no information * recibido en agosto de 1997 1 profesora. facultad de agronomía universidad nacional de colombia. apartado aéreo 14490. fax 3165176, santafé de bogotá, colombia conceming the composition of the population of this pathogen, two research groups from the universidad nacional de colombia initiated studies to determine the composition of the population of this pathogen. the group from bogota imported the a2 type. the present work contains some thoughts on the risk involved when importing alien and exotic pathogens. key words: potato late blight. con respecto a las investigaciones que se adelantan en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia sede bogotá sobre la gota de la papa y su agente causal phytophthora infestans (mont.) de bary, y en particular con el proyecto "caracterización de poblaciones de phytophthora. infestans por su tipo de apareamiento" hago las siguientes reflexiones. phytophthora infestans es originario de la región central de méxico, pero está distribuido en todas las zonas productoras de papa del mundo (rivera, 1995). se supone que este patógeno salió de méxico hacia el norte de norteamérica y europa en los años 1840s y se reportó por primera vez en filadelfia, (ee.uu.) en 1843. en canadá se detectó en 1845 y, en junio de ese mismo año se reportó en europa de donde se diseminó hacia los demás continentes (fry et al., 1993); los primeros reportes en colombia se registraron en 1861 (lujan, 1997). por ser p. infestans un organismo heterotálico, requiere de dos tipos de apareamiento, a 1 y a2, para que ocurra la reproducción sexual y se produzcan oosporas. el germoplasma de p. infestans que participó en 154 esta primera migración mostró una estrecha variabilidad, tenía un solo tipo de apareamiento (al cual se llamó a1) y, por lo tanto, carecía de reproducción sexual. los estudios de caracterización realizados en diferentes regiones con base en marcadores moleculares, tipo de apareamiento y sensibilidad al fungicida metalaxil demostraron la prevalencia global de un linaje al que se denominó us-1. el us-1 corresponde al tipo de apareamiento a 1 por lo que la población del patógeno había sido de tipo clonal al multiplicarse exclusivamente por medio de reproducción asexual. hacia finales de los años 1970s, se presentó una segunda migración desde méxico a europa, pero, en esta ocasión, incluyó al tipo de apareamiento a2; los linajes componentes de esta nueva migración se denominaron us7 y us-8, además de otros. estas nuevas poblaciones migrantes son más complejas (poseen mayor número de factores de virulencia específicos) que las poblaciones establecidas previamente y se caracterizan por ser más agresivas y resistentes al metalaxil. a partir de europa, estos nuevos linajes se han distribuido ampliamente en el mundo; en suramérica se han reportado en ecuador, bolivia y brasil (drenth ot al., 1993). donde quiera que estos linajes han aparecido, han desplazado a los linajes antiguos y los problemas de manejo de la enfermedad se han incrementado. hasta hace poco, se desconocía la composición de las poblaciones de p. infestans presentes en las distintas regiones productoras de papa en colombia. pero, teniendo en cuenta el historial de la distribución geográfica del patógeno en el mundo, era necesario saber si a colombia había arribado el tipo a2. por esto, los grupos de investigación en patología de papa de la universidad nacional de colombia de la sede medellín, liderados por la doctora sonia jaramillo, y la sede bogotá, bajo mi dirección, iniciamos el estudio de estas poblaciones. el grupo de medellín concentró su trabajo en la región de antioquia y nosotros en los departamentos de cundinamarca y boyacá. para establecer el tipo de apareamiento de un aislamiento, es imprescindible aparearlo con un aislamiento que tenga el tipo de apareamiento complementario. es decir, que el aislamiento debe aparearse con aislamientos de referencia a los cuales se les conozca su tipo de apareamiento. cuando cada aislamiento se aparea con él mismo y con u:1 aislamiento de referencia de tipo a2, pueden darse los siguientes resultados: si hay formación de oosporas cuando se aparea con el tipo a2 se establece que es el a1. si forma oosporas al aparearse con él mismo sabemos además, que es a1 autofértil. finalmente, si no forma oosporas con el tipo a2 establecemos que es a2. cuando no se hace el apareamiento con a2 y sólo se aparea con él mismo, los resultados no son concluyentes, porque, si no forma oosporas no se sabría a cual tipo pertenece, y si forma oosporas, tampoco se podría saber si es a1 o a2, porque existe la posibilidad de autofecundación (shaw, 1987). por otro lado, si no utilizamos el aislamiento de referencia a2, conducente a la formación de oosporas en presencia de un aislamiento presumiblemente a1, la ausencia de oosporas puede ser atribuible, también, a errores metodológicos. es decir, sí no se forman oosporas, puede ser que pertenezca al mismo tipo, presumiblemente a 1, o que las condiciones de apareamiento que se les proporcionó no fueron las apropiadas. en cambio, cuando se hace el apareamiento con a2 y se forman oosporas, se sabe con certeza que el aislamiento es a 1 y que la metodología es la apropiada. en nuestra experiencia, la formación de oosporas tardó entre dos y cuatro meses, mientras que en estudios realizados por otros autores, tardó entre una y dos semanas (miller et al., 1997; mosa et al., 1989). sabiendo la importancia que tiene el conocer la estructura genética de las poblaciones de p. infesfans en colombia, el proyecto se discutió con el grupo de investigación de papa y los fitopatólogos de la facultad de agronomía de la universidad nacional en bogotá y se decidió importar el aislamiento de referencia a2. para esto, se tramitó y se obtuvo el permiso cerrespondiente con la división de sanidad vegetal del instituto colombiano agropecuario. cuando se trabaja con aislamientos de patógenos de plantas que no están presentes en el país, éstos deben ser confinados aliabaratorio y su manipulación debe asegurar tal confinamiento de manera tal que no puedan infec155 tar un hospedero. en trabajos de investigación en patología de plantas a nivel internacional es frecuente el intercambio de aislamientos que permitan comparar resultados con los de otros investigadores; a medida que este intercambio se ha incrementado, se ha incrementado, también, la aparición de problemas fitosanitarios en regiones donde no existían, por lo cual las medidas de confinamiento deben ser estrictas. sin embargo, en el caso de p. infestans, ha sido posible detectar el origen de los nuevos inmigrantes en importaciones de tubérculos semilla (fry et al., 1993). por ejemplo, la aparición del tipo a2 en europa pudo imputarse a la importación de un cargamento de 25 toneladas de tubérculos desde méxico (fry et al., 1993). este seguimiento sólo es posible cuando se mantiene un programa de monitoreo continuo de las poblaciones de los patógenos. así, cuando se detecta un cambio, es posible saber qué sucedió y adoptar medidas para evitar su diseminación. desafortunadamente, en el caso de p. infestans, por ser un patógeno altamente prolífico y con una alta capacidad de diseminación autónoma en el campo, cuando se mantienen días lluviosos con alta humedad y temperaturas frías, ya través del intercambio comercial de papa, el tipo a2 pasó de europa al resto del mundo en tan sólo unos cuantos años, reemplazando al a1 que se había mantenido por más de 130 años. en nuestro caso, se hizo la importación formal de un aislamiento de p. infestans no presente en el país con fines de investigación. este aislamiento ha estado confinado al laboratorio de patología de papa de la universidad nacional de colombia en bogotá; el campus de esta universidad está localizado en el centro de la ciudad, jejos de los cultivos de papa. por otra parte, este aislamiento se ha manejado con precaución, en medios de cultivo cerrados de donde no es posible que el patógeno escape. todo material que contenga este aislamiento ha sido cuidadosamente esterilizado en autodave. colombia es un ímportante productor de papa y es autosuficiente en este renglón, pero con la apertura de los mercados, se ha incrementado la importación de tubérculos, tanto para consumo como para siembra. la reglamentación fitosanitaria que especifica los requisitos para la introducción de papa a colombia (manual dellca ddo-dsv-m-592) no contiene un ítem para p. infestans, por lo cual la importación de tubérculos que pudieran llevar aislamientos de p. infestans con el tipo de apareamiento a2 es irrestricta. los resultados de las investigaciones del grupo de medellín (mazo y patiño, 1995) y el nuestro (gonzález, 1997) indican que el tipo a2 no está presente en colombia o se encuentra tan localizado que no ha sido posible detectarlo. esta información sugiere que, al menos, deberían inspeccionarse las ímportaciones reportadas como semilla y, así, detectar oportunamente el arribo de nuevos linajes de p. infestans al país. bibllografia drenth, a., l.j. turkensteen y f. govers.1993. the occurrence ofthe a2 mating type of phytophthora infestans in the netherlands; significance and consequences. neth. j. pi. path. 99, supplement 3: 57-77. fry, w.e., s.b. goodwln, a. drenth, p.w. too ley, l.s. sujkowsky. y.j. koh, b.a. cohen, l.j. spielman, k.l. deal th, dainglls, y k.p. sandlan. 1993. historical and recent migrations of phytophthora infestans: chronology, pathways, and implications. plant disease 77: 653-661. gonzalez, c.g.p.1997. caracterización de las poblaciones de phytophthora infestans (mont) de bary en el altiplano cundiboyacense con base en el tipo de apareamiento y sensibilidad al fungicida metalaxyl. tesis de maestría, universidad nacional de colombia, sede bogotá. lujan, c.l. 1997. historia de la papa origen culturas andinas. esclarecimiento de tres hechos. papas colombianas con el mejor entorno ambiental. fedepapa. bogotá. mazo, j.j, y l.f. patiño.1995. determinación de razas fisiológicas y tipo de apareamiento en aislamientos de phytophthora infestans. tesis de ingeniero agronomo, universidad nacional de colombia sede medellín. miller, s.j., p.b. hamm, y d.a. johnson. 1997. characterization of the phytophthora infestans population in the 156 columbian basin of oregon and washington from 1992 to 1995. phytopathology 87: 656-660. mosa, a.a, m. kato, n. sato, k. kobayashi, y a. ogoshi. 1989. occurrence of the a2 mating type of phytophthora infestans on potato in japan. ann. phytopath. socojapan 55: 615-620. rivera, a. 1995. racial composition of a population of phytophthora infestans (mont) de bary in the toluca valley and slopes of the volcano nevado de toluca during the period 1989-1994, p. 116-121. en: phytophthora infestans 150. dowley, l.j., bannon,e.,cooke,l.r.,keane,t., y osulivan, e., eds. boole press ud, ireland. shaw, 0.s.1987. the breedingsystem of phytophthora infestans: the role of the a2 mating type, p. 161-174. en: genetics and plant pathogenesis, day, p.r. y jellis, g.j., eds. blackwell scientific publications, oxford. 157 agronomía 24-2i.indd resumen: el fríjol común (phaseolus vulgaris l.) es un alimento básico en la región andina por ser una fuente rica en proteína y de bajo costo. la investigación para incrementar rendimientos en esta leguminosa es una opción para mejorar la competitividad en el mercado mundial. el objetivo principal de este trabajo fue evaluar por rendimiento los genotipos promisorios de fríjol voluble, tipos bola roja y reventón, para las zonas frías de colombia mediante el análisis de sendero. se realizó un diseño de bloques completos al azar con tres réplicas para evaluar 10 genotipos promisorios de fríjol voluble. el análisis de sendero para el rendimiento por planta y las correlaciones entre el rendimiento y sus componentes mostraron que el carácter número de vainas por planta es el de mayor importancia sobre la determinación del rendimiento, en comparación con los caracteres peso de 100 semillas y número de semillas por vaina, tanto en los genotipos de fríjol voluble tipo bola roja como tipo reventón. palabras claves adicionales: análisis de sendero, componentes del rendimiento, leguminosa, fríjol voluble abstract: the common bean (phaseolus vulgaris l.) is a basic food of the andean region and is a rich source of low-cost protein. improvement of yield of this legume would enhance its competitiveness on the international market. the principal objective of this work was to evaluate promising genotypes of climbing bean with red seeded or popping grain types for cool high altitude zones of colombia using path analysis. a completely randomized block design with three replicates was used to evaluate 10 genotypes of climbing bean. path analysis for yield per plant and correlations among yield and its components showed that number of pods per plant was the most important characteristic in the determination of yield, compared with weight of 100 grains or number of grains per pod, both for red seeded or popping grain types. additional key words: path analysis, yield components, legumes, climbing bean evaluación por rendimiento de 12 genotipos promisorios de fríjol voluble (phaseolus vulgaris l.) tipo bola roja y reventón para las zonas frías de colombia yield evaluation in 12 promissory genotypes of climbing bean (phaseolus vulgaris l.) red ball and popping types for cold zones of colombia jesús edgardo lópez1 y gustavo adolfo ligarreto2 agronomía colombiana 24(2): 238-246, 2006 introducción el fríjol, especie de origen americano, es la leguminosa alimenticia más importante del mundo y uno de los alimentos básicos en la región andina (ramos, 1981; lópez, 2005). la mayor parte de su producción y consumo se centra en países en desarrollo. en 1998, colombia participó con 0,7% de la producción mundial de fríjol seco, con una cuota de 121.118 t. en este mismo año, el rendimiento nacional se ubicó en 945 kg· ha-1 y en 2000 aumentó hasta 1.076 kg· ha-1 (cci, 2001; fao, 2004). las importaciones de fríjol seco son consecuencia del déficit en la producción nacional de fríjol, por lo que los incrementos del rendimiento permitirán disminuir las importaciones de esta leguminosa. el desarrollo de variedades de fríjol con incrementos del rendimiento es fundamental para mejorar la competitividad del grano y son un factor que podría mitigar el déficit nacional para suplir las necesidades alimenticias de la población con una fuente de bajo costo, rica en aminoácidos y carbohidratos. fecha de recepción: 13 de julio de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jelopezm@unal.edu.co 2 profesor asociado, facultad agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: galigarretom@unal.edu.co lópez y ligarreto: evaluación por rendimiento... 2392006 en los últimos años la investigación en fríjol en el país ha sido continua e importante. muestra de ello son los trabajos realizados por vargas (1993), rojas (1995), cerón (1996), valderrama (1997), aceros y pineda (1997), quevedo (1998), ligarreto (2001), lópez (2005), gallego (2005) y melo (2005), que han desarrollado diferentes temas de investigación relacionados con enfermedades, fisiología, densidades, sequía, calidad nutricional del grano y características bioquímicas, moleculares y morfoagronómicas; dentro de estas últimas se encuentran el rendimiento y sus componentes. el rendimiento está relacionado con el producto de la interacción entre el genotipo y el ambiente, que se manifiesta a través de procesos fisiológicos (vargas, 1993). precisamente quevedo (1998), en la evaluación fisiológica y de la producción de fríjol arbustivo en condiciones de la sabana de bogotá, encontró que el área foliar especifica (afe), la duración del área foliar (daf) y la razón de peso foliar (rpf) son los índices morfológicos de crecimiento que mejor expresaron los cambios en el rendimiento agronómico del fríjol. la selección en fríjol por incremento de rendimiento agronómico y sus componentes es difícil por la baja heredabilidad y los efectos ambientales sobre su expresión (quevedo, 1998). el rendimiento en fríjol es una variable compleja que depende de factores directos e indirectos. entre los factores directos los de mayor peso son el número de vainas por planta, el número de semillas por vaina y el peso del grano. se pueden usar las correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales para evaluar la asociación entre los caracteres de interés en el mejoramiento genético de plantas. la correlación fenotípica se estima directamente de los valores medios fenotípicos de campo, es decir, de causas genéticas y ambientales. la correlación genotípica, en cambio, corresponde a la porción genética de la correlación fenotípica y es empleada para orientar programas de mejoramiento (ceballos, 2003; cruz y regazzi, 1997; falconer y makay, 1996; vencovsky y barriga, 1992 y hallauer y miranda, 1981). a través del tiempo, las correlaciones se han utilizado en el campo del fitomejoramiento para varios objetivos, entre los que se destaca la obtención de información básica para realizar el análisis de sendero o ruta (path analysis, en inglés). para la determinación de relaciones en variables complejas como el rendimiento se puede emplear parámetros como el coeficiente de correlación. sin embargo, singh y chaudhary (1977), cruz y regazzi (1997) y vencovsky y barriga (1992, citado por espitia, 2005), señalan que los coeficientes de correlación, a pesar de ser de gran utilidad en la cuantificación de la magnitud y dirección de las influencias de factores en la determinación de caracteres complejos, no le dan una importancia exacta a los efectos directos e indirectos de esos factores. para solucionar ese problema se desarrolló el análisis de sendero. el análisis de sendero consiste en desdoblar el coeficiente de correlación –fenotípico, genético y ambiental– en los efectos directos e indirectos de varios caracteres –causas– sobre una variable básica compleja –efecto–. a pesar de que una correlación es una característica intrínseca a dos caracteres en una condición experimental dada, su descomposición es dependiente del conjunto de caracteres estudiados, que normalmente es evaluado por el conocimiento previo del investigador basado en su importancia y las posibles interrelaciones (cruz y regazzi, 1997; singh y chaudhary, 1977 y vencovsky y barriga, 1992, citado por espitia, 2005). el estimador dentro del análisis de sendero que mide las relaciones causa-efecto entre caracteres es llamado coeficiente de sendero (path coefficient, en inglés), que mide la influencia directa de una variable sobre otra, independientemente de las demás. es este estadístico el que permite desagregar los coeficientes de correlación simples en sus efectos directos e indirectos. según cruz y regazzi (1997) y vencovsky y barriga (1992), un análisis de sendero es en esencia un estudio que permite evaluar si una relación entre dos variables es de causa-efecto o es determinada por la influencia de otras variables. un análisis de sendero puede realizarse a partir de correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales. la literatura reportada para p. vulgaris es escasa en este tema. por ello, la descomposición de las correlaciones en efectos directos e indirectos entre los caracteres agronómicos del rendimiento es fundamental en programas de mejoramiento genético de esta especie, que en el entorno nacional se siembra tradicionalmente en promedio en una área de 150.000 ha, de las cuales cerca a 70% corresponden a fríjoles volubles, con predominio de los tipos bola roja para mercado como grano fresco o seco, mientras que el fríjol tipo reventón aún es desconocido por los productores y consumidores, pero es una alternativa promisoria para nuevos mercados en la modalidad de pasabocas. 240 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana el objetivo principal de este trabajo fue evaluar por rendimiento a genotipos promisorios de fríjol voluble tipos bola roja y reventón para las zonas frías de colombia, mediante el análisis de sendero para el rendimiento por planta, en función del número de vainas por planta, número de semillas por vaina y peso de 100 semillas, utilizando las correlaciones genotípicas y fenotípicas entre estos caracteres. materiales y métodos se hizo una evaluación de 12 genotipos promisorios de fríjol voluble tipos bola roja y reventón sobre el rendimiento y sus componentes primarios: número de vainas por planta, número de semillas por vaina, peso de 100 semillas. el estudio se realizó en invernaderos de la universidad nacional de colombia, en bogotá, durante 2005. el área está localizada a 2.556 msnm y tiene humedad relativa de 80% y brillo solar de 4,5 h· d-1 (vargas, 2001). en la tabla 1 aparecen las accesiones en estudio: ocho son frijoles tipo bola roja, para los que se utilizó la variedad bola rojo de cabrera como testigo, y cuatro fueron tipo reventón, con fríjol ‘pava’ como testigo. los genotipos bola roja son accesiones del banco de germoplasma de corpoica (corporación colombiana de investigación agropecuaria) en mosquera, cundinamarca. los genotipos reventones son accesiones del banco de germoplasma del ciat (centro internacional de agricultura tropical) en palmira y originarios de perú y bolivia. así, el experimento tuvo en total 12 tratamientos, repetidos cada uno tres veces, en los que la unidad experimental estuvo conformada por una parcela de 20 plantas, con un arreglo de bloques completos al azar. cada parcela o unidad experimental comprendió una longitud de 2,0 m, en la que se sembraron semillas de fríjol a 0,1 m, para un total de 20 semillas por unidad experimental; la distancia entre surcos fue 1,2 m. los genotipos se evaluaron tomando como referencia las variables: número de vainas por planta, número de semillas por vaina, peso de 100 semillas y rendimiento por parcela. el rendimiento por planta se obtuvo del rendimiento por parcela dividido por el número de plantas cosechadas en la parcela. para determinar el número de vainas por planta se cosechó toda la parcela y se calculó la relación entre el número de vainas total y el número de plantas total en la unidad experimental. en la variable número de semillas por vaina se colectaron de cada parcela al azar 10 vainas formadas y se contó su número de semillas para calcular un promedio. la variable peso de 100 semillas se determinó mediante el peso de 100 semillas, tomadas al azar de cada parcela, con 14% de humedad y el hábito de crecimiento, de acuerdo con los descriptores del ciat (1987). resultados y discusión correlaciones fenotípicas, genéticas y ambientales rendimiento por planta y vainas por planta para los dos tipos de fríjol evaluados se presentó una correlación fenotípica, genotípica y ambiental positiva entre el número de vainas por planta (vpp) y el rendimiento por planta (rpp), siendo estos efectos significativos para los genotipos de fríjol tipo bola roja. sin embargo, cabe resaltar que, en cualquiera de los tres tipos de asociación –fenotípica, genotípica y ambiental– entre el rpp y vpp para los genotipos reventones, los coeficientes de correlación fueron todos superiores a 0,70. estos resultados son similares a los encontrados por valderrama (1997), quien determinó el coeficiente de correlación de spearman entre las variables vpp y rpp, hallando una correlación fenotípica positiva y significativa (0,43) para 26 líneas de fríjol caraota (p. vulgaris). de acuerdo a lo anterior, el número de vainas por planta sería el principal componente de rendimiento entre los evaluados. tabla 1. accesiones evaluadas de fríjol voluble (p. vulgaris). número de orden accesión tipo de fríjol 1 100303158 bola rojo 2 100303160 bola rojo 3 100303161 bola rojo 4 100303164 bola rojo 5 100303165 bola rojo 6 100303166 bola rojo 7 100303198 bola rojo 8 cabrera (testigo) bola rojo 9 g 12575 reventón 10 g 12589 reventón 11 g 23715 reventón 12 g 23729 pava (testigo) reventón lópez y ligarreto: evaluación por rendimiento... 2412006 rendimiento por planta y semillas por vaina para las accesiones de fríjol bola roja, la asociación entre el rpp y semillas por vaina (spv) (tabla 2) mostró una correlación positiva en los coeficientes fenotípico y genotípico y una correlación negativa para el coeficiente ambiental, pero por los valores tan bajos ninguna de las tres relaciones fue significativa; esto indica que el rpp en fríjol voluble tipo bola roja depende sólo en una magnitud pequeña del carácter spv. contrarias. así, el rpp en fríjol reventón está asociado negativamente con el carácter spv y se expresa mejor en la correlación genotípica que en la correlación fenotípica, debido a que en la correlación genotípica se eliminan los efectos ambientales y genéticos noaditivos (espitia et al., 2005). el coeficiente de correlación ambiental positivo entre el rpp y el spv para el fríjol tipo reventón sugiere que los dos caracteres son beneficiados o perjudicados por las mismas variaciones ambientales (falconer, 1972). en general, las correlaciones genéticas y ambientales deberían presentar el mismo signo, mientras que los casos en que esto no ocurre indicarían que las causas de variación genética y ambiental influencian los caracteres por medio de diferentes mecanismos fisiológicos (espitia, 2005), lo que evidencia que tales mecanismos fisiológicos se presentaron entre las variables rpp y spv para las accesiones de fríjol tipo reventón. rendimiento por planta y peso de 100 semillas en la tabla 2 se observa que el rpp en fríjol tipo bola roja presentó una correlación positiva para los coeficientes fenotípico y genotípico con relación al peso de 100 semillas (pcs), no obstante que las correlaciones no fueron significativas por su valor. pero a pesar de esto, se nota que la correlación genotípica entre rpp y pcs en fríjol bola roja se expresa mejor por las causas arriba mencionadas. el coeficiente de correlación ambiental negativo entre rpp y pcs se explica por el efecto inverso del ambiente sobre los dos caracteres (espitia, 2005). las accesiones de fríjol tipo reventón contrastan con los genotipos tipo bola roja en la comparación de las correlaciones entre las variables rpp y pcs. por ello, los coeficientes de correlación entre el rpp y pcs en los fríjoles reventones fueron negativos aunque no significativos, pero tales coeficientes fenotípico y genotípico sí sugieren que la tendencia que se presenta es un aumento del rendimiento ligado a una ligera disminución en el carácter pcs. valderrama (1997), en la zona de vega del río arauca, encontró en la evaluación del rendimiento y de algunos parámetros fisiológicos en 26 líneas de fríjol caraota la misma tendencia hallada en el fríjol reventón al correlacionar las variables rpp vs pcs, determinando un coeficiente de asociación de spearman de -0,14 a partir de datos fenotípicos de campo. tabla 2. correlaciones fenotípicas (r f ), genéticas (r g ) y ambientales (r a ) para componentes primarios del rendimiento en fríjol bola roja (diagonal hacia arriba) y reventón (diagonal hacia abajo). variables r rpp vpp spv pcs rpp r f 1 0,88 ** 0,096 ns 0,48 ns r g 0,80 * 0,17 ns 0,68 ns r a 0,98 ** -0,16 ns -0,040 ns vpp r f 0,70 ns 1 -0,31 ns 0,19 ns r g 0,71 ns -0,38 ns 0,28 ns r a 0,81 ns -0,18 ns -0,14 ns spv r f -0,50 ns -0,97 * 1 0,21 ns r g -0,52 ns -0,97 * 0,24 ns r a 0,49 ns 0,16 ns -0,43 ns pcs r f -0,23 ns -0,85 ns 0,96 * 1r g -0,22 ns -0,85 ns 0,96 * r a -0,52 ns -0,64 ns 0,023 ns **altamente significativa (α = 0,01). *significativa (α = 0,05). ns: no significativa. rpp, rendimiento por planta; vpp, número de vainas por planta; spv, número de semillas por vaina; pcs, peso de 100 semillas. cabe mencionar que el valor negativo del coeficiente de correlación ambiental entre las variables rpp y spv se presenta sólo cuando el ambiente favorece un carácter en detrimento del otro (espitia, 2005), es decir, que el ambiente bien pudo afectar positivamente al rpp disminuyendo el carácter spv o que el ambiente afectó positivamente a los spv y negativamente al carácter rpp. en las entradas evaluadas de fríjol reventón, la relación entre el rpp y spv fue negativa para las correlaciones fenotípica y genotípica y positiva en la correlación ambiental; sin embargo, en ninguno de los tres coeficientes la asociación fue significativa (tabla 2). las correlaciones entre el rpp y el spv en los genotipos de fríjol reventón, en contraste con las accesiones de fríjol tipo bola roja, fueron totalmente 242 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana vainas por planta y semillas por vaina de la tabla 2 se puede inferir que para los genotipos de fríjol bola roja la correlación entre el carácter vpp y el spv fue negativa pero no significativa, en los tres tipos de correlación, a pesar de presentarse un valor mayor para la correlación genotípica, que maximiza los verdaderos efectos de las dos variables asociadas. pero los coeficientes de correlación fenotípica y genotípica son de interés para explicar que, en las accesiones de fríjol voluble tipo bola roja, un aumento en la variable vpp puede traer como respuesta una leve disminución en el carácter spv. para los genotipos de fríjol tipo reventón, las correlaciones fenotípica y genotípica entre las variables vpp vs spv fue negativa y significativa, lo que permite deducir que en estas accesiones de fríjol se presenta una disminución en el carácter spv a medida que aumenta el carácter vpp. vainas por planta y peso de 100 semillas en los genotipos de fríjol tipo bola roja, las correlaciones fenotípica y genotípica entre las variables vpp y pcs fueron positivas, más no significativas. ello significa que la correlación lineal entre vpp y pcs en fríjoles bola roja es muy baja, pero que, a pesar de esto, la correlación es superior al analizar sólo los efectos genéticos entre los dos caracteres. para las accesiones de fríjol reventón, se observa en la tabla 2 que las correlaciones de interés –fenotípica y genotípica– entre las variables vpp y pcs fueron negativas, pero no significativas. sin embargo, esta asociación inversa sugiere que genotipos reventones, en los que se quiera mejorar el rendimiento por medio de un aumento en el carácter vpp, serían accesiones que presentarían bajo valor para el carácter pcs. semillas por vaina y el peso de 100 semillas en genotipos de fríjol bola roja no se presentó una correlación fenotípica y genotípica significativa entre spv y pcs. no obstante, es de anotar que tanto las correlaciones fenotípica como genotípica fueron positivas, entre las variables spv y pcs. una correlación fenotípica inferior que la genotípica implica una correlación ambiental con efecto negativo (espitia, 2005); por consiguiente, el efecto de los factores ambientales en los genotipos bola roja para las variables spv y pcs fueron detrimentales y se expresaron por medio de la correlación fenotípica entre los mismos caracteres spv vs. pcs. en las accesiones de fríjol reventón evaluadas, las correlaciones fenotípica y genotípica fueron positivas y significativas, indicando que en estos tipos de fríjol voluble se presenta un mayor peso del grano para las accesiones que tienen el mayor número de semillas por vaina. esto se puede observar en la accesión de fríjol reventón conocido como pava, que posee el mayor número de semillas por vaina y además reportó el mejor peso de grano con respecto al resto de genotipos reventones. análisis de sendero para el rendimiento por planta fríjol voluble tipo bola roja en la tabla 3 se muestran los resultados de dos análisis de sendero –fenotípico y genotípico–, con los que se desdoblaron las correlaciones fenotípicas y genotípicas para el rpp en sus efectos directos (diagonal en negrillas) e indirectos (filas) para ocho genotipos de fríjol voluble tipo bola roja. tabla 3. análisis de sendero para el rendimiento por planta (rpp) en fríjol voluble bola roja, en función del número de vainas por planta (vpp), número de semillas por vaina (spv) y peso de 100 semillas (pcs). variables correlaciones fenotípicas correlaciones genéticas vpp spv pcs rpp vpp spv pcs rpp vpp 0,940 -0,102 0,045 0,883 0,866 -0,159 0,093 0,800 spv -0,286 0,333 0,049 0,096 -0,328 0,420 0,079 0,171 pcs 0,176 0,069 0,239 0,484 0,240 0,100 0,335 0,675 r 2 = 0,97 h = 0,150 r 2 = 0,99 h = 0,097 r2, coeficiente de determinación; h, efecto residual. el modelo tiene un ajuste excelente, tanto en las descomposición de las correlaciones fenotípicas (r2 = 0,97) como en las genotípicas (r2 = 0,99) para el rpp (variable efecto), en fríjol voluble tipo bola roja en función de vpp, spv y pcs (variables causa). tanto los coeficientes de determinación (r2) como los efectos residuales (h) para cada modelo –fenotípico y genotípico– (tabla 3) permitieron concluir que las variables evaluadas sí explican el rpp en fríjol voluble tipo bola roja. este modelo, a su vez, indica la importancia de los componentes primarios del rendimiento en la explilópez y ligarreto: evaluación por rendimiento... 2432006 cación del rendimiento mismo por planta en fríjol voluble bola roja. se observa precisión mayor en la explicación del modelo cuando se usan las correlaciones genotípicas a cambio de las fenotípicas. esta situación posiblemente se explique porque en las correlaciones fenotípicas existen efectos de los factores ambientales y los factores genéticos no aditivos, mientras que en las correlaciones genotípicas estos efectos de factores ambientales y genéticos no aditivos no se consideran, maximizándose la relación entre las variables causa (vpp, spv, pcs) y la variable efecto o compleja (rpp) del modelo planteado (espitia et al., 2005). los resultados obtenidos en ambos modelos –fenotípico y genotípico– para los genotipos de fríjol voluble tipo bola roja son similares al analizar la relación existente entre los efectos directos sobre los indirectos en valor absoluto. todos los efectos directos determinados en los dos análisis de sendero fueron positivos y son los que explican primordialmente el grado de asociación entre los tres caracteres vpp, spv y pcs con el rpp del fríjol voluble tipo bola roja. los efectos indirectos para los dos modelos fueron todos inferiores, con respecto a los efectos directos; además, los mismos efectos indirectos fueron negativos en los análisis de sendero fenotípico y genotípico para el carácter spv, cuando se analizó el efecto directo de la variable vpp, y para el carácter vpp, cuando se analizó el efecto directo del parámetro spv, confirmando así la asociación inversa entre vpp y spv (tabla 2). la relación o cociente entre los efectos directos sobre los efectos indirectos encontrados para los genotipos de fríjol voluble bola roja en el análisis de sendero fenotípico fue, en valor absoluto, 16,5 para vpp, 1,41 para spv y 0,98 para pcs; para el análisis de sendero genotípico los valores fueron 13,1 para vpp, 1,69 para spv y 0,98 para pcs. esto significa que ambos análisis de sendero fueron similares en sus resultados y que la variable vpp, en comparación a las variables spv y pcs, fue la que mejor explica el rpp para los genotipos de fríjol voluble bola roja. en contraste, la variable pcs, con respecto a vpp y spv, fue el carácter que tuvo el efecto directo menor sobre el rpp para los dos análisis de sendero. los efectos directos de la variable vpp sobre el rpp en los genotipos de fríjol voluble bola roja evaluados fueron 6,3 y 8,9 veces el efecto residual para las correlaciones fenotípica y genotípica, respectivamente, en tanto que los efectos directos de la variable spv sobre el rpp fueron 2,2 veces el efecto residual para la correlación fenotípica y 4,3 veces el efecto residual para la genotípica. en cuanto a la tercera variable causa evaluada en el modelo (pcs), sus efectos directos sobre el rpp fueron 1,6 veces el efecto residual para la correlación fenotípica y 3,4 veces el efecto residual para la genotípica. con lo anterior se confirma nuevamente que el orden de importancia para las variables causa es vpp, spv y pcs sobre la variable efecto rpp del fríjol voluble bola roja; estos mismos resultados permiten inferir que con el análisis de sendero genotípico se mejora la precisión del modelo en la explicación de los efectos directos con relación a los efectos residuales para los caracteres vpp, spv y pcs sobre el rpp, en comparación con el análisis de sendero fenotípico, por la influencia menor de los factores ambientales sobre la estimación de los efectos directos. en las correlaciones genéticas estos factores ambientales no se incluyen, maximizándose la determinación de los efectos directos reales de las variables explicativas sobre la variable compleja (espitia et al., 2005). fríjol tipo reventón en la tabla 4 se muestran los resultados de los análisis de sendero fenotípico y genotípico con que se fraccionaron las correlaciones fenotípicas y genotípicas para el rpp en sus efectos directos (diagonal en negrillas) e indirectos (filas) para cuatro genotipos de fríjol voluble tipo reventón. al igual que para fríjol voluble tipo bola roja, el modelo tiene un excelente ajuste, tanto en las descomposición de las correlaciones fenotípicas (r2 = 0,99) como en las genotípicas (r2 = 0,99) para el rpp (variable compleja) en función de las variables causa vpp, spv y pcs. se puetabla 4. análisis de sendero para el rendimiento por planta (rpp) en fríjol reventón, en función del número de vainas por planta (vpp), número de semillas por vaina (spv) y peso de 100 semillas (pcs). variables correlaciones fenotípicas correlaciones genéticas vpp spv pcs rpp vpp spv pcs rpp vpp 0,548 2,241 -2,085 0,704 2,369 -0,872 -0,791 0,706 spv -0,529 -2,319 2,345 -0,503 -2,307 0,895 0,893 -0,519 pcs -0,465 -2,215 2,455 -0,225 -2,014 0,859 0,931 -0,224 r 2 = 0,99 h = 0,019 r 2 = 0,99 h = 0,027 r2, coeficiente de determinación; h, efecto residual. 244 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana de observar en la tabla 4 que, tanto los coeficientes de determinación (r2) como los efectos residuales (h) para cada uno de los dos modelos –fenotípico y genotípico– permitieron concluir que las variables causa evaluadas efectivamente sí explican el rpp en fríjol voluble tipo reventón. los dos análisis de sendero indican la importancia de los componentes elementales del rendimiento en la explicación del rendimiento mismo por planta en fríjol voluble reventón. los resultados obtenidos en ambos modelos –fenotípico y genotípico– para las accesiones de fríjol voluble tipo reventón son similares al analizarse la relación existente entre los efectos directos y los indirectos en valor absoluto para la variable vpp, y diferentes para las variables spv y pcs. con excepción de la variable spv en el análisis de sendero fenotípico, todos los demás efectos directos determinados en los dos análisis de sendero anteriores fueron positivos y son los que primordialmente explican el grado de asociación entre los tres caracteres vpp, spv y pcs con el rpp del fríjol voluble tipo reventón. los efectos indirectos fueron negativos en los análisis de sendero fenotípico y genotípico para la variable pcs, cuando se analizó el efecto directo de vpp, y para la variable vpp, cuando se analizó el efecto directo de pcs, confirmando así la asociación inversa entre vpp y pcs. también los efectos indirectos fueron negativos en el análisis de sendero genotípico para la variable vpp, cuando se analizó el efecto directo de spv. los mismos resultados se encuentran al observar el efecto indirecto negativo en el análisis de sendero genotípico para la variable spv, cuando se analizó el efecto directo de la variable vpp; así se ratifica una relación inversa entre vpp y spv, asociación que puede ser observada en la tabla 2. la relación o cociente entre los efectos directos sobre los efectos indirectos encontrados en valor absoluto en el análisis de sendero fenotípico para los genotipos de fríjol voluble reventón fueron 3,51 para vpp, 1,28 para spv y 0,92 para pcs. para el análisis de sendero genotípico estos valores fueron 1,42 para vpp, 0,63 para spv y 0,81 para pcs. esta información indica que en los dos análisis de sendero hay diferencia para las variables spv y pcs. la variable vpp en ambos modelos presentó resultados similares, en comparación con las variables spv y pcs. en el caso del análisis de sendero fenotípico, las variables en orden de importancia descendente en la explicación del rpp fueron, en segundo y tercer lugar respectivamente, spv y pcs, mientras que en el análisis de sendero genotípico fueron pcs y spv. esto representa efectos positivos de factores ambientales para la variable spv, lo que sustenta la explicación del rpp en el análisis de sendero fenotípico. sin embargo, es de resaltar que las relaciones de interés para el fitomejorador son las de tipo genético (espitia, 2005), por tabla 5. principales caracteres evaluados en accesiones de fríjol voluble bola roja. accesión hab rpp (g) vpp (#) spv (#) pcs (g) 100303158 iva 77,8 19,1 5,9 70,9 100303160 iva 78,2 17,1 6,0 82,8 100303161 ivb 66,4 16,1 5,8 80,1 100303164 ivb 86,0 22,0 5,1 83,7 100303165 iva 55,9 12,1 5,9 81,7 100303166 iva 70,1 16,2 5,9 80,7 100303198 iva 82,3 19,3 5,5 79,0 cabrera testigo iva 103,7 20,9 6,3 90,9 promedio --77,6 17,8 5,8 81,2 significancia entre accesiones --ns ns ** ** cabrera vs resto --ns ns ** * cv (%) --21,49 20,21 2,76 2,21 r 2 --0,56 0,59 0,90 0,94 ns: no significativo. *significativo (α = 0,05). **altamente significativo (α = 0,01). cv, coeficiente de variación; r2, coeficiente de determinación; hab, hábito de crecimiento; rpp, rendimiento por planta; vpp, número de vainas por planta; spv, número de semillas por vaina; pcs, peso de 100 semillas. tabla 6. principales caracteres evaluados en accesiones de fríjol voluble reventón. accesión hab prv (%) rpp (g) vpp (#) spv (#) pcs (g) g12575 iva 73,3 77,2 41,4 4,7 41,5 g12589 iva 93,3 75,7 32,3 5,0 48,1 g23715 iva 100,0 103,2 65,3 4,1 35,4 g23729 ‘pava testigo’ iva 91,7 88,9 26,4 5,5 65,3 promedio --89,6 86,3 41,4 4,8 47,6 significancia entre accesiones --** ** ** ** ** pava vs. resto --ns ns ** ** ** cv (%) --6,77 4,32 5,54 1,72 2,16 r 2 --0,84 0,95 0,99 0,98 0,99 ns: no significativo. *significativo (α = 0,05). **altamente significativo (α = 0,01). cv, coeficiente de variación; r2, coeficiente de determinación; hab, hábito de crecimiento; rpp, rendimiento por planta; vpp, número de vainas por planta; spv, número de semillas por vaina; pcs, peso de 100 semillas. lópez y ligarreto: evaluación por rendimiento... 2452006 lo que el orden de importancia para la explicación del rpp en fríjol voluble tipo reventón se fundamenta, en proporción decreciente, en las variables vpp, pcs y spv. los efectos directos de la variable vpp sobre el rpp en los genotipos de fríjol voluble reventón evaluados fueron 28,8 y 87,7 veces el efecto residual para las correlaciones fenotípica y genotípica, respectivamente, en tanto que los efectos directos de la variable spv sobre el rpp fueron 122,1 veces el efecto residual para la correlación fenotípica y 33,2 veces el efecto residual para la genotípica. para la variable causa pcs, sus efectos directos sobre el rpp fueron 129,2 veces el efecto residual para las correlación fenotípica y 34,5 veces el efecto residual para la genotípica. en consecuencia, y teniendo en cuenta el análisis de sendero genotípico, que excluye los efectos ambientales y genéticos no aditivos, se confirma que el orden de importancia descendente para las variables causa es vpp, pcs y spv, sobre la variable efecto rpp del fríjol voluble reventón. información similar se encontró en la determinación de la relación entre efectos directos e indirectos para el modelo de rpp planteado en las mismas accesiones para el análisis de sendero genotípico. así, se puede inferir que con el análisis de sendero genotípico se mejora la precisión del modelo en la explicación de los efectos directos con relación a los efectos residuales para el carácter vpp sobre el rpp, en comparación al análisis de sendero fenotípico, por la influencia menor de los factores ambientales sobre la estimación de los efectos directos en las correlaciones genéticas (espitia et al., 2005). al analizar la variable vpp en los dos modelos, se observa que los factores ambientales tuvieron un efecto negativo en la correlación fenotípica, lo que enmascaró el verdadero efecto directo de esta variable sobre la determinación del rpp. pero la correlación genotípica corrigió tal error y mostró la significancia real del carácter vpp sobre el rpp en fríjol voluble tipo reventón, mejorando así la determinación de los efectos directos reales de las variables explicativas sobre la variable compleja. conclusiones el carácter vainas por planta tiene un valor alto en el desarrollo de nuevas variedades de fríjol para el país y, por lo tanto, debe primar sobre el mejoramiento del número de semillas por vaina. también es de resaltar el uso de las correlaciones genotípicas sobre las fenotípicas para el análisis de sendero, ya que en el análisis de sendero genotípico en ambos grupos de fríjol evaluados se expresó la influencia de los componentes del rendimiento sobre la producción por planta. la asociación entre el rendimiento y sus componentes se expresó mejor en el análisis de correlación genotípica, por eliminar los efectos de factores ambientales y genéticos no aditivos, maximizando la asociación real entre las variables evaluadas e indicando la importancia del empleo de las correlaciones genotípicas sobre las fenotípicas. agradecimientos los autores agradecen al instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y tecnología ‘francisco josé de caldas’ (colciencias) por la financiación en la realización de este trabajo. literatura citada aceros, o.p. y a.e. pineda. 1997. efecto de extractos vegetales sobre el crecimiento in vitro de colletotrichum lindemuthianum y sobre la severidad de la antracnosis y los componentes de rendimiento de fríjol (phaseolus vulgaris l.) en dos regiones del departamento de santander. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 62 p. ceballos, h. 2003. genética cuantitativa y fitomejoramiento. documento escrito. universidad nacional de colombia, palmira. 524 p. cerón, m. 1996. caracterización morfoagronómica de 22 colectas de fríjol arbustivo (phaseolus vulgaris l.) para clima frío. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 147 p. centro internacional de agricultura tropical [ciat]. 1987. sistema estándar para la evaluación de germoplasma de fríjol. van shoonhoven, a. y m.a. pastor (comps.). cali, colombia. 56 p. corporación colombia internacional (cci). 2001. perfil del productor: fríjol. en: www.cci.org.co/publicaciones; consulta: septiembre 2005. cruz, c.d. y a.j. regazzi. 1997. modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. segunda edición. editora ufv, brasil. 390 p. espitia, m., a. vallejo y d. baena. 2005. análisis de sendero para el rendimiento por planta en zapallo (cucurbita moschata duch. ex poir). universidad nacional de colombia, palmira. 18 p. (en proceso de publicación). espitia, m. 2005. correlaciones fenotípicas, genéticas, ambientales y análisis de sendero. capítulo 8: trabajo parcial de tesis de doctorado. departamento de agronomía y desarrollo rural, universidad de córdoba, montería. 27 p. (en proceso de publicación). falconer, d.s. y t. mackay. 1996. introduction to quantitative genetics. 4th edition. prentice hall. 464 p. falconer, d.s. 1972. introducción a la genética cuantitativa. traducción: fidel márquez sánchez. tercera impresión. oliver and boyd ltd., edinburgh and london. 430 p. 246 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana fao. 2004. faostat agricultural data. agricultural production. en: www.fao.org; consulta: agosto 2005. gallego, c. 2005. avance en un ciclo de selección de poblaciones de fríjol volubles (phaseolus vulgaris l.) variedad bola roja por su reacción a la enfermedad antracnosis (colletotrichum lindemuthianum). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 37 p. hallauer, a.r. y j.b. miranda. 1981. quantitative genetics in maize breeding. lowa state university press, ames. 468 p. ligarreto, g.a. 2001. variabilidad genética en germoplasma de fríjol común (phaseolus vulgaris l.) determinada por características morfológicas, fisiológicas, bioquímicas y moleculares. tesis de doctorado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. lópez, l. 2005. evaluación de la tolerancia a sequía en genotipos de fríjol (phaseolus vulgaris l.) bajo condiciones de invernadero. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. melo, i. 2005. evaluación de características agronómicas y químicas de 20 accesiones de fríjol común (phaseolus vulgaris l.) tipo reventón. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 32 p. quevedo, e. 1998. evaluación fisiológica y de la producción en tres genotipos de fríjol arbustivo indeterminado en la sabana de bogotá. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 153 p. ramos, f. 1981. herencia de tres diferentes tipos de reacción a roya (uromyces phaseoli) en fríjol común (phaseolus vulgaris l.). tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 54 p. rojas, c. 1995. efecto de la sequía en tres etapas de desarrollo sobre las características morfofisiológicas y componentes del rendimiento en dos genotipos de fríjol (phaseolus vulgaris l.) arbustivo tipo i y ii. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 212 p. singh, r.k. y b.d. chaudhary. 1977. biometrical methods in quantitative genetic analysis. kaliani publishers, new delhi. 304 p. valderrama, s.y. 1997. evaluación de rendimiento y algunos parámetros fisiológicos en 26 líneas de fríjol caraota (phaseolus vulgaris l.) en la zona de vega del río arauca. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 54 p. vargas, c. 2001. estudio de las necesidades de riego del cultivo de cebollín (alliumschoenoprasum) bajo invernadero en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. vargas, g. 1993. efecto de la densidad de la población en la plasticidad fenotípica de fríjol arbustivo determinado (phaseolus vulgaris l.). tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 130 p. vencovsky, r. y p. barriga. 1992. genética biométrica no fitomelhoramento. sociedad brasileira de genética. 496 p. received for publication: 5 may, 2011. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 food engineering program, faculty of engineering, universidad de la salle. bogota (colombia). agarnica04@unisalle.edu.co 2 research center tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia). agronomía colombiana 30(3), 326-334, 2012 characterization of promising potato clones (solanum tuberosum l. subspecies andigena) for starch extraction caracterización de clones promisorios de papa (solanum tuberosum l. subespecie andigena) para extracción de almidón ana magdalena garnica h.1, ángela rocío romero b.1, lena prieto c.1, maría del socorro cerón l.2, and jorge argüelles c.2 abstract resumen colombia has been overproducing potatoes with around 18% remaining unmarketable, constituting a potential alternative use in obtaining native starch for the food industry. to this end, 17 promising potato clones from the programa de mejoramiento genético of corpoica were characterized for agronomic variables, as well as physicochemical variables for the tubers. the results were analyzed with descriptive statistics, pearson correlation and cluster analysis. clone codified 36 was selected as having potential for the extraction of native starch, showing agronomically: a plant height of 75 cm, a green and undulating stalk, moderate deep purple and white blooming, semi-stellate-shaped corolla, green globe-shaped berries, oval tubers with a creamy white peel color and dotted with purple spots; physicochemically the tubers had: 1.090 specific gravity, 23.12% dry matter, 16.82% starch (22% amylose and 78% amylopectin), 0.122% reducing sugars, 2% protein, 0.82% ash and a ph of 5.69. the extracted starch showed a yield of 53.66% with 19.32% moisture. en colombia se ha presentado sobreproducción de papa con aproximadamente 18% de remanente no comercializable, constituyéndose en una alternativa potencial para su aprovechamiento en la obtención de almidón nativo, dirigido a la industria de alimentos. para tal fin, se caracterizaron 17 clones promisorios de papa procedentes del programa de mejoramiento genético de corpoica, a partir de las variables agronómicas de las plantas y las características fisicoquímicas de los tubérculos. se analizaron los resultados con estadística descriptiva, correlación de pearson y análisis clúster. se seleccionó el clon 36 como potencial para la extracción de almidón nativo, el cual mostró agronómicamente: plantas con altura de 75 cm, tallo verde con forma de alas onduladas, floración moderada de color morado intenso y blanco, forma de corola semiestrellada, baya verde de forma globosa, tubérculo de forma ovalada con color de piel blanco-crema y con manchas salpicadas de morado; fisicoquímicamente se obtuvo tubérculos con: gravedad especifica de 1,090; materia seca 23,12%; almidón 16,82% (amilosa 22% y amilopectina 78%); azúcares reductores 0,122%; proteína 2%; cenizas 0,82 % y ph de 5,69. el almidón extraído presentó un rendimiento de 53,66% con una humedad de 19,32%. key words: agronomic variables, physicochemical characteristics, food ingredients, tubers processed. palabras clave: variables agronómicas, características físicoquímicas, ingredientes alimentarios, tubérculos procesados. introduction in colombia for 2008, potato overproduction resulted in a high surplus, with around 18% remaining unmarketable (sic, 2011; vélez, 2008), causing postharvest losses for farmers. furthermore, in 2010, the country imported 24,001 t of grain mill products and starches (dane, 2011), which is why, this demand represents an alternative use for the mentioned surplus potatoes: for obtaining native starch, since this tuber has an approximate starch concentration of 16 to 20% (fao, 2009). globally there are thousands of solanum tuberosum potato varieties with large differences in size, shape, color, texture, and flavor qualities (fao, 2009), which is why it is important to characterize them according to the potato morphological descriptors established by huamán (2008), to obtain an adequate description of crops. furthermore, the physicochemical properties of the tubers specif y their potential uses for fresh consumption and processed products (moreno, 2000), for which, quality s. tuberosum potato tubers, according to estrada (2000), must have a high specific gravity which is correlated with the content of dry matter and starch; variables that can be estimated by means of the hougland conversion tables (shaw and booth, 1980), to identify clones with the highest potential for extraction of native starch. as for reducing sugars principally glucose, fructose and sucrose in the potato, the 327garnica h., romero b., prieto c., cerón l., and argüelles c.: characterization of promising potato clones (solanum tuberosum l. subspecies andigena)... concentration is low (between 0.1 to 0.7%) (woolfe, 1987), which during processing, can react with amino acids, producing a browning reactions, bitter taste and, likewise, the nitrogen compounds are present at around 1 to 2% (shaw and booth, 1980), which contain protein enzymes that can cause disagreeable flavors and colors; also the potatoes are a source of trace minerals although in small quantities (shaw and booth, 1980), which are estimated by the ash; while the ph influences some tuber diseases, since an acid ph counteracts fungi and a neutral or alkaline ph counteracts bacteria (ames, 1997). starch chemically consists of a amylose-amylopectin mixture that varies depending on the source of the origin (munck et al., 1988); the extraction process seeks to break the potato cell walls and release tuber starch granules by disintegration or grinding, followed by the addition of water and filtration to separate the starch particles suspended in the liquid of those that are relatively larger such as fiber, then the water is removed, the sediment is washed to remove starch impurities and finally it is dried (fao, 2007). also, knowing the moisture content of the starch can determine its stability over time, typically for a native potato starch this variable is between 7.0 to 13.3% (hoover, 2001). however, the potato needs to incorporate new crop characteristics of resistance, resilience and yield, meaning that breeding is an effective and necessary tool for creating modern varieties with ontogenetic, physiological and morphological characteristics that control resistance genes for adverse conditions, pests and diseases, for different purposes (bonierbale et al., 2001). therefore, the programa de mejoramiento genético de papa of the corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) has been evaluating potato clones (solanum tuberosum l. subspecies andigena) for insect tolerance to improve agronomic traits and produce tubers with superior quality for fresh consumption and industrial processing. given the above, the present study aimed to evaluate the agronomic and physicochemical characteristics of 17 promising potato clones (solanum tuberosum l. subspecies andigena) from previous research, to identify, group and select clones with a promising potential for native starch extraction. materials and methods planting and harvesting was carried out in a clayey soil with moderate fertility and a ph of 5.9 at the centro de investigación tibaitatá de corpoica located in the municipality of mosquera, in the department of cundinamarca, colombia at 2,550 m a.s.l., with an average temperature of 13°c, precipitation of 750 mm year-1 and 73% rh; with the coordinates 4°42’ n and 74°12’ w. the physicochemical experimentation and starch extraction were performed in the corpoica laboratory of animal nutrition. materials plants of 17 promising potato clones (s. tuberosum ssp. andigena) were evaluated, which came from the programa de mejoramiento genético de papa of corpoica with own codes, planted in plots of four rows, 5 x 10 m in length, separated by one meter. from the two central rows, tubers of each clone were harvested, eliminating one meter at each end of the row and randomly taking 2 kg of tubers for analysis; using a randomized complete block experimental design with three replications. agronomic evaluation initially, the number of tubers sowed per clone and the number of rows employed were recorded. during the vegetative phase, the following variables were determined for the potato clone plants, descriptors proposed by huamán (2008): stem color and shape of the stem surface; additionally, the thickness and height of the plant stalk were quantified by direct measurement. later, in the reproductive stage, flower color (primary and secondary) and intensity, pedicel color, calyx color and corolla shape were assessed, and also the degree of flowering, shape of the berries and primary and secondary colors were established. afterwards, the tubers were evaluated for: primary color, secondary color and distribution of color in the peel and flesh (pulp), predominant form and eye depth. all the characteristics of the reproductive stage were assessed according to the descriptors proposed by huamán (2008). physicochemical evaluation of potato clones the tests performed were: specific gravity with the weight in air weight in water method (shaw and booth, 1980) and the data adjusted with correction factors (gould, 1999), dry matter and starch were determined from specific gravity values by the houghland correlation tables (shaw and booth, 1980), humidity difference obtained by dry matter, the reducing sugars were estimated with the 3,5-dinitrosalicylic acid method (dns) (miller, 1959), total protein was determined using biuret reagent (pointe scientific, canton, mi) according to the official method of the association of official analytical chemists aoac 935.11 (aoac, 2005), samples of protein and reducing sugars were measured in a spectrophotometer (spectronic 601, milton 328 agron. colomb. 30(3) 2012 roy company, midland, canada) at a wavelength of 540 nm, for the determination of ash: samples were carbonized in a heating plate until there was no presence of volatile vapors and then calcined in a muffle furnace (thermolyne 48000, termolyne instruments, gaithersburg, md) with the aoac 941.12 method (aoac, 2005) and ph was measured directly at a temperature of 20°c with a ph meter (model 611, orion research, cambridge, ma). native starch extraction the starches were obtained according to the methodology of singh and singh (2001). the potatoes were fractionated in a food processor (paie, skymsen, brazil) with sodium metabisulfite (na2s2o5, sigma chemical company, st. louis, mo) to avoid browning reactions and 1 kg was taken from each of the 17 clones, ground in a blender (oster, milwaukee, wi) and the liquid was filtered through muslin. the filtrate created sediment and the resultant slurry was placed in an artisanal dehydrator with recirculating air. the obtained starch was pulverized in a mill (cemotec 1090, tecator, höganäs, sweden), screened with a # 100 sieve (φ = 150 μm) (pinzuar, bogota) (astm e 11/09) and stored in airtight bags (high density, resealable zip-lock® polyethylene pe). the extraction yield was determined from original starch contained into the tubers and the starches extracted. with starch, the amylose-amylopectin content was determined with the methods of herrera et al. (2003) and mcgrance et al. (1998) and the samples were measured in a spectrophotometer (spectronic 601, milton roy, midland, canada) at a wavelength of 600 nm; and the moisture was recorded according to method 925.10 (aoac, 2005), placing the samples in a drying oven (ule 400, memmert, germany) until constant weight. the chemical reagents used were obtained from commercial sources and were of an analytical grade. statistical evaluation results are organized in a database and processed statistically using the statistical analysis system package sas® version 9.1 for descriptive analysis, pearson correlation analysis and cluster analysis based on the principal components, to identify, group, and select potato clones with a potential for starch extraction. results and discussion agronomic characterization the 17 potato clones showed a range for plant height between 35 and 78 cm, values that are within those mentioned by quintero et al. (2009) for different potato genotypes (s. tuberosum), a characteristic that is related to climatic conditions and genetic behavior (quintero et al., 2009). in addition, the plants developed undulating, green stalks and an average stem thickness of 1.11 cm (tab. 1). sparse blooming dominated the crop, the pedicel color was completely pigmented, the calyx color was slightly green and the corolla was semi-stellate-shaped. most had a flower primary color of pale purple and white for the secondary color. there was no significant production of berries and the few that presented were green with little white dots and globose shaped (tab. 1). all this shows that the clones had development according to phenological growth. all data obtained for each of the studied variables showed high variation, which indicated that the averages or trends table 1. descriptive statistics of the vegetative and reproductive stages of the 17 potato clones from programa de mejoramiento genético de papa (corpoica). variables average or mode minimum maximum standards deviation coefficient of variation (%) plant height (cm)** 60.53 35 78 12.86 21.25 stem thickness (cm)** 1.11 0.64 1.62 0.21 19.25 stem color * 1 1 5 1.53 153.09 stalk shape * 2 1 3 0.58 28.8 flowering degree* 3 3 5 0.61 20.2 pedicel color* 8 1 8 2.16 27.02 calyx color* 5 2 7 1.3 25.98 corolla shape* 3 2 4 0.35 11.55 primary flower color* 7 4 8 0.95 13.53 intensity* 2 2 4 0.7 35.15 secondary color* 2 1 2 0.5 24.85 intensity* 0 0 4 1.43 143.08 berry color* 2 0 4 1.25 62.31 berry shape* 1 0 7 1.62 162.26 * mode in the case of qualitative variables. **average for quantitative variables. 329garnica h., romero b., prieto c., cerón l., and argüelles c.: characterization of promising potato clones (solanum tuberosum l. subspecies andigena)... are not characteristic for all the studied clones, but each clone behaved differently; therefore, this information is important to describe and characterize the plant clones individually. it was also found that most of the harvested potato tubers had: a peel primary color of creamy white and an intermediate intensity, with a secondary color of purple distributed in scattered spots; a white primary color for the flesh with no dominating secondary color, oval in shape and with superficial eyes. also, there was high variation in the data of the mentioned variables, indicating that there is high diversity in the color and shape of the tubers (tab. 2). physicochemical characterization of potato clones and their starches tab. 3 presents the results of the physicochemical variables and the extraction yield of the 17 potato clones, which showed significant differences between the tested clones. tab. 4 shows the pearson correlation matrix, where seven pairs of variables are correlated. starch was correlated with specific gravity and dry matter, presenting the same value of 0.999, which showed that the higher the starch content, the higher the specific gravity and the dry matter content (martínez and ligarreto, 2005). moisture content was correlated with specific gravity and starch, obtaining an equal correlation value of 0.999 and the dry matter variable correlated with a value of -1.000; therefore, a higher moisture content means a lower specific gravity, dry matter content and starch content (wattiaux, 2001). finally, there was a high ratio of about -0.919 for the amylopectin and amylose variables; therefore, higher amylose content means lower amylopectin content (geissman, 1973). since these variables were highly correlated, they were not included in the principal component correlation analysis (tab. 5). in the principal components analysis (tab. 5), it was seen that the first four principal components accounted for 77.03% of the total variation. the first contributed 27.9%, the second 18.03%, the third 17.14% and the fourth component contributed 13.06% to the total variation, which indicated that the first four components have variables that differentiate the studied clones. tab. 6 shows the characteristic vectors of the first four principal components for each variable coefficient that represents the importance within each vector. in interpreting the characteristic vectors, it was observed that the variables of the first component contribute most to the table 2. descriptive statistics for tubers of the 17 potato clones from programa de mejoramiento genético de papa (corpoica). variables mode minimum maximum standards deviation coefficient of variation (%) primary tuber color 1 1 8 2.72 272.25 intensity 2 1 3 0.54 27.22 secondary tuber color 8 0 8 3.64 45.44 distribution 4 0 6 2.13 53.3 primary flesh color 1 1 3 0.69 68.77 secondary flesh color 0 0 7 2.13 213.21 distribution of secondary color 0 0 7 2.02 201.64 tuber shape 3 1 7 1.78 59.41 rare tuber shape 0 0 0 0 0 tuber eyes 3 1 5 0.88 29.37 table 3. descriptive statistics of the physicochemical variables and extraction yield for the 17 potato clones from programa de mejoramiento genético de papa (corpoica). variables average minimum maximum standards deviation coefficient of variation (%) specific gravity 1.095 1.085 1.117 0.01 0.76 ph 6.28 5.69 6.55 0.22 3.56 moisture (%) 76.18 71.94 77.90 1.58 2.07 dry matter (%) 23.82 22.1 28.06 1.58 6.62 starch (%) 17.49 15.86 21.51 1.5 8.57 reducing sugars (%) 0.186 0.097 0.654 0.13 69.15 protein (%) 2.5 0.7 4.1 0.73 29.05 ash (%) 1.3 0.6 1.9 0.43 34.04 amylose (%) 31.6 16.5 42.0 6.97 21.05 amylopectin (%) 68.4 58 83.5 6.97 10.19 starch moisture (%) 14.2 3.7 22.5 5.49 38.52 extraction yield (%) 50.81 29.97 64.20 9.11 17.94 330 agron. colomb. 30(3) 2012 table 4. pearson correlation matrix for the studied variables and extracted starch of s. tuberosum ssp. andigena from programa de mejoramiento genético de papa (corpoica). specific gravity moisture (%) dry matter (%) starch (%) reducing sugar (%) protein (%) ash (%) ph extraction yield (%) amylose (%) amylopectin (%) starch moisture (%) specific gravity 1 moisture (%) -0.999 1 dry matter (%) 0.999 -1.000 1 starch (%) 0.999 -0.999 0.999 1 reducing sugars (%) 0.132 -0.138 0.138 0.138 1 protein (%) -0.277 0.281 -0.281 -0.283 -0.559 1 ash (%) -0.042 0.043 -0.043 -0.045 -0.341 0.343 1 ph 0.387 -0.384 0.386 0.386 0.026 0.190 0.005 1 extraction yield (%) 0.330 -0.324 0.324 0.325 0.136 -0.096 -0.143 0.145 1 amylose (%) -0.106 0.109 -0.109 -0.111 -0.200 0.447 0.223 0.253 0.067 1 amylopectin (%) 0.018 -0.021 0.021 0.019 0.211 -0.414 -0.195 -0.256 -0.105 -0.919 1 starch moisture (%) 0.179 -0.178 0.178 0.174 0.284 -0.234 0.329 -0.166 0.310 -0.115 0.190 1 table 6. characteristic vectors for the first four principal components of the evaluated variables of s. tuberosum ssp. andigena from programa de mejoramiento genético de papa (corpoica). variable principal components 1 2 3 4 specific gravity -0.226 0.598 0.06 -0.364 reducing sugars (%) -0.498 0.137 0.012 0.199 protein (%) 0.587 0.014 -0.005 0.038 ash (%) 0.324 0.001 0.611 -0.326 ph 0.131 0.704 -0.204 -0.083 extraction yield (%) 0.040 0.223 0.156 0.806 amylose (%) 0.425 0.264 0.029 0.234 starch moisture (%) -0.224 0.084 0.745 0.093 table 5. eigenvalues, variability and accumulated variability for the evaluated variables of s. tuberosum ssp. andigena from programa de mejoramiento genético de papa (corpoica). components eigenvalue (λ) variability (%) accumulated variability (%) 1 2.23 27.90 27.90 2 1.44 18.03 45.93 3 1.37 17.14 63.07 4 1.12 13.96 77.03 5 0.75 0.09 86.50 6 0.50 0.06 92.76 7 0.34 0.04 97.01 8 0.24 0.03 100.00 variation of reducing sugars, protein and amylose; with values of -0.498, 0.587 and 0.425 respectively. the reducing sugar concentration is a variable that must be controlled to prevent non-enzymatic browning reactions or maillard reactions (woolfe, 1987); protein with its low content facilitates the extraction of starch because the starch remains trapped within the matrix, (zamora, 2003); amylose and amylopectin have different physical and chemical properties that affect the characteristics of the foods in which they are found (bello, 2000). the second component variables were represented by specific gravity and ph tuber values of 0.598 and 0.704 respectively. specific gravity is important because it is influenced by the content of dry matter, of which 85% is starch (bergonzi, 2005); while the ph in the potato tuber affects the enzymatic activity of polyphenol oxidase, responsible for starch browning (herrera et al., 2003). for the third component, the most relevant variables were ash with a value of 0.611 and starch moisture with a value of 0.745. ash is important because it represents the mineral source of the tuber (shaw and booth, 1980) and moisture determines the stability of the starch during storage (fao, 2007). the fourth component is explained primarily by extraction yield, which is a critical factor because it determines the extent of product development and production economics (garcía et al., 2002). with the statistical results, nine structured groups were established (fig. 1), within which the mahalanobis distances were less than 2.82 and were organized from least to greatest distance.  likewise, the average results of the physicochemical variables of the evaluated clones were related and analyzed for each group (tab. 7). group 1. the clones 20, 31, 35 and 50 had a higher value than expected in relation to the protein compared with the other tested clones, however extracted starches showed a high amylose content, which makes it difficult to digest foods that contain them (pabón, 2004), so these clones have potential for industries other than food producers. 331garnica h., romero b., prieto c., cerón l., and argüelles c.: characterization of promising potato clones (solanum tuberosum l. subspecies andigena)... figure 1. dendrogram obtained from the evaluated variables of s. tuberosum ssp. andigena from programa de mejoramiento genético de papa (corpoica). table 7. variables evaluated for each group derived from the cluster analysis. groups 1 2 3 4 5 6 7 8 9 clones 20, 31, 35 and 50 19, 27 and 62 17 and 21 37 and 73 10 and 23 36 32 5 25 specific gravity 1.089 1.100 1.088 1.087 1.099 1.090 1.089 1.116 1.099 moisture (%) 77.18 75.01 77.30 77.47 75.27 76.88 77.04 72.07 75.14 dry matter (%) 22.82 24.98 22.69 22.52 24.73 23.12 22.95 27.93 24.85 starch (%) 16.54 18.62 16.42 16.26 18.35 16.82 16.67 21.38 18.47 reducing sugars (%) 0.169 0.155 0.173 0.136 0.132 0.122 0.226 0.128 0.650 proteins (%) 3.25 2.49 2.61 2.33 2.30 2.00 2.42 2.42 0.75 ash (%) 1.60 0.93 1.00 1.11 1.46 0.82 1.77 1.91 0.64 ph 6.26 6.45 6.51 6.05 6.29 5.69 6.11 6.50 6.29 extraction yield (%) 54.95 47.05 55.90 43.30 63.81 53.66 29.96 41.05 52.01 amylose (%) 37.04 32.60 27.25 36.00 33.00 22.00 16.50 33.00 27.00 amylopectin (%) 62.96 67.30 72.75 64.00 67.00 78.00 83.5 67.00 73.00 starch moisture (%) 14.19 8.27 12.30 7.80 21.23 19.32 17.59 20.20 20.71 group 2. the clones 19, 27 and 62 had optimum values of the variables specific gravity, dry matter and moisture. these values agree with those recommended by several authors, which further confirms the potential of these clones for starch extraction. the average specific gravity should be 1.085 or more (estrada, 2000), the dry matter 5 17 21 19 62 27 25 10 23 20 50 31 35 32 36 37 73 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 d is ta nc e 332 agron. colomb. 30(3) 2012 content for extraction must be at least 25% (minag, 2010), and the moisture content in the tuber should be a maximum of 80% (bergonzi, 2005). however, the clones showed high values of ph and protein in relation to the other tested groups. group 3. the clones 17 and 21 showed the highest values for protein and ph, although the extraction yield was satisfactory there were other groups with greater potential. group 4. this included of clones 37 and 73 which showed high values for proteins and ash, the latter characteristic represents a good mineral content (wattiaux, 2001). they also presented a low extraction yield, and so were not selected as potential clones. group 5. it was comprised of clones 10 and 23 with high values for ash, protein and ph which are not ideal for the extraction of starch. they also showed the highest values of starch extraction yield but with the highest moisture content for the starch, which favors the formation of mold and yeast, making them susceptible to fermentation reactions which increase acidity and decrease the ph of the starch (fao, 2007). therefore, it is recommended that this variable be controlled during storage to maintain the stability of extracted starches. group 6. it only contained clone 36 which had a starch content above 16%, a value recognized by the fao (2009), in addition, this clone had the lowest recorded value for ph which is favorable because this variable reduces the enzyme activity of polyphenol oxidase (herrera et al., 2003). also, it had one of the lowest values recorded for protein, a characteristic that facilitated starch extraction and confirmed the issues raised by zamora (2003), which represented a high extraction yield. furthermore, this clone contained one of the highest values for amylopectin, which is more degradable than amylose, and therefore these starches displayed better digestibility (pabón, 2004). group 7. it included clone 32 which had the lowest amylose content and the best value for amylopectin in relation to the other clones. this group is not acceptable because of its high protein content, high ph and lowest extraction yield. group 8. this was composed of clone 5 which reported the highest content of ash or minerals (wattiaux, 2001), which justifies further studies for its use because it is not ideal for the extraction of starch since clones showing a lower ash content are preferred in order to have a greater organic matter or starch content in the tuber. group 9. the clone 25 had the highest reducing sugar content compared to the other evaluated clones, making it unfit for use in industrial processing because it can easily present with enzymatic browning, which can affect the quality of the products; tubers with a reducing sugar content of up to 0.5% are desired (arboleda, 2002). the groups of promising potato clones (s. tuberosum ssp andigena) evaluated physicochemically and agronomically showed that the primary characteristics are inherent and independent of each clone (tabs. 1 and 2) and were not related to the secondary characteristics which determined the potential for native starch extraction. this is confirmed by the atlantic variety cultivated in guatemala, which has a plant height of 40-50 cm and tubers that contain 15.8% starch and 21.4% dry matter, with a specific gravity of 1.088 (gonzález et al., 2009); and, due to these characteristics, it is a variety that is widely used in industries both in central america and the united states. however the atzimba variety, also cultivated in guatemala, has a greater plant height, between 60-80 cm, but physicochemical characteristics with values below the range of atlantic (10.9% starch, 16.7% dry matter and 1.066 specific gravity), so its main use has been limited to home consumption (gonzález et al., 2009). this indicates the independence of agronomic and physicochemical characteristics of potato varieties. in addition, birchler et al. (1998) argued that the quantification of starches representing the carbohydrate reserves of the plant did not determine the agronomic characteristics for achieving an ideal plant, i.e. there is no direct relationship. they also stated that the height of a plant is satisfactory if it is found with the range established for each species according to the determining climatic conditions. all of which is evident in the ranges determined for each clone. conclusions from the analysis of the groups, group 6, comprised of clone 36, was selected. this clone was agronomically characterized as having an average height of 75 cm, a green stem with few spots, an undulating shape throughout the length of the stem and a thickness of 1.4 cm, moderate blooming with 8 to 12 flowers from inflorescence, a green pedicel color, a green calyx color with abundant spots and a semi-stellate-shaped corolla. the flower presented an intense purple primary color and a white secondary color; the berries were green and globose in shape. the tuber of this clone was oval with medium depth eyes, had a creamy 333garnica h., romero b., prieto c., cerón l., and argüelles c.: characterization of promising potato clones (solanum tuberosum l. subspecies andigena)... white primary peel color and scattered purple spots for the secondary color and white colored flesh. furthermore, clone 36 was physicochemically characterized with 76.88% moisture, 23.12% dry matter, 16.82% starch, 1.090 specific gravity, and low contents of reducing sugars, proteins and ash and a low ph. it had high starch extraction yield with high amylose content and low amylopectin content. although starch moisture was high, this variable can be controlled during processing. therefore, these results show that this clone has potential for extracting native starch. it is important to conduct further research on native potato varieties, taking into account not only the physicochemical and agronomic characterization of the tubers but also the chemical and functional characteristics of the starch, to effectively identify the potential use in order to satisfy the needs of domestic industry. acknowledgements the authors express their gratitude to corpoica for providing facilities for testing and project financing. literature cited aoac, association of official analytical chemists. 2005. official methods of analysis of the aoac international. 18t h ed. gaithersburg, md. ames, t. 1997. enfermedades fungosas y bacterianas de raíces y tubérculos andinos. international potato center (cip), lima. arboleda, e. 2002. análisis de competitividad de la cadena agroalimentaria de la papa en el ecuador “circuito papa industrializada” periodo 1990-1999. undergraduate thesis. faculty of economy, pontificia universidad católica del ecuador, quito. bello, j. 2000. estudio bromatológico de los carbohidratos. pp. 77106. in: bello, g.j. (ed.). ciencia bromatológica. editorial díaz de santos, madrid. bergonzi, r. 2005. importancia del peso específico de la papa en la industria procesadora. in: mc cain, http://www.argenpapa. com.ar/default.asp?id=182; consulted: october, 2012. bonierbale, m., w. amoros, j. espinoza, x.q. li, and t. walter. 2001. estrategias y desafíos para el mejoramiento de papa para procesamiento. in: información técnica, http://www. todopapa.com.ar/pdf/estrydesafiosparaelmejoramientodepapaparaprocesamiento.pdf; consulted: october, 2012. birchler, t., r. rose, a. royo, and m. pardos. 1998. la planta ideal: revisión del concepto, parámetros definitorios e implementación práctica. invest. agr.: sist. recur. for. 7(1-2), 109-121. dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2011. comercio exterior – importaciones. in: http://www.dane.gov. co/daneweb_v09/index.php?option=com_content&view=art icle&id=149&itemid=117; consulted: october, 2012. estrada, n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. proinpa; cid; cip, la paz. fao. 2009. reseña de fin de año. año internacional de la papa 2008. nueva luz sobre un tesoro enterrado. fao, roma. fao. 2007. guía técnica para producción y análisis de almidón de yuca. in: boletín de servicios agrícolas de la fao no. 163, ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/010/a1028s/a1028s.pdf; consulted: october, 2012. garcía, h., e. gómez, s. robles, and c. delgado. 2002. investigación y transferencia de tecnología sobre calidad de almidones, azúcares y valoración energética de materiales de papa. ciat; corpoica; madr; bogota. gonzález, m., r. estrada, h. pineda, a. arango, m. duro, and r. monzón. 2009. el mercado guatemalteco de la papa (on line). in: revista agronegocios, http://issuu.com/goartgt/docs/ revagronegs_papa; consulted: october, 2012. gould, w.a. 1999. potato production, processing and technology. cti publications, maryland, usa. geissman, t. 1973. principios de química orgánica. 3rd ed. editorial reverté, barcelona, spain. herrera, c., n. bolaños, and g. lutz. 2003. química de alimentos: manual de laboratorio, universidad de costa rica, san josé. hoover, r. 2001. composition, molecular structure, and physicochemical properties of tuber and root starches. a review. carboh. polym. 45(3), 253-267. huamán, z. 2008. descriptores morfológicos de la papa (solanum tuberosum l). centro de conservacion de la biodiversidad agricola de tenerife (ccbat), tenerife, spain. martínez, n. and g. ligarreto. 2005. evaluación de cinco genotipos promisorios de papa solanum tuberosum sp. andigena según desempeño agronómico y calidad industrial. agron. colomb. 23(1), 17-27. mcgrance, s., h. cornell, and j. rix. 1998. a simple and rapid colorimetric method for the determination of amylose in starch products. starch/stärke 50(4), 158-163. miller, g. 1959. use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. analytical chem. 31(3), 426-428. minag. 2010. sector agrario, agrícola, cultivos de importancia nacional papa, industrialización. in: ministerio de agricultura del perú, http://www.minag.gob.pe/portal/sector-agrario/ agricola/cultivos-de-importancia-nacional/papa/industrialización; consulted: october, 2012. moreno, j. 2000. calidad de la papa para usos industriales. in http:// www.todopapa.com.ar/pdf/calidadpapaparausosindustriales. pdf; consulted: october, 2012. munck, l., f. rexen, and l. haastrup. 1988. cereal starches within the european community: agricultural production, dry and wet milling and potential use in industry. starch/stäerke 40(3), 81-87. pabón, m. 2004. bioquímica ruminal. universidad nacional de colombia, bogota. quintero, i., f. montero, j. zambrano, n. meza, m. maffei, a. valera, and r. álvarez. 2009. evaluation of eleven promissory clones of potato (solanum tuberosum l.) in trujillo state. i. growth, developing and yield. rev. fac. agron. (luz) 26, 362-381. shaw, r. and r. booth. 1980. simple processing of dehydrated potatoes and potato starch. international potato center (cip), lima. 334 agron. colomb. 30(3) 2012 singh, j. and n. singh. 2001. studies on the morphological, thermal and rheological properties of starch separated from some indian potato cultivars. food chem. 75, 67-77. sic, superintendencia de industria y comercio. 2011. cadena productiva de la papa: diagnóstico de libre competencia. in: http://www.sic.gov.co/documents/10157/973ad164-55ea-4c559d24-38f11403e400; consulted: october, 2012. vélez, l. 2008. la papa carece de desarrollo. in: elcolombiano. com, http://www.elcolombiano.com/bancoconocimiento/l/ la_papa_carece_de_desarrollo/la_papa_carece_de_desarrollo.asp; consulted: october, 2011. wattiaux, m. 2001.composición y análisis de alimentos. in: esenciales lecheras– nutrición y alimentación, http://vaca.agro. uncor.edu/~pleche/material/babkcoc/02_s.pdf; consulted: october, 2011. woolfe, j. 1987. the potato in the human diet. cambridge university press, cambridge, uk. zamora, n. 2003. efecto de la extrusión sobre la actividad de factores antinutricionales y digestibilidad in vitro de proteínas y almidón en harinas de canavalia ensiformis. alan 53(3), 293-298. received for publication: 17 august, 2011. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 laboratory of plant physiology and biochemistry, department of biology, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 forestry division, pizano. zambrano (colombia). 3 corresponding author. lmmelgarejom@unal.edu.co agronomía colombiana 30(1), 52-58, 2012 physiological response of gmelina (gmelina arborea roxb.) to hydric conditions of the colombian caribbean respuesta fisiológica del cultivo de gmelina (gmelina arborea roxb.) a condiciones hídricas en el caribe colombiano andrea rojas1, leonardo moreno1, luz marina melgarejo1, 3, and miguel a. rodríguez m.2 abstract resumen gmelina is an important forest species because of its adaptability to different tropical environments, rapid growth and high quality wood for many uses. although the species thrives in lowlands, both wet and dry, water availability is the main limiting factor for production in the latter. the transpiration rate, stomatal resistance, water potential and chlorophyll and carotenoid pigments content were monitored for three climatic seasons (rainy, transitional and dry) and three ages (seedling (210 months), juvenile (10-16 months) and adult (48-60 months)), in order to observe the physiological response of gmelina to conditions in northern colombia. transpiration rates decreased with the age of the trees and the critical value of leaf water potential, that generates stomatal closure, was observed below -2.6 mpa. the dry season resulted in increased carotenoid content, in contrast to the content of chlorophyll a, b and total. gmelina es una especie de importancia forestal debido a su adaptabilidad a diferentes ambientes tropicales, su rápido crecimiento y su alta calidad de madera para múltiples usos. si bien la especie prospera en las tierras bajas tanto húmedas como secas, es en éstas donde la disponibilidad hídrica constituye la principal limitante para la producción. en tres épocas climáticas (lluviosa, transición de lluviosa a seca y seca) y tres edades (plántula (2-10 meses), juvenil (10-16 meses) y adulto (48-60 meses)), se monitoreó la tasa de transpiración, la resistencia estomática, el potencial hídrico y el contenido de los pigmentos clorofila y carotenoides con el fin de conocer la respuesta fisiológica de gmelina frente a las condiciones de la zona norte de colombia. las tasas de transpiración disminuyeron con la edad de los árboles y el valor crítico del potencial hídrico foliar que genera cierre estomático se encontró por debajo de -2,6 mpa. en época seca se dio aumento en el contenido de carotenoides, en contraste a los contenidos de clorofila a, b y total. key words: ecophysiology, water relations, pigments, forestal. palabras clave: ecofisiología, relaciones hídricas, pigmentos, forestal. introduction gmelina arborea roxb. is a broadleaved species native to asia; in colombia, it has been planted commercially in the dry plains of the caribbean, north coast (zambrano, colombia) since 1983 by the company pizano because of its rapid growth and quality of wood that allows multiple uses in the forest industry. in the formation of dry forests in the caribbean region, the bimodal pattern of precipitation means trees are exposed to a period of low to nonexistent water availability, whose range oscillates between 80 to 140 d, meaning water supply is the main limiting factor for productivity of the species used for reforestation. the plant physiological strategies in response to the microclimatic cycles guide reduced water loss due to natural processes, one of which is stomatal closure, which reduces water loss by transpiration but also restricts the entry of co2, and thereby decreases the rate of photosynthesis and translocation of photoassimilates to different organs of the plant, thus decreasing the pressure gradient necessary for the entry of nutrients through the root (breda et al., 2006). in tropical environments, the effects of low water availability are increased by high temperatures and radiation, which is why water deficit can be understood as a multidimensional metabolic stress (damatta, 2003). when the available water content in the environment gradually decreases, stomatal conductance decreases substantially, reducing transpiration, but without significantly affecting photosynthesis, because stomatal closure reduces the flow of water vapor more than the flow of co2 (kozlowski and pallardy, 1997), resulting in 53rojas, moreno, melgarejo, and rodríguez m.: physiological response of gmelina (gmelina arborea roxb.) to hydric conditions of the colombian caribbean reduced leaf area and growth, decreased root development and expansion, affecting plant height and canopy establishment (martínez et al., 2002). another response to the level of energy dissipation and regulation of the contents of carbon and nitrogen is the increase in carotenoid content, thus increasing receptor molecules of excess energy and the use of chlorophyll as a source of carbon and nitrogen (tanaka and tanaka, 2007). the objective of this study was to determine the physiological response of g. arborea to the dry climatic conditions of the colombian caribbean, from the seedling to adult stages. materials and methods we evaluated the response of g. arborea under field conditions, in experimental plots of 0.5 ha in which the trees were planted with a spacing of 3.5 by 2.5 m. the study area, hacienda monterrey belonging to pizano located in zambrano (bolivar), is located at 9°44’ n and 74°50’ w, and has an average temperature of 28°c; during the study period rainfall totaled 2010 mm and evapotranspiration 3585 mm, with the seasons differentiated as: rainy season (high water availability and 72.27% rh), transitional (intermediate water availability and 77.0% rh) and dry season (low water availability and 35.79% rh). we evaluated three stages of development of the species: seedling (2-10 months), juvenile (10-16 months) and adult (48-60 months). the measurements taken during daily cycles, with intervals of 2 h, between 0800 and 1800 hr for transpiration rates (e) and stomatal resistance (rs), and between 0600 and 1800 hr for water potential (ψ), in three healthy leaves that were found among the first three nodes of a selected branch from the middle of three trees, one for each of the three age groups, for each time interval. transpiration rate and stomatal resistance were measured with a steady-state porometer (li-1600 li-cor inc. lincoln, nebraska) and the water potential of the plants (the water status indicator of the plants) with a pressure chamber instrument (model 650, pms instruments, oregon, usa). 10 leaves were collected for the respective ages, seasons, and sampling times (at 0900 hr for the 0800 to 1000 hr range, 1100 hr for the 1000 hr to 1200 hr range, and 1300 hr for the 1200 to 1400 hr range), and were macerated with liquid n2 to a fine powder, weighed to 0.101 g of fresh tissue dander, and subjected to acetone extraction (80% v/v -10°c) and chlorophyll a, b, and total and carotenoid were determined as described by lichtenthaler (1987). the methods were standardized and described in detail by melgarejo et al. (2010). statistical analysis. the obtained data were processed using statistix 9.0 software. the differences between experimental variables were assessed by one-way anova. results and discussion transpiration rates, stomatal resistance and water potential the transpiration rate of g. arborea (fig. 1, left) decreases with age. in the rainy season, the seedlings had transpiration rates with an average of 30 μg h2o cm-2 s-1, while in adults the average transpiration rates were around 13 μg h2o cm-2 s-1. juvenile trees expressed intermediate behavior. stomatal resistance had an inverse behavior (fig. 1, right), in the adult state average resistance was close to 5 s cm-1, while in the seedling stage this variable was close to zero. some studies suggest that differences in transpiration rates at different ages may be because water must be transported to a significantly higher height in older trees, so to maintain a functional water transport homeostasis occurs in the potential water gradient, consequently decreasing stomatal conductance and transpiration (delzon and loustau, 2005). in the sampling carried out in the transitional season, values and trends in transpiration were similar to those found in the rainy season. in the dry season, during the day, the transpiration rate was highest in the morning between 0800 and 1000 hr; it was also found that with increased temperature and decreased relative humidity the vapor pressure deficit increased and stomatal closure was generated, reducing transpiration. similarly, the stomatal resistance values increased, as did the average temperature, up to 38°c, 5 degrees higher than the averages for the rainy and transitional periods (tab. 1). in prunus armenica, similar responses have been found in reduced transpiration when trees are subjected to controlled drought stress, likewise stomatal conductance reached the lowest values at the end of the deficit period, showing a strong relationship between vapor pressure deficit and water vapor exchange which is controlled by leaf conductance. furthermore, p. armenica trees vary daily patterns of transpiration and conductance according to light conditions (barradas et al., 2005). it was noted during the rainy and transitional periods that the leaves of g. arborea lost cell turgor and changed orientation, maximizing vertical position. the greater the angle of the leaf, the lower the irradiance received in the noon hours is, and water loss is lessened, similar to that reported for other species (elheringer and werk, 1986; gindaba 54 agron. colomb. 30(1) 2012 et al., 2004). after 2 weeks of the dry season, plants began the leaf abscission process in response to the water deficit, a characteristic considered as a resistance mechanism, because it reduces water loss through transpiration; similar results have been reported in other species (medrano and flexas, 2004; gindaba et al., 2004). daily leaf temperatures showed a similar behavior as that of transpiration (data not shown) in the rainy and transitional periods, so the higher the temperature, the higher the transpiration rate (0800-1000 hr leaf temperature 31°c, e 15.1 μg h2o cm-2 s-1; 1000-1200 hr leaf temperature 33°c, e 18.5 μg h2o cm-2 s-1), in the dry season the opposite was seen, the temperatures rose toward noon and transpiration decreased (0800-1000 hr leaf temperature 32.5°c, e 1.9 μg h2o cm-2 s-1; 1000-1200 hr leaf temperature 36.8°c, e 1.2 μg h2o cm-2 s-1). in the rainy and transitional periods, when there was water availability, higher temperatures figure 1. transpiration and stomatal resistance rates in g. arborea. left: transpiration rate (e, μg cm-2 s-1), n = 9. right: stomatal resistance (rs) n = 9. a) rainy season. b) transitional period and c) dry season. the bars indicate standard deviation. table 1. values of vapor pressure deficit (vpd), relative humidity (rh) and temperature (t) during the sampling months, zambrano, bolivar (colombia). year period month vpd rh maximum (%) rh minimum (%) t maximum (°c) t minimum (°c) 2008 rainy september 1.369 84.24 54.96 37.60 28.48 october 1.009 85.03 66.73 35.46 30.06 transitional november 0.688 93.58 70.95 33.20 28.10 december 0.958 98.49 52.55 32.79 22.36 2009 dry january 1.367 94.18 40.83 35.16 22.71 february 1.571 89.71 36.91 36.08 22.87 march 1.485 90.36 39.77 35.48 22.99 time (hr) c r s (s c m -1 ) 0900 1100 1300 0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 time (hr) c 0900 1100 1300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 b r s (s c m -1 ) 0900 1100 1300 1500 1700 b 0900 1100 1300 1500 1700 40 0 5 10 15 20 25 30 35 e( µ g cm -2 s -1 ) e( µ g cm -2 s -1 ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 r s (s c m -1 ) a 0900 1100 1300 1500 1700 0 5 10 15 20 25 30 35 0900 1100 1300 1500 1700 a adult juvenil seedling e( µ g cm -2 s -1 ) 55rojas, moreno, melgarejo, and rodríguez m.: physiological response of gmelina (gmelina arborea roxb.) to hydric conditions of the colombian caribbean appeared with a lower relative humidity, generating a greater potential gradient and greater vapor pressure deficit that triggered increased transpiration, but in the dry season, a high vapor pressure deficit together with low soil moisture generated stomatal closure and decreased transpiration (tab. 1). stomatal opening in g. arborea (fig. 1, right) in times of increased water loss is considered by some authors as an indicator of the absence of water stress, as the plants would control their transpiration in response to a water deficit by decreasing stomatal conductance (rabaioli and rebello, 2007). this agrees with the findings of osonubi and davies (1980a, b) who referenced maintaining open stomata due to an insensitivity to a vapor pressure deficit. in the daily cycle, it was observed that even at the point where the water potential was the most negative, (10001200 hr adult and juvenile seedlings 1000-1400 hr) (fig. 2), no reduction was generated in transpiration in the rainy and transitional periods, on the other hand, this was when the highest rates of transpiration were found, due to a temporary imbalance between differences in root absorption rates, xylem transport and water loss rate through transpiration (medrano and flexas, 2004). the -1.5 mpa value was rarely reached by g. arborea in the rainy and transitional periods, and in the dry season values of leaf water potential of -2.6 to -2.8 mpa were observed, which generate stomatal closure in seedlings. johnson and ferrell (1983), in pseudotsuga menziessi trees, found minimum values of -1.5 mpa in plants under conditions of good irrigation, while under water deficit conditions, found values of -3.0 mpa. the direct response of stomata to changes in leaf water potential must significantly impact the ability of g. arborea to withstand long periods of drought associated with high evaporative demands, this behavior would be advantageous allowing more efficient use of water and survival as the availability of water in the soil decreases, as described for other species (pinheiro et al., 2005). although the trends of increasing transpiration usually match increased par and decreased water potential, in certain cases the trend was not clear, indicating that other factors are probably involved with the control of stomatal closure in g. arborea , such as co2 and chemical signals (farquhar and sharkey, 1982). water potential measurements carried out in the predawn during the dry season with values below-1.2 mpa indicated that a certain degree of water stress may be generated due to a water deficit in g. arborea. figure 2. water potential in g. arborea. water potential (ψ, mpa) in the selected clonal leaves (n = 9) in daily cycles: a) rainy season b) transitional period and c) dry season. the bars indicate standard deviation. time (hr) c (m pa ) 0900 1100 1300 -2.4 -2.2 -2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -2.6 -2.8 -2.4 -2.2 -2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -2.6 -2.8 b (m pa ) 0900 1100 1700 -1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1.0 -0.9 -0.8 -1.6 -1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1.0 -0.9 -0.8 -1.6 (m pa ) adult juvenil seedling a 0900 1100 1300 1500 1700 0700 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 according to the data obtained, g. arborea behaves like an isohydric or anisohydric plant, depending on the existing conditions (mcdowell et al., 2008). for anisohydric plants, when water availability is high, transpiration reaches high values and leaf water potential values are very low with decreases in soil water potential, in the case of isohydric plants, when water availability is low, transpiration values decrease, leaf water potential values remain constant over the course of the day (tardieu and simonneau, 1998; mcdowell et al., 2008) and potential values are not more negative at noon. 56 agron. colomb. 30(1) 2012 chlorophyll a, b, and total carotenoids in g. arborea, reductions in levels of chlorophylls and increased carotenoids were observed with increasing water deficit during the climatic periods (fig. 3). patterns similar to those obtained in chlorophyll have been reported in other plant species under water stress (nayyar and gupta, 2006; sircelj et al., 2005; jung, 2004). it was also found that the chlorophyll content was higher in seedlings, followed by 0 0.8 1.6 2.4 3.2 c hl or op hy ll b /f re sh fo lia r tis su e (m g g1 ) b seedling juvenile adult seedling juvenile adult seedling juvenile adult 0900 hr 1100 hr 1300 hr 3.5 4.0 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 seedling juvenile adult seedling juvenile adult seedling juvenile adult 0900 hr 1100 hr 1300 hr a c hl or op hy ll a /f re sh fo lia r tis su e (m g g1 ) rainy season transitional season dry season figure 3. content of: a) chlorophyll a and b) chlorophyll b in g. arborea foliar tissue for the three developmental stages during the rainy, transitional and dry seasons. the bars on the columns indicate standard deviation. 57rojas, moreno, melgarejo, and rodríguez m.: physiological response of gmelina (gmelina arborea roxb.) to hydric conditions of the colombian caribbean figure 4. content of: a) total chlorophyll and b) carotenoid in g. arborea foliar tissue for the three developmental stages during the rainy, transitional and dry seasons. the bars on the columns indicate standard deviation. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 c ar ot en oi ds /f re sh fo lia r tis su e (m g g1 ) b seedling juvenile adult seedling juvenile adult seedling juvenile adult 0900 hr 1100 hr 1300 hr 0 1 2 3 4 5 6 7 to ta l c hl or op hy ll/ fr es h fo lia r tis su e (m g g1 ) a seedling juvenile adult seedling juvenile adult seedling juvenile adult 0900 hr 1100 hr 1300 hr rainy season transitional season dry season juveniles and finally adults, which means that chlorophyll content is also dependent on age. the carotenoid content (fig. 4) increased with an advancing water deficit, showing an energy dissipation strategy via the xanthophyll cycle (demming-adams and adams, 1996; müller et al., 2006), and regulation of the nitrogen and carbon content at the expense of chlorophyll as a source of carbon and nitrogen (tanaka and tanaka, 2007). 58 agron. colomb. 30(1) 2012 conclusions transpiration rates decrease with the age of the tree, additionally, in the daily cycle, water potential is more negative at the times with higher transpiration rates, generating a water gradient which is influenced by environmental factors. pigment determination can be used as physiological indicators of plant responses to water deficit conditions in g. arborea because they give information about the stress event; as water stress increases, an inverse relationship between chlorophyll and carotenoid content is seen. acknowledgements this work was funded by the ministerio de agricultura y desarrollo rural (ministry of agriculture and rural development) (contract 2007k7494-943-iica-unal madr 057/2007), división de investigaciones bogotá dib, universidad nacional de colombia, and pizano. literature cited breda, n., r. huc, a. granier, and e. dreyer. 2006. temperate forest trees and stands under severe drought: a review of ecophysiological responses, adaptation processes and long-term consequences. ann. for. sci. 63, 625-644. barradas, v.l., e. nicolás, a. torrecillas, and j.j. alarcón. 2005. transpiration and canopy conductance in young apricot (prunus armenica l.) trees subjected to different par levels and water stress. agric. water manage. 77, 323-333. damatta, f.m. 2003. drought as a multidimensional stress affecting photosynthesis in tropical tree crops. adv. plant physiol. 5, 227-265. delzon, s. and d. loustau. 2005. age-related decline in stand water use: sap flow and transpiration in a pine forest chronosequence. agric. forest meteorol. 129, 105-119. demming-adams, b. and w. adams. 1996. the role of xanthophyll cycle carotenoids in the protection of photosynthesis. trends plant sci. 1, 21-26.6. elheringer, j.r. and k.s. werk. 1986. modifications of solar-radiation absorption patterns and implications for carbon gain at the leaf level. pp. 57-81. en: givnish, t.j. (ed.). on the economy of plant form and function: proceedings of the sixth maria moors cabot symposium, evolutionary constraints on primary productivity, and adaptive patterns of energy capture in plants. cambridge university press, london. farquhar, g.d. and t.d. sharkey. 1982. stomatal conductance and photosynthesis. annu. rev. plant physiol. 33, 317-345 gindaba, j., a. rozanov, and l. negash. 2004. response of seedlings of two eucalyptus and three deciduous tree species from ethiopia to severe water stress. for. ecol. manage. 201, 119-129. johnson, j.d. and w.k. ferrel. 1983. stomatal response to vapour pressure deficit and the effect of plant water stress. plant cell environ. 6, 451-456. jung, s. 2004. variation in antioxidant metabolism of young and mature leaves of arabidopsis thaliana subjected to drought. plant sci. 166, 459-466. kozlowski, t.t. and s.g. pallardy. 1997. physiology of woody plants. 2nd ed. academic press, san diego, ca. lichtenthaler, h.k. 1987. methods in enzymology, colowick, s.p., n.o. kaplan. academic press. san diego, ca. martínez, t., j. vargas, a. muñoz, and j. lópez. 2002. respuesta al déficit hídrico en pinus leiophylla: consumo de agua y crecimiento en plántulas de diferentes poblaciones. agrociencia 36, 365-376. mcdowell, n., w.t. pockman, c.d. allen, d.d. breshears, n. cobb, t. kolb, j. plaut, j. sperry, a. west, d.g. williams, and e.a. yepez. 2008. tansley review. mechanisms of plant survival and mortality during drought: why do some plants survive while others succumb to drought? new phytologist 178, 719-739. medrano, h. and j. flexas. 2004. respuesta de las plantas al estrés hídrico. pp. 253-286. in: reigosa, m.j, n. pedrol, and a. sánchez-moreiras. (eds.). la ecofisiología vegetal: una ciencia de síntesis. editorial thomson, madrid. melgarejo, l.m., m. romero, s. hernández, j. barrera, m.e. solarte, d. suárez, l.v. pérez, a. rojas, m. cruz, a.l. moreno, s.c. crespo, and w.h pérez. 2010. experimentos en fisiología vegetal. universidad nacional de colombia, bogota. müller, m., i. hernandez, l. alegre, and s. munné-bosch. 2006. enhanced α-tocopherol quinone levels and xanthophyll cycle de-epoxidation in rosemary plants exposed to water deficit during a mediterranean winter. j. plant physiol. 163, 601-606. nayyar, h. and d. gupta. 2006. differential sensitivity of c3 and c4 plants to water deficit stress: association with oxidative stress and antioxidants. environ. exp. bot. 58, 106-113. osonubi, o. and w.j. davies. 1980a. the influence of water stress on the photosynthetic performance and stomatal behaviour of tree seedlings subjected to variation in temperature and irradiance. oecologia 45, 3-10. osonubi, o. and w.j. davies. 1980b. the influence of plant water stress on stomatal control of gas exchange at different levels of atmospheric humidity. oecologia 46, 1-6. pinheiro, h.a, f.m. damatta, a.r.m. chaves, m.e. loureiro, and c. ducatti. 2005. drought tolerance is associated with rooting depth and stomatal control of water use in clones of coffea canephora. ann. bot. 96, 101-108. rabaioli, l.g. and l. rebello. 2007. water relations of tree species growing on a rock outcrop in the “parque stadual de itapua” rs. rev. bras. bot. 30, 703-711. sircelj, h., m., tausz, d. grill, and f. batic. 2005. biochemical responses in leaves of two apple tree cultivars subjected to progressing drought. j. plant physiol. 162, 1218-1308. tanaka, r. and a. tanaka. 2007. tetrapyrrole biosynthesis in higher plants. annu. rev. plant biol. 58, 321-346. tardieu, f. and t. simonneau. 1998. variability among species of stomatal control under fluctuating soil water status and evaporative demand: modelling isohydric and anisohydric behaviours. j. exp. bot. 49, 419-432. agronomfa colombiana, 1998 volumen xv no. 1pago 7681 comportamiento del crecimiento v desarrollo del ajo (allium sativum) cv. rosado criollo* growth and development of garlic (allium sativum ) cv. creole pink jorge fabián rodríguez', hernán pinzorr, héctor leverde", germán corcnuelo' resumen en el trabajo de campo realizado durante el primer semestre del año de 1991 en el centro de investigaciones agropecuarias de tibaitata, se utilizó el cultivar de ajo "rosado criollo", con el fin de establecer una escala de desarrollo y estudiar la forma como se distribuye la materia seca entre sus órganos. el trabajo permitió establecer que, en dicho cultivar ocurren las siguientes fases: siembra y emergencia, crecimiento de hojas infertiles y de pseudotallos, aparición de hojas fértiles, máximo crecimiento, llenado del bulbo y madurez comercial. se encontró que la mayor acumulación de materia seca tiene lugar en los bulbillos o dientes, seguida por las hojas. sin embargo, los bulbillos no fueron eficientes como vertedero de asimilados para su llenado, como lo demuestra la razón de bulbo con un valor de 0,63. palabras claves: escala de desarrollo, materia seca, siembra y emergencia, hojas infertiles, madurez comercial. • recibido en diciembre de 1997 ingenieros agrónomos. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 2 ingeniero agrónomo. investigador, corpoica, aa 24142, las palmas, santafé de bogotá. 3 profesores asistentes, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. aa 14490, santafé de bogotá. summarv the work was carried out during the first semester 1991 at the research center "tibaitata", to establish a growth scale for the garlic cultivar "creole pink" and to study dry matter partitioning. the growth phases detected in this cultivar were: planting and emergence; growth of sterile leaves and pseudostems; fertile leaves; maximum growth; bulb filling and commercial maturity. the main accumulation of dry matter took place in the little bulbs or "teeth", followed by the leaves. nonetheless, the little bulbs were not efficient as photosynthate sinks, as indicated by the bu lb index of 0,63. key words: growth scale, sry malter, growing and up, leaves nonfertility, commercial madurityng. introduccion el conocimiento de la fenología de una planta cultivada le permite al productor un manejo racional del ente biológico en sus procesos cualitativos y cuantitativos con miras a seleccionar ambientes físicos apropiados, definir las relaciones entre factores fitosanitarios y la edad biológica de la población de plantas, inferir sobre la calidad y la cantidad de productos cosechados y programar las siembras en función del mercado. igualmente, permite una mejor comunicación entre investiga76 dores del sector agrícola y una adecuada comparación de sus resultados de investigación al enmarcarlos en una escala de fenología. conceptúa barcelo (1992) que el desarrollo corresponde a los cambios cualitativos que se presentan en una célula, tejido u órgano como consecuencia de su especialización. para el ajo, shimoya (1970) determinó tres estados de desarrollo: 1ra de germinación a completa asimilación o desaparición de la hoja de almacenamiento. 2da renovación y aparición de nuevas hojas. aaparición y desarrollo de los dientes (bulbillos) y formación del bulbo hasta completa maduración y cosecha. en lo concerniente a la organogénesis y morfología de los propágulos, la fao(1992) indica que los dientes o bulbillos son yemas engrosadas ubicadas en las axilas de las hojas; las hojas denominadas estériles no poseen yemas en sus axilas y las hojas denominadas fértiles pueden presentar entre una y diez yemas en sus axilas. también, se destaca el hecho que el número de bulbillos, si bien constituye una característica genotípica, puede ser modificado por condiciones ambientales y de manejo. ferreira (1972 y 1976) analizó el crecirnionto de cuatro cultivares de ajo, y encontró que éstos presentaban diferencias en algunos parámetros, como peso seco del bulbo, razón del bulbo y duración del ciclo de cultivo. el crecimiento se puede cuantificar por el peso seco y la variación de éste en el tiempo define la tasa de crecimiento, según barcelo ( 1982). en este trabajo se estableció como objetivo determinar las fenofases que presenta el cultivar de ajo rosado criollo durante su periodo vegetativo y estudiar la distribución de la materia seca entre sus órganos. materiales y metodos el trabajo se realizó durante el primer semestre de 1991 en el centro nacional de investigaciones agropecuarias de tibaitata ubicado en el municipio de mosquera, a una altura de 2550 metros sobre el nivel del mar, con temperatura media de 14°c y una precipitación pluvial anual de 700 mm. como material de propagación, se utilizó el cultivar "ajo rosado criollo", obtenido de un cultivo comercial sembrado en el segundo semestre de 1990 en el municipio de zipaquirá y que tenía como fin la producción de semilla. en el experimento, se utilizó un diseño de muestreo estratificado. en los muestreos destructivos efectuados a intervalos de 15 días después de la emergencia, se tomó información cualitativa y cuantitativa (número de órganos y peso seco de éstos). para el análisis estadísticos de cada variable, se propusieron modelos de regresión, seleccionados por el coeficiente de determinación y el grado de significancia. los datos de clima se obtuvieron de la estación de climatología del himat,instalada en tibaitatá. resultados y discusion de la tendencia seguida por la precipitación, podemos puntualizar dos épocas de déficit hídrico, la primera desde emergencia a 43 días después de ésta y cuando la planta posee entre 8 y 9 hojas y se diferenciaron los primeros bulbillos ; en este periodo, la precipitación pluvial fue de 5.5 mm y, para mejorar el nivel de humedad del suelo, se complementó con la práctica de riego. este periodo es crítico en cuanto que la planta está definiendo las tasas de producción y la aparición de hojas, parámetros que pueden determinar la iniciación de un buen crecimiento vegetativo ( manifestado por la cantidad y tamaño de follaje) y que son la consecuencia de las tasas de división y alargamiento celular adecuadas y que dependen de las condiciones climáticas imperantes. la segunda época seca se presentó entre los 113 y 127 77 días después de la emergencia, cuando la planta estaba finalizando su ciclo de vida y se habían definido los parámetros de área foliar y número de bulbillos, en buena parte responsables del rendimiento agronómico por planta. esta situación hídrica favoreció la práctica de cosecha. durante los dos periodos mencionados, la precipitación pluvial total fue de 151 mm, lo cual determinó el uso de riego artificial, pretendiendo mantener condiciones hídricas que junto con otros factores del ambiente continúan determinando la producción y crecimiento de hojas por planta, elongación del tallo y la bulbificación, componente primario del rendimiento por planta. la tendencia del brillo solar fue decreciente durante el ciclo de vida de la planta de ajo. los mayores valores se presentaron cuando las plantas estaban culminando la emergencia (8,7 horas de brillo solar por día); y de los 57 a 127 días después de la emergencia, es decir, cuando se presentan eventos, como aparición de las hojas fértiles, llenado máximo de bulbillo y máximo peso seco total; el brillo solar diario fue más o menos constante ( 4,4 horas diarias), o sea, que el periodo fue nublado, aspecto que pudo afectar el transporte de fotoasimilados y la bulbificación, e incidió en bajos rendimientos. la temperatura promedio fue 12.9°c y la cantidad de calor acumulado de 1557.9°c, de acuerdo con el método directo. el comportamiento de los tres componentes climáticos mencionados y su evolución en el tiempose aprecian en la figura 1. en el cultivar de ajo rosado, se distinguen las siguientes fenofases: siembra y emergencia, el cual transcurre desde el momento en que se colocó la semilla en el suelo con adecuado grado de humedad. en esta condición, la emergencia comenzó a los 6 días después de la siembra con la aparición de la hoja de brotación que se considera incompleta, por carecer de lígula; esta hoja crece y se desarrolla internamente dentro del bulbillo durante la maduración de éste (presiembra). la fenofase de hojas infértiles, o sea, aquéllas que no poseen dientes, dura 29 días. estas hojas son membranosas; y sus vainas constituyen las túnicas o cubiertas que envuelven el bulbo, y en sus axilas no se diferencian dientes. las plantas de ajo produjeron cinco hojas infertiles en promedio y la duración de esta fase fue de 37 días. 40 35 30 25 111 20·l!! 15 ~ 10 e 5 o -5 85 99 113 127 figura 1. comportamiento del brillo solar, la precipitación y la temperatura durante el ciclo vegetativo del ajo, cultivar rosado criollo. 78 la fase de hojas fértiles o con dientes co mienza cuando éstas se hacen visibles a los 43 días después de la emergencia. estas hojas son membranosas y diferencian bulbillos en sus axilas, y las plantas de ajo desarrollan cinco en promedio y, a los 57 días, comenzaron a originar las primeras series de bulbillos. esta etapa transcurre entre 43 y 71 después de la emergencia. en esta fenofase, la hoja de brotación se marchitó y se inició la elongación del tallo verdadero. la fenofase de máximo crecimiento, que ocurre entre los 71 y 99 días después de la emergencia, se caracteriza porque a los 71 días de las hojas fértiles totalmente desplegadas eran entre dos y tres y el resto continúan emergiendo. en esta época, también, se inicia la senescencia de hojas infértiles, el tallo verdadero continúa su elongación y son visibles los nudos y entrenudos; a los 85 días, aparecen bulbillos aéreos en los últimos nudos del tallo, todas las hojas infértiles manifiestan senescencia y se obtiene el máximo número de series (cinco a seis), donde los bulbillos de las dos primeras ya habían acumulado valores altos de materia seca; algunos dientes desarrollan sus propias hojas y bulbillos en sus axilas, esto implicó un aumento en el número de bulbillos, pero de menor calidad. en este período de tiempo, se alcanzó el máximo número promedio de hojas (15 por planta), de área y peso foliar y de número de bulbillos (17 por planta). es decir, que esta fenofase es de alta actividad metabólica para la planta, la etapa de llenado de bulbo se presenta entre los 85 y 127 días y, en este tiempo, se inicia una acumulación exponencial de materia seca en los bulbos y las túnicas formadas toman un color rosado intenso y el área foliar fotosintéticamente activa comienza a decrecer, porque una alta proporción de hojas entran en senescencia y el número de bulbillos se estabiliza en 19. de los 127 a 150 días, ocurre la marchitez y la desaparición de la parte aérea de la planta. proceso de crecimiento el número de hojas por planta sigue la siguiente dinámica: a los 15 dde (días después de emergencia), las plantas presentan en promedio cuatro hojas ; esta cantidad comienza a aumentar como consecuencia de la aparición de las hojas infértiles y fértiles, alcanzándose el número máximo (15 hojas en promedio por planta) a los 85 dde, comienza a manifestarse senescencia foliar, fe20 18 16 j! 14e "q. 12 ~ 10q...,g 8 :a 6:; id 4 2 i o i -+-no de hojas ln y= o,87+0,558t-o.0431'2 r2=o,51 ___ no de bulbos lo y= 12,35+1.450t-o.0986t2 r2=o.65 ,800 ; 700 1600 , 500 29 43 400 ; 300 ! 200 j 100 ---f--------,--~-----+------o 57 71 85 99 113 127 hojas por planta figura 2. comportamiento del número de hojas, número de biubillos por planta en el cultivar de ajo rosado criollo. 79 57 71 3 -.-l bul y= 5.02 • 2.695t +o.509t2-o.0267t3 r2=o.66 ___ a. bul y= 4.15 2.28dt +o.419t2-o.023ot3 r2=0.45 ~ 2.5 ! ~ :a 2· :;.. ~ 1.5os ~ 1 ¡.. o3' 0.5· o· ... -.-------. 29 43 dias después de emergencia o 15 85 99 113 127 figura 3. comportamiento del largo y ancho de los bulbillos durante el ciclo de vida del ajo ( varo rosado criollo) . -x-peso seco foliar ln y= 1.69+0.998t ·(l.069t2 10 ,.-b-peso total ln y= 2.14+0.83ot -o.039t3 '-!-peso del tallo ln y= 0.417 +0.123t '-peso seco bulbillos ln y= 7.46-3.588t -0.425t2 8 +-d-area foliar/planta ln y= 2.718 +0.747t -o.053t2 250 6 ui o e 4e ci -2 200 100 99 113 127 o figura 4. cinética del área foliar, del peso seco total y distribución en tallos, hojas y bulbillos en el cultivar de ajo rosado criollo. nómeno que va disminuyendo la cantidad de hojas fotosintéticamente activas hasta llegar a un promedio de 10 hojas por planta a los 127 días. los bulbillos, como estructura botánica cuantificable, comenzaron a registrarse a los 43 días y de aquí en adelante el número de estos órganos se incrementa notoriamente hasta alcanzar valores máximos de 17 bulbillos por planta a los 99 días dde, es decir, que la cantidad de bulbillos sigue una cinética parecida a la manera como cambia el 'numero de hojas fértiles' (ver figura 2). la longitud y anchura, variables que determinan el tamaño de los bulbillos, tuvieron una tendencia similar (fig. 3); la longitud alcanzó su valor máximo de 2,5 centímetros a los 127 dde yla anchura de un centímetro a los 113dde. el crecimiento en longitud del diente, durante su ciclo de vida, fue siempre superior a la anchura. 80 la superficie foliar, responsable de la producción de materia seca, sigue una tendencia similar al número de hojas y al peso seco foliar. entre los 15 dde y los 85 dde crece exponencialmente y así, el área foliar pasa de 30 cm2 a 190 cm2 y, luego, viene un período de estabilización seguido por una disminución paulatina de la superficie foliar, a causa de la senescencia de la hojas y a interrupción de producción de nuevas hojas. la materia seca total por planta crece a partir de los 15 dde hasta los 127 días, cuando se obtuvo un peso seco promedio de 16 gramos por planta. inicialmente el peso seco foliar llegó a ser un 80% del peso seco total, pero éste se redujo paulatinamente, como consecuencia de la senescencia foliar y por el crecimiento y llenado de los bulbillos que representan del 60 a 70 % del peso seco total y, a los 127 días, con un peso promedio de 10 gramos/ diente. la captación de materia seca por el tallo fue baja, pero creciente durante el ciclo vegetativo de la planta de ajo y es así, como a los 127 días, su peso promedio fue de dos gramos/planta. la relación entre el peso seco del bulbo y la materia seca total crece continuamente desde los 43 días (época de aparición de los primeros bulbillos) hasta los 127 días cuando se alcanza un valor máximo de 0,63 ( figura 4). conclusion el establecimiento de la escala de fenología y el conocimiento de la forma como se van diferenciando los órganos que son determinantes del rendimiento agronómico en la planta de ajo, permiten planear nuevos trabajos para evaluar las épocas adecuadas para realizar prácticas agronómicas durante el ciclo de vida del cultivo. bibllografia barcelo, j. 1985. fisiología vegetal. 3a. edición. editorial pirámide, madrid, españa. 812 p. burba, j. l. 1992. producción, propagación y utilización del ajo. en: producción, poscosecha, procesamiento y comercialización de ajo, cebolla y tomate. fad, santiago de chile. pág. 63-126. ferreira, l. a. 1972. análise do crescimento de quatro cultivares de alho (allium satívum l.). en: resumos informativos. empresa brasileira de pesquisa agropecuária. embrapa, brasília, brasil. 91 p. ferreira, 1. a. y monnerat, p. h. 1976. análise do crescimiento e producao de quatro cultivares de alho (allium sativum l.). en: alho resumos informativos. empresa brasileira de pequisa agropecuária. embrapa, brasília, brasil. 91 p. shimoya, c. 1970. anatomía do bulbo de alho (allium sativum l.), durante seu ciclo evolutivo. en: ceres 17(92):10210875 81 la plasticidad fenotipica de frijol arbustivo determinado phaseolus vulgaris l. phenotypic plasticity of bush bean with determinate growth habit guillermo vargas a.', germán corchuelo a! keywords genotye x environment interactions, yield, heritability introduccion un aspecto importante en el rendimiento de las plantas es el relacionado con el producto de la interacción entre el genotipo y el ambiente, el cual se manifiesta a través de procesos fisiológicos. es decir, que el rendimiento es la expresión fenotípica de interés antropocéntrico (kohashi-dhibata, 1979). en el caso de frijol, el rendimiento está determinado, entre otros factores por el índice de área foliar (iaf), la duración del área foliar (af) y la retención de flores, factores que permiten la mayor formación de vainas y el tamaño de las mismas; del último componente depende el número de granos. (westerman y crothers, 1979; chaparro y moreno, 1982). para westerman y crothers (1977), la habilidad del rendimiento potencial se afecta básicamente en los componentes primarios y secundarios del rendimiento; los primarios son número de vainas por planta (nvp), número de granos por vaina (ngv) y por planta (ngp) y el tamaño de la semillas; los secundarios son los componentes de formación de las vainas, como número de nudos por rama, número de racimos por nudo y número de vainas por racimo (buttery, 1969; hogdson y blackman, 1956). ingeniero agrónomo, m.s. corpoica, santafé de bogotá. profesor. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá, d.c., colombia 62 la estabilidad de la producción final se puede deber a la estabilidad inherente del cultivo o puede presentarse por la plasticidad de las plantas a la densidad de población, ya que, al modificar, se puede establecer un dosel más rápidamente y, así, se logra un mayor peso seco del cultivo y un rendimiento superior al alcanzado con espaciamientos más amplios (donald, 1963). para bradshaw (1964), la expresión de un genotipo individual puede ser modificada por su ambiente y la cantidad en la cual puede ser cambiada es llamada plasticidad. como una respuesta plástica puede ser debida a una alteración que la expresión génica por el ambiente (levis, 1986), la comprensión de la plasticidad es un aspecto fundamental, tanto en la estructura de la teoría de la evolución coma en los programas de mejoramiento vegetal (via, 1988). si se entiende la plasticidad como la capacidad de un genotipo a variar fenotipicamente bajo diferentes ambientes, los diferentes órganos y estructuras de una planta presentan distinto grado de variación o plasticidad a nivel de la planta completa; por lo tanto, una variedad de frijol muy plástica responderá con fuertes cambios morfológicos o fisiológicos a una variación del ambiente, causando estrés o agobio en la planta (levin, 1986). como, en fríjol, la densidad de plantas constituye una clase de estrés espacial, ya que alcanza su mayor nivel en el momento en que la máxima área foliar coincide con la fase reproductiva temprana, no sólo se verán afectados los componentes primarios del rendimiento, sino, también, los componentes de formación de la vaina (nudos por rama, racimos por nudo y vainas por racimo). como consecuencia , los últimos se reducen significativamente por el incremento del número de plantas por unidad de área (buttery, 1964; hogdson, 1956). montalvo (1961) manifiesta que, en frijol, la densidad de siembra mayor o igual a 30 kg ha' provoca competencia entre plantas, presentando disminución en el número de vainas y de granos por planta. bennet, el a/. (1977) encontraron que el número de vainas por planta es el componente primario de la producción más sensible a altas densidades de siembra, como producto de la alta plasticidad de los componentes de formación de la vaina. en otro estudio, lehman y lambert (1960) determinaron que los componentes del rendimiento de tamaño de semilla y número de semillas por vaina presentaron baja sensibilidad a la competencia entre plantas. duarte y adams (1972) aplicaron en frijol la metodología del coeficiente de vía para determinar los efectos directos e indirectos del número de semillas por vaina y el peso de las semillas sobre los demás componentes y encontraron que el nvp ejerce un efecto significativo sobre el rendimiento y que el número de hojas estuvo altamente asociado con el tamaño de las semillas. en variedades arbustivas tempranas de hábito determinado, el mayor rendimiento se produce por el elevado número de plantas que compensa el menor número de vainas por planta (weber, shibles y byth, 1966; thompson, 1991 y hicks y pendleton, 1969). el componente que mostró mayor estabilidad fue el de semillas por vaina y, sólo, en ciertas variedades puede ser afectado por los factores que hacen variar el número de vainas por planta. (lehman y lambert, 1960). con la presente investigación, se pretendió determinar la plasticidad de los componentes primarios del rendimiento e igualmente, se propuso caracterizar la variación del rendimiento agronómico por efecto de la densidad de población. materiales y metodos para lograr los objetivos planteados, se realizó el trabajo de campo del experimento en la granja marengo de la universidad nacional de colombia, entre el segundo semestre de 1992 y los meses de enero a marzo de 1993, ubicada en el municipio de mosquera, departamento de cundinamarca, a 2640 m.s.n.m., con una temperatura promedio de 14°c y una precipitación fluvial media anual de 660 mm. los genotipos estudiados fueron desarrollados por ellca y son: el genotipo ica-cerinza, el cual es producto del cruce entre (ant.1 o x l.3043) x (uribe r. x sánchez) y el genotipo l-34103, producto del cruce entre ant.17 x ica-guau. los dos genotipos se probaron en siete densidades de población, entre 50.000 y 350.000 plantas ha", en una localidad de la sabana de bogotá. el diseño experimental utilizado fue de parcelas divididas con tres replicaciones, en el cual los genotipos fueron las parcelas principales y las densidades de población, las subparcelas. cada unidad experimental o tratamiento estuvo conformado por un número específico de plantas y de surcos por parcelas, lo cual dependió del tratamiento. la longitud de cada surco fue de 3,60 m y el área de la parcela, de 12,96 m2• las variables estudiadas en los componentes del rendimiento fueron: número de vainas y número de granos por planta, número de granos por vaina y tamaño de la semilla y peso de 100 granos. los rendimientos agronómicos evaluados fueron: por planta (rap)., medidos en gramos (g) y por parcela (rapa), es decir, en 12,96 m2, medidos en kilogramos. otros parámetros evaluados por unidad experimental, cuando la planta alcanzó el 70% de la floración verdadera, fueron: área foliar en cm", empleando un integrador de área foliar u-cor 3100 y, sólo, se consideró un lado de la lámina foliar. el índice de área foliar (iaf), que relaciona el área foliar del cultivo con el área de terreno sobre la cual se encuentra y que representa el número de capas de área foliar desplegada en el cultivo por unidades de área cultivada, el cual se calculó por la fórmula de watson y descrita por hunt (1990). el peso seco total de la planta incluyó, como biomasa, tallos, hojas y estructuras reproductivas. el análisis estadístico se realizó con el programa statical analysis system (sas) en el centro de computo de la sección de biometria del ica. en el proceso de análisis de resultados, se empleó la siguiente metodología estadística: prueba de normalidad (univariate); análisis de varianza; análisis de regresión; comparación de promedios 63 por polinomios ortogonales (proc-glm) y análisis de correlación. resultados v discusion componentes del rendimiento. número de vainas por planta (nvp): el análisis de varianza presentó diferencias altamente significativas por el efecto de la densidad de población, mas no, _por efecto del genotipo; el coeficiente de variación fue de 14,2%. en la comparación de promedios por polinomios ortogonales, la variable nvp presentó una tendencia lineal negativa y significativa, por efecto de la densidad de población, pues a mayor número de plantas por unidad de área el nvp fue menor. en los dos genotipos, el promedio de nvp, mostró diferencias marcadas entre las poblaciones extremas y la intermedia. específicamente, entre las poblaciones de 50.000 y 350.000 plantas ha' 1, comparadas con la población de 200.000 plantas ha", la diferencia fue de un 40%. con base en la variación de este componente, se realizó un análisis de regresión y se determinó el grado de variación del nvp por efecto de la densidad de población, medido con el coeficiente de regresión, el cual presentó valores de -2,40 y 2,18 para los genotipos ica-gerinza y l-341 03, respectivamente; los valores de la regresión permitieron determinar la sensibilidad del nvp por efecto de la densidad de población, es decir, que presentó plasticidad. (gráficas 1 y 2). a medida que la población aumentó, el área foliar por planta disminuyó, es decir, que un menor tamaño de la fuente se asoció con las demandas efectivas (nvp), las cuales se reducen en la misma proporción. bennet el al. (1977) aseguran que el nvp es el componente de la producción más sensible a altas densidades de población, es decir, que el componente del rendimiento nvp presenta plasticidad fenotípica, o sea, que, a medida que ocurre un aumento en la competencia entre plantas, éste decrece debido a la alta sensibilidad de los componentes de formación de la vaina a las altas densidades de población. el análisis de correlación entre el nvp y el af y la biomasa, cuando la planta alcanzó el 70% de la floración verdadera, presentó coeficientes de correlación de 0,88 y 0,86, respectivamente, lo 64 cual permite visualizar en frijol arbustivo la asociación entre los componentes fuentedemanda. número de granos por vaina (ngv): el análisis de varianza no mostró diferencias significativas por efecto de la densidad de población, ni por efecto de los genotipos; el coeficiente de variación fué de 5,58%. el análisis de la tendencia de los promedios por polinomios ortogonales muestra que el componente ngv por efecto de la densidad de población presenta una respuesta lineal positiva, pero no significativa, debido a que no se observaron diferencias entre el promedio de ngv para los diferentes tratamientos, lo cual indica la poca sensibilidad a la competencia entre plantas. el análisis de regresión entre el ngv y la densidad de población, sólo, presentó una pequeña variación. los coeficientes de regresión de 0,018 y 0,010 para ica-cerinza y l-34103, respectivamente, indican que éste componente es poco sensible a los cambios del ambiente, lo cual determina que no es plástico. el resultado concuerda con lo expuesto por lehman y lárnbert (1960), quienes afirman que el número de granos por vaina es un componente que no se afecta por la competencia producida por los cambios en la densidad de población y, lo manifestado por kohashi (1979), quien atribuye, poca variación del ngv a la alta domesticación del fríjol arbustivo determinado. el análisis de correlación entre ngv y af y la biomasa, cuando la planta alcanzó el 70% de la floración verdadera, presentó un bajo grado de asociación, lo cual permite definir que, aunque se incremente el área foliar y el peso seco total de la planta, no necesariamente aumenta el ngv. número de granos por planta (ngp): al realizar el anova, el componente ngp no presentó diferencias significativas entre genotipos, pero s', mostró diferencias altamente significativas por efecto de las densidades de población; el coefic)ente de variación fué de 15,88%. al evaluar la tendencia de los promedios por polinomios ortogonales se encontró una respuesta lineal negativa y significativa, lo cual explica como el ngp disminuyó proporcionalmente, con el aumento de la población de plantas por unidad de área. los coeficientes de regresión altamente significativos, obtenidos entre la relación de ngp y la densidad de población en los dos genotipos ica-cerinza= -6,47 y l-341 03= -5,94 (gráficas 1 y 2), muestran que, a mayor densidad de población, es menor el ngp, lo cual es producido por la reducción del número de demandas efectivas, ya que, al incrementarse el número de plantas por unidad de área, es menor el número de ramas y de yemas reproductivas (demandadas potencialmente). se puede afirmar que el ngp es el resultado del nvp y el ngv, los cuales constituyen el número de demandas efectivas. la variación del ngp, obtenida con el coeficiente de regresión, indica la plasticidad fenotípica de éste componente en los dos genotipos estudiados. las altas correlaciones que se presentaron entre el ngp y el af y la biomasa (r=o,75 y r=o,80) indican que, a mayor área foliar y biomasa, es mayor el número de granos por planta. tamaño de la semilla (peso de cien granos, pcg): el análisis de varianza no presentó diferencias significativas entre genotipos, como, tampoco, por efecto de la densidad de población; el coeficiente de variación fue de 6,23%. el análisis de la tendencia de los promedios por polinomios ortogonales presentó una respuesta lineal positiva y no significativa. el análisis de regresión, para determinar el grado de variación del pcg por efecto de la densidad de población, presentó una relación lineal positiva, con coeficientes de regresión de 0,039 y 0,256 para ica-ceriza y l-341 03, respectivamente, con los cuales se explica la poca variación de éste componente y, por consiguiente, la no plasticidad fenotípica del pcg. los coeficientes de correlación entre el pcg y el af y la biomasa, cuando la planta alcanzó el 70% de la floración verdadera (r=o,108 y r=o,11), muestran que no existe asociación entre éstos, lo cual responde más a factores genéticos que a las variaciones por efecto del ambiente; ésto se explica con la estabilidad fenotípica que presentan los materiales experimentados. los resultados obtenidos coinciden con la afirmación hecha por lehman y lambert (1960), quienes manifiestan que el tamaño de la semilla no se afecta por la variación producida por la competencia entre plantas. igualmente, kohashishibata (1979) manifiesta que, en frijol, el tamaño de semilla es un componente del rendimiento no plástico y, por ello, cuando ocurre una variación en el ambiente, no manifiesta fuertes cambios morfológicos ni fisiológicos. rendimiento agronómico por planta (rap). el análisis de varianza no presentó diferencias significativas del rap entre genotipos, mient-ras que, por efecto de la densidad de población, las diferencias fueron altamente significativas. el genotipo ica-cerinza, sólo, presentó 1,6% más de rap que el genotipo l-341 03. el análisis de los promedios por polinomios ortogonales presentó une respuesta lineal negativa y altamente significativa, lo cual permite observar la reducción del rap al aumentar la densidad de población (gráficas 3 y 4). en los dos genotipos, el rap fue superior en el tratamiento de menor densidad de plantas (50.000), con un promedio superior al 46% al tratamiento de mayor densidad de población (350.000 plantas ha '). en el promedio de los dos genotipos, los tratamientos 1 y 2 presentaron un comportámiento similar, superando en un 30% a los tratamientos 3 y 4 y, en un 46% a los tratamientos 5; 6 y 7. estos resultados concuerdan con lo hallado por montalvo (1961), quien trabajó con frijol y frijol soya de crecimiento arbustivo determinado y concluyó que las altas densidades de población reducen significativamente el área foliar y la biomasa por planta y, así, se reduce el número de ramas y el número de yemas reproductivas (demandas potenciales), afectando el rendimiento efectivo por planta (rap). rendimiento agronómico por parcela (rapa) es el rendimiento obtenido en 12,96 m2. en el promedio de los dos genotipos, el rapa se incrementó de 0,974 kg (tratamiento 1= 50.000 plantas ha") hasta 4,471 kg. (tratamiento 6= 300.000 plantas ha"). para la densidad de 350.000 plantas ha", el rapa decreció en un 4,3%. el anova para el rapa mostró diferencias significativas entre genotipos y altamente significativas por efecto de la densidad de 65 población; también, se observaron diferencias significativas para la interacción genotipo por densidad. el coeficiente de variación para el rapa fué de 8,41%. en el estudio de la tendencia de los promedios por polinomios ortogonales, resultaron altamente significativas las tendencias lineal y cuadrática para los dos genotipos; ésto se asume como respuesta de la .tendencia de mayor grado (cuadrática) para efectos del análisis de regresión. en la presente investigación, el rapa en fríjol arbustivo tuvo una tendencia a incrementarse linealmente hasta la densidad de 300.000 plantas ha" para, luego, decrecer. esto sugiere que se presentó una alta intercepción de luz y, por lo tanto, una mayor utilización de energía a medida que se incrementó el número de plantas por unidad de área. de hecho, a mayor densidad de población se logra una distribución uniforme del área foliar lo cual se manifiesta en un mayor iaf hasta alcanzar una situación óptima, en la cual se obtiene la máxima intercepción de radiación fotosintéticamente activa (rfa); una densidad superior de plantas tiende a disminuir su rendimiento por efecto de la competencia entre plantas por luz, espacio y nutrimentos. lo anterior concuerda con lo planteado por buttery (1969), quien establece que la mayoría de energía necesaria para la fotosíntesis la interceptan mejor las plantas o cultivos a mayor densidad de población; igualmente, donald (1963) explica cómo el máximo de la curva del rapa ocurre cuando éste tiene un iaf óptimo y el rendimiento biológico de un iaf critico, o sea, que a esta densidad de plantas cualquier ganancia debida a la adición de plantas es baja, debida a la disminución en el peso de la planta. el análisis de regresión entre e\rapa y la densidad de población mostró un comportamiento cuadrático en los dos genotipos. esto explica que el rapa se inició con un incremento lineal positivo hasta alcanzar un rendimiento máximo, lo cual ocurrió con 300.000 plantas ha", y, a partir de ésta el rendimiento, decreció; así, se comprende la tendencia cuadrática que se manifiesta en el rendimiento agronómico por unidad de área en las especies vegetales, cuando, por factores bióticos de competencia de plantas, el rendimiento se mantiene o tiende a decrecer. 66 los coeficientes de regresión para el genotipo ica-cerinza fueron 1,734 x y -0,147 x2, y para el genotipo l-34103 fueron 1,366 x y -0,115 x2, los cuales sugieren un incremento más rápido del rapa para el primer genotipo, a medida que se incrementa la densidad de población (gráficas 3y 4). la alta asociación entre rapa y el iaf (r=0,96) indica que, a mayor iaf, es mayor el rapa; un iaf alto implica una mayor cobertura del suelo y, por lo tanto, una mayor intercepción de luz, lo cual se traduce en un mayor rendimiento agronómico por unidad de área. conclusiones de los resultados de la presente investigación, se puede llegar a la conclusión de que los componentes del rendimiento que presentaron plasticidad, es decir, número de vainas por planta y número de granos por planta, son importantes para los programas de mejoramiento genético, ya que, dada su variabilidad, a diferentes condiciones ambientales, constituyen un factor importante para la selección de materiales promisorios. literatura citada 1. bennet, j.p ..; m.w. adams y c. burga. 1977. pod yield component variation and intercorrelation in phaseo/us vu/garis l., as affected by planting density. crop science, vol 17. 2. bradshaw, a.d. 1994. evolutionary significance ot phenotypic plasticity in plants. departament of agricultural botany, university college of nort wales, bangor, wales and departament of agronomy, universily of california; davis, california. 3. buttery, r.b. 1969. effects of plants population and fertilizer on the growth and yield of .soybeans. cann. plant. scíence, vol 49. 4. chaparro, f. y f. moreno. 1982. influencia de los elementos climáticos en el desarrollo del frijol. tesis para ingeniero agrónomo. facultad de agronomía, universidad de caldas. manizales. 5. donald, c.m. 1963. competition among crop and pasture plants. advences agronomy. 6. duarte, ra and m.w. adams. 1972. a path coefficient analysis 01 some yield cornponent interrelations in lield beans (phaseo/us vu/garis l.). crop science vol 12. 7. hicks, d.n. and j.w. penbleton. 1969. effects 01 gloral bud renoval on performance 01 soybeans. crop sciene 5(4). 8. hunt, r. 1990. basic growth analysis. a plant growth analysis lor begginers. 9. hogdson, g.l. y g.e. blackman. 1956. an analysis 01 the influence 01 plant density in the growth 01 vicia laba. the inlluence 01 density on the pattern 01 development. j. exp. bol. 7. 10. kohashi-shibata, j. 1979. contribuciones al conocimiento del idjol (phaseolus) en méxico. colegio de posgraduados, chapingo, méxico. 11. . 1990. aspectos de la rnorfoloqia y lisiología del iríjol (phaseo/us vulgar/s l.) y su relación con el rendimiento. centro de botánica colegio de posgraduados, chapingo montecillo. méxico. 12. lehman, w.f. y j.w. lambert. 1960. eilects 01 spacing 01 soybean plant between and within rows in yield and its componets. agron. jorunal, vol 52 (1). 13. levin, da 1968. in plant population. ecology. blackwell scientific publications. 14. montalvo, r. 1961. densidad de siembra en el cultivo de trijol. 5a. reunión latinoamericana de fitotécnica. buenos aires. 15. thompson, j.a. 1991. modelos de le evolución de la plasticidad lenotípica. tree. 16. via, s. 1988. models 01 the evolution phenotypic plasticity. tree. vol 7. 17. weber, shibles, byth. 1966. effect 01 plant population and low spacing on soybean devolopment and producction. agronomy jorunal, v. 57. 18. westerman, d.t. y s.c. crothers. 1977. plant population ellects on the seed yield components 01 beans. crop science, vol 17. 19. white, j. y j. izquierdo. 1989. frijol: fisiología del potencial di rendimiento y la tolerncia al estrés. olicina regional de la fao para la america latina y el caribe, santiago de chile. 67 resumenes de las tesis de grado en floricultura realizadas en la facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c., entre 1981 v 1993 253 fitopatologia reconocimiento e identificacion de phialophora cinerescens y fusarium oxysporum f. sp. dianthi en el cultivo del clavel en la sabana de bogota. eduardo casas', hernan rasero' y german arbelaez·. 1981. actualmente, entre los problemas fitopatológicos del clavel más limitantes en la sabana de bogotá, están las enfermedades vasculares ocasionadas por los hongos phia/ophora cinerescens y fusarium oxysporum f. sp. dianthi. la identificación de los patógenos causantes se realizó mediante sintomatología externa einterna de las enfermedades y por las características de las colonias y estructuras reproductivas de los hongos en cultivo puro. se estudió la influencia de factores ambientales en el crecimiento, encontrándose que un ph de 6,0 fuá óptimo para ambos organismos y que las temperaturas óptimas fueron de 20°c para p. cinerescens y de 25°c para fusarium oxysporum. la luz fuá un factor importante para la esporulación de los hongos. de doce cultivos de clavel visitados en la sabana de bogotá, todos estaban afectados por uno de los dos patógenos y en algunos cultivos se encontraron ambos. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. estudio del poder patogenico de botrytis cinerea pers. sobre cinco especies de flores de exportacion. jorge henao', jase francisco chaves' y german arbelaez·. '982. el poder patogánico del hongo botrytis cinerea sobre las principales especies de flores de exportación, se estudió en clavel, pompón, crisantemo, rosa y estatice. las muestras se obtuvieron de variedades diferentes ylos aislamientos se agruparon de acuerdo con el hospedante de origen y con 254 la procedencia geográfica. se estudiaron las características culturales en diferentes medios de cultivo y se realizaron observaciones microscópicas. los aislamientos provenientes de pompón presentaron colonias con formación abundante de esclerocios y esporulación escasa; los aislamientos obtenidos de rosay clavel presentaron colonias con esporulación abundante yformación escasa de esclerocios ylos aislamientos provenientes de estatice produjeron colonias con esporas y esclerocios. los aislamientos estudiados se clasificaron dentro de la especie botrytis cineree, todos los aislamientos inoculados fueronpatogánicos en flores de rosa, clavel, pompón, crisantemo y estatice, pero mostraron una respuesta diferencial en su agresividad yen su patogenia, de acuerdo con la procedencia del aislamiento. las diferencias morfológicas de los distintos aislamientos se deben ala presencia de razas fisiológicas del hongo. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogota d.c. botrytis cinerea pers., agente causal de la pudricion de las flores y de la corona del estatice (limonium sinuatum mili. jorge buitrago', alejandro saavedra' y german arbelaez·. 1982. el hongo botrytis cinerea pers. se identificó como organismo causal de la pudrición de las flores y de la coronadel estatice, en cultivos bajo invernadero en la sabana de bogotá. de un centenar de aislamientos obtenidos, se identificaron cuatro tipos, según sus características de crecimiento in vitro: micelial, esporulante, esclerocial y esporulanteesclerocial. el períodc de incubación, para la pudrición de las flores, fué de 8 a 14 días y, para la pudrición de la corona, de 12 a 35 días, según la variedad y las condiciones ambientales. las pérdidasporpudriciónde flores, durante cinco meses de producción, fueronde 64% en la variedad iceberg, 47% en la variedad midnigth blue y 31 % en la variedad heavenly blue y la muerte de plantas, por pudrición de la corona, fué de 57% en la variedad iceberg, 32% en la variedad midnigth blue y 15% en la variedad heavenly blue. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. aspectos biologicos y control quimico de la roya del clavel en la sabana de bogota. yolanda cifuentes' y german arbelaez'.1982. una de las principales enfermedades foliares del cultivo del clavel en la sabana de bogotá es la roya causada por uromyces csryophyllinus (shrank) wint. esta investigación se realizó con el fin de conocer algunos aspectos biológicos de la roya del clavel yde ensayar algunos fungicidas sistémicos y protectores para su control. elmétodo deinoculación más eficiente fue el de la aspersión de una suspensión de uredosporas. los fungicidas zineb, oxicarboxin y diclofluanid fueron los más eficientes inhibidores de la germinación de las uredosporas. enensayos realizados bajo condiciones de invernadero con lavariedad improvad new pink, elfungicida más eficiente fué el oxicarboxin (plantvax), tanto en aplicaciones al suelo como en aspersión foliar. siguieron en eficiencia los fungicidas triforine (saprol)y bitertanol (baycor). este último se comportó como muy buen erradicante de lesiones establecidas. eltriforine fuéfitotóxico aplicado al suelo. los fungicidaspiracarbolid (sicarol), diclofluanid (euparen) y zineb (dithane z-78) fueron menos eficientes. pruebas "in vitre" mostraron que el zineb inhibió ell oo%de la germinación delasuredosporas, siguiendo en eficiencia el oxicarboxin y el diclofluanid. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia bogota d.c. patogenicidad de agrobacterium tumefaciens en algunas especies de plantas de flores de exportacion, german benincore', german ovalle' y german arbelaez'. 1982. tres aislamientos de agrobacterium tumefaciens, provenientes de plantas de rosas afectadas por la agalla de la corona en la sabana de bogotá, se caracterizaron eidentificaron mediante pruebas de laboratorio y por inoculación en plantas detomate y discos de zanahoria y remolacha. en el campo, se probó la patogenicidad de los tres aislamientos sobre plantas de rosa, clavel, estatice, crisantemo y gypsophila, especies importantes en el país para la producción de flores de exportación. todos los aislamientos de la bacteria fueron patogénicos en las cuatro especies inoculadas. sin embargo, se presentaron diferencias muy significativas en infacción: 93% en rosa, 40% en estatice, 32% en clavel y 0.01 % en crisantemo. también, se probó su patogenicidad sobre plantas de eucalipto, remolacha, tomate y geranio, hospedantes comunes de la bacteria. estas pruebas se realizaron sobre plantas de 45 dias de edad yen material de propagación vegetativa. los aislamientos fueron altamente patogénicos en plantas de rosa y de eucalipto, medianamente patogénicos en plantas de clavel y estatice y presentaron muy baja patogenicidad en plantas de crisantemo. las plantas de gypsophila no presentaron infección. las plantas de tomate, remolacha y geranio presentaron una alta suceptibilidad a la bacteria y pueden ser de gran utilidad para el diagnóstico de la enfermedad. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. control del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por phialophora cinerescens y fusarium oxysporum. silvia guzman', jorge leon' y german arbelaez·. 1985. las enfermedades vasculares constituyen el problema fitosanitario más importante en el cultivo del clavel en colombia. en 1983, se estableció un experimento bajo condiciones comerciales, para evaluar el efecto del tratamiento del suelo antes de la siembra y su combinación con la aplicación de los antagonistas trichoderma harzianum y pseudomonas putide, en plantas de la variedad "pink calypso". eltratamiento del suelo con metan sodio + vaporfuéel más efectivo enel control de las dos enfermedades y produjo la mayor producción de flores y la mayor rentabilidad. elnúmero promedio de plantas afectadas, 14 meses después de la siembra, fuéde9,6%para metan sodio + vapor, de 17,8%paravapory82,6%parael testigo. la aplicación de trichoderma harzianum y pseudomonas putida no ejerció ningún control eficaz de las dos enfermedades. no se observó interacción significativa alguna entre los tratamientos del suelo antes de la siembra y la aplicación de los antagonistas. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogota d.c. 255 control biologico de la agalla de corona en plantas de crisantemo con la cepa k-84 de agrobacterium radiobacter var. radiobacter (beijerink & van celden) conn. gerardo garzon' y german arbelaez·. 1986. a partir de plantas de crisantemo de las variedades surf, vellow garland y circus, afectadas por la agalla de corona en la sabana de bogotá, se obtuvieron tres aislamientos bacteriales de agrobacterium radiobactervar. tumefaciens smith & townsend,los cuales se caracterizaron e identificaron mediante observaciones macroscópicas y microscópicas, la realización de pruebas fisiológicas y bioquímicas en el laboratorio; para probar la patogenicidad de dichos aislamientos, se inocularon en plantas de tomate, yen discos de zanahoria y de remolacha. se realizaron dos ensayos para determinar elefecto de la cepa k-84dea. radiobacter var. radiobacter sobre la enfermedad ocasionada por dos aislamientos patógenos de a. radiobacter. varo tumefaciens en plantas de crisantemo de las variedades circus, vellow garland y surtoelprimer ensayo se desarrolló en bancos de enraizamiento con esquejes sin enraizar y el segundo ensayo se realizó con esquejes enraizados y colocados en materas. los tres aislamientos patógenos presentaron un alto porcentaje de infección en las variedades circus yyellow garland, mientras que la variedad surf fué la menos afectada. la cepa k-84 fuá más efectiva en el ensayo de materas que en el ensayo de bancos en enraizamiento, por la fácil lixiviación de la bacteria con el agua de riego. un mejor control se encontró con la cepa k-84para los aislamientos patógenos del biotipo 2.la inmersión de los esquejes en presiembra en una solución de cloro y el uso contínuo de este elemento en el agua de riego fueron el mejor tratamiento para el control de la agalla de corona en bancos de enraizamiento yen materas. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. control de fusarium oxysporum f. sp. dianthi en clavel mediante tratamiento del suelo y apli256 cacion de antagonistas. martin gonzalez' ,juan carlos mollna' y german arbelaez·. 1987. el marchitamiento vascular, ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi, es la enfermedad más importante en el cultivo del clavel en la sabana de bogotá, debido a las altas pérdidas que ocasiona y a su difícil manejo. se estableció un experimento para evaluar la interacción de algunos tratamientos del suelo antes de la siembra, la aplicación de dos aislamientos de trichoderma harzianum, de un aislamiento de serratia liquefasciens ydel fungicida sistémico benomil en el control de la enfermedad en plantas de la variedad "pink calypso", altamente susceptible. los mejores resultados de control se obtuvieron con la aplicacióndemetan sodio + vaporyde vapor, con pérdidasde 38% y40%, respectivamente, en comparación con el testigo que presentó pérdidas de 95%, nueve meses después de la siembra. el control de la enfermedad no fué satisfactorio con ninguno de los antagonistas, ni con la aplicación del fungicida. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. control del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fuserium oxysporum f. sp. dianthi. julio parra" y german arbelaez-. 1988. el marchitamiento vascular del clavel ocasionado por el hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi constituye laenfermedad más limitante del clavel en la sabana de bogotá, debido a las grandes pérdidas que ocasiona y ala poca eficiencia y alto costo de las medidas de control utilizadas. se estableció un experimento para evaluar la interacción de algunos tratamientos del suelo antes de la siembra, el aislamiento del suelo con polietileno y la aplicación de fungicidas sistémicos en el control de la enfermedad, utilizando la variedad "pink calypso" .la aplicación de metan sodio + vapor fué el mejor tratamiento. al disminuir, en mayor grado, el número de plantas enfermas y el inóculo del patógeno y presentar lamayor producciónde flores. elaislamiento del suelo con polietileno no redujo la recontaminación de las plantas a partir del suelo infestado y, por el contrario, redujo la producción de flores. la aplicación al suelo de los fungicidas benomil (benlate), tiabendazol (mertect) ymetil tiofanato (topsinl no redujo la enfermedad, no obstante su alto costo. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogotad.c. estudios orientados a la determinacion del agente causal del sintoma "tallo flexuoso" en rosa sp. variedad visa. mario ignacio ramirez" y antonio angarita'.1989. en la sabana de bogotá, se ha presentado, en los últimos años, un problema desconocido para los productores de rosa sp., específicamente con la variedad visa. los tallos florales se deforman, son débiles y sin valor comercial. en la revisión bibliográfica, no se encontró ningún factorbiótico o abiótico que generara un síntoma similar en rosa. sin embargo, en manzano se reportaron síntomas parecidos, causados por el apple rubbery wood virus (arwv). la investigación tuvo lugar en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. elprincipal objetivofué determinar la posible etiología viral del síntoma. las pruebas aplicadas para la detección del virus fueron: prueba de elisa, microscopía electrónica de tejidos y suspensiones virales, tres métodos de purificación (colchón de sacarosa, acidificación y gradientes de sacarosa) yfinalmente, transmisión mecánica a plantas indicadoras (chenopodium quinoa, chenopodium amaranticolory nicotiana tabacumj. estratos foliares de plantas de rosa afectadas mostraron una relación serológica cruzada con el apple stem grooving virus (asgv) y se observó un efecto detrimental en los cloroplastos de dichas plantas. no fué posible obtener purificaciones de nucleoproteínas estables a partir de las plantas afectadas, sin embargo, los espectros de absorción obtenidos de tres purificaciones mostraron pico a 280nm. las plantas indicadoras no mostraron ningún síntoma. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogota d.c. control de sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary en crisantemo y habichuela con diferentes aislamientos de trichoderma y con fungicidas. llllana delgado de kallman' y german arbelaez·.1989. el trabajo consistió en seleccionar, incrementar, aplicar y evaluar la actividad antagónica de algu nos aislamientos del género trichoderma sobre el patógeno sclerotiniasclerotiorum "in vitro" y en el campo, en cultivos de crisantemo y habichuela, así como evaluar la eficiencia de algunos fungicidas en el control de las mismas enfermedades. los aislamientos tl0 de trichoderma virida y t12 de trichoderma hamatum se seleccionaron como los mejores antagonistas del patógeno, por su mayor inhibición del crecimiento de micelio, sobre la formación de esclerocios y la mayor esporulación sobre el patógeno. los aislamientos con mayor capacidad antagonista se evaluaron en el campo. se evidenció la existencia de diferencias marcadas en el antagonismo entre los aislamientos de trichoderma utilizados. en los ensayos de campo, se estableció que la enfermedad se presentó en el primero y segundo tercio de la planta, lo cual indica que el control con fungicidas debe irdirigido preferencialmente a esas partes de laplanta. se evaluó, además, la eficiencia de las aplicaciones de los fungicidas ferbam, carbendazim y vinclozolin y se observó que, en el enseyo de crisantemo bajo invernadero, el mejor control se logró cuando se aplicó carbendazim al suelo durantela primera semana de siembra, combinado con cinco aspersiones sucesivas de vinclozolin al follaje cada siete dfas, a partir de la sexta semana. al comparar el mejor tratamiento químico con el mejor antagonista biológico, no se obtuvieron diferencias significativas entre ambos tipos de tratamiento. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogotad.c. efecto del fotoperiodo sobre la concentracion y expresion de sintomas del virus tswv en pompon y produccion de material libre por cultivo de meristemos. diego fernando mesa' y antonio angarita'.1990. en un cultivo comercial de pompón y en ellaboratorio de cultivo de tejidos vegetales de la facultad de agronomíade la universidad nacional de colombia en bogotá, se llevaron a cabo los estudios tendientes a evaluar el comportamiento del virus del marchitamiento moteado del tomate (tswv) ya la 257 producción de plantas libresde este virus, apartir de material contaminado, por medio de la técnica de cultivo de meristemos. enel campo se seleccionaron plantas madres y plantas en producción que presentaron sintomatologla de la enfermedad y se probaron para la presencia del virus. de cada una de estas plantas madres, se obtuvieron esquejes, que, después de enraizados, se colocaron bajo condiciones de laboratorio para tratamientos de fotoperlodo normal y largo. después de 14 semanas, se evaluó la presencia del virus en las plantas obtenidas. elcultivo de meristemos se realizó utilizando meristemos axilares. la evaluación de la presencia y concentración viral se realizó mediante observación detallada de las plantas, para detectar la aparición de slntomas y con la prueba serológica elisa. prácticamente, en todas las plantas madres originales y en más de la mitad de las regresadas, se registró la presencia del virus, aunque en concentraciones bajas. además, en las plantas madres regresadas, con 15semanas de edad, aparecieron los slntomas caracterlsticos del tswv en pompón. también, se observó un mayor número de plantas con concentraciones más altas bajo fotoperlodo normal que bajo fotoperlodo largo. en las plantas bajo fotoperlodo largo, se registraron, en promedio, las más bajas concentraciones del virus para toda la población de plantas obtenidas, y, en ellas, no se observaron slntomas. mediante el cultivo de meristemos, tanto axilares como apicales, fue posible obtener la regeneración de pléntulas de apariencia normal. • facultad de agonomia. universidad nacional de colombia. bogotad.c. estudios preliminares de la posible interaccion entre el hongo fusarium oxysporum schlecht f. sp. dianthi (prill & del) snyder & hansen y el nematodo quiste heterodera trifo/ii (goffart), en clavel estandar (dianthus caryophyllus l.) pedro rodriguez arias' y german arbelaez'.1990. en el presente trabajo, se buscó establecer la posible relación del nemátodo quiste hatarodera trifolii y el hongo vascular fusarium oxysporum f. 258 sp. dianthi, en cuatro variedades da clavel con diferente respuesta a los dos patógenos, nora, scania, white candyy aurigo. las plantas se inocularon con cuatro niveles de h. trifolii ycuatro niveles de f. oxysporum. los niveles altos del inóculo de fusarium oxysporum utilizados fueron suficientes para producir los sfntomas yel desarrollo rápido de la enfermedad. la variedad aurigo mostró mayor resistencia alataque del hongo patógeno, con relación a las variedades nora y scania, mientras que lavariedad white candy presentó el mayor grado de resistencia. tres niveles de inóculo del hongo utilizados fueron suficientes para producir igual incidencia ydesarrollo de la enfermedad. elinóculo inicial de h. trifolii no se desarrolló, lo cual se atribuye a la presencia de una pudrición rápida de las raíces y muerte de las plantas en las variedades nora y scania, que privó del sustrato necesario para su alimentación y establecimiento. debido a la no adaptación del nemátodo a las condiciones del invernadero o por efecto de los factores mencionados anteriormente, no se pudo observar en las plantas de clavel de las cuatro variedades utilizadas una asociación entre el nemátodo quiste h. trifoliiy el hongo f. oxysporum. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogotad.c. control quimico de la .mancha foliar anillada del clavel causada por heterosporium echinu/atum luis alfonso peñaranda', hernan jose torres' y german arbelaez'. 1990. la mancha foliar anillada, causada por el hongo heterosporium echinulatum, es una de las enfermedades más limitantes del clavel miniatura en colombia. en 1989, se desarrolló un experimento, para evaluar el control de la enfermedad conla aplicación de cuatro fungicidas en plantas de la variedad sam's pride en un invernadero comercial. dos fungicidas protectores diclofluanid (euparen) y propineb (antracol) y dos fungicidas sistémicos penconazol (topas) y triforine (saprol) se aplicaron ocho veces semanalmente. un número bajo de lesiones se obtuvo con laaplicación de los fungicidas protectores, siendo propineb elfungicida más efectivo. todos los fungicidas utilizados afectaron la producción de esporas en las lesiones, pero su germinación fué más afectada por los fungicidas sistémicos, especialmente triforine. las observaciones en tallos, hojas y flores en poscosecha no mostraron diferencias significativas entre los tratamientos utilizados. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. estudio de la deteccion del virus del marchitamiento moteado del tomate (tmswv) y de trips asociados en el cultivo de pompon (chrysanthemum morifolium ram.) y algunas malezas. ernesto lucena' y antonio angarita·. 1992. enun cultivo comercial de pompón (chrysantemumn morifolium ram.). ubicado en chfa, cundinamarca yen el laboratorio de cultivo de tejidos vegetales de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bogotá, se llevó a cabo el estudio de la detección del virus del marchitamiento moteado del tomate (tmswv) y de trips asociados en el cultivo de pompón y en malezas alternas (trifolium repens l., galinsoga ciliata (raf.) blake, urtica urens l., pennisetum clandestinum hochst, taraxacumofficinale weber y rumex crispus l.). elprocedimiento consistió en hacer un muestreo al azar de plantas madres y esquejes de pompón de las variedades yellow polaris, golden polaris y polaris, y de plantas de las malezas alternas. en lo referente a plantas en producción, se tomaron muestras con síntomas del virus tmswv. para las tres variedadesde pompón, se recolectaron tres plantas por cada variable (plantas madres y plantas en producción) ysedividieron entres niveles: 1. parte distal, 2. parte media y3. parte basal. las pruebas de detección del virus se realizaron por medio de serología, según la técnicade elisa, con el objeto de conocer la concentración viraldel mismo. encuanto a los esquejes, se tomó una muestra de cada variedad. de las plantas hospedantes, se tomaron 27 muestras en el cultivo. elvirus fué detectado, en mayor concentración, en plantas en producción de las variedades yellow polaris y golden polaris que en plantas madres y esquejes. además, en la variedad polaris, tanto para plantas madres como para plantas en producción, la concentración viral relativa fué baja o nula. en términos generales, la concentración viral fué relativamentemás alta en plantas en producción que en plantas madres y/o esquejes. en relación con los tres niveles, la parte basal, especialmente en las variedades yellow polaris y golden polaris, mostró mayor concentración viral relativa que la distal. enlas malezas alternas, no se detectó elvirus, pero se observó que eltrébol blanco (trifoliumrepensj fue la principal fuente hospedante de trips. en cuanto al material entomológico, se recolectaron, tanto larvas como adultos de trips, en las áreas de las plantas madres, en las plantas en producción y en la parte exterior de lafinca. elvirus se detectó tanto en larvas como en adultos de trips. además, la concentración viral de las larvas colectadas sobre plantas en producción fue mayor que la concentración viral de los adultos. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. control biologico del marchitamiento vascular del clavel (dianthus caryophyllus l.) ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi y erradicacion de focos mediante el uso de tres aislamientos de trichoderma harzianum. julio ferney angula', jase darlo alvarez' y german arbelaez·. 1992. la reducción del inóculo de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en el suelo es un problema difícil de resolver en los cultivos de clavel que presentan alta contaminación. una práctica usada para la reducción de dicho inóculo es el control biológico mediante la aplicación al suelo de antagonistas. elpresente trabajo consistió en evaluar la eficiencia de tres aislamientos de trichoderma harzianum en el control de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en el cultivodel clavel, bajo condiciones de invernadero comercial. aunque los tres aislamientos ejercieron algún control sobre fusarium oxysporum f.sp. dianthi, dicho control no fué del totalmente satisfactorio a nivel comercial. elaislamiento t-17, enladosis de 6 kg por cama, presentó el mejor control de la enfermedad, en comparación con las parcelas no tratadas, en las cuales la incidencia de la marchitez vascular fué aproximadamente del 100%. las cepas t-1644 y t13 no ejercieron un control eficiente del patógeno. 259 • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. control biologico del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi en clavel estandar con aislamientos no patogenos de fusarium oxysporum. jaime rojas', jose luis sanchez' y german arbelaez·. 1992. encolombia, elmanejo del marchitamiento vascular ocasionado por fusariumoxysporumf. sp. dianthi, se ha realizado de diversas formas como mediante el uso de material de propagación sano, el tratamiento del suelo con vapor de agua, fumigantes y fungicidas sistémicos. sin embargo, los resultados de estos tratamientos no han sido muy satisfactorios. elcontrol biológico, mediante el antagonismo o como un método estimulante de resistencia en las plantas, ultimamente, se ha utilizado como una opción al control de la enfermedad. este ensayo tuvo como objetivo principal establecer el comportamiento de tres aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum para el control de fusarium oxysporum f. sp. dianthi en las variedades de clavel estandar happy candy y u. conn. los aislamientos no patógenos utilizados fueron c14, cs y61s. para estos aislamientos, se manejaron tres formas de aplicación, a saber: en la primera, se aplicó al suelo el antagonista antes que el patógeno llegase al suelo; en la segunda, se suministró el antagonista en forma líquida al esqueje y elpatógeno al suelo y, en la tercera, se aplicó elpatógeno en forma líquida al esqueje y al antagonista al suelo con antelación. la variedad happy candy se comportó mejor, debido a su resistencia genética, al efecto de los antagonistas ya su forma de aplicación. elaislamiento c14 demostró ser elmás efectivo en su potencial de control, comparado con los aislamientos cs y 618. elaislamiento cs, como organismo de control, no presentó diferencias apreciables con el aislamiento c14. elmejor tratamiento de dosis del antagonista corroboró los resultados obtenidos en ensayos anteriores, al establecer que se presenta un máximo de control, cuando el antagonista está en concentraciones mayores que el patógeno. • facultad de gronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. 260 control biologico del marchitamiento vascular del clavel miniatura ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi con aislamientos no patogenos de fusarium oxysporum. juan carlos rodriguez', pedro rodriguez lobo' y german arbelaez·. 1992. tres aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum se evaluaron en su antagonismo a fusarium oxysporum f. sp. dianthi en dos variedadesde clavel miniatura, bagatel ytony, bajo condiciones de invernadero. los tres aislamientos antagonistas ocasionaron diferentes niveles de control de la enfermedad, pero todos presentaron alguna patogenicidad en las dos variedades de clavel inoculadas. la aplicación al suelo del aislamiento c14 de f. oxysporum un mes antes de la siembra y a los esquejes enraizados inmediatamente antes de la siembra fueron los tratamientos más efectivos para elcontrol de la enfermedad, principalmente en las dosis más altas, seguidos del aislamiento cs. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. efecto de la apllcacion de fungicidas dirigidos al follaje y al suelo para el control de cladosporium echinulatum en clavel. edgar fernando barbosa', nestor julio perilla' y ernesto guevara'. 1993. enla empresa aores de funza, durante el segundo semestre de 1992, se realizó, en la variedad de clavel miniatura salmony, una prueba comercial con el objeto de comparar el manejo del cladosporium echinulatum, agente causal de la mancha foliar anillada del clavel (mfa) con difeconazol + propineb y uno de los manejos empleados en producción comercial. eldiseño experimental fue de bloques completos al azar con 3 tratamientos y 6 repeticiones. las epidemias evaluadas entre la quinta semana después del despunte y el primer pico de producción mostraron los siguientes resultados: las epidemias naturales evidenciaron unaumento, el cual varió entre oy73% en incidencia y entre o y 1,6% en severidad. en aplicaciones de difeconazol, alternando con propineb, la incidencia varió entre o y 27% y la severidad entre oyo,2%. los mismos parámetros, para el manejo en producción comercial, arrojaron variación entre el oy 54% en incidencia y entre oy 0,52% para severidad. laproducción de ramos en la semana 37a. fuá de 430 en eltestigo, 490 para el tratamiento de la finca y 560 en el tratamiento difeconazoi + propineb. lafrecuencia de ocurrencia de lesiones de la mfaen los ramos fuá de 40%, 41 % y28%, respectivamente. eldesarrollo de las epidemias, la producción de ramos y la frecuencia de ocurrencia de la mfamuestran que eltratamiento con difeconazol + propineb tienen ventajas comparativas sobre el tratamiento usado en la producción comercial. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. entomologia biologia e identificacion de la arañita roja (tetranychus sp.) en clavel (dianthus caryophy/lus l.) jose raul suarez', reinaldo ortiz·. darlo corredor" y ruben darlo ariza·. 1981. la arañita roja del clavel es una de las plagas de mayor importancia en este cultivo en la sabana de bogotá. para la identificación y biología, se realizaron observaciones sobre elciclo de vida, oviposición y longevidad yse describieron los estados. para ello, se utilizó una cámara para replicar las condiciones de temperatura y humedad relativa de los invernaderos. estos ensayos se realizaron sobre rectángulos de hojas de clavel en algodón embebido en una solución de azúcar. en materas individuales, se estudiaron los hábitos y la naturaleza de los daños. la relación de sexos se determinó por muestreo al azar. laespecie fué identificada como tetranychus cinnabarinus boisduval. el ciclo de vida fué: incubación, 6,16 días; larva, 1,87; ninfocrisálida, 1,36; protoninfa, 1,53; deutocrisálida, 1,42; deutoninfa, 1,51 ;teliocrisálida, 1,35días. enladescripción de los estados, se midieron ancho y largo del idiosoma ylas características de cada estado. la mayor oviposición promedio fuá de 2,5 huevos/día. la longevidad fuá de 37 y 24 días para hembras y machos, respectivamente. larelación de sexos fue de 7,64 hembras por macho. eldaño en las hojas corresponde a un moteado blanco coalescente y las poblaciones se localizan prefencialmente en el envés foliar y migran en ausencia de alimento. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. distribucion poblacional de la arañita roja carmin (tetranychus cinnabarinus (boisduval) en plantas de clavel (dianthus caryophy/lus l.) y el efecto de tres plaguicidas para su control en la sabana de bogota. diego luna' y alfredo acosta·. 1985. eltrabajo se desarrolló bajo condiciones de cultivo comercial, en el municipio de suba, cundinamarca y de laboratorio; abordó interrogantes de interés específico para el manejo de los ácaros en clavel, como son, principalmente, dinamica de población, efecto del ciclo de vida y control químico. bajo invernadero, se evaluó la distribución vertical de poblaciones, teniendo en cuenta tres estratos, nueve edades de la planta ydos ápocas (lluviosa y seca) y, además, se buscaron hospedantes secundarios del ácaro. enlaborato río, se midió el efecto acaricida de dienoclor, oxido de fenbutatin y clorfevinfos, utilizando la metodología de la lámina sumergida. las mayores poblaciones da arañita se presentaron en plantas de 19, 20 y 21 meses de edad, con un total de 34,83%. altener en cuenta la distribución vertical, se observó que el estrato medio contiene la mayor población, con 37,55% y el estrato inferior, conla menor población, conel27 ,84%. alcomparar los diferentes estados del ciclo de vida del ácaro, se pudo observar una condición de equilibrio estable de su población, así; huevo 37,19%; larva 20,50%; estados ninfales 24,37% y adulto 17,94%. varias malezas, hospedantes secundarios de la u arañita" en el cultivo, se encontraron y, en orden de impor261 tencia, fuaron: trifo/iumrepensl., stel/ariamedia (l.) cyrill; pos ennue l.; veronics persice poir, ho/cus tenetus l. y oxs/is cornicu/st8 l. laeficiencia de los productos, medida en el laboratorio, mostró que el dienoclor presenta un efecto rápido y un alto porcentaje de acción durante las primeras 96 horas. el oxido de fenhutatin es de acción lenta, pero, en la mayoria de los casos, fue superior a los otros tratamientos, a largo plazo. elclorfenvinfos tiene baja acción acaricida. almedir la eficiencia de mezclas, fue notorio el aumento de la eficiencia efectuada por la mezcla de fenbutatin + clorfanvinfos, superando el porcentaje de mortalidad a los demás tratamientos. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. ciclo biologico de tetranychus cinnabarinus y evaluacion de tres acaricidas en cultivo comercial de clavel. rafaellora'yalfredoacosta'.1987. eitrabajo se realizó en subachoque (cundinamarca) bajo condiciones de cultivo comercial de clavel. se determinó el ciclo de vida de tetrsnychus cinnabarinus boisduval iacari:tetranychidae), utilizand ofoilaje de clavel, trébol blanco ypasto kikuyo. sobre un área sembrada con las mismas tres especies, se probaron los acaricidas tetradifon, binapacryf y azocyclotin, en tres dosis, bajo un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones. elciclo de vida resultó más corto en trébol blanco que en clavel (12,0 y 12,9 días, respectivamente); en kikuyo no hubo desarrollo del ácaro. enla prueba de los productos, el tetradifon mostró la mejor eficiencia sobre huevos, mientras que, sobre los estados larvales, ninfales y sobre adultos, la mejor eficiencia la presentó el producto azocyclotin. en este trabajo, se refuerza la importancia del control de la maleza trébol blanco, por ser buen hospedante del ácaro y se descarta el control del kikuyo. esta planta, en muchas empresas, se encuentra infestada por ácaros y ésto demuestra el fenómeno de dispersión, aún a malezas que no le sirven de verdadero huesped. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogotad.c. 262 distribucion de poblaciones de tetranyehus urtieae koch (acariformes: tetranychidae) y efecto de cuatro acaricidas en cultivo de rosa, variedad visa, alberto clfuentes', miguel vanegas' y alfredoacosta'.1987. el trabajo se desarrolló bajo condiciones de un cultivo comercial de rosas para exportación en la zona de madrid, cundinamarca, con humedad relativa de 75% y temperatura promedia de 22°c. los objetivos fueron observar el comportamiento del ácaro tetrsnychus urticse koch, en cuanto a su distribución vertical en los tercios de la planta, a observación da hospedantes secundarios y a evaluación de la eficiencia en campo de cuatro productos acaricidas. en la fase de distribución de poblaciones, se dejó desarrollar el ácero t. urtiese en forma natural, sin control qurmico durante dos semanas. se encontró que, en el estrato inferior, es donde inicialmente se establece y, posteriormente. pasa a los otros estratos y en el estrato medio es donde se presenta la mayor densidad. la mayor concentración de la población por cm2 dentro de la hoja se localizó en elfolíolo apical. los hospedantes secundarios en los bordes, centro y en los sitios adyacentes a las camas, en orden de importancia, fueron, entre otros, malva, trébol blanco, guasca, violetilla, abutilón, falsapoa, bolsa de pastor y virevira. para la evaluación de la eficiencia de los acaricidas bajo condiciones de invemadero, se utilizó un diseño completamente al azar y los resultados se analizaron con base en la fórmula de henderson y tilton, encontrándose que tetradifón presentó el mejor efecto ovicida; cyhexatin tuvo mayor eficiencia sobre estados ninfales; averrnectín b1 ejerció el mayor efecto sobre adultos y larvas, seguidos por dienochlor. esta información puede ser de gran utilidad para el manejo adecuado en la especie en la sabana de bogotá. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogotad.c. evaluacion de algunos insecticidas sobre el minador del crisantemo, liriomyza trifo/ii y su parasito dig/yphus begini. ramiro florez". carlos orjuela' y darlo corredor'. 1987. en colombia, las mayores pérdidas económicas en el cultivo de crisantemo son ocasionadas por el minador liriomyza trifo/ii burguess (diptera: agromyzidae). este insecto desarrolla rápidamente resistencia a los insecticidas, haciéndose necesario buscar un manejo más racional de plaguicidas. en asocio con otros medios de control. siete insecticidas fueron evaluados sobre adultos y larvas de l. trifo/iiy sobre adultos de dig/yphus begini ashmead (hymenoptera: eulophidae). ectoparásito de larvas. se encontró que thiocyclam 50 sc. en dosis de o,7cc/litro de agua. tuvo eficiencia de 92.75% sobre adultos y de 81 % sobre larvas de primer instar; pyrazofos 30 ec, en dosis de 0,5 cc/litro de agua. ocasionó 85,75% de mortalidad sobre larvas de 20. y 3er. instar de la plaga. de los productos que controlan eficientemente l. trifo/ii, solo ciromazina, en dosis de 1.0 y0,5 gramos/litro de agua, causó mortalidad inferior al 100% sobre adultos de d. begini. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogotad.c. ciclo de vida, densidad de poblacion que induce formas aladas y distribucion vertical del afido macrosiphum rosae (l.) en plantas de rosa. german pinzon' y darlo corredor'. 1988. el áfido macrosiphum rosee (l.) (homoptera: aphididae) es una de las plagas de mayor incidencia en el cultivo del rosal. para reconocer aspectos de su biología, se estableció un ensayo que permitió determinar su ciclo de vida y su fecundidad. además, se tuvo en cuenta la época de aparición de nuevas formas aladas y miel de rocío. para lo anterior, se mantuvieron folfolos de rosade diferentes estratos en cámaras separadas. las nuevas formas aladas se obtuvieron manteniendo plantas en buen estado de desarrollo. elciclo de vida fuá de 10,73 dras observándose diferencias significativas entre los estratos superior (9,76 días) con relación al estrato inferior (11 ,49 días), laedad óptima de madurez sexual fue de 10,79 días. no existiendo diferencias significativas entre estratos. elnúmero de ninfas depositadas por dfas fuá en promedio, de 1,79, observándose diferencias significativas entre el estrato superior (1,06) con relación al medio (2,19) y alsuperior (2,04). la nueva población alada se presentó a los 27 días después de haber sido colocada la primera hembra adulta alada, sin embargo, puede presentarse, como mínimo, a los nueve días y, como máximo, a los 42 días. elnivel poblacional que puede inducir dichas formas aladas es, en promedio, 211 indivfduos. este nivel poblacional osciló entre un mínimo de 72 y un máximo de 418 indivfduos. la miel de rocío se observó, en promedio, a los 12,5 dias después de ser colocada la hembra adulta alada y, generalmente, entre dos y cuatro dfas antes de aparecer la primera población alada. • facultad di;; agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. aportes para el control integrado de la mosca blanca de los invernaderos (trialeurodes vaporariorum (westwood)), bajo condiciones de la sabana de bogota. jeannette amparo español' y darlo corredor'. 1988. con la introducción de encarsia formosa gahan (hymenoptero-aphelinidae), parásito específico de la mosca blanca tria/eurodes vaporariorum (westwood) ouaintance & baker, se realizó un estudiode la bioloqla, el comportamiento yla adaptación del parásito en condiciones de laboratorio e invernadero a nivel de la sabana de bogotá. a partir de las primeras liberaciones de encarsia, se observó una buena capacidad de búsqueda, dispersión, adaptación y eficiencia de control sobre la mayoría de hospedantes vegetales muestreados. en condi. ciones de laboratorio, sobre plantas de tomate, se obtuvo una fecundidad promedia de 63 huevos! hembra!20 días, una longevidad promedia de 41 .4 días, una relación de sexos de 361:1 hembras! macho, una duración del ciclo devida de 22,1 días, cuando parasitó ninfas en tercer instar y de 12,7 dias, cuando parasitó ninfas de mosca blanca en cuarto instar. enla evaluación del control ejercido sobre las ninfas de mosca blanca en plantas de tomate se determinó un mayor porcentaje de parasitismo en los folíolos medios y apicales y un mayor porcentaje de prelación en los folíolos basales. en cuanto al control ejercido por encarsia formosa sobre plantas de tomate y tabaco en laboratorio y de tomate, mil flores y alstroemeria bajo condiciones 263 de invernadero ysometidas a libre infestación de la plaga y el parásito, se determinó un buen control expresado en un alto porcentaje de parasitismo superior al 70% yun bajo porcentaje de predación. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. asociacion de onychiurus armatus tullberg y fusarium oxysporum schl. f. sp. dianthi, con relacion a los daños causados en el cultivo del clavel (dianthus caryophyllus l.) jairo hernan agudelo' y alfredo acosta' .1989. en el presente trabajo, se estudió la relación del daño causado por la asociación de fusarium oxysporum f. sp. dianthi y onychiurus arma tus, comparado con los posibles daños que causan cada uno de ellos en forma independiente. además de un control conjunto y/o individual de fungicidas metalaxil + carbendazin y del insecticida fonofos. la población de o. arma tus se obtuvo por la floración directa y/o el método berlesse tullgren en suelos infestados y se llevó a cámaras de colonización, donde, despuésde obtener huevos, se retiraron los adultos, para homogenizar la población y evitar contaminación del hongo. el inóculo de fusarium oxysporum f. sp. dianthi se reprodujo en avena con cascarilla. el ensayo se realizó bajo condiciones de invernadero, en materas con suelo esterilizado y esquejes de clavel de la variedad scania en la universidad nacional de bogotá. el inóculo de f. oxysporum se mezcló en proporción peso a peso con elsuelodeo y 1%, respectivamente yde oy 200 de o. armatus, teniendo en cuenta los tratamientos dados. la asociación de onychiurus arma tus y fusarium oxysporumf .sp. dianth i afectó en mayor grado el tamaño de botón floral, la longitud, el peso, laparte aéreayel daño causado por f. oxysporum tiene mayor repercusión que el causado por o. arma tus, del cual la plante se alcanza a recuperar. el control químico conjunto (fungicida e insecticida) mostró mejor respuesta que los controles individuales de cada producto. el hongo f. oxysporum f. sp. dianthi utiliza los daños causados por o. arma tus para realizar un daño más contundente a la planta. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. 264 cria y comportamiento en campo de trichogramma cerca pretiosum riley para el control de copitarsia consueta walker. vicente chamat', anselmo fandiño' y jesus emilio luque'. 1989. para el parasitoide trichogramma cercapretiosum riley, presente en la sabana de bogotá, se evaluó la cría masiva sobre sito traga cerea/ella oliver, determinando el porcentaje de emergencia, la relación de sexos y la longevidad de los adultos. adicionalmente, se probó el almacenamiento enfrío de huevos parasitados y se hicieron observaciones del comportamiento del parasitoide en un cultivo comercial dea/stroemeria sp. en condiciones de la sabana de bogotá, sito traga cerea/ella es un buen hospedante para realizar la cría masiva del t. cerca pretiosum. larelación de parasitación fue de 1:2,64, la emergencia de adultos fue del90%,la longevidad de los adultos fue mayor para las hembras que para los machos y la relación de sexos fue de 1,22 hembras por 1macho. elalmacenamiento en frío de los huevos parasitados corroboró que, a mayor tiempo de almacenamiento y menor temperatura, fue menor la emergencia. en campo, el trichogramma parasitó huevos de copitarsia consuelte walker, presentándose como un componente para programas de control integrado de plagas en cultivos de plantas ornamentales. . facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. curvas poblacionales y callbracion de trampas para liriomyza huidobrensis (blanchard), plaga en gypsophila paniculata bajo invernadero en la sabana de bogota. carlos hernan espejo', alfredo gomez' y darlo corredor'. 1989. elexperimento se realizó en un cultivo de gypsophi/a panicu/ata y el insecto, objeto de estudio, fué el minador de la hoja liriomyza huidobrensis. el muestreo se desarrolló durante cinco meses y se contaron larvas de primer instar sobre el follaje, pupas con trampas tipo recipiente recolector vadultos emergidos con trampas tipo tienda y, en el ambiente, con trampas de color amarillo. elmuestreo se realizó dos veces por semana, en un área de 30 camas. los datos obtenidos se promediaron y se dibujaron gráficas de población parcial y total y se hizo un análisis de correlación teniendo en cuenta la duración promedio de cada estado. en la curva obtenida para larvas del primer instar, se definieron tres fases bien marcadas, así: la primera corresponde al desarrollo inicial del follaje y el crecimiento sostenido del insecto plaga; la segunda corresponde al desarrollo total del follaje basal y el ataque del insecto que tiende a estabilizarse; y la tercera, donde el follaje basal empieza su senescencia y se reduce el ataque del insecto. enla curva para pupa se definieron tres picos, así: elprimero en elmuestreo 240; el sequndo en elmuestreo 270;yel tercero, en el muestreo 390, pero, alfinal, los dos picos iniciales fueron menores. enla curva para adultos emergidos, se definieron siete picos, que, en su orden, corresponden a los muestreos 1o, 70,180,280,320,307 y 430; los picos de los muestreos 10 y 70 se definieron como provenientes del ciclo anterior del cultivo y los siguientes se relacionaron con lapoblación proveniente del ciclo de cultivo objeto del ensayo. para la curva de adultos en el ambiente, se definieron 10 picos correspondientes a los muestreos 30,70,120, 190, 210, 230,270, 300, 370. y430; de éstos, teniendo en cuenta las observaciones (monitoreo) en las trampas, solo seis corresponden a insectos provenientes del cultivo yel resto, probablemente, provienen de migraciones. además, se hizo una gráfica de curva poblacional total y curvas parciales, donde se puede definir, para uso práctico yen un determinado momento, un cálculo para las futuras poblaciones potenciales. por el contrario, para larvas del primer instar vs adultos emergidos se encontró correlación significante para el período de 28 a 32 días, lo cual, posiblemente, se debe a una acción depresiva de las aplicaciones o del suelo sobre los adultos emergidos, lo cual influyó en la magnitud de los datos obtenidos para la trampa tipo "tienda", que a su vez, pudo acercar los datos obtenidos para ambas curvas y hace posible el obtener una buena correlación para esta comparación. para las correlaciones de pupas vs adultos emergidos y adultos en elambiente, fue significante para el período de 17-21 días, pero el porcentaje encontrado para el período de 14-17 días hace pensar que una explosión poblacional de pupas puede estar seguida, en un período de 17 a 21 días, por una presencia de adultos, la cual produce un aumento progresivo a partir de un perrada de 14-17 dias. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. determinacion del numero optimo de tr.ampas para la evaluacion del minador del crisantemo liriomyza trifo/ii burgess bajo invernadero. mario gustavo rojas' v darlo corredor'. 1989. elcrisantemo (chrysanthemunmorifo/ium ramat). una de las flores de corte con mayor demanda en el mercado internacional, se ve afectado en su rendimiento y calidad por ataque de los minadores de la hoja liriomyza trifo/ii y liriomyzahuidrobrensis. en este trabajo, se trató de determinar un número óptimo de trampas por área para la evaluación del minador y la comparación cuantitativa de las especies presentes en elcultivo y, para ello, se colocaron trampas de color amarillo de tamaño 20 x 20 cms, distribuidas uniformemente cada 18 m. dentro del cultivo. para obtener homogeneidad dentro del cultivo, se procuró que la edad de las plantas no superara la diferencia de cuatro semanas. las lecturas de población se hicieron durante 14 semanas, separando las poblaciones de las dos especies. los resultados obtenidos para l. trifo/ii demuestran, que, separando en etapa de varianza homogénea, para una primera etapa entre las semanas dos a nueve, denominada a, se requieren seis trampas y, en una segunda etapa, entre las semanas 10 a 12, denominada s, se requieren 13 trampas. para l. huidrobrensis, la etapa a comprende lecturas entre las semanas dos y cinco y se requieren cuatro trampas y la s comprende entre las semanas sietey trece y se requieren, unicamente, dos trampas. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. dispersion de la poblacion de tetranychus cinnabarinus (boisduval) y respuesta a la apllcacion de tres acaricidas en una plantacion comercial de cla;yel miniatura, durante epocas seca y lluviosa. 265 miguel guzman', carlos castillo' y alfredoacosta',1990. el experimento se desarrolló en una empresa comercial,localizada en el rosal (cundinamarca). se determinó, bajo invernadero de producción comercial de clavel miniatura,la formade dispersión de las poblaciones de la "arañita roja cermtn" tetrsnyehus einnsbsrinus durante épocas lluviosa y seca, utilizando como base un ensayo preliminar que suplió la falta de información concerniente ypermitió ajustar las evaluaciones, para lograr resultados estedrsñcamente confiables. se evaluó, también,la respuesta de poblaciones de t. cinnsbsrinus a la aplicación de tetradifon, propalgite y abamectina, empleando el 50%, 100%, 150% y 250% de la dosis utilizada convencionalmente por los floricultores de la sabana de bogotá, en un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones y comparando las eficiencias obtenidas entre épocas de lluvia y seca. los sitios con mayor población de arañita correspondieron a tejidos vegetales, como hojas y flores del clavel y las malezas presentes. otros sitios, en orden de importancia, fueron la madera, piolas, plásticos, lonas ycarros recolectores de flor. el hecho que dichos sitios, al igual que otros lugares, como zonas para descanso de trabajadores, basureros y aves que frecuentan el cultivo, presenten "arañita" enforma continua o esporádica, demuestran que el manejo cultural ylas evaluaciones dentro y fuera del área del cultivo deben ser rutinas normales de gran importancia para el manejo másadecuadodepoblacionesde t. einnsbsrinus. elcomportamiento, como producto más eficiente,lo mostró consistentemente la abamectina, siendo más eficiente a medida que se aumentó la dosis. analizando la eficiencia de todos los productos, se pudo observarla tendenciade mayor eficiencia bajo condiciones secas. aunque la rnetodologfa fué muy analizada y el trabajo se desarrolló en forma cuidadosa, se observó, al igual que en trabajos de otros investigadores, un comportamiento de "eficiencia errática" de todos los acaricidas probados,lo cual sugiere que las características biológicas del ácaro en estudio, como son, entre otras, alta natalidad, ciclo de vida corto y presencia de estados quiescentes intermedios, permiten la defensa de la especie frente a las aplicaciones de agroquímicos, pero, a la vez, enmascaran el nivel de eficiencia desde el momento de la aplicación, debido a que la rata de natalidad y la eclosión de lndivíduos a partir de crisálidas, equilibra o supera el efecto de mortalidad por los productos. • facultad de agronomia, universidad nacio'nal de colombia, bogotad.c. 266 ciclo de vida, biologia y habitos de diglyphus begini (ashmead) (hymenoptera: eulophidae). javier antonio chavarro, jesus emilio luque, judith sarmiento en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en bogotá, se llevó a cabo un experimento en el cual se pretendía conocer el ciclo de vida bajo cuatro diferentes temperaturas, la biología y hábitos de diglyphus begini (ashmead) (hymenoptera: eulophidae), el cual se desarrolló sobre larvas del minador liriomyzs huidobrensis (blanchard) (diptera: agromyzidae). el experimento se desarrolló bajo las temperaturas de 15, 20, 25 y 30°c yen cámaras térmicas diseñadas especialmente para este fin. debido a que el ectoparasitoide tiene su desarrollo de estados inmaduros en el interior de las minas causadas por las larvas del minador, se construyeron minas artificiales. se comprobó que la temperatura afectó de gran manera el desarrollo de los estados inmaduros del parasitoide, pues, a medida que se incrementaba la temperatura, el tiempo de desarrollo de estos estados disminuía notablemente. las temperaturas en las cuales el parasitoide diglyphus begini, en sus estados inmaduros, tiene un desarrollo más rápido y son favorables para este fin, fueron, en su orden, 30°c., y 25°c. la temperatura mejor para el desarrollo de los estados de huevo, primer instar larval, segundo instar larval, tercer instar larval, prepupa y pupa fueron, en su orden, 25 y 30°c; 25°c.; 25 y 30°c.; 30°c.; 25y30oc.; y300c, respectivamente, lo cual demuestra que el intervalode temperatura entre 25 y 30°c es el más conveniente para obtener un desarrollo más rápido del parasitoide. en el proceso de preoviposición, la hembra del parasitoide ubica la larva hospedante y, después de rodearla varias veces, la paraliza utilizando su ovipositor, dejando unas marcas necróticas en el cuerpo de ésta, como resultado de las punzadas de paralización y, después que la larva ha sido inmovilizada, la hembra parasitoide procede a colocar un huevo sobre ella, produciendo la relación huevo-hospedante. se comprobó que la hembra prefiere ovipositar los últimos instares larvales de liriomyza huidobrensis y, especialmente, el tercer instar larval. la totalidad del trabajo se realizó sobre hojas de acelga (beta vu/garis l. varo eye/a), las cuales mostraron una gran suceptibilidad al ataque del minador liriomyza huidobrensis . • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogota d.c • • agrodex, s.a., bogota d.c. : evaluacion de la respuesta funcional y numerica de trichogramma cerca pretiosum riley, sobre huevos de copitarsia consueta walker, en condiciones de laboratorio. jose joaquin barragan·, pedro nel ramos·, jesus emilio luque· v judith sarmiento··. 1990. recientemente, se ha encontrado el parasitoide trichogramma cerca pretiosum actuando sobre huevos de copitarsia consueta bajo condiciones ambientales de la sabana da bogotá, lo cual motivó a adelantar estudios básicos sobre su taxonomía, ciclo biológico yerra masiva. este trabajo se realizó en el laboratorio de entomología de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, bajo condiciones controladas de temperatura y humedad relativa. para la obtención de la respuesta funcional y numérica del parasitoide, se siguió la metodología propuesta por flanders, utilizando cinco contenedores de vidrio de 45 cm de lado, sellados herméticamente con vinilpel, a los cuales se les asignó una densidad diferente de huevos de c. consueta (16; 32; 64; 128 y 256 unidades). posteriormente, en cada uno de los montajes se liberaron tres densidades diferentes del parasitoide (5, 10, 15 hembras copuladas de trichogramma) y cada montaje fué replicado tres veces. para la evaluación, se procedió dela siguiente manera: una exploración gráfica, con la cual se obtuvo una respuesta funcional tipo 111 (16 a 64), cuya tasa de incremento disminuyó a medida que se acercó a la densidad más alta (256 huevos). el número de huevos paresitados por hembra fué superior cuando se liberaron cinco parasitoides, que cuando se liberaron 10 y/o 15. este fenómeno puede deberse a la competencia interespecífica. los resultados de la respuesta numérica indican que existe un mayor incremento en la cantidad de descendientes a densidades intermedias del hospedero (32 a 128), disminuyendo posteriormente a medida que se incrementa la densidad del hospedero, lo cual obedece, posiblemente, a que se está alcanzando la capacidad reproductiva de la hembra. como en los huevos parasitados, el número de descendientes obtenidos por hembra fué superior cuando se liberaron cinco hembras que cuando de liberaron 10 y/o 15, se deduce que trichogramma cercapretiosum tiene una mayor capacidad parasltica a niveles intermedios del huesped. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogotad.c. .. agrodex, s.a .• bogota, d.c. evaluacion de la eficiencia de algunos productos para el control quimico de trips en el cultivo de crisantemo (chrysanthemum sp.) utilizando un umbral de accion. alvaro benavides·, maria lvda socha" v ruben darlo ariza". 1991. muchas especies de trips que causan problemas dentro del invernadero se han detectado en diferentes cultivos. en general, son difíciles de controlar y sus poblaciones aumentan rápidamente, pués se pueden presentar de 10 a 15 generaciones de ellos por año. dichos insectos se alimentan de muchos tipos de plantas y causan daños, tanto en las flores como en el follaje. su tamaño reducido ylos lugares escondidos que prefieren para alimentarse (dentro de los botones, yemas y bajo las hojas) los convierte en dificil blanco para los pesticidas y, por todo ésto, erradicarlos de un invernadero resulta, frecuentemente, más complicado que erradicar cualquier otra plaga. en la actualidad, la especie mas importante es frank/iniella occidenta/is, pues se ha tornado muy tolerante a los pesticidas que normalmente controlan otras especies de trips y, por lo tanto, bajo la presión de selección que ejercen los numerosos pesticidas que se emplean en el invernadero, esta especie se torna dominante; si se considera que esta especie de trips es vectora del virus del marchitamiento moteado del tomate (tswv), su importancia se acentúa. actualmente, sólo la lucha química parece mantener sus poblaciones por debajo de los umbrales de nocividad. po rtanto, es muy importante utilizar este método de tocha, de la manera mas eficaz v complementarlo con otras medidas. elcriteriodal·rompimiento del ciclo de vida del insecto se aplicó paraevaluar saisproductos en el control químico de los trips de tos cuales, cuatro están establecidos comercialmente y dos están en proceso de investigación. para buscar mayores alternativas en el sistema de rotación de productos en el manejo integrado de esta plaga se encontró que, al final, todos los productos controlan ninfas y adultos. un umbral nominal, para la aplicación de los tratamientos se utilizó y se tomó, en promedio 0,4 ninfas yo,3 adultos por planta, como máximo 267 permisible durante el transcurso del trabajo. al final, en ninguno de los tratamientos comparados con un testigo de la finca, este umbral aplicado sobre la población de trips mostró disminución en la calidad y cantidad de flores producidas comercialmente. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. algunos estudios preliminares' para el e'stablecimiento de un sistema de ivionitoreo de trips (thysanoptera: thripidae) con trampas blancas en un cultivo comercial de clavel en la sabana de bogota. hernan ramos'. darlo corredor' y rodrigo astaiza··. 1991. los objetivos principales de la investigación fueron la determinación y caracterización de los síntomas del ataque de los trips en clavel,la definición de las trampas de monitoreo dentro de un cultivo comercial y el establecimiento de una relación entre la captura de trips sobre las trampas y la incidencia de daños en elcultivo. mediante inoculaciones controladas de ninfas y adultos del insecto y mediante la ubicación de trampasmonitoras blancas en diferentes posiciones y zonas dentro del invernadero, se hizo la caracterización y evolución del daño y se encontró una mayor captura en las márgenes del invernadero. sin embargo, estadísticamente. no se obtuvieron diferencias significativas entre estas posiciones ni tampoco en la captura en las zonas a lo largo del invernadero. la relación entre la captura en las trampas y el daño en las flores cosechadas, analizada mediante regresiones lineales, presentó bajos coeficientes de ajuste entre las variables estudiadas. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c . •• floramerica, s.a., bogota d.c. apllcacion de pesticidas evaluacion de tres tecnicas de apllcacion de agroquimicos en cultivo de flores de corte bajo invernadero. alfonso romero'. jorge enrique rodriguez·. rafael mendoza' y harvey arjona·. 1985. tres técnicas de aplicación de agroquímicos (aspersión convencional, nebulización yultrabajo volumen con "micronair") se evaluaron, con el objeto de buscar cual de ellas es la más adecuada para mejorar el sistema de control químico en los cultivos de rosas. inicialmente, se efectuó una encuesta, la cual mostró la escasa atención que se presta a la evaluación de los sistemas de aplicación de productos para control fitosanitario en flores. para la evaluación, se tomaron las variables densidad de cobertura, medidas como el número de gotas por centímetro cuadrado, el tamaño de gota (v.m.o.) y 268 la distribución, uniformidad y penetración del producto. el trabajo de campo se realizó, durante los meses de marzo y abril de 1983, en un cultivo de rosas, localizado en la sabana de bogotá y se empleó un diseño experimental completamente al azar, sobre un material homogéneo, dividido en seis zonas de muestreo, colocando, en cada una de ellas, un colector de papel cromakote, el cual es coloreado por la aspersión, mediante el empleo de azul de metileno en el fluido que se aplica. en total, se efectuaron 23 tratamientos, cada uno con tres repeticiones, distribuídos así: cuatro tratamientos con "micronair", cuatro con nebulizador y quince siguiendo el sistema de aspersión convencional. la mejor distribución de la mezcla se logró con el sistema de aspersión convencional, mediante la combinación de discos 0-1 y 0-2, aplicando el producto con una presión de 150 p .s.i. los mayores promedios de densidad y los diámetros volumétricos medios menores se obtuvieron con los discos 0-1 en todas las boquillas y con aplicaciones a 250 p.s.i. con el sistema a ultrabajo volumen, se obtuvieron resultados satisfactorios, encuanto a la uniformidad de la aplicación va la penetración del producto, pero el diseño de la máquina empleada para este ensayo impide su manejo fácil dentro del cultivo. los promedios mas bajos de densidad de cobertura fueron con la nebulizad ora, porque el tiempo de operación aumenta considerablemente con respecto a los otros dos sistemas evaluados, ya que es necesario abastecer constantemente el equipo con la mezcla que se utilice. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. fisiologia y fertillzacion comparacion de cuatro densidades de siembra en seis variedades de clavel (dianthus caryophyllus l.) bajo invernadero de la sabana de bogota. llsandro augusto garcia", oscar danilo garzon" y jairo clavijo·. 1983. el experimento se realizó en las instalaciones de la empresa "flores mountgar ltda. ", ubicada en el municipio de madrid, cundinamarca. en él se probaron cuatro densidades de siembra en seis variedades de clavel estándar. las densidades de siembra utilizadas fueron 23,04, 30,09, 33,94y 37,74 plantas por metro cuadrado. las variedades probadas fueron u.conn., como variedad blanca; scania, como variedad roja; portrait, como variedad rosado oscuro; improved new pink, como variedad rosado claro; sir arthur y pink ice, como variedades novedad. para el desarrollo del cultivo, se utilizó el método tradicional empleado por las empresas de flores. el diseño estadístico empleado fue el de parcelas divididas con dos replicaciones. los parámetros evaluados en este estudio fueron producción y calidad de las flores. las lecturas de los datos se tomaron durante las primeras 15 semanas de producción. los resultados obtenidos indican que, al incrementar la población de plantas por unidad de área, aumenta la producción de flores, sin afectarse la calidad de éstas. así mismo, al incrementar la densidad de siembra, disminuye la producción por planta. entre variedades se presentaron diferencias ylavariedad sir arthurfuéla más productiva (178,43 flores por metro cuadrado) y la variedad u.conn. fuá la de menor producción (119,50 flores por metro cuadrado). el análisis económico señala los mayores ingresos netos y de mayor ganancia comparativa ala densidad de 30,09 plantas por metro cuadrado. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. efecto de los niveles de fertillzacion sobre la nutricion, produccion, calidad y duracion del clavel (dianthus caryophyllus l.), bajo condiciones de invernadero en la sabana de bogota. pedro jose aldana', ricardo guerrero" y franciscogallano·.1990. elpresente trabajo se realizó en los invernaderos de la empresa flores de suba, con el objeto de evaluar el efecto de cuatro niveles de fertilización sobre la nutrición, producción, calidad y duración del clavel, en las variedades ember y scania. se empleó un diseño de parcelas divididas, arregladas en bloques completos al azar con tres replicaciones (4x2x3). los nivelesde fertilización empleados fueron representados parlas soluciones nutritivas que tenían las siguientes concentraciones: nivel 1: 200 ppm de n, 100 ppm de p205, 200 ppm de k20, 50 ppm de mg, 3 ppm de b y 1,2 ppm de cu. nivel 2: 50%delnivel 1.nivel 3: 25%del nivel 1ytratamiento testigo: sin fertilización líquida y únicamente se le aplicó agua. los fertilizantes utilizados como fuente de los elementos nutritivos en cada riego fueron nitran 26, fosfato diamónico, sulfato de potasio, sulfato de cobre, solubor y sulfato de magnesio. como abono de fondo, se suministraron al suelo, antes de construirse lascamas, 3 kilos de 269 superfosfato triple y 3 kilos de 10-30-10 por cama. además, se aplicó cal dolomita, a razón de 7 kilos por cama. para el análisis foliar, se tomaron tres muestreos a las 12a, 23a y 28a semanas de edad. las variables de respuesta evaluadas fueron: producción de tallos florales, contenido de elementos mi nerales (n, p, k, mg, ca, b, y cu) a nivel de tejidos y calidad y duración de la flor. los resultados mostraron que las plantas de los niveles 1 y 2 presentaron los promedios más altos de producción por subparcela (549 y 541 flores, respectivamente); el nivel 3 presentó una producción intermedia (520 flores) yen el tratamiento testigo se obtuvo la producción más baja (496,5 fiares). teniendo en cuenta la cantidad de plantas utilizadas en cada subparcela (105 plantas), el promedio de producción fue el siguiente: nivel 1: 5,23 flores/ planta; nivel 2: 5,1 s flores/planta; nivel 3: 4,9 flores/planta; testigo: 4,7 flores/planta. respecto al efecto de los niveles de fertilización sobre el estado nutricional de las plantas, los resultados mostraron que la condición nutricional de las plantas de los niveles 1 y 2 fué óptima, si se compara con las plantas del nivel 3 y las plantas del tratamiento testigo, las cuales presentaron deficiencias foliares de nutrientes, especialmente de nitrógeno y bajos contenidos de fósforo y potasio. al realizar el análisis del comportamiento de los elementos mayores n, p y k, con respecto a la producción total de flores, se observó una correlación directa y altamente significativa entre el contenido de estos elementos en las hojas de las plantas y la producción de flores. las plantas de los niveles 1 y 2 presentaron los promedios más altos en producción de flores y los porcentajes más altos de flor tipo exportación. los porcentajes mas altos de flor tipo nacional correspondieron a los niveles 3 y al testigo, debido, principalmente a la menor longitud de sus tallos y a la débil consistencia de los mismos. por lo tanto, se recomienda la utilización de soluciones nutritivas cuya concentración se ubique entre los niveles 1 y 2 de fertilización, para plantas de clavel bajo condiciones de invernadero ydevariedades similares a las del experimento. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. anallsis del crecimiento de cinco variedades de clavel miniatura bajo invernadero. german baldean', darlo rodriguez', jairo clavija' yluis mario ortiz··. 1990. con el objeto de evaluar yanalizar el crecimiento de 270 cinco variedades de clavel miniatura bajo invernadero, se realizó este trabajo en la empresa innovación andina s .a., ubicada en el municipio de cota al occidente de la sabana de bogotá, utilizando un diseño de bloques completamente al azar con tres replicaciones. las variedades ensayadas fueron: silvery pink, barbara, tony, festival y rony. se hicieron evaluaciones quincenales, en las cuales se registró el comportamiento de cada variedad, determinando variables directas, como altura total de la planta, número de hojas, número de macollas, peso seco, área foliar e índice de área foliar y se calcularon variables derivadas, como tasa de asimilación neta (tan), tasa de crecimiento relativo (tcr) y tasa de crecimiento del cultivo (tcc). además, se analizaron, a través del tiempo, los componentes del rendimiento, como número de tallos florales, número de botones y número de flores. de los parámetros estudiados, el número de hojas, el índice de área foliar (laf) y el número de flores mostraron diferencias significativas entre variedades y a través del tiempo. la altura total, peso seco, área foliar, tan, tcc, tcr, número de tallos florales y número de botones no presentaron diferencias significativas entre variedades, pero sí a través del tiempo. la variedad ronyfuéla demejor comportamiento, caracterizándose por tener una rápida tasa de crecimiento, alta productividad y precocidad. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. "innovacion andina s.a" cota. cundinamarca. respuesta del clavel (dianthus caryophyllus l.) a la fertillzacion con tres fuentes nitrogenadas y tres dosis de nitrogeno. carlos augusto peña', hector hernando prieto', armando campos' y julio amador" . 1991. con el propósito de evaluar el comportamiento y los efectos de la fertilización nitrogenada sobre la producción y calidad del clavel, se realizó un experimento en los invernaderos de la empresa floramérica s.a. el ensayo se realizó en camas levantadas, utilizando como sustrato escoria fina y se llevó hasta la 31 a semana después de la siembra (primer picode producción de flores). como fuentes de nitrógeno se utilizaron urea, nitrato de amonio y nitrato de calcio, adosis de 100,200 y 300 ppm de nitrógeno, establecidos en un diseño de bloques completos al azarcon arreglo factorial 3 x 3, con 4 repeticiones. para cada uno de los tratamientos, la fertilización se efectuó dos veces por semana. los resultados obtenidos indican que las mejores respuestas a la producción y calidad del clavel se alcanzaron con aplicaciones de 200 y 300 ppmde n, utilizando como fuentes urea y nitrato de amonio, respectivamente. los mayores valores de producción y calidad, al utilizar como fuente nitrato de calcio, se lograron con la dosis de 100 ppm de n, pero en general, éstos se ubicaron dentro de la clasificación de flor de exportación. al final del ensayo, los mayores valores de peso fresco total de la planta se obtuvieron con las dosis altas de nitrógeno, al utilizarlas fuentes nitrato de amonio y urea, respectivamente. elincremento de los niveles de nitrógeno con las fuentes nitrato de amonio y urea, tuvo influencia sobre la producción semanal de flores, ya que se adelantó la iniciación de la floración. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogotad.c. •• floramerica, s.a., bogotá, d.c. induccion de tallos basales en dos variedades de rosa con la citoauinina 6-bap edgard darlo avendaño°, gabriel orlando pardo°, tito guillermo daza 00 v hector laverdeo. 1992. elpresente estudio se realizó con el fin de determinarel efecto de la citoquinina 6-bencil amino purina (6-bap) en la inducción, desarrollo, calidad de tallos basales, dosis, edad óptima de aplicación en las variedades de rosa sp., madame delbard ygolden times. el trabajo se realizó entre julio de 1991 y febrero de 1992 en los invernaderos de la empresa "flores del campo", localizada en el municipio de gachancipá, cundinamarca. después de realizar un corte transversal de la corona o muñón, se aplicó exogenamente, por una sola vez, la citoquinina 6bap mezclada con pasta lanolina. eldiseño estadístico empleado fue el de bloques completos al azary se utilizaron untotal de 5 tratamientos:t1 (o ppm), t2 (500 ppm), t3 (1.000 ppm), t4 (1 .500 ppm) y t5 (2.000 pprn), con 4 repeticiones por tratamiento y la unidad experimental constó de 20 plantas. encada una de las variedades y edades, se realizó la prueba de homogeneidad de varianzas (prueba de barttlet) para determinar si el comportamiento de los tratamientos era independiente. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. "flores del campo, gachancipa, cundinamarca cultivo de tejidos medios de cultivo para la obtencion de meristemos de plantas de clavel (díanthus caryophyllus l.) libres de virus. martha helena medina o, custodio diazo v antonio angaritaoo 1981. el trabajo tuvo por objeto determinar los medios nutritivos y hormonales óptimos para la obtención de plantas de clavel a partir del cultivo de tejidos meristemáticos "in vitro" y se realizó en el año de 1980 en la universidad nacional de colombia. el diseño experimental utilizado fué de bloques completos al azar con arreglo factorial, utilizando 20 replicaciones en cada prueba. de los medios clásicos estudiados, el medio de murashige &skoog dió mejores resultados que el medio de heller & white. igualmente, se estudió la acción separada de tres hormonas, con los siguientes resultados: kinetina, en concentración de 2ppm en elmediode murashige & skoog, favoreció el desarrollo dela parte aérea y ala, en concentración de 2 ppm con 3 ppm de kinetina fue la mejor relación hormonal, puesto que favoreció laformación de raices yde laparte aérea. de 50 plantas provenientes de meristemos que se evaluaron pera determinación de virus por inoculación mecánica sobre plantas indicadoras da saponaria vaccaria var. pink beauty y chenopodium amaranticolor, solo una de ellas mostró síntomas de infección. enlaprueba alas mismas muestras, pero por serología de doble difusión para el virus del moteado del clavel, se presentó un mayor porcentaje de infección. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. 271 estudio de los medios de cultivo simbiotico y asimbiotico para la propagacion sexual de orquideas nativas de la sabana de bogota, carlos alberto alarcon' y antonioangarita'.1982. este trabajo estuvo orientado a la propagación simbiótica y asimbiótica de tres especies de orquídeas colombianas, a saber epidendrum ibaguense, epidendrum vespa y pleurotallis p ulch ella. epidendrum ibaguense y e. vespa, en condiciones asimbióticas, germinaron y sedesarrollaron, preferiblemente, en el medio banano y, por el contrario, pleuro tallis pulchella, germinó en el medio n3f. dos hongos micorrízicos de las raíces, que no habían sido reportados, se aislaron, a saber: chaatomium sp., que indujo germinación simbiótica de epidendrum ibaguense y trichoderma viride, que indujo germinación simbiótica deepidendrum vespa y pleurotallis pulchella. por medio de microscopía de luz, se observó la forma de penetración de las hifas en las células internas de las especies estudiadas. para epidendrumibaguense, se comparó este fenómeno en microscopía electrónica y se observó la aparición de núcleos invaginados, fenómeno no reportado en tejidos vegetales. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogotad.c. estudio de los medios de cultivo para la propagacion por meristemos de rosa sp. edgar bernal' y antonio angarita·. 1983. debido a la importancia que posee el cultivo de larosa, se hizo un estudio sobre propagación asexual que garantice un buen estado sanitario. por tal razón, se realizó un trabajo sobre el cultivo de meristemos "in vitro", para el cual se utilizó el medio nutritivo de murashige & skoog y, también, se estudió el efecto de hormonas individuales y en combinación, sobre el desarrollo de las plántulas. uno de los problemas que se encontró durante el trabajo fué la contaminación y oxidación que se presentó en los tejidos vegetales, para lo cual se hicieron varios ensayos de desinfección, utilizando etanol al 50% y 70% e hipoclorito de sodio al 0,5% 272 y 2.0%de concentración. para evitarla contaminación, entre las concentraciones estudiadas de etanol a150% y 70% con diversos tiempos de exposición, la que más se acomodó para las pruebas de desinfección fue etanol al 70% durante un minuto; un tratamiento acompañado de hipoclorito de sodio al 1%, por igual período, produjo cerca de un 70% de meristemos libres de contaminación. como antioxidante, el producto más efectivo fué el ácido ascórbico en concentración 45 mg/l, el cual indujo un 90% de meristemos libres de oxidación. individualmente, la hormona que mejor se comportó sobre rosa hybrida varo visa, en cuanto a hojas inducidas, fué la kinetina a 1,0 mg/l, mientras que, en rosamanetti, fué la kinetina a 3 ,omg/l y 2,0 mgl 1,con diferencias mínimas entre las dos concentraciones. la longitud de los tallos fué estimulada, por el 2ip a la concentración de 2,0 mg/l, siendo siempre mayor que las demás citoquininas. la mejor relación hormonal, sin ser la óptima, fué bap/aia en concentraciones de 1,0 mg/l yo,3 mg/l, respectivamente, la cual provocó, aunque en baja cantidad, hojas inducidas y un aceptable crecimiento de la microplanta. debido a que las relaciones hormonales no tuvieron los resultados generales esperados para la micropropagación "in vitre" de rosa hybrida varo visa y rosa menetti, se consideró que es aconsejable utilizar individualmente la kinetina al 1,0 mg/l y 2,0 mg/l, respectivamente y, al término de 30 a 40 díasde desarrollo de los explentss sembrados, se realice un subcultivo a otro medio nutritivo, preferentemente líquido yque contenga ala al 0,3 mg/l, para reducir la deshidratación de los tejidos . • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. estudios preliminares para la induccion de variacion somaclonal en clavel (dianthus caryophyllus l.) y seleccion "in vitro" de callos y plantulas tolerantes a fusarium oxysporum t. sp. dianthi ana lllia alza te', antonio angarita' y virginia montes de gomez". 1989. con el objeto de definir las técnicas de un posible método de selección de callos y plántulas de clavel idianthus caryophy/lus l.) tolerantes a fusarium oxysporum f. sp. dianthi, se realizaron, en primera instancia, experimentos en los cuales se determinaron concentraciones hormonales óptimas para lograr la regeneración de callos y plántulas a partir de pétalos. el medio mas efectivo lo constituyó el medio de murashige y skoog, con bap 0,5 pprn, naa2,o ppmy 2,4-dao,l ppm. elmejorexplante en el logro de la regeneración de plántulas fue el pétalo completo. para ejercer presión de selección, se utilizaron concentraciones de material tóxico líquido autoclavedode f.oxysporum, entre 0-40%, combinado con el medio de regeneración de callos y plántulas. de este último experimento, se obtuvieron posibles variantes somaclonales tolerantes a niveles hastadell0%de material tóxico producido por el patógeno. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. .. facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogota d.c. estudios orientados a la elongacion, micropropagacion clonal y evaluacion fenotipica de somaclones de clavel. teresa mosquera' y antonioangarita·.1992. con el material obtenido bajo presión de selección en un trabajo previo, se iniciaron ensayos sobre elongación, tendientes a su propagación clonal. el material vegetal consistía en brotes poco diferenciados, con alto grado de vitrificación y floración precoz "in vitro". lamayor elongación de los brotes se obtuvo con el balance hormonal ga3 a l,oppm, ala a 0,01 ppm y kina 2,0 ppm. las plántulas "in vitro" se adaptaron a condiciones del exterior y, finalmente, se obtuvieron siete somaclones y un testigo, los cuales fueron tratados como plantas madre sin despuntar. no se encontraron variaciones en el color de la flor, pero sl en su intensidad, aunque la mavoría de los somaclones presentaron un tono rosado menos intenso con respecto al color típico de la variedad nora bario. elnúmero promedio de pétalos en los soma clones estuvo comprendido entre 42,7 y 56,3 para los somaclones 11 y 24, respectivamente y eltestigo procedente de cultivo de meristemos presentó 55 pétalos; eldiámetro de flor se redujo considerablemente yquedó comprendido entre 7,0 y 7,7 cm (somaclones 28 y 30, respectivamente), mientras que el testigo fue de 9,66 cm. en altura de planta, no se encontraron diferencias con relación al testigo, aunque si fué notable el crecimiento precoz y acelerado de los somaclones en los primeros 80 días, para, luego, alcanzar una altura semejante al testigo, a los 120 dfas. los sornaclones alcanzaron primero el estado de floración y ocho semanas después lo alcanzó el testigo. seguramente, ésto fue influídopor elexplante inicialmente usado (pétalos). enel somaclon 24, se encontraron malformaciones en la corola (doble) y en el cáliz, probablemente ocasionados por los rearreglos cromosómicos producidos por la variación somaclonal. laresistencia "in vitro" a nivel de plántula se evaluó con el extracto tóxico de f. oxysporum f. sp. dianthi. los siete somaclones presentaron un comportamiento similar altestigo y presentaron una marcada disminución en la altura de plántula y amarillamiento de las hojas bajeras, con excepción del somaclon 30 que presentó una aparente resistencia. a nivel de campo, se requiere continuar la evaluación de la resistencia al patógeno . • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogotad.c. estudios orientados al mejoramiento de las tecnicas de enraizamiento "in vitro" de gypsophila paniculata. martha ivonne perez' y antonioangarita·.1992. debido a la importancia del cultivo de flores de corte para exportació n en la sabana de bogotá, se realizó el trabajo, con el fin de establecer, tanto la composición del medio de enraizamiento, como su consistencia y la adición de hormonas sobre el proceso de enraizamiento "in vitro" y de la vitrificación en gypsophila paniculata. cuatro ensayos de enraizamiento "in vitre" se realizaron y, para ello, se modificó la composición y concentración de sales del medio básico, los diferentes contenidos de sales minerales del medio de murashige & skoog (ms), las diferentes consistencias del medio y lainteracción de hormonas, a las 2, 3 y 4 semanas después de siembra, registrándose en ceda ensayo el porcentaje de enraizamiento y observando el aumento o disminución de la vitrificación en las plántulas obtenidas en cada uno de ellos. la evaluación de enraizamiento, modificando la composición y concentración de sales del medio básico, fué de cuatro tratamientos: ms normal, ms diluido a la mitad, white normal y whitediluido a la mitad. de acuerdo con los resultados obtenidos en este ensayo, se realizó un ensayo de comprobación con diferentes concentraciones de sales minerales del medio ms con tres tratamientos: ms normal, ms diluido a la mitad y ms diluido a tres cuartos. con el fin de 273 disminuirla vitrificación presentada parlas plántulas sometidas a enraizamiento, se realizó el tercer ensayo, el cual consistió en evaluar las diferentes consistencias del medio en el cual se establecieron tres tratamientos: ms sólido, con 8 g/l de agar, ms semisólido, con 6 g/l de agar y ms llquido con soporte de paoel de filtro. con el fin de analizar el desarrollo de la parte aérea comparado con el desarrollo radical, se realizó un cuarto ensayo, en el cual se evaluó la interacción de diferentes hormonas adicionadas al medio, asl: kinetina de o, 1 y 2 ppm,ga3deoy 1ppmyaiadeo, 1y2ppm.además de evaluar el porcentaje de enreizamiento "in vitro", se analizaron el número promedio de brotes, el número promedio de nudos y la altura promedia de las plántulas. para adaptar más estrechamente la composición del medio básico al material vegetal, se observó que el medio más apropiado para la siembra es aquel que contenga sales minerales de ms diluidas atres cuartos con 6 g/l de agar y 2 ppm de ala, con lo cual se mejora el enraizamiento "in vitro" y se disminuye la rata de vitrificación. además, se determinaron dos posibles medios apropiados para la multiplicación masiva de gypsophila paniculata, con una concentración de 2 ppm de kinetina, 1ppmdega3y 1 ppmde ala, o 2 ppmde kinetina en ausencia de ga3 y ala. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. riegos aproximacion a la determinacion del uso consuntivo de tres variedades de pompon (chrysanthemum morifolium ramat) por medida directa de la humedad del suelo en parcelas de campo. luis bernardo campuzano' y armandocampos·.1984. enmadrid, cundinamarca, se realizaron medidas y observaciones relacionadas con el consumo de agua del pompón (chrysanthemum morifofium hamat), las cuales buscaban conocer el intervalo de los valores de la evapotranspiración real, su relación con la evaporación en tanque tipo a yel comportamiento del fenómeno de evaporación en el mismo, dentro yfueradel invernadero. paralas tres variedades estudiadas white polaris, firebrand y white marble, se determinó la manera como expiaran con sus rarees y a una profundidad de 35 cm del nivel del suelo. las plentas de la variedad white marble, en pruebas bajo condiciones de sequíe, exploró hasta 60 cm de profundidad y, además, para ellas se hicieron observaciones cualitativas sobre su crecimiento radical. los valores de la evapotranspiracióndiaria pueden estar entre o,1 y 19,0 mm/dra ysu tendencia oscila entre 2 y6 mm/ día. el máximo coeficiente de consumo semanal está entre 0,5 y 1,5 con relación al tanque evaporímetro instalado al aire libre yentre 1,s y 2,5 274 con el tanque instalado dentro del invernadero de producción de flores. la metodología utilizada se analizó críticamente y, entre los problemas encontrados, se destacó la influencia del nivel freático sobre la humedad de la zona de raíces. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogotad.c. evaluacion preliminar tecnica y economica del sistema de riego por goteo para flores en la sabana de bogota. pedro alfonso suarez', alfonso jimenez' y armando campos". 1986. con el objetivo de evaluar, técnica yeconómicamente, el uso de sistemas de riego por goteo en cultivos de flores en la sabana de bogotá, se adelantó elpresente trabajo en el período comprendido entre agosto de 1985 y marzo de 1986. se visitaron 11 empresas de flores, en las cuales, a través de observación directay pruebas de campo, se recolectó la información básica prevista en cuestionarios diseñados para elfin propuesto. el análisis de la información permitió establecer que la mayoría de las empresas realizan diseños técnicos para el establecimiento de riego por goteo; la operación de los equipos se basa, principalmente, en el diseño de acuerdo con frecuencias basadas en determinacionesde humedad altacto y con el uso da tensiómetros. algunos métodos alternativos, como tanques, evaporímetros, lisímetros yfórmulas no son utilizados. la uniformidad de emisión en el 75% de las empresas analizadas se encuentra por encima de valores aceptables. para la mayoría de los cultivos, las láminas de riego diarias son muy altas, sin detectarse problemas de escesez ni de calidad del agua proveniente de pozos profundos, reservorios, canales, ríos y nacimientos. enmás de la mitad de las explotaciones, se detectó taponamiento de los goteros, debido, probablemente, al uso de fertilizantes poco solubles en el agua de riego y, en algunos casos, a la presencia de hierro. la evaluación económica mostró que, para la totalidad de las explotaciones, resulta más rentable el riego por goteo que el riego tradicional (cacho). • facultad de ingenieria. universidad nacional de colombia. bogotad.c. " facultad de agronomia. universidad nacio nal de colombia. bogota d.c. economia la administracion del recurso humano en el sector floricultor de la sabana de bogota. willlam henry montoya·, fernando adolfo bohorquez· y nilson lopez·. 1988. las empresas de tipo industrial, comercial y de servicios poseen una metodología en la aplicación de técnicas de administración de personal, que pueden ser conocidas con alguna facilidad por cualquier investigador interesado en el área. las investigaciones que describan como opera la administración de personal en las empresas del sector agropecuario (por ejemplo, flores, banano, palma de aceite, etc.) son escasas. por ello, esta investigación se dirige a describir la metodología que siguen las empresas del sector floricultor en la aplicación y adaptación de las técnicas operativas de la administración de personal (vinculación, desarrollo, capacitación, evaluación del desempeño, relaciones laborales, etc.), a fin de que haya una sinergía con las otras variables que involucra la producción (organización, proceso de produccion, planeación, etc.). los resultados obtenidos, como fruto de la investigación, se pueden resumir en los siguientes puntos: el grado de división del trabajo al interiorde este tipo de empresas, se evidencia en la adecuad adepartamentalización ydivisionali zación. este hecho es coherente con el nivel de especialización que requiere el proceso productivo. elmanejo de la autoridad y responsabilidad por parte de los ejecutivos o directivos en estas empresas es preocupante, pués, en la mayoría de los casos, éstos no han aprendido a delegar o no desean liberar, en cierto grado, autoridad y responsabilidad. aún en cuestiones de rutina, lo cual les permitirá destinar una mayor parte de su tiempo aactividades propias de su jerarquía, como la asignación y coordinacion de trabajo, planificación, etc. el tipo gerencial más frecuente en estas empresas es de caracter autoritario, caracterizado por la alta concentración de responsabilidad. las cargas de trabajo están relativamente bien distribuidas y, para este efecto, en muchas empresas, han sido de gran utilidad los dos sistemas de distribución de trabajo actualmente utilizados que son el sistema flujo y el sistema bloque. se aprecia un notable esfuerzo, principalmente en empresas grandes y medianas, por mejorar los sistemas de coordinación, mediante la creciente participacion del personal en comités de coordinación de diversa índole. aunque la tendencia normal en este sistema de producción es el interés por la producción, éste rebasa el interés de la administración por el personal, pués la encuesta aplicada evidencia, en la mayoría de los casos, que el interés por el personal se haya excesivamente subestimado frente al que las directivas manifiestan por la producción. el grado de control sobre la productividad de la mano de obra es bastante considerable y, aunque no se suelen hacer estudios de tiempos y movimientos, como el realizado en el transcurso de esta investigación para establecer o actualizar estándares de rendimiento, las técnicas y métodos de evaluación del desempeño, actualmente empleados, son tan importantes que, inclusive, determinan la continuidad del trabajador en la empresa. las políticas salariales continuan siendo desventajosas, no sólo para el típico obrero raso sino también, para el nivel profesional que se emplea en este tipo de empresas. las políticas de bienestar social no contemplan un verdadero plan integral de servicios médico-asistenciales, psicológicos yde orientación, socio-culturales, deportivos y formativos que satisfagan, apropiadamente. las aspiraciones y necesidades de los trabajadores. . facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogotad.c. 275 perspectivas economicas para la produccion y exportacion de la flor de corte calla-lilies (zan tedeschia aethiopica spreng). juan ellas cornejo·. luis epifanio rodriguez' y juan acosta'. 1991. enel presente trabajo, se realizó unanálisis técnico económico y financiero para la producción intensiv~ de la flor de corte zantedeschia aethiopica spreng (calla-liiies), planta que se adapta bien a las condiciones ecológicas de la sabana de bogotá. actualmente,las técnicas agronómicas de cultivo aplicadas por empresas floricultoras permiten obtener un producto de excelente calidad para los mercados externo!' y la obtención de un precio atractivo para el productor. la base del trabajo fueron la tecnología utilizada por dos empresas productoras, sus rendimientos físicos anuales, la calidad ylos resultados económicos obtenidos. estas dos empresas son representativas de unidades pequeñas de producción (menores a una hectárea) y medianas (una a tres hectáreas, aproximadamente). con base en este estudio de casos, se analizó la viabilidad técnica, económica yfinanciera y se hizo la comparación con respecto a las diferencias técnicas y económicas observadas. mediante el uso de algunas prácticas culturales, tales como riego, cuatro jornales permanentes por hectárea y un nivel de inversión de $ 65.1 00.000 por hectárea, se logra un rendimiento anual de 172.800 varas al año. elnivel de inversión propia, requerido para una hectárea, se estimó en $ 65.100.000. con estos recursos financieros, eldesarrollo normal de la producción permite cubrir oportunamente los costos en efectivo de la misma incluyendo el pago del crédito obtenido, estimado en $ 1.643.000. adicionalmente, se hizo una proyección económica a largo plazo (5 años) para el montaje alternativo de una empresa productora de zantedeschia eethiopice, con dimensión de una hectárea yse determinó su viabilidad técnica, económica y financiera, basándose en el estudio de casos de las dos empresas analizadas. las conclusiones obtenidas en todos los casos estudiados es que la inversión en el cultivo es rentable, si se garantiza que el producto es vendido en mercados extranjeros y el precio de venta actual se mantiene o aumenta con base en los casos reales analizados . • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogota d.c. 276 analisis de factibilidad para la produccion y exportacion de gypsophila paniculata lo c.v, "perfecta". monicabuitrago'yjuanacosta'.1992. en el presente trabajo, se analizó la factibilidad técnica, económica yfinanciera parados empresas ubicadas en la sabana de bogotá y se encontraron diferencias considerables en ellas, a saber: la empresa 1 hace parte de una finca, conformada por seis hectáreas, en donde se producen varios tipos de flores, con una productividad baja y, constantemente, con unos bajos ingresos. se realizó el análisis de factibilidad y se encontraron valores de tir = 41,16%,105 cuales, apenas, alcanzan a cubrir 105 costos de oportunidad del capital. la empresa 2 presentó mayor rentabilidad, pero, a su vez, mayores costos y se calculó una tir = 57, s, que deja cierto márgen de ganancia, en comparación con la empresa 1. se propuso una tercera empresa que trabaja con un sistema intermedio de producción de las empresas 1 y 2, que consiste en sembrar escalonadamente, controlando costos, con más eficiencia en el uso de los recursos y con una rentabilidad aceptable. enéstas, se obtuvo una tir = 43,68%, quees unvalor que puede considerarse aceptable. por último, se analizó la posibilidad de sembrar dos hectáreas, utilizando capital prestado y se encontró que en estas áreas es más rentable en la medida en que se utilicen más eficientemente todos los recursos disponibles, ya que los costos fijos en instalaciones yequipos ';"os costos administrativos son casi los mismos para una ó dos hectáreas. se encontró una tir = 93,49% que es un alto valor y alcanza para el pago de los costos financieros (intereses y amortización) y, además, queda un excedente de capital. la 'conclusión obtenida es que, si la inversión en el cultivo es eficiente, ésta es rentable cuando el producto es exportado y los precios conservan sus niveles o, en su defecto, se aumente la productividad. si las condiciones de calidad, volumen exportado y precios de venta se conservan, el cultivo de gypsophila paniculata es viable económicamente, ya que deja utilidades del productor. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. la industria de las orquideas para exportacion en colombia. investigacion sobre factibilidad tecnica y financiera. andres guevara·, nilson lopez· y gonzalo ruiz". 1993. la importancia del cultivo de las flores en el pals es una realidad que nadie puede discutir; su participación en el producto interno bruto sectorial, tercer renglón de las exportaciones agrlcolas, y la alta absorción de mano de obra medianamente calificada, son, entre otros, aspectos que corroboran la anterior aseveración. pero la industria no está exenta de problemas y, entre las alternativas de solución, se impone la diversificación en la producción, pues, por ejemplo, la demanda mundial de clavel tiende a disminuir. parece conveniente explorar las posibilidades técnicas y económicas de nuevas lineas y la intención del presente trabajo se dirigió a cumplir dicho objetivo con el cultivo de las orquldeas. sobre este cultivo existe muy poca información disponible, en particular sobre un determinado paquete tecnológico, asi como sobre su grado de desarrollo en el plano comercial, pues en forma general se ha considerado más como una afición casera y un objeto de exposición. los géneros analizados son cymbidium, cattleya y odontogjossum en lo que respecta a propagación, ambiente, plagas y enfermedades, manejo de pre y poscosecha, infraestructura básica requerida, estimación de patrones de costos e ingresos, caracterlsticas de los mercados, localización adecuada, etc. para estos efectos se consultó la bibliografla especializada y se visitaron algunos cultivos, con el fin de observar, en el terreno, experiencias prácticas y sistematizar, en especial, la información tecnológica. se simuló un proyecto de inversión de una hectárea, localizado en la sabana de bogotá, con un horizonte de doce años, incorporando en la implementación un paquete tecnológico derivado basicamente de las explotaciones en estudio. el proyecto tiene restricciones por la alta inversión por unidad de superficie, en particular las plantas próximas a floración por un valor de $ 100.000.000 en el primer año; otro tanto se puede afirmar de las posibilidades de obtener crédito para financiar una proporción importante de la propuesta. la tasa interna de retorno (financiera) encontrada es del orden del 53%, superior al costo medio de oportunidad del capital en el pals, y ello significarla que el proyecto es rentable y se puede realizar. sin embargo, se reitera que el fuerte monto de la inversión, la alta perecibilidad de la flor, el relativo desconocimiento del manejo tecnológico de extensiones grandes y de la poscosecha en general, vuelven riesgosas las decisiones sobre una actividad como la señalada y ello explicarla el por qué en el pals no se hayan emprendido cultivos de alguna magnitud de caracter comercial. una recomendación final enfatiza la necesidad de investigación, especialmente en los campos tecnológico y de mercados, para precisar el grado de competitividad de las orquldeas frente a opciones comparables, como otras flores y otros cultivos bajo invernadero. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. resumenes de las tesis de grado en floricultura realizadas en la facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c., entre los años 1978 y 1992 fisiologia vegetal efecto del fotoperiodo y la edad en el desarrollo e iniciacion floral de dianthus caryophyllus l. c.v. scania sim (clavel rojo). fanny campos· y hernan cardozo·. 1978. con el objeto de determinar los efectos del fotoperlodo y la edad en el desarrollo e iniciación floral de dianthus caryophyllus l. c.v. scania, se establecieron en la empresa flores del rlo s.a., ocho bioensayos, determinados por la edad, repre277 agronomta colombiana. 1990. volumen 7:95-101 funcion de las organizaciones de productores de leche al servicio del pequeño productor alfredo carrasco v.' y jorge torres 0.2 resumen_ el trabajo plantea la problemática de los pequeños productores de ~che en américa tropical, caracterizada por el ambiente individualista en que se desenvuelven, los escasos recursos con que laboran y las experiencias negativas en la superación de sus limitaciones. así mismo, argumenta que la ausencia de organizaciones de pequeños productores dificulta las actividades de abastecimiento de insumos y la comercialización/ transformación de la leche, constituyéndose en el principal obstáculo para dinamizar su proceso de desarrollo limitando el acceso a la capacitación y a la asistencia técnica, y sugiere, en consecuencia, impulsar en américa tropical organizaciones formales de pequeños productores que sean locales, homogéneos en su composición, democráticas y autogestadas para a través de ellas buscar la superación de los iimitantes anotados. the role of producers organizations serving the small milk producer summsry, the paper states the problems faced by the small rnilk producers in tropical america which are characterized by the individualistic environment in which they' play, the scarity of resources which they operate and the negative experiences for the over coming of their lirnitatiens. it also points out that the lack of small farmers organizations brings more difficulties to such activities as the availability of inputs and the marketing / processing of milk; it also cons1 coordinador programa de desarrollo lechero para pequeños productores del departamento norte de santander. 2 profesor de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. a.a. 14490. titutes the main obstacle for the acceleration .of their development process limiting their access to capacitation and technical assitence programs. consequently, the paper sugest for tropical america to promote formal organizations of small milk producers which should be local, homogeneous in their compositions, with democratic management in order to overcome the stated limitations. introduccion el sector lechero de los países de américa tropical tiene problemas similares: la producción local no alcanza para cubrir la demanda por leche y sus derivados, a pesar de los bajos niveles de consumo. se estima que los pequeños productores contribuyen con un 25-300/0 de la producción reqional, aunque constituyen alrededor del 700/0 de los productores; su producción por vaca escasamente llega a los 640 kilos/año comparada con una producción de 3.500 kilos por animal-año en los países desarrollados; sus niveles de ingreso y de vida son bajos, pero podrían elevarse si logran superarse algunos de los factores que están obtaculizando su desarrollo. el presente trabajo pretende plantear la situación del pequeño productor dentro del contexto de la política económica nacional y el papel que puede jugar su organización en el mejoramiento de su situación socio-económica actual y en el abastecimiento de más y mejor leche para el consumidor de la región. la polltica economica y la leche· la problemática del sector lechero en américa tropical ha de analizarla bajo la doble perspectiva del papel que juega los ministerios de agricultura y los organismos a ellos adscritos con los de otros entes guber95 namentales, en especial los encargados de diseñar e instrumentar la poi ítica macroeconómica de importaciones, exportaciones, aranceles, tasa de cambio, créditos, gasto público sectorial. es en el marco de estas poiíticas donde se define el desempeño y crecimiento de los productos agrarios, entre ellos la leche. las entidades adscritas a los ministerios de agricultura se consideran claves para el manejo, desempeño y crecim iento lechero. así, la organización institucional de la comercialización y la política de precios del producto final e insumos; la de la generación y transferencia de tecnología; y la del manejo de la poi ítica para los pequeños productores del crédito, entre otras, deben coordinarse para potenciar el uso de los recursos humanos y naturales en una política de largo plazo. el mecanismo de transmisión de las decisiones de la política macroeconómica a los ministerios de agricultura y a sus entidades adscritas imprime una dinámica a los usos del suelo al crear condiciones para el progreso agrario, o se convierten en un obstáculo para el crecimiento de determinados bienes. en el desarrollo de estas poi íticas se pueden establecer relaciones de conflicto y descoordinación, donde las organizaciones de productores e industriales son vitales, según su poder de negociación, para concertar con el estado e influir en decisiones de poi ítica para facilitar la reproducción de sus intereses. en países como los estados unidos y la comunidad económica europea los gobiernos tradicionalmente han comprado y retirado excedentes del mercado interno y se les da salida al mercado externo subvencionan' do su exportación y provocando una gran competencia en el mercado internacional. estas poi íticas de subsidios son completadas con las políticas alimentarias de los estados de américa tropical que tienden a abaratar los componentes de la canasta familiar, en una región donde los grupos de bajos ingresos conforman aproximadamente el 500/0 del total de la población, y gastan entre el 50 4 krostitz, w. a fines del presente siglo los paísesen desarrollo qroducirán un tercio de la producción lechera mundial. lechería latinoamericana no. 23, santiago de chile, mayo de 1989, pág. 18019. 96 y el 800/0 de sus ingresos en alimentos. en el caso colombiano el gasto en leche y derivados toma el 100/0 de lo gastado en alimentos. en estas circunstancias, por presiones sociales y pclíticas, hay una tendencia a abastecerse de leche en el exterior a precios subsidiados y con facilidades de pago. en este proceso se deteriora la producción interna de leche, y, sobre todo la de los pequeños productores, que no tienen ningún poder de negociación, frente a un estado .interesado en suministrar alimentos baratos, que sostengan un proceso creciente de urbanización y eviten grandes conflictos sociales en el corto plazo. según krostitz de fa04, la actual coyuntura del mercado mundial de la leche se caracteriza "por un cambio durante la segunda mitad de la década de los 80 ... donde los precios de la leche casi se duplicaron al pasar la tonelada de leche con 30;0 de materia grasa a aproximadamente us$220, casi el doble de dos años atrás. a este nivel de precios internacionales, la ventaja competitiva de las importaciones sobre los productos lácteos nacionales, prácticamente desapareció en países con un razonable potencial lechero". para américa latina factores. del comercio mundial como los bajos precios internacionales por sus productos y el problema de la deuda externa, son curciales para entender la situación actual y sus perspectivas. la figura no. 1, anexa al presente trabajo, muestra la creciente participación de los servicios de la deuda externa en las exportaciones de américa latina, donde para el período 1982-1984 el 600/0 del valor total de las exportaciones son para pagar los servicios de la poroettfe,. ~ ~--------------------------~ .r> j' :~ .0 1--"t"'-...,..-~-....,......-..-----t 1.7~ 187e 1871 1880 _ ,_ 1m3 111f14 ~~~.; -ó» año figura 1. relación entre exportaciones y servicio de deuda externa en américa .latina. deuda y dicha tendencia aún continúa y se agrava con la insolvencia económica de algunos países. los servicios de la deuda tienen implicaciones en la economía individual de cada país y en su sistema alimentario. al incrementarse las importaciones de alimentos se afecta negativamente el fondo de divisas para el pago de la deuda externa lo cual con. duce a incrementar el proceso de endeudamiento al gastar más divisas en importar alimentos. a esta situación los organismos internacionales como el fondo monetario internacional y el banco mundial, han recomendado las "políticas de ajuste" donde esencialmente proponen reducir el gasto público, con todas las implicaciones sociales al interior de cada país y obtener mayores ingresos vía exportaciones para lo cual se ha recomendado devaluar y estimular las exportaciones con una política de liberación de importaciones. esta situación está creando las condiciones económ icas apropiadas para potenciar los recursos humanos y naturales subutil izados en la producción lechera de américa tropical a fin de incrementar la producción y la productividad interna y reducir las importaciones de leche. aquí hay conflictos de intereses que deben resolverse en la perspectiva de una política de seguridad alimentaria que incorpore la leche y sus derivados en el proceso de la política agraria para satisfacer las necesidades esenciales de leche con la producción interna para lo cual se crean condiciones estratégicas de precios y se limitan las importaciones. el grupo de los pequeños productores de leche es extremadamente heterogéneo y en su interior se pueden ver diferentes estratos. no es el propósito del presente amterial determinar dónde comienzan y dónde terminan los pequeños productores de leche. los pequeños productores de leche se encuentran ubicados en regiones de menor potencial agroclimático, alejados de los centros de consumo y participan en el mercado con pequeños volúmenes de producción. no sólo se ene rentran dispersos sino en lo fundamental tier -n una actitud individualista, lo cual es un obstáculo para constituir asocios exitosos para aumentar su poder de negociación en los percados locales frente a los acopiadores, y apropiarse de una mayor porción de excedente económico que les permita aumentar sus ingresos y crear mejores condiciones para la incorporación del progreso técnico en lechería. ello conduciría a aumentar la productividad y nuevamente a elevar ingresos. lo anterior supone resolver el problema de una mayor oferta ocasionada por los mayores volúmenes individuales de leche. los programas de extensión agraria dirigidos a los pequeños productores no sólo han estado fuera del contexto de la política macroeconómica, en especial la relación institucional orgánica que debe existir entre elementos de dicha política (importaciones, tasa de cambio, etc.), y la de precios y tecnología, que constituyen un aspecto central para crear las condiciones económicas de incorporación del progreso técnico lechero, sino que también están ausentes del contexto de la unidad de producción al diseñarse sin la participación de los productores. en estas circunstancias la problemática real del usuario es sustituida por una problemática exógena a su sistema de necesidades y al ser rechazada el usuario se convierte en un "ignorante" para el asistente técnico. quién es realmente el ignorante? en una perspectiva estrictamente biológica de la producción observamos cómo en los sistemas de producción de leche hay espacios técnológicos sin un uso adecuado donde se podrían incorporar, sin mayores costos, prácticas tanto de manejo de los animales como de la leche y algunos aspectos de la alimentación y genéticos. sin embargo, las condiciones globales de la producción se han convertido en un obstáculo para intensificar los sitemas de producción de leche en américa tropical. los problemas en la comercialización y la falta de capacitación constituyen la principal barrera en la dinámica de los procesos productivos de la leche. el mercado de la leche es producto de una negociación donde el productor vende pequeños volúmenes, a un acopiador/transportador que ha establecido una "ruta" de acuerdo con un tamaño mínimo/óptimo que le hace rentable el acopio. en países donde por sus características geográficas y limitaciones en las vías de comunicación, los costos de transporte son elevados, se favorece la existencia de pequeños mercados locales. estos mercados son de tamaño limitado y están constituidos por clientes de bajos ingresos cuyo poder adquisitivo los imposibilita económicamente para adquirir productos 97 con altos costos de procesam lento y los 'convierte en consumidores de leche cruda, así su -alidad no sea óptima. el poder de negociación de los acopiadores/transportadores es doble: con los productores y con los clientes a los cuales venden leche cruda. con los productores no sólo hay una relación económica de compra de pequeños volúmenes, localizados en vías de difícil acceso, sino también una dimensión social del problema de los mercados representada en servicios, de mensajería, al traerles algunos bienes de los centros urbanos, y de crédito. los aspectos sociales del mercado, representados en servicios ofrecidos al productor, aumenta la diferenciación del acopiador y le da un mayor poder sobre el mercado. lo anterior, unido a "rutas" donde globalmente se acopian pequeños volúmenes de leche, conduce a consolidar 'una posición monopsónica y con el tiempo se instaura un monopolio sobre la ruta, con todas las barreras a la entrada de nuevos competidores y . sus implicaciones en la determinación de los precios y en los márgenes de comercialización. igualmente, las ganancias generadas en el proceso de acopio/transporte se convierten en capital de trabajo al otorgar créditos a , clientes, que aunque de bajos ingresos, son conocidos comercialmente. otro mercado es el de los procesadores de derivados de la leche a quienes le suministran los pequeños excedentes generados en épocas críticas de •.producción/consumo de leche. laorganizacion de los pequeños producto~es d~ leche un aspecto simple pero fundamental en una organización es definir su misiónjo sea su razón de ser. para los pequeños productores de leche frente a un problema de baja productividad, bajos precios y altos márgenes para el acopiador, surge la necesidad de una organización orientada a la capacitación y la comercialización/transformación de la leche para mejorar la productividad, el precio y los servicios dentro de un concepto integral de la lechería. la diferencia entre la tecnología lechera disponible y la utilizada por los pequeños productores de leche, es producto, entre otros factores, de situaciones de econogiras a escala que constituyen en barreras para su incorporación. una de las funciones vitales de la organización es la ca98 pacitación de los asociados en aspectos de producción y procesamiento/comercialización con lo cual se logran mejores niveles de productividad e ingresos y así se garantiza el acceso a la tecnología. la comunidad lechera regional debe entender la misión de la organización para que se sienta partícipe y pueda racionalizar la gestión de la organización o sea recibir inforrnación. analizarla y tomar decisiones de corto plazo en una perspectiva de largo plazo. entender la misión de la organización es fundamental para manejar la adversidad en el proceso operativo de la misma. la razón de ser de la organización es adquirir mayor poder de negociación en el mercado vía una organización integral flexible que puede iniciarse con acopio/comercialización, hasta llegar a transformación/comercialización. el problema es la capacidad empresarial de ios productores asociados para gestar la orqanlzación. normalmente las áreas funcionales de producción, administración u organización, finanzas y mercados son desarrolladas por el gerente correspondiente. en este esquema de trabajo el día de retiro del gerente se inicia una crisis que puede conducir a la desaparición de; la organización. de ah( la importancia de un-esquema participativo de trabajo donde la' capacitación de los asociados sea básica paraentender los objetivos generales de la orqanización y garantizar . su supervivencia en el largo plazo independiente del gerente o director de turno . la supervivencia de la organización parece simple pero es vital supervivir. esa supervivencia es garantizada por el buen desempeño de las diferentes áreas funcionales de la organización (producción, organización, finanzas y mercados) que se logra mediante el adecuado manejo de la información y la toma oportuna de decisiones compartidas entre las distintas áreas funcionales. en organizaciones, con las características de los pequeños productores lecheros, el proceso de toma de decisiones recae en un apersona, pero la decisión debe ser el resultado de una labor participativa del conjunto directivo de la organización para garantizar supervivencia e inducir capacitación. no puede dejar de resaltarse la importancia no solo de definir la misión y objetivos de la organización sino la necesidad de divulgarlos entre los socios y funcionarios de la organización. definido y creado el ambiente de cornpromiso sobre la misión de la organización, o sea una vez consolidado un adecuado clima organizacional, se puede iniciar la precisión de objetivos, dentro de una flexibilidad, que permita priorizarlos en función de las necesidades de la comunidad regional. acá, nuevamente, un esquema de trabajo participativo es vital para laborar sobre problemas y necesidades reales a fin de reafirmar el ambiente de compromiso, que constituye la única garantía para el buen desempeño de la organización. los objetivos deben ser cuantificables y se les debe fijar el tiempo en el cual se van a lograr o sea, cuantos litros de leche deben acopiarse por día, mes, año y proyección de su crecimiento en el corto y largo plazo. estamos hablando de las metas y éstas deben ser definidas para las distintas áreas funcionales (producción, finanzas, organización y comercialización). en comercialización debe iniciarse con el estudio del conocimiento de la situación actual del mercado y con la definición de metas racionales que sirvan de estímulo a los diferentes elementos de la organización, es decir, iniciar con metas modestas de participación en el mercado para lograr la satisfacción de poderlas cumpl ir y estimular con esto la organización. hemos hablado de la importancia de la misión, de los objetivos y las metas. ahora, el problema es definir la estrategia a seguir en la organización para lograr desarrollar la misión y cumplir los objetivos y metas. esto es, la dirección de la organización debe defini r los mercados a atender, con que productos y la oportunidad para atenderlos. acá, hay dos estrategias globales: u na para mercados actuales como leche cruda o pasteurizada y otra estrategia para nuevos mercados como derivados de la leche en kurnis, yagourt, distintos tipos de queso, dulces y postres. una vez definida la estrategia organizacional se deben dedicar esfuerzos a la estrategia de mercados especialmente los términos de intercambio a los distintos niveles. algo elemental, en las estrategias de mercado, es preguntarnos por los impactos a lograr sobre la demanda, los cuales pueden definirse de dos maneras: primero, el impacto sobre las necesidades básicas del consumidor, al inducir v ía educación el consumo de la leche y segundo el impacto sobre la demanda secundaria de productos al ponerles nombre, para diferenciarlos e incrementar su consumo. o sea, la organización debe preguntarse si va a entrar en el terreno de las marcas de los productos para diferenciarlos por calidad, precio, presentación, etc. según el segmento del mercado a atender. para cumpl ir la estrategia de mercado se debe desarrollar e implementar un programa de comercial ización adecuado. producir es relativamente fácil frente a la magnitud del problema de la comercialización. los programas de comercial ización de la organización deben abordar el estudio de precios adecuados, productos que satisfagan las necesidades sentidas de cada grupo de consumidores, la adeucada divu igación de las características del producto, la definición del precio al consumidor y el lograr tener en el tiempo y lugar estos productos para satisfacer las necesidades del cliente. nos habíamos referido a la necesidad de una organización flexible para garantizar su superviviencia. la flexibilidad consiste en poderse retroalimentar, vía evaluaciones, que proporcionen información para producir ajustes o cambios que se deban realizar en el conjunto de actividades de la organ ización como la m isión, los objetivos, las estrategias de la organización y en especial las estrategias y programas de comercialización. hemos destacado el mercado por ser el que vende la impagen de la organización y garantiza la entrada de recursos financieros para lograr mantener el objetivo báico de supervivir. las diferentes formas de organización, en cada país, están jurídicamente dadas por el código de comercio de cada país. la escogencia de uno u otro tipo de organización, así sea cooperativa, sociedades anónimas o sociedades limitadas, va a depender de condiciones tributarias, facilidades de la cuantía y plazos en los intereses, entre otros factores. el buen desempeño de la organización le otorga poder en las negociaciones de la organización y el ministerio de agricultura yasí se facilita el mecanismo de transmisión de las decisiones del ministerio de agricultura a sus entidades adscritas para manejar un conjunto de instrumentos de poi ítica claves como la decomercialización, del crédito, die manejo de pequeños excedentes de leche, de la generación de la tecnología y su transferencia, entre otras. estas poi íticas institucionalmente se expresan a nivel de cada región y es 99 donde la organización a nivel local debe tener una participación activa en la definición de las prioridades institucionales de acuerdo a la problemática y necesidades regionales. en esta perspectiva la organización de pequeños productores de leche abre la posibilidad de una capacidad de presión para ampliar el poder de negociación en torno a la aplicación de políticas estatales vía la organización. esta capilaridad entre los aspectos micro y los macroeconómicos abre la posibiiidad institucional de una relación orgánica entre élementos macroeconómicos, precios y tecnología que crea las condiciones económicas para el éxito de la producción a nivel de finca lechera. actores acciones funcion cuadro 1. papel de las organizaciones de pequeños productores de leche. resultados esperados integración de las organizaciones1. entorno macro local participación en diagnóstico, diseño y ejecución de programas a nivel local. 2. mercado productos acopio procesamiento comercialización insumos provisión 3. ppl producción de leche y derivados. capacitación en: organización y su gestión producción alimentación y nutrición sanidad manejo mejoramiento genético procesamiento mercadeo de productos y derivados capacidad de influir en políticas para el sector. programas ajustados a ras necesidades reales del ppl. aprovechar economías de escala para mejorar nivel de ingresos y de vida del ppi. mejoramiento en producción, productividad y calidad de productos y derivados. . actor cuadro 2. características de las organizaciones de pequeños productores a nivel local. resultados esperadoscaracteristicas local homogéneas en su composición democráticas: participación activa de sus miembros organizaciones autogestión "formal": organizado de acuerdo a leyes 100 estables en el tiempo dinámica en su funcionamiento cuadro 3. la producción de leche de los pequeños productores. actores acciones 1. entorno políticas macroeconómicas. (estado) programas locales 2. mercado comercialización de productos e insumos 3. ppl producción leche y derivados caracteristicas resultados ignoran el ppl descoordinación institucional exógenos al medio monospnista para lecha a nivel productor. oligopolsta para insumos generalmente "pequeños" mercados locales por producto. ineficiencias por: escasezde recu rsos subutilización de potencialidades uso tecnología "inapropiada" individualismo. desconfianza en relación al papel del estado. estacamiento, cuando no pauperización en la situación socioecon6mico del ppl. precios bajos por productos precios altos por insumos precios altos para consumidores. bajos volúmenes de producbaja calidad de productos altos costos de comercialización 101 agronomía colombiana. 1991. volumen 8, número 2: 342 349 anallsis de la competencia entre tres tipos de arroz rojo y la variedad oryzica _11 fabio a montea legre s.2 resumen. con el objeto de analizar la capacidad competidora de los arroces rojos varietal cica-6 (vc-6), mechudo patechulo (pm) y pipón desgranador (po), se llevó a cabo una investigación de campo en la cual los arroces rojos fueron sembrados en monocultivo yen mezcla (50:50) con la variedad orvzlca-l , se empleó un diseño de bloques al azar con muestreo y tres replicaciones. las variables medidas fueron altura de planta, número de macollas y hojas por planta, área foliar, peso seco de la parte aérea y los componentes de rendimiento. además se calculó el índice de área foliar, la relación de área foliar, la tasa de crecim lehto relativo, la tasa de asimilación neta, la tasa de crecimiento del cultivo y la duración del área foliar. se encontró un incremento del peso seco y la tcr en el ve6, del peso seco en el mp y del peso seco, área foliar y raf del po cuando estuvieron en competencia con la variedad oryzica-l, lo que demuestra que estas son características importantes de los rojos como plantas competidoras. por otra parte, la mayoría de las características de la variedad oryzica-1 disminuyen significativamente cuando se encuentra en mezcla con los arroces rojos. estos resultados permiten clasificar al po como altamente agresivo, al mp como medianamente agresivo y al ve6 como ligeramente agresivo. 1. basado en la tesis de f.a.m.s. para optar al título de m. se. en fitotecnia con enfásis en fisiología de cultivos. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 2. i.a., m. se. director división de investigación. fedearroz. santafé de bogotá, a.a. 52772. 3. profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 342 y jairo clavijo p.3 abstract. a field experiment was conducted to analyse the competitive ability of three red rice types: varietal cica-6 (vc·s), mechudo patechulo (mp) y pipón desgranador (po) grown in monoculture and mixture (50:50) wth oryzica-1. a randomized block design with sampling and three replications was used. plant heigh, tiller number and leaves per plant, leaf area, plant dry weight and yield components were measured. leaf area index, net assimilation rate, leaf area ratio, relative growth rate, crop growth rate and 'ieaf area duration were derived. it was found an increase in plant dry weight and rgr in vc-6, plant dry weight in mp and plant dry weight, leaf area and lar in dp when they were grown in mixture with oryzica-1 which showed that these parameters are important competitive characteristics of the red rice types. on the other hand, most of the physiological cheracteristics studied in oryzica.1 decreased when it was grown in mixture with the three red rice types. these results classify ve6; mp and po as high, medium and low agressive weeds respectively. introduccion los estudios de competencia de las malezas con los cultivos pueden ser usados para estimar las pérdidas de rendimiento debido a la presencia de malezas, determinar niveles de interferencia y perlados de control. sin embargo, la competencia es un fenómeno complejo gobernado por varios factores biolóqicos, ambientales y de interferencia (radosevich, 1987). las plantas muestran ciertas características para competir, tales como, semillas de mayor tamaño, germinación y emergencia rápida, desarrollo rápido de raíces, tallos y hojas y una etapa vegetativa corta. la rnayoría de estas características han sido estudiadas en varios cultivos y malezas (patter· son, 1985; zimdahl, 1980). los conocimientos sobre niveles de in· terferencia, biología, y hábitos de crecimien· to de las malezas en el cultivo del arroz son esenciales para implementar oportunamente una tecnología de manejo efectiva y económica, en beneficio de la producción [smtih, 1988). el arroz rojo (oryza sativa, l) es una rnaleza nociva de diffcil control en muchas áreas arroceras del mundo, pero en especial en aquellas donde se siembra directamente y de manera continua. el arroz rojo se ha reportado como la rnaleza más indeseable en países como colombia, brasil, guyana, venezuela, italia y estados unidos (parker y dean, 1976; constantin, 1960). la informción registrada para la zona arrocera de saldaña indica que el área total sembrada en arroz anualmente es de aproximadamente 20.781 hectáreas, de las cuales del 75 al 80% están infestadas por arroz rojo cuyo manejo se efectúa en un alto porcentaje (80% ) con control qu imico, debido al deficiente uso de los herbicidas y a la no utiiización de otras medidas de manejo, los controles no son eficientes e incrementan los costos de producción en un 20% , poniendo en alto riesgo la capacidad productiva de los lotes y la ecoloqfa regional. la interferencia del arroz rojo con las variedades cultivadas de arroz sembradas en campo afecta la capacidad productiva del arroz comercialmente y varias características fisiológicas como el macollamiento, el número de hojas y la cantidad de materia seca, las cuales disminuyen significativamente (clavijo, 1987; diarra, smith y talbert, 1985a). también, se reporta reducción en los reno dimientos del arroz comercial del 57% con una densidad de 20 plantas/m? (montealegre . y vargas, 1989) y del 64%con 32 panículas/ m2 (baldwin, 1978). asimismo, el arroz rojo reduce el número de granos por panícula de la variedad comercial entre un 8 y un 18% (diarra, smith, talbert, 1985b). el objetivo del presente estudio fue analizar las variables morfofisiológicas más irnportantes y los componentes de rendimiento de 'los rojos varietal cica·6 (ve6), pipón desgranador (po) y mechudo patechulo (mp) sembrados en monocultivo y en competencia con la variedad orvzica-i. materiales y metodos el presente trabajo se llevó a cabo en la granja experimental "la joya" de fede· arroz en saldaña, tolima, con una temo peratura promedio de 270c, una pluviosidad de 1.600 mm anuales y una humedad relativa del 72% las semillas de arroz rojo fueron cosechadas manualmente de los campos de arroz in· festados con la maleza. posteriormente se limpiaron y almacenaron en bolsas de papel a temperatura ambiente promedia de 280c. se efectuaron pruebas de germinación tanto para la variedad de arroz como para los 3 tipos de rojo, hasta cuando se alcanzó una germinación superior al 80%, lo cual mostró que la dormancia ya había sido liberada. los 3 tipos de arroz rojo, varietal cica-6 (ve6), pipón desgranador (po) y mechudo patechulo (mp) fueron seleccionados por considerarse los más comunes, abundantes y de mayor importancia en los campos de arroz de la zona de sal daña, para ser comparados en campo con la variedad orvzíca-t. antes de realizar la siembra en campo, el área experimental se descontaminó de arroz espontáneo, de arroz rojo y de otras malezas, en tres oportunidades durante seis meses. cada dos meses se realizaron dos pases de rastra y tres de rastrillo y a continuación se puso riego intermitente para estimular germinación. los tres tipos de arroz rojo en estudio se sembraron en monocultivo y en competencia con orvzica-i. las parcelas de competencia se sembraron de tal manera que una planta de arroz rojo estaba rodeada por cuatro plan343 tas de oryzica-1 y viceversa, obteniéndose una mezcla de 50% y 50% la siembra se efectuó colocando dos semillas por sitio a dos centímetros de profundidad y 10 centímetros entre surcos y plantas. a los quince días de la siembra se hizo un raleo dejando una planta por sitio para un total de 16. las parcelas experimentales se manejaron normalmente en cuanto a prácticas de cultivo se refiere. se empleó un diseño de bloques al azar con muestreo y tres replicaciones. el tamaño de la unidad experimental fue de 30 cms x 30 cm y estaba compuesta de cuatro surcos. la unidad de muestreo fue de dos plantas para cada época de evaluación. con los datos se hizo el respectivo análisis de varianza y se establecieron las diferencias estadísticas mediante la prueba de diferencia mínima de significancia (dms). los datos se tomaron cada 15 días desde la siembra hasta la cosecha. las variables medidas fueron altura de la planta desde el cuello de la raíz hasta la punta de la hoja más larga, número de macollas y hojas por planta, área foliar y peso seco de hojas y talios. además se calculó el indice de área foliar (laf), la relación de área foliar (raf), la tasa de crecimiento relativo (tcr), la tasa de crecimiento del cultivo (tcc), la tasa de asimilación neta (tan) y la duración del área foliar (daf). las plantas muestreadas se llevaron del campo al laboratorio en termos de icopor con hielo para evitar la deshidratación de las hojas y medir el área foliar. en la etapa lechosa, las panículas fueron enmalladas con bolsas de tul de 20 cm x 30 cm, con el fin de poder contar el número de espiguillas llenas y vacías. a la cosecha se tomaron datos sobre longitud de panícula, número de panículas, número de granos y espiguillas vacías por plan-· ta y peso de los granos. resultados y discusion en el cuadro 1 se presenta el comporta-. miento morfofisiológico promedio del rojo 344 varietal ve6 en monocultivo y en mezcla con la variedad oryzica-1. se observa que el rojo ve6 aumenta su tasa de crecimiento relativo cuando está en competencia con la variedad lo que significa que tiene incrementos mayores de peso seco por unidad de tiempo con relación a su peso inicial. como consecuencia de lo anterior, el peso seco foliar y el peso seco total del vc6 son también estadísticamente mayores en competencia que en monocultivo, siendo este comportamiento una respuesta clara de un crecimiento más acelerado debido a la interferencia. sin embargo, el resto de medidas directas e indirectas no muestran competencia, lo cual hace deducir que este tipo de rojo no es un gran competidor y que evidentemente su condición de ser una mezcla entre arroz rojo y arroz blanco le confiere una fisiología bastante similar. cuando se analizó el efecto de la competencia sobre los componentes de rendimiento (cuadro 2), se encontró que el vc6 incrementó el número de granos llenos por planta y el rendimiento, como producto posiblemente de esa mayor ganancia de asimilados por día reflejado en la tcr. por otra parte, el numero de granos llenos por planta significa una mejor relación fuente-vertedero del ve6 cuando esta en competencia y explica en parte su reducido porcentaje de vaneamiento. las observaciones realizadas sobre el rojo mechudo patechulo en monocultivo y en mezcla con la variedad oryzica-1 no muestran diferencias significativas para los diferentes parámetros morfofisiológicos o componentes de rendimiento con excepción hecha del peso seco foliar promedio, el cual se incrementa en 0.25 gr/planta cuando el rojo compite con la variedad (cuadros 3 y 4). esto es debido posiblemente a un ligero incremento en el área foliar cuando está en competencia. estos resultados con el mp demuestran que es un tipo de rojo que se comporta igual en monocultivo que en mezcla con la variedad y que aunque compite con ella y reduce sus rendimientos, su agresividad hasta el momento no es muy grande. cuadro 1. comportamiento morfofisiológico promedio del rojo varietal c-6 en competencia con la variedad oryzica-1 caracteristicas condiciones de competenciaa sin competencia con oryzica-' altura (cm) hojas (no./pl) area foliar (cm2) macollas (no./pl) peso seco foliar (g) peso seco total (g) tan (g/c",2/día) tcr (g/d(a) tcc (g/cm2/d(a) iaf raf (cm2/g) daf 84.16 83.33 21.38 22.14 118.57 125.35 5.47 5.87 1.31 b 1.61 a 4.91 b 5.76 a 0.00192 0.00199 0.06582 b 0.08458 a 0.00130 0.00160 1.18600 1.25360 28.862 29.334 17.09 18.07 los promedios de los parámetros con letras iguales no son significativamente diferentes entre sí, según dms. cuadro 2. componentes de rendimiento del rojo varietal c-6 en competencia con la variedad oryzica-' ca racte risticas condiciones de competenciaa sin competencia con oryzica-' paniculas (no./pl) long. panicula (cm) granos llenos (no.pl) espigu illas vacias (no./pl) vaneamiento(o,b) peso loo granos (g) rendimiento (g/pi) 5.00 5.00 23.63 25.38 482.67 b 534.17 a 91.17 107.00 15.82 16.65 2.65 2.78 12.79 b 14.86 a a los promedios de los parámetros con letras iguales no son significativamente diferentes entre sí, según dms. cuadro 3. comportamiento morfofisiológico promedio del rojo mechudo patechulo en competencia con la variedad oryzica-1. caracterisilcas condiciones de competenciaa sin competencia con oryzica-' altura (cm) hojas (no.lpl) area foliar (cm2) macollas (no./pl) peso seco foliar (g .) peso seco total (g ) tan (g /mc2/d(a) tcr (g /d(a) tcc (g/cm2/día) iaf raf (cm2/g ) daf 76.64 77.24 25.09 25.88 139.18 147.54 7.31 7.57 1.45 b 1.70 a 5.14 5.87 0.00205 0.00180 0.06997 0.07303 0.00144 0.00171 1.39190 1.47560 30.555 31.364 20.14 21.36 a los promedios de los parámetros con letras iguales no son significativamente diferentes entre sí, según dms. 345 cuadro 4. componentes de rendimiento del rojo mechudo patechulo en competencia con la variedad oryzlcli" caracteristicas con oryzica·' condiciones de competenciaa sin competencia paniculas (no./pl) long. panicula (cm) granos llenos (no'/pl) espiguillas vacias (no./pl) vaneamiento (0.0) peso 100 granos (g) rendimiento (g/pi) 7.33 18.02 506.33 148.67 22.65 2.35 11.93 7.33 18.37 535.83 163.67 23.29 2.45 13.19 a los promedios de los parámetros con letras iguales no son significativamente diferentes entre sr, según dms. los resultados del efecto de la competencia. sobre las características morfofisiológicas del rojo pipón desgranador se observan en el cuadro 5. se encontró que este tipo de rojo es un buen productor de tejido foliar, por cuanto el número de hojas, el área foliar, la relación de área foliar y la duración del área fol iar se incrementan sign ificativamente cuando la planta está en competencia con la variedad. esto se debe a la buena conversión que de la materia seca en tejido foliar hace la planta de po, es decir que existe una óptima relación entre el área foliar expuesta por la planta y la biomasa total. como se muestra en el cuadro 6, los componentes de rendimiento del po no se modio fican por la competencia con la variedad orvzlca-t, lo que indica que este tipo de rojo gasta toda su materia seca en el tejido vegeta· tivo para competir mejor y no incrementa su relación fuente-vertedero, este comportamiento junto con sus características mortoflsiol6gicas hacen del po una maleza agresiva y buena competidora. cuando se examinaron los efectos de la competencia de los tres tipos de rojo sobre las características morfofisiológicas de la variedad orizica·', se observó que ellas dlsrnlnu(an significativamente dependiendo de la capacidad competidora del rojo (cuadro 7). el promedio de altura de planta de orvzica·' es afectado sign ificativamente cuando crece en mezcla con el rojo po, mientras que con vc·6 y mp la altura es igual a cuando crece sin competencia. 346 los parámetros de número de hojas, área foliar, índice de área foliar (laf), duración del área foliar (oaf) y número de macollas por planta, se comportan de igual forma en orvzlce-t cuando crece sola y en competencia con el rojo ve6; sin embargo, estos parámetros son afectados significativamente cuando crece en competencia con pd y mp (cuadro 7). la mayor interferencia presentada por el rojo po se debe al tipo de planta. un abundante follaje, con hojas largas y anchas, proporciona un mayor sombreamiento que impide la elongación normal de los tallos de orizvca-i, debido a la mayor captación de radiación solar y una baja producción de asimilados. por su parte, el rojo mp, por su follaje menos denso y sus láminas foliares más delgadas, permite una mayor penetración de luz interfiriendo menos en el desarrollo de la planta de orvzlca-t. el peso seco del follaje y el total decrecen significativamente cuando orvzica-t compite con cualquiera de los tres rojos en estudio, mientras que la tasa de asimilación 'neta (tan) es significativamente afectada cuando crece en mezcla con mp y pd. por otro lado, la tasa de crecimiento relativo (tcr) es estadisticamente inferior en como petencia con mp y la tasa de crecimiento del cultivo (tcc) decrece significativamente con el rojo po (cuadro 7). el efecto de la competencia sobre los como ponentes de rendimiento de la variedad orvzlca-t se muestra en el cuadro 8. cuadro 6. comportamiento morfofisiolbgico promedio del rojo pipbn desgranador en competencia con la variedad oryzica·' caracteristicas condiciones de competenciaa sin competencia con orvzica·' altura (cm) hojas (no./pl) area foliar (cm2) macollas (no./pl) peso seco foliar (g) peso seco total (g) tan (g/cm2/dla) tcr (g/dla) tcc (g/cm2/d ía) iaf raf (cm2/g) oaf 74,63 74.83 22.66 24.38 a 159.91 b 173.19 a 6.52 6.83 1.66 b 1.84 a 5.60 b 6.22 a 0.00168 0.00176 0.06824 0.07145 0.00156 0.00181 1.59910 b 1.71290 a 31.340 b 34.223 a 23.11 b 24.93 a a los promedios de los parámetros con letras iguales no son significativamente diferentes entre si, según cuadro 6. componentes de rendimiento del rojo plpbn desgranador en competencia con la variedad ory· zlca·' caracteristicas condiciones de competencia • sin competencia con orvzica·' paniculas (no./pl) long. panicula (cm) granos llenos (no.lpl) espiguillas vacias (no'/pl). vaneamiento (ob) peso 100 granos (g) rendimiento (g/pi) 567 23.40 558.67 113.33 16.96 2.76 15.30 5.83 23.27 598.17 116.33 16.28 2.73 16.34 a los promedios de los parámetros con letras iguales no son significativamente diferentes entre sí, según dms. cuadro 7. comportamiento morfoflsiolbgico promedio de la variedad oryzica·' en competencia con tres tipos de rojo. cóndiciones de competencia a caracteristicas sin competencia con varietal con patechulo con desgranador altura (cm) 61.67 a 60.57 a 6016 a 56.81 b hojas (no'/pl) 19.512a 19.21 ab 18.14 b 16.69 e area foliar (cm2) 105.21 a 100.67 a 92.99 b 79.06c macollas (no.lpi) 5.36 a 5,36 a 4.62 b 4.36 e peso seco foliar (9) 1.11 a 1.04 b 0.98 b 0.80 e peso seco total (g) 3.81 a 3.43 b 3.29 b 2.55 e tan (g/cm2/dla) 0.00172 a 0.00152 ab 0.00145 b 0.00139 b tcr (g/dla) 0.07638 a 0.07177 a 0.06318 b 0.07177 a tcc (g/cm2/día) 0.00095 a 0.00084 a 0.00085 b 0.00017 e iaf '.05230 a 1.00680 a 0.92010 b 0.79060 e raf (cm2/g) 34.040 36.069 34.867 36.927 ·daf 16.12 a 14.66 a 13.54 b 11.63 c a los promedios de los parámetros con letras iguales no son significativamente diferentes entre si, según dms. 347 cuadro 8. componentes de rendimiento de la variedad oryzica-' en competencia con tres tipos de rojo. condiciones de competenciaa caracteristicas sin competencia con varietal con patechulo con desgranador paniculas (no./pl) 4.83 4.67 4.17 3.67 long. panicula (e) 20.13 19.80 19.73 19.18 granos llenos (no.lpl) 259.33 a 242.17 ab 201.83 b 166.67 b espiguillas vacias (no./pl) 45.17 52.17 50.00 46.50 vaneamiento (ob) 14.98 e 17.39 be 20.02 ab 22.31 a peso 100 granos (g) 2.93 2.92 2.77 2.78 .rendimiento (g/pi) 7.70 a 7.12 a 5.59ab 4.68 b a los promedios de los parámetros con letras iguales no son significativamente diferentes entre sí, según dms. el número de granos disminuye significativamente en un 36% en oryzica-1, cuando crece en mezcla con el rojo po. asf mismo, el rendimiento por planta también disminuye significativamente en un 38.4%; mientras que con mp decrece en un 26.5% y con vc 6 en un 6.3% los rojos po y mp afectan el número de vertederos en oryzica-1 incidiendo directamente en el rendimiento, debido a la interferencia que producen en el área foliar de la variedad en la etapa de inicio de primorio floral, época crítica en la cual se determina la longitud de la panícula y el número de granos. el menor porcentaje de vaneamiento (14.98% ) ocurre en oryzica-1 sin compentencia y es significativamente diferente cuando la variedad crece en competencia con op (22.35%) y con mp (20.02% ). en términos generales, existe una relación entre el crecimiento y la competitividad de las malezas y por esta razón el análisis de las principales caracterfsticas morfofisiológicas de los diferentes tipos de rojos en monocultivos y en mezcla fue el punto de partida para conocer la capacidad competidora de los rojos (roush y radosevich, 1985). el incremento del peso seco y la trc en el vcb, del peso seco en el mp y del peso seco, el área foliar y la raf del po cuando están en competencia, demuestra que estas son características importantes de los rojos como plantas competidoras, lo cual ha sido probado en otras especies de malezas (clavijo, 1989; patterson, 1979). por otra parte, el 348 arroz rojo cuando compite con el arroz blanco produce un mayor número de hojas y materia seca (clavijo, 1987). patterson (1982) encontró que el sornbreamiento reducía significativamente varias características morfofisiológicas de crote!eria spectabi/is. en el presente estudio se demuestra que el mayor crecimiento de los rojos sobre la variedad, posiblemente crea un sombreamiento por la rápida expansión foliar reduciendo significativamente las características morfofisiológicas de oryzica-1. los anteriores resultados permiten clasificar los tres tipos de rojos estudiados y posiblemente los grupos que ellos representan en altamente agresivos como el po, medianamente agresivos como el mp y ligeramente agresivos como el vc-b. esta categorización se hace con base en las características morfofisiológicas exhibidas por los tres tipos de arroz rojo en competencia y al efecto que ellos producen sobre la variedad. literatura citada 1. baldwin, f.l. 1978. red rice control in alternate erops. páginas 16-18. in: red rice: researeh and control. texas agrie. exp. stn. bull. b-1270. 2. clavijo, j. 1989. análisis del crecimiento en malezas. revista comalfi. vol. xvi: 12-16. 3. clavijo, j. 1987. effeets of interaction between red rice and two eultivars on morphologieal, physiological and eeological eharaeteristies. ph. d. dissertation. louisiana state universitv, 129 p. 4. constain, m.j. 1960. charaeteristies of red rice in louisiana. ph. d. dissertation louisiana state university. 95 p. 5. diarra, a., r.j. smith, jr., y r. e. talbert. 1985a. growth and morphological characteristics of red rice ioriza sativa biotypes. weed sci. 33: 310-314. 6. diarra, a., r.j. smith, jr., y r.e. talbert. 1985b. interference of red rice (oryza sativa) with rice (o. sativa). weed sci. 33:644-649. 7. montealegre, f.a. y j. p. vargas. 1989. efecto de algunas prácticas culturales sobre la pobtaci6n de arroz rojo y los rendimientos del arroz comercial. federaci6n nacional de arroceros. revista arroz. vol. 38: 19-24. bogotá, colombia. 8. parksr, c_y m.l.. oean. 1976. co ntrol of wild rice in rice. pestic. sci. 7: 402-416. 9. patterson. d.t. 1985. comparative ecophvsíology of weeds and crops. páginas 101-129 in s.o. duke, (ed) weed physiology. vol. 1. reproduction and ecophysiology. crc press, boca raton, florida. 10. patterson, o.t. 1982. effects of shading and temperature on showy crotalaria (crotalaria spectabilis). weed sci. 30: 692-697. 11. patterson, d.t. 1979. effects of shading on the growth and photosynthetic capacitv of itchgrass (rottboellia exaltata). weed sci. 27: 549-553. 12. radosevich, s.r. 1987. methods to study interaetions among erops and weeds. weed technology. 3: 190-198. 13. roush, m. l y s.r. radosevieh. 1985. relationship between growth and competitiveness of four annual weeds. j. appl. ecology. 22: 895-905. 14. smith, r.j., jr. 1988. weed thresholds in southern u.s. rice, (oryza sativa). {l/eed technology.2:232-241. ---15. smith, r.j., jr. w.t. flinchum, y o.e. seamano 1977. weed control in u.s. rice production. u.s. oep. agric., agric. handb. 497 .. agrie. res. 16. zimdahl, r. l.. 1980. weed-crop cornpet ition: areview. ippc. oregon state university. 195 p. 349 agronomía colombiana, 1996 volumen xiii, no. 1;pag 76-90 tecnologias para el aprovechamiento del gas producido por la digestion anaerobica de la materia organica technologies for the utlllzatlon of gas derived from anaerobic digestion of organic matter luis alfredo hemández a. 1 resumen el aprovechamiento energético del gas metano, compuesto principal del biogás, subproducto gaseoso producido de la fermentación anaeróbica de la materia orgánica, en forma sólida o soluble, constituye un factor importante que complementa las bondades tenológicas para la implantación y desarrollo de sistemas de tratamiento de residuos orgánicos mediante la digestión anaeróbica. el presente artículo muestra las bondades técnicas y operativas en la implementación de tecnologías para el aprovechamiento energético del biogás en motores de combustión, lámparas para alumbrado, quemadores domésticos e idustriales y calderas. palabras claves: biogás, energía de residuos orgánicos, digestión anaeróbica, energético. summarv energetic use of methane gas, main component of biogas, by product gas of anaerobic fermentation of organic material both solid or soluble forms. it's a more important factor that helps to implantation of technologies for the development of sistem for trataments of organic wastes from anaerobic digestions. , profesor asociado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. the present article shows the technical operative advantages in the improvement of technologies for energetics use of biogas for combustion engines, lamps of lightening, domestic and industrial fires and boilers. key words: biogas,energy from organic wastes, anaerobic, digestion, energy. introduccion. el gas producido en el proceso de descomposición anaeróbica, más conocido como biogás, representa la materia orgánica en proporciones que varían entre 10 y 40%, dependiendo de las formas y sistemas de control a los cuales esté sujeta su estabilización, ya sea en condiciones naturales o activadas por el hombre. este gas, compuesto principalmente por metano y bióxido de carbono, almacena una considerable cantidad de energía que puede ser aprovechada mediante la combustión en diferentes procesos como motores de combustión, lámparas de iluminación, quemadores domésticos e industriales, calderas y en sistemas de refrigeración, mediante tecnologías apropiadas que, además, aliviarían efectos ambientales adversos que el biogás puede producir cuando es descargado a la atmósfera sin una depuración adecuada. aunque el desarrollo investigativo y la transferencia de tecnología no han tenido una alta resonancia a nivel nacional e internacional, se pretende, con el presente trabajo despertar el interés en estos sectores hacia la implementación de sistemas anaeróbicos con recuperación de biogás en la solución de pro76 blemas derivados de altas producciones de materiales orgánicos, principalmente en los sectores de tratamiento de aguas residuales domésticas, agroindustriales, de vertimientos sólidos y líquidos de mataderos o plantas de sacrificio de animales, de las basuras de plazas de mercado y de la descomposición del material orgánico en los rellenos sanitarios. aprovechamiento del biogas en motores de combustión el metano, principal componente del biogás (ch4, co2 y sh2), producido de la digestión anaeróbica de residuos orgánicos, como cualquier hidrocarburo gaseoso, se puede utilizar eficientemente como combustible en motores de combustión interna. un biogás con un contenido de metano entre 55 y 65%, al entrar en combustión, produce una llama azul y puede tener un poder calorífico entre 22.000 a 26.000 kj.m-3. para tener idea del comportamiento termodinámico del biogás en el proceso de combustión interna, es conveniente, como punto de referencia, conocer el comportamiento del metano o gas natural como combustible, tal como se puede apreciar en el cuadro 1. la estequiometría de la combustión del metano se plantea en la siguiente reacción: ch4 + 202 + 7,52n2 co2 + 2hp + 7,52n2 de esta forma, la relación en peso de aire/combustible será: (202 + 7,52n2)/(ch4) = (64 + 210,5)/16,04 = 17,1 kg de aire por cada kg de metano quemado. si se tiene en cuenta que la relación de compresión del metano o gas natural está del orden de 8/1, siendo similar a la de otros combustibles gaseosos y gasolinas y además el óptimo índice de octanos (similar al de una gasolina etílica), su relación aire/combustible en peso (la relación de compresión para la gasolina es de 7,5/1), la posibilidad de compresión por encima de la establecida para motores de combustión del ciclo otto (130 p.s.i. a c.s.t.p.) permite predecir un buen comportamiento del biogás y, específicamente, el metano como combustible en cuadro 1. características físico-químicas y energéticas del metano. características valor fórmula ch 4 peso molecular 16,042 punto de ebullición a 760mm hg -161,5°c punto de congelación a 760mm hg -182,5°c presión crítica 474 kgcm-2 volumen específ.a 15,5°c y 760mmhg 1,47l.g-' poder calorífico (stc) 38,130 kj/kg vol.aire/vol.comb. en combustión 9,53 indice de octanos 130 kg de o/kg de ch4 en combo 3,98 temperatura de ignición 65°c relación co/ch4 en peso para combo 2,74 fuente: elaboración propia. 77 motores de combustión especialmente para aquellos que trabajan con gas y gasolina, aunque es factible, por la alta compresibilidad, poder utilizarse en motores de combustión tipo diesel. desde el punto de vista físico-mecánico, se hace imperativa la necesidad de eliminar la mayor cantidad de vapor de agua y gas sulfídrico que contiene como impurezas. además, se debe tener en cuenta que la presencia de bióxido de carbono en el gas de combustión incrementa las pérdidas en los sistemas de escape del motor, por ser un gas que no contribuye en la combustión. cuando se utilizan mezclas de metano y bióxido de carbono comprimidas en motores de traslación, la licuefacción del co2 a altas presiones produce deterioro rápido de los compresores que alimentan de gas a los vehículos. cuando s~ necesita disponer de biogás para utilizarse en motores de combustión estacionarios, es recomendable almacenar el gas en recipientes similares a los utilizados para el envase de oxígeno o de gas comercial. el acondicionamiento de motores a gas radica en los cambios en el sistema de alimentación y dosificación (carburación) del combustible a las cámaras de compresión del motor. el sistema de alimentación de gas para estos motores se realiza a través de válvulas, que, en general, funcionan dentro de los siguientes parámetros (ver esquema de válvula en la figura no 1). oscilación de temperatura -10 a 50°c presión máxima a la entrada 8 bar presión de salida a las cámaras del motor.....2 bar la experiencia realizada en medellín en motores para vehículos de transporte muestra la necesidad de disponer de dos válvulas para la alimentación de combustible: una para reducir la alta presión de almacenamiento del gas (134 bar) al nivel que se usa en las cámaras de combustión del motor (2 a 3 bar), y otra para bajar la presión en la tubería de conducción por debajo de la presión atmosférica, cuando el motor no está funcionando. e k presión ingreso [=:j salida [·:::::·:1 a figura 1. corte de una válvula de diafragma reguladora de presión. 78 experiencias importantes son las citadas por hernández-1989, en el aprovechamiento de biogás producido en un reactor anaeróbico tipo chino procesando los residuos del matadero del municipio de yopal (casanare); esta experiencia mostró el funcionamiento de un motor de combustión de 20 kw alimentado con biogás y accionando una planta eléctrica de 18 kw. la operación de ésta máquina se mantuvo por períodos de 1 hora con variaciones de presión en el gas dentro del reactor anaeróbico entre 450 a 1550 mm c.a., consumiendo en promedio 4,7 m3 de biogás a un ritmo de 78,3 lpm y un consumo específico de 261 litros por kwh. al asignarle al biogás un poder calorífico medio de 700 b.t.u. por pie cúbico (6186 kcal/ m3) y, si se tiene en cuenta que para la generación de un kwh, son necesarias 860 kcal, el sistema mecánico funcionó con una eficiencia del 53%. en la actualidad, éste no está operando, debido a que la demanda de carne superó la capacidad del sacrificio del matadero y, por ende, la capacidad de diseño del reactor anaeróbico, el cual operó eficientemente para 16 vacunos sacrificados (actualmente, la demanda de carne para el municipio es de aprox. 30 reses). ensayos hechos por cárdenas, (1994) aprovechando el biogás producido en la planta u.a.s.b (proyecto del río frío) para el tratamiento anaeróbico de las aguas residuales de bucaramanga, operando un motor de combustión interna tipo otto de 18 hp a 3600 r.p.m., encontró una eficiencia térmica del 40,3%, utilizando un biogás con las siguientes características: ch. : 76,05% en volumen h 2 s: 0,10% en volumen co 2 :. 9,01 % en volumen h20: 5,80% en vol. como vapor n 2 : 8,01 % en volumen luego de un proceso de purificación, se obtuvo un biogás con las siguientes concentraciones (en volumen): ch.: 87,87% h 2 s: 0,05% co 2 : 3,50% h 2 0: 0,85% n 2 : 7,01%, encontrándose un incremento de la eficiencia térmica del orden del 20%. ellminacion de h2s vénturi válvula de control de aire tipo mariposa / control de resorte#. /'" "iit, _acopleal motor red esférica de alambreválvula de paso biogás vénturi hecho con láminas hechas de hierro galvanozado '1 i lm:~ffi_~\~-~-f~i~uj;o;d~e:l'i·a~~lr~em!·6 t i tubo del biogás figura 2. sistema de alimentación de biogás motores otto y diesel. 79 a pesar de encontrar altas concentraciones de metano en el biogás producido, preocupa la presencia de nitrógeno gaseoso, el cual no debe aparecer cuando el proceso es anaeróbico; esta situación se puede originar por la contaminación de la muestra antes de ser analizadas en el cromatógrafo. cabe mencionar que el motor no presentó señales de corrosión, ni presencia de azufre en el lubricante. en italia, motores de ciclo otto operando con biogás han demostrado un consumo específico entre 600 a 800 litros de biogás por cada kwh generado. la anterior oscilación de variación es debida a los cambios permanentes que se encuentran en el suministro de gas. experiencias con motores tipo diesel en china, india y nepal señalan la necesidad de utilizar mezclas de un 20% de acpm con un 80% de biogás para producir una eficiente combustión. para este fin, se han utilizado adaptaciones y cambios en el sistema de alimentación y dosificación como las observadas en la figura 2. la razón para que el solo biogás no opere en forma eficiente en motores diesel radica en la alta relación de compresión de éstos (aproximadamente el doble a la de los motores de ciclo ouo). utilización del biogás en lámparas de iluminación un gas en combustión, al pasar a través de un filamento le produce incandescencia y es éste el principio para la utilización del biogás en lámparas específicas, siendo su forma de empleo menos complicada que para el caso de motores de combustión. en cuanto a la remoción de vapor de agua y gas sulfídrico, los requerimientos de calidad del gas son iguales y más exigentes a los planteados en el caso de motores. para la operación de una lámpara de gas, es necesario una mezcla controlada de aire y biogás, con el fin de ajustar la iluminación a las necesidades y exigencias, ya sean de carácter doméstico o industrial. el consumo de una lámpara de biogás está en función de la presión de suministro (600 a 1.500 mm ca) y de la potencia de iluminación. es lógico, suponer que, al aumentar la presión de suministro y mejorar la calidad del biogás, se tiene un incremento en la intensidad de iluminación. una lámpara de gas, como algunas de gasolina, para producir iluminación utiliza una caperuza, preferiblemente impregnada de algún material radiactivo el cual incrementa la intensidad lumínica por incandescencia. como el material de fabricación de la caperuza es bastante frágil, se hace necesaria la protección de ésta de las corrientes de aire, insectos y manipuleo por medio de un globo de vidrio esférico, sobre el cual se coloca un reflector para su protección y cubrimiento, además de fijar un radio de iluminación. una lámpara de gasolina o de gas de tipo comercial se puede adaptar a biogás haciendo una ampliación o sustitución de la tobera de descarga del gas a aproximadamente 1.5mm de diámetro. la intensidad luminosa de una lámpara de biogás puede estar entre 100 a 200 candelas (bujías), dependiendo de la calidad y presión de biogás utilizado. el consumo de gas en función de la intensidad luminosa y el número de bujías se presenta de la siguiente forma: lámparas con potencia de 100 candelas y 1 caperuza: 0,1 a 0,15 m3/hora. lámparas con potencia de 100 candelas y dos caperuzas: 0,12 a 0,16 m3/hora. lámparas con potencia de 100 candelas y tres caperuzas: 0,15 a 0,20 m3/hora. un diseño de lara (1987), citado por g.t.z. para el estudio de la difusión de la tecnología del biogás en colombia, se muestra en la figura 3. el funcionamiento de esta lámpara es de la siguiente forma: la válvula (1) regula el flujo de gas y enroscada a ésta se encuentra la tobera (4), provista de un inyector (5), por donde fluye el biogás arrastrado para que entre a las ranuras de admisión (6) y cuyo flujo 80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 válvula perilla entrada de gás tobera inyector ranura de admisión regulador de aire tubo de mezcla manguito rejilla reflector base soporte inferior vidrio caperuza figura 3. lampara de biogás -modelo g. t. z. es controlado por medio de un regulador (7). la mezcla de aire se hace en el tubo (8) hasta llegar al manguito (9), donde se encuentra la caperuza (15) en la cual se produce la combustión. la experiencia del matadero de yopal (hernández, 1989) muestra la operación de 12 lámparas de 200 candelas cada una trabajando ocho horas diarias (durante la jornada nocturna de sacrificio), a una presión de suministro de gas entre 600 a 1.200 mm c.a.(ver figura noa). esta lámpara de gas consta de una válvula en t (1) que regula la entrada de gas; inmediatamente debajo de ésta y haciendo parte de un sistema integral, se encuentra un anillo enroscado (2), que regula la entrada de aire mediante 5 orificios circulares sobre el perímetro del tubo de conducción. aquí, se realiza y reacciona la mezcla sobre el soporte de caperuza (3) de cerámica con perforaciones circulares de 1 mm de diámetro para la salida de la mezcla de aire y biogás. encima del soporte de la caperuza se ubica el soporte del globo de vidrio (4), el cual dispone de un tornillo para fijar éste al soporte. el biogás llega a la lámpara a través de un tubo de alimentación fabricado en aluminio de 1/4·de diámetro y 40 cm de longitud. la presión de entrada de biogás se mide por medio de un manómetro en "u", fabricado con manguera transparente de 1/4" de diámetro, donde se marca la presión en mm ca en agua teñida con naranja de metilo sobre una lámina vertical calibrada en mm. un esquema para la instalación de lámparas de biogás se puede presentar en el siguiente diagrama. 1: reactor anaeróbico 2: manómetro en «u .. 3: expansión para la reducción de humedad 4: reducción del contenido de h 2 s con fep30zno 5: válvula de paso 6: lámpara de iluminación. a continuación, se presentan algunas recomendaciones para la operación y mantenimiento de lámparas de biogás: a.) abrir lentamente la válvula que controla el paso de biogás. b.) iniciar la combustión utilizando una vela o cerilla sin tocar la caperuza. una caperuza nueva debe ser previamente quemada a fin de que adquiera una configuración rígida y aproximadamente cilíndrica. 81 figura 4. sistema de alumbrado adaptado para yopal lampara de gas. c.) después de calentar la caperuza, regular las válvulas de paso de aire y biogás, hasta obtener la iluminación deseada. d.) hacer la limpieza de la tobera de gas semanalmente, a fin de eliminar la formación de material carbonoso. e.) hacer mantenimiento general de la lámpara una vez al mes. f.) utilizar una bolsita de plástico para introducir la caperuza dañada en el momento de la reposición y evitar su contacto o inhalar sus cenizas. aprovechamiento del biogás en quemadores v calderas 1. bases termoquímicas antes de hacer referencia a los aspectos tecnológicos del aprovechamiento energético del biogás en quemadores y calderas, es necesario conocer la dinámica de la combustión del metano como principal constituyente del biogás. teniendo en cuenta que la unión química de los átomos de la molécula del ch4 se hace en forma covalente, las energías de unión para éstas formas de enlace tienen el carácter exotérmico con valores negativos, en razón a que se libera energía cuando se forma un enlace químico de la combinación de dos radicales y éste actúa como una fuerza estabilizadora por naturaleza. por lo tanto, la energía de unión puede usarse para el cálculo de los calores de formación de las sustancias químicas y, a su vez, de los calores de reacción, gracias al principio de aditividad de las energías de unión. luego, la energía total de unión de un gas, como el metano, será la suma de todas las energías de unión de los enlaces que lo forman: ch4 + 202co2 + 2hp los enlaces rotos serán: 4 c-h con l:lh = 4(87,3)kcal = 349,2 kcal 20=0 con ~h = 2(139,6)kcal = 279,2 kcal la energía total absorbida es de 488,8 kcal y a partir de los enlaces formados: 2 c=o :~h 2(-149)kcal = -298,0 kcal 4 h-o :~h 4(-110,2)kcal= -440,8 kcal la energía (h) total liberada será de -440,8kcal; luego, la energía neta total (hn) producida, al quemar una mol de metano, será de 250 kcal. el anterior valor de hn para el ch4 concuerda con el calor de reacción y de formación (hf), basado en el principio de conservación de la energía. a partir de las leyes de lavoisier y hess, se obtiene un valor de 212 kcal/mol al reaccionar una mol de metano con dos moles de oxígeno (la diferencia radica en la aproximación que se hace al tomar la energía de un tipo de enlace como el promedio de la misma en distintos compuestos). 82 en la eficiente combustión del metano, deben controlarse tres aspectos para un alto aprovechamiento energético, como son la temperatura, la presión y la composición del gas, la cual se relaciona con la cantidad de aire necesaria para una perfecta combustión. también, se debe considerar que la reacción podría generar estados de hidroxilación que, generalmente, conducen problemas de contaminación del aire; cuando se quema metano, inicialmente se presenta una adición o asociación de oxígeno con la molécula de metano, produciendo compuestos hidroxilados inestables, que, a su vez, forman aldehidos, disociándose y oxidándose para producir finalmente bióxido de carbono yagua, como se observa en los siguientes pasos: 1. ch + 0.502 -> chph 11. chph + 0.502 -> hcoh + hp 111. chp -> co + h2 iv. co + 0,502 -> co2 y h2 + 0,502 p hp en el interior, la llama de combustión de un gas se forma un cono azul con espesor de aproximadamente 0,2mm, seguido de una segunda zona en forma de penacho, que contiene los gases producidos de la reacción de la zona interior. si se efectúa una medición de temperatura en la cima de la región azul de la llama, tal registro estaría cercano a aquel estimado a partir de los calores específicos de los productos de combustión y de los valores de las disociaciones. para el biogás y específicamente para el metano, existen factores que alterarían la temperatura de combustión, como las continuas variaciones de la relación aire/combustible, la baja temperatura de la mezcla y el contenido de materiales inertes que, como el bióxido de carbono y el n2 del aire, pueden reducirla entre un 30 % a 40%, respectivamente. por lo tanto, la coloración de la llama se puede constituir en un indicador de la calidad de la reacción del gas en función de la proporción de combustible utilizado. cuando la concentración de metano presente en la mezcla de biogás es inferior a un 30% en volumen, la zona interior de la llama tenderá a una coloración amarillenta, mientras que, si la concentración sube p. más del 55%, ésta adquiere una tonalidad azul. esta situación es necesario conocerla en la calibración y operación de sistemas de quemadores y calderas que utilizan total o parcialmente el biogás. 2. tecnología de los quemadores de biogás un quemador se define como un dispositivo encargado de poner en contacto el gas combustible (biogás) con el comburente. bajo esta situación, el gas actúa como inductor, arrastrando parte del aire necesario para la combustión (aire primario), mientras que se utiliza otro aire en el punto o encima del punto de combustión (aire secundario); por lo tanto, desde el punto de vista del uso de quemadores domésticos e industriales que puedan operar con biogás, éstos deben estar expuestos a las condiciones atmosféricas. un buen diseño de los sistemas de suministro y conducción de gases promueve una llama estable, bien estructurada por zonas y quemador tipo anillo a+;-b~~ó vista superior a-a quemador tubular el largo no debe ser mayor de dos metros tapa ..... • • • • • • i figura 5. tipos de quemadores utilizando biogas 83 con una mínima producción de gases contaminantes (hidrocarburos y monóxido de carbono). las dimensiones de un quemador doméstico e industrial de gas depende de factores como: -características y propiedades del biogás -consumo del quemador -presión de entrada del gas -consumo de aire primario y secundario; y -propiedades del aire. existen varios tipos de quemadores, pero los que han presentado más adaptabilidad al aprovechamiento energético del biogás son los quemadores domésticos de cabeza cilíndrica que se emplean tradicionalmente con gases comerciales de propano-butano y los quemadores industriales de los tipos de anillos concéntricos y tubulares (tipo flauta), con orificios perimetrales de salidas múltiples, como se pueden observar en la figuras 5 y 5a. area total de salida orificios de salida ~r ~ id, /~ cabeza del quemador~n~ garganta orificios de bordea borde ~/ ::::;0;0000) 000000 0000000 (000007 8888" quemado doméstico figura sa. corte de un quemador cilíndrico para biogás 3. características de los quemadores empleados con biogás los quemadores domésticos para biogás trabajan con presiones entre 50 a 150 mm de c.a. en estufas de 1 a 4 puestos con quemadores circulares de 2 a 10 pulgadas de diámetro. el consumo de biogás (con 55% en volumen de metano) varía según el tamaño de la tobera de descarga del quemador en la siguiente forma: diámetro de la tobera(mm.) consumo(lit.lhora 2 330 4 470 6 640 los quemadores comerciales domésticos se pueden adaptar a biogás ampliando el diámetro de las toberas de descarga de gas y la del flujo de aire primario, en función de la mayor densidad del biogás, sobre todo cuando éste viene cargado de impurezas como producto de una deficiente limpieza. aunque, para el propósito específico, es válido el diseño de inyectores y válvulas para garantizar una mezcla y combustión adecuadas, las variaciones de presión, la presencia de materiales inertes durante la generación y aprovechamiento del biogás, no justifican dimensiones perfectas. los quemadores industriales de más de 2 kw, tipo anillos concéntricos y con o sin doble aro, demandan mayores presiones de suministro de biogás, (500 a 2.000 mm ca) y, como en los domésticos, es necesario ampliar hasta 2mm la boquilla de descarga de biogás, en comparación con quemadores del mismo tipo que operen con gas comercial. otros quemadores industriales de un metro de longitud y 1 pulgada de diámetro, tipo tubular, como los instalados en los proyectos de yopal y tunja, funcionan con presiones de gas dentro del reactor desde 60mm ca, calentando a una temperatura de 75°c aproximadamente 1.200 litros de agua para el escaldado (pelado) de porcinos. estos que84 cuadro 2. diagnóstico de problemas comunes que se pueden presentar en un quemador de biogás problema causas posibles posibles soluciones llama larga y amarillenta deficit de aire primario. aumentar entrada de aire. exceso de combustible reducir paso del biogás lama despega del quemador alta presión y velocidad del reducir entrada aire primario gas llama debil y se extingue baja velocidad del gas en la aumentar diámetro del tobera inyector llama muy pequeña deficit de combustible limpiar orificio de inyección obstruido. incrementar (2) de orificio de descarga manchas amarillas en llama deficit de aire primario ampliar entrada de aire primario fuente: adaptado de deutshe gesellschaft fuer technische zusammenarbeit (g.t.z.), 1976. madores se colocan por debajo y a lo ancho del tanque de escaldado con dimensiones asociadas al área de transferencia de calor. el cuadro 2, resume los problemas más comunes que se pueden presentar en un quemador doméstico o industrial alimentado con biogás. aprovechamiento energético del biogás en calderas una caldera consiste en un sistema termo mecánico para calentar agua o generar calor en forma de vapor, pudiéndose utilizar en procesos de generación eléctrica, control sanitario, cocción de alimentos, procesos bioquímicos y concentración de productos (fabricación de panela y azúcar). básicamente, una caldera para gas consiste en un sistema de--combustión que dispone de un quemador de tiro forzado. el calor generado al quemarse el gas es parcialmente transferido a una superficie integral o tubular la cual contiene o conducece agua, que genera una cantidad de vapor, con una energía de entalpía (h), en función de la temperatura y presión a la cual se produce el vapor. el quemador de una caldera de gas tiene un juego de electrodos de ignición, un ventilador y una válvula para el controlde la combustión. otros dispositivos de control de este tipo de sistemas se orientan a mantener unas condiciones de carga y presión, tanto del agua, como del vapor generado. las calderas que se acondicionan para aprovechar el bio¡ws son del tipo vertical, con volúmenes en la cámara de combustión que varían entre 4 a 20 pies cúbicos y con potencias que oscilan comercialmente entre 5 a 50 bhp. aunque, técnicamente, el biogás se puede utilizar como combustible en una caldera corriente de gas, éste debe ser exigentemente purificado, en cuanto al contenido de gas sulfídrico y vapor de agua, además de eliminar la mayor cantidad de co 2 • la selección del tamaño de la caldera está en función de la disponibilidad y características del biogás producido, de la calidad y disponibilidad de agua y de las necesidades térmicas de agua caliente o vapor para cualquiera de sus usos. si bien es cierto que no existen experiencias en colombia y no se dispone de información internacional sobre aplicaciones 85 del uso de calderas que aprovechen parcial o totalmente el biogás como combustible, es necesario el uso de un compresor para mantener unas condiciones reguladas de suministro del gas hacia la cámara de combustión. además de existir la posibilidad de utilizarse el biogás como complemento energético en calderas de petróleo crudo (crudo de castilla, combustóleo) o acpm, se debe establecer la compatibilidad térmica de los combustibles y reforzar los sistemas de control de la contaminación del aire. por las características y propiedades térmicas del biogás altamente purificado comparadas con otros gases hidrocarburos, como el propano y gas natural, no existen incompatibilidades para su conversión total o parcial. sin embargo, cuando se trate de complementar energéticamentecon gas a una caldera de petróleo, acpm o carbón, es recomendable instalar una alimentación independiente para el biogás. en colombia, existe una variedad de marcas y capacidades de calderas con posibilidades de utilizarse con biogás, cuyos precios comerciales oscilan entre 3.000 a 10.000 dólares, entre las cuales se pueden citar las siguientes con sus características: caldera vertical (distral), pirotubular potencia: 10 bhp presión de diseño: 150 psi superficie de calefacción: 70 pies cuadra dos volumen de la cámara de combustión: 5,9 pies cúbicos generación de calor: 334.750 btu/ hora (8.450 kcal/hora) combustible: gas, con más de 2.500 btu/pie3(22.000 kcal/m'') consumo de gas : 167 piesvl+ora (4,8m3/hora) producción de vapor : 345 lbs/hora a stcpt. si se tiene en cuenta que el poder calorífico del biogás alcanza unas 6.000 kcal/rn", sólo, podría utilizarse como complemento energético a cualquier hidrocarburo gaseoso, sinque se afecte la generación de entalpía en las condiciones de diseño de la caldera; de lo contrario, habría que hacer cambios en el volumen del hogar de combustión e incrementar el flujo de biogás. otro tipo de caldera, para la cual el biogás puede utilizarse como complemento energético, es la fabricada o comercializada por la firma tecnick ltda, la cual presenta las siguientes características: tipo: pirotubular combustible: gas, con poder calorífico de 19.000 btu/lb. (2.300 btu/pies3) presión de trabajo: 150 psi consumo de gas: 9 lb./hora (4 kg/ hora) (85 piesvl-íora) producción de vapor: 173 lb/hora. al igual que la caldera de distral, existen inconvenientes en el poder calorífico del gas requerido, además que un incremento en el flujo de biogás traería consecuencias negativas para la eficiencia global del sistema, por la presencia de gases inertes como el dióxido de carbono. sinembargo,si se supone que al biogás se le ha realizado una exigente limpieza, incluyendo la eliminación de alto porcentaje de co2,su comportamiento se puede asociar al gas natural y las pérdidas de calor sensible en el escape serían ligeramente mayores, comparadas con las del propano, desde el punto de vista de la relación estequiométrica aire/combustible,según la siguiente reacción: c3ha+ 502+ 18,8n2=>3c02 + 4hp + 18,8n2 así, se obtiene una relación estequiométrlca apartir de los pesos atómicos de 15,6kg de aire por kg de combustible, la cual es unidad y media menor que la señalada anteriormente para el metano. desde este punto de vista, habría un incremento del orden del 8,7% del aire para la combustión del metano casi puro. bajo esta comparación, se 86 tendría una reducción en la eficiencia de la caldera de biogás por el incremento de pérdidas en el sistema de escape, además de la baja calidad termodinámica del vapor generado. una ventaja relativa del uso del metano altamente purificado es la de requerir, para su combustión completa, excesos de aire muy inferiores a los de combustibles sólidos como carbón y residuos agrícolas o madera en proporciones que van hasta el 230%. desde el punto de vista del estado natural en el cual se encuentra el metano (biogás altamente purificado), con respecto a combustibles líquidos, es necesario señalar que los segundos deben «robar» calor del medio para vaporizarse, el cual, unido al emitido a través de las chimeneas, como consecuencia al calentamiento del mayor volumen de nitrógeno atmosférico derivado de los excesos de aire respecto a las demandas teóricas exigidas, disminuye, en forma significativa, la eficiencia del proceso. otra ventaja la constituye su bajo impacto ambiental en la combustión, debido a la no emisión de contaminantes en forma de hidrocarburos parcialmente oxidados (óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre), en comparación con combustibles líquidos y sólidos. además, su combustión produce menores volúmenes de bióxido de carbono por unidad energética producida, (50% y 30% menos que el carbón y combustibles líquidos, respectivamente), por tener una relación menor de átomos de hidrógeno con respecto a los átomos de carbono. sistemas de limpieza para la purificación del biogás la descomposición anaeróbica de residuos complejos genera un producto gaseoso compuesto por metano, bióxido de carbono, gas sulfídrico y vapor de agua. el metano producido proviene de la reducción del ácido acético (ch3cooh) en un 75% y del co2 en un 25%. gases, como el h2s y el co2, provienen de las fases de hidrólisis y acidificación en la estabilización de carbohidratos y proteínas. en el proceso de estabilización de la materia orgánica, se puede volatilizar ésta entre un 15% a 25%, dependiendo de factores ambientales, de la velocidad de carga y de las características del tipo de substrato para metabolizar en los tanques de reacción. el h2 s y el co2 no contribuyen en el beneficio del aprovechamiento energético del metano y es el bióxido de carbono, por su alta concentración en el gas producido son un factor en la reducción del poder calorífico del metano. en la degradación anaeróbica, los sulfatos son reducidos, por bacterias, a sulfuros yagas sulfídrico, según la siguiente ecuación: s04= + materia orgánica + bacterias s= + 2h+ => h 2 s el gas sulfídrico puede oxidarse biológicamente hasta h 2 s04, el cual es altamente corrosivo para duetos y partes metálicas. el gas sulfídrico formado, por la estabilización de la proteína y por la reducción de sulfitos y sulfatos minerales, es un gas incoloro, inflamable con olor característico a huevos podridos, lo cual, ambientalmente, dificulta su disposición a la atmósfera. teniendo en cuenta la necesidad de remover completamente el sh 2 y la mayor proporción de bióxido de carbono y el vapor de agua presentes en la mezcla de gases producidos de la digestión anaeróbica, se han difundido métodos físicos y químicos que pueden aplicarse a cualquier nivel tecnológico, desde los sistemas domésticos a los industriales. a continuación, se describen algunos métodos para la remoción de los tres contaminantes del metano. 1. burbujeo en agua es el método más simple para la remoción de las impurezas del metano a través de un lavado del mismo. si se tiene en cuenta que a 20°c y una atmósfera de presión, los 87 requerimientos de agua para lavado son altos; se han diseñado columnas empacadas bajo presión, cuyo propósito es incrementar la adsorción del co2. el método tiene los inconvenientes del uso de grandes cantidades de agua para lograr la solubilidad del co2 y de la calidad corrosiva de ésta al generarse estados ácidos durante la remoción del bióxido de carbono. la solubilidad del co2 aumenta en la medida que lo hace la presión de la corriente de biogás y se reduce al incrementar la temperatura, según el cuadro 3. cuando se utilizan presiones mayores a la atmosférica, es necesario el uso de compresores, los cuales se deterioran fácilmente, debido a la corrosión causada por el estado ácido del agua. en la práctica, a pesar de ser un método simple, resulta inoperante, si se tiene en cuenta que las presiones alcanzadas en los tanques de reacción no superan los 2.000 mm. de c.a.(2 kq.crn"), con una temperatura de los gases del orden de 25°c. 2. adsorción química se utiliza en la eliminación de gas sulfídrico, mediante el uso de una esponja de hierro colocada antes de ser usado el gas. el h2s reacciona con el óxido férrico formando sulfuro férrico yagua. la regeneración del óxido férrico se realizará por recirculación de aire. el proceso citado se puede presentar en la siguiente ecuación: limpieza: fep3 + 3h2s => fe2s3+ 3h20 regeneración: 2fe2s3 + 302=> 2fep3 + 3s2 el fe203 debe colocarse en una expansión de aproximadamente cinco veces el diámetro de la tubería de conducción del gas, preferiblemente antes de los dispositivos de aprovechamiento energético. la concentración del gas sulfídrico, antes o después de los procesos de su eliminación, se puede evaluar por cromatografía de gases o por absorción del gas a través de una columna de acetato de zinc. la remoción química del gas de azufre a través de óxido férrico es económica y sus resultados son aceptables internacionalmente. 3. acción biológica en nueva zelandia, se han realizado importantes experiencias para el tratamiento biológico en la reducción de la concentración de h2s de las descargas gaseosas de plantas de digestión anaeróbica. unas primeras experiencias mostraron que, cuando el gas de azufre se encuentra en concentraciones superiores a los 1.000 mq.l:' y es quemado junto. con el metano en calderas, produjo corrosión en los sistemas de conducción, generando grandes cantidades de s02' gas altamente contaminante causante de la lluvia ácida. cuadro 3. variación de la solubilidad del c02en lunción de la temperatura y presión del biogás. solubilidad presión de biogás kg de co2 por 100 kg de agua kcrn" temperatura -c o 10 20 30 40 1,03 0,40 0,25 0,15 0,10 0,10 10,30 3,15 2,15 1,30 0,90 0,75 51,70 7,70 6,95 6,00 4,80 3,90 103,00 8,80 7,20 6,60 6,00 5,40 207,00 ------7,95 7,20 6,55 6,05 fuente: national academy 01 sciences, 1973 88 otras experiencias para el tratamiento de gas sulfídrico originado en la digestión de residuos de carnes muestran la reducción en la concentración del h 2 s en oscilaciones entre el 25 al 62% mediante incineración a temperaturas medias de 750°c y tiempos de residencia de 0,5 segundos, pero el procedimiento resultó costoso e ineficiente. tal vez, el método integral más avanzado para la remoción del gas sulfídrico, proveniente de plantas de tratamiento de residuos complejos, sea el citado por rands,(1981), en el cual, utilizando una pila de compost de un metro de alto formada por residuos de matadero (rumen, sangre y sebos), sobre un piso de escoria y haciendo fluir el gas en sentido ascendente por una tubería perforada, se lograron remociones del orden del 100%. esto se demostró por el incremento de temperatura, causado por la actividad biológica dentro de la pila de compost. de esta forma, además de lograr una alta remoción de gas sulfídrico, se obtuvo un compost de magníficas propiedades fertilizantes, con una reducción de la relación c/n de 45/1 , cuando está crudo, a 30/1 cuando se ha tratado con gas en un tiempo de retención de 20 días. 4. burbujeo alcalino esta técnica, utilizada para la remoción del co 2 emplea sustancias alcalinas, como los hidróxidos de sodio, de calcio o de potasio. al pasar una corriente de gases que contengan bióxido de carbono (biogás o gases industriales) a través de soluciones de las sales señaladas, se produce una reacción química, que, para el caso de la soda, es la siguiente forma: 2naoh + co2 => na2c03 + hp manteniendo a presión la corriente de co 2 sobre el carbonato de sodio, se formará un precipitado de bicarbonato de sodio, de acuerdo a la siguiente ecuación: na2c03 + co2 +hp=> 2nahc03 (reversible) para mejorar la eficiencia de la reacción, la solución alcalina se debe mantener en agitación, promoviendo la difusión y contacto del gas en el líquido. un segundo factor que afecta la velocidad de la reacción es la concentración de la solución, por ejemplo, con normalidades entre 2,5 a 3,0 de naoh, se logra una rápida reacción. aunque, en la industria, para la eliminación del co2 se utiliza más el koh, el hidróxido de calcio brinda mejores posibilidades desde el punto de vista económico y de mayor velocidad de reacción, pero se presenta alguna dificultad en la remoción del carbonato de calcio en los tanques de burbujeo, sobre todo cuando se trabaja con altas tasas de remoción de co 2 • el carbonato formado puede integrarse al sistema de tratamiento como coagulante en las unidades primarias de sedimentación y/o como estabilizador del ph, cuando se presentan condiciones ácidas en la mezcla líquida dentro de los reactores. si el tiempo de contacto del biogás es suficiente, también, puede ser removido el h 2 s, formándose un precipitado de sulfuro de sodio, según la siguiente reacción: h2s + na2c03 => nahs + nahc03 el h 2 s y el co2' pueden ser removidos utilizando otras sustancias alcalinas, como soluciones amoniacales, fosfato trisódico y fenolato de sodio, pero su uso es limitado a causa d,e los elevados costos con respecto a las sustancias alcalinas de na, ca y k. 5. remoción del vapor de agua el vapor del agua es un contaminante que reduce el poder calorífico del metano y que, junto con el h 2 s, puede generar estados ácidos en tuberías y sistemas por donde circula o se aprovecha el gas. el vapor de agua se produce en reactores que funcionan a más de 20°c. para eliminar el agua y evitar que ésta cause los problemas señalados, es recomendable instalar expansiones en la tubería de conducción a un diámetro de 3 a 5 pulgadas por 5" de longitud, colocadas en posición vertical; en el fondo de esta expansión se debe colocar un registro, el cual debe ser abierto por lo menos cada dos días. 89 , a nivel industrial, el agua de una corriente de biogás se puede eliminar a través de un intercambiador de calor fabricado en cobre y lleno de nitrógeno líquido a una temperatura de -230°c. a esta temperatura, el agua se condensa rápidamente y el gas se conduce a los sistemas complementarios de purificación. debe tenerse en cuenta que la remoción de humedad es recomendable como el primer paso en la depuración del metano. literatura citada cardenas, h. utilización de biogás como combustible en motores de combustión interna. revista criterio, no. 21. universidad autónoma de colombia. santafé de bogotá. 1994. g.t.z. difusión de la tecnología del biogás en colombia. documento del proyecto, cali. 1987. hernandez, a. & balcazar, r. estudiode factibilidad para el aprovechamiento de los residuos de la planta de carnes del icta vía digestión anaeróbica. tesis de grado. facultad de ingeniería, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 1984. hernandez, a. puesta en marcha, diseño, instalación y operación de sistemas de aprovechamiento energético del reactor anaeróbico instalado en yopal (c). informe de consultoría, icel, santafé de bogotá. 1991. hernandez, a. diseño,construcción y readecuación de un sistema de tratamientos de aguas residuales, con puesta en marcha de varios sistemas de aprovechamiento energético de biogás para el matadero de tunja, tunja. 1994. hernandez, a. diseño de un sistema de tratamiento anaeróbico con recuperación de biogás para la planta de carnes del instituto de ciencia y tecnología de alimentos -icta-de la universidad nacional. instituto de ciencias nucleares y energías alternativas -inea-. santafé de bogotá. 1995. n.a.s. methane generation from human, animal, and agricultural wastes. national academy of sciences. washington d.c.1977. rands, m.b. et al. compost filters for h 2 s removal from anaerobic digestion and rendering exhausts. water pollution control federation. 53(2):, 1981. van der meer, r.r. anaerobic treatmentof waste water: the gas-liquid-sludge separator. journal of water pollution control federation 54 (1): , 1982. 90 plant breeding, genetic resources and molecular biology received for publication: 11 february, 2011. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellin(colombia). estorresv@gmail.com 2 plant biotechnology, corporación para investigaciones biológicas (cib). medellin (colombia). agronomía colombiana 30(2), 163-171, 2012 development of transgenic lines from a male-sterile potato variety, with potential resistance to tecia solanivora povolny desarrollo de líneas transgénicas de una variedad androestéril de papa, potencialmente resistentes a tecia solanivora povolny emy shilena torres1, 2, javier torres1, 2, claudia moreno1, and rafael arango1, 2 abstract resumen male sterility is a very important characteristic for environmental safety in genetically modified (gm) plants, particularly in the release of transgenic plants in the centers of origin or high biodiversity areas. in order to contribute to the development of environmentally safe agricultural technologies that allow the proper use of transgenic potato crops in colombia, this project developed transgenic potato cry1ac of bacillus thuringiensis (bt), lines that are potentially resistant to t. solanivora, from the male-sterile variety pastusa suprema (ps) (solanum tuberosum ssp. andigena). modifications were made to the agrobacterium tumefaciens mediated-transformation protocol which allowed the genetic transformation of leaves of in vitro plants, with transformation efficiencies of 22 and 37%. cry1ac protein levels in transgenic leaves ranged from 88 to 639 ng mg-1 of fresh leaf tissue, suggesting a better potential plant resistance. this is the first report on transgenic lines with potential resistance to t. solanivora from a male-sterile variety of s. tuberosum ssp. andigena. la androesterilidad es una característica de importancia en la bioseguridad ambiental de las plantas modificadas genéticamente para la liberación de éstas en los centros de origen o en áreas de alta biodiversidad de los cultivos. como una contribución al desarrollo de tecnologías agrícolas medioambientalmente seguras, que permitan el uso adecuado de cultivos transgénicos de papa en colombia, en este trabajo se desarrollaron líneas transgénicas de papa con el gen cry1ac de bacillus thuringiensis (bt), potencialmente resistentes a t. solanivora, a partir de la variedad androestéril, pastusa suprema (ps) (solanum tuberosum ssp. andigena). modificaciones realizadas con agrobacterium tumefaciens mediante el protocolo que permitieron la transformación genética de hojas de plántulas in vitro, con eficiencias de transformación de 22 y 37%. en las plántulas transgénicas se obtuvieron niveles de expresión de la proteína cry1ac, con valores entre 88 a 639 ng mg-1 de tejido foliar fresco, lo cual sugiere un buen potencial de resistencia de las plantas. este es el primer reporte de líneas transgénicas, con resistencia potencial a t. solanivora, a partir de una variedad androestéril de s. tuberosum ssp. andigena. key words: solanum tuberosum, agrobacterium tumefaciens, genetic transformation, bacillus thuringiensis, guatemalan potato moth. palabras clave: solanum tuberosum, agrobacterium tumefaciens, transformación genética, bacillus thuringiensis, polilla guatemalteca de la papa. introduction potatoes (solanum tuberosum l.) are grown in 125 countries and consumed by more than one billion people worldwide, and are the fourth most important food crop, after wheat, rice and maize. its annual production is more than 320 million t and constitutes an important dietary source of fiber, carbohydrates, protein, vitamins c, minerals and trace elements (mullins et al., 2006; faostat, 2010). in colombia, this crop ranks fourth in agricultural production, with 2.2 to 3.0 million t per year, and the ninth in size, with about 128,701 ha (agronet, 2009). tecia solanivora povolny, commonly known as the guatemalan potato moth, is one of the principal entomological pests of economic importance for the potato; found mainly in central and south america, and in parts of southeast europe (child, 2004; eppo, 2006;). this insect has become a serious pest in colombian agriculture, as it attacks tubers in the field and in storage, causing losses of up to 100% of total production (osorio et al., 2001). to control the moth, farmers use indiscriminate applications of chemical pesticides which contribute to the selection of resistant insects, mortality of non-target species and destruction of natural enemies. additionally, these substances generate pollution and adversely affect human health (arévalo, 2003). 164 agron. colomb. 30(2) 2012 integrated pest management programs (ipmp) of the potato have not had enough success in the field, due to serious difficulties in implementing the management practices for this pest. genetically modified potato plants carrying bacillus thuringiensis (bt) genes constitute a viable alternative to produce plants which are resistant to moths (meiyalaghan et al., 2006; estrada et al., 2007; kumar et al., 2010). in previous studies, the transformation of colombian potato varieties (s. tuberosum ssp. andigena) has been reported (valderrama et al., 2007). potato lines of colombian varieties diacol capiro and parda pastusa expressing 0.02 to 17 µg g-1, cry1ac protein in tubers and fresh tissue were shown to be able to cause 87 to 100% mortality of t. solanivora larvae under laboratory and greenhouse conditions (torres, 2010; valderrama et al., 2007). although these transgenic potato lines represent a promising future for control of the guatemalan potato moth, in general, the release of genetically modified (gm) organisms for agricultural production has generated considerable debate, particularly among the general public, biotechnologists, international food safety organizations and government officials (nap et al., 2003). the concerns are related to the possible risk that gm plants may present to the environment. among the main biological risks that have been cited are: horizontal gene transfer mainly of antibiotic resistance, possible adverse effects in the host organism, negative effects on non-target species, insect resistance, increased invasive weeds, and impact on biodiversity (conner et al., 2003; chaparro, 2011). one of the most important concerns is associated with the potential risk of gene flow from gm crops to neighboring plants of the same or related species, which may generate plants that invade agricultural or natural habitats and adversely affect biodiversity (conner et al., 2003). as part of the evaluation of the biosafety of transgenic potato plants for release in centers of origin and diversity, studies have been conducted to measure the flow of genes from wild to cultivated potatoes (celis et al., 2004). a solution for the problem of possible gene flow is the use of male-sterile transgenic potato lines. celis et al. (2004) suggested the use of male-sterile varieties as a basis for field testing in the andean region. they report the use of a transgenic male-sterile potato variety called revolution (s. tuberosum ssp. tuberosum × s. tuberosum ssp. andigena) that is resistant to globodera pallida. in colombia, the only male-sterile potato variety that has been produced by conventional breeding is the so called pastusa suprema variety. this variety was the result of the interspecific hybridization of a clone of solanum stoloniferum 230490 × solanum phureja (juz. et. buk) var. yema de huevo, as the maternal parent and solanum tuberosum ssp. andigena var. parda pastusa as the paternal parent. this new variety has high resistance to phytophthora infestans, the causal agent of gout and also has high commercial potential in colombian markets (segura et al., 2006; lópez and chaparro, 2007; ñústez, 2011). the present study reports of development of transgenic potato lines of this male-sterile variety with potential resistance to t. solanivora. for this purpose, an agrobacterium transformation system for the variety was optimized, using a transformation vector carrying a cassette containing the cry1ac gene of bacillus thuringiensis. materials and methods plant material plantlets of s.tuberosum ssp. andigena variety pastusa suprema were provided by universidad nacional de colombia, bogotá. the plantlets were aseptically micropropagated using internodal cuts in polypropylene vials containing a solid propagation medium (mp) consisting of murashige and skoog salts (ms) supplemented with 2.0 mg l-1 of d-pantothenic acid, 0.4 mg l-1of thiamine, mg.l-1 of myoinositol, 20.0 g l-1 of sucrose, 1.7 g l-1 of phytagel (ph 5.7) and 12 μm of silver thiosulfate (stp) sterilized by filtration (rodriguez et al., 2000). the plant material was grown at an average temperature of 20±2°c, relative humidity of 60-70%, light intensity of 3,000 lux and a photoperiod of 12 h. the plantlets were subcultured every month, and the leaves were used for transformation experiments and kanamycin selection. transformation vector and agrobacterium the p1acprd vector was obtained from university of ottawa, under a material transfer agreement (mta). this plasmid carries two constructs: a selection marker cassette containing the nptii gene under regulation of the nos promoter and nos terminator, and a cassette of interest, which carries a sybnthetic cry1ac gene together with the 2x camv35s promoter and the nos terminator (fig. 1). the vector was transferred to the agrobacterium tumefaciens lba4404 strain by the method described by hofgen and willmitzer (1988). the transformed agrobacterium strain was grown in 50 ml of liquid lb medium supplemented with 100 mg l-1 of kanamycin and 25 mg l-1 of streptomycin, for 16 h at 28°c in an orbital shaker at 200 rpm 165torres, torres, moreno, and arango: development of transgenic lines from a male-sterile potato variety, with potential resistance to tecia solanivora povolny to an optical density (od 600) of 0.6. the culture was then centrifuged at 1,000 gn for 30 min at 4°c, the supernatant was discarded and the bacterial pellet was kept on ice for the explant co-culture. the transformation experiments were carried out following the protocol described by trujillo et al. (2001) with some modifications generating two new protocols. in the first protocol (trujillo modified 1), acetosyringone was added to 100 μm final concentration to ab medium ms salts (supplemented with 1% sucrose) and rm media were used in the activation, infection and co-cultivation steps respectively. in the second protocol (trujillo modified 2), the bacterial infection medium mib which consisted in 50 ml ab salts, 5 g glucose, 0.24 g nah2po4, 3.9 g de mes (sigma-aldrich, st. louis, mo) and 100 µm acetosyringone finally adjusted to ph 5.6), mib medium (gelvin et al., 1989; ramírez et al., 2009) was used as the infection medium and the infection time was prolonged for 1 h. transformation controls were treated in the same manner but without agrobacterium. the transformation experiments were conducted under a completely randomized design where each treatment (transformation protocol) was done with five experimental units. each experimental unit was a petri dish with 10 leaf explants of the pastusa suprema variety. response variables evaluated were: callus formation, shoot regeneration and root formation. molecular characterization pcr analysis. total genomic dna of the in vitro plantlets (corresponding to the independent putative transformants) and control plants was extracted using the protocol described by the international potato center (cip) (ghislain et al., 1997). pcr was done to detect the cry1ac gene by specific amplification of a 766 pb fragment. the primers used were: cryc1 (5’-atcttcacctcagcgtgctt-3’) and cryc2 (5’-ggcacattgttgttctgtgg-3’) (valderrama et al., 2007). each pcr reaction was adjusted to a final volume of 25 µl containing 1x pcr buffer (50 mm of and cryopreserved at -70°c for use in the transformation experiments. determination of the optimal concentration of kanamycin for the selection of transformed explants to estimate the optimum concentration of kanamycin for the selection of transformed explants, its effect on callus and shoot formation and viability was evaluated as follows: leaves approximately 5x5 mm in size from 4-week-old in vitro plantlets were cut and placed in basal and apical contact with the beam with a regeneration medium (rm) which consisted of ms salts supplemented with 3% sucrose (w/v), 0.05% casein enzymatic hydrolyzate, 1 mg l-1 of ga3, 40 mg l-1 of ascorbic acid, 1 mg l-1 of iaa and 3 mg l-1 of zeatine riboside zr (rodríguez et al., 2000) supplemented with different concentrations of kanamycin (0, 25, 50, 100 and 150 mg l-1). for each concentration of kanamycin, 6 petri dishes with 10 leaf explants were used. the explants were incubated in the dark for 15 d at 20±2°c to allow callus formation. afterwards, during eight weeks, under a photoperiod of 12 h, the explants were transferred every 15 d to fresh rm medium with the corresponding concentration of kanamycin. the number of viable explants and/or calli and shoots was then determined. the evaluation of the response variables was done under an experimental design of randomized blocks with 30 experimental units. the explants were considered as viable when they remained green with no signs of necrosis or chlorosis, and as non-viable when the explants were necrotic or chlorotic in appearance. transformation and plant regeneration for the plant transformation experiments, 50 ml of ab liquid medium which consisted of 5 g l-1 glucose; 50 ml of buffer ab (20x) (60 g l-1 k2hpo4, 20 g l-1 nah2po4, 6 g l-1 mgso4·7h2o); and 50 ml of ab salts (20x) (3 g l-1 kcl, 20 g l-1 nh4cl, 6 g l-1 mgso4·7h2o, 0.2 g l-1 cacl·7h2o and 0.72 g l-1 nafe-edta supplemented with 50 mg l-1 of kanamycin were inoculated with 100 µl of alba4404 strain culture carrying the p1acprd vector and grown pnos nptii t nos camv35s-2x cry1ac t nos pmei nhei hindiii ecori bstbi bamhi figure 1. linear map of the cassette containing nptii and cry1ac genes. rb, right border of the t-dna region; lb, left border of the t-dna region; camv35s-2x, cauliflower mosaic virus 2 x promoter; p nos, nopalin sintetase promoter; t nos, nopalin sintetase terminator; nptii, neomycin fosfotransferase gene; cry1ac, b. thuringiensis cry1ac gene. rb lb 166 agron. colomb. 30(2) 2012 kcl, 10 mm of tris-hcl, ph 8.3), 1.5 mm of mgcl2, 0.2 mm of dntps, 0.4 µm of each primer, 1.5 u of taq polymerase and 100-200 ng of genomic dna. dna amplifications were performed in an icycler™ (biorad, hercules, ca) thermocycler using the following temperature profile: an initial step of 94°c for 3 min, 25 amplification cycles of 1 min, denaturation at 94°c, 1 min annealing at 55°c and 1 min extension at 72°c, followed by an additional extension cycle of 10 min at 72°c. the pcr products (5 µl) were mixed with 6x dna loading dye and ran in a 1% (w/v) agarose gel at 70 v for 45 min. the dna bands were observed using a uv transiluminator. das-elisa assay. for this assay, extracts of leaves of in vitro plantlets were prepared. the presence of the cry1ac protein was detected using an elisa kit bt-cry1ab/1ac® (agdia, elkhart, in). the elisa protocol was performed following the manufacturer’s instructions. readings were done at 650 nm in an elisa bio-rad (model 680) microplate-reader (molecular devices, sunnyvale, ca). to quantitate the amount of cry1ac protein in µg ml-1, a standard curve was constructed using the control provided in the kit. to determine the percentage of cry1ac (% cry1ac), the total protein concentration was estimated using the bradford method (bradford, 1976). the od was read in each microplate and the ratio of μg of cry1ac protein per µg of total protein was estimated for each transgenic line. additionally, we calculated: µg cry1ac per mg of fresh leaf tissue. statistical analysis results were analyzed using sas® 9.1 statistical software (sas institute, 2003). the association between each concentration of kanamycin and response variables (callus formation, shoot regeneration and viability) was determined by logistic regression analysis. the effect of transformation protocols on callus formation, regeneration of shoots and root formation was determined by one-way anova and duncan test. likewise, for each modified protocol, the regeneration frequency and the transformation efficiency were calculated. the first was calculated as the number of explants that formed shoots divided by the total number of treated explants and the second as the number of pcr and das-elisa positive plantlets divided by the total number of treated explants. to determine significant differences between the percentages of cry1ac protein expression of transformed plantlets, an anova and a duncan test for comparison of means were performed. results and discussion effect of kanamycin on explant regeneration and viability callus formation was found to be decreased with increasing concentrations of kanamycin. callous formation of leaf explants exposed to 0 and 25 mg l-1 of kanamycin was 100 and 94%, respectively, while at 50, 100 and 150 mg l-1, callous formation was 70, 5 and 0%, respectively (fig. 1). the effect of kanamycin on shoot regeneration was observed on leaf explants cultured in kanamycin concentrations equal to or greater than 50 mg l-1. the percentage of shoot regeneration at this concentration was 0% (fig. 1). additionally, 99% of the explants were not viable at 50 mg l-1 of kanamycin. this was evidenced by the calli not being able to produce shoots and by the appearance of the explants, which became oxidized and necrotic. ( fig. 2). figure 2. effects of kanamycin concentrations on the callus formation and regeneration of explants. the vertical bars indicate standard deviation. the pastusa suprema variety was able to tolerate levels of kanamycin of 25 mg l-1, with explants remaining green at this dose, with many calluses and high percentages of shoot regeneration at week 3 of the culture . furthermore, concentrations equal to or above 50 mg l-1 were toxic to the explants, drastically inhibiting shoot formation. analysis of these data allowed for the selection of the concentration of 100 mg l-1 of kanamycin for the selection of transformed leaf explants. higher antibiotic concentrations were not used because they could exert strong selection pressure and cause the loss of transformed explants by oxidation due to necrosis or chlorosis of non-transformed tissues (quissen et al., 2009). the effect of kanamycin on callus formation and regeneration has been extensively studied in s. tuberosum. in most studies, concentrations above 50 mg l-1 have been used and 100 mg l-1 is the most common concentration used for the selection of transformed leaf explants (de block, 1988; tavazza et al., 1988 wenzler et al., 1989; visser et al., 1991; beaujean et al., 1998; trujillo et al., 2001; banerjee et al., 2006). the toxic effect of kanamycin observed at these 0 20 40 60 80 100 120 0 25 50 100 150 ex pl an ts ( % ) kanamycin (mg l-1) callus formation regeneration 167torres, torres, moreno, and arango: development of transgenic lines from a male-sterile potato variety, with potential resistance to tecia solanivora povolny concentrations is explained by its direct action on mitochondria and chloroplast ribosomes of plant cells, resulting in inhibition of protein synthesis. this causes failures in the synthesis of chlorophyll evidenced by chlorosis and growth inhibition (brasileiro and aragão, 2001). transformation and regeneration of the potato lines comparison of transformation protocols showed that the method by trujillo et al. (2001) produced 9% callus formation but no shoot regeneration. friable calli were produced but they became oxidized. the trujillo modified 1 protocol gave 38% callus formation and 28% shoot regeneration frequency. when trujillo modified 2 protocol was used, 52% of explants formed callus and 44% regenerated shoots (tab.1 and fig. 3). in both protocols, all regenerating shoots were transferred to a mp medium supplemented with kanamycin, in order to form rooted plantlets. statistical analysis showed that callus formation, shoot formation and root formation differed significantly in the modified protocols with respect to the original protocol by trujillo et al. (2001), with trujillo modified 2 being significantly better. the results show that the protocol published by trujillo et al. (2001) is less efficient for the transformation of ps. however, the success of this protocol for transformation of other varieties of s. tuberosum ssp. andigena (diacol capiro and parda pastusa, among others) suggests an influence by the genotype on the regeneration efficiency, and transformation (dale and harnpson, 1995; heeres et al., 2002). this is especially important when considering that ps is an interspecific hybrid, unlike the parda pastusa and diacol capiro varieties, and therefore there may have a marked influence from the genotype. the results of this study, together with other reports in the literature, favor the dependency relationship between genotype and transformation, although others claim that transformation is independent of genotype (de block, 1988; kumar et al., 1995). the large difference between the transformation efficiency of the original protocol of trujillo et al. (2001) and the modified protocols is probably due to the addition of acetosyringone to all the culture media used for transformation, as this substance acts as a transcriptional activator of the vir genes, which encode proteins responsible for transfer of t-dna into the plant genome (stachel et al., 1986; gelvin, 2006). this is in agreement with reports by hamdi et al. (2003) who had higher rates of transformation and regeneration when acetosyringone was added at a concentration of 10 mg l-1 to a co-culture medium during a. tumefaciens mediated genetic transformation of the s. tuberosum var. desirée. henzi et al. (2000) were also able to observe increases in the efficiency of transformation of brasica oleracea l. var. italics, with the addition of acetosyringone to the infection medium. moreover, the difference between the frequencies of transformation in the trujillo modified 1 and trujillo modified 2 protocols might have been influenced by the parameters: time of infection and infection medium, since these were the basic differences between the two protocols. the infection medium mib (gelvin et al., 1989) used in trujillo modified 2 contains substances that activate the figure 3. regeneration of transformed pastusa suprema leaf explants in regeneration medium rm media supplemented with kanamycin 100 mg l-1 a, calli produced 3 weeks after transformation. b, regeneration of shoots at 5 weeks after transformation. c, stems grown at 6 weeks. d, regeneration after 8 weeks. source photographs: torres, e.s. table 1. regeneration and transformation frequency obtained in the transformation protocols. treatments % explants with callus (mean±sd) % explants with shoots (mean±sd) % shoots with roots (mean±sd) % regeneration frequencya % transformation efficiencyb trujillo 9.0±2.9 0 0 0 0 trujillo m1 38.0±4.0 28.0±4.0 28.0±4.0 28 22 trujillo m2 52.0±3.3 44.0±4.6 44.0±4.6 44 37 a regeneration frequency was calculated as the number of explants that formed shoots divided by the total number of treated explants. b transformation efficiency was calculated as the number of pcr, das-elisa positive seedlings divided by the total number of treated explants. trujillo m1, acetosyringone in ab medium ms salts and regeneration medium for activation, infection and co-cultivation steps respectively. trujillo m2, the bacterial infection medium mib and acetosyringone prolonged 1 h. a b c d 168 agron. colomb. 30(2) 2012 virulence of agrobacterium: glucose and acetosyringone (doty et al., 1993; gelvin, 2003; gelvin, 2006; higgins et al., 1992), and compounds which act as buffers or ph stabilizers: sodium dihydrogen phosphate (nah2po4), morpholino ethanesulfonic acid (mes) (gelvin, 2006). glucose may also be involved in stimulating the virulence of agrobacterium. monosaccharides such as glucose, fucose, arabinose and acids such as d-glucuronic acid and d-galacturonic have been identified as inducers of vir genes of agrobacterium. the chve gene is required for the induction of the vir genes by sugars (doty et al., 1993; he et al., 2009). peng et al. (1998) and ramírez et al. (2009) reported that an important condition for achieving high vir gene induction is the presence of glucose in the infection medium. glucose is generally substituted for sucrose in the activation and infection media. however, this substance is not as effective as the co-inducer of vir genes (gelvin, 2006). nah2po4 and mes can affect vir gene expression due to the interactions that occur between the ph, temperature and inorganic phosphate levels (gelvin, 2006). in some cases, the environment surrounding wounded plant cells is inhibitory to bacteria because of acid exudates of plant cells (gelvin, 2006). it is necessary to ensure that agrobacterium is in an environment or culture medium with good buffering capacity, to help facilitate transformation (kanemoto et al., 1989). the mes concentration appears to be critical to determine the transformation efficiency. ramírez et al. (2009) used the culture media mib, pim2 (aldemita and hodges, 1996) and gelvin-liu (gelvin and liu, 1994) for infection and co-cultivation in the genetic transformation of the tomato var. unapal-arreboles. these media differed only in the concentration of mes (20, 75 and 50 mm, respectively). transient expression of the β-glucuronidase gene (gus) used was increased when the mib medium was used. for the influence of the time of infection in the frequencies of transformation, it has been reported that successful transformation of explants can depend on the time of exposure with the inoculum; if it is very long, high-mortality of plant cells occurs due to bacterial infection and if it is very short, only transient expression might be observed (ramírez et al., 2009). most research in potato transformation (s. tuberosum spp.) proposes inoculation times between 2 and 15 min (gustafson et al., 2006; trujillo et al., 2001). however lópez and chaparro (2007) inoculated explants for 30 min, while others, like de block (1988), performed a single inoculation and co-culture for 2 d. finally, others, like hamdi et al. (2003) and as in the present study, had success using 1 h of infection in darkness. molecular characterization the presence of the cry1ac gene was evaluated by pcr in 38 putative transformants, showing the expected band of 766 bp corresponding to the amplification product of the cry1ac gene in 31 plants. the non-transformed control plant was pcr negative (fig. 4). all 31 pcr positive lines were tested by elisa to determine cry1ac protein expression. all lines expressed cry1ac protein. the cry1ac protein percentage ranged between 2.5 and 6.4% of the soluble proteins extracted from the leaf tissue of in vitro plants, corresponding to expression levels between 88 and 639 ng mg-1 of fresh-leaf tissue (tab. 2). table 2. bt transgenic lines of the pastusa suprema variety with the highest cry1ac protein expressions. plants grown in kanamycin cry1acng protein / mg of leaf tissue ps 40.10 614 ps 40.13 573 ps 40.14 575 ps 40.17 492 ps 40.18 491 ps 40.23 469 ps 40.24 463 ps 40.27 639 according to the pcr and das-elisa analysis, the transformation protocols trujillo modified 1 and trujillo modified 2 were effective for regenerating transgenic potato shoots. transformation efficiencies were 22 and 37%, respectively. the difference between these efficiencies 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 figure 4. amplification of the cry1ac gene by pcr in putative transformed plantlets. lane 1, 100 bp molecular weight marker; lanes 2-11, putative transformed plants; lane 12, negative control (non-transformed plantlet); lane 13, positive control (transgenic line 40.7 a dc); lane 14, p1acprd vector; lane 15, absolute control (no dna mix). 169torres, torres, moreno, and arango: development of transgenic lines from a male-sterile potato variety, with potential resistance to tecia solanivora povolny confirms the effectiveness of the changes made in the trujillo modified 2 protocol to induce agrobacterium virulence and consequently increase the number of transgenic shoots. the obtained transformation efficiencies are higher than those reported by lópez and chaparro (2007), who obtained initial transformation efficiencies of 31.0±2.5%, expressed in the formation of callus and a final eficiency of 30%, based on the gus assay. the difference in the level of expression of cry1ac protein in the transgenic plants obtained in this study (88 to 639 ng mg-1 of leaf tissue) can be explained by the fact that such variation in expression is common between populations that are independently transformed with the same transgene (meiyalaghan et al., 2006; estrada et al., 2007). this unpredictability of transgene expression is usually attributed to differences in the integration site of the tdna into the plant genome (conner and christie, 1994; davidson et al., 2004) and or differences in the number of gene copies (hobbs et al., 1993). therefore, further work is required for the determination of the number of cry1ac gene copies by southern blot or real time pcr, in order to relate the differences found in the cry1ac gene expression with the gene copy number. these results are similar to those obtained in other studies of genetic transformation of plants with cry genes, including transgenic lines with cry genes under the regulation of the camv35s promoter (meiyalaghan et al., 2006; estrada et al., 2007; valderrama et al., 2007; jacobs et al., 2009; kumar et al., 2010). the levels of protein expression in vitro in our study (639 ng mg-1 of leaf tissue) are comparable with those reported by torres (2010) on the expression of the cry1ac protein in dc variety in vitro plantlets (to 620 ng/mg of leaf tissue), also under the control of the camv35s 2x promoter. nevertheless, they are superior to those obtained by estrada et al. (2007) in greenhouse plants, resulting from the transformation of the potato nd5873 line with the cry1ac gene under regulation of the camv35s promoter-1x (up to 0.58 ng/mg of leaf tissue). this difference in cry1ac expression may be due, among other factors, to the variety used for each study, the transformation vector (the promoter having great influence), the plant tissue and the growth condition (in vitro or greenhouse) (valderrama et al., 2007; torres, 2010; vanegas et al., 2010). of the above factors, the most important factor is probably the use of the 2x camv35s promoter. the results of several studies suggest greater activity of the camv35s 2x promoter for protein expression compared to the single promoter (1x) (torres, 2010; vanegas et al., 2010). in a study on cry1ab protein expression in potato tubers, it was found that the amount of this protein was three to four times higher under the camv35s 2x promoter compared to the single promoter (cañedo et al., 1998). the high cry1ac protein expression in the leaves of the transgenic plantlets obtained in this study could suggest a potential high expression in tubers. valderrama et al. (2007), who also transformed varieties of potato s. tuberosum ssp. andigena with the cry1ac gene under regulation of the 2x camv35s promoter, found cry1ac protein expression levels between 0.02 and 17.00 ng g-1 of tuber tissue. additionally, torres (2010) reported increased levels of cry1ac protein expression in fresh tuber tissue (up to 1528 ng/mg of tuber tissue) as compared to the levels obtained in in vitro leaves (210-620 ng/mg tissue). other studies have also reported a correlation between the cry protein expression in leaves and tubers (cañedo et al., 1998; estrada et al., 2007; jacobs et al., 2009; kumar et al., 2009; meiyalaghan et al., 2006). since high levels of cry1ac gene expression were obtained in the ps transgenic lines developed in this study (88 to 639 ng mg-1), it is possible that the resistance to t. solanivora of these lines is good, considering that tubers from transgenic plants that express similar quantities of cry1ac protein in leaf tissue have shown between 80 and 100% larval mortality (valderrama et al., 2007; torres, 2010). conclusions in this study, two protocols were optimized for the genetic transformation of the male-sterile colombian potato variety pastusa suprema. these protocols allowed the transformation of this variety with transformation efficiencies 22 to 37% better than other protocols previously reported by other authors. the availability of these protocols allows the possibility of introducing other agronomically important genes, such as those conferring resistance to other pests and/or abiotic stress. the transgenic pastusa suprema male-sterile variety provides a basis for solving the problem of gene flow in potato in the andean region. the possibility of using these lines in national markets will require safety assessments of the phenotypic characteristics of substantial equivalence and productivity as well as biosafety trials under greenhouse and field conditions. this is the first report to our knowledge on the development of cry1ac transgenic potato lines potentially resistant to t. solanivora, developed from a male-sterile variety. 170 agron. colomb. 30(2) 2012 acknowledgements we want to thank the colombian ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) for financial support that helped to carry out this study. we thank professor guillermo correa of the national university of colombia, medellin and wilmer cuervo for statistical advice. literature cited aldemita, r.r. and t.k. hodges. 1996. agrobacterium tumefaciensmediated transformation of japonica and indica rice varieties. planta 199(4), 612-617. agronet. 2009. oferta agropecuaria ena cifras 2009. boletines estadísticos. in: madr and cci, http://www.agronet.gov. co/w w w/docs _ ag ronet /2010 4 61126 48 _ r e su lta dos _ ena_2009.pdf; consulted: march, 2012. arévalo, a. 2003. análisis de la problemática en colombia de la polilla guatemalteca de la papa tecia solanivora. pp. 168-173. in: ii taller nacional de tecia solanivora. cevipapa. bogota. banerjee, a.k., s. prat, and d. hannapel. 2006. efficient production of transgenic potato (s. tuberosum l. sp. andigena) plants via agrobacterium tumefaciens mediated-transformation. plant sci. 170, 732-738. beaujean, a., r.s. sangwan, a. lecardonnel, and b.s. sangwannorreel. 1998. agrobacterium-mediated transformation of three economically important potato cultivars using sliced intermodal explants: an efficient protocol of transformation. j. exp. bot. 49, 1589-1595. bradford, m.m. 1976. a rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. analyt. biochem. 72, 248-254. brasileiro, a.m.m. and j.f.l. aragão. 2001. marker genes for in vitro selection of transgenic plants. j. plant biotechnol. 3(3), 113-121. cañedo, v., j. benavides, a. golmirzaie, f. cisneros, m. ghislain, and a. lagnaoui. 1998. assesing bt-transformed potatoes for potato tuber moth. pp. 161-170. in: phthorimaea operculella (zeller) management. program report. international potato center. lima. celis, c., m. scurrah, s. cowgill, s. chumbiauca, j. green, j. franco, g. main, d. kiezebrink, r.g. visser, and h.j. atkinson. 2004. environmental biosafety and transgenic potato in a centre of diversity for this crop. nature 432, 222-225. chaparro, a. 2011. cultivos transgénicos: entre los riesgos biológicos y los beneficios ambientales y económicos. acta biol. colomb. 16(3), 231-252. conner, a.j. and m.c. christey. 1994. plant breeding and seed marketing options for the introduction of transgenic insectresistant crops. biocontrol. sci. technol. 4(4), 463-473. conner, a.j., t.r. glare, and j.p. nap. 2003. the release of genetically modified crops into the environment: ii. overview of ecological risk assessment. plant j. 33(1), 19-46. dale, p.j. and k.k. harnpson. 1995. an assessment of morphogenic and transformation efficiency in a range of varieties of potato (solanum tuberosum l.). euphytica 85, 101-108. davidson, m.m., m.f. takla, j.m. jacobs, r.c. butler, s.d. wratten, and a.j. conner. 2004. transformation of potato (solanum tuberosum) cultivars with a cry1ac9 gene confers resistance to potato tuber moth (phthorimaea operculella). crop hortic. sci. 32(1), 39-50. de block, m. 1988. genotype-independent leaf transformation of potato (solanum tuberosum) using agrobacterium tumefaciens. theor. appl. genet. 76(5), 767-774. de block, m. and d. debrouwer, 1993. engineered fertility control in transgenic brassica napus l.: histochemical analysis of anther development. planta 189, 218-225. doty, s.l., m. chang, and e.w. nester. 1993. the chromosomal virulence gene, chve, of agrobacterium tumefaciens is regulated by a lysr family member. j. bacteriol. 175(24), 7880-7886. eppo. 2006. tecia solanivora. eppo bulletin. in: http://www.eppo. org/quarantine/insects/tecia_solanivora/ds_tecia_solanivora.pdf; consulted: march, 2012. estrada, m., k. zarka, s. cooper, j. coombs, and d.s. douches. 2007. potato tuberworm (lepidoptera: gelichiidae) resistance in potato lines with the bacillus thuringiensis cry1ac gene and natural resistance. hortscience 42(5), 1306-1311. faostat. 2010. producción de productos alimentarios y agrícolas. http://faostat.fao.org/; consulted: march, 2012. gelvin, s.b. and c.n. liu. 1994. genetic manipulation of agrobacterium tumefaciens strains to improve transformation of recalcitrant plant species. pp. 1-13. in: gelvin, s.b. and r. schiperoort (eds.). plant molecular biology manual. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. gelvin, s.b. 2003. agrobacterium-metiated plant transformation: the biology behind the “gene-jockeying” tool. microbiol. mol. biol. r. 67(1), 16-37. gelvin, s.b. 2006. agrobacterium virulence gene induction. pp. 77-86. in: wang, k. (ed). methods in molecular biology. agrobacterium protocols ii. totowa, humana press, nj. gelvin, s.b., r. scholperoort, and d.s. verma. 1989. plant molecular biology manual. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. ghislain, m., d. zhang, and m.r. herrera. 1997. protocolos de laboratorio de biología molecular. tipificación genética. 2nd ed. international potato center, lima. gustafson, v., s. mallubhotla, j. macdonnell, m. sanyal-bagchi, b. chakravarty, g. wang-pruski, c. rothwell, p. audy, d. dekoeyer, m. siahbazi, b. flinn, and s. regan. 2006. transformation and plant regeneration from leaf explants of solanum tuberosum l. cv. shepody. plant cell tiss. org. 85(3), 361-366. hamdi, m., c. rouvière, j. rojas, and p. jardin. 2003. optimisation de la transformation génétique de la ponme de terre par agrobacterium tumefaciens. biotechnol. agron. soc. environ. 7(3), 183-188. he, f., g.r nair, c.s. soto, y. chang, l. hsu, e. ronzone, w. f. de grado, and a.n. binns. 2009. molecular basis of chve function in sugar binding, sugar utilization, and virulence in agrobacterium tumefaciens. j. bacteriol. 191(18), 5802-5813. heeres p., m. schippers-rozenboom, e. jacobsen, and r. visser. 2002. transformation of a large number of potato varieties: genotype dependent variation in efficiency and somaclonal variability. euphytica 124, 13-22. henzi, x., m. christey, and d. mcneil. 2000. factors that influence agrobacterium rhizogenes-mediated transformation of broccoli (brassica oleracea l. var. italica). plant cell rep. 19(10), 994-999. higgins, e., j. hulme, and r. shields. 1992. early events in transformation of potato by agrobacterium tumefaciens. plant sci. 82(1), 109-118. 171torres, torres, moreno, and arango: development of transgenic lines from a male-sterile potato variety, with potential resistance to tecia solanivora povolny hobbs, s.l.a., t.d. warkentin, and c.m. delong. 1993. transgene copy number can be positively or nagatively associated with transgene expression. plant mol. biol. 21(1), 17-26. höfgen, r. and l. willmitzer. 1988. storage of competent cells for agrobacterium transformation. nucleic. acids. res. 16(20), 9877. jacobs, j.m., m.f. takla, l.c. docherty, c.m. frater, n.p. marckwick, s. meiyalaghan, and a.j conner. 2009. potato transformation with modified nucleotide sequences of the cry9aa2 gene improves resistance to potato tuber moth. potato res. 52(4), 367-378. kanemoto, r.h., a.t. powell, d.e. akiyoshi, d.a. regier, r.a. kerstetter, and e.w. nester. 1989. nucleotide sequence and analysis of the plant inducible locus pinf from agrobacterium tumefaciens. j. bacteriol. 171(5), 2506-2512. kumar, m., v. chimote, r. singh, g.p. mishra, p.s. naik, s.k. pandey, and s.k. chakrabart. 2010. development of bt transgenic potatoes for effective control of potato tuber moth by using cry1ab gene regulated by gbss promoter. crop prot. 29(2), 121-127. kumar, a. 1995. agrobacterium mediated transformation of potato genotypes. pp. 121128. in: gartland k.m.a and m.r. davey (eds.). methods in molecular biology. agrobacterium protocols. vol. 44. humana press, totowa, nj. lópez, a. and a. chaparro. 2007. propuesta de un sistema de transformación de plantas de papa (solanum tuberosum sp. andigena var. pastusa suprema) mediado por agrobacterium tumefaciens. agron. colomb. 25(1), 16-25. mc partlan, h.c. and p.j. dale. 1994. an assessment of gene transfer by pollen from field-grown transgenic potatoes to nontransgenic potatoes and related species. transgenic res., 3(4), 216–225. meiyalaghan, s., j.m. jacobs, r.c. butler, s.d. wratten, and a.j. conner. 2006. transgenic potato lines expressing cry1ba1 or cry1ca5 genes are resistant to potato tuber moth. potato res. 49(3), 203-216. mullins, e., d. milbourne, p. carlo, m. barbara, d. prestwich, and c. meade. 2006. potato in the age of biotechnology. trends plant sci. 11(5), 254-259. nap, j.p., p.l.j. metz, m. escaler, and a.j. conner. 2003. the release of genetically modified crops into the environment: i. overview of current status and regulations. plant j. 33(1), 1-18. niño, l. 2004. revisión sobre la polilla de la papa tecia solanivora en centro y suramérica. rev. latinoam. papa (suppl.) 4-22. ñústez, c.e. 2011. variedades colombianas de papa. universidad nacional de colombia, bogota. osorio, p., e. espitia, e. luque. 2001. reconocimiento de enemigos naturales de tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae) en localidades productoras de papa en colombia. rev. colomb. entomol. 27(3), 177-185. peng, w.t., y.w. lee, and e.w. nester. 1998. the phenolic recognition profiles of the agrobacterium tumefaciens vira protein are broadened by a high level of the sugar binding protein chve. j. bacteriol. 180(21), 5632-5638. quissen, r., y. oliveira, m. pileggi, f. cuquel, and m. quoirin. 2009. selective agent and a. tumefaciens overgrowth-control antibiotics in eucalyptus camaldulensis cotiledonary culture. braz. arch. biol. techn. 52(6), 1485-1492. ramírez, h., z. lentini, and f. vallejo. 2009. evaluación y selección de un protocolo vía agrobacterium para la incorporación de resistencia al cogollero en la variedad de tomate unapalarreboles. acta agron. 58(2), 61-68. rodríguez, e., c. trujillo, s. orduz, s. jaramillo, r. hoyos, and r. arango. 2000. estandarización de un medio de cultivo adecuado para la regeneración de tallos a partir de hojas, utilizando dos variedades colombianas de papa (solanum tuberosum l). rev. fac. nal. agron. medellin 53(1), 887-899. sas institute. 2003. introductory guide for personal computers. versión 9.1. cary, nc. segura, m., m. santos, and c.e. ñústez. 2006. desarrollo fenológico de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en el municipio de zipaquirá cundinamarca. fitotecnia colomb. 6(2), 33-43. schmuelling, t., h. roehrig, s. pilz, r.walden, and j. schell, 1993. restoration of fertility by antisense rna in genetically engineered male sterile tobacco plants. mol general genet. 237, 385-394. scurrah, m., c. celis, s. chumbiauca, a. salas, and r.g. visser. 2008. hybridization between wild and cultivated potato species in the peruvian andes and biosafety implications for deployment of gm potatoes. euphytica 164(3), 881-892. stachel, s.e., e.w. nester, and p. zambryskr. 1986. a plant cell factor induces agrobacterium vir gene expression. proc. natl. acad. sci. 83(2), 379-383. stewart, c.n., m.d. halfhill, and s.i. warwick, transgene introgression from genetically modified crops to their wild relatives. nat. rev. genet. 4, 806-817. tavazza, r., m. tavazza, r.j. ordas, g. ancora, and e. benvenuto. 1988. genetic transformation of potato (solanum tuberosum): an efficient method to obtain transgenic plants. plant sci. 59, 175-181. torres, j.m. 2010. evaluación biológica y molecular de plantas de papa (solanum tuberosum) mejoradas genéticamente con el gen cry1ac de bacillus thuringiensis en condiciones de invernadero. m.sc. thesis. faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellín, colombia. trujillo, c., e. rodríguez, s. jaramillo, r. hoyos, s. orduz, and r. arango. 2001. one step transformation of two andean potato cultivars (solanum tuberosum l. sp. andigena). plant cell rep. 20(7), 637-641. valderrama, a.m., n. velásquez, e. rodríguez, a. zapata, m. zaidi, i. altosaar, and r. arango. 2007. resistance to tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae) in three transgenic andean varieties of potato expressing bacillus thuringiensis cry1ac protein. j. econ. entomol. 100(1), 172-179. vanegas, p.a., j.t. blanco, and a. chaparro. 2010. expresión de la proteína cry1ac en tejidos de líneas transgénicas de papa (solanum tuberosum spp. andigena) var. diacol capiro. acta biol. colomb. 15(2), 101-114. visser, r.g. 1991. regeneration and transformation of potato by agrobacterium tumefaciens. pp. 1-9. in: lindsey, k. (ed.). plant tissue culture manual: fundamentals and applications. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherland. wenzler, h., g. mignery, g. may, and w. park. 1989. a rapid and efficient transformation method for the production of large numbers of transgenic potato plants. plant sci. 63, 79-85. agronom/s colombiana, 1995, volumen xii no. 1;pág 198-204 usos y aplicaciones de la simulación en la investigación agropecuaria por: luis felipe rodríguez 1, lilia teresa bermúdez c.2. introducción la simulación es una herramienta de gran transcendencia e importancia para el análisis, diseño y operación de sistemas y procesos complejos. a través del presente escrito, se pretende hacer un breve resumen de los aspectos más relevantes de ella, a la vez que se destaca su papel en el contexto de la investigación científica en el campo de las ciencias agropecuarias, puntualizando sobre factores de suma cognotación, tales como concepción, las etapas de su realización técnicas, los factores para considerar en el desarrollo de un modelo de simulación y, básicamente, lo competente a su articulación y ejemplos relevantes de aplicación en el marco de la investigación agropecuaria. es de recalcar que no hay principios ni teoremas de simulación, pero sí existen aspectos de ésta que pueden estudiarse con gran beneficio para la investigación científica, puesto que esta técnica presenta un desarrollo paralelo en sus etapas de realización con las del proceso de búsqueda y ampliación del conocimiento científico. reseña histórica con la aparición de la computadora digital a principios de los años cincuenta, se dinamizó el desarrollo de gran cantidad de herramientas analíticas que han tenido un profundo impacto en el campo científico, cuyos usos y aplicación se han extendido a diversas disciplinas como economía, finanzas, sistemas, ciencias naturales, etc. la palabra simulación fue utilizada por primera vez por van newman en el contexto de la historia moderna de 1940, cuando participaba en el proyecto montecarlo durante la lila guerra mundial. tal técnica fue implementada en la resolución de probleprofesor asociado facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia. sede santafé de bogotá. profesora auxiliar facultad seccional duitama. universidad pedagógicay tecnológica de colombia. 198 mas de reacciones nucleares. a partir de dicho logro, se amplio el espectro de aplicación es así como recientemente, en varios países en desarrollo, se ha pretendido, con el uso de esta técnica, el establecimiento y evaluación de políticas gubernamentales para el logro de un mayor desarrollo agropecuario, como es el caso de países, como nigeria, korea y venezuela. definiciones básicas para un mayor entendimiento del concepto simulación, es preciso definir algunos términos que guardan con él una estrecha afinidad, tal es el caso de sistema y modelo. sistema según betch, se entiende bajo la denominación de sistema, un arreglo de componentes ñsicos o un conjunto o colección cosas conectadas o relacionadas, de tal manera que forman y actúan como una unidad, como un todo. el concepto de sistema tuvo su primera aplicación durante la 11 guerra mundial, cuando los e.e. u.u., gran bretaña debieron utilizar sus recursos en la forma más eficiente posible en el campo militar. en la investigación de sistemas, es común encontrar tropiezos en el sistema real. en tal situación, se hace necesario la implementación de un modelo para el sistema real. es de advertir de que, a pesar de que los modelos son fáciles de manejar, por el hecho de representar las características más notables e importantes de la realidad, no deja de ser nada más que un instrumento complementario de la investigación del sistema real. modelo un modelo puede definirse como una representación de un sistema o de las relaciones entre los elementos de un sistema. se puede afirmar, de manera más exacta, que un modelo es una descripción de la realidad intentando una explicación del funcionamiento de algunos aspectos de ella. el modelo es el resultado dentro de la practica investigativa de un proceso, al cual se le denomina la modelación del sistema. por lo tanto, esta faceta, dentro del contexto de la investigación de sistemas, se constituye en el proceso mediante el cual hacemos manejable la realidad, para ,así, llegar a poder estudiar más claramente las relaciones existentes a su interior. los modelos se valoran sobre tres propiedades fundamentales, a saber: realismo este se refiere al grado de cómo los enunciados o características del modelo corresponden a los conceptos que se suponen representar. precisión es la capacidad del modelo de producir cambios numéricos y de imitar los datos y características en que se basa. generalidad se refiere a la amplitud de aplicabilidad del modelo, esto es al número de situaciones distintas en las cuales se podrá aplicar. nadie puede desconocer la importancia del uso de los modelos en las ciencias, lo cual se evidencia en aspectos, tales como: el uso de modelos permite realizar estudios del comportamiento de un sistema bajo diversas condiciones de operación, sin necesidad de construir el sistema y someterlo a las condiciones de operación real. los modelos se utilizan para determinar el comportamiento futuro de un sistema real ya existente. los modelos permiten llevar a cabo experimentos bajo condiciones más favorables de las que serían accequibles el sistema original. también, se utilizan modelos en el proceso de diseño. en estos casos, la construcción de prototipos para las diversas alternativas de diseño resulta muy costosa y es necesario evaluar esas alternativas de diseño utilizando modelos. así como no es desconocida la importancia de los modelos en el trabajo investigativo, tampoco se debe eliminar las limitaciones que el investigador encuentra para su uso y aplicación. al interior de ese contexto, es de relevar que, por mucho que un modelo se "parezca" a su original, difiere con éste en el hecho de que no contiene todas las propiedades de lo representando. estarán presentes aquellos aspectos considerados imprescindibles al propósito para el cual el modelo ha sido construido. como los modelos son introducidos para la imaginación humana para un entendimiento descriptivo de los fenómenos naturales, éstos deben ser de naturaleza transitoria siendo superados en el tiempo por modelos mejores. es conocida la dinámica del conocimiento y la aparición de nuevas teorías, las cuales hacen que sea necesario sustituir el modelo por un completamente nuevo o, en su defecto, reformarlo, de manera que se adecue a los nuevos conocimientos. los modelos tienen diferentes formas de tipificarse, ya de acuerdo con su presentación, con el uso que se le da al modelo, por el carácter mismo del modelo, etc. la tipología de los modelos más frecuente se da por su presentación, así es, como se consideran cuatro tipos: modelos león leos modelos que representan a imagen, el sistema real, pero con un cambio de escala. ejemplo, la maqueta de un edificio. modelos analógicos modelos que utilizan un conjunto de propiedades de un sistema para representar otro sistema o representar un conjunto de propiedades que el sistema posee, mediante otro conjunto diferente. ejemplo: el sistema de transporte, el cual puede representarse por medio de una red. modelos simbólicos modelos que utilizan una nomenclatura simbólica (letras, números y otros tipos de símbolos) para representar las variables y sus relaciones. ejemplo: diagramas de flujo, los modelos matemáticos y los modelos estadísticos. modelos de simulación modelos en los cuales no se producen características físicas, sino que se encuentran soluciones numéricas a los modelos, cuando es imposible analizarlos paso a paso. sobre las características y aplicaciones de este tipo particular de modelo se centra el presente escrito. 199 simulación generalidades a causa de cierta confusión debida a la falta de una terminología generalmente aceptada, existen varias definiciones de simulación. para tom h. naylon, bajo el término simulación se entiende la técnica que se utiliza para conducir experimentos en una computadora. tales experimentos comprender ciertos tipos de relaciones matemáticas y lógicas que son necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a través de largos períodos de tiempo. según wright, "simular" significar duplicar la esencia de un sistema o una actividad sin llegar a la realidad misma y define la simulación como una técnica "que implica la preparación de un modelo de una situación real (sistema), para después realizar experimentos sobre el modelo. para maisel, simulación es una técnica numérica para realizar experimentos en una computadora, involucrando, para tal caso, el empleo de modelos matemáticos y lógicos que describen el comportamiento de sistemas reales que pueden ser económicos, biológicos, sociales, físicos o químicos durante largos períodos de tiempo. según manetsch, la simulación puede ser considerada como un proceso iterativo de solución de un problema en el cual las etapas o eslabones de éste son tr¿nscurrido¿ repetidamente para lograr posibilitar la afirmación o mensajes orientadores del problema. en síntesis, podemos afirmar que la simulación puede ser designada como experimentos con modelos de sistemas. para taylor, la simulación puede ser definida como una técnica numérica para la realización de experimentos con determinados tipos de modelos matemáticos, los cuales describen el comportamiento de un sistema complejo en un amplio espacio de tiempo, mediante el empleo del computador. realización técnica de la simulación la realización técnica de experimentos de cálculo con modelos de simulación exige normalmente una gran cantidad de cálculos y, por ello, supone de la disponibilidad de una ayuda electrónica para el procesamiento de datos. la ejecutoria de una experimento de simulación se fundamenta en la operacionalización de las siguientes etapas: 200 1. formulación del problema de investigación. 2. formulación del modelo de simulación, el cual, por lo general, es un modelo matemático. 3. elaboración del programa computacional para el modelo de simulación. aquí, se trata de escribir y desarrollar el programa de computación. 4. juicio de validez, tanto del modelo, como del programa. 5. desarrollo de experimento de simulación. en esta fase, es donde tiene lugar el proceso de implementación y desarrollo del programa de computación constituido por las instrucciones que recibe la computadora sobre la secuencia de pasos que deberá seguir durante la ejecución del experimento. en sintesls, la experimentación con el modelo consiste en una serie de ejercicios de computación que permite, primero, eliminar errores en la construcción del modelo y, luego, validarlo. para la simulación, la validación consiste en comparar los resultados obtenidos de la operación con el modelo en la computadora contra datos reales, generalmente originados de la experimentación analítica tradicional realizada previamente. en efecto, se puede puntualizar que la principal limitación en el uso de los modelos de simulación radica, básicamente, en la validación de estos, en consideración a que, en muchas ocasiones, no se dispone de la información experimental pertinente. 6. análisis e interpretación de los resultados del experimento. según innis, g.s., 1975, los pasos en la construcción de un modelo de simulación se pueden sintetizar en el esquema que presenta la figura 1. es de resaltar, que dentro del contexto de la ejecución técnica de la simulación, la interpretación del modelo de simulación resultante, es de suma importancia para la toma de una decisión, puesto que es de entender que la computadora no está en capacidad de tomar una decisión, sino que la información que proporciona s', es una ayuda fundamental para la escogencia de la decisión acertada que, de por sí, guía a la obtención de los mejores resultados. una visualización que, fácilmente, hace accequible la interpretación de un modelo de simulación respecto a la configuración de una metodoloqia de sistemas es observable en la figura 2. i objetivos i j figura 1: pasos en la _l construcción de un l hipótesis lmodelo de simulaj ción. 1i formulación inicial de experimentos de j los mecanismos campo y laboratorio 1 fente: inis, 197 j implementación l i i jlanálisis y refinamiento i 1 de mecanismos j 1 i i experimentoscon i i modelos j problema objetivos lenguaje realidad delimitación del modelo de simulación concretlzación realidad sistema del sistema limitación formulacióndel modelo . interpretación reconocimiento implementación . estructuración identificación prueba . integración validez del modelo expresióndel modelo análisis configuración para laconfiguración del para el análisis del procedimiento procedimientoinverso inverso figura 2. integración de un modelo de simulación en el contexto de la metodología de sistemas. interrelacion entre simulación e investigación agropecuaria 1. este tipo de investigación depende más de los datos observador por otros que de 10$ recoqidos por el investigador mismo. fundamentos básicos 2. estos datos provienen de dos clases de fuentes: primarias, derivadas de la observación y registro directo de acontecimientos por su autor, secundarias, cuyo autor informa sobre las observaciones realizadas primariamente por otros. la simulación no es otra cosa que la aplicación de las etapas de los diferentes tipos de la investigación en sistemas computables, donde se observan características, tales como: 201 3. las fuentes deben de someterse a dos tipos de críticas. crítica externa, la cual determina la autenticidad del documento o del programa y la crítica intema, que examina los posibles motivos, prejuicios y limitaciones que ha llevado al autor del documento que, posiblemente, haya exagerado, distorsionando u omitido información. la simulación y la investigación científica se correlacionan, de igual manera, en las etapas seguidas normalmente en la realización del proceso investigativo, como, por ejemplo, es del caso de la investigación sobre hechos cumplidos y comúnmente denominada "ex post tacto", en la cual se procede siguiendo la secuencia de las etapas que a continuación se exponen: definición del problema. revisión de literatura. formulación de las hipótesis. descripción de los supuesto en los cuales se basan las hipótesis. determinación de los procedimientos para: seleccionar los sujetos o unidades de observación. determinar cuáles técnicas se van a utilizar en la recolección de los datos. probar si estas técnicas son confiables o no. en la anterior secuencia de etapas, se observa un paralelo al procedimiento seguido para la construcción de un modelo de simulación, pudiéndose afirmar que la simulación es una herramienta analítica que ha tenido y tiene un profundo impacto en el campo científico. de su correcta aplicación, dependen los logros y la verdadera implicación que pueda llegar a tener esta técnica en el campo de la investigación. en lo que respecta a la importancia y aplicación de la simulación en la investigación agropecuaria, ésta se deja notar en lo que respecta al mejoramiento de los sistemas de producción, los cuales requieren de un alto grado de reconocimiento por parte de investigadores y extensionistas, para la reorientación de acciones de generación y transferencia de tecnología que verdaderamente respondan a la solución de problemas prioritarias sentidos por el productor y su familia. es así como el diseño de un modelo de finca, mediante el uso de la simulación, facilita al investigador y al extensionista el entender la realidad que pretenden cambiar. el producto del modelo de simulación se constituye en el resultado 202 predicho de los sistemas de producción que operaran en la vida real. no sobre por de más afirmar que la simulación en el contexto de la investigación agropecuaria se constituye en una herramienta fundamental para la formulación, desarrollo e implementación de estudios de políticas y programas alternativos, orientados hacia la promoción y fomento de la agroindustria. también, a través del uso de la técnica de la simulación, es como se facilita la obtención por adelantado de los resultados de los proyectos agropecuarios, lo cual, en última instancia, hace disminuir los riesgos en el proceso de toma de decisiones, para la realización de la etapa de inversión dentro del ciclo de éstos. aplicaciones de la simulación en la investigación agropecuaria en lo que corresponde al subsector agrícola, la simulación ha tenido aplicaciones de suma importanela, dentro de las cuales sobresalen las siguientes: formulación de modelos de simulación para la evaluación de rendimientos en producción de un elevado número de variedades de cultivos comerciales para la implementación de experimentos de campo, con las de mejores resultados según el modelo. estructuración de modelos de simulación para el manejo de poblaciones de plagas. es el caso concreto de la construcción de un modelo de simulación del comportamiento de poblaciones de la mosca mexicana de la fruta sometidas a esterilización mediante radiaciones. con relación a la aplicación de la simulación en el subsector pecuario, se hace relevancia al campo de la producción animal vacuna, específicamente en el manejo de ganado de carne, ganado de leche y producción de forrajes. dentro de tal contexto, sobresalen los siguientes ejemplos. simulación en ganado carne: 1. cartwright (1979) estructura un modelo basado biológicamente sobre procesos de entrada y salida y controles de retroalimentación negativa, para el cual emplea el sistema de simulación a&m texas. este modelo fue utilizado para simular la producción de un hato utilizando solamente pasturas. la función objetivo fue la productividad, expresada en kilogramos de peso vivo producidos para la venta por año, dividido por los kilogramos de materia seca consumida en el sistema de producción por año. 2. brennany hoffman, (1989) desarrollaron un modelo de simulación para la identificación de sistemas óptimos de alimentación. la técnica matemática utilizada fue la de programación lineal. el objetivo de este trabajo fue el de contribuir al mejoramiento de las estrategias de manejo y, en especial, al incremento de la eficiencia de la producción en ganado de carne. simulación en ganado de leche jahn (1988) estructuro un modelo de simulación para diferentes opciones en la producción de leche en vacas holandesas. en este estudio, se efectuó el análisis biológico y económico de 88 opciones diferentes de producción para vacas que pastoreaban lolium perenne y trifolium repenso dentro de las variables estudiadas, se consideraron época de parto, peso vivo en kilogramos, edad de la vaca en meses, potencial de producción en litros por vaca y por lactancia, forrajes suplementarios expresados en kilogramos de materia seca por vaca, porcentaje de digestibilidad de forraje y precio de la leche. ' simulación en el consumo de forrajes fernández rivera (1989) formularon un modelo de 'simulación en el cual se integraron los efectos del clima, la carga animal, la técnica de manejo y la producción, calidad y consumo de residuos de cosecha de maíz en el crecimiento y evolución de temeros. el programa de computación de este modelo fue escrito en lotus, usando macromandos y es de resaltar que las predicciones obtenidas con los resultados del modelo fueron razonablemente adecuadas. ventajas y desventajas del uso de la simulacion de la investigacion agropecuaria según naylor (1971), los estudios de simulación son muy recomendables en razón a que presentan fuertes ventajas que ofrecen un alto grado de confianza en los resultados. dentro de éstas, son de resaltar las siguientes: 1. los estudios de simulación permiten analizar los efectos provocados por cambios internos y externos del sistema, al hacerle modificaciones en su comportamiento. 2. la técnica de simulación puede ser usada para adelantar experimentos en nuevas situaciones, de las cuales se tiene poco o ningún conocimiento. es de resaltar que, durante la experimentación articulada a la simulación, se puede llegar a anticipar sobre posibles mejores resultados no previstos. 3. la utilización de simulación en la investigación de sistemas complejos puede constituirse en una herramienta de suma importancia, puesto que permite una mayor operación del sistema, a la vez que facilita detectar las variables más importantes que interactúan en el sistema y, así mismo, poder entender mejor las interrelaciones entre ellas. indudablemente, el uso y aplicación de la simulación en la investigación científica en genera y en agropecuaria en particular, no, sólo, está revestida de ventajas, sino que esta técnica presenta algunas desventajas o limitaciones al mejor entender de los expertos. normalmente, la simulación requiere de la utilización de equipo de computación y recursos humanos, los cuales implican un alto costo. igualmente, para lograrse el desarrollo y perfeccionamiento pleno de un modelo de simulación, se requiere de un tiempo considerable, por las diversas actividades que hay necesidad de superar para lograr un modelo con un alto grado de refinamiento y que ofrezca confiabilidad y seguridad en sus resultados. el diseño de experimentos y la simulación en la actualidad el diseño de experimentos es considerado un tópico"cuya relevancia en experimentos de simulación ha sido reconocida con gran énfasis, pero raramente explicado. el diseño experimental en estudios de simulación puede ser de varios tipos, dependiendo de los propósitos específicos que se hayan planteado. entre los más comunes e importantes, se pueden mencionar los siguientes: 1. comparación de las medias y varianzas de las alternativas analizadas. 2. determinación de la importancia y el efecto de diferentes variables en los resultados de la simulación. 3. búsqueda de los valores óptimos de un conjunto de variables. . la simulación y experimentación son dos formas de planeación y trabajo, siendo la primera teórica y la segunda, práctica. mientras la simulación, generalmente, se realiza utilizando un sistema de computación para calcular cada una de las variables a evaluar, con base en predicciones y enfocada ha203 cuadro 1. comparación entre procedimientos analíticos, simulativos y experimento de campo. componentes procedimientos procedimientos experimentos g•• toslbeneflclos analíticos slmulatlvos de campo costos de elaboración alto bajo mo costos de ejecución bajo alto alto (gastos de cálculo) gasto de tiempo alto bajo,bueno alto, bueno influible influible perspectivas de éxito baja alto medio mal estimable buen estimable características de la elegante, exacto cercano a la practica útil, cercano a la práctica solución complicado transparente, fácilmente transparente (en general) más especial (especial) método de trabajo abstracto concreto concreto cia el futuro, la experimentación se compone de actividades desarrolladas de rrfanera real, tanto a nivel de laboratorio, como en el campo, especialmente en las parcelas de los agricultores y llevadas a cabo en tiempo presente. de lo anterior, se consolida la tesis de que la simulación y la experimentación se articulan para constituirse en aspectos complementarios en el desarrollo de procesos de investigación. una forma más explícita de la articulación entre simulación y experimentación se puede expresar mediante los aspectos que se exponen en el cuadro uno. conclusiones la simulación es una herramienta de carácter analítico que ha tenido un profundo impacto en el campo científico. para el desarrollo y perfeccionamiento de los modelos de simulación, comúnmente, se requiere de un tiempo considerable. los modelos de simulación pueden ser manipulados en diferentes formas, las cuales serían imposibles, poco factibles y demasiado costosa si se realizara a través de otras metodologías. 204 en el sector agropecuario, la simulación no ha tenido una amplia divulgación, y es, de por s'" bastante desconocida para una gran parte de éste. referencias bibliográficas 1. cartwright, t. the use of systems analysis in animal science with emphasis on animal breeding. journal of animal science 49: 817 825. 2. coss, r., simulación méxico. limusa, 1986. 3. galleger a. y h. watson. métodos cuantitativos para la toma de decisiones en administración. méxico. me. graw hill, 1982. 4. grousskopf, w. simulation anwendungsmoglichkeiten in der agrarokonomie. frankfurt. dlg verfag, 1985. 5. kuhlmann, f. zur verwendung des systemtheoretischen simulationsansatzes fur die betriebswirtscha ftliche forschung. frankfurt. dlg verlag, 1983. 6. muñoz, j y j. ceballos. modelos yaplicaciones. palmira. universidad nacional de colombia, 1989. capitulo ix control integrado del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi germán arbeláez', silvia guzmán2, jorge león2, martln gonzález2, juan carlos molina2, julio parra 2 , julio ferney angul02 y josé darlo alvarez2 introduccion las enfermedades vasculares del clavel, ocasionadas, principalmente, por fusarium oxysporumf.sp. dianthi, y en menor grado por phialophora cinerescens, constituyen un factor limitante del cultivo del clavel en colombia. estas enfermedades se introdujeron acolombia, en material de propagación infectado, procedente de diversos paises desde hace más de quince anos, y su incidencia ha aumentado progresivamente, ocasionando pérdidas muy importantes y con un incremento muy significativo de los costos de producción. la alta incidencia de las enfermedades vasculares se debe a su fácil propagación a través de esquejes infectados, a su rápida diseminación por formas diversas, a la alta persistencia del patógeno en el suelo y al alto costo y la baja eficiencia de las medidas de control utilizadas (arbeláez, 1987a). para el control de las enfermedades vasculares y, en especial, de la ocasionada por fusarium oxysporum f.sp. dianthi, se han utilizado diferentes métodos, tales como la producción de material de propagación libre del patógeno, la aplicación al suelo de vapor, fumigantes y fungicidas sistémicos, el uso de algunas prácticas culturales y sanitarias, la siembra de variedades resistentes y, en los últimos anos, la aplicación de algunos antagonistas biológicos (baker, 1980; arbeláez, 1987b). uno de los métodos más importantes para prevenir el establecimiento del patógeno en el suelo consiste en la producción de esquejes sanos, lo cual se ha logrado mediante la certificación del material básico de propagación y el cultivo de meristemos, con el uso de bancos levantados para el desarrollo de las plantas madres y el enraizamiento de los esquejes, 1 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá d.c. , ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá d.c. 68 además de diferentes medidas que evitan la infestación de los suelos (baker y phillips, 1962; arbeláez, 1987a). para lograr una disminución significativa del patógeno, una vez establecido el hongo en el suelo, el tratamiento con vapor y con diversos fumigantes es uno de los métodos más utilizados para el control de las enfermedades vasculares. el tratamiento del suelo con vapor ha sido el método más eficiente para la reducción de la enfermedad y la eficiencia se ha logrado incrementar con la aplicación previa de algunos fumigantes (garibaldi y gullino, 1987a). en estados unidos, la aplicación del fumigante metan-sodio, seguido de la aplicación de vapor, ha sido el método más efectivo para la desinfestación del suelo; sin embargo, para la destrucción del patógeno, su utilización, no es completamente satisfactoria, porque es incompleta, debido a que la distribución del vapor y del fumigante en el suelo no es uniforme (holfey y baker, 1991). a pesar de laalta eficiencia de la aplicación del vapor al suelo ya su seguridad ecológica, el tratamiento presenta algunas limitaciones, como su alto costo y la desprotección biológica del suelo después del tratamiento, la cual puede ser aprovechada para una rápida colonización por diversos patógenos del clavel como fusarium oxysporum f.sp. dianthi, fusarium roseum, rhizoctonia solani y pythium spp. (kreutzer, 1960; garibaldi y gullino, 1987a). para el control de la enfermedad, también, se ha utilizado la aplicación de diversos fumigantes, tales como metan-sodio, dazomet, metil-isotiocianato, formaldehido y bromuro de metilo, con los cuales se obtienen resultados variables de control y una erradicación del patógeno bastante parcial; además, la aplicación de fumigantes es costosa, poco selectiva y ocasiona una reducción muy apreciable de formas saprófitas benéficas de fusarium oxysporum y fusarium sola,;i y de otros antagonistas (garibaldi y coguda, 1986; arbeláez, 1987a). uno de los problemas en elcontrol de la enfermedad es la reinfestación de los suelos tratados desde estratos inferiores, a partir de rafces y de residuos de cosecha afectados (garibaldi y gullino, 1987a). por esta razón, para evitar la reinfestación del patógeno, se realiza el desarrollo de las plantas madres para la producción de esquejes en bancos elevados o mediante algún aislamiento del suelo. este ha sido un método muy eficiente en estados unidos yen holanda, pero debido a su alto costo, no se ha utilizado en colombia en actividades distintas a la producción y enraizamiento de los esquejes. la aplicación de fungicidas sistémicos del grupo de los benzimidazoles (benomil, carbendazim, tiabendazol) y de los tiofanatos (topsin) ha sido otro de los métodos de control de enfermedades vasculares con resultados variables. diversos investigadores han encontrado un retardo en la aparición de los sfntomas y una reducción apreciable de la enfermedad en francia (ponchet y auge, 1971), gran bretana (fletcher y martin, 1972; evans, 1976), estados unidos(baker, 1972,1980; besemer y mccain, 1978) y argentina (gamboa, 1985-1986). sin embargo, algunos investigadores han encontrado una baja eficiencia en el control de la enfermedad con los fungicidas sistémicos, como besemer y mccain (1978), en california, estados unidos, rapetli y garibaldi (1986), en italia, tramier y betlachini (1974), en francia y leski (19n), en polonia; en estos dos últimos casos, la baja eficiencia se atribuye al desarrollo de resistencia del patógeno a los fungicidas, después de aplicaciones repetidas. para el control de la enfermedad, el uso de variedades resistentes al patógeno es una de las medidas más promisorias y económicas. además, se han observado diferencias muy apreciables en la respuesta de las variedades al patógeno. sin embargo, el uso de la resistencia genética es un complejo método de control, el cual es afectado por la variabilidad del hongo, del cual se han registrado por lo menos ocho razas fisiológicas; además, cada variedad puede presentar una respuesta distinta a cada una de las razas (garibaldi et al, 1986a; garibaldi y rossi,1987b). de las observaciones de diferentes investigadores sobre la existencia de suelos supresivos a fusarium oxysporum en california, estados unidos (scher y baker, 1980; mccain et al, 1980), en francia (alabouvetle et al, 1980) y en italia (garibaldi et al, 1980), se originan las posibilidades de la utilización del los métodos biológicos en el control del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi. la supresividad de esos suelos está relacionada con algunos microorganismos, los cuales se han identificado, aislado, e incorporado a suelos conductivos al patógeno, lográndose algún nivel de control de la enfermedad. diversos hongos y bacterias se han utilizado para el control de diversas formas especiales de fusarium oxysporumy, en particular, de fusariumoxysporum f.sp. dianthi. algunas bacterias fluorescentes, tales como pseudomonas putida, p. aeruginosa y pseudomonas sp., han reducido sensiblemente la infección de' fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel (scher y baker, 1980; restrepo y slotkus, 1985; van peer et al, 1990). además, la aplicación combinada de algunas bacterias yel quelato de hierro eddha han ocasionado una acción aditiva en la reducción de la enfermedad (scher, 1986). con el uso de algunas bacterias quitinolfticas, como serratia liquefasciens, arthrobacter sp. y alcaligenes sp. y de bacterias esporulantes, como bacillus subtilis, se ha logrado una reducción apreciable de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel (sneh, 1981 ; sneh etal, 1985; yuen y schroth, 1986; filippi et al, 1987) .. lahdempera (1987), en finlandia, demostró la variada actividad antagónica de diversas especies y aislamientos de streptomyces en el control de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, siendo un aislamiento de streptomyces griseoviridis, la especie antagonista más efectiva, la cual, actualmente, se comercializa con el nombre de mycostop. mirkova (1983), en checoeslovaquia encontró un control eficiente de fusarium oxysporumf.sp. danthi en clavel con trichoderma harzianum. algunos aislamientos de trichoderma harzianum se han utilizado en el control de fusariumoxysporum f.sp. radicis-iycopersici (marois y mitchell, 1981), fusarium oxysporum f.sp. chrysanthemi (locke et al, 1985), fusarium oxysporum f.sp. melonis, fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum, fusarium culmorum (sivan y chet, 1986) y fusarium spp. en los últimos anos, se ha observado un gran potencial antagonista de algunos aislamientos no patógenos de fusariumoxysporum, fusarium solaniy fusarium sp. en el control de fusarium oxysporum f.sp. dianthi (garibaldi et al, 1986; ratlink, 1987; tramier et al, 1988). además de los métodos de control anteriormente mencionados, la aplicación combinada de algunas de esas formas de control parece ser la estrategia más conveniente para un manejo más racional y económico de la enfermedad (chet, 1990). los objetivos del presente trabajo consistieron en la utilización de diversas combinaciones de varios métodos para el control del marchitamiento vascular 69 del clavel, ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi, mediante la realización de seis experimentos en cultivos comerciales de clavel estándar. materiales y metodos entre 1983 y 1992, para evaluar la combinación de diferentes métodos de control de la enfermedad ocasionada por el hongo fusarium oxysporumf.sp. dianthi, se realizaron seis experimentos en diferentes fincas productoras de clavel estándar para exportación localizadas en diferentes áreas de la sabana de bogotá. experimento 1. el experimento se realizó entre los meses de abril y diciembre de 1983, en un cultivo comercial de clavel estándar ubicado en el municipio de subachoque, cundinamarca, severamente infestado por los hongos fusarium oxysporumf.sp. dianthíy phíatophora cinerescens. en el experimento, se utilizó un diseno experimental de bloques al azar con tres repeticiones. las parcelas fueron de 9,46 m de largo por 1,08 m de ancho con 324 plantas de la variedad "improved white", altamente susceptible a la enfermedad. para elcontrol biológico delas enfermedades, se ~1iz6 el aislamiento t 96 de trichodermaharzianum,el cual fué sumnistrado por el profesor ralph baker de la universidad estatal de colorado, fort coilins, estados unidos. esteaislamientosecaracteriza porsertolerante hasta 100 ppm del fungicida sistémico benomil. el hongo se propagó en un sustrato compuesto por una parte de salvado de trigo, una parte de turba y dos partes agua porpesoyse colocó en ertenmeyers de 2 litros, los cuales se llenaron hasta la mitad de su capacidad. el sustrato se esterilizó, durante tres dlas consecutivos a 121°c por una hora y se inoculó posteriormente con tres trozos de micelio del hongo y se colocó en incubación a 24°c, durante 10 dlas en oscuridad para estimular el crecimiento del micelio y por 10 dlas bajo luz fluorescente continua para estimular el desarrollo de las esporas. posteriormente, el sustrato colonizado por el hongo se retiró de los erlenmeyers y se dejó secar al ambiente del laboratorio durante 3 dlas, se molió ligeramente y quedó listo para su aplicación al suelo. los tratamientos utilizados fueron los siguientes: 1. trichoderma harzianum en dosis de 1,6 glm2• 2. trichoderma harzianum en dosis de 1,6 glparcela + benomil (benlate), en dosis de 18 glm2 antes de la siembra·. a las tres semanas y las seis 70 semanas después de la siembra se hicieron nuevas aplicaciones de benomil en dosis de 9 g/m2• 3. testigo, en donde no se realizó aplicación alguna. el hongo trichoderma harzianum se aplicó superficialmente al suelo ocho dlas antes de la siembra y, luego, para lograr su colonización y se incorporó con una pala en los primeros 10 cm. el fungicida benomil se aplicó a la superficie del suelo con una bomba de espalda, inmediatamente antes de la siembra de los esquejes y las aplicaciones posteriores se hicieron a la base de las plantas. un mes después de la siembra, se iniciaron las evaluaciones del número y de la localización de las plantas enfermas por los dos patógenos vasculares y se continuaron haciendo en forma quincenal hasta los 240 dlas, cuando, debido a la alta incidencia de las enfermedades, se suspendió el experimento. igualmente se evaluó la producción de flores a partir de la 24a. semana después de la siembra y se continuó hasta la semana 31a. experimento 2. el experimento se realizó, entre julio de 1983 y abril de 1984, en un cultivo comercial de clavel estándar localizado en el municipio de engativá y severamente afectado por el hongo fusarium oxysporum f.sp. dianthi. en el experimeto, se utilizó un diseno experimental de parcelas subdivididas con cuatro replicaciones y con la variedad "white cc", altamente susceptible a la enfermedad. las subparcelas tuvieron un tarnano de 7,0 m de largo por 1,0 mde ancho y 248 plantas. en las parcelas principales, el suelo se trató antes de la siembra con metan-sodio (vapam) + vapor, metil-isotiocianato (ditrapex) y una parcela testigo que no recibió tratamiento alguno. en las subparcelas, se aplicaron al suelo el aislamiento t95 de trichoderma harzianum (150 g/m2), el aislamiento t 95 de trichoderma harzianum (150 glm2) + benomil (benlate) (18 g/m2) en el momento de la siembra y 9 g/m2 cada 3 meses), la bacteria pseudomonas putida (so mllm2) + la sal férrica del ácido etilendiaminodihidroxifenilacetico (feeddha)(16.7g/m2) y se tuvo un testigo que no recibió aplicación alguna. el fumigante metan-sodio se aplicó, diez dlas antes de la siembra, en dosis de 153 mllm2 y, cuatro dlas después, mediante una tuberla enterrada a 30 cm, se aplicó el vapor de agua procedente de una caldera a una temperatura de 82°c durante 30 minutos. el fumigante metil-isotiocianato se aplicó en dosis de 150 mum2, 20 dlas antes de la siembra y el suelo se cubrió con plástico durante cinco dlas y, después se dejó airear durante 15 dlas. el hongo trichoderma harzianumse propagó en un sustrato compuesto por una parte de salvado de trigo, una parte de acondicionador de suelo y dos partes de agua por peso; dicho sustrato se colocó en erlenmeyers de dos litros, los cuales se llenaron hasta la mitad de su capacidad y se esterilizaron, durante tres dlas consecutivos, a 121°c por una hora. el sustrato se inoculó con tres trozos de micelio del hongo y se incubó a 24°c, durante 10 dlas en oscuridad y durante 10 dlas bajo luz fluorescente continua. durante la incubación, los erlenmeyers se agitaron diariamente para lograr una colonización rápida y homogénea del sustrato; posteriormente, éste se secó en el laboratorio por cuatro dlas, se molió y se aplicó al suelo una semana antes de la siembra de los esquejes de clavel. la bacteria pseudomonas putida se propagó, en erlenmeyers de 500 mi, en el medio caldo nutritivo, se inoculó y se mantuvo en agitación constante durante 48 horas y, luego, se aplicó al suelo. la sal feeddha se aplicó superficialmente al suelo con una regadera e inmediatamente después de la aplicación de la bacteria. la densidad de siembra, el riego, la fertilización, las prácticas de cultivo y la cosecha fueron las utilizadas comercialmente por la empresa en donde se realizó el experimento. para lograr una colonización adecuada de los antagonistas, la siembra de los esquejes se realizó siete días después de laaplicación de los mismos al suelo. la evaluación de la enfermedad se hizo a partir del primer mes después de la siembra, en forma quincenal, mediante la determinación del número de plantas enfermas y de su localización en un plano; en el momento de la evaluación, las plantas enfermas se cortaron con una tijera en la parte basal del tallo y se retiraron de la subparcela. laevaluación de la producción de flores se realizó diariamente desde la semana 24a. hasta la semana 42a. después de la siembra. experimento 3, la investigación se desarrolló en un cultivo comercial de clavel estándar severamente afectado por phia/ophora cinerescens y, en menor grado, por fusarium oxysporum f.sp. dianthi, localizado en el municipio de cota, cundinamarca. el ensayo se realizó entre junio de 1983 yagosto de 1984 y con la variedad "pink calypso" altamente susceptible a las dos enfermedades vasculares en estudio. por condiciones del cultivo y por facilidad en la aplicación de algunos tratamientos, el experimentó se desarrolló utilizando un sistema de tres bloques y dentro de cada uno de ellos se estableció un diseno de bloques al azar con cuatro tratamientos y cuatro replicaciones. las parcelas tuvieron un área de 7,10 m2 con 276 plantas y la separación entre cada una de ellas fué de 0,60 m. elsuelo de los bloques se tratóantes de la siembra con ~io + vapor de agua, vapor solo y se dejó uno de los bloques sin aplicar ningún tratamiento. el metan-sodio se aplicó en dosis de 50 mi por m2 y se dejó actuar durante cuatro dlas, al cabo de los cuales se aplicó el vapor cuando el suelo estaba en su capacidad de campo. el vapor de agua procedente de una caldera, se aplicó al suelo hasta que alcanzó una temperatura de 82°c durante 30 minutos yse hizo colocando una tuberla metálica de 3,2 cm de diámetro, con orificios en la parte inferior distanciados a 0,5 m y se enterró a una profundidad de 0,5 m con el fin de lograr una desinfección profunda del suelo. en las parcelas, dentro de cada uno de los bloques, se aplicaron cuatro tratamientos, a saber: el aislamiento t 95de trfchoderma harzianum (150 g/m2) , el aislamiento t 95de trichoderma harzianum(150 g/m2) + el fungicida benomil (benlate 18 glm2 a la siembra y 9 g/m2 cada tres meses), la bacteria pseudomonas putida (50 mum2)+ la sal férrica del ácidoetilendiaminodihidroxifenilacético(feeddha; 16,7 g/m2) y con un testigo que no recibió ningún tratamiento. la propagación del hongo trichoderma harzianum y de la bacteria pseudomonas putida se hizo de manera similar a la efectuada en el experimento 1, lo mismo que su aplicación al suelo y la de los dos productos qulmicos utilizados. la fertilización, el riego, las labores de cultivo y la cosecha de flores se realizaron en la forma utilizada en la empresa en donde se realizó el experimento. antes de iniciar el trabajo, mediante la observación de las plantas que aun se cultivaban y mediante los datos de la empresa, se efectuó una cuantificación y un mapa de la distribución de las dos enfermedades vasculares en cada una de las parcelas. 71 la evaluación de las enfermedades se hizo, cada 15 dlas después de la siembra, mediante la observación de los slntomas caracteristicos y determinando el número y la localización de las plantas enfermas. la producción de flores se hizo diariamente a partir del sexto mes y durante ocho meses más. posteriormente, se hizo un análisis económico de los diferentes tratamientos mediante estudios de los presupuestos parciales y la rentabilidad. en el análisis económico, considerando el precio promedio de la flor us$ 0,6 y una tasa de cambio promedio anual del dolar para este ano de $100,94, se estudiaron los costos de producción y los ingresos del ano 1984. estos datos fueron suministrados por la empresa en donde se realizó el experimento. la rentabilidad de los tratamientos se estableció aplicando la siguiente fórmula: rentabilidad = ingreso$ totales costos totales xl00 costos totales experimento 4. el experimento se desarrolló en un cultivo comeréial bajo invernadero, localizado en el municipio de suba y severamente infestado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi. con la variedad·pink catypso",altamentesusceptible a la enfermedad,se utilizóen la investigaciónundisel'\o de parcelas divididas con cuatro replicaciones. las parcelas principales tuvieron un tarnañe de 30,50 m de largo por 0,74 m de ancho, con área de 22,60 m2• las subparcelas fueron 5,28,m de largo yo,74 m de ancho con 175 plantas, el área total del ensayo fué de 732 m2, con 24 camas comerciales. las parcelas principales se trataron antes de la siembra con metan-sodio (vapam, 153 mllm2) + vapor de agua (82·c, 30 minutos), vapor de agua (82·c, 30 minutos), dazomet (basamid, 70 g/m2), formaldehido (40%, 473 mllm2), metan-sodio (vapam, 153 mllm2) y se dejó un testigo que no recibió tratamiento alguno. las subparcelas correspondieron al aislamiento t 15 de trichoderma harzianum (140 g/m2), el aislamiento t 18 de trichoderma harzianum (140 g/m2), la bacteria serratia liquefaciens (6,7 x 1oscélulas), el fungicida benomil (benlate, 18 g/m2 al momento de la siembra y 6,8 g/m2 a los 3, 6 y 9 meses) y con un testigo que no recibió tratamiento alguno. los aislamientos t 15 y t 18 de trichoderma harzianum se escogieron por su alta eficiencia en el control de fusarium oxysporumen trabajos prelimi72 nares realizados por ellas y arcos (1984) y la bacteria serratia liquefaciens se utilizó por la efectividad encontrada en el control de fusarium oxysporum f.sp. dianthi por sneh et al (1985). en el tratamiento con metan-sodio + vapor de agua, el fumigante se aplicó cuatro días antes de la aplicación del vapor. en los tratamientos con los fumigantes metan-sodio, formaldehido y dazomet, éstos se aplicaron al suelo 15 dias antes de la siembra, se dejaron actuar por siete dlas y luego el suelo se dejó airear volteándolo con palas desinfestadas con formol al 5% cada tercer dla. el in6culo de los aislamientos t 15 y t 18 de trichoderma harzianum se preparó de manera similar a los experimentos 2 y 3 y se aplicó en una dosis de 140 g/m2, equivalente a 9,5 x 10sufclg de sustrato. estos aislamientos se aplicaron ocho dlas antes de la siembra y se incorporaron en los diez primeros centlmetros del suelo. la bacteria serratia liquefaciens se propagó en el medio caldo nutritivo dentro de erlenyemers de 2.000 mi, los cuales se inocularon con la bacteria y se mantuvieron en agitación a 125 rpm a 24·c durante 48 horas. la inoculación de la bacteria a los esquejes de clavel se hizo mediante la inmersión de las ralces durante un minuto en una suspensión de 6,1 x 10scélulas por mililitro. laevaluación de la enfermedad se realizó mediante la cuantificación de las plantas enfermas cada dos semanas hasta finalizar el experimento. igualmente, utilizando el medio de komada (1975), se evaluó la población de fusarium oxysporum en el suelo antes de la aplicación de los tratamientos, en el momento de la siembra y cada tres meses. experimento 5. el experimento se realizó en un cultivo comercial localizado en el municipio de suba y severamente infestado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi. el experimento se desarrolló entre noviembre de 1985 y octubre de 1986, utilizando un diseno de parcelas subdivididas con tres replicaciones y la variedad "pink calypso", altamente susceptible a la enfermedad. las parcelas principales se trataron con metansodio (vapam, 153 mllm2) + vapor de agua (82·c, 1 hora), dazomet (basamid, 70 g/m2) + formaldehido (4o%,473 mllm2) y dazomet sólo (basamid, 70 glm2). las subparcelas tuvieron un área de 20,28 m2 y consistieron en un aislamiento del suelo con polietileno a 30 cm de profundidad y sin aislamiento alguno. las subsubparcelas tuvieron un tamano de 6,85 m de largo yo,74 m de ancho, con un área de 5,07 m2 y 228 plantas. en estas subsubparcelas, se aplicaron los fungicidas benomil (benlate, 18 g/m2), tiabendazol (mertect, 20 g/m2) , metil-tiofanato (topsin, 18 g/m2) y un testigo que no recibió aplicación alguna. los fungicidas se aplicaron en la dosis mencionada anteriormente, dos dlas antes de la siembra de los esquejes; a los 3, 6 y 9 meses después de la siembra, se realizaron nuevas aplicaciones de los fungicidas con la mitad de la dosis utilizada inicialmente. los fumigantes se aplicaron 20 dlas antes de la siembra; el suelo tratado se cubrió con polietileno y el producto se dejó actuar por siete dlas, al cabo de los cuales se destapó y se aireó cada tres dlas con una pala desinfestada con formol al 5%. en la parcela en donde, además del fumigante metansodio, se aplicó vapor de agua, este fumigante se aplicó tres dlas antes de la aplicación del vapor. para las subparcelas en donde se aisló el suelo, éste se retiró auna profundidad de 30 cm ysecolocó una pellcula de polietileno negro y, luego, el suelo se vomó a colocar; este aislamiento se hizo un mes antes de la siembra y antes de realizar algún tratamiento. la evaluación de la enfermedad se hizo periódicamente cada 15 dlas a partir del primer mes y se continuó haciendo durante un ano. lapoblación del patógeno en el suelo en cada subparcela se evaluó marcando tres sitios en cada subparcela y la muestra se tomó a 10 cm de profundidad a los 30, 120 y 240 dlas después de la siembra. esta evaluación se hizo utilizando el medio de cultivo desarrollado por komada (1975) y mediante el método de las diluciones decimales. la producción de flores se evaluó mediante la cosecha en forma diaria a partir del sexto mes y por seis meses más. experimento 6. el trabajo se realizó en un cultivo comercial ubicado en el municipio de funza (cundinamarca) y que tenia una alta infestación de fusarium oxysporum f.sp. dianthi. el experimento se desarrolló entre febrero y agosto de 1991 para evaluar el efecto de dos dosis de los aislamientos t 13, t 17 y t 1644 de trichoderma harzianumen elcontrol delmarchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi en lavariedad "nora bario", altamente susceptible a la enfermedad. los aislamientos t 13 y t 17 de trichoderma harzianum se obtuvieron del laboratorio de microblologla de la facultad de agronomla y el aislamiento t 1644 se obtuvo del laboratorio de fitopatologla de la empresa floramérica s.a. un factorial de 3x2 en un diseno de bloques al azar con cuatro replicaciones se utilizó en el experimento. la unidad experimental fué una parcela de 15,07 m de largo por 0,70 m de ancho, con un total de 424 plantas. para el ensayo total, se usaron 14camas de 31 m de largo por 0,70 m de ancho. los factores fueron los tres aislamientos de trichoderma harzianum y los niveles fueron las dosis de los antagonistas. los tratamientos realizados fueron los siguientes: 1. aislamiento t 13, en dosis de 2 kg/cama. 2. aislamiento t 13, en dosis de 6 kg/cama. 3. aislamiento t 17, en dosis de 2 kg/cama. 4. aislamiento t 17, en dosis de 6 kg/cama. 5. aislamiento t 1644, en dosis de 2 kg/cama. 6. aislamiento t 1644, en dosis de 6 kg/cama. 7. testigo sin inocular. los aislamientos de trichoderma harzianum se multiplicaron en el medio pda. para la aplicación al suelo, la propagación masiva del hongo se hizo en un medio compuesto por una parte de salvado de trigo, una parte de arroz partido y dos partes de agua (en peso); el sustrato se esterilizó a 121°c por una horaydurantedosdlas consecutivos. la inoculación se hizo colocando tres trozos de micelio en erlenmeyers de dos litros con el sustrato hasta la mitad de su capacidad; la incubación se hizo a 27°c durante siete dlas en la oscuridad, agitando diariamente y durante cinco dlas bajo luz fluorescente continua, para estimular la esporulación del hongo; posteriormente, se secó al ambiente. antes de la aplicación de los antagonistas, el suelo se desinfectó con vapor de agua a 82°c durante una hora, tratamiento que se aplica rutinariamente en el cultivo en donde se realizó el experimento. los antagonistas se aplicaron superficialmente al suelo tres dlas antes de la siembra y, luego, se incorporaron a 15 cm de profundidad con una pala desinfestada con formol al 5%. lapoblación de fusarium oxysporumen elsuelo se determinó utilizando el medio selectivo de komada (1975), antes y después del tratamiento con vapor de agua. durante el ensayo, la población de 8:1s?!tm. nln juan ve rhos 73 secejón bibü.ó~ trichoderma harzianum en el suelo se evaluó mensualmente usando el medio selectivo de elad et al (1981) ytomando cinco submuestras por parcela. además, durante el ensayo, se realizó un control de focos, con los diferentes aislamientos de trichoderma harzianum según la parcela después de cada erradicación de plantas enfermas y para evitar la posible diseminación del patógeno. la erradicación consistió en la determinación de las plantas con los slntomas de la enfermedad, las cuales se cortaron a nivel del suelo y, posteriormente, se incorporaron por foco 1,5 kg de sustrato con el antagonista respectivo. en las parcelas testigo, seaplicaron seis litros de benomil (benlate, 0,6 gil) y vrtavax (carboxin, 0,6 gil). ladensidad de siembra, lafertilización, el riego y las demás prácticas culturales fueron las efectuadas comercialmente por la empresa en donde se desarrolló el experimento. resultados experimento 1. los primeros slntomas de laenfermedad en plantas afectadas por fusarium oxysporum f.sp. dianthi se presentaron a los 60 dlas después de la siembra, tanto en las parcelas tratadas como en las parcelas testigo. los primeros slntomas de la enfermedad causada por ph;alophora c;nerescens se observaron apenas a los 113 dlas después de la siembra (figura 9.1). el control de las dos enfermedades vasculares no fué satisfactorio en ninguno de los tratamientos utilizados, como puede observarse en el cuadro 9.1. ocho meses después de la siembra, el porcentaje de plantas afectadas por los dos patógenos fué de 61,7 para el tratamiento de trichoderma harzianum + benomil, de 73,2 para el tratamiento con trichoderma harzianum y de 72,7 para el testigo (cuadro 9.1 y figura 9.2). o~~~~~~~~----------~128 150 160 185 207 2<10 "ilerr4>o(d_, figura 9.1. número de plantas enfermas por fusarium oxysporumf.sp. dlanth/y phlalophora clnerescens, 240 días después de la siembra (experimento 1) cuadro 9.1. efecto de los tratamientos en el número y en el porcentaje de plantas enfermas por los patógenos vasculares del clavel (experimento 1). t. harzlanum t. harzlanum + testigo ~!ldomil total % total % total % acumulado acumulado acumulado fusarium oxysporum 60 dlas 44' 4,5' 33 3,4 31 3,2 120 dlas 147 15,1 88 9,1 118 12,4 165 dias 261 26,9 160 16,5 239 24,6 24odias' 363 37,4 258 26,5 317 32,6 ph;alophora c;;,erescens 60 dias o 0,0 o 0,0 o 0,0 120 dlas 18 1,9 17 1,8 22 2,3 165 dias 230 23,7 186 19,1 258 26,5 240dlas 348 35,8 340 35,0 390 40,1 f. oxysporum + p. cinerescens 60 dlas 44 4,5 33 3,4 31 3,2 120 dlas 165 17 105 10,8 140 14,4 165 dlas 491 50,5 346 35,6 497 51,1 240 dlas 711 73,2 600 61,7 707 72,7 '. sobre 972 plantas, 3 replícaciones. 74 f.oxysporum f. ap. dienthi p.cinereacena f.~ponjmf. ap. di"nthi • p.clner-..c::en. figura 9.2. efecto de los tratamientos en el número de plantas enfermas por los patógenos vasculares, 240 dias después de la siembra (experimento 1). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,5), para la prueba de comparación múhiple de duncan 1600 r-:::====-------------, 1 °'___ i.t_~. __.~ 1200 o o: 1> ~ 800 .2 8 :l ~ 400 a b figura 9.3. producción de flores para los distintos tratamientos (experimento 1). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múltiple de duncan. en la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f.sp. dianthi se observó algún nivel de control con laaplicación de trichoderma harzianum + benomil, con una reducción de 6,5% de plantas marchitas con relación al testigo, mientras que los niveles mayores de laenfermedad se observaron en el tratamiento con trichoderma harzianum, a los 240 dlas después de la siembra, aun más altos que en el testigo (cuadro 9.1). los valores en el control de la enfermedad causada por p. cinerescens fueron muy similares en los tratamientos con trichoderma harzianum y trichoderma harzianum + benomil y un poco.más altos en el testigo (figura 9.2). la mayor producción de flores se obtuvo en las parcelas en donde se aplicó trichoderma harzianum + benomh,seguido del testigo y, luego, en el tratamiento con trichoderma harzianum (figura 9.3). figura 9.4. número de plantas de clavel afectadas por fusarlum oxysporum sp. d1bnlhl (experimento 2). experimento 2, las primeras plantas enfermas por fusarium oxysporum f.sp. dianthi se observaron 90 dlas después de la siembra, tanto en las parcelas tratadas, como en las no tratadas (figura 9.4). el incremento de laenfermedad fué bastante rápido y los focos de plantas enfermas fueron afectados en tamano y además se observaron nuevos focos en forma progresiva (figura 9.4 y cuadro 9.2). ladiferencia entre los tratamientos al suelo antes de i~siembra fué muy apreciable al principio del expenmento, con el menor número de plantas enfermas en las parcelas tratadas con metan-sodio +vapor de agua, seguido deltratamiento con metil-isotiocianato y con el mayor número de plantas enfermas, en las parcelas que no recibieron ningún tratamiento. a los 90 dlas después de la siembra, los promedios de plantas enfermas fueron 0,7% para el tratamiento con m~tan-sodio + vapor de agua, de 3,8% para el tratamiento con metil-isotiocianato y de 8,2% para las parcelas sin tratamiento, mientras que a los 165 días, el promedio de plantas enfermas fué, para los t~estratamientos .de7,5%, 17,8% y27,3% respectivamente; al finalizar el experimento a los 285 dlas el promedio de plantas enfermas fué de 71% pa~ metan-sodio + vapor de agua, de 84,1% para metilisotiocianato y 79,4% para las parcelas sin ningún tratamiento (figuras 9.4, 9.5, 9.6 y cuadro 9.2). la aplicación del fumigante metil-isotiocianato no fué efectiva en el control de la enfermedad con número promedio de plantas enfermas cercano al de las parcelas que no recibieron algún tratamiento; además, después de los 225 dlas después de la siembra, la mortalidad de plantas fué la mayor de todos los tratamientos (figura 9.4). 75 cuadro 9.2. efecto de los diferentes tratamientos en el porcentaje acumulado de plantas enfermas por fusarium oxysporum f.sp. dianthi (experimento 2). tratamientos metan-sodio + vapor metil-isotiocianato sin tratamiento p. putida + feeddha 90dlas 135 dlas 180 dlas 210dlas 285dlas t. hsrzisnum 90dlas 135 dlas 180dlas 210 dlas 285dlas t. harzisnum + benomil 90dlas 135 dlas 180 dlas 210 dlas 285 dlas testigo 90dlas 135 dlas 180 dlas 210 dlas 285 dlas 1,3· 7,6 32,5 61,6 74,9 0,3 4,0 22,8 49,7 65,6 0,2 5,3 29,8 55,3 70,2 1,1 8,7 34,3 61,8 73,3 3,8 10,2 21,7 29,2 46,6 .53,2 67,8 70,2 81,0 79,0 1,9 7,4 8,6 18,1 52,1 52,1 75,4 69,0 81,0 72,5 3,4 8,0 26,0 28,3 55,8 56,1 81,5 73,7 88,7 80,6 1,9 7,2 12,1 26,5 47,6 58,7 74,1 76,8 85,8 85,8 . sobre 992 plantas, 4 replicaciones. 100 ,-----------------, ~ ! e ""e "¡¡: ~ ~::.::..i111 t._._. -~ tratamientos figura 9.5. plantas de clavel afectadas por fusarlum oxysporom f.sp. dlanthl, 160 dias después de la siembra (experimento 2). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múhiple de duncan la aplicación de los antagonistas trichoderma nerzienum y pseudomonas putida solos o en aplicación combinada con productos qulmicos no ocasionaron ninguna reducción apreciable de la enfermedad (figuras 9.5 y 9.6). la aplicación del fungicida benomil a la siembra combinado con el aislamiento t 95 de trichoderma harzianum, tolerante a dicho fungicida, y las aplicaciones periódicas cada tres meses, tampoco, logra76 tratamientos .flgura 9.6. plantas de clavel afectadas por fusarlum oxysporom f.sp. dlanthl, 285 días después de la siembra (experimento 2). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p =0,05) para la prueba de comparación múltiple de duncan. ron reducir el nivel de la enfermedad y, por el contrario, este tratamiento presentó un mayor número de plantas enfermas que el tratamiento con trichoderma harzianum (figuras 9.5 y 9.6). la mayor producción de flores se obtuvo en los tratamientos que presentaron un menor número de plantas enfermas, o sea, en las parcelas tratadas con metan-sodio +vapor de agua y la menor produci•• pot __ iisit._-.~ tratamientos .flgura 9.7. producción de flores, 285 dlas después de la siembra (experimento 2). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múltiple de duncan ción se observó en las parcelas que no recibieron algún tratamiento (figura 9.7). en la producción de flores, ninguno de los tratamientos aplicados a las subparcelas presentaron diferencias apreciables y significativamente diferentes (figura 9.7). experimento 3. en el bloque que no recibió ningún tratamiento, los primeros slntomas de la enfermedad causada por fusarium oxysporum f.sp. dianthi se observaron a los 75 días después de lasiembra, mientras que, en los bloques tratados con metan-sodio + vapor de agua yvapor, se observaron a los 120 dlas después de la siembra (figura 9.8). en todos los bloques, las primeras plantas enfermas por p. cinerescens se observaron a los 90 dlas después de la siembra (figura 9.8) el incremento posterior de las dos enfermedades vasculares, después de su aparición inicial, fué bastante rápido entre los 160 y 280 dlas después de la siembra (figura 9.8). el menor número de plantas enfermas se observó en los bloques tratados con metan-sodio + vapor de agua, seguido muy cerca por eltratamiento con solo vapor de agua. el bloque en donde no se aplicó algún tratamiento al suelo presentó un número muy alto de plantas enfermas (figuras 9.8 y 9.9 yfotogranas 9.1 y 9.2). las aplicaciones de metan-sodio + vapor de agua y de vapor fueron mucho más eficientes en el control de la enfermedad ocasionada por p. cinerescens, que fué la enfermedad más prevalenteen el ensayo, mientras que dichos tratamientos fueron un poco menos efectivos en el control de la enfermedad fu•• rtum oxysporum -.3000 lo §2500 s¡2000 •!'500e lo [1000 500 00 120 1150 200 280240 _(0-1 .flgura 9.8. número de plantas enfermas por fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl y phlalophora c/nerascens, 280 días después de la siembra (experimento 3). causada por fusarium oxysporum f. sp. dianthi (figura 9.8). el promedio de plantas enfermas por ambos patógenos, 14 meses después de la siembra, fué de 9,6% para metan-sodio + vapor de agua, de 17,6% para vapor y de 82,6% para el bloque no tratado. la aplicación al suelo del aislamiento t 95 de trichoderma harzianum solo o en combinación con benomil y de la bacteria p. putida, combinada con feeddha no ejercieron ningún control apreciable de las dos enfermedades vasculares y, en ninguno de los casos, se presentaron diferencias significativas entre si y con relación al testigo. en las figuras 9.10, 9.11 y 9.12, aparecen unas representaciones gráficas de las plantas enfermas por los dos patógenos en los diferentes bloques y parcelas del experimento. en los bloques en donde se aplicó el metan-sodio + vapor de agua y el vapor, se observa que dichos tratamientos aplicados al suelo antes de la siembra disminuyeron significativamente el in6culo de los patógenos y las dos enfermedades se pudieron erradicar en unos sitios y en otros no. el modelo de la localización y el número de las plantas enfermas fue mucho menor a los 14 meses después de la siembra, en comparación con su número y su distribución en el anterior cultivo de clavel (figuras 9.10 y9.11). en algunas de las parcelas tratadas únicamente con vapor de 77 '200 r-;::::;;;:::===;----------..., i~:==·-i... _._........,_." •ti e ! i •.!! e .!! a.. tratamientos figura 9.9. número de plantas enfermas por fusartum oxysporum f.sp. dlanthl y phlalophora clnerescens, 14 meses después de la siembra (experimento 3). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p= 0,05) para la prueba de comparación múltiple de duncan. agua, se observó un ligero aumento de plantas enfermasen comparación con las parcelas tratadas con metan-sodio + vapor de agua, a los 14 meses después de la siembra. el avance de las enfermedades vasculares fué muy rápido en las parcelas que no recibieron algún tratamiento; a los seis meses, en todas esas parcelas, se observó un gran número de plantas enfermas, pero, en forma individual y posteriormente, se comenzaron a presentar grupos o parches de plantas enfermas,los cuales fueron aumentando en tamano y el modelo de distribución fué muy similar al modelo del cultivo anterior (figura 9.12). el bloque tratado con metan-sodio + vapor de agua produjo el mayor número de flores, seguido por el bloque tratado únicamente con vapor, el cual produmetanaodio+vapor vapor slntratamlenlo tratamientos figura 9.13. número de flores producidas 300 dias después de la siembra (experimento 3). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múltiple de duncan. 78 jo un 8,1% menos que el primero. el bloque que no recibió algún tratamiento fué el de menor producción con un n,3% menos que el bloque tratado con metan-sodio + vapor de agua (figura 9.13) . adicionalmente, se observó un adelanto de 15 dlas en la iniciación de la floración en los dos bloques en donde se aplicó vapor de agua al suelo . la mayor producción de flores se obtuvo en las parcelas tratadas con p. putida, mientras que la menor producción se observó en las parcelas testigo' pero sin que se presentaran diferencias significativas entre los cuatro tratamientos aplicados a cada uno de los bloques. el tratamiento al suelo de metan-sodio + vapor de agua produjo la mayor rentabilidad calculada para 2 anos de cultivo, que es la duración de los cultivos comerciales de clavel estándar para exportación, con valores de 7,2% y 8,7% para el primero y segundo ano de cultivo, respectivamente (cuadros 9.3 y 9.4). experimento 4, en las parcelas tratadas con metan-sodio +vapor de agua, las primeras plantas enfermas aparecieron a los 60 dlas después de la siembra. el tratamiento más efectivo para el control de la enfermedad fue la aplicación alsuelo de metan-sodio + vapor de agua, siguiéndole en eficiencia laaplicación de sólo vapor de agua con perdidas de 30 y 40%, respectivamente, en comparación con el testigo, pero sin presentar diferencias significativas entre los tratamientos (figura 9.14). laaplicación individual de los fumigantes dazomet, formaldehido y metan-sodio al suelo antes de la siembra ocasionó alguna reducción de la enfermedad, en comparación con las parcelas testigo, pero con una eficiencia de control mucho más baja comparada con los tratamientos en donde se usó vapor de agua. entre los fumigantes, el producto más eficiente fué el dazomet con diferencias significativas con los demás fumigantes. las parcelas notratadas presentaron los valores más altos de plantas enfermas (figura 9.14). la aplicación de los aislamientos t 15 y t 18 de trichoderma harzianum al suelo antes de la siembra noredujo en forma apreciable laenfermedad. la bacteria s. liquefaciens se comportó .en forma sistémica y fué posible recuperarla, 120 dlas después de su aplicación a los esquejes, de los brotes medios y superiores de las plantas, pero, tampoco, disminuyó la enfermedad (figura 9.15). el fungicida benomil ocasionó alguna reducción en el nivel de la enfermedad en comparación con el 11 111 iv cultivo anterior • iv 14 meses figura 9.10. distribución de las plantas enfermas por fusarium oxysporum f. sp. dlanthl y phla/ophora clnerescens en el bloque tratado con metan-sodio + vapor de agua. cada cuadrado pequeño de color negro, corresponde a una planta enferma (experimento 3). • 11 111 6 meses 79 ii iii iv cultivo anterior • • • • ii 6 meses •• • • • • iii iv • • • -• 11 iii iv 14 mes~s figura 9.11. distribución de las plantas enfermas por fusarium oxysporum f. sp. dlanthl y phialophora clnerescens en el bloque tratado con vapor de agua. cada cuadrado pequeño de color negro, corresponde a una planta enferma (experimento 3). 80 ii iii cultivo anterior iv ii iii iv ii iii iv 6 m es es 14 meses figura 9.12. distribución de las plantas enfermas porfusarfum oxysporum f.sp. dianthl y phlalophora clnerescens en el bloque que no recibió algún tratamiento. cada cuadrado pequeño de color negro, corresponde a una planta enferma (experimento 3) 81 120 l100 d -e·] 80 .! 60e• .! u 40." .~· 201 o tratamientos figura 9.14. incidencia de la enfermedad ocasionada por fusarlum oxysporom f.sp. dianthl, 280 dias después de la siembra (experimento 4). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múltiple de duncan o metaneodio.f.vepor vapor oazornet sintrelamlento tratamientos .figura 9.15. número de plantas enfermas por fusarlum oxysporom f.sp. dlanthl, 280 dias después de la siembra (experimento 4). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múltiple de duncan 3000r-----~----------------------------------~~~ 2800 0;2600 '02400 '52200 --2000 e 1800 21600 01400 ~1200 >.1000 x 800ou: 600 400 200 figura 9.16. población de fusarlum oxysporom en el suelo antes y después de los tratamientos al suelo (experimento 4) dazornel-.mlittan.-sodio, formol--.-y... lgo llin tratar o atoftestratamientosiembra 100 olas 180 olas 260 olas .. cuadro·9.3. costos de producción por hectárea estimados para un ano de cultivo de clavel estándar. ano 1984 (experimento 3). metan-sodio+vapor concepto tratamiento vapor sin tratamiento tierra invernadero 312.500 669.665 334.500 1.686.248 1.040.000 1.366.500 3.460.500 1.065.100 182.504 90.410 136.068 263.000 750.000 11.356.995 preparación suelo esquejes y siembra telares y riego abonos y pesticidas jornales empaque flor mano obra aplicación vapor y/o fumigantes tuberías y accesorios vapor metan-sodio carbón y energla depreciación de equipos costo total 312.500 669.650 334.500 1.686.248 1.040.000 1.366.500 3.456.500 1.065.100 175.889 90.410 263.000 750.000 11.214.312 312.500 669.650 334.500 1.686.248 1.040.000 1.366.500 3.456.500 1.065.100 9.935.013 82 cuadro 9.4. producción estimada de flores, ingresos, costos y rentabilidad en dos años de producción comercial de clavel estándar para el año 1984 (experimento 3). tratamiento produccion estimada ingresos costos rentabilidad (flores) (pesos) (pesos) (%) metan-sodio + vapor ano 1 1.740.320' 10.540.074 11.356.995 -7,2 ano 2 2.039.219 12.350.326 11.356.995 8,7 vapor ano 1 1.645.615 9.960.503 11.214.312 -11,1 ano 2 1.877.957 11.373.658 11.214.312 1,4 sin tratamiento ano 1 351.272 2.127.444 9.935.013 -78,6 ano 2 -.. 9.935.013 -100,0 . la producción se estimó con base en los índices semanales de la empresa y en el indice de la enfermedad . .. en el segundo año, no se estimó producción de flores, debido a los altos índices de enfermedad en este tratamiento. nota: precio promedio flor año 1984: us$ 0.06 tasa de cambio promedio dolar año 1984: $100,94 testigo, en las parcelas tratadas con metan-sodio + vapor de agua y con dazomet (figura 9.15). la población de fusarium oxysporum en el suelo antes de la aplicación de los tratamientos fue bastante alta y, en promedio, fue de 3.600 ufc/g. dicha población se redujo drásticamente después del tratamiento con metan-sodio + vapor de agua y con vapor. la reducción del hongo fue menor con el fumigante dazomet, y aún, menor con el formaldehido y el metan-sodio. sin embargo, en todas las parcelas, la población del hongo en el suelo fué progresivamente incrementándose con el tiempo y este aumento fué proporcional a la población inicial después de efectuados los tratamientos (figura 9.16). .experimento 5. la aplicación de metan-sodio + vapor de agua al suelo fué el tratamiento más eficiente, mientras que los otros dos tratamientos con los fumigantes dazomet y dazomet + formaldehido fueron bastante ineficientes en el control de laenfermedad (figura 9.17). las parcelas tratadas con metan-sodio + vapor de agua presentaron la menor cantidad de plantas enfermas, la menor población de patógeno en el suelo y la mayor producción de flores, en comparación con los otros dos tratamientos, en donde el número de plantas enfermas fué más alta, la población del hongo en el suelo fué mayor y la producción de flores fue menor (figuras 9.17,9.18 y 9.19). el aislamiento del suelo con polietileno no redujo la recontaminación de plantas enfermas a partir del tratam;entos figura 9.17. efecto del tratamiento al suelo antes de la siembra en el control de la enfermedad ocasionada por fusarlum oxysporum f.sp. dianthl, 340 días después de la misma (experimento 5). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múltiple de duncan . 60~======~------------------¡ci i , ~50 e 240a,.. ~ 30 il •." 20 e :2 ~ 10 ~ q. o'----l-30dfas 12qd'as tiempo después de la siembra figura 9.18. efecto del tratamiento del suelo antes de la siembra en la población del hongo fusarium oxysporum f.sp. dlanthl (experimento 5). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múltiple de duncan 83 100 : 80 e•'e 60•• ~ 40•ji; 20 o benomll te81lgo tlabendazol i\aetlltlofanbto tratamientos .flgura 9.19. efecto de los tratamientos al suelo antes de la siembra en la producción de flores (experimento 5). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múhiple de duncan. 120 100·~ eo.e e o 60 !¡40 20 o sin alslamktnto con aislamiento tratamientos figura 9.20. efecto del aislamiento y no aislamiento del suelo en el control de la enfermedad ocasionada por fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl, 340 dias después de la siembra (experimento 5). promedios con letra diferente son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múhiple de duncan suelo infestado y no disminuyó la incidencia de la enfermedad, la cual fué aún, mayor que en el suelo no aislado (figura 9.20). por el contrario, este aislamiento del suelo redujo un poco el desarrollo de las plantas y se obtuvo una cantidad menor de flores, en comparación con las subparcelas en donde el suelo no se aisló. la aplicación de los fungicidas sistémicos al suelo antes de la siembra y, posteriormente, cada 3 meses no ocasionó una reducción apreciable de la enfermedad, ni redujo la población del patógeno en el suelo, en comparación con el testigo no tratado (figura 9.21). al realizar correlaciones simples entre las variables, se encontró una correlación positiva y significativa entre la población del patógeno en el suelo y el número de plantas enfermas. además, se encontró una correlación simple negativa entre la producción 84 140,..----------------..., 1 t 60 il 40 20 o sin aislamiento con aislamiento tratamientos .flgura 9.21. efecto de la aplicación de fungicidas sistémicos en el control de la enfermedad ocasionada por fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl, 340 dias después de la siembra (experimento 5). promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p = 0,05) para la prueba de comparación múhiple de duncan. de flores, la población del patógeno en el suelo y el número de plantas enfermas . expeñmento 6. los primeros slntomas de laenfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f.sp. dianthi se observaron a los 56 dlas después de la siembra. al principio del experimento, en las diferentes parcelas, las primeras plantas enfermas tuvieron una distribución individual y aislada, pero, luego, la enfermedad fué avanzando progresivamente y, según el tratamiento, se presentaron parches mas o menos grandes, no obstante que, en el momento de erradicar las plantas enfermas, para evitar el avance y la diseminación del patógeno, lo cual no se logró, se hicieron aplicaciones de cantidades altas de trichoderma harzianum. el aislamiento t 17 de trichoderma harzianum fué el aislamiento más efectivo en las dos dosis utilizadas de los tres aislamientos ensayados (figuras 9.22 y 9.23). la incidencia promedio de la enfermedad, seis meses después de la siembra, para las parcelas tratadas con el aislamiento t 17, fue de 67,2% para la dosis de 6 kgicama, de 75,2% para la dosis de 2 kgicama y de 99,7% para el testigo y estas diferencias fueron altamente significativas a nivel estadlstico, al igual que las diferencias con los demás tratamientos. a pesar del tratamiento del suelo con vapor de agua antes de la siembra a todas las parcelas, la aplicación de los tres aislamientos de trichoderma harzianum y la aplicación suplementaria del aislamiento del hongo, según el tratamiento, en el me~ jie o. .!!l e•¡¡: t1644 t13 t17 trichoderma harzianum figura 9.22.númerodeplantasenfermasporfusarium oxysporurrl.sp. dlanthl, 21 semanasdespuésdelasiembra (experimento6). promedioscon igual letra no son significativamentediferentes(p = 0,05) paralapruebade comparaciónmúltiplede tukey. testigo '0 12 ,. 18 18 20 22 '""""""(-) figura 9.23. incidencia de la enfermedadocasionada por fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl, 21 semanasdespués de la siembra (experimento6) mento de la erradicación de las plantas enfermas y de laaplicación de benomil y carboxin en el testigo, la incidencia de la enfermedad fué mayor al finalizar el experimento, en comparación con la.incidencia en el cultivo anterior. la población promedio de fusarium oxysporum en el suelo fué de 1.071 ufc/g antes del tratamiento con vapor de agua y de 54 ufc/g después de dicho tratamiento y antes de la siembra. a los 40dlas después de la inoculación, la población de trichoderma harzianum en el suelo se redujo muy significativamente, pero, con diferenciasimpartartes, según el aislamiento aplicado ysiendo mayor la reducción en las parcelas testigo y en las parcelas tratadas con los aislamientos t 13 yt 1644. discusion los seis experimentos realizados, entre 1983 y 1991, para el control del marchitamiento vascular fotogralli9.1. aspectodel bloquetratado con metansodio+ vapordeagua,270 dias despuésde la siembra. ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi en cinco fincas productores de clavel estándar en la sabana de bogotá mostraron resultados bastante similares en la eficiencia de los diferentes tratamientos, no obstante los distintos niveles de infestación presentes en cada finca y las diferentes variedades utilizadas. según los tratamientos y el respectivo experimento, laépoca de aparición de la enfermedad fué variable, pero, en general, las primeras plantas enfermas se observaron entre los 56 y los 90 dlas después de la siembra. las diferencias en los periodos de incubación de la enfermedad parece que se deben a las cantidades de in6culo del patógeno en el suelo, a la variedad sembrada, al tratamiento aplicado y a las condiciones ambientales presentes durante la realización de los ensayos. los periodos de incubación de la enfermedad observados fueron bastante similares a los que ocurren en siembras comerciales, en suelos de alta infestación por el patógeno. el mejor control de la enfermedad se obtuvo con la combinación de metan-sodio + vapor de agua y dazomet + vapor de agua, seguido, muy cerca por el tratamiento con solo vapor, con el número menor de plantas enfermas, la población más baja del patógeno en el suelo y la mayor producción de flores. estos resultados coinciden con lo encontrado por algunos investigadores en otros paises 85 (evans, 1978; baker, 1980) y demuestran el efecto aditivo de los fumigantes metan-sodio y cazomet aplicados unos dlas antes de laaplicación del vapor de agua al suelo, aunque las diferencias en control con los tratamientos de solo vapor de agua fueron pequenas y no significativas; sin embargo, los costos de control de esos tratamientos fueron mayores. la aplicación de diversos fumigantes al suelo no ocasionó una reducción apreciable en el nivel de la enfermedad y en la población del hongo en el suelo, aunque dichos valores fueron mucho más bajos que los observados en los testigos no tratados. estos resultados pareceque se deben aunadesinfestación bastante superficial y poco selectiva del suelo y a su rápida recontaminación a partir de sustratos inferiores infestados por el patógeno. en el experimento 2, el tratamiento con metilisotiocianato, inicialmente, presentó una incidencia de la enfermedad más baja en comparación con el testigo no tratado, pero el nivel de la afección aumentó en forma bastante rápida y, 240 dlas después de la siembra, el número de plantas enfermas fué, aun, mayor que en el testigo. esto coincide con lo observado por baker (1980). en los experimentos 4 y5, laaplicación de dazomet ocasionó una reducción apreciable de la enfermedad que fué superior a los demás fumigantes; esta eficiencia pareceestar relacionadaconlaformulación granulada del producto comercial la cual permite una aplicación fácil y una incorporación profunda del fumigante. una alta eficiencia con la aplicación de dazomet fué observada enelcontrol de fusarium oxysporum f.sp. dianthi y fusarium oxysporum f.sp. chrysanthemi en florida, por semer (1987). aunque el formaldehido es un germicida efectivo y muy usado en colombia para lograr un rápido secamiento y erradicación de plantas de clavel afectadas por fusariumoxysporumf.sp. dianthi, su efectividad como fumigante en el control de esta enfermedad fué muy baja. la ineficiencia en el control con los fumigantes metan-sodio y formaldehido fué, también, observada por dalla guda et al (1982). la aplicación de diversos fungicid'3s sistémicos al suelo antes de la siembra y, posteriormente, a intervalos regulares detres meses no fué efectiva en el control de la.enfermedad, no obstante las altas dosis utilizadas y la frecuencia de las aplicaciones. esta ineficiencia en el control de la enfermedad parece que se debe al comportamiento de los fungicidas bajo condiciones de suelo y al ambiente de la sabana de bogotá y no a la resistencia de los patógeno a los fungicidas, como ha sido observado por tramier y bettachini (1974) en francia y por 86 leski (1976) en polonia. la baja eficiencia en el control de la enfermedad con los fungicidas sistémicos utilizados coincide con lo observado por besemer y mccain (1978) y por rapetti y garibaldi (1986), pero no coincide con lo observado por muchos otros investigadores en diferentes paises, en donde la aplicación de funglcldas sistémicos, principalmente el benomil, ha contribuido, ce una manera importante, al manejo de la enfermedad (fletcher y martin, 1972; ebben, 1977; besemer y mccain, 1978; baker, 1980; gamboa, 1985,1986). en el experimento 5, el aislamiento del suelo con polietileno no mejoró el control de la enfermedad y, por el contrario, ocasionó un mayor número de plantas enfermas que en el suelo no aislado y presentó una menor producción de flores, debido, posiblemente, a las condiciones de poca aireación y de un menor desarrollo radical. estos resultados indican, también, que el verdadero aislamiento del suelo, para evitar su reinfestación de sustratos inferiores contaminados, solamente, se logra con el uso de bancos elevados, como se usa en otros paises. la aplicación de diversos antagonistas, tales como trichoderma harzianum, pseudomonas putída y serratía liquefaciens, solos o mezclados con algunos productos qulmicos no ocasionó un nivel efectivo de control de la enfermedad. en diversos experimentos, los aislamientos t 13, t 15, t 17, t 18, t 95 y t 1644 de trichoderma harzianum, los cuales tienen un origen diferente, cuando se aplicaron al suelo bajo condiciones de producción comercial, no se observó un nivel aceptable de control. esta ineficiencia en el control de la enfermedad podrla deberse al ph del suelo en donde se desarrollaron los experimentos, el cual bajo condiciones de cultivo comercial de clavel, se procura esté entre 6,5 y 7,0, pues, según chet (1987), esta especie de hongo tiene un buen desarrollo bajo condiciones de ph ácido. estos resultados podrlan, deberse, también a las condiciones de temperatura muy fluctuantes entre el dla y la noche en invernaderos comerciales. la ineficiencia en el control de la enfermedad con trichoderma harzianum es similar a los resultados obtenidos en italiapor dalla guda (1986) y por rapetti y garibaldi (1986), pero no coinciden con los resultados positivos observados por mirkova (1983) en checoeslovaquia. ruppel et al (1983) y baker y scher (1987) consideran que los agentes biológicos son más afectados por los factores ambientales que los productos qulmicos y que el desarrollo de trichoderma es mucho mayor bajo condiciones de climas cálidos que de climas frios. en experimentos realizados por borda (1984) y por elias y arcos (1984), se logró un buen control de fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum en plantas de pepino cohombro con diferentes aislamientos de trichoderma harzianum bajo condiciones controladas y temperaturas entre 22 y 31°c, situación que no ocurre en cultivos de clavel en colombia. en el experimento 6, la erradicación de focos de plantas enfermas, con una dosis de 1,5 kg de sustrato por foco de los aislamientos t 13, t 17 y t 1644 de trichoderma harzianum,tampoco, resultó positiva para evitar la dispersión del hongo en los focos de plantas afectadas, lo cual, en algunos cultivos comerciales, también, se ha hecho sin obtener éxito. scher y baker (1982), yuen et al (1985) y van peer et al (1990) encontraron en estados unidos y en holanda, una reducción apreciable de la enfermedad en clavel con la aplicación al suelo de pseudomonas putida y pseudomonas sp. es posible que, en los experimentos 2 y 3, en donde se aplicó la bacteria p. putida + feeddha, los resultados negativos de dicho tratamiento se deban a las condiciones del suelo de textura franco-limosa, con un alto contenido de materia orgánica, ph ácido y altos niveles de hierro disponible que impiden la acción antagónica de la bacteria; ésta se desarrolla muy bien y ocasiona un buen nivel de control en suelos alcalinos con bajos niveles de hierro disponible y se presume que el mecanismo de control de fuserium oxysporumse debe principalmente a una competencia por hierro entre el patógeno y la bacteria antagonista, como lo han demostrado scher y baker (1982). aunque sneh et el (1985) encontraron una protección adecuada contra fusarium oxysporum f.sp. dianthi mediante laaplicación de la bacteria serratia liquefaciens a los esquejes de clavel, esta protección contra la infección del patógeno no se logró bajo las condiciones en que se desarrolló el experimento 4, a pesar de que, cuando se aplicó a los esquejes antes del enraizamiento, se logro que la bacteria penetrara y se translocara sistémicamente en la planta, ya que fué posible reaislarla de las plantas a los nueve meses después de iniciacloel experimento. en el experimento 3, en donde se presentaron en el suelo en forma simultánea, los patógenos phialophora cinerescens y fuserium oxysporum f.sp. dienthi y ocasionaron marchitamientos vasculares, elcontrol de laenfermedad causada por p. cinerescens fué más eficiente con la aplicación de metan-sodio + vapor de agua y de vapor de agua solo antes de la siembra, de manera similar a lo encontrado por baker en 1980. sin embargo, el control de esta enfermedad fué inefectivo con las aplicaciones de p. putida, trichoderma harzianum + benomil y benomil solo. la ausencia de p. cinerescens en los bloques madres destinados, en la actualidad, a la producción comercial de esquejes de clavel y laalta eficiencia de control con los métodos de desinfección del suelo usados en el experimento 3, parece que son los motivos de la baja incidencia de la enfermedad y su importancia secundaria o su ausencia en diferentes fincas de la sabana de bogotá, en comparación con la alta incidencia y gran importancia del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi. bibuografia 1. a1abouvehe, c., r. tramier el d. grouel. recherches sur la résistance des sois aux maladies. viii. perspectives d· utilization de la résistance des sois pour lutter contre les fusarioses vasculaires. ann. phytopathol. 12: 82-93. 1980. 2.arbeléez,g. fungaland bacterialdiseasesoncamation in colombia. acta horticullurae216: 151-157. 1987a. 3. arbeláez, g. control of fusarlum oxysporum and phlalophora clnerescens on camation by combined soil treatment and application of antagonists. acta horticulturae 216: 77-84. 1987b. 4. baker, r. and d.j. philllps. obtalning pathogen-free stock by shoot tip culture. phytopathology 52: 12421244.1962. 5. baker, r. control of fusarlum and phlalophora wilt diseases of camation with systemic fungicides. calorado flower growers' assoclation bulletin 260: 12.1972. 6. baker, r. measures to control fusarlum and phi. /ophora will diseases of camation. plant disease 64: 743-749. 1980 7. baker, r., p.e. nelsonand r.h. lawson. camation. p. 507-563. in d.l. strider (ed.). diseases of floral crops. vol. 1. praeger publishing. new york. 1985. 8. baker, r. and f.m. scher. enhancing the activity of biologlcal control agents. p. 1-17. in l. chel (ed.). innovative approaches to plant disease control. john wiley & sonso new york. 1987. 9. besemer, s.t. and a.h. mecain. camation fusarlum wilt: control with soil fumigalion and fungicides. bromides in agriculture 41: 16-18. 1978. 10. borda, f. control del marchitamiento del pepino ocasionado por fusarlum oxysporum con el aislamiento t-95 de trlchodenna harzlanum. tesis de grado. facullad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogotá. 1984. 87 11. chet, l. and y. henis. trlchoderma as a biocontrol agent against soilbome root pathogens. p 110-112. in ca parker, a.d. rovira, k.j. moore, p.t.w. wong andj.f. kollmorgen (eds.). ecologyand management of soilborne plant pathogens. the american phytopathological society. si. paul, minnesota. 1985. 12. chet, 1. trlchoderma. application, mode of action, and potential as a biocontrol agent of soilbome plant pathogenic fungi. p. 137-160. in l. chet (ed.). innovative approaches to plant disease control. john wiley & sonso new york. 1987. 13. chel, l. biological control ofsoil-bome plant pathogens with fungal antagonists in combination with sou treatments. p 15-24. in d. homby (ed.). biological control of soil-borne plant pathogens. cab intemational. wallinford, united kingdom. 1990. 14. dalla guda, c., c. passini y f.o. aquila. 1982. lolla contro ii fusarlum oxysporum f.sp.dlanthl con traliementi fumiganti distribuiti per bagnatura al terreno. annali istituto sperimentali per la floricultura 13: 110.1982. 15. dalla guda, c. esperienze di lolla biologica contro la fusariose vascolare del garofano. annali isllituto sperimentale per la floricultura 17: 1-10. 1986. 16. ebben, m.h. the development of fusarlum wilt of carnation in soil with different soil inoculum levels, and disaasecontrolwith carbendazim. acta horticuhurae 71: 115-125. 1977. 17. elad, y., 1. chet and y. henis. a selective medium for improving quantitative isolation of trlchoderma spp. from soil. phytoparasitica 9: 59-67. 1981. 18. elad, y., y. hadar and 1. chel. the potential of trlchoderma harzlanum as a biocontrol agent under field conditions. colloql'inra 18: 305-310.1983. 19. ellas, ra y o. arcos. contribución al estudio del control biológico de fusarlumoxysporum, rhlzoctonja solan/y pythlum sp. mediante diferentes especies de trlchoderma. tesis de grado. facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogotá. 1984. 20. evans, s.g. evaluation of benomyt drenches for the control of vertlcllllum and fusarlum wilt of camation. plant pathology 25: 81-84.1976. 21. evans, s.g. chemicals only a partial answer to carnation fusarlum will. grower 89: 113-117. 1978. 22. filipi, c., g. bagnoli, m. volterrani and g. pissi. antagonistic effect of soil bacteria on fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl (prill. and del.) snyd. and hans. 111.relation between protection against fusarlumwilt on carnation and bacterial antagonists colonization of roots. plant and soi198: 161-168. 1987. 23. fletl:her, j.t. and ja martin. spread and control of 88 fusarlum wilt of camation. plant pathology 21: 182187.1972. 24. gambaa, b. s. selección de técnicas de aplicación para el control químico de fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl (prill & del.) snyd. & hans. con fungicidas sistémicos. revista de la facultad de agronomía. 61 y 62: 195-198. 1985-1986. 25. garibaldi, a. fungal and bacterial diseases on camation and gerbera. proceedings of the eucarpia meeting of carnation and gerbera. a1assio 69-88. 1978. 26. garibaldi, a., g. lento y g. rossi. indagine sulla diffusione dei patotipi di fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl nelle colture dianticole liguri. panorama floricolo 11: 1-4. 1986a. 27. garibaldia.,f. brunallti and m.l. gullino. suppression of fusarlum wilt of camation by competitive non pathogenic strains offusaria. med. fac. landbouww .: rijksuniv. gent 5112b: 633-638. 1986b. 28. garibaldi, a. and m.l. gullino. fusarium wilt of camation: present situation, problems and perspectives. acta horticulturae 216: 45-54. 1987a. 29. garibaldi,a. yg. rossi. observazioni sulla resistenza del garofano nei confronti del fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl. panorama floricolo 3: 5-9. 1987b. 30. holley, w.d. and r. baker. camation production 11. kendalvhunt publishing co. debuque. lowa. 1991. 31. komada, h. 08velopment of a selective medium for quantitative isolation of fusarlum oxysporum from natural soils. review of plant protection research 8: 115-125. 1975. 32. kreuizer, wa soil treatmenl. p. 431-476. in j.g. horsfall and a.e. dimond (eds.). plant pathology. an advanced treatise. vol. 111.academic press. new york. 1960. 33. lahdenpera, m.l. the control of fusarlum wilt on carnation with a streptomyces preparation. acta horticulturae 216: 85-92. 1987. 34. leski, b. ocurrence and characteristics of fusarfum oxysporumf.sp. d/anthl (pnll. et dei.) snyderel hansan strains resistant to systemic fungicides. acta horticulturae 30: 195-211. 1977. 35. locke, j.c., j.j. marois and g.c. papavizas. biological control of fusarfum wilt of greenhouse grown chrysanthemums. plant disease 69: 167-169. 1985. 36. marois, j.j.and d.j. mitchell. effectoffumigation and fungal antagonists on the relationship of inoculum density to infection incidence and severity in fusarfum crown rot of tomato. phytopathology 71: 12571260.1981. 37. mccain, a.h., l.e. pyealt, t.g. byrne and d.s. farnham. suppressive soils reduce carnation diseases, califomia agriculture 34: 9. 1980. 38. mirkova, e. application of trlchoderma han/anum rifai in the control of fusarlumwilt (fusarlumoxysi» rum schl. f.sp. dlanthl (prill. et del.) snyd. et hans.) of glasshouse carnations. horticuhural and vrticultural science 20: 61-69.1983. 39. pouchet, j. et g. auge. migration du benomyl dans les plantes doillet cultlvées en sol traité et infecté par le fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl (schl.) sn. et h. ann. phytopathol. 3: 199-205. 1971. 40. rapelti, s. and a. garibaldi. prove di lolta contro la tracheofusariosi del garofano. atti giornate fitopatologiche 2: 395-400. 1986. 41. raltink, h. possibilities of cross-protection against fusarlumwilt by non-pathogenic isolates of fusarlum oxysporum f. sp. dlanthl. acta horticulturae 216: 131140.1987 .. 42. restrepo, f. y c.d. slotkus. aspectos diferenciales de claveles susceptibles y resistentes al fitopatógeno fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl y el control biol6gicodeésteporpseucjoroonasaeruginosaytrlchoderma hanianum. facultad de ciencias. universidad de los andes. bogotá. 1985. 43. ruppel, e.g., r. baker, g.a. harman, j.p. hubbard, j.p. hecker and l. chet. field test of trlchoderma hanlanum rifai aggr. as a biocontrol agent of seedling disease in several crops and rhlzoctonia root rot of sugar beel. crop protection 2: 399-408. 1983. 44. semer, c.r. basamid and methyl bromide compounds as fumigants in camation and chrysanthemum production in selected propagation media. proceedings of the florida state horticultural society 100: 330-334. 1987. 45. sivan, a. and 1. chel. biological control of fusarlum in colton, wheat and muskmelon by trlchoderma hanlanum. journal of phytopathology 116: 339-347. 1986. 46. sneh, b. use of rhizosphere chitinolitic bacteria for biological control of fusarlum oxysporumf.sp. dlanthl in camation. phytopathologishe zeitschrift 100: 251256.1981. 47. sneh, b., o. ogami and r. baker. biological control of fusarlumwilt in camationwith sflitbtla liquefasclens and harnla alvel isolated from rhizosphere of camation. phytopathologishezehschrift 113: 271-276. 1981. 48. scher, f.m. and r. baker.lnductionof suppressiveness in soil to fusarlumwilt pathogens with pseudomonas put/da and a synthetic iron chelate. phytopathology 72:1567-1573.1982. 49. scher, f.m. biological control of fusarlum wilts by pseudomonas pulida and itsenhancement by eddha. p. 109-117.ln t.r. swinbume (ed.) iron, siderophores and plant diseases. plenum publishing corporation. new york. 1986. 50. tramier, r. et a. bettachini. mise en evidence d une souche de fusarlum oxysporum f.sp. d/anth/ resistante aux fongicides systemiques. ann. phytopathol. 6: 231-236. 1974. 51. tramier, r., c. antonini and a. beltachini. biological control of fusarlum wilt of camation with different fusarlum oxysporum strains. eppo bulletin 18: 1317. 1988. 52. van peer, r., a.j. van kuik, h. raltink and b. schippers. control of fusarium wilt in camation grown on rockwool by pseudoroonas sp. strain wcs 417r and by fe-eddha. nethertands joumal of plant pathology96: 119-132.1990. 53. yuen, g.y.,m.n. schroth anda.h.mccain. reduction of fusarlum wilt of camation with suppressive soil and antagonistic bacteria. plant disease 69: 10711075.1985. 54. yuen, g.y. and m.n. schroth. inhibition of fusarlum oxysporum f.sp. dlanth/ by iron competition with an alcallgenes sp. phytopathology 76: 171-176. 1986. 89 agronomía 23-2 final.indd el comité editorial de agronomía colombiana entre-ga a sus lectores un nuevo número de la revista, con un contenido importante de 20 artículos especializados. la nueva presentación, lanzada en el primer semestre de 2005, ha tenido una gran aceptación entre los lectores, especialmente por su diseño, el estilo riguroso de edición y la buena calidad de impresión; así mismo, la inclusión al final de la revista de las unidades de medida, con abreviaturas y símbolos, de acuerdo con el sistema internacional de unidades (si), o sistema métrico decimal, ha permitido el ingreso de la publicación a un nivel científico-tecnológico más alto, con la precisión nacional e internacionalmente requerida. todos estos cambios han tenido como fin cumplir con las exigencias para una revista agraria científica-tecnológica indexada en la categoría b del sistema nacional de indexación de publicaciones científicas y tecnológicas colombianas (publindex) del instituto colombiano para el desarrollo de la ciencia y la tecnología francisco josé de caldas (colciencias) e integrada en sistemas de documentación internacionales tan importantes como cab abstracts y agris (fao). en esta misma categoría de publindex figuran otras dos reconocidas revistas nacionales del sector agrícola, como son la revista facultad nacional de agronomía medellín y la revista colombiana de entomología. tan sólo siete revistas científicas, todas ellas en áreas no agrarias, se encuentran en los niveles a1 y a2 en este sistema nacional de indexación. por todas estas razones, un número creciente de investigadores del sector agrario está escogiendo la revista agronomía colombiana para publicar los resultados de sus proyectos de investigación, lo que representa un trabajo intenso del comité editorial y de los evaluadores (tres por cada manuscrito enviado), ya que el comité, no obstante el alto número de manuscritos recibidos, busca publicar los artículos aceptados dentro de un tiempo de seis meses a un año, como máximo. la clasificación de los artículos en secciones ha facilitado al lector ubicar sus áreas de interés. en esta ocasión, la sección con el mayor número de artículos es la de “suelos, fertilización y manejo de aguas”, que refleja la dinámica e importancia de estas áreas temáticas para el conocimiento agrícola colombiano. en los seis artículos de esta sección se tratan temas muy variados: la toxicidad por manganeso y zinc en la fresa, el uso de penicillium janthinellum en la fertilización fosfórica de la papa, el uso del suelo sobre hongos solubilizadores de fosfato y bacterias diazotróficas en un páramo o el efecto de una lámina de riego aplicada a diferentes temperaturas y frecuencias sobre un andisol salino tratado con corriente eléctrica. otra área que se destaca en este número es la de conocer mejor el ciclo de vida de peronospera sparsa que ocasiona el mildeo velloso en las rosas, relacionado con la temperatura y la respuesta a la infección de los cultivos bajo invernadero. otros dos trabajos investigan el potencial alelopático de brassica campestres subsp. rapa (nabo) y lolium temelentum (raigrás) sobre la germinación de semillas de tomate y tres especies de malezas, mientras que otro determina las etapas críticas en el desarrollo fenológico del cultivo de la papa solanum phureja frente al ataque de la polilla guatemalteca tecia solanivora. en la sección “fisiología de cultivos”, por primera vez en agronomía colombiana se presentan resultados de investigación con la estevia (stevia rebaudiana) –una ‘hierba dulce’, que es la principal productora de una edulcorante natural no calórico (esteviósido)– sobre el efecto de la radiación solar en el área foliar y la distribución de biomasa. para dos genotipos de la papaya, se ilustra la morfología de la flor y de la semilla, mientras que en tomate se reporta que la fertilización foliar con calcio puede reducir la pudrición apical y aumentar en el fruto el contenido de este elemento, importante para la salud humana. también sobre frutos tratan los dos artículos de la sección “fisiología y tecnología poscosecha”: en uno de ellos se informa que el empaque en atmósfera modificada, a 12 ºc, usando bolsas de polietileno de baja densidad, calibre 2, aumenta la vida poscosecha del mango ‘van dyke’. para la feijoa se encontró que un tratamiento en frío (1,67 ºc por 22 días), necesario para eliminar posibles larvas de la mosca de la fruta, no afecta la calidad de los frutos y puede ser una base para autorizar su exportación a estados unidos. en “economía y desarrollo rural”, dos artículos informan sobre los resultados de análisis económicos en editorial agronomía colombiana 23(2): 195-196, 2005 el departamento de córdoba: uno sobre el sistema de producción de maíz amarillo y otro sobre el sistema de gestión de la agroempresa algodonera. muy interesantes, también en esta sección, son las reflexiones sobre un modelo de ‘chantaje’ que influye en la actuación económica de pequeños productores campesinos y, en consecuencia, en el funcionamiento del mercado. por último, en la sección “fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular” –en la revista anterior, con la mayor cantidad de artículos publicados–, esta vez se incluye un solo trabajo que evalúa la habilidad combinatoria y heterosis en cuatro líneas y tres variedades comerciales de arveja, para once variables agronómicas. la reseña de los artículos publicados en este número muestra el dinamismo y el avance científico y tecnológico de la investigación colombiana en el sector agrario, cuya divulgación es el objetivo principal de nuestra revista agronomía colombiana. gerhard fischer director comité editorial 196 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana agronomía colombiana. 1991, volumen 8, número 2: 268 279 heredabilldad del indice de cosecha en trigo (triticum aestivum l.) y su relacion con tres componentes de rendimientol antonio bolaños a.2, rodrigo britto m.2 resumen. el presente trabajo se realizó en el centro de investigación obonuco, pasto, entre los años 1985 y 1987 con el objeto de' determinar la heredabilidad en sentido amplio, ganancia genética, correlaciones fenotípicas y efectos genéticos que contribuyen a la expresión de cada uno de los siguientes caracteres: rendimiento biológico, rendimiento económico, índice de cosecha, número de macollas efectivas por planta, número de granos por espiga y peso de 1.000 granos en las generaciones p1, p2, f1 f2, bc1, y bc2 derivadas de seis cruces re~lizados entre cinco variedades o líneas de triga icasusatá, l-23 nariño 85a, l-29 nariño 85a, ica-yuriyá y grano de oro; las tres primeras consideradas como de altos rendimientos (progenitores femeninos) y las dos últimas como poco rendidoras (progenitores masculinos). el peso de 1.000 gramos presentó el promedio más alto de heredabilidad (51.37% l. el cruzamiento 1 (susatá/yuriyál dió las heredabilidades más altas para rendimiento biológico y económico, número de macollas efectivas y peso de 1.000 granos; y los cruzamientos 4 y 2 para índice de cosecha y número de granos por espiga, respectivamente.· predominaron los efectos genéticos aditi-· vos y dominantes para el peso de 1.000 gra1 contribución del departamento de fisiolog(a de cultivos, facultad de agronomía, universidad nacional bogotá. resumen de la tesis de grado presentada por el autor principal para optar al título de magister scientiae. facultad agronomía u.n. bogotá. 2 respectivamente: jefe grupo satélite de trigo. ica-ci-obonuco, pasto y jefe grupo multidiscipli· nario de trigo. ica-ci·tibaitatá, apartado aéreo 151123, bogotá. 268 . nos, rendimiento biológico, número de rnacollas efectivas y número de granos' por espiga. el rendimiento económico en cuatro de los seis cruzamientos mostró valores no significativos de efectos genéticos adi tivos y dominantes y para índice de cosecha los efectos aditivos fueron los más importantes. en general la ganancia genética fue baja para el número de macollas efectivas y el número de granos por espiga. el rendimiento biológico en el cruce 1 presentó la mayor ganancia genética además del rendimiento económico, peso de 1.000 granos y número de macollas efectivas. el índice de cosecha está correlacionado positiva y significativamente con el rendimiento económico, número de macollas efectivas, número de granos por espiga y peso de 1.000 granos; la asociación entre el índice de cosecha y el rendimiento biológico no fue tan contundente y se encontró únicamente en el cruzamiento 5. en general las otras características están correlacionadas entre sí a excepción de la asociación entre el número de macollas efectivas y el peso de 1.000 granos que únicamente se presentó en los cruzamientos 1 y 6. abstract. this research was carried out at the experiment station obonuco, pasto, from 1985 to 1987 with the purpose to determine heritability in broad sense, genetic gain, phenotypic correlations and genetic effects of the following characteristics: biological yield, economic yield, harvest index, number of effective tillers per plant, kernels per spike number, and 100o-seed weight among generations p1, p2, f11 f2,bc1, and bc2 of six crosses executed among five lines or varieties: ica-susatá, l-23 nariño 85a, l-29 nariño 85a, ica yuriyá and (lrano de oro, the first three genotypes, females, have showed a high yielding potential whíle the last two varieties, males, had a low"yielding potential under nariño eonditions. the 100o.seed wight was the c:haraeteristie whieh showed the highest hel'itability in broad sense with 51.37% . the eross 1 ica susatá/yuriyé) gave the hight!st heritabilities for biologieal and eeonom ie yield, number of effeetive tíllers and 100o.seed weight and the erosses 4 and 2 dor harvest index and kernels per spike number, respeetively. additive and dominant genetic: effeets were the most predominant for '1qo.seed weight, biologieal yield, number of ,effeetive tillers and kernels per spiks number. additive and dominantgenetie effeets for economie yield were not signifieant in four of the six erosses while the additive genetie efifeets were the most important for harvest indexo in general, the genetie gain was low for the number of effeetive tillers and the kernels per spike number. the biologieal yie!ld along with eeonomie yield, 1000-seed weight and number of offeetive tillers of the eross 1 exhibited the greatest genetie gain. the harverst index was positive and significantly eorrelated with eeonomie yie'ld, number of effeetive tillers per plant, kernels per spike number and 1000-seed weight· however, the assoeiation between the harverst index and the biologieal yield was not so clear and it was only observed in the eross 5. tille other charaeters were eorrelated among them with exeeption of the assoeiation between the number of effeetive tillers and the 1000-seed weight whieh was only valid in the erosses 1 and 6. introduccion el aumento de la producción total de trigo ha sido siempre preocupación constante de los productores colombianos ya que ésta sólo cubre el 10% de las necesidades del país. esto puede lograrse con el incremento del área sembrada o del rendimiento por unidad de superficie. por la gran ocupación de la tierra en la región andina con los diferentes cultivos y explotaciones pecuarias, especialmente en la ganader(a de leche, quizás la segunda es la mejor alternativa, que puede lograrse no sólo con el mejoramiento genético del rendimien· to en s( o de sus componentes sino también a través del mejoramiento de otras caracter ísticas como sucedió con las variedades rnexicanas que una reducción en. la altura de la planta trajo consigo un mayor rendimiento y un mayor número de granos por espiga. (borlaug, 1970). sin embargo, en los últimos años muchos investigadores han expresado que un mayor progreso en el rendimiento se obtendría a través del mejoramiento del índice de cosecha que según donald y hamblin (1967) es la relación del peso del grano "rendimiento económico" (ye) con respecto al peso seco total "rendimiento biológico" [yb). pero, para poder aprender a manipular esta característica en un programa de mejoramiento, es importante conocer su genética y su ex· presión bajo condiciones locales, que ayuden a establecer los mejores métodos de selección. por tal motivo, se emprendió el presente estudio que tuvo como objetivos generales determinar la heredabilidad del rendimiento biológico [yb), rendimiento económico (ye), índice de cosecha (lc), número de macollas efectivas por planta, número de granos por espiga y peso de 1000 granos; los efectos genéticos que contribuyen a la expresión de es· tos caracteres y las correlaciones existentes entre ellos. materiales y metodos la presente investigación se realizó en el centro de investigación obonuco, del lnstituto colombiano agropecuario, ica, en el municipio de pasto (nariño), localizado a una altura de 2710 m.n.s.m., con una ternperatura media de 13.50c y una precipitación primedia anual de 840 m.m. el material experimental se derivó de seis cruzamientos realizados entre cinco variadades o líneas de trigo, así: 269 cruzamiento 1 ica susatá x ica yurigá cruzamiento 2 ica susatá x grano de oro cruzamiento 3 l-23 nariño 85a x ica yuriyá cruzamiento 4 l-23 nariño 85a x grano de oro cruzamiento 5 l-29 nariño 85a x ica yuriyá cruzamiento 6 l-29 nariño 85a x grano de oro las variedades o líneas utilizadas como progenitores femeninos fueron consideradas como de altos rendimientos y los progenitores masculinos como de bajos rendimientos, distinguiéndose además yuriyá por su precocidad y pobre macollamiento. los cruces se ejecutaron en el invernadero y en el campo en el primer semestre de 1985; una vez obtenida la semilla f1 se sembró en el invernadero en el segundo semestre del mismo año para obtener la semilla de la generación f2 y realizar los retrocruzamientos a cada uno de los progenitores. en el segundo semestre de 1986 las generaciones parentales (p1 y p2), f1, f2 y de los retrocruzamientos a cada uno de los padres (bc1, y bc2) fueron sembradas en el campo en un diseño de bloques al azar con tres replicaciones donde cada replicación estuvo integrada por dos surcos (40 plantas) de las generaciones p1, p2, f1, bc1 y bc2 y cinco surcos (100 plantas) de la generación f2. la longitud de los surcos fue de tres metros, separados 30 cm entre sí y con una distancia entre plantas de 15 cm. en los extremos de cada surco y como surcos bordes, al igual que en los sitios libres observados después de 15 días de la siembra, se sembró la variedad tiba 67 para establecer una competencia uniforme a todas las plantas. la fertilización se realizó el mismo día de la siembra usando 200 kg/ha del fertil izante compuesto 10-30-10; el control de malezas se efectuó con el herbicida metribuzin (0.5 kg/ha) en post-emergencia; además se realizó una desyerba manual. se efectuaron tres aplicaciones con el insecticida fosfamidon 100 sccm (800 cc/ha) y dos aplicaciones con el fungicida propiconazol (500 ce/ha), para disminuir al máximo la incidencia de plagas y enfermedades. para la cosecha se tomaron todas las plantas en competencia en cada generación, para 270 medir las siguientes variables en base a planta individual: rendimiento biológico (vb): peso en gramos de cada planta cosechada a ras del suelo. y secada en el invernadero a temperatura ambiente hasta obtener un peso constante. rendimiento económico (ye): peso en gramos de los granos. indice de cosecha (ic): relación entre el rendimiento económico y el rendimiento biológico en porcentaje (%). número de ganos por espiga: número de granos en la espiga del tallo principal. peso de 1000 granos: tomados de la muestra total de cada planta y expresado en gramos. número de macollas efectivas: número de tallos con presencia de granos. análisis estadístico. los datos de las tres replicaciones en conjunto fueron utilizados para calcular los promedios y varianzas. la heredabilidad, en sentido amplio, fue calculada por el método de mahmud y kramer (1951), con la siguiente fórmula: s 2 f2 v s 2 pi s 2 p2 h = -----------x 100 donde¿¡2p1 y ¿¡2p2 = varianza dentro de cada uno de los padres. o 2f2 = varianza entre plantas de la generación f2. para determinar los efectos genéticos se utilizó el método de hayman (1958). donde los valores promedios esperados para cada generación, son los siguientes p1 = m + d 1/2h + i j + 1/4 l p2 = m d 1/2h + i + j + 1/4 l f 1 = m + 1/2h + 1/4 l f2 =m bc1=m+1/2d +1/4i bc2=m-1/2d +1/4i donde, m = el promedio esperado de f2; d mide los efectos genéticos aditivos y h los efectos dominantes, mientras que cuando hay epistásis, i mide interacciones entre efectos aditivos (dd); j entre efectos aditivos y dominantes (dh) y l entre efectos dominantes (hh). en el modelo de tres parámetros genéticos de hayman, la constante m y los i~fectos genéticos principales d y h son estimados por. 2e2 eb (p1 + p2 2f!) + (ep +2e1) [ebf2 + e2 (b1 + b2) ] ~*=------------------------ad*=--------------------ep + 4 eb a. h= donde: 2e2 = (ep + 2e1) (2e2 + eb) + 8 e2 eb p1, p2, f1, f2, b1 y b2:promedios de generaciones. ep, e1, e2, y eb :errores estándar de los respectivos promedios generacionales progenitores, f 1, f2 y retrocruzamientos. los promedios esperados de las generaciones estimados por m, d y h (modelo de tres parámetros, en el cual ep(stasis es omitida) son comparados con los valores observados por medio de la prueba de ji cuadrado, con tres grados libres. cuando en el modelo anterior el ajuste es satisfactorio (no significativo x2), el efecto de epístasis no es significativo y el modelo de seis parámetros no es necesario. las correlaciones fenotfpicas entre todos los caracteres se determinaron de acuerdo a la fórmula propuesta porweber y moorthy (1952~ cov. xy f2 r xy fenotfpica =-;:::=======::-v s 2x f2.[) 2'1 f2 donde cov. xy f2 = covarianza entre los caracteres x, y en la generación f2;lj2xf2, [)2y f2 = varianza total de la generación f2 observada en los caracteres x, y respectivamente. la ganancia genética fue calculada de acuerdo al método utilizado por allard (1967) con la siguiente fórmula gs = k. [)a. h donde k 2.06). diferencial de selección (50/", [) a = desviación stándar fenotípica de la generación f2. h = heredabilidad en sentido amplio. resultados y discusion varianzas y heredabilidad. en general, no todas las caractertsticas presentaron la misma tendencia en todos los cruzamientos en cuanto a la magnitud de las varianzas (cuadros 1 y 2) de las generaciones parentales p1 y p2 y de la generación f1 con respecto a las varianzas de la generación f2. en efecto, aunque se esperada que las varianzas de las generaciones p1, p2 y f1 fueran inferiores a las de la f2, esto no fue cierto para el rendimiento biológico en los cruzamientos 3, y 4 y 5; para rendimiento económico en los cruza271 cuadro 1. vatianzas de generaciones para rendimiento biológico (yb), rendimiento económico (ye) e indice de cosecha (ic) por planta de seis cruzamientos de trigo. ci obonuco, 1987. cruzamiento p1 p2 f1 f2 bc1 bc2 rendimiento biológico (yb) 1 1.116.453 468.535 1.381.081 2.119.271 1.367.398 1.073.730 2 1.116.453 1.762.953 1.565.279 2.179.932 2.016.574 1.575.493 3 1.419.660 468.535 1.436.647 1.361.341 2.062.575 871.108 4 1.419.660 1.762.953 2.086.391 1.954.661 1.153.487 1.592.349 5 814.456 468.535 1.091.599 974.856 1.032.115 882.886 6 814.456 1.762.953 1.590.430 1.812.059 1.061.346 1.820.742 rendimiento económico (ye) 1 185.586 135.906 234.929 271.421 240.207 86.676 2 185.568 143.270 334.650 240.200 266.932 137.625 3 359.601 135.906 252.551 246.436 300.791 143.776 4 359.601 143.270 312.081 289.220 190.972 216.813 5 182.762 135.906 209.230 168.054 169.301 172.559 6 182.762 143.270 197.985 221.367 128.367 196.564 indice de cosecha (lc) 1 76.946 49.949 51.553 71.590 51.409 47.229 2 76.946 15.957 75.042 46.106 79.502 34.559 3 76.637 49.949 37.622 80.900 92.380 31.791 4 76.637 15.957 32.016 170.772 55.383 55.043 5 105.341 49.949 37.401 56.783 86.623 67.759 6 105.341 15.957 27.028 65.948 39.947 33.367 cuadro 2. varianza de generaciones para número de macollas efectivas, número de gramos por espiga y peso de 1000 granos de seis cruzamientos de trigo. ci obonuco, 1987. cruzamientos p1 p2 f1 f2 bc1 bc2 número de macollas efectivas por planta 12.820 10.098 11.291 21.674 14.243 9.098 2 12.820 38.970 19.797 22.848 16.279 18.603 3 25.332 10.089 10.977 17.256 22.388 10.156 4 25.332 38.970 22.000 19.048 17.143 31.851 5 11.186 10.098 14.484 12.914 13.053 15.753 6 11.186 38.970 17.592 23.025 14.048 18.028 número de granos por espiga 1 262.885 165.179 240.125 226.714 252.305 165.021 2 262.885 92.671 179.683 211.683 225.999 153.074 3 290.895 165.179 173.830 218.137 201.581 158.651 4 290.895 92.671 260.597 179.412 198.761 142.411 5 299.267 165.179 202.259 254.345 247.770 116.371 6 299.267 92.671 199.095 196.101 271.828 168.464 número de 1000 gramos 1 20.183 11.776 35.467 41.681 28.250 21.083 2 20.183 12.700 28110 38.523 39.609 28.306 3 25.610 11.776 39.879 33.876 38.427 25.886 4 25.610 12.700 21.243 31.872 29.769 16.523 5 76.147 11.776 . 36.030 52.772 44.953 19.253 6 76.147 12.700 29.654 27.230 49.314 15.371 272 mientos 2, 3, 4 y 5; para índice de cosecha de cruzamientos 1, 2, 5 y 6; para el número de macollas efectivas en los cruzamientos 2, 3, 4, y 5 y 6; para número de granos por espiga en todos los cruzamientos y para peso de 1000 granos en los cruzamientos 3, 5 y 6, donde la varianza de la f2 fue inferior a la varianza de la f 1 o a la varianza de uno de los progenitores; indicando en cada caso, una gran influencia del ambiente sobre la característica en mención. según lo anterior, la variable más seriamente afectada por el ambiente fue el número de granos por espiga, seguido por el número de macollas efectivas, el índice de cosecha y el rendimiento económico. la varianza de los retrocruzamientos bc1 y bc2 en cada característica y cruzamiento fueron diferentes, notándose que la varianza del bc1, en las variables índice de cosecha, número de granos por espiga y peso de 1000 granos, en todos los seis cruzamientos, fue siempre mayor que la del bc2. los estimativos de heredabilidad en sentido amplio difirieron considerablemente de cruzam iento a cruzamiento dentro de cada característica (cuadro 3), con la excepción del peso de 1000 granos, excluyendo el valor negativo, cuyas cifras fueron muy similares. tal variable fue la que presentó el promedio más alto de heredabilidad con 51.37% para el cálculo de estos promedios se excluyeron los valores negativos que dieron las heredabilidades del número de granos por espiga, el número de macollas efectivas, el índice de cosecha y el peso de 1000 granos en los cruces respectivos. los valores negativos se calcularon por complemento tal como lo hicieronweber y morthy (1952) para rendimiento de semilla (-78% ) en un cruce de soya, y britto y cassalett (1975) para número de granos por espiga (-7.85%) en un cruce de trigo. una heredabilidad errática, por la mayor varianza ambiental, también fue obtenida por johnson et al (1966) para número de granos por espiga en trigo; precisamente, fue este el carácter, en el presente estudio, con el valor promedio más bajo con 14.10% el cruzamiento 1 (susata/yuriyá) dió las heredabilidades más altas para el rendimiento biológico, el rendimiento económico, número de macollas efectivas y peso de 1000 granos, o sea en cuatro de las seis características mientras que en las otras dos restantes, índices de cosecha y número de granos por cuadro 3. estimativos de heredabilidad en sentido amplio (hsa) y ganancia genética (gs), para seis caracteres en seis cruzamientos de trigo. ci obonuco, 1987. cruzamiento 2 3 4 5 6 promedio 11 rendimiento biológico (yb) hsa (ob) 65.87 35.64 40.09 19.63 36.63 33.87 38.53 gs (g) 62.47 34.28 30.47 17.36 23.56 29.7 rendimiento hsa (ob) 41.49 32.12 10.29 21.52 6.22 26.79 23.07 económico (ye) gs (g) 14.08 10.25 3.33 7.54 1.66 8.20 indice de cosecha hsa (ob) 13.40 24.00 23.52 79.52 -27.74 37.83 35.65 (le) gs(g) 2.33 3.36 4.36 21.41 6.33 número de macollas hsa (ob) 47.50 2.17 7.31 -64.95 17.70 9.32 16.80 efectivas gs (no.) 4.55 0.21 0.62 1.31 0.92 número de granos hsa (ob) 8.08 26.26 -0.49 8.48 12.58 15.08 14.10 por espiga gs (no.) 2.51 7.87 2.34. 4.13 4.35 -e. pesode 1000 granos hsa (ob) 63.01 58.44 48.74 43.41 43.25 -14.20 51.37 gs (g) 8.38 7.47 5.84 5.05 6.47 l/se excluye el cruzamiento con heredabilidad negativa. 273 espiga, los cruzamientos 4 y 2 presentaron los mayores valores con 79.52 y 26.26% respectivamente. de acuerdo con lo establecido por stansfield (1971) para los valores de heredabilidad alta, mayor de 0.5; media, de 0.2 a 0.5 y baja para los valores inferiores a 0.2, las distintas variables, excluyendo los valores negativos, a través de todos los cruzamientos variaron en su grado de heredabilidad, así: caracter heredabilldad rendimiento biológico rendimiento económico indice de cosecha número de macollas efectivas número de granos por espiga peso de 1000 granos baja a alta baja a mediana baja a alta baja a mediana baja a mediana mediana a alta individualmente, solo tres características presentaron una alta heredabilidad rendimiento biológico y peso de 1000 granos del cruce 1 e índice de cosecha del cruce 4 siendo a la vez el peso de 1000 granos la única variable que en promedio dió una alta heredabilidad con 51.37% . sin embargo estas' calificaciones de heredabilidad son equiparables a las encontradas por otros autores (bhatt, 1976; khalifa y al-saheal, 1984; sharma y singh, 1984; sun et al, 1972; verma et al, 1984) para estas mismas características en trigo. efectos genéticos. los estimativos de los tres parámetros, m, d y h, y la prueba de ajuste de x2 para la bondad del modelo se dan en la tabla 4. los valores de x2 para las diferencias entre los promedios generacionales observados y esperados fueron no significativos para ninguna de las características en los seis cruzamientos, indicando que el modelo de aditividad-dominancia es adecuado para el análisis de la variación presente. para la mayoría de los cruzamientos los estimativos de d y h fueron significativamente diferentes de cero (o), con las excepciones más destacadas de los valores de d y h del rendimiento biológico en el cruzamiento 274 6, del número de macollas efectivas en el cruzamiento 3 y del rendimiento económico en los cruzamientos 1, 4, 5 y 6. en el peso de 1000 granos, rendimiento biológico, número de macollas efectivas y número de granos por espiga ambos efectos, aditivo y dominante, estuvieron en general comprometidos en el comportamiento de estas características ya que en cinco, cuatro, tres y tres de los seis cruzamientos, respectivamente, fueron significativos los valores de d y h. no hubo consistencia en la magnitud relativa' de estos parámetros porque en algunos de estos cruzamientos el valor de d fue mayor que el de h mientras que en otros fue lo contrario. sin embargo, dentro de esto conviene destacar el mayor valor negativo de h en los cruzamientos 5 y 6 para número de granos por espiga lo que conducir ía a suponer que los genes que producen menor número de granos son, en general, dominantes a los alelas para mayor número de granos. pero, de otra parte es bueno mencionar que los efectos aditivos fueron los predominantes en los tres cruces restantes, 2, 3 y 4, para mayor número de granos por espiga. el rendimiento económico fue la característica que mostró el mayor número de cruzamientos, cuatro, con valores no significativos de d y h; los efectos genéticos dominantes fueron importantes en el cruce 2 mientras que los aditivos los fueron en el cruce 3. para el otro carácter, índice de cosecha, los efectos aditivos fueron los que explicaron la mayoría de la variación, al presentar cuatro cruzamientos valores significativos de d y muy superiores a los valores de h. los resultados de los efectos aditivos y dominantes que contribuyeron grandemente a la herencia de tres de las cuatro características antes mencionadas concordaron con los obtenidos por varios autores para peso de 1000 granos (chapman y mcneal, 1971; ketata et al, 1976; sun et al, 1972; verma et al, 1984), para número de macollas efectivas (muñoz, 1973; nikitenkoy gorodov, 1981), y para rendimiento biológico (khalifa y alsaheal, 1984); no obstante, otros autores han encontrado efectos genéticos dominantes en avena (rosielle, 1975; rosielle y frey, 1977) cuadro 4. estimativos del promedio y de los efectos genéticos y valores de x2 para ajuste al modelo de tres parámetros de seiscaracterísticas en seiscruzamientos de trigo. ci obonuco, 1987. .... parácruzacruzacruzacruzacruzacruzametro miento 1 miento 2 miento 3 miento 4 miento 5 miento 6 rendimiento biologico m 82.00** 98.34** 77.56** 86.63** 76.13** 89.03** d 10.49** -4.73** 6.07** -10.40** 9.29--5.03ns h 9.94* 27.56** 14.58-11.82-* 5.30 ns 7.02 ns x2 1.13 2.90 0.96 0.69 0.86 2.32 rendimiento economico m 27.08** 29.10** 29.23*28.30** 25.84** 26.10** d 1.72 ns 1.35 ns 3.55** 2.09 ns 1.34 ns 1.43 ns h 2.92 ns 10.87** 2.47 ns 2.90 ns 0.16 ns 2.77 ns x2 0.75 10.20 0.32 1.32 0.63 0.25 indice de cosecha m 32.48** 29.43** 36.99** 31.49** 33.16** 28.70 d -2.36** 2.40** 0.90 ns 6.24** -2.68** 3.01 ** h -0.16 ns 3.53** -2.19* 1.57 ns -1.50 ns 0.60 ns x2 0.92 0.20 0.11 0.95 0.27 0.11 numero de macollas efectivas m 12.20*14.36** 12.60** 14.33** 11.87** 13.44** d -0.94** -2.91 ** 0.21 ns -2.48** -1.30** -2.03** h 1.33** 3.23** -0.33 ns -0.73 ns 1.13** 0.54 ns x2 0.24 0.26 0.07 0.25 0.27 0.42 numero de granos por espiga m 56.61 ** 51.83** 57.11** 53.65-* 51.14*47.22** d 12.50** 13.02** 9.06** 6.66-* 12.31-* 12.41-h -4.46-3.03 ns 3.07 ns 0.80 ns -13.02-* -15.27*x2 0.06 4.15 0.12 0.21 0.10 1.73 peso del 000 gramos m 51.25** 51.40-* 51.27-* 49.60-54.35-* 55.36** d 2.80** 2.92** 0.65 ns 1.69** 3.50** 4.27** h 1.60* 2.29** 5.55** 3.74** 8.35** 5.44** x2 0.04 0.11 0.12 0.33 0.30 0.17 *, **: significativamente de cero al nivel del 5 y l0b, respectivamente. ns : no significativamente diferente de cero. 275 y aditivos en trigo (sharma et al, 1984) para la última característica. para números de granos por espiga los resultados no fueron consistentes con los obtenidos por otros autores (ketata et al, 1976; yerma et al, 1984) quienes reportaron efectos genéticas de tipo dominante. efectos genéticos aditivos, para el rendimiento económico como en el cruzamiento 3, fueron mencionados también por levedeva y smal'ko (1981) y sharma et al(1984). y efectos dominantes, como en el cruzamiento 2, por khalifa y ai-saheal (1984). así mismo, los resultados obtenidos, efectos aditivos, para índice de cosecha coincidieron con los reportados por otros autores en trigo [bhatt, 1976; sharma et al, 1984) yen avena (rosielle y frey, 1977). ganancia genética. el cuadro 3 contiene la ganancia genética esperada en base a la heredabilidad en sentido amplio. como era de suponerse en los caracteres con baja heredabilidad, el progreso a alcanzar en las generaciones futuras fue muy bajo especialmente para el número de macollas efectivas y el número de granos por espiga, donde únicamente el cruce 1 para el número de macollas efectivas y el cruce 2 para número de granos por espiga mostraron ganancias genéticas de cierta consideración con 4.55 macollas y 7.87 granos por espiga, respectivamente. la característica que presentó la mayor ganancia genética fue el rendimiento biológi· co en el cruzamiento 1 con 62.47 gramos, siendo a la vez este cruzamiento el que dió los valores más altos también para rendimien· to económico, peso de 1000 granos y número de macollas efectivas. para indice de cosecha el cruzamiento 4 presentó la mayor ga· nancia genética con 21.41 % a pesar de lo anterior, en general, el rano go de variación de los valores de la ganancia genética estuvo dentro de lo obtenido por otros investigadores para rendimiento biológico (sun et al, 1972), rendimiento económico (ketata et al, 1976; muñoz, 1973; yerma et al, 1984), lndice de cosecha (bhatt, 1976; yerma et al, 1984), número de macollas efectivas (britto y cassalett, ;975; ketata et al, 1976; yerma et al, 1984), número 276 de granos por espiga [brltto y cassalett, 1975; ketata et al, 1976; lebsock y amaya 1969; yerma et al, 1984) y peso de 1000 granos (ketata et al, 1976; lebsock y amaya, 1969; muñoz, 1973; yerma et al, 1984). correlaciones fenotípicas. el cuadro 5 contiene las correlaciones fenotípicas entre los seis caracteres para cada uno de los cruzamientos. el índice de cosecha presentó correlación positiva, con rendimiento económico, número de macollas efectivas, número de granos por espiga y peso de 1000 granos con valores de 0.48 a 0.57, 0.25 a 0.33, 0.15 a 0.34 y 0.25 a 0.47, respectivamente en la mayoría . de los cruzamientos; a excepción, del cruzamiento 4 (l-23/grano de oro) con número de macollas efectivas, número de granos por espiga y peso de 1000 granos, del cruzamiento 2 (susata/grano de oro) con números de granos por espiga y del cruzamiento 6 (l-29/ grano de oro) con peso de 1000 granos. no obstante, la asociación entre el índice de cosecha y el rendimiento biológico no fué tan contundente y sólo se observó en el cruce 5 (l-29/yuriyá) con un valor bajo de 0.22. la relación positiva entre el índice de cosecha y el rendimiento económico ha sido ya mencionada por otros autores tanto en trigo (allan, 1983; desai y bhatia, 1978; nass, 1973; sharma y singh, 1983; singh y stoskopf, 1971; sun et al, 1972) como en cebada (singh y stoskopf, 1971) y avena (rosielie, 1975; rosielle y frey, 1975; takeda y frey, 1976), lo mismo que con el número de granos por espiga y peso de 1000 granos en trigo (nass, 1973) confirmando los resultados anteriores. el rendimiento biológico presentó correlación positiva con el rendimiento económico con valores de 0.79 a 0.91 en los seis cruzamientos; de igual forma con el número de macollas efectivas, número de granos por espiga y peso de 1000 granos con valores de 0.45 a 0.79, 0.36 a 0.57 y 0.19 a 0.37 respectivamente. correlación positiva para número de macollas efectivas y número de granos por espiga fue encontrada para todos los cruzamiencuadro 5. correlaciones fenotípicas entre seis caracteres en seis cruzamientos de trigo. ci obonuco, '1987. cruzamiento rendimiento indice de no. macollas no. granos! peso de 1000 económico cosecha efectivas espiga granos (ye) (lc) rendimiento biológico (yb) 1 0.85" 0.62 0.67*' 0.42** 0.37** 2 0.88'* 0.06 0.55*' 0.57" 0.24*' 3 0.87" 0.10 0.45'* 0.55*' 0.32** 4 0.79" -0.06 0.73" 0.57-' 0.19'5 0.91 *. 0.22" 0.73" 0.44** 0.22" 6 0.86*' 0.11 0.79'* 0.36'" 0.29'* rendimiento económico (ye) 1 0.52'* 0.73" 0.47" 0.57** 2 0.48" 0.78" 0.51' 0.33" 3 0.51" • 0.48" 0.53-' 0.42' • 4 0.50*' 0.69*' 0.59" 0.21 *. 5 0.57" 0.74' • 0.45" 0.27 •• 6 0.55*' 0.79'0.46'* 0.28" indice de 0.32*' 0.21.* , 0.49" cosecha (1e) 2 0.33" 0.07 0.31 ., 3 0.25" 9.15" 0.32" 4 0.11 0.03 0.05 5 0.33'0.23'* 0.25** 6 0.31 ** 0.34'* 0.04 número de macollas 0.28*' 0.21 *. efectivas 2 0.16** 0.09 3 0.23*' 0.09 4 0.27" 0.07 5 0.08 0.05 6 0.27" 0.16' número de granos 0.33" por espiga 2 0.28" 2 0.28" 3 0.37" 4 0.04 5 ·0.09 6 -0;05 • : signiticativo al nivel del 50b ** : significativo al nivel del 1°,b tos, a excepción del cruzamiento 5 (l-29/yuriyá), con valores de 0.16 a 0.28. con el peso de 1000 granos esta característica sólo mostró correlación positiva en los cruzamientos 1 (susatá/yuriyá) y 6 (l-29/grano de oro) con valores de 0.21 y 0.16, respectivamente. correlaciones positivas entre números de granos por espiga y peso de 1000 granos fueron encontradas en tres de los seis cruzamientos cruzamiento 1 (susatá/yuriyál, 2 (susatá/ grano de oro) y 3 (l-23/yuriyá) con valores de 0.33, 0.28 y 0.37 respectivamente. conclusiones la heredabilidad en sentido amplio, del índice de cosecha no mostró la misma tendencia sino que varió con los cruzamientos de baja a alta, siendo el cruzamiento 4, l-23/ grano de oro, el que presentó el porcentaje más alto (79.52% ). uno de los progenitores de este cruzamiento, l-23/nar 85, fue también el que mostró el mayor promedio para .esta característica (39.30%). 277 los efectos genéticos aditivos predominaron para el índice de cosecha con valores muy superiores a los efectos genéticos dominantes. el cruzamiento 4 fue a la vez el que presentó el mayor valor para estos efectos genéticos aditivos (6.24) y la ganancia genética esperada (21.41 % l. según lo anterior, el cruzamiento 4 sería el único donde la selección por índice de cosecha podría practicarse en generaciones tempranas mientras que en los otros debería esperarse a generaciones más avanzadas. en general, el índice de cosecha estuvo relacionado positiva y significativamente con el rendimiento económico, número de macollas efectivas, número de granos por espiga y peso de 1000 granos en la mayoría de los cruzamientos excepto en el cruzamiento 4 que no presentó ninguna correlación con los tres componentes del rendimiento económico antes mencionados. literatura citada 1. allan, a. e., 1983. harvest indexes of backcross derived wheat lines differing in culm height. crop sci. 23: 1029-1032. 2. allard, r.w. 1967. principios de la mejora genética de las plantas. traducción del inglés por j. l montoya. barcelona, omega. 498 p. 3. bhatt, g.m. 1976. variation of harvest index in severalwheat crosses.euphytica 25: 41-50. 4. borlauq, n.e. 1972. la revolución verde., paz y humanidad. serie reimpresos y traducciones cimmyt no. 3. méxico. 36 p. 5. britto, a. y c. cassalett. 1975. herencia y heredabilidad de la altura de planta y su correlación con otras características en trigo [triticum vulgare l.j. revista ica 10: 255-268. 6. chapman, s.a. y f.h. mcneal. gene action for yield components and plant height in a spring wheat cross. crop sci. 11: 384-386. 7. desai, r.m. y c.a. bhatia. 1978. nitrogen uptake and nitrogen harvest index in dururn wheat cuitivars varyng in their grain protein concentrarion. euphytica 27: 561-566. 8. donald, c.m., y j. hamblin, 1976. the biological yield and harvest index of cereals asagronomic and plant breeding criteria. adv. in agron. 28: 361-405. 278 9. hayman, b.1. 1958. the separation of epistatic from additive and dominance variation in generation means. heredity 12: 371-390. 10. ketata, h.; lh. edwards y e.l. smith. 1976. inheritance of eight agronomic charactars in a winter wheat cross. crop sci. 16: 19-22.• 11. khalifa, m.a y ya al-saheal, 1984. lnheritance of harvest index in wheat. cero res. comm. 12: 159-166. 12. levedeva. v.s. v aa srnal'ko; 1981. method of diallel analysis in breeding spring barlev for yield. wheat, barley and tricale absts. 1: 2701. 13. lebsock, k. l. y a amaya. 1969. variation and covariation of agronomic traits in durum wheat, crop sci. 9: 37-375. 14. mahmued, 1. y h.h. kramer.1951. segregation for yield, height and maturity following a soybean cross.agron. j. 43: 605-609. 15. muñoz, d. 1973. heredabilidad, interrelaciones v efectos genéticos de precocidad y otros caracteres agronómicos de cuatro variedades de trigo (triticum vulgare l.j. teis msc. universidad nacional. ica. bogotá, colombia. 90 p. 16. nass. h.g. 1973. determination of characters for vield selection in spring wheat. can. j. plant sci. 53: 755·762. 17. nikitenko, g.f v v.t. gorodov.1981. results of a breeding and genetical study of parenteral material of spring barley in diallel erosses. wheat, barley and triticale absts. 2: 514. 18. rosielle, a.a. 1975. inheritanee, heritanbilitv and correlation studies on harvest index and related traits in oats (avena sativa l.j. unpublishec ph.d thesis; lowa state universitv. ames, lowa, 86 p. 19. rosielle, aa y k.j. frey. 1975. estimates of seleetion parameters associated with harvest index in oat lines derived from a bulk population. euphytica 24: 121·131. 20. rosielle, a.a .1977. inheritanee of harvest index and related traits in oats, crop sei. 17: 23-28. 21. sharma, s.k. y r.k. singh. 1983. path analvsis of harvest index and its related eharacters in wheat. harvana agrie. univ. j. res. 13: 218· 226. 22. sharma, s.k.; r.k. singh y m. sing. 1984. stabilltv of genetie parameters for harvest index and its eomponents in wheat (triticum aestivum l,j haryana agrie. univ. j. res. 14: 128-131. 23. singh, l. d.; y n.c. stoskopf. 1971. harvest index in cereals. agron. j. 63: 224-226. 24. stansfield, w.d. 1971. teorfa y problemas de genética. traducción del inglés por s. armendares s, y e.b. de ranen. méxico, mcgrawhill. 298 p. 25. sun, p.l. f.; h.l shands y r. a. forsbe~g. 1972 inheritance of kernel weight in six spring wheat crosses. crop sci. 12; '-5. 26. takeda, k. y k.j. frey.1976. contributions of vegetative growth rate and harvest index to grain yield of progenies from avena sativa x a. sterilis crosses. crop sei. 16: 817-821. 27. verma, p.k.; o.p. luthra; r.s. paroda, y g.d. sharma. 1984. geneties of yield and its component characters in durum wheat. cereal res. comm. 12: 179-185. 28. weber, c.r. y b.r. moorthy. 1952. heritable and nonheritable relationships and variability of oil content and agronomic characters in the f2 generation of soybean crosses. agron. 279 departamento de fisiologia de cultivos agronom(a colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 143-152 estudios de osmoiniciacion de semillas de cebolla de bulbo (allium cepa l.) * osmopriming studies in bulb onion seed (allium cepa l.) harvey arjona díazl alfonso guerrero sánchez2 césar orlando prieto medina! resumen el presente trabajo se realizó durante el segundo semestre de 1996 y el primer semestre de 1997. se dividió en dos etapas: la primera se realizó en los laboratorios de fisiología vegetal de la universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, en donde se establecieron los tratamientos de osmoiniciación; la segunda se realizó en los invernaderos del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales de la universidad jorge tadeo lozano, en donde se establecieron los semilleros. en el ensayo se evaluaron 18 tratamientos de osmoiniciación utilizando peg (6000) y kh 2 p0 4 en semillas de cebolla de bulbo (allium cepa l.), con potenciales osmóticos de -0,5, -1,0 y -1,5 mpa, durante 5,10 y 15 días de imbibición. el diseño utilizado fue completamente al azar con arreglo factorial 2x3x3 y cuatro replicaciones. se midieron las variables: 1) porcentaje de germinación a los 5 días y a los 10 días, 2) porcentaje de emergencia a los 12 días, a los 17 días y a los 21 días, 3) longitud de raíces, 4) altura de planta, 5) número de hojas, 6) diámetro del bulbo, 7) peso fresco y 8) peso seco. se obtuvo mejor respuesta con el uso de * recibido en octubre de 1998 profesor asociado e ingeniero agrónomo. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. a.a. 14490, bogotá, colombia. 2 ingeniero agrónomo. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. santafé de bogotá, d.c. kh 2 p04 en los porcentajes de germinación, en los porcentajes de emergencia y en la longitud de raíces. palabras claves: iniciación de semillas, germinación, polietilenglicol, potencial osmótico, establecimiento de semillas. summary this trial was divided in two steps: the first step was conducted in the college of agriculture, national university of colombia, where the osmopriming treatment of onion seeds was conducted. the second step was carried out at the research center of the jorge tadeo lozano university. eighteen treatments of osmopriming were proved, by using peg (6000) and kh2p04 with bulb onion seed (allium cepa l.). solutions with three osmotic potentials -0.5, -1.0 and -1.5 mpa were used and seeds were embebed for 5, 10 and 15 days. a completely randomized design with a factorial arrangement of 2x3x3 was used. the experiment was replicated four times. the variables measured wereo: 1) percentage of germination 5 and 10 days after imbibition, 2)percentage of emergence at 12,17 and 21 days after seeding, 3) root length, 4) plant height, 5) number of leaves, 6) bulb diameter, 7) fresh weight, and 8) dry weight. percentage of germination, percentaqe of emergence and root length were higher with kh2p04 key words: seed initiation, germination, polyethylene glycol, osmotic potential, seed establishment. 143 introduccion el estado más vulnerable por el que atraviesa una planta es la germinación. cuando es mayor el tiempo entre la germinación y la emergencia, mayor es la probabilidad de sucumbir. para asegurar la supervivencia de la planta, la germinación de las semillas debe ser rápida y debe permitir que los procesos metabólicos posteriores puedan llevarse a cabo en forma normal (barceló, 1987). la osmoiniciación de semillas es una técnica que conduce a disminuir el tiempo de germinación mediante la imbibición de éstas en soluciones con diferentes solutos como sales inorgánicas, azúcares, y polietilenglicol (compuesto inerte de alto peso molecular), entre otros (besnier, 1994). debido al bajo peso de la semilla de cebolla, a la superficialidad y a la baja densidad de su sistema radical, así como a las hojas erectas y de poca cobertura, la cebolla no presenta condiciones favorables para competir con las malezas; siendo uno de los principales problemas que enfrenta el productor, ya que éstas reducen la producción y generan mayores costos en su control (arjona, 1991). una alternativa a este problema consiste en mejorar la calidad de competencia de esta especie, acortando el tiempo en semillero, incrementando la velocidad y los porcentajes de germinación yemergencia (fuentes y plaza, 1992). en el presente trabajo se evaluaron 18 tratamientos de osmoiniciación de semillas de cebolla de bulbo (allium cepa l.), con polietilenglicol peg (6000) y dihidrogenofosfato de potasio (kh 2 p0 4 ) y se determinaron el (los) tratamiento(s) que incidieron más favorablemente en la germinación de semillas y la emergencia de plántulas. materiales y metodos este trabajo se realizó en dos etapas: la primera etapa, correspondiente a los tratamientos de osmoiniciación, se llevó a cabo en los laboratorios de fisiología vegetal de la universidad nacional de colombia, facultad de agronomía santafé de bogotá, d.c.. la segunda etapa, correspondiente al establecimiento del semillero, se llevó a cabo en los invernaderos del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales de la universidad jorge tadeo lozano a 2.600 msnm con una temperatura promedio de 20oc. para el ensayo se utilizaron semillas de cebolla de bulbo (allium cepa l.) del híbrido sweet success que es más precoz y más tolerante que los granex estándar. para los tratamientos de osmoiniciación se utilizaron soluciones de polietilenglicol peg (6000) el cual es una condensación de polímero de óxido de etileno yagua, y dihidrogenofosfato de potasio kh 2 p0 4 el cual es una sal inorgánica. en la etapa de laboratorio se utilizaron cajas plásticas de petri de 90 mm de diámetro y papel de filtro. se hicieron soluciones con potenciales osmóticos de -0,5, 1,0 y -1,5 mpa. en cada tratamiento de osmoiniciación se imbibieron 50 semillas en 15 mi de solución con tiempos de imbibición de 5, 10 y 15 días. como testigo se usaron semillas imbibidas en agua destilada. terminados los tiempos de imbibición las semillas fueron enjuagadas con agua destilada hasta eliminar el exceso de producto y fueron secadas a temperatura ambiente. de las 50 semillas iniciales por tratamiento, 25 fueron almacenadas y las 25 restantes se utilizaron para realizar la prueba de germinación. en la etapa de semillero se utilizaron bandejas plásticas de 0,60 m x 0,35 m, riego por rnicroaspersión y sustrato, adicionalmente se usaron semillas sin tratamiento como testigo absoluto. el diseño utilizado fue completamente al azar con arreglo factorial 2x3x3 y cuatro replicaciones. en el desarrollo del experimento se midieron las siguientes variables: 1) porcentaje de germinación a los 5 días y a los 10 días. se contó como semilla germinada aquella que emitió la radícula de la testa. se anotó el número de semillas germinadas y se obtuvo el porcentaje. 2) porcentaje de emergencia. las plántulas que aparecieron en la superficie del suelo fueron consideradas como emergidas. se contaron a los 12, a los 17 y a los 21 días y se determinaron los respectivos porcentajes, 3) longitud de raíces: comprendida desde la base del tallo hasta 144 los ápices de las raíces más largas. la longitud de raíces se expresó en milímetros (mm), 4) altura de planta: se midió desde la base del tallo hasta el ápice de la hoja más larga. se expresó en mm, 5) número de hojas: se registró el número promedio de hojas por planta/replicación que aparecieron en cada muestreo, 6) diámetro del bulbo: el diámetro se midió con un calibrador (nonio), tomando la parte más prominente del bulbo expresando su medida en milímetros (mm), 7) peso fresco: el conjunto de plántulas por tratamiento de cada muestreo se pesó sin sustrato para obtener el peso fresco. el peso fresco se expresó en gramos (g), 8) peso seco: el conjunto de plántulas pesadas en fresco, fue llevado a estufa a 85°c por 48 horas, para eliminar el contenido de agua. el peso seco se expresó en gramos (g). resultados y discusion las variables estudiadas se sometieron a análisis de varianza y los promedios obtenidos se compararon teniendo en cuenta los efectos principales: 1) producto, 2) potencial osmótico y 3) días de imbibición, y sus interacciones de primero y segundo orden. por medio de contrastes ortogonales se hicieron evaluaciones de tendencia para los potenciales osmóticos y los tiempos de imbibición. las tendencias evaluadas fueron la lineal y la cuadrática. porcentaje de germinación a los 5 días el porcentaje de germinación es superior con el uso de kh2p04 frente al uso de peg (6000) y frente al uso del agua destilada. el potencial osmótico de -1,0 mpa durante cinco días de imbibición de las semilla en kh 2 p04 dió el 87 % de germinación. cabe resaltar que el testigo, en todos los casos, mostró mayor respuesta en el porcentaje de germinación que el peg (6000), pero menor respuesta que la obtenida con kh2p04. (fig 1). frett et al. (1991), afirman que los cationes y los aniones de las sales podrían haber sido absorbidos diferencial mente forzando el efecto del ión específico sobre el efecto osmótico con lo cual los porcentajes de germinación fueron más altos con el uso de kh 2 p04 que con el uso de peg (6000). mexal et al. (1975), indican que los bajos porcentajes de germinación en semillas osmoiniciadas con peg se deben a la baja disponibilidad de oxígeno, mientras que alvarado et al (1988), concluyen que los bajos porcentajes de germinación se deben a 10 80 .,. 100 -..----'..-----.-------'(·1.0 mpa) 40 .~ stigo 20 ........ 60 ;,r.o o 5 días de 1 m bibición 15 figura 1. porcentaje de germinación a los 5 días de semillas de cebolla de bulbo (allium cepa l.) osmoiniciadas. 145 la baja hidratación de la semilla utilizando este producto. gray et al (1991), concluyeron que el pericarpio de la semilla de cebolla (allíum cepa l.) es considerablemente más grueso que otras especies que osmoiniciaron y esto podría ser una limitante para la difusión del oxígeno cuando se usa peg (6000). a los 10 días el porcentaje de germinación fue altamente significativo según la tendencia cuadrática siendo constante (87 %) cuando las semillas fueron imbibidas en kh2p04 a un potencial osmótico de -1 ,o mpa durante cinco días. con 10 días de imbibición en este producto se obtuvo también el 87 %. el peg (6000) y el agua destilada presentaron porcentajes de germinación menores. (fig.2). posiblemente la causa para que se presenten estos porcentajes con el uso del kh 2 p04, tiene que ver con la naturaleza del mismo. debido a que el k+ por ser el catión más abundante en la solución utilizada para la osmoiniciación, junto con la sal disociada (h 2 p0 4 o), contribuyen a la disminución del potencial osmótico de la semilla haciendo que penetre el agua a los tejidos, facilitando de esta manera la imbibición, como la describe clavijo (1994). frett etal. (1991), sugieren que las moléculas de peg (6000) no penetran los tejidos de las semillas, aún a pesar de su propiedad para reducir la tensión interfacial entre superficies. de acuerdo con lo propuesto por heydecker y coolbear (1977), el polietilenglicol de alto peso molecular (> 4000), puede reducir considerablemente la toma de oxígeno, ya que en estas condiciones, la solubilidad del oxígeno es del 50 % en el agua y la movilidad del mismo es únicamente del 10 %, disminuyendo la disponibilidad relativa al orden del 5%. bujalski y nienow (1991), sugieren que el pericarpio de las semillas de cebolla alcanza hasta 0,3 mm de grosor y que es mayor, comparado con el pericarpio de las semillas de otras especies osmoiniciadas por ellos, lo cual constituye una limitante para la toma de oxígeno. porcentaje de emergencia a los 12 días la tendencia lineal creciente muestra que el testigo absoluto (semillas sin tratamiento) responde en forma diferencial con un porcentaje de emergencia del 92 %, frente a las semillas osmoiniciadas a los diferentes potenciales 100 90 (-lo mpa) 80 'o 70·0 '" 60e.§ 50....., 40o "g 30o 20 10 peg (6000) o 5 10 15 días de imbibición figura 2. porcentaje de germinación a los 10 días de semillas de cebolla de bulbo (allium cepa l.) con tratamientos de osmoiniciación. 146 osmóticos tanto con los productos utilizados, como con el agua destilada siendo menores los porcentajes. (figura 3). brocklehurst et al. (1987), al comparar el efecto del peg, del glicerol y del kh 2 p0 4 encontraron que el peg dió los resultados más consistentes en un amplio rango de especies, entre ellas la cebolla (allium cepa l.); en tanto que el porcentaje de germinación y de emergencia usando kh 2 p0 4 arrojó resultados marcadamente inferiores en puerro (allium porrum l.) y apio (apium graveolens l.). saxena y gita singh (1987), encontraron que semillas de tomate (lycopersicon esculentum mili.), de coliflor (brassica oleraceae varo botrytis) y de otras especies vegetales al ser tratadas con peg presentaron incrementos en la germinación y en la emergencia de plántulas comparadas con los testigos. comparando los resultados del porcentaje de emergencia a los 12 días entre los diferentes tratamientos de osmoiniciación, se observa que las semillas de cebolla imbibidas en kh 2 p04 y en peg (6000) tuvieron menor respuesta que las semillas imbibidas en agua destilada, probablemente porque los tratamientos incidieron en la viabilidad de las semillas o en la disponibilidad del oxígeno. a los 17 días el porcentaje de emergencia de las semillas sin tratamiento de osmoiniciación (testigo absoluto) presentaron los mayores porcentajes de emergencia, alcanzando el 94 %, en tanto que las semillas imbibidas en agua destilada (testigo relativo) presentaron una tendencia lineal decreciente cgn el tiempo de imbibición alcanzando la máxima respuesta de emergencia (81 %) con 10 días de imbibición. (figura 4). 100 100 90 90~ 80 ·880.~ e z 70~ 70t' kh2po, ~[60 ~ 60 e e '" 50 peg ;.; 50~ ~ 40~ 40 'e 30 330 ~ =20 ~ 20 (·0.5 mpa) e (-1.0 mpa) c.. 10 ~ 10 o o 5 10 15 5 10 15 días de imbibición días de imbibición 100 100 90 90~ 80 ·~80.;; = ~70. 70 ~ 60 ~60 e e '" 50 .:50~ ~40-e 40'g 30 'e3o ~ 20 ¡;20e 10 e10c.. c.. o o 5 10 15 5 10 15 días de imbibición días de imbibición figura 3.tendencia del porcentaje de emergencia de plántulas de cebolla de bulbo (ajlium cepa l.) a los 12 días. 147 100 100 90 90 kh2po. " 80 "u 80~ u70 kh2po. ~~ 1.' ~ 60 ~ 60 ~ ~ -e 50 ~ 50 ~ -e 40 ~ 40 "= ~~ 30 30 e 20.. 20 ¿:_ 10 (-o 5 mpa) 10 (-10 mpa) o· o· 10 15 5 10 15 dias de imbibición días de imbibición 100 100 90 90 " 80 's 80u ~ 70 ~ 70 f." '"~ 60 ~ 60e~ 50 ~ 50~ -e -e~ 40 .~ 40'f "~ 30 ~ 30 ~ e 20 ~ 20.. .. 10 (-1.5 mpa) 10· o o 5 10 15 5 10 15 dias de imbibición días de imbibición figura 4_tendencia del porcentaje de emergencia de plántulas de cebolla de bulbo (allium cepa l.) a los 17 días. la evaluación del porcentaje de emergencia a los 17 días indica que no hay relación directa entre los porcentajes de germinación y los porcentajes de emergencia obtenidos con semillas osmoiniciadas. sin embargo existe relación entre los porcentajes de emergencia con el número de semillas sin tratamiento sembradas. a los 21 días no se presentó incremento en el porcentaje de emergencia respecto a la evaluación realizada a los 17 días. (figura 5). szafirowska et al. (1981), afirman que la ganancia en el tiempo y en el porcentaje de emergencia, así como la uniformidad en las plántulas de semillas de vegetales y flores osmoiniciadas con peg, es buena en condiciones de invernadero. sin embargo en el presente trabajo no se observaron estas características con dicho producto, aunque sí se observaron con el kh 2 p0 4 en el porcentaje de emergencia, siendo menor que en el te~tigo relativo y que en el testigo absoluto. finalmente, la evaluación realizada a los 21 días de emergencia indica que el testigo absoluto mostró mayores porcentajes de emergencia y mayor uniformidad en la población. las semillas tratadas con kh2p04, con peg (6000) y con agua destilada fueron consistentes en los menores porcentajes de emergencia frente a los obtenidos con el testigo absoluto, en parte, por el posible deterioro de las semillas, la posible pérdida de viabilidad y la falta de oxígeno, ocurridos durante el experimento. 148 100 100 90 90 " 80 ·b 80.;¡ e e.. 70 ~. 70el "~ 60 e 60.... 50 .. 50.. f 40" 40 ~ 30 ~ 30 20 20 (-0.5 mpa) 1010 o o 10 15 5 días de imbibición 100 100 90 90 " 80 kh2p04 ·a 80.;¡ ; 70 er ~ 7060 ~ 60 ~ e.. 50 ~ 50-e -e.. 40 ·~40f "e 30 ~ 30.... " 20 ~ 20e (-1.5 mpa).. .. 10 10 o o 5 10 15 5 días de imbibición (-1.0 mpa) 10 días de imbibición 15 figura 5. tendencia del porcentaje de emergencia de plántulas de cebolla de bulbo (allium cepa l.), a los 21 días. longitud de raices la tendencia lineal indica que imbibiendo semillas de cebolla (allium cepa l.) en kh 2 p0 4 a un potencial osmótico de 1,0 mpa durante 15 días, se tiene un máximo de respuesta en la longitud de raíces (330 mm). los testigos mostraron promedios inferiores o al menos similares al peg (6000). (figura 6). según lo expuesto por frett et al. (1991), la absorción diferencial del k+ y el h 2 p0 4 ', durante la imbibición de la semilla posiblemente sea la causa para que se presente una mayor respuesta en la longitud de raíces, porque se pudieron incrementar las reservas nutricionales con lo cual emergió más rápido la radícula y comenzó a explorar t. relativo 10 días de imbibición 15 el sustrato. la absorción de solutos del h2po; unidos a iones como el potasio, es rápida cuando el ph se aproxima a 7,0 (salisbury y ross, 1994), .ya que en el citosol la ionización del h 2 po; se realiza a medias porque las cantidades de formas divalentes (h2po;) y formas monovalentes (hpo/) son casi iguales. altura de planta el análisis de varianza indica que no existen diferencias significativas entre los productos utilizados para la osmoiniciación de las semillas de cebolla (allium cepa l.) y los testigos relativo y absoluto. el promedio de altura de planta se incrementó con los días de imbibición en todos los casos. la tendencia cuadrática muestra que con 5 días 149 0.35 ~ 0.30 . i 0.25 k-:-:: ...... _;._.-"-.<-"-" •• ... :_""!.:;~.::-_::_t. relativo en e-t. absolutogi 0.20.;! e gi "o 0.15 "o.aoc, 0.10c: o ...j 0.05 ("1.0 mpa) 0.00 5 10 15 días de 1mbibición figura 6. tendencia de la longitud de raíces de plántulas provenientes de semillas de cebolla de bulbo (allium cepa l.) osmoiniciadas. de imbibición se presenta un máximo de respuesta con el khp04 a un potencial osmótico de -1,5 mpa con 248,3 mm de altura. los tratamientos de osmoiniciación y los testigos, parecen no tener incidencia en la altura de planta. número de hojas el análisis de varianza indica que no hay diferencias significativas entre los tratamientos utilizados para la osmoiniciación de la semillas ni entre los testigos absoluto y relativo. diámetro del bulbo los días de imbibición mostraron alta significancia con la tendencia lineal creciente y un máximo de respuesta con 15 días de imbibición, pero entre productos no se presentaron diferencias significativas. el mayor diámetro se obtuvo con peg (6000) a un potencial osmótico de -1,5 mpa (81 mm), en tanto que el kh2p04 presentó su máxima respuesta con -1,0 mpa (79 mm). los testigos relativo y absoluto fueron inferiores a los tratamientos. (figura 7). probablemente no se encontraron diferencias en el promedio de bulbo con los tratamientos porque el comienzo de la formación de bulbo está caracterizado por una rápida elongación de las hojas debido a un ensanchamiento en la base de la vaina foliar (brewster, 1977), y como se vió anteriormente no hubo diferencias significativas ni en la altura, ni en el número de hojas. peso fresco los tratamientos de osmoiniciación en las semillas de cebolla (allium cepa l.) no presentaron diferencias significativas con el uso ·de khp04' ni con peg (6000), según lo muestra el análisis de varianza. se presentaron diferencias significativas entre días de imbibición con un máximo de respuesta en el peso fresco (4,07 g) con 5 días de imbibición de las semillas. los promedios de peso fresco fueron inferiores con el uso de ambos productos frente a los testigos. peso seco el análisis de varianza indica que no hay diferencias entre los productos utilizados para la osmoiniciación de las semillas. 150 · ... : : ~ =-... ~~~ ... , .. ' t relativo t. absoluto 9.0 8.0 7.0 e.s 6.0 o =3 5 o ..c ~ 4.0 o ~ 3.0 e.'"o 2 o 1.0 0.0 5 (-1.5 mpa) 10 15 días de 1m bíbíción figura 7. tendencia del promedio de diámetro de bulbo de plantas de cebolla (allium cepa l.) se presentaron diferencias altamente significativas solamente entre los tiempos de imbibición. la tendencia lineal significativa muestra que con 5 días de imbibición de las semillas, el promedio de peso seco es mayor con el uso de ambos productos a un potencial osmótico de -1,5 mpa con 0,38 9 (kh 2 p04) y 0,39 (peg 6000 ). el peso seco máximo obtenido con el testigo absoluto fue de 0.31 g, mientras que el testigo relativo arrojó 0.23 g con 15 días de imbibición. en este experimento no se encontró una relación directa entre el peso seco y los tratamientos de osmoiniciación debido a que las condiciones nutricionales fueron homogéneas, lo que lleva a pensar que la osmoiniciación no favorece la toma y translocación de nutrientes del sustrato. bibllografia alvarado, a. d. ano k. j. bradford. 1988. priming and storage of tomato (lycopersicon esculentum) seeds. 1. effects of storage temperature on germination rate and viability. seed sci. & technol. 16: 601 612. arjona, h.e. 1991. el cultivo de cebolla de bulbo (allium cepa l.). universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. bogotá. (mimeografiado). barcelo c. j. 1987. fisiología vegetal. pirámide. madrid, españa. besnier r., fernando. 1989. semillas. biología y tecnología. mundi prensa. madrid, españa. brewster, j. l. 1977. the physiology of the onion. horticultural abstracts. 47: (17 112). brocklehurst, p. a.; j. dearman; r.lk., drew. 1987. recent development in osmotic tr e atment of vegetable seeds. acta horticulturae. 215: 193 200. bujalski, w.; a. w. nienow. 1991. large scale osmotic priming of onion seeds: a comparison of different strategies for oxygenation. in: scientia horticulturae. 46: 13 23. 151 clavijo, p.j. 1994. metabolismo de los nutrientes en las plantas. en: fertilidad de suelos. diagnóstico y control. sociedad colombiana de la ciencia del suelo. bogotá. frett, j.j.; w.g. pill; o.c. morneau. 1991. a comparison of priming agents for tomato and asparagus seeds. hort science 26 (9): 1158 1159. fuentes, c. l. v g. a. plaza. 1992. una aproximación al manejo de malezas en cultivos hortícolas de clima frío. en: primer curso nacional de hortalizas de clima frío. conferencias. instituto colombiano agropecuario. subgerencia de investigación. división producción de cultivos. sección nacional de hortalizas. centro de investigación tibaitatá. mosquera (cundinamarca). grav, o.; r.l.k. orew; w. bujalski ano a. w. nienow. 1991. comparison of polyethylene glycol polimers betaine and lproline for priming vegetable seeds. seed sci. & technol. 19: 581 590. hevoecker, w. ano p.coolbear. 1977. seed treatments for improved performance survey an attempted prognosis. in: seed science and technology. 5:353 425. ,mexal, j.; j.t. fisher, j. ostervoung ano p. c. p. reio. 1975. oxygen availability in polyethylene glycol solutions and its implications in plant water relations. plant physiol. 55: 20 24. sallsburv, f. b. v c. w. ross. 1994. fisiología vegetal. iberoamericana. 1994. saxena, o.p.; gita singh. 1987. osmotic priming studies in some vegetable seeds. acta horticulturae. 215: 201 207. szafirowska, a; a. a., khand; n. h. peck. 1981. osmoconditioning of carrot seeds to improve seedling establishment and yield in cold soli. agronomy journal. 73:845 848. 152 agronomía 23-2. 2005.pdf fisiología de cultivos aspectos fisiológicos de estevia (stevia rebaudiana bertoni) en el caribe colombiano: i. efecto de la radiación incidente sobre el área foliar y la distribución de biomasa physiological aspects of stevia (stevia rebaudiana bertoni) in the colombian caribbean: i. effects of attendant radiation on leaf area and biomass distribution alfredo jarma1, teresita rengifo2 y hermes araméndiz-tatis3 abstract: stevia rebaudiana bertoni is one of the stevia genus’ 154 members. the sweetening component of its leaves is due to dipterpene glycosides. the major steviol glycosides are: stevioside, rebaudioside a, rebaudioside c and dulcoside a. this research was carried out at montería (colombia); it evaluated the effect of four levels of attendant radiation in the climatic conditions found in the sinú river valley on the physiological behaviour of s. rebaudiana. a completely random design was used, employing percentage of attendant radiation (19%, 24%, 56% and 100%) and stevia genotypes (‘morita 1’ and ‘morita 2’) as factors. the results indicated that the leaf area of ‘morita 2’ was always bigger than that of ‘morita 1’ and radiation level did not influence this variable. the biggest accumulation of dry mass on leaves returned the highest levels of attendant radiation (100% and 56%). ‘morita 2’ was better able to accumulate dry mass than ‘morita 1’. the fact that leaves accumulated more biomass than the stems during the first 60 d after being transplanted showed that plants were working to strengthen their photosynthetic ability during this period. this was followed by a greater migration of substances produced by photosynthesis towards the stems. the tendency stabilised toward both demands at the end of the period being studied. additional key words: steviosides, sweetener, attendant radiation, dry mass, photoassimilates resumen: stevia rebaudiana bertoni es uno de los 154 miembros del género stevia. el componente edulcorante de sus hojas se debe a glucósidos de diterpeno. los principales glucósidos de esteviol son: esteviósido, rebaudiósido a, rebaudiósido c y dulcósido a. este trabajo se realizó en montería (colombia), con el propósito de evaluar el efecto de cuatro niveles de radiación incidente sobre el comportamiento fisiológico de s. rebaudiana, bajo las condiciones ambientales del valle del sinú, en el caribe colombiano. se planteó un diseño completo al azar con arreglo factorial, en el que los factores fueron los porcentajes de la radiación incidente en la región (19%, 24%, 56% y 100%) y los genotipos de estevia ‘morita 1’ y ‘morita 2’. los resultados indicaron que el área foliar de ‘morita 2’ es superior a ‘morita 1’, independientemente de la radiación. los altos niveles de radiación incidente (100% y 56%) registraron la mayor acumulación de biomasa de las hojas, siendo superior en ‘morita 2’. la mayor proporción de la biomasa de las hojas, con respecto a la del tallo, en los primeros 60 d indica que la planta se dedicó a fortalecer su aparato fotosintético; luego, la migración de fotoasimilados se hizo en mayor proporción hacia los tallos, terminando con una tendencia estable hacia ambas demandas. palabras claves adicionales: esteviósidos, edulcorantes, radiación incidente, materia seca, fotoasimilados fecha de recepción: 30 de agosto de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: ajarma@sinu.unicordoba.edu.co 2 asistente técnico, organización de las naciones unidas para la agricultura y alimentación (fao), medellín (colombia). e-mail: trengifo50@yahoo.es 3 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: haramendiz@hotmail.com agronomía colombiana 23(2): 207-216, 2005 208 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana introducción stevia rebaudiana bertoni, o ‘hierba dulce’, es la principal productora de un edulcorante natural no calórico llamado esteviósido, cuyo poder es hasta 300 veces mayor que el de la sacarosa o azúcar de caña; es lo más parecido al azúcar entre todos los edulcorantes naturales, distinguiéndose de los edulcorantes artificiales por no tener sabor metálico y no ser cancerígeno (schwebel, 2005; galván y guzmán, 2003). es una planta herbácea perenne de la familia asteraceae, que incluye plantas tan conocidas como el diente de león, el girasol, la achicoria y el crisantemo. las hojas lanceoladas tienen aproximadamente 5 cm de longitud y 2 cm de ancho y se disponen alternadas, enfrentadas de dos en dos. en la naturaleza, la altura de las plantas varía entre 40 y 80 cm, pero cultivadas pueden llegar a 1,0 m de altura. puede utilizarse para la producción comercial por un periodo de cinco o más años, dando varias cosechas anuales a partir de la parte aérea de la planta. las raíces permanecen en el suelo y permiten el rebrote de la planta, aunque no macolla. plantas con un metro de altura producen un peso seco medio de 70 g y el peso seco de las hojas puede variar entre 15 y 35 g/planta. por tratarse de una planta que se reproduce sexualmente por fecundación cruzada (alógama), no debe extrañar la diversidad fenotípica (apariencia) que se observa en las poblaciones nativas en paraguay; esto provoca una gran diferencia de contenido de edulcorantes entre las distintas plantas y/o clones, aunque en colombia estas variaciones no se han referenciado (secretaría de agricultura de antioquia, 2000). como resultado de los trabajos de laboratorio realizados, se conoce actualmente que la estevia tiene varios componentes edulcorantes, con una concentración en la hojas de los cuatro más importantes, así: esteviósido, 5%-10%; rebaudiósido a, 2%-4%; rebaudiósido c, 1%-2%, y dulcósido a, 0,5%-1,0% (midmore y rank, 2002). estos componentes edulcorantes de las hojas de estevia son glucósidos de diterpeno sintetizados, al menos en los estados iniciales, usando la misma ruta del ácido giberélico (geuns, 2003). estos diterpenos se sintetizan a partir de unidades de acetato del acetil-coenzima a en la ruta del ácido mevalónico (mva). éste último ingresa al cloroplasto y se convierte en pirofosfato de isopentenilo (ipp); luego, se convierte en pirofosfato de geranilgeranilo, un compuesto de 20 carbonos que sirve como donador de todos los átomos de carbono de las giberelinas; más tarde, en pirofosfato de copalillo, con dos sistemas de anillos, y por último, en kaureno, un compuesto que tiene cuatro sistemas de anillos. el kaureno es el compuesto donde divergen los glucósidos de esteviol y las giberelinas. en estevia, el kaureno es convertido a esteviol –espina dorsal de los glucósidos de ditereno– en el retículo endoplásmico; este esteviol puede ser glucosilado o rhamnosilado en el aparato de golgi, para formar los principales edulcorantes, como el esteviósido, los rebaudiósidos a y c y el dulcósido a, que van finalmente a las vacuolas (totté et al., 2000 y 2003). el propósito de estos compuestos en la planta de estevia no está todavía claro, pero su alta concentración en la hoja y la conservación de la ruta dentro de las especies indicaría que, en algún momento del proceso evolutivo, su presencia confirió una ventaja significante a los individuos que los poseían. algunos investigadores afirman que estos compuestos actúan para rechazar ciertos insectos y otros especulan que es un mecanismo detallado para controlar los niveles de ácido giberélico (brandle et al., 2002; brandle, 2005). no obstante su función dentro de la planta, algunos autores afirman que la calidad de los edulcorantes de las hojas de s. rebaudiana varía ampliamente debido a factores ambientales, como tipo de suelos, método de irrigación, prácticas de cultivo, proceso, almacenamiento y luz solar (secretaría de agricultura de antioquia, 2000). para comprender cómo afecta la luz a la tasa fotosintética, hay que considerar inicialmente cuánta energía luminosa proporciona la luz del sol. en el límite superior de la atmósfera la irradiancia total es de 1.360 w· m-2 (constante solar), que varía ± 2% por la órbita elíptica de la tierra e incluye las longitudes de onda ultravioletas e infrarrojas; sin embargo, cuando esta radiación atraviesa la atmósfera hasta la superficie terrestre, gran parte se pierde por la absorción y dispersión producidas por vapor de agua, polvo, co 2 y ozono, por lo que solamente llegan a las plantas alrededor de 900 w· m-2, dependiendo de la época del año, hora del día, altitud, latitud, condiciones atmosféricas y otros factores. de este valor, cerca de la mitad corresponde al infrarrojo, un 5% es ultravioleta y el resto tiene longitudes de onda comprendidas entre 400 y 700 nm, capaces de inducir fotosíntesis. esta radiación, expresada en unidades de energía, se conoce como radiación fotosintéticamente activa (rfa), cuyos valores generalmente pueden estar comprendidos entre 400 y 500 w· m -2, dependiendo de los factores mencionados. la cantidad efectiva de luz en la fotosíntesis se conoce como flujo fotónico fotosintético (fff). la luz solar se encuentra en el intervalo micromolar; en un día despejado, equivale a un valor comprendido entre 2.000 y 2.300 µmol· m-2· s-1. en cualquier entorno, la irradianjarma et al.: aspectos fisiológicos de estevia... 2092005 cia varía dentro de una misma cobertura vegetal. entre 80% y 90% del fff lo absorbe una hoja representativa, aunque este valor varía de manera considerable con la edad y la estructura de la hoja. el resto, que en su mayor parte lo constituyen longitudes de onda del verde y del rojo lejano, se transmite a las hojas inferiores o al suelo o se refleja hacia los alrededores. por tanto, de la radiación que se absorbe y que tiene la capacidad potencial de inducir la fotosíntesis, es habitual que más de 95% se transforme en calor, capturándose durante la fotosíntesis menos de 5% (salisbury y ross, 2000). los mismos autores indican que por encima de cierto nivel de irradiancia, conocido como saturación lumínica, el incremento en la luz ya no causa incremento alguno en la fotosíntesis y, entre la oscuridad y el nivel de saturación, existe una irradiancia en la que la fotosíntesis está en equilibrio con la respiración (el intercambio neto de co 2 es cero), conocido como punto de compensación luminosa. este punto varía con la especie, con la irradiancia durante el crecimiento, con la temperatura a la que se efectúen las mediciones y con la concentración de co 2 , aunque en hojas que crecen al sol suele ser alrededor de 2% de la luz solar plena. el incremento en la materia seca puede ocurrir sólo cuando la irradiancia se encuentra por encima del punto de compensación luminosa. en trabajos realizados en alfalfa sobre la fijación neta de co 2 en la fotosíntesis, así como de la liberación de co 2 en la respiración, se observó que, en primer lugar, la máxima fijación de co 2 se presentaba hacia el mediodía, cuando la irradiancia estaba en su punto más elevado; sin embargo, cuando las plantas se expusieron a sombras de corta duración causadas por nubes, las tasas de fijación de co 2 disminuyeron (salisbury y ross, 2000). investigaciones realizadas en 1997 por páez et al. sobre aclimatación de panicum maximum a diferentes regímenes lumínicos (10%, 30% y 100%) indicaron un incremento lineal de la altura de las plantas a través del tiempo, pero los valores más altos se registraron cuando se expusieron a 30% de luz ambiental (sombra parcial). el número de hojas se incrementó a medida que la irradiancia se incrementaba, y el área foliar, la materia seca de hojas y la biomasa fueron mayores en las plantas expuestas a 100% de radiación ambiental. páez et al. (1998) reportaron que plantas de barleria lupulina crecidas en la sombra (30% de luz solar), en relación con las expuestas a 100% de luz solar, presentaron una mayor área foliar. no se encontraron diferencias significativas en la biomasa de hojas y tallos y la biomasa total de las plantas crecidas bajo 100% de luz solar, en relación con las crecidas bajo sombra parcial, a los 20, 50 y 200 d; sin embargo, la biomasa de las raíces fue significativamente mayor en las plantas crecidas al sol a los 100 d. conover y flohr (2003) investigaron el efecto de tres niveles de luz (100%, 70% y 50%) sobre el crecimiento y rendimiento del genotipo de tomate ‘pixie hibryd ii’. los resultados indicaron que la altura de planta fue estadísticamente mayor en el máximo nivel de sombra (50%). el número de frutos totales producidos por planta, el peso total de frutos por planta y el peso de cada fruto no presentaron diferencias estadísticas para los niveles de luz evaluados. en el país se tienen informes sobre la introducción de s. rebaudiana en los departamentos de valle del cauca y antioquia a comienzos de la década de los noventas, desconociéndose su procedencia y año de introducción. en 1994, la corporación para la diversificación del ingreso cafetero (cordicafé) y la secretaría de agricultura de antioquia suscribieron un convenio de cooperación con la empresa japonesa jaido, en convenio con morita co., para evaluar la adaptación al trópico de la variedad ‘morita 1’. este genotipo registró baja tolerancia a septoria sp., por lo que en 1995 se importaron esquejes de japón de una nueva selección hecha por el señor morita, denominada ‘morita 2’, que registraba un mejor comportamiento ante el patógeno. en la actualidad hay registros de la siembra de esta especie en los departamentos de antioquia (bajirá), córdoba (valencia y planeta rica), tolima, huila, valle del cauca y meta; sin embargo, las técnicas de manejo, los genotipos utilizados y el desconocimiento del cultivo han sido limitantes para una producción sostenible y eficiente (universidad eafit, 2004). en la actualidad, se desconoce el comportamiento de esta especie bajo los diversos factores ambientales que caracterizan a la región caribe, fundamental si los agricultores, principalmente los pequeños, establecen cultivos intercalados con estevia, como es lo usual. por otro lado, el interés emergente sobre la planta radica en el uso intensivo de mano de obra para su producción, dado que utiliza al año alrededor de 245 jornales permanentes/ha, lo que representa una alternativa para generar empleo, además de contribuir a la diversificación de los renglones agrícolas de la región y el país (secretaría de agricultura de antioquia, 2000). 210 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana ante la inexistencia de trabajos de investigación en el país referentes al comportamiento de esta especie frente a las variables ambientales, este estudio tuvo como finalidad evaluar el efecto de cuatro niveles de radiación incidente sobre el crecimiento de dos genotipos de stevia rebaudiana en el valle del río sinú, en el caribe colombiano. materiales y métodos el trabajo se realizó en los campos experimentales de la facultad de ciencias agrícolas de la universidad de córdoba, con sede en montería (colombia), durante el período comprendido entre julio de 2002 y abril de 2003. el campo se encuentra ubicado a 13 msnm, 8º 52’ de latitud norte y 76º 48’ de longitud oeste, y tiene una temperatura promedio anual de 28 ºc, humedad relativa promedio de 80%, precipitación promedio anual de 1.200 mm, en una zona de transición entre bosque húmedo y bosque seco tropical, según holdridge. para evaluar el efecto de los cuatro niveles de radiación incidente sobre el comportamiento de la materia seca y el área foliar de los dos genotipos de s. rebaudiana, se utilizaron mallas polisombra negras de polietileno de alta densidad, con aditivo uv para resistencia a la intemperie, que permitían el paso de 19%, 24% y 56% de radiación incidente, y un testigo sin polisombra, que representó el 100% de la radiación incidente. al disponer en el área experimental de condiciones de suelo y ambientales homogéneas, se utilizó un diseño completamente aleatorizado con estructura de tratamiento factorial, en el que intervinieron dos factores: radiación incidente (factor a) y genotipos (factor b). el factor a estuvo compuesto por cuatro niveles (19%, 24%, 56% y 100%) y el factor b, por dos niveles (‘morita 1’ y ‘morita 2’), para un total de ocho tratamientos distribuidos en cuatro repeticiones. la unidad experimental (ue) estuvo constituida por 80 plantas sembradas en bolsas plásticas negras con capacidad para 5 kg, ubicadas una contigua a la otra. el número total de plantas evaluadas en la investigación fue 2.560. las lecturas se realizaron cada 15 días en tres plantas escogidas al azar por ue durante ocho meses, y los análisis se hicieron en tres épocas: 60, 150 y 255 días después del transplante (ddt). la información fue analizada estadísticamente a través del statistical analysis system (sas) de la facultad de agronomía de la universidad de córdoba. se utilizó como prueba de comparación de medias a la diferencia mínima significativa (dms), en niveles significantes de 5% y 1%. las interacciones que resultaron significativas o altamente significativas se descompusieron gráfica y numéricamente a través de un anova, con la tasa de varianza f significante al 5%. las mediciones de la radiación incidente se realizaron con una barra cuántica li-cor 184, con la que se tomaron mensualmente lecturas en la parte superior, media e inferior del dosel de las plantas a diferentes horas del día (cada hora, entre las 08:00 y las 14:00 h). variables evaluadas área foliar: se determinó con el método gravimétrico, utilizando un sacabocado y una balanza electrónica (scientech sl 5000); la lectura se tomó en centímetros cuadrados y correspondió a la relación entre el peso de la muestra de área foliar y el peso del total del área foliar de la planta. materia seca de hojas: el total de las hojas de cada planta muestreada se sometió a secado en estufa (memmert) a 70 °c durante 72 h; después de este tiempo se pesó el material vegetal seco. materia seca total del dosel: se consideró como la materia seca total de la parte aérea por planta, calculada como la suma de las biomasas de hoja y tallo. distribución de la materia seca en el dosel: para cada genotipo y en cada nivel de sombreamiento, se evaluó la distribución de la materia seca de las hojas y el tallo, a 60, 150 y 255 ddt. desafortunadamente, en este estudio no se consideró el sistema radical. resultados y discusión la figura 1 registra la fluctuación de la radiación solar incidente que recibieron las plantas a través del día. en ella se detalla este parámetro bajo cada uno de los tres tratamientos con polisombra, así como la del testigo (sin polisombra), que se asumió como 100% de radiación incidente. el comportamiento en todos los estratos de luz fue similar, registrando una tendencia creciente en horas de la mañana, estable hacia el mediodía y con tendencias a declinar hacia las horas de la tarde. las radiaciones más altas se registraron alrededor de las 11:00 h para todos los tratamientos, observándose los valores más altos en el testigo con 3.885 µmol· m-2· s-1; en segundo lugar, la polisombra que permitía el paso del 56% de radiación incidente, registró una máxima radiación de 2.132 µmol· m-2· s-1; y por último, las más bajas radiaciones se presentaron en las polisombras de 24% y 19% de radiación incidente, con 891,5 y 741,3 µmol· m-2· s-1, respectivamente. jarma et al.: aspectos fisiológicos de estevia... 2112005 figura 1. fluctuación de la radiación solar bajo cuatro niveles de radiación incidente (ri) durante el día. valle del sinú, caribe colombiano. figura 2. área foliar promedio de dos genotipos de stevia rebaudiana, bajo cuatro niveles de radiación incidente, a los 60, 150 y 255 días después del transplante. valle del sinú, caribe colombiano. * promedios con letras diferentes de una misma serie (genotipos ó porcentajes de radiación) dentro de una misma época (60, 150 ó 255 días después del transplante), presentan diferencias significativas al p 0,05, según la prueba dms. vamente (rengifo, 2003). es posible que este incremento de la superficie fotoasimilatoria se haya traducido en una mayor intercepción de la luz y una mayor fijación de co 2 , sugiriéndose que las plantas expuestas a estas radiaciones realizarían mayores tasas de fotosíntesis, en comparación con las que crecen en niveles de menor radiación. valores más altos de radiación pudieran haber causado una fotoinhibición de la fotosíntesis, con el consecuente efecto negativo sobre el desarrollo del área foliar; sin embargo, esto no pudo ser demostrado en este trabajo. paytas (2005), trabajando con poblaciones en algodón, afirma que el índice de área foliar (iaf) óptimo no es estático para un determinado cultivo, sino que cambia de área foliar el análisis de varianza realizado a los 60, 150 y 255 ddt indicó que no se presentaron diferencias significativas para la interacción genotipo x radiación. al analizar el efecto individual de los factores, se observaron de modo consistente diferencias estadísticas (p ≤ 0,05) entre genotipos en las tres épocas, señalando que ‘morita 2’ presenta mayor área foliar, comparado con ‘morita 1’, independientemente del nivel de radiación. a los 60 ddt la radiación no mostró, al parecer, efectos importantes sobre esta variable, pero a los 150 y 255 ddt sí se encontraron diferencias significativas (p ≤ 0,05). la dms realizada para radiación ( = 0,05) a los 150 ddt señala que el área foliar de las plantas de estevia expuestas a niveles de radiación incidente de 100% y 56% fue estadísticamente más alta respecto a los niveles sombreados de 19% y 24%. a los 225 ddt se observó la misma tendencia, aunque entre los niveles de 24% y 100% no se presentaron diferencias estadísticas (figura 2). los anteriores resultados sugieren que los niveles de radiación más altos, independientemente del genotipo, producen un incremento en el área foliar de la estevia. esta respuesta podría explicarse en parte por el mayor número de hojas por planta (resultado no discutido en este trabajo), que registró valores de 1.061, 1.142, 715 y 119 hojas por planta para los porcentajes de 100%, 56%, 24% y 19% de radiación incidente, respectiacuerdo con las variaciones de la intensidad de la luz y que, a medida que el iaf se incrementa, aumenta la intercepción de luz y la fotosíntesis neta hasta alcanzar un valor crítico, más allá del cual no hay incremento de la fotosíntesis. de acuerdo con salisbury y ross (2000), es evidente el hecho de que la luz muchas veces limita la fotosíntesis, demostrándose en la disminución de las tasas de fijación de co 2 cuando las plantas se exponen a sombras (baja radiación incidente). esta afirmación es discutible, si se considera que el área foliar responde de manera plástica con la variación de las especies. 212 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana en cuanto al factor genotipo, los resultados evidenciaron que ‘morita 2’ presentó durante todas las fechas analizadas una mayor área foliar que ‘morita 1’, de manera independiente al efecto de la radiación. esta ventaja tal vez se deba a una condición genética que puede ser ‘potencializada’ a favor de este genotipo, en la medida en que reciba suficiente radiación solar para expresar los máximos valores de esta variable, máxime cuando los valores del número de hojas por planta fue estadísticamente similar para los dos recursos genéticos (rengifo, 2003). los resultados mencionados son compatibles con investigaciones realizadas sobre aclimatación de panicum maximum (páez, 1997), sometida a diferentes regímenes lumínicos, en las que el área foliar fue mayor en las plantas expuestas a 100% de irradiancia, presentándose reducciones de 17% y 93,5% para los tratamientos con 30% y 10% de luz ambiental, respectivamente; aunque es importante considerar que ésta es una planta con metabolismo fotosintético c4. estas respuestas, sin embargo, no siempre son en el mismo sentido, ya que el efecto de la radiación sobre este parámetro puede variar con la especie. en algunos casos, la planta reduce su lámina foliar ante niveles altos de radiación, como un mecanismo para evitar pérdidas excesivas de agua por transpiración; respuestas de este tipo fueron observadas en habichuela por jarma et al. (1999), quienes reportaron un incremento del área foliar en niveles de penumbra, sugiriendo que en esta especie la planta procura la expansión máxima de la lámina foliar para captar con mayor eficiencia la luz disponible. así mismo, otros factores de cultivo pueden afectar la expresión del área foliar en función de la radiación interceptada. tewolde et al. (2005), en trabajos con algodón, reportaron que el índice de área foliar se redujo en la medida en que hubo menor radiación debida a la reducción en la distancia entre los surcos. de manera similar, mansab et al. (2003), al evaluar cultivos intercalados de soya y trigo, encontraron que el área foliar de las plantas de soya en las fases tempranas de crecimiento fue menor cuando el cultivo estuvo intercalado, debido a que la rfa interceptada fue menor. la importancia del área foliar para la distribución de la luz y el uso eficiente de la radiación interceptada ha sido enfatizada recientemente por rahimian y zand (2004) en trabajos desarrollados con cultivares antiguos y modernos de trigo. aunque en estevia no se tienen registros, es importante mencionar que el comportamiento observado en esta especie muestra una tendencia similar a las plantas de sol, que se saturan a niveles muchos más altos de luz que las plantas de sombra, en las que estos niveles podrían causar fotoinhibición, ya que la asimilación neta positiva se logra a niveles de luz mucho menores que los requeridos por las plantas de sol para alcanzar su compensación (salisbury y ross, 2000). materia seca de hojas la figura 3 registra el comportamiento de la biomasa de las hojas. los análisis de varianza realizados 60, 150 y 255 ddt, indicaron que en cada una de estas épocas se presentan diferencias altamente significativas para la interacción genotipo x radiación; la descomposición de la interacción (figura 4) mostró que estas diferencias están explicadas de manera consistente en las tres épocas por el comportamiento diferencial de ‘morita 2’ respecto a ‘morita 1’, siendo ‘morita 2’ la que registra acumulación de materia seca de hojas significativamente mayor cuando es expuesta a 100% de radiación incidente. en razón a que los resultados indican que la mayor acumulación de materia seca de hojas se obtuvo cuando ‘morita 2’ fue expuesta a 100% de radiación incidente, es posible que este genotipo responda de una manera más eficiente a la fijación de co 2 por unidad de superficie fotosintética y al envío de fotoasimilados a la hoja, respecto a ‘morita 1’, lo que sería consistente con la expansión del área foliar, como se evidenció en el punto anterior. la relación entre el área foliar y la materia seca de las hojas muestra una relación positiva directamente proporcional, ya que el aumento en la primera afectó de manera positiva a la segunda. esta condición es totalmente relevante si se tiene en cuenta que son las hojas los órganos de mayor interés económico de esta planta, pues son las que contienen mayor proporción de glucósidos de diterpeno, responsables de su gran poder edulcorante. páez (1997) encontró resultados similares en investigaciones sobre aclimatación de p. maximum, sometida a diferentes regímenes lumínicos (10%, 30% y 100%), reportando que la materia seca de hojas fue superior para el tratamiento expuesto a 100%, con reducciones de 50,1% y 96,4% para los tratamientos expuestos a niveles de radiación de 30% y 10%, respectivamente, en la primera fecha de evaluación, y de 57% y 97,1% en la segunda fecha. taiz y zeiger (1998) mencionan que la cantidad de luz y co 2 determinan la respuesta fotosintética de las hojas y que, en algunas situaciones, esta respuesta es limitada por un inadecuado suministro de luz. aunque esto no siempre es así pues existen otros factores involucrados, éste podría ser el caso para los dos genotipos de estevia, en los que las deficiencias en la cantidad de luz afectaron jarma et al.: aspectos fisiológicos de estevia... 2132005 figura 3. variación en el tiempo de la materia seca de hojas por planta de dos genotipos de stevia rebaudiana (m1, ‘morita 1’; m2, ‘morita 2’), bajo cuatro niveles de radiación incidente.valle del sinú, caribe colombiano. figura 4. descomposición de la de materia seca de hojas a los 60, 150 y 255 días después del transplante (ddt), en dos genotipos de stevia rebaudiana, bajo cuatro niveles de radiación incidente. valle del sinú, caribe colombiano. probablemente de manera importante la capacidad fotosintética de las hojas, respuesta que, según salisbury y ross (2000), es muy plástica dependiendo de los recursos disponibles. de igual manera que para el área foliar, la acumulación de biomasa en las hojas como respuesta a estímulos de variación en la radiación recibida es un factor que se modifica con la especie. walcroft et al. (2002), en trabajados realizados con melocotón, no encontraron una autores que, aunque las hojas de las plantas del tipo c4 no alcanzan la saturación, la eficiencia de la fotosíntesis también es mayor con niveles bajos de radiación. materia seca total del dosel la figura 5 muestra la biomasa acumulada en el dosel de los genotipos durante el ciclo de desarrollo. la tendencia de la acumulación total de biomasa mostró, de manera general, un comportamiento creciente a medida que el relación lineal entre la rfa y la biomasa de las hojas. los autores afirman que la variación en la capacidad de los árboles para hacer fotosíntesis es debida a la plasticidad del dosel para adaptarse a las variaciones de la rfa. en este mismo sentido, lee y heuvelink (2003) encontraron que el área foliar específica de hojas nuevas de crisantemo mostró un aumento lineal significante con el inverso de la rfa diaria. por otra parte, zermeño et al. (2005) informan que, de acuerdo a mediciones en laboratorio, en la hoja la eficiencia fotosintética es mayor con niveles bajos de radiación debido a que las hojas se saturan de radiación cuando están expuestas directamente al sol, lo que ocurre en todas las hojas de plantas con metabolismo fotosintético c3. dicen los mismos 214 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana nivel de sombreamiento disminuyó, de manera independiente al genotipo. sin embargo, al final del ciclo, cuando ‘morita 1’ fue expuesta a un 100% de radiación, la biomasa total del dosel decreció respecto al nivel de sombreamiento inmediatamente anterior (56%), sugiriendo que a este nivel ya ha sobrepasado posiblemente su punto de saturación lumínica, a partir del cual los incrementos en la luz no producen aumentos en la fotosíntesis. es posible, entonces, que la reducción en la acumulación de la biomasa de ‘morita 1’ bajo altos niveles de irradiancia sea una consecuencia de los diferenciales entre las tasas de fotosíntesis y respiración, ésta última cada vez más creciente con el aumento de la temperatura y la radiación. además, es importante considerar que a altas temperaturas –que se registran normalmente en los niveles altos de radiación– la proporción de o 2 respecto al co 2 cloroplástico disuelto es mayor que a temperaturas más bajas, de manera que la fijación de o 2 sea más rápida e, indirectamente, la fotorrespiración frene el crecimiento de manera diferencial entre ‘morita 1’ y ‘morita 2’. sin embargo, es interesante reseñar que los tratamientos más sombreados (19% y 24%) mantuvieron un registro de biomasa muy inferior con respecto a los niveles de radiación alta, independientemente de la variedad. los análisis estadísticos indicaron que sobre la biomasa del dosel existió un efecto importante de la interacción genotipo x radiación a los 60 y 255 ddt (p ≤ 0,05), en tanto que a los 150 ddt, el efecto más importante lo registró el nivel de radiación, registrándose los mayores valores cuando las plantas estuvieron irradiadas en un 100%. el análisis de las interacciones indicó, de manera consistente con la época, que ‘morita 2’ presenta valores superiores de materia seca total, respecto a ‘morita 1’, cuando está expuesta a 100% de radiación incidente. esta respuesta de ‘morita 2’ es consistente con los resultados del área foliar y de la biomasa de las hojas, sugiriendo que, bajo las condiciones ambientales de la región caribe, ésta es más eficiente fisiológicamente en la síntesis de asimilados que ‘morita 1’. mariscal et al. (2000), en trabajos desarrollados con árboles jóvenes de olivo, informaron que la producción de materia seca total se correlacionó linealmente con la interceptación de la rfa acumulada. estos resultados muestran una tendencia similar a la hallada en trabajos realizados en lechuga por de grazia et al. (2001), quienes señalan que las plantas cultivadas bajo 65% de sombra alcanzaron un peso seco total (pst) significativamente menor que el resto. moreno (1997) encontró que el comfigura 5. variación en el tiempo de la materia seca total del dosel por planta de dos genotipos de stevia rebaudiana (m1: ‘morita 1’; m2: ‘morita 2’), bajo cuatro niveles de radiación incidente. valle del sinú, caribe colombiano. jarma et al.: aspectos fisiológicos de estevia... 2152005 portamiento fotosintético del cuángare (otoba gracilipes), bajo distintos regímenes de iluminación, presenta las tendencias típicas de las plantas de sombra: su capacidad fotosintética (tasa máxima de asimilación) se reduce sustancialmente cuando crece a alta radiación y se dispara a medida que aumenta el sombreamiento. la tendencia del sajo (campnosperma panamensis) es opuesta, típica de las especies heliófitas: su capacidad fotosintética aumenta cuando crece bajo radiación alta; además, la fotosíntesis en las hojas que crecen a la sombra se satura bajo valores de radiación menores. los resultados anteriores corroboran el que las respuestas de los vegetales ante estímulos de luz sean muy variadas y que la alta heterogeneidad de estas respuestas obedezca principalmente a la especie y a otras condiciones ambientales, como temperatura y disponibilidad de agua, entre otras. distribución de la materia seca en el dosel las tendencias de distribución de la materia seca entre tallos y hojas registró un comportamiento similar para las dos variedades (figura 6). en términos generales, se encontró que al inicio del ciclo las plantas tienden a acumular biomasa en las hojas como un mecanismo de fortalecimiento de su aparato fotosintético. teniendo en pasan a un segundo plano. por último, se establece una tendencia equilibrada entre tallos y hojas. en las plantas que crecieron bajo mayores niveles de sombra no es muy claro cuál sea el órgano de demanda predominante, mientras que para los niveles máximos de radiación incidente la materia seca de hojas se presenta en mayor proporción. de acuerdo con lo anterior, es posible presumir que la planta se encarga primero de fortalecer su aparato fotosintético, expandiendo su área foliar, para luego fortalecer su tallo principal y ramas; una vez logrado este objetivo, tiende a establecer un equilibrio en la relación fuente-demanda. conclusiones bajo las condiciones del presente ensayo, el área foliar de la variedad ‘morita 2’ fue superior al de la variedad ‘morita 1’, independientemente de la radiación, lo que sugiere que aquella variedad posee probablemente características morfofisiológicas y genéticas que le permiten ser más eficiente. sin embargo, el incremento de la radiación genera incrementos en el área foliar de la especie, siendo más favorables los niveles de radiación de 56% y 100%. figura 6. distribución de la materia seca en tallos y hojas del dosel por planta de dos genotipos de stevia rebaudiana, bajo cuatro niveles de radiación incidente, a 60, 150 y 255 días después del transplante (ddt). valle del sinú, caribe colombiano. cuenta que son éstas las fuentes de fotoasimilados por excelencia, puede deducirse que, en este período de rápido crecimiento, son las hojas, sobre todo las nuevas, las principales demandantes de estos compuestos, ya que para esta época la planta se encuentra en la fase vegetativa, cuando sólo compiten por las sustancias asimiladas las raíces, los tallos y las hojas. es probable que el análisis de la biomasa de la raíz pueda dar más claridad en la discusión, pero desafortunadamente este parámetro no fue calculado en este estudio. resultados similares fueron reportados en habichuela por jarma et al. (1999), para plantas que crecieron bajo niveles altos y bajos de radiación. a mediados del ciclo ocurre un cambio notorio en la distribución de la materia seca total para todos los tratamientos, cuando la materia seca del tallo está en mayor proporción que la materia seca de las hojas, indicando que para esta época el tallo se convierte en el principal órgano demandante de fotoasimilados y las hojas 216 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana los altos niveles de radiación inducen un incremento de la materia seca de las hojas y materia seca total en ‘morita 2’, efecto que no se evidenció para ‘morita 1’. la mayor proporción de materia materia seca de las hojas, respecto a la del tallo, durante los primeros 90 ddt indica que la planta durante esta época se dedica a la expansión foliar, fortaleciendo su aparato fotosintético. después de este tiempo, la migración de los fotoasimilados se da en mayor proporción hacia los tallos y, por último, termina con una tendencia estable hacia ambos órganos de demanda. literatura citada brandle, j.e., a. richman, a. swanson y b. chapman. 2002. leaf ests from stevia rebaudiana: a resource for gene discovery in diterpene synthesis. plant mol. biol. 50, 613-622. brandle, j.e. 2005. stevia, nature’s natural low calorie sweetener. en: agriculture and agri-food canada, http//res2.agr.ca/london/faq/stevia_e.htm; consulta: junio 2005. conover, c. y r. flohr. 2003. light, fertilizer and cultivar selection affect growth and yield of containerized patio tomatoes. research report rh-96-1. commercial follage research reports (cfrr). university of florida research and education center, apopka, 81. de grazia, j., p. tittonell y a. chiesa. 2001. efecto de la época de siembra, radiación y nutrición nitrogenada sobre el patrón de crecimiento y el rendimiento del cultivo de lechuga (lactuca sativa l.). invest. agr. prod. prot. veg. 16(3). galván, l. y j. guzmán. 2003. determinación de los requerimientos nutricionales de stevia rebaudiana bert. en el sinú medio. trabajo de grado. facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). 106 p. geuns, j.m. 2003. stevioside. phytochemistry 64, 913-921. jarma, a., c. buitrago y s. gutiérrez. 1999. respuesta del crecimiento de la habichuela (phaseolus vulgaris l. var. blue lake) a tres niveles de radiación incidente. revista comalfi 26(1-3), 62-73. lee, j. y e. heuvelink. 2003. simulation of leaf area development based on dry matter partitioning and specific leaf area for cut chrysanthemum. ann. bot. 91(3), 319-327. mansab a., d. jeffers y p. henderlong. 2003. interrelationship between leaf area, light interception and growth rate in a soybeanwheat system. asian j. plant sci. 2181, 605-612. mariscal, m., f. orgaz y f. villalobos. 2000. radiation-use efficiency and dry matter partitioning of a young olive (olea europaea) orchard. tree physiol. 20, 65-72. midmore, d.j. y a.h. rank. 2002. a new rural industry –stevia– to replace imported chemical sweeteners. rirdc report 02/022, 55 p. moreno, f. 1997. fotosíntesis en plántulas de sajo (campnosperma panamensis) y cuángare (otoba gracilipes) bajo diferentes ambientes lumínicos. revista crónica forestal y del medio ambiente 12(1). páez, a., m. gonzález y j. villasmil. 1997. acclimation of panicum maximum to different light regimes: effect of subsequent defoliation. rev. fac. agron. (uz) 14, 625-639. páez, a., m. gonzález, j. urdaneta, d. paredes, d. tissue y t. tschaplinski. 1998. índices de crecimiento y formación de compuestos orgánicos en barleria lupulina sometida a dos condiciones de luminosidad. rev. fac. agron. (uz) 15, 515-525. paytas, m. 2005. evolución del índice de área foliar en distintas densidades y distancias de siembra en el cultivo de algodón. en: instituto nacional de tecnología agropecuaria (inta), estación experimental reconquista, argentina http://www.inta. gov.ar/reconquista/info/documentos/agricultura/agric_tecnica/info_indice_area_foliar_algodon.pdf. pp. 1-5; consulta: octubre 2005. rahimian, h. y e. zand. 2004. canopy profile distribution of leaf area, light and nitrogen in some iranian winter wheat cultivars released during the last 50 years. en: proc. 4th international crop science congress. brisbane, australia. 26th sept. 1st oct. 2004. rengifo, t. 2003. análisis de crecimiento de stevia rebaudiana bertoni bajo cuatro niveles de radiación incidente en el valle del sinú. tesis de maestría. convenio universidad nacional de colombia y universidad de córdoba. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 216 p. salisbury, f.b. y c.w. ross. 2000. fisiología de las plantas. 2. bioquímica vegetal. ed. paraninfo, madrid. 523 p. schwebel, r. 2005. stevia, el edulcorante natural sudamericano con cero calorías. en: http:// www.fm.unt.edu.ar/ftp/health_i_g_news/dic1998.doc; consulta: junio 2005. secretaría de agricultura de antioquia. 2000. informe preliminar sobre adaptación de la especie stevia rebaudiana en la región tropical. gobernación de antioquia, medellín (colombia). 25 p. taiz, l. y e. zeiger. 1998. plant physiology. second edition. sinauer associates, sunderland, ma. pp. 228-229. tewolde h., k. sistani, d. rowe, a. adeli y t. tsegaye. 2005. estimating cotton leaf area index nondestructively with a light sensor. agron. j. 97, 1158-1163. totté, n., l. charon, m. rohmer, f. compernolle, i. baboeuf y j.m.c. geuns. 2000. biosynthesis of the diterpenoid steviol, an entkaurene derivative from stevia rebaudiana bertoni, via the methylerythritol phosphate pathway. tetrahedron letters 41, 6407-6410. totté, n., w. van den ende, e.j.m. van damme, f. compernolle, i. baboeuf y j.m.c. geuns. 2003. cloning and heterologous expression of early genes in gibberellin and steviol biosynthesis via the methylerythritol phosphate pathway in stevia rebaudiana. can. j. bot. 81, 517-522. universidad eafit. 2004. inteligencia de mercados internacionales de stevia rebaudiana. departamento de negocios internacionales, medellín (colombia). 71 p. walcroft a., x. le roux, a. díaz-espejo, n. dones y h. sinoquet. 2002. effects of crown development on leaf irradiance, leaf morphology and photosynthetic capacity in a peach tree. tree physiol. 22(13), 929-938. zermeño, a., j. montemayor, j. munguía, l. ibarra y m. cadena. 2005. reflectividad y absortibidad de la radiación en tres densidades de planta y su relación con el rendimiento de maíz (variedad cafime). agrociencia 39, 285-292. agronomls colombiana, 1995, volumen xii no.2: pág 134-141 control de la pudrición basal del tallo en gypsophlla paniculata l causada por pythium sp., con tres aislamientos de trichoderma harzianum y con fungicidas charles galindo 1 y germán arbeláez'' resumen la investigación se reaüzó bajo condiciones comerciales en la empresa flores la valvanera,localizada en el munq,io de chía, cundinamarca. b trabajo consistió en la evaluación de la actividad antagónica de los aislamientos t13, t17 y t95 de tnchoderma hatzianum sobre la incidencia de la pudrición basal del tallo, causada por el hongo pythium sp., en gypsophl7a paniculata l., aplicados durante el enraizamiento de los esquejes y al suelo en camas de producción de flores. también, se realizaron tratamientos con los fungicidas sistémicos metalaxil, propamocarb y fosetil de aluminio. los resultados fueron positivos en el control de la enfermedad con el aislamiento t-17 de trichoderma harzianum, pues redujo la incidencia de la enfermedad de 18,5% a 5,0% durante el enraizamiento de los esquejes y de 12,1% a 1,9%, cuando este aislamiento se inoculó directamente al suelo. el metalaxil fue el mejor fungicida en el enraizamiento de los esquejes, ya que redujo la incidencia de la enfermedad de 4,5% a 1,9%. la aplicación del aislamiento t-17 de trichoderma harzianum aumentó significativamente la producción, incrementando el número de ramos florales comerciales en 26,0%, en comparación con el testigo absoluto y en 15,6 %, con relación al testigo comercial, mientras que el metalaxil produjo un aumento de 11,4% con respecto al testigo absoluto. control of basal stem rot of gypsophilapaniculatacaused by pythiumsp. with three isolates of trichoderma harzianum and with fungicides abstract the research was done in the farm flores la valvanera, located at chía, cundinamarca, under commercial conditions. the objetive was to evaluate the antagonistic activity of isolates 13, t17 and t950f trichoderma harzianumon the incidence of basal stem rot, caused by ihe fungus pylhium sp. on gypsophi/a panicu/ata applied to the substrate . during cuttings rooting and to the soil during flower production. also, treatments with ihe systemic fungicides metalaxil, propamocarb and fosetil al were applied. pythiumcontrol was very effective with the ingeniero a¡;~6nomo. facultad de agronomía. univer. sidad nacional de colombia, a.a. 14490, santafé de bogotá,d.c. profesor titular. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, a.a. 14490, santafé de bogotá, d.c. 134 isolate t17 of trichoderma harzianum, with a reduction of disease incidence from 18,5% to 5,0% during rooting of the cuttings and from 12,1% to 1,9%, when this isolate was applied to the soil. metalaxil was the best fungicide during rooting of the cuttings, with a reduction on disease incidence from 4,5% to 1,9%. the application of isolate t17 of t. harzianum increased significatevely ñower production, with 26,0% increase of flower bunches compared with the untreated control and with 15,6% in relation with the commercial control. metalaxil produced 11,4% increase in flower bunches compared with untreated control. introducción los métodos biológicos son una de las posibles estrategias a utilizar en el manejo de las enfermedades, principalmente de aquéllas ocasionadas por los hongos del suelo. de esta manera, es posible la introducción o el incremento de algunos microorganismos antagonistas, los cuales tienen la capacidad de inactivar los propágulos del patógeno, reducir su número o afectar el desarrollo de la enfermedad (papavizas y lewis, 1981). el cultivo de la gypsophila (gypsophi/a panícu/ata l.) se ha desarrollado, desde hace varios años, en algunas empresas de flores de la sabana de bogotá como una de las altemativas de diversificación de los cultivos, para rotación con objetivos fitosanitarios, especialmente, en suelos infestados por el hongo fusaríum oxysporum f. sp. dianthí, principal problema fttosanltano del cultivo de clavel en colombia. aunque la gypsophila no es una especie de planta muy importante en área cultivada, el volumen de exportaciones se ha incrementado lentamente en los últimos años; sin embargo, en este cultivo se presentan problemas fitosanitarios que reducen la producción y la calidad de las flores. uno de los problemas fitopatológicos más comunes es la pudrición basal del tallo, causada por el hongo pythiumsp., el cual ocasiona una pudrición húmeda en la base del tallo y en las raíces, con posterior muerte de la planta. en estados jóvenes de desarrollo de la planta, el ataque del hongo es mayor. durante la etapa del enraizamiento de los esquejes, el patógeno puede ocasionar una pudrición parcial o total de la base, con un enraizamiento irregular y desuniforme, afectando la calidad de los esquejes (baker, 1985). el patógeno tiene la capacidad de penetrar células jóvenes, poco diferenciadas y caracterizadas por estar asociadas con tejidos juveniles. en floricultura, algunos cultivos propagados por esquejes, como es el caso de la gypsophila, el clavel y el pompón, en su proceso de producción, presentan heridas en los tejidos, las cuales pueden ser aprovechadas para penetrar por hongos como pythium y phytophthora. • además, se ha encontrado que el hongo, en plantas adultas se comporta como un patógeno menor, ocasionando una reducción en el desarrollo de la planta y en la actividad de las raíces con una disminución en el rendimiento y en la calidad de las flores (baker, 1985; graper, 1985). esta enfermedad, también, se ha registrado en los estados unidos (engelhard, 1985), en israel (vigodsky-haas y farbash, 1979) y en argentina (frezzi, 1956). el manejo de la enfermedades se basa en tratamientos preventivos que disminuyan el nivel de in6culo del patógeno en el suelo y protejan las raíces de las plantas a su ataque. el control de las fuentes de diseminación del patógeno, como son el agua, los implementos de riego, las herramientas, así como la eliminación de las plantas afectadas, son medidas que ayudan al manejo de la enfermedad. igualmente, se han utilizado fungicidas protectores y sistémicos, tales como etridiazol (truban), fosetil de aluminio (aliette), propamocarb (previcur), metalaxil (ridomil) y cimoxanil (curzate). . en años recientes, se han utilizado diferentes agentes biológicos para el control de hongos patógenos del suelo. controles muy eficientes de enfermedades, ocasionadas por diversas especies del genero pythium, se han logrado con algunos aislamientos de tríchodenna, especialmente, aquéllos que pertenecen a la especie tríchodenna harzianum(harman etal, 1980; sivan etai,1984; hadar et al. 1984). igualmente aplicaciones de especies de pythium no patogénicas, como pythium nunn, han sido excelentes antagonistas para el control de especies patogénicas de pythiumsp. (paulitz et al. 1990). los objetivos del trabajo fueron evaluar la eficiencia de tres aislamientos de tríchodenna harzianum y de tres fungicidas químicos en el control de la enfermedad ocasionada por pythium sp. en el enraizamiento de los esquejes y en la producción comercial de flores de gypsophi/a panicu/ata l. materiales y métodos la investigación se realizó en la empresa flores la valvanera, localizada en el municipio de chía, cundinamarca, en invemaderos, bajo condiciones comerciales. el trabajo se realizó mediante dos experimentos. el primero se desarrolló durante el enraizamiento de los esquejes y el segundo se realizó durante la producción de flores. los aislamientos t13, t17 y t95 de tríchodenna harzianumse utilizaron en la investigación; los dos primeros aislamientos se obtuvieron del trabajo de elías et a/(1993) y el último se obtuvo del profesor ralph baker de colorado state university, fort collins, colorado, estados unidos, los cuales, en diversos experimentos, habían sido muy eficientes en el control de pythium sp., rhizoctonia so/aniy fusaríum oxysporum. los tres aislamientos de tríchodenna harzianumse propagaron en erlenmeyers de 2.000 mililitros, colocando en cada uno de ellos 300 gramos de un sustrato formado por partes iguales de salvado de trigo, 135 acondicionador de suelos yagua. el material se esterilizó en un autoclave a 121°c durante una hora, por dos días consecutivos y se inoculó con tres trozos de micelio desarrollado en cajas de petri con el medio de cultivo papa dextrosa agar; los eríenmeyers se incubaron a 24°c durante cuatro semanas y, una vez al día, se agitaron para lograr una colonización efectiva y homogénea del sustrato. al finalizar la incubación, el material se extrajo de los erlenmeyers, se secó al ambiente dellaboratorio, se desmenuzó manualmente y se utilizó para las diversas aplicaciones. bajo estas condiciones, el aislamiento t17 produjo 3,3 x 107 unidades tor. madoras de colonias por gramo de sustrato (ufc/g), el aislamiento t95 produjo 3,1 x 107 ufc/g y el aislamiento t13 produjo 2,8 x 107 ufc/g. experimento 1. enraizamiento de los esquejes en este experimento, se evaluó el efecto de los tres aislamientos de trichoderma harzianumy de tres fungicidas sistémicos en el control de la enfermedad y en el desarrollo de los esquejes durante su enraizamiento. los esquejes se obtuvieron de la segunda cosecha de las plantas madres de la empresa; la base de los esquejes se sumergió en una solución de hipoclorito de sodio al 2%, durante cinco minutos y, luego, en una solución de 2.000 p.p.m. de ácido indolbutírico. para el enraizamiento, se utilizaron dos tipos de sustrato; el primero de ellos formado por dos partes de escoria fina y una parte de per1itade icopor, sustrato utilizado comercialmente por la empresa; el segundo sustrato estuvo formado por una parte de escoria fina, una parte de per1ita de icopor y otra parte por cascarilla de arroz; en este segundo sustrato, la cascarilla de arroz se usó para incorporarle algo de materia orgánica, con el objeto de estimular un mejor desarrollo dé los antagonistas. el enraizamiento de los esquejes se realizó en vasos plásticos de cuatro onzas de capacidad, los cuales se llenaron con los sustratos, se colocaron en bancos elevados y se sembraron los esquejes. en este experimento se utilizaron los siguientes 11 tratamientos: 1. aislamiento t95 de t. harzianumy sustrato escoria + perlita 2. aislamiento t95 de t. harzianumy sustrato escoria + perlita + cascarilla de arroz 136 3. aislamiento t13 de t. harzianum y sustrato escoria + per1ita 4. aislamiento t13 de t. harzianumy sustrato escoria + perlita + cascarilla de arroz 5. aislamiento t17 de t. harzianum y sustrato escoria + perlita 6. aislamiento t17 de t. harzianum y sustrato escoria + perlita + cascarilla de arroz 7. metalaxil (ridomil) 2 gil y sustrato escoria +perlita 8. propamocarb (previcur) 1 cc/l y sustrato escoria + perlita 9. fosetil de aluminio (alielte) 1 cc/l y sustrato escoria + perlita 10. testigo comercial, el cual recibió el manejo rutinario dado por la empresa 11. testigo absoluto, al cual no se aplicó ni antagonista, ni fungicida. la inoculación de los antagonistas se hizo aplicando una dosis de 180 gramos de sustrato colonizado por metro cuadrado y se incorporó mezclándolo homogéneamente con el sustrato de enraizamiento antes de llenar los vasos, en donde, posteriormente, se colocaron los esquejes a enraizar. la aplicación de los fungicidas se hizo en aspersión al sustrato, inmediatamente después de la siembra de los esquejes. para asegurar la presencia del pa.ógeno durante el enraizamiento de los esquejes, el. sustrato fue el utilizado anteriormente en los bancos de enraizamiento, en los cuales la incidencia de la enfermedad fue del 30%. durante el enraizamiento de los esquejes, se aplicaron los riegos periódicos de agua utiliz¡:¡dos en la empresa, mediante el sistema de nebulización. en este experimento, se utilizó un diseño estadistico de bloques completos al azar, con 11 tratamientos y cuatro replicaciones. en cada tratamiento se utilizaron 80 esquejes, para un total de 3.520 esquejes. durante el enraizamiento de los esquejes, el cual duró 45 días, se evaluó el número de pisos foliares de los esquejes, la producción de raíces y la altura de los esquejes, así como la presencia o ausencia de la enfermedad. experimento 2. producción de flores en este experimento, se evaluó el efecto de los tratamientos utilizados en el experimento 1, durante el enraizamiento de los esquejes y el efecto de la aplicación de los tres antagonistas y de los tres íungicidas al suelo, después de la siembra de los esquejes, bajo condiciones de producción de flores. en el experimento se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar, con 17 tratamientos y cuatro replicaciones. cada parcela experimental tuvo un área de 8,7 m2, en donde se sembraron 51 plantas, para un total de 3.468 plantas en todo el experimento. los 17 tratamientos utilizados fueron los siguientes: 1. aislamiento t95 de t. harzianum + esquejes enraizados con el mismo aislamiento en el sustrato escoria + perlita 2. aislamiento t95 de t. harzianum+ esquejes enraizados con el mismo aislamiento en el sustrato escoria + perlita + cascarilla de arroz 3. aislamiento t13 de t. harzianum+ esquejes enraizados con el mismo aislamiento en el sustrato escoria + perlita 4. aislamiento t13 de t. harzianum+ esquejes enraizados con el mismo aislamiento en el sustrato escoria + perlita + cascarilla de arroz 5. aislamiento t17 de t. harzianum + esquejes enraizados con el mismo aislamiento en el sustrato escoria + perlita 6. aislamiento t17 de t. harzianum+ esquejes enraizados con el mismo aislamiento en el sustrato escoria + perlita + cascarilla de arroz 7. metalaxil (aidomil) (2 gil) + esquejes enraizados en escoria + perlita 8. propamocarb (previcur) (1 cc/i) + esquejes enraizados en escoria + perlita 9. fosetil de aluminio (aliette) (1 cc/i) + esquejes enraizados en escoria + perlita 10. testigo comercial, el cual reicibió el manejo tradicional dado por la empresa 11. testigo absoluto, el cual no recibió ningún tratamiento 12. aislamiento t95 de t. harzianumaplicado al suelo + esquejes comerciales 13. aislamiento t13 de t. harzianumaplicado al suelo + esquejes comerciales 14. aislamiento t17 de t. harzianumaplicado al suelo + esquejes comerciales 15. metalaxil (aidomil) aplicado al suelo (2 gil) + esquejes producidos comerciales 16. propamocarb (previcur) aplicado al suelo (1cc/l) + esquejes comerciales 17. fosetil de aluminio (aliette) aplicado al suelo (1cc/l) + esquejes comerciales la inoculación de los aislamientos t13, t17 y t95 de t. harzianum se hizo aplicando 120 gramos d~1 sustrato colonizado por el hongo por metro cuadrado, el cual se incorporó homogeneamente en los primeros 15 cm del suelo. el patógeno se encontraba presente en el suelo, para lo cual el experimento se realizó en un bloque de la finca en donde, anteriormente la incidencia de la enfermedad había sido del 25%. el suelo donde se realizó el experimento tenía textura franco arcillosa, ph 5,8 y conductividad eléctrica de 1,2 mhos/cm. para estar seguros de la presencia del hongo pythiumsp., se realizaron aislamientos del patógeno de muestras de plantas afectadas y, para ello, trozos de tallos y de raíces enfermas se desinfestaron en hipoclorito de sodio al 2% durante 30 segundos y en alcohol del 70% durante un minuto, se enjuagaron con abundante agua destilada estéril y se colocaron en cajas de petri con agar agua y con papa dextrosa agar y se incubaron a 24°c, con lo cual se identificó el patógeno como perteneciente al género pythium;este aislamiento fue muy patogénico en plántulas de tomate de la variedad "chonto santa cruz" inoculadas. los esquejes utilizados para los primeros 11 tratamientos se obtuvieron del experimento 1; después del enraizamiento, los esquejes se almacenaron en cuarto frío a 1°c, durante 40 días. para los demás tratamientos, se utilizaron esquejes comerciales producidos por la empresa, los cuales se sometieron al mismo tratamiento térmico dado a los esquejes de los tratamientos anteriores. en este experimento, se evaluaron el número de plantas afectadas por el patógeno, el número de tallos producidos por planta, la altura de las plantas y la producción comercial de flores. a los 40 días de la siembra, se dio luz artificial suplementaria a las plantas durante tres horas, de 6 p.m. a las 9 p.m. y por 45 días, la cual produjo una intensidad lumínica mínima de 10 ft cd., a nivel de las plantas. cuando las plantas alcanzaron una apertura floral entre 60 y 80%, se inició el corte de las flores y se registró el número de ramos comerciales de 250 gramos producidos por tratamiento. resultados y discusión experimento 1. enraizamiento de los esquejes la incidencia de la enfermedad durante el enraizamiento de los esquejes fue muy similar y bastante 137 figura 1. incidencia de la enfermedad ocasionada por phtyium sp. durante el enraizamiento de los esquejes. promedios con la misma letra no son significativamente diferentes (p:0.05) para la prueba de comparación múltiple de duncan. . 14 baja en los tratamientos de esquejes enraizados con los aislamientos t13, t17 y t95 de trichoderma harzianum en los dos sustratos utilizados y cuando se aplicaron los tres fungicidas sistémicos metalaxil, propamocarb y fosetil de aluminio y en el testigo comercial, sin observarse diferencias estadísticas entre estos tratamientos. sin embargo, entre todos estos tratamientos y el testigo absoluto sí se observaron diferencias altamente significativas (figura 1). el mejor enraizamiento de los esquejes se obtuvo con apíícaclonés del fungicida propamocarb, seguido de los aislamientos de los tres aislamientos del antagonista propagados en el sustrato escoria + perlita; el menor tamaño de raíces de los esquejes se observó en los testigos comercial y absoluto. el fungicida fosetil de aluminio estimuló la menor producción de raíces de todos los tratamientos utilizados, aparentemente causada por alguna toxicidad. el enraizamiento de los esquejes fue superior en los tres aislamientos de t. harzianum enraizados en escoria + perlita, en comparación con el enraizamiento en escoria + perlita + cascarilla de arroz; esto parece deberse a que este último sustrato presentó una menor retención de agua y se secó rápidamente; de esta manera no se cumplió el efecto esperado al añadir al sustrato la cascarilla de arroz para aumentar la materia orgánica y lograr un mayor desarrollo de los antagonistas y un mejor desarrollo de los esquejes de gypsophila. 138 it-13 ~metalaxis rn propamocarb ~test1go comercial 81t-17 iiiiit-95 l1li fosenl de al ¡¡:jtestlgo absowto tratamientos experimento 2_ producción de flores. el aislamiento t17 de trichoderma harzianum inoculado en el sustrato de enraizamiento escoria + perlita yesos esquejes trasplantados luego al sitio definitivo en producción, eliminó por completo la .enfermedad; el tratamiento con este mismo aislamiento inoculado en el sustrato escoria + perlita + cascarilla de arroz tuvo una incidencia de la enfermedad de 0,7%, en comparación con la incidencia en el testigo absoluto que fue de 12,0% y con el testigo comercial, el cual fue de 5,9% (figura 2). la incidencia de la enfermedad fue menor cuando los tres aislamientos de t. harzianum se aplicaron a los dos sustratos de enraizamiento de los esquejes y, luego, se trasplantaron al sitio de producción, ya que la incidencia en los testigos comercial y absoluto fueron las más altas de todos los tratamientos (figura 2). la incidencia de la enfermedad fue menor cuando los tres aislamientos del antagonista se aplicaron a los bancos de enraizamiento y, luego, se trasplantaron al sitio definitivo que cuando se aplicaron directamente al suelo y se sembraron esquejes comerciales, lo cual indica el poder protector desarrollado en la rizosfera de las plantas por los tres hongos antagonistas utilizados. la aplicación de los antagonistas al sustrato de enraizamiento es más fácil y requiere menor cantidad de preparado, en comparación con la aplicación al suelo. figura 2. incidencia de la enfermedad ocasionada en los diferentes tratamientos y en los _ sustratos de en~ 1 o raizamiento. gj promedios con e 8 la misma letra os! no son significaq)c 6tivamente dife!!} rentes (p=o.05) ~ para la prueba ....a:de comparación múltiple de duncan. figura 3. incidencia de la enfermedad en los tratamientos al suelo de los 3 aislamientos de t. harzianum, de los 3 fungicidas y de los 2 testigos. promedios con la misma letra no son significati· vamente diferentes (p=o.05) para la prueba de comparación múltiple de duncan. 12 14.--------------------------------, d 4 2 a .t·17 (etp) ¡¡:¡jt-13(etptc) él3t-95 (etptc) ~t-17 (etptc) ¡:;]t·13 (etp) ilillt-95 (etp) i!ii testigo comercial ~testlgo absowto 12 14.--------------------------------, d 2 el fungicida fosetil de aluminio, aunque es eficiente para el control de algunas enfermedades causadas por oomycetos del suelo, fue completamente inefectivo para el control de la enfermedad en la producción de flores. el fungicida metalaxil aplicado al suelo dio valores de incidencia de la enfermedad muy similares a la incidencia presentada con el aislamiento t17, aplicado, también, al suelo, los cuales dieron un control superior de la enfermedad que los aislamientos t13, t95 y el fungicida propamocarb (figura 3). .t·17 ¡¡:¡jmetalaxis él3t-13 ~ propamocarb ¡:;]testlgo comercial ilillt-95 l1li fosetll de al ~test1go absowto tratamientos las diferencias en la clase de sustrato usado en el enraizamiento de los esquejes fueron variables según los aislamientos del hongo utilizados; con el aislamiento t17, el más efectivo de los tres aislamientos ensayados, la incidencia de la enfermedad fue menor en el sustrato escoria + perlita, sin ninguna planta enferma y fue de 1,9% en el sustrato escoria + perlita + cascarilla de arroz. lo contrario ocurrió con los aislamientos t13 y t95, en donde la incidencia de la enfermedad fue menor en el sustrato escoria + perlita + cascarilla de arroz, pero sin diferencias significativas estadísticamente. 139 la mayor producción de flores, expresada en ramos florales, se obtuvo en el tratamiento al suelo con el aislamiento t17, la cual fue de 26,0% más que en el testigo absoluto y de 15,6% más que en el testigo comercial. este aumento en producción de flores es similar al encontrado por chang el al (1986) y por baker (1986, 1988) con el aislamiento t95 de t.harzíanumcon diversos tipos de plantas. la menor producción se obtuvo con la aplicación al suelo del aislamiento t13. sin embargo, las diferencias entre los demás tratamientos fueron bastante pequeñas y no significativas, según la prueba de comparación múltiple de duncan. el aislamiento t17 inoculado al suelo produjo 11,0% más ramos florales que el aislamiento t95, 5,0% más que el testigo comercial y 13,4% más que el testigo absoluto. el aislamiento t13 fu.e el aislamiento menos efectivo de los tres utilizados en la producción de ramos florales. la.producción de flores lue mayor con los aislamientos t17 y t95 de t. harzíanum que con los fungicidas metalaxil, propamocarb y losetil de aluminio. una respuesta observada, también, en este experimento fue un adelanto en la floración de las plantas con las aplicaciones de los tres aislamientos de t. harzíanum; este adelanto lue mayor.con la aplicación al suelo del aislamiento t17, ya que se obtuvo un adelanto en la cosecha de .15 días, aspecto que es importante y prometedor; esto es similar a lo observado por chang el al(1986) en varias plantas de flor cortada y en varias especies ornamentales. también, se observó una mayor altura de las plantas en la mayoría de los tratamientos al suelo y al sustrato de propagación de los tres aislamientos de t. harzíanum, en comparación con los testigos comercial y absoluto. sin embargo, este lactor en la calidad de las llores de gypsophila no es muy importante, pero lo puede ser en otro tipo de flores, como el clavel y el crisantemo en donde la altura de plantas es delinitiva en la calidad de las flores. esto coincide con baker (1988) y chang el al (1986), quienes observaron aumentos signilicativos en altura de plantas de crisantemo. literatura citada 1. baker, r. damplng-off. p. 3-15. vol 1. in d.l. strider (ed.). diseases of floral crops. praeger publishing. new york. 1985. 140 2. baker, r. biological control: an overview. canadian journal 01 plant pathology 21: 218221.1986. 3. baker, r. trichoderma spp. as plant-growth stimulants. crc critical reviews 7: 97-.106. 1988. 4. chang, y.c., y.c. chang, r. baker, o. kleifeld and 1. chet. increased growth 01 plants in the presence 01 ihe biological control agent trichoderma harzíanum. plant disease 70: 145-148. 1986. 5. engelhard, a.w. babys breath (gypsophíla panículalel¡ diseases. vol. 11.p. 251-258. in d.l. strider (ed.). diseases 01 iloral crops. praeger publishing. new york. 1985. 6. elfas, r. o. arcos y g. arbeláez. estudio del antagonismo de algunas especies de trichoderma aisladas de suelos colombianos en el control de fusarium oxysporumy rhízoclonía solani. agronomía colombiana 10: 5261.1993. 7. frezzi, m.j. especies de pylhíumlitopatógenas identilicadas en la república argentina. revista de investigaciones agrícolas. buenos aires. 10: 113-121. 1956. 8. graper, d. control 01 pythium root rot 01 carnations. research bulletin. colorado greenhouse growers association 425: 1-2. 1985. 9. hadar, y., g.e. harman and a.g. tayloa. evaluation 01 trichoderma koningii and trichoderma harzianum lrom new york soils lor biological control 01 seed rot caused by pylhium spp. phytopathology 74: 106-110. 1984. 10. harman, g.e., 1. chet and r. baker. trichoderma hamalum effects on seed and seedling disease induced in radish and pea by pythium spp. or rhizoclonia solani. phytopathology70: 1167-1172.1980. 11. papavizas c.g. and ja lewis. introduction and augmentation 01 microbial anlagonists. lor the control 01 soilbome plant pathogens. p.305-321. in g.c. papavizas (ed.). biological control in crop production. barc symposium number 5. allanheld, osmond, totowa. 1981. 12. paulltz, t.c., j.s. ahmad and r. baker. integ¡ation 01 pylhium nunn and trichoderma harzianum isolate t-95 lor ihe biological conirol 01 pylhiumdamping-oll 01 cucumber. plant and soi1121: 243-250.1990. 13. sivan, a. y. elad and l. chet. biological control effects of a new isolate of trichoderma halzianum o n pythium aphanidermatum. phytopathology 74: 498-501. 1984. 14. vigodsky-haas, h. and e. farkash. pythium disease on gypsophi/a and trials for its control. hassadeh 59: 1941-1946. 1979. agradecimientos. los autores expresan su especial agradecimiento por la financiación y apoyo dados a la investigación por la empresa flores la valvanera y a los ingenieros agrónomos gilberto pineda y otto galvis. 141 agronomla colombiana, 1992, volumen 9, número 2: 213-217 apllcacion de la biologia molecular a la floricultura colombiana virginia montes de gomezt hasta el momento, la obtención de novedades vegetales mejoradas se ha logrado por los métodos clásicos de mejoramiento, basados fundamentalmente en la habilidad del investigador para seleccionar indivfduos o poblaciones que presenten, en forma sobresaliente, la o las caracterfsticas de interés y en su habilidad para diseñar programas de cruces definidos, con miras a combinar ciertos genotipos parentales con caracterlsticas favorables. con estos métodos, se han logrado mejoras considerables a través de los años, pero con ingente inversión de tiempo y dinero. en el caso de los países en vía de desarrollo, la situación es más grave, ya que los países desarrollados han tomado especies nativas, por ejemplo, las alstroemerias, de origen andino, y, después de someterlas a mejoramiento, nos las venden, teniendo que pagarles regaifas. si el esfuerzo de los mejoradores va a continuar con éxito en el desarrollo de nuevas variedades y, concretamente, los floricultores colombianos quieren romper la dependencia en este aspecto, deben contar con métodos adicionales de selección y de mejoramiento, particularmente, cuando un punto importante, en el éxito del mercado, es el desarrollo rápido de nuevas variedades. desde 1983, cuando se registró la primera transformación exitosa de células vegetales con un gen foráneo y se obtuvo la regeneración de una planta fértil a partir de estas células, el mejoramiento, a través de la ingenierra genética, es una posibilidad real. las técnicas de biologfa molecular se están usando para desarrollar nuevas herramientas útiles a los 1 profesora asociada. departamento de quimica. facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogotá d.c. mejoradores, pero en ningún caso sustituyen totalmente los métodos clásicos, pués simplemente lo dotan de herramientas poderosas para sobrepasar algunas limitaciones inherentes a las técnicas clásicas. la transformación genética puede ser definida como la introducción controlada de ácidos nucléicos en el genoma del organismo receptor. el objetivo final del empleo de la biologfa molecular, más exactamente de la transformación genética en la floricultura, es la obtención de plantas transformadas estables, es decir, de plantas que contienen copias permanentes de dna foráneo que pueden ser heredadas en cada división celular. un esquema general, para el logro de este objetivo, puede ser: 1. selección de la caracterfsticas deseables 2. identificación del gen o genes responsables de ella 3. obtención de ese gen en forma pura 4. selección del vector para la introducción del gen. en el caso de las flores, no solamente es necesario la obtención de variedades con nuevas caracterlsticas de color, belleza de la flor, alta productividad, vigor del tallo, etc., sino que también, estas novedades deben tener mayores niveles de resistencia al "stress" biótico y abiótico. a menudo es posible obtener, en otras variedades, el gen o los genes que le confieren resistencia y, por lo tanto, lo importante es transferir éstos al nuevo germoplasma. en otros casos, no se conocen los niveles apropiados de resistencia y éstos deben ser diseñados por ingenierla genética. igualmente sucede para las otras caracterfsticas deseadas. 213 las técnicas de biologla molecular se pueden clasificar en dos grandes grupos: a) manipulación genómica b) modificación del genoma la manipulación genómica involucra el análisis del genoma "in vitro· de un organismo, con el fin de identificar regiones especfficas importantes para un fenotipo particular. una vez que se han identificado estas regiones, ellas pueden ser transferidas (manipuladas) de un germoplasma a otro por los métodos de biologfa molecular, para el entrecruzamiento. el segundo grupo involucra la modificación directa del genoma existente en la planta, usualmente por la inserción de un o unos genes nuevos. estos genes nuevos incluyen la resistencia a patógenos, a herbicidas, a salinidad, a sequfa y hasta los que modifican o aumentan los niveles de protefnas en determinada planta. desde hace tiempo, los mejoradores y genetistas han propuesto el uso de marcadores genéticos, como mecanismo de selección indirecta, para el rastreo de una determinada caracterfstica. de estos marcadores, se están ensayando, cuatro clases, a saber: 1) citológicos; 2) morfológicos; 3) bioqufmicos; y 4) moleculares. desafortunadamente, los dos primeros alteran severamente el fenotipo de las plantas y resultan individuos indeseables o que presentan problemas de manipulación, en poblaciones sometidas a mejoramiento. en el tercero, la presencia de isoenzimas ha ayudado al desarrollo de la teorfa de la selección basada en los marcadores. en el grupo de investigación, conformado por el departamento de qufmica y la facultad de agronomfa de la universidad nacional de colombia, en asocio con la empresa floramérica, se está iniciando, en plantas modificadas de clavel, la búsqueda de isoenzimas relacionadas con la resistencia a fusarium oxysporum f.sp. dianthi. el bajo nivel de polimorfismo observado en varias especies vegetales y el número limitado de isoenzimas presentes en éstas, son una limitante para el uso de las isoenzimas como herramientas en los métodos de selección indirecta. en el cuarto, el polimorfismo en la longitud de los fragmentos de restricción (rflps) y el polimorfismo del dna amplificado al azar (rapos) se han utiliza214 do como marcadores moleculares en las investigaciones del genoma de las plantas. los rflps han sido estudiados en diferentes plantas y son útiles, tanto en estudios genéticos, como en la localización de genes responsables de una caracterfstica especffica en un genoma dado. un rflp es, simplemente, una diferencia en el dna entre dos individuos y puede ser debida a la inserción o a la detección de pequeños segmentos de dna o a cambios en una o dos bases en la secuencia del dna. por varias razones, los rflps son los marcadores casi perfectos del genoma, por las siguientes razones: -presentan un comportamiento mendeliano codominante, realmente están presentes en plantas sometidas a investigación, en todos los estados de desarrollo de la planta y en casi todos los tejidos, pueden ser detectados, son neutros y, por consiguiente, no interfieren con las caracterfsticas en estudio, las condiciones ambientales o de "stress" a que pueda ser sometido un individuo no los afecta. sus limitaciones son el número de pasos requeridos para detectar los rflps, el número simultáneo de individuos que pueden ser analizados y la velocidad de este análisis, así como en algunas especies, la dificultad de detección del polimorfismo (por ejemplo, en tomate y trigo). transfonnación genética. los métodos empleados en la transformación genética son: 1. transferencia del dna desde la bacteria agrobacterium tumefaciens a células vegetales con heridas. 2. transferencia del dna empleando vectores virales. 3. transformación directa: tratamiento con peg, poliornitina o fosfato de calcio, electroporación, microinyección y biobalfstica. transferencia del dna empleando agrobacterium tumefaciens. de hecho, el sistema de transformación con a. tumefaciens es un suceso natural de transgénesis. actualmente, su plásmido ha sido modificado, para utilizarlo como vector para la introducción de cualquier secuencia de dna deseada en el genoma nuclear de las plantas. el procedimiento mismo de transformación involucra el cultivo de las plantas lesionadas con la bacteria. el material vegetal a utilizar puede ser protoplastos aislados, semillas germinadas y explantes de hojas, ralees, tallos, hipocótilos, cotiledones, bulbos, etc. después del cultivo, las plantas transformadas se dejan proliferar en un medio selectivo y éstas, usualmente, generan nuevas plantas a través de organogénesis o embriogénesis somática, pasando por una fase de callo. si es posible la transferencia de genes mediada por agrobacterium, es el método de elección, por que permite una integración estable de un segmento de dna definido en una ó unas pocas copias. los hospedantes de agrobacterium tumefaciens son plantas dicotiledóneas, aún cuando, en algunos casos, se ha logrado infección en monocotiledóneas, por ejemplo, el espárrago y la dioscorea. la transformación de las células vegetales en los puntos de infección natural, las dota de la capacidad de crecimiento autónomo, en ausencia de estlmulos externos; además, dependiendo de la bacteria infectante, las células transformadas adquieren la habilidad para sintetizar uno de los dos derivados de la arginina, llamados octopina [n-a (0-1 carboetil) l-arginina) o nopalina [na -(1,3 dicarboxipropil) larginina). esta opinas sirven de alimento y fuente de energla para la bacteria infectante. la bacteria que produce octopina puede utilizar este compuesto para crecer, pero no la nopalina y, al contrario, aquella que produce nopalina no puede utilizar octopina. los genes de las sintetasas de estas opinas se encuentran en un plásmido gigante de la bacteria, llamado plásmido ti (plásmido inductor de tumores). la interacción entre la bacteria infectante y la célula vegetal hospedante, estimula a la bacteria para que corte una región del plásmido ti, conocida como tona de 30 kbp (ona transformante), que está limitada por dos secuencias repetitivas de 25 pares de bases. el corte ocurre en sitios especlficos y por recombinación entre las regiones terminales anotadas, produce un t-dna extracromosomal. estos t-dna circulares son, luego, transferidos de la bacteria al genoma nuclear de la planta hospedante, donde se integra. de esta forma, las plantas adquieren los nuevos genes que se encuentran en el t-dna, incluyendo los responsables de la transformación celular y los de la sintetasa de la opina. los productos génicos, necesarios para la escisión, transferencia e integración del t-dna en la célula hospedante, no están codificados por el t-dna en si, sino en otra región del plásmido, conocida como la región vir (de virulencia). estos genes vir son inducidos por productos especlficos de la planta, de tal manera, que la transferencia del t-dna, sólo se activa en presencia de la planta. para la movilización e integración exitosa del t0na' sólo se requieren las terminales repetitivas de 25 pares de bases que limitan el t-dna y todas las demás secuencias no son indispensables. por lo tanto, el plásmido t 2 y, dentro de él, el t-dna constituye un vector natural para la introducción de nuevas secuencias de dna en el genoma de las células somáticas de los vegetales. los genes internos del t-dna pueden ser removidos mediante el uso de enzimas de restricción y pueden reemplazarse por cualquier otro gen que pueda expresarse en tejido vegetal, bien sea este gen de origen vegetal, animal, fungoso o bacteriano. en general, el gen de la opina sintetasa se reemplaza por el gen foráneo. en esta forma, el promotor natural y las senales de poliadenilación de la opina sintetasa, le confieren un alto nivel de expresión de la protelna foránea. inicialmente, un fragmento grande del plásmido ti, que contiene la región t-dna como la vir, se clona en un plásmido bacteriano común pbr 322 (acepta fragmentos hasta 5 kbp) y el gen foráneo es, luego, clonado en la región no esencial del t-dna y este plásmido hlbrido es introducido en a. tumefaciens que lleva un plásmido ti intacto. cuando las plantas son infectadas con estas bacterias, los productos génicos de la región vir del plásmido ti intacto, movilizan el t-dna recombinante y éste se integra al genoma de la planta. ultimamente, ha sido posible reemplazar el promotor de la opina sintetasa constitutiva por un promotor inducible por la luz, derivado de un gen que codifica la subunidad pequena de la disfosforibulasa carboxilasa cloroplástica. la existencia de respuesta al choque térmico en plantas, al igual que en otros reinos, permite preever la expresión de genes foráneos que sean inducibles por el calor. las principales limitantes de este método de transformación son: la imposibilidad de infectar todo tipo de plantas, debido a que la infección ocurre principalmente en dicotiledóneas. la regeneración de células somáticas infectadas con t-dna nativo se bloquea algunas veces, debido a que los genes transformantes alteran los 215 . mecanismos normales del control de crecimiento y desarrollo. luego, es necesario superar estas iimitantes, posiblemente con la eliminación o modificación de los genes responsables de este problema. transformación de plantas por otros métodos. para otras especies recalcitrantes a agrobacterium tumefaciens, existen métodos altemativos de transformación, como la electroporación y la biobalfstica. la electroporación, que es un método fisico-qulmico de protoplastos, puede ser una buena alternativa, únicamente, cuando la célula receptora es capaz de regenerar plantas. la bioballstica es un método mecánico y ha sido usado con éxito en la transfe-rencia de dna en tejidos intactos y es, por lo tanto, promisoria en plantas que son de dificil regeneración. personalmente, considero que en la floricultura colombiana, una de las posibilidades de mayor transformación de plantas es el método de la biobalfstica, dado que el equipo puede ser construido en el pals y se pueden usar meristemos, embriones, etc., como blanco de transformación y, en colombia, ya está disponible la metodologla para la regeneración de especies florales a partir de estos explantes. en 1987, klein y colaboradores reportaron un nuevo fenómeno que es el envio de ácidos nucléicos a las células vegetales utilizando microproyectiles acelerados a altas velocidades. esa investigación se condujo con la idea de superar algunos problemas de otros métodos de transformación vegetal, como la limitación de hospedantes de agrobacterium tumefaciens y la imposibilidad de regenerar plantas a partir de células en algunas especies. para ello, se emplearon microproyectiles esféricos de tungsteno (4j.lm de diámetro) para bombardear células intactas de cebolla (allium cepa l.), que se transformaron adhiriendo a los microproyectiles, tanto rna (material genético del virus del mosaico del tabaco), como dna (el plásmido p35-cat). en ambos casos, se obtuvieron protelnas codificadas por el ácido nucléico correspondiente. en 1991, sautter y colaboradores, reportaron un sistema de microproyectiles más refinado, en que las partlculas son separadas o dispersadas en una fase gaseosa antes de someterlas a aceleración. entonces, se emite un pulso de presión mediante la acción de una pistola de aire, que se alimenta con co2 o nitrógeno. el pulso de presión se desplaza por un tubo de pirot que termina en un capilar de acero. en la punta de éste, se coloca una suspensión de microproyectiles en una solución del dna 216 (20j.l 1), que es nebulizada en goticas del orden de micrones. las gotas son sopladas por el mismo pulso de presión a través de una abertura estrecha, llamada abertura de restricción, que es un capilar de vidrio de diámetro entre 140 y 300 j.l1y cuya longitud puede ser hasta 10 mm de largo. esto permite acelerar las goticas que contienen el ácido nucléico. después de un corto trayecto de 10 mm, a través de una cámara de vaclo parcial, las partlculas llegan al tejido, que constituye el blanco de localización, mediante la rejilla de un estereomicroscopio. el sistema utiliza partlculas de oro, obtenidas a partir de sales de oro, y un revelador fotográfico comercial. la suspensión de partlculas y de dna se prepara incorporando en un buffer, inmediatamente antes de usarla, el plásmido y la suspensión de proyectiles. el tejido que sirve de blanco debe ser inmovilizado, para evitar que la corriente de gas lo mueva. para tal fin, se prepara una lámina de agarosa con caci2, sobre la cual se coloca una gota de alginato y, sobre ésta, el tejido. el alginato polimeriza en presencia del calcio. el resultado es un sandwich de agarosa alginato -tejido, fácil de manipular. después del bombardeo, el tejido puede separarse para ser sometido a cultivo, con el propósito de regenerar la planta completa. posteriormente, se deben hacer pruebas de transformación, para comprobar la incorporación del plásmido al genoma de la planta. el entrecruzamiento clásico de flores tiene sus limitaciones y la principal de ellas es que no existe especie alguna, que posea la capacidad genética para producir variedades en todo el espectro de colores. por lo tanto, una de las aplicaciones más importantes de las técnicas de ingenierla genética en la floricultura está en el área del color de las flores. en la mayorla de las plantas, el color de las flores está determinado por flavonoides, provenientes de la vla fenilpropanoide, la cual ha sido bien caracterizada en petunia. la fenilalanina es precursora común de todos los flavonoides. la primera estructura coloreada es obtenida por la condensación de una molécula de 4cumaroil coenzima a con tres moléculas de malonil coenzima a, mediante la enzima chalcona sintetasa (chs). el producto amarillo de esta reacción, la chalcona de naringenina, es convertida por la enzima chalcona flavona isomerasa (chi)., a la flavona de naringenina (incolora), la cual, a través de otras enzimas, es convertida en las diferentes antocianinas pigmentadas (delfinidinas azuladas, pelargonidinas anaranjadas y cianidinas rojizas). el fenotipo de pigmentación final de la flor está determinado por la antocianina particular predominante, el ph vacuolar (donde se almacena el pigmento) y la presencia y concentración de flavonoles y otros copigmentos. hasta el momento, se han clonado algunos genes implicados en la generación del color, entre ellos el de la chalcona sintetasa (chs), la chalcona flavona isomerasa (chi) y la dihidroflavonol-4reductasa (ofr) y se han reportado algunos experimentos exitosos en la pigmentación de flores de petunia, inicialmente, eliminando las enzimas que produce la pelargonidina anaranjada y, luego, transfiriéndole la ofr del maiz, que produce la pelargonidina anaranjada. en otro estudio, usando la estrategia de genes antisentido, se interrumpió un gen implicado en la pigmentación de la petunia. la introducción del cona del gen de la chs, bajo el control del promotor 355 del virus del mosaico de coliflor (camv), produjo una reducción efectiva de la expresión de la chs y, como consecuencia, se logró una reducción en la pigmentación de la flor en forma variegada con patron de pigmentación en zonas o anillos o en forma homogénea. finalmente, podemos decir que en la floricultura colombiana, aún no se ha aplicado la biologfa molecular, pero existen las posibilidades de hacerlo en corto plazo, ya que, para varias especies florales, se tienen los métodos de regeneración de plantas a partir de callos, meristemos, embriones, etc. en las universidades y concretamente en la universidad nacional de colombia, existe el personal cientffico calificado que puede realizar las investigaciones correspondientes y en las empresas de flores existe la posibilidad de hacer los ensayos a nivel de campo, para verificar la transferencia. unicamente, es necesario fortalecer la asociación entre la universidad y los floricultores, para que, en unión con entidades, como colciencias, se logren llevar a feliz término los ensayos y, así, poder romper la dependencia tecnológica de otros pafses desarrollados. 217 agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 50-54 propagación y cultivos de tejidos inducción de organogénesis indirecta en abarco (cariniana pyriformis miers.) inducing indirect organogenesis in abarco (cariniana pyriformis miers.) mary luz yaya1, olga lucía rodríguez2, william usaquén3 y alejandro chaparro4 resumen: se indujeron procesos primarios de morfogénesis de novo vía organogénesis indirecta en segmentos de hipocótilo de abarco, provenientes de plántulas in vitro de dos semanas de edad. el material fuente se obtuvo por germinación de embriones en woody plant médium (wpm) diluido a la mitad y sin reguladores de crecimiento. la formación de callo organogénico se estimuló mediante la adición de ácido indolacético (aia) conjuntamente con 6-bencilaminopurina (bap). después de cuatro semanas el mayor porcentaje de formación de callo (75%) se observó con la combinación aia 1,21 µm y bap 7,6 µm. palabras clave adicionales: lecythidaceae, callo organogénico, brotes adventicios. abstract: morphogenesis was induced in cariniana pyriformis hypocotyl explants via indirect organogenesis. explants were taken from two-week-old in vitro plants. the source material was obtained from germinating embryos in woody plant medium (50%) without hormones. callus formation was stimulated by iaa (indolacetic acid) and bap (6-benzyl amino purine). the highest percentage (75%) of callus development (after four weeks) resulted from a combination of 1.21 µm iaa and 7.6 µm bap. additional key words: lecythidaceae, organogenic callus, adventitious bud. introducción el abarco (cariniana pyriformis miers.) es una especie forestal que pertenece a la familia lecythidaceae, la cual incluye aproximadamente 20 géneros y cerca de 440 especies de hierbas y árboles pantropicales (morton et al., 1997). los reportes bibliográficos indican que c. pyriformis se encuentra restringida a panamá y colombia, aunque existen especies muy similares en otros países. en nuestro país, su distribución se extiende a las tres cordilleras principalmente en la región del magdalena medio, chocó, urabá, las serranías de san lucas, abibe, san jerónimo, ayapel, los motilones y el baudó. su distribución natural corresponde a bosques húmedos y muy húmedos tropicales y a altitudes entre 500 y 800 m.s.n.m. (conif, 1996). debido a su alta calidad y durabilidad, la madera de abarco es muy apreciada, tanto en el mercado nacional como internacional, constituyéndose en una especie de alto potencial comercial para el país, razón por la cual hace parte de las especies vegetales promisorias incluidas en el convenio andrés bello (bernal y correa, 1994). sus principales usos comprenden el área de construcción y fabricación de muebles; también es apta para construcciones navales, instrumentos de laboratorio y, fecha de recepción: 14 de septiembre de 2004 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 bióloga, laboratorio de biología molecular, departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: mlyayal@unal.edu.co 2 investigadora, unidad de biotecnología, instituto sinchi, bogotá. e-mail: olgarod@softhome.com 3 instructor asociado, departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: wusaquenm@unal.edu.co 4 profesor asistente, laboratorio de biología molecular, departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: achaparrog@unal.edu.co yaya et al.: inducción de organogénesis indirecta... 512005 en algunas regiones, es importante para la fabricación de canoas (proexpo, 1972; conif, 1996). además de su importancia como recurso maderable, c. pyriformis es una especie altamente promisoria en el área de reforestación de bosques nativos, obteniéndose buenos resultados en estudios con formaciones ecológicas de bosque húmedo tropical (castro et al., 1993). diversas entidades nacionales, entre ellas el instituto sinchi, se han enfocado en estudiar y mejorar distintos procesos de propagación del abarco. respecto de los sistemas de propagación in vitro, hasta la fecha sólo se había reportado el trabajo realizado por castro et al. (1993) en micropropagación de microestacas provenientes de material ex vitro. con el fin de inducir procesos morfogenéticos de novo como embriogenésis somática y organogénesis, se evaluó la respuesta de varios tipos de explantes juveniles procedentes de plántulas establecidas en condiciones in vitro, a distintas combinaciones de fitoreguladores. en el presente artículo se reportan los resultados obtenidos en los procesos de inducción de organogenésis indirecta. materiales y métodos obtención de material fuente y germinación in vitro se extrajeron semillas a partir de frutos maduros las cuales, después de lavado con agua corriente, se sometieron a un proceso de desinfección mediante inmersión en polivinilpirrolidona (isodine®) al 10% por 1 h y posteriormente en hipoclorito de sodio al 5,25 % por una hora. después de tres enjuagues con agua destilada estéril, y en condiciones asépticas, se aislaron los embriones que se sembraron, al igual que semillas completas, en medio woody plant diluido a la mitad, suplementado con sacarosa al 30% y agar al 6% (castro et al., 1993). el medio previamente se ajustó a ph 5,8 con hcl 1n y naoh 1n y se esterilizó en autoclave por 15 min a 20 lbs de presión. inducción de callo organogénico a partir de plántulas de dos semanas de edad obtenidas por germinación in vitro de embriones, se aislaron segmentos de hipocótilos, cotiledones y hojas jóvenes, los cuales se inocularon en el medio anteriormente descrito, suplementado con las distintas combinaciones de fitoreguladores a evaluar (tabla 1). tabla 1. efecto del ácido indolacético (aia) y la 6-bencilaminopurina (bap) en la formación de callo organogénico sobre segmentos de hipócotilo de abarco (cariniana pyriformis)a. tratamiento aia [µm] bap [µm] % hipocótilos b que formaron callo control 0 1 1,21 0 2 3,42 0 3 6,84 0 4 7,6 0 5 13,1 0 6 26,2 0 7 1,21 7,6 75* 8 3,42 13,1 45 9 6,84 26,2 60 a. datos tomados después de cuatro semanas de cultivo. b. porcentaje promedio calculado para dos ensayos, cada uno con 10 réplicas por tratamiento. tomando como referencia el trabajo de vengadesan et al. (2000) en la especie leñosa acacia sinuata, se evaluaron tres combinaciones auxina-citoquinina de ácido indolacético (aia) y 6-bencilaminopurina (bap) (1,21 y 7,6 µm; 3,42 y 13,1 µm; 6,84 µm y 26,2 µm, respectivamente), al igual que el efecto de cada una de las concentraciones individuales de los fitoreguladores sobre los explantes, estableciendo así un total de 9 tratamientos (tabla 1). por cada tratamiento se evaluaron 10 réplicas (segmentos de hipocotilo, cotiledón y hoja, respectivamente), y el ensayo completo se realizó dos veces. en cada tratamiento se evaluó el porcentaje de formación de callo organogénico (callo a partir del cual se formaron brotes caulinares y/o radicales) después de cuatro semanas. las diferencias estadísticas entre los tratamientos se detectaron utilizando la prueba de los signos (siecel, 1995) considerando un nivel de significancia α = 0,05. los explantes inoculados fueron ubicados en una cámara de crecimiento con un fotoperíodo 12/12 y temperatura de 26 ± 2° c. análisis histológicos los callos obtenidos fueron fijados en carnoy (3 etanol : 1 ácido acético glacial) por 48 horas, deshidratados a través de inmersión en una serie gradual de concentraciones de alcohol etílico, y por último, bañados en parafina. se cortaron secciones de 7-10 µm en un micrótomo rotatorio, que se sometieron a tinción mediante la técnica fast greensafranina (roth, 1964). posteriormente las láminas fueron agronomía colombiana 52 vol. 23 · no. 1 observadas al microscopio para evidenciar las estructuras morfogénicas. resultados y discusión germinación in vitro en los ensayos realizados, solamente se obtuvo respuesta germinativa en los embriones con porcentajes de germinación entre 80 y 90% (datos no mostrados). previamente, castro et al. (1993) intentaron establecer procesos de germinación de embriones in vitro; sin embargo, la alta contaminación y efectos tóxicos de los antibióticos empleados para controlar el crecimiento de los agentes patógenos no les permitieron desarrollar el proceso. en nuestro caso, la contaminación fue muy baja (0-5%, datos no mostrados) y no representó un problema para la germinación y establecimiento del stock in vitro de plantas. la velocidad del proceso de germinación in vitro fue mayor con respecto al proceso de germinación en suelo, que como lo reportan diez y moreno (1998) tiene una duración de 12 a 27 días. en condiciones in vitro, la germinación del embrión comienza a ser notable hacia el quinto día después de la siembra, y aproximadamente 25-30 días después, la plántula se encuentra bien desarrollada con cotiledones completamente expandidos y con las primeras hojas bien formadas. probablemente, como lo afirma pierik (1990), debido a la pérdida de inhibidores ocasionada al eliminar la testa, el proceso de germinación se acelera y la plántula se desarrolla rápidamente. organogénesis indirecta de los tres tipos de explantes evaluados, sólo los segmentos de hipocótilo generaron respuesta callogénica. en todos los casos, el callo se originó en los extremos de los explantes y se extendió progresivamente por toda la superficie. en los tratamientos en los que se aplicó únicamente aia (tratamientos 1-3, tabla 1), la mayor parte de los explantes inoculados (80%, datos no mostrados) generaron callo compacto de color blanco-amarillo o amarillo, sin ninguna evidencia morfológica ni histológica de posibles estructuras organogénicas. cuando se aplicó únicamente bap (tratamientos 4-6, tabla 1) se formó callo de tipo compacto de color marrón-verde (70% de los explantes inoculados, datos no mostrados), pero igualmente sin evidencias de estructuras organogénicas. independientemente de las concentraciones utilizadas, las combinaciones auxina-citoquinina evaluadas (tratamientos 7-9, tabla 1) originaron callos de coloración marrón-verde de tipo organogénico (figura 1a), en los que se formaron, tanto yemas caulinares como radicales (figuras 1b y c). la combinación aia (1,21 µm) + bap (26,2 µm) generó un porcentaje de formación de callo organogénico altamente significativo (75%, p = 0,04122), mientras que las combinaciones aia (6,84 µm) + bap (26,2 µm) y aia (3,42 µm) + bap (13,1 µm) generaron porcentajes de callo organogénico de 60 y 45%, respectivamente (tabla 1). los análisis histológicos confirmaron la formación de brotes adventicios a partir de los callos organogénicos. la figura 1d muestra la formación de zonas meristemáticas (domos) y de primordios foliares a partir del tejido parenquimático del callo en el caso de brotes caulinares. puesto que la ‘recalcitrancia’ es una característica común de muchas especies leñosas, el proceso de establecimiento y propagación in vitro de gran parte de ellas se inicia tomando como base explantes juveniles provenientes de líneas germinales debido a su mayor potencial morfogénico (segura, 1993). en esta clase de explantes la respuesta callogénica de un tipo particular –como los hipocótilos–, puede indicar, como lo sugieren sujatha y mukta (1996), un efecto de predisposición del tejido a sufrir procesos de multiplicación celular a una velocidad mayor que otros, debido a que presenta distinto potencial morfogénico, y/o como sugieren tonon et al. (2001), como resultado de diferencias en el contenido hormonal del tejido que afectan la interacción con los fitorreguladores exógenos aplicados. la efectividad de la combinación aia-bap en la inducción de brotes adventicios ha sido reportada en varias especies leñosas: acacia sinuata, sesbania sesban, prosopsis cineraria, dalbergia sissoo, entre otras (rao, 1988; vengadesan et al., 2000), evidenciando el papel relevante que juega la interacción específica auxina-citoquinina dentro del proceso de desdiferenciación celular, adquisición de potencial morfogenético y neoformación de estructuras ocurridas en el callo (street, 1979; de klerk, 1997, quoirin et al., 1998). recientes estudios moleculares realizados en arabidopsis, han identificado genes relacionados con la regulación horyaya et al.: inducción de organogénesis indirecta... 532005 monal en los procesos organogénicos. el gen rev/ifl1 (revoluta/interfascicular fiberless) por ejemplo, es importante en el transporte polar de auxinas, en la formación de meristemos de brotes y en procesos de diferenciación celular. de otro lado, el gen abp1 (proteína 1 de ligamiento a auxina), al parecer está involucrado con la regulación de auxinas en procesos de expansión celular. adicionalmente, se ha propuesto que elementos reguladores del ciclo celular como las ciclinas-d, juegan un papel relevante en los procesos de multiplicación celular que conllevan al desarrollo de callos, como resultado de su inducción por citoquininas (mizukami, 2001). dentro de estos hallazgos, uno de gran interés es la respuesta callogénica inducida por la acción ectópica del gen ant (antegumenta) en tejidos diferenciados y sin la adición exógena de auxinas o citoquininas, lo que sugiere un papel primordial de este gen en el mantenimiento de la ‘competencia meristemática’, es decir, la capacidad celular de crecimiento y multiplicación que surge como respuesta a señales de crecimiento y desarrollo durante los procesos organogénicos vegetales (mizukami, 2001). la formación de un tipo determinado de estructura (brotes caulinares o radicales) es dirigida en gran parte por la proporción auxina/citoquinina aplicada (hartmann et al., 1997). sin embargo, en nuestro estudio, la formación conjunta de brotes caulinares y radicales en el callo no nos permitió establecer un requerimiento específico de esta proporción para direccionar el desarrollo de uno u otro tipo. siguiendo el proceso realizado por vengadesan et al. (2000), algunos callos se inocularon en medio suplementado con ag 3 (datos no mostrados), con el fin de inducir la elongación de los brotes caulinares; sin embargo, los fuertes procesos oxidativos presentados a lo largo de la primera semana después del cambio de medio, llevaron a su necrosis y pérdida total. la oxidación es uno de los mayores problemas encontrados durante el desarrollo de procesos in vitro con especies leñosas. no obstante, en muchos casos se ha podido figura 1. organogénesis indirecta en abarco. a. callo organogénico, b. brotes caulinares adventicios, c. brotes radiculares adventicios, d. corte histológico de primordio caulinar originado en callo organogénico; aumento 10x. agronomía colombiana 54 vol. 23 · no. 1 solucionar y los sistemas de propagación han logrado ser optimizados con éxito (george, 1993). es necesario para el caso de abarco, enfocar esfuerzos en la búsqueda de tratamientos que solucionen el problema oxidativo, de manera que se pueda continuar y mejorar el desarrollo de un sistema de multiplicación por brotación adventicia. la formación de brotes adventicios, y su posterior desarrollo a plantas, constituye un sistema con altas tasas de multiplicación (jones, 1983; hartmann et al., 1997); y ha sido utilizado con éxito en la propagación de especies leñosas de alta importancia económica como citrus sp. y palma de aceite (jones, 1983; george, 1993). en el caso del abarco, la optimización de este tipo de sistema y de otros procesos de propagación in vitro, probablemente requieran de una ardua investigación. sin embargo, por tratarse de una especie nativa de alto potencial económico y ambiental para el país, es importante continuar explorando todas las vías posibles para su multiplicación y futuro mejoramiento, paralelamente a investigaciones sobre su genética, fisiología y ecología, con el fin de generar el conocimiento necesario para aprovechar al máximo sus beneficios. conclusión sí bien el sistema de brotación adventicia en abarco necesita ser optimizado, la inducción de brotes lograda mediante la adición conjunta de aia y bap constituye un primer paso en el desarrollo de éste y otros procesos in vitro, que en un futuro contribuyan en los programas de propagación y mejoramiento de esta especie maderable nativa. agradecimientos los autores agradecen a la gobernación del guaviare y al plan nacional de desarrollo alternativo (pnda) por la financiación brindada, así como al instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, por facilitar los elementos necesarios para el desarrollo de este trabajo. literatura citada bernal, h. y j. correa. 1994. especies vegetales promisorias de los países del convenio andrés bello. tomo x. editora guadalupe, bogotá. 325 p. castro, d.; c. jiménez; d. ríos; a. restrepo y m. giraldo. 1993. utilización de las técnicas de cultivo de tejidos vegetales in vitro para la propagación y conservación de germoplasma de cuatro especies vegetales en vía de extinción en el oriente antioqueño: comino (aniba perutilis), abarco (cariniana pyriformis), almedrón (caryocar glabrum) y guayacán (tabebura serratifolia). pp. 21-44. en: cuadernos de investigación y desarrollo regional cornare. el santuario, antioquia. 94 p. corporación nacional de investigación y fomento forestal (conif). 1996. latifoliadas de zona baja. conif, bogotá. 104 p. díez, a. y m. moreno. 1998. árboles de los bosques húmedos tropicales del sur oriente de antioquia, colombia. revista facultad nacional de agronomía medellín 5(2), 9-25. de klerk, g.; b. arnholdt-schmitt; r. lieberei y k. newmann. 1997. regeneration of roots, shoots and embryos: physiological, biochemical and molecular aspects. biologia plantarum 39(1), 53-66. fondo de promoción de exportaciones (proexpo), colombia. 1972. maderas colombianas. editorial itualgraf, bogotá. 117 p. george, e. 1993. plant propagation by tissue culture: the technology. segunda edición. editorial hardcover, new york. 574 p. hartmann, h.; d. kester; f. davies y r. genere. 1997. plant propagation, principles and practices. sixth edition. ed. prentice hall, new york. 770 p. jones, o. 1983. in vitro propagation of tree crops. pp. 139-159. en: miantell, s. y h. suiter (eds.). plant biotechnology. cambridge university press, cambridge. 582 p. mizukami, y. 2001. a matter of size: developmental control of organ size in plants. current opinion in plant biology 4, 533-539. morton, c.; s. mori; g. prance; k. karol y m. chase. 1997. phylogenetic relationships of lecythidaceae: a cladistic análisis using rbcl sequence and morphological data. american journal of botany 84(4), 530-540. pierik, r. 1990. cultivo in vitro de las plantas superiores. editorial mundi-prensa, madrid. 326 p. quoirin, m.; j. bittencourt; f. zanette y d. de oliveira. 1998. effect of growth regulators on indirect organogenesis of acacia mearnsii tissues cultured in vitro. revista brasileira de fisiologia vegetal 10(2), 101-105. rao, a. 1988. in vitro culture studies on economically important tropical trees. pp. 9-195. en: the application of tissue culture techniques in economically important tropical trees. biotrop. special publication n° 35. editorial seameo-biotrop. indonesia. 229 p. roth, i. 1964. microtécnica vegetal. editorial escuela de biología, facultad de ciencias, universidad central de venezuela, caracas. 132 p. segura, j. 1993. morfogénesis in vitro. pp. 240-325. en: azcón-bieto j. y m. talón (eds.). fisiología y bioquímica vegetal. editorial mcgraw hill-interamericana, madrid. 581 p. siecel, s. 1995. estadística no paramétrica. ed. trillos, barcelona. 250 p. street, h.e. 1979. embryogenesis y chemically induced organogenesis. pp. 123-153. en: sharp, w.; p. larsen; e. paddock y v. raghavan (eds). plant cell and tissue culture, principles and applications. university press, columbus, ohio. 650 p. sujatha, m. y n. mukta. 1996. morphogenesis and plant regeneration from tissue cultures of jatropha curcas. plant cell, tissue and organ culture 44, 135-141. tonon, g.; m. capuana y a. di marco. 2001. plant regeneration of fraxinus angustifolia by in vitro shoot organogenesis. scientia horticulturae 87, 291-301. vengadesan, g.; a. ganapathi; r. premanand y v. ramesh. 2000. in vitro organogenesis and plant formation in acacia sinuata. plant cell, tissue and organ culture 61, 23-28. agronomía 24-2i.indd agronomía colombiana 24(2): 317-325, 2006 suelos, fertilización y manejo de aguas evaluación de grupos funcionales (ciclo del c, n, p) y actividad de la fosfatasa ácida en dos suelos agrícolas del departamento de boyacá (colombia) evaluation of functional groups (cycles of c, n, p) and activity of the acid phosphatase in two agricultural soils of department of boyacá (colombia) martha viviana torres1 y luz marina lizarazo2 abstract: microbial community of agricultural soils is a component with multiple functions that are essential for soil fertility. this research was undertaken in order to study bacteria populations participating in the biogeochemical cycles of c, n, and p, with the purpose of evaluating their presence in the cultivation systems and determining possible interactions among these groups in the rhizosphere and total soil. in a similar way, determination of the enzymatic activity of the acid phosphatase was done. the evaluation of the functional groups was carried out by recount in plate and estimation of the acid phosphatase activity using the method of tabatabai and bremner (1969, 1977). the phosphate solubilizing bacteria were present in smaller proportion than functional groups of the cycle of c and, in two soils, maintained population sizes similar to that of free-living nitrogen fixing bacteria in rhizosphere and total soil. according to the results obtained in these agricultural soils, the difference in the proportion of microorganisms between rhizosphere and surrounding soil can vary because of the fertilizer additions. also, it was determined that activity of the acid phosphatase in these two soils could be affected by such factors as percentage organic matter, bacterial biomass, and phosphorus availability. additional keywords: acid phosphatase, celulolitics, amilolitics, proteolitics, free-living nitrogen fixing bacteria, solubilizers of phosphorus resumen: la comunidad microbiana de los suelos agrícolas es un componente con múltiples funciones esenciales en la fertilidad del suelo. en este trabajo se hace un estudio de las poblaciones de bacterias implicadas en los ciclos biogeoquímicos del c, n y p, con el fin de evaluar su presencia en cultivos de cebolla (allium ampeloprasum) y papa (solanum tuberosum), así como también, de determinar posibles interacciones entre estos grupos, tanto en la rizosfera como el suelo total. además, se realizó la determinación de la actividad enzimática de la fosfatasa ácida. la evaluación de los grupos funcionales se realizó mediante recuento en placa y la actividad de la fosfatasa ácida, utilizando el método de tabatabai y bremner (1969, 1977). se encontró un mayor número de unidades formadoras de colonia (ufc) en el suelo correspondiente al cultivo de cebolla. las bacterias solubilizadoras de p se encuentran en menor proporción que los grupos funcionales del ciclo del c y mantienen tamaños poblacionales similares a las bacterias fijadoras de n, tanto en rizosfera como en suelo total en las dos muestras de suelo. según los resultados, la diferencia en la proporción de microorganismos entre rizosfera y el suelo circundante puede variar por las labores de adición de fertilizantes. adicionalmente, se determinó que la actividad de la fosfatasa ácida pudo estar afectada por factores como el porcentaje de materia orgánica, la biomasa bacteriana y la disponibilidad de p. palabras claves adicionales: fosfatasa ácida, celulíticas, amilolíticas, proteolíticas, bacterias libres fijadoras de nitrógeno, solubilizadoras de fósforo fecha de recepción: 10 de noviembre de 2005 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 bióloga, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: vitoce@starmedia.com 2 profesora asociada, facultad de ciencias básicas, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: lulizarazo@tunja.uptc.edu.co 318 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana introducción el suelo es un recurso natural sin estándares de calidad definidos; por su variabilidad, es difícil establecer alguna medida física, química o biológica que pueda ser considerada lo suficientemente adecuada para reflejar la calidad, pues es necesario considerar todos los factores que pueden condicionar su funcionamiento, dificultándose así la regulación de la calidad de este recurso. es necesario entonces medir aquellas propiedades del suelo que sean especialmente sensibles a los cambios generados por las prácticas de manejo y cuyos valores reflejarían la calidad del recurso (bandick y dick, 1999). según las diferencias en la exudación de las raíces y de la rizodeposición en diferentes zonas de la raíz, las comunidades microbianas de la rizosfera pueden variar en su estructura o en relación al tipo de suelo, especies de plantas, estado nutricional, edad, estrés, enfermedad y otros factores ambientales (osorio y pérez, 2001). las propiedades biológicas del suelo, como la biomasa, la actividad de microorganismos y la actividad enzimática, entre otras, podrían constituir una herramienta valiosa para establecer la calidad biológica de un suelo, siendo estas propiedades dependientes de la dinámica de la materia orgánica, las prácticas de manejo y los cambios ambientales (bandick y dick, 1999). en este sentido se pueden utilizar grupos funcionales de organismos como bioindicadores para evaluar disturbios en el suelo o la fertilidad a nivel biológico (andrade, 2004b). los grupos funcionales considerados en este estudio son aquéllos que participan directa o indirectamente en los ciclos de los nutrientes y en la recirculación de la materia orgánica, teniendo en cuenta que éstos interaccionan entre sí, con las plantas y los demás factores físicos y químicos del suelo. la actividad enzimática en los suelos cultivados también está relacionada con las prácticas de cultivo y puede asociarse de una manera directa con la disponibilidad de los nutrientes del suelo, debido a que éstas juegan un papel importante en cada uno de los ciclos biogeoquímicos de elementos requeridos para el crecimiento de las plantas. las fosfatasas detectadas en el suelo constituyen un grupo de enzimas de gran importancia en la dinámica de uno de los nutrientes más importantes para las plantas, como lo es el fósforo (p), pues participan en la mineralización del p orgánico, constatando su importancia si se tiene en cuenta que cerca de 90% del p del suelo esta presente en forma orgánica (portilla et al., 1998). ahora bien, la disponibilidad de este elemento para las plantas también se puede relacionar con otra variable biológica importante como es la población de microorganismos solubilizadores del p, pues mediante la liberación de enzimas y ácidos orgánicos liberan formas de este elemento asimilables para las plantas (osorio y pérez, 2001). el objetivo de este estudio fue medir algunas variables biológicas del suelo, como la actividad de la enzima fosfomonoesterasa ácida, la población de bacterias solubilizadores del p y otros grupos funcionales del suelo, tales como amilolíticos, proteolíticos, celulolíticos y fijadores libres de n, en dos suelos cultivados con cebolla y papa (rizosfera y suelo total); con el fin de establecer las diferencias que se puedan presentar en estas variables en dos suelos agrícolas. materiales y métodos el estudio se hizo en condiciones de campo y laboratorio. el trabajo de campo se llevó a cabo en un cultivo de cebolla junca (allium ampeloprasum) y otro de papa (solanum tuberosum), con una extensión aproximada de 2 ha cada uno. en cada cultivo se tomaron 24 muestras, utilizando transectos en zig-zag, con una distancia de puntos de muestreo de 1,5 m, según metodología de créptin y johnson (2000). las muestras, de aproximadamente 1 kg, fueron tomadas tanto en rizosfera (12 muestras) como en suelo total (12 muestras), se llevaron al laboratorio y se preservaron a 4 ºc hasta su análisis, que no fue posterior a 48 h. las áreas muestreadas están ubicadas en los municipios de sogamoso y aquitania (boyacá), pertenecen a la provincia de sugamuxi y son zonas que presentan una alta actividad agrícola. sogamoso está localizado a una altitud de 2.400 msnm, con temperatura promedio de 17 ºc, humedad relativa promedio de 71% y precipitación promedio anual de 831 mm y aquitania, a orillas del lago de tota, a 3.046 msnm y con temperatura promedio de 12 ºc, humedad relativa promedio multianual de 82% y precipitación anual promedio de 910 mm. el análisis fisicoquímico de los suelos se realizó en el laboratorio de suelos de la escuela de agronomía de la uptc, sede tunja, utilizando para: textura, el método de bouyoucos; ph, la relación 1:1 suelo:agua; acidez torres y lizarazo: evaluación de grupos funcionales... 3192006 intercambiable, con kcl 1n; porcentaje de materia orgánica (mo), según walkley-black; conductividad eléctrica (ce), por extracto de saturación y conductivímetro; fósforo disponible, por el método de bray ii por colorimetría; ca, mg, k y na, por extracción con nh 4 ac y absorción atómica; fe, mn, cu y zn, por extracción con dtppa (siglas en inglés de ácido dietilen triamin pentametilenfosfónico) y absorción atómica; b, con agua caliente y s, con fosfato monocálcico (tabla 1). determinación de la actividad de la fosfatasa ácida se colocó 1 g de suelo en tubo, con 3 réplicas y 1 tubo control por muestra; a cada muestra se le adicionaron 1 ml de sustrato (solución de p-nitrofenil fosfato) y 4 ml de la solución tampón modificada a ph 6,5. esta mezcla se incubó a 37 ºc por 1 h. después de la incubación, a todos los tubos se les adicionaron 1 ml de cacl 2 0,5 m y 4 ml de naoh 0,5 m. se sirvió 1 ml de sustrato a los controles, posteriormente se filtró la suspensión y se midió la absorbancia a 400 nm. en forma simultánea, se prepararon blancos a los que se les añadió el sustrato después de la adición de cacl 2 0,5 m y naoh 0,5 m. se preparó una solución de trabajo de 20 µg· ml-1 de p-nitrofenol fosfato y con ella se hizo una curva de calibración; se obtuvieron patrones de 0, 20, 40, 60, 80 y 100 µg de p-nitrofenol, de acuerdo con el método tabatabai y bremner (1969), modificado por tabatabai y eivazi (1977). recuento de grupos funcionales de microorganismos se cuantificaron los grupos funcionales de microorganismos relacionados con: el ciclo del p, las bacterias solubilizadoras de p (sp); el del c, las bacterias celulolíticas (cl), amilolíticas (am) y proteolíticas (pr) y el del n, las bacterias libres fijadoras de n (fn) que utilizan la glucosa como fuente de c. para el recuento en placa se usó el medio de silvestrebradley et al. (1982) modificado con fosfato tricálcico a ph de 6,5-7,0 para las bacterias sp; medio de wood (1980) para las cl; medio de pontecorvo et al. (1953) para las am; medio de wood (1980) para las pr y medio de burk wilson y knight (1952) para las bacterias libres fn que utilizan la glucosa como fuente de c. las placas se incubaron a 28 ºc y las unidades formadoras de colonia (ufc) se contabilizaron luego de 3-5 d. las ufc se expresaron por gramo de suelo seco. las colonias consideradas positivas para actividad de solubilización de p, cl, am, pr fueron aquéllas que presentaron un halo de degradación. en el caso de las bacterias libres fn se consideraron positivas todas las colonias que crecieron en el medio de cultivo. análisis estadístico con los datos de ufc determinados por recuento en placa de las muestras de rizosfera y suelo total, se realizó un análisis comparativo de las medias poblacionales para cada grupo funcional mediante prueba t-student para determinar si existen diferencias significativas en el tamaño de las poblaciones microbianas. adicionalmente, se realizaron pruebas de correlación entre bacterias sp y los demás grupos funcionales para establecer interacciones. en cuanto a la actividad de la fosfatasa ácida, se realizó una comparación de la actividad enzimática en la rizosfera y el suelo total en cada uno de los suelos estudiados y un análisis de correlación con los datos de ufc de las bacterias solubilizadoras de p. todos los análisis se realizaron con la ayuda del programa estadístico stat graphics versión 4.0. resultados y discusión actividad de la fosfatasa ácida en las muestras de suelo correspondientes al cultivo de cebolla junca se observó una mayor actividad enzimática. los valores de la enzima en estas muestras variaron entre 27,2 y 36,1 µg de p-nitrofenol por gramo de suelo tabla 1. análisis fisicoquímico de los suelos estudiados. cultivo % textura ph % mo p disponible (ppm) meq · 100 g de suelo ppm ce (ds·m-1)a l ar ca mg k na cice fe mn cu zn cebolla 43 38 19 franco 6,2 5,54 4,61 11,80 4,37 3,51 0,35 20,03 61,30 13,60 4,79 25,80 1,01 papa 65 22 13 franco 6,6 2,22 48,70 7,88 1,02 1,21 0,11 10,22 57,10 6,34 0,71 4,76 1,08 mo, materia orgánica; cice, capacidad de intercambio catiónico efectiva; ce, conductividad eléctrica. 320 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana para el total de las muestras, mientras que en las muestras del suelo con cultivo de papa se obtuvieron valores entre 8,7 y 20,6 µg de p-nitrofenol por gramo de suelo. en ninguno de los casos se presentó una diferencia significativa de la actividad de la fosfatasa ácida entre las muestras de rizosfera y de suelo total (figura 1). la actividad de la fosfatasa ácida puede ser afectada por varios factores edáficos. falih y warinwright (1996), martin (1984) y weiss y trespendorfer (1993), citados por hysek y sarapatka (1998), encontraron que la actividad de esta enzima es afectada por la adición de fuentes de c al suelo, la presencia de cobertura vegetal y la macrofauna del suelo. algunos de estos factores se evaluaron en este trabajo. se determinó el porcentaje de materia orgánica en los suelos estudiados y se evaluó la actividad de la enzima en la rizosfera de cada cultivo. el suelo correspondiente al cultivo de cebolla presentó un mayor porcentaje de materia orgánica (5,54%) (tabla 1) y una mayor actividad de la enzima; este resultado también coincide con un mayor número de ufc por gramo de suelo en esta muestra, tanto para rizosfera como para suelo total (18,67· 103 ufc· g-1 de suelo). de acuerdo con esto, es probable que una mayor actividad de la fosfatasa ácida en el cultivo de cebolla esté asociada a un mayor contenido de materia orgánica y a una mayor cantidad de bacterias. existe otro factor que puede incrementar la actividad de las fosfatasas, según cruz (1994) y hadley (1994), citados por portilla et al. (1998): la actividad de la fosfatasa ácida es más alta en la superficie de la raíz de la planta cuando existe deficiencia de p y, en el caso de los suelos estudiados, el suelo del cultivo de cebolla presentó una deficiencia de p disponible (4,61 ppm), coincidiendo también con una actividad alta de la enzima. en contraste, el suelo del cultivo de papa corrobora el efecto de los factores mencionados sobre la actividad de la enzima. en este suelo, como se mencionó arriba y como se puede observar en la tabla 1, se registró una actividad menor de la enzima, coincidiendo con un porcentaje menor de materia orgánica (2,22%), una cantidad menor de ufc en la totalidad de las muestras (10,92 · 103 ufc· g-1 de suelo) y un valor más alto de p disponible (48,7 ppm). al no encontrarse un coeficiente de correlación lo suficientemente considerable y estadísticamente significativo entre la actividad de la fosfatasa ácida y las bacterias solubilizadoras de p, se puede deducir que, aunque estos dos procesos determinen en gran medida la disponibilidad de fosfatos en el suelo, uno no está determinado por el otro, es decir, que se pueden considerar de forma independiente en este estudio. actividad microbiana microorganismos solubilizadores de p (sp) para el suelo del cultivo de cebolla junca, se encontraron entre 0,5 y 22· 103 ufc· g-1 de suelo, en la totalidad figura 1. actividad de la fosfatasa ácida en suelo de rizosfera y suelo total provenientes de cultivos de cebolla y de papa. como los procesos de mineralización y solubilización determinan en gran medida la disponibilidad de p en el suelo, se aplicó una prueba de correlación lineal para establecer si la actividad de la fosfatasa ácida (fa) está relacionada con la población de bacterias solubilizadoras de fósforo (sp), tanto en rizosfera como en suelo total. los coeficientes de correlación encontrados entre sp y fosfatasa ácida (fa) no fueron estadísticamente significativos y algunos de ellos mostraron valores demasiado bajos para indicar una relación estrecha entre la actividad de la fosfatasa y la población de solubilizadoras de p en el suelo (tabla 2). tabla 2. correlación entre bacterias solubilizadoras de fósforo y la actividad de la fosfatasa ácida. x y fa rc fa sc fa rp fa sp sprc r = -0,258 p = 0,416 spsc r = 0,457 p = 0,134 sprp r = 0,057 p = 0,859 spsp r = 0, 200 p = 0,53 fa rc, fosfatasa ácida en rizosfera de cultivo de cebolla; fa sc, fosfatasa ácida en suelo de cultivo de cebolla; fa rp, fosfatasa ácida en rizosfera de cultivo de papa; fa sp, fosfatasa ácida en suelo de cultivo de papa; sprc, solubilizadores de fósforo en rizosfera de cultivo de cebolla; spsc, solubilizadores de fósforo en suelo de cultivo de cebolla; sprp, solubilizadores de fósforo en rizosfera de cultivo de papa; spsp, solubilizadores de fósforo en suelo de cultivo de papa. torres y lizarazo: evaluación de grupos funcionales... 3212006 de las muestras. en las muestras de rizosfera se hallaron entre 0,5 y 9,5· 103 ufc· g-1, mientras que en las muestras de suelo total los valores fluctuaron entre 4 y 22· 103 ufc· g-1 de suelo (figura 2). los valores de ufc por gramo de suelo son superiores a los registrados por adame (1996), citado por linares (1999), quien indica que las bacterias solubilizadoras de fósforo (sp) existen efectivamente como parte de la microflora nativa de los suelos y sus niveles poblacionales fluctúan entre 1,7 y 1,58· 103 ufc· g-1 de suelo y de raíz. el suelo como hábitat presenta muchas variables que pueden influenciar las poblaciones microbianas, de modo que éstas pueden presentar diferencias en sus niveles poblacionales entre un suelo y otro e incluso entre muestras de un mismo terreno. sin embargo, estudios realizados en diferentes suelos por carniero et al. (2004) y barroti y nahas (2000) indicaron que los suelos agrícolas pueden presentar valores de ufc más altos para sp que los suelos forestales y que uno de los factores que más influye sobre este parámetro es el ph del suelo modificado por la adición de fertilizantes en los suelos agrícolas; esta aplicación constante de químicos en los suelos agrícolas no sólo produce un aumento en el ph sino también un aumento en la disponibilidad de nutrientes, lo que puede favorecer el crecimiento poblacional de las sp y otros grupos bacterianos. los valores en el ph de los suelos muestreados no presentan diferencias significativas: 6,2 para suelo de cultivo de cebolla y 6,6 para suelo de cultivo de papa; pero es importante resaltar que en ambos casos tiende a la neutralidad, siendo éste un ph óptimo para el crecimiento bacteriano y pueden presentarse en este caso valores más altos de ufc de los microorganismos sp. la disponibilidad del p es controlada por la mineralización e inmovilización de la fracción orgánica y la solubilización y la precipitación de fosfatos en forma inorgánica (silva, 1999). por consiguiente, una mayor presencia de bacterias sp en estos suelos puede ser favorable para el desarrollo de las plantas, pues garantizaría una mayor disponibilidad de fosfatos asimilables. sin embargo, paradójicamente la disponibilidad de p en el cultivo de cebolla es muy baja, según los datos obtenidos mediante el análisis fisicoquímico del suelo (tabla 1). al parecer, aunque no existe reducción en la población de sp, la disponibilidad de estos microorganismos no es tan buena como se esperaría; probablemente existen otros factores que pueden estar afectando la actividad de estas bacterias y, por lo tanto, la disponibilidad del p en esos suelos, tal como el grado de eficiencia en la capacidad solubilizadora de la cepas. figura 2. población de bacterias solubilizadoras de fósforo (sp) en suelo proveniente de cultivo de cebolla. ufc: unidades formadoras de colonia. en cuanto al suelo del cultivo de papa, se registraron valores en la totalidad de la muestras entre 0,95 y 20,5· 103 ufc· g-1 de suelo. en las muestras de rizosfera se encontraron entre 3 y 20,5· 103 ufc· g-1 de suelo, mientras que en las muestras de suelo total se encontraron valores entre 0,95 y 1,47· 103 ufc· g-1 de suelo (figura 3). para los datos de este suelo se encontraron diferencias significativas en el número de ufc entre las muestras de rizosfera y de suelo total. figura 3. población de bacterias solubilizadoras de fósforo (sp) en suelo con cultivo de papa. ufc: unidades formadoras de colonia. 322 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana microorganismos del ciclo del c (celulolíticos, proteolíticos, amilolíticos) y bacterias libres fijadoras de n en la rizosfera del cultivo de cebolla junca, los grupos funcionales del ciclo del c presentaron un mayor número de ufc que las bacterias sp y las fn. la población de amilolíticos (am) varió entre 20,5 y 83,5 · 103 ufc· g-1 de suelo, los proteolíticos (pr) entre 4,5 y 15,5· 103 ufc· g-1 de suelo y los celulolíticos (cl) entre 11,5 y 46· 103 ufc· g-1 de suelo (figura 4). en las muestras de suelo total, las bacterias de los grupos funcionales del ciclo del c siguieron presentando valores de ufc más altos que las fn y las sp. en las muestras de la rizosfera de papa, el grupo de bacterias con mayor número de ufc fueron las am, seguidas de las poblaciones pr y de las bacterias fn (figura 5). para las muestras de suelo, la abundancia bacteriana fue más alta para el grupo de am, seguidas de las pr y las fn. figura 4. población de grupos funcionales del ciclo del carbono (celulolíticos, cl; amilolíticos, am y proteolíticos, pr) y del nitrógeno (fn, fijador de n) en suelo de rizosfera y suelo total provenientes de cultivo de cebolla. figura 5. población de grupos funcionales del ciclo del carbono (celulolíticos, cl; amilolíticos, am y proteolíticos, pr) y del nitrógeno (fn, fijador de n) en rizosfera y suelo total provenientes de cultivo de papa. con el fin de determinar la existencia de diferencias significativas en el número de ufc entre las muestras de rizosfera y suelo total para cada grupo funcional, incluyendo las bacterias sp, se realizó una prueba t-student para comparación de medias. tal como se observa en la tabla 3, esta prueba determinó que sólo para las bacterias pr en muestra de cultivo de cebolla, las bacterias sp en cultivo de papa y las fn en cultivo de papa existen diferencias estadísticamente significativas entre muestras de rizosfera y suelo total. mediante análisis de varianza se determinaron diferencias estadísticamente significativas en el número de tabla 3. comparación de medias entre muestras de rizosfera y suelo total mediante prueba t-student. suelo 1 (cultivo de cebolla) suelo 2 (cultivo de papa) grupo funcional valor t diferencia r/s grupo funcional valor t diferencia r/s sp t = -1,045 p ≥ 0,05 ns sp t = 5,519 p ≤ 0,05 s pr t = -2, 821 p ≤ 0,05 s pr t = 0,280 p ≥ 0,05 ns am t = 0,141 p ≥ 0,05 ns am t = 1,798 p ≥ 0,05 ns cl t = -0,847 p ≥ 0,05 ns cl * * fn t = -1,579 p ≥ 0,05 ns fn t = -4,298 p ≤ 0, 5 s sp, solubilizador de fósforo; pr, proteolítico; am, aminolítico; cl, celulolítico; fn, fijador de nitrógeno. *sin valores para la población celulolítica en la muestra. ns, diferencia no significativa y s, diferencia significativa. ufc por gramo de suelo entre cultivo de papa y cebolla. para establecer en cuál de estos cultivos se presentaba un mayor número de ufc, se realizó una prueba de rango múltiple, que determinó que el suelo de cultivo de cebolla presenta un mayor número de ufc por gramo de suelo, con un promedio de 18.675· 103 ufc· g-1 de suelo. el conteo de grupos funcionales del ciclo del c (am, pr y cl), junto con bacterias fn de vida libre, permitió observar un mayor número de ufc de los grupos del c, torres y lizarazo: evaluación de grupos funcionales... 3232006 alcanzando valores de hasta 83,5· 103 ufc· g-1 de suelo para el grupo de am, que se constituye en el grupo con mayor numero de ufc en los dos suelos, tanto en las muestras de rizosfera como en las de suelo total (figuras 4 y 5). los valores de ufc para sp en relación con los demás grupos funcionales permiten observar que la población de sp es más reducida que los demás grupos de bacterias en las dos muestras de suelo y mantiene tamaños poblacionales casi similares a los del grupo de fn, tal vez porque este grupo presenta una correlación positiva en los dos suelos, tanto en rizosfera como en suelo total (tabla 4). grados de libertad y un nivel de confianza de 95%, se encontró una diferencia significativa entre el número de ufc en rizosfera y suelo total para pr (t = -2,821, p = 0,05) en el suelo de cultivo de cebolla, así como para sp (t = 5,519, p = 0,05) y fn (t = 0,298, p = 0,05) en suelo de cultivo de papa (tabla 3). las raíces de las plantas tienen una influencia directa en la composición y en la densidad de la microbiota del suelo; este efecto se conoce como efecto rizosférico y puede verse como la relación del número de organismos en el suelo de la rizosfera (r) sobre el número de microorganismos en el suelo alejado de las raíces (s). generalmente la relación r/s está entre 5 y 20 y hasta 100, es decir, las poblaciones microbianas son hasta 100 veces mayores en la rizosfera (gray y parkinson; woldendorp, 1978 citado en atlas y bartha, 2002). sin embargo, es posible que estas proporciones puedan cambiar, pues en este trabajo las diferencias entre r y s para sp y los demás grupos funcionales resultaron en su mayoría ser poco significativas (tabla 3). el hecho de que los suelos cultivados estén sometidos a las labores de labranza podría determinar una variabilidad en sus propiedades físicas, químicas y en la disponibilidad de nutrientes, que ya no estarían limitados a la zona de la rizosfera de las plantas. estas características de variabilidad podrían cambiar a su vez la proporcionalidad establecida en los microhábitat del suelo (carniero et al., 2004). los coeficientes de correlación encontrados entre sp y los demás grupos funcionales no resultaron estadísticamente significativos. para las muestras de cultivo de cebolla se encontraron los siguientes tipos de correlaciones: correlación negativa entre sp y am en muestras de rizosfera y suelo total; correlación positiva entre sp y pr en muestras de rizosfera y suelo total; correlación positiva entre sp y cl en muestras de rizosfera y suelo total (tabla 4). en muestras de cultivo de papa se encontró: correlación positiva entre sp y am en muestras de rizosfera y suelo total; correlación positiva entre sp y pr en muestras de rizosfera y negativa en muestras de suelo total; con el grupo de cl no se estableció ninguna relación en este suelo por ausencia de datos para este grupo bacteriano (tabla 4). en los dos suelos, tanto en las muestras de rizosfera como de suelo total, se halló una relación positiva entre sp y fn. dentro de los valores del coeficiente de relación más altos estuvieron: los hallados entre sp y cl en la tabla 4. correlación lineal entre la población de solubilizadores de fósforo y los demás grupos funcionales: am, amilolíticos; pr, proteolíticos; cl, celulolíticos y fn, fijadores de nitrógeno. y x am pr cl fn sprc r = -0,025 p = 0,930 i = +0,1378 p = 0,669 r = +0,4285 p = 0,164 r = +0,086 p = 0,788 spsc r = -0,325 p = 0,302 r = +0,075 p = 0,816 r = +0,378 p = 0,225 r = +0,064 p = 0,842 sprp r = +0,271 p = 0,393 r = +0,299 p = 0,344 * r = +0,379 p = 0,223 spsp r = + 0,186 p = 0,562 r = -0,618 p = 0,315 * r = +0,316 p = 0,315 r, coeficiente de correlación; p, valor p; sprc, solubilizadores de p en rizosfera de cultivo de cebolla; spsc, solubilizadores de fósforo en suelo de cultivo de cebolla; sprp, solubilizadores de p en rizosfera de cultivo de papa; spsp, solubilizadores de p en suelo de cultivo de papa. **sin valores para la población celulolítica en la muestra. con base en estos resultados se puede establecer cierto grado de dominancia de los grupos funcionales correspondientes al ciclo del c sobre los demás grupos bacterianos cuantificados. esta predominancia puede estar quizás relacionada con la oferta de nutrientes proporcionadas por el porcentaje de materia orgánica disponible en el suelo. la mayor abundancia poblacional de los grupos funcionales del ciclo del c en estos suelos puede influir en que la descomposición de los materiales orgánicos del suelo sea efectiva y que las moléculas complejas sean rápidamente degradadas, de forma tal que sus componentes estén disponibles para otros grupos bacterianos. al realizar una comparación de las poblaciones entre las muestras de rizosfera y de suelo total, se encontró que no todos los grupos funcionales presentaron diferencias significativas. con un valor t = 2,074, 22 324 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana muestra de cultivo de cebolla, tanto en rizosfera como en suelo total (r = +0,4285, p = 1,16; r = +0,378, p = 0,22); entre sp y pr en las muestras de suelo total del cultivo de papa (r = -0,618, p = 0,31) y sp con fn en rizosfera (r = -0,8618, p = 0,78). el crecimiento vegetal está directamente relacionado con las comunidades de grupos funcionales, porque diversas etapas de los ciclos de los nutrientes son mediadas exclusivamente por microorganismos, y algunos de éstos pueden participar en uno o más ciclos biogeoquímicos (matsumoto et al., 2004). según esto, el recuento de bacterias y las relaciones encontradas entre sp y los demás grupos funcionales en estos suelos podrían indicar el uso de bacterias sp como alternativa para suplir la deficiencia de p en los suelos agrícolas. las relaciones negativas encontradas, aunque no son estadísticamente significativas, muestran una posible relación de competencia entre estos grupos bacterianos (tabla 4). algunas de las relaciones encontradas en el presente trabajo también fueron registradas en otros trabajos. es el caso de la correlación positiva existente en sp y fn en la rizosfera de especies vegetales forestales y encontrada por matsumoto et al. (2004), que ha sido relacionada directamente con el crecimiento de las plantas. las correlaciones encontradas entre sp y los grupos funcionales del ciclo del c son en su mayoría positivas, lo que puede estar relacionado con la función de degradación de la materia orgánica por parte de las bacterias pr, am y cl, permitiendo así la disponibilidad de moléculas más sencillas para ser utilizadas por otros grupos bacterianos, como sp y fn. sin embargo, cuando algún grupo de bacterias alcanza tamaños poblacionales muy por encima de los demás, pueden entrar en juego factores biológicos de carácter interespecífico, como competencia por sustratos, espacios y microhábitat, que pueden afectar el crecimiento de los demás grupos funcionales. conclusiones se encontró un mayor número de ufc en el suelo correspondiente al cultivo de cebolla, posiblemente asociado a un aumento en el ph y la disponibilidad de nutrientes del suelo por aplicación de fertilizantes. las bacterias sp no se encontraron en menor proporción que los grupos funcionales del ciclo del c y mantuvieron tamaños poblacionales similares a las bacterias fn, tanto en rizósfera como en suelo total en los suelos de ambos cultivos. según los resultados obtenidos, en estos suelos agrícolas la diferencia en la proporción de microorganismos entre rizosfera y el suelo circundante podría variar por la disponibilidad de nutrientes determinada por la adición de fertilizantes. se determinó que la actividad enzimática en estos dos suelos podría estar afectada por factores como el porcentaje de materia orgánica, la biomasa bacteriana y la disponibilidad de p. en ninguno de los suelos muestreados se halló una relación significativa entre la actividad de la fosfatasa ácida y la población de bacterias sp. literatura citada andrade, g. 2004a. role of functional groups of microorganisms on the rhizosphere microcosm dynamics. pp. 51-69. en: varma, a., l. abbott, d. werner y r. hampp. plant surface microbiology. springer-verlag, berlin. andrade, g. 2004b. the functional groups of microorganism used as bio-indicator on soil disturbance caused by biotech products such as bacillus thuringiensis and bt transgenic plants. pp. 121132. en: varma, a., l. abbott, d. werner y r. hampp (eds.). plant surface microbiology. springer-verlag, berlin. atlas, r. y r. bartha. 2002. ecología microbiana y microbiología ambiental. 4a edición. pearson educación s.a., madrid. 500 p. bandinck, a.k. y r.p. dick. 1999. field management effects on soil enzyme activities. soil biol. biochem. 31(11), 1471-1479. barroti, g. y e. nahas. 2000. populaçao microbiana total e solubilizadora de fosfato em solo submetido a diferentes sistemas de cultivo. pesquisa agropecuaria brasileira 35(10), 1830-1838. carniero, r., l. mendes, p. lovato, a. carvalho y l. vivaldi. 2004. indicadores biológicos asociados ao ciclo de fósforo em solos de cerrado sob plantio direto e plantio convencional. pesquisa agropecuaria brasilera 39(7), 661-669. contreras, f., c. rivero y j. paolini. 1996. efecto del uso de residuos orgánicos y dos tipos de labranza sobre la actividad de la fosfatasa ácida en un alfisol. revista facultad de agronomía (maracay) 22,139-149. créptin, j. y r. johnson. 2000. soil sampling for environmental assessment. soil sampling and methods of analysis. canadian society of soil science. feijo, a. y h. quintero. 2001. relación del uso de la tierra en agro ecosistemas del neotrópico con la diversidad del suelo. x congreso de la sociedad colombiana de la ciencia del suelo, medellín (colombia). hysek, j. y b. sarapatka. 1998. ralationship between phosphatase active bacteria and phosphatase activities in forest soils. biol. fertil. soil 26,112-115. linares, n. 1999. efecto de las bacterias solubilizadoras de fósforo en la producción del cultivo de arroz. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 70 p. madigan, m., j. martinko y j. parker. 2004. brock biología de los microorganismos. 4a edición. prentice hall iberia, madrid. 600 p. torres y lizarazo: evaluación de grupos funcionales... 3252006 matsumoto, l., a. martines, m. avanzi, u. albino, c. brasil, d. saridakis, l. rampazo, w. zangaro y g. andrade. 2004. interactions among functional groups in the cycles of carbon, nitrogen and phophorous in the rizosfhere of three succesional species of tropical woody trees. j. appl. soil ecol. 10 (1016),1-9. oberson, m., j.m. besson, n. maire y h. sticher. 1996. microbiological processes in soil organic phosphorus transformations in conventional and biological cropping systems. biol. fertil. soil 21, 138-148. osorio, n.w. y j.c. pérez. 2001. microbial solubilization of phosphates in soil. a review. x congreso de la sociedad colombiana de la ciencia del suelo, medellín (colombia). pontecorvo, g., j.a. roper, l.m. hemons, k.d. macdonalds y a.w.j. buffon. 1953. the genetics of aspergillus nidulans. adv. gen. 5, 141-238. porras, c. 1994. metabolismo de los nutrientes en las plantas. pp. 3542. en: porras, c. y r. silva-lora. fertilidad de suelos. diagnóstico y control. 2a edición. editorial guadalupe ltda., bogotá. portilla, c., e. molina, g. cruz-flores, i. ortiz y g. manske. 1998. mycorrhizal arbuscular colonization, phosphatase activity and root length as response to the phosphorus stress in wheat and triticale cultivated in an andisol. terra 16(1), 55-61. silva-lora, r. 1994. factores que afectan la disponibilidad de nutrientes para las plantas. p 20-28. en: porras, c. y r. silvalora. fertilidad de suelos. diagnóstico y control. 2a edición. editorial guadalupe ltda., bogotá. silva, j. 1999. the soil habitat. principles and applications of soil microbiology. vol 2. editorial prince hall, new jersey. 400 p. sylvester-bradley, r., n. akasawa, s. la torranca, f. magalhães, l.a oliveira y r.m. pereira. 1982. levantamento quantitativo de microrganismos solubilizadores de fosfatos na rizosfera de gramíneas e leguminosas forrageiras na amazonia. acta amazonica 12, 15-22 tabatabai, m.a. y m.j. bremner. 1969. use of p-nitrophenylphosphate for assay of soil phosphatase activity. soil biol. biochem. 1, 301-307. tabatabai, m.a. y r. eivazi. 1977. phosphatases in soils. soil biol. biochem. 9,167-172. vera, d., h. prez y h. valencia. 2002. distribución de hongos solubilizadores de fósforo de dos unidades fisiográficas de guaviare, colombia. rev. acta biológica colombiana 7(1), 23-31. vera, d., h. pérez y h. valencia. 2002. aislamiento de hongos solubilizadores de fosfatos de la rizosfera de arazá (eugenia stipitata, myrtaceae). rev. acta biológica colombiana 7(1), 33-40. wood, p. 1980. specify in the interactions of direct dyes with polysaccharides. carbohydrate res. 85, 271-287 wilson, p. y s.g. knight. 1952. experiments in bacterial physiology. burguess, usa. wright, a. y k. reddy. 2000. phosphorous loading on extracellular enzyme activity in everglades wetland soil. appl. environ. microbiol. 67(4),1830-1838. departamento de sanidad vegetal agronom(acolombiana, 1998volumenxvno. 1pago 1-6 evaluacion de la gallinaza en el control de plasmodiophora brassicae en repollo* poultry manure evaluation in the control of plasmodiophora brassicae in cabbage jorge velandia', ricardo galindo p'2 clemencia avila de morend resumen en el campo no se cuenta con un control químico eficaz para la hernia de las crucíferas, causada por plasmodiophora brassicae. en el presente ensayo, se utilizó un lote de repollo sembrado en la sabana de bogotá e infestado naturalmente por el patógeno, para evaluar la aplicación de gallinaza como medio de control cultural de la enfermedad. plántulas de la variedad bola verde de repollo de 60 días de germinadas, fueron transplantadas al terreno con la aplicación de gallinaza pura y de piso, de dos y cuatro meses de descomposición, respectivamente. se probaron dosis de 100, 200, 300 y 400 g de gallinaza de piso por planta y 50, 100, 200 y 300 g de gallinaza pura por planta. a los 120 días del trasplante, se cosecharon las plantas y se midió la producción del cultivo y los niveles de daño causados por el patógeno. todas las plantas muestreadas presentaron síntomas. el índice de enfermedad en la parcela testigo fue de 9.9. en las parcelas con gallinaza, la severidad de la enferme• recibido en abril de 1997 1.lngeniero agrónomo. facultad de c. r. agropecuaria, universidad pedagógica a. a. 1094, tunja. 2.lngeniero agrónomo. p. n. en biometría, corpoica, a. a. 240142, las palmas. 3.lngeniero agrónomo. facultad de c. r. agropecuaria, universidad pedagógica y tecnológica a. a. 1094, tunja. dad disminuyó significativamente, especialmente cuando se empleó gallinaza pura. el índice de enfermedad mínimo (6.6) se obtuvo aplicando 300 g de gallinaza pura. palabras claves: control cultural, hernia del repollo, enmiendas orgánicas, viruta de madera abstract club root, a disease of crucifers caused by plasmodiophora brassicae fields does not have an ettsctive chemical control in colombian cabbage crops. in this experiment, both poultry litter and poultry manure application were tested as a means to control the occurrence of the in a naturally infested cabbage field in the savanna of bogotá (colombia, south america). cabbage seedlings of bola verde variety received the application of poultry litter or poultry manure at transplanting, sixty days after germination. four doses were used, in g/plant: 100,200, 300 and 400 of poultry litter, and 50, 100, 200 y 300 of poultry manure. at harvest, 120 days after transplanting, cabbage was harvested and yield, incidence and severity were recorded. aii plants showed the presence of the disease, but with different levels of severity. mean disease index in non-treated plots was 9.9, significantly higher than the disease index showed in treated plots. attacks were less severe in plots treated with poultry manure, compared with plots treated with poultry litter. the lowest disease index of 6.6 was obtained with 300 g of poultry manure. 1 key words: cultural control, club root diseases, organic amendments, wood residues introduccion según la estimación obtenida en 1991 por la unidad regional de planeación agropecuaria (urpa) la sabana de bogotá posee alrededor de 1700 hectáreas cultivadas en hortalizas y es la zona hortícola más importante en el país, con una gran variedad de especies cultivadas, entre las cuales se encuentran algunas crucíferas, como el repollo, la coliflor y el brócoli. en estas hortalizas, se viene presentando, con carácter epidémico, la enfermedad conocida como "hernia de las crucíferas", causada por plasmodiophora brassicae woronin (protista: plasmodiophoromycota). hasta el momento no hay una forma efectiva de control en campo. por experiencia de los autores, la enfermedad puede reducir el rendimiento de los cultivos afectados hasta en un 50%, lo cual obliga a los agricultores a abandonar la siembra de crucíferas en los lotes afectados, durante por lo menos 10 años, mientras actúan controles naturales. de acuerdo con torres (1972), esta enfermedad aparece registrada en colombia por primera vez en 1969, en plantas de repollo cultivadas en el municipio de villa maría, (caldas). posteriormente, fue observada en cultivos de repollo y colifor en el municipio de mosquera (cundinamarca) y, más tarde en otros municipios de la sabana de bogotá. el carácter epidémico y devastador de la enfermedad ha causando alarma entre los cultivadores de crucíferas. varias formas de control se han evaluado en campo, sin que ninguna muestre la eficacia necesaria. bajo invernadero, el control químico con benomil y metil tiofanato demostró ser eficaz para reducir la enfermedad (jacobson y william, 1969; reyes et al., 1974), pero estos productos resultaron deficientes en los ensayos de campo (velandia, 1992c). el mejoramiento del repollo por resistencia a p. brassicae no ha tenido el éxito esperado, porque no se dispone de fuentes de resistencia estable ante la proliferación y virulencia de las razas del patógeno (crisp et al., 1989; seaman et al., 1963; tyallingil, 1965). de las prácticas culturales que ayudan a controlar la enfermedad, la aplicación de cal al suelo es la más conocida, la cual inicialmente fue recomendada, entre otros, por mayers y campbell (1985). sin embargo, los resultados experimentales obtenidos por velandia (1992b) indican que esta práctica no es económicamente viable en la sabana de bogotá, porque la capacidad buffer de los suelos es muy alta y se requiere aplicar de más de 15 ton de cal apagada por hectárea para elevar el ph a 7.2, nivel con el cual se podría controlar p. brassicae. en el presente ensayo, se evaluó el efecto de la aplicación de gallinaza pura (estiércol de gallinas ponedoras) y gallinaza de piso (mezcla de viruta de madera con el estiércol de pollos de engorde) sobre la enfermedad del repollo bajo condiciones de campo. ya es bien conocido que la aplicación de enmiendas orgánicas no sólo favorece las características físicas y químicas del suelo, sino que, además, puede producir cambios en la microbiota del suelo que coadyuvan al control de la enfermedad. materiales y metodos los dos tipos de gallinaza fueron humedecidos y dejados en fermentación durante dos meses para la gallinaza pura y cuatro meses para la gallinaza de piso. para el experimento, se diseñaron nueve tratamientos, que consistieron en los dos tipos de gallinaza a cuatro dosis cada uno, para un total de ocho tratamientos, más un tratamiento testigo sin aplicación de gallinaza. la gallinaza de piso se aplicó en cantidades de 100; 200; 300 y 400 g por planta, y la gallinaza pura a razón de 50; 100; 200 y 300 g por planta. la parcela experimental se construyó haciendo eras de 4,50 m de largo por 1,20 m de ancho y 0,10 m de altura. los surcos se trazaron a lo largo de la era. del borde de la era al primer surco se dejaron 0,10 m. la distancia de siembra fue de 0,5 m entre surcos (tres surcos/ parcela) y entre plantas (10 plantas/surco), 2 para un total de 30 plantas por era. los tratamientos se dispusieron en las parcelas bajo el diseño experimental de bloques completos al azar, con cuatro repeticiones. para la siembra, se utilizaron plántulas de la variedad de repollo bola verde de 60 días de sembradas en semillero. a todas las plantas se aplicó el fertilizante 10-30-10 en cantidad de 10 g por planta. a los 120 días del trasplante se cosechó el surco central de la parcela y se tomó la información de: número de plantas cosechadas, plantas con cabeza, número y peso de las cabezas comerciales (si el peso de la cabeza es mayor o igual a 1 kg. es comercial). también, se evaluó la severidad del ataque de p. brassicae por planta, utilizando una escala de cero (raíces sanas) a nueve (raíces destruidas). con los valores de severidad del ataque del patógeno, se calculó el índice de enfermedad, así: 1. e. = (1/n) s9 n 9 g donde n es el número de plantas con 9 el grado de ataque de la enfermedad g, dado que g está expresado con la escala mencionada, y n es el número total de plantas. a los datos resultantes de estas evaluaciones, se les aplicó análisis de covarianza, por el cual el efecto de los tratamientos se corrigió por el número de plantas sobrevivientes en la unidad experimental. se realizaron pruebas de contrastes ortogonales para determinar el efecto del tipo de gallinaza, el efecto de dosis y las diferencias con el testigo absoluto. también, se aplicó el análisis de regresión para construir un modelo del índice de la enfermedad en función de la dosis de gallinaza para cada fuente. resultados y discusion la cosecha se realizó 120 días después del trasplante. algunas plantas se perdieron por el ataque de la enfermedad. todas las plantas sobrevivientes presentaron en las raíces síntomas de la hernia con diferentes niveles de severidad. cuadro 1. cuadrados medios del análisis de varianza para las características de producción comercial del repollo bajo los tratamientos de control de la hernia fuente de indice de formación de cabezas peso comerciajl producción variación gl enfermedad cabeza' comerciales' (kg) kg/parcela' bloque 3 0,0787 0,0429 0,5261 1,1958 0,4723 tratamientos: 8 0,09390,1483 1,1022* 2,1243** 1,1600--gallinaza piso: 3 0,0562 0,1299 0,85661,5401 * 0,7097* -gallinaza pura: 3 0,1101 * 0,2162 0,3885 0,8872 0,8726-plso vs pura 1 0,19580,1004 3,5898* * 6,8589-* 3,3376** -iest. vs resto 1 0,0297 0,0561 0,9407* 1,8441* 0,7720cov:no. plantas 1 0,0383 0,0863 0,0390 0,1481 0,1623 error 23 0,0295 0,1025 0,2363 0,4363 0,1970 c.v. 5,9 11,6 27,2 31,4 16,8 promedio 2,9268 2,7630 1,7866 2,1051 2,6340 " •• efectos significativos (p<=0,05 y ,01, respectivamente), según la prueba f 1 datos sobre 10 plantas muestreadas, transformados con raíz cuadrada de (x + 1/2).' los datos de producción corresponden a la parcela de 2,25 m2 3 . de acuerdo con el análisis de.varianza, el número de plantas que formaron cabeza no varió significativamente por efecto de los tratamientos (cuadro 1). como se explicará a continuación, los tratamientos con gallinaza mostraron su efectividad por el aumento en número y peso de las cabezas comerciales, la producción total por parcela y la disminución de los índices de la enfermedad (cuadro 1). en el cuadro 2, se ilustra cómo las parcelas que recibieron la aplicación de la gallinaza pura presentaron mayor número de plantas con cabeza comercial, mayor peso de las plantas y, por ende, mayor rendimiento, con respecto a las plantas de las parcelas que recibieron gallinaza de piso. la diferencia entre promedios fue significativa al 5% de probabilidad. cuadro 2. promedios de las características de producción del repollo bajo los tratamientos de control de la hernia con gallinaza pura y de piso tipos índice plantas con cabezas de peso de producción de dosis plantasde cabezal tamaño cabezas parcela' gallinaza (g/pi) muestra enfermedad (%) comerciap ccmerelales' (ton/m) (%) (kg) -piso 100 10,0 9,0 80,0 5,0 0,6 14,67 200 9,7 8,7 64,1 15,3 2,1 20,44 300 9,0 8,5 69,4 33,3 4,0 25,33 400 9,2 7,5 86,1 43,2 6,5 36,89 -pura 50 9,2 8,6 64,8 29,7 4,2 24,89 100 9,2 7,0 91,8 54,0 7,4 43,56 200 9,7 8,0 74,3 46,1 6,4 36,00 300 9,7 6,6 92,3 61,5 10,6 55,56 testigo o 8,2 9,0 72,7 12,1 1,1 16,00 1 porcentajes sobre las 30 plantas muestreadas por tratamiento. la producción esta calculada sobre los datos de la parcela de 2,25 m2 10 , y= 9.60 0,0047x r 2 = 0,87 • gallinaza piso .. gallinaza pura o testigo .6 50 100 150 gallinaza (g/planta) 200 250 400o • 300 350 figura 1. efecto de las dosis de dos tipos de gallinaza en el índice de enfermedad de la hernia del repollo. 4 -ca 60 .s::.e 50 ' o 40 j:::. e 30 ¡'o 'ü 20 'u :::1 •'ti 10 ~o.. o. o, o ~-'.---~--, .• gallinaza pura ¡ .. gallinaza piso ¡ • testigo 150 -_..._._-_.--~------~----"'¡'--------l----------1---_ 400 gallinaza (g/planta) 50 100 200 250 300 350 figura 2, producción de repollo comercial bajo la aplicación de dos tipos de gallinaza. de acuerdo con los contrastes ortogonales del anava y los resultados del análisis de regresión, se obtuvo una reducción proporcional del índice de la enfermedad con el aumento en los niveles de gallinaza piso (figura 1), por lo tanto, si se recupera el costo de aplicación con la mayor producción del cultivo, las dosis altas pueden justificarse. la tendencia observada con la aplicación de gallinaza pura fue similar a la gallinaza de piso, pero la dispersión de los puntos observados no permitió garantizar los términos del modelo con el nivel de confianza del 95%. una recomendación preliminar, mientras se logra perfeccionar la técnica y establecer un modelo confiable, puede ser aplicar una dosis media (100 a 200 g/planta). para ambos tipos de gallinaza, se observó una tendencia lineal en el aumento del peso de la producción, en función de los aumentos en los niveles de gallinaza (figura 2). en general, se observó que con la gallinaza pura hubo mayor dispersión de los resultados alrededor de las tendencias observadas en cuanto a la reducción de la enfermedad y el aumento de la producción, comparada con la gallinaza de piso, tal como se observa las figuras 1 y 2. probablemente, este fenómeno tiene relación con el tiempo de descomposición del material puro, el cual fue de dos meses, comparado con los cuatro meses de descomposición de la gallinaza piso. los tiempos cortos de descomposición pueden conducir a heterogeneidad del material y causar respuestas erráticas, por lo tanto, se sugiere aumentar el tiempo de descomposición de la gallinaza pura, por lo menos a cuatro meses. el mecanismo por el cual la gallinaza contribuyó al control de p. brassicae podría ser biológico, nutricional o los dos. la gallinaza es un sustrato que durante su proceso de descomposición estimula el desarrollo de poblaciones de hongos, bacterias y actinomycetos saprófitos que podrían ser controladores de p. brassicae, por mecanismos de competencia o de antibiosis. en este sentido, es conveniente tratar de precisar los posibles agentes y mecanismos de control. por el aspecto nutricional, la gallinaza es un abono orgánico con un alto contenido de macro y microelementos disponibles para las plantas (salcedo y barreto, 1983). además, ya es conocido que la adición de material orgánico al suelo mejora las capacidades fisico-químicas del mismo y conduce a un mejor desarrollo de las plantas. 5 conclusiones ·bajo cualquier dosis de gallinaza, se obtuvo un mejor control de plasmodiophora brassicae con la gallinaza pura que con la gallinaza de piso. · se obtuvo una relación inversa entre el índice de la enfermedad y la dosis de gallinaza aplicada al suelo, para la gallinaza de piso. con la gallinaza pura no se observó efecto significativo del aumento de la dosis, por lo que se recomienda aplicar dosis moderadas de 100 a 200 g/planta. . la producción de repollo también fue mayor en el tratamiento con gallinaza pura que con la gallinaza de piso. este aumento se debió a un mayor número de cabezas comerciales y un mayor peso de las mismas. · el tratamiento con 100 g de gallinaza piso no mostró ventaja sobre el testigo sin gallinaza. bibllografia crisp, p., crute, i.r., sutherhand, r.a., angell, s.m., blook, k., burges, h., gordon, p.i. 1989. the explotation of genetic resources of brassicae oleraceae in breeding for resistance to club root (plasmodiophora brassicae). euphytica 42: 215-226. salcedo, c.a., barrero, j.r. 1983. gallinaza y otros materiales de origen orgánico: composición química y cualidades fertilizantes. boletín técnico ica. 29 pp. bogotá, colombia. seaman, w.l., walker, j.c., larson, r.h. 1963. a new race of plasmodiophora brassicae affecting badger shipper cabbage. phytopathology 53: 14261429. tjalllngil, f. 1965.testingclub root resistance on turnips in the netherlands and the physiologic specialization of plasmodiophora brassicae. euphytica14:1-22. torres, e. 1972. reacción de algunas crucíferas al ataque de plasmodiophora brassicae woronin en manizales, colombia. acta agronómica 22: 185-207. unidad regional de planeacion agrícola. 1991. ministerio de agricultura, subdirección de producción agrícola, p. 7, bogotá, velandia, j. 1992a. evaluación de la gallinaza en el control de plasmodiophora brassicae en repollo. informe anual de actividades,secciónde hortalizas,ica-tibaitatá. p. 1-4. bogotá. velandia, j. 1992b. evaluación de cinco niveles de cal apagada en el control de plasmodiophora brassicae en repollo doyle, p.e., clancy, k. j. 1986. ,bola verde. informe anual de actividades. integrated chemical applications forthe consección de ,hortalizas, ica-tibaitata. p. trol of club root of brassicas. british crop 7-11. bogota. protection conference. pests and diseases. p. 923-930. dublin (ireland), jacobsen, b.j., willlams, p.h. 1969. cabbage club root control using benlate. phytopathology 59: 1033. mayers, d.f.,campbell, r.n. 1985. lime in the control of club root of crucifers. effect of ph, calcium, magnesium and their interactions. phytopathology 75: 670-673. reyes, a.a., davidson, t.t., marks, c.f. 1974. races,pathogenicity and chemical control of plasmodiophora brassicae in ontario, phytopathology 64:173-177. velandia, j. 1992c. evaluación de cuatro fungicidas y tres dosis en el control de plasmodiophora brassicae . informe anual de actividades. sección de hortalizas, icatibaitatá.p. 14-17. bogotá. 6 agronomia colombiana volumen x, no. 1 enerojunio de 1993 agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolucion no. 000862 isbn 958 -95050 rector: decano: editores: antanas mockus sivickas henry polanco rodriguez alfredo acosta gomez german arbelaez torres luis armando bermudez g. comite editor: teresa mosquera v. david cuellar g. fabio r. leiva b. harvey e. arjona d. darlo corredor p. agronomia colombiana es una revista de carácter científico técnico, de aparición, semestral, con el objeto de divulgar los resultados de la investigación que, tanto profesores como estudiantes, realizan en los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas no reflejan el criterio de la facultad de agronomia, santafe de bogota, d.c. universidad nacional de colombia facul tao de agronomia santafe de bogota, d.c. a.a. 14490, santafé de bogotá, d.c., colombia, s.a. ., c'.o¡.;rnj ~~n _1uanof otol tlüal" l!ti!. •.. • • secoión b,bh4teci 3 l'\a~o199~ contenido capitulo l. la floricultura colombiana de exportación germán arbeláez. 5 capitulo 11. las enfermedades vasculares del clavel en colombia yen el mundo germán 12 arbeláez. capitulo 111.determinación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthl del clavel en colombia germán arbeláez, oiga lucia calderón, juán francisco cevallos y darlo 19 gonzález. capitulo iv. uso de la compatibilidad vegetativa en la identificación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. danthi xiomara sinisterra, gregorio medina y germán 28 arbeláez. capitulo v. contenido de proteinas solubles, caracterización de isoenzimas, respuesta al benomil y crecimiento mlcelial de diversos aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthl emira garcés de granada, martha orozco de amezquita, orlando acosta, josé penaranda 33 y germán arbeláez. capitulo vi. determinación del antagonismo del aislamiento t 95 de trichodenna harzianum sobre fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum en plantas de pepino cohombro fernando 45 borda y german arbeláez. capitulo vii. antagonismo de algunas especies de trichodenna aisladas de suelos colombianos en el control de fusarlum oxysporumy rhizoctonia solaniricardo ellas (q.e.p.d.), omar 52 arcos y germán arbeláez. capitulo viii.control biológico del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthlcon aislamientos no patógenos de fusarium oxysporum juan carlos rodrlguez, pedro rodrlguez, jaime rojas, josé luis sánchez y germán arbeláez. 62 capitulo ix. control integrado del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporumf.sp. dianthigermán arbeláez, sima guzmán, jorge león, martln gonzález, juan carlos molina, julio parra, julio femey angulo y josé darlo alvarez. 68 capitulo x. efecto de diferentes niveles de nitrógeno, potasio y ph en eldesarrollo de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, agente causal del marchitamiento vascular del clavelmartha orezco 90 de amézquita, emira garcés de granada y germán arbeláez. presentacion el programa de investigación sobre la biologla, el diagnóstico, la epidemiologla y el control de enfermedades de flores de exportación se presentó en 1979 aconsideración del departamento de sanidad vegetal y de la facultad de agronomla, debido a la importancia de esta industria en el pals y a la problemática fltosanitaria compleja y dificil de resolver. el proyecto sobre el marchitamiento vascular del clavel, ocasionado por el hongo fusarium oxysporum f.sp. dianthl, se escogió para el desarrollo inicial del programa, por ser el problema patológico más importante de la floricultura colombiana. los resultados presentados en este trabajo son el fruto de doce anos de investigación de varios profesores y estudiantes de las facultades de agronomla y ciencias de la universidad nacional de colombia. la motivación del uso del control biológico, como una estrategia importante en el manejo de laenfermedad, estuvo reforzada por un viaje de varios meses del investigador principal al departamento de fitopatologla de la universidad estatal de colorado, fort collins, estados unidos, en el ano 1982, a partir del cual se incrementó la actividad investigativa en esta área. aunque algunos trabajos se realizaron en los laboratorios yen los invernaderos de la facultad de agronomla, un buen número de las investigaciones se hicieron en los cultivos comerciales, en donde, si los resultados son positivos, son de adopción casi inmediata por los floricultores. con los resultados de estas investigaciones, se aspira a contribuir al conocimiento de esta importante enfermedad y a un manejo más racional y efectivo. agradecimientos los autores expresan su reconocimiento y gratitud a las instituciones, empresas, profesores, profesionales y demás personas que hicieron posible la realización de esta investigación. instituciones a la universidad nacional de colombia, por el impulso a este tipo de investigaciones. a las facultades de agronomla y ciencias y a sus decanos doctores jorge torres otavo, henry polanco rodrlguez y josé granés sellares, por su apoyo para el desarrollo y la publicación del trabajo. al consejo de investigación y desarrollo cientlfico de la universidad nacional de colombia, cindec, por el apoyo financiero a algunos proyectos. al departamento de fitopatologla de la universidad estatal de colorado, fort collins, estados unidos y a la estación experimental de floricultura de aalsmeer, holanda, por acoger en dos ocasiones a uno de los investigadores. al laboratorio de microbiologla de la facultad de agronomla, por su colaboración técnica. al laboratorio de bioqulmica de la facultad de medicina, por su colaboración en las pruebas de electroforesis. a la asociación colombiana de exportadores de flores, asocolflores, por el apoyo financiero a algunos proyectos. 3 profesores ralph baker, profesor de fitopatologla, colorado state university, fort collins, colorado, estados unidos. germán tovar, emesto guevara y rosmlra rivero, profesores de fitopatologla, facultad de agronomla, universidad nacional de colombia, bogotá. darlo corredor y alfredo acosta, profesores de entomologla, facultad'de agronomla, universidad nacional de colombia, bogotá. juan ospina, profesor de estadistica y diseños experimentales, facultad de agronomla, universidad nacional de colombia, bogotá. pablo leyva, jorge cogua y eugenio andrade, profesores de la facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. jaime hemández y lis patricia moreno, facultad de medicina, universidd nacional de colombia, bogotá. ricardo hurtado, facultad de ingenierla, universidad nacional de colombia, bogotá. henk rattink, investigador, research station for floriculture, aalsmeer, holanda. angelo garibaldi, profesor de fitopatologla, universidad de turln, italia. empresas por permitir realizar algunas de las investigaciones en sus fincas y por el aporte de algunos materiales. agrlcola el redil, agrlcola papagayo, agrodex, agrosuba, dianticola colombiana, floramérica, flores de los arrayanes, flores de suba, jardines de los andes, propagar plantas y suata plants. directivos y profesionales de empresas femando arenas, agrlcola el redil; juan manuel brigard, floramérica; germán torres, alberto caro y eduardo giraldo, agrodex; josé guillermo daza e ignacio gómez, suata plants; rodolfo la rotta y juán josé flórez, propagar plantas; camilo herrera y femando jaramillo, jardines de losandes; gerardo martlnez y martha inés hurtado, horticultura de la sabana; claudio otero, rosso sterling y alberto quintero, flores colombianas; marcos pineda, flores de los arrayanes; leonardo samati, dianticola colombiana; nelly siculaba, inversiones calypso; hernán uribe, jairo estupinan y manuel pena, flores de suba; jorge enrique uribe y martha pizano de marquez, asocolflores. 4 agronomia colombiana volúmen xiii no. 1 enerojunio de 1996 agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1993 (resolución no. 000862) issn 0120-9965 rector de la universidad nacional decano de la facultad de agronomía director editor comité editor guillermo páramo rocha germán arbeláez torres enrique torres torres luis armando bermúdez garcía alfredo acosta g. jaime torres b. josé obed ramírez r. luis felipe rodríguez c. agronomía colombiana es una revista de carácter científico y técnico de aparición semestral, creada con el propósito de divulgar los resultados de la investigación que realizan profesores y estudiantes asignados a los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas son responsabilidada de sus autores y no reflejan necesariamente el criterio de la facultad de agronomía de la universidad nacional. universidad nacional de colombia facultad de agronomia apartado aéreo 14490, santafé de bogotá, d.c., colombia, suramérica e 'o '¡¡; ~ a. .é agronomlac%mbiana, 1994, vo/umenx/no. l;pág.6$-72 influencia del cloruro de calcio en la conservacion del mango (mangifera indica l.) variedad tommy atkins effeet of ealeium ehloride in the storage of mango (mangifera indica) ev. tommy atkins antonio galvis v.', maría soledad hernández g.2 resumen en la actualidad, existen numerosas pérdidas en la poscosecha de productos perecederos, debidas, principalmente, al manejo inadecuado de éstos y a la poca atención que se les suministra después de su recolección. el mango, una de las irutas de mayor importancia para el mercado internacional, no escapa a esta situación; por lo cual, se hacen necesarios estudios que permitan su conservación después de la recolección. por ésto, en el presente estudio, se empleó en la conservación del mango variedad tommy atkins un retardante de maduración, el cloruro de calcio (caci2) a baja temperatura (10°c), con 90% de humedad relativa (h. r.), encontrándose que la inmersión de la iruta en una solución de concentración del 15% de caci2 permite su conservación por un espacio de 38 días con un buen comportamiento de las características lisicoquímicas de °brix, acidez y ph del producto y alcanzado su completa madurez lisiológica. palabras claves postcosecha, relardantes de maduración, frutas tropicales. summarv in our country, it exists a lot 01 postharvest losses caused by inadequate handling 01 perishable ing. agrícola. profesor asociado. planta vegetales. icta-universidad nacional. bióloga. coinvestigadora. convenio icta-u.nal coa. 68 products. the mango, a very important fruitfor exportation, has similar problems and it is necessary to solve them. this study was carry out in order to determine the incidence 01 caci2 in the maintenance 01 the mango variety tommy atkinsstored at1o°c and 90% r.h.lt was lound that the iruit treated with a solution 01 15% 01 caci2 reached the best devolpement 01 its phycochemical characteristics 01 ph, brix and acidity and its madurity process was complete. keywords postharvest, maturity,retardant, tropical iruits introduccion actualmente el país presenta numerosas pérdidas en la poscosecha de productos perecederos, debidas principalmente al manejo inadecuado de éstos y a la poca atención que se les suministra después de su recolección, las cuales se sitúan alrededor de un 40% de la producción total. el mango, una de las irutas de mayor importancia en el mercado internacional, no escapa a este problema y, aunque en el país el incremento de la extensión cultivada ha sido de un 100% en los últimos cinco años, sólo menos del 60% de la producción reúne las condiciones exigidas por el mercado de exportación. esta circunstancia obliga a buscar e implementar nuevas tecnologias que permitan prolongar la vida útil de la iruta después de recolectada. para la conservación de las frutas en estado fresco, se han desarrollado diversos estudios, entre los cuales el empleo de temperaturas de refrigeración y la aplicación de retardantes de maduración, han mostrado resultados satisfactorios en algunos productos. entre las sales retardantes sobresalen el permanganato de potasio (kmn04) y el cloruro de calcio (caci2). el cloruro de calcio (caci2) ha si?o utilizado como retardante de la maduración de varias frutas, como manzana (betts, 1977), tomate (wills, 1979), guanábana (alvarez, guzman y galvis, 1992) y lulo (galvis y ramírez, 1992). su efecto es el de retardar al máximo los procesos fisiológicos y bioquímicos debdio a la acción de refuerzo sobre los componentes estructurales básicos como las membranas y las sustancias pécticas (poovahiah, 1986). el presente estudio tuvo como objetivo evaluar la acción del cloruro de calcio en concentraciones de 15%, 20% y 25% en peso sobre el proceso de maduración del mango variedad tommy . alkínsalmacenado a 10°c y 90% de h.r. metodologia las frutas fueron adquiridas de un cultivo comercial localizado en el municipio de apulo, departamento de cundinamarca, con altura de 600 metros s n m y temperatura promedia anual de 27°c. manejo de la muestra los mangos fueron cosechados en su punto de madurez fisiológica, o sea completamente desarrollados, de coloración verde opaca y transportados hasta el laboratorio de postcosecha de la planta¡le vegetales del instituto de ciencias y tecnología de alimentos-ictade la universidad nacional, sede bogotá. tratamiento de las muestras en la planta de vegetales del icta, la fruta se seleccionó y clasificó de acuerdo al grado de madurez, separando las frutas con daños mecánicos o que presentaban algún signo de . enfermedad. además, se separaron las frutas que por su coloración mostraron maduración avanzada. las frutas seleccionadas fueron sometidas a lavado por inmersión. precalentamiento y enfriamiento la fruta lavada fue sometida a precalentamiento en agua caliente, realizado de acuerdo con el peso promedio de las mismas. el tratamiento consistió en sumergirlas por un tiempo de 55 minutos a temperatura de 46°c (lópez r., 1989). luego de lo cual las frutas se dejaron a temperatura ambiente hasta alcanzar temperatura interna de 30°c. inmersión en soluciones de cloruro de calcio se prepararon soluciones de caci2 de tres concentraciones (15%, 20% y 25% en peso). la totalidad de las muestras se dividió en cuatro grupos, así: un grupo para cada concentración y un grupo que constituyó la muestra testigo (cuadro 1). la temperatura de la solución fue de 6°c y el tiempo total de inmersión de la fruta fue de una hora. cuadro 1. distribución de muestras tratamiento cantidad de mangos utilizados testigo 54 15% de cloruro de calcio 72 20% de cloruro de calcio 72 25% de cloruro de calcio 70 total 268 después de terminado el período de inmersión, las frutas fueron secadas y, posteriormente, empacadas en cajas de cartón tipo exportación con capacidad de 4,5 kilogramos, donde se colocaron nueve frutas por caja. almacenamiento los mangos empacados fueron almacenados en cámara de refrigeración a 10°c y humedad relativa del 90°c con el fin de hacer el seguimiento del proceso de maduración, mediante la determinación de las catacterísticas fisiológicas, físicas y químicas (cuadro 2). 69 cuadro 2. determinaciones fisiológicas, físicas y químicas determinaciones método frecuencia del análisis fisiológicas • intensidad respiratoria volumétrico con solución de hidróxido de barioo,l n diario ffslcas • pérdida de peso balanza electrónica cada tres dias qufmlcas • sólidos solubles • acidez ph refractómetro cada tres días titulación cada tres dias potenciómetro cada tres días resultados y discusion variaciones almacenamiento durante el pérdida de peso el cuadro 3 presenta las pérdidas totales de peso en los diferentes tratamientos, cuadro 3. pérdida total de peso del mango, variedad tommy atkins tratado con cacl, y almacenado a 10°c y 90% h.r, pérdida totales de peso (%) días de almacenamiento testigo 15%caci, 20%caci, 25%caci, 4 3,9 3,8 3,4 30 38 30 34 puede observarse que el tratamiento del 15% de cacl, mantuvo la fruta durante mayor tiempo (38 días) con pérdidas muy similares a la de las frutas tratadas con el 20% y la fruta testigo (4%) durante 30 días. intensidad respiratoria el cuadro 4 presenta la variación de la intensidad respiratoria durante el almacenamiento y 70 observándose que en todos los tratamientos la fruta mostró un comportamiento de tipo climático y los máximos valores fueron, para la fruta testigo, 50,97 mg co¡kg/hora, seguido por los tratamientos del 15%, 20% y 25%, respectivamente, cuadro 4., variación de la intensidad respiratoria (mgde c02/kg hr) del mango tommy atkins durante el almacenamiento temperatura = 10° c hr = 90% días de concentración de cloruro de calcio almac/to [0%] [15%] 1 15,70 3 21,65 20,10 5 6 40,31 34,53 7 40,32 37,44 11 46,73 43,41 13 42,12 37,20 14 37,52 30,99 17 3905 39,95 19 50,97 39,14 20 41,66 31;,33 21 30,65 28,71 24 29,73 25,2 25 33,51 25,35 26 36,28 4713 27 21,01 16,14 31 28,61 24.41 33 20,78 34 24,91 38 25,09 [20%] 28,37 33,26 42,84 37,14 31,44 38,46 4549 37,40 25,55 35,45 27,33 30,51 15,09 22,30 [25%] 27,90 34,95 2748 38,52 40,04 34,85 29,66 32,95 36,24 33,02 28,08 42,73 24,04 33,22 10,56 24,20 20,55 23,01 variaciones químicas brix la figura 1 muestra que el desarrollo de los brix fue progresivo en todos los tratamientos, alcanzando el mayor valor en la fruta testigo y disminuyendo su valor a medida que se aumentó la concentración del cloruro de calcio, la fruta tratada con 15% de cloruro de calcio alcanzó el mismo valor de sólidos solubles (16,2% brix) una semana después que la fruta testigo. mientras que el tratamiento con 25% de cacl, no permitió el desarrollo adecuado de los sólidos solubles durante el período de almacenamiento, acidezph la figura 2 presenta el comportamiento de los frutos con respecto a la variación del ph. en todos los tratamientos se presentó una tendencia al aumento, alcanzándose el mayor valor en el tratamiento con el 15% (4,03) a los 38 días de almacenamiento seguido por la fruta testigo. el tratamiento con 25% de caci2 no permitió un incremento adecuado en el ph de la fruta y su máximo valor (3,79) se alcanzó a los 34 días de almacenamiento, cuando la fruta, en su apariencia, presentó características de deterioro. hl --~._~---.-------------¡ ~ 12 id 10 16 14 el comportamiento de la acidez durante el almacenamiento se presenta en el cuadro 5. de manera general, se observa que el contenido de ácidos de la fruta disminuye a medida que transcurre la maduración; sin embargo, las frutas tratadas con 25% de caci2 no mostraron una disminución marcada y mantuvieron valores altos de acidez en los dias finales de su almacenamiento. 6+--~t=~-~--,---.----¡----,---.--~ o 5 10 15 20 olas 30 35 40 1----testigo --+15% caci2 _...,... 20% caci2 -e-25% caci2 figura 1. comportamiento de brix durante ei almacenamiento del mango tommy atkins 4.1.--------------------------, 3.9 3.8 3.7 . / ~ 4 25 3.5 3.4 3.3 3.2+--~--_.--,_-_,,_-_.--._--._-_4 o 5 1510 20 olas 25 30 35 40 1----testigo -+-15% caci2 _...,... 20% caci2 -e-25% caci2 figura 2. comportamiento de ph durante el almacenamiento del mango tommy atkins 71 cuadro 5. variación de la acidez (% ácido círico) del mago tommy atkins durante el almacenamiento temperatura = 10° c y h.r.= 90% oras de concentración de cloruro de calcio almac/to [o'yo) [15%) [20%) [25%) 4 0,61 0,68 0,76 1,02 10 0,78 0,85 0,87 0,90 12 0,69 0,81 0,78 0,87 13 0,62 0,67 0,71 0,68 14 0,63 0,65 0,73 0,75 18 0,57 0,61 0,70 0,73 20 0,54 0,59 0,68 0,71 24 0,52 0,56 0,61 0,67 26 0,50 0,53 0,55 0,60 31 0,45 0,52 0,48 0,57 33 0,50 0,56 34 0,49 0,55 38 0,46 conclusiones fue comprobada la influencia de la aplicación de soluciones de cloruro de calcio (caci2) en la conservación del mango variedad variedad tommy alkíns. de acuerdo con el comportamiento ñslco-qulrnico de la fruta durante el almacenamlento, el mejor tratamiento fue el de la solución del 15% de caci2, el cual conservó la fruta durante mayor tiempo (38 días), cumpliéndose el proceso de maduración. los tratamientos con caci2 con concentración igual o superior al 25%, inhiben el normal desarrollo de la maduración de la fruta. 72 literatura citada 1. alvarez, n., r. guzman y a. galvis. 1993. conservación de guanábana utilizando cloruro de calcio. tesis. facultad de ciencias, departamento de química. universidad nacional de colombia, bogotá. 60 p. (mimeograliado). 2. bangerth, dilley y dewey. 1972. ellect 01 posthavest calcium treatment on internal breakdom and respiration 01 apple iruits. jour. amer. sci. hort. sci., 97 (5): 679-682. 3. betts, ha, y bramlage ves. 1977. uptake 01 calcium by apples irom postharvest dips in calcium chloride solutions. invr. amer. sci. jort. 102 (6): 785-788. 4. galvis, j.a. y ramirez a. 1993. estudio del comportamiento del lulo (so/anum qu/toense. lam), durante el almacenamiento, utilizando cloruro de calcio (caci2) a temperatura ambiente. convenio sena -icta universidad nacional. memorias del i congreso de fruticultura de clima frio. villa de leyva, 55-60. 5. galvis, a. y l. roa. 1992 estudio del comportamiento de la guanábana (annona mur/cata l) durante el almacenamiento, utilizando permanganato de potasio (kmno.) en temperatura ambiente y relrigerado. convenio sena-icta, universidad nacional de colombia. bogotá, 35 p.(mimeograliado). 6. poovahiah, b.w. 1989. role 01 calcium in prolonging storage lile 01 iruits and vegetables. food tecninology. 5: 86-89. 7. wills r.b.h. y slh timazi. 1979. effect 01 calciurn and other minerals on ripening 01 tomates. jour. plan!. physiol (6): 221-227. agronomía colombiana. 1992. volumen 9 no. 1: 40 413 seleccion masal divergente por prollficidad en maiz y sus efectos en las caracte:risticas de la espiga resumen orlando martínez' hermes aramendis2 manuel torregroza c.3 uno de los caracteres más importantes en maíz, es la prolificidad, medida como el número de mazorcas por planta, puesto que es uno de los principales componentes del rendimiento. se espera que a mayor prolificidad corresponda mayor productividad. este estudio se realizó con el propósito de evaluar la respuesta directa debida a la selección masal divergente por número de mazorcas por planta en maíz y su efecto indirecto sobre las características de la espiga. la población original correspondió a la variedad sintética de maíz, harinoso mosquera 1. sin.2, y sus últimos 9 de 22 ciclos de seleción masal divergente. la presente investigación se desarrollo en el ci.tibaitatá, ubicado en el municipio de mosquera, a 2543 m.s.n.m., una temperatura promedia de 14° c y precipitación promedio anual de 750 mm. la selección resultó de un incremento de 1.06 a 1.70 mazorcas por planta (2,32% por ciclo) cuando la selección fue en favor de la prolificidad y una reducción de 1.06 a 0.92 mazorcas por planta (-4,46% por ciclo) cuando fue contraria. el rendimiento estuvo positiva y altamente correlacionado (r=0,87**) con prolificidad. el efecto colateral de la selección divergente, no se manifestó en la longitud de la espiguilla (centro y ramificaciones) y el índice de condensación. se 1. profesor de la universidad nacional de colombia. 2. programa de algodón c.1. motilonia. 3. ciba-geigy 40 plantea la utilidad de estas características para la clasificación de las razas de maíz palabras claves: zea mays, ciclos de selección, evolución, respuesta indirecta. divergence mass selection for prollficacy in maize ano their effects over the tassel characteristics abstract the number of ears per plant or prolificacy is one of the most important traits in maize, since it is one of the mayor yield components. it is expect that to a higher numberofearsper plantitwouldcorrespond a higher yield. this study was conducted with the purpose of evaluating both the direct response due to divergence mass selection per prolificacy ande the correlated response overthe male inflorescence. the base population was the synthetic harinoso mosquera i sin. 2, and the last 9 of 22 cycles of divergence mass selection. the study was conducted atthe c.n.!. tibaitatá located in mosquera, at 2543 m.a.s.1. with an average temperature of 14°c and annual rainfallof750 m.m. selection infavorofthe trait increased the number of ears per plant from, 1.06 to 1,70 (2,32% per cycle) while selection against the trait reduced it from 1,06to 0,92 (-0,46% per cycle). yield was significant and positively associated with the number of ears per plant (r=0,87**). there was not found a correlated response with the length spikelet (central and ramifications) and the condesation indexo it was stated the usefullness of those traíts on the classification of the races of corno introduccion la selección masal divergente es un método de mejoramiento genético que permite evaluar en una población el efecto de selección en sentidos opuestos, cuando existe suficiente variancia genética aditiva., obteniéndose al final dos poblaciones con diferentes frecuencias de genes determinantes de la característica de interés. este método es eficaz para medir la respuesta a varios ciclos de selección, al evaluarse simultáneamente yen un mismo experimento las dos subpoblaciones producidas. en 1960, torregroza (1974), comenzó un proyecto sobre elección masal diverqente por mazorcas/planta en la variedad sintética de maíz, harinoso mosquera i sin.2.. este método de mejoramiento se ha venido evaluando para determinar su efecto sobre varias características de las mazorcas y las plantas, habiéndose obtenido serias modificaciones, en el número de nudos, longitud y tamaño de los entrenudos del tercio medio de la subpoblación prolífica con relación a la no prolífica. torregroza (1974). cárdenas (1979),al determinar el efecto de la selección masal divergente para mazorcas por planta en caracteres, como número de mazorcas por planta, longitud, diámetro y peso de las mazorcas, número de granos por hilera, diámetro y peso de la tusa, grosor, longitudyanchode los granos por planta de maíz, harinoso mosquera i sin.2, comprobó que ésta fué efectiva para lograr cambios colaterales en algunas características, siendo mayor en unas qw3 otras. torregroza (1974), realizó un estudio con ed objeto de determinar los efectos sucedidos en el rendimiento y en el número de mazorcas por planta al cabo de ocho ciclos de selección masal divergente en la variedad sintética de maíz, harinoso mosquera i sin.2, observando que el método fue efectivo para aumentar el rendimiento y el número promedio de mazorcas por planta en los diferentes ciclos de selección de las plantas pertenecientes a la población prolífica; en tanto que, en las plantas de la población no prolífica, sólo se afectó la prolificidad, permaneciendo constante productividad. la sombra en las hojas debido a las espigas de la plantas de maíz, probablemente reduce la fotosíntesis en la comunidad y por ende en la producción de granos. el efecto del sombreado es pequeñoen una densidad de plantas bajas, pero se incrementa con una mayor densidad. el tamaño de las espigas varía con la población de las plantas y la variedad. duncan et al (1967). moreno et al (1981)al evaluar el efecto de la endogamia en líneas s, de la variedad sintética de maíz blanco rubí (g) 111sin.3, encontraron que la longitud de la parte ramificada de 14,2por ciento y el número de ramificaciones de la espiga de 8,9 por ciento con la relación a la variedad parental. así mismo, mock y shuetz (1974) estudiaron el número de remificaciones de las espigas en generaciones f1, f2' f3 y sus padres, concluyendo que la endocría fué la responsable de la disminución de estas ramificaciones. el propósito del presente estudio, fué evaluar los efectos colaterales de la selección masal divergente por número de mazorcas por planta sobre las características de las espigas de maíz y establecer su utilidad en el proceso evolutivo de este cereal. 41 materiales y metodos en la presente investigación se utilizaron, como material de estudio, los últimos nueve de 22 ciclos de selección masal divergente por prolificidad en la variedad sintética de maíz harinoso mosquera y sogamoseño, como testigos (cuadro 1). los ciclos estudiados se formaron por selección en cada subpoblación prolífíca y no prolífica, sembradas en sendos lotes aislados de iguales dimensiones, utilizándose para la siembra de los posteriores ciclos de selección en dirección opuesta, la semilla proveniente de mezcla mécanica de igual número de granos de las mazorcas seleccionadas. en los diferentes ciclos de selección se aplicó una intensidad de selección del 15 por ciento en la variedad harinoso mosquera i sin.2 sus ciclos se caracterizan por poseer plantas e inserción de las mazorcas altas, tallos de coloración púrpura; mazorcas de tamaño mediano, forma cilíndrica e hileras irregulares; granos en forma redonda y tamaño mediano de color amarillo y textura harinosa. maduran aproximadamente a los 20 días y su adaptación es para tierras frías, comprendidas entre 2.400 y 2.800 metros de altitud. el material genético se evaluó en 1981, en un diseño de bloques completos al azar, con diez repeticiones y veintidos tratamientos. cada unidad experimental constaba de dos surcos de diez sitios cada uno, con una separación de 0,92 metros entre y dentro de los surcos. el área de las parcelas fue de 18,40 metros cuadrados y 40 plantas por cada surco. la información obtenida se basó en 10 plantas tomadas al azar en cada una de las parcelas. las características medidas fueron las siguientes: número de mazorcas por planta, (no.); longitud del pedúnculo (cm), longitud de las ramificaciones de la 42 espiga (cmi), longitud central de la espiga (cm), índice de condensación, longitudes de las espiguillas de las ramificaciones primarias y secundarias; número de ramificaciones primarias, secundarias y terciarias. los datos fueron sometidos al análisis de variancia, según el diseño de bloques completos al azar, haciéndose además una descomposición de los grados de libertad. se realizó también un análisis de regresión lineal para estimar el cambio por ciclo debido al proceso de selección divergente. resultados la cuadro 2, muestra los cuadrados medios del análisis de variancia para el número de mazorcas por planta y las caracteristicas de la espiga. relativo al número de mazorcas por planta, tanto entre ciclos prolíficos como no prolíficos, se observaron diferencias altamente significativas. la prolificidad se incrementó de 1,06 (ciclo o) a 1,70 mazorcas por planta (ciclo 22), cuando la selección fue en favor de tal característica y el porcentaje de incremento por ciclo con respecto a la población base fue de 2,32% (cuadro 3). cuando la selección fue en contra de la prolificidad, ésta se redujo de 1,06(ciclo o) a 0,92 (ciclo 16)y el porcentaje de disminución por ciclo fue de -0,46% (cuadro 4). en cuanto a las características de la espiga, en general se encontró (cuadro 2) que entre los materiales prolíficos no hubo diferencias estadísticas para las longitudes del pedúnculo y de la porción ramificada, igual que para el índice de condensación y la longitud de las espiguillas de las ramificaciones primarias y de la parte central; es decir, no hubo, al menos en este estudio, efectos colaterales de la selección por prolificidad sobre las características mencionadas de la espiga. este hecho se corrobora, cuando se estimó el porcentaje de cambio mínimo cuadrático por ciclo de selección en la población prolifica 'l referenciado al ciclo o. en la cuadro 3, se! observan solamente diferencias para sste cambio, en el número de ramificaciones primarias y secundarias, las cuales fueron de 1,95 (%) y 5,53(%). los resultados anteriores no aparecieron tan consistentes, cuando la presión de selección fué en contra de la prolificidad. en este caso se hallaron diferencias altamente significativas para la longitud de la espiga, tanto en la parte ramificada como en la central y notándose además diferencias (p<o,01) para el número de ramificaciones terciarias. nuevamente la estimación mínima cuadrática, del porcentaje die cambio por ciclo, corrobora el resultado anterior, en el caso de la longitud de la parte central de la espiga (cuadro 4). otro resultado sobresaliente, que se consigna en la cuadro 2, es la comparación entre el grupo prolífico y no prolífico. se anota que para todas las caracteristicas de la inflorescencia masculina, con excepción de las longitudes de la espiguila y el índice de condensación, las significancias estadísticas fueron del nivel 1%. en cuanto a resultados, finalmente se puede observar que todos los coeficientes de variación (cuadro 2) fueron bajos, inferiores al1 0%, excepto para el número de ramiñcaciones terciarias, expresado así la buena técnica de campo y conducción del ensayo, para evaluar la selección divergente por prolificidad y su incidencia sobre la inflorescencia masculina. discusion la respuesta lineal a la selección para aumentar el número de mazorcas por planta, positiva y altamente significativa indica en primer lugar, la efectividad de la selección por prolificidad y de otra parte la existencia de variancia genética en este carácter. resultados similares, los registraron cárdenas (1979), pineda (1983) y torregroza (1974). el incremento lineal positivo 2,32(%) por ciclo en el número de mazorcas por planta sugiere que después de 22 ciclos de selección, aún existe suficiente variabilidad genética continúa siendo evidente. así lo confirma la significancia estadística (p< 0,01) entre los ciclos prolíficos. moshi (1982) y johnson et al (1986) han confirmado la existencia de suficiente variabilidad genética en poblaciones de maíz, después de 18 y 15 ciclos de selección, respectivamente, aun cuando estos investigadores seleccionaron por altura de planta y no por prolificidad, como es el caso del presente estudio. sin embargo, las poblaciones utilizadas correspondían a maíces tropicales. la selección parajncrementar la prolificidad se tradujo también en el rendimiento, como lo comprueba la correlación positiva yaltamente significativa (0,87**) entre el número de mazorcas por planta y los kilogramos por hectárea. torregroza y arias (1970) citan a lonquist, quien indica que la prolificidad en maíz puede considerarse como una demostración de mayor-vigor de las plantas. la presencia en una planta de maíz de dos o más mazorcas, potencialmente aptas para formar granos, resulta en una máxima utilización del producto fotosintético, el cuál después de haberse formado en el área foliar y los tallo, se mueve hacia di'lerentes órganos de almacenamiento como son las mazorcas. a este respecto, norato (1981)encontró que en las poblaciones prolíficas de maíz, el índice de llenado de granos resultó significativamente superior que en las no prolíficas. en cuanto a la selección por no prolificidad, se obtuvo en general resultados similares. esto sugiere la existencia de variabilidad 43 genética: significancia estadística en el cambio mínimo cuadrático por ciclo de selección (-0,46%) yel cuadrado medio de la fuente de variación no prolífico altamente significativo. la respuesta a la selección divergente que se manifestó en este estudio, en parte se podría explicar porque en el pasado, como ahora, el aborigen americano ha utilizado el maíz para consumir en choclos. por tanto se esperaría que sus variedades en general tuviesen la característica de poseer más de una mazorca por planta, como resultado de escoger para semillas las plantas más prolíficas. sin embargo, esta forma de consumo del cereal tan sólo la practicaban los asentamientos de las zonas altas y no los localizados en los valles interandinos y costas marinas. la población original aquí estudiada, harinoso mosquera, es una variedad de maíz de granos harinosos pertenecientes a la raza sabanero, la cual hace más de 20 años era la que más sembraba en la sabana de bogotá. en cuanto al efecto colateral de la selección divergente, en general existió para todos los caracteres de la inflorescencia masculina, excepto para la longuitud de las espiguillas y el ídice de condensación ya que ninguna de las comparaciones ortogonales que expresan variabilidad genética fue significativa. este resultado es relievante desde el punto de vista evolutivo del cereal, porque implica que el índice de condensación y los caracteres de la espiguilla han permanecido estables ante la presión de selección por número de mazorcas por planta. para los evolucio-nistas en especies vegetales, es de importancia identificar características que sean estables, bien en condiciones ambientales o que se expresen consistentemente en el tiempo, como ocurre con el índice de condensación y la longitud de las espi-guillas. la consistencia en la expresión de un carácter o variable en el tiempo y el espacio o al ambiente en general, es de importancia para la identificación o clasificación botánica del material en estudio; en este caso, para las razas de maíz de las américas. previamente, cuando se clasificaron las razas de maiz en colombia, roberts et al (1957), habían señalado el índice de condensación, como un carácter bastante estable a condiciones ambientales variables. cuadro 1. ciclos de seleccion y testigos evaluados por efecto de la seleccion masal divergente por mazorcas por planta en harinoso mosquera i sin.2. c.n.i. tibaitata, 1981. no. ciclos prollficos no.ciclos no prollficos no. testigos 1 h.m.i sin 14 (2mxiii) 2 h.m.i sin.16 (2m xv) 3 h.m.i sin.l7 (2mxvii) 4 h.m.i sin.18 (2mxvii) 5 h.m.i. sin.19(2mxviii) 6 h.m.i. sin.20 (2mxix) 7 h.m.i. sin.21 (2mxx) 8 h.m.i. sin.22 (2mxxi) 9 h.m.i. sin 23 (2mxxii) 10 h.m.i sin.14 (lmxiii) 11 h.m.i sin.16 (lmxv) 12 m.m.i sin 17 (lmxvi) 13 h.m. i sin.18 (1mxvii) 14 h.m. i sin.19 (1mxviii) 15 h.m. i sin.20 (lmxix) 16 h.m. i sin.21 (lmxx) 17 h.m.i sin.22 (lmxxi) 18 h.m. i sin.23 (2mxxii) 19 ica v 505 20 ica v 506 21 hso. mosquera 22 sogamoseño h.m. = harinoso mosquera sin.= indica generaciones de recombinación 1 m = selección por una mazorca/planta 2 m = selección por dos o más mazorcas por planta. números romanos = ciclos de selección por mazorcas por planta. 44 :i <..) · · ·cu · ·<i.. .~ n (¡) o o ro "'" al lovi v v n lo lo n c')c) vi ~ cu c5 lt') r.: m cxi c\i c5 ~o:: gi "¡:c: (/) o · · · ·uj ti · m ~ eo · lo oc: vi -, n n-c cu cu lt') ro ro r.: o c\i ro ~ ::::1 o;: c5 m r.: ai.....j u lo v uj ~ cu "'" n oo "e -o n (/) ~ uj !:!a: • · · •uj gi · ro · ~ eo m v roe vi "'" nt-cu cu o o c') c') eo al o oo '::::1 e o;: cxi c\i m c\i lñ ~ c\i c6< z o;:: c') ,... c')a: q. <o (/) vi ~ ·o vi ¡¡¡ ~ c') c') c') (¡) n "'".....j "s gi oe .. o o o o o o o>01 'e c5 o o o o o o lñ"a o c5 c5 c5 c5 c5 c5-c "ü git-vi uj cu oz u < di ;¡:.....j "eo, c: ·o cu c., o lo v n loa: ..j a: e o oo o o o o o c\io;: c5 o c5 o o o o lñc... q. c5 c5 c5 c5 c5 (/) <o a: gio u ~ '6 c: e c') eo s v ro ,... lo o'o o o o o o o c') :::!! .5 gi gi "ü o o o o o o o c\i-o -o c5 o o o o c5 o uj c: ix c5 c5 c5 c5 c5oo oo a: · · •uj c., · b c., c') v:::!! ¡¡¡ ,... "'" n.. "'" lo lo n <xl al "!. v'::j 'e c6 lñ ~ ~ rj c\i c6z gi .....j cu o nuj 01 -c 'aa: vi · : · ·-c uj c: · · · ~n, 'o cu v ,... "'" al n c') al-o ;¡: -o o (¡) "'". (¡) c') v ~ los .a "~ e cu ai c5 n m lñ c6 r.:'61 o cu u oz q. a:< eoa: ..j c:~ ·'::::1 ~uj al o ,... n (¡) ,... "'" ro ,o:; al n so al lo o v ,...o q. u -; lt') m c5 c5 cxi c\i cxi (/) v ü5 ::j,< vi sz cu e · · ·-c t:! · ~ ·cu o o n v.....j o ii ai ro ai c\i cxi ~ cxi c\iuj n .. v al v vo cu o n al v (/) :!: q. c') o o· uj((j :::!!~ ...i o> ,... ro ro v al (/) ci n ro o'-i ot--« ;,!!a:t: o "#0< lo<cil a; oa¡::: s o > n c: en ~ ~ ~ -o o en n, u :> 'ü c. o z ~ o ~ce e ~ '2..j gi ~ 'e ~ <ji .9 elal -o c. c: 'g c. > en e :> ,9" i:ñce q) q) o q) (/) 1u: a: c) o: z a.: a: w <..) 45 46 a: oa, z 'ü (3 u w...j w en :5 -ca:« o, « "o::en w -c...j w o en w a: w 1-u· ~ro«~ u en'~ 0«...ji->-~ ~f=z:56 o..;i a: 'o00..t5 enw«...j uwa: en ow ~~ :::e o...jwu 0(3 ow a:>ww :::e::::l -zi z zen ...jow...j «z a:w«o0..« enºou-u:::0_ w...j :::e o oa:a: o.. o, coi ocr o« ::j o :a e o ~ 'e cacr e gi e.~ z (11 .!l!.. ca e ;t c')iocof'-coo)o-c\i o c\i c\i c\i lb .~ g¡8ió~c')g¡ro~~g~ ~';:mñm"¡"¡m"¡lo"¡m co~oc')c')o)o)o'<l'o r-:(\jt~~tt~t~ s s s s a a s s a s 0000000000 o o s e s s s e e s a e 0000000000 u') o o o o '<1' u') eo c') co eo o) eo momcócócócócór-:có c\i e 'e gio o) c\io c')coiooc')o)cof'-1o lolocdcdcdcdcdcdr-:r-: o '3 u e.~ ~ '<i'c')iof'-cooc')f'-coc\l mmcócócómocócócó c\i o 111 c') (l) ,... al cl c') c\i al (l) c') alz .!!! o o lo ,... c\i c\i ~ o o:u m m -s m ..¡ m m c\i m m óa: o 111 °ü..o. al ale ....z o-o u (3 ca di 111 al lo al c':!. o ~ c\i vü o~ ca m ñ ñ ~. ñ "': ñ ñ al:!:: "o 0;: ~ ów e e ~..1 ::::1w ca ucil a: (}! ~ o..al « e ·a: '::::1 111 al c') c') c') (l) v c') <o (l) ·« z ca ...: ñ m m m ñ ñ m m ñ c')o. -;: c\i c\i c\i c\i c\i c\i c\i c\i c\i. c':!.ca < eo -;:a:: a. cilw e ~ ~ oí c') o lo c') c\i v c\i ~ v al ~ (l) (l) (l) (l) (l) (l) (l) (l) (l) o.... ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó óew 111 alo :l! o cil osw tjia: oc.w 111 111 <o o al ~ o al (l) ~ o ·i-~ al oíüal ca al (l) al (l) (l) al al (l) (l) (\j«~ .;, 0;: ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ó ~,< e ca o e ü!;( ...j 0;: a. cili-o-_¡~ al al ¿ o c\i c') v c') c\i c') c\i c') c\i :..>-i= u "o al q q q q q q q q q q ~ «....:'6 "o ó1. .5 e z:z; o ~u_ o o.z a: '9 ~ v al (l) il'!. ~ v_ ~ (l) ~ c') ·oüo.ü m m ó (\j (\j (\j ~ ó ~ ó ~ cil~ e c\i c\i c\i c\i c\i val ó«w oüclla:w e00 ó~cil ~ , ca c') lo al al lo ,... lo c') <o ~ ci~o 111 °e "o u) u) u) ..¡ u) u) ..¡ ..¡ u) ..¡ c\i..1 ca ca 9 ewü tji ca u q) 0(3 oc. a: ;;:: q) ow g¡ g¡a:> "o .aww ::::1 e ~:::) .... o ,:::)z °61 .2 v (l) c\i o al o v o (l) c') lo o zcll e ::::1 m m ó ó m ó m ó m m o cdo u c\i c\i c\i c\i ó ;,g..10 ...j oe ~.w_¡ '::::1 '¡;j«z ia:w oa. >«o +=0.« ca cilo .. ,lg <o c\i o c\i c') q c') lo lo al • uo q q q (l) (l) (l) (l) (l) (l) · ~ºº c. e ó ó ó ó ó ó <o 'eca -eci011. 111 "ii 9 i:ñw::j ca~ •~o .oa: 2 #a: o. ca loo. ::¡¡ o '¡;j e (5 o..¡ 'e a. > o al e 'e o cd ~ a: "o 'o u ~ .g°ü o ~o 111 u zs 'co -c< u al e o ci:::) q) ca i:ñ(3 o c') lo <o ,... al (l) o ~ c\i ca ::l 'oo en o c\i c\i c\i ü u 'o 47 literatura citada 1.cardenas g.o. efecto de la selección divergente para mazorca por planta en varios caracteres de la mazorca de maíz (zea mays l. ). bogotá, unc-ica, 162 p. (tesis mag. sci). 1979. 2.duncan, w.g.; willlams, w.a.; loomis, r.s. tassels and the productivy of maize. crop sciencie (estados unidos) v.7 no.1,p.37-39. 1967. 3.johson, e.c.; fisher, k. s.; edneades. g.o. and palmer, a.f.e. recurrent selection for reduced plant height in lowland tropical maize. crop sciencie (estados unidos) v.14 no.6 p. 253260. 1986. 4.mock, j.j.; schuetz, s.j. inheritance of tassel branch number in maize. crop sciencie (estados unidos) v.14 no.6 p.885-888. 1974. 5.moreno, j.d.; mendoza, a.m.; torregroza, c.m. efecto de la endogamia en líneas s, de la variedad de maíz blanco rubí (g) 111sin.3, revista ica (colombia) v.16 no.1 p.1-10. 1981. 6.moshi,a. effects of selection for reduced plant height in tropical maize population. ph. d. diss. univ. of minnessota, si. paul (diss abstr 43/08-b: 2412).1982. 48 7.norato, ja estudio comparativo del crecimiento y desarrollo en variedades prolíficas de maíz (zea maysl.) bogotá, unc-ica, 178p.(tesis mag. sci.).1981. 8.pineda, c.a. evaluación de 19 ciclos de selección masal divergente por mazorcas por planta de maíz harinoso mosquera, bogotá, unc-ica, 143p. (tesis mag. sci,). 1983. 9.roberts, l.m.; grant,u.j.; ramirez, r,; hatheway, w.h. and smith, d.l., with mangelsdorf, p.c. races of maize in colombia. natl. acad. of sci. natl. res, council publ. 510. washington, d.c. 153p. 1957. 10.torregroza, c.m.; arias. f.e. selección masal por prolificidad y rendimiento en la variedad de maíz. fitotécnia latinoamericana (costa rica) v.2 no.7, p.55-70. 1970. 11.______ ocho ciclo de selección masal divergente por mazorcas por planta en una variedad sintética de maiz. revista facultad de agronomía, medellín (colombia) v.24 no.2, p.3-24. 1974. 12.torregroza, c.m. dial, c.; arias, e. tres artículos cientificos sobre métodos de mejoramiento genético y estabilidad fenotípica en maíz. bogotá, ica. programa de maíz y sorgo 25p. 1974. agronomta colombiana. 1990. volumen 7:33-39 control de sclerotinia sclerotiorum (lib.) de bary en crisantemo y habichuela con diferentes aislamientos de trichoderma y con fungicidas1 liliana delgado de kallman2 y german arbelaez torresl resumen. el trabajo consistió en seleccionar, incrementar, aplicar y evaluar la actividad antagónica de algunos aislamientos· del género tríehoderma sobre el patógeno scterotinía scterotiorum in vitro y en el campo en cultivos de crisantemo y habichuela, así como evaluar la eficiencia de algunos fungicidas en el control de las mismas enfermedades. los aislamientos tl0 de tríchoderma víríde y t12 de ·íríehoderma hamatfjm se seleccionaron como los mejores antagonistas del patógeno por su mayor inhibición del crecimiento del micelio, sobre la formaéión de esclerociós y la mayor esporulación sobre el patógeno. los aislamientos con mayor capacidad antagonista se evaluaron en el campo. se evidenció la existencia de diferencias marcadas en el antagonismo entre los aislamientos de tríehoderma utilizados. en los ensavos de campo se estableció que la enfermedad se presentó en el primero y segundo tercio de la planta, lo que indica que el control con fungicidas debe ir dirigido preferencialmente a esas partes de la planta. se evalu6 además la eficiencia de las aplicaciones de los fungicidas ferbam, carbendaz·im y vinclozolin y·se observ6 que en el ensayo de crisantemo bajo invernadero, el mejor control se logr6 cuando· se aplicó carbendazim al suelo durante la primera semana de siembra combinado con cinco aspersiones sucesivas de vinclozolin al follaje cada siete días a partir de la sexta semana. al comparar el 1 basado en la tesis de grado del primer autor para optar al título de magister scientiae. 2 anteriormente estudiante del postgrado de fitoteenia, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia,· bogotá. 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional da coiombia, bogotá. a.a .. 14490... -__. mejor tratamiento químico con el mejor an: tagonista biológico no se obtuvieron diferen..cias significativas entre ambos tipos de tratamíento, cpntrol of sc/erotínía sc/erotíorum (lib) de bary in chrysanthemum ano snap bean with oifferent isolates of tríchoderma ano with fungicioes summary. the objetive of this study was to select. inerease and apply sorne isolates of .tríchoderma, and to evaluate their antagonime activity against sc/erotínía se/ero tíorum in vitro and in the field in ehrysanthemum and snap beans. it was also intended to emua18 the efficiency of some fungieides in the control of those diseases. the isolates t10 of tríchoderma víríde end t12 of tríchoderma harzía_num were seleeted as the best antagonists for the greatest inhibition of mycalial growth. influenca in the sclerotia production and sporulation of the pathogen. the isolates with a better antagonistie capacity were evaluated in the field. significant diffarences were observed in the antagonistie effect between the isola~ tes of tríchoderma. in field experiments the part of the plant most frequently affected was the uppe; parto so thal the application of fungieides·. should be targetad mainly lo that plant pait.' ;.. . the etficiency of application of. the fu": gicides fe""". carbendazim and ,jriclózoiin ;:. ;t ~,_' ~ was also observed. the best con_oj-.ip the chrysanthemum trials was obse~~~{h: a soil application of carbendazim. ~~r~i¡fg:;ih.t. fim week aftar planting foljow8d ·by tive weekly applications lo the foliage after.the sixth week. when the best ehemical treatmant was comparad with the best antlgonists diffarences betweln the two types of treatmant wara not observad. introduccion el hongo se/erotinia scterotiorum ha venido ocasionando pérdidas cada vez mayores en cultivos de crisantemo y habichuela y su manejo ha incrementado notablemente los costos de producción, de acuerdo a las apreciaciones de profesionales de las empresas de flores para exportación de la sabana de bogotá, como de productores de habichuela de la zona de fusagasugá. las dificultades encontradas para la reducción de la enfermedad por medio de los métodos convencionales, hacen que el control biológico, mediante la aplicación al suelo de antagonistas que afecten al patógeno e impidan la germinación de los escleroclos, sea un método promisorio, el cual puede complementarse con aplicaciones de fungicidas antes de la siembra y durante algunas etapas del desarrollo de la planta. los objetivos del presente trabajo fueron evaluar la capacidad antagónica de algunos aislamientos de triehoderma harzianum, triehoderma hamatum y triehoderma viride en el control de las enfermedades ocasionadas por se/erotinia se/erotiorum en crisantemo y habichuela, así como comparar su eficiencia frente al efecto de algunos fungicidas comúnmente utilizados. entre los muchos microorganismos del suelo que afectan los esclerocios de s. sclerotiorum y causan su degradación e impiden su germinación se encuentran algunas especies de los géneros triehoderma (papavizas, 1985), sporidesmium (adams y ayers, 1982), coniothyrium y penieillium (henis y chet, 1975), y algunas bacterias (we"er, 1988). en los últimos al'los se han venido realizando varios trabajos con el fin de evaluar la efectividad de estos agentes de control biológico para reducir la incidencia de s. seterotiorum bajo condiciones de campo. merriman (1976) encontró que entre los parásitos más frecuentemente aislados a partir de esclerocips naturalmente infestados estaban las especies triehoderma hsmetum, trichoderma viride, fusarium oxvsporum y fusarium cu/morum. triehoderma es uno de los géneros de hongos más prevalentes en diferentes. (. ,_. 34 '.. suelos y que ocasiona antagonismo contra muchos hongos fitopatógenos (chet, 1987). por esta razón diversos investigadores lo han ensayado para el control de un número apreciable de patógenos del suelo (papavizas, 1985). su acción se debe al hiperparasitismo, a la producción de antibióticos y otros metabolitos tóxicos y de varios tipos de enzimas. materiales y metodos aislamiento de sc/erotinia scterotiorurn. para obtener el aislamiento de sc/erotinia sc/erotíorum se recolectaron plantas de habichuela y de crisantemo infectadas, en cuyos tallos se podían observar los síntomas típicos de la enfermedad. este material fue "evado al laboratorio con el fin de aislar el patógeno y obtener cultivos puros. la técnica de aislamiento del patógeno consistió en tomar fragmentos del tallo, desinfectarlos en hipoclorito de sodio al 10/0 durante 1 minuto y colocarlos en cajas de petri con papa -dextrosaagar (pda) y e incubarlos a 240c. selección de los antagonistas. los antagonistas se seleccionaron a partir de los aislamientos de tríehoderma utilizados en el trabajo de elías et al (1989) y que habían demostrado la mayor efectividad en el control de fusarium oxysporum y rizoetonia so/ani. las pruebas de antagonismo in vitro se realizaron utilizando cajas de petri con pda, colocando en ellas dos discos de 6 mm. de diámetro procedentes uno de un aislamiento de trichoderma y el otro de colonias del patógeno s. sc/erotíorum; dichos aislamientos se colocaron a una distancia de 3 cm uno del. otro y se incubaron a 240c. los resultados se procesaron con base a la fórmula siguiente: m1 = mb ma mb donde: m1 = inhibición del crecimiento micelial ma '"' crecimiento micelial infiuenciado mb = crecimiento micelial libre pruebas de germinación carpogénica de los esclerocios. para esta prueba se colocaron 5 esclerocios en cé!i.asde petri estériles que _,< ~"........ • -, __ •••• , •• contenían 5 mi de agua destilada. las cajas se sellaron y se colocaron bajo luz fluorescente durante 1 mes exponiéndolas a 14 horas de luz y 10 horas de oscuridad diarias. una vez producidos los apotecios, las ascosporas se recolectaron en cajas de petri con agar-agua; cuando el apotecio estuvo completamente abierto, se colocó en la tapa de la caja de petri con un poco de vaselina, de tal manera que la esporulación fuera recibida sobre la superficie del medio de cultivo. el medio de cultivo en donde se recibió la descarga de ascosporas se cortó en pequeños trozos y se llevó al invernadero para efectuar las pruebas de patogenecidad. pruebas de patogenecidad bajo condiciones controladas. las pruebas de patogenecidad para habichuela se hicieron en materos que contenían suelo estéril en donde se sembraron 5 semillas de habichuela de la variedad blue-lake y se colocaron bajo luz fluorescente continua a una temperatura promedio de 250c, utilizando 3 replicaciones por cada tipo de inoculación. para este ensayo se realizaron cinco tratamientos: 1. los escleroclos se colocaron cerca de la raíz intacta de las plántulas, a una profundidad no mayor d-e 5 cm. 2. los esclerocios se colocaron cerca de las raíces de las plántulas, en donde previamente se realizaron pequeñas heridas para favorecer la penetración del patógeno. 3. trozos pequeños del micelio del hongo en pda se aplicaron sobre las hojas de las plántulas. 4. el micelio del patógeno se agregó al suelo. 5. un testigo en donde no se aplicó el patógeno. las pruebas de patogenecidad en plantas de crisantemo se hicieron dentro de invernaderos con cubierta plástica. el suelo utilizado se pasterizó a 820c durante un hora. se utilizaron plantas de la variedad "white polaris" que es altamente susceptible a la enfermedad, las cuales en el momento de la inoculación tenían 6 semanas de edad. inicialmente las plántulas se expusieron durante 17 días a 4 horas de luz nocturna adicional. posteriormente se transplantaron a bolsas de polietileno con 5 kg de suelo y se fertilizaron semanalmente. se realizaron 5 tratamientos: 1. los esclerocios del patógeno se colocaron superficialmente en el suelo .. 2. pedazos de pda con micelio del patógeno se aplicaron sobre las hojas del primer tercio de la planta. 3. pedazos de pda con micelio del patógeno se aplicaron haciendo una pequeña incisión en el tallo del tercio inferior de la planta. 4. pedazos de agar-agua que contenían las ascosporas del patógeno se aplicaron sobre las hojas. 5. un testigo en donde no se aplicó el patógeno. cada tratamiento se realizó en 15 plantas. ensayos de campo. el ensayo en plantas de habichuela se realizó en el municipio de fusagasugá, cundinamarca, durante los mesesde marzo a mayo de 1986 utilizando la variedad "btue-lake", se seleccionó un lote en el cual se había presentado previamente ataques severos de s. sclerotiorum en cultivos de habichuela en años anteriores. el área total del ensayo fue de 12.8 x 8 mts (102.4 m2) y la unidad ex. perimental fue de 3.3 x 2 mts. la distancia entre surcos fue de 1.2 mts y cada surco tuvo hileras dobles separadas ;>or 40 cm entre hileras y la distancia entre plantas fue de 30 cm s, con 2 plantas por sitio. por las características del lote donde se realizó el experimento, el diseño estad ístico utilizado fue un cuadrado latino. se usaron 4 tratamientos con 4 repeticiones y durante el experimento se evaluó el número de plantas enfermas. los tratam ientos fueron los sigu ientes: 1. propineb (antracol). este fungicida se aplicó a partir de los 20 días después de la siembra tres veces cada 10 días, en dosis de 0.48 grs/m2. 2. aislamiento t2 de trichoderma hsrzianum. este antagonista propagado sobre maíz millo, se incorporó al suelo inmediatamente antes de la siembra a razón de 380 gr de sustrato por m2• 3. aislamiento t12 de trichoderma hamatum. se utilizó el mismo procedimiento, dosis y forma de aplicación descrita para el aislamiento anterior. 4. testigo en donde no se realizó ninguna aplicación. el ensayo en crisantemo se realizó en un cultivo comercial bajo invernadero de cubierta plástica localizado en el municipio de madrid, cundinamarca, entre los meses de 35 octubre y diciembre de 1987. se seleccionaron 4 camas en las cuales anteriormente se había presentado la enfermedad causada por s. scterotiorum, con una incidencia mediana. se utilizó un diseño experimental de bloques al azar, con 9 tratamientos y 4 replicaciones. las dimensiones de los bloques fueron 7 x 0.75 mts (5.25 m2), separadas entre sí por una distancia de 0.20 mts. cada bloque tuvo 140 plantas distribuidas en 4 filas y 35 hileras. se utilizaron esquejes enraizados de la variedad "white polaris". en cada tratamiento se evaluó el número de plantas enfermas y en cada una de ellas se estableció el sitio de la planta en donde aparecieron los síntomas iniciales de la enfermedad. los tratamientos utilizados fueron los siguientes: 1. aislamiento t12 de trichoderma hamatum. el hongo se multiplicó en maíz millo y se incorporó a razón de 830 9 de sustrato/m". a los 2 días de la aplicación se sernbraron los esquejes enraizados. 2. aislamiento t10 de trichoderma viride. se utilizó el mismo procedimiento anterior. 3. aislamiento t2 de trichoderma bsrzianum. se utilizó el mismo procedimiento descrito en el tratamiento 1. 4. carbendazim (derosal). este fungicida se aplicó al suelo una semana después de sembrados los esquejes en dosis de 15 ce/m". 5. vinclozolin (ronilan). este fungicida se aplicó en aspersión foliar a una dosis de 1 ce/litro a partir de la sexta semana de siembra; se hicieron aplicaciones semanales hasta la décima semana. 6. carbendazim + vinclozolin. el fungicida carbendazim se aplicó de manera similar al tratamiento 4 y el vinclozolin se aplicó de manera igual al tratamiento 5. 7. ferbam + cal. el fungicida se aplicó en presiembra al suelo en una dosis de 0.283 gr/m2 y posteriormente se aplicaron 25 gr/ m2 de cal al suelo. 8. ferbam + vinclozolin. el ferbam se aplicó a la misma dosis del tratamiento anterior, pero adicionalmente se complementó con las aplicaciones de vinclozolin a partir de la sexta semana cada siete días en una dosis de 1 cc/ltr. 9. testigo. a estos bloques no se les realizó ningún tratamiento. resultados y discusion selección del antagonista. la inhibición del crecimiento micelial del patógeno ocasionada por los 10 diferentes antagonistas de trichoderma evaluados, mostró una alta varibilidad (cuadro 1). los antagonistas en general redujeron la formación de los esclerocios del patógeno. el aislamiento t12 de t hamatum presentó una alta tasa de crecimiento y una esporulación abundante respecto a los demás aislamientos, lo que limitó rápidamente el crecimiento del patógeno y ocasionó una buena invasión y colonización del micelio de s. sclerotiorum: además permitió una forma'ción muy escasa de esclerocios en la caja de petri. la gran variabilidad encontrada en los diferentes aislamientos concuerda con lo observado por bell et al. (1982) qu ienes mencionan que diferentes aislamientos tienen capacidades distintas paca causar -antagonismo a un patógeno específico. para evaluar su comportamiento antagónico contra el patógeno en los ensayos de campo se utilizaron los aislamientos t2 de t. bsrzienum, t12 de t. hamatum y t10 de t. viride, en razón a sus mejores promedios de inhibición micelial obtenidos en las pruebas in vitro, por su capacidad de esporulación sobre él patógeno v por la inhibición de la formación de esclerocios. . germinación de los esclerocios. los es' clerocios que fueron colocados bajo 14 horas cuadro 1. inhibición del crecimiento rnlcelial de sclerotinia sclerotiorum por tos diferentes aislamientos de trichoderrna. aislamiento especie inhibicibn del crecimiento micelial t12 ':._ t10 t2 t4 t6 t16 t17 t8 t3 t11 t. hamatum t. viride t. harzianum t. harzianum t. aureovinde t. hamatum t. harzianum t. harzianum t. harzianum t. hamatum 0.17~ 0.186 0.210 0.280 0.307 0.320 0.360 0.440 0.460 0.530 apromedio de 3 repeticiones. de luz diaria y 10 horas de oscuridad, germinaron a los 30 días produciendo cada uno de 2 a 3 apotecios, dependiendo del tamaño del esclerocio. a partir de los resultados se pudo concluir que la inducción de la germinación carpogénica de los esclerocios con la consiguiente formación de apotecios se desarrolla en un medio que posea una alta humedad, temperaturas que fluctúen entre los te y l80c con 14 horas de lu_z,condiciones ambientales que ,se cumplen fácilmeñte en los sitos donde se realizaron los dos experimentos y en las que se desarrollan cultivos comericales de crisantemo y habichuela. prueba de patogenecidad en crisantemo bajo condiciones controladas. en las pruebas realizadas en plantas de crisantemo cultivadas en bolsas plásticas y colocadas b~jo el invernadero .con cubierta plástica, no se logró infección cuando los esclerocios se enterraron superficialmente en el suelo cerca de las plantas. sin ~mbargo, a partir de los esclerocíos enterrados en el suelo se logró inducir la formación de apotecios manteniendo el suelo humedecido a la capacidad de campo. cuando el micelio de patógeno se inoculó sobre las hojas, solo 3 plantas de las 15 inoculadas presentaron los síntomas de la enfermedad en las hojas, y una de éstas alcanzó a afectarse en el tallo produciendo el marchitamiento completo de la planta. cuando el patógeno se inoculó sobre una pequeña incisión en el tallo de la planta, se reprodujeron los síntomas típicos de la enfermedad en 3 de las 15 plantas. las ascosporas obtenidas de. los apotecios recolectadas sobre agar-agua y luego colocadas en pedazos de agar sobre las hojas no producieron ningún síntoma de la enfermedad, ésto debido quizás a que las condiciones ambientales no fueron las requeridas para su germinación, ni para la penetración a la planta. estos resultados indican que si a partir de esclerocios enterrados en e.1suelo se logró la formación de apotecios en .el invernadero, no se debe excluir la posibilidad de que esto, ocurra igualmente en los invernaderos de producción comercial de flores, situación que hasta el momento no se ha observado. a . partí r de estas pruebas se puede concluir que si bien se logró la ger.minación carpogénica de los apotecios, no se obtuvo infección a partir de las ascosporas, esto quizás se debió a que se reunieron las condiciones para la germinación carpogénica, pero no para la supervivencia de las ascosporas lo que impidió la infección del huésped, tanto cuando fueron colocadas sobre las hojas como cuando fueron liberadas a partir de los apotecios. " sin embargo ..es de anotar la importancia que tiene el haber establecido 'la germinación carp9génica~ del patógeno en condiciones de invernadero, ya que ésta puede jugar un papel importante en la diseminación de la enfermédad, en razón a que esta fase del inóculo es mucho más abundante que en la fase imperfecta del hénqo, aunque en estas pruebas no se logró inducir la enfermedad, sí se logró el-marchitamiento completo de la' planta en 2 casos y en 4 casos se observaron algunos de los síntomas típicos. ' en estos ensayos de patogenecidad se pudo observar que se requieren unas condiciones ambientales específicas para que tenga lugar el proceso de infección y de desarro• 110 del patógeno; posiblemente si se reduce el número de riegos o la cantidad aplicada en cada riego o si se modifican otros factores que puedan incidir en la humedad relativa alta se podría lograr disminuir la incidencia y diseminación de la enfermedad. de hecho schwartz y steadman (1980) demostraron que las prácticas de riego alteraban significativamente los parámetros microclimáticos del "cancpv" del fríjol común lo que favorecía el desarrollo de' s. se/ero;iorumo ensayo de, campo en habichuela. las primeras plantas afectadas por se/erotinia se/erotiorum empezaron a aparecer a los 40 días después de sembradas en todos los 4 tratamientos utilizados. no se encontraron dife. rencias estad isticas en el número de plantas " _ enferm§s gor tratamiento (cuadro 2). " en todos 105 tratamientos hubo una alta incidencia de la enfermedad lo que indica' -que los aislárnientos t2 de t.·harzianum y t12 de t. hamatum utilizados y el fungicida propíneb no produj;ron un control eficiente de la etifermédad bajo las condiciones de campo, debido posiblemente al alto nivel de inóculo existente en el suelo, que junto con las condici.ones cltméticasfavorecieron tanto la diserntnación del patógeno, como el desarrollo de la enfermedad en todos los tratamientos. 37 cuadro 2. número de plantas enfermas en el ensayo de campo con habichuela. plantas enfermas tratamiento 11 111 iv % testigo 20 19 18 20 96 propineb 20 20 17 18 93 aislamiento t12 t. hamatum 19 18 17 19 90 aislamiento t2 t. harzianum 18 17 14 19 86 ensayo de campo en crisantemo. los primeros síntomas de la enfermedad se observaron a los 60 días de sembradas las plantas. en el 840/0 del total de las plantas afectadas, la enfermedad se presentó en la parte superior de la planta mientras que el 160/0 se presentó a nivel del suelo o ligeramente por encima del mismo. esta frecuencia cinco veces mayor de la enfermedad en la parte superior indica que el mecanismo infeccioso a través de las ascosporas, es significativo en la diseminación del patógeno y su posterior infección en la planta. esta información es de mucho interés para el control químico de la enfermedad, ya que indica que las aplicaciones deben ser dirigidas principalmente al follaje. al comparar los diferentes tratamientos, se concluyó que con las aplicaciones de vinclozolin,se obtuvo un control muy bajo comparado con el control obtenido a través de la aplicación de carbendazim o ferbam. estas diferencias fueron altamente significativas (figura 1). también se comparó la aplicación de las mezclas de vinclozolin + carbendazim y de vinclozolin + ferbam, mezclas que buscan una mayor eficiencia de ambos productos, observándose que el mejor de estos tratamientos qu ímicos fue el primero de ellos (figura 1). en los tratamientos químicos para el control de la enfermedad en crisantemo se encontró que con la aplicación al suelo del fungicida sistém ico carbendazim acompañado de aspersiones foliares del fungicida porteetor vinclozolin se obtuvo el mejor control de la enfermedad. si se comparan los tratamientos biológicos entre sí, se encontraron grandes diferencias en los resultados, obteniéndose el mejor control con el aislamiento t12 de t. hamatumo cuando se compara el mejor tratamiento químico con el mejor antagonista biológico, no se observaron diferencias significativas entre los dos tipos de tratamientos, lo que indica que el tratamiento con el aislamiento t12 de t. hamatum es tan eficiente para el control de la enfermedad como el tratamien¡ 5.5 5.0 4.5 en-c ::;;; 4.0 oc w u.. 3.5z w en 3.0« 1-z :5 2.5 e, w 2.0a ooc 1.5w ::;;; ::> 1.0z 0.5 0.0 tra tam lentos • carbendazitn + vinclozolin 0.1:: hamatum tl2 • carbendazim o ferbam 113 ferbam + vindozolin e:]t.~-tio i§l.:r. harzianumt2 f§i testigo 38 figura 1. número de plantas enfermas en el ensayo de campo en crisantemo. to carbendazim+ vinclozolin. estos resultados junto con las observaciones anteriormente mencionadas de que los síntomas de la enfermedad se presentaron en un 840/0 en la parte aérea de la planta, sugieren que la fase perfecta del hongo desempeña un papel importante en el mecanismo de infección. literatura citada 1. adams, p.b. y w.a. avers, 1982. biological control of sclerotinia lettuce drop in the field by sporidesmiun sclerotiorum. phytopathology 72: 485-488. 2. bell, o.k., h.o. wells y c.r. markham. 1982. in vitro antagonism of trichoderma species against six fungal plant pathogens. phytopathology 72: 379-382. 3. chet, l. 1987. trichoderma. application, mode of action, and potential as a biocontrol agent of soilborne plant pathogenic fungi. p. 137-160. in l. chet (ed] innovative approaches to plant disease control. john wiley & sonsonew york. 4. elías, r., o. arcos y g.·arbeláez. 1989. estudio del antagonismo de algunas especiesde trichoderma sobre fusariu"';¡oxysporum y rhizoctonia solani. agronomía colombiana 4: 2530. 5. henis, y. y l. chet. 1975. microbiologica¡'control of plant pathogens. p. 85-111. in o. perlman (ed.) advances in applied microbiology vol. 19. academic press.london. 6. merriman, p.r. 1976. survival of sclerotia of sclerotinia sclerotiorum in soil. soil biol. biochem. 8: 385-389. 7. papavizas, g.c., 1985. trichoderma and gliocladium: bioloqv, ecology and potential for bio-contrcl. ann. rev. phvtopathol. 23: 23-54. 8. schwartz, h.f. y j.r. steadman. 1980. el moho blanco. p. 111-126. en schwartz, h.f. y j.e. galvez (eds.) problemas de producción del fríjol. enfermedades, insectos, limitaciones edáficas y climáticas de phaseolus vulgaris. ciat, cali. 9. weller, d.m. 1988. biological control of soilborne plant pathogens in the rhizosphere with bacteria. ann. rev. phytopathol. 26: 379-407. 39 agronomía colombiana. 1988. volumen v: 60-68 uso de dietas artificiales para la cría de larvas y adultos de ceraeochrysa cubana (hagen) (neuroptera: chrysopidae) camilo vargas serranol, j. emilio luque2 y alexander villanueva3 resumen. se ensayaron tres dietas artificiales para la cría de larvas y tres dietas para la cría de adultos de ceraeochrysa cubana. en la cría de larvas se emplearon las dietas de hassan y hagen (1978), ponomoreva (1971) y una dieta constituida. por la combinación de las dietas anteriores y la util izada por vanderzant (1969, 1973). la primera dieta con la cual se obtuvieron los mejores resultados, se continuó evaluándola durante tres generaciones consecutivas. el tiempo promedio de desarrollo de los estados juveniles fue de 35,23 días, comparado con 17,4 días cuando se alimentaron con huevos de sitotroga cerea/ella, el peso pupal promedio fue de 6,3 mg con la dieta artificial y de 8,6 mg con huevos de sitotroga. además del incremento del tiempo de desarrollo de los estados juveniles hasta la madurez (desunítorrnídad fisiológica) y bajo peso pupal, con el uso de estas dietas artificiales se incrementó la mortalidad juvenil y en los adultos obtenidos decreció la fecundidad, longevidad y fertilidad, mientras que cuando se alimentaron con huevos de s. cerea/ella, los anteriores parámetros biológicos se mantuvieron en un nivel constante durante la segunda y tercera generación. al utilizar las tres dietas artificiales ensayadas en la cría de adultos de c. cubana se logró una alta fecundidad, fertilidad y longevidad, obteniéndose en promedio 490; 493 y 458 huevos/hembra/28 días. 1anteriormente, estudiante de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor asociado. facultad de agronoml"a, universidad nacional de colombia, bogotá. aa. 14490 bogotá. 3 subgerente técnico palmas oleaginosasbucarelia s.a. a.a. 050364 bogotá. 60 use of artificial oiets for rearing larvae ano aoul ts of ceraeochrysa cubana (hagen) (neuroptera: chrysopioae) summsrv, three artificial diets for rearing larvae and three artificial diets for rearing adults of ceraeochrysa cubana were tested. in the rearing larvae used diets were the hassan and hagen, (1978), ponomoreva, (1971) and a diet composed by the combination of the precceding diets and the one used by vanderzant, (1973). with the first diet which showed better results, the testing kept on for three consecutive generations; the average duration of development of the early stages was 35,23 days compared to 17,3 days when they were fed with s. cerea/ella eggs, the average pupal weight was 6,3 mg wiht diet number one compared to 8,6 mg when s. cerea/ella eggs were used. besides the increase in the development duration of early phases up to maturity stages (physiological disdjustment) under pupal weight with fictitious diets use, juvenile mortaly was increased and in the grown ups obtained decreased the fecundity, longevity and fertility, while when feeding was with s. cerea/ella eggs the preceeding standards of biological nature kept a constant level during second and third generations. in the using of three the tested artificial diets in the rearing of adults of c. cubana high fecundity was reached as well as fertily and longevity with 490, 493 and 458 eggs/female/28 days average. introduccion la "chinche de encaje" de la palma de aceite, leptopharsa gibbicarina froeschner (hem(ptera: tingidae), se considera como una de las plagas más importantes de esta oleaginosa. el control de la mencionada plaga en las diferentes zonas afectadas, se hace generalmente con insecticidas sistémicos, por medio de aplicaciones aéreas, inyecciones al estipe de las palmas o con tratamientos radicales, tal como el monocrotofos; estos métodos ocasionan lesiones graves a las palmas, además de su efecto negativo directa o indirectamente sobre la fauna benéfica. actualmente el control biológico y el buen manejo de los insectos benéficos (protección y aumento) son estrategias claves en las poi íticas de manejo de la plaga en las zonas más afectadas del pa ís. por dicha razón, el estudio de crías masivas empleando dietas artificiales o insectos presas, liberaciones inundativas o inocultivas, y en qeneral el manejo de los biorreguladores tanto nativos como exóticos, permitirá la realización de un buen programa de manejo integrado de la chinche de encaje. entre los enemigos naturales de l. gibbicarina, se ha informado que ceraeochrysa cubana (neuroptera: chrysopidae), es uno de los depredadores más eficaces para su control; pero sus poblaciones naturales dentro del cultivo de la palma de aceite son rnuv reducidas. por tanto, se hace necesario un aumento en sus poblaciones mediante liberaciones inocultivas o inundativas provenientes de crías masivas de laboratorio. algunas especies de chrvsopas verdes son fácilmente criadas bajo condiciones de insectario (finney, 1950; tulisalo y korpela 1973; tulisalo et a/ 1977), pero el mayor problema que se tiene cuando se realizan estas cr ías en gran escala es el canibalismo y la provisión de un adecuado suplemento de presas. el éxito de este tipo de programas depende en gran parte de la adquisición de los insectos presas, los cuales deben proporcionar los requerimientos nutricionales adecuados, ser de fácil manipuleo y tener un bajo costo de cría. lo anteriormente expuesto ha conducido a modificar o sustituir el alimento natural, ya sea parcial o totalmente, por dietas artificiales. una dieta artificial para larvas de c. carnea constituida de 5 g de prote(na enzimáti. ca hidrolizada de levadura, 0,0125 g de fructuosa y 12,5 mi de agua destilada, fue ensayada por hagen y tassan (1965). el tiempo de desarrollo desde la eclosión de los huevos hasta la emergencia de los adultos osciló entre 45 a 50 d (as, comparado con 20 días en larvas alimentadas con áfidos. esta dieta artificial fue suministrada a las larvas en forma de pequeñas gotas peletizadas con cera paraf ínica y vaselina. vanderzant (1969) al imentó larvasde_c, carnea con una dieta artificial constituida por 5 g de lecitina de soya y aceite, 0,05 g de colina, 0,02 g de inositol, 0,1 g de ácido ascórbico; todos los componentes de la dieta fueron mezclados en 120 mi de agua. la dieta fue ofrecida a las larvas en pequeños cubos de una esponja de celulosa saturada con ésta. el tiempo promedio de desarrollo larval osciló entre 17 a 20 días. la obtención de adultos con esta dieta tuvo una fluctuación del 56 al 65 por ciento, comparado con ocho días de desarrollo larval y un 85 por ciento de adultos obtenidos cuando fuerón alimentados con huevos de s. cerea/ella. un total de 18 generaciones consecutivas de c. carnea fueron obtenidas satisfactoriamente utilizando esta dieta. posteriormente, van.derzant (1973) demostró que la omisión de ácido ascórbico no afectaba el desarrollo larval; la omisión de lecitina de soya enzimática hidrolizada y la caseína reducía la emergencia de adultos. una dieta para larvas de c. carnea basada en 5 g de adultos de s. cerea/ella macerados, 2 mi de miel, 5 mi de levadura de cerveza esterilizados y 3 mi de leche fresca fue ensayada por ponomoreva (1971). el desarrollo larval fue de alrededor de 17 días, y el rendimiento de adultos obtenidos desde el estado larval fue de un 88,4 por ciento con esta dieta. el peso pupal no fue indicado por el autor. la adición de 1g de caseína hidrolizada y 2 mi de mezcla de vitaminas redujo el tiempo del desarrollo larval a 13 días, comparado con 10 cuando las larvas se alimentaron con huevos de s. cerea/ella. en experimentos llevados a cabo por bigler et a/ (1976), en donde se ensayaron las dietas de ponomoreva y begliarov (1973) y de vanderzant en este experimento fue de 2,3,6 días y 13,1 comparados con 14,2 y 11,2 días en 61 larvas alimentadas con áfidos. el peso pupal fue de 8,3 mg comparado con 9,25 mg y el número de larvas que se criaron y lograron llegar hasta el estado adulto fue del 55 por ciento comparado con un 72,7 por ciento cuando se utilizaron áfidos como alimento. hassan y hagen (1978) desarrollaron una dieta artificial para la cría de larvas de c. carnea compuesta de productos de fácil adquisición comercial (5 g de miel, 5 g de azúcar, 5 g de levadura alimenticia, 6 g de levadura enzimática hidrolizada, 1 g de caseína enzimática hidrolizada, 10 g de yema de huevo y 68 mi de ahua destilada). el tiempo de desarrollo larval tomó 11,7 días' comparados con 8,8"días cuando las larvas se alimentaron con huevos de s. cerea/ella, el peso pupal fue de 10,6 mg comparados con 11,3 rnq, respectivamente. tres generaciones sucesivas de larvas de c. carnea se criaron con esta dieta. r idgway et al. (1970) consideraron que ,la encapsulación de la dieta larval reduce los costos en las crías masivas de chrvsopas. martín et al. (1978) real izaron evaluaciones de las propiedades físicas y biológicas del encapsulamiento de la dieta de vanderzant en la cría de larvas de c. carnea. las cápsulas fueron similares a los huevos de heliothis virescens (f.) en tamaño, peso y vol umen, pero considerablemente más grandes que los huevos de s_ cerea/ella. las cápsulas fueron más resistentes a la desh idratación que los huevos de he/iothis, pero menos que los huevos de s. cerea/ella. larvas de c. carnea de los tres instares confinadas indivi-dual mente con huevos de he/iothú y dieta encapsulada, se alimentaron y consumieron más huevos que cápsulas. larvas de primer y segundo instar consumieron mayor cantidad de huevos de s. cerea/ella, mientras que larvas del tercer instar consumieron cantidades más o menos iguales de cápsulas y huevos. las larvas del primer instar larval consumieron significativamente menor volumen de cápsulas que de huevos de he/iothis o s. cerea/ella. muy pocas larvas del primer instar penetraron las cápsulas, pero las larvas del segundo y tercer instar tuvieron poca dificultad para penetrar las cápsulas. hagen y tassan (1965) desarrollaron una dieta artificial para adultos de c. carnea 62 constituida de 4,0 g de proteína enzimática hidrolizada de levadura de cerveza, 7,0 g de fructuosa, 0,01 g de cloruro de colina y 10 mi de agua destilada. con esta dieta lograron obtener 786 huevos/hembra/21 días, en comparación con 391 huevos/hembra/21 días cuando se les suministró polen y mieles naturales. estos mismos investigadores en 1970 ensayaron 12 dietas artitificiales para adultos buscando establecer la influencia del "fcod wheast y feed wheast" y la relación con la levadura saccharomyces fragi/is en la fecundidad de c. carnea. los resultados de este ensayo indicaron que la dieta constituida de 4,8 g de s_ fragi/is (previamente esteril izada por un lapso de 17 horas) 5,8 g de suerosa, y 10 mi de agua (formando una pasta densa con un ph de 5) mostró ser tan efectiva como el food wheast con la cual lograron obtener 33,4 (± 4,7) huevos/hembra/d ía, y 35,2 (± 0,2) huevos/hembra/d ía cuando se alimentaron con food wheast y fructuosa, respectivamente. el 58 por ciento de la prote ína del wheast proviene de dos fuentes: un 40 por ciento de la proteína es la forma inactiva de la levadura s. fragi/is y el 18 por ciento restante proviene de la albúmina de la leche, que es producida por el sustrato de levaduras del suero de queso casero. evidentemente, esta ,.proteína es la forma como es utilizada por los adultos de c. carnea para la producción de huevos, y en igual forma la prote (na enzimática de la levadura de cerveza. (hagen y tasan, 1970). actualmente, en el mercado existe una dieta para adultos de c. carnea y otras especies, que consiste de una parte de "detecta yeast flakes" y una parte de suerosa (por peso) que es mezclada con suficiente agua para formar una pasta densa. la levadura es un producto' de s. fragi/is cultivada sobre queso y contiene altos niveles de proteína animal (alrededor de un 65 por ciento), necesaria para mantener una alta fecundidad de las hembras (morrison, 1978). el presente estudio se llevó a cabo en los laboratorios del departamento de sanidad vegetal de la plantación de palma "palmas oleaginosas bucarelia s.a." en el corregimiento el pedral, municipio de puerto wilches (santander), área bajo la influencia del cultivo de la palma de aceite durante 1984. el objetivo principal de este trabajo fue comparar la biología de c. cubana utilizando como alimento natural huevos de s. cerea/ella y dietas artificiales, tanto para los estados inmaduros como para el estado adulto, para determinar las influencias de estas sobre el ciclo biológico y el potencial de reproducción de este insecto benéfico. materiales y metodos las diferentes pruebas se realizaron bajo condiciones de laboratorio a 27 ± 30c y una humedad relativa del 60 al 80 por ciento, factores que se lograron mediante un extractor de aire y un ventilador de pared. además se contó con 12 horas de iluminación diaria. las larvas y adultos de c. cubana utilizados en los diferentes ensayos proven (an de una generación f 1 recolectados originalmente en lotes comerciales de palma y sitios adyacentes a estos en la zona de puerto wilches. pruebas con larvas. tres dietas artificiales fueron formuladas (cuadro 1), y cada una de ellas ensayadas individualmente en la cría de larvas de c. cubana hasta la ocurrencia de la pupación. por cada dieta se emplearon 100 larvas de unas pocas horas de haber emergico. cuadro 1. composición de tres (3) dietas artificiales ensayadas en la cr ía de larvas de ceraeochrysa cubana (hagen). ingrediente dieta némero 2 3 miel de abejas (mi) 5 2 5 azúcar (fructuosa) (g) 5 5 levadura de cerveza (g) 6 5 5 extracto de levadura hidrolizada (gr) 5 case(nahidrolizada (g) 1 1 yema de huevo biológica (g) 10 5 leche en polvo entera (9) 3 polvo de lepidópteros (g)a 5 mezcla de vitaminas (mi) 2 1 mezcla de sales (gr) 0,16 colesterol (gr) 0,05 agua destilada (mi) 64 20 64 a este polvo sefabricó con los abdómenes de los adultos de sitotroga cerea/ella (oliver). las tres dietas fueron suministradas a las larvas en forma de una emulsión estable uti1izando el método de las pequeñas goticas alimenticias, descrito por hagen y tassan (1965). las goticas fueron formadas sumergiendo un aplicador especial constituido por 25 tubos capilares dentro de la dieta, posteriormente haciendo contacto de éste sobre un pedazo depapel parafilm "m" de 4 cm2. las dietas 1 y 2 fueron idénticas a las empleadas por hassan y hagen (1978) y ponomoreva (1971) en la cr ia de larvas de chrysopa carnea stephens, la dieta 3 es una combinación de las dietas 1 y 2, y es la uitilizada por vanderzant (1973). como dieta testigo se utilizaron huevos de sitotroga cerea/ella, a los cuales se les inhibió la embriógenesis sometiéndolos a 40c por espacio de 48 horas. para probar esta dieta se util izó la misma metodolog ia de las dietas artificiales, con un aporte diario de 0,25 g de huevos por unidad de cr ía. como unidad de cría de larvas se emplearon frascos de vidrio transparente de 100 mi, en los cuales se colocaron cinco larvas por frasco. la dieta se les aportó diariamente sobre el papel parafil "m" y estos se cubrieron con un tul para evitar el escape de las larvas. a medida que las larvas empuparon se retiraron de las unidades. las pupas se colocaron en cajas petri y se pesaron a las 24 horas de su empupamiento. a la emergencia de los adultos, se colocaron en grupos de cinco parejas (5 machos: 5 hembras) en unidades de alimentación y oviposición. estas unidades se construyeron con una pieza de cartulina blanca parafinada formando un cilindro de 12 cm ere fondo por 18 cm d~ diámetro; el fondo cubierto con una pieza de madera blanca a la cual se le abrió un orificio central de 4 cm de diámetro que le dio acceso a un co] in de algodón con agua destilada. la boca de la unidad se cubrió con una cartulina negra. para facilitar el aporte diario de alimento, a cada unidad se le abrió una ventana de 10x3 cm, la que se cubrió con un tul; el alimento se esparció sobre ésta durante 28 días. cada tres días los adultos se trasladaron a nuevas unidades. los adultos muertos no se reemplazaron. pruebas con adultos. tres dietas artificiales (cuadro 2) fueron ensayadas individualmen63 cuadro 2. composición de tres dietas artificiales para la cría de adultos de ceraeochysa cubana (hagen). ingrediente dieta número 2 3 miel de abejas (mi) 5 5 azúcar (sacarosa) (g) 2 3 5 levadura de cerveza (g) 3 5 5 caseína (g) 1 1 leche en polvo entera (g) 3 1 2 agua destilada (mi) 25 25 25 te en la cría de adultos de c. cubana durante 28 días consecutivos: estas fueron muy simio lares a las utilizadas por hagen y tassan (1965, 1970). cada dieta se ensayó con 25 parejas de adultos provenientes de larvas alimentadas con huevos de s. cerea/ella; los adultos durante el período de preoviposición (4 días postemergencia) se alimentaron con una solución azucarada al 40 por ciento. posteriormente estos se introdujeron en grupos de cinco parejas por cada unidad de alimentación y oviposición (idénticas a las utilizadas en los adultos de c. cubana proveo nientes de las pruebas con larvas) iniciando el aporte diario de las dietas. las dietas fueron ofrecidas a los adultos en forma de una pasta semisólida que fue untada sobre un tul que cubría la pequeña ventana de las unidades de oviposición y alimentación. cada tres días los adultos fueron transferidos a nuevas unidades, lo que permitió el aporte de alimento fresco, aseo y conteo de huevos. el número promedio de huevos por hembra por día y por 28 días fueron calculados para cada hembra hasta tanto ellas se mantuvieron vivas. los parámetros evaluados en las pruebas con larvas fueron los siguientes: duración del tiempo de desarrollo, desde la emergencia larval a la emergencia del estado adulto, peso pupal, mortalidad, tasa de fecundidad y tasa de fertilidad. en las pruebas con adultos se evaluaron las tasas de fecundidad, fertilidad y longevidad. los diferentes ensayos fueron arreqlados en un diseño completamente al azar. en las pruebas con larvas cada unidad de cría (con 64 cinco larvas) se tomó una unidad experimental y a su vez se replicó por 20 veces (100 larvas) por cada dieta ensayada. en las pruebas con adultos se tomó a cada unidad de oviposición y alimentación (diez adultos; cinco hembras; cinco machos) como una unidad experimental replicándola cinco veces por cada dieta ensayada. para apreciar diferencias entre dietas tanto para larvas como para adultos, se hicieron análisis de varianza, siguiendo un modelo lineal aditivo. resultados los resultados obtenidos en la alimentación de larvas de c. cubana con cada una de las tres dietas artificiales se ilustran en el cuadro 3. el menor tiempo de desarrollo desde la emergencia larval hasta la emergencia de los adultos se obtuvo cuando las larvas se alimentaron con huevos de s. cerea/ella, 17,5 ± 1,4 días, comparado con 34,1 ± 1,3, 42 ± 1,9 y 35, 6 ± 1.76 días cuando se alimentaron con las dietas 1, 2 y 3 respectivamente. el tiempo promedio de desarrollo larval fue de 10; 20,6; 25,7 y 21 días cuando consumieron huevos de s. cerea/ella y las dietas 1, 2 y 3 respectivamente; el tiempo promedio del estado pupal fue de 7,5, 13,5, 16,3 y 14,5 días con las mismas dietas. el peso pupal osciló de 8,5 ± 1,5 mg cuando se alimentaron con huevos de s. cerea/ella y de 6,9 ± 0,68, 6,68 ± 0,63 mg cuando se les suministró las dietas 1 y 2 respectivamente. con las dietas artificiales se dio un marcado efecto sobre la mortalidad juvenil (larvas y pupas), en la cual el 58,61 y 62 por ciento de los estados juveniles murieron cuando se les suministró las dietas 1,2 y 3 respectivamente, comparada con 7 por ciento cuando se alimentaron con huevos de sitotroga (cuadro 3). la fecundidad de los adultos obtenidos fue de 220, 184 y 186 huevos por hembra -durante 28 días cuando consumieron las tres dietas, comparado con 520 huevos por hembra durante 28 días cuando se alimentaron con huevos de s. cerea/ella. a su vez, el porcentaje de eclosión de los huevos fue de 37,3; 0,0; 37,2 y 93,2 por ciento respectivamente. cuadro 3. resultados obtenidos en la alimentación de larvas de ceraeochrysa cubana (hagen) con tres dietas artificiales en comparación con larvas alimentadas sobre huevos de s. cerea/ella. dieta artificial número huevos de criterio biol6gico 2 3 s. cerealélla larva 20,s 25.1 21,0 10,0 tiempo de desarrollo pupa 13,5 ls,3 14,5 7,5 (días) total 34,1 ± 1,31a 42,0 ± 1,9sb 35,5 ±1,7sa 17,5 ± i,42c pesopupal (mg) s,9 ±0,s8d s,s ±o,68d s,2 ±0,s8d 8,5±1,51f % de mortalidad de larvas 38,0 45,0 42,0 4,0 % de mortalidad de pupas zo.ois.oe zo.oe 3,0 % de adultos obtenidos 42,0 39,0 38,0 93,0 total de huevos/hembra/28 días 220,0 184,0 20s,0 520,0 % de huevos eclosionados 37,3 0,0 37,2 93,2 a pupas modificadas y pupas muertas por malformaciones. los promedios seguidos de la misma letra son significativamente -diterentes con p>0,05 usando la prueba de f. cuadro 4. resultados obtenidos en la alimentación de larvas de ceraeochrysa cubana (hagen) con la dieta artificial no, 1 y huevos de sitoiroga cerealelia por tres genera, ciones consecutivas, la. generacion 2a. generacion 3a. generacion criterio biol6gico da.la hscb da·l hsc da.l hsc larva 20,s 10 33 10,3 22,5 9,8 tiempo de desarrollo pupa 13,5 7,5 13,s 7,1 13,5 7,5 (djasl total 34,1 ± 1,3 17,5 ± 1,42 3s,s ± 1,39 17,4 ± 1,01 3s,0 ± 1,58 17,3 ± 1,08 pesopupal (mg) s,90±o,s8 8,55±1,55 s.t ±0,79 8,8 ±0,71 5,9 ± 1,2 8,5 ±1,0 010 de larvas muertas 38,0 4,0 48,0 4,0 52,0 5,0 010 de pupas muertas 20,0 2,0 24,0 4,0 2s,0 5.0 010 de adultos obtenidos 42,0 93,0 28,0 92,0 22,0 90,0 período de preoviposición (días) 11·15 5·7 11·ls 5.7 11·16 5·7 n. x huevos & hembras/28 días 220 520 120 510 30 518 % eclosión de huevos 37,3 93,2 30 90 91,6 a dieta artificial no. 1 b huevos de s, cerea/ella. durante la segundageneración seutil izaron 25 larvas y en la tercera generación se util izaron 20 larvas. los ensayos con larvas fueron posteriormente conducidos, utilizando la dieta artificial número 1 que mostró el menor tiempo de desarrollo para llegar a la madurez y el mejor peso pupal en comparación con las otras dietas artificiales ensayadas. los resul65 tados de estos ensayos durante tres generaciones consecutivas son ilustrados en el cuadro 4. el tiempo promedio de desarrollo desde la emergencia larval hasta la emergencia de los adultos con la dieta 1 fue de 34 ± 1,3; 36 ± 1,39 y 36 ± 1,58 días para la primera, segunda y tercera generación respectivamente, comparadas con 17,5 ± 1,42; 17,4 ± 1,01 y 17,3 ± 1,08 días cuando se alimentaron con huevos de s_ cerea/ella. el tiempo promedio de las tres generaciones fue de 35,23 días con la dieta 1 y de 17,4 días con huevos de s. cerea/ella y la' diferencia sobre estos promedios fue de 17,8 días. la duración del estado larval osciló entre 20,6; 22 y 22,5 días con la dieta 1 y 10; 10,3 y 9,8 días con huevos de s. cerea/ella; el tiempo promedio del estado pupal fue de 13,5; 13,6 y 13,5 días con la dieta 1 y de 7,5; 7.1 y 7,5 días con huevos de s. cerea/ella para la primera, segunda y tercer generaciones respectivamente. el peso pupal se mantuvo estable durante las tres generaciones cuando se al imentaron con huevos de s. cerea/ella, este fue de 8,55 ± 1,51; 8,8 ± 0)1 y 8,5 ± 1,0 mg para la primera, segunda y tercera generación comparado con 6,9 ± 0,68; 6,1 ± 0,79 y 5,9 ± 1,2 mg cuando se alimentaron con la dieta l. con la dieta artificial 1 la mortalidad de los estados juveniles aumentó del 58 por ciento en la primera generación al 72 y 78 por ciento en la segunda y tercera generación. el mayor índice de mortalidad se dió en el estado larval. la fecundidad, fertilidad y longevidad en los adultos se redujo drásticamente generación tras generación cuando se les suministró la dieta l. la fecundidad fue de 220, 120 y 30 huevos por hembra durante 28 días, durante la primera, segunda y tercera generación, con la dieta 1,' comparado con 520,510 y 518 huevos por hembra durante 28 días cuando se alimentaron con huevos de s. cerea/ella. la tasa de fertilidad osciló entre 37,3; 30 y o por ciento para la primera, segunda y tercera generación con la dieta 1, comparada con 93,2; 90,0 y 91 ,6 por ciento con huevos de s. cerea/ella. los adultos de c. cubana provenientes de larvas alimentadas con huevos de s. cerea/ella respondieron con una elevada fecun66 didad, fertilidad, longevidad y baja tasa de mortalidad cuando se alimentaron con las tres dietas artificiales, propuestas en este estudio. los resultados obtenidos en este ensayo están contenidos en el cuadro 5. con la dieta 1, el príodo de oviposición fue de 56 días, comparado con 61 y 54 días con las dietas 2 y 3 respectivamente. el número promedio de huevos por hembra durante los 28 días posteriores al período de preoviposición fue 490 ± 33,2; 493 ± 35,6 y 458 ± 29 huevos por hembra con las dietas_ 1, 2 y 3; el número promedio de huevos por hembra por d la fue de 17,5 ± 1,2; 17,6 ± 1,2 y 16,3 ± 1 cuando se alimentaron con las mismas dietas. la tasa de fertilidad se mantuvo en un nivel constante, muy similar con cada una de las dietas artificiales ensayadas y se logró un 93,5; 93 y 93,5 por ciento de huevos fértiles. la mayor longevidad se obtuvo con la dieta 2 y fue de 89 días. de 86 d las con la dieta 1 y 3. el porcentaje de mortalidad acumulado fue de 19,6 por ciento-con la dieta 1, seguida de la dieta 2 con 2].7 por ciento, y eje 26,3 por ciento con la dieta 3. discusion las larvas de ceraeochrysa cubana pudieron llegar a su madurez al alimentarse con las dietas artificiales ensayadas y con huevos de s. cerea/ella. las dietas artificiales mostraron un efecto directo sobre la biología del insecto (antibiosis), afectando la duración del tiempo de desarrollo, desuniformidad fisiológica, bajo peso y tamaño de las pupas, no así cuando se alimentaron sobre huevos de s. cerea/ella. las deficiencias nutricionales en las larvas alimentadas con dietas artificiales fueron fácilmente observables, ya que se pudo apreciar que algunas larvas no lograron tejer su cocón. otro de los síntomas típicos según vanderzant (1973), ocurre a la emergencia del adulto, quedándose adherido por sus alas o antenas a la exuvia pupal, caso común en este estudio. las diferencias nutricionales durante el estado larval se pudieron evaluar más fácilmente en el estado adulto; en este caso se manifestaron como una baja fecuncuadro 5, resultados obtenidos en la alimentación de adultos de ceraeochrysa cubana con tres dietas artificiales. criterio biol611ico dieta 1 dieta 2 dieta 3 período de preoviposición (días) 6 6 6 período de oviposición (días)a 56 61 54 apareamiento normal normal normal longevidad (días)b 86 89 86 n, x de huevos/hembra/día 17,5 ± 1,2 17,6 ± 1,2 16,3 ± 1,0 n. x de huevos/hembra/28 días 490,6 ±33,2a 493,4 ±35,6a 458,0 ±29,ob % de eclosión de huevos 93,5 93,0 93,5 % de mortal idad de hembras c 8,5 9,3 12,3 % de mortalidad de machos c 11,1 11.4 14,0 a días contados después del período de preoviposición. b tiempo promedio tanto para hembras como para machos, e porcentaje de mortal idad acumulada (adultos muertos antes de los 28 días del ensayo), promedios seguidos de la misma lectura no son significativamente diferentes con p>o,05, usando laprueba de f, didad, fertilidad, longevidad y en el tamaño, peso y melanización de los adultos. esto es debido seguramente a que las larvas de c, cubana transfieren suficientes metabol itas a los adultos. los efectos de las dietas artificiales en las larvas se manifestaron en las progenies; se encontró que aunque la hembra fuese criada, la fecundidad, fertilidad y longevidad se redujeron drásticamente, no así cuando se alimentaron con huevos de s. cerea/el/a, ya que todos los criterios biológicos evaluados permanecieron constantes de generación en generación. en cuanto a la composición y origen de cada uno de los ingredientes que constituyeron las dietas artificiales, posiblemente no suministraron las cantidades necesarias de nutrimentos, o presentaron desbalances, o interación entre constituyentes; como por ejemplo, la adición del complejo vitamínico y sales minerales, por ser compuestos qu ími· camente purificados, no son compatibles con otros productos, alcanzando niveles tóxicos que van a enmascarar los verdaderos atributos de las dietas. con relación al manejo en sí de las dietas artificiales, sus costos, adquisición de produetos, mano de obra, tiempo de trabajo, espacio y asociado lo anterior al alto índice de canibalismo que presentan las larvas de c. cubana, y hace que esta especie de crysopa no sea apropiada poara ser criada masivamente. adultos de c. cubana, provenientes de larvas alimentadas con huevos de s. cerea/ella, manifestaron sus atributos cuando se alimentaron con las dietas artificiales, de esta manera se garantizó una alta fecundidad, fertilidad y longevidad, ya que cuando se les suministró una solución azucarada al 40 por ciento durante su período de preoviposición. algunas lograron colocar no' más de 8 huevos infértiles y mal formados durante los primeros días del período de oviposición. esto también demuestra que por lo menos hay transferencia de metabolitos nutricionales del estado larval al adulto. el uso de dietas artificiales para la cría de larvas de c. cubana, no mostró resultados satisfactorios para ser utilizadas posteriormente en la cría masiva de este insecto be· néfico. se presentó un alargamiento en el tiempo de desarrollo, desuniformidad fisiológica, alta mortalidad juvenil, baja fecundidad, longevidad y fertilidad; además, las larvas, pupas y adultos tuvieron deficiencias nutricionales. 67 con el uso de dietas artificiales para la cría de larvas de c. cubana se incrementan los costos, el espacio y tiempo de trabajo, la mano de obra, haciéndolas antieconómicas. el uso de huevos de s. cerea/ella como dieta larval de c. cubana ocasionó un rápido desarrollo de los estados juveniles, asociado con un alto índice de sobrevivencia hasta la madurez; además se logró una alta fecundidad y longevidad en los estados adultos. en segundo término, su fácil adquisición, manejo, dosificación conservación y bajo costo, los hacen aptos para emplearse en crías rnasivas del depredador en estudio. con el empleo de dietas artificiales para la cr ía de adultos de c. cubana se lograron los objetivos perseguidos, como fueron una alta fecundidad, longevidad y fertilidad. literatura citada 1. bigler, f., a. ferran, a. e i.p. lyon. 1976. l'elevage larvaire de deuz predaterurs aphidiphages (chrysopa carnea steph., chrysopa .perla l.) a l 'aide de dillerents mileux artificiels, ann. zool , ecol. anim. 8(4) 551-558. 2. butler, g.d. 1972. techniques lar rearing lacewings. the·american biology teacher 33 (10); 3 68 3. hagen, k.s-. y r.l. tassan. 1970. the in. iluence 01 food wheast and related. saccharomyces fragilis yeast products , on the lecundity 01 chrysopa carnea (neuróptera: chrysopidae) can. ent. 102: 806-811. 4. hagen, k.s. y r.l. tassan. 1965. a method 01 providing artilicial diet to chrvsopa larvae. jour, econ. ento. 58 (3): 999·1000. 5. hassan, s.a. y k.s. hagen. 1978. a new diet lar rearing chrysopa carnea larvae (neuróptera: chrvsopidae l, zeitschrift fur ansewandte entomologie 86(3): 315-320. 6. martin, p.b., r.l. ridgway y c.e.schuetzer. 1978. physical and biological evaluations 01 01 an encapsulated diet lar rearing chrysopa carnea.. the florida entomologist. 61 (3): 144·152. 7 morrison, r.k. 1978. a. simplilied larval rearing unit for common green lacew inq, the sowthwestern entomologist 2 (4): 188·190. 8. ridgway. r.l., r.k. morrison y m. badqlev , 1970. mass rearing a green lacewinq, j. econ, ent. 63 (3): 834-836. 9. vanderzant, e.s. 1973.·lmprovements in the rearing diet lar chrysopa carnea and the amino acid requeriments for growth. j. econ. ent. 66 (2) 336-338. 10. vanderzant, e.s. 1969. an artilicial diet lar larvae and adults 01 chrysopa carnea an insec • to predator 01 crop pest, j. econ. ent 62(1): 256·257. agronomía colombiana. 1992 volumen 9: 119 130 crecimiento y produccion en tres clones de gypsophila paniculata l.• cultivadas bajo identicas condiciones de invernadero resumen gustavo arenas blanco' angela chaparro de barrern en este trabajo, se evaluaron comparativamente tres clones de gypsophila paniculata c.v. perfecta, con el fin de seleccionar el material de propagación más eficiente y productivo en nuestra condición tropical y determinar la causal genética o ambiental de la coloración liiácea que, en algunas ocasiones, presentan los pétalos durante el desarrollo floral. se empleó un diseño de bloques completos al azar, con tres réplicas, bajo condiciones de invernadero comercial en una finca productora de flores para exportación, localizada en el municipio de madrid (cundinamarca). se utilizaron esquejes muy homogéneos, provenientes de las casas balborts, raham meristem y cor van duyn, obtenidos manual y simultáneamente de los invernaderos de plantas madres, en tres fincas de la sabana de bogotá (300 por finca). cuarenta y cinco días después de la siembra, 522 esquejes enraizados, mediante la técnica tradicional, se trasplantaron a los invernaderos de producción. el primer corte de flores en cada tratamiento fué programado de acuerdo con su desarrollo y se continuó hasta completar el ciclo de cosecha. los tallos florales se arreglaron en , biólogo. universidad nacional de colombia. profesora. fisiología de cultivos. universidad nacional de colombia. apartado aéreo 14490 santafé de bogotá. ramos de 300g. se registraron las variables relativas al crecimiento, la producción y la calidad de las flores. en el enraizamiento de los esquejes, los resultados experimentales demuestran diferencias entre clones y los que proceden de la casa cor van duyn (t3) resultaron más vigorosos. en los muestreos iniciales, las variables asociadas con el crecimiento (altura, diámetro del tallo y número de ramificaciones), también, difieren significativamente entre clones, pero, en el primer corte de flor, se logran valores similares. la duración de las fases de desarrollo difirió entre clones y las plantas de t1 (casa balborts) fueron más precoces para iniciar el alargamiento del tallo floral y el ciclo de producción. los clones que presentaron ciclo vegetativo más corto tuvieron la fase reproductiva más larga y viceversa, pero, en todos los casos,la duración total en el, invernadero de producción fué de 227 días. la producción de ramos/planta varío entre clones (1.80, 1.72 y 1.46 para los clones t1, t2 yt3, respectivamente). estos valores difieren de los registrados por la empresa donde se realizó el ensayo (1 .2 ramos/ planta). las flores fueron de excelente calidad y no se presentó la coloración lila de los pétalos, se asume que esta caracteristica aparece como respuesta a un efecto ambiental desconocido. 119 palabras claves: gypsophila paniculata c.v. perfecta, clones, enraizamiento, crecimiento, producción, curva de cosecha. proouction ano growth of three gypsophila paniculata clones cul tureo unoer ioentical greenhouse conoitions abstract there clones of gypsophila paniculata c.v. perfectawere compared in the present research, with the aim of selecting the most efficient and productive propagation material for ou rtropical condition and to determine the genetical or environmental origin of the purple color that sometimes is present during flower development. a randomized complete block (rcb) design was selected, with three replicates, undercommercial growing conditions in an export cutflower industry located in madrid (cundinamarca). highly homogeneous cuttings, original from balborts, raham meristem and cor van duyn were used; these were obtained from mother plants grown in there production farms located in the sabana of bogota (300 cuttings per farm). forty five days after planting, 522 cuttings were rooted using the comercial methodology and then planted under commercial greenhouse. the first harvest of flowers in each treatment was programmed according the flower development, continuing until the end of the harvest cycle. the cut flowers were arranged in bunches of 300 grams each. the variables related to plant growth, production and flower quality were registered. in the process of rooting, the experimental results show differences between clones; 120 the once coming from cor van duyn (t3) were more vigorous. in the initial samples, the variables associated with growth (height, stem diameter, number of branches) also differ significantly between clones but at the moment of the first harvest the behavior is similar between them. the duration of the developmental phases was dissimilar between clones; the plants from t1 (balborts) were precocious in starting stem elongation and production cycle. the clones that showed the shorter vegetative cycle had the largest reproductive phase, and inversely; however, en every case, the total duration in the greenhouse was of 227 days. the production of bunches per plant was different between clones (1.80, 1.72 and 1.46 for clones t1, t2 and t3 respectively). these values differ from the reported by the commercial companywhere the experiment was performed (1.2 buches perplant). the flowers were of excellent quality and no purple coloration in petals was present. it is assumed thatthis trait appears by induction from a not-known environmental effect. introouccion el desarrollo de la floricultura colombiana ha conjugado factores, como el componente ecológico, la iniciativa y la capacidad empresarial, el profesionalismo en el manejo de los cultivos y la mano de obra calificada. sin embargo, para mejorar la eficiencia en la producción y en el mercadeo y garantizar la competitividad de las flores nacionales frente a las de otros paises productores, es indispensable mantener e incrementar las áreas de cultivo y la calidad del producto. la materializacíon de este objetivo implica, básicamente, la realización de investigaciones tendientes al conocimiento biológico de las especies. en colombia, los cultivos de flores, actualmente, cubren más de 3000 hectáreas dedicadas a la producción de unos veinte géneros. en la última década la gypsophila se ha destacado, por la importancia de su comercio en estados unidos, canadá y la comunidad económica europea, donde logra precios muy favorables y por su resistencia a determinadas enfermedades. debido a la asincronía en el desarrollo y en la floración, el cultivo intensivo de las plantas de este género en condiciones de invernadero, presenta problemas fisiológicos que inciden sobre la producción. hasta el momento, no se han evaluado comparativamente los diferentes clones de g. paniculata, lo cual permitiría seleccionar con certeza el material de propagación más eficiente y productivo en nuestra condición tropical. durante el desarrollo floral, los pétalos pueden presentar coloración lilácea que influye negativamente en la calidad y comercialización de las flores, pues aquellas que presentan esta característica son rechazadas, aún en el mercado nacional. se ignoran las causas del incremento de antocianos que producen el color lila y se desconoce sí el problema es común en la fincas productoras de la sabana de bogotá. por esto, conviene indagar inicialmente si su origen radica en el gonoma o se genera por efecto de factores ambientales bajo condiciones de cultivo. la comparación de los clones y la causa génetica o el efecto ambiental sobre la coloración lila de las flores podrán determinarse comparando el crecimiento y desarrollo del material vegetal de distinta procedencia bajo idénticas condiciones de cultivo. por las razones mencionadas, se propuso esta investigación, donde se utilizaron plantas de g. paniculata de tres procedencias (clones) que se cultivaron bajo idénticas condiciones de invernadero con el objeto de comparar el enraizamiento, algunas características de desarrollo, la duración de las fases de crecimiento, la producción y el ciclo de cosecha. revision de literatura gypsophila es un género perenne de la familia caryophyllaceae. comercialmente, se maneja bajo condiciones de invernadero como cultivo anual, en suelos secos, calcáreos de textura suelta y con buen drenaje (raulston et al., 1977). durante el crecimiento de gypsophila, suceden una serie de eventos irreversibles, que conducen a las plantas por varias fases de diferenciación ocambios culitativos que dan lugar a los estados morfológicos (causton y venus, 1981). la producción del cultivo depende de la eficiencia de los procesos fisiológicos: fotosíntesis, uso del agua, empleo ytranslocación de nutrientes y partición de asimilados durante los periodos vegetativos y de formación y desarrollo de las flores y estos procesos pueden ser genéticamente manipulados y están influidos por las condiciones ambientales y por las prácticas agronómicas durante el desarrollo (gifford y evans, 1981). para facilitar el análisis del crecimiento, en cereales se han determinado fases de desarrollo, establecidas con base en los cambios morfológicos y/ó en los procesos fisiológicos. de acuerdo con esos modelos, para g. paniculata, en esta investigación, se plantean tres como principales: fase vegetativa (fv). periodo comprendido desde la siembra de los esquejes en los invernaderos de enraizamiento hasta la inducción floral de las plantas. durante esta fase se determina el potencial fotosintético y la planta debe generar el área foliar y el sistema radical, que sopor12,1 ten el máximo desarrollo de flores bajo cualquier condición de cultivo. los eventos que ocurren durante esta fase, posiblemente, influyen sobre la época y diferenciación de las flores y sobre el coeficiente de partición de asimilados (gifford and evans, 1981). fase reproductiva (fr). tiempo transcurrido desde la inducción floral hasta el fin de la cosecha. la duración de esta fase varía de acuerdo con el genotipo y con las condiciones ambientales. se inicia con la transformación del meristemo apical (foliar en floral) y se caracteriza por el alargamiento de los entrenudos, condición que permite mayor uniformidad en la distribución de la luz. esta fase constituye un factor determinante del rendimiento, puesto que en ella se forma y se consolida el número potencial deflorecillas. (heslop y harrison 1969) fase de cosecha. período de la fase reproductiva que corresponde al tiempo de producción. comprende el tiempo transcurrido entre el primero y el último corte de flores. en g. paniculata, la capacidad de rendimiento dependerá de la cantidad de tallos florales por planta y de su tamaño potencial (adams, 1967; heslop-harrison, 1969). la inflorescencia de g. paniculata es cimosa, se resuelve en pleocacios y dicacios. la flor terminal de los sistemas dicaciales se diferencia primero y se observa de mayor tamaño, mientras que las últimas ramificaciones constituyen monocacios (becerra y barrera, 1991). la apertura se inicia en el ápice y el 50% de flores abiertas determina el momento ideal de la cosecha (morousky y harbaugh, 1977). .~ ,0 .n. parñculata, para florecer, requiere día largo (14 horas luz). experimentalmente, se ha demostrado que el efecto del día 122 largo interactúa con la temperatura y que cuando ésta desciende, las plantas permanecen vegetativas aunque el fotoperíodo sea favorable (shillo et al., 1982). el ácido giberélico promueve la floración en condiciones de día corto, las cuales reemplazan a la temperatura (sholmo et al., 1985). en la mayoría de las flores, se reporta que el ph de la savia vacuo lar como el factor más importante, por su contribución al cambio de color de los pétalos senescentes (leshemetal., 1986; brouillard, 1988). en la mayoría de las flores, la intensidad del color depende de la copigmentación causada por la presencia de complejos formados entre antocianos y pigmentos flavonoides (asen, 1975). los cambios de color, durante el envejecimiento de las células epidérmicas de los pétalos, no son homogéneos, por la tasa diferencial en el cambio de ph que, a su vez causa diferentes velocidades proteolitlcas y de senescencia en células contiguas (leshem et al., 1986). materiales y metodos el ensayo se realizó bajo condiciones de invernadero comercial en la "finca ucrania" (productora de flores para exportación), localizada en el municipio de madrid (cundinamarca) a 2600 m s n m y con temperatura promedia dentro del invernadero de 20°c. se utilizaron 900 esquejes de gypsophila paniculata c.v. perfecta, obtenidos en tres fincas exportadoras de flores de la sabana de bogotá (300 por tinca). los esquejes de 6 a 8 cm de longitud y muy homogéneos en conjunto se obtuvieron manual y simultáneamente de los respectivos invernaderos de plantas madres. el origen de su procedencia se localiza en holanda e israel, como lo describe el cuadro 1. el enraizamiento de los esquejes se efectuó en invernaderos especiales para este tratamiento pais cuadro 1.procedencia de los esquejes experimentales obtenidos en diferentes fincas de la sabana de bogotá. fincacasa comercial tl t2 t3 holanda israel holanda balborts raham meristem cor van duyn "bambú" "ucrania" "timaná" fin. cada esqueje, tratado en su base con ácido naftalén-acético (ana), fué sembrado en un vaso biodegradable con escoria thomas estéril y éstos se colocaron sobre bancos, permitiendo una densidad de 389 plantas por metro cuadrado. allí, las plántulas estuvieron sometidas a condiciones ambientales homogéneas, el riego se suministó durante 30 días por el sistema de neblina, operándolo durante 30 segundos a intervalos de siete minutos; la fertigación operó en los quince días siguientes, a intervalos de dos días. la maceta radical adecuada para el transplante a los invernaderos de producción se obtuvo 45 días después de la siembra. 522 esquejes enraizados, se transplantaron cuidadosamente a camas previamente preparadas en los invernaderos de producción, colocándo 58 plantas por unidad experimental, esto es, 174 plantas por cama y por tratamiento (procedencia). las plantas se mantuvieron en condiciones homogéneas de temperatura, riego, fertilización, control de plagas, tratamientos hormonales y luz. teniendo en cuenta la reacción de g. paniculata a niveles altos de nutrición mineral, susceptibilidad al déficit hídrico, a la humedad alta y a la salinidad, se aplicó fertilización líquida y riego en dosis y frecuencia recomendadas por los productores. la fecha del primer corte de flores de cada tratamiento (clon) dependió de su estado de desarrollo y porcentaje de apertura de las mismas y esta actividad continúo hasta completar el ciclo de cosecha. los tallos florales se arreglaron en ramos de 300g y éstos se clasificaron, de acuerdo con los criterios de la empresa, como flor "tipo exportación" o flor "nacional". se registró el porcentaje de coloración lila en las flores de cada ramo. el experimento se diseño como un modelo de bloques completos al azar con tres réplicas. cada bloque consistió en una cama de invernadero donde se dispusieron las unidades correspondientes de acuerdo con la figura 1. cada variable estudiada se sometió a análisis de varianza y las diferencias entre tratamientos se hallaron mediante pruebas comparativas de duncan. 11 t1 t2 t3 11 11 t3 tl t2 11 11 t2 t3 tl 11 figura 1.distribución de tratamientos en el campo. las variables peso fresco y biomasa radical se registraron cuarenta y cinco días después de la siembra, tomando al azar cinco esquejes por tratamiento. la biomasa corresponde al registro de peso constante obtenido después de secarlos a 80°c en estufa con aire circulante. el número de ramificaciones se registró a intervalos de 21 días. la altura y el diámetro del tallo de las plantas se midieron en la misma fecha de la variable anterior y para la altura, se tomó la longitud desde el cuello hasta el punto más alto del vástago y el diámetro 123 del tallo se registró a la altura donde se inician las ramificaciones. la duración de la fase vegetativa se tomó como el número de días transcurridos desde el transplante a los invernaderos de producción hasta la fecha en el que el 50% de las plantas de cada unidad experimental inició la elongación del tallo central. la duración de la fase reproductiva se tomó como el número de días transcurridos desde que el 50% de las plantas de cada tratamiento indujo floración (elongación del tallo) hasta la fecha en la cual concluyó el corte de flor. la duración del ciclo de cosecha se determinó como la cantidad de días transcurridos entre el primero y el último día de corte de flores. la curva de producción se obtuvo cuantificando el número de ramos de 300g durante el ciclo de cosecha. la aparición del color lila de las flores se registró como el número de días transcurridos desde la fecha de inducción floral, hasta que esta condición fué detectable a simple vista. el porcentaje de flores liláceas se obtuvo como la relación entre el número de flores moradas y el número de flores producidas. la calidad de la flor se cuantificó con base en el porcentaje de ramos producidos en cada tratamiento con destino a exportación y de acuerdo con las normas internacionales, teniendo en cuenta color, sanidad, consistencia y longitud del tallo. discusion de los resultados enra:zamiento de los esquejes // flo'método de enraizamiento de los esque,..'jes de gypsop{¡ila, sometiéndolos a 100% »: r de hr en bancos de escoria, permitió en los clones evaluados, el desarrollo de sistemas radicales adecuadas para el transplante a los invernaderos de producción a los 45 días después de la siembra, tal como lo reporta díaz en 1989. 124 el diámetro del tallo y la longitud del vástago (cuadro 2) mostraron algunas diferencias altamente significativas entre los clones evaluados, favorables a las plántulas del t3. considerando la homogeneidad del material experimental y las condiciones prevalentes durante el enraizamiento, las plantas de este tratamiento lograron sistemas radicales más cortos y vigorosos que las de otros tratamientos. en consecuencia, se infiere que tienen mayor capacidad para explorar el sustrato y absorber nutrientes y para desarrollar y soportar mayor potencialidad fotosintética que garantice los eventos posteriores de crecimiento, desarrollo y producción similar al registrado por gifford y evans en 1981. variables relativas al crecimiento el comportamiento de las variables relativas al crecimiento (altura, diámetro y número de macollas) de las plantas de los tres clones de g. panículata evaluados en esta investigación se presenta en el cuadro 3. la altura, en todos los tratamientos, se ajusta a una sigmoide, donde la pendiente de la curva permite diferenciar dos zonas (figura 2). en la primera, que se prolonga hasta 84 días después del transplante a los invernaderos de producción, la tasa de incremento de la variable es lenta y luego aumenta en forma logarítmica. las plantas del t3 que, al finalizar el período de enraizamiento presentaron la raíz más vigorosa, retrasaron su alargamiento a partir del segundo muestreo, a los 84 días, y fué evidente y significativo en los dos últimos muestreos. 126 días después del transplante a los invernaderos de producción, t3 fué el clon más bajo (71.6 cm) comparado con t1 (118 cm). no obstante estas diferencias, al primer corte de flor, (proceso que no ocurrió simultaneamente en los tres clones) cuadro 2. valores promedio de las variables evaluadas al finalizar el enraizamiento de los esquejes de g. paniculata de diferente procedencia. variable tratamientos t1 t2 t3 significancia peso fresco raiz (g) 0.029 0.036 0.045 ns peso seco raíz (g) 0.010 0.014 0.016 ns longitud raíz (cm) 11.920 10.480 10.980 ns diámetro cuello (cm) 0.560 0.680 0.890a longitud vástago (cm) 7.980 6.740 10.420a variables relativas al crecimiento. en las tablas. los promedios de cada variable con letras iguales no presentan diferencias significativas. ns: diferencias no significativas * : diferencias significativas al 0.05% **: diferencias significativas al 0.01% las plantas de las tres procedencias lograron 155 cm de altura (figura 2). 84 días, las plantas también fueron uniformes en cuanto a esta variable. el diámetro del cuello de las plantas fué similar en todos los tratamientos y fechas de muestreo. el número de macollas por planta difirió significativamente hasta los 63 días después del transplante, pero a los de acuerdo con los resultados, la expresión del genoma en los tres clones evaluados, es similar para las variables altura, diámetro del cuello y número de ramificaciones por planta. dado el comportamiento cuadro 3. valores promedio de las variables relativas al crecimiento de las plantas de g. paniculata de diferente procedencia (tratamiento). días después tratamientos de la variables siembra t1 t2 t3 significancia 21 9.20 10.20 10.53a ns 42 12.75 13.63 12.17 ns altura 63 18.25 18.53 17.54 ns (cm) 84 25.20a 23.34 22.80 105 48.83a 38.10b 25.96 126 118.00a 107.33a 71.60 21 0.57 0.65a 0.62a ns diámetro 42 0.63 0.84a 0.73 cuello (cm) 63 0.86 1.01a 0.89 ns 84 1.08 1.08 1.09 ns 21 1.00 1.00 3.07a ns ramificación 42 3.73 6.53a 6.80a por planta 63 8.07 10.53a 9.67 84 17.67 18.00 18.00 ns 125 105 128 144 1152 160 olas figura 2. altura de las plantas experimentales de gypsophilia paniculata cm. 160 __ t : car van duyn __ ti: bolbarts 140 -t : rohon meristem 120 100 80 60 40 20 21 42 63 84 homogéneo de las variables en cuestión este deberá ser cuidadosamente analizado en futuras investigaciones bajo otras condiciones ambientales y a lo largo de varias generaciones. también, se sugiere comprobar esta suposición por comparación enzimática de los clones. fase de desarrollo de g. paniculata los registros del cuadro 4 demuestran que las plantas del t1 fueron las más precoses (90 días) para inducir la fase reproductiva e iniciar el alargamiento del tallo floral, comnl'lr;::·jascon las del t3 que fueron más taiulas (120 días). en consecuencia, las /plantas de los diferentes tratamientos estu/ vieron sometidas a distintas condiciones ambientales durante la inducción floral, sita cían que puede afectar etapas posterieres del desarrollo, la producción y la calidad de las flores, como lo demostraron stoyen 1965 y treshow en 1970. 126 la duración de la fase reproductiva (comprendida desde la fecha en que el 50% de las plantas de cada tratamiento inició la inducción floral (elongación del tallo central) hasta el primer día de cosecha) difirió 15 ó 30 días entre tratamientos. sin embargo, el último corte de flor se efectuó simultáneamente en las plantas de los tratamientos evaluados. o sea, 227 días después del transplante y así, la permanencia en el invernadero de producción fué igual para las plantas de los tres clones. el período comprendido entre el comienzo de la elongación del tallo floral y el primer corte de flor varío entre clones. en las plantas del t1 ,la duración de esta fase y la del ciclo de cosecha fué más largo, contrarrestando la precocidad para florecer que inicialmente mostraron las plantas de este tratamiento. en el figura3 yen el cuadro 5,·se presenta la curva de producción de ramos de 300 g por tratamiento y por fecha de cosecha; en cuanto a la duración del ciclo y al número de ramos producidos en total y por muestreo se observan diferencias entre tratamientos. tomando como punto de referencia la fecha de transplante al invernadero de producción, t1 fué el clon más precoz (145 días)para iniciar la producción y para alcanzar el pico de cosecha (164 días). en las plantas de t2, el corte de flor se inició 10 días después y en el t3, tardó 15 días más que en t1. los picos de cosecha se desplazaron, con relación a t1, en 10 y 16 días para los clones t2 y t3, respectivamente. las plantas del t1 presentaron el ciclo productivo más largo (82 días), las de t3 el ciclo más corto (67 días) y, en t2, la duración fué de 74 días. en las primeras fechas de corte, el t1 produjo mayor número de ramos y el pico de cosecha fué más amplio, pero significativamente más bajo (14 ramos), comparado con t2 y t3, que en este momento produjeron 21.6 y 16.6 ramos respectivamente. después del pico de cosecha, las plantas del t2 presentaron marcado descenso de la producción con relación a las de t1 y t3. al final de la curva, la producción fué muy baja y similar en todos los casos. la producción de ramos fué mayor para las plantas del t1, pues lograron 1.8 ramos/ planta y t2 y t3 produjeron 1.72 y 1.45 ramos/planta, respectivamente. estos valores son más altos que los promedios de la empresa donde se realizó la investigación, la cual registra 1.2 ramos/planta. considerando que t2 corresponde al material cultivado tradicionalmente en esta empresa, las diferencias en el rendimiento serían causadas por las prácticas culturales empleadas en esta investigación que, aunque similares a las de rutina, fueron muy cuidadosas. el análisis del número de ramos producido por unidad experimental (cuadro 5) en algunas fechas de muestreo, arroja diferencias entre tratamientos y esta situación se genera en la precocidad diferencial de los clones para iniciar la floración y para alcanzar el pico de cosecha. la predicción de mayor rendimiento de las plantas del t3, con base en las características del enraizamiento, no fué efectiva, posiblemente por lesiones mecánicas u oxidación de la raíz en el proceso de transplante. en consecuencia, se recomienda llevar los esquejes enraizados a los invernaderos de producción antes de los cuarenta y cinco días programados en esta investigación, con el objeto de evitar procesos de necrosis y el subsecuente gasto energético de la plántula para recuperarse. cuadro 4. duración (días) de algunas fases del desarrollo de plantas de g. paniculata de diferente procedencia (tratamiento). variable tratamientos t1 t2 t3 fase vegetativa 90 110 120 fase reproductiva 137 117 107 a. inducción 10. corte 55 43 40 b. ciclo de cosecha 82 74 67 siembra pico cosecha 164 175 181 10. corte pico cosecha 19-24 22 20 ciclo total 227 227 227 127 no de ramos 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 --ti=balborts -t2=raham merlstem -t =cor van duyn 0~-.--~,--,-.--,-,--,-.--.--.--.-.--.-=~~9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 fechas de corte figura 3. curva de producción de las plantas experimentales de gypsophila paniculata la calidad de las flores producidas fué excelente y en todos los tratamientos, su destino fué la exportación. la coloración lilácea de las flores no se presentó en ningún momento del desarrollo floral. considerando que, por lo menos, las flores de las plantas del tratamiento t2 provenientes de la casa raham meristem de israel presentaron esta anormalidad en el ciclo que la empresa desarrolló durante 1990 y en años anteriores; puede inferirse que la presencia de esta característica es generada por una condición ambiental determinada. conclusiones la homogeneidad de los resultados permi128 te concluir que, en los tres clones de g. panículata evaluados, componentes genéticos similares determinan el comportamiento de las variables asociadas con el crecimiento y las relativas a la producción. los esquejes enraizados del clon procedente de la casa cor van duyn (t3), al finalizar el enraizamiento, presentaron mayor diámetro del cuello y longitud del vástago, sin embargo esta diferencia no determinó mayor crecimiento ni mayor producción de flores. las variables relativas al crecimiento (altura, diámetro del cuello y número de ramificaciones), en algunos casos, dificuadro 5. producción promedio de flores (ramos de 300 g) por plantas de g. paniculata de tres procedencias (tratamientos). dias a partir número promedio de ramos del 10. corte de flor. t1 t2 t3 significancia o 2.3 4 4.0 8 7.3 1.0 12 10.0 2.6 15 10.3a 3.6 0.6 19 14.0a 10.3a 1.6 24 14.0a 18.6a 4.3 30 12.6 21.6a 9.6 35 10.3 15.6 16.6 ns 40 6.3 9.3 12.3 ns 45 4.0 5.0 11.0a 51 3.6 4.3 11.0a 56 2.3 3.0 7.3a 61 1.3 2.0 4.6a 67 1.0 1.3 2.6 ns 70 0.3 1.0 1.3a ns 76 0.3 0.6 1.0 ns 82 0.3 0.3 0.6 ns variables de produccion t1 t2 t3 ramos/unidad experim. (8 m2) 104.60 100.00 85.0 ramos/planta 1.80 1.72 1.4 producción ramos/tratamiento 314.00 300.00 255.0 ramos/ha 130700 125000 10600 rieron significativamente en los muestreos iniciales pero, finalmente lograron magnitudes similares en las plantas de los tres clones. la duración del ciclo de vida de los tres clones de g. paniculata evaluados es idéntica (227 días). sin embargo las plantas del t3 presentaron la fase reproductiva más corta, lo cual implica que su ciclo vegetativo es de duración inversa al reproductivo. la dispersión de la cosecha varío entre los clones y fué más compacta en t2 y t3. la coloración lila en los pétalos no se presentó. esto implica que una condición ambiental es la causante del problema. la calidad de las flores de todos los tratamientos fué excelente y su destino el mercado internacional. la producción en las condiciones experimentales, fué mayor en el clon procedente de la casa balborts de holanda. agradecimientos los autores expresan su agradecimiento a la profesora indiana bustos por la asesoría estadística de esta investigación. 129 literatura citada 1.aoams. m. w. basis 01 yield component compensation in crop plants with special relerence to lield bean (phaseolus vulgaris). crop science 7 (6): 505-510. 1967. 2.becerra, n.; barrera. comunicación personal. 1991. 3.causton, o.a. y c. venus. the biometry 01 plants growth. london. edward arnold publishers. 307 p. 1981. 4.0iaz, a. electo de la zona de localizción del esqueje en la planta madre y del almacenamiento a baja temperatura de gypsophila paniculata. tesis facultad de ciencias (biología). universidad nacional de colombia. 1989. 5.gifforo, a. m.; l.t. evans. photosynlhesis, carbon partitioning and yield. american review physiology 32: 223-230. 1981. 130 6.heslop-harrison, j. oevelopment differentíation and yield. en: physiological aspects 01 crop yield. wisconsin, american society 01 agronomy. p. 291-321.1969. 7.morouisky, f.j.; b.k. harbaugh. tratamiento de cosecha y postcosecha de gypsophila. reporte investigativo bradenton arec-gc. 1977. 8.raulston, j.c.; poe, s.l.; morousky, f.j. producción de gypsophila en la florida. reporte investigativo bradenton arec-gc. 1977. 9.sholmo, e.; r. shillo, ; a.h. halevy. gibberelling substitution lor high night temperatures required lor the long day promotion 01flowering in gypsophila paniculata l. sceintia horticulturae 26. 1985. 10.stoy, v. photosyntesis, respiration and carbohidrate acumulation in spring wheat in relation to yield. physiology plantarum 4(1):1-25. 1965. 11.treshow, m. enviroment & plants response. mcgraw hill. new york. 300 p. 1970. agronomía 23-1.indd maduración poscosecha de la feijoa (acca sellowiana berg) tratada con cacl2 en tres temperaturas de almacenamiento post-harvest ripening of feijoa (acca sellowiana berg) treated with cacl2 at three storage temperatures juan manuel ramírez1, jesús antonio galvis2 y gerhard fischer3 resumen: con la finalidad de comprobar los efectos retardantes del calcio en la maduración de los frutos de feijoa (acca sellowiana berg, cultivar quimba), se realizó un estudio sobre la aplicación poscosecha, mediante inmersiones de tres soluciones distintas de cloruro de calcio (5%, 10% y 15%) y un testigo. la aplicación de cacl 2 prolongó la vida de almacenamiento de los frutos, ya que los tratamientos permitieron a los frutos soportar las condiciones de almacenamiento. se observó un efecto importante en la disminución de las pérdidas de peso; los frutos tratados con el porcentaje de calcio más alto (15%) presentaron las menores pérdidas de peso en cada temperatura. en las fejioas almacenadas a temperatura ambiente (18° c), se observó que la incidencia de enfermedades fue más pequeña en los frutos tratados con cacl 2 . la velocidad de pérdida de la firmeza de los frutos también se vio fortalecida por la adición de calcio. con relación a las propiedades químicas de los frutos, no se presentaron diferencias significativas entre los tratamientos con cloruro de calcio para cada temperatura de almacenamiento; las feijoas tratadas con cacl presentaron niveles superiores de sólidos solubles totales, a pesar de no ser significativos estadísticamente. palabras clave adicionales: calcio, inmersiones, pérdida de peso, firmeza, obrix, acidez titulable. abstract: post-harvest application of calcium chloride by means of immersion in 3 different cacl 2 solutions (5%, 10% and 15%) and without ca was studied for verifying calcium’s retarding effect on feijoa (acca sellowiana berg) fruit (quimba cultivar) ripening. applications of calcium prolonged the fruit’s post-harvest storage life; since the treatments allowed to the fruits to support better the conditions of storage fot the fruits. an important decrease in percentage weight loss was observed; fruit treated with a greater percentage of calcium solution (15%) presented smaller weight loss at each storage temperature. the incidence of disease was observed to be less in those fruit treated with cacl 2 in feijoa stored at environmental temperature (18º c). the velocity of loss of the fruit firmness was also fortified by adding calcium. regarding chemical fruit properties, statistically significant differences did not appear for calcium chloride treatments at each storage temperature; feijoa treated with cacl 2 presented greater total soluble solids levels, but without estadistic differences. additional key words: calcium, dips, weight loss, firmness obrix, titratable acids. fecha de recepción: 24 de febrero de 2005 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jmramirezm3@yahoo.es 2 profesor asociado, instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta), universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jagalvisv@unal.edu.co 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. e-mail: gfischer@unal.edu.co fisiología y tecnología poscosecha agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 117-127 agronomía colombiana 118 vol. 23 · no. 1 introducción debido a la creciente producción frutícola en colombia surge la necesidad de asegurar al consumidor final un producto de buena calidad con características organolépticas óptimas. en la actualidad se han estandarizado algunos tratamientos poscosecha entre ellos el uso de retardantes de maduración que permiten prolongar la vida útil de la fruta. la aplicación de cloruro de calcio es uno de los tratamientos muy utilizados, ya que además de mantener la firmeza de los frutos, es un inhibidor enzimático que permite preservar la organización celular (zurita, 2003). la feijoa (acca sellowiana berg) es una especie frutícola considerada como producto promisorio y con alto potencial de exportación. a pesar de la importancia que ha ganado el cultivo, la información sobre el manejo poscosecha de este fruto es escasa y se desconoce su comportamiento fisiológico en diferentes temperaturas de almacenamiento. de otra parte, su período de maduración es muy corto (galvis, 2002), lo cual dificulta el comercio hacia regiones distantes cuando se transporta por vía marítima. el calcio tiene un papel importante en la reducción y el control de muchos desordenes en los frutos, ya que su efecto es el de retardar los procesos fisiológicos y químicos en éstos. los iones de calcio son importantes mensajeros intracelulares; en las plantas influyen sobre varios aspectos de la fisiología celular, como los cambios en la estructura de la pared celular, la permeabilidad de la membrana y la activación enzimática. la velocidad de senescencia muchas veces depende del estado del calcio en los tejidos y afecta parámetros como la respiración, los contenidos de proteína y clorofila, y la fluidez de la membrana (poovaiah, 1986). las aplicaciones de calcio durante la poscosecha se han usado para minimizar los efectos de la maduración y controlar el desarrollo de desordenes fisiológicos en las frutas (ruiz, 2000). la firmeza y resistencia al ablandamiento han sido atribuidas a la estabilidad de la membrana por la formación de pectatos de calcio, los cuales incrementan la rigidez de la pared celular de las frutas (marschner, 2002). los tratamientos con calcio se usan también para aumentar la vida poscosecha de un amplio rango de frutas y vegetales, entre las cuales se pueden nombrar: manzana, fresa, melón, pera, durazno, tomate, mango y naranja; el calcio puede también reducir la germinación, la esporulación y el crecimiento de patógenos (conway et al., 1994). en el caso de la feijoa no hay información disponible sobre el efecto del cloruro de calcio como retardante de la maduración para prolongar la vida útil del fruto. si se mantienen niveles óptimos de calcio en la fruta se pueden prevenir varios daños físicos en los frutos e incluso reducir la velocidad de la maduración; ello permite prolongar la vida útil en la poscosecha, lo cual es de de gran utilidad para agricultores y comercializadores de productos frescos. materiales y métodos la fruta fue adquirida en el municipio de la vega (cundinamarca) y trasladada a la empresa disfruta las feijoas s.a., en donde se seleccionaron 600 frutos con características homogéneas, pertenecientes al cultivar quimba. posteriormente fueron llevados a la planta piloto de vegetales del instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta) de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, para las pruebas poscosecha de este estudio. para el desarrollo del proyecto se utilizaron dos cámaras de almacenamiento a 6° c y 12° c, balanza electrónica (sartorius® lp 420p), potenciómetro (schott gerate® cg 820), refractómetro de mano (atago® n-1a [brix 0,0 a 32,0%]), penetrómetro manual, hidróxido de sodio 0,1 n, cloruro de calcio al 97%, canastillas plásticas de almacenamiento (56 x 36 x 10,8 cm); los frutos fueron desinfectados con mertec® (0,2 ml· l-1) durante 10 min. para las variables indicadas en la tabla 1 se hicieron tres repeticiones de dos frutos cada una. una vez desinfectados los frutos se sometieron a inmersión en soluciones de agua con cloruro de calcio a tres concentraciones (5%, 10% y 15%) durante 45 min y su comportamiento se comparó con un testigo. los frutos se dejaron secar a temperatura ambiente durante 24 h, para luego ser almacenados a 6º c, 12º c y a temperatura ambiente (aproximadamente 18º c). las mediciones de las variables se realizaron cada cinco días, desde el día 0 hasta el día 25 de almacenamiento. la incidencia de pestalotia sp., se midió en los mismo frutos usados para los cálculos de pérdida de peso. en cada muestreo se tomó el porcentaje de feijoas que presentaron síntomas y se tabularon para cada conramírez et al.: maduración poscosecha de la feijoa... 1192005 centración de calcio. la variable contenido de calcio en pulpa se midió en los días 0,15 y 25 con un equipo de absorción atómica. para este análisis se utilizó la pulpa de tres frutos por tratamiento (tabla 1). tabla 1. variables estudiadas durante el desarrollo del experimento. tipo de análisis método muestreo (días) pérdida de peso balanza 0,5,10,16,20,25 firmeza penetrometria 0,5,10,16,20,25 ph potenciómetro 0,5,10,16,20,25 grados brix refractrometria 0,5,10,16,20,25 acidez titulable titulación 0,5,10,16,20,25 color cartas de color 0,5,10,16,20,25 contenido de calcio en pulpa absorción atómica 0,15, 25 para el análisis estadístico se realizaron análisis de varianza (anovas) correspondientes a un arreglo factorial 3 x 4 dispuesto en bloques al azar, utilizando el procedimiento de modelos lineales generales (glm) con el paquete estadístico sas® y un nivel de significancia p <0,05 (steel y torrie, 1998). resultados y análisis pérdida de peso en los diferentes tratamientos se encontró que en el primer muestreo (día 5) los frutos almacenados a temperatura ambiente presentaron el mayor porcentaje de pérdida de peso, seguidos por aquellos almacenados a 6ºc y a 12ºc. esta última temperatura fue la que menor porcentaje de pérdida de peso mostró hasta el final de la evaluación, en cada concentración de calcio y comparada con las demás temperaturas (figura 1). un comportamiento similar fue reportado por galvis (2002) en frutos de mango almacenados en temperaturas superiores (10° c, 12° c y temperatura ambiente) que presentaron pérdidas de peso considerables. las mayores pérdidas de peso se observaron en las concentraciones de calcio más altas. por su parte, mientras las menores pérdidas se presentaron a temperaturas más bajas, los tratamientos testigo exhibieron las mayores pérdidas de peso para cada temperatura de almacenamiento (tabla 2). esto concuerda con los datos obtenidos por vanegas y villamil (2001) en donde las mayores pérdidas de peso para frutos de lulo (solanum quitoense lam.) tratados con cloruro de calcio fueron observadas en aquellos sometidos a inmersiones con mayor porcentaje de calcio. este comportamiento posiblemente sea resultado de la inmersión de los frutos en cloruro de calcio, pues es probable que se haya generado una diferencia de potencial hídrico entre la solución de cloruro y el fruto, siendo menor en la solución gracias a la actividad osmótica del cloruro de calcio, lo que ocasionó las pérdidas de agua y, por consiguiente, la reducción del peso en los frutos. las feijoas conservadas a temperatura ambiente (18ºc) y tratadas con soluciones de cloruro de calcio más altas (10 y 15%) presentaron las mayores pérdidas de peso en el día 10. este comportamiento cambió en el día 16, en el cual hubo menores niveles de pérdida de peso en comparación con el testigo y los frutos tratados con soluciones de cloruro de calcio al 5% (tabla 2). las lesiones causadas por pestalotia sp. aparecen en el día 16 figura 1. pérdidas finales de peso durante el almacenamiento de la feijoa (acca sellowiana berg) bajo un tratamiento poscosecha con diferentes concentraciones de cloruro de calcio. agronomía colombiana 120 vol. 23 · no. 1 a temperatura ambiente ocasionando que las pérdidas de peso fueran mayores en los frutos no tratados (figura 2). la invasión del patógeno ocasionó destrucción celular y pudo aumentar de manera importante la pérdida de agua, lo cual explica las diferencias con los demás tratamientos. estas lesiones aparecieron días mas tarde en los tratamientos sometidos a inmersiones en soluciones con mayor porcentaje de calcio. una de las razones para explicar la invasión del patógeno a los frutos tratados con calcio es la relación existente entre este elemento y la pared celular. al respecto, ruiz (2000) menciona que las infecciones en el campo pueden resultar imperceptibles hasta después de la cosecha, siendo frecuente que permanezcan en latencia hasta después de la recolección y sólo se manifiesten al aumentar la maduración del producto, cuando la resistencia de la pared celular disminuye y las condiciones intrínsecas del fruto son favorables para el desarrollo del patógeno. tabla 2. porcentaje de pérdida de peso durante el almacenamiento de feijoa a tres temperaturas diferentes (6° c, 12° c y 18° c) y bajo tratamientos poscosecha de inmersión en soluciones con concentraciones de cloruro de calcio distintas (5%, 10%, 15% y testigo). día temperatura 6ºc temperatura 12ºc temperatura 18ºc 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 5 1,461 1,591 1,723 2,217 1,155 1,334 1,271 0,894 4,245 4,157 3,923 3,651 10 3,443 3,812 3,872 4,113 2,358 3,140 3,046 2,350 5,830 8,416 8,506 7,482 16 4,121 5,462 5,706 5,870 3,497 4,141 4,252 2,243 17,508 12,265 12,711 12,139 20 5,547 6,558 6,749 6,999 4,684 4,988 4,789 3,911 26,031 17,362 20,752 15,839 25 8,259 7,803 8,171 11,085 5,340 5,794 5,701 4,851 30,174 22,768 23,541 36,461 es posible que el calcio inhiba de alguna forma el metabolismo de la lamina media, lo cual explicaría que los tratamientos con calcio presenten menores porcentajes de pérdida de peso, ocasionando incrementos en las tasas de respiración, las cuales se relacionan directamente con el aumento de la salida de sustratos respiratorios que se puedan encontrar en las vacuolas hacia las enzimas respiratorias presentes en el citoplasma. por el contrario, los tratamientos con calcio permiten reducir las tasas de respiración, al mantenerse la estabilidad de las membranas (marschner, 1993). firmeza en el día cinco de almacenamiento no se presentaron diferencias significativas entre los frutos almacenados a las tres temperaturas probadas; sin embargo, los frutos mantenidos a 12º c tuvieron mayores niveles de firmeza en comparación con los frutos conservados a 6º c y a 18º c, los cuales exhibieron los valores más bajos respectivamente (tabla 3); galvis (2002) encontró que en mangos figura 2. incidencia de la enfermedad por pestalotia sp. durante el almacenamiento de la feijoa bajo tratamientos poscosecha con diferentes concentraciones de cloruro de calcio. ramírez et al.: maduración poscosecha de la feijoa... 1212005 sometidos a diferentes concentraciones de cacl 2 , a mayor temperatura la pérdida de firmeza fue mayor. las concentraciones más altas de calcio (10 y 15%) causaron frutos más firmes en cada una de las temperaturas de almacenamiento (tabla 3); este comportamiento se mantuvo hasta el día 20, después del cual no hubo diferencias para esta variable en las temperaturas más altas (12° c y 18° c). en el día 25 de almacenamiento se presentaron diferencias altamente significativas entre temperaturas, pues los valores más altos se encontraron a 6º c, 12º c y 18º c, respectivamente. los resultados obtenidos concuerdan con lo reportado por vanegas y villamil (2001) en frutos de lulo (solanum quitoense lam) almacenados con tratamientos de cloruro de calcio en la poscosecha. en los frutos almacenados a 6ºc se observó de forma clara la acción de las inmersiones en cloruro de calcio en la conservación de la firmeza en los frutos; conforme aumentó los niveles de cacl 2 en los tratamientos, se incrementó también los niveles de firmeza, posiblemente por el papel del calcio en el mantenimiento de la estructura de la lamina media (figura 3). en el almacenamiento a 6° c se presentó un aumento en la firmeza de los frutos con las concentraciones de calcio más altas (10% y 15%), lo cual se pudo observar en los días 16 y 25; este comportamiento es atípico en comparación con las demás condiciones de almacenamiento, en las que la firmeza disminuía conforme aumentaba el tiempo de almacenamiento, posiblememente porque las enzimas encargadas de la degradación de la pared celular (poligalacturonasas y pectinesterasas) no desarrollaron su actividad por efecto de las bajas temperaturas y las concentraciones de calcio, que reducen la velocidad de la mayoría de los procesos metabólicos (mitcham y macdonald, 1992) y la actividad de las poligactunorasas (conway et al., 1995) en los tejido de la fruta. tabla 3. firmeza promedio del fruto durante el almacenamiento de feijoa a tres temperaturas diferentes y bajo tratamientos poscosecha de inmersión en soluciones con concentraciones de cloruro de calcio distintas (5%, 10%, 15% y testigo). día temperatura 6ºc temperatura 12ºc temperatura 18ºc 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 0 9,75ab* 10,83ab 11,75ab 8,08b 11,75ab 13,75ab 20,00a 17,08ab 8,50b 13,08ab 19,40a 9,91ab 5 8,5ab 13,16ab 14,5a 6,08b 12,16ab 9,08ab 13,5a 9,50ab 7,83ab 8,33ab 10,67ab 9,75ab 10 8,41ab 7,75ab 11,41a 9,83ab 8,08ab 8,83ab 9,50ab 8,08ab 5,75b 7,00ab 8,08ab 5,58b 16 8,75ab 10,33ab 13,17a 7,08ab 7,83ab 8,58ab 11,08ab 10,66ab 6,33b 9,33ab 5,32b 7,33ab 20 7,33ab 7,75ab 9,08a 7,25ab 6,75ab 10,08a 9,08a 7,58ab 4,42b 4,42b 6,50ab 6,42ab 25 8,5bcd 10,17ab 14,16a 7,75bcd 8,75bc 8,83bc 7,50bcd 8,00bcd 6,83bcd 5,43cd 3,92cd 4,58cd * promedios dentro de cada fila acompañados de letras distintas denotan diferencias significativas (p < 0,05). figura 3. firmeza del fruto durante el almacenamiento a 6º c en diferentes concentraciones de cloruro de calcio. agronomía colombiana 122 vol. 23 · no. 1 los frutos almacenados a 12º c y 18º c, presentaron un comportamiento similar entre si respecto a la pérdida de firmeza; se observó disminución en los valores de firmeza en los primeros 16 días de almacenamiento (figura 4); sin embargo, la firmeza de las feijoas tratadas con cloruro de calcio fue superior en comparación con los testigos (tabla 3). los resultados obtenidos por ruiz (2000) en melón (cucumis melo l.) mostraron una disminución de los valores de firmeza del melón. los niveles de firmeza al final del ensayo fueron menores en los frutos almacenados a temperatura ambiente (18ºc), los cuales, a pesar de ser sometidos a varias concentraciones de calcio, presentaron diferencias significativas con los tratamientos almacenados en refrigeración (figura 5). gelves (1998) reporta altas pérdidas de firmeza de los frutos de guayaba durante los primeros cuatro días de almacenamiento a temperatura ambiente; el ensayo realizado muestra como los frutos de feijoa tratados con calcio, especialmente con soluciones de mayor porcentaje, obtienen pérdidas menos aceleradas de firmeza. los valores de firmeza superiores en los frutos de feijoa pueden ocurrir por la inhibición de la actividad de la poligacturonasa, enzima que degrada los pectatos constituyentes de las paredes celulares. la actividad de esta enzima es mediada por las concentraciones de calcio internas (marschner, 2002). grados brix los contenidos de sólidos solubles para el día cinco disminuyeron en comparación con los del día 0; por su parte, los frutos tratados con cloruro de calcio no presentaron diferencias significativas entre tratamientos, el porcentaje de sólidos solubles totales fue más alto para los frutos almacenados a 12º c, seguidos de aquellos a 6º c y temperatura ambiente. el valor de los sólidos solubles fue superior en las feijoas sometidas a la concentración más baja de cloruro de calcio (5%), seguido de las más altas (10% y 15%) respectivamente; los ºbrix fueron menores para los testigos y no se presentaron diferencias significativas entre los frutos sometidos a las distintas concentraciones de cloruro de calcio y el testigo (tabla 4). el comportamiento de los sólidos solubles totales en los frutos durante todo el experimento fue similar al del día cinco (los tratamientos no presentaron diferencias significativas); sin embargo, las feijoas almacenadas bajo refrigeración obtuvieron en cada muestreo los valores más altos mientras que los frutos almacenados a temperatura ambiente obtuvieron los valores más bajos (tabla 4). los frutos en todos los tratamientos presentaron una caída en el porcentaje de sólidos solubles para todas las condiciones de almacenamiento desde el inicio del experimento. el comportamiento decreciente en los figura 4. firmeza del fruto durante el almacenamiento a 12º c en diferentes concentraciones de cloruro de calcio. ramírez et al.: maduración poscosecha de la feijoa... 1232005 contenidos de sólidos solubles se mantiene hasta el final del ensayo, lo cual sugiere que en la maduración de los frutos de feijoa no se presentan transformaciones de los carbohidratos acumulados en azúcares; por consiguiente, los contenidos de éstos no se incrementan, razón por la cual el porcentaje de sólidos solubles tampoco aumenta (arana, 1992). los tratamientos almacenados bajo refrigeración (6ºc y 12ºc) presentaron niveles más altos de sólidos solubles comparados con los frutos almacenados a temperatura ambiente, lo cual es consecuencia de las condiciones de temperatura más bajas; en estas condiciones, el ritmo respiratorio de la fruta se reduce. de otra parte se observó que los frutos testigo exhibieron los niveles de sólidos solubles más bajos, lo cual se debe posiblemente a una mayor actividad enzimática y metabólica en comparación con los frutos sometidos a tratamientos con cloruro de calcio, que mostraron un contenido mayor de sólidos solubles a pesar de no haber diferencias significativas entre las concentraciones de solución usadas (tabla 4). ph en el día cinco de almacenamiento se presentaron diferencias altamente significativas entre los frutos sometidos a las distintas temperaturas de almacenamiento. el ph fue superior en las feijoas almacenadas a temperatura ambiente, si se lo compara con las feijoas almacenadas a 6º c y 12º c. no se presentaron diferencias significativas para las distintas concentraciones de cloruro de calcio; sin embargo, los valores más bajos tuvieron los frutos tratados con cacl 2 al 15%; este comportamiento fue similar para los demás muestreos (tabla 5). figura 5. firmeza del fruto durante el almacenamiento a 18º c en diferentes concentraciones de cloruro de calcio. tabla 4. porcentaje de sólidos solubles (obrix) de frutos de feijoa almacenados a tres temperaturas diferentes y bajo tratamientos poscosecha de inmersión en soluciones con concentraciones de cloruro de calcio distintas (5%, 10%, 15% y testigo). día temperatura 6ºc temperatura 12ºc temperatura 18ºc 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 0 13,66a* 9,16b 10,16b 11,16ab 10,96b 10,33b 9,83b 11,00b 10,13b 9,66b 9,96b 10,00b 5 9,73a 9,66a 7,86a 8,13a 9,77a 8,60a 10,70a 9,93a 10,37a 8,70a 7,93a 7,67a 10 9,80a 8,30a 9,33a 10,33a 8,57a 6,07a 7,87a 7,83a 8,93a 7,20a 7,40a 5,93a 16 8,40a 6,80ab 6,40ab 7,73a 6,67ab 6,87ab 6,80ab 6,47ab 4,60b 6,60ab 5,73ab 5,83ab 20 9,53a 7,67ab 7,67ab 8,23ab 8,40ab 8,17ab 8,30ab 7,13abc 6,07bc 5,67bc 4,87c 4,50c 25 7,60a 7,93a 7,80a 6,80a 6,60a 6,27ab 6,07ab 6,17ab 4,50bc 3,93c 3,80c 3,60c * promedios dentro de cada fila acompañados de letras distintas denotan diferencias significativas (p > 0,05). agronomía colombiana 124 vol. 23 · no. 1 para todas las temperaturas de almacenamiento los valores más bajos de ph se presentaron en los frutos sometidos a tratamientos con calcio a pesar de no presentar diferencias significativas entre sí (tabla 5), lo cual indica que posiblemente el proceso general de maduración fue más lento en los frutos tratados con cloruro de calcio. estos resultados son similares a los reportados por murillo et al. (1999) en mango en donde los frutos con mayores contenidos de calcio presentaron aumentos menos severos en el valor del ph. los frutos de feijoa almacenados a 6º c y 12º c y tratados con cloruro de calcio, mostraron al final del almacenamiento valores promedio de ph significativamente menores en comparación con el testigo. entre los tratamientos con cloruro de calcio, los frutos sometidos a inmersiones con soluciones al 15% presentaron, en general y durante todo el almacenamiento, los menores valores en cada fecha de muestreo; sin embargo, no se presentaron diferencias significativas entre las concentraciones y los testigos. este comportamiento se esperaba puesto que posiblemente las concentraciones más altas de calcio dentro de los frutos permiten una reducción de la actividad de la poligalactunorasa y, por consiguiente, aumentos menos severos en los niveles de ph (marschner, 2002). por otra parte, la acción catalítica de las enzimas tiene un rango de acción muy estrecho referente a los valores de ph, es decir un ph muy alto o muy bajo causa una disminución de la actividad de estas enzimas interfiriendo en la maduración normal de los frutos (galvis, 2003). en el almacenamiento a temperatura ambiente los valores de ph presentaron un incremento durante el tiempo del experimento en comparación con los frutos almacenados bajo refrigeración, lo cual es una consecuencia del nivel más alto de temperatura que aumenta las tasas de respiración y, por consiguiente, los demás procesos metabólicos van a ser mayores que en los frutos que se conservaron a temperaturas menores. durante el ensayo se presentó un claro aumento en el ph de los frutos en todos los tratamientos, tendencia que se mantuvo hasta el final del ensayo. sin embargo, los frutos tratados con soluciones de cloruro de calcio obtuvieron valores de ph más bajos, lo cual indica que los frutos sufrieron procesos de maduración más lentos. porcentaje de acidez el porcentaje de acidez de los frutos en el día cinco de almacenamiento presentó diferencias significativas, tanto para las temperaturas de almacenamiento como para las concentraciones de cloruro de calcio. el contenido de ácidos para los frutos almacenados a 6ºc y 12ºc fue superior en comparación con los frutos almacenados a temperatura ambiente (18ºc), los cuales registraron contenidos de ácidos menores. los frutos sometidos a concentraciones de cloruro de calcio 10%, 5% y el testigo mostraron porcentajes de acidez más reducidos; además, no presentaron diferencias significativas entre si. la concentración más alta de cloruro de calcio (15%) fue la que presentó mayor contenido de ácido (cítrico) en los frutos, y fue significativamente diferente en comparación con los demás tratamientos, comportamiento que se mantuvo a lo largo de los muestreos (tabla 6). esta disminución en la cantidad de ácidos es un proceso común durante la maduración de frutos, pues durante la respiración es normal que se degraden sustancias como azúcares y distintos tipos de ácidos; por consiguiente, si la intensidad respiratoria aumenta, entonces el consumo de ácidos será mayor (wills et al., 1998). tabla 5. valores de ph para frutos de feijoa almacenados a tres temperaturas diferentes y sometidos a tratamientos poscosecha de inmersión en soluciones con concentraciones de cloruro de calcio distintas (5%, 10%, 15% y testigo). dia temperatura 6ºc temperatura 12ºc temperatura 18ºc 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 0 4,17a* 3,63a 3,40a 3,57a 3,67a 3,73a 3,40a 3,73a 3,70a 3,90a 3,33a 4,10a 5 4,17ab 3,93ab 3,73b 4,07ab 5,70ab 5,70ab 4,20ab 5,07ab 5,58ab 6,33a 5,33ab 6,18ab 10 4,70ab 4,63ab 3,53b 3,52b 4,10ab 5,30ab 5,02ab 4,33ab 5,60ab 6,23a 5,00ab 4,83ab 16 5,47a 4,03a 4,60a 4,53a 4,67a 5,03a 4,70a 5,63a 4,40a 4,90a 4,20a 5,03a 20 4,90a 4,70a 4,53a 5,13a 5,10a 5,90a 5,40a 5,60a 4,63a 4,43a 4,63a 5,00a 25 4,67a 4,67a 4,67a 5,37a 4,87a 5,03a 4,57a 5,30a 5,77a 5,13a 5,40a 5,50a * promedios dentro de cada fila acompañados de letras distintas denotan diferencias significativas (p < 0,05). ramírez et al.: maduración poscosecha de la feijoa... 1252005 de acuerdo con la afirmación anterior los frutos que perdieron mayor cantidad de peso (figura 1) y presentaron menor porcentaje de sólidos solubles (tabla 4), presumiblemente por una mayor intensidad respiratoria, degradan una mayor cantidad de sustratos respiratorios entre los que se pueden contar distintos ácidos. en cada temperatura hubo diferencias significativas entre sí, lo cual indica que las distintas concentraciones de cloruro de calcio pueden disminuir la actividad metabólica de los frutos. entre el día 0 y el día cinco de almacenamiento se presentó una disminución en el contenido de ácidos en los frutos evaluados; no obstante, el cambio más drástico ocurrió en los testigos, lo cual se relaciona con una actividad metabólica alta de los frutos que ocasiona un alto consumo de sustratos para el metabolismo (wills et al., 1998). del día cinco en adelante los contenidos de ácidos en los frutos en los diferentes tratamientos mostraron diferencias significativas, a pesar de que los frutos testigos y los que fueron sometidos a inmersiones con cloruro de calcio tuvieron un comportamiento similar hasta el final del ensayo (tabla 6). ruiz (2000) reporta un comportamiento similar en frutos de melón (cucumis melo l.) tratados con cloruro de calcio durante la poscosecha, en donde se presentaron disminuciones del contenido de ácidos de los frutos conforme aumentaban los días de almacenamiento. contenido de calcio en pulpa en todos los tratamientos se observaron diferencias significativas entre los porcentajes de calcio en pulpa de los frutos tratados con inmersiones de cloruro de calcio y los testigos (tabla 7), lo cual indica que las inmersiones en cloruro de calcio permitieron a los frutos aumentar sus contenidos de calcio en pulpa, y con ello, es posible que disminuyan los procesos metabólicos que conllevan a la maduración de los frutos. xu-ming huang et al. (2005) reportan una correlación inversa entre las concentraciones de calcio internas de frutos de litchi (litchi chinensis sonn.) y los procesos de maduración de los frutos. a pesar de no mostrar un comportamiento similar para los frutos tratados con cloruro de calcio y los testigos, se pudieron observar diferencias en otros aspectos: menor ph en comparación con los testigos (tabla 5) y un mayor porcentaje de sólidos solubles totales (tabla 7). en el día 10 de almacenamiento se empezaron a ver los primeros síntomas de pestalotia sp. en los frutos sometidos a las concentraciones más bajas de cloruro de calcio: los que fueron tratados con soluciones al 5% presentaban una incidencia del 50% (figura 2), mientras que los frutos tratados con concentraciones más altas de calcio (10% y 15%) presentaron los porcentajes de incidencia más bajos, 10% y 0% respectivamente. para el día 25 de almacenamiento la incidencia de la enfermedad en los frutos tratados con calcio fue mucho menor en comparación a los que contenían menor cantidad de calcio; así por ejemplo, los niveles de incidencia para el tratamiento testigo llegaron a 100% mientras que para los frutos tratados con una solución al 15% de cloruro de calcio, llegaron hasta 30%. estos datos concuerdan con landwehr y torres (1995) quienes afirmaron que el calcio ejerce notable influencia sobre la desaceleración de la maduración de los frutos en poscosecha, además de conferirles resistencia al ataque de hongos. un resultado que fue común en todos los frutos para todas las temperaturas de almacenamiento y todas las concentraciones de calcio fue el incremento del contenido del calcio en pulpa en el último muestro, lo cual se tabla 6. porcentaje de acidez para frutos de feijoa almacenados a tres temperaturas diferentes y sometidos a tratamientos poscosecha de inmersión en soluciones con concentraciones de cloruro de calcio distintas (5%, 10%, 15% y testigo). dia temperatura 6ºc temperatura 12ºc temperatura 18ºc 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 0 0,27b* 0,17b 0,43ab 0,80a 0,36b 0,27b 0,46ab 0,35b 0,34b 0,16b 0,34b 0,43ab 5 0,19bc 0,33b 0,71a 0,27bc 0,14bc 0,16bc 0,33b 0,07c 0,14bc 0,13bc 0,10c 0,13bc 10 0,24ab 0,30ab 0,28ab 0,33a 0,17bc 0,16bc 0,19abc 0,05c 0,17bc 0,28ab 0,18abc 0,04c 15 0,18ab 0,30a 0,21ab 0,33a 0,07b 0,17ab 0,19ab 0,05b 0,16ab 0,29a 0,20ab 0,06b 20 0,20bc 0,32a 0,31a 0,06d 0,20bc 0,14bcd 0,18bc 0,04d 014bcd 0,10cd 0,22ab 0,05d 25 0,18a 0,12ab 0,13ab 0,05b 0,17a 0,13ab 0,13ab 0,05b 0,09ab 0,13ab 0,11ab 0,07b *promedios dentro de cada fila acompañados de letras distintas denotan diferencias significativas (p < 0,05). agronomía colombiana 126 vol. 23 · no. 1 puede deber al movimiento del calcio desde la corteza del fruto hacia el tejido de la pulpa (marschner, 2002). relación de madurez la relación de madurez indica el grado de maduración de los frutos. estos valores resultan de la relación entre los grados brix y el porcentaje de acidez de los frutos. en los frutos almacenados a 6ºc y 12°c se observó un comportamiento similar de los frutos tratados con soluciones de calcio y el testigo durante los primeros 15 días de almacenamiento (tabla 8); a partir del día 15 se tiene un incremento notable en la relación de madurez de los frutos que no fueron tratados con calcio, lo cual no sucede con los frutos sometidos a inmersiones con cloruro de calcio, manteniendo estos índices de madurez similares a los que se presentaban al inicio del ensayo. los frutos almacenados a temperatura ambiente y tratados con inmersiones de cloruro de calcio mostraron un comportamiento estable sin muchos cambios durante el período de almacenamiento; sin embargo, los frutos del tratamiento testigo presentaron un incremento notable de la maduración en el día cinco, el cual se mantuvo hasta el último muestreo. este efecto pudo deberse a las lesiones y al deterioro causados por la presencia de enfermedad en estos frutos. conclusiones  las inmersiones con cloruro de calcio (15%) prolongan la vida de poscosecha de la feijoa, debido a la posible inhibición de la actividad de las enzimas pectolíticas que degradan la pared celular, las cuales ablandan la fruta. además, las concentraciones internas de calcio influyen de manera directa en los procesos que llevan a la maduración de los frutos, como por ejemplo, en los contenidos de ácidos y sólidos solubles.  los contenidos de calcio en la membrana no permiten que haya permeabilidad a la entrada de agentes extraños, ya que con las condiciones de almacenamiento en donde se presentaron síntomas, los frutos tratados con soluciones que tenían mayor porcentaje de cacl 2 , no sólo presentaron mayores porcentajes de calcio en pulpa, sino que también le permitieron a la fruta resistir por más tiempo la colonización del patógeno (pestalotia sp.), lo cual se reflejó en los porcentajes de incidencia de la enfermedad en comparación con los testigos.  en caso de deficiencias de calcio en el cultivo, las inmersiones en poscosecha en cloruro de calcio son un método efectivo para aumentar la vida útil del fruto. los efectos de las inmersiones en cacl 2 se pueden ver en corto tiempo y sus propiedades como retardante de la maduración permiten aumentar el valor nutricional de los frutos.  las condiciones de almacenamiento bajo refrigeración redujeron los procesos que conllevan a la maduración en los frutos de la feijoa.  al incrementarse los contenidos de calcio en las frutas en tratamientos poscosecha con soluciones de cacl 2 , se presentan incrementos en la firmeza de los frutos y se retrasan los procesos de maduración.  el almacenamiento a bajas temperaturas disminuye la actividad metabólica de frutos de feijoa lo cual, junto con contenidos adecuados de calcio, proporcionan efectos benéficos para su utilización durante la poscosecha.  las concentraciones de calcio más altas (10% y 15%) permitieron a los frutos de feijoa conservar sus características por más tiempo.  los tratamientos donde se combinan las temperaturas más bajas de almacenamiento (6ºc y 12ºc) y las concentraciones más altas de calcio (10% y 15%) fueron las que permitieron observar de mejor forma el efecto retardante de madurez en los frutos de feijoa. tabla 7. contenido de calcio en pulpa de frutos de feijoa almacenados a temperaturas diferentes y sometidos a tratamientos poscosecha de inmersión en soluciones con concentraciones de cloruro de calcio distintas (5%, 10%, 15% y testigo). día temperatura 6ºc temperatura 12ºc temperatura 18ºc 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 0 0,33bc* 0,32bc 0,41ab 0,15f 0,24de 0,27cd 0,29cd 0,18ef 0,22def 0,22def 0,42a 0,17ef 16 0,31bc 0,28bcd 0,38ab 0,18cd 0,26bcd 0,25cd 0,29bcd 0,17d 0,21cd 0,24cd 0,45a 0,16d 25 0,30b 0,35b 0,40ab 0,26b 0,37b 0,33b 0,34b 0,24b 0,23b 0,33b 0,55a 0,25b *promedios dentro de fila acompañados de letras distintas denotan diferencias significativas (p < 0,05). ramírez et al.: maduración poscosecha de la feijoa... 1272005 literatura citada arana, c. 1992. estudio de la calidad poscosecha del melón reticulado (cucumis melo hymark, hibrid) como respuesta a diferentes esquemas de fertilización durante el cultivo. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, palmira. 153 p. conway, w.; c.e. sams y a. kelman. 1994. enhancing the natural resistance of plant tissue to postharvest diseases through calcium applications. hortscience 29(7), 751-753. conway, w.; c.e. sams y a.e. watada. 1995. relationship between total and cell wall bound calcium in apples following postharvest pressure infiltration of calcium chloride. acta horticulturae 398, 31-39. galvis, j.a. 2001. estudio del comportamiento fisiológico de la feijoa (acca sellowiana) en condiciones de temperatura ambiente de bogotá. documento sin publicar. universidad nacional de colombia, bogotá. galvis, j.a. 2002. análisis del crecimiento del fruto de mango (mangifera indica l.) variedad van dyke y estudio de algunos métodos de conservación durante la poscosecha. tesis de doctorado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 253 p. galvis, j.a. 2003. manejo de la cosecha y poscosecha de la feijoa. pp. 111-124. en: fischer, g.; d. miranda; g. cayón y m. mazorra (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana berg). universidad nacional de colombia asohofrucol, bogotá. 152 p. gelves, c.j. 1998. manejo post-cosecha y comercialización de la guayaba. programa post-cosecha, convenio sena-reino unido, bogotá. landwehr, t. y f. torres. 1995. manejo poscosecha de frutas. instituto universitario juan de castellanos, tunja. 234 p. mitcham, e.j. y r.e. mcdonald. 1992. cell wall modification during ripening of “keith” and “tommy atkins” mango fruits. journal of plant physiology 36(1), 917-924. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. academic press, london. 889 p. murillo, f.j. y a.b. chitarra. 1999. efeito do aplicaçáo do cloreto de calcio nos frutos da manga ‘tommy atkins’ tratados hidrotermicamente. pesquisa agropecuaria brasileira 34(5), 761-769. poovaiah, b.w. 1986. role of calcium in prolonging storage life of fruits and vegetables. food technology, may, pp. 86-89. ruíz, m l. 2000. respuesta durante el almacenamiento del melón (cucumis melo l.) hibrido excelsior a tratamientos con cloruro de calcio en precosecha y poscosecha. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. pp. 17-25. steel, r. y j. torrie. 1998. bioestadística. principios y procedimientos. mc-graw hill, méxico. vanegas, a.d. y c.f. villamil. 2001 comportamiento del lulo (solanum quitoense lam.) en almacenamiento refrigerado (10ºc) utilizando retardante de madurez cloruro de calcio. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 51 p. wills, r.; b. mcglasson y d. graham. 1998. postharvest: an introduction to the physiology and handling of fruit, vegetables and ornamentals. cabi publishing. wallingford, uk. 262 p. xu-m.h.; h. cong wang y w. qun yuan. 2005. a study of rapid senescence of detached litchi: roles of water loss and calcium. postharvest biology and technology 36(2), 177-189. zurita, j. 2003. mercado nacional e internacional de la feijoa. pp. 143-146. en: fischer, g.; d. miranda; g. cayón y m. mazorra (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana berg). universidad nacional de colombia – asohofrucol, bogotá. 152 p. tabla 8. relación de madurez durante el almacenamiento de feijoa en tres temperaturas diferentes y sometidos a tratamientos poscosecha de inmersión en soluciones con concentraciones de cloruro de calcio distintas (5%, 10%, 15% y testigo). día temperatura 6ºc temperatura 12ºc temperatura 18ºc 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 5% 10% 15% testigo 0 50,62 ab* 55,00 a 23,28 ab 13,90 b 30,18 ab 37,80 ab 21,38 ab 31,13 ab 29,80 ab 59,18 ab 29,03 ab 23,44 ab 5 51,23 bcde 29,29 de 11,08 e 29,76 de 68,14 bcd 52,65 bcde 32,10 cde 141,90 a 74,05 bc 65,25 bcd 79,33 b 60,53 bcd 10 41,41 b 27,36 b 33,33 b 31,31 b 51,40 b 38,72 b 41,40 b 146,88 a 52,55 b 25,71 b 40,36 b 136,92 a 16 46,67 b 22,42 b 30,97 b 23,20 b 86,96 ab 40,39 b 35,79 b 129,33 a 28,75 b 22,76 b 28,67 b 97,22 ab 20 47,67 cd 21,24 d 24,73 d 130,00 ab 41,31 cd 59,76 bcd 46,11 cd 152,86 b 43,33 cd 54,84 cd 22,12 d 90,00 abc 25 41,45 c 66,11 bc 60,00 bc 120,00 a 38,82 c 49,47 bc 45,50 c 115,63 ab 48,21 c 29,50 c 33,53 c 51,43 bc *promedios dentro de fila acompañados de letras distintas denotan diferencias significativas (p < 0,05). agronomía 24-1f.pdf la madurez del fruto y el secado del cáliz influyen en el comportamiento poscosecha de la uchuva, almacenada a 12 °c (physalis peruviana l.)* fruit maturity and calyx drying influence post-harvest behavior of cape gooseberry (physalis peruviana l.) stored at 12 ºc rafael h. novoa1, mauricio bojacá2, jesús antonio galvis3 y gerhard fischer4 resumen: se estudió el comportamiento físicoquímico y fisiológico del fruto de uchuva durante la poscosecha. el fruto se cosechó en los grados de madurez 4 (color verde amarrillo) y 5 (amarillo), según norma 4850 de icontec (instituto de normas técnicas y certificación), y se almacenó a 12 oc y 85% humedad relativa durante 30 d. previamente, los cálices se secaron a temperaturas de 18 ºc y 24 oc durante 6 h. se determinó la intensidad respiratoria por cromatografía de gases y el contenido de ácidos orgánicos y azúcares por cromatografía líquida de alto desempeño. los resultados mostraron que la uchuva es un fruto climatérico, que presenta el máximo de respiración a los 12 d de almacenamiento. los tratamientos con secado del cáliz a 24 ºc fueron más eficientes, ya que el fruto respiró menos, comparado con las uchuvas cuyo cáliz fue secado a 18 ºc. entre los ácidos orgánicos evaluados, el ácido cítrico resultó predominante en el fruto, seguido por los ácidos málico, ascórbico, tartárico y oxálico, respectivamente. la pérdida de ácido ascórbico en el fruto fue total después de12 d de almacenamiento. los azúcares predominantes en la uchuva fueron, en su orden, sacarosa, glucosa y fructosa. frutos cosechados en grado de madurez (gm) 4 con secado del cáliz a 24 ºc y aquéllos en gm 5 y secados a 18 °c conservaron mejor la concentración de sacarosa. se presentó botrytis cinerea en frutos con secado del cáliz a 18 ºc. palabras claves adicionales: grados brix, respiración, fruto climatérico, ácidos orgánicos, azúcares abstract: cape gooseberry fruit’s physical-chemical and physiological post-harvest behaviour was studied. the fruit was harvested during two stages of maturity, grade 4 (yellowish-green colour) and grade 5 (yellow), according to icontec standard 4850, and stored at 12 ºc for 30 d with 85% relative humidity. fruit calices had been previously dried for six hours at 18 and 24ºc. respiration rates were determined by gas chromatography and organic acids and sugars by high pressure liquid chromatography. the results demonstrated that the cape gooseberry is a climacteric fruit, presenting peak respiration 12 d after storage has begun. treatment with 24 °c for calyx drying was the most efficient since the fruit presented minor respiration rates as compared to fruit with calyx drying at 18 ºc. citric acid predominated amongst the organic acids evaluated in fruit, followed by malic acid, ascorbic acid, tartaric acid and oxalic acid. total ascorbic acid content loss was measured 12 d after storage began. the prevailing sugars in cape gooseberry fruit were sucrose, followed by glucose and fructose. fruit harvested at maturity grade 4 with calyx drying at 24 ºc and those at grade 5 dried at 18 ºc best conserved sucrose concentration. botrytis cinerea attacked fruit whose calyx had been dried at 18 ºc. additional key words: brix degrees, respiration, climacteric fruit, organic acids, sugars fecha de recepción: 29 de noviembre de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 * investigación realizada dentro del proyecto “desarrollo de tecnologías de cosecha y poscosecha en mora, mango común, lulo, pitahaya y uchuva”, en convenio entre el servicio nacional de aprendizaje (sena), centro de investigación y desarrollo tecnológico para la industria de alimentos (cial) y la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: rafaelnovoan@yahoo.es 2 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: mauribojaca@latinmail.com 3 profesor asociado, instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta), universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jagalvisv@unal.edu.co 4 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: gfischer@unal.edu.co agronomía colombiana 24(1): 77-86, 2006 78 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana introducción la uchuva (physalis peruviana l.) pertenece a la familia de las solanáceas y es originaria de los andes suramericanos (almanza y espinosa, 1995), aunque legge (1974) sitúa su origen en las zonas andinas peruanas. su nombre proviene de la palabra indígena ‘ucuba’, que significa fruta redonda; por su amplia distribución es conocida con otros nombres como: ‘uvilla’ en ecuador, ‘teparee’ y ‘makowi’ en india, ‘chuchuva’ en venezuela, ‘aguaimanto’ en perú y ‘cape goose-berry’ en los países de habla inglesa (lizana y espina, 1991). este fruto es producido comercialmente en ecuador, sudáfrica, kenia, zimbabwe, australia, nueva zelanda, hawai, india, malasia, colombia y china; en la actualidad se ha extendido su producción a los altiplanos de los países tropicales, subtropicales y a países del caribe. actualmente, colombia es el mayor productor de uchuva del mundo. los frutos de uchuva colombianos tienen gran aceptación en los mercados mundiales, principalmente por su coloración más atractiva y su agradable sabor por un alto contenido de azúcares. la producción nacional se encuentra principalmente ubicada en los departamentos de antioquia, boyacá, tolima y cundinamarca; es en este último donde se encuentra aproximadamente el 80% de la explotación comercial de la uchuva en colombia. la producción de uchuva en colombia es continua durante todo el año; existen cultivos programados de acuerdo a las ventanas de exportación del mercado europeo, que se presenta entre los meses de octubre a mayo. a pesar de que el área de cultivo se ha ido incrementado en los últimos años por el aumento de la demanda para el mercado nacional y de exportación, en algunas temporadas del año se presenta déficit de producto para suplir las necesidades (galvis et al., 2005). además, como mencionan lópez y páez (2002), es necesario implementar tecnologías adecuadas y mejorar las operaciones de manejo en poscosecha, con el fin de obtener frutos de excelente calidad y garantizarla durante su comercialización, evitando las altas pérdidas de producto. en junio de 2003 se aprobó la exportación a estados unidos del fruto sin cáliz, con un tratamiento cuarentenario de frío (t-107-b) como requisito para combatir las larvas de la mosca de la fruta. alvarado et al. (2004) encontraron que la uchuva sin cáliz resiste sin deterioro de calidad el tratamiento cuarentenario en frío t-107-b durante 16 d a temperaturas ≤1,67 ºc. generalmente, la temperatura de almacenamiento de la uchuva de 12 ºc es utilizada por los comercializadores y exportadores de colombia, en la que se disminuye el metabolismo del fruto. el fruto de la uchuva es una baya jugosa y carnosa de color amarrillo-naranja cuando está madura; se desarrolla dentro de un cáliz globoso acrescente que protege al fruto hasta su madurez. en el fruto de la uchuva se han encontrado altos niveles de minerales, como fe y p, fibra, vitaminas a y c (fischer, 2000); además, se le atribuyen propiedades medicinales, como purificar la sangre, disminuir la albúmina de los riñones, fortificar el nervio óptico, limpiar las cataratas y aliviar las afecciones de garganta (corporación colombia internacional, 2002). el cáliz del fruto segrega una sustancia pegajosa, generada por tejidos glandulares ubicados en su base; esta resina cubre el fruto y su función es repeler el ataque de insectos (valencia, 1985). el cáliz además protege el fruto contra la radiación solar y los daños ocasionados por problemas fitosanitarios; también es fuente de fotoasimilados para el fruto durante los primeros 20 d de su desarrollo (fischer y lüdders, 1997). este órgano, según herrera (2000), prolonga la vida poscosecha en 2/3 más que en frutos sin cáliz, pero para obtener mayor protección y longevidad se deben realizar los procesos de secado del cáliz. de acuerdo con herrera (2000), los frutos de uchuva se secaban en un principio sobre mesones o láminas, evitando el amontonamiento, a 12 ºc por un periodo de 8 h y sin utilizar ventiladores, por 3 d. actualmente los comercializadores realizan el secado de forma empírica; se emplea aire forzado a dos temperaturas de secado (18 y 24 ºc) por 36 h; novoa et al. (2002) encontraron que la deshidratación del cáliz es mayor y más rápida con secado en aire a 24 ºc y durante 6 h, tiempo suficiente para el proceso porque la pérdida de agua en este tiempo es muy grande. se desconocen las pérdidas de uchuva sometida a los procesos de secado y tampoco se ha establecido el tiempo necesario para obtener un secado uniforme del cáliz. herrera (2000) manifiesta que es importante tener en cuenta el momento de cosecha, que se realiza de acuerdo con los índices de madurez. en algunas empresas exportadoras se secan los cálices con aire a 25 ºc, impulsado por ventiladores. los novoa et al.: la madurez del fruto... 79 2006 frutos, previamente seleccionados, son clasificados y empacados en cestas de plástico –por ejemplo, de 125 g–, que se colocan sobre ‘parrillas’ durante el proceso del secado: 10 h para los cálices verdes y 6 h para los amarillos (galvis et al., 2005). los índices de madurez se describen con facilidad por cambios perceptibles en el fruto. los estados reconocidos en la actualidad son seis y están descritos en tres formas diferentes por almanza y espinosa (1995), fischer y martínez (1999) y en la norma 4580 del instituto colombiano de normas técnicas y certificación (icontec, 1999). la información disponible sobre la fisiología de la uchuva y su comportamiento en poscosecha es deficiente. con el presente trabajo se busca determinar las diferencias en el comportamiento fisiológico cuando el fruto con cáliz se somete a dos tipos de secado, (18 y 24 ºc), durante 2, 4 y 6 h y cuando su cosecha se hace en dos grados de madurez, gm 4 y 5. para ello, se analizaron los cambios físicos, químicos, bioquímicos y fisiológicos que presentó el fruto durante el desarrollo de este estudio. materiales y métodos se seleccionaron 150 kg de frutos de uchuva, procedentes de la zona de subia (cundinamarca), en gm 4 (coloración verde amarillo) y gm 5 (amarillo), según la norma 4580 del icontec (icontec, 1999). los cálices de los frutos se secaron durante 6 h empleando dos temperaturas diferentes: temperatura ambiente (18 °c) y 60% de humedad relativa promedio: en este sistema se utilizaron ventiladores impulsando el aire a través de canastillas cruzadas y acomodadas en columnas. 24 °c y 35% de humedad relativa promedio: en este sistema se empleó una cámara sellada, en la que se inyecta aire caliente en un extremo con ventiladores que poseen resistencias eléctricas; el aire pasa a través de canastillas y es retirado con extractores (siemens) ubicados en el otro extremo. posterior al secado, la fruta se almacenó en cuarto frío, ubicado en el instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta) de la universidad nacional de colombia, bogotá, a una temperatura de 12 ºc y hr de 85% por un período de 30 d. durante el almacenamiento, a los frutos se les hicieron las determinaciones indicadas en la tabla 1. para el ensayo se empleó un diseño estadístico completamente al azar, con análisis combinado de varianzas. la muestra estuvo constituida por 3 frutos y se realizaron 3 repeticiones. resultados y discusión ph el ph presentó un aumentó hasta el día 16 en todos los tratamientos y después tendió al descenso; los valores fluctuaron entre 4,1 al inicio y 4,9 al final del almacetabla 1. análisis realizados durante el almacenamiento del fruto de uchuva (temperatura 12 ºc, hr 85%). análisis método equipo utilizado frecuencia (d) ph potenciometría potenciómetro digital 2 sólidos solubles refractometría refractómetro atago 2 acidez titulable titulación titulación con bureta y naoh y se registra el volumen desplazado 2 relación madurez ºbrix / % de acidez titulable 2 intensidad respiratoria cromatografía de gases cámaras de respiración, cromatógrafo de gases hewlett packard 5890 con columna superplot (300 cm x 0,53 mm), fase estacionaria carbosierve s-ii, detector de conductividad térmica (tdc), helio como gas de arrastre 2 azúcares y ácidos cromatografía líquida de alto desempeño (hplc) cromatógrafo waters 9000 con detectores ultravioleta e intensidad refractométrica (35 ºc) conectados en serie con una columna aminex hpx – 87h (300 x 7,8 mm) a 35 ºc; fase móvil, h 2 so 4 8 mm; flujo de fase móvil 0,40 µl · min-1 6 80 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana figura 1. comportamiento del ph en frutos de uchuva cosechados en dos grados de madurez (gm), con dos temperaturas de secado del cáliz y almacenados a 12 ºc. namiento (figura 1). los frutos de uchuva conservan la tendencia general de todos los frutos en el proceso de madurez, tornándose menos ácidos con el paso del tiempo en almacenamiento, por el desdoblamiento de los ácidos orgánicos como sustrato respiratorio (kays, 1997). entre grados de madurez se encontraron diferencias significativas a partir del día 6 y hasta el día 28, cuando los valores de ph fueron mayores para el gm 5 en los dos tipos de secado. al final del almacenamiento se observaron además valores de ph diferentes según los tipos de secado: el ph del gm 5 sufrió una disminución, haciendo que el ph de los tratamientos con aire caliente presentaran diferencias significativas con respecto ph de los frutos secados con aire a 18 ºc. figura 2. comportamiento de los sólidos solubles totales en frutos de uchuva, cosechados en dos grados de madurez (gm), con dos temperaturas de secado del cáliz y almacenados a 12 ºc. el ph celular es muy importante en la regulación del metabolismo. en frutos, más del 90% del volumen celular es ocupado por la vacuola, que es muy ácida, con ph inferior a 5 (nanos y kader, 1993), lo que coincide con los resultados encontrados en este estudio. sólidos solubles totales (grados brix) el contenido de los sólidos solubles totales diluidos en el jugo del fruto está constituido en 80% a 95% por azúcares (fischer y martínez, 1999). en el estudio, los grados brix se comportaron de forma similar al ph, aumentándose con la maduración del fruto; el valor de los grados brix en las uchuvas varió desde 11,6 al inició hasta 13,5 al final del almacenamiento (figura 2). los valores de los sólidos solubles en el fruto completamente maduro fueron similares a los reportados por herrera (2000). no se presentaron diferencias significativas en los grados brix, lo que indica que los tipos de secado y el grado de madurez no influyeron en el comportamiento de esta característica del fruto. a medida que los frutos maduran, los contenidos de sólidos solubles aumentan por procesos de hidrólisis del almidón en azúcares más simples (herrero y guardia, 1999); ésta es una característica notable en las uchuvas del ecotipo colombia (fischer y lüdders, 1997). acidez total titulable herrera (2000) reporta que las uchuvas de buena calidad tienen porcentajes de acidez total titulable entre 1,6% y 2,0%, lo que coincide con los resultados del ensayo entre los 8 y 24 d de almacenamiento (figura 3). el porcentaje de acidez presentó un comportamiento muy diferente entre los grados de madurez, especialmente desde el cuarto día, cuando el gm 4 mostró un mayor porcentaje de acidez en ambos tipos del secado, situación que se mantuvo hasta el último día de almacenamiento, cuando ya no hubo diferencia significativa entre grados de madurez. lo mismo que ocurrió al inicio de los tratamientos (dos primeros días). novoa et al.: la madurez del fruto... 81 2006 se observó un incremento bastante pronunciado después del día 0, que se mantuvo durante 4 d y después descendió en forma marcada; a partir del sexto día el descenso tomó una forma suavizada y al final se observó un valor inferior al inicial. este comportamiento sugiere una maduración lenta. el aumento de la acidez titulable del día 2 al día 4 de almacenamiento es posiblemente una adaptación del metabolismo del fruto a la baja temperatura (wills et al., 1998). la figura 4 muestra que la maduración se presentó en forma lenta, demostrada por el descenso suave del porcentaje de acidez, lo que indica que los frutos utilizan pocos ácidos para su metabolismo (respiración). este comportamiento sugiere la posibilidad de almacenar frutos a 12 ºc, sin correr el riesgo de que los frutos estén maduros o dañados, y para obtener un mejor resultado se deben emplear frutos cosechados en gm 4, que presentaron el mejor comportamiento. el tipo de secado no influyó sobre el porcentaje de acidez de los frutos. relación de madurez la relación grados brix/acidez total titulable mostró una diferencia significativa entre los grados de madurez, siendo mayor en gm 5 para ambos tipos de secado; no se encontró ninguna diferencia entre tipos de secado para los distintos grados de madurez. figura 3. comportamiento de la acidez titulable en frutos de uchuva, cosechados en dos grados de madurez (gm), con dos temperaturas de secado del cáliz y almacenados a 12 ºc. figura 4. comportamiento de la relación de madurez (°brix/acidez total titulable) en frutos de uchuva, cosechados en dos grados de madurez (gm), con dos temperaturas de secado del cáliz y almacenados a 12 ºc. se presentó una disminución desde el día 2 de almacenamiento, por el aumento en la acidez para este periodo. este valor se mantuvo hasta el día 4; a partir del día 6, los valores de la relación presentaron aumento. al final del período de almacenamiento, el comportamiento de los frutos almacenados en gm 4 fue totalmente homogéneo en los dos tipos de secado; por el contrario, los frutos almacenados en gm 5 presentaron diferencias entre los tipos de secado, siendo mayor la relación grados brix/acidez en el secado con aire a 18 ºc. las diferencias observadas muestran a gm 4 como el mejor grado de maduraz para almacenamiento a 12 ºc, independientemente del tipo de secado utilizado, ya que la uchuva en este grado de madurez (verde amarillo) conserva un poco más el porcentaje de acidez por el almacenamiento prolongado en refrigeración, lo que resulta ser ideal para el producto. respiración la tasa respiratoria de los frutos en todos los tratamientos presentó una disminución entre los días 1 y 9; a partir de este último, se incrementó alcanzando un valor máximo el día 12 (figura 5). el comportamiento del fruto de la uchuva con relación a la respiración comprueba que es un fruto climatérico, como lo reportaron trinchero et al. (1999) y castañeda et al. (2002), empleando para la medición del co 2 producido el método 82 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana miento del fruto todavía hay una traslocación notoria de sacarosa desde las hojas más cercanas hasta él. la concentración de sacarosa fue mayor en frutos secados a 18 ºc en el inicio de la evaluación, pero, a medida que aumentó el tiempo de almacenamiento, se observó un incremento en el contenido de sacarosa en el secado con aire a 24 ºc. el contenido de sacarosa presentó tendencia a aumentar en todos los tratamientos a los 6 d de almacenamiento (tabla 2) y después descendió de manera constante hasta los 24 d, presentando un ligero incremento al final del almacenamiento. se encontraron diferencias altamente significativas en los frutos entre los tipos de secado y los grafigura 5. comportamiento de la tasa respiratoria en frutos de uchuva, cosechados en dos grados de madurez (gm), con dos temperaturas de secado del cáliz y almacenados a 12 ºc. de la cromatografía líquida de alto desempeño (hplc); por su parte, villamizar et al. (1993), utilizando el método volumétrico para la determinación de la intensidad respiratoria, encontraron que la uchuva en poscosecha (almacenada a 6 y 12 ºc) presenta un comportamiento de fruto no climatérico. es de destacar que la temperatura de 12 ºc empleada en este estudio retrasó la aparición del pico climatérico en la uchuva en por lo menos 4 d, pues avila y moreno (2004) encontraron el climaterio a 18 ºc entre 6 y 8 d de almacenamiento. los frutos cosechados en gm 5 con secado a 24 ºc mostraron la menor intensidad respiratoria, lo que indica un mejor comportamiento en el almacenamiento, pero también un fruto con menor sustrato de respiración, representado por un menor contenido deazúcares y ácidos (tabla 2 y 3). por el contrario, frutos en el mismo grado de madurez sometidos a secado a 18 ºc presentaron la mayor intensidad respiratoria. después del día 12, los frutos de todos los tratamientos disminuyeron su intensidad respiratoria. las uchuvas cosechadas en gm 4 y con secado a 24 ºc presentaron para este periodo la mayor intensidad respiratoria. contenido de los azúcares sacarosa. de los azúcares analizados, la sacarosa presentó el mayor contenido (tabla 2), lo mismo que sucede en la mayoría de los frutos (wills et al., 1998) y coincidiendo con lo encontrado por fischer (1995) en la uchuva. fischer y lüdders (1997) reportan que a final del crecitabla 2. comportamiento de los azúcares sacarosa, glucosa y fructosa en frutos de uchuva, cosechados en dos grados de madurez, con dos temperaturas de secado del cáliz y almacenados a 12 ºc. tratamiento día de la evaluación sacarosa glucosa fructosa (mg·100 g-1 de fruto) secado del cáliz a 18 ºc grado de madurez 4 0 743,48 500,65 393,12 6 1.272,98 663,83 555,84 12 936,29 718,69 582,36 18 794,88 524,50 431,43 24 731,24 762,78 669,52 30 756,09 765,94 669,72 secado del cáliz a 18 ºc grado de madurez 5 0 1.100,03 941,43 767,70 6 909,90 536,18 431,30 12 1.331,92 953,44 793,75 18 1.283,29 885,23 758,15 24 656,15 915,01 777,05 30 1.138,46 820,57 723,90 secado del cáliz a 24 ºc grado de madurez 4 0 1.100,03 360,26 280,61 6 909,90 852,18 707,30 12 1.331,92 850,99 711,86 18 1.283,29 744,61 630,55 24 656,15 637,58 540,74 30 1.138,46 872,64 769,67 secado del cáliz a 24 ºc grado de madurez 5 0 602,86 357,61 273,10 6 1.391,13 767,88 616,84 12 1.219,50 783,55 651,43 18 921,30 608,35 513,77 24 716,13 970,71 815,35 30 884,74 723,83 649,31 novoa et al.: la madurez del fruto... 83 2006 dos de madurez: en frutos con gm 5 y secado a 18 ºc se mantuvo la mayor cantidad de sacarosa desde el día 6 hasta el final del almacenamiento, mientras que los contenidos de este azúcar en frutos de uchuva con distintos grados de madurez y secados a 24 ºc presentaron valores similares, lo que demuestra homogeneidad del fruto. los frutos con gm 4 y secados a 24 ºc tienen mayor contenido de sacarosa que los de este mismo grado de madurez secados a 18 ºc. glucosa. este azúcar presentó tendencia a aumentar en los frutos sometidos a todos los tratamientos durante el almacenamiento por 30 d. sin embargo, en los frutos cosechados en gm 5 y secados a 18 ºc, el valor inicial fue superior al de los frutos de los otros tratamientos, y después del día 12 y hasta el final del almacenamiento se mantuvieron con mayor concentración de este azúcar (tabla 2). en general, los frutos con secado del cáliz a 18 ºc presentaron un contenido de glucosa más alto al inicio del almacenamiento que aquéllos con secado a 24 ºc, lo que indica una pérdida mayor del monosacárido durante el secado a temperatura más alta. los frutos con gm 5 y secado a 18 ºc mantuvieron un alto contenido de glucosa a partir del día 12 y hasta el final; en general, los frutos de los dos grados de madurez registraron en los dos tipos de secado un aumento que, al final, se tradujo en cantidades muy cercanas y con diferencias no significativas entre los diferentes tratamientos. el contenido de la glucosa en la uchuva es muy similar al de otros frutos solanáceos: guzmán (1985, citado en galvis y herrera, 1999) reporta para el lulo 0,52% de glucosa, casi igual al 0,50% en uchuva el día 0 con secado a 18 ºc (tabla 2). fructosa. de los azúcares evaluados, la fructosa es la que se encuentra en menor cantidad en los frutos de uchuva (tabla 2). presenta un comportamiento similar al de la glucosa en todo el proceso de almacenamiento; se repite el mismo fenómeno para gm 5 con secado a 18 ºc, presentando también mayor contenido de fructosa a partir de los 12 d de almacenamiento y hasta el día 30, cuando no se encuentran diferencias significativas entre todos los tratamientos. contenido de los ácidos orgánicos ácido ascórbico. el ácido ascórbico (vitamina c) tiene un comportamiento muy particular. al inicio su valor fue 3,0-3,5 mg· 100 g-1 de pulpa en frutos secados a 24 ºc y entre 4,0 y 5,0 mg· 100 g-1 de pulpa en frutos secados a 18 ºc, desapareciendo después de 12 d de almacenamiento en los frutos de todos los tratamientos, lo que coincide con el pico climatérico (tabla 3). esto puede deberse a la oxidación del ácido. la concentración de las vitaminas en los frutos usualmente decrece después de la cosecha, y el manipuleo de los frutos durante la cosecha y el transporte permite el ataque de oxidasas a la vitamina, lo que puede resultar en su pérdida acelerada (mozafar, 1994). el contenido de ácido ascórbico en este ensayo fue mucho menor que los encontrados por fischer et al. (2000) en uchuvas frescas recién cosechadas en boyacá, con 30,9 mg· 100 g-1 en fruto, y por castañeda y paredes (2003), con 25,1 mg· 100 g-1 en frutos con madurez fisiológica, en granada (cundinamarca). probablemente el manejo poscosecha, en especial el secado, podría haber afectado el nivel de esta vitamina en la uchuva. además, si se mantiene el fruto de la uchuva en la planta después de haberse presentado la madurez fisiológica, la concentración de ácido ascórbico puede aumentarse (castañeda y paredes, 2003) debido a que el cáliz (casi traslúcido) en este estado permite un mayor paso de energía lumínica; el fruto sintetiza más ácido ascórbico por metabolismo secundario influenciado por la radiación lumínica (kader, 2002). ácido cítrico. en la uchuva el ácido cítrico es el predominante, con los valores más altos entre los ácidos orgánicos (tabla 3) y confirma lo encontrado por fischer et al. (2000). aunque el incremento en el contenido de este ácido coincide con el pico climatérico al final del almacenamiento se observó un aumento cuando la tasa respiratoria aparentemente era muy baja, suponiendo que este ácido es un sustrato respiratorio (wills et al., 1998). en el inicio del almacenamiento (día 0), los frutos de todos los tratamientos presentaron el nivel más bajo de ácido cítrico de todo el ensayo, especialmente los secados con aire a 24 ºc, en los que el contenido es menor, en contraste con los secados a 18 ºc. las uchuvas con gm 5 y secadas a 18 ºc mostraron un contenido alto de ácido cítrico; no obstante, en gm 4 el contenido no fue menor. el comportamiento al inicio de la prueba en los frutos de todos los tratamientos indica una posible pérdida del ácido causada por el proceso de secado del cáliz, que afectó al fruto. 84 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana ácido málico. el contenido de ácido málico es el segundo, después del ácido cítrico, dentro de los cinco ácidos analizados en el fruto de la uchuva. al inicio de la evaluación se encontraron diferencias estadísticas entre los grados de madurez y también se observó un mayor contenido de ácido málico en el fruto secado con aire a 24 ºc. a los 6 d de almacenamiento se invirtió la diferencia, pero ésta no es tan marcada como al inicio del almacenamiento. después del día 12 de almacenamiento, los frutos de uchuva en gm 5 y secados a 18 ºc incrementaron la concentración del ácido, haciendo de éste uno de los tratamientos con mayor contenido del ácido málico hasta el final del período evaluado (tabla 3). en comparación, castañeda y paredes (2003) encontraron en frutos madurándose en la planta el mayor contenido de ácido málico en el estado de sobremadurez, luego de 84 d de desarrollo del fruto. ácido oxálico. de los ácidos orgánicos evaluados, es el de menor concentración en la uchuva (tabla 3); presenta una tendencia creciente, aunque a los 18 d de almacenamiento se estableció una disminución, para luego aumentar de nuevo; para un periodo de 30 d, el aumento en el contenido de este ácido es significativo, lo que refleja una buena conservación del fruto. posiblemente, este ácido se sintetiza durante el metabolismo del fruto a medida que avanza el almacenamiento. la misma tendencia fue observada por castañeda y paredes (2003) en la planta: la concentración de ácido oxálico se aumentó marcadamente desde los 70 d hasta los 84 d de edad del fruto. los frutos secados con aire a 18 ºc mostraron un contenido superior de ácido oxálico en los dos grados de madurez, con respecto a los frutos secados con aire a 24 ºc (tabla 3). al final del almacenamiento se evidencia una mayor concentración de ácido oxálico en los frutos secados a 24 ºc en los dos grados de madurez, mostrándose los frutos con gm 5 con cantidades superiores de ácido en relación con los de gm 4. esta observación es común para los dos tipos de secado (tabla 3). ácido tartárico. el comportamiento de este ácido orgánico en las uchuvas almacenadas a 12 ºc es con tendencia a aumentar, especialmente durante los primeros días, coincidiendo con lo encontrado por ávila y moreno (2004) en frutos almacenados a 18 ºc. al final de la evaluación, el contenido del ácido fue doble del valor inicial (tabla 3). las concentraciones iniciales fueron muy similares, sin contar los frutos en gm 5 con tabla 3. comportamiento de los ácidos ascórbico, cítrico, málico, oxálico y tartárico en frutos de uchuva, cosechados en dos grados de madurez y con dos temperaturas de secado del cáliz; almacenados a 12 ºc. tratamiento día de la evaluación ácido ascórbico ácido cítrico ácido málico ácido oxálico ácido tartárico (mg·100 g-1 de fruto) secado del cáliz a 18 ºc grado de madurez 4 0 4,03 577,44 25,76 0,52 11,25 6 3,50 808,46 53,63 1,14 24,13 12 4,01 948,68 70,45 1,06 26,64 18 0 573,98 45,49 0,96 19,49 24 0 743,84 78,22 1,10 31,32 30 0 698,46 65,10 1,86 23,86 secado del cáliz a 18 ºc grado de madurez 5 0 5,03 970,15 67,61 0,96 26,04 6 3,07 609,48 38,07 0,85 20,99 12 0 775,96 78,04 1,98 31,42 18 0 855,96 81,08 1,85 33,47 24 0 657,81 72,83 2,19 27,40 30 0 689,66 71,42 2,12 27,56 secado del cáliz a 24 ºc grado de madurez 4 0 3,43 385,88 32,72 0,36 12,07 6 3,95 1.095,37 72,47 1,74 28,24 12 3,89 1.003,27 70,88 1,81 27,66 18 0 773,12 65,24 1,31 27,05 24 0 539,83 60,25 1,72 22,19 30 0 830,22 75,57 2,37 29,54 secado del cáliz a 24 ºc grado de madurez 5 0 3,30 331,67 77,62 0,43 11,37 6 3,36 832,93 61,30 1,13 24,26 12 1,83 792,28 66,51 1,48 26,20 18 0 561,72 53,74 1,16 17,71 24 0 679,62 73,82 2,56 28,3 30 0 725,18 66,77 2,67 27,90 a los 12 d de almacenamiento, los frutos secados a 18 ºc en ambos grados de madurez presentaron mayor contenido de ácido cítrico que los secados a la temperatura más alta. a partir del día 12, los frutos mostraron pérdida de ácido cítrico, continuando hasta el día 24. al final del almacenamiento las uchuvas presentaron un pequeño aumento en el contenido de este ácido. de modo similar a la pérdida de ácido cítrico observada en este estudio a partir del día 12 del almacenamiento, en los frutos aún en la planta éste disminuyó a partir de 63 d de presentarse la floración, coincidiendo con el día 7 después de evidenciarse la madurez fisiológica del fruto (castañeda y paredes, 2003). novoa et al.: la madurez del fruto... 85 2006 secado a 18 ºc, que tienen un valor muy superior con respecto a los otros tratamientos. por lo general, la maduración causa un descenso de la acidez, al igual que de los ácidos y los azúcares en los frutos. en este ensayo no ocurrió así. el fenómeno que se presentó puede tener varias causas: en el fruto, al refrigerarse a 12 ºc, descendió la tasa de respiración –como se hizo evidente– y, por lo tanto, el consumo de sustratos fue menor, o bien, el contenido de almidón pudo hacer que el nivel de azúcares no disminuyera durante el proceso de almacenamiento (herrero y guardia, 1999). el proceso de secado hace que los contenidos de ácidos disminuyan en todos los tratamientos, por eso los valores iniciales son bajos por incrementarse la respiración en el momento de secado del cáliz. en el almacenamiento al final del periodo se presentó un ataque de botrytis cinerea, con mayor severidad en frutos con secado en aire a temperatura ambiente (18 ºc). los frutos se conservaron en buenas condiciones por 30 d en todos los tratamientos, pero las mejores respuestas en la conservación de la calidad las tuvieron las uchuvas secadas a 24 ºc, que no fueron atacadas por botrytis. en contraste, frutos de uchuva almacenados a temperatura ambiente (18 ºc) duraron solamente 20 d por haber sido atacados por la botrytis (ávila y moreno, 2004). conclusiones respiratorio de fruto climatérico; para este experimento el máximo climatérico se presentó el día 12 de almacenamiento. gm 5 y secados a 24 ºc presentaron la menor intensidad respiratoria, indicando que el gasto de reservas energéticas del fruto en este tratamiento es menor y conservándose la calidad nutricional de la uchuva. uchuva almacenada a 12 ºc fue el ácido cítrico, seguido, en su orden, por los ácidos málico, ascórbico, tartárico y oxálico. gm 5 y secado a 24 ºc resultó ser aparentemente la mejor opción para el almacenamiento de frutos de uchuva; sin embargo, el gm 4 mantuvo mejores condiciones mínimas internas de calidad en lo que se refiere a acidez. el fruto es mayor al inicio del almacenamiento para todos los grados de madurez y va disminuyendo con la maduración. sacarosa, seguida, en su orden, por la glucosa y la fructosa. la sacarosa en el fruto de la uchuva almacenada a 12 ºc fue en aquellos frutos cosechados en gm 4 con secado del cáliz a 24 ºc y en gm 5 con secado a 18 ºc. ºc; ésta es la temperatura de almacenamiento en los contenedores refrigerados para despacho marítimo. vida del fruto fue de 30 d, presentándose botrytis cinerea en frutos con secado del cáliz a 18 ºc. literatura citada almanza, p.j. y c.j. espinosa. 1995. desarrollo morfológico y análisis físico-químico de frutos de uchuva (physalis peruviana l.) para identificar el momento óptimo de cosecha. trabajo final. especialización en frutales de clima frío, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. alvarado, p.a., c.a. berdugo y g. fischer. 2004. efecto de un tratamiento a 1,5 ºc y dos humedades relativas sobre las características físico-químicas de frutos de uchuva physalis peruviana l. durante el posterior transporte y almacenamiento. agronomía colombiana 22(2), 147-159. ávila, j.a. y a.p. moreno. 2004. efecto de dos estados de madurez (color 3 y 5) sobre el comportamiento poscosecha de la uchuva (physalis peruviana l.) con cáliz a temperatura ambiente de bogotá y dos tipos de secado. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. castañeda, g., r. paredes, g. fischer y a. galvis. 2002. determinación del patrón respiratorio de uchuva (physalis peruviana l.) proveniente del municipio de silvana, cundinamarca. pp. 292297. memorias iv seminario nacional de frutales de clima frío moderado. medellín, noviembre 20 a 22 de 2002. centro de desarrollo tecnológico de frutales (cdtf ) y corpoica, medellín. 383 p. castañeda, g.e. y r.i. paredes. 2003. estudio del proceso respiratorio, principales ácidos orgánicos, azúcares y algunos cambios físico-químicos en el desarrollo del fruto de uchuva (physalis peruviana l.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 92 p. corporación colombia internacional [cci]. 2002. uchuva. perfil de producto. inteligencia de mercados 13, 1-12. fischer, g. 1995. effect of root zone temperature and tropical altitude on the growth, development and fruit quality of cape gooseberry (physalis peruviana l). tesis doctoral, universidad de humboldt, berlín. 171 p. fischer, g. y p. lüdders. 1997. developmental changes of carbohydrates in cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits in relation to the calyx and the leaves. agronomía colombiana 14(2), 95-107. 86 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana fischer, g. y o. martínez. 1999. calidad y madurez de la uchuva (physalis peruviana l.) en relación a la coloración del fruto. agronomía colombiana 16(1-3), 35-39. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo. pp. 9-26. en: flores, v.j., g. fischer y a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 175 p. fischer, g., g. ebert y p. lüdders. 2000. provitamin a carotenoids, organic acids and ascorbic acid content of cape gooseberry (physalis peruviana l.) ecotypes grown at two tropical altitudes. acta horticulturae 531, 263-267. galvis j.a. y a. herrera. 1999. el lulo solanum quitoense lam. manejo poscosecha. convenio sena, universidad nacional de colombia, instituto colombiano de ciencia y tecnología de alimentos (icta), bogotá. 69 p. galvis, j.a., g. fischer y o.p. gordillo. 2005. cosecha y poscosecha de la uchuva. pp. 165-190. en: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita y j. romero. 2005. avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 221 p. herrera, a. 2000. manejo poscosecha. pp. 109-127. en: flórez, v.j., g. fischer y a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. 175 p. herrero, a y j. guardia. 1999. conservación de frutos. manual técnico. ediciones mundi-prensa, madrid. pp. 59-71. instituto colombiano de normas técnicas y certificación [icontec]. 1999. frutas frescas. uchuva. especificaciones. norma técnica colombiana ntc 4580. instituto colombiano de normas técnicas y certificación, bogotá. 15 p. kader, a.a. 2002 (ed.). postharvest technology of horticultural crops. university of california, agricultural and natural resources, publication 3311. oakland, ca. 535 p. kays, s. 1997. postharvest physiology of perishable plant products. 1st edition. exon press, athens, ga. pp. 263-278. legge, a.p. 1974. notes on the history cultivation and uses of physalis peruviana l. journal of the royal horticulture society 99 (7), p. 310-314. lizana, a. y s. espina. 1991. efecto de la temperatura de almacenaje sobre el comportamiento en poscosecha de frutos de fisalis (physalis peruviana l.). proc. interamer. soc. trop. hort. 35, 278-284. lópez, e. y l.h. páez. 2002. comportamiento fisiológico de la uchuva (physalis peruviana l.) bajo condiciones de refrigeración y películas plásticas para su conservación en poscosecha. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. mozafar, a. 1994. plant vitamins: agronomic, physiological and nutritional aspects. crc press, florida. pp. 9-11. nanos, g.d. y a.a. kader. 1993. low o 2 induced changes in ph en energy change in pear fruit tissue. postharv. biol. technol. 3, 285-291. novoa, r.h., m. bojacá y g. fischer. 2002. determinación de pérdida de humedad en el fruto de la uchuva (physalis peruviana l.) según el tipo de secado en tres índices de madurez. pp. 298302. memorias iv seminario de frutales de clima frío moderado. medellín, noviembre 20 a 22 de 2002. centro de desarrollo tecnológico de frutales (cdtf ) y corpoica, medellín. 383 p. trinchero, g., g.o. sozzi, a.m. cerri, f. vilella y a. franschina. 1999. ripening-related changes in ethylene production respiration rate and cell-wall enzyme activity in golden berry (physalis peruvianal.) a solanaceous species. postharv. biol. and technol. 16, 139-145. valencia, m. 1985. anatomía del fruto de la uchuva (physalis peruviana l.). acta biológica colombiana 1(2), 63-89. villamizar, f., a. ramírez y m. meneses. 1993. estudio de la caracterización física, morfológica y fisiológica poscosecha de la uchuva (physalis peruviana l.). agro-desarrollo 4(1-2), 305-319. wills, r., b. mcglasson, d. graham y d. joyce. 1998. postharvest an introduction to the physiology and handling of fruit, vegetables and ornamentals. cab international, new york. 262 p. agronomía colombiana. 1998volumen xv no. 2. 3 pago 234·247 efectos de sistemas parciales de agricultura biologica y convencional (local) en la fertilidad de suelos y en la produccion de frijol en villanueva (santander, colombia). ciclo 11* 1 effects of organic and conventional partial farming system on soil fertility and bean yield in villanueva (santander, colombia) tomás enrique león sicard 2 julio enrique cortés 3 resumen se comparó el efecto en la fertilidad del suelo y en la producción de fríjol (phaseolus vulgaris) x millo (sorghum sp.) de sistemas parciales de agricultura biológica y convencional (local), durante 3 semestres (1995a-1996a), utilizando un arreglo de parcelas divididas y un diseño en bloques completos al azar con 3 replicaciones, en el que la parcela mayor fue el tipo de manejo de plagas (biológico o químico), la subparcela fue el arreglo de cultivo (asocio vs cultivo) y la sub-subparcela fue el tipo de fertilización química vs abonamiento orgánico. en ninguno de los tres semestres se presentaron diferencias significativas entre los rendimientos de fríjol por efecto de los tipos de agricultura, confirmando resultados anteriores de 1994a y b. durante 1995b, los rendimientos del millo fueron significativamente superiores en el sistema biológico, debido probablemente, a efectos • recibido en septiembre de 1998. 1 estudio realizado con el apoyo de colciencias. 2 agrólogo m. sc. instituto de estudios ambientales (idea) universidad nacional de colombia. centro de investigaciones científicas universidad de bogotá jorge tadeo lozano. 3. ingeniero agrónomo. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. secretariado diocesano de pastoral social (sepas-san gil). unidad de agroecologia. edáficos. los indices de uso eficiente de la tierra (iet) fueron superiores a 1 en toda la experiencia, indicando el efecto positivo del asocio. se constataron incrementos en acidez, capacidad de intercambio catiónico, bases totales y saturación total del suelo en todas las parcelas, que incidieron para que su fertilidad global aumentara de baja a moderada. palabras claves: cultivos asociados (fríjol x millo), propiedades químicas del suelo, propiedades físicas del suelo, erosión, sistemas de producción, índice de uso eficiente de la tierra. summary the effects of organic versus conventional farming methods in soil fertility and intercropping yields (phaseolus vulgaris x sorghum sp.) was studied throughout three growing seasons (1995a-1996a). the methodoly used to conduct the study was to divide the field into parcels, aplying natural vs chemical disease controls, monoculture vs intercropping and manure vs chemical fertilizers. as well as other experience carried out in 1994, neither bean growing season presented significant differences between the two agricultural systems, although the yield of sorghum in the organic farming system was superior to that of the conventional system during 1995b, probably due to edaphic effects. the efficient land use index 234 (1et) were superior to 1 during all over the experience, showing the benefits of the intrercropping systems. there was increases on ph, exchangecationiccapacity,totalcations and total soil saturationthat also increasedsoil fertility from lower to medium levels in both organical and conventional systems. key words: intercropping (bean x sorghum), physical soil properties, chemical soil properties, erotion, productions systems, efficient land use indexo introcuccion desde 1993 un grupo de investigadores de las universidades "jorge tadeo lgr zano" y nacional de colombia, con el apoyo del secretariado diocesano de pastoral social (sepas) de san gil, ha venido ejecutando un programa de investigación tendiente a establecer, experimentalmente, los efectos generados por la aplicación parcial de criterios de agricultura biológica y convencional (local) en la fertilidad y conservación de suelos y en la producción de fríjol (phaseolus vulgaris) en las áreas productoras del eje san gil, villanueva (departamento de santander, colombia). los autores encontraron, en general, similitudes entre los dos sistemas a nivel de la producción del cultivo y algunas diferencias en la fertilidad del suelo a favor del sistema biológico (león y otros, 1994; maitre, 1996; león y otros, 1996). en este documento se presentan los resultados del 11y último ciclo de cultivo en las parcelas experimentales de villanueva, correspondiente a los semestres a y 8 de 1995 y al semestre a de 1996. materiales y metocos el estudio se realizó en la finca el llano (vereda limoncito, villanueva) ubicada a 1400 msnm con promedios anuales de 930 m.m. de precipitación anual y 21°c de temperatura, que corresponde a la zona de vida bosque seco premontano (bs pm)de acuerdo con holdridge (1978). el suelo de la investigación, cuya génesis se presenta en león y otros (1996), posee un juego de horizontes ap, 2a y28 de texturas arcillosas, estructura débil a moderada y con evidencias de compactación. el horizonte superior es fuertemente ácido (ph 5,3), con capacidad de intercambio de cationes media (14,8 meq./1 00 grs), bajos contenidos de materia orgánica (2,5%) y saturación total media a alta (6,5 meq/ 100 grs de bases y 44% de saturación) debida principalmente al calcio (5,5 meq/ 100 grs). el fósforo se presenta en contenidos muy bajos (5,5 ppm) al igual que el aluminio, cuya saturación alcanza sólo el 1%. la caolinita predomina en la fracción arcilla. taxonómicamente se clasificó como oxic dystropept, familia franco fina, isotérmico. se utilizó un arreglo de parcelas divididas y un diseño en bloques completamente al azar con tres replicaciones en el que la parcela mayor fue el tipo de manejo de plagas con extractos vegetales (sistema biológico) o con productos químicos (sistema convencional). la subparcela se estructuró en términos del arreglo del cultivo (asocio o monocultivo) y la sub-subparcela la constituyeron los tratamientos propiamente dichos, expresados como fertilización química (t1) o abonamiento orgánico (t2), realizadas de acuerdo con las instrucciones dadas por el agricultor. de esta manera, se obtuvieron 3 unidades experimentales con criterios de agricultura biológica, 6 con criterios de agricultura convencional o local y 27 con mezcla de criterios. semestre a 1995 como cultivo principal se utilizó la línea promisoria de fríjol (phaseolus vulgaris) variedad africa 638 resistente a la antracnosis, enfermedad producida por el hongo colletotrichum lindemuthianum y altamente limitante en la región. el asocio se hizo con una variedad local de millo (sorghum sp.), sembrada cada dos surcos de fríjol con una distancia de 1 metro x 30 cms. para fríjol se utilizaron distancias de 60 cms entre surcos y 35 cms entre plantas. la siembra se ejecutó simultáneamente el 26 de abril y el 3 de mayo se realizó una resiembra de millo por ataque de hormiga arriera. 235 tabla 1. composición química de los materíales utilizados en los dos sistemas de agricultura durante los semestres 1995 a y b y 1996 a (en porcentaje) material ph c.o. n p k ca mg cic (meq/100g) compost de 7,9 9,6 0,003 0,02 0,97 0,63 0,06 35 "biorgánicos" gallinaza 7,6 29,6 3,7 1,90 2,62 7,38 0,30 la fertilización química (parcelas t1) se ejecutó el 29 de marzo y el 19 de mayo (aporque) con triple-15 y gallinaza4 en dosis de 150 kg/ha y 1,5 tn/ha, respectivamente. el abonamiento orgánico con el compost proveniente de los residuos sólidos urbanos generados en la planta de tratamiento de basuras de san gil y conocidos con el nombre de "biorgánicos", se hizo en dosis de 4 tn/ha repartidas por mitad el29 de marzo y el 19 de mayo en todas las 18 parcela t2. la composición de los materiales utilizados durante el estudio, las dosis y las épocas de aplicación, se presentan en las tablas 1 y 2. el control fitosanitario en las 18 unidades del sistema "biológico" se realizó solamente para control de antracnosis en fríjol con dos aplicaciones (1 junio y 28·junio) de extracto de ruda manzanilla en dosis de 2,5 lt/ha. en las 18 parcelas "convencionales", se utilizaron, con el mismo fin y en las mismas fechas, 63 gr/ha de manzate más 15 gr/ha de benlate. la cosecha de fríjol, se realizó el 27 de julio y la de millo el 5 de septiembre, después de 92 y 123 días de período vegetativo, utilizando un área útil de 22,32 metros cuadrados, cuya producción se expresó en términos de grano seco al aire. con los datos de rendimiento de grano seco se calculó ellndice de uso eficiente de la tierra (iet) el cual relaciona la produc4 la gallinaza se considera en este trabajo como material "químico" debido a sus elevados contenidos de calcio, a sus costos, formas de producción y comercialización y a su inclusión generalizada dentro de las prácticas tradicionales de la zona (agricultura local). ció n de los monocultivos con los respectivos asocios, de acuerdo con la siguiente expresión: pfa pma iet = + pfm pmm donde: iet = indice de uso eficiente de la tierra pfa = producción de fríjol en asociado pfm = producción de fríjol monocultivo pma = producción millo en asocio pmm = producción millo en monocultivo a lo largo de toda la experiencia se evaluó la erosión de suelos en parcelas de escorrentía de 36 m2 • semestre b 1995 durante el segundo semestre se utilizó el mismo diseño experimental, pero se conservó el millo en forma de "zoca" y se reemplazó, a solicitud de los agricultores, la variedad de fríjol africa 638 por la variedad radical, la cual-es ampliamente usada en la zona. la siembra se realizó simultáneamente el 26 de septiembre conservando las distancias señaladas. la fertilización en las 18 parcelas t1 tuvo lugar el 26 de septiembre (gallinaza) y el 27 de octubre (triple 15) en dosis de 1,5 tn/ha y 150 kg/ha; en las mismas fechas se incorporó "biorgánico" en dosis de 3 tn/ha para un total de 6 tn/ha. el control de antracnosis en las parcelas biológicas se efectuó con extracto de fique en dosis de 2,4 kg/ha de zumo y en las convencionales se utilizó sebin (8 kg/ha ). 236 tabla 2. dosis y fechas de aplicación de abonos y fertilización en los tipos de manejo (1995 a y b 1996 a) tratamiento fecha material dosis (tn/ha) n equivalencia (kglha) c p205 k20 cao mgo 1 9 9 5 a t1 mayo 15 marzo 29 triple 15 gallinaza 0,15 1,5 1,65total t2 mayo 19 compost de 2,0 marzo 29 "biorgánicos" 2,0 4,0total 1 9 t1 octubre 27 sep. 26 0,5 1,5 triple15 gallinaza 9 5 b t2 octubre 27 compost de 3,0 sep. 26 "biorgánicos" 3,0 6,0total 1 9 9 6 a t1 mayo" abril 11 0,15 1,5 1,65 triple 15 gallinaza total t2 mayo 16 compost de 3,0 abril 11 "biorgánicos" 3,0 total 6,0 6,8 la cosecha de fríjol se realizó el 20 de diciembre de 1995 y la de millo el 25 de enero de 1996, completando períodos vegetativos de 95 y 131 días respectivamente. adicionalmente se tomaron 36 muestras de suelo para análisis físico-químicos, enviados a los laboratorios de suelos de la secretaría de agricultura de santander y de la universidad jorge tadeo lozano. semestre a 1996 se utilizó nuevamente la variedad radical en monocultivo y en asocio con millo, conservando igualmente las distancias de siembra y las dosis de fertilizante químico (t-15 + gallinaza) y de abono orgánico (biorgánicos). no se hicieron controles químicos ni biológicos porque, a diferencia de años anteriores, en esta oportunidad no se presentaron enfer22,5 55,7 78,2 0,07 0,07 0,14 22,5 55,7 0,11 0,11 0,22 22,5 55,7 78,2 0,11 0,11 0,22 576 444 444 22,5 130,5 153,0 22,5 47,3 69,8 154,9 154,9 7,5 7,5 2,3 2,3 4,6 7,5 3,4 3,4 6,8 7,5 7,5 3,4 3,4 medades ni ataques severos de plagas. la cosecha de fríjol se realizó el 30 de julio y la de millo el1 °de septiembre, para un total de 95 y 137 días de período vegetativo respectivamente. al final de la experiencia se tomaron 24 muestras de suelo para análisis físico químico. igualmente, se continuó con las mediciones periódicas de la erosión en las parcelas de escorrentía. posteriormente se calculó el índice de fertilidad de acuerdo con la metodología expuesta por ortega (1997). 192 192 384 444 22,5 130,5 2,2 2,2 4,4 23,6 23,6 47,2 17,6 17,6 35,2 resultados y discusion cosecha del primer semestre de 1995. 288 288 576 444 444 22,5 130,5 153,0 22,5 47,3 154,9 los resultados generales de la producción del fríjol y del millo para los tres ciclos de cosecha, se presentan en la tabla 3. 237 288 288 3,3 3,3 6,6 35,4 35,4 70,8 26,4 26,4 52,8 22,5 47,3 69,8 154,9 154,9 3,3 3,3 35,4 35,4 26,4 26,4 6,6 70,8 52,8 tabla 3. producción promediode fríjol y millo durante los semestres a y b de 1995 y 1996 a en villanueva (peso de grano en kg/ha). 1995 a 1995 b 1996 a sistema de manejo fríjol millo ite fríjol millo ite fríjol millo ite biologico ft1 1279,8 1,44 171,6 2,15 699,7 2,19 ft2 754,2 1,87 179,2 1,00 754,2 2,10 at1 869,9 2255,1 1,44 89,5 3210,9 2,15 961,3 2852,4 2,19 at2 973,6 1605,4 1,87 106,4 2113,2 1,60 899,8 3375,1 2,10 mt1 2949,5 1,44 1971,3 2,15 3434,8 2,19 mt2 2777,7 1,87 2090,8 1,60 3703,7 2,10 convencional ft1 1064,7 1,36 164,2 1,20 918,5 1,48 ft2 842,9 1,69 168,1 1,20 918,5 1,48 at1 657,8 3419,9 1,36 93,2 873,6 1,20 482,4 2225,2 1,48 at2 707,9 3136,2 1,69 67,1 843,8 1,04 394,2 2452,2 1,56 mt1 4614,7 1,36 1381,4 1,20 , 2371,5 1,48 mt2 3673,8 1,69 1321,7 1,04 2676,2 1,56 le t: indice de uso producción fríjol en asocio producción millo en asocio eficiente de la tierra = + producción fríjol monocultivo producción millo monocultivo f = monocultivo de fríjol ( afr en 1995 a radical en 1995 b 1996 a). m = monocultivo de millo a = asocio frijol/millo t1 = fertilización química t2 = abonamiento orgánico en relación con el fríjol afr 638 y a nivel general de comparación entre las dos formas de cultivo, no se encontraron diferencias significativas por efectos de los sistemas de agricultura (biológico vs convencional), ni por las interrelaciones sistema de agricultura-tipo de arreglo, sistema de agricultura-tratamiento, sistema de agriculturatipo de arreglo-tratamiento ni por el efecto individual de cada una de estas fuentes de variación. lo anterior quiere decir que los niveles de rendimiento delfrtjol monocultivo fertilizado químicamente (1280 kg/ha) o con abono orgánico (754 kg/ha) bajo el sistema biológico, son estadísticamente iguales a los obtenidos en el sistema convencional ( 1065 y 842 kg/ha, respectivamente). de igual manera son similares los rendimientos en los asocias del sistema biológico (870 kg/ha para las parcelas con fertilizante químico (at1) y 973 kg/ha para aquellas con abonamiento orgánico (at2)) y en los conseguidos en el convencional (658 y 708 kg/ha respectivamente). la similitud estadística reportada confirma los resultados obtenidos por el mismo equipo de investigadores en las zonas 238 frijol eras del páramo y villanueva durante cuatro ciclos de cultivo en 1993 y 1994 (león y otros, 1994, 1996), al igual que las observaciones realizadas por otros autores en diversas partes del mundo (eggert y kahemann 1984; eggert, 1978; rasmussen, 1983) sobre mayores o iguales producciones del sistema biológico en comparación con el convencional. la ausencia de diferencias estadísticas no se altera tampoco cuando se corrigen los rendimientos por el factor "porcentaje de ataque de antracnosis", a pesar de haberse registrado mayores porcentajes de pérdida de grano en el sistema biológico (promedio de 7,7 %) que en el convencional (4,2%), tal como se muestra en la tabla 4. estas producciones estadísticamente iguales revelan, por otra parte, la eficiencia relativa del extracto de ruda manzanilla frente al tratamiento químico a base de benlate manzate en el balance final de la producción. desafortunadamente no se realizaron estudios más profundos en relación con la presencia de la enfermedad, que hubieran podido mostrar la severidad de la misma en diferentes etapas de desarrollo del cultivo y la acción inhibidora de los extractos utilizados. el análisis estadístico tampoco reporta diferencias significativas entre tratamientos, es decir, entre las parcelas que recibieron abonamiento orgánico (t2) y aquellas en donde se incorporó la mezcla de triple 15 y gallinaza (t1), dentro y entre los sistemas de agricultura considerados. esto es positivo para las parcelas t2 puesto que ellas recibieron menores cantidades absolutas de nutrientes (0,14 vs 78,2 kg/ha de n; 384 vs 444 kg/ha de c; 4,4 vs 153 kg/ha de p205; 47 vs 70 kg/ha de k20; 35,2 vs 155 kg/ha de cao y 4,6 vs 7,5 kg/ha de mgo) en relación con las unidades experimentales con fertilización química, lo cual indica la eficiencia como abono orgánico de estos materiales ( biorgánicos) producidos en la planta local de transformación de basuras (tabla 2 ). la igualdad estadística se presenta también en el caso del cultivo secundario (millo) para todas las condiciones de comparación, excepto para el factor "tipo de arreglo" (asocio vs monocultivo) en donde hubo diferencias, al 5% de confianza, a favor del rendimiento en los respectivos monocultivos, tanto dentro del sistema biológico como del convencional (2950 y 2777 kg/ha en los tabla 4. producción promedio de friíjol arf 638 corregida por el factor calidad (incidencia de antracnosis) 1995 a (kg/ha). sistema de producción producción corregida %de manejo total por antracnosis ataque * biológico ft1 1279,8 1146,3 10,3 ft2 754,2 721,1 4,3 at1 869,9 786,8 9,6 at2 973,6 917,8 5,5 convencional ft1 1064,7 1021,9 4,0 ft2 842,9 786,9 6,2 at1 657,8 630,3 3,8 at2 707,9 686,0 3,0 • granos defectuosos, partidos, manchados. 239 monocultivos t1 y t2 vs 2255 y 1605 kg/ha de rendimiento del millo en los asocios at1 y at2 dentro del sistema biológico y 4615 3674 kg/ha para los monocultivos mt1 y mt2 vs 3420 y 3136 kg/ha de los respectivos asocios en el sistema convencional). por otra parte, el análisis estadístico realizado al interior de cada sistema de cultivo (independiente del efecto de la parcela mayor ), mostró significancia al 5% en la interrelación arreglo-tratamiento dentro del sistema convencional, que puede interpretarse como una mejor respuesta del fríjol al abonamiento orgánico cuando se cultiva asociado y a la vez como un mejor comportamiento en relación a la fertilización química cuando se establece en monocultivo. igualmente se encontraron diferencias significativas, al 5%, en el rendimiento del fríjol dentro del sistema convencional generadas por el tipo de arreglo, a favor de los monocultivos establecidos en parcelas con abonamiento orgánico (ft2 = 843 kg/ha) y fertilización química (ft1 = 1065 kg/ha) en relación con el rendimiento del fríjol en el asocio (708 y 659 kg/ha para at2 y at1). dentro del sistema biológico no se presentaron diferencias estadísticas a este nivel. no obstante, cuando se realiza un balance global del rendimiento de los dos cultivos (fríjol x millo) en función del tipo de arreglo, aplicando el indice de uso eficiente de la tierra (iet), que expresa la eficiencia relativa de la producción agrícola en términos de la óptima utilización espacial del recurso suelo, se debilitan las evidencias estadísticas encontradas a favor del monocultivo en el sistema convencional y se refuerzan los argumentos a favor del asocio en los dos tipos de agricultura. como puede observarse en la tabla 3 el iet alcanzó valores superiores a la unidad en todos los casos, reflejando las mayores producciones totales que se obtienen con el asocio de plantas en la región. el iet fue superior en las parcelas en donde se utilizó el abono "biorgánico" que en donde se aplicó la mezcla t-15gallinaza (1,87 vs 1,44 en el sistema biológico y 1,69 vs 1,36 en el convencional) lo que reafirma las ventajas anotadas sobre el rendimiento del fríjol por la acción combinada del abono y del asocio en los dos sistemas de cultivo. cosecha del segundo semestre de 1995. en esta oportunidad y tal como corresponde a todos los segundos semestres en la zona productora de fríjol del eje villanuevasan gil, las producciones disminuyeron abruptamente debido a la reducción de los niveles de precipitación pluvial que se presentan regularmente en esta época del año. sierra (1996), indica que alrededor del 60% de los agricultores perdieron sus cosechas y . que el rendimiento por hectárea estuvo por debajo de los 400 kilos, en este segundo semestre de 1995. ninguna de las producciones obtenidas en las parcelas experimentales alcanzó a superar los 200 kg/ha. los niveles en el monocultivo de fríjol radical fluctuaron en mínimos de 164 (ft1 convencional) y máximos de 179 kg/ha (ft2 biológico), muy bajos en relación con los obtenidos en años anteriores en este período de "traviesa" (tabla 3). las comparaciones entre los dos sistemas siguieron las tendencias enunciadas en el semestre a, es decir, que no hubo significancia estadística en la producción de los cultivos por los factores mencionados, con excepción de la comparación entre tipos de arreglos (asocio vs monocultivo). en este contexto, las producciones de los rnonocúltivos en fríjol en los dos sistemas superaron significativamente a las registradas en los respectivos asocios ( 172 (ft1) y 180 (ft2) vs 89 (at1) y 106 (at2) kg/ha en el sistema biológico y 164 (ft1) y 168 (ft2) vs 93 (at1) y 67 (at2) en el convencional), resultado esperado dada la mayor densidad de siembra en el monocultivo. sin embargo, es posible anotar que, nuevamente, los índices del uso eficiente de la tierra mostraron claras ventajas a favor de los asocios ubicados en las parcelas con abonamiento orgánico, especialmente 240 en el sistema biológico en donde alcanzaron valores de 2,1, que muestran los beneficios de este tipo de arreglo múltiple en condiciones de estrés producido por carencia de agua. en el sistema convencional, los iet estuvieron muy cerca a la unidad (1,2 para las parcelas t1 y 1,04 para las t2), sugiriendo un menor efecto del asocio en este tipo de sistema, probablemente ligado a influencias fisiológicas inducidas por la aplicación de sustancias químicas, hipótesis que, no obstante, habría que verificar con estudios más detallados. en relación con el millo, puede afirmarse que sus producciones no fueron afectadas por el intenso verano en la misma proporción que el fríjol, ya que su período vegetativo es más largo, pudiendo aprovechar, de esta manera, los aportes de agua provenientes de los posteriores aguaceros de noviembre-diciembre. en esta ocasión sin embargo, sí se presentan diferencias significativas entre los dos sistemas, a favor del biológico, cuyas producciones de millo superaron ampliamente a las obtenidas en el convencional. nótese, por ejemplo, que en el arreglo de asocio se obtienen 3211 kg/ha en el sistema biológico en contraposición a los 874 kg/ha contabilizados para el millo en el asocio del sistema convencional para las parcelas con fertilización química (t1). para aquellas que recibieron abonamiento orgánico, esta diferencia también es amplia y significativa (2113 vs 843 kg/ha). tales diferencias más que a los dos tipos de control de plagas y enfermedades utilizados, podrían deberse a efectos edáficos ya discutidos por león y otros (1996), relacionados con la ubicación de las parcelas en el campo. cosecha del primer semestre de 1996. durante este último ciclo de cultivo (quinto desde el inicio del estudio y tercero de este reporte), tampoco se presentaron diferencias estadísticas en el rendimiento del fríjol por efecto de los sistemas de agricultura o por las interrelaciones consideradas. en efecto, las comparaciones estadísticas de los respectivos monocultivos bajo los dos tipos de agricultura no muestran diferencias significativas entre sí (700 vs 918 kg/ha para las parcelas con fertilización química (ft1) y 754 vs 626 kg/ha para las que recibieron abonamiento orgánico (ft2) en los sistemas biológico y convencional respectivamente), información que, contrastada con las cantidades absolutas de nutrientes recibidos por parcela y con los tratamientos de control de la antracnosis, supone una ventaja relativa del sistema biológico por lo menos en lo que se refiere a la protección del entorno biofísico. la producción del fríjol en asocio bajo el sistema biológico resultó ser estadísticamente igual a la del asocio en el convencional (tanto en parcelas t1 (fertilización química) como t2 (biorgánicos) que en su orden presentaron rendimientos de 951 900 kg/ha y 482 y 394 kg/ha). dentro del sistema convencional se volvió a registrar la misma significancia estadística a favor del monocultivo de fríjol, tal y como fue reportada para 1995a. no obstante, por fuera del análisis estadístico, la aplicación dellet muestra igualmente que los rendimientos relativos de fríjol y millo en el asocio resultan ser casi 2 veces más altos (iet = 2,19 para parcelas t2 y 2,1 para las parcelas t1) en el sistema biológico y 1,5 veces mayores en el convencional que los obtenidos en los respectivos monocultivos. nótese, por otra parte, que ellet en el sistema biológico fue superior al obtenido en el convencional, hecho que puede atribuirse a la influencia del medio edáfico dado que, como se anotó en la metodología, en este semestre no se utilizaron materiales biológicos para controlar plagas o enfermedades. fertilidad del suelo propiedades químicas en las tablas 5 y 6 se consignan los resultados del análisis químico del suelo por sistema de agricultura, tipo de arreglo y tratamiento al finalizar el cuarto (1995b) y quin241 tabla 5. propiedades químicas del suelo al finalizar el cuarto ciclo del cultivo (semetre b de 1995) promedio de tres replicaciones. sistema ttmto ph % m.o. p ppm complejo de cambio (meq/100g) ca mg k bt cic % de saturación total calcio b i o l o g i e o ft1 5,6 2,06 ft2 5,9 2,23 5,8 7,2 0,9 0,27 8,6 15,3 11 8,7 1.1 0,31 10,2 16.0 9,3 6,2 0,8 0,25 7,5 15,7 9,0 8,.3 0,9 0,18 9,5 16,7 19 9,5 1,3 0,49 11,4 15,3 8,3 9,5 1,0 0,38 11,1 16,0 56,0 64,0 48,0 56,0 65,0 69,0 47,1 54,3 39,7 49.0 53.4 59,2 mt1 5,3 2,06 mt2 5,8 2,16 at1 6,2 2,0 at2 6,1 2,1 e o n v e n e i o n a l ft1 5,8 2,03 ft2 5,7 1,96 mt1 5,5 2,03 mt2 6,0 2,20 at1 5,4 1,86 at2 5,8 1,96 33,0 6,9 1,0 0,32 8,42 17,0 7,60 6,6 0,8 0,27 7,85 16,0 10 5,1 0,6 0,26 6,16 16,7 11,0 5,4 0,9 0,28 6,72 17,0 24 4,8 0,8 0,23 5,94 16,0 11 7,4 0,9 0,31 8,,90 16,0 50,0 49,0 37,0 38,0 37,0 56,0 41,0 41,8 30,5 25,6 30,2 46,7 to (1996a) ciclos de cultivo. la tabla 7 muestra la evolución anual de las propiedades químicas desde el inicio de la experiencia (1994a) hasta su culminación en el primer semestre de 1996. al finalizar el año 1995 el análisis estadístico de los datos muestra, al interior del sistema biológico, diferencias significativas debidas al factor "tipo de arreglo" en el ph y en los contenidos de fósforo y potasio (tabla 5). en el primer caso se detectan mayores índices de ph (6,1 y 6,2) en las parcelas bajo el asocio fríjol x millo que en los respectivos monocultivos. esta ventaja estadística se repite a nivel del potasio, cuyos contenidos fueron de 0,49 y 0,38 meq/1 00 grs en el asocio versus 0,25 y 0,18 en los monocultivos de millo y 0,27 y 0,31 en los del fríjol. en cambio, a nivel de los contenidos de fósforo la comparación favorece a las parcelas bajo monocultivos de fríjol que alcanzaron valores de 58 ppm en las que se incorporó fertilizante químico (ft1). los comportamientos descritos no son fáciles de explicar porque no guardan relación entre sí y además no son consistentes con la dinámica de otros elementos que pudieron verse afectados por el tipo de arreglo, como el calcio, el sodio o el magnesio y porque, además, tales parcelas recibieron cantidades similares de nutrientes vía fertilización o abonamiento. adicionalmente, la información referente al fósforo contrasta con los resultados obtenidos en el ciclo i (1994 a y b) cuando sus contenidos fueron mayores en el asocio (león y otros 1996). situación parecida ocurre en el sistema convencional en donde se encontró significancia estadística debida al tipo de 242 tabla 6. variación de los patrámetros químicos del suelo por sistema de agricultura, arreglo espacial y tratamiento, al finalizar el v ciclo de cultivo (1996 a) en villanueva (santander, colombia) sistema ttmto ph % m.o. p ppm complejo de cambio (meq/100g) ca mg k bt cic calcio % de saturación total b i o l o g i e o ft1 5,45 2,1 ft2 6,5 2,3 103 7,9 0,87 0,22 9,2 18,5 21 10,30,930,4511,9 18,5 27 8,1 1,01 0,22 9,5 18,0 6 9,7 0,77 0,16 10,8 18,5 8 6,3 0,69 0,17 7,3 19,0 9 8,8 0,73 0,14 9,9 18,0 42,7 55,6 45,0 52,4 33,1 48,9 49,7 64,3 52,8 58,4 38,4 55,0 mt1 5,8 2,2 mt2 6,2 1,9 at1 5,30 1,.9 at2 5,80 2,0 e o n v e n e i o n a l ft1 5,4 ft2 6,1 1,9 1,8 122 5,9 0,74 0,38 7,4 16,5 12 8,6 0,73 0,48 10,1 17,0 18 5,6 0,86 0,47 7,2 16,5 6 5,3 0,73 0,29 6,7 16,5 18 4,6 0,74 0,26 5,9 17,5 9 6,2 0,79 0,41 7,7 15,0 35,7 50,5 33,9 32,1 26,3 41,3 44,8 59,4 43,6 40,6 33,7 51,3 nivel inicial (1994 a) mt1 5,5 mt2 5,3 2,0 2,1 5,5 5,5 0,6 0,19 6,5 14,8 37,2 44,0 at1 5,2 at2 5,6 1,9 2,0 arreglo en los contenidos de magnesio, información igualmente inconsistente en términos de un análisis global. 5,3 2,5 lo que sí resulta explicable en relación con los materiales incorporados, es la significancia estadística reportada dentro del sistema biológico para el contenido de fósforo en función de los tratamientos y de la interacción "tipo de arreglo-tratamiento". estos valores resultaron ser consistentemente mayores en las parcelas con fertilización química (ft1 = 58, mt1 = 9,3 y at1 = 19 ppm de fósforo) que en las que recibieron "biorgánicos", debido a los contenidos sustancialmente mayores en p2 05 del triple 15 y de la gallinaza combinados. de igual manera, se observa que estos mayores niveles de fósforo en el suelo se relacionan significativamente con el monocultivo de fríjol (58 pprn), lo que implicaría una mayor asimilación del elemento por parte del millo tanto en asocio como en monocultivo. esta última situación se repite, pero sin significancia estadística, dentro del sistema convencional, donde las parcelas con monocultivo de fríjol registraron los mayores contenidos de fósforo disponible en el suelo (33 ppm). en 1996a, el fósforo vuelve a ser el único elemento que marca diferencias significativas entre los dos sistemas de agricultu243 tabla 7. variación de los patrámetros quimicos del suelo por tratamiento durante 2,5 años (1994 a 1996 a) en parcelas experimentales de agricultura biológica y convencional en villanueva (santander, colombia). complejo de cambio (meq/100g) % de saturación timto año ph % m.o. p ppm ca mg na k c ca i bt calcio total 1999a* 5,3 8iolog. 19948 5,3 t1 19958 5,7 1996a 5,5 1994a 5,3 8iolog. 19948 5,6 t2 19958 5,9 1996a 6,1 1994a 5,3 quím. 19948 5,4 t1 19958 5,6 1996a 5,4 1994a 5,3 quím. 19948 5,4 t2 19958 5,8 1996a 5,7 2,0 2,5 2,7 2,0 2.1 5,5 5,5 0,6 9,2 5,7 0,8 28,6 7,6 1,0 0,21 0,19 0,15 14,8 6,6 0,11 0,16 0.20 15,0 7,0 0,26 0,34 15,4 9,2 46,3 7,4 0,9 0.21 0,21 37,2 37.8 49.3 6,6 8,2 10,3 9,3 6,6 5,7 9,1 7,0 6,6 7,5 6,6 9,2 6,7 0,7 0,27 0,39 0,16 16,2 8,22 41,3 44,6 46,6 59,7 18.5 8,.7 40,0 47,0 37,2 45,0 55,0 44,2 44,6 52,6 63,2 50,8 2,5 2,7 2,2 2,1 5,5 7,3 9,9 12,1 5,5 0,6 6,8 1,0 8,8 1,0 8,1 0,8 0,21 0,19 0,15 14,8 0,10 0,25 0,06 15,1 0,20 0,31 16,0 0,20 0,25 18,3 0,21 0,19 0,15 14,8 0,09 0,20 0,14 14,6 0,20 0,31 0,29 15,4 0,24 0,37 0,25 16,8 0,21 0,19 0,15 14,8 0,10 0,31 0,15 14,3 0,21 0,19 0,15 14,8 37,2 31,5 48,0 31,5 44,6 39,0 59,1 41,6 2,5 2,2 2,0 2,0 5,5 5,7 11,3 53 5,5 0,6 4,6 0,7 7,4 0,9 5,3 0,8 37,2 41,9 37,2 44,6 52,4 44,6 50,7 2,5 2,2 2,5 5,5 6,0 5,5 5,5 0,6 6,0 0,9 5,5 0,6 * nivel inicial ra, igualmente a favor del sistema biológico y por las razones edáficas anotadas. al interior de este sistema nuevamente se presentan diferencias significativas en el ph y en los contenidos de fósforo debidas al efecto individual de los tratamientos y a la interacción "tratamiento-tipo de arreglo". en el primer caso, la ventaja se encuentra en las parcelas t2 que registraron niveles mínimos de 5,8 y máximos de 6,35 en comparación con los índices de ph en las parcelas químicas que tuvieron mínimos de 5,3 y máximos de 5,8. esta situación indicaría un efecto positivo del material "bioqárucos" sobre la acidez del suelo que deja algunos interrogantes por cuanto el aporte de bases intercambiables especialmente de calcio, es casi tres veces mayor en los materiales químicos y los contenidos finales de bases totales son sólo ligeramente mayores en las parcelas t2. por otra parte, puede observarse en la tabla 7 que los contenidos finales de materia orgánica en el suelo son casi idénticos para todas las unidades experimentales y es bien conocido que este factor incide fuertemente en la regulación de ph del suelo. en el caso del fósforo se acentúan mucho más los elevados niveles del elemento en las parcelas con el monocultivo de fríjol, que alcanzan valores extremos de 103 244 ppm en el sistema biológico y de 122 en el convencional, atribuibles a las características de los materiales utilizados y a la naturaleza de los cultivos, ya discutidas en apartes anteriores. cuando se analiza la evolución de las propiedades químicas del suelo en los dos años y medio del estudio (tabla 7), se puede observar que ocurrieron cambios positivos en términos de ph, contenidos de calcio, magnesio, potasio y fósforo, capacidad de intercambio, bases totales y saturación total. la materia orgánica disminuyó en todos los tratamientos en tanto que los niveles de sodio se mantuvieron constantes y el aluminio presentó un comportamiento no consistente. tales cambios, aunque de magnitud variable y pequeña en muchas ocasiones, sirvieron para que la fertilidad global del suelo aumentara en todos los tratamientos. el ph se incrementó en todas las parcelas desde el nivel inicial de 1994 (5,3 = fuertemente ácido) hasta valores de 5,7 {medianamente ácido) y 6,1 (ligeramente ácido) en las parcelas con abonamiento orgánico (t2). el fósforo pasó de 5,5 ppm (bajo) a contenidos altos en las parcelas t1 (46 y 53 ppm en promedio para los sistemas biológico y convencional) en tanto que los niveles de potasio aumentaron desde una apreciación muy baja (0,19 meq/100 grs) hasta niveles considerados altos (superiores a 0,3 meq/1 00 grs) en las parcelas t1 y t2 del sistema convencional. en consecuencia, la evaluación de la fertilidad global del suelo realizada por el sistema cuantitativo de orden químico presentada por ortega (op.cit) reveló que, en todos los casos, la fertilidad del medio edáfico se incrementó desde una apreciación "baja" que se le adjudicó por ese procedimiento al inicio de la experiencia en 1994, hasta una valoración "moderada" al finalizar el estudio en 1996 a (tabla 8). este resultado contrasta igualmente con las diferencias en fertilidad que se observaron durante 19958, año en el cual las parcelas con fertilización química (t1) de los dos sistemas presentaron índices de fertilidad baja y las que recibieron materiales orgánicos obtuvieron índices de fertilidad moderada (león y otros,op.cit). propiedades físicas los análisis de varianza no detectaron ninguna diferencia significativa a nivel de las comparaciones realizadas en las propiedades físicas de los suelos bajo los diferentes sistemas de agricultura, tipos de arreglo o tratamientos durante los años 19958 y 1996a. no obstante, un análisis general de la información consignada en la tabla 9 permite hacer las siguientes observaciones: en primer lugar, se destaca la reducción en los niveles de densidad aparente que pasaron de valores cercanos a 1,50 gr/ cc en todas las parcelas en 19948 a cifras de 1,1 (t1 biológico), 1,2 (t1 y t2 convencional) y 1,3 (t2 biológico), que revelan un mejoramiento evidente en las condiciones de intercambio líquido y gaseoso de los suelos estudiados. la consecuencia inmediata de esta disminución de la den.sidad aparente se registra en los aumentos concomitantes de porosidad que, al finalizar la experiencia, se situaron alrededor del 50% para todos los casos anulando las evidencias de compactación del suelo registradas durante el inicio del estudio por el mismo grupo de investigadores. esta evidente mejoría de la densidad aparente, sin embargo, no se puede correlacionar con la materia orgánica, fase a la cual normalmente se le atribuyen efectos benéficos sobre la porosidad y compactación del suelo, debido a la ya citada disminución del carbono orgánico en todas las parcelas en relación con el nivel inicial de 1994. restaría atribuir el incremento anotado a la eliminación de la carga de ganado que sostenía el terreno experimental antes del estudio y a los beneficios derivados del cambio de uso de la tierra hacia la agricultura. por su parte, la estabilidad estructural del suelo medida en términos del diámetro ponderado medio (dpm), presentó un comportamiento oscilatorio que no permite dilu245 cidar una tendencia clara: en efecto, de un nivel promedio cercano a 3,6 mm de diámetro de agregados estables al agua que se obtuvo en 1994b, ascendió a valores superiores o iguales a 5,1 para descender nuevamente a niveles cercanos a 3,2 mm (tratamiento t2 biológico y t1 convencional), 4,0 (t2 convencional) y 2.7 (t1 biológico) en 1996a. la secuencia anterior no corresponde con las fluctuaciones de la materia orgánica de los suelos estudiados, cuyo comportamiento tiene una tendencia descendente en casi todos los casos y no permite establecer correlaciones con los cambios anuales registrados en el diámetro ponderado medio. erosión del suelo las tasas de erosión registradas en las parcelas experimentales de agricultura biológica y convencional entre 1995a y 1996a se presentan en la tabla 10. la información colectada para 1995 muestra que los promedios obtenidos no difieren sustancialmente entre las dos parcelas ubicadas respectivamente en los sistemas biológico (13,6 kg/ha/día) y convencional (15,4 kg/ha/día) durante el intervalo del 24 de mayo al18 de julio que abarcó 56 días continuos de observaciones. durante el segundo semestre de 1995, debido a la disminución del régimen de lluvias, las velocidades de pérdida de suelos llegaron a tasas diarias que fluctuaron entre 6,1 y 1,2 en el sistema biológico y entre 5,92-3 kg/ha en el convencional, órdenes de magnitud similares a las reportadas durante 1994b. durante el semestre a de 1996, la información tomada fue continua a lo largo de un período de 135 días (20 de marzo al 10. de agosto) y de ella nuevamente se encuentra una gran similitud en la cantidad de sedimentos atrapados en las parcelas de escorrentía (promedios diarios de 7,8 kg/ha en el sistema biológico y de 7,4 kg/ha en el convencional, confirmando los datos de los años anteriores en el .sentido que, en pendientes de poca inclinación (1-3%) y bajo un régimen reducido de lluvias, las tasas de erosión suelen ser bajas e independientes de los arreglos utilizados. bibllografia eggert, f. p. 1978. preliminary results from plots trials to compare the efficacy of several soils management systems as determined by a number of soil parameters and the yields of some vegetable crops. en: towards a sustainable agriculture. international conference sissach (switzerland) of ifoam. papers. de. ifoam. oberwill, suiza, pp 77-85. eggert, f. p. ano kahrmann, c. l. 1984. response of three vegetable crops to organic and inorganic nutrient sources. american society of agronomy. no. 46 pp 97-109. holdridge, l. r. 1978. ecología basada en zonas de vida. san josé de costa rica. iica. 216 p. maitre, a. y leon. s. t. 1996. "evaluación participativa de un ensayo con dos variedades de fríjol (phaseolus vulgaris) bajo sistemas de agricultura biológica y convencional " en: geotrópica. revista del área de recursos naturales, universidad de bogotá jorge tadeo lozano, no. 1 pp 22-29. leon, s. t., espinosa, j. d. maitre, d., barragan, l. y rodriguez, e. 1994. "efectos de la agricultura biológica y convencional en la fertilidad y conservación de suelos y en la producción de fríjol (san gilsanjander)". en: memorias de la primera reunión de agroecología y producción sostenible en san gil (santander ,colombia). documento de trabajo no. 135, ciat. pp. 80-105. leon, s. t., espinosa, j. d., cortes, j. e., remolina, j. 1996. "aplicación parcial de criterios de agricultura biológica y convencional (local) y sus efectos en la fertilidad de suelos y en la producción de fríjol en villanueva (departamento de santander-colombia). ciclo 1. en: geotrópica, vol 1. no. 1 pp 30-43. 246 rasmussen, j. 1983. comparissons between farming systems in denmark. rapport. institutionen for vaxtodling, sveriges lantbruksuniversitet. no. 124. 88p. sierra, l. e. 1996. producción de fríjol en la zona de villanueva, santander en los años 1993, 1994 y 1995. informe interno. cooperativa de servicios múltiples villanueva. 4p. 247 agronomía colombiana. 1990. volumen 7:102·109 modelo de hoja electronica para el planeamiento de operaciones de mecanizacion agricolar 1. descripcion y construccion del modelo fabiq r. leiva2 palabras claves: administración de maquina" _;ri,aagrícola, planeación de la mecanización, eostos de maquinaria agrícola, modelos. resumen. en el presente artívulo se describe la metodología para construl'r un modelo de hoja electrónica capaz de predecir los requerimientos de maquinaria agrícola y mano de obra asociada, así como los costos de utilización de los mismos. se analizan las características básicas del modelo, incluyendo la información requerida para su construcción, sugiriendo diferentes métodos para el cálculo de costos y presentando la estructura básica del mismo. a spreao sheet mooel for planning farm machinery operations. 1. mooel oescriptlon ano construction summsry. this paper describes the methodology in building up a spreadsheet model whlch allows to predict machinery and ..iabour requirements and costs. the main "'¡;"~haracteristics of the model are presented including the required information, suggesting different approaches in estimating machinery costs and describing the model structure. 1 el presente artículo está basado en la tesis de grado realizada por el autor para optar al título de m. se. en ingeniería agrícola en silsoe college. algunas de las ideas expresadas fueron tomadas de mr. joe morris quien dirigió el trabajo de tesis. 2 profesor asistente. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 102 introouccion "el incremento en los costos de utilización de máquinas agrícolas, de por sf ya bastante elevados, exige una planificación cada vez más precisa de las operaciones mecanizadas. mediante una planificación adecuada es posible predecir las necesidades de mano de obra y seleccionar máquinas con capacidad suficiente para cubrir los requerimientos de la explotación evitando costosas sobre inversiones. de otro lado, un mejor desarrollo de las operaciones mecanizadas puede ser obtenido con un planeamiento adecuado. diferentes métodos, desde procedimientos manuales hasta sofisticados modelos de computador, han sido propuestos para ayudar a los agricultores a planificar las operaciones mecanizadas y a estimar las necesidades de maquinaria agrícola y mano de obra. algunos métodos usados incluyen: perfiles de mano de obra, diagramas de gang ("gang workday chart"), método de la ruta crítica (pert), algoritmos (de costo mínimo, heurísticos), programación lineal y hojas electrónicas. los métodos manuales son por lo general tediosos y demandan una gran cantidad de tiempo; mientras que los modelos matemáticos comúnmente requieren computadores de alta capacidad y programas de cierta complejidad. las hojas electrónicas son paquetes de computador que permiten construir sistemas de planeación con bajos requerimientos de software and hardware. más que sistemas de optimización, son del tipo 'qué pasa si?' ('what if'), esto significa la posibilidad de evaluar el efecto del cambio de una o más vadabíe-s, puesto que una vez se modifica una variable 'todos los aspectos concernidos se actualizan automáticamente y en forma rápida produciendo nuevos resultados. otras ventajas incluyen su sencillez pará introducir y cambiar datos y, su'facilidad de operación. el uso de hojas electrónicas como herramientas de planeación en aspectos de maquinaria agrícola ha sido propuesto por diferentes autores: wilhelm y wilkerson 1984; shutske et al 1985; wagner 1985; valdelluly 1988; brooker 1988; y morris 1989. descripcion del modelo con el modelo que se describe a continuación se pretende evitar algunas de las principales desventajas de otros métodos de planificación': si bien la preparación de la hoja electrónica es una tarea cuidadosa que consume una cierta cantidad de tiempo en la introducción de la información y en la obtención de un flujo lógico en .los cálculos, matemáticos, una vez construido se tiene un registro dinámico capaz de responder rápidamente a los cambios que se introduzcan. información requerida. básicamente se necesita colectar dos tipos de datos, aquellos referidos a la maquinaria propiamente dicha y aquellos referidos a los cultivos. en este punto es necesario insistir en la importancia de contar con registros adecuados que permitan obtener una información confiable. la información sobre maquinaria incluye: inventario de maquinaria: tipo, marca, modelo y tamaño de las máquinas. velocidad de avance, eficiencia de campo y porcentaje de carga3• combinaciones tractor-implemento comúnmente usadas. precio de compra y valor de salvamento. vida útil. del equipo según política de reemplazo. uso promedio del equipo, según rotación de cultivos y capacidad de trabajo del equipo. costos de reparaciones y mantenimiento. tasa de interés. costo de mano de obra. costo de combustible. 3 el porcentaje de cárga es la relación entre la potencia utilizada y la máxima potencia disponible en el toma de fuerza del tractor. . 4 en el modelo los costos de mano de obra no se incluyen directamente en el cálculo de costos de maquinaria: la información sobre cultivos consiste de: tipo de cultivos y áreas. operaciones normalmente realizadas en cada cultivo y equipo utilizado en cada una de éstas. fecha de realización de las operaciones y el área cubierta por dichas operaciones. número de operarios requeridos en cada operación. determinación de costos de maquinaria. a partir de la información obtenida se calculan los costos fijos, variables y totales. los costos fijos incluyen depreciación, interés, seguros, impuestos y protección. los costos variables consisten de reparaciones y mantenimiento, combustibles y lubrieantes''. los costos totales corresponden a la suma de los costos fijos más los variables. se recomienda que los costos del tractor sean atribuidos a las distintas combinaciones tractor implemento con el fin de estimar el costo por operación. a continuación se sugieren algunos métodos para estimar dichos costos. costos fijos. depreciación. es uno de los mayores costos en máquinas agrícolas. estudios realizados en diferentes países muestran que la depreciación es diferencial, siendo mayor en los primeros años de vida útil de la máquina. descripciones de los distintos métodos de depreciación pueden ser consultadas en asae 1987; hunt 1979; kepner 1982; witney 1988. cuando se desea estimar el promedio anual de pérdida de valor de la máquina con el tiempo, se recomienda utilizar el método de la línea recta, el cual ~ expresa con la siguiente fórmula: d = (p s) 1 y donde: d = depreciación anual; p '"' precio de compra; s= valor de salvamento (comúnmente 10% de pi; y = vida útil de la méquina (años) interés. en países en desarrollo, normalmente representa el mayor item individual en el cálculo de costos del equipo agrícola. el costo anual de interés sobre el capital invertido (1) puede calcularse, conociendo la tasa de interés anual ir),como sigue: i = r (p + s) 12 .• ~ 103 seguros, impuestos v.proteccñn. el costo de estos items pueden asumirse como el 10/0 del precio de compra. costos variable.. reparaciones y mentenimiénto.(rym). es un item que requiere calcularse con buena aproximación dada la importancia que representa en el total de costos. en el modelo se recomienda expresar los costos de rym como porcentajes del precio de compra. en el cuadro 1 se presentan para algunas máquinas los costos de rym durante toda su vida útll, 6tr05 métodos y discusiones para el cálculo de los costos de rym se encuentran en asae 1987; hunt 1979: witney 1988. combustibles. para tractores diesel el consumo de combustible en litros por hora (f) puede estimarse de acuerdo con la máxima cuadro 1. costos de reparación y mantenimiento durante toda la vida útil de la máquina, expresado en porcentaje del precio de compra (kepner, 1982). equipo rym (q'op) tractores: de llantas 100 105 120 120 • 90 90 50 de oruga arados de discos rastrillos de discos sembradoras: de grano fino de hileras combinada autopropulsada figura 1. estructura del modelo. (1) in formacion general de maquinaria (3) programacion de uso de la maquinaria potencia en el toma de fuerza (kw) y el porcentaje de' carga (x). usando la siguiente fór-: mula (asae, 1987): f = (2,64*x + 3,91 0,2 v 738*x + 173) kw*x el costo del combustible se calcula multiplicando el consumo por el precio respectivo. lubricantes. este costo puede considerarse como el 150/0 del costo del combustible. estructura del modelo. el modelo cons_truído fue desarrollado haciendo uso del paquete lotus 123 en un computador personal (pcf con disco duro de 30 kbytes y una memoria ram de 640 kbytes. valga la pena aclarar que el computador requerido puede ser de menor capacidad, dependiendo del tarna-: ño y caracter(sticas de la explotación. el modelo básicamente consiste de cuatro , secciones en forma tabular, así: información general de maquinaria, programación de operaciones, programación de uso de la maquinaria y distribución mensual de costos (ver figura 1). información general de maquinaria. consiste de un inventario del equipo disponible con sus principales especificaciones incluyendo información sobre uso promedio anual y costos. -representa la base para la selección de maquinaria y para el análisis lle costos (cuadro 2). en esta sección se calculan los costos fijos y variables, la capacidad real (ha/hr) y los costos totales por hora y por hectárea para las distintas combinaciones (2) programacion de operaciones (4) distribucion mensual .de costos j (5) resumen i (1) inventario e informaci6n general de maquinaria. cálculo de costos fijos y variables, capacidad real y costos de operaciones por hectárea. (2) simulaci6n de la distribución de las operaciones en los distintos cultivos a través de los meses. (3) cálculo del tiempo mensual (horas-máquina) para las distintas operaciones y cultivos, (4) cálculo de los costos mensuales por operaci6n y por cultivo, (5) resumen de los costos de maquinaria y del número de horas-máquina para los distintos cultivos en una base mensual. 104· cuadro 2. ejemplo de la sección información general de maquinaria agrícola. tipo da maquina tractor e/tractor arado rastr. subsol. rotavator 88mb. asperso. combinada marca, modelo fiat 1280 fiat 805 dowdeswal parmiter flatlift howard mf30 l& k dom.106 (1355) (1280) (1355) (675) (698) (675) potencia, kw 89.52 59.68 111.90 ancho de traba· jo,m 1.80 4.00 2.50 2.00 4.00 12.00 5.00 porcentaje de carga 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 velocidad, km/h 6.50 8.00 5.50 4.00 6.00 8.00 4.50 eficiencia de campo, ofo * 81 84 85 85 60 60 72 precio de compra,$ 20000 13000 6500 3500 2400 3000 6000 2000 60000 valor de salva· mento,%p 21.97 31.06 25.51 25.51 16.64 22.58 19.98 22.58 13.18 vida útil, aflos 8 8 8 8 12 8 8 8 7 uso anual, hras. 650 200 150 150 150 150 150 150 300 repars & mant. aflo,%p 6.53 3.46 7.46 3.07 7.21 6.48 9.90 6.50 8.14 interés, % 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 mano de obre, s/h 3.96 3.96 3.96. 3.96 3.96 3.96 3.96 3.96 3.96 combustible, $/l 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 costos fijos anulle. depreciación 1950.78 1120.29 605.21 325.88 166.73 290.33 600.13 193.55 7442.12 interés 1463.62 1022.26 489.50 263.58 167.96 220.64 431.94 147.09 4074.31 seguros,lmp, protecc. 200.00 130.00 65.00 35.00 24.00 30.00 60.00 20.00 600.00 total anual c.f. 3614.41 2272.55 1159.71 624.46 358.68 540.97 m2.07 360.65 12116.41 costos fijos $/h 5.56 11.36 7.73 4.16 2.39 3.61 7.28 2.40 40.39 tractor cf/h 5.56 11.36 9.06 5.56 9.06 3.11 4.17 3.11 tractor & impl cf/h 16.79 9.72 11.45 6.71 11.45 5.51 40.39 costos vlrlllbl .. s/h repars & mant. 2.01 2.25 3.23 0.72 1.15 1.30 3.96 ... 0.87 16.28 combustible * 5.04 4.03 5.04 2.25 3.02 2.25 5.04 lubricantes 0.76 0.60 0.76 0.34 0.45 0.34 0.76 tractor & impl. cv/h 12.50 7.36 10.42 5.07 8.95 4.64 22.08 total costos máquina $/h * 29.29 17.09 21.87 11.79 20.40 10.16 62.47 capacidad real ha/h * 0.95 2.69 1.17 0.68 1.44 5.76 1.62 operarios/opera· ción * 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 2.00 costo m. de o. $/ha * 4.18 1.47 3.39 5.82 2.75 1.38 4.89 costo m. de o. $/h * * 3.96 3.96 3.96 3.96 3.96 7.92 7.92 costoi totlla. s/hl maquinari. filo' * 17.72 3.62 9.80 9.87 7.95 0.96 24.93 variables 13.19 2.74 8.91 7.46 6.21 0.81 13.63 total 30.91 6.36 18.71 17.34 14.16 1.76 38.56 mano de obra * * 4.18 1.47 3.39 5.82 2.75 1.38 4.89 m. de o. & maquinaria * 35.09 7.83 22.10 23.16 16.91 3.14 43.45 not.: los costos están dados en libras esterlinas. 105 tractor-implemento. la capacidad real (cr) se calcula de la siguiente manera: cr = w*s*e / 10 donde: w = ancho de operación (mts); s = velocidad (kph); e = eficiencia (tanto por uno) . en esta sección se calculan además los costos de mano de obra por hora y por hectárea para las distintas operaciones. el costo de mano de obra se obtiene multiplicando su costo hora por el número de horas requerido por operación. para estos cálculos debe tenerse en cuenta el número de operarios requeridos para cada operación. programación de operaciones. en esta sección se realiza una simulación de las distintas operaciones a efectuar en cada cultivo durante los meses del año (ver cuadro 3). la simulación se efectúa expresando en porcentaje la relación entre el área que se cubre por cada una de las operaciones y el área total del cultivo. p. ej. 500/0 de subsolada en trigo de invierno durante el mes de octubre, significa que se subsola únicamente la mitad del área del cultivo en dicho mes. la última columna de esta sección muestra el porcentaje total del área cubierta durante el año por cada una de las operaciones en los distintos cultivos y corresponde al número de pases de la máquina. programación de uso de la maquinaria. en esta sección se listan las operaciones por cultivo, mostrando el número de pases de la máquina, y se. calcula para cada cultivo el uso horario del equipo por operación en una base mensual. la información necesaria para estos cálculos se toma de las dos secciones anteriormente descritas. las dos' últimas columnas muestran el número de horas-máquina por operación y por cultivo, respectivamente. en la parte inferior de esta sección se calcula el número de horas-máquina por mes para toda la explotación (cuadro 4). distribución mensual de costes. es una tabla similar a la utilizada en la sección anterior, pero los valores corresponden a los costos mensuales de las operaciones en los diferentes cultivos. en esta sección se obtienen los costos por operación y los costos por cultivo, incluyendo aquellos referidos a la máquina y aquellos causados por la utilización de mano de obra (ver cuadro 5). igualmente cuadro 3. ejemplo de la sección programación de operaciones. cul tivo/ope racion ene porcentaje del are a cubierta por operacion totalarea feb 100 oto 100 oto 100 0/0 100 ofo 300 0/0 100 o{o 100 oto oct novmar dic trigo de invierno 43.3 (después de papa) subsolada (1280) cultivada. klon (1280) siembra (698) aspersión x 3 (675) fertiliz. x 2 (675) combinada transporte (698) rotovator cabeceras (675) quema de resido (m. de o.) disc. cenizas (1280) frijol de primavera 18.1 arada (1355) cultivada (1280) sembradora (805) rodillo (805) aspersora x 3 (675) combinada transporte (698) 50 % . 500/0 100 0/0 50 o{o 50 oto 100 0/0 300 oto 200 °ló 100 ofo 100 10 0/0 100 ofo 100 ofo 100 o{o 100 oto 100 oto 100 % 100 0/0 100 % 106 cuadro 4. ejemplo de la sección programación de uso de la maquinaria. cul tivo/operacion area horas de operación total horas hectáreas por por blno.pases ene feb mar oct nov oic operación cultivo trigo de invierno 43.3 (después de papa) /~ subsolada (1280) 0.5 0.0 0.0 0.0 18.5 0.0 0.0 18.52 cultivada. klon (1280) 0.5 0.0 0.0 0.0 5.2 0.0 0.0 5.20 siembra (698) 1.0 0.0 0.0 0.0 30.1 0.0 0.0 30.07 aspersión x 3 (675) 3.0 0.0 0.0 7.5 0.0 0.0 0.0 22.55 fertiliz. x 2 (675) 2.0 0.0 0.0 6.9 0.0 0.0 0.0 13.75 combinada 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 26.73 transporte 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 43.30 rotovator cabeceras (675) 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 6.37 quema de resido (m. de c.) 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 21.65 disc. cenizas (1280) 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 16.11 total 0.00 0.00 14.39~ 53.80 0.00 0.00 204.25 "/ frijol de primavera 0.0 arada 1.0 0.0 0.0 0.0 19.1 0.0 0.0 19.10 cultivada (1280) 1.0 0.0 0.0 4.4 0.0 0.0 0.0 4.40 sembradora (805) 1.0 0.0 0.0 12.6 0.0 0.0 0.0 12.60 rodillo (805) 1.0 0.0 0.0 5.9 0.0 0.0 0.0 5.90 aspersora x 3 (675) 3.0 0.0 0.0 2.1 0.0 0.0 0.0 3.10 combinada 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 9.43 transporte (698) 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 18.10 26.00~ ~ total 0.00 0.00 19.10 0.00 0.00 72.63 i'¿ /. z :?i '-' v total horas-maquina i mes 161.5 16.3 242.7 409.1 173.6 134.6 3739.13 se calculan los costos mensuales por concepal final de la hoja electrónica se incluyen to de utilización de maquinaria (última fila). dos tablas resumen. en las cuales se muestran y los costos totales anuales por concepto de en una base mensual los costos por concepto utilización de maquinaria, de mano de obra 'de uso de la maquinaria y el número de hoy el costo combinado de los dos iterns para ras-máquina para cada cultivo (ver cuadro toda la explotación. 6). 107 108 <ao... '"o o cu "'c ca :::j '"r::: cu e e,o '(3 :::j :g....~ e e:q tj o al ...j <1:~ o~ o~ cil o (j e.. ,oo ._ o.. f.. a. o --i'-conr-...c:oc:oomitl~m<o'<i'm<onno~~pi8~~;eg~~ '<i'~r--'<i'moo<o~nm~ c.o-co-i"c:nf"o-nomm<oo<ooo<o'<i'nnr-moa)crico-'~uif"m,....,n-i'o-i'nlntc___ c'\i_ n ~g1'l~t2fflñ8g;; ~g~gj~fd~~o~ v-c.onntoln n~ 0000000000 00000000000000000000 0000000000 o 0000000000 o0000000000 o <oóoooooooo itl ~itlmooooooo cl ~g~ooooooo ¡::: '<i'~<o t2 m n m itl ~gtoi2~~~ lci<ir-:oolcitri...:mo~'<i'<ooom c.o_ln~_"m mm<ooo'>o'>o<onnnitl'<l'olcir-:oomai00o r--.-c.on toco n~ ~f:)!5lt2¡e~~ m"":ailriuir":~1tl00'<l'no'>o'>~itl '<i'~ <on 0000000 00000000000000 0000000 o 0000000 o0000000 o 1tl000000 itl'<1'000000 '<1'aioooooo o'>itl itlitl itl o o'>00<o n ca cu "'c o e, e .~ w iri o.. -g ::::1 (j o... :::o ...c1.';.., e.. ,oo ._ o.. ~.. a. o o... .=: o ...c1.';.., e w o :e o lii o (j e.. ,oo ._ c1. l;l.... ~ o ... ..:::o ...c1.';.., « ~ ~ o <1: :¡¡ o~ cil o (j !:! o > o z ~ (j o a: <1: :¡¡ al w u, w z w .. :z: mm'<1' z 9 ~a: w c1. o (5 :::~ ...j ~ (j o z a: w-ro > e.z[ w"o~ o~ (!le. ~ ~~º 'soggg!5l~ggggg ~ 000<.00000000 <ir--o 00 0000000000 o 0000000000 o0000000000 o gggggggggg g 0000000000 o o oo. o'> n n <or-ms '<1' <or-m g¡ '<1' o oo ...j <1:~ ~ o r--itlitln 00omm<oo'>ooor-:ailci"':oooo'<l'nm'<i'~ 0000000 o 0000000 o0000000 o 0000000 o 0000000 o0000000 o <1:a: w > <1: ~ a: c1. w o .....1 o...., a: ll m r--. mitl n m r-mitl n o cl o .....1 « 1-g q) 'tl o -¡¡; o ... ::l e '" e ro8«~ + -¡¡; 'o 1~. " mtri m :; <o r-, itl n '"q) ~ ~ z ::j ~ ~ o 1en o (j .....1 « 1g '"ro e -;: ~ q) '"~ :e e q) o 'tl ro 'tl e '~ q) '"9 o u '"o .....1 ¡,¡ oz cuadro 6. resumen de costos y horas-máquina en una base mensual para toda la explotaelón, resumen costo máquina costo • costo por mes anual anual máqu¡' máqu¡' area ene feb mar oct nov dic na por por cultivo hectárea cultivo: ha trigo de invierno (despuésde papa) 43.3 0.00 0.00 184.62 1122.95 0.00 0.00 4093.76 94.54 colza de invierno 28.6 0.00 71.52 71.52 71.52 50.43 0.00 2472.30 86.44 fríjol de primavera 18.1 0.00 0.00 694.28 559.45 0.00 0.00 2226.70 123.02 /e. >;' ~ i'~7/ r // total para todos • los cultivos ($) 390.4 2147.61 257.56 4136.32 9378.64 3217.05 2397.69 74335.89 190.41 resumen hores-máquina horashoraspor mes máquina máquina area ene feb mar oct nov ole afto afto por por cultivo hectárea cultivo ha trigo de invierno (despuésde papa) 43.3 0.0 0.0 14.4 53.8 0.0 0.0 204.25 4.72 colza de invierno 28.6 0.0 4.5 4.5 4.5 5.0 0.0 132.08 4.62 fríjol de primavera 197.7 0.0 0.0 0.0 23.5 0.0 0.0 137.46 6.98 it. i 1. ~;, 7. , 7. total para todos los cultivos (has.] 390.4 161.53 16.35 242.71 409.13 173.63 134.57 3655.08 9.36 literatura citada t. a.s.a.e. 1987. asae standards. 34a. edi· ción. american society of agricultural en· gineers. stojoseph, mi 49085. 2. brooker f.a. 1988. a case study and machinery planning on silsoe college farm using two comparable computer techniqlies, b. se. disertación. university college of wales. 3. hunt d.r. 1979. farm power and machinery mánagement. 7a. edición. lowa state uníversity press.365 pp. 4. kepner r.a. et al. 1982. principies of farm machinery. 3a. edición. avi publishing co. 527 pp. 5. leiva f.r. 1989. simulation model for farm machinery planning using spreadsheets, m. se. tesis. silsoe college. silsoe, bedfordshire. 6. morris j. 1989. farm machinery selection and replacement decisions. paper presentado en power farming conference peterborough, marzo 1989. inglaterra. ~ .'.. 7. shutske j. et al. 1985. sirnulatton with spreadsheets. asae paper 85·5001. american society of agricultural engineers. stojoseph, mi 49085. 8. valdelluly g.m. 1988. spreadsheet for farm machinery management. m. se. tesis. silsoe college. silsoe, bedfordshire. 9. wagner l.e. 1985. electronic spreadsheets for american society of agricultural engineers. stojoseph, mi 49085. 10. white m. 1986.· machinery selection and budgeting using lotus 123. m. se. tesis. silsoe college. silsoe, bedfordshire. 11. wilhelm l.r., j.b. wilkerson. 1984. use of lotus 123 on ibm pc for agricultural and engineering applications. asae paper 845517. american society of agricultural engineers. stojoseph, mi 49085. 12. witney b.o. 1988. choosing and using farm machines. longman. 412 pp. 109 agronomía 23-2. 2005.pdf evaluación del uso de penicillium janthinellum biourge sobre la eficiencia de la fertilización fosfórica en el cultivo de la papa (solanum tuberosum l. var. diacol capiro) evaluating using penicillium janthinellum biourge on the efficiency of phosphoric fertilisation of potato crops (solanum tuberosum l. var. diacol capiro) carlos eduardo ñústez1 y julio césar acevedo2 abstract: this work was aimed at evaluating the effect of penicillium janthinellum b. (reported as phosphorus solubilising microorganism in the soil) on the efficiency of phosphoric fertilisation of soil for the potato crop (‘diacol capiro’ variety). seven treatments were evaluated in four experiments carried out in the colombian departments of cundinamarca, boyacá and antioquia. these treatments corresponded to five levels of p 2 o 5 applied to the soil (0, 100, 200, 300 and 400 kg· ha-1) combined with applying fosfosol® biofertiliser (2 l· ha-1) containing penicillium janthinellum b. fungus, compared to two witness treatments (absolute and commercial). the variables analysed were p concentration in foliar tissue, dry leaf matter of leaves, stems and tubers in flowering, specific gravity and tuber yield. the results revealed that there was no response to applying penicillium janthinellum b. and responses to edaphic phosphorous levels were observed in some localities. the p in foliar tissue ranged from 0.14% to 0.34%, no difference being observed amongst treatments. average yield varied between 29.7 and 35.7 t· ha-1. additional key words: phosphate solubilizing microorganisms, phosphorus, organic acids resumen: el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto del hongo penicillium janthinellum b. (reportado como microorganismo solubilizador de fósforo en el suelo) sobre la eficiencia de la fertilización fosfórica edáfica en el cultivo de papa variedad ‘diacol capiro’. se realizaron cuatro experimentos en tres departamentos: cundinamarca, boyacá y antioquia, donde se evaluaron siete tratamientos, que corresponden a cinco niveles de p 2 o 5 edáfico (0, 100, 200, 300 y 400 kg· ha-1) combinados con la aplicación del biofertilizante fosfosol®, que contiene el hongo penicillium janthinellum b. (2 l· ha-1), y dos tratamientos testigo (absoluto y comercial). las variables analizadas fueron: concentración de p en tejido foliar en prefloración; materia seca de hojas, tallos y tubérculos en floración; gravedad específica y rendimiento de tubérculo. los resultados demostraron que no hubo respuesta a la aplicación de penicillium janthinellum b., y en algunas de las localidades se observaron respuestas a los niveles de p edáfico. el p en tejido foliar varió entre 0,14% y 0,34%, sin diferencia entre los tratamientos, y el rendimiento promedio estuvo entre 29,7 y 35,7 t· ha-1. palabras claves adicionales: microorganismos solubilizadores de fosfatos, fósforo, ácidos orgánicos fecha de recepción: 18 de abril de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: cenuztezl@unal.edu.co 2 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: julioacevedoc@yahoo.com introducción el fósforo es un nutriente esencial para las plantas. participa en la estructura de moléculas tan importantes como los ácidos nucléicos y los fosfolípidos en las membranas celulares; forma parte de las moléculas atp, adp, amp y pirofosfato para la transferencia de energía en procesos de síntesis y degradación y, además, es parte esencial de glucofosfatos que participan en los procesos de fotosíntesis y respiración (marschner, 1998). el p se encuentra en la naturaleza en diversas formas químicas; sin embargo, solamente es absorbido por las plantas como anión fosfato monovalente (h 2 po 4 -) y anión bivalente (hpo 4 -2). con las constantes aplicaciones de feragronomía colombiana 23(2): 290-298, 2005 ñústez y acevedo: evaluación del uso de penicillium janthinellum... 2912005 tilizantes fosfatados al suelo se incrementa la reserva de p total en él, aunque la disponibilidad de este elemento para las plantas es reducida por causa de diversos procesos químicos que fijan o inmovilizan el p soluble en formas insolubles no disponibles para las plantas (espinoza, 1998). en general, el p puede fijarse por diversas reacciones químicas de acuerdo al tipo de suelo: en suelos con valores de ph alto, los iones fosfato reaccionan con el calcio, formando compuestos insolubles (inpofos, 1997), mientras que en los suelos con ph ácido (<5,5) se forman compuestos insolubles con elementos como hierro y aluminio; los suelos derivados de cenizas volcánicas o andisoles, que se encuentran en gran parte de colombia, incluyendo las zonas de cultivo de especies importantes como la papa, fijan el p en la superficie de los minerales amorfos, como las alofanas, y con los complejos humus-aluminio (pumisacho y sherwood, 2002). por la condición que presenta el p en el suelo, se hace necesario diseñar estrategias de manejo que permitan aumentar la disponibilidad de este elemento nutriente para los cultivos y, de esta forma, reducir las limitaciones que se presentan en la producción vegetal relacionadas con el área de nutrición. la acumulación de materia orgánica es mayor en suelos volcánicos localizados a mayor altitud (> 2.000 msnm). evidencia indirecta obtenida en andisoles de ecuador y colombia permite concluir que la fijación de p está estrechamente relacionada con el contenido de carbono en el suelo (complejos humus-aluminio) (espinosa, 1998). el costo de la fertilización fosfórica en el cultivo de la papa en colombia corresponde prácticamente a 60% de los costos de fertilización, y su eficiencia se considera del 20%; por tanto, el impacto económico de la fertilización fosfórica es considerable en el escenario productivo (barrera, 2003). las investigaciones que se han realizado en el área de microbiología agrícola en el mundo reportan que algunos microorganismos de la rizósfera de las plantas pueden facilitar la absorción del p por la planta, ya que por medio de sus procesos metabólicos son capaces de solubilizar el p que se encuentra fijado o inmovilizado en el suelo y dejarlo en formas químicas que pueden ser absorbidas por las plantas. a estos microorganismos se les ha denominado microorganismos solubilizadores de fosfatos (msf) (rashid et al., 2004). en múltiples investigaciones se ha observado que los microorganismos solubilizadores de p inorgánico están más concentrados en la rizósfera de las plantas que en el resto del suelo (vásquez et al., 2000). dentro de los msf se pueden encontrar hongos y bacterias que, gracias a la excreción de ácidos orgánicos, como los ácidos fórmico, acético, propiónico, láctico, glicólico, fumárico y succínico, o de enzimas hidrolíticas, como las fosfatasas, fitasas, nucleasas y fosfonatasas, liberan los aniones fosfato presentes en los complejos químicos mencionados arriba. los ácidos orgánicos solubilizan los fosfatos inorgánicos, mientras que las enzimas hidrolíticas liberan el p que se encuentra en la materia orgánica del suelo (rashid et al., 2004). en los últimos años se han desarrollado biofertilizantes que contienen diferentes cepas de especies de bacterias y hongos con capacidad para fijar nitrógeno atmosférico y/o solubilizar p que se encuentra fijado o inmovilizado en el suelo. algunas de estas especies corresponden a los géneros aspergillus y penicillium, en el caso de los hongos, y a los géneros bacillus, pseudomonas y rhizobium, en el caso de las bacterias (rashid et al., 2004). el papel de los ácidos orgánicos producidos por los msf en la solubilización del p insoluble puede deberse a la disminución del ph, la quelación de cationes y la competencia con el p por sitios de absorción en el suelo. también se ha reportado que los ácidos orgánicos pueden formar complejos solubles con iones metálicos asociados con p insoluble (ca, al, fe) y así, el p es liberado (rashid et al., 2004). en estudios realizados por mehana y wahid (2002) en un suelo arenoso en egipto, se encontró que, luego de realizar un ciclo de haba (vicia faba l.) en el suelo inoculado con msf (aspergillus niger, a. fumigatus, penicillium pinophilum y rhizobium leguminosarum biovar viciae), el nivel de p disponible y de n en el suelo se incrementó significativamente con respecto al suelo no inoculado; además, los rendimientos de semilla de las plantas cultivadas en el suelo inoculado fueron significativamente mayores con respecto a las cultivadas en suelo no tratado. estudios realizados por rashid et al. (2004) muestran que los ácidos orgánicos producidos in vitro en mayor cantidad por cepas de bacterias aisladas de la rizósfera de plantas de arroz y por cepas de las especies de hongos aspergillus flavus, a. niger y penicillium canescens, son los ácidos oxálico y cítrico; mientras que estudios realizados con penicillium radicum (whitelaw et al., 1999) muestran que el principal ácido orgánico liberado en el medio de cultivo por este hongo fue el ácido glucónico y, a través de estudios abióticos con hcl, que la quelación de al+3 por este ácido puede ser el factor determinante para la solubilización del fosfato de aluminio coloidal. 292 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana narloch et al. (2002) encontraron diferencias entre los aislamientos de penicillium sp. y aspergillus sp. en cuanto a la capacidad de promover la producción de materia seca y la absorción de p en plantas de rábano, dependiendo del nivel de p aplicado, ya que el primero es más eficiente en presencia de las dosis más bajas de p y el segundo, con las dosis más altas. en estudios realizados por kucey (1987) en trigo y fríjol con penicillium bilaji y una micorriza vesicular-arbuscular, se confirmó que las micorrizas y los msf tienen un efecto sinérgico, de modo que el sistema solubilizador de p requiere de ambos para ser más efectivo; además, en este estudio se pudo observar que la aplicación de msf con roca fosfórica generó un incremento en la toma del p por el fríjol en invernadero y por el trigo en invernadero y en campo. el hongo penicillium janthinellum b. fue aislado de la rizósfera de cultivos de arroz en villanueva (casanare) por el instituto de biotecnología de la universidad nacional de colombia y producido como biofertilizante concentrado líquido para uso agrícola bajo el nombre de fosfosol®. este producto ha sido probado en colombia en cultivos de arroz, obteniendo resultados positivos tales como: mayor desarrollo radicular y aéreo, mayor sanidad en el cultivo, menor volcamiento y aumento de la producción hasta en 38% (moreno, 2005). el objetivo del presente trabajo fue evaluar, en diferentes tipos de suelo y condiciones agroecológicas, el efecto del uso de penicillium janthinellum b. (microorganismo solubilizador de p) bajo diferentes dosis de p edáfico sobre el rendimiento de papa variedad ‘diacol capiro’. materiales y métodos ubicación el estudio se realizó durante el segundo semestre de 2003 en cuatro localidades: finca opalito (villapinzón, cundinamarca), altitud 2.715 msnm; finca la ircania (toca, boyacá), 2.770 msnm; finca el chayné (soracá, boyacá), 2.971 msnm, y finca san esteban (san pedro, antioquia), 2.565 msnm. las características de los suelos en los que se realizaron los experimentos están consignados en la tabla 1. diseño experimental los cultivos experimentales en las diferentes localidades se sembraron bajo el diseño de bloques completos al azar, con tres repeticiones y parcelas de 40 m2 (cinco surcos espaciados a 1 m por 8 m de longitud). los tratamientos evaluados corresponden a la combinación de fosfosol® (penicillium janthinellum b., en concentración de 1· 107 conidias/ml) con diferentes niveles de p (p 2 o 5 ) aplicado al suelo en forma de superfosfato triple (0-460), con dosis de 0, 100, 2,00, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 , (t1, t2, t3, t4 y t5, respectivamente). adicionalmente, se sembraron dos tratamientos testigos: uno con dosis comercial de p edáfico (520 kg· ha-1), en fuente fertilizante de mezcla física grado 12-34-12 (t6), y un testigo absoluto (t7) que no incluyó p edáfico ni fosfosol®. el fosfosol® fue aplicado en solución y localizado en el sitio de siembra, en dosis de 2 l· ha-1, de acuerdo con las recomendaciones dadas por el fabricante para el tabla 1. análisis de suelos de las cuatro localidades del experimento. localidad finca ph corg (%) p (ppm) k ca mg na al cic (meq · 100 g-1) villapinzón opalito 5,01 3,53 28,7 0,77 5,74 2,39 0,06 0,27 20,3 toca la ircania 5,90 2,40 21,5 0,28 12,30 1,12 0,22 0,00 15,6 soracá el chayné 4,98 2,96 142,2 0,92 6,48 0,83 0,10 0,22 18,1 san pedro san esteban 4,26 18,22 68,9 0,76 5,78 1,95 0,16 1,80 51,6 localidad finca mn zn fe cu b textura (ppm) villapinzón opalito 13,98 1,9 398 1,18 0,4 franco arcillo-arenoso toca la ircania 36,2 3,9 136 2,3 0,29 franco soracá el chayné 23 3,4 234 2,3 0,57 franco san pedro san esteban 1,5 2,8 350 <0,7 0,75 franco arenoso corg: carbono orgánico, cic: capacidad de intercambio catiónico. ñústez y acevedo: evaluación del uso de penicillium janthinellum... 2932005 cultivo. la densidad de plantas fue de 25.000 sitios/ha, utilizando un tubérculo-semilla por sitio de siembra para todos los tratamientos. variables evaluadas materia seca: en cada localidad se realizaron muestreos destructivos por tratamiento en plena floración (época de máxima acumulación de materia seca en órganos fuente), tomando una planta por cada tratamiento en dos de los tres bloques de los experimentos. las muestras vegetales se llevaron al laboratorio para la disección de hojas, tallos y tubérculos, para luego ingresar las muestras a la estufa de secado a 70 ºc durante 72 h. los pesos secos resultantes [hojas (psh), tallos (pst) y tubérculos (pstub)] se determinaron con balanzas digitales. concentración de p en tejido foliar: en la etapa de prefloración o primeras flores abiertas, se tomaron muestras de pecíolos de la tercera o cuarta hoja del tercio superior de la planta, de acuerdo con las recomendaciones de muestreo para la subespecie tuberosum, en dos repeticiones del experimento en todas las localidades. estas muestras se secaron y analizaron en el laboratorio de agua y suelos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, para determinar la concentración de elementos nutrientes en este tejido vegetal. rendimiento de tubérculo: en la cosecha se evaluó el peso de los tubérculos de cada unidad experimental, clasificados en las categorías primera, segunda y tercera, realizando las conversiones correspondientes a toneladas por hectárea para su análisis e interpretación de los resultados. gravedad específica (ge): se tomaron muestras al azar de cinco tubérculos/tratamiento en el momento de cosecha para determinar en laboratorio la ge mediante el método de peso en agua y peso en aire [ge = paire/(paire pagua)]. el análisis estadístico de todas las variables se realizó utilizando el paquete estadístico sas versión 8.2., utilizando anova, pruebas de tukey (comparación múltiple) y análisis combinado. para este último análisis se consideró la fuente ‘localidad’ como efecto aleatorio, teniendo en cuenta que todas las localidades de evaluación son parte representativa de la oferta agroecológica para el cultivo en las regiones productoras de los departamentos donde se desarrolló el proyecto y son contrastantes en cuanto a los contenidos de p, materia orgánica y otras propiedades fisicoquímicas (tabla 1). resultados y discusión soracá (boyacá) en esta localidad se encontraron diferencias en las variables de rendimiento de tubérculos de segunda (pt2), tercera (pt3) y total (ptt). adicionalmente, se encontró diferencias en la variable peso seco de hojas (psh). en las restantes variables no se presentaron diferencias significativas (tabla 2). en las variables de rendimiento anotadas, el tratamiento de menor rendimiento fue el que sólo incluyó la aplicación de fosfosol® (t1), que fue igual al testigo absoluto (t6) y al tratamiento con 100 kg· ha-1 de p 2 o 5 (t2). según la tabla 1, el nivel de p en los suelos de esta localidad fue alto, lo que indica que no hubo respuesta de la variedad ‘diacol capiro’ a la aplicación del fosfosol® en la dosis evaluada. los tratamientos con 200, 300 y 400 kg· ha-1 de p 2 o 5 y el testigo comercial (t3, t4, t5 y t7, respectivamente) fueron estadísticamente iguales entre sí, indicando que la variedad presentó respuesta a la aplicación de p edáfico hasta el nivel de 200 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 1). en la variable peso seco de hojas (psh) se encontró que el t7 (testigo comercial) fue igual a los tratamientos t2, t3, t4 y t5. las menores respuestas de la variable se presentaron en los tratamientos t6 y t1, lo que muestra la reducción en la acumulación de materia seca de las plantas evaluadas en floración provenientes de estos tratamientos y corrobora lo dicho arriba respecto al efecto del msf (figura 2). tabla 2. probabilidad de ‘f’ de los análisis de varianza de las variables evaluadas en cultivos de de papa ‘diacol capiro’ en cuatro localidades con el producto fosfosol®. variable soracá toca villapinzón san pedro pt1 0,16859385 0,08483837 0,1993657 0,65195544 pt2 0,0503091* 0,58612813 0,47291332 0,0339311* pt3 0,04542002* 0,81166288 0,38290311 0,29402048 pt total 0,03092971* 0,05735345* 0,69428305 0,15538413 ps hojas 0,0028812* 0,03261323* 0,5609024 0,30358281 ps tallos 0,66359063 0,47921156 0,03234161* 0,04220306* ps tubérculos 0,17647908 0,28877181 0,02764328* 0,00126966* gravedad específica 0,35278887 0,63888598 0,74110711 0,31276807 fósforo foliar 0,21344367 0,13807926 0,61205433 0,49869516 * diferencia estadística ( = 0,05). pt: peso de tubérculo; ps: peso seco. 294 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana figura 1. rendimiento de la variable peso de tubérculos categoría 2, 3 y total (pt2, pt3 y ptt), en tratamientos con fosfosol® y diferentes niveles de p edáfico, en cultivos de papa ‘diacol capiro’ en soracá (boyacá). figura 2. peso seco de hojas en tratamientos con fosfosol® y diferentes niveles de p edáfico, en cultivos de papa ‘diacol capiro’ en soracá (boyacá). agrupamientos con la misma letra son estadísticamente iguales, según clasificación de tukey ( = 0,05). agrupamientos con la misma letra son estadísticamente iguales, según clasificación de tukey ( = 0,05). toca (boyacá) se encontraron diferencias significativas en las variables rendimiento de tubérculo total (ptt) y peso seco de hojas (psh) (tabla 2). para la variable ptt se observó que los tratamientos t6 (testigo absoluto) y t1 fueron los de menor rendimiento y estadísticamente iguales entre sí, indicando que, al igual que en el caso de la localidad anterior, no se encontró respuesta al msf evaluado. los tratamientos t2, t3, t4, t5 y t7 fueron estadísticamente iguales entre sí, evidenciando que en esta localidad la respuesta a la fertilización edáfica de p ocurrió hasta los 100 kg· ha-1 de p 2 o 5 (figura 3). en el psh, la diferencia se explica por la mayor respuesta del testigo comercial (t7), estadísticamente igual a la del t4 y superior a la de los tratamientos restantes, aunque, como ya se anotó, esta diferencia no se reflejó en los rendimientos (figura 4). en esta localidad el nivel de p en el suelo fue medio, a diferencia del de soracá, donde el nivel de p fue muy alto (tabla 1). esta situación experimental planteó la posibilidad de una mayor respuesta a la fertilización fosfórica en esta localidad, pero que no se observó, ya que los potenciales de rendimiento y la respuesta a los tratamientos fueron similares. en ambas localidades boyacences el c orgánico (% corg) fue bajo, por lo que, de acuerdo con ñústez y acevedo: evaluación del uso de penicillium janthinellum... 2952005 lo planteado por espinoza (1998), la fijación de p esperada también fue baja, aspecto que favorece la disponibilidad del elemento para las plantas. este resultado apoya la hipótesis de que ‘diacol capiro’ es una variedad de papa que crece adecuadamente con niveles intermedios de p, tal vez porque su demanda del elemento es baja o su eficiencia fisiológica es adecuada. villapinzón (cundinamarca) en esta localidad sólo se presentaron diferencias significativas en las variables peso seco de tallos (pst) y de tubérculos (pstub). no se encontraron diferencias en las variables rendimiento de tubérculo ni p en tejido foliar (tabla 2). en la variable pst, el t3 fue superior a los restantes tratamientos, pero esta diferencia no se reflejó en el rendimiento. en el caso de pstub, la mejor respuesta se obtuvo en el tratamiento t4, estadísticamente igual a los tratamientos t2 y t3, y superior a los tratamientos restantes, lo que evidencia que hasta el momento del muestreo las diferencias en peso de tubérculo se daban con el testigo absoluto (t6), el testigo comercial (t7) y el t1; esta diferencia no se mantuvo hasta la cosecha (figura 5). el rendimiento total de tubérculo en esta localidad varió entre 45,1 y 56,1 t· ha-1, considerado alto para la variedad, y evidencia claramente que no hubo respuesta a los niveles crecientes de fertilización fosfórica edáfica. se corrobora así, de acuerdo con lo dicho más arriba, que, por una parte, la variedad muestra demanda baja de p y, por otra, que en un suelo con % corg bajo o medio la disponibilidad del elemento no es limitante para la planta y, a pesar de que el nivel de p en el suelo no sea alto (28,7 ppm para esta localidad), según lo descrito por barrera figura 3. rendimiento de la variable peso tubérculo total (ptt) en tratamientos con fosfosol® y diferentes niveles de p edáfico, en cultivos de papa ‘diacol capiro’ en toca (boyacá). agrupamientos con la misma letra son estadísticamente iguales, según clasificación de tukey ( = 0,05). figura 4. peso seco de hojas en tratamientos con fosfosol® y diferentes niveles de p edáfico, en cultivos de papa ‘diacol capiro’ en toca (boyacá). agrupamientos con la misma letra son estadísticamente iguales, según clasificación de tukey ( = 0,05). figura 5. peso seco de tallos y tubérculos en tratamientos con fosfosol® y diferentes niveles de p edáfico, en cultivos de papa ‘diacol capiro’ en villapinzón (cundinamarca). agrupamientos con la misma letra son estadísticamente iguales, según clasificación de tukey ( = 0,05). 296 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana (1998), resulta suficiente para el normal desarrollo de la variedad evaluada. de esta manera se orienta el tema de la fertilización del elemento hacia lo que se denomina mantenimiento de la fertilidad. san pedro (antioquia) en esta localidad se encontraron diferencias en las variables: rendimiento de tubérculo de segunda (pt2), peso seco de tallos (pst) y peso seco de tubérculos (pstub) (tabla 2). en la variable pt2, el testigo absoluto (t6) se comportó igual a los tratamientos t1 y t2, siendo éstos los de rendimientos menores. los tratamientos restantes (t3, t4 y t5) fueron iguales entre sí y con respecto al testigo comercial (t7) (figura 6). el ptt experimental en esta localidad varió entre 44,1 y 56,7 t· ha-1, considerado adecuado para la variedad en el departamento de antioquia. es importante resaltar el hecho de que en esta localidad, aunque el nivel de p fue alto (68,9 ppm), figura 6. rendimiento de la variable peso de tubérculos categoría 2 (pt2) en tratamientos con fosfosol® y diferentes niveles de p edáfico, en cultivos de papa ‘diacol capiro’ en san pedro (antioquia). agrupamientos con la misma letra son estadísticamente iguales, según clasificación de tukey ( = 0,05). figura 7. peso seco de tallos y tubérculos en tratamientos con fosfosol® y diferentes niveles de p edáfico, en cultivos de papa ‘diacol capiro’ en san pedro (antioquia). agrupamientos con la misma letra son estadísticamente iguales, según clasificación de tukey ( = 0,05). el % coorg también lo fue (18,2%), a diferencia de las tres localidades anteriores; por lo tanto, se trataba de un ambiente con alta probabilidad de fijación de p y era de esperarse una respuesta favorable a la aplicación del hongo en evaluación; sin embargo, los resultados fueron similares a los de las demás localidades. en cuanto a la variable pst, se encontró en t1 la respuesta estadísticamente igual a las del testigo absoluto (t6), del testigo comercial (t7) y del t3, pero inferior a las respuestas de los tratamientos t2, t4 y t5. en la variable pstub, la respuesta de t1 fue superior a la del testigo absoluto e inferior a la del t5. con los restantes niveles la respuesta fue igual (figura 7). como se puede apreciar, en esta localidad las diferencias observadas en los resultados del muestreo destructivo y en los resultados de las variables de rendimiento no reflejaron una tendencia clara con respecto a los niveles de fertilización edáfica, según se anotó arriba. porcentaje de p en tejido foliar para esta variable no se encontraron diferencias en ninguna de las localidades evaluadas (tabla 2). los rangos observados estuvieron entre: 0,24% y 0,34% en soracá, 0,15% y 0,21% en toca, 0,14% y 0,18% en villapinzón y 0,15% y 0,20% en san pedro. como se puede apreciar, en las últimas tres localidades el rango observado es muy similar y en soracá, ligeramente superior. este resultado se puede explicar por el hecho de que en esta localidad boyacense el suelo donde se realizó el experimento tenía un nivel de p muy alto (142,2 ppm) y un porcentaje bajo de corg (2,96%) y, en consecuencia, la limitación para la absorción era menor, según lo que plantea espinoza (1998) respecto a que la fijación de p es proporcional al porcentaje de corg que tiene el suelo. ñústez y acevedo: evaluación del uso de penicillium janthinellum... 2972005 análisis combinado en todas las variables, excepto gravedad específica, se encontraron diferencias entre localidades, lo que es explicable teniendo en cuenta que el trabajo cubrió diversidad de ambientes con diversidad de suelos (cundinamarca, boyacá y antioquia). en ninguna de las variables se encontró diferencias entre tratamientos (tabla 3), lo que significa que las respuestas fueron iguales; por lo tanto, el hongo evaluado (penicillium janthinellum b.) no tuvo efecto sobre el rendimiento de tubérculo en la variedad ‘diacol capiro’ y no influyó favorablemente sobre la eficiencia en la fertilización fosfórica. dimiento del cultivo de haba (vicia faba l.) y, en colombia, lo obtenido por moreno (2005), quien tuvo resultados significativos en el rendimiento de cultivo de grano con inoculación de esta misma cepa de penicillium janthinellum b. el p hallado en el tejido foliar de la variedad ‘diacol capiro’ estuvo en promedio entre 0,18% y 0,22%, valores que, al compararlos con lo reportado en variedades de la ssp. tuberosum por deutche, citado por walworth y muniz (1993), son bajos, pero, de acuerdo con las observaciones de campo, son adecuados para la variedad ‘diacol capiro’ ya que no evidenciaron deficiencias en el desarrollo y, en promedio, no presentó respuesta a los niveles crecientes de aplicación del elemento al suelo. con los resultados de este trabajo se demuestra claramente que en el cultivo de papa el uso de esta cepa no se puede considerar una estrategia promisoria para mejorar la eficiencia de la fertilización fosfórica, lo que puede explicarse por el hecho de que la cepa evaluada se aisló de condiciones ambientales muy diferentes a las condiciones normales de las zonas productoras de la especie. ello plantea la necesidad de realizar en suelos de las regiones colombianas productoras de papa la prospección y la evaluación de la diversidad de microorganismos que tienen reportada la característica de solubilizar p, con lo cual se aumentaría la probabilidad de éxito en el beneficio que se busca. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos al ministerio de agricultura y desarrollo rural por la financiación dada para este proyecto a través de cevipapa (contrato cv-05-002-03). también, a los agricultores carlos y paulo casallas, celestino y miguel correales, gonzalo castro y francisco jaramillo, quienes brindaron su apoyo en los campos de cultivo, y a nubia moreno, investigadora del instituto de biotecnología de la universidad nacional de colombia, quien facilitó el producto comercial fosfosol® para su evaluación. literartura citada barrera, l. 1998. fertilización del cultivo de la papa en los departamentos de cundinamarca y boyacá. en: guerrero, r. (ed.). fertilización de cultivos de clima frío. segunda edición. monómeros colombo venezolanos s.a, bogotá. 423 p. barrera, l. 2003. consideraciones agronómicas y económicas con la fijación de fosfatos en suelos paperos. en: iv taller “papas colombianas”. documentos técnicos. bogotá. espinoza, j. 1998. fijación de fósforo en suelos derivados de ceniza volcánica y fertilización fosfórica del cultivo de la papa. tabla 3. probabilidad de ‘f’ del análisis de varianza combinado de las variables evaluadas en papa ‘diacol capiro’ en el ensayo con fosfosol®. variable localidad tratamiento* pt1 0,000026726** 0,62920003 pt2 0,009679951** 0,14779717 pt3 0,000513525** 0,89521737 ptt 0,000029206** 0,11906123 ps hojas 0,010316211** 0,2343294 ps tallos 0,006264047** 0,32102087 ps tubérculos 0,008861002** 0,42235899 gravedad específica 0,716364446 0,15099714 fósforo foliar 0,000001444** 0,56327678 ps: peso seco; pt: peso de tubérculo; ptt: peso de tubérculo total. *por ser modelo mixto, sólo se presenta la fuente de efecto fijo. ** diferencia estadística ( = 0,05). el promedio del rendimiento de tubérculo total en las cuatro localidades varió entre 29,7 y 35,7 t· ha-1, lo que representa un potencial de rendimiento adecuado para la variedad. en el promedio de las cuatro localidades evaluadas, con la variedad ‘diacol capiro’ no se encontró respuesta a los diferentes niveles de p aplicados, lo que sí se observó por localidad, como se discutió arriba en cada una de ellas. esto fortalece lo inferido en cada localidad sobre la baja demanda del elemento por la variedad y muestra la importancia de contar con un análisis de suelo para tomar decisiones técnicas de fertilización con p en el cultivo, implicando la disminución de costos para el sistema productivo en uno de sus rubros más importantes. contrario a este resultado es lo reportado por emana y wadith (2002), quienes con la inoculación de penicillium pinophilum encontraron respuesta en el ren298 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana en: guerrero, r. (ed.). fertilización de cultivos de clima frío. segunda edición. monómeros colombo-venezolanos s.a., bogotá. 423 p. guerrero, r. 1998. fertilidad de los suelos de clima frío en colombia. en: guerrero, r. (ed.). fertilización de cultivos de clima frío. segunda edición. monómeros colombo-venezolanos s.a., bogotá. 423 p. kucey, r. 1987. increased phosphorus uptake by wheat and field beans inoculated with a phosphorus-solubilizing penicillium bilaji strain and with vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. appl. environ. microbiol. 53(12), 2699-2703. marschner, h. 1998. mineral nutrition of higher plants. academy press, london. pp. 116-130, 265-276, 463-482. mehana, t.a. y a. wahid. 2002. associative effect of phosphate dissolving fungi, rhizobium and phosphate fertilizer on some soil properties, yield components and the phosphorus and nitrogen concentration and uptake by vicia faba l. under field conditions. pakistan journal of biological sciences 5(11), 1226-1231. moreno, n. 2005. comunicación personal. instituto de biotecnología, universidad nacional de colombia, bogotá. narloch, c., v. lopes, j. ternes y g. nuñes. 2002. respostas da cultura do rabanete à inoculação de fungos solubilizadores de fosfatos. pesquisa agropecuária brasileira 37(6), 841-845. taiz, l. y e. zeiger. 1998. plant physiology. second edition. sinauer associates inc., massachussets. 792 pp. pumisacho, m. y s. sherwood. 2002. el cultivo de la papa en ecuador. instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias (iniap) y centro internacional de la papa (cip), quito. 231 pp. rashid, m., s. khalil, n. ayub, s. alam y f. latif. 2004. organic acids production and phosphate solubilization by phosphate solubilizing microorganisms (psm) under in vitro conditions. pakistan j. biol. sci. 7(2), 187-196. vásquez, p., g. holguín, m.e puente, a. lópez y y. bashan. 2000. phosphate solubilizing microorganisms associated with the rhizosphere of mangroves in a semi-arid coastal lagoon. biol. fert. soils 30, 460-468. walworth, j.l. y j.e muniz. 1993. a compendium of tissue nutrient concentrations for field-grown potatoes. amer. potato j. 70(8), 579-597. whitelaw, m.a., t.j. hardena y k.r. helyar. 1999. phosphate solubilisation in solution culture by the soil fungus penicillium radicum. soil biol. biochem. 31, 655-665. received for publication: 6 may, 2011. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 department of agricultural sciences, faculty of agricultural and forestry sciences, universidad católica del maule. curico (chile). 2 corresponding author. nloyola@ucm.cl agronomía colombiana 30(1), 103-110, 2012 application of calcium, boron and sucrose on cut peony stems (paeonia lactiflora pall.) cv. karl rosenfield aplicación de calcio, boro y sacarosa en varas de corte de peonias (paeonia lactiflora pall.) cv. karl rosenfield nelson loyola-lópez1, 2, carolina prieto-labbé1, and beatríz villouta-barr1 abstract resumen in cut f lowers, there must be clear guidelines for export, therefore, it is essential to proper postharvest management, to store the flowers for as long as possible in top condition, both for transit and vase life; in chile there is very little knowledge about this operation. in order to address these questions, a study was conducted to evaluate the performance of postharvest life of the peony cultivar ‘karl rosenfield’, using four treatments: water, preharvest borocal® with water, borocal® with 100 g sucrose/l of water, and 100 g sucrose/l of water, some of which had borocal® added preharvest and sucrose applied posthar-vest; evaluating four quality parameters in cut flowers: floral diameter, stem curvature, stem weight and vase life. the present study lasted 25 days, which was the total time of refrigerated storage. the results showed that peony stems with preharvest applications of borocal® and postharvest applications of only water presented the highest values in terms of floral diameter, stem weight and particularly increased vase life, with no significant differences in stem curvature. en flores de corte, deben existir objetivos claros en cuanto a la exportación, por lo tanto, es fundamental tener un manejo adecuado de poscosecha, que permita mantener las flores por el mayor tiempo posible en condiciones óptimas, tanto durante el transporte como su condición de vida en el florero, existiendo en chile muy poco conocimiento sobre este manejo. con la finalidad de solucionar estas dudas, se realizó un ensayo para evaluar el comportamiento de la vida en postcosecha de peonías cultivar ‘karl rosenfield’, utilizando cuatro tratamientos: agua; borocal® en precosecha más agua; borocal® más 100 g sacarosa/l de agua y 100 g sacarosa/l de agua entre los cuales a algunos se les adicionó el producto comercial en precosecha denominado borocal® y sacarosa aplicado en poscosecha; evaluando cuatro parámetros de calidad en flores de corte; diámetro floral, curvatura de varas, peso de varas y vida en florero. este ensayo se evaluó durante 25 días, que fue el tiempo total de almacenamiento refrigerado. los resultados arrojaron que las varas de peonías con la aplicación de borocal® en precosecha y sólo agua en poscosecha, alcanzaron los valores más altos en cuanto a diámetro floral, peso de varas y en particular una mayor vida en el florero; no existiendo diferencias significativas en la curvatura de las varas. key words: pre-harvest, post-harvest, cut f lowers, boron, calcium. palabras clave: precosecha, poscosecha, flores de corte, boro, calcio. introduction during the last few years, the production of flowers, such as lilies, peonies and callas has increased, both for small and medium producers. peony (paeonia lactiflora pall.) is a very interesting alternative for production in central, south and southern chile, with harvests from october in the central region and until january in the southern region of magallanes (chahín and saez, 2003). peony acreage in chile is estimated to be between 35 to 40 ha, with the concentration of most production in región de los lagos in the south of the country. the main focus is the international market, mainly the united states and europe. in 2005, peony was the third main species of chilean floral exports, amounting to u.s. $ 405,074, 108% higher than the previous season (reyes, 2007). appropriate postharvest management is vital to export objectives, maintaining flowers for as long as possible in top condition, both for transit and vase life. in chile, there is very little knowledge about this area, so if quality products are going to be used to reach foreign markets, research is needed to improve this technique. this research aimed to study quality aspects associated with peony flower stems through pre and post harvest use of calcium, boron and sucrose during refrigerated storage. 104 agron. colomb. 30(1) 2012 materials and methods the research took place in the town of lontué hijuelas, no. 3 tríeles property, curicó commune (35°02’ s and 71°17’ e), in the maule region, south-central chile. this area is classified as mesothermal temperate, with annual average temperatures of 13.6°c and rainfall of 753 mm (santibanez and uribe, 1990). the scientific research was conducted on established peony crops. the soil of the established crops had a clay texture, and was part of the treiles series. holes were dug at 50 x 50 cm with a depth of 75 cm. planting distance was 1 m between rows. a layer of stones 10 cm in height and width was placed at the base, which was covered with 5 cm of sand. each hole was filled with a mixture of materials disinfected with methyl bromide (700 kg ha-1) at the time of preparing the soil. the mixture consisted of guano, sand, location soil and dried grapes at a ratio of 1:1:1 (suarez, 1998). the planting depth was 5 to 10 cm of soil over the crown. the 20 cultivars were introduced from france, china and holland. the cultivars were arranged north-south to take in higher levels of light, with one row for each cultivar used as a control. once the plants emerged and 15 d past after the application of the herbicide roundup® and during the epic phenological state, the lateral buds were removed in order to deliver all the nutrients to the apical flower of each stem, in the same manner, leaf samples were taken to determine nutrient levels via foliar analysis. the selected cultivar was ‘karl rosenfield’ because it has the best conditions and is one of the cultivars with the highest number of flower stems per plant. the plants were 50 in number, of the said cultivar, and were arranged in rows. borocal® was used preharvest, and has an active ingredient based on calcium oxide (10% w/w) and boron (0.3% p/p) and was applied using a 6 l gamma 5® pump (italian). borocal® applications were made every 10 d, with the first application made at the start of spring in the morning, choosing the plants completely randomly, selecting half for a total of 25 plants, with the choice being as homogeneous as possible and with similar conditions to apply a dose of 4 ml l-1 of borocal®, using a total of 5 l of solution for 25 plants, abundantly over the vegetative structure, including the forming bud. later, the second and the third applications were made at 30 d after the first application, in the same conditions. the applications were made in the morning, to prevent possible evaporation. the harvest consisted of cutting 6 stems that had been treated with borocal® and 36 that had not. to homogenize the material for use, the harvest index used was: a closed calyx, but soft to the touch, with loose outer petals and showing true color; this work was done very meticulously, as the cultivar ‘karl rosenfield’ has petals looser than the other cultivars. the stems were harvested by cutting 41 cm above the base. fresh cut floral stems were deposited in a cardboard box and wrapped in newspaper to prevent dehydration and maintain turgor, keeping borocal® treated stems apart from those that were not, for later transport to laboratorio de la universidad católica del maule, in the city of curico, south-central chile. the materials used for assessing weight, diameter and curvature were a digital scale, precisa 2200c® and a micrometer caliper ruler. the stems were placed on a counter and the excess foliage was removed, leaving only three leaves to homogenize the stem, and cut to a length of 41 cm to fit inside the refrigerator. the doses of sucrose used for treatments borocal® plus 100 g sucrose/l of water and 100 g sucrose/l of water, were prepared using 4 l of water in which the said ingredients were dissolved, for the other water treatments; preharvest borocal® with water was prepared in the same volume of water, but without sucrose. then the stems were placed in their respective containers with different applications, for a time of 4 h to absorb the solutions. the containers were 20 l and made of nontransparent plastic. then the floral stems were removed from the containers and placed horizontally in the refrigerator, separated into compartments depending on the applications, and wrapped with waxed paper to prevent dehydration. the temperature in the refrigerator was 1°c with a relative humidity of approximately 95% with a total storage time of 25 d. we used a completely randomized design with a factorial arrangement of 6 x 4, establishing 24 treatments, which resulted from the combination of four applications: water as control, preharvest borocal® with water, borocal® with 100 g sucrose/l of water and 100 g sucrose/l of water, and six periods of refrigerated storage, 0, 5, 10, 15, 20 and 25 d. each treatment had three repetitions, with each repetition having an experimental unit of one stem. the measurement dates began in late october and ended in the third week of november. the obtained data produced a 2-way interaction for each of the variables. when analyzed, the tukey test was used for multiple comparisons for treatment type and identifying 105loyola-lópez, prieto-labbé, and villouta-barr: application of calcium, boron and sucrose on cut peony stems (paeonia lactiflora pall.) cv. karl rosenfield homogeneous groups, using a significance level of 95%, and analysis with the statistical software xlstat 2007®. results and discussion floral diameter the variations in the diameter of the flower bud in relation to elapsed time of storage days are shown in fig 1. in the experiment, it was found that the floral diameter of the peony ‘karl rosenfield’ stems was affected by the different treatments over time and whose value declined with the passage of storage time for all treatments except preharvest borocal® with water at 10 d and 100 g sucrose/l of water at 5 d. of the four treatments, preharvast borocal® with water had the best results for floral diameter, with high values observed from day 0 to day 25 (fig. 1). the same effect can be seen in all treatments, possibly for two reasons: on the one hand because the time of harvesting was done in the morning. in woody plants like roses and peonies, several antecedents lead to optimal harvest being in the afternoon, as the sugars would be stored during daylight and gradually disappear (verdugo, 1998b; paulin, 1997). the second reason is that the flowers were not immediately refrigerated after harvest, approximately 5 h without cooling, which is essential to decrease the respiration rate, ethylene production and minimize the use of carbohydrates, which prevent floral damage to quality and floral diameter (sáez et al., 2003). the average values observed during the 25 d of storage are seen in fig. 2, and according to which, the t1 treatment showed the highest values for floral diameter (preharvest borocal® with water), with no significant differences for water, borocal® with 100 g sucrose/l of water and 100 g sucrose/l water. probably the boron, calcium and water added preharvest allowed the cut flowers to have better cell structure in the tissues of the stems and flowers influencing their diameter. the results show values exceeding those shown by saez et al. (2003), who, in investigations of 29 cultivars of peony flowers, observed diameters between 2.10 and 5.37 cm for the cultivar show mountain and henry bocktoce with white and red tones, respectively. on the other hand, studies on several peony cultivars (stevens et al., 1993) yielded average values for the floral diameter parameter ranging from 2.8 cm for white cultivars to 4.1 cm for cultivars red. in this test, higher values were observed only with the borocal® with 100 g sucrose/l of 0 2 4 6 8 0 5 10 15 20 25 d ia m et er ( cm ) refrigerated shelf life (d) water borocal® borocal® + sucrose sucrose figure 1. evaluation of the floral diameter parameter in water, preharvest borocal® with water; borocal® with 100 g sucrose/l of water and 100 g sucrose/l of water, and the doses during the 25 d of storage at 1°c. b a b b 0 1 2 3 4 5 6 d ia m et er ( cm ) water borocal® borocal® + sucrose sucrose figure 2. averages for the floral diameter parameter (cm) observed during the 25 d of storage. means followed by the same letters are not statistically different according to tukey’s test (p≤0.05). 106 agron. colomb. 30(1) 2012 water, with a diameter of 5.4 cm, suggesting a positive effect from the application of preharvest borocal® on the red cultivar (karl rosenfield) for the floral diameter parameter. the differences in terms of the flower bud diameter may be due to the important role the time of cutting plays, because red cultivars should be harvested when the first outer petals are loose or are more open, such as in the case of the studied cultivar karl rosenfield, because an earlier cut means the flower will not properly develop, on the other hand, for pink and white cultivars, harvest is done when the flower bud is soft to the touch, but showing true color like in ‘sarah bernhardt’ and ‘kansas’ (stevens et al., 1993; reyes, 2002). the applications of treatments with water, borocal® with 100 g sucrose/l of water and 100 g sucrose/l of water produced no significant differences, similar to other studies by other authors (stevens et al., 1993; sáez et al., 2003), this may be due to the fact that the use of sugar solutions do not impart improvements to the cultivar karl rosenfield with increased floral diameter, further, applications of products such as borocal® and sucrose do not have a positive impact. stem curvature the foliar fertilizer, with the trade name borocal®, applied preharvest, and postharvest sucrose applications did not indicate a possible change in the degree of stem curvature of peony cv. karl rosenfield. variations of this parameter, with the different treatments over time, as storage time passed are seen in fig. 3. the ranges of variation in stem curvature are seen in (fig. 3), with cuttings between 40 and 41 cm. the values show that although there was curvature at the floral bud level, it was not significant, remaining almost constant over time during the 25 d of refrigerated storage. originally, this parameter was considered because is in some species of flowers the presence of some degree of curvature in the stems is seen, such as gerberas and carnations (paulin, 1997), and since the peony flower has a heavy floral bud, the same condition could occur, causing a variation in stem length due to curvature; this phenomenon was not seen in the present study. furthermore, studies by halevy and mayak, (1981) indicated excessive stem elongation in various cultivars of tulips associated with curvature, one of the main problems in this species. in this study, there was no significant curvature of the stem nor internode elongation as observed with and without addition of the borocal® product (borocal® with 100 g sucrose/l water) and water, respectively. this could be due to the structural characteristics of the stem of the cultivar studied, as well as the nutrition available in the soil for the plants. stem weight of all the parameters studied, only stem weight showed a level of interaction between treatment and storage period (tab. 1). furthermore, the same effect occurred independently in the factors of treatment and time. the treatment factor showed a p value of zero, highly significant, with a high incidence for product applications, either preharvest or postharvest, likewise for the storage time factor. at the level of interaction between treatment versus time, the values were significant, thus, there was an influence from these two factors. applications that were made both preharvest and postharvest showed clear influence during storage time. for all treatments, there was a clear decrease in stem weight as storage time passed, except for the cut floral stems in the control treatment (water) which showed an increase in stem weight at day 10 of storage and then decreased. among the treatments borocal® with 100 g sucrose/l of water presented the highest values from day 0 to day 25 of 40.0 40.4 40.5 40.6 40.7 40.1 40.2 40.3 0 5 10 15 20 25 s te m c ur va tu re ( cm ) refrigerated shelf life (d) water borocal® borocal® + sucrose sucrose figure 3. evaluation of the stem curvature parameter for the four treatments and doses during the 25 d of storage at 1°c. 107loyola-lópez, prieto-labbé, and villouta-barr: application of calcium, boron and sucrose on cut peony stems (paeonia lactiflora pall.) cv. karl rosenfield refrigerated storage. the lowest values were obtained with 100 g sucrose/l of water, although the first 5 d of storage had weight values higher than the control stems. notwithstanding, the observed values of stem weight, due to the action of all treatment applications, became constant from day 20 to 25 of storage (fig. 4). research by huber (1994), with gladioli, said that flowers, once harvested and placed in water, initially increased but then decreased stem weight; this was not observed in any of the treatments of this study. the same author said that after this increase, a decline began, both of which were due to cutting the stem from the plant, in the absence of irrigation, which would cause a water deficit in plant cells in the stem, and hence slow the tissue water potential, creating a capillary effect, which would favor absorption once the plants are placed in water. however, with increasing water content in the tissue, due to placing the stems in the containers, vase life begins, water potential decreases, and thus the pressure gradient is smaller, so water consumption decreases. the latter is consistent with that reported by paulin (1997) who stated that after harvest, cut flowers placed in water showed an initial increase in fresh weight, followed by a decrease. the surface of the plant tissue would see a vapor pressure deficit between the tissues and the environment, increasing water loss by the flower with respect to its absorption rate through the conducting vessels in the basal cutting, thereby causing the flower to wilt (fuentes, 1998). in general, during days 20 and 25 of refrigerated storage, visual inspection showed that the stems and flower buds began to dry; almost constant water loss was observed at the foliar level. different methods are used to prevent this problem in peonies, one of which involves wrapping stem groups in clear plastic and sealing the ends for the storage stage. the use of plastic is to prevent freezer burn in the stems and flowers and loss of stem fresh weight, preventing them from drying out (stevens et al., 1993). borocal® with 100 g sucrose/l of water produced significantly higher values, and 100 g sucrose/l of water presented the second highest values, obtaining higher values of stem weight. furthermore, the lowest stem weight was observed in water and 100 g sucrose/l of water, which had no borocal® applications (fig. 5). according to retamales (2001), high levels of n cause physical changes in membrane integrity, causing a high respiratory rate, this being lessened by adding ca. calcium and boron play a major role in increasing floral stem weight and are closely related. stem weight is highly affected mainly by treatments with preharvest applications of borocal®, probably because the product features compounds such as ca and b. regarding tissue senescence, applied ca decreased cellular structure ruptures and reduced respiration, preventing transfer of 0 20 25 30 35 5 10 15 40 45 0 5 10 15 20 25 s te m w ei gh t ( g) refrigerated shelf life (d) water borocal® borocal® + sucrose sucrose figure 4. evaluation of the stem weight parameter in the four treatments and doses during the 25 d of storage at 1°c. table 1. anova for the stem weight parameter for the treatment and time factors in an independent manner and the degree of interaction (treatmenttime). effect df cm dfe mse f p treatment 3 434.33 48 13.99 31.04 0.00 time 5 857.45 48 13.99 61.27 0.00 treatment-time 15 29.17 48 13.99 2.08 0.03 p values for treatment and time and their interaction are statistically different according to tukey’s test (p≤0.05). 108 agron. colomb. 30(1) 2012 enzymes accumulated in the vacuoles into the cytoplasm, precisely because the latter serve as cellular respiratory substrate (smith, 1991; retamales, 2001). boron carries out functions of flowering, pollination and fertility, in addition to the translocation of sugars and protein synthesis (pinochet, 1999). this would explain why borocal® applications deliver firmer stem structures, preventing excessive water loss through transpiration and respiration, maintaining a greater stem weight compared to other treatments. peony stems in treatment of 100 g sucrose/l of water showed lower values in weight, compared to borocal® with 100 g sucrose/l of water, this may be because sucrose levels in this study may have been relatively unnecessary, which would cause a weight loss at the foliar level, making it possible for the foliage to dry, as has been observed in roses and chrysanthemums, because sugar builds up in the free space at the ends of the leaves creating an osmotic gradient between the cells and the free space (halevy and mayak, 1981). vase life a clear decrease in vase life was seen, particularly with the treatments water, borocal® with 100 g sucrose/l water and 100 g sucrose/l water during the first 15 d of storage, resulting in a slight increase at the end of 20 and 25 d when using borocal® with water and borocal® with 100 g sucrose/l water, but not for the control treatment, where postharvest life kept decreasing. regarding treatment t3 (100 g sucrose / l of water), flowers were negatively affected in their presentation and relation to vase life during the first 5 d of vase life, but in the following days an improvement was seen until day 15 (fig. 6). of all the treatments, in terms of the vase life parameter, borocal® with water showed the best results, whose active ingredient was based on calcium and boron oxide; these two elements provided positive effects in prolonging vase life in the case of the peony cv. karl rosenfield. this is consistent with halevy and mayak, (1979), they determined that calcium doses of 10 mg l-1 prolonged vase life in species such as carnations, tulips and lilies; the same authors noted that b doses between 100 to 1,000 mg l-1 would be useful in carnations and lilies, but toxic in species such as chrysanthemums, lillium and gladioli. in the studied ‘karl rosenfield’ cultivar, the application of only water and preharvest borocal® was enough to significantly improve (p≤0.05) the duration of vase life, particularly in relation to the sucrose with water treatment (fig. 7). preharvest borocal® applications, in addition to postharvest applications like water and sucrose, showed vase lives statistically equal to the control. the obtained and referenced values for postharvest life of cut flowers subjected to the treatment of 100 g sucrose/l of water proved lower than those obtained by gast (2000), who investigated 10% sucrose applications in 23 peony cultivars, obtaining a postharvest life of 5 to 7 d with a total of 4 weeks of storage. s te m w ei gh t ( g) water borocal® borocal® + sucrose sucrose c a b c 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 va se li fe ( d) refrigerated shelf life (d) water borocal® borocal® + sucrose sucrose 0 2 4 6 8 10 12 14 figure 6. evaluation of the vase life parameter in the four treatments and doses during the 25 d of storage at 1°c. figure 5. averages for the stem weight (g) parameter observed during the 25 d of storage at 1°c. means followed by the same letters are not statistically different according to tukey’s test (p≤0.05). 109loyola-lópez, prieto-labbé, and villouta-barr: application of calcium, boron and sucrose on cut peony stems (paeonia lactiflora pall.) cv. karl rosenfield for the other treatments of borocal® with 100 g sucrose/l of water and borocal® + 100 g sucrose/l of water, the study showed similar values of vase life to those found by gast (2000) and heuser and evensen (1986). there were significant differences between treatments borocal® + 100 g sucrose/l of water and (100 g sucrose/l of water, where the first had borocal® and the second did not; with sucrose being added post-harvest, showing a positive action in the application of said commercial product before harvest, but improved results were not observed with the addition of sucrose. this disagrees with the findings of halevy and mayak (1979), (1981), who stated that the addition of products such as sugars or derivatives thereof would delay the senescence process, confirming that sugar improves water balance and osmotic potential in species such as carnations. research by heuser and evensen (1986) found that applications of a floral preservative called floralife® caused an increase in fresh weight and postharvest longevity in three peony cultivars. the same authors reported that the use of a preservative product improves the water balance of the flowers, benefiting water gain and likewise reduces these losses caused by stomatal closure. for gast (2000), floral preservatives did not improve the vase life or the floral diameter of most of the 23 studied peony cultivars. thus, in post-harvest handling of peony crops, floral preservatives may be recommended but only as an optional alternative. figure 7. averages for the vase life parameter observed during the 25 d of storage at 1°c. means followed by the same letters are not statistically different according to tukey’s test (p≤0.05). va se li fe ( d) water borocal® borocal® + sucrose sucrose 0 1 2 3 8 9 10 4 5 6 7 b a b c conclusions preharvest application of the product borocal® delivered a positive effect on stem quality in the peony cultivar karl rosenfield in the studied parameters: floral diameter, stem weight and vase life; without any change in the degree of stem curvature. the treatment that showed the best results in terms of the three mentioned parameters was borocal® with 100 g sucrose/l of water, which added borocal® preharvest and water postharvest. the lone application of the commercial product and sucrose or only postharvest sucrose did not produce the highest values, but they were within acceptable ranges. the quality parameter that showed the greatest variation in relation to the different treatments was vase life; on the other hand, stem curvature did not present any significant changes during the 25 d of refrigerated storage. incidence was only observed in the stem weight parameter, in terms of the combination of the studied treatments and time of refrigerated storage of the peony stems. literature cited chahín, g. and c. sáez. 2003. manejo del cultivo, cosecha y poscosecha. tierra adentro 49, 32-35. fuentes, e. 1998. post-cosecha de flores. in: manejo de la flor cortada. fundación para la investigación agraria, ministerio de agricultura, santiago. gast, f. 2000. production and postharvest evaluation of fresh-cut peonies. in: http://www.ksre.ksu.edu/library/hort2/srp791. pdf; consulted: march, 2012. halevy, a.h. and s. mayak. 1979. senescence and postharvest physiology of cut flowers-part 1. hort. rev. 1, 204-236. halevy, a.h. and s. mayak. 1981. senescence and postharvest physiology of cut flowers-part 2. hort. rev. 3, 59-143. heuser, c. w. and k.b. evensen. 1986. cut flower longevity of peony. j. amer. soc. hort. sci. 111(6), 896-899. huber, c. 1994. estudio de tratamientos de conservación de postcosecha de flores de gladiolo (gladiolus hybridus). undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad austral de chile, valdivia, chile. paulin, a. 1997. la postcosecha de las flores cortadas: bases fisiológicas. 2nd ed. centro nacional de investigaciones agrícolas, paris. pinochet, d. 1999. fertilización de plantas bulbosas. in: seemann, p. and n. andrade (eds.). cultivo y manejo de plantas bulbosas ornamentales. faculty of agricultural sciences, universidad austral de chile, valdivia, chile. 110 agron. colomb. 30(1) 2012 retamales, j. 2001. apuntes fisiología de la producción vegetal. faculty of agrarian sciences, universidad de talca, talca, chile. reyes, p. 2002. búsqueda de alianzas productivas y comerciales con centros de peonías de de la zona austral de chile. fundación para la investigación agraria, ministerio de agricultura, santiago. reyes, m. 2007. hortalizas y flores: mercado de las flores de corte. in: http://www.odepa.gob.cl; consulted: march, 2012. sáez, c., j. yagello, v.; latorre, l. bahamonde, and f. covacevich. 2003. especies florícolas evaluadas en chile. in: resultados de proyectos impulsados por fia. fundación para la investigación agraria, ministerio de agricultura, santiago. silva, b. 1991. calcio, un problema nutricional frecuente en numerosas especies de frutales y hortalizas. aconex 31, 17-20. stevens s., a. stevens, l. gast, k. gast, j. o’mara, n. tisserat, and r. bauerfeind. 1993. commercial specialty cut flower production peonies. in: http://www.ksre.ksu.edu/library/hort2/mf1083. pdf; consulted: march, 2012. stevens, a. 2000. garden center guide peonies in the garden. in: http://www.ksre.ksu.edu/library/hort2/mf2452.pdf; consulted: march, 2012. verdugo, g. 1998. cultivo de peonía. in: manejo de la flor cortada. fundación para la investigación agraria, ministerio de agricultura, santiago. agronomla colombiana, 1993, volumen x número 2: pág. 178 187 importancia actual de la caficultura en algunas comunidades campesinas e indigenas de la sierra nevada de santa marta present importance of coffe production in some coffe grower communities and indian comunities in the sierra nevada de santa marta. gilberto herrera rojas (1) resumen la caficultura que practican los campesinos y los grupos indlgenas de la sierra nevada de santa marta, tiene notables diferencias, tanto en la racionalidad económica, como en la lógica con la cual son atendidos los cultivos. el café juega un papel predominante en el sostenimiento de laeconomla y en la calidad de la vida de campecinos e indlgenas. la tecnologla tradicional, cuyo uso es generalizado, ha demorado el deterioro de ese inmenso maciso, aunuqe la calidad de la vida es bastante baja. palabras claves: economlacampecina, arhuacos, tecnologla, beneñcio, café seco de água. summary coffe production followed by coffe growers and indian groups in the sierra nevada de santa marta, shows several differences regarding economical rationalityandtechnology. coffe plays avery important role inthe economy and life quality ofthegrowers and , profesor asociado. depto. de desarrollo rural, facultad de agronomla, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, d.c. directoroperalivo de la enumeración exhaustiva de las unidades de explotación cafeteras en el marco del convenio unfederacafe. fundación, magdalena, colombia. 'el autor expresa sus agradecimientos al la felipe neira, quien ayudó a dirigir y transcribir las entrevistas y en la discusión y análisis de los borradores. igualmente, al colega gabriel e. galindo, asl como a los enumeradores héctor bernal, alex bautista y henry leonardo peña, quienes, gustosamente, compartieron su vivencia en el trabajo de campo de la sierra. 178 indians. traditional technology is generalized and has slowed down the deterioration of the sierra, although life quality is very low. **** la elaboración de este articulo se decidió para aprovechar parte de la experiencia del grupo que participó en el censo cafetero en el suroeste de la sierra nevada, después de dirigirlo y de compartir, parcialmente, el trabajo de campo y de visitar varios fundos e). la comprensión del papel que juega la caficultura en el sostenimiento de las economlas campesina e indlgena de la sierra nevada de santa marta, asi como la reflexión sobre el impacto de su colonización, son las pretensiones de este trabajo, . para tales efectos, era válida la aproximación a las condiciones en que se realizan los procesos productivos y las condiciones de vida en uno y otro contexto. introduccion el cinturón cafetero de la sierra nevada se encuentra entre los rangos de 1.000 y 2.000 m.s.n.m y corresponde al bioma denominado selva húmeda de piso templado ( bh-st y bmh-m). dicha franja templada cubre una extensión de 160.000 ha. (equivalente al 7% del área del depto. del magdalena) las cuales tienen potencial cafetero en 67.046 ha.( igag,1973, p.127yss.). según el censo cafetero de 1970, la sierra magdalenense aportaba el 1% de la producción cafetera nacional. en 1973 se calculaba una producción entre 130.000 y 140.000 sacos de café pergamino, aunque la producción real siempre ha sido diffcil de definir, debido al contrabando y la imprecisión en los censos. en la actualidad, la federación de cafeteros pretende una enumeración exhaustiva de las explotaciones cafeteras, con el fin de conocer el área realmente sembrada en café y estimar su producción. las zonas cafeteras, a las que hará referencia en &.. te articulo, corresponden administrativamente a los municipios de aracataca y fundación, ubicadas en los flancos sur y suroeste de la sierra nevada de santa marta. por cada uno de estos flancos hay un acceso a la sierra, asl: la entrada desde aracataca se hace por un carreteable que se deriva de la troncal de la costa a la salida norte del casco urbano de dicha ciudad. en este recorrido se aprecian fincas ganaderas hasta las estribaciones; a medida que se asciende, los cortes de la carretera y algunos deslizamientos de tierra, dejan ver un suelo arenoso y erodable. después de unos treinta kilómetros por esta vfa destapada, se llega hasta la "estación el volante", localizada a una altura aproximada de 500 m.s.n.m. tal estación, no sólo representa la escuela y una tienda, sino que es el punto de acceso a la vereda cafetera de su mismo nombre. precisamente, antes de llegar, hay una variante que desvfa hacia la "estación cerro azul", punto de acceso a una vasta zona cafetera de campesinos y de indlgenas arhuacos. la "estación cerro azul", cálida yhúmeda, se encuentra al pie de la sierra propiamente dicha, a aproximadamente unos 600 m.s.n.m. aiii existen un par de casas, una tienda y un lote para deportes. ambas veredas, "el volante" y "cerro azul" están habitadas por colonos que, en la parte cálida, siembran maíz, tomate, frutas y explotan una ganaderfa rústica . algunos tienen lotes y fincas en la zona cafetera. más arriba, entre los 1.000y 1.800 m.s.n.m. están asentados los campesinos productores de café. el acceso a la zona cafetera desde estos dos puntos, es extremadamente diffcil, debido a la presencia de varias cuchillas seguidas y muy empinadas( igac, cartograflade 1: 100.000 sierra nevada de santa marta). las fincas cafeteras en esta parte de la sierra, aparentemente son muy similares a las que se encuentran por la entrada de fundación y que se describirán más adelante, comotlpicas de los fundos campesinos de la sierra. en esta última zona, se concentró la observación y el análisis que se resume en este trabajo. la entrada por fundación se hace al tomar la variante desde la troncal, a unos diez kilómetros de esta ciudad, por una vla que llaman la "carretera negra" la cual lleva al viajero hasta "santa rosa de lima", una población abigarrada con bastante actividad comeréial. hasta aqul bajan, en los fines de semana, los campesinos de las diferentes veredas a comprar provisiones, vender sus productos ya tomarse unos tragos. de"santa rosa", se continúa hacia "la cristalina", caserlo con viviendas en madera rustica y ubicado en un pequeño valle a unos 500 m.s.n.m. está habitado por colonos, cuya actividad principal es el comercio y, en menor medida, la venta de mano de obra a las explotaciones de la sierra. aqul, casi no se observa agricuttura y las pocas viviendas tienen huertos pequeños de pancoger y animales domésticos. a partir de este lugar, resulta evidente la ausencia institucional del estado y comienza a sentirse la presencia y el dominio de los grupos armados insurgentes que lo sustituyen y dominan el territorio hasta la reserva indlgena. la vereda "la cristalina" llega hasta los 1.700 m.s.n.m., altura que se encuentra en pleno cinturón cafetero. enestepunto(500m.s.n.m.), comienza el ascenso hasta "la quiebra", parador ubicado a unos800m.s.n.m., donde se encuentra la variante hacia "sacramento" e) y para las veredas campesinas de la vertiente del rfo ariguanl, bajo el dominio del eln. desde "la quiebra" se asciende hasta "santa clara" por un camino angosto y en mal estado. es un caserío ubicado en el filo de "la cuchilla santa clara", al pie del "cerro de monteverde" que alcanza los 1.800 m.s.n.m. "santa clara" es una calle larga con casitas de un piso en material y techo de zinc; posee escuela, puesto de salud, tiendas, carpintería, billares, cacharrería, restaurante y templo evangélico y posée planta eléctrica y suministro de agua, la cual se conduce por mangueras hasta las casas. en este caserío, sus habitantes se ocupan de atender sus negocios; los niños van a la escuela a la cual llegan también, pequeños que han caminado cerca 'sacramento es una región cuyo centro es un caserío ubicado al surde la cristalína, con casas de material y techo de zinc; posee un activo comercio, planta eléctrica, escuela, tiendas, billares y cantinas. la topografía de esta región está conformada por varias colinas seguidas, el microclíma es húmedo y con poca luminosidad. al oriente, se encuentra la vereda "los curos" que algunos la llaman "lo obscuro", por su baja luminosidad. en lo general, la economía, la actividad productíva y la vida de los campesinos es similar a la zona descrita. 179 de una hora desde las veredas. los aduttos en edad de trabajar, lo mismo que los jóvenes, van a atender los animales y las parcelas, algunas de las cuales pueden estar ubicadas bastante lejos delcaserlo. en las tardes, los jóvenes se divierten jugando "buchácara" ,cartas otomando cerveza. loscampesinos, en los fines de semana, traen productos, como el frijol y el malz que venden alos comerciantes y compran vlveres y se emborrachan. todoslosdlas llegan campesinos que necesitan viajara aencargar articulas o vender sus productos, bien sea a los comerciantes o auno de los dos transportadores que van hasta "el cincuenta" . la vistadesde este filo es privilegiada pues se divisa gran parte de la sierra, incluyendo cultivos, bosques, potreros, cuchillas totalmente desnudas de vegetación y grandes deslizamientos de tierra. al fondo y a la izquierda, corre encañonado el rlo san sebastián. después de "santa ciara", bordeando el flanco izquierdo del "cerro monteverde", se llega a "el cincuenta". este es un pequetlo caserlo, centro de acopio y de aprovisionamiento de los finqueros, con comercios de vlveres, cerveza, licores, herramientas ygran cantidad de balines de varios calibres, para escopetas de cacería. hasta aqul llegan los indlgenas que vienen desde sus respectivos asentamientos a ofrecer mochilas y productos agropecuarios, que los transportadores o los comerciantes de las tiendas les compran. aqul termina el carreteable. "el cincuenta", por su posición geográfica, permite divisar el cañón del rlo san sebastián, el "cerro monteverde", los picos nevados y el valle de la quebrada "chuquingama", en cuya riberaoccidental se encuentran los distintos asentamientos indlgenas. importancia socioeconómica del cafe en la sierra nevada a. campesinos productores de café las referencias bibliográficas indican que la explotación cafetera a escala comercial entró a la sierra nevada por minca, ubicada al noroeste y cerca a santa marta, donde se establecieron explotaciones modernas tecnificadas, con procesos sofisticados de beneficio (uríbe.carlos a. 1973, p.75). sin embargo, este trabajo se referirá, únicamente, a lo observado en la parte sur y suroccidental de la sierra, donde predomina la caficultura tradicional de campesinos e indlgenas. 180 el origen del campesinado de esta parte de la sierra nevada es reciente, aunque se reporta la entrada de colonos desde finales del siglo xviii. en el siglo xx, durante la crisis agraria de los años treinta, llegó una primera oleada de colonos provenientes de departamentos ubicados en la cordillera oriental, quienes quemaron ytumbaron extensiones de bosque primario y sembraron malz, cultivos de pancoger, frutales y pequeños cultivos de café, a la usanza de las tierras de donde provenlan ( nieto, n. 1991) una segunda oleada inmigratoria, cuantitativamente la más importante, sucedió en los años cuarenta, formada por campesinos provenientes de zonas andinas que ingresaron a la sierra, huyendo de la ''violencia"desatada por lacoyuntura de la muerte del caudillo jorge eliécer gaitán. ellos colonizaron, en forma espontánea, la franja de clima templado y repitieron el proceso que se realizó en la primera oleada. estos campesinos establecieron el sistema de producción cafetera que, en la actualiadad, predomina en gran parte de la sierra nevada. latercera oleada, menos importante, fue promovida paradójicamente por el propio estado, durante los anos sesenta con programas de titulación de baldíos yen un intento por almar la presión sobre las fértiles y abundantes tierras planas del occidente y sur de la sierra. tal acción estatal, ejemplo de miopla e ignorancia, constituye una curiosa interpretación de la ley de reforma agraria, la cual prefirió consolidar y acelerar el sacrificio de este enorme patrimonio cuttural, hldrico, turlstico y de biodiversidad, para no tocar la gran propiedad, en una época en que se gastó mucho dinero y se hizo bastante publicidad para concretar un reformismo agrario que, si bien modernizó bastante la agricultura, no modificó la estructura de la propiedad territorial y, en cambio, dejó intactos los conflictos relacionados con ésta. en la segunda mitad de la década de los setentas, el estado cambió su polltica de titulación de baldlos y que implicaba laexpansión de la economla campesina, por una polftica que intentaba delimitarla y frenar los posibles conflictos por tierras entre indlgenas y colonos. a través de una serie de decisiones que,se resumen en la resolución 0109 de 1980, se creó la reserva de la sierra nevada de santa marta. esta medida trata de preservar el territorio ocupado por los arhuacos y las cumbres glaciales, pero sin tener en cuenta ni intentar modificar la situación socieconómica de las comunidades de la sierra (contreras, 1986, p.33 yss.) la última ola inmigratoria sucedió en los setentas, con el auge de los cultivos iiicitos. los nuevos colonos llegaron en busca delas tierras "libres"cerca a los resguardos ind[genas, invadieron la reserva, tumbaron el bosque primario y motivaron a los campesinos antiguos para sembrar parcelas con marihuana. por lo que se pudo comprobar directamente, este fenómeno se presentó más intensamente en las partes norte y nororiental que en estos lados (sur suroeste) de la sierra. el estado responde a la problemática de los cultivos iiicitos, ordenando la aplicación indiscriminada de defoliantes y herbicidas por vía aérea, actividad sistemática hasta la fecha apoyada en dudosos conceptos técnicos que i~ justifican con un supuesto efecto inocuo y selectivo para la flora nativa. las verdades que se pueden verificar alll, son los graves danos alos ecosistemas, a la agricultura que desarrollan los campesinos e ind[genas, a las personas y a los minúsculos cultivos de coca que, ancestralmente, manejan los indlgenas con fines de reproducción de su mundo cultural. después de más cuarenta años de guerra civil, de tres décadas de reforma agraria y casi otro tanto de narcotráfico, se encuentra establecido un campesinado que, durante este proceso, amplió, en forma espontánea, la frontera aqrlcola e incorporó los suelos de la zona templada de la sierra a la producción, con una caficultura tradicional. geográficamente, estos campesinos, principalmente santandereanos, se ubicaron en las partes bajas y meridionales de la sierra, fundaron caserlos y pueblos con patrones culturales que pertenecen a la sociedad campesina. poblados, como "la cristalina","santa clara","el cincuenta"y"sacramento" y eldesarrollode"santa rosa","pueblo bello"y"san sebastián", son creaciones colectivas de las migraciones campesinas y cuya función ha sido la consolidación, sostenimiento y recomposición de este campesinado. b. tenencia de la tierra la estructura de latenencia de la tierra en esta parte de la sierra está dominada por la propiedad privada, respaldada con titulas que otorgó ellncora y por posesiones amparadas en mejoras permanentes. las extensiones de los predios no coinciden con los documentos, por cuanto, en esa época, el estado determinaba áreas de reserva, de protección de cauces y zonas deleznables que los campesinos, poco a poco, han incorporado a su explotación, conservando las pequeñas manchas de monte. cerca al caserío "el cincuenta", se detectó una forma de producción y de tenencia especial que es la "arnedierla" en la cual el campesino, que no es dueño de la tierra, aporta todo el trabajo familiar para cultivar la parcela y el producto lo distribuye, por partes iguales, con el duelio de la tierra. c. uso del suelo y tecnología local los primeros cultivos de café se observan, cuando se entra por "santa rosa", arriba del parador de "la quiebra" . los campesinos de la sierra destinan una parte de su fundo para cultivos de autoconsumo: a veces, siembran frijol, maíz, asocias de maíz c:,n frijol, plátano, lulo, rnaracuya, etc., tanto para el consumo familiar como para el mercado. la mayor parte de la finca está constituida por el cafetal, en el cual, además del café, existen frutales, especialmente aguacates y árboles nativos . los cafetales son viejos (algunos pueden ser tan antiguos como la época de llegada de los colonos) con densidades, edades y distribuciones irregulares; lavariedad predominante es la tlpica. devez en cuando, se observan lotes pequeños y bien sembrados, con variedad caturra y hasta colombia, sin sombrío y con alta densidad. estas variedades son miradas con desdén por los campesinos, porque su desarrollo y rendimientos son escasos por la falta de otros componentes tecnológicos (su rápida declinación se debe a la pérdida de fertilidad natural del suelo como efecto de frecuentes lluvias que lo lavan y erosionan). es importante selialar la ausencia casi total de la "revolución verde". los campesinos manejan sus cafetos con una tecnologla tradicional, bajo densa cobertura arbórea de frutales, como el aguacate, cltrlcos, algunos árboles nativos como el cedro, la palmera (oictvocarium schultzei burret), caimito, guarumo, carbonero, higuerón, laureles, encenillo, guamas, etc. (inoerena, 1983) en estas condiciones, los cafetos crecen bastante sin podas, ni fertilización o aplicación de agroqulmicos. no se da importancia a la presencia de problemas de sanidad vegetal, entre los cuales sobresale la roya que ya es endémica. quizá la patogenicidad de la roya no es tan severa debido a las condiciones climáticas especiales de la sierra (altas y frecuentes precipitaciones, elevada humedad ambiental, baja luminosidad, temperaturas moderadas y estables, asl como por la altura de los cafetos que puede llegar a tres metros). las prácticas de manejo se limitan al guachapeo o desyerba con azadón y una cosecha anual. el beneficio, con 181 descerezadoras manuales, es rústico: la fermentación y el lavado se hace en pequenos tanques y el secado se realiza con patios con pisos de concreto. por falta de una tecnolog!a simple, que permita secar elcafé bajocubiertas plásticas, sólo, puede obtenerse café "seco de agua", lo cual se debe a la alta humedad ambiental y a una llovizna leve, pero pertinaz. los campesinos transportan el café "seco de agua" a lomo de mula o a la espalda en pequeños "puchos", por largos yempinados caminos, hasta el caserlo o poblado. los desechos de la cosecha son depositados en cualquier parte y el agua del lavado va a las quebradas. en estas condiciones, el café es sacado lo más pronto posible por los comerciantes e intermediarios a la planicie. escomún ver, alo largo de la carretera entre fundación y santa marta, los centros de acopio de café húmedo y los patios de concreto, donde, en muy corto tiempo, el café se seca bajo elsol ardiente .estos comercios se quedan con buena parte del trabajo de los campesinos. los agricultores más ricos poseen potreros relativamente pequeños, en donde pastan pocas reses y los equinos o mulares que sirven para eltransporte. las fincas ubicadas en las hondonadas de las vertientes son más diversificadas pues además de café, siembran cana de azúcar que benefician en pequeños trapiches paneleros, cuyo producto es de amplio consumo en la zona. d. disponibilidad y aprovechamiento de la fuerza de trabajo el proceso productivo en estas explotaciones campesinas se desarrolla, casi exclusivamente, con mano de obra familiar. en el trabajo de la unidad de producción, existe una división sexual yporedades, aunque, en las épocas de limpieza y cosecha del café o de los cultivos de pancoger, todos los miembros de lafamilia, que suele sernumerosa, colaboran sin descuidar sus labores cotidianas. como tales trabajos son estacionales, el campesino aprovecha el resto del tiempo para el mantenimiento de los cultivos de pancoger, sacar madera, arreglar cercas y cazar. las mujeres arreglan y atienden la casa, cuidan los niños y preparan los alimentos, los cuales se cocinan con lena. los níños colaboran con el cuidado de los animales, llevan los alimentos al" tajo "y traen lena. la familia está, culturalmente, predeterminada para efectuar el proceso productivo en conjunto y así, para asegurar el sostenimiento del grupo. las casas son distantes unas de otras, por lo cual las personas salen poco (hay miembros de la familia que rara vez salen). de esta forma, la vida 182 transcurre en la finca. las familias son numerosas, quizá, como mecanismo para asegurar las necesidades de trabajo. para los jóvenes de ambos sexos son escasas las expectativas deeducación, as! como las oportunidades de progreso. existen el salario agr!cola y las compañlas. pero es poco común lapresencia detrabajadores permanentes; el mercado de mano de obra es escaso y estacional. sólo, las fincas de los comerciantes del caserío o del pueblo y algún productor rico, tienen mano de obra asalariada. en las fincas campesinas es raro ver trabajadores permanentes. las necesidades ocasionales de trabajo extra, que puedan pagar, se suple con miembros de otras familias vecinas. e. racionalidad económica se puede hablar de la existencia de una econornla campesina en la zona cafetera de la sierra. las decisiones y actitudes de los campesinos, frente al proceso productivo, privilegian la supervivencia familiar y de la unidad de producción sobre cualquier expectativa de ganancia. esto no niega su articulación al mercado, principalmente a través del café. generalmente, el intercambio económico se realiza en los caserlos o poblados. este intercambio es desigual, porque los comerciantes e intermediarios pagan bajos precios con el argumento de castigar el deficiente beneficio, especialmente porel exceso de humedad que presenta el grano. igual situación sucede con los granos, como el malzyel frijol. todos los granos deben sacarse, nuevamente al sol para eliminar el exceso de humedad. otros productos, como el maracuyá y el lulo, son sacados al mercado cuando los precios justifican los altos costos de transporte e intermediación. los campesinos compran lo necesario, a precios altos, debido al costo del transporte y a los bajos volúmenes que circulan. es fácil comprender que este intercambio desigual genera unos magros ingresos en los campesinos (4). ellos venden, principalmente, el café y, ocasionalmente, la madera y los granos necesarios para comprar aquello que no producen, como los viveres, 'tal afirmación no significa que todos los campesinos y productores de café sean igualmente pobres. de hecho, existe estratificación socioeconómica y algunos acumulan capital, con racionalidad de mercado. las drogas y el vestuario; incluyen dentro de lo necesario, la compra y consumo de bebidas alcohólicas, las cuales les posibilitan, cada semana, salir de la monotonla de su pequeño mundo. debe entenderse que el café, cuya cosecha es anual, les permite recomponer, cada año, los desajustes de su unidad de producción y familiar. de esta manera, algunos pepeos periódicos, ayudan en los meses durante los cuales no hay cosecha. en épocas de crisis cafeteras, los campesinos tienen que someter a sus familias a condiciones de extrema pobreza . los transportadores de cada una de las mencionadaqs rutas, quienes son uno o dos, a medida que ven los campesinos en lavía, paran, les reciben su madera, frutas, granos o café y, en muchas ocasiones, con el encargo de confianza, para que los vendan y les traigan el producido. los aguacates, que son de excelente calidad, sólo se cosechan para el consumo local y algunos para vender a los transportadores a precios irrisorios. no vale la pena llevarlos hasta la ciudad. estos transportadores juegan un papel económico ysocial muy importante, pues sirven decorreo, llevan y traen encargos, transportan carga, pasajeros y, en los casos en que ven alguna ventaja, negocian directamente. los bajos precios que pagan y los altos precios que cobran por fletes y pasajes les permite una ganancia suficiente para vivir en el pueblo, caserío o en una buena finca cercana. la población de los caserlos y poblados vive de comprar el frijol, el malz y, a veces el café de los agricultores y de venderles, a menudo al fiado, los vlveres que necesitan. también, ganan con laventa decomestibles yel alquilerdemesasde "buchácara" (billar pool) y aquéllos que compran y matan cerdos, para vender su carne. los campesinos bajan, esporádicamente, a la ciudad, para vender unvolumen significativo, acomprar determinadas vituallas, visitar al médico, comprar medicamentos, hacer diligencias, etc., pero su mundo gira alrededor de su parcela y del caserlo o del poblado cercano los colonos tienen una concepción del bosque y de la fauna muy utilitarista e inmediatista. sin embargo, aunque oyen y entienden la importancia de su conservación, queman y tumban el bosque, siembran maíz y cultivos limpios, sin importarles lo que pueda suceder después. la cacerla que practican es de exterminio pues persiguen con asiduidad las familias sobrevivientes de armadillos, puercos espines y otros animales. no faltan quienes encuentran atractivo cazar animales vivos, para venderlos a precios a precios bajos en fundación o aracataca. f. la calidad de la vida y el conflicto armado aunque no se habla de ello, se percibe algún grado de empalia de los campesinos hacia los grupos insurgentes que trashuman portada la sierra nevada (quizá, por las condiciones socioeconómicas que les ha tocado vivir). engeneral, se puede afirmar que elcampesinado de esta parte de la sierra, es pobre; las condiciones materiales de vida de su familia son precarias. los escasos ingresos que recibe, por la venta de café y otros productos, no les permite acceder a consumos diferentes deaquellos indispensables. lasviviendas son humildes ya que estan conformadas por cuartos con paredes detapia pisada ode madera y techos de zinc, los pisos, en unas veces son en tierra y, en otras, en madera rústica o cxubiertos con una delgada capa de concreto; la cocina, generalmente, está ubicada aparte y puede ser una enramada con una tarima ytecho de palmaodezinc; también, puede ser un cuartico con pared de madera o tapia pisada. en casi todas las viviendas se presenta hacinamiento ( máximo dos habitaciones) y se convive con perros, gallinas, cerdos yotros animales. la alimentación es abundante pero magra, consistente de arepas, sancocho de plátano, yuca, frijoles, aguadepanela y rara vez, carne. la leche se consume poco, debido a que laganaderla es bastante escasa y, en cambio, es común el consumo de huevos. los adultos, en su mayorla son analfabetas, aunque conocen un poco de la ciudad; los niños en edad escolar, a duras penas, tienen de uno a tres años de educación primaria. es común que los jóvenes sepan leer,pero es muy raroencontrarlos con un mayor grado de escolaridad. la falta de perspectivas de educación y de oportunidades hacen que algunos vean, como única opción, diferente e la familia, de pertenecer a algo, a la insurgencia con simpatla. existen puestos de salud, en "santa clara", "santa rosa"y'pueblo bello",perosus servicios se limitan a atender urgencias y la casulstica que llega de las veredas; la población rural carece de atención médica, aunque fuera preventiva. todavía el agua es abundante y de buena calidad, pero ésta, poco a poco, se va perdiendo por la quema y tala así como 183 por la ausencia de algún sistema rustico de manejo de las excretas humanas yde los desechos del café. las familias se acuestan temprano por la falta de la electricidad y por el gran peligro que, durante la noche, ofrece la movilización de guerrilleros y el hostigamiento de los grupos contrainsurgentes, el cual se acentúa cuando llegan las noticias sobre secuestros de personajes en la planicie. entonces, la tensión aumenta, asl como el control de acceso y salida de personas y de mercanclas a la sierra. las detenciones de algunas personas que bajan al pueblo, las desapariciones, los sel\alamientos y las sindicaciones recrean, periódicamente, el cuadro de la violencia con la cual convive la población de la sierra. los campesinos, muchos de los cuales son, apenas, espectadores de este interminable proceso, el cual no les reporta ningún beneficio y resultan ser las vlctimas. el proceso histórico de apropiación de la tierra, tanto en la sierra como en los valles aledaños, están en la base de los problemas socioeconómicos actuales. los graves desequilibrios sociales, entre los cuales se destacan el desempleo, la falta de servicios básicos, la pobreza y la miseria en algunos pueblos delvalle, la pauperización y ladescomposición de las comunidades indlgenas así como el deterioro global de la sierra, se expresan en laviolencia yla apabullante inseguridad que se perciben desde las ciudades del magdalena y del cesar hasta las cumbres de la sierra. (mola no, 1993). el consumo de bebidas alcohólicas, cerveza y chirrinche, comunes en la geograffa nacional, a pesar de la creciente presencia e influencia de los pastores evangélicos que han logrado reclutar a la mayorla de familias, aquí es fuerte. resulta curioso, por decir lo menos, observar que la dominación polftica y social de la insurgencia, lacual regula y, hasta cierto punto, planifica las actividades del campesinado, admita y hasta conviva pacificamente con este movimiento evangélico. los pastores llevan mensajes de esperanza y redención en otro mundo que llenan el vacío de una propuesta polftica y social, por parte de los grupos an:n~dos, que incluya a los campesinos. este mcvmíento evangélico, será, a mediano plazo, más eficaz que la represión institucional para reducir el espacio político y"subvertir" laadhesión ysumisión a laguerrilla, aunque ello implica la adopción de valores culturales y religiosos foráneos, los cuales ocasionan traumas a la identidad cultural de estos campesinos, en forma 184 similar a aquello que sucede en amplias zonas del territorio nacional con religiones extrañas que desdibujan la identidad nacional. caficul tura indigena anteriormente se comentó que, de la margen izquierda hacia arriba del rlo san sebastián, se localizan los asentamientos indlgenas dentro de la reserva de la sierra nevada y, entre otros, se visitaron algunos caserfos de los indios arhuacos de la etnia lka, como "silgl.ney",·umaque",'wrdva","seránkua",·eampamento"o"duanawimaku". la idea ampliamente difundida que existe es que los capuchinos incorporaron el cultivo del café a la sierra nevada, con el establecimiento de su misión en 1916. sin embargo, mendoza (5) demuestra la existencia en la sierra nevada, de cultivos de café, implantados por colonos, desde finales del siglo xviii. aparentemente, desde finales del siglo xix, los arhuacos ya hablan aprendido, de los " bunachis" (blancos), a cultivar café. asi se daba comienzo al proceso de consolidación de una economla cafetera indlgena, que, enlaactualidad, tiene a los aarhuacos, fuertemente articulados a la economla nacional. esto no contradice la posibilidad de que los capuchinos hayan influido en la expansión del cultivo entre los arhuacos. de hecho, el café armonizó con la forma de vida, la concepción de la naturaleza y con la cultura arhuaca (pena de bernal, 1991 y ponce, 1989) a. tenencia de la tierra desde elcaserío'el cincuenta" es fácil divisar, hacia el noreste, el camn del rlo san sebastián y el valle de la quebrada "chuquingama", donde comienza la reservación y donde se encuentra la mayorfa de los asentamientos indlgenas. a una hora de camino desde ·ei cincuenta", alotro lado del río, se encuentra ·singuney". aqul, latenencia de la tierra parece estar en un "proceso de transición" hacia la propiedad privada, posiblemente, debido a la influencia de los colonos por la estrecha relación socioeconómica y cultural que mantienen con este asentamiento de la rama de los ika . poco a poco, los indios, han adoptado costumbres ·civilizadas" como el vestuas mendoza, enrique et id. el campesino contemporáneo, tercer mundo editores, bogotá. pago 361. 1990 rio, el idioma, la música y han aprendido a manejar la tierra como lo hacen los colonos. los indios cultivan parcelas individuales a las cuales incorporan porcíonesgrandes del bosque, que consideran como de su propiedad. porel contrario, en "wlndiva" y"umaque", se conserva algún sentido comunal de la tenencia de la ti..'fra, según los c6digos culturales de losarhuacos: el cabildo administra las tierras que son de la comunidad; cada familia ha recibido, ancestralmente, una parcela para que la cultive y obtenga de ella los productos para el sustento de su familia. el cabildo resuelve problemas de tenencia individual, reserva un área para laexplotación comunitaria y una parte,del bosque que se considera propiedad del asentamiento. algunos pocos poseen tierras en zona fria. b. aprovechamiento del suelo y tecnologia local las comunidades indlgenas de las mencionadas localidades tienen, por decirlo de alguna manera, dos formas de producción: las parcelas individuales en las cuales, determinados miembros de la familia siembran principalmente con yuca, café y coca ; algunos indlgenas han aprendido a cultivar cana de azúcar, la cual benefician en rústicos trapiches paneleros, pina, frijol, algunos frutales y algunas hortalizas, como el tomate. los lotes con café son pequeños y comprenden entre 100 a 200 matas, a las cuales, sólo les cosechan cerca de un quintal de café "seco de agua". los lotes comunales están cultivados con café, coca y pancoger. la tecnologla, tanto en los lotes de pancoger como en los de café y coca, es tradicional. los cafetales son minúsculos y están bajo densa cobertura arbórea. el paquete tecnológico de la "revolución verde" no esutilizado porlos indlgenas. en el café, las únicas labores que realizan son la cosecha y el beneficio. ningún agroqulmicoes usado y,raravez,desyerban. la cosecha no es pareja y el descerezado lo hacen en pilones y a mano. el secado lo hacen sobre empaques o cualquier superficie plana, hasta obtener café "seco de agua". aunque este beneficie es defectuoso, el café de los indlgenas tiene las ventajas de tener mayor tamaño, mayor peso y ser totalmente libre de agroqulmicos. tanto los cafetos como los arbustos de coca son viejos y sembrados en forma irregular, con densidades bajas y variables. los arhuacos tienen la costumbre de no cosechar la totalidad del café y sólo cosechan aquél que consideran necesario para el intercambio económico. esta forma decosecha trae, como consecuencia, la calda de muchos frutos que germinan y crecen, lo cual da al cafetal un aspecto casi expontáneo. c. el uso de la fuerza indígena de trabajo • elpatrón cultural de aprovechamiento de lafuerza de trabajo disponible de los ikas es muy diferente al de zonas campesinas de la sierra y de otras partes del pals, pues, las mujeres, los ninos, los adolescentes, los varones solteros y los recién casados, son quienes trabajan. los hombres adultos dedican su tiempo a lameditación, al mambeo de coca y a prolongadas y frecuentes reuniones, donde se habla poco y se mambea permanentemente. los indlgenas "civilizados" son los únicos que gustan salir de su asentamiento para visitar la tienda del colono, el centro poblado o el pueblo para tomar bebidas alcohólicas. en estos casos, no es raro que el indlgena gane un jornal, pero en general, no existe la contratación de mano de obra. la familia realiza el trabajo agrlcola, en especial los hombres jóvenes y solteros. las mujeres son quienes cosechan las hojas de coca para el mambe, tejen, cocinan y atienden los níños. los lotes comunales son atendidos, tanto por los niños de la escuela como por los jóvenes, cuyas familias aportan varias jornadas al mes. la cosecha del café la realizan, indiscriminadamente, todos los miembros de lafamilia. todas las familias deben colaborar en el trabajo de las tierras de la comunidad. los hombres recién casados viven en el hogar de su suegro y deben dedicar algún tiempo para trabajar en la parcela familiar de éste. d. economía en"singuney","umaque"y'windiva", domina una economla de subsistencia, parecida a la de los campesinos, con la diferencia de que en estas localidades, por lo menos en.apariencia, se desperdicia parte de la fuerza laboral más fuerte y productiva que es la de los hombres adultos. además, con los bajos niveles de rendimiento en sus parcelas y la escasa actividad de intercambio, su economla, a duras penas, alcanza para suplir necesidades de supervivencia. inclusive, sus vestuarios, gorros y dolación personal son fabricados, casi en su totalidad, por ellos mismos. el café, base de su economla, es vendido en los mismos asentamientos a indlgenas "civilizados" o llevado a san sebastian donde la cooperativa de 185 caficultores les puede pagar por este producto un poco más (pena de bemal, 1991) .como la cosecha es por "pases", emplricamente, el indlgena sabe, después del intercambio, si debe o no volver a cosechar más café. si la cantidad de dinero recibida no le alcanza para comprar lo necesario, en la semana siguiente, se verá obligado a realizar otro "pase" de cosecha. los inconvenientes de esta forma peculiar de cosechar tienen relación con la sobremaduraci6n y calda de muchos frutos que disminuyen los rendimientos (minagricultura, 1990). la economla del resguardo se complementa con la producción comunitaria y con la fabricación artesanal y artlstica de los tutos o mochilas, por las cuales reciben de los intermediarios, una quinta y hasta una octava parte de la cantidad que los usuarios urbanos pagan, por estos apreciados artefactos, a los comerciantes. los colonos y un indlgena "civilizado· sirven de intermediarios para suministrar el chirrinche a cambio de sus mochilas. la producción comunal se desuna a satisfacer necesidades colectivas, como son el funcionamiento de la escuela, del culto, del restaurante escolar, etc. la producción comunal es un elemento importante en la supervivencia de instituciones comunitarias. e. calidad de la vida a los indlgenas arhuacos parece que la modernidad no les interesa mucho. con excepción del asentamiento de "singuney", en el cual los indlgenas, ciertamente han adquirido valores culturales de los colonos, en los demás asentamientos a los cuales se refiere este articulo, la cultura arhuaca es algo que se resiste a desaparecer, ya que instituciones corno el cabildo, su particular tenencia de la tierra, la tecnologla, la organización social, la lengua y su visión del cosmos, permanecen. en estas comunidades, la economla del café constituye, no solo un elemento de articulación con la "civilización", sino, también, un elemento de sostenimiento de su calidad de vida y permanencia de su cultura. el café es el elemento dominante de relación con el mercado, el cual les permite completar su ciclo económico pero sin perspectivas de acumulación ( contreras, p.43, 1986) los arhuacos son pobres, incluso, más pobres que sus vecinos los colonos. la pobreza material de sus viviendas, exentas de cualquier accesorio, muebles o comodidad, consta de malocas circulares con paredes de tierra pisada y techos de paja. en la parte central, se cocina y las personas del grupo familiar se sientan, comen y duermen a su alrededor. un 186 indlgena común, posee un solo vestido el cual rara vez se quita y lava, utiliza burdas zandalias o botas de caucho o camina descalzo . las mujeres y los níños lucen desaseados a los ojos del extra no, puesto que usan un solo traje y, generalmente, se mantienen descalzos y mal nutridos. la alimentación está sustentada por aquéllo que pueden producir e intercambiar en sus estrechos limites y es más desbalanceada que la de los campesinos. su dieta está basada en el consumo de plátano, yuca, aguadepanela, frijol y un complemento alimenticio que reciben dellcbf a través de los maestros y la organización indlgena. cazan esporádicamente, pero tienen una concepción muy espiritual sobre la importancia del bosque y la fauna. el aire y el contorno es saludable como ninguno. la gran morbilidad por salud oral llama la atención de los extraños pues, raramente, se encuentra una persona que posea su dentadura completa. la eliminación de las excretas humanas se hace en cualquier parte, sin importar si es a la orilla de la quebrada. la principal causa de muerte es la mordedura de serpientes, la cual afecta, también, a las zonas de colonos. los indios guardan gran temor y respeto por estos animales. el cabildo, por intermedio de los "mamos", tiene autoridad sobre todos los miembros del asentamiento y es celoso en las relaciones con los extraños. la casa de la organización indlgena gonawindúa tayrona, en santa marta, sirve de hospedaje para los indios que bajan de la sierra y, a la vez, es un centro de articulación con la sociedad costeña y con el pals, ya que, a través de ella, las comunidades indlgenas de la sierra tratan de regular y hacer respetar aquello que les queda de territorio y de cultura. el encierro que han experimentado los ikas en el largo proceso histórico de expropiación de su territorio, de sus recursos y excedentes económicos, los ha colocado en la situación de un pueblo supervivien. te y llama la atención su estoicismo, apoyado en valores religiosos, con que tratan de sobrevivir aferrados a su cultura. si se reflexiona sobre la opresión a que han sido sometidos los arhuacos, durante siglos, se explica la renuencia de éstos a "modernízarse", lo cual se expresa en su indiferencia ante lo económico y lo tecnológico, asl como su desdén por la guerrilla y el narcotráfico, lo cual resulta una actitud comprensible. este fenómeno se ha acentuado en épocas recienles, durante las cuales, los guerrilleros, ros narcotraficantes y hasta el propio ejército, los han colocado en medio de sus propios conflictos. las comunidades arhuacas son concientes que no pueden hacer abstracción de la sociedad regional y nacional, lo cual los ha motivado a participar activamente en la creación de instituciones, como la confederación indigena tayrona y la organización indlgena gonawindúa tayrona, para que representen sus intereses . conclusiones en esta breve descripción de la cañcultura y de algunos rasgos de la vida económica en la sierra, queda la duda sobre la justificación histórica de la colonización campesina que amenaza, no sólo la cultura indlgena, sino, también la supervivencia misma de este vasto y único territorio, que únicamente, las generaciones muras, sabrán apreciar. las formas racionales de interacción de las comunidades indigenascon la sierra, poco apoco, se van agotando, a medida que la colonización les va arrebatando territorio; a pesar de las normas legales vigentes, nadie garantiza la suspensión de la destrucción de la sierra. un 70% de su territorio sufre, ya, diferentes grados de erosión. la fauna desaparece rápidamente, así como algunas especies vegetales de gran valor en la biodiversidad. queda claro que la caficultura tradicional, tal corno se practica todavla en la sierra, es la base tecnicoeconómica de sostenimiento de las formas de producción indigena y campesina; la mayor parte de los escasos excedentes económicos que producen no se quedan en la zona y, apenas, permiten la supervivencia de estas explotaciones. los ingresos que genera el café son básicos para la supervivencia de las economias campesina e indigena de la sierra. algunos componentes de su proceso productivo podrlan ser mejorados, sin mayor impacto ambiental tales como la renovación entresacada, las podas, la eliminación de cafetos muy viejos, el establecimiento de semilleros yostensibles mejoras en el beneficio. la agricultura moderna de cultivos limpios, con uso intensivo de insumas industriales, es incompatible con la sostenibilidad de este macizo. la pobreza asociada a la racionalidad indigena y campesina, impidió la entrada de la revolución verde la cual habría causado peores efectos. no puede decirse lo mismo del narcotráfico, causante directo e indirecto de buena parte de su deterioro actual es probable que las especies vegetales y animales. que hoy se dilapidan, en un futuro próximo, tengan un incalculable valor. las tierras planas del pie de la sierra nada valdrán sin el agua, que, todavia, produce la sierra. literatura citada 1.contreras, c.e. tejiendo mochila, informe de trabajo de campo, facultad de ciencias humanas, departamento de antropología, bogotá, 1989. 2.forero, jaime, persistencia y modernización del campesinado, en el campesino contemporáneo :cambios recientes en paises andinos, tercer mundo editores, santafé de bogotá, 1990 3.1gac, sierra nevada de santa marta, en: revista colombia, sus gentes y sus regiones, bogotá, no. 14 de 1989. 4.-----monografia del departamento del magdalena, talleres litográficos de color ospray impresores ltda.1989. 5.------atlas básico de colombia, igac. sexta edición, bogotá, colombia, 1989. 6.-formaciones vegetales de colombia y mapa ecológico,igac. bogotá, 1963. 7.inderena, colombia parques nacionales, inderena-fen-fondo para protección del medio ambiente josé celestino mutis, bogotá, 1983. 8.--el aprovechamiento forestal en colombia, bogotá, 1972 9.mendoza, enrique, café y dinero entre los arhuacos de la sierra nevada de santa marta, en el campesino contemporáneo: cambios recientes en américa latina, tercer mundo editores, bogotá, 1990. 10.minagricultura, primera encuesta nacional agropecuaria, la guajira, bogotá, 1990 11.nieto, n. sierra de gonawlndúa, en: colombia, sus gentes y sus regiones, igac. bogotá, no. 23 de sept de 1991. 12.peña de bernal, nuris, un viaje a yechikin, revista colombia, sus gentes y sus regiones, no. 21, mayo de 1991 13.ponce, a. la sierra nevada de santa marta, un enclave humano de tradición milenaria, revista: colombia, sus gentes y sus regiones. igac. bogotá, no 14 junio de 1989. 14.reichel dolmatoff, g. datos históricos -culturales sobre las tribus de la antigua gobernación de santa marta, imprenta del banco de la república, bogotá, colombia, 1951. 15.uribe, c. la gran sociedad indigena de la sierra nevada de santa marta en los contextos regional y nacional, instituto colombiano de antropologiacolcultura. editorial presencia, santafé de bogotá. 1993. 187 agronomía 23-2. 2005.pdf agronomía colombiana 23(2): 217-222, 2005 resumen: con el objetivo de analizar la morfología de la flor y de la semilla de papaya (carica papaya l.) de la variedad ‘maradol’ y el híbrido ‘tainung-1’, se recolectó el material vegetal en dos plantaciones y se llevaron al laboratorio de fisiología de cultivos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá, con el fin de realizar las descripciones correspondientes de los tres tipos de flores (femeninas, hermafroditas y estaminadas) y de la semilla, sus características externas (forma, tamaño, hilo, micrópilo, funículo, rafe y cubierta seminal) e internas (cubierta seminal, endospermo y embrión). se concluyó principalmente que a nivel morfológico las flores y semillas de los dos materiales evaluados mostraron características similares, por tanto, las descripciones dadas en este trabajo son generales para ambos. palabras claves adicionales: pétalo, estambre, ovario, testa, embrión, endospermo abstract: vegetal material from papaya (carica papaya l.) ‘maradol’ variety and ‘tainung-1’ hybrid were collected from two plantations and taken to the plant physiology laboratory to analyse their flower and seed morphology. descriptions were made of the three types of flowers (female, hermaphrodite and staminate) and the seeds’ external (shape, size, hilum, micropyle, funicle, raphe and testa) and internal characteristics (testa, endosperm and embryo). the main morphological conclusion was that the flowers and seeds from the two types evaluated showed similar characteristics; the descriptions given in this paper are thus general for them. additional key words: petal, stamen, ovary, testa, embryo, endosperm morfología de la flor y de la semilla de papaya (carica papaya l.): variedad maradol e híbrido tainung-1 floral and seed morphology of papaya (carica papaya l.): maradol variety and tainung-1 hybrid arlette ivonne gil1 y diego miranda2 fecha de recepción: 21 de abril de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 ingeniera agrónoma, programa de maestría en ciencias agrarias, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: arlettegil@hotmail.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: dmirandal@unal.edu.co introducción la papaya (carica papaya l.) es en la actualidad uno de los frutos de mayor consumo en el interior del país, debido principalmente a sus poderes digestivos. en los últimos años se está imponiendo la variedad ‘maradol’ roja mejorada y los híbridos como el ‘tainung-1’, no sólo por su exquisito sabor, sino también por sus características de duración en poscosecha y su resistencia al transporte en largas distancias. esta especie es considerada de origen americano, específicamente de centroamérica, entre méxico y costa rica (león, 1987). la variedad ‘maradol’ se obtuvo en cuba tras años de mejoramiento y el híbrido ‘tainung-1’ es de origen taiwanés. las plantas son dioicas, con flores actinomorfas, pentámeras y gamopétalas, de tres tipos: hembras, machos y/o hermafroditas, que aparecen en las axilas de las hojas. las flores masculinas poseen corola tubular y 10 estambres concrescentes con ella; las femeninas, de tubo corolino corto, con 3-5 carpelos concrescentes en un ovario unilocular, estilos libres y numerosos rudimentos seminales bitegumentados, de placentación parietal; su estructura permite la fácil polinización por el viento o los insectos (font quer, 1965). la semilla es el producto del óvulo fertilizado, que en las angiospermas se forma dentro del ovario, y es el 218 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana resultado de la reproducción sexual. la forma de las semillas está determinada por el tipo de óvulo del que se han originado y su posición dentro del fruto. el tamaño está determinado por la posición que guardan las semillas dentro del fruto y por la cantidad de nutrimentos que reciban durante su ontogenia. el hilo es una cicatriz que queda en la semilla cuando ésta se desprende del funículo. el micrópilo es una perforación a manera de canal que comunica a la semilla con el exterior y es el lugar por donde penetra el tubo polínico hacia el saco embrionario. la rafe es la costura longitudinal de la semilla formada en la parte en que el funículo se unía al rudimento seminal. el funículo es el filamento que une el rudimento seminal con la placenta, formado principalmente por tejido vascular y que sirve de puente para el paso de agua y nutrientes de la planta madre a la semilla durante su desarrollo (becerra y chaparro, 1999; niembro, 1988 y 1989; esau, 1985; fahn, 1985). las semillas de las angiospermas pueden dividirse en tres partes, de origen genéticamente diferente: la cubierta seminal o testa, el endospermo y el embrión (fosket, 1994). la cubierta seminal es la estructura que rodea y protege a las partes internas de la semilla de daños físicos y bióticos procedentes del exterior (besnier, 1988). el endospermo es un tejido de almacenamiento que se origina a partir de la fusión de uno de los núcleos espermáticos del tubo polínico con dos o más núcleos polares del saco embrionario, dando como resultado un tejido triploide o poliploide. el embrión de las angiospermas consta de un breve eje que lleva uno o dos cotiledones u hojas embrionales (becerra y chaparro, 1999). la polaridad del embrión define un eje sobre el cual se elabora el cuerpo de la planta. una compartimentación temprana parece involucrar la creación de tres dominios espaciales a lo largo del eje longitudinal del embrión: el dominio apical, compuesto por los cotiledones, el eje embrionario y el epicótilo; el dominio central, que incluye a la mayoría del hipocótilo, y el dominio basal, que consiste principalmente en la radícula (west y harada, 1993). se pretende que el conocimiento básico generado en este estudio morfológico de las flores y las semillas de papaya sirva de base para futuras investigaciones en esta especie. materiales y métodos las flores y las semillas se recolectaron en dos plantaciones de papaya. la finca santa helena, propiedad de la firma grajales s.a., elegida para realizar el muestreo del híbrido ‘tainung-1’, está ubicada en el municipio de roldanillo (valle del cauca, colombia), a una altura de 935 msnm, temperatura promedia de 24,2 ºc, precipitación promedia anual de 1.015 mm y humedad relativa promedia de 71,1%. para la variedad ‘maradol’, la recolección de las estructuras vegetales tuvo lugar en la finca los cámbulos, ubicada en el municipio de lejanías (meta, colombia), con una altura de 670 msnm, temperatura promedia de 26 °c, precipitación promedia anual entre 2.200 y 5.100 mm y humedad relativa promedia de 65% en período seco y 85% en período húmedo. las flores se disecaron para su observación al estereoscopio y la descripción de su morfología. las semillas fueron seleccionadas para la descripción de las siguientes estructuras externas: forma, tamaño, hilo, micrópilo, funículo, rafe y cubierta seminal. para la observación de las estructuras internas de la semilla, las muestras se acondicionaron mediante un corte transversal y uno transmediano. resultados y discusión características florales las características florales descritas a continuación, según lo encontrado en el material vegetal, están de acuerdo con lo anotado por font quer (1965): flores femeninas: tienen el cáliz corto, de cinco sépalos (figura 1a). los cinco pétalos blancos son completamente libres y no hay estambres. el pistilo está constituido por un ovario elipsoidal liso, formado por cinco carpelos unidos; el estigma es muy grande y recortado (figura 1b). flores hermafroditas: el tipo elongata es el más común en las flores andromonóicas. los pétalos están unidos en más de un tercio, hay 10 estambres situados al final figura 1. a) flor femenina de c. papaya; b) detalle del estigma. gil y miranda: morfología de la flor y de la semilla... 2192005 figura 2. a) flor hermafrodita de c. papaya (adaptado de la semilla del caribe, 2000); b) detalle de estambres de flor hermafrodita. figura 3. a) flor estaminada de c. papaya; b) pistilo rudimentario. figura 4. flor estaminada de c. papaya: a) corte longitudinal del gineceo; b) corte transversal. siglas: hv, haz vascular dorsal; cr, carpelo; cv, cavidad central. figura 5. semilla madura de papaya. del tubo de la corola, en dos series de cinco: los primeros, casi sésiles y opuestos a los pétalos; los segundos, con filamento corto, salen del borde de los pétalos (figura 2). el pistilo tiene el ovario alargado. flores estaminadas: son delgadas y largas, con el tubo muy elongado y cinco pétalos cortos (figura 3a). hay 10 estambres y un pistilo rudimentario (figura 3b). al realizar un corte longitudinal y uno transversal al gineceo, se observa el haz vascular dorsal, los cinco carpelos longitudinales, que se hacen evidentes en el fruto desarrollado, y la amplia cavidad central en donde las numerosas semillas se desarrollan (figura 4). características externas de la semilla forma y tamaño: la semilla de papaya es de forma ovoide y de color marrón oscuro en la madurez. su tamaño fluctúa entre 4 y 6 mm (figura 5), lo que concuerda con lo encontrado por moreno (1980). por estas características, eames (1961) la consideró como una semilla de tamaño pequeño, propio de las especies primitivas (niembro, 1988). hilo y micrópilo: en la semilla de papaya, el hilo es bastante conspicuo, de forma redondeada y color amarillo claro (figura 6). el micrópilo se encuentra muy próximo al hilo, porque procede de óvulos anátropos (figura 7). funículo: las semillas de papaya se encuentran unidas al funículo en posición parietal. este es evidente, prominente y grueso, con una longitud entre 0,5 y 1,0 cm. el color varía desde blanquecino, en semillas inmaduras (figura 8a), hasta amarillo, en las semillas maduras (figura 8b). 220 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana rafe: gracias a que la semilla de papaya procede de óvulos anátropos, es posible apreciar esta región fácilmente, presente como una cicatriz (figura 9). figura 6. detalle del hilo (hi) en la semilla de papaya. figura 7. micrópilo (mi) en la semilla de papaya. figura 8. a) semillas inmaduras adheridas al funículo (fu) en la cavidad del fruto; b) semilla madura con el funículo (fu) adherido. figura 9. rafe (r) en semilla de c. papaya. cubierta seminal: la semilla de papaya proviene de un rudimento con dos tegumentos que al desarrollarse conforman la cubierta seminal. los tejidos derivados del tegumento externo originan la exotesta, la mesotesta y la endotesta, mientras que los derivados del tegumento interno forman el tegmen. la exotesta es de consistencia carnosa, jugosa, de color anaranjado y se le conoce como sarcotesta (figura 10a). la mesotesta es oscura, rugosa y dura (figura 10b). figura 10. a) semilla de papaya con la sarcotesta adherida (nótese el brillo en la superficie); b) mesotesta de la semilla de papaya. gil y miranda: morfología de la flor y de la semilla... 2212005 características internas de la semilla al realizarle un corte transversal (figura 11a) y transmediano (figura 11b) a la semilla de papaya, se aprecian a simple vista, entre otras, tres estructuras: la cubierta seminal, el endospermo y el embrión. y la descripción de niembro (1988), se dedujo que el embrión de papaya presenta división axial, porque se ubica en el eje central de la semilla, y subdivisión folial, porque muestra cotiledones expandidos. la forma del embrión es espatulada, ya que los cotiledones son rectos y la radícula no se encuentra cubierta por ellos, como se observa en la figura 12. figura 12. embrión de la semilla de papaya: r, radícula; co, cotiledón. figura 11. estructura interna de la semilla de c. papaya. a) a, embrión; b, endospermo; c, endotesta; d, mesotesta; e, tegmen; f, rafe; b) a, mesotesta; b, endotesta; c, tegmen; d, endospermo; e, calaza; f, cotiledón; g, radícula. fotos: martha de valencia. cubierta seminal: la semilla de papaya observada es bitegumentada, debido a que el primordio seminal posee dos tegumentos: los tejidos derivados del tegumento externo constituyen la testa y los derivados del tegumento interno conforman el tegmen, lo que concuerda con lo descrito por corner (1976). endospermo: al analizar los cortes, se concluyó que el tipo de endospermo es entero porque su superficie es lisa, suave y de consistencia carnosa. de acuerdo a su posición, está clasificado como externo, ya que rodea por completo al embrión. esta descripción está acorde con la de niembro (1988). embrión: de acuerdo con lo observado, y tomando como base la clasificación hecha por martin (1946) cotiledones: al apreciar los cotiledones de la semilla de papaya, se concluyó que son planos y delgados. en cuanto a la forma, son ovados y de igual tamaño, uno con respecto al otro. el margen de los cotiledones es entero, con ápice redondeado. la base es atenuada porque el ángulo que forma la punta de la radícula con el margen de los cotiledones es menor de 45° (figura 12). según la vernación o postura que presentan los cotiledones dentro de la semilla, son rectos porque presentan una postura paralela al eje del embrión. conclusiones • las flores y las semillas de la variedad ‘maradol’ y del híbrido ‘tainung-1’ mostraron características similares a nivel morfológico. • las flores femeninas poseen ovario elipsoidal liso y estigma grande y recortado. las flores hermafroditas (tipo elongata) presentan 10 estambres situados en dos series de cinco y ovario alargado. las flores estaminadas tienen 10 estambres y pistilo rudimentario. • la semilla de papaya es de forma ovoide, color marrón oscuro en la madurez, con un tamaño entre 4 y 6 mm. el hilo es conspicuo, de color amarillo claro, y el micrópilo se encuentra muy próximo al hilo. el funículo es evidente, prominente y grueso, con una longitud entre 0,5 y 1 cm, y las semillas se encuentran 222 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana unidas a él en posición parietal. la rafe es fácilmente apreciable, a manera de cicatriz. • por provenir de un rudimento con dos tegumentos, la semilla de papaya es bitegumentada. la exotesta (sarcotesta) es carnosa y jugosa y la mesotesta es oscura, rugosa y dura. • el endospermo es entero, con superficie lisa, suave y de consistencia carnosa, y presenta posición externa debido a que rodea por completo al embrión. • el embrión presenta división axial y subdivisión folial, de forma espatulada, con cotiledones rectos que no cubren la radícula. • los cotiledones son planos, delgados, ovados, de igual tamaño, margen entero, ápice redondeado, base atenuada y postura recta. agradecimientos a rafael cruz, jefe del laboratorio de fisiología de cultivos de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, por su colaboración en la toma de las fotografías presentadas en este artículo. a la profesora martha de valencia, departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, por algunas de las fotografías cedidas para la tesis de maestría, de la que este artículo hace parte. literatura citada becerra, n. y m. chaparro. 1999. morfología y anatomía vegetal. primera edición. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. besnier, f. 1988. semillas: biología y tecnología. ediciones mundiprensa, madrid. corner, f.r.s. 1976. the seeds of dicotyledons. vol. 1. cambridge university press, cambridge. p. 89. esau, k. 1985. anatomía vegetal. ediciones omega, barcelona. pp. 641-659. fahn, a. 1985. anatomía vegetal. ediciones pirámide, madrid. pp. 528-554. font quer, p. 1965. diccionario de botánica. editorial labor s.a., barcelona. pp. 182-183. fosket, d.e. 1994. plant growth and development: a molecular approach. academic press, san diego, ca. la semilla del caribe. 2000. en: http://www.semilladelcaribe.com. mx; consulta: noviembre 2005. león, j. 1987. botánica de los cultivos tropicales. segunda edición. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica), san josé de costa rica. pp. 375-379. niembro, a. 1988. semillas de árboles y arbustos: ontogenia y estructura. limusa, méxico. valencia, m. 2005. comunicación personal y fotografías. departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. west, m.a.l. y j.j. harada. 1993. embryogenesis in higher plants: an overview. plant cell 5, 1361-1369. agronomía 24-2i.indd comportamiento fenológico de tres variedades de rosas rojas en función de la acumulación de la temperatura phenological behavior of three red rose varieties according to temperature accumulation wbeymar e. rodríguez1 y víctor j. flórez2 abstract: a phenological model allows predicting the time in that an event occurs during the organism development; the heat accumulated in this process is known as physiological time or growing degree days. this work was undertaken in flower farm in suesca (cundinamarca) with the purpose to evaluate the phenological behavior of the reproductive phase of rose varieties ‘madame delbard’, ‘charlotte’, and ‘freedom’ as responding to the accumulation of degree-days. a monitoring starting from pruning up to phenological phases ‘rice’, ‘chickpea’, ‘showing color’, and ‘harvest’ was done. at the first harvest ‘madame delbard’ had a total accumulation of 1085.3 degrees-day, and the harvest peak was at day 86 after pruning and 904.4 degrees-day. the variety ‘charlotte’ developed first flowers at day 49 and ended production at day 87 after pruning with 906.3 degrees-day accumulated; the harvest peak was at day 69 and 718.5 degrees-day. the variety ‘freedom’ needed 50 days after pruning to produce its first flowers, the harvest was accentuated at day 80 and 779.9 degrees-day and ended at the day 93 and 892.9 degrees-day. the production curves of the three varieties were described using a quadratic model, definite for the poisson regression model, except ‘freedom’ harvest curve that behavied according to a lineal model. additional key words: harvest time prediction, phenological development, degree-days resumen: un modelo fenológico permite predecir el tiempo en que ocurrirá un evento en el desarrollo de un organismo, y el calor acumulado en este proceso se conoce como tiempo fisiológico o grados-día de crecimiento. el estudio fue realizado en una finca de producción de flores, ubicada en el municipio de suesca (cundinamarca), con el objetivo de evaluar el comportamiento fenológico de las variedades de rosas ‘madame delbard’, ‘charlotte’ y ‘freedom’, como respuesta a la acumulación de grados-día. para esto, a los estadios fenológicos denominados ‘arroz’, ‘garbanzo’, ‘mostrando color’ y ‘cosecha’ se les hizo un seguimiento desde el momento de la poda. para la primera cosecha de la variedad ‘madame delbard’, se obtuvo una acumulación total de 1085,3 grados-día y el pico de cosecha se presentó a los 86 d y 904,4 grados-día. la variedad ‘charlotte’ tuvo sus primeras flores a los 49 d, finalizando la cosecha a los 87 d y con 906,3 grados-día. el pico de cosecha se dio a los 69 d y 718,5 grados-día. en el caso de la variedad ‘freedom’, se necesitaron 50 d después de poda para cortar las primeras flores, a los 80 d y 779,9 grados-día se acentúo la cosecha, finalizando a los 93 d y 892,9 grados-día. las curvas de producción obtenidas de las tres variedades presentaron un modelo cuadrático, definido por el modelo de regresión de poisson, excepto para la curva de la ‘freedom’, que se comportó como un modelo lineal. palabras claves adicionales: predicción de cosecha, desarrollo fenológico, grados-día fecha de recepción: 18 de enero de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: wbeymarrod@hotmail.com 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jflorezr@unal.edu.co agronomía colombiana 24(2): 247-257, 2006 fisiología de cultivos 248 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana introducción en colombia hay 6.544 ha de cultivos bajo invernadero que producen más de 50 tipos de flor, como rosa, pompón, alstroemeria, clavel, statice, gerbera y tropicales, entre otras especies; un área pequeña, si se compara con otras actividades agropecuarias del país (asocolflores, 2005). las rosas modernas (híbridos de té) por lo general son triploides o tetraploides, altamente vigorosas, presentan usualmente una flor única por tallo y cumplen con ciertas características como: tallo largo entre 50 y 90 cm, follaje verde brillante, flores de apertura lenta, colores vivos, buena conservación en florero, resistencia a plagas y enfermedades, altos rendimientos por metro cuadrado y la posibilidad de ser cultivadas a temperaturas no muy elevadas. esto permite que sean utilizadas en programas extensivos de flor de corte bajo invernadero (bastidas et al., 2000). debido a las variaciones del clima, las fechas calendario no son una buena base para la toma de decisiones de manejo del cultivo de la rosa, por lo que se ha venido implementando en los cultivos de flores en colombia el uso de curvas de crecimiento y de la técnica de grados-día, con el fin de predecir con más exactitud el desarrollo de los estadios fenológicos de las plantas y, en consecuencia, el momento del corte de la flor. con este trabajo no se refuta la definición o el cálculo de la técnica de grados-día, más bien se propone la evaluación de la producción de forma directa en campo. su objetivo fue determinar el comportamiento fenológico de tallos florales de rosa (rosa spp.), variedades ‘madame delbard’, ‘charlotte’ y ‘freedom’, como respuesta a la acumulación de temperatura (grados-día). manejo de las podas existen diferentes técnicas de poda, como por ejemplo la poda ‘en verde’ (plantas que no están en periodo reproductivo), cosecha ‘en picos’ y ‘forzado’. la poda ‘en verde’ se practica sobre todo en los cultivos en suelo y, en particular, en aquellas variedades que son difíciles de calentar de forma continua. con el sistema de cosecha ‘en picos’, las rosas se podan en el lugar donde se han cortado las flores y, en función de la rutina de manejo del cultivo, esta práctica se hace varias veces a la semana. el ‘forzado’ es un proceso en el que se poda primero y luego se suministra calor; lo anterior requiere fertilización y humedecimiento del suelo, inmediatamente después de podar. en principio, se contempla la posibilidad de dar a las plantas un periodo de descanso antes de podar, entre cuatro y seis semanas, dependiendo de la variedad (hoog, 2001). la altura a la que se pode el tallo parece afectar el crecimiento del vástago formado a continuación. al variar la altura de la poda, también varían la posición, la edad de la yema que ha de brotar y el número de hojas que queda sobre el tallo. las diferencias en el tamaño final del tallo recién formado parecen deberse en gran parte a diferencias de asimilación, resultantes, a su vez, de las diferencias de masa foliar (hoog, 2001). fenología de la rosa la rosa es una planta perenne que forma tallos florales continuamente, con variaciones en cantidad y calidad, presentando diversos estadios de desarrollo que van, desde una yema axilar que brota siendo la base estructural de la planta y de la producción de flores, hasta un tallo listo para cosechar. las yemas ubicadas en las hojas superiores de un tallo con frecuencia parecen ser más generativas, mientras que las yemas inferiores son vegetativas (hoog, 2001). en promedio, el ciclo de un tallo floral es de 10 a 11 semanas. se considera que la mitad de este periodo es de crecimiento vegetativo y la otra mitad, reproductivo. el periodo vegetativo se subdivide en inducción del brote y desarrollo del tallo floral, presentado en la mayoría de los casos un color rojizo característico. el periodo reproductivo se inicia con la inducción del primordio floral, que coincide con una variación del color del tallo y hojas de rojo a verde, seguido de los estadios fenológicos llamados ‘arroz’ (sobre diámetro de 0,4 cm), ‘arveja’ (0,5-0,7 cm), ‘garbanzo’ (0,8-1,2 cm), ‘rayar color (muestra color) y ‘corte’ (cosecha), en razón a la similitud de los tres primeros estadios con el tamaño del botón floral. el estadio ‘rayar color’ indica el momento cuando se separan ligeramente los sépalos por efecto del crecimiento del botón dejando ver el color de los pétalos y el ‘corte’, el momento en que la flor llega a un punto de apertura comercial, más no fisiológica (cáceres et al., 2003). efecto de la temperatura en rosas la velocidad con que se desarrolla el botón hasta convertirse en vástago está influenciada por la temperatura, por lo que el promedio de ésta es el factor más signirodríguez y flórez: comportamiento fenológico... 2492006 ficativo. la temperatura influye poco sobre la iniciación floral, aunque afecta el número de sépalos y el porcentaje de flores malformadas (hoog, 2001). la temperatura promedio de producción y la estrategia de manejo de la temperatura influyen sobre el desarrollo de las plantas de rosa, aunque con frecuencia este efecto se combina con aquéllos producidos por otros factores, tales como la luz, la humedad relativa y el co 2 (hoog, 2001). la luz influye positivamente sobre el periodo de tiempo que requiere un tallo floral para su desarrollo (hoog, 2001). en la variedad ‘sonia’, la tasa de brotación de yemas, en el estadio de brotes de 0-1 cm de longitud, estuvo en función de la temperatura promedio del invernadero. en los estadios subsiguientes, otros factores fueron más relevantes, por ejemplo, la cantidad de luz que afectó la tasa de brotación en el estadio dos, de 1 cm a botón visible (berninger y barrade, 1993, citados por hoog, 2001). las temperaturas elevadas conducen a la producción de un mayor número de tallos, aunque también, de flores más cortas y menos pesadas. existe una relación lineal entre el número de tallos cosechados y la temperatura promedio en 24 h, en el rango de 15-21 oc (hoog, 2001); sin embargo, berninger y barrade (1993), citados por hoog (2001), demostraron que hay variaciones entre cultivares. entre tanto, las diferencias de temperatura entre el día y la noche no tienen efecto sobre la velocidad de desarrollo, cuando la temperatura promedio en las 24 h permanece igual (hoog, 2001). los umbrales de desarrollo inferior y superior son dos parámetros para considerar, cuando se refieren al efecto de la temperatura en el desarrollo de las plantas. el umbral de desarrollo inferior es la temperatura por debajo de la que una especie detiene su desarrollo y el umbral de desarrollo superior, la temperatura en que la tasa de desarrollo comienza a decrecer. dichos umbrales son únicos para cada organismo. para rosa se estableció el umbral inferior de desarrollo alrededor de los 5 ºc (pasian y lieth, 1994). estos valores también son conocidos como temperaturas cardinales. en algunos casos pueden utilizarse segmentos de la curva de desarrollo para fines específicos, como la estimación de la temperatura base (ruiz, 1991). la temperatura controla la tasa de desarrollo de muchos organismos que requieren la acumulación de cierta cantidad de calor para pasar de un estadio a otro en su ciclo de vida. la medida de este calor acumulado se conoce como tiempo fisiológico (wmo, 1993). el tiempo fisiológico es frecuentemente expresado en unidades llamadas grados-día. por ejemplo, si la rosa tiene un umbral de desarrollo inferior de 5 ºc y la temperatura permanece en 6 ºc durante 24 h, se habrá acumulado un grado-día (cáceres et al., 2003). modelos fenológicos un modelo fenológico permite predecir el tiempo en que ocurrirá un evento en el desarrollo de un organismo. debido a las variaciones anuales del clima, las fechas calendario no son una buena base para la toma de decisiones de manejo (ucla, 2002). existen dos maneras para obtener un modelo de crecimiento, un modelo empírico y un modelo mecanístico, y dos aproximaciones para el análisis de los datos de las curvas de crecimiento, uno estadístico y otro biológico. la aproximación estadística permite el ajuste de los datos a curvas polinomiales, usando modelos multivariados. para el crecimiento biológico, la aproximación mecanística considera un modelo con una base biológica y parámetros biológicamente interpretables (seber y wild, 1989). para datos de crecimiento, la tasa se incrementa hasta un punto máximo y luego decae hasta cero. de acuerdo a este comportamiento se obtienen dos modelos, que corresponden al modelo logístico (autocatalítico), que describe el crecimiento de una población u órgano, y al modelo gompertz, que se usa para estudios de población y crecimiento animal (seber y wild, 1989). en particular en las áreas de fenología y desarrollo de cultivos, el concepto de unidad calórica, medida en grados-día de crecimiento (gdc, ºc-día), ha mejorado ampliamente la descripción y predicción de los eventos fenológicos, comparado con otras aproximaciones, como la época del año o el número de días. la forma para calcular los gdc es: gdc = (t max + t min )/2 t base donde t max , temperatura máxima diaria del aire; t min , temperatura mínima diaria del aire; t base , temperatura en que el proceso de interés no progresa. t base varía entre especies y posiblemente entre variedades; de igual manera, puede variar entre estadios de desarrollo o de acuerdo al proceso que se considere (ucla, 2002). 250 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana se han realizado modificaciones a esta ecuación con el propósito de mejorar su significado biológico. por ejemplo, la incorporación de un umbral superior, la conversión a unidades fototermales, añadiendo una variable de fotoperiodo, con sólo la temperatura máxima o mínima o la porción del día, e incorporando funciones para otros factores ambientales que afectan el desarrollo fenológico, como agua, nutrientes, calidad y cantidad de luz, co 2 (mcmaster y wilhelm, 1997). existen además otras maneras de calcular los gradosdía, basadas en fórmulas matemáticas más precisas y complejas que la exhibida arriba, como son, en su orden creciente de complejidad matemática, los métodos del triángulo sencillo y doble y del seno y del seno doble (ucla, 2002). cálculo de grados-día para ajustar los datos por medio del modelo de gradosdía, se toman los datos originales de temperatura durante 24 h. se establece un rango que va entre 5,3 y 30,0 ºc, los umbrales inferior y superior, respectivamente. en este rango las plantas de rosa tendrán un buen funcionamiento fisiológico y, por fuera de estos umbrales, las plantas no tendrán un desarrollo significativo. se hace el promedio para obtener una lectura diaria que, sumada a través del tiempo, representa el acumulado de la temperatura (universidad de los andes, 2003). variedades la variedad ‘madame delbard’ se distingue en belleza, forma, color y tamaño dentro de las variedades comerciales de rosa, con características de gran vigor en la formación de botones y hojas, considerándose una excelente productora de tallos florales de gran calidad (asocolflores, 1993). es una rosa de tipo híbrido de té, de color rojo aterciopelado luminoso y su botón es grueso, de tipo tulipán. presenta pétalos grandes y rígidos, en número de 50 a 55; de acuerdo al ambiente, puede conservarse en florero de 10 a 15 d, la producción anual puede estar entre 100 flores por metro cuadrado en corte regulado y 120 flores en corte continuo. sus tallos son fuertes, derechos y largos (0,80-1,10 m), sus hojas son largas, resistentes, con un colorido verde brillante. la temperatura mínima de producción está en 12-14 ºc hasta el botón y luego 12 ºc hasta el corte; la poda debe hacerse sobre un brote bien constituido. las yemas de la base de los tallos se anulan a menudo; para esta variedad es preferible el corte en continuo (delbard, 1980). la variedad ‘freedom’ presenta una flor roja de botón grande, seleccionada para el cultivo en ambientes frescos con alta intensidad de luz, especialmente en sur y centroamérica. la planta es robusta y resistente a enfermedades, especialmente al mildeo velloso. las flores tienen una larga vida en florero y se transportan muy bien. se puede alcanzar una productividad aproximada de 1,2 tallos por planta por mes. ha tenido buena acogida en el mercado norteamericano (rosen tantau, 2005). la variedad ‘charlotte’ es una rosa de color rojoterciopelo brillante, adecuada para el cultivo bajo invernadero. los botones florales se abren lentamente, permitiendo que se conserven entre 10 y 14 d. la longitud de los tallos es de unos 70-80 cm y esta variedad ofrece una buena producción. la oferta actual le permite contar con una alta aceptación, pese a ser de botón mediano (rosen tantau, 2005). es una variedad con un ciclo de desarrollo de aproximadamente 72 d; presenta tallos gruesos y largos, con 10 hojas verdaderas; los pétalos de la flor son entre rojos y violetas y la dimensión de la flor al momento del corte es 52 mm x 29 mm (cáceres et al., 2003). materiales y métodos este ensayo se realizó en flores aurora ltda. c.i., empresa productora y exportadora de flores ubicada en la vereda palmira, municipio de suesca (cundinamarca), a una altura de 2.584 msnm. la localidad presenta una temperatura promedio de 14 ºc y una humedad relativa promedio de 70%. el brillo solar está entre 1300 y 1700 h· año-1. la radiación solar diaria es 350-400 cal· cm-2. el confort térmico está entre 13-15 ºc y la precipitación media anual es de 500-1000 mm· año-1 (ideam, 2005). el estudio se realizó en rosa, variedades ‘madame delbard’, ‘charlotte’ y ‘freedom’, injertadas sobre el patrón ‘manetti’ y cultivadas bajo condiciones de invernadero. para cada una de estas variedades se seleccionaron 5 camas de la misma edad y aproximadamente 330 plantas por surco. para el monitoreo de la temperatura y la humedad relativa se utilizó un termohigrógrafo hobo h-8. para la variedad ‘madame delbard’ se realizó ‘poda plana’ o inducción total de tallos, teniendo el criterio de ‘subiendo a tijera y bajando a yema buena’, es decir, considerando 15 a 20 cm de longitud (longitud de una tijera) rodríguez y flórez: comportamiento fenológico... 2512006 y, a partir de ahí, se corta sobre la yema más basal en mejores condiciones, o sea, ‘bajando a yema buena’. la variedad ‘freedom’ se manejó con poda selectiva, cortando tallos ‘ciegos’ y tallos de cortes recientes o de cosechas anteriores, manteniendo aquellos tallos que iban para cosecha entre diciembre y enero, para mantener así la producción. durante la evaluación las plantas se mantuvieron con agobio. para la variedad ‘charlotte’ se hizo una poda semiplana a 50 cm del piso, conservando únicamente los botones que serían cosechados entre la primera y segunda semana de diciembre, por razones comerciales. inicialmente, en cada una de las camas escogidas de las tres variedades del ensayo, se realizó un conteo del número de cortes que se hicieron a las plantas en el momento de la poda, para luego definir el número probable de flores para obtener en cosecha. así mismo, se realizó el seguimiento de la fase fenológica reproductiva en los estadios ‘arroz’, ‘garbanzo’, ‘mostrando color’ y ‘cosecha’. estos estadios específicos fueron escogidos como representación de la fase de formación de flores y se convirtieron en un aspecto de control para determinar el tiempo de obtención de flores. los datos de temperatura se modelaron entre un rango de 5,3 a 30,0 ºc. el ajuste de las temperaturas dentro de los umbrales críticos se hizo de la siguiente forma: si el dato estaba entre 5,3-30,0 ºc, se restó a este valor 5,3 ºc, de modo que los datos iguales o inferiores a 5,3 ºc tomaron el valor cero (0) como umbral inferior y los datos iguales o superiores a 30,0 ºc adquirieron el umbral superior de 24,7 ºc (universidad de los andes, 2003). con los datos de temperatura ajustados se procedió a promediar por día, obteniéndose el acumulado de temperatura a través del tiempo. para la valoración estadística de la información, se usó el modelo de regresión de poisson con su función de enlace de tipo logarítmico, que a la vez permitió definir un modelo de estimación para cada estadio fenológico evaluado en las tres variedades. para definir si el modelo estaba ajustado a la información de campo, se probó la bondad del ajuste con desviación estándar y ji-cuadrado de pearson. modelo de regresión de poisson: ln (λ | x = x) = α 0 + α 1 x simplificando: ln λ = α 0 + α 1 x generalizando para k variables independientes: ln λ = α 0 +α 1 x 1 + ...+ α n x n donde α 0 y α 1 son constantes y x es variable aleatoria o no, continua o discreta. por lo tanto, α 0 es el logaritmo de l (probabilidad de que ocurra un evento en un intervalo de tamaño unitario), cuando todas las variables independientes son cero. α 1 representa el cambio en el logaritmo de l (o logaritmo del cociente de l), cuando la variable x i aumenta una unidad, siempre y cuando se mantenga constantes las demás variables (hospital ramón y cajal, 2005). la fórmula de desviación estándar para la distribución de poisson (mccullagh y nelder, 1989) es: 2∑ i w i [y i log (y i / µ i ) – (y i µ i )] donde w i , variable; µ i , valor estimado; y i , valor de respuesta. la fórmula de ji-cuadrado de pearson es: x2 = ∑ i w i (y i –µ i )2 / v(µ i ) donde v es la varianza. resultados y discusión se obtuvo un modelo de predicción para cada uno de los estadios de desarrollo fenológico propuestos en el presente ensayo, con las variedades ‘madame delbard’, ‘charlotte’ y ‘freedom’. de acuerdo con los resultados, cada modelo obtenido se expresa en forma cuadrática, excepto en el estadio fenológico ‘cosecha’ de la variedad ‘freedom’, que se comportó como lineal. también se generó una tabla de predicción para la producción de botones florales, que permite estimar por medio de grados-día el número de botones probables de obtener en una fase de desarrollo específico. la relación de tiempo expresada en días acumulados no se analizó, ya que existe una relación directa con los grados-día acumulados hasta el corte de flor. lo anterior se sustenta con el concepto de tiempo fisiológico, que involucra el incremento directo de grados-día con el tiempo cronológico (wmo, 1993). en forma general, los análisis de varianza de los valores estimados de los datos que corresponden a cada fase de desarrollo fenológico en las tres variedades fueron significativos al 95%. a la vez, mediante la evaluación 252 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana de la bondad de ajuste, se definió que el modelo de regresión de poisson era el más indicado para obtener un modelo cuadrático que explicara el comportamiento de las variedades en la formación y desarrollo de botones florales, a partir del incremento de la temperatura en un tiempo dado, lo que permite que sea usado como un modelo de predicción. grados-día (figura 2). la variedad presentó sus primeros botones florales en los estadios ‘arroz’ y ‘garbanzo’, con aproximadamente 464 grados-día. los picos de producción de los respectivos estadios y el correspondiente en grados-día fueron: en punto ‘arroz’, 617 grados-día; en ‘garbanzo’, 807,3 grados-día y en ‘mostrando color’, 836 grados-día. al pico de cosecha se llegó con un acuvariedad ‘madame delbard’ en la figura 1 se observa la relación de producción de botones florales a través del tiempo. se muestra cómo estos botones florales van pasando de un estadio de desarrollo fenológico a otro, diferenciándose los estadios evaluados con respecto al tiempo. el número de botones florales obtenidos en el tiempo es similar en cada estadio de desarrollo fenológico, excepto en la curva de cosecha, puesto que, por manejo o problemas fitosanitarios, no llegan al final del ciclo todos los botones florales con que se comenzó la evaluación. en la figura 1 también se aprecia que, a partir de la poda realizada en esta variedad y hasta el último día de cosecha, se acumularon 103 d, con pico de cosecha a los 86 d. a los 43 d después de la poda se observaron los primeros botones florales en el estadio conocido como punto ‘arroz’ y, en menor porcentaje, en el punto ‘garbanzo’. al hacer un análisis de los picos en cada estadio fenológico (figura 1), se determinó que el periodo para llegar a obtener botones en las diferentes fases fue: en punto ‘arroz’, 57 d; en punto ‘garbanzo’, entre 69 y 76 d y en la fase ‘mostrando color’, entre 76 y 79 d. el corte de flores se realizó a partir del día 63 hasta el 103, con pico entre 86 y 90 d después de poda. para obtener un ciclo de producción de botones florales en la variedad ‘madame delbard’ se requirieron 1085,3 figura 1. curvas de producción de tallos florales en función de la acumulación de días, en diferentes estadios del desarrollo fenológico, en rosa variedad ‘madame delbard’. figura 2. curvas de producción de tallos florales en función de la acumulación de grados-día, en diferentes estadios del desarrollo fenológico, en rosa variedad ‘madame delbard’. rodríguez y flórez: comportamiento fenológico... 2532006 mulado de 904,4 grados-día, siendo ésta la referencia para programar el tiempo ideal de poda para una época determinada. en promedio se cosecharon 974 flores por cama. para la variedad ‘madame delbard’, los modelos obtenidos para el comportamiento de la curva en cada estadio fenológico son: log (‘arroz’) = -35,5604 + 0,1275 (grados-día) 0,0001(grados-día)2 log (‘garbanzo’) = -36,2325 + 0,1105 (grados-día) 0,0001 (grados-día)2 log (‘mostrando color’) = -98,3328 + 0,2467 (gradosdía) 0,0001 (grados-día)2 log (‘cosecha’) = -82,6930 + 0,1884 (grados-día) 0,0001 (grados-día)2 para la variedad ‘madame delbard’, se puede hacer un estimado del número de flores a través del tiempo (tabla 1) como respuesta fisiológica a la acumulación de temperatura, expresada en grados-día. variedad ‘charlotte’ para la variedad ‘charlotte’ (figura 3) se obtuvieron los primeros tallos florales en el estadio fenológico ‘arroz’ a los 29 d y el pico respectivo, a los 43 d después de poda; para los estadios ‘garbanzo’ y ‘mostrando color’, los picos de producción se encontraron a los 49 y 62 d, respectivamente. la ‘cosecha’ se obtuvo entre los 49 y los 87 d, con pico a los 69 d después de la poda. en promedio se cosecharon 1176,4 flores por cama. en la figura 4 se relaciona la producción de tallos florales en los diferentes estadios del desarrollo fenológico y los respectivos acumulados de temperatura, expresados en grados-día. los primeros botones florales en el estadio ‘arroz’ se obtuvieron con 312 gradosdía, con pico de producción a los 458,1 grados-día; en los estadios ‘garbanzo’, ‘mostrando color’ y ‘cosecha’, para alcanzar los respectivos picos se acumularon tabla 1. predicción del número de tallos florales y su respectivo porcentaje de producción en diferentes estadios del desarrollo fenológico, en rosa variedad ‘madame delbard’. días grados-día predicción del número de tallos florales estadios de desarrollo fenológico ‘arroz’ ‘garbanzo’ ‘mostrando color’ ‘cosecha’ número (%) número (%) número (%) número (%) 43 464,0 11,0 0,0 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 45 487,6 24,4 3,2 1,2 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 48 521,5 63,2 8,9 4,3 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 54 585,2 205,0 27,5 28,0 3,0 0,0 0,0 0,0 0,0 57 616,4 272,4 52,1 56,5 8,0 0,1 0,0 0,0 0,0 63 673,8 278,6 77,3 141,0 20,4 4,1 0,4 0,2 0,0 69 733,0 144,3 90,4 218,8 39,7 45,7 4,6 3,4 0,4 72 767,5 71,6 96,9 222,9 59,4 116,0 15,2 12,2 1,6 76 807,3 23,8 99,0 183,4 75,6 220,3 35,3 39,6 5,7 79 835,9 8,9 99,8 138,1 87,7 262,3 59,3 75,7 13,4 83 877,3 1,6 100,0 74,2 94,3 221,0 79,5 144,5 28,2 86 904,4 0,4 100,0 43,0 98,1 150,4 93,3 183,0 46,9 90 947,0 0,0 100,0 14,7 99,4 53,3 98,2 196,6 67,0 93 978,9 0,0 100,0 5,5 99,9 17,3 99,7 163,2 83,7 97 1021,5 0,0 100,0 1,2 100,0 2,4 100,0 92,4 93,1 100 1053,4 0,0 100,0 0,3 100,0 0,4 100,0 47,5 98,0 103 1085,3 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0 19,9 100,0 totales 1105,2 1133,8 1093,4 978,2 254 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana dio y 76 d desde la inducción de brotes hasta el corte, valores diferentes a los 69 d y 718,5 grados-día definidos en este trabajo. sin embargo, tanto cáceres et al. (2003) como la universidad de los andes (2003) usaron una metodología diferente en la escogencia de la unidad experimental, el tamaño de la muestra y el diseño estadístico utilizado. realizaron evaluación directa a tallos florales como unidad y escogieron un tamaño de muestra entre 20 y 100 tallos florales, por lo que obtuvieron datos individualizados por tallo. en cambio, en el presente ensayo se hizo seguimiento a la producción de tallos florales en una cama, con tamaño de muestra de 5 camas, combinando la información de la producción de tallos florales provenientes de 330 plantas por cama. pero es posible que el aspecto más relevante para justificar la diferencia sea la variación ecofisiológica a la que estuvieron sometidas las plantas en las zonas de los respectivos ensayos, si se considera que el desarrollo fenológico puede ser variable entre plantas cuando son expuestas a diferentes condiciones climáticas. otro aspecto para tener en cuenta fue la incidencia de mildeo velloso en el cultivo, encontrándose sintomatología de la enfermedad en un número significativo de plantas. esto trascendió en la prolongación del periodo de cosecha y, por ende, en el acumulado de grados-día, que, para el último corte, estuvo en 906. la variedad ‘charlotte’ es particularmente susceptible a mildeo velloso. a continuación se presentan los modelos obtenidos para el comporta515,5, 647,8 y 718,5 grados-día, respectivamente. se finalizó corte con la acumulación de 906,2 grados-día. esta es la base de programación de esta variedad para una fecha determinada. por su parte, cáceres et al. (2003) informan que la variedad ‘charlotte’ requirió 755 grados-día en promemiento de las curvas de los diferentes estadios fenológicos de la variedad ‘charlotte’, modelos cuadráticos obtenidos a partir del modelo de regresión de poisson: log (‘arroz’) = -19,1480 + 0,104325 (grados-día) 0,000109105 (grados-día)2 figura 3. curvas de producción de tallos florales en función de la acumulación de días, en diferentes estadios del desarrollo fenológico, en rosa variedad ‘charlotte’. figura 4. curvas de producción de tallos florales en función de la acumulación de grados-día, en diferentes estadios del desarrollo fenológico, en rosa variedad ‘charlotte’. rodríguez y flórez: comportamiento fenológico... 2552006 log (‘garbanzo’) = -13,1680 + 0.0686 (grados-día) 0,0001 (grados-día)2 log (‘mostrando color’) = -12,1059 + 0,0564 (grados-día) 0,0000457 (grados-día)2 log (‘cosecha’) = -31,0857 + 0,0997 (grados-día) 0,0001 (grados-día)2 en la tabla 2 se relacionan los porcentajes estimados de producción de tallos florales según la acumulación de grados-día. variedad ‘freedom’ en la variedad ‘freedom’ se obtuvieron los primeros botones florales en el estadio ‘arroz’ 30 d después de la poda (figura 5). los picos de producción de tallos florales ocurrieron a 56, 70 y 77 d después de poda, para los estadios en la figura 6 se muestra que en los picos de producción de tallos florales en los estadios ‘arroz’, ‘garbanzo’, ‘mostrando color’ y ‘cosecha’ se acumularon 527, 675, 748 y 780 grados-día, respectivamente. el tabla 2. predicción del número de tallos florales y su respectivo porcentaje de producción en diferentes estadios del desarrollo fenológico, en rosa variedad ‘charlotte’. días grados-día predicción del número de tallos florales estadios de desarrollo fenológico ‘arroz’ ‘garbanzo’ ‘mostrando color’ ‘cosecha’ número (%) número (%) número (%) número (%) 34 367,5 86,2 11,8 34,4 4,7 11,3 1,6 0,0 0,0 40 427,7 248,0 32,9 104,5 13,2 37,6 4,7 0,4 0,0 43 458,1 313,2 59,6 154,0 25,6 60,8 9,7 1,3 0,1 49 515,5 280,8 83,5 233,1 44,4 119,7 19,5 9,0 0,9 55 573,7 120,7 93,8 232,1 63,1 174,9 33,9 39,5 4,3 58 607,1 53,2 98,4 190,9 78,6 189,0 49,4 75,1 10,6 62 647,8 14,1 99,6 124,4 88,6 180,9 64,2 133,6 22,0 65 677,0 4,4 99,9 80,4 95,1 159,7 77,3 175,7 36,9 69 718,5 0,6 100,0 36,0 98,0 117,0 86,9 212,5 55,0 72 748,2 0,1 100,0 17,7 99,4 85,0 93,9 210,7 72,9 76 790,4 0,0 100,0 5,3 99,8 47,0 97,8 169,4 87,3 79 822,1 0,0 100,0 1,9 100,0 27,0 100,0 122,5 97,7 87 906,3 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0 27,0 100,0 totales 1121,2 1214,8 1210,0 1176,7 fenológicos ‘arroz’, ‘garbanzo’ y ‘mostrando color’, respectivamente. la cosecha se dio a partir del día 50 hasta 93 d después de poda, con un promedio de 482 flores recolectadas por cama (tabla 3). figura 5. curvas de producción de tallos florales en función de la acumulación de días, en diferentes estadios del desarrollo fenológico, en rosa variedad ‘freedom’. 256 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana ciclo de producción finalizó con la acumulación de 893 grados-día. la variedad ‘freedom’ mostró que a través del tiempo se obtuvieron tallos florales en diferentes estadios de desarrollo y en cantidades similares. este crecimiento no permitió observar un estadio específico dentro de las camas del cultivo. lo anterior se evidencia en las figuras 5 y 6 y en los modelos obtenidos estadísticamente. el modelo de predicción de cosecha se comportó como lineal, considerado como una respuesta al tipo de ‘poda selectiva’ que se realizó en esta variedad. esta es una variedad nueva en colombia, de la que poco se conoce, por lo que no se sabe acerca del efecto de la poda en su manejo y productividad. tabla 3. predicción del número de tallos florales y su respectivo porcentaje de producción en diferentes estadios del desarrollo fenológico, en rosa variedad ‘freedom’. días grados-día predicción del número de tallos florales estadios de desarrollo fenológico ‘arroz’ ‘garbanzo’ ‘mostrando color’ ‘cosecha’ número (%) número (%) número (%) número (%) 35 312,4 19,5 8,9 10,0 4,2 13,4 6,7 0,0 0,0 41 376,7 30,6 14,9 17,2 7,4 17,1 9,9 0,0 0,0 44 408,5 36,4 22,0 21,5 11,4 19,2 13,5 0,0 0,0 50 467,9 45,8 31,0 30,7 17,0 23,5 17,9 12,6 2,6 56 526,8 51,3 41,0 39,8 24,4 28,3 23,2 16,4 6,0 59 561,1 51,9 51,1 44,4 32,6 31,3 29,1 19,2 10,0 63 602,2 50,0 60,9 48,7 41,6 35,1 35,7 23,1 14,8 66 632,3 46,9 70,1 50,7 51,0 37,9 42,8 26,4 20,3 70 675,1 40,7 78,0 51,6 60,5 42,1 50,7 32,0 26,9 73 705,1 35,5 84,9 50,8 69,9 45,0 59,2 36,7 34,5 77 747,8 27,7 90,4 47,7 78,7 49,3 68,4 44,5 43,7 80 779,9 22,2 94,7 44,1 86,8 52,4 78,2 51,4 54,4 84 822,6 15,6 97,8 38,1 93,9 56,5 88,8 62,3 67,3 87 854,7 11,5 100,0 33,1 100,0 59,5 100,0 72,0 82,3 93 893,0 0,0 100,0 0,0 100,0 0,0 100,0 85,5 100,0 totales 485,411 528,5 510,8 482,0 figura 6. curvas de producción de tallos florales en función de la acumulación de grados-día, en diferentes estadios del desarrollo fenológico, en rosa variedad ‘freedom’. rodríguez y flórez: comportamiento fenológico... 2572006 los modelos de predicción de cosecha obtenidos para cada estadio fenológico en la variedad ‘freedom’ fueron: log (‘arroz’) = -1,1886 + 0.0185 (grados-día) 0,000016722 (grados-día)2 log (‘garbanzo’) = -1,8163 + 0,0172 (grados-día) 0,0000128698 (grados-día)2 log (‘mostrando color’) = 1,1322 + 0,0054 (gradosdía) 0,0000226448 (grados-día)2 log (‘cosecha’) = 0,4239 + 0,0045 (grados-día) en la tabla 3 se observa la probabilidad de producción de tallos florales de la variedad ‘freedom’, en diferentes estadios fenológicos con respecto a la acumulación de la temperatura (grados-día). conclusiones el comportamiento fenológico de rosa en las variedades ‘madame delbard’, ‘charlotte’ y ‘freedom’ es diferente entre ellas en cuanto al periodo de tiempo requerido para la obtención de la cosecha. se observaron diferencias en lo referente a los grados-día acumulados para obtener los picos de producción en los diferentes estadios de desarrollo fenológico, en los grados-día y en los días acumulados al final de un ciclo de cosecha. también se vieron diferencias en el número de tallos florales producidos según el criterio de poda utilizado. para conocer el número de días y los grados-día acumulados que se requieren para obtener la cosecha, así como el porcentaje de tallos florales en uno u otro estadio del desarrollo fenológico, se debe consultar la tabla de predicción generada para cada una de las variedades evaluadas. se debe tener en cuenta que, para una lectura del 100% en cualquier estadio fenológico que se vaya a observar, se define el final de un estadio al acumular ciertos grados-día. esto es independiente del número de tallos florales que inició el ciclo de desarrollo, puesto que la producción varía de acuerdo con la región, los factores ecofisiológicos, la densidad de plantas y el manejo agronómico del cultivo; lo que hace que no todos los tallos que inician su desarrollo alcancen una fase fenológica e incluso culminen su ciclo de producción. los modelos que se ajustaron al comportamiento de las curvas de predicción en función de la acumulación de grados-día, no determinan el número de tallos florales que se va a obtener en un intervalo de tiempo. literatura citada asocolflores (asociación colombiana de cultivadores de flores). en: www.colombianflowers.com.co; consulta: julio 2005. bastidas, e. y c. santana. 2000. respuesta del cultivo de la rosa (rosa adorata var. madame delbard) a diferentes láminas de riego, bajo invernadero en la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. cáceres, l.a., d.e. nieto, v.j. flórez y b. chaves c. 2003. efecto del ácido giberélico (ga3) sobre el desarrollo del botón floral en tres variedades de rosa (rosa sp.). trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. ceniap (centro nacional de investigaciones agropecuarias de venezuela). en: www. ceniap.gov.ve/bdigital/monografias/fenología/fenología.htm#ruiz#ruiz.1991; consulta: julio 2005. delbard, g. 1980. le grand pepinieriste rosieriste. catálogo. flores aurora. en: www.floresaurora.com; consulta: julio 2005. hoog, j. de. 2001. handbook for modern greenhouse rose cultivation. appl. plant res. 220 p. hospital ramón y cajal. material docente de la unidad de bioestadística clínica. modelo regresión de poisson. en: www.hrc. es/bioest/poisson_2.html; consulta: marzo 2006. ideam (instituto colombiano de hidrología, meteorología y estudios ambientales). en: www.ideam.gov.co; consulta: diciembre 2005. mccullagh, p. y j.a. nelder. 1989. generalized linear models (logaritmic models), science. chapman and hall, london. pp. 193-207. en: www.sfsu.edu/∼efc/classes/biol710/glz/gener alized%20linear%20models.htm; consulta: julio 2005. mcmaster, g.s. y w.w. wilhelm. 1997. growing degree-days: one equation, two interpretations. agric. forest meteorol. 87, 291-300. pasian, c.c. y j.h. lieth. 1994. prediction of flowering rose shoot development based on air temperature and termal units. scientia hort. 59, 131-145. rosen tantau. en: www.rosen-tantau.com; consulta: julio 2005. seber, g.a.f. y c.j. wild, 1989. nonlinear regression. john wiley and sons, new york. pp. 325-335. universidad de los andes. 2003. curso-taller construcción del modelo de grados-día para predicción y manejo de cultivos de rosa. facultad de ciencias, universidad de los andes, bogotá. university of california [ucla]. 2002. degree-days and phenology models. en: university of california. statewide integrated pest management program. www.ipm-ucdavis.edu/weather/ ddconcepts.html; consulta: mayo 2005. world meteorology organization [wmo]. 1993. practical use of meteorological data and information for planning and operational activities in agriculture. world meteorology organization. publication no 60. geneve. agronomía colombiana. 1988. volumen v: 83 85 constituyentes antifungicos en nódulos radicales de alnus acuminata h.b.k. jaime gonzalez1, margot suarez2, emira de granoa3, y martha orozco de a. 4 resumen. alnus acuminata. h.b.k. es una especie nativa de importancia económica que se caracteriza por tener nódulos radicales fijadores de nitrógeno. la composición química de los nódulos no se ha establecido; sin embargo, se ha observado que actúa sobre la microflora del suelo. con el fin de establecer la composición química de las fracciones obtenidas, se.realizaron extracciones a partir de nódulos de aliso. los compuestos aislados 'fueron: xilosa y ribosa; además se caracterizaron un ácido carboxílico aromático, un ácido graso, un biariheptanoide fenólico y un glicósido de flavonoide. esta última sustancia inhibió el crecimiento de fusarium oxvsporum y pythium sp. antifungal constituents in alnusacuminata h.b.k. nodules summsry, alnus acuminata. h.b.k. is a native specimen of economic importance. that is characterized for having root nodules that can fix nitrogen. the nodules chemical composition has not been sstablished, but, it has been seen that it has influence over the soil microflora. in order to establish .the chemical composition and the activity of the obtained fractions, there were made extractions of the alder nodules. the insulated compounds were; xylose and ribose; an aromatic carb.oxylic aeid, an fatty aeid, an 1 profesor titular. opto. de química, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesora asistente. opto. de química, uni. versidad nacional de colombia, bogotá. 3 profesora asociada. opto. de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. 4 profesora asociada. opto. de biología, universidad nacional de colombia, bogotá. phenolic biarylheptanoid and a flavonoid glycosic. were also founded. the fusarium oxysporum and pythium $p. growing was inhibited by this last one sustance. introduccion alnus acuminata es una especie de la fa· milia betulaceae, poco estudiada desde el punto de vista qu ímico. a partir de 1970, se reportan estudios sobre la composición química de flores, madera, corteza y hojas de especies del género alnus (asakawa, 1970, 71; nomura et sl., 1981), pero no existe información relacionada con la química de los nódulos fijadores de nitrógeno. tarrant y trappe (1971) señalan que algunas especies del género alnus afectan a determinados organismos del suelo debido a que presentan sustancias fenólicas y otros compuestos orgánicos o sus productos de degradación, los cuales pasan por secreción o descomposición al suelo inhibiendo o estimulando selectivamente el crecimiento de patógenos de raíces. teniendo en cuenta los aspectos señalados, se determinó como objetivo de este trabajo, contribuir al conocimiento de los compuestos químicos presentes en nódulos radicales de alnus acuminata h.b.k. y establecer la acción biológica de estos compuestos frente a patógenos del suelo que afectan cultivos de importancia económica. materiales y metodos para la extracción de los constituyentes de nódulos radicales de alnus acuminata se emplearon dos métodos: (1) 50 g de nódulos (figura 1) se maceraron con 50 mi de solu83 i figura 1. nódulos dealnus acuminata h.b.k. con afreglo globular. ción de hidróxido de sodio 'al 5 por ciento (2) 50 g de nódulos se maceraron en 50 mí de agua. en ambos casos, 'para separar los constituyentes, los extractos se filtraron y se pasaron por cromatografía de columna en sílica gel. cada una de las fracciones obtenidas fue adicionada a un medio de cultivo pda (papa-dextrosa-aqar}, en el cual se sembraron luego los hongos fusarium oxysporum y pythium sp., con el fiñ de establecer si las fracciones encontradas, originaban respuestas diferentes a las obtenidas con el respectivo patrón. resultados con los métodos de extracción, empleando como solventes hidróxido de sodio y agua, se obtuvieron los siguientes compuestos: xilosa y glucosa, los cuales fueron identificados por cromatografía de reparto y con la util ización de patrones, por espectroscopia infrarojo , resonancia magnética nuclear, masas y ultravioleta (1r, rmn h em y uv) se caracterizaron un ácido carboxílico aromático, un ácido graso, un biarilheptanoide fenólico y un glicósido de flavonoide. de estas sustancias se encontró que la única que inhibió el crecimiento t1e fusarium oxvspurum y pytl'¡um sp. fue el glicósido de flavonoide, el cual produjo carnbios en la morfología de la colonia (figura 2), lisis del micelio y de las estructuras reproductoras (figura 3). el ácido carbox ílico modificó parcialmente, el crecimiento micelial, cambiando la morfo.logía de la colonia. 84 figura 2. inhibición' de crecimiento micelial de f. oxysporum por acción del glicósido. 1 " "'~'/(lr. i ,'~, i ,."'", ( figura 3. lisis del micelio por acción del glicósido. para comprobar la eficacia de estos compuestos, como principio activo para control de patógenos del suelo, se continuará la irrvestigación ya que se trata de sustancias fenólicas, muchas. de las cuales han sido señaladas como responsables de reacciones de hipersensibilidad, es decir, reacciones defensivas de naturaleza qu ímica, que, en algunos casos, destruyen al patógeno, por toxicidad de los compuestos (baker y cook, 1982). literatura citada 1. asakawa, y. 1970, chemical constituents 01 alllus firma (betulaceae), l. phenyl arocane derivatives isolates frorn alnus firma. bulletin 01 the .chemical societv 01 japan 43:22232229. 2, asakawa, y, 197"1., chemical constituents 01 alnus sieboldiana (setulaceae) " the isolation and structüre 01 fl'avonoids a'nd' stilbenes, bulletin 01 the chemícal society 01 japan 44: 2761-2766, 3. baker, f.k. y r. cook. 19b2. biological control of plant pathogens. the american phvtopathological society (ed,), sto paul minnesota, 250 pp. 4. nomura, m., t. tokoruyama y t. kybota. 1981. biarylheptanoids and others constituents from woods of alnus japonica, phvtochernístrv 9: 1097-1104. 5. tarrant, r. y j. trappe. 1971. the role of alnus improving the forest environment. plant and soil. special volume. pp. 335-348. 85 agronomfa colombiana, 1992, volumen 9, número 2: 218-220 avances de investigacion en biotecnologia de especies ornamentales antonio angarita zerda1 prioridades de investigación. una de las reflexiones más importantes que debe hacerse un investigador cuando inicia un programa en biotecnologla debe ser la de definir la prioridad de esa investigación. en efecto, la biotecnologla ofrece una gran gama de posibilidades de su utilización en múltiples especies ornamentales. en especial, el cultivo de tejidos vegetales ofrece aplicaciones prácticas a corto plazo en problemas especlficos de limpieza de virus o la multiplicación masiva de clones con caracterlsticas agronómicas superiores o libres de patógenos vasculares o sistémicos, como en proyectos a mediano plazo de mejoramiento genético, cuando otros métodos convencionales son lentos o no han permitido la obtención de los resultados esperados. tal es el caso de la búsqueda de resistencia genética a patógenos en flores. teniendo en cuenta los elevados costos de la biotecnologla, hemos definido algunos problemas prioritarios en las principales especies ornamentales, como son clavel, pompón, rosas y gypsophila. sin embargo y considerando que estas especies presentan, en los últimos anos, precios internacionales y márgenes de rentabilidad reducidos, se han iniciado algunos trabajos de investigación en la propagación masiva de especies tropicales, como las que pertenecen a los géneros heliconia y strelitzia (musaceae). investigaciones en clavel uno de los principales problemas sanitarios en clavel es, sin duda, el marchitamiento vascular causado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi ; la selección en el campo y la multiplicación de clones con caracterlsticas agronómicas superiores y libres , profesor. departamento de fisiología de cultivos. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá d.c. 218 de este patógeno, debe ser un objetivo fundamental en el establecimiento de núcleos de propagación o de plantas .madres. el cultivo de meristemos ha demostrado ser una alte."nativa interesante para lograr este objetivo. de la misma manera, el cultivo de meristemos con o, eventualmente, sin termoterapia previa, permite, igualmente, la limpieza de virus que reducen la productividad y la calidad de las flores. en nuestras experimentaciones con la mayorla de variedades del grupo "sim", se ha observado que, tanto el establecimiento "in vitro", como la micropropagación, muestran excelentes resultados en medios compuestos por las sales de murashige & skoog, suplementados con 0,4 ppm de tiamina, 100 ppm de inositol, 2 ppm de kinetina, 0,01 ppm de ala y 1 ppm de ga3. su enraizamiento "in vitro" se logra en medios de sales reducidos a la mitad de la concentración y suprimiendo los reguladores de crecimiento. la adición de 1 ppm de ala parece favorecer el enraizamiento, pero no es indispensable. en el caso de variedades mediterráneas, se presentan dificultades grandes de establecimiento y multiplicación, debido al fenómeno de hiperhidratación de los tejidos, llamado comunmente vitrificación. los factores que más influyen en la vitrificación son, generalmente entre otros, la concentración de iones nitrato y calcio, la concentración reducida del agar utilizado como soporte, la disponibilidad de agua en el medio, las temperaturas elevadas de incubación y la acumulación de etileno en los recipientes. investigaciones realizadas en las variedades castellaro, raggio di sole, white candy y tanga, en donde se evaluó el efecto de las sales minerales de murashige & skoog y de white, el efecto de reguladores de crecimiento y la concentración de agar demostraron, en todas las variedades, que, en general, el medio de murashige & skoog permite una mejor regeneración que el medio de white y, además, reduce el fenómeno de vitrificación. aunque las combinaciones óptimas de ga3, kinetina y ácido indol acético fueron diferentes para cada variedad, en general, se observó que el ga3 en concentración de 1 ppm reduce la vitrificación y permite una mejor elongación y micropropagación en brotes. en general, el incremento de la concentración de agar de 0,6 a 0,8% redujo el fenómeno de vitrificación en éstas variedades. aunque el cultivo de meristemos permite la erradicación de patógenos vasculares y sistémicos en las plantas obtenidas, por supuesto, no confiere ningún caracter de resistencia. teniendo en cuenta las dificultades encontradas por los mejorado res convencionales para incorporar genes de resistencia a fusarium oxysporum f. sp. dianthi, en 1989, se iniciaron los primeros trabajos orientados a ampliar la diversidad genética del clavel por medio de las técnicas de variación somaclonal y a ajustar los métodos de selección "in vitro· de callos y plántulas, asl como la evaluación agronómica de los somaclones obtenidos. en una primera etapa, se logró ajustar el protocolo para la regeneración adventicia a partir de pétalos de la variedad nora bario, altamente susceptible al patógeno, y evaluar la concentración de un extracto tóxico de fusarium oxysporum f. sp. dianthi, sometido a un proceso de autoclave. en las condiciones de nuestro ensayo, se logró la regeneración de plántulas a partir de pétalos en concentraciones inferiores al 2,5%. por encima del 10% de extracto tóxico, se inhibió totalmente la inducción de callos y la regeneración de plántulas, lo cual demuestra que el extracto tóxico utilizado ejerce una eficiente presión de selección. en un segundo trabajo de investigación, se inició el proceso de multiplicación de somaclones, ya que los brotes obtenidos a partir de pétalos mostraron una marcada tendencia a la floración precoz. se lograron multiplicar nueve somaclones en un medio de m.s., suplementado con 2 ppm de kinetina, 0,01 ppm de ala y 1 ppm de ga3. estos somaclones fueron enraizados "in vítro" y adaptados a condiciones de exterior, para ser evaluados por caracteres fenotipicos hasta floración, en condiciones de plantas madre sin despuntar. entre soma clones y con respecto al testigo nora bario micropropagado se encontraron grandes diferencias. en general, los somaclones mostraron una mayor precocidad, pero una ligera reducción en el diámetro de flor y en la intensidad del color. dos clones mostraron anomahas como doble cáliz o malformación del mismo. actualmente, se estan evaluando dichos somaclones por su eventual tolerancia a las razas 2 y 4 de fusarium oxysporum f. sp. dianthi y algunos muestran diferencias con relación a la variedad original, lo cual demuestra que la variación somaclonal en clavel es una herramienta útil en la búsqueda de resistencia al patógeno. en la actualidad, se están iniciando nuevos trabajos orientados a la obtención de somaclones a partir de nudos, ya que los somaclones provenientes de pétalos muestran una marcada tendencia a la floración precoz. finalmente, se están iniciando los trabajos de cultivo de anteras y polen de clavel, como método de obtención de plantas haploides y diploides homozigotes, con el objeto de incorporarlos en programas de mejoramiento convencional. investigacion en pompón como es bien conocido, una de las técnicas más útiles en la erradicación de patógenos sistémicos es el cultivo de puntas meristemáticas. dentro de estos patógenos sistémicos, dos afectan principalmente los cultivos de crisantemo y pompón en colombia. se trata del viroide del enanismo (chrysanthemum stunt viroid) y el virus del marchitamiento moteado del tomate (tomate spotted wilt virus, tswv). desde hace tres anos, el tswv apareció en la sabana de bogotá en las variedades del grupo polarís, pero, actualmente, se han detectado muchas otras variedades susceptibles, tales como cambria y yellow cambria, albatross y yellow albatross, fuji, mefo y muchas otras. la reducción sensible de la calidad ha hecho que algunas empresas tengan que eliminar de sus programas de producción algunas de estas variedades. la gran dificultad en el manejo de este virus reside, principalmente, en la imposibilidad económica de probar con las técnicas sensibles de elisa un elevado número de plantas abuelas o madres. estudios realizados en nuestro laboratorio demostraron que, en condiciones de fotoperiodo largo (mayor a 15 horas), el virus puede estar presente en altas concentraciones en la planta, sin mostrar ningún slntoma aparente. de allf, la dificultad de seleccionar visualmente las plantas sanas. utilizando plantas en producción de yellow polaris con sintomas severos de tswv, las cuales fueron regresadas a condiciones de plantas madres y confirmadas sus concentraciones virales altas, se obtuvieron esquejes vegetativos para iniciar la limpieza por cultivo de meristemos. los mericlones obtenidos (clones meristemáticos, en donde toda la descendencia de un meristemo es codificada separadamente) fueron multiplicados y probados para tswv. los resultados mostraron que es posible la limpieza de este virus por cultivo de meristemos. teniendo en cuenta que las variedades más susceptibles al virus son las del grupo polaris y que estas representan un alto porcentaje dentro de los programas de producción de pompón sin alternati219 vas de reemplazo a corto plazo, entonces, es importante considerar la utilización de estas técnicas para el establecimiento de núcleos o plantas abuelas libres, ya que muchos productores de pompón renuevan sus plantas madres con esquejes sin certificación de la misma empresa. los síntomas más comunes del virus se inician con la aparición de puntos necróticos sobre el tallo a nivel de los nudos. estos puntos necróticos forman lineas necróticas sobre el tallo, las cuales pueden ser, igualmente visibles sobre las nervaduras de las hojas. las plantas afectadas. muestran una reducción sensible de la longitud y del vigor del tallo y de las flores, o pueden mostrar deformaciones o apertura desuniforme de los pétalos. teniendo en cuenta que tswv puede ser diseminado mecánicamente por la utilización de paletas en la cosecha de esquejes, pero, igualmente, por vectores como los trips frankiníella occídentalís y trips tabací, se hace indispensable controlar la calidad sanitaria de las plantas madres. desafortunadamente, los métodos actuales disponibles para la detección del virus muestran poca sensibilidad y es necesario probar las dos razas conocidas ("lettuce" e "impatiens"), lo cual incrementa los costos de la prueba. actualmente, se está trabajando, en colaboración con el instituto de biotecnologla y el laboratorio de bioqulmica de la facultad de medicina, en el desarrollo de un "kit" polivalente que permita detectar de una manera sensible cualquiera de las dos razas sin incrementar los costos de la prueba y mejorando su sensibilidad. de la misma manera, se evaluaron las técnicas de variación somaclonal para ampliar la diversidad genética en la variedad yellow polaris y, así, buscar un mecanismo de defensa contra estos patógenos. los resultados están en vla de publicación. investigaciones en gypsophlla pan/culata. una de las mayores dificultades que presenta, ac220 tualmente, la producción de gypsophila para algunos productores, es la falta de homogeneidad en la producción y la gran variabilidad en las respuestas fisiológicas a tratamientos de frlo y luz. el cultivar perfecta presenta una gran diversidad de clones con caracterlsticas fisiológicas y agronómicas muy diversas. es, así, como algunos clones responden solamente a tratamientos con fria para inducir la floración y otros responden, de manera diversa, a los tratamientos de luz. de la misma manera, caracteres, tales como número de tallos basales, precocidad y peso de los tallos florales, son criterios importantes en la selección clan al de gypsophila. el cultivo de meristemos de gypsophila presenta, entonces, una alternativa interesante para la propagación masiva de los clones seleccionados. por esta misma via, es importante la producción de plantas madres libres de patógenos comunes, como pythium y agrobacterium tumefaciens. las técnicas para el establecimiento del cultivo de meristemos y la micropropagación son similares a aquéllas descritas para clavel. sin embargo, en algunos casos, se presentan problemas serios de vitrificación en la fase de enraizamiento. en investigaciones realizadas en el laboratorio, se evaluaron las sales de murashige y skoog en comparación con las de white en concentraciones normales o reducidas a la mitad o a las tres cuartas partes e igualmente, se evaluó el efecto de la concentración de agar y de hormonas. finalmente, se encontraron porcentajes de enraizamiento superiores al 96%, eliminando el problema de la vitrificación, en medios constituidos por las sales de m.s. diluidas a las tres cuartas partes de la concentración normal, suplementados con 0,6% de agar y 2 ppm de ala. la adaptación a condiciones de exterior y el establecimiento de plantas madres no presentó ninguna dificultad, lo cual permite multiplicar masivamente clones superiores de gypsophila paniculata. agronomía 24-1f.pdf resumen:dentro de la búsqueda de la sostenibilidad y la competitividad de la agricultura, la evaluación de la calidad de las tierras es un aspecto básico que permite tomar decisiones sobre las áreas más apropiadas para ubicar los cultivos y sobre los procesos de degradación de las tierras, con el fin de tomar medidas para su manejo y conservación. en esta investigación se desarrolló un modelo, en una zona montañosa dedicada al cultivo de la papa en cundinamarca (colombia), que permite evaluar la calidad de las tierras. el modelo se basa en análisis espacial, integra indicadores de calidad de las tierras con tecnologías como los sistemas de información geográfica, las imágenes de satélite, las bases de datos y de conocimiento, con el fin de apoyar la toma de decisiones sobre uso, manejo y conservación de las tierras. en la zona estudiada se encontró que la erosión es uno de los procesos que tiene mayor efecto en la calidad de las tierras; también se evaluaron otros indicadores como la disponibilidad de agua, las condiciones de enraizamiento, las condiciones para la mecanización y el drenaje. se realizó un análisis entre la ubicación de los cultivos de papa, la calidad de la tierra y la altitud. el enfoque del modelo permite que sea adaptado para evaluación de la calidad de las tierras en otras zonas y para otros tipos de uso. palabras claves adicionales: calidad de tierras, modelos, sig, cultivo de papa abstract: evaluating land quality is a basic aspect when making decisions regarding the most suitable areas for growing each crop and land degradation and conservation to ensure agricultural sustainability and competitiveness. a spatial model was developed in this research for evaluating land quality for potato cropping in a mountainous area of cundinamarca (colombia). the model is based on spatial analysis, integrating land quality indicators with technologies such as gis and satellite image data. erosion was the most important process affecting land quality in more than 70% of the area. other land indicators were water availability, rooting conditions, soil drainage and potential for mechanisation. the model approach could be adapted for land quality evaluation in other areas and other types of land use. additional key words: land quality, spatial model, gis, potato crop modelo para evaluar la calidad de las tierras: caso del cultivo de papa a model for evaluating land quality: the case of potato cropping luis joel martínez1 fecha de recepción: 13 de marzo de 2006 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: ljmartínezm@unal.edu.co introducción los retos actuales de la agricultura de ser sostenible y competitiva implican el desarrollo de métodos apropiados para la evaluación y monitoreo del estado de las tierras, buscando una ubicación adecuada para los cultivos, de manera que se logre mayor eficiencia en la producción y en el uso de los recursos e insumos. la fao (organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación) considera que el manejo sostenible de las tierras debe cumplir cuatro criterios: la producción se debe mantener, los riesgos no deben aumentar, la calidad de las tierras se debe mantener y el sistema debe ser económicaagronomía colombiana 24(1): 96-110, 2006 suelos, fertilización y manejo de aguas martínez: modelo para evaluar la calidad... 97 2006 mente viable y socialmente aceptable (fao, 1995). en tal sentido el concepto de calidad se plantea como un aspecto importante de la evaluación de la sostenibilidad de las formas de uso, de manejo de las tierras y para establecer su aptitud de uso (pierce y larson, 1993; fao, 1997). se parte de la premisa de que el uso y el manejo pueden cambiar la calidad de las tierras y esos cambios son básicos para determinar la sostenibilidad del respectivo uso. el concepto de calidad se ha desarrollado y aplicado ampliamente en la industria y, desde hace algunos años, se utiliza para evaluar los recursos naturales. etimológicamente se deriva del latín qualitas, que se refiere a un conjunto de cualidades de una persona o cosa. la calidad, en su contexto general, se puede definir como un conjunto de propiedades inherentes a un ente que permiten apreciarlo como igual, mejor o peor que un modelo establecido. algunas veces se hace referencia a calidad del suelo (doran y jones, 1996), otras, a calidad de tierra (fao, 1997; bouma, 2002) y a veces se utilizan indistintamente como si fueran equivalentes. la calidad del suelo se ha definido como la condición que éste presenta y que le permite funcionar dentro de los límites de ecosistemas naturales o manejados para mantener la productividad animal y vegetal, mantener o mejorar la calidad del agua y del aire y la salud y el hábitat para los humanos (karlen y stott, 1994, doran y parkin, 1994). según bouma (2002), la capacidad de funcionamiento del suelo depende además de factores climáticos y de manejo y, en consecuencia, este autor considera más apropiado hablar de calidad de tierra y no de calidad de suelo. otros, como doran (2001) y acton y gregorich (1995), utilizan el término salud del suelo como un equivalente al de calidad, sin embargo, karlen et al. (1997) plantean que son conceptos diferentes. en esta investigación tierra se define como una extensión delineable de la superficie terrestre que contiene los elementos del ambiente biofísico y socioeconómico que influyen en el uso. incluye el suelo, la forma del terreno, el clima, la hidrología, la vegetación, la fauna, los efectos del uso y las actividades humanas; todo esto mediante su relación con el uso actual o con la aptitud de uso (fao, 1976 y 1995). en este concepto, el suelo es uno de los componentes de la tierra, pero también se consideran otros, sus características y sus interacciones. el concepto tierra es más amplio, permite una evaluación más integral, lo que es muy apropiado ya que la aptitud para un tipo de uso depende de factores biofísicos, pero también, de variables sociales, económicas y ambientales que pueden ser determinantes en el éxito o fracaso de un tipo de uso. para evaluar la calidad de las tierras se trabaja en el desarrollo de métodos apropiados y en la definición de indicadores básicos de calidad (bouma, 2002), con el fin mejorar lo que generalmente ha sido un proceso intuitivo y no cuantificable (pierce y larson, 1993). la comparación de diversos indicadores, sin un esquema que permita establecer la importancia relativa de cada uno y su desempeño en condiciones específicas de un sitio, puede ser complicado; por lo tanto, se considera que es más eficiente utilizar modelos basados en la recolección de datos que sintetizan un número adecuado de indicadores (harris et al., 1996). dichos modelos pueden basarse en procesos o modelos funcionales, como los índices de productividad (larson y pierce, 1994), los índices de calidad del suelo (doran y parkin, 1994), las funciones de ponderación (karlen y stott, 1994) y los modelos basados en lógica difusa (harris et al., 1996). uno de los factores limitantes básicos para la aplicación de cualquier método de evaluación de la calidad de tierras es la disponibilidad y calidad de los datos existentes. los modelos más completos exigen bastantes datos y con alto nivel de detalle, de manera que se puedan hacer análisis cuantitativos de los indicadores y de su relación con la producción. en colombia, la disponibilidad de datos de suelos, clima, uso y cobertura, actualizados y a nivel detallado, sólo cubre una extensión mínima del territorio; por lo tanto, se requiere el desarrollo de modelos apropiados a las condiciones del país. en la actualidad, las tecnologías de la información geográfica, como son las imágenes de satélite, los sistemas de posicionamiento global (gps) y los sistemas de información geográfica (sig), junto con los avances en los métodos de análisis espacial, surgen como alternativas importantes para diversos estudios de los recursos naturales. en tal sentido, se planteó esta investigación con el objeto de desarrollar un modelo que integre las tecnologías de la información geográfica con los datos de campo con el fin de evaluar la calidad de las tierras de ladera dedicadas principalmente al cultivo de papa y orientar su uso y manejo de manera que se mejore la sostenibilidad del cultivo. 98 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana materiales y métodos área de estudio se seleccionó un área con extensión aproximada de 239.000 ha y comprendida entre las coordenadas 4º57´22” y 5º19´18” de latitud norte y 74º4´44” y 73º31´57” de longitud oeste, que incluye parte de los municipios de zipaquirá, cogua, tausa, sutatausa, ubaté, cucunubá, suesca, chocontá, villapinzón y lenguazaque, en el departamento de cundinamarca (figura 1). las unidades de tierra corresponden al paisaje de montaña con relieve que varía desde ligeramente quebrado a quebrado y con pendientes desde 12%-25% hasta fuertemente empinado con pendiente superior a 75%. los suelos son ácidos, con contenidos altos de materia orgánica, bien drenados, afectados en sectores por erosión hídrica laminar ligera y en otros, por erosión severa. el clima es frío, en la zona comprendida desde 2.600 msnm hasta 3.000 msnm, y muy frío, desde esta altitud hasta 3.750 msnm, altura máxima encontrada dentro del área de estudio (igac, 2000). el sistema de producción dominante se basa en el cultivo de papa, en rotación con pastos para la ganadería. conceptualización del modelo en esta etapa se identificó el objetivo del modelo, sus componentes y se definió el nivel de detalle. se evaluaron los datos existentes y se estableció la forma de obtener los faltantes. mediante el reconocimiento general del área de estudio y con la ayuda de imágenes figura 1. localización del área de estudio. martínez: modelo para evaluar la calidad... 99 2006 de satélite spot, se identificaron los principales factores y procesos que inciden en la calidad de las tierras, estableciendo las relaciones causa-efecto. diseño y desarrollo del modelo en esta etapa se seleccionaron los indicadores de calidad de tierras, se definieron los métodos de análisis y se diseñó y desarrolló el modelo. también, se recolectaron los datos y se implementó la base de datos. selección de los indicadores de calidad de tierras el usda (siglas en inglés de united states department of agriculture) define los indicadores como aquellas propiedades físicas, químicas o biológicas o los procesos que pueden ser medidos para monitorear los cambios en el suelo o en las tierras. los indicadores se seleccionan con base en: el tipo de uso o función que se evalúa, la facilidad de medición o estimación, la confiabilidad, la variación en el tiempo y en el espacio, la sensibilidad del indicador ante efectos del uso y del manejo, la compatibilidad con los análisis de rutina y la facilidad para interpretarlo (usda, 2001). para la selección y prueba de los indicadores, se escogió una zona piloto de aproximadamente 6.800 ha que corresponde a la parte alta de la cuenca del río frío, en jurisdicción de los municipios de zipaquirá y cogua (cundinamarca). allí se realizó un estudio detallado, a escala 1:25.000, con el fin de conocer la distribución espacial de los suelos, sus características y evaluar el impacto del cultivo de la papa en las propiedades del suelo (ávila, 2005). este enfoque permite seleccionar los indicadores más apropiados, expresados como características que varían a través del tiempo y del espacio por efecto del uso (martínez y zinck, 2004). también, en una de las unidades de suelo encontradas, se seleccionó un lote de 1,25 ha cultivado en papa y allí, mediante un estudio muy detallado (a nivel de lote), se efectuó un modelamiento de la variabilidad espacial de las propiedades del suelo y de su relación con la producción del cultivo, con base en análisis geoestadístico (muñoz, 2005). posteriormente, se efectuó un análisis de las características de dichos indicadores y de su aplicabilidad según la escala del estudio y la disponibilidad de datos. para establecer los requerimientos del cultivo de papa, se revisaron los resultados de investigaciones efectuadas en diversas regiones del país, al igual que las recomendaciones generales que se han difundido sobre el manejo del cultivo. recolección y sistematización de los datos la unidad espacial de análisis fue la unidad de tierra, definida por la fao (1976, 1995 y 1997) como una extensión de la superficie terrestre que presenta unas características y cualidades específicas, que puede demarcarse en un mapa y que tiene un significado importante desde el punto de vista del uso y manejo. se partió de las unidades de suelo definidas en el estudio de suelos de cundinamarca (igac, 2000) y se extractaron los datos de litología y suelos. se complementaron con trabajo de campo realizado con el fin de establecer la representatividad de las unidades de suelo y de los datos correspondientes a los perfiles modales descritos en el estudio. se utilizó un modelo digital de elevación (dem) con resolución de 30 m, suministrado por el instituto geográfico agustín codazzi, para los análisis de relieve, cálculo del grado de la pendiente y dirección flujo. para conocer el uso y la cobertura, en especial la ubicación de los cultivos de papa, se utilizó una imagen de satélite spot de julio de 2003 (riaño, 2005). la clasificación se verificó con base en puntos de muestreo descritos en campo, sobre los que se reconstruyó su historia de uso a través de información de los agricultores. se colectaron y procesaron datos de las estaciones meteorológicas pertenecientes a la corporación autónoma regional de cundinamarca (car), el instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales (ideam) y la empresa de acueducto y alcantarillado de bogotá. se utilizaron los datos del censo nacional de la papa (dane, 2003) y se revisaron algunos estudios adicionales sobre las características de los sistemas de producción. para el almacenamiento y manejo de los datos se diseñó una base de datos utilizando el software arc-gis versión 9.1. análisis de los datos en una primera etapa se efectuaron los análisis para obtener cada uno de los indicadores en forma separada, obteniéndose un mapa que muestra el estado del indicador para toda el área de estudio. con la aplicación de la lógica difusa, cada indicador se califica en grados de pertenencia y finalmente se integran todos los indicadores con base en la fórmula de la ecuación 4 para obtener la clasificación final de las tierras según su calidad. la lógica booleana se basa en proposiciones totalmente verdaderas o totalmente falsas, mientras que 100 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana la lógica difusa permite obtener valores intermedios según su grado de veracidad. en este trabajo, los grados de pertenencia varían entre 0 (totalmente falso) y 1 (totalmente verdadero). la estimación de los indicadores se realizó así: condiciones para la mecanización se estimó con base en la pendiente del terreno calculada a partir del dem. el grado de pertenencia se calculó mediante la expresión: y = { 1 0,0125x 0 ≤ x ≥ 750,06 x > 75 donde, x es el grado de pendiente en porcentaje y el grado de pertenencia es y. aunque la profundidad efectiva del suelo influye también en las condiciones de mecanización, esta característica se involucró posteriormente cuando se estimaron las condiciones de enraizamiento. disponibilidad de agua este indicador busca evaluar la cantidad de agua disponible para el cultivo durante el ciclo para su buen desarrollo. para determinarlo se utilizó el régimen de humedad del suelo, que está definido en términos de la presencia o ausencia de agua retenida a menos de 1.500 kpa y es un indicador de la disponibilidad de agua para el cultivo. el grado de pertenencia se calificó según lo expresado en la tabla 1. la papa presenta un sistema radicular muy ramificado y con innumerables raicillas que pueden llegar a los 90 cm de profundidad y 40 cm de cobertura horizontal. por ello, para que este sistema radical se desarrolle adecuadamente se requiere un suelo profundo. delgado (1981) encontró un efecto positivo de la profundidad efectiva en el rendimiento del cultivo. en el área de estudio se encuentran restricciones de la profundidad, principalmente por presencia de roca o pedregosidad dentro del perfil de suelo. se consideró como limite inferior 25 cm de profundidad y como límite superior, 50 cm, lo que indica que por debajo de dicho límite no es recomendable establecer cultivos drenaje el drenaje natural es un indicador importante de la calidad de las tierras para papa por su relación con la disponibilidad de oxígeno. la deficiencia de oxígeno puede ser uno de los factores más limitantes en la producción del cultivo de papa, ya que causa un retardo en la emergencia de las plántulas, reduce los rendimientos y, en la mayoría de los casos, es responsable de las malformaciones del tubérculo (ruiz, 1986). la calificación de este indicador se muestra en la tabla 3. riesgo a la erosión con el fin de evaluar la susceptibilidad del área de estudio a la erosión, se desarrollo un modelo basado en tabla 1. escala de calificación del régimen de humedad de un suelo para estimar la disponibilidad de agua en él. régimen de humedad del suelo calificación acuico 0.1 ústico 0,7 údico 1 xérico 0,6 condiciones para el enraizamiento se refiere a las condiciones del suelo que permiten un buen crecimiento y desarrollo de las raíces en profundidad, garantizando que los estolones y los tubérculos no tengan obstrucción para su crecimiento y tengan una buena formación. este indicador se evaluó con la profundidad efectiva del suelo, como se muestra en la tabla 2. tabla 2. escala de calificación de la profundidad de un suelo para estimar las condiciones de enraizamiento. profundidad del suelo rango (cm) calificación extremadamente superficial < 10 0 muy superficial 10 – 25 0,1 superficial 25 – 50 0,3 moderadamente profundo 50 – 100 0,8 profundo 100 – 150 1 muy profundo 150 1 tabla 3. escala de calificación del drenaje de un suelo. clase calificación muy pobre 0 pobre 0,3 moderado 0,6 bueno 0,75 excesivo 1 martínez: modelo para evaluar la calidad... 101 2006 la ecuación universal de pérdida de suelo (usle), modificando la forma como se calculan algunos parámetros (figura 2). la usle permite estimar la pérdida de suelo con base en la ecuación: e = r· k· l· s· c· p (ecuación 2) donde e es la pérdida de suelo en t· ha-1 anuales, k representa la erodabilidad del suelo, l y s se refieren al efecto de la longitud y el grado de la pendiente, c representa el efecto de la cobertura y p, el de las prácticas de manejo y conservación. estos parámetros se desarrollaron originalmente para nivel de lote cultivado, pero se han aplicado a áreas mayores, como cuencas o regiones (merrit et al. 2003), con diversas modificaciones en el cálculo de algunos parámetros, para lo cual los sig son un apoyo importante (wilson y lorang, 2001). el efecto del relieve se calculó con base en el método propuesto por moore y burch (1986), que considera el grado de la pendiente y la dirección de flujo. el efecto del suelo (k) se obtuvo a partir de las características de suelo, con base en el mapa de suelos escala 1:100.000 y los valores para los perfiles representativos, de acuerdo son su ubicación en el paisaje. el efecto de la lluvia, generalmente referido a la relación existente entre intensidad de la lluvia y su energía cinética, tiene varias aproximaciones de cálculo: el original de la usle implica tener pluviogramas para realizar cálculos a intervalos de tiempo dentro de un aguacero, sin embargo, pocas estaciones disponen de dichos registros y en donde se encuentran están incompletos; por ello, se estableció la distribución espacial de la lluvia, a partir del los datos de 20 estaciones del área de estudio, efectuando análisis de interpolación por el método de la distancia inversa ponderada (chang, 2004) y luego, se efectuó un estimativo de un índice de erosividad de la lluvia, basado en la modificación del índice de fournier (imf ) propuesto por la fao (lal, 1988): (ecuación 3) donde pi es la cantidad de lluvia en un mes dado (i) y p es la lluvia anual. este índice anual se considera que correlaciona adecuadamente con el índice ei 30 (r) de la usle mediante una ecuación del tipo r = b + a (imf ) (lal, 1988). en este trabajo no se obtuvieron los valores b y a por falta de datos y, por consiguiente, no se calcula la pérdida de suelo en la ecuación final, en cambio, se hace un estimativo de la susceptibilidad a la erosión. el efecto de la cobertura sobre la erosión se estableció transformando el mapa de uso y cobertura que se obfigura 2. evaluación de la susceptibilidad a la erosión. tuvo con la imagen spot en el índice c de la cobertura. los valores del índice para los cultivos de papa y las demás coberturas se obtuvieron a partir de las investigaciones de gabriels et al. (2003). p (ver ecuación 2) es el factor para las prácticas de conservación, una relación entre la pérdida de suelo de un campo sin prácticas de conservación con otro campo con prácticas de conservación. en este modelo no se consideró este factor porque, a pesar de que existen recomendaciones y prácticas de conservación desarrolladas por diferentes entidades, su uso no está generalizado. con el fin de conocer las condiciones de campo del proceso erosivo, se seleccionaron sitios cultivados en papa en diferentes posiciones fisiográficas y en cada uno se efectuó una descripción detallada del suelo mediante cajuelas. se establecieron los horizontes existen102 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana tes, se les midió el espesor y se hicieron los análisis fisicoquímicos. a través del análisis comparativo se estimó la posible pérdida de suelo, según el método propuesto por la fao (1997b). clasificación de las tierras según su calidad los indicadores establecidos se integraron mediante un análisis espacial basado en la aplicación de lógica difusa, con la fórmula: and (t) = min(t) + [promedio(t) min(t)]· [min(t)+1]/2 (ecuación 4) donde and(t) es el valor de veracidad de un operador and, min (t) es el valor mínimo de veracidad de alguno de los antecedentes del operador and y el promedio(t) es la media ponderada de los valores de veracidad de los antecedentes del operador and. según reynolds (2001), esta ecuación produce una estimación cautelosa del grado de veracidad, siendo apropiada para la evaluación de factores limitantes o excluyentes como los que se utilizan en este modelo. implementación y aplicación del modelo se efectuó el desarrollo del modelo a través del módulo model builder de arcgis 9.1 (esri, 2004), que permite integrar diferentes procesos de análisis en forma automatizada, obteniendo el producto deseado, en este caso, la clasificación de las tierras según su calidad. evaluación del modelo luego de desarrollado el modelo, se aplicó a la zona piloto y se le efectuaron diversos ajustes. inicialmente, se compararon unidades de tierra con características similares y también, unidades muy diferentes para analizar el comportamiento del modelo. efectuados los ajustes, se aplicó el modelo a toda el área de estudio, se imprimieron los resultados y se realizó una verificación en campo para conocer la consistencia y confiabilidad de los resultados. resultados y discusión enfoque conceptual en la figura 3 se muestra el enfoque conceptual utilizado para evaluar la calidad de las tierras. la base de la evaluación consiste en un análisis comparativo entre los valores de los indicadores en cada una de las unidades de tierra y los requerimientos que cada función necesita para un desempeño adecuado. el proceso implica identificar las funciones de las tierras –en este caso la producción de papa–, caracterizar y establecer las condiciones apropiadas y las limitaciones para el desempeño. por otra parte, se requiere definir espacialmente las unidades de tierra y sus características. la evaluación de la calidad de las tierras implica conocer el estado actual de las tierras y compararlo con valores conocidos o deseados; en este caso, la comparación se efectuó con relación a los requerimientos que se consideran apropiados para el cultivo. un aspecto importante que requiere mayor investigación es el referente a los requerimientos del cultivo, ya que la definición de niveles óptimos y niveles limitantes para los diferentes indicadores de calidad no se encuentra muy bien definida. según la revisión efectuada, la mayor parte de las investigaciones se han centrado en definir algunos requerimientos de fertilizantes (n, p, k) y muy poco se ha investigado la función de otras propiedades del suelo, como es el caso de las físicas, como se encontró en la zona de estudio son las que más cambio presentan por efecto del uso (ávila, 2006). indicadores de calidad de las tierras con base en las características de los datos disponibles y considerando los requisitos que debe reunir un infigura 3. evaluación de la calidad de las tierras. martínez: modelo para evaluar la calidad... 103 2006 dicador, se seleccionaron los siguientes indicadores de calidad de las tierras: la erosión del suelo, ya que es el principal proceso que afecta la calidad de las tierras en la zona estudiada; es un indicador que se puede monitorear a través del tiempo y permite tener una idea de la sostenibilidad ambiental del cultivo. en cuanto a los indicadores agronómicos, se seleccionaron las condiciones de mecanización, el drenaje, el régimen de humedad del suelo y las condiciones de enraizamiento. de acuerdo con el estudio sobre impacto del uso en las propiedades del suelo (ávila, 2005), se encontró que otras características son importantes como indicadores, sin embargo, no hacen parte de los análisis que se efectúan para todos los perfiles de los levantamientos de suelos o su representatividad no es adecuada, por la alta variación que presentan o porque dependen en gran media de la historia de uso y manejo a que haya sido sometido cada lote. por lo tanto, no se deben considerar como indicadores a nivel regional, ya que producen resultados poco confiables; ejemplos de esas características son la densidad aparente, la infiltración, la resistencia a la penetración y algunas propiedades químicas, como la saturación de aluminio, el ph y el contenido de bases. riesgo de erosión la erosión hídrica es el principal proceso que afecta la calidad de las tierras. como se observa en la figura 7a, más de 60% del área estudiada presenta algún grado de susceptibilidad a la erosión y 36% tiene susceptibilidad de alta a extremadamente alta. las áreas con grado alto (figura 4) corresponden a las que tienen pendiente fuerte y están siendo cultivadas o pueden ser cultivadas en papa o en otros cultivos que ofrecen poca protección al suelo. las áreas con grado muy alto y extremadamente alto corresponden a aquéllas afectadas por procesos erosivos severos, en donde se ha perdido prácticamente todo el suelo y son muy frágiles ante la intervención humana; algunas están en proceso de recuperación o figura 4. susceptibilidad a la erosión considerando la cobertura actual. 104 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana sin ningún uso, ya que su capacidad productiva se ha disminuido drásticamente. las áreas de baja susceptibilidad a la erosión son aquellas zonas planas cuyo uso es la ganadería; también se incluyen las áreas de bosque natural o plantado que protegen al suelo de la erosión. la combinación de los factores que inciden en la erosión permite obtener el mapa de susceptibilidad a este proceso, que, como se dijo atrás, no representa la cantidad de suelo perdido, como generalmente se obtiene con la usle o con los modelos basados en esta ecuación. en cambio, este mapa muestra valores relativos: los colores rojos representan áreas en avanzado estado de deterioro por la erosión y hacia donde se deben enfocar los planes de recuperación; los colores azules son áreas con susceptibilidad alta que requieren planes de conservación basados principalmente en modificación de los sistemas de labranza y, en algunos casos, en reubicación de los cultivos de papa; los colores verdes representan aquellas tierras que tienen una susceptibilidad moderada y requieren medidas de conservación de suelos para contrarrestar el avance de la erosión y los colores amarillos son las zonas con menor susceptibilidad a la erosión, bien sea porque son planas o porque actualmente están cubiertas por bosques o por vegetación nativa, y, por lo tanto, los suelos están protegidos del efecto erosivo de las lluvias. el la figura 5 se presenta el submodelo automatizado elaborado con el módulo model builder de arcgis 9.1. con el dem como fuente de datos, se cálculo el efecto del relieve en la erosión. éste es un aporte importante, ya que las unidades de mapeo de suelos –como se definen en los diferentes estudios– presentan en general dentro de ellas una alta variabilidad espacial de la pendiente, lo que dificulta la determinación de los parámetros refigura 5. modelo en arcbuilder para cálculo del efecto del relieve en la erosión (p: parámetro del modelo). martínez: modelo para evaluar la calidad... 105 2006 queridos, afecta la representatividad y origina sobrevaloración o subvaloración del efecto de estos factores. de acuerdo con warren et al. (2004), los modelos de erosión son muy sensibles a errores en la pendiente, ya que la erosión aumenta en forma exponencial en relación con la pendiente. la clase de pendiente –como se determina en los estudios generales de suelo– no es apropiada para la aplicación de modelos por la gran variabilidad que presenta dentro de las unidades cartográficas. es importante señalar que el análisis de la erosión se realizó teniendo en cuenta el uso y la cobertura actual. esto significa que cuando el uso se cambia, la susceptibilidad a la erosión también lo hace: por ejemplo, si una área está en pastos, la susceptibilidad a la erosión es menor y puede aparecer con colores amarillos, pero si se siembra en papa puede cambiar de clase y pasar a zonas azules, con susceptibilidad más alta. en referencia al análisis de campo, al comparar los sitios p1a (posición alta de la ladera) con p1b (posición baja de la ladera) y p1c (posición media de la ladera) ubicados dentro de un cultivo de papa (figura 6), el suecontró una erosión alta, incluso en pendientes relativamente suaves (< 25%). condiciones para la mecanización como ya se dijo, este indicador se obtuvo a partir del grado de la pendiente, que, a su vez, fue calculado con base en el dem. del mapa obtenido para este indicador y según los datos de la figura 7b, se encontró que 30% del área no tiene limitaciones para la mecanización, correspondiente a las zonas que tienen pendiente inferior a 12%; el 31% presenta grado medio de limitación para la mecanización, con pendientes entre 12% y 37%; otro 29% del área tiene un grado de limitación alto, con pendientes entre 37% y 55%, y finalmente están las áreas cuya pendiente es superior a 55%, que presentan un grado de limitación muy alto para la mecanización y representan 9% de la extensión total estudiada. disponibilidad de agua este indicador se evaluó con base en el régimen de humedad del suelo. como se observa en la figura 7c, se figura 6. diagnóstico de la erosión en campo. lo en p1a posee un horizonte superficial (a) muy delgado, de aproximadamente 5 cm, y luego continúa el horizonte c, mientras que en los otros sitios aquel horizonte tiene más de 45 cm. esto implica que en el sitio p1a se ha perdido prácticamente todo el suelo productivo, que, según el estimativo efectuado, puede equivaler a pérdidas superiores a los 400 kg· m-2 de suelo, extremadamente altas. por otra parte, los resultados del análisis en laboratorio indican que sólo los primeros 5 cm presentan condiciones apropiadas para el cultivo, ya que el horizonte siguiente corresponde a una capa de muy baja fertilidad y con contenidos muy altos de arcilla, que constituyen un impedimento para el crecimiento de las raíces. todo esto afecta el crecimiento y desarrollo del cultivo e incide en una disminución drástica del rendimiento. los procesos erosivos observados se explican por la labranza inadecuada que destruye la estructura del suelo y lo deja pulverizado y expuesto para ser transportado por la escorrentía; se en106 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana figura 7. extensión del área de estudio ocupada por cada uno de los indicadores de calidad de las tierras evaluados según su grado de incidencia: a) riesgo a la erosión, b) condiciones de mecanización, c) disponibilidad de agua, d) condiciones de enraizamiento y e) drenaje. encontró que, a partir del mapa elaborado, 73% del área de estudio presenta un grado de limitación bajo por disponibilidad de agua y corresponde a las zonas con régimen údico y 21% son áreas con limitación de grado medio correspondientes al régimen ústico. condiciones para el enraizamiento en el área de estudio se encuentran restricciones de la profundidad principalmente por presencia de roca o pedregosidad dentro del perfil de suelo. según la figura martínez: modelo para evaluar la calidad... 107 2006 7d, el 44% del área no presenta limitaciones de profundidad del suelo para el cultivo; 17% tiene grado de limitación bajo, o sea, con una profundidad entre 50 y 100 cm; 34% del área tiene grado medio y está representada por aquellos suelos que tienen entre 25 cm y 50 cm de profundidad y finalmente, algunas áreas tiene grado de limitación alto, con suelo de menos de 25 cm de profundidad y ocupan el 2% del área. drenaje según la figura 7e, el 75% del área no presenta limitación por este indicador y representa las zonas con drenaje bueno o excesivo; 20% tiene limitación media, o sea, presenta suelos con drenaje moderado, y 5% muestra limitación en grado alto y tiene suelos con drenaje pobre. en el área de estudio, las zonas con limitaciones por drenaje corresponden a las vegas de los ríos y a las formas cóncavas, que propician acumulación del agua dentro del perfil del suelo por períodos prolongados clasificación de las tierras de acuerdo con su calidad la integración de los indicadores aquí definidos se realizó con base en el operador and de lógica difusa, según la ecuación 4. en el mapa de la figura 8 se muestra la clasificación de las tierras de acuerdo con su calidad para el cultivo de papa, teniendo en cuenta los indicadores descritos. una consideración importante en este modelo es que al momento de hacer la clasificación no se incluyeron en él las áreas que actualmente están en bosque, ya que el objetivo era evaluar la calidad de las tierras para el cultivo de papa y se presume que las áreas en bosque se mantendrán con esa cobertura, lo que es recomendable. con base en esto, se encontró que 27% del área presenta calidad baja, 30% tiene calidad media y 17%, calidad alta (figura 9). el análisis indica que la erosión es el proceso que más efecto tiene en la calidad de las tierras y, luego, son importantes las condiciones para mecanización, la profundidad del suelo y el drenaje. por otra figura 8. calidad de las tierras para el cultivo de papa. 108 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana parte, cuando se analiza la relación entre la ubicación de los cultivos que había en julio de 2003 –según los datos de la imagen de satélite– y la calidad de las tierras obtenida en el análisis anterior, se encontró que 25% de las áreas cultivadas en ese año se encontraban en tierras de calidad baja,70% ocupaba tierras de calidad media y el 5% restante, áreas clasificadas como de alta calidad. es importante considerar que en este modelo las tierras de calidad alta son aquéllas planas, con suelos profundos y bien drenados, que actualmente están principalmente dedicadas a la ganadería. por otra parte, al analizar las áreas que estaban cultivadas en papa en 2003 con relación a su ubicación según la altitud, se encontró que: 21% de las áreas cultivadas se encontraba en alturas inferiores a 2.800 msnm; un 38%, en alturas entre 2.800 y 3.000 msnm; el 34%, en el rango entre 3.000 y 3.300 msnm y 7% por encima de 3.300 msnm. datos requeridos y aplicación del modelo el modelo presentado en este artículo es principalmente útil para estudios regionales (escala general) y, en consecuencia, involucra indicadores de calidad que son útiles para ese nivel de detalle. en el proyecto se definieron otros indicadores aplicables a nivel de finca que permiten mayor nivel de detalle (ávila, 2005). un factor que condiciona el desarrollo de modelos para evaluar la calidad de las tierras es la disponibilidad de datos y su calidad. con relación al clima, se encontraron 20 estaciones con datos de lluvia, registrados principalmente por pluviómetros. su característica principal es la gran cantidad de datos faltantes, por lo que se procedió a seleccionar de cada estación los años con datos completos, lo que genera cierta dificultad al momento de interpretar los resultados ya que no corresponden al mismo número de años. por otra parte, la falta de registros en pluviogramas impidió hacer análisis detallados de la erosividad de la lluvia (factor r de la usle), que implica cálculos de intensidades de la lluvia para períodos específicos dentro de cada aguacero. con relación a los suelos, el estudio de cundinamarca (igac, 2000) presenta las unidades de suelos ubicadas espacialmente, los perfiles modales con su descripción morfológica y las características químicas de cada perfil modal. como se observó en el estudio de variabilidad espacial de las propiedades del suelo (muñoz, 2005), éstas presentan una alta variabilidad en distancias cortas, lo que implica que las unidades de suelos representadas en el mapa a escala 1:100.000 resultan ser muy heterogéneas para los propósitos del modelo, dificultando el uso de los indicadores de calidad de tierras determinados. por otra parte, el estudio de impacto del uso en las propiedades del suelo (ávila, 2005) y los análisis de verificación que se efectuaron en diferentes áreas, indican que características del suelo, como las relacionadas con la compactación y con la fertilidad del suelo, son modificadas por el uso y el manejo, y esto implica que dentro de una unidad de suelos se puede encontrar resultados diferentes dependiendo de la historia de uso y manejo de cada lote. lo anterior demuestra que los datos correspondientes a dichas características que se encuentran en el estudio de suelo para cada perfil modal, pueden no ser representativos de las propiedades actuales de los suelos. en consecuencia, fue necesario seleccionar aquéllas que puedan ser estimadas con mayor confiabilidad, las que se presentan más adelante. la pendiente es uno de los factores que mayor incidencia tiene en los procesos erosivos y también es básica para definir las condiciones de mecanización del área. por esto, se requiere una estimación confiable del grado de pendiente y de la dirección de flujo para poderla incluir dentro del modelo. esta característica se presenta en el estudio de suelos como una clase para las unidades de mapeo; sin embargo, corresponde a un estimativo aproximado de lo que se cree es la pendiente dominante en cada unidad de suelos. en el trabajo de campo se midió la pendiente en diversas partes dentro de la misma unidad de suelos y se encontró gran variación, incluso, por fuera de los límites de las clases establecidas. con base en esto, se procedió a figura 9. extensión ocupada por cada clase de calidad de tierras. martínez: modelo para evaluar la calidad... 109 2006 remover la clase de pendiente de la unidad de suelos y se calculó a partir del dem, lo que adicionalmente permite el cálculo de la dirección de flujo. conclusiones para la evaluación a nivel general de la calidad de las tierras, es básico contar con fuentes de datos adicionales (imágenes de sensores remotos, dem, gps), ya que la información existente en los estudios de suelos no es suficiente. por una parte, las unidades de mapeo son muy heterogéneas y presentan un alta variabilidad espacial dentro de ellas y por otra, el uso y el manejo hacen variar las propiedades del suelo, lo que implica que la representatividad de varios análisis físicos y químicos que se efectúan en los perfiles modales no es apropiada para los modelos de evaluación de la calidad de las tierras. como indicadores se deben seleccionar aquéllos que puedan estimarse con mayor confiabilidad y que tengan mayor incidencia en la calidad de las tierras. en este trabajo se hizo énfasis en la erosión, ya que es el proceso que más afecta la calidad de las tierras y al que se debe poner mayor atención, ya que su incidencia será decisiva en la competitividad y la sostenibilidad del cultivo. igualmente, se evaluó la disponibilidad de agua, las condiciones de enraizamiento, las condiciones para la mecanización y el drenaje del suelo. la aplicación de la lógica difusa para establecer clases de calidad de tierras es un enfoque importante, ya que la mayoría de los datos que se utilizan tiene un alto nivel de incertidumbre y permite definir clases que presentan límites difusos, contrario a los límites estrictos que se obtienen cuando se aplican los conceptos de lógica booleana. diversos autores (mcbratney et al., 1997; burrough, 1989) han presentado las bondades de la lógica difusa en estudios de recursos naturales. el modelo desarrollado permite tomar decisiones sobre la ubicación actual de los cultivos y su relación con las condiciones biofísicas y ambientales. se pueden establecer los factores limitantes en cada caso y los procesos de deterioro de las tierras con el fin de aplicar medidas correctivas. por otra parte, este modelo puede ser adaptado para evaluar otros cultivos y ser aplicado a otras zonas. agradecimientos el presente artículo es parte del proyecto “modelo para evaluar la calidad de las tierras dedicadas al cultivo de papa”, cofinanciado por el servicio nacional de aprendizaje (sena), el instituto colombiano de para el desarrollo de la ciencia y la tecnología francisco josé de caldas (colciencias) y la universidad nacional de colombia. se agradece el apoyo financiero de estas instituciones. literatura citada acton, d.f. y l.j. gregorich (eds.). 1995. the health of our soils: toward sustainable agriculture in canada. centre for land and biological resources research, research branch, agriculture and agri-food canada, ottawa. ávila, e. 2005. determinación de indicadores para evaluar la calidad de suelos dedicados al cultivo de papa. tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. bouma, j. 2002. land quality indicators of sustainable land management across scales. agriculture, ecosystems and environment 88, 129-136. burrough, p.a. 1989. fuzzy mathematical methods for soil survey and land evaluation. journal of soil science 40, 477-492. chang, k. 2004. introduction to geographic information system. mc graw hill, 400p. departamento nacional de estadística (dane). 2003. censo nacional de la papa. departamento nacional de estadística (dane) y federación colombiana de productores de papa (fedepapa). delgado, p. 1981. evaluación agroeconómica de los factores que afectan la producción de papa en el distrito de duitama (boyacá). tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. doran, j. y a. jones (eds.). 1996. methods for assessing soil quality. special publication #49. soil science society of america (sssa), madison, wi. doran, j.w., d.c. molina y r.f. stewart (eds.). defining soil quality for a sustainable environment. special publication #35. soil science society of america (sssa), madison, wi. doran j. y t.b. parkin. 1994. defining and assessing soil quality. pp. 3-21. en: doran, j.w., d.c. coleman, d.f. bezdicek y b.a. stewart (eds.). defining soil quality for a sustainable environment. special publication #35. soil science society of america (sssa), madison, wi. doran, j.w. 2001. soil health and global sustainability: translating science in practice. agric. ecosystems environ. 88, 119-127. esri, 2004. geoprocessing in arc-gis. 363p. fao [organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación], 1976. a framework for land evaluation. soil resources development and conservation service, land and water development division. rome. 72 p. fao [organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación],, 1997a. land quality indicators and their use in sustainable agriculture and rural development. fao, rome. fao [organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación],, 1997b. medición sobre el terreno de la erosión del suelo y la escorrentía. boletín de suelos de la fao # 68. fao, roma. 70p. fao [organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación],. 1995. planning for sustainable use of land resources: towards a new approach. fao land and water bulletin 2. fao, rome. 60p. gabriels, d., g. ghekiere, w. schiettecatte e i. rottiers. 2003. assessment of usle cover-management c-factors for 40 crop ro110 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana tation systems on arable farms in the kemmelbeek watershed, belgium. soil and tillage research 74, 47-53 harris, r.f., d.l. karlen y d.j. mulla. 1996. a conceptual framework for assessment and management of soil quality and soil health. pp. 61-82. en: doran, j.w. y a.j. jones (eds.). methods for assessing soil quality. special publication #49. soil science society of america (sssa), madison, wi. instituto geográfico agustín codazzi (igac), 2000. estudio de suelos y zonificación de tierras de cundinamarca. vols. i-iii y mapas. karlen, d. y d. stott. 1994. a framework for evaluating physical and chemical indicators of soil quality. en: doran, j.w., d.c. molina y r.f. stewart (eds.). defining soil quality for a sustainable environment. special publication #35. soil science society of america (sssa), madison, wi. karlen, d.l., m.j. mausbach, j.w. doran, r.g. cline, r.f. harris y g.e. schuman. 1997. soil quality: a concept, definition, and framework for evaluation. soil sci. am. j. 61, 4-10. lal, r. 1988. erodibility and erosivity. pp. 141-160. en: lal, r. (ed.). erosion research methods. soil and water conservation society, ankeny, ia. larson, w. y pierce, f. 1994. the dynamics of soil quality as a measure of sustainable management. pp. 37-51. en: doran, j.w., d.c. coleman, d.f. bezdicek y b.a. stewart (eds.). defining soil quality for a sustainable environment. special publication #35. soil science society of america (sssa), madison, wi. martínez, l.j. y j.a. zinck. 2004. temporal variation of soil compaction and deterioration of soil quality in pasture areas of colombian amazonia. soil and tillage research 75, 3-17 mcbratney, a. e i. odeh. 1997. application of fuzzy sets in soil science: fuzzy logic, fuzzy measurements and fuzzy decisions. geoderma 77, 85-113 merritt, w.s., r.a. letcher y a.j. jakeman. 2003. a review of erosion and sediment transport models. environmental modelling & software 18, 761-799 moore, i.d. y g. burch, 1986. physical basis of the length-slope factor in the universal soil loss equation. soil sci. am. j. 50, 1294-1298. muñoz, j.d. 1995. modelación del comportamiento espacial de variables edáficas y agronómicas en un cultivo de papa en zipaquirá. trabajo de grado. universidad nacional de colombia, bogotá. 93p. pierce, f y w. larson. 1993. developing criteria to evaluate sustainable land management. pp. 7-14. en: proceedings soil workshop: utilization of soil survey information for sustainable land use. oregon. reynolds, k. 2001. netweaver: a knowledge-base development system. united states department of agriculture (usda) forest service. 75p. riaño, o. 2005. evaluación de las imágenes de satélite para determinación de indicadores de calidad de tierras dedicadas al cultivo de papa. informe técnico del proyecto “modelo para evaluar la calidad de las tierras dedicadas al cultivo de papa”. universidad nacional de colombia. pp. 301-358. ruiz, n. 1986. determinación del tiempo de drenaje para la papa (solanum tuberosum) variedad ’parda pastusa’ en un suelo de la sabana de bogotá. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. 150p. united states department of agriculture (usda). 2001. guidelines for soil quality assessment in conservation planning. natural resources conservation service, soil quality institute. 48p. warren s.d., m.g. hohmann, k. auerswald y h. mitasova. 2004. an evaluation of methods to determine slope using digital elevation data. catena 58, 215-233 wilson, j. y m. lorang. 1999. spatial models of erosion and gis. pp. 83-108. en: fotheringham, a.s. y m. wegener (eds.). spatial models and gis: new potential and new models. taylor and francis, london. agronom/acolombiana,1995, voiumenxiino.2;pág 142-148 selección in vitro de rhizobium tolerante a acidez y aluminio selecting in vitro of rhizobiumfor tolerance to acidity and aluminium por: ricardo campos segura 1 resumen la apertura económica puso de presente la obligación de revisar las formas de producción de los cultivos comerciales, cgnel fin de competir adecuadamente en mercados internacionales. actualmente, leguminosas, como el frijol (phaseo/us vu/garís¡ se presentan, actualmente, como cultivo alternativo para reemplazar cultivos tradicionales en la sabana de bogotá. existe un alto porcentaje de suelos ácidos en colombia, así como problemas nutricionales, en los cuales la deficiencia de nitrógeno es muy común. el presente trabajo se realizó con el objetivo de seleccionar "in vitro" cepas de rizobium tropici tolerantes a acidez y aluminio, en medios de cultivo diferentes. inicialmente se hizo una preselección "in vitro" de cepas tolerantes a tres niveles de ph 4,0; 4,5 y 5,0, utilizando el medio líquido de wood y cooper y usando 50 cepas entre nativas y foráneas. en este caso, se seleccionaron las cepas rc 92, rc 117, c 7, c 11, c 14, c 53, nifta1182, rc 70, rc 85, ciat 899, ciat 144 y niftal 241. posteriormente, se realizó una selección "in vitro" de cepas tolerantes a dos niveles de ph: 4,5 y 5,0 y a cuatro niveles de aluminio: 0,5; 10 y 20 m, utilizando dos fuentes de aluminio: aicb y alk(s04)2 y empleando dos medios de cultivo: el líquido de wood y cooper y el sólido de keyser y munns. las cepas rc 85, c 11, ciat 899, ciat 144 y niftal 182, fueron seleccionadas como las de mejor comportamiento. profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, d.c.,colombia. 142 palabras claves: selección; phaseolus; rhizobium; acidez; resistencia. abstract fifty strains of rhizobium tropiciisolated of sabana de bogotá soils and foreigns collections were screened for tolerance of acidity and aluminium in liquid and sol id culture. assesment of visible turbidity and colonies growth, respectively, indicated five .(5) strains tolerant of ph 4.5 and ph 5.0 and 10 or 20 u m aluminium. strains that tolerated the 10west ph values in culture were tolerant of the highest aluminium concentrations. . the cultural test should be used to predict the abi.iity of rhizobium to growth and for use as inoculants in low ph area. introducción el cultivo de frijol (phaseo/us vu/garis l.) es considerado de gran importancia en colombia, por constituir una fuente adicional proteínica para la dieta humana, especialmente para la población de menor capacidad económica (caja agraria, 1987). además, es fuente de ingresos para un amplio sector de pequeños agricultores y es considerado como un cultivo "benéfico" para los suelos, debido a su aporte de nitrógeno fijado al mismo, lo cual es de gran interés y actualidad en el manejo del ecosistema agrícola y de la agricultura sostenible. el problema en la producción del cultivo ha llevado a importaciones en los últimos años, así, por ejemplo, en 1991, la superficie sembrada fue calculada en 161.900 hectáreas con una producción de 129.700 toneladas (cega, 1993). se resalta la importancia de la fijación simbiótica de nitrógeno efectuada en las raíces del frijol por las bacterias del género rhizobium. de un lado, por el beneficio directo en la economía del nitrógeno al sustituir en parte la fertilización nitrogenada sintética y, por otra parte, en la incidencia ecológica de reemplazar un componente químico de la producción por uno biológico, ayudando, a su vez, al equilibrio del ecosistema. algunas de las razones de los aún bajos rendimientos promedios del cultivo de frijol en colombia, tienen que ver con problemas de acidez de los suelos y deficiencias de nitrógeno y fósforo. la acidez, es un factor que incide directamente en cada una de las etapas de desarrollo de la interacción rhizobium-ieguminosa y, de una manera marcada, en la sobrevivencia de las bacterias (rizobios) en el suelo y en la consecuente infección y formación nodular previa a la fijación de nitrógeno propiamente dicha (gómez y franco, 1984. munns, 1986. brockwell et al, 1991 y graham et al, 1994). en colombia un porcentaje muy importante de los suelos presentan problemas de acidez y, en las zonas productoras de frijol, éste factor puede ser uno de los principales limitan tes para los' rendimientos (bastidas, 1989). el objetivo principal de este trabajo, es disponer de cepas de rhizobium iropiei que tengan habilidad para fijar nitrógeno y que, además, sean tolerantes a las condiciones de acidez de los suelos. se hace necesario obtener cepas de la bacteria que puedan ser utilizadas directamente como inoculantes para suministrar los agricultores o como materia prima para su producción a grande escala. cepas de rhizobium iropiei de suelos de diferentes localidades de la sabana de bogotá se aislaron, con el fin de identificar las cepas nativas más efectivas y tolerantes a la acidez en competencia con cepas de colecciones internacionales ya probadas y, así seleccionar las más promisorias. de esta manera, se desarrolló una metodología destinada a seleccionar cepas de rizobio tolerantes a factores de acidez, lo mismo que altas concentraciones de aluminio y bajo ph, utilizando medios líquido y sólido y sus respuestas se sometieron a comparación y, así, determinar las cepas mas promisorias. materiales y métodos el trabajo se desarrolló en dos etapas: 1. recolección de cepas de rhizobium iropicien cultivos de frijol de la sabana de bogotá y zonas aledañas. 2. selección de las cepas de rhizobiumtolerantes a ph bajo y a toxicidad del aluminio, mediante su crecimiento en medio de cultivo en diferentes condiciones. muestreo y recolección de cepas en diferentes cultivos de la sabana de bogotá y zonas aledañas, en lugares con suelos de naturaleza ácida, nódulos de las raíces de frijol (phaseolus vulgarisl.) en cada sitio, se hizo muestreo al azar de diez plantas de frijol, a las ~uáles se les removieron los nódulos más grandes oara el aislamiento de la bacteria. selección in vitro de c~pas de rh/zob/um trop/e/tolerantes a aci~ez a las 38 cepas nativas recolectadas se le sumaron 12 cepas reportadas corno tolerantes a acidez en distintas colecciones internacionales (ciat, 1987). del ciat (centro internacional de agricultura tropical) y de niftal (hawaii) se recibieron las cepas detalladas en el cuadro 1. en las cepas nativas, se efectuó el aislamiento del rhizobiuma partir de los nódulos recolectados y se utilizó la técnica de burton (ferrera, 1984). también se realizó, la prueba de autentificación, para la cual se germinaron semillas de frijol en cajas de petri estériles y con papel filtro, adicionando agua estéril y luego se sembraron en los vasos de leonard, con un sustrato formado por arena esterilizada donde se inocularon las plántulas (cuatro cuadro 1. relación de cepas de rhizobium iropiei reportadas como tolerantes a la acidez en colecciones internacionales. clase origen niftal182 hawaii niftal220 hawaii niftal232 hawaii niftal241 hawaii ciat45 brasil ciat 144 colombia ciat905 brasil ciat 40 u.s.a ciat899 colombia ciat57 australia ciat 166 colombia ciat 876 colombia 143 por unidad, de las cuales se retiraron dos a los 8 días), con una suspensión de rizobios de 109 bacterias/mi. las 12 cepas foráneas recibieron en ampoyetas y por lo cual se procedió a su multiplicación directamente en el medio de cultivo utilizado para las nativas. la selección para tolerancia a la acidez se realizó comparando dos medios de cultivo: uno, el líquido de wood y cooper (wood y cooper, 1985) y el otro sólido, de keysery munns (keysery munns, 1979). evaluación de tolerancia a ph ácido los medios fueron ajustados con hci 1n y/o koh al 10% con el objeto de obtener tres niveles de ph: 4,0; 4,5 y 5,0. para el caso del medio líquido, se utilizó la siembra de las cepas, hasta obtener una concentración de 1x109 células bacteriales por milímetro, medida que fue realizada utilizando el método nefelométrico basado en la escala de mcfarland (vincent, 1982). en el caso del medio de keyser y munns, las cepas fueron sembradas empleando el método de siembra en estrías y se dejaron en incubación a 28°c y se realizaron observaciones de control de crecimiento bacterial desde las 12 horas después de la siembra. los tratamientos generados en ésta preselección están registrados en el cuadro 2. se efectuaron tres repeticiones para cada tratamiento y un control no inoculado (testigo). las lecturas en el espectrofotómetro, en el caso del medio líquido, se realizaron a una longitud de onda de 540 nm. en agitación constante desde las 12 horas de incubación. en el caso del medio sólicuadro 2. tratamientos de selección in vitro por tolerancia a ph ácido tratamiento 1: tratamiento 2: tratamiento 3: tratamiento 4: tratamiento 5: tratamiento 6: ph 4.0 medio líquido ph 4.5 medio líquido ph 5.0 medio líquido ph 4.0 medio sólido ph 4.5 medio sólido ph 5.0 medio sóolido 144 do, se tuvo en cuenta crecimiento denso a los 8 y 12.días de las fechas de siembra. tolerancia a alta concentración de aluminio a medida que se cumplía la primera fase de selección por tolerancia a ph bajo, se escogieron las cepas que entraban a la fase de tolerancia al aluminio. en este caso, se escogieron dos fuentes: aicb y alk(s04)2, agregándolas en, cada caso, hasta concentraciones de 0,5,10 y 20 m de al. el ph fue ajustado a 4.5 y 5.0 y se utilizaron los medios líquido de wood y cooper y sólido de keysery munns. los tratamientos se registran en el cuadro 3. se efectuaron dos repeticiones para cada tratamiento y un control no inoculado (testigo). las lecturas, en el caso del medio líquido, se realizaron en el espectrofotómetro a 540 nm. de longitud de onda. en el caso del medio de cultivo sólido, se tuvo en cuenta el buen crecimiento y la densidad del cuerpo bacterial. resultados y discusión selección in vitro de cepas de rhlzoblum tropic/tolerantes a acidez los resultados de las observaciones de crecimiento bacterial en medio líquido (wood y cooper, 1985) se presentan en el cuadro 4. en este experimento, se determinó como parámetro de crecimiento la producción de turbidez en el medio, como consecuencia del desarrollo bacterial. la preselección de rizobios basada en crecimiento por turbidez en el medio líquido a diferentes valores de ph resultó en que cinco de las 50 cepas fueron tolerantes a ph 4,0, mientras que 43 lo fueron a ph 4,5 y, sólo dos cepas no tuvieron crecimiento a ph 5,0. el tiempo en días para producirse la turbidez, osciló entre dos y nueve días, aunque la oscilación más común fue entre dos y tres días para los valores de ph 4,5y 5,0. en el caso de ph 4,0, la turbidez se presentó en forma tardía entre cinco y diez días en las cepas en las cuales la prueba fue positiva, aunque la turbidez inicial fue tenue en todos los casos. con este experimento, se preseleccionaron las cinco cepas tolerantes a ph 4,0 y las siete cepas que lo fueron para ph 4,5 y 5,0 presentaron turbidez en el menor tiempo. para este caso, se consideró que cuadro 3. tratamientos para la selección por tolerancia a aluminio. tratamiento medio liquido ph4,5 + o mmal 2 medio líquido ph4,5 + 5 mm al (como alci3) 3 medio líquido ph4,5 + 10 mm al (como alci3) 4 medio líquido ph4,5 + 20 mm al (como alci3) 5 medio líquido ph4,5 + 5 mm al (como alk(s04)2 6 medio liquido ph4,5 + 10 mm al (como alk(s04)2 7 medio liquido ph4,5 + 20 mm al (como alk(s04)2 8 medio líquido ph5,o + o mm al 9 medio líquido ph5,o + 5 mm al (como al c13) 10 medio liquido ph5,o + 10 mm al (como al c13) 11 medio líquido ph5,o + 20 mm al (como al c13) 12 medio líquido ph5,o + 5 mm al (como alk(s04)2 13 medio líquido ph5,o + 10 mm al (como alk(s04)2 14 medio líquido ph5,o + 20 mm al (como alk(s04)2 15 medio sólido ph4,5 + o mm al (como alk(s04)2 16 medio sólido ph4,5 + 5 mm al (como alci3) 17 medio sólido ph4,5 + 10 mm al (como alci3) 18 medio sólido ph4,5 + 20 mm al (como alci3) 19 medio sólido ph4,5 + 5 mm al (como alk(s04)2 20 medio sólido ph4,5 + 10 mm al (como alk(s04)2 21 medio sólido ph4,5 + 20 mm al (como alk(s04)2 22 medio sólido ph5,o + o mmai 23 medio sólido ph5,o + 5 mm al (como alci3) 24 medio sólido ph5,o + 10 mm al (como alci3) 25 medio sólido ph5,o + 20 mm al (como alci3) 26 medio sólido ph5,o + 5 mm al (como alk(s04)2 27 medio sólido ph5,o + 10 mm al (como alk(s04)2 28 medio sólido ph5,o + 20 mm al (como alk(s04)2 dos días fue el tiempo más corto para la producción de turbidez, por lo cual se seleccionaron las cepas rc 92, rc 117, c 7, c 53, niflal182, c·14 y c-11. las cepas tolerantes a ph 4,0: rc 70, rc 85, niflal 241, ciat 144 y ciat 899 pasaron a la siguiente prueba de medio ácido con aluminio adicionado a varios niveles de concentración. tolerancia a diferentes concentraciones de aluminio en medios de cultivo liquido y solido con dos diferentes fuentes de aluminio los resultados de la prueba se presentan en el cuadro 5. doce cepas tolerantes a acidez, cinco de ellas a ph 4,0 y las siete restantes de buen crecimiento en ph 145 cuadro 4. resultados de crecimiento de rhizocepa turbidez (dla •• portlr do .lembra) bium tropici en medio líquido de wood y cooph4,o 4.5 5.0 per, medidos como tiempo empleado para desarrollar turbidez visible a diferentes valo1. rc70 5 2 2 res de ph. 2. rc81 3 2 3. rc83 3 3 \ 4. rc84 2 4,5 (medido como rapidez de crecimiento) fueron se5. rc85 7 2 3 leccionadas para esta prueba de tolerancia a o;5; 10 6. rc92 2 2 y 20 m de aluminio, empleando dos fuentes ph 4,5 7. rc94 y 5,0 en medios liquido y sólido. se observó que aun8. rc95 5 3 que se presentó mucha variación en las respuestas, 9. rc97 4 2 tanto a las dos fuentes de aluminio como a los dos 10. rc98 2 2-, ph, las cepas que mostraron ser más sensibles a 11. rc99 2 3 12. 'rc 101 3 2acidez (prueba de ph), igualmente, fueron más sen13. rc 117 2 2 sibles a las pruebas del aluminio. este es el caso de 14. rc119 3 3 las cepas rc 70, rc 85, ciat 899 y, en menor pro15. rc 121 3 3 porción; niftal 241, ciat 144, c 7 y nifta1182. las 16. c1 5 2 cepas que fueron sensibles a aluminio, en concenh. c2 3 2 traciones de 5; 10 y 20 m en medio liquido, también, 18. c4 7 4 lo fueron en medio sólido a ph 5,0. a ph 4,5, sola19. c5 6 3 mente, la cepa rc 85 tuvo turbidez a 20 m de alumi20. c6 3 4 nio como alk(s04)2, pero en una sola observación 21. c7 2 2 en el medio líquido. este mismo tratamiento, pero en 22. c11 2 2 medio sólido, fue positivo para rc 85, ciat 144, 23. c 12 8 3 ciat 899 y niftal 182. para el caso de alcb como 24. c13 2 4 fuente de 20 m de aluminio a ph 4,5 en el medio 25. c 14 2 2 sólido, solamente, las cepas rc 85 y ciat 899 mos26. c 15 2 traron crecimiento. 27. c 16 4 2 28. c17 2 en todos los casos, es claro que, al incrementar la 29. c 18 2 acidez, se reduce la tolerancia al aluminio. algunas 30. c30 3 cepas, como la c53 y la c14, que fueron seleccio31. c31 3 , 7 nadas por tolerancia a acidez en el primer experi32. c51 4 2 mento fueron sensibles en esta nueva prueba. las 33. c52 2 4 razones de estas variaciones en las respuestas 34. c53 2 2 pueden ser causadas por manejo microbiológico, 35. c54 5 2 36. c55 5 aunque se ha encontrado que las densidades bac37. c56 3 2 teriales iniciales afectan la respuesta de rhízobíum 38. c57 8 3 tri/ol;; a la acidez en el medio líquido de wood y 39. niftal 182 2 2 cooper (karanja y wood, 1988). a ph 4,5 sin alu40. niftal220 3 2 minio, todas las cepas tuvieron crecimiento en el 41. niftal232 2 3 medio sólido, mientras en el medio líquido el 25% 42. niftal241 10 2 de las cepas no se desarrolló. con 5 m de aluminio 43. ciat45 3 2 como alcb en el medio líquido, el 50% de las ce44. ciat 144 9 5 2 pas fue sensible a éste estrés, mientras que con 45. ciatg05 3 alk(s04)2 fue el 25% de las cepas. 46. ciat40 2 3 47. ciat 899 9 4 2 estos resultados pueden ser debidos al efecto del 48. ciat 57 3 2 potasio y del azufre como acompañantes, acom49. ciat 166 6 7 plejando seguramente el efecto del aluminio en for50. ciat876 8 3 ma, quizás, de un mejor suministro nutricional. el efecto no se conoce realmente. por otra parte, en • espacios en blanco indican no turbidez. el medio sólido con las dos fuentes de aluminio y 146 los ph 4,5 y5,0, el 75% de las cepas toleraron el estrés, contra el 48% en el medio líquido. se puede resaltar que, en el medio sólido, se identificaron varias cepas tolerantes a los diferentes niveles de aluminio, inclusive 20 m a ph 4,5 y 5,0, cepas que fueron, a su vez, sensibles a estas concentraciones en el medio líquido. por lo anterior, se puede decir que el medio sólido está sobreestimando la cantidad de cepas tolerantes a acidez y aluminio, en comparación con el medio líquido. el medio líquido proporciona una mayor distribución y uniformidad para estas pruebas de tolerancia, puesto que se obtienen unos resultados más estrictos que utilizando el medio sólido. las cepas rc 85, ciat 144 y c1at 899 fueron tolerantes a 20 m de aluminio en las dos fuentes a ph 4,5 y 5,0 en medio sólido, por lo cual se consideran como las de mejor comportamiento, puesto que, en el medio líquido, la cepa rc 85 fue la única con crecimiento a ésta concentración de 20 m de aluminio como alk(s04)2 y las cepas ciat 144 y ciat 899 crecieron, también, pero a ph 5,0. las cepas niftal 182 y c 11, también, lograron un buen crecimiento en medio sólido con la misma fuente. conclusiones de los resultados anteriores, se pueden obtener las siguientes conclusiones: las cepas de rhízobium tropicitrabajadas fueron, en su mayoría, tolerantes a condiciones .de ph 4,5 y ph 5,0 en medio líquido. al nivel de ph 4,0 se debe realizar una preselección eficaz de cepas. de las pruebas de tolerancia a acidez y aluminio con concentraciones que, en términos de solución del suelo, pueden dar una condición real de estrés por aluminio, seleccionaron cepas de rizobio con alta capacidad de tolerancia. existe una alta diferencia en la utilización de medios de cultivo líquido o sólido en las pruebas de tolerancia a acidez y aluminio. el medio de cultivo sólido, utilizado tradicionalmente, sobreestima la cantidad de cepas con esa tolerancia. el medio de cultivo líquido ofrece un mejor ambiente y uniformidad experimental en el estudio de cepas ácido-tolerantes a diferentes concentraciones de aluminio. en estos experimentos, la cepa ciat 899, trabajada por tolerancia a acidez por varios investigadores (graham et al, 1982; campos, 1991; karanja y wood, 1988), resultó, también, tolerante a acidez y aluminio. cepas nativas, como rc 85 y c 11, se comportaron al mismo nivel, incluso mayor, con respecto a la tolerancia a acidez y aluminio que presentó la cepa ciat 899. la utilización de fuentes diferentes de aluminio en la selección de tolerancia a este elemento, muestra comportamientos diferentes en las cepas del rizobio probadas. bibllograffa 1. bastidas, r.g. roducción e investigación de frijol en colombia, asiava, 31 ed. p. 2733.1989. 2. brocwell, j. pilka, a. and holliday, ra soil ph is a major determinant of the mumber of naturally ocurring rhizobium melilotiin noncultivated soils of new south wales. aust. j. exp. agric. 31: 211-219. 1991. 3. caja agraria. la caja agraria ante el sector rural colombiano, proyecciones y brechas. vol. 3, p. 53-54. 1987 4. campos segura r. sobrevivencia de rhizobium phaseoli en condiciones de acidez. suelos ecuatoriales. vol. xxi, no. 2.1991. 5. cega. importaciones y exportaciones agropecuarias en colombia. reporte. 1993 6. ciat. resúmenes analíticos sobre frijol. reporte anual, vol. xii. no. 3: p. 105-107. 1987 7. ferrera, c.r. manual curso fijación simbiótica del nitrógeno cedaf. capungo. chapingo méxico. 1984 8. gomez, d.g. y a, franco. selecao de estiopes de rhizobium de leguminosas, florestais en meio de cultura tolerantes a acidez e á toxidez do aluminium, pesq. agrop. bras. 19: 169-173.1984. 9. graham, p.h. s.e. viteri, f. mckie y a. palacios. variation in acid soil tolerance among strains of rhizobium phaseoli. fidd crops res. 5: 121-128. 1982. 10. graham, p.h. draeger k.j. ferrey .m., conroy m. hammer b. martlnez e. aarons, s. and quinto, c. can. jour. of microb. vol. 40, 3: 198-207. 1994. 147 11. karanja, n.k. and m, wood. selecting rhizobium phaseolitrains for use with beans in kenya. plant and soil112, 7-13. 1988 12. keyser, h.h., and munns, d.n. tolerance of rhizobia to acidity, aluminum and phosphate. soil sci. soco am. j.43: 519-523. 1979b. 13. munns, d.n. acid soils tolerance in legumes and rhizobia. adv. plant natr. 2:63-91. 1986. 148 14. vincent, j.m. nitrogen fixation in legumes. ed. academic press. sydney, 281 p. 1982. 15. voysest, d. variedades de frijol en américa latina y su origen, ciat. colombia. 87 p. 1983 16. wood m. and j. coopero screening clover and lotus rhizobia for tolerance of acidity and aluminium. soil biol. biochem (17) 473-497. 1985. volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf volumen xx 3 2002 optimizado.pdf received for publication: 9 march, 2011. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 agroecological engineering program, corporación universitaria minuto de dios. bogota (colombia). 2 tibaitatá research center, instituto colombiano agropecuario (ica). mosquera (colombia). everth.ebratt.ravelo@gmail.com agronomía colombiana 30(3), 395-402, 2012 presence of bemisia tabaci (hemiptera: aleyrodidae) and begomovirus, associated with tomato crops solanum lycopersicum l. in cundinamarca presencia de bemisia tabaci (hemiptera: aleyrodidae) y begomovirus, asociado al cultivo de tomate solanum lycopersicum l. en cundinamarca olga y. martínez b.1, everth e. ebratt r.2, walther turizo a.2, omar guerrero g.1, and rocio acosta a.1 abstract resumen this study was undertaken to determine the presence and distribution of species of whiteflies in cundinamarca, in the tomato, located in nine municipalities; for this purpose, insect samples were collected from the lower third of leaflets to identify nymphs of the fourth instar and from the upper third to identify adults with molecular markers rapd-pcr (primer opa 04); we also analyzed the presence of begomoviruses (family geminiviridae) in tomato plants with nucleic acid hybridization in the nylon membrane. the results indicated the presence of trialeurodes vaporariorum (westwood) as the predominant species at 40.9%, bemisia tabaci biotype b at 4.5% and coexistence at 54.6%. b. tabaci biotype b had a wide distribution with respect to other studies, between 383 to 1,857 m a.s.l. the presence of begomovirus was related to its vector b. tabaci biotype b in 4 out of 15 tomato-producing provinces of the department. the insecticides used for control are organophosphates (41.18%), neonicotenoids (29.41%), carbamates (17.65%) and pyrethroids (11.76%). we discuss the disturbing and rapid spread of b. tabaci biotype b in cundinamarca. este trabajo se propuso determinar la presencia y distribución de las especies de moscas blancas en cundinamarca, en cultivos de tomate de mesa ubicados en nueve municipios, con este fin se recolectaron muestras insectiles ubicadas en foliolos del tercio inferior, para identificar las ninfas del cuarto instar y del tercio superior para reconocer adultos mediante marcadores moleculares rapd-pcr (cebador opa 04); también se analizó la presencia de begomovirus (familia geminiviridae) en plantas de tomate, bajo la técnica de hibridación de ácidos nucleídos en membrana de nylon. los resultados indicaron la presencia de trialeurodes vaporariorum (westwood), como especie predominante en un 40,9%, bemisia tabaci biotipo b en un 4,5% y en coexistencia en un 54,6%. se presenta una amplia distribución, de b. tabaci biotipo b con respeto a otros estudios, con altitudes entre los 383 y 1.857 msnm. la presencia de begomovirus está relacionada con su vector b. tabaci biotipo b en 4 de 15 provincias productoras de tomate del departamento. los insecticidas empleados para su control, corresponden al grupo de los organofosforados (41,18%), neonicotenoides (29,41%), carbamatos (17.65%) y piretroides (11,76%). se discute sobre la preocupante y rápida dispersión de b. tabaci biotipo b en cundinamarca. key words: whiteflies, biotypes, vector, detection, rapd-pcr. palabras clave: mosca blanca, biotipos, vector, detección, rapd-pcr. introduction whiteflies are the most important insect pest in different production systems in colombia, including the cultivation of the tomato solanum lycopersicum l. of the 1,200 species of whiteflies that exist in the world (bink-moenen and mound, 1990), bemisia tabaci (gennadius) and trialeurodes vaporariorum (westwood) are considered the most important for economic losses, due to their wide geographical distribution and number of hosts, generating direct and indirect damage such as honey dew secretion which favors the development of “sooty”, sap sucking, virus transmission and, in the case of b. tabaci, physiological alteration with characteristic symptoms in the tomato, crucifers and some cucurbits (brown et al., 1995). the species b. tabaci is considered a high phytosanitary risk (morales and anderson, 2001; brown et al., 1995), due to its ability to be a vector of seven genera of viruses (jones, 2003) and begomovirus (geminiviridae), and its wide variability and severity of attack (morales et al., 2006). the presence of this insect: vector: virus complex has spread worldwide and has affected regions in america (polston and anderson, 1997; morales et al., 2006; morales and anderson, 2001; oliveira et al., 2001; polston and anderson, 1997), mainly in vegetables such as tomatoes, peppers and chilis, with losses 396 agron. colomb. 30(3) 2012 estimated at 95% in expected returns (álvarez and abudantoun, 1995). in the tropics, begomoviruses has been reported in 20 species of cultivated plants, including tomato, cassava and bean crops (oliveira et al., 2001; cuellar and morales, 2006). the transmission in dicotyledonous plants is persistently circulative, without presenting propagation inside the insect (duffus, 1987; morales, 1994; howarth et al., 1985), and in a smaller proportion is transmitted by mechanical inoculation; transmission by sexual seed or pollen has not been found (ictv, 2006; jones et al., 2001). the phytosanitary problems caused by the presence of whiteflies have seen the non-implementation of integrated pest management and in turn have led to the defection of farmers, thus reducing planting areas in the department of cundinamarca (vallejo, 1999; cci, 2009). the presence of the whitefly has become more important in recent years due to reports of the loss of dominance of the species t. vaporariorum due to b. tabaci and its biotypes a and b (quintero et al., 2001). since the first report of b. tabaci biotype b in colombia, through morphological studies of the fourth instar nymph and adult stage, with the polymorphism molecular technique in fragments of dna with the polymerase chain reaction (rapd-pcr) (quintero et al., 1998), its presence has been determined in vegetable producing regions in cundinamarca, predominantly with t. vaporariorum, characterized by cooler growing areas (clarke et al., 2005; berrio et al., 2007). in cundinamarca, cardona et al. (2005) and berrio et al. (2007) reported b. tabaci biotype b in vegetable producing regions with altitudes over 1000 m. the identification is based on molecular techniques due to a high degree of plasticity and polymorphism in morphological characters, which change according to the host, preventing the use of morphological clues for recognition (mound, 1963), which is why the use of the rapd-pcr technique for identification is notable (de barro and driver, 1997; ko et al., 2007; lima et al., 2000; martínez et al., 2000). b. tabaci biotype b is known for its high capacity of virus transmission to various plant species; morales et al. (2002) reported the presence of begomoviruses in crops grown in the town of fusagasuga and identified the tomato yellow mosaic virus (tomato yellow mosaic virus toymv), initially reported in venezuela by debrot et al. (1963), and its arrival in colombia, presumably a result of the illegal transport of infected seedlings. this situation is alarming due to substantial economic losses and the lack of implementation of varietal control with resistant hybrids to prevent its rapid spread (vallejo, 1999; cci, 2009; morales et al., 2000, 2001, 2002). geraud et al. (2009) tested the ability of b. tabaci in transmitting begomovirus to different tomato materials and its interaction with geographical distribution, type of virus, vector and host which facilitate manifestation as virulent or not. this knowledge becomes the basis for the implementation of management plans (brown, 2000). whitefly control is based on the application of synthetic chemical products (rodríguez and cardona, 2001), applied with various mixtures of products of different purposes, with calendar based application frequencies, overdoses (vallejo, 1999) and applied at harvest time (de vis et al., 2001). this culminates in fruit with high residual traces of pesticides that exceed the permitted maximum residue limit (murcia and stashenko, 2008). in colombia, organophosphates and carbamates are the insecticides most used (rodríguez and cardona, 2001). the mismanagement has caused b. tabaci biotype b to be resistant to some insecticide groups (de barro and driver, 1997; cardona et al., 2001; rodríguez et al., 2005). the current phytosanitary situation in tomato production prompted the present study in the department of cundinamarca, in order to determine the presence, distribution and relationship with begomovirus of the whitefly b. tabaci biotype b in five provinces that produce the tomato. materials and methods this research was conducted in the tibaitatá research center, laboratorio nacional de diagnóstico fitosanitario (lndf) by ica (4°41’46.7’’ n; 74°12’12.8’’ w, 2,569 m a.s.l.). field monitoring sampling was conducted in the provinces of sumapaz (fusagasugá, sylvania, tibacuy), alto magdalena (tocaima), magdalena centro (san juan de rio seco), bajo magdalena (guaduas) and gualivá (la vega, san francisco, nimaima). of these municipalities, 22 properties of tomato growers were used; each crop was sampled in three rows, two lateral and one central to the planted area. in each row, five tomato plants were randomly evaluated for a total of 15 plants per crop; each plant was observed for the presence of viral symptoms, presence of whiteflies and weeds in the environment. the incidence percentage of viral disease is determined by the number of plants with symptoms over the total number of plants sampled. the tomato sample consisted of two leaves of the upper third of the plant and two fruits, wrapped in paper towels and then in foil, marked with the location and variety. to identify weeds, 397martínez b., ebratt r., turizo a., guerrero g., and acosta a.: presence of bemisia tabaci (hemiptera: aleyrodidae) and begomovirus, associated with tomato... photographs were taken and compared with the species reported in the weed manual by cayon and mendoza (1989). identification of whitefly species whitefly insect material was collected on each farm from the lower third of the tomato plants; leaves with a nymph presence were taken, preferably symptomatic to viral infection, with the help of a 20x loupe and 00 brush, removed and placed in vials containing 99% ethyl alcohol; in addition, for obtaining adult stage samples, whitefly infested leaves were introduced into petri dishes. implemented damage assessment, as proposed by rodríguez et al. (1996), and whitefly identification with the taxonomic key proposed by caballero (1994) were performed. the adult stage whiteflies was identified by rapd-pcr to confirm the species and determine the existing biotype. the molecular test began with dna extraction from the insects, as described by markham (modified by de barro and driver, 1997); the quality was verified by agarose gel electrophoresis and quantified in a spectrophotometer. the reaction mixture for the individuals for the fragment amplification by rapd-pcr had a final volume of 25 µl and was as follows: 2 µl of dna (40 ng µl-1), 1x pcr buffer, 4 mm mgcl2, 1x bsa, 0.2 mm dntps, 0.8 um opa primer 04 and 0.4 u/µl taq polymerase (invitrogen kit). the dna was amplified with the following temperature cycle: (1) 94°c for 5 min, (2) 94°c for 1 min, (3) 40°c for 1.5 min, (4) 72°c for 2 min, ( 5) steps (2) to (4) repeated 38 times, (6) 72°c for 10 min (end of the reaction). the obtained products were visualized by agarose gel electrophoresis, stained with ethidium bromide (5 mg ml-1). the controls used were bred in the bean entomology laboratory by international center for tropical agriculture (ciat). presence of begomovirus for analysis of leaf samples, the leaves were taken from the upper third of the plants; after a check for existing symptoms, the leaf tissue was macerated with the squash blot technique in the nylon membrane, a total of 88 samples were evaluated. a positive control was implemented (variant of tomato yellow mosaic virus toymv), applied under the dot-blot technique from the virology research unit (ciat) with the buffers: 0.4 n naoh (technique used at ciat) and tbs, with a content of 0.2% sodium sulfite (technique used in agdia®, elkhart, in), and a negative control (fragaria sp. variety pomarosa), with the squash blot technique. the final diagnosis procedure for the nucleic acid hybridization technique was handled by the research department of agdia®. management of the whitefly information was collected from each farm with the survey proposed by rodríguez and cardona (2001), which dealt with the principal synthetic chemical products used; with dosage, frequency of application, technical assistance and protective measures used. results and discussion presence and distribution of whiteflies the morphological identification of nymphs indicated the presence of the species t. vaporariorum at 40.9%, b. tabaci at 4.5% and t. vaporariorum coexisting with b. tabaci at 54.6% (fig. 1 and tab. 1). the results of rapd pcr testing with primer opa 04 permitted verification of the presence of b. tabaci biotype b and t. vaporariorum. banding profiles were similar to those made by ciat (rodríguez et al., 2005), after the band presented diagnostics between 350 to 850 bp and characteristics at approximately 1,252 bp for biotype b of b. tabaci (fig. 2). with the use of controls sent by ciat, the identification was compared and verified. modifications to the conditions, the reagents used in the kit, the extraction procedure and the amplification process produced a slight change in the specific gravities expected for b. tabaci biotype b, 1252, 700, 480 and 398 bp, and for t. vaporariorum, 800 and 450 bp, without modifications of the banding profile. according to lu et al. (2002), application of this technique is limited, because the primers do not support annealing temperatures, causing deviations in the repetitiveness of the reaction results and greater difficulty in interpretation, confirming the results of cardona et al. (2005) and berrio et al. (2007) on the presence of biotype b and the absence of biotype a of b. tabaci in the tomato in cundinamarca. b. tabaci biotype b differs from biotype a in its rapid dispersal, alarming increase in attack, wide host range and developmental sites (morales et al., 2006; rodríguez et al., 2005). in cundinamarca, berrio et al. (2007) reported the coexistence of the species in cucumber and tomato crops between 1,492 and 1,562 m a.s.l., and concluded that in the eastern region of cundinamarca (choachí, fomeque, ubaque and cáqueza), only the fly is present in greenhouses with t. vaporariorum. in this study, we investigated the presence and distribution of b. tabaci at altitudes higher than those reported in the municipalities of tibacuy, sylvania, nimaima, san francisco, san juan de rio seco and tocaima (fig. 3), with a range of 300 to 1,857 m (tab. 1 ), suggesting their adaptation 398 agron. colomb. 30(3) 2012 to new conditions of temperate and cold climates. th is biological ability of biotype b of b. tabaci makes it able to invade areas where previously only t. vaporariorum was found, with all the phytosanitary implications attributable to their presence in areas where it was thought impossible. th e presence of whitefl ies in greenhouses with t. vaporariorum predominates with a 88.89% presence in producing municipalities in the study area (fig. 3), but the coexistence of the two species is widening towards agroecological areas with restrictive conditions for the species b . tabaci figure 2. identification of species and biotypes of whitefly with rapdpcr opa04. 1) marker 100 bp; 2) t. vaporariorum (guaduas); 3) t. vaporariorum (la vega); 4) b. tabaci biotype b (san francisco); 5, 6 and 7) b. tabaci biotype b (nimaima); 8) b. tabaci biotype b (tocaima); 9 and 10) b. tabaci biotype b, (san juan de rio seco); 11) t. vaporariorum (san juan de rio seco); 12) t. vaporariorum-control material; 13) b. tabaci biotype b-control material; 14) b. tabaci biotype a-control material and 15) blank. figure 3. presence of t. vaporariorum and b. tabaci in tomato crops in cundinamarca. biotype b (tab. 1). th is agrees with the results of cardona et al. (2005). th e current phytosanitary risk with the presence of b. tabaci biotype b is confi rmed in the sampled regions by the damage they cause to the tomato crop, specifi cally with symptoms of irregular ripening in fruits, known as “rainbow syndrome”, frizz, deformation of leaf blades and reduction in expected returns, consistent with that described by morales et al. (2002) and rodríguez et al. (2005). th e municipalities of fusagasuga and tibacuy presented higher levels of attack, reaching level 7 with an incidence of 26.2% and level 9 with an incidence of 7.14% respectively, with covered crops, whose ages ranged from four to 5 months. th us, their behavior diff ers with that of crops developed freely, which coincides with that described by anderson (2000); with respect to population densities of whitefl ies, there is a direct correlation with environmental factors of temperature and an inverse one with precipitation. presence of begomovirus th e results obtained with the nucleic acid hybridization technique observed in the autoradiograph of a nylon membrane allowed the determination of the presence and absence of the genus begomovirus from analyzed plant tissue with the formation of hybrids, resulting from the application of the non-radioactive probe “digoxigenin” figure 1. whitefly species found in cundinamarca. a, pupa of t. vaporariorum. b, pupa of b. tabaci. c, coexistence of the two species. photograph source: berrío, m del p. 399martínez b., ebratt r., turizo a., guerrero g., and acosta a.: presence of bemisia tabaci (hemiptera: aleyrodidae) and begomovirus, associated with tomato... table 1. geographical location of whiteflies in the tomato in cundinamarca. municipaly farm production system geographical location b. tabaci biotype b t. vaporariorum b. tabaci biotype b + t. vaporariorum (m a.s.l.) guaduas la paola crops developed freely n 05°03’10.1” 1,365 w 074°34’33.6” caramoima crops developed freely n 05°11’55.9” 953 w 074°38’41.5” los pantanos crops developed freely n 05°12’20.0” 955 w 074°38’17.2” san juan de río seco san juan crops developed freely n 04°19’12.1” 1,205 w 074°22’27.6” calichana crops developed freely n 04°17’44.1” 1,200 w 074°24’49.4” tocaima la manizaleña crops developed freely n 04°16’53.0” 383 w 074°23’29.3” nimaima la primavera cover crop n 04°21’28.9” 832 w 074°26’05.5” la vega san diego crops developed freely n 04°21’31.3” 1,487 w 074°26’19.7” la rubiela cover crop n 04°20’02.4” 1,640 w 074°29’27.7” la cumbre cover crop n 04°24’72.6” 1,677 w 074°23’0.81” san francisco san juan crops developed freely n 04°27’07.2” 1,697 w 074°22’31.2” el mana cover crop n 04°26’56.2” 1,581 w 074°22’39.4” cimarron cover crop n 05°04’36.2” 1,550 w 074°26’18.8” fusagasugá bariloche crops developed freely n 04°57’45.2” 1,716 w074°21’39.6” la arenera crops developed freely n 04°37’36.0” 1,412 w 074°21’05.0” el paraiso cover crop n 05°03’55.4” 1,503 w 074°18’00.9” tibacuy la portada crops developed freely n 04°59’56.5” 1,545 w 074°17’49.1” el encanto crops developed freely n 04°58’57” 1,600 w 074°17’38.7” la vuelta cover crop n 04°59’01.6” 1,602 w 074°17’17.5” silvania sarsalito cover crop n 04°49’41.6” 1,500 w 074°37’50.7” la planada cover crop n 04°50’11.4” 1,724 w 074°37’31.0” las margaritas cover crop n 04°26’52.2” 1,857 w 074°39’07.8” (spigelman, 1964; salazar 1995). the positive results for tomato samples with reaction were from fusagasugá, nimaima, tibacuy, san francisco, san juan de río seco and silvania (fig. 4), representing 66.6% of the sampled municipalities in the department. the municipalities positive for begomovirus coincided with the presence of the vector b. tabaci biotype b, which proves the insect-virus relationship because of its presence in 55.5% of all sampled crops (fig. 5). these results highlight the importance and role of the b. tabaci virus vector 400 agron. colomb. 30(3) 2012 as described by jones (2003) and geraud et al. (2009), and also the transmitting ability (morales et al., 2006; perring, 2001) in the presence of the viral particle in six of the seven municipalities where the species b. tabaci biotype b is present as a vector. the symptoms related to the presence of begomovirus in tomato leaflets were curling into the stem, the presence of mosaics, dwarfism and rickets (fig. 6), consistent with that described by polston and anderson (1997) and ascencioibañez et al. (1999) for begomovirus infected plants. this preliminary field study allows a first approach to the reality of the current state of begomovirus in tomato production in the department and the type of damage related to the causative agent. in the present study, there were asymptomatic young plants, which is a limiting factor for field studies and hence appropriate handling. the rapid dispersion of the vector and its broad ability for begomovirus transmission suggest that minimal presence of the insect vector gives cause for alarm, due to the ability to generate up to 100% of losses in crops (hilje, 1996). this calls for the need to strengthen the implementation of integrated management targeted at the vector and the strengthening of resistant varieties that mitigate viral incidence and minimize the negative impacts on production of the final product. importantly, this paper does not consider sampling in the eastern region of the department, despite the importance of planting areas in the municipalities of choachí, fomeque, ubaque and caqueza, because of the absence of bemisia tabaci biotype b, according to the work of berrio et al. (2007); phytosanitary conditions still remain, according to the results of vaca et al. (2011). figure 5. relationship of the presence of begomovirus and the vector b. tabaci in cundinamarca. figure 4. autoradiography of the nylon membrane. the coordinates 1a, 2a, 3a, 4a, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, n and p correspond to positive controls of agdia®; coordinates 1b to 1m correspond to negative samples of begomovirus from guaduas; coordinates 2b, 2c, 2f, 2g, 2h and 2m correspond to positive samples of begomovirus from fugagasuga; coordinate 3e is a positive sample of begomovirus from nimaima; coordinates 3f to 3i correspond to the negative control (fragaria sp.); coordinates 3j to 3m correspond to positive controls of ciat and coordinates 3l and 3m correspond to positive controls of agdia, coordinates 4b to 4m are negative samples from la vega; coordinates 5c, 5d, 5f, 5g, 5k, 5l, 5m, 5n, 5o are positive for begomovirus of tibacuy; coordinates 6c, 6i, 6j, 6k, are positive for begomovirus from san francisco; coordinates 7f, 7g, 7j, 7k of san juan de rio seco are positive for begomovirus; coordinates 7l to 7o are negative samples from tocaima and coordinates 8c, 8d, 8f, 8h, 8l, 8m, 8n, 8n, 8o, are positive samples of begomovirus from sylvania. figure 6. symptoms related to the presence of begomovirus in the tomato. a, leaflets curl into the stem; b, rippling of leaves in the upper third with mosaic, stunting and rickets. a b 401martínez b., ebratt r., turizo a., guerrero g., and acosta a.: presence of bemisia tabaci (hemiptera: aleyrodidae) and begomovirus, associated with tomato... products of chemical synthesis for control the survey of farmers indicated that 70% of them persist in the indiscriminate use of insecticide groups organophosphates, carbamates and pyrethroids, and that they are unfamiliar with the resistance acquired by b. tabaci biotype b to these insecticides, as reported by rodríguez et al. (2005). only 30% of producers used nitroguanidine and neonicotenoids with systemic action. additionally, it was shown that in 90% of the cases, applications were mostly made at intervals of eight days or less with calendar based applications and samplings for counting the levels of infestation by whiteflies were not performed. this situation is similar to studies in other departments by rodríguez and cardona (2001). conclusions the presence of b. tabaci biotype b represents a high phytosanitary risk for the production of the tomato in cundinamarca. their higher levels of attack occur in crops under cover, also it is found in the same niche as t. vaporariorum at altitudes from 832 up to 1857 m. this confirms that b. tabaci is expanding in range, exceeding heights documented in other studies and highlights the current situation to the detriment of plant cultivation in the andean region of the department of cundinamarca. molecular analysis performed with r apd-pcr with primer opa 04 corroborated the presence of whiteflies in tomato crops in cundinamarca that corresponds to the species b. tabaci biotype b and t. vaporariorum. begomovirus relates to the vector b. tabaci biotype b at 55.5% in the tomato crops sampled and is a major cause of decline in planted area for the tomato in cundinamarca. the indiscriminate use of molecules of chemical synthesis belonging to groups that produce resistance was seen, and they are the only alternative used for whitefly management, demonstrating that, despite the existence of relevant information from different control tactics applicable to the solution of the problem, there are still crops without management plans. consequently, their use constitutes a setback for the implementation of integrated pest management, and at the same time reduces the possibility of implementing practices that are friendlier and more innocuous to the environment, farmers and consumers. acknowledgements the authors wish to thank the instituto colombiano agropecuario (ica), seccional cundinamarca; dr. jorge evelio ángel díaz; corporación universitaria minuto de dios (uniminuto); dr. francisco morales and isaura rodríguez (ciat); dr. luis f. salazar; the tomato producers of the municipalities of fusagasugá, tibacuy, silvania, nimaima, san francisco, la vega, san juan de río seco, guaduas and tocaima; the officials of the instituto colombiano agropecuario and the municipal secretarias de agricultura. literature cited álvarez, p. and a. abud-antún. 1995. reporte de república dominicana. memoria iv taller latinoamericano sobre moscas blancas y geminivirus. ceiba 36(1), 39-47. anderson, p. 2000. la mosca blanca vectora: bemisia tabaci (genn.). pp. 107-127. in: morales, f. (ed.). el mosaico dorado y otras enfermedades del fríjol común causadas por geminivirus transmitidos por mosca blanca en la américa latina. centro internacional de agricultura tropical (ciat), palmira, colombia. ascencio-ibañez, j., z. monsalve, m. pruna, r. díaz, and r. rivera. 1999. los geminivirus. rev. mex. fitopatol. 17(2), 113-127. berrío, m., e. ebratt, e. valencia, and j. angel. 2007. identificación y distribución de especies y biotipos de moscas blancas sobre hortalizas en cundinamarca. undergraduate thesis. pontificia universidad javeriana, bogota. bink-moenen, r. and l. mound. 1990. whiteflies: diversity, biosystematics and evolutionary patterns. pp. 1-12. in: gerling, d. (ed.). whiteflies: their bionomics, pest status and management. intercept, andover, uk. brown, j.k. 2000. molecular markers for the identification and global tracking of whitefly vector – begomorivus complexes. virus res. 71, 233-260. brown, j., d. frohlich, and r. rosell. 1995. the sweetpotato or silverleaf whitefly: biotipes of bemisia tabaci or a species complex? annu. rev. entomol. 40, 511-534. caballero, r. 1994. clave de campo para inmaduros de mosca blancas en centroamérica (homóptera: aleyrodidae). departamento de protección vegetal, escuela agrícola panamericana (el zamorano), tegucigalpa. cardona, c., a. lópez-avila, and valarezco. 2005. whiteflies as pests of annual crops in the tropical highlands of latin america, colombia and ecuador. pp. 274-284. in: anderson, p. and f. morales (eds.). whitefly and whitefly-borne viruses in the tropics: building a knowledge base for global action. ciat, cali, colombia. cardona, c., f. rendón, j. garcía, a. lópez-ávila, j. bueno, and j. ramírez. 2001. resistencia a insecticidas en bemisia tabaci y trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyroridae) en colombia y ecuador. rev. colomb. entomol. 27(1-2), 33-38. cayon, d. and a. mendoza. 1989. manual de semillas de malezas. ica. sena, bogota. cci, corporación colombia internacional. 2009. encuesta nacional agropecuaria (ena). ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. 402 agron. colomb. 30(3) 2012 cuellar, m.e. and f.j. morales. 2006. la mosca blanca bemisia tabaci (gennadius) como plaga y vectora de virus en fríjol común (phaseolus vulgaris l.). rev. colomb. entomol. 32(1), 1-9. de barro, p. and f. driver. 1997. use of rapd pcr to distinguish the b biotype from other biotypes of bemisia tabaci (gennadius) (hemiptera: aleyrodidae). austral. j. entomol. (36), 149-152. de vis, r., e. fuentes, h. escobar, and r. lee. 2001. manejo integrado de plagas y enfermedades. pp. 59, 87 and 88. in: escobar, h. and r. lee (eds.). producción de tomate bajo invernadero. centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa), fundación universidad de bogotá jorge tadeo lozano, bogota. debrot, e., f. herold, and f. dao. 1963. nota preliminar sobre un “mosaico amarillento del tomate” en venezuela. agron. trop. 13, 33-41. duffus, j.e. 1987. whitefly transmission in plant viruses. pp. 73-91. in: harris, k.f. (ed.). current topics in vector of squash leaf curl virus (sqlcv) research. vol. 4. springer verlag, new york, ny. geraud, f., d. chirinos, g. romay, m. santana, l. bastidas, c. fernández, and l. flores. 2009. transmisión del virus tylcv a diferentes materiales de tomate (solanum lycopersicum l.) mediada por el biotipo b del complejo bemisia tabaci (gennadius). bioagro 21(1), 23-31. hilje, l. 1996. posibilidades para el manejo integrado del complejo bemisia tabaci-geminivirus en costa rica. pp. 21-23. in: x congreso nacional agronómico and iii congreso de fitopatología. catie, turrialba, costa rica. howarth, a.j., j. caton, m. bossert, and r.m. goodman. 1985. nucleotide sequence of bean golden mosaic virus and a model for gene regulation in geminiviruses. proc. natl. acad. sci. usa 82, 3572-3576. ictvc, international committee on taxonomy of virus. 2006. descriptions. geminiviridae. in: http://www.ncbi.nlm.nih. gov/ictvdb/ictvdb/00.029.htm. consulted: october, 2012. jones, d. 2003. plant viruses transmitted by whiteflies. eur. j. plant pathol. 109, 197-221. jones, j.b., j.p. jones, r.e. stall, and t.a. zitter. 2001. plagas y enfermedades del tomate. mundi-prensa, madrid. ko, c., y. hung, and c. wang. 2007. sequence characterized amplified region markers for identifiying biotypes of bemisia tabaci (hem., aleyrodidae). j. appl. entomol. 131(8), 542-547. lima, l., d. návia, p. inglis, and m. oliveira. 2000. survey of bemisia tabaci (gennadius) (hemiptera: aleyrodidae) biotypes in brazil using rapd markers. genet. mol. biol. 23(4), 781-785. lu, k., c. chang, c. chen, and y. chen. 2002. development of species-specific pcr-primers for identification of three key tephritid pests in taiwan. plant prot. bull. 44, 255-265. martínez, s., a. de carvalho, l. vieira, l. nunes, and a. bianchini. 2000. identification, geographical distribuition and host plants of bemisia tabaci (genn.) biotypes (homoptera: aleyrodidae) in the state of paraná, brazil. an. soc. entomol. bras. 29(3), 597-603. morales, f. 1994. mosaico dorado del fríjol avances de investigación. international center for tropical agriculture (ciat), palmira, colombia. morales, f., a. martínez, and a. velasco. 2002. nuevos brotes de begomovirus en colombia. fitopatol. colomb. 26(2), 75-79. morales, f., c. muñoz, m. castaño, and a. velasco. 2000. geminivirus transmitidos por mosca blanca en colombia. fitopatol. colomb. 24(2), 95-98. morales, f., c. cardona, j. bueno, and i. rodríguez. 2006. manejo integrado de enfermedades de plantas causadas por virus transmitidos por moscas blancas. international center for tropical agriculture (ciat), palmira, colombia. morales, f. and p. anderson. 2001. the emergence and dissemination of whitefly-transmitted geminiviruses in latin america. arch. virol 146, 415-441. mound, l. 1963. host-correlated variation in bemisia tabaci (gennadius) (homoptera: aleyrodidae). proc. r. soc. lond. (a) 38, 171-180. murcia, a. and e. stashenko. 2008. determinación de plaguicidas organofosforados en vegetales producidos en colombia. agro sur 36(2), 23-33. oliveira, m.r.v., t.j. henneberry, and p. anderson. 2001. history, current status, and collaborative research projects for b. tabaci. crop protection 20, 709-723. perring, t. 2001. the bemisia tabaci species complex. crop protection 20, 725-737. polston, j. and p. anderson. 1997. the emergence of whitefly-transmitted geminivirus in tomato in the western hemisphere. plant dis. 81(12), 1358-1369. quintero, c., f. rendón, j. garcía, a. lópez-avila, j. bueno, and j. ramírez. 2001. especies y biotipos de moscas blancas (homoptera: aleyrodidae) en cultivos semestrales de colombia y ecuador. rev. colomb. entomol. 27(1-2), 27-31. quintero, c., c. cardona, p. ramírez, and a. jiménez. 1998. primer registro del biotipo b de bemisia tabaci (homoptera:aleyrodidae) en colombia. rev. colomb. entomol. 24, 23-28. rodríguez i. and c. cardona. 2001. problemática de trialeurodes vaporariorum y bemisia tabaci (homoptera: aleyrodidae) como plagas de cultivos semestrales en el valle del cauca. rev. colomb. entomol. 27(1-2), 21-16. rodríguez, a., m. hiller, and e. williams. 1996. umbrales de acción para la mosca blanca de los invernaderos, trialeurodes vaporariorum (westwood) (homoptera: aleyrodidae), en tomate. rev. colomb. entomol. 22, 87-92. rodríguez, i., h. morales, j. bueno, and c. cardona. 2005. el biotipo b de bemisia tabaci (homoptera: aleyrodidae) adquiere mayor importancia en el valle del cauca. rev. colomb. entomol. 31(1), 21-28. salazar, l. 1995. los virus de la papa y su control. international potato center (cip), lima. spigelman, s. 1964. hybrid nucleic acids. scientific amer. 210(5), 48-56. vaca, v., j. betancourt, and k. lópez. 2011. detección, identificación y localización geográfica de begomovirus que afectan el tomate en colombia. rev. colomb. biotecnol. 13(1), 115-122. vallejo, f. 1999. mejoramiento genético y producción de tomate en colombia. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. incremento de la productividad del cultivo de tomate bajo invernadero mejorando la polinizacion increase ofthe productivity of a greenhouse tomato crop improving the pollination josué cuéllar', alexander coomarr' y harvey arjona' resumen en colombia, la carencia de prácticas de polinización en el cultivo de tomate bajo invernadero, está influyendo en los rendimientos alcanzados actualmente. con el fin de cuantificar el efecto que tienen las prácticas tendientes a mejorar la polinización sobre la productividad y rentabilidad de este cultivo en la sabana de bogotá y su importancia sobre la calidad y tasa de desarrollo del fruto, se probaron dos prácticas de polinización: el uso de vibrador eléctrico o "abejorro mecánico" y la vibración de la planta mediante golpes a los alambres del tutorado. los resultados indicaron que el uso del vibrador eléctrico incrementó la producción por planta en un 34 %. el peso de frutos individuales, el diámetro y el número de semillas (163,3 g, 70 mm y 128 semillas por fruto respectivamente) también fueron mayores en este tratamiento. el periodo de crecimiento del fruto polinizado con vibrador eléctrico (63,9 días), fue menor al testigo donde no se realizó práctica alguna de polinización. para todas las variables medidas, el vibrado de la planta golpeando los alambres del tutorado no presentó diferencias significativas frente al testigo. el beneficio marginal logrado en la cosecha de los cinco primeros racimos, fue de $2.725 por m? al polinizar con vibrador eléctrico, frente a $508 por m2 obtenidos vibrando los alambres del tutorado, muestra que esta primera práctica es más rentable, no solo porque incrementa la producción sino porque se obtiene alta proporción de frutos grandes, que son los de mayor valor en el mercado. palabras claves: "abejorro mecánico", calidad, crecimiento del fruto, fuerza de demanda, polinización. summary the lack ofpollination practices is limiting the actual yields ofthe greenhouse tomato crops in colombia. in order to evaluate the effect of pollination on productivity and yield of tomatoes in the bogotá plateau and its importance on quality and fruit development rate, two practices of pollination were evaluated: the use of an electrical vibrator or "mechanical bee" and the vibration of the plants by means of striking the guiding wires. the results indicate that the use ofthe electrical vibrator increases the production in 34 % per plant. fresh weight, fruit diameter and number of seeds per fruit (163,3 g, 70 mm and 128 seeds per fruit respectively) incremented with this practice. the fruit growth period of electrical vibrated fruits was shorter (63,9 days) than the control treatment. for all the measured variables, the wire striking treatment did not show significant increments. a marginal analysis of cost and benefits showed that the use of the electrical vibrator is a profitable practice, not only because it increases fruit production, but also because a higher proportion of big fruits with greater market value is obtained. key words: fruit growth, "mechanical bee", quality, sink strength, pollination. introduccion el tomate lycopersicon esculentum mili. es una hortaliza ampliamente cultivada en el mundo y aunque su valor nutritivo no es muy elevado (esquinas-alcazar y nuez, 1995), su fruto es utilizado como fuente de vitaminas y minerales en la dieta en todos los continentes (ho, 1996). en colombia, el cultivo de tomate bajo invernadero ha tenido una expansión importante en los últimos años. solamente en el municipio de sutatenza (boyacá), el área de tomate bajo invernadero en enero de 1999 se calculó en 2,8 ha (ciaa, 1999). para enero de 2000, según el censo realizado en este municipio, el área encontrada fue de 5,8 ha (umat a, 2000) y la proyección para finales del año 2000 era de 14 ha. los rendimientos actuales en colombia se encuentran entre las 150 a 250 t/ha/año (ciaa, 1999), que comparados con los rendimientos alcanzados por países líderes en producción de tomate bajo invernadero como holanda, bélgica y españa de 450 a 600 t/ha/año (aldanondo, 1995), hacen evidente la necesidad de mejorar las técnicas de producción utilizadas en colombia. no obstante que en los últimos años la producción ha mejorando rápidamente mediante la utilización de híbridos de alto rendimiento, el manejo del clima bajo invernadero, el manejo integrado de plagas y el uso eficiente de la fertirrigación, aún existen prácticas que no han sido totalmente incorporadas por los productores, generando un estancamiento en los rendimientos actuales. la flor de tomate se autopoliniza en más de un 99 % (hanna, 1999) y sólo se necesita una vibración suficientemente fuerte e-mail: josuecuellar@latinmail.co director científico del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano. email:alcxander.cooman@utadeo.edu.co profesor asociado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. e-mail: hearjona@bacata.usc.unal.edu.co agronomía colombiana, 2001.18(1-2): 7-13 40 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 de la flor para que libere los granos de polen. en campo abierto, se considera que las corrientes de aire o los insectos polinizadores son suficientes para producir esta vibración. en el cultivo bajo invernadero, donde la velocidad del viento es baja y el ingreso de insectos polinizadores restringido, se limita la polinización. el desarrollo del fruto de tomate es influenciado por diversos factores ambientales y fisiológicos (coombe, 1976). las altas temperaturas pueden disminuir la producción, viabilidad y transferencia del polen; si sumado además, existen condiciones de baja luminosidad, se puede presentar el fenómeno de incompatibilidad posicional de las estructuras reproductivas de la.~or. las temperatu:as inferiores a 10°c afectan la producción y la transferencia del polen. la temperatura óptima para l~ germinación del polen es aproximadamente 25 "c y ésta se dettene cuando la temperatura está fuera del rango de 5 a 37 "c (ho y hewitt, 1986). para que se produzca la germinación, los granos de polen deben adherirse al estigma, por ello es recomendable que la humedad relativa se encuentre por encima del 70 % (ho y hewitt, 1986). un factor que influencia el tamaño final del fruto es el número de semillas (stenvers y staden, 1976; imanushi e hiura, 1975; varga y bruinsma, 1976), afectado en forma crucial por la polinización y la fecundación (ho y hewitt, 1986). generalmente, se considera que una pobre polinización es la mayor causa de frutos deformes, huecos o pequeños (rodríguez el al., 1996). imanushi e hiura (1975) afirmaron que el cuajamiento y el des~rrol~o. del fruto .es levemente promovido por auxinas y cltoqu1~lnas prod~cldas en el polen, en los tejidos del estilo y en las semillas a traves de los procesos de polinización fecundación y formación de semillas. estas hormonas probablemente promuevan la elongación celular inicial y/o incrementan el potencial del fruto como vertedero de fotoasimilados (beyer y quebedaux, 1974). crane (1969) anota que las auxinas estimulan el crecimiento de los tejidos que rodean a las semillas. .e~ europa y américa del norte, los productores de tomate bajo inver~adero. utilizaban varios tipos de vibradores, sopladores de aire o incluso la pulverización de gotitas de agua sobre. ~aflor, con el fin de mejorar la polinización; en españa, también es frec~e~te el vibrar los alambres de tutorado, para c~usar el movimrento de la planta (castilla, 1995). los vlbrador~s. eléctricos o "abejorros mecánicos" fueron ampliamente utilizados y hasta hace algún tiempo se consideraba la ~ía más efectiva para incrementar la polinización de la flor. la intr?ducción de colmenas de abejorros (bombus terrestris¡ en ~osinvernaderos, los ha reemplazado paulatinamente. las mejoras, tanto cuantitativas como cualitativas en la producción han impulsad? s~ uso y han generado el desarrollo de progra~ mas de manejo integrado de plagas con énfasis en el control biológico,. ?on el fin. de mantener condiciones ideales para la conservacion y actividad de la colonia (castilla, 1995). en colombia, la mayoría de los productores desconocen la importancia que tiene la polinización sobre el rendimiento del cultivo y no realizan práctica alguna para mejorar la polinización. en algunas zonas productoras de tomate bajo invernadero como el valle de tenza (boyacá) y la sabana de bogotá (cundinamarca) se realtzan una o varias vibraciones por semana a los alambres de tutorado, con el propósito de generar un movimiento de las plantas y favorecer la polinización. aunque no se ha comprobado ni cuantificado, la carencia de prácticas de polinización en el cultivo del tomate bajo invernadero puede estar influyendo en los bajos rendimientos actuales en colombia. con los anteriores antecedentes, se planeó el presente estudio con el fin de cuantificar el efecto que tienen las prácticas tendientes a mejorar la polinización sobre la productividad y rentabilidad del cultivo de tomate bajo invernadero en la sabana de bogotá y su relación con la calidad y tasa de desarrollo del fruto. materiales y metonos la presente investigación se realizó a partir del 15 de febrero de 2000 en un invernadero del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) de la universidad de bogotá jorge tadeo lozano, ubicado en el municipio de chía, colombia. para ello se utilizó el híbrido de tomate boris de la compañía bruinsma. esta planta, de crecimiento indeterminado, produce frutos multiloculares, de maduración precoz, uniformes y esféricos con un peso de 180 a 220 g. el ensayo se realizó en un invernadero de plástico de diseño tradicional, de tres naves de 6,8 m de ancho por 55 m de largo; dotado de una pantalla térmica de polietileno con aditivos para reducir la salida de radiación infrarroja en la noch~;, el sistema de ventil~ción funcionó mediante la manipulación manual de las cortinas en la fachada frontal y posterior y una apertura fija de 0,45 m a lo largo de la cumbrera; la transmisión del invernadero para la radiación fotosintéticamente activa (par) fue 63 %. las plantas de seis semanas de edad fueron transplantadas en surcos dobles con una densidad de 2,5 plantas m', podadas a 5 frutos por racimo excepto para el primer racimo donde se dejaron 4 frutos. los brotes laterales y hojas senescentes fueron retirados semanalmente. para el manejo del clima el riego: la fertilización, el tutorado, el control de plagas y demás prácttcas culturales se siguieron las prácticas sugeridas por escobar y lee (2001) . . s~ ~valuaron ~os tratami.entos tendientes a mejorar la poliruzacron y un testtgo: (1), vibrado de los racimos florales medi~nte ::abejorro mecánico" o polinización mecánica (pm), (2), agitación de las plantas golpeando la estructura del tutorado llamado polinización a la guaya (pg) y el testigo mantenido a libr~ polinización (pl). las prácticas de polinización fueron realtzadas todos los lunes, miércoles y viernes, entre las 9 y 10 am, a partir de la floración del primer racimo. los tratamientos fueron establecidos en surcos individuales, organizados en un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones. en cada unidad experimental se realizó un seguimiento a los 5 primeros racimos de 5 plantas. el "abejorro mecánico", es un aparato cilíndrico de aproximadamente 50 cm de largo y 4 cm de diámetro que funciona con una batería recargable. el extremo que vibra, de aproximadamente 15 cm de largo y 0,5 cm de diámetro, se encuentra recubierto con una goma para evitar que la vibración afecte el racimo floral y es colocado sobre el eje floral del racimo, para proporcionar la liberación del polen de las flores que se encuentren en antesis. los datos climáticos fueron registrados con un intervalo de 10 minutos. la temperatura y humedad relativa del aire fueron registrados por un par de termocuplas, una como bulbo seco y otra como bulbo húmedo, conectados a un data logger 2001 cuéllar et al.: incremento de la productividad del cultivo ... resultados(marca cox ct-2e), instaladas en una cápsula blanca con ventilación artificial. la radiación fotosintéticamente activa en el exterior, se midió con un sensor cuántico (marca licor modelo li-190 sa), cuyos registros se almacenaban automáticamente en una computadora. se registró la fecha de apertura de la primera flor de cada racimo y la fecha en que este fruto alcanzó los 5 mm de diámetro. para todos los frutos maduros, se consignó la fecha de madurez, el peso fresco y el diámetro. a una submuestra del 20 % del total de los frutos se les contó el número de semillas por fruto. a otra submuestra del mismo tamaño, se le determinó el contenido de materia seca, mediante secado en un horno ventilado a 105 "c por un tiempo mínimo de 72 horas. 41 condiciones climáticas la temperatura promedio dentro del invernadero fue de 17 "c, con un promedio de máximas y mínimas de 23,7 y 10,7 "c respectivamente. en la figura 1 se muestra el desarrollo promedio de la temperatura y humedad relativa del aire en el transcurso del día. la humedad promedio fue del 75 %, con promedios de máximas y mínimas del 95 y 52 % respectivamente. al momento de realizar las prácticas de polinización, el rango de temperatura promedio fue de 20,3 a 22,4 "c y el de la humedad relativa fue del 66 a 62 %. t e 20 m p e 15 r a t 10 u r a 5 (%) 25o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12131415161718192021 22 23 hora del dia 50re 40. ; l 30a t 20i 10v . a o +r--,-.-,--,---.--,---.-,-,---;--,--,--,--,-.-,--,-r-.---.-.-,--,;(%) o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2223 ! hora del dia figura l. comportamiento promedio de la temperatura y la humedad relativa del aire en el transcurso del día. datos registrados durante el ensayo (31/3/2000-30/9/2000). el promedio de la radiación par acumulada en el interior del invernadero fue de 22,5 moles m2 día-l. las condiciones ambientales, tanto de temperatura como de humedad relativa, que se presentaron durante el ciclo de cultivo, son las normales para el crecimiento y desarrollo del tomate bajo invernadero en la sabana de bogotá, y para obtener una eficiente polinización. desarrollo de la planta y del fruto el tiempo promedio entre la floración de racimos consecutivos fue de 10,5 días para los tres tratamientos. en esta variable no se presentaron diferencias significativas entre tratamientos (cuadro 1), indicando que el desarrollo de la planta no se vio afectado por las diferentes prácticas de polinización. el periodo de cuajado del fruto, cuantificado como el tiempo entre floración y obtención de frutos de 5 mm de diámetro, varió entre 4,7 y6,2 días para los tratamientos pm y pl respectivamente; indicando que el cuajado de los frutos se aceleró por la polinización mecánica. aunque en promedio, el tiempo de cuajado de los frutos para las flores polinizadas golpeando la guaya fue 1día menor que el de los frutos obtenidos a libre polinización, la diferencia no fue estadísticamente representativa (cuadro 1). cuadro l. separación de promedios para el tiempo entre aparición de racimos (racimo), el periodo de cuajado de frutos (cuajado, tiempo entre antesis y fruto de 5mm de diámetro) y el periodo de crecimiento del fruto (fruto, tiempo entre antesis y madurez del fruto). lrat racimo cuajado fruio (días) (días) (días) pl 10,8. 6,2. 70,0. ro 10,7a 5,8. 65,8. pm 10,1. 4,7 b 63,9b pl: polinización libre; pg: polinización a la guaya; pm: polinización mecánica. valores con la misma letra no son significativamente diferentes (prob <0,05). el periodo de crecimiento de frutos obtenidos mediante pm fue de 64 días, cuantificadas como el tiempo entre antesis y madurez, en comparación con 66 y 70 días para pg y pl respectivamente (cuadro 1). la diferencia en el periodo de crecimiento del fruto entre las plantas del tratamiento pg y las de libre polinización no fueron significativamente diferentes. 42 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 producción y tamaño de frutos el peso fresco promedio de los frutos obtenidos mediante polinización mecánica fue de 163,3 g, 37 y 26,4 g más que los frutos del tratamiento pl y pg respectivamente (cuadro 2), el cual representa un aumento de 29 % en peso por fruto comparado con los frutos procedentes de flores de libre polinización y de 19 % más que los obtenidos al polinizar las flores golpeando la guaya. la diferencia en peso por fruto entre los tratamientos pg y pl no fue significativa. en el cuadro 2 se observa la misma tendencia para el peso seco, el diámetro y el número de semillas por fruto. el porcentaje promedio de contenido de materia seca fue de 6,3 % y no se encontraron diferencias entre tratamientos. al calcular la tasa de crecimiento relativo promedio para cada uno de los tratamientos, se observa que los frutos polinizados mecánicamente crecen con una tasa de 2.84 g/fruto'zdía', el cual es superior en 0,95 g/fruto'zdía' comparado con los de libre polinización (incremento de 50 %) y 0,47 g/frutovdía' más comparados con los frutos del tratamiento pg. el cuadro 2 muestra que los frutos polinizados con "abejorro mecánico" alcanzaron en promedio 128 semillas por fruto. esto representa aproximadamente tres veces el número de semillas formadas en los frutos del tratamiento testigo con 46 semillas por fruto, y dos veces más semillas que en los frutos obtenidos mediante la vibración de los alambres del tutorado (60 semillas por fruto). cuadro 2. características generales de los frutos producidos en los dos tratamientos de polinización y el testigo. lrat peso fresco peso seco diámetro peso fresco acumulado crecimiento relativo número de semillas (g/trutc:') (g/frutc:') (mm) (g/planta'') (g/fruto-i/día-i) (un fruto") pl 126,3. 8,06. 62 3.037. 1,89. 46a a ro 136,9. 8,76. 63 3.247 2,37b 60a a a pm 163,3b 10,39 b 70b 4.091 b 2,84c 128b pl: polinización libre; pg: polinización a la guaya; pm: polinización mecánica. valores con la misma letra no son significativamente diferentes (prob<o,05). la figura 2, muestra la relación entre el número de semillas y el peso fresco del fruto. se encontró un coeficiente de correlación de pearson entre el número de semillas y el peso fresco de 0,72. entre el número de semillas y el peso seco, el coeficiente de correlación calculado fue de 0,68 y entre el número de semillas y el diámetro de 0,72. esto indica una mediana correlación entre el número de semillas y las demás variables. debido al mayor peso fresco por fruto encontrado en los frutos del tratamiento pm, el peso acumulado por planta para este tratamiento fue de 4.091 g para los frutos cosechados de los primeros cinco racimos, esto es superior en un 34 y 26 % a la producción obtenida en el tratamiento testigo el tratamiento pg respectivamente (cuadro 2). la figura 3 muestra la producción acumulada a través del tiempo para los dos tratamientos y el testigo. entre el tratamiento pl y el tratamiento pg no se presentaron diferencias significativas. análisis marginal de costos y beneficios en la figura 4 se puede observar la separación por calibres para cada tratamiento de acuerdo a una escala de categorías o calibres manejados por el mercado (gonzález, 2001). para el tratamiento pm, el 4,6 % de la producción se clasificó dentro del calibre 1, el cual agrupa los frutos con diámetro superior a 82 mm. para los tratamientos de polinización a la guaya y libre polinización, el 15,9 % y el 13% de la producción clasificó respectivamente dentro de esta categoría. dentro del calibre 2, entre 67 y 81 mm, los frutos de polinización mecánica alcanzaron el 71,3 % de la producción, frente a un 43,8 % alcanzado por el tratamiento pg y un 40,4 % del tratamiento pl. se puede concluir que el 75,9 % de la producción del tratamiento pm se clasificó dentro de los calibres 1y 2, comparado con un 59,7 y un 53,4 % para los tratamientos pg y pl respectivamente. en el tratamiento pm cabe también destacar la baja proporción de frutos pequeños (calibre 4 con diámetro entre 40 y 52 mm); el 0,6 % de la producción del tratamiento pm se halla dentro de este rango mientras que en los tratamientos pg y pl el 9,6 y 8,3 % de la producción clasificó en esta categoría. el coeficiente de variación del diámetro de los frutos del tratamiento pl fue del 55%, para el tratamiento pg este fue del 52 % y para el tratamiento pm este coeficiente de variación fue del 32 %. lo anterior nos muestra una mayor uniformidad en la distribución del diámetro de los frutos polinizados mecánicamente. a partir del peso producido por planta, la distribución por categorías y los precios promedio al productor para el segundo semestre del año 2000, se calcularon los ingresos brutos por metro cuadrado por tratamiento para la cosecha de los primeros racimos (cuadro 3). en el tratamiento pm este ingreso fue de $9.210 m"; esto significa un incremento de $2.182 m? frente al tratamiento pg y $2.724 m-2 más que el tratamiento testigo. en el cuadro 4 se presentan los aspectos que influyeron en el costo marginal de la polinización de los cinco primeros racimos utilizando el "abejorro mecánico" y vibrando los alambres del tutorado. estimando el costo del vibrador eléctrico en 50 dólares americanos, depreciándolo en 5 años y utilizándose un equipo en 2.000 m', el costo del vibrador para polinizar 5 racimos por planta, es de aproximadamente $4 m". el costo marginal de la polinización mecánica para los primeros cinco racimos fue de $143 m? y para polinizar vibrando los alambres del tutorado, el costo calculado es de $35 m". 2001' cuéllar et al.: incremento de la productividad del cultivo ... 250 •200 ~ •o 150 •u • •(/)w • • • ,a: 100 •• •u.o _ • •(/) • ••w 50a. •.,:.. • • o •• •..._ .... • o 50 1 o o 1 5 o 200 250 300 350 número o e sem il l a s figura 2. relación entre el número de semillas por fruto y el peso fresco del fruto. coeficiente de correlación de pearson: 0,72 4500 4000 :§ 3500 i o 3000 u:il 2500 i e: 2000 ~ 1500 w o... 1000 500 o -+pl -pg --pm 43 10991 95 96 figura 3. producción acumulada por planta en los cinco primeros racimos para dos prácticas tendientes a mejorar la polinización: polinización mecánica (pm), polinización a la guaya (pg) y un testigo o libre polinización (pl). 48 52 54 61 70 77 86 olas de cosecha 90 figura 4. clasificación de la cosecha para cada uno de los tratamientos de polinización, según diámetro del fruto: calibre 1: diámetro >82 mm; 2: 67-81 mm; 3: 53-67 mm; 4: 40-52 mm. polinización mecánica polinización libre 71.30% polinización 10% calibre 02 03 44 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 cuadro 3. distribución de la producción (kgxm') para cada una de las prácticas de polinización según escala de categorías utilizadas por el ciaa y cálculo de ingresos brutos (sxm') generados por cada una de estas prácticas. tratamientos calibre diámetro valor del producto pm pg pl (mm) ($.kg-') (kg.m') ($.m 2 ) (kg.m') ($.m2) (kg.m') ($.m2) 1 >82 1025 0,47 478 1,30 1.323 1,00 1.025 2 67-81 931 7,29 6.788 3,92 3.651 3,07 2.856 3 53-67 796 2,40 1.914 2,12 1.689 2,90 2.310 4 40-52 467 0,06 30 0,78 365 0,63 295 total 10,2 9.210 8,1 7.028 7,6 6.486 pl: polinización libre; pg: polinización a la guaya; pm: polinización mecánica. precios promedios al productor ii semestre de 2000. cuadro 4. cálculo de costo marginal causado por las prácticas de polinización de los cinco (5) primeros racimos utilizando el "abejorro eléctrico" (pm) y vibrando los alambres del tutorado (pg). concepto unidad 1m pg valor valor área a polinizar ni 1.000 1.000 tiempo entre aparición de racimos días 10 10 floración dentro del racimo días 2,7 2,7 tiempo de la planta en floración días 61 61 total semanas en floración semanas 8,8 8,8 frecuencia semanal de polinización prácticas 3 3 total prácticas de polinización prácticas 26 26 tiempo requerido para polinizar horas 2 0,5 total tiempo de polinización por ciclo horas 52,5 13,1 valor hora de trabajo pesos 2.650 2.650 valor total de horas dedicadas a polinización pesos 139.238 34.809 valor del equipo de polinización pesos 4.000 costo de polinización por m2 pesos 143 35 para el tratamiento de polinización mecánica, el beneficio marginal calculado fue de $2582 m', comparado con el tratamiento testigo, mientras que para el tratamiento de polinización con guaya, este beneficio marginal fue de $508 m2 (cuadro 5). cuadro 5. cálculo del beneficio marginal para cada una de las prácticas de polinización. ingreso ingreso costo dela beneficio 1rat bruto marginal polinización marginal srn! sm' $m-2 sm" pm 9.211 2.725 143 2.582 ro 7.029 543 35 508 pl 6.486 pl: polinización libre; pg: polinización a la guaya; pm: polinización mecánica. discusion al tener en cuenta el comportamiento promedio de la temperatura y la humedad relativa del aire durante el día, se observa que las horas óptimas para realizar las prácticas de polinización se encuentran entre las 7 y 9 am, cuando la humedad relativa está entre el65 y 85 %, favoreciendo la liberación del polen del estambre y la adherencia del polen al estigma. sin embargo, en este experimento se efectuó la polinización entre las 9 y 10 am con un resultado significativo sobre la producción. de las diferencias observadas se concluye que al vibrar los racimos con el "abejorro mecánico" bajo condiciones óptimas de temperatura y de humedad relativa se mejora la transferencia del polen. esto se ve expresado en un mayor número de semillas por fruto, aumentando así el peso y diámetro de los frutos individuales y la uniformidad en la producción. en el caso de no efectuar una práctica de polinización, se genera una mayor diferencia en la fuerza de vertedero entre frutos individuales, ya que por factores 2001 cuéllar et al.: incremento de la productividad del cultivo ... literatura citadaexternos unos frutos son bien polinizados, competiendo así con mayor fuerza por fotoasimilados con la mayoría de los frutos con deficiente polinización. la alta proporción de frutos muy grandes y pequeños en pl y pg puede ser d~~ida a este fenóme~? la separación por calibres muestra también una alta proporcion de frutos grandes y una baja proporción de frutos pequeñ.os. e? el tratamiento pm. esta distribución por tamaños se materializó en un incremento del 42 % de los ingresos brutos frente al tratamiento testigo y del31 % frente al tratamiento pg. , la mediana correlación (0,72) encontrada entre el numero de semiilas y el peso final del fruto es inferior a las correlaciones encontradas por imanushi e hiura (1975), que son del ~rden de 0,9'.se debe tener en cuenta que no sólo el número de semillas determina el tamaño y peso final del fruto, por lo que es frecuente encontrar frutos pequeños con un alto contenido de semillas o frutos grandes con bajo número de semiilas. teniendo en cuenta que ~na buena polinización incide en la fuerza del vertedero (frutos), solo resultarán frutos de buen tamaño si existe una actividad adecuada en la fuente y si no hay demasiada competencia entr~ verteder?~. el cultivo de tomate bajo invernadero sin una práctica de polinización adicional a lapolinización libre tiene una productividad.li~tada, especialmente, en la sabana de bogotá, donde i~s condiciones climáticas pueden afectar la producción y transferencia del pole~; en estas condiciones, es necesario utilizar una vibración sobre el racimo floral, para que se libere una mayor cantidad de polen. no se encontraron diferencias en el desarroilo de la planta entre los diferentes tratamientos de polinización. este solo varía con cambios en temperatura y en menor medida con cambios grandes en la relación fuente-vertedero (góme~, 2000). la ?is.minución en el período de cuajamiento y en el periodo de crecimiento del fruto, observados en el tratamiento de polinización mecánica, pueden ser debidos al mayor número de óvulos fecu~dados induciendo un rápido crecimiento del ovario (varga y bruinsma, 1976) y a un incremento en la actividad de de~anda provoca?a por el crecimiento de un mayor número de semillas, al contrano, stenvers y standen (1976), encontraron que entre más semillas el período de desarroilo del fruto era más largo: la falta de diferencias para todas las variables evaluadas entre los tratamientos de polinización con guaya y libre polinización indican que el vibrado de la planta por medio de golpes a los alambres del tutorado no fue una práctica exitosa, pues no se generó una suficiente vibración a la flor para que se provoque la amplia liberación del polen. . el uso de insectos polinizadores se considera más eficiente para la transferencia del polen al causar un vibrado directamente ~ob~e la flor' además éstos realizan una polinización continua que difícilmente'puede s~r realizada por personal humano. en colo~?i.a, dada la gran diversidad de especies de abejorros, se da la ~oslbllidad d.e utilizar colonias de estos insectos polinizadores, no sin antes realizar investigaciones para la adopción de ésta tecnología. agradecimientos los autores agradecen a la universidad de bogotá jorge tadeo lozano y a colciencias el apoyo financiero recibido para esta investigación. 45 aldanondo, a. m. el cultivo y producción de tomate en la unión europea y españa. en: el cultivo del tomate (nuez, f. ed.). ediciones mundi-prensa. madrid. 1995 . beyer, e.m. y quebedaux, b. parthenocarpy m cucumber: mechanism ofaction of auxin transport inhibitors. journal ofthe american society for horticultural science 99: p. 385390. 1974 castilla, n. manejo del cultivo intensivo con suelo. en: el cultivo del tomate (nuez.f, ed). ediciones mundi-prensa. madrid.1995 claa. segundo informe técnico para colciencias: desarroilo de la producción y el mercadeo de la lechuga, el tomate y la zanahoria dentro del programa eurofresh. 1999 coombe, b.g. the development of fleshy fruits. ann.rev.plan.physiol. 27: 207-228.1976 crane, lc. the role ofhormones in fruit set and development. hortscience 4(2): 1969 1970 escobar, h. y r. lee (eds.) producción de tomate bajo invernadero. editorial universidad de bogotá jorge tadeo lozano. bogotá. 200 l . , ,. esquinas-alcazar, l y nuez, f. situación t~xonomlca, domesticación y difusión del tomate. en: el cultivo del tomate (nuez, f., ed.). ediciones mundi-prensa. madrid. 1995 gomez d. estudio del crecimiento y desarroilo del fruto del toma;e (lycopersicon esculentum miil) en función del clima. monografia. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. bogotá.2000 gonzalez m. cosecha y poscosecha. en: producción de tomate bajo 'invernadero (escobar, h. y lee, r., eds.). editorial universidad de bogotá jorge tadeo lozano. bogotá. 2001 hanna, h.y. assisting natural wind pollination of field tomatoes with an air blower enhances yield. hortscience 34(5): 846-847.1999 . . . . ho, l. c. tomato. en: photoassimilate distribution m plants and crops. (zamki, e. y schaffer, a.a.,eds.).marcel decker, new york. p. 709-728. 1996 ho, l. c y hewitt, j. d. fruit development. en: the tomato cropa scientific basis for improvement (at~erton, .lg y rudich, j., eds.).chapman y hall, londres, remo unido. p. 201-239.1986 imanushi, s. e hiura, 1. relationship between fru!t weight and seed content in the tomato. j. japan.soc.hort.science, 44 (11): 33-40. 1975 rodriguez-rodriguez, r. tabares-rodriguez, r. y medina-san juan, a. el cultivo moderno del tomate. 2da edición. ed mundiprensa. madrid. 1996 stenvers, n. y standen, o. n. growth, ripeningand storage of tomato fruits iii. lnfluence of vegetative plant parts and effects of fruit competition and seed number on growth and ripening oftomato fruits. gartenbauwiss. 41(6): ~53-259. 1976 uma ta municipio de sutatenza. censo de cultivo de tomate bajo invernadero. alcaldía de sutatenza (boyacá~. 2?00 varga, a. y bruinsma, j. roles of seeds and auxinsin tomato fruit growth. z. pflanzenphysiol. 80: 95-104. 1976 received for publication: 22 february, 2011. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 grupo de restauración ecológica, department of biology, faculty of science, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 grupo de restauración ecológica, universidad antonio nariño. bogota (colombia). 3 corresponding author. jinsuastyt@unal.edu.co agronomía colombiana 29(3), 399-406, 2011 propagation of chusquea tessellata (munro) culms at different naphthaleneacetic acid concentrations and in different substrates propagación de culmos de chusquea tessellata (munro) a diferentes concentraciones de ácido naftalen-acético y en distintos sustratos jennyfer insuasty-torres1, 3, oscar rojas-zamora1, orlando vargas-ríos1, and camilo de los ángeles cárdenas2 abstract resumen chusquea tessellata is native specie of colombian wet páramos. despite the ecological importance of this ecosystem, production activities have altered the structure of the c. tessellata patches. the aim of this study was to evaluate vegetative propagation from sections of culm stimulating their rooting, to have a lot of material for transplantation and with high survival. we tested 56 treatments with three combined factors: phytohormone naa concentration, type of substrate and type of culm section. after three months we assessed the frequency and number of roots and vegetative shoots. the results suggest that the frequency and quantity of roots and shoots are affected mainly by the type of culm section, the best results is the basal sections, because these sections of culm have the morphological characteristics that allow successful propagation. shoot production is also affected by interactions between other factors, substrate and naa concentration. chusquea tessellata es una especie nativa de los páramos húmedos de colombia. a pesar de la importancia ecológica de este ecosistema, las actividades productivas como la ganadería han alterado la estructura de los parches de c. tessellata. el objetivo de este estudio fue evaluar la propagación vegetativa a partir de secciones de culmo estimulando su enraizamiento, con el fin de tener gran cantidad de material para trasplantar y con altos niveles de supervivencia. se probaron 56 tratamientos con tres factores combinados: concentración de fitohormona ana, tipo de sustrato y tipo de sección de culmo. después de tres meses se evaluó la frecuencia y número de raíces y brotes vegetativos. los resultados sugieren que la frecuencia y cantidad de raíces y brotes están afectadas principalmente por el tipo de sección de culmo, los mejores resultados se presentaron con las secciones basales, puesto que estas secciones de culmo tienen las características morfológicas que permiten una exitosa propagación. la producción de brotes está afectada también por las interacciones entre los otros factores, sustrato y concentración de ana. key words: bamboos, páramos, tropics, rooting, phytohormones. palabras clave: bambúes, páramos, trópicos, enraizamiento, fitohormonas. introduction colombia has about 21 species of the genus chusquea kunth, distributed from lowland to high altitude regions. in particular, the following species have been reported above 3,000 m a.s.l.; chusquea tessellata, chusquea angustifolia, chusquea lehmannii, chusquea scandens, chusquea serrulata, chusquea spadicea and chusquea spencei (instituto de ciencias naturales, 2008). these species are typical from understory high mountain tropical forests, although they are also common in areas of open vegetation as the páramos of colombia, venezuela, ecuador, peru and costa rica (clark, 1992; judziewicz et al., 1999). in colombian páramos, atmospherically wet and poorly drained soils is common to find large patches or populations of c. tessellata (munro) as an important floristic element; that is why cleef (1981) classified the andean bamboo associations as bamboo páramos referring to areas with abundant rainfall and high relative humidity where it is common to find c. tessellata. these areas are also characterized by the presence of lakes and water reservoirs that regulate the hydrological cycle and are a permanent source of drinking water for cities, which is related to their ecological, economic and social importance. despite this fact, many of the wet páramo areas are used primarily for livestock, which causes changes in the structure of the patches of c. tessellata due to biomass removal and the fragmentation of clump (vargas et al., 2002; cárdenasarévalo and vargas, 2008). taking into account the consequences of disturbances associated with livestock and ecological and social importance of páramos, the ecological restoration is a process and an 400 agron. colomb. 29(3) 2011 opportunity to restore some areas altered by this profitable activity. ecological restoration processes are intended to assist the recovery of an ecosystem that has been degraded, damaged or destroyed (ser, 2004). to carry this out, it is essential to obtain and handle vegetable material propagated by seed or vegetatively. vegetative propagation in bamboos is a life history traits and reproductive and expansion strategy of great importance; the growth form of these plants is given by the branching of the rhizomes and the formation of new shoots, which grow and become culms or branches, which as well form clump called ramets if they are vegetative units or genets if they are units with different genetic identity (mcclure, 1966; sodestrom and calderón, 1978; clark, 1989; briske and derner, 1998; makita et al., 1998; judziewicz, 1999). in the case of c. tessellata it is known that vegetative propagation by rhizome sprouts allowed it to be highly competitive, expand its coverage as well as expand quickly, which favors its dominance in the colombian wet páramos. however a permanent soil seed bank, seedlings or young plants have not been found; these characteristics can lead into local extinction in areas with a high degree of alteration. in addition to this, burning and grazing affect these species by removal of biomass and fragmentation due to livestock stomping, and can be displace by lachemilla orbiculata, a dominant ground herb of wet páramos that has been transformed to support livestock (vargas et al., 2002; cárdenas-arévalo and vargas, 2008). in preliminary tests, one result was that the culms extracted from a group of plants with 1 m or above and relocated in places with similar conditions to the original did not survive or produce new roots or shoots (unpublished data). it confirmed the importance of carrying out research on stimulation of rooting culms, to propagate the species vegetatively, gather lots of plants that can be transplanted, and that have the ability to survive in areas altered by human activities in which c. tessellata naturally would be. to date there have been no studies on vegetative propagation of this species of bamboo, one reason is that their thin culms do not satisfy the needs for handcrafting or industrial use, fact that also decreases its commercial value. for other species of bamboo in the american tropic, protocols or guidelines have been developed for the vegetative propagation through methods as “chusquines”, culm sections and in vitro culture; an example is the guadua (guadua angustifolia), whose uses are primarily related to construction, reforestation and protection of riversides and lake shores (corpocaldas, 1983; hidalgo et al., 1992; londoño, 1998; giraldo and sabogal, 1999; marulanda et al., 2002; rodríguez, 2003), and a high mountain tropical bamboo typical from forests (c. scandens) (dama, 2000). however, further research is needed focusing on each specie of interest, since the morphological and physiological characteristics of each bamboo may generate different responses in the survival, production of shoots and roots. the phytohormone of the auxin group, has been used widely to promote rooting of cut stems or other parts of plants (hartmann et al., 2002), these phytohormones control a series of processes in the growth and development of the plants, such as embryogenesis, apical dominance, stem elongation, root development and tropism (berleth and sachs, 2001). the goal of this study is to assess vegetative propagation from sections of culms, stimulating rooting and shoot production of c. tessellata by using naphthalene acetic acid (naa), a synthetic auxin that is available in the market. additionally, two maintenance substrates, watery substrate and earth were tested, to propose protocols that make it possible to have enough material for transplantation and with high rates of survival, which will increase the success of ecological restoration programs of disturbed páramo areas. materials and methods location and plant material the research was performed under greenhouse conditions in the sector of lagunas de siecha, northwest chingaza national natural park (pnn) colombia, located at 4°46 ‘10’’ n, 73°51’53.9’’ w and 3,424 m a.s.l. because of high solar radiation in the páramo and that at noon the temperature can reach 30°c, this greenhouse was covered with uv plastic on the roof and in the lower half of the sides, while the top half of the sides were covered with fine mesh veil so that the temperature conditions did not differ much from those present in the páramo, taking into account that the temperature in the greenhouses in which this parameter is not controlled, the temperature is higher than in the outside. inside the greenhouse a datalogger was installed, through which the temperature and relative humidity during the day were recorded every two hours, from 8:00 am to 6:00 pm, and 13.64°c average (se 0.16 ) and 74.33% rh; and during the night from 8:00 pm to 6:00 am, with 6.16°c average temperature (se 0.08) and 99.55% rh. the data used in this research was collected between january and april 2009. we collected 500 culms of c. tessellata 401insuasty-torres, rojas-zamora, vargas-ríos, and cárdenas: propagation of chusquea tessellata (munro) culms at different naphthaleneacetic acid concentrations... from a community characterized by c. tessellata and espeletia killipii as dominant species. the culms were extracted with a piece of rhizome; these were approximately 1.5 m long and 1 to 2 cm in diameter. subsequently the culms were taken to the greenhouse and cut straight and so obtain seven types of culm section, these culm types are; two of the basal or root (b1, b3), two of the middle (m1, m3), two of the distal (d1, d3) and one with the whole culm (e). none of the whole culms or culm sections were exposed to any kind of fungicide during the experiments. the experiment consisted in evaluating the effect of three factors and their interaction: the culm sections, naa phytohormone concentration and substrate type (tab. 1), giving us the application of 56 treatments; each treatment was applied in 15 culm sections or replicates. naa concentration and time of exposure to this phytohormone were made based on the method used by murillo and montiel (1998a). table 1. variation factors, levels and characteristics of each one. factor factor levels characteristics of the factor levels culm section 7 e: whole culm of 14 internodes b1: basal of one internode b3: basal of three internodes m1: middle of one intenode m3: middle of three internodes d1: distal of one internode d3: distal of three internodes concentration naa 4 10 mg l-1 for twelve hours 1000 mg l-1 for three minutes 2000 mg l-1 for three minutes control, whitout use naa substrate 2 distilled water with hidrokeeper páramo wet earth culm sections that were planted in the páramo earth kept their moisture by dripping irrigation (tab. 2). for sections of culm that remained in the watery substrate, distilled water was used with hidrokeeper, a copolymer of acrylamide and potassium acrylate (> 85%), in order to simulate flooded soil conditions where c. tessellata grows, as the edges of lakes or areas of lower slope in the valleys. data collection and statistical analysis three months after we applied the treatment, we counted the number of roots and the number of shoots in each culm section, and assessed the survival of these by verifying the presence of active photosynthetic tissues. for each of the treatments, we estimated the rooting frequency and the number of culm sections with at least a new root; also we estimated the shoots frequency in each treatment and the number of culm sections with at least one new shoot. we analyzed the frequency of rooting and shoot production using generalized linear models (glm) with a binomial probability model (rooted/non-rooted shoot/non shoot). as factors of variation we used naa concentration, the type of culm section and the substrate. we used wald chi-squared statistic, through the maximum likelihood method, to test the effect of the factors and their interaction on the production of shoots and rooting. the number of roots and shoots produced was analyzed only with culm sections that had at least one root or shoot, that is, we excluded all events that did not produce roots or shoots. we used a glm (poisson regression with log-link), and wald chi-squared statistic through the maximum likelihood method, to test the effect of the factors and their interaction on the number of roots or shoots produced. the differences between the levels of the main factors were analyzed using bonferroni pairwise comparisons. all analysis were carried out using spss 19 for windows (spss, inc. chicago, il). results and discussion the middle and distal culm sections (d1, d3, m1 and m3) had not rooting events (tab. 3), neither the section d3 had shoot production (tab. 4), that is why we excluded these sections from the respective analysis. rooting the culms rooting c. tessellata is affected by the type of culm section and the interaction between this factor and the type of substrate, but is not affected by the concentration of naa, nor the substrate in which the sections are kept or other interactions between factors. however, the amount of roots produced is affected only by the type table 2. physicochemical data of the two substrates used in the culms propagation of c. tessellata. properties páramo earth watery hidrokeeper units particle density test 2 g cm¯³ bulk density test 1.1 0.8 g cm¯³ percentage of damp (pw) 6.6 % percentage of saturation (ps) 116.4 % ph 3.9 8.1 n-mineral 27 mg kg¯¹ p 18 mg kg¯¹ k 0.26 cmol kg¯¹ ca 1.19 cmol kg¯¹ mg 0.17 cmol kg¯¹ na 0.1 cmol kg¯¹ cic 39.2 4.6 meq 100 g¯¹ water holding capacity 350 g g¯¹ 402 agron. colomb. 29(3) 2011 culm section (tab. 5). the number of roots produced using whole culm sections (e) differs from the number of roots produced using basal culm sections of one internode (b1) (bonferroni p≤0.001) and from the basal culm sections of three internodes (b3) (bonferroni p≤0.001); always being higher the amount of roots produced using the b3 section, and the b1 culm section producing the lowest amount of roots. in the fig. 1, we can see that despite there are no differences between the concentrations of naa, the 2,000 mg l-1 concentration reduced the number of roots in the basal sections (b1 and b3); other concentrations have a similar effect on this variable. shoot production the production of shoots in culms of c. tessellata is affected by the type of culm section used, and the different interactions between pairs of main factors. in the culms that showed shoots production, the variation in the number of shoots produced depended on the section type used, the interaction between the substrate and the culm section type, and the interaction between the substrate and the concentration of naa (tab. 6). the sections that showed the highest number of shoots corresponded to b3, m3 and e (fig. 2), but only b1 and b3 differed significantly from each other (bonferroni p≤0.032). table 5. effects of substrate, the concentration of naa, and the culm section on the production and number of roots. production of roots number of roots variation source wald x2 df p wald x2 df p substrate 1.85 1 0.174 1.19 1 0.28 naa 2.62 3 0.454 6.07 3 0.11 culm section 55.15 2 < 0.001 46.24 2 < 0.001 substrate * naa 5.53 3 0.137 6.86 3 0.08 substrate * culm section 12.01 2 0.002 4.26 2 0.12 naa * culm section 4.97 6 0.548 3.74 6 0.71 table 3. rooting frequency in each treatment (n= 15), resulting from the combination of factors: type of substrate, naa concentration and culm section. types of culm section: two of the basal (b1, b3), two of the middle (m1, m3), two of the distal (d1, d3) and one with the whole culm (e). factors páramo earth watery total for culm section 0 10 1,000 2,000 0 10 1,000 2,000 e 6 9 6 7 13 8 9 7 65 b1 3 3 6 5 2 0 0 2 21 b3 12 10 13 7 11 11 10 11 85 m1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 m3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 d1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 d3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 total for naa concentration 21 22 25 19 26 19 19 20 total for type of substrate 87 84 table 4. frequency of shoot production in each treatment (n= 15), resulting from the combination of factors: type of substrate, naa concentration and culm section. types of culm section: two of the basal (b1, b3), two of the middle (m1, m3), two of the distal (d1, d3) and one with the whole culm (e). factors páramo earth watery total for culm section 0 10 1,000 2,000 0 10 1,000 2,000 e 1 0 0 11 0 2 0 1 15 b1 6 8 1 4 0 0 0 2 21 b3 15 15 13 15 12 11 7 3 91 m1 4 0 1 1 0 0 0 0 6 m3 10 8 8 7 9 14 13 13 82 d1 1 3 0 4 0 0 0 0 8 d3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 total for naa concentration 37 34 23 42 21 27 20 19 total for type of substrate 136 87 403insuasty-torres, rojas-zamora, vargas-ríos, and cárdenas: propagation of chusquea tessellata (munro) culms at different naphthaleneacetic acid concentrations... vegetative propagation of c. tessellata culms many restoration programs have approached in the use of trees and do not take into account life forms as epiphytes, lianas and shrubs, although they play an important role in natural regeneration (rodrigues et al., 2009). however, one reason for not using these species is the lack of knowledge about the propagation of other life forms, in this way we intend to contribute to the knowledge of the propagation of c. tessellata. the different naa concentrations tested do not affect the rooting frequency of the culms neither the amount of roots produced. taking into account that 2,000 mg l-1 naa concentration produced the lowest amount of roots, that is to say the concentration has a negative effect on root production; we suggest that there is some inhibition in cell division for the root formation. it was observed that high auxin concentrations act as inhibitors of cell division, whether phytohormone is from endogenous and exogenous origin or only exogenous. the first case occurs because the plant parts after cutting keep the property of synthesizing auxins, that is to say they have an endogenous concentration of auxines, and therefore when exogenous auxins are added, results in a supra-optimal concentration of this phytohormone in plant tissues, causing a negative effect on rooting. the second case occurs in some plant species when they decrease the production of roots due to the addition of high concentrations of exogenous auxin (moura-costa and lundoh, 1994; blakesley et al., 1991). additionally, the culm section type is a variable that affects rooting capacity and number of roots produced by increasing them, because the parental plant material influences directly these capabilities. it is important to note that the basal parts of the culms (b1 and b3) are composed mainly of rhizome, that is to say modified stems that grow horizontally and emit roots and shoots. mcclure (1967) and murillo and montiel (1998b) carried out tests of propagation in the specie of bamboo gigantochloa apus, and emphasized the fact that the number of root primordia decreases differentially from the base to the distal part, and there is a natural latency in the middle of the culms; that is why basal culm sections produced roots, unlike middle and distal sections of the culms. for the production of shoots figure 1. number of roots in the culm sections b1, b3, e and in each concentration of naa. the bars correspond to standard error. b1: basal culm section of one internode, b3: basal culm section of three internodes, e: whole culm. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 10 1000 2000 n um be r of r oo ts naa (mg l-1) b1 b3 e table 6. effects of substrate, the concentration of naa and the culm section on the production and number of shoots. variation source production of shoots number of shoots wald x2 df p wald x2 df p substrate < 0.001 1 0.676 0.069 1 0.793 naa 1.53 3 0.676 1.516 3 0.679 culm section 56.49 5 < 0.001 17.110 5 0.004 substrate *naa 8.38 3 0.039 9.028 3 0.029 substrate * culm section 42.39 5 < 0.001 14.032 3 0.003 naa * culm section 35.89 15 0.002 17.353 12 0.137 figure 2. number of shoots in each culm section and each substrate. the bars indicate standard error. types of culm section: two of the basal (b1, b3), two of the middle (m1, m3), two of the distal (d1, d3) and one with the whole culm (e). 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 e b1 b3 m1 m3 d1 d3 n um be r of s ho ot s culm section watery earth 404 agron. colomb. 29(3) 2011 and number of shoots it is important to consider the type of culm section, and the interactions between factors: section type and substrate, substrate and concentration of naa. based on the results it is not recommended the use of naa as a stimulant for rooting or shoot production. the inverse relationship between the phytohormone concentration with the number of roots is similar to results found in studies of vegetative propagation in species of tropical bamboos such as bambusa vulgaris, and temperate bamboos such as dendrocalamus sp. and phyllostachys sp.; in which high concentrations of phytohormone show the lowest scores for the production of roots, although these studies are also associated with decreased production of shoots (e.g. mcclure, 1973; hasan, 1980; banik, 1980; murillo and montiel, 1998a). this result is important for the propagation protocol approach of c. tessellata, taking into account that the implementation of restoration projects, the use of simple and inexpensive treatments show positive results, meaning restoration processes that gain time and money. despite there are not any studies or other information about vegetative propagation from other species of the chusquea genus, they share two features in the analysis for the successful propagation of tropical bamboo species. the first is the direct relationship between parental material and shoot production, emphasizing that some parts of the plant have more meristematic ability and nutrient storage; this is why different types of culm section of various ages, produce different amounts of shoots. hartmann et al. (2002), explain this feature by setting two fundamental aspects for a cutting to propagate vegetatively and grow into a complete plant: the totipotency and cell differentiation. in the propagation of c. tessellata is noticeable the effect that different types of culm section has on production and number of roots and shoots, particularly highlighting the basal sections of three internodes (b3) and the whole culm with rhizome (e), since they are the sections that increased frequency and quantity of roots and shoots production. ruíz and montiel (1998), assessed vegetative propagation taking into account the type of culm sections and the age of culm groups of g. chacoensis in costa rica; their results showed that there is less production of shoots in basal sections, unlike what happens to middle and distal sections. additionally they reported that one year-old culms, produced more shoots than the three year-old ones. in the current research, the age of culms of c. tessellata was not a factor of variation, since it sought to control the effect of age by choosing similar culm length and diameter. although one cannot infer the age of the culms, is a clear relationship between the different parts of the culm and the production of shoots and roots. in c. tessellata the important elements are the morphological characteristics of culms; the basal sections display a dense set of internodes and root meristem lots, which are the primordia of the rhizome with the capacity of forming adventitious roots and shoots, unlike what happens in the middle and distal sections whose meristematic differentiation is mainly into leaves and branches. along with the lack of effect by the different concentrations of naa, and the good results associated with the non-use of this phytohormone, we can suggest that cells of root meristem contain adequate levels of endogenous auxins of plant growth regulators, able to stimulate the rooting of culm and promote cell division and elongation, among others. the second feature to consider is the most suitable type of substrate for rooting and shoot production. particularly it is to be highlighted the importance of providing a substrate with appropriate physicochemical conditions for the development of roots and shoots; the substrate must contain essential nutrients as p and ca for root growth (hartmann et al., 2002), it should also keep moisture and promote aeration. several studies on vegetative propagation have tested different types of substrates with variations in the proportion of earth, rice husks and sand, however it is not common to use an aqueous substrate for this type of propagation by cuttings, but as mentioned above, in the case of propagation in c. tessellata was intended to simulate the condition of poorly drained soils, characteristic of the places where it lives. in the results of this research, the type of substrate affects the frequency of rooting and production and number of shoots when interacting with the section type and concentration of naa. it should be highlighted that in logistics terms, the aqueous substrate is more difficult to manage and control, since it is an environment that requires constant attention to avoid the total evaporation of water, and growth of algae that contribute to the rottening of the culms. additionally this substrate lacks of essential nutrients for plant growth, with limited ventilation and poor physical stability. by contrast, the physicochemical conditions of moist soil may be more suitable for the development of roots and shoots: it has some nutrients (n, p, k, ca, mg), a porous structure that allows anchoring and stability for culms, as well as allowing enough aeration and moisture. these characteristics when interacting with culm section type and naa concentration could have generated 405insuasty-torres, rojas-zamora, vargas-ríos, and cárdenas: propagation of chusquea tessellata (munro) culms at different naphthaleneacetic acid concentrations... adequate conditions to develop roots and shoots, enhancing the turgor in the plant and healthier tissues and since no signs of rottening or degradation by fungi or bacteria were observed. some guides have been prepared for the vegetative propagation of high andean bamboo species as c. scandens, specie that is used for basin protection and soil retention. these protocols describe the cutting of culms and direct seeding in wet areas (dama, 2000), suggesting the easy propagation of these species. however, in this study was evident the ineffectiveness for rooting and shoot production of c. tessellata, aspects that may be associated with life history traits typical of the species and the morphological and physiological characteristics that determine their growth and development in areas of wet páramo. conclusions the culm propagation of c. tessellata, in terms of production and number of roots and shoots, was mainly influenced by the type of culm section, taking into account this factor is directly related to the morphological characteristics of the culms of c. tessellata and therefore with the intrinsic capacity to produce roots and shoots. the results show that concentrations of naa, 10; 1,000 and 2,000 mg l-1 are not effective for inducing roots in c. tessellata. instead, culms or sections from these that were not treated with naa and that were kept in moist soil had higher amount of roots and shoots. the maintenance of culms in moist soil is a suitable method for the development of root and shoot production, as well as allowing greater control in the process of vegetative propagation of this species of bamboo. the physicochemical conditions of this substrate enhance this process by keeping nutrients available in the environment, stabilizing the plant material and indirectly avoid contamination by fungi and bacteria. we recommend to use the basal culm section with three or more internodes and the whole culms, it is essential to extract them carefully so that they can keep the rhizome part; since it is the part of the plant that contains meristems whose cells can differentiate into roots and shoots. in order to expand knowledge about the requirements for the propagation of c. tessellata it is important to carry out experiments that test other concentrations and mode of application of naa, as well as testing other auxins such as indole acetic acid (iaa), phenyl-acetic acid (paa) or indole-butyric acid (iba). acknowledgments we would like to thank to department of administrative science, technology and innovation – colciencias, for financing the project “strategies for the ecological restoration of the andean páramos” which was developed within this research. we also thank to the national natural parks unit, the pnn chingaza for giving us the research permit, especially to carlos lora, to park officials fredy avellaneda, alirio rodriguez and fredy garcia; the members of the foundation suasie and the rural community of the village paso hondo, guasca for their valuable collaboration in the field; to david escobar for their assistance in reviewing and translating the text. a special thank to the biology department of the universidad nacional de colombia and the “grupo de restauración ecológica” especially to pilar gómez for her support in various tasks during the project. to maria argenis gomez bonilla and the research group “biología de organismos tropicales» for their academic support. literature cited banik, r.l. 1980. propagation of bamboos by clonal methods and by seeds. pp. 139-150. in: lessard, g. and a. chouinard (eds.). bamboo research in asia. international development research center, otawa. blakesley, d., g.d. weston, and j.f. hall. 1991. the role of endogenous auxin in root initiation. plant growth regulat. 10(4), 341-353. briske, d.d. and j.d. derner. 1998. clonal biology of caespitose grasses. pp. 106-135. in: cheplick, g.p. (ed.). populations biology of grasses. cambridge university press, cambridge, uk. berleth, t. and t. sachs. 2001. plant morphogenesis: long-distance coordination and local patterning. curr. opin. plant biol. 4, 57-62. cárdenas-arévalo, g. and o. vargas. 2008. rasgos de historia de vida de especies en una comunidad vegetal alterada en un páramo húmedo (parque nacional natural chingaza). caldasia 30(2), 245-264. clark, l.g. 1989. systematics of chusquea section swallenochloa, section verticillatae, section serpentes and section longifoliae (poaceae: bambusoideae). syst. bot. monogr. 27, 1-127. clark, l.g. 1992. chusquea sect. swallenochloa (poaceae: bambusoideae) and allies in brazil. brittonia 44(4), 387-422. cleef, a.m. 1981. the vegetation of the paramos of the colombian cordillera oriental. ph.d. thesis, utrecht university, utrecht, the netherlands. corpocaldas, corporación autónoma regional del caldas. 1983. la guadua, planta emblema de caldas: propagación, manejo y utilización. caldas, colombia. dama. 2000. protocolo distrital de restauración ecológica. departamento técnico administrativo de medio ambiente, bogotá. giraldo, e. and a. sabogal. 1999. una alternativa sostenible: la guadua, técnicas de cultivo y manejo. corporación autónoma regional del quindío, armenia, colombia. 406 agron. colomb. 29(3) 2011 instituto de ciencias naturales. 2008. colecciones científicas en línea del instituto de ciencias naturales – herbario nacional colombiano col., http://www.biovirtual.unal.edu.co/ colecciones/datos/herbario/consultasherbario.jsp; consulted: july, 2011. hartmann, h.t., d.e. kester, f.t. davies, jr., and r.l. geneve. 2002. plant propagation, principles and practices. 7th ed. prentice hall, saddle river, nj. hasan, s.m. 1980. lesson from partial studies on the propagation of bamboos. pp. 131-138. en: lessard g. and a. chouinard (eds.). bamboo research in asia. international development research center, ottawa. hidalgo, o. 1992. tipos de bambúes y métodos de cultivo. pp. 1-11. in: memorias ii simposio latinoamericano de bambú. universidad laica vicente rocafuerte, guayaquil, ecuador. judziewicz, e.j., l.g. clark, x. londoño, and m.j. stern. 1999. american bamboos. smithsonian institution press, washington dc. londoño, x. 1998. a decade of observations of a guadua angustifolia plantation in colombia. j. amer. bamboo soc. 12(1), 37-43. makita, a. 1998. populations dynamics in the regeneration process of monocarpic dwaft bamboos, sasa species. pp. 313-332. in: cheplick, g.p. (ed). populations biology of grasses. cambridge university press, cambridge, uk. marulanda, m.l., m. carvajalino, c. vargas, and x. londoño. 2002. la biotecnología aplicada al estudio y aprovechamiento de la guadua. pp. 1-5. in: seminario taller avances en la investigación sobre guadua. pereira, colombia. mcclure, f.a. 1966. the bamboos: a fresh perspective. harvard university press, cambridge, uk. mcclure, f.a. 1967. the bamboos. harvard university press, cambridge, uk. mcclure, f.a. 1973. genera of bamboos native to the new world (gramineae: bambusoideae). smithsonian contributions to botany no. 9. smithsonian institution press, washington dc. moura-costa, p.h. and l. lundoh. 1994. the effects of auxins (iba, naa and 2,4-d) on rooting of dryobalanops lanceolata (kapur – dipterocarpaceae) cuttings. j. trop. for. sci. 7(2), 338-340. murillo, r.l. and m. montiel. 1998a. efecto del ácido naftalenacético en el enraizamiento de diferentes secciones del culmo de bambusa vulgaris. pp. 61-64. in: montiel-l., m. (ed). cultivo y uso del bambú en el neotrópico. universidad de costa rica, san josé. murillo, r.l. and m. montiel. 1998b. efecto de la edad y la posición de las yemas en el culmo, en la reproducción vegetativa de bambusa vulgaris y gigantochloa apus. pp. 28-35. in: montiel-l., m. (ed.). cultivo y uso del bambú en el neotrópico. universidad de costa rica, san josé. rodrigues, r.r., r.a.f. lima, s. gandolfi, and a.g. nave. 2009. on the restoration of high diversity forests: 30 years of experience in the brazilian atlantic forest. biol. conserv. 142(6), 1242-1255. rodríguez, n. 2003. propagación in vitro de guadua angustifolia kunth (bambú), importancia y ventajas comparativas. pp. 46. in: memorias iii seminario internacional del bambú. programa agricultura tropical sostenible; ministerio del ambiente y de los recursos naturales; fundación polar; gobernación del estado yaracuy; fundación para la investigación agrícola (danac). san felipe, venezuela. ruíz, a.i. and m. montiel. 1998. efecto de la edad y sección del culmo en la propagación asexual de guadua chacoensis (rojas acosta) londoño y peterson y su respuesta a la cobertura con pennisetumpurpureum var. king grass (poaceae). pp. 28-35. in: montiel-l., m. (ed.). cultivo y uso del bambú en el neotrópico. universidad de costa rica, san josé. ser, society for ecological restoration international. 2004. the ser primer on ecological restoration. in: http://www.ser.org; consulted: july, 2011. sodestrom, t.r. and c.e. calderón. 1978. the species of chusquea (poaceae: bambusoideae) with verticillate buds. brittonia 30(2), 154-164. vargas, o., j. premauer, and c.dla. cárdenas. 2002. efecto del pastoreo sobre la estructura de la vegetación en un páramo húmedo de colombia. ecotropicos 15(1), 35-50. capitulo i la floricultura colombiana de exportacion introduccion germán arbeláez1 a partir del ano 1965, la producción de flores con destino a la exportación ha sido una industria de gran crecimiento en colombia. aunque su desarrolloes relativamente reciente, lafloricultura comenzó atener una gran importancia en laeconomla del pals y, actualmente, ocupa eltercer lugar de las exportaciones agropecuarias, después del café y del banano y, dentro de las exportaciones menores, el quinto puesto en la generación de divisas (asocolflores, 1992). las flores son uno de los sectores de mayor incremento dentro de las exportaciones menores y, desde 1983 participa con valores cercanos al1 o % del total de dichas exportaciones (pérezytapia, 1990). debido al crecimiento acelerado de la floricultura, colombia se convirtió en el segundo exportador de flores del mundo, después de holanda y en el principal exportador a los estados unidos (banco mundial, 1990a; asocolflores, 1993a). el valor de las exportaciones pasó de 20.000 dólares en 1965 a casi un millón dólares en 1970, a 101 millones en 1980, a 228 millones en 1990 y a 349 millones de dólares en 1992 (asocolflores, 1989; 1993b). en el cuadro 1.1, se observa la evolución de los valores de exportación de las flores colombianas entre 1965 y 1992. el cultivo de flores para exportación se desarrolló en colombia, principalmente en la sabana de bogotá, debido a unas condiciones geográficas y ecológicas que permiten una producción continua de flores de excelente calidad durante todo el ano. además, se tiene una buena disponibilidad de mano de obra no calificada y de menor costo que en los paises industrializados, una estructura detransporte aéreo aceptable y, muy especialmente, a la buena iniciativa y capacidad empresarial y alalto niveltécnico de los profesionales que importaron y adaptaron diversos tipos de plantas y tecnologla extranjera de europa, estados unidos e israel (vélez, 1985; hanan, 1986; banco mundial, 199oa). 1 profesor titular, facuhad de agronomia, universidad nacional de colombia, aa. 14490, bogotá o.c. cuadro 1.1. valor de las exportaciones de flores colombianas. anos 1965-1992. año varlacion porcentual valor (miles dólares) 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 19n 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 20 80 128 301 380 992 1.7n 3.490 9.746 15.925 19.504 26.884 40.166 49.301 78.694 101.361 109.598 114.605 122.795 132.993 141.138 154.702 173.834 204.765 218.827 228.887 267.317 349.080 fuente: incomex, aduana, cane, asocolfores. ::; también, han contribuido al desarrollo de la floricultura, el apoyo gubernamental a las exportaciones y la actividad gremial, las cuales han colocado a esta industria como uno de los sectores de mayor desarrollo del pals. no obstante las medidas proteccionistas impuestas por los paises importadores, consistentes en reglamentaciones comerciales y fltosanitarias que dificultan la exportación y reducen la rentabilidad, las flores colombianas han logrado penetrar diversos mercados internacionales, algunos de ellos con gran tradición y dificultad por competir con la producción doméstica (banco mundial, 199oc). 5 el aumento de las exportaciones de flores no sólo ha ocurrido en colombia, sino que ha coincidido con el establecimiento de nuevas áreas de producción en israel, kenia, méxico y costa rica y con el incremento de áreas de producción de flores ya establecidas en holanda, italia y canadá, que también han aumentado sus exportaciones de flores (staby y robertson, 1982). evolucion de las exportaciones por tipo de flor actualmente, los cuatro tipos de flor colombiana para exportación más importantes son el clavel estándar, la rosa, el pompón y el clavel miniatura. estos cuatro tipos de ñor representaron, para el ano de 1992, un 84,8 % de las exportaciones (asocolflores, 1993c). el clavel ha sido y continúa siendo el principal cultivo de exportación, el de mayor área sembrada y el de mayor empleo de mano de obra. en los últimos anos, la participación del clavel estándar ha ido decreciendo progresivamente y su participación en el valor total de las exportaciones de flores fue de 56,3% en 1980, de 41 ,3% en 1986, de 40,1% en 1988 y de 37,8% en 1992 (cuadro 1.2). en contraste con ladisminución del clavel estándar, el clavel miniatura ha ido aumentando con valores de exportación de 2,5% en 1980, 4,5% en 1986, 4,9% en 1988y 10,2% en 1992 (cuadro 1.2) (asocolflores, 1991b; 1993b). las exportaciones de clavel estándar y clavel miniatura variaron, entre 1980 y 1985, de 58,8 a 49,3%, mientras que, entre 1986 y 1992, las exportaciones se mantuvieron entre 45,9 y 48,0%, lo cual corresponde casi a la mitad de las exportaciones de flores (cuadro 1.3). estas cifras resaltan, aún más, la importancia del clavel y del marchitamiento vascular ocasionado por el hongo fusarium oxysporum f.sp. dianthi, que ataca a ambas clases de clavel, pues, aun cuando disminuye la participación del clavel estándar, aumenta la participación del clavel miniatura y, en los últimos anos, los dos tipos de clavel muestran un porcentaje bastante estable (arbeláez, 1987; asocolflores, 1993b). aunque, para evitar problemas de saturación del mercado, se ha tratado de hacer diversificación con cuadro 1.2. evolución de las exportaciones colombianas por tipo de flor en el periodo 1981-1992 (miles dólares). año\tipo clavel pompón rosa clavel otras total de flor estándar miniatura flores 1981 valor 60.755 20.083 13.448 2.411 12.902 109.599 % 55,4 18,3 12,3 2,2 11,8 100,0 1982valor 62.922 20.149 16.183 3.120 12.163 114.537 % 54,9 17,6 14,1 2,7 13,0 100,0 1983 valor 62.144 24.156 19.913 3.120 12.258 122.786 % so,6 19,7 16,2 2,7 10,0 100,0 1984 valor 64.160 25.675 23.037 4.315 14.397 132.933 % 48,2 19,3 17,3 3,5 10,8 100,0 1985-valor 63.212 27.785 26.517 5.724 17.248 141.103 % 44,8 19,7 18,8 4,3 12,3 100,0 1986-valor 63.936 30.066 31.935 6.341 20.818 154.701 % 41,3 19,4 20,6 4,5 13,4 100,0 1987-valor 71.078 33.063 38.071 7.946 23.162 173.834 % 40,9 19,0 21,9 5,1 13,3 100,0 1988-valor 82.1n 38.031 42.908 8.460 29.043 204.765 % 40,1 18,6 21,0 4,9 14,1 100,0 1989-valor 85.074 38.604 47.290 19.405 30.454 218.827 % 38,9 17,6 21,6 8,0 13,9 100,0 1990-valor 78.799 34.n2 49.167 20.270 29.279 211.987 % 37,1 16,3 23,2 9,6 13,8 100,0 1991-valor 99.815 36.612 65.057 28.549 37.284 267.317 % 37,2 13,6 24,7 10,6 13,9 100,0 1992-valor 132.029 42.864 85.595 35.648 52.943 349.079 % 37,8 12,3 24,5 10,2 15,2 100,0 fuente: incomex, asocolnores 6 cuadro 1.3. valor de las exportacionesde clavelestándary clavelminiaturaentre 1980 y 1992 (miles dólares). año clavel % clavel % clavel % estandar miniatura estandar y miniatura 1980 57.087 56,3 2.502 2,5 59.589 58,8 1981 60.755 55,4 2.411 2,2 63.166 57,6 1982 62.922 54,9 3.120 2,7 66.042 57,6 1983 62.144 50,6 4.315 3,5 66.459 54,1 1984 64.160 48,2 5.724 4,3 69.884 52,5 1985 63.212 44,8 6.341 4,5 69.553 49,3 1986 63.396 41,3 7.946 5,1 71.342 46,4 1987 71.078 40,9 8.460 4,9 79.538 45,8 1988 82.177 40,1 12.606 6,2 94.783 46,3 1989 85.074 38,9 17.405 8,0 102.479 46,9 1990 78.799 37,1 14.366 9,6 93.165 46,7 1991 99.815 37,3 28.549 10,7 128.374 48,0 1992 132.029 37,8 35.648 10,2 167.677 48,0 fuente:incomex,asocolflores varios tipos de flor y, asl, ofrecer una mayor variedad de flores y poder hacer rotación con el cultivo de clavel paraevitar el aumento de fusariumoxysporum f. sp. dianthi, esta diversificación con otros tipos de flor se ha detenido debido a la mayor dificultad en el mercado, a los bajos precios de otros tipos de flor, al costo del material de propagación de algunas especies (alstroemeria, lirio, nerine, iris) y al menor conocimiento técnico de su cultivo (arbeláez, 1985; asocolflores, 1990). en la figura 1.1, se observa la participación porcentual de las exportaciones de diversos tipos de flores en 1992. el clavel tiene, además, una mayor importancia en las exportaciones colombianas a los estados unidos, las cuales, en el caso del clavel estándar fueron de 75,5% en 1989, 80,4% en 1990y 75,2% en 1992 (asocolflores, 1991b; 1993b). mercado de las flores colombianas las principales exportaciones de las flores colombianas se hacen a los estados unidos, con valores cercanos al 80% del total exportado durante los anos 1986 a 1992; luego, siguen en importancia la comunidad económica europea, principalmente el reino unido y alemania (cuadros 1.4 y 1.5) (asocolflores, 1993b). en la figura 1.2, se observa que, para el ano 1992, las exportaciones de flores fueron del 77,3% a estados unidos, 15,8% a la comunidad económica europea, 2,8% a otros paises europeos y 4,1% a otros paises (asocolflores, 1993b). aunque en los anos de 1984 a 1989 gran parte de las exportaciones se hicieron al mercado de estados unidos,lo cual muestra lagran dependencia de figura 1.1. participación porcentual por tipo de flor dentrode lasexportacionescolombianasenelaño 1992 la floricultura colombiana de este pals, la cifra de exportaciones disminuyó ligeramente en 1990, con una tendencia similar en 1991 y 1992 con un aumento en las exportaciones a europa y, aún, al japón (cuadro 1.5) (asocolflores, 1993b). no obstante estas cifras, colombia ha perdido participación en el mercado de estados unidos, la cual fué del 83% en 1979 y del 56% en 1987, mientras que holanda aumentó deuna participación del 5% en 1979 al 26% en 1987. otros proveedores que lentamente han entrado al mercado norteamericano son israel, costa rica, méxico, guatemala, ecuador, kenia y canadá (banco mundial, 1990b; asocolflores, 1993c). en resumen, actualmente colombiay holandadominan el mercado norteamericano de flores, mientras que holanda, italia e israel dominan el mercado europeo (banco mundial, 199oa). ~-msi'nat sjl.njuall de dto; secoión b.ibud*", 7 cuadro1.4.valortotalde las exportacionesdeflorescolombianasy participaciónen elmercado de estados unidosy otros paises para el periodo 19811992(milesdólares). año total estados participacion otros participacion exportado unidos 'lo paises 'lo 1981 109.599 79.425 72,5 30.174 27,5 1982 114.537 87.576 76,5 26.961 23,5 1983 122.786 97.225 79,2 25.561 20,8 1984 132.993 109.873 82,6 23.120 17,4 1985 141.103 118.050 83,7 23.053 16,3 1986 154.701 128.108 82,8 26.593 17,2 1987 173.834 114.031 65,6 29.803 34,4 1988 204.765 168.149 82,1 36.616 17,9 1989 218.827 179.374 82,0 39.411 18,0 1990 228.887 184.346 79,9 36.073 20,1 1991 267.317 205.162 76,7 62.155 23,3 1992 349.000 262.448 75,2 86.632 24,8 fuente: incomex,asocolflores. cuadro 1.6.valorde las exportacionesde florescolombianasa los principalesmercados mundialespara los años 1989 a 1992 (milesde dólares). año clavel rosa pompon clavel otros total 'lo estandar miniatura 1989 e.u. 58.222 42.501 37.463 13.277 27.953 179.416 82,0 c.e.e. 19.493 2.530 210 1.637 975 24.845 11,4 otros 7.359 2.259 931 2.491 1.526 14.566 7,6 total 85.074 47.290 38.604 17.405 30.454 218.827 100,0 porceritaje 38,9 21,6 17,6 8,0 13,9 100,0 1990 e.u. 51.338 44.912 32.708 14.366 26.104 169.427 79,8 c.e.e. 19.871 1.767 116 2.473 920 25.145 11,9 otros 7.589 2.489 1648 3.431 2.256 17.43 8,3 total 78.799 49.167 34.472 20.270 29.279 211.987 100,0 porcentaje 37,1 23,2 16,3 9,6 13,8 100,0 1991 e. u. 57.967 58.559 33.910 20.893 33.833 205.162 76,7 c.e.e. 32.977 2.871 201 3.535 1.456 41.040 15,4 otros 8.871 3.627 1.946 4.121 4.550 21.115 7,9 total 99.815 65.057 36.057 28.549 37.839 267.317 100,0 porcentaje 37,3 24,3 13,4 10,7 14,4 100,0 1992 e. u. 73.029 76.069 40.543 25.122 47.685 262.448 75,2 c.e.e. 46.789 4.919 303 5.495 1.547 59.023 16,9 otros 12.241 4.607 2.018 5.031 3.712 27.609 7,9 total 132.029 85.595 42.864 35.648 52.944 349.000 100,0 porcentaje 37,8 24,5 12,3 10,2 15,2 100,0 e. u. : estados unidos. c.e.e.:comunidadeconómicaeuropea. fuente: incomex,asocolflores. 8 figura 1.2. valor de las exportaciones de flores colombianas y participación porcentual en el mercado mundial para el año 1992. caracterizacion del sector floricultor como se mencionó anteriormente, colombia es el segundo país exportador de flores en el mundo, en un mercado de alta.competencia, gracias a la producción de flores de excelente calidad y a un eficiente sistema de comercialización. según .registros del.ica, el área dedicada a la floricultura de exportación fué de una hectárea en 1~5 y de 1.050 hectáreas en 1980. para 1992, el área sembrada en flores se estima en 4.500 hectáreas, de las cuales, unas 2.000 están cultivadas en clavel, lo que representa casi la mitad del área sembrada. en su gran mayoría, los cultivos están localizados en la sabana de bogotá (87% para 1992), en los valles de rionegro y la ceja en antioquia y en la región de piendamó (cauca). para el afio de 1992, las empresas dedicadas a la producción y a la exportación de flores se estiman en 450, con una generación de unos 75.000 empleos directos, de los cuales por lo menos el 70% es mano de obra femenina. la industria ha contribuido a una situación de pleno empleo en los municipios floricultores, a mejores salarios, a una estabilidad en el empleo, a una seguridad social y, en general, al mejoramiento del nivel de vida de los trabajadores del sector (uribe, 1990; asocolflores, 1993c). además, la industria genera unos 50.000 empleos indirectos, con un efecto en otros sectores, como plásticos, cartón, pesticidas, fertilizantes, equipos de riego, servicios de carga y transporte y artes gráficas. la floricultura para exportación se caracteriza por unos altos costos de inversión y de funcionamiento. actualmente, el establecimiento de una hectárea de clavel, según la densidad de siembra utilizada, el origen del material de propagación, las variedades sembradas y el tipo de invernadero y riego utilizados, tiene un costo entre 60 y 100 millones de pesos. el material de propagación de rosa importado para una hectárea puede costar entre 40 y 60 millones de pesos y de alstroemeria entre 90 y 110 millones de pesos. igualmente, la industria de las flores se caracteriza por el uso intensivo de mano de obra; una hectárea de clavel, dependiendo de la densidad de siembra, del tipo de riego empleado y de las. variedades cultivadas, puede requerir entre 15 y 25 trabajadores, lo cual significa un costo de 14 a 24 millones de pesos durante los seis primeros meses y antes de la primera cosecha de flores. no obstante los altos. costos de inversión y de funcionamiento y de las diversas dificultades agronómicas y fitosanitarias que se presentan en la producción de flores y de la imposición de diversas medidas proteccionistas poralgunos de los paises importadores, el crecimiento de la floricultura colombiana continua, aunque con algunas variaciones según la época (cuadro 1.1). el crecimiento de la floricultura, como consecuencia de la crisis económica mundial, fué lento entre 1965 y 1970, muy rápido entre 1971 y 1980 y más lento entre 1981 y 1985. a partir de 1986, ha ocurrido un aumento principalmente en el volumen de las exportaciones, no ast en los valores, debido a lareducción de los precios, al alto volumen de oferta, .a 'ta competencia con otros paises exportadores, a la devaluación del dolar frente a las otras monedas europeas y a las continuas demandas contra la flor colombiana (uribe, 1991). por ejemplo, como resultado de la investigación realizada por el departamento de comercio de los estados unidos en 1990, se estableció un arancel de 8,5% promedio a las exportaciones de los diferentes tipos de flor colombiana. . entre los problemas que afectan la producción de flores merece citarse la aparición de nuevos problemas fitosanitarios, la degradación de algunos suelos por el exceso de laboreo, la baja calidad de algunos materiales de propagación y de algunos insumos. problemas fitosanitarios el aumento considerable y progresivo del área sembrada en flores para exportación ha traído, también, un incremento en la problemática fitosanitaria (arbeláez, 1982; 1987). 9 entre los problemas más importantes, están los siguientes: 1. nuevos registros de enfermedades y plagas introducidas al pals en material de propagación afectado. entre las enfermedades introducidas en los ultimos anos, están el marchitamiento vascular del clavel (fusarium oxysporum f.sp. dianthi y phla/ophora cinerescens), la roya blanca del crisantemo (puccinia horiana), la agalla de corona del crisantemo y la rosa (agrobacterium tumefaciens), el nemátodo quiste del clavel (heterodera trifoil), el virus del marchitamiento manchado del tomate (tomato spottedwilt virus) en crisantemo, el viroide del enanismo del crisantemo, y diversos virus en clavel yen alstroemena. entre las plagas, pueden citarse elminador del crisantemo (uriomyza huidobrensis), el minador del clavel (paraphytomyza dianthico/a), el ácaro del ciclamen (steneotarsonemus pahidus) y los trips (frank/iniera occidenta6s). 2. adaptación de los cultivos de nores a patógenos y plagas ya establecidos en otros cultivos en colombia. entre las enfermedades, merecen. citarse la pudrición basal del tallo en clavel y crisantemo (sclerotinia sc/erotiorum y sc/erotium rolfsi¡), la pudrición blanda en gypsophila (pythiumsp.)yel nemátodo de los nódulos radicales (me/oidogyne sp.) en clavel y crisantemo. entre las plagas, puede citarse la mosca blanca (tria/eurodes vaporariorum) en crisantemo y alstroemeria, el comedor de follaje del clavel (copitarsla consueta), los ácaros (tetranychus urticaey t. cinnabarinus) en rosa, clavely crisantemo, y los trips (frank/inieoa occidentads) en crisantemo y clavel. además, los trips son insectos vectores muy eficientes del virus del marchitamiento manchado del tomate (tswv), virus registrado por primera vez en el pals hace unos pocos anos y que afecta severamente algunas variedades de crisantemo y a otras especies ornamentales. 3. variación de la importancia relativa de algunas enfermedades y plagas. algunas enfermedades y plagas, aunque se han registrado anteriormente en cultivos de ñores, han aumentado su incidencia e lrnportancía en comparación con épocas anteriores. la mancha foliar anillada del clavel (heterosporium echinu/atum), aunquefué registrada en colombia desde 1927, se hapresentado 10 con gran incidencia en los ultimos anos en algunas variedades de clavel estándar y clavel miniatura, yes la enfermedad foliar mas importante de estos cultivos. la roya del clavel (uromyces caryophy//inus) fué una enfermedad muy importante en los cultivos hace algunos anos, principalmente en las variedades "sim" y, actualmente es una enfermedad esporádica y de baja incidencia. algunas plagas, como los ácaros, los trips y los áfidos, varlan su importancia, especialmente en relación con el cultivo, la variedad y las condiciones ambientales. 4. diagnóstico incompleto. la presencia de algunas enfermedades causadas principalmente por virus en clavel, crisantemo yalstroemeria, por ausencia de trabajos de diagnóstico, no están bien determinadas, lo cual dificulta su control. 5. manejo inadecuado de enfermedades. debido a que no hay ninguna tolerancia a la mayorla de las enfermedades y plagas por parte de los paises importadores de nores, uno de los métodos de control utilizados, en algunos casos con una alta frecuencia, es la aplicación de fungicidas e insecticidas qulmicos, lo que ha llevado a la aparición de organismos resistentes a esos pesticidas y a la presencia de residuos en dichos productos. por lo tanto, es necesario estudiar el uso de medidas alternas de control, como algunos métodos culturales o biológicos, que permitan reducir la aplicación de pesticidas. problemas de la floricultura colombiana a pesar del constante incremento de las exportaciones de nores colombianas, los productores, los gremios y el gobierno han debido enfrentar numerosos problemas, entre los cuales pueden citarse los siguientes: el aumento notorio y progresivo de los costos de producción con una baja en los precios internacionales de la ñor o, por un aumento de precios menor que el incremento en los costos, ha afectado sensiblemente la rentabilidad de los cultivos. la medidas proteccionistas, principalmente de los estados unidos y de algunos paises de la comunidad económica europea, han ocasionado dificultades en la exportación con altos costos y, además, representa un gran esfuerzo en tiempo y recursos para atender las diversas inves!igaciones que frecuentemente se presentan. las campanas de desprestigio de la flor colombiana en el exterior, argumentando abusos en la aplicación de pesticidas ysus efectos nocivos en los trabajadores. los programas de control a los estupefacientes han dificultado los envlos de flores, por un mayor número de inspecciones, demora en las exportaciones y una disminución en la calidad del producto. lafalta de programas de investigación continuada, realizados bajo condiciones colombianas, con el fin de resolver diversos problemas agronómicos, fltosanitarios y de poscosecha. futuro de la floricultura colombiana a pesar de los diversos problemas de distinta indole que los productorés de flores, los técnicos, los gremios y el gobierno han debido resolver, el futuro de la floricultura colombiana es bastante promisorio. sin embargo, es necesario lograr un mayor consumo de flores en los mercados internacionales, rnejorar o mantener la calidad para que este factor continúe siendo una de las cualidades mas apetecidas de la flor colombiana y hacer un esfuerzo grande para la realización y divulgación de la investigación. bibllografia 1arbeláez, g. problemas fitopatológicos en flores de exportación p. 68-83. en seminario plagas en cultivos de flores. sociedad colombiana de entomologia (socolen). bogotá, abril. 1982. 2. arbeláez, g. colombia, primer exportador de clavel estándar del mundo. horticultura modema 1: 16-18. 1985. 3. arbeláez. g. fungal and bacterial diseases on camation in colombia. acta horticulturae 216: 151157.1987. 4. asocolflores. la industria de las flores en colombia. desarrollos recientes. revista asocolflores 18: 3143.1989. 5. asocolflores. informe del presidente ejecutivo ante la xvii asamblea ordinaria de asociados. revista asocolflores 22: 13-20. 1990. 6. asocolflores. volumen de las exportaciones de flores de colombia al resto del mundo. revista asocolflores 29: 34-35. 1991a. 7. asocolflores. valor de las exportaciones colombianas de flores a los principales mercados mundiales. revista asocoifiores 27:50-51. 1991 b. 8. asocolflores. indicadores de la evolución económica nacional e internacional. revista asocolflores 31 :35.1992. 9. asocolfores. evolución de las exportaciones de flores al mercado de los estados unidos procedentes de colombia y otros paises. revista asocolflores 34:62.1993a. 10asocolflores. valor de las exportaciones de flores de colombia. revista asocolflores 34:51-55. 1993b. 11 asocolflores. el futuro de las exportaciones de flores. revista asocolftores 34:24-33. 1993c. 12. banco mundial. estudio global del subsector. revista asocolflores 23: 63-80. 199oa. 13. banco mundial. estudio global del subsectorll. revista asocolflores 24: 15-28. 1990b. 14. banco mundial. estudio global del subsector 111. revista asocolflores 25: 16-34. 199oé. 15.hanan, j.j. colombia: more than a decade later. research bulletin. colorado greenhouse growers association. colorado state universily 427:1-5.1986 16. pérez, j. m. y s. e. tapia. la agroindustria exportadora de flores en colombia y la gestión tecnológica en una empresa del sector.trabajo de grado. facultad de ciencias económicas universidad nacional de colombia. 1990. bogotá. 17. perte"i, j.j. y m.c. rueda. pérdida de dinamismo exportador: el caso de las flores colombianas. revista asocolflores 22: 46-76. 1990. 18. staby, g. l. and j. l. robertson. intemational movement of cut f1owers. hortscience 17: 729-733. 1982. 19. uribe, j. e. la experiencia y perspectivas de las exportacionesdeflores. revista nacionaldeagricultura 890: 168-173. 1990. 20. uribe, j. e.lnforme del presidente ejecutivo a la xviii asamblea ordinaria de asociados. revista asocolflores 26: 3-5.1991. 18. vélez, e. desarrollo tecnológico y comercial de la floricultura en colombia. colombia: ciencia y técnica (colciencias). 3(3): 18-19. 1985. 11 received for publication: 3 march, 2011. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 grupo de investigación en ciencias ambientales y de la tierra (ilama), facultad de ciencias naturales y exactas, universidad del valle. santiago de cali (colombia). orlando.zuniga@correounivalle.edu.co 2 grupo de investigación en biología vegetal aplicada (bva), facultad de ciencias naturales y exactas, universidad del valle. santiago de cali (colombia). agronomía colombiana 31(1), 112-119, 2013 assessment of the impact of anthropic activities on carbon storage in soils of high montane ecosystems in colombia determinación del impacto de actividades antrópicas en el almacenamiento de carbono en suelos de ecosistemas de alta montaña en colombia orlando zúñiga-escobar1, enrique javier peña-salamanca2, alba marina torres-gonzález2, ramiro cuero-guependo1, and julián andrés peña-óspina1 abstract resumen the organic carbon in the soil was quantified to assess the impact of anthropic activities on montane ecosystems in colombia in chingaza parque nacional natural (pnn) and los nevados parque nacional natural (pnn). for the development of the soil samples, a detailed in situ description of the edaphological profile of four ecosystems of paramo and high andean forest areas, of both disturbed and undisturbed zones, was taken as the base. the calculation of the amount of total carbon stored by the soil profile shows that, in colombia, undisturbed high montane ecosystems (520.9 t ha-1 in paramos and 323.6 t ha-1 in high andean forests of chingaza pnn, and 373.0 t ha-1 in paramos and 254.6 t ha-1 in high andean forests of los nevados pnn) currently have more carbon than disturbed ecosystems (135.1 t ha-1 in paramos and 141.5 t ha-1 in high andean forests of chingaza pnn, and 356.3 t ha-1 in paramos and 217.1 t ha-1 in high andean forests of los nevados pnn). it is clear that the disturbance of high montane ecosystems decreases the amount of carbon in the soil, a situation that is more concerning in chingaza pnn where the difference between the disturbed and undisturbed ecosystems is much more marked than in los nevados pnn. se cuantificó el carbono orgánico en el suelo para evaluar el impacto de las actividades antrópicas en los ecosistemas de alta montaña en colombia en el parque nacional natural (pnn) chingaza y en el parque nacional natural (pnn) los nevados. para el desarrollo del muestreo de suelos se tuvo como base la descripción detallada in situ del perfil edafológico en cuatro ecosistemas correspondientes a zonas de páramo y bosque alto andino en sus variaciones intervenido y no intervenido. el cálculo de cantidad de carbono total almacenado por perfil de suelo muestra que en colombia ecosistemas no intervenidos de alta montaña (520,9 t ha-1 en páramo y 323,6 t ha-1 en bosque alto andino del pnn chingaza; y 373,0 t ha-1 en páramo y 254,6 t ha-1 en bosque alto andino del pnn los nevados) presentan en la actualidad mayor cantidad de carbono que ecosistemas intervenidos (135,1 t ha-1 en páramo y 141,5 t ha-1en bosque alto andino del pnn chingaza; y 356,3 t ha-1 en páramo y 217,1 t ha-1 en bosque alto andino del pnn, los nevados). es evidente que la intervención en los ecosistemas de alta montaña disminuye la cantidad de carbono presente en el suelo; situación que se hace más preocupante en el pnn chingaza donde la diferencia entre el ecosistema no intervenido y su correspondiente intervenido es mucho más marcada que en el pnn, los nevados. key words: soil microorganisms, andean zone, paramos, natural parks palabras clave: microorganismos del suelo, zona andina, páramos, parques naturales. introduction the increasing concentrations of carbon dioxide (co2) and other gases have produced an altered balance between incoming and outgoing radiation beyond the sum of the remainder of known disturbances and could thus be the dominant cause of the warming observed during the last hundred years (bbva, 2000). with respect to the content of carbon dioxide (co2), the increase has been caused mainly by two human activities: change in land use and combustion of fossil fuels. it is estimated that the conversion of land for agricultural use emits 5.9 gt co2-eq/year (1 gt = 1·109 t) (seeberg 2010) while the burning of fossil fuels emits 27.7 gt co2-eq/ year and deforestation, degradation 8.5 gt co2-eq/year (ipcc, 2007). there are several problems in terms of the various factors that control the level of carbon in soils, such as the type and use of the land, climate and agricultural management practices. the amount of organic carbon in soil worldwide is directly dependent on the changes that are experienced by atmospheric carbon (kimble et al., 1998). 113zúñiga-escobar, peña-salamanca, torres-gonzález, cuero-guependo, and peña-óspina: assessment of the impact of anthropic activities on carbon storage in soils... there are estimates on how much a doubling of atmospheric carbon content could affect high montane ecosystems, but it is also important to know what changes have been generated in recent decades by global warming. recent estimates conclude that the average global air temperature has increased by 0.6±0.2°c over the last hundred years (houghton et al., 2001). these trends may be affecting montane ecosystems (ideam, 2002). the primera comunicación nacional (cn1) de colombia report to the united nations framework convention on climate change found that the colombian ecosystem more vulnerable to the effects of climate change is high montane. with a projected increase by 2050 in the average air temperature of the country of between 1 and 2°c and a variation in precipitation of ±15%, it is expected that 78% of the snowcaps and 56% of the paramos will disappear (mavdt et al., 2001). the important role of high montane ecosystems at various stages of growth as a sink for carbon dioxide adds to the need for conservation, justified by the fact that they store significant amounts of carbon, whose potential emissions should be avoided by controlling logging and unsustainable management practices (ideam, 2002). while exact scenarios are still uncertain, serious negative effects are expected (although some positive effects are also expected), so it is essential that a number of measures be taken to reduce greenhouse gas emissions and increase their capture in soils and biomass. therefore, new strategies and policies for the management of agriculture and forests must be developed. since the kyoto protocol, this is known as land use, land-use change and forestation (lulucf) and concerns articles 1.3 and 1.4 of the protocol (ipcc, 2000). monitoring the carbon content in high montane ecosystems has gained global importance today given the potential role they can play as sinks or sources of carbon and, consequently, reducing the emission of greenhouse gases (co2) (watson et al., 2000; houghton et al., 2001). this research evaluated the impact of climate change on the carbon and water cycles in high montane ecosystems, conducted between 2007 and 2008, and aimed to determine the influence of human intervention on carbon in the soil. the impact of human activities on carbon storage was evaluated in soils of high montane ecosystems in colombia in chingaza (pnn) and los nevados (pnn) in different paramo and high andean forest areas, in both disturbed and undisturbed zones. materials and methods a proposed abductive methodology arising from the protocol for the characterization of carbon and water cycles in high, worked montane ecosystems was used. area of study the study was conducted in paramos and high andean forests in colombia to evaluate the impact of anthropic activities on carbon storage in soils of chingaza pnn (fig. 1) and los nevados pnn (fig. 2). the ecosystems and monitored study areas were selected using the wind rose methodology, considering technical factors, socioeconomics, logistics and security in the area. procedure for sampling in the paramos and high andean forests in the quantification and analysis of soil carbon in high montane ecosystems, both disturbed and undisturbed paramos and high andean forests were evaluated. in each of the ecosystems, two to four pits were assessed according to the agroclimatic variability and in search of uniformity of such conditions. generally, the terrain is hilly; the topography of the sampling sites is broken up with slopes between 30 and 40%, with vegetation unique to each ecosystem and traces of potato plants and pastures, and extensive development of ranching in disturbed ecosystems. the evaluations were conducted in wetlands with soil of the inceptisol order, young soils, cryaquents and dystrocryepts, for paramos and wetlands of the andisol order, of recent volcanic activity, humitropepts and andaquepts. soil sampling was performed more accurately considering its anisotropy to differentiate the variability of the horizons in each profile. in each test site defined by the ecosystems representative of high montane, a 1 x 1 x 1 m pit was excavated where a detailed in situ description of the soil of the profile was carried out, discriminated by horizons; and in each defined horizon, specific samples were taken to determine the organic carbon, microbial activity, bulk density and total pore space (univalle and ideam, 2008). soil organic carbon (soc) the soc (contents of soil organic carbon in t ha -1) content was calculated from the percentage values of carbon (determined by the walker black method), bulk density (determined by the etsia method, universidad politécnica de madrid) and volume of the sample, with equation 1 (rosenzweig and hillel, 2000). 114 agron. colomb. 31(1) 2013 figure 1. evaluated high montane ecosystems in chingaza pnn, colombia. figure 2. evaluated high montane ecosystems in los nevados pnn, colombia. 115zúñiga-escobar, peña-salamanca, torres-gonzález, cuero-guependo, and peña-óspina: assessment of the impact of anthropic activities on carbon storage in soils... soc = a × fc × p × da (1) where, a: sample area (10,000 m2); da: soil bulk density (t m-3) fc: carbon fraction (%), p: soil horizon thickness in the sample (m) soil microbial activity to estimate the soil microbial activity through respiration (c-co2), the centro de agrobiología del brasil methodology was used. the sample was incubated for 5 d in a closed system, naoh 1n was added and precipitated with bacl2; and two drops of 1% phenolphthalein were added. a purple color indicates a basic ph by the formation of baco3 and nacl. an d, the sample was titrated with hcl 0.5 n to quantify the amount of hydroxide that was unreacted with co2. a control sample was always included. the mineralized carbon in these experiments has been reported as an excellent indicator of change in the soc, which represents the active fraction of soil organic matter (carter and rennie, 1982). results and discussion the characteristics of the soil profile in los nevados pnn and chingaza pnn are very different in relation to carbon sequestration. soils in chingaza pnn are deep with organic horizons characteristic of carbon uptake, while soils in los nevados pnn have broad horizons that are highly differentiated by the volcanic ash characteristic of the volcanic phenomena of the cordillera central colombiana, alternating with small horizons corresponding to organic soil with carbon deposits. the statistical results of the amounts of soc, weighted thickness of each horizon to a meter deep in the paramos in chingaza pnn and los nevados pnn (fig. 3) are close to those found in paramos of ecuador in the provinces of carchi, canar, azuay, chimborazo, pichincha and loja with values of 463, 466, 364, 479, 356 and 239 t ha-1 , respectively (hofstede et al., 2003). amezquita et al. (2006) found soc in high andean forests of colombia at 155-231 t ha-1, close to that found in the same ecosystems in los nevados pnn and chingaza pnn (fig. 3). kanninen (2003) with data from brown and lugo (1992) and brown et al. (1969), also found soc stored in cloud forests at 190-230 t ha-1 , close to those found in this study in the two national parks. this highlights the superiority of the high montane forests of chingaza pnn and los nevados pnn as storers of soc as compared to the findings of other studies in neotropic, afrotropic, palearctic and nearctic ecozones. in several neotropic studies: hofstede (1999) found quantities of soc in rainforests of 50 t ha-1 and batjes (1999) reported storage at 80-100 t ha-1 , values lower than those found in the forests of this study; in colombia, soc storage has been seen in rainforests at 52 t ha-1 (ibrahim et al., 2007), in jungles at 75 t ha-1 (escobar and toriatti demattê, 1991) and 102 t ha-1 (carvajal et al., 2009), and in tropical rainforests at 107 t ha-1 and 181 t ha-1 (amezquita et al., 2006); in guatemalan rainforests, soc storage has been seen at 130.4 t ha-1 (arreaga, 2002); ibrahim et al. (2007) found quantities of soc at 139 t ha-1 in tropical rainforests of nicaragua; soc storage was determined in costa rican tropical jungles at 82.2 t ha-1 (powers and schlesinger, 2002), and in tropical rainforests, at 116 t ha-1 (ibrahim et al., 2007) and 134 t ha-1 (amezquita et al. 2006); storage of 88.5 t ha-1 was found in tropical forests of ecuador by lópez-ulloa et al. (2005); in tropical forests of venezuela, soc values were determined at 125 t ha-1 (delaney et al., 1997); in brazilian rainforests, soc quantities of 162 t ha-1 were found (ipcc, 2000); in hawaiian forests, schuur et al. (2001) reported soc storage at 62.5 t ha-1 . tropical soils as carbon sinks are questioned on the grounds that the rates of decomposition of organic matter are very high in these latitudes, due to increased moisture and temperature conditions as compared with temperate regions (moreno and lara, 2003). in the afrotropics, glenday (2006) determined soc at 100 t ha-1 in forests of kenya. in the palearctic forests of france, dupouey et al. (1999) reported soc stores at 71 t ha-1; this figure is close to figure 3. comparisons of soil organic carbon (soc) in high montane ecosystems in chingaza pnn and los nevados pnn. 0 200 400 100 300 600 500 c o s ( t h a1 ) chingaza (pnn) los nevados (pnn) undisturbed paramo disturbed paramo undisturbed forest disturbed forest 116 agron. colomb. 31(1) 2013 the nearctic forests found in the united states of america (ipcc, 2000). the soils of paramo ecosystems clearly have a higher carbon sequestration capacity than the respective high montane forests in the two national parks (fig. 3), because they are of volcanic origin with a high organic matter content, and maintain the microbial activity at low temperatures in the soil, decomposing the organic carbon at a rate lower than in the said forests (tabs. 1 and 2). this same relationship of microbial activity, temperature and organic carbon is present in studies by moretto et al. (2005) and montagnini and jordan (2002). in addition, volcanic ash aluminum and organic matter combine to form vesicles very resistant to decomposition by microorganisms (hofstede and mena, 2003). the soc contents depended on the depth, with the deeper the soil profile, the less accumulated soc found (tabs. 1 and 2). similar results were found by carvajal et al. (2009). the soils of the undisturbed high montane ecosystems in chingaza pnn currently have more carbon than those in los nevados pnn (fig. 3), this is due to the wetter climatic conditions in chingaza pnn, with a annual rainfall of 2,700 mm for the study area (vargas and pedraza, 2004), compared to the drier environment in los nevados pnn with an average annual rainfall of 1,500 mm for the area sampled (lotero et al., 2006); therefore, chingaza pnn presents a lower microbial activity than los nevados pnn (tabs. 1 and 2); this situation is due to the oxygen concentration in the soil decreasing when the pores are filled with water, preventing the diffusion of atmospheric oxygen, a situation that is further accentuated by the low total pore space in chingaza pnn as compared to los nevados pnn (tabs. 1 and 2); since decomposition is much slower in anaerobic soils, they accumulate more organic matter in a partially decomposed condition (brady and weil, 2002; lal, 2004; palacios-bianchi, 2002; kimmins, 1997). batjes (1999), ipcc (2000) and kanninen (2003) showed the same trend in relation to temperature and rainfall; table 1. description of the edaphological profile of high montane ecosystems evaluated in chingaza pnn. horizon soc (t ha-1) ma (µg c-co2 gss -1) da (g cm-3) tps (%) horizon soc (t ha-1) ma (µg c-co2 gss -1) da (g cm-3) tps (%) profile: undisturbed paramo (3,600 m a.s.l.) profile: disturbed paramo (3,280 m a.s.l.) ah 299.6 265.3 0.4 70.4 ah 121.9 85.7 0.7 57.9 ab 63.4 48.0 0.8 61.2 b 13.2 21.3 1.7 26.9 b 157.8 17.4 1.5 37.1 profile: undisturbed forest (3,050 m a.s.l.) profile: disturbed forest (2,600 m a.s.l.) o 137.5 565.6 0.2 68.1 ah 82.4 43.2 1.2 49.8 ah 140.5 7.8 1.4 35.1 ab 9.6 28.0 1.6 31.9 b 45.6 8.6 1.2 40.4 b 49.6 22.9 1.4 35.9 soc: organic carbon, ma: microbial activity, da: bulk density, and tps: total pore space. table 2. description of the edaphological profile of high montane ecosystems evaluated in los nevados pnn. horizon soc (t ha-1) ma (µg c-co2 gss -1) da (g cm-3) tps (%) horizon soc (t ha-1) ma (µg c-co2 gss -1) da (g cm-3) tps (%) profile: undisturbed paramo (4,200 m a.s.l.) profile: disturbed paramo (3,900 m a.s.l.) h 49.0 353.2 0.7 74.3 h 51.9 131.7 0.7 74.6 a 49.4 45.8 1.0 61.3 a 39.6 81.0 1.0 61.7 ab 37.5 32.6 1.1 57.0 ab1 50.0 14.9 1.1 56.4 ab1 134.4 67.1 0.9 62.7 ab 60.0 16.8 0.8 61.9 ab2 67.0 71.2 1.0 58.0 ab2 77.2 25.9 1.0 63.0 b 35.8 27.8 0.9 63.2 b 44.9 50.4 0.8 67.3 c 32.7 56.7 0.9 62.7 profile: undisturbed forest (3,200 m a.s.l.) profile: disturbed forest (3,100 m a.s.l.) h 107.7 1364.6 0.6 71.9 h 124.4 539.3 1.1 59.2 a 81.8 132.9 0.9 60.0 a 22.1 250.9 0.4 83.0 ab 65.2 79.8 1.1 55.0 ab 30.2 11.2 1.2 53.2 b 40.3 52.1 1.2 56.0 soc: organic carbon, ma: microbial activity, da: bulk density, and tps: total pore space. 117zúñiga-escobar, peña-salamanca, torres-gonzález, cuero-guependo, and peña-óspina: assessment of the impact of anthropic activities on carbon storage in soils... according to batjes (1999), soc stored up to one meter in depth range from 40 t ha-1 in arid zones to 210-240 t ha-1 in polar or boreal regions, with intermediate values of 80 to 100 t ha -1 in the tropics. on the other hand, the soils of the mountain range in chingaza pnn are enriched by deposits of a submarine origin with abundant cretaceous fossils and glacial valley planes (garcés and de la zerda, 1994), in contrast to the sharp relief of the mountain range of los nevados pnn. in wetlands of los nevados pnn and chingaza pnn near the undisturbed paramos in this study, peña et al. (2009) found that dissolved and total organic carbon were significantly lower in the wetlands of los nevados pnn with average values of 1.2 mg l-1 , followed by the wetlands of chingaza pnn with average values of 2.8 mg l -1 , which coincides with the greater accumulation of soc seen in chingaza pnn as compared to los nevados pnn, thus demonstrating that chingaza pnn has the greater potential as a carbon sink. in los nevados pnn and chingaza pnn, one can observe the superiority of soc storage in undisturbed ecosystems over disturbed ones (fig. 3). other studies have found the same trend; carúa et al. (2008) and hernández and triana (2009) determined the organic matter in the soil of paramos, which is a parameter directly proportional to soc (lal, 2004), finding a higher content in undisturbed ecosystems verses disturbed ones; undisturbed high andean forest ecosystems had a higher soc content than disturbed ecosystems, according to díaz (2008), this behavior is due to the high percentage of aggregates in the soil of a size <0.125 mm in high andean forests, within which there is high protection for organic carbon and microbial processes become recalcitrant (lal, 2004), so that carbon may remain in the soil for long periods of time. in the two national parks, deterioration in the soil structure was seen in the disturbed ecosystems with the observation of higher values of bulk density and lower total pore space as compared to the undisturbed ones (tabs. 1 and 2). díaz (2008), in high andean forests, and carúa et al. (2008) and hernández and triana (2009), in paramos, found the same trend in comparing undisturbed and disturbed ecosystems. only the soil of disturbed paramo ecosystems of los nevados pnn did not present structural damage when compared with the corresponding undisturbed ecosystem. land degradation in chingaza pnn was demonstrated to be great when the levels of organic carbon, bulk density and total pore space were compared for the disturbed and undisturbed ecosystems (tab. 1 and fig. 3), this is because of the practice of burning, which occurs in these paramos to generate younger, tender grasses that provide food for livestock (laegaard, 1992, vargas 2000, vargas et al. 2002), on the other hand, the use of soils in this area has been, perhaps for more than 300 years, primarily oriented toward agriculture and livestock activities such as potato cultivation and extensive ranching, practices that in some cases involve the introduction of improved pastures (vargas and pedraza, 2004). thus, the disturbed high montane ecosystems of los nevados pnn have more soc and less impact on the structure as compared to those in chingaza pnn (fig. 3 and tabs. 1 and 2). conclusions high montane ecosystems that undergo land use change to perform agriculture decrease their coverage and there is a danger that much of the carbon will decompose and escape to the atmosphere as carbon dioxide: the main cause of global warming, possibly the most serious global environmental problem. it is clear that the disturbance of soils in high montane ecosystems decreases the amount of organic carbon and degrades the structure; a situation that is more concerning in chingaza pnn where the difference in soc content between the undisturbed ecosystems and the disturbed ones is much more marked than in los nevados pnn. the soils of the undisturbed high montane ecosystems in chingaza pnn currently have more organic carbon than those in los nevados pnn. the soils of the studied paramo ecosystems obviously have a greater carbon retention capacity than the high andean forests in both study areas. acknowledgements this research was made possible by the donation from japan to the proyecto piloto nacional integrado de adaptación al cambio climático: ecosistemas colombianos de alta montaña, áreas insulares del caribe y salud humana and the work of the grupo técnico y científico del instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales (ideam) and the grupo de ecosistemas de alta montaña (ecoalmo). literature cited amezquita, m.c., b. van putten, m. ibrahim, b.l. ramírez, h. giraldo, and m.e. gómez. 2006. recovery of degraded pasture 118 agron. colomb. 31(1) 2013 areas and c-sequestration in ecosystems of tropical america. wseas trans. environ. develop. 2(8), 1085-1091. arreaga, w.e. 2002. almacenamiento de carbono en bosques con manejo forestal sostenible en la reserva de biosfera maya, petén, guatemala. m.sc. thesis. catie, turrialba, costa rica. batjes, n.h. 1999. management options for reducing co2concentrations in the atmosphere by increasing carbon sequestration in the soil. international soil reference and information centre (isric), wageningen, the netherlands. brady, n. and r. weil. 2002. the nature and properties of soils. 13th ed. prentice-hall, upper saddle river, nj. bbva. 2000. el cambio climático. el campo de las ciencias y las artes. servicio de estudio del banco bilbao vizcaya argentaria, madrid. brown, s. and a. lugo. 1992 aboveground biomass estimates for tropical moist forest of the brazilian amazon. interciencia 17(1), 8-18. brown, s., a.j. gilliespie, and a.e. lugo. 1989. biomass estimation methods for tropical forests with applications to forest inventory data. forest sci. 35(4), 881-902. carter, m.r. and d.a. rennie. 1982. changes in soil quality under zero tillage farming systems: distribution of microbial biomass and mineralizable c and n potentials. can. j. soil sci. 62, 587-597. carúa, j., m. proaño, d. suarez, and p. podwojevski. 2008. determinación de retención de agua en los suelos de los páramos: estudio de caso en la subcuenca del río san pedro, cantón mejía, pichincha, ecuador. pp. 27-39. in: la forestación en el páramo. serie páramo 26. gtp; abya yala. quito. carvajal, a., a. feijoo, h. quintero, and m. rondón. 2009. carbono orgánico del suelo en diferentes usos del terreno de paisajes andinos colombianos. rev. cienc. suelo nutr. 9(3), 222-235. delaney, m., s. brown, a.e. lugo, a. torres-lezama, n. belloquintero. 1997. the distribution of organic carbon in major components of forest located in five zones of venezuela. j. trop. ecol. 13, 697-708. díaz, e. 2008. distribución del contenido de carbono orgánico en agregados de diferentes tamaños, procedentes de varios sistemas de uso y altitudes en suelos de la cuenca del río cauca, colombia. m.sc. thesis. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. dupouey, j.l., g. siguand, v. bateau, a. thimonier, j.f. dhole, g. nepveu, l. bergé, l. augusto, s. belkacem, and c. nys. 1999. stocks et flux de carbone dans les forêts françaises. c.r. acad. agric. fr. 85(6), 293-310 escobar, c.j. and j.l. toriatti dematté. 1991. distribución de la materia orgánica y del carbono-13 en un ultisol del piedemonte amazónico. pasturas tropicales 13(2), 27-30. garcés, d. and s. de la zerda. 1994. gran libro de los parques nacionales de colombia. intermedio editores, bogota. glenday, j. 2006. carbon storage and emissions offset potential in an east african tropical rainforest. forest ecol. manag. 235, 72-83. hernández, f. and a. triana. 2009. efecto de actividades agropecuarias en la capacidad de infiltración de los suelos del páramo del sumapaz. rev. eidenar (8), 29-38. hofstede, r. 1999. el páramo como espacio para la fijación de carbono atmosférico. in: medina, g. and p. mena (eds). el páramo como espacio para la fijación de carbono atmosférico. serie páramo 1. gtp; abya yala, quito. hofstede, r. and p. mena. 2003. los beneficios escondidos del páramo: servicios ecológicos e impacto humano. ecociencia foundation; mountain institute; university of amsterdam, quito. hofstede, r., p. segarra, and p.v. mena. 2003. los páramos del mundo. proyecto atlas mundial de los páramos. global peatland initiative; nc-iucn; ecociencia, quito. houghton, j.t., y. ding, d.j. griggs, m. noguer, p.j. van der linden, x. dai, k. maskell, and c.a. jonhnson. 2001. the scientific basis. contribution of working group 1. intergovernmental panel on climate change (ipcc), cambridge university press, cambridge, uk. ibrahim, m., m. chacón, c. cuartas, j. naranjo, g. ponce, p. vega, f. casasola, and j. rojas. 2007. almacenamiento de carbono en el suelo y la biomasa arbórea en sistemas de usos de la tierra en paisajes ganaderos de colombia, costa rica y nicaragua. agrof. amer. 45, 27-36. ideam. 2002. páramos y ecosistemas alto andinos de colombia en condición hotspot & global climatic tensor. instituto de meteorología, hidrología y estudios ambientales (ideam), bogota. ipcc, intergovernmental panel on climate change. 2007. cambio climático 2007. informe de síntesis. grupo intergubernamental de expertos sobre el cambio climático, cambridge, uk. ipcc, intergovernmental panel on climate change. 2000. land use, land-use change, and forestry special report. cambridge, uk. kanninen, m. 2003. secuestro de carbono en bosques, su papel en el ciclo global. in: sánchez, m.d. and m. rosales (eds.). agroforestería para la producción animal en américa latina and ii memorias de la segunda conferencia electrónica. fao, roma. kimble, j.m., r. lal, and r.b. grossman. 1998. alteration of soil properties caused by climate change. pp. 175-184. in: blume, h.-p., h. eger, e. fleischhauer, a. hebel, c. reij, and k.g. steiner (eds.). towards sustainable land use. vol. i. advances in geoecology 31. catena verlag, reiskirchen, germany. kimmins, j.p. 1997. forest ecology. a fundation for sustainable management, the university of bristish; prentice hall, columbia, nj. laegaard, s. 1992. influence of fire in the grass páramo vegetation of ecuador. pp. 151-170. in: balslev, h. and j.l. luteyn (eds.). páramo: an andean ecosystem under human influence. academic press, san diego, ca. lal, r. 2004. soil carbon sequestration to mitigate climate change. geoderma 123, 1-22. lal, r. and j. kimble 1998. pedospheric processes and the carbon cycle. pp. 1-8. in: lal, r., k.m. kimble, r.f. follett, and b.a. stewart (eds.). soil processes and the carbon cycle. crc press, boca raton, fl. lópez-ulloa, m., e. veldkamp, and g.h.j. de koning. 2005. soil carbon stabilization in converted tropical pastures and forests depends on soil type. soil sci. soc. amer. j. 69 (4), 1110-1117. lotero j., m. dossman, c. castillo, and m. giraldo. 2006. plan básico de manejo 2006-2010 parque nacional natural los nevados. 119zúñiga-escobar, peña-salamanca, torres-gonzález, cuero-guependo, and peña-óspina: assessment of the impact of anthropic activities on carbon storage in soils... parques nacionales naturales de colombia dirección territorial noroccidente, medellín, colombia. mavdt, ideam; pnud. 2001. primera comunicación nacional ante la convención marco de las naciones unidas sobre el cambio climático. bogota. moreno, f. and w. lara. 2003. variación del carbono del suelo en bosques primarios intervenidos y secundarios. in: orrego, s.a., j.i. del valle, and f.h. moreno (eds.). medición de la captura de carbono en ecosistemas forestales de colombia: contribuciones para la mitigación del cambio climático. universidad nacional de colombia; departamento de ciencias forestales; centro andino para la economía en el medio ambiente, bogota. moretto, a., a. lázzari, and o. fernández. 2005. calidad y cantidad de nutrientes de la hojarasca y su posterior mineralización en bosques primarios y bajo manejo con distintos sistemas de regeneración. módulo lenga. piarfon bap, buenos aires. montagnini, f. and c.f. jordán. 2002. reciclaje de nutrientes. pp. 167-191. in: guariguata, m. and y. kattan (eds.). ecología y conservación de bosques neotropicales. libro universitario regional (lur), san jose. palacios-bianchi, p. 2002. producción y descomposición de hojarasca en un bosque maulino fragmentado. biología ambiental, universidad de chile, santiago. powers, j.s. and w.h. schlesinger. 2002. relationships among soil carbon distributions and biophysical factors at nested spatial scales in rain forests of northeastern costa rica. geoderma 109, 165-190. peña, j.e., h. sandoval, o. zúñiga, and a. torres. 2009. estimates of carbon reservoirs in high-altitude wetlands in the colombia andes. j. agric. rural dev. trop. 110, 115-126. seeberg, c. 2010. las posibilidades de financiación del carbono para la agricultura, la actividad forestal y otros proyectos de uso de la tierra en el contexto del pequeño agricultor. oficina de intercambio de conocimientos, investigación y extensión, fao, roma. rosenzweig, c. and d. hillel. 2000. soils and global climate change: challenges and opportunities. soil science 165, 47-56. schuur, e., o. chadwick, and p. matson. 2001. carbon cycling and soil carbon storage in mesic to wet hawaiian montane forests. ecology 82(11), 3182-3196. univalle; ideam. 2008. validación del protocolo para la caracterización de los ciclos de agua y carbono en ecosistemas de alta montaña y diseño, instalación y puesta en operación de la red de monitoreo para determinar los impactos del cambio climático en dichos ciclos. cali, colombia. vargas, o. 2000. sucesión regeneración del páramo después de quemas. m.sc. thesis. department of biology, universidad nacional de colombia. bogota. vargas, o., j. premauer, and m. zalamea. 2002. impacto de fuego y ganadería sobre la vegetación de páramo. pp. 819-841. in: memorias del congreso mundial de páramos. tomo ii. ministerio del medio ambiente; car; ideam; conservación internacional, paipa, colombia. vargas, o. and p. pedraza, 2004. parque nacional natural chingaza. gente nueva editorial. bogota. watson, r.t., i.r. noble, b. bolin, n.h. ravindranath, d.j. verardo, and d.j. dokken. 2000. ipcc special report, intergovernmental panel on climate change, cambridge university press, cambridge, uk. caracterizacion morfoagronomica de diecinueve cul tiv ares de quinua (chenopodium quinoa willd.) en la sabana de bogota morpho-agronornic characterization of nineteen cultivars of quinoa (chenopodium quinoa willd.) under bogota's savanna conditions junertorres m.i, héctorvargas c.i, guillermo corredor s.2y luz marina reyes c.2 resumen con el propósito de proveer información acerca de la variabilidad genética y la adaptación en la sabana de bogotá de la colección de quinua correspondiente a la prueba americana y europea de quinua, se estudiaron 19 cultivares mediante la evaluación 49 características morfológicas y agronómicas. el ensayo se realizó en el centro agropecuario «marengo» de la universidad nacional de colombia, ubicado en mosquera (cundinamarca). el análisis estadístico, mediante componentes principales para 35 de las variables evaluadas mostró que los ocho primeros componentes explican el 88.12% de la variación total. estos componentes estuvieron asociados a 18 variables manifestando la diversidad entre los genotipos. además, éstos se usaron para construir un dendograma que, calculado a partir de la distancia euclidiana, mostró la existencia de nueve grupos en los cuales se distinguieron claramente los materiales americanos de los europeos. agronómicamente se destacaron los cultivares e-dk-4 y g-20595, procedentes de dinamarca, principalmente por su precocidad, alto rendimiento en grano, alto rendimiento en biomasa y por su porte bajo. palabras claves: granos andinos, análisis multivariado, análisis de conglomerados. summary nineteen cultivars of «american and european quinoa test» were used in this assay. forty-nine morphological and agronomic characteristics were evaluated at research center «marengo» of national university of colombia, located at mosquera (cundinamarca). the main objective ofthis experiment was to study the genetic variability of quinoa cultivars from american and european countries. the statistical analysis was carried out with 35 out of 49 variables. the first eight components explained the 88,12% of total variation and were constituted by 18 variables. using this information a dendogram was constructed. nine groups were identified. cultivars from american countries were separated from european's ones. the bcst cultivars were e-dk-4 and g-20595 from denmark. these presented high grain yield, high level of biomass, precocity and low height plant. key words: andean grains, multivariate analysis, cluster analysis. introduccion la quinua (chenopodium quinoa willd.) es una especie que se cultivó en forma tradicional en el área andina desde la época incaica. fue ampliamente usada como uno de los alimentos básicos en la alimentación de algunos pueblos antiguos de suramérica. la quinua fue domesticada, con toda probabilidad, en los andes peruanos y de allí se extendió hacia el norte hasta colombia y hacia el sur, hasta chile. los hallazgos arqueológicos en el norte de chile y en el área de ayacucho (perú) permiten fijar la fecha de su domesticación entre los años 3.000 y 5.000 antes de cristo (cirf, 1981). el cultivo de la especie disminuyó después de la conquista española, cediendo paso a cereales introducidos como el trigo, la cebada y el arroz. según gandarillas (1979), el mejoramiento reciente de la quinua se inició a partir de 1965en la estación experimental de patacamaya (bolivia), con base en un programa de seguridad alimentaria de la fao, financiado por la institución inglesa oxford famine reliefy el gobierno de bolivia. en colombia hasta 1990, con excepción del departamento de nariño, la quinua era muy desconocida en el país, salvo microensayos aislados en los departamentos de cundinamarca y boyacá. en nariño, la quinua se ha conservado como herencia de los ancestros, la cual se transmite por tradición desde la época precolombina (mendoza, 1993). los antecedentes más importantes sobre el desarrollo de la quinua en colombia pueden agruparse así: comité interinstitucional colombiano de la quinua 1976, promoción de la quinua en cundinamarca por parte de la car 1990, promoción espontánea de la quinua en cauca 1992. otras acciones aisladas son: investigación ica-nariño 1982, estudio de potencialidades en quinua del icbf 1993,y, aproximadamente 15tesis de pregrado en facultades de agronomía en el país (mendoza, 1993). la quinua se adapta entre los 500 y 4.100 metros sobre el nivel del mar, pero presenta un mejor desarrollo y producción entre los 2.500 y 3.500 msnm (silva, 1992). la quinua es una planta anual, rústica, herbácea, erecta que puede medir de 3,0 a 3,5 m de altura, según los ecotipos, las razas y el medio ecológico donde se cultive. dependiendo del desarrollo de la ramificación, se pueden encontrar plantas con un solo tallo principal y ramas laterales muy cortas, o plantas con todas las ramas de igual tamaño, dándose todos los tipos intermedios (tapia, 1990). el fruto ingenieros agrónomos. facultad de agronomía. sede bogotá, universidad nacional de colombia. profesores asociados. facultad de agronomía. sede bogotá.universidad nacional de colombia. agronomía colombiana, 2000. 17: 60-68 62 agronomía colombiana vol. 17 es un aquenio que contiene una sola semilla, la cual se desprende con cierta facilidad siendo este fruto seco e indehiscente. la semilla es de forma lenticular, elipsoidal, cónica o esferoidal. presenta tres partes bien definidas que son: episperma, embrión y perispermo (mujica, 1997). la quinua tiene una gran variabilidad genética y, según nieto el al., (1986), no es posible hablar de variedades puras, sino más bien, de poblaciones seleccionadas que presentan cierto grado de pureza y uniformidad. además, las flores en esta especie pueden ser hermafroditas, pistiladas o andro-estériles, lo cual indica que pueden tener hábito autógamo y alógamo. pero en general, la quinua se considera una especie autógama, ya que el porcentaje de polinización cruzada natural no sobrepasa ello % (mujica, 1997). el presente trabajo consistió en la evaluación agronómica y la caracterización morfológica de cultivares promisorios y de alto rendimiento de quinua, provenientes de varios países: argentina, brasil, chile, colombia, dinamarca, ecuador, holanda, inglaterra y perú. el ensayo se originó en la prueba americana y europea de quinua, el cual fue auspiciado por la red de cooperación técnica en producción de cultivos alimenticios de la oficina regional de la fao para américa latina y el caribe, y la dirección de producción y protección de plantas de la fao, en cooperación con la escuela de postgrado de la universidad nacional del altiplano (una-puno), del perú. el objetivo del presente trabajo fue evaluar agronómica y caracterizar morfológicamente 19 cultivares de quinua en condiciones de la sabana de bogotá, para conocer su diversidad genética e identificar los materiales que presenten buen desempeño agronómico para la zona. la quinua es una importante fuente de producción de alimentos en cantidad y calidad superior a la ofrecida por otros cultivos transitorios introducidos en la zona andina. el valor proteico de la especie está dado por su contenido y balance de aminoácidos, los cuales ofrecen proporciones muy convenientes para sostener el crecimiento humano y la producción animal. tratándose de un cultivo típico y que se produce en su nicho ecológico, posiblemente será superior agronómicamente a cualquier cultivo introducido. es necesario, entonces, incrementar la producción y productividad del cultivo en la región, y esto requiere el conocimiento del medio, de los insumos de producción disponibles y de los recursos genéticos. materiales y metanos el presente trabajo se realizó en el lote 2 del centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia, ubicado en el municipio de mosquera, departamento de cundinamarca, a 2.543 msnm, con coordenadas de 4°42' de latitud norte y 74° 13' de longitud oeste. la investigación se inició durante la segunda mitad del mes de marzo de 1999 y se prolongo hasta el mes de abril del 2000. se encontró que la temperatura promedio anual fue de 13 "c con pocas variaciones durante la prueba, la precipitación pluvial promedio fue de 700 mm/año con una distribución anual bimodalla cual incidió de manera adecuada durante los períodos de germinación y de prefloración, y la humedad relativa promedia fue de 73% durante el ensayo, según condiciones climáticas presentadas entre el mes de marzo y el mes de noviembre de 1999. de acuerdo con el análisis de suelos realizado, el lote presentó una textura franco-arcillo-arenosa de alta fertilidad. este suelo tuvo un ph de 5,4 y una conductividad eléctrica de 5,12 milimhos; con altos niveles de potasio, sodio, zinc, fósforo, sulfatos y magnesio; niveles medios de hierro, manganeso, cobre y boro; niveles bajos de aluminio; y deficiencias en nitrógeno. para la prueba se utilizó una densidad de siembra de 10kilogramos por hectárea (kglha), correspondiendo a 8 gramos por parcela cuadro l. variables cualitativas y cuantitativas usadas para caracterizar 19 cultivares de quinua. cualitativas cuantitativas no. codigo variable no. codigo variable 1 cogr color del grano 1 emer emergencia (dds) 2 popl porte de la planta 2 hove seis hojas verdaderas (dds) 3 fota formación del tallo 3 rami ramificacién (dds) 4 asta angulosidad de la sección del tallo principal 4 pito panojamiento (dds) 5 papi presencia de axilas pigmentadas 5 ante floración o antésis (dds) 6 pres presencia de estrías 6 grle grano lechoso (dds) 7 coes color de las estrías 7 grpa grano pastoso (dds) 8 cota color del tallo 8 mfis madurez fisiológica (dds) 9 icta intensidad del color del tallo 9 tapa tamallo de panoja (cm) lo prra presencia de ramificación 10 biom producción de biomasa (g) i1 prpr posición de las ramas primarias 11 regr rendimiento de grano (g) 12 bhin borde de las hojas inferiores 12 tagr tamañode grano (mm) 13 dhba dientes en las hojas basales 13 dtap diámetro del tallo principal (mm) 14 chba color de las hojas basales 14 rapr ramas primarias (n) 15 cpam color de la panoja antes de la madurez 15 fhin forma de las hojas inferiores (longitud cm i anchura cm) 16 icpam intensidad del color de la panoja antes de la madurez 16 fhsu forma de hojas superiores (longitud cm i anchura cm) 17 cpco color de la panoja en la cosecha 17 lmpe longitud máxima del peciolo (cm) 18 icpc intensidad del color de la panoja en la cosecha 18 lmho longitud máxima de las hojas (cm) 19 tipa tipo de panoja 19 amho anchura máxima de las hojas (cm) 20 fopa forma de panoja 20 lcot longitud de los cotiledones (cm) 21 depa densidad de la panoja 21 llllp longitud del hipocótilo (cm) 22 epco existencia de pigmentación en los cotiledones 22 npla número de plantas (n) 23 icco intensidad del color en los cotiledones 24 eplll existencia de pigmentación en el hipocótilo 2·5 iplll intensidad de la pigmentación del hipocotilo 26 plag ataque de insectos plaga 27 enfe dallo de enfermedades dds = dias después de siembra 2000 torres et al.: caracterización morfológica de diecinueve ... 63 y 2 gramos por surco. por las deficiencias en nitrógeno, se fertilizó aplicando úrea a razón de 80 kglha. durante el trabajo en campo se efectuaron tres controles de arvenses y un aporque de las plantas. la cosecha de los materiales se efectuó independientemente para cada material y cuando las plantas entraban a madurez fisiológica. la labor de limpieza de semilla se realizó en el laboratorio de recursos genéticos del programa de cultivos andinos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia. el secado del grano se efectúo en los laboratorios del programa de recursos genéticos corpoica en el centro de investigación citibaitatá. el diseño experimental utilizado fue de bloques completos al azar (bca) con cuatro bloques y con 19 cultivares. cada parcela tuvo 4,0 m de largo por 2,0 m de ancho, y constó de cuatro surcos. la distancia entre surcos fue de 0,5 m y el área total de la parcela de 8 m2• no hubo separación alguna entre parcelas aledañas, y la separación entre las repeticiones fue de 1.0 m, a manera de calles. el área neta sobre la cual se tomaron los datos para la prueba, y que posteriormente se cosechó en su totalidad fue de 3,0 m2 así: los dos surcos centrales de cada parcela, descartando 0.5 m de longitud de ambos extremos para evitar efecto de borde. en esta área se realizó la evaluación de 27 caracteres cualitativos y 22 cuantitativos (cuadro 1) sobre 10plantas tomadas al azar por cada uno de los 19 cultivares estudiados (cuadro 2). la caracterización morfoagronómica se realizó con base en los descriptores propuestos por los cooperadores de la prueba (mujica el al., 1998), quienes además suministraron la semilla de 18de los 19 cultivares de quinua. finalmente, se dio mayor profundidad en la discusión a los resultados del análisis por estadística simple de treinta y cinco de las cuarenta y nueve variables evaluadas por ser más representativas (cuadro 3). estas variables seleccionadas para conocer variabilidad en la colección, se estudiaron mediante análisis de componentes principales y análisis de agrupamiento por conglomerados usando el paquete estadístico sas/st at (sas, 1990). con el objeto de conocer diversidad genética en quinua, rojas (1999) y bertero (1999) utilizaron también métodos multivariados para sus análisis estadísticos en quinua. cuadro 2. origen de los cultivares utilizados en el estudio. identlficacion procedenciacodlgo perú perú perú colombia cica·127 cica-17 kancolla nariño salcedo jujuy bacr-il ru·2 ru·5 nl-6 amarilla de marangani (testigo) e-dk-4 0-205-95 ingapirca 03-21-079bb 03·21-072rm 4 5 6 perú argentina chilc inglaterra inglaterra holanda10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 perú dinamarca dinamarca ecuador perú perú ecu-420 ecuador brasil02-embrapa iiipa perú se utilizó la técnica de componentes principales, con el fin de generar nuevas variables que puedan expresar la información contenida en el conjunto original de datos, garantizando independencia y no correlación (pla, 1986). a partir de las variables generadas en el análisis de componentes principales se realizó el análisis de conglomerados, el cual permite identificar grupos de objetos con características similares (manly, 1994), para construir un dendograma usando la distancia euclidiana, el cual dejó ver el grado de similitud entre genotipos y así construir grupos de cultivares. resultados y discusion los resultados del trabajo permitieron observar diferencias entre los cultivares provenientes de europa y américa del sur. las diferencias en precocidad fueron muy notorias (figura 1),observándose en los cultivares de inglaterra ru-2 y ru-5, la de holanda nl-6 y los de dinamarca e-dk-4 y g-205-95, los de mayor precocidad, llegando a la madurez fisiológica entre los 138-148 días después de siembra (dds). estos resultados fueron muy cercanos a los obtenidos por mamani (1.999), quien realizó la misma prueba en el altiplano de bolivia y obtuvo precocidad y baja altura de planta en los materiales de inglaterra y dinamarca. los cultivares de ciclo más tardío fueron los de perú cica-127 y cica-17 y el de ecuador ecu-420, llegando a su madurez fisiológica entre los 204-216 dds. la altura de planta varió de 40 a 120 cm en los cultivares precoces, en tanto que los cultivares tardíos alcanzaron hasta 200 cm. cuadro 3. estadísticas descriptivas simples de 35 de las variables evaluadas en 19 materiales de quinua. variable min. max media desv. sto emer 7,0 16,0 10,86 2,74 hove 32,0 45,0 35,72 2,36 ram! 42,0 49,0 44,79 1,76 pjto 63,0 73,0 66,91 3,05 ante 86,0 117,0 95,27 6,33 grle 94,0 153,0 116,48 18,17 grpa 103,0 161,0 124,68 18,22 mfis 104,0 216,0 175,97 27,13 tapa 20,0 68,0 43,27 11,42 biom 19,7 5284,0 1555,85 1419,15 regr 2,0 1120,0 296,25 267,37 tagr 1,5 2,4 2,02 0,15 dtap 6,0 24,0 13,66 4,18 rapr o 24,0 11,88 6,84 fhin 1,1 2,3 1,54 0,24 fhsu 1,2 7,4 2,35 0,86 lmpe 1,3 7,5 3,90 1,48 lmho 2,0 1l,0 6,70 1,79 amho 1,5 10,0 4,74 1,82 lcot 7,0 12,0 9,38 1,43 lhip 7,0 17,0 10,38 1,84 npla 1,0 66,0 20,45 17,68 coes 1,0 3,0 1,38 0,79 icta 3,0 5,0 3,94 1,00 dhba 3,0 5,0 3,44 0,83 cpam 3,0 10,0 6,45 3,47 icpa 3,0 7,0 4,47 1,42 cpco 4,0 6,0 4,06 0,30 icpc 3,0 7,0 5,30 1,35 depa 3,0 7,0 5,80 1,04 icco 3,0 7,0 3,27 0,84 ¡phi 3,0 7,0 3,97 1,29 cogr 1,0 4,0 2,58 1,42 plag o 2,0 1,05 0,33 enfe o 5,0 3,00 1,12 en cuanto a rendimiento de grano (figura 2), se destacaron dos cultivares de dinamarca, el e-dk-4 y el g-205-95, con producciones entre 2.808 y 2.083 kg/ha, respectivamente. se destacaron 64 agronomla colombiana 250r-------------------------------------------------, 200~~ __~~------------------------------~ __--__; 50 o re.!! o -i ~ '" '" 'c 'i "'t '" jl el ~ o .. ..'" q !si ~ ª ª ~ ~ el '" f¡s ,~ 's' ~ 1; ,~ u l;¡ u .... fa o '" q. '" '" ..15e--fa z ji o !lb '9 r-u eu l;¡ (jj '" ~u ~ ó .5 (jj ~:e ~ ': '"-8 m m oo o .!! ] ~ cultivares figura 1, promedios de días a madurez fisiológica de los cultivares de quinua, 16000 14000 12000 10000 ji.... 8000 1:11) .:oi 6000 4000 2000 -• • •• 1_. i i i -..... .... s .g o " "! '" ~ 1, -r ,~ ~ o .. ....... ~ 1 '§ = i ::, ..... ! ~] 'ij ~ ;:¡ ..: "f;jj '" '" z ~ 6 } ..... ~u z '" rjiu ..: '" ocultivares ::;: ñ ..:. u i o-e s.s ~ -e figura 2, promedios de rendimiento de grano de los cultivares de quinua, 3000 2500 2000 -.....1500 -.. -.:oi 1000 500 • • • • •o • • • • • • • • • -e.... .s o j ~ ..... '" '" 'i "f '" ~ '" ~ o .. ....... 'o !5 1 ~ ::, ..j :a '" ..... c. ª",~ :a ~ ..: '¡;_ i!: ... .s,~ u '" z $ 6 ..... ~~ z '" o !1. .... eu .", n '9 ~ uu ó .: '" '"::;: "1 ': ..:.-8 ,., ,., oo o cultivares .s ~ e < figura 3, promedios de producción de biomasa de los cultivares de quinua, vol. 17 2000 torres et al.: caracterización morfológica de diecinueve ... 65 también, los peruanos cica-17 y amarilla de maranganí, con producciones de 2.283 y 2.157 kglha respectivamente. sin embargo, entre estos dos grupos se presentaron grandes diferencias en cuanto a producción de biomasa (figura 3), ya que, mientras las americanas alcanzaron valores entre 13.630 y 14.256 kg/ha, las europeas tan sólo aicanzaronproducciones entre 8.463 y 9.216 kg/ ha. estas diferencias pueden determinar el uso final que se le asigne a un cultivar específico, ya para producción de grano o como forraje, o de doble uso. se observó que todos los cultivares presentaron algún grado de infección por «mildeo» (peronospora sp.), principalmente entre los 40 y 60 días después de siembra. este ataque coincidió con la época de mayor pluviosidad durante el ciclo del cultivo. sin embargo, no se observó un efecto detrimental sobre las plantas. de igual forma, se presentó ataque de los lepidópteros spodoptera frugiperda y agrotis ipsilon, principalmente durante los primeros 45 días del cultivo y en todos los materiales estudiados. de las cuarenta y nueve variables evaluadas, siete no se consideraron para conocer variabilidad de la colección en razón de que sus calificaciones fueron constantes, y otras siete fueron analizadas aparte por ser de carácter binario. las variables que mostraron valor constante para la prueba fueron: el porte de planta fue erecto; el color del tallo fue verde; el color de hojas basales también fue verde; la formación del tallo se presentó prominente; las estrías siempre estuvieron presentes; el borde de las hojas inferiores fue dentado, y para todos los cultivares, los hipocótilos estuvieron pigmentados. la matriz de correlación, cuyo resumen se observa en el cuadro 4, mostró que 47 valores fueron estadísticamente significativos, señalando alta correlación entre las características evaluadas. en este cuadro, se pudo observar relación positiva entre las variables rendimiento de grano y biomasa; entre el diámetro del tallo principal y la duración de las etapas fenológicas de los cultivares; entre las variables que muestran el comportamiento de las dimensiones de las hojas: longitud máxima de pecíolo, longitud máxima de hoja y ancho máximo de hoja y fmalmente, entre la variable intensidad en el color de la panoja y el color de las estrías en el tallo principal de la planta. los resultados del análisis de correlación indican que, en la colección, existieron variables de mayor y menor participación. entonces se recurrió a un estudio más detallado para conocer la diversidad de la colección, y para tal efecto se realizó un análisis de componentes principales sobre la matriz de correlación. a través de este análisis se encontró que los ocho primeros componentes (cuadro 5), cuyos valores fueron superiores a 1, explican el 88.12% de la varianza total, siendo mayor la contribución de los cuatro primeros componentes. de la misma forma, los resultados mostraron que de las variables en consideración, las que más aportaron a la variación total fueron, para el primer componente: días a grano lechoso, días a grano pastoso y días a madurez fisiológica; para el segundo: número de plantas cosechadas, biomasa y días a 6 hojas verdaderas; para el tercero: tamaño de grano y dientes en hojas basales; para el cuarto: plagas e intensidad de la pigmentación del hipocótilo; para el quinto: intensidad del color del tallo y longitud de los cotiledones; para el sexto: número de ramas primarias y forma de hojas inferiores; para el séptimo: plagas y forma de hojas superiores y para el octavo: color del grano y tamaño de panoja (cuadro 6). por 10 anterior, los componentes primero, segundo, tercero y octavo pueden considerarse más relacionados con rendimiento y cuadro 4. resumen de la matriz de correlación entre las variables evaluadas. altamente significativos (p<o.oi) eme hov ram pjto ante grl grpa mfi tap bio reg dta lmp lm coe hov 0,768 1,00 ram 0,923 0,857 1,00 pjto 0,713 0,512 0,789 1,00 ante 0,478 0,256 0,575 0,878 1,00 grl 0,237 -0,01 0,301 0,660 0,670 1,00 grpa 0,262 -0,00 0,318 0,686 0,690 0,997 1,00 mfi 0,419 0,298 0,509 0,667 0,639 0,875 0,868 1,00 tap 0,223 0,014 0,145 0,133 0,213 0,527 0,507 0,650 1,00 reg -0,54 -0,64 -0,59 -0,45 0-,29 -0,06 -0,07 -0,28 0,023 0,823 1,00 dta 0,344 -0,04 0,308 0,644 0,688 0,768 0,782 0,726 0,554 0,475 0,126 1,00 lmp 0,242 -0,06 0,247 0,541 0,557 0,833 0,840 0,850 0,640 0,484 0,032 0,899 1,00 lm 0,219 -0,15 0,161 0,379 0,326 0,716 0,722 0,644 0,584 0,441 0,088 0,742 0,853 1,00 am 0,189 -0,18 0,151 0,551 0,558 0,776 0,789 0,685 0,402 0,409 0,000 0,876 0,890 0,818 npl -0,90 -0,72 -0,88 0,072 -0,61 -0,15 -0,18 -0,37 -0,15 0,490 0,589 -0,36 -0,20 -0,11 icp -0,22 -0,24 -0,23 -0,25 -0,28 0,127 0,111 0,040 0,312 0,029 -0,01 -0,06 0,054 0,309 0,731 cuadro 5. características de los componentes principales. componente primero segundo tercero cuarto quinto sexto séptimo octavo valor propio 10,21 6,12 4,02 2,74 2,39 2,22 1,71 1,40 proporcion (%) 29,17 17,50 11,50 7,84 6,83 6,34 4,89 4,02 acumulado (%) 29,17 46,68 58,18 66,03 72,86 79,21 84,10 88,12 66 agronomía colombiana los componentes cuarto, quinto, sexto y séptimo, más asociados a caracteres provenientes de la etapa vegetativa del cultivo. el análisis de conglomerados se realizó con los ocho primeros componentes principales utilizando la distancia euclidiana. el dendograma resultante permitió reconocer nueve grupos, los cuales se formaron según la similitud entre los genotipos (figura 4) y que quedaron conformados así: grupo 1. conformado por dos cultivares: cica-l27 de perú y nariño de colombia. sus características generales fueron de 10 a 13días a emergencia, 71 días a panojamiento, 213 días hasta madurez fisiológica, tamaño de panoja de 42,0 a 56,50 cm, diámetro del tallo principal de 17 a 19 mm, una producción de biomasa de 5160 a 6.160 kg/ha, el rendimiento de grano fue de 413 a 605 kg/ha, el tamaño de grano de 2,0 a 2,1 mm, de tres a cinco dientes en hojas basales, color amarillo de panoja en la cosecha y densidad de panoja intermedia. este grupo no presentó una buena adaptación para la zona, además de mostrar un desarrollo morfológico poco uniforme en comparación con los cultivares europeos promisorios. grupo 2: conformado por tres cultivares: salcedo e illpa de vol. 17 perú y jujuy de argentina. las características particulares del grupo fueron: de 9 a 14 días a emergencia, de 66 a 70 días a formación de panoja, tiempo hasta madurez fisiológica de 176 a 181 días, tamaño de panoja de 31,25 a 47,25 cm, biomasa de 380 a 3.270 kg/ha, rendimiento de grano de 83 a 483 kg/ha, tamaño de grano de 2,1 a 2,2 mm, diámetro del tallo principal de 10,5 a 16,75 mm, menos de tres dientes en las hojas basales, color amarillo de la panoja a la cosecha, panoja glomerulada y color del grano de amarillo a crema. este grupo tampoco se adaptó satisfactoriamente a la zona. sacachipana el al. (1999) encontraron, para el cultivar salcedo, excelentes rendimientos en grano en waru (perú) con 3.700 kg/ha. grupo 3: conformado por tres cultivares: ingapirca de ecuador y 03-21-079bb y03-21-072rm de perú. sus características particulares fueron: de 12 a 14 días a emergencia, de 67 a 68 días a formación de panoja, de 171 a 189 días a madurez fisiológica, tamaño de panoja de 52,0 a 52,75 cm, producción de biomasa de 3.223 a 5.959 kg/ha, rendimiento de grano de 418 a 1.084 kg/ha, tamaño de grano 1,77 a 1,92 mm, diámetro del tallo principal de cuadro 6. variables de mayor peso o importancia en los primeros ocho componentes. vectores caracteristicos variable 1 2 3 4 5 6 7 8 hove -0,328 grle 0,285 grpa 0,286 mfis 0,291 tapa 0,309 biom 0,320 tagr -0,375 rapr 0,378 fhin -0,312 fhsu 0,342 lcot 0,331 npla 0,335 icta 0,446 dhba 0,353 iphi 0,347 cogr 0,460 plag -0,403 0,356 cica ·127 nari~o salcedo illpa jujuy ingapirca --------------~i 03·21·07988 -----.., 03·21-072pm j------, ru·2 nl·6 ru·5 e·dk·4 g·205·95 kancolla baer·ii amar. mar __ --, j ~ ~ r-i i-----j l1-i ecu·420 cica·17 embrapa figura 4. dendograma de diecinueve cultivares de quinua basado en treinta y cinco características morfoagronómicas. 2000 torres et al.: caracterización morfológica de diecinueve ... 67 14,0 a 15,25 mm, color púrpura de la panoja antes de madurez, color amarillo de la panoja en la cosecha, panoja glomerulada e intermedia y color de grano de amarillo a crema. ramírez el al. c 1999) en condiciones del altiplano peruano, encontraron resultados muy similares a los observados para este grupo. sin embargo, yen contraste con lo anterior, artica el al., (1999) encontraron bajos rendimientos para 03-21-072rm y buenos rendimientos para ingapirca en un ambiente muy diferente; especialmente caracterizado por una menor altura y con una mayor humedad relativa que lo usado en el presente ensayo. grupo 4. conformado por tres cultivares: ru-2 y ru-5 de inglaterra y nl-6 de holanda. sus características particulares fueron: de siete a ocho días a emergencia, de 63 a 64 días a formación de panoja, de 138 a 145 días a madurez fisiológica, tamaño de la panoja de 32 a 39 cm, producción de biomasa de 1.916 a 5.032 kg/ha, rendimiento de grano 825 a 1.460 kg/ha, tamaño de grano de 1,9 a 2,0 mm, diámetro del tallo principal de 8,5 a 9,7 mm, color de la panoja en la cosecha amarillo y panoja glomerulada y compacta. este grupo fue bastante uniforme en su desarrollo morfológico y fenológico, pero presentó bajos rendimientos y tallos demasiado delgados. grupo 5. conformado por los dos cultivares de dinamarca: edk-4 yg-205-95. las características particulares del grupo fueron: de siete a ocho días a emergencia, 63 días a formación de panoja, de 145 a 148 días a madurez fisiológica, tamaño de panoja de 37 a 45 cm, producción de biomasa de 8.466 a 9.219 kglha, rendimiento de grano de 2.083 a 2.808 kglha, tamaño de grano de 2,0 a 2,1 mm, diámetro del tallo 11,5 a 13,5 mm, panoja glomerulada y color café del grano. dentro de la colección, estos dos materiales son los más promisorios agronómicamente, ya que se destacaron de los demás cultivares por su alto rendimiento en grano, por su porte bajo y uniforme y por su ciclo corto. estos cultivares presentaron otras características que también les hicieron sobresalientes: un diámetro de grano superior a 2 mm y un diámetro de tallo superior a 10 mm. la primera de estas características es ampliamente valorada por la industria procesadora de granos de quinua que los prefiere de gran tamaño; y la segunda característica es importante, ya que las plantas de quinua con tallos gruesos tienen menor riesgo a caerse por volcamiento. sin embargo, se espera que los cultivares más promisorios de quinua posean también, niveles altos de proteínas, y según soldevilla el al. (1999) el contenido de proteína para el cultivar g-205-95 de dinamarca fue de 13,5%, el cual resulta muy bajo para su uso comercial. grupo 6. conformado por dos cultivares: baer-ii de chile y kancolla de perú. sus características generales fueron: de 14 a 17 días a emergencia, de 66 a 68 días a panojamiento, de 160-194 días hasta madurez fisiológica, tamaño panoja de 36 a 51 cm, biomasa de 935 a 1.219 kg/ha, rendimiento de grano de 272 a 484 kg/ha, tamaño del grano de 1,9 a 2,0 mm, diámetro del tallo principal de 12 a 13 mm, de tres a cinco dientes en hojas basales, color amarillo de la panoja en la cosecha y forma de la panoja glomerulada. los rendimientos en grano para este grupo fueron demasiado bajos, en contraste a los 3.983 kg/ha encontrados por cutipa el al. (1999) para kancolla en la cuenca del titicaca. para baer-il, ohlsson (1999) encontró excelentes rendimientos realizando la misma prueba en suecia, y aún mejores que los obtenidos para cultivares europeos. grupo 7. conformado por dos cultivares: amarilla de maranganí de perú y ecu-420 de ecuador. las características generales del grupo fueron: ocho días a emergencia, de 62 a 67 días a formación de la panoja, de 182 a 216 días a madurez fisiológica, tamaño de la panoja de 38 a 51 cm, producción de biomasa de 8.815 a 14.257 kgl ha, rendimiento de grano de 787 a 2.157 kglha, tamaño del grano de 1,8 a 2,1 mm, diámetro del tallo principal de 13 a 15 mm, color amarillo de la panoja en la cosecha y color amarillo a crema del grano. ecu-420 resultó el cultivar más tardío de la colección, y en general, se ha observado que un gran número de cultivares provenientes del ecuador se caracterizan por ser de ciclo largo (chicaiza, 1999). de este grupo se destaca su alto rendimiento en biomasa y en grano. sin embargo, su ciclo largo y su gran altura podrían dificultar su manejo agronómico. es posible contemplar la idea de incorporar en este grupo algunas características genéticas de los cultivares europeos de la colección, con el objetivo de reducir el ciclo y altura de las plantas. grupo 8. conformado por el cultivar cica-17 de perú. sus características particulares fueron: 13 días a emergencia, 71 días a formación de panoja, 204 días hasta madurez fisiológica, tamaño de la panoja de 50 cm, producción de biomasa de 13632 kg/há, rendimiento de grano de 2.283 kglha, tamaño del grano 2,3 mm, diámetro del tallo principal de 23 mm, color púrpura de la panoja antes de madurez, panoja amarantiforme y granos amarillos. este cultivar presentó el segundo lugar en producción de biomasa y el mayor valor para el ancho del tallo principal, lo cual le hacen uno de los cultivares más promisorios para uso forrajero. grupo 9. conformado por el cultivar 02-embrapa de brasil. las características particulares del cultivar fueron: 13días a emergencia, 71 días a panojamiento, 158 días a madurez fisiológica, tamaño de la panoja de 24 cm, producción de biomasa de 509 kglha, rendimiento de grano de 208 kglha, tamaño del grano de 1.9 mm, diámetro del tallo principal de 14.0mm, color amarillo a anaranjado de la panoja en cosecha, panoja glomerulada y compacta. en suecia, ohlsson (1999) encontró rendimientos más altos en este cultivar que los alcanzados por los cultivares europeos de la misma prueba. de los grupos conformados, dos asociaron a los cultivares europeos y siete, a los americanos. se destacó la cercanía entre los grupos europeos y algunos americanos que presentaron un desarrollo fenológico y morfológico muy uniforme. se destacó también, la lejanía entre los grupos americanos uno, dos, ocho y nueve, lo cual evidencia la gran variabilidad genética entre cultivares americanos. es posible que, en zonas similares a la estudiada en este ensayo, se puedan adaptar algunos de los cultivares más sobresalientes de la prueba, como por ejemplo los cultivares e-dk-4 y g205-95 procedentes de dinamarca para producción de grano, y los peruanos cica-17 y amarilla de maranganí para producción de forraje. sin embargo, es necesario realizar estudios más detallados en cuanto a susceptibilidad a enfermedades, ataque de insectos y contenido de saponinas. este último estudio representa un aspecto de gran importancia en el procesamiento del grano y no se debe desconocer en el momento de seleccionar variedades comerciales de quinua con los resultados del presente trabajo se encontraron diferencias importantes en cuanto a rendimiento de grano, producción de biomasa, porte de plantas y duración del ciclo del cultivo, entre los cultivares provenientes de europa y de américa. de los 35 descriptores utilizados para el análisis de componentes principales, 18 fueron seleccionados en los ocho componentes principales resultantes, lo que manifiesta la variabilidad de los genotipos. el 88,12% de la variabilidad de la colección está explicada por ocho componentes principales, de los 68 agronomía colombiana vol. 17 cuales los cuatro primeros tienen mayor contribución a la variabilidad total. el agrupamiento por conglomerados permitió la conformación de nueve grupos diferentes, y el dendograma estableció alta variabilidad entre los cultivares en estudio, lo que constituye una buena fuente básica para futuros programas de mejoramiento. se pudo apreciar que los cultivares e-dk-4 y g-205-95, son los materiales más promisorios agronómicamente para la región, principalmente por suprecocidad y alto rendimiento en grano y biomasa. literatura citada artica, m., a. parragay s. jacobsen. adaptabilidad de 12 cultivares de quinua en clima de selva alta oxapamba perú. en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p.27-28.1999. " bertero, d. variabilidad intraespecífica en variables asociadas a la generación de biomasa en quinua. en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p. 81-83. 1999. chicaiza, o. resultados de la evaluación de germoplasma de quinua en ecuador durante los ciclos 97 y 98. en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p. 23-24. 1999. consejo internacional de recursos fitogeneticos. descriptores de quinua. secretaría del cirf. roma. 18 pp. 1981. cutipa, g., p. agullar y s. jacobsen. selección de cultivares de quinua por rendimiento en tres ambientes de la cuenca del titicaca. en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p. 35-36.1999. gandarillas, h. mejoramiento de la quinua. en: la quinua y la kañiwa: cultivos andinos. m. tapia, (ed.). centro internacional de investigación para el desarrollo, santafé de bogotá. p.65-82.1979. mamani, f. la prueba de quinua en el altiplano de bolivia. en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p. 24-25. 1999. manly, b. multivariate statistical methods. 2"ed. chapman & hall. london. 215 pp. 1994. mendoza, g. alternativas de producción y consumo de quinua en colombia. instituto colombiano de bienestar familiar, santafé de bogotá. 160 pp. 1993. mujica, a cultivo de quinua. instituto nacional de investigación agraria. lima. 130pp. 1997. mujica, a, s. jacobsen y 1. izquierdo. prueba americana y europea de quinua: libro de campo. oficina regional de la fao para américa latina y el caribe. puno. 42 pp. 1998. nieto, c., r castillo y e. peralta guía para la producción de semilla de quinua. instituto nacional de investigaciones agropecuarias. quito. 120 pp. 1986. ohlsson,i. puede la quinua llegar a ser un cultivo nuevo en la agricultura sueca? en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p. 109-110. 1999. pla, l. análisis multivariado: método de componentes principales. secretaria general de la organización de los estados americanos, washington. 94 pp. 1986. ramirez, e., a bonif acio y s. jacobsen. evaluación de 12 variedades de quinua de bancos de germoplasma de la zona andina en el altiplano. en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p. 33-35.1999. rojas, w. análisis de diversidad genética del germoplasma de quinua de bolivia mediante métodos multivariados. en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p. 23-24. 1999. sacachip ana, b., p. aguilar, y z. cutip a el cultivo de la quinua en waru en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p. 58-60.1999. sas institute inc. sas/stat user's guide. fourth edition. vol.i-i1. cary, nc. 1789pp. 1990. silva, j. v. quinua y lupino: fuentes forrajeras. en: curso alternativas no tradicionales para alimentación de rumiantes. instituto colombiano agropecuario, pasto. p. 116-139. 1992. soldevilla, g., a. mujicay s. jacobsen. comparativo de seis cultivares europeos de quinua en condiciones de arequipa perú. en: primer taller internacional sobre quinua. resúmenes. lima. p. 26-27.1999. tapia, m. cultivos andinos subexplotados y su aporte a la alimentación. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación, roma. 110 pp. 1990. volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf agronomía colombiana, 1996, volumen xiii no. 1;pág 91-105 prefactibilldad técnico-económica para el procesamiento del arazá (eugenia stipitata me vaugh) y del copoazú (theobroma grandiflorum wiii. ex spreng), en la zona de colonización de san josé del guaviare.1 technic and economic feasibillty for the arazá (eugenia stipitata me vaugh) and the copoazu(theobroma grandiflorum wiii ex spreng) at the guaviare region. jaime a. barrera?, maría soledad hemández3, jesús a. gelvis", juan acosta5 _ resumen a partir de la metodología de evaluación financiera de proyectos de inversión, se analizó la rentabilidad y sensibilidad de un proyecto de agroindustrialización del arazá y del copoazú en la zona de colonizaciónde san josé del guaviare. basados en su buen comportamiento agronómico y características de olor y sabor agradables, se plantea el montaje de una planta procesadora de frutas en la región, de tal modo, que los posibles productores y usuarios de un programa de fomento 1 investigación realizada dentro del convenio sinchi-icta de la universidad nacional. programa investigación sobre el manejo de postcosecha y transformación de frutales amazónicos. 2 ingeniero agronómo. investigador instituto amazónico de investigaciones científicassinch, florencia, caquetá. 3 investigadora principal. instituto amazónico de investigaciones científicas-sinchi. convenio sinchi-icta de la universidad nacional 4 profesor asociado. planta de vegetales. instituto de ciencia y tecnología de alimentos icta de la universidad nacional. investigador principal, convenio sinchi-icta de la universidad nacional. 5 profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacionalde colombia.seccional palmira. puedan asegurar la venta de sus productos a precios adecuados, tanto para productores como para procesadores. mediante la simulación del proceso comercial de obtención y almacenamiento de pulpas, se estableció la calidad técnica y se estimaron los posibles resultados económicos que se podrían obtener en su producción. los resultados muestran que los procesos de transformación generados para las especies garantizan un retorno económico adecuado y los rendimientos obtenidos en planta permiten la viabilidad económica del proyecto, lo cual garantiza al inversionista menores riesgos y favorables alternativas de inversión para la región. la sensibilidad del proyecto es alta, lo cual implica un estricto manejoy administracióndel proyecto para obtener los resultados esperados. igualmente, se demuestra que la implementaciónde una planta procesadora de frutas garantiza para los agricultores un poder de compra estable, con lo cual se evitarían las trabas comunes que conlleva la comercialización agrícola en la región. palabras claves: arazá, copoazú, factibilidad, inversión, planta, proceso summary this study was carry out in arder to analize the feasibility of the araza and the copoazu transformation at the guaviare 91 department in the colombian amazonic region. these crops are very interesting for the agroindustry as a result of their great productitivity capacity in the poor amazonic soils, and their fruits organoleptics characteristics. the transfomation will lead either crop productors and agroindustrialmen to obtain profit from these fruits trees. it was simulated the agroindustrial pulp transformation procedure to get more information about commercial technics and economics results that would be receive from a transformation pulp plant at the region. the results demonstrated the project will have a great viability with adequate economic return to the investors. that will conduct to new investments alternatives for the region taking care of a good administration of the project to attain the expecting results. the plant at the region will guarantee power sales for the farmers to lower the commercial problems. also it will supply permanently raw materials for the pulp plant. keywords: araza,copoazú, feasibility, investment, plant, transformation. introduccion la región amazónica posee una biodiversidad inmensa en especies vegetales, muchas de ellas productoras de frutos comestibles altamente promisorios, que pueden constituirse en alternativas para la difícil situación agrícola de una región, en la cual predominan factores limitantes, como deficientessistemasde comercialización,altos costos de insumos, variaciones estacionales de precios en las cosechas e ineficiente manejo de poscosecha de los productos perecederos. el arazá y el copoazú son dos de estas especies que poseen características organolépticas de olor y sabor agradablesque los hacen valiosos para el autoconsumo y con gran potencial económico para el desarrollo de agroindustrias regionales (plantas procesadoras), dentro de modelos de explotación agrícola acordes con las condiciones socioeconómicasy ecológicasde la amazonía colombiana. de otra parte, el consumo de pulpas en colombia se ha incrementado en los últimos 10 años, pero sigue siendo un mercado pequeño dadas las dificultades de índole tecnológico que los procesadores enfrentan en la obtención y conservación de estos productos. estetrabajo analiza las posibilidades técnicas y económicas del procesamientode estos dos productos mediante la simulación del proceso comercial de obtención y almacenamiento de sus pulpas, con el objeto de estimar los posibles resultados económicos que se puedan obtener en su producción. se busca aportar criterios cuantificados que permitan plantear estrategias de operación y, así, ofrecer alternativas viables para el empresario interesado en ingresar al proceso de transformación de estos productos. revisión de literatura los frutos de arazá y copoazú son muy ácidos, por tanto, su consumo como fruta fresca es muy limitado, pero presentan buenos contenidos de minerales y vitaminas, además de buenas características de olor, sabor, suavidad, jugosidad y persistencia, lo cual los hace aptos para la preparación de diferentes platillos, como néctares, compotas, jaleas, bocadillos, mermeladas, etc. la composición química de cada uno se presenta en las cuadros 1 y 2 (coa, 1988, coa, 1990). cuadro 1. composición de la pulpade copoazu acidez (%) 2,15 brix 10,89 aminoácidos (mg%n) 21,90 vitamina c (mg %) 23,12 fósforo (% pps) 0,31 calcio (% cp) 0,04 extracto etéreo (%) 0,53 sólidos totales (%) 11,00 azucares reductores (%) 9,09 fuente: berbert, 1981; aguiar et al., 1983; clements et al., 1984 92 cuadro 2. composición de la pulpa de araza proteína (%) 9,54 extracto etéreo (%) 3,15 fibra (%) 6,07 carbohidratos (%) 70,23 nitrógeno (%) 1,53 fósforo (%) 0,09 potasio (%) 2,15 calcio (%) 0,19 sodio (%) 0,008 magnesio (%) 0,103 cobre (ppm) 4,6 hierro (ppm) 87,33 zinc (ppm) 11,33 manganeso 12,66 vitaminas base húmeda vitamina a (mg) 0,77 vitamina 81 (mg) 0,98 vitamina c (mg) 7,68 fuente: coa 1990. como definición de pulpa, se puede establecer "la parte comestible de las frutas" o "el producto obtenido de la separación de las partes comestibles carnosas de las frutas, mediante procesos tecnológicos adecuados". las pulpas de frutas se caracterizan por poseer una amplia gama de compuestos químicos diferentes y presentar importantes variaciones en su composición y estructura. el agua representa entre 60 y 95% de los componentes, los carbohidratos (sacarosa, glucosa y fructosa) pueden estar entre 2 y 30% y otros hidratos de carbono, como la celulosa, hemicelulosa y pectina, pueden llegar a representar el 50% del extracto seco (camacho, 1989). las operaciones que se realizan a partir de la llegada de la fruta a la planta de procesamiento hasta el momento anterior a ser abiertas para la separación de las partes no comestibles se denominan operaciones de adecuación y son, principalmente, recepción, pesado, lavado, desinfección, enjuague y almacenamiento. las operaciones de separación practicadas a las frutas son corte, pelado, molido, despulpado y refinado. finalmente, las pulpas obtenidas se someten a operaciones de conservación por diferentes sistemas. los principales procesos que se siguen para la obtención de las pulpas son: lavado, que se realiza para eliminar las partículas extrañas. selección y clasificación, las cuales se hacen manualmente de acuerdo con los defectos de los productos. pelado, que permite separar la cáscara del resto de la fruta. cortado, pues la mayoría de las frutas deben ser cortadas con el fin de separar las semillas de la pulpa que las recubre. separación, que consiste en separar la cáscara de la masa formada por la pulpa y la semilla. despulpado, que es la operación de separación en la cual puede entrar la fruta entera o pelada y en trozos o la masa pulpa-semilla separada de la cáscara, para luego retirar la pulpa de las partes no comestibles. envasado y cerrado, que consiste en verter la pulpa en cantidades uniformes en recipientes adecuados, para luego proceder a sellar o a tapar. almacenamiento, el cual depende del método de conservación seleccionado. la congelación es el sistema de gran acogida debido a las características de alta calidad nutricional y sensorial de la pulpa y a que presenta la ventaja de poder conservarla sin adición de preservantes. el control fisicoquímico de las pulpas consiste, básicamente, en la medida de los grados brix o concentración de sustancias solubles, el ph o concentración del ion hidronio, la ácidez o expresión del ácido cítri93 co anhídrido y la viscosidad y consistencia que están muy relacionadas con las condiciones de procesamiento. el control microbiológico consta de recuento de mesófilos aerobios, hongos y levaduras (fajardo, 1989) materiales v métodos se plantea el montaje de una planta procesadora de frutas en la región, proyectando un volumen de compra estable, de tal modo que los posibles productores de estos cultivos puedan asegurar la venta de sus productos a precios adecuados, tanto para productores como para procesadores. este aspecto aseguraría materia prima abundante en términos razonables de niveles de producción, integrando una fase agrícola que asegure materias primas necesarias a una planta procesadora (acosta, 1990; bucheli, 1972) para ello, se simularon los procedimientos en la planta piloto de vegetales dellnstituto de ciencia y tecnología de alimentos icta de acuerdo con la información generada por la entidad dentro del convenio sinchi-icta de la universidad nacional. de esta manera, la ingeniería del proyecto describe los elementos técnicos fundamentales para una lógica obtención del producto final. esta selección determinó la forma de procesamiento de la materia prima mediante la aplicación de técnicas para estandarizar los procesos, con los cuales se establecieron los diagramas de flujo, correspondientes a cada proceso. la maquinaria y equipos para desarrollar el procecuadro 3 so se seleccionaron de acuerdo con las necesidades de cada proceso y la cantidad de producto para procesar. finalmente, el costo de los equipos se obtuvo mediante cotizaciones solicitadas a diferentes empresas comerciales. los aspectos de descripción del terreno, ubicación de las construcciones, distribución de la maquinaria y equipos dentro de los edificios e instalaciones y proyectos complementarios, se realizaron mediante el uso de planos, diagramas de flujo y cartas de fases (desruiseaux, 1960). con el objeto de evaluar el comportamiento de las pulpas durante el período de almacenamiento, se montó un ensayo de conservación y control de calidad, cuyos tratamientos constituían dos temperaturas (8°c y 18°c) a diferentes períodos de almacenamiento. el diseño estadístico fué completamente al azar con dos repeticiones y una unidad de muestra de 500 g de pulpa. se evaluaron los cambios fisicoquímicos y organolépticos. para este último, se uso la prueba sensorial de calificación por puntajes y elaboración de un predicado para cada producto presentado en forma de néctar, aplicándose el análisis estadístico correspondiente (steel y torrie, 1985). el análisis financiero se realizó mediante el cálculo de los principales indicadores económicos, van, relación b/c, tir y análisis de sensibilidad sobre variables de importancia. adicionalmente, se determinó el punto de equilibrio o punto crítico en el cual la inrendimientos de los frutos de araza y copoazu araza% copoazu% materia prima total 100,00 100,00 rechazo 34,00 12,00 materia prima neta 66,00 88,00 pulpa" 65,06 19,71 semilla" 19,14 12,33 cáscara" 53,35 pérdidas'" 15,00 14,61 • porcentaje con base a la matena prima neta "pérdidas por unidades dañadas y residuos del proceso. 94 dustria alcanza a cubrir, con el volumen de sus ventas, la totalidad de sus gastos y se calculó mediante el cociente entre el costo fijo total y la diferencia entre el costo variable unitario y el precio de venta del producto final (sturrock, 1956; naciones unidas, 1958) araza resultados y discusion los frutos de arazá para procesamiento registraron un peso promedio de 201 g, longitud de 6,6 cm, diámetro de 6,9 cm y firmeza de 2,56 kg/cm2• los frutos de copoazú araza figura 1 diagrama del proceso para la obtención de pulpa de araza y copoazu. 95 masa de pulpa y semilla de la corteza según el patrón de coloración de la pulpa registraron un peso promedio de 1303 gr, diámetro de 14,7 cm y longitud de 16,2 cm. estos valores están entre las oscilaciones óptimas de fruta para proceso reportados por galvis y hernandez (1993). los rendimientos de pulpa encontrados para el arazá y el copoazu se reportan en el cuadro 3. estos valores resultaron más altos que los reportados por galvis y hernández para 60,3% de pulpa de arazá y 15,34% de pulpa de copoazú. se resalta que, bajo las condiciones de recolección y transporte regional, los porcentajes de rechazo en selección son altos. la figura 1 muestra los diagramas de proceso para la obtención de pulpas de arazá y copoazú y, en el cuadro 4, se muestran las evaluaciones fisicoquímicas realizadas a la pulpa inmediatamente después de finalizado el proceso. en el cuadro 5, se muestran los resultados de los análisis microbiologicos realizados a las pulpas obtenidas. los valores registrados están acordes a los ya reportados y dentro de los rangos permitidos por la legislación para la pulpa (norma 7 de icontec) que las hace aptas para el consumo humano. cuadro 4. principales aspectos del proceso. a la planta llegan lo frutos de arazá y copoazú en diferentes estados de madurez, haciéndose necesaria la selección de acuerdo con los daños externos y, posteriormente, se clasifica según el estado de madurez. después la fruta se pesa, para determinar los rendimientos del proceso y pasa al lavado y desinfección, lo cual se realiza por inmersión en agua con timsem al 1% y, luego, se enjuaga. seguidamente, en el caso del copoazu, se realiza el proceso de separación y clasificación y, en el caso del arazá, se corta y fracciona. la masa formada por la pulpa y semilla, seleccionada y fraccionada es llevada, luego, a la despulpadora donde se separa la pulpa como tal y se refina en una malla calibre 0,60. después, la pulpa refinada se lleva al envasado y sellado en bolsas de polietileno de 500 gr, para ser sometida al proceso de almacenamiento. almacenamiento y conservación según los tratamientos descritos, las pulpas se almacenaron a diferentes períodos de tiempo y distintas temperaturas. los resultados muestran que, en el caso del arazá, la control de calidad de pulpas de araza y copoazu determinación araza copoazu °brix% 4,90 13,70 ph 2,60 3,50 acidez (% ac. cítrico) 2,97 2,20 consistencia (cm/30 seg.) 8,08 3,00 viscosidad (cps) 20300 40000 cuadro 5. análisis microbiologico de la pulpas 107*101 <10 117*101 65*103 <3 23*103 anallsis araza copoazu mesofilos ufc/ml coliformes hongos y levaduras ufc/ml 96 pulpa refrigerada durante cuatro semanas presentó algunas variaciones significativas con relación a su viscosidad, lo cual es producto de la desnaturalización de las proteínas y desdoblamiento de sustancias insolubles, como almidones, que causan el ablandamiento de la misma. las otras variables, como ph, brix, acidez y consistencia, mostraron algunas fluctuaciones debidas a la actividad enzimática. la pulpa congelada no presentó variaciones apreciables durante el mismo período de almacenamiento, por lo cual se confirma que el régimen de congelación permite una mayor estabilidad durante largos períodos de tiempo. la evaluación organoleptica concedió mayores puntajes al néctar elaborado a partir de pulpa congelada. las diferencias altamente significativas en el análisis estadístico confirman la apreciación en cuanto a su preferencia por los néctares elaborados con pulpa de arazá congelada. la pulpa de copoazú refrigerada durante dos semanas presentó grandes cambios en todas las variables evaluadas, lo cual no ocurrió en la pulpa congelada. las variaciones estadísticas se presentaron a nivel del ph, debido, posiblemente, a la liberación de iones hidronio en la pulpa. los néctares elaborados no manifestaron diferencias estadísticamente significativas y no hubo mayores diferencias de puntaje entre ellos. en términos generales, el ensayo permite seleccionar al régimen de congelación debido a su aprobación fisicoquímica y, en especial, organoléptica. la pulpa obtenida es, así, llevada a la unidad de congelación a una temperatura de -25°c aproximadamente. el almacenamiento de la pulpa congelada puede efectuarse a -18°c sin que se presente deterioro. cálculos mediante un formato de indicadores de producción de pulpas, se elaboraron las cartas de fases del proceso (cuadros 6 y 7), las cuales permitieron registrar las actividades de los trabajadores, los materiales que manejan y las herramientas o maquinaria que usan. los símbolos designan las operaciones, inspecciones, transportes, almacenaje y demoras, respectivamente. además, se consignan las distancias recorridas y los tiempos establecidos y estimados para cada tipo de operación. con esta información, se establecen las necesidades de personal para cada proceso y cuadro 6 carta de fases del proceso para la obtencion de pulpa de araza --,------------------,,----,-----,-----,-----,-----------~_._-----r--n--:-o_.td_e--::s:-c_r_ip---:c::-i_o_n --+__:o=----t--_"o=---+__d__-+--+ +_ v ~m~.) fm~)c recepción *-r----__ 15, j -+... . -f················· -.. r----~,,:;:___ _ . . -.. 2 transporte al almacenamiento ~ 3 almacenamiento ------¡----...-j-_l~ ------' --...._-.4 transporte a la banda __ 1---1(' 5 selección-trans. y clasificación 'k=' ---* =~ * 2, 3127, 3 6 lavado-desinfección y enjuague *~¡-------17 transporte a corte -_ ~ ...•.•......•..........•...•.............. _ _....... . ~.:::::.:::::::: .._................... . _.. 8... cort~ _. ~+ 'k=' =~~f.""----=:::::j................ +_._ 12 :' 1 _~ t_r_an_s_p_0r::t.~_a_d_e~pu_l.:_pa_d.._o__ -+--¡---===t~=-.:_--c--:t.~------¡-_..-------~-'2 ---1 10 despulpado *'-~~-~ 1 2, 2 2 3,2 11 transporte a envasado ----==--p* i 1, 1 12 envasado y sellado *= =-===i ,3 13 transporte a almacenamiento 1--------~i 11,5 3¡-~--~------------~--~----+----+~~~ _1__4~ _.__._ _._a_lm__a_c_e_n_am_.i..e.._n._t_o ., __.__ .l •___j ._ _ __.l_:!...__._. : .. :___ 97 cuadro 7 carta de fases del proceso para la obtencion de pulpa de copoazu no. descripcion···---ro -[j-r o 1.... i v ~m~.)fm~)c . 2 .na-~sport::i-~~~enamiento +:~===t=~d=--=;::i 3,5, 7 separacióny clasificación 77, 8 transporte a despulpado _+==:::>k 3,2 2 9 despulpado ~.:: -= i 3, 2 10 transporte a envasado =±__~-::~~ ! 1 , 1 _..._--···-·-·---··-·--··-----·······--·····----·--·-1--··-----.:==--~-;;:.··--·····----r----·-¡ -_.--_.._.._...__ ....._ ...._.._-_.....__.. 11 envasadoy sellado i 'k----_ i ! 32,2¡ ---f-! 12 transporte a almacenamiento ! 1 "*--"""'j 3 13 almacenamiento i i i '* la forma como se podrían hacer buenas rotaciones, disminuir los riesgos y hacer que el empleo de mano de obra sea más uniforme en la planta. la unidad estándar de proceso en la carta es una tonelada de materia prima que entra a proceso. de acuerdo con lo anterior, se estableció la necesidad de personal de siete operarios como necesidades básicas, distribuidos así: tres operarios en selección, descarga y transporte; dos operarios para labores de corte y separación y dos operarios en labores de fraccionamiento, despulpado y envasado. el balance de masa se realizó teniendo en cuenta el 75% de la capacidad del despulpador y un período de seis horas/día. los balances de masa se presentan en la figura 6. lo equipos de trabajo se seleccionaron con la condición de que fueran simples y de fácil manejo, bien dimensionados y de acuerdo con la capacidad de procesamiento de pulpas descrita en la figura 6. entonces, se seleccionaron dos básculas para pesado con capacidad de 500 kg, un transportador con tres bandas de 0,4 m de ancho y 3 m de longitud, una unidad de lavado por inmersión con capacidad de 1080 l., tres mesas de acero de 2,5 3 37 3 2,44 m de largo, 1,2 m de ancho, 0,8 m de alto y 0.2 m de profundidad para la inspección, una despulpadora horizontal con tamices de 0,4 a 0,6 mm con motor de 2 hp y capacidad de 300 kg/h, una unidad de dosificación y sellado con tanque dosificador de 70 l., un camión de transporte con capacidad de 4 ton, canastillas y canecas, equipo de laboratorio y una unidad de congelamiento con capacidad para 3 ton de pulpa de dimensiones 3m de largo, 3 m de ancho y 2,4 m de alto. esta planta procesadora de 357 m2 de construcción, distribuidos así: 1. área de recibo de materia prima 45m2 2. cuarto de planta eléctrica 6m2 3. área para combustibles y empaque , 6m2 4. área de selección-lavado y clasificación .40m2 5. área de procesamiento .40m2 6. área de vestier y control de persona 8m2 7. área de corte y separación .42m2 8. cava de congelación producto elabora do 16m2 9. laboratorio de control de calidad................. 8m2 10. área de oficinas y administración 18m2 11. área de sanitarios 18m2 12. area de circulación y corredores 110 m2 total 350m2 98 araza 1% deshechos copoazu 5195 kg. de fruta 13339,8 kg. de fruta 76% pulpa 24% cáscara 4% pérdidas 12%rechazo f----4571,3 kg. de fruta 48,6% de cáscara 28% dañado 11694,7kg. de pulpa semilla 52,3% pulpa 46,8% semilla 1-----900 kg. pulpa 2% pérdidas 1-----1512,0 kg. de fruta 1512,0 kg. de fruta 882 kg. pulpa figura 6 balance de masa para la obtención de pulpa de araza y copoazu. 99 estudio financiero a continuación, se presenta la inversión necesaria para poner en marcha el proyecto, lo mismo que su análisis económico, año 1994. 1. inversión de capital; que comprende capital fijo y de trabajo capital fijo terreno $ 603.000 construcciones $ 71'400.000 equipos $ 15'364.190 transporte $ 18'095.000 instalación y montaje (7% equipos) $ 1'075.493 ingeniería y diseño (10% instalación) $ 107.549 muebles y enseres $ 1'806.150 instalación de servicios (1,5% constru.) s 1'204.137 total $118'531.319 capital de trabajo inventario producto terminado (5 días) $ 18'658.080 inventario materia prima (1 semana op.) $ 10'750.000 inventario de empaques (1 semana op.) $ 304.750 cuentas por cobrar (50% inventario producto terminado) $ 9'329.040 jornales (1 mes de trabajo) $ 1'109.000 personal administrativo $ 1'397.000 total $ 41'547.870 inversión total capital fijo $118'531.319 $ 41'547.870 $ 8'003.960 $168'083.147 capital de trabajo imprevistos (5%) total 2. costo total de producción que comprende los costos fijos (depreciaciones, seguros e impuestos) y los costos variables (mantenimiento y reparaciones, jornales y prestaciones, servicios, materia prima, envases y combustibles). costos fijos depreciaciones seguros (1% capital fijo) impuesto industria (2% anual capital fijo) impuesto predial (0.5% de terrenos y cons.) total $ 8'414.842 $ 1'185.313 $ 2'370.626 $ 401.379 $ 12'372.160 100 costos variables: mantenimiento y reparaciones (2% equipo)$ 307.284 envases y combustibles $ 8'489.140 servicios jornales y prestaciones subtotal subtotal costo de producción imprevistos (5%) publicidad subtotal costo de producción materia prima arazá ( 564.4 ton/año a $ 250 /kg.) copoazú (416 ton/año a $ 250 /kg.) subtotal materia prima total costo produccion $ 762.500 $ 36'648.720 $ 46'110.644 $ 58'482.804 $ 2'924.140 $ 2'000.000 $ 63'406.944 $141'100.000 $104'000.000 $245'100.000 $308'506.944 3. costo unitario: debido a las épocas de cosecha en que se presentan cada especie, se consideran 166 días de operación con arazá y 80 días de operación con copoazú. costo unitario pulpa de arazá (kg.) costo unitario pulpa de copoazú (kg.) $ $ 733 1.766 4. ingresos anuales. el precio de venta se estimó con base en el costo unitario más un porcentaje adicional del margen de mercado (40%), equivalente a la rentabilidad del proyecto. ingresos ingresos venta de pulpa de arazá (1026 $/kg. * 250.992 kg.) ingresos venta de pulpa de copazú (2472 $/kg.) * 70.560 kg.) total ingresos $257'517.792 $174'424.320 $431 '942.112 utilidades utilidad antes de impuestos impuestos (30% utilidad) utilidad neta $123'435.168 $ 37'030.550 $ 86'404.618 reservas (20%) utilidad neta $ 17'280.924 $ 69'123.690 101 cuadro 9 flujo de beneficios v costos ano beneficio costo beneficio factor beneficio costo beneficio total total neto descuento total total neto actualizado actualizado actualizado o o 168083149 -168083149 1 o 168083149 -168083149 1 335083392 247006944 88076448 0,735294118 248384847,1 181622752,9 64762094,12 2 431942112 308506944 123435168 0,540657439 233532716,3 166796574,4 66736141,87 3 431942112 308506944 123435168 0,397542235 171715232,5 122644540 49070692,55 4 431942112 308506944 123435168 0,292310467 126261200,4 90179808,82 36081391,58 5 431942112 308506944 123435168 0,214934167 92839117,94 66308682,96 26530434,99 6 431942112 308506944 123435168 0,158039829 68264057,31 48756384,53 19507672,78 7 431942112 308506944 123435168 0,116205756 50194159,79 35850282,74 14343877,05 8 431942112 308506944 123435168 0,085445409 36907470,43 26360502,01 10546966,42 9 431942112 308506944 123435168 0,062827507 27137845,91 19382722,07 7755123,836 10 431942112 308506944 123435168 0046196696 19954298 46 1425200152 5702296938 1073190946 940237401 132953545, . van 132953545,1 bic 1,141404229 tir 64.67% cuadro 10 anallsis de sensibilidad de la tira sensibilidad de la tira sensibilidad de la tira variaciones en el precio variaciones en el precio materia prima +10% i normal i -10% +20% i normal i -20% 86,21% i 64,60% i 40,86% 37,86% i 64,60% i 88,78% flujo de beneficios y fondos el cuadro 9 presenta el flujo de beneficios y costos para el proyecto, con esta información, se calcularon los indicadores económicos que definen el éxito del proyecto, se obtuvo un van de $ 132'953545, una rel bic de 1-1414 y una tir del 64,67% a una tasa de oportunidad del capital del 36%, esto indica que el proyecto es rentable debido a que la tir supera a la tasa de oportunidad en el doble de su valor, el análisis de sensibilidad se realizó para las variables precio de venta de pulpa y precio de compra de materia prima. el cuadro 10 muestra que el proyecto es altamente sensible a variaciones en los precios de compra y venta. el punto de equilibrio se calculó para cada especie, obteniéndose una producción de equilibrio en el arazá de 47-493,9 kg_ yen el copoazu de 44_170,5 kg, de otro lado, se estima que se requieren 190 hectáreas de arazá para que, a los dos años, provean la cuadro 11 obtencion del beneficio neto luego del financiamiento conce:rto a'" o 1 2 3 4 • • 7 • 9 10 seneflaos ventas o 431942112 431942112 431942112 431942112 431942112 431942112 431942112 431942112 431942112 431942112 valor residual o 1809500 42621690 8enefioo total o 431942112 431942112 431942112 431942112 433751612 431942112 431942112 431942112 431942112 474563802 ojstos inversiones 168083150 r-aateria prima 245100000 245100000 245100000 245100000 245100000 245100000 245100000 245100000 245100000 245100000 costo ccerecico 46110644 46110644 46110644 46110644 46110644 46110644 46110644 46110644 46110644 46110644 activos fijos 12372160 12372160 12372160 12372160 12372160 12372160 12372160 12372160 12372160 12372160 nrcrevtstos 2924140 2924140 2924140 2924140 2924140 2924140 2924140 2924140 2924140 2924140 irrcueetoe 16250867 28921776 28921776 28921776 29464446 28921776 28921776 28921776 28921776 41708103 otros 2000000 2000000 2000000 2000000 2000000 2000000 2000000 2000000 2000000 2000000 oostototal 168083150 32415781' 337428720 331428120 337428120 337911390 337428720 337428720 337428720 331428720 350215047 beneroo ·168083150 10718430' 94513392 94513392 94513392 95780222 94513392 94513392 94513392 94513392 124348755 servioo c8j~ c-ecncs recibidos 115804952 jntetes credito a costo plazo 9320018.2 amortizadon 33238296 cuota creotc a largo plazo 26707294 26701294 26107294 26707294 26707294 26107294 26707294 2670129.c1 26701294 26707294 rnanciarriento neto 115804952 69265608 26707294 26107294 26707294 28701294 26107294 26701294 26707294 26707294 26701294 sens=ioo !\eto ·52278198 37918693 67806098 67806098 67806098 69072928 67806098 67806098 67800098 67806098 9764146' 102 producción necesaria para operar la planta y 110 hectáreas de copoazu para que, a los cuatro años, se obtenga la producción necesaria. consideraciones finales el cuadro 11 presenta un ejemplo hipotético del uso del crédito con la correspondiente obtención del beneficio neto, luego del financiamiento. los rubros, como construcciones, maquinaria, instalación de servicios, muebles y carrocerías se financian en un 80% de su valor a un plazo de 10 años y al 30% de interés pagaderos en anualidades vencidas. el capital de trabajo se financia en un 80% a la misma tasa de interés en un plazo de 12 meses, con intereses pagaderos semestralmente. el presupuesto de flujo de caja del cuadro 12 indica la capacidad de la empresa para generar ingresos en efectivo que cubran los costos, también en efectivo, durante el primer año. esto permite conocer si el plan es viable o factible, definido por la disponibilidad de dinero en efectivo para pagar los costos en la misma forma, durante cada mes. como los balances finales de cada mes sonpositivos, el plan de producción es factible bajo las condiciones de crédito y producción propuestos. cuadro 12 conclusiones v recomendaciones 1. el resultado económico obtenido en el proyecto de transformación de las frutas es positivo y presenta valores adecuados que favorecen su implementación 2. la sensibilidad del proyecto a cambios en los precios de venta de las pulpas yen los precios de la materia prima es alta, lo cual hace necesario llevar a cabo un adecuado manejo y administración del proyecto para obtener los resultados esperados, ya que los indicadores económicos son el reflejo de estos aspectos. 3. los procesos de transformación generados para las especies resultan adecuados y garantizan un retorno económico tal que estimula la inversión en el proyecto de obtención de pulpas. 4. los rendimientos obtenidos en planta permiten la viabilidad económica del proyecto y garantizan al inversionista un menor riesgo y le ofrecen una alternativa de inversión favorable a la empresa privada y a la región. 5. la implementación de una planta procesadora de frutas garantizaría un poder de compra estable para los agricultores orpresupuesto de flujo de caja en el primer año de operacion de la planta detalle taral """'"'" marzo .... l mayo junio .jia.iq acostq septiems. oct ..... noviemb. dlciemb. ingresos ve-ea ¡1ilpa copoaru vene ence arera 19391400r 310262<10 7756560 310262<10 31026240 31026240 31026240 31026240 tqta.l 19391400( o 31026240 7756560 31026240 31026240 31026240 31026240 31026240 egresos ccrrcraterreoo 603)00 irgenlerta y crsenc 10755c ccreeoccco ce-ee 00275boc 14280000 14260000 14260000 14280000 23155800 irt!tataclonservlclos 1204131 1204137 ccrrera maqunana 1536419c 15364190 corrpramll!ti'i!5 18oo1sc 1006150 """,., 101549~ 1075493cerrerevereoc ,b09500c 18095000 in.oertarlos 4154's1( 415017870 nornnarelj..llar 1754200c 2506000 2506000 2506000 2506000 25ls000 2506000 2500000 combust. ert'4)aque .4951998: 701428,3 707428,3 707428.3 707428,3 707428,3 707428,3 707428,3 repan~c,yltl3r(en. 307264 307264 sevecs 44502~ 63575 63575 63575 63575 63575 63575 63575 coltf.lramat.prma 10625000c 17000000 4250000 17000000 17000000 17000000 17000000 17000000 sreereceree 249376e: 2493786 iltf.iue~ld~ 1797718e 179nlbo f\ajliclqad 20roooc 2000000 to~l 3120<16471: 14990550 14260000 14260000 14280000 102248640 22277003 7527003.3 20217003 20277003 20277003 20277003 41055261,3 resum311 a.lng._eg-. -118132471 ·14990550 .14260000 -14280000 -101280000 -1022<19640 8749236,7 229556,7 10749237 10749237 107019237 10749237 -10029021 8, aearunc mes 5227370~ 52273709 119849815 105569815 91289815 77009815 799947' 16748708 169782601 2772750' 36476738 49225975 55315211.2 ceecwc cs». -6,591:"-07 3n83159 105569815 91289815 77009815 -25738525 16748708 16978264 27n7so' 38476738 49225975 5997521' 45286189.9 d. erecto sctcnecc 115804952 33238296 e. erecto pagalxl 31367294 4660000 26707294 balance an t.es 1a578b95.~ 119649815 105569815 91289815 77009315 799947' 16748708 16976264 27n750' 3b416738 49225975 5531521' 18578895.9 103 ganizados, con lo cual se evitarían las trabas comunes que conlleva la comercialización agrícola en la región. 6. las pruebas de conservación de la pulpa favorecieron al régimen de congelación, gracias a que éste mantiene la calidad organoléptica de la pulpa por más tiempo, lo cual determina su aceptación por parte del consumidor y, por consiguiente, la comercialización del producto. es por esto que se hace necesario incluirlo en los costos de inversión de la planta. 7. el impacto social que acarrearía la producción e industrialización del arazá y del copoazú se refleja en la generación de empleo de forma directa e indirecta, estimulando el desarrollo de la región dentro de los límites que tolera la amazonía colombiana. 8. el costo de producción de pulpa de copoazú es alto, debido al bajo rendimiento en pulpa. por ello, la alternativa de obtención de subproductos a partir de la semilla (manteca de cacao, por ejemplo) resulta viable, ya que contribuiría a reducir el costo y a elevar los ingresos. literatura citada acosta. j.g. metodología y conceptos utilizados en la evaluación de proyectos agropecuarios a corto y largo plazo. universidad nacional de colombia, bogotá. 40 p. 1990. aguiar falcao, m. y e. lleras, aspectos fenológicos, ecológicos e de productividade de copuacu. theobroma grandiflorum (will ex spreng) schum. revista acta amazónica 12 (5 6): p 725735.1983. berbert, p. r. determinacao do teor acidos graxos e caracteristicas fisicas das gorduras das sementes do theobroma grandiflorum l. e dotheobroma bicolor e com a gordura do theobroma cacao l. en :revista theobroma. 11 (2). 91. 1981. bucheli, r. determinación de precios. procedimientos. ministerio de agricultura. idema. p.27-32. 1972. camacho, g. obtención y procesamiento de pulpa de frutas. en :seminario: obtención y conservación de pulpa de frutas. icta. bogotá. 12 p. 1989. clement, c. venturieri, g, braz alves, m. nogueira dias, m. o. aracaboi e seu cultivo. curso de fruticultura indígena. ministradoaos extensionistas da emater-am. inpa. manaus, brasil. 14 p. 1984. corporación araracuara. el arazá (eugenia stipitata). programa guaviare. 24 p. mimeografiado. diciembre. 1990. desruisseaux, p. la organización del trabajo en agricultura. de. fco. casanovas. barcelona. p 30-69. 1960. fajardo castillo, r. conferencia sobre análisis sensorial de pulpas de frutas. seminario obtención y conservación de pulpas de frutas. icta. bogotá. 14 p. 1989. gonzales -iturriaga, c. elementos de consideración en la formulación de proyectos agroindustriales. universidad de la salle. 17 p. 1984. hernandez, m. s. 1992. obtención de ulpas caso arazá y copoazú. curso taller manejo post-cosecha y procesamiento de frutas de san josé del guaviare. san josé del guaviare, 18 p. junio 23-25 de 1992. hernandez, m. s. y galvis, a. procesamiento de arazá y copoazú. revista colombia amazónica. vol. 6, no 2. bogotá, p 135-148. noviembre 1993. hernandez, m. s. comportamiento fisiológico del arazá. revista colombia amazónica. vol. 6, no 2. bogotá. noviembre. 1993. icontec. norma 7.control de calidad para pulpas de frutas. 12p 1982. naciones unidas. manual de proyectos de desarrollo económico. estudio preparado por el programa cepauaat de capacitación en materia de desarrollo económico. méxico d. f. 264 p. diciembre de 1958. 104 steel, r. torrie j.m. bioestadística. principios y procedimientos. 2a. edición. mc graw hill. bogotá. p320-540. 1985. sturrock, j. empresas agropecuarias. ed. acribia. zaragoza. p 36-66. 1956. 1(6 agronomfa colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 153-162 efecto de la temperatura de la rizosfera sobre la distribucion de la materia seca en uchuva (physalis peruviana l.) * effect of rizosphere temperature on the dry matter distribution in cape gooseberry (physalis peruviana l.) gerhard fischer' y peter lüddew resumen en el hábitat natural de la uchuva en colombia (de 1.600 a 2.800 msnm) la temperatura edáfica varía de acuerdo con los factores climatológicos determinados por la altitud y por el manejo que se le de al suelo y al cultivo. para estudiar el efecto de la temperatura en la rizosfera sobre la distribución de la materia seca en la uchuva y encontrar mecanismos de adaptación al altiplano colombiano, se cultivaron durante 11semanas los ecotipos 'colombia' y 'sudáfrica' con temperaturas edáficas de 8, 15, 22 y 29°c bajo invernadero en berlín, alemania. se utilizaron macetas plásticas de 2,5 l de capacidad y arena de cuarzo como substrato. con el aumento de la temperatura en la rizosfera creció la producción de biomasa hasta un máximo a 22 y 29°c dependiendo del órgano de la planta y del ecotipo. la mayor acumulación de materia seca la obtuvo 'colombia' a 29°c y 'sudáfrica' a 22°c. con 8°c de temperatura radical las plantas produjeron • recibido en septiembre de 1998 ing. hort., ph.d. profesor asociado, departamento de fisiología de cultivos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, e-mail: gfischer@bacata.usc.unal.edu.co 2 ing. hort., ph.d. profesor titular, departamento de fruticultura, facultad de ciencias hortícolas y agrarias, universidad humboldt de berlínalemania, e-mail: peter.luedders@agar.huberlin.de poca masa seca radical y foliar, mientras la materia de los frutos disminuyó en menor proporción, debido posiblemente a mecanismos de adaptación a los suelos fríos del altiplano. los 22°c fomentaron más el crecimiento de las ramas principales, mientras las laterales tuvieron su óptimo a 29°c, posiblemente debido a un efecto hormonal. la mayor acumulación de materia seca en raíces, hojas y frutos del ecotipo 'colombia' a 29°c se puede interpretar como una adaptación a los suelos calientes de las laderas expuestas al sol. palabras claves: zona radical, raíces, tallo, hojas, frutos, relación parte aérea/subterránea, altitud, adaptación. summary in the natu ral habitat of cape gooseberry in colombia, on sites from 1.600 to 2.800 m.a.s.l., soil temperature is affected by c1imatologicfactors, which are determined by the altitud and cultural and soil management practices. in order to study the effect of rizosphere temperature on the distribution of dry matter in the cape gooseberry plant and to find mecanisms of adaptation to the colombian highland conditions, during 11 weeks 'colombia' and 'southafrica' ecotipes were grown at root zone temperatures of 8, 15, 22 and 29°c under greenhouse conditions in berlin, germany. two and a half l plastic pots and quartz sand as substrate were used. with rising rizosphere temperatures biomass 153 production increased up to 22 and 29°c depending on plant organ and ecotype. the highest biomass accumulation achieved 'colombia' at 29°c and 'southafrica' at 22°c. at 8°c temperature low root and leaf dry matter were produced, while fruit producction was less affected. this indicates an adaptation to cold soils in the highlands. 22°c encouraged more the growth of main shoots while laterals had their optimum soil temperature at 29°c, suggesting a possible hormonal effect. the highest partitioning of dry matter of the colombian ecotype to roots, leaves and fruits at 29°c is considered as an adaptation to the hot soils in the slopes exposed to the sun. key words: root zone, roots, shoots, leaves, fruits, top/root rate, altitud, adaptation. introduccion en el hábitat natural de la uchuva en colombia (entre 1.600 y 2.800 msnm) la temperatura edáfica cambia de acuerdo con factores climatológicos determinados por la altitud y con el manejo que se le de al cultivo y al suelo (fischer y torres, 1999). según las revisiones de literatura hechas por cooper (1973) y recientemente por fischer et al. (1998b), un incremento de la temperatura en ja rizosfera aumenta el crecimiento y la producción de biomasa de toda la planta, hasta un rango entre 20 y 30°c (yen algunos casos hasta 35°c), dependiendo de la especie y variedad, del órgano y del estado fenológico de la planta. este rango de temperatura coincide con el óptimo para el desarrollo de los microorganismos que prefieren unos 18 a 30°c en el suelo (castro, 1998). la temperatura de la zona radical influye directamente sobre la absorción de nutrientes yagua, la síntesis de hormonas y otras sustancias orgánicas en las raíces, factores que afectan a su vez el crecimiento y desarrollo de la planta. según concluyó marcelis (1993), las adaptaciones a diferentes condiciones ambientales ocurren mediante la repartición diferencial de carbohidratos en la planta, la cual determina la conformación estructural de la misma; prácticas culturales, mejoramiento y la manipulación del microclima deben dirigirse a la obtención de un balance óptimo entre los asimilados destinados a las diferentes partes de la planta. este experimento se realizó con el objetivo de estudiar el efecto de la temperatura en la rizosfera sobre la repartición de la biomasa en la uchuva y encontrar mecanismos de adaptación a diferentes temperaturas que permitan la selección de plantas adecuadas para las condiciones del altiplano. materiales y metodos el ensayo se realizó en condiciones de invernadero en el departamento de fruticultura de la universidad humboldt de berlín (alemania), cultivando durante 11 semanas (del 20 de agosto al 3 de noviembre) los ecotipos de uchuva, provenientes de colombia y sudáfrica, propagados por semilla, en macetas plásticas de 2,5 l de pared doble. se utilizó arena lavada de cuarzo (0,7-1,2 mm de grosor) como substrato; las plantas se regaron diariamente con 200 a 500 mi de la solución modificada de hoagland y arnon (1952), de acuerdo con su crecimiento. las temperaturas de la zona radical (8, 15, 22, 29°c) se obtuvieron con la circulación de agua a la temperatura deseada a través de mangueras ubicadas en la doble pared de la matera, utilizando una resistencia de 2000 w o un enfriador de leche, regulados mediante termostatos. en la parte exterior de las macetas fueron puestas laminas 1:jeicopor, con el objeto de aislar mejor la temperatura. la temperatura promedio del aire en el invernadero osciló entre 18 y 26°c y la humedad relativa entre 58 y 82 %. el diseño estadístico utilizado fue el de parcelas divididas con 8 repeticiones. durante el experimento no se realizó ninguna poda en las plantas y después de la ramificación natural, a 9-12 nudos del tallo vegetativo, ellas produjeron 4 ramas generativas principales con respectivas ramas laterales. para la determinación de la 154 materia seca a final del experimento, las partes fraccionadas fueron secadas durante 24 horas en un horno a 105°c. resultados y discusion' materia seca de las raíces la materia seca radical aumentó con la temperatura en el substrato hasta un óptimo que dependió del ecotipo: 22°c para 'sudáfrica' y 29°c para 'colombia' (figura 1). este resultado coincide con el de maletta y janes (1987) en tomate, el cual tuvo su mayor crecimiento radical a 26,50c. en concordancia con marschner (1986) en que la temperatura mínima para el crecimiento radical, generalmente está entre 8 y 15°c, las uchuvas fueron capaces de desarrollar raíces a boc,pero acumularon solamente 5,.7% de la biomasa acumulada en el tratamiento a 22°c. esta poca producción de biomasa se podría atribuir a un metabolismo muy reducido, originado por la influencia directa de la temperatura sobre este órgano. la reducción de la masa seca del tallo fue mucho menor, acumulando en el tratamiento a 8°c el 20,3% de la materia seca a 22°c (figura 2), debido a que pudo calentarse por el aire circundante cuya temperatura fue de 22°c en promedio. resultados similares encontraron shishido y kumakura (1994) en tomate, en el cual una reducción de la temperatura en la rizosfera, de 22 a 10°c, causó una reducción de la respiración de carbono en las raíces y afectó la exportación de fotoasimilados y su acumulación en las mismas. por otro lado, el crecimiento radical, a pesar de ser muy reducido a boc, se puede ver como una adaptación a suelos fríos de la zonas altas de colombia. lópez (1978) reportó un crecimiento aceptable de esta especie en regiones entre 3000 y 3500 msnm, en las cuales las temperaturas edáficas están a 10°c y por debajo. walter (1990) informó que en los altiplanos andinos, hábitat natural de la uchuva, la temperatura del suelo no es constante y aumenta significativamente durante el día, 30 ro l.sudáfrica ae 25 o colombia acaa.20.9 (ij .s 15'q ~ ca u 10q) '"ca .~ 5 iv ::::! o 8 15 22 29 temperatura de la rizosfera (oc) figura 1. efecto de la temperatura en la rizosfera sobre la producción de materia seca radical en uchuva ecotipos 'sudáfrica' y 'colombia'. letras diferentes indican diferencia significativa entre las temperaturas según prueba de dms (p<0,05). 155 hecho que aprovechan las plantas adaptadas a estos microclimas, formando un sistema radical de menor tamaño, y más superficial, que aprovecha el calor del mediodía en las capas superiores del suelo. estas observaciones fueron confirmadas por fischer et al. (1998a), quienes estudiando el crecimiento y desarrollo de plantaciones de uchuva en villa de leyva (2300 msnm) y tunja (2690 msnm), encontraron que con el aumento en altitud tanto la longitud como la biomasa del sistema radical se reduce. materia seca de los tallos el aumento de la biomasa del tallo (todas las ramas acumuladas sin hojas) sigue el patrón de incremento en la tempeaanna ro±:alhasta 22'c, temperatura en la que no se presentó diferencia significativa con 29°c (figura 2). pero, muy diferente es la influencia de esta condición sobre la distribución de la biomasa entre ramas principales (tallo vegetativo basal + 4 talios generativos) y laterales. mientras las principales incrementaron su longitud sólo hasta los 22°c, las laterales lo hicieron hasta en la temperatura más caliente (29°c). estos hallazgos coinciden con los reportados por fischer y karnatz (1992) en ipomoea batatas, usando temperaturas edáficas de 20 y 30°c. se podría suponer que efectos hormonales, dependiendo de la temperatura radical, causaron esta reacción. como informa dórffling (1982), una producción superior de citoquininas promueve el crecimiento de yemas laterales y de acuerdo con fellenberg (1978) la síntesis de citoquininas en los ápices radiculares es estimulada por temperaturas superiores a 20°c. menhennet y wareing (1975), quienes trabajaron con tomate, suponen que la reducción del crecimiento del tallo con temperaturas radicales bajas, es originada por una alteración en el contenido de hormonas en la savia. atkin et al. (1973) encontraron en maíz, que hubo una tasa más alta de translocación de citoquininas y giberelinas de las raíces al tallo a una temperatura de suelo de 28 oc comparada con 8 y 13°c. 35 m -+r. principalese 30 _ r. laterales ro a aa. -or. totalesel 25 '"ro 20·e ro a... e 15al ro u al 10 '" bro.¡;; 5al ro ~ o 8 15 22 29 temperatura de la rizosfera (oc) figura 2. efecto de la temperatura en la rizosfera sobre la producción de materia seca en ramas principales, laterales y totales de la uchuva. letras diferentes indican diferencia significativa entre las temperaturas según prueba de dms (p<o,05). 156 materia seca de las hojas la biomasa foliar se incrementó con la temperatura hasta llegar a 29°c, pero la diferencia entre 15 y 29°c fue poca. (figura 3) este resultado coincide con los de gosselin y trudel (1983 y 1986) para tomate y pimentón, y las de besold (1989) para maracuyá. en maíz, watts (1973) constató que;el incremento de las tasas relativas de crecimiento del área foliar está estrechamente correlacionado con la temperatura media del suelo a 5 cm de profundidad. miedema (1982) reporta, que el crecimiento foliar del maíz se retarda a 13°c en el suelo, y generalmente una temperatura radical de 15°c por debajo de la del aire induce estrés hídrico y terminación de la extensión foliar. es este ensayo las condiciones fueron similares a las reportadas por miedema (1982), ya que la menor temperatura radical fue 14°c menor que la temperatura del aire, y la toma de agua fue muy reducida a 8°c y alcanzó solamente el 48,3% del total consumido a 22°c (fischer y lüdders, 1998). el efecto principal sobre el crecimiento de la hoja es, según brouwer (1962), que el frío en el sistema radical reduce más la elongación que la división celular. materia seca de los frutos como efecto principal, la temperatura en la rizosfera aumentó la producción de biomasa de los frutos, con un óptimo entre los 22 y 29°c (figura 4). rangos parecidos, según vorhees et al. (1981) muestran manzanas y naranjas con 25°c, uvas con 28°c, y también fresas con 29°c (biela et al., 1998). a 15 y 22°c el ecotipo 'sudáfrica' superó a 'colombia' por la formación de frutos más pesados, situación que compensó el colombiano a 29°c con un mayor número de frutos. el aumento significativo de la biomasa del fruto entre 22 y 29°c de la línea 'colombia' se debe principalmente, al mayor número de frutos producidos (fischer y lüdders, 1992), debido a su vez por un crecimiento más extenso de las ramas laterales a esta temperatura (figura 2); la uchuva 25 l. sudáfrica i s 20 , o colorrbiac:.. ::e.s 15~ .!!! :§ ~ 10q) '"...~ oí 5 ::e o 8 15 22 29 temperatura de la rizosfera (oc) figura 3. efecto de la temperatura en la rizosfera sobre la producción de materia seca foliar en uchuva ecotipos 'sudáfrica' y 'colombia'. letras diferentes indican diferencia significativa entre las temperaturas según prueba de dms (p<o,05). 157 15 --cil .sudáfrica aa a'e ocolombiaca l___ c. s 10 (/) o 's .:: q) "'o ca 5 u q) (/) ca 'c q) ro ~ o 8 15 22 29 temperatura de la rizosfera (oc) figura 4. efectode la temperaturaen la rizosferasobrela producciónde materiasecade losfrutosen uchuvaecotipossudáfrica'y 'colombia'.letrasdiferentesindicandiferenciasignificativaentrelastemperaturassegúnpruebade dms(p<o,05). puede inducir en cada nudo generativo un fruto, cuando las condiciones del crecimiento son adecuadas. debido a que la uchuva tiene un crecimiento indeterminado del tallo, el número de frutos es proporcional al crecimiento vegetativo de la parte aérea. así, ecotipos con un crecimiento pronunciado del tallo como 'colombia' están en capacidad de producir un alto número de frutos. resultados muy similares con variación de temperatura radical, usando especies con un crecimiento indeterminado, reportan besold (1989) para el maracuyá y gosselin y trudel (1986) para el pimentón. la acumulación de biomasa en frutos fue menos afectada que la acumulación en otros órganos de la uchuva por la temperatura en la rizosfera, lo que indica que éstos compiten fuertemente por los asimilados disponibles (marcelis, 1993) y su distribución, según claussen (1976) depende claramente del número (mayor: 'colombia') y del. tamaño (mayor: 'sudáfrica') de los frutos de la planta. distribución de la materia seca en los órganos de la planta la distribución de la biomasa en los órganos de la planta de uchuva presenta grandes diferencias entre las temperaturas radicales de 8 y 15°c, dadas principalmente por la acumulación mínima de materia seca en las raíces a 8°c (figura 5 y 6). otro resultado muy evidente es que los dos ecotipos prefieren regímenes diferentes de temperatura edáfica para su máxima producción. el ecotipo colombiano no muestra solamente cierta resistencia a las temperaturas edáficas altas (29°c), sino que esta condición favorece la acumulación de biomasa en las raíces, hojas y frutos, la cual aumentó significativamente de 22 a 29°c. este comportamiento puede significar cierta adaptación del ecotipo 'colombia' a suelos calientes, como los que se presentan en las laderas del altiplano, directamente expuestas al sol, y sin coberturas de suelo. esta adaptación la confir158 90 lo frutos i 'sudáfrica' a80 ro 70 10 hojase o tallos ..!!! 60c. '. raíces~ 50 <il o 40q)m <il 30'c q) ro 20~ 10 o 8 15 22 29 temperatura de la rizosfera ce) figura s, efecto de la temperatura en la rizosfera sobre la distribución de la materia seca en los diferentes órganos de la uchuva ecotipo 'sudáfrica', letras diferentes indican diferencia significativa entre las temperaturas para la materia seca total de la planta según prueba de dms (p<0,05), 90 80 lo frutos 'colombia' a !ohojas /'ro 70e i o tallos c <il 60 c. l.raíces ! ~ 50 <il o q) 40 m <il 30'c q) ro 20~ 10 o 8 15 22 29 temperatura de la rizosfera (oc) figura 6, efecto de la temperatura en la rizosfera sobre la distribución de la materia seca en los diferentes órganos de la uchuva ecotipo 'colombia', letras diferentes indican diferencia significativa entre las temperaturas para la materia seca total de la.planta según prueba de dms (p<0,05) 159 man también fischer y lüdders (1998) quienes observaron una disminución de la transpiración y un aumento de la fotosíntesis de la uchuva a temperaturas radicales de 30°c. el ecotipo 'sudáfrica' necesita condiciones edáficas más frías, probablemente por una mayor pérdida de materia seca en las raíces por respiración a temperaturas de 29°c, como se ha mostrado también en el manzano (gur et al., 1972). teniendo en cuenta las condiciones del ensayo, se puede decir que el rango óptimo de temperatura radical para la producción de biomasa en la uchuva es de 22 a 29°c, debido a que no hubo diferencia entre estas dos temperaturas; 'sudáfrica' produjo 78,8 g a 22°c y 'colombia' 79,0 g a 29°c. una reacción similar a la presentada por el ecotipo 'colombia' es la de la fresa 'tristar' la cual forma la mayor cantidad de biomasa a 29°c de temperatura en la zona radical, comparada con 23 y 35°c (biela et al., 1998). relación parte aérea/subterránea con un aumento de la temperatura en la rizosfera se disminuyó marcadamente la relación entre la biomasa de la parte aérea y de las raíces (figura 7), efecto que fue más notorio en el ecotipo 'sudáfrica' por su menor producción de sistema radical. un hecho importante fue que la temperatura del substrato entre 15 a 29°c, no afectó la relación parte aérea/subterránea del ecotipo 'colombia' y lo hizo de forma muy discreta en 'sudáfrica', lo que evidencia la estrecha relación entre el crecimiento del sistema radical y el crecimiento del tallo con respecto a la temperatura radical, como lo describen nielsen y humphries (1966) para muchas especies. para otras especies como la fresa (lenz, 1979) y el tomate (fujishige et al., 1991) se han reportado temperaturas edáficas óptimas menores para el desarrollo de las raíces que para el del tallo. mirando la relación parte aérea/raíz muy alta en la menor temperatura, se puede suponer que de la misma manera, como en 15 a ro .~ 12"o cil.... cil 9~ og) cil ci) 1::: 6 cil q. c: -o '(3 3~ ci) a::: o 8 temperatura de la rizosfera cc) 15 22 29 figura 7. efecto de la temperatura en la rizosfera sobre la relación parte aérea/radical de la materia seca en uchuva ecotipos 'sudáfrica' y 'colombia'. letras diferentes indican diferencia significativa entre las temperaturas según prueba de dms (p<o,05). 160 la papa (marschner y engels, 1981), a 8°c la tasa de crecimiento de las raíces disminuye por la menor importación de asimilados, y todavía más, por la limitada conversión de éstos a almidón. también guinn y hunter (1968) encontraron en algodón, que la tasa de translocación de carbohidratos disminuyó con un enfriamiento en las raíces causando una mayor acumulación de azúcares en la parte aérea de la planta. además, se puede suponer que el poco desarrollo del sistema radical a 8°c ha contribuido a una menor absorción y ·translocación de agua y nutrientes y una reducida síntesis de hormonas y otras sustancias orgánicas en este órgano, factores que han limitado el crecimiento foliar y la fotosíntesis, lo que originó un menor suministro con carbohidratos y otras sustancias a las raíces, contribuyendo así a su pobre desarrollo. considerando estos resultados en la posible explicación de la adaptación de la uchuva a las zonas altas y frías del país, es notable, que a pesar de un desarrollo muy reducido del sistema radical y foliar a 8°c, una cierta producción de frutos es posible, y explicando todavía mejor esta situación, fischer y lüdders (1999) encontraron con 8°c, que esta planta usa la menor cantidad de agua para la formación de masa seca del fruto, en comparación con temperaturas más elevadas. agradecimiento los autores agradecen a felipe montes su revisión del español del artículo. bibllografia atkin, r. k., g. e. barton y d. k. robinson. 1973. effect of root-growing temperature on growth substance in xylem exudate of zea mays. j. exp. bol. 24(79), 475487. besold, d. 1989. efecto de la temperatura de la zona radical y de la edad del fruto sobre el desarrollo vegetativo y generativo de híbridos de passiflora edulis (passiflora edulis f. edulis x passiflora edulis f. flavicarpa 'purple gold') (en alemán). tesis de doctorado, tu berlín. biela, m. m., g. r. nonnecke, w. r. graves y h. t. horner. 1998. effect of root-zone temperature on strawberry growth and development. hortscience 33(3), 460. brouwer, r. 1962. influence of the temperature of the root medium on the growth of seedlings of various crop plants. instituut voor biologisch en scheikundik onderzoek van landbougewassen, jaarboek 1962. p. 11-18. castro, h. e. 1998. fundamentos para el conocimiento y manejo de suelos agrícolas. instituto universitario juan de castellanos, tunja. 360 pp. claussen, w. 1976. efecto del fruto sobre la distribución de la masa seca en berenjena (solanum melongena l.) (en alemán). gartenbauwiss. 41, 236-239. cooper, a. j. 1973. root temperature and plant growth. res. rev. no. 4. commonwealth agric. bureaux, maidstone. p.1-73. dórffllng, k. 1982. el sistema hormonal de las plantas (en alemán). verlag georg thieme, stuttgart, nueva york. fellenberg, g. 1978. fisiología del desarrollo de las plantas (en alemán). verlag georg thieme, stuttgart. fischer, g. y a. karnatz. 1992. effect of soil temperature on growth and carbohydrates of two sweet potato (lpomoea batatas) varieties from papuanew guinea. plant research and development 35, 64-72. fischer, g. y p. lüdders. 1992. effect of root-zone temperature on growth and development of cape gooseberry (physalis peruviana l.). acta hort. 310,189-198. fischer, g. y p. lüdders. 1998. efecto de la temperatura del substrato sobre el consumo de agua y la transpiración en la uchuva (physalis peruviana l.). suelos ecuatoriales (en imprenta). fischer, g., f. torres y p. lüdders. 1998a. efecto de la altitud sobre el crecimiento y desarrollo de la uchuva 161 (physalis peruviana l.) en: memorias xxviii congreso anual comalfi, santa marta, 1113 de marzo. p. 36-37. fischer, g., f. torres y j. torres. 1998b. efecto de la temperatura del suelo sobre la planta 1. crecimiento y desarrollo. revista comalfi 24(3), 78-92. fischer, g. y j. torres. 1998. efecto de la temperatura del suelo sobre la planta. 3. modificaciones por las condiciones térmicas del suelo y la altitud. revista comalfi (en imprenta). fujishige, n. t., t. sugiyama y r. ogata. 1991. effect of root temperature on the flower formation and fruit yield of tomatoes. j. japan. soco hort. sci. 60(1),97103. gosselln, a. y m.j. trudel. 1983. interactions between air and root temperatures on greenhouse tomato: growth, development, and yield. j. amer. soco hort. sci. 108(6), 901-905. gosselln, a. y m. j. trudel. 1986. root zone temperature effects on pepper. j. amer. soco hort. sci. 111(2), 220-224. guinn, g. y r. e. hunter. 1968. root temperature and carbohydrate status of young cotton plants. crop sci. 8, 67-70. gur, a., b. bravdo y y. mizrahi. 1972. physiological reesponse of apple trees to supraoptimal root temperature. physiol. plant. 27,130-138. hoagland, d. r. y d. l. arnon. 1952. the water culture method for growing plants without soil, circo cal. agric. exp. stat. no. 347. lenz, f. 1979. crecimiento y consumo de agua en plantas jóvenes de fresa (var. senga sengana) en dependencia de la temperatura radical (en alemán). erwerbsobstbau 21, 146-148. lopez, a. 1978. un nuevo cultivo de alta rentabilidad: la uvilla o uchuva (physalis peruviana l.) revista esso agrícola 25(2), 21-28. maletta, m. y h. w. jan es. 1987. interaction of root and shoot temperatures on dry matter accumulation and root growth in tomato seedlings. j. hort. sci. 62(1), 4954. marcells, l. f. m. 1993. simulacion of biomass allocation in greenhouse cropsa review. acta hort. 328, 49-67. marschner, h. 1986. mineral nutrition of higher plants. academic press, harcourt brace jovanovich publ. marschner, h. y c. engels. 1981. relationship between assimilate import and enzyme activities in growing potato tubers. eapr abstract, 8th triennial conference, munich. menhennet, r. y p.f. wareing. 1975. possible involvement of growth substances in the response of tomato plants (lycopersicon esculentum mili.) to different soil temperatures. j. hort. sci. 50, 381-397. miedema, p. 1982. the effects of low temperature on zea mays. adv. agron. 36, 93-128. nielsen, k. f. y e. c. humphries. 1966. effects of root temperature on plant growth. soils and fertilizers 29(1),1-7. shishido, y. y. y h. kumakura. 1994. effect of root temperature on photosynthesis, transpiration, translocation and distribution of 14c-photassimilates and root respiration in tomato. j. japan. soco hort. sci. 63(1), 81-89. voorhees, w. b., r. r. allmaras y c·.e. johnson. 1981. allevating temperature stress. en: modifying the root environment to reduce crop stress (eds.: g.f. arkin y h.m taylor). asae monograph no. 4, american society of agricultural engineers, st. joseph, michigan. p. 217-236. watts, w. r. 1973. soil temperature and leaf expansion in zea mays. expl. agric.9, 1-8. walter, h. 1990. vegetación y zonas climáticas (en alemán). verlag ulmer, stuttgart. 162 agronomía colombiana, 1996, volumen xiii no. 1; pág.23-29 evaluacion del crecimiento y desarrollo de dos variedades de lechuga provenientes de semilla nacional e importada growth and development of two lettuce varieties from local and imported seed julio agapito archila p.', uriel humberto contreras n.' , hemán pinzón", hector laverde p'3 resumen en el segundo semestre del año 1991, se realizó un trabajo de campo en el centro nacional de investigaciones agropecuarias (ica, tibaitatá), para estudiar el efecto del origen de las semillas en el crecimiento vegetativo y el rendimiento de dos variedades de lechuga: great lakes 118 y climax, utilizando semillas importadas y producidas en condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. para el estudio, se utilizó un diseño de bloques al azar, cuatro tratamientos (dos variedades y dos procedencias de las semillas) y tres replicaciones; las variables evaluadas fueron: número de hojas, área foliar, y pesos verde y seco. el área foliar midió 12.751 cm2 para la variedad climax con semilla importada; 10.813 cm2 para la misma variedad con semilla nacional; 12.335 cm2 para la variedad great lakes con semilla importada y 9.790 cm2 para la misma variedad con semilla nacional. los rendimientos en peso fresco fueron de 968,75 gr para la variedad climax con semilla importada; 619,64 gr para la misma variedad con semilla nacional; 742,20 gr para 1 ingenieros agrónomos, facultad de agronomía. universidad nacional, santafé de bogotá 2 ingeniero agrónomo, investigador corpoica a.a. 24142, las palmas, santafé de bogotá 3 profesor asistente, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. a.a. 14490. santafé de bogotá. la variedad great lakes con semilla importada y 568,30 gr. para la misma variedad con semilla nacional. palabras claves: fenología, adaptación. summarv this study was conducted during the second growing cycle of 1991 at tibaitatá research center, to examine the influence of seed source on vegetative growth and yield of two lettuce varieties, great lakes and climax. seed was either imported or locally produced under greenhouse conditions. the study was carried out using rcb design, four treatments (two varieties x two seeds sources) and three replications. variables assessed were number of leaves, leaf area and fresh and dry weight. leafarea was 12,751 crnsfor cv, climax with imported seed; 10,813 cm2 for the same cv. using locally produced seed; 12,335 cm2 for cv. great lakes with imported seed and 9,790 cm2 for the same cv. woith local seed. fresh weight yields were 968.75 gr for cv. climaxwith imported seed; 619.4 grforthe same cv. using locally produced seed; 742.2 gr for cv. great lakes with imported seed; and 568.3 gr. for the same cv. using locally produced seed. key words: phenology, adaptation introduccion la importancia económica del cultivo de lechuga para el país se expresa en el área sembrada y en la cantidad de semilla 23 importada: por ejemplo, en 1985, se importaron 2.500 libras de semilla y se cultivaron aproximadamente 3.500 hectáreas. en el país, normalmente, no se produce semilla de esta hortaliza, pues se desconocen los factores que limitan su obtención y la calidad de la simiente que se obtenga al producirla en nuestras condiciones ambientales. la metodología seguida para investigar sobre la producción de semillas de hortalizas implica evaluar la calidad de la progenie derivada de las semillas obtenidas en condiciones locales. por consiguiente, este trabajo tuvo como objetivo comparar el crecimiento vegetativo y el rendimiento de plantas de lechuga, de las variedades great lakes 118 y clímax, originadas de semillas producidas en condiciones de la sabana de bogotá (nacionales) e importadas. la información sobre la producción de semillas en colombia es muy escasa, debido a que son muy pocos los profesionales que se han dedicado a este tipo de investigación para lograr resultados que se puedan aplicar a las actividades hortícolas del país. a pesar de lo anterior, se puede mencionar que jaramillo (1989) manifiesta que los aspectos positivos de la producción de semillas de hortalizas se pueden mirar desde el punto de vista de su adaptación y sus características fitosanitarias. pinzón (1990) encontró que es posible obtener simientes de lechuga de las variedades great lakes y simpson bajo invernadero y logró rendimientos de 172 y 247 kg de semillas por hectárea, respectiv.amente. gaviola (1990) recalca que para determinar la calidad de la semilla obtenida, existen normas internacionales que se deben cumplir, sin tener en cuenta el método que se siga para lograr la producción y, con las pruebas que se realicen, se puede predecir su comportamiento en condiciones de campo. desde el punto de vista ecofisiológico, cásseres (1981) e ica (1983) indican que el crecimiento de la lechuga requiere temperaturas entre 10° y 18°c, con un máximo de 21-c y una mínima de 7°c; en cuanto a sus necesidades hídricas, manifiestan que, para su desarrollo normal, requiere entre 300 y 600 mm de agua; ellca (1983) informa que es un cultivo de fácil manejo que se puede sembrar con éxito desde el nivel del mar hasta los 2.600 m.s.n.m. materiales y metodos el experimento se realizó en el centro nacional de investigaciones agropecuarias (ica, tibaitatá), localizado en el municipio de mosquera (cundiamarca) con una altura de 2.543 m.s.n.m, temperatura media anual de 14°c y un promedio anual de precipitación pluvial de 700 mm. el trabajo se inició el segundo semestre de 1991 y terminó el primer semestre de 1992. los materiales genéticos evaluados fueron semillas de lechuga nacional e importada de las variedades great lakes y clímax. los tratamientos fueron semilla importada de la variedad great lakes 118, semilla nacional de great lakes 118, semilla importada de la variedad clímax y semilla nacional de la misma variedad. estos tratamientos se distribuyeron en un diseño de bloques al azar con cuatro replicaciones. la unidad experimental comprendió seis surcos de 9 m de largo por 1,50 m de ancho, donde se sembraron plantas que quedaron separadas a 0,25 m entre ellas y 0,30 m entre surcos. para obtener las plántulas para sembrar en el lugar definitivo y necesarias para el experimento se construyó un semillero. a nivel de semillero, se tomaron dos muestras, una a los 14 días y otra a los 28 días después de la siembra de la semilla (dds). desde el trasplante hasta la cosecha, se efectuaron diez muestreos, con intervalos semanales; cada muestreo consistió en la cosecha de una planta por tratamiento y por repetición, o sea, que, semanalmente, se tomaron 16 plantas a las cuales se les determinó área foliar, número de hojas, peso fresco y seco. la información sobre temperatura, precipitación pluvial, humedad relativa y brillo solar se obtuvieron de los registros del himat. 24 resultados y discusion el ciclo vegetativo de las plantas de lechuga fue de 112días, desde la siembra hasta la obtención del producto comercial. en este lapso, se establecieron las siguientes fenofases: germinación, emergencia, prerroseta (formación de la roseta de hojas) y posroseta (formación de una cabeza compacta). en cuanto a las fases fenológicas, para los cuatro materiales de lechuga, no se encontraron diferencias. germinación siguiendo las normas del ista (international seed testing associ~tion): .se evaluó el porcentaje de germmaclon, obteniéndose los siguientes resultados: para semilla de la variedad great lakes importada, 99,2%, para clímax nacional, 96,2%, para la de great lakes nacional, 98,8% y para la de clímax importada, 94,5%. estos resultados son satisfactorios; pues, de acuerdo con las recomendaciones del ica, se establece 75% de germinación para la importación y comercialización de semillas de lechuga. estadísticamente, la variedad great lakes importada es diferente a las otros tres materiales, los cuales no presentaron diferencias estadísticas entre sí. como las altas respuestas a la germinación de las simientes son el indicativo de condiciones ambientales controladas de agua y temperatura, en este sentido la semilla de great lakes importada sería la que ofrece mejor estado fisiológico. emergencia a los 14 dds, los porcentajes de emergencia fueron: para la variedad clímax importada, 92%, para la variedad clímax nacional, 72%, para la variedad great lakes nacional, 70% y para la variedad great lakes importada, 65%. las diferencias en los valores de emergencia en las variaciones pueden ser una expresión de las reservas orgánicas a nivel de la semilla, lo cual determina un potencial energético que favorece el trabajo de germinación y la emergencia de las plántulas; en este caso, la más favorecida podría ser la semilla de great lakes, sinembargo, esto no ocurrióasí y ello se puede deber a las respuestas diferenciales de los materiales genéticos a las condiciones edáficas, por ejemplo, de temperatura yagua del suelo. prerroseta después de la emergencia de las plántulas, se inicia la formación de una roseta de hojas o prerroseta, en la cual se forman hojas extendidas y muy juntas, debido a que los entrenudos del tallo son cortos. el período se extiende desde los 14 hasta los 35 días dds, o sea, cuando se realiza el trasplante y desde este día hasta los 64 días, época en que termina este período. los cuatro materiales de lechuga presentan una especie de regulación en su crecimiento, pues, a los 28 dds, el peso seco de las plantas provenientes de semilla nacional fue de 58 miligramos para la variedad great lakes y 36 miligramos para clímax, mientras que para las plantas originadas de semilla importada fue de 27 miligramos, para la variedad clímax y de 7 miligramos para la great lakes. encuanto al área foliar a la misma edad (28 dds), los valores fueron de 14,1 crn", para la variedad great lakes nacional, de 10,7 cm2 para climax nacional, 7,9 cm2• para climax importada y de 1,7 cm-, para great lakes importada; las diferencias en área foliar son debidas, también, al número de hojas, pues, los materiales nacionales tenían tres hojas cada uno y los importados dos y una hoja, respectivamente. esto puede indicar que las semillas obtenidas en condiciones de la sábana de bogotá expresaban una mejor adaptación y las plantas provenientes de semilla importada tienen que aclimatarse, lo cual se puede conseguir con lentas tasas de crecimiento. en la figura 1, se puede observar el desarrollo de las plantas a las segunda y cuarta semanas después de la siembra de las semillas de las variedades utilizadas en la investigación. cuando se realizó el trasplante, las plántulas presentaban en promedio cinco hojas, con excepción de great lakes importada, que poseía entre tres y cuatro hojas. a los 14 días después del trasplante, el incremento fue de una hoja, ésto es explicable por el estrés a que se someten las plantas. al fi25 figura 1 crecimiento inicial de las plantas de lechuga (lactuca sativa l.) de las variedades de esta especie procedentes de dos tipos de semilla (nacional e importada). nalizar el estado de prerroseta (64 dds), las plantas de lechuga de los cuatro genotipos tenían en promedio 12 hojas. la duración de esta fase de crecimiento fue de 29 días y, en este lapso, la precipitación pluvial fue de 70,4 mm y el calor acumulado de 265,9 -c, para el cálculo de esta integral térmica se utilizó el método directo. posroseta esta fenofase comienza a los 63 dds (cuatro semanas después del trasplante) y termina a los 112 dds (once semanas después del trasplante). para esta época, los factores climáticos fueron: 728,9 oc grados de calor acumulado y 53,8 mm de precipitación pluvial. en estas condiciones, las plantas de lechuga desarrollaron 21 hojas. el ciclo vegetativo de los genotipos estudiados fue de 112 días, en los cuales, en promedio, se produjeron 33 hojas; la temperatura media diaria varió entre 11°c y 14°c, indicando que el cultivo se desarrolló dentro de una oscilación más baja que el óptimo reportado de 15-18 oc; los grados de calor acumulados, de trasplante a cosecha, fueron de 994,7 -c y la precipitación pluvial de 138 mm (138 litros/m"), la cual fue insuficiente, pues la literatura reporta como necesidades de agua 300-600 mm para el normal crecimiento de las plantas; por ésto, para atender las necesidades hídricas, se aplicó riego de acuerdo con las circunstancias de sequía. el desarrollo en superficie de las plantas fue de 0,17 dm2• para la variedad great lakes importada, de 0,13 dm2 para clímax importada y 0,16 dm 2 , para clímax nacional, es decir, que la variedad great lakes presenta, ligeramente, una mayor superficie evaporatoria y, por lo tanto, menor protección de sus reservas de agua respecto a clímax. la cosecha se realizó a los 112 días y los rendimientos por planta, en términos de peso fresco en gramos, fueron clímax impor26 tada, 968,75; great lakes importada, 742,2; clímax nacional, 619,67 y great lakes nacional, 568,3. los valores en términos de materia seca por planta (cabeza comercial) conservaron el mismo orden, o sea, clímax importada, 64,3 gramos, great lakes importada, 61,6; clímax nacional, 54,4 y great lakes nacional, 49,6 gramos; estos resultados no fueron estadísticamente diferentes. al comparar los resultados de área foliar y materia seca, se observa una relación directa entre estas dos variables; de esta manera, la superficie foliar es mayor en los materiales que presentaron mayor peso seco, tal como se aprecia en los resultados siguientes: clímax importada, 12.751 cm-: great lakes importada, 12.335 cm"; clímax nacional, 10.813 cm2 y great lakes nacional, 9790 cm2• cinética del área foliar peso seco y número de hojas el crecimiento del área foliar se describe mediante la función logarítmica cuadrática, como se aprecia en la figura 2, los modelos de regresión para cada material se seleccionaron por los coeficientes de determinación (r2). los valores máximos de área foliar se obtuvieron en las semanas décima y undécima después del trasplante, épocas adecuadas para la labor de cosecha desde el punto de vista de la producción de follaje verde. el peso seco sigue una dinámica similar a la forma como evoluciona el área y el modelo logarítmico sigue siendo el mejor para explicar su comportamiento en el tiempo (figura 3). esta respuesta puede indicar que las hojas de la lechuga son capaces de actuar como fuente y sumidero, utilizando, en alta proporción, sus propios asimilados para la respiración, el crecimiento y el almacenamiento en las mismas. el número de hojas y su peso seco se podría catalogar como componentes de rendimiento y, así, el rendimiento final en masa por unidad de superficie se podría plantear como sigue: peso seco/m= # plantas/m" x # hojas/ planta x peso seco/hoja como el número de plantas por unidad de superficie fue el mismo para los cuatro ma" '0 • '"e..~-d';=c edo~! d~ ~!: 4.. .-.~;:.' ,('-" ..-! .r: /.' l' ,, , /,.. , ,/" ,,./ ,/ 2 4 e ' •• aiiiia, o. d.t. , "re " .. " poi' [flirt figura 2 cinética del área foliar en cuatro materiales de lechuga variedad capitata l. • • '0 11 ••eno 'a3es pe di!ai!f!ollo conyi"cione' -yor g.l.imp = in y= l.eo2.1.1.l5t~odelte do.1e vare.l."a'. in 1=4. 722to.0i1t-q.041~lit.o.u 27 80 .0 c> .. u $ ae 20 o :e 10 4 .. ii .. aiias o d t 21 ,e ... " ne. en•. coftwncjoni!s _: '10' '.l. impe 'n y = l...ee·1.0"tod!si,2 ljt2:o.h ._.: 1/,...ci",nolli in y. 1,,..i.oeot-0.057re ~o ... -v.. g. l. nal'ft va0.504_0.7.0to.om,.z. ri'-:0.84 .-. v.,..ci. iliip= 'ft y. i.z' •• 1.04zt o,omtl. .."o .. puf coii'9 , ...se 01 de~ai"i:o\..lo 4. 4. ••. o .0 o x .. .: lo o' z ,. 10 " c.n"en.lon •• vo, g,l '''p.'ft y. 1,1•• toa_' 0.011'1.,¡z... o". ._. vor ciififtol e '" ye 1.2ie4>oa."o.037,z ..a.o.e5 --yor •. l "01= in y.i. •• e+~alto.oiit2 ,;tr:o.9z .... yorci"'lliip=ln y:i.12 •• 0.15511 o.o10,att'eq93 ii.amasdot i pn_ ,,"'e p." roll'a ,.....'ases di desaaaollo...... ...0. figura 3. acumulación de la materia seca en cuatro genotipos de lactuca sativa, variedad caditata l. figura 4. variación en el número de hojas en lactuca sativa variedad capitata. teriales y como el número de hojas por planta presentó poca variación, entonces, las diferencias en rendimiento se pueden explicar por el peso seco de la hoja, observándose que a las hojas más pesadas les corresponde mayor superficie foliar. 28 para mostrar la dinámica de producción de hojas en los cuatro materiales, se seleccionó el modelo de regresión logarítmico cuadrático (figura 4). conclusiones en el presente trabajo, realizado a nivel de campo con semillas de lechuga de las variedades great lakes y climax, producidas en condiciones de invernadero en la sabana de bogotá e importadas, no se observaron diferencias notorias ni en su crecimiento, ni en su desarrollo. esto posibilita la continuación de líneas de investigación, que indaguen a fondo los aspectos de calidad y rendimiento de semillas de esta hortaliza. bibllografia casseres, e. 1981. producción de hortalizas. instituto interamericano de cooperación para la agricultura. san josé de costa rica. gaviola, j. c. n. & granval, n. 1990. elementos del mejoramiento genético de lechuga aplicados a la producción de semilla. mimeografiado inta. argentina. ica (instituto colombiano agropecuario). 1983. hortalizas. manual de asistencia técnica. no. 28 ica. 555p. bogotá. jaramillo, v. 1989. importación de semilla de hortalizas en colombia diez años después. revista semillas. 15(3): pinzon, r. 1990. producción de semillas de lechuga (lactuca sativa l.) bajo invernadero. tesis de grado para optar el título de magister scientiae. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 29 agronom(acolomblana, 1998volumenxvno. 1pago 7-14 las poblaciones de phytophthora infestans presentes en papa en el altiplano cundiboyacense en 1996 son monomorficas para la enzima glucosa-6-fosfato isomerasa* populations of phytophthora infestans present on potato in the cundinamarca and boyacá plateau in 1996 are monomorphic for glucose-6-phosphate isomerase e/sa janeth gua/tero cuéllar' y ce/sa garcía oomínguez2 resumen la gota de la papa. causada por phytophthora infestans. es responsable, en gran medida. de la disminución de la producción de este cultivo en el altiplano cundiboyacense. hasta el momento, el control de la gota se ha basado, principalmente, en la aplicación de fungicidas. la observación de una mayor variabilidad genética en las poblaciones del patógeno en varios caracteres, incluyendo la sensibilidad a fungicidas. ha mostrado la necesidad de conocer la estructura genética de las poblaciones locales: por esto se realizó una caracterización aloenzimática de las poblaciones de p infestans en cundinamarca y boyacá a través de glucosa-6-fosfato isomerasa (gpi) lo cual permitió determinar su naturaleza clonal. en efecto todos los aislamientos locales evaluados presentaron genotipo 100/100 para gpi, es decir. fueron homocigotos monomórficos. el aislamiento ro presentó un genotipo 86/100 que, al ser comparado . recibido marzo de '1998 1.licenciada en biología y química, universidad del tolima, y maestría en ciencias agrarias, universidad nacional de colombia. 2. ing. agr., ph. d., profesora asociada, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. con aislamientos de estados unidos, corresponde al linaje us-1. el aislamiento mt2 presentó un genotipo 84/100. estos aislamientos corresponden a poblaciones heterocigotas que pueden ser el resultado de la reproducción sexual. el aislamiento hin presentó un genotipo 100/100 coincidiendo con los aislamientos locales: este aislamiento es del tipo de apareamiento a 1, y por comparación con aislamientos de estados unidos, corresponde al linaje us-6. este linaje representa una de las primeras migraciones de méxico a estados unidos, europa y luego al resto del mundo anteriores a la migración del tipo a2. los resultados de los análisis indicaron que las poblaciones locales no presentan diversidad, siendo por tanto de origen clonal; estos resultados están de acuerdo con la evaluación de las mismas poblaciones por sensibilidad a metalaxil y tipo de apareamiento (gonzález, 1997). las poblaciones de p infestans de las localidades muestreadas en el altiplano cundiboyacense son clonales y están constituidas por un sólo genotipo. esta homogeneidad, en lo que se refiere a gpi en la población, permite concluir que en esta zona predomina la reproducción asexual, a través de la cual la variación genética es mínima o no se presenta. resultados alternativos como la aparición de genotipos nuevos apoyarían la existencia de migraciones de otras pobla7 ciones o la recombinación sexual explicada por la presencia de los tipos de apareamiento a1 y a2. palabras claves: gota, aloenzimas, isoenzimas. summary potato late blight, a disease caused by the oomycete phytophthora infestans, is responsible in great proportion for severe decrements in potato production in the cundinamarca and boyacá plateaus. until now, late blight control has been done mainly with fungicides. the widened genetic variability in populations of this organism for a number of traits, including sensitivity to commercially available fungicides, observed in a world-wide perspective, has shown the need to research the genetic structure of local populations. this study was launched to characterize the populations of p. infestans in cundinamarca and boyacá through the polymorphism of glucose-6-phosfate isomerase (gpi). the results pointed at a clonal nature of these populations. aiithe local isolates were homozygous monomorphic for gpi, with genotype 100/ 100. isolate ro showed genotype 86/100 that corresponds to lineage us-1. isolate mt2 showed genotype 84/100. these iso lates correspond to heterozygous populations that may have resulted from sexual reproduction. isolate hin had genotype 100/100, coinciding with local isolates. this isolate belongs to mating type a1 and corresponds to lineage us-6. this lineage represents one of the earliest migrations from mexico to the united states, europe and the rest of the world. prior to the migrations of mating type a2. results indicate that local populations are not too diverse, and suggest a clonal orrqtn. these results agree with the evaluation of this same population as regards sensitivity to metalaxil and mating type (gonzalez, 1997). thus, it appears as if local populations of p. infestans in cundinamarca and boyaca on the whole were clonal, and made up of one genotype. from this homogeneity in the gpi alleles, one may conclude the prevalence of asexual reproduction, which restricts greatly genetic variation. different results such as the appearance of novel genotypes would have supported the alternative view of migrations from other populations or sexual recombination involving mating types a1 and a2. key words: potato late blight, allozymes, isozymes. introduccion phytophthora infestans (mont.) de bary (protista: oomycota) es el agente causal del tizón tardío o gota de la papa (so/anum tuberosum l.). este patógeno también ataca otras solanáceas, entre ellas el tomate (lycopersicon spp.). las poblaciones de este patógeno tienen una amplia diversidad en términos de virulencia, la cual se expresa en abundancia de razas o patotipos (smith et at., 1992). desde los inicios de su diseminación desde méxico al resto del mundo hacia 1840, la variabilidad de p. infestans ha estado limitada por su condición heterotálica y por la presencia de un solo tipo de apareamiento (a1). bajo estas condiciones, p. infestans solo puede reproducirse asexualmente. cuando concurren los dos tipos de apareamiento (a1 y a2), como sucede en la mesa central de méxico, cabe esperar la ocurrencia de reproducción sexual con la secuela de una mayor variabilidad. a partir de 1980 se han encontrado los dos tipos de apareamiento de p. infestans en todos los continentes, excepto australia y la antártida, aparentemente como consecuencia de migraciones desde méxico; simultáneamente se ha observado una proliferación en número de genotipos en las poblaciones de p. infestans tanto en europa como en estados unidos (goodwin et al., 1994). los linajes migrantes de p. infestans detectados en los años 1980en europa, asia, africa y norteamérica se incrementaron rápidamente desplazando a los linajes antiguos (dagget et al., 1993). análisis de carn8 bios genéticos en poblaciones de p. infestans en el tiempo realizados en europa, también indican que las nuevas poblaciones desplazaron rápidamente a las poblaciones antiguas (dagget et al., 1993). en resumen, el establecimiento exitoso de las nuevas poblaciones migratorias de p. infestans a través de norteamérica, expresado en su amplia distribución, en la ocurrencia de resistencia a metalaxil, y en la diversidad de mecanismos de dispersión del patógeno, nos alertan a estar atentos a cambios en la distribución de genotipos por virulencia o por resistencia al fungicida (fry et al., 1993). recientemente se ha investigado la afinidad genética entre poblaciones de p. infestans de 10 países en cinco continentes con base en más de 250 aislamientos (fry et al., 1993). como no hay evidencia definitiva de la naturaleza de las migraciones que pudieron haber ocurrido entre 1840 y 1970, cabe suponer que las poblaciones que participaron en la migración de los años 70 se diferenciaron hace poco tiempo de la población original en el centro de méxico. los resultados demostraron el predominio de un genotipo con una frecuencia superior al 50% en todas las regiones no afectadas por la migración de los 1970s. este genotipo junto con otros muy íntimamente relacionados, que difieren solamente por una de las 14 bandas del patrón dactilográfico de adn o por la pérdida de una aloenzima de los cuatro alelos, constituyen el linaje clonal que dominó las poblaciones extra mexicanas. las migraciones y el fenómeno de sustitución de poblaciones de p. infestans pueden tener repercusiones sobre las prácticas de manejo de la gota. de una parte, las poblaciones migrantes de p. infestans frecuentemente tienen sensibilidad disminuida al fungicida metalaxyl y, de la otra, sus procesos de reproducción vegetativa (asexual) responden de manera diferente a los parámetros de temperatura y humedad relativa establecidos en los modelos de predicción que fueron desarrollados para poblaciones antiguas del patógeno (fry et al., 1993). por lo tanto, para diseñar sistemas efectivos de manejo de la gota de la papa, es necesario caracterizar las poblaciones de p. infestans presentes en una región o país. con este trabajo se buscó aumentar la información sobre la composición y variabilidad genética de las poblaciones en el altiplano cundiboyacense, ya que sólo se conocían las de antioquia (castañeda & morales, 1996; mazo & patiño, 1995; ramírez, 1996). cuando los individuos que componen una población expresan dos o más fenotipos para un carácter determinado y cuando la frecuencia relativa del fenotipo más abundante no excede al 99%, se dice que la población es polimórfica para ese carácter. en caso contrario, se afirma que la población es monomórfica para ese carácter o que el carácter es monomórfico en esa población (whittaker, 1975). el polimorfismo de aloenzimas se ha usado para explorar y comparar la diversidad de poblaciones de p. infestans (tooley et al., 1985). como la expresión de los alelos codificadores de aloenzimas generalmente no es afectada por el ambiente, estos marcadores sirven para estimar confiable mente la variación genotípica de la población. en efecto, la amplitud de la gama de genotipos de aloenzimas presentes en una población se puede usar como una medida de la variabilidad de alelos para aloenzimas y de la ocurrencia de recombinaciones genéticas, presumiblemente debidas a la reproducción sexual (fry et al., 1991). además, en condiciones de diploidía, que han sido corroboradas para p. infestans (tooley et al., 1985), el análisis de aloenzimas permite distinguir entre aislamientos heterocigotos y homocigotos. algunas enzimas presentan diferentes formas moleculares aunque conservan la afinidad común por el sustrato. existen dos tipos de diversidad genética en las enzimas: los alelos múltiples en un solo locus genético (aloenzimas) y varios loci genéticos (isoenzimas propiamente dichas) (khaler & price, 1986). las aloenzimas fueron los primeros marcadores disponibles en suficiente número para 9 permitir estudios genéticos rigurosos de p. infestans. entre mas de 50 diferentes enzimas evaluadas para comparar la estructura y la diversidad genética dentro de y entre poblaciones de p. infestans, se encontraron con polimorfismo y con factibilidad de resolución en geles de agarosa la glucosa6-fosfato isomerasa (gpi) e. c. 5.3.1.9. y la peptidasa (pep) e.c. 3.4.3.1 (fryet al., 1992; koh et al., 1994). las moléculas de las aloenzimas pueden estar formadas por dos o más subunidades y, según su organización, se las llama monoméricas, diméricas, triméricas, tetraméricas, etc. gpi es una enzima dimérica. en p. infestansse han detectado siete alelos de gpi, seis de los cuales han sido caracterizados genéticamente. para comprender cabalmente la importancia de las aloenzimas como indicadores de variabilidad genética, es preciso recordar que, en las especies diploides que se reproducen sexualmente, cada individuo de la progenie recibe un juego haploide de cromosomas de cada progenitor. en algunos casos, los genes tienen diferentes formas (alelos o alelomorfos). cuando ambos alelos tienen la misma forma, el individuo es homocigote, y en caso contrario es heterocigote (fry et al., 1991). ocasionalmente se presentan alteraciones cromosómicas que afectan la ploidía normal. se ha reportado que algunos aislamientos diploides de p. infestans tienen tres copias del cromosoma que lleva el gen gpi, lo cual se conoce como trisomía (goodwin et al., 1995). cuando un aislamiento diploide normal o trisómico es homocigote, todas las subunidades son idénticas y no cabe el polimorfismo fenotípico porque las moléculas sintetizadas tienen el mismo tamaño, entonces el patrón electroforético correspondiente es una sola banda. pero cuando un aislamiento diploide de p. infestans es heterocigote, cada uno de los dos alelos produce un conjunto de subunidades de diferente tamaño. los elementos de los dos conjuntos se pueden combinar en moléculas homodiméricas de un tamaño o del otro o en moléculas heterodiméricas. la expresión fenotípica de estas tres diferentes moléculas es la producción de sendas bandas en el gel de electroforesis. cuando un aislamiento trisómico de p. infestans es heterocigote, caben dos posibilidades: que dos de los alelas sean iguales entre sí y diferentes al tercero (modelo aab) o que los tres alelas sean diferentes (modelo abc). ambos modelos tienen su correspondencia en el tamaño de las subunidades codificadas. en el modelo aab, se forman el homodímero aa, el heterodímero ab y el homodímero bb y cada molécula migra diferencialmente en el gel para formar tres bandas en proporción de intensidad 4:4: 1, respectivamente, según la expresión p2 + 2pq + q2, donde p = 2 es la frecuencia de a y q =1 es la frecuencia de b. en el modelo abc, se forman los homodímeros aa, bb y cc y los heterodímeros ab, ac, y bc y cada molécula migra diferencialmente en el gel para formar seis bandas en proporción de intensidad relativa de 1:1:1:2:2:2, respectivamente, según la expresión p2 + q2 + r2 + 2pq + 2pr +2qr, donde es p = q = r = 1 son las frecuencias de a, b, y c. cuando el peso de la subunidad intermedia es igual al promedio de los pesos de las subunidades grande y pequeña (ejemplo a = 84, b = 92 yc =100), el heterodímero ac comigra con el homodímero bb, con el resultado que el número de bandas se reduce a cinco o menos y sus intensidades relativas se desvían de la proporción esperada. la comigración puede evitarse cambiando las condiciones de separación, o por aislamientos de enzimas de un solo compartimento (rothe, 1994). cuando las isoenzimas no quedan bien definidas en los geles, los heterocigotes pueden mostrar una amplia zona de actividad en lugar de lo predicho para dos o más bandas distintas. antes de 1980 las poblaciones de p. infestans en todo el mundo, excepto en el valle de tolucaen méxico, estaban compuestas por individuos al, con genotipo para gpi 86/100 y para pep 92/100, sensibles al fungicida metalaxil y con combinaciones de virulencia simples. 10 esta investigación se orientó a caracterizar las poblaciones de p. infestans presentes durante el ciclo de cultivo de la papa en cundinamarca y boyacá entre 1995 y 1996, mediante el polimorfismo de la aloenzima glucosa-6-fosfato isomerasa (gpi) e.c. 5.3.1.9. y a determinar la afinidad aloenzimática de las poblaciones nativas con las de otras localidades dentro y fuera de colombia. este trabajo forma parte de un proyecto diseñado para examinar el polimorfismo de las poblaciones de p. infestans en cundinamarca y boyacá. gonzález (1997) reportó resultados relativos a la resistencia de p. infestans al fungicida metalaxil y a la presencia de tipos de apareamiento. materiales y metodos las colecciones de las cuales se obtuvieron los aislamientos de p. infestans se efectuaron entre julio y noviembre de 1995 y, en marzo de 1996 en las variedades 'parda pastusa', 'tuquerreña', y 'r 12' en cundinamarca y boyacá en una oscilación de altitud entre 2500 y 3300 m.s.n.m. las plantas de donde se tomaron las muestras presentaban toda la gama de estados fenológicos. el número de muestras por campo fue variable y el total de aislamientos analizados fue de 55. el trabajo de laboratorio se realizó en la universidad nacional de colombia, sede santafé de bogotá. los equipos, instrumentos y reactivos utilizados fueron los de aplicación rutinaria en el aislamiento y cultivo de microorganismos y en la electroforesis de proteínas. las muestras se lavaron con agua destilada y se pusieron a secar en toallas de papel, se cortaron en pequeños trozos con lesiones esporulantes; cada trozo se colocó debajo de una rodaja de tubérculo de papa variedad tuquerreña de cinco mm de grueso cortada asépticamente, en cajas de petri estériles de 10 mm y se incubó a temperatura ambiente. el micelio de p. infestans comenzó a crecer aproximadamente a los cinco días y tres días más tarde emergió en la superficie superior de la rodaja. en este momento se tomó una porción de micelio y se sembró en agar-arveja con 0.1 gil de benlate ® (benomyl) en tubos de vidrio y cajas de petri estériles. estos cultivos se dejaron incubar en condiciones de laboratorio. los aislamientos se multiplicaron por 10 días, a partir de pequeñas porciones de micelio, en caldo de arveja en frascos de compota en condiciones de laboratorio. para la extracción de proteínas se usaron cultivos de 10 días de edad; cada cultivo se filtró a través de toallas de papel absorbente y se secó el exceso de medio, se pesó y posteriormente se guardó en tubos de microcentrífuga de 1.5 ml previamente pesados y marcados. todo el proceso se realizó en cuarto frío a 5°c; luego cada muestra se vació en morteros previamente refrigerados, se adicionó nitrógeno líquido hasta cubrirla totalmente, se maceró y se le agregó 1,000 ijlde buffer de extracción tris-hc11m ph 7.5; cada muestra se vertió de nuevo en su respectivo tubo y se homogenizó en vortex durante cinco minutos; posteriormente se centrifugó a 13,000 g durante 30 minutos. se descartó el pellet y el sobrenadante se guardó a -25°c hasta efectuar la electroforesis. electroforesis los soportes para la separación de las enzimas varían en tamaño de poro, por lo cual el soporte utilizado depende del tamaño de las moléculas para analizar. las electroforesis se realizaron en gel de poliacrilamida del 12.5 % y en acetato de celulosa en condiciones no desnaturalizantes. los alelos de las aloenzimas fueron designados por números que representan su movilidad relativa (tooley et al., 1985). electroforesis en gel de pollcrilamida las muestras se descongelaron y se centrifugaron durante 15 minutos a 13,000 g, 5°c, y posteriormente se cargaron en el gel; para esto se tomaron 8ijl de cada muestra; los pozos 2 al 7 se asignaron a las muestras experimentales y el pozo 8 al marcador de corrido (azul de bromofenol al 25% y ficoll al 25%) el cual permitió visualizar la evolu11 ción de la electroforesis,tambiénse usó como marcador constante el aislamiento 252l. las muestras se corrieron durante 150 minutos a 50 miliamperios constantes (cámara para electroforesis en gel vertical de proteínas hoeffer mighty small se 245 gel de 8 x 7 cm); luego se procedió a hacer la tinción superficial (overlay) siguiendo el procedimiento descrito por goodwin et al. (1995). electroforesis en acetatode celulosa las láminas de acetato de celulosa se sumergieron en el buffer electrodo durante 20 minutos como preparación para el corrido de las muestras. cuando estuvieron listas, se retiraron del buffer y se secaron con toallas de papel absorbente, luego cada lámina se colocó con la emulsión hacia arriba para la aplicación de las muestras. las muestras se prepararon de la misma manera que para la electroforesis en gel de poliacrilamida y fueron colocadas en los pozos 2 al 7; el pozo 1 contenía el marcador constante, el aislamiento ro, y el pozo 8 contenía el marcador de corrido. una vez cargadas las láminas éstas se colocaron inmediatamente en la cámara de electroforesis (cámara zipzone de helena laboratories, acetato de 9.5 x 7.5 cm). la cámara de electroforesis se cargó con 360 ml de buffer del electrodo repartidos equitativamente en cada uno de los reservorios. se colocaron sendas tiras de papel sobre los carriles de soporte de los geles; una vez éstos se humedecieron, se colocaron las láminas con la emulsión hacia abajo y con el origen hacia el cátodo. se tapó la cámara y se puso a correr a 200 voltios constantes durante 20 minutos luego del corrido de las muestras, se procedió a hacer la misma tinción que se utilizó para geles de poliacrilamida. la velocidad de desplazamiento de las enzimas en geles o en láminas de acetato es inversamente proporcional a su masa, de modo que las diferencias fenotípicas en tamaño se reflejan en la distancia recorrida en un tiempo dado. al fenotipo más común se le asignó un valor arbitrario de 100, y a los otros fenotipos se les asignan valores menores o mayores según se desplazaran más lejos o más cerca del fenotipo 100 en el gel respectivamente. una vez que se revelaron las bandas en los geles y láminas, se procedió a hacer el registro fotográfico y la comparación de los fenotipos de los aislamientos locales con los fenotipos de los aislamientos de referencia. resultados todos los aislamientos locales presentaron un genotipo 100/100 para gpi el cual produce una banda en el gel; igual comportamiento mostró el aislamiento hin (aislamiento con virulencia para todos los genes de resistencia excepto el 5 y 9) cuya banda se situó en la misma zona de actividad que la de los locales, presentando por tanto un genotipo 100/100. el aislamiento ro (sin genes de avirulencia específicos) presentó el genotipo 86/100 y el aislamiento mt2 presentó el genotipo 84/100. discusion la ausencia de variación en el genotipo 100/100 para gpi, revelado por los aislamientos locales, indica que la población de p. infestans presente en el altiplano cundiboyacense es genéticamente homogénea, al menos para esta enzima, ya que sólo persiste un genotipo a partir del cual se propaga el patógeno. esto sugiere que la población se reproduce asexualmente, perpetuando la especie de manera clonal: este resultado también es consistente con la caracterización por sensibilidad al fungicida metalaxil y por tipo de apareamiento realizada por gonzález (1997). el resultado observado con el aislamiento ro indica que es heterocigoto para los alelos 86 y 100. este aislamiento parece ser una excepción a la regla de diploidía de p infestans, es decir, este aislamiento probablemente tiene una copia extra de cromosomas (trisomía) que afecta al locus gpi, teniendo por tanto dos copias del alelo 100y una del alelo 86 y por consiguiente, se 12 produce un desbalance en el patrón heterocigótico normal mostrando una relación de intensidades de 1:4:4 para las bandas 86/ 86, 86/100 y 100/100, estos resultados son congruentes con lo descritos por goodwin et al. (1995) para el aislamiento us-1. el aislamiento mt2 es un heterocigoto diploide con los alelos 84 y 100 en el locus gpi. tanto el aislamiento ro, como el mt2, representan poblaciones con heterogeneidad, posiblemente como resultado de recombinación sexual. actualmente, la mayoría de reportes sobre caracterizaciones enzimáticas de p. infestans se realizan a través de gpi debido a que ésta es una enzima multilocus (miller et al., 1997)que permite determinar con exactitud cualquier genotipo. al comparar el genotipo expresado por los aislamientos del altiplano cundiboyacense (100/100) y tipo de apareamiento a 1 (gonzález, 1997) con genotipos reportados en estados unidos, se observa que los genotipos locales son similares al linaje us-6 (100/100) que migró de méxico desplazando las poblaciones antiguas (us-1). debido a que las poblaciones del altiplano cundiboyacense parecen conformarse por individuos recientemente introducidos y que el tipo de apareamiento a2 no fue detectado, es conveniente plantear una hipótesis que explique el posible origen del genotipo (100/100) en colombia, particularmente a la región muestreada. esta hipótesis se basa en que este aislamiento es el representante de una segunda introducción al país, la cual posiblemente desplazó las poblaciones antiguas que debieron tener un genotipo 86/100; este desplazamiento podría atribuirse a una mayor agresividad y sensibilidad reducida a fungicidas (gonzález, 1997) por parte del nuevo inmigrante, lo cual le permitió adaptarse rápidamente en el nuevo ambiente. esta hipótesis está basada en el hecho de que el primer aislamiento que salió de méxico (centro de origen de p. infestans) corresponde al genotipo descrito como us-1 (86/100). desafortunadamente, aunque esta es una hipótesis lógica que sigue la ruta normal de migración de p. infestans es difícil de confirmar ya que no hay registros anteriores de la evolución del patógeno desde su arribo al país. esta hipótesis es consistente con la hipótesis planteada por goodwin et al. 1994 quienes dicen que la mayoría de los continentes estuvieron dominados por us-1 y, también, es consistente con la hipótesis planteada por forbes et al. (1997) quienes afirman que los genotipos presentes en ecuador son 90/100 para gpi y 96/100 para pep lo cual sugiere que pertenecen a un linaje clonal recientemente introducido, el cual desplazó la población us-1 originalmente presente. aunque no fue posible realizar la comparación de los aislamientos del altiplano cundiboyacense con los de antioquia, debido a que allí la caracterización fue realizada a través de la enzima peptidasa pep se presenta consistencia en la ausencia de polimorfismo, es decir, que sus aislamientos son monomórficos heterocigotos que corresponden a una población homogénea. de otro lado, los genotipos detectados en antioquia son 92/100 para pep, con lo cual los autores asumen que este genotipo correspondería al linaje us-1, representante de la primera mjgración de méxico a estados unidos; sin embargo, no hay consistencia total, ya que estos aislamientos antioqueños fueron reportados como resistentes a metalaxil y con virulencias complejas, características que no corresponden a las del us-1 sensible al metalaxil y con virulencias simples. bibllografia castañeda, d. & morales, j. 1996. caracterización de aislamientos monozoospóricos de phytophthora infestans por análisis de zimodemas. tesis de ingeniero agrónomo. universidad nacional de colombia sede medellín. dagget, s. s., gotz, e., & therrien, c. 0.1993. phenotypicchanges in populations of phytophthora infestans from eastern germany. phytopathology 83: 319323. 13 forbes, g. a., escobar, x. c., ayala, e. c., revelo, j., ordonez, m. e., fry,b. a., eouccerr, k., & fry,w. e. 1997. population genetic structure of phytophthora infestans in ecuador. phytopathology 87: 375-380. . fry,w. e., drenth, a., spielman, l. j., mantel, b. c., davidse, l. c., & goodwin, s. b. 1991. population genetic structure of phytophthora infestans in the netherlands. phytopathology 81: 13301336. fry, w. e., goodwin, s. b., matuszak, j. m., spielman, l. j., milgroom, m. g., & drenth, a. 1992. population genetics and intercontinental migrations of phytophthora infestans. annu. rev. phytopathol. 30: 107-129. fry,w. e.,goodwin,s. b., drenth, a., tooley,p.w.,sujkowsky,l.s., koh, y. j., eohen, b. a., spielman, l. j., dealth, k. l., inglls, d. a., & sandlan, k. p. 1993. historical and recent migrations of phytophthora infestans: chronology, pathways, and implications. plant disease 77: 653-661. gonzalez, g. p. 1997. caracterización de las poblaciones de phytophthora infestans con base en el tipo de apareamiento y sensibilidad al fungicida metalaxyl en el altiplano cundiboyacense. tesis de maestria en ciencias agrarias. universidad nacional de colombia sede santafé de bogotá. goodwin, s. b., eohen, b. a., dealth, k. l., & fry,w. e. 1994. migration from northern mexico as the probable cause of recent genetic changes in populations of phytophthora infestans. phytopathology 84: 553-558. goodwin, s. b., sehneider, r. e., & fry,w. e. 1995. use of cellulose-acetate electrophoresis for rapid identification of allozyme genotypes of phytophthora infestans. plant disease 79: 1181-1185. khaler, a. l., & prlee, s. e. 1986. isozymes in population genetics, systematics, and evolution of grases. lnt. grass symp. mazo, j. j. & patiño,l f. 1995. determinación de razas fisiológicas y tipo de apareamiento en aislamientos de phytophthora infestans. tesis de ingeniero agrónomo. universidad nacional de colombia sede medellín. miller, j. s., hamm, p. b., & johnson, d. a. 1997. characterization of phytophthora infestans population in ih"! columbia basin of oregon and washington from1992 lo 1995. phytopathology 87: 656660. ramirez, d. 1996. caracterización genélica de aislamientos de phytophthora infestans en el departamento de antioquia. tesis de biólogo. universidad de antioquia. rothe, g. m. 1994. electrophoresis of enzymes laboralory methods. págs. 273301 en: data evaluation in populalion genetics and evolution. springer verlag, berlin. smith, 1. m., dunez, j., philllps, d. h., lelllot, r. a., & ereher, s. a.. 1992. capitulo 8 en: manual de enfermedades de las plantas. págs. 240-243. ediciones mundiprensa, madrid. tooley, p. w., fry, w. e., & villarreal-gonzalez, m. j. 1985. isozyme characterizalion of sexual and asexual phytophthora infestans populations. j. heredily 76: 431435. whittaker, r. h. 1975. communilies andecosystems.2a. edición.macmillan, nueva york. p. 385. 14 registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolucion no. 00862 tarifa postal reducida no. 1059 de adpostal agronomia colombiana, es una revista de carácter científico-técnico de aparición semestral, con el objeto de divulgar los resultados de la investigación que, tanto profesores como estudiantes, realiza en los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas no reflejan el criterio de la facultad de agronomia. universidad nacional de colombia facultad de agronomia sede bogota rector, v-ictqrmanuel manca yo cruz decano william perez rivera director luz marina reyes c. comite editor german arbelaez t. gerhard fischer luis felipe rodriguez g. sigifredo mora ernesto concha editor luis armando bermudez garcia . revisores invrtados. alfredo acosta, rafael angulo, ilarvey arojna, nancy . arciniegas, alberto caro, germán corchuelo, darío corredor, david cuéllar, josé miguel cotes, nelson estrada, víctor j. flárez, ricardo guerrero, sandra gómez, anlbal herrera, gus'tavo ligarreto. orlando 'martinez, alberto mila, teresa mosquera, sigifredo mora, carlos ñustez, mauricio parra, henry planco, wilson piedrahita, dora alba rodríguez, luis ernesto rodríguez, maría rosmira rivera, alcibiades suárez, enrique torres, iván valbuena. . . . indexada en: cab abstracts y agris (fao) correspondencia, suscripciones y canje universidad nacional de colombia. sede bogotá. biblioteca facultad de agronomía. e-mail: agrocol@agronomia.unal.edu.co a.a.14490 bogotád.c. se autoriza la reproducción y cita del material que aparece en agronomía colombiana, siempre que se indique el nombre del (los) autor (es), año, volumen, número y páginas del cual se obtiene. las opiniones y afirmaciones expuestas en los trabajos representan exclusivamente los puntos de vista de los autores, la mención de productos o firmas comerciales-en la revista no implica una recomendaciónpor parte de la universidad. carátula: facultad de agronomía. fotomontaje centro de extensión y estudios rurales. producción editorial. fotomecánica, impresión y reproducción: /7:7. ''ioi)urnii)ioj l.j:::/l.j_e<f_y_ tel: 2885338: bogotá. d.c. no•• 1-3 enero diciembre 2000 registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resoluc/on no. 00862 tarifa postal reducida no. 1059 de adpostal contenido ~g acerca del genoma humano. tobías mojica y luzardo estrada. 7 algunos aspectos de los hongos del género fusarium y de la especie fusarium oxysporum. 11 germán arbeláez. ciclo de vida del entomonemátodo nativo steinernemafeltiae filipjev. adriana sáenz y 17 jesús emilio luque. análisis espacial de las poblaciones de frankliniella occidentalis (pergande) en un cultivo 25 de fresa bajo cubierta, como soporte en las decisiones de manejo integrado de plagas. elkin flórez y darío corredor. cultivo in vivo y método de almacenamiento para juveniles infectivos de steinernema feltiae 3 7 (rhabdita: steinemematidae). adriana sáenz y jesús emilio luque. análisis de la interacción genotipo por ambiente en papa (solanum tuberosum subsp. 43 andigena), a través de una metodología no paramétrica. josé m. cotes, carlos e. ñustez, ricardo martínez y nelson estrada. identificación y análisis de la variabilidad morfológica de 59 cultivares de papa criolla 49 (solanum phureja luz. et buk.). guiliano a. martín, diana s. bonilla c., gustavo a. ligarreto m. y diego a. fajardo. evaluación de la densidad de siembra y el tamaño del tubérculo semilla en la producción de semilla básica de papa criolla, variedad «yema de huevo» (solanum phureja luz. et buk.). josé m. cotes, carlos e. ñustez y javier l. pachón. 57 nos. 1-3 enero di~ 2000 registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolucion no. 00862 tarifa postal reducida no. 1059 de adpostal contenido pag. caracterización morfoagronómica de diecinueve cultivares de quinua (chenopodium quinoa willd.) en la sabana de bogotá. juner torres, héctor vargas, guillermo corredor y luz marina reyes. 61 análisis de la calidad del polen en genotipos de papa, solanum tuberosum ssp. andigena y reacción a phytophthora infestans en progenies. maría carolina ospina y gustavo adolfo ligarreto. 69 diversidad genética de cuatro materiales de maíz choco cito en la zona baja del río anchicaya, pacífico colombiano. nubia c. martínez, luz marina reyes y orlando martínez. 73 efecto de la reducción de la luz, la poda de verano y el suministro de nitrógeno sobre el crecimiento vegetativo y reproductivo de los árboles de manzano «golden delicious». fanor casierra posada y peter lüdders. 79 efecto de la salinidad por cloruro de sodio sobre el balance de nutrientes en plantas de lulo (solanum quitoense l.). fanor casierra posada; georg ebert y peter lüdders. 85 efecto de thidiazuron y cloruro como biorreguladores sobre el rendimiento y la calidad del fruto en tres variedades de manzano (malus domestica borkh.). mauricio benincore, víctor raúl barbosa y gerhard fischer. 91 editorial la revista «agronomía colombiana» presenta a la comunidad científica su nuevo formato, con la inclusión de autores invitados de alto nivel, quienes tratarán temas de gran interés y actualidad en los campos científico y académico. los autores invitados, para el presente volumen, nos traen dos artículos de la mayor importancia, el primero en el campo de la genética y el segundo relacionado con el de los microorganismos. a pesar de que, durante muchos años, el mundo científico ha estado trabajando para descifrar el genoma de diferentes especies animales, vegetales y de microorganismos, y justamente en el umbral del siglo xxi y con base en los trabajos desarrollados por craig y venter sobre la secuencia del «genoma humano» es cuando el mundo, en general, toma conciencia de la importancia de estos descubrimientos y la confirmación de los procesos evolutivos a través de la conservación de las secuencias genéticas entre las especies más relacionadas. la genética se considera un lenguaje común y universal que cruza las barreras de especies y va desde los microorganismos como elementos unicelulares hasta las estructuras más complejas, como el hombre. el segundo tópico se refiere al uso del hongo fusarium oxysporum, como agente biocontrolador en los cultivos de importancia agronómica para el país. este tema es de gran actualidad, debido a que la agricultura en el mundo, ha dado un cambio sustancial, al tener en consideración el equilibrio que debe mantenerse entre la naturaleza y la tecnología. en este sentido, el uso de microorganismos en el manejo de los cultivos permite contribuir a tener un ambiente más sano y sostenible. la columna vertebral de este volumen se basa en las valiosas contribuciones de profesores y estudiantes de la facultad, así como de colegas de otras entidades nacionales. los temas se encuentran enmarcados en diferentes disciplinas del conocimiento, con artículos científicos y técnicos de gran interés en los campos del control biológico, el fitomejoramiento, la fisiología de los cultivos, el manejo integrado de plagas (mip) y los recursos genéticos vegetales. se ha incluido una resefta de las publicaciones más recientes de distinguidos profesores de la facultad, además una información relevante acerca de los programas de posgrado de maestría y doctorado en ciencias agrarias. con la indexación de la revista inicialmente en las bases de datos de cab abstracts y agris (de la fao), esperamos llenar las expectativas de la comunidad académica de la facultad, con un mayor nivel de circulación nacional e internacional, de la producción científica de la facultad. luz marina reyes c. directora agronomla colombiana, 2000. xvii una metodologia muestral sugerida para la estimacion de la poblacion de la chinche de los pastos en la sabana de bogota a suggested sampling method to estimate the population density of col/aria scenica stal in bogotá savanna, colombia, s.a. julio ricardo galindo', nancy barrero? y david ospina' resumen la chinche de los pastos (collaria scenica stal) es una plaga del pasto kikuyo (pennisetum clandestinum) que causa alrededor de un 25% de pérdidas en el ingreso de los ganaderos en la sabana de bogotá. la evaluación de las poblaciones del insecto y su dinámica es esencial para el desarrollo de investigación en métodos de manejo del problema. en este trabajo se seleccionaron dos lotes de kikuyo de aproximadamente 1 ha, para determinar una metodología eficiente, económica y precisa de estimación de la población de estados inmaduros y adultos del insecto, utilizando la técnica deljameo. se tomaron 39 muestras aproximadamente por lote y se hicieron visitas cada dos semanas, para un total de cinco. con esta información se determinó el patrón de disposición espacial de la plaga y se definieron tamaños de muestra para niveles de precisión determinados. además se propuso un tamaño del lote con fines de realización de pruebas experimentales, de 1/3 de ha. finalmente se determinó la conveniencia de hacer paso y repaso sobre el recorrido de la unidad de muestreo, con el fin de lograr una mejor aproximación a la población total del insecto en el lote. palabras claves: col/aria scenica, kikuyo, muestreo sistemático, tamaño de muestra. summary the pest called "chinche de los pastos" (col/aria scenica) in colombia, feed on kikuyo grass (pennisetum clandestinum) in lands of bogotá savanna used to raise iivestock, causing about 25% of reduction in farmers income. assesment of insect populations and its dynamics is essential to develop new strategies for management of problem. in this research, two plots with 1 ha aproximately each one were selected from a grassland, to determine an efficient, low cost, and precise method to estimate population density of adults and inmature states of the insect, using the sweep net technique. a sampling unit consist of a 10 meters ofwalk in the grassland sweeping to trap insects with the sweep net on or above the grass. 39 sampling units per plot were taken every two weeks, by five times, in a systematic scheme. with this information the spatial distribution pattern of insect population was determined and several sampling sizes were established for different precision levels as required. additionally, a 1/3 ha of size plot was suggested for experimental purposes in future research. finaily, a count ofinsects trapped in a double run in the experimental unit was shown to improve the estimation of population density in the plots. key words: systematic sampling, sample size, experimental plot size, sweep net, col/aria scenica, kikuyo grass. introduccion según bernal, 1997, en la sabana de bogotá la superficie de terreno dedicada a la producción de leche es de aproximadamente 290.000 hectáreas. esta extensión está cubierta en un 80% por pasto kikuyo, una gramínea importada al país que desde 1992 recibe el ataque de un insecto conocido como la chinche de los pastos, collaria scenica sta!. con el transcurso de los años el insecto ha invadido las praderas de kikuyo, hasta un punto tal que, según osear duarte (ministerio de agricultura, 1998), actualmente un 96% de las fincas lecheras están afectadas por la presencia de esta plaga, lo cual reduce la capacidad de las praderas para alimentar el ganado y la producción de leche disminuye en cantidad y calidad. se estima que por esta causa el ingreso neto de los ganaderos baja en promedio un 25%. el manejo integrado de la plaga requiere un cambio en los esquemas de uso de las praderas según las recomendaciones de los investigadores (roncancio 1997, martínez et al, 1998). el nivel de aceptación y adopción aún no se ha evaluado. la aplicación de productos químicos es una alternativa que, aunque ayuda a reducir la población de la plaga, deja residuos en el pasto del cual se alimenta el ganado. se ha demostrado que la leche que se produce bajo tales condiciones contiene residuos de productos químicos tóxicos por encima de los niveles permitidos para el consumo humano (santacruz y torrado, 1996). se requiere que los lotes tratados químicamente tengan, por tanto, un tiempo de descanso suficiente para su recuperación, lo cual queda a conciencia de los productores. corpojca tibaitatá. e-maij: rgalindo@corpoica.org.co corpojca tibaitatá. e-mail: nbarreto@corpoica.org.co profesor asociado, dpto. estadística. universidad nacional de colombia. sede bogotá. e-mail: dospina@matematicas.unal.edu.co agronomía colombiana, 2001. 18 (1-2): 7-13 130 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 dado que la aparición de este problema es relativamente reciente, la investigación en este campo es escasa, especialmente por tratarse de una especie adaptada a condiciones tropicales. sin embargo, una fase preliminar en la metodología que se utiliza para el estudio de poblaciones de insectos es determinar o desarrollar métodos precisos, eficientes y económicos para estimar la densidad poblacional del insecto plaga (ruesink y kogan, 1975). este es el tema del trabajo el cual tiene como objetivo el desarrollo de una metodología de muestreo para la evaluación de la población de la chinche de los pastos en lotes de pastoreo de ganado de leche. revision de literatura una característica importante en la distribución espacial de las poblaciones de insectos es, por lo general, la falta de uniformidad. con frecuencia las hembras colocan huevos en forma masiva, lo que favorece una distribución agregada de los estados inmaduros. algunos individuos adultos también tienen tendencias gregarias. otros factores de competencia intra e inter-específica y las condiciones ambientales determinan la disposición final (duque, 1996). para efectos de la definición estadística del patrón de disposición espacial de una plaga, generalmente se parte de la hipótesis nula (ha) de distribución al azar, según la cual, la varianza y la media poblacionales i! son iguales. la hipótesis alterna (h¡) es que los dos parámetros son diferentes. dados los valores muestrales de media y varianza a2 (xy s2, respectivamente) se utiliza la ji-cuadrado como distribución probabilística de prueba. con el chinche de los pastos se ha observado, con los muestreos hechos en la sabana de bogotá, que según las estimaciones, la captura tiene una varianza poblacional mayor a la media. esta característica esta asociada con poblaciones biológicas agregadas o con distribución de "contagio" (barreto el al, 1996). sin embargo, la población de insectos varía en el tiempo y por lo tanto los parámetros son dinámicos. para lograr una mejor aproximación a esta característica, una alternativa consiste en la aplicación de la ley de taylor (1988), quien encontró que para una gran cantidad de especies animales, la relación de la media y la varianza se puede expresar funcionalmente de la forma: s2 amh donde a es un parámetro asociado con el método de muestreo, y b es un parámetro asociado con el hábitat del insecto y sus características específicas. la estimación de estos parámetros obliga a la obtención de una serie de información con diferentes medidas de media y varianza muestrales (duque, 1996). la ley de taylor ha demostrado un buen comportamiento y superioridad como metodología estadística comparada con otros métodos, como el procedimiento de iwao. tonhasca el al, 1994, aplicaron los procedimientos ideados por taylor e lwao y los revisaron exhaustivamente para la verificación de los supuestos estadísticos encontrando un mejor comportamiento de la ley de taylor. en forma similar, salifu y hogson, 1987, informaron la superioridad en eficiencia de la ley de taylor con respecto a la ley de iwao. para la toma de muestras se pueden utilizar diferentes diseños, entre los cuales se escoge el más eficiente y económico. cuando la unidad de muestreo es un lote de pasto, existe suficiente uniformidad para considerar práctico el uso de un diseño sencillo: el muestreo sistemático. a menudo este método se utiliza en agronomía haciendo recorridos en forma de "x" o de "w" (zig-zag) en el terreno. la aleatoridad esta dada por los puntos de arranque (duque, 1996). una característica de las poblaciones de insectos, que ayuda a definir el tamaño de muestra más eficiente y económico, es que los aumentos del tamaño de población están relacionados con una mayor varianza, de acuerdo con la ley de taylor descrita anteriormente. si se conocen o estiman los parámetros de la ley de taylor, se puede utilizar la siguiente fórmula para el tamaño de muestra (duque, 1996): n~--h-::-'donde m es la media muestral y a y b son los parámetros de la ley de taylor. materiales y metodos definición de la población objetivo. para la investigación, la población de insectos sobre la cual se hace inferencia esta enmarcada en un lote de pastoreo, de aproximadamente una hectárea, al cual entra determinado número de reses periódicamente para consumir el pasto. el momento de muestreo se define con referencia a la fecha del pastoreo, teniendo en cuenta que la acción del ganado reduce al mínimo la población del insecto. se asume que el lote constituye una unidad de manejo agronómico en cuanto a riegos, fertilización y otras prácticas de mantenimiento. también se asume que en un área tan pequeña, las condiciones climáticas son homogéneas. por lo tanto, la uniformidad del terreno es suficiente como para atribuir la distribución espacial de la plaga principalmente a factores biológicos propios de la especie. la población objetivo de muestreo del chinche consiste en todos los adultos y estados inmaduros del insecto que se encuentran en un lote de pastoreo. la población de muestreo, con la metodología, es la cantidad de insectos adultos e inmaduros de la chinche que pueden ser capturados con el pase de la jama haciendo un recorrido completo del terreno, dado un determinado número de pases de jama por unidad de área. para el trabajo, se seleccionaron dos lotes de pasto kikuyo, en una finca ganadera de zipaquirá. estos lotes se hallan separados entre sí por una distancia que garantiza la independencia de las poblaciones. el lote denominado "centro 2" es irregular en su relieve y se encuentra en una zona baja de la finca. el lote "cartagena 2" tiene topografía plana y está ubicado en una zona alta. las condiciones ambientales entre los diferentes muestreos fueron bastante uniformes. sin embargo, en la última lectura del lote "cartagena 2", el pasto se encontraba húmedo, lo cual alteró los resultados. la información también esta reportada con el fin de mostrar el efecto de esta condición en la captura. definición de la unidad muestra!. para el trabajo, la unidad de muestreo está constituida por un área de terreno de 12 x 0,8 m aproximadamente, en la cual una persona realiza 1° pases dobles de jama para capturar los insectos en sus estados inmaduros o adultos. el pase doble de jama consiste en un 2001 galindo et al.: una metodología muestral sugerida ... 131 barrido de lado a lado del camino que la persona realiza mientras avanza paso a paso. en términos de muestreo, cada unidad de área constituye un conglomerado, donde los elementos son los insectos capturados con la jama. la definición de esta unidad de muestreo se basa en la experiencia de trabajos anteriores (barreto el al, 1996). diseño del muestreo. por economía y sencillez para el trabajo de campo, las unidades de muestreo se seleccionaron siguiendo el diseño sistemático. en este caso, el resultado de la aplicación de este esquema, conduce a un recorrido en diagonales por el lote de terreno. la ubicación de los puntos dentro del campo se hizo en forma aproximada, midiendo las distancias con pasos (previamente se midió el avance aproximado por paso: un metro). para cada muestreo se hizo un mapa indicando las distancias y la ubicación de los puntos de muestreo. como un intento para aproximarse a la población total en las unidades de muestreo seleccionadas, por medio de la jama, se utilizó una técnica de muestreo repetitivo, ideada por los autores. el procedimiento consistió en hacer sobre la misma franja repeticiones del muestreo, contabilizando en cada ocasión, la captura obtenida, hasta agotar la población del sitio. en una unidad de muestreo con alta densidad del insecto, se trató de determinar el número máximo de pases necesarios para lograr este objetivo. se observó que la captura de adultos después de 7 pases se estabiliza. se hicieron dos pases más para tratar de reducir la captura a cero, lo cual no se logró, posiblemente debido al ingreso de algunos adultos a la franja de muestreo, provenientes de zonas contiguas. se decidió dejar en 9 el tope máximo de repeticiones sobre la unidad de muestreo, para dejar un margen de error en caso de poblaciones más densas. en resumen, el procedimiento fue el siguiente: se seleccionó una unidad muestral, bajo el diseño sistemático. si en la muestra seleccionada hubo captura del insecto, se hicieron repasos de la unidad de área hasta agotar la población o cumplir un número máximo de 9 repasos. tamaño de muestra. el tamaño de muestra se fijó en 39, de acuerdo con los resultados de investigaciones anteriores (barreto el al, 1996). en la práctica el tamaño de muestra pudo variar por problemas logísticos (imprecisión en la ubicación de las unidades, principalmente). con los resultados obtenidos, se determinó el tamaño de muestra recomendable utilizando la ley de taylor, como se describe más adelante en la parte correspondiente al análisis estadístico. lecturas en el tiempo. el muestreo en los lotes se hizo periódicamente, con el fin de hacer un seguimiento del crecimiento de la población del insecto. se completaron un total de 5 lecturas. aunque inicialmente se planearon visitas semanales a la finca, en dos ocasiones la lluvia impidió la labor de muestreo. este tipo de inconvenientes eleva los costos de este tipo de investigaciones. el objetivo principal de las diferentes evaluaciones era la calibración de la técnica de muestreo y la definición del tamaño de muestra, para lo cual se presenta la metodología a continuación. análisis estadístico. con los resultados de captura del insecto en cada evaluación y cada lote, se hizo en primer lugar una prueba de bondad de ajuste a la distribución poisson. se utilizó la relación varianza muestral-media como estadístico de prueba. bajo la hipótesis nula, se asume que dicha relación sigue una distribución ji-cuadrado con n-l grados de libertad. el nivel de significancia para la prueba fue del 5% (hurtado, 1996). con los resultados de la captura de insectos por lectura, se hizo regresión lineal de la varianza en función del promedio, utilizando la transformación doble logarítmica. el exponencial del intercepto y el coeficiente de regresión resultantes son estimaciones de los parámetros de la ley de taylor (duque, 1996). mediante el uso de la distribución t-student, al 5% de significancia, se probó, separadamente, si los parámetros eran iguales o diferentes de cero y de la unidad. con las estimaciones de la ley de taylor, se hizo un cálculo del tamaño de muestra recomendable. para tal efecto, se probaron dos niveles de precisión relativa (0,25, y 0,30) con respecto a la media poblacional. este criterio se prefirió a establecer un valor de precisión absoluto, debido a los cambios del tamaño de la población del insecto a través del tiempo. el nivel de confiabilidad para este estudio se estableció en un 90%, teniendo en cuenta que los muestreos se hacen semanales y que el crecimiento de la población de la chinche en las etapas iniciales es lento. en el ensayo de muestreo repetitivo sobre la misma unidad muestral se totalizó la captura por unidad de muestreo la cual se consideró como una aproximación del valor máximo posible de captura utilizando jama. se probó la hipótesis nula según la cual no hay correlación entre los resultados de los dos primeros recorridos de jama y el total posible de captura. se utilizaron como estadísticos de prueba los coeficientes de correlacion de kendall y spearman, con un nivel significancia del 5% (conover, 1971). en caso de una baja correlación se debería considerar más de una repetición en cada unidad muestral para aproximarse mejor al total de captura. resultados y discusion diseño de muestreo. con la metodología propuesta, aunque no totalmente exacta para ubicar los puntos de muestreo pero sí lo suficientemente sencilla para aplicarla en campo, se pudo garantizar un cubrimiento adecuado del lote y un mapa aproximado de ubicación de los puntos muestreados, útil para estudios de distribución espacial. diferentes ubicaciones de sitios para la toma de las muestras fueron utilizados en los 5 muestreos realizados, comprobándose la bondad de la metodología. para la elaboración de los mapas de muestreo, se realizó un programa en qbasic (de microsoft corporation). en el mapa se representó el lote cubierto con una cuadrícula donde cada cuadro tenía como longitud de lado el avance de un paso. las unidades de muestreo quedaron marcadas de forma que se podían ubicar y seguir en campo con un recorrido predefinido. debido a que el muestreo es sistemático, el avance se hizo de una forma regular y fácil de llevar. en la práctica se observan lotes que pueden tener problemas locales de inundación y seguramente otras variaciones asociadas con el relieve del terreno, las características fisicoquímicas del suelo o los bordes con sombrío, condiciones que pueden afectar la distribución espacial del insecto. es posible que sea conveniente, en algunos casos, redefinir el área de muestreo o conformar subáreas dentro del lote. en muchos casos la captura fue baja lo cual se explica por el manejo de praderas que se da en la finca para impedir que el insecto desarrolle poblaciones numerosas. aplicación de la ley de taylor. según los resultados de la prueba de la relación varianza-media, se obtuvo suficiente evidencia para afirmar que la varianza poblacional era superior a la media para la captura de adultos e inmaduros de la chinche en el 132 agronomía colombiana lote centro 2 durante todo el período de evaluación, a excepción de la tercera lectura de adultos (tabla 1). en el lote cartagena 2 se aceptó la hipótesis de que la varianza poblacional era superior a la media para la captura de estados adultos en las 4 primevol. 18· nos. 1-2 ras evaluaciones. en cambio, la misma prueba estadística aplicada a la captura de inmaduros en el lote cartagena 2 no permitió rechazar la hipótesis de igualdad de la varianza y la media, a excepción de la tercera lectura. tabla j. estimaciones de la relación varianza-media para la captura de los estados adulto e inmaduros de la chinche de los pastos a través del tiempo (t), en dos lotes de pastoreo estado adulto estados inmaduros wie t n x s2 s2 / x valorp s2 s2 / x valorpx 1 i 46 0,739 1,1749 1,59 0,007 8,413 64,2924 7,64 0,000 2 33 0,455 0,7557 1,67 0,011 2,303 6,8428 2,97 0,000 3 33 1,000 1,4375 1,44 0,052 1,606 4,7462 2,96 0,000 4 34 3,235 13,7611 4,25 0,000 0,971 1,6658 1,72 0,006 5 39 2,744 8,1957 2,99 0,000 1,487 5,9406 3,99 0,000 2 i 26 0,115 0,1862 1,61 0,027 0,192 0,2415 1,26 0,176 2 33 0,485 0,9451 1,95 0,001 0,030 0,0303 1,00 0,467 3 33 0,429 0,8466 1,98 0,002 0,179 0,5966 3,34 0,000 4 40 0,425 0,9173 2,16 0,000 0,025 0,0250 1,00 0,470 5 38 0,579 0,4125 0,71 0,903 0,079 0,0747 0,95 0,563 en los casos en los cuales la varianza poblacional demostró ser superior a la media se podría sugerir que la población se distribuye espacialmente en forma agregada. en el campo se deben verificar focos donde existe una mayor concentración de insectos. en este caso, se pueden plantear varios modelos probabilísticos para representar la distribución de la población. en cuanto a la captura de estados inmaduros de la chinche en el lote cartagena 2, en donde los resultados de la prueba no permitieron rechazar la hipótesis nula, se asume que la distribución probabilística adecuada para este caso es la de poisson con parámetro a. biológicamente este resultado indica una distribución al azar del insecto (duque, 1996). utilizando la transformación logarítmica de la varianza y el promedio de captura, se hizo la estimación de los parámetros de la ley de taylor por medio del análisis de regresión con los datos de las diferentes lecturas. de acuerdo con los resultados (figura i y tabla 2), se pudo comprobar la distribución agregada de adultos e inmaduros en el lote 1y de los adultos en el lote 2. la captura de inmaduros en el lote 2 no demostró agregación, lo cual se debe posiblemente a que la captura se presentó en niveles muy bajos como para demostrar la aparición de focos. in(captura promedio de adultos) 2 t vi o 111 ... ::::1 q) "c "c 111 111 e ~ .s .!!! q) '"c ~ 111_'1: ::::1 q. 111o 1 5 j_, , 1 ~. •r-------4}-~:----------+---------~ figura j. estimación de la relación varianza media en la captura de inmaduros y adultos de la chinche de los pastos en un lote de pastoreo de una finca de zipaquirá (centro 2.) -0,5 o 0,5 ln (captura promedio de inmaduros) 2001 galindo et al.: una metodología muestral sugerida ... 133 tabla 2. conclusiones sobre la distribución espacial de la captura de la chinche de los pastos según el estado de desarrollo, en t muestreos. wie t estado distribución adulto agregada inmaduros agregada adulto agregada inmaduros al azar 5 2 4 tamaño de muestra. de acuerdo con los resultados, la estimación del tamaño de muestra depende de algunos criterios, en particular del nivel de precisión y confiabilidad que se requieren para la estimación de la población en un lote de pastoreo y del estado de desarrollo del insecto que sea de interés. para el estado adulto del insecto se observó que las poblaciones estimadas fueron bajas al comienzo de las evaluaciones durante el descanso de los lotes. en cambio, las poblaciones de inmaduros fueron altas, por lo cual es más conveniente realizar el muestreo de estos estados del insecto teniendo en cuenta la necesidad de realizar medidas de control en el momento adecuado, antes de que aparezca una nueva generación de adultos. el tamaño de muestra para los estados inmaduros del insecto varía con el tamaño de la población, de acuerdo con la ley de taylor. por lo tanto resulta conveniente elaborar una tabla en la cual aparezcan diferentes niveles de captura posible y los tamaños de muestra adecuados para cumplir con un nivel de precisión propuesto. para tal efecto se consideró una precisión relativa de 0,25 con respecto a la media, teniendo en cuenta los cambios de captura observados entre lecturas. para aquellos casos donde el tamaño de muestra fue alto, se consideró un nivel de precisión relativa de 0,30 (tabla 3). para evaluar la posibilidad de reducir costos de muestreo utilizando lotes más pequeños (o subáreas), y aprovechando que las unidades de muestreo siguen una distribución espacial uniforme, se hizo una división de los lotes en tres zonas iguales calculándose el promedio y la varianza para cada lectura. en la figura 2, se observa el paralelismo de las curvas de progreso de la población tanto de estados inmaduros como del estado adulto. únicamente en la última lectura de adultos se encuentra una discrepancia entre dos de las zonas y la tercera, lo cual merece evaluar las posibles causas. esta zona es vecina al camino destapado que recorre la finca y presenta problemas de encharcamiento. estas son razones suficientes para considerarlo un ambiente distinto a las otras zonas. tabla 3. tamaño de muestra para la estimación de la media poblacional de la captura de inmaduros de la chinche de los pastos en el lote 1 con un nivel de con fiabilidad de 0,90. nivel de precisión relativa con captura media respecto a la media esperada 0,25 0,30 85 18 2 ro 17 3 49 16 4 42 16 4 38 15 6 35 15 7 32 14 8 30 14 9 28 i3 4.5 4 3,5 :¡¡-;; 3 .2 ~2.5 '"., ~ 2 :; g.1.5 u , -=:'='-z-o-;;;-:¡---, _zona 3 ___._zona 2 i 0.5 o ._--~~---+----~----~--~ 23456 semanas después del pastoreo 12 e 10 111 i • zona 1 io,_ ::::j 8'o i ___ zona 2j(ti e 6 i __'_zona 3c: l (1) 'o ~ 4 ::::j-a. 2(ti o o 2 3 4 5 6 semanas después del pastoreo figura 2. captura de estados inmaduros y adultos de la chinche de los pastos a través de varias lecturas, en tres zonas de un lote de pastoreo (centro 2) en una finca ganadera de zipaquirá. 134 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 muestreo repetitivo. en el muestreo con repaso en las unidades muestrales, se obtuvo una buena correlación (tabla 4) entre el total capturado (aproximación al muestreo exhaustivo) y la captura acumulada en las dos primeras repeticiones (paso y repaso), tanto para adultos como para inmaduros. esto sugiere modificar la metodología de muestreo para lograr una mejor aproximación a la población total que puede ser capturada con eljameo. con una buena estimación de la captura total por área se espera una mejor correlación con la población de chinche que habita en el pasto y una precisión mayor. tabla 4. correlación no paramétrica para la captura en un paso y repaso de la unidad muestral con el total capturado en un máximo de 9 repasos (n=io). repasos de la unidad muestral estado del primer pase segundo pase insecto tao rho tao rho adulto 0,511* 0,692* 0,756* 0,886* inmaduros 0,422* 0,646* 0,533* 0,780* • correlación significativamente diferente de cero para los coeficientes tau de kendall y rho de spearman, respectivamente (conover, 1971) con base en las consideraciones, conviene abarcar un mayor número de lotes y ambientes diferentes, en los cuales se expresa la mayor variabilidad, para mejorar la precisión del muestreo en un lote. en el estudio se observó un comportamiento notablemente diferente entre los dos lotes seleccionados. un paso siguiente puede ser determinar los factores que inducen tal variabilidad. literatura citada barreto, n., martinez, e., galindc 1, r. y corredor, d. patrón de disposición espacial de la chinche de los pastos col/aria columbiensis (hemiptera:miridae) en la sabana de bogotá. corpoica, bogotá. 1996 conover, wj. practical nonparametric statistics. john wiley & sons, new york, p.250261.1971 duque, m.c. patrones de disposición espacial y su importancia en la definición de un plan de muestreo en mip. en: memorias del curso introducción a la dinámica de plagas, corpoica, subdirección de sistemas de producción, programa de epidemiología vegetal, tibaitatá. p. 43-661996 hurt ado, h. muestreo en poblaciones biológicas. simposio internacional de estadística, santa marta, universidad nacional de colombia, facultad de ciencias. 1995 ministerio de agricultura. inadecuado manejo de insecticidas está causando problemas sanitarios. en: agricultura al día, febrero de 1998, año 3, no. 16, bogotá. 1998 martinez e. y n. barreto. la chinche de los pastos col/aria scenica sta!' en la sabana de bogotá. nidia ramírez (de). bogotá. corporación colombiana de investigación agropecuaria. corpoica. 1998. p. 66. 1998 roncancio, d. evaluación del efecto de la aplicación de productos naturales, úrea y materia orgánica en el control del chinche de los pastos col/aria columbiensis en la sabana de bogotá. tesis de grado. universidad de la salle, bogotá. 1997 ruesink, w.g. y m. kogan, the quantitative basis ofpest management: sampling and measuring. in: metcalf, r.l. & w. luckman, introduction to insect pest management. john wiley& sons, new york,p.587. 1975 salifu, a.b. y c.j. hodgson, dispersion patterns and sequential sampling plans for megalurothrips sjostedti (trybom) (thysanoptera: thripidae) in cowpeas. bull. ent. res. 77,441-449. 1987 santacruz, f. y torrado, a. evaluación de insecticidas para el control de la chinche de los pastos col/aria columbiensis y determinación de residuos en pasto kikuyo y leche. ica. bogotá. 1996 taylor, l. r., ln. perry, i.p. woiwod y r.aj. taylor. specificity ofthe spatial power-law exponent in ecology and agriculture. nature (lond.) 332:721-722. 1988 tonhasca a, r. palumbo y d.n. byrne, aggregation patterns of bemisia tabaci in response to insecticide applications. entom expl & appl 72:265-272. 1994 agronomfa colombiana 1998 volumen no. 1pago 82 -97 influencia del fotoperiodo en el desarrollo floral de plantas de solidago chilensis, aster ericoides ev. 'monteeasino' y solidago x luteus" influenee of photoperiod on floral development in plants of solidago chilensis, aster ericoides ev. 'monteeasino' and solidago x tuteus víctor j. flórez-roncancio' y maria de fátima a. d. pereira" resumen solidago x luteus es un híbrido interespecífico entre solidago ptarmicoides y solidago canadensis. este híbrido, solidago chilensis y aster ericoides cv. 'montecasino' son las especies objeto del presente estudio. son plantas típicas de días largos, las cuales crecen como rosetas en días cortos y son explotadas para flor de corte. se observaron características vegetativas y reproductivas de estas especies en condiciones fotoperiódicas de 8h y 20h y, en solidago x luteus, por su mejor performance en cuanto a la inducción floral, se realizaron estudios de comportamiento fotoperiódico del desarrollo desde el botón floral hasta antesis. en forma general, en las tres especies estudiadas, los fotoperíodos largos promueven inducción floral y aumento en el número de ramificaciones laterales y de hojas. en días cortos, las plantas de solidago chilensis permanecieron en roseta, en las de solidago x luteus hubo inducción y antesis floral, en tanto que, en aster ericoides, había plantas en roseta y plantas inducidas. la evidencia de que los • recibido en febrero de 1998 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. apartado 14490, santafé de bogotá colombia. e-mail: vjflorez@bacata.usc.unal.edu.co. 2 profesora titular, departamento de fisiología vegetal instituto de biología universidad estatal de campinas unicamp. apartado 6109, cep 13083-970 campinas sp, brasil. días cortos aceleraban la antesis floral en plantas de solidago x luteus, inducidas en días largos, se fortaleció con el experimento de diferente duración en días cortos (5; 10 y 15días); lo cual se confirmó en experimentos subsecuentes, en donde se comprobó que la planta responde a los fotoperíodos cortos (8h; 10h y 12h), acelerando la antesis y a los fotoperíodos largos (16h y 20h), retardándola y los fotoperiódos entre 12h y 16h (14h) estarían en una situación de transición entre días cortos y días largos, caracterizando, así, una respuesta cuantitativa con el aumento del fotoperíodo. palabras claves: fotoperiodismo, desarrollo vegetativo, inducción floral, antesis floral, flor de corte. summary solidago x luteus is a hybrid between solidago ptarmicoides and solidago canadensis. this hybrid, solidago chilensis and aster ericoides cv. 'montecasino' are the subject of the present work. they are typically long-day plants which grow as rosettes in short days and are exploited as cut flowers. the effect of photoperiod on vegetative development and floral induction of these species was studied. since the best floral induction performance was observed in solidago x luteus, studies of photoperiodic behavior of floral bud to anthesis were done with this specie. floralinduction was generally promoted, and the number of lateral branches and leaves increased under long days (20h) 82 in all species. solidago chilensis plants remained as rosettes, while in so/idago x luteus floral induction occurred under short days (8h). however, aster ericoides showed both responses, rosettes and floral induction. the hypothesis that short days speeded up flower anthesis in solidagox luteuswas tested in the experiment with different short days periods (5, 10 and 15 days). finally, was showed that the rate of flower bud development to anthesis was more rapid in shorter photoperiods (8h, 10h, 12h), delayed in long photoperiods (16h, 20h) and, in photoperiods between 12h and 16h (14h), a transition situation between short and long days, characterizing this response as a quantitative with the increase of photoperiod. key words: photoperiodism,vegetative development, floral induction, floral anthesis, cut flower. introduccion solidago x luteus (m. l. greene) brouillety semple (syn. x so/idasterhybridus, x s. luteus) es un híbrido interespecífico entre solidago ptarmicoides (syn. aster ptarmicoides) y solidago canadensis (brouillet y semple, 1981). se sabe que este híbrido y las especies solidago chilensis meyu y aster ericoides cv. 'montecasino' se presentan como plantas en roseta típicas de días largos (dl), pero su comportamiento fotoperiódico no se ha descrito con precisión. estas plantas desarrollan, a partir de la roseta, un tallo único y erecto, el cual termina en botón floral y, en el tercio superior, se originan numerosas ramificaciones con formación de capítulos florales en sus respectivos ápices. estasson explotadas principalmentepara flor de corte. el papel del fotoperíodo en el control del desarrollo floral ha sido reconocido desde los primeros trabajos de garner y allard (1920, 1923). para kinet y sachs (1984) los estadios de desarrollo posiniciación hasta antesis son frecuentemente omitidos porque son vistos como una consecuencia inevitable de la iniciación, mientras que, el desarrollo floral consiste de numerosos pasos secuenciales, cada uno con exigencias específicas, afectados, de forma diferente, por las condiciones ambientales y químicas. los eventos que ocurren en el ápice después de la llegada del estímulo floral no están restringidos a las plantas sensibles al fotoperíodo. la presencia del estímulo floral en el ápice resulta en cambios morfológicos asociados con la iniciación y subsecuente desarrollo del primórdio floral: el ápice se reorganiza y produce los órganos florales, los cuales surgen en diferentes sitios en el domo apical (vince-prue, 1975). según kinet et al. (1985) una de las dificultades en la determinación de la exigencia fotoperiódica para el desarrollo floral es que, durante todo el proceso, usualmente, no es necesario un fotoperíodo apropiado. en muchas especies, el fotoperíodo influye, solamente, el desarrollo durante una determinada época, apenas para complementar algún estadio crítico. puedeexistir la respuesta fotoperiódica cualitativa o cuantitativa, dependiendo de la especie o del cultivar. en especies fotoperiódicas cuantitativas, la apertura floral se retardaen fotoperíodosdesfavorables. así, la tasa de desarrollo floral, medida por el tiempo desde la iniciación hasta la antesis, es una respuesta cuantitativa y la presencia o ausencia de flores en antesis es una respuesta cualitativa (kinet et al. 1985). el objetivo de este trabajo fue establecer algunas características vegetativas y reproductivas de solidago x luteus, so/idago chilensis meyu y aster ericoides cv. 'montecasino' en condiciones fotoperiódicas de días largos (dl) (20h) y de días cortos (oc) (8h), con la finalidad de seleccionar el material de mejor desempeño en cuanto a la inducción floral. una vez seleccionado el híbrido s. x luteus, se realizaron estudios subsecuentes de comportamiento fotoperiódico del desarrollo desde el botón floral hastaantesis en plantas en fotoperíodos de dl y de oc. 83 material y metodos los esquejes con raíz de las tres especies se obtuvieron de la empresa klass schoenmaker & hijos (holambra sp). las plantas crecieron en condiciones de invernadero, en macetas que contenían una mezcla, por partes iguales, de suelo, arena y compuesto orgánico y capacidad de 1l y, se mantuvieron en fotoperíodos de dc y de dl hasta las transferencias programadas en los diferentes experimentos entre dl y dc o viceversa. se utilizaron ocho plantas por tratamiento. los dc de 8h se obtuvieron cubriendo los bancos, donde se colocaron las macetas, con una cortina de tejido negro y las condiciones de dl (18h y 20h) se obtuvieron completando el fotoperíodo natural con iluminación artificial suministrada por lámparas incandescentes (53w.m·2). las plantas de las tres especies se mantuvieron, simultáneamente, en fotoperíodos de dc y de dl. la mitad de las plantas de cada uno de los ensayos con s. chilensis y con a. ericoides en dc fueron transferida para dl a los 79 y 77 días después de la siembra, respectivamente, las plantas de s. x luteus no se transfirieron, pues todas florecieron en dc. la mitad de las plantas de los ensayos con s. x luteus y s. chilensis en dl fueron transferidas para dc a los 87 días después de siembra y la mitad de las plantas del ensayo con a. ericoides se transfirieron para dc 77 días después de siembra. todas las transferencias se hicieron por sorteo. semanalmente, en cada una de las plantas de los diferentes tratamientos se midió la longitud del tallo (medido con regla desde la base hasta la región apical del talio), se contaron el total de hojas del tallo, el total de brotes básales (brotes vegetativos en la base de la planta), el total de ramificaciones laterales (ramificaciones vegetativas y florales del tallo) y el total de ramificaciones florales (ramificaciones florales del tallo); también, se contaron el total de plantas inducidas (plantas con elongación del tallo), el total de plantas con botón floral y el total de plantas en antesis en relación con el número total de plantas, para obtener el cálculo de los respectivos porcentajes. se considero como planta en antesis, aquélla que poseía por lo menos una flor completamente abierta, tal como se explica más adelante. la altura de la planta se midió con regia desde la base hasta el punto más alto de la planta, estirando las hojas del tallo hacia arriba. el ensayo de desarrollo del botón floral y antesis en plantas de s. x luteus en fotoperíodo de 8h se efectuó en las mismas condiciones ya descritas, utilizándose 10 plantas por tratamiento. un lote de 50 plantas de s. x luteus se mantuvo durante 41 días en el fotoperíodo de 20h y, en seguida, este lote de plantas se subdividió, por sorteo, en cinco grupos iguales: el primer grupo se mantuvo en el fotoperíodo de 20h, el segundo, el tercero y el cuarto grupos de plantas se mantuvieron 5; 10 y 15 días en 8h, respectivamente y, luego, se transfirieron a 20h. el quinto grupo de plantas se mantuvo hasta el final del experimento en 8h. los ensayos de desarrollo floral y antesis en plantas de s. x luteus, en los fotoperíodos de 8h, 10h, 12h, 14h, 16h y 20h, se efectuaron en condiciones de invernadero con cámaras fotoperiódicas controladas por temporizadores, las cuales permiten la obtención concomitante de diferentes fotoperíodos. las plantas se mantuvieron en fotoperíodo de 18h hasta el estadio de formación de botón floral (botones florales con 1,5±0, 12mm de diámetro y 736± 159,5 botones f1orales/g masa fresca) y, después se transfirieron a los diferentes tratamientos fotoperiódicos. independientemente del fotoperíodo, todas las plantas recibieron en el invernadero 8h diarias de luz natural y la extensión del fotoperíodo, en cámaras individuales, por medio de una lampara fluorescente "luz del día" de 40w (1,6mmol.m'2.s") y una lámpara incandescente de 1oow (1,6mmol.m'2.s"), suministrando una densidad de flujo de fotones de 3,5mmol.m·2.s". se utilizaron 1oplantas por tratamiento y materas con capacidad de 2l. 84 las flores (inflorescencias) en antesis total, considerando aquéllas que presentaban las flores figuladas más externas del capítulo floral, formando ángulo de aproximadamente 90° con el respectivo pedúnculo, se contaron. en cada conteo, las flores se removieron de la planta con una tijera común. el estimativo de la velocidad media de antesis floral se hizo a través del cálculo del tiempo medio de antesis floral, de acuerdo con la siguiente expresión: donde: t¡= tiempos de antesis; n¡ = número de flores abiertas en los intervalos equidistantes sucesivos t¡_lt¡ descrita por labouriau (1983) para germinación de semillas. el diseño experimental fue completamente al azar con el número de tratamientos y de repeticiones (plantas) por tratamiento de acuerdo con cada experimento. después del análisis de varianza, las medias de los tratamientos se compararon por la prueba de tukey a 5% de probabilidad. cuando se consideraron dos tratamientos, se utilizo la prueba t, también, a 5% de probabilidad. resultados y dlscusion las plantas de s. chilensis en oc permanecieron en rosetas (cuadro 1-a, b), pues la altura del tallo no paso de 0,09m, reflejando, en función de la altura de planta (0,28m), una longitud de 0,19m en las hojas apicales. consecuentemente, no se comprobó inducción floral, ni plantas en antesis. el número de ramificaciones laterales fue creciente y ligeramente mayor que el número de brotes básales. se observaron 44 hojas por planta al final del experimento. en las plantas en oc transferidas después de 79 días a dl, hubo elongacion del tallo y de esta forma inducción floral en la totalidad de ellas (cuadro 1-a, c). a los 151 días después de siembra, cuando se concluyó el experimento, había 7 ramificaciones laterales y cerca de 9 brotes básales por planta (cuadro 1-c), al contrario de lo observado en oc (cuadro 1-b). la altura del tallo aumento para 0,39m y el número de hojas por planta fue cerca de 65. en las plantas de s. chilensis crecidas en dl (cuadro 2-a, b), se verifico una rápida elongacion del tallo, pues éste llegó a 1,45m de altura a los 84 días después de siembra. a los 21 días después de la siembra, todas las plantas ya estaban inducidas. también, se presentó antesis floral en todas las plantas, un número abundante de ramificaciones laterales, en función de la ramificación del tercio superior del tallo e, inhibición de brotes básales. al final del experimento, había cerca de 98 hojas por planta. en las plantas crecidas en dl y transferidas a los 87 días después de la siembra para oc (cuadro 2-a, c) se observó un pequeño aumento en la altura de planta y del tallo y, aunque la iniciación de la antesis se anticipó, el proceso hasta 100% de plantas en antesis fue más lento (cuadro 2-c), con relación a las plantas en dl (cuadro 2-b). también, se observó un incremento menos acelerado en el número de ramificaciones laterales y un ligero aumento en brotes básales (cuadro 2-c), con relación a las plantas en dl (cuadro 2-b). al final del experimento, había cerca de 100 hojas por planta. comparando las plantas en oc y en dl, se observa que, en oc, permanecieron en roseta sin inducción floral (cuadro 1-a, b), mientras que, en dl, hubo la elongación del tallo, característica de las plantas inducidas (cuadros 1-c y 2-a) yposterior antesis en todas ellas (cuadro 2-b). el número de brotes básales fue mayor en oc y el de ramificaciones laterales, en dl (cuadros 1y 2). la altura del tallo fue 16,3 veces mayor en dl, con relación a los oc (cuadros 2-b y 1-b), el número de hojas fue 2,2 veces mayor en dl que en oc (cuadros 2-b y 1-b) y el número de brotes básales fue 5,4 veces mayor en oc .que en dl (cuadros 1-b y 2-b). 85 cuadro 1. medidas de desarrollo de plantas de s. chilensis crecidas en oc (8h) (a), mantenidas en este fotoperíodo (b) y transferidas para dl (20h), 79 días después de siembra (c). días alturá altura plantas plantas n!!. de n.!!.. después de de inducien ramificade número de planta tallo das antesis ciones brotes de siembra (m) (m) (%) (%) laterales básales hojas a. plantas crecidas en dc 21 0,20 0,07 ° 0,0 0,0 16,928 0,25 0,08 ° 0,6 0,1 21,036 0,27 0,08 ° 1,4 0,1 24,442 0,28 0,08 ° 1,5 0,1 26,549 0,29 0,09 ° 1,5 0,1 30,457 0,28 0,09 ° 1,5 0,1 33,163 0,29 0,09 ° 1,8 0,1 35,570 0,28 0,09 ° 1,5 1,0 36,977 0,28 0,09 ° 1,9 1,9 38,4 b. plantas mantenidas en dc 84 0,28 0,09 ° 2,5 2,5 42,092 0,28 0,09 ° 5,0 2,5 42,598 0,28 0,09 ° 8,3 3,0 42,8105 0,28 0,09 ° 8,5 3,0 43,3111 0,28 0,09 ° 10,5 4,5 43,3120 0,28 0,09 ° 10,0 5,8 43,5127 0,28 0,09 ° 10,0 6,3 43,8136 0,28 0,09 ° 9,8 6,5 43,8144 0,28 0,09 ° 9,8 7,0 44,3151 0,28 0,09 ° 9,8 7,0 44,3 c. plantas transferidas para dl 84 0,29 0,09 ° 2,0 2,5 36,892 0,28 0,10 ° 3,8 3,3 38,098 0,28 0,10 ° 7,5 4,3 40,8105 0,29 0,10 25 ° 8,5 5,0 44,8111 0,29 0,14 50 ° 8,8 5,0 49,3120 0,33 0,20 100 ° 8,3 5,0 51,5127 0,39 0,26 100 ° 8,5 6,3 55,0136 0,42 0,30 100 ° 8,0 8,3 57,5144 0,48 0,37 100 ° 7,5 9,0 62,0151 0,50 0,39 100 ° 7,0 9,3 64,8 ausencia de antesis. 86 cuadro 2. medidas de desarrollo de plantas de s. chilensis crecidas en dl (20h) (a), mantenidas en este fotoperíodo (b) y transferidas para oc (8h), 87 días después de siembra (c) . .. días altura altura plantas plantas n.2. de n!!.. después de de inducien ramificade número de planta tallo das antesis ciones brotes de siembra (m) (m) (%) (%) laterales básales hojas a. plantas crecidas en dl 21 0,39 0,24 100 o 0,0 0,0 17,5 28 0,53 0,38 100 o 0,5 0,0 20,8 36 0,68 0,52 100 o 1,4 0,3 25,9 42 0,77 0,67 100 o 1,5 0,3 33,1 49 0,92 0,83 100 o 1,4 0,3 40,6 57 1,11 1,05 100 o 1,0 0,4 54,0 63 1,26 1,22 100 o 11,6 0,8 69,0 70 1,35 1,32 100 o 20,0 1,0 79,3 77 1,42 1,41 100 o 29,4 1,0 87,8 84 1,46 1,45 100 o 42,6 1,3 91,0 b. plantas mantenidas en dl 92 1,46 1,46 100 o 64,3 1,0 93,3 98 1,47 1,47 100 o 83,5 1,3 95,8 105 1,47 1,47 100 100 96,0 1,3 97,8 111 1,47 1,47 100 100 96,0 1,3 97,8 c. plantas transferidas para dc 92 1,48 1,48 100 o 56,8 1,5 95,0 98 1,49 1,49 100 25 71,8 1,5 97,8 105 1,49 1,49 100 50 80,8 2,5 98,3 111 1,50 1,49 100 100 81,3 2,5 99,5 las plantas de a. ericoides mantenidas en dc (cuadro 3-a, b) permanecieron en roseta y, si bien presentaron inducción floral en 75% de las plantas, al final del experimento, la altura de tallo fue, apenas, de 0,12m. la altura de planta llego a 0,19m, indicando una longitud de 0,07m para las hojas apicales. no hubo inducción floral hasta los 120 días después de la siembra, a los 165 días, solamente, el 25% de las plantas había sido inducidas, entre tanto, a los 182 días después de la siembra había 75% de plantas inducidas, sin embargo, solamente, 25% de las plantas llegaron a antesis floral. no se observaron brotes básales y el número de ramificaciones laterales fue creciente, más acentuadamente en las épocas de aumento en el porcentaje de inducción floral y, había 69 hojas por planta al final del experimento. 87 cuadro 3. medidas de desarrollo de plantas de a. ericoides crecidas en dc (ah) (a). mantenidas en este fotoperíodo (b) y transferidas para dl (20h), 77 días después de siembra (c). días altura altura plantas plantas n!!. de n!!. después de de inducien ramificade número de planta tallo das antesis ciones brotes de siembra (m) (m) (%) (%) laterales básales hojas a. plantas crecidas en oc 21 0,14 0,02 o 7,8 0,0 14,1 28 0,15 0,02 o 11,0 0,0 16,9 36 0,15 0,02 o 13,6 0,0 19,5 42 0,16 0,02 o 15,1 0,0 22,4 49 0,16 0,02 o 16,1 0,0 23,6 57 0,16 0,03 o 18,1 0,0 24,9 63 0,16 0,03 o 21,3 0,0 26,8 70 0,16 0,03 o 23,5 0,0 28,3 77 0,16 0,03 o 24,8 0,0 28,3 b. plantas mantenidas en oc 84 0,16 0,04 o 27,0 0,0 30,0 92 0,16 0,04 o 29,5 0,0 32,3 98 0,16 0,04 o 32,3 0,0 34,3 105 0,16 0,04 o 35,3 0,0 37,0 111 0,16 0,04 o 37,3 0,0 39,3 120 0,15 0,04 o 39,3 0,0 42,5 127 0,15 0,04 25 o 41,0 0,0 45,3 136 0,15 0,04 25 o 41,5 0,0 47,3 145 0,15 0,05 25 o 45,3 0,0 51,0 152 0,14 0,05 25 o 48,5 0,0 53,3 165 0,16 0,08 25 o 54,8 0,0 60,5 182 0,19 0,12 75 25 60,8 0,0 69,0 c. plantas transferidas para dl 84 0,16 0,04 25 o 28,0 0,0 34,8 92 0,18 0,07 50 o 33,5 0,0 37,8 98 0,22 0,11 50 o 41,3 0,0 41,3 105 0,29 0,19 50 o 47,3 0,0 47,0 111 0,35 0,28 75 o 53,0 0,0 52,8 120 0,41 0,34 75 o 56,5 0,8 58,0 127 0,46 0,42 100 o 61,0 0,8 61,0 136 0,52 0,50 100 o 66,8 0,8 68,5 145 0,61 0,60 100 o 75,8 0,8 75,3 152 0,66 0,66 100 o 82,0 0,8 79,5 165 0,72 0,71 100 o 87,8 0,8 85,8 225 0,90 0,78 100 25 104,0 10,0 97,5 ausencia de antesis. 88 en las plantas en dc, que se transfirieron 77 días después de siembra para dl (cuadro 3-a, c), hubo elongación del tallo y, consecuentemente, inducción floral en la totalidad de las plantas, sin embargo, solamente, 25% de las plantas llegaron a antesis a los 225 días después de la siembra. en este tratamiento (dc/dl), hubo formación esporádica de botones florales poco desarrollados y antesis ocasional. el número de ramificaciones laterales fue creciente, acompañando la ramificación del tercio superior del tallo en las plantas inducidas; también, aumento el número de brotes básales y el número de hojas (cuadro 3-c), con relación a las plantas en dc (cuadro 3-b). en las plantas de a. ericoides crecidas en dl (cuadro 4-a, b), se verificó un rápido crecimiento e inducción floral en todas las plantas, sin embargo, la antesis, solamente, ocurrió a los 165 días después de la siembra. hubo aumento de hasta 74 ramificaciones laterales, 2,3 brotes básales y cerca de 75 hojas por planta. en las plantas en dl y después de 77 días transferidas para dc (cuadro 4-a, c), se observó una diferencia menor entre la altura del tallo y de la planta, indicando hojas apicales de menor longitud y, a pesar de una altura del tallo ligeramente inferior que en dl (cuadro 4-b), alcanzó 0,70m de altura (cuadro 4-c). la antesis floral se presentó a los 111 días después de la siembra (cuadro 4-c), o sea, 54 días antes que en dl (cuadro 4-b). el número de ramificaciones laterales, a pesar de ser creciente, fue menor que en dl, al contrario del número de brotes básales que fue promovido en dc (cuadro 4-b,c). se observaron cerca de 76 hojas por planta. aunque se observó inducción floral en las plantas en dc, hubo la tendencia de permanecer en rosetas (cuadro 3-a, b), presentando antesis floral ocasional en las plantas inducidas, menor altura de planta y menor número de ramificaciones laterales y de hojas que en las plantas en dl (cuadro 4-a, b). en tanto, las plantas crecidas en dc (cuadro 3-a) respondieron rápidamente en crecimiento vegetativo e inducción floral, cuando fueron transferidas para dl (cuadro 3-c) y, las plantas en dudc (cuadro 4-a, c) disminuyeran ligeramente el ritmo de crecimiento del tallo y el número de ramificaciones laterales, promoviendo brotes básales y, principalmente, la antesis floral con relación a las plantas en dl (cuadro 4-b). la altura del tallo fue 5,9 veces mayor en dl, con relación a los dc (cuadros 4-b y 3-b) y el número de brotes básales fue 2,3 veces mayor en dl que en dc (cuadros 4-b y 3-b). en las plantas de s. x luteus en dc, se observa, por las medidas de altura del tallo, que la planta alcanzó en media 0,36m de altura y que hubo inducción floral en todas ellas. también, se observa que hubo antesis floral en la totalidad de las plantas, que el número de ramificaciones laterales fue mayor que el de brotes básales y, que la planta tenía cerca de 53 hojas al final del experimento (cuadro 5). la pequeña diferencia que se observa entre la altura del tallo y la altura de la planta indica que las hojas apicales de las plantas eran, apenas, de 0,01 m. por las medidas de altura de planta y del tallo de las plantas en dl, se verificó que estas alcanzaron 0,83m de altura y que hubo inducción floral y antesis en todas ellas (cuadro 6-a, b). también, se observó mayor número de brotes laterales que básales, en forma semejante al patrón encontrado en dc y, 54 hojas al final del experimento. en las plantas crecidas en dl y transferidas para dc en el estadio de botón floral, 87 días después de la siembra (cuadro 6-a, c) se constató una altura de planta de 0,82m de y una altura del tallo de 0,80m y, un aumento en 100% de plantas en antesis en la segunda semana después de la transferencia, observándose un aumento de dos semanas en la precocidad de antesis con relación a las plantas en dl (cuadro 6-b, c). también, se verificó un pequeño aumento en el número de ramificaciones laterales y en el de brotes básales con relación a las plantas en dl (cuadro 6-b, c) y, cerca de 53 hojas por planta al final del experimento. independientemente de la condición de dc o de dl, hubo inducción y antesis floral en la totalidad de las plantas, siendo la in89 cuadro 4. medidas de desarrollo de plantas de a. ericoides crecidas en dl (20h) (a), mantenidas en este fotoperíodo (8) y transferidas para dc (ah), 77 días después de siembra (c). días altura altura plantas plantas n2. de n2. después de de tallo inducien ramificade número de planta (m) das antesis ciones brotes de siembra (m) (%) (%) laterales básales hojas a. plantas crecidas en dl 21 0,22 0,08 88 ° 9,0 0,0 16,428 0,31 0,22 100 ° 20,1 0,0 22,836 0,43 0,40 100 ° 28,8 0,0 29,342 0,51 0,49 100 ° 33,9 0,0 35,649 0,55 0,55 100 ° 36,8 0,0 38,557 0,61 0,61 100 ° 38,8 0,0 41,163 0,64 0,64 100 ° 45,0 0,0 46,470 0,66 0,65 100 ° 48,0 1,9 48,877 0,67 0,67 100 ° 51,6 2,3 57,5 b. plantas mantenidas en dl 84 0,67 0,66 100 ° 54,3 3,5 57,892 0,68 0,67 100 ° 59,0 2,3 64,898 0,72 0,68 100 ° 66,5 2,3 67,5105 0,74 0,69 100 ° 68,8 2,3 69,3111 0,75 0,70 100 ° 70,3 2,3 70,8120 0,78 0,70 100 ° 70,8 2,3 72,5127 0,78 0,70 100 ° 71,5 2,3 73,0136 0,79 0,71 100 ° 71,5 2,3 73,5145 0,79 0,71 100 ° 72,0 2,3 74,0152 0,79 0,71 100 ° 73,8 2,3 74,8165 0,79 0,71 100 100 74,3 2,3 74,8 182 0,80 0,71 100 100 74,3 2,3 74,5 c. plantas transferidas para dc 84 0,70 0,69 100 ° 56,5 1,0 60,392 0,71 0,69 100 ° 55,3 2,8 67,598 0,72 0,69 100 ° 59,0 3,0 68,8105 0,72 0,70 100 ° 62,0 3,5 73,5111 0,72 0,70 100 100 62,5 4,0 75,8 90 cuadro 5. medidas de desarrollo de plantas de s. x luteus crecidas en oc (ah) días altura altura plantas plantas n!!. de n!!.. después de de inducien ramificade número de planta tallo das antesis ciones brotes de siembra (m) (m) (%) (%) laterales básales hojas 21 0,14 0,00 ° 0,4 ° 15,1 28 0,16 0,01 ° 1,9 ° 19,6 36 0,18 0,05 38 ° 5,6 ° 25,7 42 0,21 0,12 75 ° 9,1 ° 33,0 49 0,26 0,20 88 ° 16,7 ° 39,7 57 0,32 0,28 88 13 27,3 ° 46,1 63 0,33 0,30 88 25 28,4 ° 47,3 70 0,34 0,32 100 75 27,9 5,1 49,0 77 0,35 0,33 100 75 28,9 6,4 49,9 84 0,36 0,35 100 88 30,7 6,6 52,3 92 0,37 0,36 100 88 32,3 6,9 52,6 98 0,37 0,36 100 100 32,7 8,1 52,7 105 0,37 0,36 100 100 32,7 8,1 52,7 111 0,37 0,36 100 100 32,7 8,1 52,7 120 0,37 0,36 100 100 32,7 8,1 52,7 ausencia de antesis. ducción floral más rápida en dl (cuadro 6) y la antesis floral más rápida en dc (cuadro 5 y cuadro 6-c). así, el hecho de que las plantas permanezcan después de inducidas en dl retarda la iniciación del proceso de antesis. el número de hojas y de brotes básales fue semejante en dc y en dl (cuadros 5 y 6), entre tanto, la planta presentó menor porte y menor número de ramificaciones laterales en dc (cuadro 5). la altura del tallo fue 2,3 veces mayor en dl, con relación a los dc (cuadros 6-8 y 5). en forma general, en las tres especies estudiadas, los dl promueven elongación del tallo y, consecuentemente, inducción floral y aumento en el número de ramificaciones laterales y de hojas. en dc, se verificó que las plantas de s. chilensis permanecieron en roseta y, en a. ericoides, había plantas en roseta y plantas inducidas, pues a pesar de la mayoría de las plantas en roseta, hubo inducción ñorál esporádica y antesis ocasional; entanto que, en s. x luteus, hubo inducción y antesis floral en la totalidad de las plantas. también, quedo evidente que, en s. chilensis y a. ericoides, los dl son requisito para la elongación del tallo y que, en las plantas de las tres especies crecidas en dl y transferidas para dc, éstos aceleran la antesis floral, habiendo un ligero aumento en el número de brotes básales en s. chilensis y en s. x luteus y, en el caso de a. ericoides y s. x luteus, hubo un menor incremento en el crecimiento del tallo. la elongación del tallo puede ser función del número y de la longitud de los entrenudos formados y ambos pueden ser influídos por la longitud del día. a partir del momento en que el meristemo subapical es sensibilizado, se desencadena un aumento marcado en la división celular que precede o acompaña a la elongación del tallo (vince91 cuadro 6. medidas de desarrollo de plantas de s. luteus crecidas en dl (20h) (a), mantenidas en este fotoperíodo (s) y transferidas para dc (8h), 87 días después de siembra (c). días altura altura plantas plantas n!!. de n!!.. después de de inducien ramificade número de planta tallo das antesis ciones brotes de siembra (m) (m) (%) (%) laterales básales hojas a. plantas crecidas en dl 21 0,19 0,06 75 ° 0,1 0,0 15,428 0,30 0,19 100 ° 0,6 0,0 20,436 0,43 0,35 100 ° 8,4 0,0 28,542 0,54 0,49 100 ° 17,8 0,0 36,449 0,64 0,61 100 ° 25,3 0,0 43,057 0,72 0,71 100 ° 29,3 0,0 46,663 0,78 0,77 100 ° 34,3 . 0,0 48,570 0,80 0,80 100 ° 33,6 1,8 49,677 0,81 0,81 100 ° 36,1 2,3 51,184 0,82 0,81 100 ° 37,1 5,1 50,3 b. plantas mantenidas en dl 91 0,83 0,82 100 ° 37,3 6,0 51,098 0,83 0,82 100 25 38,0 6,0 53,8 105 0,83 0,82 100 25 38,0 6,8 53,8 111 0,83 0,83 100 100 38,8 6,8 53,8 120 0,83 0,83 100 100 38,8 6,8 54,0 c. plantas transferidas para oc 91 0,81 0,80 100 ° 39,3 6,3 50,898 0,81 0,80 100 100 40,0 7,3 52,0 105 0,82 0,80 100 100 40,3 7,3 52,8 111 0,82 0,80 100 100 40,3 7,3 52,8 120 0,82 0,80 100 100 40,3 7,3 52,8 prue, 1975). en s. chilensis, la altura del tallo y el número de hojas fueron 16,3 y 2,2 veces mayores en dl con relación a los oc, respectivamente. en las plantas de a. ericoides, hubo, apenas, una pequeña diferencia en cuanto al número de hojas entre los dos fotoperíodos y la longitud del tallo fue 5,9 veces mayor en las plantas en dl, con relación a las plantas en oc. em s. x luteus, no hubo diferencia en cuanto al número de hojas de 92 las plantas en oc y en dl y la longitud del tallo fue 2,3 veces mayor en dl, con relación a los oc. en s. chilensis, la diferencia en la longitud del tallo puede ser atribuida, en parte, al aumento en el número de nudos en las plantas en dl, mientras que, en a. ericoidesy en s. x luteus, se puede inferir que las diferencias encontradas en la longitud del tallo fueron debidas a la elongación de los entrenudos y no a un aumento en el número de nudos. las plantas de s. chilensis en oc permanecieron en roseta, presentando cerca de 5,4 veces más brotes básales que las plantas en dl. en un de los primeros trabajos sobre la influencia del fotoperíodo en el patrón de ramificación, garner y allard (1923) verificaron que plantas en roseta de oenothera biennis l. cultivadas en oc perdieron la dominancia apical, resultando en el desarrollo de numerosos brotes básales. schwabe (1986b) verificó que en, solidago canadensis, la planta en roseta predomina cuando la longitud del día es corta (8h) y, en las plantas en fotoperíodo de 14h, ocurre florecimento y, en 12h, una situación intermedia entre las dos respuestas, habiendo plantas en roseta y plantas inducidas. así, el crecimiento vegetativo es promovido por dl, ocurriendo floración con el acortamiento de los días al final del verano-otoño. considerando que todas las plantas de s. x luteus fueron inducidas y alcanzaron antesis floral, tanto en oc, como en dl, se hicieron experimentos con el objetivo de conocer el fotoperíodo más apropiado para la inducción floral, así cómo el efecto de diferentes fotoperíodos en el desarrollo floral de la especie. en la medida en que se prolongó el tiempo de permanencia de las plantas en oc se verificó un aumento gradual en el porcentaje de plantas en antesis (cuadro 7). las plantas que recibieron 5 y 10 oc presentaron mayores porcentajes de antesis con relación a las mantenidas en dl. los porcentajes de antesis en las plantas que recibieron 15 oc fueron equivalentes a los de las plantas que permanecieron en oc hasta el final del experimento. las plantas que recibieron 15 oc y las que permanecieron en oc hasta el final del experimento presentaron 80% de las plantas en antesis a los 27 días de iniciados los tratamientos, mientras que, las que recibieron 5 y 10 oc presentaron 30 y 90% de antesis, respectivamente a los 37 días de iniciado el experimento. las plantas en dl presentaron, solamente, 10% de antesis floral a los 49 días después de la iniciación de los tratamientos (cuadro 7). hubo un ligero atraso en alcanzar 100% de plantas con botón floral cuando éstas se mantuvieron en dl con relación a aquéllas en los tratamientos de oc (cuadro 7). la evidencia de que oc aceleraban la antesis floral en plantas de s. x luteus inducidas en dl se fortaleció con este experimento de diferente duración en oc. de forma semejante, kadman-zahavi y yahel (1986) comprobaron que, en plantas de aster pilosus en oc (10h) durante 7; 14 y 21 días, el período de 7 oc no indujo formación floral, el de 14 oc causó alguna iniciación floral, pero con subsecuente desarrollo floral lento. después de 21 oc, los botones florales se tornaron visibles y las plantas transferidas en este estadio para dl, florecieron casi simultáneamente, con relación a las plantas mantenidas en oc. en la figura 1 y en la cuadro 8, se muestran los resultados correspondientes a los experimentos con los fotoperíodos de 8h, 12h, 14h y 20h (experimento 1) y con los fotoperíodos de 8h, 10h, 12h, 14h, 16h y 20h (experimento 11),realizados con el objetivo de detectar el(los) fotoperíodo(s) que aceleran el desarrollo del botón floral hasta antesis. en ambos experimentos, se observa que el proceso hasta antesis floral es más lento en fotoperíodos largos (16h y 20h) y, rápido en foto períodos cortos (8h, 10h, 12h y 14h) (figura 1-a, b). al final del experimento 1, se comprobó que la planta produjo un número significativamente mayor de flores abiertas en 20h, con relación a los fotoperíodos más cortos (8h, 12h y 14h) (figura 1-a), sin embargo, en el experimento 11, no hubo diferencia significativa entre los tratamientos con relación al número de flores abiertas (figura 1-b). 93 cuadro 7. efecto del número de oc (ah) sobre el desarrollo del botón floral y la antesis en plantas de s. x luteus, transferidas después de 41 días en dl (20h). días ! después plantas con botón floral (%) de siembra días largos 5 días cortos 10 días cortos 15 días cortos días cortos 41 o o '0 10 10 51 40 90 70 80 80 59 70 100 90 100 90 68 100 100 90 100 100 72 100 100 90 100 100 78 100 100 100 100 100 85 100 100 100 100 100 90 100 100 100 100 100 plantas en antesis (%) 41 o o o o o 51 o o o o o 59 o o o o o 68 o o o 80 80 72 o o o 80 80 78 o 30 90 100 90 85 o 100 90 100 100 90 10 100 90 100 100 el número de flores abiertas en el experimento i fue significativamente mayor en 20h, posiblemente por la extensión del experimento hasta 77 días después de la iniciación de los tratamientos fotoperiódicos (figura 1-a), por lo tanto, como se observa en la figura 1-b, es poco probable que. en estas condiciones, la longitud del día influya sobre el número de flores abiertas por planta. en el experimento 1, se comprobó rnayor velocidad media de antesis floral (t-me· dio) en las plantas en los fotoperíodos cortos (8h, 12h y 14h), con relación a las plantas en 20h (cuadro 8-a), mientras que, en el experimento 11, que involucro un número mayor de fotoperíodos, se confirmó una velocidad medía de antesis significativamente mayor en las plantas en los fotoperíodos cortos (8h, 10h y 12h), con relación a las plantas en fotoperiodos largos (16h y 20h), verificándose que hubo un aumento numérico creciente en el t-medio con el aumento del fotoperíodo (cuadro 8-b). es evidente. que la planta responde a las condiciones fotoperiódicas de oc (8h, 10h y 12h) acelerando la antesis y, de dl (16h y 20h), retardandola, comprobándose que los fotoperíodos entre 12h y 16h (14h) estarian en una situación de transición entre oc y dl, caracterizando, así, una respuesta cuantitativa con el aumento del fotoperíodo. como en pheseotus vulgaris p47 (zehni et al., 1970), en xanthium (van staden y wareing, 1972, henson y wareing, 1974) yen bougainvillea 'san diego red' (van staden y dimalla, 1980), la exposición de plantas de s. x luteus a ciclos de oc (8h, 10h y 12h) aceleró el desarrollo floral. 94 1100 c'ii a ...__ .a.. 1000 /ec'iic:. 900 '" 800c'ii ._._.=t-.__.b1:: gi:c 700 0___0--0 o--o--ob c'ii ~¡:=o-o -0-0-0 b'" 600gi... o 500 / / .g: gi "ci 400 j ~2 ,jgi 300e ':::j 200z ~/100 ,___../ ~ ~ h ~ u ~ ~ ro n días después de transferencia 1100 c'ii b.. 1000e c'iic:. 900 '" loo .---.---!~ •••c'ii -'7 ..1::cii 700 ¡jp ¡o_o.:cc'ii '" 600cii... o 500g: gi "ci 400 tilo..gi 300e':::j 200z 100 j_' ~ ///./, ..,/ ~-,¡ 14 21 28 35 42 días después de transferencia 49 a = experimento 1: 4 fotoperíodos. b = experimento 11:6 fotoperíodos. medias seguidas de la misma letra no difieren entre sí por la prueba de tukey a 5% de probabilidad. figura 1. efecto de diferentes fotoperíodos sobre el número de flores y la velocidad de antesis floral en s. x luteus. 95 cuadro 8. número de flores abiertas, porcentaje de flores normales y tiempo medio de antesis (t medio), en s. x luteus, en diferentes fotoperíodos. tratamiento nº. de flores abiertas por planta t medio (días) a. experimento i (4 foto períodos) 8h 588,0 a' 28,3 a 12h 677,2 a 29,1 a 14h 756,3 a 32,1 a 20h 1061,8b 56,0 b b. experimento 11(6 fotoperíodos) 8h 771,6 a' 24,1 a 10h 776,8 a 25,5 ab 12h 711,0 a 26,8 ab 14h 825,9 a 27,6 b 16h 825,7 a 35,0 e 20h 813,7 a 35,5 c 1 medias seguidas de la misma letra no difieren entre si por la prueba de tukey a 5% de probabilidad. allard y garner (1940), citado por schwabe (1986b), relataron el comportamiento fotoperiódico de la floración en diferentes especies de solidago, clasificando s. altissima, s. fistulosa, s. graminifolia, s. rugosa y s. nemorales, como poc; s. juncea, s. sempervirens y s. ulmifolia, como plantas indiferentes al fotoperíodo y s. cutleriy un cultivar de s. sempervirens, como pol. con relación a la época de antesis, hurlbert (1970), citado por schwabe (1986b), comparó diez especies de solidago y todas presentaron exigencia de oc, diferiendo en el fotoperíodo crítico. la respuesta al fotoperíodo de s. x luteus en inducción floral se caracterizó como cuantitativa de ol con fotoperíodo más favorable en torno de 16h (flórez-roncancio et al., 1996). como la antesis floral se anticipa en fotoperíodos cortos (8h, 10h y 12h), también, reflejó una respuesta cuantitativa en el desarrollo floral, s. x luteus requiere condiciones fotoperiódicas semejantes a las de las especies involucradas en el híbrido, con la inducción floral favorecida en ol y con la antesis floral más rápida en oc. en un número limitado de especies, la inducción floral y su posterior desarrollo han mostrado exigencias fotoperiódicas opuestas. en delphinium ajacis y callistephus chinensis, los ol promueven la iniciación y los oc favorecen el desarrollo floral. en la gramínea perenne boutelova eriopoda, la iniciación es favorecida por oc y el desarrollo por ol: casi todas las plantas florecen en fotoperíodo constante de 13h: en oc, ocurre la iniciación floral, pero el ápice reproductivo se degenera y, en ol continuos (mayores de 13h), la floración es parcial, desuniforme y atrasada, de tal manera que los nuevos ramos de la mayoría de las plantas mueren, en cuanto el ápice todavía está en estadio vegetativo. en un ecotipo de poa pratensis. los oc y la baja temperatura son capaces, independientemente, de causar iniciación, en cuanto que el desarrollo de flores normales requiere ol y es estimulado por alta temperatura (kinet et al., 1985). aster, también, es una planta de ou oc para floración (schwabe, 1986a; kadmanzahavi y yahel, 1986; wallerstein et al., 1992). en ol, ocurre la elongación de los brotes y el 96 aparecimiento de las ramificaciones y, en dc, la floración. para wallerstein et al. (1992), por lo menos, una primera orden de ramificación es requisito para que haya iniciación floral. bibliografia brouillet, l. y j. c. semple. a pro pos du status taxonomique de solidago ptarmieoides. can. j. bot., 59: 17-21. 1981. florez-roncancio, v. j., l. e. p. peres, l. b. p. zaidan y m. f. a. pereira. influencia do fotoperíodo em interacao com a temperatura no desenvolvimento de plantas de solidaster luteus, r. bras. fisiol. veg., 8(2):131-38. 1996. garner, w. w. y h. a. allard. effect of the relative length of day and night and other factors of the environment on growth and reproduction in plants. j. agrie. res., 18:553-606. 1920. garner, w. w. y h. a. allard. further studies in photoperiodism, the response of plants to relative length of day and night. j. agrie. res., 23:871-920. 1923. henson, l. e. y p. f. wareing. cytokinins in xanthium strumarium: a rapid response to short day treatment physiol. plant., 32:185-7. 1974. kadman-zahavi, a. y h. yahel. aster pilosus. in: handbook of flowering (a. h. halevy, ed.), vol. 5, crc press, boca raton, pp. 42-46. 1986. kinet, j. m. y r. m. sachs. light and flower development. in: light and the flowering proeess (d. vince-prue, b. thomas and k. e. cockshull, eds.), academic press, london, pp. 211-225. 1984. kinet, j. m., r. m. sachs y g. bernier. the physiology of flowering. the development of flowers. vol. 3, crc press, boca raton, 274 p. 1985. labouriau, l. g. a qerrninacáo das sementes. secretaria-geral da orqanizacáo dos estados americanos, washington, 172p. 1983. schwabe, w. w. asternovi-belgii. in: handbook of flowering (a. h. halevy, ed.), vol. 5, crc press, boca raton, pp. 29-41. 1986a. schwabe, w. w. solidago. in: handbook of flowering (a. h. halevy, ed.), vol. 5, crc press, boca raton, pp. 338-40. 1986b. van staden, j. y g. g. dimalla. endogenous cytokinins in bougainvillea 'san diego red'. 111 effect of photoperiod and gibberellic acid on flowering and cytokinin levels. bot. gaz., 141:248-51. 1980. van staden, j. y p. f.wareing. the effect of photoperiod on level of endogenous cytokinins in xanthium strumarium. physiol. plant., 27:331-37. 1972. vince-prue, d. photoperiodism in plants. mcgraw hill, london, 444p. 1975. wallerstein, r., a. kadmanzahavi, h. yahel, a. nissim, r. stav y s. michal. control of growth and flowering in two aster cultivars as influenced by cutting type, temperature and day length. sei. hortie., 50:209-18. 1992. zehni, m. s., f. s. saad y d. g. morgan. photoperiod and flower bud development in phaseolus vulgaris. nature, 227:628-29. 1970. 97 volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf agronomía 24-2i.indd efecto de materiales orgánicos e inorgánicos sobre las fracciones de fósforo de un oxisol de los llanos orientales colombianos effect of organic and inorganic materials on the phosphorus fractions of an oxisol of the llanos orientales (colombia) martha constanza daza1, javier giovanni álvarez2 y leyla amparo rojas3 abstract: one of the biggest problems for the fertility of the soils of the llanos orientales is the high fixation of phosphorus caused mainly by compounds presented in their clay fraction. the use of mixtures of organic materials and minerals can help to reduce this fixation, for that two organic materials (chicken manure and compost) and two inorganic materials (lime and super phosphate triple) were used. a total of thirteen treatments prepared at random blocks and composed by the different combinations among mineral and organic fertilizers were used. the measure of the fractions of p was made at the moment of the crop establishment and 10 weeks later, using the sequence proposed by hedley. response variables in the experiment were the available p, biologically available p, organic p easily mineralizable, inorganic p linked to oxides of fe y al, organic p linked to humic substances, inorganic p linked to calcium, and the non-available p. the highest values in all fractions of p corresponded to the treatments that combined an organic material and a mineral fertilizer improving the availability of p for the plants. the use of organic materials with mineral sources diminished the retention of p on the part of iron and aluminum oxides increasing the available p in soil and total phosphorus. it was not possible to modify the initial and final quantity of non-available p, neither found significant differences among treatments in this fraction. additional key words: oxisol, chicken manure, phosphorus, compost, llanos orientales resumen: uno de los mayores problemas de la fertilidad de los suelos de los llanos orientales, en la orinoquia colombiana, es la alta fijación del fósforo ocasionada principalmente por los compuestos presentes en su fracción arcilla. el uso de mezclas de materiales orgánicos y minerales puede ayudar a disminuir esta fijación, para lo que se utilizaron dos materiales orgánicos –gallinaza y compost– y dos materiales inorgánicos –cal y superfosfato triple (spt)– y se estableció un total de 13 tratamientos dispuestos en bloques al azar y compuestos por las diferentes combinaciones entre fertilizantes minerales y orgánicos. la medición del fraccionamiento de p se hizo al momento de la siembra y a las 10 semanas de ésta, utilizando la secuencia propuesta por hedley. las variables de respuesta del experimento fueron el p disponible, biológicamente disponible, orgánico fácilmente mineralizable, inorgánico ligado a óxidos de fe y al, orgánico ligado a sustancias húmicas, inorgánico ligado al calcio y no disponible. los valores más altos en todas las fracciones de p correspondieron a los tratamientos que combinan un material orgánico y un fertilizante mineral, mejorando la disponibilidad de p para las plantas. el uso de materiales orgánicos con fuentes minerales hizo disminuir la retención de p por parte de óxidos de fe y al, aumentando el p disponible en el suelo y el p total. no se logró modificar la cantidad inicial y la cantidad final de p no disponible, así como tampoco se encontraron diferencias significativas entre tratamientos en esta fracción. palabras claves adicionales: oxisol, gallinaza, fósforo, compost, llanos orientales fecha de recepción: 27 de febrero de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 profesora, facultad de ciencias agropecuarias, universidad de cundinamarca, fusagasugá. e-mail: conidaza@hotmail.com 2 profesor asistente, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: jgalvarezh@gmail.com 3 investigadora, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). e-mail: leylaamparorojas@yahoo.com agronomía colombiana 24(2): 326-333, 2006 daza et al.: efecto de materiales orgánicos... 3272006 introducción la deficiencia de p en los suelos del trópico y subtrópico es un problema de reconocida importancia, cuya magnitud constituye una de las limitantes de mayor trascendencia en la producción de los cultivos. esta baja disponibilidad de p está asociada con el bajo contenido de p total, la alta estabilidad de los compuestos fosfatados del suelo, que implica baja solubilidad y, por tanto, débil liberación de formas disponibles para la planta, y la baja intensidad de la mineralización de los compuestos orgánicos fosfatados (fassbender et al., 1987). la mayoría de los suelos presenta bajos contenidos de p total, que varían entre 200 y 2000 ppm. su presencia tiende a disminuir con la profundidad y la edad del suelo. la diferencia de concentración de p entre un suelo y otro depende de la naturaleza del material parental, las condiciones mineralógicas, el estado de meteorización y de factores de manejo, como la fertilización (burbano, 1989). las principales formas de fosfatos son la inorgánica y la orgánica. la principal fuente mineral es la apatita, que se encuentra en casi todas las rocas que forman los suelos. este mineral sufre procesos de meteorización, dando lugar a compuestos de aluminio y hierro que se ligan a los iones fosfato (teuscher, 1965 citado por melo, 2000). los fosfatos inorgánicos en el suelo pueden ser clasificados en cuatro grupos principales: fosfatos de ca, de al, de fe y ocluidos. en los suelos de alta evolución, como los oxisoles, el p se encuentra unido al fe y al al y, por tanto, está menos disponible para las plantas (fassbender, 1966). algunos estudios de fraccionamiento de p en estos suelos (benavides, 1977; mejía, 1996) han mostrado que alrededor de 75% de este elemento se encuentra unido a óxidos e hidróxidos de fe y al, por lo que se han desarrollado varias técnicas para separar las diferentes formas de p del suelo, entre ellas se destaca la secuencia de fraccionamiento de hedley para suelos altamente meteorizados. hedley et al. (1982) estudiaron los cambios en la fracción tanto orgánica como inorgánica del p en un suelo cultivado durante 65 años con trigo-trigo-barbecho, utilizando una técnica secuencial de p, de acuerdo con su disponibilidad y con la ventaja de separar el p orgánico del inorgánico. esta técnica consiste en extraer el p inmediatamente disponible con una resina de intercambio aniónico, que representa las formas de p en la solución del suelo y las que están adsorbidas por los coloides del suelo. se utiliza además: nahco 3 0,5m para extraer el p orgánico e inorgánico biológicamente disponible; naoh 0,1m para el p orgánico e inorgánico moderadamente disponible, es decir, aquél que está asociado con sustancias húmicas y compuestos de fe y al, respectivamente; hcl 1m para el p inorgánico asociado con minerales de ca primarios y secundarios y, por último, h 2 so 4 concentrado para el p no disponible, en formas químicamente estables, ya sean orgánicas e inorgánicas. la resina se comporta como una raíz, extrayendo el p inmediatamente disponible. su gran ventaja es que el reactivo utilizado para la extracción no altera la naturaleza del suelo. la adsorción de p por la resina de intercambio es afectada directamente por las condiciones de humedad del suelo (pampolino y hatano, 2000). autores como bowman y cole (1978) estudiaron el fraccionamiento del p orgánico al adicionar tres enmiendas orgánicas y dos inorgánicas y encontraron que los abonos orgánicos incrementaron tanto las fracciones de p biológicamente disponible como las de p fácilmente mineralizable y las de p quimisorbido en todos los suelos estudiados. de acuerdo con guggenberger et al. (1999), el p orgánico disponible es importante para su suministro en sistemas de cultivos en oxisoles de pastos tropicales mejorados, particularmente el p asociado con los ácidos húmicos, que responde a cambios en el uso de la tierra en escalas relativamente cortas de tiempo. agbenin (1995) encontró que el p total se incrementa con la disminución del tamaño de partícula, siendo mayor en suelos arcillosos que en suelos francos y arenosos. linquist y singleton (1997), con el método de hedley en un ultisol, encontraron que 37% del p que se adicionó en una primera aplicación evolucionó en 3 meses hacia p residual o resistente. así mismo, el p inorgánico residual sirve para diferenciar ultisoles de oxisoles (lópez et al., 2001). melo (2000) encontró que, al aplicar p en forma inorgánica a un oxisol de los llanos orientales, su retención ocurría principalmente en los compuestos de fe y al y que los residuos vegetales y animales –como gallinaza– modificaban las fracciones de p en el suelo con respecto a su estado inicial, de tal forma que aumentaban en mayor proporción las formas disponibles. benavides (1963), citado por mejía (1996), analizó las formas en que se encuentra el p en varios oxisoles de 328 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana carimagua (meta) y halló que el p orgánico representaba la mayor parte de p total (54-75%), seguido en orden descendente por el fosfato de fe soluble en medio reducido (11-34%), ligado a fe (7-11%), el fosfato ligado a al (0,9-1%) y finalmente el fosfato ligado al ca, siendo esta fracción muy insignificante (0,6-0,8%). por esta razón, se debe conocer muy bien la forma en que se encuentran distribuidas las diferentes fracciones de p en el suelo para poder determinar acciones correctivas, destacándose entre éstas la aplicación de enmiendas compuestas por mezclas órgano-minerales (melo, 2000), que pueden ayudar a disminuir la fijación de p por parte de la fracción arcilla de los oxisoles e incrementar la disponibilidad de p en el suelo. en este estudio se aplicaron diferentes combinaciones de compuestos orgánicos e inorgánicos, con el fin de determinar los cambios en las diferentes fracciones de p y así observar qué tratamientos favorecen la obtención de la mayor cantidad de p disponible para las plantas. materiales y métodos el trabajo se realizó en los invernaderos del centro de investigación tibaitatá de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), en mosquera (cundinamarca), situado a 2.543 msnm, con temperatura máxima entre 34 y 39 ºc, mínima entre 10 y 15 ºc y humedad relativa de 70%. el suelo utilizado está clasificado como inceptic hapludox y se obtuvo en el piedemonte llanero, en el centro de investigación la libertad, villavicencio (meta), a 320 msnm, con temperatura promedio de 27 ºc y humedad relativa entre 70% y 90%. las muestras se tomaron a una profundidad de 20 cm; en la tabla 1 se presentan las principales propiedades fisicas y químicas del suelo estudiado. en el experimento se utilizaron dos abonos orgánicos: uno de origen animal, gallinaza secada al aire y proveniente de los galpones de tibaitatá, con 15 semanas de compostaje y el otro de origen vegetal, compost de partes no comerciales –tallos, raíces– de flores, con incubación de 10 semanas; ambos abonos son productos residuales de la industria agropecuaria. las principales características de los materiales orgánicos utilizados se presentan en la tabla 2. así mismo se utilizó un abono químico con 0,0089 g de p 2 o 5 por cada 100 g de suelo (0,019 g de superfosfato triple por cada 100 g de suelo), con el fin de incrementar la cantidad de p total en el suelo y poder estimar las diferentes fracciones de p y la eficiencia del uso de los dos tipos de fertilizante. debido a la acidez de este tipo de suelos, además de los anteriores fertilizantes se utilizó cal como enmienda con el fin de elevar el ph del suelo y favorecer el aumento de la concentración de iones en la solución del suelo y aumentar su disponibilidad para las plantas. el suelo para estudio se secó al aire, se tamizó por malla de 4 mm y se colocó en bolsas negras de polietileno luego de su mezcla, tanto con los abonos orgánicos como con el abono químico y la cal (tabla 3), dando lugar a 13 tratamientos con 3 repeticiones cada uno. el total de 39 unidades experimentales se dispuso en el invernadero en bloques completamente al azar. tabla 1. propiedades físicas y químicas del suelo utilizado, proveniente de los llanos orientales colombianos. textura % ph mg · kg-1 cmol · kg-1 mg · kg-1 mo p disponible p total al + h al ca mg k na cic s b zn mn cu fe fara 2,96 4,7 0,69 65 2,2 2,0 0,12 0,07 0,05 0,07 4,51 6 0 0,5 2,4 1,1 140 fara, franco arcillo-arenosa; mo, materia orgánica; cic, capacidad de intercambio iónico. tabla 2. caracterización de los materiales orgánicos. ph % mg · kg-1 θw mo c n caco 3 p k mg ca na s b fe cu zn mn c/n c 7,0 34 62 12,7 34 32 0,7 2,6 0,8 11 0,5 1,0 72 6.680 63 254 642 12,7 g 8,7 35 63 12,3 35 34 6,0 4,6 2,2 10 0,4 0,5 54 6.560 180 2148 752 12,3 c, compost; g, gallinaza; θw, contenido de humedad; mo, materia orgánica. daza et al.: efecto de materiales orgánicos... 3292006 las variables de respuesta del experimento son las diferentes fracciones encontradas de p del suelo: p disponible –incluye el p absorbido por las plantas–, p biológicamente disponible, p orgánico fácilmente mineralizable, p inorgánico ligado a óxidos de fe y al, p orgánico ligado a sustancias húmicas, p inorgánico ligado a ca y p no disponible u ocluido; al momento de la siembra y 10 semanas después de ésta, utilizando la técnica de extracción de p desarrollada por hedley (hedley et al., 1982). el análisis estadístico se realizó por medio de un análisis de varianza con una confiabilidad de 95%, utilizando la prueba de comparación de medias de tukey. resultados y discusión el suelo utilizado posee un horizonte superficial óxico, con características químicas que se resumen en un ph fuertemente ácido, bajos contenidos de materia orgánica, nitrógeno y bases intercambiables; todo esto debido a procesos de alta meteorización por efecto de intensas lluvias y altas temperaturas. la textura encontrada por el método de bouyoucos fue franco arcillo-arenosa. la capacidad de intercambio catiónico (cic) con acetato de amonio a ph 7,0 mostró un valor sobreestimado al compararla con la cic real –suma de bases más la acidez intercambiable–. esta sobreestimación fue 83%, diferencia que indica la presencia de tabla 3. tratamientos aplicados al suelo. no tratamiento cantidad de material (g por 100 g de suelo) aportes (g por 100 g de suelo) gallinaza compost cal spt mo caco 3 p 2 o 5 1 testigo 0 0 0 0 0 0 0 2 g 1,28 0 0 0 0,8 0,44 0,16 3 c 0 1,28 0 0 0,8 0,40 0,021 4 c + cal* 0 1,28 0,07 0 0,8 0,44 0,021 5 c + cal** 0 1,28 0,16 0 0,8 0,48 0,021 6 fq 0 0 0 0,019 0 0 0,0089 7 fq + cal* 0 0 0,81 0,019 0,44 0,0089 8 fq +cal** 0 0 0,16 0,019 0 0,084 0,0089 9 cal* 0 0 0,81 0 0 0,44 0 10 cal** 0 0 0,16 0 0 0,084 0 11 g + fq 0,64 0 0 0,019 0,4 0,22 0,17 12 c + fq 0 0,64 0 0,019 0,4 0,20 0,03 13 c+ fq +cal*** 0 0,64 0,07 0,019 0,8 0,24 0,03 g, gallinaza; c, compost; fq, fertilizante químico; spt, superfosfato triple; mo, materia orgánica. * 12,3 t • ha-1. ** 2,0 t • ha-1. *** 0,9 t • ha-1. minerales de arcilla de carga variable dependiente del ph, como la caolinita, típica de los oxisoles. por otro lado, el p disponible por bray ii presentó un valor muy bajo, lo que indica que el suelo es pobre en este elemento por sus características pedogenéticas o, simplemente, porque es retenido por los minerales caoliníticos y/o por los óxidos e hidróxidos de fe y al. en la tabla 2 se observa que tanto la gallinaza como el compostaje tienen características muy similares. el aporte de materia orgánica humificada por parte de los estiércoles y de los compost es bajo; por esta razón, estas enmiendas no pueden considerarse como una única fuente de materia orgánica y de n para los suelos, por su bajo aporte de sustancias húmicas. por otro lado, la mineralización de estos abonos es muy rápida, a causa de su baja relación c/n, por lo que se ha sugerido que pueden aumentar o potenciar el efecto del fertilizante mineral y favorecer condiciones de sinergia (burbano,1998). la magnitud del residuo fijo está relacionada con la materia prima utilizada, con el tiempo y las condiciones del compostaje. los residuos fijos hallados fueron 37,3% para la gallinaza y 37,7% para el compost, valores cercanos a los encontrados por narváez (1998) y melo (2000), entre 35,5% y 36,7%. es de destacar la va330 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana riación en la cantidad de p que presentan los materiales orgánicos, ya que es ocho veces mayor en la gallinaza que en el compost, por ser aquélla un derivado de origen animal con mayor proporción de este elemento. por el contrario, el contenido de al es más bajo en la gallinaza que en el compost, condición que pudo intervenir en la disponibilidad de p. cabe destacar que ambos materiales poseen contenidos altos de caco 3, lo que puede enmascarar el efecto de acomplejamiento de al que realiza la materia orgánica en la reducción de fijación de p, por parte de óxidos e hidróxidos de fe y al presentes en suelos ácidos, ya que al incorporarse puede incrementar el ph más allá del punto isoeléctrico, cambiando la carga de los coloides de positiva a negativa. en las figuras 1 y 2 se presentan las diferentes fracciones de p para todos los tratamientos en el momento de la siembra y 10 semanas después de ésta. se puede observar para ambos momentos que los tratamientos que no llevan p, como el testigo, y aquéllos que llevan sólo cal o combinan el compost con la cal tienen mafigura 1. efecto de la aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos sobre las fracciones de p, expresadas en porcentaje, en un inceptic hapludox de los llanos orientales, al momento de la siembra. g, gallinaza; c, compost y fq, fertilizante químico. figura 2. efecto de la aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos sobre las fracciones de p, expresadas en porcentaje, en un inceptic hapludox de los llanos orientales, 10 semanas después de la siembra, en la cosecha. g, gallinaza; c, compost y fq, fertilizante químico. yor proporción de p no disponible, en tanto que en aquéllos con p inorgánico prevalece la fracción de p ligada a los óxidos e hidróxidos de fe y al. los tratamientos que combinaron materiales orgánicos e inorgánicos mantuvieron en proporciones similares las fracciones de p disponible, de p inorgánico ligado a óxidos e hidróxidos de fe y al y de p asociado a sustancias húmicas. con respecto al p disponible a través del tiempo, en la figura 3 se observa que los tratamientos que no llevaban p obtuvieron los valores más bajos (< 20 ppm). estos resultados permiten prever un muy bajo contenido de p en el suelo en estudio y que el suministro a las plantas no se garantiza con la adición de una enmienda que disminuya la fijación, sino que también es necesaria la aplicación de una fuente de p. los tratamientos que llevaban p de forma inorgánica obtuvieron valores intermedios (200-400 ppm), sin diferencias significativas con el tratamiento que sólo llevaba gallinaza. los tratamientos que combinaron materiales orgánicos y fertilizante mineral obtuvieron las más altas proporciones, sin diferencias significativas entre gallinaza y compost. los resultados destacan el papel importante que desempeña la materia orgánica en el desplazamiento de los fosfatos por los iones humatos, en el revestimiento de sesquióxidos por humus y en el suministro de p, que hace que no se alcance a fijar todo el p suministrado y quede en solución y fácilmente disponible para las plantas (tisdale y nelson, 1999). daza et al.: efecto de materiales orgánicos... 3312006 en cuanto al p, tanto orgánico como inorgánico, extraído con nahco 3 e identificado como p biológicamente disponible (figuras 4 y 5), los tratamientos que no llevaban p mostraron los valores más bajos y no evidenciaron diferencias significativas entre sí, mientras que los tratamientos que mezclaron enmiendas orgánicas y fertilizantes químicos fueron los que presentaron valores más altos (entre 19% y 22% del p total). estos valores bajos se deben a que, además de que los tratamientos no suministraron p, el suelo posee muy poca cantidad en forma disponible que pueda ser extraída con nahco 3 , ya que la mayor parte del elemento se ha removido con la resina dowex; del mismo modo se puede decir que, a causa de las condiciones naturales que permitieron la génesis de estos suelos, la cantidad de materia orgánica y de acumulación y recirculación de ésta no favorecieron una actividad microbiana lo suficientemente amplia para que hubiera cantidades importantes de p en el suelo (zibilske et al., 2003). por otro lado, los valores más altos los obtuvieron los tratamientos que combinaron materiales orgánicos e inorgánicos, sin mostrar ninguna diferencia significativa con los tratamientos que sólo utilizaron la fuente mineral. la tendencia de los tratamientos se conserva en el tiempo, aunque sus valores numéricos se ven disminuidos por la extracción que realiza el cultivo (figuras 1 y 2). en cuanto al p ligado a sesquióxidos de fe y al (figura 6), se encontraron proporciones bajas para los tratamientos que no aportaron p. sin embargo, los tratamientos que llevaban fertilizante mineral, así como los que combinaron orgánico más mineral, obtuvieron los valores más altos (600 ppm) sin diferencia significativa entre ellos. en el tiempo las proporciones se manfigura 3. fracción de p disponible extractada con resina en un inceptic hapludox bajo la aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos en los llanos orientales, al momento de la siembra y 10 semanas después, en la cosecha. g, gallinaza; c, compost y fq, fertilizante químico. figura 4. fracción de p inorgánico biológicamente disponible en un inceptic hapludox bajo la aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos en los llanos orientales, al momento de la siembra y 10 semanas después, en la cosecha. g, gallinaza; c, compost y fq, fertilizante químico. figura 5. fracción de p orgánico biológicamente disponible en un inceptic hapludox bajo la aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos en los llanos orientales, al momento de la siembra y 10 semanas después, en la cosecha. g, gallinaza; c, compost y fq, fertilizante químico. 332 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana tuvieron, aunque los valores numéricos disminuyeron en promedio 300 ppm. además, los tratamientos en los que se presentó una mayor cantidad de p ligado a los óxidos de fe y al llevaban fertilizante químico (tratamientos 6-8 y 11-13), por lo que puede decirse que al aplicar el fertilizante químico sin mezclarlo con un abono orgánico la eficiencia del p disponible se ve reducida, debido a que gran parte del p aplicado queda ligado a los sesquióxidos presentes en el suelo, lo que concuerda con lo encontrado por melo (2000). es de resaltar que la fracción de p ligado a las sustancias húmicas (figura 7) fue mayor para el tratamiento que llevaba gallinaza (t2) y significativamente diferente con los demás tratamientos. la cal disminuyó el p orgánico, con respecto al testigo; esta disminución también fue encontrada por melo (2000), quien estudió el efecto de la cal en un oxisol y encontró un aumento en la disponibilidad de p, debido a la mineralización de p orgánico del suelo. al pasar las 10 semanas de estudio, los tratamientos que contenían materiales orgánicos fueron incrementando con el tiempo la fracción de p orgánico del suelo, por lo que se puede decir que ocurrió una liberación lenta de p por parte de los materiales orgánicos adicionados. el p ligado a los minerales primarios y secundarios de ca (figura 8) fue la fracción más baja en todos los tratamientos debido a la ausencia del elemento en el suelo por causas pedogenéticas. a los 70 d de iniciado el experimento, las proporciones mostraron la misma tendencia, pero con valores mucho menores que al momento de la siembra a causa de la extracción de ca realizada por el cultivo. al analizar el p no disponible u ocluido (figura 9), no se encontraron diferencias figura 6. fracción de p ligado a óxidos de fe y al en un inceptic hapludox bajo la aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos en los llanos orientales, al momento de la siembra y 10 semanas después, en la cosecha. g, gallinaza; c, compost y fq, fertilizante químico. figura 7. fracción de p ligado a las sustancias húmicas en un inceptic hapludox bajo la aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos en los llanos orientales, al momento de la siembra y 10 semanas después, en la cosecha. g, gallinaza; c, compost y fq, fertilizante químico. figura 8. fracción de p ligado a minerales de ca en un inceptic hapludox bajo la aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos en los llanos orientales, al momento de la siembra y 10 semanas después, en la cosecha. g, gallinaza; c, compost y fq, fertilizante químico. daza et al.: efecto de materiales orgánicos... 3332006 significativas ni entre tratamientos ni en el tiempo, lo que indica que es muy difícil cambiar la proporción en este tipo de suelos y que el suministro de p por esta fracción es pobre. así mismo, al ser esta fracción no disponible, la extracción del p por parte de las plantas se dificulta y, por ello, las cantidades medidas no cambian en el tiempo. en general, se puede decir que la aplicación de la mezcla de materiales orgánicos junto con fertilizantes químicos aumentó las fracciones de p en el suelo, incrementó la presencia de carbonatos de ca, que ayudan a elevar el ph y precipitan el al, al mismo tiempo que aumentó la actividad de los microorganismos, importantes en los procesos de mineralización e inmovilización del p. conclusiones • la aplicación de materiales orgánicos, como gallinaza y compost, junto a fertilizantes químicos aumentó significativamente la cantidad de p disponible, y este incremento permaneció hasta el momento de la cosecha. • la mezcla de gallinaza, compost, fertilizante químico y cal aumentó la proporción orgánica, explicada por un aumento de la mineralización de la materia orgánica, aporte de p orgánico al suelo e incremento de la actividad microbiana. • la aplicación de mezclas de materiales orgánicos junto con fertilizantes químicos aumentó significativamente las fracciones de p en el suelo. • la aplicación de fertilizantes químicos u orgánicos, o su mezcla, no afectó la cantidad de p ocluido. literatura citada agbenin, h. 1995. phosphorus forms in particle size fractions of a toposequence from northeast brazil. soil sci. soc. am. 59, 1687-1693. benavides, g. 1977. fraccionamiento de fósforo en suelos derivados de cenizas volcánicas del departamento de nariño. suelos ecuatoriales 8, 247-259 bowman, r.a. y cole, c.v. 1978. an exploroty method for fractionation of organic phosphorus from grassland soils. soil sci. 125 (2), 95-101 burbano, h. 1989. el suelo: una visión sobre sus componentes bioorgánicos. universidad de nariño, pasto. pp. 335-361 burbano, h. 1998. las enmiendas orgánicas. en: guerrero r. (ed.). fertilización de cultivos en clima frío. monómeros colombovenezolanos, bogotá. pp. 363-403 figura 9. fracción de p no disponible u ocluido en un inceptic hapludox bajo la aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos en los llanos orientales, al momento de la siembra y 10 semanas después, en la cosecha. g, gallinaza; c, compost y fq, fertilizante químico. corporación colombiana de investigación agropecuaria [corpoica]. sf. procedimiento analítico del laboratorio de suelos. tomos i y ii. centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). fassbender, h. 1966. la adsorción de fosfatos en suelos fuertemente ácidos y su evaluación usando la isoterma de langmuir. fitotecnia latinoamericana 3(1-2), 203-216 guggenberger, g., l. haumaier, r. thomas y w. zech. 1999. assessing the organic phosphorus status of an oxisol under tropical pastures following savanna, using 31p nmr spectroscopy. en: thomas, r. y m. ayarza (ed.). sustainable land management for the oxisoles of the latin american savannas. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali (colombia). hedley, m., w. stewart y b. chauhan. 1982. changes in inorganic and organic soil phosphorus fractions induced by cultivation practices and by laboratory incubations. soil sci. soc. am. j. 46, 970-976. linquist, b. y p. singleton. 1997. inorganic and organic phosphorus dynamics during a build-up and decline of available phosphorus in ultisol. soil sci. 162(4), 254-263. lópez, f., c. vásquez, s. dalurzo y c. humberto. 2001. fracciones de fósforo y sus relaciones taxonómicas con suelos subtropicales. comunicaciones científicas y tecnológicas, universidad nacional del nordeste, corrientes (argentina). mejía, l. 1996. génesis y características de los oxisoles y suelos óxicos de los llanos orientales de colombia y su relación con la fertilidad. suelos ecuatoriales 26(1), 7-32 melo, j.g. 2000. efecto de la aplicación de materiales orgánicos sobre la dinámica del fósforo en un oxisol. trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. 97 p. narváez, c. y l. rojas. 1998. retención de aluminio por materiales orgánicos y efecto de estos sobre un cultivo de maíz. trabajo de grado. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá. pampolino, m. y r. hatano. 2000. comparison between conventional soil tests and the use of resin capsules for measuring p, k, and n in two soils under two moisture conditions. soil sci. plant nutr. 46(2), 461-471. tisdale, s. y w. nelson. 1999. soil fertility and fertilizers. 6th edition. prentice hall inc. zibilske, l.m. y j.m. bradford. 2003. tillage effects on phosphorus mineralization an microbial activity. soil science 168(10), 677-685. volumen xx 3 2002 optimizado.pdf received for publication: 26 june, 2010. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 plant ecophysiology research group, faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). 2 syngenta, region boyaca, tunja (colombia). 3 interdisciplinary group for archeological and historical research, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja (colombia). 4 corresponding author. fanor.casierra@uptc.edu.co agronomía colombiana 29(3), 407-413, 2011 fruit quality in strawberry (fragaria sp.) grown on colored plastic mulch calidad de fruta en fresa (fragaria sp.) cultivada con acolchados plásticos de colores fánor casierra-posada1, 4, edward fonseca2, and gregory vaughan3 abstract resumen use of mulch has morphogenetic effects on strawberry (fragaria sp.) production. in the present study the effects of red, blue, yellow, green, black, and silver mulches on strawberry growth and fruit quality were evaluated in a trial carried out at 2,500 m a.s.l. in central colombia. red mulch gave results similar or better to the black control for most factors. foliar area, fresh fruit weight, and fruit length were highest with red mulch and lowest for silver. silver mulch gave the lowest ph and dry fruit weight, and the lowest ratio of total soluble solids/titratable acidity, while black mulch gave the highest value in this ratio. positive effects of red mulch are possibly due to the increased absorption of red and far-red light by phytochrome, which in turn influences enzymes associated with sweetness and flavor. the superior results of red mulch were not always statistically significant, but the present study indicates the potential value of further tests on the use of red mulch instead of black mulch. if it is definitively shown that red mulch provides for better yield and fruit quality, it will be important to expand and improve its manufacture and stabilize its color, which often fades under high altitude tropical conditions. el uso de acolchados tiene efectos morfogénicos sobre la producción de fresa (fragaria sp.). en el presente estudio se evaluaron los efectos de acolchados de colores rojo, amarillo, azul, negro, plateado y verde sobre el crecimiento y la calidad del fruto en fresa sembrada a 2.500 msnm en colombia. el acolchado rojo dio resultados similares o mejores al testigo negro en la mayoría de factores. área foliar, peso fresco de fruta y longitud de fruto fueron mayores con el acolchado rojo y menores con el plateado. el acolchado plateado presentó el ph y peso seco de fruto más bajos, y menor relación sólidos solubles totales/acidez total titulable, mientras que el acolchado negro mostró el mayor valor de esta relación. el efecto positivo del acolchado rojo pudo deberse a mayor absorción de luz roja y roja lejana por el fitocromo, que influye sobre las enzimas que afectan sabor y dulzor. los resultados superiores del acolchado rojo no siempre fueron significativos estadísticamente, pero el estudio motiva a indagar más sobre la utilidad del acolchado rojo en comparación con el negro. si se ve definitivamente que el acolchado rojo induce mejores resultados, será importante expandir y mejorar su fabricación y estabilizar su color, que tiende a desvanecerse bajo las condiciones del trópico alto. key words: morphogenesis, phytochrome, tropical america, mountain climate. palabras clave: morfogénesis, fitocromo, américa tropical, clima de montaña. introduction the strawberry (fragaria x ananassa l. duch.) is known for its pleasant organoleptic qualities, and its high content of vitamin c, polyphenols, and elagic acid, the latter of which has cancer-fighting properties (xue et al., 2001). strawberries are versatile fruits; they can be consumed fresh or used in jams and preserves, juices, and sweets. other benefits have been ascribed to strawberries, such as high levels of antioxidants that slow aging, properties that prevent urinary tract infection, and the ability to reduce of blood sugar (villagrán, 2001). the most important components of strawberry quality are appearance, firmness, flavor, maturity, brilliance, and absence of damage to the fruit. meteorological conditions, crop management, and storage conditions such as temperature and humidity affect fruit quality and shelf life in strawberries (kader, 1991; martínez-soto et al., 2008). the first use of plastics in farming in the 1940s profoundly transformed production practices for fruit, vegetables, and ornamentals. in the following years came notable technological achievements that improved plastic durability and expanded the material’s potential uses (hallidri, 2001). plastics technology was introduced to improve crops’ input use efficiency in terms of nutrients, irrigation water, crop physiology 408 agron. colomb. 29(3) 2011 and agrochemicals, with the ultimate goal of maximizing yield, fruit quality, and harvest precocity (fan et al., 2005). research has shown that polyethylene mulch improves crop development and increases yield for various species, especially in cooler climates. such production increases are largely due to improved conservation of soil moisture and better weed control (al-assir et al., 1992; albreghts and chandler, 1993). higher plants have developed different types of photoreceptors, which permit them to monitor their environment through the detection of certain wavelengths. on this subject, meisel et al. (2007) describe the photoreceptors for the ranges of blue light (450-500 nm, absorbed by chlorophylls, cryptochromes, and phototropins), green light (500-570 nm, absorbed by carotenes), and yellow light (570-590 nm, also absorbed by carotenes). due to their reflection of different wavelengths of light, different colors of mulch create specific environments that have a considerable effect on plant growth and development. by the same token, black mulch reflects very little light, so its effects on plant growth are attributed to the changes it causes in soil temperature. in a study with red, black, and organic biodegradable plastic mulches in strawberry, wang et al. (1998) reported that the best results in terms of yield and fruit quality were obtained with black polyethylene. on the other hand, ghawi y battikhi (1986) concluded that watermelon produced the highest fresh fruit yield (55.3 t ha-1) with white mulch, which kept evapotranspiration to 44.3 cm in the dry desert climate where the experiment was conducted. schales (1994) tested black, transparent, green, and white/black coextruded polyethylene mulches in melon, and obtained the highest yields with the coextruded black and white mulch (with the black side in contact with the soil). the shortest time to harvest was obtained with black and white coextruded mulch and with green mulch, which performed better even than the transparent mulch in this aspect. polyethylene mulch color is important in plant response, but also important are the time of year and the climate in which the mulch is used, as mulch effect on plants will be positive or negative depending on environmental conditions. soil temperature affects fruit production and quality in strawberry (ochmian et al., 2007). furthermore, soil temperature under colored plastic depends on location; locascio et al. (2005) found in a strawberry field that soil temperature under black mulch was significantly higher than under red mulch in hasting, florida, while in gainesville, florida, the opposite trend was observed. on the other hand, while in poland ochmian et al. (2007) found that black polyethylene mulch in strawberry increased soil temperature by 4°c as compared to an unmulched control, kasperbauer (2000) reported that in the area of florence and johnstone, south carolina, soil temperature was only 0,2°c higher under black mulch than under red mulch, a difference that would not appear to account for the 15% reduction in strawberry production under black mulch compared to red mulch. in addition, kasperbauer (2000) mentions that black and red mulches reflect only 5% of blue-range light. building on the results of these prior studies, the present work evaluated the effect of red, green, silver, blue, yellow, and black mulches on physical and chemical properties of strawberry fruit grown in the highland tropics. the strawberry planting system common to the high plains of central colombia suspends plants in the air such that they grow in all directions, thus increasing light reception and photosynthesis as compared to strawberries planted at ground level. the plastic used to wrap and cover the substrate in this planting system is usually black. the present work thus aimed to evaluate possible alternatives to this black mulch, and thus to modify and improve current practices in strawberry production for high-altitude zones in colombia. methods and materials the experiment was performed in tuta, boyaca (colombia), located at 5°41’33,47” n and 73°13’47,42” w, at 2,548 m a.s.l. average relative humidity was 79.8%, average temperature was 13.18°c, and global radiation was 13,419.14 cal cm-2 during the course of the experiment. planting occurred in november, so plants grew during the northern tropical dry season. planting material was comprised of 360 strawberry plantlets imported from chile (fragaria sp. var. ventana) and vernalized at 4°c for two weeks. the plantlets were conditioned by leaf and root trimming, and planted in horizontal black trough-shaped containers placed one meter above the soil in open fields. these planting containers consisted in black polyethylene plastic draped between two parallel horizontal bars, thus forming a hanging half-cylinder (or “sausage”) of 30 cm deep by 40 cm wide. the “sausage” container was filled with substrate, wrapped with more black plastic, and then wrapped with plastic mulch of one of the other colors: red, green, blue, yellow, silver, or black (the latter as a control given its use as the standard mulch color in boyaca). the planting substrate consisted of a mix of rice husks, fine coal ash, and soil in a 60:10:30 mixture 409casierra-posada, fonseca, and vaughan: fruit quality in strawberry (fragaria sp.) grown on colored plastic mulch by volume. plant nutrition was provided by localized fertigation, with three daily pulses, complemented with foliar application of fertilizers. the first fruits were eliminated at 65 dap (days after planting) to achieve homogeneity, and starting at 75 dap the fruit was harvested for weighing and measuring. subsequent harvests were carried out every seven days during a month, with the last harvest at 92 dap. production was highest at 92 dap, at which point total leaf area, fresh and dry weight of fruits, fruit length, juice ph, total soluble solids, and total titratable acidity were measured for each plant. foliar area was estimated indirectly by measuring length and width of leaflets, using the methodology detailed in casierra-posada et al. (2007). the trial had a random block design, with mulch color as the block factor. each treatment consisted in 60 plants distributed in three replications of 20 plants each, and each plant was taken as one experimental unit. trial data was subjected to classical variance analysis (with p≤0.05 denoting significance and p≤0.01 being extremely significant) and a tukey range test through the pasw (predictive analytics software) program, version 18.0.0; ibm corporation, somers, ct, usa). results and discussion leaf area showed extremely significant differences (p≤0.01) in plants grown using different mulch colors. silver, blue, and yellow mulches gave leaf areas respectively 37.07, 26.41, and 19.96% lower than the black mulch traditionally used for strawberry production in the boyaca region. silver mulch strongly induced lower leaf area, perhaps due to the uv radiation reflected by this aluminized material (following summers et al., 2004). in fact, plants grown with this mulch showed burns on their leaf margins. the result obtained with red mulch is notable, though not statistically significant by tukey’s test; leaf area increased 9.04% as compared to the black mulch (fig. 1). regarding the apparently higher leaf area presented in plants exposed to red mulch, nishiyama y kanahama (2009) have found that leaf production in strawberry plants is promoted by light in the red range. in the present study, red mulch would reflect red light toward the strawberry plants. on the other hand, plant response to different mulch colors is highly dependent on the species, on experimental conditions, and on the moment of leaf area sampling; in tomato plants exposed to black or white mulches, leaf area was unaffected (decoteau, 2007), while fresh and dry weight of tomato leaves, as well as leaf area measured in pre-flowering phase, were affected by mulch color. in the present experiment, fresh fruit weight was significantly affected by mulch color (p≤0.05). in comparison with black mulch, strawberry plants exposed to silver mulch showed 12.38% lower fresh fruit weight, while red mulch increased fresh weight by 2.31%. other mulch colors did not show statistically significant differences in this parameter as compared to the black mulch (tab. 1). extremely significant differences (p≤0.01) were found in fruit length. compared to fruits from plants grown on black mulch, red mulch increased fruit length by 3.48%. green, silver, blue, and yellow mulches reduced fruit length figure 1. leaf area in strawberry plants grown using different colors of mulch. 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 red green silver blue yellow black le af a re a (c m 2 ) mulch color c c a ab b c 410 agron. colomb. 29(3) 2011 by between 4.36 and 6.79%, with silver mulch causing the largest reduction (tab. 1). the low fresh fruit weight exhibited in plants grown on silver mulch could be a consequence of their lower leaf area. on the other hand, the length and fresh weight results from plants grown on red mulch may be due to the red light reflected onto plants by the mulch, given that red and far-red light cause a morphogenic effect that modifies strawberry plants in terms of fruit quality (black et al., 2005; kasperbauer et al., 2001), leaf area, and flower number (nishiyama and kanahama, 2009). nevertheless, climate conditions must also be kept in mind in strawberry experiments, given that ochmian et al. (2007) found that black mulch induced a negative effect on strawberry fruit size in the north of poland. regarding juice ph and dry fruit weight, the present study found that silver mulch gave the lowest values. other mulch colors did not exhibit significant differences compared to black mulch. plants grown on silver mulch produced 20% less fruit dry matter than in the black mulch treatment. this could be due to the reduction of leaf area, and the leaf margin burns caused by the silver mulch. as with the other variables, the relation of total soluble solids to titratable acidity, also referred to as harvest index, was affected by mulch color. compared to the black mulch, all other colors caused a reduction in this value. the largest reduction was seen with silver mulch, whose harvest index was 24.93% lower than the black mulch treatment (tab. 1). the reduction of harvest index on red-mulch-grown strawberries in the present study contradicts kasperbauer et al. (2001), who found that strawberries produced under sunny conditions gave higher harvest index values in redmulch-grown plants than in those grown on black mulch. light conditions in the present study were relatively cloudy, which is typical of the highland equatorial region in which the experiment was carried out. this may explain the discrepancy with kasperbauer et al. (2001). total soluble solids measured in the juice of the different fruits showed highly significant differences (p≤0.01) between different mulch colors. silver, blue, and yellow mulches showed no difference among themselves, and respectively showed values of 12.94, 11.66, and 11.37% lower total soluble solids than the level measured in black mulch. no statistically significant difference was found between black, green, and red mulch treatments (fig. 2). table 1. physico-chemical quality properties in strawberry grown on different colors of mulch. mulch color fresh fruit weight (g) fruit length (cm) ph fruit dry weight (g) tss/ta red 12.81 c 3.56 c 3.36 ab 1.31 b 7.73 c green 12.02 b 3.29 ab 3.32 ab 1.27 b 7.09 b silver 10.97 a 3.20 a 3.24 a 1.04 a 6.14 a blue 12.23 b 3.25 ab 3.29 ab 1.27 b 7.99 d yellow 12.40 b 3.27 ab 3.33 ab 1.28 b 7.17 b black 12.52 b 3.44 bc 3.48 b 1.30 b 8.18 e figure 2. total soluble solids in juice from strawberries grown using different mulch colors. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 red green silver blue yellow black ts s ( °b ri x) mulch color b a a a b b 411casierra-posada, fonseca, and vaughan: fruit quality in strawberry (fragaria sp.) grown on colored plastic mulch the response of strawberry plants in terms of fruit total titratable acidity was different than the response in total soluble solids, though it also showed statistically significant differences (p≤0.05). the lowest values were found with the use of silver, yellow, and black mulches, which showed no significant difference between them. the highest values of total titratable acidity were found on red, green, and blue mulches, with respective values of 1.33, 1.32 and 1.33% titratable acidity (fig. 3). sugar accumulation in many fruit species, including strawberry, is controlled in part by the enzyme saccharose phosphate synthase (hubbard et al., 1991). nevertheless, in strawberry varieties festival and ventana (the variety used in the current experiment), it is reported that activity of this enzyme is very low, while other enzymes such as invertase, pyrophosphate-dependent phosphofructokinase (pfp), and fructose-1,6-bisphosphatase (fbpase) show different patterns of activity during strawberry development, and can affect the composition and accumulation of acids and sugars in strawberry fruit (basson et al., 2010). kasperbauer et al. (2001) mention that red and far-red light is captured by phytochrome, which triggers a series of chemical modifications in fruits that alter sugar and organic acid contents. this contributes to improved sweetness and flavor of fruit from plants grown on red mulch. they posited that the proportion of red and far-red radiation reflected by red mulch onto strawberry plants is the cause of improved fruit quality, due to an increase in the activity of saccharose phosphate synthase. however, the activity of this enzyme is not determined by phytochrome in all plants; vassey (1988) found that phytochrome is involved in saccharose phosphate synthase in maize (zea mays), but not in soy (glycine max) or sugar beet (beta vulgaris). phytochrome-mediated activity in other enzymes has been reported in different plant species, such as tobacco (nicotiana sp.). in tobacco it has been found that genes in charge of fructose-1,6-bisphosphatase activity are regulated by phytochrome (lee and hahn, 2002). the enzyme fructose-1,6-bisphosphatase is also related to the flavor of strawberry fruits (basson et al., 2010), so this enzyme is another candidate for explaining the improved chemical characteristics encountered in strawberries grown on red mulch in the present study. hence the differences in physicochemical properties found in strawberry fruits in kasperbauer (2000), as well as in the present study, can likely be attributed to differences in the proportion of red to far red light reflected by the mulches, which contributes to differences in the light spectrum surrounding developing strawberries. these results are supported by decoteau et al. (1988), who affirm that plants grown on colored plastic mulch respond to the small changes in ambient light induced by mulch color. conclusions in the present study, strawberry plants seemed to respond to the radiation reflected by different mulches, which is detected by plant photoreceptors that provoke photomorphogenic responses affecting the physicochemical quality of fruits and in the development of leaf area. the positive response of strawberry plants to mulch color, manifested in the physico-chemical characteristics of the figure 3. titratable acidity in strawberry juice produced from fruits grown with different colors of mulch. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 red green silver blue yellow black ti tr at ab le a ci di ty ( % ) mulch color b a b a a b 412 agron. colomb. 29(3) 2011 fruit, was most evident with the use of red mulch, which gives evidence of the action of phytochrome pigment in strawberry plants. the exposure of plants to silver mulch caused a negative effect in all the variables measured, probably as a consequence of an excess of uv light reflection towards the plants, which caused leaf burns and had negative effects on fruit characteristics. the use of green, blue, and yellow mulches did not improve physico-chemical properties appreciably, possibly because the photoreceptors that capture this range of wavelengths are less effective than phytochromes in inducing photomorphogenic responses. kasperbauer et al. (2001) report that black polyethylene reflects less than 5% of incident radiation. thus we may assume that the response to black mulch found in the present experiment (the improvement of fruit quality with black mulch) is due to changes in substrate temperature, more than to reflected light. the present experiment found indications that red mulch may give improved yield and quality in strawberry fruit. red mulch gave similar or better results to the black mulch control for most of the factors evaluated. for foliar area, red mulch gave the highest value, though tukey’s test showed no significant difference from the leaf area obtained with green and black mulches. silver gave the lowest leaf area by far, even causing burns on leaf margins, presumably due to the reflection of intense uv radiation. in fruit fresh weight, red mulch gave the highest value, with silver again performing most poorly. red mulch gave the longest fruits, and silver the shortest, though there was much statistical overlap between treatments. silver mulch gave the lowest ph and dry fruit weight as well as the lowest ratio between total soluble solids and titratable acidity, while black mulch gave the highest value in this ratio. green, blue, and yellow mulches rated consistently in the middle for all measured factors. while for certain factors results were inconclusive using tukey’s range test, red mulch shows potential for improved strawberry quality and yield with respect to the black mulch commonly used in the high plains of colombia. it is important to evaluate this trend further, as it could represent an improvement in production techniques for local farmers. however, in this and other trials carried out by the authors, it has been observed that red mulch fades over the growing season, becoming a lighter, pinkish color by season’s end. if the increased use of red mulch proves to be advantageous to strawberry growers, it will be important to find ways to increase and improve production of red polyethylene, in particular addressing this issue of color fading. acknowledgments the team gratefully acknowledges the generous support of the research directorate (dirección de investigaciones – din) of the pedagogical and technological university of colombia (uptc) for providing us with the funding and opportunity to conduct this research project. we also gratefully acknowledge matching support from the members of the research group in plant ecophysiology (grupo ecofisiología vegetal) of the faculty of agricultural sciences of the uptc. literature cited al-assir, i., i. rubeiz, and r. khoury. 1992. yield response of greenhouse cantaloupe to clear and black plastic mulches. biol. agric. hortic. 8, 205-209. albreghts, e. and c. chandler. 1993. effect of polyethylene mulch color on the fruiting response of strawberry. soil crop sci. soc. fl. 52, 40-43. basson, c., j. groenewald, j. kossmann, c. cronjé, and r. bauer. 2010. sugar and acid-related quality attributes and enzyme activities in strawberry fruits: invertase is the main sucrose hydrolysing enzyme. food chem. 121, 1156-1162. black, b., h. swartz, g. deitzer, b. butler, and c. chandler. 2005. the effects of conditioning strawberry plug plants under altered red/far-red light environments. hortscience 40(5), 1263-1267. casierra-posada, f., g. peña, and j. peña-olmos. 2007. estimación indirecta del área foliar en fragaria vesca l., physalis peruviana l., acca sellowiana (berg.) burret, rubus glaucus l., passiflora mollissima (kunth) l. h. bailey y ficus carica l. rev. u.d.c.a. act. & div. cient. 11(1), 95-102. decoteau, d. 2007. leaf area distribution of tomato plants as influenced by polyethylene mulch surface color. horttechnology t17(3), 341-345. decoteau, d., m. kasperbauer, d. daniels, and p. hunt. 1988. plastic mulch color effects on reflected light and tomato plant growth. sci. hortic. 34(3-4), 169-175. fan, t., b. stewart, w. payne, y. wang, s. song, j. luo, and c. robinson. 2005. supplemental irrigation and water-yield relationships for plasticulture crops in the loess plateau of china. agron. j. 97, 177-188. ghawi, i. and a. battikhi. 1986. watermelon (citrullus lanatus) production under mulch and trickle irrigation in the jordan valley. j. agron. crop sci. 156, 225-236. hallidri, m. 2001. comparison of the different mulching materials on the growth, yield and quality of cucumber (cucumis sativus l.). acta hortic. 1, 49-53. hubbard, n., d. pharr, and s. huber. 1991. sucrose phosphate synthase and other sucrose metabolizing enzymes in fruits of various species. physiol. plant. 82, 191-196. kader, a. 1991. quality and its maintenance in relation to the postharvest physiology of strawberry. pp. 145-151. in: luby, j. and a. dale (eds.). the strawberry into the 21st century. timber press, portland, or. 413casierra-posada, fonseca, and vaughan: fruit quality in strawberry (fragaria sp.) grown on colored plastic mulch kasperbauer, m. 2000. strawberry yield over red versus black plastic mulch. crop sci. 40(1), 171-174. kasperbauer, m., j. loughrin, and s. wang. 2001. light reflected from red mulch to ripening strawberries affects aroma, sugar and organic acid concentrations. photochem. photobio. sci. 74(1), 103-107. lee, s. and t. hahn. 2002. two light-responsive elements of pea chloroplastic fructose-1, 6-bisphosphatase gene involved in the red-light-specific gene expression in transgenic tobaccos. biochim. biophys. acta 1579, 8-17 locascio, s., j. gilreath, s. olson, c. hutchinson, and c. chase. 2005. red and black mulch color affects production of florida strawberries. hortscience 40(1), 69-71. loughrin, j. and m. kasperbauer. 2002. aroma of fresh strawberries is enhanced by ripening over red versus black mulch. j. agr. food chem. 50, 161-165. martínez-soto, g., j. mercado-flores, m. lópez-orozco, and b. z. prieto-velásquez. 2008. propiedades fisicoquímicas de seis variedades de fresa (fragaria ananassa) que se cultivan en guanajuato (online). revista salud pública y nutrición 8, http://www.respyn.uanl.mx/especiales/2008/ee-08-2008/ documentos/a071.pdf; consulted: november, 2011. meisel, l., d. urbina, and m. pinto. 2011. fotorreceptores y respuestas de plantas a señales lumínicas (online). in: squeo, f. and l. cardemil (eds.). fisiología vegetal. ediciones universidad de la serena, la serena, chile. nishiyama, m. and k. kanahama. 2009. effect of light quality on growth of everbearing strawberry plants. acta hortic. 842, 151-154. ochmian, i., j. grajkowski, and r. kirchhof. 2007. wpływ mulczowania gleby na plonowanie oraz jakość owoców truskawki odmiany ‘filon’. roczniki akademii rolniczej w poznaniu. ogrodnictwo 41(383), 357-362. schales, l. 1994. response of two muskmelon cultivars to six kinds of plastic mulch. plasticulture 104, 25-28. summers, c., j. mitchell, and j. stapleton. 2004. management of aphid-borne viruses and bemisia argentifolii (homoptera: aleirodidae) in zucchini squash using uv reflective plastic and wheat straw mulch. environ. entomol. 33(5), 1447-1457. villagrán, v. 2001. la frutilla. pp. 993-1006. in: agenda del salitre. soquimich, santiago. vassey, t. 1988. phytochrome mediated regulation of sucrose phosphate synthase activity in maize. plant physiol. 88, 540-542. xue, h., r. aziz, n. sun, j. cassady, l. kamendulis, y. xu, g. stoner, and j. klaunig. 2001. inhibition of cellular transformation by berry extracts. carcinogenesis 22, 351356. wang, s., g. galletta, and m. camp. 1998. mulch types affect fruit quality and composition of two strawberry genotypes. hortscience 33, 636-640. evaluación de la toxicidad de proteinas de bacillus thuringiensis berliner hacia el gusano blanco de la papa premnotrypes vorax hustache. bacillus thuringiensis berliner proteins toxicity evaluation against andean po tato weevil premnotrypes vorax hustache wilson martínez o, jairo cerón s.' resumen el presente estudio estableció una metodología de bioensayo para determinar la actividad tóxica que las proteínas patrón cry3aa, cry3ba, cry3bb, cry3ca y cry7aa de b. thuringiensis pudieran tener sobre larvas del gusano blanco de la papa premnotrypes vorax hustache, plaga de gran importancia en las diferentes zonas productoras de papa en colombia. los bioensayos fueron realizados empleando papa como sustrato alimenticio en forma de tubérculos o como puré y las proteínas mencionadas se emplearon en forma de suspensión espora-cristal, solubilizadas y/o procesadas enzimáticamente. la metodología de bioensayo más adecuada consistió en cubos de tubérculos de papa impregnados superficialmente con las proteínas de b. thuringiensis. aunque se observó una ligera mayor actividad de las proteínas cry3aa y cry3ca esta no superó el 10%. no se obtuvo actividad tóxica de ninguna de las proteínas evaluadas cuando fueron procesadas con la enzima tripsina o solubilizadas a un ph de 4.1. los resultados indicaron que las proteínas cry de bt empleadas no presentan actividad tóxica significativa sobre larvas de p vorax. se plantea la hipótesis que esto es debido a que las proteínas provienen de cepas aisladas en otras regiones del mundo; por 10 tanto, nuevos estudios al respecto deberán evaluar proteínas producidas por cepas nativas aisladas de áreas de cultivo donde p vorax se presente como plaga de forma natural. palabras claves: proteínas cry, control biológico de plagas, coleópteros, toxicidad. summary the present work stablished a bioassay methodology in order to determine b. thuringiensis cry3aa, cry3ba, cry3bb, cry3ca and cry7 aa standard proteins toxicity against andean potato weevil (premnotrypes vorax hustache). this insect is a very important pest in almost all potato fields in colombia. bioassays were done using natural diet as potato tuber pieces or potatoe flour. proteins were used as crystals, solubilized or enzimatically processed. best bioassay used potato pieces superficially contaminated with the respective b. thuringiensis proteins. although sorne toxicity were observed with cry3aa and cry3ca proteins, mortality never was over 10%. ah proteins were no toxic when tripsinated or solubilized at 4.1 ph. we concluded that cry proteins eva1uated have no toxicity against p. vorax 1arvae. we hypothesized it could be due to its foreing origin, so further studies should involve evaluation of proteins produced by native strains isolated from potato fields where p. vorax is naturally present. key words: cry proteins, biological control of pests, coleopteran, toxicity. introduccion bacillus thuringiensis (bt) es una bacteria entomopatógena que ha sido estudiada ampliamente desde su descubrimiento a principios del siglo pasado y se ha convertido en el agente de control biológico de plagas más empleado a nivel mundial (galán et al, 1995). bt es una bacteria que durante su esporulación produce una estructura cristalina compuesta por proteínas denominadas d-endotoxinas que poseen características insecticidas. en 1995 se propuso un sistema de clasificación de las proteínas cry de acuerdo con la homología entre las secuencias nuc1eotídicas básicas de los genes cry (crickmore et al, 1998). los estudios acerca de este microorganismo se han enfocado principalmente hacia cepas que producen proteínas tóxicas contra insectos plaga de los ordenes lepidoptera y diptera; mientras tanto, cepas con proteínas tóxicas hacia insectos del orden coleoptera solo se han estudiado en los últimos años (keller et al, 1993; glare et al, 2000). krieg et al. (1983) reportaron en alemania una subespecie de bt denominada tenebrionis, que presentaba actividad insecticida contra el escarabajo colorado de la papa leptinotarsa decemlineata. este hallazgo influyo mucho en los descubrimientos posteriores de cepas con actividad 1 msc entomología y phd biotecnología, respectivamente. wilmarti@ibun.unal.edu.co jaceron@ibun.unal.edu.co instituto de biotecnología, universidad nacional de colombia, bogotá. agronomía colombiana, 2002. 19 (1-2): 89-95 contra plagas del orden coleoptera. herrnstadt et al. (1986), reportaron el aislamiento de una cepa designada como m7 de bt subsp san diego activa contra coleópteros. posteriormente se continuaron presentando nuevos reportes de cepas con actividad tóxica contra coleópteros como las cepas eg 2158 (donovan et al., 1988), eg 2838 y eg 4921 (rupar et al., 1991), bt japonensis subsp buibui (hori et al., 1992), bt subsp donegani (cidaria et al., 1990). algunas subespecies de bt como thuringiensis, morrisoni, tolworthi, darmstadiensis y kumamotoensis son activas contra insectos coleópteros debido al efecto de la b exotoxina que producen (keller y langenbruch, 1993), sin embargo, estos resultados pueden no ser importantes a nivel comercial por el efecto que puede causar esta toxina altamente estable, sobre otros organismos incluyendo el hombre. el grupo de proteínas de b. thuringiensis activas contra coleópteros posee un rango de especies de insectos susceptibles bastante amplio, encontrándose especies pertenecientes a las familias chrysomelidae, coccinellidae, scolytidae, tenebrionidae, scarabaeidae y curculionidae, principalmente (glare y o' callaghan, 2000). dentro de las subespecies de bt tóxicas hacia coleópteros la más estudiada ha sido la subespecie tenebrionis con la cual se han realizado trabajos de caracterización morfológica, estructural, serológica, bioquímica y genética (keller y langenbruch, 1993). la primera caracterización de la estructura de una proteína del cristal insecticida de bt se desarrolló en la subespecie tenebrionis, determinándose que la proteína cry3a posee en su estructura tridimensional tres dominios estructurales con funciones específicas dentro del mecanismo de acción de dicha proteína (li et al., 1991). quiñones y quintero (1996), hicieron un listado de las diferentes proteínas de bt reportadas con actividad contra insectos coleópteros. las proteínas cry3, que poseen 4 holotipos diferentes cry3aa, cry3ba, cry3bb y cry3ca, producen protoxinas con pesos de 70 a 75 kda y son procesadas a toxinas con pesos cercanos a 66 kda. las proteínas cry7, con dos holotipos, cry7 aa y cry7ab, con protoxinas de casi 130 kda que son procesadas a toxinas de casi 66 kda. finalmente, mencionan las proteínas cry8, con tres holotipos cry8aa, cry8ba y cry8ca. estas últimas tienen un peso de 130 a 134 kda como protoxinas. las proteínas cry3 y cry7 se han empleado básicamente para el control de coleópteros comedores de follaje, pero aquellos insectos que tienen otro tipo de hábitos también pueden ser controlados (suzuki et al., 1994; tapp y stotzky, 1995). en colombia los productos a base de b. thuringiensis disponibles en el mercado únicamente controlan insectos plaga del orden lepidoptera. de acuerdo con esto es de gran relevancia la identificación de nuevas proteínas de b. thuringiensis que presenten actividad tóxica hacia insectos de otros ordenes taxonómicos y que sean plagas de importancia económica especificamente para colombia como lo son varios insectos pertenecientes al orden coleoptera (vélez, 1997). el gusano blanco de la papa premnotrypes vorax hustache (coleoptera: curculionidae) es una plaga de gran importancia en colombia, por varias razones: ha permanecido como plaga principal de este cultivo por más de 30 años, su control se realiza principalmente mediante el empleo de insecticidas químicos durante casi todo el desarrollo del cultivo y si no es controlada puede causar perdidas hasta del 80% en la producción (alvarado, 2000). en colombia hasta el momento no existen reportes de otros grupos de investigación sobre evaluación de la toxicidad de proteínas de b. thuringiensis hacia el gusano blanco de la papa (vélez, 1997); a nivel mundial existe solo un reporte de gómez et al (2000), quienes evaluaron la actividad insecticida de una proteína cry3aa recombinante hacia p. vorax, obteniendo una mortalidad promedio de larvas del 55%. de acuerdo con lo anterior se hace necesario la exploración de este microorganismo como agente de control biológico para este insecto plaga. es así como en el presente estudio se evaluaron dos metodologías de bioensayo para determinar la toxicidad de algunas proteínas de b. thuringiensis sobre larvas del gusano blanco de la papa y así identificar su potencialidad de uso para el control de esta plaga presente en la mayoría de zonas productoras de este tubérculo en colombia. mate riale s y metodos el trabajo fue desarrollado en los laboratorios de entomología y biopesticidas del instituto de biotecnología de la universidad nacional de colombia. material entomológico el material biológico se obtuvo mediante cría del gusano blanco de la papa p. vorax, bajo condiciones de laboratorio (15 "c y 60% hr). el insecto se alimentó con dieta natural. los insectos adultos se mantuvieron en recipientes plásticos en donde se colocaron tallos secos de gramíneas para proporcionar sitios de oviposición a las hembras (valencia y bohorquez, 1994). los tallos secos con los huevos se ubicaron en recipientes plásticos con papel absorbente humedecido hasta la emergencia de las larvas. una vez obtenidas las larvas de primer instar estas se utilizaron para el mantenimiento del pie de cría y para la realización de los bioensayos con las proteínas de b. thuringiensis. agronomía colombiana vol.19 . nos. 1-2 obtención de las proteínas las proteínas cry evaluadas se obtuvieron de cepas patrón de b. thuringiensis del instituto de biotecnología de la universidad nacional de colombia (tabla 1). las cepas fueron cultivadas en medio agar lb a 37°c hasta alcanzar un porcentaje de esporulación superior al 90%. la biomasa se recolectó y lavó con agua destilada-desionizada-estéril (dde) y subsecuentes centrifugaciones para eliminar residuos del medio de cultivo. el material obtenido fue posteriormente liofilizado y almacenado hasta su uso. los bioensayos se realizaron empleando tanto proteína en forma de cristales (suspendida) como proteína en forma soluble y procesada enzimáticamente, para observar si existía algún efecto del procesamiento sobre la toxicidad de la misma (garcia et al, 2000, koller et al, 1992, lambert, 1992). los ensayos con la proteína en suspensión se realizaron colocando una determinada cantidad de liofilizado en agua destilada y agitando el tiempo que fuera necesario hasta obtener una suspensión homogénea. las proteínas empleadas en forma soluble fueron solubilizadas en dos condiciones diferentes, ácida (ph 4,1) yalcalina (ph10,0). para la solubilización a ph 4,1 se empleó una solución buffer universal. para la solubilización a ph alcalino se empleó una solución buffer de carbonato de sodio. la solubilización se llevó a cabo para ambos tipos de buffer a 37°c, durante 3 horas en agitación constante. una vez solubilizado el material, se centrifugó a 10.000 rpm durante 15 minutos. el sobrenadante obtenido, que corresponde a la proteína soluble se dividió en alícuotas y se almacenó a o°c. para la realización de los ensayos con proteína procesada, se obtuvo el fragmento tóxico de la proteína procesandola con tripsina (tipo ji de páncreas porcino). se empleó una proporción enzima: protoxina que osciló entre 2: 1 y 10:1 con incubación por 12 horas a 37°c, tomando alícuotas a diferentes tiempos para determinar la cinética del procesamiento de cada una de las proteínas. se corroboró el procesamiento total de las proteínas mediante electroforésis en gel de poliacrilamida al 9%. la cantidad de proteína total presente en las muestras empleadas para los bioensayos se cuantificó empleando la metodología de lowry (bollag, 1991). tabla l. características generales de las cepas de b. thuringiensis empleadas en los bioensayos. pesos aproximados de las proteínas según quiñones y quintero (1996). cepa genes proteina peso mol.ecular (kda) pro toxina toxina 3aa cry iaa cry3aa 70 -75 66 3ba cryslia cry3ba 70 -75 66 3bb cry3bb cry3bb 70 -75 66 3ea cry.ica cry3ca 70 -75 66 7aa cly7aa cry7aa 130 66 métodos de bioensayo los bioensayos se realizaron con dos metodologías diferentes. la primera consistió en el empleo de cubos de tubérculos de papa de 0,25cm3, a los cuales se les aplicó la proteína de b. thuringiensis sobre la superficie. los cubos de papa se dejaron secar al ambiente y posteriormente se colocaron en placas para cultivo de células de 24 pozos. se infestó cada cubo con una larva de primer instar de p vorax. las placas se sellaron, taparon y se incubaron por 7 días hasta la lectura del ensayo. en la segunda metodología se utilizó 1 gramo de harina de papa el cual se mezclo con 2 ml de la muestra y se colocó en vasos desechables. posteriormente se colocaron 24 larvas de primer instar de 2002 p vorax por vaso. las larvas permanecieron por 24 horas en la dieta, tiempo en el cual fueron trasladadas a trozos de papa sin tratar. la lectura del bioensayo se realizó a los 7 días. en los bioensayos se empleó una dosis de 10 ug de proteína/cmde dieta, para la primera metodología y 500 ug de proteína/mi para la segunda. se utilizó en los ensayos con proteína suspendida un testigo absoluto con el agua destilada empleada en los tratamientos y en los bioensayos con proteína solubilizada testigos relativos con las soluciones buffer empleadas en la solubilización de las proteínas. el diseño experimental empleado fue completamente al azar con tres repeticiones, empleando 24 larvas por repetición. los ensayos se hicieron por triplicado. la variable respuesta fue el número de larvas muertas por tratamiento. se realizó análisis de varianza martínez y cerón: evaluación de la toxicidad de proteinas de ... con los datos obtenidos y se calcularon los coeficientes de variación en cada tipo de ensayo. resultados y discusion en los bioensayos con proteína en suspensión empleando harina de papa (tabla 2), se observaron diferencias significativas entre los tratamientos (tabla 3). se observó el mayor porcentaje de mortalidad de larvas de p vorax con las proteínas cry3aa y cry3ca. el resto de las proteínas no presentaron actividad tóxica y el testigo tampoco presentó mortalidad. cuando se emplearon las proteínas en forma soluble para el bioensayo, el buffer empleado en el proceso de solubilización de las mismas, causó alteración de las características fisicas de la dieta, originando mortalidades altas en todos los tratamientos incluyendo el testigo, por 10 cual los datos de mortalidad obtenidos en dicho bioensayo no se tuvieron en cuenta para los análisis de toxicidad. tabla 2. porcentajes de mortalidad promedio de los bioensayos con larvas de primer instar de p vorax empleando harina de papa. concentración en proteína total 500 ug/ml. proteína soluble proteína suspendida ph4.1 ph 10.0 testigo 41,66 47,22 000 cry3aa 59,72 26,38 6,94 cry3ba 59,72 6,94 0,00 cry3bb 45,83 41,66 0,00 cry3ca 56,94 38,88 6,94 cry7aa 61,11 62,50 0,00 tabla 3. análisis de varianza de los datos obtenidos en el bioensayo con harina de papa y proteína suspendida fv gl sc cm f tratamientos 5 1,409 0,281 4,423* error 12 0,764 0,063 total 17 2,174 c.v.: 21.08 respecto de los bioensayos empleando cubos de tubérculo de papa (tabla 4), se observaron diferencias altamente significativas entre los tratamientos cuando se empleó la proteína suspendida (tabla 5), siendo nuevamente las proteínas cry3aa y cry3ca las que presentaron mayor mortalidad. hubo diferencias significativas (tabla 5), cuando se emplearon las proteínas solubilizándolas previamente a ph 10, pero en este caso las proteínas cry3aa y cry7 aa presentaron los mayores porcentajes de mortalidad. tabla 4. porcentajes de mortalidad promedio de los bioensayos con larvas de primer instar de p. vorax empleando cubos de papa. concentración de proteína total 10 ug/cm2. proteína soluble proteína suspendida proteína tripsinada ph4,1 ph 10,0 testigo 0,00 4,16 0,00 0,00 cry3aa 0,00 9,72 5,55 0,00 cry3ba 0,00 8,33 4,16 0,00 cry3bb 0,00 833 4,16 0,00 cry3ca 0,00 4,16 5,55 0,00 cry7aa 0,00 9,72 2,77 0,00 agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 tabla 5. análisis de varianza de los datos obtenidos en los bioensayos con cubos de papa con proteína suspendida (arriba) y soluble a ph 10 (abajo). fv gl sc cm f tratamientos 5 0,580 0,116 5,599** error 12 0,249 0,020 total 17 0,830 c.v. : 10.61 fv gl sc cm ftratamientos 5 0,543 0,108 4,866* error 12 0,267 0,022 total 17 0,811 c.v.: 9.03 a pesar de esto, los porcentajes de mortalidad obtenidos fueron muy bajos en todos los casos (menor al 10%). cuando las proteínas fueron solubilizadas a ph 4.1 la actividad tóxica fue nula para todas ellas, al igual que cuando fueron procesadas con tripsina. en general, en bioensayos para evaluar la toxicidad de proteínas de b. thuringiensis con coleópteros se emplean dosis mayores a las que se emplean con insectos lepidópteros. en lepidópteros generalmente se emplean dosis en valores de nano gramos de proteína mientras que con coleópteros las dosis alcanzan valores de micro o miligramos de proteína (mcintosh et al, 1990; de león el al, 1995). de acuerdo con esto, las dosis de 10 mg/cm2 y 500 mg/ml buscaban mostrar claramente si una cepa era activa o no y los porcentajes de mortalidad obtenidos deberían ser mayores del 50%. en vista de que se emplearon dosis altas con las proteínas en diferentes presentaciones y los resultados obtenidos dieron valores de porcentajes de mortalidad que nunca superaron ell 0%, se concluye que las proteínas evaluadas definitivamente no presentan actividad tóxica significativa contra larvas del gusano blanco de la papa. nuestros resultados difieren de los resultados obtenidos por gómez et al (2000), ya que ellos encontraron actividad tóxica con la proteína cry3aa. dichas diferencias son atribuibles a las diferentes metodologías de bioensayo utilizadas en ambos trabajos; adicionalmente, se observa que la dieta artificial que ellos emplearon originó una mortalidad en el testigo del 15%, la cual supera al máximo permisible para los bioensayos en laboratorio, que es del 10% (lecuona, 1996). dicha mortalidad obviamente afecta considerablemente las mortalidades obtenidas en los tratamientos. en el presente trabajo la mortalidad del testigo nunca superó el 5% para los bioensayos con tubérculos de papa que fueron los empleados para los análisis finales. una característica importante de las proteínas de bacillus thuringiensis es su alta especificidad hacia los insectos plagas que afecta. de acuerdo con esto y teniendo en cuenta los procesos coevolutivos entre los organismos, se puede pensar que aislamientos o cepas 2002 nativas de b. thuringiensis obtenidos de ambientes en los cuales p vorax se presenta como plaga natural podrían tener un mayor efecto tóxico sobre este insecto que las cepas patrón evaluadas en el presente trabajo, presentando posiblemente un mayor potencial para ser empleados en el control biológico del gusano blanco de la papa en colombia. por otro lado, las proteínas solubilizadas o tripsinadas parece que estuvieron más expuestas a procesos de degradación e interferencia con la dieta empleada, lo cual explicaría la no toxicidad observada con las proteínas cry3aa y cry3ca en los bioensayos en que fueron empleadas de esta forma; se debería entonces emplear en ensayos posteriores proteína en forma de cristales para evitar dicho efecto. teniendo en cuenta los coeficientes de variación obtenidos en los bioensayos, los cuales no deben estar por encima de 15 (gallegos, 1990; lecuona, 1996), la metodología de bioensayo empleando harina de papa (c.v.:21,08) no sería adecuada ya que no garantiza una homogeneidad en el ensayo, probablemente debida a una distribución heterogénea de la proteína en la dieta cuando se mezcla con la harina de papa. mientras tanto, los bioensayos realizados empleando cubos de papa permiten una mayor homogeneidad en el ensayo (c.v.: 10,6 y 9,0) ya que se garantiza una mejor distribución de la muestra sobre la superficie de la dieta. de acuerdo con lo anterior y teniendo en cuenta que se presentan interferencias con la dieta especialmente cuando la proteína se ha solubilizado en soluciones buffer de ph extremoses aconsejable entonces evaluar la toxicidad de proteínas de b. thuringiensis hacia el gusano blanco de la papa mediante bioensayos que empleen como dieta la papa en forma de tubérculo y no como harina. finalmente, vale la pena resaltar que la metodología de bioensayo planteada en este trabajo, también podría ser empleada en la evaluación de la toxicidad de proteínas de b. thuringiensis hacia otras plagas de importancia martínez y cerón: evaluación de la toxicidad de proteinas de ... económica con hábitos similares a p. vorax y que igu.almente se alimenten del tubérculo de papa, como sena el caso de tecia solanivora (povolny) y pthorimaea operculella (zeller) (lópez, 2000). literatura citada alvarado, a. 2000. almacenamiento tradicional de semilla de papa una fuente de infestación del gusano blanco de la papa premonotrypes vorax hustache en boyacá. serie revista ventana al campo andino. 3 (1-2): 162. bollag, d. & edelstein, s. 1991. proteinmethods. wiley and sons inc. new york, usa. 250 p. cidaria, d.; cappai, a.; caprioli, v. & pirali, g. 1990. bacillus thiringiensis varodonegani and preparation or toxin obtained therefrom endowed with insecticida1 activity against coleoptera. european patent application no 901147708.2. crickmore, n.; zeigler, d.; feitelson, j.; schneph, van rie, 1.;lereclus, d.; baum, 1.& dean, d. 1998. revision ofthe nomenclature of th~ bacil{us t~uringiensis pesticidal crystal protems. microbiol. mol. biol. rev. 62(3): 807-813. donovan w. p.; gonzalez j. m.; gilbert m.p. & dankocsik c. 1988. isolation and characterization of eg2158, a new strain of bacillus thuringiensis toxic to coleopteran larvae and nucleotide sequence of the toxin gene. mol. gen. genet. 214: 365-372. de leon, t & ibarra, 1. 1995. alternative bioassay techmque to measure activity of cryili proteins of bacillus thuringiensis. 1. econ. entomol. 88(6): 1596-1601. galan, l.; luna, a. & medrano, h. 1995. tendencias mundiales en el uso de biopesticidas. memorias del 1 curso taller internacional: aislamiento, caracterización y producción de bacillus thuringiensis para el control de plagas. santafe de bogotá (22 ag-1 sep 1995). gallegos, g. 1990. implementación de la concentración letal mínima como método para cuantificar la actividad de formulaciones de bacillus thuringiensis. biotam 2(1): 15-24. garcia, i.; sanchez, 1.;rausell, c.; martinez, a.; de maag, r.; real, m. & bravo, a. 2000. specific binding and pore formation activity of cry3a toxin in membranes isolated from leptinotarsa decemlineata and tenebrio molito. en: society for invertebrate pathology xxxiii meeting program and abstracts. august 13-18. guanajusto, mexico. pg. 33. glare, t. & o'callaghan, m. 2000. bacillus thurigiensis : biology, ecology and safety. john wiley and sons editores. west sussex, uk. p. 211. gomez, s.; mateus, a.; hernandez, j. & zimmermann, b. 2000. recombinant cry3aa has insecticidal activity against the andean potatoe weevil, premnotrypes vorax. biochem. biophys. res. commun. 279(2): 653-656. herrnstadt, c.; soares, g.; wilcox, e. & edwards, d. 1986. a new strain of bacillus thuringiensis toxin with activity against coleopteran insects. bio/technol. 4: 305-308. hori, h.; suzuki, k.; oginara, m.; himejima, m.; indrasith, l.; minami, m.; asano, s.; sato, r.; ohba, m. & iwahana, h. 1994. characterization of larvicidal toxin protein from bacillus thuringiensis serovar japonensis strain buibui specific for scarabaeid beetles. j. appl. bacteriol. 76: 307-313. keller, b. langenbrunch, g. 1993. control of coleopteran pests by bacillus thuringiensis. en: bacillus thuringiensis an environmetal biopesticide: theory and practice. wiley and sons publishers. england. koller, c., bauer, l. & holllngworth, r. 1992. characterization of the ph -mediated solubility of bacillus thuringiensis varo san diego native delta-endotoxin crystals. bioch. and biophys. research comm. 84 (2): 692699. krieg, v, huger, a.; langenbruch, g. & schnetter, w. 1983. bacillus thuringiensis varo tenebrionis, a new patothype effective against larvae of coleoptera. z. angew. entomol. 96: 500-508. lambert, b.; hofte, h.; annys, k.; jansen, s.; soetaert, 1. & perferoen, m. 1992. novel b. thuringiensis insecticidal cristal protein with a silent activity against coleopteran larvae. appl. environ. microbiol. 58 (8): 25362542. lecuona, r. 1996. microorganismos patógenos empleados en el control microbiano de insectos plagas. buenos aires. 338 p. li, 1.; carrol, 1. & ellar, d. 1991. crystal estructure of insecticidal delta-endotoxin from bacillus thuringiensis at 2.5 angstrom resolution. nature, 353. lopez, a. 2000. insectos plagas del cultivo de la papa en colombia y su manejo. serie revista ventana al campo andino. 3(1-2): 162. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 macintosh, s.; stone, t.; sims, s.; hunst, p.; greenplate, j.; marrone, p.; perlak, f.; fischhoff, d. & fuchs, r. 1990. specificity and efficacy of purified bacillus thuringiensis proteins against agronomically important insects. l invertebr. pathol. 56: 258-266. quiñones, l. & quintero, r. 1996. mecanismo molecular de acción de las delta-endotoxinas de bacillus thuringiensis, en: avances recientes en la biotecnología de bacillus thuringiensis. universidad autonoma de nuevo león. monterrey, méxico. p. 63-112. rupar, m.; donovan, w.; gene, r.; slaney, a.; mattison, j.; johnson, t.; charles, r. cosmao, v. & de barjc, h. 1991. two novel strains of bacillus thuringiensis toxic to coleopterans. appl. environ. microbiol. 57(11), 3337-3344. 2002 suzuki, n.; hori, h.; tachibana, m. & asano, s. 1994. bacillus thuringiensis strain buibui for control of cupreous chafer anomala cuprea (coleoptera: scarabaeidae), in turfgrass and sweet potato. biological control: theory and applications in pest management 4(4): 361-365. tapp, h. & stotzky, g. 1995. insecticidal activity of the toxins from bacillus thuringiensis subspecies kurstaki and tenebrionis adsorbed and bounded on pure and soil clays. appl. environ. microbiol. 61(5):1786-1790. valencia, l. & bohorquez, c. 1994. oviposición del gusano blanco de la papa, premnotrypes vorax (hustache) (coleoptera: curculionidae). rev. col. entom. 20(3): 165-167. velez, r. 1997. plagas agrícolas de impacto económico en colombia: bionomía y manejo integrado. editorial universidad de antioquia. medellín, colombia. 482 p. martínez y cerón: evaluación de la toxicidad de proteinas de ... capitulo x efecto de diferentes niveles de nitrogeno, potasio yph en el desarrollo de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, agente causal del marchitamiento vascular del clavel. martha orozco de amézquital, emira garcés de granada1 y germán arbeláez2 introduccion un balance de los diversos elementos nutricionales es indispensable para que un cultivo alcance su máximo potencial de crecimiento y desarrollo. este balance implica un suministro equilibrado de nutrientes combinado con condiciones climáticas, edáficas y culturales adecuadas (palti, 1981). 'el manejo de la nutrición de un cultivo se realiza a través de la aplicación de fertilizantes o mediante la modificación del suelo y es uno de los componentes importantes dentro del manejo de diversas enfer,,'medadesde las plantas (huber, 1989). aunque sólo ,,muy pocas enfermedades pueden ser controladas ,totalmente por un régimen de fertilización, la severidad de muchas de ellas puede reducirse de una manera importante por la nutrición y con el uso ; lntegrado de otras medidas de control genético, -. biológico, qulmico y cultural (huber, 1980). garret (19n) considera que las condiciones del suelo, incluyendo la nutrición mineral, tienen efecto en las enfermedades vasculares, principalmente a través de los cambios introducidos en lafisiologla de la planta hospedante y que su acción sobre los 'patógenos en el suelo es secundaria durante la írifección a través de las ralces. 'la nutrición influye sobre las enfermedades parasl"tícas, afectando la supervivencia y la virulencia del " ''patógeno, el vigor y la resistencia de las plantas y ; ··,estimulando los mecanismos de control biológico. o-ó: ' los nutrientes del suelo actúan sobre la enfermedad a través de los requerimientos nutricionales del ,patógeno o por una acción indirecta relacionada con ;:ia resistencia de la planta. (huber, 1981). ; .. :..). , jarvís y thorpe (1980) señalan que los fertilizantes tienen un efecto marcado sobre la severidad de las 1 profesora asociada, departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, aa14490. santafé de bogotá d.c. , profesor titular, facuhad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá d.c. 90 enfermedades de las plantas y, algunas veces, la disminuyen y, en otras, la incrementan. para cambiar los requerimientos necesarios para el crecimiento y la esporulación del hongo, los niveles de nutrientes en el suelo es posible alterarlos, pero proporcionando la nutrición adecuada para el crecimiento óptimo de las plantas (woltz y jones, 1973), boning (1976) considera que la nutrición es responsable de diferencias en la estructura qulmica y en el metabolismo de las plantas, las cuales están relacionadas con su comportamiento hacia los patógenos, lo cual puede determinar que la planta sea susceptible, resistente o tolerante. los niveles de nitrógeno son, particularmente, importantes porque afectan la susceptibilidad de las plantas a la infección y a la colonización por los patógenos (stack et al, 1986). algunos procesos fisiológicos son influidos por nutrientes especlficos, como el nitrógeno que interviene en el metabolismo de los carbohidratos y en la fotoslntesis (huber, 1989). enhelhard (1989) ha observado que altos niveles de nitrógeno aumentan un gran número de enfermedades, entre ellas las enfermedades vasculares causadas porel hongo fusarium oxysporum, pero, a la vez, suelen incrementar la producción, ya que vigorizan las plantas y estimulan la niicroflora del suelo. gasiorkiewicz (1960) observó un aumento en la severidad de la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel, con niveles altos de nitrógeno en el suelo (150-200 mgl g de suelo). el marchitamiento vascular, ocasionado por diversas formas especiales de fusarium oxysporum en diversos tipos de plantas, se ha reducido al aplicar el nitrógeno en forma de nitratos, pero ha aumentado alaplicar nitrógeno amoniacal. esto se ha observado en las enfermedades ocasionadas por fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel (engelhard, 1979), fusarium oxysporum f.sp. chrysanthemi en crisantemo (engelhard y woltz, 1973; raju, 1983), fusarium oxysporum f.sp. /ycopersici en tomate (woltz y jones, 1973), fusarium oxysporum f.sp. niveum en melón (stoddard,1947). sin embargo, en italia, otros autores tales como pergola et al (1979) encontraron que laseveridad de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel disminuyó al aplicar amonio y aumentó con la aplicación de nitratos en un suelo con ph 7,5. woltz y jones (1981) consideran que el marchitamiento vascular producido por fusarium oxysporum es favorecido más por el amonio que por el nitrato, debido a que el patógeno desarrollado en suelos con predominio del amonio es más virulento que en suelos con abundancia de nitratos. este efecto, se atribuye, por lo menos en parte, al incremento del ph en el suelo por acción de los nitratos y a su disminución por acción del amonio. un ph alto limita la disponibilidad de algunos elementos esenciales para el hongo, tales como algunos micronutrientes que son necesarios para el crecimiento, la esporulación y la virulencia del patógeno (jones et al, 1989). loffler et al (1986) encontraron que los nitritos, más que el amonio son los responsables del efecto generado por los fertilizantes amoniacales y que la reducción del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi se debe a la disminución en el número de clamidosporas en el suelo, debido a la lisis de dichas estructuras. la fertilización con potasio es una práctica común para reducir la severidad de un buen número de enfermedades (huber, 1981). aunque el potasio no es un elemento estructural de la planta, altos niveles de este elemento aumentan el grosor de las paredes celulares incrementando la resistencia de las plantas (huber, 1980). al aumentar los niveles de potasio en el suelo, se ha observado una menor incidencia de fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum en algodón (dick y tisdale, 1938), fusarium oxysporum f.sp. conglutinans en repollo (walker y hooker, 1945), fusarium oxysporum f.sp. me/onis en melón y fusarium oxysporum f.sp. albedinis en palma africana (palti, 1981). además, se ha observado que el balance nitrógenopotasio es muy importante para evitar una alta incidencia de las enfermedades vasculares. niveles bajos de potasio y nitrógeno en abundancia estimulan un mayor desarrollo de las enfermedades; por el contrario, bajos niveles de nitrógeno y altos niveles de potasio en el suelo desfavorecen el desarrollo de las enfermedades vasculares. desafortunadamente, los cultivos requieren niveles adecuados de ambos elementos, lo cual dificulta el manejo de las enfermedades reduciendo los niveles de algunos elementos (woltz y jones, 1981). walker y foster (1946) encontraron que, usando nitratos y manteniendo bajas concentraciones de potasio en el suelo, los niveles de la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f.sp. iycopersici fueron muy altos, mientras que con dosis altas de potasio, la enfermedad se retardaba considerablemente. después de muchas experiencias en colombia yen el mundo, se ha concluido que el control efectivo del marchitamiento vascular del clavel, ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi, se puede realizar mediante la integración de diversas medidas de control, tales como la siembra de material de propagación sano, la desinfección del suelo antes de la siembra con vapor de agua y con fumigantes, la aplicación de fungicidas sistémicos, el uso de algunosorganismos antagonistas, el empleo de variedades resistentes y laaplicación de diversas prácticas culturales (garibaldi y gullino, 1987; rattink, 1988; <tt!!'í" arbeláez, 1988). _.e"'. teniendo en cuenta que, mediante el manejo de la "'.¡. nutrición de las plantas, en combinación con otras c. ...:"'f prácticas de control, es posible lograr la disminu--; "-q,.~ ción de algunas enfermedades como la ocasionada e:: ...... por fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel, ya '-..j (~..). que es necesario establecer la incidencia de algu._ nos factores del medio en el crecimiento del hongo ~ fi ~.j y, en loreferente a las necesidades nutricionales, se ': ( propuso el siguiente trabajo para lo cual se realiza_.,} . ron tres experimentos que tuvieron como objetivos: 41: . '" evaluar el efecto de la desinfección del suelo y t::: ': de la fertilización con nitrógeno y potasio sobre la ..;;,_. incidencia de fusarium oxysporum f.sp. dianthi t... en dos variedades de clavel, bajo condiciones de ...... invernadero comercial. :;;, establecer el comportamiento in vitro de cinco e-__, aislamientos del hongo en suelos agrlcolas con .<.( diferentes niveles y fuentes de compuestos o nitrogenados. ¡:;) c.'l.::: determinar la respuesta del crecimiento in vitro lj..j de cinco aislamientos de fusarium oxysporum> f.sp. dianthi en medios de cultivo con diferentes z fuentes de nitrógeno y valores de ph. =:t' ..'.~)~{ ., j u.j-[q materiales y metodos experimento 1. este experimento se desarrolló en un cultivo comercial de clavel bajo invernadero localizado en el municipio de suba, con un área de 492 m2• dicha área se dividió en 120 parcelas de 4,1 m2 y, en cada una de ellas, se sembraron 200 esquejes. las 91 .cuadro 10.1. tratamientos de fertilización al suelo con diferentes fuentes y dosis de nitrógeno y potasio. tratamiento fuente de nutriente dosis/semana kglha k1 k2 n1 n2 n3 n4 n5 56,0 112,0 53,0 97,6 190,2 78,1 153,7 parcelas se separaron 0,5 m y la distancia de siembra entre plantas fué de 0,12 m. en el experimento se usaron las variedades de clavel "petterson's select new pink sim" de flor rosada (en adelante se llamará petterson) y "scania" de flor roja, ambas susceptibles a fusarium oxysporum f.sp. dianthi. para establecer el efecto de la desinfección del suelo se utilizaron dos tratamiento: vapor + dazomet (basamid, basf) (tratamiento t1) y dazomet + formol (tratamiento t2). el vapor, procedente de una caldera, se aplicó hasta cuando elsuelo alcanzó una temperatura de 82°c, durante 30 minutos. el dazomet se aplicó en dosis de 500 kglha y se incorporó al suelo un mes antes de la siembra y, posteriormente, se aplicó un sello de agua durante 6 dlas. el formol se aplicó al suelo en concentraciones dei2%, en dosis de 7.576 galones por hectárea. dos niveles de potasio (k1 y k2) y 5 niveles de nitrógeno (n1, n2, n3, n4y n5) seutilizaron. dichos elementos se aplicaron con fertilizantes comerciales en forma semanal. las fuentes y dosis de dichos elementos se presentan en el cuadro 10.1. el diseno experimental usado fué el de parcelas sub-sub-subdivididas, donde la parcela principal correspondió a las variedades, las subparcelas a los tratamientos de desinfección al suelo (t1 y t2), las sub-subparcelas a los niveles de potasio (k1 y k2) y las sub-sub-subparcelas a los niveles de nitrógeno (n 1a n5). eltotal de tratamientos fué de 40 con tres repeticiones cada uno. ocho semanas después de la siembra, se inició el registro del número de plantas enfermas por tratamiento. las plantas que presentaban los slntomas de marchitez vascular, causada por fusarium oxysporum f.sp. dianthi, se erradicaron cada 20 dlas. la producción de flores se evaluó durante tres meses. 92 para analizar el efecto de los tratamientos sobre la concentración de inóculo del patógeno de cada subsub-subparcela, se tomaron al azar muestras del suelo en diferentes sitios, las cuales fueron extraldas desde el nivel del suelo y hasta una profundidad de 15cm; el peso de cada muestra fué de aproximadamente 250 g. las muestras se tomaron antes de la siembra y ocho meses después de iniciado el experimento. de cada muestra del suelo, previamente mezclada por agitación, se pesó un gramo yse diluyó en nueve mililitros de agua destilada estéril. de esta dilución, se sembró un mililitro en cajas de petri que contenlan el medio de cultivo selectivo para fusarium oxysporum, propuesto por komada (1975). el material sembrado se incubó a 25°c y, al cabo de ocho dlas se evaluó en cada caja de petri el número de colonias del patógeno. experimentos 2 y 3. los aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthiusados para estos experimentos corresponden a replicaciones de la colección iniciada con el trabajo sobre razas del patógeno realizado por cevallos y gonzález (1989) en la facultad de agronomla de la universidad nacional de colombia. se utilizaron los aislamientos 3 y 93 de la raza 4, los aislamientos 43 y 90 de la raza 2 del patógeno y el aislamiento c5csu, que es unaforma no patogénica de fusarium oxysporum, la cual fué enviada por el profesor ralph baker de la universidad estatal de colorado, fort collins, estados unidos. los cultivos puros de los aislamientos del patógeno se replicaron, seis dlas antes de iniciar los ensayos en el medio de cultivo pda. para el primer ensayo, a las soluciones nutritivas o tratamientos correspondientes a fuentes y dosis de nitrógeno (cuadro 10.2), antes de su esterilización, se les ajustó elph aunvalorde 7,0+/-0,05con koh y hci1 m. para el segundo ensayo, se evaluó el efecto de nitratos y sales de amonio en medios con diferente ph; éste se ajustó en igual forma a la empleada en el ensayo anterior. en el cuadro 10.3 se indica el contenido de los medios de cultivo o tratamientos utilizados. una vez listos los medios en las cajas de petri, se procedió a inocular el correspondiente aislamiento, colocando, en el centro de cada una de ellas, una rodaja de la colonia de cuatro millmetros de diámetro. cada tratamiento se replicó tres veces. el hongo se dejó crecer en una incubadora a 22°c y el radio de la colonia, su forma, color y elevación cuadro 10.2. tratamientos para evaluar el efecto del medio con diferentes fuentes y concentraciones de nitrógeno sobre el crecimiento y desarrollo de fusarium oxysporum f.sp. dianthi. nutriente gil no, no,-nh. nh. -n y. yo 1 2 y. yo 1 2 9. 9. 1 ~ ° nh.no, 2 + + + + nano, 3 + + + + + ~hpo. 1 + + + + + + + + + + + + + mgso. 0,5 + + + + + + + + + + + + + edta-fe 2ml + + + + + + + + + + + + + glucosa 30 + + + + + + + + + + + + + micronutrientes 2ml + + + + + + + + + + + + + agarpuro 15 + + + + + + + + + + + + + nh.h2po. 0,5 + + + + + presente en la solución. ausente en la solución. cuadro 10.3. tratamientos para evaluar el efecto del medio con diferentes fuentes de nitrógeno y ph sobre el crecimiento y desarrollo de fusarium oxysporum f.sp. dianthi. nutriente gil no, nh. 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 5,5 6,5 7,5 8,5 nano, + + + + + + + ~hpo. 1 + + + + + + + + + + + mgso. 0,5 + + + + + + + + + + edta-fe 2ml + + + + + + + + + + + glucosa 30 + + + + + + + + + + + micronutrientes 2ml + + + + + + + + + ' + + agar puro 15 + + + + + + + + + + + nh.h2po. 1 + + + + + presente en la solución. ausente en la solución. se evaluó a los 3. 7 y 1o dlas siguientes a la siembra. a los 10 dlas de la siembra, se anadió a cada caja de cultivo de 1 a 10 mi de agua destilada estéril, procurando mezclar con el agua todo el micelio; de la suspensión resultante, se tomó una muestra y, con un hemacitómetro, se contó el número total de macroconidias, microconidias y clamidosporas producidas. los datos de crecimiento de la colonia se usaron para calcular la tasa de crecimiento diario, con la cual se realizaron los análisis correspondientes. en los dos ensayos, se usó el diseno experimental completamente al azar, con arreglo factorial; los resultados se sometieron a análisis de varianza y a la prueba de tukey. resultados experimento 1. el tratamiento al suelo con vapor + dazomet (t1) antes de la siembra fué más eficiente que el tratamiento con dazomet + formol (t2), pues presentó el menor número de plantas enfermas y la mayor producción de flores (figura 10.1). a nivel estadlstico, la diferencia entre ambos tratamientos fué altamente significativa. la variedad scania presentó un menor número de plantas enfermas, tanto en el suelo tratado con vapor + dazomet (t1) como en el suelo tratado con dazomet + formol (t2) , en comparación con la variecla:lpetterson. elnúmero de flores producidas por 93 vapor+oazomet dammel+formol figura 10.1. efecto de los tratamientos de desinfección al suelo en el número de plantas enfennas y en la producción de flores, en las dos variedades de clavel la variedad scania fué también mayor (figura 10.1). en cuanto a las dosis de potasio aplicadas, no se observaron diferencias significativas entre los dos niveles k1 y k2 utilizados (figura 10.2). el menor número de plantas enfermas para lavariedad scania se obtuvo con laconcentración baja de potasio (k1), mientras que en la variedad petterson el menor número de plantas enfermas se'obtuvo con el nivel alto de potasio (k2); sin embargo, la producción de flores fué mayor en las dos variedades con el nivel bajo de potasio (figura 10.2). el número de plantas enfermas, como respuesta a la fertilización nitrogenada, en todos los cinco tratamientos en donde se usaron diferentes formas y dosis de nitrógeno, fué menor en lavariedad scania que en la variedad petterson. el menor número de plantas enfermas en la variedad petterson se obtuvo con el tratamiento n3 (dosis alta de nitratos) yel mayor número de plantas enfermas se obtuvo con el tratamiento n5 (dosis alta de fosfato de amonio), con valores de 80,2 y 108,9 para dichos tratamientos, respectivamente. en la variedad scania, los tratamientos con menor número de plantas enfermas fueron n2 y n3 (dosis alta ydosis baja de nitrato de calcio), con promedios de 60,9 y 65,0, mientras que el mayor número de plantas enfermas se obtuvo con el tratamiento n1 (nitrato de amonio) con 84,0 (figura 10.3). la mayor producción de flores se presentó en la variedad scania con los tratamientos n2 y n3 (nitrato de calcio en dosis baja y alta) yen lavariedad petterson, con el tratamiento n4. lavariedad scania presentó una mayor producción de flores que la variedad petterson, excepto en el tratamiento n4 (dosis baja de fosfato de amonio), en donde el rendimiento fué ligeramente superior en esta ultima 94 • ~•o.. "!.!l u, tratamiento figura 10.2. efecto de los niveles de fertilización con potasio en el número de plantas enfermas y en la producción de flores, en las dos variedades de clavel. niveles de fertilización figura 10.3. efecto de las dosis y fuentes de fertilización nitrogenada en el número de plantas enfermas. en las dos variedades de clavel. n2 nivel .... de fertlllzaclon figura 10.4. efecto de las dosis y fuentes de fertilización nitrogenada en la producción de flores, en las dos variedades de clavel. cuadro 10.4. efecto del tratamiento del suelo con vapor + dazomet y de los niveles de fertilización potásica y nitrogenada en el número promedio de plantas enfermas y en la producción promedia de flores de dos variedades de clavel. tratamiento plantas enfermas produccion de flores petterson scania petterson scania k,n1 28,0 9,3 681,0 837,3 k,n2 25,0 6,3 709,6 904,3 k,n3 32,0 18,0 697,3 813,0 k,n. 26,6 34,0 736,6 704,6 k,ns 45,0 17,6 712,6 828,0 ~n, 14,6 53,3 817,0 n6,o ~n2 25,3 34,6 743,6 724,6 ~n3 34,6 15,3 667,6 813,0 ~n. 26,6 16,6 804,3 789,0 ~ns 46,0 15,6 578,6 763,6 cuadro 10,5. efecto del tratamiento del suelo con dazomet + formol y de los niveles de fertilización potásica y nitrogenada en el número promedio de plantas enfermas y en la producción promedia de flores de dos variedades de clavel. tratamiento plantas enfermas produccion de flores petterson scania petterson scania k,n1 183,6 133,0 442,3 403,3 k,n21 62,3 94,3 399,6 426,0 k,n3 149,3 114,6 423,6 3n,3 k,n. 179,0 132,0 444,3 507,6 k,ns 182,0 114,0 490,0 375,3 ~n, 167,3 143,3 253,0 360,6 ~n2 163,0 108,3 223,3 4n,o ~n3 104,6 112,0 414,3 404,3 ~n. 157,0 152,3 79,0 235,6 ~n5 162,6 114,3 300,3 367,6 variedad (figura 10.4). en la variedad petterson, el número de plantas enfermas en suelos tratados con vapor + dazomet, combinando el efecto dejos dos niveles de potasio y cinco niveles de nitrógeno, fué mayor en k1n5 y k2n5; la mayor producción de flores se obtuvo con el nivel 2 de potasio (k2) y los niveles 1 y 4 de nitrógeno(n1 yn4) (cuadro 10.4). eneltratamiento al suelo con vapor + dazomet y, a nivel estadlstico, los cinco niveles de fertilización nitrogenada utilizados no presentaron diferencias significativas en el número de plantas enfermas y en la producción de flores. para la variedad scania, el número más bajo de plantas enfermas y la mayor producción de flores se obtuvo en las parcelas tratadas con vapor+ dazomet yen los tratamientos k1n1 y k1n2 (cuadro 10.4). en la variedad petterson, el menor número de plantas enfermas en las parcelas tratadas con dazomet + formol se obtuvo con el tratamiento k2n3 y, en la variedad scania, con los tratamientos k1n2 y k2n2 (cuadro 10.5). la mayor producción de flores en las parcelas tratadas con dazomet + formol se obtuvo en la variedad petterson, con los tratamientos k1n5 y k1n4 y, en la variedad scania, con el tratamiento k1n4 (cuadro 10.5). la población del patógeno en el suelo fué menor después de la aplicación de vapor + dazomet, en comparación con laaplicación de dazomet + formol, con promedios de 19,1 y 42,2 unidades formadoras de colonias (ufc) por gramo de suelo. la población del hongo en el suelo, ocho meses después de la siembra, se incrementó en más de cinco veces con promedios finales de 106,4 ufc/g para vapor + dazomet y 234,6 ufc/g, para dazomet + formol (cuadro 10.6). las diferencias en la población del patógeno antes de la siembra y ocho meses 95 cuadro 10.6. efecto de la desinfeccióndel suelo y la fertilización potásicay nitrogenadaen la población de fusarlum oxysporom en el suelo, expresadaen unidadesformadorasde coloniaspor gramo de suelo. tratamiento vapor + dazomet dazomet + formol presiembra a meses presiembra a meses k,n1 nh.no) so,o 121,5 13,3 241,6 k,n2 no) 24,9 53,3 46,6 91,6 k,n) no) 9,9 65,0 106,6 118,3 k,n. nh. 13,3 34,9 49,9 398,3 k,n5 nh. 14,9 283,3 31,6 413,3 ~n1 nh.no) 19,9 79,9 26,6 153,3 ~n2 no) 46,6 98,3 39,9 163,3 ~n) no) 21,6 168,3 39,8 186,6 ~n. nh. 28,3 109,9 26,6 394,9 ~n5 nh. 6,6 49,9 41,6 185,0 promedio 19,1 106,4 42,2 234,6 después de.los tratamientos con vapor + dazomet y dazomet + formol, fueron, a nivel estadlstico, altamente significativas, en las parcelas tratadas con vapor + dazomet, la población del patógeno ocho meses después de la siembra, fué menor en el tratamientd k1n4 (34,9 ufclg), correspondiente a la dosis baja de amonio, mientras que la población del patógenó fué más alta en el tratamiento k1t'-l5,con un valor' promedio de 283,3 ufc/g de suelo. '. , en las parcelas tratadas con dazomet + formol, el mayor número de .colonias del hon,go en el suelo correspondió al tratamiento k1n5, con 413,3 ufc/g y los valores. más bajos se .obtuvieron con el tratamiento k1n2. con 91,6 ufc/g. experimento 2. para este ensayo, se encontró que la fuente de nitrógeno originó cambios en la coloración y en la forma de las colonias. los aislamientos 3, 43, 93 y c5csu presentaron micelio de color blanco y colonias de bordes r.egulares en todas las concentraciones de nitrato (no). el aislamiento 90 presentó colonias de color morado abaja concentración de nitrato, mientras que, en concentración alta, la coloración de la colonia fué blanca. el nitrato, en todas las dosis, originó micelio con abundante crecimiento aéreo. los aislamientos 43, 90 y c5scu presentaron colonias de color morado en medios que contenlan nitrógeno en forma de nitrato de amonio (no)nh.), mientras que los aislamientos 3 y 93 presentaron colonias de color rosado. en todos los casos, en esos medios, los bordes de las colonias fueron irregulares y la esporulación fué baja. 96 fotografl.10.1. respuestasdelcrecimientomicelial/n v/tro del aislamiento'cscsu de fusarlum oxysporom f.sp. d1anthl. nitrato(t1 a t4), nitrato de amonio (t6 a , t9) y amonio (t10 a t13). fotogr.na10.2. r~ del crecimiento micellalln vltro de los aislamientos 3, 90, 43, cscsu y 93. t1 (nitrato14), t6 (nitratode amonio 14)y t10 (amonio 14) cuando el medio se suplementó con amonio (nh.), los aislamientos 3, 43 yc5csu presentaron micelio rojoy, en los dos primeros, se observó que, a medida que se incrementaba la dosis, el micelio se tomaba blanco. en estos tratamientos, los aislamientos 90 y 93 presentaron micelio de color rosado, pero al aumentar la concentración de amonio, el micelio se tomaba blanco. los aislamientos 3, 43 y93 presentaron micelio con crecimiento aéreo, mientras que los aislamientos 90 y c5csu presentaron un micelio muy pegado al medio. entodas las concentraciones de amonio, las colonias presentaron bordes muy irregulares; esta respuesta fué mayor a medida que se incrementaba la dosis (fotograflas 10.1 y10.2). para el efecto de la fuente y la dosis de nitrógeno sobre elcrecimiento micelial diarioylaproducción de conidias, los análisis de varianza seflalaron diferencias estadlsticas entre los aislamientos y entre los tratamientos; además se observó una interacción entre los tratamientos y los aislamientos. al comparar estadlsticamente los promedios para la variable crecimiento radial de las colonias, los aislamientos 3, 43, 90 y c5csu fueron similares entre si, pero diferentes con el aislamiento 93. en cuanto a la producción de conidias, el aislamiento 43 presentó el mayor valor, los aislamientos 3 y 90 presentaron valores intermedios y los menores valores correspondieron a los aislamientos 93 y c5csu (figura 10.5). en los tratamientos con nitrato, latasa de crecimiento de las colonias para los diferentes aislamientos del hongo fueron bastante similares y estadlsticamente no presentaron diferencias. los nitratos originaron la mayor tasa de crecimiento. entre los aislamientos, la respuesta a este nutriente fué similar, sin presentar diferencias significativas a nivel estadlstico. los valores siguientes correspondieron a la dosis baja de amonio(1/4), (1/2) y a n03nh. (1/4). los menores promedios en latasa decrecimiento micelial se obtuvieron con las dosis altas de nh. y n03nh. (figura 10.6). en general, el crecimiento de las colonias disminuyó con la concentración de nitrógeno y los valores más altos fueron para los tratamientos con n03, seguidos por los de nh. y n03nh. (cuadro 10.7). al analizar el comportamiento independiente de cada aislamiento en medios suplidos con n03, todos los aislamientos al incrementar la dosis, disminuyeron latasa decrecimiento del micelio, excepto el aislamiento 3. en lostratamientos con nitrato de amonio, se observó una disminución en la tasa de crecimiento, similar a la observada para el nitrato y, además, una disminución en la producción de conidias (cuadros 10.7 y 10.8). en los tratamiertos con dosis altasde n03nh. ynh•. se observaron, en algunos aislamientos clamidosporas y,en tratamientos,corno n03 (1/4)yn03nh. (1/4) i ! ! ~ e .2 j .5 ! 1 u 111 radio micelial ¡;¡ numero conldlas aislamiento .flgura 10.6. efectotolal de iostratamientoscon nitrógeno sobre el crecimiento micelial diario y la producción de conidias de cinco aislamientos de fusarlum oxysporom. .. i ¡; ~ i ! g ~ s e ;: o .ee •.! .!e. :2 ~ e o u u "" no, no,nh. nh. figura 10.6. efecto de la fuente y la concentración de nitrógeno sobre el crecimiento de micelio y la producción de conidias de fusartum oxysporum f.sp. dlanlhl. fué evidente la formación de macroconidias. experimento 3. en los medios en los cuales se evaluó el efecto del ph y la fuente de nitrógeno, al igual que en el experimento 2, se observaron cambios en la forma yen lacoloración de las colonias. parael aislamiento 3, los medios con nitrato presentaron colonias blancas, de bordes regulares y con abundante esporulación, mientras que con amonio, las colonias fueron de color rosado oscuro, con bordes irregulares y con poca esporulación. el aislamiento 43 con n03• presentó colores que iban desde el blanco hasta el morado; las colonias tuvieron bordesregulares ypresentaron esporulación abundante. el amonio originó colonias de color blanco o rosado y este último color fué más evidente a ph 8,5; el micelio presentó esporulación y las colonias tuvieron bordes irregulares. en todos los valores de ph empleados, el aislamiento 93, en el medio con nh., tuvo color blanco y presentó 97 cuadro 10.7. efecto de los medios con diferentes fuentes y concentraciones de nitrógeno en la tasa de crecimiento de los aislamientos 3, 43, 90, 93 y c5csu de fusarfum oxysporum. tratamiento aislamiento no. 3 43 90 93 c5csu rnmidia rnmidla rnmidia rnmidla rnmidia yo no, 5,1 4,4 5,4 5,4 5,2 %n02 5,1 4,7 5,6 5,3 5,1 no, 5,5 4,1 5,6 5,4 4,7 2no, 6,0 4,0 5,4 4,9 4,5 yo nh.-no, 2,6 4,0 2,2 3,3 2,0 % nh.-no, 0,3 1,8 1,7 1,6 1,3 nh.-no, 0,2 1,5 1,3 1,4 1,0 2nh.-no, 0,3 0,6 0,4 0,3 0,4 yo nh. 3,8 3,2 2,0 3,7 2,6 %nh. 3,3 2,8 1,9 2,8 2,8 nh. 1,2 1,9 1,8 2,0 1,7 2 nh. 1,6 2,2 2,1 2,4 1,8 cuadro 10.8. efecto de los medios con diferentes fuentes y concentraciones de nitrógeno en el número de conidias de los aislamientos 3, 43, 90, .93 y c5csu de fusarfum oxysporum. tratamiento aislamiento no. 3 43 90 93 c5csu conidias i mi x (1oc) yo no, 303 2575 1765 55 73 % no, 168 492 332 160 47 no, 763 443 18 247 o 2 no, 1.008 369 59 289 4 yo nh.-no, 4 22 10 28 2 % nh.-no, o 23 2 3 5 nh.-no, 1 o 27 2 1 2 nh.-no, o o 9 o o yo nh. 27 99 29 23 32 yo nh. 4 256 6 42 8 nh. o 392 56 83 3 2 nh. o 19 62 3 5 aislamiento figura 10.7. efecto del phy de lafuentede nitrógenoen el crecimiento del micelio y en la producciónde conidias en los diferentes aislamientos de fusarlum oxysporom f.sp. d/anth/. 98 ..., ;\' " ~{. esporulación. en el medio con amonio, las colonias presentaron color rosado y poca esporulación y únicamente, a ph 8,5, se observó crecimiento aéreo del micelio. el aislamiento c5csu presentó micelio de color blanco en los medios con nitrato y se desarrolló pegado al medio; las colonias de este aislamiento, en los medios con amonio, presentaron micelio de color blanco a rosado y con crecimiento aéreo. el aislamiento 90 con nitrato tuvo micelio de color blancoyla colonia presentó por debajo una coloración morada y a ph 6,0, la colonia fué completamente blanca. con amonio, las colonias fueron de color rosado, con bordes irregulares y poca esporulación. cuadro 10.9. efecto de los medios con diferentes fuentes de nitrógeno y ph en el crecimiento micelial de los aislamientos 3, 43, 90, 93 y c5csu de fusalíum oxysporum. tratamiento aislamiento no. 3 43 90 93 c5csu nvnidía nmldía nvnidla nvnidla nvnidía n03 ph 5,0 5,8 4,9 5,6 5,8 5,4 n03 ph 5,5 5,5 4,5 5,6 5,6 5,6 n03 ph 6,0 5,7 4,5 5,2 6,0 5,2 n03ph 6,5 4,9 4,7 5,3 4,5 5,6 n03 ph 7,0 4,9 4,1 5,3 5,1 5,4 n03 ph 7,5 5,0 4,9 4,4 4,4 5,4 n03 ph 8,0 4,8 5,0 5,4 4,1 4,8 nh4 ph 5,5 0,3 1,3 2,3 1,7 3,2 nh4 ph 6,5 2,0 2,2 1,5 2,9 2,1 nh4 ph 7,5 1,8 2,7 2,0 2,3 1,6 nh4 ph 8,5 4,7 3,4 4,3 4,3 5,6 cuadro 10.10. producción de conidias de los aislamientos 3, 43, 90, 93 y c5csu de fusalíum oxysporum cultivados en medios con diferentes fuentes de nitrógeno y ph. tratamiento aislamiento no. 3 43 90 93 c5csu conidias i mi x (104) n03 ph 5,0 46,5 311,0 575,5 108,0 18,0 n03ph 5,5 31,5 317,5 566,0 149,0 21,5 n03ph 6,0 41,5 178,0 540,0 63,5 26,0 n03ph 6,5 122,0 145,5 990,0 137,5 31,0 n03 ph 7,0 40,0 65,5 167,0 57,6 29,5 n03ph 7,5 41,5 103,0 133,0 7,01 9,0 n03ph 8,0 18,5 201,0 54,01 7,01 5,5 nh4 ph 5,5 0,0 3,0 7,5 7,0 0,0 nh4ph 6,5 0,0 12,0 13,5 21,0 7,0 nh4 ph 7,5 0,0 54,0 18,0 20,5 7,5 nh4ph 8,5 79,5 209,0 194,0 219,5 28,0 no, ph nh. figura 10.8. efecto del ph y de la fuente de nitrógeno sobre el crecimiento micelial de los aislamientos de fusarlum oxysporum f.sp. dianthl. el crecimiento diario del micelio, debido al efecto de la fuente de nitrógeno y del ph, presentó diferencias estadlsticas altamente significativas. los mayores promedios entre los aislamientos correspondieron a c5csu, 90 y 93 y el promedio más bajo y diferente, según la prueba de tukey, se obtuvo en el aislamiento 43. con relación al número de conidias, el mayor valor se obtuvo en el aislamiento 90 y el menor, en el aislamiento c5csu (figura 10.7). en cuanto al efecto de la fuente de nitrógeno y del ph sobre los aislamientos del hongo, se encontró que los valores más altos de crecimiento de la colonia se obtuvieron con n03 a ph 5,0; 5,5 y 6,0 y los menores promedios, con nh4 a ph 5,5; 6,5 y 7,5. la comparación entre los promedios senaló diferencias estadlsticas entre los tratamientos con nitrato a ph 5,0 y5,5 y los correspondientes a nh 4 con ph de 5,5; 6,5 y 7,5. ::!usfltal s.,nn jlla·n de 910e secohmbi.blié.~ 99 la producción de conidias fué mayor con n0 3 a ph 6,5 yel menor promedio se obtuvo en nh4 a ph 5,5 (figura 10.8). la tasa de crecimiento de la colonia del aislamiento 3 fué mayor para nitrato a ph 5,0 y el valor más bajo se obtuvo con sal de amonio de ph 5,5. los tratamientos con n03 a ph 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5 y 8,0 y con nh4 a ph 8,0 mostraron a nivel estadlstico, promedios iguales, pero diferentes a los correspondientes a nh4 y ph 5,5; 6,5 y 7,5. para este aislamiento el mayor número de conidias se obtuvo con n03 a ph 6,5 y el menor correspondió a nh4 de ph 5,5; 6,5 y 7,5 (cuadros 10.9 y 10.10). el aislamiento 43 mostró pocas diferencias.en el crecimiento de la colonia; el mayor valor se obtuvo con n03 a ph 8,0, promedio que fué igual a los correspondientes a n03 ph 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5 y 8,0 y a nh4 a ph 8,5. el más bajo crecimiento se obtuvo con nh4 a ph 5,5. la producción de conidias fué mayor con n03a ph 5,0 y5,5 y menor, con nh4 a ph 5,5 (cuadros 10.9 y 10.10). el aislamiento 93 creció más en el medio con n03 y ph 6,0 y los mayores promedios de conidias correspondieron a n03 y ph 5,5 y 6,5; el menor crecimiento del micelio y el más bajo promedio de conidias correspondieron al tratamiento con nh4 y ph 5,5 (cuadros 10.9 y 10.10). el aislamiento no patogénico c5csu presentó una mayor tasa de crecimiento micelial en los medios con n03 a ph 5,5; 6,5 y nh4 a ph 8,5. las conidias fueron más abundantes con n03 a ph 6,5. para el aislamiento90, latasa de crecimiento micelial alcanzó valores más altos en los tratamientos con n03 a ph 5,oy5,5yel correspondiente valorenconidias fué parael mediocon n03 a ph6,5. en iostratamientoscon nh4 a ph 5,5 y 5,0 fueron, respectivamente, los de menor producción de conicflas y más bajo crecimiento micelial (cuadros 10.9y 10.10). discusion la mayor efectividad del tratamiento del suelo con vapor + dazomet, en comparación con la mezcla de los fumigantes dazomet + formol, expresada en un menor número de plantas enfermas, una mayor producción de flores y una menor población del hongo en el suelo coinciden con lo observado anteriormente en colombia por guzmán y león (1985), molina y gonzález (1987), arbeláez (1987) y parra (1988). el menor número de plantas enfermas y la mayor producción de flores en la variedad scania, en respuesta al tratamiento del suelo y a los diferentes niveles de potasio y nitrógeno aplicados en el expe100 rimento 1, muestran que la constitución genética caracterlstica de cada variedad incide en su comportamiento frente al patógeno y en la producción. la mayor resistencia de la variedad scania a la enfermedad, en comparación con la variedad petterson coincide con observaciones realizadas por los autores en cultivos comerciales en colombia y por baker (1979, 1980) en los estados unidos. la mayor incidencia de la enfermedad con los tratamientos en dosis altas de nitrógeno coincide con lo observado por gaziorkiewicz (1960) y la mayor mortalidad de plantas cuando se aplicó nitrógeno amoniacal, en comparación con aplicaciones de nitratos, coincide con lo observado en clavel por engelhard (1979) y, en otros cultivos afectados por diversas formas especiales de fusarium oxysporum (engelhard y woltz, 1973; woltz y jones, 1973; raju, 1983). dichos resultados no coinciden con lo observado por pergola et al (1979) en italia, en donde la mayor incidencia de la enfermedad en clavel se obtuvo con nitratos y una menor incidencia con amonio. la mejor respuesta a las dosis bajas de potasio y la menor incidencia de la enfermedad no coincide con lo mencionado en la literatura por dick y tisdale (1938), garret (1977)y huber(1981); ésto se puede deber al contenido de potasio en los suelos en donde se realizó el experimento .' la reducción encontrada enla población del patógeno en el suelo después de la aplicación de vapor + dazomet y de dazomet + formol coincide con lo encontrado por molina y gonzález (1987), parra (1988)ybaker(1988). sin embargo, aunque ocurrió una reducción apreciable del patógeno en el suelo, esta reducción no fué suficiente y la población del patógeno y lainfección de las plantas fué aumentando progresivamente, de manera similar a lo encontrado por baker (1980) y arbeláez (1987). la mayor población del hongo en el suelo en aquellas parcelas en donde se aplicó la dosis más alta de fertilizante amoniacal, parece ser consecuencia del efecto que ejercen estas sales en el ph, el cual disminuye más con fertilizantes amoniacales que con nitratos (baker y cook, 1974; pergola et al, 1979). además se debe tener en cuenta que, según woltz y jones (1981), el patógeno cultivado sobre amonio es más virulento que cuando se cultiva en un medio con nitratos. es importante destacar que, con la aplicación al suelo de vapor + dazomet para eltratamiento k1 n2, se presentó la menor población del hongo en el suelo, el menor promedio de plantas enfermas y la mayor producción de flores. en relación con el efecto de los nutrientes en el medio de cultivo sobre el crecimiento de fusarium oxysporum f.sp. dianthi se tiene muy poca información. en este ensayo, se observó que las dosis y las fuentes de nitrógeno originaron cambios en el metabolismo del hongo, los cuales se manifestaron en la slntesis de diferentes pigmentos y en variaciones en la tasa de crecimiento. a medida que, en el medio se incrementaron las dosis de sales nitrogenadas disminuyó la tasa de crecimiento de las colonias, posiblemente, como consecuencia de la acumulación de iones amonio, nitrito y nitrato hasta niveles tóxicos, tal como lo señala gupta (1986) para el efecto nocivo de la aplicación de fertilizantes nitrogenados al suelo sobre fusarium spp. en general, se evidenció que existen diferencias entre los aislamientos con relación a la coloración del micelio, la forma y el tamano de las colonias y el número de eslructuras reproductivas, lo cual permile senalar que, por lo menos, a nivel fisiológico existen diferencias entre ellos. la fuente de nitrógeno influyó sobre el metabolismo del patógeno; los medios de cultivo con nitratos permitieron un buen desarrollo del hongo y los que contenlan amonio inhibieron el crecimiento, pero el efecto inhibitorio fué aún mayor cuando el medio fué suplementado con nitrato de amonio. la respuesta alas dos últimas fuentes de nitrógeno, probablemente, fué generada por procesos de nitrificación que conducen a la slntesis de nitritos (lofler et al, 1986). teniendo en cuenta los resultados obtenidos en este experimento, es necesario profundizar sobre el efecto que tiene la relación nitrato-amonio en el suelo sobre el comportamiento de fusarium oxysporum f.sp. dianthi. las variaciones en el ph y en la fuente de nitrógeno indujeron cambios fisiológicos en fusarium oxysporum f.sp. dianthi, los cuales se hicieron evidentes en la coloración, forma y tasa de crecimiento de las colonias. como en el ensayo anterior, se observaron respuestas diferentes entre los dislintos aislamientos del patógeno. la tasa de crecimiento y la producción de conidias in vitro de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, en medios suplementados con nitratos, fueron mayores a ph ácido. en general, la información sobre el patógeno senala que la infección es favorecida por condiciones de acidez en los suelos (bell, 1982). es necesario tener en cuenta que los resultados obtenidos no pueden extrapolarse directamente de lo que ocurre con el hongo en el suelo, donde existen variables que afectan, de manera compleja, las relaciones planta-patógeno. bibllografia 1. arbeláez, g. control of fusarlum oxysporum and ph/a/opllora c/net9scfhls on camation by combined soil treatment and application of antagonists. acta hortlculturae 216: 77-84. 1987. 2. arbeláez, g. enfermedades vasculares del clavel en colombia: aspectos históricos y situación actual. primer curso internacional sobre enfermedades vasculares del clavel. asocolflores. bogotá, noviembre 8-11. 1988. 3. baker, k.j. and r.j. cook. biological control of plant pathogens. w.h. freeman and co. san francisco. 1984. 4. baker, r. control ofvascularwilt diseasesof camation: resistance. colorado flower grower bulletin 353: 12.1979. 5. baker,r.measurestocontrolfusarlumandph/a/opllola wilt pathogens of camation. plant disease 64: 743749.1980. 6. baker, r. cost of eradication of vascular pathogens from soil and compensation of costs by induction of increased flowering. primer curso internacional de patógenos vasculares del clavel. asocolflores. bogotá. noviembre 8-11,1988. 7. bell, aa plant pest interaction with environmental stress and breeding for pest resistance: plant diseases. p. 335-363./n m.n. chrlstiansen and c.f. lewis (eds.). breeding plants for less favorable environments. john wiley & sonso new york. 1982. 8. boning, k. relations between nutrition and suseeptibilityto parasitic and non parasitic diseases in plants. plant research and development 4: 24-33. 1976. 9. cevallos, j.f. y d. gonzález. determinación de las razas fisiológicas de fusarlumoxysporurnf. sp. d/anlh/ en clavel (d/anlhus caryophyllus) en la sabana de bogotá. tesis de grado. facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogotá. 1989. 10. dick, j.b. and h.b. tisdale. fertilizers in relation to incidence ofwilt asaffecting a resistant and a susceptible variety. (abstr.) phytopathology 28: 666-667. 1938. 11. engelhard, a.w. control of fusarlumwilt of camation with an integrated (no')-n and systemic fungicide 101 control programo (abstr.) phytopathology 69: 1027. 1979. 12. engelhard, a.w. historlcal highligths and prospects for the future. p. 9-17. in a. w. engelhard (ed.). soilbome plant pathogens: management of di_ses with macroand microelements. the american phytopathological society. si. paul, minnesota. 1989. 13. engelhard, a.w. and s.s. wohz. fusarlum wilt of chrysanthemum: complete control of symptoms with an integrated fungicide-lime-nitrogen regime. phytopathology 63: 1256-1259. 1973. 14. garibaldi, a. and m.l. gullino. fusarlum wilt of camation: present situation, problems and perspectives. acta horticulturae 216: 45-54. 1987. 15. garrel,s.d. pathogenicrootinfectingfungi.cambridge university p~. cambridge. 19n. 16. gasiorkiewicz, e.c. innuence of nitrogen and potassium levels on the development of fusarlum systemic wilt of camation. phytopathology 50: 636. 1960. 17. gupta,m.c. population dynamics of fusarlr.mspecies in soil arnmended withcarbonaceousand nitrogenous materials. indian phytopathol. 39: 253-258. 1986. 18. guzmán, s. y j. leon. control de la marchitez vascular causada por fusarlum oxysporum f. sp. dlanthl y phla/ophonj clnerescens en el cultivo del clavel. tesis de grado. facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogotá. 1985. 19. huber, dm. the role of mineral nutrition in defense. p. 381-406. in j.g. horsfall and e.b. cowiing. plant di_se. an advajiced treatise. vol. v. how plants defend themselves.academic press. newyork. 1980. 20. huber, d.m. the use of fertilizers and organic amendments in the control of plant disease. p. 357394. in d. pimentel (ed.). crc handbook of pest managaments in agriculture. vol. 1. crc press. boca raton, florida. 1981. 21. huber, d.m. introduction. p. 1-8. in a.w. enhelhard (ed.) soilbome plant pathogens: management of diseases with macroand microelements. the american phytopathological society. si. paul, minnesota.1989. 22. jarvis, w. and h.j. thorpe. effects of nitrate and ammonium on severity of fusarlum root and root rot and on yield of greenhouse tomatoes. plant disease 64:~10. 1980. 23. jones, j.p., a.w. engelhard and s.s. woltz. management of fusarlum wilt of vegatables and omamentals by macroand microelement nutrition. p. 18-32. in a.w. engelhard (ed.). soilbome plant pathogens: management of diseases with macroand microelements. the american phytopathological society. si. paul, minnesota. 1989. 24. komada, h. development of a selective medium for quanliáive isolation of fusarlum oxysporum from 102 natural soil. rev. plant protect. res. 8: 114-125. 1975. 25. lomer, h.jm. ,e.b. cohen, g.t. oolbekkink and b. schippers. nitriteasa factor in the decline of fusarlum oxysporum f.sp d1anthl in soil supplemented with urea or ammonium chloride. nethertands joumal of plant pathology 92: 153-162. 1986. 26. malina, j.c. y m. gonzález. control de fusarlum oxysporom f.sp. dlanthl en el cultivo del clavel (dlanthus caryophyllus) mediante el tratamiento al suelo y aplicación de antagonistas. tesis de grado. facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogotá. 1987. 27. palti, j. cultural practicas and infectious crop di_ses. springer-vertag. bartin.1981. 28. parra, j. efecto de la combinación de algunos tratamientos fisicos y quimicos sobre fusarlum oxysporum f.sp. d1anthl en clavel en la sabana de bogotá. tesis de grado. facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogotá. 1988. 29. pergola, g., c. dalla gudaand a. garibaldi. fusartum wilt of camation: effect of ph and nitrogen source on disease development. med. fac. landbouww. rijksuniv. gent 44: 413-420. 1979. 30. raju, s.c. fusarium wilt of mums. acta horticulturae 152:414-421.1983. 31. rattink, h. newdevelopments in research on fusartum wilt in camation: slate ofthe art and prospects for the future. primer curso intamacional sobre enfermedades vasculares del clavel. asocolfiores. bogotá, 8-11 noviembre. 1988. 32. stack, r.w., r.k. horsland r.w. langhams. effects of nitrogen and potassium fertilization on infection norisfs camation by glbberella zeae. plant disease 70: 29-31. 1986. 33. stoddard, d.l. nitrogen, potassium and calcium in relationto fusarlumwilt of muskmelon. phytopathology 37: 875-884. 1947. 34. walker, j.c. and w.j. hooker. plant nutrition in relation to disease development.l. cabbage yellows. american joumal of botany 32: 314-320.1945. 35. walker, j.c. and r.e. foster. plant nutrition in relation to disease devalopmenl. 111. fusarlum wilt of tomalo. american joumal of botany 33: 259-264. 1946. 36. wohz, s.s. and j.p. jones.lnteractions in source of nitrogen fertilizer and liming procedure in the control of fusarlum wilt of lomato. hortscience 8: 137-138. 1973. 37. wohz, s.s. and j.p. jones. nutritional requerimenls of fusarlum oxysporom: basis for a disease control system. p. 340-349. in p.e. nelson, t a. toussoun and r.j. cook (eds.). fusarlum: diseases, biology and taxonomy. pennsylvania state university press. university park and london. 1981. agronomía colombiana, 1994, volumen xi no.2 pág.147-157 la compatibilidad vegetativa: un metodo para diferenciar razas fisiologicas y formas especiales de fusarium oxysporum schlecht martha lucia posada buitrago 1 martha orozco de amézquita2 resumen la compatibilidad vegetativa fue estudiada en 15 aislamientos de fusarium oxysporum, nueve procedentes de suelos de la sabana de bogotá (colombia} y los seis restantes pertenecientes a razas extranjeras. para el análisis de compatibi· lidad vegetativa de aislamientos del patógeno, se utilizaron las pruebas de complementación entre mutantes nit, obtenidos en medio mínimo con clorato de potasio. se identificaron seis grupos de compatibilidad vegetativa (vcg}. el vcg1 se conformó con todos los aislamientos colombianos de la raza 2 de f. oxysporumt. sp. díanthi, el aislamiento 103 (de baja patogenicidad), el aislamiento de la raza 2 italia y el618-9 (de mediana patogenicidad). los aislamientos 3 y 4 de f. oxysporumf. sp. díanthiraza 4 colombia y el cscsu (de baja patogenicidad) formaron el vcg2. los aislamientos extranjeros de f. oxysporum f. sp. díantí raza 1 y raza 8 italia, el c14csu y el colombiano 71 conformaron, cada uno, su propio grupo. su m mar y vegetativa compatibility was studied in 15 isolates of fusarium oxysporum, nine coming from soils of the sabana de bogotá (colombia) and the other six were from foreign strains, based on the complementation tests between nit mutants obtained on minimal medium containing potabióloga, centro internacional de física, universidad nacional de colombia, edilicio manueiancizar, of. 2047, santafé de bogotá, d.e. profesora asociada, departamento da biología, universidad nacional de colombia, a. a-q3227, sium chlorate. six vegetativa compatibility groups were identified. vcg1 gathered together all colombian isolates from f. oxysporum f. sp. dümtístrain 2, the isolate 103 (low pathogenicity), and foreign isolates r2 ltaly (strain 2} and the isolate 618-9 (medium pathogenicity). the isolates 3 and 4 from colombian strain 4 f. oxysporum f. sp. dianti and the foreign isolate c5csu formed the vcg2. the colombian isolate 71, and the foreign isolates r1 ltaly (strain 1), rb ltaly (strain 8) and the non pathogenic isolate c14csu formed each one its own vegetativa compatibility group. introduccion en colombia, la producción de flores para expor· tación se inició en los años sesenta y, actualmente, la floricultura es uno de los renglones más importantes, dentro de las exportaciones agropecuarias. el éxito de esta industria radica en la ventajosa situación geográfica de las zonas productoras, la economía en la construcción de invernaderos que no requieren sistemas regula· dores de temperatura, el bajo costo de la mano de obra y la excelente calidad de sus productos (arbeláez, 1987). el clavel es la flor colombiana más apetecida en los mercados internacionales. según asocolflores (1994), las ventas de clavel colombiano, en 1993, representaron el 35,3% del valor total de las flores exportadas en este año, porcentaje equivalente a 134,9 millones de dolares. al igual que ocurre con el cultivo de otras espe· cíes, la producción de clavel se ha visto afectada por problemas fitosanitarios que inciden directa· 147 mente en la calidad del producto (arbeláez. 1989) y aumentan los costos de producción. la enfermedad de mayor incidencia en cultivos de clavel en la sabana de bogotá es causada por el hongo f. oxysporum f. sp. díanthi, el cual se propaga fácilmente a través de los esquejes infectados y tiene una alta permanencia en el suelo. históricamente, f. oxysporum ha sido dividido en formas especiales con base en la virulencia sobre un hospedero particular o un grupo de hospederos. a su vez, estas formas especiales han sido subdivididas en razas con base en la virulencia sobre un grupo particular de cultivares diferenciales del hospedero que varían en la resistencia a la enfermedad (corren. 1991). los resultados de las pruebas de patogenícidad han sido el único criterio para diferenciar las poblaciones de f. oxysporum. pero la multitud de variables que afectan estos resultados han conducido a confusiones en la caracterización de varias formas especiales y razas. estas variables pueden ser temperatura, método de prueba, concentración del inóculo, medio para el crecimiento de la planta hospedera, variación genética del hongo y el "stress" hídrico (bosland, 1988}. además, estudios posteriores han revelado un amplio rango de variabilidad en las caracteríslicas empleadas para la clasificación, inclusive entre los subcultivos de un mismo cultivo monospórico de especies de fusaríum {snyder y hansen, 1940, 1941 ). debido a que los miembros del género fusaríum varían ampliamente en características morfológicas y fisiológicas, incluyendo la virulencia, existen problemas para su identificación. por lo tanto, los taxa del género basados en la morfología, como la sección, la especie y la variedad son reconocidos por el "lnternational code of botanical nomenclatura" (icbn); sin embargo, las subdividsiones dentro de las especies de fusarium basadas en la fisiología (formas especiales y razas) y en la genética {grupos de compatibilidad vegetativa) no son reconocidos por el icbn (windels, 1991). del hongo f. oxysporum f. sp. díanthíse señala que presenta ocho razas pato148 génicas, de las cuales dos estan distribuidas en todo el mundo (baayen et al., 1988). debido a que falta información sobre la sistemática del hongo, se han venido desarrollando diferentes técnicas y métodos para su estudio, siendo de gran importancia la compatibilidad vegetativa, la cual fue introducida por puhalla para demostrar las relaciones entre diferentes formas especiales del patógeno. por este método, la habilidad de dos aislamientos para anastomosarse y formar heterocariones indica que ellos son compatibles vegetativamente (puhalla, 1984, 1985; katan y katan, 1988). la compatibilidad vegetativa parece ser el resultado de la complementación entre los diferentes núcleos presentes en los heterocariones, los cuales se forman dentro de un citoplasma con dos núcleos funcionales provenientes de las células parentales (darnell el al., 1988); los heterocariones se originan por fusión hifal (anastomosis) entre aislamientos auxotróficos relacionados (puhalla, 1984, 1985; correll etal., 1986; baayen. 1988). en muchos hongos, la compatibilidad vegetativa es mediada por múltiples loci de incompatibilidad vegetativa. en la mayoría de los casos, la compatibilidad es homogénica, es decir, dos aislamientos fúngicos son compatibles vegetativamente, sólo, si los alelas de cada uno de sus loci vic correspondientes son idénticos. en los hongos que se reproducen asexualmente, las razas compatibles vegetativamente parecen ser más similares genéticamente que las incompatibles (corre! el al., 1987). utilizando mutantes nit {que no utilizan nitrato como fuente única de nitrógeno), puhalla, basado en la capacidad de los mutantes nit complementarios para formar heterocariones de tipo silvestre, demostró que aislamientos de diferentes formas especiales de f. oxysporum estaban en diferentes grupos de compatibilidad vegetativa (vcg). estos resultados apoyan la teoría según la cual, en ausencia de un ciclo sexual y de la recombinación genética, los grupos de genes que determinan la compatibilidad vegetativa y los genes para patogenícidad llegaron, a través agronomia colombian", 1991. voll/men 8, no.1: 167-173 capitulo x b. laescobade bruja del cacao en laregion del piedemonte llanero de colombia: el agua lluvia como agente de diseminacion de crinipellis perniciosa (stahel) singer. german tovar' y mario ortiz2 i protesor ttiuter. 2 tngeniero agronotno. faculwddeagronomfa. untverstcua ivi/cional de co!oi11/)ia. a:\. 14490 s:jili.'l fe de hagad, d.c resumen e i proposito de este estudio fue determinar la importancia del agua lluvia en 1adiseminaci6n de las basidiosparas de c pcrnicioss a (raves del arquetipo del arbol de cacao, mediante sli captura en el agua de escurrimiemo. la captura de basidiosporas en las trampas de agu<ipluvial fue directarnente proporcional a lacantidad de precipuacion y a1numero de elias de lluvia par mes (p< 0,01). ei ritmo de caprura mantuvo un paralelismo con la frucrificaci6n del hongo. la distribucion del numero de esporas capturadas en los difererues pianos del arbol 11105tr6diferencias poco marcadas entre las ramas del arbol, pero fue un 50% menor a nivel clel rronco. las p!<intulas trampa colocacla5debajo cle [os embudos colecrores desarrollaron hinchamiemos apicales,perc no formaron escobas. introduccion la dispersion de patogenos a traves del agua tradicionalmente se ha enfocado desde el punta de vista de las gotas que impactan y salpican durante 1£1iluvia, ilevando el inoculo a disrintos siuos de 1£1 misma plarua y a plantas vecinas (stakrnan y harrar, 1977).can psslliot« cumpestris se obtuvo un maximo de 30% clecaptura can goras de 2 mm de diarnetro (gregory, 1952). la intensidad y la duraci6n de la lluvia fueron relaclonadas can ladispersion de conidias de rhynchosporium secalis a partir cle hojas clecebada infectada (fin er ai., 1986). ladiserrunacion de esporas de collewrrichum cottesnuni par la i1uviaque descicnde a traves de ia copa del cafe fue deterrninada mediante el usa cle trampas de aguapluvial (waller, 1972). la cantidad clebasidiosparas clehemileia vaswtrixdiseminadas por 1£1iluvia fue minima, usanclo 167 trampas de agua pluvial (becker, 1979). estudios realizados en brasil dernosrraron 13 irnportancia de la diseminaci6n de basidiosporas de c. pemicioss pol' el agua lluvia (andebrhan, 1987). ei prop6sito de esta investigacion fue determinal' la importancia del agua lluvia en la diseminaci6n de las basidiosporas de c. pemicioss a traves del arquetipo del arbol de cacao, mediante fa captura de esporas en el agua que escurre de los estratos mas altos del arbol hacia los estratos mas bajos, materiales y metodos captura de basidiosporas en el agua de escurrimiento se seleccionaron para esta prueba arboles altamente susceptibles, sobre la base de la cantidad de escobas producidas par mes, y se dispusieron colectores de agua fabricados con cilindros de polivinilo (pvc) con embudo basal conectado a tubos de ensayo de 50 011, en diferentes sitios del arbol, a saber: tronco, rarna primaria, [3m3 secundaria y rama rerciaria. estes colcctores rccibieron el agua que escurre por el arquetipo del arbol despues de ia lluvia, para el conteo de basidiosporas se tomo 1 011 del agua recolectada por cada estrato del arbol y se centrifuge a 5.000 rpm durante 2 minutos para separar las particulas grandes del material que acarrea el agua. luego se coloc6, una gota del sob renadante en una lamina porra-objetos y se observ6 bajo el microscopio con un aumento de 630x, previa coloraci6n con lugol la identificaci6n se bas6 sobre el largo y ancho establecidos para la identificaci6n de las basidiosporas de c pemiciosa. (7-11,4 5fj-) (singer, 1942) para el control de la capacidad infectiva de las basidiosporas diseminadas por el 168 agua se colocaron plantulas-trampa de cacao, justamente debajo del estipite del embudo colecror. la yema apical de las plantulas fue previarnente scccionada can el fin de eliminar la dominancia apical y estirnular el desarrollo de yemas laterales. registro de variables climaticas la temperatura y ia humedad relativa fueron registradas en un higrotermografo thies colocado en caseta meteorologica a 2,50 01 sobre el nivel del suelo. la precipitacion fue registrada en un pluvi6grafo colocado sobre una base a nivel del suelo, resultados captura de basidiosporas en el agua escurrimiento la curva de captura para 1985 muestra que en el mes de marzo se comienzan a registrar las primeras basidiosporas (22 i 011), alcanzandose un pica tmportanre en el mes de mayo (342 basidiosporas/rnl), entre julio y noviembre se observa una fluetuacion bastante regular en la captura can algunos picos importantes (fig. i) con un promedio de 89 esporas/ml/rnes. ei registro decae en diciembre con 27 basidiosporas/ml/mes. relaciones entre captura y precipitaci6n la relaci6n entre las esporas capturadas en el agua de escumrntento, la precipitaci6n y el numero de dias can lluviames se determin6 estadisticamente y se estableci6 una correlaci6n altamente significativa entre el numero de dias can lluvia (r = 0,96), la cantidad de liuvia (r = 0,99) y la captura de basidiosporas. la ecuaci6n de preclicci6n de la captura en funci6n de la precipitaci6n fue la siguiente: y ~ 6,31 + 0,77 (x); (p< 0,01) 24 (j) 0 ll 18 '".. z 0 0 0u 0.. iii-' .. 12:> ol '"0 '"ll 0(j) '" '"0 6 0 ;!; 240 z 0 0.. et160 ll e u '"'"ll 80 (j) 0.. '" ~ 3000 ll '"(j) i 0 iii: 0 '"(j) :>.. ~ 200 ol '" '" '"0 0.. .. '" :> 100:> "t..ll.. 0 0 e f m a m j j 1985 o n 0 fig. 1. releciones entre la captura de besidiospoces de c pcrniciose en ei agua deescurrimiemo, la tructtticscion del hongo y 1a dtsutbucioc mensual de la precipitncion. 169 y para el nurnero de dias can lluvia: y = 9,60 + 17,45 (x) (p< 0,01) captura de basidiosporas en diferentes estratos del arbol, ei mayor numero de esporas capturadas se obtuvo en 1arama terciaria (31%), disminuyendo progresivamente hacia los niveles inferiores del arbol (rama secundaria 29,9%; rama primaria 21,4% y tronco 17,6%) (fig. 2) relacion entre captura en las trampas de agua y la fructificaci6n del hongo la captura en las trampas de agua y 1a frucrificacion se correlacionaron signlficativamente (p< 0,01) los picos de fructificacion para 1985 ruvieron una alta coincidencia can los picos de captura en el agua de escurrtrnieruo (fig. 3). modelo espacial de produccion y distribucion del inoculo en una plantacion de cacao. la produccion y distribucion del in6culo en el espacio tridimensional del cultivo se bas6 en los resultados sobre la fructifica cion sabre escobas suspendidas y escobas en el sue1a y la captura en las trampas burkard de impactacion y de agua (tabla 1, fig 4) 500 31.0 % 29.9% 450 400 350 21.47%<t>« it: 0 300go v> 17.6 %0 0 250 iii « ld '" 2000o.z 150 100 50 0 trcnco rama rama ram a primaria secundaria terciaria fig. 2. numcro de basidiosporas capwradas en el agua de escurrimiento en diierentes esnaros del erbol. 170 20 18 16 (/) 0.. 140:.. u 0 12is (/).. iii 10... q ... 8 o is ~ 6 4 2 0 200 180 160 140 ~ 0: 0 120 3i 0 is 100 ui.. iii \ ...\ 80 q \ ., \ z \ 60 i i \ 40 i .-,i ,, , " i i i 0. 20 "i, '. 0 a 5 0 n 0 i "",i,,, i, i,,, i,,,, i, i, fig. 3. rejaci6n entre la captura de basidiosporas en ej agua de escurrimiemo y 1a fructificaci6n del hongo (..) discusion e f m a m j 1985 j cienden a traves del arquetipo del arbol en el agua de las precipuactones. por consiguiente, su alcance esta limitado al entorno de un misrno arbol, la caprura de basidiosporas en las trampas de agua pluvial fue la diserninacion de c. perniciosa por el agua lluvia riene una connotacion precisa, referida a que muchas basidiosporas destabla 1.comparaci6n entre la fructificaci6n y la cantidad de basidiosporas de c.pemiciosa registradas bajo !res sistemas diferentes de captura dentro de la parcela experimental. indices de basidicarposiescoba numero de basidiosporas capturadas escobas suspendidas escobasen elsuelo trampa burkard (14,4 ms aireldia) trampas deagua (ml) trampas de lmpactacion (19 em') media maximo to",1 4,57 20,32 59,06 1,83 5,69 23,80 679,77 2.534,00 8.837,00 117,92 216,00 1.253,00 35,31 158,00 459,00 171 fig 4. esquema simpliflcado de la produccion y movimiento del in6culo en ej espacio tridimensional de una planc.aci6n de cacao. directamente proporcional a la cantidad de precipitaci6n y al numero de dias de lluvia par mes, pudiendose establecer correlaciones altamente significarivas (p< 0,01). estudios clirnatologicos realizados en brasil (miranda, 1985), en sistemas multies(rata establecen que 1aintercepci6n directa del agua iluvia por las diferentes zonas del arbol es la sigutente: copa, 83%; rarnas y hojas, 15% y tronco, 2%. sin embargo, no es posible establecer relaciones directas entre la cantidad de precipitacion y la cantidad de esporas capturadas, debido a que los sistemas multiestratas presentan fuertes diferencias en la capraci6n de agua lluvia. ei ritrno de la captura es paralela al de la fruetificaci6n del hongo a traves del ana y constituye una medida directa de la im172 portancia de la precipitacion en la diseminaci6n de basidiosporas. la distribuci6n porcentua1 de la captura de los diferentes planas del arbol indica diferencias poco marcadas a nivel de las difcrentes ramas del arbol, siendo un 50% menor a nive1 del tronco. las plantulastrampa colacadas debajo de las trampas de agua presentaron hincharruentos, perc no desarrollo de escobas tipicas, debido, pasiblemente, a la baja concentracion de in6culo que reciben. bmuografia andebrhan, t. 1987. rain -water as a factor in [he dissemination of bastdiospores of crinipellispemiciosa (stahel) singer wi[hin cocoa trees. proceedings 10th international cocoa research conference 17-23may/1987. santo domingo, dominican republic pp. 367 369. becker, s.1979.lapropagacion de la roya del cafeto en kenia. sociedad alemana de cooperacion teenica ltda (g.t.z.) republica federal de alemar:.ia. 70 pp. fiu, b.d.l.; creighton. n.f.j lacey, m. e.and mccartney, h.a. 1986. effects of rainfall intensity and duration on dispersal of rhynchosporium secajis conidia from infected barley leaves. trans. hr. mycol soc., 86, (4), 611 . 618. gregory, r. 1985. fungus spores. trans hr. mycoj. soc, 35, 1 . 18. miranda, r. 1985. observacoes miciais da perda de agua por intercepracao de chuva em cacaueiro. revisea rtvxoroow (brasil), 15 (2), 73 78. singer, r. 1942.a monographic srudy of the genera crinipeliis and cneetocelemus, unoe, 8, 441-534. stakruan. e.c. y harrar, j.c. 1977. principios de parologi:j vegewl. tercera edici6n. eudcba, argentina. waller, i.m. 1972. water-borne spore dispersal in coffee berry disease and us relation to control. ann. appf. biot., 7l, 1 . 18. 173 agronomía 23-1.indd agronomía colombiana, 2005. 23 (1): 128-135 recovery and management of actual acid sulphate soils in boyacá (colombia)1 recuperación y manejo de suelos sulfatados ácidos actuales en boyacá (colombia)1 manuel iván gómez2, hugo e. castro3 y william pacheco4 suelos, fertilización y manejo de aguas resumen: en el distrito de riego del alto chicamocha, ubicado en la parte central de boyacá, se presenta degradación del suelo por condiciones sulfatadas ácidas (ssa) que afectan cerca de 3.000 ha, por lo que se buscan alternativas de producción que recuperen estas áreas planas con potencial agrícola. inicialmente se caracterizaron e identificaron los suelos en un área problema modal para luego intervenir en su manejo. para corregir las condiciones extremas de acidez se evaluaron y determinaron dosis de ca(oh) 2 como enmienda a partir de pruebas de incubación en laboratorio. mediante ensayos de invernadero y campo, a partir de un diseño experimental de bloques al azar con 10 tratamientos y cuatro réplicas, se observó la respuesta de avena sativa a la aplicación de enmiendas: ca(oh) 2 en dosis de 5 a 10 t· ha-1 y 10 t· ha-1 de gallinaza. a partir de la correlación estadística, se demostaron los cambios inducidos en la reacción y las condiciones químicas del suelo respecto de: ph, al, cece, %al, %ca, s total, mn, fe y p. con ello se reconocen ssa actuales que se clasifican como typic sulfaquepts . los resultados indican que el mejor tratamiento corresponde a la mezcla de 12,5 t· ha-1 de ca(oh) 2 con 10 t· ha-1 de gallinaza, el cual dio mejores rendimientos de a. sativa expresados en una mayor producción de materia seca y en los cambios químicos positivos de los ssa. palabras clave adicionales: suelos sulfatados ácidos actuales (ssaa), pruebas de incubación, hidróxido de calcio, gallinaza, sulfuros de hierro. summary: acid sulphate soils (ass), having very restricted use due to their extreme acidity, have been identified within the upper chicamocha river basin, boyacá (colombia). this situation has led to increasing degradation of the land, rendering around 3,000 ha of land unproductive. production alternatives are thus being sought for recovering these flat upland areas, currently suffering from ass, as they do have agricultural potential. soils were initially characterised and identified in a problem area so that possible management of such ass could then be inferred from the initial study. increasing doses of calcium hydroxide (ca(oh) 2 ) (5 to 100 t· ha-1) were then evaluated and determined for neutralising extreme acid conditions in laboratory incubation assays (5-100 t· ha-1). greenhouse and field tests (random block experimental design with 10 treatments and 4 repeats) were used for observing the response of avena sativa as an indicator plant; just hen-dung (5-10 t· ha-1) and hendung mixed with lime (dry and wet matter) were also evaluated as amendment material. the experiments revealed the soils’ chemical changes and reactions following these treatments: ph, al, ecec, % al, % ca, total s, mn, fe and p (i.e. after statistical correlations had been made). these studies led to the soils being recognised as non-coast actual ass and classifying them as typic sulfaquept. the findings indicated that ca(oh) 2 12.5 t· ha-1 mixed with 10 t· ha-1 organic matter (hen-dung) represented the best treatment for obtaining the best a. sativa performance in terms of dry matter production, reflected in positive ass chemical changes. additional key words: actual acid sulphate soil (aass), incubation test, calcium hydroxide, organic matter, iron sulphur. fecha de recepción: 2 de marzo de 2005 aceptado para publicación: 27 de mayo de 2005 1 trabajo del grupo interinstitucional de investigación en suelos sulfatados ácidos tropicales (gissat-colciencias) 2 director de investigación y desarrollo microfertisa s.a, bogotá. e-mail: migomez@microfertisa.com.co 3 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: hcastro@tunja.uptc. edu.co 4 profesor asociado, facultad de ciencias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: wpacheco@tunja.uptc.edu.co gómez et al.: recovery and management of actual... 1292005 introduction actual acid sulphate soil (aass) have developed throughout colombia’s continental areas, although they have only recently come to prominence in land-use planning, resulting from the detrimental environmental consequences that can result from such a disturbing process. in the upper chicamocha river basin in boyacá (colombia) a large part of the agricultural lands formed by river flooding and lake sediment has been characterised as being actual non-coastal (gómez and castro, 2004). acid sulphate materials consist of saline soil or sediment containing a build up of iron sulphides (fes) in the upper soil layer in flooded or anaerobic conditions. however, pyrite becomes oxidised to sulphuric acid. the sulphuric acid produced upon oxidation of pyrite lowers the ph in soil to extreme levels, at times being than 3.0 acidic. soil becomes toxic, including increased aluminium, iron and (in some cases) manganese solubility; nutritional quality can become severely deficient (bloomfield, 1972). poor development of most plants’ roots caused by a reaction to ass leads to loss of productivity. such problems in boyacá have arisen from drainage systems being made throughout the irrigation area. ass conditions have frequently occurred in tropical marine areas and resulted from lake deposits or tailings from mining in flat coastal regions and continental areas in warm to cold climates (dent and dawson, 2000). asss in north-eastern boyacá are derived from recent lake-fluvial sediment, the previous conditions forming ass in-situ. dear et al. (2002), fitzpatrick (1996) and dent’s (1986) classification characterises these soils as being continental actual acid sulphate soil (aass). non-coastal saline acid sulphate soil formation leads to the mobilization and accumulation of s and fe, causing scalding discharge, which has now become a recognised phenomenon (fitzpatrick, 1993, 1996). this phenomenon can occur in colombia due to saline thermal-water directly present in the area (castro and gómez, 2003). such non-coastal ass conditions are now being sporadically reported in the boyacá (gissat, 2004), córdoba, and valle del cauca departments in colombia (garcía, 1994). however, there has been limited identification of acid sulphate sediment soil in colombia and there has been little research into their behaviour. ass mainly occur in continental areas; non-coastal ass conditions have not been adequately assessed in the region because of the poor state of knowledge regarding non-coastal ass and their relationship to rising water table salinity and sodicity, reflecting dry and wet seasons. this article reports research into continental ass in colombia, allowing more to be known about soil characteristics and their possible use and management in terms of farm productivity. this study was aimed at providing alternatives for recovering ass and putting forward cultivation/production proposals for boyacá’s farmers located in the problem area. it was aimed at improving farmers’ management of ass by means of greater knowledge regarding their physical and chemical properties and applying lime and/or organic amendment. this research also attempted to provide alternatives for forage or organic (plant) fertilizer by using avena sativa as a soil tolerance indicator plant. the experiment was carried out in four stages. ass were first located, identified and characterised in the problem area, starting from a study of the literature and analysing particular physical-chemical soil characteristics such as ph, al, electrical conductivity (ec) and profile. laboratory testing included applying lime to produce chemical changes in ass reaction (ph). lime and organic amendment were then assayed in greenhouse conditions, evaluating a. sativa as being a tolerant plant for extreme ass conditions. previous studies were corroborated by employing experimental field conditions. these research phases were then analysed, respective recommendations being carried out and discussed for the following stages, allowing research to focus on production problems and low fertility in these soils. materials and methods a typical soil profile (typic sulfaquepts) was described for the chicamocha valley irrigation area; matrix colour was noted and samples were taken from representative areas along a straight line at fixed intervals and at depths of 0-25 cm, 25-50 cm and 50-75 cm below ass surface. these horizon samples were then physically and chemically analysed. laboratory methods employed for chemical soil analysis in all stages were as follows: ph was assessed using a glass electrode in soil, 1:1 water ratio, walkley black method for carbon, bouyoucos hydrometer for texture after dispersion with sodium metaphosphate plus naoh and electrical conductivity (ec) on saturated soil paste; exchangeable cation were extracted by unbuffered 0.5 m nh 4 cl solution (truby agronomía colombiana 130 vol. 23 · no. 1 and aldinger, 1985) and analysed by atomic absorption. effective cation exchange capacity (ecec) was given as the sum of extracted cation; exchangeable acidity was assayed by yuang’s kcl (1 n) method and phosphorous by bray ii. available fe, zn, mn were assessed by edta extract and analysed by atomic absorption. available sulphur was assayed by phosphate monocalcicum technique and analysed by colorimetric method. ph (soil in situ) was measured (1:1 soil:water) as soon as samples had been taken in field condition; these were then analysed in the laboratory and compared for each horizon profile. incubation and lime were assayed for each horizon. lime was evaluated with calcium hydroxide (existing source near to ass) for neutralising extreme acidity; incubation was carried out with corrective growth 5, 10, 20, 40, 80 and 100 t· ha-1 doses. curves were drawn for the chemical variables (s, fe, al, % al, % ca, ph) and statistically correlated. calcium hydroxide and dolomite were used as inorganic sources in 5, 10, 20, 40, 80, 100 t· ha-1 doses in green house conditions; hen-dung was applied as amendment in 5, 10, 20 and 30 t· ha-1 doses and compared with 10+5, 25+20, 50+30 t· ha-1 doses of lime hen organic fertilizer mixture. changes concerning al, ph and ec in ass induced in soil and its effluent by treatment were evaluated and analysed using a. sativa as tolerant crop for evaluating dry and wet matter. a total random experimental design (duncan-test) was employed; 22 treatments were applied using pots (kg capacity) plus four replications. the above variables were evaluated and analysed during the following 12 weeks, observing developments in ass productivity. the experimental field stage’s object was recovery of adverse ass conditions, the experimental phase’s conclusions and recommendations thus providing farmers with production alternatives. a. sativa was used as a tolerant plant for evaluating dry matter during this stage. calcium hydroxide and calcareous and organic matter were used as corrective measures. treatment employed during this stage was 12.5, 25, 50 and 100 t· ha-1 lime and these doses mixed with 10 t· ha-1 hen-dung, using a random block experimental design (duncan test) (0.05 p). ass chemical changes and plant growth were analysed over a four-month period and statistically correlated. technical recovery was attempted by implementing suitable drainage and using minimum tillage in ass, allowing the best handling and productivity to be ascertained. results and discussion localization, identification and characterisation ass are located in flat river-basin areas resulting from recent lakes/fluvial areas in the chicamocha river bed and former quaternary deposits, these being directly influenced by hydrothermal saline water (castro and gómez, 2003). soil taxonomy (soils survey staff, 2003) reflected site conditions and the associated pedological properties and processes characterising ass (dent and ponds, 1995; fitzpatrick, 1996). the parameters measured in the soil profile thus showed considerable variation (table 1). moisture was specified by water table. the soils were classified as being a typical sapric, semiactive, isomesic sulfaquept family, where the hydromorphic profile presented colours varying from black (a (025 cm) and ab (50-75 cm) horizontal samples) to dark grey (bj (25-50 cm) and bgb (75 x) horizontal samples), contrasting with bj horizontal samples’ yellow redoxitable 1. initial ass physical and chemical profile characteristics. taxonomical classification 25 cm depth horizon sample depth cm text. class b.d g · cm-3 ph co % p mg · kg-1 al ca mg k na ecec bases bases al ca salinity s fe cmol(+) · kg-1 saturation (%) sat. na % ec class mg · kg-1 typic sulfaquepts a bj ab bgb 0-25 25-50 50-75 75-x f.l. f.l. f.l. ar. 0.91 1.3 0.8 1.4 3.5 3.3 3.5 4.8* 6.5 1.4 5.2 2.0 40.9 27.9 65.5 46.4 6.0 5.0 7.5 0.2 9.9 9.2 9.6 14.9 3.9 2.7 4.4 8.0 0.4 0.5 0.3 1.5 3.7 2.1 9.9 10.1 23.9 19.5 31.7 34.7 17.9 14.5 24.2 34.5 74.9 74.3 76.3 99.4 25.1 25.6 23.7 0.6 41.4 47.1 30.2 42.8 15.4 10.9 31.2 29.1 4.8 4.2 6.1 5.4 s 1 na s 1 s 2 na s 2 na 755 693 594 710 76 109 84 114 * ph evaluated in laboratory conditions for bgb, in situ horizon sample was 6.8, close to neutrality. gómez et al.: recovery and management of actual... 1312005 morphic characteristics (jarosite). this formation represents a unique mixture of iron minerals that is indicative of a rapidly changing local environment and variation in fe and s mineralisation rate (bloomfield and coulter, 1972; dent, 1986; and ludwig et al., 1999). the above matrix colours depended on redox concentration. a strong acid reaction was observed (a, bj and bgb presented a ph less than 3.5); the bgb horizon presented a basic reaction accompanied by a high occurrence of organic material. high sulphur (800 mg· kg-1) and aluminium (10 cmol· kg-l) concentrations were observed; salinity (ec great than 5 ds· m-1), and sodicity (15%-32% sodium saturation) were analysed. these peculiar characteristics fit the inland (non-coastal) aass category defined by fitzpatrick (1993, 1996). the previous features accorded with extremely weatherable mineral soils, contributing towards increased salinity and sodicity, causing severe structural degradation of soil, water-logging and erosion, as well as poor quality water (ph dropped below 3.5 and ec was 8 ds· m-1). surface expression developed into unsightly scalds, devoid of vegetation, and any part covered by p. clandestinum presented the poorest growing conditions, farming activity being completely lacking. physical properties the characterised soil (table 1) presented a mid texture, having bulk density ranging from 0.8 g· cm-3 (a-ab, due to the accumulated influence of former organic material) to 1.3 g· cm-3 (former mineral and clay deposits). it presented a mass, sticky structure and cementation and compaction in all horizon samples. fitzpatrick (1993) has reported that wetting leads to sulphuric conditions which destroy micro-aggregation (e.g. bj horizon samples) by dissolving fe and al oxides; saline, low-strength soil develops, as does concentrated drying, whilst crystallisation of salt and iron minerals occurs on the soil surface by evaporation, producing a hard, impermeable soil layer and increased surface flow due to reduced infiltration. chemical properties table 1 gives the general information regarding these aspects. in situ ph showed that the soils were not extremely acid when they were waterlogged (bgb horizon sample had a 6.8 ph), whilst a, bj and ab horizon samples were extremely acid. acidification in oxidised biological and chemical conditions follows sulphuric acid formation; soil ph can drop below 4.0, depending on the season. this shows that an increase in exchangeable bases is directly correlated to depth and increased ph. the carbon content denoted higher organic matter in a (124 g· kg-1 om) and buried ab horizontal samples (98,8 g· kg-1) and levels less than 50 g· kg -1 in other horizon samples (bj, bgb), due to high mineral content (table 1). this figure was significant as it reflected low mineralisation. brock et al., (1987) have studied and shown the anaerobic conditions for organic matter breakdown lead, in turn, to sulphate becoming reduced to sulphite, resulting in sulphur fixation in an insoluble form, mainly as pyrite. the high concentration of total fe and al levels developed from sulphuric material during wet periods results in an extremely acid environment. soil horizons presented weatherable mineral soil, presenting jarosite redoximorphic hydroxymetabasic characteristics (precipitated s, fe and al) (bloomfield and coulter, 1972; dent, 1986; and ludwig et al., 1999). the profile’s very high electrical conductivity (ec) could have been due to the fact that this soil is influenced by hydrothermal water present in the area. salinity (ec) and sodicity (% na) increased with depths greater than 4 ds· m-1 and sodium saturation levels greater than 15%, respectively, in buried horizons (ab and bgb), indicating stagnant drainage due to the soil being localised in a flat geomorphological basin, as well as causing less infiltration and salt lixiviation in the wet season and salt evaporation and crystallisation on ass surface during the dry season. incubation in laboratory test conditions table 2 presents incubation test results after applying lime. lime was added at 100 t· ha-1 because of extreme acidity caused by sulphuric acid and high al level in natural soil. table 2 and figure 1 show that the soil presented great buffering capacity so that, once the buffering capacity was exceeded, acid produced in the soil attacked the mineral clays, liberating up to 10 cmol· kg-1 al, with a marked drop in ph to 3.5. by contrast, aluminium became neutralised and precipitated around ph 4.8 when up to 30 t· ha-1 doses of lime were applied (probably due to precipitated gibbsite; fink, 1972) and there was decreased toxic aluminium saturation (from 40% to 5%) and increased calcium saturation (from 40% to 80%). figure 2 shows that increased concentration of other elements was sigagronomía colombiana 132 vol. 23 · no. 1 nificant for fe and cu and less pronounced for mg and k or not significant (na), whilst mn, p and s decreased (from 755 mg· kg-1 to 135 mg· kg-1). this probably indicates sulphate salt insolubilisation with ca (i.e. gypsum, see fortin and beveridge’s search for bacterial reduction in pyritic sediments, 1997). ecec increased with increased ph; this could be partly assigned to variable charge protonation and partly to silicate mineral incongruent or congruent dissolution (dent, 1986); characteristics were thus dependent on ph in these soil charges. previous tendencies in chemical properties after applying lime in greenhouse and field experiment conditions were observed here and thereby corroborated. greenhouse experiments a sigmoid curve was obtained when analysing al and ph, having an inflexion at ph 4.0, after the changes induced in soil due to the effects of calcareous and organic treatment were compared with exchangeable aluminium in greenhouse conditions (figure 2). exchangeable aluminium fell to zero at around ph 5.5 and table 2. chemical characteristics of typic sulfaquept horizon samples (0-25 cm) after applying doses of lime in laboratory incubation test conditions ca(oh) 2 t · ha–1 ph ca mg k na ai ecec al ca p mn fe s zn cmol(+) · kg–1 saturation (%) mg · kg–1 0 5 10 20 40 60 80 100 3.4 3.8 4.1 4.7 5.6 6.7 7.3 8.3 9.9 10.6 12.0 15.5 24.1 32.8 39.3 43.4 2.8 3.3 3.2 2.8 2.6 2.0 1.7 1.3 0.7 1.0 0.9 0.9 0.9 1.0 1.3 1.7 5.1 6.1 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.9 10.4 9.0 7.4 3.0 0.6 0.2 0.1 0.1 29.0 30.0 29.2 27.8 34.0 41.7 48.1 52.4 35.9 30.0 25.4 10.8 1.8 0.5 0.2 0.1 34.3 35.2 41.3 55.5 71.1 78.5 81.7 82.9 28.7 34.1 28.5 22.6 13.7 7.5 5.2 3.5 36.8 17.0 11.5 9.7 7.5 4.2 3.6 1.9 83 85 94 99 106 111 116 125 755 720 680 612 473 390 306 136 1.77 2.57 3.15 9.09 5.8 3.1 1.74 1.19 figure 1. relationship of ph in acid sulphate soil to doses of lime in laboratory incubation test conditions. (t· ha-1) gómez et al.: recovery and management of actual... 1332005 above. ph thus seemed to be ph buffered by mineral clays where a range of 2 to 8 cmol(+)· kg-1 exchangeable aluminium may be found. these results correlated with incubation test results. ec presented no significant change in all soil treatments; therefore, lime alone had no positive effect on desalinisation. the best treatments regarding physical and chemical dynamics in acid sulphate soil (ass) in terms of greenhouse cf control treatment (table 3) were 25 and 50 t· ha-l ca(oh 2 ) with 49.07 t· ha-1 and 54.83 t· ha-1 dry biomass, respectively (related to previous doses obtained in incubation tests regarding less aluminium toxic acidity) and 50 t· ha-1 dolomite lime and 25+20 and 50+30 t· ha-l ca(oh 2 )+m.o mixture doses, indicating a positive response in dry biomass production (41.09 t· ha-1, 48.03 t· ha-1 and 54.36 t· ha-1). this data was reflected by increased ph and considerably decreased initial soil salt content and toxic al. evaluating lime and organic amendments in field conditions the chemical changes presented during this phase correlated to previous stages. the best treatment was 12.5 t· ha-1 ca(oh) 2 mixed with 10 t· ha-1 organic matter, obtaining the best a. sativa production in dry matter (table 4, figure 3). this was reflected in ass’s positive chemical changes. table 3. sources and doses of lime and organic amendment used when growing a. sativa in fresh matter in experimental greenhouse conditions (50 days after emergence). treatment no sources and mixtures t . ha-1 dose a. sativa grown in fresh matter * duncan testg/pot t · ha–1 2 ca(oh) 2 10 23.44 31,05 ef** 3 ca(oh)2 25 37.05 49,07 abc 4 ca(oh)2 50 41.40 54,83 ab 5 ca(oh)2 100 13.29 17,61 g 6 dolomite lime 10 29.58 39,17 cdef 7 dolomite lime 25 37.83 50,09 abc 8 dolomite lime 50 31.02 41,09 cde 9 dolomite lime 100 26.16 34,65 def 10 organic matter (om) 5 2.13 2,81 h 11 organic matter (om) 10 5.24 6,90 h 12 organic matter (om) 20 7.51 29,86 f 13 organic matter (om) 30 23.32 30,89 ef 14 ca(oh)2+ om 10+5 24.25 32,12 def 15 ca(oh)2+ om 10+10 29.62 39,23 cdef 16 ca(oh)2+ om 25+20 36.26 48,03 abc 17 ca(oh)2+ om 50+30 41.04 54,36 ab 18 dolomite + om 10+5 34.99 46,35 bc 19 dolomite + om 10+10 32.14 42,56 cd 20 dolomite + om 25+20 34.82 46,12 bc 21 dolomite + om 50+30 31.44 41,63 cde 22 control 0 10.69 4,72 h * mean values. ** different letters indicate significant differences at p < 0.05, cv = 12.2. figure 2. relationship of interchangeable aluminium to ass ph after applying calcareous treatment and organic amendments in experimental green-house conditions. the amount of lime added was excessive because this treatment increased ph by 2 (3.5 to 5.5), ph ranging from 5.5-6.0 decreased salt and acid content and aluminium, manganese, and the sulphur concentration was fixed by the gypsum in the soil; there was greater p assimilation and nutritional equilibrium for the indicator plant grown and high sulphuric acid and al production levels (10 cmol· kg-1). great buffering capacity was shown due to these soils’ peculiar characteristics. soil having doses greater than 50 t· ha-1 ca(oh) 2 was seen to be over-limed (figure 4). over-limed soil, soil having just hen-dung (10 t· ha-1) and the initial soil presented restricted development and recovery, indicating adverse conditions in ass. less plant productivity was observed in these cases (table 4, figure 4). al (c m ol (+ ) . k g-1 ) agronomía colombiana 134 vol. 23 · no. 1 of sulphuric acid being produced on the surface due to pyrite biogeochemical oxidation. high buffer capacity was observed by using increased doses of lime (calcium hydroxide) up to 100 t· ha-l due to producing soluble acid, acid salt and high exchange al concentration (10 cmol(+)· kg-1). applying lime and organic matter (om) amendment generally led to positive performance regarding initial soil, mainly 12.5 t· ha-1 ca(oh) 2 + 10 t· ha-1 doses of organic matter, where a considerable reduction in manganese, sulphur, exchangeable aluminium and sodium saturation were observed at ph 5-5.5, accompanied by greater assimilation of other essential elements in normal a. sativa development and growth. the best technique for managing acid sulphate soil in this area lies in avoiding disturbing them or draining them; it is therefore important to know where ass are likely to be found to avoid disturbing them. detailed maps must thus be produced for this purpose and for later studies forming part of an unproductive ass recovery programme. this research forms the basis for a first approach towards managing ass in colombia and further research regarding them, as current information in this country remains very limited. figure 3. avena sativa dry matter cf calcareous and organic treatments (table 4) used in experimental field conditions at 90 days after emergence. table 4. sources and doses of lime and organic amendment used when growing a. sativa in dry matter (t· ha-1) in experimental field conditions. treatment no sources and mixtures dose t · ha–1 a. sativa grown in dry matter * duncan test t · ha–1 % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 ca(oh) 2 ca(oh) 2 ca(oh) 2 ca(oh) 2 ca(oh) 2 + om ca(oh) 2 + om ca(oh) 2 + om ca(oh) 2 + om organic matter (om) control 12.5 25 50 100 12.5 25 50 100 10 0 3.62 5.06 6.21 4.87 8.94 7.75 7.29 4.22 6.87 2.99 40.5 56.5 69.46 54.5 100 86.6 81.5 47.0 76.8 33.5 fg** e d e a b bc ef cd g * mean values. ** different letters indicate significant differences at p < 0.05, cv = 8.27. salinity may have played a part in the failure of most crops grown in ass, but a. sativa presented great tolerance to these adverse conditions, presenting itself as an alternative for establishing forage or as a natural fertiliser. however, a major factor hampering productivity appeared to be severe acidity having ph values ranging from 3 to 3.5 and 5 to 10 cmol(+)· kg-1 al as a result gómez et al.: recovery and management of actual... 1352005 literature cited bloomfield, c. 1972. acidification and ochre formation in pyrite soils. proceedings of international symposium on acid sulphate soils (wageningen) 2(1), 13-20. bloomfield, c. and j.k. coulter. 1972. genesis and management of acid sulphate soil. advances in agronomy 25, 265-326. brock, d.; t. smith and m.t. madigan. 1987. biology of microorganisms. first edition. prentice hall, new york. pp. 250-750. castro, h.e. and m.i. gómez. 2003. caracterización fisicoquímica de aguas freáticas superficiales y su relación con la génesis de ssa. distrito de riego del alto chicamocha. gissat-uptcproject report, tunja. 21 p. dear, s.e.; n.g. moore; s.k. dobos; k.m. watling and c.r. ahern. 2002. soil management guidelines. in: queensland acid sulphate soil technical manual. department of natural resources and mines, indooroopilly, queensland. 71 p. dent, d. 1986. acid sulphate soils: a baseline for research and development. international institute of land reclamation and improvement, publication 39. wageningen. 204 p. dent, d. and l. pons. 1995. a world perspective on acid sulphate soils. geoderma 67(1), 263-276. dent, d. and b. dawson. 2000. the acid test: an expert system for acid sulphate soils. university of east anglia, norwich. 38 p. fitzpatrick, r.w. 1993. australia’s unique saline acid sulphate soils associated with dry land salinity. proceeding of the first national conference on acid sulphate soil, coolangatta. pp. 41-46. fitzpatrick, r.w. 1996. iron oxyhydroxides, sulfides oxyhydroxysulphates as indication of acid sulphate soil weathering environment. pp. 227-240. in: k. stanjek and i.m. bigham (eds.). soils and environment: soil processes from mineral to landscape scale. australia. fortin, d. and t. beveridge. 1997. microbial sulphate reduction within sulfidic mine tailings. geomicrobiology 35(14), 1-21. fink, c.r. 1972. aluminum chemistry in acid sulphate soil. the conecticut agricultural experiment station. technical information. new haven. 49 p. garcía, a. 1994. diagnóstico y control de la fertilidad en suelos afectados por sales y sodio. pp. 469-500. in: silva, f. (ed.). fertilidad de suelos: diagnóstico y control. 2a edición. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, bogotá. 240 p. gissat. 2004. caracterización de la problemática de suelos sulfatados ácidos improductivos y evaluación del manejo para su habilitación agrícola. proyecto colciencias-uptc-usochicamocha, tunja. 23 p. gómez, m.i. and h. castro. 2004. parámetros de formación e identificación in situ de suelos sulfatados ácidos (ssa) continentales en el distrito de riego del alto chicamocha. informe técnico. colciencias-uptc-gissat project, tunja. 24 p. ludwig, b.; p. khanna; r. balkenhol; g. friedrich and r. dohrmann. 1999. pyrite oxidation in a sediment sample of an opencut brown coal mine: mineral formation, buffering of acidity and modelling of cations and sulphate. soil science plant nutrition 162(1), 499-509. soil survey staff. 2003. keys to soil taxonomy, 8th edition. usda soil conservation service, washington d.c. 306 p. truby p. and e. aldinger. 1985. eine methode zur bestimmung der austauschbaren kationen in baden. institute of soil science, university of freiburg, germany. 38 p. figure 4. over-lime in ass, comparing avena sativa dry matter (t· ha-1) to ph ass after applying lime in experimental field conditions. o ve r li m e volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf agronomíac%mbiana, 1994, vo/umenx/no. 1;pág.73-82 evaluacion de tecnicas de apllcacion de plaguicidas en un cultivo de estatice (limonium sinuatum mili), en la sabana de bogota. comparison of pesticide application techniques in a commercial crop of estatice <jj¡nonium sinuatum) in the bogota plateau yesio r. 8eltran', cesar a. rooriguez' y fabio r. leiva2 resumen este artículo presenta aspectos básicos de una investigación realizada para evaluar combinaciones boquilla-presión, de acuerdo con parámetros físicos de la aplicación, en un cultivo de estatice bajo invernadero. para las evaluaciones se utilizaron colectores de papel hidrosensible (wsp). las boquillas evaluadas fueron maruyama c-35, maruyama 0-35 y albuz apt-lila. se realizaron dos tipos de ensayos, uno, para aplicaciones en cobertura total (dirigida a los tres tercios del cultivo), el otro, para aplicaciones dirigidas al tercio superior (cobertura a flor). con los mejores tratamientos de la prueba física, se realizó una prueba de eficiencia biológica para el control de la enfermedad "moho gris", causada por botritys cinerea pers. en la prueba física, los resultaron mostraron que los mejores tratamientos en cobertura total lueron c-35 a 210 psi, 0-35 a 210 psi (el mejor comportamiento) y apt-lila a 180 psi; los mejores tratamientos en las aplicaciones dirigidas al tercio superior, lueron c-35 a 190 psi, 0-35 a 190 psi (el mejor comportamiento) y apt-lila a 180 psi. con todos los tratamientos evaluados se obtuvo una reducción considerable en el volumen de aplicación (itslcama), manteniendo una densidad de cobertura alta (superior a 450 gotas/crn2). en la prueba de eliciencia biológica, los mejores controles se obtuvieron con 0-35 a 210 psi y apt -lila a 180 psi, superando al testigo (maruyama c-35 a 260 psi). en el desarrollo de esta investigación se evidenció que el operario y el método de aplicación alectan de una manera importante la calidad de la aplicación. ingenieros agrónomos, universidad nacional de colombia, bogotá d.c. colombia. profesor, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. apdo. aéreo 14490. bogotá d. c., colombia. palabras claves boquillas, combinación de preciones, maruyama, albuz, aplicaciones a bajo volumen. summary this paper shows the results 01a research aimed at assessing different nozzle-pressure combinations, considering physical parameters concerned with pesticide application techniques, in an estatice (limonium sinuatum mili) crop under greenhouse conditions. water sensitive paper (wsp) was used to determine spray distribution and droplet density. the nozzles used were maruyama c-35, maruyama 0-35 and albuz aptpurple. two tests were made; one, applying the spray to the entire plants and the other, applying the spray only to the top third 01the plants. then, with the best treatments, a biological test was conducted to assess the control 01 the disease "moho gris", caused by botnlys cinerea pers. the physical tests showed that the best treatments lor the entire plant applications were c-35 at 210 psi, 0-35 at 210 psi (the best behaviour) and apt -purple at 180 psi; for the top third applications the best treatments were c-35 at 190 psi, 0-35 at 190 psi (the best behaviour) and apt-purple at 180 psi. aii the assessed treatments showed a pretty good behaviour, with droplet densities upper 450 droplets/crn" and a considerable spray rate reduction. in the biological test, the best disease controls were obtained with 0-35 at 210 psi and apt-purple at 180 psi, being better than the control plot (maruyama c35 at 260 psi). it was conclusive that the operator and the application method playa rather important role on the finally quality 01 the applícatíon. 73 keywords nozzle pressure combinations, maruyama, albuz, low volume applications introduccion la producción y comercialización de flores ha sido uno de los renglones de la economía nacional que, año tras año, ha ido creciendo, debido a la gran demanda a nivel internacional de flores de excelente calidad y sanidad, ubicándose como el tercer renglón productivo de divisas más importante después del café y el banano. (asocolflores, 1992a). en los últimos años, se ha venido diversificando la producción nacional de flores. una de las especies utilizadas con este fin es el estatice, el cual ha adquirido una relativa importancia en las explotaciones de flores colombianas. según asocolflores (1992b), la participación de colombia, en el total de estatice importado por estados unidos, fué del 38,6% para los años 1990 y 1991, superando a méxico, ecuador y demás países exportadores. la protección de los cultivos contra las diferentes plagas y enfermedades es uno de los aspectos que más incide en la calidad final de la flor y representa un porcentaje considerable de los costos de producción. por tal motivo, resulta de gran importancia buscar métodos más eficientes para el control de plagas y enfermedades. de acuerdo con lo anterior, se planteó el presente trabajo con los siguientes objetivos: evaluar nueve tratamientos (combinaciones boquilla-presión) de acuerdo con los parámetros físicos de cobertura, uniformidad de la aplicación y penetración al interior del follaje; determinar los mejores tratamientos para aplicaciones en cobertura total (tres tercios del cultivo) y dirigidas al tercio superior (flor); disminuir los volúmenes de aplicación; realizar una prueba preliminar de eficiencia biológica con los mejores tratamientos; y generar información básica para posteriores investigaciones en el área. materiales y metodos el presente trabajo se desarrolló en la finca hortícola el triunfo ltda, localizada en el municipio de subachoque (cundinamarca), en un cultivo 74 de estatice en producción, bajo condiciones de invernadero. materiales en la ejecución del trabajo se utilizaron: nueve camas de la variedad iceberg para las pruebas físicas y cuatro camas de la variedad midnight blue, para la prueba biológica. las dimensiones de la cama son 30m x 0,8 m, y se dejaron camas intermedias para evitar interacción entre tratamientos. equipo de aspersión: sistema fijo con bomba de pistón marca john sean, potencia de 5 hp y capacidad de 10 gpm (38 umin); tubería de conducción (pvc) de 3/4 a 3/8 de pulgada. una lanza maruyama de dos salidas y dos tipos de boquillas c-35 y 0-35; una lanza de pvc de dos salidas y con boquillas albuz apt-llla. colectores de papel hidrosensible (wsp) de 36x25mm. estéreoscopio (10x) para la lectura de los colectores. manómetros de glicerina de 1000 psi a la salida de la bomba y de 600 psi en la lanza. higrotermómetros, para medir temperatura y hr durante la aplicación. cronómetro, para regular el tiempo de aplicación por parte del operario. métodos inicialmente, se realizó una prueba de carácter preliminar para determinar las presiones que no causaran lavado de los colectores y para minimizar las posibles fuentes de error que pudieran afectar el desarrollo del ensayo. posteriormente y con base en los resultados obtenidos, se realizó la prueba definitiva para determinar la densidad de cobertura (gotas/eme) de los tratamientos evaluados (cuadro 1) en los sistemas de aplicación en cobertura total y dirigidos al tercio superior (fiar)'. por último, se hizo una prueba "preliminar" de tipo biológico con el mejor tratamiento por tipo de boquilla, con el fin de evaluar los resultados obtenidos a nivel físico con respecto al control de la enfermedad "moho gris", causada por botrytís cínerea pers. cuadro 1. descripción de los tratamientos utilizados en las aplicaciones de cobertura total y dirigidas al tercio superior (flor) tratamiento boquilla presión (psi) c.t. t.s. 1 c-35 170 150 2 c-35 210 190 3 c-35 250 210 4 d-35 170 150 5 d-35 210 190 6 d-35 250 210 7 apt-llla 100 100 8 apt-llla 140 140 9 apt-llla 180 180 * c.t. = aplicaciones en cobertura total. • t.s. = aplicaciones al tercio superior (flor). ubicación de colectores. los colectores se dispusieron, en los diferentes tercios (superior, medio e inferior), sobre las hojas de las plantas del cultivo, para determinar uniformidad de la aplicación; y, en las posiciones interna y externa de la cama para evaluar la penetración al interior del follaje (figura 1). diseño estadístico. se empleó un cuadrado latino 9x9, resultante de nueve tratamientos (tres boquillas x tres presiones) con nueve repeticiones. los tratamientos se distribuyeron al azar para cada cama y se aplicaron en las a por tercio superior se entiende el área comprendida entre los últimos 40 a 50 cm de la altura total de la planta. universidad nacional de colombia instituto de r' lenelas naturales horas de la mañana e{}:¿rtmérit¡i@~ y se realizaron dos muestreos por cama. las aplicaciones se hicieron con agua y se usó orthocide, para evitar posibles problemas por patógenos. determinación de la cobertura (gotasl cms), la cobertura para cada colector se obtuvo promediando tres conteos de 1 cm2 cada uno y realizados al azar sobre el colector. determinación del coeficiente de variación (cv). el análisis del comportamiento de los tratamientos por tercios del cultivo y por posiciones (interna, externa), se complementó determinando los cv, para las coberturas obtenidas, según la fórmula: s cv (%) = -------x 100 x donde: s = desviación estándar; y x = valor promedio. prueba biológica. para esta prueba, se escogieron cuatro camas con síntomas de la enfermedad "moho gris". por cama, se tomaron dos cuadros (c/u de 5,6 m2) como repeticiones y, en cada cuadro, se evaluaron cuatro surcos. por surco, se seleccionó una planta y se tomaron muestras al azar de seis tallos por planta. las evaluaciones de incidencia y severidad de la enfermedad se realizaron tomando, para esta última, la escala de evaluación de síntomas propuesta por buitrago (1982). se efectuaron una lectura previa y ocho lecturas a intervalos de tres a cinco días, luego de las aplicaciones. esta prueba se desarrolló bajo condiciones comerciales, siguiendo un programa calendario de aplicaciones y realizando rotación de los siguientes plaguicidas: orthocide 50 wp (captam), topsin m-50 (metiltiofanato), rovral50 pm (iprodione 50%), kendazim 50 pm (carbendazim), resec (carbendazim 25% y diethofencarb 25%), agrodine (complejo yodo polietoxi polipropoxi polietoxi etanol) y pegal (nonil fenol polietoxi etanol y alkil fenol poliglicol éter). 75 i 3 ~ 1 3 3 3 t~--tg-+-~--t figura 1. ubicación de colectores en el cultivo s, m, in = estratos superior, medio e inferior 1, e = posición interna y externa resultados y discusion aplicaciones en cobertura total tratamientos. el análisis estadístico mostró diferencias altamente significativas a nivel de tratamientos, por lo cual se realizó la prueba de significancia de tukey (cuadro 2). esta prueba mostró que los tres tratamientos con la boquilla maruyama c-35 y el tratamiento con la boquilla albuz apt -li la a 180 psi fueron los que presentaron los mayores promedios de cobertura, mientras que la apt-llla a 100 psi presentó el menor valor, mostrando diferencias significativas con los tratamientos anteriores. los demás tratamientos presentaron valores similares. sin embargo, con todos los tratamientos se obtuvieron coberturas promedias superiores a las reportadas en la literatura, para aplicaciones de alta calidad. volúmenes aplicados. los mayores volúmenes correspondieron a los tratamientos con la boquilla c-35, mientras que las boquillas 0-35 y apt -lila presentaron volúmenes similares entre sí (cuadro 2). 76 cuadro 2. prueba de significancia de tukey y volúmenes aplicados para los tratamientos empleados en aplicaciones en cobertura total. tratamiento cobertura (gotas/cm') vol. aplicado (lts/cama) 1 c35-170 psi * 664 a 2,244 3 c35-250 psi 662 a 2,832 2 c35-21 o psi 658 a 2,478 9 apt-180 psi * 657 a 1,297 6 035-250 psi * 632 ab 1,633 5 035-210 psi 631 ab 1,570 8 apt-140 psi 590 ab 1,221 4 035-170 psi 585 ab 1,429 7 apt-100 psi 533 b 1,111 alfa = 0.05 cme = 0.47874 oms = 99.8 * = mayores valores por tipo de boquilla promedios con la misma letra no presentan diferencias significativas. al comparar los volúmenes aplicados con las coberturas promedios obtenidas, resulta interesante observar que los menores volúmenes no conducen necesariamente a bajas coberturas. aúncuando c-35 (tratamientos con mayor volumen) mostró altos promedios de cobertura, apt-llla a 180 psi, con un volumen considerablemente inferior, presentó una cobertura promedia similar a las de dichos tratamientos. es importante destacar que todos los tratamientos presentaron volúmenes considerablemente inferiores a los utilizados comúnmente (mayores de 6,0 ucama). tercios del cultivo. se encontraron diferencias altamente significativas a nivel de los tercios del cultivo, obteniéndose mayores promedios de cobertura en el tercio superior, seguido del tercio medio y por último el inferior (cuadro 3). en los diferentes tercios, los valores encontrados para todos los tratamientos se consideran satisfactorios. nótese que, en el tercio inferior, todos los valores superan las 450 gotas/cm2• cuadro 3. promedios de cobertura y coeficientes de variación en tercios del cultivo para aplicaciones en cobertura total. cobertura (gotas/cm') c.v. (%) tratamiento tercios tercios supo med.lnf. supo med.lnf. c35-170 psi 785 655 553 15 30 35 c35-21o psi 732 655 589 24 22 21 c35-250 psi 749 637 603 17 30 32 035-170 psi 636 596 525 34 30 38 035-210 psi 745.... 597 552 14 29 33 035-250 psi 738 583 576 19 36 34 apt-100 psi 579 556 465 44 40 47 apt-140 psi 700 557 514 35 41 46 apt-180 psi 743 665 564 19 21 44 los mayores promedios, en los diferentes tercios del cultivo, se obtuvieron con los tratamientos maruyama c-35, maruyama 0-35 a 210 y 250 psi y albuz apt-llla a 180 psi. con los tratamientos con la boquilla maruyama c-35, se obtuvieron promedios de cobertura en cada tercio similares entre sí para las tres presiones utilizadas. este comportamiento se evidenció, también, en los tratamientos con la boquilla 0-35 (con una cierta disminución en el tercio superior con la 0-35 a 170 psi). este hecho indica que la presión no tuvo efecto significativo sobre dichos valores. los tratamientos con la boquilla apt-llla mostraron cierto efecto de la presión, pues a mayor presión, se presentó mayor cobertura promedia para cada tercio del cultivo. apt a 180 psi presentó los mayores valores de su grupo en los tres tercios. el cv es un parámetro que nos permite analizar la dispersión de los datos. un cv elevado indica alta variación de los datos, mientras un cv bajo indica lo contrario. al analizar los cv (cuadro 3) por tipos de boquilla y por tercios, los tratamientos c-35 a 210 psi, 0-35 a 210 psi y apt -lila a 180 psi presentaron los menores valores, proporcionando una mejor uniformidad en la aplicación. apt-llla a 100 y a 140 'psi mostraron las mayores variaciones. posiciones. se encontraron diferencias significativas, mostrando mayores promedios de cobertura en la posición externa con respecto a la interna -(cuadro 4). sin embargo, los valores promedios en la posición interna resultaron suficientemente altos para todos los tratamientos. el análisis por posiciones destaca, nuevamente, los mayores promedios de cobertura en los tratamientos con las boquillas c-35, 0-35 a 210 psi y a 250 psi y apt a 180 psi. en los tratamientos con la boquilla apt-llla, similar a lo encontrado para los tercios del cultivo, se observó el efecto de la presión sobre los valores de cobertura por posiciones, pues al aumentar la presión aumentan dichos valores. con los tratamientos con la boquilla c-35, para las presiones utilizadas, se encontraron promedios de cobertura en cada posición similares entre sí. este comportamiento se evidenció, también, en los tratamientos con la boquilla 0-35, con una ligera disminución para la 0-35 a 170 psi. estos resultados y los encontrados para los tercios del cultivo suquieren que, para los volúmenes utilizados en el presente ensayo, con estas dos boquillas maruyama, en 77 el rango de presiones entre 170 y 250 psi, no existió efecto de la presión sobre la cobertura. en relación a los cv por posiciones (cuadro 4), los tratamientos con las boquillas maruyama c35 (particularmente c-35 a 210 psi), 0-35 a 210 psi y albuz apt-llla a 180 psi mostraron los menores valores, ratificando su buen comportamiento, en cuanto a uniformidad de la aplicación y ;,enetración al interior del follaje. cuadro 4. promedios de cobertura y coeficientes de variación por posiciones para aplicaciones en cobertura total. cobertura (gotas/cm') c.v. (%) tratamiento posición posición ext. lnt, exl. inl. c35-170 psi 700 627 27 32 c35-210 psi 676 641 27 22 c35-250 psi 691 635 26 29 035-170 psi 595 576 34 36 035-210 psi 663 599 22 33 035-250 psi 645 619 35 28 apt-100 psi 574 492 44 42 apt-140 psi 617 563 39 45 apt-180 psi 695 631 26 34 camas. se encontraron diferencias altamente significativas para las nueve camas evaluadas. este hecho se puede explicar debido a que el ensayo se efectuó en un cultivo comercial en plena producción, en el cual se realizaban las diferentes labores de control sanitario y cosecha de tallos. por tal motivo, había diferencias en la población y altura de tallos en las camas evaluadas. repeticiones (días). se encontraron diferencias altamente significativas entre repeticiones. esto se explica por cambios de factores ambientales (temperatura y hr), aunque no se logró determinar una correlación clara de estos factores con los parámetros físicos evaluados. las variaciones, también, deben ser atribuídas al operario debido al método de aplicación utilizado (en escuadra'), a deficiencia el método de aplicación en escuadra consiste en un movimiento semicircular de la lanza, el cual busca cubrir la totalidad de la plantadesde el tercio superior hasta el tercio inferior y viceversa. 78 en capacitación, a cansancio y al estado de ánimo del operario en el momenlo de la aplicación. aplicaciones al tercio superior (flor) tratamientos. el análisis estadistico no mostró diferencias significativas entre tratamientos. en el cuadro 5, se presentan los promedios por tratamiento obtenidos con la prueba de significancia de tukev. los tratamientos con la boquilla c-35 y la apt-llla a 180 psi, mostraron los mayores promedios de cobertura. es importante resaltar que el ordenamiento por tratamientos de mayor a menor cobertura promedia, obtenido en este ensayo (a pesar de no existir significancia estadistica), fué similar al encontrado en el ensayo de cobertura total, aunque con valores promedios superiores. volúmenes aplicados. se debe tener en cuenta, que en este tipo de aplicaciones, la lanza se desplaza sobre el follaje a un mismo nivel, sin imprimirle movimiento, por lo cual la velocidad del operario se puede incrementar y como consecuencia, los volúmenes de aplicación resultan menores. en este ensayo, los volúmenes aplicados presentaron una tendencia similar a la obtenida en cobertura total, pero con valores inferiores (cuadro 5). cuadro 5. prueba de significancia de tukey y volúmenes aplicados para los tratamientos empleados en aplicaciones dirigidas al tercio superior (fiar). tratamiento cobertura (gotas/cm') vol. aplicado (lis/cama) 2 c35-190 psi' 758 a 1,978 3 c35-230 psi 745 a 2,31\7 9 apt-180 psi' 736 a 1,149 1 c35-150 psi 735 a 1,773 5 035-190 psi' 714 a 1,251 4 035-150 psi 713 a 1,163 6 035-230 psi 711 a 1,378 8 apt-140 psi 686 a 1,039 7 apt-100 psi 661 a 0,929 alfa = 0.05 cme = 0.35825 oms = 116.9 • = mejores tratamientos por tipo de boquilla promedids con la misma letra no presentan diferencias significativas. tercios del cultivo. se encontraron diferencias significativas entre tercios de las plantas del cultivo, observándose mayor cobertura promedio en el tercio superior que en el tercio medio (cuadro 6). sin embargo, los valores promedios mínimos obtenidos por estrato resultaron superiores a las 600 gotas/cm2. al comparar los volúmenes usados con las coberturas promedias obtenidas, nuevamente se encontró que los menores volúmenes no conducen necesariamente a bajas coberturas. los mayores promedios de cobertura para la boquilla c-35, en el tercio superior, se obtuvieron a las presiones de 150 y 190 psi. en el tercio medio, los valores promedio de cobertura se incrementaron ligeramente a medida que aumentó la presión. en el tratamiento c-35 a 230 psi los valores de cobertura son prácticamente iguales en los dos tercios. en los tratamientos con la boquilla 0-35, se observaron promedios de cobertura similares entre tercios para las diferentes presiones utilizadas, indicando poco efecto de la presión. la boquilla 0-35 a 190 psi presentó promedios de cobertura relativamente homogéneos en los dos tercios. cuadro 6. promedios de cobertura y coeficientes de variación en tercios del cultivo para aplicaciones dirigidas al tercio superior (flor). cobertura (gotas/cm') c.y. (%) tratamiento tercios tercios supo med. supo med. c35-150 psi 843 652 14 32 c35-190 psi 814 703 15 20 c35-230 psi 747 745 22 17 035-150 psi 781 646 20 33 035-190 psi 750 679 25 22 035-230 psi 770 657 18 26 apt-100 psi 714 610 29 36 apt-140 psi 740 640 24 28 apt-180 psi 803 670 27 24 para los tratamientos con la boquilla apt-llla, se observó que los promedios de cobertura dependen, en alto grado, de la presión, pues a mayor presión se presentó mayor cobertura en los dos tercios del cultivo. a las presiones de 140 y 100 psi, los promedios de cobertura fueron los más bajos de todos los tratamientos. al analizar los cv (cuadro 6) por tipos de boquilla y por tercios del cultivo, los tratamientos con la boquilla maruyama c-35 a 190, maruyama 0-35 a 190 y 230 psi y albuz apt-llla a 180 y a 140 psi presentaron los menores valores, proporcionando mejor uniformidad en la aplicación. posiciones. se encontraron diferencias significativas entre posiciones (cuadro 7), lo cual fue similar a lo encontrado en cobertura total, siendo mayor la cobertura promedia en la posición externa con respecto a la interna. sin embargo, los menores valores en la posición interna superan las 650 qotas/crné. en relación con el cv por posiciones (cuadro 7), los tratamientos con las boquillas c-35 (particularmente c-35 a 190 psi), 0-35 a 190 psi y a 230 psi y apt-llla a 140 psi y 180 psi mostraron los menores valores, ratificando su buen comportamiento en cuanto a uniformidad de la aplicación y penetración al interior del follaje. cuadro 7. promedios de cobertura y coeficientes de variación por posiciones para aplicaciones dirigidas al tercio superior (flor). cobertura (gotas/cm') c.y. (%) tratamiento posición posición ext. int. ext. int. c35-150 psi 805 690 21 29 c35-190 psi 794 723 17 19 c35-230 psi 778 713 19 25 035-150 psi 7tlo 647 25 27 035-190 psi 783 647 23 21 035-230 psi 775 652 19 25 apt-100 psi 741 583 27 36 apt-140 psi 701 679 27 26 apt-180 psi 770 703 26 28 en este ensayo, los tratamientos que presentaron el mejor comportamiento en cobertura y uniformidad, por tipos de boquilla, fueron: maruyama c-35 a 190 psi, maruyama 035 a 190 psi y albuz apt-llla a 180 psi, además de tener volúmenes promedio de aplicación bajos (1,98, 1,25 y 1,15 l/cama) respecto a los utilizados comercialmente (mayores de 6,00 l/carna). 79 camas. se hallaron diferencias altamente significativas entre las camas del cultivo. este hecho se puede explicar por la variación en la densidad de población de tallos dentro de las diferentes camas, debido a que el cultivo se hallaba en producción y en él se realizaban las labores normales de cultivo de corte y cosecha. repeticiones (días). no se encontraron diferencias significativas entre repeticiones. esto indica que no hubo efectos directos de las condiciones ambientales, a pesar de que la temperatura y la humedad relativa durante el ensayo fluctuaron entre los 14 y 24 -c y entre 76 y 99%, respectivamente. prueba biologica para esta prueba de eficiencia en el control de la enfermedad "moho gris", se emplearon los tratamientos maruyama c-35 a 21 o psi, maruyama 0-35 a 210 psi y albuz apt-llla a 180 psi, los cuales se compararon con un testigo (maruyama c-35 a 260 psi). las aplicaciones se realizaron con una concentración constante en el tanque de mezcla de las sustancias plaguicidas, por lo tanto la cantidad de ingrediente activo por cama dependió del volumen aplicado por tratamiento. en consecuencia, en el testigo se aplicaron las mayores dosis de plaguicidas durante el transcurso de la prueba. grado de incidencia. este parámetro se midió determinando porcentaje de plantas, flores y tallos afectados por la enfermedad "moho gris". en relación con el porcentaje de plantas afectadas, los tratamientos evaluados y el testigo presentaron porcentajes de incidencia altos (mayores del 60 %). sin embargo, los tratamientos apt a 180 psi y c-35 a 210 psi presentaron, hacia el final del ensayo, una reducción en dicho porcentaje, mientras que el tratamiento 0-35 a 210 y el testigo mantuvieron un porcentaje de incidencia constante del 88 %. los porcentajes de tallos afectados, para los tres tratamientos evaluados, fueron similares entre sí y de mejor comportamiento frente al testigo, durante el mes en que duró el ensayo (figura 2). el tratamiento maruyama 0-35 a 210 80 psi sobresalió, puesto que presentó pocas fluctuaciones y una tendencia sostenida de disminución del porcentaje de tallos afectados a partir del tercer día. el testigo mostró valores elevados durante todo el ensayo. no obstante, se debe tener en cuenta que el mayor porcentaje de tallos afectados, antes de iniciar los tratamientos (día primero) se presentó en la cama testigo. en relación con el porcentaje de flores afectadas, los tres tratamiento evaluados se comportaron mejor que el testigo (figura 3). el tratamiento con la boquilla maruyama 0-35 a 210 psi fué el de mejor comportamiento y presentó las menores fluctuaciones en el transcurso de la prueba. maruyama c-35 a 210 psi presentó un comportamiento muy interesante, puesto que, auncuando fué la cama en la cual se encontró el mayor valor inicial de porcentaje de flores afectadas, en el desarrollo de la prueba, se logró bajar considerablemente dicho valor. el tratamiento testigo presentó un comportamiento irregular, particularmente en los primeros días de la evaluación, ya que después del 1r día, sus fluctuaciones fueron menores, presentando cierto control de la enfermedad. in dice de severidad.' en términos generales, el análisis de este indice mostró al testigo con un comportamiento inferior con respecto a los demás tratamientos. se observó una leve infección para los tres tratamientos evaluados, presentando una disminución en la severidad hacia el final del ensayo. en relación con este indice, sobresalieron los tratamientos apt-llla a 180 psi y 0-35 a 210 psi, los cuales presentaron los valores más bajos. en general, la prueba biológica realizada mostró que los tratamientos evaluados se comportaron mejor que el testigo en el control del "moho gris", causado por botritys cínerea pers., sobresaliendo los tratamientos albuz apt-llla a 180 psi y maruyama 0-35 a 210 psi, los cuales presentaron los mejores comportamientos. se recomienda realizar pruebas más largas para comprobar la eficiencia de los tratamientos con respecto al curso de la enfermedad y correlacionarla con los factores ambientales. en relación al tratamiento testigo, vale la pena investigar el posible efecto sobre la enfermedad de las condiciones de alta humedad relativa proporcionadas por un mayor volumen descargado. 80-,------------------------------------·-------------------, 70 -------------------.. 60 ---~d1 d7 10-'--,-----,----,----,----,--·----,,---····,----.,------, d11 d17 d21 d25 d28 d32d3 dias de evaluacion ¡ --c35 210 -+d35 210 ~a?t 180 -etestigo' figura 2. tallos afectados por tratamientos. cultivo de estatice so 1" eol 701 ~ 00 l' ~ 50 ~ -40 t i ") 20 t'o-lo l d3 di', i .. 1 dl1 ..... . ", .. -,--!rti_"_ ...,... . r.'i2\ 025 d32 -~.'-~-.~-,,)~ • c3~ 210 . _.... _-. -_... _. '.-., +d?;~ 2'10 t ....pt 180 'l-jt~;stiqo i conclusiones figura 3. flores afectadas por tratamientos. cultivo de estatice en las aplicaciones de cobertura total, los mejores tratamientos por tipos de boquillas fueron maruyama c-35 a 210 psi, maruyama 0-35 a 210 psi y albuz apt-l1la a 180 psi. oe estos tratamientos, el de mejor comportamiento fué la maruyama 0-35 a 210 psi. para las aplicaciones al tercio superior (flor), los mejores tratamientos por tipo de boquilla correspondieron a maruyama c-35 a 190 psi, maruyama 0-35 a 190 psi y albuz apt -lila a 180 psi. de estos tratamientos, el mejor comportamiento correspondió a c-35 a 190 psi. las boquillas maruyama c-35 y 0-35 en el rango de presiones entre 150 y 250 psi, no mostraron cambios sensibles en cobertura (gotas/eme) por efecto de la presión, esto sugiere cierta independencia en su comportamiento en relación con la presión de aplicación. 81 todos los tratamientos evaluados mantuvieron valores promedios de cobertura elevados (superiores a 450 gotas/cm2), a pesar de la reducción considerable de los volúmenes aplicados, con respecto a los utilizados comercialmente; este hecho muestra la factibilidad de utilizar técnicas de bajos volúmenes. los tratamientos evaluados en la prueba biológica, además de presentar menores volúmenes de aplicación (ucama), fueron superiores al testigo en lo que respecta a los niveles de control evaluados. los mejores controles de la enfermedad "moho gris", causada por bolrylís cínerea pers., se obtuvieron con las boquillas maruyama d-35 a 210 psi y albuz apt-llla a 180 psi. en el desarrollo de las evaluaciones ñslcas se evidenció que el operario y el método de aplicación afectan de una manera importante la calidad misma de la aplicación. 82 agradecimientos los autores expresan su agradecimiento al doctor angel alberto caro y al personal de hortícola el triunfo, por su colaboración técnica y logística para el desarrollo del presente trabajo. literatura citada 1. asocolflores. 1992a. indicadores de la evolución econormca nacional e internacional. informe estadístico revista asocolflores. vol 31: 1-35. 2. asocolflores. 1992b. informe estadístico. en: revista asocolflores. vol 30. 3. buitrago g.• j. 1982. pudrición de flores y de la corona ero estatice (limonium sinuatum mili) por botrytis cinerea. tesis, ingeniero agrónomo. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá, colombia. (sin publicar). agronomia colombiana agronomia colombiana .... ,: ..,'1 _ registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 (resolución no. 000862) isbn 958 95050 rector de la universidad nacional: decano de la facultad de agronomía: director: víctor manuel moncayo cruz germán arbeláez torres enrique torres torres editor: luis armando bermúdez garcía comité editor: alfredo acosta gómez josé obed ramírez ramírez luis felipe rodríguez c. jaime torres bazurto agronomía colombiana es una revista de carácter científico y técnico de aparición semestral, creada con el propósito de divulgar los resultados de la investigación que realizan profesores y estudiantes asignados a los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas son responsabilidad de sus autores, y no reflejan necesariamente el criterio de la facultad de agronomía de la universidad nacional. universidad nacional de colombia facultad de agronomia apartado aéreo 14490, santafé de bogotá, d.c., colombia, suramérica agronomía colombiana. 1988. volumen v: 75 82 estudio anatómico y de los procesos de crecimiento y desarrollo del fruto de la badea (passiflora quadrangularis l.)! nohora montenegro de carrill02 resumen. el presente trabajo se realizó para contribuir al estudio de los procesos de crecimiento y desarrollo del fruto de la badea (passif/ora quadrangularis l.). para su realización se tomaron muestras de frutos de diferentes tamaños, los cuales fueron tratados mediante técnicas histológicas y analizados al microscopio. se evaluaron ocho estadios de crecimiento correspondientes a frutos de los diámetros: 6; 10; 18; 22; 30; 40; 60 y 80 mm. en los tres primeros estadios de desarrollo del fruto, se observaron continuas divisiones en las células de la epidermis externa y del parénquima. adicionalmente, el fruto que se ha originado de un ovario triangular, va tomando forma circular. a partir del cuarto estadio, se inicia la maduración del fruto y la placenta ernpiezaa llenar los lóculos y a rodear las semillas. en el estadio ocho, se observa el arilo cuyo origen proviene de un engrosamiento de la zona apical del funículo. todos los procesos, que ocurren a lo largo del crecimiento del fruto, originan su forma final y le proporcionan las características organolépticas. anatomical, growth ano development studies in badea fruits (passif/ora cuadrangularis l.) summsry, this work had been done as a 1 este trabajo hace parte del proyecto "estudio anatómico y de los procesos de crecimiento y desarrollo de frutos tropicales de importancia económica", financiado por colciencias y la universidad nacional de colombia. 2 profesora asistente, depto, de biología, unlversidad nacional de colombia, apartado aéreo 23227, bogotá•. contribution to the study the processes of growth and development of badea fruit (passif/ora quadrangularis l.). fruit samples of different sizes were taken and treated by histological techniques and analy:z:ed under microscope. eight stage of development of diameter fruits were evaluated: 6; 10; 18; 22; 30; 40; 60 y80 mm. continues divisions in the external epidermis cells and parenchi: ma on the three first stages were observed. aditionally, the fruit originated from a triangular ovarv, progresively pets a circular formo from the fourth stage, fruit ripenning initiates and the placenta starts to fill the locules and sarround the seed. at the eight stage the aril, which is originated from thickening of funiculus apical zone is observed.all the proeesses, which take place during the fruíts growth produce their final form and establish the organoleptic caracteristics. introduccion passif/ora quadrangularis l. es una passiflorácea originaria del continente americano; su área de extensión va desde méxico, a través de centro américa y las antillas, hasta el centro norte de suramérica (romero castañeda, 1961). según romero castañeda (1961) recibe los siguientes nombres vernáculos: badea en todas las zonas cálidas de colombia, corvejo en el carare (santander) y granadillo grande, en chinchiná (caldas). passif/ora quadrangularis l. es una planta trepadora, con zarcillos que al adherirse a soportes permiten que reciba buena luz y aire. 1;1 tallo es glabro y cuadrangular, las hojas alternas, el fptlcas, con la base cordiforme y el ápice terminado en un pequeño acumeno las hojas tienen de 25 a 30 cm de 75 longitud y muestran glándulas en el pecíolo. las flores, abundantes y grandes, tienen un diámetro de 12.5 cm. el cáliz es tubular en la base y posee cinco sépalos suculentos de color verde y blanco. la corola es de cinco pétalos suculentos. el involucro y las estípulas son de color verde. las anteras, el ovario, el androginóforo y los estigmas son blancos. posee cinco estambres. los pistilos presentan tal alargamiento que dificultan la autoqamia, necesitándose, a menudo, la polinización a mano para lograr la fecundación. se produce por semillas y por estacas (kennard y winters, 1963). según purseglove (1974), la parte comestible del fruto (mesocarpo y endocarpo) contiene aproximadamente 93.70/0 de agua, 0,70/0 de proteína, 0,20/0 de grasas, 4,30/0 de carbohidratos, 0,70/0 de fibraz y 0,40/0 de cenizas. con el fin de contribuir al conocimiento de los procesos de crecimiento y desarrollo de los frutos de plantas nativas, se propone el presente estudio, teniendo en cuenta la importancia científica. desde el punto de vista económico, se justifica el estudio por cuanto los frutos de la badea son util izados como fuente de alimentación, en mermeladas, jugos, en la preparación de frutas confitadas y, además, se han reportado sus posibles usos medicinales (guzmán y páez, 1984). materiales y metodos el material fue coleccionado en villeta (cundinamarca), pitalito (huila). cunday (tolima) y fusagasugá (cundinamarca). su clasificación se efectuó con base en la información presentada por uribe (1972) y con la colaboración del profesor eduardo barrera 3. el muestreo de los frutos se realizó seleccionando bayas de diferente tamaño, las cuales se fijaron en una mezcla de formolácido acético-etanol (f .a.a.). posteriormente, se empleó el micrótomo para la elaboración de micro-preparados permanentes, los cuales fueron 'coloreados con safranina y 3 departamento de biología, facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogotá. 76 .fastqreen r, según la técn ica de roth (1964, 1977). sin embargo, parte del material fue cortado a mano alzada, coloreado con tioni-. na, montado en una mezcla de glicerina" y agua en partes iguales y sellado con esmalte .. resultados y discusion anatomía del ovario. el ovario muestreado presenta 4 mm de diámetro, 3 carpelos, 3 costillas y 3 lóculos. en la pared del mismo se observan, aproximadamente, 43 capas de células incluidas la epidermis externa, el parénquima, la placenta y la epidermis interna. externamente, el ovario presenta forma triangular, la cual contrasta con la forma redonda del fruto maduro (figura 1). la epidermis está compuesta por dos capas: (a) la epidermis externa, conformada por células rectangulares radial mente alarqadas que experimentan divisiones anticlinales y periclinales. las paredes internas de estas células son delgadas y no dejan espacios intercelulares. la pared externa recubierta por una cutícula gruesa (figura 2); (b) la hipodermis constituida por células más pequeñas que las de la epidermis. las células de ambas capas presentan núcleos de gran tamaño facilmente reconocibles (figura 2). las capas de la epidermis e hipodermis están seguidas hacia dentro por un parénquima. a continuación del parénquima se observa la epidermis interna que está constituida por células liqerarnente alargadas radialme.nte. quima haz conductor .. figura 1. corte transversal del ovario de p. cuadrangularis l., diámetro aproximado 4mm. aumento 128x. figura 2. ovario de 4 mm depassiflora quadrangularis l. tanto las células de la epidermis externa como las de la hipodermis presentan divisiones. aumento 640x. ihaces ~on.duc.tores figura 3. parénquima de un ovario de 4 mm de passiflora quadrangularis l aumento 640x. el parénquima presenta células redondeadas y células de contornos poligonales de tamaño variable y paredes del gadas; hacia el interior, las células aumentan paulatinarnente de tamaño (figura 3). el parénquima está tejido placentario figura 4. tejido placentario en ovario de 4 mm. de passiflora quadrangularis l. la actividad rnitótlca esrelativamente frecuente. interrumpido por haces vasculares, los cuales están profundamente situados en la pared del ovario. las placentas se localizan a lo largo de la pared y sus células presentan foro mas diferentes a las del resto del parénquima; se dividen periclinalmente y se disponen más apretadamente; presentan forma palie gonal y no dejan espacios intercelulares entre sí. los contornos de estas células tienden a ser más redondeados (figura 4). de trecho en trecho, sobre la placenta, se insertan los óvulos anátropos por medio del funrculo. para el estudio de la anatom ía y los procesas de crecimiento de la badea, los frutos muestreados se clasificaron de acuerdo al diámetro y se ubicaron en 8 estadios correspondientes a los siguientes valores: estadio diámetro (mm.) 1 2 3 4 5 6 7 8 6 10 18 22 30 40 60 80 estadio 1 (corte transversal del fruto de 6 mm). cuando el fruto ha alcanzado el es·. tadio correspondiente al tamaño de 6 mm, el ancho de la pared del ovario ha aumentan , rudl. i mento (~j----il-seminal epidermis externa parén •. figura 5. corte transversalde un fruto de passiflora quadrangularis l., diámetro aproximado 6 mm. aumento 128x. epidermis ¡¡externa figura 6. corte transversalde un fruto de passiflora quadrangularis l. la epidermis externa y la hipo. dermis con divisiones anticlinales y periclinales. -epidermis figura 7. tejido placentario de un fruto de passiflora quadrangularis l" diámetro aproximado 6 mm. 78 figura 8. corte transversalde un fruto de passiflora quadrangularis l., diámetro aproximado 10 mm. aumento 128x. el fruto aún no presenta la forma circular del fruto maduro. do a 60 capas de células y mantiene la forma triangular (figura 5). en este fruto, se observa una epidermis externa cuyas células continúan dividiéndose anticlinal y periclinalmente. por lo tanto, se presentan células más angostas por las continuas divisiones (figura 6). las células de la hipodermis siguen dividiéndose anticlinalmente y se observan pocas divisiones periclinales. el parénquima de estos frutos muestra gran actividad mitótica; los espacios intercelulares que presenta son de mayor tamaño que los que aparecen en el ovario. se aprecia aumento en el número de capas de células en el parénquima placentario (figura 7). estadio 2 (corte transversal del fruto de 10 mm). en este estadio el fruto aún no muestra la forma circular que tiene cuando está maduro (figura 8). la epidermis externa está formada de células rectangulares, alargadas en sentido radial; solamente algunas células individuales presentan actividad mitótica. en las células de la hipodermis se aprecian divisiones anticlinales y algunas periclinales. el número de células que conforman esta capa aumenta (figura 9). después de la hipoderrnis se pueden apreciar hasta cinco capas de células del. parénquima con gran actividad mitótica. estas presentan formas muy variadas y tamaños figura 9. corte. transversal de un fruto de passiflora quadrangularis l., diámetro aproximado 10 mm, figura 10. parénquima de un fruto de passiflora quadrangularis l., diámetro aproximado 10 mm. aumentó 640 x. las 5 capas del parénquima presentan mayor actividad mitótica y divisiones oblicuas. diferentes (figura 10). la dirección de las divisiones no es predominantemente anticllnal, ocurren también divisiones oblicuas. el parénquima, en' su' totalidad, está formado por unas 80 capas de células. en la placenta, las células no dejan espacios intercelulares y, en su mayoría, presentan divisiones anticlinales. los núcleos son de gran tamaño. estadio 3 [cortetransversal del fruto de 18 mm). en este estado de desarrollo, las células de la epidermis externa .presentan alargamiento anticlinal y hacia el exterior contornos redondeados a manera de papilas. las células de la hipodermis siguen dividiéndose rápidamente, muestran gran actividad mitótica y núcleos de gran tamaño (figura 11). hacia el interior, se extiende el pacontornos redondeados figura 11.. fruto de passiflora quadrangularis l. diámetro aproximado de 18 mm. las células de la epidermis externa presentan alargamiento anticlinal y hacia el exterior contornos redondeados a manera de papilas. las células de lá hipodermis se dividen rápidamente, presentan núcleos de gran tamaño. figura 12. fruto de passiflora quadrangularis l. diámetro aproximado 18 mm. las paredes de las células del parénquima cortical presentan punteaduras. rénquima cortical formado por células de contornos poligonales o redondeados cuyo tamaño no es uniforme. sin embargo, las células de las capas corticales más externas . son más pequeñas que las de las capas más internas. en las paredes de las células de este parénquima se observan punteaduras (figura 12). las capas externas de la corteza (5 a 6 capas de células) presenta intensa actividad mitótica y aparecen de trecho en' trecho in79 terrurnpidas por lagunas producidas por la ruptura de células de paredes más delgadas (tipo lisoqénico lv tarnbién, se observan lagunas de mayor tamaño .producidas por la misma causa en las células más profundas del parénquima parietal. predominan las células \iargadas en "sentldoahticlinal, aunque, también, las hay isodlamétricas. las células de la placenta s¡ alargan, el volumen de éstas aumenta y se guarda el ritmo de crecimiento de todo el fruto. las capas: de las células del parénquima ~am aumentado a 140. externamente, el fruto presenta forma más circular, en contraste con la de losestadios anteriores. estadio 4 (corte transversal del fruto de 22 mm). a partir de e'ste estadio empieza el proceso de maduración. las.células de la epidermis presen an divisi.ones antictinales y en las paredes de las células de la hipodermis comienzan a aparecer engrosamientos (figura 13). los núcleos -de las célufas de la hipodermis son grandes y éstas se dividen anticlinal y periclinalmente. las placentas 'se han extendido debido a las continuas divisiones celulares, a tal punto que comienzan a llenar los lóculo y' ródeaf las. serrrillas, . en conjunto .....el parénquimá muestra zonas de '_gran' actividad" rnitótica, en cuya it . periferia ...i1parecen j;' 1:.iia. con parec,lé'~,que se tiñen de rojo coí'í af anjn¡¡' gebit!o a 'acutini ación. el paréoquiln<} ~del mesocarpo presenta un conjunto de células grandes aparentemente sin contenido, ouvasparedes se engrosan paulatin ente (figura 14). en , ~.~. "" j este estadio las. ce) la que, conferrnan la epidermis interna muestran menor actividad mitótica. estadio 5 (corte transversal de un fruto de 30 mm). en este estadio se observan grandes transformaciones histológicas. el fruto manifiesta externamente coloración amarilienta. las células de la epidermis externa y las de algunas capas de la hipodermis se han alargado tanqencialmente, con lo cual el fruto poco a poco adopta la forma cilíndrica. el mesocarpo, que se halla constituido por numerosas capas de parénquima, presenta algunas células de gran tamaño debido al crecimiento en sentído r-adial (figura 15). la epidermis intesna se mantiene continua pero sus células se alargan. tangencial80 figura 13. corte transversa], de,un fruto de passifl'ora quadrangularis l., iámetro aproximado 22 mm. la epidermis externa presenta divisiones anticiinales y en la hipodermis aparecen enqrosarnientos.: figura 14. parénquima dé un fruto de passiflora quadrangularis l., diámetro aproximado de 22 mm,lascélulas del parénquima sufren alargamiento. figura 15. parénquima que conforma el mesocarpo de' un fruto de possifloro quadrangularis l., diámetro' aproximado 30 mm, con alargamiento radial de las células. figura 16. corte transversal de un fruto de passifloro quadrangularis l., diámetro aproximado de 60 rnrrr, parénquima placentario con punteaduras grandes, de forma cihndrica y organizadas a manera de retfculos. mente. elparénquima placentario se torna de aspecto pulposo y exhibe consistencia blanda y jugosa. estadio 6 (corte transversal de un fruto de 40 mm), en este estadio de desarrollo, las células de la epidermis externa siguen su alargamiento. las células que integran la 'hlpodermis presentan gran engrosamiento y se evidencian células colenquimáticas. el tejido placentario continúa creciendo y acaba por llenar los lóculos. las células que integran este tejido prosiguen dividiéndose en varias secciones. las paredes de las células del parénquima, que se hallan cerca de los haces conductores, desaparecen. en la epidermis interna se observa el alargamiento de las células en sentido radial, al tiempo que en el parénquima aparecen lagunas debido al romo pimiento de las paredes celulares. estadio 7 (corte transversal de fruto de 60 mm). en las bayas de 60 mm, las células de la hipodermis se tornan colenquimatosas a medida que sus paredes se engrosan. las células del parénquima, que se encuentran cerca a la epidermis interna, adoptan forma tubular y aparentemente carecen de conteo nido celular (figura 16). estadio 8 (corte transversal de fruto de 80 mm). en este estadio, las células del parénquima de la placenta presentan punteaduras grandes y son de forma cil índrica y se organizan a manera de retículos con espacios intercelulares entre ellas. a este nivel, al igual que en passiflora edulis (dathan y figura 17. rudimento seminal de passiflora quadrangularis l., diámetro aproximado de 2.8 mm. funículo engrosado de la zona apical. singh, 1972), se observa la aparición de un engrosamiento en la zona apical del funtculo que da origen al arilo. una vez ocurre la fe· cundación. en el interior del rudimento seminal, se aprecia el saco embrionario, el núcleo y el tegumento (figura 17). el arilo que se extiende hacia el ápice de las semillas está formado por células que se caracterizan por acumular sustancias que originan el olor y sabor característicos del fruto (guzmán y páez, 1984). literatura citada 1. dathan , a., s.r. y d. singh. 1972. development and structure of seed in tacsonia juas. and passiflora l. proceedings of the indian academy of sciences. vol. 35. section b. 2. guzmán r. m. páez. 1984. contribución al estudio de la badea y su industrialización a pequeña escala. frutas tropicales. bolet{n informativo no. 5. 3. kennard, w.c. y h.f. winters. 1960. some fruits and nuts for the tropics, agricultural research service. federal experimental station in puerto rico, mayaguez, 4. purseglove, j.w. 1974. tropical crops dicotvledons. longman group llmited. london. 81 5. romero-casteñeda, r. 1961. frutas silvestres de colombia v.i. familia passifloraceas. 6. roth. lnqrid , 1964. microtecnia vegetal. es. cuela de biolog(a. facultad de ciencias. uníversidad central de venezuela, caracas. 7. roth, ingrid, 1977. fruits of angiosperms. gedruber borntraeger. berlín, stuttgart. 8. uribe, l. 1972. catálogo ilustrado de las plan. tas de cundinamarca. passiftoraceae-beqoniaceae-metastornataceae, v.5. instituto de cien. cias naturales. facultad de ciencias, uníversidad nacional. bogotá. agronomía 24-1f.pdf resumen: con el propósito de seleccionar los mejores frutos de feijoa (acca sellowiana berg) para exportación, se realizó un estudio de maduración con los frutos de los clones 41 (quimba) y 8-4, mantenidos a temperatura promedio de 16,3 oc y hr promedio de 65,1%. el clon 8-4 fue evaluado por 14 d y el clon 41 (quimba) por 18 d. diariamente se registraron las variables intensidad respiratoria, sólidos solubles totales, acidez total titulable, ph y pérdida de peso. la intensidad respiratoria se determinó por cromatografía de gases y los azúcares, por cromatografía líquida de alto desempeño (hplc) cada 2 d. ambos clones exhibieron un patrón climatérico de respiración, y los azúcares más abundantes durante el proceso de maduración fueron fructosa, sacarosa y glucosa. aunque no hubo diferencias estadísticas entre los clones, el clon 8-4 presentó mayor pérdida de peso y el clon 41 (quimba) conservó por mayor tiempo sus características bioquímicas. palabras claves adicionales: intensidad respiratoria, climaterio, sólidos solubles totales, azúcares abstract: a ripening study was carried out involving two promising clones in the environmental conditions found at sabana de bogotá (reduced rainfall, 16,35 oc and 65,1% hr) for selecting the best pineapple guava fruit (acca sellowiana berg) for exportation. the 8-4 clone was evaluated for 14 d and the 41 (quimba) clone for 18 d. respiratory intensity, total soluble solids, titratable total acidity, ph and weightloss were determined every day. respiratory intensity was determined by gas chromatography; sugars were determined every 2 d by hplc. both clones exhibited a climactic respiration pattern and fructose, sucrose and glucose were the most abundant sugars during ripening. although no significant statistical differences were observed between clones, the 8-4 clone had larger weight loss and the 41 (quimba) clone conserved its biochemical characteristics for a longer time. additional key words: respiratory intensity, total soluble solids, sugars, fructose, glucose, sucrose maduración del fruto de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4 a temperatura ambiente en condiciones de la sabana de bogotá pineapple guava fruit (acca sellowiana berg) clone 41 (quimba) and 8-4 ripening in summertime temperatures found on the sabana de bogotá mariela rodríguez1, harvey e. arjona2 y jesús antonio galvis3 fecha de recepción: 18 de enero de 2006 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 docente ocasional, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: mrodriguezs@unal.edu.co 2 asesor fisiología vegetal, basf colombia, bogotá. e-mail: hearjonad@unal.edu.co 3 profesor asociado, instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta), universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jagalvisv@unal.edu.co agronomía colombiana 24(1): 68-76, 2006 introducción la feijoa (acca sellowiana berg) es considerada como un cultivo promisorio para la región andina colombiana (manrique, 2003). es un fruto rico en yodo, vitamina c (hoffman et al., 1994) y flavonoides con propiedades antimicrobianas y antioxidantes (vuotto et al., 2000; ielpo et al., 2000); tiene agradable sabor y aroma para el consumidor. los clones 41 (quimba) y 8-4, desarrollados en colombia, tienen características fisicoquímicas deseables para exportación, sin embargo, es importante conocer con mayor detalle el proceso de maduración a temperatura ambiente, con el fin de minimizar las pérdidas asociadas a la fisiología y tecnología poscosecha rodríguez et al.: maduración del fruto de feijoa... 69 2006 comercialización del fruto, ya sea para mercado nacional o internacional. durante el proceso de maduración, en los frutos carnosos se generan cambios en la composición química, color, textura, tasa respiratoria y cambios químicos en los carbohidratos de la pared celular, que al degradarse incrementan el nivel de azúcares que contribuyen a mejorar la palatabilidad del fruto (brady, 1987; kader, 1992). aunque la feijoa se reporta como un fruto climatérico (galvis, 2003; gallego et al., 2003; seymour et al, 1993), en los clones 41 (quimba) y 8-4 es mínima la información al respecto. a medida que transcurre el proceso de maduración, la feijoa experimenta cambios físicos, como la pérdida de peso, y el deterioro del sabor, asociado con la disminución de la acidez total titulable y los sólidos solubles totales (klein y thorp, 1987). estudios similares en feijoa reportan que los sólidos solubles totales y el ph aumentan durante la maduración, mientras que la acidez total titulable disminuye (galvis, 2003; gallego et al., 2003). en otros frutos carnosos, como el durazno, la manzana y la guayaba, se ha determinado que el azúcar más abundante durante el proceso de maduración es la fructosa y en menor cantidad se encuentran la sacarosa y la glucosa (salisbury y ross, 2000; rezende et al., 1984; paull y goo, 1983). en tomate y durazno, los frutos considerados de mejor calidad han mostrado mayores contenidos de fructosa (picha, 1987; robertson et al., 1988). como objetivo de este trabajo se planteó evaluar algunos cambios bioquímicos y físicos durante el proceso de maduración de los frutos de feijoa de los clones 41 (quimba) y 8-4 a temperatura ambiente, en condiciones de la sabana de bogotá. metodología los frutos de feijoa usados en este ensayo fueron cosechados según el criterio de la finca, que corresponde a frutos de tamaño promedio de 70 g. el estudio de la maduración se realizó con los clones 41 (quimba) y 84 en condiciones ambientales de la sabana de bogotá, con una temperatura promedio de 16,3 oc y humedad relativa promedio de 65,1%. las condiciones ambientales se determinaron con un termohigrógrafo. para el estudio de la maduración del fruto de feijoa se realizaron determinaciones físicas y químicas, además de la evaluación de la variable fisiológica respiración. en cuanto a las determinaciones químicas: los sólidos solubles totales se midieron como grados brix con un refractómetro carl zeiss; el ph se determinó con un potenciómetro orion, modelo 420 y la acidez titulable, mediante titulación con naoh 0,1 n hasta ph 8,2 y se expresó como porcentaje de ácido cítrico. los contenidos de azúcares (sacarosa, glucosa y fructosa) se determinaron por cromatografía líquida de alta resolución (hplc, siglas en inglés de high performance liquid cromatography), con un detector de índice de refracción y una columna sugar pack. los grados brix, el ph y la acidez titulable se determinaron diariamente; el contenido de azúcares se hizo cada 2 d, lo mismo que el contenido de almidón, analizado con el método de la amilasa/amiloglucosidasa (sta-20, sigma). la hidrólisis del almidón se da por la acción de la enzima -amilasa, la cual divide los enlaces al interior del sustrato y, por la acción de la enzima amiloglucosidasa, que separa las unidades de glucosa a partir de las moléculas terminales no reducidas del sustrato (kulp, 1975). la intensidad respiratoria se midió diariamente durante el proceso de maduración. para este análisis se uso un cromatógrafo de gases hewlett-packard 5890 con detector de conductividad térmica. se usó una columna carbosieve sii empacada a base de carbón activado y tamiz molecular; como gas de arrastre se utilizó helio de alta pureza. el co 2 se cuantificó por el método del estándar externo (restrepo, 2004). la concentración de co 2 presente en el patrón fue 15%, certificado por la empresa agafano. el cromatógrafo se programó con: temperatura inicial de la columna 50 oc, temperatura final de la columna 200 oc y temperatura del detector 250 oc; el tiempo de detección fue de 3,5 min, el volumen de inyección, 1 ml y el peso de la muestra, 200 g. la intensidad respiratoria del fruto se expresó en mg· kg-1· h-1 de co 2 . análisis estadístico el análisis estadístico de la información se hizo para la variable física pérdida de peso, para las variables bioquímicas: sólidos solubles totales, ph y acidez total titulable, fructosa, glucosa y sacarosa y para la variable fisiológica intensidad respiratoria. se utilizaron los programas syntax y spss. a las variables mencionadas se les aplicaron análisis uniy multivariantes, como anovas, correlaciones, regresiones, análisis canónico discriminante y análisis de componentes principales (hair et al., 1998). 70 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana resultados y discusión análisis canónico para ocho variables evaluadas, comparando los dos clones, los anovas mostraron un f con probabilidades mayores de 0,05, es decir, que no hay diferencias estadísticas entre los dos clones, lo que sugiere una gran similitud en el comportamiento poscosecha. aplicando el análisis canónico multigrupo, se obtuvo una única variable canónica, reduciéndose de 10 variables a una variable sintética. sin embargo, en este análisis tampoco se registraron diferencias estadísticas para esas variables entre los dos grupos en conjunto (x2 = 3,39 con 10 grados de libertad, p > 0,10 y de wilks = 0,7542); para este último parámetro, valores cercanos a cero son los que plantean diferencias entre los grupos en estudio, mientras que valores cercanos a uno muestran una alta similitud. análisis de componentes principales en el clon quimba, las variables de mayor impacto fueron sacarosa, sólidos solubles totales (sst), ph, glucosa y fructosa. los dos primeros ejes explican 62,3% de la varianza y, dentro de éstos, el orden de importancia es: sacarosa con 86,3%, sst con 86,1%, ph con 79,4%, glucosa con 77,6% y fructosa con 69,5%. en el clon 8-4, los dos primeros ejes explican 63,0% de la varianza para las 10 variables. en orden de importancia: los sst explican un 97,1%; la pérdida de peso, 96,5%; luego el ph, 87,7% y, en menor escala, la fructosa, 83,1%. intensidad respiratoria los frutos de feijoa de los clones quimba y 8-4 exhibieron un patrón respiratorio de tipo climatérico (figura 1), coincidiendo con varios autores (seymour, 1993; gallego et al., 2003; valderrama et al., 2005). este patrón climatérico también se reporta en guayaba (akamine y goo, 1979). en ambos clones, en los dos primeros días de almacenamiento se presentó el período preclimatérico, que se caracteriza por una disminución en la intensidad respiratoria. en el clon 8-4, se observó un aumento en la intensidad respiratoria entre el segundo y el quinto día. en el quinto día, la primera alza respiratoria alcanzó un valor de 82,6 mg· kg-1· h-1 de co 2 . los grados brix alcanzaron su mayor valor después del pico climatérico entre los días 6 y 8, días en los que se alcanzó la madurez de consumo. después del día 8, se incrementó nuevamente la tasa respiratoria hasta el día 13, para después descender. durante este mismo período, se observó pardeamiento de la pulpa y pérdida de firmeza en el mesocarpio. el clon quimba presentó un comportamiento similar al clon 8-4, sin embargo, el pico climatérico se presentó el día 11 de almacenamiento, con una tasa respiratoria equivalente a 74,9 mg· kg-1· h-1 de co 2 y el mayor valor de sólidos solubles (11,4 ºbrix), valores que después descendieron. la madurez de consumo se alcanzó el día 12 y el pardeamiento de la pulpa se observó a partir del día 16. aunque los análisis estadísticos no mostraron diferencias significativas entre los dos clones, es evidente que el clon 8-4 tiene menor vida poscosecha e, incluso, la intensidad respiratoria es mayor en el cultivar 8-4 que en el clon quimba al momento del climaterio. al respecto bower et al. (1998) indican que una intensidad respiratoria alta y continua se asocia con una vida corta de anaquel. en condiciones de la sabana de bogotá, la feijoa se reporta como un fruto climatérico que alcanza el pico climatérico a los 5 d de almacenamiento, con una intensidad respiratoria de 55 mg· kg-1· h-1 de co 2 ( galvis, 2003). en el trabajo realizado por gallego et al. (2003), la feijoa alcanza el pico climatérico entre los 6 y 7 d de almacenamiento, con una tasa respiratoria de 139,5 mg· kg-1· h-1 de co 2 . en este mismo trabajo, se reporta el cociente respiratorio (cr) en feijoas almacenadas a tres temperaturas: ambiente, 12 y 7 oc; en todos los casos, los cr fueron superiores a la unidad, lo que sugiere que durante el proceso de maduración el fruto de feijoa figura 1. perfil respiratorio de frutos de feijoa de los clones quimba y 8-4 a temperatura ambiente (16,3 oc). rodríguez et al.: maduración del fruto de feijoa... 71 2006 utiliza ácidos orgánicos como sustrato para ser respirado (wills et al., 1998). pérdida de peso en el clon quimba las pérdidas totales de peso fueron 17,3% en 18 d de almacenamiento, mientras que en el clon 8-4 fueron 17,5% en 14 d de almacenamiento (figura 2). la humedad relativa estuvo la mayoría de las veces por debajo de 70% y la temperatura varió entre 12,8 y 20 oc. sin embargo, al mejorarse las condiciones de almacenamiento con disminución de temperatura y aumento de la humedad relativa, los frutos alcanzan un mayor tiempo de vida útil (valderrama et al., 2005). por la baja humedad está relacionado con la pérdida de ácido ascórbico (toivonen, 2003). en los frutos de feijoa, la pérdida de peso está correlacionada de manera inversa con la acidez titulable y de manera directa con la tasa respiratoria, lo que indica que la pérdida de peso está asociada con los procesos oxidativos. en cuanto al efecto de la temperatura y de la humedad relativa sobre la pérdida de peso, la feijoa se puede conservar por largos períodos a bajas temperaturas observándose una pérdida de peso también baja y una pérdida menor de sólidos solubles totales (hoffmann et al., 1994; valderrama et al., 2005). almidón aunque el porcentaje de almidón se midió en el proceso de maduración, los resultados no son coherentes ya que se encontró una tendencia al aumento, cuando lo esperado es que se degrade en la poscosecha. los resultados sugieren entonces que el método enzimático pudo generar una sobreestimación, ya que las enzimas pueden interactuar con otros carbohidratos que tengan enlaces -1,4 ó -1,6 glucosídicos en su estructura. así, es importante tener en cuenta el metabolismo de la pared celular, ya que la protopectina es un carbohidrato que en el proceso de maduración se va rompiendo progresivamente en fracciones de bajo peso molecular (wills et al., 1998); por otra parte, estudios realizados en pera muestran que durante la maduración del fruto la pared celular puede aportar azúcares como la glucosa en cantidades significativas (ahmed y labavitch, 1980; martin et al., 1994), lo que cobra especial importancia en este caso ya que éste fue el azúcar que se midió enzimáticamente para cuantificar el almidón. sólidos solubles totales (sst) como se observa en la figura 3, en los frutos del clon 84 los sst aumentaron desde el día 1 de almacenamiento hasta el día 6, es decir, un día después del climaterio, alcanzando un valor de 1,3 ºbrix. después, se observó una disminución, que puede estar asociada con las altas tasas respiratorias propias del clon. en el clon quimba, el máximo valor de los sst se alcanzó el día 11, coincidiendo con el climaterio, para luego disminuir. según el análisis de componentes principales para ambos clones, la variable sst explica en el clon 41 (quimba) un 86% y en el clon 8-4 un 97% de los cambios en la maduración del fruto, ya que es una variable figura 2. porcentaje de pérdida de peso en frutos de feijoa de los clones quimba y 8-4 a temperatura ambiente (16,3 oc). según pantástico (1975), pérdidas de peso superiores a 5% causan deterioro en la calidad del producto y, por consiguiente, reducción en el precio. así, frutos del clon 8-4 perdieron 5% de peso entre los días 4 y 5 de almacenamiento, mientras que los del clon quimba lo perdieron al día 7 de almacenamiento. estos resultados indican claramente que el clon 8-4 es más susceptible a las pérdidas de peso en condiciones de temperatura ambiente y humedad relativa baja, por lo que la fruta se debe comercializar antes del día 5. en el caso del clon quimba, los frutos se deben comercializar antes del día 7, en condiciones de la sabana de bogotá. la pérdida de peso se debe a pérdidas por transpiración y respiración. la pérdida de agua ocasiona daños de tipo oxidativo por causa de la desecación y, por otra parte, se pierden constituyentes antioxidantes. en hortalizas como la lechuga, el marchitamiento inducido 72 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana asociada con el sabor. sin embargo, en el clon 8-4 esta variable tiene un mayor impacto, lo que tendría relación con la degradación más rápida de los frutos de este clon que de los del clon 41 (quimba). en feijoa, la pérdida de sabor de los frutos se asocia con la disminución de los sst (klein y thorp, 1987; gallego, 2003). sin embargo, a bajas temperaturas la pérdida de sst es baja; en guayaba almacenada por 12 d, los sst fueron más altos en el día 9, disminuyendo posteriormente (siddiqui et al., 1991). en guayaba sobremadura, los grados brix disminuyeron (mercado et al., 1998), lo mismo que en frutos de feijoa sobremaduros; así mismo, en estos frutos se observó un pardeamiento de la pulpa, que puede estar asociado con la degradación de azúcares ocasionada por las condiciones de alta temperatura y baja humedad relativa en que se desarrolló este trabajo. estos procesos de pardeamiento se han observado en jugos de cítricos (lee y nagy, 1988). ph esta variable tuvo la misma tendencia en el proceso de maduración de los frutos de ambos clones, con tendencia al aumento en la etapa final del almacenamiento (figura 4). en el análisis de componentes principales, en el clon 41 (quimba) el ph explica en 79,44% el proceso de maduración del fruto, mientras que en el clon 8-4 lo explica en 87,71%. en el clon 8-4 se observa un aumento del ph entre los días 6 y 7, indicando que hubo degradación de ácidos y coincidiendo con la madurez de consumo. en el clon quimba se observó un ascenso del ph entre el día 10 y 11, en coincidencia con el climaterio y la madurez de consumo. entre los días 11 y 12 disminuyó el ph, indicando una nueva síntesis de ácidos orgánicos, para luego ascender hasta el final del almacenamiento; esta tendencia ascendente del ph se observa en otros clones de feijoa durante el almacenamiento, aunque el valor del ph es mayor (gallego, 2003). de acuerdo con los resultados obtenidos en este trabajo, el clon quimba conserva por mayor tiempo sus características organolépticas, con una mejor relación ácido-dulce, lo que concuerda con la calificación del sabor de los frutos de los dos clones: excelente para el clon quimba y normal para el 8-4 (ramírez, 1997). el valor del ph es importante cuando la fruta tiene fines industriales porque está relacionado con los costos de transformación del producto. en guayaba se reporta que frutos con un nivel de ph alrededor de 3,4 y menores valores de acidez implican mayor economía en el proceso, porque hay que adicionar menos ácidos para la corrección del ph (rezende et al., 1984); en guayaba, los valores de ph varían entre 2,89 y 6,20, dependiendo de la variedad (pereira et al., 2000. en cuanto a la feijoa, el ph también puede fluctuar según la variedad, las condiciones agroecológicas en las que se desarrolle el fruto y las condiciones de almacenamiento. acidez total titulable la acidez total titulable disminuyó en los dos clones durante la maduración (figura 5). en el clon quimba la figura 3. variación de los sst (obrix) durante el proceso de maduración en frutos de feijoa de los clones quimba y 8-4 a temperatura ambiente (16,3 oc). figura 4. variación del ph durante el proceso de maduración en frutos de feijoa de los clones quimba y 8-4 a temperatura ambiente (16,3 oc). rodríguez et al.: maduración del fruto de feijoa... 73 2006 acidez titulable de los frutos bajó de 2,37% a 0,87 % durante 16 d de almacenamiento, mientras que en el clon 8-4, disminuyó de 2,00% a 0,93% en 14 d de almacenamiento. en el clon 8-4 se observó un incremento de la acidez total hasta un día antes del climaterio, mientras que en el clon quimba la acidez presentó un leve ascenso entre el día 10 y el día 11, coincidiendo con el climaterio; en ambos clones se observa un descenso de la acidez después del climaterio. estos resultados son similares a los reportados en guayaba (downs et al., 1988; siddiqui et al., 1991; mercado et al., 1998). según el análisis de correlaciones, en ambos clones la acidez titulable está inversamente correlacionada con los niveles de sacarosa, la pérdida de peso y la intensidad respiratoria, indicando que la acidez disminuye porque en la respiración se degradan ácidos orgánicos. según el análisis de componentes principales con dos ejes, la acidez explica en un 65% la variación durante el proceso de maduración en el clon 8-4, mientras que en el clon quimba explica un 45%. con base en los resultados, se infiere que la pérdida de sabor es más rápida en los frutos del clon 8-4, lo que coincide con las observaciones de laboratorio. estos resultados concuerdan con el análisis de componentes principales realizado en frutos de feijoa por gallego et al. (2003), en el que se determinó que la acidez titulable es una variable importante en los cambios durante la maduración del fruto. por otra parte, durante el proceso de maduración, la pérdida de sabor está asociada con la disminución de la acidez titulable (klein y thorp, 1987). los valores de la acidez pueden variar según el clon de feijoa y las condiciones de almacenamiento (gallego et al., 2003): las feijoas a temperatura ambiente tienen una acidez de 3,0, expresada en porcentaje de ácido cítrico, mientras que en frutos almacenados a 12 y 7 oc, la acidez fue 2,05 y 2,06, respectivamente. en guayaba se reporta que la acidez puede variar de 0,33 a 0,99 en frutos maduros (paull y goo, 1983). relación de madurez (rm) la relación de madurez, expresada como sst/porcentaje de acidez titulable, sirve para medir la calidad organoléptica de los frutos. la rm aumentó durante el período de maduración en ambos clones (figura 6): en el clon 41 (quimba) aumentó de 4,0 a 11,6 en el día 18 y en el clon 8-4, de 4,5 a 11,6 en el día 14 de almacenamiento. en el clon 41 (quimba) esta variable presentó un valor importante el día 11, lo que concuerda con el climaterio y la proximidad a la madurez organoléptica. en el clon 8-4 la rm presentó valores inferiores hasta el día 12 de almacenamiento a causa de la alta intensidad respiratoria de este clon. así mismo, en ambos clones se observó disminución en la firmeza del mesocarpio hacia el final del almacenamiento, lo que indica un metabolismo activo de las paredes celulares (wills et al., 1998). figura 5. variación de la att (% ácido cítrico) durante el proceso de maduración en frutos de feijoa de los clones quimba y 8-4 a temperatura ambiente (16,3 oc). figura 6. relación de madurez durante el proceso de maduración en los frutos de feijoa de los clones 41 (quimba) y 8-4 a temperatura ambiente (16,3 oc). azúcares el proceso de maduración se asocia usualmente con el rompimiento de polímeros de carbohidratos, especialmente de sustancias pécticas y hemicelulosa, lo que cambia el sabor y la textura del fruto; por otra parte, el aumento de los azúcares lo hace más dulce y, por lo tanto, más aceptable (wills et al., 1998). en los frutos de feijoa evaluados en este trabajo, los azúcares más 74 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana abundantes durante el proceso de maduración fueron la fructosa y la sacarosa y, en menor cantidad, la glucosa (figuras 7 y 8). en el clon 8-4, el análisis de componentes principales mostró la fructosa como un azúcar de alto impacto en la maduración del fruto, explicando la varianza en un 83,1%; en general, el clon 8-4 presentó valores menores que el clon 41 (quimba), lo que sugiere que la fructosa fue utilizada, junto con la glucosa y la sacarosa, como sustrato para la respiración a causa de la mayor tasa respiratoria de este clon (figura 8). en la revisión realizada por azam et al. (1981), la sacarosa es el azúcar que se encuentra en mayor cantidad en frutos de feijoa y puede variar desde 2,9% hasta 5,2%, contrario a lo hallado en este estudio, en el que la fructosa fue el azúcar presente en mayor cantidad, variando desde 3,7% hasta 5,4%. lo anterior concuerda con lo reportado en guayaba, fruto en donde el azúcar más abundante es la fructosa (rezende et al., 1984; bulk et al., 1997), al igual que en tomate ‘cherry’ (picha, 1987). en duraznos, los frutos considerados de mejor calidad presentaron mayores contenidos de fructosa, mientras que en frutos considerados de menor calidad el azúcar más abundante fue la glucosa (robertson et al., 1988). en cuanto al análisis de correlaciones, en el clon quimba la glucosa estuvo inversamente correlacionada a nivel significativo con los sst y la sacarosa, inversamente correlacionada con la att y directamente con la pérdida de peso y la respiración. en el clon 8-4, la fructosa estuvo correlacionada directamente con la tasa respiratoria y la sacarosa, inversamente con la att y directamente con la pérdida de peso y la tasa respiratoria. como se observa en ambos clones, la sacarosa tiende a aumentar cuando la acidez titulable disminuye, lo que explica el sabor almibarado de los frutos sobremaduros. conclusiones miento similar a nivel fisiológico para las variables estudiadas. sin embargo, la vida útil en anaquel es mayor en el clon 41(quimba). tienen un patrón respiratorio de tipo climatérico. clon 41 (quimba), antes del día 7 para evitar pérdidas de peso superiores a 5%. azúcar que se presentó en mayor cantidad. figura 7. contenido de azúcares: fructosa, glucosa, sacarosa y azúcares totales (at), durante el proceso de maduración en frutos de feijoa del clon quimba a temperatura ambiente (16,3 oc). figura 8. contenido de azúcares: fructosa, glucosa, sacarosa y azúcares totales (at) durante el proceso de maduración en frutos de feijoa del clon 8-4 a temperatura ambiente (16,3 ºc). aunque no hubo diferencias significativas entre los dos clones, la fructosa fue mayor en el clon quimba. según el análisis de componentes principales realizado para el clon quimba, la sacarosa y la glucosa fueron los azúcares de mayor impacto durante la maduración del fruto. la sacarosa explica la varianza en un 86,3%, le sigue en orden la glucosa con 77,6% y la fructosa con 69,5%. la sacarosa tendió a aumentar durante la maduración, aportando mayor grado de dulzura al fruto junto con la fructosa (figura 7). la glucosa tendió a disminuir por su demanda como sustrato para la respiración. rodríguez et al.: maduración del fruto de feijoa... 75 2006 te correlacionada con la intensidad respiratoria. durante el proceso de maduración. tendencia al aumento en ambos clones durante el proceso de maduración. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a camilo quintero, por su apoyo a esta investigación a través del cenaf (centro nacional de la feijoa). a rafael cruz, técnico del laboratorio de fisiología de cultivos de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá y al profesor gerhard fischer por su asesoría. este proyecto fue parcialmente financiado por la división de investigación sede bogotá de la universidad nacional de colombia (dib). literatura citada ahmed, a. y j. labavitch. 1980. cell wall metabolism in ripening fruit. plant physiol. 65, 1009-1013. akamine, e.k. y t. goo. 1979. respiration and ethylene production in fruits of species and clons of psidium and species of eugenia. j. amer. soc. hort. sci. 104 (5), 632-635. azam, b., lafitte, f., obry. f. y j.l. paulet. 1981. le feijoa en nouvelle-zélande. fruits 36, 361-384. bower, j.h., j.j. jobling, b. d. patterson y d.j. ryan. 1998. a method for measuring the respiration rate and respiratory quotient of detached plant tissues. postharvest biol. techno. 13, 263-270. brady, c.j. 1987. fruit ripening. annu. rev. plant physiol. 38, 155-178. bulk, r.e., el-f. babiker y h. el tinay abdullahi. 1997. changes in chemical composition of guava fruits during development and ripening. food chem. 59(3), 395-399. downs, c.g., a.e. pickering; m.r.e., o’donoghue y w. martin. 1988. the relationship between fruit retention force at harvest and quality of feijoa after storage. ann. appl. biol. 113, 197-204. gallego, s.p., c.e. riaño y l. orozco. 2003. determinación del comportamiento químico y fisiológico de feijoa sellowiana en almacenamiento. revista cenicafe 54(1), 50-62. galvis, j.a. 2003. manejo de la cosecha y poscosecha de la feijoa. pp. 111-123. en: fischer, g., d. miranda, g. cayón y m. mazorra (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana berg). produmedios, bogotá. hair, j.f., r.e. anderson, r.l. tathem, y w.c. black. 1998. multivariate data analysis. prentice hall, new jersey. 730 p. hoffman, a., j.c. nachtigal, r.a. kluge y a.b. bilhalva. 1994. influência da temperatura e do polietileno no armazenamento de frutos de goiabeira serrana (feijoa sollowiana berg). sci. agric. (piracicaba) 51(3), 563-568. ielpo, m., a. basile, r. miranda, v. moscatiello, c. nappo, s. sorbo, e. laghi, m. ricciardi, l. riciardi y m.l. vuotto. 2000. immunopharmacological properties of flavonoids. fitoterapia 71, s101-s109. kader, a. 1992. índices demadurez, factores de calidad, normalización e inspección de productos hortícolas. pp. 49-58. en: yahia, e. y c.i. higuera (eds.). fisiología y tecnología postcosecha de productos hortícolas. centro de investigación en alimentación y desarrollo. limusa, méxico. klein, j.d. y t.g. thorp. 1987. feijoa: post-harvest handling and storage of fruit. new zealand journal of experimental agriculture 15, 217-221. kulp, k. 1975. amylases. pp. 62-67. en: reed, g. (ed). enzymes in food processing. academic press, new york. lee, h.s. y s. nagy. 1988. relationship of sugar degradation to detrimental changes in citrus juice quality. termal degradation of sugars in citrus juices leads to flavor changes and nonenzimatic browning. food technology 42, 91-97. manrique, d. 2003. el olor de la feijoa. un periódico, universidad nacional de colombia bogotá, 44, 14. martin, m.a., k.w. waldron, r.r. selvendran, m.l. parker y g.k. moates. 1994. ripening-related changes in the cell walls of spanish pear (pyrus communis). physiologia plantarum 91, 671-679. mercado, s., p.b. bautista y m. garcía. 1998. fruit development, harvest index and ripening changes of guavas produced in central mexico. postharvest biol. technol. 13, 143-150. pantástico, e.b. 1975. posharvest physiology, handling and utilization of tropical and subtropical fruits and vegetables. avi publishing company, westport. 558 p. paull, r.e. y t. goo. 1983. relationship of guava (psidium guajava l.) fruit detachment force to the stage of fruit development and chemical composition. hortscience 18(1), 65-67. pereira, w.e., f.a. d’araujo, d. lopes, b. c. horts, p.r. cecon y r. santos. 2000. rendimento e algumas características físicoquímicas dos frutos de seis variedades de goiabeira desenvolvidos em condições de déficit hídrico. revista ceres 47(272), 349-362. picha, d.h. 1987. sugar and organic acid content of cherry tomato fruit at different ripening stages. hortscience 22, 94-96. ramírez, o.p. 1997. contribución a la selección de dos clones de feijoa (accasellowina berg) mediante análisis sensorial y estudio en frigoconservación. trabajo de grado. facultad de ingeniería, universidad de la sabana, bogotá. restrepo, p. 2004. comunicación personal. departamento de química, universidad nacional de colombia, bogotá. rezende r.v., l.o. marteleto, a.c. gomes, v.w. dias y a. r. conde. 1984. productividade e qualidade dos frutos de dez variedades de goiaba, em visconde do rio blanco, minas gerais, visando ao consumo ao natural e a industrialização. revista ceres 31 (177), 360-387. robertson, j.a., f.i. meredith y r. scorza. 1988. characteristics of fruit from high and low-quality peach cultivars. hortscience 23(6),1032-1034. salisbury, f.b. y c.w. ross. 2000. fisiología de las plantas. vol. 3. desarrollo de las plantas y fisiología ambiental. thompson ed. spain, paraninfo, madrid. pp. 529-562. seymour, g.b., j.e. taylor y g.a. tucker. 1993. biochemistry of fruit ripening. chapman & hall, london. pp. 173-174. 76 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana siddiqui, s., r.k. sharma y o.p. gupta. 1991. physiological and quality response of guava fruits to posture during storage. hort science 26(10), 1295-1297. toivonen, p.m.a. 2003. effects of storage conditions and postharvest procedures on oxidative stress in fruits and vegetables. en: mark-hodgesm, d. (ed.). postharvest oxidative stress in horticultural crops. food products press. pp. 69-90 valderrama, j.k., g. fischer y m.s. serrano. 2005. fisiología poscosecha en frutos de dos cultivares de feijoa (acca sellowiana o. berg burret) sometidos a un tratamiento cuarentenario de frío. agronomía colombiana 23(2), 276-282. vuotto, m.l., a. basile, v. moscatiello, p. de sole, r. castaldocobianchi, e. laghi y m.t.l. ielpo. 2000. antimicrobial and antioxidant activities of feijoa sellowiana fruit. international j. of antimicrobial agents 13,197-201. wills, r.b., t.h. lee y d. graham. 1998. postharvest. an introduction to the physiology and handling of fruit and vegetables. cab publishing, wallingford (uk). volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 (resolución no. 000862) isbn 958 95050' rector universidad nacional: decano facultad de agronomía: director: victor manuel moncayo cruz jairo farid clavijo porras carlos eduardo ñustes l. editor: luis armando bermúdez comité editor: germán arbeláez t. gerhard fischer luis felipe rodríguez c. orlando martínez w. agronomía colombiana es una revista de carácter científico y técnico, de aparición tetramestral, creada con el propósito de divulgar los resultados de la investigación que realizan los profesores y estudiantes asignados a los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas son responsabilidad de sus autores y no reflejan, necesariamente, el criterio de la facultad de agronomía de la universidad nacional. universidad nacional de colombia facultad de agronomia apartado aéreo 14490, santafé de bogotá, d. c., colombia suramérica. volumen xx 3 2002 optimizado.pdf agronomía 23-2. 2005.pdf influencia de la fertilización foliar con ca sobre la pudrición apical en tomate (lycopersicon esculentum mill.) influence of the foliar fertilization ca on the blossom-end rot (ber) in tomato (lycopersicon esculentum mill.) carlos cardona1, harvey arjona2 y hermes araméndiz-tatis3 resumen: uno de los problemas en la producción de tomate (lycopersicon esculentum mill.), en campo abierto o en invernadero, es la pudrición apical de los frutos asociada con la deficiencia localizada de calcio. para evaluar el efecto de la aplicación foliar de ca sobre la pudrición apical y la calidad de los frutos de tomate, se aplicaron tres concentraciones de quelato de calcio: 0,05%, 0,10% y 0,15% de calcio activo, aplicados una, dos y tres veces, según las combinaciones de tratamientos, a los 5, 10 y 15 d post-antesis, en el área experimental de la universidad de córdoba (unicor) y en la finca ucrania, localidades del municipio de montería (colombia). se utilizó un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial 3 x 3, un control y cuatro repeticiones. en unicor no se presentó el desorden fisiológico, pero el efecto del ca se manifestó al incrementarse la firmeza y la concentración de ca en los frutos, mientras que los sólidos solubles totales, el ph y la acidez no fueron afectados consistentemente por los tratamientos. en ucrania el efecto se hizo evidente al reducir la incidencia del desorden a niveles mínimos, en tanto que las características físicas y químicas de los frutos no fueron afectadas por los tratamientos, con la notable excepción del contenido de ca en frutos. éste resultó altamente significativo en ambas localidades, de tal manera que la relación funcional entre el ca aplicado y el ca en frutos puede explicarse con modelos cuadráticos. palabras claves adicionales: desorden fisiológico, deficiencia, nutrición mineral, quelato abstract: blossom-end rot is a major problem in tomato (lycopersicon esculentum mill.) production and it has been associated with ca deficiency. three ca concentrations (0.05%, 0.10% and 0.15%) were evaluated at three different times (5, 10 and 15 days after anthesis) for evaluating the effect of ca sprays on blossom-end rot and fruit quality in tomatoes. a complete randomised design was used with four replicates for each treatment and two repetitions in two different localities (universidad de córdoba [unicor] and ucrania at montería, colombia). the results revealed that there was no physiological disorder in locality 1 (unicor) but an effect of the ca sprays was observed on the fruit texture (increased firmness) and fruit ca content. no effect was observed on soluble solids, ph and acidity. the disorder was seen to be reduced in locality 2 (ucrania) when ca sprays were used; however, physical and chemical characteristics were not affected except for the amount of ca found in the fruit. the results suggest that the functional relationship between ca sprays and amount of ca in the fruit can be explained using quadratic models. additional key words: physiological disorder, deficiency, mineral nutrition, chelation fecha de recepción: 01 de febrero de 2005 aceptado para publicación: 21 de noviembre de 2005 1 profesor titular, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: ccardona@sinu.unicordoba.edu.co 2 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: hearjona@unal.edu.co 3 profesor asociado, facultad de ciencias agrícolas, universidad de córdoba, montería (colombia). e-mail: haramendiz@hotmail.com introducción el tomate de mesa (lycopersicon esculentum mill.) es el fruto de mayor consumo a nivel mundial. la producción de tomate bajo cubierta y en campo abierto ha crecido significativamente durante la última década en muchos países, entre ellos colombia, con los consecuentes aumentos en la demanda de los conocimientos relativos a su sistema de producción (arjona et al., 1998). uno de los principales problemas en la producción de tomate es agronomía colombiana 23(2): 223-229, 2005 224 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana la pudrición apical de los frutos asociada con deficiencia de calcio (lazcano, 2000). en el departamento de córdoba se han reportado pérdidas de la producción de frutos del orden de 43% (boada, 1998). varios desórdenes fisiológicos de las plantas, caracterizados por el colapso de células y necrosis de los tejidos, se han relacionado con la deficiencia localizada de ca. la pudrición apical en tomate presenta una necrosis progresiva de grupos de células, con la subsiguiente deshidratación parcial del área afectada. el desorden comienza en el fruto inmaduro, durante la etapa de rápido crecimiento (shanon et al., 1996). las zonas meristemáticas de raíces, tallos y hojas, en donde la división celular es más activa, son más susceptibles a la deficiencia de ca, quizá debido a que éste se requiere para formar una nueva lámina media en el fragmoplasto entre las células hijas y para satisfacer las necesidades de las membranas en formación (salisbury y ross, 1994). la planta de tomate con deficiencia de ca presenta hojas nuevas con márgenes necróticas y, en plantas jóvenes, las hojas se doblan hacia arriba formando una copa. además, se reduce la tasa de crecimiento y las partes nuevas de la planta no crecen. la punta de la raíz muere y la radícula se ramifica. el síntoma más conocido de la deficiencia de ca en tomate es la pudrición apical de la fruta y obedece al incremento en la demanda de ca para la rápida expansión celular, haciendo deficitario el suministro de ca hacia los tejidos susceptibles del fruto (marcelis y ho, 1999; lazcano, 2000). la cantidad de ca que llega al fruto durante el período de rápida expansión celular es más importante que la cantidad de ca que toma la planta. el período crítico se presenta aproximadamente dos semanas después de la antesis, cuando la tasa de crecimiento del fruto es mayor (ho et al., 1993). en el tomate, la susceptibilidad de una variedad a la pudrición pistilar está directamente relacionada con la cantidad de tejido xilemático desarrollado en la parte distal del fruto y con la tasa de expansión del fruto. el transporte del ca disminuye con la distancia al pedúnculo, de manera que los tejidos de la parte distal siempre contienen menos ca que los tejidos proximales, al tener la parte distal del fruto menos haces vasculares y menor relación xilema/ floema (ho et al., 1993; marcelis y ho, 1999). un fruto de tomate es 95% agua, y más de 85% de esa agua proviene de la savia floemática. de aquí se desprende el que el aporte de agua al fruto vía xilema sea muy pequeño, pero es el único canal por el cual se mueve el ca hacia el fruto. de otro lado, menos de 3% del ca absorbido por el cultivo va a los frutos, a pesar de que el crecimiento de los frutos representa 90% del crecimiento del cultivo (ho et al., 1993). a plena exposición solar, una gran cantidad de ca se dirige hacia las hojas. en éstas la tasa de transpiración es más alta que en los frutos. sólo en la noche, cuando no hay transpiración o es reducida, una proporción de flujo xilemático incrementada se desvía hacia los frutos. así, la transpiración se da a gran velocidad con luz brillante, en particular si la humedad ambiental es baja. estas condiciones estimulan el crecimiento de la fruta pero no el suministro de ca. por otra parte, las altas conductividades eléctricas reducen el ascenso y el transporte de ca hacia los frutos (ho et al., 1993). el ca debe estar por encima de 0,12% para evitar el riesgo de la aparición de la pudrición apical. el 70% del ca total de la planta se retiene en las hojas, mientras los frutos sólo contienen un 5% y, a diferencia del potasio, la translocación del ca al fruto, una vez asimilado por las hojas, es muy escasa (chamarro, 1995). las aplicaciones de ca realizadas en precosecha son muy utilizadas, aunque es necesario hacer varias a lo largo de las etapas de crecimiento para obtener buenos resultados, lo que implica mayor costo (perring, 1979; glenn y poovaiah, 1985). sin embargo, el riesgo de dañar las hojas y frutos limita la concentración de sales que puede utilizarse en cada aplicación (mason, 1976; johnson, 1979). por otro lado, las aspersiones de ca sobre hojas y frutos permiten uniformizar la distribución del ca en el fruto, ya que ésta es desigual, disminuyendo progresivamente de la parte proximal hacia la parte distal (ho et al., 1993). este estudio tuvo como finalidad evaluar la influencia de la aspersión de ca activo sobre la incidencia de la pudrición apical y su efecto en la calidad de los frutos de tomate. materiales y métodos el trabajo se realizó en el área experimental de la facultad de ciencias agrícolas de la universidad de córdoba (en adelante, área unicor) y en la finca ucrania (corregimiento de buenos aires – la manta), ambas locardona et al.: influencia de la fertilización foliar... 2252005 calidades situadas en el municipio de montería, departamento de córdoba (colombia), entre junio de 2001 y junio de 2002. los resultados de los análisis correspondientes a los suelos del área unicor y de la finca ucrania se muestran en la tabla 1. con sus requerimientos y se implementó un manejo integrado de plagas y enfermedades. para determinar la firmeza (kg· 0 ,505 cm-2), se tomaron dos lecturas de cada fruto, cinco frutos por unidad experimental, con un penetrómetro (bertuzzi ft 011) con punta simétricamente cónica (diámetro 0,80 cm y longitud 2,10 cm). el ph se midió con un potenciómetro digital (metrohm 692); los sólidos solubles (en grados brix), utilizando un refractómetro atago n-1ebx y la acidez titulable, mediante el empleo de naoh 0,1 n y fenolftaleína como indicador, expresando los resultados en porcentaje de ácido cítrico. el ca total se determinó en frutos completos, después de mineralización húmeda, y se cuantificó por espectrofotometría de absorción atómica (perkin elmer 3110). para cada experimento se hizo el análisis de varianza correspondiente, así como contrastes ortogonales entre las medias de los tratamientos. resultados y discusión incidencia de la pudrición apical el desorden fisiológico no se presentó en ninguna de las plantas sometidas a los tratamientos con ca ni en las de control cultivadas en el área unicor. la no aparición del desorden fisiológico obedeció a la presencia de condiciones ambientales favorables para el cultivo, como humedad relativa alta y brillo solar bajo que, asociados con niveles altos de ca intercambiable (11,4 meq· 100 g-1 de suelo), conductividad eléctrica de 0,49 ds· m-1 y riego adecuados, favorecieron la toma de ca y su translocación hacia los frutos, en concordancia con sha et al. (1985), maroto et al. (1995) y paiva et al. (1998), quienes reportan que las condiciones climáticas no favorables al desorden fisiológico facilitan el transporte de ca hacia los frutos, ya que este elemento parece incapaz de moverse por caminos simplásticos. es claro que cuando se presenta irradiancia, temperatura alta y humedad relativa baja, la transpiración aumenta, provocando pérdidas excesivas de agua y soluto y desfavoreciendo el transporte de ca hacia los frutos. por otro lado, en suelos con altas conductividades eléctricas, los frutos de tomate no importan el ca esencial suficiente para la apropiada formación de la pared celular cuando las células de los frutos se están dividiendo rápidamente, ni cuando hay déficit hídrico. de esta forma, los frutos del tomate son más propensos tabla 1. análisis de los suelos de las dos localidades utilizadas en el proyecto. municipio de montería (colombia). análisis área unicor finca ucrania textura fr li ar fr ph 7,08 5,13 meq · 100 g-1 de suelo ca 11,5 0,75 mg 8,0 0,75 k 0,53 0,11 na 0,10 0,02 al 0,6 cic 20,13 2,23 ppm s 22,5 16,5 p 29,5 7,89 cu 2,36 0,88 fe 26,4 63,6 zn 3,48 0,36 mn 101,2 5,2 b 0,46 0,13 materia orgánica 1,69% 0,33% fr li: franco limoso y ar fr: arenoso franco el área experimental en cada localidad se sembró con la variedad de tomate ‘chonto santacruz kada’, la más demandada por los cultivadores de tomate en la región y susceptible a la pudrición apical. se evaluaron los efectos de tres concentraciones de quelato de ca: 0,05%, 0,10% y 0,15% de ca activo (120 g de ca quelatado por kg de cao), aplicados una, dos y tres veces, según las combinaciones de tratamientos, a los 5, 10 y 15 d post-antesis, sobre el follaje y frutos en la etapa de desarrollo, correspondiente al tercer racimo. se utilizó un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial 3 x 3, un control y cuatro repeticiones. se consideraron como variables de respuesta, además de la incidencia de pudrición apical, las características físicas y químicas de los frutos: masa fresca, firmeza, acidez, sólidos solubles totales y contenido de ca. el cultivo se fertilizó de acuerdo 226 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana a sufrir resquebrajamiento y necrosis en el área distal (ho et al., 1993). en contraste con la situación anterior, la pudrición apical se observó en la finca ucrania en 5,9% de las plantas y en 3,1% de los frutos al iniciarse el cuajado de los primeros frutos, es decir, en los racimos correspondientes a la primera inflorescencia. los frutos presentaron, en diferentes etapas de desarrollo, áreas necróticas en su parte apical. en esta localidad se podría relacionar la aparición del desorden fisiológico con los contenidos de ca bajos (0,75 meq· 100 g-1 de suelo) y, en general, de bases presentes en este tipo de suelo de textura arenosa-franca. la combinación de contenido de ca bajo y permeabilidad alta del suelo, que en algún momento causó estrés hídrico, influyó desfavorablemente en la toma de ca y su translocación hacia los frutos. además, los valores de brillo solar fueron relativamente altos, registrándose una media de 7,10 h-sol durante los diez primeros días de crecimiento del fruto, que, según ho et al. (1993), junto con la temperatura alta provoca una transpiración alta que ocasiona un flujo elevado de nutrientes hacia las hojas, en lugar de ir hacia los frutos. adicionalmente, las condiciones ambientales favorecieron un crecimiento acelerado de los frutos, situación que, según ho et al. (1993) y marcelis y ho (1999), provoca un incremento en la demanda de ca para la rápida expansión celular, haciendo insuficiente su suministro en los tejidos de la parte distal del fruto. en el piso de producción evaluado (inflorescencia tres), post-aplicación foliar de ca, la incidencia de pudrición apical se observó en el control, con una media de 1,23% ± 0,21% y, en menor grado, en el tratamiento correspondiente a la concentración de ca más baja, aplicada una sola vez, con 0,45% ± 0,08%, disminuyendo notablemente en las plantas tratadas respecto a la incidencia observada al iniciarse el cuajado de los primeros frutos, lo que puede atribuirse, en parte, al efecto del ca aplicado. esta situación corrobora lo reportado por borkorski (1984) y ho (1999), quienes manifiestan que la aspersión de ca al fruto de tomate en la etapa crítica del desarrollo, cuando crece con mayor rapidez, es efectiva para disminuir y prevenir la incidencia de pudrición apical. con un mínimo de cuatro aspersiones de cloruro o nitrato de ca al fruto, cada 3-5 d, se logra disminuir en cerca de seis veces el número de frutos afectados por pudrición apical (borkorski, 1984). peso fresco de frutos los frutos presentaron en todos los tratamientos valores medios de peso fresco muy similares. el valor medio fue 66,07 ± 7,46 g en el área unicor y 67,79 ± 9,99 g en la finca ucrania. el análisis de varianza no detectó diferencias significativas entre tratamientos en las dos localidades (p > f = 0,2222 y p > f = 0,3536). esto sugiere, de algún modo, que la acumulación de biomasa es similar en todos los tratamientos, incluyendo el control, y no varía en función del ca aplicado. firmeza de los frutos los frutos provenientes del área experimental unicor presentaron valores medios de 3,06 ± 0,49 kg· 0,505 cm-2, mientras que para los de la finca ucrania fueron 3,19 ± 0,61 kg· 0,505 cm-2. la tabla 2 presenta los vatabla 2. valores medios de firmeza obtenidos en frutos de tomate cv. ‘chonto santacruz kada’ procedentes de plantas tratadas con aspersión de quelato de ca, en las localidades unicor y finca ucrania, montería (colombia). 2002. concentración de ca activo (%) firmeza (kg · 0,505 cm-2) número de aplicaciones 1 2 3 unicor ucrania unicor ucrania unicor ucrania 0,05 3,04a* 2,76a 3,43a 3,18ab 2,89a 3,28ab 0,10 2,91a 3,52a 2,98a 2,75b 2,62a 3,01b 0,15 3,43a 2,83a 3,29a 3,92a 3,24a 3,97a control 2,75a 2,67a *promedios con una misma letra no difieren estadísticamente, según prueba de duncan ( = 0,05), comparación vertical. cardona et al.: influencia de la fertilización foliar... 2272005 lores de firmeza o consistencia de frutos sometidos a los tratamientos con ca. el análisis de varianza del experimento localizado en el área unicor no reportó diferencias entre las medias de los tratamientos (p > f = 0,2828), mientras que el de ucrania mostró diferencias significativas entre tratamientos (p > f = 0,0303). aunque este atributo importante de calidad de los frutos de tomate parece estar bajo control genético (al-falluji et al., 1982), es evidente que varía en función del ca aplicado. la interacción concentración por número de aplicaciones (c c n l) resultó significativa, indicándose así que los efectos de la concentración de ca sobre la firmeza cambian según el número de aplicaciones. en consecuencia, al resultar significativa la interacción c c n l (p > f = 0,0165), es posible conceptuar que el efecto cuadrático de la concentración de ca cambia linealmente al cambiar los niveles del número de aplicación, o sea que la curvatura de la concentración de ca en una aplicación es diferente a la correspondiente en tres aplicaciones (figura 1). la prueba de duncan para los diferentes promedios, desde el punto de vista de la concentración de ca (comparación vertical utilizando = 0,05), permite afirmar que el ca, cuando se aplica una vez, no presenta efectos significativos; cuando se aplica dos veces, aumenta la firmeza, con la concentración de 0,15%, y finalmente, cuando se aplica tres veces, la respuesta es positiva, lográndose el mayor valor con el nivel correspondiente a 0,15%. esto puede ser agronómicamente positivo para la no presencia o disminución de la pudrición apical en tomate y para el manejo postcosecha, en especial, en lo relacionado con manipulación, transporte, almacenamiento y mercadeo (al-falluji et al., 1982). esta situación concuerda con los aumentos de firmeza reportados en otras especies, por ejemplo, en manzanas ‘golden delicious’ (poovaiah, 1988; drake y spayd, 1983) y en durazno ‘flordaprince’ (baez et al., 2000). concentración de calcio los frutos procedentes del área unicor presentaron valores medios de 0,2617% ± 0,0406%, mientras que en la finca ucrania la concentración de ca fue 0,211% ± 0,041%. el análisis de varianza permitió observar diferencias altamente significativas entre tratamientos en ambas localidades (p > f = 0,0001). los contrastes ortogonales evidencian que los tratamientos con diferentes concentraciones del ca asperjado superaron en conjunto al control, con una significancia alta (p > f = 0,0001). este resultado sugiere que el ca fue absorbido por la parte aérea de la planta y particularmente por los frutos y corrobora lo encontrado para la firmeza de fruto. a través de comparaciones ortogonales, las respuestas lineal y cuadrática resultaron altamente significativas (p > f = 0,0001, para ambos efectos. al resultar altamente significativos los efectos lineal y cuadrático de la concentración de ca, la curva parabólica presenta una tendencia general de ascenso (figura 2). según la ecuación estimada, se puede afirmar que, en el área unicor por cada 0,01% de incremento de la concentración de ca asperjado, el porcentaje de ca en los frutos disminuye 2,105% con efecto lineal y aumenta 21,987% con efecto cuadrático, con errores estándar de 0,641% y 3,667%, respectivamente (figura 2). para la finca ucrania, se afirma que, por cada 0,01% de incremento de la concentración de ca asperjado, el porcentaje de ca en los frutos disminuye 0,909% con efecto lineal y aumenta 14,63% con efecto cuadrático, con errores estándar de 0,582% y 3,33%, respectivamente (figura 2). figura 1. cambios en la firmeza de frutos de tomate por efecto de la interacción concentración por número de aplicaciones. . finca ucrania, municipio de montería (colombia). 228 vol. 23 · no. 2agronomía colombiana báez et al. (2000) observaron los efectos de la aplicación foliar de ca sobre su concentración endógena en el fruto de durazno, sin evidenciarse ninguna tendencia en la concentración de ca en relación con el tipo de producto utilizado, la dosis o el número de aplicaciones realizadas. si bien las aspersiones foliares incrementaron el contenido de ca en los frutos, tal aumento está influenciado posiblemente por las condiciones climáticas, el contenido de ca en el suelo y la disponibilidad de agua en él. es notable la diferencia encontrada en los controles de las dos localidades: 0,195% y 0,119%, para unicor y ucrania, respectivamente. wada et al. (1996) observaron incrementos en la concentración de ca en las hojas por efecto de la aplicación foliar de ca sobre plantas de tomate. con un mínimo de cuatro aspersiones de cloruro o nitrato de ca cada 3-5 d, se ha incrementado hasta dos veces el contenido de ca en los frutos de tomate (borkorski, 1984). sólidos solubles totales en el área experimental unicor, el valor medio de los sólidos solubles totales (sst) resultó ser 5,03 ± 0,38 °brix, mientras que en la finca ucrania correspondió a 5,09 ± 0,36 °brix. mucha atención se ha dado a este componente de la calidad porque, no sólo afecta el sabor, sino también el rendimiento industrial del tomate para procesamiento (vallejo, 1999). los valores de los sst presentaron pequeñas variaciones entre tratamientos, sin que se detectaran diferencias significativas entre ellos. esto sugiere que los sst están presentes en cantidades muy similares en los frutos, como consecuencia del mismo estado de madurez en que fueron cosechados, y no varían en función de los tratamientos aplicados ni de la etapa de desarrollo de la planta; es decir, no existe un efecto aparente del ca en las evaluaciones realizadas, confirmándose lo reportado por wada et al. (1996), quienes, al evaluar el efecto de aplicaciones foliares de ca en tomate, no encontraron diferencias en los sst frente al testigo. estos valores variaron entre 5,4 ± 0,07 ºbrix y 6,1 ± 0,36 ºbrix. figura 2. relación funcional entre el porcentaje de ca en frutos de tomate y el porcentaje de ca asperjado. finca ucrania y área unicor, municipio de montería (colombia). un resultado similar fue reportado por báez et al. (2000) en durazno, al aplicar diferentes fuentes de ca de una a cuatro veces; el contenido de sólidos solubles en los frutos tratados no presentó ninguna tendencia y los valores determinados no fueron diferentes del correspondiente al control. acidez en el área experimental de unicor, el valor medio de la acidez del fruto del tomate resultó ser 0,38% ± 0,06%, mientras que en la finca ucrania correspondió a 0,42% ± 0,05%. el análisis de varianza no reportó diferencias significativas entre tratamientos en las dos localidades. no existe pues un efecto del ca en el porcentaje de ácidos orgánicos presentes en los frutos de tomate. un resultado similar lograron wada et al. (1996) al evaluar el efecto de la aplicación foliar de ca en tomate; los tratamientos con ca registraron valores entre 0,336% y 0,376%, mientras que el control registró 0,427%. la media de acidez resultó más alta en la finca ucrania que en el área unicor (0,42% vs. 0,38%). esta diferencia indica la presencia de una mayor reserva de ácidos orgánicos en las vacuolas de las células de los frutos procedentes de ucrania, que puede ser movilizada para su empleo por las mitocondrias como sustratos oxidables en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (wills et al., 1984). durante la maduración, los ácidos orgánicos son oxidados o convertidos en azúcares. pueden ser consideracardona et al.: influencia de la fertilización foliar... 2292005 dos como una reserva energética más de la fruta, y se espera que su contenido decline en el período de actividad metabólica máxima durante el curso de la maduración (wills et al., 1984). en consecuencia, es posible que la diferencia en la acidez de los frutos encontrada en las dos localidades se deba al período de actividad metabólica presente en el momento de la recolección y no, al efecto del ca absorbido. conclusiones • la incidencia de pudrición apical encontrada en los frutos de tomate estuvo relacionada con condiciones climáticas favorables a la aparición del desorden fisiológico, a deficiencia de ca en el suelo y a estrés hídrico. • la aplicación foliar de ca resultó eficiente al disminuir la incidencia de pudrición apical en los frutos del tomate y al incrementar su firmeza, característica importante que influye en su resistencia potencial al transporte. • la relación funcional entre el ca aplicado y el ca en frutos se explica bajo un modelo cuadrático. • las aspersiones de ca no tuvieron efecto diferencial sobre el peso fresco, los sólidos solubles totales y la acidez de los frutos de tomate. literatura citada al-falluji, r.a., d.h. trinklein y v.n. lambeth. 1982. inheritance of pericarp firmness in tomato by generation mean analysis. hortscience 17(5), 763-764. arjona, h., h. escobar y g. herrera. 1998 evaluación de la propagación vegetativa de tomate (lycopersicon esculentum mill.) mediante esquejes en la sabana de bogotá. revista comalfi 30(1), 9-12. báez, r., r. troncoso, e. bringas, j. ojeda y a. mendoza. 2000. efectos de diferentes fuentes de ca en melocotones. pp. 63-77. en: memorias del congreso iberoamericano de tecnología postcosecha y agroexportaciones. bogotá. boada, c. 1998. determinación del efecto de la aplicación de ca sobre la calidad y el rendimiento del tomate (lycopersicon esculentum mill.). trabajo de grado. facultad de ciencias agropecuarias, corporación universitaria de ciencias aplicadas y ambientales (udca), bogotá. 66 p. borkowski, j. 1984. study on the calcium uptake dynamic by tomato fruits and blossom-end rot control. acta hort. 145, 72-75. chamarro, j. 1995. anatomía y fisiología de la planta. pp. 83-84. en: nuez, f. (ed.). el cultivo del tomate. edición mundi-prensa, madrid. drake, s.r. y s.e. spay. 1983. influence of calcium treatment on ‘golden delicious’ apple quality. j. food sci. 48, 403-405. glenn, g. y b. poovaiah. 1985. cuticular permeability to calcium compounds in ‘golden delicious’ apple fruit. j. amer. soc. hort. sci. 110(2), 166-171. ho, l., r. belda, m. brown, j. andrews y p. adams. 1993. uptake and transport of calcium and the possible causes of blossomend rot in tomato. j. exp. bot. 44(259), 509-518. ho, l.c. 1999. the physiological basis for improving tomato fruit quality. acta hort. 487, 1-3. johnson, d. 1979. new techniques in the postharvest treatment of apple with calcium salts. soil sci. plant anal. 10(12), 373-382. lazcano, i. 2000. deficiencia de ca en tomate (lycopersicon esculentum mill). informaciones agronómicas, instituto de la potasa y el fósforo de canadá, 39, 7-8. marcelis, l. y l. ho. 1999. blossom-end rot relation to growth rate and calcium content in fruits of sweet pepper (capsicum annum l.). j. exp. bot. 50(332), 357-367. maroto, j.v., s. lópez, a. bardisi, b. pascual y j. alargada. 1995. influence of irrigation dosage and its form of application on cracking response in cherry tomato fruits. acta hort. 379, 181-185. mason, j. 1976. calcium concentration and firmness of stored ‘macintosh’ apples increased by calcium chloride solution plus thicker. j. science 11(5), 504. paiva, e., r. arruda-sampaio y h. prieto. 1998. composition and quality of tomato fruit cultivated in nutrient solutions containing different calcium concentrations. j. plant nutr. 21(12), 2653-2661. perring, m. 1979. the effects of environment and cultural practices on calcium concentration in the apple fruit. soil sci. plant anal. 10(1-2), 279-293. poovaiah, b.w. 1998. molecular and cellular aspects of calcium action in plants. hortscience 23(2), 267-271. salisbury, f y c. ross. 1994. fisiología vegetal. cuarta edición. grupo editorial iberoamérica, méxico, df. pp. 3-177. sha, l., b. mccown y l. peterson. 1985. occurrence and cause of shoot-tip necrosis in shoot cultures. j. amer. soc.hort. sci. 110(5), 631-634. shanon, s., j. natti y d. atkin. 1996. relation of calcium nutrition to hypocotil necrosis of snap bean (phaseolus vulgaris l.). new york state agricultural experiment station for publication as journal paper (1536). vallejo, f. 1999. mejoramiento genético y producción de tomate en colombia. editorial feriva, cali (colombia). pp. 52-53. wada, t., m. ikeda y h. furukawa. 1996. effects of foliar calcium solutions on incidence of blossom-end rot of tomato fruit. j. japan. soc. hort. sci. 65(3), 553-558. wills, r.h.h., t.h. lee, w.b. mcglasson, e.g. hall y d. graham. 1984. fisiología y manipulación de frutas y hortalizas post-recolección. editorial acribia, zaragoza. pp. 19-41. registrada en el minfsterio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolucion no. 00862 tarifa postal reducida no. 1059 de adpostal agronomia colombiana, es una revista de carácter científico-técnico de aparición semestral, con el objetivo de divulgar los resultados de la investigación en el área de la agronomía. universidad nacional de colombia facultad de agronomia sede bogota rector victor manuel moncayo cruz decano david cuellar galvez director-editor luis ernesto rodriguez comite editor german arbelaez gerhard fischer david cuellar galvez jaime torres william king ernesto concha revisores invitados germán arbeláez, pedro almanza, víctor flórez, cilia leonor fuentes, ernesto guevara, sandra gómez, maría soledad hernández, héctor laverde, gustavo ligarreto, emilio luque, marlon méndez, diego miranda, juan p molina, lván montoya, carlos ñústez, julio cesar parada, mauricio parra, wilson piedrahita, guido plaza, maría rosmira rivera, loyla rodríguez, manuel rojas, francisco serna, miguel serrano, edison torrado, rafael vásquez indexada en: cab abstracts y agris (fao) correspondencia, suscripciones y canje universidad nacional de colombia. biblioteca facultad de agronomía. telefonos: (571) 368 1308 (571) 3165000 ext.19091 fax: (571) 3165176 e-mail: agrocol@agronomía.unal.edu.co a.a.14490 bogotád.c. se autoriza la reproducción y cita del material que aparece en agronomía colombiana, siempre que se indique el nombre del (los) autor (es), año, volumen, número y páginas del cual se obtiene. las opiniones y afirmaciones expuestas en los trabajos representan exclusivamente los puntos de vista de los autores. la mención de productos o firmas comerciales en la revista no implica una recomendación por parte de la universidad cáratula: facultad de agronomía (edición y fotomontaje: produmedios) producción editorial. fotomecánica, impresión y reproducción . / / ii::toilurn¡¡ilio.s .r:>:_jproductos editoriales y audiovisuales tel: 2885338. bogotá. d.c. contenido agro y controversia. nilson lópez soto. 7 crecimiento físico y anatómico del fruto de araza (eugenia stipitata me vaugh). maria s. hernández g. harvey e. arjona d. bertha coba; gerhard fischer, orlando martínez w. 13 influencia de la temperatura y el tiempo de almacenamiento en la conservación del fruto de mango (manifera indica l.) variedad van dyke. jesús a. galvis, harvey arjona, gerhard fischer, thomas landwehr, ricardo martínez. 23 actividad del azimsulfuron + metsulfuron-metil en cyperus rotundus l. bajo condiciones controladas. cilia fuentes y julian ferrucho. 37 respuesta al glifosato de un aislamiento de rhizoctonia solani, agente causal del añublo de la vaina del arroz, y de cuatro aislamientos de trichoderma, bajo condiciones in vitro. amparo vargas de alvarez, cilia l. fuentes y enrique torrestorres. 43 evaluación y selección preliminar por rendimiento de tubérculo y potencial industrial de 36 clones de papa (solanum tuberosum l.). alexánder perilla c., néstor cifuentes o., luis e. rodríguez m. y carlos e. nústez l. 57 variabilidad genética en fríjol común (phaseolus vulgaris l.): 1. análisis de variables morfológicas y agronómicas cuantitativas. gustavo a. ligarreto m, orlando martínez w. 69 contenido aislamiento de trichoderma sp. y actinomycetes a partir de suelos de clavel (dianthus caryophyllus) y evaluación de su capacidad antagonica in vitro sobre fusarium oxysporum. f. sp. dianthi. marcela márquez, maría mercedes martínez y marcela franco. 81 evaluación de la toxicidad de proteinas de bacillus thuringiensis berliner hacia el gusano blanco de la papa premnotrypes vorax hustache. wilson martínez 0, jairo cerón s. 89 diseño organizacional de la unidad de desarrollo agroempresarial del banco agrario de colombia s.a. josé rubén morales c., luis felipe rodríguez c. 97 editorial la revista "agronomía colombiana" a lo largo de sus casi 20 años de existencia ha sido uno de los medios más eficientes para la difusión de los resultados de investigación y extensión de docentes y estudiantes de la facultad. en este número es grato resaltar la publicación de varios artículos, que han sido fruto de trabajos de grado realizados por los estudiantes de doctorado, los cuales desarrollan a profundidad temas de gran importancia para el desarrollo de la agricultura del país. la publicación de estos trabajos, debe servir para jalonar, al interior de la facultad, el desarrollo y productividad científica a nivel de pregrado, especialización y maestría. lo cual se logra, en la medida que se generen nuevas líneas de investigación bien estructuradas y con apoyo de diferentes instituciones. en este número se continúa con la propuesta de incluir artículos de opinión en la parte económica y social, saliéndose un poco del esquema científico y técnico pero a la vez desarrollando temas de gran importancia en el contexto de la agricultura nacional y en la formación del ingeniero agrónomo. en esta ocasión, como autor invitado, esta el profesor nilson lópez soto, quien en su articulo "agro y controversia", hace un análisis de los aciertos y desaciertos de la política agropecuaria del cuatrenio que termina. para muchos analistas la crisis agraria persiste y se agrava, afectando el entorno de la profesión. el eje principal de este volumen se basa en contribuciones importantes de investigadores de la facultad, en temas enmarcados en las diferentes disciplinas del conocimiento y aportes en las áreas de manejo de malezas, fitomejoramiento, fisiología de cultivos, poscosecha, manejo de frutales amazónicos promisorios, recursos genéticos y manejo integrado de plagas. a partir del número anterior, la revista esta disponible en la pagina web de la facultad, lo que ha permitido una mayor difusión principalmente a nivel de estudiantes de otras instituciones. actualmente la facultad esta haciendo un gran esfuerzo, con el objetivo de indexar "agronomía colombiana", en la lista nacional de publicaciones seriadas científicas y tecnológicas de colciencias, buscando así, un reconocimiento a nivel nacional e internacional, con el fin de ofrecer a la comunidad académica, un medio reconocido, que asegure la periodicidad y calidad de esta publicación. luis ernesto rodríguez molano director agronomía colombiana, 1994, volumen xi no.2 pág 219-227 estudios de impacto ambiental y sus tendencias en colombia luis alfredo hernández 1 introduccion la geología ambiental, como ciencia, debe promulgar el conocimiento de valores ambientales de la tierra, tos cuales, en el tiempo y en el espacio, tienen utilidad para el hombre. portal razón, la comprensión del entorno sobre el cual se han formado, transformado y concentrado los recursos geológicos en la búsqueda de un desarrollo sostenible promulgado por los sectores activos de la vida de un país y cuyo objetivo fundamental sea el mejoramiento de fa calidad de vida de sus habitantes es necesaria. para enlazar estos principios con el ambiente y el análisis de los efectos o alcances de la intervención del hombre sobre el medio, es necesario hacer algunas precisiones sobre los recursos naturales en general y sobre los recursos geológicos en particular. cualquier forma de materia o energía que se utilice al servicio del hombre puede ser llamado recurso. los recursos no incluyen solamente animales, alimentos, atmósfera, agua, energía, etnia, sino, también, cosas tan complejas como el efecto que ejerce el ambiente y su alteración en la salud y el intelecto. el concepto de recurso tiene una dinámica, a causa de cambios económicos, culturales, tecnológicos e investigativos. los cambios en el desarrollo económico de los países, el incremento de la población y el desarrollo industrial, agrícola y energético imponen la profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. d.c. necesidad de utilizar racional y eficientemente sus recursos. dentro de los recursos naturales, podemos distinguir aquéllos llamados renovables, prácticamente inagotables y los no renovables, que son aquellos que pueden llegar a su extinción cuando el ritmo de utilización antrópica es más acelerado que las posibilidades de su recuperación. cuando la sociedad actual ha experimentado el límite de los recursos naturales y al no poder mantener su mala utilización, sin arriesgar o sufrir graves consecuencias, surge la necesidad de estudiarlos en detalle, cuantitativa y cualitativamente. por esto, el conocimiento profundo y preciso del territorio será un instrumento fundamental para planificar su utilización óptima, en el cual la información geológica es básica y esencial. dada la gran variedad de recursos geológicos naturales, los factores que influyen sobre elkls pueden ser de muchos tipos, entre los cuales, la litología es el elemento de mayor influencia. algunos investigadores, como cendrero {1975), señalan que el medio natural se puede caracterizar por tres componentes: geológicos, biológicos y antrópicos, con sus relaciones de materia y energía entre sí. de ellos, los factores geológicos son los primeros, tanto en orden cronológico de formación, como en orden de su estabilidad y permanencia. a partir de que la geolog'1a no se puede tomar como un componente simple, su conocimiento debe considerarse como un complejo o conjunto de elementos que se manejan en forma separada, pero con interrelaciones e influencias propias. por ser la geología una ciencia interdisciplinaria entre el hombre y su medio, su enfoque a cambiado a "geologia ambiental". 219 actualmente, los recursos geológicos se señalan formados por dos grupos fundamentales: tos minerales (metálicos y no metálicos) y los combustibles fósiles (petróleo, gas natural, pizarras bituminosas, carbones, nucleares, geotérmicos y energía solar). por esta razón, la dimensión ambiental debe considerar al componente geológico (recursos geológicos y sus relaciones) con relación a programas, leyes y normas sobre su exploración, explotación, transporte y uso final. en colombia, los aspectos conceptuales de recurso, ambiente, derechos y deberes del hombre frente a los recursos ambientales constituyeron la filosofía de la ley 23 de ~ 973 y su posterior reglamentación, a través del decreto 2811 de 1974 (código de los recursos naturales} y otros posteriores. entre los cuales se destacan el decreto 1541/78, sobre las aguas no marítimas; el decreto 1608/78, sobre fauna silvestre, el decreto 1681/78, sobre recursos hidrobiológicos; el decreto 1715/78, sobre protección del paisaje; la ley 1 0/78, sobre mar territorial, zona económica, plataforma continental; el decreto 2857/81, sobre cuencas hidrográficas y el decreto 1594/84, sobre uso del agua y residuos líquidos, todos los cuales permanecen vigentes en la legislación actual, por falta de normalización del decreto ley 99 de 1993. resumen un estudio de impacto ambiental (e la) constituye una herramienta de planificación, ordenamiento y toma de decisiones de las acciones del hombre y/o la naturaleza para preservar o mantener una oferta de bienes naturales para el de· sarrollo sostenible de la sociedad. el eia busca identificar, describir, evaluar y controlar los efectos que las acciones del hombre tengan sobre el medio, incluyendo al hombre como el agente principal que induce cambios sobre el ambiente. antes de 1993 los eia se caracterizaban por la existencia de una formulación ambiental aceptable en términos de los estudios ecológicos (artículos 27 y 28 del decreto ley 2811 de 1974), 220 dentro del marco de la ley 23 de 1973 o código de los recursos naturales, no constituían elementos decisorios para proyecto u obras de desarrollo, y eran muy descriptivos, extensos y poco analíticos. el componente socioeconómico no tenía ninguna relación con los elementos de la naturaleza. además, algunos el a se hacían posteriormente a la ejecución de un proyecto, además de constiluír un requisito más dentro de la documentación exigida, no existían consulta ni responsabilidad a nivel de las autoridades del orden territorial, no se consultaba ni educaba a la comunidad sobre los alcances en el espacio y en el tiempo de proyectos u obras.finalmente, carecían de planes de seguimiento, monitoreo y control. y no se establecían la reposición o compensación ambiental ni los costos ambientales tenían repercusión en la relación costo-beneficio del proyecto. actualmente, los eia tienen connotaciones bien diferentes. desde el punto de vista institucional, la nueva constitución de la república y el decreto ley 99 de 1993 (creación del ministerio del medio ambiente), promulgan que los eia incluyan lo referente a deberes y derechos ciudadanos y los fundamentos de política ambiental, respectivamente. en forma general, se destaca la importancia y contenido de los eia en cualquier acción antrópica tendiente a intervenir o modificar los componentes ambientales y sus relaciones entre sí, se incorporan los costos ambientales y se exigen a los proyectos alternativas técnicas tendientes a ejecutar aquéllos de menor efecto ambiental, así sean los más costosos. además, permiten una ingerencia más decisiva de la administración territorial y/o corporativa en proyectos de desarrollo; se destaca el papel de la procuraduría, contraloría y defensoría del pueblo en el control y reposición ambiental y, sobre todo, la participación ciudadana o gremial en la decisión del otorgamiento de licencias ambientales. otro aspecto importante lo constituye la planificación ambiental del país, como base el ordenamiento territorial. alcances y normas sobre los estudios de impacto ambjent al el estudio de impacto ambiental (eia) constituye un instrumento legal específico, promulgado por la legislación actual vigente (numeral 11 de los fundamentos de política ambiental del decreto 99/93), con el fin de adquirir un grupo suficiente de conocimientos interdisciplinarios e integrales, para permitir o negar una variedad de modificaciones motivadas por el hombre sobre los elementos ambientales del orden nacional. el artículo 207 del decreto 1541/78 establecía el contenido básico de un estudio de impacto ambiental (eia), relacionado con el uso del agua, bajo los siguientes aspectos: a. descripción de obra o actividad y su relación con los elementos ambientales (recursos}; b. información detallada sobre la naturaleza de productos químicos, procesos químicos y físicos y formas de energía descargados al ambiente; c. previsión a corto, mediano y largo plazo, de los efectos que puedan derivarse de las obras sobre los recursos naturales (no se refiere a efectos directos e indirectos); d. repercusiones de las obras o actividad sobre la salud colectiva y las medidas para prevenir o minimizar los efectos nocivos que puedan presentarse; e. capacidad asimilativa del lugar donde se proyecte realizar o se realice la obra o actividad; f. equipos y sistemas previstos, con el fin de evitar posibles accidentes o minimizar el impacto sobre el medio; g. manejo de desechos y sus tratamientos, utilización y asimilación; h. proyectos de las obras, trabajos y demás medidas necesarias para prevenir, corregir o minimizar los efectos desfavorables de la obra o actividad sobre el ambiente. i. medidas sobre la supervisión del funcionamiento del sistema de tratamiento: j. posible incidencia de la obra o actividad en la calidad de vida, en las condiciones sociales, económicas y culturales de los habitantes de la zona del proyecto." en la actualidad, el nuevo marco institucional y legal presenta una formulación de principios y normas que marcan un nuevo derrotero en los estudios ambientales. la constitución política de colombia plantea aspectos sobre el derecho a un ambiente sano basado en la planificación, valoración, control y administración de los recursos naturales (artículos 79; 80; 90; 95; 215; 267; 277; 313; 339 y 340). la ley 99/93, mediante la cual se crea el ministerio del medio ambiente, organiza el sistema nacional ambiental, reordena el sector público encargado del medio ambiente y organiza el consejo nacional ambiental define y formaliza los alcances de los estudios de impacto ambiental (eia). efectivamente, en su numeral11 de los fundamentos de política ambiental, establece que "los eia serán el instrumento básico para latoma de decisiones con respecto a la construcción de obras y actividades que afecten significativamente el medio natural o artificial". luego, en el numeral 57, define y estructura los eia. a este respecto, dice: "se entiende por eia el conjunto de la información que un pelicionario de una licencia ambiental deberá presentar ante la autoridad ambiental. el eia contendrá la siguiente información de la acción: localización del proyecto. elementos bióticos y socioeconómicos que sufrirán deterioro por la actividad. definición y evaluación de impactos. planes de prevención, mitigación, corrección y compensación de impactos. plan de manejo ambiental". de otro lado, la mencionada ley plantea el diagnóstico ambiental de alternativas como mecanismo para que los eia no se realicen con base en alternativas seleccionadas únicamente desde el punto de vista técnico-económico, como venía su221 agronomia colombiana volumen x no. 2 julio diciembre de 1993 agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1983 resolución no. 000862 issn -0120-9965 rector: antanas mockus sivickas decano: henry polanco rodriguez director editor: alfredo acosta gomez editor: luis armando bermudez g. comite editor: teresa mosquera v. david cuellar g. fabio r. leiva b. harvey e. arjona d. darlo corredor p. agronomla colombiana, es una revista de carácter cientlfico ytécnico de aparación semestral, creada con el objeto de divulgar los resultados de la investigación que, tanto profesores como estudiantes, realizan en los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas pertenecen a sus autores y, necesariamente. no reflejan el criterio de la facultad de agronomla de la universidad nacional de colombia. universidad nacional de colombia facultad de agronomia santafe de bogota d.c. apartado aereo 14490, santafe de bogota, d.c. colombia-suramerica received for publication: 11 november, 2010. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. michacons@unal.edu.co agronomía colombiana 29(3), 349-357, 2011 isolation of high-quality dna in 16 aromatic and medicinal colombian species using silica-based extraction columns aislamiento de dna de alta calidad en 16 especies aromáticas y medicinales colombianas utilizando columnas de extracción de sílica nelson enrique vega-vela1 and maría isabel chacón-sánchez1, 2 abstract resumen aromatic and medicinal plant species are a valuable resource for research and development of pharmaceutical, cosmetic, crop protection and nutritional agents, due to the high amount of bioactive phytochemicals that they contain. however, these compounds are a major obstacle in the isolation of high-quality dna suitable for genetic analyses. in this paper, we report a protocol that optimizes the use of the cationic detergent ctab and the reductant β-mercaptoethanol in cell lysis. the elimination of plant secondary metabolites such as polysaccharides and polyphenols, that typically co-isolate with dna, was achieved using the chemical denaturing properties of the guanidinium cation, which together with the adsorbent chemical specificity of the silica, resulted in the purification of high-quality dna suitable for digestion with restriction enzymes and optimal for pcr amplification of aflp-type molecular markers. this protocol was evaluated on 16 colombian aromatic and medicinal plant species promising for their essential oils. the results allow suggesting that this procedure might be appropriate for other species, tissues and sample types recalcitrant to dna extraction. las especies vegetales aromáticas y medicinales son un recurso valioso para la investigación y el desarrollo de agentes farmacéuticos, cosméticos, agrícolas y de alimentos, debido a la alta cantidad de fitoquímicos bioactivos que contienen. sin embargo, estos compuestos son un obstáculo en el aislamiento de adn de alta calidad adecuado para análisis genéticos. en el presente artículo reportamos un protocolo que optimiza el uso del detergente catiónico ctab y el agente reductor β-mercaptoetanol en la lisis celular. la eliminación de metabolitos secundarios como polisacáridos y polifenoles que típicamente co-aíslan con el adn, se logró utilizando las propiedades químicas desnaturalizantes del catión guanidinio que junto con la especificidad química adsorbente de la sílica, resultó en la purificación de adn de alta calidad adecuado para la digestión por enzimas de restricción y óptimo para la amplificación por pcr de marcadores moleculares tipo aflps. este protocolo se evaluó en 16 especies vegetales aromáticas y medicinales colombianas promisorias por sus aceites esenciales. los resultados obtenidos permiten sugerir que este procedimiento podría ser apropiado para su aplicación en otras especies, tejidos y tipos de muestras recalcitrantes a la extracción de adn. key words: chaotropic agent, guanidinium cation, silica-based extraction columns, nucleic acid extraction kit, guanidinium salts, molecular markers. palabras clave: agente caotrópico, catión guanidinio, columnas de extracción de sílica, kit de extracción de ácidos nucleicos; sales de guanidinio, marcadores moleculares. introduction worldwide, aromatic and medicinal plant species are used as sources of new molecules for the synthesis of chemopreventive and anti-cancer drugs (balunas and kinghorn, 2005), medicinal, cosmetic, antibacterial, antiparasitic (bakkali et al., 2008), antimicrobial, antioxidant and anti-inflammatory agents (cowan, 1999; svoboda and hampson, 1999). their importance lies in that they contain many bioactive phytochemicals, plant secondary metabolites and essential oils (balunas and kinghorn, 2005; cowan, 1999), significant for the pharmaceutical, crop protection, cosmetic and food industries (bakkali et al., 2008), and certain research areas such as pharmacognosy (balunas and kinghorn, 2005), biotechnology, plant breeding, genetics, molecular and evolutionary biology (canter et al., 2005; gómez-galera et al., 2007; kumar and gupta, 2008). in colombia, there is an increasing interest in studying the composition and biochemical properties of essential oils from different aromatic and medicinal native plants, and their potential uses (meneses et al., 2009; nerio et al., 2009). the research in this kind of promising species must be accompanied by: i) the development of cultivable lines in conventional plant breeding programs and/or assisted 350 agron. colomb. 29(3) 2011 by molecular markers from wild materials to ensure the proper agronomic exploitation and the conservation of genetic resources (gómez-galera et al., 2007; kumar and gupta, 2008), ii) the application of molecular and genomic tools appropriate for handling the modulation in the production of these oils and plant secondary metabolites (gómez-galera et al., 2007), and iii) the development of quality control testing to prevent piracy or adulteration of commercial products (breton et al., 2004; marieschi et al., 2009). the use of molecular markers such as aflps (vos et al., 1995), to assist the selection process in plant breeding (bernardo, 2008; collard et al., 2005) and quality control procedures (breton et al., 2004; marieschi et al., 2009), requires the development of protocols for isolation of high-quality dna that allows enzymatic digestion with restriction endonucleases and amplification of regions or fragments with high reproducibility (mace et al., 2003; matasyoh et al., 2008; sarwat et al., 2006). however, the isolation of dna in aromatic and medicinal plant species is a difficult, tedious and time-consuming procedure (khanuja et al., 1999; michiels et al., 2003; padmalatha and prasad, 2006; pirttilä et al., 2001). basically, the problem is the formation of complexes between dna and plant secondary metabolites such as polyphenols and polysaccharides. among these metabolites are tannins, flavonoids, quinones, terpenes and alkaloids, that make not only attractive this group of plants but also the procedure of isolation difficult, because they degrade the extracted dna and directly or indirectly inhibit the action of enzymes used in downstream molecular applications such as pcr amplification (ivanova et al., 2008; khanuja et al., 1999; michiels et al., 2003; padmalatha and prasad, 2006; pirttilä et al., 2001; porebski et al., 1997). the commonly reported methods for the extraction of dna in medicinal and aromatic plants are modifications of classical procedures such as the ctab of doyle & doyle and sds of dellaporta (dellaporta et al., 1983; doyle and doyle, 1990), which must be adjusted for each sample type, tissue and species. variable results are obtained when these procedures are applied in other species, even those closely related (marva et al., 2007; pirttilä et al., 2001; sangwan et al., 2000; sarwat et al., 2006). because of this, the aim of this work was to develop a high quality dna extraction protocol for recalcitrant or difficult samples, that it is chemically simple, fast, reproducible and optimal for aromatic and medicinal plant species, based on the use of chaotropic agents and membrane-silica-based extraction columns. the use of chaotropic agents for protein denaturation dates back to the work of svedberg in 1937, and greenstein in 1938 (greenstein, 1938; greenstein, 1939a; greenstein, 1939b; greenstein and edsall, 1940; svedberg, 1937). among the chaotropes more commonly used in chemistry and molecular biology for the structural study of proteins and for nucleic acid isolation are the guanidinium cation (gdm⁺) -salts (bowtell, 1987; castellino and barker, 1968; cox, 1968; greenstein and edsall, 1940; mason et al., 2003). these salts, made up of gdm⁺ or gdm⁺-substituted and an anion such as cl⁻, i⁻, br⁻ or thiocyanate (scn⁻), constitute the strongest denaturing agents known in nature, and its denaturation strength depends on the accompanying anion, being cl⁻ the weakest and the scn⁻ the most powerful reported (castellino and barker, 1968; greenstein, 1939b; greenstein and edsall, 1940; mason et al., 2003). thus, the denaturation or dissociation and solvent properties of these salts on proteins are in function of the type of cation, the accompanying anion and the concentration in solution (castellino and barker, 1968; greenstein, 1939a; greenstein, 1939b). on the other hand, silica is known for its ability to adsorb specifically nucleic acids (alexander et al., 2007; boom et al., 1990; rogstad, 2003; sarwat et al., 2006). boom et al. (1990) reported for the first time the use of gdm⁺ and silica particles jointly in samples of human serum and urine for the isolation of dna and rna. this work demonstrated the potentiality of the method, simple chemistry and a basic foundation: in presence of any chaotropic agent and solvent as gdm⁺-salts, nucleic acids are specifically adsorbed by silica particles (boom et al., 1990; boom et al., 1999). the procedure reported in this paper is reproducible, simple, fast, with minimal requirements of specialized equipment and chemistry of easy handling, which proved to be suitable for obtaining high-quality dna in aromatic and medicinal plant species. this protocol allows recovering on average 4.35 µg of dna per 150 mg of tissue, with spectral quality of 1.85 for the ratio a260/a280 and 2.08 for the ratio a260/a230. the extracted dna was appropriate for digestion with restriction enzymes, pcr amplification with primers of importance in population genetic studies and amplification of aflp-type molecular markers. materials and methods plant material young leaves were harvested from 16 medicinal and aromatic colombian species of importance for its content of essential oils (represented by 20 accessions of interest, see 351vega-vela and chacón-sánchez: isolation of high-quality dna in 16 aromatic and medicinal colombian species using silica-based extraction columns tab. 2 below), growing under greenhouse conditions at the agronomy faculty at the universidad nacional de colombia, bogotá. the leaves were placed in an aluminum bag and kept in ice to reduce tissue oxidation until processing. buffers and reagents the protocol of dna extraction for aromatic species called a-2x is described in detail in tab. 1. the buffers and reagents used in the procedure are as follows: i) buffer a-2x: 2% ctab w/v, 1.5 m nacl, 20 mm edta, 100 mm tris-hcl ph 8.0, and 1% β-mercaptoethanol (add just before use), ii) chloroform : isoamyl alcohol (24:1, v/v), iii) isopropanol at -20°c, iv) gdm⁺-salt solution: a) guanidinium hydrochloride (gdmhcl) solution: 2 m or 4 m gdmhcl dissolved in sterile distilled water or b) guanidinium thiocyanate (gdmscn) solution: 2 m or 4 m gdmscn, v) ethanol at 90 and 70%, vi) low salt te buffer ph ≥ 8.0, and vii) stock rnase a in te buffer at a concentration of 1 µg µl-1. chemistry of the protocol a-2x the a-2x extraction buffer contains the reagents ctab, edta, nacl and β-mercaptoethanol. the ctab is a cationic surfactant used as a detergent for both selective precipitation of nucleic acids and reduction of contamination by polysaccharides and denatured proteins (cheng et al., 1997; križman et al., 2006; michiels et al., 2003; pirttilä et al., 2001; sarwat et al., 2006). the edta is used as a chelate to inhibit dnases (matasyoh et al., 2008). the nacl in high concentrations prevents co-precipitation of dna together with polysaccharides (jobes et al., 1995; križman et al., 2006; porebski et al., 1997). the β-mercaptoethanol is a reducing agent used to break di-sulfide bridges, inhibit different types of enzymes by destabilization and prevent oxidation of polyphenols (cheng et al., 1997). the buffer typically has ph between 7.0 and 8.0 for reducing contaminant rna (chomczynski and sacchi, 1987). the dna purification is achieved using gdm⁺-salts and silica-based extraction columns. the salts denature and break any interand intra-molecular interaction between dna and proteins. we suggest the use of gdmhcl and gdmscn, two of the most commonly used salts and with different denaturation powers, the first being the weakest and the other about 2.5 times more powerful (castellino and barker, 1968). the silica in the extraction columns efficiently adsorbs high molecular weight dna after treatment with gdm⁺-salts, which has been used successfully (alexander et al., 2007; ding et al., 2008; ivanova et al., 2008; sassa, 2007). quantification of extracted dna two microliters of each extracted sample were used in order to determine its concentration, quantity and purity in a nanodrop™ 2000 spectrophotometer (thermo fisher scientific inc.). additionally, five microliters of each sample were loaded in a 1% agarose gel to determine the integrity of dna. the staining of the products were carried out with ezvision™ three (amresco®) and each gel was run at 90 v for 30 min. the gels were documented using a gel documentation system gel doc xr (bio-rad laboratories inc.). enzymatic digestion with msei the restriction analysis was performed in nine of the 20 accessions under study. for this, 200 ng of extracted dna were incubated for each of the samples with 1 u of msei enzyme (invitrogen™) for 2.5 h, following the manufacturer’s instructions. the samples were run at 90 v for 50 min and visualized in a 1% agarose gel. table 1. protocol a-2x for dna isolation from aromatic and medicinal species. 1 grind 100 to 200 mg of plant tissue with liquid nitrogen in a sterile mortar. 2 immediately transfer the tissue powder into a sterile 2 ml eppendorf tube containing 800 μl of buffer a-2x. 3 homogenize the sample by gently inversion and incubate it for 30 min at 65°c. shake regularly, e.g. every 5 min. 4 add 800 μl of chloroform: isoamyl alcohol (24:1). mix the sample by shaking vigorously to achieve an emulsion and centrifuge at 14,400 xg for 10 min. 5 transfer the supernatant into a sterile 2 ml eppendorf tube. add 200 μl of isopropanol at -20°c and mix gently by inversion. 6 add 1 ml of gdm⁺-salt solution. quickly, mix by inversion for 5 min. 7 transfer 700 μl of the sample to a silica-based column (econospin™ all-in-1 mini spin columns, epoch biolabs) and centrifuge at 10,000 xg for 5 min. discard the flow-through by emptying the collection tube and repeat this step until there is no more flow-through. 8 wash the membrane with 500 μl of 90% ethanol and centrifuge at 10,000 xg for 5 min. discard the flow-through collected in the collection tube of the column and repeat this step using 70% ethanol. 9 centrifuge the column at 10,000 xg for 10 min or until the membrane is totally dry. put the column into a new sterile collection tube. 10 add 100 μl of low salt te buffer ph ≥ 8.0 preheated to 65°c directly in the center of the membrane. incubate at 65°c for 5 min and centrifuge at 10,000 xg for 1 min to collect the flow-through with the dna. 11 repeat step 10, but this time incubate only for 3 min. 12 (optional) add 2 μl rnase a (1 μg μl-1) and incubate at 37°c for 15 min. check the quality of extracted dna in a 1% agarose gel. 352 agron. colomb. 29(3) 2011 pcr using primers of importance in genetic population studies four pairs of universal primers were used to amplify different non-coding chloroplast regions, trnl (uaa) – trnf (gaa), trnl (uaa) intron (taberlet et al., 1991), peta – psbe (fofana et al., 1997), and trns (gcu) – trng (ucc) (hamilton, 1999), on six of the 20 accessions under study. each pcr reaction contained 1 u of recombinant taq dna polymerase (fermentas inc.), 1x pcr buffer with kcl, 4 mm mgcl2, 200 μm of each dntp, 0.2 µm of each primer, for a final reaction volume of 25 μl. the reaction was performed on a c1000 thermal cycler (bio-rad laboratories inc.), using the following amplification protocol: 1 cycle at 94°c for 4 min, 35 cycles at 94°c for 30 s, 53°c for 30 s and 72°c for 60 s, and a final extension step at 72°c for 5 min. the products were run at 90 v for 45 min and analyzed by 1% agarose gel electrophoresis. amplification of aflp-type molecular markers the kit aflp® analysis system i (invitrogen™) was used to amplify three selective primer combinations (e-acc – m-caa, e-acc – m-cac, and e-acc – m-cag), on the same six accessions used previously to amplify noncoding regions of the chloroplast dna. two genotypes per accession were taken in order to reveal the presence of polymorphisms. the aflp amplification was carried out following the manufacturer’s instructions. the visualization of the products was performed as recommended by the manufacturer, although the staining of 6% page was performed in silver nitrate. the gel was documented with a digital camera olympus® sp-350. results the concentration, quantity, quality and usefulness of the dna extracted with the protocol a-2x were evaluated. the whole extraction process, from the harvesting of tissue until dna quantification in nanodrop™ 2000 and visualization in agarose gel on the 16 species (represented by 20 accessions of interest), was repeated three times independently for statistical support (tab. 2). similar results in quality and quantity were obtained in all the repetitions performed. an average of 4.35 µg of dna with an average concentration of 21.73 ng µl-1 was extracted for all species evaluated using 150 mg of fresh tissue, being l. alba the species with table 2. production and quality data of the dna extracted using the protocol a-2x in 16 aromatic and medicinal colombian plant species. the table displays the accession number (ca), species, family, percent concentration of essential oils extracted by hydrodistillation (eo%), average concentration of extracted dna from 150 mg of initial tissue, standard deviation (sd), and absorbance measurements a260 / a280 and a260 / a230. the columns #pcr and #aflps indicate the number of pcr and aflp reactions that could be carried out using 10 and 100 ng per reaction, respectively. data shown correspond to the average of three independent repetitions made in the extraction process of the same individual in each accession. ca species eo (%) dna (ng μl-1) sd dna (ng μl-1) dna (ng/150 mg) dna (μg/150 mg) a260/a280 a260/a230 # pcr # aflps verbenaceae ca-262 lippia origanoides 0.67 23.33 5.67 4,666.11 4.67 1.80 1.87 467 47 ca-261 lippia micromera 0.50 16.87 2.74 3,373.33 3.37 1.82 1.40 337 34 ca-31 lippia alba 0.15 46.46 20.01 9,292.22 9.29 1.90 1.95 929 93 ca-59 lantana colombiana 0.07 25.26 4.26 5,051.11 5.05 1.82 2.15 505 51 asteraceae ca-10 tagetes caracasana 0.18 16.04 4.56 3,208.89 3.21 1.83 2.35 321 32 ca-45 baccharis trinervis 0.06 24.07 7.01 4,813.33 4.81 1.85 2.23 481 48 ca-19 baccharis trinervis 0.05 29.54 7.74 5,908.89 5.91 1.83 2.43 591 59 ca-02 steiractinia helianthoides 0.03 15.76 9.85 3,151.11 3.15 2.19 2.21 315 32 ca-44 chromolaena glomerata 0.03 14.60 3.96 2,920.00 2.92 1.95 2.29 292 29 ca-30 calea tacotana 0.02 17.88 2.73 3,575.56 3.58 1.93 2.28 358 36 ca-05 calea glomerata 0.01 20.01 4.71 4,002.22 4.00 1.81 1.69 400 40 ca-27 baccharis decussata 0.01 31.97 8.61 6,393.33 6.39 1.84 2.41 639 64 ca-48 ayapana turbacensis 0.01 32.02 5.14 6,404.44 6.40 1.81 2.70 640 64 labiatae ca-14 hyptis sidiifolia 0.06 15.41 2.34 3,082.22 3.08 1.84 1.85 308 31 ca-26 hyptis sidiifolia 0.05 16.66 3.75 3,331.11 3.33 1.79 2.74 333 33 ca-36 marsypianthes chamaedrys 0.05 23.03 4.73 4,605.56 4.61 1.87 2.04 461 46 ca-39 hyptis mutabilis 0.03 16.61 0.68 3,322.22 3.32 1.81 1.74 332 33 ca-07 hyptis pectinata 0.03 15.76 1.50 3,151.11 3.15 1.75 1.94 315 32 ca-06 hyptis mutabilis 0.02 21.28 5.75 4,255.56 4.26 1.80 1.56 426 43 ca-37 hyptis atrorubens 0.01 12.04 2.80 2,408.89 2.41 1.79 1.77 241 24 353vega-vela and chacón-sánchez: isolation of high-quality dna in 16 aromatic and medicinal colombian species using silica-based extraction columns figure 1. visualization in 1% agarose gel of extracted dna in 16 medicinal and aromatic colombian plant species using the protocol a-2x. right: pattern of lambda dna (invitrogen™); the concentrations (ng μl-1) are indicated for comparison. in the samples, ca is the number of accession per species (tab. 2). note that the dna extracted using the protocol a-2x is neither degraded nor contaminated with rna. the staining was performed with ezvision™. on the other hand, the full restriction of dna with the frequent-cutter enzyme msei resulted in a high production of fragments lower than 2 kb (fig. 2). different noncoding regions of the chloroplast dna were amplified (fig. 3), as well as three combinations of selective primers using the kit aflp® analysis system i (invitrogen™) (fig. 4). discussion the isolation of high quality dna for genetic analyses in aromatic and medicinal plant species is a difficult and time-consuming procedure (ivanova et al., 2008; khanuja et al., 1999; matasyoh et al., 2008; michiels et al., 2003; pirttilä et al., 2001), which is strengthened by the use of conventional protocols that are not easily adaptable to other systems (marva et al., 2007; pirttilä et al., 2001; sangwan et al., 2000; sarwat et al., 2006). for this reason, we used the potentiality of the chemistry of nucleic acid extraction with gdm⁺-salts and silica (boom et al., 1990). the highest amount of dna (9.29 µg / 150 mg of tissue at a concentration of 46.46 ng µl-1, sd = 20.01 ng µl-1), and h. atrorubens the species with the lowest amount (2.41 µg / 150 mg of tissue at a concentration of 12.04 ng µl-1, sd = 2.8 ng µl-1). the average absorbance measurements to qualify the purity of the extracted samples were: a260/a280 = 1.85 and a260 / a230 = 2.08. for each accession the number of pcr and aflp reactions that could be performed using 10 ng and 100 ng, respectively, were calculated from the total amount of extracted dna per accession. on average, 434 pcr reactions and 43 aflp reactions could be carried out from 150 mg of tissue sample using the extraction protocol a-2x. the quality and the molecular weight of the extracted dna can be seen in fig. 1. the dna is clean in all evaluated species and does not present degradation or residual rna. furthermore, if we consider that the lambda dna sequence is 48.5kb, the molecular weight of the dna extracted by the protocol a-2x would be close to the molecular weight of lambda dna. 354 agron. colomb. 29(3) 2011 figure 3. pcr amplification of different chloroplast regions in five aromatic and medicinal colombian species. see materials and methods for references for the primers and regions used. l: molecular weight marker 100 bp ladder (axygen biosciences); for the number of accession (ca), see tab. 2. the accession ca-46 was included in the amplification because it is a l. alba chemotype of interest. notice that the amplified bands are sharp, and with the exception of the products of ca-10, ca-14 and ca-44 in the region trns – trng, all the amplicons are suitable for sequencing. the samples were loaded on a 1% agarose gel and visualized with ezvision™. figure 2. restriction digestion of nine medicinal and aromatic colombian plant species with the enzyme msei. dna λ: lambda dna (invitrogen™); for the number of accession (ca), see tab. 2. in each sample, the lane on the left and labeled with (+) corresponds to the restriction with msei, while the other lane corresponds to the negative control. the samples were loaded on a 1% agarose gel and visualized with ezvision™. 355vega-vela and chacón-sánchez: isolation of high-quality dna in 16 aromatic and medicinal colombian species using silica-based extraction columns using the procedure described in tab. 1, we were able to extract high quality and high molecular weight dna in 16 aromatic and medicinal colombian plant species with variable yields of essential oils (tab. 2). the dna extracted by the protocol a-2x is of high molecular weight and high quality which is probably explained by the chemistry used both in the extraction buffer and during the dna purification (fig. 1). furthermore, the use of solutions with gdm⁺ and the nature of the silica-based extraction columns allowed efficient elimination of contaminants and denatured proteins and recovering of large amounts of high molecular weight dna. the absorbance measurements of dna at 280 nm, 260 nm and 230 nm, allowed to calculate two types of ratios widely adopted and qualify the dna as “pure” or of high-quality (in average, a260/a280 ≈ 1.8 and a260/a230 ≈ 2.0). nevertheless, some accessions exhibited ratios slightly away from these figure 4. aflp patterns visualized on 6% page for five medicinal and aromatic colombian plant species using three selective primer combinations from the kit aflp® analysis system i (invitrogen™). m: molecular weight marker 10bp dna ladder (invitrogen™). lanes: l. alba ca-31, lanes 1 and 7; l. alba ca-46, lanes 2 and 8; t. caracasana ca-10, lanes 3 and 9; c. glomerata ca-44, lanes 4 and 10; h. sidiifolia ca-14, lanes 5 and 11; l. origanoides ca-262, lanes 6 and 12. gel staining was performed in silver nitrate. 356 agron. colomb. 29(3) 2011 values. digestion with the restriction enzyme msei carried out in nine accessions with variable yields of essential oils and different ratios of purity (tab. 2), showed that the potential contaminants detected by these ratios did not affect the use of the extracted dna in restriction digestion and suggest that these ratios per se are not reliable or accurate indicators of the usefulness of the extracted dna in this study. amplification of four non-coding chloroplast regions in the six evaluated accessions resulted to be successful (fig. 3) and suitable for sequencing and for subsequent population genetic studies. likewise, pcr amplification with three selective aflp primer combinations resulted to be optimal and showed several polymorphisms for each of the accessions evaluated (fig. 4), which is desirable for the study of genetic variation and the development of molecular markers. in summary, the dna extracted using the protocol a-2x met the requirements of quality and quantity to apply different molecular techniques such as pcr, ssrs, rapds, issrs, aflps, sequencing, construction of genomic libraries, among other applications (mace et al., 2003; marva et al., 2007; sarwat et al., 2006). as a more efficient and less expensive alternative to the use of commercial kits for nucleic acid extraction, the protocols that use gdm⁺-salts in conjunction with membranes or particles of silica and report the chemistry of the extraction may be easily implemented in the isolation of dna from recalcitrant samples (ivanova et al., 2008). acknowledgments this work was funded by the ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) of colombia, contract no. 0642007v7163-50-07, the universidad nacional de colombia and colciencias through a research fellowship under the “programa de jóvenes investigadores e innovadores” contract no. 155-2008. literature cited alexander, p.j., g. rajanikanth, c.d. bacon, and c.d. bailey. 2007. recovery of plant dna using a reciprocating saw and silicabased columns. mol. ecol. notes 7, 5-9. bakkali, f., s. averbeck, d. averbeck, and m. idaomar. 2008. biological effects of essential oils a review. food chem. toxicol. 46(2), 446-475. balunas, m.j. and a.d. kinghorn. 2005. drug discovery from medicinal plants. life sci. 78, 431-441. bernardo, r. 2008. molecular markers and selection for complex traits in plants: learning from the last 20 years. crop sci. 48, 1649-1664. boom, r., c.j.a. sol, m.m.m. salimans, c.l. jansen, p.m.e. wertheim-van dillen, and j. van der noordaa. 1990. rapid and simple method for purification of nucleic acids. j. clin. microbiol. 28(3), 495-503. boom, r., c.j.a. sol, m. beld, j. weel, j. goudsmit, and p.m. wertheim-van dillen. 1999. improved silica-guanidinium thiocyanate dna isolation procedure based on selective binding of bovine alpha-casein to silica particles. j. clin. microbiol. 37(3), 615-619. bowtell, d.d.l. 1987. rapid isolation of eukaryotic dna. anal. biochem. 162(2), 463-465. breton, c., d. claux, i. metton, g. skorski, and a. bervillé. 2004. comparative study of methods for dna preparation from olive oil samples to identify cultivar ssr alleles in commercial oil samples: possible forensic applications. j. agric. food chem. 52, 531-537. canter, p.h., h. thomas, and e. ernst. 2005. bringing medicinal plants into cultivation: opportunities and challenges for biotechnology. trends biotechnol. 23(4), 180-185. castellino, f.j. and r. barker. 1968. the denaturing effectiveness of guanidinium, carbamoylguanidinium and guanylguanidinium salts. biochemistry 7(11), 4135-4138. collard, b.c.y., m.z.z. jahufer, j.b. brouwer, and e.c.k. pang. 2005. an introduction to markers, quantitative trait loci (qtl) mapping and marker-assisted selection for crop improvement: the basic concepts. euphytica 142, 169-196. cowan, m.m. 1999. plant products as antimicrobial agents. clin. microbiol. rev. 12(4), 564-582. cox, r.a. 1968. the use of guanidinium chloride in the isolation of nucleic acids. pp. 120-129. in: grossman l. and k. moldave (eds.). methods in enzymology. vol. 12. academic press, orlando, fl. cheng, f.s., s.k. brown, and n.f. weeden. 1997. a dna extraction protocol from various tissues in wood species. hortscience 32(5), 921-922. chomczynski, p. and n. sacchi. 1987. single-step method of rna isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. anal. biochem. 162, 156-159. dellaporta, s.l., j. wood, and j.b. hicks. 1983. a plant dna minipreparation: version ii. plant mol. biol. rep. 1(4), 19-21. ding, l.-w., q.-y. sun, z.-y. wang, y.-b. sun, and z.-f. xu. 2008. using silica particles to isolate total rna from plant tissues recalcitrant to extraction in guanidine thiocyanate. anal. biochem. 374, 426-428. doyle, j.j. and j.l. doyle. 1990. a rapid total dna preparation procedure for fresh plant tissue. focus 12, 13-15. fofana, b., l. harvengt, j.p. baudoin, and p. du jardin. 1997. new primers for polymerase chain amplification of cpdna intergenic spacers in phaseolus phylogeny. belg. j. bot. 129, 118-122. gómez-galera, s., a.m. pelacho, a. gené, t. capell, and p. christou. 2007. the genetic manipulation of medicinal and aromatic plants. plant cell rep. 26, 1689-1715. greenstein, j.p. 1938. sulfhydryl groups in proteins: i. egg albumin in solutions of urea, guanidine and their derivates. j. biol. chem. 125, 501-513. greenstein, j.p. 1939a. sulfhydryl groups in proteins: ii. edestin, excelsin and globin in solutions of guanidine hydrochloride, urea and their derivates. j. biol. chem. 128, 233-240. 357vega-vela and chacón-sánchez: isolation of high-quality dna in 16 aromatic and medicinal colombian species using silica-based extraction columns greenstein, j.p. 1939b. sulfhydryl groups in proteins: iii. the effect on egg albumin of various salts of guanidine. j. biol. chem. 130, 519-526. greenstein, j.p. and j.t. edsall. 1940. the effect of denaturing agents on myosin: i. sulfhydryl groups as estimated by porphyrindin titration. j. biol. chem. 133, 397-408. hamilton, h.b. 1999. four primer pairs for the amplification of chloroplast intergenic regions with intraespecific variation. mol. ecol. 8, 521-523. ivanova, n.v., a.j. fazekas, and p.d.n. hebert. 2008. semiautomated, membrane-based protocol for dna isolation from plants. plant mol. biol. rep. 26, 186-198. jobes, d.v., d.l. hurley, and l.b. thien. 1995. plant dna isolation: a method to efficiently remove polyphenolics, polysaccharides and rna. taxon 44, 379-386. khanuja, s.p.s., a.k. shasany, m.p. darokar, and s. kumar. 1999. rapid isolation of dna from dry and fresh samples of plants producing large amounts of secondary metabolites and essential oils. plant mol. biol. rep. 17, 1-7. križman, m., j. jakše, d. baričevič, b. javornik, and m. prošek. 2006. robust ctab-activated charcoal protocol for plant dna extraction. acta agric. slov. 87(2), 427-433. kumar, j. and p.k. gupta. 2008. molecular approaches for improvement of medicinal and aromatic plants. plant biotechnol. rep. 2, 93-112. mace, e.s., h.k. buhariwalla, and j.h. crouch. 2003. a highthroughput dna extraction protocol for tropical molecular breeding programs. plant mol. biol. rep. 21, 459a-459h. marieschi, m., a. torelli, f. poli, g. sacchetti, and r. bruni. 2009. rapd-based method for the quality control of mediterranean oregano and its contribution to pharmacognostic techniques. j. agric. food chem. 57, 1835-1840. marva, a., h. padh, and n. shrivastava. 2007. plant genomic dna isolation: an art or a science. biotechnol. j. 2, 386-392. mason, p.e., g.w. neilson, c.e. dempsey, a.c. barnes, and j.m. cruickshank. 2003. the hydration structure of guanidinium and thiocyanate ions: implications for protein stability in aqueous solution. pnas 100(8), 4557-4561. matasyoh, l.g., f.n. wachira, m.g. kinyua, a.w.t. muigai, and t.k. mukiama. 2008. leaf storage conditions and genomic dna isolation efficiency in ocimum gratissimum l. from kenya. afr. j. biotechnol. 7(5), 557-564. meneses, r., r.e. ocazionez, j.r. martínez, and e.e. stashenko. 2009. inhibitory effect of essential oils obtained from plants grown in colombia on yellow fever virus replication in vitro (online). ann. clin. microbiol. antimicrob. 8, 8, http://www.ann-clinmicrob.com/content/8/1/8; consulted: november, 2011. michiels, a., w. van den ende, m. tucker, l. van riet, and a. van laere. 2003. extraction of high-quality genomic dna from latex-containing plants. anal. biochem. 315, 85-89. nerio, l.s., j. olivero-verbeland, and e.e. stashenko. 2009. repellent activity of essential oils from seven aromatic plants grown in colombia against sitophilus zeamais motschulsky (coleoptera). j. stored prod. res. 45, 212-214. padmalatha, k. and m.n.v. prasad. 2006. optimization of dna isolation and pcr protocol for rapd analysis of selected medicinal and aromatic plants of conservation concern from peninsular india. afr. j. biotechnol. 5(3), 230-234. pirttilä, a.m., m. hirsikorpi, t. kämäräinen, l. jaakola, and a. hohtola. 2001. dna isolation methods for medicinal and aromatic plants. plant mol. biol. rep. 19, 273-273. porebski, s., l.g. bailey, and b.r. baum. 1997. modification of a ctab dna extraction protocol for plants containing high polysaccharide and polyphenol components. plant mol. biol. rep. 15(1), 8-15. rogstad, s.h. 2003. plant dna extraction using silica. plant mol. biol. rep. 21, 463a-463g. sangwan, r.s., u. yadav, and n.s. sangwan. 2000. isolation of genomic dna from defatted oil seed residue of opium poppy (papaver sominiferum). plant mol. biol. rep. 18, 265-270. sarwat, m., m.s. negi, m. lakshmikumaran, a.k. tyagi, s. das, and p.s. srivastava. 2006. a standardized protocol for genomic dna isolation from terminalia arjuna for genetic diversity analysis. electron. j. biotechnol. 9(1), 86-91. sassa, h. 2007. a technique to isolate dna from woody and herbaceous plants by using a silica-based plasmid extraction column. anal.biochem. 363, 166-167. svedberg, t. 1937. the ultra-centrifuge and the study of highmolecular compounds. nature 139, 1051-1062. svoboda, k.p. and j.b. hampson. 1999. bioactivity of essential oils of selected temperate aromatic plants: antibacterial, antioxidant, antiinflammatory and other related pharmacological activities. pp. 43-49. in: special chemicals for the 21st century. ademe, paris. taberlet, p., l. gielly, g. pautou, and j. bouvet. 1991. universal primers for amplification of three non-coding regions of chloroplast dna. plant mol. biol. 17, 1105-1109. vos, p., r. hogers, m. bleeker, m. reijans, t. van de lee, m. hornes, a. frijters, j. pot, j. peleman, m. kuiper, and m. zabeau. 1995. aflp: a new technique for dna fingerprinting. nucleic acids res. 23(21), 4407-4414. agronomia colombian a registrada en el ministerio de gobierno el 24 de marzo de 1993 (resoluci6n no. 000862) issn 0120-9965 rector de la universidad nacional decano de la facultad de agronomia director editor editor guillermo paramo rocha german arbelaez torres enrique torres torres luis armando bermudez garcia comite editor alfredo acosta jaime torres 8. jose obed ramirez r. luis felipe rodriguez c. agronomia colombiana as una revista de caracter cientffico y tecnico de aparici6n semestral, creada con el proposito de divulgar los resultados de la investigaci6n que realizan profesores y estudiantes asignados a los programas propios de cada departamento. sin embargo, las ideas emitidas son responsabilidad de sus autores, y no reflejan necesariamente el criteria de la facultad de agronomfa de la universidad nacional. universidad nacional de colombia facultad de agronomia apartado aoroo 14490, santate de bogota, d.c., colombia, surarnerica agronomfacolombiana,1994, volumenxino. 1;pcig. 107-117 una aproximacion a la investigacion participativa an approximation to participative research luis zuluaga1 resumen teniendo como guia los resultados del proyecto conarbus un.-ciiq2 (conservaci6n, arborizaci6n y uso sostenido del suelo) sobre extensi6n agroforestal. experiencias publicadas por el ciat (centro internacional de agricultura tropical) y utilizando una reciente investigaci6n sobre la extensi6n en la universidad nacional de colombia. se analizan los aportes de la investigacion participativa como un conjunto de metodos de interacci6n con la comunidad campesina, para el desarrollo sostenido. la investigacion participativa se define y se enumeran sus aportes, sustentados uno a uno en experiencias obtenidas y conocidas, resaltandose entre otros, los siguientes: los conocimientos y experiencias del agricultor se tienen en cuenta, la tecnologia escogida se adopta facilmente, hay capacitaci6n de agricultor a agricullor. los fracasos tecnol6gicos se reducen, los costos de la investigacion disminuyen, 10 programado vertical mente por el investigador cambia 0 se ajusta 0 se refina, la autogesti6n puede promoverse y contribuye a solidificar 0 revivir las practicas solidarias de organizaci6n social. si no se remueven los factores negativos estructurales (como, acceso a tierra) y econ6micos, que condicionan la pobreza rural, los aportes de la investigacion paaticipativa seran infructuosos. palabras claves lnvestigaci6n participativa, extension ag rofores tal. profesor asociado, ex-director proyecto conarbus un-clio, facullad de agronomia, universidad nacional de colombia, santale de bogola, apartado aereo 14490. ei proyecto conarbus un-clio recibio un reconocimiento y premia, como un ejemplo de proyeclos de exlension solidaria, por el consejo superior universilario, universidad nacional de colombia, santafe de bogola, septiembre 1993. keywords agroforestry,on-farm-research introduccion la ley de ciencia y tecnologia indica en su implementaci6n. que se debe buscar una adecuada relaci6n entre los procesos de investigaci6n, transferencia y adopci6n de tecnologia agropecuaria (guevara,1992).lo cual se debe complementar con politicas que promuevan la aulogesti6n, en procesos de desarrollo, segun 10 expuesto por el ministerio de agricultura. a pesar de la politica sobre internacionalizaci6n de la economia y. por otra parte,la concentraci6n de la tierra que esta ocurriendo en colombia, se debe entender, que, en el campo, se tendra par mucho liempo, hasta un 20% de la poblad6n, pues, en un pa'is con un paisaje dominado por cordilleras. sera muy dificil mecanizar la producci6n agropecuaria, como en los pa'lses desarrollados, para lievar la poblacion rural a15% 0 menos. por 10 tanto, se deben estudiar metod os validos de exiensi6n agraria para mejorar la calidad de vida de ese 20% de nuestra poblaci6n (actualmente en ei30%). ahora bien, teniendo en cuen!a que la investigaci6n y la extensi6n no pueden desarrollarse como procesos separados como, tampoco, la docencia, se deben pfantear las tres funciones en una unload, de tal manera que, articuladamente, puedan disenarse las polhicas para la docencia, la investigaci6n y la acci6n conjunta con el pais (extensi6n) (g6mez, castro y lemus, 1993). en casi todas las naciones desarrolladas y en otras en desarrollo. la universidad, los laboratorios 6 centres de investigaci6n y experimentaci6n y las agendas de extensi6n forman un solo ante. en colombia la extensi6n agropecuaria que fue formalmente implantada desde 1950, creandose la divisi6n de extensi6n rural en el ministerio de 107 analisis de la calidad del polen en genotipos de r papa solanum tuberosum ssp. andigena y reaccion a phytophthora infestans en progenies pollen quality analysis in solanum tuberosum ssp. andigena and reaction to phytophthora infestans in progenies maría carolina ospina m.i y gustavo adolfo ligarreto m.i resumen en el centro de investigación tibaitatá, de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), localizado en el municipio de mosquera (cundinamarca, colombia), con una temperatura media de 13°c y 751 mm de precipitación pluvial anual, se evaluó la viabilidad de polen en cultivares de solanum tuberosum ssp. andigena, caracterizados por presentar resistencia a «gota» (phytophthora infestans) y precocidad. los materiales en referencia tienen como números de origen los siguientes: 658,678,275, 250, 215 y 330 y como identificación los nombres: monserrate, lupa, bogotana, nn, ojona, y manpuerra, respectivamente. de los materiales mencionados se colectó polen con el fin de evaluar su viabilidad, mediante la aplicación de los métodos de tinción morfológica y germinación in vitro, considerando para el primero como granos fértiles a aquéllos perfectamente teñidos, y, para el segundo, los que presentaron elongación del tubo polínico. en ambos métodos se realizó un conteo del número de granos viables determinando así, el porcentaje de viabilidad de polen. con el fin de obtener semillas para evaluar la resistencia a «gota», se realizaron cruzamientos controlados entre las variedades, los cuales se distinguieron por la formación de bayas. a partir de la semilla de las progenies se obtuvieron plántulas que fueron inoculadas con el patógeno y se clasificaron dentro de las categorías de resistentes, intermedias y susceptibles. los resultados obtenidos demostraron que las poblaciones segregantes son útiles como posibles nuevas variedades superando, a la variedad monserrate cuya resistencia es horizontal. palabras claves: fertilidad, polen, cruzamientos, resistencia varietal. summary pollen's viability in solanum tuberosum ssp. andigena cultivars has been evaluated, mainly characterized by having late blight resistance (phytophthora infestans) and precocity. the material s were originally referenced like 658, 678, 275, 250, 215 and 330, and their identification names are: monserrate, lupa, bogotana, nn, ojona, y manpuerra, respectively. pollen from these material s was collected in order to evaluate viability. stain and in vitro germination methods were used. grains completely stained which showed a pollinic tube extension were considered as fertile grains. a count on the number of feasible grains was made for both methods, establishing in this way the percentage ofpollen viability. in order to evaluate late blight resistance, crossing ofvarieties was carried out, noticing fruit formation. new plants were obtained from seed of these crossings, which were inoculated with phytophthora infestans and classified as tolerant, half tolerant and susceptible plants. final results showed the utility of new plants as new varieties, because they seem to be better than monserrate which have horizontal resistance. key words: fertility, pollen, crossing, varietal resistance. introduccion la papa cultivada solanum tuberosum, tiene su origen en los andes de suramérica y su centro de diversidad importante en la cuenca del lago titicaca, al sureste del perú y noroeste de bolivia. allí se localiza la mayor variabilidad de formas cultivadas, cuya cantidad no existe en ninguna otra parte del mundo y es el único lugar conocido en donde se encuentran las ocho especies cultivadas. igualmente, esta región alberga unas 120 especies silvestres del total de las 230 descubiertas (ochoa, 1991). la importancia de la especie ha sido bien documentada por los siguientes aspectos: superficie cultivada, valor de producción, número de familias dedicadas al cultivo, por ser la fuente más barata de almidón, por contener vitaminas y minerales, por cultivarse en todas las zonas templadas del mundo, porque su valor económico se incrementa continuamente en proporción del aumento de la población humana, por producir más del doble de proteína que el maíz, el trigo y el arroz y, además, porque contiene los aminoácidos necesarios para una buena nutrición humana (ochoa, 1991; smith, 1968). las diversas enfermedades causadas por hongos, bacterias, virus, micoplasmas y factores abióticos, afectan a la papa y constituyen un factor limitante en la producc.ión; por lo tanto, es de vital importancia obtener caracteres agronómicos deseables que aunque no conducen al logro de variedades ideales, si permiten aumentar de manera parcial la calidad del tubérculo, producción, resistencia a gota o tizón tardío (phytophthora infestans) y a otras enfermedades como resistencia a virus, heladas y a otros factores que afectan productividad y rendimientos en los cultivos. en gran medida, la gota de la papa es responsable, de la disminución de la producción a nivel nacional, en especial, debido a que las poblaciones del patógeno tienen una amplia diversidad en términos de virulencia, la cual se expresa en abundancia de razas o patotipos (gua itero y garcía, 1998). por consiguiente, la integración de las medidas disponibles para el control del tizón tardío han sido el meinvestigadores programa nacional de recursos genéticos y biotecnología agrícola, corpoica, a.a. 240142, las palmas. bogotá, colombia. agronomía colombiana, 2000. 17: 69-72 70 agronomía colombiana vol. 17 dio a través del cual se ha manejado esta enfermedad en la papa desde cuando se convirtiera en el factor más limitante en la producción en el viejo mundo, hace aproximadamente, 150 años. en europa y norte américa aún se siembran cultivares antiguos y susceptibles, pese a los grandes esfuerzos de los investigadores en áreas integrales para producir variedades resistentes (mackay, 1996). además, la gran mayoría de las entradas silvestres y cultivadas mantenidas en los bancos de genes, todavía, no han sido evaluadas para esta resistencia. la selección sistemática de las entradas nos permitirá identificar el germoplasma más resistente para usarlo en hibridaciones (trognitz et al., 1991). el estudio de la viabilidad de polen, así como del comportamiento de cruces entre líneas, es importante para obtener variedades genéticamente mejoradas y preservadas por medio de la agronomía, ya que, de lo contrario, es imposible obtener semillas viables para la perpetuación de sus características, para su futura propagación y para ofrecer rendimientos económicos que sean excelentes alternativas a favor de la gran mayoría de pequeños y medianos productores de papa. aunque las especies de papa silvestres y cultivadas producen flores, muchos cultivares tetraploides producen pocas, algunas variedades importantes no las producen, o si lo hacen, los botones caen después de un corto tiempo (guarín et al., 1998). por los factores anteriores y por la sentida necesidad de mantener, conocer y usar la variabilidad genética de la papa, así como promover y acelerar los procesos de fitomejoramiento, se llevó a cabo el presente estudio, para determinar la calidad de los granos de polen con técnicas de tinción y germinación, las cuales permiten evaluar su viabilidad y, por ende, asegurar el éxito de las hibridaciones entre progenitores y poder ofrecer suficientes progenies con genes deseables. materiales y metodos para adelantar la presente investigación se utilizaron semillas-tubérculos de solanum tuberosum ssp. andigena, los cuales fueron sembradas en condiciones de campo bajo un diseño experimental de bloques al azar, con tres repeticiones; cada parcela estuvo conformada por un surco de 10m de longitud. durante la época de floración, se colectaron flores y se extrajo el polen de éstas con ayuda del vibrador eléctrico. para determinar la viabilidad de polen se utilizó el método de germinación in vitro planteado por estrada (2000) y el de tinción morfológica, sugerido por egusquiza y virraroel (1980) y white (1981). los conteos de polen se realizaron en cinco repeticiones en la cámara de neubauer, colocando unos granos de polen (100200) y efectuando la tinción con 2 a 3 gotas de la solución de acetato carmín, las cuales posteriormente, se observaron al microscopio con lente 10x. el porcentaje de viabilidad se determinó teniendo en cuenta el número de granos viables en relación con los granos totales encontrados en cada campo microscópico. en una siguiente fase de campo, se realizaron los cruzamientos de las variedades tomando únicamente como progenitor madre a la variedad monserrate, la cual, de acuerdo con estrada (2000), presenta una resistencia horizontal que se ha mantenido hasta el presente y es de ligera infección. una vez obtenidas las nuevas plántulas, cuando éstas alcanzaron una altura de 15 cm, se realizó el proceso de inoculación con una raza compleja inoculó mediante aspersión, de phytophthora infestans. la concentración de esporangios / mi utilizada fue de lx 106• para la evaluación de la resistencia, se utilizaron las categorías y escalas sugeridas por el cia t para la evaluación estándar de fríjol a patógenos bacterianos y fungosos, adaptadas al presente estudio (cuadro 1) (schoonhoven y pastor, 1991). los datos se procesaron con el sistema sas y se realizaron análisis de varianza en un diseño completamente al azar para la viabilidad del polen, y análisis de covarianza _para la reacción a gota donde el número de plantas evaluadas por categoría fue la covariable. cuadro j. categorías para la evaluación de la reacción a patógenos fungosos en solanum tuberosum. categoría / descripción comentarios calificación resistente / 1, 2, 3 síntomas no util como visibles o poco progenitor o visibles. variedad comercial. intermedia / 4,5,6 síntomas visibles util como que sólo ocasionan variedad o daño limitado. fuente de resistencia a gota susceptible / 7,8,9 síntomas muy en la mayoría severos que causan de los casos pérdidas notables no útil, ni aún en el rendimiento o como muerte de la variedad _j)_lantas. comercial. resultados y discusion en la figura 1, se aprecia que el método de evaluación de fertilidad por tinción es constante para todas las variedades, es decir, que no depende del tiempo, pues a medida que transcurrieron los días de la lectura de polen no disminuyó la viabilidad sino que se mantuvo relativamente estable, o aumentó con el tiempo (figura la). mientras tanto, para el método de germinación si se encontró una relación con el tiempo, ya que la viabilidad de polen disminuyó gradualmente al paso de éste (figura lb); además, resulta lógico pensar que la fertilidad de un grano de polen se reduce con el tiempo y, de acuerdo con burke y lauer (1990), ésta se define como el tiempo transcurrido entre la recolección de mismo y la pérdida de la fertilidad bajo ciertas condiciones ambientales. teniendo en cuenta que la viabilidad de polen se define más por la elongación del tubo polínico que por el grado de tinción que presente un grano de polen, siempre se observó en la variedad monserrate (v 658) un buen nivel de germinación (figura le) mientras que para la variedad manpuerra (v 330) la germinación fue nula, y, por lo tanto, tampoco resultó viable para efectuar los cruces. en la evaluación de la cruzabilidad, se estableció que ésta fue más representativa en campo que en casa de malla, ya que la viabilidad de polen es favorecida por temperaturas entre 10.2 y 13.2°c, pues de acuerdo con autores como beasmish (1954) y estrada (2000), a temperaturas mayores de 18°c se reduce el porcentaje de fertilidad para las variedades de solanum tuberosum ssp. andigena. las variedades monserrate (v 658), lupa (v 678) ybogotana 2000 ospina y ligarreto: análisis de la calidad del polen en genotipos ... 71 (v 275) produjeron la mayor cantidad de polen en sus anteras. el mayor número de bayas correspondió a los cruzamientos realizados entre las variedades mon x 678 y mon x 275. en relación con el análisis de infección ocasionado por p. infestans, entre las variables dependientes plantas resistentes y plantas intermedias hubo una diferencia altamente significativa con respecto a la variable número de plantas totales. en la prueba de comparación de promedios (cuadros 2 y 3), para la variable de plantas resistentes el tratamiento, el mayor promedio fue mon x 250 con 17.37 y el promedio mínimo para esta variable fue para mon x 678 con 12.38. sin embargo, se pudo observar que, para el tratamiento anterior el mayor promedio en la categoría de plantas intermedias fue de 14.12; por lo tanto se puede decir que es un cruzamiento en el cual resultaron variedades con una fuente de resistencia a gota. el tratamiento con menor promedio para esta categoría correspondió a mon x mon, esto indica que a pesar de ser monserrate una variedad con resistencia horizontal, en la cual, de acuerdo con guzmán (1966), aparece la enfermedad pero de manera muy lenta y limitada, las plántulas de su autofecundaóión no representaron los mejores promedios dentro de las categorías mencionadas. como se puede notar en el cuadro 2, para la variable plantas resistentes se obtuvo mayor discriminación entre los tratamientos evaluados al nivel de diferencias significativas en relación con la variable de plantas intermedias (cuadro 3). finalmente, como se puede observar en la figura 2, existen altos niveles de resistencia a p. infestans o gota entre las progenies y esto es de gran utilidad para programas de fitomejoramiento, lo cual permite, a su vez, ampliar la base genética existente. el estudio permitió determinar que las variedades monserrate, lupa y bogotana presentaron la mayor producción de polen ~n sus anteras y mantuvieron la viabilidad por un período de 48 días, resultando ser exitosos padres. de los métodos de evaluación de la calidad de polen la germinación del grano es un hecho seguro y confiable para evaluar la viabilidad, ya que la tinción polínica no disminuyó en relación con los días de lectura después de su colecta. o 100 com paracion de los prom edios ourante olas a lectura de polen para m. tincion id,. 95,. .. 90 :!! c:= ti~ g_ 85 > 80..,. ." 17 75 70+-----.---~----_c-----.----,_----._--~---658 46 .......678 ____275 12 25 33 41 di•• a lectura ® comparacion de promedios durante dias a lectura depolen para m. germinacion14 ,-------------------------------------.. 12 +-~.~---------------------------------i 10 +---~~~.-------------------------------~ ~ 8 +---""''-.-------...---------~ g_ 6 t-.. ~~~~~~~~~~~----------------> -,...___~"' ; 4 ~~~~~~~; -~~--~.~~"'i~~......~::--::r-----,1 :-:-:__250 ....... 215 """'330 12 17 25 33 41 46 di ••• lectura © 14 comparacion de los promedios durante dias a lectura de polen para m. germinacion .. 12,. -: 10 :!! c:= id~¡ 6 >..,. ." 12 17 25 ___ 658 46 ....... 678 ____275ola. a lectura 33 41 figura l. comparación de los métodos de calidad de polen a) viabilidad por tinción. b) germinación, en los cultivares ojona (v 215), nn (v 250) ymanpuerra (v 330), ye) germinación en las variedades monserrate (v 658), lupa (v 678) y bogotana (v 275). 72 agronomia colombiana vol. 17 cuadro 2. comparación de promedios para la variable plantas resistentes ajustados por la covariable número de plantas totales. tratamientos mor x215 mor x 250 mor x 275 mor x 678 promedio mor x215 15,88 morx250 0,6551 ** 17,37 mor x 275 0,80670.s. 0,5049 ** 15,23 morx678 0,2498 ** 0,1633 ** 0,1860 ** 12,38 mor e 0,8045 ** 0,5540 ** 0,89020.s. 0,4182 ** 14,83 •• altamente significativo, p<o.oi, n.s= no significativo, p>o.os cuadro 3. comparación de promedios para la variable plantas intermedias ajustados por la covariable número de plantas totales. tratamientos mon x215 mon x 250 mon x275 moox678 promedio moox215 9,83 mon x 250 0,8785 n.s. 10,19 mon x 275 0,9294 n.s. 0,8149 n.s. 9,67 mon x 678 0,0651·· 0,1281·· 0,0130·· 14,12 mon® 0,9845 n.s. 0,8895 n.s. 0,9571 •• 0,0665·· 9,78 •• altamente significativo, p<o.oi, n.s.= no significativo, p>o.os com paraclon prom edlos para las variables pr, pi y ps en '"'o '".2 '"~ 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% +---,------,--....,-----,----1' 215 x 250 x 275 x 678 x mon mon mon mon mon (x) tratamiento figura 2. comportamiento de las poblaciones segregantes de papa a phytophthora infestans. los cruzamientos mon x 215, mon x 275 ymon x 250 obtuvieron mayores promedios de resistencia a la raza compleja respecto a la variedad monserrate, y el cruzamiento mon x 678 logró el mayor promedio para la categoría plantas intermedias, posiblemente con resistencia horizontal. las nuevas plantas originadas resultaron tener un buen nivel de resistencia para todos los cruzamientos; por ello serán útiles en calidad de nuevos cultivares para los productores o como progenitores para programas de mejoramiento sostenible. i literatura citada beasmish, k.the effect ofthe pollen aging on seed development in solanum. american potato journal34: 366. 1954. burke, m.c. ys. lauer pollen viability indicators forpredicting viability of reduced gametes in s. tuberosum. conference european association for potato research (eapr). edinburgh. 20 pp. 1990. egusquiza, r y j. vll..laroel. teñibilidad polínica y efecto de emasculación en papas indígenas cultivadas en perú. anales científicos. p. 179-186. 1980. estrada, n. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. proinpa/cid/cip. la paz, bolivia. 372 pp. 2000. estrada, n. utilidad de varias especies silvestres de papa para incorporar resistencia al tizón mediante cruzamientos. revista . nacional de papa. cochabamba. bolivia. p. 12-13. 1992. gual tero, ej. yc. garcia. las poblaciones de phytophthora infestans presentes en papa en el altiplano cundiboyacense en 1996 son monomórficas para la enzima glucosa-6-fosfato isomerasa. agronomía colombiana 15(1): 7-15. 1998. guarin, s., ñustez, c. yj. ospina. estudio de la fertilidad en 81 genotipos de la colección colombiana de solanum phureja. agronomía colombiana 15(1): 49-58. 1998. guzman, j. herencia de la resistencia de campo al «tizón» phytophthora infestans en variedades cultivadas de papa, subespecies tuberosa y andigena. revista papa. p. 89-99. 1966. macka y, g. r resistencia: el fundamento del manejo integrado de patógenos para el tizón tardío (phytophthora infestans). cipcircular22 (1): 2-5. 1996. ochoa, d. los andes cuna de la papa. diversity 7 (1-2):4850.1991. schoonhoven, a.v. yc.m.a. pastor sistema estándar para la evaluación de germoplasma de frijol. documento isbn 84892()(r 73-2. cali, colombia. 56 pp.1991. smith, o. potatoes: production, storing, processing. the avi publishing co. inc. westport. connecticut. 1968. trognitz, b., m. ghislain, c. crissman yb. hardy. mejoramiento de papa para resistencia duradera al tizón tardío usando nuevas fuentes de resistencia y métodos de selección no convencionales. cip circular 22 (1):6-9.1996. white, j. production of true seed. centro internacional de la papa. (cip), perú. 43 pp. 1981. volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf 29(2)_04 rooting of tow types.indd received for publication: 22 november, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 járdin botánico de bogotá jóse celestino mutis. bogota (colombia). 3 corresponding author. svmagnitskiy@unal.edu.co agronomía colombiana 29(2), 197-203, 2011 rooting of two types of cuttings of fruit crops vaccinium floribundum kunth and disterigma alaternoides (kunth) niedenzu (ericaceae) enraizamiento de dos tipos de estacas de los frutales vaccinium floribundum kunth y disterigma alaternoides (kunth) niedenzu (ericaceae) stanislav magnitskiy1,3, gustavo ligarreto m.1, and héctor orlando lancheros2 abstract resumen vaccinium floribundum kunth and disterigma alaternoides (kunth) niedenzu are two fruit-bearing species of the family ericaceae, native to the andean forest. given very scarce knowledge on their ecophysiology, it is not known how to propagate these plants, which limits the possibility of introducing these into the commercial culture. the present study had an objective to evaluate the rooting potential of softwood and hardwood cuttings of v. floribundum and d. alaternoides using 50-400 mg l-1 naphthaleneacetic acid (naa) and indole-3-butyric acid (iba) as rooting hormones in an organic-mineral medium. the softwood cuttings taken from the apical part of the branch had up to 47.0% rooting in v. floribundum and up to 77.2% in d. alaternoides at day 60, whereas hardwood cuttings taken from the base of the branch presented lower rooting values, among 8.1 and 24.0% in v. floribundum and among 6.8 and 34.5% in d. alaternoides. softwood cuttings of v. floribundum y d. alaternoides treated with 400 mg l-1 mg naa remained viable up to 64 and 86%, while the rooting percentage was up to 44.4 and 77.2 %, and average number of roots was up to 8.4 and 6.3, respectively. the results of the study offer a base for development of the protocol for the vegetative propagation of these species. vaccinium f loribundum kunth y disterigma alaternoides (kunth) niedenzu son dos especies frutales de la familia ericaceae, nativas del bosque andino. dado el muy escaso conocimiento divulgado sobre su ecofisiología, no se conoce como propagar estas plantas, lo que limita la posibilidad de introducirlas como cultivo comercial. el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el potencial de enraizamiento de las estacas jóvenes y semileñosas de v. floribundum y d. alaternoides utilizando 50-400 mg l-1 del ácido naftalenacético (ana) y del ácido indolbutírico (aib) como hormonas enraizadoras en un sustrato orgánico-mineral. las estacas jóvenes provenientes de primordios apicales de la rama tuvieron hasta 47,0% de enraizamiento en v. floribundum y hasta 77,2% en d. alaternoides al día 60, mientras que estacas semileñosas provenientes del tercio medio de la rama presentaron más bajas tasas de enraizamiento, entre 8,1 y 24.0% en v. floribundum y entre 6,8 y 34,5% en d. alaternoides. las estacas jóvenes de v. floribundum y d. alaternoides tratadas con 400 mg l-1 de ana permanecieron viables hasta 64 y 86% respectivamente, mientras que el porcentaje de enraizamiento fue de 44,4 y 77,2% y el número promedio de las raíces fue de 8,4 y 6,3. los resultados del estudio ofrecen una base para la elaboración del protocolo de la propagación vegetativa de estas especies. key words: propagation, mortiño, ovo, auxins, indole-3-butyric acid, 1-naphthaleneacetic acid. palabras clave: propagación, mortiño, ovo, auxinas, ácido indolbutírico, ácido naftalénacético. introduction vaccinium floribundum kunth and disterigma alaternoides (kunth) niedenzu are two fruit species of tribe vaccinieae of family ericaceae native to the andean forest. in the neotropics, several fruit species of this family have a potential to be cultivated, such as vaccinium meridionale, gaultheria anastomosans, and macleania rupestris that grow spontaneously in the north-western south america. most of these species in the andean region may be found in cold, wet and mountainous habitats located between 1,500 and 3,000 m a.s.l. (luteyn, 2002) as shrubs, epiphytes and, occasionally, lianas (gentry, 1996; luteyn, 2002). vaccinium is the largest genus of the tribe vaccinieae (lens et al., 2002). in case of v. floribundum, this plant has its natural distribution in venezuela, colombia, ecuador, peru (luteyn, 2002), costa rica (schneidt et al., 1996), and bolivia (sanjinés et al., 2006). this fruit bearing plant may be encountered in páramos of the andes from 2,700 (salzer et al., 2006) up to 4,000 m a.s.l. (schick, 1993). v. floribundum is a shrub with height ranging among 2.0 and propagation and tissue culture 198 agron. colomb. 29(2) 2011 3.5 m (schick, 1993; sanjinés et al., 2006), although in the mountains of cundinamarca dwarf plants from about 20 cm height could be found in a state of fruiting. the fruit of v. floribundum is a spherical berry of 5-12 mm in diameter, its color varies from blue and dark blue, with surface smooth and sometimes glaucous (sanjinés et al., 2006). in mountain forests of colombia, this plant often grows in association with v. meridionale and d. alaternoides and could be distinguished from these species by lower size, leaves of dark green color with crenulate margins, dense branching, and berry of more acid flavor. v. floribundum is a commonly used species, especially in ecuador, to prepare marmalades, drinks and desserts (luteyn, 2002; vasco et al., 2009). its high content of anthocyanins, reaching 345 mg/100 g fw (vasco et al., 2009) as well as high accumulation of phenolics and vitamin c in fruits makes these stand out for their medicinal properties, mainly for treatment of cardiovascular problems and cancer (schreckinger et al., 2010). in colombia, v. floribundum is known under the names of agracejo, mortiño, mortiño de árbol (antioquia), agraz, chivaco (cundinamarca) (cardozo et al., 2009). it is one of five native species of the genus vaccinium reported so far in colombia: v. meridionale, v. floribundum, v. corymbodendron, v. euryanthum, and v. singularis (salinas and betancur, 2007). it is worth mentioning that v. meridionale and v. floribundum are traditionally considered the only two native species of this genus, whose fruits are edible (schick, 1993), although the reports exist that v. corymbodendron also has edible fruits (sierra et al., 2005). v. corymbodendron grows in the same environments that v. floribundum and v. meridionale (marcano-berti, 2002) and is mistaken in its natural habitat with other ericaceae species disterigma alaternoides and gaultheria myrsinoides. the confusion between the species comes from the lack of knowledge on the morphological differences between them in the field and the use of a common terminology, because the name “mortiño” in the andean region is used for a wide variety of plants, including v. corymbodendron (sierra et al., 2005), v. meridionale (schick, 1993), v. floribundum (vasco et al., 2009), hesperomeles sp. (gentry, 1996; cardozo et al., 2009) and other species. the genus disterigma s.l. holds up to 40 species, mainly small shrubs distributed in the forests of high mountains and páramos from southern mexico (wilbur, 1992) to central america and northern south america (pedrazapeñalosa, 2009; pedraza-peñalosa, 2010). information on the distribution, physiological and horticultural potential of d. alaternoides is much more limited than that of v. floribundum. in south america, the plant grows spontaneously in venezuela, colombia, ecuador, peru, guyana, and bolivia at altitudes between 2,400 and 3,700 m a.s.l. (smith, 1933), often in associations with other ericaceae. it is a shrub that reaches up to 4.0 m height (smith, 1933) with edible fruits of bitter taste characterized by a high content of flavonoids (pino et al., 2001). the fruits are rounded translucent berries with size between 5 and 12 mm in diameter and color ranging from white-pink to red. in colombia, d. alaternoides is also known as capulí silvestre (nariño), uvo blanco, and ovo grows in páramos of north santander, cundinamarca, nariño (smith, 1933), chocó (pino et al., 2001), and boyacá. its use for food in colombia appears to be limited and includes fresh fruit consumption as well as processed cakes and marmalades, the latter presentation is most commonly used modality in sumapaz, rural town of bogotá. given the lack of reported knowledge about the species under discussion, there is no reference to suggest the development of programs dedicated to the domestication of these species. in particular, it is not known how to propagate these plants, which limits the possibility of introducing these as commercial crops. for v. floribundum, some questions of propagation by cuttings (noboa, 2010) and seeds (cardozo et al., 2009) were answered, the last one is slow, erratic and propagules are very non-uniform and apparently have high genetic diversity; there were, no published data found on the propagation of d. alaternoides. there is a need to develop a protocol for the propagation of these species. taking into account that different ericaceous plants are often multiplied by cuttings, the present study was done to evaluate the potential of rooting of cuttings of two species of ericaceae using indolebutyric and naphthaleneacetic acids as rooting hormones to provide a recommendation to potential farmers in the establishment of plants in culture selected for their production, fruit quality, and other desirable characteristics. materials and methods the study was conducted in greenhouse under plastic cover at the faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. the material of v. floribundum and d. alaternoides was obtained from branches cut from shrubs in choachí, cundinamarca. the plants of v. floribundum with an average height of 30 cm were obtained at the site located at coordinates 35’ 17.2” w and 73º 59’ 53.1” n, altitude 3,348 m a.s.l.; the plants of d. alaternoides with an average height of 1.30 m were obtained at the site located magnitskiy, ligarreto m., and lancheros: rooting of two types of cuttings of fruit crops vaccinium floribundum kunth... 199 at coordinates 36’ 12.2” w and 73º 58’ 02.2”, altitude 3,200 m a.s.l. the vegetation at both sites corresponded to páramo, with the presence of low-and medium-sized shrubs of ericaceae and melastomataceae. mother plants to select the cuttings were the adult ones, with the appearance of some fruits and without visual symptoms of nutritional deficiencies or phytosanitary problems. orthotropic vegetative branches were used to prepare the cuttings with similar characteristics, with turgid leaves and of good vigor. for both species were used two types of cuttings: young taken from apical primordia and semi-hardwood taken from the middle third of the branch. the characteristics of the cuttings are presented in tab. 1. rooting was carried out with different concentrations of auxins, indolebutyric acid iba and naphthaleneacetic acid naa. the hormone solutions were prepared taking 2,000 mg iba (sigma, ontario, canada) or 2,000 mg naa (sigma, ontario, canada) pure, diluted in 10 ml of 70% ethyl alcohol and adding distilled water to volume one liter. from these solutions, solutions of 0, 100, 400 and 800 mg l-1 of iba or naa were prepared, doses that were mixed with industrial talc. the mode of application of the hormones was to perform a mixture of the solution of the hormone with talc as inert material in such a proportion to produce a paste containing 0, 50, 200 or 400 mg l-1 iba or naa (castrillón et al., 2008). this method allows the hormone remaining at the base of the cutting any longer when compared with a dip of the cutting in hormone solutions, often of very high concentration (castrillón et al., 2008; ávila díaz-granados et al., 2009). approximately 1 cm of the basal part of the cuttings were introduced into the mixture and allowed drying at ambient temperature for 1-2 min, then sown in plastic trays of 18 alveoli with diameter 8.0 cm and depth 8.0 cm. as rooting medium was used organically-mineral substrate composed of peat without mineral nutrients (klasmann-deilmann gmbh, geeste-germany) mixed in a 1:1 ratio with coal ash consisting of residues of medium structure. the mixture with peat present physical condition to maintain aeration and water retention in substrate avoiding problems of low water retention in the substrate of coarse ash or pure peat or poor drainage in the substrate of fine ash (castrillón et al., 2008). in order to water the cuttings, water mist was supplied for 10 min twice a day during the first 30 d; after 30 d and until the end of the experiment the frequency of watering was once a day. the trays were kept covered with plastic after applying irrigation to reduce temperature changes on rooting bench and reduce transpiration by leaves/stem keeping alive the cuttings up to the time than these formed adventitious roots. a synthetic black mesh was installed providing 75% light on the bench, to reduce the intensity of solar radiation and to maintain high relative humidity during the rooting. at 60 d, the following variables were measured: percentage viability of cuttings estimated by the presence of at least two leaves, percentage of cuttings rooted from total cuttings planted, number of adventitious roots, and average length of the roots on each cutting. we used a completely randomized design with 14 treatments, consisting of two hormones, iba and naa, three hormone concentrations and two types of cuttings, young and semi-hardwood, the control was distilled water. each treatment consisted of 16 replicates. an analysis of variance was done using the statistical package sas® version 9 and the differences between treatments were evaluated by tukey test. results from day 14 after start of the experiment some cuttings of vaccinium floribundum and disterigma alaternoides began to show symptoms of viability loss, recorded by leaf abscission. the fall of leaves was accompanied by necrosis of the cuttings that began in the basal end and was progressively moving toward the apex. in general, the rooting of cuttings was more successful in d. alaternoides than in v. floribundum (tabs. 2 and 3). d. alaternoides had adventitious root formation not only at the base of the cuttings, but also at the leaf base, which was not typical for v. floribundum (fig. 1). when transplanting some control cuttings at day 60 in the pots filled with the same organic-mineral substrate, plants of d. alaternoides had intensive growth of new shoots within next 2 to 4 months, while the growth of v. floribundum growth was slow (data not shown). table 1. morphological characteristics of cuttings of v. floribundum and d. alaternoides.* state v. floribundum d. alaternoides length (cm) diameter (mm) number of leaves fresh weight (g) length (cm) diameter (mm) number of leaves fresh weight (g) young 6.4 1.5 16 0.53 6.4 2.0 14 0.62 semi-hardwood 6.8 4.0 9.5 0.96 6.8 3.2 6 0.73 * mean 20 units. 200 agron. colomb. 29(2) 2011 in v. floribundum, mortality rate of young cuttings was high; in most treatments, except naa applications of 200 and 400 mg l-1, for 60 days more than half of young cuttings died (tab. 2). more lignified cuttings remained viable for longer than the tender cuttings, possibly due to a lower rate of drying off. woody cuttings of v. floribundum thicker than those present in the study were viable for a longer time, they sprouted but did not emit roots (data not shown), the results were similar to those observed in v. meridionale (ligarreto et al., 2006) when highly lignified cuttings had very low rhizogenic activity. at the same time, the percentage of rooting was higher in young cuttings than in lignified ones (tab. 2). the application of naa to the cutting base favored rooting of cuttings, increase of number and length of roots, while the iba had a minor effect. young cuttings of v. floribundum treated with 200 and 400 mg l-1 naa remained viable up to 56 and 64%, respectively, the rooting percentage was 47 and 44%, and the average number of roots was 7.0 and 8.4 that proves the usefulness of these treatments to propagate this species. the average length of roots increased significantly in young cuttings by treating these with 400 mg l-1 naa, whereas treatment with 400 mg l-1 iba did not cause the same effect (tab. 2). in case of d. alaternoides, it was shown higher percentage of viability of both types of cuttings compared with v. floribundum (tabs. 2 and 3). by comparing the percentages of rooting of young and semi-hardwood cuttings, the first ones had higher rooting in d. alaternoides. the cuttings taken from the middle third of the branch remained viable for longer time than apical cuttings. over 90% of young cuttings of d. alaternoides in all treatments, that remained table 2. characteristics of rooting of cuttings of v. floribundum. treatments viability at 60 days (%) rooting (%) average number of roots average length of roots (cm) young semi-hardwood young semi-hardwood young semi-hardwood young semi-hardwood h2o 40 54 29.8 17.2 5.2 ab 3.7 ab 1.2 b 1.7 bc iba, mg l-1 50 42 60 32.1 8.1 6.2 bc 1.5 a 2.5 d 0.6 a 200 41 48 25.6 24.0 7.0 bcd 4.8 b 1.7 bc 2.1 c 400 32 46 26.0 12.7 4.0 a 3.5 ab 0.6 a 1.1 ab naa, mg l-1 50 35 62 31.8 19.3 8.2 cd 2.0 ab 3.7 e 1.5 abc 200 56 56 47.0 22.9 7.0 bcd 4.0 ab 2.4 d 2.1 c 400 64 56 44.4 17.8 8.4 d 3.3 ab 2.2 cd 1.2 abc means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). figure 1. rooting of young cuttings of v. floribundum (a) and d. alaternoides (b) after 60 days treated with 400 mg l-1 naa. a b magnitskiy, ligarreto m., and lancheros: rooting of two types of cuttings of fruit crops vaccinium floribundum kunth... 201 alive at 60 d after the start of the experiment, formed adventitious roots (tab. 3). the application of rooting hormones (400 mg l-1 naa or iba) increased the number of rooted cuttings and the number and length of roots formed, this effect was more evident in the young cuttings than in semihardwood cuttings. discussion the results show that the multiplication of disterigma alaternoides by cuttings has higher potential because it is rooted more easily than vaccinium floribundum. the rate of woody plant regeneration after cutting as the cause of pruning, forest fires, etc., and the ability to produce adventitious roots are a feature of indirect activity of endogenous auxins (hartmann et al., 1996). although these two species often form associations in páramos of the andes, the results indicate that their rates of vegetative propagation in their natural habitat might be different. lignified cuttings of both species remained viable for more time than young cuttings, which could be attributed to the effect of their thickness. the lignified cuttings were thicker and should have contain more carbohydrate reserves to remain viable; additionally, a high degree of lignification might prevent rapid drying of the thick cuttings (hartmann et al., 1996), therefore, the young ericaceae cuttings are more demanding in watering conditions than the lignified ones (giroux et al., 1999 and references therein). on the other hand, the rooting percentage was higher in young cuttings, with the presence of apical bud, as it was proven in other ericaceous (gough, 1993; lee et al., 2004; yong et al., 2005). high percentage of rooting in young cuttings, especially d. alaternoides, might be due to endogenous auxin activity, taking into account that the apical and axillary buds are a source of auxin for callogenesis and rhizogenesis (hartmann et al., 1996). in this context, the length of cuttings may be important for rooting, with vaccinium angustifolium cuttings of high number of nodes, 4 to 6, were more successful for rooting than short cuttings (lee et al., 2004). moreover, the growth of adventitious roots in woody cuttings could be prevented by sclerenchyma (hartmann et al., 1996), a tissue whose formation tends to be increasing with the age of plant organs. for example, in hardwood cuttings of vaccinium corymbosum, continuous layer of lignified pericycle fibers and the epidermis affected the emergence of adventitious roots that originated from the cambium and the phloem (mahlstede and watson, 1952). blueberries like other ericaceae are typically propagated by stem cuttings (horigome et al., 2008, trevisan et al., 2008), although these are known to be very hardrooted when multiplied by this method. their rates of rooting are low and time for emission of adventitious roots goes beyond 3 to 4 weeks (gough, 1993), therefore, auxin applications tend to increase the percentage of rooting in cuttings (debnath, 2007; fischer et al., 2008; ávila díaz-granados et al., 2009). among auxins, iba and naa are used to induce rooting because these are non-toxic in a wide range of concentrations for a large number of species and chemically stable in contact with the substrate of propagation (hartmann et al., 1996). auxin applications had more effect on rooting of apical cuttings than on those taken from the middle part of the branch, as was observed in vaccinium ashei (schuch et al., 2007). additional treatments to stimulate adventitious root formation in cuttings of ericaceous include: the increase of luminosity in the rooting chamber because darkness may reduce the percentage of rooting (yong et table 3. characteristics of rooting of cuttings of d. alaternoides. treatments viability at 60 days (%) rooting (%) average number of roots average length of roots (cm) young semi-hardwood young semi-hardwood young semi-hardwood young semi-hardwood h2o 72 63 64.3 24.0 4.3 ab 3.3 a 1.8 b 0.6 ab iba, mg l-1 50 64 79 61.0 29.7 4.7 abc 3.2 a 3.0 d 1.1 bc 200 78 62 64.3 17.7 6.6 c 4.0 ab 1.9 b 0.8 abc 400 83 72 74.2 19.1 10.4 d 7.0 b 2.4 c 1.2 bc naa, mg l-1 50 61 64 60.6 6.8 3.4 a 2.0 a 0.6 a 0.2 a 200 62 77 56.4 14.2 4.6 abc 4.5 ab 1.9 b 2.2 d 400 86 81 77.2 34.5 6.3 bc 7.5 b 2.4 c 1.3 c means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). 202 agron. colomb. 29(2) 2011 al., 2005, damiani et al., 2009), increase in the level of co2 in the rooting chamber between 0.1% (prokaj et al., 2004) and 5% (biggs et al., 1983) and warming the rooting bench (horigome et al., 2008; luna, 2009). other factors, whose effect could be evaluated for stimulating the rooting are the composition and characteristics of the substrate (hoffmann et al., 1995; castrillón et al., 2008), the type of cut made in the cutting (trevisan et al., 2008), the insertion depth of the cutting into the substrate (horigome et al., 2008), and the polarity of the cutting. the use of cuttings for commercial propagation can significantly reduce the time ericaceae require for the establishment of cultivated plants compared with other propagation methods, such as in vitro (albert et al., 2009), thus, the cuttings of d. alaternoides and v. floribundum as propagating material offer gain in time of culture establishment and fruiting. it is noteworthy that many neotropical ericaceae in their natural habitat are propagated by rhizomes (genera lyonia, pernettya, tepuia, and themistoclesia) or adventitious roots that form along the stems (genus disterigma) (luteyn, 2002). in different ericaceous, extensive systems of rhizomes can form large clonal colonies, such as in disterigma empetrifolium, while the stems of some species of the genera arbutus, ceratostema, comarostaphylis, macleania, and vaccinium have lignotubers, in where meristematic areas are located with high capacity for regeneration after cuttage (luteyn, 2002; evans and vander kloet, 2010). the diversity of organs used for multiplication provides a possibility to use these materials for the propagation of the species studied. in practical terms, at 400 mg l-1 naa promises more than 44% (v. floribundum) and 77% (d. alaternoides) rooting of cuttings taken from apical branch primordia, which serves as a base for developing a protocol for vegetative propagation of these plants under greenhouse conditions. conclusions the research results show that young cuttings have high rooting potential in v. floribundum and, especially, d. alaternoides, which may be useful as a method of vegetative propagation of these species. the percentage of rooting of semi-hardwood cuttings did not exceed 24.0 (v. floribundum) and 34.5% (d. alaternoides) at 60 d after starting the experiment and their use for propagation is limited. exogenous auxin application to the base of young cuttings increased the viability, percentage of rooting, and number and length of roots formed. in practical terms, 400 mg l-1 naa promises more than 44% (v. floribundum) and 77% (d. alaternoides) rooting of cuttings taken from apical primordia of the branches. acknowledgements the authors express their gratitude to dr. paola pedrazapeñalosa (institute of systematic botany, the new york botanical garden, usa) for her valuable assistance in the taxonomic determination of material d. alaternoides for this study. literature cited albert, t., m. starast, k. karp, h. kaldmäe, e. vool, and t. paal. 2009. the influence of propagation method on growth of the half-highbush blueberry ‘northblue’. acta hort. 812, 141-145. ávila díaz-granados, r.a., o.j. orozco silva, g.a. ligarreto moreno, s. magnitskiy, and a. rodríguez. 2009. influence of mycorrhizal fungi on the rooting of stem and stolon cuttings of the colombian blueberry (vaccinium meridionale swartz). int. j. fruit sci. 9, 372-384. biggs, r.h., p.g. webb, and s.v. kossuth. 1983. rooting characteristics of eight rabbiteye blueberries recommended for florida. proc. fla. state hort. soc. 96, 228-229. cardozo, r.h., s.l. córdoba, j.d. gonzález, j.r. guzmán, h.o. lancheros, l.i. mesa, r.a. pacheco, b.a. pérez, f.a. ramos, m.e. torres, and p.t. zúñiga. 2009. agracejo. pp. 57-68. in: guzmán, j.r., s.l. córdoba, p.t. zúñiga, m.e. torres, b.a. pérez, l.i. mesa, r.a. pacheco, and c. córdoba (eds.). especies útiles de la región andina de colombia. vol. i. jardín botánico de bogotá josé celestino mutis. bogota. castrillón, j.c., e. carvajal, g. ligarreto, and s. magnitskiy. 2008. el efecto de auxinas sobre el enraizamiento de las estacas de agraz (vaccinium meridionale swartz) en diferentes sustratos. agron. colomb. 26, 16-22. damiani, c.r., t.r. pelizza, m.w. schuch, and a. de rossi rufato. 2009. luminosidade e iba no enraizamento de microestacas de mirtileiro dos grupos rabbiteye e southern highbush. rev. bras. frutic. 31, 650-655. debnath, s.c. 2007. influence of indole-3-butyric acid and propagation method on growth and development of in vitro and ex vitro-derived lowbush blueberry plants. plant growth reg. 51, 245-253. evans, r.c. and s.p. vander kloet. 2010. comparative analysis of hypocotyl development in epiphytic, lignotuber-forming, and terrestrial vaccinieae (ericaceae). botany 88, 556-564. fischer, d.l.o., j.c. fachinello, a.l.e. correa, t.z.f. pinto, and c.l. giacobbo. 2008. efeito do ácido indolbutírico e da cultivar no enraizamiento de estacas lenhosas de mirtilo. rev. bras. frutic. 30, 285-289. gentry, a.h. 1996. a field guide to the families and genera of woody plants of northwest south america (colombia, ecuador, peru) with supplementary notes on herbaceous taxa. the university of chicago press, chicago, il. giroux, g.j., b.k. maynard, and w.a. johnson. 1999. comparison of perlite and peat:perlite rooting media for rooting softwood stem cuttings in a subirrigation system with minimal mist. j. environ. hort. 17, 147-151. magnitskiy, ligarreto m., and lancheros: rooting of two types of cuttings of fruit crops vaccinium floribundum kunth... 203 gough, r.e. 1993. the highbush blueberry and its management. crc press, new york, ny. hartmann, h.t., d.e. kester, f.t. davies, and r. geneve. 1996. plant propagation principles and practices. 6th ed. prentice hall, new york, ny. hoffmann, a., j.c. fachinello, and a.m. santos. 1995. enraizamiento de estacas de duas cultivares de mirtilo (vaccinium ashei reade) em diferentes substratos. rev. bras. agroc. 1, 22-30. horigome, m., t. araki, t. okada, m. hatakeyama, and i. kenmochi. 2008. effect of hardwood cuttage on the propagation of blueberry (vaccinium). bull. gunma agr. tech. cent. 5, 33-39. lee, j.g., j.n. lee, e.h. lee, and b.y. lee. 2004. cutting propagation efficiency of lowbush blueberry (vaccinium angustifolium ait.) depending on the conditions of media and cutting. hortscience 39, 825. ligarreto, g.a., c.i. medina, m.l. arias, l.j. martínez, h. corredor, j.d. muñoz, and p. patiño. 2006. zonificación de las especies de agraz (vaccinium spp.) y una aproximación de su manejo agronómico como cultivos promisorios para la zona alto andina colombiana. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogotá. lens, f., k.a. kron, j.l. luteyn, e. smets, and s. jansen. 2004. comparative wood anatomy of the blueberry tribe (vaccinieae, ericaceaes. l.). ann. missouri bot. gard. 91, 566-592. luna, t. 2009. vegetative propagation. pp. 153-175. in: dumroese, r.k., t. luna, and t.d. landis (eds.). nursery manual for native plants: a guide for tribal nurseries. vol. 1: nursery management. agriculture handbook no. 730. usda forest service, washington, dc. luteyn, j. 2002. diversity, adaptation, and endemism in neotropical ericaceae: biogeographical patterns in the vaccinieae. bot. rev. 68, 55-87. mahlstede, j.p. and d.p. watson. 1952. an anatomical study of adventitious root development in stems of vaccinium corymbosum. bot. gaz. 113, 279-285. marcano-berti, l. 2002. studies on the flora of the guianas nº 101: new vochysiaceae: qualea johannabakkeri and qualea marionii. acta bot. venez. 25, 111-118. noboa, v.f. 2010. efecto de seis tipos de sustratos y tres dosis de ácido naftalenacético en la propagación vegetativa de mortiño (vaccinium floribundum kunth). undergraduate thesis. natural resources faculty, escuela superior politécnica de chimboraso, riobamba, ecuador. pedraza-peñalosa, p. 2009. systematics of the neotropical blueberry genus disterigma (ericaceae). syst. bot. 34, 406-413. pedraza-peñalosa, p. 2010. insensitive blueberries: a total-evidence analysis of disterigma s.l. (ericaceae) exploring transformation costs. cladistics 26, 388-407. pino, n., r.d. torrenegra, and j.a. pedroso. 2001. estudio botánico y químico de disterigma alaternoides (hbk) nied. ericaceae: vacciniaceas. rev. univ. tecnol. choco 14, 1657-3498. prokaj, e., m. saigusa, k. kitamura, and k. suzuki. 2004. growth responses of blueberry softwood cuttings to atmospheric carbon dioxide enrichment. tohoku j. agric. res. 54, 13-21. salinas, r.n. and j. betancur 2007. novedades taxonómicas de las ericáceas del suroccidente de colombia. caldasia 29, 51-58. salzer, j., s. matezki, and m. kazda. 2006. nutritional differences and leaf acclimation of climbing plants and the associated vegetation in different types of an andean montane rainforest. oecologia 147, 417-425. sanjinés, a.a., b. øllgaard, and h. balslev. 2006. frutos comestibles. pp. 329-346. in: moraes, m.r., b. øllgaard, l.p. kvist, f. borchsenius, and h. balslev (eds.). botánica económica de los andes centrales. universidad mayor de san andrés, la paz. schick, c. 1993. overview of the blueberry industry in south america. acta hort. 346, 27-32. schneidt, j., u. stein, b. furchheim-weberling, s. wiedmann, and f. weberling. 1996. estudios sobre formas de crecimiento de algunas especies típicas del páramo de costa rica. brenesia 45-46, 51-112. schreckinger, m.e., j. lotton, m.a. lila, and e. gonzález de mejia. 2010. berries from south america: a comprehensive review on chemistry, health potential, and commercialization. j. med. food 13, 233-246. schuch, m.w., a. de rossi, c.r. damiani, and g.c. soares. 2007. aib e substrato na produção de mudas de mirtilo cv. “climax” através de microestaquia. ciênc. rural 37, 1446-1449. sierra, e.j.a., g.f. alzate, r.h.s. soto, r.b. durán, and v.l.m. losada. 2005. plantas silvestres con potencialidad ornamental de los bosques montano bajos del oriente antioqueño, colombia. rev. fac. nal. agr. medellín 58, 2651-2663. smith, a. 1933. the genera sphyrospermum and disterigma. brittonia 1, 203-232. trevisan, r., r.c. franzon, r.f. neto, r.g. da silva, g.e. dias, and a.l.e. corrêa. 2008. enraizamento de estacas herbáceas de mirtilo: influência da lesão na base e do ácido indolbutírico. ciênc. agrotec. 32, 402-406. vasco, c., k. riihinen, j. ruales, and a. kamal-eldin. 2009. chemical composition and phenolic compound profile of mortiño (vaccinium floribundum kunth). j. agric. food chem. 57, 8274-8281. wilbur, r.l. 1992. a synopsis of the genus disterigma (ericaceae: vaccinieae) in mexico and central america with the description of two previously undescribed species. bull. torrey botan. club 119, 280-288. yong, w.c., z. zhen, y. hong, and g. yin. 2005. effects of lignification of cuttings from different cultivars of vaccinium ashei on rooting capacity. j. plant resour. environ. 14, 26-32. volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf . .' '. departamento de desarrollo rural agronomía colombiana. 1997 volumen xiv no. 2 pago 158181 la agricultura colombiana en 1996 * (comportamiento de sus principales variables) the agriculture in colombia during 1996 rafael vásquez ordóñez .* summary this article deals with the agriculture in colombia during 1996. founded on some indicators such as growth of the production, land reform, credits, prizes, balance of payment, etc. it gathers information and analyses the mains economics and management techniques carried out by agriculture ministery, to garantee an appropriate administration of the agricultural sector in colombia. it has also been consideret the suitable actions to solve the mains problems of the agricultural sector. finally, some results obtained to december 1996 are presented. key words: agriculture. growth. production. land reform. credit. prizes. balance of payment. introduccion el presente artículo describe y analiza el comportamiento del sector agrícola del país durante 1996. para ello, hemos estudiado la evolución de cada una de las variables más importantes del sector, tales como el crecimiento del producto bruto agrícola, el crédíto, los precios, las importaciones y exportaciones, la estructura de tenencia de la tierra, las inversiones y el desempeño de los productos agrícolas más significativos. • recibido en febrero de 1997 .* profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. dan e., "encuesta nacional agropecuaria", bogotá, octubre de 1996. analizamos también, algunas de las acciones gubernamentales orientadas a solucionar los problemas más importantes, presentes en el campo colombiano, así como los resultados obtenidos por el sector en el mencionado año de 1996. 1. encuesta nacional agropecuaria la encuesta nacional aqropecuaria' realizada por el dane en el presente año, revela los siguientes hechos. colombia no es un país agrícola sino ganadero. en efecto, la actividad pecuaria ocupa 35 millones de has. mientras que la agricultura se desarrolla en 4.4 millones. colombia sigue siendo un país incoherente en su desarrollo económico, no sólo por el aprovechamiento de su tierra sino también, por la desigual tenencia de la misma. la incoherencia se refleja en el hecho siguiente: hay 51,8 millones de ha. dedicadas a la actividad agropecuaria, de las cuales 35 millones están ocupadas en ganadería y sólo 4,4 millones en agricultura. en estos 35 millones de ha. se incluyen malezas y rastrojos y, si éstos se restan, entonces, el país cuenta con 27,7 millones de ha. de pastos. (cuadro.1). de otra parte, la población rural es, desde 1993, el 30% de la población total del país. las importaciones agropecuarias cada dia crecen más. las compras de alimentos para consumo directo pasaron de 402,3 millones de dólares en los primeros siete meses de 1995 a 580,5 millones en el mismo período de 1996. las importaciones de cereales, especialmente las de maíz, trigo y cebada, se 158 cuadro 1. superficie dedicada al sector agropecuario usos superficie %(milis. de ha.) superficie agrícola 4.430.018 8,5 cultivos permanentes 2.501.290 4,8 cultivos transitorios, barbecho y descanso 1.928.727 3,7 superficie en pastos y malezas 35.527.873 68,5 superficie en bosques 10.088.071 19,5 superficie improductiva y otros usos 1.820.034 3,5 superficie incluida en el universodel estudio 51.865.996 45,4 superficie no incluida en el universo del estudio 54,6 area total de colombia 114.187.000 superficie ocupada por aguas 4,9 superficie urbana y agrourbana 0,5 superficie en parques naturales y páramos 13,7 fuente: dane. el tiempo, 11 diciembre de 1996 incrementaron en 64,7%. en el año cafetero de 1993, se exportaron 14,8 millones de sacos, en 1996, apenas 10 millones. el hato ganadero nacional es de 26,4 millones de cabezas. es decir, que hay casi una cabeza de ganado por hectárea de tierra. además, éstas se encuentran situadas en las mejores áreas de los valles interandinos y las sabanas de la costa atlántica. el grado de desarrollo de la ganadería es bajo. el área con riego es de 432.574 ha. el área fertilizada de 1,7 millones, la superficie desyerbada (desmalezada) 18,5 millones de ha. la ganadería es de tipo extensivo, lo cual es un escollo para el desarrollo del agro y del país. este típo de ganadería se relaciona con los latifundios improductivos. la desigual tenencia de la tierra se refleja en estas cifras: el 87% de las fincas tienen un tamaño de entre cero y 50 ha. y poseen el 27% de la superficie agrícola, mientras que el 13% de las fincas tienen entre 50 y 1.200 ha. y concentran el 73% de la superficie agrícola del país. entre tanto, la superficie urbana y suburbana, entornos donde, por lo general, se concentran las grandes, medianas y pequeñas industrias y la mayor cantidad de la población nacional, sólo ocupa 329.474 ha. la encuesta confirmó que la reforma agraria no ha sido efectiva, por el mantenimiento de los índices de concentración de la tierra. también revela que el sector agropecuario es, hoy día, una actividad marginal en cuanto a su grado de desarrollo y al representar el 19% del pis, es la actividad que más tierra ocupa en el país, pero con predominio de formas de explotación tradicionales y atrasadas. las estadísticas muestran que este atraso afecta a, por lo menos, 10 millones de personas que aún habitan las áreas rurales. 2. reforma agraria en 1996 y según el ministerio de agricultura, 4.675 familias fueron beneficiadas con la compra de 68.955 ha. por un valor total de $80.847.7 millones, de los cuales el incora aportó $56.648.6 millones que correspondieron al 70% del subsidio de tierras y que comprometieron el1 00% del presupuesto asignado para la vigencia fiscal de dicho año, en el programa de mercado de tierras. 159 así mismo, los primeros siete programas de reforma agraria, con proyectos productivos rentables, comenzaron a dar resultados positivos. estos proyectos se realizaron en fincas en plena producción. la puesta en marcha de ellos hizo parte de un acuerdo entre el gobierno de colombia y el banco mundial. con éste último y para programas de reforma agraria, se tramitó, en 1996, un préstamo por 300 millones de dólares. el mercado de tierras, según el ministerio de agricultura, se refleja en la negociación de proyectos productivos, es decir, "en fincas que se encuentran en plena producción y cuya extensión permite la ubicación de 40 o más familias de campesinos". las experiencias con estos proyectos productivos han arrojado resultados positivos. tres de ellos se desarrollan en áreas bananeras. en otros, se ha logrado asegurar la compra de la producción con empresas agroindustriales, como en el predio vegachí, con caña de azúcar y el altamira y cantillera, en la costa atlántica, con tomate. la reforma agraria redistributiva en el ~aís, es decir, dentro de la frontera agrícola, tiene dos caras: la impulsada por el mercado, con proyectos productivos y la realizada por el estado. esta última tiene también como objetivo, expropiar un millón de ha. al narcotráfico si este proyecto es aprobado por el congre~o. además, el estado actuaría en zonas donde el latifundio es inmutable. en relación con la expropiación, un estudio realizado por el ministerio de agricultura2 hace las siguientes revelaciones. los narcotraficantes tienen en su poder entre dos y cuatro millones de ha. esto significa para el productor del campo, grande o pequeño, incrementos en el precio de la tierra, de los costos de producción y de la violencia. por ello los gremios urgen la ley de extinción del dominio. la superficie de cuatro millones sería, más o menos, la mitad de la tierra que el país dedica 2 minagrcultura, "estudio sobre expropiación de tierras", citado por el tiempo, 15 de octubre de 1996 a la actividad agrícola, que en total es de alrededor de ocho millones de ha. por la vía de la extinción se induciría, también, a un reordenamiento en la ubicación de la agricultura. se corregiría un problema, pues buena parte de la actividad agrícola se ubica en laderas y muy poca (excepto en el valle del cauca) en las tierras planas. el ministerio de agricultura calcula que sería expropiado un millón de ha. a ésto se sumaría medio millón de ha. de las zonas de reserva campesina y un millón del mercado de tierras, que es la nueva figura creada por la ley 160 de reforma agraria. la presencia de los narcodineros, ha incrementado el valor de-la tierra y ha dificultado el mercado de las mismas que es la negociación directa y voluntaria entre campesinos y propietarios. además, los narcodineros han financiado la vinculación de las estrategias públicas y privadas de contrainsurgencia (paramilitares, autodefensas, etc.) quienes le disputan dominios territoriales a las guerrillas y aterrorizan a la población civil. el ministerio señala que la compra de tierras con narcodineros ha sido mayor en el occidente del país, principalmente en la cuenca del río cauca. también, en las cuencas alta y media del río magdalena, en la costa atlántica, donde hay mayor concentración de haciendas ganaderas, y en la orinoquía hacia donde se ensancha la frontera agrícola. según el ministerio, la compra de tierras por narcotraficantes ha cambiado los términos del problema agrario colombiano. por ejemplo, incrementó los niveles de concentración de la tierra en pocas manos. esto condujo al desplazamiento de campesinos hacia las fronteras de colonización y hacia las ciudades. las tierras se han sobrevalorado lo cual desestimuló la entrada de empresa~ rios e inversionistas en el sector. además, estimuló, la tendencia hacia la extensión de la ganadería en el país, en detrimento de la agricultura y de los bosques. en varias regiones, los narcos sustituyeron a las viejas clases propietarias de tierras, con el consiguiente deterioro del escaso liderazgo social que poseían en las regio160 nes afectadas. este fenómeno ha significado una masiva transformación hacia atrás de las sociedades rurales, afectando a los campesinos más pobres y a los empresarios productivos. 3. titulacion de baldios en 1966, el programa de titulación de baldíos registró la expedición de 5.168 títulos en 445.958.7 ha., mientras que fueron conformados 37 resguardos con una superficie de 152.839 ha. de tierra que beneficiaron a 13.790 indígenas, integrantes de 2.747 familias. por medio de éste programa, se concede la propiedad a tenedores de predios del estado, llamados baldíos, para que se incorporen a la economía regular del mercado inmobiliario y puedan, entre otros beneficios, solicitar créditos de las entidades financieras. ellncora programó legalizar 900.000 ha., para beneficiar a 28.000 familias y su presupuesto fue de 2.840 millones de pesos. el título otorgado a cada una de estas familias le permitirá legalizar aproximadamente 30 ha. entre los principales obstáculos a la titulación de baldíos, se señalaron: primero, que la ley de reforma agraria ordena que las visitas oculares a los predios deben realizarse directamente por funcionarios de ese instituto, es decir, se impide la delegación de la gestión y, es claro, que el incora no tiene la capacidad operativa para atender adecuadamente el volumen de ese oficio y, segundo, el área máxima adjudicable se limitó a una unidad agrícola familiar, lo cual obligó a los interesados a subdividir las solicitudes, atiborrando a la entidad de pequeñísimos expedientes. 4. zonas de reserva campesina (zrc) la ley 160 sobre reforma agraria tiene una figura especial denominada zonas de reserva campesina (zrc). hacia esas zonas deben orientarse, de manera priorita3 iván acuña a. abogado especializado en derecho agrario, entre otros. ria las acciones de las entidades del estado relacionadas con el agro, como redistribución de la propiedad, impulso al cooperativismo, comercialización, crédito e infraestructura. se pretende vincular áreas específicas del país a la frontera agrícola nacional y al mercado. en principio, por la existencia de narcocultivos, estar ubicados en zonas de colonización, poseer abundante población y existir presión sobre la tierra, se han seleccionado, para ser declarados zrc, los departamentos de guaviare, putumayo, arauca, amazonas y meta. serían zonas de reserva campesina y no como se consideran actualmente, zonas de orden público. las zonas de reserva campesina, que impulsará el decreto 1777 de 1996, se podrán constituir dentro de la frontera agrícola en regiones con conflictos por la tierra. esta figura (zrc), contemplada en la ley 160 sobre reforma agraria, estaba prevista inicialmente para utilizarse en las zonas de colonización y en las tierras baldías. con el decreto 1777, se podrá actuar, tanto en las regiones de colonización, como dentro de la frontera agrícola, es decir, donde ya hay propiedad privada. la constitución de una zrc sígnífica que la acción del estado será preferencial y que habrá prioridad para asignar subsidios y otros incentivos en créditos, capitalización, adecuación de tierras, desarrollo de proyectos alternativos, modernización y acceso a distintos servicios rurales. según especialistas en derecho agrarío", la disposición del gobierno deberá precisar con exactitud las áreas máximas, tanto de tenencia u ocupación, así como las de propiedad que puedan tener las personas naturales o jurídicas. cuando, en los casos de la propiedad privada, se sobrepasen estos límites, el incora deberá adquirir, por medio de la negociación directa o por medio de la expropiación, las superficies que excedan los límites permitidos. las áreas de reserva deberán seleccionarse por la junta directiva del incora. en consecuencia, el mercado de tierras, o sea, la negociación voluntaria entre campesinos y propietarios, asunto previsto en la ley 161 160, no se aplicará en las zrc. en estas zonas, el estado adquirirá, directamente o por expropiación, las tierras que sobrepasen los límites máximos permitidos. por ejemplo, cuando se construya una zrc, el instituto puede señalar una propiedad máxima de 200 ha. si un propietario tiene más de esta superficie, se negociará con él y, si ésta fracasa, entonces, se expropiará. en las regiones de colonización, donde no hay propiedad privada, el incora no podrá adjudicar títulos de propiedad a los colonos por encima de los límites máximos adjudicables según la zona. por ejemplo, si se determina que el límite debe ser de 800 ha., a ningún colono se podrá titular por encima de este límite. las primeras zrc, dentro de la frontera agrícola, estarían ubicadas en puerto lópez (meta), sur de bolívar y sur del cesar. las primeras, en áreas de colonización, en el guaviare, caquetá (puerto rico) y putumayo. por frontera agrícola se entiende el área donde está definida la propiedad privada en las zonas rurales. hacia ellas se dirigirán, preferentemente, las acciones de las distintas entidades del estado. estas zonas, en donde existe el latifundio, la presión sobre la tierra y la violencia, serían, además, polos de desarrollo para reubicar campesinos que se encuentran en zonas cocaleras. la junta directiva del incora constituirá y delimitará como zonas de colonización las regiones donde predomine la existencia de tierras baldías y en las áreas geográficas cuyas características agroecológicas y socioeconómicas requieran la regulación, limitación y ordenamiento de la propiedad o tenencia de predios rurales. según fedegán, la constitución de zrc dentro de la frontera agrícola, que son las áreas donde hay propiedad privada de la tierra, puede conllevar a la expropiación y, por "eso se opone a la expropiación, sea por vía administrativa o sea por vía judicial". el decreto 1777 del 96 determina que la creación de zrc en regiones con violencia puede implicar la limitación e incluso la expropiación por vía judicial de grandes propiedades o latifundios. estas zonas de reserva campesina deberían, según la federación de ganaderos (fedegán), constituirse, solamente, en las regiones de colonización, porque, es en ellas, en donde se han manifestado problemas campesinos a través de marchas y paros. además, en la actualidad, dentro de la frontera agrícola, hay gran oferta de tierras, (aproximadamente unas 350.000 ha.), es decir, muchos propietarios están ofreciendo sus tierras al estado y el incora no tiene dinero para comprarlas. entonces, no se justifica crear zrc dentro de la frontera agrícola. ello puede crear desestímulo y descontento. lo que debe hacerse es garantizar que las fincas productivas no serán expropiadas. por su parte, la sociedad de agricultores de colombia (sac) se opone a la creación de zrc en cualquíer región del país, tal como ha sido propuesto por el gobierno. estas deben establecerse en áreas de colonización o en predios baldíos, de acuerdo con lo establecido en la ley 160 sobre reforma agraria. no tiene sentido involucrar en este proceso las zonas geográficas cuyas características agroecológicas y socioeconómicas requieran de regulación, limitación y ordenamiento de la propiedad o de la tenencia de los predios rurales. para ello existe el mecanismo de mercado de tierras contemplado en la reforma agraria. según la sac, no es posible convertir todo el territorio nacional en zrc y sostiene que "el resultado de semejante pretensión no es otro que desnaturalizar la ley 160. las zrc son, apenas, uno de los instrumentos de la reforma agraria y no la única solución". sin embargo, el gobierno considera que la inequitativa distribución de la propiedad de la tierra y la continuación de procesos de colonización justifican la intervención del estado para desarrollar procesos de reforma agraria, los cuales pueden ser impulsados a través de la creación de las zrc. las primeras zrc se crearán en áreas de guaviare, bolívar, putumayo y caquetá. aún, no se han definido los aspectos operativos de las mismas. tendrán contenido económico, social, político, ambiental y juridico. 162 el punto neurálgico de la negociación está en el aspecto relacionado con las tierras susceptibles de creación de zrc, es decir, "las zonas geográficas cuyas caracteristicas agroecológicas y socioeconómicas requieran de regulación, limitación y ordenamiento de la propiedad o de la tenencia de los predios rurales". para el gobierno, las zrc podrán crearse en cualquier parte del país salvo en los territorios expresamente exceptuados por la ley. el estado aún no ha constituido zonas de reserva campesina. ha diseñado simples figuras jurídicas que recaen sobre los terrenos baldíos, es decir, no adjudicados, con el fin de que el mismo estado limite las extensiones mínimas y máximas que deban adjudicarse y las condiciones que deberían acreditar y cumplir los ocupantes de esos terrenos. por su parte, las organizaciones campesinas (fanal, acc y anuc) han expresado su apoyo a la constitución de estas zonas de reserva campesina. 5. convenios de absorcion y vistos buenos de importación el 15 de agosto de 1996 se anunció la terminación de los convenios de absorción agrícola. estos se reemplazarían por acuerdos de competitividad. estos acuerdos consisten en que los agricultores y los industriales se ponen de acuerdo para producir alimentos de mejor calidad y a menores precios. el objetivo es modernizar la producción agrícola e industrial, elevar la rentabilidad en todos los eslabones de la cadena productiva y conservar el empleo y el crecimiento de la economía. los nuevos acuerdos se firman por cadenas de producción, es decir, vinculando a agricultores, industriales y, si es posible, comercializadores. antes de finalizar el mismo año, debían establecerse los compromisos por parte de los sectores que intervienen en la cadena alimenticia. ellos no conducirán al cierre del mercado interno, sino que se mantendrá el criterio de libre comercialización de productos. en principio, se trabajará con oleaginosas, arroz y concentrados. mientras se aprueban estos convenios, se mantendrán vigentes los de absorción que rigen para trigo, cebada, sorgo y soya. los vistos buenos de importación, aunque no habían sido reglamentados, tal como lo exige la organización mundial del comercio (omc), fueron utilizados en los convenios de absorción. en efecto, en los convenios de trigo, soya, cebada y palma africana, los vistos buenos eran otorgados a los industriales de acuerdo con los volúmenes de compra de cosechas nacionales. de esa manera, obtenían un permiso para importar las materias primas deficitarias. sin embargo la omc indicó que si colombia seguía aplicándolos debía reglamentarios, ya que esta organización prohibe los sistemas de importación en los que se exige la compra de producción nacional como condición para traer bienes del exterior, tal como ocurre en los convenios de absorción. en consecuencia el gobierno los suspendió temporalmente y presentó una propuesta. en opinión de los industriales, el gobierno debe eliminar los vistos buenos porque, así, lo disponen los compromisos internacionales sobre comercio y los agricultores opinan que deben mantenerse. según minagricultura los vistos buenos se podrán mantener siempre y cuando se deje claro que su aplicación obedece al criterio de "correcta absorción" aceptado en el comercio internacional. 6. credito rural la demanda cayó el 20% en 1996. las altas tasas de interés, las trabas en el otorgamiento del incentivo a la capitalización rural, la desaceleración de la economía y las exigencias de los bancos por la presentación de garantías reales, debido a que la agricultura está calificada como un sector de alto riesgo, hicieron que los agricultores no se interesaran en el crédito del fondo de financiación del sector agropecuario (fihagro) por lo menos $400.000 millones se quedaron en las arcas del fondo de financiamiento del sector agropecuario. la demanda de recursos disminuyó 20,14% al pasar de $738.817 millones entre enero y octubre de 1995 a $589.994 millones prestados en el mismo período del presente año. (cuadro 2). 163 cuadro 2. créditos de finagro enero-octubre de 1996 actividades 1995 1996 variación % préstamos ordinarios $ 622.569 $ 473.520 -23.94% capital de trabajo 315.185 242.914 -22.93% inversiones 307.384 230.606 -24.98% pequeños productores 125.260 76.532 -38.90% capital de trabajo 50.055 27.097 -45.87% inversiones 75.204 49.435 -34.27% otros productores 497.310 396.988 -20.17% capital de trabajo 265.130 215.817 -18.60% inversiones 232.180 181.171 -21.97% bonos de prenda 116.248 116.475 0.20% fuente: el tiempo. 25 de noviembre de 1996 la mayor caída se presentó en la línea de capital de trabajo para los pequeños productores. precisamente, en este grupo es donde se presenta la mayor dificultad para el cumplimiento de los requisitos exigidos por los bancos. además, muchos siguen figurando como deudores morosos, pues los planes de alivio anunciados por el gobierno no han comenzado a operar. en total, la caída de la demanda para capital de trabajo entre los pequeños agricultores fue del 45%, es decir, sólo se demandó la mitad de lo registrado en el mismo período de 1995. así mismo, la demanda de recursos para inversión entre los pequeños productores cayó 34%. en los productores medianos y grandes, la utilización del crédito de finagro registró una disminución del 20,17% entre enero y octubre de 1996. (cuadro 2). lo más significativo es la caída en la utilización de recursos para inversión, los cuales habían registrado un ascenso considerable en los últimos tres años, que hacía prever que el sector estaba avanzando en el mejoramiento de la infraestructura .. según los gremios, las trabas impuestas al otorgamiento del incentivo de capitalización rural (icr) ocasionaron, en parte, la desaceleración en el uso de los recursos para inversión .. los productores, también, se quejan de que, en la liquidación dellcr por la compra de maquinaria y equipos, se tiene en cuenta el valor de la mercancía en el país de origen, es decir, antes de la nacionalización y los sobrecostos generados por la intermediación de las casas importadoras. de acuerdo con finagro, el monto de recursos colocados en todo el sector representa el 62% del valor total presupuestado para todo el año. 7. finagro su cartera fue de 1.2 billones de pesos. el crédito colocado en 1996 se discriminó así: $87.500 millones para pequeños productores, $ 445.000 para grandes y medianos y $119.500 para bonos de prenda .. la caja agraria, los bancos ganadero y cafetero participaron con 62% de los recursos, mientras que otros bancos lo hicieron con 38%. los cultivos de ciclo corto fueron la línea de producción más beneficiada, luego la producción de hortalizas, el sector bovino y el financiamiento mediante capital de trabajo. mediante el incentivo a la capitalización rural, se destinaron más de $9.000 millones para aliviar las deudas de aproximadamente 700 productores. la adecuación de tierras, con $5.000 millones, la comercialización, con $2.000 millones y la mecanización fueron las líneas más beneficiadas con el icr. 164 8. importaciones las importaciones de alimentos y materias primas agrícolas se han convertido en un factor de control de la inflación. en efecto, entre enero y agosto, los alimentos aumentaron su precio en un 15,9%, mientras la producción rural disminuyó en un 0,8% en el mismo período. la baja oferta de productos del agro ha sido compensada con importaciones, las cuales se incrementaron en un 38% durante los primeros siete meses de 1996. aunque hay baja producción, los precios se mantienen deprimidos por causa de las importaciones. (cuadros 3 y 4). cuadro 3. producción agrícola (ton.) el crecimiento de las importaciones agropecuarias ha pasado de 800.000 ton. en 1990 a tres millones en 1995. cerca de la mitad de estas importaciones corresponde a materias primas para la fabricación de concentrados. de maíz se importaron 701.000 ton. y de torta de soya 149.667 ton. (cuadro 5). el ingreso de estos productos favorece, principalmente, a la avicultura, sector que demanda el mayor volúmen de concentrados, seguido de la porcicultura y la ganadería de leche. medidas de protección y cláusulas de salvaguarda son casi imposibles de aplicar, debido a los compromisos de libre mercado establecidos por la omc y a que incrementarían la inflación. producto semestre a del 95 semestre a del 96 arroz 563.990 534.277 maíz 480.501 419.998 sorgo 323.756 285.784 trigo 26.027 20.806 soya 88.112 31.334 algodón (fibra) 29.000 43.106 papa 1.509.535 1.159.474 frijol 83.789 73.567 fuente: el tiempo. 12 de septiembre de 1996 cuadro 4. precios promedio al productor· producto 1995 1996 var.% arroz 122.469 117.464 118.491 maíz 93.044 81.292 85.950 sorgo 85.939 73.902 73.607 cebada 101.912 108.576 83.876 trigo 109.541 105.597 105.856 soya 139.133 138.485 143.867 algodón (fibra) 821.186 984.183 947.341 papa 77.771 102.670 73.430 frijol 443.288 420.985 414.873 • deflactado a precios de 1960 fuente: el tiempo. 12 de septiembre de 1996 165 cuadro 5. importaciones de alimentos y materias primas agrícolas (ton). enero julio 95/96 producto 1995 1996 var.% aceites comestibles 61.396 86.754 41.30 algodón 18.096 7.067 -60.95 arroz 16.999 47.732 180.79 cebada 112.375 194.152 72.77 frijol rojo 12.747 7.916 -37.90 soya 72.384 149.667 106.77 leche 4.752 1.979 -58.35 lenteja 26.467 19.344 -26.91 maíz 523.471 701.449 34.00 trigo 516.340 625.844 21.21 carne de pollo 3.813 2.762 -27.56 carne de res 1.179 2.073 75.83 carne de cerdo 1.656 922 -44.32 tarta de soya 12.295 17.958 168.10 fuente: información recolectada en puertos. el tiempo 12 de septiembre de 1996 así mismo, la sac dice que las importaciones son la causa de la disminución del empleo rural (durante este año se han perdido 42.000 empleos rurales, debido a la reducción del 5.0% en las áreas sembradas de cultivos transitorios). por el contrario, para el gobierno, en el último año, se han generado más de 100.000 empleos. en cuanto a las importaciones del sector agroindustrial, los industriales rechazaron la propuesta de recortar el plazo para pagar las importacionesde productosagropecuarios. la propuesta es que el tiempo de los giros de pago se reduzca a tres meses, el cual anteriormente era de seis. según la andi, todo instrumento encaminado a encarecer aún más el costo de importación para la industria de alimentos, además de ser discriminatorio,atenta contra la voluntad de contribuir con la recuperación del agro nacional y de encaminar las cadenas agroalimentarias por los senderos de la competitividad. además, sostiene que, con la creación del sistema de franjas de precios, la agroindustria perdió competitividad frente a paises, como venezuela, que tienen una diferencia importante en los aranceles de importación. lo que se quiere es una competencia justa entre los productores nacionales y los extranjeros. por su parte, el viceministro de agricultura señala que la iniciativa está contemplada en el plan de reactivación del sector agropecuario. con la revaluación, las altas tasas internas de interés y la favorabilidad quetienen los importadores de insumas agropecuarios que buscan financiación en dólares, se genera una desventaja artificial para e! sector agropecuario colombiano. 9. minifundio esta forma de tenencia de la tierra cobija a, aproximadamente, 860.000 familias campesinas. el abastecimiento de alimentos en las ciudades es garantizado por los minifundistas: papa, cebolla, hortalizas, frutas, leche, gallinas, pollos, huevos y café, entre otros, son suministrados por campesinos minifundistas. estos entregan a las ciudades el 57% de los alimentos transitorios (cultivos semestrales) y el 43% de los permanentes. 166 la ley 160 sobre reformaagraria, contempla la reestructuracióndel minifundio,pero no ha operado por falta de recursos. la miseria asola, cada vez más, a los minifundistas. no hay porvenir para el minifundio, las tierras están acabadas, la apertura económica golpeó a los minifundistas productores de trigo y cebada, debido a las importaciones.la transición del pais rural al urbano no ha significado atraer hacia lo moderno la economía másatrasada. la combinación del atraso rural -rninifundio, latifundio,campesinos sin tierrano ha dejado despegar a colombia. "esta asimetría en el desarrollo -conjunción de lo moderno y lo atrasado-de origen histórico,(cuadro6), que se desprende del atraso agrario, produce en contrapartida un nivel de tensión social muy elevado, pues entorpece los procesos de modernización y dificulta la expansión del proqreso".' 10. plante en lugar del programa gubernamental del plante, (sustitución de cultivos ilícitos), por parte de los campesinos, se sugiere esta propuesta: "para promover la erradicación de los cultivos, sin que afecte el medio ambiente, el gobierno nacional debe adoptar la política de comprar los cultivos, cuyo pago se efectuaría previa comprobación de su existencia y erradicación del mismo campesino productor. posterior a lo cual, el campesino adquiriría el derecho al crédito subsidiado, el cual, sólo, se entregaría sustentado en un proyecto productivo que le garantice al campesino cambios a una actividad productiva rentable". la propuesta del gobierno no resuelve el problema que viven y padecen miles de familias pobres dedicadas al cultivo ilícito de la coca. los estudios de las entidades oficiales especializadas en el tema demues4 según marco palacio, las regiones de mini-fundio han sentido con fuerza casi todas las fases de la violencia: la del sectarismo tradicional 1945-49, la de la abstención liberal a fines de 1949 y segundo semestre de 1953, la de los pájaros de 1945 a 1958 y la residual desde la caída de rojas pinilla hasta 1964. tran que, hoy, más del 90% del territorio que se encuentra en conflicto, está constituido por suelos ácidos, lavados y sin capa vegetal, en donde, sólo los cultivos como la madera, el caucho o la coca pueden sobrevivir. ni siquiera la ganadería extensiva, poco exigente desde el punto de vista agrológico, sería posible en suelos tan estériles. los campesinos en estos terrenos no pueden producir ni siquiera el pancoger. si a esos campesinos se les ofrece, dentro de la frontera agrícola, tierras de buena calidad, créditos blandos, asistencia tecnológica y comercialización adecuada, se solucionaría la crisis. pero se requiere dotar al incora de recursos para que pueda atender, de manera satisfactoria, la gran oferta voluntaria de tierras que se presenta actualmente. 11. apertura economica los economistas agrícolas del continente, reunidos en 1996, fijaron su posición sobre el estado y la situación del continente: "no es la liberalización per se la causa de los males, pero el desequilibrio en el manejo de las políticas nos está llevando al agravamiento de las condiciones del subdesarrollo. la teoría económica debe ser pura, pero no debemos pretender definir y conducir los procesos de desarrollo sólo con base en la teoría económica. las cifras globales, tradicionalmente manejadas por economistas, revelan que se controla la inflación, se reduce el déficit fiscal y crece el pib promedio, y ello parece satisfacer el ego de las metas económicas. lo que no dicen es que el desempleo no se reduce, el número de pobres aumenta, se profundizan las condiciones estructurales de la pobreza, se difunde la obsesión por el consumismo, se modifica la composición del gasto familiar, la delincuencia aumenta y la esperanza de vida disminuye. la mano invisible en mercados imperfectos o poco desarrollados no es suficiente para alcanzar una equitativa asignación de recursos. el sector público debe mantener su intervención directa con respecto a ciertos grupos vulnerables y objetivos sociales de largo alcance, como son el combate a la pobreza rural y la preservación del ambiente." 167 cuadro 6. evolución 1960-1990 del número de minifundios tamaño (has) 1960 1988 1991 0,1 a menos de 1,0* 28,7 18,3 13,7 1,0 a menos de 3,0 29,6 28,0 30,4 3,0 a menos de 5,0 14,4 16,9 17,7 5,0 a menos de 10 16,3 20,7 22,8 10 a menos de 20 11,0 16,1 15,3 total 100,0 100,0 100,0 (*) de 0,1 a menos de 1,0 ha. son microfundios. fuente: el tiempo. 12 de septiembre de 1996 sin embargo, en colombia, se obra en contravía. aunque el agro necesita más y mejor intervención estatal, el gobierno desmonta su institucionalidad rural en aras de: "tanto mercado como sea posible y tan poco estado como sea imprescindible". así, eiica, el idema (eliminado), ellncora y la caja agraria han sido reducidas, casi extinguidas. la élite colombiana pareciera no tener visión social. para acuerdos y negocios se necesitan naciones con identidad e integradas. los países que más crecen son aquéllos que tienen menos diferencias económicas y sociales internas y los que tienen mayores diferencias son los que más se estancan. es un dato empírico demostrado. los países con profundas desigualdades sociales poca oportunidad tendrán en el proceso de internacionalización de la economía. 12. pobreza de acuerdo con el departamento nacional de planeación," en septiembre de 1992 aproximadamente 8,7 millones de personas se encontraban en la indigencia, es decir, el 25,16% de la población colombiana. así mismo, 19,1 millones más eran considerados pobres, lo cual equivale al 56,44% de los habitantes. a septiembre de 1995, sie5 dnp, "programa de modernización agropecuaria y rural", documento compes 2723, santafé de bogotá, 1996. te millones de personas fueron declaradas en estado de indigencia, o sea el 20,28% de la población. y la pobreza siguió afectando a más de 19 millones de colombianos, que corresponden al 55,05% de los habitantes del país. el área rural es aquella que afronta los mayores problemas sociales. según las cifras de 1995, el 72,78% de los integrantes de familias campesinas se encuentran en condiciones de pobreza, frente a un 42,59% del área urbana. también, la indigencia rural es mayor que la urbana. el índice de indigencia en el campo es del 34,31% frente a 10,42% en las ciudades. para afrontar el problema de la pobreza, es necesario crecer más, pero con equidad. la preocupante y creciente pobreza de américa latina llega a 60 millones de personas. una de las causas es la poca importancia que se ha dado al desarrollo social en cada país.. se necesitan reformas económicas, sociales y estructurales del estado. mejorar la administración de los recursos. ninguna reforma económica se sostendrá en el tiempo si no hay mejoras sociales reales y no se avanzará en lo económico y en lo social si no se moderniza lo institucional, es decir el manejo del estado. se requiere de una gerencia social y de una mayor coordinación en el diseño de la política económica y la gestión social. según el bid, en 1980, el 41% de los latinoamericanosvivían por debajo de la línea de pobreza (los que ganan menos de un dólar pordía);este porcentaje aumentó en 1986 a 43,5% y en 1990 llegó al 47%. la tasa 168 de escolaridad promedio en la región es de 5,2 años, mientras que en corea del sur es de 9,2 años. hace 40 años no existía diferencia. los sectores más vulnerables a la pobreza son los niños y las mujeres. por esta razón, el instituto interamericano para el desarrollo (indes) recomienda, como una prioridad, mayor inversión en la mujer latinoamericana. 13. fondo de solidaridad agropecuaria según el decreto2002 de 1996,el fondo se creó para ayudar únicamente a los pequeños productores. comprará a los intermediarios financieros las obligaciones vencidas con corte a 31 de diciembre de 1994. contará inicialmente con $150.000 millones para beneficiar a unos 200.000 campesinos. las deudas serán pagadas así: de aquellas contraídas cuyo capital original sea inferior o igual a cinco millones de pesos, el fondo adquirirá solo la totalidad del monto de capital y de los intereses contabilizados como cuentas por cobrar. los intereses en cuentas de orden serán asumidos por los respectivos intermediarios financieros a los cuales el fondo les compre la cartera. así mismo, se pagarán también las deudas contraídas cuyo capital original sea superior a 5 millones de pesos e inferior o igual a $10 millones, en cuyo caso, el fondo adquirirá solo el 25% del capital inicial y la totalidad de los intereses capitalizados y los contabilizados como cuentas por cobrar. sobre los sujetos de crédito, también en este caso, los intereses en cuentas de orden serán asumidos por los respectivos intermediarios financieros a los cuales se les compre la cartera. según el decreto, los campesinos que se acojan al programa volverán a ser sujetos de crédito. de su cumplimiento con el fsa dependerá que otros pequeños agricultores se beneficien. los recursos del fondo provendrán de medio punto del iva, de la recuperación de cartera de crédito, adquirida por el fondo, de créditos internos y externos o cualquier otro mecanismo financiero desarrollado para obtener recursos con destino al fondo. los beneficios del fondo serán únicamente para campesinos cuyos activos no superen los 250 salarios mínimos mensuales (aprox. 35 millones de pesos) incluidos los del cónyuge o compañero (a) y cuyos ingresos provengan de las dos terceras partes de actividades agropecuarias y/o pesqueras, o que por lo menos el 75% de sus activos estén invertidos en esas actividades. 14. fondos parafiscales el decreto 2005 del 6 de noviembre de 1996 establece los mecanismos de control interno y externo , regula los gastos que pueden realizar los fondos y autoriza la contratación de auditorías externas por parte del minagricultura. estos fondos son llamados parafiscales porque se alimentan con dineros que entregan los afiliados a un gremio, de acuerdo con un determinado rango de aportes establecidos por las reglamentaciones de esos fondos, los recursos se usan para fomentar una determinada actividad. 15. proyectos de desarrollo rural integrado (dri) los proyectos de desarrollo rural integrado (dri) cumplieron 20 años. en estos 20 años se han ejecutado tres fases. las fases i y 11 se cumplieron entre 1976-82 y 1983-90. se plantearon como sustituto de la reforma agraria. "transformar las sociedades rurales atrasadas en sociedades orientadas hacia el mercado bajo la racionalidad capitalista, acentuando su especialización en la producción de alimentos y en la modernización productiva". buscaron la creación de una clase media campesina, asentada en minifundios, generadora de una buena oferta de alimentos para las ciudades. la fase 111 se realizó entre 1991 y 1996. trató de recoger los temas de descentralización política y administrativa de los años 80's. "la cofinanciación obligatoria con los municipios a través de proyectos en temas de competencia territorial, la ampliación de la cobertura y libre concurrencia de entidades 169 ejecutoras, caracterizaron el cambio de programa para que éste fuera orientado principalmente a partir de la demanda". la fase iv consiste en la cofinanciación de planes integrales de desarrollo rural a nivel regional, con la participación de las comunidades. en lugar de financiar proyectos atomizados, como lo venía haciendo, el dri aspira a respaldar paquetes de desarrollo con el aval no solo de los alcaldes sino fundamentalmente de los consejos municipales de desarrollo rural, entes de los cuales partirán las iniciativas. se requieren $600.000 millones para esta fase. para 1997 habrá un presupuesto de 140.000 millones de pesos, de esta cifra para desarrollo rural se destinarán $25.000 millones. en 1996 fueron $40.000 millones. la caída se debe a que parte del presupuesto se distribuirá para otros programas: para el plante, $20.000 millones y para programas con comités de cafeteros, otros $20.000 millones. el instituto de estudios rurales de la universidad javeriana, en un estudio preparado para los 20 años del dri, señala: el plan de modernizar a los campesinos se hace cada vez más difícil en el país. la concentración de la tierra -comprobada por la encuesta nacional agropecuaria del daney la violencia son distintivos de colombia. la concentración de la riqueza, el sesgo anticampesino de los modelos de desarrollo y de la estructura productiva, la concentración de la pobreza en ecosistemas frágiles y la limitada representación campesina en los centros de toma de decisiones, son obstáculos a cualquier proyecto de desarrollo del campo colombiano. sin su remoción es más bien poco lo que un programa de modernización del campesinado puede lograr. hay que mirar al dri entonces en sus justas y limitadas proporciones. 16. mercado andino y mercosur en 1966, los términos del acercamiento entre el pacto andino y mercosur cambiaron radicalmente. la negociación para la creación de una zona de libre comercio se hará en una sola etapa y los diálogos se llevarán a cabo entre dos zonas de integración y no entre países individuales. esta decisión protege el arancel externo común, lo cual corría el riesgo de ser perforado si la negociación hubiera sido individual. la negociación del llamado "patrimonio histórico", que estaba diseñada para unificar las preferencias arancelarias concedidas en el pasado, ha sido descartada. la creación de una zona de libre comercio entre los dos grandes acuerdos regionales se hará en una sola etapa, que cubrirá la totalidad del universo arancelario. para colombia, los beneficios que se tienen actualmente en materia de preferencias y listas de productos sensibles se mantendrán inmodificables. un total de 1.350 productos colombianos gozan de beneficios arancelarios en los cuatro países que conforman mercosur. a su vez, 430 posiciones arancelarias de esas naciones tienen beneficios al ingresar a colombia. el grueso del comercio de colombia con mercosur lo realiza con brasil y, en 1995, llegó al 59% del intercambio global. la mayoría de las exportaciones de colombia hacia el mercosur se canalizan a través de los acuerdos de alcance parcial y el mayor aprovechamiento de las preferencias recibidas por colombia se registra para las exportaciones a argentina y brasil. 17. grupo de los tres (g-3) méxico, venezuela y colombia acordaron darle un nuevo impulso al tratado de libre comercio vigente desde enero de 1995, mediante la participación de las pequeñas y medianas empresas de los tres países en el proceso de integración trilatoral. el intercambio comercial entre los socios del g-3 al cierre de 1995 representó unos us$3.274 millones, de los cuales el 65,27% correspondió al comercio colombo-venezolano. en cambio la relación de méxico con colombia sólo significó un 16,59%, mientras que el intercambio venezolano-mexicano alcanzó aproximadamente el 18,14%. en el sector automotor existen grandes desventajas entre méxico y los dos miembros restantes, por lo cual se solicitó protección para las industrias automotrices de venezuela y colombia. 170 de otra parte, venezuela y colombia acordaron firmar una carta de intención para entrar a negociar conjuntamente un acuerdo de libre comercio con el mercosur. bolivia se adelantó y ya suscribió un acuerdo de libre comercio con el mismo. 18. mercosur fundado hace 5 años, ha logrado crear un mundo artificial de crecimiento económico, donde las industrias ineficientes prosperan tras un muro de barreras comerciales. un estudio del banco mundial muestra el contraste de sus objetivos: generar miles de millones de dólares por concepto de comercio y, a la vez, preparar a sus miembros para competir en un régimen mundial de libre mercado. la investigación muestra que mercosur genera una gran cantidad de comercio e inversiones, pero en los lugares equivocados. el comercio entre los países miembros de mercosur aumentó de us$4.200 millones en 1990 a us$12.300 millones en 1994. las categorías de crecimiento más rápido fueron los automóviles, autobuses, maquinaria agrícola y otros bienes de capital que se producen, de manera relativamente ineficiente, en los países miembros. en otros términos, los países de mercosur aislados de la competencia externa, invierten en fábricas que manufacturan productos demasiado costosos para venderse en otros mercados fuera del grupo. el resultado sería que podrían verse imposibilitados de competir a nivel mundial una vez que desaparezcan las barreras comerciales externas y el capital no se invierta en empresas más eficientes. por lo general, los productos más dinámicos del comercio interno de los países de mercosur son los bienes de capital que los países no han podido exportar de manera competitiva a otros mercados. y, a corto plazo, los países que cuentan con fabricantes más eficientes pierden porque las barreras comerciales de mercosur los mantienen alejados. el resultado parece ser una prueba definitiva en materia de su impacto adverso sobre terceros países. la investigación cita el sector automovilístico como ejemplo principal. el comercio automotriz entre los países fue de us$2.1 00 millones en 1994, mientras que, en 1988, sólo era de us$207. aunque mercosur tiene por meta establecer aranceles comunes a los productos de otros países, los países miembros todavía mantienen tarifas separadas para muchos productos, incluidos los automóviles y camiones. por ejemplo, brasil impone aranceles hasta del 70% a la importación de vehículos, pero las compañías extranjeras que cuentan con operaciones locales de manufactura pagan, sólo un 35%. por su parte, argentina cuenta con un sistema de cuotas para la importación de vehículos, al igual que uruguay, lo cual ofrece las mayores cuotas a las compañías que tienen plantas locales. en opinión del banco mundial, por lo general, el libre comercio produce mayor riqueza que los pactos comerciales regionales. es fácil entusiasmarse con los pactos regionales comerciales, sin embargo éstos pueden generar grandes peligros. pueden terminar por inhibir la liberalización del comercio mundial. los pactos regionales podrían llenar de razones a las empresas y los trabajadores para si demasiada gente se hace rica a costa de desviar el comercio, mantener protegidos los mercados y; los esfuerzos que se realizan por liberalizar el comercio en todo el mundo podrían verse minados. por ejemplo méxico, debido a las presiones de sus compañías nacionales en crisis, elevó los aranceles que cobraba por la importación de 502 productos procedentes de países que no eran miembros del tlc, pues no podía imponer aranceles a las importaciones de eu y canadá. mercosur argumenta que las barreras comerciales a la importación se reducirán gradualmente, lo cual obligará a los países miembros a competir en todo el mundo. hoy, muchos aranceles externos de mercosur, que ascienden a un promedio del 14%, son más bajos que los que se cobraban antes de la creación del grupo. los defensores de mercosur expresan: "cuando nos incorporamos al mercosur sabíamos que tendríamos que comprar refrigeradoras de brasil más caras que las de eu, pero creemos que mercosur se abrirá más a mediano plazo" 171 19. produccion agricola mundial aumentó un 3.0% en los 60's, 2.3% en los 70's. y 2.0% entre 1980-1992. la tasa de crecimiento de la producción agrícola mundial es de 1.8% anual y será inferior de ahora hasta el año 2.010 la producción desciende por el descenso de la tasa de crecimiento demográfico y el hecho de que cada vez un número mayor de países eleva su consumo de alimentos por habitante a niveles más allá de los cuales no cabe esperar nuevos aumentos. hay suficiente oferta de alimentos para aquellos consumidores con poder adquisitivo mientras que en los países pobres se necesitan pero no se pueden comprar por falta de ingreso. la población que consumirá más no cuenta con suficientes ingresos para aumentar la demanda de alimentos y hacer que estos se produzcan. el número de habitantes del mundo es de 5.800 millones en 1996. cada año crece en 86 millones. 20. cereales la producción mundial de cereales comenzó a recuperarse luego de casi tres años de dificultades. (cuadro 7). los buenos píecios estimularon la producción de maíz, trigo y otros cereales en australia, la ue, canadá, rusia y otras naciones de la exunión soviética. para el trigo los precios mundiales aumentaron debido a fenómenos climáticos en eu y argentina. la cosecha total argentina asciende a 15 millones de tons. métricas. para el maíz, europa abrió sus puertas al maíz alterado genéticamente procedente de eu. cuadro 7. producción mundial de creales. pese a la recuperación mundial, la oferta seguirá menor con respecto a la demanda y por ello los precios se mantendrán altos por mucho tiempo. desde 1994, cuando comenzaron a caer las existencias mundiales de granos, los precios sufrieron un incremento de 26% en trigo, 36% en arroz y 20% en maíz. el mercado mundial de cereales es oligopólico, es decir, hay pocos compradores frente a muchos vendedores. en colombia, la producción no se recuperó, debido, según los gremios, al desestímulo causado por las importaciones y a la caída de la rentabilidad. hasta junio, las importaciones de maíz habían crecido en comparación con el primer semestre de 1995 de 421.000 tons. a 628.000 tons .. las de cebada iban en junio con un crecimiento de 57% y las de trigo en 17%. según la sac, desde 1990 hasta hoy han salido de la producción nacional casi 350.000 has. de cereales. los precios altos de los últimos años se tradujeron en incrementos de costos para los procesadores, lo cual disminuyó su rentabilidad. para el arroz, se eliminó el subsidio al almacenamiento del arroz cáscara con el cual los arroceros del llano esperaban mejorar su rentabilidad. la medida afectó a unas 100.000 toneladas que se encontraban en bodegas de particulares y que estaban recibiendo un subsidio de $10.000 por tonelada almacenada. la decisión fue tomada luego de que los precios del arroz 1996 1997 variación variación cereal proyección proyección absoluta porcentual mayo mayo (milis ton.) % sorgo 53,8 60,0 6,8 13 maiz 506,4 567,1 60,7 12 trigo 534,7 578,5 43,8 8 cebada 141,6 156,8 15,2 11 total 1236,5 1363,5 126,5 10 fuente: usda. citada por el tiempo. 24 de agosto de 1996 172 blanco al público, comenzaron a reaccionar, generando presiones inflacionarias durante el último mes del año. en cuanto al maíz, su crisis explica casi la mitad del deterioro de los cultivos transitorios que perdieron más de 600.000 hectáreas desde que comenzó la apertura. y la mitad de los 20.2 millones de jornales que se perdieron. las importaciones han crecido en los últimos seis años 15.775% al pasar de 8.042 a 1.27 millones de ton. 21. situacion y perspectivas dealgunosproductosagr~ colas y de la ganadería café desde junio de 1989 cuando se rompió el pacto cafetero, este cultivo ha tenido diversos y graves problemas: derrumbe de los precios, en ocasiones hasta us$0.50 centavos la libra; luego la presencia de la broca, extendida hoya la mitad de los cultivos, con sus sobrecostos de producción. además del incremento de la oferta y el desorden en el mercado, el consumo comenzó a descender: en 1975 cada norteamericano consumía cinco kilogramos de café y, en la actualidad, sólo consume cuatro. los altos costos de producción pues, mientras, en colombia, vale 94 centavos de dólar producir una libra de café, en vietnam cuesta 31 centavos, en honduras 51 y en costa rica 77. la productividad en colombia es también baja, ya que, únicamente, se producen 100 arrobas por ha. mientras en costa rica, el promedio es de 160. colombia está perdiendo rápidamente competitividad en el mercado mundial del café y es inevitable que la caficultura en nuestro país reduzca su tamaño en los próximos años. el café más que un cultivo es toda una cultura alrededor de la cual viven aproximadamente 300.000 familias en todo el país. qué se haría con las 250.000 ha. que deben salir de la producción? cómo aumentar la productividad y pasar de una producción de 80 arrobas por ha. a 150 arrobas por ha. los cultivadores carecen de créditos para realizar las labores fitosanitarias necesarias y, tampoco, disponen de los recursos del iva que les prometió el gobierno. sus ingresos se verán afectados, pues se estima que la producción caerá a 10 millones 600 mil sacos. los cafeteros solicitaron el establecimiento de un cert cafetero para resarcir las pérdidas que ha dejado la revaluación monetaria y que se calculan en los us$2.000 millones. en la última década, el café ha perdido importancia en la economía colombiana. mientras, en 1970, el 60% de las exportaciones totales correspondían a café, entre los años de 1990 y 1994, éste producto, sólo participó con el 20% de las exportaciones. en 1995, por efecto del invierno, se perdió el 15% de la cosecha, es decir, cerca de 1,7 millones de sacos. adicionalmente, cada año, la broca consume el 10% de la cosecha. la inflación golpea también al sector, pues el 70% de los costos de producción son laborales. por culpa de la revaluación, que, para este año, llegará ai14%, colombia ha reducido en 25% su competitividad en el mercado externo. la federación de cafeteros de colombia indica que, con cada punto porcentual menos de devaluación, los ingresos del sector se reducen en 15.000 millones de pesos. si al finalizar 1996 se presenta una revaluación de seis puntos, como es factible, el sector cafetero dejará de percibir $15.000 por carga, es decir, la mitad del incremento del precio interno efectuado en agosto pasado. para todo el sector, los menores ingresos llegarían a los $82.000 millones. por cada punto porcentual que cede la devaluación, la pérdida es de 15 millardos de pesos. al cierre de 1996, el déficit del fondo nacional del café alcanzaba los 200 millardos de pesos. algunas de las soluciones se refieren a la diversificación. por ello, los cafeteros durante este año iniciaron proyectos de promoción de turismo, de piscicultura y de viveros. se trata de organizar el ecoturismo que cada día, tanto en colombia como en el extranjero, adquiere más fuerza y fama, cerca de pereira, ya se han iniciado algunos proyectos, tales como una explotación de alevinos de tilapia roja en alianza con gabriel una empresa belga, así como viveros de frutas, forestales y de plantas ornamentales. 173 guayaba esta fruta, junto con la panela, fue incluida por las naciones unidas dentro de los productos para superar el hambre y aliviar la pobreza en colombia. en santander, está la mayor concentración de fábricas de bocadillo y conservas. existen 300 fábricas que generan 3.000 empleos directos y 4.000 indirectos. en sólo bocadillo, se producen 35.000 ton. anuales en todo el país. las exportaciones se dirigen hacia alemania cuyo valor promedio alcanza los us$500.000 el mercado alemán genera la mitad de esas divisas. posee vitaminas a y c, fósforo, calcio y proteínas. tiene un componente llamado pictina que reduce los niveles de colesterol en el organismo. el valor de su producción es de $50.000 millones distribuidos así: para consumo en fresco y procesamiento (105.000 ton. anuales) $5.500 millones y, para la agroindustria de los bocadillos y los jugos, más de $44.000 millones. algunos de los problemasdel cultivoson el predominiode la producciónsilvestre, la falta de empresarios de la guayaba, la falta de inversión de capital y los problemas fitosanitarios que causan elevadas pérdidas al año. en muchas explotaciones, se utiliza, sólo, para alimentar el ganado por problemas de postcosecha y comercialización. en épocas de cosecha se pierden grandes cantidades de fruta (25.000 ton.) pues las fábricas no están en capacidad de recibir másvolúmenes, pues no tienen instalaciones para el almacenamiento y la conservación de la fruta. en la fabricación de bocadillos se consume mucho combustible por la obsolescencia en los equipos. varias fábricas no poseen infraestructura para almacenar la pulpa, lo cual obliga a la parálisisde la produccióny/o a venderlaa más bajo precio. los ingresos de los productores son pequeños con el consecuente bajo nivel de vida. en promedio, el kilo de la fruta cuesta $32 y cuando la cosecha es más alta, sube a $48. el ingreso promedio al año es de $177.800 los principales productores son los departamentos de: santander, cundinamarca, boyacá, atlántico, valle y huila. santander tiene 15.000 ha., todas situadas en los 15 municipios de la provincia de vélez: vélez, guavatá, puente nacional, jesús maría, albania, barbosa, guepsa, san benito, chipatá, charalá, mogotes y guadalupe .. la recolección y empaque de la fruta genera 1.2 millones de jornales. el 80% de la mano de obra es familiar femenina. en las plantaciones no se usan químicos, por tanto su potencial de mercado nacional e internacional es alto. a nivel comercial se siembran seis variedades: guavatá, brasil 01, guavatá victoria, ica palmira 1, brasil redona, ica palmira 2. la guayaba coadyuva a la conservación del medio ambiente por ser filtradora y recolectora de aguas. sirve para la conservación de microcuencas (en boyacá se utiliza para ello). en la fabricación del bocadillo, se utilizan 12.000 ton. de azúcar. hay un único banco de germoplasma (semillas y muestras de la fruta) situado en el centro caribia, en el magdalena, en donde se investigan 26 variedades. banano el acuerdo de cuotas suscrito entre la unión europea y colombia comenzó a regir en el año de 1995. garantiza la compra, según la cuota que se le asignó, de 2.553.000 ton. (casi el 60%) que es el volúmen calculado de consumo en el mercado europeo. los países firmantes del acuerdo (colombia, costa rica, nicaragua y venezuela) expiden certificados de exportación equivalentes al porcentaje de fruta asignado por la ue. estos papeles se redistribuyen internamente entre los distintos sectores vinculados a la exportación bananera. una vez que una comercializadora o un productor recibe el certificado, debe ir a europa a cruzarlo con una licencia que las autoridades europeas de la ue entregan a los importadores. en la ue existen tres tipos de importadoresde banano latinoamericano a, b y c que, también, se llaman operadores. la clasificación corresponde a la modalidad de compra y comercializaciónde lafruta. existe,también, otro grupo de importadores que compra fruta de las excolonias europeas, pero es de menor calidadque la latina. estosimportadoresestán 174 autorizados para manejar una porción de fruta latinoamericana (casi el 40% de los 2.5 millones de ton. de consumo). las comercializadoras colombianas de banano dejarán de vender más de cinco millones de cajas de fruta en la ue, tienen 21 millones de dólares perdidos y no pueden pagar los compromisos adquiridos con el fondo fiduciario. este fondo fue creado para que el sector tenga un respaldo ante las dificultades del mercado extranjero. por cada caja de fruta exportada se deben destinar 2,6 dólares para el fondo. las cuotas internas se refieren a la distribución que el gobierno hace entre comercializadoras colombianas y extranjeras y los productores, principalmente del magdalena, del volúmen de fruta (más de medio millón de ton. anuales) que la ue le asignó a colombia en el acuerdo marco. los bananeros han soportado, durante los últimos tres años, una dificil situación como consecuencia de la sobreoferta mundial de fruta, la revaluación del peso y la violencia en las zonas productoras. el incumplimiento del acuerdo bananero por parte de la ue y la lenta devaluación del peso frente al dólar tienen en problemas a los productores colombianos. este año se dejarán de exportar más de 5 millones de cajas, lo cual implica 21 millones de dólares menos, es decir, 21.000 millones de pesos. el efecto de una devaluación menor a la proyectada en los dos últimos años ha significado ingresos inferiores a los esperados en cuantía de 23.000 millones de pesos. los costos de producción crecen al ritmo de la inflación, pero los ingresos se disminuyen con el ritmo de la devaluación y afectan los márgenes de rentabilidad, inclusive hasta generar pérdidas. los precios promedios fos por caja de 18,14 kilogramos disminuyeron entre 1991 y 1994 de 5,48 dólares a 4,68 dólares y, luego en 1995, aumentaron hasta 5.05 dólares. el volúmen de fruta exportada también ha tenido un menor crecimiento y en 1995 tuvo un decrecimiento del 15,03%, lo cual, en parte, se explica por los problemas sociales de la región y la falta de inversión social por parte del estado. en conclusión, la revaluación y los altos niveles de inflación, sumados a la baja en los precios internacionales del banano y la caída de las exportaciones, han puesto al sector bananero en una difícil situación en el contexto económico nacional. plátano colombia se consolida como primer exportador de plátano. envía el 60% de las exportaciones a eu, el 20%, a ecuador, el 15%, a venezuela y el 5% restante a méxico, guatemala y el salvador. en 1944, eu importó aproximadamente 165 ton. por valor total de 52,5 millones de dólares. los principales consumidores son los latinos y caribeños. el plátano largo, limpio y consistente es un producto de primera calidad, y, además con oferta constante. el precio es de 14 centavos de dólar por libra y la caja de 50 libras entre 14 y 15 dólares. el plátano se podría convertir en un sustituto para los caficultores. azúcar eu asignó a colombia para 1997, una cuota de 38.944 ton. en el año de 1996, colombia terminó con una cuota de 42.000 ton. correspondiente al 4.0% de sus exportaciones. el 52% de estas ventas fueron al mercado mundial y el 44%, a venezuela. la cuota estadounidense significa entrar sin aranceles, lo cual representa mejores precios. mientras en el mundo una tonelada puede cotizarse en 250 dólares y, en el mercado de eu, pasa de 400. según el departamento de agricultura de los eu (usda), para 1996 las cuotas del volúmen de azúcar crudo se aumentaron hasta 2.3 millones de ton. para el año de 1996. usda señaló que inicialmente se asignarán sólo 1.7 millones, y las 600.000 restantes se distribuirán únicamente si se necesita satisfacer la demanda interna de dicho país. "de conformidad con la nueva fórmula que se usa para calcular las cuotas de azúcar, si las existencias de eu son inferiores a un 15,5% de la demanda interna estimada en enero 97, se asignarán 200.000 ton. adicionales por encima de las 1,7 millones. si las existencias son superiores al 15,5%, no habrá asignación. 175 de otra parte, venezuela decidió prohibir las importaciones de este producto provenientes de colombia. esta decisión pone en peligro las inversiones de colombia, corno la realizada en la central del táchira. este es un ingenio reactivado por los azucareros colombianos. en dicha central, se invirtieron 9 millones de dólares, aparte de dos más que se gastan anualmente en programas de expansión. el culpable es el azúcar centroamericano que venezuela compra y el cual, a su vez perfora, el arancel externo común andino, pues venezuela compra azúcar a centroamérica con preferencias arancelarias y, luego, la pone a circular en el área andina, aprovechando la zona de libre comercio. venezuela es un país deficitario en producción de azúcar. papa en 1996, se anunció la importación de canadá de 5.000 ton. se destinarán a la industria procesadora de alimentos fritos. colombia produce anualmente tres millones de toneladas], el incremento de la competencia hará reducir los costos de producción y aumentar la eficiencia. colombia tiene la productividad más alta de américa latina con un promedio de 20 ton/ha. palma de aceite en 1996, la producción de aceite de palma fue de 401 ,6 ton de aceite crudo, mientras que, en el año pasado, alcanzó 386,9 ton. se exportaron a centroamérica y europa 30.000 ton de aceite crudo y 5.500 ton de palmiste. para 1997 se están organizando dos tipos de programas de exportación: uno para aceite de palma y otro para aceite de palmiste. ambos se harían con el apoyo de los productores respectivos. el precio interno de comercialización acordado entre los industriales, palmicultores y minagricultura es de $545.000 por tonelada. ganadería según la federación nacional de ganaderos (fedegán), los mayores costos, por sistemas de producción, se registran en la ganadería integral, con 21,93%, seguida por la de cría con 21,35% y la de leche con 18,64%. (cuadro 8). en relación con los ingresos, los precios al productor estuvieron por debajo de los costos, pues entre enero y noviembre, los precios del ganado gordo sólo subieron 5,0% el deterioro de la rentabilidad de la ganadería trae, como consecuencia, en el corto plazo, un incremento en los precios al consumidor de los productos generados por esta actividad, ya que, en época de crisis, los dueños de los hatos reducen paulatinamente la producción y los precios vuelven a subir. los precios de la leche, entre enero y noviembre, se incrementaron 18%. sin embargo, los costos de producción subieron cuadro 8. costos de producción de la ganadería (%) (acumulado noviembre de 1996) concepto leche ceba cría crialevante integral doblefin l. mano de obra 19,50 19,50 19,50 19,50 19,50 19,50 11. insumas 24,75 19,70 20,90 20,53 22,64 17,23 a. nutrición 26,36 22,04 24,28 24,21 24,67 20,03 b. sanidad 15,02 17,53 17,76 15,66 18,32 15,53 c. sostenimiento 14,77 26,89 36,13 22,94 31,82 30,59 d. otros gastos 12,57 20,75 18,07 18,67 20,41 21,15 11. máquinas yeq. 12,77 14,44 18,07 17,67 17,67 16,52 total 18,64 20,88 21,35 19,91 21,93 20,58 fuente: canasta ganadera fedegan. fondo nacional del ganado. 176 18,6%. aún así, se debe tener en cuenta que esta relación es diferente para cada región. en este caso, los mayores costos se registran en la sabana de bogotá, mientras que los menores corresponden al cordón lechero de la costa atlántica. la ganadería de doble fin (carne y leche) registró hasta noviembre un incremento en los costos de producción del 20,58%, es decir, que éstos crecieron al mismo ritmo de la inflación de los primeros 11 meses del año. dentro de los costos totales, el sostenimiento de potreros ha presentado un mayor incremento, especialmente en cría, ganadería integral y doble propósito. en estas áreas, el aumento promedio fue del 30%. en la producción de leche, los mayores costos se registraron en nutrición, debido a los reajustes en los alimentos concentrados, los cuales tuvieron alzas significativas, debido al encarecimiento de materias primas, como maíz, sorgo, soya y aceites. un kilo de ganado en pie valía $1.271 según el minagricultura, la ganadería tiene el 91 % de las tierras de uso agropecuario (28 millones de ha.). apenas representa e123% del pib agropecuario. del área ganadera total, el 65% está dedicada a explotaciones extensivas, es decir, sin ninguna tecnología o modernización y sin utilizar insumos y prácticas gerenciales. genera 650.000 puestos de trabajo y no 1.400.000 como dicen los ganaderos. en la ganadería extensiva se utiliza menos de una cabeza de ganado por ha., lo cual indica la baja productividad. en los últimos años, se ha presentado un incremento de 2,7 millones de reses en el hato nacional esto indica que el número de bovinos del país asciende a 24 millones, cifra que, al cruzarse con los 28 millones de ha dedicados a la actividad ganadera, arroja un promedio de menos de un animal por ha. la baja rentabilidad de muchos cultivos semestrales explica la conversión de estas zonas agrícolas en ganaderas. la producción bovina creció entre 1990-96 un 2.0% anual. el sector pecuario lo hizo al 3.3% (incluye avicultura y porcicultura). el crecimiento de la economía fue de 4.0% la agricultura sin café tuvo un ritmo superior y más dinámico que el bovino al crecer a un 2.8% a pesar de su crisis. 22. la bolsa nacional agropecuaria comenzó a operar en 1980 y, hasta 1990, dependía de las operaciones que el idema realizara por su conducto. (debido al monopolio del gobierno en las importaciones agrícolas y al manejo, por parte de éste, de los mayores volúmenes de la oferta nacional). ahora, funciona como un ente corporativo con tres unidades de negocios y se prepara para una nueva unidad en el año 1997. la primera es la gerencia de físicos que tiene, por objeto facilitar las condiciones para que los compradores y vendedores, a través de las firmas comisionistas debidamente autorizadas, efectúen sus negocios de contado o a plazos. la segunda es la gerencia arbitral a través de la cual se prestará el servicio de certificación de calidades, calibración de básculas, monitoreo del muestreo y análisis de calidad, además del mecanismo extrajudicial de conciliación, de amigable composición y de arbitramento. la tercera es una gerencia de servicios o gerencia ejecutiva, que suministra el personal, los aprovisionamientos y, en general, la logística requerida para su adecuado funcionamiento. se adelantan estudios para la creación de una cámara de compensación que le permitirá al país disponer de instrumentos de cobertura de riesgo a través de los contratos de futuros y opciones. se contempla el apoyo a la movilización de los productos, mediante la celebración de ruedas de negocios, exclusivamente para la contratación de fletes. la gran incertidumbre sobre qué sembrar, a quién vender y a cómo vender podrá resolverse con la utilización de los contratos diferidos o contratos forward, como también, con la utilización del mercado de futuros, cuyas reglamentaciones están próximas a aprobarse. 177 por último, se prepara el desarrollo de las ruedas de enlace continental, en principio con el ecuador, para propiciar el intercambio comercial con los países de la subregión y contribuir al proceso de reconversión de la producción, auspiciando mayores oportunidades de venta para los productos con verdaderas ventajas competitivas. igualmente y como producto de las transacciones realizadas, dispone de una fuente confiable y autorizada de precios y mercados nacionales e internacionales, al servrcio de los agricultores, comercializadores y agroindustriales que concurran a ella. 23. caja de credito agricola, industrial y minero en los últimos seis años, la caja ha realizado 12 reestructuraciones de deudas vencidas de sus clientes. con ésto la entidad saneaba temporalmente su cartera, pero sin recibir ni un solo peso. por ejemplo, en junio de 1992, cuando la cartera vencida era del 27,7%, el gobierno firmó el acuerdo 886 que consistió en perdón de intereses y otorgamiento de cinco años más de plazo. la cartera vencida se redujo en 58.000 millones de pesos. seis meses más tarde bajó al 23%, pero rápidamente volvió a niveles del 26%. las 12 reestructuraciones de deudas le han costado a la entidad, únicamente en perdón de intereses, 300.000 millones de pesos. la política de reestructuración de deudas incentivó la cultura del no pago, pues los deudores promovían paros con el fin de que el gobierno accediera a la presión yotorgara rebajas de intereses y nuevos plazos. mientras la primera reestructuraciónhecha en 1992, sólo, beneficiabaa deudas inferiores a un millón de pesos, la que se aprobó en abril/96 incluyó sumas hasta por 10 millones de pesos. si la caja no fuera una entidad de servicioa loscampesinos,hacemuchotiempo habría sido liquidada. entre 1990 y hoy, el banco estatal ha caído cuatro veces en causal de disolución. duranteeste período,el gobierno ha tenido que respaldarla con capital garantía por 200.000 millones de pesos a fin de permitirle su operación. el grave problema de la caja ha sido su cartera. algunos pagarés que, en 1990, valían un millón de pesos, hoy ascienden a cinco millones, de los cuales no se ha pagado ni un solo peso. estos deudores se han sostenido a punta de reestructuraciones. lo cual ha contribuidoa recuperar la entidad con la creación del fondo de pensiones y del fondo de solidaridad agropecuario. 24.idema desde 1944, cuando se creó el instituto nacional de abastecimientos (ina), convertido en idema en 1968, la entidad ha tenido que sortear permanentes crisis económicas, las cuales han sido solucionadas con recursos de la nación. la crisis actual se explica, en parte, porque, en 1992, se suprimió al idema el monopolio de las importaciones de productos agropecuarios, única fuente de ingresos para la entidad. sin embargo, se obligó a la entidad a seguir cumpliendo con la función social que desempeñaba en zonas apartadas del país. por eso, en 1995, perdió $93.000 millones. • otra causa fue el plan de retiro voluntario a través del cual 1.100 empleados recibieron pensión a temprana edad. el instituto se quedó con menos trabajadores, pero con la misma nómina, debido a la carga pensional. el pasivo pensional de 1995 fue de $29.808 millones, mientras que, para el 96 se calcula en $40.559 millones. según el ministerio de agricultura, su crisis es el resultado de causas, tales como su ineficiencia, burocratización y corrupción. por eso, dice que el idema debe convertirse en una entidad dedicada, exclusivamente, a la administración de los subsidios y al mercadeo social. no se le debe entregar el manejo del fondo emprender, el cual fue creado para cumplir una labor similar a la del instituto de fomento industrial (ifi). este programa no ha despegado, pues, en dos años, sólo, se han desembolsado los recursos para la capitalización de cinco empresas agropecuarias. las dificultades son el exceso de trámites exigidos por el gobierno y la no asignación oportuna de las contrapartidas por parte del sector privado. 178 con relación a los subsidios, los productores confían en la efectividad y transparencia del programa de subsidios directos, pero tienen dudas sobre el manejo de los recursos, no porque se pierdan, sino porque el instituto puede utilizarlos para pagar gastos de funcionamiento. por ello, pretenden que se cree un nuevo ente que administre los recursos. la administración de los subsidios le fue encomendada al idema por la ley 101 de 1993, lo cual indica que dicha función, sólo, podría suspendérsele mediante la aprobación de una nueva ley. la ley 101, (o ley agraria) de 1993, señaló que la disminución de los recursos de la entidad sería compensada con aportes del presupuesto nacional. sin embargo en 1995 y el 1996, debido a problemas fiscales del gobierno, la entidad no recibió la totalidad de los recursos que le prometieron. (la apropiación para la presente vigencia, sólo, equivale al 40% de lo anunciado inicialmente). recientemente, la contraloría general de la república ha calificado al idema como una de las entidades más corruptas del país. centenares de toneladas de granos están registradas en los libros de ingreso, pero no aparecen en las bodegas. no hay dinero para cumplir con el programa de subsidios prometido a los agricultores. ellnstituto presenta un déficit de $65.336 millones, generado por pérdidas en las operaciones de comercialización, carga pensional y una oleada de demandas laborales. del año 1970 a 1986 produjo pérdidas, de 1987 a 1992 utilidades y de 1992 a la actualidad, sólo, pérdidas. en los últimos diez años, generó muchas polémicas. falta de transparencia en los negocios. en el segundo semestre de 1994, se hizo una compra de 94.000 ton de sorgo. cada ton. con un costo promedio de $153.100. el costo final de ese sorgo para el idema fue de $243.890 por ton., incluyendo transporte y almacenamiento, pero sin incluir gastos de administración del instituto, costos financieros y costos pensionales. en 1995, la entidad vendió el sorgo, en promedio a $98.000 ton., con pérdidas mínimas de $145.890 por ton. en el mismo año, perdió $65.000 millones por comprar cosechas caras y venderlas baratas. los costos laborales son insostenibles, debido al programa de retiro voluntario. posee 3.220 pensionados y se adeudan $210.000 millones por concepto de pensiones. las demandas laborales pueden costarle $75.000 millones más. las nómina y las pensiones tienen un costo mensual de $3.075 millones de pesos. sus gastos pasan de $600 millones, las depreciaciones y provisiones son de $2.718 millones. según el conpes, el servicio de la deuda oscila entre $550 y $600 millones, todo lo cual suma $7.000 millones. la nación no puede asumir el costo de funcionamiento de la institución debido a su naturaleza jurídica de empresa industrial y comercial del estado. el ente que reemplazará al idema, apoyará con subsidios directos al pequeño productor rural, aunque mantendrá, para casos especiales, acciones hacia los grandes productores agropecuarios. respaldará la estabilidad de los precios al productor frente a los problemas de producción y distorsiones temporales de los mercados. ayudará a los agricultores de las zonas marginales para que vendan sus cosechas. promoverá la formación y consolidación de empresas de comercialización de productos del agro. facilitará el abastecimiento de alimentos a los habitantes de las zonas marginadas de la ciudad y el campo. las acciones que el instituto tiene en otras entidades serán colocadas en fiducia y se agilizará el translado del mercadeo social a organizaciones comunitarias. el mercadeo social se dejará en manos de los gremios, y organizaciones y todo lo referente a despensas y tiendas, en cooperativas de la comunidad. este programa se desarrolla en las zonas más apartadas del país. para reemplazar aiidema, se diseñarán incentivos para almacenar excedentes (similares a los diseñados para el caso del arroz), subsidios para compensar los altos costos del transporte hasta regiones aparta179 das y se realizarán inversiones en infraestructura y equipos. el fondo emprender y el programa de microempresas rurales serán fortalecidos, así como el abastecimiento social en alimentos básicos de la canasta familiar a zonas deprimidas y de escasos recursos en áreas rurales y urbanas. el con pes acordó fijar una política de incentivo a los entes municipales, las comunidades beneficiarias, las cajas de compensación, las cooperativas u otro tipo de organizaciones de la economía solidaria, para que reciban yasuman el manejo de las actuales tiendas populares. igualmente, se apoyarán los fondos de estabilización de precios de productos agropecuarios y las iniciativas de las organizaciones de productores. aunque, elldema debe dejar la compra de cosechas y convertirse en un instituto administrador de subsidios, los recursos para ello son escasos. el último plan de subsidios se está ejecutando con la cosecha de arroz del meta y casanare, donde se otorga una compensación a los industriales que compren a los agricultores la producción nacional a precios razonables, con el fin de que cubran los costos de secamiento y almacenamiento del producto. la inversión asciende a $8.000 millones. los programas de mercadeo social no se han desmontado y se realizan a través de las tiendas comunitarias, las mercaplazas, las lanchas y los furgones móviles, en donde se expenden productos alimenticios a bajos precios. 25. expectativas de crecimiento del sector agropecuario para 1996 el 3,0%, en el crecimiento del psi agropecuario calculado por la sac no parece correcto, debido al peso específico (cerca del 20%) del agro en el pis nacional, ya que las cifras del agro han sido instrumentos de manejo político que se usan como elementos de presión. (cuadro 9.) detrás de las cifras del sector existen poderosos intereses que defienden posiciones en el campo. por eso, más importante que las cifras, es superar los problemas estructurales del sector: inseguridad, baja rentabilidad, un entorno macroeconómico revaluacionista, etc .. el hecho de que el dane comience a construir un sistema de estadísticas para el agro, consolidadas semestralmente, es visto por los gremios y el gobierno como una especie de arbitraje para comenzar a superar otro problema estructural del sector: la falta de cifras y estadísticas. bibllografia balcazar, a., "la agricultura colombiana y las políticas de apertura económica", en: coyuntura agropecuaria, vo1.10, w 3, 1993 cuadro 9. expectativa de crecimiento del sector agropecuario para 1996. sac minagricultura dnp cultivos transitorios -3,7 -0,6 1,0 cultivos permanentes -5,2 -4,0 -4,2 sin café 0,7 6,4 7,1 total pecuario 1,4 3,0 3,4 total agropecuario 5,1 5,7 5,7 sin café 1,6 4,1 n.d. total agropecuario (incluye café) 0,1 2,4 2,7 fuente: el tiempo, 16 de diciembre de 1996 las cifras de la sac y del gobierno no coinciden. de ser cierto que el 0,1% de crecimiento del sector calculado por la sac, la economía nacional crecería por debajo de 3%. 180 contraloria general de la republlca, "balance del cuatrienio", en: rev. economía colombiana, w 248, bogotá, julio-agosto de 1994 cuevas, h., "la gestión estatal en el sector agropecuario 1986-1993", en: colombia. gestión económica estatal de los 80's. del ajuste al cambio institucional, cidun.ciid.canadá., ed. presencia, bogotá, 1995, pps: 71-110 dane, "encuesta nacional agropecuaria", bogotá, octubre de 1996 diarios el tiempo, el espectador y la republlca. varias ediciones de 1996 fao, "la política agraria en el nuevo estilo de desarrollo latinoamericano", santiago de chile, 1994 iica, ifpri, dnp, "política agrícola", ed. tercer mundo, santafé de bogotá, diciembre, 1996 181 agronomía colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 163-171 reguladores de crecimiento y sustratos naturales para la acllmatacion de vitro-plantulas de piña ananas comosus (l.) merr. * growth regulators and natural mediums for aclimatation of pineapple vitro-plants ananas comosus (l.) merr. he/der vargas', orlando marlínez w., germán corchue/o r3. resumen con el propósito de obtener tecnologías para la etapa de adaptación de plántulas de piña, mediante el cultivo de tejidos, se experimentaron los sustratos arena amarilla de río, suelo natural y escoria de carbón, simultáneamente con las auxinas: ala, aib y ana en concentraciones de 0,500,1.000 y 1.500 ppm. se registraron los parámetros vegetales número de raíces, longitud de la raíz y el peso seco de la raíz. en general y para todo el ensayo, el sustrato arena amarilla de río fue el de mejor resultado, los otros dos manifestaron respuestas, generalmente, bajas y sin una tendencia clara. la hormona que mejor desempeño tuvo, cuando se combinó con el sustrato arena amarilla de río, fue la aib, en concentraciones de 1000 y 1500 ppm. palabras claves: vitroplantas, . auxinas, reguladores de crecimiento. • recibido en octubre de 1998. 1 ingeniero agrónomo, centro de biotecnología peñaflor, san gil. 2 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia aa 14490. bogotá, colombia. 3 profesor asistente facultad de agronomía, universidad nacional de colombia a.a 14490. bogotá, colombia. summary the aclimatizacion stage is the critical step during the development 01 tissue cultures in crops. it was evaluated the response of vitro-plants lrom pineapple ananas comosus (l.) merr., to the applications 01 the hormones: ala, aib and ana in dos es 0-500-1000 and 1500 ppm at the medium: yellow river sand, natural soil and charcoal-scoria. the number 01 roots, root length and dry weigh root were recorded in the vitro-plants. in general, the yellow river sand was the medium that showed the best results. the natural soil and the charcoal scoria had low response without a clear tendency. the aib hormone presented a very good behaviour with the combination yellow river sand at 1000 and 1500 ppm dose. key words: vitroplants. auxins , grow regulator . introduccion en el proceso de multiplicación vegetal por cultivo de tejidos, la etapa de adaptación es el paso crítico. en esta tase, las plantas requieren de un acondicionamiento al medio exterior, que es totalmente diferente al del laboratorio en el cual se habían mantenido desde su inicio vital. para adaptarse, las plantas sufren varios desacomodos fisiológicos elementales en la fotosíntesis, la respiración, la transpiración, la lotosensibilidad 163 y otros que la pueden llevar a una muerte inmediata, de no ser tratados bajo unas condiciones ideales para comenzar el proceso de sobrevivencia y desarrollo. la piña está clasificada como una de las frutas más finas del trópico, con una gran variedad de alternativas para la industrialización, superada, sólo, por el durazno; su centro de origen es el sur de brasil y norte de argentina y paraguay (collins, 1960). la producción en colombia se concentra, especialmente, en los departamentos del valle del cauca, antioquia y santander (salazar 1986, 1993). la fruta es totalmente endémica en los trópicos y subtrópicos de suramérica; la variedad cayena lisa es la más cultivada en el mundo con aproximadamente, el 80% del área total, no tiene espinas es sus hojas, su fruto es cilíndrico, tiene un alto contenido de azúcares y acidez, los ojos son achatados y poco profundos, la pulpa es de color amarillo pálido de poca fibra y corazón delgado y la planta alcanza 1,2 m de altura (bello y julca, 1993; leal y garcia, 1993). la piña presenta una fuerte dominancia apical, por lo cual sus cosechas son de una sola fruta a los 18 meses de edad y el desarrollo de las yemas laterales sólo se activa cuando se ha inducido la floración. en la actualidad, el cultivo se obtiene por reproducción asexual, por los hijos básales de la fruta, sin embargo, el ciclo de cultivo es demasiado largo, a lo cual se agrega la baja de reproducción y estos limitantes han determinado la necesidad de buscar otras vías de multiplicación más eficientes, que agilicen y aceleren el tiempo de desarrollo del cultivar, para que se traduzca en beneficios del productor y en una explotación más competitiva. se han experimentado diversos métodos de multiplicación acelerada, fundamentados especialmente en el rompimiento de la latencia a la cual están sometidos naturalmente las yemas laterales. entre ellos, el de mayor éxito hasta el momento, ha sido la multiplicación de tejidos y su variante, cultivo de células en suspensión, técnicas con las cuales los investigadores han logrado avances en la propagación de poblaciones en corto tiempo y con buenas características de homogeneidad y calidad fenotípica (correa y rodríguez 1996). el crecimiento y desarrollo de las plantas por estos medios presenta tres fases, a saber: la de multiplicación en el laboratorio, la de adaptación y la de campo. la fase de adaptación es supremamente crítica y se ha determinado, con el factor de éxito a nivel industrial, al lograr manejar grandes poblaciones con altos porcentajes de sobrevivencia y a bajo costo (carreto, 1987). las plantas que salen del laboratorio son supremamente ineficientes, ya que presentan heterotropismo (grout y price, 1987), grandes espacios intracelulares y frecuencia baja de estomas (carreto, 1987), raíces con baja tensión, susceptibilidad a la luz directa, sistema inmunológico incipiente y otras limitaciones que determinan la necesidad de brindarle a la planta condiciones ideales de humedad relativa, temperatura, intensidad lumínica y sustrato adecuado para el libre desarrollo de las raíces, (trujillo, 1987). en diversos estudios, se ha demostrado la eficiencia de compuestos químicos para dinamizar la diferenciación celular, iniciación de raíz, división y expansión celular, respiración,elongacióndetejidos,etc. (merino,1987). para los medios de enraizamientose incluyen especialmentelas hormonasala, aib en concentracionesde 100mg/ien el caso de la piña y la concentraciónvaría según sea la especie o el métodode aplicacióny sus efectosdependen de varios factores, como son la edad, estado fisiológico, tipo de sustratos, esterilización del medio y las condiciones ambientales (salisbury y ross, 1994). la concentración'es de vital importancia, pues puede activar o inhibir el enraizamiento y afectar la planta hasta la muerte (scott, 1972; rojas y ramírez, 1987; hu y wang, 1983). cuando la planta ha logrado sobrevivir y adaptarse a la mayoría de las condiciones en un ambiente semicontrolado, se traslada a casa de sombra, en la cual, sólo, se le estaría protegiendo de la luz directa y de las deficiencias hídricas ó nutricionales y, en esta fase, dura la mayor parte de su período de adaptación. 164 en la tercera fase, la de campo, la planta estaría adaptada totalmente al medio y, en consecuencia, podría sobrevivir y desarrollarse en las condiciones naturales y con las mismas características de las plantas de su especie y variedad logradas por métodos convencionales. algunos autores recomiendan cámaras húmedas y medios más controlados, a fin de hacer más suave el paso de una fase a otra (merino, 1987). los laboratorios de investigación realizan procesos de adaptación de las plántulas provenientes de los tejidos de cultivos, con métodos, materiales e insumos seguros e igualmente costosos, lo cual obliga al laboratorio a variar continuamente los protocolos de la fase adaptativa, con el fin de reducir los costos. por ésto, en este estudio se plantean y experimentan diferentes sustratos naturales y dosis adecuadas de hormonas que permitan establecer una fase de adaptación, con tasas de sobrevivencia altas, de plántulas de piña obtenidas mediante el cultivo de tejidos. materiales y metodos el presente trabajo se realizó en las instalaciones de la zona de adaptación del centro de biotecnología de peñaflor, adscrito a la corporación universitaria cooperati1. suelo cuadro 1. análisis físico-químico y granulométrico de los tres sustratos en estudio. textura: franco limosa ph.: 5,87 matería orgánica: 7.65% fósforo: 4,3 ppm elc: 30 meq/100gr ca: 6,00 meq/100gr k: 0,75 meq/100gr na: 0,57 meq/100gr 2. arena granulometría: mayor a 2 mm 25% entre 1y 2 mm 59% menor a 1 mm 16% ph 6,5 3. escoria granulometría: mayor a 3mm 45% entre 2 y 3 mm 32% menor a 2 mm 23% ph 6,1 165 va de san gil, en san gil, santander. para todas las evaluaciones, se utilizaron plántulas de la variedad cayena lisa serrana, obtenidas en el centro en mención, a partir de vitroplantas importadas del centro de biotecnología de ciego de avila en cuba; las cuales venían del primer repique para continuar en peñaflor con seis repiques adicionales. después de los siete repiques, se seleccionaron plántulas con altura promedio de 4 cm y siete hojas con buen estado de desarrollo y sin presencia de raíz. las plántulas se lavaron adecuadamente, retirando de ellas el medio nutritivo y las últimas hojas básales, dejando al descubierto 0,5 cm del tronco para inducir el enraizamiento. se desinfectaron con una solución de benomyl a razón de 0,5 gr/i y se uso un litro de solución por 100 vitroplantas; también se desinfectaron con la misma solución los sustratos. luego de escurrir por 20 minutos el sustrato y las plantas, se procedió al transplante e inmediata transferencia a la zona de adaptación. las condiciones atmosféricas de la zona fueron: humedad relativa del 70%, temperatura máxima de 24 oc y mínima de 18 oc y una intensidad lumínica máxima de 17.000 luxes. para el ensayo, las materias utilizadas tenian 7 cm de diámetro y 7 cm de altura en las condiciones ambientales señaladas. los sustratos seleccionados fuerón: escoria de carbón, arena amarilla de río y suelo nativo, a los cuales se les practicaron los análisis fisico-químicos y granulométricos, cuyos resultados se presentan en el cuadro 1. se utilizaron tres clases de hormonas: ala, aib yana, diluidas en una solución de koh 1n aforado a un litro con agua destilada, logrando una solución de 1500 ppm, a partir de la cual se obtuvieron las diluciones de 500 y 1000 ppm. se utilizó el diseño completamente al azar, con cinco repeticiones, en un arreglo factorial 3x3x4, así: 3 sustratos: escoria de carbón, arena amarilla de río y suelo nativo; 3 auxinas: ala, aib y ana; 4 diluciones: o; 500; 1.000 y 1.500 ppm. los parámetros que se registraron fueron: número de raíces, longitud de la raíz (cm) y peso seco de la raíz (gr.). los resultados experimentales se sometieron al análisis de varianza, de acuerdo con el diseño usado y la estructura factorial y se utilizó el sistema de análisis estadístico sas. resultados en el cuadro 2 se presentan los cuadrados medios del análisis de varianza para el número de raíces, la longitud de la raíz, y el peso seco de la raíz, todas las fuentes de variación presentaron diferencias altamente significativas en las tres variables en estudio, excepto la longitud de raíz, para la interacción sustrato x dosis. el resultado sobresaliente del análisis de varianza, es la significancia de la interacción triple: sustrato x hormona x dosis, por lo cual ésta se analizará con detenimiento para cada variable en estudio así: número de raices: en el cuadro 3, se observan los promedios del número de raíces en cada sustrato, concentración y auxina. con relación a la escoria, no se observaron buenos resultados en cuanto a que no se manifiesta una respuesta positiva como en los otros dos sustratos y , tampoco, expresan diferencias importantes dentro de las hormonas (figura 1, cuadro 3). en el sustrato suelo, las hormonas muestran un crecimiento positivo a la concentración de la auxina; este resultado es más apreciable con las hormonas aib y ana que con ala (figura 1). el sustrato arena exhibe un comportamiento similar al suelo con 1ashormonas ala y aib, pero el incremento mayor de la población de raíces se observa cuando a las plántulas se les aplicó ana con 500 y 1500 ppm. todos los tratamientos superaron al testigo, pero aquellos con escoria fueron los más inferiores, ya que sus promedios fueron próximos a éste y la hormona ala fue la que mostró menos resultados (figura 1). por el desempeño que la hormona ana tuvo en los sustratos suelo y arena, especialmente en las dosis 500 y 1.500 ppm, se presenta como la mejor estadísticamente, 166 cuadro 2. cuadrados medios del análisis de varianza para las variables número, longitud y peso seco de raíz. cuadrados medios f.dev. g.l no. de raíces' long de raíces.(cm) p.s.raíz (gr) sustrato (s) 2 3,4** 24,2** 0,0172** hormona(h) 2 5,6** 45,5** 0,0060** sxh 4 1,1** 24,5** 0,0055** dosis (o) 3 4,7** 19,8** 0,0054** sxh 6 0,6** 4,2n.o 0,0008** hxo 6 0,9** 9,8** 0,0017** sxhxo 12 0,4** 5,8** 0,0019** error 189 0,1 2,4 0,0002** •• significativo al 1% n.1 no significativo 1 ransformanción raíz cuadrada • escoria 201 n ~:i '2 010 e suao o arena 8 r as i c4 e2 s i o~~~~~~~~~~~ __ ~~~~ __ ~~ __ ~~~~ __ ~ con valores altamente significativos frente a las hormonas aib y ala. el sustrato arena fue estadísticamente el mejor, debido básicamente a la combinación con ana, como ya se mencionó, pues al analizar el comportamiento con las otras hormonas en sus respectivas dosis, observamos que no hay grandes diferencias en la producción de raíces, por lo cual, al final, este sustrato es el más 500 1000 1500 500 1000 1500 500 1000 1500 ala (mg/l) aib(mg/l) ana (mg/l) 0.0 figura 1. efecto de la combinación de sustratos con hormonas en concentraciones diferentes sobre vitro-plántulas de piña. eficiente, pero sus resultados estadísticos lo ubican como igual al sustrato suelo. la concentracion 1.500 ppm ofreció resultados sobresalientes al tener los valores altos con lastres hormonas,por lo cual se sugiere experimentaren próximos estudios dosis mayores. en general, la combinación más eficiente sería la de arena, cuando se usa la hormona ana en concentraciónes de 1500 ppm. 167 cuadro 3. promedio de número de raíces. longitud de raices y peso seco de raíz en sustratos dosis y hormonas. no. de ralees longitud de raices peso seco raíz hormona dosis suelo escoria arena suelo escoria arena suelo escoria arena ala 500 7,0 4,9 5,8 7,4 5,4 6,5 0,05 0,04 0,02 1000 6,7 5,3 4,8 6,6 5,9 7,1 0,03 0,06 0,05 1500 7,0 7,6 6,4 5,9 4,6 7,4 0,02 0,03 0,04 aib 500 6,5 7,6 7,7 6,7 4,5 8,1 0,02 0,06 0,09 1000 9,2 6,7 9,9 6,7 3,8 8,1 0,02 0,02 0,10 1500 9,9 10,3 13,0 4,9 5,3 5,7 0,04 0,04 0,11 ana 500 6,8 5,8 12,9 4,1 6,8 4,5 0,02 0,03 0,07 1000 9,5 7,6 9,2 3,8 6,4 4,3 0,02 0,03 0,07 1500 10,3 8,9 18,2 2,6 4,1 6,1 0,01 0,02 0,02 testigo 7,0 4,0 5,7 4,3 4,5 6,1 0,01 0,01 0,03 9 i da~iiiislelo .eso:ra 8 i l r7 a 006 n g 15 e 1 u4 t u l3 a o r2 (cmt o 500 1000 1500 500 1000 1500 500 1000 1500 0.0 ala (mg/l) alb(mg/l) ana (mg/l) figura 2•. efecto de la combinación de sustratos con hormonas en concentraciones diferentes sobre vitro-plántulas de piña. longitud de raíces: para esta variable, la respuesta de las hormonas ala y aib fue totalmente diferente al encontrado con el número de raíces. las hormonas que estadísticamente presentaron mejor desempeño fueron ala y aib, entre ellas las diferencias fueron mínimas en los sustratos y dosis y la no significancia de la interacción sustrato x dosis, en buena parte, se debe a este comportamiento de las hormonas mencionadas (figura 2). por su parte, la hormona ana no muestra promedios altos, en la totalidad de combinaciones de sustratos y concentraciones, a tal punto que, en ocasiones, fue superada por el testigo (cuadro 2, figura 2). 168 en cuanto a sustratos, la arena ofrece las mejores tendencias, con diferencias entre hormonas y sus concentraciones y sobresale con la aib a la dosis 500 y 1500 ppm. por su parte en el sustrato suelo se observa una variación estable, tanto entre hormonas como en la dosis experimentada. el sustrato escoria exhibe una respuesta errática y es así como siempre fue inferior al suelo y a la arena en todas las combinaciones de hormonas y dosis, mientras que con la auxina ana presentó el mejor comportamiento, aunque sin separar al suelo y la arena en presencia de ala y aib (figura 2). en relación a la dosis, las de mejor desempeño fueron 500 y 1.000 pprn, sin existir diferencia entre ellas. la concentración 1.500 ppm no manifiesta resultados importantes, incluso en ocasiones fue inferior al testigo. en general, la mejor combinación de los tres factores para la longitud de la raíz se encuentra cuando las plántulas se siembran en arena, con la hormona aib en concentraciones de 500 a 1500 ppm. materia seca: con el sustrato arena, los valores de materia seca fueron consistentemente superiores, tanto al suelo, como a la escoria, en casi todas las combinaciones de hormonas y concentraciones (figura 3). el peso seco de la raíz, en general, fue más bajo en el suelo y su comportamiento variable pues con las hormonas ala y aib tiene una respuesta negativa a las concentraciones y con la hormona ana no hay tendencia definida, quizá debido a la corta longitud de las raíces. en este sustrato, el promedio del peso seco radical no fue representativo o importante en sus valores, teniendo en cuenta los promedios sobresalientes de los otros sustratos. la escoria, fue intermedia entre la arena y el suelo, con las hormonas ala y aib y no se encontró tendencia alguna, pero con ana la respuesta fue negativa a las concentraciones, como en los casos anteriores (figura 3). en cuanto a las hormonas, en general, los valores mayores de peso seco correspondieron a la aib, bastante superiores a las otras dos en todas las combinaciones de dosis y sustratos. el comportamientode laana y ala fueron similares. en resumen,para el peso seco, se puede mencionar que los promedios mayores se lograron con la auxina aib en concentraciones de 1500 ppm, cuando las plantas así tratadas se sembraron en el sustrato arena. aslb.o .escxjria oaren'\ t p 0.16, e 0.14 s o 0.12 r 0.1 s a e i 0.06 c z 0.06 o 0.04 ~.) 0.02 500 1000 1500 500 1000 1500 500 1000 1500 0.0 ala (mgll) aib(mg/l) ana (mgn) figura 3. efecto de la combinación de sustratos con hormonas en concentraciones diferentes sobre vitro-plántulas de piña. 169 discusion en el desarrollo del ensayo, se presentaron diferentes comportamientos respecto a los factores en estudio; a nivel de todas las variables hay diferencias altamente significativas propiciadas, al parecer, por la diferencia estructural de los tres sustratos, lo cual genera condiciones muy disimiles en el desarrollo de las plantas. con el sustrato arena se encontraron los mejores resultados en las tres variables a lo largo de todo el ensayo. este sustrato tiene diversas ventajas, tanto físicas como económicas, pues presenta una muy buena retención de humedad sin generar encharcamiento y es un sustrato muy limpio sin la presencia importante de semillas de arvenses, tampoco es nicho apropiado para la sobrevivencia y desarrollo de colonias infectivas que puedan deteriorar las plantas en los primeros días de sobrevivencia. por otro lado, dentro de ciertos limites, tiene las condiciones adecuadas de estructura estándar, por lo cual la granulometría no tiene gran variación, facilitando las labores y que no necesita ni molienda ni tamizado y se puede conseguir sin mayores contratiempos. con plantas mayores, podemos observar como las raíces de gran longitud envuelven el sustrato en todas las direcciones sin encontrar obstáculos para su desarrollo, facilitando, además, el arranque, pues las raíces no van a sufrir ninguna clase de daño. respecto del factor hormonas, la ana se presentó como la mejor en la variable número de raíces, lo cual coincide con evaluaciones de enraizamiento en estacas realizadas por silva (1989), quién logró resultados positivos al aplicar concentraciones de 800 ppm de ana y aib en contraste con los hallazgos de kalil y suarez (1989), quienes lograron en feijoas mayor número de raíces con 500 ppm de ala frente a otras auxinas. sin embargo, anotamos que este valor fue estimulado por el sustrato arena en el cual esta hormona presenta sus mejores resultados. la hormona ana, solamente, con el número de raíces expresa una tendencia positiva con las otras variables, tuvo una respuesta negativa con valores muy bajos para los tres sustratos, incluso en algunos tratamientos presentó valores inferiores a los del testigo, lo cual coincide con las observaciones realizadas por silva (1988). lo anterior se puede deber a que, por ser una hormona sintética, su duración es muy larga y, si la concentración fue alta, el efecto final es inhibitorio, como bien lo explican salisbury y ross (1994), en el sentido de que la hormona ana es más fuerte o tóxica que el aib, por lo cual, a dosis altas, puede causar daños a los materiales. la hormona ala no presentó un comportamiento especificó y ofreció, a lo largo del ensayo, diferencias muy estrechas entre sustratos y entre concentraciones, en algunas ocasiones positivas y en otras no. el ala presenta valores muy altos en longitud, los cuales fueron mantenidos también por la hormona aib y, en las otras variables, los resultados fueron superiores a los testigos, lo cual implica que tuvo algún efecto positivo sobre las plantas, sin embargo, no hubo respuesta significativa al aumentar la dosis, lo cual podría deberse, contrario a lo sucedido con el ana, a una rápida degradación por factores ambientales. el aib manifestó resultados bastante claros y positivos en el transcurso del ensayo, excepto por las dosis de 1500 ppm en los tres sustratos, lo cual podría deberse a una intoxicación, pues también está catalogada corno fuerte, sin embargo se podrían hacer pruebas con dosis levemente mayores, a fin de determinar, especialmente, si es viable aumentar sus efectos. aún, con este resultado desfavorable, tuvo los mejores resultados en peso, debido básicamente a los altos valores logrados con la variable número de raíces, ya que ésta, con la variable longitud, interpreta, bajo iguales condiciones, el peso de la masa radical. en resumen, los mejores resultados se observaron cuando las plantas se sembraron en sustrato arena con aib a 1500 ppm. 170 bibllografia bello, s. y a. julca. colección y evaluación de ecotipos de piña (ananas comosus l.) de la amazonía peruana. en: primer simposio latinomericano de piñicultura, cali. colombia 13 pp.1993. carreto, l. manejo de plantas en invernadero. en: fundamentos teórico prácticos del cultivo de tejidos vegetales. 1987. colllns, j.l. the pineapple. botany, cultivation and utilization. leonard hill. ud. london. 294 pp. 1960. correa, m. y l. rodriguez. selección clonal y establecimiento aséptico in vitro de yemas axilares de papaya (carica papaya l.) tesis de grado. ing. agrónomo. universidad nacional de colombia. bogotá. 155 pp. 1996. grout, b. y f. price. the stablisment of photosinthesys in strawberry cultures prior to transplanting. en: plant micropapagation in horticultural industries. universitary press. liege belgium. 1987. hu, c. y wang. p.j. meristem, shoot tip and bud cultures. en: handbook of plant cell culture. mc millam publisyng p: 177-277. 1983. kalll, c. y r. suarez. propagación por esquejes de acca selowwiana. tesis de grado ing. agrónomo. univeridad nacional de colombia. bogotá. 1988. leal, f. y m. garcia. recursos genéticos y mejoramiento de la piña (ananas comosus l.) en: memorias del primer simposio latinoamericano de piñicultura. cali. colombia. 12 pp. 1993. merino, m. técnicas de esterilización y manipulación aséptica. en: cultivos de tejidos vegetales. de. hurtado d. y m. merino. edit trillas, méxico d.f. p: 44 47.1987. rojas, g y h. ramirez control hormonal del desarrollo de las plantas. segunda edición. limusa. grupo noriega editores méxico d.f. 263 pp. 1993. salazar, r. aumente sus utilidades produciendo piña según las exigencias del mercado. horticultura moderna. n.3: 9 11. 1986. salazar, r. situación del cultivo de la piña en colombia. en: primer simposio latinoamericano de piñicultura. cali. colombia. 20 pp 1993. sallsbury, f. y c. ross. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamericana méxico d.f. 1994. scott, t. auxins roots. ann. rev. plant physiol. 23: 115 118. 1972. silva, o. efecto de tres reguladores de crecimiento en el enraizamiento de estacas de mora (rubus glaucus benth.) tesis de grado ing. agrónomo. universidad nacional de colombia. bogotá. p. 85. 1989. trujillo, j. evaluación de fenotipos. técnicas de enraizamiento y adaptación de clones de papa, sometidas a estrés salino in vitro. tesis de grado ing. agrónomo. universidad nacional de colombia. bogotá. 1987. 171 agronomía colombiana, 1996, volumen xiii no. 1, pág. 30-39 determinacion del impacto de competencia de diferentes cohortes de avena silvestre (avena fatua) sobre los rendimientos en un cultivo comercial de trigo (triticum aestivum ) assessment of competition impact from different cohorts of wild oats (avena fatua) on the yields of a commercial wheat crop (triticum aestivum) javier márquez m.', jacobo salas a.', cilia l. fuentes 0.2, guido a. plaza 12 . resumen el objetivo de este trabajo fue determinar el comportamiento de la avena silvestre (avena fatua l.) sobre el cultivo de trigo (triticum aestívum lo.). estainvestigaciónfue desarrollada en el centro agropecuario ..marengo» , universidad nacional de colombia del municipio de mosquera, cundinamarca, principalmente para determinar la variación de las poblaciones de la avena silvestre mediante el establecimiento de 8 cohortes a intervalos de 15 días cada una. se evaluaron los cambios fenológicos en cada cohorte dos veces por semana. también, fue evaluado el impacto de la competencia a través del peso seco de las plantas. el trabajo se desarrolló con diseño experimental de bloques completos al azar, con cuatro replicas y cada tratamiento se acompañó con dos testigos: una parcela siempre limpia y otra siempre enmalezada. se realizó la prueba de duncan para las variables significativas. la emergencia de plantas de avena se presentó durante todo el ciclo del cultivo. las plantas de las primeras cohortes de avena fueron tan altas como las plantas de cultivo. la densidad de plantas y el peso seco de estas prime1 ingeniero agrónomo. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá, d.c. 2 profesores. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá d.c. ras 5 cohortes fueron superiores a los de las 3 cohortes finales. las plantas de las cohortes 6 a, 7 a y e-. presentaron menor número de tallos y menor peso seco por planta. estas diferencias hacen que las plantas de las primerascohortes presentaran mayorcapacidad de competencia. palabras claves: cohortes, avena, competencia. summarv the objective of this study was to determine the behaviour of wild oats ( avena fatua l.) in a wheat crop ( tritícum aestivum lo.). this research was conducted at the centro agropecuario "marengo" , universidad nacional de colombia, near the town of mosquera, cundinamarca. in order to determine the variation of avena fatua populations, 8 succesive cohorts were established with intervals of 15 days. the experimental design used was randomized complete blocks with tour replications. in addition to the the eight treatments (cohorts) there were two check plots, one was kept always clean and the other was kept always weedy. each cohort was examined for phenological changes twice per week, and the impact of competition was established on the basis of dry weight of each plant. differences were observed among the oat cohorts. in the tirst five cohorts, oat plants were as tal! as wheat plants, and density and dry weight were higher than for the last three cohorts. plants 30 from cohorts 6 th,]1h and 8th had less number of stems and lower dry weight. these differences among cohorts suggest a stronger competitive impact on crop yield from the earlier oats populations. keywords: cohorts, avena, competition. introduccion la avena silvestre (avena fatua l.) se considera como una de las malezas más perjudiciales en el cultivo de trigo y, en general, en los sembradíos de cereales de clima frío. se reporta que las semillas de avena silvestre pueden sobrevivir en el suelo por largos periodos de tiempo y formar una población bastante perjudicial, debido a la capacidad de mantener la viabilidad después de cosechados los cultivos. las semillas de las malezas germinan de manera escalonada durante el ciclo del cultivo, obedeciendo a factores internos y externos los cuales dan origen a procesos de latencia. la emergencia simultánea de individuos de la misma o diferentes especies se denomina cohorte (radosevich y holt, 1984). la cantidad de plántulas de las malezas emergidas durante el desarrollo del ciclo del cultivo es diferente durante intervalos de tiempo iguales. esta variación depende, entre otros, del desarrollo del cultivo al igual que de factores físicos, biológicos y de las prácticas agrícolas realizadas (fuentes, 1984). en el presente trabajo, se evaluó el efecto de la competencia de diferentes cohortes de a. fatua en un cultivo comercial de trigo, pretendiendo los siguientes objetivos: cuantificar la población de plantas de a. fatua emergidas durante el ciclo del cultivo de trigo en intervalos de tiempo de 15 días. registrar los cambios fenológicos observados en las plantas de a. fatua presentes en cada cohorte. determinar el impacto de cada cohorte de a. fatua sobre los rendimientos del cultivo de trigo. materiales y metodos este trabajo se realizó en el centro agropecuario «marengo» de la universidad nacional de colombia, en el municipio de mosquera, cundinamarca, a 2.640 msnm, con una temperatura promedia de 14°c y una precipitación pluvial media de 660 mm anuales. el cultivo comercial tenía una extensión aproximada de 4 ha y fue sembrado con trigo variedad icatensa. se evaluaron diez tratamientos, ocho de los cuales correspondieron a las diferentes cohortes de a. fatua emergidas cada 15 días durante todo el ciclo del cultivo. los tratamientos 9 y 10 consistieron en un testigo que siempre se mantuvo enmalezado y otro que siempre se mantuvo tl t2 t3 t4 .. t5o ~ t6i 111 t7f t8 t9 tl0 o elar ... in"pios • r.""" do fmorgoncio cantes de 111einorgoncio 60 80 100 12020 40 aas después de emergencia figura 1u/agrama expuceuvo ae 105 ouerentes tretermemos 31 limpio, respectivamente (figura 1). como parámetro de comparación se tuvo las plantas de cultivo, sobre las cuales se evaluaron las variables de rendimiento. el trabajo se realizó con un diseño experimental de bloques completos al azar, con cuatro repeticiones y se efectúo la prueba de duncan para las variables que resultaron significantes. se utilizó el sistema de parcelas apareadas triples, donde la parcela de cada tratamiento estuvo acompañadade la parcela testigo siempre limpia y la parcela testigo siempre enmalezada. resultados y discusion variables en las plantas de avena silvestre 1. comportamiento poblaclonal de las cohortes. la emergencia de plantas de avena se presentó durante todo el ciclo del cultivo, siendo las cuatro primeras cohortes las de mayor densidad de plantas, con un promedio de 43,5 plantas 1m2• de la quinta a la octava cohortes, se registró un promedio de 11,9 plantas 1m2, y la octava cohorte correspondió el menor valor (1,5 plantas 1m2 ). la mayor densidad de población de plantas de avena se obtuvo con el tratamiento testigo siempre enmalezado, con un valor de 62 plantas 1m2• la baja germinación de semillas en las últimas cohortes (etapa final del ciclo del cultivo) se debió, probablemente, a las condiciones no favorables para la germinación de semillas de malezas sobre todo el alto nivel de sombreamiento producido por las plantas de cultivo (figura 2). al analizar la densidad de la población inicial vs. la densidad de la poblaciónfinal para cada uno de las cohortes, esta última es ligeramente inferior. entre los factores adversos que contribuyen a la mortalidad de algunas plántulas cabe mencionar el poco vigor de algunas plántulas al emerger, la competencia intra e interespecífica y la competencia por luz. este fenómeno se conoce como autorregulación de las poblaciones de plantas (garcía y fernández quintanilla, 1.991) (figura 2). el porcentaje promedio de mortalidad de plántulas fue de 12,5 %, aunque la disminución sólo fue significativa en las cuarta y séptima cohortes. 2. desarrollo fenológico. para la cohortes establecidas entre 15 y 60 días despuésde la emergenciadel cultivo comercial (dde), el macollamiento de las plantas de,avena se inicia a los 30 días, a 100 90 80 1/) cij 70..e 60 cij q. 50 q) 'tj 40 o 30z 20 10 o 2 3 4 5 6 7 8 test cohortes : • poblacion i inicial, : o poblacion , final figura 2 comparaciones entre la densidad de población inicial y la densidad de población final de plantas de avena fatua l. en cada una de las cohortes. 32 '"ü e ci) cl q; e ci) ci) "o ~ '::l c. en ci) "o en ,!!! e 2 3 4 5 cohortes 6 8 t.e7 figura 3 cambios fenológicos y de desarrollo de las plantas de avena fatua l. en las diferentes cohortes. diferencia de las plantas de las cohortes emergidas entre los 75 y 90 dde, las cuales macollaron a los 15 días. no se registró macollamiento en las plantas emergidas a los 105 y 120 días del ciclo del cultivo (figura 3). en el grupo de las primeras cuatro cohortes (15,30,45 y 60 dde), se registró un promedio de 6,5 macollas/planta, a diferencia de las cohortes establecidas a 75 y 90 dde, en las cuales sólo se registró en promedio dos macollas/planta. en las plantas de la primera y segunda cohortes, la iniciación de la emergencia de la panícula se registró a los 75 días, en las plantas de la tercera y cuarta cohorte, a los 60 días, y en las plantas de la quinta y sexta cohorte, a los 45 días. en las plantas de la séptima y octava cohorte, no se alcanzó a registrar emergencia de la panícula (figura 3) el número de inflorescencias por panícula fue diferente para todas las cohortes. por ejemplo, las plantas de la primera, segunda y tercera cohortes presentaron 23,6 espiguillas en promedio. para las cohortes cuarta a sexta, los valores fueron 10,9, 6,7 y 0,7 inflorescencias /panícula, respectivamente. en las plantas de la primera y segunda cohortes, lo mismo que en el testigo enmalezado, la iniciación del llenado de los granos se registró a los 105 días y, en las plantas de la tercera y cuarta cohorte, a los 90 días. las plantas de la quinta a la octava cohortes no llegaron a llenar grano. caro y sarmiento (1987) reportan los siguientes intervalos fenológicos para a. fatua: 30 días para la iniciación del macollamiento, 75 días para la emergencia de la panícula y 105 días para iniciar el llenado de grano. entonces, se puede inferir que las plantas de avena de las cuatro últimas cohortes (75 -120 dde) respondieron a las condiciones adversas aumentando su precocidad para completar su desarrollo. estos resultados coinciden con la afirmación de duke (1985), quien sugiere que algunas malezas pueden acortar el período vegetativo si las condiciones le son adversas y que, por lo tanto, son tolerantes y plásticas. 3. altura de plantas. las plantas de avena que permanecieron más tiempo con el cultivo (cohortes primera a tercera) alcanzaron las mayores alturas (108,5 cm) y no presentaron 33 diferencias ni entre ellas ni con las plantas del testigo siempre enmalezado (104,1 cm). la altura de las plantas en las cuarta y quinta cohortes fue en promedio de 80 cm superior a la altura promedio lograda por las plantas de trigo (73,2 cm). esto permite suponer que dichas plantas pueden dificultar la cosecha de las plantas, independientemente de que las plantas de a. fatua emergidas durante los primeros 75 días del ciclo del cultivo disminuyan o no el rendimiento del cultivo, para las plantas emergidas después de los 75 días (sexta a octava cohortes), se registraron alturas de 47,1, 35,2 y 10.0 cm, respectivamente (figura 4). 4. materia seca ( rendimiento biológico). el rendimiento biológico alcanzado por los individuos expresa la magnitud de la extracción de nutrientes y el nivel de competencia de las malezas con el cultivo. los valores correspondientes a las primera, segunda y tercera cohortes fueron de 159,2g11'1y. estos valores son considerablemente altos y permiten inferir que la competencia de las malezas fue drástica durante los primeros 60 días del cultivo. los mayores valores se alcanzaron en el testigo absoluto con 291 g/ m2• la materia seca de las plantas de las cuarta y octava cohortes fueron 52,48, 10,3, 6,25, 1,33 y 0,1 g/m2• estos datos pueden considerarse bajos, lo cual era de esperarse si se tiene en cuenta la presencia tardía de estas plantas en competencia con el cultivo (figura 4) variables en las plantas de cultivo (trigo) la discusión de estas variables se centrará en los efectos de la duración de la competencia de las cohortes de avena sobre los diferentes parámetros del rendimiento del trigo; por lo tanto, al hablar de 15; 30; 45; 60; 75; 90; 105 y 120 días de competencia, o, alternativamente, de las cohortes octava, séptima, sexta, quinta, cuarta, tercera, 300 250 o 200 1/) el) c.. >150 as... ::::1-ci 100 50 o 1a 3a 5a 7a testigo cohortes • a ltura(c m) omateria seca figura 4 altura (cm.) y materia seca (g/m2) de las plantas de avena fatua en las diferentes cohortes. 34 30 20 10o'~~~~~~--~~~--~~~----~~~--~~~ 120ddc 80 o 70 (j ~ 60 ~ 50 q) d.. 40 75ddc 30ddc t.lm'o figura 5 altura (cm.) y peso (g/m2) de la materia seca de trigo bajo el impacto de competencia de diferentes cohortes de avena fatua. segunda y primera, respectivamente, se hace referencia al tiempo de convivencia de la avena con el trigo o de. permanencia competitiva de la avena. 1. altura de plantas. el análisis de regresión reveló un comportamiento decreciente (lineal negativo) de la altura de las plantas de trigo a través del tiempo de convivencia con la avena. la pendiente de esta tendencia es suave, lo cual indica que los efectos de la duración de la competencia de a. fatua en la altura de las plantas de trigo no fueron muy importantes. la prueba de duncan permitió apreciar igualdad estadística entre la altura de las plantas de trigo que permanecieron en competencia con la avena durante 45; 60; 75; 90; 105 y 120 días (cohortes sexta, quinta, cuarta, tercera, segunda y primera respectivamente) y e i testigo siempre limpio. igualmente, se presentó igualdad estadística entre las plantas con 15; 30; 60 y 90 días de competencia (cohortes octava, séptima, quinta y tercera, respectivamente). el testigo siempre enmalezado resultó igual estadísticamente a las plantas con 45; 75; 90; 105 y 120 días de competencia. la menor altura se obtuvo con el tratamiento siempre enmalezado (68,5 cm); estas alturas resultaron significativamente inferiores a las alcanzadas por las plantas del testigo siempre limpio (74 cm)(figura 5). 2~materia seca. el peso seco de las plantas de trigo del tratamiento siempre enmalezado (15,4 g.) fue significativamente inferior al peso seco de las plantas de los demás tratamientos (28 g en promedio) y al peso seco del testigo siempre limpio (27,3 g). esta variable disminuyó a través del tiempo de competencia y el análisis de regresión confirmó la tendencia lineal negativa. los pesos secos más altos se presentaron en aquellas plantas de trigo en las cuales la duración de la competencia fue menor de 60 días (quinta cohorte de avena). el mayor valor se presentó en las plantas de 30 días de competencia (séptima cohorte); ésto quiere decir que los efectosde mayor competencia se presentaron durante los primeros 60 días del ciclo del cultivo (figura 5). comparativamente, la competencia iniciada en la etapa final del periodo vegetativo (entre los 45 y 75 días del ciclo del cultivo) afectó más el rendimiento biológico que la competencia iniciada en la etapa inicial del mismo (entre los o y 30 días del ciclo del cultivo). la competencia iniciada en la etapa ini35 160~----------------------------------------------; o z 120ddc 7sddc mgranos/espiga 30ddc t, lm"io figura 6 componentes del rendimiento del trigo granos/espiga (no.), peso de 1000 granos (g) y rendimiento comercial (g/m2) , cial del periodo reprodúctivo (entre 75 y 90 días del ciclo del cultivo) afectó.con mayor intensidad que la competencia iniciada en la etapá'final del mismo período (de'los 105 días en adelante) (figurá 5), 3. número de granos. al igual q1uela variable 'materia seca', el número de granos disminuyó con el tiempo de competencia y el cemportamiento de la línea de regresión fue lineal neqativo, son una pendiente pronunciada, esto quiere deci que a medida que se prolonga el tiempo de competencia disminuye considerablemente la cantidad de granos,formados por las plantas de trigo (cuadro 3). el máximo de granos/espiga se presentó en el tratamiento siempre limpio (47,8 granos/espi· ga, en promedio). este testigo resultó estadísticamente igual (prueba de duncan) , a los tratamientos en los cuales las cohortes de avena compitieron durante 15; 30; 45 y 60 días (cohortes octava, séptima, sexta y quinta, respectivamente), para los cuales se registró una cantidad de 40,7; 42116;39,5 '138,4 granos/espiga, respectivamente. el número promedio de grahos en todos los tratamientos fue superior a larcantldad de gr.anos registrada en el testigo siempre ; ¡ enmalezado (13,5 granos/espiga) e inferior a la cantidad reportada para el testigo siempre limpio (47,8 granos/~spiga), lo cual corrobora el efecto detrimental de la competencia de las plantas de a fatua sobre el rendimiento ,deltfigo (figura 6). ;i el porcentajede disminucióndel número de granos por espiga eh' las parcelas del ensayo fue en promedio de 35,71 % con 'respecto'al testigo siempre limpiody 71,75% 'en las parcelas del testigo siempre enmalezado. l:a éanlidád de granos producidos por las plantas <detrigo 'fue menor cuando la competencia se inició en"la etapa temprana del periodo vegetativ0 (entre o y 30 días del ciclo del cultivo) y mayor el nivel de competencia, cuando empezó en la etapa tardía del mismo periodo (entre los 45 y 75 días de ciclo del cultivo). igualmente, el número de granos'fue ligeramente inferior cuando la competencia se inició en la etapa temprana del ciclo' reproductivo del cultivo, '(entre los 75 y 90 días del ciclo del cultivo), a diferencia'de cuando empezó en la etapa tardía de este mlsrno periodo (105 días en adelante). ' 36 4. peso de 1.000 granos. el análisis estadístico no permitió apreciar diferencias entre lostratamientos. el peso de 1.000 granos fue de 36,6 gramos para el testigo siempre limpio, de 31,7 gramos, para el testigo siempre enmalezado y de 35,3 gramos en promedio, para los diferentes tratamientos. el tiempo de competencia no afectó el llenado de los granos (y, por consiguiente, su tamaño), tal como sí ocurrió con el número de granos en las espigas de trigo. las plantas de trigo con mayor tiempo de competencia de a. fatua respondieron formando sólo la cantidad de granos que serían capaces de llenar (figura 6). 5. rendimiento comercial. los resultados obtenidos en el testigo siempre limpio fueron de 133,27 g/m2, en el testigo siempre enmalezado, de 96,72 g/m2 (27,4 % menos) y, en los tratamientos, se obtuvo un rendimiento promedio comercial de 106,12 g/m2 (20,4 % menos). las plantas de trigo que más se vieron afectadas por la competencia con las plantas de avena fueron las correspondientes a las cohortes que emergieron durante los periodos vegetativo inicial (fase de diferenciación) y reproductivo inicial (fase de formación de granos). los rendimientos comerciales correspondientes a los tratamientos que incluyeron emergencia de plantas en la fase vegetativa final (pleno macollamiento) presentaron el mayor valor en rendimiento(146,10g/m2). estosresultados permiten confirmarel efectode lacompetencia de las diferentes cohortes de avena con el cultivo de trigo (figura 6). discusion. el estudio del impacto de las diferentes cohortes de especies de malezas en un cultivo permite conocer en cuál etapa de desarrollo de éste se producen las mayores pérdidas en la producción, además de conocer otros efectos negativos de las malezas sobre un cultivo de interés para el hombre. la determinación del periodo crítico de competenciapermitemanejarapropiadamente las malezas agresivas y posibilita, además, la selección de los herbicidas por su grado de actividad y residualidad que deben proteger el cultivo en un periodo por lo menos similar al estado crítico (campuzano, 1986). el comportamiento de las plantas de malezas presenta características importantes para tener en cuenta en la dinámica poblacional de las especies. dentro de las diferentesetapasde desarrollo,la germinación de las semillas con la característica de emergencia escalonada confiriere ventajas a estas especies, al posibilitar su supervivencia, logrando, solo, un control parcial de los individuos de la población. esta ventaja, también, le permite a las malezas emergencias sucesivas de varias generaciones dentro de un ciclo de cultivo (radosevich y holt, 1987). la menor presencia de plantas de a. fatua en las etapas avanzadas del ciclo del cultivo se debió, posiblemente, a la menor cantidad de luz que lograba pasar a través del dosel del cultivo (baskin y baskin, 1987). aunque, en los primeros estados de desarrollo del cultivo la competencia por luz es prácticamente nula, tan pronto como las plantas empiezan a desarrollarse o se aumenta la densidad de las mismas (intra e interespecífica), la competencia empieza a ejercer su acción. esto explica los cambios fenológicos de a. fatua, los cuales se efectuaron sólo en las plantas emergidas después de los 30 dde. la diferencia en los cambios fenológicos de las plantas de avena es debida a la presencia tardía de las malezas a partir de la segunda y/o tercera cohorte. a partir de este momento, todas las plántulas emergieron correspondientemente con 15; 30; 45; 60; 75; 90 y105días de atraso con respecto al cultivo del trigo. de tal manera que, debido a la desventaja en que se encuentran las plantas para aprovechar los recursos disponibles en el suelo y en el ambiente, respondieron acortando la duración de los estados fenológicos y disminuyendo el número de estructuras reproductivas (zimdahl, 1979). 37 las cohortes de avena, cuya presencia en el cultivo fue tardía, respondieron acortando el periodo de duración de los estados fenológicos y disminuyendo la producción de estructuras reproductivas. la alta producción de materia seca por metro cuadrado de las plantas de avena de las primeras cohortes es consecuencia, tanto del mayor periodo de utilización de los recursos (en competencia con las plantas del cultivo), como de la mayor densidad de plantas en estas cohortes en relación con cohortes emergidas tardíamente. la interacción de las plantas de avena afecta directamente el rendimiento del cultivo, especialmente la biomasa y el número de granos de planta. el efecto de las plantas de trigo sobre el desarrollo de las plantas de avena se observó, principalmente, en la disminución de la duración del periodo vegetativo, la disminución en el número de macollas/ planta y la menor producción de espiguillas. el número de granos/planta de trigo fue la variable más afectada por la acción de competencia de la avena en los componentes del rendimiento. el llenado de los granos no se vio afectado, como se logra apreciar en el peso de 1.000 granos, variable para la cual no hubo diferencias estadísticas entre tratamientos. la emergencia de plántulas de avena durante los primeros 75 días del ciclo del cultivo, además de afectar los rendimientos de éste, puede dificultar la cosecha, por la alta contaminación de semillas debida a la mayor precocidad de las plantas de avena emergidas en este periodo. conclusiones de los resultados de este trabajo, se lograron las siguientes conclusiones: 1. las cohortes de avena, cuya aparición en el cultivo fue tardía, respondieron acortando el periodo de duración de los estados fenológicos y disminuyendo la producción de estructuras reproductivas. 2. las plantas de avena emergidas durante los primeros 75 días del ciclo del cultivo disminuyeron el rendimiento del cultivo y lograron alcanzar la altura de éste, por lo cual se infiere que, también, pueden dificultar la cosecha del cultivo. 3. la alta producción de materia seca /m2 de las plantas de avena de la primera cohorte es consecuencia lógica, tanto del mayor tiempo de competencia con el cultivo, como de la mayor densidad de plantas con relación de plantas de las cohortes tardías. 4. los mayores efectos de la competencia se alcanzaron durante los 60 días iniciales de desarrollo del cultivo (primera a cuarta cohortes de avena), afectando principalmente las variables de rendimiento biológico y número de granos. literatura citada baskin, j. y baskin, c. temperature requirements for afterrripenig in buried seeds of four sumer annual weeds. weed research 27: 385-389. 1987. campuzano, l. f. estudio de la población de malezas y época crítica de competencia en cebada ( hordeum vulgare l.) en nariño. ica. 1986. caro, b. s. y sarmiento, a. análisis comparativo de crecimiento, desarrollo y rendimiento de dos especies de avenad: avena fatua y avena sativa. trabajo de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 1987. duke, s. o. weed physiology. vol. id: reproduction and ecophysiology. crs press. boca raton, florida. 1985. fernández quintanilla, c. y andujar, j. l. utilización del concepto de umbrales de decisión para el control de malas hiervas. itea.1988 fuentes, c. las poblaciones de malezas en los campos cultivadosd: factores que determinan su abundancia, dominancia y composición florística. revista comalfi 11 : 4-53.1984. 38 garcía l. y fernández quintanilla, c. fundamentos sobre malas hierbas y herbicidas. ediciones mundi-prensa. madrid. 1991. manlove, r. j., mortiner, a.m. y putwain, p.d. modeling wild oat populations and their control. british crop protection conference 31:604-609. 1982. radosevich, s. r. y holt, j. s. thresholds and weed management. weed ecology, implications for vegetation management. wiley-interscience. 1984. wilson, b. j. ywright, k. j. predicting the growth and competitive effects of annual weeds in wheat. weed research 30:201211.1990. zimdahl, l. weed crop competition: a review. ipcc: oregon state university. corvallis. 1979. 39 · autores invitados acerca del genoma humano about human genome tobías mojica. ph.d. instituto de genética universidad nacional de colombia luzardo estrada. ph.d. instituto de genética universidad nacional de colombia resumen en este artículo se revisan los eventos, alrededor del secuenciamiento del genoma humano, que han llevado a tanta excitación en los medios noticiosos y académicos en meses recientes. se explican las estrategias que han llevado a que tengamos dos borradores diferentes pero complementarios, la estrategia llevada a cabo con el dinero de los contribuyentes que consiste en establecer el orden de fragmentos grandes de dna antes de ser secuenciados y la estrategia llevada a cabo con dineros aportados por la industria privada, con la intención de explotar gananciosamente el conocimiento derivado del genoma humano. el genoma humano a mediados del año 2000 es un borrador incompleto que cubre aliededor del 85% de la secuencia con una precisión de un error en 1000 y el 99% de la secuencia con una precisión menor de 1en 100 nucleótidos, también se discuten algunas de las posibles avenidas <leexplotación académica y económica. nosotros pensamos que la secuencia del genoma ensanchará la-brecha entre países avanzados y atrasados. abstract the sequence ofthe human genome, an undertaking ofadvanced countries, is nearly complete. in fact the human genome project has around 85% ofthe genome sequenced 4 times on the average, with an accuracy of roughly 1in 1000 nucleotides. celera genomics, on the other hand, has 99% of the sequence of one person, with an accuracy of slightly less than 1in 100. the human genome project strives to produce a physical map for public consumption following a step by step strategy, in which the researcher sequences short dna fragments belonging to iarger fragments of known relative position. celera genomics wants to have very rapidly a physical map which can be quickly used to develop genetic tests and drugs, which can be later sold. we feel that the sequence ofthe human genome is something, which will widen the gap between advanced and backward countries. ¿que es el tal genoma humano? se trata de los más de 3.100 millones, nadie está seguro aún del número exacto, de bases; a, g, t, c, repetidas muchas veces y en muchos ordenes. suficientes letras para llenar 250 directorios telefónicos de una ciudad mediana como bogotá. las letras representan los compuestos químicos que hacen nuestros genes y cuya secuencia, es decir, su orden lineal, tiene influencia sobre lo que una persona es, las maneras como estudia, camina, come, duerme, pinta, piensa, etc. el conocimiento de tal secuencia es el producto del esfuerzo de muchas personas. los responsables más notables son dos grupos independientes que se han llamado el aporte público y el privado. el esfuerzo público, dirigido por francis collins, se llama el proyecto del genoma humano o hgp, y es un consorcio de varios entes internacionales, que incluye el instituto para el estudio del genoma humano (hgri) de los institutos nacionales de salud de los estados unidos (nih), 4 centros de secuenciamiento en los estados unidos: el departamento de energía de los estados unidos en walnut creek, estado de california; la facultad de medicina de washington university en san luis, estado de missouri; el instituto whitehead para investigaciones biomédicas en cambridge, estado de massachussets, y la facultad baylor de medicina en houston, estado de texas, además del centro sanger en hinxton, cerca de cambridge, inglaterra, y laboratorios en japón, francia, alemania y la china. el trabajo ha involucrado a más de 1.100 científicos a lo largo de una década completa. el enfoque de collins es lento y tedioso, pedazo a pedazo. este enfoque empezó con células de la sangre y espermatozoides, luego los científicos dividieron las preparaciones en los 23 cromosomas humanos, y luego tomaron fragmentos largos y los cortaron en fragmentos más cortos que secuenciaron y ordenaron por los extremos superpuestos, y así sucesivamente pasando por genes, luego cromosomas y tarde o temprano todo el genoma. el estilo se puede comparar con la acción de sacar la página de un libro, romperla en pedacitos y volverla a unir utilizando las letras que se sobreponen. en el caso de la secuencia del genoma humano, la «página» es un fragmento de alrededor de 150.000 bases, clonado en un vector conocido como un bac o cromosoma artificial de bacterias. este fragmento es cortado en fragmentos más pequeños o subclonos con extremos que se superponen. estos fragmentos son secuenciados y las secuencias son organizadas por un computador para producir secuencias cada vez más grandes llamadas «contigs». de ahí se pasa a otra página. cada parte del genoma es secuenciado varias veces con el resultado de que entre más veces se aparece una base en la misma posición, mayor la certiagronomía colombiana, 2000. 17: 7-12 8 agronomía colombiana vol. 17 dumbre de que la identificación que hace el computador es correcta. todo el genoma es secuenciado varias veces, 4 veces sirven para tener una tasa de error menor de 1 en 100 y alrededor de 11 veces para llegar a una tasa de error de 1 en 100000 bases. a mitad del año 2000 el mapa consiste de bacs que cubren el 85% de las regiones del genoma que contienen genes. cada bac difiere de los otros en el grado de terminación de la secuencia y del ordenamiento de ésta. sólo alrededor del 24% de la secuencia parece terminada en una forma precisa, otro 22% en forma casi acabada y el 38% está en borrador. todo esto suma un 84%, el 16% restante está siendo secuenciado, excepto un 3% que no se deja clonar. este genoma es un mosaico de 6-10 individuos. el esfuerzo privado, es decir con capital privado y con el propósito de explotar comercialmente los resultados, se debe a unas pocas compañías con celera genomics de rockville, estado de maryland a la cabeza. el cerebro detrás de celera es 1.craig venterocelera genomics tiene el enorme capital de 900 millones de dólares sólopara el año 2000. celera tiene 300 secuenciadores hechos por pe biosystems (la compañía dueña de celera) y uno de los supercomputadores más poderosos del mundo. la compañía celera genomics utiliza un enfoque diferente del enfoque utilizado por francis collins, llamado de escopetazo, que le había dado a su presidente buenos resultados en el secuenciamiento de genomas más pequeños como los de bacterias. en lugar de arrancar una página cada vez, celera rompe en millones de pedacitos todo el libro. los pedacitos se superponen y luego se ensamblan por los extremos que se superponen, con la ayuda del supercomputador. el genoma humano se rompe en fragmentos de 2.000 bases, luego de 100.00bases y luego de 50.000 bases. se dice que celera tiene alrededor del 99% del genoma humano secuenciado, pero la fuente de dna es de un solo individuo y con cada base secuenciada tres o menos veces, es decir la confiabilidad está por debajo de uno en cien. además de celera genomics, otrascompañías notables involucradasen el secuenciamiento y explotación del genoma humano son las siguientes: human genome sciences (www.hgsi.com) de rockville, estado de maryland, bajo la dirección de william a. haseltine, tiene 525 millones de dólares de capital para desarrollar y expandir la producción y mercadeo de drogas basadas en el genoma humano. ya tiene varias drogas en investigación clínica. incyte genomics (www.incyte.com) de palo alto, estado de california, dirigida por roy a. whitfield, suministra acceso a bases de datos genómicos y vende acceso a clonos de dna representados en las bases de datos. tiene 622 millones de dólares de capital para convertir la información genómica en un buen negocio. millenium pharmaceuticals (www.mlnm.com) de la ciudad de cambridge, estado de massachussets, dirigida por mark 1. levine, tiene como función el desarrollo de pruebas y terapias personalizadas. tiene un capital de 700 millones de dólares para traducir la información genómica a productos patentables, incluyendo drogas y pruebas diagnósticas. el genoma humano tiene una historia reciente la historia del secuenciamiento del genoma humano es como sigue: marzo, 1986. el departamento de energía de los estados unidos, doe, efectúa una reunión en santa fe para discutir los planes para secuenciar el genoma humano. abril, 1987. empieza en doe un programa del genoma a pequeña escala, doe sugiere gastar 1.000 millones de dólares en 7 años. febrero, 1988. el consejo nacional de investigaciones de los estadosunidos anuncia apoyo para el proyecto delgenoma humano (hgp). marzo, 1988. primeros esfuerzos de secuenciamiento en los institutos nacionales de salud de los estados unidos (nih). abril, 1988. la oficina de evaluación de tecnología, del congreso de los estados unidos apoya el hgp. septiembre, 1988. se establece la oficina del genoma humano en nih, el profesor james dewey watson, codescubridor de la estructura de doble hélice del dna en 1953, es nombrado director. octubre, 1989. los nih establecen el centro nacional para el genoma humano (nchgr), con watson a la cabeza. abril, 1990. se publican los planes de los nih y del doe para secuenciamiento. julio, 1991. craig venter, revela que nih ha solicitado patentes en fragmentos aislados de dna extraídos del cerebro. abril, 1992. watson se retira y se nombra a francis collins en sulugar. junio, 1992. ven ter abandona nih para fundar el institute for genomic research, (tigr), en rockville, estado de maryland. la compañía farmacéutica smithkline-beecham financia la empresa con 125 millones de dólares, con la intención de desarrollar los descubrimientos comercialmente, a través de una compañía llamada human genome sciences. julio, 1992. wellcome trust, de inglaterra entra en la arena de los genomas con 50 millones de libras esterlinas, para apoyar, entre otros, el secuenciamiento del genoma del nemátodo caenorhaditis elegans. el proyecto del genoma humano (hgp) es ya una tarea multinacional, de los países avanzados. octubre, 1993. nih y doe publican revisiones de sus planes de secuenciamiento. se abre el centro sanger en hixton, inglaterra, financiado y operado por wellcome trust y el consejo de investigaciones médicas del reino unido. septiembre, 1994. investigadores franceses y norteamericanos publican un mapa de ligamiento genético completo. diciembre, 1995. investigadores franceses y norteamericanos publican un mapa fisico con 15000 marcadores moleculares. febrero, 1996. el acuerdo de bermuda. los diferentes socios se ponen de acuerdo para hacer públicas las secuencias en las siguientes 24 horas después de determinadas .. abril, 1996. se publica la secuencia completa del genoma de la levadura saccharomyces cerevisiae. enero, 1997. nchgr se convierte en instituto y ahora se llama nihgr, instituto nacional para la investigación del genoma humano. junio, 1997. tigr se separa de la empresa del genoma humano. mayo, 1998. se forma la compañía celera para secuenciar el genoma humano en «tres años», sin seguir el acuerdo de bermuda. en respuesta wellcome trust duplica su apoyo al hgp. octubre, 1998. nih y doe prometen, para finales del 2003, un tercio del genoma secuenciado completamente y un borrador del resto del genoma. la secuencia completa para 2005. diciembre 1998. se publica la secuencia completa del genoma de c. elegans, un organismo multicelular. septiembre, 1999. se inicia el secuenciamiento del genoma de ratón, por parte de los nih. diciembre, 1999. se publica la secuencia (casi) completa del primer cromosoma humano, el cromosoma 22. enero, 2000. celera anuncia la compilación de secuencias que cubren el 90% del genoma humano. marzo 2000. celera y otros investigadores académicos publican la secuencia «substancialmente» completa del genoma de la drosophila melanogaster o mosca de la fruta. 2000 mojica y estrada: acerca del genoma humano 9 abril 2000. celera anuncia la terminación de un borrador crudo de la secuencia del genoma de un individuo. mayo, 2000. se publica la secuencia del cromosoma humano 21. junio, 2000. celera y hgp anuncian mancomunadamente la terminación de un borrador de la secuencia del genoma humano. el presidente clinton saludó el borrador del genoma humano con palabras muy importantes, diciendo que el genoma humano es: «the most wondrous map ever produces by humankind» (el mapa más maravilloso producido por la especie humana) . «epic-making triumph of science and reasorn (un triunfo de la ciencia y la razón de proporciones épicas) «a revolution in medical sciences whose implications will far surpass even the discovery of antibiotics» (una revolución en ciencias biomédicas cuyas implicaciones sobrepasarán aún el descubrimiento de los antibióticos) aún así, y al contrario de lo que mucha gente ha pensado, no tendremos un entendimiento acerca de nosotros mismos. tal entendimiento está a décadas de nosotros. pero los entendimientos que se empiezan a tener son importantes. por ejemplo, compañías farmacéuticas intentan fabricar medicinas para entenderse con genes específicos en un conjunto de esfuerzos técnicos llamados colectivamente farmacogenómica. otras compañías diseñan pruebas de laboratorio que revelan mutaciones particulares, lo cual permitirá pretler:ir si' úflit ¡5~rsofiava-atener,-pm ejemplo, corea de huntington, y muchos científicos y buena parte del público, vislumbran esperanzas de una terapia génica realista, la adición de genes buenos al cuerpo de un paciente. los retos para las nuevas industrias son, sin embargo, formidables. unos son técnicos, por ejemplo, una cosa es conocer la secuencia de un gene y otra es saber como funciona. otros retos son legales; desde que nivel de conocimiento de un gene sé puede patentar? otros retos son de naturaleza social; por ejemplo el enfrentarse a la posibilidad de que a una persona se le diagnostique una enfermedad incurable. desde el punto de vista de la investigación, el siguiente paso, el paso realmente importante, es el establecimiento del significado de las secuencias, es decir la anotación del genoma humano. ¿qué quiere decir cada nucleótido del genoma humano? la gran cantidad de datos disponibles, no sólo del genoma humano sino de geno mas de otros organismos, ha llevado a que ya se vea que la carrera tiene un blanco nuevo, diferente de las secuencias, el desarrollo de algoritmos mejores y mejores y de paquetes más y más fáciles de usar para el análisis del genoma humano y de los otros organismos involucrados en la carrera del secuenciamiento. estos desarrollos representan la bioinformática, otras compañías privadas, además de celera, tales como bouble twist, incyte, compugen, etc, parecen tener más recursos económicos y más deseos de desarrollar software y hardware más y más avanzados. los cromosomas (casi) complemente secuenciados nos dicen muchas cosas el cromosoma 21 es el autosoma más pequeño. una copia extra produce el famoso síndrome de down, la causa más frecuente del retardo mental humano. en éste cromosoma se han mapeado tam.: bién algunos 20 loci anónimos que especifican desordenes monogénicos y predisposiciones a desordenes complejos. además, la pérdida de heterozigocidad se ha informado asociada a la producción de algunos tumores sólidos. un grupo de 63 autores (del japón, de alemania, francia y suiza) llamado el consorcio para mapear y secuenciar el cromosoma 21, informa la secuencia y el catálogo de genes del brazo largo del cromosoma 21. la secueecia presentada es de 33.546.361 pares de bases. el contig más largo es de 25.491.867 pares de bases. sólo necesitan ser secuenciadas unas 100 kilobases del brazo largo comprendidas en 3 discontinuidades en los clonos y siete discontinuidades en la secuencia, lo cual da una cobertura del 99.7% del brazo largo. adicionalmente se presenta la secuencia de 281.116 pares de bases del brazo corto. la secuencia permite identificar duplicaciones, probablemente involucradas en la generación de anomalías cromosómicas, y estructuras repetidas en las regiones pericentroméricas y teloméricas. la anotación analítica del cromosoma 21 reveló 127 genes conocidos, 98 que se predicen por motivos de secuencia y 59 pseudogenes. para dar una idea de la complejidad de la tarea se describe aquí la geografia del cromosoma 21. el cromosoma fue convertido en una sucesión continua de fragmentos grandes que incluyen 182 bac (cromosomas artificiales de bacterias) 111pac (cromosomas artificiales del fago pi), 101 pi, 81 cósmidos, 33 fórmidos y 5 productos de pcr. los autores utilizaron dos estrategias para generar la secuencia: se aislaron clonos a partir de las bibliotecas genómicas organizadas, por medio de hibridización no-isotópica y a gran escala; de este conjunto de experimentos se ensamblaron contigs y la localización de la mayoría de los clonos fue verificada por fish. las diserutttmidades se llenaron por úfi rnéfodoilaftmdo rrruíttpoínt clone walking. clones iniciales fueron escogidos usando marcadores sts seleccionados que fueron secuenciados o por lo menos parcialmente secuenciados. luego los clono s iniciales fueron extendidos en ambas direcciones con nuevos clono s genómicos identificados o por pcr o por búsqueda de secuencias (www.tigr.org). el mapa final consiste de 518 clonos bacterianos, ya descritos, formando 4 contigs grandes, con las discontinuidades ya mencionadas. de los 98 genes putativos que se predicen por genómica, 13 son parecidos a genes de proteínas conocidas, 17 son marcos abiertos de lectura anónimos y 68 son unidades anónimas de transcripción. el cromosoma 22 fue secuenciado por 115 autores del centro sanger, quienes informan la secuencia de la región eucromática del cromosoma 22. esta secuencia consiste de 12 segmentos contiguos que ocupan 33 megabases que contienen por lo menos 545 genes y 134 pseudogenes. el cromosoma 22 es el segundo más pequeño de los cromosomas autosómicos (después del cromosoma 21) ycomprende del 1.6% al 1.8% del dna genómico; es uno de los 5 cromosomas humanos acrocéntriéos, cada uno de los cuales comparte una similaridad substancial en secuencia en el brazo corto, el cual contiene los genes repetidos del rna ribosómico y una serie de otra secuencia repetida en tandem. no hay evidencia de secuencias codificadoras de proteínas (genes) en el brazo corto del cromosoma 22, mientras que evidencia directa e indirecta sugieren que el brazo largo es inusualmente rico en regiones que especifican proteínas. la alteración de la dosis génica de partes del 'brazo largo del cromosoma 22 es la etiología responsable de varias anomalías congénitas incluyendo el síndrome de ojo de gato (ces) y el síndrome velocardiofacialldigeorge (vcfs, dgs). otras regiones asociadas con la enfermedad humana son ellocus asociado a la esquizofrenia y las secuencias involucradas en ataxia espinocerebelar (sca 1o). para identificar los clonos genómicos del cromosoma 22 se construyeron mapas de clonos utilizando ceemidos, fosmidos, 10 agronomía colombiana vol. 17 bac, y paco los clonos pertenecientes al cromosoma 22 se identificaron analizando bibliotecas en bac y pac, que representan más de 20 equivalentes genómicos, usando marcadores sts conocidos como pertenecientes al cromosoma 22, o utilizando bibliotecas en cosmidos o fosmidos derivadas del cromosoma 22 por flow sorting. los contigs se ensamblaron basándose en mapas de restricción y sts, y se ordenaron unos en relación con los otros utilizando el mapa marco estándar. los contigs resultantes se extendieron y se unieron por medio de ciclos repetidos de chromosome walking, utilizando secuencias de ambos extremos de los contigs. la secuencia completa cubre 33.4 megabases de 22q con 11 discontinuidades, con una precisión calculada de menos de un error por cada 50000 bases. la organización genómica de varias especies de mamíferos está conservada. la comparación de mapas, genéticos y físicos, entre especies, puede ayudar a predecir la localización de los genes en otras especies. las relaciones mejor estudiadas son las que existen entre los hombres y los ratones. de los 160 genes identificados en el cromosoma 22 con ortólogos en el ratón, 113 son ortólogos murinos con localizaciones cromosómicas conocidas con mucha conservación en cuanto a la localización. ¿cuantos genes en el genoma humano? de acuerdo a pitágoras, los números limitan lo ilimitado y constituyen la verdadera naturaleza de las cosas; y rigen formas e ideas, y son la causa de dioses y demonios. lo cual nos trae al enorme y antiguo problema acerca del número total de genes en el genoma humano. nunca se ha sabido cuantos genes son especificados por el genoma humano y durante años se ha pensado que el número es de alrededor de 100000, hoy día muchos científicos se inclinan a pensar que el número debe estar más cerca de los 50000 que a los 100000. de todas maneras la primera tarea de anotación es realmente titánica. cristóbal colón nunca hubiese descubierto este continente americano si su tarea hubiese sido tan difícil. con tanto del genoma humano ya secuenciado es posible hacer nuevos cálculos acerca del número de genes en nuestro genoma. nuevos cálculos sugieren un límite inferior de 30000 y un límite superior de 120000 genes, la enorme dicotomía depende del tipo de análisis. por ejemplo, brent ewing y philip green derivan cálculos de 34,700 y33,630 multiplicando una muestra representativa de genes (como por ejemplo el número de genes identificados en el cromosoma 22) por el número de veces que otra muestra (como por ejemplo una colección de secuencias est) puede ser dividida por el número de genes comunes entre las dos muestras. jean weissenbach y sus colaboradores también calculan un número bajo de 30000 comparando el genoma del pufferfish con lo que hay de la secuencia del genoma humano. john quackenbush y sus colaboradores por otra parte parecen encontrar una verdadera mina de genes humanos y calcular que hay alrededor de 120000 genes, y lo hacen eliminando artefactos percibidos de las secuencias est, como por ejemplo, est solitarios y sin la cola de polia, luego ensamblando las demás secuencias en contigs y comparándolos con colecciones anotadas de genes que especifican proteínas. los análisis de green y de quackenbush se basan en una comparación entre los genes anotados y el transcriptoma, el cual se asume que representa cabalmente al genoma. la identidad de los genes se establece por medio de una combinación de predicción ab initio y búsquedas de similaridad contra los contenidos de las bases de datos de dna y de proteínas. ambos medios de identificación tienen límites desconocidos y los mismo ocurre con la suposición popular de que est representan genes transcritos, aún cuando están agrupados en una secuencia consenso. la transcripción ilegitima, como la que puede ocurrir en secuencias tales como alu, pueden generar contigs consenso que son espurios. muchos cálculos del número de genes humanos se basan en la extrapolación de un número pequeño sacado de un segmento pequeño del genoma, tomando diferentes cálculos de la densidad de los genes a lo largo del genoma y del tamaño real de éste. que debe ser contado como un gene? todo parece indicar que los cálculos del número de genes humanos son, la mayoría, muy grandes y que las bases de datos de est pueden contener sólo el 40% de la fracción que codifica proteínas. métodos anteriores estaban basados en enfoques indirectos corno por ejemplo la medida de la complejidad celular por cinética de reasociación del rna, determinación de islas cpg, reglas evolutivas o la suposición de que secuencias de dna complementario representan genes. vemos una enorme operación y una operación llevada a cabo por los países avanzados, una operación multimillonaria con muchos resultados esperables y quizás buenos, pero seguramente un resultado inevitable será el aumento grande de la distancia entre los países de diferentes clases. vemos una operación en la cual los países atrasados, por necesidad absoluta, son apenas espectadores, no podemos ser otra cosa, vemos una operación en la cual han entrado los capitales grandes privados, indudablemente mucha gente piensa que se puede ganar mucho dinero de este conocimiento. literatura citada" anonimo. rival genome sequencers celebrate a milestone together. science 288: 2294 anonimo. world leaders heap praise on human genoma landmark. nature405: 983-985 brown, k. the human genome bussiness today scientific american, p. 40-45. july 2000 how ard, h. the bioinformatics gold rush scientific am. p. 4651. july 2000. hattori, m. el al. (63 autores) the dna sequence ofhuman chromosome 21 nature 405: 311-319. 2000 dunham, 1. el al. (115 autores) «the dna sequence ofhuman chromosome 22» nature 402: 489-495. december 2, 1999. samuel, a. 1. y r. aparicio. how to count...human genes. nature genetics 25:129-130. july 2000. volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf agronomia colombiana, 1995, vall/men xii no.1; pdg 87-93 el desarrollo de la teoria del mercadeo moderno luis felipe rodriguez c. 1 lilia teresa bermudez c.2 introducci6n ei desarrollo historico del concepto de mercadeo puede ser estudiado examinando la literatura en los archivos de las universidades americanas y europeas, qua lncluyen colecciones de libros, artlculos y otras publicaciones y el curriculo esludiado en estas universidades. desde sus comienzos y la revision de algunas investigaciones historicas, co~ rno las de hagerty en 1936, bratel en 1951, con~ verse en 1959, wrigth y dimsale en 1974, brian y monieson an 1990, etc., perc ha side estudiado mas fundamentalmente a traves de estas ultimas con las cuales se ha intentado configurar una resefia completa de la genesis y evolucion historiea de la teoria del mercadeo modemo. en consideracion a 10 anterior, el prop6sito de esle ensayo se centra en examinar, desde el punto de vista hist6rico y analltico,.los conceptos de mercadec an gene~al y de mercadeo agricola en particular. aunque es dificil y esta mas alia del alcance de esta pequeno escrito dilucidar uno a uno todos los argumentos te6ricos, asi como el mismo desarrollo hist6rico del mercadeo tramo a tramo, el esfuerzo del autor se enfoca a indicar los aspeclos importantes que se configuren en soporte basico que conduzca a discusiones adicionales. ei origen del mercadeo puede ser remonlado a la sociedad primitiva, donda los individuos comenzaron produciendo excedentes y desarrollaron /a es~ pecializaci6n en el proceso de producci6n. entonces oj sistema de mercadeo una toda una gama de actividades especializadas a una totalidad efectiva e integrada. es de 5uponer que el intento de estudiar la evoluci6n del desarrollo del mercadeo debiese basarse, tanto en el desenvolvimiento hist6rico de los sistemas politicos. de tecnologia y producci6n. como de la tradici6n, la cultura y de factores sicologicos y sociales, 10 cual aqui a traves profesor asociado. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, sanlale de bogola d.c. colombia, sa profesot auxiliar u.p.t.c. facullad seccional duilama.. de este ensayo, no es posible. pues interesa mas abordar el tema a la luz de algunas teorias econ6micas y administralivas que, en la evoluci6n del mismo, hayan tenido estrecha vinculaci6n. en el desarrollo inicial de la teoria del mercadeo, no hubo una division entre los mercadeos agricola, internacional. de consumo e industrial. ei estudio de mercadeo se ha centrado generalmente en la investigaei6n de los problemas de dislribucion. tanto de productos, como de servicios. generalidades el mercadeo moderno se fundamenta en la concepci6n de que el prop6silo de la producci6n es satisfacer 10 que e[ consumidor desea. ei concepto de mercadeo se centra en la idea de que el consumidor no es unicamenta la persona que parece estar al final de recorrido, sino que esta realmente en el centro de la actividad productiva con 10 demas gravltando a su alrededor (d.1. bateman 1872). la funci6n directa del mercadeo es, entonees, la de proporcionar los servicios facililadores del traslado de propiedad de los bienes. transporte y almacenamienlo-, desde el ptoductor al consumidor. adicionalmonte, una funci6n muy esencial en fa economia moderna es la formacl6n del precio (en la distribuci6n) (bresseler y king, 1970). definicion de mercadeo a 10 largo de los tiempos modernos, el mercadeo ha sido definido de muchas formas, tales como: a. ei estudio de lodas las operaciones. como de las respectivas agencias que las orientan, incluidas las actividades en el movimiento de los productos. desde el'abricante hasla los consumidores finales, as'l como de los efectos de tales operaciones sabre produclores, intermediarios y consumidores (t. fredrick lundy.1951 ). b. la ejecuci6n de todas las aclividades comerciales incluidas en el flujo de utilidades y servicios, desde el punta de la producci6n inicial hasta liegar el producto a manos del consumidar final (richard kohls l., 1967). 87 c. ei proceso integrado de almacenamiento. transporte y recolecci6n de informaci6n. junto con la comunicaci6n (john pillips. 1967). d. la realizaci6n de varias operaciones fisicas y de funcionamiento que actuan como un mecanismo de elaboraci6n del precio en la asignaci6n de agentes entre productos y de ~stos en· tre consumidores (robert rudd w., 1955). e. participaci6n de los medias de servicios en la diferenciaci6n del producto, junto con el suministro en la transferencia de aste desde el faa bricante al consumidor (darrah l. b., 1967). 1. la ejecuci6n eficiente de actividades comercialas que dingen el flujo de servicios desde el productor hasta el consumidor (asociaci6n de mercadeo americano, 1961). g. ei analisis. organizaci6n, planeamiento y control de los factores que inciden en el consumidor de los productos de una empresa, asi coa mo de la definici6n de politicas y actividades con miras a satisfacer las necesidades y deseos de determinados grupos de cljent~s 0 consumidores (phillip kotter. 1967). esta ultima definici6n. incorpora dos funciones de vital importancia del mercadeo, como son la publicidad y la promoci6n, a la vez que aclara que el mercadeo no 5610 es ventas y armoniza las actividades productivas can las necesidades de los cansumidores (d.1. bateman, 1976). la leor[a del mercaoeo la teoria del mercadeo aglutina los principios que orientan la aplicaci6n de las ciencias. como la economia. la administraci6n. la sioologia, la geografia. la antropologia, la estadistica y las matemalicas. para resolver los problemas del mismo. las ciencias sociales proporcionan la fundamentaci6n te6rica del mercadeo sabre la cual descansa las predicciones acerca de este y las t~cnieas cuantitativas que proveen las herramientas esenciales que pueden utilizarse para ensayar y cuantificar tales ideas y principios. algunas de las taorias econ6mieas y administrativas importantes. as', como los modelos aplicados en mercadeo son los siguientes: modelo de establllzacl6n existe una variedad de medidas de politica que pueden ser adoptadas. donde el mercadeo libre no 88 ofrece el grado deseado de estabilizaci6n. como as el case del control de precios. la inteligencia de mercados, la aparici6n de mercados de futuros promovidos por el gobiemo y e5quemas de base reguladora y de base de reserva (bateman, 1976). los modelos econ6micos, como el cobweb, los modelos estaticos convencionales, las tecnicas econometricas, los metodos de simulaci6n, los modelos de programaci6n especial, los margenes de mercadeo y la teoria de monopolio, han sldo parti· cularmente, (diles para analizar ej nivel 6ptirno deseado de estabitizaci6n. laoria de la empresa esta teoria provee a los empresarios de la informaci6n la forma c6mo las diferentes politicas. afactan las cadenas de mercadeo y a los vendedores com· petentes su efecto en la distribuci6n de recursos. margenes de mercadeo y devoluciones a los productores. por ejemplo. el modele de holdern liega a la conclusi6n de que los margenes seran los mas bajos (posiblemente negativos) para las utilidades que tienen una baja elasticidad en cuanto a la demanda y un alto efecto en la transf~rencia(compla· cencia para inclinarse a la elecci6n de un almacan por otro) (bateman, 1976). la economia presenta, ademas, algunos enfoques para los empresarios e intennediarios acerca de c6mo las empresas deciden la naturaleza de los productos (0 la elase de productos). el nivel y clase de promoci6n y los canales de distribuci6n. ei entoque tradicional de optimizaci6n es usado para hallar la mezela provechosa de mercadeo, dadas las suposiciones de maximo provecho y dada la producci6n esperada apropiadamente y las funciones de la demanda. en las cuales se aplican las regtas del margen convencional justo en la forma como han sido aplicadas a la determinaci6n del rendimiento 6ptimo de la finna: asi, deberian darse las diferentes actividades en el punta donde son iguales las productividades de renta marginal. ei teorema de dorfman-steiner (1954) indica que el producto de renta marginal de una reducci6n de precio debe ria ser igual al producto de renta marginal de la publicidad. esto impliea que el valor numerico de la elasticidad del precio de la demanda deberia igualar la productividad de la renta marginal de la publicidad. ademas. los m~todos de programaci6n podrlan ser usados para obtener la mezcla 6ptima de productos comerciables (bate· man, 1976). modelos espaclales a menudo, la teoria econ6mica se enfrenta a un mundo sin espacio, perc el problema locativo (dis~ tribuc16n ftsica), asociado a las economias de eseala, son los aspectos de mayor importancia en las decisiones de mercadeo. esto incluye la logistica y los problemas de detecci6n de los medias mas efj~ dentes para movilizar los productos desde el productor al consumidor. las empresas, agentes de derecho y consumidores pueden ocupar puntas en el espado. perc et problema es predecir c6mo de~ terminarian las empresas su localizaci6n. uno de los metodos es considerar los gastos de transporte como agentes de producci6n, los cuales son agentes convencionales ubicados en varias localizaciones que puedena traves de una funci6n apropiada de producci6n, ser transformados en productos de consumo en varias localizaciones. otro enfoque es el de los metodos de programaci6n, los cuales han facilitado el analisis y estudio de situaciones complejas, proporcionando un enfoque operacional a tales problemas. ei modelo de transporte de programaci6n lineal puede usarse para obtener flujos 6ptimos (y diferencias (micas en el precio) entre areas de oferta, de are·as de oferta con areas de demanda dadas bajo ciertos requerimientos propuestos (bateman, 1976). teoria de la demanda del consumidor la importancia de esta leoria radica en averiguar como la demanda del mercado para un produclo i9sla relacionada can ciertas variables socio-econ6mieas que hacen aplicable esta relacion, al menos para predecir e idenlificar la influencia de la demanda. la demanda del consumidor ha contado con signi~ ficativas contrlbuciones por parte de economistas y cientificos conduclistas. a pesar de la crifica a la falla de suposiciones realistas, la leoria de la de· manda es, hasta ahora, la que prelende el prop6silo de establecer una serie de reslricciones sobre cualquier funci6n empiricamente apropiada. teoda de la conducts del consumldor para tamar decisiones sensibles en las empresas, cooperativas, establecimientos de mercadeo, asi como para definir y operacionalizar las diferentes politicas, los comerciantes neeesitan ser capaces de predecir c6mo actuaran los consumidores bajo diferentes circunstancias (su conducta). elias, tam· bien, necesitan saber quit~nes son los consumida· res, 10 que estos realmente desean y piensen, d6n~ de compran el producto, c6mo 10 utilizan y romo atectan los factores culturales el consumo para estimar y preparar la ejecuci6n de las actividades de mercadeo de la empresa y tomar una decisl6n en cuanto al mercadeo de sus productos. obviamente se deduce que se necesila una teoria para entender la decisi6n de los consumidores (bateman, 1976). los economistas utilizan las variables econ6micas en la construcci6n de hip6tesis de la conducta de los individuos y las instituciones, mientras las ciencias conductistas (gerencia, sicologia, sociologia y antropologia) tratan de aspecificar delalladamente los enlaces incluidos para postular las variables que intelvienen, tales como las actitudes. por las anteriores razones, sa dice que los economistas estudian el -quede la conducta del consumidor y los cientificos conductistas el -por que(-caja negra"). algunos de los principales conceptos comunmente usados en la teoria de la conducta del consumidor son: a. la personalidad que cubre los motivos y los rasgos de quien da la respuesta. b. las actitudes y la organizaci6n evolutiva de conceptos, creencias, habitos y motivos. c. la percepci6n. donde puede captarse el mismo estimulo en distinta forma por gente dlferente 0 por la misma persona en diferente momenta, 10 cual podr"la dar como resultado la percepci6n selectiva. la idea de cognici6n esta 8sociada con la percepci6n, proceso por el cual sa capta el sentido de las casas que percibimos; y d. influancias grupales, situaci6n exprtcita, cuando la gente que asta en contacto cerrado duranle largos periodos, actua de forma casi similar y sugiere que el grupo para el cual una persona es colaboradora 0 pertenece a esta puede actuar como fuente de prefereneia 0 co~ mo medic de comunieaci6n 0 de ambas formas, (bateman, 1976). kotler describe 5 modelos diferentes de conducta en los consumidores, a saber: 1) et modelo econ6mico marshalliano, con enfasis en los precios y las ulilidades como determinantes de la demanda; 2) ei modelo pavloviano, que enfatiza en el proceso de aprendizaje. por ejempl0 en la formaci6n de habitos, como el momento de eomprar; 3} ei modelo freudiano, que lieva implicito los motivos de tipo simb61ico para efectuar una compra: 4) ei modelo veblen, que attende a la importancia de las influen~ 89 cias sociales (por ejemplo, al denominado electos de mecanismos); 5) ei modelo de agentes organizacionales de hobbes. que reconoee a quienes que taman las decisiones como actuantes sobre 0 a favor do las organizaciones y que pueden ser activadas parclalmente por mouvos personales y grupas de motivaciones organizacionales (kotler, 1965) tales modelos proporcionan una fuente sugestiva de ideas para dirigir y orientar las prcicticas do mercadoo y para efectuar investigaciones sabre tan importante c1rea de la actividad econ6mica. etapas de desarrollo de la teorfa del mercadeo so han utilizado diferentes enfoques para evaluar las etapas de evoluci6n de la teoria del mercadeo. por ahora solo se intentan examinar dos. a saber el de la era del modelo producci6n-ventas-mercadec y el del modele de flujo complejo. modelo de producclon-ventas y mercadeo este enfoque se centra en el estudio y anc1lisis del mercadeo moderno en su desarrollo reeiente. su importancia surge, 5610, en el siglo xx, particularmente despues de 1930 (gran depresi6n). este modelo clasifica la evoluci6n de la teoria del mercadeo dentro de tres etapas 0 eras: producci6n, ventas y mercadeo. la era de producci6n que comenz6 en 1870 y termin6 en 1930. esta se basa en la ley de say, la cual promulga-que la producci6n genera su propia demanda. ei enfasis se hizo sobre la oferta 0 parte productiva y sobre el desarrollo de la tecnologia, el mejoramiento del diseno y la eficiencia en el manejo y utilizaci6n de los recursos. la era de la distribuci6n (al por mayor y al por menor) atrae menos la atenci6n. porque la demanda sobrepasa a la oferta y existe poca competencia en cada mercado de productos. esta era finaliz6 en 1930. cuando la demanda lall6, automiiticamente, en su aumento con el incremento de la oferta. dicha era fue remplazada por la era de las ventas la cual se orient6 a promover los grandes incrementos de estas con el soporte y presencia de personal dinc1mico apoyado por la invastigaci6n y la publicidad, can el pro· p6sito de consolidar registros de consumidores, sobre los cuales se trazan posteriormente los iineamientos y polhicas de las empresas. los dos desarrollos mlis importantes del mercadeo modamo en los anos treinta fueron al supermarcado y la oriantaci6n del consumldor. la era en man90 ci6n dur6 desde 1930 hasta 1950. a parti r de 1950, la era del marketing comenz6 a dominar la evoluci6n del mercadeo. esta faceta as considerada la mas alta de la era de ventas, basada en fa sofisticada erientaci6n del censumidor. modelo de flujo complejo este modele de periodizarel desarrollo dela teoria del mercadeo lue creado por ronald a. fullerton en 1988. ei autor comienza con un fuerte criticismo hacia el modelo de la produecl6n, ventas y mereadec y de la periodizaci6n del mercadeo. los argumentes importantes en contra de la era de la producci6n son: 1. esta ignora los hechos hist6ricos estableeidos en torno de las condiciones comerclales, tal como ocurre con la intensa competencia en la mayoria de negocios, 18 superproduccl6n y con la frecuente demanda incierta. 2. omite totalmente la presencia y vital importancia de la estimulaci6n hada la demanda conscienta an al desarrollo de modemas economias avanzadas. sin tal estimulaci6n la revoluci6n en la producci6n habrla side un aborto. 3. no se tiene informaci6n ace rca de los diversos y vigorosos esfuerzos de mercadeo, realizados par numerosos fabricantes y orros productares; y 4. no capta al crecimiento dinc1micq de las nuevas instituciones de mercadeo extemas a la firma fabricante (ronald a. fullerton, 1988). entonces fullerton desarroll6, un nuevo esquema de periodizaci6n para el desarrollo hist6rico moderno del mercadeo, l1amado ·modelo de f1ujo complejo·, extraido particularmente de la experiencia en mercadeo en palses como alemania. estados unidos y gran bretana. ei modelo proporeiona la siguiente nueva periodizaci6n para un desarrollo hist6rico modemo de la teo ria del mercadeo. la era de los prlmeros 1lempob: este per'iodo sa extandi6 en gran bretana y alemania de 1500 a 1750 y. de 1600 a 1830. an norte america. en asta etapa, la actividad del cemercio iub considerada como una labor algo major que la criminalidad. por esta epoca, las instituciones b4sicas de financiamiento y distribuci6n no 9xistian y los medios de producci6n y transporte eran primitives. del 75 al 90% de la poblaci6n rural era poco capacilada y usualmente opuesta al cambia. como las actitudes capitalistas se ampliaron y tomaron formas mas firmes, la utilidad del comerda lieg6 b ser mas respetable (hernandez, 1985 y hirschman, 1977). actividades comerciales de instituclones. como las tiendas al por menor, puntas de venta de ubicaci6n fija, la publicidad, et comercia al por mayor. los almacenes, las agencias de viajes, los bancos, la bolsa, el papel moneda y los mecanismos de cr~dito formal, comenzaron a desarrollarse. la era del arlgen. en gran bretana y alemania asta stapa se extendi6 desde 1750 a 1850 y en estados unidos desde, 1830 a 1870. ei ~nfasis de esta periodo sa centr6 en estimular y abastecer la demanda de la comunidad. ei periodo comenz6 con la embestida de la revoluci6n industrial en la producd6n yen la vida comercial, seguida por la compelencia en alto grado. los mecanismos de la producei6n y transporte (ferrocarriles y buques a vapor) se acoplaron y perteccionaron y se present6 el surgimiento de migraciones significativas de las masas rurales a las areas uroanas. proporcionando un alto polencial para los mercados a gran e5eala. era de desarrollo instituclonal. esta epoca se expandi6 desde 1850 a 1929, en gran bretana y d3 1870 a 1929, en alemania y estados unidos. en ella, sa establecieron varias praclicas modernas de mercadeo, asi como, tambien. se fundamenta ron algunas teonas. durante estos tramos de tiempo, es de resaltar el desarrollo del autoservielo, la aparici6n de los distribuidores aulomati· cos, la correspondencia, los pedidos al por menor. las cooperativas at par mayor, la instruccion en mercadeo y la investigaci6n cientifica en la promoci6n y publicidad. era del reflnamlento y formallzacion. esta se extendi6, en gran bretana, alemania y estados unidos casi desde 1930 hasta hoy. en este periodo. sa realiz6 un fuerte vance y perfeccionamiento en el mercadeo, especialmente en 10 relativo a la distribuci6n al por menor, como son de mencionar el mejoramiento radical en supermercados. los descuentos, los centros comerciales, la conservaci6n y el f1ete a~reo, especial mente para vegetales. es de resaltar que los avances y mejoras importantes en el desarrollo, tanto del mercadeo como en la promoci6n y publicidad durante estos tiempos, han estado sometidos a fuertes ataques de grupos politicos, como es el caso del partido verde en alemania, sobre todo en 10 relacionado con los fen6menos de contaminaci6n provocados par el incremento de los empaques desechables, asi como la desmesurada contaminaci6n visual causada par vallas y avisos pubticitarios. otros aulores dividen el desarrollo del mercadeo en cuatro elapas, cada una de elias caraclerizada por un aconteeimienlo en particular as'i: 1a. etapa. localizaci6n de mercados en sitios geograficos fijos. 2a. etapa. establecimiento de organizaciones de mercados abiertos, para alraer a los compradores a determinadas horas en lugares fijos. 3a. etapa. desarrollo de mercados en masa en lugares ampliamente dispersos. 4a. elapa. dilerenciaci6n de productos por parte de los compradores, para enconlrar un unico segmento de demanda, ej cual se incrementa cuando los compradores pueden actuar dentro de una amplia gama de selecci6n en el produc10 que se desea. (george fisk, 1969). ei argumento del presente ensayo se basa en el hecho de que el modelo de flujo complejo se ha utilizado para estudiar la evoluci6n del mercadeo can base en los faclores anteriores. si el desarrollo historico del mercadeo es estudiado desde una combinacion de tos dos enfoques y la periodizaci6n del modelo de producci6n-ventasmercadeo, este esta sustentado. con enfasis. bien en la producci6n 0 en el mercadeo, da alleclor un claro entendimiento ace rca de la existencia de dos periodos diferentes. la experiencia de los paises desarrollados indica, ademas, que los gobiernos rechazan 10 concerniente al mercadeo agricola, dan mayor enfasis al incremento en la produccion de alimentos, eon la concepci6n de que esto mejorara el estado nutricional de la poblaci6n y que se aetva como base para propender por el desarrollo rural. la experiencia de los pa',scs desarrotrados podr"la adaptarse a la era de producci6n del mode10 de producci6n -ventas-mercadeo, pero, de olra parte, existen problemas en la oferta y la demanda en estos paises que contrarian los supuestos de la era de \a producci6n. 91 origen y desarrollo de la teoria del mercadeo agrrcola para examinar 01 origen de la teoria del mercadeo agricola separadamente, se pueden citar varios estudios de mercadeo que tratan de los productos obtenidos en las empresas agropecuarias, como, por ejemplo, la "distribuci6n y mercadeo de productos agrlcolas" en 1907, de taylor; el·mercadeo de queso en wisconsinen 1913, del mismo aulor" la -distribuci6n geogralica y estacionaf de ques~ cheddar en wisconsin en el ano 1911, realizado por shoenfeld (1914); el mercadeo cooperativo de ganado en wisconsin en 1915 lievado a cabo por h.r. walker; la "producci6n y mercadeo de tabaco de wisconsinen 1916, de e.t. cusick; el"mercadeo de papa de wisconsinen 1920, de p.a.c. eke; el -mereadeo de leche al por mayoren 1921, de h.e. edman: ef "mercadeo de productos agricolasen 1921, de hibbard y el"mercadeo eliciente en la agricultura-, de macklin, los cuales se constituyen en algunos de los estudios mas relevantes realizados en este siglo xx, a traves d~ los cuales se deline6 la teoria moderna del mercadeo agricola. ademas, es de resallar que la universidad de wisconsin se ha constituido en la pionera de la teoria de este tipo de mercadeo, aportando contribuciones slgnificativas para resolver los problemas recientes del mercadeo agricola. es de puntualizar que el mercadeo agricola se desarroll6 separadamente como ciencia independiente por las siguientes razones: 1a. este ha liegado a ser un objeto de politica, en 10 concemiente a la intervenci6n del gobiemo. 2a. la naturaleza biol6gica de la producci6n y la iimitaci6n para aplicar los conceptos de merea· deo por parte de los agricultores, en consideraci6n ala extensi6n, generalmente pequeiia, de la agroempresa. las empresas agropecuarias son menos estructuradas que las firmas industriales y ademas en elias se lieva a cabo un menor grado de control sobre la cantidad y calidad de sus productos. 3a. la fundamentaci6n del mercadeo agricola en la logistica. 4a. ei mercadeo esta dividido en varios tipos: mercadeo de bienes de consumo, mercadeo industria1 y mercadeo intemacional. en 10 que respecta al mercadeo agricola, algunas veces, este, ha side lncorporado como una rama del mercadeo de consumo y. en atras, como rama 92 del industrial, de tal manera que su ubicaci6n aun no se precisa elaramente. bateman concluye que, mientras los conceptos y herramientas de mercadeo sean los mismos para todas las industrias, puede haber suficientes diferencias y gran cantidad de material emplrico relacionado con las industrias particulares para justificar un tratamiento especial. la agricultura, como se indic6 antes, tiene algunas peculiaridades denlro de las cuales es relevante meneionar las slguientes: la naturaleza biol6gica de la producci6n; su naturaleza dispersa: sus formas de mercado; sus canales de distribuei6n generalmente amplios: los consecuentes problemas de informaci6n para los productores; el papel de las instituciones creadas para tratar con estos problemas y la divulgaci6n de informaci6n disponible (bateman, 1976). conclus10nes ei mercadeo es un aspecto muy importante del desarrollo econ6mico, ya que los mercados no se desarrollan automaticamente. la falla de un mercado bien eonfigurado, al igual que la earencia de un buen funcionamiento del sistema de mercadeo, impide severamente el incremento en la producci6n. la teoria del mercadeo ha atravesado grandes evoluciones hist6ricas, paralelas at desarrollo socio-econ6mico de la sociedad. algunos academicos de diferenles paises, como alemania, gran bretana. estados unidas, etc., han hecho contribuciones importantes en el refinamienlo de la teoria del mercadeo. la teoria del mercadeo modamo es una combinaci6n de teonas econ6micas y de otras ciencias sociales, junto con modelos de estabilizaci6n, la teoria de la empresa, los modelos espaciales, la teor'la de la demanda del consumidor, la teoria de la conducta del consumidor, etc. la evoluci6n del desarrollo del mercadeo es estudiado por varios cientificos sociales. la periodicidad del desarrollo hist6rico del mercadeo. utilizando el modelo de flujo complejo, parece ser mejor que las de los otros enfoques de periodicidad. ei autor sugiere una periodicidad de este modelo de cuatro a tres eras, a saber: 1. era de origenes y antecedentes (1600-1870) 2. era de la producci6n y la competencla (18711929) 3. era del refinamiento y el monopolio (1930 hasta hoy) este metoda de periodicidad armoniza con los dos enfoques expuestos en este documento e involucra todos los agentes participantes en ambos modelos, tal como se irustra en el cuadra 1. el cual se muestra a continuaci6n: tabla 1. periodizaci6n de la evoluci6n del mercadeo modemo model 0 de madelo de flujo preriodicidad producci6n. complejo propuesta venlasy mercadeo 1. era de 1. era de anlecentes antecentes 'i origem 1. era de la 2. era de los producci6n origenes 3. era del 2. era de desarrollo produccl6n y institucional compelencia 2. era de las 4. era del 3. era del ventas refinamlento refinamiento y el monopolio. bibliografra 1. bartels. r. influences on the developmant of marketing thought, 1900·1923-, journal of marketing, 16 (1),1-17.1951. 2. man, 0.1. marketing management in agriculture (ed), aberystwyth: university of wales, p. 7. 1972. 3. bateman, 0.1. agricultural marketing: a review or the literature of marketing theory ando of selected applications·, journal of agricultural economics, vol. xxvii, no.2, pp. 117-225. 1976. 4. bresel. r.b. and r.a. king, jr. ma~ets, prices and international trade, new york, john willy sons., p. 73. 1970. 5. brian, d.g. j. and d.o. monieson, early development of the philosophy of marketing thought. journal of marketing, col. 54, no. 1 t 1990. 6. committee on the definition, marketing oe~ finitions, chicago; american marketing association. 1961. 7. converse, p. d. the beginning of marketing thought in the united states, austin: bureau of bussiness research, university of texas, 1959. 8. darrah, l.b. food marketing, new york: ronald, p.9 1967. 9. fisk. g. marketing system, new york: harper international, p. 45. 1969. 10. fullerton, r.a. how modern is modema marketing? marketinf's evolution and the myth of the production eraw• journal of marketing. vol. 52, no.1, pp. 108·1251988. 11. hagerty. j. e. experiences of our early marketing teachers·, journal 0 marketing, 1 z(july). p.p. 20-27. 1936. 12. herbest. j. the german historical school in american scholaship, new york: cornell university press. 1965. 13. kohls. r. l marketing agricultural products (3ra. ed.) new york: macmillan, p. 9. 1967. 14. kotler, p. marketing management, new york: prentice hall. 1967. 15. pillps, j. a revised approach to marketing, review of agricultural economics. vol. 49, no.3, pp. 723-233. 1967. 16. rudd, robert w.r. reseach in mal1<eting efficienty, marketing efficienty in a changing economy, u.s.d.a.; report of the national works~ hop on agricultural marketing, june 17·24. 1955. 17. thomsen, f. l. agricultural marketing, new york: mcgraw hill, p.1. 1951. 18. taylor. henry c. ·prices of farm products-, university of wisconsin agricultural experi~ ment station bulletins, 231, (may), 1-29. 1910. 19. taylor, w.a. s. and g.s. wehrweln. the marketing of wisconsin cheese. agricultural experiment station bulletins, 231 1-36. (april) 1913. 20. wright, j. and p.b. dimsdale. pioners in marketing, atlanta: georgia state university. 1974 93 capitulo 11 las enfermedades vasculares del clavel en colombia y en el mundo. germán arbeláez' el clavel es atacado por un gran número de enfermedades causadas por hongos, bacterias, nemátodos, virus y micoplasmas, las cuales se presentan afectando diferentes partes de la planta. dentro de esas enfermedades, las más importantes son las enfermedades vasculares por las altas perdidas que ocasionan, por la facilidad de propagación a través de los esquejes, por su alta persistencia en el suelo y por el alto costo de algunas de las medidas de control utilizadas. las enfermedades vasculares del clavel son ocasionadas por hongos y bacterias y, hasta el momento, se han reconocido las siguientes: 1. marchitamiento bacterial, causado por pseudomonas caryophylh (burkh) starr et burkh. 2. enanismo bacterial, causado por erwinia chrysanthemi burkh. pv. dianthicola. 3. marchitamiento lento, causado por una raza del hongo rhizoctonia so/ani kuhn. 4. marchitamiento vascular, causado por el hongo phia/ophora cinerescens ('jvoilenw.)van beyma. 5. marchitamiento vascular, causado por el hongo fusarium oxysporum schlecht f.sp. dianthi (prill et dei.) snyder et hansen. las dos primeras enfermedades mencionadas, que son bacteriales, se han reconocido en varios paises desde hace mucho tiempo, tienen una distribución restringida y, rara vez, causan perdidas severas. actualmente, estas enfermedades son bastante escasas en el mundo y, hasta ahora, no se han registrado en colombia, debido, posiblemente aque el material de propagación importado esta libre de esas bacterias. , profesor titular, facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, facultad de agronomia, a.a.14490, santafé de bogotá. 12 el marchitamiento lento, causado por una raza de rhizoctonia so/ani, es una enfermedad que sólo se ha reconocido en italia y alemania (garibaldi, 1974; 1978). la enfermedad causada por phia/ophora cinerescens fué la enfermedad vascular más importante en europa hace varios anos y fué la primera enfermedad vascular reconocida en colombia, la cual se . observó, por primera vez, en 1972 en material de propagación procedente de holanda y estados unidos. la distribución de esta enfermedad en el pals ha sido limitada y ha ido perdiendo importancia (arbeláez, 1987). 1. marchitamiento bacterial pseudomonas caryophylll el marchitamiento bacterial es causado por la bacteria pseudomonas caryophylhytiene como sinónimo a phytomonas caryophylh. esta enfermedad se observó, inicialmente, en los estados unidos, y luego, se registró en la mayorla de los paises productores de clavel y fué una enfermedad bastante importante en el mundo entre 1950 y 1955 (jones, 1941; hellmers, 1955; garibaldi, 1978). la enfermedad se caracteriza por un marchitamiento repentino del follaje, seguido de un amarillamiento y la muerte de la planta causada por la destrucción del sistema vascular; las hojas toman una coloración verde grisácea, afectándose, también, el tallo y las ralees, por lo cual la planta se puede arrancar con gran facilidad; usualmente, se puede observar, también una deformación y un entorcha miento de los brotes jóvenes. generalmente, en los entrenudos yen la parte inferior de la planta, se observan grietas longitudinales, através de las cuales salen exudados bacteriales, caracterlsticos de la enfermedad. al levantar la corteza del tallo, se observan en el sistema vascular rayas longitudinales de color marrón y de apariencia húmeda; dichos tejidos son viscosos y pegajosos al tacto, aspecto que es de gran ayuda para el diagnóstico de la enfermedad (baker et al, 1985). la bacteria se caracteriza por tener bacilos cortos y delgados con los extremos ligeramente curvados, móviles, con uno a dos flagelos y, frecuentemente localizados en ambos extremos. las colonias de la bacteria de 4 a 5 dlas de edad tienen un tamaño de 3a 4 mm en pda y son circulares, lisas, brillantes, de color café claro o grisáceo y, posteriormente, toman una coloración oscura (baker et al, 1985). la temperatura óptima de crecimiento de la colonia es de 30 a 33°c y la enfermedad es favorecida por una temperatura del aire y del suelo de 26 a 30°c y por una alta humedad (dickey y nelson, 1963; 1967). la bacteria requiere de heridas para la entrada a los tejidos y las plantas jóvenes son más susceptibles que las plantas adultas. la bacteria se disemina en los esquejes, en el agua, en las manos de los trabajadores y en las herramientas contaminadas. además, la bacteria tiene la capacidad de sobrevivir en el suelo por lo menos un ano. 2. enanismo bacterial etwlnla chrysantheml pv. dlanthlcola el enanismo bacterial es causado por etwinia chrysanthemipv. dianthico/a(dyeetal, 1980). esta enfermedad se registró inicialmente en holanda en 1951 y apareció posteriormente en otros paises europeos, estados unidos y nueva zelandia (leluot,1956; tammen et al 1964; garibaldi, 1978). el agente causal tiene como sinónimos a pectobacterium parlheniivar. dianthicola ya erwinia parlhenii varo dianthicola. los slntomas iniciales de la enfermedad se caracterizan por un ligero marchitamiento de la planta con algún debilitamiento de los brotes apicales; posteriormente, el marchitamiento se hace más evidente, principalmente, en las hojas bajeras y se presenta un entorchamiento de las hojas; éstas toman un color verde claro a verde amarillento y son más delgadas en comparación con las de una planta sana; los tallos son delgados y débiles, con entrenudos cortos y, en general, se aprecia un enanismo severo de laplanta. eltallo, anivelvascular, presenta lesiones de color café y de apariencia húmeda. aunque, parlas slntomas, es posible confundir esta enfermedad con la causada por p. caryophylli, el enanismo bacterial tiene un avance más lento y no se producen grietas en los tallos, lo cual si se observa en aquella enfermedad. la bacteria se caracteriza por tener bacilos rectos, con los extremos redondeados y es móvil con varios flagelos peritricos. las colonias de 4 a 5 dlas de edad son redondas con el centro levantado y con un ligero tinte rosado en el medio pda. el patógeno puede permanecer bastante tiempo en la planta sin ocasionarslntomas, lo cual depende de la temperatura y del estado de desarrollo, pero puede sobrevivir en el suelo alrededor de un ano, bastante menos que los demás patógenos vasculares del clavel (garibaldi, 1972). la temperatura óptima para la infección es de 25 a 27°c, mientras que p. caryophyri tiene una temperatura óptima de 30 a 33°c. la enfermedad se disemina, principalmente, por el material de propagación infectado, por el agua y por herramientas contaminadas (hellmers, 1958). 3. marchitamiento lento rhlzoctonla so/anl el marchitamiento lento fungoso es causado por una raza de rhizoctonia solani. la enfermedad se caracteriza por la reducción en el crecimiento de la planta y la presencia de tallos y brotes delgados, los cuales se amarillan posteriormente y la planta se marchita y muere. al hacer un corte transversal del tallo, se observa, a nivel vascular, una coloración marrón más evidente en la base de la planta. el desarrollo de la enfermedad y de los sfntomas está influido por la temperatura del suelo, ya que, de 25 a 30°c, los sfntomas se manifiestan en un mes, mientras que a temperaturas de 20 a 25°c, los slntomas se manifiestan en 3 a 4 meses y no se presentan por debajo de 20°c (garibaldi, 1978). 4. marchitamiento vascular phialophora clnerescens el marchitamiento vascular ocasionado phia/ophora cinerescens fué la enfermedad del clavel de mayor importancia en el mundo hace unos 25 anos y fué la responsable de una apreciable disminución del área sembrada en algunos paises europeos. en colombia, ésta fué la primera enfermedad vascular registrada en clavel, a partir de esquejes de origen holandés infectados por el patógeno (arbeláez, 1987). su distribución en el pals ha sido bastante limitada, como ha ocurrido en otros paises, en donde ha ido perdiendo importancia, siendo reemplazada, progresivamente, por fusariumoxysporum f.sp. dianthi. el organismo causal tiene como sinónimo a verticillium cinerescens. los slntomas de la enfermedad se caracterizan por una pérdida de turgencia de las hojas y los tallos de las plantas afectadas; las hojas presentan un color verde grisáceo y coloraciones rojizas, principalmente, hacia la mitad de la hoja, lo cual constituye una de las caracterlsticas importantes para el diagnóstico de la enfermedad. 13 el marchitamiento de la planta es repentino y rápido y no un marchitamiento lento y progresivo como en el caso de la enfermedad causada por fusarium oxysporumf.sp. dianthi. a niveldel sistema vascular, se presenta una coloración de marrón clara a marrón oscura, la cual se va oscureciendo poco a poco hasta tomar un color chocolate oscuro en la base de la planta y sin presentarse tejidos afectados de color blanco yesoso y deshilachado, caracterlsticos del ataque de fusarium oxysporum f.sp. dianthi (hellmers, 1958; garibaldi, 1978; baker, 1980). el patógeno se caracteriza por producir conidióforos simples o ramificados, septados, de hialinos a color café claro, con una apariencia de abanico (similar al conidióforo de peniciihum), con fialides en forma de botella, sobre las cuales se forman las conidias en sueesión que son aseptadas, hialinas al principio y, luego, de color marrón claro, de 5,0 a 7,0 micras por 1,5 a 3,0 micras de ancho; las conidias se mantienen agrupadas por una substancia mucilaginosa. las colonias del hongo tienen color de gris claro a verde oliva claro a oscuro, con bordes hialinos y un crecimiento muy lento (0,1 0,2 cmldla) (hellmers, 1958). latemperatura óptima parael crecimiento del micelio está entre 10 y 15°c, para esporulación, de 18 a 23°c y, para germinación de esporas, de 21 a 22°c (holley y baker, 1991). esta enfermedad se desarrolla a temperaturas menores que las requeridas para la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f.sp. diantht, ésto implicarla una mejor adaptación de p. cinerescens en la sabana de bogotá, situación que no se ha observado. el hongo sobrevive saproflticamente en el suelo por varios anos y, una vez entra en contacto con la planta de clavel, penetra a través de las puntas de ralees o por heridas y, después, inicia su colonización vascular. de acuerdo con la resistencia o susceptibilidad de lavariedad yla temperatura, el periodo de incubación de laenfermedad varia entre 40y 11odias (garibaldi, 1969; baker, 1908). la enfermedad, como los otros patógenos vasculares, se transmite através de esquejes infectados, suelo y herramientas contaminadas. 5. marchitamiento vascular fusarium oxysporum f.sp. dianthi el marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi, en los últimos 20 anos, ha sido una de las enfermedades más limitantes y que mayores pérdidas ha ocasionado en el mundo, no 14 obstante las diferentes medidas de control aplicadas (garibaldi y gullino, 1987). la enfermedad ha tenido una gran importancia en los paises suroccidentales de europa (garibaldi y gullino, 1987), gran bretana (evans, 1978) y estados unidos (holley y baker, 1991). esta enfermedad es la más limitante y la más importante del cultivo de clavel en colombia, debido a la fácil propagación a partir de material infectado, a su alta persistencia en el suelo, al alto costo y relativa baja eficiencia de las medidas de control aplicadas. hasta 1975, los cultivos colombianos estuvieron libres de la enfermedad, pero a partir de este ano, la frecuente importación de esquejes infectados procedentes de holanda, francia, alemania, israel y estados unidos, hizo que esta enfermedad se presentara con una importancia creciente (arbeláez, 1988). la enfermedades ocasionada por el hongo fusarium oxysporum f.sp. dianthi y tiene como sinónimos a fusarium dianthi, fusarium redo/ens, fusarium redo/ens f.sp. dianthiy fusarium oxysporum f.sp. redo/ens. aunque algunos autores han considerado a fusarium oxysporum f.sp. dianthi y a fusarium oxysporum varo redo/ens como organismos diferentes, basados en la diferente morfologla de las macroconidias, baayen y gams (1988) consideran que no se justifica esta distinción a nivel especifico y varietal. dentro de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, se considera que existen por lo menos 8 razas fisiológicas (garibaldi et al, 1986). caracterlsticas del patógeno. el hongo se caracteriza por producir colonias de rápido crecimiento, con una tasa diaria cercana a un centlmetro en pda a 25°c. el micelio es, generalmente, aéreo, abundante, algodonoso, con una coloración variable, de blanco a rosado durazno, pero, comunmente, con un tinte púrpura o violeta más intenso en la superficie del agar (booth, 1970). el hongo se caracteriza por producir tres clases de esporas: 1. microconidias que son esporas unicelulares, sin septas, hialinas, de elipsoidales a ciundricas, rectas o curvadas; se forman sobre fialides laterales, cortas, simples o sobre conidióforos poco ramificados. las microconidias tienen 5 12 micras de largo por 2,5 3,5 micras de ancho (nelson, 1981). 2. macroconidias que son esporas de pared delgada, fusifonnes, largas, moderadamente curvadas en forma de hoz, con varias células y de 3 a 5 septas transversales, con lacélula basal elongada y la célula apical atenuada; las macroconidias tiene un tamaño de 27 a 46 micras de largo por 3,0 a 4,5 micras de ancho (nelson, 1981). 3. clamidosporas que son esporas formadas a partir de la condensación del contenido de las hifas y de las macroconidias y de paredes gruesas, mediante las cuales el hongo sobrevive en condiciones ambientales desfavorables y en ausencia de plantas hospedantes. estas esporas se forman simples o en pares, son terminales o intercalares ytienen untamaño de 5 a 15micras de diámetro (nelson, 1981). la morfologla de las macroconidias y la presencia y las caracterlsticas de las clamidosporas son muy importantes para la identificación de la especie (nelson et al, 1983). las macroconidias y las microconidias se producen en los vasos del xilema, pero las microconidias son predominantes en tejidos infectados. la morfologla de las colonias es muy variable y el hongo puede presentar dos tipos de colonias; una de tipo micelial, caracterizada por la producción de abundante micelio aéreo y pocas microconidias y otra de tipo pionotal, con la formación de poco o ningún micelio aéreo y abundantes microconidias (nelson, 1981). hasta el momento no se conoce la fase perfecta del hongo (nelson et al, 1983). sintomas. la enfermedad se caracteriza por la apariencia unilateral de losslntomas de marchitamiento, acompañada por el amarillamiento parcial de las hojas y el doblamiento de los brotes hacia el ladode la planta enferma, a causa de la interferencia en el crecimiento; en estados iniciales, en las hojas, puede observarse la mitad clorótica y la mitad de un color verde normal. además se observa un enanismo de los brotes y una disminución del crecimiento de la planta. los slntomas de la enfermedad afectan la planta avanzando hacia arriba hasta causar un marchitamiento generalizadoysu muerte (bickerton, 1942). al realizar un corte transversal deltallo, en los haces vasculares, se observa una coloración blanquesina, amarillenta o marrón con la muerte y el deshilachamiento de los tejidos, sin afectarse la médula; éste es un aspecto muy importante para eldiagnóstico de la enfermedad y que, facilmente la diferencia de otras enfermedades vasculares (baker, 1980). las ralees y los tallos no presentan daño inicial importante, pero, luego, se afectan severamente con la formación de cavidades, presentándose, posteriormente, una pudrición seca en la base de las plantas y en las ralees y se pueden presentar ataques de organismos secundarios, como fusarium roseum (holley y baker, 1991). ciclo de la enfennedad. la enfermedad se inicia con el crecimiento de las hifas o con la germinación de las clamidosporas en latencia presentes en los tejidos muertos del hospedante y estimuladas por los exudados secretados por las ralees de las plantas de clavel recién sembradas. las hifas del hongo penetran directamente la epidermis de las ralces, pasan a la corteza ya la endodermis y entran a los vasos del xilema; las hifas pueden penetrar también, a través de heridas hechas en forma mecánica o por nemátodos, insectos o miriápodos. sin embargo, la penetración directa a través de las ralees es el método más común de entrada del patógeno (baker, 1978; baayen, 1988). el hongo, una vez dentro de la planta, se mueve hacia el tejido vascular por colonización intracelular de los vasos del xilema y los invade cuando están maduros o, si la penetración es por heridas, se sitúa en ellas (nelson et al, 1960). el patógeno coloniza los vasos del xilema por crecimiento del micelio o por medio del transporte pasivo de las microconidias producidas en dichos vasos, lo cual ocasiona una colonización rápida y discontinua (baayen, 1988). este transporte pasivo de conidias contribuye a una colonización desuniforme de la planta, lo cual puede hacer que el material de propagación sea aparentemente sano y pueda resultar afectado (baayen y de maat, 1987). la colonización inicial está restringida a los tejidos vasculares, y, cuando el hospedante está muy afectado, ocurre la invasión a los tejidos adyacentes, como son la médula, el cambium, el floema y la corteza (pennypacker y nelson, 1972; harling etal, 1988). lacolonización del tallo es unilateral debido a que la diseminación lateraly radialde hongo parece inhibida por las paredes celulares y otras barreras laterales (baayen y elgersma, 1985). la oclusión de los vasos del xilema infectado juega un papel muy importante en la resistencia de las plantas declavelytiene quever con el marchitamiento 15 de la planta, aunque, especialmente en variedades resistentes, las plantas para compensar los vasos destruidos, tienen la capacidad de regenerar nuevos vasos del xilema, como un método para crear nuevas vlas de transporte de agua (baayen, 1986). epidemiologia. la temperatura es uno de los factores ambientales de mayor influencia en el desarrollo de la enfermedad y en la expresión de los slntomas, al igual que la nutrición del planta (baker, 1988). latemperatura óptima paraeldesarrollodel patógeno está entre 25 y 3q·c, con una temperatura mlnima de 5·c y una temperatura máxima de 37·c; el punto termal de muerte en el suelo es de 57,5 a 60,o·c durante 30 minutos. la esporulación óptima ocurre entre 20 y 25·c, con 12 horas de luz y 12 horas de · oscuridad. el ph óptimo es de 7,7 ypuede desarrollarse entre 2,2 y 9,0 (fletcher y martin, 1972; ·nelson, 1981; tramier et al, 1983). una mayor severidad de laenfermedad se ha obser· vado a temperaturas mayores de 20·c. fletcher y _martin (1972) observaron una buena expresión de los slntomas a 26·c, un periodo de incubación más largo a 22·c y una colonización muy lentay muy baja expresión de los slntomasa 14y 15°c; ésto mismo fué observado por cevallos st al (1990). nelson (1964) menciona que, a una temperatura de 21·c, los slntomas se expresan 1 o 2 meses después de la siembra, mientras que a 13·c, dichos slntomas 'se expresan entre 2 y 3 meses. ·gasiorkiewitz (1960) observó una mayor infección · con altos niveles de nitrógeno, principalmente en forma amoniacal, bajos niveles de potasio ybajo ph. ·la incidencia de la enfermedad fue menor con las ·aplicaciones de nitrato de calcio, por el aumento de los niveles de calcio y por su efecto enel ph delsuelo (blanc st al, 1983). . plantas jóvenes con gran desarrollo foliar y tejidos suculentos son más susceptibles al ataque del ; patógeno que plantas adultas (baker, 1980). la adición al suelo de materia orgánica parece ser un factor que predispone la planta al ataque del patógeno (rattink, 1983). el hongo es bastante aeróbico y sus poblaciones se reducen con la saturación del suelo. diseminación. la principal diseminación del patógeno ocurre a 16 través de esquejes infectados provenientes de la planta madre. una de las dificultades para evitar este tipo de diseminación consiste en que el hongo coloniza el sistema vascular antes de la expresión de los slntomas en la planta y los esquejes obtenidos pueden llevar el patógeno sin mostrar slntomas externos (nelson, 1964); además, la distribución del hongo no es uniforme debido a la colonización pasiva de las microconidias en los vasos del xilema y algunos esquejes pueden resultar sanos y otros enfermos (fletcher y martin, 1972). otra fuente de diseminación es el suelo contaminado, en donde el hongo puede sobrevivir muchos anos a través de las clamidosporas. las herramientas, diversos equipos, el hombre, los animales son susceptibles de transmitir la enfermedad llevando suelo infestado con el patógeno (baker, 1980). el agua puede ser un agente de diseminación del hongo, debido a su capacidad para sobrevivir en este elemento; las esporas, aún, pueden germinar en el agua y contaminar los reservorios (rattink, 1977; garibaldi, 1978). elaire no es un factor importante en ladiseminación del patógeno, pero puede presentarse cuando ocurre esporulación externa, aunque ésta no ocurre frecuentemente porque la planta muere antes que la esporulación externa se produzca. e.i aire puede transmitir el patógeno al diseminar suelo contaminado (garibaldi, 1978). bibllografia 1. arbeláez, g. control of fusarlum oxysporom and phla/ophora c/nel8scens on camation by combined soil treatment and application of antagonists. acta horticulturae 216: 77-81. 1987a. 2. arbeláez, g. fungal and bacterial diseases on camation in colombia. acta horticulturae 216: 151157. 1987b. 3. arbeláez, g. enfermedades vasculares del clavel en colombia: aspectos históricos y situación actual. primer curso internacional sobre patógenos vasculares del clavel. asocolflores. noviembre 8-11 de 1988. bogotá. 1988. 4. baayen, r.p. regeneration of vascular tissues in relation to fusarlum wilt resistance of camation. netherlands joumal of plant pathology 93: 273-285. 1987. 5. baayen, r.p. and d.m. elgersma. colonization and histopathology of susceptible and resistant camation cultivars infected with fusarlum oxysporom f. sp. dlanlhl. nethertands joumal of plant pathology 91: 119-135. 1985. 6. baayen, r.p. and a.l. de maat. passive transport of microconidia of fusarlum oxysporum f. sp. ciianthl in camation afiar root inoculation. netherlands joumal of plant pathology 93: 3-13. 1987. 7. baayen, r.p. fusarlum wilt of camation. disease development, resistance mechanism ofthe hosl and taxonornyofthepathogen. thesis.universityofutrech. holand. 1988. 8. baayen, r.p. and w. gams. the elegans fusaria causing wilt disease of camation. 1. taxonomy. netherlands joumal of plant pathology 94: 273-288. 1988. 9. baker, r. inoculum potential. p. 137-157. in j.d. horsfall and e.b. cowiing (eds). plant pathology: an advancedtreatise. vol.ii.academicpress. newyork. 1978. 10. baker, r. measures to control fusarlum and phlalophota wilt pathogens of carnations. plant disease 64: 743-749. 1980. 11. baker, r., p.e. nelson and r.h. lawson. camation. p. 507-563. in d.l. strider (ed.). diseases of floral crops. vol 11. praeger scientific. new york. 1985. 12.baker, r. environmental conditions favoring symptom expression. primer curso intemacional sobre patógenos vasculares del clavel. asocomores. noviembre 8-11.1988. 13.bickerton, j.m. fusarlum wilt of camation caused by fusarlumdianthiprill. et del. newyorkagr. exp. sta. bul. 78. 1942. 14.blanc, d., r. tramier and c. pallol. calcium nutrition and its efects ontlle receptivityof camation tofusarlum oxysporom f. sp. dianthl. acta horticulturae 141: 115123.1983. 15. bcioth, c. fusarlum oxysporom. cmi descriptions of plant pathogenic fungi and bacteria. no. 211. commonwealth agricultural bureaux. london. 1970. 16.cevallos,j.f.,d.gonzálezyg.arbeláez.determinación de las razas fisiológicas de fusarlumoxysporum f.sp. dianthl en clavel en la sabana de bogotá. agronomia colombiana 7: 440-446.1990. 17. dickey, r.s. and r.p. nelson. pseudomonas caryophylllin camation.l. relation of soll temperatureto symptom expression. phytopathology 53: 1237-1238. 1963. 18.dickey, r.s. and r.p. nelson. pseudomonas caryophylll. 111.effect of certain environmental factors on development of the pathogen in the host. phytopathology 57: 1353-1357. 1967. 19.dye, d.w., j.f. bradbury, m. gato, a.c. hawyard, ra. lelliot and m.n. schroth. international standars for names patovars of phytopathogenic bacteria and a list of pathovar names and pathogenic strains. rev. plant pathol. 59: 159-168. 1980. 20.evans, s.g. chemicals only a partial answer to camation fusarium wilt. the grower 89: 113-117. 1978. 21. aetcher, j.t. and ja. martin. spread and control of fusarlumwilt in camation. plant pathology 25: 81-84. 1972. 22.garibaldi, a. innuenza di alcuni faltori sulla rnanifeslazione dei sintorna e sulla diffusione della fialoporosi del garofano. phytopathol. mediterranea 8:19-27.1969. 23.garibaldi, a. research on camation bacterial wilt disease. iv. survival in soil of efwlnla chrysantheml, agent ofbacterial slowwilt. ahi 3" congr. un. fitopal. 1972. mediterr. 23-32. 24.garibaldi, a. invesligations on the biology and the control of camation slow wilt caused by a tracheiphilous strain of rhlzoc!on/a salan/kuhn. med. ~ fac. landbouww. rijksuniv. gent 39: 941-950. 1974. _":::.: c. 'ó 25.ganbaldi,a.fungalandbacterialdiseasesofcamationo.;;:::~ and garbera. proceedingsofthe eucarpia meeting on""'; camation and gerbera. alassio: 69-88. 1978. o,cf 26.garibaldi, a., g. lento y g. rossi. indagine suiic~ <~:¡_ diffusione dei patotipi di fusarlum oxysporom f.sp\._j u dlan_thl nelle colture dianticole liguri. panorama . floncolo 11: 1-4. 1986. f,~u 27.garibaldi, a. and m. g~liino. management of fusac\ l~j rlum wilt of camation: an integration of different col1¡,.. _~, trol measures. acta horticulturae 216: 45-54. 1987...,.-:-· , ..."", 28. gasiorkievicz, e.c. lnñuence of nitrogen an':;:: .. potassium nutrition levels on the developmen of fusa.._" rlum systemic wilt of camations. phytopathology st::_~.~ ~1~ ~. 29.harling, r., g.s. taytor, p. matthews and a.e. arthu~:",. the effect of temperature on symptom expression and colonization in a resistant and susceptible cac:~, nation cultivars infectad with fusarlum oxysporom:::( f.sp. diantlll. j. phytopathology 121: 103-117.19780 () '';.,.....4 lo. _ ........ 30. hellmers, e. four wilt diseases of perpetual-fl~) ring camation on denrnark. dansk. bol. arkiv. 18: l:tl 200.1958. >--31. hoiley, w.d. and r. baker. camation productione kendalllhunt publishing co. debuque. lowa. 199"::;) 32.jones, l.k. bacterialwilt of camation. phytopathology 31: 199. 1941. 33.lelliott, ra. slowwilt of camation causad by species of efwlnla. plant pathology 5: 19-23. 1956. 34.moreau, m. et f. auzolle. conditions thermiques favorables a la croissance lineaire et a la germination du phla/optlonj clnerescens (vvr.) v.b. annual sci. nat. bot. 1964.5: 773-784. 17 35.nelson, p.e., j. tammen and r. baker. control of vascular wih diseases of camation by cuhure-indexing. phytopathology 50: 356-360.1960. 36.nelson, p.e. camation as a symptomless carrier of fusarlum oxysporom f.sp. d/anth/. phytopathology 54: 323-329.1964. 37.nelson, p.e. life cycle and epidemiology of fusarlum oxysporom. p. 51-80./n m.e. mace, aa. beu and c.h. beckman (eds.). fungal wih diseases of plants. academic press. new york. 1981. 38.nelson, p.e., t a. toussoun and w.f.o. marasas. fusarlumspecies.an iiiustrated manual foridentification. the pennsytvania state universitypress. university park and london. 1983. 18 39.pennypacker, b.w. and p.e. nelson. histopathology of camation infected with fusarlum oxysporom f. sp. d/anth/. phytopathology 62: 1318-1326. 1972. 4o.ratlink, h. spread of fusarium spp. in camation by meansofwater.actahoriicuhurae 71: 103-105. 1983a. 41.ratlink, h. the influence of bark and some soil amendments on the development of soil fungi. med. fac. landbolnnol. rijksuniv. gent 48: 699-703. 1983b. 42.tammen, j., p.e. nelson and r.s. dickey. a earnation disease resambling bacterial slowwilt or stunt. phytopathology 54: 610-611.1963. 43.tramier, r. j.c. pionnat and c. matay. epidemiology of fusarlumwilt during propagation of camation. acta horticulturae 141: 71-77. 1983. relacion entre la variacion de las condiciones ambientales y la la temperatura interna de la yema del manzano 'anna' inner bud temperature of' anna' apple trees in relation to varying environmental conditions fannor casierra-posada' y a.quintero resumen en paipa (colombia), se realizó un ensayo de campo con el fin de determinar el efecto de la variación de las condiciones ambientales sobre la temperatura interna de la yema del manzano 'anna' cultivado en condiciones de altiplano tropical. los registros se hicieron en un árbol de cuatro años, el cual se defolió manualmente y se podó pocas semanas después de la cosecha. se midió la temperatura del aire y se comparó con la temperatura de una yema en el árbol. para medir la temperatura de la yema se colocó un sensor digital muy delgado entre los catáfilos de la yema; la temperatura ambiente se registró con un termómetro de bulbo. las mediciones se realizaron cada media hora entre las 7:00 y las 17:30 horas del día, durante 19 días, empezando el día en que el árbol fue defoliado hasta cuando la yema alcanzó el estado fenológico "green tip". al tiempo con cada medición de temperatura se registró el fenómeno climático más sobresaliente (lluvia, tiempo soleado, viento, tiempo nublado, etc.) y los datos se agruparon según cada fenómeno climático. los resultados mostraron que la yema presentó una temperatura 1,49°c por encima de la temperatura del aire durante el transcurso del día, en la noche no hubo diferencia de temperatura. en condiciones de lluvia, la temperatura de la yema estuvo 0,57°c por encima de la temperatura del aire. bajo cielo nublado la yema estuvo 0,56°c más cálida que el aire. en condiciones de viento la yema presentó una diferencia de 0,87°c sobre la temperatura del aire. en días soleados, la yema mantuvo una temperatura 2,3°c sobre la temperatura del aire. las diferencias entre la temperatura del aire y la de la yema se discuten con base en la transpiración, la convección y la radiación. palabras claves: viento, lluvia, transpiración, convección, emisión, radiación. summary a field experiment was conducted in paipa (colombia) to study the effect of environmental varying over inner bud temperature of an 'anna' apple tree 4 years old growing in tropical highlands. the tree was defoliated and prunned any weeks after harvest. air temperature and bud temperature were compared. bud temperature was measured with a fine digital sensor between the bud scales, to measure the air temperature a normal bulb termometer was used. temperatures were measured during 19 days from 7:00 to 17:30 hours, starting at defoliation day to "green t ip" bud development stage. the outstanding environmental phenomenon (rain, sunny day, wind, cloudy sky, etc.) was registered simultaneous with the air and bud temperature measures and the information was grouped accourding to the environmental phenomenon. results shaw that bud temperature was 1,49°c over air temperature in the day. no differences in the night between air and bud temperatures were found. bud temperature was 0,57°c over air temperature under rain. but by cloudy sky bud temperature was 0,56°c over airtemperature. bud temperature was 0,87°c over airtemperature under wind conditions. under sunny days bud temperature was 2,3 "c over air temperature. temperature differences between bud and air temperature were discussed throughout the transpiration, convection and radiation. keywords: wind, rain, transpiration, convection, emissivity, radiation. introduccion algunos procesos importantes en el metabolismo del vegetal, como la fotosíntesis, la producción de auxinas, la actividad enzimática, la apertura y el cierre de los estomas, los movimientos de las hojas y la tasa de multiplicación celular, entre otros, están ligados a un determinado ciclo en el día, que se mantiene cuando las condiciones ambientales permanecen constantes. este ciclo de 24 horas de duración aproximadamente, se conoce con el nombre de ritmo circadiano (del latin cirea = alrededor de, y dies = día), al cual están sujetos casi la totalidad de animales y plantas, como lo reporta (somers, 1999). el ritmo normal de algunos procesos en el vegetal puede verse afectado por las condiciones ambientales y es así como (bünning el al., 1930) encontraron que los factores determinantes o modificaciones que marcan estos ritmos o relojes biológicos pueden ser muy sutiles, como es el caso de la luz roja débil, como posible "determinante de tiempo" en el ritmo biológico del fríjol. la temperatura inferna de la mayoría de los vegetales, implícita dentro de su ritmo biológico, está determinada por el universidad pedagógica y tecnológica de colombia, facultad de ciencias agropecuarias. apartado aéreo 661, tunja boyacá, colombia. e-mail: fanor@gmx.net agronomía colombiana, 2001.18(1-2): 7-13 48 agronomía colombíana vol. 18· nos. 1-2 ambiente circundante, según mohr y schopfer (1992); cuando la toma (adicionando la producción interna) y la liberación de energía en la planta son equivalentes, se encuentra ésta en equilibrio térmico con su entorno; si predomina la toma de energía sobre la emisión de la misma, se presenta un calentamiento del vegetal y en caso contrario, su enfriamiento. el intercambio energético de la planta con su entorno esta determinado principalmente por la radiación solar, la transpiración y la convección, según los mismos autores. panozzo el al. (1999) reportan un estudio comparativo de metodologías y aplicaciones para la medición de la temperatura de la espiga durante el desarrollo de granos de trigo en relación con las condiciones ambientales. estos autores concluyeron que las plantas cultivadas bajo condiciones adecuadas de humedad del suelo presentaron temperaturas en la espiga por debajo de la temperatura ambiente, pero las pruebas realizadas en plantas en condiciones de humedad limitada en el suelo no presentaron diferencias entre la temperatura de la espiga y la temperatura ambiente. de tal manera que la humedad en el suelo indujo una diferencia de temperatura en las espigas alrededor de 5°c. merida el al. (1999) encontraron que en hojas de antirrhinum majus, el nivel de arnm de gbssi (granule-bound starch synthese 1) es regulado por un reloj circadiano endógeno, lo que indica que la transición del día a la noche puede estar acompañado de la suspensión de la expresión de los genes responsables de la síntesis del almidón; este mecanismo no actúa en los tejidos "vertedero" tales como las raíces, cuando las plantas se desarrollan en condiciones de oscuridad. jones el al. (1998) reportan que el ritmo circadiano que controla la actividad de la sucrosafosfatosintetasa y la nitratoreductasa, las cuales son importantes en el metabolismo del carbono y del nitrógeno en los vegetales, se reduce en plantas de tomate cuando las plantas se exponen a bajas temperaturas durante toda la noche, pues la exposición contínua de éstas plantas a bajas temperaturas en la noche induce una reducción de la fotosínteis superior al 50%. nakahira el al. (1998) encontraron que el reloj circadiano controla el nivel de arnm derivado de promotores fotosensibles en trigo. las oscilaciones circadianas del nivel de ese ácido nucléico pueden permanecer durante tres ciclos en luz contínua y sólo durante un ciclo en condiciones de oscuridad. la importancia de la temperatura ambiente como factor regulador de algunos procesos como la brotación de las yemas vegetativas y reproductivas en árboles frutales caducifolios, ha sido ampliamente estudiada e incluso se han desarrollado modelos basados en la temperatura del aire y el tiempo de exposición de las yemas a esas temperaturas, para asumir la acumulación de las llamadas «horas frío» (e 7,2 "c) en las yemas de frutales originarios de zonas templadas. de esta manera es posible incrementar, uniformar y concentrar la brotación de las yemas de estos árboles mediante el uso de metodologías de manejo del cultivo adicionales a la acumulación del periodo de frío propio de la especie en cuestión. al respecto, díaz (1992) propone un modelo de manejo de duraznero, dependiente de la acumulación de horas frío en las yemas, para obtener cosechas continuas en condiciones tropicales y subtropicales. por su parte, petri (1992) discute algunas prácticas de cultivo que ayudarían a los árboles de manzano a superar el reposo, cuando se cultivan en condiciones tropicales, entre las cuales, la elección del clima de la zona de cultivo y por consiguiente su temperatura, juegan un papel de marcada importancia en la brotación de las yemas. en el presente estudio se realizó un sondeo preliminar para determinar la influencia de los factores ambientales y de la temperatura del aire sobre la temperatura de una yema de manzano ,anna', con el fin de que los resultados puedan ser utilizados en posteriores investigaciones, dado que mediante el estudio de la temperatura interna de las yemas del manzano y su relación con los factores ambientales, es posible aplicar con mayor exactitud los modelos de acumulación de horas frío en las yemas. por otro lado, esta información ayudaría a seleccionar mejor las condiciones ecológicas para el cultivo de esta variedad de manzano en el trópico, con el fin de lograr una mejor brotación de las yemas cuando se utiliza la técnica de cosechas contínuas. y por último, es posible entender mejor los procesos fisiológicos que tienen lugar en el interior de las yemas y que dependen de la temperatura, cuando se cultiva el manzano en condiciones tropicales. materiales y metonos el ensayo se realizó en los predios de la granja experimental "tunguavita" de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, ubicada a 5° 45' 30" latitud norte, 73° 7' 33" longitud oeste y 2470 msnm, en el municipio de paipa (boyacá). como material vegetal se tomó un árbol de manzano ,anna' (,golden delicious' x ,red hadassiya') sobre mm106, de cuatro años de edad, el cual fué defoliado manualmente y podado, aproximadamente tres semanas después de la cosecha, según la metodología utilizada normalmente para la obtención de cosechas contínuas en manzano ,anna' en condiciones tropicales. las mediciones de temperatura en el árbol tuvieron lugar en una yema reproductiva y se realizaron cada media hora durante 19 días, entre las 7:00 y las 17:30 horas, empezando el día que el árbol fué defoliado. el ensayo culminó cuando aproximadamente el 80% de las yemas del árbol alcanzaron el estadio de yema hinchada observandose el tejido verde de las primeras hojas entre los catáfilos. para realizar las mediciones de temperatura se utilizó un termómetro digital de precisión modelo 925, con una sonda de penetración 0602.1292 (testoterm, alemania), para medir la temperatura interna de una yema localizada en el tercio medio de una rama ubicada aproximadamente a la mitad de la altura de la corona del árbol; y un termómetro de bulbo para medir las temperatura del aire. el sensor del termómetro digital se introdujo entre los catáfilos de la yema, con el cuidado de no causar daño al meristemo. el termómetro de bulbo se colocó a 1,5 m sobre el suelo, la misma altura a la cual se había colocado el termómero digital en el árbol, que corresponde aproximadamente a la mitad de la altura de la corona del árbol donde se realizó el ensayo. el árbol se regó por goteo, con base en la información reportada por castro (1993). tanto las mediciones de la temperatura ambiente como la de la yema se registraron de manera simultánea y se registró el fenómeno climático más sobresaliente (lluvia, tiempo soleado, viento, tiempo nublado, etc.) al momento de hacer las mediciones. los 2001 casierra y quintero: relación entre la variación de ... 49 datos de temperatura se agruparon de acuerdo con el fenómeno climático predominante al momento del registro y se tabularon de manera ascendente para la realización de los gráficos. para la evaluación estadística de la información se efectuó un análisis de varianza a los datos obtenidos, mediante la aplicación spss versión 8.0 con 95 % de confiabilidad. resultados con respecto al análisis estadístico de la información, se encontró significancia en los valores de la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura de la yema a nivel del 95 %, cuando se presentaron los fenómenos día muy nublado y día soleado; para las condiciones climáticas niebla, medianamente nublado, ligeramente nublado, día lluvioso y viento fuerte, no se presentó significancia. la temperatura de la yema medida cada media hora, independiente del fenómeno climático presente al momento de la medición, desde las 7:00 hasta las 17:30 horas del día presentó una diferencia de i,49°c en promedio por encima de la temperatura del aire. en el resto de las mediciones del día, se presentó una diferencia de 0,0 1°c entre la temperatura de la yema y la del aire, valor que para las condiciones del ensayo resulta insignificante. la curva de comportamiento de la temperatura de la yema con respecto a la temperatura del aire, representa un modelo típico circadiano para plantas cultivadas en condiciones tropicales y depende de la presencia de la luz solar, como se observa en la figura l. 30 e --temp aire -temp yema diferencia de terno :'0 15 10 o 07000930 1:' 00 14301700 19302200003003000530 hora del dia fig. /. temperatura interna de una yema reproductiva de manzano 'anna ' y temperatura del aire durante el transcurso del día. las mediciones de temperatura realizadas bajo lluvia dieron como resultado que la temperatura de la yema estaba en promedio 0,5joc por encima del valor registrado para la temperatura del aire; sin embargo, como se observa en la figura 2, en muchas de las mediciones realizadas, no hubo diferencia entre la temperatura del aire y la temperatutra de la yema. se observa que las diferencias de temperatura se presentan con mayor frecuencia cuando la temperatura del aire supera aproximadamente los 12°c; por debajo de ese valor, se observa poca diferencia entre ambas temperaturas. cuando las mediciones coincidieron con horas del día, con cielo medianamente nublado, la temperatura de la yema presentó un valor 0,56°c por encima del valor registrado para la temperatura del aire, como se observa en la figura 3. las diferencias de temperatura entre la yema y el aire se hacen más frecuentes y su valor es mayor, cuando la temperatura del aire supera los 16°c aproximadamente. 30 "c 25 -temp aire __ temp yema _ diferencia de temp20 15 10 5 o 16111621263136414651566166717681869196 nornero de mediciones fig. 2. temperatura interna de una yema reproductiva de manzano, 'anna ' y temperatura del aire registradas bajo lluvia. 3d 'c --temp aire __ temp yema _ diferencia de temp 25 20 15 id 5 o 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 numero de rnedicicnes fig. 3. temperatura interna de una yema reproductiva de manzano, 'arma' y temperatura del aire registradas eon ciclo nublado. se hicieron 36 mediciones en condiciones de cielo ligeramente nublado y 38 mediciones con cielo bastante nublado y se registraron en el interior de la yema temperaturas promedio de 0,76 y0,40°c respectivamente, por encima del valor de la temperatura del aire. bajo condiciones de niebla, fenómeno que es frecuente en la zona donde se realizó el ensayo, se realizaron 58 registros, en los cuales se observó una diferencia de temperatura entre la yema y el aire de 0, 11°c. algunas mediciones se realizaron en condiciones de viento fuerte y para este caso se registró una temperatura de la yema 50 agronomía colombiana o,87°c por encima de la temperatura del aire, como lo muestra la figura 4. es de anotar que bajo estas condiciones se pueden presentar simultáneamente otros fenómenos como nubosidad, sol, etc, que afectan de hecho este resultado; sin embargo, se tuvo en cuenta el viento como fenómeno climático, por ser predominante en algunos momentos en que se realizaron los registros. 30 ce 25 20 15 --temp aire -temp yema diferencia de temp10 5 o 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 numero de mediciones fig. 4. temperatura interna de una yema reproductiva de manzano 'anna ' y temperatura del aire registradas con viento fuerte. 30 "c 25 20 15 -ternp alle ternp yema _ diferencia de temp 10 5 o ~ 1'(") m lo 1-(') m lo ...---r-(") (j) l{) ..--r'~ (y) m ln~nmm~~~ww~~oornrnoo n nllmero de medic.one s fig. 5. temperatura interna de una yema reproductiva de manzano' anna ' y temperatura del aire registradas en condiciones soleadas. de todos los fenómenos climáticos que se presentaron durante el desarrollo del ensayo, las mediciones realizadas en días soleados fueron las que presentaron la mayor diferencia entre la temperatura de la yema y la temperatura del aire, como lo muestra la figura 5, de tal manera que en promedio, la yema presentó una temperatura 2,34°c mayor que la temperatura del aire. vol. 18· nos. 1-2 discusion en un modelo propuesto por somers el al. (1998) ysomers (1999) para explicar el funcionamiento general del reloj biológico en los vegetales, se encuentra la luz como factor inductor de cualquier proceso enmarcado en un ritmo circadiano, a la que responden tanto el fitocromo como el criptocromo como fotoreceptores que actúan como intermediarios del ingreso de información para la iniciación o culminación del ciclo; el mismo autor reporta que también la temperatura juega un papel de marcada importancia como iniciador del ciclo del reloj biológico en vegetales y que muchas veces, son necesarias de 3-4 horas de iluminación para que un vegetal entre por completo en un ritmo circadiano. la diferencia que se presentó entre la temperatura del aire y la temperatura de la yema del manzano en el transcurso del día durante el desarrollo del presente ensayo, sigue una distribución de tipo circadiano, la cual depende básicamente de la luz solar como fuente de radiación que incide sobre la superficie del tejido vegetal, afectando así la transpiración, y el intercambio energético de la planta con su entorno; sin embargo, es claro que esta diferencia de temperatura depende tanto de la iluminación como de la calidad de la luz incidente. la mayoría de los procesos bioquímicos que se llevan a cabo en los tejidos vegetales son sensibles a los cambios de temperatura, y la velocidad de estos procesos está determinada en parte por el llamado valor 0 10 , según somers el al.. (1998) y johnson el al. (1998). sin embargo, este valor tendría un efecto sobre los procesos metabólicos del tejido de la yema, como la respiración, entre otros, pero tendría una participación mínima en la determinación de la temperatura interna de la yema. la respiración en las plantas de manzano .anna' cultivadas en condiciones tropicales, se incrementa después de la defoliación inducida o manual, la poda y la aplicación de riego, algunas semanas después de la cosecha, como respuesta a la metodología aplicada para lograr cosechas contínuas en el trópico, discutida por casierra posada (1993). según esta metodología, tanto la defoliación como la poda inducen al árbol a una nueva brotación antes de que éste entre en la etapa de reposo, como sucedería normalmente en condiciones de zona templada después de la cosecha y la caída natural de las hojas. el calor producido en la yema como efecto de la respiración, comparado con el calor producido en los tejidos del vegetal como consecuencia de la radiación incidente o cualquier otro fenómeno atmosférico, resulta ser mínima, según lo discuten salisbury y ross (1994). mohr y schopfer (1992) reportan que la temperatura de un vegctal está regulada principalmente por la radiación, la convección y la transpiración, de tal manera que cuando un tejido vegetal absorbe más energía radiante de la que irradia, se debe disipar este exceso mediante la acción conjunta de los tres factores ya mencionados, de lo contrario, el tejido se calentaría tanto que resultaría seriamente dañado. en cuanto a la radiación incidente como factor determinante en la temperatura de la planta, se debe tener en cuenta la longitud de onda de la radiación que absorbe el tejido vegetal, el espectro total de radiación incidente y la cantidad de energía irradiada por el tejido, como lo discuten campbell y norman (1998). con respecto al espectro de absorción, una parte de la energía incidente sobre el tejido vegetal se transmite, otra parte se refleja y otra parte se absorbe, según los mismos autores. 2001 casierra y quintero: relación entre la variación de ... 51 se debe tomar en consideración que la radiación absorbida por un tejido vegetal depende de la capacidad de absorción del tejido y del espectro de la radiación incidente; por lo tanto, el espectro de radiación absorbida varía con el espectro de absorción y el de emisión del tejido, de acuerdo con norman y becker (1995). para el caso del presente ensayo, tanto el color de los catáfilos de la yema como el de los tri comas jugarían un papel importante en la absorción de la energía incidente, y dado que en todos los fenómenos climáticos estudiados, la yema del manzano presenta una temperatura ligeramente superior a la temperatura del aire, es de suponer que en presencia de luz solar, ya sea directa o difusa, en las yemas del manzano predomina la toma a la emisión de energía; pero en la noche, las yemas irradian una cantidad de energía equivalente a la que absorben, lo que determina que la yema llegue a un equilibrio térmico con su entorno y no se presente diferencia entre la temperatura de la yema y la temperatura del aire. teniendo en cuenta que todos los cuerpos que tienen una temperatura superior al cero absoluto emiten energía radiante o radiación térmica en el rango del infrarojo lejano, la cantidad de energía emitida estará en función de la cuarta potencia de la temperatura absoluta de la superficie emisora, expresada en grados kelvin, de tal manera que cuando la temperatura de un tejido se eleva por exposición a la radiación solar, sucede un incremento de la energía radiante emitida por el tejido, según la ley de stefan-boltzmann, discutida por campbell y norman (1998) ymonteith y unswoth (1990), pero el calentamiento de este tejido implica un exceso de la absorción sobre la emisión o la interacción de otros factores como la convección y la transpiración, que añaden o restan calor al tej ido vegetal. para el caso del presente ensayo, la temperatura de las yemas medida en presencia de lluvia y en condiciones de día nublado presentó pocas di ferencias con respecto a la temperatura del aire hasta llegar a una temperatura ambiente de 12 y 16°c respectivamente; a partir de esas temperaturas, la diferencia de temperatura del aire con la de la yema se hizo más amplia, en donde posiblemente el incremento de la temperatura causó un cambio en el valor de la humedad relativa, la cual actuando simultáneamente con la radiación incidente y la transpiración, ocasionaron el incremento de la temperatura de la yema por encima de la temperatura del aire. en lo relacionado con la convección, como factor regulador de la temperatura de un vegetal, se puede decir, que como consecuencia de la diferencia de temperatura entre el tejido vegetal y el aire, se conduce calor de la planta a la atmósfera. la transferencia de calor por convección es más rápida cuando la capa de aire relativamente tranquilo (capa límite) que rodea el tejido es delgada y lento cuando la capa límite es gruesa. por lo tanto, cuando el movimiento del aire alrededor del tejido vegetal es muy rápido y la capa límite es delgada, se opone una menor resistencia a la pérdida de calor por convección. en las condiciones en que se registró la información del presente ensayo, el sensor para medir la temperatura de la yema se colocó entre los catáfilos de la yema, los cuales actúan como un cuerpo aislante y protegen al meristemo tanto de los cambios bruscos de temperatura como de la transferencia de calor de la yema por convección hacia la atmósfera, de ahi que la yema en la mayoría de los fenómenos climáticos estudiados, haya presentado una temperatura superior a la temperatura ambiente. por último, la transpiración es un factor dependiente de la apertura de los estomas y a su vez, la apertura del ostíolo está influenciado por factores ambientales y fisiológicos, así como por el reloj circadiano endógeno, según somers (1999). la transpiración de las ramas y del tallo es poca en comparación con la transpiración del tejido foliar. cuando las cargas de irradiación son relativamente bajas y la resistencia del tejido a la transpiración también es baja, el viento incrementa la transpiración. sin embargo, es muy claro que la transpiración disminuye a causa del viento cuando la carga de calor de irradiación es elevada, en particular si la resistencia del tejido vegetal también lo es, lo que sucedería cuando los estomas estan cerrados o para las condiciones del presente ensayo, cuando hay pocos estomas, dado que el árbol objeto de las mediciones estaba defoliado. las ramas defoliadas pierden menos del uno por ciento diario de su peso fresco en el proceso de transpiración y los árboles defoliados pierden durante el transcurso del invierno, en zona templada, hasta 16 % de su contenido de agua mediante la transpiración, según huber (1956), citado por friedrich y fischer (2000). en estado de defoliación, la temperatura del tejido vegetal puede estar muy por encima de la temperatura del aire, lo que podría causar una tasa de transpiración elevada en caso de que los estomas estuvieran abiertos; sin embargo, en las condiciones de nuestro ensayo, hay poca cantidad de estomas en los tallos y ramas, lo que induciría que la pérdida de agua por transpiración no alcance niveles muy elevados. cuando las mediciones se realizaron en condiciones de viento fuerte, la temperatua de la yema presentó una diferencia con respecto a la temperatura ambiente, que fué casi constante en todas las mediciones hechas cuando se presentó este fenómeno climático, lo que se debió posiblemete al aislamiento que los catáfilos representan para la yema, los cuales actúan como una capa límite que permanecería inalterada por el viento y que mantendría la temperatura de la yema a niveles estables, como ya fué discutido. basados en la información obtenida en el presente ensayo, podemos ajustar los modelos de acumulación de horas frío aplicados al manzano 'arma', si logramos un registro de los cambios el clima y su duración en la zona de cultivo, partiendo del hecho de que la temperatura de la yema se mantiene ligeramente más elevada que la temperatura del aire, y que la amplitud de la diferencia entre ambas temperaturas depende del fenómeno climático que se presente. eventualmente podríamos utilizar las diferencias de temperatura entre la yema y el aire, para diagnosticar la ocurrencia de estrés hídrico en la planta, como lo reportan panozzo el al. (1999), quienes encontraron diferencias entre la temperatura de la espiga de trigo y la temperatura ambiente como consecuencia de diferentes niveles de humedad en el suelo. para esto necesitaríamos determinar las diferencias entre la temperatura del aire y la yema bajo diferentes láminas de riego y con esta información podríamos implementar alguna metodología con el fin de predecir y contrarrestar el efecto del estrés hídrico en cultivos de manzano cultivados en condiciones tropicales. literatura citada casierra posada, f. protección y nutrición para cosechas contínuas en manzano 'anna '. agrodesarrollo 4 (12): 46-49. 1993 52 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 castro, j. consideraciones generales del riego en frutales caducifolios en el altiplano. agrodesarrollo 4 (1-2), p.20 1-213. 1993 cambell, g.s. y norman, j.m. an introduction to environmental biophysics. editorial springer, berlín, p. 286. 1998 diaz, d. regulación del reposo en duraznero bajo condiciones tropicales y subtropicales. acta horticulturae 310-83-96. 1992 bünning, e., stern, k. y stoppel, r. versuche über den einfluf3 von luftionen auf die schlafbewegungen von phaseolus. planta / archiv für wissenschaftliche botanik ii (1): 67-74.1930 friedrich, g. y fischer, m .. physiologische grundlagen des obstbaues. editorial eugen ulmer, stuttgart, alemania. p.i27159.2000 jones, t. l., tucker, d.e. y ort, d. r. chilling delays circadian pattern of sucrose phosphate synthase and nitrate reductase activity in tomato. plant physiology 118: 149-158. 1998 johnson, c.h.; knight, m.; trew a vas, a y kondo, t. a clock work green: circadian programs in photosynthetic organisms. en: biological rhythms and photoperiodism in plants, editado por lumsden, pj. y millar, aj. bios scientific publishers, oxford. p.i-34 1998 merida, a., rodrigez-galan, j. m:, vincent, c. y romero, j. m. expresion of the granule-bound starch synthase i (waxy) gene from snapdragon c lock regulated. plant physiology 120: 401-409. 1999 mohr, h. y schopfer, p. lehrbuch der ptlanzenphysiologie. cuarta edición. sprigerverlag, berlin.p. 417 -420. 1992 monteith, j.l. y unswoth, m.h. principies of environmental physics. ediciones edward arnold, 2. edición, londres. 1990 nakahira, y., baba, k., shiina, t. y toyoshima, y. circadian-regulated transcription of psbd licht-responsive promoter in wheat chloroplasts. plant physiology 118, p. 10791088.1998 norman, j.m. y becker, f. terminology in thermal infrared remote sensing of natural surfaces. agriculture and forestry meteorology 77, p. 153-166. 1995 panozzo, j. f., eagles, h. a., cawood, r. j. y wootton, m. wheat spike temperatures in relation to varying environmental conditions. australian journal of agricultural researeh 50, p. 997-1005. 1999 petri, j.l. superación del reposo de manzano en los altiplanos tropicales. acta horticulturae 310, 15-22. 1992 sallsbury, f. y ross, c. fisiología vegetal. grupo editorial iberoarnérica, mexico. p. 89-97 1994 somers, d.e. the physiology and molecular bases ofthe plant circadian clock. plant physiology 121, p. 9-19. 1999 somers, d.e.; webb, a.a.r.; pearson, m. y ka y, s. the short period mutant, toc1 -1, alters circadian clock regulation of multiple outputs throughout development in arabidopsis thaliana. development 125: p. 485-494. 1998 volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf agronomía colombiana, 1994, volumen xi no. 2 pág. 158-163 manejo de pythium sp. y rhizoctonia solaníkuhn en bancos de enraizamiento de gypsophi/a panicu!ata l. management of pythíum sp. and rhizoctonía solaníkuhn in rooting benches of gypsophíla paniculata l. emira garcés de granada, martha orozco de amézquita 1 pablo sara y, luz marina carvajal, clara inés sarmiento2 resumen en este trabajo, se evaluó el efecto que sobre los patógenos pythium sp. y rhizoctonia solani kuhn., tienen los aislamientos de trichoderma harzianum (t 17 y t 13) y trichoderma sp. (t 18), lo mismo que tratamientos químicos aplicados en bancos de enraizamiento de gypsophila paniculata l., con altos índices de contaminación. para evaluar el control de la pudrición del cuello de la raíz de gypsoph;7a paniculata l., se realizaron observaciones semanales en las cuales se tuvieron en cuenta los porcentajes de esquejes sanos, de esquejes muertos y de esquejes en los cuales se desarrollaban raíces. los resultados muestran que es más efectivo el control de la pudrición con la aplicación semanal de fungicidas. sinembargo, se recomienda el empleo de cepas de trichoderma sp., pero aplicadas con una frecuencia, por lo menos igual, a la empleada con los fungicidas, ya que se observa su efecto inmediato, pero no permanente y, además, porque parecen influir sobre el desarrollo de las plantas. 158 profesoras, departamento de biología, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, d . c., colombia biólogos, departamento de biología, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá, o. c., colombia. summarv this work assessed the effect of isolates of ttfchodermaharzíanum(t17 andt13) and ttichoderma sp. (t18) as well as chemical treatments on the pathogens pythium sp. and rhizoctonia solani kuhn, applied in rooting benches of gypsoph1la paniculatawith high levels of contamination. the eflicacy of treatments on root rot control of gypsophila paniculata l. was evaluated by weekly observations of plants to record percentages of healtly, dead and rooted cuttings. results show that the more effective control of root rot is achieved with weekly applications of fungicides. however, the application of trichodenna sp. isolates with a frequency similar to that of the fungícides is recomend, due to their inmediata but not permanent effect and furthermore because they appear to affect plant development. palabras claves gypsophila, trichoderma,sp., pythíumsp., control biológico, enraizamiento introduccion el género gypsophila es originario de europa y asia, pertenece a la familia caryophyllaceae y está compuesto por más de 125 especies que pueden ser anuales, bianuales o perennes, en su mayoría, ornamentales (shillo, 1985). la especie g. paniculata l. se cultiva comercialmente en florida, california, israel, holanda, ecuador, perú y colombia. entre los muchos nombres vulgares que se le dan estan: "aliento de bebé", "planta nube" 6 "gasa" (shillo, 1985). la propagación vegetativa de gypsophila se logra por enraizamiento de los esqúejes en los invernaderos de propagación, utilizando suelos calcáreros (con ph de 6,5 a 7,5) y bien drenados (raulston et al., citados por garavito, 1991 ). el enraizamiento se alcanza fácilmente impregnando la base de los esquejes con una solución de 500 a 1000 ppm de acido alfa naftalen acético (ana) 6 de acido indo! butírico (aib) y posteriormente, se someten a una temperatura de 20 grados centígrados, alta humedad relativa y condiciones de fotoperiodo neutro {kussey y weiler, citados por medina y bolívar, 1993). gypsophíla es una planta de días largos y, en condiciones no inductivas, permanece en forma de roseta, debido al crecimiento de los retoños laterales. en condiciones inductivas, el tallo central se alarga, lo mismo que las ramificaciones laterales (shillo, 1985). en general la inflorescencia es una cima que se resuelve en pleocasios ó dicasios; la flor terminal de los dicasios se diferencia primero y se observa de mayor tamaño, mientras que las últimas ramificaciones contituyen monocasios. la apertura se inicia en el ápice y, cuando el 50% de las florecillas aparecen abiertas, se realiza la cosecha (lozano y barrera, citados por garavito, 1991 ). la exportación de este ornamental hacia los estados unidos, canadá y la comunidad económica europea se ha incrementado notoriamente, por lo cual ha aumentado el interés de los cultivadores por mejorar la producción y calidad {diaz, 1989). gypsophí/a es atacada por varios hongos y bacterias fitopatógenas entre las que se encuentra erwinia herbicola pv. gypsophílae que produce hiperplasia en las células, síntoma muy parecido al que causa agrobacterium tumefaciens (cooksey, 1986; klark et al., 1989). otros patógenos como alfemaria gypsophillae, phytophthora parasítica, pythíum spp. y rhizoctonia solanikuhn son causantes de enfermedades en gypsophila, tomando especial importancia en colombia la pudrición basal del tallo causada por pythiumsp., la cual origina pérdidas de más del 30% en la producción (galindo, 1992). este hongo era considerado como un patógeno del suelo de menor importancia, pero recientemente se ha observado que es responsable de daños severos en raíces y en la base de los tallos (rafin el al., 1993), por lo cual para su control, cada día se requiere un mayor número de aplicaciones de fungicidas en los bancos de propagación y en el suelo de siembra. en los últimos años se ha investigado el efecto de la aplicación al suelo de diferentes especies de trichodenna, con el fin de emplearlas para el control de los patógenos que afectan los cultivos y se ha confirmado que estos antagonistas pueden controlar hongos fitopatógenos como sderotium ro/1sii, r solani, pythium spp., aspergíllus nigery s. cepivomm {borda y arbeláez, 1985; chet, 1987; arbeláez, et al., 1993). de suelo de colombia supresivo a r so/anifue aislada una cepa de t. hamatum, la cual se inoculó en un suelo con el patógeno y produjo efecto supresivo a r solani(chet y baker, citados por galindo, 1992). elias et al (1993) demostraron, en pruebas de antagonismo "in vitro", que t. harzianum y t. yiridecontrolaron a fusariumoxysporumf. sp. cucumerinum, r so/aniy pythium sp. se ha señalado que el mecanismo de acción del antagonista, cuando está en presencia de hongos, es la producción de antibióticos como la gliotoxina y la viridina. estas sustancias tóxicas se difunden en el agua a través de los poros del suelo y, de esta manera, el contacto directo entre el antagonista y el patógeno no es necesario (marois y mitchell, citados por galindo, 1992). teniendo en cuenta lo anteriormente señalado, se propuso el presente trabajo cuyos objetivos fueron: evaluar en bancos de enraizamiento con altos niveles de contaminación la eficiencia de tres aislamientos de trichodermasp. en el control de la pudrición del cuello de la raiz de gypsophí/a, comparar el control de estos aislamientos con un manejo químico y establecer bajo condiciones de cultivo comercial, pautas para la utilización de tn'choderma sp. dentro de un 159 el nematodo quiste heterodera trifolii g. una nueva enfermedad del clavel en colombia german arbelaez (1) emira g. de granada (2) alfredo acosta (3) ei clavel constituye actual mente el cultlvo de ilores de corte mas importante con destino a la exportaci6n. ei material baslco de propagaci6n se importa de algunos palses como estados unidos, israel, holanda y alemania, y constituye el medio mas importante para la introducci6n de nuevos problemas fitosanitarios (1). a principios de 1984 se detect6 en un cultivo de clavel miniatura ubicado en la sabana de bogota, la presencia del nematode qulste heterodera trlfolll g. de material procedente de israel, 10 que constituye el primer registro de este nematode atacando plantas de clavel en colombia y en america. dicho nematode habla side registrado anteriormente en israel (2). los slntomas de la enfermedad se caracterizan por un amarillamiento presnaturo del follaje y por la reduccl6n del tamano normal de las plantas. estos slntomas se observaron en diversas variedades, perc son especial mente severos en la variedad "red baron". en observaciones realizadas en el laboratorio se encontraron en las ralces hasta 100 quistes por planta y hasta 2.4 quistes por gramo de suelo. los quistes tienen forma de lim6n y su color varia de blanco a amarillo en hembras j6venes, hasta cafe oscuro en hembras maduras (fotografias 1 y 2). ei tamano de los quistes vari6 entre 700 950 x 450 700 micras de ancho. dentro de los quistes se observaron numerosos huevos de forma oval. tarnblan se observaron quistes con las mismas caracterlsticas de los observados en plantas de clavel, en plantas de trebol rojo (trifolium pratense l.) y trebol blanco (trifolium repens l.) que se desarrollaban cerca de los invernaderos. las caracterlsticas y las dlmenslones de los nematodes observados concuerdan con las reglstradas en la iiteratura para la especie heterodera trlfolll g. (3, 4). 1. profesor asociado, facultad de agronomla, unlversidad nacional 2. profesor asistente, facultad de cienclas, departamento de biologla, unlversidad nacional 3. instructor asociado, facultad de agronomla, unlversidad nacional 97 !! cd ~ cd 'i :j: cd iii _ ":; -c 0"0 o iii -oaj .3-0 "<1l cd eo: cd : c-o cilcd-o-0 cd (/) "i:: cil cil ~ > .c cilecd cd i-o a i-a u.. 98 o .., • , l!! cd 1 ii :t: q) u; oj cr o "0 o .(0 e q) c q) "0 ul o > q) oj .j::. >ul !2 oj "0as ulas .0 e q) i n o~o u, 99 bibliografia 1. asocolflores. 1984. documento informatlvo sobre el cultlvo y las exportaclones de flores. asoclacl6n colomblana de exportadores de flores. 16 pp. 2. hadar, e., s. dofer, s. brosh, m. mordechai, e. cohn and y. katan. 1983. control of clover cyst nematode on carnation. hassadeh 63(8): 1968-1700. 3. jenkins, w. r. and d. p. taylor. 1967. plant nematology. reinhold publishing corporation. new york. 4. thorne, g. 1961. principles of nematology. mcgraw-hili company. new york. 100 departamento de sanidad vegetal agronomla colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 99-105 biologia y habitos de la escama blanda de la familia coccidae, plaga del cultivo de guanabana* biology and habits of the soft scale of the family coccidae, pest of the guanábana (anona muricata l) crops. gina cavallazzi ' alejandra prieto' rubén ariza 2 resumen dentro de la plagas más importantes que atacan al cultivo de la guanábana (anona muricata), se encuentra la escama blanda de la familia coccidae. su importancia radica cuando la población es alta y se forman masas de ninfas en los ejes de la ramillas, en donde sus excrementos azucarados determinan la presencia de fumagina (capnodium sp) sobre las hojas lo que reduce su capacidad fotosintética, factor de reducción en la producción. el presente estudio se realizó con el fin de establecer la biología y hábitos de esta escama blanda de la familia coccidae. en el ciclo de vida de la escama se determinó que presenta tres instares inmaduros y la forma adulta en las hembras con una duración de 45 días, y cuatro estadios inmaduros y el adulto en los machos. además existe un marcado dimorfismo sexual. complementando lo anterior se obtuvo información acerca de aspectos como la fecundidad de la especie, sus hábitos y los daños directos e indirectos que ocasionan al cultivo. palabras claves: philephedra tuberculosa, anona muricata, fumagina * recibido en septiembre de 1998 1 bióloga universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 2 profesor facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. summary within the most important pests that attack the guanabana crop (anona muricata), is the soft scale of family coccidae. it's importance when the population is high, is in the formation of nymphs doughs at the branches axis, in which its sugared excrements determine the presence of fumagina (capnodium sp.) above the leaves, reducing the photosintetic capacity and disminishing the production.this study had the objective to establish the biology and habits of this soft scale of family coccidae. in the life cycle of the scale, was determined that present 3 inmatures instars and the adult form in the females with a duration of 45 days, and 4 inmatures states and the adult in the males. moreover exist a evident sexual dimorphism. more information was obtained about aspects as the fecundity, habits and directs and indirects damages of the specie at the crop. key words: philephedra tuberculosa, anona muricata, fumagina. introduccion en el complejo de organismos nocivos que afectan el cultivo de la guanábana, los insectos plaga representan uno de los grupos más inquietantes porque constituyen una limitante de importancia económica al afectar la producción disminuyendo la calidad y cantidad de los frutos. 99 dentro de las principales plagas que atacan a este frutal se pueden citar: chinche de encaje del algodonero, corythucha gossypii (hemiptera: tingidae), chinche negro del cacao, antiteuchus tripterus (hemiptera: pentatomidae), perforador de los frutos, cerconota anonella (lepidoptera: stenomidae), perforador de las semillas y frutos, bephratelloides maculicollis (hymenoptera: eurytomidae), abejita negra taladora, trigona trinidadensis (hymenoptera: apidae), barrenador del tallo, trachyderes interruptus (coleoptera: ceram-bycidae), acaros, tetranychus mexicanus (acari: tetranychidae) y eriophyes anonae (acari: eriophydae), pulgón verde de los cítricos, aphis spiraecola (homoptera: aphididae), escama articulada selenaspidius articulatus (homoptera: diaspididae) y la escama blanda de la familia coccidae. la escama blanda de la familia coccidae, cuya población ha venido aumentando notoriamente en nuestro país, se destaca a tal punto que, actualmente, es considerada como plaga de importancia económica. por esta razón, actualmente se hace necesario el desarrollo de una estrategia de manejo para la plaga, pero no se posee la sufiente información sobre esta escama, pues se desconocen los aspectos básicos sobre su ubicación taxonómica, biología y hábitos. por lo anterior, el presente estudio se diseñó con el fin de contribuír al conocimiento de la biología de la escama blanda de la familia coccidae. materiales y metodos identificación de la especie para la identificación de la especie de la escama, fue necesario el envío de algunos especímenes al doctor douglass miller en el laboratorio de sistemática de betsville (maryland). fecundidad de la especie se separaron los ovisacos colectados en campo en los cultivos de guanábana de la empresa agronilo ubicada en el municipio de el toro (valle), con una temperatura promedio de 25°c. para treinta de ellos se realizó un conteo estereoscópico de huevos mediante el uso del dispersante tween 20. por medio de esté conteo fue posible dar una medida promedio de la fecundidad de la especie. determinación del ciclo de vida el material de ovisacos colectado en campo, fue colocado en condiciones de invernadero sobre plantas de guanábana sembradas en bolsas. a las ninfas eclosionadas se les hizo seguimiento diario para realizar un registro de su crecimiento en cuanto a tamaño (largo y ancho), movilidad, coloración, ubicación en la planta y hábitos. este seguimiento se efectuó durante un lapso de 60 días. es importante anotar que las condiciones ambientales correspondieron a una temperatura diaria promedio de 24°c y una humedad relativa de 70-90%. hábitos de la plaga en dos jaulas o cámaras provistas cada una con una planta de guanábana, se colocaron 50 individuos de la plaga sin importar la etapa del ciclo en la que se encontraban. se realizaron observaciones diarias sobre comportamiento, en aspectos como: movilidad, anclaje, preferencias de ubicación de machos y hembras, y características de daño. también se efectuaron observaciones de campo. resultados y discusion reconocimiento de la especie fue efectuada por el dr. douglass miller, del united states department agriculture (usda), quién identificó los especímenes como de la especie philephedra tuberculosa nakahara & gil! (usda, 1997). 100 esta especie está reportada para méxico [nakahagill, 1985], u.s.a. [nakahagill, 1985], colombia [nakahagill, 1985], costa rica [nakahagill, 1985), guatemala [nakahagill, 1985], nicaragua [nakahagill, 1985) y venezuela [nakahagill, 1985). presenta asociaciones con hospederos de especies de las siguientes familias botánicas: anacardiaceae, anonaceae, bignoniaceae, burseraceae, caricaceae, combretaceae, compositae, convolvulaceae, euphorbiaceae, flacourtiaceae, guttiferae, labiate, legiminoseae, malvaceae, moraceae, myrtaceae, polygonaceae, rutaceae, sapotaceae y zingiberaceae. fecundidad de la especie la medida promedio de la fecundidad de la especie es de 2.825 huevospor ovisaco, valor que se considera como muy alto y que junto con otras características como ciclo de vida corto, reproducción sexual y asexual, destrucción del hábitat y capacidad de colonizar variados nichos, permite decir que esta especie posee una estrategia de reproducción "r" confiriéndole un alto potencial como plaga. ciclo de vida de las escamas hembras (fig.1 y 2) durante la identificación del ciclo de vida en condiciones de laboratorio, la población a analizar responde a una reproducción partenogenética en la que sólo se obtienen hembras. estas escamas hembras presentan un total de cuatro ínstares una vez ha ocurrido la eclosión de las ninfas. etimelínstar: posee una duración de 4 días y el tamaño de sus individuos es de 0.5 mm de largo por 0.25 mm de ancho. durante este período no hay crecimiento, por lo cual no se presenta un cambio de tamaño. los individuos que pertenecen a este estadio ninfal, se caracterizan por una coloración amarilla y por un alto grado de movili100 90 so 70 so ~ so 40 30 20 10 ovisaco primer instar • testigo .tral: i otrat 2 .tral j segundo instar tercer instar cuarto r.star figura 1. porcentaje de mortalidad en el laboratorio después de la aplicación. 101 figura 2. porcentaje de mortalidad en el campo después de la aplicación. dad con patas y antenas bien desarrolladas. este movimiento se debe a la búsqueda de un sitio apropiado donde fijarse. segundojnsiar: tiene una duración de 15 días y las escamas alcanzan un tamaño máximo de 3 mm de largo por 1,5 mm de ancho. este es un período de crecimiento moderado. sus individuos se caracterizan por la gradación del color amarillo al verde claro debido a la secreción de sustancias serosas que cubren su cuerpo y por la pérdida de las patas y antenas. tercsr.instar: presenta una duración de 14 días y un tamaño de individuos máximo de 6.8 mm de largo por 4 mm de ancho. durante este período se presenta la mayor velocidad de crecimiento la coloración característica de sus individuos va desde verde brillante hasta verde esmeralda. en este estadio se inicia la emisión de sustancias 'azucaradas debido a la mayor actividad alimenticia de la escama. cuarto.instar: el cuarto y último ínstar ninfal de las hembras tiene una duración máxima de 13 días y los especímenes alcanzan un tamaño de 9 mm de largo por 4 mm de ancho. en este período ocurre una disminución en la velocidad de crecimiento. las escamas en este estadio presentan un cambio en la coloración pues ocurre una regresión gradual al color amarillo. una vez las escamas hembras llegan a este estadio, considerado como la forma adulta, se efectúa la deposición de los huevos. huevo: el estadio de huevo dura aproximadamente 13 días. el proceso empieza cuando la hembra forma sobre la parte posterior de su cuerpo una masa serosa de aspecto algodonoso que 102 presenta una prolongación a manera de cola. una vez hecho esto la escama deposita los huevos y muere, formando en conjunto lo que se conoce con el nombre de "ovisaco". los huevos depositados poseen un diámetro de 0,06 mm y una coloración cremosa que se va tornando amarilla al acercarse el momento de la eclosión de las ninfas. con los datos obtenidos de las observaciones en laboratorio, fue posible la construcción de la tabla de vida que proporciona información valiosa en cuanto a la mortalidad en cada una de las etapas del ciclo. (ver cuadro 1). se observó que el mayor porcentaje de mortalidad se presenta durante el segundo ínstar ninfal, bien sea por infección fungosa en condiciones naturales o por factores intrínsecos de la especie. cabe anotar que el porcentaje de mortalidad presentado en el estado de huevo se debió principalmente a la presencia de un parasitoide, posiblemente un bracónidae, que emergía de los ovisacos una vez se había alimentado de los huevos. ciclo de vida de las escamas machos aunque, como se dijo anteriormente, en condiciones de laboratorio no se logró la obtención de individuos machos, se lograron observaciones de ellos en condiciones de campo cuando la población de la escama era alta. existe un marcado dimorfismo sexual entre estas escamas. los machos presentan un total de 5 estadios en su desarrollo: cuadro 1. tabla de vida de las escamas hembras. primer y segundo ínstares: en el primer ínstar ninfal, los machos presentan las mismas características morfológicas y comportamentales que las hembras. la diferencia de los sexos empieza a hacerse aparente sólo a partir del segundo ínstar cuando los machos se tornan más elongados. durante el segundo ínstar nintal, los machos realizan su actividad alimenticia. tercer y cuarto ínstares: el tercer y cuarto ínstares en los machos corresponden a la prepupa y pupa cuando comienzan a aparecer los ojos, cojines alares y demás apéndices. el tamaño de los especímenes en estos estadios es de 4 mm de largo por 2,5 mm de ancho. durante este período ocurre un cese en la actividad alimenticia. quinto instar: este estadio corresponde a la forma adulta caracterizada por ojos bien desarrollados con un par de ocelos, un par de alas, antenas plumosas y dos prolongaciones en su parte posterior a manera de cola. su tamaño es aproximadamente de 7 mm. hábitos comportamentales de la escama durante el primer instar ninfal los individuos tienen alta movilidad y se desplazan, generalmente en forma ascendente, buscando siempre tejidos tiernos como brotes en ritmo activo de crecimiento, pedúnculos florales y frutos. etapa instar area olas no. individuos % mortalidad huevo 0-13 1266 28,35 instar 1 0,39 rnrn" 13-17 907 12,90 instar 2 14,13 mm2 17-31 790 87,08 instar 3 85,45 rnrn" 31-45 102 60,78 instar 4 113,10 rnrn" 45-58 62 9,68 103 los sitios preferenciales para las hembras son: ejes centrales de ramillas, hojas tiernas y pedúnculos florales. las escamas se fijan en el sitio de alimentación a partir del 2do ínstar ninfal, actividad que continúan durante el3er y 4'0 ínstares ninfales. durante estos períodos ninfales, se presentan 'excreciones abundantes de sustancias azucaradas, que como sustrato de capnodium sp. son un grave problema por la formación de fumagina. a finales del cuarto y último estadio del ciclo, las escamas hembras inician la formación del ovisaco,el cual dura un día y sus sitios preferenciales de ubicación son: eje central, pedúnculos de flores y frutos, frutos y envés de las hojas, en su orden. en condiciones de campo la mayor concentración de escamas se encuentra en las ramas de la parte superior y en los extremos de las ramas laterales, debido a que estos insectos presentan un tropismo hacia los puntos de crecimiento. en las plantaciones con riego artificial se tienen los mayores picos de población suceden en períodos secos, debido a que bajo estas condiciones el hongo entomopatógeno no actúa eficientemente y se presentan ritmos de brotación activos. cuando las poblaciones son altas, las hembras pueden aparecer superpuestas formando una especie de masa sobre los ejes centrales, pedúnculos y/o peciolos, que junto con la presencia de fumagina, puede causar muerte de ramas o su deterioro grave. además, es importante anotar que en las fincas trabajadas se encontraron poblaciones de la escama en plantas de: matarratón (gliricídia sepium), papaya (carica papaya) sobre hojas y sobre frutos y desmodium sp. los machos durante sus estadios inmaduros, se ubican preferencialmente cerca a las nervaduras del envés de las hojas. una vez llegan a la forma alada adulta, presentan actividad crepuscular entre las 6:00 y las 8:00 am, cuando se observan dispersándose y en actividad de cópula. igual situación sucede entre las 5:00 y las 6:30 pm. dispersión la dispersión de la plaga se realiza por el cultivo mediante las corrientes de vientos y las prácticas de cultivo. cuando los cultivos presentan una densidad de siembra alta y cuando los extremos de las ramas se tocan o están muy cerca, la diseminación es mucho más rápida y se observa por franjas influenciadas por la dirección de los vientos. descripción de los daños daños.directos los daños directos producidos por la escama se deben principalmente a su población alta sobre los terminales, succión de la savia, disminución de la capacidad fotosintética y de la transpiración de la planta, reduciendo su crecimiento en cuanto al número de hojas y al vigor de los ritmos de brotación. aunque se han encontrado flores con presencia de la escama, hay persistencia en el desarrollo floral; de igual forma, los frutos con escamas no presentan caída o daños visibles por succión, pero pueden ser afectados por la fumagina, con las consecuencias en calidad comercial. daños índírectos • las escamas de esta especie producen una abundante secreción azucarada sobre la cual prolifera la fumagina, cuyo agente causal es el hongo capnodium sp. la presencia de esta fumagina, es considerada como el problema más grave, por cuanto produce: * alteración de la fotosíntesis y de la transpiración de la planta, causando defoliación y menor desarrollo de brotes y disminución en la formación de nuevas yemas florales. 104 • daños en la calidad de los frutos. • ataques severos, producen muerte de terminales y alta defoliación. otro tipo de daño económico indirecto es el ocasionado por la sola presencia de las escamas sobre el órgano que se comercializa (fruta de la guanábana) y al manchado que produce sobre él; esto es lo que algunos llaman "daño cosmético" que hace que la fruta pierda calidad y que incrementa el tratamiento post-cosecha y, por tanto, los costos para el productor. ' . bibllografia alves, s. 1986. . «funqus entomopatoqenos» páginas 73-125 en: control microbiano de insectos. s. alves, coord. editora manole sau paulo, brasil. bustillo, a. j. gonzales; & p. tamayo. 1986. «evaluación del hongo vertici/lium /ecanii en el control de la mosca blanca tria/eurodes veporsriotum» revista colombiana de entomología 12 (2): 26-31 garcia, g. 1996. «evaluación de cepas nativas de vertici/lium /ecanii zimm. viegas (deuteromycete: moniliales) en el control de la mosca blanca de los invernaderos tria/eurodes vaporariorum (westwood)>> trabajo de tesis. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. santafé de bogotá. gour, m. & r. dabi. 1988 «bioloqical control of white grub using vertici/lium /ecanii zimm. vieqas» current science 57: 11, 620621 hall, r. 1986. «the fungus vertici/lium /ecanii as microbial insecticide against aphids and scales» paginas 483-497 en: microbial control of pests and plant disseases 1.9701.980. h. d. burges, de academic press london. hincapie, r.; h. ospina; a. bustillo & a. saldarriaga. 1990. "evaluación del entomopatógeno vertici/lium /ecanii en el control del afido myzus persicae en crisantemos" en revista colombiana de entomología 16 (1): 21-27 leucona, r. 1996. «técnicas empleadas con hongos entornopatóqenospáginas 143-150 en: microorganismos patógenos en el control microbiano de insectos plaga. talleres gráficos mariano mas. buenos aires, argentina. mccoy, c. 1990. «entornopenous fungi as microbial pesticices» paginas 139159 en: new direction in biological control alternative for supressing agricultural pests and disseases. r. r. baker and dunn eds. alan r. liss, inc. new york e.u.a. quintana, c.; a. vanegas & a. cotes. 1996 "producción masiva y preformulación de vertici/lium /ecanii (zimm.) viegas para el control microbiológico de la mosca blanca de los invernaderos tria/eurodes vaporariorum (westwood)" página 24 en: resumenes del xii congreso socolen. cartagena. rodriguez, d. a. 1984. "hongos entomopatógenos registrados en colombia" en revista colombiana de entomólogía. 1 (1): 57-64 samson. r. a. & m. c. rombach. 1985. "biology of the fungi vertici/lin /ecanii and aschersonia" in: biological pest control. the glasshouse experience. blanford press. 1: 34-42 105 diseño organizacional de la unidad de desarrollo agroempresarial del banco agrario de colombia s.a. organizational design for an agrarian business development unit of the agrarian bank of colombia s.a. josé rubén morales c.i y luis felipe rodríguez c.2 resumen la temática sobre desarrollo agroempresarial se ha venido convirtiendo en epicentro importante de discusión en el contexto de la situación por la cual atraviesa el sector agropecuario. es importante destacar que para plantear una estrategia sobre desarrollo agroempresarial que acoja como beneficiarios a pequeños y medianos productores rurales mediante su asociación con el propósito de hacerlos más competitivos y aprovechen mejor el uso del crédito, se hace necesario que una entidad con cobertura nacional como el banco agrario de colombia, oriente y encause su misión a través del rediseño de su estructura organizacional. este argumento se constituyó en el elemento por el cual se adelantó este estudio, cuyo objetivo de investigación fue la cultura organizacional del sistema de crédito del banco agrario. como resultados destacables de este trabajo de investigación vale la pena mencionar la valoración en muy alto grado de la cultura organizacional en razón a que los dominios liderazgo, clima y contexto organizacional y sus correspondientes índices tuvieron excelente percepción en el grupo de funcionarios encuestados. así mismo la respuesta sobre viabilidad de la unidad de desarrollo agro empresarial son contundentes por la apreciación que los funcionarios tienen sobre la necesidad que el banco ofrece para adelantar esta estrategia de manera directa a través de una estructura matricial por proyectos, que promueva el desarrollo agroempresarial mediante las etapas de iniciación, desarrollo y consolidación para hacer viable el cumplimiento de sus objetivos estratégicos. palabras clave: cultura organizacional, estrategia, estructura, asociación, gestión, liderazgo, clima organizacional, desarrollo agropecuario. summary the thematic related to agrarian entrepreneurship and business development has been transforming into important epicentre of discussion in the context of the situation for which crosses the agricultural sector. it is important to highlight that to outline a strategy oriented to agrarian business development, which concems as beneficiaries to small and medium rural producers by means of their association with the purpose of making them more competitive and take advantage of the use of the credit better, it becomes necessary that an entity with national covering as the agrarian bank of colombia, direct and prosecute their mission through the redesign of their organizational structure. this argument was constituted in the element by which was ahead this study, whose investigation objective was the organizational culture of the system of credit of the agrarian bank. as prominent results of this investigation, it is worthwhile to mention the valuation in very high degree of the organizational culture in reason to domains as leadership, climate and organizational context and their corresponding indexes had excellent perception in the group of interviewed officials and employees. likewise the answers related to agrarian business are overwhelming for the appreciation that the officials have about the necessity that the bank offers, to advance this strategy in a direct way, through a wombed structure oriented to projects, which promotes agrarian business development by means of the initiation stages development and consolidation, to make viable the execution of their strategic objectives. key words: organizational culture, strategy, structure, association, management, leadership, organizational climate, agricultural development. introducción el desarrollo agroempresarial en colombia presenta una serie de limitantes que es necesario superar. es por tal situación y ante la diversidad de programas, objetivos, organizaciones, estrategias, usuarios, proyectos y servicios, que se hace necesario e importante su coordinación y proyección, a través de un proceso colectivo de construcción y adecuación institucional, que reduzca la incertidumbre, facilite el intercambio y la toma de decisiones por parte del productor rural, y propicie la formación de líderes empresariales. el productor rural ante la carencia de una formación en gestión empresarial no utiliza de manera satisfactoria i i.a. m.sc. en ciencias agrarias. area de énfasis desarrollo empresarial agropecuario. universidad nacional 2 profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. agronomía colombiana, 2002. 19 (1-2): 97-108 los factores de producción, es así que aún cuando dispone de acceso al crédito, su uso no se hace con criterios de eficiencia y racionalidad. el banco agrario, con su extensa red de oficinas a nivel nacional, debe orientar su misión al cumplimiento de sus objetivos no sólo como entidad bancaria, sino a la conformación de una sociedad rural con capital humano calificado. esta investigación propone la implementación de una estrategia de desarrollo agroempresarial, que debe ser liderada y ejecutada por el banco agrario para 10 cual es necesario que este adapte en su estructura interna una unidad que la haga posible, viabilizando estrategia y estructura mediante una cultura organizacional sólida y coherente, de ahí que el objetivo general se centre en realizar un estudio organizacional sobre la viabilidad de una propuesta de establecimiento de la unidad de fomento de desarrollo agroempresarial en el banco agrario, que tenga como misión la conversión de los pequeños productores en empresarios rurales y haga más eficiente el crédito mediante acompañamiento y asesoría institucional. para el logro de este propósito, como objetivos específicos a alcanzar, se listan los siguientes: identificar los motivos que causaron la liquidación de la caja agraria y que propiciaron la creación del banco agrario de colombia s.a. caracterizar la cultura organizacional del sistema de crédito del banco agrario adelantar un detallado análisis de los factores que motivan la necesidad de creación de una unidad de fomento agroempresarial, así como plantear la estrategia a desarrollar. proponer un diseño organizacional para la unidad de fomento agroempresarial, que haga viable el proyecto estratégico de desarrollo agroempresarial. metodología materiales esta investigación se llevó a cabo tomando como objeto de investigación el banco agrario de colombia s.a., particularmente su área de crédito. se consideraron dos fuentes de información: la información primaria, suministrada directamente por los funcionarios de las oficinas a quienes se les aplicó un cuestionario, los funcionarios encuestados fueron el oficial comercial y el analista de crédito, la información secundaria, se obtuvo a través de la revisión de literatura, trabajos de investigación, artículos, informes y lecturas atinentes al aspecto central del estudio. para adelantar la recolección de la información se diseñó y utilizó un formulario-cuestionario, con preguntas abiertas y cerradas, dividido en tres secciones: sección l. preguntas de tipo general, para indagar por el tipo de oficina. sección 11. cultura organizacional. soportada en un cuerpo de preguntas de la 2 a la 40, que tiene por objeto: caracterizar la cultura organizacional del sistema de crédito del banco agrario. las preguntas comienzan con la expresión "hasta que punto" con una escala de 1 a 5: 1 = muy bajo 2 = bajo 3 = medio, regular 4 = alto 5 = muy alto. (likert, 1965). las preguntas sobre satisfacción no tienen escala, la respuesta es sí o no. sección 111. gestión agroempresarial. sección fundamentada en un bloque de preguntas tendientes a conocer la percepción de los funcionarios sobre el desarrollo agroempresarial. metodología y procedimiento la investigación se estructuró sobre un diseño metodológico no experimental, de tipo descriptivo, que consta de 3 etapas definidas así: observación, descripción, explicación. la selección de oficinas se hizo utilizando el muestreo aleatorio simple. la población objetivo de la investigación se constituyó de 521 oficinas. la unidad informante fue el oficial comercial y el analista de crédito. el tamaño de la muestra empleado fue de 55 (oficinas), determinada mediante la fórmula para estimar una proporción. el cuadro no. 1 resume los procedimientos empleados para llevar a cabo el estudio. discusión yresultados causas que liquidacion de propiciaron la agrario determinaron la la caja agraria y creacion del banco las siguientes fueron las causas más relevantes para la liquidación de la caja agraria: la pérdida de competitividad de la producción nacional, en especial de los cultivos transitorios, produjo una disminución en la demanda por crédito por parte del pequeño productor. los problemas de orden público; las oficinas destruidas no volvían a prestar el servicio. la cartera vencida que llegó al 26,5%, la más alta de los intermediarios financieros. el proceso de modernización de la caja fue lento. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 cuadro no. i matriz de objetivos y procedimientos empleada en la investigación objetivos fuentes de información procedimientos y resultados metodología 1. identificar los motivos que causaron la inf. secundaria: observación conocimiento de las causas para liquidación de la caja agraria y que artículos, informes, descripción liquidar la caja y que propiciaron la creación del banco agrario documentos explicación propiciaron la creación del banco 2. caracterizar la cultura organizacional del inf. primaria: diseño formulario caracterización de la cultura sistema de crédito del banco agrario instrumento: formulario aplicación formulario organizacional lnf. secundaria: recolección de información, textos especializados vaciado de información tabulación, porcentaje, gráficas y análisis 3. análisis de los factores que motivan la inf. primaria: aplicación formulario definición de razones que necesidad de creación de una unidad de instrumento: formulario recolección información, sustentan la creación de la fomento de desarrollo agroernpresarial inf. secundaria: vaciado información, unidad de desarrollo textos, lecturas tabulación, gráfica, análisis. agroempresarial y propuesta especializadas, informes. observación estratégica descripción, explicación 4. proponer un diseño organizacional para inf. secundaria: observación estructura organizacional para la unidad de fomento de desarrollo textos especializados descripción llevar a cabo la estrategia agroempresarial explicación 5. definir la misión, visión, objetivos, carta inf. secundaria: observación definir el manual de organizacional de la unidad textos especializados descripción organización de la unidad y el manuales del banco manual de funciones 6. recomendar un programa de formación inf. secundaria: observación recomendación de un programa continuada para el fomento del desarrollo textos especializados descripción general de formación continuada agroempresarial pr~ramas especiales 7. objetivo general diseño organizacional de la unidad de fomento de desarrollo agro empresarial otros factores que se destacan para su liquidación son: los elevados costos laborales de la caja que ascendían a $200.000 millones anuales; el considerable número de pensionados (8.000) casi igual al número de trabajadores activos (8.200); la extrema rigidez de la convención colectiva de trabajo; la presunción de que las oficinas de las grandes ciudades arrojaban utilidades para subvencionar las pérdidas de las pequeñas, (cano, 1998). su liquidación se produjo mediante decreto 1065 de junio 26 de 1999. creacion del banco agrario de colombia s.a. el banco agrario de colombia s.a. surge de la sociedad financiera leasing colvalores s.a., que de compañía de financiamiento comercial pasó a banco comercial, denominado banco de desarrollo empresarial s.a., luego banco agrario de colombia s.a. la estructura del banco agrario se estableció según, decreto no. 1066 junio 26 de 1999 (banco agrario, 2000). caracterización de la cultura organizacional del sistema de crédito del banco agrario para comprobar el supuesto teórico que dice que la cultura organizacional es el fundamento en el cual las estrategias, las estructuras y los sistemas adquieren su 2002 máxima energía (mintzberg et al, 1999), se adelantó en el marco de esta investigación, el logro del objetivo: caracterización de la cultura organizacional del sistema de crédito del banco agrario, para lo cual se soportó en el siguiente mapa conceptual. en relación a los factores determinantes de la cultura organizacional, la descripción parte de lo general, fundamentándose el aspecto central "cultura organizacional", en los conceptos de dominios e índices. la consolidación de las estadísticas contenidas en el cuadro no. 2, muestran la existencia de una cultura organizacional estructurada y sólida, expresada en las respuestas de los funcionarios del banco, destacándose los porcentajes de los niveles, alto (43,4%), medio (25%), y muy alto (20%). al analizando cada dominio de la cultura se tiene: liderazgo. el liderazgo es entendido como la habilidad de influir en un grupo para que se alcancen las metas del mismo. difiere de la autoridad en la carencia de coerción. el liderazgo, como factor importante en la cultura de la organización presentó un (46,8%) en el nivel alto, (26,8%) en el nivel muy alto y (21,2%) en el nivel medio. la figura no. 2 ilustra este comportamiento. clima organizacional. el concepto de clima se refiere a las percepciones compartidas por los miembros de una organización, con respecto al trabajo, al ambiente físico en que éste se da, a las relaciones interpersonales morales y rodríguez: diseño organizacional de la unidad de ... dominios cultura organizacional clima organizacional contexto organizacional liderazgo índices organización del trabajo flujo de comunicaciones énfasis en la gente procedimiento para toma de decisiones influencia y control ausencia de burocracia grupo organización jefe desafio del trabajo --_.... satisfaccion . trabajo recompensa del trabajo claridad del trabajo apoyo de la supervisión énfasis en metas de compañeros funcionamierto de grupo formación de equipos integración de metas facilidad de equipos de compañeros progreso obtenido hasta ahora figura no. 1 mapa conceptual de la cultura organizacional. que tienen lugar en torno a él ya las diversas regulaciones formales que afectan dicho trabajo. conforman el conjunto de condiciones que existen y tienen un impacto sobre el comportamiento del individuo (litwi~, 1968). este dominio representó el (42,9%) en el nivel alto, (11,9%) en muy alto, (32,9%) en el nivel.medio, (8,77%) en bajo y (3,51 %) en muy bajo, como lo lh~stra el cuadro no. 2. la figura no. 2, señala su tendencia. contexto organizacional. el contexto organizacional hace referencia al entorno en que opera un grupo de trabajo, en el caso concreto del banco agrario, su sistema de crédito.las ci~ras del <:uadro ~o. 2 muestran los porcentajes para los niveles bajo (11,5 yo), y muy bajo (7,6%) superiores e~ ~oml?ar~ción con estos mismos niveles en los otros dominios,indicando con ello un menor aporte a la cultura. los tres dominios deben ser trabajados integralmente, articulados como un todo. análisis del liderazgo en el banco agrario de colombia s.a este dominio es caracterizado por los índices: . apoyo de la supervisión. la actitud del jefe respecto a atender 10 que el funcionario le está ~iciendo y la disposición a escuchar los problemas relacionados con su trabajo, es buena. funcionamiento del grupo. refleja la respuesta del grupo a las demandas inusual~s .de. trabajo .y la eficacia de los funcionarios ante la dinámica cambiante del mismo. . énfasis en metas de compañeros. el jefe ofrece nuevas ideas para resolver problemas, las personas del grupo de trabajo están dispuestas a escuchar lo~ problemas del funcionario relacionados con el trabajo, y se agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 estimulan entre sí para trabajar en equipo. formación de equipos de supervisión. las personas que trabajan en el grupo son estimuladas por el jefe para que trabajen como equipo y a intercambiar ideas para mejorar el desempeño. cuadro no. 2 factores determinantes de la cultura organizacional en el banco agrario de colombia s.a. , % respuesta dominio o tema muy bajo bajo medio alto muy alto liderazgo 1,32 3,95 21,20 46,78 26,75 clima 3,51 8,77 32,93 42,91 11,88 contexto 7,60 11,50 18,52 39,77 22,61 trotal 3,82 7.79 25 43,4 20 fuente: formulario aplicado por el autor. 2001. 50,00 40,00 30,00 ~o 20,00 10,00 0,00 • liderazgo dclima o contexto muy bajo bajo categoría figura no. 2 factores determinantes de la cultura organizacional. integración de metas. la organización es efectiva para satisfacer las necesidades tanto del funcionario, como del individuo. facilidad del trabajo de compañeros. las personas que conforman el grupo de trabajo le ayudan al funcionario a hacer un mejor trabajo y le ofrecen información o el apoyo que necesita para que pueda hacer planes de trabajo anticipados. análisis del clima organizacional integran este dominio los índices: procedimiento para toma de decisiones. los empleados que toman decisiones tienen acceso a la información necesaria en todos los niveles de la organización y cuando las decisiones se toman se les pide ideas a las medio alto muy alto personas que pueden ser afectadas con ellas. flujo de comunicaciones. excelente flujo de información tanto vertical como lateral. organización del trabajo. las oficinas están organizadas para utilizar mejores métodos de trabajo, tienen metas y objetivos razonables, las actividades de trabajo son bien programadas y las decisiones se toman en los niveles donde la información está disponible y adecuada. énfasis en la gente. el banco procura mejorar las condiciones y bienestar en el trabajo. irifluencia y control. los superiores tienen alta influencia en lo que pasa en la oficina, pero la cuadro no 3. factores determinantes del liderazgo en el banco agrario de colombia % respuesta indice muy bajo bajo medio alto muy alto apoyo de la supervisión 0,00 2,63 13,16 46,49 37,72 funcionamiento de grupo 1,75 1,75 21,05 42,11 33,33 enfasis en metas 0,58 2,92 15,20 53,80 27,49 formación de equipos 0,00 5,26 25,44 41,23 28,07 integración de metas 2,63 5,26 34,21 46,49 11,40 facilidad del trabajo de compañeros 3,51 5,26 21,05 44,74 25,44 fuente: formulario aplicado por el autor. 2001. 2002 morales y rodríguez: diseño organizacional de la unidad de ... 60,00 ¡-------------------------------, 50,00 -~--~--~~ ~apo~~ d;i~-s~-~~~isi;~~i i • funcionamiento de grupol !ji enfasis en metas 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 1-__'"==-l::::c!ll....ii:ililiiid:r:~iljlll muy bajo bajo medio alto c!l formación de equipos d integración de metas difacilitación de equiposcategoría figura no. 3 factores que determinan el liderazgo en el banco agrario de colombia s.a. participación en las decisiones de los funcionarios que no son jefes no es relevante. análisis del contexto organizacional los índices que conforman este dominio son: desafios o requerimientos del trabajo. los funcionarios se sienten a gusto haciendo las actividades reales del trabajo y éste les permite aprender cosas nuevas y mejorar sus destrezas, es muy bajo el porcentaje de funcionarios que no 10 siente así. claridad del trabajo. en el banco se tiene claridad acerca de 10 que la gente espera que el funcionario haga en su trabajo, así como de 10 tanto que se espera del trabajador. recompensa del trabajo. el banco les ofrece buenas oportunidades de seguir adelante; pero en cambio consideran que no se reconoce y recompensa adecuadamente su trabajo. ausencia de burocracia. al empleado 10 envíande una persona a otra cuando necesita ayuda. se tiene que hacer cantidad de papeles para que las cosas se cumplan y hay muchas reglas y regulaciones que nadie puede explicar. es un indicativo de restricciones administrativas. cuadro no. 4 factores determinantes del climl organizacional en el banco agrario de colombia s.a. % respuesta indice muy bajo bajo medio alto muy alto iprocedimiento para toma decisiones 2,63 7,02 35,09 42,11 13,16 iflujo de comunicaciones 2,63 7,02 28,95 49,12 12,28 organización del trabajo 2,19 8,33 34,65 43,86 10,96 énfasis en la gente 4,39 7,89 37,72 39,47 10,53 influencia v control 5,85 12,28 28,65 40,35 12,87 fuente: formulario aplicado por el autor. 200l. 60.00 ,------------------------------, (50,00 -i~----40,00 ~i--~--~~q 30,00 20,00 10,00 1----------0,00 1-u~iti::d':j:ul.lijl muy bajo bajo medio r-~-~~-~------~--,~ ---~----,i jlii procedimiento toma decisiones , • flujo de comunicaciones i corganización trabajo ' !ji enfasis en la gente d influencia y control alto muy alto categoría figura no. 4. factores determinantes del clima organizacional en el banco agrario de colombia s.a. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 cuadro no. 5 factores determinantes del contexto organizacional en el banco agrario de colombia s.a. % respuesta indlce muy bajo ba.jo medio alto muy alto desafio del trabajo 0,00 2,63 3,51 50,88 42,98 claridad del trabajo 1,75 0,88 13,16 57,02 27,19 recompensa del trabajo 7,02 8,77 26,32 35,09 22,81 ausencia de burocracia 16,96 26,32 26,90 23,98 5,85 fuente: formulario aplicado por el autor. 200 l. ~ ¡l¡ll i ",..di ~el ~"" ldn; 0,00 .__--'iwi.o'--'_.__-==........__.-.----' iiiidesafio del trabajo • claridad del trabajo o recompensa del trabajo muy bajo bajo medio categoría .ausencia de burocracia alto muy alto figura no. 5. factores determinantes del contexto organizacional en el banco agrario de colombia s.a. análisis del componente "satisfacción" de los funcionarios con el objeto de conocer el grado de satisfacción, como respuesta a la integración de índices y dominios de la cultura, por parte de los funcionarios, los resultados contenidos en el cuadro no 6, coinciden con los obtenidos para los índices del dominio liderazgo. cuando la insatisfacción resulta intensa y el trabajo se considera carente de sentido, se genera ausentismo, se descuida la ejecución y se llega hasta el sabotaje. (mcgregor, 1960) como deducción directa de los aspectos analizados se puede afirmar que el sistema de crédito del banco agrario tiene un liderazgo, un clima organizacional y una acción de contexto muy altos, conformando de esta manera una cultura organizacional apropiada, ratificada en la expresión de satisfacción lograda por los funcionarios hacia todos los factores consultados. componentes agro empresariales asociados al crédito en este aparte se presenta la percepción que al interior del banco agrario, se tiene sobre el desarrollo agroempresarial y su relación con el crédito, para lo cual se enuncian algunos aspectos asociados directamente y que fueron indagados a través de la aplicación del formulario cuestionario que facilitó el acopio de la información. entre los componentes más relevantes asociados al crédito se destacan los que ilustra el cuadro no. 7. cuadro no. 6 grado de satisfacción de los funcionarios del banco agrario de colombia s.a. % respuesta aspecto si no jefe 98.25 1.75 grupo 94.74 5.26 trabajo 92.98 7.02 organización 78.95 21.05 progreso obtenido 77.19 22.81 fuente: formulario aplicado por el autor. 2001. 2002 morales y rodríguez: diseño organizacional de la unidad de ... 120 100 ~ 60o 40 20 o jefe trabajo aspecto organización progreso obtenidogrupo figura no. 6 grado de satisfacción de los funcionarios del banco agrario de colombia. cuadro no. 7 componentes agroempresariales asociados al crédito visión de la solicitud % cortoplacista, coyuntural de comerciante. 65 de largo plazo, de inversionista y empresario 35 la formación agroempresarial del pequeño productor frente al crédito la baja formación agroem_l)fesarial es obstáculo 73,7 no lo es 26,3 interés en la gestión empresarial de los _pequeños_productores sí tiene interés 63 no tiene interés 37 papel del banco frente a la formación agroempresarial sí debe hacer formación agroernpresaral 93 no 7 articulación gestión empresarial-crédito sí debe implementar programas 96,5 no 3,5 el banco frente a la ejecución de la propuesta de fomento directamente 73,6 consultoría externa 12,4 otra 14 papel del banco frente a la ejecución de la formación agroempresarial creación de una unidad de desarrollo agroempresarial 70 asignación de las funciones de tal unidad a la vicepresidencia de crédito 14 otra 16 relación de autoridad y/o dependencia de la unidad de fomento vicepresidencia de crédito 52,6 vicepresidencia comercial 8,8 presidencia del banco 5,2 de las regionales 15,8 de cada oficina 17,6 otras opiniones 8,8 fuente: cuestionario aplicado por el autor. 200 l. agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 unidad de desarrollo agroempresarial soporte conceptual el desarrollo de una verdadera cultura empresarial en colombia, especialmente en el sector rural es prácticam~nte inexistente. ante lo cual surge la inquietud, ¿para que crear empresas en el sector rural?, y su respuesta puede estar en que las empresas son un medio para generar y distribuir riqueza. con más empresas hay mayor pro?ucción, mejor calidad, y desde luego mayor competencia. las empresas generan empleo y son un medio de aprendizaje permanente para las personas y para el país. ~i hay más empresas se produce una mayor independencia y se da una mayor productividad, eso hace que haya más inversión, innovación y creatividad. las empresas constituyen la mejor forma para democratizar las comunidades, pues tienden a establecer más igualdad en m~teria de oportunidades, de logros personales y profesionales y de esa forma se logra mejorar el nivel de vida. en estos aspectos el banco agrario debe asumir estrategias conducentes a coordinar el proyecto de desarrollo agroempresarial, que se inicia con la integración de ~equeñ~s y medianos productores, agropecuarios, agromdustnales y agrocomerciales, deduciéndose que mediante la asociación de los productores del campo, estos pueden acceder al crédito con más facilidad. estrategia de desarrollo agroempresarial chandler (1962) define la estrategia: "como la determinación de las metas y objetivos de una empresa a largo pla~? y la adopción de las líneas de actuación y la asignacion de recursos que sean necesarios para alcanzar esas metas". entre los aportes importantes que hizo está su famosa conclusión: "que la estrategia precede a la estructura". (strategy and structure, 1962). resulta. conveniente definir una estrategia conducente que penmta hacer desarrollo agroempresarial en colombia. es~a estrategia. se.plantea contemplando primero los pote,nciales beneficiarios para luego explicar la propuesta en si. los primeros beneficiarios del plan son los pequeños y medianos productores que no tienen ningún grado de organización agroempresarial; el paso inicial es promover su integración en asociaciones a nivel local (vered~, municipio), generando el núcleo semilla, para producir desarrollo. los siguientes beneficiarios son aquepos p~queños y medianos productores agrícolas, agromdustnales y agrocomerciales que tienen una orga~iz!lción empresarial: pero que necesitan apoyo y seguimiento para evolucionar, mejorar su desempeño y crecer. los grandes empresarios se integran al proceso como jalonadores de los pequeños y medianos producto~es. se busca la asociación, u organización empresanal. el fundamento de la estrategia radica en el 2002 hecho de apoyar un proyecto productivo que tenga visión de mercadeo y con;tercialización aseguradas. el esquema conceptual de la figura 7, resume la estrategia. la estrategia funciona y es pertinente en la medida que el pequeño y mediano productor sea apoyado, por las empre~as prestad~ras de servicios, en aquellos puntos que han sido determinantes en su atraso. es viable en la medida que las asociaciones y empresas mayores, y los gremios orienten su acción hacia el conocimiento pleno de las debilidades de sus asociados. depende ~gualmente, de .la .presencia de una institución que integre las organizaciones que orientan acciones hacia el sector rural, para que sin perder identidad, racionalicen sus recursos y los dirijan al fortalecimiento del sector. la estrategia, tiene consistencia si una entidad como el banco agrario la coordina y promueve mediant~ su amplia red de oficinas, su cobertura nacional, y ~u estructura organizacional se constituye en ventajas importantes que no tendría ninguna otra entidad. esta propuesta requiere para su éxito un soporte educativo. propuesta de estructura para la unidad de desarrollo agroempresarial el movimiento hacia las estructuras dinámicas flexibles que se alejan de las estructuras burocráticas, parece ser la tendencia moderna. en vez de proporcionar puestos estructurados y permanentes como es característico de los s.istemas mecánicos, los sistemas adaptativos-orgánicos, tienen menos estructuración, más cambios de puestos y responsabilidades, más interacción dinámica entre las dis~intas f~~cione~. se establecen mecanismos para la integración honzontal y diagonal. la función del ejecutivo se convierte así en coordinación o "punto de enlace"; (kast et al, 1979). es~eesquema conceptual, orienta sobre el procedimiento seguido para llegar a la propuesta de diseño organizacional de la umdad de desarrollo agroempresarial. estructura del banco agrario de colombia s.a. en forma breve describo la estructura actual del banco la cual es de tipo lineal de funciones básicas, consistente en una estructura de relaciones de autoridad con criterio de unidad de mando y de dirección yjerarquí~ piramidal. en esta e~tru?tura del banco agrario se adaptará el diseño organizacional propuesto para la unidad de desarrollo agroempresarial, que corresponde al tipo matricial por proyecto, el cual adelantará programas con recursos de organización, talento humano, físicos y económicos de las vicepresidencias de crédito y comercial, coordinados por l~ dirección de la unidad y adaptándose según organigrama representado en la figura no. 9. este tipo de estructura formal se emplea en organizaciones dinámicas que elaboran proyectos o programas en ambientes cambiantes, con demandas de morales y rodríguez: diseño organizacional de la unidad de ... innovación permanente, integra la organización funcional básica con la organización de líneas de proyectos y se basa en el criterio de combinar la autoridad de un jefe responsable de un proyecto, con la autoridad de varios jefes con funciones especializadas. su operatividad se ilustra en la figura no. 10. beneficiarios 2 pequeños y medianos productores 1. ningún grado de organización empresarial 2. bajo nivel de capacitación 3. escasa o nula información 4. dispersos 15. producen así sea con baja calidad 6. son población civil ,ir + grandes empresarios ~ 3 pequeños y medianos productores jalonadores de 1 y 2 7. algún grado de organización 8. requieren apoyo y seguimiento para: ~~ 9. evolucionar ¡id. mejorar desempeño 11. crecer estrategia ~i l e_m~p_r_es_a_s_p_re_s_ta_d_o_ra_s_d_e_s_er_v_ic_io_s~pequeños productoresindividuales agropecuarios agrocomerciales agroindustriales ¡ \ --.. asociaciones empresa mayores gremios ~ t / actividad principal: proyecto productivo con visión de mercadeo y comercialización nucleo productivo .. cadena productiva.. cluster figura no. 7 esquema conceptual sobre la estrategia propuesta. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 viabilidad de la unidad de desarrollo cultura organizacional ___. estrategia componentes del plan estratégico misión visión objetivos clima -------. contexto ----. satlsfaccion liderazgo____' unidad económica de negocios q -:estructuraformaletapas para el logro de los objetivos: l. iniciación 2. desarrollo 3. consolidación figura no. 8 mapa conceptual que integra cultura organizacional, estrategia y la estructura para la unidad de fomento agroempresarial del banco agrario de colombia s.a. i presidencia , i i vicepresidencia de , i vicepresidenciacrédito comercial i unidad de desarrollo i agroempresarial i figura no. 9 organigrama propuesto para la unidad de desarrollo agroempresarial del banco agrario de colombia s.a. i comite i i i i i vlcepre~idencia de , , vicepresidencia credlto comercial, director iunidad personal personal personal vicepresidencia de vicepresidencia unidad proyectos crédito comercial pi p2 p3 figura no. 10 mapa conceptual de la operatividad de la unidad de desarrollo agroempresarial 2002 morales y rodríguez: diseño organizacional de la unidad de... etapas para el logro de la estrategia propuesta a manera de síntesis las etapas secuenciales que articuladas en el contexto de un proceso, son necesarias de seguir y de implementar para que la unidad de desarrollo agroempresarial logre los objetivos, se hacen explícitas en la figura 11. estrategia: desarrollo empresarial .4~ <, etapal 1-+ etapall ___. etapalll iniciacion desarrollo consolldacion • socialización • integración entidades del sector • cumplimiento agenda • caracterización • compromisos. alianzas • seguimiento y evaluac. • identificación actores • procedimientos y metodologías • programas acompañam. • conformación grupo asesor • tipificar proyectos: especiales y • responsabilidad de los distintos • mecanismos de comunicación específicos actores • mesas de trabajo: • específicos: • alianzas banco-entidades • lineamientos de diagnóstico • clientes actuales y potenciales • confianza institucional • acuerdos sobre prioridades • asociaciones y núcleos productivos • desarrolla aprendizaje • profundizar conclusiones • capacitación organizacional para crear • actividades principales • divulgación, comunicación, informaciór cultura empresarial • acordar agendas de trabajo • instrumentos y alternativas financieras • proyectos prioritarios • altemativas de comercialización • mesas de trabajo figura no. 11 etapas para el logro de los objetivos estratégicos. literatura citada banco agrario. "plan de negocios 2001". bogotá. 2001. cano, c. g.1998. colección documentos: serie proyectos especiales. iica-sac. chandler, a, jr.1962. strategy and structure: chapters in the history of industrial enterprise. cambridge, mass: the mit press. kast, f. y rosenzweig, j. 1979. administración en las organizaciones. méxico: mcgraw hill. likert, r. 1965. un nuevo método de gestión y dirección. deusto. bilbao, litwin, g. h. y stringer, r. a., jr. motivation and organizational climate. cambridge, m.a.: harvard university press. 1968. martinez, c. e. 1999. administración de organizaciones. productividad y eficacia. universidad nacional de colombia. mcgregor, d. 1971. el aspecto humano de la empresa. méxico: diana. mintzberg, h; quinn, j. b. ygoshal, s. 1999. el proceso estratégico. madrid: prentice hall. morales forero, f. 1998. "propuesta de adecuación institucional para el desarrollo agroempresarial colombiano. iica-sac. bogotá. schein, e. 1988. la cultura empresarial y el liderazgo: una visión dinámica. barcelona. plaza &. janes. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 agronomfa colombiana, 1996 volumen xiii, no.2; pag. 138-141 toma, transporte y metabolismo del agua y nutrientes en la planta* water and minerals uptake, transport and metabolism in the plants. resumen harvey arjona o(azt desde el punta de vista de la termodinamica, sistema es una regi6n de espacio 0 cantidad de materia sobre la cual enfocamos nuestra atenci6n. los sistemas interactuan entre sf. el potencial hidrico de cualquier sistema 0 parte de un sistema que contiene agua o que puede contener agua es una medida de la maxima energia del agua en el sistema, disponible para hacer trabajo. ei agua en el sistema suelo-planta-atrnosfera se mueve siguiendo un gradiente de potencial hidrico, el cual es mayor en el suelo y menor en la atmosfera. los minerajes absorbidos de la solucian de! suelo por la raiz siguen esta corriente, liamada corriente transpiratoria. palabras claves: potencial hldrico, nutrlcion mineral, sistema. summary from the thermodynamic point of view, a system is a region of space or quantity of matter on which we focus our attention. systems interact among themselves. the water potential of any system or part of a system that contains water, or could contain water, is a measure of the maximum energy of the water in the system available to do work. water in the soil-plant-atmosphere-system moves following a water potential gradient which is greater in the soil and lower in the atmosphere. minerals absorved by the roots in the soil solution follow this water stream, which is called the transpiration stream. • recibido: diciembre de 1996 prolesor asociado, facultad de agronomfa, universidad nacicnal de colombia, bogota. key words: mineral nutrition, water and mineral uptake, water and mineral transport, water and mineral metabolism. 1. el concepto de sistema. sequn la terrnodinarnica, sistema es una region de espacio 0 cantidad de materia sabre la cual enfocamos nuestra atencion, un beaker con una solucion, una hoja fotosintetizando, los andes colombianos y la via t.actea son sistemas dentro de uno mas grande que liamamos universo. dentro de este orden de ideas, e! suelo sobre el cual crece una planta 0 un grupo de plantas es un sistema; la planta en sf es un sistema compuesto, a su vez, de subsistemas 0 sistemas mas psquenos, como sedan ta raiz, el tallo 0, como se dijo anteriormente, una hoja fotosintetizando 0 transpirando 0 metabolizando un elemento esencial es un sistema. de la misma manera, la atmosfera en la cual crece la planta es otro sistema. generalmente, los sistemas no funcionan alsladamente, sino que, por el contrario, estes interactuan entre 51, haciendo del estudio de los mismos alga relativamente complejo. ei objetivo de este trabajo es tratar de entender la dinarnica del agua y de los minerales en el sistema suelo-aqua-plantaatmosfera. 2. el concepto de potencial hidrico de un sistema. ei potencial hidrico de cualquiersistema 0 parte de un sistema que contiene agua a que puede contener agua es el potencial quimico del agua en el sistema a parte del 138 sistema, comparado can el potencial qufmico del agua pura a la presion atmosterica y a la misma temperatura. por convencion, el potencial hidrico del agua pura a la presion atmosterica y a la temperatura ambiente es igual a cero. si se tiene en cuenta que et potencial quimico de una sustancia (incluyendo el agua) es una medida de la maxima energfa disponible para hacer trabajo, se puede decir que el potencial hid rico de un sistema as una medida de la maxima energia del agua en el sistema disponible para hacer trabajo. la energfa siempre se desplaza de un nivel de mayor energfa a uno de menor energia. un fruto cae al suelo porque el nivel de energia (energia potencial) es mayor en el arbol que en el suela. la corriente electrica (energia) va de un mayor potencial a un menor potencial (p.e. de 710 voltios a 600 voltios, generando una corriente de 11° voltios). de la misma manera, el agua en el sistema suelo-planta-atmostera, se mueve siguiendo un gradiente de potencial hidrico, el cual es mayor en el suejo y menor en la atmosfera. es decir, et agua no asciende en una planta sino que «cae» del suelo a la atmosfera, a traves de la planta siguiendo un gradiente de potencial hfdrico. ei potencial hid rico de un sistema se mide en unidades de presion (atm6sferas, bares, a megapascales, abreviado par mpa.). una atmosfera es igual a la presion barornetrica a nivel del mar (760 mm de mercurio a 10,33 m de agua). un bar es equivalente a 0,98 atrnosteras y un megapascal es igual a 10 bares, a sea, que un megapascal es igual ala presi6n que ejerce una columna de agua de 101 metros. ei potencial hidrico del suelo, dentro del cual se encuentra el agua disponible para las plantas, esta entre 0,0001 mpa y 0,15 mpa a 15 atrnosteras. punta que, convencionalmente, se ha definido como el punta de marchitez permanente. para que la raiz pueda tamar agua del suelo, su potencial hidrico debe ser men or que el potenciat hid rico del suelo (algun valor entre 0,0001 y 0,15 mpa.). dependiendo de la especie y de la condicion fisiol6gica, el potencial hidrico de la raiz puede variar entre 0,001 y 3,0 mpa. a su vez, para que el agua ascienda (caiga) a las hojas, el potencial hidrico de estas debe ser menor que el de la raiz y, finalmente, para que el agua se evapore de la hoja a ia atmosfera, el potencial hid rico de esta debe ser el menor de todos. ei potencial hid rico de la atmosfera depende de la humedad relativa del aire. una atmosfera saturada de humedad tiene un potencial hid rico de cero, 10cual implica que, en esta atmosfera, no se presenta perdida de agua a traves de los estomas. si la humedad relativa de este aire desciende a194% y la temperatura del mismo es de 21 dc, el potencial hid rico desciende a 8.34 mpa, 10 cual, en teoria, equivale a decir que si e! sistema de transporte de la planta fuera 100% eficiente, este aire seria capaz de sostener una columna de agua (hacer ascender a traves de una planta una columna de agua) equivalente a 842,34 m (8,34x1 01 m). 3. el agua en el suelo. ei agua, sequn la tenacidad con la cual es retenida, en el suelo se clasifica en tres categorias, a saber: .1. gravitacional. agua de escorrentfa y/o de infiltraci6n. esta agua no es aprovechable para las plantas ya que, al no ser retenida por el suelo, se pierde rapidarnante. .2. capilar, es el agua disponible para las plantas. corresponde al agua que se encuentra entre 0,0001 y 0,15 mpa. .3. hlqroscopica. no es disponible para la planta, ya que se encuentra retenida a tensiones superiores a 0,15 mpa. 4. formas como los minerales entran en contacto con la raiz. para que el agua y los minerales puedan ser absorbidas por la raiz, es necesario que estos entren en contacto ffsico con la mismao la forma como los minerales entran en contacto can la rafz es: 139 .1. por flujo de masas, 10 cual sucede cuando el agua de riego 0 la iluvia arrastran consigo las sales a la zona de la rizosfera. .2. po, difusion, debido a gradientes de concentracion. los tluidos iiquidos 0 ga· seosos se mueven espontaneamente de los sitios de mayor concentraci6n a los de menor concentracion, los minerales en sotucion en el suelo se mueven por ditusion hacia las raices. .3. por crecimiento de las raices, las raices agotan rap ida mente la rizosfera de minerales y, per ella, estan en continuo crecimiento, explorando voturnenes de suelo en donde los minerales no han side agotados. 5. movimiento horizontal del agua en la raiz. en la toma de agua y nutrientes por la raiz, estos, primero, se mueven en forma radial hasta liegar al centro de la raiz donde se encuentra la estela 0 cilindro centra! para luego iniciar, desde alii, el movimiento ascendente. para comprender el movimiento del agua y de los nutrientes en la planta. es importante tener claridad sabre los conceptos de apoplasto y simplasto. estos dos terrninos fueron propuestos, par primera vez, por el fjsioloqo aleman munch en 1928, cuando, para explicar el mavimiento de los solutos en el floema, propusa su modelo de presion de tlujo. segun munch, el apoplasto 0 sistema apoplastico de una planta esta formado por todos los espacios intercelulares de los diferentes tejidos, incluida la pared celular y el xilema. es decir, que el sistema apoplastico de la planta esta formado por la parte no viva de la planta. de otra parte, el simplasto 0 sistema simplastico estaria form ada par los citoplasmas de todas las celulas, los cuales estan interconectados entre si por los plasmodesmos que unen los citoplasmas de celulas adyacentes. ei agua y los diferentes nutrientes pueden penetrar y moverse radial mente hacia el centro de la raiz, ya sea par via apoplastica, o par via simplastica. en el primer caso, es decir, siguiendo la via del apoplasto, el agua y los nutrientes atraviesan la epidermis y la corteza hasta la endodermis via apoplastica. ai liegar a la endodermis el movimiento no puede continuar via apoplasto, debido a la presencia de las bandas de caspari que obliga a que, tanto el agua, como los nutrientes penetren al citoplasma de las celulas de la endodermis y continuen via simplasto hasta la estela, don de agua y nutrientes pasan al xilema de la raiz. esto en el caso de que la raiz no tenga exodermis (estrato de celulas inmediatamente debajo de la epidermis con banda de caspari), pues, de ser asi, el agua y los nutrientes solo pueden liegar hasta esta via apoplastica. para continuar hacia la estela, agua y nutrientes deben pasar a traves de la membrana celular de la exodermis y continuar via simplasto hasta la estela. ei agua y los nutrientes pueden penetrar directamente al simplasto de la raiz a trayes de los pelos radicates. en este caso, agua y nutrientes deben pasar a traves de la membrana celular del pelo radical y contlnuan via slmplastlca hasta la estela de la raiz, donde pasan al xilema de la raiz como en el caso anterior. 6. movimiento ascendente del agua y de los nutrientes. una vez el agua y los nutrientes han liegada al xilema de la raiz, estes deben iniciar el movimiento ascendente hacia las hojas y hacia los apices de la planta, en la liamada corriente de transpiracion. existen dos modelos (hip6tesis) que tratan de explicar este movimiento ascendente. ei modelo de presion radical y el modelo de cohesion de dixon. ei modelo de presi6n radical es uti i para explicar el movimiento del agua en plantas herbaceas, ya que, si el modele es cierto, el agua no pod ria ascender por encima de la presi6n barometrica (10,33 m). segun este modelo, la raiz funcionarfa de la misma rnanera que un osm6metro. las celulas de la estela (periciclo y parenquima) bombearian activamente (can gasto de energia para la 140 planta) iones al apoptasto de la estela, principal mente en el xilema, con 10 cual el potencial osm6tico de este disminuirfa (s8 haria mas negativo), generando la presi6n osrnotica necesaria para que el agua entre al xilema y ascienda por este hasta aproximadamente 10m. ei modelo de cohesion de dixon se basa en tres elementos fundamentales, a saber: a) una fuerza motriz 0 conductora del agua generada por el gradiente de potencial hidrico a 10 largo del sistema; b) las fuerzas de adhesi6n que forman puentes de hidr6geno entre el agua y las paredes de los vasos 0 traqueidas del xilema, permitiendo que la via del xilema se hidrate y el agua se adhiera a las paredes del misrno: y c) las fuerzas de cohesi6n entre las molecules de agua que ie contiersn a la misma una gran capacidad de tension y psrrnlten que s8 forme una columna de agua (continua) desde el suelo hasta la hoja. cuando una molecula de agua se evapora de la hoja 0 pasa a traves de la membrana celular, la fuerza de tension sa transmite a 10 largo de toda la columna hasta el suelo y, de esta manera, el agua asciende en la planta. de acuerdo con este modelo, la transpiraci6n no, solamente, cumplirfa un papel refrigerante en la hoja, sino que, tamblan. estarfa contribuyendo a generar el gradients de potencial hidrico necesario para el ascenso del agua. sin embargo, debe recalcarse que el potencial hidrico generado en la hoja 0 en los puntos de crecimiento de la planta serian suficientes para producir este gradiente. 7. el agua y los minerales en la hoja una vez el agua ilega a la hoja, existen cos posibilidades: que se evapore a traves de los estomas en el fen6meno conocido como transpiraci6n 0 que penetre a las cetulas del mes6filo para constituirse en parte integral del citosol 0 para ser metabolizada en los diferentes procesos que se ilevan a cabo en las celulas de la hoja (fotosintesis, reacciones de hidr6lisis, etc.). los nutrientes, par su parte, penetrarfan a la celula donde pueden ser metabolizados o ser almacenados en la vacuola 0 pueden pasar al tloerna para s8r reexportados hacia los 6rganos demanda 0 vertederos, euando se trate de elementos con buena movilidad en el floema. con el transcurso del tiernpo, las hojas van aeumulando nutrientes que no se pueden eliminar en las formas deseritas y esta puede ser una de las eausas de seneetud de las hojas. estos elementos son restituidos al suelo, euando las hojas eaen al rnlsrno. 8. movilidad de los elementos en el floema. cuadro 1. movilidad de los elementos minerales en e! floema. m6vil intermedio poco movil nitr6geno hierro calcio f6sforo magnesio bora potasio cine magnesio cobre azufre molibdeno cloro sodio tomado de emmanuel epstein, 1972. mineral nutrition of plants. principles and perspectives. 9. bibliografia 1. barcel6, j. !tl!!!. fisiologia vegetal. ediciones pirarnide. sa, madrid. 1987. 2. epstein, e. mineral nutrition of plants. principles and perspectives. john wiley and sons, inc., n.y. 1972. 3. kramer, i.p. water relations of plants. academic press, n.y. 1983. 4. salisbury, f. b. and c. w. ross. plant physiology. 4th edition. wadsworth publishing company. belmont, california. 1992. 141 volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf received for publication: 16 june, 2010. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 departament of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). vjflorezr@unal.edu.co agronomía colombiana 30(3), 403-410, 2012 comparison of postharvest commercial products in two varieties of spray chrysanthemum on the bogota plateau comparación de productos comerciales usados en la poscosecha de dos variedades de pompón en la sabana de bogotá liliana r. hidalgo p.1, daniel e. garzón r.1, víctor j. flórez r.1, and aníbal o. herrera a.1 abstract resumen the ornamental quality of chrysanthemum (dendranthema grandiflorum (ramat.) kitamura) is affected by postharvest premature senescence of foliage. the longevity of the flower stem is limited by yellowing of the foliage while the flower itself maintains ornamental value. the objective of this research was to compare the efficiency of anti-senescence and hydrating commercial products used in postharvest handling of the chrysanthemum varieties polaris and yellow polaris. the variables floral longevity, relative water content (rwc) and chlorophyll content were measure. flowering spray chrysanthemum stems underwent vase life evaluation for 10 days. in the beginning, there were differences between treatments in the content of chlorophyll; however, the onset of premature senescence symptoms on the foliage can be delayed through the application of treatment rvb clear (hydrating and bactericide, it’s contains a complex of biocide, organic acidifying and surfactant) in a hydration solution or in a mixture with the svb treatment (foliar anti-senescence based on hormones). we determined a total chlorophyll content of 0.011 mg g-1 of leaf fresh weight as a threshold, above which no symptoms of yellowing foliage are visible in spray chrysanthemum. for the variable rwc, a differential effect of the treatments was not seen for the tested varieties. there was also no correlation between hydration status and chlorophyll content in the foliage. la calidad ornamental del pompón (dendranthema grandiflorum (ramat.) kitamura) en poscosecha se ve afectada por la senescencia prematura del follaje. la longevidad del tallo floral está limitada por el amarillamiento del follaje mientras la flor se mantiene con valor de ornato. el objetivo de esta investigación fue comparar la eficiencia hidratante y antisenescente de productos comerciales empleados en el manejo poscosecha de las variedades de pompón polaris y yellow polaris. las variables evaluadas fueron longevidad floral, contenido relativo de agua (cra) y contenido de clorofila. los tallos florales de pompón fueron sometidos a evaluación en florero durante 10 días. en los primeros días se observaron diferencias entre los tratamientos en cuanto al contenido de clorofila; sin embargo, la forma prematura de aparición de síntomas de senescencia en el follaje puede ser retardada a través de la aplicación del tratamiento rvb clear (hidratante y bactericida que contiene un complejo de biocidas, acidificante orgánico y surfactante) en la solución de hidratación o en mezcla con el tratamiento svb (antisenescente foliar a base de hormonas). se determinó el contenido de clorofila total de 0,011 mg g-1 de masa fresca foliar como umbral, por encima del cual no se manifiestan síntomas visibles de amarillamiento del follaje de pompón. para la variable cra no se encontró un efecto diferencial de los tratamientos en las variedades evaluadas. tampoco se encontró correlación entre el estado de hidratación y el contenido de clorofila en el follaje. key words: senescence, dendranthema, chlorophyll degradation, floral longevity. palabras clave: senescencia, dendranthema, degradación de clorofila, longevidad floral. spray chrysanthemums present problems for longevity and decorative quality due to yellowing foliage while the flower stays fresh; the rate at which these symptoms begin to occur is due to factors specific to the species, variety and agronomic and postharvest factors (yakimova et al., 1996). some varieties demanded by the market, such as polaris and yellow polaris, show yellowing and premature leaf senescence, which affect quality and duration of the flower vase life. introduction chrysanthemums are native from china and japan, countries which give a high cultural value to these flowers and rank the flowers as economically representative. japan leads production with 2 billion stems per year. colombia is the third largest producer of chrysanthemums in the world with a production volume of 600 million stems annually (teixeira da silva, 2003). postharvest physiology and technology 404 agron. colomb. 30(3) 2012 their turgidity when removing segments of obstruction in the basal part of the stem. the conducting vessel blockage is also due to microbial growth. microorganisms in the water break down plant material, forming mucilages that clog the vascular bundles. naocl (chlorine bleach) is used as a bactericide which increases the vase life of chrysanthemums and generally for cut flowers. in comparing distilled water management with the presence of a bactericide in the vase solution, celikel and reid (2002) observed that vascular occlusion is reduced, permitting normal hydration of the flower. hydration with solutions containing 6-benzyl adenine, a cytokinin, was effective for delaying foliage yellowing in some varieties of chrysanthemum; however, these treatments are not yet commercially used. the foliage yellowing of some varieties is specific and is caused by poor handling in the field, inappropriate storage or use of preservative solutions at higher doses than recommended (reid, 2004). according to yakimova et al. (1996), postharvest treatment with cytokinin in cut flowers retards senescence processes. the response to the application of these hormonal compounds depends on the cultivar, stage of flower development and type of cytokinin. the postharvest flower senescence rate is defined by the reserves of carbohydrates and sugar content which allow the stem to remain without symptoms (yakimova et al., 1996). the oxidation of sugars seeks to maintain energy sources to withstand the stress of the cut flower. yakimova et al. (1996) reported that treatment with sucrose and chlorsulfuron, a phenylurea with cytokinin activity, affects the activity of the enzymes α-amylase and invertase. these enzymes decompose glucose molecules and therefore are associated with the appearance of the first symptoms of senescence in chrysanthemum. reyes-arribas et al. (2001) observed the behavior of chrysanthemum cv. boaldi, a functional mutant with the ability to retain chlorophyll and soluble proteins that can maintain its green color foliage longer. the functional phenotypes called stay-green show a reduction in the rate of senescence, suggesting that foliage yellowing can be regulated by the expression of genes involved in this process. according to hortensteiner (2006), the degradation reactions of chlorophyll initially present steps common to all plants and it’s been identified plants with mutations in the genes encoding the enzymes responsible for this process, chrysanthemums have a long vase life when the flower is handled properly, sometimes lasting 20 to 30 d; this has been attributed to low ethylene production during senescence (teixeira da silva, 2003). the main problems encountered in postharvest are related to insufficient hydration of the stems after cutting, which causes premature wilting and yellowing of the foliage. that is, proper hydration is vital for a long vase life in chrysanthemums in general (reid, 2004). studies have been conducted (yakimova et al., 1996; van doorn and vaslier, 2002; çelikel and reid, 2002; reid, 2004) with the application of sugars, hormones and hydration potentiators used in solutions with the aim of solving postharvest problems presented in this ornamental species. the postharvest hydrating treatments are specifically designed to maintain the water balance of the plant; this balance can be influenced by the rate of transpiration and water flow in the vascular bundles. according to paulin (1997), dehydration losses that exceed 7% of the floral weight are sufficient to cause a considerable loss of longevity in vase life. water flow can be affected by conductive vessel occlusion as a physiological response to cutting of the stem in order to seal the wound with callose which impedes the adequate hydration of the flower. the reduction in the quality of the cut flower has also been attributed to the formation of air embolisms which can partially or completely block the transport of water or hydration solutions to the rest of the stem, resulting in water stress. however, occlusions in the xylem result in physiological oxidation due to the peroxidase and catechol oxidase activities (yakimova et al., 1996). obstruction of the stem is located at the lower end; the occlusion segment length is defined by the time at which the stem has been exposed to air. van doorn and vaslier (2002) reported a decrease of vascular obstruction with the application of treatments with oxidase inhibitors such as catechol and hydroquinones which are peroxidase inhibitors. the effect of oxidase inhibitors delays the onset of symptoms of foliage yellowing and senescence and drives the increase in phenoloxidase activity, limiting the development of the occlusion. they also concluded that, in the case of chrysanthemum, when the stem remains exposed to air for longer than 180 min, the rate of water uptake did not recover and remains low. it has also been estimated that after a period of 60 min in air after being harvested, flower stems have the ability to recover the optimum rate of hydration. when the flower remains for short periods of time without hydration, the leaves do not wilt and recover 405hidalgo p., garzón r., flórez r., and herrera a.: comparison of postharvest commercial products in two varieties of chrysanthemum on the bogota plateau such as chlorophyllase (clh), pheophorbide a oxygenase (pao) and catabolite ruductase (rccr). importantly, one mole of chlorophyll contains four moles of nitrogen, but chlorophyll provides only 2% of the total nitrogen in the cell. therefore, the degradation of chlorophyll does not involve significant amounts of nitrogen in plant senescence and foliar discoloration. the correlation between this process and the degradation of other proteins was also highlighted (hortensteiner, 2006). postharvest problems in cut flowers include premature wilt due to contamination in the vase solution and curvature of the stem in response to ethylene. it has been shown that the longevity of flowers increases with the application of a pretreatment with silver thiosulfate or with 1-methylcyclopropene, which inhibit the effect of ethylene on the petals and abscission of foliage (çelikel and reid, 2002). woltering (1987) reported no effect of ethylene on chrysanthemum senescence at concentrations below 15 ml l-1. ethylene can accelerate the loss of chlorophyll in leaves in higher concentrations for some varieties of chrysanthemum sensitive to the presence of the hormone. however, the chrysanthemum is considered a species with low ethylene production during senescence (teixeira da silva, 2003) and insensitivity to this hormone (non-climacteric species) and so, in commercial production, anti-ethylene treatments are not considered to protect the quality of the flower. ‘polaris’ and ‘yellow polaris’ are handled commercially as spray type chrysanthemums and are susceptible to premature foliage yellowing but remain in the market due to high demand for its colors and the impossibility of being replaced by other less susceptible varieties. the present study aimed to evaluate and compare the efficiency of anti-senescence and hydrating commercial products used in postharvest handling of these varieties of chrysanthemum; and sought to determine the relationship between premature foliage yellowing and the hydration status of the chrysanthemum stems. materials and methods the field essay was developed in the growing area of a commercial leader in the production of export type chrysanthemum, located in the municipality of madrid (cundinamarca), at 2,550 m a.s.l., with an average temperature of 14°c and 75% relative humidity. flowering stems were harvested from plants grown under greenhouse conditions. ‘polaris’ and ‘yellow polaris’, white and yellow respectively, were evaluated, which are managed commercially as spray type chrysanthemums. treatments were commercial products used in the postharvest hydration of cut flowers, their dosage and characteristics are presented in tab. 1. after cutting, the flower was hydrated in the field with the treatment solutions and held for three hours in a cool environment (15°c); bunches of 10 floral stems were fitted with a cap and immediately placed in hydration solutions and transported to the postharvest area where hydration was completed. then transport was simulated. the bunches were packed in cardboard boxes of the type used for export and covered with transparent plastic. the box remained uncovered in a pre-cooled room for about 30 min, internal table 1. description of the evaluated treatments with hydrating and foliage anti-senescence activity, applied at postharvest in the hydration solution for the spray chrysanthemums ‘polaris’ and ‘yellow polaris’. treatment dose product characteristics rvb clear* 5 ml l-1 of water hydrating and bactericide, contains a complex of biocide, organic acidifying and surfactant svb* 1 pill per 3 l of water foliar anti-senescence based on hormones professional #2* 10 ml l-1 mixture of hydrating (70%) and carbohydrates (30%) bvb* 0.15 ml l-1 of water floral anti-senescence based on hormones, bactericide. cvbn powder* 0.04 ml l-1 of water slow release chlorine and strong biocide. svb + bvb mixed at full dose svb + professional #2 mixed at full dose bvb + rvb clear mixed at full dose bvb + professional #2 mixed at full dose floríssima 525 3 ml l-1of water hormones (gibberellins) floríssima experta 10 ml l-1 of water strong bactericidal farm treatment iodine solution (bactericide y fungicide). contains surfactant absolute control potable water * products of chrysal colombia. 406 agron. colomb. 30(3) 2012 temperatures recorded between 3 and 4°c. the boxes were carried to a cold room (range 5-8°c), where they remained for 13 d. next, the boxes were taken to the area of floral longevity assessment, where the stems were placed in vases for observation of the evaluated variables for 10 d. evaluated variables floral longevity floral longevity was measured by the number of days in which both the flower and foliage held ornamental characteristics. during this evaluation, qualitative measurements were taken for the state of the flower and foliage. for the flower, the characteristics observed were opening, size, color and floral hydration status. for foliage, observations were taken regarding the presence of chlorosis, hydration status, leaf mottling and presence of pests and diseases. the scored was based on a scale of values from 0 to 10, where 0 represents the lowest score for a feature. chlorophyll content the chlorophyll quantification was done with fresh plant material obtained from flower stems during the floral longevity assessment. the measurement was based on novoa and villagran (2002); basically, a foliage sample of 3 g was placed in a mortar and macerated with a solution of 10 ml of 80% acetone. next, the obtained solution was placed in a falcon tube and centrifuged for 15 min at 3,000 rpm. then, 1 ml of supernatant was taken and measured in a spectrophotometer, at absorbance of 663 nm and 645 nm for chlorophyll a and b, respectively, with a transmittance of 100 for both readings. the total chlorophyll amount in mg of chlorophyll per g fresh weight was obtained with eq. [1]. there were four sampling points on days 0, 3, 6 and 10 after unpacking. (1) total chlorophyll ( ) ( ) w vdd *1000 **02,8*2,20 663645 += where d = optical density, v = volume of extract used in the determination of the optical density, w = weight of initial tissue (3 g foliar tissue). relative water content the relative water content (rwc) was calculated from fresh foliar material obtained in four sampling points during the evaluation of floral longevity. the procedure consisted of taking leaf samples and after measuring fresh weight (fw), the sample was hydrated at 4°c for 24 h in order to obtain turgid weight (tw). finally, the sample was exposed to 80°c until constant weight and the dry weight (dw) was obtained. the value of rwc is given by eq. [2]. (2) 100* dwtw dwfw rwc = where, fw = fresh weight, dw = dry weight, and tw = turgid weight during the floral longevity evaluation rwc, was measured on days 0, 3, 6 and 10; and in the second phase of the trial, it was also measured at the time of the cutting, at 1.5 and 3 h of the start of the treatment . this research was conducted in two phases, in which we considered the variables described above. in the first, from a group of thirteen treatments (tab. 1), those with the best obtained results in both varieties were selected; and in the second phase, we evaluated the effect of the treatments that showed greater effectiveness for hydrating and foliage anti-senescence action in the previous phase. also, the farm and absolute controls were evaluated, plus the combination rvb clear + svb to consider a promising mixture based on the results from phase i. we used a completely randomized design and the data were statistically analyzed with the sas® 9.0 software (statistical analysis system). results quantitative evaluation based on a correlation coefficient of r2 = -0.24, it was determined that the chlorophyll content in spray chrysanthemum leaves is not related to the rwc, therefore it is inferred that premature yellowing foliage is not determined by the state of hydration of the flower stem. however, the turgidity state of the leaves formed part of the assessment for the vase evaluation, as a parameter of floral quality rating. relative water content this variable was measured in order to monitor the hydration status of the foliage. at harvest time of the spray chrysanthemum stems, the soil moisture content in the growing beds was uniform, without restricting water to the development of plants. however, the overall mean rwc in the three measurements before the simulated transport was significantly higher in ‘polaris’ (tab. 2), as compared with ‘yellow polaris’ (p≤0.05). this difference in water status may be attributed to characteristics of the varieties regarding their water retention capacity in the leaf tissue and not to field conditions or due to the effect of the treatments. in effect, there was 407hidalgo p., garzón r., flórez r., and herrera a.: comparison of postharvest commercial products in two varieties of chrysanthemum on the bogota plateau no difference between treatments in each of the varieties, that is, no treatment immediately hydrated better or worse compared to the others. consequently, all the flower stems entered the transport simulation in the same state of hydration. table 2. averages of relative water content (rwc) in leaf tissue of spray chrysanthemum cvs. polaris and yellow polaris, with three measurements during postharvest hydration prior to the start of the simulated transport. variety average rwc (%) at cutting 1.5 h later 3 h later polaris 65.205 a 60.9487 a 66.334 a yellow polaris 57.719 b 58.4137 b 58.310 b means followed by the same letter in the columns are not significantly different according to t test (p≤0.05). in the f irst sampling point of rwc, after transport simulation (day 0), no difference was found in the state of hydration of the flowering spray chrysanthemum stems subjected to different treatments, but there was between varieties. ‘polaris’ rwc obtained 57% and ‘yellow polaris’ 53%. meanwhile, in the samples for days 3, 6 and 10 there were no significant differences between varieties for foliar hydration status (tab. 3). for sampling day 6, the application of rvb clear in the hydration solution had a rwc (73%) significantly higher compared to the farm control (rwc = 52%) (tab. 3b). this result was observed for rvb clear (rwc = 80.4%) in phase i when compared to the absolute control (rwc = 69.8%). however, during phase i, treatment rvb clear showed significantly lower rwc values than those obtained with svb + bvb (tab. 3a). although rvb clear is a hydrator, a better result was observed with hormone-based products, such as svb and bvb, which maintain better hydrated flower stems during the first 3 d in a vase, but the qualitative evaluation found that these hormones based products generate a slight wrinkling of flower petals. at the end of the assessment (d 10), there were no differences in hydration of the stems subjected to different treatments. chlorophyll content due to the significant interaction between varieties and treatments, a double entry matrix analysis was carried out, which allow find a statistical difference between treatments for each variety. for this analysis, the referents were the best treatment and the control treatment at each sampling point (tab. 5). for example, at day 0 the foliage stems of ‘polaris’ (tab. 5a) treated with rvb clear had a chlorophyll table 3. averages of rwc in leaf tissue in four sampling points during the evaluation of the spray chrysanthemum flower longevity cvs. polaris and yellow polaris subjected to different postharvest hydration and anti-senescence treatments. data from two successive phases. a primary phase sampling (d) 0 3 6 10 treatment rwc (%) treatment rwc (%) treatment rwc (%) treatment rwc (%) svb+bvb 77.4 a svb+bvb 76.7 a rvbclear 80.4 a bvb 74.3 a bvb 76.4 a svb+p2 72.0 ab bvb 76.5 ab rvbclear 73.3 a p2 74.4 ab bvb+p2 67.0 abc flor5 75.2 ab svb 73.2 a cvbn 73.5 ab bvb+rvbclear 67.0 abc cvbn 75.1 ab tes 72.8 a bvb+p2 70.4 ab p2 65.0 abc tesfin 74.5 ab tesfin 70.4 a svb+p2 66.9 ab bvb 65.0 abc svb 73.9 ab p2 69.6 a bvb+rvbclear 64.2 ab flore 64.6 abc bvb+p2 73.4 ab flor5 68.7 a tesfin 63.7 ab rvbclear 60.1 bc bvb+rvbclear 72.2 ab flore 68.5 a svb 61.7 ab svb 59.4 bc svb+p2 72.1 ab bvb+p2 66.8 a tes 60.6 ab tesfin 59.3 bc svb+bvb 72.1 ab svb+bvb 63.3 a rvbclear 59.0 b tes 57.7 c flore 70.3 ab bvb+rvbclear 63.0 a flor5 58.4 b cvbn 57.7 c p2 70.2 ab svb+p2 62.9 a flore 58.3 b flor5 57.2 c tes 69.8 b cvbn 58.8 a b second phase p2 60.0 a svb+rvbclear 88.8 a rvbclear 73.1 a p2 83.9 a svb+rvbclear 57.3 a rvbclear 86.9 a p2 66.4 ab svb+rvbclear 79.4 a svb 56.9 a svb+p2 86.2 a svb 65.2 ab tesfin 77.8 a rvbclear 54.4 a p2 83.9 a tes 62.7 ab svb+p2 72.2 a svb+p2 54.4 a svb 83.6 a svb+rvbclear 56.9 ab svb 72.2 a tesfin 53.3 a tesfin 76.8 a svb+p2 55.2 ab tes 71.0 a tes 53.0 a tes 75.8 a tesfin 51.7 b rvbclear 69.2 a p2 = professional #2; cvbn = cvbn powder; flor5 = floríssima 525; flore = floríssima experta; tesfin = farm control; tes = absolute control. means in the same column followed by the same letter are not significantly different according duncan’s test (p≤0.05). 408 agron. colomb. 30(3) 2012 content of 0.02387 mg g-1 of fresh weight, producing the best treatment at the sampling point with no statistical difference with treatment professional # 2 (0.01968 mg g-1 of fresh weight). the rvb clear average was significantly higher as compared to the absolute control average. overall, the rvb clear treatment had a positive effect as reflected in a 32% increase in chlorophyll content in the leaf tissue, as compared to the ‘polaris’ control. in contrast, for ‘yellow polaris’, for the same day, the rvb clear effect was not different from the best treatment, in this case the svb treatment (tab. 5b). meanwhile, flower stems undergoing the professional # 2 treatment (which contains a load of carbohydrates) exhibited no outstanding behavior regarding chlorophyll content during the flower longevity evaluation, except on day 0 in the polaris variety (0.0197 mg g-1 of fresh weight). this is different to that observed in phase i, where professional # 2 treatment initially (days 0 and 3) showed a higher chlorophyll content compared to treatments such as svb + bvb, floríssima expert, bvb + rvb clear and even the control (data not shown). according to yakimova et al. (1996), the degradation of sugars seeks to maintain energy sources to withstand the stress subjected to a cut flower. the application of carbohydrates allows the flower to have a nutritious substrate in the absence of photosynthetic activity, thereby avoiding stress and increasing the longevity of the flowers. considering this, the concentration of carbohydrates of professional # 2 would not be sufficient to delay the onset of symptoms of senescence in the foliage. thus, a treatment with doses higher than those evaluated in this study could maintain the anti-senescence effect manifested during the first days of the vase evaluation. in this regard, reid (2004) reports that hydration solutions used in inadequate doses may increase the yellowing in chrysanthemum leaf tissue. in the second phase, the overall average chlorophyll content in the foliage on day 0 was 0.0172 and 0.0157 mg g -1 of fresh weight for ‘polaris’ and ‘yellow polaris’, respectively. with these values, no visible symptoms of yellowing foliage had manifested. this difference between the varieties was not significant by the t-test (tab. 4). by day 3, the overall mean chlorophyll content was higher in ‘polaris’ with 0.01330 mg g-1 of fresh weight as compared to ‘yellow polaris’ (0.01098 mg g-1 of fresh weight). at this time, there was no significant difference between varieties and the variety-treatment interaction. this is evident in the results where the farm control and the mixture of svb + professional # 2 had the best results in ‘yellow polaris’ (tab. 5b) but not in ‘polaris’, where rvb clear and svb + rvb clear presented the highest averages (tab. 5a). on day 6, there was a higher content of chlorophyll in the leaves from th e stems of the polaris variety treated with svb + rvb clear (0.01707 mg g-1 of fresh weight, tab. 5a). although svb appears with the highest average in ‘yellow polaris’ (0.0086 mg g-1 of fresh weight) for the same day (tab. 5b), the chlorophyll content observed in all treatments was inferior to the minimum content proposed in this research which is the content where ornamental foliage retains acceptable quality (0.011 mg g-1 of fresh weight). for both varieties, rvb clear was not different from the absolute control. on the last day, there was no difference in the effect of the treatments or the variety-treatment interaction. floral longevity qualitative observations of the flower and foliage of the flowering stems were performed on days 6 and 10. regarding the rating given to the foliage, in both assessments, a significant difference was found between treatments but not between varieties. without discriminating by variety, in both evaluations, top scores for foliage were obtained with treatments svb + rvb clear, svb + professional # 2 and svb (tab. 6), however, these averages were below the grades accepted by the market and only the grade presented by the svb + rvb clear foliage on day 6 (6.5) would be consistent with an acceptable rating. from the results, the svb treatment based on hormones together with rvb clear represents an alternative for the conservation of foliar chlorophyll. in this regard, paulin (1997), reported significant action of hormones in this process, because applications from 150 to 200 mg l-1 of gibberellic acid delayed senescence and foliage yellowing in spray chrysanthemum. flórez-roncancio et al. (1996) also obtained satisfactory results, up to 8.5 d of flower longevity, with immersion of ‘white polaris’ spray chrysanthemum foliage in a solution of 0.058 mol m-3 of ga3. table 4. total chlorophyll content in the foliage of spray chrysanthemum stems of ‘polaris’ and ‘yellow polaris’ for the 0-day sampling of the floral longevity assessment. variety average total chlorophyll content (mg g-1 of fresh weight) polaris 0.01717 a yellow polaris 0.01572 a means in the same column followed by the same letter are not significantly different according t test (p≤0.05). 409hidalgo p., garzón r., flórez r., and herrera a.: comparison of postharvest commercial products in two varieties of chrysanthemum on the bogota plateau table 6. averages of quantitative grading of foliage of spray chrysanthemum stems of ‘polaris’ and ‘yellow polaris’ in two assessments during the floral longevity evaluation. day 6 day 10 treatment grade treatment grade svb+rvbclear 6.5 a svb+rvbclear 5.2 a svb+professional #2 4.6 ab svb+professional #2 5.2 a svb 4.6 ab rvbclear 3.7 ab rvbclear 4.1 bc svb 3.3 ab professional #2 3.0 bc professional #2 2.0 bc absolute control 3.0 bc absolute control 2.0 c farm control 2.3 c farm control 0.7 c svb = based on hormones treatment; rvbclear = hydrating and antibacterial treatment. means in the same column followed by the same letter are not significantly differen according duncan’s test (p≤0.05). conclusions no significant correlation was observed between the relative water content and the amount of chlorophyll, so premature yellowing of foliage in spray chrysanthemum stems is not defined by the state of hydration. however, due to the characteristics of the varieties, the relative water content was significantly higher in ‘polaris’ as compared to ‘yellow polaris’. although rvb clear is a hydrating product, during the first days in the vase, better results were observed with products based on hormones, such as svb and bvb; however, it was found that these hormone based products generate a slight wrinkling of flower petals. at the end of the evaluation, no differential effect of treatments was found on water status of spray chrysanthemum flower stems in the tested varieties. we determined a total chlorophyll content of 0.011 mg g-1 of foliar fresh weight as a threshold, above which no symptoms of yellowing foliage is visible in spray chrysanthemum cvs. polaris and yellow polaris. from the results, the svb treatment (based on hormones) toget her w it h rvb clear (hydrating and antibacterial) represents an alternative for the conservation of foliar chlorophyll in ‘polaris’ and ‘yellow polaris’ spray chrysanthemum. acknowledgements the authors thank chrysal colombia for funding the present study. literature cited çelikel, f. and m. reid. 2002. posthar vest handling of stock (matthiola incana). hortscience 37(1), 144-147. flórez-roncancio, v.j., c.e.f. de castro, and m.e.s.p. demattê. 1996. manutenção da qualidade e aumento da longevidade floral do crisântemo cultivar white polaris. bragantia 55(2), 229-307. hortensteiner, s. 2006. chlorophyll degradation during senescence. plant biol. 57, 55-77. table 5. total chlorophyll content (chl) in mg g-1 of fresh weight of leaf tissue of spray chrysanthemum cultivars polaris (a) and yellow polaris (b), subjected to different postharvest hydrating and anti-senescence treatments. a – ‘polaris’ sampling (d) 0 3 6 10 treat. chl m t treat. chl m t treat. chl m t treat. chl m t rvbc 0.02387 ns * rvbc 0.01338 ns ns svb+rvbc 0.01707 ns * rvbc 0.01128 ns ns p2 0.01968 ns ns svb+rvbc 0.01199 ns ns svb 0.01316 * ns svb+rvbc 0.00999 ns ns tes 0.01797 * ns svb 0.01138 ns ns rvbc 0.01275 * ns tesfin 0.00897 ns ns svb+p2 0.01515 * ns tes 0.01103 ns ns tes 0.01188 * ns svb+p2 0.00849 ns ns svb 0.01465 * ns svb+p2 0.01066 * ns svb+p2 0.01114 * ns svb 0.00806 ns ns svb+rvbc 0.01446 * ns p2 0.00947 * ns tesfin 0.00894 * ns tes 0.00794 ns ns tesfin 0.01435 * ns tesfin 0.00897 * ns p2 0.00853 * * p2 0.00750 ns ns b – ‘yellow polaris’ svb 0.01958 ns * svb+p2 0.01584 ns * svb 0.00865 ns * svb+p2 0.00878 ns * rvbc 0.01691 ns ns tesfin 0.01512 ns * svb+p2 0.00781 ns * rvbc 0.00875 ns * svb+p2 0.01649 ns ns svb 0.01396 ns ns tesfin 0.00716 ns ns svb+rvbc 0.00834 ns * tesfin 0.01534 ns ns svb+rvbc 0.01254 * ns rvbc 0.00660 ns ns p2 0.00763 ns * svb+rvbc 0.01423 * ns tes 0.01226 * ns svb+rvbc 0.00660 ns ns svb 0.00715 ns * tes 0.01415 * ns p2 0.01171 * ns p2 0.00618 ns ns tesfin 0.00485 * ns p2 0.01330 * ns rvbc 0.01170 * ns tes 0.00419 * ns tes 0.00326 * ns rvbc = rvbclear; p2 = professional #2; tesfin = farm control; tes = absolute control; m and t columns show the differences regarding the best treatment and the control, respectively. ns = not significant * = significantly different (p≤0,05). 410 agron. colomb. 30(3) 2012 novoa, s. and a. villagran. 2002. evaluación de un instrumento medidor de clorofila en la determinación de niveles de nitrógeno foliar en maíz. agric. téc. 62(1), 166-171. paulin, a. 1997. poscosecha de las flores cortadas bases fisiológicas. 2nd ed. hortitecnia, bogota. reid, m.s. 2004. chrysanthemum, florist mum. recommentdations for maintaining postharvest quality. postharvest technology research and information center, university of california, davis, ca. reyes-arribas, t., j. barrett, d. huber, t. nell, and d. clark. 2001. leaf senescence in a non-yellowing cultivar of chysanthemum (dendranthema grandiflora). physiol. plant. 111, 540-544. sas institute. 2003. the nlin procedure. sas/stat user’s quick start guide, version 9.1. cary, nc. teixeira da silva, j. 2003. chrysanthemum: advances in tissue culture, cryopreservation, postharvest technology, genetics and transgenic biotechnology. biotechnol. adv. 21, 715-716. van doorn, w. and n. vaslier. 2002. wounding-induced xylem occlusion in stems of cut chrysanthemum flowers: roles of peroxidase and cathechol oxidase. postharv. biol. technol. 26(3), 275-284. woltering, e.j. 1987. effect of ethylene on ornamental pot plants: a classification. sci. hortic. 31, 283-294. yakimova, e., v. kapchina-toteva, v. alexieva, i. sergiev, and e. karanov. 1996. effect of chlorsulfuron (glean-75) and sucrose on some postharvest physiological events in cut flowers. bulg. j. plant physiol. 22, 74-87. agronomía 24-1f.pdf resumen: se hace una revisión bibliográfica sobre los principales trabajos que estudian el proceso de internacionalización de empresas, observando los aspectos centrales en los que se soporta la toma de decisión por parte de las organizaciones que desarrollan este proceso, para aclarar aspectos relacionados con los modos de internacionalizar el capital de empresas. se estudian aspectos tales como las estrategias exportadoras y las opciones entre jerarquías organizacionales, los mercados como instituciones particulares que funcionan como mecanismos de coordinación y el papel de los híbridos organizacionales jerarquíasmercados. finalmente, se procura identificar de manera conceptual las diferentes opciones y ventajas que cada uno de estos elementos teóricos puede aportar a la comprensión de la internacionalización de las empresas, desde el enfoque económico y de proceso. palabras claves adicionales: costos de transacción, enfoque uppsala, teoría ecléctica, teoría de internalización abstract: the present document gives a bibliographical review of the most important contributions made towards companies’ internationalisation regarding decision-making being supported by organisations undergoing this process, illustrating aspects related to how companies internationalise their capital. export strategies are studied, as are organisational hierarchy options, markets as particular institutions (as coordination mechanisms) and the role of hierarchy-market organisational hybrids. an attempt is made to conceptually identify how each of these theoretical elements’ different options and advantages can contribute towards understanding company internationalisation from an economic and process standpoint. additional key words: transaction costs, uppsala approach, eclectic theory, internalisation theory principales enfoques conceptuales explicativos del proceso de internacionalización de empresas1 the main conceptual approaches explaining company internationalisation yesid vicente aranda2 e iván alonso montoya3 fecha de recepción: 11 de julio de 2005 aceptado para publicación: 11 de mayo de 2006 1 este artículo es resultado de un trabajo de investigación desarrollado por el grupo interdisciplinario biogestión, universidad nacional de colombia, bogotá. 2 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: yvarandac@unal.edu.co 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: iamontoyar@unal.edu.co 4 una herramienta de análisis es la configuración de una matriz en la que se diagraman estrategias potenciales que intervienen en el lanzamiento de un producto en el mercado; uno de los ejemplos es la matriz de ansoff (ansoff, 1965). introducción este trabajo se centra en el análisis de la formación de estrategias de selección de mercados en países extranjeros, dentro del proceso de internacionalización de las empresas. intenta determinar el carácter estratégico del proceso seguido por las empresas a la hora de seleccionar los mercados posibles en los que se desea desarrollar actividades internacionales. las tendencias mundiales muestran que el ambiente de los negocios varía constantemente, lo que obliga a las empresas a preparase para acceder a nuevos mercados, cada día más abiertos y dinámicos. las empresas del sector agropecuario requieren prepararse para este tipo de exigencias, lo que exige el desarrollo de estrategias que permitan afrontar la amenaza que enfrenta la empresa en un mundo competitivo, identificando estrategias de penetración4 y desarrollo de mercados, en los que se manifiestan flujos de productos, capital, tecnología y conocimiento. a fin de lograr la permanencia exitosa de las empresas en los mercados internacionales es necesario identificar sistemáticamente las diferentes formas de penetración a los mercados, primando agronomía colombiana 24(1): 170-181, 2006 aranda y montoya: principales enfoques conceptuales... 171 2006 el conocimiento especializado sobre las exigencias del mercado objetivo, y las condiciones y aceptación de los productos por parte de los consumidores potenciales (johansson y vahlne, 1990). se estudian aspectos tales como las estrategias exportadoras y las opciones entre jerarquías organizacionales, los mercados como instituciones particulares que funcionan como mecanismos de coordinación (ménard, 1997) y el papel de los híbridos organizacionales (willamson, 1989). se desarrolla la identificación conceptual de las diferentes opciones y ventajas que cada una de las teorías de estudio de la internacionalización de empresas, como lo son la teoría de costos de transacción, la teoría de internalización, la teoría de interdependencia, el enfoque uppsala y la teoría ecléctica, aportan en la comprensión del proceso de internacionalización empresarial5. generalidades acerca de la internacionalización la internacionalización de empresas es un proceso para la creación de empresas al otro lado de las fronteras nacionales. root (1994), welch y loustarinen (1988) y rialp (1999) explican que la internacionalización es todo aquel conjunto de operaciones que facilitan el establecimiento de vínculos más o menos estables entre la empresa y los mercados internacionales, a lo largo de un proceso de creciente implicación y proyección internacional; este proceso ha sido estudiado por diferentes autores, que elaboran varios enfoques explicativos para llegar a desarrollar operaciones internacionales. porter (1990) afirma que la capacidad de las empresas para competir internacionalmente depende de una correcta combinación de circunstancias locales y estrategia de empresa, en la cual las condiciones del país pueden crear un entorno donde las empresas alcancen una ventaja competitiva internacional, pero depende de las empresas el aprovechar o no esta oportunidad, porque son éstas las que compiten en los mercados internacionales y no las naciones. en este sentido, la teoría ofrece una relación de factores de localización influyentes en el desarrollo de las actividades internacionales. estos factores son determinados por las características de los factores productivos, las condiciones de la demanda nacional interna, el grado de rivalidad del mercado, la existencia de sectores relacionados, junto con la influencia de los gobiernos sobre estos factores y cierta dosis de casualidad. de otra parte, la flexibilidad de los procesos y productos, la prestación del servicio de asistencia a clientes en la migración de productos obsoletos hacia los de nueva generación y la reducción del ciclo de vida del producto, son circunstancias que traen como consecuencia que las empresas intensifiquen su relación con sus clientes nacionales e internacionales. además de los cambios ocurridos en el entorno internacional en las últimas décadas, resulta evidente que las teorías sobre internacionalización se han desarrollado preferentemente a partir de grandes empresas manufactureras de países desarrollados (dunning, 1979 y 1988; dunning y buckley, 1977; johanson y vahlne, 1977 y 1990; madsen y servais, 1997; vernon, 1966, entre otros); sin embargo dicho proceso no es excluyente para las pequeñas y medianas empresas, las que encuentran en las teorías de internacionalización un soporte conceptual importante. cada una de las teorías que se han desarrollado centra sus elementos de discusión y análisis en un contexto diferente, a fin de comprender y explicar los comportamientos específicamente desarrollados para las empresas que con experiencia se han internacionalizado. 5 las diferentes formas de acceso a los negocios internacionales permiten esclarecer bajo qué forma de entrada en mercados internacionales y en negocios es más eficiente la entrada a competir en dichos mercados; de esta manera se desarrollan las teorías orientadas a combinar la posición en los negocios, de acuerdo a las prioridades con que se desee orientar el negocio internacional, basado en poder de negociación y jerarquía en las operaciones que se desarrollan entre las firmas. figura 1. teorías de estudio en la internacionalización de empresas. fuente: adaptación de wilska (2002). el área sombreada corresponde a los diferentes enfoques conceptuales que requiere esta investigación. 172 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana cada una de estas teorías puede ser adecuada para la explicación de los comportamientos concretos que estudian, pero a la vista de los cambios desarrollados en el entorno surge la inquietud de que puedan explicar satisfactoriamente y con claridad los comportamientos de las empresas actuales en el ámbito de la internacionalización. se hace necesario que las premisas y principios básicos de cada teoría sean evaluados en el contexto internacional actual, de acuerdo con las circunstancias de la nueva economía mundial (galván, 2003) a la luz de esta última idea, axinn y matthyssens (2001 y 2002) plantean la exigencia de estimular el desarrollo teórico del campo de la internacionalización de las empresas a través de la obtención de enfoques generales que permitan explicar las nuevas formas de organización de aquellas empresas que precisamente desarrollan sus actividades en entornos internacionales. aclarada la necesidad de continuar con el desarrollo teórico para explicar la internacionalización de la empresa, el asunto se centra en interpretar el porqué y cuándo seleccionar los mercados exteriores, resaltando de manera importante las decisiones estratégicas que ayudan a descubrir la internacionalización de una empresa y a explicar su éxito en la arena internacional (plá-barber y suárez, 2001). los enfoques teóricos que intentan explicar el proceso de internacionalización de las empresas se centran en dos aspectos fundamentales: en primer lugar, los que hacen referencia a las explicaciones relativas al análisis de las operaciones internacionales de la empresa multinacional, y más concretamente, de sus actividades de inversión directa, es decir, la internacionalización desde una perspectiva económica, en la que se engloban todas aquellas teorías que describen el proceso de internacionalización desde una perspectiva puramente basada en los costos de transacción, a partir de trabajos de coase (1937), y en las ventajas económicas de la internacionalización (hymer, 1976; vernon, 1966; dunning, 1973, 1979, 1981 y 1988); y en segundo lugar, los que explican la internacionalización desde una perspectiva de proceso, en la que se recoge la perspectiva que considera el proceso de la internacionalización de la empresa como un proceso de compromiso incremental de aprendizaje, basado en la acumulación de conocimientos y en el incremento de recursos involucrados en los mercados exteriores (johanson y vahlne, 1977 y 1990; johanson y wiedersheiml, 1975; lee y brasch, 1978; alonso y donoso, 1998; vernon, 1966). internacionalización de empresas desde una perspectiva económica en primer lugar, la teoría de los costos de transacción desarrollada a partir de trabajos de coase (1937) es un paradigma que adopta un enfoque microanalítico que permite discriminar adecuadamente entre aquellos intercambios que requieren internalizarse6 dentro de una jerarquía organizacional y los que no. desde esta perspectiva, las formas de operación se asocian en estructuras básicas del mercado, los híbridos organizacionales entre jerarquías y mercado, y la jerarquía en la que los costes son los determinantes más significativos para su elección (uribe, 2000). antes de la década de los sesentas, los economistas visualizaban la empresa multinacional simplemente como una opción en la que las organizaciones de un país con ingresos bajos colocan sus capitales e inversiones en países donde los ingresos son superiores, desconociendo en esta época que el principal objetivo de esas organizaciones es el de realizar inversiones externas con el deseo maximizar sus utilidades sin perder el control de sus operaciones extranjeras (williamson, 1989). la máxima ganancia ocurre cuando las empresas logran desarrollar una serie de aptitudes especiales y, en especial del conocimiento del mercado (williamson y masten, 1999). estas ventajas pueden darse al incluir en los 6 la teoría de la internalización explica los procesos de mercado que pueden disminuir su costo al ejecutarse al interior de los límites de una firma. figura 2. condiciones de la internacionalización de empresas. fuente: wilska (2002). aranda y montoya: principales enfoques conceptuales... 173 2006 procesos productivos a las economías de escala, adquiriendo principalmente un conocimiento más avanzado y adoptando redes de distribución o diversificando el producto; lo que en último genera un aumento en el poder de negociación de la organización (young, 1989). la teoría de costos económicos de transacción es profundizada por williamson (1975) a partir de los trabajos de coase (1937), quien afirma que los costos de mercado o de transacción son aquéllos que están presentes en la negociación y realización de los contratos que tienen lugar en el mercado para cada operación de intercambio. commons (1934) propone a la transacción como unidad de análisis y establece que cualquier unidad que se elija debe tener en su interior principios de governance7,entendidos como conflicto, mutualidad y orden; es así como la organización tiene como objeto realizar ganancias mutuales mediante la aversión al conflicto potencial individual. barnard (1938) y hayek (1945) anotan que la organización económica tiene como problema central la adaptación autónoma a los mercados y que dicha adaptación es deliberada al interior de las firmas. es por esto que williamson, interpretando a estos autores y desarrollando lo expuesto por chandler (1962) y arrow (1962), se atreve a puntualizar que la firma es un ejemplo de estructuras de gobierno surgida como respuesta funcional al problema y que posee ciertas características propias, que se enunciaran adelante (ménard, 1986; montoya, 2002) de otra parte, la teoría de los costos de transacción plantea que son las consideraciones del intercambio las que determinan cuál es el modelo de organización que ha de adoptarse, en qué circunstancias y por qué (williamson, 1989). por esto, los costos de transacción explican los aspectos económicos de las organizaciones, en términos de los mecanismos usados para el manejo de las interacciones de sus actividades económicas. bajo la tesis de racionalidad económica limitada y una conducta oportunista, existen el interés de maximización, asuntos medioambientales y la incertidumbre en el acceso a la información; los costos de transacción explican las transacciones en que incurren los agentes al usar el mercado como mecanismo de interacción (williamson, 1975). dichos costos se caracterizan por tres aspectos esenciales, que determinan el poder de negociación con que cuentan las organizaciones al realizar acciones de intercambio, ya sea de bienes, servicios o conocimiento; estos aspectos resaltan así la especificidad de recursos, la frecuencia de la actividad económica en el mercado y, por último, la incertidumbre generada por dichas actuaciones en el mercado. hymer (1976) observa una serie de características de inversión extranjera que funcionan como estrategias y se orientan, tanto a eliminar la competencia entre la empresa inversora y las organizaciones de otros países, como a apropiarse completamente de los rendimientos que se derivan de aptitudes y comportamientos. tales ventajas pueden incluir las economías de escala, los conocimientos, las redes de distribución, la diversificación del producto y las condiciones favorables de crédito, que le permiten a las empresas alcanzar mercados e incrementar su poder. se considera a las empresas multinacionales como producto de las imperfecciones del mercado, y se reconoce la empresa como un lugar que se desenvuelve en mercados con desventaja comparativa cuando las transacciones están sujetas a un alto grado de incertidumbre y cuando éstas consisten en intercambios a largo plazo de productos complejos y heterogéneos entre un número pequeño de comerciantes (short y sampler, 1999). las organizaciones que usan la teoría de los costos de transacción para explicar su proceso de internacionalización buscan disminuir costos y ganar conjuntamente con las acciones que desarrollan. williamson (1975) identifica los atributos que intervienen en las jerarquías organizacionales y que han de ser determinantes en la generación de ventajas al interior de las organizaciones (tabla 1). del grado de governance existente entre las firmas aparece la necesidad de adoptar estructuras que sirvan de ajusten entre la autoridad y la autonomía, con el fin de disminuir el grado de conflicto y, por ende, maximizar el uso de recursos y así disminuir los costos en las transacciones, llegando a un punto intermedio que no afecte el grado de interrelación entre las firmas. williamson (1991) y oxley y mowery (1995) plantean que las estructuras básicas de governance determinan la forma como las firmas realizan el ajuste a las estructuras internas y su interacción con el entorno en que se mueven; de esta manera se puede afirmar que dichas estructuras difieren en sus costos y competencias para gobernar 7 se puede entender por governance el grado de control, por parte de una jerarquía organizacional, que emerge como propiedad particular del papel que juega la organización como agente de enlace entre los mercados y la posibilidad de internalizar los costos de transacción. 174 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana tabla 1. variables que intervienen en las ventajas de la jerarquía organizacional. racionalidad limitada limitación en el conocimiento y procesamiento de la información y/o las condiciones en el procesamiento de la información. conducta oportunista la conducta interesada, que incrementa el costo de transacción y reduce la confianza. incertidumbre la variabilidad en los resultados esperados de la transacción. ley de los grandes números el aumento en unidades en el mercado incrementa la posibilidad de tener condiciones favorables si todas las demás variables no se modifican (ceteris paribus). asimetría en la información cada unidad tiene diferente acceso a la información, lo que genera diferencias e incertidumbre. fuente: adaptación de williamson (1975). determinadas transacciones (uribe, 2000). dependiendo de las características que presente una transacción particular, ésta se ajustará de forma más adecuada a un tipo de estructura de governance que a otra. la teoría de la internalización esta teoría plantea que la internacionalización se fundamenta en el reconocimiento de las imperfecciones del mercado y del conocimiento, siendo éste último valorado significativamente para determinar el grado de inversión por parte de las organizaciones (buckley y casson, 1976). se reconoce que los sectores modernos de negocios desarrollan un conjunto de actividades que trascienden a aquéllas relacionadas con los procesos de producción en sí mismos (buckley, 1985). las rutinas que adquieren una categoría diferenciada e igualmente importante a las de producción tienen que ver con el marketing, la investigación y el desarrollo (i+d), el entrenamiento laboral, la conformación de equipos de trabajo, el aprovisionamiento financiero y la dirección de activos financieros, entre otros; son actividades empresariales que se realizan en forma interdependiente y se conectan entre sí por los flujos de productos intermedios8 (buckley y casson, 1985). sin embargo, ya que es difícil organizar cierto tipo de insumos porque sus mercados son imperfectos9 (buckley y casson, 1976), la empresa multinacional internaliza, es decir, somete a control y propiedad comunes ciertas actividades que desarrolla al otro lado de las fronteras, con el fin de realizar una coordinación eficiente. así, la teoría de la internalización afirma que la fijación del tamaño óptimo de la empresa multinacional o el grado de internalización de mercados está dada por el punto en que los beneficios10 que se obtienen por la incorporación de la nueva transacción igualan a sus costos. la principal conclusión a que llega la teoría de la internalización es que los mercados tenderán a ser relativamente más eficientes que las empresas cuando manejen transacciones entre un número grande de compradores y vendedores, evidenciando la frecuencia de las transacciones como aspecto fundamental (casson, 1985). sin embargo, la teoría de la internalización retoma la idea de los costes de transacción, en el sentido que reconoce la teoría de coase (1937), en la que se plantea que la empresa y el mercado constituyen métodos alternativos de organizar la producción y se establece que los costos de mercado o de transacción son aquellos costos que están presentes en la negociación y realización de los contratos (cesión de los derechos de propiedad de las mercancías) que tienen lugar en el mercado para cada operación de intercambio. la dificultad de organizar cierto tipo de insumos en mercados imperfectos11 conlleva a que la empresa multinacional internalice12 ciertas actividades que desarro8 los productos intermedios pueden ser entendidos como materias primas normales o semiprocesadas que se transmiten de una empresa a otra, pero, con frecuencia, los productos intermedios se refieren a los tipos de conocimiento y habilidades que se incorporan en las patentes, el capital humano, etc. 9 normalmente la imperfección se asocia con procesos de fallo de mercado. también se afirma que existe cierta clase de mercados en que surgen fuertes incentivos para la internalización. el caso más significativo se relaciona con aquellos mercados de diversos tipos de conocimientos: i) conocimiento de i+d de nuevos procesos y productos; ii) conocimiento como un monopolio natural; iii) conocimiento monopsonista y iv) conocimiento que no se pueda patentar ni registrar. otros mercados tienen que ver con los productos agrícolas perecederos, los productos intermedios en industrias con procesos de fabricación intensiva en capital y con las materias primas cuyos yacimientos están concentrados geográficamente. 10 se plantea que los beneficios derivados de la internalización de algunos aspectos surgen como consecuencia de evitar las imperfecciones del mercado externo. 11 es el caso de mercados de los productos agrícolas perecederos y los productos intermedios, particularmente de agroindustrias con procesos de fabricación intensiva en capital y con materias primas, cuyas producciones se encuentran ubicados geográficamente. 12 la internalización se puede entender como el proceso por el cual las organizaciones que mantienen relaciones estrechas de producción evidentemente aumentan sus costos de transacción dados por el accionar del mercado; por ende, la internalización supone una disminución de los costos en el sentido en que las áreas de las organizaciones que realizan transacciones entre sí trabajan mancomunadamente compartiendo el aprendizaje y de tal manera que los costos del mercado pueden disminuirse al máximo. aranda y montoya: principales enfoques conceptuales... 175 2006 lla al otro lado de las fronteras para poder efectuar una coordinación eficiente (hennart, 1994). el governance se constituye en el aspecto más importante que la organización ha de tener en cuenta para desarrollar procesos de internacionalización, desde el punto de vista económico. las tres formas básicas de governance que existen en la organización económica son los mercados, los híbridos y las jerarquías organizacionales, que difieren entre sí, tanto por los diversos rasgos que las identifican, como por las habilidades que las caracteriza para adaptarse a las circunstancias cambiantes propias del entorno en que se desenvuelven las firmas (willamson, 1989). la elección de formas más integradas de governance permite tener un mayor control jerárquico, lo que facilita la protección de los activos a los riesgos; se puede afirmar que por esta vía se incrementan los costos burocráticos, la inclusión de incentivos, los procesos de contratación y el control corporativo, entre otros. sin embargo, vale la pena aclarar que si estos intercambios se efectuaran por otras vías sin usar las formas jerárquicas, alcanzarían niveles que harían que la transacción no se realizara por los altos costos inmersos en ella (williamson, 1991). la teoría de internalización centra su análisis en las formas de governance identificadas para el desarrollo de operaciones internacionales, proponiendo como alternativa el desarrollo de subsidiarias de propiedad total y de licencias. de otra parte, la teoría de los costos de transacción reconoce la presencia de múltiples alternativas degovernance o modos de entrada al mercado extranjero. sin embargo, ambas teorías conciben la empresa como una respuesta a los fallos del mercado y coinciden en afirmar que la empresa logra beneficios internalizando operaciones cuando sus costos de transacción y organización son más bajos (root, 1994). internacionalización de empresas desde una perspectiva de proceso en toda empresa, por pequeña que sea, existe una serie de ventajas propias que permiten ser explotadas internacionalmente; estas ventajas se adquieren a lo largo del tiempo y suponen un cúmulo de conocimientos que garantiza la permanencia en los mercados. de otra parte, mantener este conocimiento adquirido es la piedra angular de los procesos de internacionalización (reich, 1990). esta afirmación es reconocida de una u otra forma por las principales teorías de la internacionalización, sin que ello implique que sean los únicos aspectos que se tienen en cuenta a la hora de explicar las causas y los modelos para adoptar por parte de las empresas que desean internacionalizarse. el conocimiento de las ventajas asociadas a las empresas, como pueden ser la tecnología propia, el marketing o la dirección estratégica, no se han profundizado suficientemente para explicar el desarroll de actividades internacionales. así, por ejemplo, hymer (1976), caves (1971) o horst (1972) plantean la necesidad de ciertas formas de propiedad de activos intangibles, como es el caso de la pericia tecnológica, para que las empresas puedan generar ventajas susceptibles de ser explotadas por vía de la inversión directa, eso sí, sin excluirse la posibilidad de explotación de las ventajas por otras vías. por otro lado, johanson y vahlne (1990) mencionan el creciente énfasis en la i+d y su impacto en el proceso de internacionalización. igualmente, sullivan y beierschmitt (1990) definen la existencia de conexiones entre las características de las firmas y la internacionalización, aunque no analizan cuáles características inherentes a las empresas y en qué sentido afectan este proceso. del mismo modo, hennart (1994) señala que la ventaja de la internalización de las operaciones internacionales se fundamenta en la disminución de los altos costos en que incurre la organización en la realización de contratos y, a su vez, esta actividad permite externalizar las capacidades propias de la organización; sin embargo, en este caso tampoco se profundiza en los factores determinantes de la internacionalización, ya sea a través de los mercados o a través de la propia empresa. sin embargo, dunning (1988) expone la importancia de las capacidades tecnológicas de las empresas como ventajas de la propiedad de ellas, pero se queda en un punto en el que la especificación de esas ventajas es genérica. la teoría de interdependencia y transacciones interdependientes esta teoría busca explicar la naturaleza y el tipo de interacciones existentes entre los sistemas de referencia. el concepto ha sido aplicado en las teorías de contingencia, las relaciones interorganizacionales (van de ven et al., 1989), la teoría de los procesos de información (galbraith y schendel, 1983) y la ciencia de la coordinación (malone et al., 1991). 176 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana una rama de la investigación usada en los trabajos hace alusión al papel de los gerentes y los subordinados, viendo cómo la interdependencia puede ser definida como la condición en que las acciones que son tomadas dentro de una organización afectan indiscutiblemente los resultados y el trabajo de las organizaciones que trabajan cerca o mancomunadamente con ella (short y sampler, 1999). raramente las decisiones tomadas por una organización no llegan a afectar a las demás organizaciones con que tiene relaciones. esto lleva a afirmar el principio de desarrollo de sistemas de referencia que pueden ser usados tanto al interior de la organización como en conjunto con las demás organizaciones, mostrando claramente la interdependencia existente ente dichos agentes. la unidad del enfoque afirma entonces que tanto las entradas como salidas que siguen los conceptos bien establecidos en las organizaciones apuntan a fortalecer los recursos interorganizacionales. el uso de la unidad de trabajo como un sistema de referencia para el análisis de interdependencia permite construir la teoría de coordinación, en la cual las propiedades de costos de transacción toman mayor importancia (malone et al., 1991). lo importante de esta teoría es identificar lo que se desea que posean las estructuras de coordinación entre los recursos de dependencia y los intercambios organizacionales entre firmas. es así como las dimensiones de la interdependencia de las transacciones van a estar determinadas por factores claves como son: el tipo de recursos involucrados en la transacción, la cantidad de recursos involucrados en el intercambio con respecto al tiempo, la frecuencia de las transacciones, el tiempo perdido antes de acceder al intercambio de los recursos, el valor de los recursos transados, la calidad de los recursos y los costos para acceder a otro recurso y la dirección del flujo del recurso (mccann y ferry, 1979) el enfoque de uppsala para internacionalización de empresas nace en los años setentas y se convierte en una de las teorías más controvertidas por lo antagónico de sus contrastes empíricos. también denominada como teoría gradualista, se desarrolla a partir de dos artículos centrales de johanson y wiedersheim (1975) y johanson y vahlne (1977), para ser completada con otros dos de johanson y vahlne (1990) y vahlne y nordström (1993). la hipótesis principal de este modelo consiste en considerar que muchas empresas comienzan sus operaciones internacionales cuando son aún pequeñas y las expanden gradualmente. la empresa se desarrolla primero en su mercado nacional y la internacionalización es la consecuencia de una serie de decisiones incrementales, que tienen como obstáculo la falta de conocimiento y de recursos. es así, como el proceso de internacionalización transcurre en cuatro etapas, que se repetirán en los diferentes países a los que se dirija la empresa: exportaciones irregulares, exportaciones por vía de un agente independiente, establecimiento de filiales comerciales y, por último, el establecimiento de filiales de producción (johanson y vahlne, 1977). las sucesivas etapas requieren un aumento progresivo del conocimiento del mercado debido a la experiencia y un mayor compromiso de recursos por la necesidad de controlar el proceso internacionalizador. este proceso tendrá lugar primero en los países que se consideran más cercanos psicológica y geográficamente, que son los que ofrecen un mayor grado de similitud al nacional, para posteriormente extenderse a los más distantes, manifestándose así el primer patrón de internacionalización posible (maccormack et al., 1997). el proceso internacionalizador analiza las actividades que desarrollan empresas pequeñas desde el momento en el que comienzan sus actividades internacionales, centrado en la autonomía que se tiene para decidir sobre su crecimiento interno y valorando como se desenvuelven en mercados reducidos. el modelo no pretende explicar por qué se comienza a exportar; los puntos fundamentales en los que se centra la teoría son la distancia psicológica, definida como el conjunto de factores que impiden o alteran los flujos de información entre la empresa y el mercado. ejemplos de aquéllos son las diferencias en el lenguaje, la cultura, los sistemas políticos, el nivel de capital humano, el nivel de desarrollo industrial o, incluso, las prácticas empresariales; la distancia geográfica, que contempla entre sus apartes el tamaño del mercado y el destino, posee una relevancia apreciable (vahlne y nordström, 1993) en definitiva, lo que la teoría presenta es un proceso gradualista de inserción en los mercados extranjeros con el ánimo de abastecerlos, en la que el modus operandi reside en el trade-off que se genera entre la falta de conocimiento sobre estos mercados y el incremento del compromiso de recursos en ellos. aranda y montoya: principales enfoques conceptuales... 177 2006 de esta forma, la gradualidad se manifiesta en el modo de entrada a un país extranjero, empezando por establecer exportaciones no regulares; luego se interpondrán agentes comerciales, más tarde se constituirán filiales comerciales y, por último, si el tamaño del mercado lo aconseja, se producirá directamente en él. también, en la extensión de las actividades a diferentes países y mercados objetivos, que a corto plazo serán aquéllos que se encuentren a menor distancia psicológica y geográfica, para posteriormente desarrollar actividades en los que sean más lejanos (johanson y vahlne, 1977). sin embargo, la teoría gradualista explica los procesos de aquellas empresas que poseen experiencias internacionales o una alta disponibilidad de recursos que pueden ser utilizados en futuras inversiones, en mercados diferentes y no tienen porqué seguir un proceso tan lento y marcado como el planteado más arriba. otras variables trabajadas, como son el tiempo y los destinos a los que se orientan las operaciones internacionales, se salen de los pasos descritos arriba; estas variables se pueden considerar coherentes desde un punto de vista estricto, por lo que se han agrupado dentro de las que son verificables por el modelo, pero de una forma flexible. la teoría ecléctica para la internacionalización de empresas la teoría ecléctica para la internacionalización de empresas, desarrollada por dunning (1973,1981, 1988), facilita una fase flexible para hacer un análisis empírico, usando fundamentos teóricos que agrupan muchas otras explicaciones parciales al fenómeno de internacionalización de la empresas. las tres principales hipótesis que desarrolla esta teoría explican el cómo, dónde y por qué se realiza la internacionalización de las plantas de las empresas nacionales. para comprender el fenómeno de internacionalización se intenta explicar los fundamentos considerados para desarrollar actividades al otro lado de la frontera, usando una serie de variables denominadas oli, que se refieren a las tres ventajas usadas para explicar el fenómeno. estas ventajas son las de propiedad (o)13, localización (l) e internalización (i). el término de ventajas de propiedad o ventajas competitivas de la empresa14 hace referencia a su habilidad para satisfacer las necesidades de los consumidores actuales o potenciales. para producir servicios de una forma más eficiente que los competidores, las multinacionales deben disfrutar de una de las características expuestas en la tabla 2. el concepto de ventajas competitivas ha sido ampliado por dunning (1988), para diferenciar entre aquéllas asociadas a activos intangibles específicos de la empresa y las ventajas específicas que se derivan de coordinar y minimizar los costos de transacción15. 13 el término (o) hace alusión a ownership y puede ser traducido como propiedad. 14 si bien el término de ventajas competitivas de porter (1986, 1990 y 1992) es un concepto más genérico que el de ventajas de propiedad, el mismo dunning (1988) identifica la aplicabilidad a las ventajas de propiedad del término ventajas competitivas de las empresas. en este sentido, afirma que la palabra ‘propiedad’ hace referencia a ‘empresa’, enfatizando de esta forma el carácter genérico de las ventajas competitivas. 15 un ejemplo de ventaja de internacionalización sería la experiencia internacional de una organización, mientras que una ventaja especifica estaría dada por la internalización de labores dentro de la organización, lo que se traduciría en disminución de costos de transacción. 16 en este sentido se hace uso del i+d para explicar el traspaso de know-how de la empresa a través de las fronteras nacionales. tabla 2. atributos para producir servicios eficientes en el proceso internacionalizador. 1. un acceso exclusivo o privilegiado a activos específicos (tecnológicos, habilidades de gestión, financieros o de marketing) que les permita producir bienes o servicios a un menor costo. 2. capacidad de organizar y coordinar estos y otros activos complementarios de forma más eficiente para producir una serie de actividades de valor agregado y ofrecerles una localización adecuada. 3. las economías de aglomeración tipo cluster deben permitir ofrecer bienes o servicios innovadores o complementarios que refuercen la posición competitiva de las empresas. fuente: adaptación de dunning (1988). hymer (1976) explica que la forma más apropiada para ganar poder de mercado al otro lado de la frontera está dada por la capacidad que posean las empresas de adquirir, producir activos o poseer rentas no disponibles para las empresas autóctonas o potenciales entrantes. de la misma manera, johnson (1987) aclara que es importante la experiencia adquirida en los países de origen, así como también las habilidades logísticas que logran transmitir a las empresas al otro lado de la frontera16. las economías de escala y especialización, al igual que la gestión y el conocimiento adquirido por el personal, permitirían asegurar ventajas de propiedad en el mercado extranjero. los factores locacionales en los procesos de internacionalización han sido tratados por numerosos autores, 178 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana entre los que se destacan vernon (1974), buckley (1985), casson (1985), rugman (1986) y porter (1990). en este sentido, la toma de decisión sobre la localización de la empresa al otro lado de la frontera va a estar ligada íntimamente con características esenciales como son: el tamaño del mercado, la tasa de crecimiento y el tipo de industria; lo que garantiza la conformación de clusters productivos, que permiten ganar poder y aprovechar las ventajas competitivas propias de la organización. los principales factores planteados para el estudio de sectores de apoyo son las comunicaciones, las vías de acceso y la infraestructura para el desarrollo de actividades propias de las empresas. en este sentido tendrán bastante fuerza los volúmenes y la calidad de los activos humanos, los recursos naturales y las economías de aglomeración que determinarán la decisión de la localización en el exterior (buckley y casson, 1985). los factores más de tipo político y macroeconómico son determinantes para ubicar las verdaderas ventajas de localización de las empresas; sin embargo, un factor poco tenido en cuenta y relevante para la localización tiene que ver con las distancia entre el país de origen y el de destino, debido a que en algunos tipos de empresa disminuiría los costos por transporte. de la misma forma, la afinidad social y cultural entre los países de origen y de destino motiva la toma de decisión sobre la localización de las empresas. el último subconjunto de ventajas que aborda el paradigma ecléctico se encuadra dentro de las relacionadas con las ventajas de internalización. estas ventajas se obtienen en función del grado por el cual el agente que transfiere los recursos continúa ejerciendo control sobre el uso de éstos y es susceptible de involucrar otros recursos complementarios de su propiedad (casson, 1985). el grado de poder y de control son aspectos deseados por las empresas que quieren internacionalizarse, y mecanismos como la supervisión y la dirección de operaciones diarias toman importancia, ya que se considera que ofrecen una mayor capacidad para el manejo, el uso de recursos y la integración para la toma de decisiones. sin embargo, poseer un alto grado de poder y control genera costos elevados para la empresa entrante en el mercado. el problema radica en los términos de duración de los contratos y, en algunos casos, en el grado de transferencia de conocimiento que requieran estas actuaciones, al igual que del oportunismo que pueda llegar a generar cualquiera de las partes (anderson y coughlan, 1987). los factores tecnológicos17 en el nivel empresarial presentan distintos aspectos deseables para la internacionalización de las empresas innovadoras; en estas organizaciones, las exportaciones, las inversiones directas y la concesión de licencias a empresas extranjeras son modelos a seguir, con el fin de garantizar el proceso internacionalizador exitoso de las firmas (piercy, 1983). algunos aportes empíricos sobre el papel de la i+d en los procesos de internacionalización son desarrollados en trabajos de graham (1978), pugel (1978 y 1981), grubaugh (1987), lall (1980) y pearce (1993), entre otros, citados por dunning (1988). sin embargo, estos trabajos carecen de una explicación acerca de otros factores tecnológicos importantes, como son la novedad de los productos o el origen de la tecnología y su influencia en la internacionalización de las firmas. los determinantes estructurales relativos a los sectores y a las empresas son desarrollados por hymer (1976) y caves (1971). entre los trabajos empíricos que recogen variables estructurales importantes para tener en cuenta en el proceso de internacionalización de las firmas, aparece el tamaño de las empresas como factor determinante de la inversión directa en los países menos desarrollados. calof (1993) utiliza el tamaño para analizar la existencia de barreras de entrada en los mercados internacionales asociadas a él y pearce (1993) encuentra el tamaño estrechamente asociado a la internacionalización de las empresas. kogut y zander (1993) basan su visión de la existencia y crecimiento de las organizaciones en la teoría evolutiva del crecimiento de la empresa. las empresas compiten sobre la base del know-how, dado por la superioridad de su información y conocimiento y por sus capacidades para desarrollar nuevos conocimientos a través del aprendizaje experimental; se plantea que los límites del crecimiento de la empresa no se encuentran sólo influenciados por la demanda en los mercados y por la competitividad frente a otras empresas del sector, sino por la efectividad con que éstas pueden replicar su ventaja más rápidamente con respecto a los esfuerzos de imitación e innovación de sus competidores. 17 los factores explicativos tecnológicos hacen referencia a aquellos factores que tienen, según la teoría de la innovación, un papel central en los procesos innovadores de las empresas. aranda y montoya: principales enfoques conceptuales... 179 2006 según dunning (1981 y 1988), una empresa elegirá explotar sus ventajas competitivas en el exterior mediante la inversión directa, lo que implica convertirse en una multinacional, siempre y cuando se posean ventajas propias frente a las firmas de otras nacionalidades, ventajas derivadas de la posesión de derechos de propiedad o activos intangibles18 y ventajas derivadas del gobierno común de una red de activos. a las empresas que poseen ventajas propias les será más ventajoso explotarlas que venderlas o alquilarlas a otras firmas localizadas en otros países, es decir, internalizar dichas ventajas a través de la extensión de su cadena de valor añadido o de la adición de nuevas actividades. se plantea, entonces, que para la empresa debe ser rentable localizar una parte de sus plantas de producción en el exterior; sin embargo, el atractivo de determinadas localizaciones se definirá al valorar las dotaciones específicas de factores que no son susceptibles de transferirse al otro lado de la frontera nacional (dunning y buckley, 1977). existe un conjunto de aspectos que, por lo general, son poco tratados en los estudios empíricos y, de manera muy superficial, en los teóricos. éstos son la propiedad del capital, la edad de la empresa y su posición en términos de liderazgo dentro de su mercado principal. respecto a la propiedad del capital, la distinción entre empresas de capital nacional y aquéllas con participación de capital extranjero resulta fundamental, debido al interés en el análisis de los comportamientos diferenciales hacia la internacionalización. la edad de las empresas como determinante, tanto de la internacionalización como de las posibles vías que ésta pueda seguir, no ha sido objeto de un tratamiento sistemático por parte de las teorías comentadas. es posible encontrar algunas referencias en vernon (1966) y, desde una óptica diferente, en los trabajos de la escuela de uppsala. por último, la situación sobre la jerarquía de liderazgo de una empresa en el ámbito en que actúa se trató inicialmente en los estudios de kindleberger (1974) y vernon (1974), aunque en ambos casos se haya analizado de manera colateral. conclusiones como se ha visto a través del estudio puntualizado de algunos de los enfoques y las teorías tratados a lo largo de este artículo, las empresas cuentan con diversos enfoques que permiten dividir la complejidad de las firmas en una serie de atributos, deseables para afrontar el desarrollo de operaciones al otro lado de la frontera. sin embargo, es importante recalcar cómo cada enfoque o teoría se centra en una serie de atributos específicos que son valorados para dar soporte al proceso de internacionalización de la firma. en detalle, cada una de las escuelas estudiadas enfoca aspectos particulares relevantes para desarrollar el proceso de internacionalización de la firma. sin embargo, los atributos en que se basa la toma de decisión de la internacionalización en cada uno de los enfoques y las teorías estudiados pueden constituirse en fuente de apoyo para que las organizaciones desarrollen el proceso de internacionalización valorando distintos aspectos que les permita minimizar el riesgo de error en la decisión de hacerlo. el éxito de las operaciones internacionales de las firmas va a estar acompañado del grado de comprensión de los factores que trata cada escuela, aunque es de vital importancia el desarrollo de estrategias deliberadas y emergentes que involucren el estudio de las características o los atributos más relevantes que, a juicio de la gerencia de la firma, puedan llegar a ser los determinantes en el proceso de entrar a participar en mercados al otro lado de la frontera. literatura citada alonso, j.a. y v. donoso. 1998. competir en el exterior: la empresa española y los mercados internacionales. instituto español de comercio exterior, madrid. anderson, e., y a.t. coughlan. 1987. international market entry and expansion via independent or integrated channels of distribution. journal of marketing 51, 71-82. ansoff, h.i. 1965. corporate strategy. mcgraw-hill, new york. arrow, k. 1962. the implications of learning-by-doing. rewiew of economic studies 29, 73-155. axinn, c.n. y p. mathyssens. 2001. reassessing the internationalization of the firm, advances in international marketing. vol. 11. jai, elsevier inc., amsterdam. axinn, c.n. y p. mathyssens. 2002. limits on internationalization theories in an unlimited world. international marketing review 19(5), 436-449. barnard, c.i. 1938. the functions of the executive. harvard university press. buckley, j. p. y m. casson. 1976. the future of the multinational enterprise. mcmillan, new york. buckley, p.j. 1985. a critical view of theories of the multinational enterprise. en: buckley, p.j. y m. casson (eds.). the economic 18 algunos de los principales activos intangibles son la estructura de la empresa, la capacidad organizativa, el equipo humano, el know-how, etc. 180 vol. 24 · no. 1agronomía colombiana theory of multinational enterprise. mcmillan press, london, pp. 1-19. buckley, p.j. y m. casson (eds.). 1985. the economic theory of multinational enterprise. mcmillan press, london. calof, j.l. 1993.the impact of size on internationalization. journal of small bussines management (october), 60-69. caves, r. 1971. industrial corporations: the industrial economics of foreign investment. economica 38, 1-27. chandler, a.d. 1962. strategy and structure: chapters in the history of the industrial enterprise. mit press, cambridge, ma. coase, r. 1937. the nature of the firm. economica 4, 386 -405. commons, j. 1999 [1934]. institutional economics: its place in political economy. en: the economics of transaction costs. edward elgar publishing ltd., london. dunning, j.h. 1973. the determinants of international production. oxford economic papers, nº 25, pp. 289-336. dunning, j.h. y p.j. buckley. 1977. international production and alternative models of trade. manchester school of economics and social sciences, xlv, december, pp. 392403. dunning, j.h. 1979. explaining changing patterns of international production: in defence of the eclectic theory. oxford bulletin of economics and statistics 41(4), 269-295. dunning, j. h. 1981. international production and the multinational enterprise. allen & urwin, london. dunning, j.h. 1988. the eclectic paradigm of international production: a restatement and some possible extensions. journal of international bussines studies 19(spring), 1-31. galbraith, c. y d. schendel, 1983. an empirical analysis of strategy types. strategic management journal 4, 153-173. galvan, s.i. 2003. la formación de la estrategia de selección de mercados exteriores en el proceso de internacionalización de las empresas. tesis doctoral. universidad de las palmas de gran canaria (españa). pp. 92-140. hayek, f.a. 1945. the use of knowledge in society. american economic review 35(4), 19-30. hennart, j.f. 1994. the ‘comparative institutional’ theory of the firm: some implications for corporate strategy. journal of management studies 31(2), 193-207. horst, t. 1972. firm and industry determinants of the decision to invest abroad: an empirical study. review of economics and statistics 54, 258-266. hymer, s.h. 1976. the international operations of national firms: a study of direct foreign investment. mit monographs in economics (14), cambridge, ma. johanson, j. y p. wiedersheim. 1975. the internationalization of the firm. four swedish cases. journal of management studies (october), 305-322. johanson, j. y j. vahlne. 1977. the internationalization process of the firm a model of knowledge development and increasing foreign market commitments. journal of international bussines studies 18(1), 23-32. johanson, j. y j. vahlne. 1990. the mechanism of internationalization. internacional marketing review 7(4), 11-24. kelley, h. y j. thibaut. 1978. interpersonal relations: a theory of interdependence. wiley-interscience, new york. kindleberger, c.p. 1974. size of firm and size of nation. en: dunning, j.h. (ed.) economic analysis and the multinational enterprise. praeger, london. pp. 343-362. kogut, b. y u. zander. 1993. knowledge of the firm and the evolutionary theory of the multinational corporation. journal of international business studies 25, 625-645. lee, w.y. y j.j. brasch. 1978. the adoption of export as an innovative strategy. journal of international business strategy 9(1), 85-93. maccormack, a., l. newman y d. rosenfield. 1997. la nueva estrategia de ubicación de las fábricas en el mercado mundial. harvard deusto bussiness review 86-97. madsen, t.k. y p. servais. 1997. the internationalization of born globals: an evolutionary process? international business review 6(6), 561-583. malone, p.s., p.j. brounstein, a. von brock y s. shaywitz. 1991. components of iq scores across levels of measured ability. journal of applied social psychology 21, 15-28. mccann j.e. y d.l. ferry. 1979. an approach for assessing and managing inter-unit interdependence. acad. management rev. 4(1), 113-119. ménard, c. 1986. economía de las organizaciones. editorial universidad nacional de colombia y norma, bogotá. montoya, i. 2002. los enfoques de teoría de costos de transacción y economía evolutiva. documento de trabajo. programa de doctorado en ciencias económicas, universidad nacional de colombia, bogotá. oxley, j.e. y d.c. mowery. 1995. inward technology transfer and competitiveness: the role of national innovation systems. cambridge journal of economics 19, 67-93. pearce, r. 1993. the growth and evolution of multinational enterprise. edward elgar, england. piercy, n. 1983. export strategy: markets and competition. george allen & urwin, london. plá-barber, j. y s.m. suárez. 2001. ¿cómo se explica la internacionalización de la empresa? una perspectiva teórica integradora. icade revista de las facultades de derecho y ciencias económicas y empresariales 52(enero-abril), 155-175. porter, m.e. 1990. the competitive advantage of nations. the free press, new york. reich, r. 1990. las verdaderas reglas del juego de la competitividad internacional. harvard deusto business review (tercer trimestre), 101-115. rialp, a. 1999. los enfoques micro-organizativos de la internacionalización de la empresa: una revisión y síntesis de la literatura. información comercial española (ice), nº 781, pp. 117-128. root, f. 1994. entry strategies for international markets. lexington books, massachusetts. rugman, a.m. 1986. new theories of multinational enterprises: an assessment of internalization theory. bulletin of economic research 38, 101-118. short, j. y j. sampler. 1999. firm boundaries and interfirm relationships: the influence of governance and exchange dependencies. strategic management an information technology 2, 33-54. sullivan, d. y bauerschmidt, a. 1990. incremental internationalization: a test of johanson and vahlne’s thesis. management international review 30(1), 19-30. tidd, j. 2000. from knowledge management to strategic competence. imperial college press, london. uribe, e.m. 2000. la teoría de los costes de transacción y la fijación de los límites organizacionales al otro lado de las fronteras nacionales. revista innovar (16), bogotá. aranda y montoya: principales enfoques conceptuales... 181 2006 vahlne, j.e. y k.a. nordström. 1993. the internationalization process: impact of competition and experience. international trade journal, vii, 529-548. van de ven, a.h., h.i angle y m.s. poole. 1989. research on the management of innovation: the minnesota studies. harper y row/ballinger, new york. vernon, r. 1966. international investment and international trade in the product cycle. quarterly journal of economics 80(1), 190207. welch, l.s. y r. luostarinen. 1988. internationalization: evolution of a concept, journal of general management 14(2), 34-55. williamson, o.e. 1975. markets and hierarchies: analisys and antitrust implications. free press, new york. williamson, o.e. 1989. las instituciones económicas del capitalismo. fondo de cultura económica, méxico. williamson, o.e. 1991. comparative economic organization: the analisis of discrete structurale alternatives. administrative quarterly 36. williamson, o. y s. masten. 1999. the economics of transaction costs. edward elgar publishing ltd., london. wilska, k. 2002. host country determinants of fdi in latin america. kirjapaino, turku. young, s. et al. (1989). choosing the market entry and development strategy. en: international markets entry and development. pearson higher education, uk. pp. 316. received for publication: 5 february, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 la libertad research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). villavicencio (colombia). gleon@corpoica.org.co current status of the citrus leprosis virus (cilv-c) and its vector brevipalpus phoenicis (geijskes) situación actual del virus de la leprosis de los cítricos (cilv-c) y su vector brevipalpus phoenicis (geijskes) guillermo león m.1 abstract resumen the citrus leprosis virus cilv-c is a quarantine disease of economic importance. over the past 15 years, this disease has spread to several countries of central and south america. colombia has about 45,000 hectares of citrus planted with an annual production of 750,000 tonnes. the cilv-c has only been detected in the departments of meta, casanare and recently tolima. meta has 4,300 hectares representing 10% of the national cultivated area, and casanare, where cilv-c appeared in 2004, has no more than 500 ha planted with citrus. the presence of the citrus leprosis virus in colombia could affect the international market for citrus, other crops and ornamental plants with the united states and other countries without the disease. the false spider mite brevipalpus phoenicis (geijskes) (acari: tenuipalpidae) is the main vector of the cilv-c. disease management is based on control programs of the vector and diminishing host plants. chemical mite control is expensive, wasteful and generates resistance to different acaricides. this paper provides basic information on cilv-c and its vector, advances in diagnosis and methods to control the disease and prevention of its spread. source photographs: figs. 1-4: león m., g. la leprosis de los cítricos cilv-c es una enfermedad de importancia económica y cuarentenaria. durante los últimos 15 años se ha comprobado su dispersión por varios países del centro y sur américa. colombia posee aproximadamente 45.000 hectáreas cultivadas en cítricos, con una producción anual de 750.000 toneladas. la cilv-c únicamente ha sido detectada en los departamentos del meta, casanare y recientemente en tolima. el meta, con 4.300 hectáreas representa el 10% del área nacional cultivada y casanare, en donde se confirmó la presencia del cilv-c en el año 2004, no posee más de 500 ha sembradas con cítricos. la presencia de la leprosis de los cítricos en colombia, puede afectar el mercado internacional, así como el de otros productos agrícolas y plantas ornamentales con estados unidos y otros países que no poseen la enfermedad. el ácaro rojo plano brevipalpus phoenicis (geijskes) (acari: tenuipalpidae) es el principal transmisor del cilv-c. el manejo de la enfermedad, se basa en programas de control del vector y la disminución de plantas hospederas. el control químico del ácaro, es costoso, dispendioso y genera resistencia. el presente trabajo provee información básica sobre cilv-c y su vector, avances en diagnóstico, métodos para control y prevención de diseminación de la enfermedad. key words: diagnosis, leprosis, vector mite, control. palabras clave: diagnóstico, leprosis, ácaro vector, control. introduction the citrus leprosis virus (cilv-c) is a quarantine and economically important disease, which represents millions of dollars in damage to citrus crops in countries where it has been established, affecting mainly the orange and mandarin and is reported only in south america and central america. during the past 15 years, it has caused economic losses in argentina, brazil, paraguay, uruguay, venezuela, costa rica, panama and honduras. the disease was recently reported in guatemala, peru, bolivia and colombia (locali et al., 2003; saavedra et al., 2001; mejía et al., 2005; gómez et al., 2005; león et al., 2006). according to rodrigues et al. (2001) and freitas et al. (2004), cilv-c is considered the most important viral disease in the brazilian citrus industry because the costs of controlling the mite vector reach about $100 million dollars per year. besides the importance of the disease to the brazilian citrus industry, its global importance has grown in recent years due to the spread of the virus to other countries in central and south america (kitajima et al., 2004; freitas et al., 2005). the importance of cilv-c is that the disease severely affects production and is considered a quarantine disease, therefore there are restrictions for international marketing of some agricultural products, especially in countries of north america, europe and asia which do not have the disease. colombia has about 45,000 ha planted with citrus with an annual production of 750,000 t. the citrus leprosis virus agronomía colombiana 30(2), 242-250, 2012 243león m.: current status of the citrus leprosis virus (cilv-c) and its vector brevipalpus phoenicis (geijskes) was detected in 2003 in yopal, casanare; by 2005 the disease spread to all of meta and casanare (leon et al., 2006; becerra et al., 2007). the cilvc has only been reported in meta and casanare. the citrus area planted in meta is approximately 4,300 ha, which represents 10% of the national cultivated area. casanare, where cilv-c appeared in 2004, has no more than 500 ha planted with citrus. the estimated production for meta is $180.000 million pesos per year, providing reason to develop control programs (madr, 2002). knowing the importance of the disease to colombia, the objective of this study is to publish research advances concerning the virus and its vector, as a basis for future research and control methods striving for economic impact prevention as well as reduction in the spread of the disease in colombia. history and distribution of the disease childers et al. (2003) and the usda, 2004 say that the disease was first reported in florida, united states in 1901 and was called “scale bark”. the disease almost destroyed the citrus industry in florida before 1925, but has not reappeared since 1968, possibly due to the use of sulfur to control mites, frequent freezes and hurricanes that devastated large areas planted in orchards. in south america, it was first identified in 1920 in paraguay (spegazzini, 1920), where it was called “lepra explosiva”. in a short period, the disease was observed in argentina; and in sao paulo, brazil, it was reported in 1931 on leaves of the ‘bahiana’ variety orange and then in several sweet oranges (bastianel et al., 2006). during the 1930s and 1940s, it was suggested that leprosis could be caused by a virus. however, the etiology of the disease was confirmed by electron microscopy just after 1972 with the observation of virions in the symptomatic tissue (kitajima et al., 1972), and transmissions to alternate hosts through mechanical inoculations (colariccio et al., 1995). kitajima (1972), described the leprosis virions in citrus leaves and determined that this virus may be cytoplasmic (cilv-c) or nuclear (cilv-n). the cytoplasmic virus is widely distributed in affected countries, unlike the nuclear virus which is uncommon in citrus groves (kitajima et al., 2004; kitajima, 2005). the citrus leprosis is restricted to countries in central and south america (rodrigues et al., 2001), in mexico, the presence of the disease was confirmed in chiapas in july 2005 (nappo, 2005). citrus leprosis was reported in costa rica by araya (2000), in panama by saavedra et al. (2001), in guatemala by mejía et al. (2005) and in bolivia by gómez et al. (2005). in colombia, the citrus leprosis disease was observed in 2003 in yopal, casanare, and identification was officially confirmed in 2004 (león et al., 2006). during 2004 and 2005, leprosis was observed in several citrus orchards in meta and casanare. ica has found the citrus leprosis disease in ibague, tolima, but this record has not been published (bastianel et al., 2010). although the red flat mite b. phoenicis has been registered in several areas of the country for more than three decades, the virus had not been recorded previously in colombia (león et al., 2005). characteristics and disease diagnosis kitajima et al. (1972) reported the occurrence of viral particles in the tissues of leprosis symptomatic leaves but particles in the surrounding asymptomatic areas were not found. this indicates that the virus does not spread systemically in the host, which was confirmed by rt-pcr tests (locali et al., 2004). the dispersion of the disease in the plant occurs through movement of viruliferous mites within the plantation and is a consequence of their feeding habits (rodrigues et al., 2001). the citrus leprosis virus is able to cause symptomatic injury in leaves, branches and fruits of citrus. the sweet orange trees are the most susceptible; tangerines and grapefruits have a medium susceptibility to the disease. acid oranges, acid limes, lemons and tangelos show signs of lower susceptibility to the citrus leprosis virus (rodrigues et al., 2001; locali et al., 2004). symptoms on leaves leaf lesions are superficial and visible on both sides, but extremely variable, rounded or oval, often circular with a 5 to 12 mm diameter. initially, lesions are present as light green spots surrounded by a yellow ring (fig. 1). typical lesions are chlorotic or necrotic; vary in color from light yellow to dark brown when they are fresh or when the injury is old respectively. in older lesions, it is possible to observe a central dark spot with concentric halos which over time become dry. circular spots may occur with the dry centers or stains of different sizes and shapes that extend, invading most of the leaf. affected leaves eventually fall off. 244 agron. colomb. 30(2) 2012 symptoms in branches injuries are located preferentially in young stems of fruiting branches. the first symptoms are yellowing circular spots, pale green or brown, with sizes varying from 0.5 to 1.0 cm. that look chlorotic, small lesions at the branch surface. then spots grow to about 1.5 cm and take on a dark reddish color (fig. 2), and sometimes are bulky due to the fact that the injury induces the formation of gum below the affected epidermis. as the lesion progresses, cracks occur and the tissue begins to detach from the crust. older lesions may be joined together and involve considerable damage to the branches. fruit symptoms the lesions are rounded, 0.2 to 1.2 cm in diameter, often dark and cause depressions in the rind; when the fruit is green, spots are pale green in the center with a yellow halo; subsequently, as the fruit matures, the center of the lesion becomes dark brown (fig. 3). fruits affected by leprosis will prematurely ripen, causing its fall. leprosis lesions only affect the rind of the fruit but not the internal condition. in brazil and other countries where the disease is reported, it is very common to see more than 30 lesions per fruit (zúñiga and ramirez, 2002). these symptoms are associated with premature fruit drop and significant production losses. the diseased fruits change color, fade and are susceptible to decay. the cilv-c virus has been successfully transmitted mechanically to the sweet orange and from the sweet orange to the herbaceous hosts chenopodium amaranticolor, c. quinoa and gomphrena globosa, used as indicator plants (colariccio et al., 1995). according to its morphology, cilv has been considered part of the family rhabdoviridae. however, localli et al. (2005) suggest that the virus is an rna with a bipartite genome, unlike the typical monopartite rhabdovirus genome. recently, this information was confirmed by the complete cilv-c genome sequence and phylogenetic analysis (bastianel et al., 2006; pascon et al., 2006). the complete cilv-c nucleotide sequence confirms that the virus has a bipartite rna; rna 1 contains two open reading frames (orfs) corresponding to 286 and 29 kda, and rna 2 contains four orfs corresponding to 15, 61, 32 and 24 kda. phylogenetic analysissuggests that the citrus leprosis virus belongs to the rhabdoviridae family and should be considered a type of the cilevirus genus (locali et al., 2006). locali et al. (2003) developed the first specific method for the molecular diagnosis of the disease through rt-pcr, which allows rapid and efficient virus detection. this technique has been useful in detecting cilv-c in brazil and other countries where the disease needs to be diagnosed for the first time (freitas et al., 2003 and 2005, gómez et al., 2005; bastianel et al., 2006). the detection of the virus in colombia, by electron microscopy studies, was conducted by kitajima, who confirms the presence of bacilliform particles contained in the endoplasmic reticulum of vascular parenchymal mesophyll cells, and an irregular shaped viroplasm in the cytoplasm. these observations ensure that the citrus leprosis virus in colombia is a cytoplasmic type cilv-c (león et al., 2006). molecular rt-pcr tests for the citrus leprosis virus in colombia initially showed positive results for some samples from meta and casanare using mpf (5’-cgtattggcgttggatttctgac-3’) and mpr (5’-tgtataccaagccgcctgtgaact-3’) primers. in those studies, rna fragments were amplified for samples collected in meta, and one of the amplicons was sequenced and registered in the ncbi-genbank as accession dq272491. the obtained sequence showed 98% identity with the brazilian nucleotide sequence isolated by cilv-c from brazil (ncbigenbank accession ay289190.1), which allowed the first report of the occurrence of the cilv-c in colombia (león et al., 2006). afterward, lenis and angel (2010) tested, by rt-pcr, 15 different pairs of primers for cilv-c detection, and found that only lcl1/mp4 was able to detect the virus in samples from colombia, but results were not reproducible. this result confirms that leprosis virus detection in colombia by rt-pcr techniques has no specificity for molecular amplification of different regions of the genome, suggesting that cilv-c in colombia shows differences from previous sequences reported in the ncbi-genbank, so the virus should be sequenced to determine the variability among isolates. epidemiology symptoms of infection appear 15-60 d after mite transmission. mite larvae transmit the disease with 48.3% efficiency but nymphs and adults are less efficient at transmission (chiavegato, 1996). only mites that have had access to lesions can transmit leprosis and an access period of 2 d is enough to acquire the virus. the virus is a lifetimecirculative type inside the mite body and transmission is possible once the mite acquires it (chagas et al., 1983). according to recent studies, the virus is not systemic, which 245león m.: current status of the citrus leprosis virus (cilv-c) and its vector brevipalpus phoenicis (geijskes) means it does not spread through the plant (kitajima et al., 2003). when the inoculum and virus vector are present in the fi eld and there is no control, the entire cultivation could be contaminated in two or three years rodrigues et al. (2001). th erefore, most leprosis control studies are focused on vector management (alves et al., 2005). lesions grow 5 to 7 mm in diameter every 15-20 d. when the severity is greater than 30%, aff ected leaf drop occurs on average 70 d aft er onset of the fi rst lesion (león et al. 2006). th e instituto colombiano colombiano (ica) reports 3768 ha for citrus production in meta on 1,084 farms, of which 48.5% were positive for leprosis. in casanare, there are 529 ha planted with citrus on 275 farms, of which 52% were positive for the disease (becerra et al., 2007). figure 1. typical initial leprosis symptoms in orange leaves. meta and casanare, colombia. figure 2. symptoms of leprosis in valencia orange branches. meta and casanare, colombia. left: initial state. right: advanced. figure 3. symptoms of leprosis in ‘valencia’ orange fruit. meta, colombia. left: initial state. right: advanced symptoms. 246 agron. colomb. 30(2) 2012 the mite vector b. phoenicis the red flat mite b. phoenicis is the main vector of the cilv-c. the mite belongs to the tenuipalpidae family and is recognized as the most damaging species in citrusproducing areas where the virus has been reported. it is a polyphagous specie, distributed in many tropical and subtropical regions of the world. the brevipalpus genus has more than 300 species, but only b. phoenicis, b. obovatus and b. californicus are registered as cilv-c vectors. these three species have been reported in all continents; they are polyphagous and therefore are considered of great importance to agriculture (carvalho, 2008; chagas, 1983; childers et al., 2003; maia and oliveira, 2002; myers 2010). b. phoenicis is the main vector and is widely dispersed in the world. in the usa, b. phoenicis is present and distributed from south florida to throughout the subtropical area (childers et al., 2003). in colombia, the mite b. phoenicis is found throughout all regions of the country. it is recognized as the main vector of the citrus leprosis virus in the country and is included as a pest present in most citrus growing regions. description of b. phoenicis the b. phoenicis mite passes through egg, larva, protonymph, deutonymph and adult stages. the larva, nymph and adult stages have dormant and feeding phases. the mite is able to reproduce asexually by parthenogenesis thelyotoky; sexual reproduction is less common (chiavegato, 1996). the b. phoenicis mite is about 0.3 mm long, with an oval, flattened and reddish body, with its front wider than the rear, with little spots that are clearer on the back of the body. they are located on the underside of leaves and fruits; in the nymph and adult stages, they have 8 legs but in the larval stage, they have 6 legs and (fig. 4). adults are 0.1 mm and their movements are slow. the eggs are rounded, reddish and individually placed in fruits or undersides of leaves and shoots (chiavegato, 1996; león et al., 2006). life cycle of b. phoenicis the longevity of the brevipalpus species is two or three times longer than several tetranychid mites. under favorable environmental conditions (25°c; 65-70% rh), the complete cycle of b. phoenicis is 25 d (haramoto, 1969). each female lays one to four eggs per day for 20 d, which may produce several generations per year. the b. phoenicis mite is associated with the elsinoë fawcetii scab for protection against rain (kitajima and muller, 1972). when b. phoenicis colonizes affected fruits with scab lesions, the development is better than in healthy leaves and their immature stages are completed in less time; 14.4 d on fruits and 17.6 d on “pera rio” orange leaves; the fertility was higher in fruits than leaves with 39.2 and 8.6 eggs per female on average, respectively (chiavegato, 1996). the development of b. phoenicis in citrus lemon is influenced by temperature and relative humidity. with 25 to 30°c temperatures and 70% relative humidity, the red flat mite’s development time is shorter, with the longest oviposition period and better fecundity and egg viability (sadana and kumari, 1991). the life cycle of b. phoenicis at 27.6±0.7°c and 69±7.9% relative humidity is: egg 4-6 d; larva 3-4 d; protonymph 5-7 d; deutonymph 6 to 8 d and adults 21 to 24 d. according to figure 4. development stages of red flat mite b. phoenicis. left: eggs; center: nymph; right: adult. 247león m.: current status of the citrus leprosis virus (cilv-c) and its vector brevipalpus phoenicis (geijskes) these data, the life cycle from egg to adult is 18 to 25 d and the average adult stage is more than 21 d (león et al., 2006). habits, hosts and characteristics of b. phoenicis the red flat mite b. phoenicis injects toxins into fruits, leaves, branches and other tissues of many plants and its importance is highly associated with the ability to transmit the virus. the virus multiplies in the vector and once acquired, the mite can transmit it during its entire lifetime (chagas et al., 1983; kitajima et al., 2003). b. phoenicis is able to live and multiply in several plants. childers et al. (2003) reported 486 host plants besides citrus. among cultivated plants, they mention cashew (anacardium occidentale), mango (mangifera indica), papaya (carica papaya), cassava (manihot esculenta), cotton (gossypium sp.), guava (psidium guajava), passion fruit (passiflora edulis), coffee (coffea arabica), cacao (theobroma cacao), and grape (vitis vinifera). in brazilian citrus orchards, there are important weeds such as sabia (mimosa caesalpiniaefolia), mallow (malvaviscus arboreus), bala (sida cordifolia), dayflower (commelina benghalensis), goatweed (ageratum conyzoides) and marigold spanish needle (bidens pilosa) which are common hosts of the red flat mite (maia and oliveira, 2002). ulian and oliveira (2002) found that b. phoenicis lives in citrus windbreaks and so recommended that hibiscus sp. and bixa orellana should not be used as living barriers because they favor survival of the mite. león et al. (2006) recorded several weed hosts of the mite in citrus orchards such as verbena (stachytarpheta cayennensis) yerbamora (lantana camara) and escobo (sida spp.). natural infection of cilv-c and mite presence in the swinglea glutinosa plant, used in colombia as a living fence, have also been reported (león et al., 2008). population dynamics of the mite b. phoenicis the dispersion of b. phoenicis is relatively limited; mites move less than 1 cm d-1; with 3% reach distances of 40 to 50 cm; wind speeds of 30 to 40 km h-1 spread only less than 1% of the mite population located in fruits. the dispersion of b. phoenicis is very restricted compared to other species of citrus mites and this low dispersion requires considerable attention to the management of acaricide resistance (alves et al., 2005). the b. phoenicis mite could be present in all aerial organs of orchards. the leaves are considered the prevalent reservoir, but the largest number of mites lives on the fruits. in southeastern brazil, during the rainy season (october to march), the number of mites tends to decrease (oliveira, 1996; rodrigues et al., 2001). in colombia, the b. phoenicis mite is able to infest citrus orchards throughout the year, with population increases when the rains fall and during the beginning of fruit growth. when precipitation increases, there are decreases in the mite population. populations remain throughout the year and present slight increases during july, august and october in the eastern plains due to rainfall decreases. during these months, fruits are in formation and growth, which could encourage the spread of the disease (león et al., 2006). control according to childers et al. (2003), when citrus leprosis is detected in a region, one has to prevent the spread to other areas free of the disease, while developing a control program. the program begins with the identification of the disease and the determination of the affected area. the subsequent steps are based on legislative actions and quarantine of the affected region. it also requires training in monitoring and controlling the mite vector and disease. to be successful, the program must achieve mite control and eradication of the disease in the affected region. rodrigues et al. (2001) emphasize that one orchard could be quickly infected when the virus inoculum is present in the field and there is no control of the mite vector. therefore, control measures should be targeted to reduce the mite population and reduce the host plants of the virus. chemical control of the mite should be performed technically, based on mite monitoring and using different chemical groups of acaricides to avoid resistance. focus control of b. phoenicis is also a strategy for management of cilv-c because it is an economical and efficient strategy of vector control; and reduces the regular use of chemicals and the possibility of resistance development (alves et al., 2005). other factors to be considered in an integrated control of the leprosis virus vector program are discussed below: chemical control of b. phoenicis the costs of acaricides for control of the cilv-c vector b. phoenicis in orange plantations of brazil are about $100 million dollars and this represents about 25% of total production costs. in sao paulo in 1995, over 60% of citrus 248 agron. colomb. 30(2) 2012 orchards had leprosis, which explains why chemical vector control is widely used (rodrigues et al., 2001). after achieving an effective control of the mite, it takes two to three years to fully recover for a severely affected tree (ferreira et al., 2003; rodrigues et al., 2003). childers (1990) found that agricultural oils in combination with pyridaben, fenbutatin-oxide, dicofol or high doses of sulfur give mite control of 35 d; ethion carbaryl is less effective and did not control b. phoenicis. there are several reports of pest resistance to organoestanic acaricides (cyhexatin, fenbutatin oxide, azocyclotin) in brazil. mite resistance has already been detected and characterized to dicofol, propargite and hexy thiazos acaricides (omoto et al., 2000). in addition, reduced mite susceptibility was found to enxofre pyrethroid acaricides, lime sulfur, as well as abamectin. in brazil, the intense use of abamectin and enxofre for citrus rust mite control has already ended in critical points of resistance levels. the management strategy of pest agrochemical resistance is therefore essential in managing the leprosis mite (omoto and alves, 2004). to determine the control of b. phoenicis, corpoica tested 12 different acaricides, acrinathrin, tetradifon, sulfur, propargite, clofentezine, abamectin, tetradifon / propagite, milbecmectin, mineral oil, fenpyroximate, clorfenapyr and amitraz; all products result in satisfactory control. seven products give a control above 80% and only five of the 12 treatments (abamectin, amitraz, acrinathrin, sulfur and tetradifon) show efficacy below 80% after 15 to 30 d of application. therefore, in colombia, there is an availability of specific acaricides to control the leprosis mite b. phoenicis with over 80% efficiency (león et al., 2006). biological control among the natural enemies of the b. phoenicis mite are the predatory mites of the phytoseidae family and the entomopathogenic fungus hirsutella thompsonii. carvalho et al. (2008) studied the population dynamics of b. phoenicis and predatory mites (phytoseidae and stigmaeidae) in coffee plantations in sao paulo, brazil; they found higher mites populations of b. phoenicis during dry periods of the year. the predatory mites euseius citrifolius and e. concordis were the most frequent. biological alternatives for control of the citrus leprosis virus are a good choice for part of the integrated control of b. phoenicis. predatory mites are considered the most efficient natural enemies of phytophagous mites. citrus mite predators are frequently found in colombia; mites of the phytoseidae family such as euseius sp., iphiseiodes zuluagai, amblyseius sp. and phytoseiulus spp. are the most important natural enemies of the mite vector in citrus orchards (león, 2001). alternatively, control includes the use of entomopathogenic fungi; h. thompsonii and metarhizium anisopliae var. acridum have been recorded as very promising natural enemies for b. phoenicis mite control (magalhaes and rodriguez, 2005). rossi et al. (2006) recorded h. thompsonii as the most virulent entomopathogenic for red flat mite control. other control alternatives recently, it was shown that a bacterial endosymbiont of the genus cardinium blocks production of androgenic hormones in the early stages of mite development, resulting in feminization of haploids males (novelli et al., 2004). as a consequence, it is commonly found that less than 1% of the population is male. cobalt 60 irradiation to treat the bacteria cardinium sp. influences the oviposition period and the number of eggs laid by irradiated females (novelli et al., 2008). tangor murcot is the most tangor variety produced in brazil, it can host the cilv-c and be asymptomatic (bastianel et al., 2004). genetic improvement shows that the segregation of the disease phenotype in a population obtained by crossing the f1 sweet orange variety pera and tangor murcot, pathogen susceptible and resistant respectively, suggests that some genes are involved in resistance to the citrus leprosis virus (salvo, 1977; bastianel et al., 2006). similarly, the progress achieved with the molecular genome decoding of the cilv-c virus may result in the creation of transgenic plants with virus resistance. researchers believe that the use of these transgenic plants in the near future will result in the suspension of acaricide applicationss to control the vector of the leprosis virus (pascon et al., 2006). conclusions and recommendations the citrus leprosis virus cilv-c is an economic and important disease representing losses for the citrus industry in the countries where it has been established. the disease was first observed in colombia during 2003, in the eastern plains region. after detection of the disease, a phytosanitary alert and prevention campaign, quarantines and research plans looking for the solution to the problem were launched. currently, due to the presence of the disease in colombia, one should expect major restrictions for the 249león m.: current status of the citrus leprosis virus (cilv-c) and its vector brevipalpus phoenicis (geijskes) international marketing of citrus and other agricultural exports. given that the virus diagnostic of leprosis citrus in colombia with the rt-pcr molecular technique has not been reproducible, unspecific amplifications and therefore detection are unreliable; it is suggested that the cilv-c virus in colombia should be sequenced again to determine the variability of genomic isolates registered in the ncbigenbank; and subsequently, the rt-pcr molecular test has to be standardize with the new genomic isolates that are obtained. even though methods and technologies for the control of the mite vector and the citrus leprosis virus in colombia are available, in order to eradicate the disease from the country, control programs require further investigation on the aspects of the mite vector and virus-plant relationship; and also on the biological control of the vector and genetic management of the disease to determine the most effective control methods applicable to the circumstances of the country. literature cited alves, e., n. casarin, and c. omoto. 2005. dispersal mechanisms of brevipalpus phoenicis (geijskes) (acari: tenuipalpidae) in citrus groves. neotrop. entomol. 34(1), 89-96. araya, g. 2000. informe sobre la prospección de la “leprosis de los cítricos” en la zona fronteriza (costa rica panamá). ministerio de agricultura y ganadería, panamá. bastianel, m., j. freitas, j. rodrigues, f. arrivabem, l. antonioli, and m. machado 2004. resposta do tangor ́ murcott́ à inoculação do vírus da leprose dos citros em campo e em casa de vegetação. laranja 2, 337-348. bastianel, m., j. freitas, e. kitajima, and m. machado. 2006. the citrus leprosis pathosystem. summa phy tophatol. 32(3), 211-220. bastianel, m., r. bassanezi, j. freitas, e. kitajima, k. kubo, and m. machado. 2010. citrus leprosis centennial of an unusual mite – vírus pathosystem. plant dis. 94(3), 284-293. becerra, h., v. lópez, h. matheus, and a. batidas. 2007. monitoreo de brevipalpus phoenicis (acari: tenuipalpidae) vector de la leprosis de los cítricos en el meta y casanare. p. 142. in: resumenes xxxiv congreso sociedad colombiana de entomología. socolen, cartagena, colombia. carvalho, m., l. jéferson, m. sato, a. raga, and v. arthur. 2008. population dynamics of phytophagous and predaceous mites on coffee in brazil, with emphasis on brevipalpus phoenicis. exp. appl. acarol. 44(4), 277-291. chagas, m., v. rosseti, and l. chiavegato. 1983. influence of the biological cycle of brevipalpus phoenicis on leprosis transmission. p. 69. in: annals ix conference of the international organization of citrus virologists. riverside, ca. chiavegato, l. 1996. aspectos biológicos e transmissão de leprose pelo ácaro brevipalpus phoenicis geijskes em citros. laranja 17(1), 229-235. childers, c. 1990. feeding injury to “robinson” tangerine leaves by brevipalpus mites (acari: tenuipalpidae) in florida and evaluation of chemical control on citrus. citrus research and education center, university of florida, lake alfred, fl. childers, c., j. rodriguez, and w. wellbourn. 2003. host plants of brevipalpus californicus, b. obovatus, and b. phoenicis (acari: tenuipalpidae) and their potential involvement in the spread of viral diseases vectored by these mites expt. appl. acarol. 30, 29-105. childers, c., j. rodrigues, k. derrick, d. achor, j. french, w. welbourn, r. ochoa, and e. kitajima. 2003. citrus leprosis and its status in florida and texas: past and present. exp. appl. acarol. 30(1-3), 181-202. colariccio, a., o. lovisolo, c. chagas, s. galetti, v. rossetti, and e. kitajima. 1995. mechanical transmission and ultrastructural aspects of citrus leprosis virus. fitopatol. bras. 20, 208-213. ferreira, p., a. freitas, j. rodrigues, and e. kitajima. 2003. dados preliminares de transmissão mecânica e por ácaros de alguns dos vírus transmitidos por brevipalpus (acari: tenuipalpidae). fitopatol. bras. 28, s250. freitas, a, e. locali, r. antonioli, v. rodrigues, e. kitajima, and m. machado. 2003. detection of citrus leprosis virus in citrus stems, fruits and the mite vector. virus rev. res. 8(1), s196. freitas, a., m. cavalcante, e. locali, r. antonioli, a. domingues, and m. machado. 2004. rt-pcr detection of citrus leprosis virus in samples from the northern region of brazil. virus rev. res. 9(1), 246-247. freitas, a., e. kitajima, e. locali, l. antonioli, m. bastianel, and m. machado. 2005. further evidence to support that citrus leprosis virus-cytoplasmic and nuclear types are different viruses. p. 93. in: annals xlv annual meeting of the american phytopathological society (aps). caribbean division, san jose. gómez, e., r. vargas, rivadameira, e. locali, a. freitas, g. astúa, j. rodrigues, c. mesa, and e. kitajima. 2005. first report of citrus leprosis virus on citrus in santa cruz, bolivia. plant dis. 89(6), s686. haramoto, p. 1969. biology and control of brevipalpus phoenicis. hawaii agricultural experimental station, tech. bul. 68, 1-63. kitajima, e., g. müller, a. costa, and w. yuki. 1972. short, rod-like particles associated with citrus leprosis. virology 50, 254-258. kitajima, e., c. chagas, and j. rodrigues. 2003. brevipalpus-transmitted plant virus and virus-like diseases: cytopathology and some recent cases. exp. appl. acarol. 30(1-5), 135-160. kitajima, e., p. ferreira, a. freitas, and m. machado. 2004. ocorrência da leprose dos citros, tipo nuclear (cilv-n) nos municípios paulistas de monte alegre do sul e amparo. summa phytopathol. 30, 68. lenis, b. and j. angel. 2010. evaluación de iniciadores para la detección del vírus de la leprosis de los cítricos mediante la técnica transmisión reversa reacción en cadena de la polimerasa. undergraduate thesis. faculty of agricultural and environmental sciences, universidad francisco de paula santander, cucuta, colombia. 250 agron. colomb. 30(2) 2012 león, g. 2001. insectos de los cítricos. guía ilustrada de plagas y benéficos con técnicas para el manejo de los insectos dañinos. produmedios, bogota. león, g., o. realpe, m. carreño, b. garzón, and p. campos. 2005. la leprosis de los cítricos. ministerio de agricultura y desarrollo rural; corpoica, villavicencio, colombia. león, g., e. kitajima, a. freitas, c. childers, d. achor, r. salarolli, and c. mesa. 2006. occurrence of citrus leprosis virus in llanos orientales, colombia. plant dis. 90(5), 682. león, g. 2006. diagnóstico y recomendaciones de manejo para la leprosis de los cítricos. tech. bul. no. 47. corpoica; madr, villavicencio, colombia. león, g., e. kitajima, a. freitas, m. machado, and n. meza. 2006. detección del virus de la leprosis de los cítricos tipo citoplasmático en los llanos orientales de colombia. rev. corpoica 7(2), 67-72. león, g., h. becerra, r. salarolli, and e. kitajima. 2008. natural infection of swinglea glutinosa by the citrus leprosis virus cytoplasmatic type (cilv-c) in colombia. plant dis. 92(9), 1364. locali, e.c., a. freitas, a. souza, m. takita, g. astúa, r. antonioli, e. kitajima, and m. machado. 2003. development of a molecular tool for the diagnosis of leprosis, a major threat to citrus production in the americas. plant dis. 87(11), 1317-1321. locali, c., a. freitas, and m. machado. 2004. leprose dos citros: biologia e diagnóstico. laranja 25(1), 53-68. locali, c., a. freitas, a. souza, m. takita, m. astúa, l. antonioli, v. rodrigues, m. targon, and m. machado. 2005. sequenciamento completo do genoma do vírus da leprose dos citros (cilv-c). fitopatol. bras. 30, 191. locali, c. a. freitas, a. souza, a. takita, a. astua-monge, r. antonioli-luizon, v. rodrigues, m. targon, and m. machado. 2006. complete nucleotide sequence, genomic organization and phylogenetic analysis of citrus leprosis virus cytoplasmic type. j. gen. virol. 87, 2721-2729. magalhaes, b. and j. rodrigues. 2005. pathogenicity of metarhizium anisopliae var. acridum to the false spider mite brevipalpus phoenicis (acari: tenuipalpidae). fla. entomol. 88(2), 195-198. maia, o. and c. oliveira. 2002. capacidade de colonização de brevipalpus phoenicis (geijskes) (acari: tenuipalpidae) em cercas vivas, quebra-ventos e plantas daninhas. p. 249. in: resumenes xix congreso brasilero de entomología. gramado, brazil mejia, l., a. paniagua, n. cruz, m. porras, and m. palmieri. 2005. citrus leprosis, disease that endangers plantations in guatemala. pp. 17-19. in: annals annual meeting of american phytopathological society, caribbean division, san jose. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural; asohofrucol. 2002. acuerdo de competitividad de la cadena productiva de los cítricos. bogota. myers, m. 2010. citrus leprosis, a major threat to production of oranges. in: http://www.cedaf.org.do/eventos/cfcs_2010/presentaciones/03_martes/tstar09p.pdf; consulted: march, 2012. nappo, north american plant protection organization. 2005. sistema de aletra fitosanitaria. detección de la leprosis en el estado de chiapas, méxico. in: http://www.pestalert.org/espanol/oprdetail.cfm?oprid=165; consulted: july, 2012. novelli, v., a. freitas, m. astúa, s. carvalho, e. locali, v. rodrigues, m. hilf, t. gottwald, and m. machado. 2004. widespread occurrence of an endosymbiont bacterium in brevipalpus phoenicis populations in the southeastern region of brazil. p. 188. in: annals xvi conference of the international organization of citrus virologists, monterrey, mexico. novelli, v., a. freitas n. segatti, j. mineiro, v. arthur, m. bastaniel, and m. machado. 2008. effects of radiation (cobalt-60) on the elimination of brevipalpus phoenicis (acari: tenuipalpidae) cardinium endosymbiont. exp. appl. acarol. 45(3-4), 147-153. oliveira, c. 1996. ácaro vetor da leprose dos citros: aspectos biológicos. laranja 17(1), 229-295. omoto, c., e. alves, and p. ribeiro. 2000. detecção e monitoramento da resistência de brevipalpus phoenicis (geijskes, 1939) (acari: tenuipalpidae) ao dicofol. an. soc. entomol. bras. 29(4), 757-764. omoto, c. and e. alves. 2004. a resistência dos ácaros a acaricidas em citros. visao agrícola 2, 82-86. pascon, r., j. kitajima, m. breton, l. assumção, c. greggio, a. zanca, v. okura, m. alegria, m. camargo, g. silva, j. cardozo, m. vallim, s. franco, v. silva, h. jordão jr., f. oliveira, p. giachetto, f. ferrari, c. aguillar, f. franchisini, j. silva, j. ferri, f. reinach, and a. silva. 2006. the complete sequence and genomic organization of citrus leprosis virus associated virus, cytoplasmatic type (cilv). virus genes 32, 289-298. rodrigues, j., c. childers, e. kitajima, m. machado, and n. nogueira. 2001. uma estratégia para o controle da leprose dos citros. laranja 22(2), 412423. rodrigues, j., e. kitajima, c. childers, and c. chagas. 2003. citrus leprosis virus vectored by brevipalpus phoenicis (acari: tenuipalpidae) on citrus in brazil. exp. appl. acarol. 30(1-3), 161-179. rossi, z., s. luciana, and s. alves. 2006. susceptibility of brevipalpus phoenicis to entomopathogenic fungi. exp. appl. acarol. 40(1), 37-47. saavedra, f.s., a. bernal, c. childers, and e. kitajima, 2001. first report of citrus leprosis on panama. plant dis. 85(2), 228. sadana, g. and m. kumari. 1991. effect of temperature and relative humidity on the development of brevipalpus phoenicis (geijskes) (acari:tenuipalpidae). department of zoology, punjab agricultural unicersity, ludhiana, india. salvo, f. 1997. notas sobre o tratamento fitossanitário em citros. laranja 18, 155-163. spegazzini, c. 1920. sobre enfermedades y hongos que afectan las plantas de agrios en el paraguay. an. soc. cient. argent. 90, 155-188. ulian, l.f. and c. oliveira. 2002. leprosis citrus mite brevipalpus phoenicis geijskes, behavior on different plants species, used as wind-break in citrus orchards. rev. agric. 77(1), 103-112. usda. 2004. targeting a threat to u.s. citrus mite-borne disease already has foothold in south america. in: http://www.ars. usda.gov/is/ar/archive/mar04/citrus0304.htm; consulted: july, 2012. zúñiga, c. and p. ramírez. 2002. los virus, patógenos de importancia mundial. man. int. plagas agroecol. 64, 25-33. received for publication: 30 august, 2011. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 institute of biotechnology, universidad mayor. santiago (chile). miguel.jordan@umayor.cl agronomía colombiana 29(3), 481-485, 2011 in vitro morphogenic responses of vasconcellea chilensis planch. ex a. dc (caricaceae) respuestas morfogenéticas in vitro de vasconcellea chilensis planch. ex a. dc (caricaceae) miguel jordan z.1 abstract resumen multiple shoot formation was induced in vitro on nodal sections excised from adult “palo gordo” plants of vasconcellea chilensis ex carica chilensis, in the presence of relatively high levels of thidiazuron (tdz), indole-3acetic acid (iaa) and organic addenda included in the wpm formulation including casein hydrolysate, adenine sulfate and cystein. multiple shoots appeared simultaneously in strands or clusters on the surface of the explants; usually two or more clusters with new shoots were initiated, all showing synchronous growth. in subculture, in the presence of indole-3-butyric acid (iba) as single hormone, root formation did not take place; the shoots turned green instead, evidenced elongation and development of new shoots at the base of the explants. other explants, such as petioles and leaf sections exhibited callus initiation upon the vascular system after 4-5 weeks; however, this tissue turned brown later on and died. la formación de brotes múltiples bajo condiciones in vitro pudo ser inducida en secciones nodales de plantas adultas de “palo gordo” vasconcellea chilensis ex carica chilensis, mediante el uso de altos niveles de tidiazuron (tdz), ácido indolacético (aia) y en presencia de addenda orgánica (hidrolizado enzimático de caseína, sulfato de adenina y cisteína) incluidas en el medio nutritivo “wpm”. dichos brotes se iniciaron sincrónicamente, en forma de agregados compactos y/o en hileras, sobre la superficie del explante. en subcultivo, los brotes evidenciaron elongación tornando a color verde, con iniciación de nuevos brotes desde la base y, a pesar de la presencia de ácido indolbutírico (aib) como única hormona, no desarrollaron raíces. otros explantes ensayados, tales como pecíolos, no evidenciaron respuesta. solo secciones de hojas iniciaron la formación de una estructura compacta o callo a nivel de la nervadura principal transcurridas 4-5 semanas, tornándose pardo luego y con posterior muerte tisular. key words: papaya silvestre, palo gordo, monte gordo, endemic, endangered, in vitro, multiple shoots. palabras clave: papaya silvestre, palo gordo, monte gordo, endémicas, en peligro de extinción, in vitro, brotes múltiples. introduction the endemic to chile carica chilensis (planch. ex a.b.c) solms-laub, at present vasconcellea chilensis (badillo, 2000, 2001) “palo gordo”, (fig. 1a) has been classified as an endangered species (benoit, 1989; squeo et al., 2001). v. chilensis grows restricted to coastal semiarid rocky locations in low-density natural stands within south latitude 30°-33°. in its habitat, the plant shows very slow growth, poor biomass production, small-sized fruit (fig. 1b) and germination problems. as it is not fit for human consumption its main use is as forage (hechenleitner et al., 2005), but it is not cultivated as a forage crop due its various limitations, it is just gathered from the matorral and therefore has only little economic importance. as a result, there is scant information available regarding its growth conditions, phenology, and possible alternative uses of this species; i.e., search of valuable natural compounds in the latex (kyndt et al., 2007). the germplasm potential and/ or specific traits of this species are yet to be researched. for example, the national research council (1989) indicated that several traits of a series of vasconcellea species, although divergent between genera (ocampo et al., 2006), are important due to their possible use in papaya breeding programs, especially to introduce cold adaptability and use of pathogen resistance genes present in vasconcellea sp. highland papayas. the scant reports available for v. chilensis are mainly taxonomical studies; no information or studies on selection, morphogenic responses, grafting, nor asexual multiplication by cuttings or sexual multiplication by seeds have been reported (hechenleitner et al., 2005, jordan et al., 2009) up to now as far as information is available. the aim of this work was to explore the morphogenic potential existing in some v. chilensis explant-types as an alternative to achieve vegetative propagation of this endangered species. scientific notes 482 agron. colomb. 29(3) 2011 figure 1. a) five year-old v. chilensis plant growing in the greenhouse used as explant donor. b) fruit and seeds of v. chilensis. c and d) a nodal section showing simultaneous initiation of several shoot-tip clusters on its surface. e) development of new multiple shoots on a nodal section developing green color. f) clusters of multiple shoots developing in subculture (black, thin arrows). g) nodal section showing simultaneously axillary-bud sprouting (top, thick arrow) and multiple-shoot formation (front). a b c d e f g material and methods in a preliminary work (results not shown here) v. chilensis showed similar developing patterns as vasconcellea x heilbornii cv. ‘babaco’ and similar plant growth regulator and/or organic addenda demands for establishment, shoot formation (cohen and cooper, 1982; jordan and piwanski, 1997) as well as for somatic embryogenesis (jordan and piwanski, 1999). consequently, casein enzymatic hydrolysate, adenine sulphate and l-cysteine, were included in the media, and tested at levels of 500 mg l-1; 80 mg l-1 and 10 mg l-1, respectively; besides other concentrations (tab. 1). among plant growth regulators, thidiazuron (tdz), 6-benzylaminopurine (bap), dichlorophenoxyacetic acid (2,4-d) and indole -3-acetic acid (iaa), alone or in combinations were tested. as maltose was shown to be critical for shoot initiation in babaco (jordan and piwanski, 1997); it was also tested besides sucrose at the level of 2% added to the wpm medium (lloyd and mccown, 1980) as well as to the ms-medium (murashige and skoog, 1962). after surface disinfection for 2 h in a fungicide suspension of 1.0 g l-1 triadimefon and 5.0 g l-1 captan (80% wp), under agitation, the explants were immersed for 5 min in a 0.25% (v/v) sodium hypochlorite solution and finally rinsed twice in sterile distilled water. the explants, node and petiole sections (excised 1 cm long), as well as 1 cm2 leaf sections including the midrib, were transferred to pyrex tubes containing 13 ml solidified media (0.4% midesa® agar). the nodal explants were sectioned from the uppermost region of the branches (nodes from the apex to 10 cm below). leaf sections were cultured with their abaxial side in contact with the media (jordan and velozo, 1996). explants (in culture or subculture) were maintained for 2 months under an 18-h photoperiod at 55 μmol m-2s-1 provided by fluorescent 483jordan z.: in vitro morphogenic responses of vasconcellea chilensis planch. ex a. dc (caricaceae) (general electric f40t10-ss) light sources. plant growth regulators, nutrients, vitamins and organic sources were all provided by sigma and were added to media previous sterilization at 121°c during 15 min. results and discussion morphogenic responses concerning initiation of multiple shoots and/or somatic embryogenesis have been reported earlier in vasconcellea x heilbornii cv. ‘babaco’ in cultivated node leaf explants, either from leaf tissue (cohen and cooper, 1982) or from preexisting vascular outgrowths connected to the leaf midrib (vega de rojas and kitto, 1991; vega de rojas et al., 1993; jordan and piwanski, 1997, 1999). similarly, v. chilensis explants (this report) showed several morphogenic responses in culture, but of a much lesser extent and restricted, regarding hormonal conditions in comparable hormonal conditions. in the case of node segments, the most noticeable first response was the initiation of multiple shoots. multiple-shoot formation started with a very noticeable swelling of the node segment; this was more evident in treatments with the higher tdz and iaa levels, and was completed after 10 d (figs. 1c and d). next, a sprouting of the preformed axillary bud of the node segment, bud branching and proliferation of new shoots took place and was completed after 3 weeks. (fig. 1g, arrow). finally and after a culture period of 4-5 weeks, a profuse initiation of multiple shoots all over the node surface was observed (figs. 1c, d and e). although axillary bud sprouting occurred in several tdz/iaa combinations, multiple shoot formation from the node segment was only observed in the presence of the highest tdz/iaa levels tested (3.0 and 1.0 mg l-1, respectively). (tab. 1). however, in the case of v. chilensis and diverging from babaco requirements, multiple shoot formation occurred in the presence of sucrose and not necessarily maltose. the new shoots appeared in clusters or rows on different portions of the node segments. their color becomes visible initially white or yellowish, similar to the basal tissue; with some browning at the top (fig 1c). afterward, the shoots enlarged and turned green, developing synchronously (fig. 1e). although at early stages the new shoots had a tightly closed shape, not unlike somatic embryos, closer examination by histological studies did not evidence a bipolar structure nor signs of root primordia; the shoots appeared as attached to the basal mother tissue (not in figures). consequently, table 1. axillary bud growth, multiple shoot and callus formation in different explant-types of v. chilensis. explant tdz (mg l-1) iaa (mg l-1) nutrient medium and carbon source organic addenda (mg l-1) morphogenic responses nodal section 1.0 0.1 wpm, maltose 2% ch 500; ads 80; cyst 10 axil. bud sprouting(1) leaf section 1.0 0.1 wpm, maltose 2% ch 500; ads 80; cyst 10 nr nodal section 1.0 1.0 wpm, sucrose 2% ch 500; ads 80; cyst 10 axil. bud sprouting leaf section 1.0 1.0 wpm, sucrose 2% ch 500; ads 80; cyst 10 nr nodal section 1.0 1.0 wpm, maltose 2% ch 500; ads 80; cyst 10 axil. bud sprouting leaf section 1.0 1.0 wpm, maltose 2% ch 500; ads 80; cyst 10 nr nodal section 3.0 0.1 wpm, sucrose 2% ch 500; ads 80; cyst 10 axil. bud sprouting leaf section 3.0 0.1 wpm, sucrose 2% ch 500; ads 80; cyst 10 nr nodal section 3.0 1.0 wpm, maltose 2% ch 500; ads.80; cyst 10 axil. bud sprouting leaf section 3.0 1.0 wpm, maltose 2% ch 500; ads.80; cyst 10 nr nodal section 3.0 1.0 wpm, sucrose 2% ch 500; ads.80; cyst 10 multiple shoots(2); axil. bud sprouting leaf section 3.0 1.0 wpm, sucrose 2% ch 500; ads.80; cyst 10 callus outgrowths on midrib(2) explant bap (mg l-1) 2,4-d (mg l-1) nutrient medium & carbon source organic addenda (mg l-1) subculture morphogenic responses petiole 0 1.0 ms, sucrose 2% ch 200; ads 50 ------nr leaf section 0 1.0 ms, sucrose 2% ch 200; ads 50 -------nr petiole 0 5.0 ms, sucrose 2% ch 200; ads 50 -------nr leaf section 0 5.0 ms, sucrose 2% ch 200; ads 50 -------nr petiole 0.01 1.0 ms, sucrose 2% ch 200; ads 50 -------nr leaf section 0.01 1.0 ms, sucrose 2% ch 200; ads 50 -------nr leaf section (pretreat. 5h*) 0 1.0* dist. water* ----------------ms, sucrose 2% nr leaf section (pretreat. 5h**) 0.1** 0 dist. water** -----------------ms, sucrose 2% nr leaf section 0 0 ms, sucrose 2% ---------------------------nr results of 10 replicates/treatment after 3(1) and 4-5(2) weeks. nr = no response; ch = casein enzymatic hydrolysate (sigma, c-7290). 484 agron. colomb. 29(3) 2011 single shoot-tips, whole shoot clusters as well as axillary buds with a proliferation of new shoots were subcultured in conditions to promote rhizogenesis; that is, conditions similar to those that promoted root formation from de novo shoot-tips of babaco (jordan and piwanski, 1997). results showed however, that root formation was not achieved in the presence of 2.0 mg l-1 iba, used in various combinations alone or with organic addenda (not in table); instead, the sub-cultured shoots stopped growing, turned brown and died. similarly, attempts to induce rooting using other growth regulator combinations, alike to those used for babaco (jordan and piwanski, 1997) adding 100 mg l-1 phloroglucinol, as a root promoter (james and thurbon, 1981), were not successful. scarce results were similarly observed for leaf explants. after a 4-week culture period, several pale outgrowths, looking like compact callus and/or nodules, size 2 mm developed upon the midrib vein in the presence of tdz and iaa (3.0 and 1.0 mg l-1, respectively). tdz has been reported as a potent growth regulator that induces shoot formation in many species (huetteman and preece, 1993); however contrary to babaco and in spite of the relatively high concentration employed, no further development of these outgrowths could be obtained. as indicated, under a similar concentration multiple shoot initiation took place on the pre-existing outgrowths attached to the vascular system of leaf sections in babaco (jordan and piwanski, 1997). these outgrowths, exhibited by babaco, located at the proximal region of the leaf explants, initiated new shoots also in higher tdz concentrations (up to 7 mg l-1) and in other hormonal combinations, permitting plant regeneration by means root induction of shoot in subculture (jordan and piwanski, 1997). finally, the petiole explants of v. chilensis did not evidence any morphogenic response and turned brown in the different treatments assayed. as a conclusion, although it was possible to induce some morphogenic responses in v. chilensis more work, regarding plant metabolism, as well as its control by specific growth regulators, must be invested to reach a better definition of the requirements and overcome the constraints limiting the regeneration of this species, as well as work to pinpoint the natural compounds present in the latex, besides papain. acknowledgment the author wants to thank mrs. andrée goreux for revision of the manuscript and mr. carlos roveraro for technical assistance. literature cited badillo, v.m. 2000. carica l. vs. vasconcella st. hil. (caricaceae) con la rehabilitación de este último. ernstia 10, 74-79. badillo, v.m. 2001. nota correctiva vasconcellea st. hil. y no vasconcella (caricaceae). ernstia 11, 75-76. benoit, i.l. 1989. red book of chilean terrestrial fauna (part one). conaf, santiago. cohen, d. and p.a. cooper. 1982. micropropagation of babaco. a carica hybrid from ecuador. pp. 743-744. in: fujirawa a. (ed.) proc. 5th international cong. plant tissue and cell culture. maruzen, tokyo. hechenleitner, p., m. gardner, p. thomas, c. echeverria, b. escobar, p. brownless, and c. martínez. 2005. plantas amenazadas del centro-sur de chile. universidad austral de chile; real jardín botánico de edimburgo, santiago. huetteman, c. and j. preece. 1993. thidiazuron, a potent cytokinin for woody plant tissue culture. plant cell tissue & organ. cult. 33, 105-119. james, d.j. and i. thurbon. 1981. shoot and root initiation in vitro in apple rootstock m.9 and the promotive effects of phloroglucinol. j. hort. sci. 56, 15-20. jordan, m., i. cortés, and g. montenegro. 1983. regeneration of plantlets by embryogenesis from callus cultures of carica candamarcensis. plant sci. lett. 28, 321-326. jordan, m. and j. velozo. 1996. improvement of somatic embryogenesis in highland-papaya cell suspensions. plant cell tissue & organ. cult. 44,189-194. jordan, m. and d. piwanski. 1997. regeneration of babaco [carica pentagona (heilborn) badillo] using leaf explants and shoot-tip culture. φyton 61,109-115. jordan, m. and d. piwanski. 1999. regeneration of babaco (carica pentagona) through somatic embryogenesis. φyton 64, 101105. jordan, m., d. vélez, and r. armijos. 2009. biotecnologías aplicables al desarrollo de algunas especies de caricáceas cultivadas en la región andina: avances y problemas. rev. colomb. cienc. hortíc. 3, 9-17. kyndt, t., e.j.m. van damme, j. van beeumen, and g. gheysen. 2007. purification and characterization of the cysteine proteinases in the latex of vasconcellea spp. febs j. 274, 451-462. lloyd, g. and b. mccown. 1980. commercially-feasible micropropagation of mountain laurel, kalmia latifolia by use shoot-tip culture. int. plant prop. soc. proc. 30, 421-427. murashige, t. and f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 473-497. national research council. 1989. lost crops of the incas. littleknown plants of the andes with promise for worldwide cultivation. national academy press, washington dc. ocampo, j.a., d. dambier, p. ollitrault, g. coppens d’eeckenbrugge, p. brotier, and a.m. risterucci. 2006. microsatellite dna in carica papaya l.: isolation, characterization and transferability to vasconcellea species. mol. ecol. notes 6, 212-217. 485jordan z.: in vitro morphogenic responses of vasconcellea chilensis planch. ex a. dc (caricaceae) squeo, f.a., g. arancio, and j.r. gutiérrez. 2001. libro rojo de la flora nativa y de los sitios prioritarios para su conservación: región de coquimbo. ediciones universidad de la serena, la serena, chile. van droogenbroeck, b., p. breyne, p. goetghebeur, e. romeijnpeeters, t. kyndt, and g. gheysen. 2002. aflp analysis of genetic relationships among papaya and its wild relatives (caricaceae) from ecuador. theor. appl. genet. 105, 289-297. vega de rojas, r. and s.l. kitto. 1991. regeneration of babaco (carica pentagona) from ovular callus. j. amer. soc. hort. sci. 116, 747-752. vega de rojas, r., c. barberan, and s.l. kitto. 1993. shoot regeneration from peduncles and shoot-like regeneration from leaves of babaco, carica pentagona. turrialba 43, 93-99. crop protection received for publication: 11 february, 2011. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 department of physics, faculty of sciences and education, universidad distrital de colombia; ph.d. biological sciences candidate, faculty of sciences, pontificia universidad javeriana. bogota (colombia). epinfantel@udistrital.edu.co 2 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 department of microbiology, faculty of sciences, pontificia universidad javeriana, bogota (colombia). agronomía colombiana 30(3), 388-394, 2012 tomato peel (solanum lycopersicum l.) colonization by the endophyte yeast candida guilliermondii (castellani) langeron et guerra colonización de la corteza del fruto de tomate (solanum lycopersicum l.) por la levadura endófita candida guilliermondii (castellani) langeron et guerra esperanza del pilar infante1, xavier marquínez2, and gerardo moreno3 abstract resumen during the postharvest period, fruits are lost due to attack by phytopathogens and incorrect storage and manipulation. the use of yeasts has been presented as one of the most promising strategies to resolve some of these problems. this research standardized a methodology to study, under controlled conditions, the colonization of the epidermis and subepidermal region of tomato fruit by the yeast candida guilliermondii. in addition, it determined the path of yeast distribution from histological sections in tissues within 70 hours after inoculation. the results showed that c. guilliermondii is an endophytic yeast capable of entering through the healthy cuticle of ripe tomato fruits and colonizing apoplastic spaces without causing damage to plant tissues. the dynamics of colonization were established during the first 70 hours and the speed of yeast migration into the fruit was estimated at 0.55 µm hour-1. durante el período postcosecha de las frutas se producen pérdidas debido tanto al ataque de fitopatógenos, como al almacenamiento incorrecto y a la manipulación indebida de las mismas. el uso de levaduras se ha presentado como una de las estrategias más prometedoras para resolver algunos de estos problemas. esta investigación estandarizó una metodología con el fin de analizar, bajo condiciones controladas, el proceso de la colonización de la epidermis y de la región subepidérmica de fruto de tomate después de ser inoculados con la levadura candida guilliermondii. adicionalmente, mediante cortes histológicos se determinó su ruta de distribución en los tejidos, durante las primeras 70 horas después de la inoculación. los resultados mostraron que c. guilliermondii es una levadura endófita capaz de entrar a través de la cutícula sana del fruto de tomate maduro y colonizar espacios apoplásticos sin crear daños en los tejidos vegetales. se estableció la dinámica de la colonización durante las primeras 70 horas, y la magnitud de la velocidad de migración de la levadura en el fruto se estimó en 0,55 µm hora-1. key words: postharvest, histology, apoplast, biocontrol. palabras clave: postcosecha, histología, apoplasto, biocontrol. introduction due to the boom of the organic food industry, which is free of toxic agrochemicals, the use of yeasts has presented as one of the most promising strategies to control pathogens that produce postharvest lesions (yu et al., 2007). different authors have recommend them because they colonize the surface for long periods of time and produce extracellular polysaccharides, which favor their survival and, simutaneously, slow the growth of pathogens (sharma et al., 2009). isaeva et al. (2010) consider that knowledge about distribution patterns and biological properties of these yeasts will enable them to advance, from a practical point of view, in terms of solutions to problems such as fruit storage and phytopathogen control. nicot (2011) reviewed microorganisms used as biological controls for phytopathogens, including 14 species of candida used against botrytis sp. and monilia sp. c. guilliermondii (castellani) langeron et guerra is the anamorph (asexual form) of pichia guilliermondii wickerham; both forms have been used as biological controls of phytopathogens: c. guilliermondii against rhizopus sp., botrytis cinerea pers.:fr. and aspergillus niger tiegh. in the peach and grape (zahavi et al., 2000; fan et al., 2001); p. guilliermondii against colletotrichum capsici (syd.) butler & bisby in chilli 389infante, marquínez, and moreno: tomato peel (solanum lycopersicum l.) colonization by the endophyte yeast candida guilliermondii (castellani) langeron et guerra fruit (nantawanit et al., 2010) and against botrytis cinerea in apples (zhang et al., 2011a, b). saligkarias et al. (2002a, b) found that c. guilliermondii secretes hydrolytic enzymes (exoglucanases and chitinases) which inhibit the development of b. cinerea hyphae on tomato plant stems. zhao et al. (2008) detected that when applying p. guilliermondii and rhyzopus nigricans to artificially injured tomato fruits at the same time, the former colonizes the fruit tissue, reducing the rate of infection and the size of the lesions, and stimulating responses mediated by multiple enzymes. zhao et al. (2011) found that the exogenous application of p. guilliermondii improved the postharvest life and the quality of stored ’cherry‘ tomato fruit. zhao et al. (2009) and zong et al. (2010) determined that the use of thermal shock treatments improved the biocontrolling activity of c. guilliermondii against b. cinerea in tomato fruits. some of the above-mentioned papers have studied the growth of yeast on the tissues of the tomato plant and they have even determined that it is able to grow (and antagonize pathogens) in fruit tissues exposed by artificial lesions. however, they have not confirmed the possibility of colonizing tomato fruit with candida guilliermondii in healthy tissues, nor have the dynamics of this process been studied. this research sought to standardize a methodology to study the colonization of the epidermis and the subepidermal region of tomato fruit under controlled conditions, after being inoculated with the yeast c. guilliermondii. consequently, it determined the yeast’s path of entry and distribution in the tissues, from histological sections, within 70 h after inoculation. materials and methods plant material and disinfection protocols tomato fruits, without external damage and in stage six of the ripening process (wills et al., 1998), were collected from tomato plants (solanum lycopersicum l.) of the chontocalima variety, grown under greenhouse conditions in the facilities of the “tibaitata research center corpoica” (mosquera, colombia). the fruits were disinfected by the following protocol: the fruits were immersed in sodium hypochlorite 0.2% for 2 min, before rinsing with sterile distilled water and immersing in 70% alcohol for 1 min. afterwards, the fruits were rinsed with sterile, distilled water and dried with sterile absorbent paper in a laminar flow cabinet (microzone corporation, h6-mw-99-c30, ottawa, canada). pre-inoculation controls were carried out to verify the absence of microorganisms in the tissues. non-inoculated fruits were cut with a sterile scalpel in a laminar flow cabinet to obtain peel samples, 3 cm² in area and 3 mm thick, which were placed in ygc agar (yeast glucose cloramphenicol agar; merck and co., franklin lakes, nj) petri dishes and incubated at 25°c for 24 h. yeast material and inoculum preparation the yeasts used for inoculation were isolated by the unidia group (unidad de investigaciones agropecuarias) from “pontificia universidad javeriana” and identified as c. guilliermondii through biochemical methods using the api 20c aux kit (biomerieux company, hazelwood, mo). this result was confirmed using molecular techniques using pcr (polymerase chain reaction) following by rflp (restriction fragment length polymorphism), (orberá, 2004). inoculum preparation was performed by scraping colonies obtained in the ygc agar and preparing a suspension of 5 ml in saline solution 0.85% (w/v), equalized with mcfarland tube 3 (pedroza et al., 2006). the concentration was verified by counting with a neubauer chamber; this suspension was added to 45 ml of ygc broth and incubated for 24 h at 27±2°c and 150 rpm, using a new brunswick scientific shaker gyrotory model g2 (artisan technology group, champaign, il). inoculation and sampling procedures whole fruits were used in the first series of inoculation tests, taking one hemisphere as a control and the other one for yeast application, using three different procedures: a) by sterile swab, 200 µl of the yeast solution (78·10⁸ cells/ ml), b) immersing the fruit hemisphere in 50 ml of the solution of the same concentration for 3 min and c) spraying with 0.3 ml of the solution. in the three cases, the inoculated fruits were stored at room temperature in sterile containers for 5 d. after that time, fruit peel samples (3 cm² in area and 3 mm thick) were taken of both the inoculated hemisphere and the control hemisphere. they were placed in petri dishes with ygc agar and incubated for 3 d at a temperature of 25°c. these inoculation trials were discarded due to the frequent presence of contaminating microorganisms. in the second series of inoculation tests, carried out in a laminar flow cabinet, samples were taken from the peel of the fruit (3 cm² in area and 3 mm thick) and placed individually in petri dishes with ygc agar. inoculation in the center of the sample was done in two different ways: 390 agron. colomb. 30(3) 2012 using a micropipette of 10 µl and a swab of 200 µl of yeast solution (78·10⁸ cells/µl). since the use of a micropipette yielded more repeatable results, we consider this the standard procedure. the samples inoculated with a micropipette were incubated at 25°c for time periods of 2, 5, 8, 22, 48 and 70 h (all of which had a control sample). three replicas were made per treatment (all of which included 10 pseudoreplicas, each one a microslide with 10 serial sections; pseudoreplicas were 1,000 µm apart from each other). the controls corresponded to samples of the same fruit used for the treatments and were prepared under the same conditions, but inoculated with sterile, distilled water. after inoculation, samples were fixed in a faa solution (5: 90: 5 formalin, 70% ethanol and acetic acid), dehydrated for 4 h in an etoh series (70, 90, 95% and absolute etoh), then rinsed for 4 h in ethanol and histochoice clearing agent (sigma-aldrich, st. louis, mo) mixtures at different concentrations (90:10, 70:30, 50:50, 30:70, 10:90), we ended with 100% histochoice®. finally, histochoice® was replaced by paraffin (paraplast liquid added at 63°c, four times over the course of 12 h). paraplast blocks, with the samples inside, were cut serially at 8 µm with a rotation microtome (820 spencer, american optical company, new york, ny). polychromatic staining was performed on cell walls and yeast following the methodology of kraus et al. (1998). however, it was modified as follows: serial cuts were spread onto microscope slides using mayer adhesive and were dried on a hotplate with a temperature under 40°c. they were stained with 0.05% toluidine blue for 15 min, washed with distilled water and dried again at a temperature under 40°c, after which they were deparaffinized with 100% xylene, twice for 3 min and were fixed with citoresine and coverslips. the micropreparations were photographed with a nikon coolpix 990 adapted to a nikon eclipse e200 microscope (nikon corporation, tokio, japan). quantifications of the yeast cells were performed using quadrants of 50 µm², calculating the number of apoplast cells per µm² and discounting the intercellular spaces. all of which were executed in the following regions of interest: on and within the cuticle, in the apoplastic spaces around the epidermis and in those around the subepidermal parenchymatous cells. for quantification we used the free software imagej (national institutes of health, bethesda, md). results the tomato fruit of the chonto-calima variety is characterized by an outer cuticular layer which has a thickness that varies between 6.0 and 10.9 µm. a toluidine stain gives the fruit a blue-green color and it may show anticlinal pegs which are deeply extended into the walls of the epidermal cells and have a diameter measuring between 0.8 and 1.86 µm (fig. 1a). the cuticle extends between the anticlinal walls of epidermal cells and, in some cases, it penetrates the first layers of subepidermal parenchyma cells, forming cuticular projections. below are the epidermis cells with a thickness of 11.5 to 20.6 µm and walls that are stained purple. then there are the parenchyma cells, which increase in size as they move away from the fruit surface, their walls also exhibiting purple stains (fig. 1a). samples inoculated with the yeast c. guilliermondii look violet, oval shaped and with an average size of 3.5 x 1.2 µm (fig. 1b). the results of the pre-inoculation controls and inoculation with sterile, distilled water indicate the absence of yeast and other endophyte organisms in the studied tissues. in addition, when evaluating the inoculated tissues, the absence of yeast cells was verified in the first 80 µm of the edges of the analyzed samples, ensuring that the yeast entered the tomato tissues through the cuticle. according to the procedure used for staining the tissue, the yeast cells that are observed on the surface of the cuticle are those able to adhere to the tissue before being fixed with faa. the results indicate that after 2 h, some yeasts already adhered (fig. 2a) and some already entered the cuticle (fig. 2b). at 8-22 h post-inoculation, an increase in the number of yeast cells adhered to the surface was observed. in addition, for storage times equal to or higher than 48 h, “clusters” of cells were formed, probably by cell division (fig. 1d). for storage times of less than 8 h, inside the cuticle, the number of yeasts present was very low, and randomly distributed. for times higher than 48 h, the increase in the number of yeast cells was correlated with a change in distribution from random to clustered (fig. 2b and c). the first yeast cells were observed in apoplastic spaces around the epidermis at 8 h and around the parenchyma at 22 h. the results indicate that the yeast was distributed towards the inside of the fruit (fig. 1c), moving between the walls of the epidermis and subsequently in the parenchyma apoplast pathway, in a random motion, forming linear 391infante, marquínez, and moreno: tomato peel (solanum lycopersicum l.) colonization by the endophyte yeast candida guilliermondii (castellani) langeron et guerra figure 1. cross-sectional images of tomato fruit epidermis stained with toluidine blue, scale bar = 20 µm. a, anatomical description of tomato fruit epidermis (control sample). nomenclature from matas et al. (2004) and buda et al. (2009). b, c. guilliermondii yeast cells on the surface of the cuticle and inside the cuticle. storage time: 48 h. c, c. guilliermondii cells on and inside the cuticle, the red area indicates an anticlinal peg and, at the top, there are yeast cells entering the fruit. storage time: 22 h. d, clusters of the yeast on the cuticle, yeast located on epidermal cells. storage time: 48 h. e, linear groups of yeast cells in the intercellular spaces (apoplast) of the subepidermal layer. epidermis cells a b c d e core cuticular projection cuticle anticlinal peg outer periclinal epidermal wall external cuticular layer epidermis (11,5-20,6 µm) subepidemal parenchyma 20 µm 392 agron. colomb. 30(3) 2012 groups (fig. 1e) in the intercellular spaces (apoplast). cell injury was not observed and nor was invasion into cells by the c. guilliermondii yeast. after crossing the barriers generated by the external cuticle, in the periclinal walls and cuticular projections, the apoplast pathway generated less resistance since the esquizogen spaces, characteristic of parenchyma, facilitated the movement of the yeast cells. the results of fig. 2 show a high standard error for cell densities. this is because the entry of yeast into the tomato fruit occurs randomly, so that there are many quadrants where cells are not observed; whereas once the yeast manages to cross a point, it is distributed along the less resistant routes. considering a straight path from the distance traveled by the yeast between the surface and its final position, we estimated an average speed of migration into ripe tomato fruit at 0.55±0.16 µm h-1. discussion according to our microhistological observations, together with the absence of yeast in the border of cut samples (800 µm wide), we conclude that the yeast inoculated in the ripe tomato fruits entered the fruits through the intact cuticle and distributed itself inside the fruits via the apoplastic pathway where the yeast was able to enter the intercellular spaces of the epidermis and parenchyma; conversely, other authors suggest a random entry through microdamage in tissues (isaeva et al., 2010). we found that polychromatic staining allowed for the observation of the anticlinal pegs reported by buda et al. (2009), which established a diameter between 1 and 3 µm. in this research, the pegs’ diameters ranged from 0.8 to 1.86 µm and yeast was observed in some of them. as a result, they are proposed as a possible explanation of how the yeast entry is facilitated. this peg structure will soon be studied by atomic force microscopy. in spite of the above, figure 2. the average number of yeast cells/µm2 in function of the time of the sample’s incubation. these measures were observed in different cross-sections of the layers in the tomato epidermis and parenchyma. a, on the cuticle; b, inside the cuticle; c, in the apoplastic spaces of the epidermis; d, in the apoplastic spaces of the parenchyma. in order to count the number of yeast cells, each layer was divided into 50 µm2 areas. in the epidermis and parenchyma, the yeast cells were only in the apoplastic areas. the bars indicate standard error. 6 12 av er ag e nu m be r o f y ea st c el ls / a re a (x 10 -3 ) 0 20 40 60 80 2 time of incubation (hours) 20 16 in apoplastics spaces of the epidermis 10 30 50 70 4 10 0 18 14 22 8 0.6 1.2 av er ag e nu m be r o f y ea st c el ls / ar ea (x 10 -3 ) 0 20 40 60 80 0.2 time of incubation (hours) 1.6 subepidermal parenchyma 10 30 50 70 0.4 1.0 0 1.4 0.8 5 10 av er ag e nu m be r o f y ea st c el ls / a re a (x 10 -3 ) 0 20 40 60 80 0 20 15 25 30 10 30 50 70 on the cuticle 5 10 av er ag e nu m be r o f y ea st c el ls / ar ea (x 10 -3 ) 0 20 40 60 80 0 20 15 25 10 30 50 70 into the cuticle 393infante, marquínez, and moreno: tomato peel (solanum lycopersicum l.) colonization by the endophyte yeast candida guilliermondii (castellani) langeron et guerra yeast cells were also observed in the cuticle at points far from these structures (fig. 1c). saligkarias et al. (2002b) studied the population dynamics of c. guilliermondii after spraying tomato stems placed in dwa agar. they found that the growth of yeast on the stems increased exponentially during the first two d, from 10⁵ to 10⁶ forming units of colony/portion of stem. later, this growth slightly increased until it began to stabilize from day 13 onwards. the fact that the yeast persisted in high concentrations on the surface of the stems, between days 2 and 16, was thought by the authors to be a characteristic that makes the yeast an attractive biocontrol for b. cinerea. saligkarias et al. (2002a, b) considered c. guilliermondii as an epiphytic yeast, and therefore, that measureable yeast populations are only found on the surface (not inside the tissues). moreover, zhao et al. (2008) studied the population dynamics of p. guilliermondii in places of tomato fruit injury and found increases of 10⁵ to 10⁸ forming units of colony/injury in the first 4 d of inoculation. nevertheless, these values are not directly comparable to saligkarias et al. (2002b), because they are different forms of yeast and different organs of the plant. in addition, it is evident that the increase in the amount of yeast is much higher in the injured tissue and this can be related to our observations concerning the ability of c. guilliermondii to grow inside tissues. zhao et al. (2008) have pointed out that p. guilliermondii may be growing among the injured tissues due to the biocontrol effect it has on r. nigricans, and this may happen due to competition for space and nutrients. on the contrary, these authors did not seem to take into consideration the possibility that yeasts could infect intact tissues of the fruit since, in all treatments, they made lesions before implementation. even zhao et al. (2011), who applied p. guilliermondii to tomato fruits and determined its ability to protect them from the effect of fungi affecting postharvest, indicated that the application of antagonistic microorganisms before harvest protects injuries that occur during harvest and transport, therefore, prevents infection with pathogenic fungi, and so p. guilliermondii was considered an epiphytic yeast. the strain of c. guilliermondii used in this research was originally isolated from internal tissues of tomato fruits and the results of this research indicate that it can colonize the internal tissues of a fruit of this species, passing through the intact epidermis. it can also grow in the apoplastic spaces, distributing itself inside them. this agrees with the definition of endophyte yeast given by petrini (1991) and xin et al. (2009). namely, it states that endophyte yeasts are fungi formed by single cells that reproduce asexually by gemmation without a hyphal phase or a reduced hyphal phase, and can dwell in the living tissues of their host without causing apparent damage. it also complies with the condition indicated by hallman et al. (1997) because this strain was isolated from vegetable material, which was superficially disinfected, but without apparent damage on the plant. previously, only larran et al. (2001) had detected endophytic yeasts in tomato leaves, specifically of the rhodotorula genus. many studies emphasize that the interaction between endophyte microorganisms and plants is associated with the biological effects on the plants, such as biological control of soil pathogens and/or promotion of growth, as in the case of the yeast cyberlindnera saturnus (klocker) minter (williopsis saturnus), isolated from corn roots, which produces 3-indoleacetic acid and 3-indole butyric acid that promote plant growth (nassar et al., 2005). in the case of c. guilliermondii, it is clear that it plays a role as a biological control for fruit pathogens, and its mechanisms have been studied by several authors (saligkarias et al., 2002a, b; zhao et al., 2011). endophyte development capacity confers an additional advantage to c. guilliermondii in comparison with other microorganisms that colonize externally. hence, not surprisingly, it has been selected as one of the top two biocontrols for botrytis, aspergillus and rhizopus in grapes, from 129 different strains of diverse microorganisms all considered epiphytic by zahavi et al. (2000). in order to research the nutritional changes in fruits inoculated with the yeast c. guilliermondii, new studies are necessary. moreover, it is vital to employ other techniques to study possible changes in the fruit and fruit surface before yeast is inoculated. this could contribute to the knowledge of the interaction between fruit and yeast. conclusions the methodology in this research shows a new way of studying the dynamics of colonization of the yeast c. guilliermondii in plant tissues. the results demonstrate that c. guilliermondii is an endophytic yeast, capable of entering through the healthy cuticle of the ripe tomato fruit and colonizing the apoplastic spaces without causing damage to plant tissue cells. this makes an important contribution to the knowledge that we need to use this yeast for bio-control purposes; and improving and increasing the storage time of tomato fruits. finally, we also calculated 394 agron. colomb. 30(3) 2012 the speed magnitude of yeast migration during the first 70 h at 0.55±0.16 µm h-1. acknowledgements the project was supported by the vicerrectoría académica pontificia universidad javeriana. the authors would like to thank the anatomy and plant tissue laboratory of the biology department of the universidad nacional de colombia, bogota and the researchers from the mycology and plant pathology laboratory (lamfu) of the universidad de los andes for technical support in the inoculation procedures. literature cited buda, g.j., t. isaacson, a.j. matas, d.j. paolillo, and j.k.c. rose. 2009. three-dimensional imaging of plant cuticle architecture using confocal scanning laser microscopy. plant j. 60, 378-385. fan, q., s. tian, a. jiang, and y. xu. 2001. isolation and screening of biocontrol antagonists of diseases of postharvest fruits. china environ. sci. 21, 313-316. hallman, j., a. quadt-hallman, w.f. mahaffee, and j.w. kloeper. 1997. bacterial endophytes in agricultural crops. can. j. microbiol. 43, 895-914. isaeva, o.v., a.m. glushakova, s.a. garbuz, a.v. kachalkin, and i.y. chernov. 2010. endophytic yeast fungi in plant storage tissues. microbiol. 37, 26-34. kraus, j., h. de sousa, m. rezede, n. castro, c. vecchi, and r. luque. 1998. astra blue and basic fuchin double staining of plant materials. biotech. histochem. 73(5), 235-243. larran, s., c. mónaco, and h.e. alippi. 2001. endophytic fungi in leaves of lycopersicum esculentum mill. world j. microbiol. biotechnol. 17, 181-184. matas, a.j., e.d. cobb, j.a. bartsch, d.j. paolillo, and k.j. niklas. 2004. biomechanics and anatomy of lycopersicon esculentum fruit peels and enzyme-treated samples. amer. j. bot. 91, 352-360. nantawanit, n., a. chanchaichaovivat, b. panijpan, and p. ruenwongsa. 2010. induction of defense response against colletotrichum capsici in chili fruit by the yeast pichia guilliermondii strain r13. biol. control 52, 145-152. nassar, h.a., a. khaled, and a. ei-tarabily. 2005. promotion of plant growth by an auxin-producing isolate of the endophytic yeast williopsis saturns in maize (zea mays l.) roots. biol. fert. soils 42, 97-108. nicot, p.c. 2011. classical and augmentative biological control against diseases and pests: critical status analysis and review of factors influencing their success. in: international organisation for biological and integrated control of noxious animals and plants: west palaearctic regional section (iobc), avignon, france. orberá, t. 2004. métodos moleculares de identificación de levaduras de interés biotecnológico. rev. iberoam. micol. 21, 15-19. pedroza, a., b. quevedo, and a. matiz. 2006. manual de laboratorio. procesos biotecnológicos. editorial pontificia universidad javeriana, bogota. petrini, o. 1991. fungal endophytes of tree leaves. pp. 179-197. in: andrews, j.h. and s.s. hirane (eds.). microbial ecology of leaves. springer, new york, ny. saligkarias, i.d., f.t. gravanis, and h.a.s. epton. 2002a. biological control of botrytis cinerea on pepper and tomato crops by the use of epiphytic yeast candida guilliermondii strains 101 and us 7 and candida oleophila strain i-182: ii. a study on mode of action. biol. control 25, 151-161. saligkarias, i.d., f.t. gravanis, and h.a.s. epton. 2002b. biological control of botritys cinerea on tomato plants by the use of epiphytic yeast candida guilliermondii strains 101 and us 7 and candida oleophila strain i-182: i. in vivo studies. biol. control 25, 143-150. sharma, r.r., s. dinesh, and s. rajbir. 2009. biological control of postharvest diseases of fruits and vegetables by microbial antagonists: a review. biol. control 50, 205-221. wills, r., b. mcglasson, d. graham, and d. joyce. 1998. introducción a la fisiología y manipulación poscosecha de frutas, hortalizas y plantas ornamentales. ediciones acribia, zaragoza, spain. xin, g., d. glawe, and s. doty. 2009. characterization of three endophytic, indole-3-acetic acid producing yeast ocurring in populus trees. mycol. res. 113, 973-980. yu, t., j. chen, r. chen, b. huang, d. liu, and x. zheng. 2007. biocontrol of blue and gray mold diseases of pear fruit by integration of antagonistic yeast with salicylic acid. microbiol. 116, 339-345. zahavi, t., l. cohen, b. weiss, l. schena, a. daus, t. kaplunov, j. zutkhi, r. ben-arie, and s. drobi. 2000. biological control of botrytis, aspergillus and k rots on table and wine grapes in israel. postharv. biol. technol. 20, 115-124. zhang, d., d. spadaro, a. garibaldi, and m.l. guillino. 2011a. potential biocontrol activity of a strain of pichia guilliermondii against grey mold of apples and its possible modes of action. biol. control 57, 193-201. zhang, d., d. spadaro, s. valente, a. garibaldi, and m.l. guillino. 2011b. cloning, characterization and expresion of an exo-glucanasa gene from the antagonistic yeast, pichia guilliermondii against grey mold on apples. biol. control 59, 284-293. zhao, y., k. tu, x. shao, w. jing, and z. su. 2008. effects of the yeast pichia guilliermondii against rhizopus nigricans on tomato fruit. postharv. biol. technol. 49, 113-120. zhao, y., k. tu, j. su s. tu, y. hou, f. liu, and x. zou. 2009. heat treatment in combination with antagonistic yeast reduces diseases and elicits the active defense responses in harvested cherry tomato fruit. j. agric. food chem. 57, 7565-7570. zhao, y., r. wang, t. tu, and k. liu. 2011. efficacy of preharvest spraying with pichia guilliermondii on postharvest decay and quality of cherry tomato fruit during storage. afr. j. biotechnol. 10, 9613-9622. zong, y., j. liu, b. li, g. qin, and g.s. tian. 2010. effects of yeast antagonists in combination with hot water treatment on postharvest diseases of tomato fruit. biol. control 54, 316-321. received for publication: 9 march, 2011. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 plant biotechnology unit, faculty of sciences, pontificia universidad javeriana. bogota (colombia). 2 corresponding author. loyla.rodriguez@javeriana.edu.co agronomía colombiana 30(1), 59-70, 2012 influence of substrate and mycorrhizal fungus on the root and shoot architecture of coffee-shading walnut (cordia alliodora [ruiz et pav.] oken) influencia del sustrato y del hongo de micorriza sobre la arquitectura de raíz y vástago de nogal cafetero (cordia alliodora [ruiz et pav.] oken) loyla rodríguez1, 2 and viviana andrea beltrán1 abstract resumen cordia alliodora (coffee-shading walnut) is a species of economic importance to colombia because of its multiple uses for farmers and for reforestation as a timber and industrial resources, mainly in the central coffee region of the country. the aim of this research was to study parameters of c. alliodora shoot and root system architecture over the first year of development. plants were established in pacho municipality (cundinamarca) at an 2,150 m a.s.l. a split plot design with a randomized complete block and three replicates was applied. within the main plot, we evaluated the substrates (soil, husk and compost 2:1:1; soil and husk 3:2; soil and husk 3:1), and withing the subplot, the mycorrhizal fungus (without fungus, kuklospora colombiana, glomus manihotis and acaulospora lacunosa). substrate type affected c. alliodora root and shoot architectural parameters. plants transplanted into soil, husk and compost 2:1:1 had the best responses in architectural parameters: diameter of the base of the root (7.82 mm), number of secondary roots (48.4), root dry weight (5.38 g), number of leaves (47.33), dry weight of shoots (7.71 g), shoot length (72.64 g) and leaf dry weight (6.28 g) at 384 days after transplant. since no fertilizer was applied to coffee-shading walnut plants, we conclude that the mycorrhizal fungi facilitated a better use and development of mineral elements present in the substrates. la especie cordia alliodora (nogal cafetero) representa importancia económica para colombia debido a los múltiples usos que tiene para agricultores y reforestadores, como recurso maderero e industrial principalmente en la región cafetera central del país. el objetivo de esta investigación fue estudiar parámetros de la arquitectura del sistema radical y de vástago de c. alliodora durante el primer año de desarrollo. las plantas fueron establecidas en el municipio de pacho (cundinamarca) a 2.150 msnm. bajo el diseño de parcelas divididas con distribución de bloques completos al azar con tres repeticiones, se evaluó en la parcela principal el sustrato (suelo, cascarilla y compost 2:1:1; suelo y cascarilla 3:2; suelo y cascarilla 3:1), y en la subparcela, el hongo de micorriza (sin hongo de micorriza, kuklospora colombiana, glomus manihotis y acaulospora lacunosa). el tipo de sustrato afectó parámetros arquitecturales de raíz y vástago en c. alliodora, las plantas trasplantadas en suelo:cascarilla:compost 2:1:1 presentaron las mejores respuestas en los parámetros arquitecturales: diámetros de la base de la raíz (7,82 mm), número de raíces secundarias (48,4), peso seco de la raíz (5,38 g), número de hojas (47,33), peso seco de tallos (7,71g), longitud del vástago (72,64 g) y peso seco foliar (6,28 g) a los 384 días después del transplante. considerando que no se aplicó fertilización a las plantas de nogal cafetero, los hongos de micorriza evaluados favorecieron una mejor utilización y aprovechamiento de los elementos minerales presentes en los sustratos. key words: growth dynamic, development, substrate, mycorrhizal, forest species. palabras clave: dinámica de crecimiento, desarrollo, sustrato, micorriza, especie forestal. introduction globally, environmental policies and actions attempt to reduce key pressures on ecosystems, the environment and biodiversity, by incorporating strategies based on sustainable management of environmental goods and services and, the efficient use of natural resources. the colombian forestry sector should strive to minimize the negative impact of farming activities on forests and tree farms, and comply with the conpes (2010) reforestation objectives to reduce the deforestation rate (15% annually). therefore, the development of the forestry chain will ensure the sustainable production of forest trees and high quality products that meet the domestic demand and reduce the need to import these products (conpes, 2010). in the case of forest species used as timber such as cordia alliodora (ruiz et pav.) oken, farmers and forestry companies have difficulties to obtain permanent production of high quality trees to ensure their commercialization, 60 agron. colomb. 30(1) 2012 because the environmental component is not included in the planning and development of production systems. likewise, there are few studies about the plant growth from a dynamic and comprehensive aspect with a morphological and ecological approach (hallé et al., 1978; perreta and vegetti, 2005). these situations can often become limiting factors for the establishment of plantations, whereas plant architecture is the result of the interaction between endogenous growth processes and the constraints exerted by the environment (barthelemy and caraglio, 2007; sussex and kerk, 2001). c. alliodora is a forest species used in agroforestry because it produces high quality wood, and is also used to provide shade for coffee plantations and pastures and for reforestation programs (palomeque, 2009). in colombia, cordia alliodora is distributed in altitudes from 0 to 2,000 m on the pacific slope, and from 0 to 700 m on the atlantic slope, with 422 ha planted with this species in the departments of tolima, santander, cundinamarca, risaralda, magdalena, cauca, valle del cauca, meta and nariño (salazar et al., 2000). in the context of plant architecture, aspects of plant growth and development related to the shape of the plant shoot and root system are considered. this is a dynamic, global approach to growth and is the result of the operation of the plant meristems in response to environmental conditions (perreta and vegetti, 2005; barthelemy and caraglio, 2007, sussex and kerk, 2001; vester, 2002). the body of a plant is formed from repetitive morphogenetic processes that create fundamental architectural units: the cell, with its ability for division allows the establishment of the meristem. architectural plant studies are related to fundamental concepts such as architectural modeling, architectural unity and repetition. the architectural model expresses the overall growth strategy and is the set of axes that make up the body of the plant during its ontogeny (perreta and vegetti, 2005). the basic architectural unit structure, which allows the prescription of the plant’s body shape, is metamere, formed by the insertion node, the associated leaf (or leaves), the axillary bud, the internode and in many cases the roots (perreta and vegetti, 2005; sussex and kerk, 2001). repetition is the process that allows architectural units repeated partially or completely during ontogeny, in response to environmental conditions, to build the plant body (perreta and vegetti, 2005; barthelemy and caraglio, 2007). the aim of this work was to study parameters of shoot and root system architecture during the first year of development of cordia alliodora plants grown in three substrates and inoculated with three mycorrhizal fungi from three isolates of previously reported glomeromycetes for soil in the colombian coffee zone: kuklospora colombiana (instituto venezolano de investigaciones científica – ivic), glomus manihotis (ivic), acaulospora lacunosa (ivic) and a control. this architectural study on cordia alliodora is a detailed and comprehensive approach to the development of the plant useful to propose management strategies for reforestation, forest production greenhouses, nurseries for the production of trees with excellent quality shafts, because it points to the best propagation technique, from among those compared in this study, to improve yield and mass production of high quality trees, considering that from the perspective of forest products, size and growth dynamics of the shoot and root system are determinants of the quality of the wood and the trees (di lucca, 1995; garber et al., 2008; moglia and giménez, 2006). materials and methods the present study on the root and shoot architecture of cordia alliodora (ruiz et pav.) oken was carried out during the first year of the vegetative stage. the plants were established in the town of pacho (cundinamarca), bambusa station, owned by geoambiente, located at 2,150 m a.s.l., in the dry forest foothills, with an average annual rainfall of 1,500 mm, temperature of 17.5°c and 75% relative humidity. the experimental design was a split plot with distribution using a randomized complete block with three replications. within the main plot, the substrate evaluated was: a mixture s1 soil: husk: compost in proportion 2:1:1 v/v/v, mixture s2 soil: husk in proportion 3:2 v/v mixture s3 soil: husk in proportion 3:1 v/v; within the subplot, we assessed mycorrhizal fungi: hm0 without mycorrhizal fungus, hm1 kuklospora colombiana, hm2 glomus manihotis and hm3 acaulospora lacunosa. each experimental unit consisted of 90 plants. tab. 1 presents the physico-chemical properties of the tested substrates. to establish the field test, c. alliodora seeds were sowed in peat. when the plants reached 8 cm in length they were transplanted to the substrates, with the application of 3 g of mycorrhizal fungi (per bag of homogenized substrate) according to the experimental design. mycorrhizal fungi selected for the study came from three glomeromycetes isolates previously which have been reported in soils of the colombian coffee zone: kuklospora colombiana (ivic), glomus manihotis (ivic), acaulospora lacunosa (ivic), from a germplasm bank where they were propagated in 61rodríguez and beltrán: influence of substrate and mycorrhizal fungus on the root and shoot architecture of coffee-shading walnut (cordia alliodora [ruiz et pav.] oken) brachiaria decumbens at the laboratory of soil-plant interactions of the plant biotechnology group at javeriana university. at 169 days after transplant (dat), the roots of the plants were pruned because the evaluated substrates promoted root growth and elongation pruning was done by taking the root from the substrate and cutting the third portion of the main root apex to the neck. in the vegetative stage of c. alliodora (between 55 and 384 dat) destructive sampling was applied, taking two random plants per experimental unit. in the laboratory of plant physiology of the puj, we evaluated the parameters of the root and shoot architecture: diameter of the base of the root (bd), root length (rl), number of secondary roots (b2) (arias, 2004), orientation angle of the b2 ramification with respect to b1 (roa) (fig. 1a), root dry weight (rdw), leaf dry weight (ldw) and shoots dry weight (sdw), placing samples of organs in a drying oven for 48 h at 35°c, and then recording the dry weight (hunt et al., 2002), root growth (rg) using the methodology proposed by arias (2004), root form (rf) (becerra et al., 2002), sinuosity (s) by means of observation and comparison with a predefined pattern: high (3), middle (2), low (1) or none (0) (fig. 1c ) (arias, 2004), lignification (l) in the table 1. results of substrate physico-chemical analysis (igac). substrate granulometry ph ms (%) ec (ds m-1) oc (%) cec ea ca ma sand (%) lime (%) clay (%) cmol+ kg-1 soil: husk: compost 2:1:1 47.0 27.6 25.4 6.9 5.2 4.0 51.4 23.6 11.1 soilhusk 3:2 43.4 27.3 29.3 5.5 2.2 0.4 5.2 34.9 0.3 7.9 2.8 soilhusk 3:1 14.2 29.4 29.4 5.5 2.4 0.2 4.1 33.1 0.3 8.0 3.0 substrate k na mn (mg l-1) fe (mg l) zn (mg l-1) cu (mg l-1) b (mg l-1) n-nh4 (mg l-1) n-no3 (mg l-1) p (mg l-1) sb (%)cmol+ kg-1 soil: husk: compost 2:1:1 15.5 4.1 40.0 232 34.6 3.0 3.1 9.1 75.5 425 sat soilhusk 3:2 1.5 0.7 12.0 150 7.7 1.3 0.6 5.4 3.7 42.4 36.8 soilhusk 3:1 1.2 0.1 28.0 185 7.4 1.1 0.9 7.2 6.3 40.2 37.1 the methods used for these analyses were: ph with saturation paste, exchangeable aluminum (ea) in cmol+ kg-1 with kcl, cation exchange capacity (cec) in cmol+ kg-1 with 1n ammonium and neutral acetate, organic carbon (oc) in % by walkley-black, n-nh4 ammonia and n-no3 in mg l -1 with kcl 2n, available phosphorus (mg l-1 by bray ii; k, ca, mg, na in cmol+ kg-1 of ammonium acetate, fe, mn, zn, cu, b mg l-1 by extraction with dpta. moisture saturation (ms); electrical conductivity (ec); i cation contents in the soil (sb). figure 1. a) root orientation angle (secondary root) measurement with respect to the root (main) by using an angle meter; b) lignification pattern in the main root; c) sinuous pattern in the root, d) measurement method of the leaf angle in c. alliodora plants. a b c d angle meter string root b1 root b2 0° horizon high medium low null none (0) low (1) medium (2) high (3) 62 agron. colomb. 30(1) 2012 tissues of the root with the previously established pattern of lignification (fig. 1b) (becerra et al., 2002), the root orientation (ro) (arias, 2004), shoot length (sl), leaf orientation angle (loa) with leaf angle meter (fig. 1d), leaf length (ll), number of leaves (nl), ramification (r) according to the spatial organization of secondary axes (branches) (sussex and kerk, 2001; perreta and vegetti, 2005; barthélémy and caraglio, 2007), phyllotaxy (p) (valla, 2005; barthélémy and caraglio 2007), growth type (gt) according to the pattern of activity of the shoot apical meristem (sussex and kerk, 2001; vester, 2002; barthélémy and caraglio, 2007). the statistical analyses were conducted in sas software, the assumptions of normality and homogeneity of variances of the data were checked; because the variables nl, loa, rl, roa and rdw did not meet the assumption of table 2. results of analysis of variance for c. alliodora root architecture parameters. fv df bd1 bd2 bd3 bd4 bd5 bd6 bd7 bd8 bd9 s 2 0.24 ns 7.69** 37.48** 69.78** 49.53** 102.81** 10.48** 61.84** 53.91** mf 3 0.007 ns 0.058 ns 0.45 ns 0.030 ns 2.00 ns 0.84 ns 3.68 ns 0.68 ns 3.90 ns s*mf 6 0.076 ns 0.12 ns 0.12 ns 0.52 ns 0.31 ns 0.10 ns 2.49 ns 0.78 ns 0.73 ns m 1.62 1.86 2.39 3.09 4.53 4.36 5.30 5.06 6.18 r2 0.18 0.65 0.75 0.77 0.60 0.82 0.74 0.69 0.62 cv 17.58 20.61 28.13 27.37 24.24 19.90 22.17 19.70 19.60 fv df rl1 rl2 rl3 rl4 rl5 rl6 rl7 rl8 rl9 s 2 1.55* 5.62** 7.44** 7.94** 0.74 ns 2.49 ns 0.76 ns 0.19 ns 1.40 ns mf 3 0.15 ns 0.24 ns 0.07 ns 0.22 ns 0.46 ns 0.69 ns 0.17 ns 0.15 ns 0.27 ns s*mf 6 0.23 ns 0.048 ns 0.35 ns 0.42 ns 0.52 ns 0.26 ns 0.14 ns 0.18 ns 0.22 ns m 3.80 4.38 5.30 5.55 5.37 5.71 5.98 5.87 5.40 r2 0.37 0.40 0.39 0.39 0.33 0.33 0.19 0.14 0.14 cv 12.53 13.12 14.05 12.82 8.99 9.92 7.93 9.85 14.02 fv df (b2)1 (b2)2 (b2)3 (b2)4 (b2)5 (b2)6 (b2)7 (b2)8 (b2)9 s 2 192.76 ns 2686.79** 4991.07** 9677.92 ns 375.90 ns 4788.20** 407.75* 852.35 ns 1611.96* mf 3 64.40 ns 69.83 ns 444.63 ns 149.31 ns 18.71 ns 125.18 ns 22.32 ns 657.74 ns 204.96 ns s*mf 6 110.28 ns 152.04 ns 223.97 ns 350.51 ns 135.04 ns 177.80 ns 135.85 ns 275.02 ns 243.48 ns m 24.59 29.83 42.52 52.69 23.16 47.45 20.98 52.81 39.25 r2 0.36 0.52 0.47 0.55 0.20 0.46 0.39 0.21 0.26 cv 34.37 34.42 39.12 33.61 46.14 32.12 36.52 35.28 42.07 fv df roa1 roa2 roa3 roa4 roa5 roa6 roa7 roa8 roa9 s 2 0.52 ns 0.027 ns 0.31 ns 0.31* 1.11 ns 0.21 ns 0.32 ns 0.20 ns 3.39* mf 3 0.19 ns 0.09 ns 0.027 ns 0.004 ns 0.77 ns 0.28 ns 0.03 ns 0.36 ns 0.08 ns s*mf 6 0.14 ns 0.064 ns 0.029 ns 0.024 ns 0.92 ns 0.18 ns 0.29 ns 0.27 ns 1.00 ns m 4.74 4.97 4.94 4.76 4.03 4.19 3.69 3.94 5.81 r2 0.25 0.33 0.10 0.30 0.27 0.19 0.34 0.30 0.42 cv 7.92 5.08 4.73 4.82 12.29 11.63 12.44 12.86 10.11 fv df rdw1 rdw2 rdw3 rdw4 rdw5 rdw6 rdw7 rdw8 rdw9 s 2 0.001 ns 0.084** 0.92** 2.62** 1.82** 3.66** 10.91** 3.52** 4.71** mf 3 0.0007 ns 0.0009 ns 0.001 ns 0.003 ns 0.04 ns 0.19 ns 0.098 ns 0.69 ns 0.23 ns s*mf 6 0.001 ns 0.0018 ns 0.003 ns 0.024 ns 0.027 ns 0.26 ns 0.085 ns 0.67 ns 0.12 ns m 0.17 0.22 0.35 0.55 0.93 1.06 1.48 1.64 1.82 r2 0.16 0.47 0.64 0.77 0.47 0.58 0.87 0.46 0.59 cv 22.01 26.83 39.80 29.94 29.37 32.23 16.50 32.76 21.24 bd, basal diameter; rl, root length; b2, secondary root; roa, root orientation angle; rdw, root dry weight; 1, 55 dat; 2, 82 dat; 3, 110 dat; 4, 138 dat; 5, 224 dat; 6, 258 dat; 7, 321 dat; 8, 349 dat; 9, 384 dat. s, substrate; mf, mycorrhizal fungus. ns, not significant; * significant difference (p≤0.05); ** significant difference (p≤0.01), for the duncan test applied to rows. normality, the following changes were made: nl0.7, loa1.5, √rl, roa0.4 and √rdw. analysis of variance was carried out on the parameters bd, rl, b2, roa, rdw, loa, sl and ldw, ll, sdw, nl. for those parameters that showed significant differences (p≤0.05) due to the effects of the substrates or mycorrhizal fungi, duncan’s test was applied for comparison of means. for variables rg, rf, s, l, ro, r, p and gt, a qualitative description was made of the obtained results. results and discussion significant differences were recorded for bd, rl, b2, roa, rdw, sl and ldw substrate, while the interaction between mycorrhizal fungi and the substrate: mycorrhizal fungus did not show an effect on the evaluated parameters (tabs. 2 and 3). 63rodríguez and beltrán: influence of substrate and mycorrhizal fungus on the root and shoot architecture of coffee-shading walnut (cordia alliodora [ruiz et pav.] oken) table 3. results of analysis of variance for parameters of shoot architecture in c. alliodora. fv df sl1 sl2 sl3 sl4 sl5 sl6 sl7 sl8 sl9 s 2 10.32** 119.27** 1042.98** 4884.38** 4398.77** 12557.25** 10131.44** 13457.66** 13478.23** mf 3 0.23 ns 0.56 ns 3.25 ns 13.93 ns 372.23 ns 29.03 ns 120.39 ns 61.19 ns 123.49 ns s*mf 6 0.83 ns 1.04 ns 3.88 ns 20.56 ns 127.23 ns 77.16 ns 27.79 ns 67.47 ns 95.11 ns m 5.44 7.43 10.93 16.50 22.03 27.12 35.69 34.81 46.27 r2 0.23 0.60 0.75 0.88 0.43 0.92 0.85 0.85 0.75 cv 21.26 22.03 30.79 27.44 64.69 20.82 21.06 24.03 26.17 fv df loa1 loa2 loa3 loa4 loa5 loa6 loa7 loa8 loa9 s 2 6036.51 ns 26770.63** 518.46 ns 88351.44** 4572.81 ns 32217.87 ns 40351.80 ns 180616.35** 2104242.52** mf 3 2303.61 ns 1206.54 ns 3.82 ns 1769.70 ns 2830.33 ns 8998.97 ns 14500.24 ns 8302.67 ns 365014.15 ns s*mf 6 1773.45 ns 1903.79 ns 287.68 ns 540.64 ns 2141.56 ns 17991.71 ns 14963.72 ns 4537.74 ns 166672.55 ns m 94.64 40.54 7.58 57.84 47.03 265.78 450.55 3.88.15 1166.10 r2 0.083 0.37 0.083 0.69 0.11 0.09 0.21 0.33 0.40 cv 65.74 102.51 253.44 69.07 109.47 50.63 22.17 37.65 32.23 fv df ldw1 ldw2 ldw3 ldw4 ldw5 ldw6 ldw7 ldw8 ldw9 s 2 0.010** 0.37** 6.24** 22.23** 23.80** 34.07** 64.91** 36.43** 59.58** mf 3 0.0006 ns 0.009 ns 0.0080 ns 0.14 ns 0.96 ns 0.60 ns 2.41 ns 0.69 ns 15.91 ns s*mf 6 0.0010 ns 0.0071 ns 0.012 ns 0.19 ns 0.75 ns 0.54 ns 0.92 ns 0.73 ns 2.67 ns m 0.04 0.13 0.43 0.78 1.60 1.40 2.26 1.80 3.79 r2 0.32 0.55 0.63 0.76 0.70 0.71 0.63 0.59 0.52 cv 69.35 74.13 81.22 56.85 49.96 47.62 49.72 50.71 47.18 fv df ll1 ll2 ll3 ll4 ll5 ll6 ll7 ll8 ll9 s 2 10.38** 56.65** 140.89** 255.82** 107.67** 45.99** 3.95 ns 4.18 ns 9.15** mf 3 0.16 ns 1.18 ns 0.62 ns 1.95 ns 0.026 ns 3.72 ns 0.82 ns 4.17 ns 7.61 ns s*mf 6 1.14 ns 1.27 ns 0.31 ns 2.30 ns 1.30 ns 2.77 ns 10.44 ns 4.22 ns 8.00 ns m 2.61 3.87 4.81 6.10 6.51 7.25 8.89 8.97 8.19 r2 0.45 0.71 0.87 0.86 0.67 0.41 0.063 0.10 0.36 cv 26.01 22.17 16.69 18.81 19.81 210.02 19.86 22.04 19.73 fv df sdw1 sdw2 sdw3 sdw4 sdw5 sdw6 sdw7 sdw8 sdw9 s 2 0.00075 ns 0.015** 0.50** 3.81** 11.71** 39.45** 153.65** 110.57** 281.32** mf 3 0.000027 ns 0.00032 ns 0.0021 ns 0.0099 ns 0.73 ns 0.694 ns 0.84 ns 1.17 ns 24.74 ns s*mf 6 0.00042 ns 0.00015 ns 0.0013 ns 0.018 ns 0.53 ns 0.094 ns 0.48 ns 0.60 ns 6.79 ns m 0.019 0.039 0.13 0.30 0.63 1.04 2.21 1.08 3.78 r2 0.15 0.52 0.56 0.74 0.64 0.87 0.86 0.71 0.71 cv 38.90 54.90 90.69 68.36 75.59 39.82 39.89 56.36 53.34 fv df nl1 nl2 nl3 nl4 nl5 nl6 nl7 nl8 nl9 s 2 5.07** 18.75** 17.46** 41.86** 36.44** 110.97** 216.32** 109.85** 339.97** mf 3 0.61 0.31 0.27 14.52 3.51 3.74 10.81 1.30 19.98 ns s*mf 6 0.33 ns 0.43 ns 0.17 ns 0.53 ns 1.78 ns 4.71 ns 10.25 ns 7.28 ns 37.74 ns m 3.28 4.31 5.14 5.34 6.19 6.74 7.34 5.37 10.46 r2 0.36 0.53 0.50 0.63 0.36 0.46 0.52 0.39 0.62 cv 17.45 16.99 15.11 16.76 25.77 30.94 35.66 40.54 32.50 sl, shoot length; loa, leaf orientation angle; ldw, leaf dry weight; ll, leaf lenght; sdw, shoot dry weight; nl, number of leaves; 1, 55 dat; 2, 82 dat; 3, 110 dat; 4, 138 dat; 5, 224 dat; 6, 258 dat; 7, 321 dat; 8, 349 dat; 9, 384 dat. s, substrate; mf, mycorrhizal fungus. ns, not significant; * significant difference (p≤0.05); ** significant difference (p≤0.01), for the duncan test applied to rows. effect of the substrate on the root and shoot architecture parameters in c. alliodora the duncan test generally defined two groups for parameters: bd, rl, b2, roa, rdw, sl, loa, ldw, ll, sdw and nl; group a for mixture soil: husk: compost and group b for mixtures soil: husk 3:2 and soil: husk 3:1 (tab. 4). c. alliodora plants planted in soil:husk:compost had higher base diameter, longer roots, higher number of secondary roots, greater root dry weight during the evaluation period in comparison to soil: husk 3:2 and soil: husk 3:1 (fig. 2); the mixture of soil: husk: compost possibly contributed more to establish favorable conditions for the growth of plants, containing compost, which is an organic product that contains a high content of essential mineral elements (tab. 1) such as n-nh4 (9.1 mg l-1), n-no3 (75.5 mg l-1), phosphorus (425 mg l-1), magnesium (11.1 cmol+ kg-1), potassium (15.5 cmol+ kg-1) which have positive effects on growth and development of c. alliodora plants (shiralipoudre et al., 1992; saeboa and ferrini, 2006; fageria et al., 2008). 64 agron. colomb. 30(1) 2012 compost is a product used in urban areas for the recovery of degraded soils, containing organic compounds such as humic and fulvic acids that remain in the soil after degradation of organic matter and influence positively biological processes in the soil. the soil structure significantly improves with the application of compost, since it increases porosity and the water retention capacity, which favors development of the root apical meristem, facilitates the penetration of the root and increases the capacity of soil water storage. in addition to root growth, it increases the absorption and transport of nutrients, which leads to improve nutritional status of plants (saeboa and ferrini, 2006; shiralipoudre et al., 1992). changes in the rl, b2, rdw, and bd parameters were determined by organogenesis and morphogenetic events which allow the establishment of the root of c. alliodora plants (sussex and kerk, 2001; vester, 2002; barthélémy and caraglio, 2007; perreta and vegetti, 2005). these changes occurred in two successive stages of root growth (fig. 2), the logarithmic phase that occurred between 55 and 82 dat and was characterized by an increase in the speed of b1 and b2 root growth and accumulation of root dry weight. with time, at this stage, organogenesis was the result of the operation activity of the undifferentiated cells of the root apical meristem, likewise at this stage, lateral ramification of the root began (barthélémy and caraglio, 2007; lynch, 1995). in the second phase, with exponential growth of the root, which occurred between 82 and 384 dat, processes related to the ramification of the root continued. on average, there were 20 b2 roots, determining the root polytomy (barthélémy and caraglio, 2007; perreta and vegetti, 2005; table 4. effect of the substrate on the root and shoot architecture parameters in c. alliodora. substrate sl loa ldw ll sdw nl soil:husk:compost (55-384 dat) a (55-384 dat) a (55-384 dat) a (55-384 dat) a (55-384 dat) a (55-384 dat) a soil:husk (55-384 dat) b (55-384 dat) a (55-384 dat) b (55-384 dat) b (55-384 dat) b (55-384 dat) b soil:husk (349-384 dat) bc (321-384 dat) ab (384 dat) bc (321-384dat) ac (55-384 dat) b (384 dat) bc substrate bd rl b2 roa rdw soil: husk:compost (55-384 dat) a (384 dat) ab (55-384 dat) a (55-384 dat) a (55-384 dat) a soil:husk (55-384 dat) b (224 dat) ab; (258-384 dat) a (349-384 dat) ab (55, 138 dat) ab (55dat) ab soil:husk (258-321 dat) bc (349-384 dat) ba (258 dat) bc; (349 dat) a (82,110, 258,349 dat) a; (55, 224384 dat) b (55 dat) a; (82, 110, 349 dat) b; (138-321, 384 dat) c sl, shoot length; loa, leaf orientation angle; ldw, leaf dry weight; ll, leaf lenght; sdw, shoot dry weight; nl, number of leaves; bd, basal diameter; rl, root lenght; b2, secondary roots; rdw, root dry weight. means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to duncan’s test (p≤0.05). r oo t w ei gh t r oo t ( g) day after transplantion 55 82 110 138 224 258 321 349 384 0 1 2 3 4 5 6 10 20 30 40 50 60 70 80 n um be r se co nd ar y ro ot s (b 2) day after transplantion 55 82 110 138 224 258 321 349 384 10 15 20 25 30 35 40 45 r oo t l en gh t ( cm ) 55 82 110 138 224 258 321 349 384 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 55 82 110 138 224 258 321 349 384 d ia m et er b as e ro ot ( m m ) soil: husk: compost 2:1:1 soil: husk 3:2 soil: husk 3:1 figure 2. root architecture parameters in c. alliodora as affected by the substrate. 65rodríguez and beltrán: influence of substrate and mycorrhizal fungus on the root and shoot architecture of coffee-shading walnut (cordia alliodora [ruiz et pav.] oken) lynch, 1995). at 224 dat (fig. 2), there was a reduction of the parameters related to the extension and ramification of the root: mainly rl and b2, caused by root pruning, a practice that was necessary considering the excessive root growth of c. alliodora plants. in the substrate soil: husk: compost 2:1:1, the reduction in rl and b2 was highly significant. this is explained because this substrate led to greater root growth between 52 and 138 dat. therefore, root pruning at 169 dat allowed a larger proportion of root reduction in comparison to the other tested substrates. likewise, the plant required more time to recover from this management technique, whereby the rl at 384 dat was lower than the other treatments. according to several authors, root pruning is a nursery technique that allows control of the root growth pattern. it is usually used to increase the survival of transplanted trees. root pruning has an important potential to control the root system growth at a relatively small volume and to increase the number of hairs (low et al., 2011; watson and davis, 1987). gilman (1992) states that each plant species has a determined characteristic shoot/root ratio; when changing the ratio with pruning techniques, the plant responds by redistributing the photo-assimilates to replace removed organs. the angle of orientation of b2 with respect to b1 (roa) and root orientation in c. alliodora were not generally affected by the substrates, so we can say that these specific parameters of root architecture are non plastic traits, that is, they are not influenced by the soil conditions (chambell et al., 2005; de kroon et al., 2005; sultan, 2003). the orientation of b1 was determined as orthogravitropic, considering that the extension of the taproot (b1) was positively guided by gravity, while the b2 axes were unevenly distributed about the b1 axis with orientation angles less than 83° (tab. 5, fig. 3), because the b2 axes originated from the main root and oriented with positive direction to gravity, as would gravitropics (arias, 2004). the qualitative characteristics of the root growth response, root form and sinuosity were not influenced by the substrate type during the 384 dat; then, these traits were considered non-plastic (chambell et al., 2005; de kroon et al., 2005; sultan, 2003). the b1 axis of the root showed undefined growth during the 384 dat. in general, the root architecture parameters rl, bd and rdw increased between two successive samples (fig. 2) (arias, 2004; barthélémy and caraglio, 2007; perreta and vegetti, 2005). the root form of c. alliodora was defined as pivotal wherein the b1 axis was well differentiated, long and thick, and grew faster than the b2 roots (fig. 3b). the sinuosity degree of b1 axis in the root of c. alliodora was not influenced by the substrates and was low until 110 dat and medium from 138 to 384 dat (tab. 5). although, the degree of lignification of root axis b1 was not affected by the substrate, it increased through the vegetative stage; low until 55 dat, medium until 82 dat, and high until 384 dat (tab. 5); during the growth cycle of woody plants, the deposit of lignin in the cell walls is necessary. lignin is a phenolic compound with functional significance for the plant because it confers mechanical support (structural rigidity and durability) to plant tissues, enhancing lignification of the vascular elements and thereby increasing sap conduction, and it is also associated with the plant defense mechanisms (boudet, 2000; cervilla et al., 2009). the shoot architecture parameters: length of shoot, leaf length, leaf dry weight and shoot dry weight, was influenced by the substrate, with the mixture soil: husk: compost table 5. description of the root and shoot architecture parameters of c. alliodora. architectural parameter 55 dat 82 dat 110 dat 138 dat 224 dat 258 dat 321 dat 349 dat 384 dat orientation of the root orthogravitropic roa (°) 49.65 55.52 54.66 49.94 33.68 36.97 27.11 32.08 83.81 bd (mm) 1.62 1.86 2.39 3.09 4.53 4.36 5.30 5.06 6.18 lignification (%) low (76) medium (64) high (100) high (100) high (100) high (100) high (100) high (100) high (100) sinuosity low (94) low (92) low (96) medium (100) medium (100) medium (71) medium (96) medium (100) medium (100) root growth undefined root form pivotal loa (%) 22.77 24.03 24.84 24.97 25.38 39.8651 59.28 52.01 108.34 ramification lateral growth type undetermined. continuous phyllotaxy alternating spiral no. of principle shafts 1 no. of secondary bud shafts 0 1 2 2 0.21 6.6 7.9 6.12 15.7 dat, days after transplantation. 66 agron. colomb. 30(1) 2012 showing the highest readings (tabs. 3 and 4) due to the presence of compost, an organic product that increases shoot biomass because it provides greater amounts of essential nutrients n, p, k, ca, mg, s, fe, zn, cu and mn (tab. 1) for root and organ growth in c. alliodora (saeboa and ferrini, 2006); rivero et al. (2004) argue that root growth increases stability of trees, because a larger volume of soil explored by the roots leads to a better nutritional status and less plant stress, likewise, compost improves the quality of soil organic matter, contributing to a higher content of humic compounds in the soil, maintaining a balance between the microorganisms present in the substrate (rivero et al., 2004; pascual et al., 2002). furthermore, this substrate contains rice husks, which provide better drainage and maintain a uniform temperature in the ground, ensuring uniform distribution of soil moisture and allowing good soil aeration (rodríguez, 2007). in the initial period of growth until 138 dat, shoot organs in c. alliodora plants form part of the organogenesis and extension morphogenetic processes of the shoot and leaves to form metamere, basic morphological units to shoot formation in c. alliodora (perreta and vegetti, 2005; volkenburgh, 1999). according to barthélémy and caraglio (2007), in the active growth phase (logarithmic), the shoot apical meristem develops new leaves and shoots, which then elongate to form metamere. subsequently, between 138 and 384 dat, the processes of overlapping and reiteration in metamere allow the construction of the shoot growth model in c. alliodora (fig. 3) (perreta and vegetti, 2005). during leaf ontogeny, the orientation angle of the leaves was aff ected by the substrates (tabs. 3 and 4) with the mixture soil: compost: husk having the highest infl uence; the compost probably promoted greater accumulation of organic compounds in the leaves, which increased the loa (saeboa and ferrini, 2006). between 55 and 384 dat, leaf lamina development events occurred. as the growth cycle of the plants unfolded, dry matter was translocated and accumulated in the leaves as processes of cell division and expansion which are essential for the formation of leaf biomass. th erefore, an increase in ldw was also seen (fig. 4), leading to the leaves descending due to increased biomass, hence, the leaf angle with the horizontal line increased as the leaves were growing (volkwnburg, 1999). during the 384 dat evaluated, the architectural pattern of c. alliodora corresponds to the “fagerlind” model proposed by vester (2002) for cordia, which is characterized by a single sympodial orthotropic axis with continued growth and the loa was plagiotropic with angle orientations of 108° on average for the 384 dat. c. alliodora presented lateral ramifi cation, with the presence and organization of secondary axes towards the apex of the shoot, the leaf arrangement along the principle axis or phyllotaxy was determined as alternating spiral because at each metamere, a leaf is inserted at each node, in an alternating spiral arrangement along the principal axis (fig. 3, tab. 5). according to the pattern of activity of the apical meristem shoot in c. alliodora, the growth rate was established as indeterminate and continuous, i.e. the apical meristem of the shoot did not transform into another structure (infl orescence, tendril, parenchyma ball, etc.) that would stop the growth of the plant, constant shoot growth was observed throughout the evaluation period of 384 dat (fig. 3) (vester, 2002; perreta and vegetti, 2005; barthélémy and caraglio, 2007; moglia and giménez, 2006). effect of interaction substrate:mycorrhizal fungus on the root and shoot architecture parameters in cordia alliodora in the interaction of the three substrates: mixture soil: husk: compost 2:1:1, soil: husk 3:2 and soil: husk 3:1 with mycorrhizal fungi: hm0 (without mycorrhizal fungus), kuklospora colombiana, glomus manihotis and acaulospora lacunosa no statistical diff erences were seen for any of the variables from the root and shoot architecture evaluated during the 384 dat, because the eff ects of the application of mycorrhizal fungi did not invoke an immediate response in the architectural parameters evaluated (tabs. 2 and 3); however, it is important to highlight the advantages of the use of mycorrhizal fungi in agroforestry systems: the use of arbuscular mycorrhizae in tree farms and agricultural systems contribute to mineral nutrient uptake by the plant due to a greater volume of rhizosphereic soil due to mycorrhizal hyphae (schuler et al., 2001). figure 3. architecture of shoot (a) and root (b) of c. alliodora at 82 (left) and 349 (right) dat, respectively. a b 67rodríguez and beltrán: influence of substrate and mycorrhizal fungus on the root and shoot architecture of coffee-shading walnut (cordia alliodora [ruiz et pav.] oken) because no fertilizer was applied to the plants, the results indicate that the evaluated mycorrhizal fungi promoted a better use and development of mineral elements present in the substrates. therefore, for sustainable use and management of resources in production systems, the use of mycorrhizal fungi is important, which are highly effective in compensating for the reduction or removal of chemical inputs. similarly, more mobile ions present in the soil solution such as no3, p, zn, cu and mo, and to a less extent k and s, are more readily available to the plant as a result of mycorrhizae. the absorption of less mobile mineral elements depends on the area of soil encompassed by the roots of the plant; in this case, mycorrhizal roots have advantages over non-mycorrhizal roots because the external mycelium extends farther than the root hairs (guerra, 2008). root and shoot architectural parameters of c. alliodora plants presented in the first two stages of plant growth curves: a logarithmic phase that occurred until 138 dat for bd, rl, rdw, until 224 dat for sdw, until 321 dat for nl, until 224 dat for sl and until 258 dat for ldw; subsequently an exponential growth stage for these variables occurred until 384 dat (figs. 5 and 6). in general, plants grown in the substrate soil: husk: compost interacting with kuklospora colombiana, glomus manihotis and acaulospora lacunosa presented higher averages than other interactions. studies conducted to evaluate the effect of combined application of organic substrates and mycorrhizal fungi on plant growth claim that organic substrates favor mycorrhizal association (franco et al., 2008; cuenca et al., 2007; maciel et al., 2002; wang and yong-shi, 2008), leading to changes in the root structure with more numerous, longer lateral roots (de luca et al., 2007; blanco and salas, 1997; calderón et al., 2000). redel et al. (2006) and maciel et al. (2002) state that the use of mycorrhizal fungi provides nutritional benefits to the plant when there is an application of chemical fertilizers, which are reflected in higher growth. this is confirmed by donoso et al. (2008) who also clarifies that the use of mycorrhizae with the application of an organic fertilizer such as compost greatly favors growth. the parameters b2 and rl increased up to 138 dat due to the evaluated interaction substrate:mycorrhizal fungus, however at 224 dat they degreased as a result of root pruning on the c. alliodora plants (fig. 5). the types of ramification and phyllotaxy of cordia alliodora were not affected by the interaction substrate: mycorrhizal fungus, which is considered as non-dynamic parameter, the phyllotaxy was determined as lateral (fig. 3) and the type of growth in accordance with the pattern of activity in the apical meristem was established as indeterminate and continuous (palacio and rodríguez, 2007). figure 4. shoot architecture parameters in c. alliodora as affected by the substrate. day after transplantion 55 82 110 138 224 258 321 349 384 0 1 2 3 4 5 7 6 l ea f d ry w ei gh t ( g) 0 20 40 60 80 day after transplantion 55 82 110 138 224 258 321 349 384 s ho ot le ng ht ( cm ) soil: husk: compost 2:1:1 soil: husk 3:2 soil: husk 3:1 0 10 20 30 40 50 55 82 110 138 224 258 321 349 384 n um be rs le av es ( cm ) 0 2 4 6 8 10 55 82 110 138 224 258 321 349 384 s te m d ry w ei gh t ( g) 68 agron. colomb. 30(1) 2012 conclusions the substrate type affected the response of the shoot and root architecture parameters of c. alliodora, with the mixture soil: husk: compost (2:1:1) having contributed to the best conditions for growth and development of the plants. the application of the mycorrhizal fungi kuklospora colombiana, glomus manihotis and acaulospora lacunosa did not affect the shoot and root architecture parameters of c. alliodora. figure 5. root architecture parameters of c. alliodora as effected by the interaction substrate: mycorrhizal fungus: s1, soil: husk: compost 2:1:1; s2, soil: husk 3:2; s3, soil: husk 3:1; hm0, no fungus; hm1, kuklospora colombiana; hm2, glomus manihotis; hm3; acaulospora lacunosa. day after transplantion 55 82 110 138 224 258 321 349 384 0 1 2 3 4 5 7 6 8 r oo t d ry w ei gt h (g ) day after transplantion 55 82 110 138 224 258 321 349 384 n um be r se co nd ar y ro ot s (b 2) 0 20 40 60 80 10 30 50 70 90 100 10 15 20 25 30 35 40 45 55 82 110 138 224 258 321 349 384 r oo t l en gt h (c m ) 0 2 4 6 8 10 1 3 5 7 9 55 82 110 138 224 258 321 349 384 d ia m et er b as e ro ot ( m m ) s1hm0 s1hm1 s1hm2 s1hm3 s2hm0 s2hm1 s2hm2 s2hm3 s3hm0 s3hm1 s3hm2 s3hm3 figure 6. shoot architecture parameters of c. alliodora as effected by the interaction substrate: mycorrhizal fungus: s1, soil: husk: compost 2:1:1; s2, soil: husk 3:2; s3, soil: husk 3:1; hm0, no fungus; hm1, kuklospora colombiana; hm2, glomus manihotis; hm3, acaulospora lacunosa. day after transplantion 55 82 110 138 224 258 321 349 384 0 2 4 6 8 10 12 le af d ry w ei gh t ( g) day after transplantion 55 82 110 138 224 258 321 349 384 0 20 40 60 80 10 30 50 70 90 s ho ot le ng ht ( cm ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 55 82 110 138 224 258 321 349 384 n um be r le av es 0 4 8 12 2 6 10 55 82 110 138 224 258 321 349 384 s1hm0 s1hm1 s1hm2 s1hm3 s2hm0 s2hm1 s2hm2 s2hm3 s3hm0 s3hm1 s3hm2 s3hm3 s ho ot s dr y w ei gh t ( cm ) 69rodríguez and beltrán: influence of substrate and mycorrhizal fungus on the root and shoot architecture of coffee-shading walnut (cordia alliodora [ruiz et pav.] oken) acknowledgments the authors express their gratitude to geoambiente for providing the nursery area to carry out this study; biology program students: maría camila villegas infante, laura villamizar carrillo, esyevit karina gonzález roa for contributing to the processing of the plant material and fabio guacaneme castiblanco for assistance with the statistical analysis. this study was funded by the vicerrectoría académica de la pontificia universidad javeriana. literature cited arias, t. 2004. arquitectura de raíces y vástagos de vismia baccifera y de raíces de vismia macrophylla (clusiaceae). caldasia 26(2), 333-358. barthélémy, d. and y. caraglio. 2007. plant architecture: a dynamic, multilevel and comprehensive approach to plant form, structure and ontogeny. ann. bot. 99(3), 375-407. becerra, n., x, marquínez, and e. barrera. 2002. anatomía y morfología de los órganos vegetativos de las plantas vasculares. universidad nacional de colombia, bogota. blanco, f. and e. salas. 1997. micorrizas en la agricultura: contexto mundial e investigación realizada en costa rica. agron. cost. 21(1), 55-67. boudet, a. 2000. lignins and lignification: selected issues. plant physiol. biochem. 38(1/2), 81-96. calderón, l., l. gómez, f. blanco, and l. uribe. 2000. la inoculación con glomus manihotis sobre el crecimiento y desarrollo de plantas de yuca producidas in vitro, en la fase de aclimatización. agron cost. 24(2), 25-29. cervilla, l., m. rosales, m. rubio-wilhelmi, e. sánchez-rodríguez, b. blasco, j. rios, l. romero, and j. ruiz. 2009. involvement of lignification and membrane permeability in the tomato root response to boron toxicity. plant sci. 176, 545-552. chambell, m.r., j. climent, r. alía, and f. valladares. 2005. phenotypic plasticity: a useful framework for understanding adaptation in forest species. invest. agrar. sist. recur. for. 14(3), 334-344. conpes, consejo nacional de política económica y social. 2010. política nacional de competitividad y productividad. document 3668. bogota. cuenca, g., a. cáceres, g. oirdobro, z. hasmy, and c. urdaneta. 2007. las micorrizas arbusculares como alternativa para una agricultura sustentable en áreas tropicales. interciencia 32(1), 23-29. de kroon, h., h. huber, j. stuefer, and j. van groenendael. 2005. a modular concept of phenotypic plasticity in plants. new phytol. 166, 73-82. de luca, l., c. flores, and y.s. sarandon. 2007. incidencia de sustratos de fabricación casera sobre el índice de micorrización y la morfología radical en plantines de tomate. rev. bras. agroec. 2(2), 1016-1020. di lucca, m. 1995. curso de modelos de crecimiento y producción forestal. inta, bariloche, argentina. donoso, e., g. lobos, and n. rojas. 2008. efecto de trichoderma harzianum y compost sobre el crecimiento de plántulas de pinus radiata en vivero. bosque 29(1), 52-57. fageria, n., v. baligar, and y. li. 2008. the role of nutrient efficient plants in improving crop yields in the twenty first century. j. plant. nut. 31(6), 1121-1157. franco, a., d. castañeda, c. úsuga, f. gómez, and c. lopera. 2008. efecto de la micorrización y la fertilización en la acumulación de biomasa en plantas de banano (musa aaa cv. gran enano) (musaceae). rev. fac. nac. agron. medellin 61(1), 4269-4278. garber, s., r. monserud, and d. maguire. 2008. crown recession patterns in three conifer species of the northern rocky mountain. for. sci. proq. agr. j. 54(6), 628-633. gilman, e. 1992. effect of root pruning prior to transplanting on establishment of southern magnolia in the landscape. j. arboric. 18(4), 197-201. guerra s., b.e. 2008. micorriza arbuscular. recurso microbiológico en la agricultura sostenible. tec. marcha 21(1), 191-201. hallé, f.r., r.a. oldeman, and p.b. tomlinson. 1978. tropical trees and forests. an architectural analysis. springer, berlin. hunt, r., d.r. causton, b. shipley, and p. askew. 2002 .a modern tool for classical plant growth analysis. ann. bot. 90, 485-488. lynch, j. 1995. root architecture and plant productivity. plant physiol. 109, 7-13. low, m., l. whitfield, a. rutter, and b.a. zeeb. 2011. the effects of pruning and nodal adventitious roots on polychlorinated biphenyl uptake by cucurbita pepo grown in field conditions. env. pol. 159, 769-775. maciel, n., n. mogollón, and c. cásares. 2002. efectos del sustrato y la fertilización en el crecimiento de spathiphyllum ‘petite’. proc. interam. soc. trop. hort. 46, 103-105. moglia, j. and a.m. giménez. 2006. análisis de la arquitectura vegetal: resultados preliminares de la arquitectura vegetal de prosopis alba y p. nigra. facultad de ciencias forestales, universidad nacional de santiago, santiago. palacio, k. and n. rodríguez. 2007. plasticidad fenotípica en lippia alba (verbenaceae) en respuesta a la disponibilidad hídrica en dos ambientes lumínicos. act. biol. col. 12(5), 187-198. palomeque, e. 2009. sistemas agroforestales, una alternativa del campo. in: http://w w w.monograf ias.com/trabajos-pdf2/ sistemas-agroforestales/sistemas-agroforestales.pdf; consulted: march, 2012. pascual, j.a., c. garcía, t. hernández, s. lerma, and j.m. lynch. 2002. effectiveness of municipal waste compost and its humic fraction in suppressing pythium ultimum. mic. eco. 44, 59-68. perreta, m.g. and a. vegetti. 2005. patrones estructurales en las plantas vasculares: una revisión. gay. bot. 62(1), 9-19. redel, y., r. rubio, and f. borie. 2006. efecto de la adición de residuos de cosecha y de un hongo micorrizógeno sobre el crecimiento de trigo y parámetros químicos y biológicos de un andisol. agric. tec. 66(2), 174-184. rivero, c., t. chirenje, g. martínez. 2004. influence of compost on soil organic matter quality under tropical conditions. geoderma 123, 355-361. 70 agron. colomb. 30(1) 2012 rodríguez, g. 2007. efecto de la cobertura del suelo con cascarilla de arroz en el crecimiento y rendimiento del tomate de ramillete. cien. inv. ag. 34(3), 225-230. saeboa, a. and f. ferrini. 2006. the use of compost in urban green areas. a review for practical application. urb. for. urb. green. 4, 159-169. salazar, r., c. soihet, and j. méndez. 2000. manejo de semillas de 100 especies forestales de américa latina. catie, turrialba, costa rica. shiralipoudre, a., d. mcconnelaln, and s. smith. 1992. uses and benefits of msw compost: a review and an assessment. biom. bioen. 3(34), 267-279. schuler, a., d. schwarzott, and c. walker. 2001. a new fungal phylum, the glomeromycota: phylogeny and evolution. mycol. res. 105, 1413-1421. sultan, s. 2003. phenotypic plasticity in plants: a case study in ecological development. evol. develop. 5(1), 25-33. sussex, i.m. and n.m. kerk. 2001. the evolution of plant architecture. ann. bot. 5, 33-37. valla, j.j. 2005. botánica: morfología de las plantas superiores. hemisferio sur, buenos aires. volkenburgh, v.e. 1999. leaf expansion – an integrating plant behaviour. planta 22, 1463-1473. vester, h. 2002. modelos arquitectónicos. en la flora arbórea de la península de yucatán. bol. soc. bot. méx. 71, 45-57. wang, f.y. and z. yong-shi. 2008. biodiversity of arbuscular mycorrhizal fungi in china: a review. adv. env. biol. 2(1), 31-39. watson, g. and t. davis. 1987. the effect of root pruning on the root system of nursery trees. j. arboric. 13(5), 126-130. autor ln v í ta d o agro y controversia agro and controversy nilson lópez soto* resumen la agricultura nacional ha vivido periodos recurrentes de crisis en los últimos 20 años; las cifras no exentas de polémica muestran puntos altos y bajos en el crecimiento del producto sectorial y las áreas sembradas. el modelo económico del país en la última década, con una apertura más acelerada del comercio exterior y cambios en la intervención del estado, a no dudarlo, ha tenido que ver con el desenvolvimiento reciente del sector. en el cuatrenio que termina para muchos analistas la crisis agraria persiste y se agrava; el gobierno piensa lo contrario, habla de recuperación y muestra los niveles de crecimiento, en especial del año 2000. se intenta en este artículo presentar puntos de vista de uno y otro enfoque, y hacer una evaluación de la situación en general. palabras claves: crisis, controversia, políticas agrarias, crecimiento, productores, instituciones, modelo económico. summary in the last twenty years the national agriculture has been had various crisis; the numbers present points high and low of growth of sectorial product and area seed. the economic opening and changes in the state's actions have influence on recent development of sector. in the last fourth years, for some people the agrarian crisis continues; the government thinks different, and speaks of recuperation. the purpose in this article is to present the two approaches, and to make an evaluation of general situation. key words: crisis, controversy, agrarian policy, development. entrepreneurs, institutions, peasants. antecedentes en los últimos 20 años, las palabras "crisis" y sector agropecuario en colombia, parecen ir siempre de la mano; con cifras de crecimiento negativas en alguno años mediados de los 80's, fines de los 90's pero con • profesor titular, universidad nacional. l misión rural (1998). 2 el colombiano (2002) fuerte reactivación en otros (1989, 2000, por ejemplo), en general se puede afirmar que el sector no despega en forma definitiva y sostenible, y por ello su papel en el desarrollo económico de una sociedad como la nuestra, se ve deteriorado. un análisis de lo acontecido en este gobierno, debe necesariamente partir de los planteamientos de la misión rural' la cual considera que en el sector rural nacional existe un problema serio y se carece de un diagnóstico objetivo y compartido; entre otros aspectos destaca: una nueva estructura del sector rural (fuerte disminución en cultivos transitorios), un nuevo escenario internacional globalizado, la inequidad e ineficiencia en el acceso a oportunidades (por enésima vez se habla de la distribución de la tierra), la persistencia de la pobreza y el desarrollo humano, una crisis política e institucional que deriva en una perdida de gobernabilidad y convivencia, los costos ambientales, la crisis de liderazgo y el agotamiento de un modelo de desarrollo que se refleja en el país y en el sector; no puede haber dudas: de aquí es fácil deducir un panorama de crisis y de situaciones indeseables. ahora, ¿qué ha pasado en el último tiempo?; aquí aparece la palabra controversia como un actor central. para unos, generalmente voceros del gobierno, las cosas han mejorado sensiblemente y la tendencia positiva se debe mantener; críticos de un amplio espectro no piensan lo mismo y consideran que la situación rural no ha cambiado mucho y se sigue reproduciendo la pobreza y el conocido dualismo de modernidad y atraso. haciendo abstracción del viejo líopor cierto todavía no resuelto de las estadísticas oficiales agropecuarias, el pib sectorial sin café creció (-) 0.87%, 3.24%, 5.11% en 1998, 1999, 2000 respectivamente y el total de superficie cultivada alcanzó su nivel más bajo en 1998 y después se ha venido incrementando", a lo largo del año 2001 se presentan muchas discrepancias sobre la recuperación agropecuaria y las buenas noticias que generalmente presenta el ministro del ramo rodrigo villalba. las críticas las inicia el ex-presidente lópez michelsen, quien considera que las hortalizas no agronomía colombiana, 2002.19 (1-2): 7-11 pueden ser un jalonador tan importante de crecimiento; tercia la contraloría general, que en cierta forma está de acuerdo con lo anterior, reduce el porcentaje de crecimiento de 2000 a 4% y considera que el agro resurgió más por acciones individuales que por políticas oficiales, así como por un repunte de la economía campesina' ; otro analista cree que "es mucho lo que queda por hacer para la recuperación agrícola del país en el 200 1"y afirma que después de una dificil situación de mercado de dos de los principales cultivos café y algodón el pasado afio, se espera una recuperación de maíz y reactivación de las cosechas de algodón". de todas formas, fuentes del gobierno y algunos voceros privados consideran que el campo es un motor de la economía, y crece en medio de inseguridad, esperándose para el 2001 un tasa del 6%. hay más puntos de vista divergentes, pero es conveniente introducir otros elementos: la incidencia del plan colombia en materia agraria; la relevancia de la paz para resolver el problema del sector, punto de vista irrebatible y que es retomado por la denominada "la misión paz", promovida por empresarios particulares y el icesi, quienes hacen una propuesta de reactivación agropecuaria; un censo de anuc (asociación nacional de usuarios campesinos) revela que de 15.5 millones de campesinos que existían en colombia, al menos 5 millones abandonaron el campo o las labores agrícolas en los últimos 10 años, en agosto del 2001 se produce un paro agrario liderado por la "asociación nacional por la salvación agropecuaria", el movimiento social agrario más fuerte que se .ecuerde después de las invasiones de tierras de los setentas, con una fuerte participación de pequeños y medianos productores, el cual logra bloquear medio país, naturalmente es una crítica a las políticas gubernamentales y en palabras de sus dirigentes "busca conseguir un profundo viraje en la orientación neoliberal que destruye el campo ya colombia"; por supuesto se producen rechazos como el de la sac (sociedad de agricultores de colombia), el tradicional gremio de los que se podrían denominar productores modernos del país, apoyos de otros sectores sociales y análisis editoriales como los de "el espectador" que plantea sobre este paro que "la precariedad de nuestro sector agropecuario exige un giro radical que debe incluir no solo correctivos inmediatos sino un estrategia integral para el desarrollo del campos". la coyuntura otra vez el panorama es similar, para unos el problema agrario está en vías de solución, al frente otros no comparten tal apreciación. el ministro vilialba reitera en diversos foros la buena salud del sector y su reverdecimiento constante. un completo informe del diario "el tiempo'" plantea la encrucijada del agro y j el espectador, febrero (2001) 4 vásquez (2001) 5 el espectador, agosto (2001) 6 el tiempo (2001) 7 carta campesina (2001) 8 revista carta financiera (2002) los retos que afronta; no basta, crecer, se debe mejorar la rentabilidad y por ende la competitividad; entre los retos aparecen mejorar los niveles de productividad, fortalecer la posición negociadora de los países de menor desarrollo, integrar criterios científicos y comerciales para la toma de decisiones, incorporar rápidamente a los pequeños productores a las formas empresariales y reducir factores de incertidumbre derivados de los mercados, todo lo anterior se refuerza cuando en el mismo informe se hace referencia a la encuesta empresarial agropecuaria de julio y agosto del 2001, la cual muestra un panorama más agrio que dulce y un campo colombiano golpeado desde hace más de siete años por la crisis económica y la apertura indiscriminada, que lo lleva a un deterioro notable en los márgenes de rentabilidad. para la anuc7 según su presidente octavio ordoñez "... la situación caótica es de todo el sector agropecuario, a consecuencia de políticas nefastas de los últimos gobiernos de corte neoliberal, abanderados de la famosa apertura económica, que en forma salvaje afectó a todo el sector". voceros privados como andreas lorenz en el "ili foro agricultor de exportación, la república aventis" (octubre 2001), reconoce los esfuerzos de las cadenas productivas o c1usters, pero se pregunta por las "causas de una agricultura tan deprimida, tan poco competitiva, tan desorganizada, tan débil"; anif con base en un estudio del banco mundial, plantea la necesidad de regreso al campo como opción de desarrollo e invita a revisar los modelos con sesgos antiagrarios", en fin, reiteraciones de un lado y otro: para la revista "dinero" (nov. 9, 2001) el agro completa dos años de crecimiento sostenido de la mano de la inversión y los nuevos desarrollos tecnológicos, con un motor de recuperación centrado en la asignación de crédito; se insiste en la relevancia de este último instrumento y en el papel de finagro que junto con la empresa privada han propiciado la recuperación de importantes sub-sectores del campo; en el reverso un candidato presidencial (lucho garzón) considera la década del 90 como desastrosa para la agricultura, para otros la desprotección del sector a partir de la apertura acabó con la prosperidad, y las últimas cifras de la cepal hablan de una pobreza de diagnóstico reservado, con visos de mayor gravedad, como bien se sabe, en la zona rural. en estos primeros meses del 2002, como consecuencia del aniversario 40 del !ncora, se ha revivido por lo menos en los medios de prensa el asunto de la tierra y de la reforma agraria, el cual como lo sabe cualquier persona medianamente informada sobre estos temas, está bien. enterrado hace tiempo. algunos títulos son expresivos: "la tierra del olvido"; "van cuarenta años agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 sin tocar la tierra como instrumento de poder"; "más del 60% del área rural está en manos de un 0.4% de los dueños de los predios" (igac-corpoica); etc". los respectivos comentarios añaden que el país está todavía lejos de una verdadera reforma agraria; puntualizan su relevancia inobjetable en un proceso de paz con grupos como los de las farc, destacan una concentración de la propiedad que ha incidido en la subutilización del 30% de los suelos agrícolas, y en el deterioro de los recursos naturales, como consecuencia de la ganaderización y potrerización del campo; también hablan de una contrarreforma por la acción de grupos irregulares y de narcotraficantes. nada nuevo, podría afirmar alguien. lo cierto, es que el problema está ahí y dígase lo que se diga, debe estar en la raíz de la solución real de la vieja crisis agraria. ahora, por lo menos durante 30 años se ha eludido de diversas formas: con sofismas como "no se puede repartir la tierra porque sí", "la tierra no es todo", "es un tema en desuso", "la tierra representa menos del 1% de la renta nacional"; por simple omisión; además por la acción deficiente como es bien conocido del incora. pero se insiste, es ineludible; antes que una connotación-económica la tiene y es conveniente se trata de una decisión política y social inaplazable. en abril y mayo de este año se han producido muchas noticias sobre el sector. entre otras, nuevamente la revista dinero (marzo 22, 2002) afirma que las políticas de los dos últimos años han dinamizado los negocios en el campo colombiano; la pregunta que se hace es si será posible mantener esos resultados hacía el largo plazo; también presenta un análisis de las perspectivas del sector en el plano internacional (omc, alca, can) y una relación de "agrovisión colombia 2025", ejercicio visionario del ministerio del ramo que constituye una propuesta estratégica de estado en el largo plazo, con el fin de conocer las oportunidades y amenazas que enfrentan la agricultura y el sector rural en el marco, tanto de un mercado interno, como en el de un mundo global izado que en el futuro contempla la liberalización del comercio agrícola mundial. el 4 de abril en un"forotaller" en bogotá fue presentado un "proyecto de ley general rural", elaborado igualmente por el ministerio de agricultura y desarrollo rural (por estos días también entra en vigencia la "ley de mujer rural", ley 714 de 2002); después el2 y 3 de mayo se efectúa en bogotá el simposio "colombia: situación y perspectivas de la agricultura y el medio rural", organizado por el mismo ministerio y el iica tomando como referencias la citada agrovisión, el desarrollo de las políticas sectoriales y la situación de las cadenas productivas. por último, desde un ángulo técnico recientemente con base en investigaciones del igac y corpoica se ratifican y amplían algunos aspectos que se mencionaron atrás: cifras que muestran mal uso del suelo (sub y subreutilización); reducción de cerca de millón cien mil hectáreas de tierra de vocación agrícola en los últimos 15 años; los cultivos apenas cubren un 3.7% de la extensión del país, mientras los campos destinados a ganadería superan en casi tres veces el área con esta vocación. con base en lo anterior se afirma que los cambios registrados en el uso de tierra en colombia, reflejan un sector deprimido por la apertura económica, la inseguridad y la violencia, sin olvidar otras causas como las características de la tenencia de la tierra, el tipo de políticas agrarias y el problema tecnológico". una evaluación es evidente, hay muchas posiciones encontradas y no será en este artículo que se de la última palabra; pero si se intentará alguna evaluación de la situación, con base en las políticas planteadas por el ministerio y un anterior trabajo del autor sobre la misma temática", los programas e instrumentos para la modernización del campo colombiano son: incentivo a la capitalización rural (icr), fondo agropecuario de garantías (fag); crédito asociativo; certificado de incentivo forestal (cif); contrato forward; desarrollo tecnológico y protección sanitaria; programa de oferta agropecuaria (proagro cadenas productivas); observatorio de competitividad; plan de modernización de la economía campesina; alianzas productivas; apoyo integral a productores de economía campesina; apoyo a la microempresa rural (pademer), mujer rural. la relación anterior no se diferencia mucho de lo que ha sido el esquema de política agraria en la última década; debe destacarse el énfasis en el crédito, la revitalización de los anteriores "acuerdos sectoriales de competitividad" (hoy serían las cadenas), y por lo menos en la intención, un mayor interés por los productores campesinos. enseguida se pueden repasar lo que eran nuestras preocupaciones años atrás sobre la crisis recurrente del sector agropecuario (disminución área sembrada, costo de la tierra, rentabilidad y costos, tecnología organización institucional, política macroeconómica, entre otras) y ver cómo ha evolucionado la situación hasta el presente. la superficie cultivada en un nivel aproximado de 4.400.000 has en 1994, empieza a descender y llega a un punto mínimo en 1998 (3.700.000 has), para luego iniciar un proceso de recuperación alcanzado 4.000.000 en el 2001; el crecimiento del pib agropecuario guarda correspondencia con lo anterior, con un estimado del 3% 9 diversas ediciones del primer semestre de 2002 (revista semana, el espectador, el colombiano). 10 malagón y garzón (2002) 11 ministerio de agricultura y desarrollo rural (2002); lópez (1995). 2002 lópez : agro y controversia para el 2001 (más alto que el de toda la economía). es un buen indicador a no dudarlo. un alto componente de recursos de crédito y subsidios (icr principalmente) están en la base de este resultado, lo cual puede no ser sostenible por mucho tiempo dados en conocidos problemas fiscales del país. paralelamente con las cifras anteriores, en el lapso 2000-2001 el valor de exportaciones creció y el de las importaciones se redujo levemente; entre 1998 y 2001 se generaron en el sector cerca de 273.000 nuevos empleos; el valor de la producción entre 1995 y 2000 muestra un fuerte componente de cultivos permanentes y sub-sector pecuario; hayuna alta colocación de crédito (cerca de 1.2 billones en 2000 y 2001, un 70% superior a 1998) y un icr de 164.000 millones con un crecimiento del 100%, en relación al año 2000 (81.000)12. buenos resultados, debe recalcarse; ello todavía más encomiable en un entorno signado por la violencia y la inseguridad. de todas maneras hay dificultades y problemas en muchas de las cadenas productivas, como los casos de la leche (superproducción estacionaria nacional vs importaciones), papa (venta de semilla para consumo), arroz (mercado imperfecto, con la amenaza constante de importaciones), maíz (reparos de productores avícolas), algodón cuya producción no despega, etc. en muchos foros se escuchan críticas sobre este mecanismo, que puede preferenciar un eslabón de la cadena en detrimento de los otros (asimetrías, preponderancia de la agroindustria); además, sino hay seguridad en los compromisos de precios y mercados, no funciona. antes de revisar otros aspectos que inciden en el desarrollo agropecuario es pertinente precisar que todo debe enmarcarse en un modelo de desarrollo económico, que preferencia las fuerzas del mercado (eficiencia primero que equidad), reproduce y aumenta una dotación dada de recursos de la producción, propicia a conveniencia, la intervención del estado y no puede desligarse de un mundo globalizado con bastantes desequilibrios entre el norte y el sur. en cuanto a los factores productivos, la tierra sigue siendo un insumo muy costoso y la propuesta de comprarla a precios de mercado absolutamente distorsionados frente a lo que sería su precio económico social para adelantar programas de reforma agraria, no haría más que premiar el carácter especulativo y de baja función social que se le ha dado a este recurso en muchos casos. el capital fijo y circulante generalmente ligado a una estructura de la tenencia, es también muy concentrado (un solo ejemplo: en el año 2000, del crédito finagro por un total de 1.183.568 millones de pesos, un 6% fue para pequeños productores). sobre la mano de obra se habla mucho de capacitación, desarrollo de habilidades empresariales y fomento de modelos asociativos de producción; buenas intenciones, pero las necesidades son inmensas y todo se dificulta mucho cuando se parte de una base tan precaria de recursos, como la que tienen la mayoría de los campesinos de este país". se habla menos en el pasado reciente de la falta de rentabilidad del sector; es evidente que los incentivos económicos ya mencionados, la eliminación del cobro del lva a materias primas usadas en la producción de agroquímicos, las bandas de precios, algunos subsidios directos (algodón, café), tienden a favorecer la función ingreso neto. pero algunos de estos factores son necesariamente transitorios, y si la eficiencia competitiva interna de las empresas no mejora (productividad y costos promedios), la situación será otra. la tecnología agropecuaria, como un bien público, se ha venido a menos en el país en el último tiempo; definitivamente la labor de corpoica, comparada con la del icaparticularmente en la década del 70 en la generación de nuevas técnicas es deficitaria. esta corporación "mixta" que preferenciaba la demanda y asumía aportes importantes que no se han dado en la práctica del sector privado, no ha podido salir de sus problemas financieros, permitió en sus inicios la salida de un valioso capital humano, y a nuestro juicio, no cumple una función prioritaria del estado, como es la de producir nuevos conocimientos a los cuales tengan acceso todos los productores del campo. la organización institucional y el marco que de ella se deriva del sector ha sido criticada en múltiples oportunidades; se ha considerado, en términos generales, que el ministerio del ramo falla como rector de la política agropecuaria y existe poca coordinación entre las entidades adscritas. no parece que esto haya cambiado mucho en el cuatrenio. hubo como suele ser costumbre una nueva reestructuración administrativa del madr; el banco agrario de colombia reemplazó a la caja agraria y se afirma que este hecho ha sido muy positivo; en forma recurrente se habla de reestructurar corpoica, así como de la desaparición de institutos como el incora y el lnati4. tal vez los problemas prioritarios no sean de nuevas leyes, entre otras razones porque no existe una evaluación de las bondades, restricciones y real aplicación de la ley 101 de 1993 (primera ley agraria del país); pudiera ser más pertinente recoger tanta legislación dispersa, regularizarla y hacerla más operativa. la prospectiva a 10, 25 12 revista dinero (2002). al icr se le critica su sesgo a n t ic m p leo , pues se destina fundamentalmente a inversiones de capital. !3 es obvio que debe hacerse una diferenciación con el sub-sector moderno, el cual nadie discute, debe fortalecerse ·adecuadamente. el problema es el abandono de los pequeños, incluidos los cafeteros que antes eran "privilegiados" )4 el dri. instituto clave para el desarrollo campesino, ese sí, prácticamente desapareció. el "proyecto de ley general rural" citado, propone la creación del instituto nacional de cooperación para el desarrollo del medio rural que absorbe el incora, el inat y el dri. agronomía colombiana vol.19 . nos. 1-2 años, puede ser un buen ejercicio mental, pero las .urgencias y acciones adecuadas no dan espera. en fi~, sie~pre se ha querido un ministerio distinto, fuerte, ejecutivo y con mayor capacidad de respuesta. en cuanto a las políticas macroeconómicas, se p.odría decir que han sido favorables para el campo.' si ,nos remitimos a las bajas sensibles en las tasas de mteres y a los niveles más competitivos de devaluación; el sector también ha tenido menos falencias presupuéstales que en otros tiempos aunque la inve.rsión en in:,estigación y tecnología sigue siendo un bajo porcentaje del, ~ib sectorial; igual ha existido eierta bonanza con el crédito, los incentivos y algunos subsidios, como ya se an~tó. p~~o de todas formas no se puede desconocer la grave situación de la economía nacional, cuyos bajos indicadores y oscuras perspectivas inciden ~e~ativamente sobre el sector, en particular por las restncciones en la demanda y por el freno a la dinámica del mismo. entonces, ¿cual podría ser una conclusión final?; .otra vez no es fácil asumir una posición absoluta. el gobierno ha hecho cosas buenas; pero en el campo persisten niveles altos de analfabetismo, baja escolaridad y bajos niveles de vida; igual la capacidad en cien.c,iay tecnología se ,ha estancado y el acceso a información sobre nuevas tecnicas es limitado' la violencia de los grupos armados y un entorno de incertidumbre desestimula la inversión; además, por su especial importancia .económi.ca ':(social, la prolongada crisis cafetera desmejora los mdlcad~res del sector y agrava la situación en .ias zonas del cult~vo. añádase a lo anterior las desventajas de nuestros paises en la llamada economía global, por los altos subsidios a jos productores agropecuarios ~e.tropolitanos (l!sa, unión económica europea), restncciones arancelarias y alta dependencia de algunos mercado~ (caso.flores); están por verse, así se nos asegure que es ineludible, las bondades de una integración como la propuesta e~ el alca y teniendo como precedent~ todos los. tropiezos de l.a comunidad andina para obviar o reducir estos desequilibrios más cuando se trata de economías con poder, recurs¿s y características muy distintas. al final hay que ser optimistas; la reducción del iva para algunos insumos agrop~cuarios, ~~re!ard.o d~l "fenómeno del niño" (aunque con información institucional cont.radictoria sobre el mismo) y por sobretodo la reconocid~ capacidad de la mayoría de nuestros p~oductor~s-, asi como algunos ajustes que segurame.nte se introducirán en las políticas vigentes, pueden mejorar las cosas; pero se debe insistir: en el agro hay graves problemas estructurales y una gran mayoría d~ peq~eños ~ún medianos productores y campesmos tie!len bajos niveles de calidad de vida y merecen mejor suerte. en cualquier caso la eficiencia productiva interna, el 2002 desarrollo de una capacidad empresarial, el mej?ramiento de la competitividad y una adecuada relacion con la naturaleza y el medio ambiente: deben ser patrones de referencia obligados para la agncultura nacional, en un mundo en el cual querámoslo o no, estamos y estaremos cada vez más sometidos a la competencia, bastante desigual en algunos casos, como bien se sabe. literatura citada carta campesina. 2001. "reestructuración, modernización y liderazgo de la anuc". bogotá, diciembre. el colombiano. 2002."colombia espera abrir el mercado avícola con venezuela". medellín, febrero 10. el espectador. 2001. "resurgió la economía campesina". bogotá, febrero 18. . 200 l. "paro agrario... (editorial)".-------,-bogotá, agosto 3. el tiempo. 2001. "la encrucijada del agro". bogotá, noviembre 13. lópez, n. 1995. "una aproximación a la. política agropecuaria". revista agricultura tropical vol. 32, no. 3, bogotá, diciembre. malagón, d. y garzón, e. 2002. "cultivos e~ decadencia". u.n. periódico no. 33, bogotá, abnl 21. ministerio de agricultura y desarrollo rural madr., 2002. nuestra prioridad: reactivar y modernizar el campo. bogotá. misión rural echeverry, r. 1998. colombia en transición. bogotá: iica tercer mundo editores. revista carta financiera no. 120. 2002. "regreso al campo (editorial)". bogotá, enero. revista dinero no. 153.2002. "estrategia para el campo". bogotá, marzo 22. vásquez, r. 2001. "anotaciones sobre política agr~ria colombiana periodo 1990 2000". revista agronomía colombiana. vol. 18, no. 1-2, bogotá, enero diciembre. lópez : agro y controversia volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf received for publication: 11 april, 2012. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 consultant. bristol (uk). 2 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center, cenipalma. bogota (colombia). 3 department of biology, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hmromeroa@unal.edu.co agronomía colombiana 30(3), 359-369, 2012 the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. i. carbon sequestration and carbon offsets balance de los gases de efecto invernadero de la industria de la palma de aceite en colombia: análisis preliminar. i. secuestro de carbono y créditos de carbono ian e. henson1, rodrigo ruiz r.2, and hernán mauricio romero2, 3 abstract resumen colombia is currently the world’s fifth largest producer of palm oil and the largest producer in south and central america. it has substantial areas of land that could be used for additional oil palm production and there is considerable scope for increasing yields of existing planted areas. much of the vegetation on land suitable for conversion to oil palm has a low biomass, and so establishing oil palm plantations on such land should lead to an increase in carbon stock, thereby counteracting greenhouse gas (ghg) emissions responsible for global warming. the first part of this study examines changes in carbon stock in colombia resulting from expansion of oil palm cultivation together with factors (offsets) that act to minimize carbon emissions. the results are subsequently used to construct a net ghg balance. colombia es el quinto productor de aceite de palma en el mundo y el más grande en américa central y del sur. tiene áreas sustanciales de tierra que podrían ser usadas para producción adicional de palma de aceite y existe una brecha interesante para incrementar los rendimientos en las áreas existentes. la mayoría de la vegetación de las áreas adecuadas para la conversión a siembra de palma tienen una biomasa baja, de tal manera que al establecer plantaciones de palma de aceite en esas tierras debería incrementarse el carbono almacenado, de tal manera que haya una reducción en las emisiones de gases de efecto invernadero (ghg) responsables del calentamiento global. la primera parte de este estudio examina los cambios en el carbono almacenado como resultado de la expansión del cultivo de la palma de aceite junto con aquellos factores (créditos) que actuan para minimizar las emisiones. los resultados son subsecuentemente usados para construir el balance neto de ghg. key words: carbon footprint, co2 balance, carbon stock, land use change. palabras clave: huella de carbono, balance de co2, almacenamiento de carbono, cambio de uso de tierra. introduction colombia is currently the world’s fifth largest producer of palm oil, the second largest producer outside southeast asia, and the largest producer in south and central america. in a previous paper (henson et al., 2011), we described the growth of the industry in colombia from the early 1960’s, when detailed records began, up until 2009, when the total planted area in the country was just under 361,000 ha. this is small for a country with a total land area of over 103 million ha, even though much of this lies at altitudes inhospitable to growth of tropical lowland species such as oil palm. studies on the area of land in colombia suitable for oil palm (romero et al., 1999; mejia, 2000; rubiano et al., 2009) have indicated a considerable potential for expanding the oil palm planted area, based on climatic, edaphic and topographical considerations. however, there are several additional factors that need to be addressed that may serve to limit such potential growth, such as impacts on food production, biodiversity, carbon stock and greenhouse gas (ghg) emission. the net impact of a process on climate change is determined by the balance between carbon uptake from the atmosphere, mainly by photosynthesis, and the emission to the atmosphere of ghgs that contribute to global warming. subtracting sequestered carbon from total ghg emissions expressed in carbon or co2 equivalents gives the net ghg 360 agron. colomb. 30(3) 2012 emission. the main ghgs associated with the cultivation of oil palm and the processing of its products are co2, methane (ch4) and nitrous oxide (n2o). assuming a residence time of 100 years, the latter two gases have global warming potentials (gwps) 25 and 298 times greater per unit mass than co2. in this paper, we examine the impact of the oil palm industry in colombia on the sequestration of carbon in oil palm biomass, palm products and by-products, and evaluate factors that can act to offset or minimize ghg emissions. an accompanying paper will examine emissions and produce a net ghg budget for the industry throughout its development. materials and methods information on different aspects of the oil palm industry from 1959 to 2009 was gathered from different information sources including the colombian federation of palm growers (fedepalma), the instituto geográfico agustín codazzi, and the colombian ministry of environment. the raw data were used to estimate the total ghg balance from the cultivation of oil palm and the milling of fresh fruit bunches (ffb) in colombia. the construction of the carbon budget for colombia closely followed procedures for malaysia used in an earlier study (henson, 2008, 2009). we constructed separate budgets for the four regions of colombia where oil palm is grown (eastern, northern, central and western), using data for oil palm planted areas and production gathered in a previous paper (henson et al., 2011). the main components of a carbon budget are: i) carbon sequestration in the oil palm plantation. this includes c in oil palm biomass, ground cover vegetation and litter, including frond piles, detached petiole bases and shed male inflorescences. ii) carbon sequestration in mill products (palm oil, palm kernel oil and palm kernel cake) and by-products (empty fruit bunches (efb), palm oil mill effluent (pome), fruit fibre and shell). iii) carbon emission due to land use conversion to oil palm (loss of carbon during clearance of vegetation). iv) carbon emission due to direct use of fossil fuels (diesel consumed in plantation vehicles and machinery). v) carbon emission due to indirect use of fossil fuels consumed in production and transport of inputs such as fertilizers and crop protection chemicals. vi) carbon equivalent emissions in the form of n2o (mainly produced from inorganic n sources). vii) carbon equivalent emissions in the form of ch4 produced by pome ponds, mill boilers and plantation livestock. viii) carbon offsets that serve to reduce emissions such as the use of fibre and shell as fuel for mill boilers, the use of other mill by-products and biomass residues as nutrient sources (thus reducing inorganic fertilizer requirements), and the long-term storage of carbon in any timber harvested during land clearing. note that other offsets may become important in the near future, notably conversion of ch4 from pome to co2 by flaring, the generation of electricity from ch4, the use of palm bio-diesel as a fossil fuel substitute, and the production of bio-char from felled trunks, reducing the rate of on-site carbon loss following oil palm replanting. for this study, carbon sequestration in plantations was calculated based on a) annual values of standing biomass derived using representative curves for oil palm, ground cover and litter (fig. 1), b) biomass-age distributions such as those illustrated for oil palm in fig. 2, and c) conversion of biomass to carbon assuming a carbon content of 45% (henson, 2009). there are few, if any, direct measurements of oil palm standing biomass in colombia but based on mean ffb yields and taking into account the generally conservative nature of oil palm vegetative growth, trends found in malaysia were assumed to apply and calculations were performed using two contrasting data sets (fig. 1), firstly, the malaysian ‘national average’ (na) oil palm based on long-term country-averaged yield performance (henson, 2003), and secondly, a data set representing a higher yielding crop termed op2, generated using the oprodsim model (henson, 2005). both sets of data include below-as well as above-ground biomass. to account for all carbon sequestered in the plantations, carbon in the ground cover and litter biomass was added to that in the oil palms. the amounts of carbon in these components were calculated in the same way as that for oil palm, based on biomass changes with age of planting shown in fig. 1. 361henson, ruiz r., and romero: the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. i. carbon sequestration and carbon... the production data on which estimates were based were obtained from fedepalma (2010 and earlier editions). it should be noted that amounts of pko and pkc given by fedepalma add up to less than the amounts of pk from which they are derived (ca. 89%), representing losses due to incomplete extraction and loss of residual moisture. amounts of by-products were derived as fractions of bunch dry matter remaining after extraction of cpo and pk. the proportions of each by-product were based on median values given by wood and corley (1993). remaining residual amounts were assigned as unidentified losses. carbon sequestration in mill products and by-products was calculated using carbon contents, estimated lifetimes and, in the case of fibre, shell and efb, the proportions of materials burnt, given by henson (2004, 2009). it was assumed that 22% of efb was burnt to produce bunch ash and 46.8% of both fibre and shell were used in the mill as boiler fuel. the mean quantities present during any year were calculated assuming linear rates of utilization or decay. burnt material was assumed to have a lifetime one-tenth that of un-burnt. no allowance was made for possible field application of by-products that might affect their decomposition rates and the amounts of carbon sequestered. results and discussion carbon sequestration in oil palm plantations changes in biomass and carbon stock during the oil palm life cycle during development, oil palms accumulate carbon both in living biomass and in the litter they produce, which mainly comprises cut fronds, shed frond bases and male inflorescences. carbon is also stored in the ground cover vegetation and in soil organic matter (som). little is known of changes in som concentration during the establishment and growth of oil palm. there is evidence for both considerable soil carbon losses at clearance and for increases in som as plantations age (henson, 2004). because of such uncertainty, this aspect is omitted in the present analysis. the palms themselves generally contain about 85% of the total plantation non-som carbon store (henson, 2009). standing biomass of the na oil palm (fig. 1a) declines in later years due to stand losses resulting from age and disease (mainly basal stem rot in malaysia and bud rot in colombia), augmented by loss of frond bases. the stand density of op2 oil palm (fig. 1b) is maintained until clearance, which in some cases may be up to 30 years after planting the palms. changes in mean age and biomass of oil palm plantations from annual data on planted areas combined with changes in biomass with palm age, area-age and biomass-age distributions were derived annually for the different oil palm regions and for colombia as a whole. examples for the whole country are shown in fig. 2. the distributions are affected by both expansion into newly planted palm areas and by the areas of old palms that are replanted. two methods were devised to estimate replanted areas (henson, 2003). these depend on the age at replanting termed the replanting cycle time (rct), for which there are generally no records, on either a regional or a national basis. rct can be quite variable but usually ranges from 20 to 30 years. because of this, the calculations were performed for alternative periods of 20, 25 and 30 years. the mean palm ages resulting from these assumptions are shown in tab. 1. in addition to rct, the oil palm growth curves used (na and op2) and the method of estimating annually replanted and newly planted areas (henson, 2003) affect the figure 1. oil palm, ground cover, and litter standing biomass curves used to calculate oil palm plantation biomass in colombia. (a) ‘national average’ oil palm biomass; (b) oprodsim op2 modelled biomass. sources: henson (2003, 2005, 2009). 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25 30 li tt er a nd g ro un d co ve r st an di ng b io m as s (t h a1 ) o il pa lm s ta nd in g bi om as s (t h a1 ) years after planting oil palm litter ground cover 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25 30 li tt er a nd g ro un d co ve r st an di ng b io m as s (t h a1 ) o il pa lm s ta nd in g bi om as s (t h a1 ) years after planting oil palm litter ground cover a b 362 agron. colomb. 30(3) 2012 figure 2. changes in oil palm biomass-age and area-age distributions at 10-year intervals for the na oil palm, assuming a 30-year replanting cycle using themeans of two methods to determine replanted areas. 1989 0 2 4 6 8 10 12 5 10 15 20 25 30 p er ce nt o f t ot al biomass 14 area 1999 0 2 4 6 8 10 12 p er ce nt o f t ot al 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 5 10 15 20 25 30 p er ce nt o f t ot al palm age (years after planting) 2009 table 1. effect of replanting cycle time (rct) on mean oil palm age, 1959 to 2009, in different regions of colombia1. rct (years) eastern northern central western whole country mean palm age (years after planting) 20 6.99 6.92 7.63 7.07 7.20 25 7.65 7.66 8.71 7.75 7.98 30 7.92 8.09 9.53 8.20 8.44 mean 7.52 7.56 8.62 7.67 7.87 1 data are means of two methods used to determine replanted areas (fig.3c). were smaller compared with differences between 25 and 30-year cycles (fig. 3b). the assessment method options for the replanted area (fig. 3c) also had an effect on the oil palm standing biomass, with the two methods giving divergent estimates in later years. differences in total standing biomass between regions (fig. 3d) reflected both differences in planted areas and in mean oil palm biomass density (t ha-1). the latter changed substantially over time (fig. 4). in the early years, biomass density was low since most palms were young. after reaching a peak in the mid-seventies, density in most regions declined before increasing again to a peak prior to a second decline. the central region showed the most stability. declines indicate periods of increased replanting while increases in density resulted from reduced replanting. in the last ten years or so, biomass density fell in all regions, consistent with the decrease in the mean palm age noted previously (henson et al., 2011). changes in carbon sequestration in oil palm plantations mean sequestration rates given for different rcts and regions in tab. 3 reveal large regional differences, with the highest rates in the eastern and northern regions. estimation of biomass density (t ha-1) and the total standing biomass in each region, needed to calculate carbon sequestration. the effects of such factors on total standing biomass are shown in fig. 3. the biomass curve (fig. 1a) had a substantial effect on total standing biomass in later years, with the op2 oil palm having greater total biomass (fig. 3a), and hence greater carbon sequestration (fig. 5a) than the na palm. both mean palm age (tab. 1) and palm biomass density (tab. 2) increased in all regions as rct was extended, with the increase in biomass being somewhat greater with the op2 than with the na oil palm. differences between 25 and 30-year rcts table 2. effect of oil palm growth curve and replanting cycle time (rct) on mean oil palm biomass density, 1959 to 2009, in different regions of colombia1. biomass curve rct (years) eastern northern central western whole country biomass (t ha-1) national average (na) 20 36.93 37.75 40.33 39.99 38.65 25 40.06 41.27 45.78 43.33 42.58 30 40.65 42.18 47.41 44.55 43.56 mean 39.21 40.40 44.51 42.62 41.60 oprodsim (op2) 20 38.65 36.88 41.98 40.84 39.53 25 42.48 40.63 48.67 44.72 44.10 30 43.75 42.34 52.51 46.91 46.17 mean 41.62 39.95 47.72 44.16 43.27 1 data are means of two methods used to determine new plus replanted areas. 363henson, ruiz r., and romero: the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. i. carbon sequestration and carbon... 0 4,000 8,000 12,000 to ta l o il pa lm b io m as s (1 03 t) op2 16,000 na 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 0 4,000 8,000 12,000 o il pa lm b io m as s (1 03 t) 20 years 16,000 25 years 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 30 years 0 4,000 8,000 12,000 o il pa lm b io m as s (1 03 t) method 1 16,000 method 2 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 years mean 0 1,000 2,000 3,000 o il pa lm b io m as s (1 03 t) east 5,000 north 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 years central 4,000 west figure 3. effect of (a) oil palm growth curve, (b) replanting cycle time (rct), (c) method of estimating replanted areas, and (d) oil palm region, on estimates of oil palm standing biomass in colombia from 1959 to 2009. data in (a) are for all regions combined and are means of three rcts and two methods of estimating replanted areas. data in (b) are for the na oil palm, for all regions combined, and are means of two methods of estimating replanted areas. data in (c) are for the na oil palm, for all regions combined, and are means of three rcts. data in (d) are for the na oil palm and are means of three rcts and two methods of estimating replanted areas. figure 4. regional differences in mean oil palm biomass density in colombia from 1959 to 2009. data are for the na oil palm and are means of 20, 25 and 30-year replanting cycle times and two methods of estimating replanted areas. 0 20 40 60 o il pa lm b io m as s (t h a1 ) east north 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 years central 80 west table 3. mean rates of carbon sequestration in oil palm standing biomass in different regions of colombia, 1959 to 2009, calculated for three replanting cycle times (rcts)1. rct (yr) eastern northern central western whole country rate of carbon sequestration (103 t year-1) 20 30.68 34.12 27.17 14.06 106.03 25 48.52 42.11 33.76 15.82 140.21 30 51.57 45.18 34.36 17.35 148.46 mean 43.59 40.47 31.76 15.74 131.57 1 based on means of two methods used to estimate replanted areas. table 4. mean rates of carbon sequestration in plantation litter and ground cover biomass in different regions of colombia, 1959 to 2009, calculated for three replanting cycle times (rcts)1. rct (yr) eastern northern central western whole country rate of carbon sequestration (103 t year-1) 20 10.40 9.67 7.79 2.99 30.84 25 11.89 10.53 8.52 3.23 34.17 30 12.32 11.07 8.73 3.50 35.67 mean 11.54 10.42 8.34 3.24 33.54 1 based on means of two methods used to estimate replanted areas. a b c d 364 agron. colomb. 30(3) 2012 figure 5. effect of (a) oil palm growth curve, (b) replanting cycle length, (c) method of estimating replanted areas, and (d) oil palm region, on estimates of annual carbon sequestration in oil palm standing biomass in colombia from 1959 to 2009. data in (a) are for all regions combined and are means of three replanting cycle times and two methods of estimating replanted areas. data in (b) are for the na oil palm, for all regions combined, and are means of two methods of estimating replanted areas. data in (c) are for the na oil palm, for all regions combined, and are means of three replanting cycle times. data in (d) are for the na oil palm and are means of three planting cycle times and two methods of estimating replanted areas. 0 100 200 300 c s eq ue st er ed in o il pa lm b io m as s ( 10 3 t y ea r-1 ) op2 500 na 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 400 0 100 200 300 c s eq ue st ra tio n in o il pa lm b io m as s (1 03 t ye ar -1 ) 600 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 400 500 -100 20 years 25 years 30 years mean 0 100 200 400 method 1 500 method 2 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 years mean c s eq ue st ra tio n in o il pa lm b io m as s (1 03 t ye ar -1 ) 300 600 0 40 80 160 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 years c s eq ue st ra tio n in o il pa lm b io m as s (1 03 t ye ar -1 ) 120 200 east north central west 0 20 60 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 years east north central west c s eq ue st ra tio n in li tt er a nd g ro un d co ve r bi om as s (1 03 t ye ar -1 ) 40 40 c s eq ue st ra tio n in li tt er a nd g ro un d co ve r bi om as s (1 03 t ye ar -1 ) 160 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004 2009 years 80 120 0 20 years 25 years 30 years mean figure 6. carbon sequestration in plantation litter and ground cover in colombia from 1959 to 2009 showing (a), the effect of replanting cycle time (rct), and (b), differences in carbon sequestration between regions (means of 20, 25 and 30-year rct). all data are means of two methods of assessing replantedareas. annual changes in carbon sequestration are shown in fig. 5. carbon loss occurred in 1980 and 2000 with 20-year cycles but otherwise carbon was sequestered in each year, mainly due to continued increase in planted area. results for the na oil palm are given in tab. 4 and fig. 6. carbon sequestration in ground cover and litter averaged c. 25% of that sequestered in the palms, higher than the 19% found for malaysia (henson, 2009). carbon sequestration related to previous land use existing oil palm areas: oil palm-to-oil palm replanting additional, but albeit short-term, carbon sequestration occurs in the residual palm biomass left on-site after felling the old crop. the amount of carbon sequestered in the felled material was calculated as described by henson (2009), based on previously observed rates of biomass decomposition. the majority of residues disappear within a b c d a b 365henson, ruiz r., and romero: the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. i. carbon sequestration and carbon... one to two years under moist tropical conditions (khalid et al., 2000). the calculations ignore the possible use of fire for clearing, now generally discouraged. burning would cause a rapid release of carbon and result in emissions of other ghgs besides co2. the amount of residual material in any one year depends strongly on rct (henson, 2009), with long cycles resulting in the least carbon sequestration. thus, there is considerable uncertainty in the estimated amounts of carbon sequestration in felled material, which for the na oil palm varied from ten to <1% of the carbon sequestered in the living palms when rct was changed from 20 to 30 years (tab. 5, fig. 7). one cause of the lower felled biomass with longer rct is the decline in biomass with age that is a marked feature of the na oil palm (fig. 1a). however, this only partly explains the reduction, as there was a similar, but albeit less pronounced,decline with the op2 oil palm, even though there was no marked decline in its biomass with age (data not presented). new oil palm areas: clearance of previous vegetation while most of the carbon in biomass present in areas newly cleared for oil palm planting will, as for oil palm, be rapidly lost, some will be retained on-site in amounts that vary with the initial quantity of biomass, its chemical composition, and the conditions during decomposition. 100 200 300 c in p al m b io m as s at fe lli ng ( 10 -3 t) 600 1978 1983 1988 1993 1998 2003 2008 400 500 0 20 years rct 25 years rct 30 years rct mean 100 200 300 c in f el le d pa lm b io m as s re s di ue s (1 03 t) 1978 1983 1988 1993 1998 2003 2008 400 0 -40 0 c s eq ue st er ed in f el le d pa lm b io m as s re si du es ( 10 -3 t ye ar -1 ) 120 1978 1983 1988 1993 1998 2003 2008 year 40 80 -80 figure 7. changes from 1978 to 2009 (the years during which palms were replaced) in (a) carbon in oil palm biomass at felling, (b) carbon in felled biomass after loss by decomposition, and (c) carbon sequestered annually in the felled residues. data (3-year running means) shown for the three replanting cycle times (rcts) are for the na oil palm. table 5. carbon stocks in oil palm biomass and biomass residues at and after felling, and amounts sequestered in different regions in colombia, 1959 to 2009, calculated for the na oil palm for three replanting cycle times (rcts)1. rct (year) eastern northern central western whole country carbon in biomass at felling (103 t) 20 37.56 28.74 27.07 9.80 103.17 25 10.21 13.23 13.10 5.53 42.07 30 1.41 2.24 4.59 0.70 8.95 mean 16.39 14.74 14.92 5.34 51.40 carbon in biomass residues (103 t) 20 26.40 20.62 19.43 7.05 73.50 25 7.22 9.51 9.43 3.98 30.14 30 1.01 1.57 3.26 0.50 6.33 mean 11.54 10.57 10.71 3.84 36.66 rate of carbon sequestration in residues (103 t year-1) 20 3.69 1.07 0.93 0.30 5.99 25 0.98 0.69 0.53 0.23 2.43 30 0.10 0.27 0.37 0.07 0.81 mean 1.59 0.68 0.61 0.20 3.08 1data are averages of 3-year running means over the study period. in the case of forests, carbon may also be stored in timber collected during felling. in malaysia, the carbon sequestered in biomass residues and timber was small in relation to total carbon sequestration (5.1% in residues and 3.0% in timber; henson, 2009), despite a high proportion of forest being present in the areas cleared. in colombia, the proportion of total carbon sequestered this way is likely to be even lower, given that much of the land converted to oil palm contained low initial biomass. due to the sparseness of data, a detailed analysis was not possible but rough calculations based on likely a b c 366 agron. colomb. 30(3) 2012 previous land use (tabs. 10 and 12) suggest sequestration in residues to amount to no more than 1.46·103 t year-1 of carbon or c. 0.7% of total carbon sequestration. for harvested timber (assuming as for malaysia a 10% timber yield and exponential decay over a 30-year period), sequestration was calculated to be 0.487·103 t year-1 of carbon, 89% of which was from the western region. carbon sequestration in mill products and by-products carbon is sequestered or stored temporally in both the products of ffb milling; crude palm oil (cpo), palm kernel (pk), palm kernel oil (pko) and palm kernel cake (pkc), and the by-products; empty fruit bunches (efb), fibre, shell and palm oil mill effluent (pome). yearly production of ffb, mill products and by-products are given in fig. 8. changes in standing stocks of carbon in mill materials, after allowing for decomposition and consumption, are shown in fig. 9. tab. 6 gives the mean annual values over the period studied for the four regions and for colombia as a whole. total sequestration was roughly proportional to land areas cultivated, but there were some differences between regions on a per hectare basis (tab. 7). approximately two-thirds of the carbon sequestered was in the products. table 6. carbon sequestered in palm oil mill products and by-products in colombia, 1959 to 20091. products/by-products eastern northern central western all rate of carbon sequestration (103 t year-1) palm oil 1.923 2.146 2.000 0.135 6.204 palm kernel oil 0.154 0.148 0.171 0.011 0.484 palm kernel cake 0.092 0.088 0.102 0.007 0.288 total products 2.169 2.382 2.272 0.153 6.976 efb-burnt 0.010 0.009 0.010 0.001 0.029 efb-un-burnt 0.337 0.303 0.352 0.034 1.027 fibre-burnt 0.024 0.021 0.031 0.002 0.078 fibre-un-burnt 0.269 0.242 0.285 0.027 0.823 shell-burnt 0.015 0.013 0.027 0.001 0.057 shell-un-burnt 0.338 0.304 0.368 0.034 1.043 palm oil mill effluent 0.086 0.050 0.153 0.009 0.298 losses 0.014 0.012 0.014 0.001 0.042 total by-products 1.093 0.955 1.241 0.109 3.397 grand total 3.262 3.336 3.513 0.261 10.373 1note, there were no ffb harvested before 1963. carbon emission offsets henson (2009), considered three factors that could offset the emission of co2 and other ghgs resulting from palm oil production: i) the use of fibre and shell as boiler fuel to generate energy for running the mill, ii) the use of mill by-products as a source of nutrients, thus reducing the need for inorganic fertilizers, and iii) the generation of energy by burning methane (biogas) emitted from pome. 1,000 2,000 ff b , p o a nd p k p ro du ct io n 4,000 1959 1969 1979 1989 1999 2009 3,000 0 ffb po pk p k , p k o a nd p k c p ro du ct io n 160 1959 1969 1979 1989 1999 2009 pk pkc pko 40 80 120 0 100 200 m ill b ypr od uc t p ro du ct io n 400 1959 1969 1979 1989 1999 2009 300 0 fibre efb shell year pome losses (1 03 t y ea r-1 ) (1 03 t y ea r-1 ) (1 03 t y ea r-1 ) figure 8. annual production (dry mass) of ffb (a), mill products (a, b) and mill by-products (c) in colombia from 1959 to 2009. biogas production is yet to be actively pursued in colombia, although plans to promote it have been initiated (fedepalma, 2009). the present analysis is therefore confined to the other two factors. offsets arising from mill by-product use the principle offset (tab. 8) is the use of fibre and shell as boiler fuel. this serves to provide most, if not all, of the energy needed to run the mill. even then, not all the potential energy from these sources is recovered. other uses of mill by-products, such as field application of efb and pome to supply nutrients and organic matter, contribute only a relatively small extent towards offsetting carbon losses. if efb is burnt, the produced bunch ash can also a b c 367henson, ruiz r., and romero: the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. i. carbon sequestration and carbon... serve as a fertilizer, although this practice is being phased out based on broader environmental grounds. potential for further offsetting fossil fuel use there are several other possible means of reducing fossil fuel use that have yet to be fully exploited, and while not presently included as items in the carbon budget, they may well become important in the future. four such items are considered briefly here. use of nutrients from biomass residues resulting from land-use change biomass residues of previous vegetation contain nutrients that are released during decomposition, which could serve as sources for newly planted palms, thus reducing the need for inorganic fertilizers in early years of growth. in practice, this factor has seldom been taken into account due to the uncertainty of the uptake efficiency of young palms with restricted root systems. research is required to quantify this potential nutrient source and devise means of handling residues, so as to maximize nutrient recovery. collection and use of methane emitted from pome ponds there is considerable potential for trapping biogas and using it to generate electricity and at the same time reduce methane emissions to the atmosphere. several schemes to do this have recently been initiated in colombia (fedepalma, 2009). production of biodiesel there are now several biodiesel plants in colombia. the impact of biodiesel production on ghg balance needs, however, to be carefully analyzed, as it can be either positive or negative depending on the land use change (luc) during establishment of plantations. in cases that involve clearance of sites with high carbon stocks, biofuel production can increase, rather that decrease, ghg emissions (danielsen et al., 2008; fargione et al., 2008). table 7. amounts of carbon sequestered annually per producing hectare in palm oil products and by-products in colombia, 1959 to 20091. products/by-products eastern northern central western rate of carbon sequestration (kg ha-1 year-1) palm oil 121.6 116.8 110.4 72.9 palm kernel oil 10.2 9.5 9.5 5.6 palm kernel cake 5.2 4.9 5.0 2.7 total products 137.0 131.2 124.9 81.2 efb-burnt 0.7 0.7 0.6 0.4 efb-un-burnt 26.2 23.2 22.0 14.5 fibre-burnt 1.7 1.6 1.6 1.0 fibre-unburnt 19.4 18.5 17.6 11.6 shell-burnt 1.1 1.0 1.2 0.6 shell-unburnt 24.7 23.2 22.3 14.5 palm oil mill effluent 6.3 5.6 6.7 3.7 losses 1.0 1.0 0.9 0.6 total by-products 81.1 74.7 73.1 46.9 grand total 218.1 206.0 198.0 128.1 1 note, there was no ffb harvested before 1963. figure 9. annual stocks of carbon in (a), mill products and (b), mill by-products, in colombia from 1959 to 2009. 50 100 p o , p k , p k o a nd p k c c s to ck s (1 03 t) 300 1959 1969 1979 1989 1999 2009 250 0 po pk pko year pkc200 150 m ill b ypr od uc t c ar bo n st oc ks ( 10 3 t) 100 1959 1969 1979 1989 1999 2009 shell fibre efb year pome losses 20 40 60 0 80 table 8. carbon equivalent offsets arising from the use of mill by-products in colombia, 1959 to 2009. source eastern northern central western whole country carbon eq. (103 t year-1) fibre and shell1 7.80 7.43 7.88 2.68 25.79 efb 2 0.04 0.04 0.04 0.01 0.14 bunch ash 3 0.07 0.07 0.07 0.02 0.24 pome4 0.12 0.11 0.12 0.04 0.39 total 8.03 7.65 8.11 2.76 26.55 1used as fuel in mill boilers. 2nutrient and organic matter source. 3produced by burning efb (22% burning is assumed). used as fertilizer. 4nutrient, organic matter and water source. a b 368 agron. colomb. 30(3) 2012 production of biochar it is possible to reduce the rate of carbon loss during land clearing by producing biochar, a long-lived form of carbon resistant to decomposition, from the residues. the process involves controlled, on-site, burning. studies to evaluate and optimize the process are currently in progress (garzón, 2009). total carbon sequestration the amounts of carbon sequestered in various forms during the expansion of oil palm cultivation in colombia are shown in tab. 9. these values were obtained using ‘default’ options, namely the na oil palm growth curve, a mean of 20, 25 and 30-year replanting cycles, and a mean of the two methods of estimating areas of replanting. these options are considered either the most likely or the least extreme of the possible alternatives. lower values of sequestration were obtained using a 20-year rct and higher values using a 30-year rct or the op2 growth curve (fig. 3). the effects of alternative scenarios on sequestration rates are further presented and discussed in part ii of this paper in the context of the total carbon budget. the oil palms formed the largest ‘sink’ for carbon followed by the other plantation components (litter and ground cover) and the various offsets. mill products and by-products contributed much less. on a per hectare basis, there was little difference between the four growing regions in the amounts sequestered, so that the totals for each region mainly reflected the area under cultivation. on the other hand, partly due to yield differences (henson et al., 2011), sequestration per tonne of cpo was lower in the central region than in the other regions. conclusions this report is part of a preliminary estimate of the total ghg balance that results from the cultivation of oil palm table 9. mean carbon sequestration per hectare, per tonne crude palm oil, and per region, in the four palm oil producing areas of colombia, 1959 to 2009, calculated using default options. component eastern northern central western whole country ceq. (t ha-1 year-1) oil palm standing biomass 1.427 1.492 1.285 1.585 1.425 plantation litter and ground cover 0.378 0.384 0.337 0.326 0.364 felled oil palm residues 0.052 0.025 0.025 0.029 0.033 other residues 0.013 0.010 0.005 0.068 0.016 wood harvest 0.001 0.001 <0.001 0.044 0.005 mill products 0.071 0.088 0.092 0.015 0.076 mill by-products 0.036 0.036 0.050 0.011 0.037 offsets 0.263 0.282 0.328 0.278 0.288 total 2.241 2.318 2.122 2.356 2.244 (t ceq./t per year cpo) oil palm standing biomass 0.606 0.620 0.455 0.643 0.568 plantation litter and ground cover 0.160 0.160 0.119 0.132 0.145 felled oil palm residues 0.022 0.010 0.009 0.008 0.013 other residues 0.005 0.004 0.002 0.026 0.006 wood harvest <0.001 <0.001 <0.001 0.017 0.002 mill products 0.030 0.036 0.033 0.006 0.030 mill by-products 0.015 0.015 0.018 0.004 0.015 offsets 0.112 0.117 0.116 0.113 0.115 total 0.950 0.962 0.752 0.949 0.894 ceq. (103 t year-1) oil palm standing biomass 43.59 40.47 31.76 15.74 131.57 plantation litter and ground cover 11.54 10.42 8.34 3.24 33.54 felled oil palm residues 1.59 0.68 0.61 0.20 3.08 other residues 0.40 0.26 0.12 0.68 1.46 wood harvest 0.02 0.03 0.01 0.43 0.49 mill products 2.17 2.38 2.27 0.15 6.98 mill by-products 1.09 0.96 1.24 0.11 3.40 offsets 8.03 7.65 8.11 2.76 26.55 total 68.42 62.85 52.46 23.31 207.07 % of total 33.0 30.4 25.3 11.3 100 369henson, ruiz r., and romero: the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. i. carbon sequestration and carbon... and the milling of ffb in colombia. it sought to identify the relative importance of the various forms of sequestration and highlight the uncertainties of the analysis. hopefully, this should promote further investigations aimed at improving the estimation of carbon sequestration. the quantification of sequestration, however, is only part of the process of producing a full account of the ghg balance. to complete the process, we also need to quantify ghg emissions. this is the subject of the second paper in this series, leading to the presentation of the full ghg budget. literature cited danielsen, f., h. beukema, n.d. burgess, f. parish, c.a. bruhl, p.f. donald, d. murdiyarso, b. phalan, l. reijnders, m. struebig, and e.b. fitzherbert. 2008. biofuel plantations on forested lands: double jeopardy for biodiversity and climate. conserv. biol. 23, 348-358. fargione, j., j. hill, d. tilman, s. polasky, and p. hawthorne. 2008. land clearing and the biofuel carbon debt. science 319, 1235-1238. fedepalma, federación nacional de cultivadores de palma de aceite. 2009. leaflet. what oil palm has to offer. bogota. fedepalma, federación nacional de cultivadores de palma de aceite. 2010. statistical yearbook and earlier editions. bogota. garzón, e.m. 2009. potential use of bio-coal as a soil improvement measure. p. 42. in: proceedings of xvi international oil palm conference. fedepalma; cenipalma, cartagena, colombia. henson, i.e. 2003. the malaysian national average oil palm: concept and evaluation. oil palm bull. 46, 15-27. henson, i.e. 2004. modelling carbon sequestration and emissions due to oil palm cultivation and associated land use change in malaysia. mpob technol. 27, 51. henson, i.e. 2005. oprodsim, a versatile, mechanistic simulation model of oil palm dry matter production and yield. pp. 801-832. in: proceedings of pipoc 2005 agriculture, biotechnology and sustainability conference. malaysian palm oil board, kuala lumpur. henson, i.e. 2008. the carbon cost of palm oil production in malaysia. the planter 84, 445-464. henson, i.e. 2009. modelling carbon sequestration and greenhouse gas emissions associated with oil palm cultivation and land-use change in malaysia. a re-evaluation and a computer model. mpob technol. 31, 116. henson, i.e., r. ruiz, and h.m. romero. 2011. the growth of the oil palm industry in colombia. j. oil palm res. 23, 1121-1128. khalid, h., z.z. zin, and j.m. anderson. 2000. decomposition processes and nutrient release patterns from oil palm residues. j. oil palm res. 12, 46-63. mejia, j.o. 2000. cenipalma internal report. centro de investigación en palma de aceite (cenipalma), bogota. romero, c., a. moreno, and f. munevar. 1999. evaluación edafoclimática de las tierras del trópico bajo colombiano para el cultivo de la palma de aceite. cenipalma; corpoica, bogota. rubiano, d.j., g. corzo, m. fadul, a. palacios, c. martin, e. boohorquez, s. ramirez, l. gomez, c. sarmiento, and k. arcilaburgos. 2009. zonas ambientalmente aptas para el cultivo de la palma de aceite en colombia. ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo rural, bogota. wood, b.j. and r.h.v. corley. 1993. the energy balance of oil palm cultivation. pp. 130-143. in: proceedings of 1991 porim international palm oil conference, agriculture. palm oil research institute of malaysia, kuala lumpur. agronomla colombiana, 1993, volumen x, número 2: pág. 105 113 universidad nacional de colombia instituto de r ienclas naturales biblioteca produccion de semilla de lechuga en colombia lettuce seed production in colombia. hernan pinzon 1 , hector laverde 2 , jairo clavijo. 2 resumen. con el objeto de estudiar la producción de semilla de lechuga a nivel local bajo invernadero, se realizaron cuatro experimentos con las variedades simpson 100 y great lakes 118 para describir la floración y formación de semilla, cuantificar la producción por planta y por hectárea y evaluar, en laboratorio y en campo, la semilla producida. los resultados muestran que es posible producir semilla de lechuga localmente y de una manera rentable con rendimientos para las variedades simpson y great lakes, que alcanzan 247 y 172 kg de semilla/ha, respectivamente. las curvas de germinación para ambas variedades confirmaron que las semillas frescas de lechuga presentan latencia, la cual disminuye notoriamente hacia la décima semana después de cosecha. sin embargo, cuando la semilla es sometida a 5°c por 10 dfas, la latencia se rompe y se obtienen porcentajes de germinación del 70%. al comparar en invernadero las semillas obtenidas localmente con las importadas u originales, se encontró que las semillas importadas estuvieron, en lo que se refiere aemergencia y peso seco, un pocopor encima de las locales, pero fueron iguales en cuanto a uniformidad. palabras claves: latencia, inhibidores, promotores summary inorderto study letluce seed production locally under greenhouse conditions, four experiments were conducted using simpson 100and great lakes 118, as imported varieties. to describe flowering and seed formation, estimate seed production per plant and per hectare and to evaluate inihe laboratoryand in the field the locally produced seed. results show clearly that it is possible to produce lettuce seed locally under greenhouse conditions, getting yields 'ingeniero agrónomo, grupo regional agrícola corpoica, tibaitatá. apartado aéreo 151123, el dorado, santafé de bogotá, d.c. 'profesor. facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. a. aéreo 14490, santafé de bogotá, d.c. as high as 247 and 172 kg/ha for simpson and great lakes, respectively. germination data for bolh varieties provedthat fresh letluce seeds aredormant, but it decreases notoriously to the tenlh week after harvest. however, when the seed is treated for 10 days with 5°c, the dormancy is broken and the germination increases. when both seed types (local and imported) were compared under greenhouse conditions, it was found that the imported seed was slightly superior to the locally produced one with respect to emergence and seedlings dry weight, bul theywere uniform independentlyofvarietyand origino introduccion actualmente, en colombia, se cultivan con hortalizas más de 60.000 hectáreas, lo cual indica su importancia económica, social y nulricional. sin embargo, estos cultivos cuentan con grandes problemas, tales como lá falta de producción de semilla nacional, la falta de técnicas apropiadas de manejo y las deficiencias en el mercadeo. para la producción hortfcola, el pafs importa, especialmente de estados unidos, aproximadamente el 90% de las semillas que necesita. dentro delgrupo de las hortalizas de hoja, la lechuga es la más importante y se estima que, en el pafs, existe unárea sembrada de 3.500 has, repartidas en zonas de clima frfo y de clima medio y con un valor de producción de $245 millones (jaramillo, 1989). la importancia de esta especie hortfcola está determinada por algunas de sus caracterlsticas biológicas y por su contenido de vitaminas y sustancias nutritivas. gracias, por una parte, a su rápido ritmo de crecimiento y su gran precosidad y por la otra, a ladiferente reacción de las variedades a la duración deldfay albalance térmico, la producción de lechuga puede ser obtenida durante todo el ario (guenkov, 1974). la lechuga posee un tallo que, en sus primeras etapas, crece muy lentamente y no ramifica, lo cual permite la formación de una roseta de hojas y las 105 lechugas repollos(lechuga de repollo y lechuga romana). no obstante, después del "bolting" (cerramiento), el tallo se alarga rápidamente (60-120 cm), ramifica y cada planta termina en una inflorescencia (whitaker, 1963). latransformación del ápice floral es facilmente detectable, mediante ciertos cambios en las caracterlsticas del desarrollo y formación, asl como en la morfologla de los órganos laterales, pues, frecuentemente, los ápices de las inflorescencias y de las flores son claramente más planos y anchos que el ápice vegetativo(esau, 1959) los capltulos están conformados por florecillas o flósculos y están dispuestos en panlculas. el cáliz está cubierto por un anillo de cerdas llamado papus. la corola está conformada por cinco pétalos unidos formando un tubo y los cinco estambres están soldados por sus anteras que determinan la constitución de un tubo que rodeaal único estilo. el ovario infero está formado por dos carpelos fundidos formando un solo lóculo que tiene un solo óvulo, basal y anátropo (font quer, 1985). siempre ocurre la autofecundación, aunque es posible la polinización por insectos. botánicamente, la semilla es un fruto llamado aquenio (muller, 1982). según nikolaeva (1969), la latencia de las semillas, como las de lechuga, está relacionada con laentrada insuficiente de oxigeno al embrión y es causada por la baja permeabilidad a los gases de la cubierta interior. bidwell (1977) asegura que un tratamiento, con unatemperatura baja, (5° c), provoca un cambio en los niveles endógenos de hormonas. taylorson (1977) dice quesemillas dedeterminadas gramlneas forrajeras y de algunas hortalizas, como la lechuga, superan su latencia cuando son sometidas a baja temperatura. el objetivo del presente trabajo fue estudiar la producción de semilla de lechuga a nivel local bajo invernadero, utilizando las variedades simpson 100 ygreat lakes 118. paraesto, se analizó la floración y formación de semillas, se cuantificó la producción de semillas por planta y por hectárea y, finalmente, se evaluó, en laboratorio y en invemadero, la semilla producida. materiales y metocos se llevaron a cabo cuatro experimentos, tanto en el invernadero como en el laboratorio. se utilizó un invernadero ubicado en predios de la universidad nacional de colombia, sede bogotáy de la facultad de agronomla y a 2640 msnm. las labores relacio'06 nadas con laboratorio se efectuaron en los laboratorios de fisiologla de la facultad de agronomla y de tinción de tejidos de la facultad de ciencias de la misma universidad y en el laboratorio de semillas y fisiologla vegetal del centro nacional de investigaciones, tibaitatá, del instituto colombiano agropecuario (ica). estudio y producción de la semilla bajo invernadero. mediante la utilización de las variedades simpson 100 y great lakes 118, importadas de estados unidos, se sembraron, bajo invernadero y en forma directa,tres camas y alos 40 dlas se efectuó un raleo hasta dejaruna planta por sitio. eldiseño experimental fue completamente al azar con seis repeticiones. el control de malezas se efectuó manualmente y el riego se hizo por goteo. para determinar la edad de las plantas en la cual ocurre la iniciación floral (bolting), se hicieron muestreos semanales a partir de los dos meses de edad del cultivo. se tomaron cortes de las zonas del ápice caulinar y terminal y, con la ayuda de un esteroscopio, se separaron las hojas másjóvenes hasta despejar layema, la cual se sometió a la acción del fijador faa (formol, alcohol y ácido acético) por 24 horas. luego, el tejido se deshidrató en alcohol y se sumergió en xilol y despuésseincluyó enparafina. pormediodel micrótomo, se efectuaron cortes longitudinales de 12 micrones deespesor y se aplicó lacoloración de contraste fast green y safranina. las láminas con los cortes se observaron enel microscopio y se determinó, teniendo en cuenta el cambió de forma del ápice, la iniciación floral. los componentes del rendimiento se determinaron contando el númerode ramasy subramas por planta, el número de flores por rama y número de semillas por cabeza. la recolección se realizó, cuando el papus estaba afuera y las semillas se apreciaban secas, para locual se utilizaron tijeras para cortar las cabezas dos veces por semana. luego de cosecha, lassemillas se mantuvieron alambiente durante una semana para uniformizar secamiento y luego, se limpiaron deimpurezas yse pesaron para establecer rendimeintos en kilos por planta y por hectárea. finalmente, se halló el peso de 100 semillas, evaluación en el laboratorio de la semilla obtenida localmente 1. comportamiento de la germinación. se tomo semillarecién cosechada en el invernadero, y se dejó secar durante una semana y, a partir de la siguiente semana, se montaron pruebas de germinación cada siete dlas durante dos meses. cuatro repeticiones de 100 semillas cada una se colocaron sobre papel de germinación humedecido dentro de cajas plásticas, las cuales se colocaron en un germinador a temperatura de 20°c. a los siete dlas, se realizó la evaluación de las plántulas, siguiendo las normas establecidas por la asociación internacional para el ensayo de semillas (ista), para esta especie. se empleó un diseno completamente alazarcon arreglo factorial de 2x9 (dos variedades y nueve semanas). 2.efecto sobre la germinación de pretratamientos con temperaturas. las semillas de lechuga recien cosechadas en el invernadero y después de secamiento al ambiente, se colocaron en bolsas de papel y se sometieron a temperaturas de 5, 10, 20, 25, 30 y 35°c por periodos de siete y diez dlas. posteriormente, éstas semillas se pusieron a germinar según los procedimientos y metodologlas realizados en el experimento anterior. los tratamientos se distribuyeron en un arreglo factorial de 2x2x6 (dos variedades, dos tiempos y seis temperaturas), dentro de un diseno completamente al azar con cuatro repeticiones. comparación bajo invernadero entre la semilla producida localmente y la importada para su comparación yevaluación las semillas de las dos variedades producidas localmente, se sembraron, después de dos meses de cosechadas, en el invernadero junto con las semillas importadas. el diseno experimental utilizado fue el de completamente al azar con arreglo factorial de 4x2x2 (cuatro _lecturas, dos variedades, dos origen es)y con cuatro . repeticiones que consistieron en surcos de 100 semillas cada uno. se evaluó el número de plántulas por repetición en cuatro intervalos de siete dlas cada uno, se calificó la uniformidad de las plantas en una escala de 1 (muy uniforme a 5 (muydesuniforme) y, finalmente, a los 30 dlas después de la siembra se obtuvo el peso seco de 10 plántulas por tratamiento. resultados y discusion estudio y producción de la semilla bajo invernadero en el cuadro 1, se presentan las principales etapas de desarrollo de las dos variedades a través del tiempo acumulado. se observa que, durante los primeros meses, ambas variedades se comportan similarmente, pero, luego, la great lakes forma una roseta y enrolla las hojas alrededor de su centro en universidad nacional de colomb1a instituto de e ienclas naturales b:rii'"'tfca forma derepollo,mientras que lashojasdela simpson se agrupan en forma de roseta abierta. por esta razón, la great lakes demoró aproximadamente un mes más para llegar al estado de bolting (cerramiento). los criterios que definen la terminación del estado vegetativo y la iniciación del estado reproductivo son ladiferenciación yla formación inicial delos primordios florales. analizando los micropreparados y observando los cambios morfológicos en al ápice del tallo principal, se pudieron establecer cuatro etapas (figura 1). 1. etapa vegetativa. se observa la forma cónica del ápice y la presencia de primordios florales. 11. etapa de diferenciación. esta etapa se toma como referencia para determinar el cambio del ápice vegetativo a reproductivo y, en ella, se presenta un ensanchamiento del cono terminal y la aparición y aumento de las yemas florales con actividad organogénica. en la variedad simpson, esta etapa ocurrió a los 93 dlas, aproximadamente y en la great lakes a los 126 dlas. 111. etapa de desarrollo de los botones florales. se aprecia claramente el desarrollo de las yemas florales basales, semejantes a las del cono apical, lo cual hace pensar que se inició el desarrollo de las inflorescencias secundarias. iv. etapa avanzada de diferenciación. el número y tamaño de los botones florales se incrementa y, en cada uno de ellos, se observan los diferentes verticilos. cuadro 1.principales etapas de desarrollo de las dos variedades a través del tiempo acumulado. estado o labor simpson great lakes olas olas siembra o o germinación 16 19 bolting (cerramiento) 93 126 elongación del tallo floral 101 133 iniciación de formación 141 175 de flores comienzo de maduración de semillas 157 192 iniciación de recolección 176 202 finalización de recolección 233 263 macroscópicamente, se observó que las plantas de la variedad, great lakes rompe, su envoltura de repollo para dar paso a la aparición y elongación del tallo floral, mientras que, en las de lasimpson, eltallo floral emerge del centro sin aparente dificultad. en 107 a e b d figura 1. cambios morfológicos en el ápice reproducwo. a = etapavegetativa:16x e= etapade desarrollode botonesflorales:16x b= etapade diferenciación:16x d= etapaavanzadade diferenciación:16m 108 ambas variedades, este tallo floral se elonga produciendose abundantes brotes laterales, los cuales son mayores en la variedad simpson. el tallo floral en la variedad great lakes, en determinado momento, forma dos ramificaciones, mientras que en la variedad simpson se mantiene un solo tallo floral y fuerte. en las dos variedades, se observa que, 24 horas antes de antesis, las brácteas que circundan al capitulo comienzan a abrirse en su ápice, debido al desenvolvimiento y elongación de los botones florales. las flores se abren solamente un dla de una a dos horas y, luego, lacorola se dobla firmemente para no volverse a abrir. dos o tres dlas más tarde, todos los componentes de la flor están marchitos y las brácteas se cierran firmemente alrededor del fruto en desarrollo. posteriormente, el ápice del fruto jóven se elonga y empuja el papus, el cual comienza a parecer por entre los brácteas. aproximadamente, al décimo segundo dla, se considera que las semillas están maduras. en las dos variedades, se producen flores y semillas en un proceso continuo que dura dos meses aproximadamente. el cuadro 2 presenta los promedios obtenidos para los componentes del rendimiento de lasdos variedades. se encontró que la variedad simpson tiene ventajas respecto a great lakesen cuanto a número de ramas, número de semillas por cabeza y número y peso de semillas por planta, lo cual representa una mayor capacidad de rendimiento y, por lo tanto, de producción de semillas. lo anterior puede explicarse por la arquitectura de la planta, pues, mientras la variedad simpson presenta plantas con un solo tallo principal bien desarrollado ycon bastantes ramificaciones, la great lakes tiene el tallo bifurcado y con cuadro 2.componentes del rendimiento y producción de semilla bajo invemadero de las dos variedades. (a). componentes y producciones simpson great lakes no. de ramas no. de subramas no. de flores por subrama no. de semillas por cabeza no. de semillas por planta peso de semillas por planta (g) peso de 1000 semillas (g) producción de semilla (kglha). 11,0 a 9,ob 10,0 a 10,0 a 9,7a 3,9a 0,8a 247,5 9,0 b 13,0 a 9,oa 9,0 b 8,7 b 2,8 b 0,6b 171,9 (a)promedios que tienen igual letra no difieren significativamente con p > 0.05, según la prueba de rango multiple de la duncan. menos ramas; de acuerdo con la producción obtenida por planta y a la densidad de siembra, se calculan producciones de semilla por hectárea las cuales fueron de 247.5 y 171.9 kilos para simpsony great lakes, respectivamente. esto significa que la producción local de semilla de lechuga localmente bajo invemadero es posible y rentable, ya que, en otros paises, como méxico, la producción sólo alcanza a los 200 kglha. evaluación en el laboratorio de la semilla obtenida localmente 1.comportamiento de la germinación. en el cuadro 3,se aprecian los porcentajes de germinación obtenidos durante 1o semanas a partir de la cosecha y el promedio para cada variedad y teniendo en cuenta que, en ambas variedades, la germinacion crece progresivamente hasta la décima semana, los cuadro 3. comportamiento germinativo de la semilla de las dos variedades obtenida localmente. tiempo simpson greatlakes semanas % % 2 24 22 3 28 24 4 34 26 5 37 30 6 45 37 7 52 44 8 61 52 9 70 62 10 80 75 promedio 47.9 a 41.3 b porcentajes se pueden catalogar de adecuados para una calidad de semilla comercial. el análisis estadlstico mostró diferencias altamente significativas para la variable porcentaje de germinación respecto a variedad y semana. en la figura 2, se reportan los comportamientos de los modelos cuadráticos escogidos para las dos variedades a través del tiempo. los resultados indican que la variedad simpson presenta en cada lectura una mayor germinación respecto a great lakes y que en ambas variedades la germinación crece progresivamente hasta ladécima semana en la cual los porcentajes se pueden catalogar de adecuados para una calidad de semilla comercial. los resultados de este experimento confirman lo 109 70 60 z o ü50 "!: ::le a: ~40 30 20 2 y, 24.2 2.5 x +0.75 xz r2, 0.98 4 5 s emanas -' .,. /.,. .........................great lakes y, 23.23-0,!i7x+o,57x2 r2, 0,98 6 7 9 108 figura 2.germinación sin tratamientos durante diez semanas. tendencias de la germinación de la semilla obtenida localmente a través del tiempo. hallado por nikolaeva (1969) y taylorson (1977) acerca de que las semillas de lechuga recién cosechadas presentan latencia, la cual va disminuyendo con el tiempo a medida que van desapareciendo los factores causantes de este fenómeno. 2.efecto sobre la genninación de la semilla después de pretratamientos con temperatura. los promedios de los porcentajes de germinación obtenidos después de los pretratamientos a la semilla seca y recien cosechada con temperatura se muestran en el cuadro 4. los efectos tiempo (dlas) y temperatura fueron altamente significativos. en la figura 3, se aprecia el comportamiento del modelo escogido para explicar el efecto de la temperatura utilizada en el pretratamiento. en general, se encontró que los pretratamientos con temperaturas aumentan rápidamente el porcentaje de germinación, siendo mayores con las temperaturas bajas (5°c) que con las altas (35°c). por otra parte, existen diferencias entre los 7 y 10 dlas de pretratamiento y los aumentos en germinación son mayores a medida que aumenta la exposición a la temperatura baja. estos resultados se podrían explicar con base en lo ~puesto por bidwell (1977) y nikolaeva (1969) acerca de que la temperatura de tratamiento de 5°c cambia el balance entre los inhibidores y los promotores de la germinación a favor de los últimos y que, posiblemente, hacen funcionar el mecanismo de las giberelinas, las cuales inducen el proceso de germinación. igualmente, estos resultados confirman las recomendaciones consignadas para esta especie por la ista, en cuanto a tratamientos para aumentarsu germinación. comparación, bajo invemadero, entre la semilla poducida localmente y la importada cuadro 4. efecto de pretratamientos con temperatura sobre la germinación de la semilla de las dos variedades obtenida localmente. temperaturas (oc) tiempo simpson greatlakes o i a s 5 10 20 25 30 35 5 10 20 25 30 35 7 60 57 45 46 44 42 58 56 47 45 48 43 10 70 63 53 57 59 51 69 64 50 53 55 54 110 65 60 pger' 55,6873 • 3,9316 t-o,5489~' 0,0228 t3_ 0,0003 t 4 r2. 0,57 z ~55 o.. z 50 :1 o.:... '" 45~ __ ~ __ ~ ~ __ ~ __ ~ __ ~ ~ __ ~ __ ~ __ ~ __ ~~ __ ~ __ ~ __ ~~~~ 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 temperatura figura 3. comportamiento de la germinación de la semilla obtenida localmente en función de la temperatura utilizada en el pretratamiento. 70 90 80 .. -60 o z... '"o.: so '":1... 30 20~_' ~ .~ ~ 15 22 29 36 o 1 a s flguta 4. comportamiento de la emergencia en la variedad simpson . porcentaje de semillas producidas localmente e importadas 111 cuadro 6. número de plántulas emergidas a través del tiempo en las dos variedads y para la semilla producida localmente y la importada. simpson greatlakes olas local impor· da local impor· da 15 22 29 36 25 34 53 75 24 38 59 80 19 33 52 68 21 37 60 70 los promedios de número de plántulas resultantes a partir de la siembra de semillas importadas y las obtenidas localmente se aprecian en el cuadro 5. se encontraron diferencias altamente significativas sobre la variable emergencia para variedades, orrgenes y días, la figura 4 muestra el comportamiento de la emergencia de las plántulas de la variedad simpson provenientes de semillas producidas localmente y de semillas importadas. se observa que los dos tipos de semilla tienen una tendencia similar en el aumento del número de plántulas emergidas con el tiempo, pero es un poco mayor en la semilla importada. este mismo resultado se aplica para los dos tipos de semillas de la variedad great lakes 118 (figura 5). definitivamente, laadaptación que puede sufrir una semilla a un ambiente determinado y la calidad con la cual es obtenida para mantener un nombre en el mercado pueden ser factores en favor de la semilla importada, pero no son diffciles de conseguir una vez.se decida una producción comercial de semilla nacional. hayque tenerencuenta que éste es un primer intento para la producción de semilla de lechuga en el país. cuadro 6. medidas de peso seco y uniformidad de las plántulas obtenidas de la semilla producida localmente y la importada para las dos varidades. variable greatlakes local importada simpson local importada peso seco (g) uniformidad 0,91a 4 0,93b 4 1,02b 4 0,72a 4 (a) promedios que tienen igual letra nodifieren significativamente con p> 0.05, según la prueba de rango multiple de la duncan. so 70 iso... ü z id ~50 id 2 id 40 30 20 15 22 importada ~ local 29 36 o las figura 6. comportamiento de la emergencia en la variedad great lakes, porcentaje de semilla producida localmente e importada 112 cuando se compara la ganancia en peso seco de las plántulas a los 30 dlas después de emergidas (cuadro 6), se encuentra que este parámetro es mayor y significativamente diferente para las plántulas provenientes de semilla importada de las dos variedades. sin e;l1bargo, al examinar la uniformidad de estas plántulas (cuadro 6), no se encontraron diferencias significativas entre loobtenido con semilla importada y lo alcanzado con semilla producida localmente. esto último significa que el fenotipo de las dos variedades no sufre ninguna alteración y no hay diferencia entre las plantas producidas localmente y las importadas. nuevamente, se pone de manifiesto que hay que seguir trabajando en la calidad de la semilla obtenida. en general, se puede afirmar que es posible obtener semilla de lechuga en el pals de una manera técnica y rentable para solucionar el problema grave de la falta de este insumo. las diferencias en comportamiento entre las dos variedades durante la formación y producción de la semilla en el invernadero obedecen más al genotipo que al manejo y beneficio del material. la evaluación en el laboratorio de la semilla producida localmente mostró que la germinación puede ser aumentada con tratamiento seco a 5°c durante 10 días, con el objeto de romper la latencia que normalmente presenta la lechuga. finalmente, la comparación que se hizo en el invernadero de los dos tipos de semilla abre todo un panorama hacia la semilla producida localmente, puesto que, si bien es cierto que la importada muestra un mayor vigor, la nacional mantuvo una tendencia similar, la cual puede incrementarse con un manejo y beneficio probados que redunden en la calidad. literatura citada 1.bidwell, r.g. fisiologla vegetal. méxico.agt. p. 578581,1979. 2.esau, k. anatomia vegetal. barcelona. omega. p. 127130,1959. 3.guenkov, g. fundamentos de la horticultura cubana. la habana. instituto cubano del libro. p. 320-329, 1974. 4.jaramillo, j. importación de hortalizas en colombia. en: semillas. vol. 14. no. 2. p. 17-20, 1989. 5.muller, j; v. casalli. seminarios de olericultura. vicosa. brasil. p. 207-255,1982. 6.nikolaeva, m. physiology of deep dorrnancy in seeds. jerusalen. ipst press. p. 21-28, 1969. 7.taylorson, r.; s.b.hendricks,s.b. dorrnancy in seeds. en: annual review plant physiology. vol. 28. p. 331354,1977. 8.whitaker, r, e. rider,; o. hils, o. la lechuga y su producción. méxico. aio. p. 5-21,1963. adpostal '!9 lieg8fflos 8 todo e/mundo! cambiamos para servirle mejor a colombia yal mundo estos son nuestros servicios venta de productos por correo servicio de correo normal correo internacional correo promocional correo certificado respuesta pagada post express encomiendas filatelia corra fax le atenoemos en lds tel eftjn(!s 2438851 3410304 341~:.)4 980015503 fax 2 ti:, 3345 113 departamento de fisiologia de cultivos agronomia colombiana, 1997 volumen xiv no.2 pago 95 107 oevelopmental changes of carbohyorates in cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits in relation to the cal yx ano the leaves* cambio de los carbohidratos en el fruto de la uchuva (physalis peruviana l.) durante su desarrollo en relación al cáliz y las hojas gerhard ñscner' and peter lüddersl summary glucose, fructose, sucrose and starch were analyzed in fruits, calyx and the two next leaves during fruit development of cape gooseberry under glasshouse conditions in berlin-germany. calyx was eliminated completely or half-sided vertically 5, 25 and 45 days past fruit set (pfs). fruits growing completely without calyx slowed down their growth rates significantlyfrom 10-15days pfs on. fruits with half-sided calyx or with a complete removal of the calyx after 25 and 45 days grew unaffectedly. higher increment rates of all carbohydrates were measured during the first 10-20 days of fruít development in fruits and calyx. both organs showed higher sucrose concentrations as compared to the other carbohydrates and sucrose rose sharply from 20-30 days pfs in fruits and from 40-50 days in calyx. glucose and fructose content rose in a lower scale than sucrose and both had very similar increase patterns in the fruit. starch decreased in fruit and calyx from 10-20 days pfs until harvest (60 days) continuously. leaf starch content was highest of the measured * recibido en abril de 1997 1 associate professor, faculty of agronomy, national university of colombia, santafé de bogotá. 2 titular professor, head of fruit department, faculty of agriculture and horticulture, humboldt university of berlin, germany. carbohydrates and followed a gauss curve pattern type during fruit growth. leaf sucrose decreased after 40 days pfs, probably due to an increased translocation to the fruit. 47.2 % of total dry matter in mature fruits were carbohydrates, whereas in calyx and leaves the percentages were 5.7 and 7.4 % respectively.fruitswith detached calyx 5 days pfs presented lower monosaccaride concentration during the inicial fruit growth and lower sucrose during the midseason of fruit development. from the analyzed carbohydrates starch was highest during all stages of fruit development in fruits growing completely without husk. it is supposed that the calyx plays a dominant role in both built up and translocation of carbohydrates, mainly sucrose. with its removal fruit development is delayed indicated by the increased starch contents during all development stages. thus, calyx has not only a protective function but is also an important source for assimilates especially in the early growth stage of the fruit. the decrease in sucrose content of leaves from the midseason on of fruit development might be due to an increased translocation from the leaf to the fruit. key words: glucose,fructose, sucrose, starch, translocation, calyx separation resumen glucosa, fructosa, sacarosa y almidón se analizaron en frutos, cáliz y las dos hojas más cercanas al fruto durante el desarrollo 95 de la uchuva bajo condiciones de invernadero de vidrio en berlín-alemania. el cáliz se eliminó·totalmente o, verticalmente la mitad, a los 5; 25 y45 días después del cuajamiento del fruto (dcf). los frutos que se desarrollaron completamente sin cáliz redujeron sus tazas de crecimiento significativamente a partir de 10-15 días dcf. los frutos con medio cáliz o aquellos con un cáliz separado a los 25 o los 45 días no fueron afectados en su crecimiento. en frutos y cálices, las tazas más altas de incremento de todos los carbohidratos se midieron durante los primeros 10 a 20 días de su desarrollo. en ambos órganos, la sacarosa tuvo las concentraciones más altas y aumentó considerablemente a partir de 20 a 30 días dcf en frutos y, a partir de 40 a 50 días, en cáliz. los contenidos de la glucosa y fructosa se incrementaron en un nivel más bajo que la sacarosa y ambos mostraron un comportamiento muy similar en el fruto. el almidón disminuyó en forma constante en el fruto y en el cáliz a partir de los 10 a 20 días dcf y hasta la cosecha (60 días). en las hojas, el contenido más alto de los carbohidratos lo presentó el almidón siguiéndose una curva de gauss durante el crecimiento del fruto. la sacarosa disminuyó en las hojas después de 40 días dcf, debido, probablemente, a un aumento de la translocación al fruto. en la madurez, los frutos secos tuvieron 47,2 % de carbohidratos y los cálices y las hojas, 5,7 y 7,4 %, respectivamente. los frutos con cáliz separado a los cinco días dcf presentaron una menor concentración en los monosacáridos durante el crecimiento inicial y un menor contenido de sacarosa durante la mitad de su desarrollo. de los carbohidratos analizados, el almidón fue el más alto durante todas las etapas del desarrollo de los frutos que crecieron completamente sin el cáliz. se supone que el cáliz juega un papel dominante en la producción y en la translocación de carbohidratos, principalmente de la sacarosa. con su eliminación, el desarrollo del fruto es más demorado, lo cual se indica por los contenidos mayores de almidón. así, el cáliz tiene, no solamente, una función protectora, sino que también, es una fuente importante para los asimilados, especialmente en la etapa temprana del crecimiento del fruto. la disminución en el contenido de sacarosa en las hojas a partir de la mitad del desarrollo del fruto podría ser debida a una mayor translocación desde la hoja al fruto. palabras claves: glucosa, fructosa, sacarosa, almidón, translocación, separación cáliz. introduccion physalis peruviana l. belongs to the family solanaceae, in which the genus physalis includes close to 100 species which form their fruit in an inflated calyx (legge, 1974). plants grow wild in many parts of the andes, particularly in the colombia n highlands above 2.200 m above sea level (m a.s.i.). recently the cape gooseberry has developed commercial potential especially for the colombian fresh fruit exporto physiological studies of the cape gooseberry in order to understand and improve development and production of this plant are very scarce (fischer, 1989). there exists any physiological information about the calyx (husk), which surrounds and protects the fruit during its whole development. therefore, in this study an attempt was made to clarify the importance of the calyx investigating the carbohydrate metabolism of the fruit in relation to the calyx and the two nearest leaves. in physalis the five sepals grow together forming the so-called calyx (raven et al., 1985). the sepals, as a sterile part of the flower, are essentially leaf-like in form and anatomy, but are generally simpler in detailed structure than a foliage leaf (esau, 1977). in cape gooseberry, sepals are upright and most chloroplasts are on the abaxial side. also the stomates are located on the abaxial side while fruits have sto mata only in the epidermic basal zone (valencia, 1985). investigating the role of physalis-sepals in fruit development, bose (1972) found that sepals stimulate the growth of ovaries (in-vitro) in the case of unpollinated f1owers. he also stated that the 96 function of calyx is not nutritional, as the ovaries with sepals from pollinated flowers show satisfactory growth in the same culture media. the cape gooseberry fruits are nearly round glossy yellow berries with many flat seeds (150-300/fruit) measuring 1.25-2.50 cm in diameter and weighing about 4-10 g. sugiyma et al. (1991) reported that the sugar components of ripe cape gooseberry fruits are sucrose, glucose and fructose. the content of these three sugars is highly dependent on the fruit maturity stage and varies according to variety, leaf-fruit relation and growing conditions (friedrich et al., 1986). carbohydrates in physa/is fruit development were measured only in physalis ixocarpa. in that species sucrose increased with fruit growth (ostrzycka et al., 1988), whereas monosaccharides remained constant (cantwell et al., 1992). in another solanaceous fruit, tomato, the soluble carbohydrates are mainly reducing sugars (varga and bruinsma, 1986). these sugars increased progressively throughout development and to maturation and ripening (ho et al., 1982/83). similar to tomato, passiflora edulis has a higher reducing sugars (fructose and glucose) content than sucrose (arjona et al., 1991) and also in apples 'anna' the highest sugar content was glucose with constant increment rates during its development (saucedo and corrales, 1987). assimilates are supplied to the fruit generally by leaf photosynthesis and plant carbohydrate reserves (pavel and dejong, 1993). even though photosynthetic assimilation of the fruit itself may account for a relatively small percentage of the total stored material the compounds formed in fixation of carbon dioxide might have a strong effect on the quality ofthe fruit (bean and todd, 1960). fruits contain, as do leaves of many species, c3 sun-type chloroplasts for photosynthesis (blanke, 1990). when a plant develops a heavy fruit load, the fruits seem to have priority for the photosynthate from most leaves. in plants having many fruits dispersed on the main stem or branches, the photosynthates from the leaves go primarily to the nearest developing fruit (brown, 1984; hansen, 1969). the principal use of carbohydrates in fruits is for dry matter accumulation, so pavel and dejong (1993) calculated in 'cal red'-peaches 78% of the total carbohydrate requirement for dry matter accumulation and 22% for respiration use. material ano methoos the trial was carried out in the glasshouse ofthe department of fruit science in the technical university of berlin (now humboldt university of berlin). the seed propagated ecotype colombia was used which is originated from native plants in the boyacá region (2.000-2.800 m a.s.i.) of colombia. this ecotype has the highest growth habit with smaller leaves as compared with other types from africa (kenia or southafrica). the fruits are small but intensive orange in color and a sweeter taste than the african ecotypes. one month after sowing in intermittent mist chambers, vigorous plants were transplanted in 9-10 cm diameter pots, and 6 weeks later in 2.5 i black plastic containers. the substrate used in propagation and culture was washed quartz sand (0.7-1.2 mm). plants were triple irrigated daily by a wuxal solution, whose composición was 8: 8: 6 (n: p: k), 300-500 ml/pot, depending on their development and climate conditions. calcium and magnesium were taken from tap water. plants were kept on cement tables and trained in the following way: pruned up to one main vegetative stem with two generative leaders. lateral generative shoots were cut after the first node. leaders were supported by threads connected to the glasshouse construction. mean minimum and maximum air temperature in the glasshouse in berlin were 18°c and 26°c. relative humidity was between 60 and 90%. 97 calyxes were excised at different stages of fruit development a) 5, b) 25 and e) 45 days from the day of husk enlongation. the removal was a) half-sided vertical (fig. 1), b) total and e) without removing (check). the treatments were arranged in a completely randomized design with a 3x3 factorial arrangement and 6 replications (single plants). data was analyzed by using the sas programm and mean separation was done by using the lsd test. after five days, in the case of total separation, calyx was separated manually by pulling it out with two fingers. at 25 and 45 days a pair of small scissors were used in the case of half-sided and full calyx removal treatment. fruit setting date was registe red and at the end of the experiment fruit weight and carbohydrates were analyzed relating them to fruit age. when 5 basal fruits per plant reached their maturity (60 days), so that the two fruiting shoots represented all development stages, plants were harvested. for carbohydrate analysis fruits, calyxes and the two next leaves to the fruit were shock frozen in liquid nitrogen inmediately after excision from the plant (between 10 and 11 a.m.) in order to completely stop metabolic processes. after freeze drying, samples were finely ground in an agate mili. samples were submitted to extraction 5 times with 80% ethanol at 60°c, the extractions were combined and the pellet separately prepared for starch analysis. glucose, fructose, sucrose, and starch were determined enzymatically (bergmeyer, 1977; boehrinqer ag, 1989) using a spectro photometer. results at the experiments end the two generative shoots had reached an average length of 1.80 m each and formed about 100 leaves and 50 fruits. there were no differences between the check (growing with the complete husk) and the treatments in which calyx was removed at 25 and 45 days and the halfsided calyx separation treatments so that in the following results only the treatments in which the whole calyx was removed and the check are presented. detailed information about all treatments with regard to fruit development are described in fischer et al (1997). fruitweight complete calyx separation 5 days past fruit set (pfs) noticeably affected fruit fresh and dry weights. whereas cape gooseberry fruits with calyx (control) grew continuously from fruit set until60 days those without husk showed a marked reduction in their fresh weight since from 10 days on (at this stage significantly 28% lower than the control fruits) (fig.1-1). without calyx, after a slow increase offresh weight until 20 days pfs, it remained constant from the 20th to the 30th day of fruit development, then decreased slightly and from the 40th day on weight increased steadily up to 55 days when enhancement became over-proportional. in general, fresh weight increase of fruits of control plants was proportional in a nearly linear pattern for 60 days (up to 4.8 g), but then over-ripen decreased weight in the same proportion (fig.1-1). with regard to the dry weight development (fig. 2-1)in control plants the same pattern followed as compared to the fresh weight, naturally on a much lower scale (17.7 % dry weight portion of fresh weight of 60 days old fruits). dry weight of fruits without calyx increased up to 0.08 9 after 20 days of fruit development, then remained steady for 15 days and after a slight increase followed the highest increment rates from 55 to 65 days pfs. fig. 1-11indicates that after 10 days pfs fruit growth rates slowed down until 40 days of development, not only in calyx separated fruits but also in control plants. the former remain in positive rates, whereas calyx-removed fruits fell to zero at 30 days and to -0.014 at40 days because oftheirfresh weight decrease at this stage of development. very evident is the declining growth rate of control plants at the late stage of fruit development when ripening occurs, whereas husk separated fruits continue their growth rate increment phase (fig. 1-11). 98 6.0 6.0 (1) • dw sep. after 5 days 5.0 ó. fw sep. after 5 days 5.0 ... dw control ,-.. o fw control b.d 4.0 4.0'-' .......c: b.d.~ 3.0~ 3.0 i!' o ..c: 2.0 2.0 cil~.... ¡,¡", 1.0 1.0 0.0 0.0 o 10 20 30 40 50 60 70 0.25 0.25 (h) • control ,-.. 0.20 ó. full calyx sep. 0.20i r-' after 5 days ->. al "o :3: 0.15 r0\ 0.15¡,¡",en '-' r r<: /. ~ 0.10 0.10ta.... ..c: ~ ~ 0.05 v~<«.» / 0.05..... ~ a '2 0.00 .~"-/¡,¡", 0.00 -0.05 -0.05 o 10 20 30 40 50 60 70 days past fruit set figure 1. influence of calyx separation 5 days past fruit set on developmental changes of fresh and dry weight (1) and of growth rate (11) of cape gooseberry fruits. vertical bars indicate significant differences (lsd) at p<o.05. . 99 fruit, calyx and leaf carbohydrates changes in carbohydrate components in fruits, calyx and nearest leaves ocurred in relation to developmental stage. in fruits monosaccarides as glucose and fructose had very similar curves during fruit development (fig.3-1).fructoseincreased rapidly, somewhat higher than glucose, at early stage of developmentand, during a slight decrease up to 30-40 days pfs fructose content increased especially and simultaneously with glucose from 40-50 days onwards. in comparison, starch content increased more sharply than monosaccharides during the first 10-20 days pfs but then decreased steadily as the fruits developed and ripened. in contrast, sucrose had nearly opposite behaviour as remaining carbohydrates in fruits. sucrose concentration increased moderately until 20-30 days pfs and then increased over-proportional as the fruits ripened to a 2.5 fold higher content than monosaccharides at 60 days (fig. 2-1). developmental changes of carbohydrates in the ca/yxfollowed a similar pattern as in fruits (fig. 2-11).however, in calyx, starch content was at a lower level than glucose and sucrose increased sharply at the early developmental stage, compared to its behaviour in fruits. also different was the steady content of sucrose during 10to 50 days of fruit development with a sharp rise at the late stage, similar to the early stage increase (fig.2-11). in /eaves, all carbohydrates incremented in a similar way at the initial fruit growth (fig. 2-111). in ccntrast, starch concentration continued an over-proportional increase up to 20-30 days and then, with a decreased increment until nearly 4 % dm (dry matter), from 30-40 days onwards the curve declined constantly up to fruit ripening. in general, leaf starch content was much higher than in fruits and in the calyx at the late fruit development stage, nearly at the same level as fructose concentration.also, contraryto fruit and calyx, leaf fructose content increased constantly, at least up to 50-60 days pfs, and passed glucose value at the 30-40 days stage (fig.2-11i). comparing the developmental changes of total carbohydrates in fruits, ca/yx and /eaves differences between these organs become more evident (fig. 2-1v).in general, carbohydrates are found in a much higher level in fruits (at 60 days 47.2 % dm) than in calyx (5.7%) and in the two nearest leaves (7.4%). fruit carbohydrates showed a steep curve of increase, interrupted only by the decrease after the initial growth stage. however, in calyx the nearly uniform steady level during the 10 to 50 day stage, with an increase at the late developmental stage, is apparent. leaf carbohydrate concentration increased until the 30-40 days stage of development in order to decrease as the fruit ripened (fig. 2-iv). with regardto the influenceof the ca/yx separation at the 5 day stage of fruit development differences in the developmental changes of fruit carbohydrates are evident. concentration of monosaccharides g/ucose and fructose of fruits growingwithout calyx tended to be higher at the initial developmental stage, especially by glucose, compared to the control fruits and those with half calyx (fig. 3-1y 11).monosaccharid values of fruits with fully separated calyx decreased then until 30-40 days pfs followed by a moderate content increase, which was more accentuated by fructose, at the late developmental stage. glucose content of full calyx separated fruits was significantly lower at the 50-60 day stage and fructose content at the 40-50 and at the 50-60 days stage compared to fruits with complete or half-vertical calyx. sucrose content of fruits was characterized through different increase patterns depending onthe calyxtreatment (fig. 3-111).after the steep sucrose increment from the 20-30 day stage, fruits without calyx remained clearly behind at the 30-40 and 4050 day stage of the othertreatments.however, at the late developmental stage sucrose concentration was equal in all treatments (fig. 3-111). nearly opposite to sucrose was the behaviour of starch in fruits (fig.4-1v).already at the sharp increase at early stage of 100 30 30 5 (1) fruits (il) calyx • glucose • fructose 20 20 o sucrose 'v starch 2 10 10 ,-._ ,-._ ~ ~ o o o o o ?fo o o o o o o o o o ?f-n m v 11'1 \o n m v 11'1 \o¿ o o o , , o , o o__, o o o '-' n m v 11'1 n <"1 v 11'1 e e 11) days past fruit set 11)e eo o o u 2 5 5 60 11)el! (iii) (iv) total-carbohydrates ~... leaves ...~ ~ ;;... ;;... ..c 50 ..co 4 4 o.&j y fruits .&j... ... el! o leaves el!u 40 u 3 3 .a. calyx 30 2 2 20 10 o o o o o o o o o o o o o n m v 11'1 \o n m 't '" \oo o ¿ o ¿ o ¿ o o ¿ n m v 11'1 n m v '" days past fruit set figure 2. developmental changes of carbohydrate components in fruits (1), calyx (11)and two leaves next to fruit (111)and fruit total carbohydrate content (iv) of cape gooseberry. 101 development starch concentration of fruits without calyx was markedly higher as compared to the other treatments. this higher level remained steady until fruit picking at 60 days. fruits with complete and with half vertical calyx contained almost same starch levels (fig.3-1v). discussion with a view to the carbohydrate distribution in fruits, leaves and calyxes, it seems very evident that sink strength of ripening fruits have affected severely carbohydrate translocation to this organ (ho, 1988). sucrose content increases sharply frorn 20-30 days pfs on with some reduced incrernent rates during the last 20 days offruit development. genard and souty (1996) observed, in peaches, that the most influential parameter on sucrose concentration was the date of maximal absolute growth rateoin our studythis strong relationwas missingbecause during the highest sucrose rates between day 20 and 40 of the fruit development fruit growth rates remain constant. generally, sucrose rise with fruit developent are in close agreementwith results obtained by ostrzycka et al. (1988) who worked with physalis ixocarpa. they suggested that sucrose increase resulted through a conversion of simple sugars into sucrose (whiting, 1970), because these decreased at the same time. the rapid increase of sucrose in the later stages of fruit development also is common in fruit species which have normally a low sucrose content like pears and apricots (bollard, 1970). the ability to retain so much carbohydrate in solubleform is characteristic of maturefruittissues. sucrose as the major sugarcomponent of cape gooseberry fruits is in agreement with fruits like mango, pineapple, melon, orange (sugiyma et al., 1991), peach and apricot (friedrich et al., 1986), but in opposite to other tropical and subtropical fruits like papaya, fig, carambola, kiwi (sugiyma et al., 1991) and tomatoes (varga and bruinsma, 1986; dalal et al., 1965). with referenceto the monosaccharides detected cantwell et al. (1992) in physalis ixocarpa constantly remaining levels during fruit growth which did not agree with our findings. in physalis peruviana glucose and fructose content initially rised and declined slightly between 20 and 30-40 days pfs and increased then steadily. similarly are the findings of dalal et al. (1965) in tomatoes where free reducing sugar content increased nearly in a straight line during fruit ripening. in contrastto these results ostrzyckaet al. (1988) recorded ciearly decreased contents of hexose sugars with inceasing fruit maturity. absolutely in opposite to our findings, genard and souty (1996) observed in peaches that the proportion of sucrose converted every day in glucose and fructose decreased during the growing period to almost cero at harvest. in accordance with the behaviour in tomatofruits (ho et al., 1982/83)starch cantent increased until 10-20 days pfs to more than 10% of dry weight, and then decreased progressively with fruit age to 0.3%. starch is the first carbohydrate component which is used for energy build up through respiration, and starch hydrolisis is carried out by aand b-amylase to glucose (friedrich et al., 1986). carbohydrate distribution in the calyx followed nearly the same pattern as in the fruits, but with reference to its content level this was more related to the leaf. although calyx is leaf-like in form and anatomy (esau, 1977) its physiological importance is more linked to the fruit than to the leaf. the increasing sucrose content at the late fruit ripening stage in calyx seems to indicate that sink effect of the «connected» fruit is very high (schumacher, 1989) and great amounts of sucrose are translocated through this organ. once the calyx has turned papery and bladder-like (everett, 1981) sucrose production seems not possible through photosynthesis at this stage. although there is evidence that carbohydrates could be translocated from distant leaves there is a marked tendency for leaves close to a given developing fruit to supply that fruit (hansen, 1970). in cape gooseberry, total carbohydrate content in the 102 15 15 15 (1) glucose (ii) fructose i calyx separation l 10 10 after 5 days • half-vertically 10 • full o control 5 5 5 ,-. ,-. :::e :::ea a ~ o o ~'-' o '-" e o o o o o o o o o o en ..... """ tri \o n ..... """ li"\ '9,<1j o o o o o i i o oo o o ~e n ..... """ li'l n ..... '<t li"\ eo ou days past fruit set u<1j ~~ '",_ ...."=' "=';;.-. 30 30 20 ;;.-...c ..co (iii) (iv) o..o sucrose starch ..oa i au (j.... .....'2 15 '2..... 20 20 ..... 10 10 10 5 o o o o o o o o o o o o on ..... """ tri \o n ..... -eli'l \oo o o o o o i o o oon ..... """ li'l n ..... """ '" days past fruit set figure 3. oevelopmental changes of glucose (1), fructose (11), sucrose (111)and starch content (iv) of cape gooseberry fruits with half-vertically and complete calyx sepa ratio n 5 days past fruit set vertical bars indicate significant difference (lso) at p<5%, 103 two leaves next to the fruit shows a gauss curve. similarely to our study, in apples, as much as 90% of labelled carbon, assimilated by the leaves, has been reported to be translocated to the fruits in the midseason of their development (hansen, 1970). in general, carbohydrate content of the leaf is considerably lower than in the fruit (bollard, 1970). the high starch content between 30 and 40 days of fruit development which corresponds to a leaf age of about 50 to 60 days appears to indicate the high photosynthetic activity at this stage accumulating a high amount of primary starch in leaves (barcelo et al., 1992). the pronounced decrease of starch and sucrose content in leaves at a fruit age of 40-50 days are probably caused by the increased physiological sink activity of fruits at this developmental stage (bollard, 1970) showing at the same time the highest fruit growth rateo coombe (1976) reported that when accumulation in the fruit is greatest also rates of photosynthesis in leaves increase to high levels. compared to iychee fruit, concentrations of starch in small branches were already lower inmediately after fruit set, suggesting that this starch is available for the new fruit growth (menzel et al., 1995). changes of single carbohydrate components during fruit growth were explained before but with respect to fruit growth without calyx some further observations can be made. under absence of the calyx fruits accumulated more starch and showed also a higher glucose and fructose content at the early development stage than fruits with complete or half-sided husk. as fruit growth rates, related to weight, decreased from 10 to 15 days pfs the increased starch content of fruits without calyx seem to point out that these remained behind the development, also with respect to the carbohydrate metabolism, from these fruits which are covered by the husk. thus, hydrolisis of starch and decrease of glucose and fructose content during the mid-season of fruit development was retarded in fruits growing without calyx. with regard to sucrose content, which is the most important carbohydrate in cape gooseberry fruits, values remained behind of control fruits between 30 and 50 days of development, however at the maturity stage content equaled between all treatments. it might be suggested that through the reduced and negative growth rates during the midphase of development fruits attracted less sucrose from leaves. fruit weightwas affecteddetrimentally on fruits growing completely without calyx. since there are reports that calyx has only protective functions against birds, insects and disease organisms (national research council, 1989) it is to be taken into account that there are great effects on biomass allocation which affect fruit weight during all development stages. negative effects begin after ten days when the calyx normally had the highest growth rate (fischer et al, 1997). westwood (1993) observed similar harmful effects on apples when calyx-cup was removed completely; fruit size was reduced and shape was altered to more f1attenedfruit forms. fruit size already changed with a partial separation or chemical damage of calyx-cup in contrast to our observations in which half-sided removal did not exert any effect. in apples, calyx appears to have a great influence on the distal formation of fruit organs whereas in cape gooseberries fruit forms were not changed by husk separation. the early calyx removal appears to affect fruit development detrimentally since cell division in numerous fruit species take place during initial stage of fruit growth (coombe, 1976). according to the calculation of westwood (1993) most species divide cells in 20% of time from bloom to harvest; this would correspond for cape gooseberries to the first 12 days of fruit development. the findings that fruits with a less cell number normally remain smaller (faust, 1989) led to the suggestion that the calyx separation after five days could have influenced the cell divison phase, so that a lower number of fruit cells were formed and therefore fruits remained 104 smaller. a later husk removal when fruit cells had finished cell division did not affect fruit development. it can be supposed that the smaller fruits without calyx had not only fewer cells but also less seeds as a longer developmental period from anthesis to ripeness was observed in tomatoes (varga and bruinsma, 1986). in general, fruit growth is strongly dependent on seed development only during the early phases of ovary enlargement (den nis, 1984). in the present experiment, calyx separation effect was detected only when husks were removed at the early stage of fruit growth (5 days past fruit set) and when it was fully separated. this indicates that calyx influence is a function of time and of the size of the remaining calyx parto early calyx separation removes this source of assimilates to the fruit which in turn affects fruit growth. specially during first 10 days of fruit development when fruit growth rate is very high through cell division and cell elongation (varga and bruinsma, 1986) supply with assimilates is of great importance. increased sucrose values in the calyx, observed as soon as 10 days pfs seem to indicate that certain amounts of sucrose was translocated to the fruit specially in this early stage when fruit sucrose contents were very low. comparing the leaf sucrose content, there is no evidence about an increased sucrose translocation rate to the fruit at an early growth stage because sucrose content remained nearly unchanged during fruit development. however, unchanged leaf sucrose content during the first 20-30 days offruit development seems to point out that fruit can hardly attract greater amounts of assimilates from leaves when the calyx did not exist, at least during the early stage offruit growth. at the initial stage of fruit growth a certain self supply of assimilates appears possible since cape gooseberries have stomata situated in the epidermal basal zone of the fruit (valencia, 1985). light intensities inside the calyx of 15.1 klux (which corresponds to 22.4 % of light intensity outside the husk) were recorded after 35 days of fruit development when calyx is still completely green, indicate that fruit photosynthesis in this shaded space is possible, even though the luxmeter measured spectral ranges which are not effective for photosynthesis. in apples, at early stages offruit growth chloroplasts are situated below the epidermis and in tissues which surrounds the vascular bundles next to the core, photosynthesis takes place using the about 600-6.000 stomata (2-20/mm2) for gas exchange (blanke and lenz, 1988). although photosynthesis rate per unit area of fruit surface is generally less than one-tenth per unit area of leaf surface (bollard, 1970), it can supply enough energy to replace that used in respiration at this early fruit growth stage. our results can be compared with these from pavel and dejong (1993) who measured, on peach fruits, receiving 21% and 35% of full sunlight, photosynthesis which contributed to 8% and 9%, respectively, of the total growth and maintenance carbohydrate requirements during growing season. complete early calyx separation affects all evaluated growth components and effects were specially pronounced through declined growth rates between 30 to 45 days past fruit set. during this phase simple sugars are also at a minimum and sucrose content in treated fruits is lower than those in control plants. it can be hypothesized that fruits without calyx have exhibited a lower sink strength because of their smaller size (marcelis, 1992) and with a possible reduced cell and seed number (luckwill, 1953) and therefore sucrose content in these fruits were lower. also, after an initial supply of assimilates through fruit photosynthesis, during this later stage, fruit stomata were transformed to lenticels (blanke and lenz, 1988; valencia, 1985) and respiration losses were higher than translocating assimilates which would come normally from the husk. the relatively seldom phenomenon of shrinking of growing fruits between 30 and 45 days past fruit set might be due a great water loss during transpiration when leaves in this zone (middle of the fruit branch) are pulling water from the fruit (westwood, 1993). 105 acknowledgements the authors are grateful to prof. dr. harvey arjona for critical reading of this manuscript. bibllografia arjona, h. e., f. b. matta & j. o. garner, jr. 1991. growth and composition of passion fruit (passiflora edulis) and maypop (p. incarnata). hortscience 26(7), 921-923. barcelo, j.; g. nicolás; b. s. sabater & r. sánchez. 1992. fisiología vegetal. ed. pirámide, madrid. bean, r. c. & g. w. todo. 1960. photosynthesis and respiration in developing fruits. 1. 14c0 2 uptake by young oranges in light and dark. plant physiol. 35, 425-429. bergmeyer, h. u. (ed.). 1977. methoden der enzymatischen analyse. verl. chemie, weinheim an der berqstraüe, blanke, m. 1990. photosynthesis in subtropical fruits. acta hort. 275, 435-439. blanke, m. & f. lenz. 1988. does the apple fruit itself contribute to matter production. erwerbsobstbau (germany) 33(8), 224-227. boehringer ag. 1989. methods of biochemical analysis and food analysis using test-combinations. boehringer, mannheim. bollard, e. g. 1970. the physiology and nutrition of developing fruits. in. hulme, a.c. (ed.). the biochemistry offruits and their products. vol. 1. academic press, london. 387-428. bose, t. k. 1972. a note on role of sepals in fruit development. ind. j. hort. 29(2), 241-242. brown, r.h. 1984. growth of the green plant. in: tesar, m.b. (ed.). physiological basis of crop growth and development. american society of agronomy crop science society of america. madison, wisconsin. 153-174. cantwell, m., j. flores-minutti & a. trejo-gonzaléz. 1992. developmental changes and postharvest physiology oftomatillo fruits (physalis ixocarpa brot.). scientia hort. 50, 59-70. coombe, b.g. 1976. the development of fleshy fruits. ann. rev. plant physiol, 27, 227-228. dalal, k. b., d. k. salunke, a. a. boe & l. e. olson. 1965. certain physiological and biochemical changes in the developing tomato fruit (lycopersicon esculentum mill.). j. food sci. 30, 504-508. dennis, f. g., jr. 1984. fruit development. in: tesar, m. b. (ed.). physiological basis of crop growth and development. american society of agronomy. madison, wisconsin. 265-289. esau, k. 1977. anatomy of seed plants. john wiley, new york. 377-389. everett, t. h. 1981. the botanical garden illustrated encyclopedia of horticulture. vol. 8. garland publ., new york, london. faust, m. 1989. physiology of temperate zone fruit trees. john wiley & sons, new york. fischer, g. 1989. aspectos fisiológicos del desarrollo de la uchuva physalis peruviana l. proceed. iv seminario nacional recursos vegetales promisorios. uptctunja, facultad de ciencias agropecuarias. 9-19. fischer, g., p. lüdders & f. torres c. 1997. desarrollo del fruto de la uchuva (physalis peruviana l.) en relación a la separación del cáliz. revista comalfi (in press). friedrich, g., d. neumann & m. vogel (eds.). 1986. physiologie der obstqeholze. springer-verl., berlin. genard, m. & m. souty. 1996. modeling the peach sugar contents in relation to fruit growth. j. amer. soco hort. sci. 121 (6), 1122-1131. 106 hansen, p. 1970. 14c-studies on apple trees. vi. the influence of the photosynthesis of the leaves and the relative photosynthetic yields of fruit and leaves. physiol. plant. 23, 805-810. hansen, p. 1969. 14c-studies on apple trees. iv. photosynthate consumption in fruits in relation to the leaf-fruit ratio and the leaffruit position. physiol plant. 22, 186-198. ho, l.c. 1988. metabolism and compartimentation of imported sugars in sink organs in relation to sink strength. ann. rev. plant phys. mol. biol., 355-378. ho, l.c., v. sjut & g. v. hoad. 1982/ 83. the effect of assimilate supply on fruit growth and hormone levels in tomato plants. plant growth regulation 1, 155-171. legge, a.p. 1974. notes on the history, cultivation and uses of physatis peruviana l. j. royal hort. soco 99(7), 310-314. luckwill, l. c. 1953. studies offruit development in relation to plant hormones. 1. hormone production by the developing apple seed in relation to fruit drop. j. hort. sci. 28, 14-24. marcells, l. f. m. 1992. the dynamics of growth and dry matter distribution in cucumber. ann. bot. 69, 487-492. menzel, c. m., t. s. rasmussen & d. r. simpson. 1995. carbohydrate reserves in iychee trees (litchi chinensis sonn.). j. hort. sci. 70(2), 245-255. natlonal research council. 1989. lost crops of the incas. national academy press, washington, d.c. 241-251. ostrzycka, j., m. horbowicz, w. dobrzanski, l. s. janiewicz & j. borkowski. 1988. nutritive value of tomatillo fruit (physatis ixocarpa brot.). acta soco bot. poloniae 57(4), 507-521. pavel, e. w. & t.m. dejong. 1993. estimating the photosynthetic contribution of developing peach (prunus persica) fruits to their growth and maintenance carbohydrate requirements. physiol. plant. 88, 331-338. raven, p. h., r. f. evert & h. curtis. 1985. biologie der pflanzen. w. de gruiter, berlin, new york. 390-391. saucedo, c. & j. corrales. 1987. cambios durante el crecimiento y maduración de frutos de manzana (matus pumita mili.) cv. 'anna'. agrociencia 68, 197-204. sugiyma, n., k. roemer & g. bünemann. 1991. sugar pattern of exotic fruits from the hannover market, germany. gartenbauwissenschaft 56(3), 126-129. valencia, m. l. 1985. anatomía del fruto de la uchuva. acta biológica colombiana 1(2), 63-89. varga, a.; j. bruinsma. 1986. tomato. in: monselise, s.p. (ed.). crc handbook of fruit set and development. crc press, boca raton. 461-481. westwood, m. n. 1993. temperate zone pomology: physiology and culture. wilshire, portland, oregon. whiting, g. c. 1970. sugars. in: hulme, a.c. (ed.). the biochemistry of fruits and their products. vol. 1. academic press. london, new york. 1-31. 107 diversidad genetica de cuatro materiales de maiz chococito en la zona baja del rio anchicaya, pacifico colombiano genetic diversity of' chococito' maize regional varieties from anchicaya river, colombian pacific nubia c. martínez g.', luz marina reyes c.i y orlando martínez w.' resumen a través de metodologías basadas en técnicas de investigación participativa se realizó un proceso de recuperación de la memoria y el uso de variedades de maíz 'chococito' en la zona baja del río anchicayá. paralelamente, se realizó una caracterización morfoagronómica de dichos materiales regionales. la matriz de correlación permitió determinar 120 coeficientes, de los cuales 20 resultaron estadísticamente significativos. de un total de 16 componentes principales para las características cuantitativas, seis componentes explicaron el 73% de la variabilidad presente en los materiales. la características cualitativas que permitieron discriminar en mayor grado fueron la textura de grano y el color de la alerurona. los análisis de cluster permitieron agrupar los materiales en dos grupos, tanto para las variables cuantitativas y como para las cualitativas, permitiendo reconocer relaciones de similaridad entre los materiales. las variables altura de planta, área de lámina foliar y número de granos por hilera presentaron la mayor influencia en el estudio, por la variabilidad que mostraron en las poblaciones. estas variables han sido identificadas como componentes del rendimiento en estudios de híbridos y variedades mejoradas de maíz. palabras claves: variabilidad genética, razas criollas, caracterización, zea mays l. summary using methodologies based on participative research techniques, memory and uses were recuperated for 'chococito' maize varieties in the anchicayá river area. the morpho-agronomic characterization permitted to study the main characteristics and the level of adaptation of the varieties to the environmental conditions. 20 out of 120 correlation coefficient were statistical significant. six principal components explained 73% ofvariability among quantitative traits. texture grain and aleurone color were the qualitative variables with high degree of discrimination among varieties. using cluster analyses for quantitative and qualitative variables, two groups were established in each case. the dendograms for these four cultivars had shown similarity among them. plant height, leaf area and number of grains per row permitted to determine the main variability between varieties, such as in maize hybrids and breeding varieties. key words: genetic variability, characterization, native races, zeamaysl. introduccion los movimientos de los grupos étnicos durante la época precolombina hace suponer que el maíz viajó desde suramérica hacia el resto del continente. este factor de intercambio del producto contribuyó a crear razas híbridas, dando origen a la gran diversidad que, actualmente, se conoce de la especie (mesa, 1995). el maíz es cultivado en casi todas las regiones de colombia, desarrollándose en diversos pisos térmicos, desde el nivel del mar hasta más allá de los 2800 msnm y bajo diferentes condiciones, desde baja pluviosidad en la guajira, hasta el otro extremo en el chocó, una de las regiones más lluviosas del mundo. estos factores han propiciado la diferenciación de las razas de maíz colombianas, entre las cuales se incluyen: amagaceño, andaquí, cabuya, cacao, común, capio, cariaco, clavo, costeño, chococeño, dulce, guirua, harinoso dentado, imbricado, montaña, negrito, pira, pira naranja, pollo, puya, puya grande, sabanero, sogamoceño y yucatán(díaz, 1988; torregrozaetal., 1991). el maíz 'chococito' se ha reconocido como el cultivo que se ubica en la costa del pacífico y que se extiende, desde el golfo de san miguel en panamá hasta los afluentes del río esmeraldas en ecuador. esta raza de maíz era uno de los principales alimentos de las tribus que moraban buenaventura y gorgona a finales del siglo xvii (patiño, 1964). el maíz chococito, chococeño o indio, que se encuentra en la zona del pacífico ha sido catalogado, como una raza primitiva por sus características morfológicas, así como por su adaptación a condiciones climáticas extremas (altas pluviosidad y temperatura) (hemández, 1985). según roberts et al. (1957), la raza de maíz chococito es el producto de la hibridación entre las especies maíz confite, (proveniente de perú) y tripsacum, con alguna influencia de otras razas colombianas que crecen en la parte norte del chocó y regiones contiguas de panamá. en la zona baja del río anchicayá, se han perdido algunas variedades tradicionales de chococito, debido a factores, como la ingeniero agrónomo y profesora asociada. facultad de agronomía, sede bogotá. universidad nacional de colombia. e-mail: imareyes@bacata.usc.unal.edu.co. profesor. universidad de los andes. bogotá, colombia. agronomía colombiana, 2000. 17: 73-77 74 agronomía colombiana vol. 17 influencia de la economía de mercado, la emigración de la poblaciónjoven, el incremento del monocultivo de chontaduro y borojó, la pérdida de la memoria del uso y las tradiciones ligadas a los sistemas de producción de variedades tradicionales, como el cultivo del maíz chococito. la economía de la región, al ser absorbida paulatinamente por la economía nacional se ha convertido en una economía de enclave, en la cual prevalece la extracción y la sobreexplotación de los recursos naturales, sin ninguna retribución para los habitantes, pues, en la medida en que gran parte de los excedentes no son reinvertidos al interior de los asentamientos del (biopacifico, 1996). la necesidad de conservar la biodiversidad, se presenta especialmente en sitios en donde las actividades extractivas han degradado los ecosistemas, sin que se hayan constituido agroecosistemas estables y productivos (andrade, 1993; fao, 1996). en el caso de maíz, existen evidencias de pérdida de diversidad genética, especialmente de las variedades regionales, desplazadas por variedades e híbridos comerciales y por especies de mayor impacto económico, como es el caso del chontaduro (torres y reyes, 1998). con el fin de determinar la diversidad genética de materiales regionales de maíz chococito, colectados en la zona baja del río anchicayá, se realizó el trabajo de caracterización morfoagronómica dentro del proceso de reintroducción y conservación in situ de dichos materiales, a partir de la conformación del fondo de intercambio de semilla (fis) realizado con la comunidad. además, se estableció una estrategia de conservación ex situ de los mismos. materiales y metonos el proyecto se desarrolló en la zona baja del río anchicayá, con la participación de las comunidades de tatabro, guaimía, limones, la loma, el coco y calle larga, donde el transporte y la comunicación es, únicamente, de tipo fluvial con el resto del río y de tipo marítimo con el puerto de buenaventura, siendo la zona que más conserva sus características y costumbres tradicionales. la fase de caracterización de las variedades reintroducidas presentó en forma paralela con el primer ciclo de formación del fis (martínez et al., 2000) y se realizó en la comunidad de la loma. se utilizaron cuatro variedades tradicionales de maíz chococito, colectadas al sur del río anchicayá, en la zona del río cajambre, zona media del choco biogeográfico (cuadro 1). durante el desarrollo del cultivo, se acompañó a la comunidad en cada una de las labores culturales: siembra, rocería, cosecha, reconocimiento, seguimiento y caracterización morfoagronómica, cuadro l. variedades y características de maíz chococito cultivadas tradicionalmente y reintroducidas en el río anchicayá. nombre comun tamaño frecuencia del caracteristicas grano mazorca cultivo color texturay grano maizblanco pequeños poca blanco cristalino maiz amarillo pequeños alta amarillo cristalino maizcapio pequeños escasa blanco harinoso maiz negrito pequeños no se encontró morado cristalino y/o cultivado harinoso lo cual permitió el intercambio de conocimientos mediante la implementación de técnicas de investigación participativa. las labores culturales se realizaron a través del sistema de 'mano prestada' o de 'minga', el cual consiste en un intercambio de fuerza de trabajo entre familiares y vecinos, ampliando, así, la capacidad de producción de la unidad familiar, sin mediar el dinero (martínez y riveros, 1996). las parcelas establecidas, fueron seleccionadas en zona de vega con mínimo de dos años de descanso entre siembras. el sistema utilizado fue el tradicional de la zona, el cual consiste en regar la semilla al boleo y, luego, cortar o rozar el barbecho con machete. el número de plantas muestreadas fue de 20 por cada variedad para un total de 80 plantas por parcela. la toma de datos para la caracterización se realizó con los mismos agricultores durante las fases de floración y cosecha utilizando los descriptores para maíz usados por el instituto internacional de los recursos genéticos vegetales (ipgri, 1991) y el centro de agricultura tropical (clat, 1993). en total se evaluaron 26 descriptores. las 16 características cuantitativas evaluadas fueron: altura de planta (ap), altura del nudo de la mazorca superior (an), número de nudos por planta (nn), ancho de lámina foliar (al), longitud de la lámina foliar (ll), área de la lámina foliar (af), distancia apical (da), número de mazorcas por planta (nm), longitud de la mazorca (lm), diámetro de la mazorca (dm), número de hileras de granos (nh), número de granos por hilera (ng), diámetro de la tusa (dt), longitud del grano (lg), ancho del grano (ag) y espesor del grano (eg). las características de tipo cualitativo evaluadas fueron: forma de la mazorca, disposición de las hileras, color de la planta, color de las brácteas secas, textura del grano, color de la planta, color del pericarpio, color de la aleurona y color del endospermo. la fase de conservación de la semilla fue realizada en los laboratorios de recursos genéticos de la facultad de agronomíasede bogotá, universidad nacional de colombia y en corpoica, ci tibaitatá. para las variables cuantitativas, se realizó un análisis de correlación simple el cual midió el grado de asociación entre ellas. además, se efectúo un análisis de componentes principales (pla, 1986). se calculó la distancia de mahalanobis y, mediante procedimientos cluster, se construyó el dendograma correspondiente (goodman, 1967). para las características de tipo cualitativo, se empleó un análisis de correspondencia (manly, 1997). a partir de los datos obtenidos de las variables cualitativas, se calculó la distancia de chi-cuadrado y se construyó el dendograma que permitió discriminar las variedades de maíz chococito (eskridge, 1995). los análisis fueron realizados utilizando el programa sas (1998). 2000 martlnez et al.: diversidad genética de cuatro materiales de maíz ... 75 cuadro 2. matriz de correlación entre las 16 variables cuantitativas evaluadas en variedades maíz chococicto. ap an nn ll al af nm da nh ng lm dm dr lg ag eg ap i an 0,758 i nn 0,589 0,499 i ll 0,414 0,287 0,297 i al 0,376 0,229 0,261 0,272 i af 0,481 0,303 0,348 0,791 0,780 i nm 0,083 .{),003 0,110 .{),ioo 0,118 0,016 i da 0,008 .{),139 .{),055 .{),130 .{),003 .{),053 .{),097 i nh 0,027 0,193 0,172 0,218 0,049 0,162 -0,061 .{),226 i ng 0,078 0,117 0,074 0,115 0,007 0,068 0,159 .{),448 0,368 i lm 0,071 0,036 .{),052 0,170 .{),006 0,112 0,054 .{),133 0,256 0,442 i dm 0,126 0,159 0,178 0,272 0,001 0,149 .{),141 .{),093 0,582 0,218 0,200 i dr 0,054 0,069 0,026 0,180 0,037 0,129 .{),24i .{),136 0,274 .{),o14 0,223 0,464 i lg 0,043 0,011 0,113 0,206 0,032 0,121 .{),006 .{),250 0,233 0,304 .{),167 0,354 .{),i46 i ag 0,079 0,015 0,041 0,037 -0,100 -0,033 0,058 0,121 .{),407 -0,299 -0,106 0,074 0,234 .{),047 i eg 0,019 0,081 0,043 .{),o54 -0,070 .{),088 0,048 0,231 .{),082 .{),389 0,096 .{),o54 0,278 .{),4s5 0,157 i altura de planta (ap), altura del nudo de la mazorca superior (an), número de nudos por planta (nn), ancho de l!mina foliar (al), longitud de la l!mina foliar (ll), ma de la l!mina foliar (al), distancia apical (af), número de mazorcas por planta (nm), diámetro de la mazorca (da). número de hileras de granos (nh), número de granos por hilera (ng), longitud de la mazorca (lm), diámetro de mazorca (om), diarnetro de tusa (or), longitud del grano (lg), ancho del grano (ag) y espesor del grano (eg) 11 val<ns con fondo gris son estadísticamente significativos de cero. resultados y discusion se analizaron un total de 26 variables, tanto cuantitativas, como cualitativas, las 16características cuantitativas evaluadas permitieron construir una matriz de correlación, de las cuales 20 asociaciones fueron, estadísticamente significativos (cuadro 2), las variables con mayor participación y valor de significancia en la matriz de correlación fueron: altura de planta (ap), altura del nudo de la mazorca superior (an), número de nudos por planta (nn), área de lámina foliar (af), número de hileras de granos (nh), número de granos por hilera (ng), longitud de la mazorca (lm), díámetro de la mazorca (dm), longitud del grano (lg) y ancho del grano (eg), diferentes investigadores han encontrado correlaciones altamente significativas entre variable, como número de granos por mazorca, número de mazorcas por planta, longitud, peso y diámetro de la mazorca, número de hileras, granos por hilera, y otras características que, finalmente, afectan la producción, el rendimiento y la aceptación de las variedades (aristizábal y pastrana, 1982). el procedimiento de análisis de componentes principales permitió determinar los valores y vectores propios, los cuales establecen las variables de'mayor influencia en la variabilidad total. en este caso, los seis primeros valores propios de los 16 obtenidos son aquellos que contribuyen, en mayor proporción a la variabilidad (73%) con valores mayores de 1 (cuadro 3). en estudios de híbridos y variedades mejoradas de maíz, estas características, componente valor proporcion acumul. principal propio (%) (%) comp 1 3,73 0,23 0,233 comp 2 2,42 0,15 0,384 comp 3 1,88 0,12 0,502 comp 4 1,41 0,09 0,591 comp 5 1,31 0,08 0,672 comp 6 1,06 0,07 0,739 cuadro 3. vectores propios de las 16 características evaluadas en cuadro variedades de maíz chococito para la determinación de componentes principales. también, han sido identificadas como componentes del rendimiento (torregroza el al., 1988) el análisis de cluster o agrupamiento para los caracteres cuantitativos (figura 1) se realizó con los primeros seis componentes principales, en el dendograma se conformaron dos grupos: el primero está conformado por la variedad denominada 'capio', la cual posee algunas características que difieren de las otras variedades, evidenciadas en los promedios obtenidos, con mayores valores, para cada variedad, como: menor longitud de lámina foliar, menor número de granos por hilera, menor longitud de mazorca y grano, ancho de lámina foliar, ancho y espesor de grano (cuadro 4). el segundo grupo se encuentra conformado por las variedades denominadas 'blanco' y 'negrito', las cuales presentan algunas características. similares, presentando comportamiento y respuesta similares en el ambiente donde se desarrollan. las características que permiten la similaridad en este grupo son: longitud de lámina foliar, diámetro de la tusa, número de mazorcas por planta, longitud de la mazorca y del grano, y espesor del grano. la variedad de maíz chococito denominada 'amarillo', que se encuentra unida a este grupo a partir de la distancia 2.46, presenta características que difieren de éste como son: mayor longitud y área de lámina foliar, mayor diámetro de tusa y menores valores en espesor del grano (cuadro 4, figura 1). amarillo blancor i negrito capio 0.57 i o1.3 1.24 figura 1. dendograma basado en 16 características cuantitativas para variedades de maíz chococito, originarias de la zona del bajo anchicayá, pacífico colombiano.' 76 agronomía colombiana vol. 17 muchos autores han trabajado con técnicas multivariadas, aplicando la distancia generalizada de mahalanobis, goodman (1967) aplicó la técnica para cuantificar similitudes entre 15 razas de maíz de la región subtropical de suramérica y encontró que los resultados coincidían con los de la taxonomía convencional. también han sido utilizados para diferenciar numerosas poblaciones segregantes de maíz (martínez el al., 1983). el agrupamiento por cluster (figura 2) para las variables cualitativas, presentó como resultado dos grupos. el primero está conformado por las variedades' amarillo' y 'negrito', cuyas características de disposición de hileras, color de las brácteas secas, la tusa y el pericarpio las hacen similares. el segundo se compone por las varíedades 'blanco' y 'capio', cuyas características de forma de la mazorca y color del endospermo permiten su cercanía. la característica que mayor diferencia marca entre las dos variedades es la textura del grano, en la cual el maíz 'capio' presenta endospermo harinoso o blando y el maíz denominado 'blanco' presenta endospermo duro o cristalino. el chococito fue descrito por timothy el al. (1966) con mazorcas de granos, generalmente, blancos o amarillos, con bajo porcentaje de color en el pericarpio y con granos de tipo duro o harinoso. en la zona del pacifico colombiano, la variedad de maíz chococito que presenta endospermo harinoso es denominado por el termino 'capio', del quechua que significa harinoso (roberts el al., 1957). a partir de la caracterización efectuada, el maíz chococito se describe morfológicamente así: plantas altas (3.14m en promedio), con mazorcas altas, 14 nudos en promedio y 1.45 mazorcas por planta. las mazorcas son pequeñas, cónicas, con brácteas de color pajizo y tusa blanca. miden en promedio 12 cm de longitud y 3.69 cm de diámetro. presentan en promedio 16 hileras de granos dispuestas irregularmente en la base de la mazorca, cada una con 22 granos en promedio. amarilloi i i ------------bl~co negrito i capio j 1.12 i 0.78 i 0.72 j o figura 2. dendograma basado en 10 características cualitativas para variedades de maíz chococito, originarias de la zona del bajo anchicayá, pacífico colombiano. según la variedad, los granos presentan textura harinosa (blanda) y cristalina (dura), se presentan en forma apiñada y son pequeños, por la gran cantidad de los mismos en la mazorca. en promedio miden 0.7 cm de longitud, 0.6 cm de ancho y 0.5 cm de espesor. para todas las variedades el pericarpio es transparente, la aleurona es transparente para las variedades amarillo, blanco y capio y presenta color morado intenso en la variedad negrito; en algunos casos, la intensidad del color morado permite encontrar otras tonalidades. el endospermo es de color blanco en las variedades 'blanco' y 'capio' y es amarillo, para la variedad del mismo nombre. en la variedad negrito, se pueden encontrar los dos tipos de color. estos resultados corroboran las descripciones efectuadas para esta raza de maíz por otros autores en estudios de las razas de maíz en países suramericanos (patiño, 1956, roberts el al., 1957 y martínez el al., 1983). la raza colombiana de maíz denominado 'chococito' que es cultivada en el andén pacífico, es una de las 23 razas conocidas en el país, la cual posee características específicas de adaptación al medio (alta pluviosidad, piso térmico cálido), a la forma del cultivo y su relación como componente básico del auto sustento familiar. las variedades de maíz denominadas regionalmente 'amarillo', 'blanco', 'capio y 'negrito', las cuales pertenecen a la raza chococito, fueron reintroducidas en el bajo anchicayá mediante estrategias de conservación in situ, mediante la formación del fondo de intercambio de semillas con las comunidades de habitantes de la zona. el seguimiento a los cultivos no sólo se realizó con el fin de efectuar la caracterización morfoagronómica de las variedades regionales, sino también para ampliar el conocimiento de la racionalidad del sistema de cultivo, las interrelaciones entre los diferentes componentes del mismo, así como la concientización de la comunidad sobre la importancia y valor que tienen los recursos alimenticios tradicionales, especialmente, de los propios para la zona y <garantizar así la seguridad alimentaria de las comunidades de la región del bajo anchicayá. como complemento a la conservación in situ, se estableció un duplicado de cada una de las variedades, en el laboratorio de recursos genéticos de la universidad nacional de colombia, sede bogotá. agradecimientos a la fundación herencia verde, por su trabajo previo en la zona y por la colaboración en la implementación del proyecto. literatura citada andrade, g. pacífico biodiverso. riquezas, amenazas y propuestas de conservación. revista ecológica no. 15-16: 7-10. 1993. aristizabal, d. y h. pastrana. relación entre determinados caracteres fisicos de la mazorca superior y su capacidad productiva en maíz. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. bogotá. 125 pp. 1982. biop acifico. pedagogía para la diversidad. un reto del pacifico colombiano. bogotá. 100 pp. 1996. ciat. descriptores varietales: arroz, frijol, maíz, sorgo. cali. 169 pp. 1993. diaz, c. informe de colombia. en: recent advances in the conservation and utilization of genetic resources. proceedings ofthe global maize germplasm workshop. cimmyt. mexico. p. 45-60.1988. eskridge, k. statistical analysis of disease reaction data using nonparametric methods. hortscience 30(3): 478-480. 1995. fao. plan de acción mundial para la conservación y utilización sostenible de los recursos genéticos para la alimentación y la agricultura. 64 pp. 1996. goodman, m. the races ofmaize 1. the use ofmahalanobis generalized distances to measure morphological similarity. fitotecnia latinoamericana 4: 1-22. 1967. hernandez, c. maize and man in the greater southwest. economicbotany 39(4): 416-430. 1985. 2000 martínez et al.: diversidad genética de cuatro materiales de maíz ... 77 ipgri: cimmyt. descriptores para maíz. roma. 86 pp. 1991. manl y, b. muitivariate statistical methods. chapman & hall. university ofoutage. new zealand. 215 pp. 1997. martinez, o. goodman y m. timothy, d. measuring racial differentiation in maize using multivariate distance measures standardized by variation in f2 populations. crop science, 23 (4):775-781. 1983. martinez, e y d. riveros. extracción maderera y economía familiar en el bajo río anchicayá, pacífico colombiano. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. sede bogotá. 73 pp. 1996. martinez, n., l.m. reyes y o. martinez. reintroducción y conservación in situ de maíz chococito en la en la zona baja del río anchicayá, pacifico colombiano. plant genetic resources newsletter (in press). 2000. mesa, d. historia natural del maíz. colección autores antioqueños. instituto para el desarrollo de antioquia. medellín. 393 pp. 1995. patiño, v, el maíz chococito. noticia sobre su cultivo en américa ecuatorial. américa indígena 16(4):309-346. 1956. patiño, v. plantas cultivadas y animales domésticos en américa equinoccial. tomo 11:plantas alimenticias. imprenta departamental. cali. 346 pp. 1964. pla, l. análisis mu1tivariados: método de componentes principales. secretaria general de la organización de los estados americanos, oea. monografiano. 27. washington, d.c. l04p. 1986. roberts,l.grant,u.ramirez,r hathawayy w. smith, d. races ofmaize in colombia. national academy ofsciences. national research council. washington d.c. 153 pp. 1957. sas institute inc. sas introductory guide for personal computers. version 6.10 edition. cary, n.c.: sas institute inc. 111pp. 1998. timothy, d. hathewa y, w. grant, u. torregroza, m. sarria, d. y varela, d. razas de maíz en ecuador. ica. boletín técnico no. 12. bogotá. 147 pp. 1966. torregroza, m., n. rodriguez, i forero y d. moreno. efecto de la selección masal divergente por proliferación en maíz sobre el diagrama de entrenudos. agronomía colombiana 5(ly2):53-59.1988. torregroza, m. rodriguez, n. forero y id. moreno. respuesta de tres genotipos de maíz a la fertilización nitrogenada. revista ica 26 (1 y 2): 19-26. 1991. torres, r. y reyes, l.m. pérdida de diversidad genética. en: informe nacional sobre el estado de la biodiversidad en colombia, 1997.tomo 11:causas de pérdida de biodiversidad. instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt.! min. ambiente/pnuma. bogotá. p. 157-162.,1998. received for publication: 6 july, 2011. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. michacons@unal.edu.co agronomía colombiana 30(1), 15-24, 2012 agronomical evaluation of cape gooseberries (physalis peruviana l.) from central and north-eastern colombia evaluación agronómica de materiales de uchuva (physalis peruviana l.), provenientes del centro y nor-oriente colombiano axel mauricio herrera m.1, gerhard fischer1, and maría isabel chacón s.1, 2 abstract resumen the aim of the present study was to evaluate agronomical traits in a germplasm collection of cape gooseberry from central and north-eastern colombia in order to measure the variability of the collection in relation to the geographic origin of the accessions and their biological status (cultivated, feral and undetermined). for this purpose, a total of 54 accessions from the departments of norte de santander, santander, boyacá and cundinamarca was evaluated using 30 descriptors (23 quantitative and seven qualitative) by means of a principal component analysis (pca) applied to the quantitative variables and a multiple correspondence analysis (mca) applied to the qualitative variables. the first two pca components explained 52.42% of the total variation. the first component (39.79%) was positively related to the weight and fruit size and negatively to the ph and maturity index. a hierarchical classification analysis based on the continuous variables resulted into two classes with contrasting affinities, with 94.37% of the cultivated accessions grouped into class 2 and 64% of the undetermined accessions grouped into class 1. the first three mca axes explained 48.48% of the total variation. the first one (20.51%) was related to strong serosity, medium fruit size and absence of damage caused by phoma sp. a hierarchical classification analysis based on the categorical variables resulted in four classes (a, b, c, and d); with one of them (class b) containing five accessions characterized by having strong serosity and absence of damage caused by insects and pathogens. el presente estudio propuso como objetivo la evaluación agronómica de una colección de germoplasma de uchuva proveniente de la región andina del centro y nor-oriente de colombia, con el fin de medir la variabilidad y representatividad de los materiales de la colección en relación a su procedencia geográfica y situación de colecta (cultivada, asilvestrada o indeterminada). se evaluaron 54 entradas provenientes de los departamentos de norte de santander, santander, boyacá y cundinamarca, mediante el uso de 30 descriptores (23 cuantitativos y siete cualitativos) analizados mediante un análisis de componentes principales (acp) para las variables cuantitativas y un análisis de correspondencia múltiple (acm) para las variables cualitativas. los dos primeros componentes del acp explicaron el 52,42% de la variabilidad total; el primero (39,79%) reunió variables vinculadas a peso y tamaño de fruto y de manera negativa lo hicieron el ph y el índice de madurez. la clasificación jerárquica generó dos grupos con afinidades contrastantes hacia los materiales cultivados (94,37% se agruparon en la clase 2) e indeterminados (64% se agruparon en la clase 1). el acm retuvo el 48,48% de la variabilidad total para los tres primeros ejes, el primer eje (20,51%) reunió las variables serosidad fuerte, tamaño mediano de fruto y ausencia de daño por phoma sp. la clasificación jerárquica determinó la conformación de cuatro grupos (a, b, c y d), destacándose la clase b que agrupó cinco entradas sobresalientes por su serosidad fuerte y ausencia de afecciones causadas por insectos y patógenos. key words: germplasm collection, variability, hierarchical classification, fruit, serosity. palabras clave: colección de germoplasma, variabilidad, clasificación jerárquica, fruto, serosidad. introduction the area of origin and diversification of cape gooseberry (physalis peruviana l.) (solanaceae) is in the andean zone, mainly in colombia, peru and ecuador, from where it was introduced to different climates in tropical, subtropical and temperate regions (hawkes, 1991). according to brücher (1989), the physalis genus has a few representatives in the old world but most of the species are american in origin, with the main center of diversity in mexico and only a dozen species present in south america. vargas et al. (2001) reported approximately 85 species in the physalis genus with and nearly half of them (about 46 species) endemic to mexico. currently, more than 80 ecotypes of cape gooseberry have been reported worldwide on the basis of plant habit, shape of calyx, and size, color and taste of the fruit (rodríguez 16 agron. colomb. 30(1) 2012 and bueno, 2006); among these we can find the ecotypes ‘colombia’, ‘peru’ and ‘kenya’. the colombian ecotype is characterized by producing a higher number of fruits per plant and smaller fruits with a more attractive color and higher sugar content than the african ecotypes (‘kenya’ and ‘south africa’) (fischer, 1995). these qualities make the colombian cape gooseberry more competitive in international markets, placing colombia among the main producers of this fruit (fischer et al., 2007). for this reason, p. peruviana, though in need of improved crop management practices, has become an important genetic resource for colombia (lagos, 2006). germplasm collections and their proper conservation, documentation and evaluation may contribute to the development of breeding strategies and maintenance of the species by allowing the identification of promising accessions for future selection and breeding programs (bonilla et al., 2008). in colombia, arbeláez and mora (1990) evaluated phenotypic traits in 68 materials of the physalis genus preserved at the germplasm bank of the corpoica research center la selva in rio negro; 33 of them belonging to p. peruviana, mainly from the antioquia department. among the 36 descriptors analyzed, the size and color of the mature fruit and the size of the plant at flowering showed the highest variability. within the same study, ligarreto et al. (2005), by means of a principal component analysis (pca), obser ved that the first component explained 44.44% of the total variance and the most important variables were those related to the pubescence in the leaves and shoots, leaf number during the juvenile phase (below the first flower) and flowering time. the second component explained 10.21% of the total variance and was only explained by the fruit size. later, trillos et al. (2008) evaluated morphological traits in 46 accessions of cape gooseberry from the la selva germplasm bank using 40 qualitative and quantitative variables, which contributed to the differentiation between accessions (72.5% and 93.11%, respectively). among the variables with the largest coefficient of variation were traits of a quantitative nature such as percentage of cracked fruits, calyx weight, fruit weight and number of fruits per plant, suggesting that the selection of parental individuals should take quantitative characteristics into account. the universidad de nariño in pasto (colombia) holds a collection of 50 genotypes comprised of the regional accessions that were collected and morphologically evaluated by hejeile and ibarra (2001). these authors, by means of a pca applied to 12 quantitative variables, identified for the first three components, 70% of the collection variability. the variables that contributed the most to these three components were fruit weight and diameter, leaf size and flower development until fruit setting (first fruit). the universidad nacional de colombia in palmira owns a collection of 222 accessions from the departments of nariño, valle del cauca, cauca, caldas and cundinamarca. from this collection, bonilla et al. (2008) evaluated morphologically 24 accessions based on 10 qualitative and 17 quantitative variables by means of a multiple correspondence analysis (mca) and a pca, respectively. this study showed that the quantitative variables that explained most of the observed variability were those related to fruit characteristics such as fruit weight, transversal and longitudinal fruit length, seed number and soluble solids content. likewise, madriñán (2010) evaluated, by means of a conglomerate analysis, 29 accessions of this collection based on seven qualitative and 10 quantitative characters and identified five groups differing in qualitative variables like fruit shape and color. in colombia, germplasm evaluations of p. peruviana have mainly focused on the diversity of the central and southwestern andean zones, where attributes related to the fruit have shown the hightest variability in these collections. according to this scenario, it is necessary to continue with the evaluation and characterization of p. peruviana germplasm especially from andean zones that have not been evaluated yet, with the aim of establishing levels of genetic diversity and strategies for conservation and handling of this germplasm in breeding programs. in this context, the objective of this study was to evaluate agronomical traits in materials of cape gooseberry from poorly explored geographic areas of the central and north-eastern andes of colombia in order to contribute to the knowledge of this valuable genetic resource and thus encourage its conservation and use in future breeding programs. materials and methods evaluated accessions the present study evaluated 54 accessions preserved as seeds in the germplasm bank of p. peruviana at the faculty of agronomy of the universidad nacional de colombia in bogotá (tab. 1). among these materials, there are 21 feral accessions (of spontaneous appearance, small leaves, strong serosity, short internodes and abundance of trichomes), 19 cultivated accessions (from crop fields and markets with big leaves, weak serosity, long internodes and lower abundance of trichomes) and 14 undetermined accessions (plants of 17herrera m., fischer, and chacón s.: agronomical evaluation of cape gooseberries (physalis peruviana l.) from central and north-eastern colombia table 1. cape gooseberry germplasm accessions used in this study and its geographic origin and classification according to a multiple correspondence analysis (mca) and a principal component analysis (pca). accession number collection situation department municipality mca pca 06uch0001 feral norte de santander pamplona a 1 06uch0003 cultivated norte de santander chitagá a 2 06uch0005 feral norte de santander pamplona a 2 06uch0006 feral norte de santander pamplona b 1 06uch0007 feral norte de santander pamplona a 2 06uch0008 cultivated norte de santander pamplona a 1 06uch0009 feral norte de santander pamplona a 2 06uch0010 feral norte de santander pamplona a 2 06uch0011 feral norte de santander pamplona c 1 06uch0012 feral norte de santander pamplona a 1 06uch0013 feral norte de santander pamplona a 2 06uch0014 feral norte de santander pamplona a 1 06uch0015 feral norte de santander pamplona a 2 06uch0017 market place norte de santander pamplona a 2 06uch0018 market place norte de santander pamplona a 2 06uch0019 cultivated cundinamarca granada a 2 06uch0020 cultivated cundinamarca granada a 2 06uch0023 cultivated cundinamarca silvania a 2 06uch0024 cultivated cundinamarca silvania a 2 06uch0025 feral cundinamarca bojacá a 2 06uch0026 feral cundinamarca bojacá a 2 06uch0029 feral cundinamarca tena b 1 06uch0031 feral cundinamarca tena b 1 06uch0032 cultivated cundinamarca tena a 2 06uch0033 cultivated cundinamarca zipacón a 2 06uch0034 undetermined cundinamarca chía a 1 06uch0035 cultivated cundinamarca chía a 2 06uch0036 cultivated cundinamarca cachancipá a 2 06uch0037 cultivated cundinamarca cachancipá a 2 06uch0039 undetermined cundinamarca guatavita a 1 06uch0040 undetermined cundinamarca guasca a 2 06uch0041 cultivated cundinamarca guasca a 2 06uch0042 undetermined cundinamarca zipaquirá a 2 06uch0043 undetermined cundinamarca zipaquirá a 2 06uch0045 undetermined cundinamarca suesca c 1 06uch0046 cultivated cundinamarca suesca a 2 06uch0047 cultivated boyacá ventaquemada a 2 06uch0048 cultivated boyacá ventaquemada a 2 06uch0049 undeterminad boyacá sáchica b 1 06uch0050 undetermined boyacá villa de leyva a 1 06uch0051 undetermined boyacá villa de leyva a 2 06uch0052 cultivated boyacá arcabuco a 2 06uch0053 cultivated boyacá arcabuco a 2 06uch0055 undetermined boyacá paipa a 1 06uch0056 undetermined boyacá paipa a 2 06uch0057 undetermined boyacá paipa d 1 06uch0059 feral boyacá firabitoba b 2 06uch0061 undetermined boyacá tota c 1 06uch0062 undetermined boyacá tota a 1 06uch0066 feral santander floridablanca a 2 06uch0067 feral santander floridablanca a 2 06uch0070 feral santander tona a 2 06uch0071 feral santander zapatoca a 1 06uch0073 feral santander zapatoca a 2 spontaneous appearance that cannot be allocated to one of the two previous categories) collected in the departments of cundinamarca (21 accessions), boyacá (13), santander (5) and norte de santander (15). 18 agron. colomb. 30(1) 2012 geographic location and conditions of the experiment as described by herrera et al. (2011), the evaluation process was carried out under plastic greenhouse conditions at the universidad nacional de colombia in bogotá, located at 2,556 m a.s.l. and at the geographic coordinates 4°38’08.46” n and 74°0.5’11.99” w. the temperature and relative humidity, as averaged maximums and minimums, were 37.5°c and 87.0%, and 9.7°c and 20.0%, respectively. the soil used in the experiment was loamy, with a ph of 5.7, an average organic matter content of 6.17%, cation-exchange capacity of 17.9 cmol kg-1 and high levels of phosphorus (>116 mg kg-1) and potassium (1.04 mg kg-1). experimental design and agronomic management we initially measured the germination percentage (gp) of 30 seeds per accession (from the fruit samples collected in the field). initial transplanting was performed 50 days after sowing (das) in black plastic bags (1 l) with a mixture of sieved soil, organic matter and sand (vol% 3:1:1). for the final transplant in the greenhouse at 170 das, four replicates per accession, for a total of 216 plants in the experiment, were planted at a distance of 2 x 2 m with a completely randomized distribution. agronomic management activities used during the trial were conducted under the commercial growing conditions typical of the cundinamarca-boyacá region. formative pruning was practiced once, leaving one main stem from which reproductive shoots developed. branches were hung up on a “v” espalier system. during the study, fertilizer was applied using a system comprised of a fertilization module via a venturi mazzei injector-484 and drip irrigation (one drip line per bed with an auto offset of 1.3 l h-1, spaced at 45 cm with a run time of 5-20 min d-1, based on plant development). the nutritional composition of the fertilizer was as follows: n (total) 15%, p2o5 5%, k2o 30%, mgo 2%, b 0.02%, cu 0.005%, fe 0.07%, mn 0.03% and zn 0.01%. evaluated variables and methodology the agronomical variables were selected according to the reports of arbeláez and mora (1990), lagos (2006) and bonilla et al. (2008), and were related to yield and fruit quality. a total of 23 quantitative (tab. 2) and seven qualitative variables (tab. 3) were studied. at 290 das, fruit harvest began at the optimal harvest time, i.e. at the time when the ripe fruit becomes visible through table 2. basic descriptive analysis for the quantitative characteristics evaluated in the collection. variable unit avg sd cv 1** 2** 3** 4** 1 germination (gp) % 81.73 23.94 29.29 1.40 0 1.30 2.30 2 fresh fruit weight (fw) g 5.62 0.92 16.39 8.30 0.10 0.10 0.40 3 fresh fruit weight with calyx (fwc) g 5.89 0.95 16.20 8.30 0.10 0.10 0.60 4 equatorial diameter of fruit (edf) mm 20.82 1.45 6.95 8.00 0.0 0.40 1.00 5 polar diameter of fruit (pdf) mm 20.68 1.18 5.69 5.20 0.20 3.20 3.10 6 fruit volume (v) ml 5.34 0.95 17.81 8.30 0.10 0.10 0.50 fruit shape (edf/pdf) (sh)* mm 1.01 0.05 4.82 2.30 0.30 7.10 10.50 fruit size (edf+pdf/2) (si)* mm 20.75 1.22 5.87 7.90 0 0.20 0 7 fruit firmness (f) lb 2.67 0.19 6.97 1.90 4.30 6.10 2.40 8 equatorial diameter of calyx (edc) mm 28.61 3.36 11.73 7.10 0.10 0 0.10 9 polar diameter of calyx (pdc) mm 35.72 5.28 14.77 6.10 0.10 0 2.40 calyx shape (edc/pdc) (sc) mm 0.82 0.08 9.84 0.40 1.00 0.40 18.0 calyx size (edc+pdc/2) (tc) mm 32.17 4.15 12.91 4.90 0.10 0 1.40 10 dry fruit weight (dw) g 0.89 0.18 20.48 7.00 0 0.30 2.40 11 dry fruit weight with calyx (dwc) g 1.06 0.21 19.94 7.20 0 0.10 2.50 12 cracked fruits (cf) % 20.16 21.62 107.22 0 10.00 0.20 6.20 13 number of fruits per plant (nfp) fruits/plant 1,070.45 416.47 38.91 0 0.80 15.00 16.70 14 total soluble solids of fruit (tss) °brix 14.26 1.43 10.06 0.40 11.50 0 5.20 15 fruit ph (ph) 4.01 0.25 6.29 1.30 9.80 0.60 0.10 16 fruit total titratable acidity (tta) % citric acid 1.41 0.27 19.35 2.50 8.90 0.20 0 17 maturity index of fruit (mi) tss/tta 10.80 4.14 38.38 1.40 16.0 0.90 0 18 yield (y) kg/plant 6.28 2.46 39.19 1.40 1.0 15.90 12.40 19 internode length in first order branches (il1)* cm 10.07 2.29 22.75 0.90 6.70 9.30 2.90 20 internode length in second order branches (il2) cm 9.97 2.24 22.50 0.30 9.10 3.10 3.80 21 internode length in third order branches (il3) cm 11.78 2.64 22.42 0.60 6.60 0.40 5.60 22 stem length below first flower (slf)* cm 35.40 8.39 23.70 1.60 1.30 15.10 0.70 23 node number below first flower (nnf) no. 12.38 2.83 22.87 1.60 1.10 12.10 0.10 ( * ) variables transformed into categories – ordinals (tab. 3). avg: average. sd: standard deviation. cv: coefficient of variation (%). ( ** ) contribution of variables to the first four principal components (%). 19herrera m., fischer, and chacón s.: agronomical evaluation of cape gooseberries (physalis peruviana l.) from central and north-eastern colombia the husk. with a two-week sampling method over a period of 4 months (at the end of which production peaks) and with a sample size of 20 fruits per accession, we evaluated physical fruit variables such as size (using a digital dc-515 calibrator), volume (water displacement method), fresh and dry weight (measured with a precise bj 4100 electronic scale, accuracy ±0.0005 g), firmness (wagner fruit test ft series penetrometer), percentage of cracked fruits and yield. the chemical variables evaluated were total soluble solids (measured with a carl zeiss jena table refractometer), percentage of total titratable acidity (assessed by the potentiometric titration method), maturity index and ph value with samples taken at 105 d after harvest was initiated. variables such as stem length and node number below the first flower, internode length in the first, second and third order branches (second internode in each branch), and serosity (on shoots and leaves) were evaluated at the end of the study. at the same time, a qualitative record on the presence of pests (such as epitrix sp. and copitarsia sp.) and diseases (phoma sp.) was also taken. table 3. categories created for the evaluation of qualitative descriptors and their frequencies. variable category frequency (%) damage by phoma sp. (dph) absent: 0 shoots of 3rd order: 1 shoots of 2nd and 3rd order: 2 shoots of 1st order: 3 fruits and some shoot type: 4 complete plant: 5 23 32 36 6 3 0 type of damage (dt) absent: 0 epitrix sp.: 1 copitarsia sp.: 2 copitarsia sp. + epitrix sp.: 3 42 23 28 7 serosity of leaves (sle) absent to low: 1 moderate: 2 strong: 3 85 8 7 stem length below first flower (lf) short (<20 cm): 3 medium (20–40 cm): 5 long (>40 cm): 7 1 74 25 internode length in first order branches (li) short: <5 cm medium: 5-7 cm long: >7 cm 0 6 94 fruit shape (shf): equatorial diameter (def)/polar diameter (dpf) elongated (<0.95): 1 round (1.05-0.95): 2 flattened (>1.05): 3 15 64 21 fruit size (sf): (def+dpf)/2 small (<15.0 mm): 1 medium (15.0-20.0 mm): 2 large (>20.0 mm): 3 0 20 80 statistic analysis of data the analysis started with the calculation of measures of central tendency. the quantitative descriptors were studied by means of a principal component analysis (pca). four of the quantitative variables (size and shape of fruit, stem length below first flower and internode length in first order branches) were transformed into categorical variables according to former studies (bonilla et al., 2008; arbeláez and mora, 1990), and these, together with the other qualitative variables, were subjected to a multiple correspondence analysis (mca), applying the criterion of benzecri for the selection of the number of representative axes. each description simultaneously involved an analysis of hierarchical classification using the euclidean distance for pca and the chi squared distance for mca; the ward method was applied as a procedure of agglomeration. the statistical analyses were carried out using the program r (2.9.0) of free distribution (r development core team, 2010). results and discussion descriptive analysis of the evaluated variables in order to describe the general behavior of the accessions in relation to each variable, a basic descriptive analysis for the quantitative (tab. 2) and qualitative variables (tab. 3) was carried out. the variables related to fruit traits (tss, tta, fwc and y) showed average values contained within the standard values of the icontec 4580 normative (icontec, 1999). on the other hand, fruit cracking was the most variable trait between accessions, possibly due to sensibility of this trait to changes in ecophysiological factors (trillos et al., 2008) such as soil humidity, relative air humidity and air temperature (fischer, 2005). cracking was more frequent during the first harvests as well as in advanced fruit ripening stages (later than stage 4 of the icontec norm) (gordillo et al., 2004). the high variability observed in yield, similar to the findings of lagos (2006), could be explained by the dependency between yield and other variables such as length and number of internodes in productive shoots (with fruit at each node), variables that themselves also showed large variation coefficients. with regard to fruit size, 80% of the collection presented fruit larger than 20 mm, an outstanding size taking into account that the typical size for the colombian ecotype is around 18.5 mm (fischer et al., 2007). around 64% of the collection had fruits that can be classified as round and 21% as flattened, according to the classification used by bonilla et al. (2008). fig. 1 shows the accession 06uch0049, which was characterized by having strong serosity, potentially associated with the absence of damage, as it was also observed in four additional accessions. 20 agron. colomb. 30(1) 2012 figure 1. accession 06uch0049 characterized by strong serosity (presence of gland trichomes). figure 2. biplot of the first two principal components obtained from 23 quantitative variables measured in 54 accessions of cape gooseberry. figure 3. segmented population histogram for classes according to the principal component analysis showing the collection status of the accessions. cul: cultivated, fer: feral, und: undetermined. c ollection s ituation c ol le ct io n s itu at io n class 1 2 20 15 10 5 0 5 10 15 20 cul fer und cul fer und figure 4. biplot of the first two factorial axes and classification of the collection according to multiple correspondence analysis. principal component analysis th e fi rst four axes retained 70.19% of the total variance. th e fi rst component explained 39.79% of the total variance and the variables related to physical aspects of the fruit as weight, volume and diameter (fwc, fw, dwc, dw, v, edc, and pdc) were the ones that positively contributed the most to this component, whereas the variables ph and maturity (mi) contributed negatively. th e second component explained 12.63% of the total variance, with positive contributions from variables such as maturity, ph, total soluble solids content (tss), fruit cracking (cf) and internode length in fi rst order branches (il1), and with negative contributions from variables such as acidity (tta) and fi rmness (f). th e third component accounted for 9.39% of the total variance and allowed us to distinguish materials of poor performance that showed a small number of fruits per plant, fruits of light weight and elongated shape, and tall plants with long internodes in the branches. th e fourth component retained 8.41% of the total variance and was associated with materials of high performance that showed a large number of fruits per plant and globosely shaped fruits. tab. 2 shows in detail the contribution of each of the quantitative variables to the fi rst four components. first factorial plane of mca by classes factor 1: 0.3516 (20.5%) factor 2: 0.2647 (15.4%) d = 1 factor 1: 11.1092 (39.7%) factor 2: 3.5372 (12.6%) d = 5 21herrera m., fischer, and chacón s.: agronomical evaluation of cape gooseberries (physalis peruviana l.) from central and north-eastern colombia according to the hierarchical classification analysis, the collection could be grouped into two classes. class 1 grouped 33% of the accessions on the basis of the variables ph and mi, while class 2 grouped the rest of accessions based on the remaining quantitative variables (fig. 2). tab. 1 shows the class to which each accession belongs according to the pca. with respect to the collection situation of each accession (feral, cultivated or undetermined), 64% of the undetermined materials were grouped into class 1, while 94.37% of the cultivated materials were grouped into class 2 (fig. 3). almost all the commercial materials, characterized by increased fruit weight with calyx (fwc) and increased fruit size (si), were clustered into class 2. interestingly, there is a difference of more than 1 g in the fwc between the two classes (tab. 4). these results are in agreement with those reported by ligarreto et al. (2005), where the fruit size was the second most discriminating variable, and with the studies of bonilla et al. (2008) and hejeile and ibarra (2001), who found that quantitative variables related to the fruit (weight, size and tss) had the highest contribution to the variability observed in p. peruviana. importantly, class 1 showed small values for the variables tss, tta, si and fwc and was characterized by a higher degree of ripening and ph in the fruits. during ripening of fleshy fruits, changes in chemical composition, texture, and respiration rate are common (kader, 1992). among the most common changes observed during ripening in the cape gooseberry, novoa et al. (2006) reported an increase in tss and ph and a decrease in tta. however in our case, the higher degree of ripening shown by class 1 had no apparent relation to the degree of fruit firmness (herrera et al., 2011), an indicator of the degree of maturity commonly used for the cape gooseberry (ciro and osorio, 2007). this suggests a differential behavior of the metabolic processes associated with maturation between feral/undetermined plant materials (predominant in class 1) and cultivated materials (predominant in class 2), given the low variation observed in the firmness variable for the whole collection (herrera et al., 2011) (tab. 2). additionally, in tomato, a longer ripening time has been observed in fruits from wild materials compared to fruits from commercial crops, which could be explained by an apparent adaptive strategy consisting of a lower and prolonged respiration rate, allowing maintenance of the organoleptic properties (pratta et al., 2000). this could explain in part the behavior observed in class 1. in contrast, using the maturity index as an indicator of the flavor of the fruit (rodriguez et al., 2006), we can see that fruits from class 1 were less acidic due to a relatively lower concentration of tta (and higher mi), but also slightly less sweet (low values of tss), compared to fruits from class 2. this hightlights the presence of wild traits among class 1 plants (mostly feral and undetermined), particularly among those classified as undetermined (fig. 3). cape gooseberry fruits are originally characterized by a slightly acidic taste (bitter) (national research council, 1989). table 4. cluster description of the quantitative variables. variable* class 1 class 2 overall mean v. test frequency mean in category v. test frequency mean in category slf -2.73 18 32.35 2.73 36 36.92 35.4 tta -3.98 18 1.25 3.98 36 1.49 1.41 edc -5.95 18 25.33 5.95 36 30.26 28.62 pdc -5.54 18 31.03 5.54 36 38.07 35.72 edf -5.93 18 19.43 5.93 36 21.5 20.81 pdf -4.53 18 19.86 4.53 36 21.08 20.68 il1 -2.17 18 9.37 2.17 36 10.42 10.07 f -3.04 18 2.6 3.04 36 2.7 2.67 gp -2.53 18 70.01 2.53 36 87.6 81.73 mi 3.18 18 12.65 -3.18 36 9.87 10.8 nnf -2.11 18 11.63 2.11 36 12.75 12.38 fw -6.13 18 4.74 6.13 36 6.05 5.62 fwc -6.17 18 4.97 6.17 36 6.34 5.89 dwc -5.89 18 0.88 5.89 36 1.16 1.06 dw -5.7 18 0.74 5.7 36 0.96 0.89 ph 2.9 18 4.13 -2.9 36 3.96 4.01 sh -3.42 18 0.98 3.42 36 1.02 1.01 si -5.78 18 19.64 5.78 36 21.29 20.74 v -6.16 18 4.43 6.16 36 5.79 5.34 *for abbreviations of variables see tab. 2. 22 agron. colomb. 30(1) 2012 multiple correspondence analysis the first three axes of the mca retained 48.48% of total variation. the variables with the highest contribution to the first axis, which held 20.51% of the variability, were absence of damage caused by phoma sp. (25.68%), strong serosity (14.26%) and medium fruit size (15-20 mm) (11.34%). for the second axis, which retained 15.44% of the variability, the variables with the highest contribution were medium length of internodes (5-7cm) (17.79%) and strong and moderate serosity (17.52% and 19.42%, respectively). the third axis retained 12.53% of the variability and was characterized by presence of damage caused by copitarsia sp. and epitrix sp. (15.51%), damage caused by phoma sp. in the secondary and tertiary shoots (13.85%) and stem length below the first flower (>40 cm) (12.14%). the hierarchical classification analysis grouped the accessions into four classes (fig. 4), with around 83.33% of the accessions clustered in the first class (a), characterized by long internodes (>7 cm), absence of serosity, large fruit size (>20 mm) and presence of damage caused by phoma sp. in the tertiary shoots (in 44% of the plant materials). the second class (b) was comprised of the accessions 06uch0006, 06uch0029, 06uch0031, 06uch0049 and 06uch0059 (9.26%), which showed strong serosity and absence of damage caused by phoma sp. class c contained the accessions 06uch0011, 06uch0045 and 06uch0061, defined by medium internode length, medium-sized fruits and moderate serosity. the accession 06uch0057 was grouped independently in class d and showed severe damage caused by copitarsia sp. and epitrix sp. tab. 1 shows the classification of each accession in classes according to the mca, and the cluster description of the categorical variables can be seen in tab. 5. the results confirm the discriminating power of the weight and size of the fruit in the variability of the species as obtable 5. cluster description of the categorical variables. class category v. test p value class. mod. (%) class. mod. (%) global (%) a weak or absent serosity 4.09 0.00002 95.45 93.33 81.48 large fruit size 3.05 0.00113 93.02 88.89 79.63 long internode length 2.71 0.00339 88.24 100.00 94.44 damage caused by phoma sp. in third order branches 2.33 0.00986 100.00 44.44 37.04 situation of collection: cultivated 2.22 0.01328 100.00 42.22 35.19 b strong serosity 4.98 0.00000 100.00 100.00 9.26 absence of damage caused by phoma sp. 3.78 0.00008 50.00 100.00 18.52 absent herbivory 2.21 0.01344 20.83 100.00 44.44 c medium internode length 3.94 0.00004 100.00 100.00 5.56 medium fruit size 2.48 0.00665 27.27 100.00 20.37 moderate serosity 2.05 0.02016 40.00 66.67 9.26 d presence of herbivory: copitarsia sp. + epitrix sp. 2.09 0.01852 100.00 100.00 1.85 figure 5. segmented population histogram for classes according to the multiple correspondence analysis showing the collection status of the accessions. cul: cultivated, fer: feral, and und: undetermined. c ollection s ituationc ol le ct io n s itu at io n class d c 20 15 10 5 0 5 10 15 20 cul fer und cul fer und b a 20 15 10 5 0 5 10 15 20 served in class a, which grouped all the commercial materials (fig. 5). thus, it can be concluded that the variables related to the size and shape of the fruit were important in the hierarchical classification of the categorical and continuous variables, thus validating previous observations from germplasm evaluations carried out on p. peruviana (hejeile and ibarra, 2001; ligarreto et al., 2005; bonilla et al., 2008; madriñan, 2010). bonilla et al. (2008) obtained similar results to those observed here, especially the contribution of serosity as a discriminating factor in the second component; a fact that is important because this variable is related to the sanitary state of the plant, as clearly observed in class b (absence of damage and strong serosity). with regards to geographic origin, it seems there is not a clear clustering pattern, a result similar to what was found by trillos et al. (2008) and lagos (2006) for the central 23herrera m., fischer, and chacón s.: agronomical evaluation of cape gooseberries (physalis peruviana l.) from central and north-eastern colombia andean genetic group from the department of nariño. the absence of geographic structuring might be a consequence of the high economical and commercial activity of the cape gooseberry in the andean region and its wide dispersion in this part of the country. conclusions in the principal component analysis, descriptors such as the total titratable acidity and the weight and size of the fruits were informative in the first two components, explaining 52.42% of the total variability of the collection and grouping the accessions into two classes. in the multiple correspondence analysis, the descriptor related to serosity was decisive in the classification of one category of materials, which also grouped together due to their lack of pest damage in the field; so further studies related to such prominent features in these accessions are recommended. in summary, the assessment of the collection by applying multivariate statistical tools facilitated the documentation and identification of variability between accessions, the grouping of accessions based on the set of evaluated descriptors and the establishment of a rich base of genetic resources characterized for this species, which will be useful in future breeding programs. acknowledgements the authors acknowledge the funding provided by the international foundation for science (ifs grant c/3860) and the dirección de investigaciones of the universidad nacional de colombia, in bogotá (dib project code 5529). we also appreciate the support of julián david ortiz in the analysis of some of the data presented here. literature cited arbeláez, c.a. and m.a. mora. 1990. caracterización fenotípica de uchuva (physalis sp.). undergraduate thesis. department of agronomy, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. bonilla, m. l., k. espinosa, a.m. posso, h.d. vásquez, and j.e. muñoz. 2008. caracterización morfológica de 24 accesiones de uchuva del banco de germoplasma de la universidad nacional de colombia sede palmira. acta agron. 57(2), 101-108. brücher, h. 1989. useful plants of neotropical origin and their world relatives. springer-verlag, berlin. ciro, h. and j. osorio, 2007. avance experimental de la ingeniería de postcosecha de frutas colombianas: resistencia mecánica para de frutos de uchuva (physalis peruviana l.). dyna rev. fac. nac. minas 75(154), 39-46. fischer, g. 1995. effect of root-zone temperature and tropical altitude on the growth, development and fruit quality of cape gooseberry (physalis peruviana l.). ph.d. thesis. humboldtuniversity of berlin, berlin. fischer, g. 2005. el problema del rajado del fruto de uchuva y su posible control. pp. 55-82. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, postcosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. fischer, g., g. ebert, and p. lüdders. 2007. production, seeds and carbohydrate contents of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits grown at two contrasting colombian altitudes. j. appl. bot. food qual. 81(1), 29-35. gordillo, o., g. fischer, and r. guerrero. 2004. efecto del riego y de la fertilización sobre la incidencia del rajado en frutos de uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de silvania (cundinamarca). agron. colomb. 22(1), 53-62. hejeile, r. and a. ibarra. 2001. colección y caracterización de recursos genéticos de uvilla physalis peruviana l. faculty of agricultural sciences, universidad de nariño, pasto, colombia. herrera m., a.m., j.d. ortiz a., m.i. chacón s., and g. fischer. 2011. behavior in yield and quality of 54 cape gooseberry (physalis peruviana l.) accessions from north-eastern colombia. agron. colomb. 29(2), 189-196. icontec. 1999. frutas frescas. uchuva. especificaciones. norma técnica colombiana ntc 4580. instituto colombiano de normas técnicas, bogota. hawkes, j.g. 1991. centros de diversidad genética vegetal en latinoamérica. diversity 7(1-2), 7-9. kader, a. 1992. índices de madurez, factores de calidad, normalización e inspección de productos hortícolas. pp. 49-58. in: yahia, e. and c.i. higuera (eds.). fisiología y tecnología postcosecha de productos hortícolas. centro de investigación en alimentación y desarrollo, limusa, mexico df. lagos, t.c. 2006. biología reproductiva, citogenética, diversidad genética y heterosis en parentales de uvilla o uchuva physalis peruviana l. ph.d. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. ligarreto, g., m. lobo, and a. correa. 2005. recursos genéticos del género physalis en colombia. pp. 9-27. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, postcosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. madriñan, c.e. 2010. caracterización morfológica de accesiones de physalis peruviana l. del banco de germoplasma de la universidad nacional de colombia, sede palmira. m.sc. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. national research council. 1989. lost crops of the incas. national academy press, washington dc. pp. 241-251 novoa, r., m. bojacá, j.a. galvis, and g. fischer. 2006. la madurez del fruto y el secado del cáliz influyen en el comportamiento postcosecha de la uchuva, almacenada a 12°c (physalis peruviana l.). agron. colomb. 24(1), 77-86. pratta, g., r. zorzoli, and l. picardi. 2000. interacciones genéticas entre germoplasma silvestre y cultivado de lycopersicon spp. con efectos sobre la calidad del fruto de tomate. plant genet. res. newsl. 124, 7-12. r development core team. 2010. r: a language and environment. in: r foundation for statistical computing, http://www.rproject.org; consulted: march, 2012. 24 agron. colomb. 30(1) 2012 rodríguez, n.c. and m.l. bueno. 2006. estudio de la diversidad citogenética de physalis peruviana l. (solanaceae). acta biol. colomb. 11(2), 75-85. rodríguez, m., h.e. arjona, and j.a. galvis. 2006. maduración del fruto de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4 a temperatura ambiente en condiciones de bogotá. agron. colomb. 24(1), 68-76. trillos, o., j. cotes, c. medina, m. arias, and a. arboleda. 2008. caracterización morfológica de cuarenta y seis accesiones de uchuva (physalis peruviana l.), en antioquia (colombia). rev. bras. frutic. 30(3), 708-715. vargas, o., m. martínez, and p. ávila a. 2001. two new species of physalis (solanaceae) endemic to jaliso, mexico. brittonia 53(4), 505-510. 29(2)_12+maiz.indd recceived for publication: 17 may, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 physiology online, centro de investigaciones del banano (cenibanano); asociación de bananeros de colombia (augura). apartadó (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author. jsanchez@augura.com.co agronomía colombiana 29(2), 265-274, 2011 spatial variability of soil chemical properties and its effect on crop yields: a case study in maize (zea mays l.) on the bogota plateau variabilidad espacial de las propiedades químicas del suelo y su efecto sobre el rendimiento del cultivo: estudio de caso en maíz (zea mays l.) para choclo en la sabana de bogotá jaiver d. sánchez t.1, gustavo a. ligarreto m.2, and fabio r. leiva2 abstract resumen to evaluate the effect of soil chemical properties on the crop yield of corn, in the context of site-specific fertilization, it was characterized the spatio-temporal variability of these properties and crop yield in a lot at the centro agropecuario marengo of the universidad nacional de colombia (mosquera, colombia). using a systematic sampling grid of 32 points (25 x 25 m), soil samples were taken before crop sowing and 60 days after sowing (das) to determine soil ph, n (%); ca, k, mg, na, al, h (cmol+ kg-1), p, cu, fe, mn, zn and b (mg kg-1). at 162 das, harvest and yield components were evaluated by site. the data was processed using multivariate procedures, descriptive analysis and geostatistical analysis. emergent properties were obtained from the original chemical variables using principal component analysis (pca); these new variables were evaluated using geostatistical analysis to show spatial distribution and its correlation with crop yield. the pca allowed the finding of three patterns of spatial variability in the soil corresponding to the variables related to soil fertility oc, ca, mg, k, cic and b, the availability of nutrients by soil redox potential, and the variability associated with salinity explained by the na content and soil electrical conductivity. the first group of variables largely explains the spatial variability of crop yield of corn. para evaluar el efecto de las propiedades químicas del suelo sobre el rendimiento del cultivo del maíz para choclo, en el contexto de la fertilización específica por sitio, se caracterizó la variabilidad espacio temporal de esas propiedades y del rendimiento del cultivo, en un lote del centro agropecuario marengo de la universidad nacional de colombia (mosquera, colombia). usando una red sistemática de muestreo de 32 puntos (25 x 25 m), referenciados dentro del lote, antes de siembra del cultivo y 60 días después de siembra (dds), se tomaron muestras de suelos para determinar ph; n (%); ca, k, mg, na, al, h (cmol+ kg-1); p, cu, fe, mn, zn y b (mg kg-1). a los 162 dds se evaluó la cosecha y los componentes de rendimiento por punto. el procesamiento de los datos se realizó mediante procedimientos multivariados, análisis descriptivos y análisis geoestadísticos. se obtuvieron propiedades emergentes a partir de las variables químicas originales mediante análisis de componentes principales (acp); a esas nuevas variables se les realizó análisis geoestadístico para conocer su distribución espacial y su correlación con el rendimiento. el acp permitió encontrar tres patrones de variabilidad espacial en el suelo y que corresponden a: las variables relacionadas con la fertilidad del suelo co, ca, mg, k, cic y b; la disponibilidad de nutrientes por potencial redox del suelo; y, la variabilidad relacionada con la salinidad explicada por el contenido de na y conductividad eléctrica del suelo. el primer grupo de variables explicó en gran medida la variabilidad espacial del rendimiento del cultivo del maíz. key words: fertilization, geostatistical analysis, productivity, soil. palabr as clave: fer t i l i z ac ión, a ná l i sis ge oe st ad í st ico, productividad, suelo. introduction the variability that occurs in crop development and yield is caused by specific ecological conditions of each site, by genetic factors specific to the planting material and crop management conditions that depend on the management and/or cultural aspects of the producers (srinivasan, 2006; leiva, 1998; cerri et al., 2004; jin and jiang, 2002; leiva, 2006). the spatial variability of soil occurs due to pedogenetic factors and their use and management (rodenburg et al., 2003; viera and gonzalez, 2003), and is expressed in physical and chemical properties (cerri et al., 2004; jin and jiang, 2002; corwin et al., 2003; bailey et al., 2001), mineralogy (sovik and aagaard, 2003), moisture content and field capacity (reichardt et al., 2001), in the organic matter content and mineralization of carbon (amador et al., 2000). 266 agron. colomb. 29(2) 2011 spatial and temporal variability occurs on different scales. the level of a climate variable can be relatively homogeneous within a cultivation site and depending on the topography of the region, vary widely with distance. in contrast, the levels of physical and chemical variables of soil may switch to sub-meter scales (srinivasan, 2006; leiva, 2006; cerri et al., 2004; jin and jiang, 2002). the variability of the biological, physical and chemical properties of soil is a major reason for the variability of crop production (jin and jiang, 2002; rodriguez et al., 2008). recognizing the importance of quantifying, understanding and managing the variability that occurs in agricultural systems in colombia, different approaches have been used to implement site-specific management, from work at the regional level to determine homogeneous agro-ecological zones where two spatially distant sites can belong to the same homogeneous management zone, and share similar characteristics to smaller scale projects where sites characterized by spatial continuity are necessary for the analysis of spatial correlation between sampling site (isaacs et al., 2004; rubiano, 2005; leiva, 2006; peña et al., 2009). due to the high number of interactions in ecological processes, a considerable part of the mechanisms that contribute to the variability of a variable, such as performance or quality of the harvest site, remain uncertain, this is because in complex systems, such as agricultural, there are attributes that cannot be explained by individual variables, due to diverse relationships and the fact that they do not act in isolation. these attributes are called emergent properties, so a challenge to the analysis of information management is site-specific data to be analyzed in a comprehensive manner, with appropriate methodologies and techniques to reduce system complexity and improve their understanding by using multivariate analysis. the present study aimed to determine the effect of spatial variability of soil chemical properties on the yield of maize on the sabana de bogotá, for possible implementation of site-specific fertilization. for this purpose we evaluated the spatial variability of crop production of corn and chemical properties of the soil, and then analyzed the correlation between these two types of variability. materials and methods the research was conducted on a commercial lot of 2 ha at the centro agropecuario marengo (cam) of the universidad nacional de colombia, bogotá, located in the municipality of mosquera, cundinamarca (colombia), coordinates 4º 42’ n; 74º 12’ w, 20 km from bogotá dc. the altitude is 2,547 m a.s.l.; the average yearly temperature is 12.9ºc, average precipitation of 820 mm year-1, average relative humidity of 78% and sunshine of 4.8 h d-1. the soil was classified, according to usda taxonomy as fluventic humic dystrudepts. in the experimental plot, a systematic network of samples using a regular grid (grid) 25 x 25 m was laid out, with sampling points referenced by cartesian coordinates (x and y). a total of 32 points were taken, avoiding the edge effects of the lot. at each referenced point, soil samples were taken in two periods for chemical analysis of organic carbon (oc) by walkley-black method, exchangeable bases: calcium (ca), potassium (k), magnesium (mg) and sodium (na) by extraction with 1n ammonium acetate ph 7; cic analyzed by the displacement of nh4 exchanged with 1m nacl, ph, phosphorus (p) by the bray ii method, copper (cu), iron (fe), manganese ( mn) and zinc (zn) by extraction with dtpa and boron (b) by extraction with phosphate monobasic (azomethine-h). the first take was done before planting the maize, without any tillage, the second at 60 das. the only crop fertilization was performed at 20 das, using 15-15-15 for the equivalent of 25 kg ha-1 n, 25 kg ha-1 of p2o5 and 25 kg ha-1 of k2o. corn variety ica v-508 was planted: starchy, yellow and adapted to cold weather (moreno, 1984), the planting distance used was 0.80 cm between rows and 0.25 cm between plants, for a density of 50,000 plants/ha. we performed the commercial management used by corn producers in the area, applied uniformly throughout the crop. at 162 das, the corn was harvested. to evaluate the performance, an area of 9 m2 was denoted around each point and all plants within this area were harvested and quantified for performance. each ear was weighed, including the mats and grains cob, according to market standards. the measurements were taken as kg m-2. assuming that the variables of soil and yield of maize have spatial structure, geostatistical analysis was performed for each of these variables. experimental semivariograms were calculated for all variables and were adjusted to theoretical semivariance models using gs+™ software version 9. interpolation was performed using the ordinary kriging method and the spatial trend was visualized with contour maps (giraldo, 2002). multivariate analysis was performed by groups of variables, to reduce the dimensionality of the data and to facilitate the interpretation of the information contained in the data 267sánchez t., ligarreto m., and leiva: spatial variability of soil chemical properties and its effect on crop yields: a case study in maize (zea mays l.) on the bogota plateau using the covariance matrix of principal component analysis (pca) in spss™ version 15 ( diaz-monroy, 2002; hidalgo, 2003). bivariate analysis was also performed with pearson’s linear correlation between soil variables and performance between the factorial coordinates of the major components and performance. results and discussion spatial variability of crop yield and soil chemical properties the corn yield had a coefficient of variation (cv) of 50% and ranged between 1.82 and 0.11 kg m-2, with an average of 0.84 kg m-2 (tab. 1). the high cv of performance, consistent with the same variety with a uniform crop management under similar weather conditions in the field of culture, suggests that this variability can be explained by other factors, including the various soil variables analyzed. tab. 1 shows that some variables showed considerable variability with coefficients of variation above 30%. this was the case during the two sampling periods for ec, k, na, al, h, before planting, for p and b, and 60 das for cu, mn and zn. in particular, it highlights the high variability of exchangeable al and h, in contrast to the low variability presented by the ph. in the case of al, however, it is important to note that the values found are not limiting for the crop (tab. 1). table 1. descriptive analysis of maize yield and nutrient content in the soil at crop establishment and 60 das on the bogota plateau. variable unit period min max mean sd bias kurtosis cv rdto kg m-2 0.11 1.82 0.84 0.42 0.25 -0.59 50 ec ds m-1 1 0.47 1.87 0.75 0.28 2.37 7.27 38 ec ds m-1 2 0.44 3.03 1.25 0.5 1.62 4.23 41 ph 1 4.81 5.36 5.00 0.12 0.89 1.08 2 ph 2 4.77 5.62 5.17 0.19 -0.15 0.14 4 oc % 1 1.76 4.3 3.06 0.52 0.17 0.61 17 oc % 2 2.25 4.58 3.27 0.6 0.26 -0.64 18 n % 1 0.15 0.37 0.26 0.05 0.17 0.61 17 n % 2 0.19 0.39 0.28 0.05 0.22 -0.68 19 ca cmol+ kg-1 1 8.28 13.75 10.93 1.31 0.34 0.18 12 ca cmol+ kg-1 2 8.00 13.43 10.69 1.34 0.17 -0.52 13 mg cmol+ kg-1 1 2.46 4.01 2.99 0.36 1.31 1.93 12 mg cmol+ kg-1 2 2.13 4.38 3.00 0.39 0.93 4.46 13 na cmol+ kg-1 1 0.77 2.60 1.17 0.37 2.02 6.01 32 na cmol+ kg-1 2 0.46 3.65 1.06 0.53 3.93 19.59 49 k cmol+ kg-1 1 0.39 1.95 0.88 0.43 1.21 0.51 49 k cmol+ kg-1 2 0.40 2.58 0.98 0.52 1.83 3.19 52 al cmol+ kg-1 1 0.03 0.50 0.15 0.10 1.86 4.62 67 al cmol+ kg-1 2 0 0.64 0.14 0.11 2.82 12.63 80 h cmol+ kg-1 1 0.03 0.25 0.13 0.05 0.25 -0.41 40 h cmol+ kg-1 2 0 0.28 0.12 0.06 0.18 0.48 52 cic cmol+ kg-1 1 21.26 29.75 24.85 2.27 0.56 -0.38 9 cic cmol+ kg-1 2 21 30.60 24.50 2.31 0.86 0.27 9 p mg kg-1 1 36.80 140.10 65.29 20.66 1.77 4.53 32 p mg kg-1 2 77.60 144.30 129.16 18.59 -1.51 1.11 14 mn mg kg-1 1 3.25 15.75 11.88 3.26 -1.31 1.23 27 mn mg kg-1 2 1.24 11.66 5.31 2.84 0.82 -0.08 53 zn mg kg-1 1 10.48 39.5 27.4 5.66 -0.45 1.70 21 zn mg kg-1 2 3.74 36.18 14.12 6.78 1.10 2.17 48 fe mg kg-1 1 440.00 605.00 523.19 47.95 -0.04 -0.90 9 fe mg kg-1 2 402.00 490.00 436.69 21.44 0.78 0.27 5 cu mg kg-1 1 0.90 3.28 2.66 0.61 -1.51 1.46 23 cu mg kg-1 2 0.34 2.26 0.93 0.45 1.51 2.38 49 b mg kg-1 1 0.17 0.72 0.34 0.13 1.36 1.90 37 b mg kg-1 2 0.37 0.92 0.56 0.12 1.14 1.17 22 period 1: before sowing; period 2: 60 das. 268 agron. colomb. 29(2) 2011 table 2. models fitted to experimental semivariograms for yield variables of maize, the nutrient content at the time of crop establishment and 60 das in a lot on the bogota plateau. variable period model nugget sill range* r2** yield gaussiano 5.820 31.630 164 0.99 h 1 epp 0.003 0.003 105 0.38 h 2 spherical 0 0.011 37 0.01 al 1 spherical 0 0.009 41 0.75 al 2 exponential 0.001 0.004 89 0.60 b 1 gaussiano 0.01131 0.03932 329 0.96 b 2 exponential 0.002 0.021 166 0.98 ca 1 gaussiano 0.826 2.692 206 0.98 ca 2 gaussiano 0.672 3.354 217 0.96 n 1 spherical 0.041 0.447 216 0.95 n 2 gaussiano 0.062 0.400 90 0.99 ec 1 spherical 0.001 0.078 42 0.50 ec 2 exponential 0.019 0.263 63 0.76 cic 1 gaussiano 2.610 9.229 244 0.82 cic 2 spherical 0.330 5.653 117 0.99 cu 1 gaussiano 0.100 0.507 101 0.99 cu 2 exponential 0.016 0.206 52 0.38 p 1 exponential 1 352.3 69.9 0.99 p 2 spherical 76.000 453.500 160 0.99 fe 1 epp 2117.74 2117.741 0.80 fe 2 exponential 67.000 534.600 120 0.98 mg 1 spherical 0.031 0.130 96 0.99 mg 2 exponential 0.014 0.173 140 0.99 mn 1 spherical 4.790 11.990 108 0.99 mn 2 exponential 0.660 8.255 29 0.09 ph 1 spherical 0.005 0.016 87 0.96 ph 2 exponential 0.007 0.043 109 0.90 k 1 exponential 0.014 0.198 100 0.62 k 2 gaussiano 0.126 0.313 125 0.98 na 1 exponential 0.008 0.142 69 0.65 na 2 spherical 0.000 0.306 64 0.66 zn 1 gaussiano 12.200 55.400 211 0.97 zn 2 exponential 0,1 43,96 48,9 0,79 period 1: before planting; period 2: 60 days after sowing. epp: pure nugget effect. * effective range of the model. ** r2 of the semivariogram. figure 1. spatial distribution of the variable fresh weight of the yield of the corn (kg m-2) in a lot on the bogota plateau. 0 25 50 75 100 125 150 175 length (m) 0 25 50 75 le ng th (m ) yield (kg/m2) 1,81 1,39 0,97 0,54 0,12 effect-epp (ratio between the sill and the nugget of 100%), indicating lack of spatial correlation. the variables al, mn, and cu h (60 das) r2 values were lower in the models, so that maps of each variable estimated with these models may not adequately represent its spatial distribution in the field. the adjustment of other variables to dimensional models indicates that the average values of the variables do not show clear trends in any direction, so that they meet the assumption of isotropy and use of these models to make estimates at unsampled sites provides adequate spatial representation of what happens in the field with each of these variables (viera and gonzález, 2003). to determine the degree to which spatial variability in yield can be explained by the chemical properties of the soil, we theoretical models of semivariance set are shown in tab. 2 and the spatial distribution of yield (kg m-2) are presented in fig. 1. for the contents of fe and h before planting it was not possible to set a theoretical model, showing a pure nugget yield (kg m-2) 1.81 1.39 0.97 0.54 0.12 269sánchez t., ligarreto m., and leiva: spatial variability of soil chemical properties and its effect on crop yields: a case study in maize (zea mays l.) on the bogota plateau performed bivariate correlation analysis using pearson’s method (tab. 3). table 3. pearson correlation coefficients between the variables of soil and crop yield of corn in lot 7 at (cam). variables correlation coefficients with yield before sowing 60 das co 0.69** 0.77** ca 0.52** 0.55** zn 0.40* 0.34 mg 0.35 0.58** k 0.28 0.56** p 0.14 0.63** cu -0.11 0.21 mn -0.08 -0.15 b -0.03 0.52** fe -0.03 0.30 na 0.16 0.26 al -0.22 -0.24 h -0.02 0.41* cic 0.45* 0.67** ph -0.39 * -0.54** ce 0.24 0.51** das, days after sowing. * significant (p≤0.05), ** highly significant (p≤0.001). due to many significant correlations found between soil variables and yield, as well as the diversity of patterns found when variables are spatially displayed with contour maps, it is difficult to make a management decision by allowing site-specific implementing in the field, taking into account all variables, so we used principal component analysis (pca) to reduce the dimensionality, facilitating the interpretation of the information and grouping of the variables that explain the crop behavior (diaz-monroy, 2002). this independent analysis was performed for the two data sets. in analyzing the content of elements in the soil, four components explained 77% of the variability of the soil before planting and 79% of the variability at 60 das (tab. 4). using the information from the main components, geostatistical analysis was performed. tab. 5 presents the semivariance models adjusted for these components. epp was found for component iv before planting, showing absence of spatial correlation of the emergent property that accounts for this component. the other components were adjusted to semivariance dimensional models, but model adjustment of component iv at 60 das was low (r2 = 0.18), so it may not properly represent spatial behavior in the field. for the first three components, in the analysis of the variables of soil before planting and 60 das, the models show spatial dependence structure, in components i and ii spatial autocorrelation occurs at a greater distance compared to component iii that presented lower ranges of semivariance function. this indicates that soil properties explained by each of the components have different spatial behavior table 4. variance explained by each principal component characteristic of the soil before planting and 60 das. component variances before sowing 60 das total variance (%) cumulative variance (%) total variance (%) cumulative variance (%) 1 5.513 34.455 34.455 6.317 39.480 39.480 2 3.309 20.683 55.137 3.378 21.113 60.593 3 1.963 12.271 67.408 1.797 11.229 71.821 4 1.590 9.937 77.345 1.187 7.418 79.239 das, days after sowing. table 5. theoretical models fitted to experimental semivariograms of the principal components obtained for each set. period comp model nugget sill range* r2** 1 i gaussiano 0.37900 2.43900 194.7 0.96 1 ii spherical 0.19800 1.11400 97.9 0.99 1 iii gaussiano 0.04400 1.00100 41.4 0.71 1 iv epp 0.86456 0.86456 104.9 0.01 2 i spherical 0.00600 1.22300 135.9 0.99 2 ii exponential 0.45900 1.26500 157.2 0.98 2 iii spherical 0.04600 0.99900 54.8 0.99 2 iv exponential 0.00300 0.94200 46.2 0.18 period 1: before planting; period 2: 60 days after sowing. epp: pure nugget effect. * effective range of the model (m). ** r2 of the semivariogram. 270 agron. colomb. 29(2) 2011 within the lot, which confirms the importance of grouping variables through the acp. to establish the relationship between the principal component and crop yield, a correlation analysis was performed (tab. 6). the results show significant correlations between yield and the main component i of the properties of the soil before planting and 60 das. other components showed no correlation with yield. in addition, the main components i obtained before and at 60 das correlated with each other in a highly significant manner (0.746 p≤0.01). emergent variables in the soil the emergent property of component i may be called ‘soil fertility’ because it is caused by the contents of ca, mg, k, n, p and cic before planting and 60 das for the same variables and b (tab. 7). by comparing the variables that explain these components, the values themselves and their signals and spatial distribution, we find that these positively affect yield and are responsible to a greater degree for spatial variability in the range of that found. this important result is consistent with that found in research in conditions similar to the present study (ospina, 1999; fenalce, 2002; rodriguez et al., 2008). figs. 2 and 3 shows the spatial distribution of the components i in the two periods, within the lot areas with higher values in the color scale being the most fertile soil. figure 2. spatial distribution of component i associated with the fertility of the soil before corn crop establishment in a lot on the bogota plateau. table 6. bivariate correlation between crop yield and main components obtained for each set of variables. before sowing 60 das i ii iii iv i ii iii iv correlation coefficient 0.463 0.066 0.06 0.261 0.723 -0.315 -0.067 -0.008 significance 0.008 0.719 0.746 0.15 0 0.079 0.715 0.964 das, days after sowing. table 7. vectors of the main components per element before planting and 60 das. before sowing 60 das i ii iii iv i ii iii iv al -.703 .219 .480 -.534 -.496 -.012 .070 b .368 -.308 -.115 .463 .842 .092 .153 .106 ca .955 .876 .063 -.125 -.290 ce .495 .244 .806 .451 -.525 .344 .188 cic .777 -.297 -.231 .275 .823 -.426 -.198 -.173 cu -.367 .834 -.204 .486 .687 .078 .221 fe -.781 -.202 -.149 .389 -.008 -.823 .208 h -.104 .542 .246 -.489 -.153 .658 k .830 -.121 -.112 .879 -.039 .003 .310 mg .868 .237 .163 .823 -.064 .407 -.223 mn -.257 .820 -.187 .112 .854 .161 .299 n .821 -.282 .209 .811 -.328 -.338 -.070 na .250 .944 .388 -.240 .756 .100 p .708 .514 -.275 .682 .199 -.106 -.465 ph .105 -.320 -.150 -.825 -.198 .850 -.070 -.021 zn .477 .759 -.174 .674 .538 -.021 .174 das, days after sowing. 0 25 50 75 100 125 150 175 length (m) 0 25 50 75 le ng th (m ) pc i s 1,18 0,70 0,22 -0,15 -0,74 0 25 50 75 100 125 150 175 length (m) 0 25 50 75 le ng th (m ) pc i 60 das 1,66 1,00 0,34 -0,32 -0,98 figure 3. spatial distribution of component i associated with the fertility of the soil at 60 days corn crop on the bogota plateau. other studies in maize also agree with the findings in this investigation where nitrogen is the element that most often limits the growth and crop yield. this is because plants require relatively high amounts of n (between 1.5 and 3.5% 1.81 0.70 0.22 -0.15 -0.74 1.66 0.00 0.34 -0.32 -0.98 271sánchez t., ligarreto m., and leiva: spatial variability of soil chemical properties and its effect on crop yields: a case study in maize (zea mays l.) on the bogota plateau of plant dry weight) and because they usually do not have enough soil n available to maintain adequate levels of production. this deficiency can reduce grain yield and quality (rincón and ligarreto, 2008; below, 2002), in addition, the metabolism of n has an impact on the growth and development of corn in two general functions: (1) establishing and maintaining photosynthetic capacity, (2) development and growth of reproductive sinks (below, 2002). on the other hand, the deficiency of n in maize has been described by its effect on the determination of number of grains per plant, because its availability encourages differences in the rate of growth of the ear (critical time) and the number of grains per plant is related to the rate of growth in the critical period (d’andrea et al., 2008). calcium absorption in corn grown in tropical conditions occurs gradually in the vegetative stage at the beginning of floral differentiation. like other nutrients, ca does not accumulate during the full bloom stage, but its absorption reaches a marked increase from grain filling. this accumulation may be due to high demand during the process of cell division in the steps outlined, so that its availability influences the crop yield potential (rengel, 2003). in maize, potassium deficiency causes accumulation of sugars in the stem, it appears that the low content of k in the cell limit the translocation of sugars to the ear, which interrupts the growth cycle and hinders the normal development of the grain; during the grain development period the presence of k is important, to promote the transport of the products of photosynthesis from the leaves to the ears (rengel, 2003). boron deficiency affects many plant physiological processes such as the transport of sugars, synthesis and structure of cell wall lignification, carbohydrate metabolism, rna metabolism, aia, phenols and ascorbate, respiration and plasma membrane integrity. bazinga et al. (2002) explain that the abortion of the ears occurs when assimilate supply is below the threshold required for normal development and this happens when the levels of soil fertility is low, making cic an indicator of soil fertility because it is associated with an adequate base saturation. on the other hand, the variability does not explain chemical properties and performance is contained in other components may explain other emergent properties that characterize the dynamics that occurs in the floor of the test group. component ii in the soil before sowing (bs) is explained by the values of mn, cu and fe, while component ii in the soil after sowing is explained by mn and ph (tab. 7). by comparing the coordinates of the principal components factor before planting and 60 days after, it was found that they are significantly correlated (0.456 p≤0.001). when analyzing the variables that explained component ii of the chemical properties of soil, we can deduce that the emergent property of the second component is the redox potential, this assertion is supported by the fact that this potential is correlated with the solubility of mineral nutrients such as mn, cu and fe which explains their values within these components (marschner, 2002), this agrees with the fact that during the present study ponding and drying presented the lot in relatively short periods of time and according to a study of soils on the bogota plateau, conducted by igac, approximately 44% of soils suitable for agriculture have constant water logging caused by restricted natural drainage (universidad nacional de colombia, 1970). figs. 4 and 5 show the spatial distribution of the component ii, the highest values of the scales presented can be associated with the highest or lowest redox potential under reducing conditions. the redox potential is a quantitative measure of a particular system to reduce susceptible substances, is positive and high in strongly oxidizing systems and negative and low in strongly reducing systems. the variability in the observed patterns between the two seasons for this emergent property can be explained by the figure 4. spatial distribution of component ii associated with the redox potential of the soil before corn crop establishment on the bogota plateau. figure 5. spatial distribution of component ii associated with the redox potential of the soil after corn crop establishment on the bogota plateau. 0.66 0.22 -0.23 -0.68 -1.12 1.03 0.61 0.18 -0.25 -0.67 272 agron. colomb. 29(2) 2011 higher accumulated rainfall that occurred before the first soil sampling (32.62 mm for the 7 d preceding the sampling) and with respect to the second (11.55 mm for this cumulative), this coupled with poor natural drainage of the soil, led to limiting conditions before crop establishment compared with those presented at 60 das. from the spatial point of view, in places where reducing conditions are more severe, the extractability of fe is greater, this is because the oxides of manganese and iron are subject to dissolution and precipitation processes that are associated with changes in redox conditions (tack et al., 2006) and after the organic matter, in soil with mn oxides are the following electron acceptors, as well in acid soils, such as in the study with high contents of mn and low nitrate , there may be significant levels of mn2+ (marschner, 2002; santiago et al., 2008). with lower redox potential and iron-rich soils fe3+ to fe2+ has been reduced, preventing the precipitation of ferric phosphate and releasing p to the environment (santiago et al., 2008). the relationship found between mn and ph is also explained by the reduction conditions of soils and under conditions of water logging in acid soils the soil ph increases (snyder and slaton, 2002; domínguez-vivancos, 1988). the redox potential is an intensity factor and is closely related to the soil aeration system, as well as ph, since both are conditioned on microbial activity and the type of reactions are carried out in the soil. water influences these processes by modifying the distribution of air in the soil, and thus the diffusion of o2 and co2 concentration (santiago et al., 2008; marschner, 2002). the fact that the redox potential is a cause of variability may help explain the general decline in performance in all culture sites. this compares with results reported by rodriguez et al. (2008) under similar soil conditions, indicating that excess moisture during the growing cycle of corn reduced corn yield in some parts of the production lot. the slowdown in growth is a typical symptom of species not adapted to water logging. in corn, limited aeration in the root in certain stages of development can cause a low concentration of n, k and p in the area of stem elongation and reduced elongation (marschner, 2002). component iii of the nutrient content before planting and 60 das were explained by the variability of ce and na content and the soil salinity caused by the exchangeable sodium is in accordance with the emergent property of component iii. this indicator showed somewhat different patterns in the two assessment periods but were correlated statistically (0.364 * p≤0.05), these differences are probably due to higher rainfall before the first sampling , and this led to a higher water table compared to the one at 60 das. the highest values in the contour maps correspond to areas with higher salinity levels (figs. 6 and 7). the importance of identifying this pattern is that the salinity within a lot may limit water uptake by the plant by increasing the osmotic potential of the soil and cause nutritional imbalances causing reduced growth and development of plants (carranza et al., 2009; corwin and lesch, 2005). on the other hand, it is important to determine the pattern of variability in the soils of the bogota plateau because the rise of salts is a limiting factor in agricultural production, which is caused by poor natural drainage and high groundwater levels. conclusions the crop yield presented spatial variability within the field, which was explained jointly by the spatial distribution of the soil content of nitrogen, calcium, potassium, magnesium and boron nutrients that are indicators of soil fertility and are important to development, growth and productivity of maize. the use of principal component analysis (pca) allowed grouping of the chemical variables and observance of three figure 7. spatial distribution of component iii associated with soil salinity at 60 das corn crop on the bogota plateau. figure 6. spatial distribution of component iii associated with the salinity of the soil before corn crop establishment on the bogota plateau. 1.57 0.96 0.34 -0.28 -0.89 2.83 1.65 0.47 -0.72 -1.90 273sánchez t., ligarreto m., and leiva: spatial variability of soil chemical properties and its effect on crop yields: a case study in maize (zea mays l.) on the bogota plateau emergent properties of the soil: fertility, redox potential and salinity, making it possible to understand the complexity of the interactions between the elements in the ground. emergent properties related to the redox potential and soil salinity was not correlated with the spatial variability of the maize yield, but are credited with contribution to the reduction in general performance throughout the batch culture. emergent properties of the soil: fertility, salinity, and redox potential presented spatial correlation structure shown in geostatistical analysis, but each property has a different spatial distribution pattern, therefore the management strategies for specific sites must be different, and that the cause of the variability of each pattern may be due to different circumstances. the combined use of multivariate techniques and geostatistical analysis makes it possible to take information from many agricultural systems, reduce complexity, relatively easily visualization and make practical decisions to improve the technical criteria for maize fertilization through management by location. acknowledgements the authors are grateful to the department of science, technology and innovation, colciencias and the universidad nacional de colombia, for funding this research developed within the framework of “sustainable land management in cropping systems under the concept of precision agriculture” from the research group for sustainable development and environmental management. cited literature amador, j., a. wang, m.c. savin, and j.h. gorres. 2000. fine-scale spatial variability of physical and biological soil properties in kingston, rhode island. geoderma 98, 83-94. bailey, j.s., j.k.w. crawford, and a. higgins. 2001. use of precision agriculture technology to investigate spatial variability in nitrogen yields in cut grassland. chemosphere 42, 131-140. bazinger, m., g.o. edmeades, and h.r. lafitte. 2002. physiological mechanisms contributing to the increased n stress tolerance of tropical maize selected for drought tolerance. field crops res. 75, 223-233. below, f. 2002. fisiologia, nutricao e adubacão nitrogenada do milho. informacoes agronômicas 99, 7-12. carranza, c., o. lanchero, d. miranda, and b. chaves. 2009. análisis del crecimiento de lechuga (lactuca sativa l.) ‘batavia’ cultivada en un suelo salino de la sabana de bogotá. agron. colomb. 27(1), 41-48. cerri, c.e.p., m. bernoux, v. chaplotb, b. volkoff, r.l. victoria, j.m. melillo, k. paustian, and c.c. cerri. 2004. assessment of soil property spatial variation in an amazon pasture: basis for selecting an agronomic experimental area. geoderma 123, 51-68. corwin, d.l., s.r. kaffka, j.w. hopmans, y. mori, j.w. groenigen, c. kessel, s.m. lesch, and j.d. oster. 2003. assessment and field-scale mapping of soil quality properties of a saline-sodic soil. geoderma 114, 231-259. corwin, d.l. and s.m. lesch. 2005. apparent soil electrical conductivity measurements in agriculture. comput. electron. agr. 46, 11-43. d’andrea, k.e., m.e. otegui, and a.g. cirilo. 2008. kernel number determination differs among maize hybrids in response to nitrogen. field crops res. 105, 228-239. díaz-monroy, l.g. 2002. estadística multivariada: inferencia y métodos. department of statistics, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota. domínguez-vivancos, a. 1988. los microelementos en la agricultura. ediciones mundi, madrid. fenalce, federación nacional de cultivadores de cereales. 2002. fertilización del maíz en córdoba. boletín informativo de la subgerencia técnica 10(4), 4. giraldo, h.r. 2002. introducción a la geoestadística su teoría y aplicación. universidad nacional de colombia, bogota. hidalgo, r. 2003.variabilidad genética y caracterización de especies vegetales. in: franco, t.l. and r. hidalgo (eds.). 2003. análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos filogenéticos. bol. no. 8. instituto internacional de recursos filogenéticos (ipgri), cali, colombia. isaacs, e.c.h., c.v. carrillo, a.e. anderson, g.j. carbonell, and u.b.v. ortiz. 2004. desarrollo de un sistema interactivo de información en web con el enfoque de agricultura específica por sitio. serie técnica no. 34. centro de investigación de la caña de azúcar de colombia (cenicaña), cali, bogota. jin, j. and c. jiang. 2002. spatial variability of soil nutrients and site specific nutrient management in the p.r. china. comput. electron. agr. 36, 165-172. leiva, f.r. 2006. aproximación metodológica al manejo por sitio especifico del suelo para la sostenibilidad y competitividad de cultivos transitorios en colombia. suelos ecuat. 36(2), 49-56. leiva, f.r. 1998. sostenibilidad de sistemas agrícolas. agron. colomb. 15(2-3), 181-183. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, new york. moreno, m.j.d. 1984. ica v.508: variedad mejorada de maíz tipo sogamoceño para clima frío. bogota. ospina, j.g. 1999. tecnología del cultivo de maíz. fondo nacional cerealista, bogota. peña, r., y. rubiano, a. peña, and b. chaves. 2009. variabilidad espacial de los atributos de la capa arable de un inceptisol del piedemonte de la cordillera oriental (casanare, colombia). agron. colomb. 27(1), 111-120. reichardt, k., j.c. araújo-silva, l.h. bassoi, l.c. timm, o.j. martins, o.o. santos-bacchi, and j.e. pilotto. 2001. soil spatial variability and the estimation of the irrigation water depth. sci. agric. 58(3), 549-553. rengel, m.l. 2003. crecimiento y dinámica de acumulación de nutrientes de maíz (zea mays l.) en venezuela. informaciones agronómicas 53, 5-8. 274 agron. colomb. 29(2) 2011 rincón, a. and g.a. ligarreto. 2008. fertilidad y extracción de nutrientes en la asociación maíz-pastos en suelos ácidos del piedemonte llanero de colombia. agron. colomb. 26(2), 322-331. ritchie, j.t. and g.l. alagarswamy. 2003. model concepts to express genetic differences in maize yield components. agron. j. 95, 4-9. rodenburg, j., a. stein, m. van-noordwijk, and q.m. ketterings. 2003. spatial variability of soil ph and phosphorus in relation to soil run-off following slash-and-burn land clearing in sumatra, indonesia. soil till. res. 71, 1-14. rodríguez, j., a.m. gonzález, f.r. leiva, and l. guerrero. 2008. fertilización por sitio específico en un cultivo de maíz (zea mays l.) en la sabana de bogotá. agron. colomb. 26(2), 308-321. rubiano, y. 2005. geosoil sistema georreferenciado de indicadores de calidad del suelo herramienta sig para apoyo a la planificación, uso y manejo del suelo. ph.d. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. santiago, a., j.m. quintero, and a. delgado. 2008. long-term effects of tillage on the availability of iron, copper, manganese, and zinc in a spanish vertisol. soil till. res. 98, 200-207. snyder, c. and n. slaton. 2002. effects of soil flooding and drying on phosphorus reactions. news views no. april. potash and phosphate institute. norcross, ga. søvik, a.k. and p. aagaard. 2003. spatial variability of a solid porous framework with regard to chemical and physical properties. geoderma 113, 47-76. srinivasan, a. 2006. precision agriculture: an overview. pp. 3-15. in: srinivasan, a. (ed.). handbookof precision agriculture principles and applications. food products press; the haworth press, new york, yn. tack, f.m.g., e. van ranst, c. lievens, and r.e. vandenberghe. 2006. soil solution cd, cu and zn concentrations as affected by short-time drying or wetting: the role of hydrous oxides of fe and mn. geoderma 137, 1-2. universidad nacional de colombia. 1970. centro agropecuario marengo (cam). boletín informativo de la facultad de agronomía. bogota. vieira, s.r. and a.p. gonzález. 2003. analysis of the spatial variability of crop yield and soil properties in small agricultural plots. bragantia 62(1), 127-138. volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf crop physiology received for publication: 24 january, 2012. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 plant ecophysiology research group, faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). fanor.casierra@uptc.edu.co 2 division urban plant ecophysiology, faculty for agriculture and horticulture, universität zu berlin. berlin (germany). 3 faculty of veterinary science, universidad de buenos aires. buenos aires (argentina). agronomía colombiana 30(3), 344-350, 2012 growth of spinach plants (spinacia oleracea l.) exposed to excess zinc and manganese crecimiento de plantas de espinaca (spinacia oleracea l.) expuestas a exceso de zinc y manganeso fánor casierra-posada1, christian ulrichs2, and cristian pérez3 abstract resumen increased anthropogenic inputs of heavy metals in agricultural soils lead to worrisome effects on the water, soil, and plants. a greenhouse study was conducted in tunja, colombia to determine the effects of excess zn and mn on leaf area, root length, dry matter production and partitioning, root to shoot ratio, specific leaf weight, water uptake, and agronomic water use efficiency in spinach seedlings (spinacia oleracea l. hyb. marimba). seedlings were grown floating on a complete nutrient solution in 4 l glass containers. concentrations of 40 mg l-1 mn, 40 mg l-1 zn, 80 mg l-1 mn, 80 mg l-1 zn and combinations thereof were added to the solution, with a control treatment receiving no excess zn or mn. zn at 40 mg l-1 reduced leaf area by 78.82% in relation to the controls; 40 mg l-1 mn increased leaf area by 35.23%. plants exposed to 80 mg l-1 zn with 80 mg l-1 mn increased allocation of biomass to leaves by 45.05% as compared to the control plants. addition of 80 mg l-1 zn and 40 mg l-1 mn + 80 mg l-1 zn led to an increase of 9.24 and 29.75%, respectively, in dry matter allocation to stem + petioles. roots were affected the most by excess mn and zn, alone and in combination. while addition of 40 or 80 mg l-1 of mn reduced total root length by 45.06 and 81.64%, respectively; while zn concentrations of 40 or 80 mg l-1 reduced total root length by 88.78 and 98.07%, respectively. el aporte antrópico de metales pesados en suelos agrícolas causa efectos preocupantes en agua, suelos y plantas. se realizó un estudio en invernadero en tunja, colombia para determinar el efecto del exceso de mn y zn sobre el área foliar, la longitud total de la raíz, la producción y distribución de materia seca, la relación de raíz: vástago, el peso foliar específico, el consumo de agua y la eficiencia agronómica en el uso del agua, en plantas de espinaca (spinacia oleracea l. hyb. marimba). las plantas se cultivaron flotando sobre 4 l de una solución nutritiva completa. a algunos contenedores se les adicionó 40 u 80 mg l-1 de mn, 40 u 80 mg l-1 de zn mg l-1, o las combinaciones entre estas concentraciones, con un control sin exceso de zn o mn. a 40 mg l-1 zn redujo 78,82% el área foliar en relación con los controles; con 40 mg l-1 mn aumentó el área foliar 35,23%. las plantas expuestas a 80 mg l-1 zn + 80 mg l-1 mn aumentaron 45.05% la asignación de biomasa a las hojas. la adición de 80 mg l-1 zn y 40 mg l-1 mn + 80 mg l-1 zn condujo a un aumento 9,24 y 29,75%, respectivamente, de la asignación de materia seca a tallo + pecíolos. las raíces fueron las más afectadas por el exceso de mn y zn, solos y combinados. la adición de 40 u 80 mg l-1 de mn redujo la longitud total de las raíces 45,06 y 81,64%, respectivamente; zn a 40 u 80 mg l-1 la disminuyó 88,78 y 98,07%. key words: water uptake, dry matter partitioning, root length, heavy metals. palabras clave: toma de agua, distribución de la masa seca, longitud radical, metales pesados. introduction heavy metals are ubiquitous in the environment as a result of both natural and anthropogenic activities; humans, plants, and animals are exposed to them through various pathways (wilson and pyatt, 2007). wastewater irrigation, solid waste disposal, sludge applications, vehicular exhaust and industrial activities are major sources of soil contamination by heavy metals, and increased metal uptake by food crops grown on such contaminated soils is often observed (singh et al., 2004; chen et al., 2005). excessive contents of metal ions in plants can cause various stress responses manifested outwardly with visible symptoms such as growth inhibition, root damage, chlorosis, larger stomata, and thinning of wax deposition. rapid physiological and slow morphological processes cause changes in plant metabolism, directly or indirectly related to plant ‘‘management’’ of metal stress (schützendübel and polle, 2002; rai et al., 2005; sharma and dietz, 2006; casierraposada et al., 2010). mn toxicity is more common than mn 345casierra-posada, ulrichs, and pérez: growth of spinach plants (spinacia oleracea l.) exposed to excess zinc and manganese deficiency in some regions such as the humid tropics, where most soils are highly weathered and acidic (hue et al., 2001). municipal solid waste management in bogota, colombia is carried out as a public service that includes collection, transport, and disposal. the waste is disposed of in the sanitary landfill doña juana located south of the city. it receives an average 6,000 t d-1 of municipal solid waste; the bogota capital district is in charge of the management of the landfill. there is no formal recycling system for the city, a fact that has social, environmental, and economic consequences (hincapié and mantilla, 2007). thus, the waste disposed of in the sanitary landfills becomes an environmental problem and contaminates soil and water with heavy metals, among other compounds. in horticultural crops established in the bogota plateau, farmers irrigate with water from the bogota river, through the “la ramada” irrigation district , which covers 6400 ha of land. the use of this water has generated a contamination problem in these crops, causing quality deterioration of the produce, which is mainly consumed fresh. in a study carried out in plantations of lettuce, celery, cabbage, and broccoli in soacha (colombia) , heavy metals such as lead, cadmium, arsenic and mercury in water, soil, and edible plant parts were analyzed. lettuce and celery plants were contaminated with cd exceeding the limits of the european union norms. in all evaluated vegetables, pb contents exceeded the maximum allowed concentration in foods for breastfeeding infants and young children. lettuce plants accumulated higher levels of heavy metals than the other three vegetable species (miranda et al., 2008). although in the vegetable-growing area of soacha, colombia it is not common practice to apply municipal waste compost to crops, much of the scientific work done on heavy metal toxicity in plants involves application of such compost. toxic effects of zinc on plant growth have been reported for spinach (pavlíková et al., 2008). however, metal-enriched spinach plants have a detoxification mechanism and grow well on organic matter-enriched soil contaminated with toxic metals (sinha et al., 2007). acid soils have a larger pool of available mn than neutral or alkaline soils; the addition of municipal solid waste compost to an acidic sandy loam increased mn in blueberry leaves (warman et al., 2004). increased spinach uptake of mn due to application of municipal solid waste compost has also been observed in calcareous soil (maftoun et al., 2004). gallardo-lara et al. (2006) reported an increase in lettuce mn and reduced mn in barley in calcareous soil amended with the same compost. swiss chard and basil mn tissue concentrations decreased with municipal solid waste compost additions. that is to say, that the highest mn uptake was recorded at the lowest application rate and the lowest uptake at the highest application rate (zheljazkov and warman, 2004b). hargreaves et al. (2008) have done a review of relevant agricultural studies as well as recommendations for improving municipal solid waste compost quality. its safe use in agriculture can be ensured with source separation (or sorting of municipal solid waste to be composted) as well as the development and implementation of comprehensive industry standards. despite this, the composts used in some studies have very high concentrations of cu and zn. zinc uptake by potatoes, swiss chard, and basil grown in soil treated with municipal solid waste compost has been reported on (sebastiao et al., 2000; zheljazkov and warman, 2004a). however, despite increases in available soil zn, the zn concentration of tomato and squash fruit, as well as grapevines, did not increase with municipal solid waste compost additions (ozores-hampton and hanlon, 1997; pinamonti et al., 1999). the largest portion of mn in soil treated with municipal solid waste compost was found to be bound in the iron-manganese fraction, which is unavailable to plants (zheljazkov and warman, 2004a). interactions between fe and mn availability were also reported (maftoun et al., 2004). there is usually a decreased plant availability of mn as a result of municipal solid waste compost addition because of the increase in soil ph associated with municipal solid waste compost application (warman et al., 2004). small increases of total soil zn concentrations were observed where municipal solid waste compost was applied at a rate of 15 t ha-1 to an alkaline sandy soil, but no increases were seen when the compost was applied to an acidic sandy soil or a neutral sandy loam (sebastiao et al., 2000). in a pot experiment with beta vulgaris, municipal solid waste compost increased total soil zn concentration, but most of the zn was bound in the iron–manganese fraction of the soil and plant uptake was reduced (zheljazkov and warman, 2004b). furthermore, water soluble zn has been observed to become immobilized in soil with the addition of municipal solid waste compost (hernando et al., 1989). the present study was conducted to compare the effect of heavy metals (zinc and manganese and their interactions) on growth parameters of spinach plants grown in bottles 346 agron. colomb. 30(3) 2012 filled with a nutrient solution to which high contents of zinc and manganese were added. materials and methods plant growth conditions the study was conducted in a greenhouse at the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) in tunja, colombia (5°33'16.25" n; 73°21'9.14" o) at 2,790 m a.s.l. seeds of spinacia oleracea l. hybrid marimba (seminis, spain) were sown in a mixture 1:1 of soil and peat. average growth conditions inside the greenhouse were: photosynthesis photon f lux 782.2 µmol m-2 s-1, 15.8°c temperature and 72% relative humidity. four weeks after germination, 90 single seedlings (ten plants for each treatment) were transplanted to styrofoam cubes floating on a nutrient solution in 4 l glass containers. the solution's content in mg l-1 was: no3 40.3; nh3 4.0; p 20.4; k 50.6; ca 28.8; mg 11.4; s 1.0; fe 1.12; mn 0.112; cu 0.012; zn 0.0264; b 0.106; mo 0.0012 and cu 0.00036. the average ph and ec values of the solution were 5.8 and 2.0 mmhos cm-1 respectly. the nutrient solution was prepared adding 1 cm3 of nutriponic® (walco s.a.) per liter of water and was aerated with an aquarium air pump during the entire growth cycle of the plants. after transplant, when the seedlings reestablished growth, zn and mn from znso47h2o or mnso4h2o (merck®), respectively, were added to the nutrient solution. growth measurements plants were harvested 50 d after transplant. the agronomic efficiency of water use (g l-1) was calculated as the amount of water needed to produce one gram of dry matter. water consumption (l) was taken as the amount of water added periodically to the bottles. leaf area was measured using an li-3000. a analyzer (li-cor, lincoln, ne, usa). for determination of total root length (m), roots were dipped in formaldehyde and blue methylene to preserve them and make viewing easier; roots were sectioned and formed into a line and measured as if they were a single long root. then the plants were dried to determine total dry weight and dry weight of each plant organ (roots, petioles + stem and leaves), by drying them in an oven at 70°c for 48 h. the specific leaf weight (mg cm-2) was obtained as a ratio between the total dry weight of the leaves and the leaf area of the same plant. finally, the root to shoot ratio was calculated as the relation between the root dry weight and dry weight of the aerial organs (leaves, petioles and stems) of each plant. statistical analysis all factors were evaluated in a completely randomized design with nine treatments: 0 mn + 0 zn (controls); 40 mg l-1 mn + 0 mg l-1 zn; 0 mn + 40 mg l-1 zn; 80 mg l-1 mn + 0 zn; 0 mn + 80 mg l-1 zn; 80 mg l-1 mn + 40 mg l-1 zn; 40 mg l-1 mn + 80 mg l-1 zn; 40 mg l-1 mn + 40 mg l-1 zn and 80 mg l-1 mn + 80 mg l-1 zn. for measurement of the growth parameters, all 10 seedlings of each treatment were used. each seedling was treated as a repetition. all the data sets obtained from the experiment were subjected to two way analysis of variance (anova) using spss 17.0.0, taking p≤0.01 as significant, followed by a post hoc tukey test. results and discussion leaf area was affected by high contents of mn and zn in the nutrient solution. for this parameter, a significant difference (p≤0.01) was found. while zn at a concentration of 40 mg l-1 reduced leaf area by 78.82% in relation to the controls, for the same concentration of mn, leaf area increased 35.23% over the average value of the controls. in plants exposed to 80 mg l-1 of mn, leaf area was reduced by 11.66% compared to the controls (though this did not comprise a significant difference), but with an addition of zn 80 mg l-1, the reduction was 94.52%. although no significant difference was found between treatments combining both zn and mn, it was observed that the toxic effects induced by zn on the development of leaf area were less severe with higher mn concentration in the nutrient solution (fig. 1). the results presented in fig. 1 can be explained by the antagonistic interaction between zn and mn. some reviews cite ion antagonism in plants between ca and zn; fe with ca, zn, pb, cd, mn, or cu; mn with zn or ca; k with na, figure 1. leaf area in spinach plants (s. oleracea l.) grown with excess zinc and manganese in the nutrient solution. bars above columns denote standard deviation. means with different letters indicate significant difference according to tukey test (p≤0.01). 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 0 zn 0 zn 40 zn 0 zn 80 zn 40 zn 80 zn 40 zn 80 zn 0 mn 40 mn 0 mn 80 mn 0 mn 80 mn 40 mn 40 mn 80 mn le af a re a (c m 2 ) added zn or mn (mg l-1) b c a b a a a a a 347casierra-posada, ulrichs, and pérez: growth of spinach plants (spinacia oleracea l.) exposed to excess zinc and manganese ca, mg, cu, mn, ni, zn, or fe; ni with zn, fe, or mn; and cu with ca (rashed, 1995). on the other hand, lidon (2002) reports that in shoots of 15-d-old rice plants, increasing mn concentrations triggered an antagonistic effect with the contents of fe, cu, and zn, but a synergistic tendency was found thereafter. during all the experimental periods, net mn and cu uptake increased until the last treatment, but the absorption of zn and fe increased only 21 and 28 d after germination. total shoot accumulation of these micronutrients displayed similar patterns from the 21st d onwards. after this experimental period, the translocation rates also showed a synergistic increase for all metals, but in 15-d-old rice plants an antagonism was found between mn and zn. it was concluded that before and after the end of the mobilization of seed reserves, rice adaptation to high mn concentrations is associated with significant changes of micronutrient accumulation in the tissues (lidon, 2002). in the present work we can also observe zn/mn antagonism. in the results for leaf area in plants exposed simultaneously to zn and mn, zn induced greater toxicity than mn, reflected by a smaller leaf area in plants exposed to high zn contents. nevertheless, when both metals were added to the nutrient solution, zn toxicity symptoms were attenuated by mn. exposure of plants to high mn content can not only reduce leaf area, but even cause defoliation, although in the present study such a reduction was not observed. in watermelon, mn toxicity is so dramatic that it is referred to as “sudden crash” syndrome. the crop looks quite healthy and grows rapidly from transplant or sowing to flowering, or sometimes to the early fruit-filling stage, and then the older leaves suddenly wilt, dry up, and drop in a matter of days. loss of leaves reduces the ability of plants to absorb sunlight for photosynthesis, resulting in reduced fruit set, fruit size, and quality (cooperative extension service, 1998). in the present experiment, exposure of spinach plants to zn and/or mn changed patterns of dry matter allocation in different organs of the plant. the dry matter accumulated in leaves, in roots, and in stems + petioles showed statistically significant differences between the treatments (p≤0.01). except for the treatment with 80 mg l-1 mn + 40 mg l-1 zn, the remaining treatments presented values of biomass allocation to the leaves greater than in the control plants. even the addition of 80 mg l-1 zn and 80 mg l-1 mn induced 45.05% more allocation of biomass to the leaves than in the controls (fig. 2). the addition of 80 mg l-1 zn and 40 mg l-1 mn + zn 80 mg l-1 led to an increase of 9.24 and 29.75%, respectively, in dry matter allocation to the stem + petioles. all other treatments induced a reduction in dry matter allocated to the petioles + stem. accumulated dry matter in the roots of treated plants was lower in all cases than that accumulated in roots of the control plants, with statistically significant results (p≤0.01). in similar experiments, casierra-posada et al. (2010) found that broccoli plants exposed to high zn concentrations reduced dry matter allocation to the roots in an inversely proportional relation to zn soil concentration, as this metal principally affects roots. in the present study, in plants exposed to high concentrations of zn and mn together, it was found that the mn softened the toxic effect of zn on the roots (as it did with leaf area) due to an antagonistic relation between the two elements. in the present study, the roots were the organ most affected by both excess mn and zn, as well as by the interaction of both metals, added to the nutrient solution. all treatments figure 2. dry matter partitioning in spinach plants (s. oleracea l.) grown with excess zinc and manganese in the nutrient solution. figure 3. total root length in spinach plants (s. oleracea l.) grown with excess zinc and manganese in the nutrient solution. bars above columns denote standard deviation. means with different letters indicate significant difference according to tukey test (p≤0.01). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 zn 0 zn 40 zn 0 zn 80 zn 40 zn 80 zn 40 zn 80 zn 0 mn 40 mn 0 mn 80 mn 0 mn 80 mn 40 mn 40 mn 80 mn d ry m at te r pa rt iti on in g (% ) added zn or mn (mg l-1) leaves petioles + stem roots 0 20 40 60 80 100 120 140 0 zn 0 zn 40 zn 0 zn 80 zn 40 zn 80 zn 40 zn 80 zn 0 mn 40 mn 0 mn 80 mn 0 mn 80 mn 40 mn 40 mn 80 mn to ta l r oo t l en gh t ( m ) added zn or mn (mg l-1) c b a a a a a a a 348 agron. colomb. 30(3) 2012 showed a significant effect (p≤0.01) on root length. while the addition of 40 and 80 mg l-1 of mn reduced the total root length by 45.06 and 81.64%, respectively, as compared with the controls, zn concentrations of 40 and 80 mg l-1 reduced root length by 88.78 and 98.07%, respectively. all mixtures of zn and mn together in the nutrient solution also decreased this variable, over 90% (fig. 3). the first visible damage in plants due to excess zinc is commonly observed on root growth (harmens et al., 1993), which corresponds with the present study's observations in spinach. powell et al. (1986) reported that elongation of the longest root was much more inhibited by increasing zn concentration in a non-tolerant (s59) cultivar than in tolerant (merlin) red fescue plants. the mitotic index in the root meristem was reduced to a greater extent by increasing zn concentration in s59 than in merlin, while the cell doubling time was increased by zn much more in s59 than in merlin. treatments with 0.1 and 0.2 mg zn l−1 increased the length of the cell cycle by 40 and 132% respectively (compared with the zero zn control treatment) in s59, but only by 6 and 16% respectively in merlin. the increase in cell cycle length was due mainly to an increase in the duration of g1 in both cultivars; zn had little effect on the duration of the other phases of the cell cycle. the growth fraction was progressively reduced by increasing zn concentration in s59 but was increased with 0.1 mg zn l-1 in merlin and then reduced to the control level at the higher zn concentration. based on these results, we can infer that the reduction in root growth found in the present study is due to a reduction in cell division caused by excess zn. the results of the present study for water uptake, agronomic efficiency of water use, fresh weight, dry weight, and root to shoot ratio, showed statistically significant differences (p≤0.01). the addition of 40 mg l-1 of mn resulted in an increase in values of these variables by 21.24; 0.43; 7.79; 22.0 and 13.71%, respectively, compared with the controls. the remaining treatments in which zn and/ or mn was added, produced a decrease (tab. 1). on the other hand, the specific leaf weight showed significant differences (p≤0.01) in some but not all treatments, as compared to the control. it has been found in citrus volkameria, that excess mn is tied up by plants in the form of increased chloroplasts (papadakis et al., 2007). if such a mechanism also exists in spinach, it would explain many results in the present study. increased chloroplasts would increase photosynthetic capacity, thus augmenting factors such as leaf area and dry weight. roots, on the other hand, would not possess such a photosynthetic mechanism for detoxifying excess manganese, and hence would display the reduced growth seen in the present study. although manganese is not a common pollutant in soils, various soil conditions often present in acid and volcanic soils, or flooding conditions, can lead to mn reduction or increase and create mn toxicity in many natural and agricultural systems (foy et al., 1978). the deleterious effect of mn toxicity is often observed in the shoot as stunted growth, chlorosis, crinkled leaves, and brown lesions (marschner, 1995), although such effects were not observed in the present study. in the current study, as a result of the reduction in leaf area and root length caused by the toxicity of both metals, the plants took up less water and thus the agronomic efficiency of water use was negatively affected. in a study conducted to evaluate the nutrient composition of biomass and conductive tissue in the habanero pepper, the order of concentrations in mg plant-1 was: fe> zn> mn> cu at four tested growth table 1. growth parameters in spinach plants (s. oleracea l.) grown with excess zinc and manganese in the nutrient solution. treatments growth measurements mn zn water uptake agronomic efficiency of water use fresh weight dry weight specific leaf weight root to shoot ratio (mg l-1) (mg l-1) (l) (g l-1) (g) (g) (mg cm-2) 0 0 5.32 c 2.34 c 119.26 c 12.41 c 5.84 ab 3.94 c 40 0 6.45 d 2.35 c 128.77 c 15.14 d 5.70 a 4.48 c 0 40 2.03 a 1.51 abc 19.04 a 3.04 a 9.35 abc 0.97 a 80 0 4.32 b 2.26 c 83.16 b 8.98 b 5.73 a 2.55 b 0 80 1.78 a 0.60 a 5.10 a 1.08 a 10.06 bc 0.77 a 80 40 1.65 a 1.61 abc 14.81 a 2.68 a 9.51 abc 0.68 a 40 80 1.55 a 1.22 ab 7.62 a 1.87 a 11.59 c 1.06 a 40 40 2.05 a 1.55 abc 19.56 a 3.27 a 10.40 c 0.67 a 80 80 1.88 a 1.83 bc 13.59 a 3.45 a 9.43 abc 0.85 a means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). 349casierra-posada, ulrichs, and pérez: growth of spinach plants (spinacia oleracea l.) exposed to excess zinc and manganese stages, with mn slightly exceeding zn after 75 d of plant development. the dynamics for zn and mn showed an increase in the early stages of development, and declined with plant age, especially for zn (noh-medina et al., 2010). based on this result we can infer that plants show a differential response to uptake of heavy metals according to the growth stage and also have a different sensitivity to each metal that may present a toxicity risk. all these factors negatively affect the amount of dry matter produced by each plant, due to the alterations caused by these metals on the agronomic efficiency of water use. on the other hand, the root to shoot ratio is affected as dry matter partitioning to the various plant organs changes. conclusions in general, the addition of excess zinc was highly toxic to the plants, while excess manganese showed less drastic effects as compared to the control treatment. in some cases (leaf area and dry weight, for example), excess mn even increased growth parameters, while with zn such increases were limited to dry matter allocation to the stems and petioles and specific leaf weight. in some cases, the presence of excess mn seemed to attenuate the effects of excess zn on the plant, though this tendency was not consistent and was often anecdotal. the results of the present study are relevant for areas such as the southern bogota plain, where horticultural production occurs near municipal waste disposal sites. the highly toxic effects of excess zn and mn on spinach in the present study point to the importance of monitoring heavy metal content in soil and groundwater at such sites, to assure good plant growth. in addition, the absence or subtlety of mn effects on plants is a warning against relying solely on visual indicators to detect heavy metal presence; according to the present study, it would be possible in certain cases to obtain satisfactory yields and products of normal appearance that may in fact contain levels of heavy metals that are dangerous for human consumption. acknowledgments the team gratefully acknowledges the generous support of the research department (dirección de investigaciones – din) of the pedagogical and technological university of colombia (uptc) for providing us with the funding and opportunity to conduct this research project. we also gratefully acknowledge matching support from the members of the research group in plant ecophysiology (grupo de ecofisiología vegetal) of the faculty of agricultural sciences of the uptc. literature cited casierra-posada, f., l.a. gonzález, and c. ulrichs. 2010. crecimiento en plantas de brócoli (brassica oleracea l. var. itálica) afectadas por exceso por zinc. rev. colomb. cienc. hortíc. 4(2), 166-174. chen, y., c. wang, and z. wang. 2005. residues and source identification of persistent organic pollutants in farmland soils irrigated by effluents from biological treatment plants. environ. intl. 31, 778-783. cooperative extension service. 1998. managing manganese toxicity in former sugarcane soils on oahu. soil and crop management. college of tropical agriculture and human resources (ctahr), hawaii. foy, c.d., r.l. chaney, and m.c. white. 1978. the physiology of metal toxicity in plants. annu. rev. plant physiol. 29, 511-566. gallardo-lara, f., m. azcon, and a. polo. 2006. phytoavailability and fractions of iron and manganese in calcareous soil amended with composted urban waste. j. environ. sci. health b 41, 1187-1201. hargreaves, j.c., m.s. adl, and p.r. warman. 2008. a review of the use of composted municipal solid waste in agriculture. agric. ecosyst. environ. 123, 1-14. harmens, h., n.g.c.p.b. gusmao; p.r. den hartog, j.a.c. verkelij, and w.h.o. ernst. 1993. uptake and transport of zinc in zincsensitive and zinc-tolerant silene vulgaris. j. plant physiol. 141, 309-315. hernando, s., m. lobo, and a. polo m. 1989. effect of the application of a municipal refuse compost on the physical and chemical properties of soil. sci. total environ. 81/82, 589-596. hincapié, i. and z. mantilla. 2007. solid waste management in bogotá, colombia. international waste working group (iwwg). sardinia, italy. hue, n.v., s. veja, and j.a. silva. 2001. manganese toxicity in a hawaiian oxisol affected by soil ph and organic amendments. soil sci. soc. amer. j. 65, 153-160. lidon, f.c. 2002. micronutrient uptake and translocation in mntreated rice. j. plant nutr. 25(4), 757-768. maftoun, m., f. moshiri, n. karimian, and a. ronaghi. 2004. effects of two organic wastes in combination with phosphorus on growth and chemical composition of spinach and soil properties. j. plant nutr. 27 (9), 1635-1651. marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, cambridge, uk. miranda, d., c. carranza, c.a. rojas, c.m. jerez, g. fischer, and j. zurita. 2008. acumulación de metales pesados en suelo y plantas de cuatro cultivos hortícolas, regados con agua del río bogotá. rev. colomb. cienc. hortíc. 2(2), 180-191. murphy, c. and p.r. warman. 2001. effect of msw compost applications on low-bush blueberry soil and leaf tissue trace elements. p. 166. in: proceedings of the 6th international conference on the biogeochemistry of trace elements, guelph, on. noh-medina, j., l. borges-gómez, and m. soria-fregoso. 2010. composición nutrimental de biomasa y tejidos conductores en chile habanero (capsicum chinense jacq.). trop. subtrop. agroecosyst. 12, 219-228. 350 agron. colomb. 30(3) 2012 ozores-hampton, m. and e. hanlon. 1997. cadmium, copper, lead, nickel and zinc concentrations in tomato and squash grown in msw compost amended calcareous soil. compost sci. util. 5(4), 40-46. papadakis, i., a. giannakoula, i. therios, a. bosabalidis, m. moustakas, and a. nastou. 2007. mn-induced changes in leaf structure and chloroplast ultrastructure of citrus volkameriana (l.) plants. j. plant physiol. 164, 100-103. pavlíková, d., m. pavlík, l. staszková, v. motyka, j. száková, p. tlustosă, and j. balíka. 2008. glutamate kinase as a potential biomarker of heavy metal stress in plants. ecotoxicol. environ. saf. 70, 223-230. pinamonti, f., g. nicolini, a. dalpiaz, g. stringari, and g. zorzi. 1999. compost use in viticulture: effects on heavy metal levels in soil and plants. commun. soil sci. plant anal. 30(9-10), 1531-1549. powell, m.j., m.s. davies, and d. francis. 1986. the influence of zinc on the cell cycle in the root meristem of a zinc-tolerant and a non-tolerant cultivar of festuca rubra l. new phytol. 102, 419-428. rashed, m.n. 1995. trace elements in some wild plants from the shores of the high dam lake and the adjacent desert, as determined by atomic absorption spectroscopy. j. arid environ. 29(2), 185-197. rai, v., s. khatoon, s.s. bisht, and s. mehrotra. 2005. effect of cadmium on growth, ultramorphology of leaf and secondary metabolites of phyllanthus amarus schum. and thonn. chemosphere 61, 1644-1650. sebastiao, m., a. queda, and l. campos. 2000. effect of municipal solid waste compost on potato production and heavy metal contamination in different types of soil. pp. 760-772. in: warman, p.r. and b. taylor (eds.). proceedings of the international composting symposium. cba press inc. (pubs.), halifax/dartmouth, nova scotia, canada. schützendübel, a. and a. polle. 2002. plant responses to abiotic stresses: heavy metal-induced oxidative stress and protection by mycorrhization. j. exp. bot. 53, 1351-1365. sharma, s.s. and k.j. dietz. 2006. the significance of amino acids and amino acid-derived molecules in plant responses and adaptation to heavy metal stress. j. exp. bot. 57, 711-726. singh, k.p., d. mohan, s. sinha, and r. dalwani. 2004. impact assessment of treated/untreated wastewater toxicants discharged by sewage treatment plants on health, agricultural, and environmental quality in the wastewater disposal area. chemosphere 55, 227-255. sinha, s., s. mallick, r.k. misra, s. singh, a. basant, and a.k. gupta. 2007. uptake and translocation of metals in spinacia oleracea l. grown on tannery sludge-amended and contaminated soils: effect on lipid peroxidation, morpho-anatomical changes and antioxidants. chemosphere 67, 176-187. warman, p.r., c. murphy, j. burnham, and l. eaton. 2004. soil and plant response to msw compost applications on lowbush blueberry fields in 2000 and 2001. small fruit rev. 3(1/2), 19-31. wilson, b. and f.b. pyatt. 2007. heavy metal dispersion, persistence, and bioaccumulation around an ancient copper mine situated in anglesey. uk. ecotoxicol. environ. saf. 66, 224-231. zheljazkov, v. and p.r. warman. 2004a. source-separated municipal soil waste compost application to swiss chard and basil. j. environ. qual. 33, 542-552. zheljazkov, v. and p.r. warman. 2004b. phytoavailability and fractionation of copper, manganese, and zinc in soil following application of two composts to four crops. environ. pollut. 131, 187-195. agronomía colombiana. 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 172-180 caracterizacion fisicoquimica y fisiologica del fruto de maraco (theobroma bicolor h.b.k.) durante su desarrollo·' physicochemical and physiological characterization of the fruit of macaro (theobroma bicolor h.b.k.) during its development maría soledad hernández g! adriana e. casas f3 orlando martínez w4 jesús a galvis v.s resumen el presente estudio tuvo como objetivo caracterizar fisiológicamente el desarrollo y la maduración del fruto de maraca y encontrar parámetros que permitan su adecuado manejo en pre y poscosecha. las muestras de los frutos requeridos para el trabajo procedieron del centro experimental el trueno del instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi. los análisis de laboratorio se llevaron a cabo en el laboratorio de postcosecha de la planta de vegetales del icta de la universidad nacional. para alcanzar los objetivos se determinaron los cambios fisiológicos y fisicoquímicos más * recibido en septiembre de 1998 1 este trabajo hace parte de las investigaciones del convenio instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi y el instituto de ciencia y tecnología de alimentos icta de la universidad nacional de colombia. 2 investigadora principal instituto amazónico de investigaciones científicassinchi-. convenio sinchi-icta de la unal 3 ingeniera agrónoma. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá 4 profesor titular. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 5 profesor asociado. instituto de ciencia y tecnología de alimentosictade la universidad nacional. investigador convenio sinchi icta. importantes durante la fase reproductiva del cultivo, estableciéndose la curva del patrón respiratorio y las variaciones de ph, acidez (% acido cítrico), grados brix (%), azúcares reductores y totales (mg glu/100 g pulpa) , vitamina c (mg acido ascórbico/100g pulpa) e índice de madurez. la fase de madurez comercial se contempló desde los 83 días, donde la respiración mostró valores muy bajos; sólo a los 113 días, al finalizar el estudio se observó un incremento de la intensidad respiratoria, condición característica de los frutos clirnatéricos. este comportamiento estuvo acompañado de un ascenso del ph y descenso de la acidez; hubo un aumento significativo de los grados brix y azúcares reductores y totales. palabras claves: fisiología postcosecha, manejo postcosecha, índices de madurez. su~mary this study was carried out to characterize the physiological developement and maturity of maraco fruit in arder to determine an adequate harvest and postharvest handling of the fruit. it was measured the physiological and physicochemical changes during the reproductive stage of the plant. it was determined a respiratory curve of either ph, acidity, brix, reduced and total sugars, vitamin c and maturity index variations. the commercial ripening stage was considered from 83 day, where the respiratory intensity 172 showed the lowest value to the day 113. at this point it was observed an increase of the respiratory intensity, indicative of the climateric condition of maraco's fruit. this behavior was also accompanied with an increase in ph, brix and total and reduced sugars. key words: postharvest physiology, postharvest handling, maturity indexo introduccion el maraca es una cápsula voluminosa de diversos tamaños, su peso fluctúa entre 300 y 4000 g y las formas varían desde redondeadas hasta ovaladas. la corteza puede ser reticulada o lisa de color amarillo, cuando madura. las numerosas semillas están rodeadas por una pulpa blancuzca o amarillenta de olor fuerte y sabor agridulce. nutricionalmente el maraca se destaca por su alto contenido de proteína y de carbohidratos (cuadro 1). la pulpa presenta un aroma entre papaya y guayaba, los indígenas consumen la pulpa que rodea las semillas de los frutos maduros. en la costa pacífica la emplean para elaborar bebidas refrescantes. las semillas se comen cocinadas en caldos y con otros alimentos; en tumaco (nariño) ahuman o «moquean» las semillas en el fogón para ser comidas como una rica nuez, también las tuestan para hacer chocolate el cual denominan «bacalate»; algunos acostumbran a prepararlo previa mezcla con theobroma cacao. la pulpa y semilla de frutos inmaduros se consumen como fruta jugosa (castañeda, 1983). la maduración de frutos puede ser definida como la consecuencia de cambios en color, sabor y textura y que los fenómenos asociados con la maduración implican una pérdida de clorofila, aparición de otros pigmentos, cambios en la acidez, astringencia, dulzor, cambios en ácidos orgánicos, fenoles, azúcares y compuestos volátiles y, por último, cambio en la textura del fruto como consecuencia de los cambios químicos de la pared celular que conducen al ablandamiento y separación de células. además, hay cambios en la actividad respiratoria, en donde se puede establecer por aumentos en ella en un momento crítico de la maduración, si los frutos son climatéricos o no (pantástico, 1981; wills et al., 1984; barcello y sabater, 1985). actualmente los indígenas cultivan el maraca para el autoconsumo, pero, considerando sus características agronómicas, se hace necesario desarrollar tecnologías que faciliten su producción comercial dentro del criterio de sostenibilidad de la amazonía, lo cual permitirá su vinculación a la economía de mercado generando excedentes para el desarrollo regional. uno de los estudios de mayor importancia para iniciar el conocimiento del adecuado manejo de la especie es la determinación del momento óptimo de cosecha de los frutos, ya que en la actualidad son recolectados cuando han caído al piso, ocasionando con ello grandes pérdidas por ataques de insectos y hongos que deterioran su calidad. cuadro 1. contenidos nutricionales del maraco con base en 100 gramos de pulpa (t. bicolor h.b.k.). contenido % humedad 87,90 proteína 12,80 aceite 3,90 carbohidratos 61,10 fibra 11,20 ceniza 8,20 173 materiales y metodos las muestras de maraca requeridas en la ejecución del presente trabajo procedieron de la .granja experimental del instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi"el trueno» ubicada en san josé del guaviare, departamento del guaviare, cuyas condiciones climáticas son: precipitación anual 2900 mm, temperatura promedio anual 25,3°c, brillo solar 1650 horas, humedad relativa 84%. el tamaño y forma de donde se realizó el ensayo fue de cuatro metros entre árboles y cuatro metros entre surcos. se seleccionaron los árboles que se encontraban en período reproductivo y presentaban abundante floración, 46 en total. los cambios de coloración y las mediciones fisiológicas (cuadro 2) se iniciaron desde el primer muestreo (frutos que tenían 8 días de desarrollo, 5mm de longitud). las pruebas químicas se realizaron a partir del muestreo 6 del día 83, cuando la cantidad de pulpa lo permitió. la unidad experimental para la caracterización física, fisiológica y química fue de 10 frutos, los cuales se tomaron al azar de la parcela experimental: en los primeros estadios de desarrollo, el peso total de la muestra no fue menor de 10 9 (peso mínimo requerido para la determinación de la intensidad respiratoria), a los 83 días de desarrollo del fruto la muestra quedó constituída por tres frutos, como resultado del crecimiento experimentado por los individuos. una vez recolectados los frutos se enviaban a la planta de vegetales del icta, de la un, sede bogotá. para su transporte los frutos fueron envueltos en papel periódico húmedo, para evitar su deshidratación. durante los primeros 68 días de desarrollo se determinó coloración (visual) e intensidad respiratoria (mg co¡kg/hora). las determinaciones químicas se iniciaron a partir de los 83 días cuando la cantidad de pulpa así lo permitió. las determinaciones realizadas fueron ph, acidez (% de ácido cítrico), brix (% sólidos solubles), azúcares reductores y totales (mg de glucocuadro 2. determinaciones físicas, fisiológicas y químicas durante el desarrollo del fruto de maraca. medicion metodologia fisicas coloración visual fisiologicas respiración método volumétrico (mgco¡kg/h) respirómetro de warbur quimicas ph potenciometría (1) acidez(% ac. cítrico) titulación con naoh 0.1 n(2) ° brix (%) sólidos sol. refractometría (1) azúc. reduc y totales (mg glu/100g) método de laneu eynon (3) vitamina c (mg ac ascorbico/1 oog) método calorimétrico mohr (2) indice de madurez . relación brix/acidez . azúcares totales/acidez fuente: 1. a.o.a.c (1985); 2. gaviria (1985); 3. hart (1991). 174 sa/100g %), vitamina e (mg de ácido ascórbico/ 100 g de pulpa) y relación de madurez expresada como brixlacidez y azúcares. la pulpa empleada para estas determinaciones se obtuvo de la mezcla de tres frutos en óptimo estado, la cual se obtuvo licuándola y posteriormente se filtró para obtener una mezcla homogénea. los datos obtenidos a partir de la caracteriz~ción fisicoquímica y fisiológica fueron analizados mediante el programa estadístico s.a.s. que proporciona el análisis de varianza, estableciendo la significancia al 5% y ai1%. resultados y discusion los análisis de la fase reproductiva de maraca permitieron establecer que el fruto tiene un período de desarrollo de 113 días, los cuales se pueden dividir en 8 etapas bien definidas, las 6 primeras corresponden al crecimiento del fruto y las últimasdos a su maduración; los principales cambios fisiológicos y fisicoquímicos se presentan a continuación: color: durante los primeros estadiosde desarrollo del fruto, su coloración fue verde claro, esta coloración se fue intensificando, haciéndose máxima en la etapa v (68 días) cuando, también se manifestaron cambios de coloración en el interior del fruto, pasando de un blanco crema a un color amarillo claro. a partir de esta etapa se manifestaron cambios de coloración, tanto en la corteza como en la pulpa, pasando de verde oscuro a amarillo cuadro 3. comportamiento de la intensidad respiratoria. con verde, trazas verdes la primera y curuba oscuro, la segunda. el cambio de coloración se dio del plano ecuatorial del fruto, extendiéndose hacia los ápices. estos cambios se atribuyen a la degradación de la clorofila asociada a los cambios de ph, que permite la salida de ácidos orgánicos al exterior de la vacuola y a la síntesis de nuevos pigmentos, en este caso de carotenoides, responsables del color amarillo (wills, lee, graham, me glasson y hall, 1981). intensidad respiratoria: el cuadro 3 muestra el comportamiento de la respiración del fruto de maraca durante su desarrollo y maduración. el comportamiento de los datos muestra que la intensidad respiratoria disminuye en la medida en que el fruto madura fisiológicamente. la máxima tasa respiratoria se da el día 8 (etapa 1). la fase de madurez comercial se contempla desde los 83 días a los 113 días, donde la intensidad respiratoria muestra valores muy bajos, alrededor 1,4 mg eo/kg fruto-hora, presentándose luego en los 113 días, al finalizar el estudio, un incremento en la intensidad respiratoria con 2,07 mg eo; kg fruta-hora (figuras 1 y 1a), siendo este comportamiento característico de frutos climatéricos (wills, 1984; duran, 1982). a partir de este momento se da inicio a la madurez que señala las transformaciones de tipo bioquímico y anatómico que coinciden con el máximo tamaño en longitud y diámetro del fruto y cambio en la coloración del mismo, facilitando alcanzar la madurez comercial. el análisis de varianza edad (días) intensidad respiratoria (co¡kg*hora) 8 464.914 23 188.133 38 63.250 53 18.304 68 5.462 83 1.429 98 1.323 113 2.070 175 500 450 400 j: 300i 250 o o 200.. e 100 50 8 olas __ respiración 23 olas 38 olas 53 olas 98 olas 68 olas 83 olas 113 olas figura 1. variación de la intensidad respiratoria. 2.5 2 ---------j:.." 1.5'"¡;¡ou 1al :::;; 0.5 o. 83 olas 98 olas 113 olas figura 1a. variación de la intensidad respiratoria. indicó diferencias altamente significativas (p<0,01) entre las edades para la intensidad respiratoria, el coeficiente de variación bajo 1,56%. ph y acidez. se encontró en el maraca que el ph asciende progresivamente desde el día 83 hasta el día 113 con 6,04 y 6,5, respectivamente, en tanto que este comportamiento es inverso para la acidez titulable en el último muestreo, ya que desciende de 0,134 % el día 98 a 0,1 % en ácido cítrico el día 113 (cuadro 4) (figura 2). el descenso en la acidez titulable indica la degradación de los ácidos orgánicos, como cítrico, málico y tartárico hasta subproductos finales co2, agua y calor. el incremento del ph es debido a la reducción de la acidez (pantástico, 1981). se realizó el análisis de varianza para las dos variables. en el ph se obtuvieron diferencias altamente significativas (p < 0,01) entre edades y un bajo coeficiente de variación por debajo de 10,76%, en tanto que para 176 la acidez no se encontraron diferencias significativas y su coeficiente de variación también fue bajo 0,38% . grados brix. durante el período de análisis, se presentó un aumento de la cantidad de sólidos solubles (cuadro 4); el valor del día 98 con 8,5 % coincide con el mínimo de intensidad respiratoria, estado de la madurez fisiológica del fruto (figura 3). durante el período de maduración los sólidos solubles alcanzaron un valor de 11 %, lo cual da un buen balance en el contenido de azúcares de la fruta de consumo comercial. los sólidos solubles disueltos en la pulpa están representados, en su mayoría, por azúcares como sacarosa, glucosa y fructosa, los cuales se encuentran en concentraciones bajas en las primeras etapas del crecimiento, pero al iniciarse la maduración hay aumento de éstos, como consecuencia de la hidrólisis del almidón y otros polisacáridos (wills, et al., 1984). el análisis de varianza realizado mostró que hay diferencias sign!ficativas (p<0,05) entre edades y el coeficiente de variación de 10,65%. azúcares reductores y totales. para los azúcares reductores representados por la glucosa y fructosa predominantemente, el valor inicial registrado fue de 7,06467 % y el final 11,503 % (figura 3). ésta tendencia es característica de otras frutas climatéricas y tropicales; ésto es que, en la fase de maducuadro 4. variaciones y químicas durante el crecimiento y maduración del maraco. edad acidel ph grados aluc. aluc. i.m. i.m vitamina (días) (%ac. brix reduct. totales brix/acidez az.red/acidez c cítrico) (%) 83 0,1152 6,04 4,4 7,06 15,79 38,19 61,32 98 0,1344 6,12 8,5 9,08 22,31 63,24 67,63 0,00016 113 0,1440 6,5 11,0 41,5 25,83 110,00 288,21 0,00018 figura 2. variaciones del ph y acidez. 177 i-+-grados brix ...•... azucares reductores ........_ azucares totalesi ~r-----------------------------------' ~ 15 -1:~..~..~.~..:..~.~..~..~.~..~.~..~..~.~..~..~.~..~..~..~..~.~..~..~.~..~.~..~..~.~~~~ 25 20 --------~----------~ o~ ~ 83 [las 96 [las 113 [las figura 3. variaciones de los grados brix, azúcares reductores y totales. ración se da la mayor intensidad en la hidrólisis del almidón que conlleva a una mayor acumulación de azúcares reductores, como lo explican czyhrinciw (1969) y pantástico (1981). en el caso de los azúcares totales se encontró que el máximo valor registrado fue de 25,8333 % y correspondió al último muestreo del día 113 de desarrollo del fruto; este valor coincide con el período de madurez comercial del fruto, donde alcanza el máximo incremento en longitud y diámetro. este alto valor se debe al momento en que se da la máxima formación de pulpa en el fruto y a que las células constitutivas son de carácter muscilaginoso, el contenido de carbohidratos es mayor y éstos se hidrolizan durante la maduración (cheftel, 1976). 1_ brix/aidez o a.reductores/acidez 1 300 250 200 en cii u 150:c .e 100 50 o 83 98 113' días figura 4. indices de madurez. 178 para la variable azúcares totales se obtuvieron diferencias significativas (p<0,05) y un bajo coeficiente de variación (cuadros 9), su c.v.=10,24%, bajo. los azúcares reductores dentro de cada período no exhibieron variabilidad, por lo tanto no se realizó el análisis de varianza. indice de madurez. en el cuadro 4 se muestra la relación brix/acidez, la cual aumentó continuamente durante el desarrollo del fruto, llegando a un valor de 110 en el momento de la recolección el día 113. de igual forma se observa que la relación azúcares reductores/acidez, aumentó progresivamente, como consecuencia del incremento de azúcares (figura 4). los análisis de varianza para los índices de madurez para las relaciones az. red/acidez y grados brix/ acidez se encontraron, en ambos casos, diferencias significativas (p<0,05) y bajos coeficientes de variación. vitamina c. las determinaciones para vitamina c se hicieron durante los dos últimos muestreos. el día 98 de la fase reproductiva se registró un valor de 0,00016 mg/100 g y posteriormente se mantuvo el día 113 con 0,00018 mg/100 g lo cual indica que el fruto de maraco posee escasos contenidos en vitamina c, lo cual coincide con su ph y su bajo contenido de acidez. la duración del ciclo floral del maraco es de 46 días y comprende desde yema floral (1 mm) a flor fecundada o caída. si la flor no ha sido fecundada cae al segundo o tercer día de apertura de la flor; cuando la flor ha sido mal fecundada cae, en la mayoría de ocasiones el día quinto de apertura floral; por el contrario, si ha sido fecundada, los pétalos se secan y el óvulo comienza a engrosarse para formarse el fruto. a partir del día 98 de desarrollo del fruto, éste podrá ser cosechado por cuanto los procesos de síntesis llegan a su máxima intensidad y se inician los procesos propios de la maduración. la madurez fisiológica del fruto sólo se presenta hasta los 113 días después de la antesis, cuando ocurre la máxima expresión de los cambios bioquímicos y organolépticos, tales como el color de la corteza, el cual puede ser utilizado como índice de cosecha; sin embargo su valoración puede ser subjetiva. a su vez, la intensidad respiratoria presenta su valor mínimo cuando la fruta está fisiológicamente desarrollada. el cambio respiratorio se ve acompañado por un aumento del ph y del contenido de azúcares, cuyos valores son buenos indicadores para determinar el momento adecuado de cosecha, si se usan combinados y no solos. bibllografia association of analytical chemits. 1980. methods of analysis 3a. de. washington. pp. 359-799. barcello, j. c. y sabater, b. 1985. fisiología vegetal. 3 edición. pirámide, madrid. pp 813. brady, c. j., o'connell, p.d., smmdzuk j., luade, u. l. 1970. permeability sugar accumulation and respiration rate in ripening banana fruits. aust j. biol. sci 23. pp. 1143-1150. casas, a. e., 1995. proyecto de pasantía análisis de crecimiento vegetativo del maraco (theobroma· bicolor). mimeografiado 110p. castañeda, r. r., 1985. theobroma bicolor h.8.k.. frutas silvestres del chocó. instituto colombiano hispánico. ediciones de la segunda expedición botánica. pp. 1619. cheftel, j. h~1976. introducción a la bioquímica y tecnología de alimentos. editorial acribia. méxico. vol. 2. pp. 404. cordoba, c. u. 1976. fisiología vegetal. 1ra. edición española. ediciones blame. madrid. p. 439. czyrimciw, n. 1969. tropical fruits. adv. food.res17.pp153-211. duran, s. 1982. frigoconservación de la fruta. editorial aedos, barcelona. pp. 9 128. gaviria, l. e. y de ramirez l. b. 1976. análisis de alimentos. facultad de ciencias. departamento de química. tomos: 1. 2. 3. universidad nacional de colombia. 179 hart, f. y fisher, l. 1991. análisis moderno de los alimentos. editorial, acribia, zaragoza. mejia, m. 1986. tentativade introducción a palmira, valle del cauca, de algunas especies vegetales subexplotadas alimenticias promisorias, provenientes de las más bajas latitudes colombianas. en: seminario sobre recursos vegetales promisorios, 3 jun. memorias. pp 1-55. medellín, colombia. pantastico, e. r. 1981. fisiología de post-recolección. manejo y utilización de frutas y hortalizas tropicales y subtropicales. vol. 1. editorial, limusa s.a.. méxico. pp. 812-815. velez, g. a. 1991. los frutales amazónicos cultivados por las comunidades indígenas de la región del medio caquetá. amazonía colombiana. vol 5 (2). pp 163-93. wills, r. lee, graham, mc glasson y hall,. 1981. fisiología y manipulación de frutas y hortalizas; postrecolección. zaragoza. pp. 6-90. 180 agronomía 24-2i.indd agronomía colombiana 24(2): 258-265, 2006 resumen: los efectos de la salinidad por nacl sobre la producción y la distribución de la biomasa, la toma de agua y el área foliar total fueron investigados en plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) cultivadas en materas con suelo bajo condiciones de invernadero, durante ocho meses. los tratamientos con la sal comenzaron 60 d después del transplante. el nacl fue agregado en diferentes concentraciones: 0, 20, 40, 60, 80 mm de nacl en el suelo. estas concentraciones correspondieron a conductividades eléctricas de 2,8; 4,6; 6,1; 8,4 y 11,1 ds· m-1, respectivamente. para evitar el choque osmótico, el tratamiento salino fue impuesto progresivamente, aumentando la concentración de sal cada semana hasta alcanzar la concentración final. las materas se regaron dos veces por semana y se evitó el exceso del agua. el incremento en la salinidad tuvo poca o ninguna influencia sobre la producción y distribución de la biomasa, pero disminuyó la evapotranspiración de las plantas. el agua evapotranspirada se redujo considerablemente a medida que la salinidad fue aumentada en el suelo. los resultados sugieren que las plantas de feijoa muestran tolerancia a la salinidad bajo condiciones de invernadero. palabras claves adicionales: estrés salino, área foliar, distribución de materia seca abstract: the effects of nacl salinity on the biomass production and partitioning, water uptake and total leaf area were investigated in pineapple guava (acca sellowiana [berg] burret) plants grown in pots with soil under greenhouse conditions during eight months. salt treatments started 60 days after planting. sodium chloride was added to the soil in different concentrations of 0, 20, 40, 60, or 80 mm nacl. these concentrations contributed to electrical conductivities of 2.8, 4.6, 6.1, 8.4, or 11.1 ds· m-1, respectively. in order to avoid osmotic shock, saline treatment was imposed incrementally, increasing the salt concentration every week until the final concentration was reached. pots were irrigated two times a week and the water excess was avoided. increasing salinity had little or no influence on biomass production and partitioning, but reduced evapotranspiration of plants. water lost through evapotranspiration during this study was markedly reduced as salinity was increased in soil. the results suggested that pineapple guava plants had tolerance to nacl salinity under greenhouse conditions. additional key words: salt stress, leaf area, dry matter partitioning tolerancia de plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) a la salinidad por nacl tolerance of pineapple guava plants (acca sellowiana [berg] burret) to nacl salinity fánor casierra-posada1 y sandra yaqueline rodríguez2 fecha de recepción: 25 de enero de 2006 aceptado para publicación: 30 de noviembre de 2006 1 profesor asociado, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: fcasierra@tunja.uptc.edu.co 2 ingeniera agrónoma, programa de ingeniería agronómica, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja. e-mail: yaqui1507@yahoo.com introducción la feijoa (acca sellowiana [berg] burret) es una planta arbustiva subtropical originaria de sudamérica que anteriormente fue considerada como planta ornamental, por lo que fue introducida a europa como curiosidad botánica. dado que los frutos presentan propiedades organolépticas interesantes, se ha cultivado a partir de la década de los setentas con criterios de industrialización, en países como nueva zelanda, brasil, italia, francia, españa, estados unidos y colombia (quintero y pachón, 1992). en la actualidad, esta especie se ha ubicado entre las diez especies frutícolas agroindustriales promisorias en colombia, aunque sólo hay 165 ha sembradas a nivel nacional, de las cuales 48,67% se encuentran en boyacá, en donde los municipio más productores son jenesano, tibaná y tibasosa. el rendimiento del cultivo a nivel nacional es de 8,6 t· ha-1. en el país, 30,86% del casierra-posada y rodríguez: tolerancia de plantas de feijoa... 2592006 área cultivada se riega por gravedad, 46,08% por aspersión y 23,07% por goteo (dane, 2004). se han hecho aportes importantes en la ecofisiología de las plantas de feijoa (fischer, 2003), en fisiología de la poscosecha (gallego et al., 2003), en la identificación y obtención de metabolitos secundarios (oldřich et al., 2005; fernández et al., 2004; ruberto y tringali, 2004), en prácticas culturales (alterio y benítez, 1994), en características nutricionales de frutos (ferrara y montesano, 2001) y en mejoramiento genético (degenhardt et al., 2002; nodari et al., 1997); sin embargo, no se han realizado estudios detallados sobre su comportamiento en condiciones de salinidad en el suelo, a pesar de que se reporta como una planta ligeramente tolerante a ella (black, 2003). esta planta llega a tolerar una conductividad en el suelo entre 1,2 y 2,0 ds· m-1, pero, por encima de 1,2 ds· m-1, se estima que su rendimiento se reduce en 20% por cada unidad que se incremente la conductividad eléctrica (hanlon et al., 2002; leland, 1980; bresler et al., 1982). la salinidad por nacl inhibe el crecimiento y reduce la producción de muchas especies vegetales. se presume comúnmente que la inhibición del crecimiento vegetal bajo estrés salino está asociada a alteraciones en las relaciones hídricas –efectos osmóticos–, a los efectos específicos de los iones –exceso o deficiencia– o a la disponibilidad de energía –carbohidratos– (lazof y bernstein, 1998; munns, 1993). los mecanismos exactos de la inhibición del crecimiento bajo condiciones de estrés salino no se han dilucidado por completo. las investigaciones en la inhibición y la tolerancia subyacentes de los mecanismos del crecimiento confían a menudo en estudios comparativos de líneas, de cultivares o de mutantes que muestran diferentes niveles de sensibilidad o de resistencia a las condiciones subóptimas para el crecimiento. la evaluación y calificación del nivel de tolerancia de los procesos de crecimiento al estrés en diversos materiales vegetales usados para la investigación son una etapa fundamental para el establecimiento de tales estudios comparativos. el establecimiento de los parámetros para la evaluación de la tolerancia de los vegetales no es un proceso sencillo (bernstein et al., 2001), dado que la salinidad puede tener un efecto diferencial en varios procesos del crecimiento en la planta, como en el crecimiento generativo y vegetativo, que pueden afectarse de manera diferente, siendo a menudo éste último más sensible a la salinidad que el crecimiento y el desarrollo de la raíz (ryan et al., 1975; delane et al., 1982; weimberg et al., 1984). el objeto del presente estudio fue la determinación de la tolerancia de plantas de feijoa a la salinidad por nacl, teniendo como parámetros de evaluación la acumulación y distribución de fitomasa en los diferentes órganos de la planta, la evapotranspiración y el área foliar. metodología se tomaron plantas obtenidas a partir de semilla, provenientes del municipio de jenesano (boyacá). bajo condiciones de invernadero, las plántulas con cuatro hojas se colocaron en materas plásticas con capacidad para 3 kg de suelo. una vez las plantas reiniciaron el crecimiento, se aplicó al suelo de cada matera una mezcla de fertilizante comercial de alta solubilidad (valores en gramos de fertilizante por kilogramo de suelo), así: n, 0,4; p 2 o 5 , 0,03; k 2 o, 0,05; cao, 0,0005; mgo, 0,0013; s, 0,00137; b, 0,0002; cu,: 0,00014; fe, 0,00012; mn, 0,0013; mo, 0,00005 y zn, 0,0002. los tratamientos para inducir la salinidad con nacl fueron 0, 20, 40, 60 y 80 mm· kg-1 de suelo seco al aire e indujeron valores de conductividad eléctrica de 2,8; 4,6; 6,1; 8,4 y 11,1 ds· m-1, respectivamente. los tratamientos se aplicaron cerca de 60 d después del transplante. la cantidad total de nacl se aplicó de modo gradual a cada matera a lo largo de un periodo cercano a cuatro semanas, según la metodología reportada por casierraposada y garcía (2005). durante el ensayo, la humedad del suelo de las materas se mantuvo cercana a la capacidad de campo. la cantidad de agua diaria para regar las materas se calculó con base en el peso de la matera y en la pérdida de agua con respecto al día anterior, de manera que el suelo en las materas no llegara al punto de marchitez temporal ni sobrepasara la capacidad de campo. las plantas se cosecharon ocho meses después de terminar los tratamientos con la sal, momento en el que se determinó: el área foliar, mediante un analizador li-cor® 3000a (li-cor, usa); la acumulación de fitomasa en hojas, tallos y ramas y raíces, mediante el secado de los diferentes órganos a 70 °c durante 48 h; la relación raíz/parte aérea, como el cociente del peso seco de la parte aérea y el de la raíz; la evapotranspiración, como la sumatoria del agua aportada a cada matera durante todo el ensayo, y finalmente el peso específico de las hojas, expresado como el cociente entre el peso seco de las hojas y el área foliar. el diseño estadístico usado fue en bloques al azar con seis replicaciones. los resultados obtenidos se sometieron a un análisis de varianza clásico para determinar 260 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana la significancia. la diferencia entre promedios se determinó mediante la prueba de comparación de tukey (p < 0,05). los análisis estadísticos se realizaron con la versión 11.5 de spss®. las figuras se presentan en formato de barras con su respectiva desviación estándar. resultados y discusión área foliar el área foliar mostró un comportamiento inversamente proporcional a la concentración de sal en el sustrato; sin embargo, la reducción no fue suficiente para que se presentara diferencia estadísticamente significativa entre los tratamientos (figura 1). se observó que los tratamientos con concentración de nacl entre 20 y 60 mm redujeron el área foliar en 12% a 16%, con respecto al área foliar alcanzada por el testigo; pero el tratamiento con 80 mm de la sal redujo el área foliar de las plantas en 31%. ambos síntomas, eran índices de desarrollo anormal de las hojas. las plantas de s. bicolor expuestas a estrés salino presentaron una anomalía denominada ‘síndrome de desarrollo perturbado de la hoja’ (en inglés, developmentally perturbed leaf syndrome) (amzallag et al., 1993), que se ha asociado a deficiencia del calcio (maas y grieve, 1987; grieve y maas, 1988). es así, como las plantas de s. bicolor mantenidas bajo estrés salino mostraron una concentración reducida de ca2+ en las láminas foliares (netondo et al., 2004). en el presente trabajo, el impacto negativo del nacl sobre el desarrollo del área foliar se presentó incluso con la concentración más baja de la sal y tuvo un aumento directamente proporcional a la concentración de la sal en el sustrato, lo que podría considerarse como una de las causas de la reducción en la ganancia de materia seca bajo estrés salino, dado que la reducción en el área foliar conduce a una disminución en la tasa fotosintética. relación raíz/parte aérea el valor de la relación raíz/parte aérea se redujo, con respecto al testigo, con los tratamientos de 20 a 60 mm de nacl, pero cuando en el sustrato se aplicaron 80 mm de la sal, la relación se incrementó ligeramente (figura 2). figura 1. área foliar en plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) expuestas a diferentes niveles de salinidad por nacl. promedios con letras iguales no presentaron diferencia significativa, según la prueba de tukey (p < 0,05). resultados similares en cuanto a la reducción del área foliar bajo condiciones de salinidad fueron reportados también en lycopersicon esculentum, en el que además se redujo la densidad y la conductancia de los estomas, la transpiración y la asimilación neta de co 2 (romeroaranda et al., 2001). por otro lado, se ha encontrado que el área foliar total de las plantas de sorghum bicolor se reduce notablemente con la salinidad (netondo et al., 2004a). la disminución del área foliar se atribuyó a la senectud y a la muerte temprana de las hojas, a la tasa de crecimiento reducida y a la aparición retrasada de hojas (bernstein et al., 1993). se encontró que las partes superiores dobladas de la hoja, la sequedad rápida de los extremos de la lámina, o figura 2. relación raíz/parte aérea en plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) expuestas a diferentes niveles de salinidad por nacl. promedios con letras iguales no presentaron diferencia significativa, según la prueba de tukey (p < 0,05). se ha encontrado que las variaciones en la relación raíz/parte aérea son dependientes de la distribución de los fotoasimilados, que puede estar influenciada por los estímulos ambientales, como la exposición de la parte aérea al co 2 , entre otros (rogers et al., 1996). además, esta relación depende también de la capacidad del vegetal para modificar la distribución de materia seca, de manera que la alteración en la proporción entre órganos aéreos y subterráneos le permita a la casierra-posada y rodríguez: tolerancia de plantas de feijoa... 2612006 planta tolerar las condiciones adversas circundantes. en cuanto a esta variable, se reporta que el valor de la relación se incrementa ligeramente en proporción con la salinidad en el sustrato (gonçalves et al., 2001), lo que significa que se sacrifica la acumulación de biomasa en los órganos aéreos a favor de su depósito en las raíces, pudiendo la planta explorar un mayor volumen de suelo hasta encontrar horizontes con menor acumulación de sales. de igual manera, en el presente trabajo el valor de esta relación raíz/parte aérea se alteró muy poco y mostró una tendencia al incremento, con valores de conductividad eléctrica entre 4,6 y 11,1 ds· m-1, resultados muy similares a los reportados por gonçalves et al.(2001). peso seco total en cuanto al peso seco total por planta, no hubo diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos con la sal; sin embargo, las concentraciones de nacl en el sustrato indujeron una reducción del peso seco de 14,1%, 13,5%, 20,3% y 23,6%, con los tratamientos de 20, 40, 60 y 80 mm, respectivamente (figura 3). distribución de materia seca en los diferentes órganos con respecto a esta variable, no se presentaron diferencias significativas entre los tratamientos. en la figura 4 se observa un comportamiento muy similar de la cantidad de materia seca acumulada en las raíces, tallos y hojas, cuando las plantas se expusieron a los diferentes tratamientos, lo que implica que la salinidad tuvo poco efecto sobre la acumulación y distribución de fitomasa en las plantas. figura 3. peso seco total en plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) expuestas a diferentes niveles de salinidad por nacl. promedios con letras iguales no presentaron diferencia significativa, según la prueba de tukey (p < 0,05). de igual manera, en plantas de psidium guajava expuestas a estrés salino se encontró una reducción en el peso total de la planta, que fue asociada al incremento en la resistencia de los estomas y a la reducción en la eficiencia fotoquímica de las plantas, produciendo, en consecuencia, una disminución en la tasa fotosintética (ebert et al., 2002; gonçalves et al., 2001; ali-dinar et al., 1998a; ali-dinar et al., 1998b; ali-dinar et al., 1999; walker et al., 1979). figura 4. distribución de la fitomasa en plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) expuestas a diferentes niveles de salinidad por nacl. este comportamiento de la distribución de fitomasa en los diferentes órganos de las plantas de feijoa es un índice de la eficiencia del mecanismo de adaptación del vegetal al sustrato salino, el cual muestra normalmente diferencias marcadas entre géneros y especies vegetales (katerji et al., 2003). se han encontrado diferencias entre especies frutícolas arbóreas, incluso en algunas pertenecientes al mismo género, como es el caso del género annona, expuestas a 60 mm de nacl. a. muricata no presentó grandes variaciones en cuanto al crecimiento vegetativo, mientras que a. cherimola redujo su crecimiento en un 39% bajo las mismas condiciones de salinidad (ebert, 1998). entre cultivares de p. guajava, también se ha reportado diferencia en cuanto a su tolerancia a la salinidad; así, el cultivar ‘ganib’, de pulpa rosada, mostró mayor tolerancia que el cultivar ‘pakistani’, de pulpa blanca (ali-dinar et al., 1999). por tanto, especies con parentesco cercano exhiben diferentes niveles de tolerancia a la salinidad, logrando reducir su efecto negativo, a pesar de que la reducción del potencial osmótico interno y externo de las células tiene frecuentemente como resultado una disfunción del sistema enzimático. 262 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana esta disfunción conduce a la poca disponibilidad de materiales estructurales de los tejidos, como resultado de la reducción en la tasa de fijación de co 2 y en la asimilación de nitrógeno (ali-dinar et al., 1999). peso específico de las hojas este parámetro mostró un comportamiento directamente proporcional a la concentración de nacl en el sustrato (figura 5). los tratamientos entre 20 y 60 mm de nacl mostraron un peso específico alrededor de 2,9% por encima del peso de las hojas del testigo, pero las hojas de las plantas tratadas con 80 mm de nacl presentaron un peso específico de las hojas 9,6% por encima del peso de las hojas en las plantas testigos. manitol, prolina, fructanos, trehalosa, betaina, glicina y ononitol proporcionaba a las plantas una tolerancia marginal más alta a la salinidad (tarczynski et al., 1993; kavi kishor et al., 1995; pilon-smits et al., 1995; holmström et al., 1996; hayashi et al., 1997; sheveleva et al., 1997). también se ha reportado que la tolerancia a la salinidad es un rasgo multicelular; además, se determinó la ruta biosintética del mio-inositol, que conduce a los inositoles desnaturalizados en una ruta específica responsable de la tolerancia a la salinidad en la halofita mesembryanthemum crystallinum (loewus y dickinson, 1982; vernon y bohnert, 1992; donald et al., 1998). los resultados de investigaciones acerca del papel de los agentes osmoprotectores en los mecanismos de tolerancia al estrés salino han puesto en evidencia que el mio-inositol es un componente central en varias rutas bioquímicas. es parte por lo menos de cuatro ciclos, en los que actúa hasta el final de la ruta o se desvía hacia productos finales con turnover lento. para comprender su participación en la tolerancia a la salinidad, se debe recordar que, en primer lugar, los fosfatos de inositol son esenciales en la transmisión de estímulos en casi todos los organismos; en plantas, el hexafosfato de inositol participa en el almacenamiento del fosfato (hübel y beck, 1996). además, los lípidos que contienen inositol son componentes de membranas (mathews y van holde, 1990) y el galactinol sintetizado por la udp-galactosa y el inositol son los sustratos básicos para las series rafinosa de los azúcares en plantas. estos azúcares están implicados en la tolerancia al estrés y posiblemente también en el transporte de carbohidratos (loewus y dickinson, 1982). por último, el inositol se puede conjugar con las auxinas en la actividad biológica de prevención al estrés y puede permitir el transporte en el interior de la planta (cohen y bandurski, 1982). de esta manera, la acumulación de agentes osmoprotectores en los tejidos vegetales es de vital importancia para contrarrestar el efecto negativo del estrés salino. por otra parte, el estrés osmótico no sólo induce la acumulación de azúcares en los tejidos, sino que también produce un incremento en la toma de cationes (k+ y na+) y su posterior almacenamiento en las vacuolas (larcher, 2001; willadino y camara, 2004), que ayudarán a las células en el mecanismo de osmorregulación, mediante la liberación y/o almacenamiento de los cationes en la vacuola, de acuerdo con las necesidades de toma de agua. figura 5. peso específico de las hojas en plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) expuestas a diferentes niveles de salinidad por nacl. promedios con letras iguales no presentaron diferencia significativa, según la prueba de tukey (p < 0,05). el incremento en el peso de las hojas de plantas expuestas a la salinidad es el resultado de la acumulación de metabolitos osmoprotectantes, necesarios para el ajuste osmótico. este mecanismo es una respuesta adaptativa fundamental de las células de plantas que se exponen a la salinidad (roosens et al., 1999; keles y öncel, 2004). los solutos orgánicos neutrales pueden desempeñar un papel importante en el equilibrio de la presión osmótica del citoplasma con el de la vacuola. la cantidad de solutos aumenta con la salinidad en muchas especies vegetales (greenway y munns, 1980). los resultados del trabajo de muchos investigadores que han estudiado los mecanismos de la tolerancia a la salinidad en plantas demuestran la importancia de la acumulación de metabolitos en los tejidos, que conduce a la retención de agua y/o a la protección de rutas bioquímicas. cuando se probaron enzimas individuales en plantas transgénicas, se demostró que la acumulación de casierra-posada y rodríguez: tolerancia de plantas de feijoa... 2632006 evapotranspiración la cantidad de agua evapotranspirada por las plantas durante los ocho meses que duró el ensayo mostró diferencia significativa entre los tratamientos (figura 6). se encontró una reducción de 3,8%, 6,3%, 9,2% y 16,5% en la evapotranspiración con respecto al testigo, en los tratamientos con 20, 40, 60 y 80 mm de nacl, respectivamente. es de aclarar que el término evapotranspiración se utiliza para describir la pérdida de agua por área de suelo e incluye la evaporación del suelo y la transpiración, proceso biológico por el que las plantas pierden el agua a través de sus estomas mientras toman el co 2 . tado con frecuencia, no parece ser un criterio decisivo en la discriminación de vegetales por su grado de tolerancia a la salinidad (katerji et al., 2003), pues la evapotranspiración se restablece a su nivel normal una vez las plantas se han colocado de nuevo en un ambiente no salino. cabe resaltar que la mayoría de los árboles frutales es sensible a la salinidad, incluyendo malus domestica, prunus armeniaca, pyrus domestica, prunus persica, citrus spp. por su parte, olea europaea y ficus spp. son moderadamente tolerantes a las sales, pero phoenix dactylifera es muy tolerante (mckersie y leshem 1994, ebert et al., 1997; gucci et al., 1997). a pesar de que la feijoa se reporta como una planta ligeramente tolerante a la salinidad (black, 2003; hanlon et al., 2002; bresler et al., 1982; leland, 1980), hasta el momento no existían reportes minuciosos que sustentaran esta afirmación, razón por la que se hizo necesario discutir los resultados obtenidos en el presente trabajo con información obtenida con otra mirtácea, como p. guajava, y otras plantas de interés económico. de acuerdo con las variables evaluadas, las plantas de feijoa mostraron buena tolerancia a la salinidad por nacl, dado que no se encontraron diferencias significativas para la mayoría de las evaluaciones realizadas, con excepción de la evapotranspiración. agradecimientos este estudio fue desarrollado con el apoyo de la dirección de investigaciones (din) de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, en el marco del plan de trabajo del grupo de investigación ecofisiología vegetal, adscrito al programa de ingeniería agronómica de la facultad de ciencias agropecuarias. literatura citada ali-dinar, h.m., g. ebert y p. lüdders. 1998a. adaptive responses of guava (psidium guajava l.) and mango (mangifera indica l.) to salinity and nitrogen nutrition. bdgl-schriftenreihe 16, 2. ali-dinar, h.m., g. ebert y p. lüdders. 1998b. biomass production and partitioning of guava (psidium guajava l.) in response to salinity and nitrogen nutrition. angew. bot. 72, 56-60. ali-dinar, h.m, g. ebert y p. lüdders 1999. growth, chlorophyll content, photosynthesis and water relations in guava (psidium guajava l.) under salinity and different nitrogen supply. gartenbauwissenschaft 64(2), 54-59. alterio, m.a. y r.j. benítez. 1994. análisis del cultivo de la feijoa (acca sellowiana berg) en colombia. trabajo de grado. facultad de agronomía, universidad de caldas, manizales (colombia). 155 p. amzallag, g.n., h. seligmann y h.r. lerner. 1993. a developmental window for salt adaptation in sorghum bicolor. j. exp. bot. 44, 645–652. figura 6. cantidad de agua evapotranspirada en plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) expuestas a diferentes niveles de salinidad por nacl. promedios con letras iguales no presentaron diferencia significativa, según la prueba de tukey (p < 0,05). resultados similares en cuanto a la reducción del agua evapotranspirada en plantas cultivadas se han obtenido en especies arbóreas, como pistacia sp. (sanden et al., 2004) y citrus sp. (yang et al., 2002) y también en herbáceas, como l. esculentum (yurtseven et al., 2005). se ha encontrado también que la salinidad provoca una reducción del flujo del agua por el xilema en p. guajava (ali-dinar et al., 1999). los efectos osmóticos sobre el vegetal están relacionados con la concentración total de sales presentes en la solución del suelo, independientemente de la especie de planta cultivada. al aumentar la concentración de sales en la solución del suelo disminuyen los potenciales osmótico e hídrico del sustrato, lo que representa serias limitaciones para las raíces para la toma de agua; por tanto, las plantas deben mantener un potencial hídrico más negativo que el del medio externo para asegurar la absorción de agua (bárcenas-abogado et al., 2002). a pesar de que la reducción de la evapotranspiración en plantas sometidas a estrés salino es un resultado repor264 vol. 24 · no. 2agronomía colombiana bárcenas-abogado, p., l. tijerina-chávez, a. martínez-garza, a.e. becerril-román, a larqué-saavedra y m.t. colinas de león. 2002. respuesta de tres materiales del genero hylocereus a la salinidad sulfatico-clorhídrica. terra 20(2), 123-127. bernstein, n., w.k. silk y a. läuchli. 1993. growth and development of sorghum leaves under conditions of nacl stress. spatial and temporal aspects of leaf growth inhibition. planta 191,433–439. bernstein, n., m. ioffe y m. zilberszaine. 2001. salt-stress effects on avocado rootstock growth. i. establishing criteria for determination of shoot growth sensitivity to the stress. plant soil 233, 1–11. black, r.j. 2003. salt-tolerant plants for florida. institute of food and agricultural sciences, extension, enh26. university of florida. 10 p. bresler, e., b.l. mcneal y d.l. carter. 1982. saline and sodic soils. springer-verlag, berlin. 236 pp. casierra-posada, f. y n. garcía, 2005. crecimiento y distribución de materia seca en cultivares de fresa (fragaria sp.) bajo estrés salino. agronomía colombiana 23(1), 83-89. cohen, j.d. y r.s. bandurski. 1982. chemistry and physiology of the bound auxins. annu. rev. plant. physiol. 33, 403–430. departamento andministrativo nacional de estadísticas [dane]. 2004. resultados del censo del cultivo de la feijoa. en: i censo nacional de 10 frutas agroindustriales promisorias. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogotá. pp. 277-295. degenhardt, j., j.p. docroquet, m.s. reis, m.p. guerra y r.o. nodari. 2002. efeito de anos e determinação do coeficiente de repetibilidade de características de frutos de goiabeira-serrana. pesqui. agropecu. bras. 37(9), 1285-1293. delane, r., h. greenway, r. munns y j. gibbs. 1982. ion concentration and carbohydrate status of the elongating leaf tissue of hordeum vulgare growing at high external nacl. i. relationship between solute concentration and growth. j. exp. bot. 33, 557–573. donald, e.n., g. rammesmayer y h.j. bohnert. 1998. regulation of cell-specific inositol metabolism and transport in plant salinity tolerance. plant cell 10, 753–764. ebert, g. 1998. growth, ion uptake and gas exchange of two annona species under salt stress. angew. bot. 72, 61-65. ebert, g., j. eberle, h. ali-dinar y p. lüdders. 2002. ameliorating effects of ca(no 3 ) 2 on growth, mineral uptake and photosynthesis of nacl-stressed guava seedlings (psidium guajava l.). scientia hort. 93(2), 125-135. ebert, g., h. ali-dinar, y p. lüdders. 1997. fruit production in salinity affected areas: causes, consequences and possible solutions. proc. tropentag. hohenheim. pp. 77-81. fernandez, x., a.m. loiseau, s. poulain, l. lizzani-cuvelier y y. monnier. 2004. chemical composition of the essential oil from feijoa (feijoa sellowiana berg) peel. j. essential oil res. 16(3), 274-275. ferrara, l. y d. montesano. 2001. caratteristiche naturali del frutto di feijoa sellowiana. il contenuto di iodio. rivista di scienza dell’alimentazione 30(4), 353-356. fischer, g. 2003. ecofisiología, crecimiento y desarrollo de la feijoa. en: fischer, g., d. miranda, g. cayón y m. mazorra, (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana berg). produmedios, bogotá. pp. 9-26. gallego, s.p., c. e. riaño, y l. orozco. 2003. determinación del comportamiento químico y fisiológico de feijoa sellowiana en almacenamiento. cenicafé 54(1), 50-62. gonçalves f., r., f.j.a fernandez t. y f.f. ferreira h. 2001. distribução de materia seca e composição química das raízes, caule e fohlas de goiabeira submetida a estresse salino. pesqui. agropecu. bras., brasilia 36(1), 79-88. greenway, h. y r. munns. 1980. mechanisms of salt tolerance in nonhalophytes. annu. rev. plant physiol. 31, 149–190. grieve, c.m. y e.v. maas. 1988. differential effects of sodium/calcium ratio on sorghum genotypes. crop sci. 28, 659–665 gucci, r., l. lombardini y m. tattini. 1997. analysis of leaf water relations of two olive (olea europaea) cultivars differing in tolerance to salinity. tree physiol. 17,13-21. hanlon, e.a., b.l. mcneal y g. kidder. 2002. soil and container media electrical conductivity interpretations. extension, institute of food and agricultural sciences, university of florida. cir 1092. 9 p. hayashi, h., alia, l. mustardy, p. deshnium, m. ida y n. murata, 1997. transformation of arabidopsis thaliana with the coda gene for choline oxidase, accumulation of glycinebetaine and enhanced tolerance to salt and cold stress. plant j. 12, 133–142. holmström, k.o., e. mäntylä, b. welin, a. mandal, e.t. palva, o.e. tunnela y j. londesborough. 1996. drought tolerance in tobacco. nature 379, 683–684. hübel, f. y e. beck. (1996). maize root phytase: purification, characterization, and localization of enzyme activity and its putative substrate. plant physiol. 112, 1429–1436. katerji, n., j.w. van hoorn, a. hamdyc y m. mastrorillid. 2003. salinity effect on crop development and yield, analysis of salt tolerance according to several classification methods. agr. water manage 62(1), 37-66. kavi kishor, p.b., z.l. hong g.-h., miao, c.-a.a. hu y d.p.s. verma. 1995. overexpression of d-pyrroline-5-carboxylate synthetase increases proline production and confers osmotolerance in transgenic plants. plant physiol. 108, 1387–1394. keles, y. e i. öncel. 2004. growth and solute composition in two wheat species experiencing combined influence of stress conditions. russ. j. plant physiol. 51( 2), 203–208. larcher, w. 2001. ökophysiologie der pflanzen. eugen ulmer verlag, stuttgart. pp. 341-349 lazof, d.b. y n. bernstein. 1998. the nacl-induced inhibition of shoot growth: the case for disturbed nutrition with special consideration of calcium nutrition. adv. bot. res. 29, 113–189. leland, f. 1980. salt injury to ornamental shrubs and ground covers. us salinity laboratory, science and education administration, home and garden bulletin 231, usda. 10 p. loewus, f.a. y m.w. dickinson. 1982. cyclitols. en: loewus, f.a. y w. tanner (eds.). encyclopedia of plant physiology. new series. vol. 13a. plant carbohydrates. springer-verlag, berlin. pp. 194–216. maas, e.v. y c.m. grieve. 1987. sodium induced calcium deficiency in salt stressed corn. plant cell environ. 10,559–564 mathews, c.k. y k.e. van holde. 1990. biochemistry. benjamin/ cummings publishing, redwood city, ca. 1129 p mckersie, b.d. y y.y. leshem. 1994. stress and stress coping in cultivated plants. kluwer, dordrecht. 225 p. munns, r. 1993. physiological processes limiting plant growth in saline soils: some dogmas and hypotheses. plant cell environ. 16, 15–24. netondo, g.w., j.c. onyango y e. beck. 2004. sorghum and salinity: i. response of growth, water relations, and ion accumulation to nacl salinity. crop sci. 44, 797–805, casierra-posada y rodríguez: tolerancia de plantas de feijoa... 2652006 netondo, g.w., j.c. onyango, y e. beck. 2004a. sorghum and salinity. ii. gas exchange and chlorophyll fluorescence of sorghum under salt stress. crop sci. 44, 806-811 nodari, r.o., j.p.h.j. ducroquet, m.p. guerra, k. meler. 1997. genetic variability of feijoa sellowiana germoplasm. acta hort. 452, 4146. oldřich, l., b. klejdus, l. kokoška, m. davidová, k. afandi, v. kubáň y r. hampl. 2005. identification of isoflavones in acca sellowiana and two psidium species (myrtaceae). biochemical systematics ecol. 33(10), 83-992. pilon-smits, e.a.h., m.j.m. ebskamp, m.j. paul, m.j.w. jeuken, p.j. weisbeek y s.c.m. smeekens. 1995. improved performance of transgenic fructan-accumulating tobacco under drought stress. plant physiol. 107, 125–130. quintero, o. y g. pachón-ovalle. la feijoa (feijoa sellowiana berg), fruta promisoria para colombia. acta hort. 310, 239-248. rogers, h.h, s.a prior, g.b. runion y r.j. mitchell. 1996. root to shoot ratio of crops as influenced by co 2 . plant soil 187(2), 229-248. romero-aranda, r., t. soria y j. cuartero. 2001. tomato plantwater uptake and plant-water relationships under saline growth conditions. plant sci. 160(2), 265-272. roosens, n.h., r. willem, y. li, i. verbruggen, m. biesemans y m. jacobs. 1999. proline metabolism in the wild-type and in a salt-tolerant mutant of nicotiana plumbaginifolia studied by 13c-nuclear magnetic resonance imaging. plant physiol. 121, 1281–1290. ruberto, g. y c. tringali. 2004. secondary metabolites from the leaves of feijoa sellowiana berg. phytochemistry 65 (21), 2947-2951. ryan, j., s. miyamoto y j. l. stroehlein. 1975. salt and specific ion effects on germination of four grasses. j. range mgt. 28, 61-64. sanden, b.l., l. ferguson, h.c. reyes y s.r. grattan. 2004. effect of salinity on evapotranspiration and yield of san joaquin valley pistachios. acta hort. 664, 583-589. sheveleva, e., w. chmara, h.j. bohnert y r.g. jensen. 1997. increased salt and drought tolerance by d-ononitol production in transgenic nicotiana tabacum l. plant physiol. 115, 1211–1219. tarczynski, m., r. jensen y h. bohnert. 1993. stress protection of transgenic tobacco by production of the osmolyte mannitol. science 259, 508–510. vernon, d.m. y h.j. bohnert. 1992. a novel methyltransferase induced by osmotic stress in the facultative halophyte mesembryanthemum crystallinum. embo j. 11, 2077-2085. walker, r.r., p.e. kriedemann y d.h. maggs. 1979. growth, leaf physiology and fruit development in salt-stressed guavas. aust. j. agr. res. 30(3), 477-488 weimberg, r., h. r. lerner y a. poljakoff-mayber. 1984. changes in growth and water-soluble solute concentration in sorghum bicolor stressed with sodium and potassium salts. physiol. plant. 62, 472–480. willadino, l. y t. camara. 2004. origen y naturaleza de los ambientes salinos. en: reigosa, m.j., n. pedrol y a. sánchez (eds.). la ecofisiología vegetal. una ciencia de síntesis. editorial thompson, madrid. pp. 303-330. yang, s.l., t. yano, m. aydin, y. kitamura y s-h. takeuchi. 2002. short term effects of saline irrigation on evapotranspiration from lysimeter-grown citrus trees. agr. water mgt. 56(2), 131-141. yurtseven, e., g.d. kesmeza y a. ünlükarab. 2005. the effects of water salinity and potassium levels on yield, fruit quality and water consumption of a native central anatolian tomato species (lycopersicon esculentum). agr. water mgt. 78(1-2), 128-135. agronomfa colombiana, 1998 volumen xv no. 1pago 15-33 patron espacial v metodos de muestreo para franklinie/la panamensis en un huerto de ciruelo (prunus salicina)* spatial pattern and sampling system for franklinie/la panamensis in a plum orchard (prunus salicina) elkin flórez p" ., pedro numpaque c. " darío corredor p'2 resumen el principal objetivo de este trabajo fue el de determinar el patrón espacial de frankliniella panamensis en un huerto de arboles de ciruelo. para esto, se evaluaron cuatro sistemas de muestreo: observación directa, golpe de rama, trampa adhesiva (dos tonos de azul, y tonos verde, amarillo y blanco), a dos niveles de altura en el árbol. adicionalmente, las poblaciones de trips en los árboles de ciruelo fueron correlacionadas con las poblaciones de trips en el muestreo en malezas. el propósito fue establecer nuevas aproximaciones al manejo de plagas. la observación directa, el golpe de rama y la trampa indicaron que el patrón de distribución de los trips es agregado. sin embargo, el muestreo de malezas arroj6 una distribución al azar en todas las situaciones. las trampas adhesivas blanca y azul obtuvieron el mayor número de capturas de todos los colores probados. no existieron diferencias significativas entre los dos tonos de azul y el blanco. el sistema de muestreo menos costoso fue el de golpe de rama y este sistema tuvo correlaciones de 1,0 con el sistema de • recibido diciembre de 1997 1. ingeniero agrónomo. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 2. profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá.e-mail: dcorredo@bacata.usc.unal.edu.co muestreo de malezas. la observación directa y las trampas fueron costosas y tuvieron correlaciones bajas con las poblaciones del muestreo de malezas. la densidad poblacional de f. panamensis tiene una relación estrecha con la fenología de floración de los árboles, y aumentan progresivamente desde el estado de botón hasta caída de los pétalos. el patrón espacial en árboles de ciruelo fue agregado a bajas poblaciones (menos de 11,22 trips/rama) y al azar, para poblaciones altas (más de 11.22 trips/rama). palabras claves: trampas adhesivas, muestreo en maleza, poblaciones de trips. summarv the main objetive of this work was to determine the spatial pattern of frankliniella. panamensis in a plum orchard. we evaluated four sampling sytems: direct observation, branch shaking, sticky traps (two shades of blue, green, yellow and white), at two leves of height. additionally, thrips populations in the plum trees were correlated with thrips populations in weeds, to establish new approaches for the pest mangement. direct observation, branch shaking and sticky traps indicated that the distribution pattern of thrips is aggregated. however, weed sampling indicated a ramdom distribution. white and blue sticky traps had the highest number of captures among all colors tested. there were no differences among the two shades of blue and white. branch shaking was least expensive system and had a correlation of 15 1.0 on number of trapped trips using weed sampling. direct observation and sticky traps were expensive and had a lower correlation with weed sampling. population density of f. panamensis, has a very clase relationship with the flowering phenology of he plum trees, increasing sharply with the start of blossoms up to petals fall. spatial patterns in plum trees were aggregated at low populations levels (ieast of 11,22 trips/branch), and, at random for high populations density (more than 11,22 trips/branch) key words: sticky traps, weed sampling, thrips populations. introduccion las exigencias y restricciones internacionales y nacionales nos lleva a planificar, seleccionar y desarrollar diversas tecnologías que nos permitan ser competitivos. pero la escasez de recursos de investigación en el control de insectos plaga y el poco conocimiento de proyectos de investigación adelantados en nuestro país sobre este aspecto han sido factores que obligan a adoptar tecnologías extranjeras que, en la mayoría de casos, no se acoplan a nuestras diversas condiciones ambientales y practicas de producción, llevándonos a carecer de un plan de manejo integrado para potenciales insectos plaga, los cuales deterioran la calidad de algunos productos que se ofrecen en los mercados especializados, como es el caso de trips frankliniella panamensis hood que deteriora la calidad del ciruelo (prunus salicina lindl.). las excelentes expectativas del ciruelo en el consumo nacional y la falta de información acerca de los trips como insectos plaga en el mismo nos llevara a generar .iuestra propia información, acorde con nuestras condiciones ambientales y practicas de producción, sobre el comportamiento y sistemas de monitoreo para f. panamensis en el cultivo de este frutal, mediante la selección del color adecuado para la utilización de trampas para su monitoreo, determinando la altura de ubicación con respecto al árbol y la obtención del patrón de disposición espacial y la determinación del mejor sistema de muestreo. revision de literatura las especies más importantes de ciruelo son prunus domestica l. y prunus salicina lindl., de las cuales ésta última es la más vigorosa y resistente. la floración en el ciruelo pasan por los siguientes estados: a) yema de invierno, b) yema hinchada, e) botones visibles, d) botones separados, e) estambres visibles, f) flor abierta. g) caída de pétalos, la fructificación pasa por h) cuajado, i) caída del cáliz y j) fruto tierno. algunos de los insectos que atacan el ciruelo son: afidos (aphis spiraecola.), mosca de la fruta (anastrepha sp), arañita roja (tetranychus telarius.), barrenador moteado del curubo (heterachthes sp) y trips (frankliniella panamensis), éste ultimo es el causante de daños en la calidad del fruto al raspar su superficie y succionar el contenido de las células de pétalos, hojas y frutos tiernos. los estados de vida de f. panamensis son huevo, con una duración de dos a tres días; ninfas móviles de primer instar que duran de dos a tres días; ninfas móviles de segundo instar que, duran tres a siete días; prepupa inmóvil que dura de dos a tres días; pupa inmóvil de duración entre tres a siete días, adulto macho que dura 47 días y adulto hembra que dura 59 días y ambos son móviles. los hospederos, a campo abierto más importantes de f. panamensis son geranios, rosales, morales, sarcilejos, diente de león, achicoria, guasca, botón de oro, uchuva, hierbamora, azucena, trompetilla, acedera amarilla, acedera roja y lantana, especies ampliamente distribuidas por toda la sabana de bogotá. en el cultivo de ciruelo, la maleza predominante es rabanito (raphanus raphanistrum), excelente hospedero de f. panamensis. las especies de insectos responden en forma diferente a la atracción que cada color ejerce sobre ellas, lo cual permite usar colores en el diseño de trampas selectivas para su monitoreo y control. 16 el patrón de disposición espacial determina la ubicación de los individuos en el espacio, el cual puede ser al azar, regular o uniforme y agregado o de contagio, pudiéndose determinar para una muestra o para una serie de muestras. para su determinación, basados en una muestra, se utilizan la relación varianza media, la media de agregación de l10yd y el índice de l1oyd. para una serie de muestras, se utilizan la ley de potencia de taylor, basada en la relación entre el logaritmo de la varianza en función del logaritmo del promedio muestral y la ley de iwao basada en la relación entre la media de agregación de l10yd en función del promedio muestral, con la cual se determina su patrón de disposición espacial según los parámetros a y b, respectivamente. materiales y metodos el trabajo se realizó en un cultivo de ciruelo (p. salicina.) en estado de floración ya libre exposición, en la finca de frutales suralá, localizada en el municipio de machetá, departamento de cundinamarca, con una altitud de 2500 m.s.n.m. y una temperatura promedia de 122c. a b seleccion del color y de la altura de ubicacion de las trampas por su efectividad para la captura de trips en arboles de ciruelo. el ensayo para la selección de la trampa más efectiva para la captura de trips se efectuó en un lote sembrado con la variedad nubiana. los arboles se dividieron en estratos inferior, medio y superior, y las trampas de color azul, blanco, verde y amarillo impregnadas por un solo lado con pegante (biotraper 11m.r.), se colocaron en las alturas media (1,10 m) y superior (1,70 m) (figura 1,), donde se encuentra la mayor densidad del follaje y de las inflorescencias. el perímetro del árbol se dividió en cuatro cuadrantes, orientando el cuadrante 1 hacia la parte más baja del lote, por donde, en la mayoría de los casos, el viento penetraba al lote. las caras de las trampas impregnadas con pegante estaban dirigidas hacia la parte más baja del lote y en contra de la trayectoria del viento (fig. 2). para evaluar la captura en las trampas, se montó un experimento en un diseño bca factorial con cuatro repeticiones, teniendo 2.10 m. 1.70 m. 1.10 m. 0.70m. a = trampa situada en el nivel superior del árbol. b = trampa situada en el nivel medio del árbol. figura 1. determinación de los niveles superior y medio en el árbol de ciruelo para la ubicación de la trampa de color. 17 como gradiente el viento. en cada uno de los bloques, los tratamientos se ubicaron en un arreglo factorial de cuatro colores y dos alturas. arbol (vista superior). i trampa i figura 2. determinación de los cuadrantes en el árbol. para la fabricación de las trampas se utilizó alambre de aluminio calibre 16, con el cual se construyeron cuadrados de 15 x 15 cm y, para sujetarlas a un poste, se les coloco un brazo de 50 cm de longitud. el poste fue ubicado a una distancia aproximada de 1,5 m del tronco del árbol, cuidando que éste quedara en el cuadrante numero uno y cada trampa se cubrió con plástico stock calibre 4 mediante grapas. las lecturas se hicieron cada cuatro días durante 90 días, después de cada lectura se cambió la trampa. en el análisis estadístico, la posición espacial de las trampas se. consideró como un factor no aleatorio, por lo cual se hicieron análisis individuales y se utilizo la estadística no paramétrica, debido a que la distribución del error experimental no fue normal. a los resultados de captura de cada tratamiento por lectura y bloque se les asignaron rangos. el análisis de varianza se aplicó sobre dichos rangos, utilizando, para ello, la prueba f de friedman. para la prueba de comparación de promedios, se utilizó la prueba de duncan (<x=o,os). . evaluacion de dos tonos de azul y blanco el ensayo para la evaluación du dos tonos de azul y del color blanco se efectuó en un lote sembrado con la variedad de ciruelo simka. los tratamientos se arreglaron en un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones y, se realizaron ocho lecturas espaciadas cada cuatro días. después de cada lectura, se cambio la trampa que estaba ubicada a una sola altura (1,60 m) y a 1,5 m del árbol. las trampas se ubicaron en contra de la trayectoria del viento, el cual, principalmente, entraba al lote por las partes bajas. el tamaño de la trampa y los materiales utilizados fueron similares a los utilizados en el experimento anterior. debido a que los datos de captura no tuvieron una distribución normal, éstos se transformaron mediante la formula y(x+o.s) y se analizaron lectura por lectura y combinando todas las lecturas realizadas y se usó el análisis de varianza con la prueba f dentro de la estadística paramétrica convencional. los datos para las lecturas combinadas se analizaron como un diseño de bloques divididos, con el fin de observar el efecto del color, la lectura y su interacción. los promedios se compararon por la prueba de duncan (<x=o.os). -evaluación en malezas e interior de árboles. en el mismo lote, se realizó la captura de trips en malezas y en el interior de los árboles, utilizando los mismos colores y una sola trampa por color y por lectura y el bloqueo lo constituyó el tiempo. se utilizó la prueba de f dentro de la estadística paramétrica convencional y la prueba de comparación utilizada fue la de duncan (<x=o.os).las trampas en maleza se colocaron distanciadas a 1 m entre ellas y las de interior de los arboles se ubicaron a 1,6 m de altura. 18 muestreo en arboles para la toma de muestras en los árboles se utilizaron dos métodos y las trampas del' primer ensayo se ubicaron a 1,10 ó 1,70 m, así: en cuadrante uno, en una rama llamada rama de referencia que estaba enfrentada a la trampa de captura asignada a esa unidad experimental, el método de muestreo fue por golpe (dos golpes), con el fin de establecer las preferencias de ubicación del trips en el árbol y para determinar si la altura de las trampas tienen algún efecto sobre las poblaciones de los mencionados insectos plaga. en los otros tres cuadrantes se tomó al azar una rama por cuadrante con el fin de hallar el patrón de disposición espacial de los trips. el conteo de trips en las ramas se efectuó utilizando una lupa de 10 aumentos sobre 20 flores contadas desde el ápice de las mismas. para el análisis estadístico no se pudo aplicar estadística paramétrica, ya que la distribución del error no fue normal y, a los datos, se les asignaron rangos para realizar su análisis en la misma forma en que se efectuó en el primer ensayo. la prueba utilizada fue la f de friedman para estadística no paramétrica y la prueba de comparación de promedios fue la de duncan (a=0.05). patron de disposicion espacial con el fin de obtener el patrón de disposición espacial de f. panamensis, con los datos obtenidos en los diferentes tipos de muestreo se determinaron los tamaños de muestra, los índices de dispersión aplicados a una muestra y a una serie de muestras. patrón de disposición espacial en árboles. los datos se tomaron a una muestra de 32 árboles, durante tres semanas consecutivas, haciendo dos lecturas por semana y siguiendo la metodología antes expuesta, y las lecturas se efectuaron desde el estado de floración d (botones separados) hasta el estado g (caída de pétalos). patrón de disposición espacial en maleza. el muestreo se efectuó sobre el rabanito (raphanus raphanistrum), por ser la maleza más abundante y sobre la cual se encontraron las poblaciones más altas de trips (frankliniella panamensis) y, para ello, se tomaron al azar 22 plantas (aproximadamente, el 5% del total de malezas presentes en el área de experimentación) dentro del área de experimentación (área cubierta por los cuatro bloques). sobre cada planta de rábano, se tomaron al azar cinco flores, las cuales se introdujeron en un frasco de vidrio con alcohol, el cual se agitó fuertemente para extraer los trips existentes en ellas y se tomaron datos durante nueve semanas haciendo dos muestreos por semana. comparacion de los metodos de muestreo para la comparación de las prácticas de muestreo según sus niveles de captura, las diferentes prácticas de muestreo fueron comparados mediante correlación para variables no paramétricas, utilizando los coeficientes de correlación de spearman. resultados seleccion del color y de la altura de ubicacion de las trampas por su efectividad para la captura de trips en arboles de ciruelo. al analizar los datos de las trampas colocadas a 1,70 m de altura, encontramos que las trampas de colores azul y blanco presentaron las mayores capturas (cuadro 1). el análisis estadístico mostró diferencias significativas en 19 de los 21 muestreos entre trampas azules y blancas vs. trampas amarillas y verdes. solamente, los muestreos 1,2 y 4 no presentaron diferencias significativas (cuadro 1). sin embargo no hubo diferencias significativas entre los dos colores, excepto para los muestreos 5, 7 y 8, en los cuales hubo más capturas en las trampas blancas. la captura media más alta (144,2 trips) se presentó en la trampa azul en el muestreo 15 (cuadro 1). en cuanto a los colores amarillo y verde se observo una tendencia muy clara hacia una mayor captura en las trampas amarillas (cuadro 1). 19 cuadro 1. promedios de captura de las trampas en árboles de ciruelo a dos alturas en el árbol. lecaltura 1.70 m altura 1.10 m tura azul amarilla blanca verde azul amarilla blanca verde 1 1,0 a 1,5 a 2,25 a 0.25 a 3,5 a 1,25 a 2,75 a 1,75 a 2 2,0 a 0,75 a 2,0 a 0.75 a 3,25 a 2,5 a 3,5 a 1,25 a 3 6,5 a 3,0 b 15,0 a 0.75 e 17,25 ab 4,5 b 15,75 a 5,0 b 4 5,5 a 3,75 a 7,75 a 8,75 a 16,75 b 3,5 d 18,75 a 5,75 e 5 48,25 b 17,0 e 70,0 a 3,5 d 75,75 a 21,75 b 55,0 a 4,75 e 6 7,25 a 3,75 b 12,0 a 0,25 b 18,75 a 4,25 b 13,75 a 2,75 e 7 19,5 b 6,5 e 32,0 a 1,0 d 39,75 a 8,5 b 34,75 a 1,75 e 8 23,0 b 6,0 b 37,0 a 3,25 e 45,5 a 3,5 e 37,25 b 1,75 d 9 7,25 a 2,25 b 14,25 a 1,25 e 12,5 a 2,5 e 12,25 b 0,5 d 10 6,25 a 2,5 ab 7,25 a 0,75 b 12,5 a 3,0 b 5,0 a 0,75 e 11 6,75 a 2,75 b 7,5 a 1,0 e 13,5 a 2,5 e 9,5 b 1,0 e 12 7,75 a 3,25 b 7,25 a 0,75 b 14,5 a 2,5 e 14,25 b 1,0 d 13 19,75 a 5,5 b 23,5 a 2,75 e 35,5 a 5,75 b 24,75 a 2,5 e 14 22,75 a 5,5 b 27,75 a 3,0 b 43,0 a 10,25 e 28,0 b 2,75 e 15 144,25 a 17,5 b 121,5 a 5,0 b 164,75 a 19 b 165,75 a 4,25 b 16 24,25 a 4,25 e 16,0 a 5,0 e 28,0 a 8,0 e 20,25 b 6,75 e 17 34,75 a 8,25 b 30,5 ab 4,75 e 70,25 a 8,5 e 41,5 b 5,75 d 18 19,0 a 5,25 b 29,5 a 3,0 b 52,5 a 7,75 b 29,75 a 7,0 b 19 56,25 a 27,75 ab 46,0 ab 4,75 b 80,5 a 20,5 b 49,0 a 5,25 b 20 19,75 a 5,0 b 25,0 a 2,25 b 37,25 a 4,75 b 25,5 a 4,0 b 21 40,25 a 24,5 ab 30,75 ab 11,5 b 76,25 a 13,5 b 51,0 a 12,5 b promedios de captura con igual letra, por separado para cada lectura, no son significativamente diferentes según la prueba de duncan. todos los promedios fueron analizados con la f de friedman (estadística no paramétrica) 160 _ estados de floracion 140 ' d g 120 : o 100 ~'s.. e 80e i ti. 60 l.. ti. ~ 40 ~ ••• 1>. ••• ama.rilla ·-. x. _verde · -o--azul ·-9_ blanca figura 1. promedios de captura de trips en trampas en colores a un altura de 1,70 m. en un cultivo de ciruelo (prunus salicina lindl). ., • • .' .a. , o • , . "', '·_x ·u-::~.g....;:j"·.··x.:_;x~x-·x·'x···.x.-x· ·.x· , 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 lectura 20 el análisis estadístico de los datos obtenidos en las trampas ubicadas a 1,10 m de altura, detecto diferencias significativas a favor de los colores azul y blanco en 19 de las 21 lecturas. las lecturas 1,2 y3 no presentaron significancia (cuadro 1). a esta altura las trampas azules superan en promedio de capturas a las blancas en 18 de las 21 lecturas. pero el análisis estadístico demostró que no hay diferencias significativas en 13 de las 21 lecturas. la captura más alta (165,75 trips/trampa) se presentó en la trampa blanca en el muestreo 15 (cuadro 1). entre los colores amarillo y verde, el análisis estadístico arrojó diferencias significativas a favor del amarillo en 10 de las 21 lecturas (cuadro 1). para la comparación entre las alturas de ubicación (1,10 y 1,70 m) se observaron que los mayores promedios de capturas los obtuvieron los colores azul y blanco a una altura de 1.10 m (cuadro 1, y figuras 1 y 2). en las figuras 1 y 2, se observa que el comportamiento de las trampas azul y blanca es muy similar a través del tiempo y en ambas alturas; el primer pico poblacional se presentó en la lectura cinco, la cual corresponde al estado f de la floración (flor abierta), el segundo pico poblacional se presentó en la lectura 8 y corresponde al estado de fruto tierno. evaluacion de dos tonos de azul y blanco la prueba de duncan detecto solo una diferencia significativa aislada en la tercera lectura, cuando los tonos azules superaron significativamente al blanco. en las demás lecturas no existieron diferencias significativas (cuadro 2). el análisis de las lecturas combinadas tampoco detecto diferencias significativas entre los tres colores, y las únicas diferencias presentadas se produjeron entre lecturas. la interacción lectura x color no demostró diferencias entre los tratamientos, lo cual indica que las trampas de color tienden a comportarse de la misma forma a través del tiempo (figura 3). observando los promedios de captura, los valores más altos se obtuvieron con el tono azul claro, seguido por el color azul oscuro y el blanco. en este último, con una diferencia aproximada de 20 trips en relación con el azul claro (cuadro 3). 180 160 estados de floracion 140 d g j o 120 'ii ~ 100' ~ 80 .9. 60 t:. x .•. 0 ... amarllla¡ ! i --<>-verde ,-o_azul ;-x-blanca !_--lectura 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 figura 2. promedios de captura de trips en trampas en colores a un altura de 1,10m. en un cultivo de ciruelo (prunus salicina lindl). 21 cuadro 2. pruebas de comparación de duncan sobre promedios en trampas de color en arboles de ciruelo (prunus salicina.). lectura color azul claro azul oscuro blanco 1 54,33 a 47,33 a 58,33 a 2 101,00 a 111,33 a 76,00 a 3 61,33 a 65,00 a 37,66 b 4 65,33 a 70,67 a 35,67 a 5 40,67 a 50,00 a 43,33 a 6 164,33 a 149,33 a 122,00 a 7 80,67 a 85,00 a 66,67 a 8 190,00 a 156,67 a 163,33 a promedios con la misma letra no son significativamente diferentes según duncan (a=o.os). el análisis de duncan se efectúo sobre datos transformados conv(x+o.s). ____ azul oscuro: : --frblanco l_ . . 180 160 140 a :' ~ 120 ~ 100 g> ee o.. .: a'·, , " "-: "" '" "'. 'r1 ," '( t; ",:,:.••0, , '. ' figura 3, promedios de captura de trips en trampas de colores en árboles de ciruelo (prunus salicina lindl) en el lote alterno. 80 ; _-a.. 60;... • _.... " .. o" " .. .. -;., 'rr -640 20 o 5 7 82 3 4 lectura 6 evaluación en malezas e interior de árboles, el análisis estadística de captura de trips en trampas interiores presenta un c.v. bajo (13,26) y un nivel de ajuste bueno (0,73). se utilizó la prueba de duncan para la como paración de medias y esta prueba no reportó diferencias significativas (a=0,05) entre los dos tonos de azul y el color blanco. observando los promedios originales, las mayores capturas se obtuvieron con el tono azul oscuro, seguido del color azul claro y, por último, el color blanco (cuadro 4 y figura 4). en el análisis de capturas en malezas, se observa un coeficiente de determinación del 0,75 y un coeficiente de variación bajo 22 cuadro 3. promedios de captura de trips para trampas de color en árboles de ciruelo (prunus salicina.) color promedios azul claro 94,7083 a azul oscuro 91,9167 a blanco 75,3750 a promedios con la misma letra no son significativamente diferentes según la prueba de duncan (a=o.05 efectuada sobre datos transformados con (x+o.5). (15%) ydiferencias significativas entre los dos tonos de azul y blanco. la prueba de duncan (a=0,05) para los dos tonos de azul y el tono blanco en malezas, demostró que, entre los dos tonos de azul, no hay diferencias en captura y que los promedios de capturas son similares. la comparación de los tonos azules vs el tono blanco arrojó diferencias significativas en capturas y los promedios de capturas de las trampas azules superaron a la trampa blanca en casi 100 trips por trampa. muestreo en arboles determinación de la ubicación de los trips en los árboles. analizando los promedios de conteos de trips a 1,10 m, no se observan marcadas diferencias significativas en la rama referencia, dependiendo del color de la trampa a la cual estaba enfrentada a la rama referencia. la única diferencia significativa en conteos ocurrió en la lectura 13. en la altura de 1,70 m, sólo, se observó una diferencia significativa en la ultima lectura (cuadro 5). en la figura 5, se observa cómo los conteos de trips en la rama referencia a 1,10 m. y 1,70 m. aumentan hasta la séptima lectura cuando empiezan a disminuir gradualmente. cuadro 4. pruebas de comparación múltiple de duncan para los promedios de captura de trampas de color en el cultivo del ciruelo. datos transformadosv(x+o.5). posicion color azul claro azul oscuro blanco interior árbol 105,25 a 120,75 a 102,12 a malezas 202,37 a 205,50 a 110,62 b promedios con la misma letra no son significativamente diferentes según duncan (a=o.05). 250 200 '"c.:s 150 o :o ci> 100 ee q. 50 o -t-.._-¡-[] tlterio-¡:---l i !~ • malezas i i . . .__.; azul claro azul oscuro trampas de color blanco figura 4. promedios de captura de trips en trampas de colores en malezas e interior de árbol de ciruelo en el lote alterno. 23 cuadro 5. promedios de captura en la rama de referencia (muestreo por golpe) en árboles de ciruelo (prunus salicina) a dos alturas. leet. altura 1.70 m. altura 1.10 m. a1 a2 a3 a4 a1 a2 a3 a4 1 1,5 a 0,25 a 0,5 a 1,0 a 0,75 a 0,75 a 0,0 a 1,0 a 2 1,75 a 0,5 a 0,75 a 1,25 a 2,0 ab 2,5 ab 0,5 b 3,5 b 3 2,25 a 2,5 a 2,5 a 3,5 a 1,5 a 5,25 a 2,0 a 2,0 a 4 2,5 a 3,25 a 4,0 a 4,25 a 2,75 ab 4,25 a 3,0 ab 1,75 ab 5 3,5 a 5,25 a 4,25 a 6,75 a 9,0 a 4,5 a 3,25 a 2,5 a 6 3,25 a 5,0 a 3,0 a 3,25 a 7,0 a 7,0 a 5,25 a 4,5 a 7 5,25 a 10,0 a 10,25 a 6,0 a 12,0 a 4,5 a 17,0 a 12,0 a 8 4,5 a 4,75 a 8,25 a 3,5 a 4,75 a 3,5 a 5,5 a 6,0 a 9 2,0 a 1,0 a 3,0 a 0,5 a 2,5 a 1,0 a 0,75 a 1,0 a 10 1,75 a 1,0 a 2,75 a 6,75 a 2,25 a 1,0 a 1,25 a 2,5 a 11 1,75 a 2,25 a 2,0 a 3,75 a 0,75 a 1,75 a 1,0 a 2,0 a 10 1,75 a 1,0 a 2,75 a 6,75 a 2,25 a 1,0 a 1,25 a 2,5 a 11 1,75 a 2,25 a 2,0 a 3,75 a 0,75 a 1,75 a 1,0 a 2,0 a 13 4,0 a 3,5 a 3,5 a 4,0 a 4,75 a 2,0 ab 1,25 bc 0,75 bc 14 1,75 bc 2,5 b o,75c 5,25 a 2,5 a 2,0 a 0,5 a 1,0 a promedios de captura en filas con letra común, por separado para cada lectura, no son significativamente diferentes según la prueba de duncan ((;(=0,05). todos los promedios fueron analizados por la prueba de f de friedman (estadística no paramétrica). a 1. rama enfrentada a trampa azul. a2. rama enfrentada a trampa amarilla. a3. rama enfrentada a trampa blanca. a4. rama enfrentada a trampa verde. o, . 50 40 . 30 , 1/1 do e ••0' ~1:7óm'l ... o. .. 1.10m 4 5 6 7 8 lectura 9 10 11 12 13 14 figura 5. promedios de captura de trips a dos alturas de la rama de referencia (muestreo por golpe) en arboles de ciruelo. el conteo más alto se presentó en la rama referencia a 1,10 m. de altura en la séptima lectura, alcanzando 45,5 trips para 4 ramas. este conteo superó a la rama referencia a 1,70 m. en 14 trips. a partir de la lectura 10, la trampa situada a 1,70 m. superó a la rama situada a 1,10 m. en, aproximadamente, cinco trips por lectura (figura 5). 24 patronde disposicion espacial patrón de disposición espacial en árboles. el análisis muestra por muestra detecto que la disposición espacial de los trips (f. panamensis) en las ramas del árbol de ciruelo (prunus salicina) tiende a la agregación (cuadro 6.) para el patrón de disposición espacial para una serie de muestras, la aplicación de la ley de potencia de taylor y la ley de iwao a los resultados del muestreo de trips en las ramas del árbol, mostró un buen nivel de ajuste (r2 > 96%), sin tener en cuenta el estrato del follaje evaluado. al evaluar los estratos por separado, se encuentran niveles de ajuste mayores al 97% para los· resultados del muestreo en los estratos medio y superior y, en ambos casos, se obtuvieron patrones agregados de disposición. al realizar una gráfica de la relación media varianza para la captura en los dos diferentes estratos (figura 6), se observa que la población de adultos tiende a pasar de un patrón de disposición agregado cuando las poblaciones tienden a estar bajas (menos de 7,94 trips por rama en el nivel medio del árbol y 19,95 trips en el nivel superior), a un patrón de disposición al azar cuando las poblaciones exceden esas densidades. al analizar la disposición espacial de los trips en las ramas del árbol, sin tener en cuenta el nivel del follaje (figura 7), se obsercuadro 6. indices de disposición espacial de f. panamensis en ramas del árbol de ciruelo salicina) por muestra. (prunus inoices de oisposicion espacial para una muestra muestra 1= s2im anallsis m* llovo anallsis l= m*/m anallsis 1 1,3225 agregada 1,2575 agregada 1,1177 agregada 2 1,9870 agregada 3,4870 agregada 1,3948 agregada 3 2,8387 agregada 6,8387 agregada 1,3677 agregada 4 3,2865 agregada 9,3802 agregada 1,3225 agregada 5 3,0322 agregada 10,0947 agregada 1,2520 agregada 6 4,7160 agregada 16,4660 agregada 1,2914 agregada 2.5 2.0 'l:' 1.5 ni > cí 1.0o ..j 0.5 i nivel rredio ! nivel superior : ! ---b=1 ¡ . --_----------' 1.5 log (prom) figura 6. relación media varianza para la captura de trips en ramas del árbol por niveles. 25 2.5 . 2 , ~ 1.5 .. z. ol 1 .;. .3 o 5 j.,.".,' o.' o .... . .. rarñasi __ b=l -------1.5 log (prom) figura 7. relación media varianza para la captura de trips en ramas de árboles de ciruelo. cuadro 7. disposición espacial de f. panamensis en ramas para una serie de muestras. disposicion espacial de la poblacion ley de taylor a=to' agregada b:;: 1 • ley de iwao ex= o' agregada p::¡: 1 • • significativamente igual con la prueba de t. (p = 0.025). va también que los trips se distribuyen agregadamente cuando las densidades son bajas (menor de 11,22 trips por rama) y al azar cuando son altas. de acuerdo con los parámetros de la ley de taylor (a y b) y los parámetros de la ley de iwao (exy p). el patrón de dispersión de la plaga resultó ser agregado (cuadro 7). el parámetro exde la ley de iwao indica que, por cada individuo encontrado en la unidad de muestreo, tendremos la posibilidad de encontrar 0,26 individuos compartiendo con el la unidad de muestreo como lo interpretaron iwao y kuno. el valor de p= 1,26 significativamente diferente a 1,00 indica la tendencia definitiva de los individuos a la agregación. con el fin de fundamentar un plan de muestreo secuencial, se calculó el tamaño de muestra para ramas que permitiera determinar el número de unidades muestrales tomadas de la población. en nuestro caso, con el fin de medir la característica deseada, el promedio se fijó con una precisión dada, con el coeficiente de variación del 20%. con esta variación y con los datos del promedio y la varianza, se estableció un tamaño de muestra como sigue: n=[-x-sc-f en donde c es el coeficiente de variación máximo, s, la desviación estándar y x, barra el promedio. 26 reemplazando, s2 = 2,6657, el promedio =1,53, se obtiene un tamaño de muestra de 28 ramas, tomando tres ramas por árbol y nueve árboles y reduciendo en un 70,8% las unidades muestrales. patrón de disposición espacial en maleza. en el patrón de disposición espacial para una muestra, de acuerdo con los datos de captura de trips en maleza, se obtuvieron los índices de disposición espacial por muestra (cuadro 8), en donde predomina una distribución agregada en todas las lecturas. todos los índices manifiestan agregación de f. panamensis hood en las plantas de maleza raphanus raphanistrum l. según la relación varianza/media, la clasificación de la población (al azar, agregada o regular) es mayor que uno en todas las muestras, determinado que la población tiene la característica de una distribución agregada. teniendo en cuenta que m* depende de la densidad de la población, de tal manera que un individuo en una región densamente poblada recibe mayor presión para modificar su patrón de disposición que en una población dispersa, se calculó el índice de lloyd (l), el cual depende de la relación entre la media de agregación de lloyct y la media muestral, determinando que, en todas las muestras, los individuos están distribuidos agregadamente para el patrón de disposición espacial en una serie de muestras, la aplicación de las leyes de taylor y de iwao a los resultados del muestreo de trips en la maleza r. raphanistrum mostró un buen ajuste, r2> 68% y r2> 72%, respectivamente. cuadro 8. indices de disposición espacial de f. panamensis en plantas de la maleza r. raphanistrum por muestra. indices de disposicion espacial para una muestra muestra 1= s2im analisis m* lloyo anallsis l=m*/m anallsis 1 3,35 agregada 5,75 agregada 1,69 agregada 2 3,81 agregada 6,70 agregada 1,67 agregada 3 3,91 agregada 8,55 agregada 1,51 agregada 4 3,34 agregada 10,16 agregada 1,30 agregada 5 5,59 agregada 18,41 agregada 1,33 agregada 6 3,96 agregada 14,56 agregada 1,25 agregada 7 4,07 agregada 23,75 agregada 1,14 agregada 8 21,40 agregada 36,30 agregada 2,28 agregada 9 5,33 agregada 26,69 agregada 1,19 agregada 10 7,05 agregada 18,37 agregada 1,49 agregada 11 4,66 agregada 15,84 agregada 1,30 agregada 12 1,44 agregada 9,35 agregada 1,04 agregada 13 3,16 agregada 10,67 agregada 1,25 agregada 14 5,69 agregada 18,56 agregada 1,33 agregada 15 5,11 agregada 14,26 agregada 1,40 agregada 16 7,90 agregada 20,30 agregada 1,51 agregada 17 3,57 agregada 13,21 agregada 1,24 agregada 18 3,31 agregada 14,17 agregada 1,19 agregada 27 cuadro 9. patrones de disposición espacial de f. panamensis en malezas r. raphanistrum para una serie de muestras. disposicion espacial de la poblacion ley de taylor a=o* azar b = 1 * ley de iwao a=o* azar ~ ~ 1 * * significativamente igual con la prueba de t. (p = 0.025). el análisis de varianza para la regresión según la ley de la potencia de taylor y la ley de iwao nos muestra los parámetros a y b de la ley de taylor y a y ~ de la ley de iwao (cuadro 9). los valores de los parámetros a y b de la ley de taylor indican que la población de trips en la maleza tiene una distribución al azar. los parámetros a = oy ~ = 1 de la ley de iwao indican que los individuos no presentan tendencia ni a estar agregados en la unidad muestral (planta), ni como respuesta al ambiente. con el fin de establecer un plan de muestreo secuencial, se calculó un tamaño de muestra y se fijó una precisión dada con el coeficiente de variación del 20%. con esta variación y los datos de promedio y varianza, se estableció un tamaño de muestra como sigue: n=[_5 ] 2 xc donde c es el coeficiente de variación máximo, s, la desviación estándar y x, barra el promedio. reemplazando s2= 47,33, promedio = 10,40 se obtiene un tamaño de muestra de 11 plantas, lo cual reduce en un 50% las unidades muestrales. comparacion de los metodos de muestreo en la comparación de los métodos de muestreo según sus niveles de captura y teniendo en cuenta como muestreo absoluto el realizado en malezas, los resultados para la estimación de los trips muestran correlaciones altamente significativas en rangos de captura para rama referencia y muestreo de las tres ramas del árbol. el muestreo con trampas no fue significativo y, por lo tanto, no es un buen método para estimar las poblaciones de trips (cuadro 10). el mejor método de muestreo para estimar las poblaciones de los trips fue el efectuado sobre la rama referencia. cuadro 10. indices de correlación para diferentes muestreos en el cultivo del ciruelo (p salicina.). muestreo , indice de correl prob >r maleza 1,0000 0,0 rama referencia 1,0000 0,0001** trampa azul 0,71429 0,1108 muestreo 3 ramas 0,94286 0,0048** •• altamente significativo a la p=0.01 28 discusion seleccion del color y de la altura de ubicacion de las trampas por su efectividad para la captura de trips en arboles de ciruelo las lecturas que no manifestaron significancia en colores, se debieron, probablemente, a las bajas poblaciones encontradas al iniciar el experimento, ocurriendo, de esta forma, capturas bajas en todos los colores. para la comparación entre el color azul y el blanco, no se observó una tendencia predominante de captura entre estas dos trampas, siendo estos dos colores los más efectivos para seguir un muestreo de trips en el cultivo del ciruelo. las trampas amarillas y verdes, presentaron bajas capturas, motivo por el cual estas trampas no son efectivas para muestreo, ya que no muestran lo que ocurre con la población de trips en el cultivo. los mayores promedios de captura para el color azul y blanco se presentaron a la altura de 1.10 m, pues, posiblemente, a esta altura está ubicada la mayor floración del árbol y, por consiguiente, atrae al trips para su alimentación. la sincronía manifestada por las capturas en las dos alturas indica que la población tiene el mismo comportamiento a diferentes alturas en el árbol, reafirmando lo expuesto por ananthakrishan (1979), en donde la alimentación de los trips no esta confinada a áreas cerradas y se extiende a todas las partes de la planta donde se presentan tejidos en crecimiento. es importante destacar el efecto que tienen las labores del cultivo y la influencia del clima. la aplicación de furadan entre las lectura 8 y 9 redujo en un 60% las capturas de poblaciones y un clima frío y lluvioso en las lecturas de 10 a 12 mantiene las capturas en niveles bajos, debido, posiblemente, a que este clima restringe la actividad biológica de los trips. el mayor pico poblacional se presento en la lectura 15, debido, posiblemente, al clima, el cual, para las lecturas de 12 a 14, fue seco y caluroso, incrementando la actividad biológica de los trips. en la lectura 16, se observaron dismi'luciones drásticas de la población de trips, debido, posiblemente, a que el hábitat se saturó de trips en la lectura 15 y no existió suficiente alimento, obligando al trips a emigrar a otras áreas en busca de él. en la lectura 16, se guadañó la maleza de medio lote experimental; esto, posiblemente, incremento la actividad biológica de los trips, obteniendo promedios altos en la lectura 17. en la lectura 18, se guadañó la otra mitad del lote experimental, presentándose el mismo resultado de la lectura anterior. evaluacion de dos tonos de azul y blanco en el análisis de lecturas combinadas realizado como un diseño de bloques divididos, se encontraron diferencias significativas en lecturas, debido, posiblemente, a factores del clima, condiciones fisiológicas de los árboles o a características propias de los trips. ya que si el clima varía de lectura a lectura, esto influye en el comportamiento de los trips, lo cual se expresa en mayor o menor captura. en el ensayo con trampas al interior del árbol, no se observaron tendencias marcadas de capturas, siendo efectivos en capturas ambos colores. pero, contrario al ensayo anterior, se observó que el color azul oscuro fue el de mayor promedio, pero sin obtener una ventaja grande en captura. se observo una clara preferencia de los trips en malezas por los colores azules, lo cual contrasta con lo expuesto por kirk (1984), citado por brodsgaard (1989), quien afirma que las especies de frankliniella que se alimentan de hierba muestran poca o ninguna preferencia hacia los colores. la utilización de trampas de colores en maleza, puede ser un método efectivo para monitorear poblaciones de trips; y con el fin de determinar los niveles poblacionales de trips antes de que los arboles de ciruelo entren en floración y, así, establecer sistemas de manejo de trips adecuados. 29 muestreo en arboles el no encontrar diferencias significativas en la mayoría de lecturas en ambas alturas indica que las trampas de colores situadas a 1,50 m del árbol, no ejercen ninguna influencia sobre la población de trips en las ramas. las poblaciones de trips están distribuidas en todo el árbol, debido, posiblemente, a la alta floración, la cual es fuente de alimentación. las únicas diferencias significativas encontradas fueron en las últimas lecturas; debido, posiblemente, a la migración o movimiento de los trips dentro del árbol, obedeciendo principalmente a necesidades de alimentación. en la figura 5, se observa cómo los trips responden a la floración, pues desde la lectura 1 hasta la 7, la población de trips se incrementa al existir apertura floral, posiblemente, debido a que prefieren alimentarse de polen. a partir de la séptima lectura, las poblaciones van decreciendo a medida que el fruto se desarrolla, posiblemente, debido a que los trips prefieren alimentarse de tejidos tiernos de las hojas nuevas o a su desplazamiento hacia otras áreas. patron de disposicion espacial en el análisis muestra por muestra en arboles, se observa que todos los índices manifestaron el mismo comportamiento agregado. los altos índices de r2 presentados por las leyes de taylor y de iwao, analizados combinando los estratos y estrato por estrato, indican que las leyes de taylor e iwao explican bien el patrón de disposición espacial de los trips en el cultivo del ciruelo, lo cual indica que se puede aplicar cualquiera de estas dos leyes para explicar el comportamiento de trips en el ciruelo. en las gráficas de la relación mediavarianza de captura para los estratos combinados y estrato por estrato, se observa clara• mente la transición de patrones de disposición agregado a patrones de disposición al azar cuando la densidad de población aumenta. esto, se debe posiblemente al aumento progresivo de la floración, ya que cuando esta se inicia, la población se encuentra agregada en las ramas sobre el menor número de flores presentes, y, a medida que aumenta la floración, los trips se distribuyen sobre un mayor número de flores hospedantes, lo cual tiende a desagregar la población. de acuerdo con lo establecido en la ley de iwao, son individuos aislados que se distribuyen agregadamente habiendo grupos de individuos en lugares específicos del hábitat (árbol), pero, dentro de la unidad muestral(ramas),éstos se distribuyen al azar. la tendencia agregada o de contagio que predomina en las ramas, estaría determinada por la presencia escalonada de floración en las mismas, la cual genera agregación de la población cuando se estimula la respuesta de los insectos a alimentarse, localizándose en las ramas al azar y estando de acuerdo con lo planteado anteriormente por taylor. la media de agregación de lloyd (m*), utilizada para el análisis muestra por muestra, en el análisis de datos sobre malezas, indica el número promedio por individuo de otros individuos de la misma especie que comparten con él la unidad de muestreo y para, este caso, refleja una distribución agregada en todas las muestras. obteniendo el valor más alto (m*=36.30) en la lectura octava, debido a la terminación de la floración en los árboles de ciruelo y al desplazamiento de los trips hacia la maleza, guiados, posiblemente, por el estímulo de respuesta de alimentación u oviposición. la tendencia del patrón agregado en el análisis muestra por muestra se explica por el desarrollo de la maleza, el cual crea zonas altamente concentradas en floración, estimulando la respuesta de los insectos que llegan a alimentarse de ellas. analizando los valores obtenidos por las leyes de iwao y taylor para una serie de muestras, se observa que los valores más altosde r2 se presentaron para la ley de iwao, el cual fue del 0,72, lo que manifiesta que la utilización de la ley de iwao dará mayor precisión a las apreciaciones hechas a la población de trips. según la ley de iwao, la población se encuentra al azar entre las plantas de maleza, indicando la tendencia de los individuos a estar aislados o en colonias distribuidas al azar por la misma distribución de las 30 malezas en el lote, la cantidad de hospederos (malezas), la fuente de alimento (flores) y la homogeneidad en su estado fenológico, existiendo igual probabilidad de encontrar trips en cualquier planta. comparacion de los metodos de muestreo los índices de correlación entre las variables: captura maleza vs. rama referencia, y tres ramas y trampa manifiestan que el mejor método de muestreo, comparándolo con el de maleza, fue el de la rama referencia ya que su correlación fue perfecta, seguido por el muestreo de tres ramas y, por último, la utilización de trampas azules. la correlación perfecta de malezas vs rama referencia, es debida a que el análisis fue efectuado por rangos, ocasionando perdida de información, ya que los rangos sólo detectan crecimientos o disminuciones de poblaciones, mas no sus cantidades numéricas. además, la correlación perfecta indica que cuando aumenta la población de trips en las malezas, automáticamente, aumentan las poblaciones de trips en los arboles. comparando económicamente los métodos de muestreo, las trampas de colores son las más costosas, ya que se hace necesaria la utilización de diversos materiales e implementos para su establecimiento, aumentando considerablemente su costo. en orden descendente, el muestreo realizado a las tres ramas en los diversos cuadrantes del árbol ocupa el segundo lugar, principalmente, por el tiempo empleado en su realización, siendo un 55% más económico con respecto al métodode muestreocon trampas. entercer lugar, el muestreo realizado a una sola rama del árbol, siendo en un 61% más económico que el realizado con trampas y un 14% más económico que el realizado en las tres ramas y, por último, el muestreo más económico de los realizadoses el que se hace sobre la maleza (r. raphanistrum.), puesto que requiere menor inversión inicial para su realización. teniendo en cuenta que existe la correlación antes mencionada entre la población presente en la maleza y la población presente en la rama referencia (método de golpe) y con la población presente en las tres ramas del árbol muestreadas (observación directa), se establece que es mejor muestrear la maleza, siendo más rápido y económico, siempre y cuando se mantenga la relación encontrada para el ciclo de floración del árbol y poder hacer un monitoreo a tiempo, estableciendo las respectivas medidas de control. esta situación nos podría llevar a plantear el establecimiento de un "umbral económico" para trips sobre las malezas que están presentes en el cultivo. la definición de este umbral no se ajusta a las definiciones clásicas de umbral económico. sin embargo, el determinar un parámetro que sirva de guía para tomar medidas de manejo de la plaga sobre las malezas y no sobre los árboles frutales sería de gran impacto sobre el manejo de los trips en caducifolios, al aplicar los conceptos de manejo integrado de plagas sobre sitios específicos o focos poblacionales y no en áreas generalizadas. agradecimientos agradecemos a frutales suralá por permitir la realización de esta investigación en sus cultivos, allng. agrónomo josé tobías palacios, por su apoyo técnico, a la bióloga estrella cárdenas, por la identificación de los trips, al ing. agrónomo juan ospina por su apoyo en la parte estadística, al dr. luis armando bermúdez y al dr.enrique torres por la lectura cuidadosa del manuscrito. bibllografia acosta, j. e. y vargas, h. a. 1991. reconocimiento e identificación de malezas en caducifolios en los municipios de la provincia de márquez, boyacá. tesis, ingeniero agrónomo. universidad pedagógica y tecnológica de colombia. facultad de ciencias agropecuarias. tunja. ananthakrishan, t. n. 1979. biosystematics of thysanoptera. ann. rev. entomol. 24:153-159. brodsgaard, h. 1989. coloured sticky traps for frankliniella occidentalis (thysanoptera; thripidae) in glasshouses. journal applied entomology 107:136-140. 31 cardenas, e. y corredor, d. palacios, j. y niño, j. c. 1993. 1994. especies de thrips (thysanoptera; muestreo secuencial para trips frankliniella thripidae) más comunes en invernaderos de , occidentalis (pergande) (thysanoptera: flores de la sabana de bogotá. universidad, thripidae') y estudios preliminares para internacional de colombia. facultad de agronopretación de una estrategia de manejo mía. pp 9-15. bogotá. integrado de colores en el cultivo de mora (rubus glaucus benth.) bajo invernadero. tesis, ingeniero agrónomo. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. pp 16-39. bogotá. ribes, a. y coscolla, r. 1992. notas sobre el seguimiento poblacional de frankliniella occidentalis (perg.) en el cultivo del fresón. boletín de sanidad vegetal. plagas 18(3):569584. castro, g. p. y pineda, e. 1990. evaluación del manejo tradicional de los frutales caducifolios en las zonas de nuevo colón y sotaquirá. tesis, ingeniero agrónomo. universidad pedagógica y tecnológica de colombia. facultad de ciencias agropecuarias. pp 8-16, 70-78. tunja. camacho, b. a. y gutierrez, c. y. 1990. efectos de riego por goteo y microaspersión en el rendimiento de caducifolios durazno prunus persica l. y ciruelo prunus salicina lindl, en el m u n i e i pio de cómbita boyacá. tesis, ingeniero agrónomo. universidad pedagógica y tecnológica de colombia. facultad de ciencias agropecuarias. pp 4-21. tunja. corredor, d. y garcia, p. 1992. manejo integrado de plagas en condiciones de invernadero, con especial referencia a trips. agronomía colombiana. 9(2): 192195. diaz, l. y palacios, f. 1994. identificación y ciclo de vida de frankliniella occidentalis (pergande) (thysanoptera: thripidae) en crisantemo (chrysanthemum morifolium ramat) en el municipio de piendamó, departamento del cauca. revista colombiana de entomología. 20(1):27-34. duque, m. c. 1986. métodos de muestreo y evaluación de plagas y benéficos: principios y aplicaciones. re .ísta colombiana de entomología. miscelánea 3: 129. fischer, g. 1989. fruticultura. universidad pedagógica y tecnológica de colombia. facultad de ciencias agropecuarias. tunja. mimeografiado, 115 p. fischer, g. 1991. perspectivas de la fruticultura en la zona fría de boyacá. agrodesarrollo. tunja. siegel, s. 1956. the case of k related samples. en: nonparametric statistics for behavioral sciences. mcgraw hill book company. pp. 159-173. new york. siegel, s. 1956. measures of correlation and their test of significance. en: nonparametric statistics for behavioral sciences. mcgraw hill book company. pp. 195-238. new york. tamayo, c. e. 1994. identificación del agente m causal de la enfermedad denominada "mancha aceitosa" de la hoja del ciruelo (prunus salicina lindl.). tesis, ingeniero agrónomo universidad pedagógica y tecnológica de colombia. facultad de ciencias agropecuarias. pp 10-21. tunja. vernon, r. y guillespie, d. 1990. spectral resporisivenes of frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) determined by trap catches in greenhouses. enviromental entomology 19(5): 1229-1241. vancouver. vozmediano. 1982. fisiología, ecología, del árbol frutal y tecnología aplicada. en: fruticultura. servicio de publicaciones agrarias. p.68. madrid. westwood, m. n. 1993. temperatezone pomology. physiology and culture. timber press. portland. yudin, l., mitchell, c y cho, j. 1987. color preference of thrips (thysanoptera: thripidae) with reference to 32 aphids (homoptera: aphididae) and leafminers in hawaiin lettuce farms. journal of economic entomology 80(1):51-55. zapata, a. y hincapie, y. 1994. reconocimiento de thrips en cultivo de flores y áreas aledañas y biología de frankliniella panamensis hood (thysanoptera: thripidae) en la ceja, antioquía. revista colombiana de entomología. sociedad colombiana de entomología, bogotá. 20(1): 47-52.1994 33 received for publication: 15 abril, 2013. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 plantae research group, department of biology, faculty of basic sciences, universidad francisco de paula santander. cucuta (colombia). gchavesbe@gmail.com 2 plant virus laboratory, institute of biotechnology, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 department of basic sciences, universidad de los llanos. villavicencio (colombia). agronomía colombiana 31(2), 161-168, 2013 genetic structure and evidence of putative darwinian diversifying selection in the potato yellow vein virus (pyvv) estructura genética y evidencia de una posible selección darwiniana diversificadora en el virus del amarillamiento de las venas de la papa (pyvv) giovanni chaves-bedoya1, mónica guzmán-barney2, and luz yineth ortíz-rojas3 abstract resumen the population structure and genetic variation of potato yellow vein virus (pyvv) were estimated by analysis of the nucleotide and deduced amino acid sequence of the coat protein of 69 isolates, reported in genbank, from solanum tuberosum (st) and solanum phureja (sp) hosts from different regions; predominantly cundinamarca, antioquia and nariño, located in central and southwestern colombia. bioinformatics analysis revealed that despite the wide geographic distribution of different hosts and different collecting years, pyvv maintains a genetic similarity between 97.1 to 100.0%, indicating high spatial and temporal genetic stability of the major coat protein. no recombination events were found, but evidence was seen for the first time that this protein could be undergoing darwinian diversifying selection. en este trabajo se estimó la estructura poblacional y variación genética del virus del amarillamiento de las venas de la papa (pyvv) infectando cultivos en colombia por medio del análisis de 69 secuencias nucleotídicas y aminoácidos deducidos de la proteína mayor de la cápside (cp) reportados en el banco de genes (genbank). los aislamientos de pyvv fueron obtenidos de los hospederos solanum tuberosum (st) y solanum phureja (sp) en diferentes regiones de colombia, predominantemente los departamentos de cundinamarca, antioquia y nariño localizados en la región central y sur oeste del país respectivamente. el análisis bioinformático reveló que a pesar de la amplia distribución geográfica de los hospederos y diferentes años de colecta, pyvv mantiene un similitud genética entre 97,1 y 100,0% indicando una gran estabilidad genética espacial y temporal en la cp. en este estudio no se detectaron eventos de recombinación, pero se presenta evidencia por primera vez de que esta proteína podría estar bajo selección darwiniana diversificadora. key words: solanum tuberosum, v ira l proteins, genetic variability, crinivirus. palabras clave: solanum tuberosum, proteinas v ira les, variabilidad genética, crinivirus. is semi-persistent, transmitted by the greenhouse whitefly (trialeurodes vaporariorum, westwood) vector (livieratos et al., 2004). pyvv is the causal agent of the potato yellow vein disease (pyvd) which reduces the production in number of tubers by over 50% in the solanum tuberosum group andigena (livieratos et al., 2004). a characteristic of rna viruses is that they have high genetic variability, due to the ability to generate large populations and the lack of a proof reading activity of rna polymerase (domingo and holland, 1997). however, there are other factors that influence genetic diversity, such as genetic recombination, genomic rearrangement, genetic drift and natural selection (garcia-arenal et al., 2001). genetic diversity among different viruses varies according introduction worldwide, the potato is considered the fourth most important crop, after rice, wheat and maize. the potato can be infected by different viruses, including the potato yellow vein virus (pyvv) which reduces the yield and quality of tubers (salazar et al., 2000). pyvv has affected potato crops in colombia for more than 50 years and has spread to neighboring countries in the andean region. pyvv is classified as a tentative species of the crinivirus genus in the closteroviridae family. pyvv has a tripartite single strand and positive sense rna genome. virions are flexible, located in the phloem of the plant. the genome sequence indicates that the cp protein of pyvv consists of 756 nucleotides (252 aa) (salazar et al., 2000). the virus 162 agron. colomb. 31(2) 2013 to factors such as the virus–vector relationship, host range or geographic incidence. characterization studies of genetic variability are of practical interest for the control of viruses; and strategies based on monogenic resistance are influenced by genetic variation of the pathogen (vives et al., 2002). sequence analyses show that, in most instances, the selection acting on virus genes is negative. the degree of selection can be determinated from the ratio between nucleotide diversities at non-synonymous and synonymous positions (dn/ds). this ratio indicates the amount of variation in the nucleotides that results in variation in the encoded protein. virus encoded proteins are not less constrained than those of their eukaryotic hosts and vectors, which suggests that the need to establish functional interactions with host and vector encoded factors is constraining the variability of virus encoded proteins (garcia-arenal et al., 2003). in virus genes, negative and positive selection may be acting in particular domains of the viral proteins, and are evidenced by detailed analyses of the encoding sequence. poitive selection acts with resistance-breaking isolates (garcia-arenal et al., 2003). sequence analysis, in silico, of nucleotide or amino acids allowsfor the determination of possible phylogenetic relationships and similarities or differences among viral isolates, as has been reported for various species of viruses that infect plants using public sequences reported in the genbank (ge et al., 2007; marco and aranda, 2005; martin et al., 2006; rangel et al., 2011). since there is currently no genetic variability or darwinian selection analysis of pyvv using the cp sequences reported from different potato producing regions in colombia, the aim of this study was to identify genetic variation in pyvv isolates infecting the potato in producing regions and to determine the presence of positive selection as an evolutionary force in pyvv based on 69 nucleotide sequences reported from different regions of colombia. the results obtained for a region of 586 nucleotides within the coat protein gene covering a region encoding 195 aminoacids indicates low genetic variability, confirming previous studies (guzmán et al., 2006; offei et al., 2004; rodriguez et al., 2010). nevertheless, for the first time, we present evidence of positive darwinian selection in two amino acids of the cp, suggesting this virus could be looking for change or speciation strategies. materials and methods origin of sequences the nucleotide analysis was carried out with a total of 69 sequences of the coat protein (cp) of pyvv, which were obtained from the public database genbank. the 68 sequences were obtained from major potato producing departments in colombia; namely antioquia, boyaca, cauca, cundinamarca and nariño. one sequence reported in cajamarca, peru (livieratos et al., 2004) (genbank aj557129) was also used. origin, year of collection and hosts are listed in tab.1. sequence edition for analysis since the nucleotide sequences of pyvv ś cp reported in genbank have different lengths, for the analysis, all sequences were aligned using the clustalw program implemented in the program megalign™ (dnastar, madison, wi) package for sequence analysis, version 7.2.2 and were adjusted to a length of 586 nucleotides flanked by the highly conserved amino acid sequences kddsynldl and dltanylfk (fig. 2). the cp sequences of pyvv starting table 1. identification of sampled colombian pyvv isolates. accesion number location place host colection year 1 hq620554 nariño ipiales suras na 2010? 2 hq620553 nariño ipiales saguaran na 2010? 3 hq620552 nariño pasto obonuco na 2010? 4 hq620551 nariño pasto la victoria na 2010? 5 hq620550 antioquia la union buena vista na 2010? 6 hq620549 antioquia la union -el vergel na 2010? 7 hq620548 cundinamarca facatativa na 2010? 8 hq620547 antioquia carmen del viboral na 2010? 9 hq620546 antioquia santuario el carmen na 2010? 10 hq620545 antioquia sonson na 2010? 11 jf718318 cundinamarca chipaque s. tuberosum 2008 12 jf718317 cundinamarca chipaque s. tuberosum 2008 13 jf718316 cundinamarca sibate s. tuberosum 2008 14 jf718315 cundinamarca sibate s. tuberosum 2008 continues 163chaves-bedoya, guzmán-barney, and ortíz-rojas: genetic structure and evidence of putative darwinian diversifying selection in the potato yellow vein virus (pyvv) table 1. identification of sampled colombian pyvv isolates. location, place, host and collection date are indicated (continued). accesion number location place host colection year 15 fj718314 cundinamarca sibate s. tuberosum 2008 16 jf718313 cundinamarca sibate s. tuberosum 2008 17 jf718312 cundinamarca sibate s. tuberosum 2008 18 jf718311 cundinamarca sibate s. tuberosum 2008 19 jf718310 cundinamarca chipaque s. phureja 2008 20 jf718309 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 21 jf718308 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 22 jf718307 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 23 jf718306 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 24 jf718305 antioquia marinilla s. phureja 2008 25 jf718304 antioquia marinilla s. phureja 2008 26 jf718303 antioquia marinilla s. phureja 2008 27 jf718302 antioquia marinilla s. phureja 2008 28 jf718301 antioquia marinilla s. phureja 2008 29 jf718300 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 30 jf718299 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 31 jf718298 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 32 jf718297 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 33 jf718296 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 34 jf718295 nariño puerres s. phureja 2008 35 jf718294 nariño puerres s. phureja 2008 36 jf718293 nariño puerres s. phureja 2008 37 jf718292 nariño puerres s. phureja 2008 38 jf718291 nariño puerres s. phureja 2008 39 jf718290 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 40 jf718289 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 41 jf718288 cundinamarca ? s. tuberosum 2008 42 jf718287 cundinamarca chipaque s. phureja 2008 43 jf718286 cundinamarca chipaque s. phureja 2008 44 jf718285 cundinamarca chipaque s. phureja 2008 45 jf718284 cundinamarca chipaque s. phureja 2008 46 gq344830 cauca san sebastian s. phureja 2008 47 gq397987 antioquia sonson s. phureja 2008 48 gq397986 antioquia la union s. tuberosum 2008 49 gq397985 antioquia ? s. tuberosum 2008 50 gq397984 nariño pupiales s. phureja 2008 51 gq397983 nariño pupiales s. tuberosum 2008 52 gq397982 antioquia marinilla s. phureja 2008 53 gq397981 antioquia marinilla s. phureja 2008 54 gq397980 antioquia sonson s. phureja 2008 55 gq397979 antioquia sonson s. phureja 2008 56 gq397978 boyaca tunja s. tuberosum 2008 57 gq397977 boyaca tunja s. tuberosum 2008 58 gq397976 cundinamarca ? s. phureja 2008 59 gq397975 cundinamarca ? s. chaucha 2008 60 gq397974 cundinamarca ? solanum. sp 2008 61 gq397973 cauca ? s. phureja 2008 62 gq397972 cauca ? s. phureja 2008 63 aj560291 cundinamarca ? s. tuberosum 2003? 64 aj586117 cundinamarca ? s. phureja 2003? 65 aj586116 cundinamarca ? s. tuberosum 2003? 66 aj586115 cundinamarca ? s. tuberosum 2003? 67 aj586114 cundinamarca ? s. phureja 2003? 68 aj586113 cundinamarca ? s. tuberosum 2003? 164 agron. colomb. 31(2) 2013 with genbank code hq (i.e., hq620554) were adjusted from nucleotide position 86 to 668. sequences starting with code jf (i.e., jf718316) were adjusted from nucleotide position 109 to 696. sequences starting with code gq (i.e., gq397987) were adjusted from nucleotide position 1 to 588 and sequences starting with code aj (i.e., 586113) were adjusted from nucleotide position 76 to 661. we assumeda high qualityfor the sequences deposited in genbank, which were generated by third parties. phylogenetic analysis the phylogenetic relationship of the nucleotide sequences was inferred by the neighbor-joining method (saitou and nei, 1987). evolutionary distances were calculated using the kimura 2-parameter method (kimura, 1980), using 1000 replications to estimate the confidence of the taxon grouping in tree branches (felsenstein, 1985). all positions containing gaps and missing data were eliminated. the evolutionary analysis was performed in the program mega 5 (tamura et al., 2011). recombination and selection the search for putative recombination events was done using the genetic algorithm for recombination detection (gard) (kosakovsky pond et al., 2006). the nucleotidesubstitution model was selected automatically before being applied to the site-recombination analysis. the search for amino acids undergoing selection was performed using the algorithms fel (fixed effects likelihood), rel (random effects likelihood), (kosakovsky pond and frost, 2005) and meme (mixed effects model of evolution) implemented in the hyphy program (hypothesis testing using phylogenies) (pond and frost, 2005) in the datamonkey server (delport et al., 2010). this method allows for the identification of codons undergoing positive selection and removes the assumptions about the demographics associated with other statistical selection tests (cavatorta et al., 2008). results and discussion nucleotide similarity unlike previous reports (guzmán et al., 2006; offei et al., 2004), this is the first study that analyzed the genetic variability of the cp of pyvv using 68 sequences from different geographical regions of colombia, hosts and different years of sampling. all sequences are available in genbank (tab. 1). nucleotide similarity among the cp ranged from 97.1 to 100.0%, with 97.3% being the most frequent value, as indicated by the graph of frequency obtained from 2,278 nucleotide paired comparisons (data not shown). the results indicate that colombian pyvv isolates exhibit high genetic stability over time and among different departments and years. several collected pyvv isolates, either in different years or departments, had 100% nucleotide similarity (tab. 2). in an attempt to discriminate potential pyvv genetic groups circulating in colombia, we built a phylogenetic tree using 32 pyvv haplotypes that were deducted in the program snap (price and carbone, 2005) . the phylogenetic tree of pyvv haplotypes (fig. 1) does not show evidence of genetic groups, indicating that pyvv in colombia is table 2. identification of pyvv isolates reported in different years and/or locations with 100% of similarity. na, not available. accesion department location year accesion department location year hq620548 cundinamarca facatativa 2010 = hq620550 antioquia la union buena vista 2010 jf718311 cundinamarca sibate 2008 = hq620549 antioquia la union el vergel 2010 jf718296 cundinamarca na 2008 = hq620553 nariño saguaran 2010 jf718289 cundinamarca na 2008 = hq620549 antioquia la union el vergel 2011 jf718288 cundinamarca na 2008 = hq620549 antioquia la union el vergel 2011 gq397986 antioquia la union 2006 = hq620550 antioquia la union 2011 gq397985 antioquia na 2006 = hq620547 antioquia carmen del viboral 2011 gq397982 antioquia marinilla 2006 = hq620547 antioquia carmen del viboral 2011 gq397981 antioquia marinilla 2006 = jf718298 cundinamarca na 2008 gq397980 antioquia sonson 2006 = gq397987 antioquia sonson 2006 gq397978 boyaca tunja 2006 = jf718304 antioquia marinilla 2008 gq397977 boyaca tunja 2006 = hq620553 nariño ipiales 2011 gq397975 cundinamarca na 2006 = gq397976 cundinamarca na 2006 gq397974 cundinamarca na 2006 = gq397987 antioquia sonson 2006 gq397972 cauca na 2006 = hq620549 antioquia la union el vergel 2011 aj586117 cundinamarca na 2004 = hq620550 antioquia la union buena vista 2011 aj586113 cundinamarca na 2004 = hq620549 antioquia la union el vergel 2010 aj586115 cundinamarca na 2004 = aj560291 cundinamarca na 2010 aj586116 cundinamarca na 2004 = aj560291 cundinamarca na 2010 165chaves-bedoya, guzmán-barney, and ortíz-rojas: genetic structure and evidence of putative darwinian diversifying selection in the potato yellow vein virus (pyvv) figure 1. phylogenetic tree with 32 deduced haplotypes of pyvv’s cps. solanum tuberosum (st), solanum phureja (sp), na not available. cucurbit chlorotic yellows virus (ccyv) was used as an out-group. collection year and precedence are indicated. jf718314_st_08 jf718312_st_08 jf718310_sp_08 jf718316_st_08 jf718290_st_08 jf718289_st_08 cund jf718301_sp_08 jf718303_sp_08 jf718305_sp_08 jf718304_sp_08 ant antjf718302_sp_08 ccagq344830_sp_08 anthq620550_na_10 peruaj557129 jf718298_st_08 jf718300_st_08 jf718299_st_08 cund cundaj560291_st_03 narhq620553_na_10 cundjf718297_st_08 jf718295_sp_08 jf718294_sp_08 hq620554_na_10 jf718292_sp_08 hq620551_na_10 gq397984_sp_08 nar cundjf718309_st_08 cundjf718317_st_08 cundjf718318_st_08 cundjf718307_st_08 antgq397987_sp_08 cundjf718308_st_08 ccyv 34 21 47 36 23 85 80 29 63 54 19 43 26 30 42 36 40 34 36 0.05 very homogeneous without clear genetic groups according to geographical precedence, host or year. more colombian pyvv sequences are needed in order to better estimate phylogenetic inferences. haplotypes and related isolates are listed in tab. 3. the most common pyvv haplotype in colombia is identified as h28, which includes isolates obtained from different potato species sampled in the departments of cundinamarca, antioquia and cauca. geographically, the departments of antioquia and cundinamarca are adjacent to one another in the central region of colombia and the cauca department is located in the southwest of the country (fig. 1). high nucleotide similarity values between pyvv isolates suggest: first, a high spatial and temporal genetic stability and second, the possible movement between departments of tubers infected with the virus. indeed, the presence of 166 agron. colomb. 31(2) 2013 identical pyvv haplotypes infecting potato crops in different departments of colombia indicates that there is an urgent need to improve the quality of potato tubers with a certified seed production program. it is also important to regulate and limit the transport of seeds between departments and borders, because pyvv is a virus that can be transmitted through tubers (salazar et al., 2000). the transfer of potato tubers between departments is a practice that is often used among colombian farmers, but the detection of the virus by visual analysis is not possible because the infected tubers have no apparent symptoms, making it difficult to predict whether or not they have the virus. control of viral spread remains the most efficient method to reduce viral diseases in potato seed production. within the family closteroviridae, other viruses have been reported with low cp genetic diversity from geographically distant isolates (alicai et al., 1999; rubio et al., 2001a; rubio et al., 2001b; rubio et al., 1999). several references pointing to similar results indicate that low heterogeneity is the norm for viruses in the genus crinivirus. selection analysis nucleotide or amino acid selection can be exercised to maintain the primary, secondary or tertiary structural characteristics in the viral genome that are important for replication, such as the 3 ńon coding genomic regions of the single strand rna virus. another group of selection factors is associated with the host plant. the differentiation of natural populations according to the host plant can also be taken as evidence of host-associated selection (garciaarenal et al., 2001). most positive-strand plant rna viruses are adaptedtoinfection of plant hosts. the comparison of genetic maps of representative viruses has revealed genes in plant viral genomes that appear to be essential adaptations needed for success fulinvasion and dispersal throughout their plant hosts. (goldbach et al., 1994). a non-synonymous substitution rate (dn) significantly higher than the percentage of synonymous substitution (ds), or ω = dn/ds greater than 1, points to positive darwinian selection (delport et al., 2009). since the selection acting on viral genes is negative in most cases, (garcia-arenal et al., 2003), and positive selection is less frequent (gojobori et al., 1990), we focused on positively selected codons. the prior selection analysis was searched for possible recombination events, because it may contribute to a false inference of positive selection (scheffler et al., 2006). with no evidence of recombination, the nucleotide segment was not subdivided for further selection analysis (scheffler et al., 2006). for the cp of pyvv, three different algorithms, designed to detect selection in a particular codon, coincided in suggesting that codon 205 is undergoing diversifying selection (fig. 2). positive selection in codon 147 is supported only by the rel algorithm. the amino acid at position 205 in the majority of the isolates corresponded to a phenylalanine, except for isolates jf718317 (st) from cundinamarca, jf718292 (sp) from nariño and aj557129 (st) from peru, which codified for a serine. the dn/ds ratio of cp sequences analyzed in the mega program, where dn is the ratio of non-synonymous substitutions and ds is the ratio of synonymous substitutions, is 0.19. this value is in the range for viruses that infect plants table 3. deduced pyvv haplotypes. haplotype isolates h1 jf718307, jf718306 h2 ccyv h3 jf718309 h4 jf718300 h5 jf718317 h6 jf718299 h7 hq620547, hq620546, gq397985, gq397982, aj557129 h8 jf718298, gq397981 h9 jf718294 h10 hq620551, gq397983, gq397979 h11 gq344830 h12 gq397984 h13 jf718292 h14 jf718303 h15 jf718305 h16 jf718310, jf718287, jf718286, jf718285, jf718284 h17 jf718304, gq397978 h18 jf718301 h19 jf718302 h20 aj560291, aj586116, aj586115 h21 jf718312 h22 hq620553, hq620552, jf718296, gq397977 h23 jf718297 h24 jf718316 h25 hq620550, hq620548, gq397986, aj586117, hq620545, gq397976, gq397975 h26 jf718290 h27 jf718314 h28 jf718289, jf718311, aj586113, hq620549, gq397972, jf718288, aj586114, gq397973, jf718313, jf718315 h29 hq620554 h30 jf718295, jf718293, jf718291 h31 jf718308 h32 jf718318 h33 gq397987, gq397980, gq397974 167chaves-bedoya, guzmán-barney, and ortíz-rojas: genetic structure and evidence of putative darwinian diversifying selection in the potato yellow vein virus (pyvv) (garcia-arenal et al., 2001). dn/ds = 0.19 indicates a negative selection pressure for the amino acid change in this genomic region. however, the results of selection pressure which fall in the average dn/ds range of a region of interest may have a poor statistical power to detect positive selection because only a few sites may be undergoing selection (kosakovsky pond and frost, 2005). in a site to site search for selection, algorithms fel (p-value 0.030), rel (bayes factor 279 379) and meme (p-value 0.044) indicated that there is enough statistical evidence to suggest that codon 169 of the alignment is undergoing positive selection (fig. 2). unlike fel and meme, rel analysis further suggested that codon 111 may also be undergoing positive selection (tab. 4). isolates that have amino acid changes at two positions undergoing putative diversifying selection included jf718292 (sp), jf718317 (st) and aj557129 (st), the latter reported in peru. for colombian pyvv isolates, at position 147 (111), there was a change of isoleucine to valine due to the transition of gtt → att. however, in this position, 24 other isolates presented a valine. for position 205 (169), only isolates jf718292, jf718 317 and aj557129 had the amino acid change of phenylalanine to a serine, due to the transition of ttc → tcc. phenylalanine has been reported as an important amino acid in the differentiation of viral strains in citrus tristeza virus (ctv) at position 124 of the cp. this aminoacid causes the epitope responsible for the reaction with antibody mca 13, which differentiates between severe and soft strains of ctv with 95% confidence (pappu et al., 1993; permar et al., 1990). our in silico results could be coincidental, and the amino acid variation of serine or phenylalanine could indicate a change in epitope recognition for pyvv. however, this is a hypothesis that should be demonstrated because in this virus, there are no reports on strains expressing different symptoms. amino acids identified as undergoing positive selection in pyvv could be in a region of interaction with proteins of the vector and positive selection reflects gain or loss of affinity for the interaction with the vector, since no correlation between the encoded amino acid and the host was found. conclusions the low heterogeneity found in pyvv is possibly due to its rapid expansion as a result of whitefly population growth and expansion, or similar selection pressures in the different species of solanum. the proposed functions of the positively selected aminoacids in the cp of pyvv are speculative. we are extrapolating the function of another two suggested amino acids undergoing positive selection in an unrelated gene of virus species belonging to a different genus in the family closteroviridae. not much can be concluded from the small number of amino acid variants without a biological relationship. although this does suggest selection pressure, one cannot guess what the selection would be without an obvious biological trait. for now, this change only suggests some limited variation among pyvv isolates. further figure 2. section of pyvv’s cp analyzed. the alignment of the amino acid sequence from position 36 (1) to position 231 (195) is indicated. the sequence of 9 amino acids at the beginning and end of the target region is conserved in all sequences. arrows indicate the approximate position of codons 147 (111) and 205 (169) with reference to the absolute position and (analyzed region) may be undergoing positive selection according to algorithm 1 (*) and algorithms 3 (**). table 4. amino acid positions undergoing positive selection in the cp of pyvv detected with at least one algorithm. fel rel meme pyvv cp segment codon dn-ds p -value dn-ds posterior probability bayes factor p-value aa36 (1) – aa231 (195) 147 (111) 3.85363 0.982815 127.193 205 (169) 79.5713 0.0309 4.06015 0.9921 279.379 0.04498 anayzed region (position in aminoacids) * absolute position pyvv cp protein 168 agron. colomb. 31(2) 2013 studies must be carried out to determinate the biological significance of this variation. literature cited alicai, t., n.s. fenby, r.w. gibson, e. adipala, h.j. vetten, g.d. foster, and s.e. seal. 1999. occurrence of two serotypes of sweet potato chlorotic stunt virus in east africa and their associated dierences in coat protein and hsp70 homologue gene sequences. plant pathol. 48, 718-726. cavatorta, j.r., a.e. savage, i. yeam, s.m. gray, and m.m. jahn. 2008. positive darwinian selection at single amino acid sites conferring plant virus resistance. j. mol. evol. 67, 551-559. delport, w., a.f. poon, s.d. frost, and s.l. kosakovsky pond. 2010. datamonkey 2010: a suite of phylogenetic analysis tools for evolutionary biology. bioinformatics 26, 2455-2457. delport, w., k. scheffler, and c. seoighe. 2009. models of coding sequence evolution. brief. bioinform. 10, 97-109. domingo, e. and j.j. holland. 1997. rna virus mutations and fitness for survival. annu. rev. microbiol. 51, 151-178. felsenstein, j. 1985. confidence limits on phylogenies: an approach using the bootstrap. evolution 39, 783-791. garcia-arenal, f., a. fraile, and j.m. malpica. 2001. variability and genetic structure of plant virus populations. annu. rev. phytopathol. 39, 157-186. garcia-arenal, f., a. fraile, and j.m. malpica. 2003. variation and evolution of plant virus populations. int. microbiol. 6, 225-232. ge, l., j. zhang, x. zhou, and h. li. 2007. genetic structure and population variability of tomato yellow leaf curl china virus. j. virol. 81, 5902-5907. gojobori, t., e.n. moriyama, and m. kimura. 1990. molecular clock of viral evolution, and the neutral theory. proc. natl. acad. sci. usa 87, 10015-10018. goldbach, r., j. wellink, j.verver, a. van kammen, d. kasteel, and j. van lent. 1994. adaptation of positive-strand rna viruses to plants. arch. virol. suppl. 9, 87-97. guzmán, m., e. ruiz, n. arciniegas, and r.h. coutts. 2006. occurrence and variability of potato yellow vein virus in three departments of colombia. j.phytopatol. 154, 748-750. kimura, m. 1980. a simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. j. mol. evol. 16, 111-120. kosakovsky pond, s.l. and s.d. frost. 2005. not so different after all: a comparison of methods for detecting amino acid sites under selection. mol. biol. evol. 22, 1208-1222. kosakovsky pond, s.l., d. posada, m.b. gravenor, c.h. woelk, and s.d. frost. 2006. automated phylogenetic detection of recombination using a genetic algorithm. mol. biol. evol. 23, 1891-1901. livieratos, i.c., e. eliasco, g. muller, r.c. olsthoorn, l.f. salazar, c.w. pleij, and r.h. coutts. 2004. analysis of the rna of potato yellow vein virus: evidence for a tripartite genome and conserved 3’-terminal structures among members of the genus crinivirus. j. gen. virol. 85, 2065-2075. marco, c.f. and m.a. aranda. 2005. genetic diversity of a natural population of cucurbit yellow stunting disorder virus. j. gen. virol. 86, 815-822. martin, s., m.l. garcia, a. troisi, l. rubio, g. legarreta, o. grau, d. alioto, p. moreno, and j. guerri. 2006. genetic variation of populations of citrus psorosis virus. j. gen. virol. 87, 3097-3102. offei, s.k., n. arciniegas, g. muller, m. guzman, l.f. salazar, and r.h. coutts. 2004. molecular variation of potato yellow vein virus isolates. arch. virol. 149, 821-827. pappu, h., s. pappu, c. niblett, r. lee, and e. civerolo. 1993. comparative sequence analysis of the coat proteins of biologically distinct citrus tristeza closterovirus isolates. virus genes 7, 255-264. permar, t.a., s.m. gransey, d.j. gumpf, and r.f. lee. 1990. a monoclonal antibody wich discriminates strains of citrus tristeza virus. phytopathology 80, 224-228. pond, s.l., and s.d. frost. 2005. datamonkey: rapid detection of selective pressure on individual sites of codon alignments. bioinformatics 21, 2531-2533. price, e.w. and i. carbone. 2005. snap: workbench management tool for evolutionary population genetic analysis. bioinformatics 21, 402-404. rangel, e.a., a. alfaro-fernandez, m.i. font-san-ambrosio, m. luis-arteaga, and l. rubio. 2011. genetic variability and evolutionary analyses of the coat protein gene of tomato mosaic virus. virus genes 43, 435-438. rodriguez, p., g. chaves-bedoya, l. franco-lara, and m. guzmán. 2010. low molecular variability of potato yellow vein virus (pyvv) isolates of solanum phureja and solanum tuberosum from colombia. phytopathology 100, s176. rubio, l., y. abou-jawdah, h.x. lin, and b.w. falk. 2001a. geographically distant isolates of the crinivirus cucurbit yellow stunting disorder virus show very low genetic diversity in the coat protein gene. j. gen. virol. 82, 929-933. rubio, l., m.a. ayllon, p. kong, a. fernández, m. polek, j. guerri, p. moreno, and b.w. falk. 2001b. genetic variation of citrus tristeza virus isolates from california and spain: evidence for mixed infections and recombination. j. virol. 75, 8054-8062. rubio, l., j. soong, j. kao, and b.w. falk. 1999. geographic distribution and molecular variation of isolates of three whitefly-borne closteroviruses of cucurbits: lettuce infectious yellows virus, cucurbit yellow stunting disorder virus, and beet pseudoyellows virus. phytopathology 89, 707-711. saitou, n. and m. nei. 1987. the neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. mol. biol. evol. 4, 406-425. salazar, l.f., g. miller, m. querci, j.l. zapata, and r.a. owens. 2000. potato yellow vein virus: its host range, distribution in south america and identification as a crinivirus transmitted by trialeurodes vaporariorum. ann. appl. biol. 137, 7-19. scheffler, k., d.p. martin, and c. seoighe. 2006. robust inference of positive selection from recombining coding sequences. bioinformatics 22, 2493-2499. tamura, k.,d. peterson, n. peterson, g. stecher, m. nei, and s. kumar. 2011. mega5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. mol. biol. evol. 28(10), 2731-9. vives, m.c., l. rubio, l. galipienso, l. navarro, p. moreno, and j. guerri. 2002. low genetic variation between isolates of citrus leaf blotch virus from different host species and of different geographical origins. j. gen. virol. 83, 2587-2591. agronomía colombíana, 1997 volumenxiv no. 2 pago 182189 teoria y practica de la eficiencia del sistema de mercadeo de los productos de la agroempresa * theory and practice of marketing efficiency of agricultural business products luís felipe rodríguez c 1lilía teresa bermúdez c 2 resumen en los estudio de mercados de los productos de la agroempresa, gran parte de la problemática se desenvuelve en el campo empírico. las tendencias en los precios de los productos de la firma agropecuaria al igual que de sus costos al detal y al consumidor son frecuentemente los términos de referencia utilizados para la evaluación del desempeño de su mercadeo. es de destacar que la eficiencia de una agroempresa depende en alto grado de la dinámica y agresividad como esta penetra nuevos mercados tanto nacionales como internacionales para posesionar sus productos. la eficiencia del mercadeo se define como la optimización del indicador costo/beneficio. existen dos tipos de eficiencia del mercadeo: la eficiencia técnica que implica la utilización de tecnologías y métodos de manejo que persiguen reducir las perdidas del producto a lo largo del proceso de mercadeo y la eficiencia económica que propende por la obtención del máximo ingreso en términos monetarios o de cualquier tipo con los mínimos recursos. son indicadores para la * recibido en julio de 1997 profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 2 profesor asistente. facultad seccional duitama. universidad pedagógica y tecnológica de colombia. determinación de la eficiencia del sistema de mercadeo de un producto de la agroempresa los siguientes: los precios al consumidor, los márgenes de mercadeo, la disponibilidad de las facilidades físicas del mercadeo y la competencia del mercadeo. palabras claves: eficiencia, agroempresa, mercado, mercadeo, desempeño, precio, márgenes, ganancias. summary in the products market's studies of agricultural business, large deal of its problems developes in the empirical field. the tendencies in the product's price from the agrarian firm as well as the tendency of the retail costs, and the consumer's; are frequently the reference terms used to evaluate the performance os its own marketing. it is warth to emphasize that the efficiency of a agricultural business depends on the high degree of dinamics and aggresiveness wiht it over passes new markets, either be these national or international, in order to place its products. the efficiency of marketing is defined as the cost benefir (cost-profit) of the indicator' s optimization (optimizing-point). there are two kinds of marketing efficiency: the technical efficiency thar implees the use of technologies and handling methods seeking to reduce the product losses along the marketing process and the economic efficiency that propends (tends, are inclined to) the obtetion ofthe most income in currency (monetary) terms or by any other sort with the 182 lesser resources. the following are indicators for determining the sustem's efficiency of marketing from an agro-business product: the prices of consume's price the marketing margin (options), the possibility for physical supplies (iocations) for the marketing and the marketing competition. key words: effiency, agro-business, marketing, perfomance, price, margins, profit. introduccion la existencia de nuevas teorías y concepciones sobre los estudios de mercados permiten un planea miento más realista de acciones hacia la solución de sus problemas y su adaptación al sector agropecuario. se sabe que, en los estudios de mercados, gran parte de la problemática se desenvuelve en el campo de la experiencia empírica. no obstante, hay una serie de especulaciones e hipótesis dentro de tal contexto que entroncan muy directamente con diversas teorías económicas. es así como, por un lado, se ha consolidado la afirmación de que el análisis de los mercados agropecuarios tiene sus pilares básicos en la teoría económica y, por el otro, en las observaciones empíricas de la vida real. entre los aportes de estudiosos en este sentido, especialmente, son dignas de resaltar los de bain, clark. müeller clodius, waslsh, wheeler y otros, quienes han facilitado el establecimiento de un esquema básico de estudios de mercados, definiendo, como sus características más destacadas y notables, la estructura, la conducta y el desempeño (perfomance). también es de precisar que el concepto de mercadeo es tan amplio y dinámico que una sola definición no podría abarcar todos sus temas e implicaciones teóricas y prácticas. no es posible estudiar el sistema de mercadeo de los productos de la agroempresa sin juzgar algo al respecto. ¿ este es competitivo? ¿los precios están convenientemente determinados? ¿qué tanto ello sirve a agricultores y a consumidores? ¿ello puede ser mejorado? estas son preguntas del desempeño del mercadeo. la perfomance (desempeño) del mercadeo de los productos agropecuarios es definido teniendo en cuenta "como este sistema desempeña bien lo que la sociedad y sus participantes (agentes de mercadeo) esperan de él". las preguntas sobre el desempeño del mercadeo de los productos del agro han tenido un incremento importante en años recientes. la evaluación del desempeño del mercadeo impulsa la pregunta, ¿qué esperamos de este sistema? así encontramos que se presentan múltiples y, a veces, conflictivas metas para el sistema de mercadeo. los compromisos y acuerdos son necesarios para satisfacer las aspiraciones de los consumidores; de los agricultores y de la sociedad. la eficiencia del mercadeo es un concepto que suena tan razonable que se requiera algo de coraje para desafiar su medición o su utilidad e, incluso en los países industrializados, existe una creciente concientización de sus limitaciones. waugh (1954) mencionó que "un estudiante poco sofisticado puede hacer dos presunciones falsas: la primera, que es fácil definir y medir la eficiencia del mercadeo agropecuario, y la segunda, que casi todo el mundo está a favor de la eficiencia". wells confeso que ni él sabía precisamente como medir la eficiencia del mercadeo y añadió "dudo que nuestros llamados expertos en eficiencia sepan cómo hacerlo". 1. la eficiencia como medida del desempeño del mercadeo la evaluación del desempeño del mercadeo de los productos de la agroempresa requiere de medidas específicas. las tendencias en sus precios y en sus costos al detal y al consumidor son frecuentemente usados para este propósito, como también, el nivel y la estabilidad en los precios e ingresos al productor y la proporción del ingreso que el consumidor destina para su adquisición. la amplitud (o diferencia) entre los precios agricultor-detallista y la proporción que le corresponde al productor respecto del dinero que gasta el consumidor de productos 183 agropecuarios es una medida popular del desempeño del mercadeo. los márgenes, ganancias y las tendencias en los costos del mercadeo de los productos del agro indican, también, algo del desempeño del sistema de mercadeo. la paridad entre los precios al productor y el ingreso podrían, también, ser listados entre las medidas del desempeño del mercadeo. las ganancias es otra medida controvertida del desempeño del sistema de mercadeo. podemos tomar una visión diferente de las ganancias si las vemos como recompensa por un desempeño superior mejor que como un aprovechamiento no ganado por parte de firmas monopolistas. pero, quizás la eficiencia es la medida más frecuentemente usada en el desempeño del mercadeo. hacer mejoras en la eficiencia es una meta común de los agricultores; de las firmas de mercadeo; de los consumidores y de la sociedad. la mayor parte de los cambios propuestos en el mercadeo de los productos del agro están justificados sobre bases de mejorar la eficiencia. una noción comúnmente aceptada es que una mayor eficiencia significa mejor desempeño, mientras que una declinante eficiencia denota un pobre desempeño. 2. el concepto de eficiencia de mercadeo la eficiencia se mide como una relación de producto a insumo. el mercadeo de productos agropecuarios puede ser visto como un sistema de insumo-producto. los insumos del mercadeo incluyen los recursos (trabajo, empaque, maquinaria, energía, etc) necesarios para cumplir las funciones específicas de éste. los productos del mercadeo comprenden las utilidades de tiempo, forma, lugar y posesión que proporcionan satisfacción a los consumidores. así, los recursos son los costos y las utilidades (lugar, tiempo, forma, posesión) son los beneficios (logros) en esta relación de la eficiencia del mercadeo. un eficiente mercadeo consiste en la maximización de esta relación de insumo-producto. una simple definición de un libro diría "la eficiencia del mercadeo es la optimización del indicador: costo/beneficio". los egresos del mercadeo tienen varias fuentes, como la tierra, mano de obra, capital y administración que son utilizadas en los diversos servicios del mercadeo. los ingresos (beneficios) son aquellas satisfacciones derivadas del consumo de tales bienes y servicios. la dificultad de emplear el indicador costo/beneficio como una medida cuantitativa de la eficiencia del mercadeo es obvia, por la naturaleza intangible de los beneficios del mercadeo. la definición de la relación costo/beneficio, también, esta sujeta a serias limitaciones, debido a las arbitrariedades de la maximización de este ratio y la poca habilidad para especificar la eficiencia de cualquier situación particular en ausencia de las normas específicas de la eficiencia. shepherd sugirió la siguiente formula para el cálculo de la eficiencia del mercadeo: eficiencia del = 100mercadeo costos totales x 100 valor total de los prado mercadeados aparte de esta ambigüedad en la ausencia de alguna comparación, la formula, aparentemente, sugiere que cualquier aumento en los costos de mercadeo o cualquier decrecimiento en el valor de los productos resultaría en una ineficiencia. ni el aumento en los costos de mercadeo ni el decrecimiento del precio de los productos nos están indicando claramente la ineficiencia de ésto. ambas definiciones sufren de una ambigüedad teórica a falta de práctica y debe cubrir aspectos de dimensiones macro y dinámicas. bain define la estructura del mercado haciendo referencia a las características de la organización de éste para que sean relaciones entre los vendedores y los compradores. la conducta del mercado se puede referir a los patrones de comportamiento que las empresas siguen al adaptar o ajustar los mercados en donde ellas venden o compran. la 184 actuación del mercado implica los resultados finales a los cuales llegara cualquier empresa que tome tales rutas. en los países en vía de desarrollo es fácil traducir el acercamiento de tipo estructura conducta-actuación del sector industrial al sector agrario. el criterio involucrado para el análisis de la estructura, la conducta y el comportamiento de las firmas de mercadeo agrícola pierden mucha relevancia en los países en vía de desarrollo, donde los productos de la agroempresa se encuentran en tempranas etapas de desarrollo, son pobres tecnológicamente, involucran menos servicios de mercadeo y su consumo, por parte del público, esta basado en características que no son adaptables para un análisis. la estructura aquí mencionada nos presenta un grupo de herramientas únicas para el análisis de la valoración de una situación del mercado. se utiliza para evaluar si la situación del mercado es o no adecuada, dependiendo si está o no de conformidad con el mayor beneficio social posible. la mayor debilidad de esta herramienta yace en la extensión de las diferencias de las metas de los países desarrollados y de aquéllos en vía de desarrollo, debido a las diferencias en sus sistemas de valores. 3. tipos de eficiencia de mercadeo según abbott (1985), la eficiencia de mercadeo es, usualmente, segmentada en dos tipos o formas muy bien definidas: eficíencia técnica y eficiencia económica. la eficiencia técnica concierne a la efectividad o competencia con la cual las operaciones físicas del mercadeo son realizadas, tal es el caso de la manipulación del producto, uso de métodos y tecnologías de manejo que reduzcan pérdidas de mercadeo y que tiendan por la preservación de la calidad del producto. la eficiencía económica se refiere a la obtención del máximo ingreso en términos monetarios, o de cualquier tipo, con los mínimos recursos. para que un mercado sea eficiente técnicamente, el sistema de mercadeo se debe usar, con una máxima eficiencia, la mejor tecnología disponible para cada trabajo del mismo sin importar el costo. para ser económicamente eficiente, el sistema de mercadeo debe emplear los métodos de ejecutar el trabajo, de tal manera que sean los más lucrativos. así mismo, kohls y uhl (1980) citados por lorenzl, mencionan dos tipos de eficiencia: "operacional" y "de precios". la primera se refiere a la situación en la cual los costos de mercadeo pueden reducirse sin afectar la productividad y, en su opinión, es similar al concepto de eficiencia técnica antes expuesto. la eficiencia de precios se relaciona con la habilidad del sistema de mercadeo para disponer eficientemente de los recursos y coordinar el proceso productivo completo, desde la producción hasta el mercadeo, en concordancia con las orientaciones de los consumidores. para este autor, la eficiencia del mercadeo puede ser incrementada por dos medios: uno, por cualquier cambio en el proceso de mercadeo que reduzca los costos de ejecución de las funciones sin alterar las utilidades agregadas al mismo, lo cual, significaría un mejoramiento en la comercialización. la otra forma sería incrementando el valor agregado o utilidad añadida en el proceso de mercadeo sin aumentar los costos. no dejaría de haber contradicción entre la eficiencia operacional y la eficiencia de precios, especialmente ante el considerable crecimiento de algunas firmas de procesamiento y mercadeo. habría evidencias de que se ha ganado en eficiencia operacional a costa de eficiencia en precios y, por lo tanto, correspondería a la competencia jugar un papel destacado para promover la eficiencia en el mercadeo. [kohls y uhl, 1980]. el objetivo de cualquier tipo de eficiencia del mercadeo es proveer productos al consumidor en la forma requerida, por éste, en el tiempo y sitio deseado y a los precios de mercadeo más bajos individualmente consistentes con los intereses del productor. 185 se decía que, en las economías menos desarrolladas, los mercados monopolístícos y centralizados podrían ser conducentes a un mercadeo eficiente, lo cual se desmintió fundamentándose en las siguientes razones: 1. el progreso tecnológico es foráneo a la vista del mercadeo. 2. en las economías menos desarrolladas, hay evidencia de que los grandes mercados monopolísticos son menos eficientes a nivel económico en razón de los elevados costos de operación. 3. estos países necesitan desarrollar una clase especial de personal, el cual estaría en capacidad de manejar la organización comercial, que es, técnica y financieramente, más compleja. estos argumentos implican que las organizaciones de mercadeo competitivo serán más conducentes hacia una organización monopolística, mientras que las economías de gran escala son tan grandes que un monopolio u oligopolio se vuelven las alternativas lógicas a una gran cantidad de unidades competitivas y se hace necesario el control directo del mercado de la industria. 4. indicadores de la eficiencia del mercadeo los siguientes indicadores son considerados como básicos para evaluar o expresar la eficiencia del mercadeo: 1. márgenes del mercadeo; 2. precios al consumidor; 3. disponibilidad de las facilidades físicas de mercadeo; y 4. competencia de mercado. 4.1. márgenes del mercadeo comúnmente, a los altos márgenes de mercadeo se les denomina, con evidencia, como la prima facie de la alta ineficiencia del mismo. en los mandos medios de la firma, que son los que cargan con toda la culpa, existen ciertas consideraciones, que son: 1. estos márgenes serán altos en relación con los costos de producción, en razón al uso de tecnología que afecta este tipo de márgenes. 2. la extrema especialización geográfica de la producción ha generado un incremento considerable en los costos a nivel de las agroempresas. 3. el aumento incrementado del tiempo de utilidad presente en los productos alimenticios, el cual ha requerido de un almacenamiento extra. 4. en todos los países desarrollados han ocurrido cambios considerables con respecto a la utilidad de la forma de los productos de las fincas, porque el consumidor quiere una mejor presentación de los productos. 5. los altos costos de mano de obra, también, contribuyen al incremento de estos márgenes. los mayores costos de mercadeo son aquéllos que resultan como consecuencia del mejoramiento de las utilidades de forma, tiempo y espacio. estas representan los costos de los servicios que el consumidor demanda y por los cuales está dispuesto a pagar. de lo anterior, se puede deducir que, en los países desarrollados, los márgenes distributivos de una mayor y mejor cantidad de productos agropecuarios han sido inconsistentes con el mercadeo eficiente y se le puede denominar sine qua non. los márgenes de mercadeo están constituidos por dos elementos: (1) costos explícitos incurridos por efectuar ciertas funciones de mercadeo y (2) las ganancias de los intermediarios. 1) el componente de costo: los costos en el mercadeo se incurren por la realización de ciertas funciones del mismo, como transporte, almacenamiento, 186 procesamiento, etc., en pro de la creación de usos varios. estos, sólo, se asumen como costos, una vez hayan sido analizados los siguientes puntos: 1. la intensidad de la competencia; 2. extensión utilizada de la capacidad de las facilidades del mercadeo; 3. la cantidad y naturaleza de los servicios prestados en la creación de utilidades de espacio, tiempo y lugar; y 4. la cantidad de perdidas durante la distribución. 2) el componente de la ganancia el elemento de la ganancia del mercadeo predomina en el margen agregado sobre los productos agrícolas, como consecuencia de ciertas superfluosidades o ineficiencias en los canales existentes del mercadeo. dentro de este aspecto se debe considerar lo siguiente: 1. el precio del dinero prestado a los productores, consumidores y a los intermediarios; 2. los costos de riesgos e incertidumbre originados por el intermediario en el proceso de intercambio de los productos; 3. el costo de ayuda social a los productores; 4. el costo del mantenimiento de los negocios de mercadeo; 5. el costo de las perdidas postcosecha; y 6. el costo de los sobornos a lo largo del proceso de mercadeo. para determinar la justificación económica de los varios intermediarios, se deben analizar los siguientes factores: i) la intensidad de la competencia en el proceso de intercambio; ii) los riesgos involucrados en el proceso de mercadeo; iii) el tamaño del negocio o agroempresa; iv) oportunidades y alternativas de empleo; y v) políticas estatales de carácter restrictivo. 4.2. precios al consumidor el precio para el consumidor de un producto del agro está en una función de las siguientes variables: i) ingreso del consumidor; ii) bienes disponibles en el mercado de acuerdo con la demanda; iii) cantidad de dinero; iv) precios de los bienes sustitutos y complementarios; v) factores estacionales; vi) márgenes de mercadeo y patrones de distribución; vii) políticas estatales de precios; y viii) nivel general de precios los incrementos en los precios al consumidor, generalmente, se deben a la manipulación de los intermediarios, quienes restringen la distribución de los productos. los altos precios se deben a factores ajenos a las ineficiencias del mercadeo. 4.3. facilidades físicas del merca deo este tipo de facilidades tiene un efecto directo en la eficiencia del mercadeo, por lo cual se debe tratar como un indicador importante de éste. donde existen, tales facilidades no se basan en el preasesoramiento del potencial económico y las necesidades del área. en los paises en vía de desarrollo, la distribución espacial de este tipo de facilidades se encuentra muy desorganizada. 187 4.4. competencia del mercado este factor es el indicador más importante de la ineficiencia del mercadeo. si un mercado se enfoca excesivamente hacia la competencia a nivel de calidad, indica que a éste le falta proceso y crecimiento y la demasiada atención al precio de la competencia lleva al desarrollo de una organización monopolística. el considerar la intensidad con la cual se enfrenta la competencia, como la llave de la eficiencia, es un acercamiento estadístico que no toma en cuenta las consideraciones dinámicas y no le da importancia a las normas económicas y sociales basadas en el sistema de valores. esta se debe utilizar de forma selectiva y juiciosa, ya que el desarrollo del mercado hace referencia a los resultados finales de los ajustes del mercado de compradores y vendedores y, por lo cual, la intensidad de la competencia del mercado puede ser considerada como un acto o desarrollo del resultado de la organización de la estructura del mercado y de su conducta. 5. un sistema de mercadeo eficiente es deseado en los paises en via de desarrollo? la definición tradicional de eficiencia se enfoca hacia la eficiencia de las operaciones del mercadeo y no cobija la eficiencia total de éste. la suma total de todas las operaciones, necesariamente no conforma la eficiencia total del mercadeo, de lo cual se deriva el hecho de que tal definición no tiene en cuenta el bienestar a nivel social, máxime cuando el objetivo principal de la eficiencia del mercadeo debe ser: "suplir un paquete de bienes y servicios al consumidor a los costos más bajos posibles consistentes con el interés del productor dentro de un marco que vaya a generar bienestar social". para el logro del mejoramiento del sistema de mercadeo ante la dificultad en la disponibilidad de recursos, especialmentede capital, se requiere del análisis y explicación de una serie de criteriosque facilitenel estudio de la estructura, conducta y desempeño del mercado, los cuales se presentan a continuación: 1. estructura del mercado 1) tamaño y número de compradores y vendedores que aseguren una adecuada e intensiva competencia de precios y calidad; 2) libertad de entrada y salida; 3) adecuado tamaño y número de vendedores para incrementar las inversiones; 4) diferenciación del producto; y 5) adecuada estructura de costos 2. conducta del mercado 1) prácticas apropiadas de determinación de precios que estimulen el grado y la estandarización de los productos agrícolas; 2) uniformidad en los gravámenes del mercadeo; 3) inexistencia de mercados ne.gros; 4) políticasde preciosque estimulen la calidad del producto y una mayor satisfacción del comprador; y 5) definición de una estrategia de producto. 3. desempeño del mercado 1) progreso tecnológico; 2) promoción y crecimiento de nuevas firmas de mercadeo agricola; 3) eficiencia del uso de los recursos; y 4) mayores servicios a menores costos una aplicación adecuada de los principios anteriores, puede llevar a los paises en vía de desarrollo hacia las siguientes metas: i) mayor eficiencia del uso de recursos; 188 ii) incremento en la absorción del trabajo; iii) desarrollo y crecimiento del sector de mercadeo; iv) minimización de las pérdidas en el proceso de mercadeo; v) educación del consumidor en aspectos concernientes a los precios y calidades. vi) incremento en la intensidad de la competencia hasta lograr consecuencias deseables que redunden en favor del consumidor. las apropiadas medidas de la eficiencia del mercadeo para estos países deben llevarlos hacia estas metas y, por lo tanto, se deben evaluar dichas propuestas. conclusiones 1. el mercadeo agrícola es una de las disciplinas más recientes de las ramas hermanas de la economía agrícola, como es el caso de la gestión de agroempresas, la economía del uso del terreno, etc., por lo cual se necesita darle mayor transcendencia en los países en vía de desarrollo. 2. gran cantidad de la información sobre métodos y técnicas de mercadeo de países desarrollados es, en la gran mayoría de las veces, asimilada por los países en vía de desarrollo y la aplican indiscriminadamente sin tener en cuenta las diferencias entre sus estructuras socioeconómicas. esto implica entorpecer su desarrollo a todo nivel. 3. la performance o desempeño del mercadeo es la característica más importante desde el punto de vista práctico, pues refleja en sí el resultado del mercadeo. puede decirse que la secuencia de casualidad es estructura conducta desempeño, aunque, también existen reacciones en sentido opuesto. 4. a través del desempeño (performance), se pueden juzgar las otras dos características, de las cuales es su efecto. 5. con el análisis de la eficiencia del mercadeo, se pretende dar bases para encausar los estudios de mercadeo dentro de una metodología algo más consecuente con la vida real. 6. como principales dimensiones del desempeño del mercadeo de los productos de la agroempresa, se consideran las siguientes: relación precio/costo de la producción; eficiencia relativa de la producción en cuanto se ve influida por la dirnensióh de la firma; proporción de la relación costos de promoción de ventas/costos de la producción; grado de progreso de la agroempresa; y grado de transparencia del mercado. bibliografia as son, j.c. quality and competition. new york: university press, 1985. sain, j.s. industrial organization. new york: john wiley & sons, 1968. lorenzl, g. zur binnenmarktforschung in eutwiwklungslanderm. agrarwirtschaft 19 (1990) shepherd, g.s. marketing farm products. ames: lowa u.s.a., 1976. stamer, h. laudwirtschaftliche marktlehre. hamburg: ulmer, 1992. waugh, f. readings on agricultural marketing. ames: lowa state university press, 1954. 189 a!ronomí, colombíene. 1989. vol vi: págs. 78-81 preferencia de los trips (thysanoptera: thripidae) hacia trampas de colores en un invernadero de flores de la sabanade bogotá estrella cardenas y darlo corredorl resumen. se trabajó con un total de 36 trampas, 6 colores y 6 replicaciones por color, se les adicionó un pegante y se distribuyeron completamente al azar dentro de un invernadero comercial ubicado en ch ía cundinamarca. los colores probados fueron: blanco, morado, amarillo, rojo, naranja y verde, los colores blanco y morado mostraron la más alta eficiencia en la captura de adultos de frsnkliniette oeeidentalis (pegande) mientras que el color verde capturó el menor número de esta especie. se capturaron además adultos de f. panamensis hood, f. minuta (moulton), f. auripes hood y thrips tabaei lindeman pero en menor cantidad. color preference of trhips (thysanoptera: tripidae) in crysanthemum crops at the bogota plateau abstraet. white, violet, yellow, red, orange and green colors with six replicates were tried. this study was done in a green house grown chrysantemum crop. white and violet showed the highest efficiency by capturing the greatest number of adults of frankliniel/a oeeidentalis, the most abundant species during the experimento green color captured the lowest number of f. oeeidentalis. other species captured were f. panamensis hood, f. minuta (moulton), f. auripes hood and tbrips tabaei lindeman. introduccion el monitoreo es una herramienta útil para el control de trips, la mayoría de los agricultores inspeccionan re~ularmente los rangos 1 facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. a.a. 14490, bogotá. 78 l~e¡:resencia de los insectos en los cultivos con trampas de color amarillo y evalúan relativamente la efectividad de aplicaciones de insecticidas (roob and parrrella, 1986). debido a la importancia del monitoreo de insectos sobre los cultivos se optó por estudiar la atracción o preferencia de los trips hacia trampas de diferentes colores, como objetivo del presente trabajo. moffit (1964), dio a conocer un estudio con trampas de colores con superficie adherente para atrapar adultos de frankliniella oeeidentalis (pegande) en un huerto de perales; esta especie ataca las flores de los peros y causa frutos de baja calidad. en este estudio se estableció que el color blanco capturó el 910/0 del total de adultos capturados, en comparación con el color amarillo que solo capturó el 90/0. yudin et al (1987) probaron diferentes colores para atrapar adultos de frankliniella oecidentalis (pegande) sobre un cultivo de lechugas. utilizaron los colores blanco, amarillo, verde cítrico, amarillo limón, verde aguacate, verde tropical, verde hoja y azul marino. realizaron tres experimentos en los cuales el color blanco atrapó el mayor número de adultos de esta especie en comparación con los demás colores. beckham (1969) publicó un trabajo en el cual probó diferentes colores para atrapar trips adultos. utilizó los colores blanco, azul, dorado, plateado, verde, rojo, pardo y negro en tableros con superficie adherente en un cultivo de algodón. concluyó que en orden decreciente en número de trips capturados en trampas de colores le dió como resultado el siguiente orden: blanco, azul, dorado, plateado, rojo, verde, carmelita y negro. materiales y metodos el presente trabajo se realizó en la finca florlinda del municipio de chía, cundlnamarca, dentro de uno de los invernaderos donde se cultiva crisantemo y en el laboratorio de entomología de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bpgotá. las trampas se elaboraron de la siguiente manera: se cortaron rectángulos de triplex de 15 x 10 cm y' se clavaron a estacas de 1,50 m de longitud, o a la altura de las plantas hospedantes. se trabajó con un total de 36 trampas. se pintaron por ambas caras 6 trampas por color. los colores probados se presentan en el cuadro 1. después de secar la pintura se aplicó por ambas caras de las trampas pegante biotack. se rotularon todas las trampas y se distribuyeron completamente al azar dentro del invernadero. se roturlaron 36 cajitas de vaselina con el número y color de cada trampa. se real izaron 15 muestreos con intervalos de 3 días durante 1,5 meses. en cada muestreo se retiró el total de trips capturados por trampa con una aguja y se colocaron sobre la vaselina de la cajita correspondiente. en el laboratorio, se sacaron los trips de cada cajita de vaselina y se pasaron a cajas de petri, se lavaron los trips con xi 101 para quitarles el pegante y la vaselina de sus cuerpos; luego se montaron sobre láminas portaobjetos y bajo esteroscopio se hizo el conteo y cuadro 1. colores probados en trampas con superficie adherente para capturar trips adultos que atacan al crisantemo. color casa productora ret. de la casa productora blanco every el amarillo every e4 naranja algreco p 21 rojo sherwin williams vermellón verde every mezclade verde 26078 y amarillo e4 alcolores mezcla: pintuco vinotinto morado pintuco p 31, azul real areolares y blanco areolares. clasificación taxonómica correspondiente a cada trampa por muestreo. se elaboró una tabla de datos teniendo en cuenta el número y fecha del muestreo y el número de trips capturados por especie. para la especie de trips cuya captura fue mayor, se analizaron los datos estad ísticamente para establecer el color de preferencia de esta especie, con la prueba de amplitud múltiple de duncan (steel y torrie, 1985). resultados y discusion el cuadro 2 contiene el número de trips capturados por especie y por color con trampas provistas de una sustancia adherente, sobre un cultivo de crisantemo bajo invernadero. el color blanco mostró la más alta preferencia para los trips ya que capturó un total de 2.346; pero el color morado capturó un número ligeramente menor de trips (1.877) en comparación con el color blanco; en orden descendente de captura de trips siguen los colores: amarillo, rojo, naranja y verde. todas las especies de trips atrapadas en trampas con superficie adherente sobre crisantemo pertenecen a la familia thripidae. con la prueba de amplitud múltiple de duncan el nivel 50/0, se observó que no hay diferencia significativa en la captura de adultos de f, occidentalis (pegande) entre el color blanco y el color morado; tampoco entre el color morado y el color amarillo, pero si hay diferencia entre el amarillo y el blanco. los demás colores se alejan significativamente del color blanco (cuadro 3). los colores: blanco, morado y amarillo capturaron el 91,060/0 del total de f. occidentalis capturados, los demás colores solo el 8,940/0. la figura 1, compara la captura de adultos de f. occidentalis (pegande) con trampas de los colores blanco, morado y amarillo. se observa a través de todos los muestreos que las trampas de los tres colores anteriores, tienen la tendencia a capturar más trips en las mismas fechas, mostrando lo que podrían ser picos poblacionales. en la figura 1, se observan bajas que coincidieron con aplicaciones de insecticidas 79 cuadro 2. especie y número total de adultos de trips capturados por color en crisantemo. del 10 de octubre al 18 de noviembre de 1987 en una finca de chíacundinamarca. e s p e c e s colores f occidentalis f. panamensis f. minuta f. auripes f. tabaci " otros blanco 2238 101 2 o 2 2 morado 1719 67 3 o 99 o amarillo 927 66 5 3 10 1 rojo 267 12 1 o naranja 197 22 1 4 5 o verde 15 o o o o o 160 120. 80. 20 , '. ,,' \",,' :... \'" '. o.' v, ,,,, , , \, --' 1, i ,, , /", / \ / \ / / " , / \ \ \,, \, \, : i .' i . i '..' i . i , i \, ,1 1 3 5 7 9 11 13 15 hues t r eo~------~-------r------~¡------~~'-~~------'-9 18 figura 1. fluctuación poblacional y comparación de tres colores de las trampas para capturar aduitos de f. occidentalis (pegande) con muestreos cada 3 al cultivo. aplicaron folithion y thimet días antes del primer muestreo y en la mayoría del cultivo empezaban a aparecer los meristemos florales. a medida que las flores de crisantemo abrían, se subía la población 80 29 36 45 días en un invernadero de crisantemo en chíacundinamarca. de trips; esto corresponde con la leve subida en el tercer muestreo; en el cuarto muestreo bajó levemente la población capturada, por aplicación de un insecticida. a partir del quinto muestreo la cantidad de flores abiercuadro 3. adultos de f. occidentalis capturadas en trampas de color en un cultivo de crisantemo. color adul tos capturados (promedio) blanco 373.1 a morado 286.5 a b amarillo 154.5 b e rojo 44.5 c d naranja 32.8 c d verde 2.5 d tas fue mayor y el número de tries se incrementó. aplicaron vertimec a partir del muestreo seis. esto logró bajar un poco la población hasta el muestreo número nueve. a partir de este muestreo se incrementaron en forma grande el número de adultos atrapados y nuevas aplicaciones de insecticidas bajaron las capturas a las cifras observadas en el muestreo 14. el último muestreo señala nuevamente el inicio de un incremento en el número de adultos capturados. en conclusión, las trampas de color blanco y morado pueden ser herramientas muy úti res dentro de una estrategia de manejo de trips en los invernaderos de la sabana de bogotá. con un poco más de investigación se podría llegar a establecer un umbral basado en captura promedio por trampa y al diseño de un esquema de muestreo secuencial que añadiría un elemento de racionalidad fundamental en la toma de la decisión de apl icar o no un insecticida para el combate de esta plaga. agradecimientos los autores agradecen al dr. l. knutson director del bbii, u.s.a. y al sr. nakahara por la determinación y confirmación taxonómica de las especies de trips. al dr. alberto caro, ingeniero agrónomo, agrodex ltda. por la colaboración brindada para la realización de este trabajo. literatura citada 1. beckham, c.m. 1969. color preference and fligth habits of thrips associated whith cotton. j. econ. entomol. 62: 591-592. 2. moffit. h.r. 1964. a color of the preference of the western flower thrips, frankliniella occidentalis. j. econ. entomol. 78: 69-72. 3. roob, k. y m. parella. 1986. biology and control of western flower thrips. frankliella occidentalis. second conference on insects and disease managment of ornamentals, luisville kentucky. edited by d. peter, b. schultz. 4. steel, g.d. y j.h. torrie. 1985. bioestadística principios y procedimientos. primera edición en español. mcgraw-hill. impreso en méxico, d.f. 622 p. 5. yudin, l.s., w.c. mitchell and j.j. cho. 1987. color preference of thrips (thysanoptera: thripidae) with reference to aphids (homoptera: aphididae) and leafmires in hawaiian lettuce farms. j. econ. entomol. 80: 51-55. 81 received for publication: 14 december, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). dgcayons@unal.edu.co 2 agricultural services coordinator, c.i. banacol, apartadó (colombia). agronomía colombiana 31(1), 103-111, 2013 effect of fertilizer insertion in the harvested mother banana plant pseudostem (musa aaa simmonds) efecto de la inserción de fertilizante en el seudotallo de la planta madre cosechada de banano (musa aaa simmonds) felipe galvis r.1, andrés uribe v.1, gerardo cayón s.1, stanislav magnitskiy1, and juan sebastián henao2 abstract resumen the need for more efficient nutrient use in adverse conditions, such as droughts, facilitated the development of new alternatives for fertilizer application, such as direct insertion into the vascular system of the pseudostem of harvested banana plants (musa aaa simmonds), considering the plant interconnection between the mother plant and the sucker in succession. the objective of this study was to evaluate the effect of fertilizer insertion into the pseudostem of banana plants compared to the conventional soil fertilization system. the study was conducted at two locations (north and center of urabá region), setting different rates of fertilizer treatments (75, 100 and 125% of the commercial rate) inserted at different heights (0.6 m and 0.9 m) with a soil application of fertilizers as a control treatment. biometric (height, pseudostem diameter, number of leaves), physiological (specific leaf area and specific leaf weight), and production variables were evaluated in the plants. according to the results, it was evident that the 0.9 m insertion height of the fertilizer was better than 0.6 m and the soil application. although no significant differences were found between doses of fertilizer, we observed a trend of better performance for plants in treatments of 75% and 100% fertilizer dose inserted at 0.9 m. la necesidad de hacer más eficiente el uso nutrientes en condiciones adversas como la sequía ha permitido el desarrollo de nuevas alternativas de aplicación de fertilizantes como la inserción directa al sistema vascular del seudotallo o “troncón” de la planta cosechada del banano (musa aaa simmonds), teniendo en cuenta la intercomunicación que existe entre la planta madre y el hijo en sucesión. el objetivo del ensayo fue evaluar la eficiencia de inserción del fertilizante al troncón comparado con la fertilización edáfica convencional. el ensayo se realizó en dos localidades (zona norte y centro) de urabá (colombia), con cuatro dosis de fertilizante (75, 100 y 125% de la dosis comercial y fertilización edáfica) insertadas en el seudotallo a 0,9 y 0,6 m. se tomaron variables de crecimiento (altura, diámetro del seudotallo, número de hojas), fisiológicas (área foliar específica, peso foliar especifico) y producción. la inserción del fertilizante a 0,9 m fue más efectiva que a 0,6 m y que la fertilización al suelo. aunque no se evidenciaron diferencias significativas entre las dosis de fertilizante, se pudo observar una tendencia de mejor comportamiento de las plantas en los tratamientos de 75 y 100% de la dosis comercial insertados a 0,9 m. key words: fertilization, macronutrients, growth, production. palabras clave: fertilización, macronutrientes, crecimiento, producción. introduction in colombia, the banana (musa aaa simmonds) is one of the most important crops of agricultural production and is one of the largest export products, after coffee and flowers. the province of antioquia, specifically the banana region of urabá, has the largest production of banana in the country (díaz, 2005), where fertilizers are applied via foliar and soil applications according to soil and climatic conditions that may eventually limit the form and efficiency of application (flores and lópez, 1991). the need to search for alternative forms of fertilizer applications in periods of drought or extreme rainfall facilitated the emergence of new methods that permit the effective application of fertilizers that can function in any climate condition without relying on environmental factors or affecting yields. lópez and espinoza (1995) evaluated different forms of fertilizer placement in the banana and found no significant differences among the techniques used, as compared to the control (semicircle in front of the sucker in succession), while there was a slight tendency to increase bunch weight, return, and production volume (number of boxes/ha/year) when the fertilizer was placed in a hole in front of the sucker. it is worth noting that, in economic terms, the gain in weight and number of boxes is not worth the cost of the new methodology, so the cost/benefit ratio was less than when compared to other evaluated techniques (lópez and espinoza, 1995). 104 agron. colomb. 31(1) 2013 the study of flores and lópez (1991) suggests that a viable alternative in terms of costs and maximization of fertilizer use may be the insertion of fertilizer into the pseudostem of freshly harvested plants. this also obtained certain savings by reducing fertilizer losses due to leaching, volatilization of the product and fixing by soil colloids (shand, 1975). this technique involves direct insertion of the fertilizer into the vascular system of the pseudostem (topiban practice), where water is responsible for fertilizer solubilization and its further translocation to the sucker in succession due to intercommunication between the mother plant and the sucker plant that was proved by keshava and iyengar (1994), díaz (2005), cavalcante et al. (2005), and rodríguez et al. (2006). this technique provides the opportunity to apply different types of treatments to trees, such as injection of fertilizers and growth regulators, but must meet certain technical conditions to ensure that the application is effective, fast and without causing injury to the tree (ardila, 2010). the results of these applications were observed after two and four weeks and have been proven effective for three to five years after the application (rivas, 2006). considering the above, the objectives of this study were to analyze the effect of fertilizer inserted in a banana pseudostem as compared with a soil fertilization system, and identify the advantages and disadvantages of each of the application modes in terms of plant growth and production, and thus, sought to standardize this new alternative methodology of fertilization. materials and methods the experiment was conducted in an area of the golf of urabá located at 28 m a.s.l., with an average temperature of 28°c, relative humidity of 81.8%, average annual rainfall of 2,896 mm and annual evaporation of 1,303 mm. the experiment was located on two farms belonging to comercializadora internacional banacol, the rita maria farm (north region) and the retiro farm (central region), located in the municipalities of apartado and carepa, respectively. the plant material from banana (musa aaa simmonds) plants of the cultivar valery was used on the rita maría farm, and the cultivar grand naine was employed on the retiro farm. in each location, 84 freshly harvested plants were selected, having suckers in succession ranging between 1.80 m (for grand naine) and 2.00 m (for valery), ensuring the highest possible uniformity in terms of vigor. in order to determine the effect of fertilizer insertion into mother plant pseudostem on sucker growth and production, different treatments were established taking into account the insertion heights on the pseudostem and doses, since no clear methodology exists for the implementation of this technique in the banana. in order to set the insertion height, the results obtained by labarca et al. (2005) were taken into account and insertion heights of 0.9 and 0.6 m of the pseudostem were established. in the case of the fertilizer dose, it was determined from the basal dose (conventional edaphic, 100%), where the losses produced by different factors (leaching, volatilization, retention in the soil, etc.) and representing approximately 25% were eliminated. likewise, the basal dose was changed by the same percentage, i.e. a 25% increase and a 25% reduction in the basal dose were done, resulting in three different doses 75, 100 and 125% corresponding to 90, 120 and 150 g of fertilizers, respectively. the fertilizers used in the study were yaravera amidas™ (yara), potassium chloride nutrimon™ (monómeros colombo venezolanos), mezclas nórdicas™ (yara), abocol nitrofer calcio™ (abocol abonos colombianos), and ammonium sulphate nutrimon™ (monómeros colombo venezolanos). after setting different combinations and dose heights, the following seven treatments were established: 25% fert. +0.9 m; 25% fert. + 0.6 m; 100% fert. + 0.9 m; 100% fert. + 0.6 m; 75% fert. + 0.9 m; 75% fert. + 0.6 m; 100% fert. (control). for the experiment, 12 freshly harvested mother plants per treatment were selected that had a pseudostem of 1.80 m in height and were distributed randomly in lots of each farm. on each farm, 84 plants in total (12 replicates x seven treatments) were taken that were subjected to different treatments that consisted of drilling the mother plant pseudostem at different heights (0.9 and 0.6 m), where the fertilizers, at the different established doses (75, 100 and 125% or 90, 120 and 150 g), were inserted according to the fertilization plan established at each farm (same moment of application and product applied). the sampling was conducted on a weekly basis on the sucker plants; the following data were recorded and quantified: height and diameter of the plant (m). the height was measured from soil surface or pseudostem base to the apex of the insertion of the cigar leaf or the last leaf in sequence to open, whereas the pseudostem diameter was determined at 30 cm from the soil surface. emerged leaves (no). we counted the number of emerged leaves after application of treatments and the leaf emission rate was determined. 105galvis r., uribe v., cayón s., magnitskiy, and henao: effect of fertilizer insertion in the harvested mother banana plant pseudostem (musa aaa simmonds) leaf area, specific leaf area and specific leaf weight were determined in banana leaf area using the calculation proposed by martinez (1987): leaf area = length x width x 0.8 (1) specific leaf area (sla) was obtained by dividing a rectangular section of 50 cm2 of the middle part of the third leaf of each of the plants subjected to various treatments by the dry weight of the same section: specific leaf area = 50 cm2/dry weight (2) specific leaf weight (slw) was determined following the methodology of reyes et al., (2000), who used the specific leaf area: specific leaf weight = dry weight (mg)/leaf area (cm2) (3) production (kg). the bunch weight was an estimate because the plants were not suitable for harvest until the last observation. for that reason, the fingers located on the apical and subasal hands of the bunch were counted and the average weight of the fingers was determined. for statistical analysis of the data, the specific periods of agronomic importance in the banana, such as floral differentiation (stage 1) and flowering (stage 2), which occur after 2 to 4 weeks and 18 and 22 weeks after harvest, respectively, were taken. for the experiment, data for week 11 of floral differentiation and week 30 of bloom were taken, where over 70% of the plant population was in this period. these data were analyzed using a 3 x 2 + 1 factorial design, with three being the fertilizer dose factor (75, 100 and 125%), two being insertion height (0.6 and 0.9 m) and one being the control treatment. additionally, a duncan test was carried out using the statistical software sas® (sas institute, 1985). results and discussion plant height figs. 1a and 1b demonstrate the dynamics of height during the experiment, where the plants subjected to different treatments showed no significant differences in any of the stages evaluated on both farms. however, by week 30 or bloom (stage 2), the highest values were recorded for treatments 75% fert. + 0.9 m (1.32 m), 25% fert. + 0.9 m (1.29 m), and 25% fert. + 0.6 m (1.28 m), while the control had a value of 1.20 m on the rita maría farm, obtaining a 0.12 m gain when comparing 75% fert. + 0.9 m and the control. on the retiro farm, the best treatments were 75% fert. + 0.6 m (1.18 m), 25% fert. + 0.9 m (1.16 m) and 75% fert. + 0.9 m (1, 12 m) and the control was 1.09 m, with a height gain of 0.09 m when comparing 75% fert. + 0.6 m and the control. the tendency of height changes over time suggested that the gain in height in all treatments decreased as emergence or inflorescence approached, as reported by vuylskete et al. (1996), who considered musa sp. as plants of a determinate growth habit, where the vegetative growth stops once flowering occurs. these data indicate that the methodology of fertilizer insertion in the pseudostem presents results similar or superior to the control in terms of height. these results agree with the study of flores and lópez (1991), who found no difference when the fertilizer was applied to the soil in a semicircle around the sucker in succession. when the fertilizer was inserted directly into the pseudostem, apparently it was more easily absorbed by the plant and translocated to the suckers more quickly than when applied to the soil (labarca et al., 2005). likewise, the best results were seen when applying 75, 100 or 125% doses at a height of 0.9 m, while the lowest values were evident when the insertion was done at 0.6 m regardless of the dose, except for treatment 75% dose inserted at 0.6 m.this may be due to the water content in the pseudostem that exists below the insertion point and facilitates solubilization of the fertilizer, i.e. a higher water content exists at this point that allows a better dilution of the fertilizer as it is moving in the pseudostem by gravity force, approaching the corm. also, it can be inferred that there was more efficient translocation of dissolved fertilizer in the pseudostem to the sucker at a height of 0.9 m due to the pressure that that height exerted: considering the pascal law, the height, liquid density, and gravity determine the pressure value, therefore, the treatments at 0.6 m should have lower pressure values compared to the treatments at 0.9 m for the same dose. likewise, it could be that, when inserted at a height under 0.6 m, it is more difficult or inefficient for the flow of the fertilizer because the cell size becomes smaller as it approaches the ground or corm, thus preventing fertilizer translocation. since nitrogen is considered an element involved in the growth, development and production of dry matter within the plants (finol et al., 2004), the growth in height can be attributed to efficiency of translocation of this element, which is consistent with the results of lahav and turner, quoted by borges et al., (1997), who showed a positive correlation (r = 0.79) between the production of dry matter and n absorbed resulting in a greater height in some treatments. 106 agron. colomb. 31(1) 2013 plant diameter in figs. 2a and 2b, perimeter dynamics during the experiment may be evidenced, where the plants subjected to different treatments showed no significant differences at any of the developmental stages evaluated on both farms. towards stage 2, the higher values of pseudostem diameter were observed in treatments 25% fert. + 0.9 m (0.38 m), 25%fert. + 0.6 m (0.38 m), 75% fert. + 0.9 m (0.38 m), and 100% fert. + 0.9 m (0.36 m) while the control had a value of 0.33 m, with a gain of 0.06 m when comparing 25% fert. + 0.9 m, 25% fert. + 0.6 m, and 75% fert. + 0.9 m with the control for the rita maría farm. on the retiro farm, the best treatments were 25% fert. + 0.9 m (0.33 m), 75% fert. + 0.9 m (0.33 m) and 25% fert. + 0.6 m (0.32 m), while the control had 0.31 m, with a gain of 0.02 m in diameter for 25% fert. + 0.9 m and 75% fert. + 0.9 m as compared with the control. the absence of significant differences in the perimeters among the different treatments and the control match reports by flores and lópez (1991), who showed that the values of thickness of pseudostem were very similar when inserting fertilizer to the trunk of the recently harvested mother plant and applying it in a semicircle around the sucker in succession. the visual differences observed for plant diameter among the different treatments in our experiment were due to a better performance in treatments 25% fert. + 0.9 m, 25% fert. + 0.6 m, 100% fert. + 0.9 m and 75% fert. + 0.9 m, where three of these treatments involved the fertilizer insertion height of 0.9 m and were possibly due to the same explanation given for the plant height in terms of fertilizer insertion. figure 1. dynamics of plant height in banana plants subjected to the different treatments on the rita maría farm (a) and on the retiro farm (b) located in the municipalities of apartado and carepa (colombia), respectively. 0 0.4 0.8 1.2 1.4 0.2 0.6 1.0 time (weeks) p la nt h ei gh t ( m ) a 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0 0.4 0.8 1.2 1.4 0.2 0.6 1.0 time (weeks) p la nt h ei gh t ( m ) b 25% fert.+0.9 m 25% fert.+0.6 m 100% fert.+0.9 m 100% fert.+0.6 m 75% fert.+0.9 m 75% fert.+0.6 m 100% fert. 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 figure 2. dynamics of pseudostem diameter in banana plants subjected to the different treatments on the rita maría farm (a) and the retiro farm (b) located in the municipalities of apartado and carepa (colombia), respectively. 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.05 0.15 0.25 0.35 time (weeks) p se ud os te m d ia m et er ( m ) a 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.05 0.15 0.25 0.35 time (weeks) p se ud os te m d ia m et er ( m ) b 25% fert.+0.9 m 25% fert.+0.6 m 100% fert.+0.9 m 100% fert.+0.6 m 75% fert.+0.9 m 75% fert.+0.6 m 100% fert. 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 107galvis r., uribe v., cayón s., magnitskiy, and henao: effect of fertilizer insertion in the harvested mother banana plant pseudostem (musa aaa simmonds) the importance of this variable is due to the relationship between the circumference of the pseudostem and the bunch weight as indicative of vigor-weight proportionality (cuellar and morales, 2005). the formation of the inflorescence within the pseudostem begins after the floral differentiation process, therefore, thesize of the pseudostem could be related to the bunch size and weight, so that greater perimeter of the pseudostem could resultin increased bunch weight. from our data, it can be seen that the best treatments were those with the insertion height of 0.9 m. with respect to the dose, the best treatment was the highest dose (125%), wherein there may have been a better translocation of fertilizer, which agrees with results reported by fernández and garcía (1972), who evaluated the effect of nitrogen nutrition on the pseudostem and found that the correlation was higher for “circumference number of hands” than for “circumference bunch weight”, which indicates that with a thicker pseudostem, one could expect a greater number of hands. likewise, these authors mentioned that the reason for this difference seems to be that the weight of the bunches depends on the several aspects of cultural practices, while the number of hands is only dependent on the stages prior to differentiation, and that these are the same stages that control the circumference of the pseudostem. leaf area the plants subjected to different treatments in both farms showed no significant differences in leaf area at any of the evaluated stages (figs. 3a and 3b). however, towards stage 2, the higher values were observed in treatments 75% fert. + 0.9 m (1.93 m2), 25% fert. + 0.9 m (1.90 m2), and 25% fert. + 0.6 m (1.88 m2), while the control had a value of 1.80 m2, with a gain of 0.13 m2 when comparing 75% fert. + 0.9 m with the control for the rita maría farm. the retiro farm had the best in treatments 75% fert. + 0.9 m (1.88 m2), 75% fert. + 0.6 m (1.87 m2), and 25% fert. + 0.9 m (1.79 m2), while the leaf area for the control was 1.74 m2, with a gain in leaf area of 0.09 m2 when comparing 75% fert. + 0.9 m and the control. the behavior of the curves presented in both graphs fit a second degree polynomial model, where the gain in leaf area tended to decrease as the plant approached the emission of the inflorescence (week 30), which was probably due to a reduced rate of leaf emission (aristizábal, 2008). according to robinson and saúco (2010), the leaf area of the banana in the different clones (grand naine and valery) are similar, with a value of 2.89 m2, influenced by the number of leaves at flowering. the length and width of leaves were different and, for this reason, if the calculation is performed according to martínez (1987), it yields values of 1.96 and 2.45 m2 for grand naine and valery, respectively. this suggests that the leaf areas in the experimental zones presented lower values than those previously reported, presumably due to environmental conditions, but it should be empathized that the lower values of leaf area in retiro compared to rita maría were due to the morphological characteristics of leaves in the clones. since nitrogen is considered as an element involved in growth, development and production of dry matter within the plant (finol et al., 2004), its deficiency causes decreased plant growth, reducing the number of leaves and their size (lópez and espinosa, 1995) and short, thin and compact petioles (robinson and saúco, 2010); leaf area could be a variable associated with the concentration and availability of nitrogen and, for that reason, various experimental 0 1.0 2.0 2.5 0.5 1.5 le af a re a (m 2 ) a time (weeks) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0 0.8 1.6 1.8 0.4 1.2 0.6 1.4 2.0 0.2 1.0 le af a re a (m 2 ) b 25% fert.+0.9 m 25% fert.+0.6 m 100% fert.+0.9 m 100% fert.+0.6 m 75% fert.+0.9 m 75% fert.+0.6 m 100% fert. time (weeks) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 figure 3. dynamics of leaf area in banana plants subjected to the different treatments on the rita maría farm (a) and on the retiro farm (b) located in the municipalities of apar tado and carepa (colombia), respectively. 108 agron. colomb. 31(1) 2013 results are due to the efficient translocation of this element in each of the treatments. number of emitted leaves the dynamics of the foliar emission during the experiment showed no significant differences at any of the stages evaluated on both farms (figs. 4a and 4b). however, towards stage 2, plants had higher values in treatments 25% fert. + 0.9 m (17), 75% fert. + 0.9 m (16.5), and 100% fert + 0.9 m (16.3), while the control had a value of 16.1 for the rita maría farm. on the retiro farm, the best treatments were 75% fert. + 0.9 m (16), 25% fert. + 0.9 m (15.5), and 25% fert. + 0.6 m (15), while the value of leaf emission for the control was 14.7. considering the results, it could be concluded that there is little difference in the emergence of leaves in the different treatments compared to the control treatment, which is consistent with the results reported by flores and lópez (1991), who found a difference of 0.11 in leaf emission when comparing fertilizer insertion in the pseudostem and application to the soil in a semicircle. the results also show that, like the other assessed variables, we obtained higher values in treatments involving 0.9 m fertilizer insertion, regardless of the dose used. the emission of leaves stopped once the emergence of inflorescence occurred, indicating that the growth habit of the plant is determined (vuylskete et al., 1996), which coincided with results reported by irizarry et al. (1980), who observed that the corm, pseudostem, and leaves stop growing when the inflorescence emerges. from fig. 2, it could be said that, although there were equal or greater number of leaves in many treatments, this was not reflected in plant height, indicating that petioles and leaves had figure 4. dynamics of leaf emission in banana plants subjected to the different treatments on the rita maría farm (a) and on the retiro farm (b) located in the municipalities of apartado and carepa (colombia), respectively. figure 5. dynamics of specific leaf area in banana plants subjected to the different treatments on the rita maría farm (a) and on the retiro farm (b) located in the municipalities of apartado and carepa (colombia), respectively. 80 160 120 140 200 100 180 s pe ci fic le af a re a a time (weeks) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 80 160 120 200 140 220 240 100 180 s pe ci fic le af a re a b 25% fert.+0.9 m 25% fert.+0.6 m 100% fert.+0.9 m 100% fert.+0.6 m 75% fert.+0.9 m 75% fert.+0.6 m 100% fert. time (weeks) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0 8 16 18 4 12 6 14 20 2 10 le af n um be r a time (weeks) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0 8 16 4 12 6 14 18 2 10 le af n um be r b 25% fert.+0.9 m 25% fert.+0.6 m 100% fert.+0.9 m 100% fert.+0.6 m 75% fert.+0.9 m 75% fert.+0.6 m 100% fert. time (weeks) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 109galvis r., uribe v., cayón s., magnitskiy, and henao: effect of fertilizer insertion in the harvested mother banana plant pseudostem (musa aaa simmonds) short, thin and compact internodes, (robinson and saúco, 2010), possibly due to a deficiency in nutrient translocation. according to the literature, the deficiencies of various elements delay the leaf emission rate (number and timing of leaf appearance) such as nitrogen, phosphorus, potassium and calcium (lópez and espinosa, 1995). for this reason, we can conclude that treatments involving the height of 0.9 m for fertilizer insertion were more efficient in the translocation of these nutrients (especially n, k, and ca, elements presented in the added fertilizer). additionally, the pseudostem may store both major and minor elements, which can complement and meet the nutritional requirements of the plants. specific leaf area figs. 5a and 5b evidenced dynamics of sla during the experiment, where plants subjected to different treatments had no significant differences in sla on the two farms. although no significant differences were found between the treatments, it is valid to note that during stage 1 (floral differentiation), the decline in sla was more pronounced, with a reduction from 178 to 110 m2 g -1 on the rita maría farm, approximately, and a reduction from 216 m2 g -1 to 112 m2 g -1 on the retiro farm. after this stage, decreasing sla values ranged from 110 to 85 m2 g -1 at the rita maría farm and from 112 to 85 m2 g -1 at the retiro farm, showing a less pronounced decrease at the end of the experiment for both farms. the decreasing sla was due to its inverse relationship with plant height, i.e., the decrease in sla was due to plant growth as the plant was reaching maturity (pérez et al., 2004). similarly, this behavior for sla was also related to nitrogen content in the plant, since pérez et al. (2004) reported that the nitrogen content in plants diminishes as the plant grows and therefore shows a decline for this variable. a similar, more pronounced trendoccurred at the floral differentiation stage in our study, when the content of nitrogen in the plant was higher since at this stage of the life cycle, the plant presented maximum vegetative growth; this serves as an explication of a more pronounced reduction of sla at the stage of floral differentiation. finally, the reduction in sla may be attributed to an alteration in the structure of leaves, increasing concentration of nutrients or non-structural carbohydrates in the leaves (newton, 1991); this reduction is the result of an inability of the plant to assign these compounds to structural growth (bazzaz et al., 1987; baxter et al., 1994). specific leaf weight figure 6 evidence dynamics of slw during the experiment, where plants subjected to different treatments showed no significant differences on the two farms. although no significant differences were found among the treatments, during stage 1 (floral differentiation) the largest increases of treatments were observed, where there was an increase from 0.006 to 0.008 g m-2 on the rita maría farm and an increase from 0.005 to 0.009 g m-2on the retiro farm. after this period, the increases in slw ranged from 0.008 to 0.0011 g m-2 on the rita maría farm and from 0.009 to 0.0011 g m-2 on the retiro farm, showing a large reduction of slw at the end of the experiment for both farms. the behavior of this variable is appropriate in banana plants and related to the sla, since the variables are reversed, i.e. taking into account the leaf area and the dry weight of leaves, it can be noted that while sla decreased with time, slw increased during the same time of the experiment. figure 6. dynamics of specific leaf weight in banana plants subjected to the different treatments on the rita maría farm (a) and on the retiro farm (b) located in the municipalities of apartado and carepa (colombia), respectively. 0.004 0.008 0.012 0.006 0.010 0.007 0.011 0.013 0.005 0.009 s pe ci fic le af w ei gh t a time (weeks) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0.004 0.008 0.006 0.010 0.007 0.011 0.012 0.005 0.009 s pe ci fic le af w ei gh t b 25% fert.+0.9 m 25% fert.+0.6 m 100% fert.+0.9 m 100% fert.+0.6 m 75% fert.+0.9 m 75% fert.+0.6 m 100% fert. time (weeks) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 110 agron. colomb. 31(1) 2013 slw can have a very close relationship with the nitrogen content in the plant and over time, slw is stabilizing as the plant reaches the flowering period, a similar trend is presented by the nitrogen content, while, on the other hand, sla decreases as the plant is approaching the maturation period in which the nitrogen content is lessening. production fig. 7a shows the trend in the number of hands in bunches of plants under the experiment, where no significant differences were observed among the treatments, but a slight upward trend in treatments 25% fert. + 0.9 m (6.8) and 75% fert. + 0.9 m (6.8) compared to the control (6.6) was recorded, which may indicate that the methodology studied can be equal to or superior to soil fertilization in a semicircle around the sucker. also, if one compares the pseudostem perimeter, it shows that the treatments of 90-125% (25% fert. + 0.9 m) and 90-75% (75% fert. + 0.9 m) were those with the best results. this is consistent with results reported by fernandez and garcia (1972), who evaluated the effect of nitrogen nutrition on the circumference of the pseudostem and found that the correlation was higher in the circumference number of hands relationship than in the circumference weight of bunches relationship. in fig. 7b, it is evidenced that for the number of fingers on the apical and subapical hands, significant differences were not found between the different treatments according to duncan test, suggesting that the methodology studied (insertion of fertilizer at harvested pseudostem) does not affect the production of fingers compared with the conventional methodology, results similar to those found in the study by flores and lópez (1991). the variation of the fingers on different hands is due to the position of the hands on the rachis; the first hands have more fingers than preceding hands, which have a similar number of fingers (vargas, 1987). in the graph of bunch weight (fig. 7c), a similar behavior in treatments involving the insertion height of 0.9 m, regardless of dose, is shown, i.e., treatments that were applied to 0.6 m showed the lowest values in each of the doses (25% fert. + 0.6 m: 20.5 kg, 100% fert. + 0.6 m: 20.2 kg, and 75% fert. + 0.6 m: 18.5 kg) compared with applications that were made at 0.9 m (25% fert. + 0.9 m: 21.8 kg, 100% fert. + 0.9 m: 22 kg, and 75% fert. + 0.9 m: 21.2 kg), possibly due to the translocation efficiency of nutrients when the insertion was made at a greater height. regarding the control treatment, a value of 21 kg was estimated, indicating that no major differences were found with other treatments, similar to results reported by flores and lópez (1991), who found a figure 7. a.average number of hands collected from banana plants subjected to different treatments. b. number of fingers on basal and apical hands of banana plants subjected to different treatments. c. estimated bunch weight of plants subjected to different treatments. means with different letters indicate significant differences according to duncan’s test (p≤0.05). 25 % f er t. + 0. 9 m 25 % f er t. + 0 .6 m 10 0% f er t. + 0 .9 m 10 0% f er t. + 0 .6 m 75 % f er t. + 0 .9 m 75 % f er t. + 0 .6 m 10 0% f er t. 0 10 20 5 15 25 treatments w ei gh t o f b un ch es ( kg ) c no. fingers apical no. fingers sub-basal 0 10 20 5 15 25 n um be r of fi ng er s b 0 2 4 7 1 3 6 8 5 n um be r of h an ds a difference of 0.60 kg, while in our experiment, we found a difference of 0.8 to 1 kg when comparing treatments 25% fert. + 0.9 m and 100% fert. + 0.9 m, respectively. 111galvis r., uribe v., cayón s., magnitskiy, and henao: effect of fertilizer insertion in the harvested mother banana plant pseudostem (musa aaa simmonds) the methodology of fertilizer insertion in the pseudostem of the harvested mother plant is equal to or superior to soil fertilization in a semicircle around the sucker, which could represent economical benefits due to a more efficient application of fertilizers in the culture. although no significant differences were found between doses of fertilizer, a trend was observed of better plant performance in treatment of 75 and 100% fertilizer dose inserted at 0.9 m. literature cited ardila, y.p. 2010. efecto de micronutrientes (b-zn), aminoácidos y fosfitos sobre la producción y calidad del banano (musa aaa simmonds var. williams) en la zona de urabá. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. aristizábal, m. 2008. evaluación del crecimiento y desarrollo foliar del plátano hondureño enano (musa aab) en una región cafetera colombiana. agron. 16, 23-30. baxter, r., t.w. ashenden, t.h. sparks, and j.f. farrar. 1994. effects of elevated carbon dioxide on three montane grass species. i. growth and dry matter partitioning. j. exp. bot. 45, 305-315. bazzaz, f.a., n.r. chiariello, p.d. coley, and l.f. pitelka. 1987. allocating resources to reproduction and defense. new assessments of the costs and benefits of allocation patterns in plants are relating ecological roles to resource use. bioscience 37, 58-67. borges, a., a. gomes, and l. da silva. 1997. solos, nutrição e adubação a cultura da banana. embrapa; ministerio da agricultura e do abastecimiento, cruz das almas, brazil. cavalcante, a., e. valadares, and u. tiburcio. 2005. interdependência na absorção e redistribuição de fósforo entre planta mãe e filha de bananeira. rev. bras. frutic. 27, 255-259. cuellar, j. and m. morales. 2005. efecto de la densidad y sistema de siembra sobre el rendimiento en banano musa aaa variedad williams en la zona bananera departamento del magdalena. undegraduate thesis. universidad del magdalena, santa marta, colombia. díaz, a.c. 2005. respuestas fisiológicas, productivas y de la mancha de madurez del banano (musa aaa cv. grand naine) a la aplicación de calcio en la zona de urabá. undegraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. fernández, e. and v. garcía. 1972. effect de la nutrition azotée sur le circunference du pseudotronc. fruits 27, 509-512. finol, j., l. fernández, c. nava, and d. esparza. 2004. efecto de fuentes y dosis de nitrógeno sobre la producción y calidad del fruto del banano (musa grupo aaa subgrupo cavendish clon grand naine) en la planicie aluvial del río motatán. rev. fac. agron. 21, 220-230. flores, c. and c. lópez. 1991. formas de colocación de fertilizante en el cultivo de banano. pp. 3-8. in: book of abstracts, reunión acorbat 91. acorbat, villahermosa, mexico. irizarry, h., s. silva, and j.v. chandler. 1980. nutrient uptake by intensively managed plantains as related to stage of growth at two locations. j. agric. univ. puert. rico 65, 331-345. keshava, m. and b. iyengar. 1994. effect of time and method of placement on the absorption of phosphorus by robusta banana. indian j. hortic. 51, 130-135. labarca, m., l. sosa, d. esparza, c. nava, l. fernández, and a. villar. 2005. evaluación de la colocación del fertilizante en la planta madre una vez cosechada sobre las variables de crecimiento y producción en el cultivo del plátano harton (musa aab). rev. fac. agron. 22, 408-420. lópez, a. and j. espinosa. 1995. manual de nutrición y fertilización del banano. inpofos, quito. martínez, g.a. 1987. determinación del área foliar mínima en plátano en el trópico húmedo. rev. ica 19, 183-187. newton, p.c.d. 1991. direct effects of increasing carbon dioxide on pasture plants and communities. new zeal. j. agric. res. 34, 1-24. pérez, j., e. garcia, j. enríquez, a. quero, j. pérez, and a. hernández. 2004. análisis de crecimiento, área foliar específica y concentración de nitrógeno en hojas de pasto “mulato” (brachiaria híbrido cv.). téc. pecu. méx. 42, 447-458. reyes, m., m. villegas, m. colinas, and g. calderón. 2000. peso específico, contenido de proteína y de clorofila en hojas de naranjo y tangerino. agrociencia 34, 49-55. rivas, d. 2006. inyecciones sistémicas en los arboles. universidad autónoma de chapingo, chapingo, mexico. robinson, j.c. and v.g. saúco. 2010. bananas and plantains. 2nd ed. cabi, wallingford, uk. rodríguez, c., g. cayón, and j. mira. 2006. influencia del seudotallo de la planta madre cosechada sobre el crecimiento y producción del hijo de sucesión en banano (musa aaa simmonds). agron. colomb. 24, 274-279. sas institute. 1985. statistical analysis system institute. 5th ed. cary, nc. shand, c. 1975. investigations on the use of micropore-release packet fertilizer. investigaciones sobre la utilización del descargador de fertilizantes por microporos. annual report 1974. banana board, kingston. vargas, g. and m. soto. 1987. comparación en calidades y rendimientos del fruto del banano de los clones “grand naine” y “valery”. boletin técnico. catie, turrialba, costa rica. vargas, a., m. araya, s. rojas, and p. román. 2005. effect of removing or leaving the suckers at flowering of plantain (musa aab, cv. ‘false horn’ type) on bunch weight and foliar nutrient content of the parent plant. sci. hortic. 107, 70-75. vuylskete, d., r. swennen, and e. de langhe. 1996. field performance of somaclonal variants of plantain (musa aab). j. amer. soc. hort. sci. 121, 42-46. volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf la coyuntura en el sector agropecuario nilson lopez sotointroduccion en terminoa generales, la funci6n de la agrtcultura en e! desarrollo econ6mlco y los instrumentas de polltica mas indicados para al efecto, son toplcos conocldos y sabre elias no hay mayor dtscuston. la primero ttene que ver con el crecimiento del producto agricola, la ampliaci6n del mercado interno, la generaci6n de excedentes de capital, una fuente de bienestar social, la generaci6n de empleos productlvos y traenterencta de mana de obra a otros sectores, la provisi6n de dtvtsas. de otro lado, existe un cuerpo qenenco de pollticas, al cuai peri6dicamente se ie hacen ajustes; mas adelante se expftcttaran alqunas de elias. pecos uenen dudas sabre la persistencia del problema agrario an 81 pals; en al marco anotado, el sector no cum pie adecuadamente el rot que ie compete en un proceso de desarrollo econ6mico y social. bajo dtstintos enfoques, se han presentado varias explicaciones de ta suuacton. de elias se podrlan deducir hip6tesls como las siguientes: es un problema de incentivos econ6micos? (preclos, coetos. rentabllidad); la generaci6n -difusi6nadopci6n de tecnologfas se encuentra en los niveles adecuados?, se tlenen restricciones por parte de la demanda (interna y externa)?; habrla un excesivo incremento en la renta absoluta y diferencial del suelo?; el papel interventor del estado no es etrcrente para conciliar la racionalidad individual con el interee general?; existen tall as en el mercadeo, en el credtto, en infraestructura, en la organizaci6n institucional, en la polltica cambiaria, en una palabra : en la polltica agraria?; se trata de un problema cultural con componentes de educacl6n, tradlci6n y val ores? ; en un plano mas general se tratarfa de una 6ptlca deliberada del desarrollo que preterencia la industria? 1). en este articulo can base en trabajos recientes sobre el sector, se hacen algunas consideraciones -ilgadas en buena parte a las hip6tesis citadassabre 10 que ha sido el desenvolvimiento del agro bajo el actual gobierno, el eual como es obvlo suponer, se inlcl6 en medio de una gran expeetatlva, can el sector agropecuario en un plano de prloridad y reetifleaci6n, pero al pareeer sin lograr en 191a la techa, los resultados esperados par todos . • profesor asoclado, facultad de agronomra . .!t en estos lnterrogantes no sa hace referencla expllclta a la incldencla que sabre todo el asunto tlene la estructura de la tenencla de la tierra y el capital, a julclo de muchos, uno de los elementos centrales para expllcar el problema global 119 la politica agraria actual sa podrta empezar preguntando, en que rnedida habra cambiado la situaci6n sectorial, en estos oos utttmoe anos. un titular de prensa, sobre apreclaciones de la sac, es muy revetecor sobre el particular: "y al final, [todo sigue igual!" v; poslblemente aparezca exagerada est a afirmaci6n, pera como se vera mas adelante, tal vez no se ateje mucho de 18 rsalldad. en este gobierno 'jj, a pesar de que se habl6 al comienzo de un "vuelco radical" en la politics para el sector, tarnbien se puede decir que sus planteamlentos sobre el asunto, son los convencionales. veamos: fortalecer la agricultura y /8 ganaderla para garantizar com ida y divlsas; elevar el ntvet de vida der sector ; mejorar el proceso de comerclalizaci6n yen general otros programas especlficos (credlto, prectos de sustentaclon, fortaleclmlento instltucional, etc.) : apoyar las exportaeiones y promover obras de infraestructura, programas de investigaci6n, asistencta tecntca y dotaci6n de tlerras. el prop6sito es el de revitaltzar el campo, sector que no est a cumpllendo sus funelones basicas -alimentos y divisascomo eonsecuencia de la recesl6n del mercado mundial, el atraso cambiarto, bajas en la demanda tnterna, disminuciones en la rentabilidad y en la productividad, restricciones en los recursos publlcos para el sector y detlclencia en la organizaci6n lnstltucional. las decisiones expllcitas de plltlea apuntan a una reducci6n en 105 costos de producci6n, manejo cambiarlo ccrrecto, mejoramiento del dri, elevacl6n del cat, expansi6n de la trontera agrlcola, reestructuraci6n y tortaleeimiento deiica, recuperacl6n para el ministerio de agricultura de su papel rector. en general, el uso adecuado de los instrumentos de polltlca agraria conocidos, asl como "proteger rotundamente las actlvidades del agro" 11. la presentaci6n de la situacl6n en estos terminos, entonees, no se diferencla mucho de una visi6n ortodox8 sobre el manejo del sector. sin la pretensi6n de hacer una evaluacl6n del resultado de las pollticas apticadas, exlste la impresi6n de que el problema agropecuarlo persiste, con tendencia al deterioro, a pesar de 6xltos clrcunstanclales, como es el caso del algod6n. en etecto, y haciendo abstracci6n del conocido enredo de las cifras del sector, el cracimianto de la producci6n agropecuaria durante los ultimos anos ha sido muy bajo. asl, al ministerio de agricultura situa la tasa de crecimlento para 1983 en 2.1 %, pero la sac la estima en un poco arriba del1 %; segun la misma entidad, sin inclufr cafe, dicha tasa entre 1979 y 1982 fue de -1.9% y entre el ultimo ano y 1983 permaneci6 practicamente constante. cega califica de un "tanto an6malo" el panorama de la ganaderla durante el primer trlmestre de 1984, entre otras razones, por lrregularidades climaticas y el incremento del sacrlficio de machos; en la parte agricola afirma que la reactivacl6n no va a liegar, y que por 81 contrario la problematica agrfcola se hace mas compleja, pues par ejemplo, el crectllo otorgado por el fondo financiero agropecuarlo para cultivos transitorios, a 30 de marzo de este ano, disminuy6 un 18.3% en area, en relaci6n can 81 perlodo enero-marzof83 (sorgo, arroz riego, soya, arroz secano, los mas afectados). gtros dicen que en el major de los casas, la tan pregonada reactivaci6n, estarla en entredlcho. g; ei t1empo. bogota: marzo 3, 1984 (ref. documento de la socledad de agrlculloreos de colombia sac). aparte de este documenlo para la sltuacl6n actual baslcamente se revisaron dnp minagrlcultura. lineamiento de polltlca pre,.. el sector agropecuarlo (v.... 16n concertada). bogota: marzo, 1963 y corporacl6n de estudios ganaderos y agrlcolas cega, coyuntufll agropecuaria. primer trimestre1984. bogota: mayo, 1984. ~ vease alocucl6n del presldente bellsarlo betancur de agosta 24,1984. it ibid. valise tambion 81apane "medidas de politics" en dnp mlnagrlcullura. op. cit. p.9. 120 las razones del mantenimlento de este estado de casas, para la sac se sttuan principal mente en el descenso de la rentabllidad relatlva del sector (baja de los preclos de los productos y sobretodo incremento real de los costos de producci6n). sequn cega, la oferta adiclonel de carne tropieza con la estrechez del mercado interno y las pocas posibilidades del externo; este tam poco ofrece salida para el exceso de oferta de leche. rubro que sigue teniendo graves deficienclas en su mercadeo interno; adernas, los preclos de estos dos rubros han descendido en termtnos reales. la ceroa de los cultivos trananortos. no es teen asociarla a un tactor central, de acuerdo a la mlsma tuente; algunas acciones del ldema, baja en la rentabilidad, factores cnmancos. dificultades en la demanda interna y externa, serlan las causales mas rejevantes. por su parte el ministro de agricultura en el xxii congreso nacional agropecuario (diciembre/83), atlrm6 que la inseguridad en el campo y la fait a de colaboraci6n del sector privado -en la parte social y particular con relaci6n al plan de rehabilitacl6nde contlnuar, trustrarlan los proposttcs de la estrategia de desarrollo agropecuario de este gobierno. recientemente en una intervenci6n en ia ciudad de neiva flj, inst6 a todas las fuerzas del sector a "poner su cuota de estuerzo para velvet al campo 0 el pals en poe as anos sutrtra los rigores de una catastrote deticitaria de alimentos"; despues de hacer un recuento de las medidas del actual gobierno para reaetlvar el agro, reconocl6 que "no son suficientes" dadas las eircunstanclas de la coyuntura eeon6mlca, y habl6 de los proyectos que se presentaran al congreso sobre modificaciones a la ley 5a./73 (particularmente la inclusi6n de l a comercializaei6n de productos) y polltiea de uerras. se quiere ahora mas en el plano de los interrogantes, que de las respuestas, hacer algunas consideraeiones sabre las medidas anunciadas par la actual administraci6n, para avanzar en el camino de las soluclones al problema agrario. la reduccl6n de los costos de producci6n no se ha logrado: en este ana para la sac, los insumos tend ran aumentos pro babies entre el 25 y el 32%, los de la mana de obra un 26.8°/g y los cost os totales tend ran inerementos alrededor del 23%; to anterior frente a alzas men ores de los precios de sustentaci6n (5% el pasado semestre en la mayorla de los produetos, excepci6n de eebada, frljol, soya y trigo) y las metas de indice de inflaei6n, deberla estar ligado con la mencionada baja en la rentabilidad. ei manejo cambiario para superar el rezago de la moneda naclonal, puede ser un arma de doble filo, pues si de un lado estimula las exportaciones, encarece los insumos importados. efectivamente, la tasa de devaluaei6n se aceler6 y en 1983 lieg6 a un 27%, esperandose para este ana un nlvel similar; esta medida reclamada de tiempo atras, no ha surtido todo el eteeto esperado, dado que los mercados mundiales de algunos produetos siguen deprimidos (azucar, arroz) y las poslbllidades de eomplementaci6n de un cat 0 cert alto, tropiezan con la restriceiones tiscales. si se ha retlejado claramente en las alzas de fertilizantes, plaguieidas, herbleidas, etc., que tienen un componente importado del 70-75%, yen las de maquinaria y equipo que tienen uno mayor; adem as deben adicionarse las dlticultades actuales de las importaelones. sin protundlzar en el tema, es bien sabido que el grueso de las polltieas agrarias de nuestro pals, se dlsenan pensando baslcamente en la agrieultura eomereial; para el sub-sector tradicional cam pesina ~ prod"uctor de alimentos, 10 normal es que hayan programas 0 ~ "r.lomar al cempo0 11.,...1 cetestrol.". bogota: ei tlempo, julio 5,1984. ~ aqul sa aebe excluir 81 caf6; este rubro par sus partlcularldades y significado en el seclor, aparece bien diferenclado de los dem4s. no esla par dem4s puntualizar que en la coyuntura, el mercado externo del grano se encljenlra en un buen momento. 121 paquetes especlttcos. par eso resulta muy importante saber hasta d6nde se ha mejorado la acci6n del dri (programa de desarrollo rurallntegrado); este programs en el pasado ha ten ida una baja cobertura frente at potencial de beneficiartoe. et debate reciente no se ha centrado tanto sabre su efectividad a ntvel de campo, sino sabre su organlzaci6n tnstttuctonal, at principia se dtto que necesarramente debra desvincularse de planeaci6n nacional, luego que se iba a convertir en un instituto descentralizado v ahara se afirma que pod ria resultar mejor transformarlo en un "fonda especial", adminislrado por et ministerio del ramo. sabre el cat -como bien se sabe, una forma de subsld!c a las exportacionesva se hizo alguna referencia; es cierto que ha side incrementado, favoreclendo en especial aigod6n y banano. la expansion de la frontera y la adecuaci6n de tierras, son actividades a largo plazo, ligada ta segunda a la hoy diffcil financiaci6n externa, y para la cual apenas empiezan las respecttvas licilaciones. no se eeta en condiciones de prectsar hasta d6nde se ha expandido el area aqropecuarta: lampoco es posiote decir si los instrumentos fiscales -aunque por ejemplo la renta presunliva es mas una excepcton. que ta normahan modificado la utilizaci6n de lierras ociosas y cuanto se ha consolidado el proceso de cotonizacl6n, mas aun, si la conocrca disminuci6n de mucnas de las actividades del incora, no se ha superado. en cuanto a la reestructuracion y tortalecimlentc deilca, punic de partida esencial para salir del estancamiento tecnol6gico, poco es el avarice etecttvo : apenas recientemente han sldo puestos en marcha, por lentitud de algunas decisiones burocraticas y dificultades presupuestales para las conlrapartidas al credito del banco mundial, de aproximadamente sus 63.0 millones. aqul mismo se podrla hacer referencia a la recuperaci6n del papel rector del ministerio del ramo y a la reorientaci6n de recursos fiscales hacia el sector, para liegar a unas conclusiones similares. en el ministerio hace un ano se adopt6 una nueva organizaci6n interna, mas aparente que real, pues por ejemplo el rol de los institutos descentralizados sigue slendo el mismo y no parece que los niveles de coordinaci6n en los pianos institucional y regional, hayan mejorado 11. para otres instrumentos tradicionales de polltica agraria, el panorama tam poco es alentador. una capacidad efectiva de intervenci6n del ldema en el mercado, trepieza con el problema estructural de su financiaci6n. este mismo aspecto viene afectando a la caja agraria, anadido ala ya mencionada disminuci6n del ~rea financiada con creditos del ffap. lo propuesto para el ~rea de los recursos naturales renovables, no pasa de las buenas intenciones. la polftica de comercio exterior responde ahora mcis a un criterio proteccionista, pera algunos preduetos habra que importarlos sin remedio y a precios altos (oleaginosas, p. e.). una breve consideraci6n aparte para un instrumento, que por 10 menos en ios (jltimos diez anos, ha estado colocado en un plano secundario. la reforma agraria aparece ahora en el centro de un debate que as recurrente; muy ligado en la actualidad al problema de la paz en el pals, el expresidente l6pez m. en el pasado congreso ganadero de cartagena, afirma que constituye "clave de la guerra a de la paz", y la sac est a de acuerdo can una eficaz pero euidadosa reforma agraria, que no oeaslone sobresaltos a la producci6n agropecuaria. todo 10 anterior -en medio de una verdadera montana de papel11 la sac afirma que hasta mayo de 1984 solo se ha glrado el 28% de las aslgnaciones correspondlentes a dicho perlodo, sltuacl6n que no mejorara en 1985, dado el marco de una generalizada crisis 'iscal. igualmente en su con capto, se continua can mlnlsterlo de agricultura sin "ia suficienle capacidad llk:nlca nl operatlva para influanclar los rumbas de la pol/tica econ6mica en general y de la agropecuarla en particular". vease: 1i sac y 's rs'oema agrsrls (edltorlal).bogotli: rev.nacional de agricultura no. 867,junia, 1964. 122 genera reacciones como la del gobierno que presenta un proyecto para mcdiflcar ta legislacl6n vlqente (el cual a su vez , despierta postctones encontradas) y oposici6n vertical de algunos ganaderos y agricultores (p. e. "ei comue de agricultores de ia otenaqa grande de lorlca'' y comunicados sin firma, en vanes peri6dicos del pals). por ultimo, si al interior del sector euceoe 10 anotado, se podrla censer entonces que tal vez la rarz de la perststencta del problema agrario estarla en una cpttca dellberada del desarrollo, que preferencia la industria; es clara la tenoencra en los utttrnos enos para incentivar los sectores energ~tico, industrial y de la construcci6n, a pesar de que nuestra ventaia comparativa en el contexto de una economla mundial, eslarla en el sector aqropecuar!o. ei argumento ha cobrado renovada vigencia y sobre el particular la sac propane como ayuda para resolver los problemas del sector, dentro de una estrategia global, crecrsamente "una nueva estrategia del desarrollo", pues "en ra mayorfa de los parses la pobreza rural y urbana as el resunaoo de polfticas econ6micas sesgadas que discriminan en contra de la agricultura y adernas estimulan el uso de tecnologlas intensfvaa en capital". §j. consideraciones finales hasta ahara bastcamente no se ha hecho otra cosa que consignar apreciaciones y cifras de entidades gubernamentales y gremiales; el cuadra que de au! se deduce no es nada alentador una aproximaci6n a fa realidad y la opini6n de muchos p r oouct ores , confirman las aseveracionea presentadas. cega nuevamente al analizar e! segundo trimestre de 1984, consider6 que no mejoran las perspectivas econormcas para el agro. algunos aspectos, no por conocidos deben dejarse de puntualizar. la pobreza y marginamiento de grandes sect ores campesinos, lejos de resorverse, se aguidiza, como 10 reconocen par estos dfas -se dirla que por enesima liezlas mas ahas autoridades del ministerio del ramo; tam poco es nada nuello afirmar que buena parte de los problemas de orden publico en el campo, liene una base en este estado de casas. hemos liislo que este gobierno, a pesar de sus manifeslaciones en lorno a una rellisi6n de 10 que habla sido et manejo sectorial, se ha mentenido dentro de una ortodoxia conceplual y operativa; solo que con poca forluna, pues la situaci6n no mejora. ahora, hasta donde par ejemplo, el comportamiento del mercado mundial y el modelo de desarrollo son elementos centrales del problema?; no sera mejor repehr, que si bien estos factores iienen una incidencia, el grueso de los errores se debe buscar en el manejo interno del sector, en la lalta de erradicaci6n de viejos vicios, en la ausencia de planeaci6n, en el conocido desajuste institucional, et., etc. es claro que hoy no se dlscute la gravitaci6n fundamental del conjunto de la economfa, sabre cad a sector en particular. pero en cada uno de elias la responsabitidad primaria del exito o del fracaso, es de la competencia de sus distintos agenles, empezando por los gobernantes. nadie entiende como en el dri pasan dos anos en la deflnicl6n de su organizaci6n institucional. tampoco como en el ministerio, ente debil yean poca capacidad de control sobre sus instltutos, cad a an'o se revisa su organigrama y a partir de alii se dllatan las decisiones, se modifican otras, liegan constantemente nuevos "asesores" y se da pie para que algunos mandos medias, determinen de motu propio que es 10 mejor . ..aj ithd. 123 pero no todo anda mal; es justo reconocer en primer lugar, que los problemas no son todos de ahora. igualmente la capacidad y entereza de nuestros agricultores y de muchos productores del sector, han dado at traste muchas veces can los pron6sticos mas pesimtstas. algunos elementos de polltica empiezan a dar los resultados esperados; p. e. la protecci6n de la producci6n nacional, se refleja en incrementos del area sembrada en sorgo, soya, mafz. si bien ra demanda agregada no mejora, para /a aferta es buena el reajuste de precios que se viene produciendo en venezuela y ecuador, par la competencta que impllcaba el contrabando de bienes agropecuarios desde esos parses, se estlma tarnblen a [utero del gobierno y de algunos expert os econ6micos, que por prlmera vez en los utttmos enos, se tendrfa una tasa positiva de crecrmtento de alrededor del 2% en 1984. en fin, en media de la diflcil situaci6n que vlve el pals a ralz de la grave crisis fiscal, no sabra punlualizar que los alimentos en estes epocas constituyen un factor central de atencl6n. por eso a pesar de las restrtcctones de todo orden que se vtven, at sector no se debe descuidar. por ultimo, serla muy conveniente en el terreno de las soluciones, doslflcar mejor las energlas y oeotcarse menos, a 10 que de ttempo en ttempo, se pone de "moda"; este es el caso actual de la reforma agraria. muy pocos ponen en tela de juicio, /a necesidad de una verdadera reforms de ia estructura de la tenencia de ra tierra sl se quiere resolver real mente el problema agrario; pero tam poco hay dudas de que mientras no haya voluntad y decisi6n polltica para hacerlo, mucnas crscustones sobre el asunto no pasaran de un interesante ejerctcto intelectual, que nuestros campesinos, como se ha vista en varias oportunidades, no estan dispuestos a toferar indefinidamente. bogot~, septiembre de 1984. 818l10grafia 1. betancur, b. alocucl6n sobre el sector agropecuarto. bogot~, agoslo 24, 1982. 2. corporacion de estudios ganaderos y agrfcoias cega. coyuntur. agropecuarla. primer trimestre 1984. bogota, mayo, 1984. 3. . coyuntur. agropecu.rl •. segundo trlmestre 1984. bogot~, agoslo, 1984. 4. departamento nacional de planeacion dnp ministerio de agricultura. l1ne.ml.ntoa de polltlca p.r. el sector agropecuarlo (v.rsion concertada). bogota, marzo, 1983. 5. ei tlempo. "y al final todo algu. igu.i". bogota, marzo 3, 1984. 6. . "retornar.1 campo 0 !lag.r. i. c.t.atrof .... bogota, julio 6, 1984. 7. lopez, n. esquema del 0lagn6sllco regional agropecuarto. bogol~: fac. de agronomlamimeo., 1984. 8. sociedad de agricultores de colombia sac. la sac y la reforma agrarla (editorial). bogota; rev. nacional de agricultura no. 867, junlo, 1984, 124 autores invitados algunos aspectos de los hongos del genero fusarium y de la especie fusarium oxysporum sorne aspects of fusarium genus and the fusarium oxysporum species germán arbeláez torres profesor titular facultad de agronomía universidad nacional de colombia resumen ante la propuesta de utilizar el hongo fusarium oxysporum f.sp. erythoxyli para el control biológico de las plantas de coca en colombia, se ha abierto una amplia discusión en distintos ámbitos nacionales sobre las bondades y los aspectos negativos de su aplicación. sin embargo, en dicha discusión se ha notado un gran desconocimiento sobre el hongo fusarium oxysporum. en este artículo se presentan diversos aspectos biológicos y patológicos del género fusarium y de la especie fusarium oxysporum. abstract since the proposal of the utilization of the fungus fusarium oxysporum for biological control of coca plants in colombia, there is a serious discussion on different colombian meetings about the advantages and disadvantages of its application. however in these discussions there was not enough knowledge of the fungus fusarium oxysporum. this paper presents sorne biological and pathological aspects ofthe genus fusarium and the species fusarium oxysporum. introduccion en los últimos dos años el gobierno de los estados unidos ha planteado al gobierno colombiano la aplicación de fusarium oxysporum f.sp. erythroxili como una de las estrategias para la destrucción de cultivos de coca (erythroxilum coca) en el país. actualmente, la destrucción de dichos cultivos se hace manualmente o mediante la aplicación del herbicida glifosato. la propuesta norteamericana ha dado lugar a una amplia controversia de tipo político, social y científico y el nombre del hongo fusarium oxysporum ha salido de los círculos fitopatológicos, biológicos y agronómicos a escenarios políticos y ambientales. en la mayoría de los casos, las discusiones realizadas han mostrado un gran desconocimiento del hongo, de su biología y de las enfermedades que ocasiona. este artículo pretende mostrar algunas de las características del hongo fusarium y de la especie fusarium oxysporum. aspectos generales del genero fusarium los hongos del género fusarium tienen una amplia distribución en el mundo y una gran importancia desde el punto de vista agrícola y económico. su ocurrencia es cosmopolita y las diversas especies son comunes en el suelo, en el aire y en el agua. muchas especies del género fusarium tienen una gran capacidad de ocasionar enfermedades en distintos tipos de plantas cultivadas. algunas especies pueden causar infecciones oportunistas en el hombre y en los animales y algunas pocas producen toxinas que pueden afectar al hombre y a los animales (booth, 1971). algunas especies del género fusarium son benéficas en la agricultura y se han utilizado en el control biológico de ciertas enfermedades causadas por especies patogénicas, principalmente de aquellas pertenecientes a la especie fusarium oxysporum. algunas especies se han utilizado como micoherbicidas, por su potencial para destruir algunas malezas (nelson, 1990). las enfermedades de las plantas causadas por especies del género fusarium consisten en marchitamientos vasculares, manchas y añublos de las hojas, pudrición de raíces y de tallos, pudrición de frutos, granos y semillas (nelson, 1990). en el género fusarium se han reconocido entre nueve y 78 especies, dependiendo del sistema taxonómico utilizado, el cual se basa principalmente en las características culturales de las colonias y de las esporas del hongo. la clasificación taxonómica del género es bastante controvertida según diversos taxónomos. snyder y hansen y messian y cassini reconocen nueve especies, gordon considera 26 especies, booth 44 especies, wollenweber y reinking 65 especies y gerlach reconoce 78 especies (nelson; 1990). esto muestra la complejidad taxonómica del género fusarium; por tal razón, la identificación de las especies debe ser hecha por expertos para evitar errores. en estados unidos se han registrado 30 especies fitopatógenas del género fusarium (farr et al., 1989). en colombia, apenas se han registrado cuatro especies patogénicas, pero se tienen registradas 55 especies de plantas atacadas por especies del género fusarium, las cuales no han sido identificadas (pardo, 1995). esto parece deberse a la falta de especialistas colombianos en el tema, ya que la identificación hasta el género fusarium es relativamente fácil, pero hay gran dificultad para su identificación hasta especie. agronomía colombiana, 2000.17: 11-22 12 agronomía colombiana vol. 17 aspectos biologicos y patologicos de la especie fusarium oxysporum fusarium oxysporum es una de las especies de mayor importancia fitopatológica, una de las que cuenta con mayor número de plantas hospedantes y una de las especies que mayor daño económico ocasiona entre los patógenos de plantas. la especie tiene la capacidad de atacar un gran número de plantas de importancia agricola y ocasiona principalmente marchitamientos vasculares, seguidos de la muerte de la planta (nelson, 1981). algunas especies pueden ocasionar también pudrición de la corona y de las raíces de algunas plantas (farr et al., 1989; jones et al., 1997). el hongo se caracteriza por producir colonias de crecimiento rápido y tres tipos de esporas: microconidias, macroconidias y clamidosporas. las microconidias son esporas unicelulares, sin septas, hialinas, de elipsoidales a cilíndricas, rectas o curvadas. las macroconidias, son esporas de pared delgada, fusiformes, largas, moderadamente curvadas, con varias células y de tres a cinco septas transversales, con la célula basal elongada y la célula basal atenuada. las clamidosporas son esporas formadas a partir de la condensación de células de las hifas o de las macroconidias y se caracterizan por poseer paredes bastante gruesas, lo que las hace muy resistentes a condiciones ambientales desfavorables o a la ausencia de plantas hospedantes. las clamidosporas se forman simples o en pares, son terminales o intercalares y son las principales responsables de la sobrevivencia del hongo en tejidos muertos de plantas hospedantes o en el suelo (nelson, 1981). en distintos países y en diversas épocas se han presentado epidemias muy importantes causadas por distintas formas especiales de fusarium oxysporum en cultivos como banano, plátano, tomate, algodón, clavel, crisantemo, lenteja y garbanzo, entre otros, ocasionando pérdidas económicas muy significativas. en colombia, en la zona bananera del magdalena se registraron epidemias muy severas en la variedad «gros michel», de alta susceptibilidad a la enfermedad en los años cincuentas (buriticá, 1999). esta enfermedad se conoce como «mal de panamá» y ha sido una de las enfermedades más limitantes de la producción de banano en el mundo. en diversas zonas productoras de tomate y de pepino cohombro en los departamentos de cundinamarca y del valle del cauca se han presentado epidemias muy importantes en variedades susceptibles. estas enfermedades se han manejado especialmente con el cultivo de variedades resistentes a la enfermedad. en los cultivos del clavel para exportación en la sabana de bogotá, desde el año 1975, se han presentado epidemias bastante severas con pérdidas económicas muy significativas, lo que ha impulsado a los productores a utilizar suelos nuevos no infestados por el patógeno y a aplicar diversas medidas de control químico, algunas de ellas bastante costosas y no muy eficientes (arbeláez, 1992). en los departamentos de cundinamarca y boyacá, se presentaron hace algunos años ataques progresivos del patógeno en cultivos de lenteja y garbanzo, los cuales causaron la eliminación casi completa de esos cultivos, por lo que el país debió realizar importaciones de esas clases de granos (buriticá, 1999). a partir de 1980, en el valle de huallaga en el perú se registraron epidemias importantes en los cultivos de coca ocasionadas por f. oxysporum f.sp. erythroxyli, lo cual aumentó las siembras de ese cultivo en algunos departamentos del sur de colombia (arévalo-gardini et al., 1994). igualmente, a partir de 1988 se registraron epidemias en algunos pequeños cultivos de coca para uso en bebidas gaseosas en hawai (sands et al., 1997). las formas especiales patogénicas de fusarium oxysporum parecen haberse originado a partir de formas especiales no patogénicas o saprófitas en procesos evolutivos muy largos, principalmente en los centros de origen de las plantas hospedantes (nelson, 1990). caracteristicas y especificidad de plantas hospedantes de las formas especiales de fusarium oxysporum la especie fusarium oxysporum se caracteriza por producir distintas formas especiales, las cuales no se pueden diferenciar por su morfología o por las características culturales de las colonias, pero son fisiológicamente diferentes por su capacidad de parasitar y ocasionar enfermedades en plantas hospedantes específicas (nelson, 1981). snyder y hansen (1940) reconoció 25 formas especiales de fusarium oxysporum, booth (1971) registró 70 formas especiales y armstrong y armstrong (1981) reconocieron 72 formas especiales patógenas de cultivos de gran importancia económica; de acuerdo a otros autores, las formas especiales de la especie podrían pasar de un centenar. farr et al. (1989) reconocieron 41 formas especiales causando enfermedades en plantas de importancia económica en los estados unidos. pardo (1995) registró la presencia en colombia de diez formas especiales de f. oxysporum, pero además mencionó 21 tipos de plantas atacadas por f. oxysporum, pero sin especificar la forma especial que las afecta. la especie fusarium oxysporum ataca diversos tipos de plantas económicamente importantes en distintos países y en diferentes regiones, causando marchitamientos vasculares y muerte de las plantas. en hortalizas se registra atacando entre otras plantas al tomate (f.sp. lycopercisi), apio (f.sp. apii), pepino cohombro (f.sp. cucumerinum), cebolla (f.sp. cepae), repollo (f.sp. conglutinans), espárrago (f.sp. asparagi) y remolacha (f.sp. betae). en frutales se ha registrado en banano (f.sp. cubense), cítricos (f.sp. citri), melón (f.sp. melonis), guayaba (f.sp. psidii), vid (f.sp. herbemontis). en leguminosas de grano en fríjol (f.sp. phaseoli), soya (f.sp. glycines), alverja (f.sp. pisi), lenteja (f.sp. lentis) y garbanzo (f.sp. ciceris). en plantas productoras de aceite en ajonjolí (f.sp. sesami) yen palma africana (f.sp. elaedis). en ornamentales en clavel (f.sp. dianthi), crisantemo (f.sp. chrysanthemi), delfinio (f.sp. delphiniii, gladiolo (f.sp. gladiolorum). en plantas aromáticas se ha observado en albahaca (f.sp. basilici). en plantas productoras de fibra se encuentra en lino (f.sp. lini) y en cáñamo (f.sp. cannabis). en plantas forrajeras se ha registrado en trébol (f.sp. trifolii), alfalfa (f.sp. medicaginis¡ y lupino (f.sp.lupini). en árboles en eucalipto (esp. eucalipti) yen algunas coníferas (esp. pini) (armstrong y armstrong, 1981; farr et al., 1989). . entre los cultivos considerados «ilícitos» se ha registrado en coca (f.sp. erythroxyli), amapola (f.sp. papaver) y marihuana (esp. cannabis) (armstrong y armstrong, 1981; connick et al., 1998, farr et al., 1989). 2000 arbeláez: algunos aspectos de 105 hongos del genero fusarium ... 13 también se han registrado las formas especiales f.sp. radicilycopersici y f.sp. radici-lupinus causando pudrición de raíces y de la corona de las plantas de tomate y de lupino, respectivamente (farr et al., 1989; jones et al., 1997). a pesar del gran número de plantas afectadas por diversas formas especiales de f. oxysporum, se observa una muy alta especialización en las plantas hospedantes que pueden atacar. esta selectividad patogénica de las formas especiales de f. oxysporum se debe a que solamente las plantas hospedantes y sus exudados radicales satisfacen los requerimientos nutricionales del hongo y, por lo tanto, éste solamente puede crecer y desarrollarse en ese tipo de plantas (nelson, 1981). la mayoría de las formas especiales de fusarium oxysporum son muy especializadas en los géneros de plantas hospedantes que pueden atacar. por ejemplo, fusarium oxysporum f.sp. lycopercisi ataca solamente tomate, f. oxysporum f.sp. pisi ataca sólo alverja, f. oxysporum f.sp. cubense ataca solamente plantas de banano y plátano y algunas otras especies del género musa, f. oxysporum f.sp. dianthi ataca clavel y f. oxysporum f.sp. chrysanthemi ataca plantas del crisantemo. algunas pocas formas especiales pueden atacar más de un género de plantas. fusarium oxysporum f.sp. conglutinans ataca algunas plantas de la familia de brassicaceae como son repollo, brócoli, nabo, colza, rábano y berro. f. oxysporum f.sp. cattleyae ataca diversos géneros de orquídeas tales como cattleyae, cymbidium, dendrobium, phalaenopsis y oncidium. f. oxysporum f.sp. tracheiphilum ataca las leguminosas caupí, soya y crotalaria. f. oxysporum f.sp. batatas ataca batata y tabaco de la familia solanaceae, f. oxysporum f.sp. betae ataca remolacha y espinaca de la familia chenopodiaceae. la forma especial vasinfectum es tal vez la única forma especial mencionada en la literatura que puede atacar algunas plantas pertenecientes a diversas familias botánicas como son algodón (familia malvaceae), tabaco (familia solanaceae), soya y alfalfa (familia fabaceae) (armstrong y armstrong, 1981; farr et al., 1989) en distintos suelos de diferentes regiones del mundo se ha encontrado un gran número de formas no patogénicas de f. oxysporum. estas formas se caracterizan por desarrollarse en forma epifita o saprófita en las raíces de algunas plantas, pero sin ocasionar ningún tipo de enfermedad en las plantas que las albergan (nelson, 1981). en algunos suelos de la sabana de bogotá infestados por f. oxysporum f.sp. dianthi y cultivados en clavel se ha observado una gran abundancia aislamientos no patogénicos de f. oxysporum pero sin causar ningún efecto negativo sobre las plantas de clavel y, por el contrario, ocasionando algún efecto antagónico a las formas patogénicas (camargo et al., 1994). además, algunas formas especiales de fusarium oxysporum se caracterizan por producir razas fisiológicas o patotipos, los cuales se distinguen entre si por su diferente patogenicidad en distintas variedades de una misma especie de planta. varias razas fisiológicas se han observado en las formas especiales conglutinans, pisi, lycopercisi, dianthi, cubense, entre otras (armstrong y armstrong, 1981). por ejemplo, en f. oxysporum f.sp. dianthi se han reconocido diez razas fisiológicas (garibaldi, 1975) y en f. oxysporum f.sp. lycopersici y en fusarium oxysporum f.sp. cubense se han reconocido tres razas fisiológicas (jones et al., 1997; stover, 1993). el diagnóstico de las formas especiales de f. oxysporum se basa en la patogenicidad ocasionada en distintos tipos de variedades llamadas diferenciales, ya que sus características morfológicas y culturales son bastante similares. actualmente, se están investigando diversos métodos moleculares para diferenciar las distintas formas especiales del patógeno, las formas no patogénicas del hongo y para la distinción de las razas dentro de las formas especiales. hasta el momento no se tienen resultados concluyentes; pero algún avance se ha logrado para efectuar una identificación confiable. entre estos métodos se han utilizado el análisis de fragmentos de restricción de adn de longitud polimórfica (rflp), el análisis de grupos de compatibilidad vegetativa (vgc), la amplificación al azar de adn de longitud polimórfica (rapd), el análisis de isoenzimas y el cariotipo electroforético (hernández et al., 1998; anzola y rojas, 2000). las formas no patógénicas de fusarium oxysporum son más competitivas que las formas especiales patogénicas, cuyas esporas pueden germinar con niveles nutritivos exógenos muy bajos, en comparación con las esporas de las formas patogénicas. a esto se debe la presencia de formas no patogénicas de fusarium oxysporum en diversos tipos de suelo (nelson, 1990). una alta especialización fisiológica, similar a la presentada en las formas especiales de f. oxysporum ocurre con otros hongos como las royas y los mildeos vellosos, los cuales pueden atacar diversos tipos de plantas. puccinia graminis tritici ataca trigo, pero no puede atacar otros cereales como cebada y avena; puccinia graminis avenae ataca avena, pero no puede atacar otros cereales. puccinia horiana ataca solamente plantas del género dendranthema. hemileia vastatrix ataca diversas especies de café pertenecientes al género cojjea. los mildeos vellosos de la rosa causados por peronospora sparsa y del clavel ocasionado por peronospora dianthicola, son otros ejemplos de alta especificidad patogénica. la alta especialización encontrada en las formas especiales de fusarium oxysporum contrasta con la menor especialización observada con otros tipos de patógenos. el hongo botrytis cinerea causa la pudrición de flores y frutos de muchas plantas como rosa, clavel, estatice, fresa, vid, tomate y lechuga. los hongos del suelo de los géneros pythium, phytophthora, rhizoctonia y sc/erotinia se caracterizan por ser muy poco específicos y atacar las raíces o la base de los tallos de muchos tipos de plantas como fríjol, alverja, repollo, clavel, crisantemo, papa, tabaco, lulo y un gran número de hortalizas. la bacteria agrobacterium tumefaciens causa agallas en la base del tallo y en las raíces de plantas de rosa, crisantemo, manzano y eucalipto, entre otros hospedantes. el nemátodo meloidogyne incognita puede causar agallas radicales en plantas de tomate, tabaco y pepino cohombro. el virus de la marchitez manchada del tomate (tswv tomato spotted wilt virus) tiene la capacidad de atacar diversas plantas ornamentales, varias hortalizas y algunas malezas (cho el al., 1989). variacion de los hongos del genero fusarium y de la especie fusarium oxysporum una de las dificultades encontradas para la identificación de las especies es la frecuente variación observada en las características culturales de las colonias del hongo y en el tamaño de las esporas tanto del género fusarium, como de la especie f. oxysporum. sin 14 agronomía colombiana vol. 17 embargo, las variaciones en la patogenicidad son poco frecuentes y consisten principalmente en la pérdida o en la disminución de la virulencia y, muy rara vez, en el aumento de esa virulencia o en la capacidad de ampliar o de modificar el tipo de plantas hospedantes que puedan atacar (kistler, 1997). una de las posibilidades de modificar diversos aspectos patológicos es mediante la ocurrencia de mutaciones, pero la frecuencia observada en las formas especiales de f. oxysporum es muy baja. la recombinación genética observada en la especie fusarium oxysporum es bastante baja, ya que no se le conoce fase sexual y, por lo tanto, no se presenta recombinación genética por este método de reproducción (kistler, 1997). otras especies de fusarium si tienen formas sexuales conocid~s y tienen m~yores posibilidades de variación. entre estas especies merecen citarse fusarium avenaceum (gibberella avenaceae), fusarium graminearum (gibberella zeae), fusarium moniliforme (gibberellafujikuroi) y fusarium solani (nectria haematococca) (booth, 1971). uso de hongos fitopatogenos como metodo de control biologico de malezas para la destrucción de malezas se han utilizado diversas alternativas de control coma la erradicación mecánica, manual o mecaniza~a y la aplicació~ d~ herbicidas químicos como el paraquat y el ghfosato. en los ultimo s años se plantea el uso de algunos patógenos de plantas como ciertos hongos, los cuales pueden causar enfermedades en algunas malezas, debilitarlas y destruirlas. estos hongos se conocen como micoherbicidas y, los que hasta el momento se han utilizado, tienen una alta virulencia y una gran especificidad en las malezas que pueden atacar (templetonyheiny, 1990). la aplicación de micoherbicidas se considera una alternativa más para el control biológico de malezas y de plantas indeseables. la especificidad de algunos de estos hongos, su gran efectividad y el menor daño ambiental que ocasionan, en comparación con los herbicidas químicos, hace que estos organismos sean, en algunos casos, más adecuados (charudattan y de loach, 1988). actualmente en los estados unidos se tienen dos productos comerciales para el control de diversas malezas y algunos otros se están investigando para su posible aplicación comercial (charudattan, 1991). el primer micoherbicida comercial utilizado fue el producto «de vine», producido por los laboratorios abbot, el cual consiste en un concentrado líquido de esporas del hongo phytophthora palmivora y se ha usado para el control de la maleza morrenia odorata en cultivos de cítricos en el estado de florida estados unidos (charudattan, 1991). ' otro producto comercial es «collego» fabricado por la empresa upjohn, el cual se ha formulado con esporas del hongo colletotrichum gloeosporioides f.sp. aeschynomene y se ha utilizado para el control biológico de la maleza aeschynomene virginica en cultivos de arroz y de soya (charudattan, 1991). otr~s micoherbicidas se están evaluando para su aplicación comercial. entre ellos están diversas especies de fusarium y algunas formas especiales de fusarium oxysporum. fusarium oxysporum f.sp. perniciosum controla la maleza albizziajulibrissin, f. oxysporum f.sp. orthoceras controla el lirio de agua (nymphoides orbiculata), fusarium solani controla cucurbita texana e hydrilla verticillata, fusarium roseum controla circium arvense e hydrilla verticillata, fusarium laterilium controla sida spinosa, abutilon theophrasti, ambrosia trifida y anoda cristata (charudattan y de loach, 1988). además, se ha planteado el uso de algunas formas especiales de fusarium oxysporum para el control de los cultivos indeseables. se han considerado posibilidades de aplicaciones de f. oxysporum f.sp. erythroxyli para el control de cultivos de coca (erythroxylum coca), f. oxysporum f.sp. papaver para el control de cultivos de amapola (papa ver somniferum) y f. oxysporum f.sp. cannabis para el control de cultivos de marihuana (cannabis saliva )(charudattan, 1991; connick et al., 1998). experiencias en el control biologico de enfermedades ocasionadas por varias formas especiales de fusarium oxysporum con aislamientos no patogenicos de fusarium oxysporum en el manejo de las enfermedades de plantas causadas por diferentes hongos fitopatógenos, y, en especial, de hongos del suelo como fusarium oxysporum, fusarium solani, fusarium graminearum, rhizoctonia solani, sclerotium rolfsii y sclerotinia sclerotiorum, unas de las alternativas de control es la aplicación de distintos organismos antagonistas. debido a la importancia de las enfermedades ocasionadas por algunas formas especiales de fusarium oxysporum en distintos cultivos en diversos países, una de las estrategias propuestas para el control de dichas enfermedades es la aplicación de diversos antagonistas biológicos. para el efecto se han ensayado diversas clases de hongos (fusarium oxysporum no patogénico, trichoderma harzianum, trichoderma hamatum y otras especies de trichoderma), algunas bacterias (pseudomonas putida, pseudomonasfluorescens, bacillus spp.) y algunos actinomicetos (streptomyces griseoviridis y streptomyces griseus) (cook y baker, 1983). uno de los resultados más efectivos de control de las enfermedades ocasionadas por f. oxysporum se ha logrado con la aplicación de diversos aislamientos no patogénicos de f. oxysporum (baker, 1986). en clavel se han utilizado algunos aislamientos no patogénicos de fusarium oxysporum en holanda (postma y rattink, 1992), en francia (lemanceau et al., 1993), en italia (garibaldi et al. ,~1986)y en colombia (rodríguez et al., 1993) para el control de fusarium oxysporum f.sp. dianthi. ogawa y komada (1984) utilizaron igualmente aislamientos no patogénicos de f. oxysporum para el control de f.oxysporum f.sp. batatas en batata en el japón, paulitz et al. (1987) para el control de f. oxysporum f.sp. cucumerinum en pepino cohombro en canadá, fuchs et al. (1997) para el control de f. oxysporum f.sp. lycopercisi en tomate en suiza y block et al. (1997) para el control de f. oxysporum f.sp. asparagi en espárrago en holanda. algunos de estos aislamientos están siendo probados en el campo a mayor escala y algunos de ellos se consiguen actualmente en el mercado. la empresa natural plant protection de nogueres, 2000 arbeláez: algunos aspectos de los hongos del genero fusarium ... 15 francia produce el producto «fusaclean» y la empresa industrie chimiche caffaro, de gallier, italia, produce el «biofox», ambos productos son manufacturados a partir de aislamientos no patogénicos de f. oxysporum y están registrados para su uso comercial en los estados unidos, en italia y en francia (aloi et al., 1992;fravel, 1998). efecto de los hongos del genero fusarium y de la especie fusarium oxysporum sobre la salud humana y animal algunos géneros de hongos patógenos de plantas tienen la capacidad de producir toxinas, las cuales pueden afectar de formas diversas al hombre y a los animales que ingieren alimentos contaminados con esos hongos. entre los géneros productores de toxinas están aspergillus, penicillium y fusarium, entre otros. unas de las micotoxinas más tóxicas y más investigadas son las llamadas aflato xinas producidas por el hongo aspergillus flavus (schumann, 1991). sólo unas pocas especies del género fusarium tienen la capacidad de atacar algunos cereales y de producir micotoxinas (schumann, 1991). fusarium graminearum, f. moniliforme y f. tricinctum, patógenos de maíz y de algunos cereales menores, producen la toxina zearalenona, la cual causa desequilibrios hormonales, infertilidad, disminución del crecimiento y, en casos extremos, la muerte de los animales que consumen granos contaminados (rebell,1981). fusarium graminearum sobre granos de cereales, especialmente maíz, también tiene la capacidad de producir la toxina deoxinivalenol o vomitoxina, la cual causa rechazo en el consumo de alimentos contaminados y disminución en el peso de los animales que lo consumen (rebell, 1981). fusarium tricinctum, f. equiseti, f. lateritium, f. poae, y f. sporotrichoides y algunas razas de fusarium graminearum en . granos de cereales pueden producir varias toxinas llamadas trichotecenos, las cuales causan inflamaciones y hemorragias del tracto intestinal, infertilidad y esterilidad en animales que consumen granos infestados (schumann, 1991). fusarium moniliforme y f. proliferatum, cuando se desarrollan sobre granos de maíz, pueden producir la toxina fumonicina, la cual puede causar leucoencefalomacia en caballos (vesonder y hesseltine, 1981). hay apenas un registro en la literatura sobre la producción de una micotoxina producida por fusarium oxysporum; se trata de la fumonicina producida por el hongo fusarium oxysporum varo redolens, el cual causa lesiones en las raíces del pino blanco oriental, pinus strobus (abbas et al., 1995). se presenta un registro sobre la destrucción de nidos y de panales en abejas salvajes por el hongo fusarium oxysporum, sin especificar si es patógeno de plantas o si es un saprófito (rebell, 1981). en el hombre y en algunos animales de laboratorio como conejos, se tienen registros de infecciones en la córnea después de un trauma causadas por diversos hongos de los géneros fusarium, aspergillus, penicillium, cladosporium, curvularia y scopulariopsis (beneke y rogers, 1970). sin embargo, estos registros indican a fusarium solani como la especie más frecuente, aunque también se registra a f. oxysporum como un hongo causante de esas infecciones. también se registran infecciones en uñas humanas ocasionadas por fusarium solani, f. oxysporum y otras especies del género fusarium (rebell, 1981). en pacientes inmunocomprometidos se registran infecciones sistémicas ocasionadas por hongos del género fusarium (rabodonirina et al., 1994), lo mismo que en pacientes después de operaciones de transplante de médula (eliis, et al., 1994). en estudios de análisis de riesgos, las pruebas toxicológicas realizadas por gullino y migheli (1999) al aplicar aislamientos no patogénicos de f. oxysporum para el control de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel, no se observaron efectos en células germinales y epiteliales del hígado del hamster chino, ni toxicidad en larvas del crustáceo artemia salina. tampoco se observó producción de metabolitos tóxicos o de sustancias mutagénicas por esporas de fusarium oxysporum ni por filtrados de cultivos del mismo hongo. como resultado de la manipulación de estos hongos en el laboratorio no se presentaron casos de alergia en las personas que realizaron los trabajos de investigación en el laboratorio y en el campo. literatura citada buritica, p. las enfermedades de las plantas y su ciencia en colombia. universidad nacional de colombia, facultad de ciencias agropecuarias, departamento de agronomía, medellín. 1999. camargo, o., lc. sanabria, g. arbelaez y l ospina. influencia del tipo de planta, respuesta del hospedante a la infección y tratamiento del suelo sobre la dinámica de la población de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en un suelo colombiano. agronomía colombiana 11: 118-130. 1994. charudatt an, r. y cj. de loach. management of pathogens and insects for weed control in agroecosystems. p. 245-264. en m.a. altieri and m. liebman (eds.). weed management in agroecosystems. ecological approaches. crc press. boca raton, florida. 1988 . charudattan, r. the mycoherbicide approach with plants pathogens. p. 24-57. en d.q. tebeest (ed.). microbial control ofweeds. chapman and hall. new york. 1991. cho, j.1.,r.f.l. mau, t.l. german, r.w. hartmann, l.s. yudin, d. gonsalves and r. provvidenti. a multidisciplinary approach to management oftomato spotted wilt virus in hawai. plantdisease 73: 375-383.1989. connick, w.1.,dj. daigle, a.b. pepperman, k.p. hebbar, r.d. lumsden, t.w. anderson y d.c. sands. preparation of stable granular formulations containing fusarium oxysporum pathogenic to narcotic plants. biological control 13: 79-84.1998. cook, rj. y k.f. baker. the nature and practice ofbiological control of plant pathogens. the american phytopathological society. st. paul. 1981. ellis, m.e., h. clink, d.younge y b. hainau. succesful combined surgical and medical treatment of fusarium infection after bone marrow transplantation. scandinavian joumal of infectious disease 26: 225-228. 1994. farr, d.f.,g.f.bills, g.p. chamuris y a.y. rossman. fungi on plants and plant products in the united states. american phytopathological society press. st. paul, minnesota. 1989. 16 agronomía colombiana vol. 17 fra vel, d. commercial biocontrol products for use against soilbome crop diseases. http://www.barc.usda.gov/psi!bpdl/ bioprod.htm.1998. fuchs. ig., y.moenne-loccoz yg. defago. nonpathogenic fusarium oxysporum strain f047 induces resistance to fusarium wilt of tomato. phytopathology 81: 492-496. 1997. garlbaldi, a. race differentiation in fusarium oxysporum f.sp. dianthi (prilll. et del.) snyd. et hans. first contribution. med. fac. landboww. rijksuniv. gent40: 531-537.1975. garlbaldi, a., f. brunatti y m.l. gullino. suppression of fusarium wilt of camation by competitive non pathogenic strain offusaria. med. fac. landbouww. rijksuniv. gent 51 (2b): 633-638. 1986. gullino, m.l y q. migheli. risk analysis in the release of biological control agents: antagonistic fusarium oxysporum as a case ofstudy. acta horticulturae 482: 145-151. 1999. hernandez, r,g. arbelaez, h. junca, m. posada y p. del portillo. identificación de marcadores genéticos del agente causal del marchitamiento del clavel fusarium oxysporum f.sp. dianthi mediante aplicación arbitraria de fragmentos polimórficos de adn. revista colombiana de biotecnología 1:51-57. 1998. jones, lb., ip. jones, re. stall y t.a. zitter compendium oftomato diseases. the american phytopathological society press. st. paul. 1997. kistler; h.c. genetic diversity in the plant-pathogenic fungus fusarium oxysporum. phytopathology 84: 474-479.1997. lemanceau, p., p.a.h.m. de kogel, c. alabouvette y b. schipper. antagonistic effect of nonpathogenic fusarium oxysporum f047 and pseudobactin 358 upon pathogenic fusarium oxysporum f.sp. dianthi. applied environmental microbiology 59: 74-82.1993. nelson, p.e. life cycle and epidemiology of fusarium oxysporum. p. 51-80. en m.e. mace, a.a. bell and e.h. beckman (eds.). fungal wilt diseases of plants. academic press. new york. 1981. nelson, p.e. taxonomy of fungi in the genus fusarium with emphasis onfusarium oxysporum. p. 27-35. in re. ploetz(ed.). fusarium wilt ofbanana. american phytopathological society press. st. paul. 1990. ogawa, k. y h. komada. 1984. biological control of fusarium wilt of sweet potato by non-pathogenic fusarium oxysporum. ann. phytopathol. japan 50: 1-9. pardo, v.m. hongos fitopatógenos de colombia. centro de publicaciones. universidad nacional de colombia. medellín. 1995. paulitz, t.c., c.s. park y r. baker. biological control of fusarium wilt of cucumber with nonpathogenic isolates of fusarium oxysporum. canadian joumal ofmicrobiology 33: 349-353.1987. postma, j. y h. rattink. biological control of fusarium wilt of carnation with a nonpathogenic isolate fusarium oxysporum. canadian joumal ofbotany 70: 11991205. 1992. rabodonirina, m., m.a. piens, m.f. monier, e. guého, d fiere y m. mojon. fusarium infections in inmunocompromised patiens: case reports and literature review. european joumal ofclinic microbiological infectious disease 13: 152-161. 1994. rebell, g. fusarium infections in human and veterinary medicine. p. 210-220. en p.e. nelson, t.a. toussoun and rj. cook (eds.). fusarium: diseases, biology and taxonomy. pennsylvania state university press. university park and london. 1981. rodriguez, ic., r rodriguez, 1rojas, il. sanchez y g. arbelaez. control biológico del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. dianthi con aislamientos no patogénicos de fusarium oxysporum. agronorníacolombiana 10:62-67.1993. sands, d.e., ej. ford, r.v. miller, b.k. sall y, m.k. mccarty,t.w.anderson,m.v. weaver, c.t.morgan, a.l. pilgeram y t,c darlington. characterization ofa vascular wilt of erythroxylum coca caused by fusarium oxysporum f.sp erythroxyli forma specialis nova. plant disease 81:501-504.1997. schumann, g.l. plant diseases: their biology and social impact. american phytopathological society press. st. paul, minnesota. 1991. snyder, w.e. y h.n. hansen. the species concept in fusarium. american joumaj ofbotany 27: 64-67. 1940. stover, r.h. fusarium wilt ofbanana: sorne history and current status ofthe disease. p. 1-7. en r.c. ploetz (ed.). fusarium wilt ofbanana. the american phytopathological society press, st. paul.1987. templeton, g.e. y d.k. heiny. mycoherbicides. p. 279-286. in rr baker and p.e. dunn (eds.). new directions in biological control. alternatives for suppressing agricultural pest and diseases. ajan r. liss. new york. 1990. vesonder, rf. y c.«.hessel tine. metabolites of fusarium. p. 350-364. en p.e. nelson, t.a. toussoun and rl cook(eds.). fusarium: diseases, biology and taxonomy. pennsylvania state university press. university park and london. 1981. agronomia colombiana. 1996 volumen xiii. no.2; pag. 162·168 interrelacion entre la densidad de tallos v la tasa de multiplicacion de tuberculos en papa criolla (solanum phureja juz. et buk) variedad "vema de huevo"* interrelationship among the stem density and the multiplication rate in the diploid potato variety "vema de huevo" (solanum phureja juz. et buk). patricia bustos', victoria anes', carlos e. nustez l,2 resumen se svaluo el efecto de diferentes densidades de siembra sabre la densidad de tallos (nurnero de tallos/m') y la tasa de multiplicacion (nurnero de tuberculos producidos a partir de un tuberculo-sernilla) en papa criolla (solanum phureja juz. et buk.) variedad "yema de huevo", utilizando cuatro dlstancias entre surcos (0,70; 0,80; 0,90 y 1,0 m.) y tres distancias entre plantas (0,20; 0,25 y 0,30 m.), tarnbien, se cuantific6 el nurnero de ojos sernbrados y se establecio la correlacion entre estas variables. los resultados mostraron que la densidad de tallos se incremento significativamente cuando se disminuy6 fa distancia entre plantas y la distancia entre surcos, pera no se correlacion6 significativamente can la tasa de multiplicaci6n. cuando se utilizaron distancias entre plantas menores de 0,30 m la tasa de rnultlpllcacion fue mayor, y no se via afectada par la distancia entre surcos. ei nurnero de ojos sernbrados/rn" se correlaciono directamente can la densidad de tallos y, en forma inversa, con la tasa de rnultiplicacion. ~ recibido: diciembre de 1996 ingeniera agronoma. facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. santate de bogota, d.c. colombia. a.a. 14490. 2 profesor. facultad de agronomfa. universidad nacional de colombia. santate de bogota, d.c. colombia. a.a. 14490. palabras claves: solanum phureja, papa criolla, densidad de tallos, tasa de multiplicaci6n. summary the effect of different planting densities on stem density and multiplication rate was evaluated in the diploid potato variety ''yema de huevo" employing four different row distances (0,70; o,bo; 0,90 and 1,0 m) and three distances between hills (0,20; 0,25 and 0,30 m). the number of eyes per tuber was also measured as well as the possible correlation of all these variables. the results indicated that stem density increased when distances between rows and between hills were shorter and were not correlated statistically with multiplication rate. the multiplication rate increased at distances between hills were below 0,30 m and was not affected by row distances. stem density was directly related to the number of eyes in the tubers, and the multiplication rate was inversely affected by the eyes in the tubers. key words: solanum phureja, stem density, multiplication rate. introduccion la papa criolla "yema de nuevo" (solanum phureja juz. et buk.), es una variedad de papa diploide, que, en nuestro pais, alcanza una extension irnportante dentro de 162 las regiones en donde se cultiva. es un alimenta de alto valor nutritive y de excelentes cahdades culinarias. adernas de ser una de las fuentes de prate ina mas econornica, es considerada un producto exotico por consumidores de europa y estados unidos (fedepapa, 1988). la presencia de variabilidad de tipo rnortoloqico en los campos de cultivo de "papa criolla" hace suponer la existencia de una mezcia de clones. mediante la cornparacion de patranes electrotorencos se ha confirmado la existencia de variabilidad genetica al in· terior de la papa criolla, 10 cual convierte al cultivar "yema de huevo" en una multivariedad nativa, fruto de la seleccion de mortotipos redondos y de color amarillo par parte de los agricultores. alrededor de un 10% de la papa que se cultlva es de este tipo (carrasco y pineda, 1993). esta heterogeneidad en contrada en ta papa "criolla" comercial, dificulta la estanoarizacion de procesos industriales para el cultivar "yema de huevo" que, de por si, es muy variable en su tarnario (carrasco, 1994). ei centro internacional de la papa (cip) define ta densidad de tall os como ej numero de tall as par unidad de area (rn"), y afirrna que en s. tuberosum l., esta directamente relacionada con la produccion e inversamente relacionada con et tarnano de tuberculos y la tasa de rnultiplicacion. la densidad de un cultivo es el numera de plantas par unidad de area, pero, en papa, la planta proveniente de un tuberculo esta form ada por un conjunto de tall os aereos y subterraneos. ademas, cada tallo aereo crece y se comporta como una planta individual. en consecuencia, la densidad de un cultivo de papa presenta dos componentes: el numera de plantas par unidad de area, ilamado densidad de plantas y el numero de tallos par planta; de esta forma, la verdadera densidad del cultivo sera el resultado de la densidad de plantas multiplicado par el numero de tall os par planta. ei cip sefiala que, para la especie 5. tuberosum, los efectos de la densidad de talias sobre el rendimiento y la tasa de multipli· caeian son: a men or densidad de tall as se obtlene un mayor nurnero de tuberculos por tallo, pera se reduce el nurnero de tuberculos por unldad de area. ai aumentar la densidad de tailos, generalmente, aumenta el nurnero de tuberculos por unidad de area, aunque se reduce el nurnaro de tuberculos par tallo. los tuberculos producldos con altas densidades de tallos son de manor tamafio que los productdos con bajas densidades de tallos. wiersema (1987) manifiesta sobre la tasa de multiplicacion (numsrc de tuberculos obtenidos de un tuberculo-sernilla en una sola temporada de cultivo), que, cuando se incrementa !a densidad de tallos se disminuye la cantidad de tuberculos obtenidos, 10 cual equivale a una reduccion de la tasa de multipllcaci6n). ei objetivo de esta lnvestiqaclon fue eva!uar, en el cultivar papa criolla variedad "yema de nuevo", el efecto de diferentes densidades de siembra sabre la densidad de tallos y la tasa de multiplicaci6n, asi como determinar la interrelaci6n entre estas variables. materiales y metodos ei presente trabajo se realize en ta estaci6n experimental "marengo" de la universid ad nacional de colombia (bogota), en el municipio de mosquera (cundinamarca, colombia) a una altura de 2547 m.s.n.m. y con una temperatura promedia anual de 12,9 dc, una precipitaci6n pluvial promedia anual de 820 mm y humedad relativa pro media de 78 %, y brillo solar diaria de 4,8 haras. se utilizaron tuberculos semilla de la variedad "yema de huevo" (5. phureja), proveniente de la estacion experimental san jorge (ica), can diametro promedio de 4 cm, 35-40 gr. de peso, y nueve ojos por tubercula. ei ensayo se realizo en un suelo de tex~ tura franca, con ph 4,9, y que pertenece a la serie marengo. se utilizo un disefio de bloques completos al azar (bca) can arreglo factorial de 4 x 3. ei primer factor correspondio a distancia entre surcos (0,7; 0,8; 0,9 y 1,0 m) y el segundo, a distancia entre plantas (0,20; 0,25 y 0,30 m), para un total de 12 tratamientos, replicados 3 veces. la unidad ex163 perimental estuvo constituida par tres surcos de 10 metros de largo y la evaluacion se realize sobre el surco central. los tubercutos semilla se sembraron con conteo preliminar de ojos. se evaluaron las variables: nurnero de ojos sembradas par metro cuadrado; densidad de tallos, la cual se evaluo antes del aparque en el surco central de la unldad experimental (10m), cantanda el numero de talias sabre el suela y lievada a metro cuadrado (m') y la tasa de multipticacion. esta ultima variable se estirno del nurnero total de tubercutos/ms, teniendo en cuenta el numsro de plantas de cada unidad. resultados y discusion la variable numero de ojos sembrados/ m2 present6 diferencias altamente significativas para el factor distancla entre surcos y el factor distancia entre plantas (cuadra 1). la significancia de esta variable fue explicada por el electo lineal y directo de los des factores, (distancia entre surcos y distancia entre plantas) y la interacci6n de los mismos. el resultado encantrado es loqico y esperada, ya que, a mayor densidad, mayor cantidad de semilla sembrada y, par 10 tanto, mayor nurnero de ojos sembradas par unldad de area. ei nurnero pro media de oios sembradasl m2 para los distintos tratamientos oscil6 entre 32 (t3 0,30'1 ,0) y 70 (t1 0 0,20'0,70), res peetivamente, correspondiendo ala menor y mayor densidad de siembra evaluada (figura 1). la variable densidad de tallos (nurnero de tallas/m') present6 diferencias altamente significativas para los factores distancia entre surcos y distancia entre plantas (cuadra 1). su respuesta fue de tip a lineal y directa, es decir, que, a mayor den sid ad (rnsnor distancia entre plantas y entre surcos), mayor es el nurnero de tallos que se abtlenen par unidad de area. este es un resultado 16gica y evldencia que la papa criolla varied ad "yema de hueva" tiene un alto in dice de brotacion, observandose en pramedia cuatro tall as par planta. los tratamientos cor;1mayor distancla entre surcos (1 m), correspendiente a los tratamientas t1, t2 y t3, presentaron los menocuadra 1. cuadrados medics del anal isis de varianza de las variables densidad de ojos. densidad de tallos y tasa de rnultiplicacicn fuente de cuadrados medios variacion gl noj ntll tm blaque 2 0.51454 ns 246.3433 ns '174.9061 ns ds 3 40.11764 .. 1071.5969 .. 15.3623 ns ds' 120.14477 .. 3170.3706 .. 23.7620 ns ds' 0.17967 ns 23.6680 ns 20.8849 ns ds3 0.02849 ns 20.7519 ns , 1.4400 ns dp 2 66.52017 .. 1877.0079 .. 200.3367 .. dp' 132.24874 .. 3739.7075 .. 399.5952 .. dp' 0.79160 ns 14.3083 ns 1.0780 ns ds'dp 6 1.21507 . 55.4087 ns 8.6976 ns error 22 0.32732 132.7913 107.831 total 35 c. v. (%) 3.504 21.385 14.993 noj: numero de ojos/m2; ntll: numero de tallos/m2; tm: tasa de multiplicacion; '*= altamente significative; *= significativo; ns= no significative; oil= respuesta lineal del factor, oj2= respuesta cuadratica del factor, qi3= respuesta cubica del factor; gl= grados de iibertad; c.v.= coeficiente de variacion. 164 70 60 n 50e-~0 40'0' '"ue 30 '"e-o 20z 10 ° 0,20,250,3 0,20,250,3 0,7 0,8 0,20,250,3 0,9 0,20,250,3 1.0 dp: distancia entre plantas ds: distancia entre surcos figura 1. numero de ojos sembrados/m" dp (m) ds (m) 30 25 n e <, 20~ .q 2 '" 15'o q '" 10e .:j z 5 ° 0,20,250,3 0,7 0,20,250.3 0,8 0,20,250,3 0,9 0,20,250,3 1.0 dp (m) ds (m) dp: distancia entre plantas ds: distancia entre surcos figura 2. numero de tallos/rrr' evaluados en la variedac "yema de nuevo" bajo diferentes densidades de siembra en la sabana de bogota. 165 .2 30 1 c 0 25 0.-~0 20 5 u,m 15d ;2 <]) d 10 0m e 5':j z ° 0.20.250.3 0.7 0.20,250.3 0.9 op: oistancia entre plantas os: oistancia entre surcos 0.20.250.3 0.8 0,20.250,3 1.0 dp (m) ds (rn) figura 3. tasa de multiplicacicn para papa criolla variedad "yema de huevo" evaluada bajo diferentes densidades de siembra la sabana de bogota. res val ores en nurnero de tallos: asi rnismo, para cad a una de las distancias entre plantas, 81 comportamiento de esta variable es similar, es decir, que a menor distancia entre plantas, mayor es el numaro de tallos. la densidad de tallos en los diferentes tratamientos oscil6 enlre 14 (t3 0,30'1,0) y 26 (t10 0,20'0,70), correspondiendo a la menor y mayor densidad de siembra, respectivamente (figura 2). la densidad de lallos presenl6 correlacion lineal en forma directa y alta mente significativa con el nurnero de ojos sembrados/rn" (r=0,81699). esto indica claramente que, a mayor nurnero de ojos sembrados par m2, 10 cual implica mayor canlidad de semilla y alta densidad de plantas, mayor es el numero de lallos oblenidos par unidad de area. wiersema (1987) reporta que el numero de brotes par tuberculo es un factor determinante en la densidad de tallos para s. tuberosum l. y, comparando los resultados oblenidos en el presenle trabajo, se observa que el comportarniento para la papa criolla s. phureja es muy similar. la variable tasa de rnultiplicacion no present6 diferencias significativas para distancia entre surcos y presento diferencias altamente significativas para el factor distancia enlre plantas (cuadra 1). esla significancia la explica su componente lineal yes directa, es decir, que, a mayor distancia entre plantas, mayor es la tasa de mulliplicaci6n y, por 10 tanto, mayor el nurnero de tuberculos producidos par tubercula semilla. en terrninos practicos, esto significa que, al disminuir la distan cia entre plantas, la cua! implica aumentar la densidad de lallos, se causa detrimento a la tasa de rnultiplicacion. la anterior as coincidente can 10reportado por wiersema (1987) para s. tuberosum, quien dice que, al au mentar la densidad de tallcs, la las a de multiplicacion se disminuye. ei pramedio de la tasa de muitiplicaci6n oscil6 entre 15 (t10 0,20'0,70) y 28 (t6 0,30'0,90) (figura 3) y no se correlacion6 significativamente con la variable densidad de lallos (r= -0,21844). par el contrario, present6 correlacion inversa y altamente significativa con el nurnero de ojos sembrados par metro 166 30 't'" _ x!.,. ;, 20 -±-7'------a7"e"----+--hl-~""""" '"g "~ :8 15 +--~-~f_-----~--------_bi~-----' "''""0 elo+---------------------------.; '"e."z 5+---' 0 , i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0.2 0.25 0.3 0.2 0.25 0.3 0.2 0.25 0.3 0.2 0.25 0.3 dp(m) 1,0 0,9 0,8 0,7 os (rn) 25 +----7'---\--------j'----" -+-dtll dp distancia entre plantas os distancia entre surcos -d-tm figura 4. tasa de rnultipficacion vs densidad de tallos. evaluados en fa variedad 'yerna de huevo", bajo diferentes densidades de siembra en la saban a de bogota. cuadrado, evidenciando que, el aumento de la densidad de siembra, ateeta negativamente la tasa de rnultlplicacion. ejemplo: el tratamiento 10 (0,20'0,70), que presento el valor mas alto de numaro de tailosim' (26), pressntc el valor mas bajo de tasa de multiplicacion (15) (figura 4). conclusiones teniendo en cuenta las condiciones de evaluaci6n del presents traba]o se concluye que: en la variedad "yema de huevo" (s. phureja) euando se disminuye la distancia entre plantas y la distancia entre surcos, la densidad de tallos se incrementa significativamente, evidenciando se la caractsnstlca de brotaci6n multiple en la variedad. la tasa de multiplicacion en papa criolia varied ad "yema de huevo" se ve afectada en forma significativa por la distancia entre plantas, no asf par la distancia entre surcos. distancias entre plantas menores de 0,30 m. disminuyeron la tasa de rnultiplicacion, factor que se debe tener en cuenta, dependiendo del proposito de la produccion del cultivar. l1teraturacitada brownlee, k.a, 1967. statistical theory and methodology in science and engineering. 2a edicion wiley publications in statistics. united states of america. pg: 146. carrasco, a. c., y pineda, r. 1993. papa criolla "yema de huevo" una rnultivariedad nativa. revista papa. fedepapa. no.7: 14-18. bogota. 167 carrasco, a.c. 1994. descripci6n de clones de papa "criolla" yema de huevo (solanum phureja) col ectad as en diferentes campos de cultivo. revista papa. fedepapa. no. 10: 6-13. bogota. steel, r. g., y torrie, j. h. 1990. traducci6n ricardo martinez. bioestadfstica: principios y procedimientos. 2a. edici6n. mcgraw-hili, mexico. fedepapa. 1988. la papa criolla una alternativa agrolndustrial. boletln lntorrnatlvo. nurnero 103. bogota. scheiner, s. m. 1993. design and analysis of ecological experiments. jessica gurevitch editors. united states of america. pg: 32-37. wiersema, s. g. 1987. efecto de la densidad de tall as en la produccl6n de papa. boletin de informaci6n tecnica no.1. cip. lima. peru.16 p. 168 agronomía colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 106-111 evaluacion del entomopatogeno verticillium lecanii (zimm) viega5 en el control de la escama blanda philephedra tuberculosa nakahara & gil! en guanabana (anona muricata l.)* evaluation of the entomopatogenic verticillium lecanii (zimm.) viega5 in the control of the soft scale philephedra tuberculosa nakahara & gil! in the guanabana (anona muricata). gina cavallazzi 1 alejandra prieto 1 y rubén ariza 2 resumen una de las alternativasdel control de la escama blanda philephedra tuberculosa nakahara & giiien el cultivo de la guanábana (anona muricata l.), como parte del manejo integrado, la constituye el uso del hongo entomopatógeno verticillium lecanii (zimm.) viegas, el cual se consideracomo controlador natural. el presente estudio se realizó con el fin de evaluar la eficacia del entomopatógeno verticillium lecanii, como agente controlador de esta escama. la evaluación de la eficacia del hongo entomopatógeno, aislado a partir de materialcoleccionado en campo,se realizó mediante ensayos bajo condiciones de laboratorio y de campo. la producción masiva del hongo estuvo a cargo de una casa especializada y productora,además del establecimiento de dosis para recomendar. ladosisde 1,8x 107conidiaspor mililitro de suspensión resultó ser la más eficaz en el control de la escama. el análisisde los resultados permitió, de igual forma, determinar que los individuos pertenecientes al segundo instar ninfal presentan la mayor susceptibilidadal ataque del hongo. palabras claves: biocontrol, coccidae, cephalosporium, acrostalagmus. • recibido en septiembre de 1998 1 biólogas universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 2 profesor facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. summary one the alternatives in the control of the soft scale phílephedra tuberculosa nakahara & gill in the crop of guanabana (anona murícata). within the integral management, is the enthomopathogenic fungus vertícillium lecaníí (zimm.) viegas, as a natural control of this scale. this study had as objective, to evaluate the efficacy of vertícíllíum lecanií as control of this scale. the evaluation of the efficacy of the enthomopatogenic fungus, isolated from material colected in the crop, was done by means assays in laboratory and crop conditions. the masive production of the entomopatogenic fungus was done by a producer, moreover the establishment of a recomended dose (1,8x107 conidias/ml) that resulted be the most effective in the control of the scale. • the analysis of the results permited to determine that the individuals in the second nymphal instar, present most susceptibility to the attackwith the fungus. key words: biocontrol, coccidae, cephalosporium, acrostalagmus. introduccion el diseño de cualquier tipo de estrategia de control hace necesario el desarrollo de estudios que proporcionen el conocimiento básico de las plagas, pues 106 de lo contrario pueden cometerse errores en la utilización de medidas sin fundamentación sólida. con el objeto de hacer que el control de plagas sea eficiente y permanente, se hace necesario el desarrollo de alternativas de manejo, que cambien e integren medidas biológicas, químicas y culturales, las cuales eviten al máximo el daño económico y reduzcan al mínimo los efectos adversos adicionales y basado en los principios de la ecología aplicada, como es el m.i.p. o manejo integrado dé plagas. dentro del manejo integrado de poblaciones de la escanma philephedra tuberculosa nakahara & gill, se reconoce el control realizado por el hongo entomopatógeno verticillium lecanii zimm., considerado eficaz. este hongo es más o menos específico y altamente patógeno a los insectos chupadores, como es el caso de áfidos, escamas y moscas blanca; no causa daño a otros organismos, posee residualidad en campo y es inocuo para el ambiente (vargas, 1993). verticillium lecanii se ha registrado en la literatura bajo diversos nombres: cephalosporium lecanii (zimmerman), c. lefroyi (lefroy j, c. coccorum (petch), c. muscarium (petch), c. thriripidum (balazy), c. dipteregenum (petch), c. aphidicola (petch) y acrostalagmus coccidicola (balazy). caracterización el entornopatóqeno verticillium lecanii (zimm.) viegas, es un hongo hyphomycetes, que se reproduce asexualmente por esporas denominadas conidias, ubicadas en los extremos de los conidioforos erectos, llevando fiálides colocadas de una manera verticilar característica sobre el micelio áereo. dichas conidias son dispersadas por el aire, aguas lluvias y, a menudo, por insectos vivos y ácaros. así mismo, bajo condiciones naturales, se ha reportado un desarrollo saprofítico y diseminación de los hongos que pertenecen a la clase deuteromycetes, en residuos de cosecha y en el suelo (samson y rombach 1985; ferron 1978). rango de hospederos el entomopatógeno vetticiíliutn lecanii (zimm) viegas, según hace referencia mier et al (1991), bustillo et al (1986) y asiático & zoebish (1992), es un hongo de amplia distribución y puede provocar epizootias de gran magnitud en regiones de clima tropical y subtropical, así como en los ambientes cálidosy húmedos de los invernaderos. este hongo afecta una amplia gama de insectos en los ordenes homóptera, coleóptera, collémbola, díptera y lepidóptera. condiciones ambientales ekbom (1979) citado por bustillo y gonzález (1992), determinó que la temperatura óptima para el desarrollo del hongo está entre 24 y 26°c y cuando se incrementa a 28°c su desarrollo disminuye considerablemente. a temperaturas superiores a 32°c no hay crecimiento miceliar, por lo que se asume que no afecta especies avícolas ni a mamíferos. el mismo autor encontró que el hongo necesita una humedad relativa cercana al 100%. este trabajo tiene como objeto evaluar la patogenicidad del entomopatógeno en condiciones de laboratorio, encontrar su dosis más eficaz' y evaluarla en un cultivo comercial. materiales y metodos aislamiento e identificación del hongo entomopatógeno el aislamiento del hongo se hizo a partir de material colectado en campo (escamas infestadas por el hongo) en los cultivos de la empresa agronilo ubicados en el municipio del toro (valle) con una temperatura promedio de 25°c, una humedad relativa del 80% y una precipitación pluvial anual de 1.000 mm. el proceso se inició con una desinfección del material utilizando hipoclorito de sodio, alcohol yagua destilada, posteriormente se realizarón siembras en medio agar nutritivo y se llevaron a incubación a 26°c. 107 la confirmación taxonómica se realizó mediante la clave de domsch contenida en su publicación titulada «cornpendiurn of soil fungi». eficacia del hongo en condiciones de laboratorio una vez se obtuvo el cultivo puro de verticillium lecanii (zimm.) viegas, se entregó la cepa a un laboratorio especializado que se encargó de su producción masiva, mediante el procedimiento citado por quintana y vanegas (1996). como sustrato para el crecimiento del hongo se usó arroz previamente cocido y esterilizado, al cual fue inoculado la suspensión de propágulos del hongo. una vez terminado el procedimiento de siembra fue llevado a fitotrones para acelerar el crecimiento miceliar. a la biomasa obtenida se le agregó un protector solar y finalmente fue expuesto a una fase de secado. el anterior proceso dió como resultado un polvo mojable de fácil aplicación en campo. el ensayo en el laboratorio se efectuó con una temperatura diaria de 24°c y una humedad relativa de 80 %. cabe anotar que el riego fue manual con fertilización quincenal con n, p, k en proporciones 13-40-13, más elementos menores. la formulación comercial utilizada en las pruebas de laboratorio corresponde a la dosis de 5 gramos de polvo mojable por litro de agua (1,8 x 107 conidias/ml). el diseño experimental que se siguió correspondió a tres tratamientos con tres réplicas más un testigo. los tres tratamientos fueron: la mitad de la dosis, la dosis completa y el doble de la dosis. para cada uno de los tratamientos se escogieron treinta individuos de cada una de las etapas del ciclo de vida, correspondiendo diez a cada réplica. de igual manera, en cada uno de los tratamientos se tomaron nueve ovisacos, para así trabajar con tres para cada réplica. una vez obtenidas las concentraciones adecuadas, se realizó la aplicación del producto por aspersión a los individuos colocados en las plantas de guanábana seleccionadas y se realizaron observaciones diarias por un lapso de diez días, para determinar el porcentaje de mortalidad de individuos evidenciado por el crecimiento miceliar. este crecimiento miceliar empezó a evidenciarse a partir del tercer día. con este diseño se estableció tanto la dosis más eficaz para el tratamiento con el hongo, como la etapa del insecto más vulnerable al ataque del entomopatógeno. eficacia del hongo en condiciones de campo para la confirmación de la eficacia de la dosis del hongo hallada en condiciones de laboratorio, se realizó una prueba en condiciones de campo. dicha prueba se efectuó en la hacienda calamar ubicada en los alrededores de pereira, a una altura de 1.050 msnm, una temperatura promedio de 25°c y una humedad relativa de 75 a 100%. fue tratado un lote de 1.000 árboles de 8 años de edad sembrados a 8 x 8 metros. teniendo en cuenta los resultados del ensayo en condiciones de laboratorio, la dosis que se utilizó fue de 5 gr / litro basada en las experiencias anteriores. la aplicación del producto en el cultivo se realizó el día 17 de septiembre de 1997, época que coincidió con la finalización de un período seco y la llegada de las lluvias. la población del insecto fue considerada alta y las condiciones de humedad al momento de la aplicación y en los días siguientes fueron aptas. • el muestreo para determinar la eficacia del control se realizó nueve días después de la aplicación (27 septiembre) día al que correspondió una precipitación pluvial de 37 mm. la aplicación del producto se efectuó mediante el uso de una bomba estacionaria con una lanceta de tres boquillas c35, una presión de 20 kg/cm2 y un volumen de tres litros / mino después de realizada esta aplicación y pasados nueve días, fue posible evaluar la eficacia del control así: 108 oor-------------------------------------------~ 10 n ~ ~ 00 o n v w 00 o n ~n n n n ~ m m m m ~ ~ v j:l¡ figura 1. crecimiento de las ninfas hembras después de las eclosión. se localizaron 26 focos de la escama en el cultivo y se escogió un árbol por foco (aquel que presentaba la mayor densidad de población), al cual se le realizó un muestreo basado en el conteo de los individuos inmaduros parasitados y no parasitados en tres ramas internas y tres externas, escogidas al azar. resultados y discusion a partir del material colectado en campo, se realizó el aislamiento del hongo entomopatógeno y en el proceso se encontraron también, como posibles contaminantes, rhizopus sp. y fusarium sp. con el cultivo puro, se confirmó la identificación taxonómica del entomopatógeno, distinguiéndolo como vertieillium leeanii (zimm.) viegas. eficacia del entomopatógeno en laboratorio mediante las observaciones de laboratorio, fue posible determinar al segundo instar ninfal como el estado más susceptible al ataque del hongo. sin embargo, existió una alto porcentaje de mortalidad en todos los tratamientos, consideración que deberá ser tenida en cuenta para cualquier estrategia de manejo (figura 1). . el análisis de varianza mostró una alta significancia de los datos obtenidos el")laboratorio, lo que llevó a realizar una prueba de duncan para establecer las diferencias entre los tratamientos. dicha prueba evidenció la diferencia entre el tratamiento control y los demás tratamientos. se obtuvo los siguientes resultados: testigo # t1 # t2 = t3 de igual manera, se observa que existe una marcada diferencia entre el primer tratamiento y los demás, lo cual evidencia una menor eficacia para producir la mortalidad de los individuos. con los tratamientos 2 y 3, se obtienen resultados estadísticamente similares en cuanto al procentaje de mortalidad de las ninfas, lo cual lleva a recomendar el segundo tratamiento para las pruebas en campo. esta afirmación se basa en la rentabilidad de utilizar la dosis recomendada. 109 4.5 4 3.5 3 '" 2.5"o·ü o -.; 2 > 1.5 0.5 o n <o ~ ;!: ~ n <o o .... <xl nn n c') c') c') .... días figura 2. velocidad de crecimiento de las ninfas hembras. eficacia del entomopatógeno en campo mediante los cálculos, no sólo fue posible confirmar la etapa más susceptible del insecto como el segundo instar ninfal, sino también determinar al primer instar ninfal como el que presenta el menor porcentaje de mortalidad (figura 2). este bajo porcentaje de mortalidad por el hongo, en comparáción con las demás etapas, no indica que la infección durante este instar no sea alta; al contrario, teniendo en cuenta las características morfológicas (ausencia de capa serosa) y de comportamiento (alta movilidad) en este estadio, los individuos presentan una mayor exposición al producto, hecho que explicaría la mayor mortalidad de los individuos del segundo instar. con los análisis anteriores, es posible afirmar que el control de la escama mediante el uso del hongo verticillium /ecanii (zimm.) viegas es bastante eficaz bajo las condiciones del ensayo, por cuanto, no sólo produce alto porcentaje de mortalidad (superior al 69,89%), sino que también actúa en todas las etapas del ciclo de vida del insecto, lo cual representa muchas ventajas para el agricultor a la hora de manejar las poblaciones. bibllografia alves, s. 1986. «funqus entomopatógenos» páginas 73-125 en: control microbiano de insectos. s. alves, coord. editora manole sau paulo, brasil. bustillo, a. j. gonzales; & p. tamayo. 1986. "evaluación del hongo verticillium /ecanii en el control de la mosca blanca tria/eurodes vaporariorum» revista colombiana de entomología 12 (2): 26-31 garcia, g. 1996. "evaluación de cepas nativas de vertici/lium /ecanii zimm. viegas (deuteromycete: moniliales) en el control de la mosca blanca de los invernaderos tria/eurodes vaporariorum (westwood)) trabajo de tesis. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. santafé de bogotá. 110 gour, m. & r. dabi. 1988 -bioloqical control of white grub using verlicillium /ecanii zimm. vieqas» current science 57: 11, 620621. hall, r. 1986. «the fungus vetiicillium /ecanii as microbial insecticide against aphids and scales» paginas 483-497 en: microbial control of pests and plant disseases 1.9701.980. h. d. burges, de academic press london. hincapie, r.; h. ospina; a. bustillo & a. saldarriaga. 1990. "evaluación del entomopatógeno vertici/lium /ecanii en el control del afido myzus persicae en crisantemos" en revista colombiana de entomología 16 (1): 21-27 leucona, r. 1996. «técnicas empleadas con hongos entornopatóqenos» páginas 143-150 en: microorganismos patógenos en el control microbiano de insectos plaga. talleres gráficos mariano mas. buenos aires, argentina. mccoy, c. 1990. «entornoqenous fungi as microbial pesticides» paginas 139159 en: new direction in biological control alternative for supressing agricultural pests and disseases. r. r. baker and dunn eds. alan r. liss, inc. new york e.u.a. quintana, c.; a. vanegas & a. cotes. 1996 "producción masiva y preformulación de verlicillium lecenii (zimm.) viegas para el control microbiológico de la mosca blanca de los invernaderos tria/eurades vaparariorum (westwood)" página 24 en: resumenes del xii congreso socolen. cartagena. rodriguez, d. a. 1984. "hongos entomopatógenos registrados en colombia" en revista colombiana de entomología. 1 (1): 57-64 samson, r. a. & m. c. rombach. 1985. "biology of the fungi verlicillin /ecaníí and aschersonia" in: biological pest control. the glasshouse experience. blanford press. 1: 34-42 111 capitulo 111 determinacion de las razas fisiologicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel en la sabana de bogota germán arbeláez', oiga lucia calderón2, francisco cevallos3 y darlo gonzález3 introduccion el conocimiento de la variación del hongo y la frecuencia de las razas fisiológicas es de gran importancia para entender el comportamiento de las variedades cultivadas y para los trabajos en el mejoramiento genético del clavel (garibaldi, 1975; garibaldi y gullino, 1987). además, elconocimiento de las razas fisiológicas del patógeno, en una región o en una finca en particular, permiten al productor la escogencia de las variedades más convenientes para cada situación (garibaldi, 1988). bickerton (1942) y guba (1945) observaron alguna variación en la respuesta patológica de diferentes aislamientos de fusarium oxysporum f.sp. dianthi inoculados en distintas variedades de clavel y sugirieron la existencia de algunas razas fisiológicas del hongo. hood y stewart (1957) en los estados unidos determinaron la presencia de tres razas fisiológicas del patógeno, a partir de varios aislamientos obtenidos de diferentes estados productores de clavel, basados en la respuesta diferencial de variedades americanas. en italia, garibaldi(1975) basado en larespuesta de algunas variedades americanas y mediterráneas de clavel estándar, reconoció inicialmente la presencia de dos razas fisiológicas del hongo, las cuales denominó razas 1 y 2. las variedades americanas fueron resistentes a la raza 1, pero susceptibles a la raza 2, mientras que las variedades mediterráneas fueron susceptibles a la raza 1 y resistentes a la raza 2 del hongo. mas tarde, garibaldi et al (1986), trabajando con un gran número de aislamientos, describieron 8 razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, , profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá, d.c. , microbióloga, propagar plantas sa, aa 90766, santafé de bogotá, d.c. , biólogo, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, aa 14490, sant¡¡fé de bogotá, d.c. de las cuales la raza 2 es la de mayor virulencia y la de mayor ocurrencia en italia, siguiéndole en frecuencia las razas 8, 4 y1; las razas 5, 6 y7 fueron poco frecuentes en dicha investigación. aunque, en algunos paises se han registrado algunas razas fisiológicas del hongo, como en el reino unido (matthews, 1978), espana (cebolla et al, 1979) y estados unidos (hood y stewart, 1957; baker, información personal, 1988), la raza 2 ha sido la más frecuente en el mundo y la que mayores danos ocasiona. en cambio, en holanda, sólo se ha reconocido la raza 2 del patógeno (demmink et al, 1989). el objetivo de los trabajos fué la identificación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi procedentes de diversos aislamientos recolectados en diferentes fincas ubicadas en las principales zonas dedicadas al cultivo del clavel en la sabana de bogotá, as! como ladeterminación de las caracterlsticas culturales y moñológicas de las colonias y de las estructuras del patógeno. materiales y metodos para larealización de esta investigación, se hicieron dos experimentos, recolectando muestras de plantas de clavel afectadas por fusarium oxysporum f.sp. dianthi y procurando abarcar todas las zonas productoras de la sabana de bogotá. en el laboratorio, se obtuvieron distintos aislamientos del hongo, se realizó su identificación y se efectuaron estudios microbiológicos e inoculaciones del patógeno en variedades diferenciales de clavel. experimento 1. durante los meses de febrero y marzo de 1988, se tomaron muestras de material afectado en 49 fincas que cultivaban clavel estándar y miniatura, ubicados en 18 municipios de la sabana de bogotá y que presentaban distintos grados de infestación de la enfermedad. los aislamientos del patógeno se obtuvieron de plantas de 2 a 6 meses de edad y que presentaban los slntomas tlpicos de la enfermedad. para el aislamiento del patógeno en ellaboratorio, se realizaron cortes transversales de los tallos afecta19 dos, los cuales se desinfestaron superficialmente con hipoclorito de sodio al 2% durante un minuto y, luego, se enjuagaron con abundante agua estéril; estos trozos se colocaron en cajas de petri con el medio de cultivo papa-dextrosa-agar (pda) y se incubaron a 25°c. de los 220 aislamientos del hongo obtenidos se seleccionaron finalmente 100, de acuerdo con la variedad de clavel y la finca, para que fueran bien representativos. dichos aislamientos se sometieron a una serie de estudios microbiológicos y culturales, tales como tasa de crecimiento, morfologla y pigmentación de la colonia, producción, tamaño y morfologla de las conidias y de las clamidosporas. estos estudios se hicieron bajo idénticas condiciones de luz, temperatura y tiempo de incubación y se utilizaron tres repeticiones por cada aislamiento. la identificación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi se hizo mediante la prueba de patogenicidad en las variedades diferenciales de clavel duca, pink calypso, raggio di sole y san remo (cuadro 3.1). aunque ha debido usarse la variedad zecchino como quinta variedad diferencial, no fue posible hacerlo, al no encontrarla disponible comercialmente, ni en colombia ni en otro pals. las pruebas de patogenicidad se hicieron mediante la inoculación de cada aislamiento del hongo en diez plantas de clavel de cada variedad diferencial. por razones de espacio, la mitad de las plantas se colocó en un invernadero de vidrio con una temperatura promedio de 26°c y la otra mitad se colocó en un invernadero metálico con cubierta de polietileno, similar a los utilizados comercialmente en la producción de clavel y con una temperatura promedio de 18°c. en cada invernadero, se utilizó un diseño experimental de parcelas divididas con 5 plantas de cada una de las variedades diferenciales, para un total de 20 plantas porcada aislamiento del patógeno. el inóculo de patógeno se preparó mediante la siembra de tres trozos de micelio en érlenmeyers de 125 mi en el medio de cultivo liquido caselna hidrolizada esterilizado a 121°c durante 15 minutos y se colocaron en agitación continua por 7 dlas a 24°c. la inoculación de los esquejes de cada una de las variedades se efectuó mediante la inmersión de las ralees en una suspensión conidial de fusarium oxysporum f.sp. dianthi a una concentración de un millón de conidias por mililitro durante 15 segundos e inmediatamente antes de la siembra. la siembra de los esquejes se hizo en forma individual en bolsas de polietileno negro de un kilogramo 20 cuadro 3.1. reacción de las variedades diferenciales de clavel a 4 razas de fusariumoxysporumf.sp. dianthi en el experimento 1. variedad reaccion a la raza fisiologica 2 4 8 duca r r r r raggio di sole r s r r pink calypso r s s r zecchino r ms r s san remo s s s s r resistente s susceptible ms moderadamente susceptible de capacidad que contenlan suelo pasterizado con vapor a 82°c, durante 30 minutos. el suelo utilizado fué de textura franco-limosa. en cada invemadero, se utilizaron 50 plantas testigo para cada una de las variedades diferenciales y, antes de la siembra las ralces de dichos esquejes se trataron con agua destilada estéril. la evaluación dellndice de la enfermedad se realizó mediante la observación de los slntomas en las plantas en forma semanal y utilizando la escala descrita en el cuadro 3.2. la identificación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, para cada uno de los aislamientos, se efectuó de acuerdo con la reacción de las cuatro variedades diferenciales de clavel inoculadas con cada aislamiento del patógeno, según la respuesta encontrada por garibaldi (información personal, 1987; garibaldi, 1983; garibaldi y rossi, 1987) (cuadro 3.1). experimento 2. el trabajo se inició durante el segundo semestre de 1989 recolectando muestras de plantas de clavel afectadas por el patógeno en 61 cultivos ubicados en 20 municipios de la sabana de bogotá. en el laboratorio se obtuvieron distintos aislamientos del hongo para su estudio. cuadro 3.2. indice de la enfermedad utilizado en las pruebas de patogenicidad en los experimentos 1 y 2. valor sintomatologia observada o planta sin slntomas 1 planta con slntomas en el primer tercio 2 planta con slntomas en el segundo tercio 3 planta con slntomas en el tercio superior 4 planta muerta. entre los aislamientos obtenidos e identificados como fusarlum oxysporum, se escogieron 121, a loscuales se les realizaron estudios microbiológicos e inoculaciones en las variedades diferenciales ibiza, taiga, raggio di sole, pink calypso, niki y san remo. en este experimento, al no encontrarse las mismas variedades usadas en el experimento 1, se utilizaron estas 6 variedades por su disponibilidad comercial en colombia. como patrón de comparación, se utilizaron 9 aislamientos extranjeros del patógeno pertenecientes a las razas 1; 2; 4 y 8, obtenidos del profesor angelo garibaldi del instituto de patologla vegetal de la universidad de turln, italia, del doctor henk rattink de la estación experimental de floricultura de aalsmeer, holanda y del doctor ralph baker de la universidad estatal de colorado, fort collins, estados unidos. la obtención de los aislamientos del patógeno a partir de los tejidos enfermos, los estudios microbiológicos y culturales de dichos aislamientos, la propagación del inoculo y su aplicación a los esquejes en las pruebas de patogenicidad fueron similares a los utilizados en el experimento 1. cada uno de los 130 aislamientos del hongo (121 aislamientos colombianos y 9 aislamientos extranjeros) se inoculó en 10 plantas de cada variedad diferencial, excepto en el caso de las variedades ibiza ytaiga, en donde, por disponibilidad deesquejes, únicamente se inocularon 4 plantas. por cada variedad de clavel se utilizaron 50 plantas testigo, en donde los esquejes se trataron mediante la inmersión de las raíces en agua destilada estéril durante 15 segundos. las plantas se colocaron sobre 4 bancos de concreto elevados, de 30 metros de largo por un metro de ancho. un sistema de riego con goteros individuales para cada planta se utilizó. las plantas recibieron fertilización comercial cada semana. para evitar interacción entre los aislamientos, los grupos de las seis variedades inoculadas con cada uno de los aislamientos del hongo, se separaron 20 centrmetros. una vez efectuada la siembra, las plantas se mantuvieron durante 20 semanas en un invernadero metálico con cubierta de polietilenode 34 metros de largo por 7 metros de ancho y rodeado por los lados con polietileno para aumentar un poco la temperatura. laidentificación de lasrazas fisiológicas delpatógeno se hizo de acuerdo con la reacción de .las seis variedades diferenciales de clavel y según la respuesta encontrada por garibaldi (información personal, 1987 y 1990; garibaldi y rossi, 1987) (cuadro 3.3). cuadro 3.3. reacciónde las variedadesdiferenciales declavela4 razasdefusarlum oxysporumf.sp. dlanthl en el experimento2. variedad reaccion a la raza fisiologica 2 4 8 taiga r r r r ibiza r r r r raggio di sole r s r r pink calypso r s s r niki r r r s san remo s s s s r resistente s susceptible resultados estudio microbiológico de los aislamientos. la tasa de crecimiento micelial de los diferentes aislamientos de fusarlum oxysporum f.sp. dianthi en el medio de cultivo papa dextrosa agar presentó valores bastantes similares cercanos a un centrmetro por dla, y oscilaron entre 0,84 cm y 1,20 cm por dla. a diferencia deuna tasa de crecimiento micelial muy parecida entre los aislamientos del hongo, en la morfologla, en la coloración de las colonias yen la producción de esporas de los diferentes aislamientos en pda, se observó alguna variabilidad. todos los aislamientos estudiados formaron macroconidias, microconidias yclamidosporas y se encontraron aislamientos con esporulación muy abundante, esporulación intermedia y aislamientos muy poco esporulantes. lagran mayorla de los aislamientos produjeron una gran cantidad de macroconidias yde microconidias, pero algunos produjeron baja cantidad de ambos tipos de conidias; también, se encontraron aislamientos con una gran producción de macroconidias y baja cantidad de micronidias, asl como el caso inverso, es decir, con elevada producción de microconidias, perobajacantidad de macroconidias. la mayorla de lasmacroconidias de los aislamientos presentaron forma de media luna con los extremos agudos,aunque,también se observaron algunos aislamientoscon formas ovaladas y rectangulares. en 21 , fotogr.n. 3.1.mcroconidiasymac:roconidiasdel.... miento no. 38 defusarlum oxysporum f.sp. clen"'l (400 aumentos). todos los casos, las macroconidias presentaron de 3 a 4 septas transversales (fotografla 3.1). las microconidias, también, presentaron una morfologla muy similar, observándose formas ovaladas y, en unos pocos aislamientos, conidias casi redondas. en todos los casos, las microconidas no presentaron septas (fotografla 3.1). las clamidosporas presentaron pared gruesa y forma globosa y, en algunos casos, estas esporas se encontraron formando cadenas o en forma solitaria; su ubicación en la hifa fue variable, pues se observaron clamidosporas intercalares, subterminales y terminales (fotografla 3.2). las macroconidias presentaron tamanos entre 28 y 62 micras de largo por 3 micras de ancho, y para las microconidias,los valores fueron de 5,2 micras y 8,4 micras por 2,0 micras y 2,5 micras de ancho. el tamano de las clamidosporas varió de acuerdo a su ubicación dentro de la hifa. las clamidosporas intercalares fueron más grandes que las clamidosporas terminales; además, cuando las clamidosporas se produjeron en cadena, su tamano fué menor que cuando su formación fué solitaria. la producción de macroconidias en pda estuvo entre 500. 000 y 1.200.000pormililitro, mientras que los recuentos de microconidias oscilaron entre 2 y 8 millones por mililitro, según el aislamiento. una tendencia similar se observó en el medio liquido caselna hidrolizada utilizado en la propagación del in6culo para las pruebas de patogenicidad. identificación de las razas fisiológicas. experimento 1.noventa y siete de los cien aislamientos inoculados correspondieron a la raza fisiológica 2 del patógeno porsu reaecíén de resistencia en la variedad duca y por su reacción de susceptibilidad en las variedades pink calypso, 22 fotografta 3.2. micelio, clamlda.porn, mac:roconidln ymic:roconldiasdelaislamiento116defusarlumoxysporum f.sp. clen"'l (100 aumentos). invernadero de vidrio figura 3.1. respuestade las variedadesdiferenciales de clavel al aislamiento 43 de la raza 2 de fusarlum oxysporum f.sp. clen"'/. reacción de resistencia en ducay de susceptibilidaden pink calypso, raggio de soley san remo. raggiodi soley san remo (figura 3.1 y fotografla 3.3). tres aislamientos correspondieron a la raza 4 (figura 3.2 y fotografla 3.4). estos tres aislamientos provinieron de variedades mediterráneas de clavel estándar. de acuerdo con los resultados obtenidos, no hizo falta la variedad zecchino que permite diferenciar las razas 1 y 8, razas no encontradas en este experimento. al comparar el indice de enfermedad y el periodo de incubación en los dos invernaderos utilizados, ambos valores fueron mucho más altos en las plantas desarrolladas en el invernadero de vidrio, ya que el promedio de temperatura fué mucho mayor que en el invernadero de cubierta plástica. sin embargo, la respuesta de las variedades diferenciales fué similar en los 2 invernaderos (figura 3.3). experimento 2. por la reacción de resistencia de las variedades ibiza y niki y por la reacción de fotografla 3.3. respuesta de las 4 variedades diferenciales de clavel al aislamiento 18 de la raza 2 de fusarlum oxysporum f.sp. dlantijl cien dlas después de la inoculación. de izquierda a derecha duca (resistente), pink calypso, raggio di sole y san remo (susceptibles). invernadero de vldr.lo ....... , . figura 3.2. respuesta de las variedades diferenciales de clavel al aislamiento 4 de la raza 4 de fusarlum oxysporum f.sp. d/antij/. reacción de resistencia, en duca y raggio di sole y de susceptibilidad, en plnk calypso y san remo. susceptibilidad de las variedades.raggio di sole, pink calypso y san remo, ciento doce aislamientos de los ciento veintiuno inoculados, loque corresponde al 93%, se clasificaron como pertenecientes a la raza fisiológica 2 del patógeno (figura 3.4). sin embargo, la respuesta a la inoculación de los 121 aislamientos del patógeno en lavariedad taiga, supuestamente resistente a todas las razas del patógeno, fué variable y se pudieron establecer 4 fotografla 3.4. respuesta de las cuatro variedades diferenciales de clavel al aislamiento 93 de la raza 4 de fusarlum oxysporum f.sp. d/antij/, cien dias después de la inoculación. de izquierda a derecha duca (resistente), pink catypso (susceptible), raggio di sole (resistente) y san remo (susceptible). grupos, según su reacción: resistente (30%), moderadamente resistente (34%), moderadamente susceptible (21%) y susceptible.(15%) (figuras 3.4,3.5, 3.6 y3.7 y fotografla 3.5) los 112 aislamientos clasificados como raza 2 presentaron diferencias en su agresividad. se observaron aislamientos muy agresivos, como los aislamientos 89 y 1os,aislamientos menos agresivos, como el aislamiento 138 y aislamientos intermedios en su agresividad. los 3 aislamientos extranjeros de la raza 2 mostraron diferencias patogénicas, siendo más agresivo el aislamiento 126, procedente de estados unidos, un poco menos agresivo el aislamiento 128, de holanda y menos agresivo, el aislamiento 123 de italia. sin embargo, algunos aislamientos colombianos de la raza 2 fueron mucho más agresivos que el aislamiento procedente de estados unidos. cuatro aislamientos del patógeno (3%) mostraron un nivel muy bajo de patogenicidad por lo cual no fué posible diferenciar la raza a la cual pertenecen (figura 3.8). cinco aislamientos (4%) dieron una respuesta patológica no coincidente con las reacciones estable23 invernadero de vidrio ..... -,o 02534 42 50 5868 74 8290 98 106114122130138 tiempo (oles) invernadero de plástico tiempo (olas) figura 3.3. respuesta de las variedades diferenciales de clavel-al_ aislamiento 18 de la raza 2 de fusarlum oxysporum f.sp. cj/anthl en los dos invernaderos utilizados. reacción de resistencia en duca y de susceptibilidad en ragglo di sole, pink calypso y san remo. cidas en las variedades diferenciales utilizadas y no se pudieron identificar dentro de las razas fisiológicas conocidas. como se mencionó anteriormente, la reacción de las variedades diferenciales permitió clasificar 112 aislamientos dentro de la raza 2 del patógeno y, en ningún caso, se identificaron las ~azas 1, 4 y 8. además, el uso de los aislamientos extranjeros como patrones de comparación permitió confirmar la ausencia de dichas razas. en ningún caso, se observó reacción de resistencia de la variedad pink calypso a los 121 .,islamientos colombianos del patógeno, reacción caracterlstica de las razas 1 y 8, como tampoco se observó reacción de resistencia de la variedad raggio di sole, caracterlsticade las razas 1, 4 y8. tampoco, se observó reacción de susceptibilidad en la variedad niki, excepto en los aislamientos 125 y 130 de la raza 8, procedentes de italia y holanda respectivamente, y que, junto con la reacción de resistencia de la variedad pink calypso, permitieron iden24 fotografta 3.1. respumia de plantas de la variedad taiga, a los aislamientos 36 (resistente), 59 (medianamente susceptible) y 67 (susceptible) de fusarlum oxysporumf.sp. dlanthlyel testigo, 105 dias despues de la inoculación. liotografta a.l,corte tra_1 deitanode una planta de la variedad taiga, inoculada con el aislamiento 59, en donde su reacción fué moderadamente-susceptible. en la parte superior izquierda se observan daños apreciables del xilema. tificar la raza 8, hasta el momento no conocida en colombia. al observar, al finalizar el experimento, cortes transversales de la base del tallo de las plantas inoculadas de la variedad ibiza, los resultados mostraron, también, una alta resistencia de dicha variedad , pues 97 de los 121 aislamientos no ocasionaron algún tipo de slntoma extemo, ni, tampoco, slntomas intemos. en la variedad niki, caracterizada, también, por su resistencia a la raza 2, 23 de los 121 aislamientos inoculados no ocasionaron slntomas internos ni externos, mientras que, en la variedad taiga, 11 aislamientos no indujeron ningún tipo deslntoma en las plantas inoculadas. slntomatologla de la enfermedad en la evaluación de la respuesta patológica de las plantas a la inoculación con los diferentes aislamientos del hongo se observaron diferencias apreaislamiento no.74~ 4~~~==~------~~------' al 3.5 e 3 ~2.5 w 2 .!!! 1.5 111 'ti 1 ~ 0.5 l_,,"~;:;;;;:;;;;:;;;;:;;:;;;:;;:::::::::::::===:jf (¡ o 6 6 7 8 9 10 11 12 13 ~ 16 16 17 18 19 20 tiempo (semanas) figura 3.4. respuesta de las seis variedades diferenciales de clavel a la inoculación del aislamiento 74 de la raza 2 de fusarfum oxysporumf.sp. dianthl. reacción de resistencia en taiga, ibiza y niki yde susceptibilidad en raggio di sole, pink calypso y san remo. aislamiento no.56 tlempo (semanas) figura 3.6. respuesta de las seis variedades diferenciales de clavel a la inoculación del aislamiento 56 de la raza 2 de fusarfum oxysporumf.sp. dianthl. reacción de resistencia en ibiza y niki, de mediana susceptibilidad en taiga y de susceptibilidad en raggio di sole, pink calypso y san remo. aislamiento no.71 'ti 4 ~------------------------------, ~3.5~111 ...e 3 ~ 2.5 . e w 2 !l1.5 111 'ti 1 .~ 0.5 •.••••.• ~ o ~~---'--'--'---'--'-'--'--',-----'-------------~o 5 b 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 tiempo (semanas) figura 3.8. respuesta de las seis variedades diferenciales de clavel a la inoculación del aislamiento 71 de fusarfum oxysporum lsp, dianthi. este aislamiento se caracterizó por su baja patogenicidad. aislamiento no.9~ 4~~~==~--------------~ al 3.5 e 3... !2.5 e w 2 .!!! 1.5 111 'ti 1 .~0.5~ q l-~~~ ~==~~u o 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1. 15 16 17 1~11¡620 tiempo (semanas) l figura 3.5. respuesta de las seis variedades diferenciales de clavel a la inoculación del aislamienlo 9 de la raza 2 de fusarfumoxysporumf.sp. dlanthl. reacción de resistencia en ibiza y niki, de mediana resistencia en taiga, y de susceptibilidad en raggio di soíe, pink calypso y san remo. aislamiento no.15 *¡so i ====j e 60 ~ ; 40 e ." ~ 20 ee~ olf~~~~~~~~~~~ .e 80 100 120 140 180 180 200 220 240 260 280 300 tiempo (oías) figura 3.7. respuesta de las seis variedades diferenciales de clavel a la inoculación del aislamiento 15 de la raza 2 de fusariumoxysporumf.sp. dianthi. reacción de resistencia en ibiza y niki yde susceptibilidad en taiga, san remo, raggio di sole y pink calypso. ciables en la sintomatologla en las variedades utilizadas. los slntomas observados en las variedades susceptibles a la mayorla de los aislamientos de la raza 2 del patógeno fueron tipicos de la enfermedad en las variedades raggio di sole y san remo; estos slntomas se observaron también, en la variedad taiga cuando presentó reacciones de susceptibilidad y mediana susceptibilidad. los slntomas consistieron en una clorosis unilateral de las hojas bajeras y superiores del lado de la planta afectado, el doblamiento del tallo principal, seguido del marchitamiento de la planta. en la variedad pink calypso, también susceptible a la raza 2, los slntomas se caracterizaron por un amarillamiento generalizado de la planta, con un 25 ascenso muy rápido de la enfermedad y un marchitamiento acelerado, 'seguido de la muerte de la planta. esta sintomatologia es bastante diferente a laobservada en esta variedad y en otras variedades igualmente susceptibles en cultivos comerciales. en las variedades resistentes a la raza 2 del patógeno, como fueron las variedades ibiza y niki y cuando la variedad taiga se comportó como resistente y medianamente resistente, el desarrollo de los sintomas fué el tipico de la enfermedad, pero su avance fué muy lento, en comparación con las variedades susceptibles. cuando la mayoria de los aislamientos de la raza 2 se inocularon en las variedades ibiza y niki, las cuales se comportaron como altamente resistentes y que, en algunos casos, no presentaron sintomas externos de la enfermedad, se observó una reducción apreciable en la altura y en el desarrollo de las plantas en por lo menos un 20%, en comparación con las plantas testigo. cuando, al finalizar el experimento, en las variedades susceptibles a la raza 2, se hicieron cortes transversales de los tallos a diferentes alturas de la planta, se observó una degradación del xilema y formación de cavidades más o menos grandes en la región vascular. al hacer, en lavariedad ibiza, cortes transversales de la base de los tallos, se observaron muy pocos danos en el xilema, sin la formación de las cavidades observadas en las variedades susceptibles. en la variedad taiga, la cual presentó diversos grados de afección a los diferentes aislamientos de la raza 2, el daño en el xilema fué grande o pequeño dependiendo de la reacción que presentó la planta inoculada (fotografia 3.6). discusion los resultados de los dos experimentos mostraron una gran similitud en la tasa de crecimiento micelial, pero presentaron una gran variabilidad en la apariencia y en la coloración de la colonia y en la producción de esporas, entre los 230 aislamientos del patógeno estudiados. debido a esta alta variabilidad, las caracteristicas morfológicas de las colonias y de las esporas del hongo son de poca utilidad para la identificación de las razas fisiológicas del patógeno y, para su reconocimiento, deben utilizarse especialmente las pruebas patológicas, las cuales toman bastante tiempo y requieren bastante espacio, materialesyesquejes sanos. esto coincide con lo observado por matthews 26 (1978), baayen y gams (1988), manicom et al (1990) y wright et al (1991). otros métodos de identificación de formas especiales de fusarium oxysporum yde las razas dentro de dichas formas especiales se han usado en ellaboratorio, tales como compatibilidad vegetativa (katan et al, 1989; wright et al, 1991), producción de sustancias volátiles (moore et al, 1991) yanálisis de adn polimórfico ampliado al azar (rapo), en el caso fusarium oxysporum f.sp. cubense (sorensen et al, 1991). algunos de estos métodos se están ensayando en diversos laboratorios de la universidad nacional de colombia sin haberse encontrado, hasta el momento, un método que reemplace las pruebas de patogenicidad. en el experimento 1, se encontraron aislamientos pertenecientes a las razas 2 y 4, pero la raza 2 fue predominante. en el experimento 2, se encontraron, únicamente, aislamientos pertenecientes a la . raza 2 del patógeno. estos resultados son consecuencia de importación de esquejes de otros paises en donde la raza 2 es predominante. la baja frecuencia de la raza 4 encontrada en el experimento, posiblemente, se debe al escaso material de propagación importado de italia, en donde esta raza está ampliamente distribuida. las cuatro respuestas diferentes obtenidas en la variedad taiga, supuestamente resistente a todas las razas del hongo, permite asumir la presencia de, por lo menos, cuatro variantes de la raza 2 de fusarium oxysporum f.sp. dianthi. esta variación puede deberse a cambios ocurridos en la población del patógeno establecido en colombia, bien sea en forma natural o debido a la presión de selección por el uso de vapor, de algunos fumigantes o de algunos fungicidas sistémicos aplicados al suelo, para el manejo de la enfermedad en muchas empresas. dicha variación puede deberse, también, a las condiciones ambientales y de los suelos de la sabana de bogotá, bastante diferentes a los sitios donde se desarrollan esquejes de clavel importados. esto coincide con lo expresado por sparnaaij (1978) y por scovel (1987), quienes consideran que el patógeno tiene la habilidad de producir nuevas razas fisiológicas o variantes patogénicas. la presencia de estas variantes de la raza 2 permite, además, explicar las diferencias observadas por los técnicos colombianos en el comportamiento de algunas variedades de clavel en distintas empresas de la sabana de bogotá. la inoculación de los nueve aislamientos extranjeros de las razas 1, 2, 4 y 8 en las variedades diferenciales utilizadas en el experimento 2, permitió observar las reacciones patológicas descritas en la literatura y fueron un buen punto de comparación. además, permitieron confirmar, hasta el momento, la ausencia de las razas 1 y 8 del patógeno en colombia. la variación patogénica observada, en ambos experimentos, en las variedades diferenciales inoculadas con los diferentes aislamientos del hongo fué totalmente independiente de lavariación morfológica de dichos aislamientos, de manera similar a lo encontrado por messiaen y cassini (1981). bibliografia 1. baayen, r.p. and w. gams. the etegans fusaria causingwilt diseaseof camation.l. taxonomy. netherlands joumal of plant pathology 94: 273-288. 1988. 2. bickerton, j.m. fusarium wilt of camalion caused by fusarlum dlanthlprill. et del. newyorkagr. exp. sta. bui78.1942. 3. cebolla, v., c. monton, p. carrasco y a. rodríguez. la importancia de las razas 1 y 2 de fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl en los suelos españoles. instituto nacional de investigacionesagricolas. cabrils, barcelona 4pp. 1979. 4. demmink, j.f., r.p. baayen and l.d. spamaaij. evaluation of virulence of races 1, 2, and 4 of fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl in camation. euphytica 42: 55-63. 1989. 5. garibaldi, a. race differentiation in fusarlumoxysporum f.sp. dlanthl. (prill. et del.) snyd. et hans. first contribution. med. fac. landbouww. rijksuniv. gent 40: 531-537. 1975. 6. garibaldi, a. resistenza di cultivar di garofano nei confronti di otto patotipi di fusarlum oxysporumf.sp. dlanth/ (prill.et del.) snyd. et hans. rivista della ortonorofrutticoltura italiana 67: 261-270. 1983 7. garibaldi, a., g. lento y g. rossi. indagine sulla diffusione dei patotipi di fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl nelle colture dianticole liguri. panorama floricolo 11: 1-4. 1986. 8. garibaldi, a. and m. l. gullino. fusarlum wilt of camation: present situation, problems and perspectives. acta horticulturae 216: 125-129. 1987. 9. garibaldi, a. and g. rossi. osservazioni sulla resistenza del garofano nei confronti fusarlum oxysporumf.sp. dlanthl. notiziario tecnico scientifico 5-9. 1987. 10. garibaldi, a. susceptibility of camation varieties to four pathotypes of fusarlum oxysporum f.sp. d/anthl. med. fac. landbouww. rijksuniv. gent 53/2a: 347352.1988. 11. guba, e.f. camation wilt diseases and their control. mass. agr. exp. si. bul. 427.1945. 12. hood, j.r. and r.n. stewart. factors affecting symptom expression in fusarlum wilt of dlanthus. phytopathology 47: 173-178. 1957. 13. katan, t., e. hadar and j. katan. vegetativa compatibility of fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl from camation in israel. plant pathology38: 376-381.1989. 14. manicom, b.a., m. bar-joseph and j.m. kotze. molecular methods of potential use in the identification and taxonomy of filamentous fungi, particularly fusarlum oxysporum. phytophytactica 22: 233-239. 1990. 15. matthews, p. variation in english isolates of fusarlum oxysporum f.sp. dlanthl. proceedings ofthe eucarpia meeting on camation and gerbera. alassio: 115-126. 1978. 16. messiaen, c.m. and r. cassini. taxonomy of fusarlum. p. 427-445./n p.e. nelson, t.a. toussoun and r.j. cook (eds.). fusarlum : diseases, biology and taxonomy. the pennsytvania state university press. university park and london. 1981. 17. moore,n.y., p.a.hargreaves, k.g. pegg and j.a. g. irwin. characterization of strains of fusarlum oxysporum f.sp. cubense by production of volatiles. australian joumal of botany 39: 161-166. 1991. 18. scovel, g. improved agrotechnical and sanitation methods versus resistant cultivars as a mean of avoiding fusariumwilt. acta horticulturae 216: 55-61. 1987. 19. sorensen, s., k. pegg and j. dale. rapd-pcr analysis of the genetic variability within fusarlum oxysporum f.sp. cubense. australian microbiologist (abstr.) 12: 226. 1991. 20. spamaaij, l.d. current research on camation with special reference to breeding. proceedings of the eucarpia meeting on camation and gerbera. alassio: 47-55. 1978. 21. wright, g.k., 1. pascoe, r. van heeswijck, d. guest and s. wimalajeewa. characterizalion of isolates of fusarlum oxysporumfrom carnalion in victoria. acta horticulturae 307: 65-72. 1992. f.10sph iu sjtn )\jan de olou secoión bibuto_ 27 agronomfscolombisns, 1995. voiumenxiino.1;pdg94-fof los planes de estudio de agronomfa y el componente ambiental por: david cuellar galvez1 este articulo tiene como prop6sito mostrar is retaci6n estrecha entre los planes de estudio de la earrera de agronomia con los modelos de desarrollo de la agricultura, as! como con una creciente elevaci6n del nivel academico, elevaci6n representada por transformaciones en los metodos de ensenanza, redefiniciones de contenidos en los cursos y transformaciones en la estructura curricular, buscando opciones para acercar los conocimientos cientificos en la interpretaci6n y transformaci6n del proceso productivo en las condiciones que se dan en nuestro pais. para desarrollar esta punta sa hara un analisis hist6rico de la formaci6n dellnganiero agr6nomo en colombia, subrayando algunos elementos que permiten enfocar at c6mo integrar la cuesti6n ambiental en el curriculum, de manera tal que coadyuven un proceso de transformaci6n de la agricultura. para facilitar este analisis se definen cuatro elapas, iniciando con una primera que cubre desde la creaci6n da los primaros programas curriculares hasta 1945, epoea en la que aun predomina en el pais una agricultura extensiva; se sigue con una segunda etapa (1945-1960) en la cual emerge con fuerza, en algunas regiones del pais, una agricultura empresarial de tipo capitalista: una tercera etapa (1960-1975) se define con e'''boom'' en la agricultura de las variedades de altos rendimienprofesor asociado. universidad nacional de colombia, faeullad de agronomia. santale de bogola. asoclaei6n colombiana de lngenieros agr6nomos. cruz de boyaca para la profesi6n de tngenieros agr6nomos eon motivo de cumplirse 50 arios de haber egresado los primeros profesionales de esla ramo de una universidad colombiana. agricultura tropical. xxvi. junia 1970.p 281. ibid. p.2b1. ibarra c., angel. 1966. resena hisloriea de la fundaci6n de la escuela superior de agricultura tropical de cali. hoy facullad de agronomia del valle. (mecanografiado) p. 1. 94 tos, y con el desarrollo de programas del estado para el campesinado: por ultimo, se define una eta· pa en la cualla agricultura colombiana se enmarca en la busqueda de nuevas formas de ralacionarsa con el estado, con los ciudadanos y con la naturaleza, dentro de contextos de globalizaci6n de la economia. la agricultura extensiva la formaci6n dellngeniero agr6nomo en colombia sa inicia con diferentes esfuerzos regionales tales como la escuela superior de agricultura de bogota, que gradu6 an 1920 los primeros ingenieros agr6nomos del pais2 , y que luego desapareci6, y la escuela de agronomia y medicina veterinaria de antioquia, fundada en 1916, y que posteriorrnente se transform6 en facultad de ciencias agropecuarias de la universidad nacional en medellin. los planes de estudios buscaban formar un profesional que, mediante la aplicaci6n del conocimiento cientifico, elevara la productividad de la agricultura y la ganader'ia. ei catalogo de asignaturas buscaba versar a sus estudiantes en el conocimiento atinente al trabajo de campo y se subrayaba como elemento central del metodo el"rigor academico". ei conocimiento que dominaba al mundo en esa epoca era desarrollado en europa principal~ mente. fue el conocimiento de los europeos, de su propia agricultura y del conocimiento derivado de sus experiencias con sus plantaciones en sus co· lonias. asi como de las ciencias basicas, 10 que fundament6 la formaci6n de los primeros profesionales del a9ro en colombia. no fue coincidencia que la formaci6n de los primeros agr6nomos fuera orientada par una misi6n belga encabezada por el profesor charles denemoustiefl. y que et primer director de la escuela superior de agricultura tropical, en cali, (hoy facultad de ciencias agropecuarias de la universidad nacional, palmira) fuese el espanol ignacio vidal y guitart, licenciado en ciencias fisicas y naturales4 • quizas, para el analisis del plan de estudios de la epoca se pueden relomar algunos puntos de vista expueslos en 1927 par er anlioqueno alejandro l6~ pez. una de las inteligencias mas progresistas y claras del pais.s su analisis desnuda problemas cruclales de la educaci6n: las relaciones teoriapractica, especialldad e integralidad, corto y largo plazo, problemas que aun son vigentes. "otro de los graves males (del pais) es la dispersl6n mental extensiva, euya mejor manifestaci6n . ... es la multiplicidad de los oficios en que se ocu· pa slmultaneamente cadalndivlduo. no sa falta impunemente al principia de is divisl6n del trabajo... . is multiplicidad de ocupaclanes seguramente fue eondle~n indispensable de nuestra adaptaci6n, hasta bien entrado el slglo pasado: hoy es un freno que estorba el avance". "..... la escuela ha de damos plana conciencia de nuestras necesldadas, como base fundamental de su ensenanza y de su acci6n, que es de ennobleeer las necesidades y ciasiflcarlas, 'con prelaci6n del futuro respecto al presente. subordinacl6n de 10 material aid esplritual, v de los fines pr6ximos a los remotos. paralelamente ansena la manera y modos de satisfacertas bella v noblementa, con madios que 5610 el trabajo alcanza. de ahi la intaracci6n e intercambio de normas entre la escuela y el trabajo, entre el trabajo y la escuela...6 • es el mlsmo alejandro l6pez quien hace las criticas mas fuertes a la fonnaci6n de res agr6nomos de la epoc.a, a1 plantear su caracter te6rico y abstracto y al senatar que para 01 desarrollo de la industria agricola del pais son nacesarios diferentes tipos de formaciones, una formaci6n orienlada a la enset\anza para la direcci6n y el aproveehamiento de las fuerzas naturales, para ingenieros sensibili· zados en al sentido del manejo de los negocios, v con una. amplitud mental suficiente para adaptarse a variados motivos t~nicos industriales (a mas del ttx:nico especializado); y otra formaci6n orientada a calmesr en oficios a personal media? l6pez. alejandro. problemas colomblanos. ed. is carrela. 1976. bogota. p. 8. a ibid. p. 11 7 ibid. pp. 1184·199. moncayo, vietor m. politica agraria y desarrollo capitalists. en. problemas agrarios colombianos. . machado, absal6n. siglo xxi . bogota. 1986. p.91. i baic4zar, atvaro. c8mblotknico en la agrlcultura. en: problemas agranos colomblanos. absal6n machado. siglo xxi editores. bogoht 1986 pp. 208·210. en la argumentaci6n que sa da en la epoca. el problema amblentst esta seiialado en el sentido de que la naturaleza esta para el servicio del hombre y debe ser dominada yaprovechada. esta visi6n es congruente con al hecho de predominar en 81 pais una agricultura extensiva con rscursos de suelo v agua abundantes. la lev 200 de 1936, que buscaba adecuar la estructura agraria y sus formas productivas al desarrollo capitalista, buscaba obligar a los propietarios de tierra a elevar la productividad y amenazaba con la extinci6n del domlnio, a quienes en un lapso de 10 anos no pusiaran 8 produclr (explotaci6n econ6mica) al menos al 50% del !irea de la finea8• puesto que la relaei6n de la educaci6n con la producci6n era insljficienta y no existia un sparato generador de tecnologla, el estado, a traves del ministerio de agricultura v de las secretarlas de agricultura de los departamentos cre6 granjas 8gricolas, en donde se inlci6 un debil proceso de difusi6n tecnol6gica. tal como 10 plantea balcl1za,b. durante esta etapa la generaci6n v la transferencla de tecnologia agricola fueron adelantadas fundamentalmente por entidades privadas. as declr, par las empresas intemacionales que operan en las ramas de maquinaria e insumos agroqu1micos. este proceso se origlnaba en los palses donde la modernizaci6n a industrializacl6n de la agricultura habia aleanzado gran desarrollo. en consecuencia, el t,po de medios de producci6n v las combinaclones de reeursos, tierra, trabajo. insumos quimlcos. equipos, etc. se definian respondiendo a problemas especificos de esos paises, muy distintos a los que se presentaban en naclonas atrasadas como la colombiana. " ei efecto de las tendencias de la agricultura y del desarrollo tecnol6glco de ta ~poca sobre los planes curriculares es claro: e1 estudio del conoclmiento seguia el camino del desarrollo de las ciencias, es decir i especializado por disciplinas. la relad6n teoria practica era muy debil; el plan de estudios incluia una pasantia, sin ligaz6n organica con el curriculo: la tecnologia estudiada seguia 91 desarrollo de t9cnol09ias generadas en paises con agricultura modema, en otras latitudes. en esie periodo. los sistemas pedag6gicos en las universidades sa centraban en la ealidad de los docentes, quienes eran profesionales de reconocida prestancia y con gran axperiencia en otras latitudes. en colombia, muchos de los docentes fueron cubanos, puartoriquafios. mexicanos en las areas profesionales y europeos en las baslcas, traidos par los ingenios azucareros, las empresas tabacs95 leras los cafeteros 0 en misiones contratadas por el gobiemo nacional, como la que cre6 la que hoy as facultad de ciencias agropeeuarias en palmira. buena parte de la investigaci6n de la epoca esta referida a problemas fitosanitarios de importancia econ6mica para las pujanles empresas agricolas del pals que buscaban dar respuesta al creeimiento de la poblaei6n urbana y a los problemas y oportunidades generados por la gran depresi6n de los anos treintas.'o,". ei problema ambiental se planteaba en terminos de su aprovechamiento y dominio, aeorde con los postulados de la "funci6n social de la propiedad" y en terminos de su "explotaci6n econ6mica". la agricultura "moderna" la eoyuntura de la segunda guerra mundia!, haee que el comercio intemacional se restrinja, pues se reduce la demanda por las exportaciones del pats y se encarecen los productos importados. esto signific6 para el sector agrario que debla alender con mas urgencia la sustituci6n de importaciones de malorias primas y alimentos12. una vez concluida la segunda guerra mundial y avanzado 01 proceso de urbanizaci6n del pais, se da en colombia el fen6meno politico conocido como "ia epoea de la violencia", el cual oblig6 a que en las pocas areas rurales seguras se dieran procesos intensivos de producci6n para alimentar la creciente poblaci6n urbana. moncayo afirma que "en erecto. los anos subsiguientes a la confrontaci6n belica representan una verdadera edad de oro para el desarrollo capitalista en colombia,,13. desde el punta de vista de la tecnologia para la agricultura, se inici6 un enfasis en la oferta de tecnologias de tipo fisico (tractores, motobombas) y quimico (fertilizantes, correctivos y pesticidas principalmente) y complementariamente comenz6 a ofrecerse tecnologia desarrollada en granjas ex10 ibarra, angel. ibid. p. 1-7. 11 una relaci6n inleresanle de la invesligaci6n fitopatol6gica de la epoca es presentada en: castano a., j.j.1978. trayectoria de la lilopatolog'la en colombia(1571·1974).ed. lelras, medellin. 164p. 12 moncayo, victor. op. cit. p.94. 13 ibid. p 95. 1. estas asignaluras eslaban incluidas en el pensum de 1937 de la escuela superior de agricultura tropical del departamento del valle. decreta 402 de 1937, de is presidencia de la republica. 96 perimentales del d.i.a., basieamente semillas me· joradas. ei criterio central era el de aumentar rendimientos y mejorar calidad. ei estado construy6 algunos distritos de riego que daban respuestas a crecientes demandas por alimentos. esta produc· ci6n se hizo en forma de monocultivo forma que, por su nivel de concentraci6n espadal especialmente, comenz6 a hacer importante el problema del manejo de insectos plagas y de enfermedades. a pesar de que los sistemas de producci6n en rnanocultivo tenian una mayor incidencia en ia destrucci6n de ecosistemas, aun no habia una comprensi6n de su significado en la generaci6n de un problema ambienta!. la 16gica de la epoca. por el contrario, consistia en censurar a quien no ponia la tierra al servicio de la sociedad para calmar el hambre y proveer de materias primas a la industria. so asooaba el ambiente no transformado con "atraso" y subdesarrollo. interesaba la ampliaci6n de la frontera agricola y el hacha era simbolo de civilizaci6n. ei importante avanee de la agricultura de tipo empresarial, capitalista, tuvo como consecuencia que el profesional de la agronomia se valorizara en 105 mercados de trabajo, pues el daba cuenta de la agricultura moderna y de la productividad. el decenio de los cincuentas, propici6 algunas transformaciones en la educaci6n. por un lado, comienza a darse una ligaz6n mas clara entre el conocimiento cienthico y el desarrollo de la agricultura experimental. pues estableee vinculos entre la quimica, la fisica y la biologia con la agricultura. por otra parte el curriculum comienza a adecuarse ala hegemonia del monocultivo y a refjejar un menosprecio de las tecnicas de producci6n asociadas can la agricultura extensiva 0 can el minifundio, a los cuales en la epoea se los denominaba "tradicionales" .. asimismo, en esta epoca desaparece la pasanlia. ei estudio profesional de la agricultura se concentr6 en la comprensi6n de los cultivos para aumentar la productividad, fundamenlados en variedades mejoradas, en el usc mas intenso de fertilizantes y en la mecanizaci6n. asignaturas tales como avicultura. alimentacion animal, lecheria14 desaparecieron de los planes de formaci6n, pues sa consider6 que dislratan al agr6nomo de su prop6silo que era el estudio de los cullivos (entendidos como monocultivos), ei estudio de la materia organica perdi6 importancia y dio paso al estudio de la eficiencia de la ulilizaci6n de fertilizantes no organicos. adicionalmente sa abri6 un proceso de fortalecimiento del area de infraeslructura (construcciones ruralest maquinaria. riegos etc.) para capacitar al fuente: elaborado a partjrde anuarios de producci6n y de fertilizantes de ie fao. cilados par anto· nio saravia15. tabla 1. evolucion de la utilizaci6n de algunos insumos en america latina para anos seleccionados. las cifras muestran c6mo la evolucion del empleo de tractores tiene un ritmo acelerado hasta 1966 y luego se mantiene estable. ei consumo de ferlili· zanies muestra un gran incremento a partir de 1966 y el de peslicidas a partir de 1970. es notorio el ereclo del modelo de producci6n de la revoluei6n verde en los niveles de consumo de fertilizantes y pesticidas. la integracion institucional en ellca de las funciones de invesligaci6n y de transferencia de tecnolo· gia posibilit6 ef inicio del desarrollo del conocimiento en cultivos asociadas y con ~1. en la valoraci6n de la denominada agricunura "tradicional". sa comenz6 a entender en algunos c·lrculos intelectuales que era necesario tener una vlsi6n mas integral de la producci6n para entender las dificullades de la transrerencia de tecnologia y se comenz6 a rna· nejar el concepto de "paquetes tecnoi6gicos". este coneepto se fundamentaba en la noci6n de que un cambia en una practica de cullivo, para que tuviera viabilidad tecniea y econ6mica, debia estar acompaiiado de cambios en olras praeticas. de tal rna· nera que el extensionista debla comprender la tolalidad de cambios para poder efectuar un proceso de transferencia de tecnologia adecuado. ei desarrollo de la revoluci6n verde trajo diversas consecuencias en los planes de estudio de la carrera de agronomia: se fortalecieron procesos de relacionar teoria y practica. por ejemplo, en la universidad del tolima se estableci6 el "semestre practico"; se puso en evidencia la importancia del conocimienlo de las regiones (especiatmente de su climalologia y suelos); se via la necesidad de crear maestrias y especializaciones en diferentes disci· 1.237 1.660 2.921 4.484 19751970 84.160 95.650 133.570 377.718 446.362 751.413 782.537 817.653 1961/1965 1966 tractates en uso (unidades) consumonpk (miles de tons) importaci6n pesticidas (miles us$,corrientes) insumos 15 saravia, antonio. un enfoque de sistemas para el desarrollo agricola. ilea. san jose, costa rica. 1983. pp. 10·13. las polilicas de reforma agraria adelantadas en el pais durante el dacenio de los sesentas y el reconacimiento de que al pequeno productor campesino producia mas del 60% de los alimentos que consumia la poblaci6n colombiana, pusieron en evidencia la insuficiencia del conocimiento que sa dominaba para enfrentar los problemas del hambre. es asi como sa dio una nueva epoea en la cual predomin6 tecnol6gicamente la noci6n de revoluci6n verde, pero a la vez sa abrieron paso cuesuonamientos ala tecnificaci6n de la agricultura. se conoee como revoluci6n verde un proceso de desarrollo tecnol6gico iniciado par la obtenci6n de variedades mejoradas en centros de investigacion intarnacionales que, en forma espectacular, mejoraban los rendlmientos de diversos cultivos. espe· cialmente eereales. la condici6n para obtener altos rendimientos resldla en /a provisi6n de condiciones adecuadas para el eultivo, que por su alta especializaci6n en la producci6n de frulos, perdian rusticidad y requerian de excelentes condiciones nutricionales y de provisi6n de agua. asi como un sistema de sanidad y proteccion muy eficiente. en un momenlo dado. se lieg6 a pensar que estas nuevas variedades acabarian con el problema del hambre en al mundo, con 10 cual crearian una verdadera revoluci6n. ei fen6meno de la revoluci6n verde se dio a nivel mundial y colombia no fue la excepcion. para dar una idea mas precisa del significado de la revoluci6n verde, vale la pena analizar algunas cjfras referentes a la utilizaci6n de insumos en la agricultura latinoamericana a traves del tiempo (ver tabla 1). la revoluci6n verde y la producci6n parcelaria agr6nomo en la transtormaci6n y adecuaci6n .del paisaje rural para los prop6sitos del monoculllvo. en 8sta direcci6n, se fortaleci6 la capacitaci6n en matematicas, estadistica. hidraulica etc., can 10 cual sa buscaba brindarle a ie planta condiciones artificiales para que ella expresara su potencial gen~tico productivo al maximo. .... 97 plinas. pues era necesario fortalecer la investigaci6n cienthica y tecnol6gica. en este sentido se cre6 el programa de estudios para graduados ica-universldad nacional. asimismo sa mostr6 la gran importancia de la actividad extracurricular, par e]emplo, en palmira sa desarrollaron -las jomadas ecol6gicas" que fomentaban en los participantas el dasarrollo de criterios ciantificos y ecol6gicos y en la universidad del tolima se cre6 un grupo ecol6gico que denunci6 ej deterioro del ambiente a consecuencia de los sistemas productivos. la diversidad de experiencias fallidas en los intentos de modernizaci6n de la agricultura campesina comenz6 a generar criticas sobre los modelos tecnol6gicos. por primera vez. en forma amplia. se cuestion6 la validez de las tecnicas que se pretendia que daban solucionas universales a los problemas de la producci6n agricola. se entendi6 que el pequeno productor no aceptaba las recomendaciones del agr6nomo por falta de conocimiento sino porque concebla la utllizaci6n de sus recursos de una manera distinta al empresario con mayores recursos de capital y ambientales. paralelamente en las universidades corrieron vientos de reforma a partir de las liamadas jomadas de mayo en francia y del agolamiento del estado benefactor. se dieron, entonces, grandes cuastionamientos sobre el sistema educativo. en las universidades sa presentaron criticas tuertes al caractar enciclopedista de la tormaci6n profesional. a la falla de coherencia en los planes de estudio, a la in€tiferencia de las universidades sobre los problemas del pais. a la desactualizaci6n y al axcesivo apoyo an la exposicl6n oral de los profasoras. como m~lodo de docencia16. fua as! como dentro de esle ambiente contest· atario, an los setentas, se dieron discusiones sobre la identificaci6n del objeto de estudio de la agrono· mia, as decir, sobre la idenlificaci6n del dominio de la realidad que se pretendia estudiaro lransformar. por un lade sa discutia si al objeto a sar estudiado 18 ai respecto, una inleresanle i1uslraci6n es la lesis de grado titulada "las jomadas ecol6gicas, su papal en 18 docencia y ia investigaci6n universitarias-elaborada por fernando pineda, esteban g6mez y diego belancur, en la facullad de cienclas agropecuarias de palmira, en 1973. 17 universidad nacional de colombia. facultad de agronomla. carrera de agronomis, plan de estudios. bogota.1977. 98 durante la carrera debia ser el conocimiento cientifico 0 la agricultura. se cueslionaba el hecho de que los cursos te6ricos tuvieran importancia por sl mismos, y se planteaba que ellos tenian sentido como un medio para enlender y transformar la producci6n agricola. ei hecho de abordar el problema del ·objeto de estudio" fue un avance importante en el diseno de los planes curriculares. pues oblig6 a pensar en siste· mas holisticos y dinamicos y a relacionar las diversas disciplinas para comprender el objeto que se estudia. asimismo aclar6 problemas de enciclopedismo que se presantaban al disenar el curriculum a partir de inventarios de todos los conocimientos, tl!cnicas y destrezas que requeriria en el futuro un egresado de un programa particular. ei definir un objeto de estudio y caracterizarlo (po ej. holistico. material y cambiante, a diferencia de un objeto especializado, te6rico y astatico) liev6 a replantear los metodos para su estudio y ensenanza. estas reflexiones dieron paso 8 una comprensi6" mayor de la naturaleza de la relaci6n entre teoria y practica y abrieron camino a la idea de que al objeto de estudio debia superar el estudio de los cultivos aislados de su contexto social, econ6mico. politico y ambienta!. de esta manera. los docentes fueron dando mayor importancia a procesos lnvestigativos como metodos de aprendizaje y comprandieron la importancia de la integraci6n interdiscjpli~ naria. liustraci6n de esta proceso academico que sa dio en todo el pais es el plan de estudios de la carrera de agronomia en la universidad nacional, an bogota. desarrollado en 1975, el cua! planleaba que el objeto de estudio de la carrera era "el proceso de producci6n agricola, entendido esle como una aetividad par medio de la cua! la comunidad crea y maneja instrumentos tecnol6gicos para aprovechar el ecosistema en la producci6n de bienes en funci6n de los intereses que se dan en la sociedad. en otras palabras,agregaba el documento, el objeto a estudiar en la carrera es la realidad misma. las disciplinas son instrumentos conceptuales que siryen para estudiar las diferentes partes que conforman dicha realidad. 17• en el decenio de los setentas se comienza a cambiar la noci6n en la universidad sobre el papal de la profesi6n en ralaci6n con la naturaleza. tal como se encuenlra en la definici6n anterior, ya no se planlea dominar la naturaleza, sino aprovecharla en funci6n de los intereses que sa dan en la sociadad, intereses que incluyen potencialmente la conservaci6n de recursos para las generaciones futu· ras. es decir. esta formulaci6n introdujo una ambi· goedad. esta forma de transici6n para abordar et problema ambiental permiti61a introducci6n de eur50s obligatorios de agroecologla en la carrera y de cursos con un enfoque interdisciplinario para su estudio. el desarrollo de la agricultura sostenible ei problema de la formaci6n de los lngenieros agr6nomos para los 90s presenta varios retos que deben ser abordados sistemc1ticamente. en primer lugar, los problemas que ha traido el estilo de desarrollo tecnol6gico predaminante, basado en el monocultivo, han devenido en una serie de problemas ambientales que, por diversas causas, haeen crisis a un mismo tiempo. evidentemente, la crisis del petr61eo a principia de los 80s. liam61a alenci6n del mundo enlero, de manera dramiitica, sobre el problema de la explotaci6n de 105 recursos y sabre suslimites. simumneamente se fueron dando la crisis del "estado benefactor" y la globalizaci6n de la economia, procesos que por un lado buscaban acabar can los subsidios eeon6micos estalales y hadan evidente el alto costa (econ6mico, ambiental y social) de los insumos quimicos. por otro, estes procesas al presionar la renta· bilidad conducian 8 una mayor explotaci6n de los recursos naturales ya que era necesario, para mantener los niveles de ingresos. aumentar los volumenes de produeci6n y los rendi· mientos por otra parte el estilo de vida predominante en los paises desarroll ados, donde las preocupaciones por la salud y ia calidad de vida han ere· , cido; y por tanto exigen un ambiente mas iimpio y niveles mlnimos de residuos de productos t6xicos en ios produetos consumidos. iii nores, gustavo a. produccjon alimentaria ydesarrollo soslenible en los pai,sss tropicales de am~rica latina y ei caribe. en: los tr6picos latinoamericanos. ica. santefll de 'b0901<\. 1994.p.42. ,g zuluags, luis. sistemas soslenibtes de producci6n 8gropecuaria en 81 trepleo. universidad nacional de colombia. facullad de agronomia. santa/a de bogota. 1995. pp. 2·3. clasifica tos problemas derivados del modelo teenol6gico, en: ei limite genetico de las plantas. aunque en un momento sa pens6 que ta biotecnologia, en especial las manipulaciones transgenieas, darian soluci6n a muehos de los problemas de la agricultura, la realidad ha mostrado que sus posibilidades son a m6s largo plazo de 10 que se pensaba. la globalizaci6n de la economia. que ha esti~ mulado procesos de integraci6n de paises y borrado fronteras, hace que cada vez mas ,"as decisiones econ6micas sabre las regiones se hagan por fuera de elias quedanda en las· re£ giones las decisiones sabre la calidad de vida y sobre formas de producci6n. en relaci6n can la agricultura, la forma como se manifiesta la crisis ambiental, esta reterida a diversas consecuencias derivadas del modelo productivo. y sistematizadas por gustavo nores18. (ver tabla2). zuluaga 19 problemas globales: poluci6n atmosfmic8, producida par quemas, terlilizantes, emisiones de gases etc.: problemas regionales: ademc1s de los iistados par nores, incluye inundaciones, intoxicaciones de ani males y hombres, reducci6n de la vida uth de proyectos (p. ej. vias, represas, acueductos etc.), confliclos sociales derivados de reclamacianes al derecho de propiedad y usa del recurso, perdida de grupos y culturas elnicas. problemas a nivel de finea: ademas de problemas iistados por nores. que se presentan anivel de finea, ineluye compactaci6n del su810. las preocupaeiones sistematizadas por nares se conciben como sintomas y el estudio de sus eausas remite a interacciones biofisicas. sociales y econ6micas. "se entiende que los problemas politicos. econ6micos y sodales eslan estrechamenta interrelacionados en todos los niveles local, regional, nacional y globaly estan inmersos en un complejo de causas y efeelos en donde es ,dificil, 5i no imposible, diferenciar con nilidez y preeisi6n los alcances'y limiles de cada ambito" estas preocupaciones, que en buena medlda se visualizan a traves de los cristales del crecimiento de la poblaci6n regional y mundial, de los aumentos en los niveles de consumo per capita y del au, menta de las desigualdades, produjeron un efeeta importante en las universidades. se crearon corrientes de pensamienlo que consideraban que la 99 tabla 2. preocupaciones ambientales en los paises en desarrollo y sus relaciones2o preocupacj6n calenlamlento global (c02) contaminaci6n de aire, agua y allmentos d9s8"01l0 de ptagas reducc/6n de la div9fsidad genetica y extinci6n de especies erosi6n de suelos delet/oro de la estructura de los suelos dlsmlnuclon de la fertilidad de los suelos desertificaci6n sallnlzacl6n acumulad6n de elementos t6xicos sedimentacl6n en cursos agua y represas deforestacl6n practlcas culturales inapropladas exceslva iformldad genetlca mal uso de insumo8 qulmlcos profesl6n agron6mlca debla cambiarse radicalmente y que rechazaban la enseiianza de t~cnicas y conocimlento cientlfico sustentados en la liamada revoluci6n verde que, como se analiz6 en un numeral anterior, implic6 especialmente et uso de pesticidas y fertilizantes producto de sintesis quimica. se ie dio un ranovado valor a fen6menos tales como los sistemas agricolas indigenas y campeslnos, la agroforesterla, la agricultura biot6gica, ie agricultura organics, las unidades de producci6n autosostenibles etc. en algunas facultades fue tan fuerte el rechazo a 1a tecnologia de revoluci6n verde, que polariz6 a profesores y estudianles e impidi6 una busqueda racional de nuevas teenologias fundamentadas en 20 fuente: nores. gustavo a. producci6n alimenlaria y desarrollo sostenible en los palses tropicales de am4rica latina y ei caribe. en: los tr6plcos latinoamericanos. ica. santafll de bogota. 100 un nuevo modelo de agricultura que pudleran reemplazar el modelo predominante. en buena medida se identific6 el modelo de revoluci6n verde como una amenaza para la preservaci6n de la vida y el debate academico fue sustituido por el debate ideol6gico. dentro de esta debate s9 dieron las primeras definiciones de agricultu ra sostenible, en las cuajes se subrayaba la preservaci6n y recuperaci6n de los ecosistemas desde el punta de vista blol6gieo. puesto que los nuevos modelos de agricultura estan aun por construirse no es suficiente con formular un ideal de agricultura sostenible, sino que deben desarrollarse las tecnicas que superen al modele agricola vigente. conveneer a los agriculto· res de sus bondades y crear mecanismos para que se incorporen a las practicas habituales del agricut· tor. este proceso tiene como punta de partida 91 reconocimienlo de que sobre la agriculture sastenible hay mas preguntas que respuestas. par esta consideraci6n. mas recientemente, los universitarios han percibido al cambio de modelo como un proceso a trav6s del cual ir creando las nuevas tecnologlas. dentro de parametros de sostenibilidad an el cual sa incluye la sostenibilidad econ6mica. es decir, se concibe que para que la agricultura sea sostenible, debe ser rentable y compatible con sistemas culturales, politicos y sociales da la poblaci6n . esta noci6n es respetuosa de las practicas habituales del agricultor y busea crear form as que vayan reemplazando aquellas que daterioran el ambienta. las definiciones mas recientes de agricultura sostanible toman en cuenta estas consideraciones. por ejemplo la definici6n adoptada por la fao dice: "agricultura sustentable as ej manejo y conservaci6n de los recursos naturales y la orientaci6n de cambios tecnol6gicos s institucionales de manera de asegurar la satisfacci6n de las necesidades hu21 food and agriculture organization. oeclaraci6n de den bosch. 1992 manas de forma continuada para la presents y futuras generaciones. tal desarrollo sustentable consena el suelo, al agua. y recursos gen~ticos animales y vegetales; no degrada al medio ambiente; es tecnicamonte apropiado, acon6micamente viable y socialmente aceptable 21 • los nuevos enfoques del plan de estudios en las univorsidades ofrecen diferentes posibilidades para avanzar en el estudio de la agricultura dentro de las orientaciones de la agricultura sosteniblo. estas tendencias sa relieren a la definici6n de un objeto de estudio integral (nucleo basico). a m~todos que subrayan el trabajo acad6mico fundamsntado en 01 trabajo del estudiante. a mayores oportunidades de escogencia para el estudiante (flexibilidad), a introducir al estudiante a una cultura especializada y a la comprensi6n de la cultura general y a darle un mayor peso al programa extracurricular. 101 received for publication: 10 july, 2013. accepted for publication: 1 november, 2013. 1 department of agronomy and rural development, faculty of agricultural sciences, universidad de córdoba. monteria (colombia). ccardonaayala@yahoo.com 2 doctorate in natural sciences for development, instituto tecnológico de costa rica. cartago (costa rica). agronomía colombiana 31(3), 288-296, 2013 gas exchange and mass distribution of the cowpea (vigna unguiculata [l.] walp.) under water deficit intercambio gaseoso y distribución de biomasa de caupí (vigna unguiculata [l.] walp.) bajo déficit hídrico carlos enrique cardona-ayala1, 2, alfredo jarma-orozco1, hermes araméndiz-tatis1, marvin perneth-montaño1, and césar augusto vergara-córdoba1 abstract resumen drought tolerance is important for the survival and productivity of plants in environments where drought periods are increasing as a result of climate variability attributable to natural causes and climate change caused by human activities. the objective of this study was to evaluate the dynamics of photosynthesis (a), stomatal conductance (gs) and intrinsic water-use efficiency (wue=a/gs) as a function of soil moisture content over a period of drought and the post-stress recovery of 14 cowpea genotypes. the studied genotypes tolerated soil moisture tensions close to -2 mpa with no permanent wilting. starting at a soil hydric potential of -0.7 mpa, decreases in photosynthesis (a), stomatal conductance (gs) and transpiration (e) were evident, as well as an increase in a/gs, which varied by genotype. estimating with regression models allowed for the discrimination of the degrees of drought tolerance between the cultivars. at 4 days after resuming hydration, no significant differences were found between the means of a, gs, a/gs and e, suggesting drought tolerance in all genotypes. the genotypes: l-047 and l-034 conserved between 4 and 6 leaves, displaying the highest delayed leaf senescence during drought. furthermore, they presented the highest biomass at 16 days post-stress recovery. la tolerancia a sequía es importante para la supervivencia y productividad de las plantas en ambientes con aumentos de sequía, como resultado de la variabilidad climática por causas naturales y, el cambio climático por actividades humanas. el objetivo de este estudio fue evaluar las dinámicas de fotosíntesis (a), conductancia estomática (gs) y la eficiencia en el uso del agua (eua=a/gs) en función del contenido de humedad del suelo durante un periodo de sequía, y la recuperación pos-estrés en 14 genotipos de caupí. los genotipos estudiados toleraron tensiones de humedad del suelo cercanas a -2 mpa, sin presentar marchitamiento permanente. a partir de potencial hídrico del suelo de -0,7 mpa, fueron evidentes las disminuciones en a y gs, así como el aumento en a/gs, las cuales variaron con el genotipo; sus estimaciones con modelos de regresión permitieron discriminar grados de tolerancia a sequía entre cultivares. a los 4 días después de reasumir la hidratación, no se encontraron diferencias significativas entre las medias de tales parámetros. los genotipos l-047 y l-034 conservaron entre 4 y 6 hojas, se mostraron como los de mayor retraso en senescencia foliar durante la sequía y presentaron mayor biomasa a los 16 días de recuperación post-stress. key words: stomatal conductance, photosynthesis, drought, delayed leaf senescence. palabras clave: conductancia estomática, fotosíntesis, sequía, senescencia foliar tardía. crop physiology introduction the cowpea (vigna unguiculata [l.] walp.) is one of the most important food legumes in the tropic and sub-tropic regions (cardona-ayala et al., 2013), where drought is a major production constraint and is always a potential problem due to low and erratic rainfall (agbicodo et al., 2009; ahmed and suliman, 2010). the physiological strategies of plants against microclimatic changes are directed toward reducing water loss; one strategy is stomatal closure, which reduces transpiration but also restricts the entry of co2 into plants, decreasing the rate of photosynthesis and the translocation of assimilates to different organs of the plant as well as reducing the pressure gradient necessary for the entry of nutrients through the root, a situation that is aggravated with increasing temperatures and radiation (damatta, 2004). in general, drought stress induces an array of morphological, physiological, biochemical, and molecular responses, in which photosynthesis is affected by a reduction in stomatal 289cardona-ayala, jarma-orozco, araméndiz-tatis, perneth-montaño, and vergara-córdoba: gas exchange and mass distribution of the cowpea (vigna unguiculata [l.] walp.)... conductance (gs), which decreases the diffusion of co2 through the stomata into the intercellular spaces and then, through the mesophyll toward carboxylation sites (singh and reddy, 2011). another limitation is of a biochemical nature, known as non-stomatal limitation, and is related to the limitation of photophosphorylation, regeneration of rubp (ribulose 1,5-bisphosphate) and rubisco activity (singh and reddy, 2011). in the cowpea, a water deficit decreases stomatal conductance, leaf water potential and productivity of grains, which appear in a wide variability in drought tolerance, according to the degree of water deficit (nascimento, 2009). studies conducted by oliveira et al. (2005) show that stomatal conductance is an indicator of water stress in the cowpea and report values between 0.03 and 0.18 mol h2o m-2 s-1. the highest recorded values, when comparing genotypes under the same water stress conditions, indicate more tolerance to drought (nascimento, 2009). the root/aerial part ratio is also an important trait in studies of drought adaptation because water absorption can be enhanced through an extensive and deep root system to allow water absorption in a greater volume of soil (reis and hall, 1987). in the cowpea, long root density, rooting depth and root dry matter per unit area are parameters that characterize the root system and can be used as drought tolerance criteria along with specific leaf area (matsui and singh, 2003). furthermore, it was found that the detrimental effects of drought in the photosynthetic apparatus can last for weeks or even months, so that the ability to recover a stressed plant’s photosynthetic capacity can be associated with the ability of the stomata to reopen, partially or completely, and of protein synthesis to overcome the damage to the photosynthetic apparatus (kozlowski and pallardy, 1996). the objective of this study was to determine the drought tolerance of 14 genotypes of cowpea obtained from a heterogeneous-homozygous population, assessing physiological responses related to gas exchange and biomass in early stages of the species cycle, for use as selection criteria of improved genotypes. materials and methods location. an experiment was conducted in a greenhouse covered with plastic between november of 2012 and february of 2013 at the universidad de córdoba, colombia (8º48 ‘n, 78º53’ w). the climatic classification of the region is tropical dry forest, with a dry period from december to april, an annual average temperature of 27.4ºc, precipitation of 1,346 mm/year, 85% relative humidity (rh) and 2,108 h sunshine per year (palencia-severiche et al., 2006). experimental material. thirteen cowpea lines obtained from a heterogeneoushomozygous population called criollo-córdoba (included as a control), pre-selected by yield and nutritional quality, under suitable hydration conditions, were subjected to water stress starting at 16 d after sowing. the lines were planted in 8.5 l-plastic pots, filled with disturbed alluvial soil from the sinú valley of a silty loam texture. experimental design. we used a randomized complete block design with 14 treatments and three replications. 252 pots were used, 18 per genotype; three seeds were sowed per pot and thinning was carried out at 6 d after sowing, leaving one seed per pot. water dynamics of the substrate. to characterize the water dynamic of the substrate and its relationship with the gas exchange parameters, a moisture retention curve was obtained at water potentials of 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.1, 0.5, 1.0 and 1.5 mpa along with their corresponding gravimetric moisture content, using the hydric tension container method, combined with the membrane under pressure. a water retention curve relates soil water content with suction (matric potential=water potential) and reflects the ability of a soil or substrate to retain water depending on the exerted suction (tension); its characterization is necessary to know the hydraulic properties of soils (lópez-canteñs et al., 2010). with the moisture content at 0.03 mpa (field capacity) and bulk density of the soil, the daily amount of water needed to replenish the evapotranspired plants was determined by difference in weight, in order to ensure a field capacity threshold until day 16. at that time, the water supply was suspended, when the plants had two fully expanded trifoliate leaves. in each pot, a plastic bag was used to prevent loss of substrate by the lower holes. after 32 d of drought, the plants were rehydrated for 16 d. the total study duration was 64 d. the average air temperature was 31.67±7.92°c, the maximum mean 45.41±2.81°c, recorded between 09 and 15 h, and the minimum average 24.24±0.79°c, and recorded between 04 and 06 h. the maximum recorded temperature was 50.9°c and the minimum was 22.7°c. the average relative humidity was 69.59±23.42%, with values fluctuating 290 agron. colomb. 31(3) 2013 between 22 and 70% during the day and between 80 and 97% at night. these measurements were taken automatically with a humidity & temperature datalogger model rh520 (extech instruments corporation, nashua, nh). measurement of soil water content. the water content of the soil (swc) was determined every 4 d, at depths of 6, 12 and 18 cm, using two pots with plants of the same age. drying of the samples was done at 105°c for 24 h; simultaneously, the volumetric soil moisture was measured with a tdr 300 at a depth of 12 cm in all the pots. measurements of gas exchange. measurements of gas exchange parameters: photosynthesis (a), stomatal conductance (gs), transpiration (e), as well as the intrinsic water-use efficiency (wue=a/gs), temperature and vapor pressure deficit (vpd) were recorded every a d during 32 d of drought and 16 d of rehydration, using the infrared gas analyzer (irga) model ciras-2 portable photosynthesis (pp systems international, amesbury, ma). these measurements were recorded from a leaflet of the second, third or fourth fully expanded leaf from the apex of each selected plant, between 10 and 13 h. direct and indirect measurements of growth and development of plants. from the 20th d after withholding irrigation, the number of trifoliate leaves without signs of wilting and the presence of reproductive organs was recorded: flowers and developing pods. after 16 d of rehydration, the dry mass of the stem and leaves (vegetative biomass), reproductive structures (reproductive biomass: flowers and pods), and total mass were measured. statistical analysis. the relationship between soil volumetric moisture content and soil water potential was tested for polynomial, logarithmic and exponential functions and the best fit regression was selected. the relationships between the soil water content and the different parameters of gas exchange (a, gs, e and wue) were tested for polynomial, linear, logarithmic and exponential functions and the best fit regressions were selected. to select models, the following diagnostic criteria suggested by rincón (2009) were taken into account: coefficient of determination (r2), mean square error, studentized residuals (si), externally studentized residuals (ti), cook’s distance (di), influence of each observation on its prediction (dffitsi), and the impact of each observation on the residual sum of squares (q(i)), for which the procedures: glm, reg and iml of sas® v. 9.2 (sas, 2008) were used. in order to estimate the effects of the variation of soil moisture content on the direct measurements of growth and development of the genotypes, analyzes of variance were conducted for each variable. for dry biomass, the transformation square root of x+1 was used. results and discussion soil moisture content and water potential according to the laboratory determinations and the estimated values using the shown equation (fig. 1) for 0.03 mpa equivalent to 0.3 atmospheres (field capacity), the substrate used in the experiment showed a moisture content of 27.88%, while at 1.5 mpa equivalent to 15 atmospheres, corresponding to the permanent suction wilting point, where much of the plants wither, the moisture content was 12.03%. y = 24.569e-0.234x r2=0.9837 0 5 15 2510 20 30 0 0.2 1.2 1.6 0.4 1.4 1.0 0.8 0.6 soil moisture content (%, g/g) s oi l w at er p ot en ci al ( m p a) figure 1. functional relationship between gravimetric moisture content and soil water potential of sinú valley, silty loam texture, used to evaluate drought tolerance in 14 cowpea genotypes. at 32 d of drought, the soil moisture content was 10.86% and the soil water potential was estimated at -1.9 mpa. considering the fact that the leaf water potential and soil water potential are in balance at pre-dawn (tardieu and simonneau, 1998; sellin, 1999), the cowpea is classified as moderately drought tolerant (boyer, 1978). the latter author reported nonlethal values of -1, 4 to -2.5 mpa for this species, assuming that a lethal water potential in many plants is in the range of -1.4 to -6.0 mpa. gaseous exchange under water stress the combined analysis of the 14 cowpea genotypes showed that after 12 d of suspension of the water supply, with a soil gravimetric moisture of 15.24% (45.34% of the moisture at field capacity) and a soil water potential of -0.7 mpa, a, gs and e decreased (tab. 1). the plants showed a deviation 291cardona-ayala, jarma-orozco, araméndiz-tatis, perneth-montaño, and vergara-córdoba: gas exchange and mass distribution of the cowpea (vigna unguiculata [l.] walp.)... of physiology before water stress, since the average net photosynthesis decreased 55.08%, stomatal conductance 41.2% and transpiration, 39.02%, suggesting that stomatal regulation was the biggest limitation of photosynthesis (singh and reddy, 2011). at the same time, the intrinsic water-use efficiency (a/ gs) increased nearly 100%, from a soil water potential of -0.75 mpa and soil gravimetric moisture content of 14.90%. simultaneously, the leaf temperature and vapor pressure deficit (vpd) increased 6.8% and 8.18%, respectively, due to stomatal closure (salah and tardieu, 1997; tardieu and simonneau, 1998). the progressive decrease of a, gs and e suggests the morphological and metabolic mechanisms’ activation of adaptation, to counteract the soil moisture deficit (taiz and zeiger, 2010; singh and reddy, 2011). in particular, at 16 d of drought, stomatal conductance showed an average reduction of 84.52% and continued decreasing progressively until day 32. the reduction of gs, due to the closure of the stomata, occurs when the mesophyll begins to dehydrate and is regulated by abscisic acid (aba) (moreno, 2009). although, in this study, the aba content was not measured, the values of gs suggest an increase of the phytohormone in the leaves, due to its redistribution from the chloroplast of mesophyll cells and the synthesis and transport from the roots of this hormone (taiz and zeiger, 2010). aba is released to the apoplast and reaches the guard cells through the transpiration stream (zhang and outlaw, 2001; moreno 2009). aba causes the loss of potassium, chlorine or malate in guard cells, which causes decreases in cell volume due to cytoplasm water exit, leading to stomatal closure (moreno, 2009; taiz and zeiger, 2010). the combined analysis of 14 genotypes showed quadratic relationships between gas exchange parameters and swc (fig. 2). decreases in photosynthesis, stomatal conductance and transpiration varied progressively, with soil drying as a result of evapotranspiration. after 24 d of water supply suspension, with a gravimetric moisture content of 11.21% and a soil water potential of –1.8 mpa, the average of these parameters were significantly reduced and, after 32 d of drought, net assimilation and stomatal conductance were in the proximity of zero, a situation that presaged the collapse of the plants (agbicodo et al., 2009). however, the 14 genotypes maintained green stems and only some leaves showed signs of senescence and basal regrowth in some plants; also, there was a reduction in the size of the stems and leaves as a result of decreased turgor pressure (taiz and zeiger, 2010). similar results were reported by hall (2004) for the cowpea, with a water potential of -1.8 mpa. the magnitudes of a and gs decreased at different rates among the genotypes, with effects that were linear, logarithmic or quadratic during the drought period (tab. 2), suggesting genetic differences in drought tolerance among the genotypes. likewise, the increase of a/gs was expressed at different rates between the studied genotypes. gradual decreases of a and gs indicate partial or complete closure of stomata to reduce water loss through transpiration. it has been reported that stomatal closure as a result of decreasing soil moisture content, mediated by changes in the water status of the root (bates and hall, 1981), is a response to a water deficit in the cowpea (cruz de carvalho et al., 1998; anyia and herzog, 2004; hamidou et al., 2007; singh and reddy, 2011) and, according to nascimento (2009), higher stomatal conductance values indicate a high drought tolerance. in this sense, intrinsic water-use efficiency (a/gs) has been recognized as a measure of carbon gain per unit of water loss and is inversely proportional to the ratio of intercellular table 1. mean values and standard errors of a, gs, e, t and vpd for specific soil gravimetric moisture contents, soil water potentials and drought times, evaluated in 14 cowpea genotypes. time (d) θg ψm a gs eua e t dpv 0 27.88 -0.033 10.53±0.04 100.86±0.58 0.10±0.0005 4.10±0.018 35.3±0.02 42.65±0.06 4 22.97 -0.114 8.53±0.15 73.27±1.17 0.12±0.0257 3.39±0.042 36.6±0.03 47.46±0.17 8 16.93 -0.577 13.05±0.16 99.02±1.09 0.13±0.0008 4.25±0.034 37.2±0.03 46.91±0.14 12 15.24 -0.694 3.20±0.08 59.31±0.73 0.08±0.0009 2.50±0.024 37.7±0.03 46.14±0.12 16 14.90 -0.752 4.87±0.09 15.48±0.32 0.31±0.0040 0.89±0.015 38.0±0.02 58.34±0.07 20 13.00 -1.173 3.15±0.09 10.62±0.25 0.30±0.0070 0.60±0.012 38.1±0.03 59.78±0.11 24 11.21 -1.783 1.51±0.07 5.76±0.24 0.26±0.0055 0.34±0.011 37.7±0.02 60.16±0.10 28 10.90 -1.917 1.02±0.06 3.90±0.13 0.26±0.0057 0.24±0.007 37.1±0.01 58.36±0.06 32 10.86 -1.935 0.09±0.02 1.29±0.04 0.07±0.0037 0.12±0.002 40.4±0.02 71.58±0.11 θg = soil gravimetric moisture; ψm = soil water potential; a = photosynthesis (µmol co2 m-2 s-1); gs = stomatal conductance (mmol h2o m-2 s-1); eua = a/gs = water-use intrinsic efficiency ( µmol co2 mmol -1h2o); e = transpiration (mmol (h2o) m -2 s-1); t = temperature (ºc); dpv = vapor pressure deficit. 292 agron. colomb. 31(3) 2013 figure 2. funcional relationships between soil moisture content (swc) and stomatal conductance (mmol h2o m -2s-1), photosynthesis (µmol co2 m-2 s-1), intrinsic water-use efficiency (µmol co2 mmol -1 h2o) and transpiration (mmol h2o m -2 s-1) evaluated in 14 cowpea genotypes. table 2. characteristics of regression equations describing functional relationships of photosynthesis (a), stomatal conductance (gs), and intrinsic water-use efficiency (a/gs) with soil moisture content for 14 cowpea genotypes. p≤0.01 and n varied from 16 to 26. genotype a (coefficients) gs (coefficients) a/gs (coefficients) y0 a b r2 y0 a b r2 y0 a b r2 l-001 -5.333 0.497 na 0.82 -30.98 2.95 na 0.79 0.675 -0.037 0.0006 0.92 l-005 -4.017 0.378 na 0.76 -116.85 10.97 -0.140 0.79 1.753 -0.102 0.0016 0.86 l-006 -15.234 6.996 na 0.54 -182.56 76.04 na 0.70 0.749 -0.186 na 0.54 l-009 -19.630 8.027 na 0.79 -164.22 66.53 na 0.67 1.071 -0.067 0.0010 0.70 l-014 -3.763 0.330 na 0.69 -145.99 59.19 na 0.70 1.010 -0.059 0.0009 0.71 l-019 -2.358 0.283 na 0.75 -34.76 3.25 na 0.86 0.902 -0.052 0.0008 0.75 l-020 -4.407 0.389 na 0.88 -31.17 2.67 na 0.81 1.374 -0.080 0.0012 0.92 l-024 -19.270 7.989 na 0.72 -135.47 12.60 -0.150 0.82 1.397 -0.087 0.0014 0.72 l-030 -18.344 8.067 na 0.70 -47.04 4.46 na 0.87 0.659 -0.035 0.0005 0.71 l-034 -16.798 1.762 0.028 0.75 -180.14 17.96 -0.270 0.76 0.659 -0.031 0.0010 0.52 l-036 -4.407 0.389 na 0.88 -41.44 3.392 na 0.84 1.044 -0.262 na 0.39 l-037 -18.293 7.621 na 0.73 -38.04 3.168 na 0.75 0.781 -0.040 0.0006 0.57 l-047 -18.400 1.886 -0.029 0.91 -291.26 115.18 na 0.86 0.969 -0.055 0.0008 0.62 cr-co -14.414 6.032 na 0.66 -25.382 2.13 na 0.83 1.087 -0.269 na 0.62 adjusted regression models were: for a: [y0+ax] in the genotypes l-001, l-005, l-014, l-019, l-020 and l-036; [y0 + a ln x] in l-006, l-009, l-024, l-030, l-037 and cr-co; [y0+ ax + bx2] in l-034 and l-047. for gs: [y0+ax] in l-001, l-019, l-020, l-030, l-036, l-037 and cr-co; [y0 + a ln x] in l-006, l-009, l-014 y l-047; [y0+ ax + bx2] in l-005, l-024 and l-034. for a/ gs: [y0 + a ln x] in l-036, l-006 and cr-co; [y0+ ax + bx2] in l-001, l-005, l-009, l-014, l-019, l-020, l-024, l-030, l-034, l-037 and l-047. na = not applicable. y = -0.1235x2 + 10.037x 103.29 r2 = 0.8248; n = 121 y = -0.0162x2 + 1.1952x 11.193 r2 = 0.80; n = 118 y = 0.0004x2 0.0251x + 0.5341 r2 = 0.4885; n = 89 y = -0.0054x2 + 0.4277x 4.2907 r² = 0.8831; n = 116 0 20 4010 30 50 -20 20 120 160 40 140 100 80 60 0 soil moisture content (%, v/v) s to m at al c on du ct an ce ( gs ) 0 20 4010 30 50 -2 2 12 16 4 14 10 8 6 0 soil moisture content (%, v/v) p ho to sy nt he si s (a ) soil moisture content (%, v/v) w at er -u se e ff ic ie nc y (a /g s) 0 20 4010 30 50 0 0.10 0.35 0.45 0.15 0.40 0.30 0.25 0.20 0.05 soil moisture content (%, v/v) tr an sp ir at io n (% , v /v ) 0 30 40 502010 -1 4 6 5 3 2 1 0 293cardona-ayala, jarma-orozco, araméndiz-tatis, perneth-montaño, and vergara-córdoba: gas exchange and mass distribution of the cowpea (vigna unguiculata [l.] walp.)... and environmental co2 (ci/ca) concentrations (singh and reddy, 2011). it is evident that a higher intrinsic water-use efficiency and a higher photosynthetic rate can improve crop yield under water stress (condon et al., 2002; parry et al., 2005; singh and reddy, 2011). an efficient mechanism to transfer information from the roots to the leaves may partially explain the drought avoidance shown by this plant (bates and hall, 1981; moreno, 2009). furthermore, the osmotic adjustment due to accumulation of inorganic and organic solutes and other strategies associated with adaptation to constraining environmental factors could be occurring (rodríguez, 2006; moreno, 2009; gonzález-rodríguez et al., 2011). the accumulation of free proline in helianthus annus under water stress has been reported, but its synthesis takes place earlier or later, depending on the degree of drought tolerance of the cultivar (unyayar et al., 2004). in cowpea plants under water stress, significant increases of proline favoring osmotic adjustment have been reported (lobato et al., 2008). also, increases of total carbohydrates and amino acids and decreased amounts of total protein have been reported (costa et al., 2008; lobato et al., 2009). the best fit functional relationships were linear, quadratic and logarithmic for a and gs, while, for a/gs, they were quadratic and logarithmic, in relation to the decrease in soil volumetric water content (tab. 2). singh and reddy (2011) fitted linear equations for a and exponential ones for gs and a/gs in 15 genotypes originating from the usa, senegal, nigeria and india. the trend is the same: photosynthesis and the stomatal conductance decrease, whereas intrinsic water-use efficiency increases when the soil moisture content decreases. the variation in rates of a, gs and a/gs in each genotype allows for the estimation of these parameters at a time interval as a function of soil moisture content (singh and reddy, 2011) and, in this study, allowed for the discrimination of the degrees of potential drought tolerance among the cultivars. gaseous exchanges after rehydration at 4 d after resuming hydration, the analysis of variance showed no significant difference among the means of a, gs, a/gs and e. the mean values observed were 15.5±3.6 µmol (co2) m-2 s-1, 104.6±19.9 mmol (h2o) m-2 s-1 and 0.15±0.02 µmol (co2) mmol-1 (h2o), respectively. these values are similar to and, in some cases, higher than those obtained when starting the water supply suspension, suggesting drought tolerance in all genotypes. similar results were found at 8, 12 and 16 d after resuming hydration (data not shown). when plants that are subjected to a water deficit period are irrigated, the rate of photosynthesis may or may not return to previous levels, depending on the genetic material, severity and duration of the drought and relative humidity (kozlowski and pallardy, 1996). plants with the ability to photosynthesize as they did before a water stress are more drought-tolerant. in this regard, cruz de carvalho et al. (1998) showed that stomatal conductance and the net assimilation rate measured during and after a water stress treatment are reliable parameters to identify drought tolerance in phaseolus vulgaris and vigna unguiculata. moreover, it was found that the detrimental effects of drought on the photosynthetic apparatus can last for weeks or even months, so the ability to recover a stressed plant’s photosynthetic capacity can be associated with the ability of stomata to reopen, partially or completely, and of protein synthesis to overcome the damage to the photosynthetic apparatus (kozlowski and pallardy, 1996). electron transport seems to be very resistant to inhibition under a water deficit, while the photosynthetic metabolism and phosphorylation appear to be more susceptible to dehydration. phosphorylation might be sensitive to the toxic effects of high concentrations of magnesium accompanying the chloroplast water removal of dehydrated leaves (kozlowski and pallardy, 1996; taiz and zeiger, 2010). number of leaves and dry mass of organs at 32 d after sowing (16 d of drought), some genotypes developed flowers and initiated the formation of 1 or 2 underdeveloped pods. at 48 d (32 d of drought), the values of a, gs and e were in the vicinity of zero and, from this state, the water supply was resumed to observe post-stress recovery for 16 d. reproductive biomass, only present in some genotypes, was represented by flowers and underdeveloped pods (tab. 3). no significant differences were found in the number of trifoliate leaves between 20 and 32 d (tab. 3), the time in which the water was retained in the soil matrix with suctions between -1 and -2 mpa. at 32 d of progressive drought, 8 genotypes showed 2 to 3 leaves, 4 between 3 and 4, and only 2, l-047 and l-034, conserved between 4 and 6 leaves, displaying the highest delayed leaf senescence. delayed leaf senescence has been reported as a characteristic that contributes to drought adaptation (muchero, 294 agron. colomb. 31(3) 2013 table 3. observed average values of the variables: number of trifoliate leaves and dry biomass during drought and rehydration evaluated in 14 genotypes of cowpea. genotype times of drought ( 20 and 32 d) and rehydration (4, 8 and 16 d) trifoliate leaves (number) dry biomass ( g) 20 d 32 d 4 d 8 d vegetative (16 d) reproductive (16 d) total (16 d) l-001 3.58 a 2.83 a 2.50 a 2.58 ab 2.92 ab 0.37 a 3.29 ab l-005 3.17 a 2.92 a 2.58 a 1.92 b 2.28 ab 0.14 a 2.41 ab l-006 3.25 a 2.83 a 3.08 a 4.17 ab 4.09 ab 0.18 a 4.28 ab l-009 3.25 a 2.75 a 2.67 a 4.17 ab 1.16 b 0.10 a 1.27 b l-014 2.58 a 2.25 a 2.42 a 4.58 ab 3.64 ab 0.00 a 3.64 ab l-019 3.33 a 3.17 a 3.83 a 5.17 a 3.27 ab 0.00 a 3.27 ab l-020 3.42 a 2.83 a 2.75 a 3.42 ab 4.33 ab 0.56 a 4.90 ab l-024 3.92 a 3.33 a 3.42 a 5.33 ab 4.67 ab 0.00 a 4.67 ab l-030 3.17 a 2.75 a 2.67 a 3.75 ab 2.46 ab 0.00 a 2.46 ab l-034 4.42 a 4.42 a 5.67 a 8.50 a 8.97 ab 0.04 a 9.00 a l-036 3.17 a 3.00 a 3.08 a 4.50 ab 2.91 ab 0.00 a 2.91 ab l-037 3.83 a 3.42 a 3.67 a 6.50 ab 7.08 ab 0.46 a 7.55 ab l-047 4.00 a 3.83 a 4.92 a 7.92 ab 8.64 ab 0.11 a 8.75 ab cr-co 3.75 a 2.75 a 3.67 a 4.58 ab 6.54 ab 0.23 a 6.77 ab means 3.48±0.48 3.08±0.52 3.30±0.68 4.79±1.25 4.50±1.75 0.16±0.14 4.65±1.77 means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). 2009) because it increases the survival of the plants after a dry period and it permits the emission of a second stream of pods once the water supply is restored (ehlers and hall, 1997 hall, 2004; agbicodo et al., 2009). on the other hand, 8 d after resuming hydration, the analysis of variance showed significant differences between the genotypes and turkey’s test allowed for the separation of l-034 from l-005. however, the former did not differ significantly from the rest of the materials tested. moreover, significant differences were found in total biomass (represented in the stems, leaves and reproductive structures), indicating that the genotype l-034 accumulated more biomass than l-009. however, l-034 was not statistically different from the 12 remaining genotypes. the differences in the partition of assimilates were reflected in the total dry biomass, explained in part, by the differences in the parameters of gas exchanges. it is noteworthy that 50% of cultivars did not develop flowers or that those that did, did so at a very slow rate; while for the remaining cultivars, the reproductive biomass represented 3 to 18%. this suggests that, in the genotypes studied, the mechanisms of adaptation to drought: escape, avoidance and tolerance (mitra, 2001), although they could operate jointly or separately, are expressed differently. however, the ways in which these responses are associated with these mechanisms are not yet known (agbicodo et al., 2009). additionally, the early flowering genotypes possess delayed leaf senescence and undetermined growth habits and should exhibit drought adaptation and stability in yield in various environments (ehlers and hall, 1997). it is possible that these characteristics are associated with a higher density of deeply distributed roots, which allow for a higher water absorption (matsui and sing, 2003; polanía et al., 2012) and might suggest drought avoidance. with estimates of stomatal conductance, photosynthesis, intrinsic water-use efficiency and total dry biomass, the genotypes: l-034, l-047, l-006 and l-001 were identified as the most potentially drought tolerant because they presented higher values of a, gs and a/gs between 12 and 28 d of drought, which corresponded to a soil water content between 15.24 and 10.90%, equivalent to soil water potentials of between -0.7 and -1.9 mpa and higher values of total dry biomass. conclusions rates of photosynthesis and stomatal conductance decreased starting at a soil water potential of -0.70 mpa, while intrinsic water-use efficiency increased progressively with soil drying. photosynthesis and stomatal conductance reached zero values when the soil moisture content was 10.86% and the soil water potential was close to -2 mpa without producing permanent wilting of plants in any genotype. decreases in photosynthesis and stomatal conductance and increased intrinsic water-use efficiency under water stress conditions varied with the genotypes and 295cardona-ayala, jarma-orozco, araméndiz-tatis, perneth-montaño, and vergara-córdoba: gas exchange and mass distribution of the cowpea (vigna unguiculata [l.] walp.)... the estimates, with regression equations, allowed for discrimination of the degrees of drought tolerance among the cultivars. fourteen genotypes showed full recovery of the gas exchange parameters after resuming the water supply. acknowledgements the authors thank the división de investigación of the universidad de córdoba for its financial support of this research. special thanks to the staff of the laboratories of plant breeding, plant physiology and soils of the agronomic engineering program. literature cited agbicodo, e.m., c.a. fatokun, s. muranaka, r.g.f. visser, and c.g. linden van der. 2009. breeding drought tolerant cowpea: constraints, accomplishments, and future prospects. euphytica 167, 353-370. anyia, a.o. and h. herzog. 2004. genotypic variability in drought performance and recovery in cowpea under controlled environment. j. agron. crop sci. 190(2), 151-159. bates, l.m. and a.e. hall. 1981. stomatal closure with soil water depletion not associated with changes in bulk leaf water status. oecologia 50, 62-65. boyer, j.s. 1978. water deficit and photosynthesis. pp. 154-191. in: kozlowski, t.t. (ed.). water deficits and plant growth. academic press, london. cardona-ayala, c., a. jarma-orozco, and h. araméndiz-tatis. 2013. mecanismos de adaptación a sequía en caupí (vigna unguiculata (l.) walp.). una revisión. rev. colomb. cienc. hortic. 7(2), 277-288. condon, a.g., r.a. richards, g.j. rebetzke, and g.d. farquhar. 2002. improving intrinsic water-use efficiency and crop yield. crop sci. 42, 122-131. costa, r.c.l., a.k.s. lobato, c.f. oliveira-neto, p.s.p. maia, g.a.r. alves, and laughinghouse. 2008. biochemical and physiological responses in two vigna unguiculata (l.) walp. cultivars under water stress. j. agron. 7, 98-101. cruz de carvalho, m.h., d. laffray, and p. louguet. 1998. comparison of the physiological responses of phaseolus vulgaris and vigna unguiculata cultivars when submitted to drought conditions. environ. exp. bot. 40, 197-207. damatta, f.m. 2004. exploring drought tolerance in coffee: a physiological approach with some insights for plant breeding. braz. j. plant physiol. 16(1), 1-6. ehlers, j. and a. hall. 1997. cowpea (vigna unguiculata l. walp.). field crops res. 53, 187-204. gonzález-rodríguez, h., i. cantú-silva, r.g. ramírez-lozano, m.v. gómez-meza, m. pando-moreno, and j.m. lópez-hernández. 2011. potencial hídrico xilemático en cuatro especies arbustivas nativas del noreste de méxico. rev. chapingo 17, 97-109. hall, a. 2004. breeding for adaptation to drought and heat in cowpea. europ. j. agron. 21, 447-454. hamidou, f., g. zombre, o. diouf, n. diop, s. guinko, and s. braconnier. 2007. physiological, biochemical and agromorphological responses of five cowpea genotypes (vigna unguiculata (l.) walp.) to water deficit under glasshouse conditions. biotechnol. agron. soc. environ. 11(3), 225-234. kozlowski, t.t. and s.g. pallardy. 1996. physiology of woody plants. 2nd ed. academic press, san diego, ca. lobato, a.k.s., c.f. oliveira-neto, r.c.l. costa, b.g. santos-filho, fj.r. cruz, and h.d. laughinghouse. 2008. biochemical and physiological behavior of vigna unguiculata (l.) walp. under water stress during the vegetative phase. asian j. plant sci. 7, 44-49. lobato, a.k.s, r.c.l. costa, c.f.o. neto, b.g.s. filho, g.a.r. alves, j.m.n. freitas, f.j.r. cruz, c.a. marochio, and g.k. coimbra. 2009. responses of the pigments and carbon metabolism in vigna unguiculata cultivars submitted to water deficit. res. j. biol. sci. 4, 593-598. lópez-canteñs, g., j. herrera-puebla, a. ostos-santos, l. lizarragamendiola, and j. hernández-ávila. 2010. aplicación de modelos matemáticos para la obtención de curvas de retención de humedad del suelo. rev. latin. rec. nat. 6(1), 44-50. matsui, t. and b.b. singh. 2003. root characteristics in cowpea related to drought tolerance at the seedling stage. exp. agr. 29 (1), 29-38. mitra, j. 2001. genetics and genetic improvement of drought resistance of crop plants. current sci. 80, 758-763. moreno, f. 2009. respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión. agron. colomb. 27(2), 179-191. muchero, w., j.d. ehlers, t.j. close, and p.a. roberts. 2009. mapping qtl for drought stress-induced premature senescence and maturity in cowpea (vigna unguiculata (l.) walp.). theor. appl. genet. 118, 849-863. nascimento, s.p.d. 2009. efeito do deficit hídrico em feijão-caupi para entificação genótipos com tolerância à seca. m.sc. thesis. agricultural science center, universidad federal do piauí, teresina, brazil. oliveira, a.d., e.j. fernandes, and t.j.d. rodrigues. 2005. condutância estomática como indicador de estresse hídrico em feijão. eng. agríc. 25(1), 86-95. palencia-severiche, g., t. mercado-fernández, and e. combattcaballero. 2006. estudio agroclimático del departamento de córdoba, universidad de córdoba, monteria, colombia. parry, m.a.j., j. flexas, and h. medrano. 2005. prospects for crop production under drought: research priorities and future directions. ann. appl. biol. 147, 211-226. polanía, j.a., i.m. rao, s. mejía, s.e. beebe, and c. cajiao. 2012. características morfo-fisiológicas del frijol común (phaseolus vulgaris l.) relacionadas con la adaptación a sequía. acta agron. 61(3), 197-206. reis, g.g. and a.e. hall. 1987. relações hídricas e atividade do sistema radicular em eucalyptus camaldulensis dehn. em condições de campo. rev. árvore 11(1), 43-55. rincón, l. 2009. curso básico de modelos lineales. departamento de publicaciones, universidad santo tomás, bogota. rodríguez, l. 2006. implicaciones fisiológicas de la osmorregulación en plantas. agron. colomb. 24(1), 28-37. 296 agron. colomb. 31(3) 2013 salah, b.h. and f. tardieu.1997. control of leaf expansion rate of droughted maize plants under fluctuating evaporative. plant physiol. 893-900. sas. 2008. user’s guide sas/stat® version 9.2. sas institute, cary, nc. sellin, a. 1999. does pre-dawn water potential reflect conditions of equilibrium in plants and soil water status? oecologica 20(1), 51-59. singh, s.k. and k.r. reddy. 2011. regulation of photosynthesis, fluorescence, stomatal conductance and water-use efficiency of cowpea (vigna unguiculata [l.] walp.) under drought. j. photochem. photobiol. b: biol. 105, 40-50. taiz, l. and e. zeiger. 2010. plant physiology. 5th ed. sinauer associates, redwood, ca. tardieu, f. and t. simonneau. 1998. variability of species among stomatal control under f luctuating soil water status and evaporative demand: modeling isohydric and anisohydric behaviours. j. exp. bot. 49, 419-432. unyayar, s., y. keles, and e. unal. 2004. proline and aba levels in two sunflower genotypes subject to water stress. bulg. j. plant physiol. 30 (3-4), 34-47. zhang, s.q. and w.h. outlaw. 2001. abscisic acid introduced into the transpiration stream accumulates in the guard cell apoplasto and causes stomatal closure. plant cell environ. 24, 1045-1054. volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf received for publication: 2 september, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. medellin (colombia). 2 faculty of science, universidad militar nueva granada. bogota (colombia). juan.filgueira@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 30(2), 214-221, 2012 monitoring the infective process of the downy mildew causal agent within micropropagated rose plants seguimiento del proceso infectivo del agente causal del mildeo velloso en plantas micropropagadas de rosa sonia yamile gómez1 and juan josé filgueira-duarte2 abstract resumen downy mildew in the rose caused by a species of the peronospora genus is a very restrictive disease for the colombian greenhouse rose production. the damage observed in the susceptible varieties of commercial rose include symptoms affect young steams and tiny leaves causing reddish and brown spots and defoliation; leading to 10% production losses. the infective behavior of this pathogen was studied with the aim of increasing the knowledge about the biology of the rose downy mildew. the study of the infective process was performed on the charlotte variety using micropropagated roses inoculated with suspensions of sporangia. a germinal tube was observed during the germination process, it came from a lateral papilla and reached up to 300 microns in length. during this study, the ability of the pathogen to use vascular sieves as communication systems within the plant was determined. oogonia and antheridia were also observed inside the epidermal cells, and oospores inside the parenchymal tissue close to xylem vessels. to the best of our knowledge, these sexual structures have not been reported on in colombia before. this study verifies the ability of the downy mildew causal agent to move through the xylem vessels and produce sexual structures, such as oogonia, antheridia and oospores within those tissues. source photographic figs. 1-14: gómez, s.y. and j.j. filgueira d. el mildeo velloso de la rosa ocasionado por una especie del género peronospora, es una enfermedad muy restrictiva para la producción de rosas de corte en colombia. los daños que se observan en las variedades susceptibles de rosa comercial, incluyen síntomas que afectan tallos jóvenes y hojas tiernas causándoles manchas rojizas y cafés al igual que defoliación; lo que conlleva a pérdidas de hasta el 10% de la producción. el comportamiento infectivo de este patógeno fue estudiado con el fin de aportar al conocimiento sobre la biología del mildeo velloso de la rosa. el estudio del proceso infectivo fue realizado sobre plantas micropropagadas de la variedad susceptible charlotte inoculadas con suspensión de esporangios del patógeno. un tubo germinal fue observado durante el seguimiento al proceso de germinación, provenía de una papila lateral y alcanzó 300 micras de longitud. durante este estudio pudo ser determinada la habilidad del patógeno para usar los haces vasculares como sistemas de comunicación dentro de la planta. oogonios y anteridios fueron observados dentro de células epidermales infectadas, al igual que oosporas dentro del tejido parenquimático cerca de los vasos conductores. hasta donde se sabe en colombia no se habían reportado estructuras sexuales antes para este patógeno. este trabajo verifica la capacidad del agente causal del mildeo velloso de la rosa para moverse a través de los vasos del xilema y de producir estructuras sexuales tales como oogonios, anteridios y oosporas dentro de dichos tejidos. key words: peronospora sparsa, infection, sexual structures, in vitro propagation. palabras clave: perosnopora sparsa, infección, estructuras sexuales, propagación in vitro. introduction rose downy mildew is caused by peronospora sparsa berkeley (aegerter et al., 2003), an oomycete biotrophic parasite. this organism affects susceptible varieties of roses causing losses by deformity, blights on leaves, stems and twigs and defoliation (horst, 1998), (fig. 1). to control this disease, intensive applications of foliar fungicides (preventive and curative agrochemical products) and intensive labor is needed to eradicate affected material, causing burdensome costs to the bogota plateau rose production (arbeláez, 1999). according to suárez (1999), the cost of downy mildew due to losses in the 1,950 ha of roses on the bogota plateau was us$5.675.670. the lack of public information about the biology of this pathogen in particular has forced people in colombia to use information from other related crops or crops affected by another type of downy mildew, for example onion downy mildew caused by peronospora destructor in canada (hildebrand and sutton, 1985), or in lettuce caused by bremia lactucae in europe (sargent, 1981). other major producers 215gómez and filgueira-duarte: monitoring the infective process of the downy mildew causal agent within micropropagated rose plants of roses, such as the netherlands, do not consider peronospora sparsa as a significantly important pathogen and so do not invest economic sources for research into this particular downy mildew. this is because the conditions in the climatic controlled glasshouses where these roses are produced are not favorable for the downy mildew which is especially sensitive to temperature and humidity to complete its reproductive cycle (de vis, raf, 1999). studies performed in colombia have tried to clarify different aspects of the biology of this biotrophic pathogen such as the effect of some climatic variables on the disease incidence, the effect of the grafting variety on the sensitivity of the floral variety and the phenological state of the plant in the pathogen life cycle, among others (giraldo, 1999). although knowledge about rose downy mildew has advanced, today, there are still too many unanswered questions about its biology. for example, in colombia, no sexual structures have been observed before and there is no conclusive evidence about its systemic behavior. although observations of wounds on affected greenhouse plants could show the pathogen was able to spread from this white marks using vascular sieves to distant parts of the plant. however, for other peronosporales sexual structures have been already reported but systemic behavior has not been proved yet (arbeláez, 1999; de vis, raf, 1999; giraldo, 1999). the objective of this study is to present the monitoring of the infective process of the rose downy mildew causal agent within the charlotte variety in in-vitro microplants under laboratory conditions. materials and methods rose downy mildew inoculum was collected from sporulating leaves at mg consultores greenhouses in chia cundinamarca, colombia. in the laboratory, this inoculum was concentrated sweeping the lesson using a little brush over 20 ml of sterile distillated water (sdw), then the concentration was measured using an haemocytometer. the viability of the inoculum suspension was then evaluated on water agar media under room conditions. every hour, the germination process was observed to obtain the percentage of sporangia germinated after 24 h. once sporangia viability was confirmed, healthy clean detached leaves of the charlotte variety were inoculated with the suspension using the fail drop technique over the abaxial side, and they were incubated under room conditions until sporulation was produced 4 or 5 d later. using this technique to collect and transfer sporangia from detached leaves, the inoculum was also cleaned from spores of any other microorganisms. rose microplants were produced in the laboratory introducing buds into the supplemented murashige y skoog (1962) agar media (4.4 g l-1 ms, 2.5 g l-1 phytagel, 30 g l-1 sugar, 10 mg l-1 bap, 60 mg ml-1 aia and 224 mg l-1ag3, ph 5.6). the buds were incubated with the following climatic controlled conditions: 26ºc, 12 d/night h, and 6,000 lux of white light. after 6 weeks, the buds were separated from the woody part and then reintroduced into a new ms supplemented media. then, the rose microplants were infected with the sporangia suspension adjusted to 1x104 sporangia/ml in 20 ml sdw using the 15 s immersion technique; the youngest leaf from each microplant was inoculated. for drying, the microplants were inverted for 4 h at the center of the flux chamber and then were incubated under room conditions. every 2 h, raised hand transversal cuttings from a sample were taken and immersed in 3 ml of a fix solution (0.2 m buffer phosphate, 150 mm nacl and 2% glutaraldehide). the thinnest cuttings were then dyed with cotton blue dye on a microscope slide. with a optic microscope, the cuttings were observed at x40, to determine absence/presence of the pathogen and then at x100 to establish the sort of plant tissue colonized and the type of pathogen structures. the infection process was monitored continuously for 92 h post inoculation (hpi). results and discussion sporangia viability test. during the germinative capacity of the sporangia evaluation, it was observed that the sporangia that germinated were bigger than 20 microns long by 15 microns wide and also with a double well formed and turgid cell wall that presented a light blue color of the cytoplasm due to the lacto cotton blue stain (fig. 2). sporangium begins to germinate one hour after under room conditions. they emitted a germinal tube from lateral papillae. (fig. 3). during germination, a cellular content evacuation event from the sporangia to the germinal tube was observed. this can be affirmed because the germinated sporangia lose the blue intensity given by the lacto-cotton blue dye (fig. 4a and 4b). germinated sporangia can produce germinal tubes up to 300 microns in length in 24 h, allowing translocation for the landing site, searching for more suitable places to initiate the infective process (fig. 4b). germination percentages of the five trials had values ranging from 70.5 to 80% in the first six to eight h of monitoring. these are relatively high values if we consider they come from inoculum constantly under the pressure of fungicide application to control this disease in the field. although 216 agron. colomb. 30(2) 2012 quiroga and arbeláez (2004) reported that foliar applications of agrochemicals like dimethomorph, aluminum phosetyl and metalaxyl with mancozeb fungicides affected the sporangia shape and turgid, during this study, it was observed that sporangia recollected from the field in mg consultores were not affected in their shape and still able to germinate, which means the products used for controling the disease during this test either were not effective enough or agrochemicals made a selection of those with better fitness to keep the disease in the field. furthermore, it was clear that there was a relationship between the size and turgor of the sporangia and the germination capability, thus those small ones and non-turgid ones lacked the ability. in this evaluation, appresorium formation from the germinal tube was observed. these appresoria were eight to 10 microns in diameter and were easy to see at the terminal end of the germinal tube. they were observed in the absence of plants between six to eight hours after the germination process started, under room conditions. evaluation of the sporangia germination percentage in the water media agar after 24 h of incubation showed the capacity of these structures to produce long germinal tubes, over 100 microns. this was reported by shiltz (1981) for other peronosporales such as peronospora hyoscyami . the length reached by the germinal tubes in 24 h is a very important advantage for the pathogen, because a long germinal tube has the chance to access places far from the point where it originally fell. sporangia with more than one germinal tube were also observed during this work (not shown in this document). this characteristic is also reported for other downy mildews such as bremia lactucae in lettuce according to sargent (1981) and reuveni et al. (1986) for peronospora tabacina. monitoring the infective process of downy mildew in rose microplants. two h after sporangia contact with the youngest leaf of the rose microplants, germination initiated as shown in fig. 6. the pointed sporangium is not turgid as those next to it, on the contrary, it is assumed that it has germinated because it has evacuated its cellular content and an appresorium ready to penetrate the plant tissue is observed at the end of the germinal tube. in fig. 7, 4 hour post inoculation (hpi), it was possible to see evacuation from sporangia. some of them had different structures formed during the germination, for example: appresorium, primary vesicle and secondary vesicle. the infective process of the pathogen continued with the presence of hyphae in the epidermal cells after 10 hpi. hyphae crossed inside, one by one, of the epidermal cells and had the capacity to modify the cells thickness to gain entrance to new plant tissue, thus, strangling the hypha in some portions, as shown in fig. 8. in the monitoring of the infective process of the downy mildew causal agent in in vitro rose microplants, a rapid invasion of the pathogen into the leaflet epidermal tissue was observed in less than 12 h. the advance of the pathogen was registered both inter and intracellular. although it did not affect the cytoplasmic membrane of the cells, and perhaps for this reason, cellular lysis was not present in the areas infected by the pathogen. thus, the biotrophic behavior of the pathogen was evident, colonizing the plant tissue without damaging the cells of the host 16 hpi, pathogen hyphae were observed bifurcating within the palisade parenchyma cells (fig. 9). similarly, 20 hpi, hyphae were evident inside the parenchyma cells along with haustorium within subepidermal cells. twenty-four hours after the inoculation event, pathogen hyphae were seen growing and branching in the spongy parenchyma (fig. 10). in this fig. 10, it is possible to observe how a new hypha has an apical growth and is produced from another hypha that is already formed. in this form, the hypha can colonize the neighboring tissue in a fast and effective way. thirty-six hpi, haustoria were observed inside the spongy parenchyma cells next to the vascular sieves (fig. 11a). with higher resolution, it was possible to see the appendix shape of the haustoria close to the parenchymal cell wall, where this structure is lodged, as well as the pathogen hyphae, by color contrast, bordering the spongy parenchyma cells, where it is located (fig. 11b). the mesophyll images showed the presence of the pathogen hyphae in a short period of time, between 16 and 24 hpi. these hyphae invaded the parenchyma cells in a very efficient way. according to crute (1981), in the lettuce downy mildew, the advance of b. lactucae is slower, since it occurs in 96 hpi. besides, in b. lactucae, bifurcations have not been reported yet, while in rose downy mildew, this type of division is evident and could explain the efficiency of the pathogen to colonize the plant tissue. after 48 hpi, hyphae of the pathogen were observed growing in parallel, inside and outside of the xylem vessels within the vascular tissue of the infected leaflet (fig. 12). parasite presence in the xylem tissue of the leaflet was evident at 48 hpi, when the pathogen hyphae were observed as aligned to xylem vessels and simultaneously inside this tissue. 217gómez and filgueira-duarte: monitoring the infective process of the downy mildew causal agent within micropropagated rose plants figure 1. common symptoms of rose downy mildew. a) red-brown spots and deformation on mature leaves, b) deformed, dehydrated young leaves and dark spots, c) stems and twigs severely affected by the disease. a b c figure 2. physical aspect of sporangia on water agar media under room conditions. stained with lacto-cotton blue (x400). figure 4. evacuation of the citoplasmatic content from the sporangia to the germinal tube, 24 (hpi) h post inoculation (x50). figure 3. germinal tube emission (gt) from lateral papillae (lp), (x400). gt lp figure 5. sporangium with appresorium (ap) at the end of germinal tube (gt) (x400). gt ap figure 6. germinated sporangium on the surface of the plant tissue two hpi. an empty sporangium is observed (esp) with appresorium (ap) at the end of the germinal tube (x1100). esp ap figure 7. empty and germinated sporangia germinal tube (gt), appresoria (ap), primary vesicle (1vs) and secondary vesicle (2vs) can be observed emerging from some of the germinated sporangia. gt ap 2vs 1vs 218 agron. colomb. 30(2) 2012 figure 8. presence of pathogen hyphae (hf) crossing through epidermal cells (ec) of the youngest leaflet 10 hpi. * hypha strangling (x1,100). hf hf ec ec figure 9. a) pathogen hyphae (arrows) invading cells in the palisade parenchyma (pp) at the mesophyll of the leaflet 16 hpi with a sporangia suspension. the intracellular bifurcation of the hyphae (bhf) was observed during the invasive process. b) haustoria (hau) presence inside the palisade parenchyma 20 hpi (x1,100). hau pp bhf ppa b figure 11. pathogen haustoria (hau) within the spongy parenchyma cells (spc) of the leaflet mesophyll 36 hpi. a) image where the location of the haustoria (hau) is observed very close to the vascular sieves (vs), (x500). b) detail of the previous image where one can see the haustoria shape (hau) within a spongy parenchyma cell (spc) and hyphae bordering the cellular wall (arrow) (x1,100). figure 10. pathogen hyphae (ph) colonization in the spongy parenchyma (sp) cells 24 hpi. showing intercellular bifurcation of the hyphae (ibh), during the invasive process and the apical growth of a hypha (agh), from another intercellular hypha. sp sp sp sp agh ibh spc spc hau spc spc hau vs vs vs a b there were no reports or photographic evidence about the invasion of peronosporales into conductive tissues. although for the lettuce downy mildew, crute and dixon (1981) talk about systemicity for the b. lactucae capacity to move from cotyledons to roots, but just for young plants. colombian downy mildew reports refer to this physiological trait of systemic growth as a characteristic of the pathogen. due to the behavior of the pathogen under greenhouse conditions and the presence of symptoms such as white spots on the stems with reinfection quality, it is evident that the pathogen has the capacity to move inside the vascular system and remain in this tissue during difficult weather conditions to later reinfect young buds when environmental conditions get better. in this study, the presence of the rose downy mildew causal agent was reported inside the vascular tissue of the microplants. this shows the capacity of this pathogen to move through vascular sieves as a conductive mechanism to invade other tissues in the plant and perhaps it also uses this tissue as a shelter to remain viable inside the plant during unfavorable weather conditions. 219gómez and filgueira-duarte: monitoring the infective process of the downy mildew causal agent within micropropagated rose plants figure 12. a) pathogen hyphae (arrows) parallel to the xylem vessels (xv) within the leaflet 48 hpi. spongy parenchyma cells (sp) are observed, bordering the vascular sieves (x1,100). b) transversal cutting of the xylem vessels affected by downy mildew, showing: vascular sieves (vs), extracellular hyphae (eh) and haustoria (hau) in the interior of the xylem vessels (x1,100). c) detail of the pathogen reproductive structures (rs) observed within epidermal cells (ec) 56 hpi. hyphae (hp) can be observed inside some of the epidermal cells (x1,100). a b c sp sp sp sp xv hau vs vs eh ec ec ec rs hp figure 13. apparent fecundation process between an oogonia (og) and an anteridia (an) with: a) hyphas letting the contact (hf) (x500) b) magnification of the event before looking at the inside the of leaflet mesophyll 60 hpi (x1,100). a b hf og an an hf og figure 14. presence of oospores (oo) within rose microplants which were inoculated 72 h before with a sporangia suspension from the downy mildew pathogen (x1,100). oo oo after 56 hpi, a group of structures were observed inside the epidermis cells (fig. 12). these structures had a round shape, very different from the haustoria seen before and as a particular trait, several of them were within the same cell. because of the shape and the internal conformation of this structure, it seems to be a sexual reproductive form of the pathogen inside infected cells. in a more detailed observation of the reproductive structures registered inside the epidermal cells, an antheridia and an oogonia were clearly observed in very close contact (fig. 13). between 56 and 68 hpi, sexual structures began to be observed within the epidermal cells of the microplants. there are no previous reports about these kind of structures for this pathogen in roses, in addition, it was believed that it was not necessary for the pathogen to produce these types 220 agron. colomb. 30(2) 2012 of structures in the climatic conditions of the bogota plateau. nevertheless, once we compared our data with the reports of svircev et al. (1989) on the histology of p. hyoscyami and ingram (1981) for p. parasitica, it is clear to see the similarity between the oogonia and antheridia of these species with those found in the epidermis of the rose microplants which were inoculated with the downy mildew sporangia suspension. the only difference was the speed of oogonia development during p. sparsa infection which occurs four dpi while p. hyoscyami and p. parasitica develop oogonia eight and 12 dpi, respectively. it is possible to conclude that the in vitro rose microplants conditions are preferable for the formation of these sexual reproductive structures. fig. 13a shows the contact among the oogonium and the antheridia of the pathogen and some hyphae that connect these two structures. these hyphae come from different origins, thus, it looks like an encounter between two homothallic strains according to michelmore et al. (1988) for p. parasitica, who observed homothallic and heterothallic strains responsible for the presence of either oogonia, antheridia and oospores or the asexual condition marked by the sporangiophore and sporangia formation respectively. it is not clear yet if the downy mildew causal agent of roses in colombia has homothallic or heterothallic populations. more studies on this aspect would be important in clarifying the dynamic of this pathogen in the field. finally, in the observation from to the 72 hpi, it was seen the product of the sexual reproduction from the antheridium and oogonium, the oospores (fig. 14). these oospores had a very clear round shape and a double wall covering the whole perimeter of the oospore. many oospores were observed 60 hpi in the in vitro rose microplants, and the vicinity of these oospores to the vascular sieves was also registered (see fig. 14). according to michelmore et al. (1988), three elements are required to make the establishment of the b. lactucae oospores possible on the foliar tissue and apparently they were present in this study: presence of the pathogen mating types, some infection level and the pathogen growing pattern inside the host ensure an encounter of the two compatible mating types. the importance at the genetic level of a structure produced after sexual reproduction is evident in the case of diseases caused by oomycetes, as in the case of phytophthora infestans. in the case of peronosporales, the role of the oospores in the downy mildew epidemiology is not yet clear and is proposed to be a very susceptible structure to hyperparasites attack (svircev et al., 1989). conclusions sporangia from rose downy mildew collected from a commercial rose field were able to germinate in 24 h in spite of the use of agrochemicals to control the disease. only those sporangia with a big size and turgid shape were able to germinate in the water agar under room conditions. the management of the disease in the field using fungicides has contributed to the selection pressure to favor those with higher fitness. under laboratory conditions and in invitro microproagated rose plants, the pathogen was able to colonize the host tissue in inter and intracellular manners, reaching the conductive vessels 48 h after inoculation. the biotrophic behavior of the pathogen could be proven with the observation of intercellular hyphas without necrosis in the tissue, as well as haustorium structures inside unaffected cells. in comparison with other peronosporales such as p. parasitica and p. hyoscyami, the downy mildew causal agent in roses is faster at invading the host tissue when in-vitro micropropagated rose plants are used as the experimental field. the presence of the pathogen in the xylem vessel 48 h after inoculation could explain its systemic capacity to grow and move inside the plant, reaching very distant places in short periods of time. under the in-vitro micropropagated conditions and between 56 and 68 hpi, the downy mildew causal agent of the rose produced sexual structures not reported before in colombia. the presence of sexual structures inside an enclosed controlled space could indicate that the strain of the pathogen used in this study was homothallic. the systemically behavior of the pathogen observed in this study could explain the presence of downy mildew symptoms like white spots in the stems as strategies of the pathogen to remain in the plant when environmental conditions are not favorable. this new knowledge will facilitate the development, in a short time, of molecular techniques that permit the monitoring of systemic growth throughout the plant, which will change the usual methods of chemical treatment. just in our laboratory, we are introducing reporter genes into the sporangia using the spheroplast method and agrobacterium transformation. acknowledgements we would like to express gratitude to the faculty of science at the universidad militar “nueva granada” (umng), also, this work was supported by the cias of umng. 221gómez and filgueira-duarte: monitoring the infective process of the downy mildew causal agent within micropropagated rose plants literature cited aegerter, b.j., j.j. núñez, and r.m. davis. 2003. environmental factors affecting rose downy mildew and development of a forecasting model for a nursery production system. plant dis. 87, 732-738. arbeláez, g. 1999. el mildeo velloso del rosal ocasionado por peronospora sparsa berkeley. acopaflor 6, 37-39. crute, i.r. 1981. the host specificity of peronosporaceous fungi and the genetics of the relationship between host and parasite. pp. 237-250. in: spencer, d.m. (ed.). the downy mildews. academic press, new york, ny. crute, i.r. and g.r. dixon. 1981. downy mildew diseases caused by the genus bremia regel. pp. 421-460. in: spencer, d.m. (ed.). the downy mildews. academic press, new york, ny. de vis, r. 1999. manejo de mildeo velloso en rosa con control climático. acopaflor 3, 31-33. giraldo, k.c.a. 1999. control cultural del mildeo velloso y la ecocultura de la capacitación. acopaflor 6, 4-12. gómez, s.m. 2002. influencia de la temperatura en la germinación de esporangios de peronospora sparsa, en rosa. agron. colomb. 20, 35-38. gómez, s. 2004. determinación de componentes de la biología de peronospora sparsa berkeley, y caracterización de la respuesta de tres variedades de rosa a la infección del patógeno bajo condiciones de laboratorio e invernadero. bogotá. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. hildebrand, p.d. and j.c. sutton. 1985. environmental water in relation to peronospora destructor and related pathogens. can. j. plant pathol. 7, 323-330. horst, r.k. 1998. compendio de enfermedades de la rosa. aps press. st. paul, mn. ingram, d.s. 1981. phisiology and biochemistry of host-parasite interaction. pp. 143-163. in: spencer, d.m. (ed.). the downy mildews. academic press, new york, ny. michelmore, r.w., s.h. hulbert, t. ilott, and b. farrara. 1988. the downy mildews. adv. plant pathol. 6, 55-76. murashige, t. and e. skoog. 1962. a revised medium for rapid grown and bioassays with tabacco tissue culture. physiol. plant 15, 473-497. quiroga b., n.j. and g. arbeláez t. 2004. evaluación de la eficacia de fungicidas aplicados al suelo y al follaje para el control de mildeo velloso, ocasionado por peronospora sparsa en un cultivo comercial de rosa. agron. colomb. 22, 110-118. reuveni, m., w.c. nesmith, and m.r. siegel. 1986. symptoms development and disease severity in nicotiana tabacum and nicotiana remanda caused by peronospora tabacina. plant disease. 70, 727-729. sargent, j.a. 1981. the fine structure of the downy mildews. pp. 183236. in: spencer, d.m. (ed.). the downy mildews. academic press, new york, ny. schiltz, p. 1981. downy mildew of tobacco. pp. 577-594. in: spencer, d.m. (ed.). the downy mildews. academic press, new york, ny. suárez, g.j. 1999. problemática actual del mildeo velloso en rosa. in: viii congreso acopaflor asocolflores. bogota. svircev, a.m., w.e. mckeen, and r.j. smith. 1989. host-parasite relations: morphology and ultrastructure. pp. 43-104. in: mckeen, w.e. (ed.). blue mold of tobacco. aps press, st. paul, mn. volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf desarrollo del fruto e indices de cosecha de la carambola (averrhoa carambola l.) producida en el piedemonte amazonico colombianol development and harvest index ofcarambola fruit (averrhoa carambola l.) from colombian amazonian foothills i dioned victoria gonzález/, maría soledad hernándcz', aníbal herrera", jaime a. barrera], orlando martínez' y daniel paez" resumen la carambola (averrhoa carambola l.) es una planta originaria de asia tropical. existen los tipos ácidos y los dulces, dentro de los cuales se encuentra un considerable número de variedades. el fruto representa un potencial como línea de producción agroindustrial debido a las características fisicoquímicas de la pulpa y a la multiplicidad de usos tanto fresco como procesado. el presente trabajo tuvo como objetivo caracterizar una variedad ácida de carambola adaptada a las condiciones del piedemonte amazónico, a través de análisis físicos, químicos y fisiológicos desde el cuajamiento hasta la madurez comercial, en función de estudiar el crecimiento y desarrollo del fruto y determinar los parámetros apropiados para indicar el momento óptimo de cosecha. el crecimiento del fruto mostró un patrón sigmoidal simple, con tres estados de crecimiento. el tamaño, peso, porcentaje de pulpa, ph y relación sólidos solubles totales: acidez total titulable incrementaron durante el desarrollo mientras el porcentaje de corteza, la firmeza y la acidez decrecieron. a partir del día 74 se iniciaron los cambios de color. la variación del comportamiento en el tiempo de las variables físicas y químicas fue expl icada con un alto ajuste por modelos polinomiales y exponenciales, con r2 entre 0,95 y 0,99. la intensidad respiratoria del fruto sugirió un posible patrón no climatérico. se encontró que los sólidos solubles, el color y la firmeza constituyen índices de cosecha adecuados. palabras claves: crecimiento; caracterización física, fisiológica, química. summary the carambola iavcrrhoa carambola l.) is a plant from tropical asia. there exist the acids and sweets types, in which it finds a lot of varieties. the fruit represents a potential as a agro industrial production line due to the pulps physical-chemical characteristics and the multiplicity of uses both fresh as processed. the present work had as objective to characterize an acid variety of carambola adapted to the amazonian foothills conditions, through physical, chemical and physiological analyses from the setting to the commercial maturity, in function ofstudy of fruits growth and development and to determine the appropriates parameters to indicate the harvest moment. fruit growth has showed a single sigmoidal pattern, with three stages of growth. size, weight, pulp percentage, ph and total soluble solids : acidity ratio increased during the development while skin percentage, flesh firmness and acidity decreased. after 74 day the color break started. the variation-behavior in the time ofthe physical and chemical variables was explaining with a high adjustmcnt for polynomial and exponential models, with r-square between 0,95 and 0,99. the fruit respiration intensity suggested a possible non-climacteric pattern. total soluble solids eontent, color and firmness were adequate harvest indexes. key words: growth; physical,physiological and chemical characterization. introduccion la carambola (averrhoa carambola linn.) pertenece a la familia oxalidaceae, es proveniente del centro de origen de asia tropical (galán, 1991). se encuentra presente en numerosos lugares de los trópicos y subtrópicos, razón por la cual recibe una gran variedad de nombres vernáculos, entre los que se encuentran star fruit, belimbing, five corner, ma fueng y caramboleiro (morton, 1987; nakasone y paull, 1998). en colombia, aunque no en grandes cultivos, se tiene una amplia distribución en los dcpartarnentos de valle, córdoba, antioquia, caldas, quíndio y tolirna, y en la región de la amazonía (villegas, 1998). existen dos grupos de carambola, los tipos ácidos y los tipos dulces. el fruto es una baya carnosa, de forma ovoide a elipsoidal, de 5-25 cm de largo, 310cm de diámetro, y peso entre 90 y 315 g, generalmente presenta cinco aristas longitudinales que le dotan de una típica sección transversal en forma de estrella, su color en estado maduro varía entre el verde-amarillo y el naranja (cranc, 1993; george y nissen, convenio instituto amazónico de investigaciones cicntificas sinchi-univcrsidad de la amazonia. cofinanciacion projs;atta ingeniera agrónoma, universidad nacional de colombia sede bogotá instituto amazónico de investigaciones clentílicas-si'\chi. bogotá profesor asistente, departamento de fisiología vegetal, facultad de agronomía, universidad. nacional de colombia sede bogotá profesor, universidad de los andes universidad de la amazonia. leticia. amazonas. agronomía colombiana, 2001. 18 (1-2): 7-13 54 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 1994; holman, 1998; nakasone y paull, 1998). una de las principales características de la carambola de cara a su explotación comercial es su excelente productividad. la mejor calidad de fruto y altos rendimientos se obtienen bajo ambientes tropicales; dependiendo de la edad y de las condiciones ambientales y de manejo, el rendimiento puede variar entre los 45 a 500 kg.árbollaño' (chattopadhyay el al., 1996; crane, 1993; george y nissen, 1994). la madurez del fruto de carambola es determinada por el desarrollo del color y porcentaje de azúcar. la recolección se basa en los requerimientos del mercado, cuyo mínimo estado es el verde maduro, también son cosechados en cambio de color (verde a amarillo) con el fin de reducir la susceptibilidad a daños mecánicos durante el manejo, ya que es un fruto delicado que debe ser manipulado con mucho cuidado. la carambola es un fruto con buenos contenidos nutricionales y multiplicidad de usos tanto en fresco como en procesado, es utilizado para la elaboración de encurtidos, salsas, vinos, gelatinas, jugos, pickles y licores, puede además ser enlatado, conservado o secado; este además esta asociado con algunas propiedades medicinales (crane, 1993; galán, 1991; morton, 1987; nakasone y paull, 1998). el objetivo del presente estudio fue describir el comportamiento de diferentes variables físicas, químicas y fisiológicas a través del desarrollo del fruto de la carambola variedad ácida del piedemonte amazónico y proponer índices de cosecha confiables. materiales y metodos material vegetal los frutos fueron recolectados en el municipio de florencia (caquetá), corregimiento el caraño. las características elimáticas de la zona durante el desarrollo del estudio se presentan en la tabla l. el trabajo se realizó en tres huertos próximos entre sí, los cuales contaban con 2, 3 y 5 árboles, en estos árboles se marcaron 700 frutos, para la marcación se utilizó cinta reflectiva y se tomó como parámetro el diámetro longitudinal, señalando frutos que se encontraran alrededor de 7 mm. la unidad de muestreo la constituyeron 12 frutos en los estados iniciales y posteriormente 10; dicha muestra se dividía en tres grupos para la medición de la intensidad respiratoria. los datos físicos no destructivos se obtenían de la medición de 10 frutos. posteriormente la muestra se dividía en dos grupos, de los cuales uno se destinaba para peso seco y el otro para los análisis químicos. las muestras se recolectaron con una periodicidad de seis días y fueron transportadas del campo al laboratorio de nutrición y análisis de alimentos del convenio sinchiuniamazonia (23,7 "c), en una nevera de icopor con papel periódico húmedo, con el fin de evitar el daño y la deshidratación de los frutos. tabla l. comportamiento de las variables climáticas registradas en el municipio de florencia (caquetá) durante el periodo de estudio. meses precipitación" temperatura" humedad relativa brillo solar nubosidad (mm) eq (%) (horas) (octas) octubre 382,6 (23)a 25,7 (19,8-33,6) b 83 127,6 5 noviembre 305,7 (19)" 26,4 (21,33,8)b 82 133,5* 4 diciembre 109,8(15)" 26,8 (21,4-33,8)b 81 163,0* 5 enero 81,8 (10)" 27,4 (20,2-35,4)" 74 173,8 4 a. precipitación mensual total (dias de lluvia). b. temperatura del aire media mensual (t mínima t máxima). "promedio de 1984-98. fuente: ideam (2000). caracterización física, química y fisiológica las técnicas y métodos de laboratorio empleados para la obtención de los parámetros físicos, químicos y fisiológicos de los frutos evaluados se presentan en la tabla 2. análisis y procesamiento de información los datos obtenidos por muestreo fueron promediados. el desarrollo del fruto fue dividido en tres estados, sobre la base de cambios en tamaño y peso. con los valores de los puntos clave en las etapas de desarrollo, se calculó la velocidad (tasa) de crecimiento -vc(a,-a/t 2 ti' donde a es la variable y t el tiempocm, g ó mi/día) y la tasa de crecimiento relativo tcr(lna2lna i/t2ti); asimismo, para cada uno de los muestreos se calculó el porcentaje de humedad (%h=«pf-ps)* 1oo)/pf). los datos fueron sometidos a análisis de regresión (polinomial y exponencial), por medio del programa sas (6.12), posteriormente, sobre la base del r', cme, significancia y sencillez, se seleccionaron los modelos que más se ajustaron al comportamiento de cada variable, a partir de los cuales se construyeron las gráficas, teniendo como excepción las gráficas de respiración, ácidos, vitamina c y azúcares las cuales, se elaboraron con los datos originales. los modelos, tanto polinomiales como exponenciales, se estimaron sin intercepto y se analizaron paulatinamente desde los de primer grado hasta los de quinto grado; las expresiones generales para las formas polinomial y exponencial son y = a+bx+cx+dx+rext+fx' y y = exp (a+bx+cx+dx+ex'+fx") respectivamente. de igual manera, se realizó un análisis de correlación entre los promedios de las diferentes variables a lo largo del ciclo de desarrollo. con el objeto de definir los parámetros de cosecha, se realizaron análisis de varianza para los nueve últimos muestreos (estado final de desarrollo), los cuales permitieron determinar las variables que presentan diferencias significativas en el tiempo; posteriormente y teniendo en cuenta que un índice de cosecha debe ser fácilmente evaluable, se seleccionaron algunas 2001 gonzález et al.: desarrollo del fruto e índices de cosecha ... 55 determinación abreviatura tabla 2. métodos utilizados en la caracterización fisicoquirnica y fisiológica del fruto de carambola variedad ácida del picdemonte amazónico. método diámetro longitudinal diámetro transversal peso fresco volumen peso seco firmeza color acidez pll. sólidos solubles (%) azúcares totales y reductores acidos respiración dl dt pf vl ps att1 ph] ss] atyar ac ir calibrador vernier (nonio)' calibrador vernier (nonio)' balanza analítica 0.001 g método de arquímedes estufa 75 "c, balanza analítica 0.001 g penetrómetro bertuzzl2 rhs colour chart titulación con naoh 0.1 n. (titrino dms 716)1 potenciómetro (t1trino dms 716)1.2 refractómetro at agol2 lane-eynon'v cromatografía líquida de alta eficiencia volumétrico con respirómetro de warbur'? 1. hcrnándcz y galvis (1994). 2. liernández el al. (1994). 3. estas pruebas estan contenidas en las normas iso para la realización de pruebas químicas en frutas y hortalizas: iso 750: 199r-determinación de acidez titulablc. iso 1842: 1991-determinación de ph e iso 2173: 1978-detcrrminación de sólidos solubles por el método refractométrico. variables a las cuales se les aplicó la prueba del rango múltiple de duncan. con el fín de facilitar la identificación de los diferentes estados de madurez se construyó una carta de índices de color, tomando como referencia la rhs colour chart, resultados y discusion desarrollo del fruto entre 4 y 5 días después de la apertura de la flor se observa el fruto cuajado con una longitud alrededor de los 7 mm, el euajado en carambola se define como el estado en que los pétalos han caído, comienza la expansión y cambia el color del ovario desde blanquecino a verde brillante (galán. 1991). el desarrollo del fruto de carambola presentó tres estados de crecimiento, uno inicial (el) comprendido entre el día i (fruto de 7 mm de dl) y el día 54, uno intermedio que se extendió del día 55 al día 74 (e,) y un estado final (e.) que transcurrió del día 75 al día 123.-ei fruto presentó uncrecimiento de tipo sigmoidal simple, el cual se exhibe en annonas (annona sp.), guayabas tpsidium, eugenia, syzigiunú, mango (mangifera indica), fresa (fragaria xa nan ass a i, arazá (eugenia stipitata) y copoazú ith eohroma grandiflorunú, los dos últimos estudiados bajo condiciones de la región amazónica (hernández y galvis, 1993 y 1994; nakasone y paull, 1998; rogiers y knowlcs, 1997). en la tabla 3 se exponen los modelos que más se ajustaron al comportamiento de los parámetros de crecimiento y desarrollo evaluados en la carambola. el periodo de desarrollo del fruto de carambola tomó 83 días (12 semanas) de fruto cuajado (7 rnrn.) a fruto maduro (verdeamarillo). la duración del ciclo de desarrollo de la carambola es muy variable, tomando de floración a madurez de 8 a 18 semanas, dependiendo del cultivar y de las condiciones ecológicas y climáticas (galán, 1991; george y nissen, 1994). caracterización física diámetro longitudinal (dl) y transversal (dt): en el se presentó un incremento marcado en el dl y dt (figura l a), alcanzándose valores promedio de 6,43 cm y 4, 14 cm, respectivamente, en el día 54; durante este periodo se presentó una vc de 0,11 cm/día para el dl y de 0,07 cm/día para el dt; en este estado el fruto inieió (día 1 a 21) su crecimiento a una tasa de 0,08 cm/día para el dl y 0,05 cm/día para el dt, posteriormente (día 21 a 54) la tasa se hizo mayor, siendo esta de 0,12 cm/día para el dl y 0,09 cm/día para el dt. en e2 el fruto alcanzó valores promedio de 7,03 cm y 4,20 cm en el día 74, creciendo a una tasa de 0,03 cm/día para el dl y 0,003 cm/día para el dt. durante el se presentó un pequeño incremento, tendencia meneionada por cubillos e isaza (1999), después del eual estas variables se estabilizaron. el crecimiento del fruto de earambola se efectúa inicialmente por división celular hasta que alcanza 12-15 mm de longitud, y posteriormente el crecimiento es resultado de alargamiento celular fundamentalmente en el mesocarpio. el tamaño del fruto incrementa continuamente durante toda la fase de crecimiento (chattopadhyay el al., 1996; galán, 1991). en e, se presentó un dl promedio (90 frutos) de 7.54 cm con una desviación estándar de 0,76 (dl entre 5,9 y 9,35 cm) y un dt promedio de 4,56 cm con una desviación estándar de 0,54 (dt entre 3,48 y 5,82 cm); cubillos e isaza (1999) ynarain (1987) también encontraron altos valores de desviación estándar. estos en conjunto con la amplitud de los rangos muestran la alta variabilidad en tamaño y forma que exhiben los frutos. las dimensiones 56 agronomía colombíana vol. 18· nos. 1-2 tabla 3. modelos polinomiales y exponenciales para la predicción de las variables fisicas, químicas y fisiológicas del fruto de carambola durante su desarrollo. constantes v m r2 eme b e d e f oc poi 0,99 0,085 0,146528 -0,000686 dt poi 0,99 0,056 0,086928 -0,000399 pf poi 0,99 7,667 -0,327362 0,021507 -0,000121 ps poi 0,98 0,078 -0,016869* 0,001249 -7,072e-6 vl &. 0,99 0,066 0,077929 -0,000362 finn. poi 0,99 0,137 0,157338 -0,001070 %p poi 0,99 2,995 3,075593 -0,037386 0,.000146 o/oc poi 0,99 3,819 0,366888 -0,013346 0,000208 -1,473e-6 3,89i848e-9 %se poi 0,95 0,232 0,384401 -0,012015 0,000127 -4,43e-7 ss poi 0,99 0,100 0,288921 -0,008406 9,4492e-5 -3,36e-7 ph poi 0,99 0,053 0,089274 -0,001243 5,753e-6 att poi 0,99 0,006 0,076161 -0,001918 1,7326e-5 -5,326975e-8 1m &. 0,99 0,031 0,025572 v : variables; m: modelo; poi: polinomial; ex: exponencial; eme: cuadrado medio del error; las constantes son altamente significativas (0.01) a excepción de • (0.05), respectivamente. firm.: firmeza. 9 8 7 6 el 5 ~ 4 3: g o ~--.--.--~---r--'---~~r--.~ el el 1 15 29 43 57 71 85 99 113 días 70 60 50 40 • el.b el blj30 :20 10 o ~~~~---r--~--~--r-~--~~ 1 15 ~ 43 57 71 ss 99 113 días figura l. comportamiento del diámetro longitudinal y transversal, peso fresco y volumen durante el ciclo de desarrollo del fruto de carambola. que se registraron se encuentran dentro de los extremos inferiores de los valores citados en la literatura mundial (dl entre 5-25 cm y dt entre 3-10 cm) (crane, 1993; galán, 1991; holman, 1998; morton, 1987; villegas, 1998). el dl y el dt presentaron una correlación significativa de 0,99, otras correlaciones se pueden apreciar en la tabla 4. peso fresco y volumen: el comportamiento del pf y el vl exhibió una tendencia similar a la del dl y dt (figura 18), presentándose un incremento progresivo en e r en el día 54 los frutos alcanzaron valores promedio de 30,42 g y33,86 mi; durante este estado el pf mostró una vc de 0,57 g/día, en los primeros días (día i a 21) el fruto creció a una tasa de 0,07 g/día y posteriormente (día 22 a 54) la vc se incrementó a 0,88 g/día. a lo largo de e 2 los frutos continuaron creciendo a una tasa de 0,68 g/día, llegando el día 74 a 44, 13g (45,88 mi). durante el estas variables presentaron un incremento, tendencia reportada por cubillos e lsaza (1999), a partir del cual se estabilizaron. durante la fase de expansión celular se produce una acumulación de carbono (fotoasimilados), agua y minerales. en ej se presentó un pf promedio (90 frutos) de 56,37 g, con una desviación estándar de 13,41 (pf entre 27,63 g y86 g) yun vl promedio de 57,42 mi, con una desviación estándar de 13,74 (vl entre 27,8 mi y 90 mi). los valores de pf registrados se encuentran por debajo de los cita2001 gonzález et al.: desarrollo del fruto e índices de cosecha ... 57 dos por galán (1991) como deseables para la comercialización en fresco (pesos entre 100 y300 g). las correlaciones entre dl-pf y pf-ps fueron 0,94 y 0,99 respectivamente (tabla 4). porcentaje de humedad: el %h presentó valores entre 83,71% y94,73%, el comportamiento de los promedios de %h presentó una tendencia a la disminución, partiendo de 90% en el (con un %h de 88% del día i al día 21 y de 92% del día 22 al día 54) y estabilizándose alrededor de 94% a partir de ez; en el ámbito mundial se reportan porcentajes mayores al 89% (cubillos e isaza, 1999; galán, 1991; lamberts, 1990; morton, 1987). el tejido parenquirnático, característico de las bayas carnosas, acumula gran cantidad de agua, lo cual hace a la fruta muy suculenta. el %h presentó una correlación de 0,87 con el dl y el dt (tabla 4). peso seco: el ps presentó una tendencia al aumento progresivo en el y ez(figura 2a). en el el fruto creció a una tasa de 0,33 g/ día, en este estado el fruto inicialmente (día i a 21) registró una vc de 0,01 g/día, la cual se incrementó a 0,05 g/día posteriormente (día 22 a 54); a lo largo de e 2 el fruto creció a una tasa de 0,04 g/día. en e, esta variable exhibió un pequeño incremento, después del cual se estabilizó, razón por la cual en el transcurso de los estados i y 2, el fruto acumuló el máximo de fotosintetizados. la correlación entre pf-ps fue 0,99 (tabla 4). tasas de crecimiento relativo: las tcr del dl, dt, pf yps, decrecieron durante el y e 2 , presentándose los mayores valores en el' posteriormente en ej se presentó un nuevo incremento en las tasas, evidenciándose de esta manera un primer periodo crítico de crecimiento desde el inicio del desarrollo del fruto hasta el día 66, y un segundo periodo crítico de crecimiento alrededor de los días 83 y 89 (figura 2b). porcentaje de pulpa, corteza y semilla: las proporciones de pulpa y corteza presentaron una relación inversa. (figura 3a). en el se observó un incremento marcado en el %p hasta el día 44, a partir del cual continúo aumentando hasta llegar a un nivel de estabilización el día 66 (e 2 ). el %c recíprocamente exhibió una tendencia a la disminución hasta el día 66, siendo esta más notoria hasta el día 44. el día 44 (e) los %p y %c alcanzaron valores de 75,96% y 22,23% respectivamente y hacia el día 66 (e 2 ) llegaron a 81,62% y 17,24%. durante el ciclo de desarrollo el %s no sobrepasó el 5% (e) ymostró valores menores al 1% en la etapa final (ej)' el número de semillas por fruto varió entre uno y cinco, siendo el más frecuente uno. del día 66 al día 123 se presentó un %p promedio de 81,60% yun %c promedio de 17,59%, los cuales corresponden a un 99,19% de parte comestible. la correlación entre dl y %p fue 0,92 (tabla 4). tabla 4. análisis de correlación para las variables fisicas, químicas y fisiológicas del fruto de carambola variedad ácida del piedemonte amazónico. variables r variables r variables r variables r dt-dl 0,99" dt-%h 0,87" ps-att -0,89" at-pf 0,87" dl-pf 0,94" dt-%p 0,92" ir-%h -0,85" at-ss 0,92" dl-vl 0,97" dt-%c -0,92" ir-%c 0,96" ar-pf 0,85" dl-%h 0,87" dt-ps 0,92" ir-%p -0,97" ar-ss 0,92" dl-ps 0,93" pf-vl 0,99" irtdl 0,77" ar-at 0,99" dl-%p 0,92" pf-ps 0,99" irtdt 0,84" imss 0,94" dl-%c -0,92" pf att -0,92" irtpf 0,86" im-ph 0,83" dl-att -0,86" vl-ps 0,96" irtps 0,90" 1m-att -0,83" dt-pf 0,93" vl-ir -0,86" ss-ph 0,79" 1mfirmeza -0,83" dt-vl 0,95" vl-att -0,92" ss-firmeza -0,82" im-at 0,84" •• los coeficientes de correlación presentados fueron altamente significativos (0,0 i j. 4.5 4 3.5 3 32,5 iz! 2 ~ 1,5 1 0,5 o a el 1 15 29 43 57 71 85 99 113 días b el • •0,2 0.1 o ti 3s 49, 63 77 91 105 119 días figura 2. comportamiento del peso seco y las tasas de crecimiento relativo durante el desarrollo del fruto de carambola. 58 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 firmeza: la firmeza mostró una disminución marcada a partir del día 94 (el)' el día 123 el 40% de los frutos presentó rajaduras en la corteza: en el proceso de maduración ocurren cambios en el grosor de la pared celular como resultado de la disolución de la lámina media; simultáneamente la permeabilidad del plasmalema se modifica, disminuyendo su selectividad, y aumentan los espacios intercelulares, los cuales se llenan de agua y gases, fenómeno que contribuye al ablandamiento de los tejidos (hobson, 1993; pantástico, 1979). chin el al. (1999) encontraron que los frutos de carambola (cv. b1o) contienen diferentes hidro lasas, las cuales aumentan su actividad durante el periodo de sazón, fase en la cual las pectinas y hemicelulosas son modificadas diferencialmente (figura 3b). forma y color: el fruto presentó una forma ovoide a elipsoidal variada y exhibió cinco (4-6) aristas redondeadas longitudinales que lo dotan de una típica sección transversal en forma de estrella, algunas veces modificada. durante el los frutos mostraron un color amarillo-verde, a partir del día 34 se apreció una semilla de color blanco, con un arilo transparente. en e 2 el fruto presentó un color amarillo-verde y la semilla un color crema con tonalidades café, esta se encontraba rodeada por un arilo amarillo translúcido. en ej se apreciaron los mayores cambios en la coloración, el fruto cambió de un color amarillo-verde a uno pardo-naranja, presentándose 5 coloraciones (tabla 5). el día 123 el 100% de los frutos presentaron un índice 5 de coloración y de estos el 60% presentó manchas pardas en la corteza. los cambios en color se atribuyen a la degradación de la clorofila causada por los cambios en ph, como consecuencia de la fuga de ácidos orgánicos al exterior de la vacuo la, el desarrollo de procesos oxidativos y la acción de las clorofilasas. la pérdida de la clorofila va asociada a la síntesis o al desenmascaramiento de pigmentos, la conversión de cloroplastos a cromoplastos se acompaña de la síntesis de una o varias clases de pigmentos, normalmente antocianos o carotenoides (barceló el al., 1984; hobson, 1993; wills el al., 1984). gross el al. (1983), encontraron en frutos de carambola (cv. golden star) un contenido total de carotenoides de 22 microg/g. en la carambola el aumento de la concentración de azúcares y el desarrollo del color de la corteza parecen estar coordinados, con lo cual se constituyen en buenos indicadores de cosecha (holrnan, 1998; o'hare, 1993; o'hare, 1997). 90 7 a ~~ddd~'80 670 -. ... • ....._._% ~ d fs ----h60 5 -----...._g;> 1 ~ el -.... <;]' ------.'-50 rtr -g-%p 6 4 __..= el -------'1q,) 40 -+-%c ~ 3t: • •.~ ~%s n ele 30 .~ ...q.c ..., "-20 ~ ....+-. • .-.~ ¡... 110 o o 18 32 46 60 74 88 102 116 60 74 88 102 116 días días figura 3. comportamiento de los porcentajes de pulpa. corteza y semilla y del nivel de firmeza del fruto de carambola. lndice color* tabla 5. carta de colores propuesta para el estado tres -e3de desarrollo del fruto de carambola variedad ácida del piedemonte amazónico. descripción 1 2 3 4 5 amarillo-verde 1 amarillo-verde 2 pardo-naranja 1 pardo-naranja 2 pardo-naranja 3 color verde claro algo amarillo color amarillo verdoso color amarillo opaco color naranja opaco poco intenso color naranja opaco intenso, fruto completamente coloreado 'para la definición del color se tomó como referencia la rhs colour chart, donde los colores más aproximados fueron ycllow-grccn group 146 y 1(13 ) grcycd-orangc group 163. compuestos volátiles: durante el el fruto desarrolló su aroma y sabor característico. el sabor de la carambola varía desde muy ácido con poco azúcar a muy dulce con poca acidez. el fruto posee un perfume fuerte al igual que el membrillo y presenta un aroma a ácido oxálico más o menos pronunciado; algunos autores reportan distintamente que el sabor y aroma son similares al de la manzana. albaricoque o uva (nagy el al., 1991; wilson el al., 1985). macl.cod y ames (1990), encontraron 178 compuestos volátiles en el fruto de carambola (cv. b 10), dentro de los cuales los esteres (57) ylactonas (9) fueron componentes significativos del aroma. 2001 gonzález et al.: desarrollo del fruto e índices de cosecha ... 59 caracterización fisiológica intensidad respiratoria: inicialmente los frutos presentaron altas tasas respiratorias, las cuales disminuyeron progresivamente a través de el (figura 4), del día 18 al día 21 se presentó una disminución marcada de 443,74 a 136,55 mgc0 2 kg-lh·l; posteriormente, continúo la tendencia al decrecimiento hasta el día 54 (25,23 mgc02kg·lh 1). 2500 -a..r::: 2000 t!j el ~ -1500n o el u 1000 • •rf el--c:: 500o .. 1 15 29 43 57 71 85 99 113 días figura 4. comportamiento de la intensidad respiratoria durante el desarrollo del fruto de carambola. al inicio del ciclo de desarrollo se presenta una alta degradación de sustancias por medio de reacciones de óxido-reducción, asegurándose de esta manera un suministro adecuado de la energia necesaria para los procesos de desarrollo y mantenimiento celular (8arceló ef al., 1984). a partir d~1día 54 (e) yhasta el final del ciclo (e,) se presentaron valores bajos (8,70 a 22,33 mgc0 2 kg'h 1) sin evidencia de una crisis climatérica. al final del ciclo de desarrollo se apreció una tendencia al incremento, dicho aumento es resultado de los procesos de degradación, descomposición microbial y senescencia de tejidos (o'hare, 1993). la prueba del rango múltiple de duncan no mostró diferencias significativas para la ir en ej' sugiriendo de esta manera un patrón respiratorio tipo no climatérico, patrón mencionado por kader (1992); nakasone y paull (1998) y o'hare (1993) para carambola, el cual también se presenta en litchi (litchi chinensis), piña (ananas comosus), limón (citrus limonía) y cocona (solanum sesilliflorumy (hobson, 1993; nakasone y paull, 1998; wills el al., 1984). la carambola se clasifica como un fruto de baja respiración, debido a que se localiza en el rango de respiración menor a 35 mgc0 2 kg·lh-1 (nakasone y paull, 1998). las correlaciones entre 1r-%p,ir-tcr(pf) e ir-tcr(ps) fueron -0,97, 0,86 y 0,90 respectivamente (tabla 4). caracterización química sólidos solubles y azúcares: durante el y e 2 los ss (08rix) no aumentaron (figura 5a), a partir de ej su valor mostró incremento progresivo, alcanzando su máximo al final de este estado (tabla 5), este comportamiento ha sido reportado también por cubillos e isaza (1999) y wang et al. (1997) para frutos recolectados en diferentes estados de coloración. nakasone y paull (1998), mencionan que algunos cultivares muestran cambios en los sst y att durante la sazón. por su parte los azúcares aumentaron durante e 2 y ej (figura 58), presentándose la mayor concentración a lo largo de el' estado en el cual se encontraron los máximos valores con 4,679% de azúcares totales y 4,631 % de azúcares reductores; cubillos e isaza (1999) encontraron valores de 2,06% para at y 2,31 % para ar en frutos maduros de la variedad ácida, por su parte chattopadhyay et al. (1996) mencionan contenidos de 3,10% de aten frutos maduros de carambola. a partir del día 107 el contenido de azúcares disminuyó. una vez cosechados los frutos de carambola la concentración de azúcares permanece relativamente constante (o'hare, 1997). según wills el al. (1984), en frutos no climatéricos la acumulación de azúcares no procede de la degradación de reservas amiláceas sino de la savia (fotoasimilados), se conoce también que en el género averrhoa los azúcares son transportados como sacarosa (cdfa, s.f.). las correlaciones entre ss-firmeza, at-ss, ar-ss, at-ar, at-pf, ar-pf y at-ir fueron 0,82, 0,92, 0,92, 0,99, 0,87, 0,85 y -0,80 respectivamente (tabla 4). 25 5 a el 4,5 b20 el 4 ~ • • '$ 15 .~ 3,5 el~ 1=: ss:ati ss 1=: 3 • •~ el ~ ~ 10 ~ 2,5= ___...... =p.., p.., 5 ~ 2 ~ ~.-r-a~ 1.5 •••• • • •• aro 1 30 44 58 12 86 100 114 50 64 18 92 106 120 días días figurll _' comport.umcnto de los sólidos solubles. acidez total titulablc, relación sólidos solubles: acidez total titulable y azúcares del fruto de carambola. 60 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 acidez total titulable y ph: la att presentó una disminución durante el desarrollo del fruto (figura 5a-6a). la att expresada como porcentaje de ácido oxálico osciló entre 1,02% (el) y 0,35% (e3), siendo menor al 1% durante e3' los ácidos orgánicos son una importante fuente de energía respiratoria en la célula vegetal, las células del fruto son capaces de usar tales ácidos como sustrato respiratorio y/o convertirlos en azúcares, razón por la cual los niveles de ácidos orgánicos descienden durante la maduración (hobson, 1993; wills et al., 1984). las correlaciones entre dl-att, dt-att, pf-atty ps-att fueron -0,86, -0,84,0,92 y-0,89 respectivamente (tabla 4). el ph (figura 6a) durante el desarrollo del fruto presentó valores entre 1,72 (el) y2,71 (e). los valores altos de ph contrastaron con valores bajos de acidez, los puntos de contraste más notorios se presentaron en los días 54 (e), 74, 80y 89 (e). cubillos e isaza (1999) y wang el al. (1997) mencionan que el ph incrementa durante la sazón de la carambola. la abundancia de ácidos orgánicos hace que el ph de los zumos de frutos sea a veces muy bajo, como es el caso del limón o tomate, cuyos ph son 2 y 4, respectivamente (barceló el al., 1984). la correlación entre ph y ss fue 0,79 (tabla 4). acidos: el día 54 (el) solo se registró ácido oxálico, durante e3se detectaron los ácidos oxálico, málico y succinico; el ácido málico se registró a partir del día 83 y el ácido succínico a partir del día 100 (figura 6). el ácido oxálico constituyó el ácido predominante con valores entre 0,33% (día 123) y 1,31% (día 54), con relación a los ácidos málico y succínico cuyas concentraciones variaron entre 0,06 (día 89) y o,14% (día 107) y0,07 (día 123) y 0,13 (día 100) respectivamente. el ácido oxálico presentó una disminución durante el desarrollo del fruto, la cual coincidió con la tendencia mostrada por la att. la correlación entre la att yel ácido oxálico fue de 0,87, asimismo la correlación entre este ácido y el pf fue de -0,87. el ácido málico presentó un aumento del día 80 al día 107, posteriormente decreció. el ácido succínico exhibió un decrecimiento desde el día en el cual se detectó hasta el final del ciclo de desarrollo. morton (1987) menciona los ácidos oxálico, tartárico, cítrico, málico, ketoglutárico, succínico y fumárico como ácidos presentes en el fruto de carambola. el ácido oxálico se encuentra principalmente en estado libre y dependiendo del cultivar se han encontrado contenidos entre 0,039 y 0,679 mg (morton, 1987). en saskatoon (amelanchier alnifolia¡ los ácidos contribuyen al sabor, son importantes en el procesamiento industrial, afectan las propiedades de la pectina e influyen en el color de los pigmentos (rogiers y knowles, 1997). 3~ 3 p. el 2~~ .~ 2 ~ ~ 1;; -a-ph=~ i ____ a1t(%) o;; o 30 44 58 72 86 100 114 días 1.4 1.2 i~ f 0,8 ~ ~ 0.6=~ oa 0.2 o 50 b el -aoxáli.co ____ máii.c:o ~ succíllico 78 10664 92 120 días figura 6. comportamiento de la acidez total titulable, ph y de los ácidos en el fruto de carambola. vitamina c: el ácido ascórbico se detectó a partir del día 89 (e3) (figura 8), las concentraciones presentaron una tendencia al aumento con valores entre 0,048 mg!ioog (día 89) y 1,061 mg!ioog (día 123), este comportamiento fue reportado por barrera el al. (2000) para cocona (solanum sesilliflorum). cubillos e isaza encontraron contenidos de vitamina c de 14,30 mg/ ioog,16,91 mg/ 1oogy 12,82 mg/i oogpara frutos de carambola verdes, píntones y maduros respectivamente. otros autores citan contenidos entre 14 mg y 90 mg de ácido ascórbico en 100 gramos de porción comestible (morton, 1987; lamberts, 1990; galán, 1991). relación de madurez: la relación ss:a tt presentó un aumento progresivo a partir del día 66 (el) yhasta el final del ciclo de desarrollo (día 123 e), pasando de 4,58 a 20,06 (figura 5a). este comportamiento coincide con lo reportado por chattopadhyay el al. (1996) ycubillos e isaza (1999), quienes registraron un valor de 9,87 para frutos maduros de carambola. el comportamiento de 1,5....----------------, el . . ____.j ----...-----------,f/ ./ .-/o +-~~----.----------,-----~ 85 "' .. 1 .,.: 0,5 ~ 99 113 días figura 7. comportamiento de la vitamina c en el fruto de carambola. 2001 gonzález et al.: desarrollo del fruto e índices de cosecha ... 61 la relación de madurez es resultado del aumento de sólidos solubles y azúcares (figura 5) y decremento en el contenido de ácidos durante la maduración (figura 6). la relación ss:a tt refleja el balance dulce/ácido de los frutos y es usado como un criterio para evaluar la calidad de los frutos. en el sur de florida se encontró que los frutos de carambola palatables tienen una relación ss:att menor a 14,1 (con un óptimo en 12,6), mientras los frutos no palatables fueron asociados con una baja att con valores superiores a 16,4, en contraste, en australia se prefieren frutos con baja att y un alta relación ss:att (o'hare, 1997). la correlación entre relación de madurez-firmeza fue -0,83 (tabla 4). la firmeza, los sólidos solubles y el color presentaron diferencias altamente significativas a través del tiempo en el transcurso de e3 (tabla 6), asimismo la prueba del rango múltiple de duncan (tabla 7) mostró diferencias entre medias del estado 3; en consecuencia estos parámetros resultan buenos índices para la recolección oportuna de la carambola. la concentración de azúcares en combinación con el color pueden ser utilizados como índices de madurez en carambola (o'hare, 1997). por el contrario en la carambola las dimensiones del fruto y el peso no son válidos como criterios de recolección, ya que estos varían (galán, 1991). la calidad organoléptica óptima de la carambola es muy subjetiva y la preferencia del consumidor puede variar desde frutos verdes ácidos a frutos dulces completamente coloreados, por consiguiente, el estado de cosecha depende en gran parte del mercado objetivo(o'hare,1997). tabla 6. análisis de varianza para variables físicas, químicas y fisiológicas del fruto de carambola en último estado de desarrollo ej (dia 74 a dia 123) variable fuente de variación grados de libertad cuadrado medio significancia diámetro longitudinal (dl) día 8 4,7900 ns diámetro transversal (dt) día 8 0,1501 ns peso fresco (ps) día 8 0,9627 ** volumen (vl) día 8 53,6082 ** peso seco (ps) día 8 0,9345 ns porcentaje de pulpa (%p) día 8 0,4019 ns porcentaje de corteza (%c) día 8 489,0779 ns porcentaje de semilla (%se) día 8 512,6900 ** firmeza día 8 4,7344 ** sólidos solubles (sst) día 8 4,0873 ** ph día 8 0,3966 ns acidez total titulable (att) día 8 5,2209 ** intensidad respiratoria (ir) día 8 0,0156 * color día 8 22,4000 ** tabla 7. prueba múltiple de duncan (0.05) para los índices de cosecha en el fruto de carambola variedad ácida del piedemonte amazónico. día firmeza ss ait ir color 74 6,16a 3,2e 0,44 bdc 22,03 a 1,2d 80 4,86 bdc 3,5 e 0,51 ba 17,80 ba 1,3d 83 5,37 bac 3,9de 0,39 edf 20,47 a 2,2c 89 5,39 bac 4,9dc 0,35 f 14,66 bac 2,2 e 94 5,72 ba 5,3 e 0,50 bac 15,10bac 2,9c 100 5,17 bac 5,8 be 0,52 a 8,704c 4,1 b 107 4,63 de 6,8ba 0,43 edc 12,84be 4,6,ba 115 4,02d 7,3 ba 0,44 bdc 11,58 be 4,7ba 123 3,07 e 7,oa 0,36ef 16,44ba 5a 62 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 para el mercado y embalaje de la carambola variedad ácida del piedemonte amazónico se recomienda la recolección entre los días 80 y 94, puesto que los valores de firmeza (figura 3b) presentados en este periodo favorecen el manejo postcosecha. así mismo, la recolección de frutos con coloraciones correspondientes a los indices 2 y 3, garantiza el desarrollo de una coloración pardonaranja más llamativa. no obstante, la recolección en dicho estado incide de manera negativa en el contenido final de ss, para este periodo sus valores se situaron entre 3,5 y 5,3, algo menores que los máximos alcanzados por el fruto si se deja sazonar en el árbol (6,8 a 7,3). para la agroindustria se recomienda que el fruto alcance valores de ss cercanos a 7%, asociados al desarrollo de coloración pardo-naranja (2-3), indices 4 y 5. durante el periodo comprendido entre los días 80 y 94 los valores de relación de madurez oscilaron entre 6,83 y 13,87 respectivamente. literatura citada barcelo, 1.;g. nicolas; b. sabater y r. sanchez. fisiología vegetal. ediciones pirámide, s. a. madrid. p. 425-437. 1984 barrera, j.a.; e. oviedo; d. paez y m.s. hernandez. memorias seminario "tecnologías de recolección y manejo postcosecha de frutas amazónicas con potencial económico y comercial en la amazonía colombiana". pronatt a instituto sinchi uniamazonia. florencia-caquetá. 2000 cdfa plant industry. family name: averrhoaceae. http:// www.cdfa.ca.gov. s.f. chattopadhyay, p.k; amitava-ghosh yghosh-a. sorne aspects of developmental physiology of carambola fruit. horticulturaljournal9 (1): 17-20. 1996 chin-llenghong; z.m. ali; h. lazan y l.h. chin. cell wall modifications, degrading enzymes and softening of carambola fruit during ripening. journal ofexperimental botany 50 (335):767-775.1999 crane, j.h. commercialization of carambola, atemoya, and other tropical fruits in south florida. en: 1. janick y j. e. simon (eds.), new crops. wi ley , new york. http:// www.newcrop.hort.purdue.edu. 1993 cubillos, e. y h. isaza. obtención de un producto glaseado y un producto osmodeshidratado de carambola (averrhoa carambola l.) en el piedemonte caqueteño. universidad de la salle. facultad de ingeniería de alimentos. santafé de bogotá.p. l-12,30-34y54-60. 1999 galan, s. la carambola y su cultivo. fao. roma. p. 11-83. 1991 george, a.p. y r.j. nissen. carambola. p. 206-211 en: b. schaffer y p.c. andersen (ed.), handbook of environmental physiology of fruit crops, vol. ji: subtropical and tropical crops. crc press, inc. florida. 1994 gross, 1.;r. ikan y g. eckhardt. carotenoids ofthe fruit of averrhoa carambola. phytochemistry 22 (6): 1479-81. 1983 hernandez, m.s. y j.a. gal vis. análisis del crecimiento del fruto y determinación del momento óptimo de cosecha del arazá. colombia amazónica, vol. 6(2): 107-121. 1993 hernandez, m.s. y 1.a. gal vis. análisis del crecimiento del fruto y determinación del momento óptimo de cosecha del copoazú. colombia amazónica, vol. 7 (1-2): 157-167. 1994 hobson, g.e. maduración del fruto. p. 463-478 en: azconbieto, j. y m. talon (ed.), fisiología y bioquímica vegetal. mc-graw-hill-interamericana. madrid. 1993 holman, r. starfruit. sheridan fruit cornpany, inc. portland, or. http://www.sheridanfruit.com. 1998. kader, a.a. postharvest biology and technology: an overview. postharvest technology of horticultural crops, second edition. university ofcalifomia. division of agriculture and natural resources. p. 16,21-28. 1992 lamberts, m. y 1.h. crane. tropical fruits. en: janick1. y le. simon (eds.), advances in new crops. timber press, portland, or. http://www.newcrop.hort.purdue.edu. 1990 macleod, g. y 1.m. ames. volatile components ofstarfruit. phytochemistry 29 (1): 165-172. 1990 morton, j. carambola. in: fruits ofwam climates. miami, fl. http://www.newcrop.hort.purdue.edu. 1987 nagy, s.; s. barros; r. carter y s.e. chin. production and characterization of carambola essence. proceedings of the florida state horticultural society 103: 277-279. 1991 nakasone, h.y. y r.e. paull. tropical fruits. cab intemational. biddles ltd, guildford y kings lynn. london. p.37-43,57, 133-147, 157, 187-188,218. 1998 narain, n.; p.s. bora; h.j. holschuh; m.a. da silva y c.m.g. dos santos. caracterizacáo fisica dos frutos da caramboleira orioundos do tropico semi-árido da paraíba. p. 205-208 en: memorias ix congresso brasileiro de fruticultura, campinas, 22 a 27 de novembro de 1987, anais vol. 1. sociedade brasileira de fruticutura. 1987 o'hare, t.j. postharvest physiology and storage of carambola (starfruit): a review. postharvest biology and technology 2 (4): 257-267.1993 o'hare, t.j. carambola. p. 295-307 en s.k. mitra (ed.), postharvest physiology and st orage of tropical and subtropical fruits. cab intemational. biddles ltd, guildford y king's lynn. london. 1997 pant astico, e.r. fisiología de la pos/recolección; manejo y utilización de frutas y hortalizas tropicales y subtropicales. compañía editorial continental s.a. méxico. 537. p. 1979 rogiers, s.y. y r. knowles. physical and chemical changes during growth, maturation, and ripening of saskatoon iamelanchier alni(olia) fruit. can. 1. bo/. 75: 1215-1225. 1997 villegas, b.e. el carambolo (averrhoa carambola). en: especies vegetales promisorias; seminario regional. universidad nacional de medellín; facultad de ciencias agropecuarias; departamento de agronomía; grupo de especies vegetales promisorias. medellín. 1998 wang-weija; wang-wuchang; wen-mingche; w.1. wang; w.e. wang; m.e. wen; chen-yungwu (ed.)y chang-linren. effect ofthe line and maturity on the quality ofcarambolajuice forprocessing. special publication taichung district agricultural1mprovcment sta/ion (38): 197-205. 1997 wilson, c:«,p.e. sha w y r.j. knight. volatile constituents of carambola (averrhoa carambola l.). journal o( agricultural and food chemistry 33 (mar./ apr.): 199-20 l. 1985 wills, r.h.; t.h. lee; w.b. mcglasson; e.g. hall y d. graham. fisiología y manipulación de/hitas y hortalizas pos/recolección. editorial acribia,s.a.zaragosa (españa).p. 3-41. 1984 received for publication: 10 october, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). arivasg@unal.edu.co 2 independent researcher. palmira (colombia). agronomía colombiana 32(1), 130-137, 2014 reappraising the multiple functions of traditional agriculture within the context of building rural development investigative skills revalorización de las múltiples funciones de las agriculturas del campesinado en el contexto de la construcción de competencias investigativas en desarrollo rural álvaro rivas g.1 and heimar quintero v.2 abstract resumen the productivist and reductionist vision of industrial agriculture in the twentieth century prevented the analysis of the other multiple functions of traditional agriculture, such as those corresponding to the ecological and cultural dimensions. in the current rural crisis, which entails food insecurity, environmental uncertainties, deterioration of the social fabric, a context lacking rural educational (extension) proposals and impaired quality of life, to name a few, it is necessary to reassess traditional agriculture in order to generate strategies that are capable of providing strategic answers to the problems in question. the current multifunctional agriculture (mfa) paradigm allows agricultural research in different world regions, addressing comprehensive economic aspects, protection of commons, actor-centered focus and public policy formulation. this article presents the current modern research contributions that, in the framework of the project: rural societies, economy and natural resources integrating rural development skills, (sociedades rurales economía y recursos naturales integrando competencias para el desarrollo rural seridar, which is part of the alpha iii program of the european commission) and reveals and reappraises other functions of traditional agriculture that warrant investigation. in this way, the universidad nacional de colombia contributes to the development of appropriate research skills by integrating post-graduate students in transdisciplinary research with local knowledge networks. we hypothesized that farmer adaptations contain practical and technical strategic guidance for the protection of common goods (soil, biodiversity, water, etc.) and the strengthening of the social fabric (knowledge and culture). with the reappraisal of the multiple functions of traditional agriculture and their upgrading in the context of post-industrial cultures, it is possible to build strategies that are capable of responding to the uncertainties produced by the global markets of food, land and technology, the reductionist knowledge systems and the environment. la visión productivista y reduccionista de la agricultura industrial en el siglo xx impidió analizar otras múltiples funciones de la agricultura tradicional (eco-sistémica, cultural). frente a la actual crisis que atraviesa la ruralidad: inseguridad alimentaria, incertidumbres ambientales, deterioro del tejido social, descontextualización de propuestas educativas rurales -extensión-, deterioro de la calidad de vida, etc. se requiere revalorizar la agricultura tradicional campesina para generar estrategias que den respuestas a los problemas en mención. el actual paradigma multifuncional de la agricultura -mfa-, permite realizar investigaciones agrícolas en diferentes regiones del planeta que aborden aspectos económicos incluyentes, protección de bienes comunes, centralidad en el actor y formulación de política pública. el presente artículo presenta aportes de investigadores en la modernidad tardía y que en el marco del proyecto sociedades rurales economía y recursos naturales integrando competencias para el desarrollo rural, seridar, (del programa alfa iii de la comisión europa) evidencia y revaloriza otras funciones de la agricultura tradicional para investigar. de esta manera la universidad nacional de colombia contribuye en competencias investigativas integrando estudiantes de postgrado en investigaciones transdiciplinarias con redes de conocimiento local. la investigación formula la hipótesis que en las adaptaciones realizadas por los agricultores en prácticas y técnicas se encuentran orientaciones para construir estrategias de protección de los bienes comunes (suelo-biodiversidad-agua-etc.) y fortalecimiento del tejido social (conocimientos-cultura). con la revalorización de las múltiples funciones de la agricultura del campesinado y con su actualización en los contextos de las culturas postindustriales se pueden construir estrategias para responder a las incertidumbres propiciadas por el ambiente, los mercados globales de alimentos, tierras, tecnologías y sistemas reduccionistas de conocimiento. key words: traditional farming, regional development, regional agricultural policy, rural development. palabras clave: agricultura tradicional, desarrollo regional, políticas regionales de agricultura, desarrollo rural. 131rivas g. and quintero v.: reappraising the multiple functions of traditional agriculture within the context of building rural development investigative skills introduction the academic disciplines have only expanded their acknowledgment of the services provided by agriculture to human societies in recent decades. this notion has evolved from the single recognition of the selection and domestication of plants and animals in the processes of sedentary lifestyle and culture development in different parts of the planet, highlighting the role of local agricultural methods in the current responses that communities are giving to the barbarian land, water, labor, credit, technology, knowledge and other market deformations brought about by modernity. the latter have specifically resulted from the industrial and post-industrial colonization of rural areas and its activities, from the global standardization of food regimes, and from the agglomeration of the population in urban biomes. in this context, the main objective of this paper is to document the importance and validity of the multiple functions of traditional agriculture as generators of new developments in the environmental, socio-cultural and technicalproductive dimensions of sustainability. this appraisal is the starting point for reassessing the necessary academic skills for addressing the rural world in modern times. this text begins by paying tribute to the pioneering contributions of mexican ethno-agronomist efraín hernández xolocotzi in the 1980s (hernández, 1977). then, it addresses the various functions of traditional agriculture, namely production, environmental service delivery and specific competence education; it highlights the politicalacademic approaches to the paradigm of multifunctional agriculture (mfa) from the perspectives of economics, land use, actor-oriented focus, and public policy development; and emphasizes that the current research approach demands new conceptual and methodological frameworks such as those provided by transdisciplinarity and the theory of complexity. finally, it documents the reassessment of traditional agricultural and territory dwelling methods within the construction of rural development research skills, which was carried out in two postgraduate courses taught at the universidad nacional de colombia, bogota. multiple traditional agricultural methods traditional agriculture has many functions: provisioning not only food for humans and domestic and wild animals, but also fibers for clothing and wood for shelter and housing; producing objects and tools such as wooden mills and others; modeling, transforming and adapting the environment (soils, climate, vegetation, animals, microorganisms) to human needs; sharing oral knowledge about plant and animal populations, land, climates, practices and techniques, and ways of working and living; and rearranging worldviews, nutrition, health care and customs (hernández, 1988). thus, based on a broad range of resources and practices and on multiple land utilization patterns, the productive and extractive activity of the rural household exploits the spatial heterogeneity imposed by the complementariness and integration of cropping, livestock, and forestry uses (gonzález and toledo, 2011). to carry out the appropriation of local resources, a cognitive system must be available that harbors an adequate body of perceptions, signs, symbols and notions (toledo and barrera-bassols, 2008). in this sense, farming cultures mingle the physical and metaphysical worlds. through oral narrative and cultural memory, they record phenomenological features of the territory (lands, plants, animals, climate, topography) and harbor a broad corpus of collective, local, holistic and diachronic, knowledge (toledo and barrera-bassols, 2008). traditional farmer worldviews result from developments that have been practiced for decades and adjusted to improve natural resource utilization. they attempt to explain cosmic phenomena, which provides the basis to build not only mechanisms for generating and validating new knowledge and practices, but also systems intended for the conservation, exchange and transmission of ancestral knowledge, in order to produce, prepare, store and preserve goods (hernández, 1977). clear and sufficient evidence has shown the deep knowledge kept by agrarian cultures about constellations, animals, plants, food processing, fungi, rocks, water, lands, landscapes, geo-physical, biological and ecological processes, soil movements, hydrological and climate life cycles, flowering, fruiting, germination, estrus and nesting periods, ecosystem recovery (ecological succession) and landscape management (toledo and barrera-bassols, 2008; rivas, 2004; estrella, 1988; patiño, 1964; cano et al., 2010; leff, 2005; pájaro, 2009). on these grounds, recognizing the bio-cultural memory of humanity allows for keeping long-term historical records that bring about the possibility of unveiling technical, economic and epistemological limits and biases of modernity and displaying civilization-scale solutions to the current problems of society (toledo and barrera-bassols, 2008). in fact, new planetary life challenges demand shifting from 132 agron. colomb. 32(1) 2014 the strictly productivist function to a paradigm that is capable of reorganizing agricultural practices through their multiple functions, presenting new technical validation solutions and building new ways of learning and developing agricultural practices. since the 1992 rio summit, the paradigm of multifunctional agriculture has been strengthened in scientific and political circles. according to the fao, mfa not only contributes to rural development, income improvement and livelihood strategies in developing countries, but also generates environmental externalities that constitute a solid background when it comes to addressing developmental challenges in food security, poverty alleviation, social inclusion and cultural heritage (renting et al., 2009). for neo-institutional economics, agriculture also shapes the landscape and provides environmental benefits such as soil conservation, sustainable management of resources, preservation of biodiversity and viability of some rural areas (milone, 2009). the mfa paradigm should provide answers to the problems of unsustainability that are implied in industrialized agriculture: how to approach rural landscape in modern studies? what is the resilience of rural communities in face of the uncertainties of environmental changes? what are the causes of the new population reconfiguration of rural and urban areas (migration, exclusion, violence, rural education)? how to drive rural worlds close to urban life? how to redefine and reappraise the rural and traditional realms in the framework provided by the new conceptual, methodological and empirical benchmarks of the xxi century? how to involve new actors (consumers) in the socio-technical network of the agri-food system? what are the social and ecological effects of economic policies (global, neo-institutional, mixed economy, etc.) on the agri-food system? what is the role of the state in regulating, encouraging or discouraging rural development? how to potentiate local knowledge systems to involve them in the design of strategies for the adoption of and adaptation to technological innovations? (woods, 2012; ploeg, 2010; toledo and barrera-bassols, 2008; naredo, 2010; bejarano, 2011). all these are certainly troublesome and benchmarking questions when it comes to rural studies in the postindustrial culture. transition to multifunctional territories in the new economic and productive dynamics of globalization, the territory emerges as a reference framework for public policy due to the conceptual and practical exhaustion of the regional approach, the lack of environmental sustainability and development proposals, and the questioning of the economic activity sector dynamics (agriculture, industry, trade, services, etc.) (schneider, 2004). the colombian cultural, social, political and ecological heterogeneity allows for considering the coexistence of different systems when it comes to redesigning the territory. young and female laborers are abundant, there are unique conditions for tropical agriculture, environmental services offer suggestive opportunities, and local knowledge can contribute to the development of a new technological paradigm. the functions of the territory are not only related to primary production. they include food quality and security, environmental protection, conservation of biodiversity, contribution to social and economic cohesion in rural areas, and landscape preservation (labarthe, 2009). the mfa paradigm constitutes a new vision of public intervention intended to correct market failures, provide necessary public goods, and generate other positive externalities through joint production processes (atance et al., 2001). mfa is a response to the collapse of the productivist agricultural paradigm, which has generated undesirable socio-environmental damage (land desertification and contamination of the water table, among others); health and food crises (mad cow disease, dioxin contaminated chicken, and residual chemicals, among others) and rural exclusion. at first glance, multifunctionality can be restricted to multi-activity within an agro-industrial model. but on the other hand, it can be defined as post-productivist, looking toward other land functions; or as part of a sustainable rural development paradigm in which agricultural production is closely related to health and human welfare in rural areas and an economy that is a means, not an end, in itself (marsden and sonnino, 2008; morgan et al., 2010). the core strength of multifunctionality corresponds to environmental protection and farm and rural community health, all of which certainly contribute to the paradigm of sustainable rural development (wilson, 2008; morgan et al., 2010; rivas et al., 2011). investigative approaches to multifunctional agriculture market regulations. the debate prioritizes the economic aspects of mfa, together with government policies intended for structuring the assets generated by agriculture, 133rivas g. and quintero v.: reappraising the multiple functions of traditional agriculture within the context of building rural development investigative skills namely private or public goods, and positive or negative externalities. the conceptual framework arises from classic economics through price fixation and valuation of public goods and positive (green) or negative externalities. the definition of the functions of agriculture through market dynamics is mainly addressed from institutional, patrimonial and political economics or economic sociology. the role of the government is to reconcile the individual interest of the farmer with that of the community. the instrument of intervention is contractual in nature and it acts by associating each farmer with the state. the economistic approach to mfa prevents the visibility of other non-productive, intangible and unmarketable functions of the agriculture of public goods (biodiversity, landscape, etc.), such as food quality, food self-sufficiency of rural communities, social cohesion, education and rural welfare, among others. land use approach. focused on the spatial assessment of the territory, this approach is influenced by scientific disciplines such as landscape conservation, geography, land planning and utilization, and regional economy. this particular approach to mfa investigates a broad range of landscape elements such as natural resource use, adaptation and mitigation of climate change. in this category, there are four types of studies: descriptive, predictive, exploratory and design analyses, each of which has its own data collection and availability systems, knowledge levels and result presentation scales. land use analysis is often initiated with spatial classification maps to the nearest level of detail depending on the availability of databases documenting land use and supply input per unit area on the farm, sub-basin, basin and region levels. since land use intensity accounts for landscape impacts through biotic and non-biotic environmental indicators (renting, 2009; verburg et al., 2006), it allows for assessing sustainability in the medium and long terms. exploratory studies are carried out considering agronomy and production ecology. comparative studies emphasize land use, but do not assume the decision-making process in-depth. additionally, by studying nature reserves and urban and archaeological parks, the land use approach integrates the sustainable use of agriculture by establishing buffering zones, thus articulating production and recreation, protection of biodiversity (migratory and endemic species), conservation, contemplation and scenic beauty (verijken, 2002). actor-oriented approach (decisionmaking processes and social construction practices, routines and innovations) the disciplines that support this type of study are rural sociology and agricultural economics. the actor is not just the person who knows farming practices, but all those that make up the socio-technical network (novelty dissemination agents, supply providers, traders, etc.). in addition to integrating goods and/or service consumers concentrated in urban settlements, this approach allows for the visibility of services that are not included in food marketing, such as public goods, scenery, biodiversity, water supply and tourism; or products with territorial attributes (e.g., ecological quality food, wild edibles, handicrafts and products with environmentally friendly attributes or any cultural or geographical origin-designation). as can be seen, the functions addressed in this approach are not directly related to goods or services inscribed in market dynamics, but to non-marketable public benefits, such as quality of life, food security and autonomy, reproduction of local agricultural knowledge and practices, social cohesion, cultural roots, etc. this particular mfa approach has enabled a better understanding of the different actors’ rural income; their multiple time allocation methods, such as full and part-time work; the way they combine productive (food cropping or increased value added) and non-productive strategies (biodiversity conservation, ecotourism, rural education). also, in this sense, the multiple motivations for doing agriculture (cultural identity, conservation, family, spiritual and lifestyle reasons) can only be understood from a multifunctional perspective not having the “market” as the only driving force of rural change (ploeg and roep, 2003; ploeg, 2011). the main cornerstones of the actor-oriented mfa perspective are: 1. understanding cultural repertoire diversity; 2. conceptual recognition of the actors in their dimensions of experience knowledgeable and systematization; 3. the influence of human and nonhuman relationship networks on social practices. 4. the intertwining of the “projects” with social practices, which penetrates human, symbolic and geographical spaces. the combination of ecological, demographic, market, economic, political and socio-cultural changing conditions generates different business patterns, management styles, cropping systems and production levels. as farmers adapt to the new production strategies and needs of the rural family, knowledge is transformed into responses to intentions, opportunities and changing 134 agron. colomb. 32(1) 2014 circumstances. the farmer is an active strategist who faces problematic situations, processes information and gathers necessary items to operate the farm (long, 2007; ploeg, 2010). the new mfa paradigm ought to provide a theoretical and methodological regulatory framework for understanding the joint production processes of nature and society, in order to attain sustainability in agriculture in regional geographic contexts (ploeg, 2010; milone, 2009; toledo and barrera-bassols, 2008). the role of multidisciplinarity, transdisciplinarity and complexity theory in new agricultural multifunctionality studies compartmentalized disciplinary approaches have been associated with university institutions since the nineteenth century. their specialized knowledge does not evaluate the whole, nor does it respond to the ecological, energetic, nutritional, financial and governmental challenges posed by the crisis of the productivist global development model. in this context, the principle of complexity helps to solve the current rural problems, since human sciences are not aware of the physical and biological nature of human activities. the natural sciences too are not aware of their cultural, social and historical involvement. as a result, they both tend to ignore the hidden principles that guide either phenomenon. complex thinking demystifies univocal rationality and validates the insurgency of a way of thinking that gets rid of all essentialist or substantial foundation of reality and understands it as relative, asymmetric, and contextual amidst cognitive praxes, thus becoming impossible to tie along the borders between different objects of study (márquez and díaz, 2011). thus, rural science skill training should assume the contribution of human activities in rural areas to environmental problems with deep epistemological commitment, since this problematic certainly constitutes a colossal threat to the survival of the planet and the human society on it (toledo et al., 2009; lovelock, 2007; hinkelammert and mora, 2003). since the eighties, multidisciplinary studies have expanded the horizon of inquiry of rural system analyses, introducing the concepts of farming systems (agroecosystems), energy balances, genetic erosion, preservation of agro-biodiversity, ethno-agriculture, food, soil and water pollution, social and environmental impacts of green revolution technologies, theory of rural communication and information transmission networks, and agro-ecological, cultural and social functions, among others (hernández, 1977; toledo and barrera-bassols, 2008; freire, 2007; estrella, 1988; hart, 1982; conway and pretty, 1991; pimentel et al., 1990; martínez and shlupmann, 1997; long, 2007). currently, no discipline can sufficiently meet and benchmark the problem alone (morin, 1995; motta, 2002). to articulate the disciplinary archipelago, it is necessary to interrelate, rebind, rethink and consider the logos, ethos and pathos in the study of nature and society, so as to care about and understand gaia (boff, 2004; lovelock, 2007). the transdisciplinary effect causes a breakdown of the principles of uncompromising objectivity and reification of the subject by the object. transdisciplinarity allows for opening reality as a system affected by multiple methods of thought and interpretation (márquez and díaz, 2011). transdisciplinarity articulates k nowledge f ields and branches, scientif ic and traditional approaches, and western and non-western cultures. it not only transfers concepts, methods, terms and even bodies of theory, but it also complements and articulates several realities (leff, 2005). this particular approach attempts to understand the multiple dimensions of reality from the unity of knowledge and the relativistic of the disciplines. it considers reality as an open unit encompassing the subject, the object and the sacred. this new way of understanding reality articulates the inner and outer universes by linking people, facts, images, representations, and action and knowledge fields; thereby allowing for the rediscovery of the eros of learning throughout life (motta, 2002; nicolescu, 2007). experiences currently under development in the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia in two postgraduate courses at the universidad nacional de colombia (i.e., rural development strategies and sustainable management of the territory. ii. rural development and agroecology), we are currently undertaking an investigative skill building process in which the contribution of the multiple functions of traditional agriculture to rural development processes is revaluated. below, we describe the courses in question according to the model under which they are conducted at the institution. rural development and sustainable land management strategies the course represents the cultivated fields embedded in ecological, cultural, historical, geographical, economic and social contexts. on this basis, it develops sustainable 135rivas g. and quintero v.: reappraising the multiple functions of traditional agriculture within the context of building rural development investigative skills management proposals rooted in multidisciplinary approaches for farming landscapes. students become familiar with methodologies that introduce them to the complex world of rural life, so as to understand the rationale of their decisions and actions in rural environments. research work undertaken by the students explores mechanisms of integration between the university and the community, generating mutually beneficial feedback loops. course objectives formulating rural development strategy drafts that allow for building the way towards the social, economic and environmental sustainability of the territory, taking either the rural district or the watershed as the unit of analysis. diagnosing the reproducibility of a rural system through the use of environmental, institutional, labor, eco-tourism, income and expense, worker feature, and total land use (available land use allocation) balances. preparing a participatory research plan that allows for analyzing the case study of a rural system. rural development and agroecology the course attempts to familiarize the students with tools that set the rural landscape in the contexts generated by the human dwelling methods of the tropical andean anthropo-biome. although these settlements tend to mimic temperate zone lifestyles, they are certainly adapted to prevailing conditions above 1,000 m a.s.l. in the colombian mountain ranges. the course reappraises and complements the agroecology rural development and rural space urban space couplings in the context provided through the formulation of pluralistic, flexible and dynamic rural development strategies, so as to move from productive monofunctionality to the multifunctionality of rural territories. course objectives developing skills in preparing research tools that are capable of integrating the agroecological perspective to the design of rural development strategies. promoting participatory and collective analysis processes for the discussion and development of solutions to the environmental, ecological, social, cultural and economic problems of agricultural systems, in order to design effective sustainable development strategies. encouraging students to ask questions and formulate hypotheses, so as to further the study of specific rural problems, thus bringing the university to rural communities methodology of the courses in the first place, complementing the keynote lectures of the professor with the active involvement of the students in the development of research competencies holds an important place within the methodological guidelines of both courses. in this sense, the research tool building process promotes the selection of relevant information and sets operational concepts in motion. the systemic representation of the property, which addresses the sub-systems that make up the farm (land x land cover, land x land use, water body x land cover, water x uses, extended family x farm), the conflict-cooperation relationships among sub-systems or the general risk inventory of a given rural area not only helps to test and refine the research tools used for that purpose, but also sensitizes the experts by moving them from the externality of observation into the day-to-day reality of rural life. representing research progress through maps, inventories, and economic and energetic balances; as well as plotting and tabulating the information on corresponding instruments helps to understand the unfinished nature of academic products and to listen empathically to comments, annotations and interventions enunciated by fellow students and by the teacher. in the last module, the professor lectures on border or emerging issues aimed at a comprehensive intervention of the complex rural world. intercultural network for rural studies to deal with multidisciplinary research involving local actors, the students integrate themselves into this network, whose criteria of incorporation are: reappraisal and documentation of traditional agricultures in different cultural contexts (andean and coastal rural areas, afroamerican and indigenous peoples); taking advantage of the presence of the universidad nacional de colombia in different regions, in order to strengthen relationships with communities; evaluating different rural landscapes and/or biomes (cauca and magdalena inter-andean valleys, piedmont and high 136 agron. colomb. 32(1) 2014 andean regions, the caribbean coast, the chocó biogeography, the orinoco plains, amazonian margins, insular colombia) to take them into account in the design of regional strategies or policies of rural development. local actors in the network are traditional and rural household members, indigenous and afro-american people, rural producers and disseminators, supply and crop traders, consumers and non-consumers. among them, certain individuals or groups become pivot points (porters or intermediaries) who facilitate or block the flow of particular types of information (long, 2007). conclusions the inventory of the unseen on traditional farms must be expanded not only within the production and plant collection function. the positive externalities generated by farm vegetation should also be listed. plants capture atmospheric carbon to build roots, trunks and branches, protecting both soil life from the very intense midday temperatures and water in the root zone from evaporative climate forces, blocking the erosive force of raindrops, guiding the infiltration of water into soil depths, and making it ooze through surface currents. only the construction of tools and concepts resulting from the hybridization of multidisciplinary concepts and from the integration of academic interpretations with those of rural novelty developers in local communities will help remove the veil of the complexity of traditional agriculture praxis in the twenty-first century. this approach has the potential of strengthening the communities of local practitioners of this research method and enhancing novelty production. this, in turn, legitimizes the role of explorers who cross the boundaries of “their own” farming style to test the ways of other communities of practitioners in their homestead laboratories and listen with tolerance to the sayings circulating in influential communities. but, shedding light on the complexity of local farming styles is also advantageous for the type of agriculture idealized by modern times: agro-industry and agribusiness. learning through the sharing of knowledge with neighbors and distant traditionalists -with other ways of life, with gaiawill allow specialized agricultures to become more flexible and to re-adapt and improve their resilience in face of the growing and threatening uncertainties generated by the monopolistic administration of food and raw material global markets and by the constant deepening of environmental, climate and human life dignity crises. acknowledgement the authors wish to thank efigenio hernández for reviewing the text and to acknowledge the logistical support given by the european union, alpha iii program. literature cited atance, i., i. bardaji, and c. tió. 2001. fundamentos económicos de la multifuncionalidad agraria e intervención pública (una aplicación al caso de españa). in: garcia a., a.i., m.c. lorenzo d., and e. lópez i. (eds.). la multifuncionalidad de los espacios rurales de la península ibérica : actas del iv coloquio hispanoportugués de estudios rurales. santiago de compostela, spain. bejarano, j. 2011. antología. jesús antonio bejarano: estudios agrarios. t. i. desarrollo de la agricultura; t. ii. desarrollo y crecimiento económico. editorial universidad nacional de colombia, bogota. boff, l. 2004. ética planetaria. para un consenso mínimo entre los humanos. dabar ediciones, mexico df. cano, c., m. van der hammen, and c. arbeláez. 2010. sembrar en medio del desierto: ritual y agrobiodiversidad entre los wayuu. instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt colombia, bogota. conway, g.r. and j. pretty. 1991. unwelcome harvest: agriculture and pollution. earthscan publisher, london. estrella, e. 1988. pan de américa. alimentos aborígenes del ecuador. centro de estudios históricos, madrid. freire, p. 2007. ¿extensión o comunicación? la concientización en el medio rural. siglo xxi editores, mexico df. gonzález de m., m. and v.m. toledo. 2011. metabolismos, naturaleza e historia. hacia una teoría de las transformaciones socioecológicas. icaria editorial, barcelona, spain. hart, r. 1982. an ecological system conceptual framework for agricultural research and development. pp. 44-58. in: shanner, w.w., p.f. phillip, and w.r. schmehl (eds.). readings in farming systems research and development. westview press, boulder, co. hernández x., e. 1977. metodología para el estudio de agro ecosistemas con persistencia de tecnología agrícola tradicional. pp. 321-333. in: hernández x., e. (ed.). agroecosistemas de méxico. colegio de postgraduados, chapingo, mexico. hernández x., e. 1988. la agricultura tradicional en méxico. comercio exterior 38(8), 673-678 hinkelammert, f. and h. mora. 2003. las inauditas pretensiones de la globalización: de la aldea global al mercado mundo. economía y sociedad 8(21), 5-19. labarthe, p. 2009. extension services and multifunctional agriculture. lessons learnt from the french and ducht context and approaches. j. environ. manage. 90(suppl. 2), 193-202. leff, e. 2005. ecología y capital. racionalidad ambiental, democracia participativa, y desarrollo sustenible. 6th ed. siglo xxi editores, mexico df. long, n. 2007. sociología del desarrollo: una perspectiva centrada en el actor. centro de investigaciones y estudios superiores de antropología social; el colegio de san luis, mexico df. 137rivas g. and quintero v.: reappraising the multiple functions of traditional agriculture within the context of building rural development investigative skills lovelock, j. 2007. la venganza de la tierra. la teoría de gaia y el futuro de la humanidad. editorial planeta mexicana, barcelana, spain. márquez, a. and z. díaz. 2011. la complejidad: hacia una epísteme transracional. telos 13(1), 11-29. marsden, t. and r. sonnino. 2008. rural development and the regional state: denying multifunctional agriculture in the uk. j. rural stud. 24(4), 422-431. martínez, j. and k. schlüpmann. 1997. la ecología y la economía. fondo de cultura económica, bogota. milone, p. 2009. agriculture in transition: a neo institutional analysis. royal van gorcum, assen, the netherlands. morgan, a., t. marsden, m. miele, and a. morley. 2010. agricultural multifunctionality and farmer's entrepreneurial skills: a study of tuscan and wels farmers. j. rural stud. 26(2), 116-129. morin, e. 1995. sobre la interdisciplinariedad. rev. complejidad 1, 34-46. motta, r. 2002. complejidad, educación y transdisciplinariedad. polis 1(3), 1-21. naredo, m. 2010. raíces económicas del deterioro ecológico y social: más allá de los dogmas. 2nd ed. siglo xxi editores, madrid. nicolescu, b. 2007. trandisciplinariedad: pasado presente y futuro. first part. visión docente con-ciencia 32, 14-33. pájaro, d. 2009. la cartografía de tierras: una herencia mesoamericana. rev. geograf. agríc. 43, 9-32. patiño, v. 1964. plantas cultivadas y animales domésticos en américa equinoccial . tomo ii: plantas alimenticias. imprenta departamental cali, cali, colombia. pimentel, d., w. dazhong, and m. giampietro. 1990. technological changes in energy use in u.s. agricultural production. pp. 305-321. in: gliessman, s.r. (ed). agroecology: reseraching the ecological basis for sustainable agriculture. springer verlag, new york, ny. renting, h., w. rossing, j. groot, j. van der ploeg, c. laurent, d. perraud, d. stobbelaar, and m. van iterrsum. 2009. exploring multifunctional agriculture. a review of conceptual approaches and prospects for integrative transitional framework. j. environ. manage. 30, 1-12 rivas, a. 2004. estimation and evaluation of plants as indicators of tropical soils’ quality from the knowledge of the peasants, cauca, colombia. university of göttingen; cuvillier verlag, goettingen, germany. rivas, a., p. avendaño, and h. quintero. 2011. actualización de competencias para mitigar la pobreza en campesinos de la comunidad chortí de copán honduras. agron. colomb. 28(3), 567-575. schneider, s. 2004. a abordagem territorial do desenvolvimento rural e suas articulações externas. sociologias 11, 88-125. toledo, v. and n. barrera-bassols. 2008. la memoria biocultural, la importancia ecológica de las sabidurías tradicionales. icaria editorial. barcelona, spain. toledo, v., b. alarcón-chaires, and l. barón. 2009. revisualizar lo rural desde una perspectiva multidisciplinaria. polis 8(22), 328-345. van der ploeg, j.d. 2010. nuevos campesinos, campesinos e imperios alimentarios. icaria editorial, barcelona, spain. van der ploeg, j.d. 2011. trajetórias do desenvolvimento rural: pesquisa comparativa internacional. sociologias 27, 114-140. van der ploeg, j.d. and d. roep. 2003. multifunctionality and rural development: the actual situation in europe. pp. 37-54. in: van huylenbroeck, g. and g. durand (eds.). multifunctional agriculture. a new paradigm for european agriculture and rural development. ashgate, aldershot, uk. verburg, p., j. shulp, n. witte, and a. veldkamp. 2006. downscaling of land use change scenarios to asses the dynamic of european landscapes. agri. ecosyst. envion. 114, 39-56. verijken, p. 2002.transition to multifunctional land use and agriculture. neth. j. agric. sci. 50, 171-179. wilson, a. 2008. from weak to strong multifunctionality: conceptualizing farm-level multifunctional transitional pathways. j. rural stud. 25, 367-383. woods, m. 2012. new directions in rural studies? j. rural stud. 28, 1-4. received for publication: 23 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.41797 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). jtorresb@unal.edu.co 2 technical direction, centro de investigaciones del banano (cenibabano), asociacion de bananeros de colombia (augura). medellin (colombia). agronomía colombiana 32(3), 349-357, 2014 accumulation of dry matter and nitrogen contents in banana ‘williams’ (musa aaa) plants in uraba, colombia acumulación de materia seca y contenido de nitrógeno en banano ‘williams’ (musa aaa) en urabá, colombia jaime torres b.1, jaiver danilo sánchez2, gerardo cayón1, stanislav magnitskiy1, and aquiles enrique darghan1 abstract resumen banana production for export in the uraba region of colombia represents economic and social benefits for the country and demands improved agronomic management practices, especially for fertilization. the objective of this research was to evaluate the effect of different doses of nitrogen on crop development during two production cycles in order to adjust fertilizer recommendations to values consistent with plant requirements. sixth-generation banana williams plants were subjected to five treatments of nitrogen doses at five stages of development and during two production cycles. two linear models, according to the phenological stage and vegetative structures, were used, assessing the variables of dry weight and nitrogen content. the statistical differences found for the effect of the nitrogen dose on the dry matter accumulation per plant organ and nitrogen content in the plants for the development stages per production cycle and between the cycles allowed for the selection of the 321.8 and 483 kg ha-1 ha of nitrogen doses as the better ones. in this research, the nitrogen dose of 483 kg ha-1 was the most successful at obtaining the highest nitrogen content in the plants. this research confirmed the practical utility of nutrient extraction curves because they allowed for the selection of the fertilizer dose with the best response. la producción de banano para exportación en la zona de urabá, colombia, es importante porque representa beneficios económicos y sociales para el país, exigiendo mejorar las prácticas de manejo agronómico especialmente la fertilización. el objetivo de esta investigación fue evaluar diferentes dosis de nitrógeno a través del desarrollo del cultivo durante dos ciclos de producción para ajustar recomendaciones a valores acordes con las necesidades de la planta por fase de desarrollo. se empleó un cultivo de sexta generación aplicándole cinco tratamientos con dosis de nitrógeno, durante cinco etapas de desarrollo y dos ciclos productivos. se ajustaron dos modelos lineales de acuerdo a la etapa fenológica considerada y las estructuras vegetativas presentes, evaluando simultáneamente las respuestas peso seco y contenido de nitrógeno. las diferencias estadísticas encontradas para el efecto de las dosis de nitrógeno, sobre las etapas de desarrollo del banano por ciclo productivo y entre ciclos, para acumulación de materia seca por órgano y por planta, como para el contenido de nitrógeno en planta, permitieron seleccionar las dosis de 321,8 y 483 kg ha-1 de nitrógeno como las de mejor comportamiento. en esta investigación sobresalió la dosis de 483 kg ha-1 de nitrógeno por obtener el mayor contenido de nitrógeno en planta. la presente investigación ratifica la utilidad de las curvas de extracción de nutrientes porque permitieron seleccionar las dosis de mejor respuesta. key words: fruits, plant physiology, growth, plant nutrition, modeling. palabras clave: frutas, fisiología de plantas, crecimiento, nutrición de plantas, modelación. introduction bananas and plantains are important for the diet of about 400 million people worldwide (perea, 2003). the planted area of the banana and plantain in colombia is close to 380,000 ha, producing about 3 million tons of bunches per year (danies, 2005). in 2013, approximately 48,325 ha of bananas were grown for export, with 35,425 ha in uraba, antioquia and 12,900 ha in the north of the magdalena province and the south of the guajira province (quesada, 2013; augura, 2014). globally, colombia occupied position 22 of banana producers in 2005, with a 2.2% share of the world market, equivalent to 1,500,000 t (danies, 2005), while, for 2012, it ranked as number 12 with 1,982,702 t, equivalent to usd $ 502,420,000; by 2013, the export volume decreased by 9.98%, but a 4.05% increase in price per kg mitigated this decrease in value (6.33%) (danies, 2005; muñoz, 2014). export bananas occupy about 44,000 ha and generate about 60,000 jobs (quesada, 2013). research on the banana from 1992 to today has been focused on fertilization parameters adjusted to the specific 350 agron. colomb. 32(3) 2014 conditions of each country or region (espinosa and mite, 2002). an example of this was the ranges of mineral nutrients for both soil and leaf samples proposed in 1995 (lópez and espinosa, 1995), which served as a basis for countries, including colombia, to start the adjustment process for fertilizer applications in the main producing areas and cultivars. within this context, the uraba region received the guidelines that raised considerations on the application of some mineral nutrients and initiated research in this area (sánchez and mira, 2013). in an experiment conducted in china to evaluate accumulation, absorption, and distribution of mineral nutrients in the banana (musa abb pisan awak), the total dm per plant was found distributed as 16.4% (17.6 kg) in leaves, 32.8% in pseudostem, 9.6% in corm, 37.3% in fruits, 1.1% in rachis, and 2.8% in roots; with respect to nutrient accumulation in plants, potassium reached the highest values (521.7 g/plant), followed by nitrogen and calcium (167 and 118.3 g/plant, respectively) and the highest production of 60 t ha-1 was obtained with a dose of 385.6 kg ha-1 of nitrogen (yang et al., 2013). studies on nutrient absorption may not always be used as a diagnostic tool, as is done with foliar analysis, but they can give a solid quantitative basis for fertilization plans. specifically, these studies help to elucidate the amount of nutrients in kg per ha that is absorbed by the crops to generate a particular production in a defined amount of time. this research can also be used to construct the curves of nutrient absorption that provide information about nutrient absorption during the crop cycle, thus, allowing for the determination of the periods of highest nutrient accumulation and the most appropriate times for fertilization (bertsch, 2003). absorption studies at the end of the development cycle of the crops are recommended in order to accurately define fertilization plans (bertsch, 2009). one of the main nutrients for crop development at the vegetative stage is nitrogen. its content in plants may vary from 1 to 6% dry weight; it is absorbed by roots as nitrate, nitrite, and ammonium, with nitrate being the more mobile form in soil and the one that plants absorb to a higher extent (havlin et al., 2013), but it is also the form that is lost through leaching (navarro and navarro, 2003; zapata and osorio, 2010). typically, plant residues are an important source of nitrogen, but their contribution to the soil depends on the decomposition generated by the microbial biomass, a process that depends on the origin of the organic material (zapata and osorio, 2010). the ammonification of nitrogen during the mineralization of soil organic matter acidifies soil because it is an anaerobic process (plaster, 2013), allowing nitrogen loss through volatilization as ammonia (navarro and navarro, 2003; zapata and osorio, 2010). most studies that have evaluated nitrogen fertilization in the banana have been limited to measuring production as the principal response and obtained dissimilar results because of the interaction between the cultivar, soil, environment, and n rate (robison and galán, 2011). for example, colque et al. (2005) and aristizábal (2010), working with different soils and cultivars, achieved favorable responses in production with nitrogen doses lower than 300 kg ha-1, in contrast with that found by castillo et al. (2011) and yang et al. (2013), who registered the best production with nitrogen doses higher than 350 kg ha-1. few studies have addressed the relationship between banana fertilization and nutrient accumulation and distribution in different organs of the plants in order to assess production and fruit quality while taking into account the plant material and soil. some authors (castillo et al., 2011; ndukwe et al., 2012) achieved the highest level of nitrogen accumulation in plants at harvest with doses between 250 and 450 kg ha-1, with values that differed in each study, based on the soil characteristics and contents of soil nitrogen. because of the importance of this interaction, it was necessary to address this issue in the uraba region, where fertilizer management relies more on the economic criteria than on the technical criteria, generating, on most plantations, applications with inappropriate levels rather than the ones recommended by cenibanano for the varieties in the region. the goal of the present research was to evaluate the absorption, distribution, and accumulation of nitrogen in banana plants during two production cycles, using different levels of fertilization with nitrogen. materials and methods location and characteristics of the study area the research was conducted in the experimental and demonstration field of augura (carepa, colombia), located at 7º46’46” n, 76º40’20” w, with an average elevation of 20 m a.s.l. the soils corresponded to the taxonomic classifications fluventic eutrudepts fine, fluvaquentic eutrudepts loamy fine over clay, and vertic endoaquepts loamy fine (gutiérrez, 2007). the climatic conditions during the study period were 87% average relative air humidity, 23.2, 26.7, and 32.3°c minimum, average, and maximum average monthly temperatures, respectively, and 1,700 h year-1 average of sunshine hours. the average rainfall registered during the study was 845 mm for the first production cycle 351torres b., sánchez, cayón, magnitskiy, and darghan: accumulation of dry matter and nitrogen contents in banana ‘williams’ (musa aaa) plants in uraba, colombia (august 2011 to april 2012) and 2,088 mm for the second production cycle (february to december 2012). a sixth generation crop belonging to the group aaa cavendish, subgroup: giant clone williams, with an average height of 3.5 m and easily packed bunches was used. it is one of the two main export clones in many tropical regions (robinson and galán, 2011). assessed treatments and variables five treatments defined from a base fertilizer rate proposed by cenibanano were selected and adjusted based on the results of a soil analysis prior to the start of the experiment. the base dose (kg ha-1) was 321.8 of nitrogen, 87.1 of phosphorus pentoxide, 678.8 of potassium oxide, 50.5 of calcium oxide, 117.5 of magnesium oxide, 64.2 of sulfur, 1.4 of boron and 9.3 of zinc. the treatments were absolute control (no fertilizer applied), control without nitrogen (0 kg ha-1), and 161.0, 321.8, or 483.0 kg ha-1 of nitrogen. other mineral nutrients were applied at constant rates at the recommended doses. in each experimental unit (area of approximately 1,563 m2 with an average of 250 plants), 15 plants were selected with the same growth characteristics (5 to 6 weeks of age and 120-150 cm height), for purposes of measuring and sampling 10 plants; in the course of the experiment, it was necessary to select five more plants per experimental unit to replace some plants that were affected by black sigatoka, had developmental problems caused by weather conditions or plants growing at the field edges that could not be used due to the edge effect. to evaluate the selected variables, five phases of development were chosen during the production cycle (vegetative, differentiation, bloom, fruit filling, and harvest) that were identified by cenibanano. in each phase, one of the selected plants was taken at the beginning of the study and dissected to obtain the required data. the variables of production (kg ha-1), dry weight per organ and per plant (kg), and nitrogen content (kg per plant) were measured with the methodology reported by martinez et al. (2006). the nitrogen content in the plant material was determined using the elemental analyzer truspec leco cn® (leco inc., st joseph, mi) in the laboratory of water and soils of the faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota. agronomic management of the experimental plots agricultural practices employed in the study were the same ones used in the commercial plot, except that the fertilizer rates were adjusted according to the treatments. the onset of fertilization cycles was programmed from the most f lowering period of the plants for the uraba region, which usually occurred between september and october, starting this practice with the sucker. the fertilizer sources were urea, double sulfate of potassium and magnesium, calcium borate, 32% potassium chloride (yara colombia, barranquilla, colombia); cal and solufos (enmiendas y fertilizantes agrícolas, medellin, colombia). statistical analysis for data collection and subsequent statistical processing, five treatments were established in four replicates that were located in the field, based on the spatial variation of the soils, attributable to soil taxonomy. the statistical analysis involved descriptive and inferential components. in the first case, averages for each of the responses for each level of interand intra-subject factors were obtained. these averages are presented in bar charts and dotted lines to show the non-continuous nature of variables associated with the treatments. for the inferential component, the relationship between the different responses to different levels of factors was modeled by a linear model associated with a repeated measures design with two between-subjects factors (nitrogen doses and replicates) and a within-subjects factor (cycle production). the statistical method used in the modeling process was the analysis of multivariate variance. importantly, covariate soil moisture modeling was involved, but it did not meet the statistical assumptions for incorporation and was removed from the model. also, the univariate analysis of each response for the same design was used to supplement the multivariate analysis (see algorithm in sas code). the high correlations between responses in the different cycles justified the use of multivariate analysis over the univariate one; however, in practical terms, the two analyses led to similar conclusions. these analyzes were supplemented by the response profiles in different cycles due to the clear interaction with time, so that the definitive conclusions were based mainly on the analysis of the profiles (neter et al., 1996; montgomery, 2012). results and discussion accumulation of dry matter the statistical analysis for this variable showed highly significant differences for the development stages (p≤0.0001) and treatment (p≤0.0001) in conjunction with time (interactions). figures 1a to e describe the interactions that differed by average response for two production cycles. it is noteworthy that, in the presence of an interaction, the significance associated with the main effects was not 352 agron. colomb. 32(3) 2014 relevant, so that the choice of the most desirable treatment was based on the different graphic profiles. the distribution model for the organ and developmental stage (fig. 1) showed no differences between the treatments in the dry weight distribution for organs during the development of banana ‘williams’; this indicated the average treatment effect for the two cycles in the accumulation of dm per organ and developmental stage. by observing the organs involved in the process of dm accumulation in the first two stages of development (fig. 1a to d), a predominance of corm over the pseudostem and leaves could be seen, while, in bloom, the pseudostem achieved the highest dry mass, followed by the corm and leaves; this sequence was retained during the filling of the fruit bunch, whose dry weight in all treatments was lower than the weight of the leaves. at harvest, the highest dry matter accumulation was found in the bunch, followed by the pseudostem, corm, and leaves. robinson and galán (2011) confirmed this behavior as typical for the cultivar employed. martínez and cayón (2011), in valery and grand nain cultivars, found that, at f lowering, the highest dm accumulation was observed in leaves followed by pseudostem and corm, while, at harvest, the order was: bunch, pseudostem, and leaves. this result is not consistent with that observed by castillo et al. (2011) in banana dominico at harvest, with an order of dry matter accumulation of: pseudostem, corm, leaves, and bunch; these findings were different from what was found in the present research for the same stage of development, where the order was: bunch, pseudostem, and corm. the reduction in dm accumulation in the present study was, possibly, associated with the levels of monthly precipitation that occurred in the area close to the harvest period. these levels, even though close to normal, showed low frequencies with varying intensities, which allowed for prolonged dry periods that manifested in a reduced number of leaves with a consequent reduction in dm accumulation. robinson and galán (2011) claimed that the number of leaves may be affected by adverse weather conditions or diseases and that the leaf number may be between 5 to 10 for harvest time in subgroup cavendish, to which the cultivar williams belongs. by analyzing the effect of the nitrogen dose on corm behavior at different stages of development (fig. 1a to e), it could be seen that its dry weight tended to decrease towards harvest with the highest dose of nitrogen (483 kg ha-1, fig. 1e); whereas, in the other treatments, it tended to remain the same or increase towards the harvest. this indicates that high levels of nitrogen stimulated the translocation of nutrients to other sources or bunches, which could have involved a reduction of dm in the corm (robinson and galán, 2011). the pseudostem (fig. 1a to 1d) had a higher tendency to accumulate dry matter in the treatments of 321.8 and 483 kg ha-1 n (fig. 1d and 1e), until the fruit filling; after that, this value decreased in all of the treatments to very similar values, except in the treatment with 321.8 kg ha-1, showing the highest accumulation value. this effect could be explained by the fact that corm weight depends not only on nitrogen dose but also on a connection that exists between a mother plant and a sucker from one cycle to another, allowing for a potentiation of the effect of the applied nitrogen in the interaction with climatic and soil conditions (robinson and galán, 2011). the highest accumulation of dm in the bunch was obtained in the treatments of 321.8 and 483 kg ha-1 n for the two stages of development ( fig. 1d and e), which coincides with the findings of yang et al. (2013) at a dose of 385.6 kg ha-1 n. a comparison of the cycles shows that the second cycle had a higher accumulative proportion of dry matter than the first one; the explanation of this fact has already been mentioned and discussed for the pseudostem. the production (t ha-1) and number of boxes with bunches for export achieved in each treatment are shown in tab. 1. it could be observed that the doses of 321.8 and 483 kg ha-1 n produced the higher values of these variables, following the order mentioned for dry matter accumulation, where the main factor associated with the doses was the “ratio” or the number of boxes that can be filled with a bunch. the ratio depends not only on the weight of the bunch but also on the number of appropriately sized hands and fingers; usually, in the selection process, those fruits that do not meet the standards required for export are removed, determining the so-called depletion or waste material. in this study, the average value of discarded material was 10%, which allowed for calculating the effective ratio and the number of boxes per treatment per cycle. complementing the multivariate analysis of variance, a univariate analysis was performed because all of the factors had the same effect on each response; this was the case for the total dry matter accumulation per plant, where the univariate analysis showed significant differences only between the developmental stages for the two cycles (p≤0.0001). 353torres b., sánchez, cayón, magnitskiy, and darghan: accumulation of dry matter and nitrogen contents in banana ‘williams’ (musa aaa) plants in uraba, colombia e fruits plant leaves roots corm pseudostem d ry w ei gh t o rg an ( kg ) 1.5 1.0 0.5 0 2.5 2.0 3.0 3.5 4.0 4.5 fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest 0 6 4 2 8 10 12 14 d ry w ei gh t p la nt ( kg ) c d d ry w ei gh t o rg an ( kg ) 0 2.0 1.0 3.0 4.0 5.0 6.0 fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest 0 6 4 2 8 10 12 14 d ry w ei gh t p la nt ( kg ) d ry w ei gh t o rg an ( kg ) 0.5 0 2.0 1.5 1.0 2.5 3.0 3.5 4.0 fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest 0 6 4 2 8 10 12 d ry w ei gh t p la nt ( kg ) d ry w ei gh t o rg an ( kg ) 0 3.0 2.5 2.0 1.0 0.5 1.5 3.5 4.0 4.5 fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest 0 6 4 2 8 10 12 d ry w ei gh t p la nt ( kg ) d ry w ei gh t o rg an ( kg ) a b 1.0 0.5 0 2.0 1.5 2.5 3.0 3.5 4.0 fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest 0 6 4 2 8 10 12 d ry w ei gh t p la nt ( kg ) figure 1. the effect of nitrogen on the accumulation and distribution of plant dry matter in banana ‘williams’ at different stages of development. a, absolute control; b, 0 kg ha-1 n; c, 161 kg ha-1 n; d, 321.8 kg ha-1 n; e, 483 kg ha-1 n. table 1. production of banana ‘williams’ in two cycles of development. nitrogen dose (kg ha-1) cicle i cicle ii t ha-1 number of boxes/ha ratio t ha-1 number of boxes/ha ratio absolute control 35.43 1,678 1.0 29.46 1,395 0.9 0 34.80 1,648 1.0 39.48 1,870 1.2 161 38.20 1,809 1.2 34.09 1,615 1.0 321.8 41.30 1,956 1.2 40.86 1,936 1.2 483 41.95 1,987 1.3 46.45 2,200 1.4 354 agron. colomb. 32(3) 2014 comparing the accumulation curves (fig. 1), it could be seen that the treatments of 321.8 and 483 kg ha-1 n (fig. 2d and e) tended to increase the dm content during the development of the banana plants. the total plant dry weight corresponded to the sum of the organ dry weight; therefore, this increase was influenced by the organs that accumulated the highest weight; for that reason, it demonstrated the favorable effect of increasing doses of nitrogen over time. the dry matter accumulation in the pseudostem and plant decreased from the stage of fruit filling to harvest (fig. 1b to d), an effect considered normal with the highest accumulation of dm in the bunch and translocation of nutrients to the organs of higher accumulation, such as corm and, especially, pseudostem, coupled with the reduction of the contribution of the leaves (robinson and galán, 2011). nitrogen content in the plants the nitrogen behavior (fig. 2a-e) was similar to that of the dry weight of the plants (fig. 1a to 1d), confirming the positive effect of 321.8 and 483 kg ha-1 n for the two cycles (fig. 2d and e), as compared to other treatments. also, the differences between the cycles for all of the treatments, except for the treatment of 321.8 kg ha-1 n, were notable. in addition to being the treatment that resulted in the most accumulated nitrogen, this treatment showed similar values in the two cycles, approaching the treatment with 483 kg ha-1 n in the first cycle. the high (greater than 350 kg ha-1) dose of nitrogen used in some studies achieved the highest yield, which implies better responses in dry matter accumulation and nitrogen content in the plant (srikul and turner, 1995; orozco et al., 2006; nyombi et al., 2010). these results differed from those found by castillo et al. (2011), who applied nitrogen between 560 and 750 kg ha-1 on banana dominico (musa sp.) and obtained a nitrogen content of 38 g/plant, which was below the value reported in the present study, about 162 g/plant with the dose of 483 kg ha-1. yang et al. (2013) found a 167 g nitrogen content in plants with doses of 385.6 kg ha-1 n in a cultivar of banana (musa abb, pisang awak), which was close to the value found in the present research (162 g with a nitrogen rate of 483 kg ha-1). the differences in the values of nitrogen accumulation in the plants, including the studies mentioned herein, are due to the cultivars employed and their interaction with the environmental conditions and soils, besides the dose of applied nitrogen (robinson and galán, 2011). murthy and kotur (1998) measured the nitrogen content in different plant organs during the development of banana robusta and used doses of 340 kg ha-1 of nitrogen and varying times of application; these authors found the highest nitrogen content in the plants at harvest when they applied 33.91% of the dose in bloom, a result that contrasted with the one of present study, where the times of application employed in the region and nitrogen doses were those that had marked differences. it should be clarified that the results of nitrogen accumulation obtained by castillo et al. (2011) and yang et al. (2013) at harvest were different from the results found in the present study, where accumulation curves allowed for an observation of the evolution of nitrogen accumulation at each fertilizer dose used during the growth season, that permitted the selection of the dose with the best performance. similar results were obtained by bautista et al. (2012) and suarez and torres (2014) who analyzed nutrient accumulation curves for different treatments in criolla potatoes and managed to select the best fertilizer dose with the best cost-benefit relationship. analyzing the correlation between the nitrogen content per plant and dry matter accumulation per plant and per organ showed that the highest significance was obtained for the total dry weight per plant for the two cycles (0.76 and 0.85, respectively, with p≤0.0001 for both correlations), a situation that indicates that, with a higher dm accumulation in the plants, the nitrogen content increased (martínez and cayón, 2011). this effect was manifested with the doses of 321.8 and 483 kg ha-1 n, having the highest nitrogen content with the dose of 483 kg ha-1 n when the average values for the two cycles were compared for these two treatments (0.153 and 0.162 kg/plant nitrogen content at doses 321.8 and 483 kg ha-1 n, respectively). the absolute control and 0 kg ha-1 n application (fig. 2a and b) permitted the establishment of the quantitative differences in accumulation of dry matter and nitrogen content and the verification of the dependence between the mother plant and the sucker, including the nutrient cycling phenomenon that normally occurs when a mother plant is harvested, starts to decompose, and, before terminating its physiological functions, transfers the nutrients to the sucker (robinson and galán, 2011). the same authors showed that deficiencies in nitrogen are revealed in decreases of dry weight of the bunch, a situation that was found in this study, where the treatments without nitrogen or with a low dose (161 kg ha-1) resulted in a lower dry weight than those with doses of 321.8 and 483 kg ha-1 (tab. 1). however, some of these values, despite being low, had proximity to the treatment of 321.8 kg ha-1 for the first cycle (absolute control with 3.67 kg dw/plant and the dose of 161 kg ha-1 with 3.80 kg dw/plant, respectively), showing a possible 355torres b., sánchez, cayón, magnitskiy, and darghan: accumulation of dry matter and nitrogen contents in banana ‘williams’ (musa aaa) plants in uraba, colombia figure 2. effect of the nitrogen dose on the accumulation of nitrogen in the banana ‘williams’ plants at the different stages of development. a, absolute control; b, 0 kg ha-1 n; c, 161 kg ha-1 n; d, 321.8 kg ha-1 n; e, 483 kg ha-1 n. e cycle 1 cycle 2 n itr og en ( kg /p la nt ) fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest c d n itr og en ( kg /p la nt ) fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest n itr og en ( kg /p la nt ) fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest n itr og en ( kg /p la nt ) fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest n itr og en ( kg /p la nt ) a 0.06 0.04 0.02 0 0.10 0.08 0.12 0.14 0.16 0.18 fruit development floweringdifferentiationvegetative harvest 0.06 0.04 0.02 0 0.10 0.08 0.12 0.14 0.16 0.06 0.04 0.02 0 0.10 0.08 0.12 0.14 0.18 0.16 0.20 0.06 0.04 0.02 0 0.10 0.08 0.12 0.14 0.16 0.18 0.06 0.04 0.02 0 0.10 0.08 0.12 0.14 0.18 0.16 0.20 effect of nutrient recycling in these treatments for this cycle. this situation was not observed for the second cycle, where the effect of recycling was lower, possibly due to the action of time, when not applying nitrogen or a low application; a behavior that proves the nutritional dependence between the mother and sucker during the different development cycles in banana plants (robinson and galán, 2011). the reduced effect of nutrient recycling in the second cycle for nitrogen showed a lower input of nutrients from the mother to the sucker in succession, an effect associated with the decreased soil organic matter between the first and the second cycle, with an average value that varied from 3.4 to 2.75%. the reduction in organic matter occurred not only for the soil treatment without nitrogen, but was observed 356 agron. colomb. 32(3) 2014 in all of the soils of the experiment where the treatments were installed; this effect can be considered as a loss of soil quality. a management plan for soil organic matter could be established in the future that would be related to nitrogen fertilization plans to achieve better and more efficient processes, resulting in the accumulation of dm and nitrogen contents in ‘williams’ banana plants in the study area. this research confirmed the usefulness of extraction curves for mineral nutrients because they allowed for the selection of the doses with a better response in nitrogen accumulation, facilitating the analysis and contrasting of the accumulation of dry matter per treatment and development phase. acknowledgements the authors acknowledge the technical assistance of the employees of the augura-cenibanano (banana research center) in carepa, antioquia, colombia and the yara colombia company, the internship students of the university of cordoba, colombia who participated in the collection of field data, the undergraduate and master degree students of the faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota who collaborated in processing samples in the laboratory, and the personnel of the laboratory of water and soils of the faculty of agricultural sciences at the universidad nacional de colombia, bogota during this study. literature cited aristizábal l., m. 2010. efecto de la frecuencia de fertilización con nitrógeno y potasio sobre el crecimiento, producción y severidad de las sigatokas del plátano (musa aab) dominico harton. agron. 18, 19-28. augura. 2014. coyuntura bananera colombiana 2013. medellin, colombia. bautista j., h.f., w.l. ramírez m., and j. torres b. 2012. nutrient uptake of the diploid potato (solanum phureja) variety criolla colombia, as a reference point to determine critical nutritional level. agron. colomb. 30, 436-447. bertsch, f. 2003. absorción de nutrimentes por los cultivos. asociación costarricense de la ciencia del suelo, san jose. bertsch, f. 2009. absorción de nutrimentes por los cultivos (cd). asociación costarricense de la ciencia del suelo. san jose. castillo g., a.m., j.a. hernández m., e. avitia g., j. pineda p., l.a. valdéz a., and t. corona t. 2011. extracción de macronutrientes en banano ‘dominico’ (musa spp.). phyton 80, 65-72. colque, o., e. iquize, and a. ferrufino. 2005. efecto de la fertilización nitrogenada y potásica en la producción del banano musa aaa en fincas comerciales de tres localidades del trópico de cochabanba. inf. agron. cono sur 26, 1-7. danies l., r. 2005. sector bananero en colombia 1995. superintendencia de sociedades, bogota. espinosa, j. and f. mite. 2002. estado actual y futuro de la nutrición y fertilización del banano. inf. agron. cono sur 48, 4-10. gutiérrez, j.c. 2007. estudio detallado de suelos y clasificación de tierras con fines de riego del campo experimental de augura, carepa antioquia. augura; cenibanano, medellin colombia. havlin, j.l., s.l. tisdale, w.l. nelson, and j.d. beaton. 2013. soil fertility and fertilizers: an introduction to nutrient management. 8th ed. pearson prentice hall, upper saddle river, nj. lópez m., a. and j. espinosa m. 1995. manual de nutrición y fertilización del banano: una visión práctica de la fertilización. international plant nutrition institute, quito. martínez a., a.m. and d.g. cayón s. 2011. dinámica del crecimiento y desarrollo del banano (musa aaa simmonds cvs. gran enano y valery). rev. fac. nal. agr. medellin 11, 6055-6064. montgomery, d.c. 2012. design and analysis of experiments. 8th ed. john wiley & sons, new york, ny. muñoz g., e. 2014. mercado global del banano. centro de aprovechamiento de acuerdos comerciales (caac); ministerio de comercio exterior, bogota. murthy, s.v.k. and s.c. kotur. 1998. effect of time and placement method of ammonium sulphate and superphosphate on the comparative efficiency of n and p absorption and n utilization in 'robusta' banana (musa xparadisiaca) using labelled fertilizers. ind. j. agric. sci. 68, 765-768. navarro b., s. and g. navarro g. 2003. química agrícola: el suelo y los elementos químicos esenciales para la vida vegetal. 2nd ed. ediciones mundi-prensa, madrid. neter, j., m. kutner, w. wasserman, and c. nachtsheim. 1996. applied linear statistical models. 4th ed. mcgraw hill, new york, hy. ndukwe, o.o., c.o. muoneke, k.p. baiyeri, and a. tenkouano. 2012. effect of organic and inorganic fertilizer on nutrient concentrations in plantain (musa spp) fruit pup. afr. j. biotech. 11, 1651-1658. doi: 10.5897/ajb11.2278 nyombi, k., p.j.a van asten, m. corbeels, g. taulya, p.a. leffelaar, and k.e. giller. 2010. mineral fertilizer response and nutrient use efficiencies of east african highland banana (musa spp., aaa-eahb, cv. kisansa). field crops res. 117, 38-50. doi: 10.1016/j.fcr.2010.01.011 orozco r., j. and o. perez z. 2006. tensión de humedad del suelo y fertilización nitrogenada en plátano (musa aaa simmonds) cv. gran enano. agrociencia. 40, 149-162. plaster, e.j. 2013. soil science and management. 6th ed. cengage learning, clifton park, ny. perea, m. 2003. biotecnología: bananos y plátanos. editora guadalupe, bogota. quesada, v.h. 2013. ¿qué podemos aprender de la experiencia bananera en colombia? estudio sobre relaciones laborales en las fincas certificadas de fairtrade en la región de urabá. fairtrade international, bonn, germany. robinson, j.c. and v. galán s. 2011. plátanos y bananas. 2nd ed. mundi-prensa, madrid. sánchez t., j.d. and j.j. mira c. 2013. principios para la nutrición del banano. augura; cenibanano, medellin, colombia. 357torres b., sánchez, cayón, magnitskiy, and darghan: accumulation of dry matter and nitrogen contents in banana ‘williams’ (musa aaa) plants in uraba, colombia srikul, s. and d.w. turner. 1995. high n supply and soil water deficits change the rate of fruit growth of banana (cv. “williams”) and promote tendency to ripen. sci. hortic. 62, 165-174. doi: 10.1016/0304-4238(95)00765-l suarez m., c.a. and j. torres m. 2014. nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras) for the determination of critical nutritional levels. agron. colomb.32(1), 59-69. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n1.41811 yang, b.m., l.x. yao, g.l. li, c.m. zhou, z.h. he, and s.h. tu. 2013. absorption, accumulation and distribution of mineral elements in plantain banana. plant nutr. fertilizer sci. 19, 1471-1476. doi: 10.11674/zwyf.2013.0623 zapata, r.d. and w. osorio. 2010. la materia orgánica del suelo. pp. 357-396. in: burbano o., h. and f. silva m. (eds.). ciencia del suelo: principios básicos. sociedad colombiana de la ciencia del suelo (sccs), bogota. received for publication: 12 may, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 technical equipment, asociación de bananeros de colombia (augura). medellin (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). ljmartinezm@unal.edu.co agronomía colombiana 32(2), 246-254, 2014 relief parameters and fuzzy logic for land evaluations of mango crops (mangifera indica l.) in colombia parámetros del relieve y lógica difusa para la evaluación de tierras para los cultivos de mango (mangifera indica l.) en colombia oscar javier munar-vivas1 and luis joel martínez m.2 abstract resumen the aim of this paper is to illustrate the use of digital elevation models (dem) to calculate relief parameters and include them in suitability studies of land for mango crops in colombia. data from srtm (shuttle radar topography mission) dems with 30 meter of spatial resolution and elevation in meters were used to calculate the slope, aspect, curvature, solar radiation, and topographic wetness index for inclusion in a land evaluation study. fuzzy logic rules were developed and applied to define the degree of suitability by matching land use requirements with land characteristics. when integrated with geographic information systems, dems have significant potential for quantitatively defining and characterizing relief and for generating more detailed data to improve land evaluation processes. the fuzzy logic proved to be a more realistic approach for evaluating the degree of land suitability than traditional bivalent logic, allowing for the use of membership degrees. el objetivo de este trabajo es ilustrar el uso de modelos digitales de elevación (dem) para calcular los parámetros de relieve y utilizarlos en el análisis de la aptitud de la tierra para los cultivos de mango en colombia. se utilizaron los datos del dem srtm (shuttle radar topography mission) con una resolución espacial 30 metros y a partir de la elevación se calculó la pendiente, el aspecto o dirección de la pendiente, la curvatura, la radiación solar y el índice topográfico de humedad que fueron incluidos en un estudio de evaluación de tierras. se desarrollaron reglas de lógica difusa y se aplicaron para determinar el grado de aptitud con base en cada uno de los requerimientos del cultivo de mango y de las características de la tierra. los dem integrados con los sistemas de información geográfica tienen un potencial significativo para definir y caracterizar el relieve de forma cuantitativa y para generar datos más detallados que permitan mejorar el proceso de evaluación de tierras. la lógica difusa demostró ser un enfoque más realista para evaluar el grado de aptitud de la tierra que la lógica bivalente tradicional permitiendo el uso de grados de pertenencia. key words: dem, srtm, tropical fruits, land evaluation, fuzzy logic. palabras clave: dem, srtm, frutas tropicales, evaluación de tierras, lógica difusa. soils, fertilization and management of water introduction the occupation of much of the rural colombian territories is done without considering the specific characteristics of the land, resulting in incompatibility between the current land use and the suitability of the land. the improper location of land use results in lower productivity, generating processes of land degradation and, consequently, decreasing the sustainability and competitiveness of the land use systems. in recent years, actions have been undertaken to guide land occupation according to its limitations and potentials. to achieve this goal, politics, standards and methods for land evaluation are being implemented for appropriate land use planning (upra, 2013). the primary objective of land evaluation is the improvement and sustainable management of land for the benefit of people. it may be used for many purposes, ranging from land use planning to exploration of the potential for specific land use or the need for improved land management or land degradation control (fao, 1976). although relief is one of the main factors affecting spatial patterns of plant growth and yields (austin, 2002; valbuena et al., 2008; muñoz and kravchenko, 2012), it is usually not included as part of the land evaluation process because of the difficulty of characterizing and modeling it. bing and farrell (2004) stated t hat topography can have a significant inf luence on crop yield; thus, a better 247munar-vivas and martínez m.: relief parameters and fuzzy logic for land evaluations of mango crops (mangifera indica l.) in colombia understanding of the effects of topographical parameters on crop yield is important, especially for site-specific soil management. these authors found significant correlations between grain wheat yield and surface curvature, slope length and wetness index. a digital elevation model (dem) represents a regular array of elevation points (chang, 2013). dems are considered important sources of data for generating edaphic and relief information (pachepsky et al., 2001; mcbratney et al., 2003), and are useful for the analysis of problems of use, management, and conservation of lands. the whole process of land evaluation includes biophysical, environmental, social and economic criteria to identify land suitability (fao, 2007; upra, 2013). this study aimed to determine the usefulness of dems as a data source for the inclusion of relief as part of the land evaluation for the cultivation of mango (mangifera indica l.). fuzzy logic, as proposed by zadeh (1965), is a mathematical method to analyze and represent processes and objects that are not clearly defined and has achieved a wide range of applications in electronics, control systems and mechanical operations. its use has been extended to the modeling of natural phenomena and processes whose characterization, delineation and classification have a high degree of uncertainty, as in the case of natural resources. several studies (mcbratney and odeh, 1997) have concluded that fuzzy logic improves traditional land evaluation, which is based on classical logic, since it is a complex problem of an inaccurate nature, with considerable uncertainty inherent to the data. besides, subjective-criteria treatment is usually performed on spatial units that have large variability within them. there have been applications of fuzzy logic in various topics of soils (mcbratney and odeh, 1997), agricultural land suitability (ahamed et al., 2000), and land quality modeling (martínez, 2006; ramos and martínez, 2006; martínez et al., 2009; martínez and munar, 2010). materials and methods the conceptual approach used to evaluate the suitability of the land was based on a comparative analysis of the characteristics of the land and the requirements for each crop needed for adequate yield (martínez, 2006). the classification was performed by comparing the specific requirements of the crops with land characteristics to assess the level of fitness and establish the boundaries between suitable and unsuitable conditions for specific uses (fao, 2007). this involves establishing the requirements of the types of uses that will be evaluated and identifying, defining and characterizing the spatial units or land units that will be evaluated. the study area contained 20,898 ha and was located in the central part of colombia, in the department of cundinamarca; between the coordinates 74°35’0’’ and 74°25’0’’ w; 4°40’0’’ and 4°30’0’’ n. the area is considered to have potential for the production of mango. a srtm (shuttle radar topography mission) system dem with 30 m spatial resolution was used to calculate the slope, aspect, curvature, solar radiation, and topographic wetness index. the information on fertility and other soil properties was taken from a soil survey at a scale of 1:100,000 (igac, 2000); the crop requirements were defined based on literature review and expert knowledge. the degree of fitness was determined by several criteria through fuzzy logic functions, establishing membership degrees (mcbratney and odeh, 1997). in a preliminary stage, the analyses were carried out to obtain each of the indicators, separately; generating a map that shows the status of each indicator for the entire study area. for each of the identified requirements, a fuzzy logic function was established that related them to the characteristics of the land. altitude elevation is the primary data given by dems. the fuzzy logic function (fig. 1) was used to qualify the degree of suitability of the slope; optimum elevation values were taken from 0 to 400 m a.s.l. (degree of membership = 1) and, from this value, suitability decreased as a function (fig. 1) until 940 m, an elevation that was considered unsuitable (degree of membership near 0) . slope slope is defined as the tangent of a plane relative to the surface topography. if we define the elevation (z) of a point on a land’s surface as a function of the location (x, y), then the slope (s) is the first derivative of a surface and has both magnitude and direction (chang, 2013). s = 𝜕𝜕z 𝜕𝜕x + 𝜕𝜕z 𝜕𝜕y 2 2 (1) because mango is a perennial crop that does not involve the constant removal of soil and taking into account the characteristics of distribution and intensity of rain, it is considered a low risk to erosion. therefore, it was determined that a slope that is less than 50% is suitable for the crop. the valuation of the degree of suitability was done based on the fuzzy logic function given membership values as shown in fig. 2. 248 agron. colomb. 32(2) 2014 µ(x)=elevation 1 1+e(-6.78+0.0089*x) µ(x)= 1; 0; en otro caso 0 ≤ x ≤ 400 ; 400 ≤ x ≤ 9401 1+e(a+bx) elevation (m) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 250 500 750 1,000 1,250 1,500 d eg re e of m em be rs hi p figure 1. fuzzy membership function used to define the suitability degree of elevation. figure 2. fuzzy membership function used to define the suitability degree of slope. y(x)= 1 1+e(-3.05+0.102*x) -0.5 -0.3 0 0.3 0.8 0.5 1.0 -25 0 25 50 75 100 curvature d eg re e of m em be rs hi p y(x)= (1∗0.2264+0∗x2) (0.2264+x2) 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -15 -5-10 0 5 10 15 d eg re e of m em be rs hi p curvature figure 3. fuzzy membership function used to define the suitability degree of curvature. curvature curvature is a topographic attribute that describes the convexity or concavity of a terrain’s surface (romstad and etzelmüller, 2012). curvature calculation is based on second derivatives; the rate of change of a first derivative such as slope gradient or slope aspect, usually in a particular direction (gallant and wilson, 2000). figure 3 shows the function used to assign membership values for the curvature. topographic wetness index the topographic wetness index is used as an indicator of water accumulation in an area of landscape where water is likely to concentrate through runoff (beven and kirkby, 1979). the twi was calculated as a second-order derivative of the dem, also known as a compound topographic index (quinn et al., 1991) and was calculated with the following equation: twi = 1n� atan (β) � (2) where a is the contribution area (m2) of the watershed and β is the local terrain slope angle. in this case, the valuation of the twi varied from higher values, which indicate more suitable areas (fig. 4), to lower values, meaning less suitability. solar radiation dems are an important alternative for estimating the radiation of areas, and, to this end, calculation algorithms have been developed as part of the computer programs of geographic information systems: arcgis, saga, and grass, among others. for the calculation of radiation from dems, algorithms that consider atmospheric conditions, elevation, orientation of the surface and the inf luence of neighboring topography are used (austin, 2002). figure 5 y(x)= 1 1+exp(3.4161-0.6037*x) 0 0.2 0.4 0.6 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 0.8 1.0 0 8642 10 12 14 16 18 d eg re e of m em be rs hi p twi figure 4. fuzzy membership function used to define the suitability degree of twi. 249munar-vivas and martínez m.: relief parameters and fuzzy logic for land evaluations of mango crops (mangifera indica l.) in colombia shows the fuzzy function used to assign membership values to the solar radiation. results land unit definition a topographic profile (fig. 6) facilitates a general view of the relief of an area, the establishment of the spatial variability and the definition of the principal land units present in the study area. it is equally important to identifying the geomorphologic units that give rise to the land units. as can be seen, the dominant relief is mountainous, with steep slopes and small valleys in the lower regions. a land mapping unit is a mapped area of land with specified characteristics (fao, 1976). for the latter purpose, dems play an important role since relief is a forming factor for soil and, therefore, affects soil characteristics, on the other hand, relief affects other factors such as radiation, temperature and soil moisture and, thus, inf luences the adaptation, growth and development of plants. the information about the topographic position and the attributes of the terrain in agricultural fields is very useful for interpreting yield maps. studies on different crops show a correlation between yield, soil properties and the topographic features calculated from dems (kravchenco and bullock, 2002). altitude in the tropics, altitude is a key factor in studies of zoning land suitability because it has an inverse relationship with temperature, thereby inf luencing crop behavior and production and the distribution of vegetation. as shown in fig. 7a, the altitude in the study area varied between 441 and 1,415 m. although mango production is higher in low areas, quality is higher at altitudes close to 1,000 m and areas with higher elevations are considered unsuitable for the establishment of this crop. in studies by valbuena et al. (2008), an inverse relationship between altitude and mango production was found, further explained by the spatial variability of the soil properties. after applying the fuzzy function to the elevation data, a map with membership values ranging from 0 to 1 was obtained; after defuzzification of that map, the assessment of the suitability degree was obtained (fig. 7b); in this case, an optimum elevation range was established as 0 to 400 m a.s.l. and, from this value, suitability decreases as a function (fig. 1) until reaching 940 m, an elevation that is considered unsuitable. slope figure 8a shows the calculated slope from the dem. it varied between 1 and 139%, with the 12-25% range dominating. slope is a factor of higher incidence in land suitability analyses due to its effect on erosion and crop requirements through mechanization or tillage conditions and soil workability. therefore, a reliable estimate of the slope degree is required as an input for land evaluation models. this feature is presented in the soil survey map as a class; however, it represents a rough estimate of what y(x)= 1 1+e(7.5185-0.0025x) 0 0.2 0.4 0.6 1.0 0.8 1.2 0 1,000 2,000 3,000 4,000 d eg re e of m em be rs hi p solar radiation (kwh m-2) figure 6. topographic profile of the study area in the department of cundinamarca. el ev at io n (m ) distance (m) 500 1,000 950 900 850 800 750 700 650 600 550 1,050 1,100 1,150 1,200 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 14,00012,000 figure 5. fuzzy membership function used to define the suitability degree of solar radiation. 250 agron. colomb. 32(2) 2014 is believed to be the dominant slope in each soil mapping unit. in the field, the slope was measured and great variation was found within the soil units, even outside the boundaries of the provided classes. by comparing the slope calculated from the dem with that of the soil map at a scale of 1:100,000 (tab. 1), it was found that there were important differences in all of the cases. the 7-12% range, according to the map, occupied 30.8% of figure 7. a, elevation of the study area; b, degree of suitability based on elevation. figure 8. a, distribution of the slope classes; b, degree of suitability based on slope. elevation (m) of the area high: 1,415 low: 450 degree of suitability 0-0.20 0.20-0.42 0.42-0.66 0.66-0.94 slope (%) 0-3 3-7 7-12 12-25 25-50 50-75 75-252 degree of suitability 0-0.25 0.25-0.5 0.5-0.75 0.75-1.00 a b a b 251munar-vivas and martínez m.: relief parameters and fuzzy logic for land evaluations of mango crops (mangifera indica l.) in colombia the study area, but when calculated from the dem, it only corresponded to 8.2% of the area; 12-50% occupied 55.1% according to the map, while the dem calculation showed 82.4%; and, for areas with slopes less than 7%, the result was 12.8% according to the map and 6.1% according to the dem. the above results and field verification lead to the conclusion that dems are a source of more reliable data in the estimation of the slope when compared with soil maps. this implies an increase in the detail level of the information obtained and one can make a quantitative estimate of the slope with greater accuracy in the results; while in soil studies, generally, one carries out a qualitative rating of the slope that the person making the study considers dominant in each map unit. because the slope is a decisive factor in assessing land suitability, the previous differences significantly affected classification; therefore, the use of dems improves the reliability of the process. the srtm dem has been considered a suitable data source for land component mapping based on slope gradient and aspect (mashimbye et al., 2014). table 1. extension of slope classes. slope % area (%) from dem area (%) from map <3 0.1 4.4 3-7 6.0 8.4 7-12 8.2 30.8 12-25 55.4 40.3 25-50 27.0 14.8 50-75 3.3 0.6 >75 0.1 0.6 100.0 100.0 figure 8b shows the effect of the slope on the suitability of the land for mango crops after applying the fuzzy function (fig. 2) to the slope map. areas with slopes less than 50%, which occupy the largest extension, have some degree of suitability, while steeper areas that correspond to escarpments are considered unsuitable. topographic wetness index (twi) twi is based on a mass balance consideration, where the total area of the basin is a parameter of tendency to receive water and the local slope and the length of the drains are parameters of tendency to remove water. twi does not consider the conditions of infiltration and transmissivity. in the study area, the twi values ranged from 7.3 to 15.8 (fig. 9a) and it was found that areas with high values for this index were concave and located in the lower regions and f lat terrain with greater water storage capacity; while areas with low values of twi were convex, with a lower water holding capacity. higher twi values indicate areas more suitable than those with lower values (fig. 9b). this parameter is an important component in the assessment of land since, in most of our mountainous agricultural areas, rain is the only source of water for crops. in some studies, it was found that any topographic or soil attribute that contributes to water accumulation in the landscapes, such as upslope length, wetness index, and soil organic matter, was positively correlated to increases in the grain yield of wheat (chi et al., 2009). curvature a positive curvature (fig. 10a) indicates that the surface is convex, a negative curvature indicates that the surface is concave and zero values indicate that the slope is uniform or f lat. curvature allows for the subdivision of land forms that are represented in the soil map at 1:100,000, and adds more detail to the map. this is important because concave shapes are usually associated with areas of accumulation of materials and, therefore, the soils are deeper and more fertile, with higher water accumulation and, therefore, a higher degree of suitability (fig. 10b). moreover, convex shapes are areas of erosion, shallow, less fertile and less capable of retaining moisture, with a lower degree of suitability (fig. 10b). surface curvature is an important parameter for land suitability analysis due to relationships among yield, topography, and soil moisture content (timlin et al., 1998). some results have shown a clear relationship between crops yields and surface curvature due to the effect on soil moisture content. in dry seasons, high yields were found in the concave areas due to higher moisture availability; while, in rainy seasons, these areas presented lower yields (kravchenko and bullock, 2002). sinai et al. (1981) found a strong correlation between soil moisture content and surface curvature which in turn affected crop yields. solar radiation figure 11a shows the calculation of radiation from the dem. as noted, although the study area was relatively small, a large spatial variability of radiation was found, with values between 1,360 and 1,800 kwh m-2. solar radiation, as calculated with gis models, represents direct gradients having physiological effects on plants and is preferable to indirect gradients; the source of correlation with vegetation having been identified (austin, 2002). figure 11b shows the degree of land suitability according 252 agron. colomb. 32(2) 2014 to solar radiation, indicating some differences in the study area, with further research it will be possible to understand the effect of this distribution on crop yields. according to reuter et al. (2005) little attention has been spent on how the spatial differentiation of solar radiation can alter crop production in agricultural fields. until now, a constant figure 9. a, distribution of the topographic wetness index; b, degree of suitability based on twi. figure 10. a, shape of the surface based on the curvature calculation; b, degree of suitability based on curvature. twi high: 15.8 low: 7.3 degree of suitability 0-0.25 0.25-0.5 0.5-0.75 0.72-1.00 curvature concave plane convex degree of suitability 0-0.25 0.25-0.5 0.5-0.75 0.75-1.00 a b a b 253munar-vivas and martínez m.: relief parameters and fuzzy logic for land evaluations of mango crops (mangifera indica l.) in colombia figure 11. a, solar radiation calculated from the dem; b, degree of suitability based on solar radiation. figure 12. land suitability zoning for mango crops. solar radiation is assumed across a field site, even if terrain conditions affect the amount of incoming solar radiation. land suitability zoning the final evaluation of land suitability was carried out based on the following equation proposed by reynolds (2001), for integration of the evaluated criteria with fuzzy logic. y (t) = min (t) + [mean (t) min (t)] * [min (t) + 1] / 2 (3) where: y (t) is the truth value of the node y, min (t) is the minimum truth value of the antecedents and node, and mean (t) is a weighted average of the truth values of the antecedents and node. the equation for calculating the value is fuzzy and is designed to produce a conservative estimate of the truth in the presence of negative evidence that is lacking or partial. figure 12 shows the zoning of the area according to land suitability for cultivation of mango, defined with four suitability classes: highly suitable; moderately suitable; marginally suitable; not suitable. it was found that 25% of the surface is very suitable, 65% is moderately suitable, 9% has low suitability and 1% is not suitable for the cultivation of mango. the use of dems has been found to be useful for landscape prediction models and has shown acceptable accuracy and solar radiation (kwh m-2) high: 4278 low: 248 degree of suitability 0-0.25 0.25-0.5 0.5-0.75 0.72-1.00 final land suitability for mango crop high: 0.94 moderate: 0.5 low: -0.01 good spatial distribution of land suitability classification in arid areas(al-shamiri and ziadat, 2012). a b 254 agron. colomb. 32(2) 2014 conclusion traditionally, land evaluation does not include relief parameters for defining the suitability of the land and only takes into account the degree of slope through a very rough estimate based on soil survey. relief parameters are important criteria to improve the current studies on land suitability, including new variables that have a significant effect on crop production. digital elevation models are an important source of data for quantitatively characterizing the relief, calculating several parameters, and increasing the level of detail and the amount of data useful in the development of models to support decision-making concerning the use, management, conservation and reclamation of land. more research in needed to understand the effect of relief on crop yields and to identify the best algorithms to calculate relief parameters from dems. acknowledgements thanks to the universidad nacional de colombia, división de investigación (dib) for financial support of this project. literature cited ahamed, n.r., k. gopalrao, and j.s.r. murthy. 2000. gis-based fuzzy membership model for crop-land suitability analysis. agric. syst. 63, 75-95. al-shamiri, a. and f.m. ziadat. 2012. soil-landscape modeling and land suitability evaluation: the case of rainwater harvesting in a dry rangeland environment. int. j. appl. earth observ. geoinform. 18, 157-164. austin, m.p. 2002. spatial prediction of species distribution: an interface between ecological theory and statistical modelling. ecol. mod. 157, 101-118. beven, k.j. and m.j. kirkby. 1979. a physically-based variable contributing area model of basin hydrology. hydrol. sci. bull. 24, 43-69. bing, c.s. and r.e. farrell. 2004. scale-dependent relationship between wheat yield and topographic indices. soil sci. soc. amer. j. 68, 577-587. chang, k.-t. 2013. introduction to geographic information system. 7th ed. mcgraw hill, new york, ny. chi, b.-l., c.-s. bing, f. walley, and t. yates, 2009. topographic indices and yield variability in a rolling landscape of western canada. pedosphere 19, 362-370. fao. 1976. a framework for land evaluation. soils bulletin no. 32. rome. fao. 2007. land evaluation: towards a revised framework. land and water discussion paper no. 6. rome. gallant, j.c. and j.p. wilson. 2000. primary topographic attributes. pp. 51-86. in: wilson, j.p. and j.c. gallant, (eds.) terrain analysis: principles and applications. john wiley & sons, new york, ny. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2000. estudio de suelos y zonificación de tierras de cundinamarca. vols. i-iii y mapas. bogota. kravchenko, a.n. and d.g. bullock. 2002. spatial variability of soy bean quality data as a function of field topography. i. spatial data analysis. crop sci. 42, 804-815. martínez, l.j. 2006. modelo para evaluar la calidad de las tierras: caso del cultivo de papa. agron. colomb. 24, 96-110. martínez m., l.j. and o.j. munar v. 2010. digital elevation models as data source for land suitability analysis in colombia. pp. 641647. in: reuter, r. (ed.). remote sensing for science, education, and natural and cultural heritage. earsel, paris. martínez, l.j., s.a. garcía and r. sanabria. 2009. zonificación de las especies pasif loráceas comerciales en colombia. pp. 19-44. in: miranda, d., g. fischer, c. carranza, s. magnitskiy, f. casierra-posada, w. piedrahita, and l.e. flórez (eds.). cultivo, poscosecha y comercialización de pasif loras en colombia. maracuyá, granadilla, gulupa y curuba. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. mashimbye, z.e., w.p. de clercq, and a. van niekerk. 2014. an evaluation of digital elevation models (dems) for delineating land components. geoderma 213, 312-319. mcbratney, a. and i. odeh. 1997. application of fuzzy sets in soil science: fuzzy logic, fuzzy measurements and fuzzy decisions. geoderma 77, 85-113. mcbratney, a.b., m.l. mendonça santos, and b. minasny. 2003. on digital soil mapping. geoderma 117, 3-52. muñoz, j.d. and a. kravchenko. 2012. deriving the optimal scaledependent relationship between wheat yield and topographic indices for relating topographic attributes and cover crop plant biomass. geomorphology 179, 197-207. pachepsky, y.a., d.j. timlin, and w.j. rawls. 2001. soil water retention as related to topographic variables. soil sci. soc. am. j. 65, 1787-1795. quinn, p., k. beven, p. chevallier, and o. planchon. 1991. the prediction of hillslope paths for distributed hydrological modeling using digital terrain models. hydrol. proces. 5, 59-79. ramos, j.p. and l.j. martínez. 2006. aplicación de la lógica difusa para la calsificación de aptitud de los suelos para el cultivo de la papa. anál. geogr. 32, 29-40. reuter, h.i., k.c. kersebaum, and o. wendroth. 2005. modelling of solar radiation inf luenced by topographic shading-evaluation and application for precision farming. phys. chem. earth, parts a/b/c, 30, 143-149. reynolds, k.m. 2001. netweaver for emds user guide (version 1.1): a knowledge base development system. gen. tech. rep. pnw-gtr-471. usda, portland, or. romstad, b. and b. etzelmüller. 2012. mean-curvature watersheds: a simple method for segmentation of a digital elevation model into terrain units. geomorphology 139-140, 293-302. sinai, g., d. zaslavsky, and p. golany. 1981. the effect of soil surface curvature on moisture and yield. soil sci. 132, 367-375. timlin, d.j., y. pachepsky, v.a. snyder, and r.b. bryant. 1998. spatial and temporal variability of corn grain yield on a hill slope. soil sci. soc. am. j. 62, 764-773. upra, unidad de planificación rural agropecuaria. 2013. consolidación de la metodología general de evaluación de tierras a nivel nacional. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. valbuena, c., j. martínez, and r. giraldo. 2008. variabilidad espacial del suelo y su relacion con el rendimiento de mango (mangifera indica l.). rev. bras. frutic. 30, 1146-1151. zadeh, l.a. 1965. fuzzy sets. information and control 8, 338-353. crecimiento fisico y anatomico del fruto de araza (eugenia stipitata me vaugh) physieal and anatomieal growth of araza fruit (eugenia stipitata me vaugh) maria s. hernández g.' harvey e. arjona d.2 bertha coba' ; gerhard fischerorlando martínez w.4 resumen en el municipio el doncello, departamento del caquetá, en el huerto comercial de la finca 'copoazú' se realizó el estudio de los cambios ocurridos durante el desarrollo del fruto de arazá, desde el cuajamiento hasta la madurez de consumo. las condiciones climáticas promedio de la zona son temperatura 25°c, humedad relativa del 85%, precipitación anual 3600 mm y brillo solar 1500 horas/año. se evaluaron cambios físicos de diámetros longitudinal y transversal, peso fresco y seco, firmeza, así como también cambios anatómicos. se encontró que el período transcurrido entre el cuajamiento y la madurez comercial del fruto de arazá es de 55 ± 5 días. se identificaron 3 etapas de crecimiento, la primera de división celular, la segunda de máximo crecimiento, la cual corresponde a la expansión celular y una etapa final de estabilización del crecimiento. el tejido principal del fruto de arazá es el parénquima, cuyas células son inicialmente pequeñas, de paredes gruesas y de tamaño uniforme. en la última etapa del crecimiento dichas células aumentan de tamaño y presentan formas irregulares, con paredes adelgazadas, que se rompen durante la senescencia. el epicarpio del fruto de araza es monoestratificado, con una delgada capa de cera discontinua; en él se pueden identificar estomas cuyo número promedio es de 0.3 estomasxmm'. su tamaño y apariencia permiten inferir que no son funcionales en la etapa de maduración del fruto, pero no se descarta que puedan contribuir de manera parcial a su transpiración. la pérdida de firmeza del fruto durante la maduración puede estar causada por la ausencia de tejido de sostén. palabras claves: anatomía, región amazónica, desarrollo fruto, estomas, tejidos summary the changes that take place during the development ofthe fruit of arazá were studied from the anthesis to ripening. it was registered and analyzed the longitudinal and transverse diameters, fresh and dried weight, firmness, and anatomical, modifications. lt was found that 55 ± 5 days occurred between the anthesis into the commercial ripeness of the fruit of arazá. three stages of growth were identified: the first one, cellular division, the second one, maximum growth, during which the cellular expantion takes place, and a final state of stability of the growth. the fruit anatomical study showed the parenchyma as principal tissue. in the first two steps cells are small and well defined, while at the fruit senescence cells are big, irregular and with thin walls. arazá fruit presents stomes in the epicarp, but its density and shape indicate that would be unfuctionals. fruit softness during maturity could resulted from the stand tissues in the mesocarp. key words: amazon region, fruit development, anatomy. introduccion el fruto de arazá (eugenia stipitata me vaugh) es una baya carnosa de 7 cm. de diámetro ecuatorial, con un epicarpio fino y pubescente de color amarillo en estado de madurez de consumo. su aroma, sabor, y su producción precoz, a los 18 meses después de la siembra definitiva en campo, así como, su alta productividad durante todo el año, convierten a esta especie en una alternativa productiva para las áreas de colonización consolidadas de la amazonía. se destaca también la corta duración del período transcurrido entre el cuajamiento y la madurez de consumo, la cual es de solo 84 días en condiciones de san josé del guaviare (colombia) (galvis y hernández, 1993). el fruto de arazá es altamente perecedero. pinedo et al. (1981) y gonzález (1991) mencionan que la duración del fruto de arazá a 25°c no supera las 72 horas después de la cosecha, lo cual limita sus oportunidades de comercialización, por lo que es indispensable encontrar un momento de recolección anterior a la madurez plena, pero que permita que el fruto alcance la madurez organoléptica posteriormente. 1 instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi 2 departamento de fisiología-facultad de agronomía. universidad nacional de colombia sede bogotá 3 departamento de biologia. facultad de ciencias universidad nacional de colombia. sede bogotá 4 instituto de genética. universidad de los andes bogotá agronomía colombiana, 2002. 19 (1-2): 13-21 el crecimiento de los frutos involucra 3 fases, la inicial en la cual se da la división celular, la segunda de elongación celular y una tercera o final de estabilización del crecimiento. se distinguen dos patrones de crecimiento en frutos carnosos, el crecimiento de tipo sigmoidal simple en el cual se agrupan la piña, la manzana, el tomate y la fresa entre otros y otro tipo sigmoidal doble que involucra dos períodos de crecimiento con un período de disminución o suspensión entre estos dos. este último patrón de crecimiento es característico de frutos de hueso como el melocotón, el albaricoque, la ciruela, la cereza y otros sin hueso como el higo y la uva (coombe, 1976; leopold, 1975). en frutos de araza cultivado en condiciones del departamento de guaviare se encontró un patrón de crecimiento sigmoide simple que presenta puntos críticos al inicio del crecimiento, los cuales están asociados a los momentos de máxima síntesis de compuestos (galvis y hernández, 1993). el ablandamiento en frutos es una consecuencia de la hidrólisis de la protopectina en fracciones más pequeñas e hidrosolubles que son los ácidos pécticos y es generalmente común a todas las especies, entre las cuales se puede citar como ejemplos, papaya, pitaya, uchuva, la mayoría de los cultivares de melocotón, y la frambuesa para los cuales el ablandamiento se convierte en una limitante de mercadeo (artés y salmeron, 1996; fischer y martínez, 1999; ianneta et al., 1999; paull et al., 1999; trinchero et al., 1999; wills et al.,1998). las enzimas involucradas en el proceso de ablandamiento son la poligalacturonasa (pg) y la pectin metil esterasa (pme) (artés y salmerón, 1996; iannetta et al., 1999; perdue y neven, 1998; trinchero et al., 1999). el presente estudio tuvo como objeto establecer el patrón de crecimiento del fruto de arazá, con el fin de establecer un momento oportuno de recolección y que asegure que el fruto alcanzará la madurez organoléptica mate riale s ymetodos el estudio se adelantó en la granja "copoazú" del municipio de el doncello, en el departamento de caquetá, con temperatura promedio anual de 25°c, humedad relativa promedio de 85%, precipitación anual de 3600 mm y brillo solar de 1.500 h/año (ideam, 2000). desarrollo del fruto: en un huerto comercial de arazá con arbustos de 6 años de edad, en plena producción se marcaron 25 plantas. se identificaron ramas productivas del tercio medio y superior y en ellas se marcaron frutos recién cuajados, del tamaño de cabeza de alfiler (0.5 cm). semanalmente se recolectaron 10 frutos, los cuales fueron colocados entre papel humedecido y transportados al laboratorio de postcosecha del instituto de ciencia y tecnología de alimentos icta de la universidad nacional de colombiasede bogotá. las variables evaluadas fueron: 1) diámetros transversal (dt) y 2) longitudinal (dl), medidos con calibrador vernier y expresados en cm, 3) peso fresco (pf) (balanza sartorius 6000 germany) y 4) peso seco (ps) en gramos (balanza de precisión sartorius), 5) firmeza, medida en un punto por fruto (penetrómetro effegi 327 alfonsin, italia con punzón de 7.9 mm). las variables fueron evaluadas desde el inicio del desarrollo, la firmeza se evaluó entre los 28 y los 62 días de desarrollo y las demás variables a partir del día 35 de desarrollo. los análisis se concluyeron cuando el fruto alcanzó su madurez de consumo. análisis de la información: los resultados para dt, dl, pf y ps fueron sometidos a análisis de regresión múltiple y se propuso un conjunto de modelos polinomiales y logaritmo polinomiales, que oscilaron entre el grado 1 y 4 para determinar los modelos que mejor explicaran el crecimiento del fruto en función de estas variables. la estimación de estos modelos se hizo mediante el programa sas (6.2) y se seleccionaron con base en r2 y con base en la significancia estadística de cada término en el modelo, cme, así como por su simplicidad de acuerdo con la metodología propuesta por hernández y martínez (1993). la firmeza fue analizada como el promedio de las 10 determinaciones realizadas para cada una de ellas en cada época y se graficó su tendencia. la forma general para los modelos polinomiales y exponenciales con y sin intercepto fueron: y= a+bd+cd2+ed3+fd4: polinomial de 40 grado y=ea+bd+cd2+ed3+fd4 :exponencial 40 grado para los modelos sin intercepto se les elimina el parámetro a. en las ecuaciones anteriores d es el número de días en evaluación. desarrollo anatómico del fruto de arazá: para la evaluación anatómica preliminar de los frutos, se fijaron muestras de las mismas etapas de muestreo (3 muestras p'or cada estado) en solución faa (formol-alcoholacido acético). posteriormente se realizaron cortes en micrótomo, que se colorearon con tinción de safraninafastgreen de acuerdo con la técnica de roth (1964). se cuantificó el cambio en el espesor del pericarpio y del mesocarpio del fruto en 10 muestras de tejido de las etapas de desarrollo sucesivas. estomas en el fruto: se registró inicialmente la densidad estomática de la epidermis del fruto en estados sucesivos de madurez, verde-maduro, pintón, maduro. y sobremaduro y en tres estratos del fruto, apical (extremo opuesto a la inserción del pedúnculo) ecuatorial y basal (próximo a la inserción del pedúnculo) con el fin de establecer la existencia de una contribución de estomas a la evapotranspiración del fruto. se separó la epidermis y se lavó con solución de hipoclorito del 3.5% por 24 horas, el cual se enjuagó con agua destilada y se fijó en gelatina glicerinada. el conteo de los estomas se realizó posteriormente a la agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 coloración del tejido con safranina con una cuadrícula calibrada en mm2. los conteos se realizaron con treinta repeticiones por zona muestreada (apical, media y basal). los diámetros longitudinal (dle) y transversal (dte) de los estomas, en ?m, se midieron en 10 estomas de cada estrato, apical, media y basal en los estados sucesivos de maduración verde maduro, pintón y maduro y sobremaduro para un total de 120 estomas. se realizó análisis de varianza para el grosor del epicarpio y del mesocarpio de los estados sucesivos de desarrollo y se usó la prueba de tukey para determinar diferencias entre estados de desarrollo. para observar si existen diferencias en el número de estomas durante la maduración del fruto se realizó análisis de varianza para los factores de estado de madurez del fruto (em), estrato del fruto (ef) y la interacción estado de madurez y estrato del fruto. se realizó análisis de varianza el diámetro longitudinal y diámetro transversal de los estomas y prueba de tukey para determinar diferencias entre los promedios de diámetros longitudinales y transversales de los estados sucesivos de madurez, estrato del fruto y la interacción entre los estados de madurez y los estratos del fruto. resultados y discusion se postularon un total de 64 modelos de crecimiento para las variables de dl, dt, pf y ps. los modelos propuestos fueron de tipo polinomial y exponencial. los modelos con mejor ajuste y mayor simplicidad fueron los polinomiales sin intercepto para cada una de las variables analizadas (tabla 1). en general los modelos que mejor describieron el crecimiento del fruto para las cuatro variables fueron los modelos polinomiales de tercer grado sin intercepto (tabla 1). el crecimiento del fruto de arazá para las cuatro variables evaluadas presenta tres etapas: la primera de lento crecimiento, la segunda de máximo crecimiento o exponencial y la tercera de estabilización y disminución del crecimiento, principalmente, en dl y dt. en el caso de pf y ps, se presentó un leve incremento hacia la última etapa la cual coincidió con el cambio total de color del fruto. el leve aumento final en las dimensiones del fruto puede estar asociado a un llenado final en el fruto como resultado del aumento de la síntesis de algunos compuestos de reserva. crecimiento del fruto diámetros transversal (dt) y longitudinal (dl): se encontró que el fruto de arazá requiere 60 días para alcanzar su madurez de consumo, contados a partir del momento del cuajamiento, en las condiciones del presente estudio. dichos resultados difieren de los reportados para el departamento del guaviare, en cuyas condiciones el período de desarrollo del fruto fue de 82 días (galvis y hernández, 1993). en consecuencia, el período de desarrollo del fruto resultó un 25% más corto en comparación con las condiciones de la amazonia oriental. las razones para dicha diferencia podrían explicarse por factores de precosecha extrínsecos como clima, suelo e intrínsecos del material de propagación. el período de crecimiento para el fruto de arazá (8.5 semanas) es menor que el promedio de muchos frutos (15 semanás) (coombe, 1976). dicha característica resulta de interés prioritario para el productor, ya que puede asegurar continuidad en el mercado ya sea con producto fresco o procesado. tabla l. modelos polinomiales seleccionados para el crecimiento con base en diámetros longitudinal y transversal y pesos fresco y seco del fruto de arazá de grado 1 a 4. modelo eme r' coeficientes longitud y=bd 0.3574 0.9831 figura l. y=bd+co' 0.2829 0.9868 y=bd+cl)'+dd' 0.2387 0.9890 y=bd+cd2+dd~+cd4 0.1770 0.9919 ns diámetro y=bo oa222 0.9818 y=bd+cd' 0,3691 0.9843 y=hd+cd'+dd' 0.2923 o.n77 y=bd+co'+dd'+ed' 0.2820 0.9883 115 peso fresco y=bd 657.(,j 0.9188 y=bd+cd' 152.16 0.9814 ns y=bd+cd'+dd' 106.50 0.9871 y=bd+co'+dd"+co' nas 0.9883 ns ns figura 2. peso seco y=bd 5.55 0.9326 y=bd+cd' 1.73 0.9791 ns y=bd+cd'+dd" 1.50 0.9821 y=-bd+cd2+ddj+ed4 ia9 o.9r25 ils ns ils ns d=días. probabilidad: ", ** significativo p-o.05 y 0.01 respectivamente. 11 s no significativo 2002 hernández et al. :crecimiento físico y anatómico del fruto ... el crecimiento del fruto presentó una cinética sigmoidea, en la cual se pueden identificar 3 etapas, etapa 1 de rápido crecimiento hasta los 21 días después del cuajamiento (figura 1), en ella hubo un aumento en diámetros tanto longitudinal como transversal (dl) y (dt), dado por el proceso de división celular, característico del inicio del crecimiento, al igual que aumentó el peso fresco y peso seco como consecuencia del aumento celular. el corte transversal del fruto muestra la disposición de los tejidos. la tendencia de crecimiento coincide con lo expuesto por rogiers y knowles (1997) en los frutos de amelanchier alnifolia, baya del bosque subtropical en el que el incremento en el número de células contribuye sustancialmente al crecimiento del fruto en la etapa inicial de su desarrollo (figura 2), igualmente coincide con lo expuesto para el fruto de guayaba por garcés (1987). el tejido predominante en el fruto es un parénquima de células pequeñas de paredes gruesas y bien definidas. el epicarpio se caracteriza por ser uniestratificado y pubescente. 8 7 e 6 " -e 5= el) 4 e o 3..l y~o.l 090+0.0020 '-0.000040 el • • e2 e3 o 7 14 21 28 35 42 4.9 56 días desde fruto cuajado o 7 14 21 28 35 42 49 56 días desde fruto cuajado 1<:3y~0.090+0.0030 elo e. q e2 figura 1. curva de crecimiento del fruto de arazá con base en los diámetros longitudinal (a) y transversal (b). la cutícula presenta una delgada capa cérea, la cual es discontinua. en la zona subepidérmica se identifican canales secretores característicos de la familia myrtaceae y que también son exhibidos por el fruto de guayaba (garces, 1987). se evidencia el aumento de capas de células en el mesocarpio, coincidiendo con el aumento de tamaño en el fruto. se identifican numerosos haces vasculares. 20,----------------------,250 200 ,-... ec._, 8150 '"~.:: ~oo~ q., 50 o o y=-1.9d+o.i7d2-o.ooid3 y=-o.ld+o.o1 d2 -o.o'j3-''''b--e 15,-... ejl._, o <j ~o .-i1o '"~ q., e3 5...... e3• • el 28 42 5614 días desde fruto cuajado días desde fruto cuajado offi-ef--t----t--+--+--; o 14 28 42 55 60 figura 2. curva de crecimiento del fruto de arazá con base en el peso fresco (pf) y peso seco (ps) durante el desarrollo del fruto de araza, el máximo crecimiento del fruto ocurrió en la etapa 2 del crecimiento entre los 21 y los 42 días después de cuajamiento. tanto los diámetros longitudinal como transversal y los pesos fresco y seco aumentaron como resultado de la elongación celular y de la acumulación de sintetizados de reserva; dicho comportamiento coincide con lo reportado durante el crecimiento de laamelanchier alnifolia por olson y steeves (1982). durante esta etapa el fruto cambió su morfoanatomía dando lugar al recubrimiento de los esbozos seminales por un tejido fuertemente esclerificado, de apariencia agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 áspera y de color café, que es el encargado de proteger al embrión de la semilla. las células del mesocarpio se observan agrandadas y llenas, en algunas el compuesto predominante son taninos, responsables de la astringencia de la fruta. la presencia de taninos durante las primeras etapas de desarrollo de los frutos de myrtacea parece ser común a los frutos de esta familia, ya que similares observaciones reportó garces (1987) cuando estudió los frutos de guayaba. las paredes celulares se adelgazan levemente y su forma se toma más redondeada. en la subepidermis se presenta la mayor división celular, de tipo anticlinal, que permite la expansión del tejido, manteniendo su carácter uniestratificado. el tejido que rodea los esbozos seminales se toma más rojo, correspondiendo a un proceso de esclerificación de los tejidos. la etapa 3 del desarrollo se extendió del día 42 hasta el día 60 en la cual hubo un moderado incremento del diámetro transversal, el cual alcanzó 7.1 cm. el diámetro longitudinal final fue de 6.9 cm por lo que el fruto alcanzó en esta etapa su forma definitiva, globosa, un poco achatada en los polos (páez, 2000). tanto el peso fresco como el peso seco siguen aumentando hasta el momento de cosecha, lo cual coincide con las observaciones de trinchero et al. (1999) y fischer y martínez (1999) en sus estudios con uchuva. las semillas alcanzan su tamaño definitivo y se evidencian llenas de almidón. en esta etapa se completó el proceso de esclerificación. el tejido del mesocarpio presenta células de paredes delgadas. al final de esta etapa, se encuentran células plasmolizadas. la subepidermis presenta células agrandadas. se observa liberación de pectina de la pared, en consecuencia la pared se debilita. los canales oleíferos se deterioran. el análisis preliminar de la anatomía del fruto permitió establecer que el arazá no posee tejido de sostén, no se evidencian ni esclerénquima, ni colenquima, lo cual contribuye a la disminución de la textura, y unido a la degradación de la pectina constituyen la principal razón del ablandamiento del fruto durante la maduración. dicha composición anatómica difiere de manera clara con la anatomía del fruto de guayaba, en el cual se distinguen desde el inicio de su desarrollo la presencia de las esclereidas que son las que le confieren la textura característica de la pulpa (garcés, 1987). grosor del epicarpio y mesocarpio del fruto durante el desarrollo: en la tabla 2 se presentan los cuadrados medios del análisis de varianza para el grosor el epicarpio y del mesocarpio, los cuales señalan diferencias altamente significativas entre los estados de desarrollo. tabla 2. análisis de varianza para el grosor del pericarpio y del mesocarpio del fruto de arazá durante el desarrollo fuente de grosor dell2erica~io fuente de variación grosor del mesoca~io variación g.l. cm g.l cm estado de 5 53** estado de desarrollo 3 17319877 ** desarrollo error 54 6.2 error 36 214327 probabilidad:*, ** significativo p=0.05 0.01 respectivamente, ns: no significativa el grosor del epicarpio del fruto de arazá varía entre 13.5 m al inicio del desarrollo y 7.5 m al final del desarrollo (tabla 3). en la etapa 1 del desarrollo del fruto, el epicarpio está constituido por una capa uniestrato de células de paredes gruesas bien definidas. esta característica se mantiene durante toda la etapa de división celular y en el inicio de la etapa 2 de expansión celular. en la etapa 2, se hace máximo el aumento del número de células del mesocarpio, mientras que el epicarpio se adelgaza. el adelgazamiento tiene lugar por dos razones, el tipo de división del tejido, de tipo anticlinal, que conlleva el aumento de superficie, más no de su grosor; y la disminución del grosor de la pared celular. este mismo comportamiento tiene el epicarpio del fruto de guayaba, el cual crece en forma radial pero definitivamente no cambia su carácter uniestratificado (garcés, 1987). tabla 3. cambios de grosor del epicarpio y del mesocarpio del fruto de arazá durante el desarrollo estado de desarrollo grosor del el2ica~¡o (¡'ull)w grosor del rnesocarpiotcm)" elinicial el final e2 inicial e2final e3 inicial e3 final 13.5 a 12.8 a 13.3 a 12.0a 7.5 b 7.5 b 0.5 e i.7b 3.0 a 3.4 a 3.4 a 3.4 a "prueba de tukey al 5% 2002 hernández et al. :crecimiento físico y anatómico del fruto ... en la etapa 3, las paredes de las células no sólo se adelgazan, sino que se rompen. en esta etapa se completa el proceso de maduración del fruto y el inicio de la senescencia. el mesocarpio presenta su mayor aumento en la el del desarrollo, momento en el cual tiene lugar la mayor división celular; las células poliédricas se caracterizan por ser uniformes de paredes gruesas y moderadamente vacuoladas. en la e2, la expansión celular obedece a un aumento del tamaño celular, con disminución del grosor de la pared celular. al final de esta etapa, las células del parenquima no presentan distribución ordenada y el tamaño ha aumentado considerablemente. entre las etapas 1 y 2 del desarrollo se encontraron diferencias altamente significativas entre el grosor del mesocarpio y del epicarpio (tabla 3) entre si y con relación a los grosores en la etapa 3. una vez que se alcanza el máximo crecimiento de la estructura, el grosor del mesocarpio no cambia y solo se suceden modificaciones a nivel tisular, con adelgazamiento de las paredes celulares y al final de la etapa 3 con lisis de algunas células. estomas en el fruto de arazá durante la maduración: en la tabla 4 se presentan los cuadrados medios del análisis de varianza para las características de los estomas del fruto. se encontraron diferencias estadístisticas (1%) para el estado de madurez en el diámetro y longitud de los estomas. tabla 4. análisis de varianza para diámetros longitudinal y transversal y densidad de estomas en los estratos apical, ecuatorial y basal de 4 estados sucesivos del fruto de arazá. fuente de variación g.l. densidad estomática estado de madurez 3 estrato del fruto 2 estado* estrato 6 108 diámetro diámetro longitudinal transversal 118.8 ** 131.4** 2.41 n.s 7 n.s 6.68 n.s 8 n.s. 14.45 6.7 0.56 n.s. 0.47 n.s. 0.27 n.s 0.28 probabilidad: *,** significativa p=0.05, 0.01 n.s. no significativa "grados de libertad del error para la variable densidad 348 el análisis de varianza para los diámetros longitudinal y transversal de los estomas del fruto de arazá (tabla 4) mostró diferencias altamente significativas entre estados de madurez, siendo de mayor tamaño los estomas del estado maduro. se ha observado que los estomas en frutos maduros pueden alcanzar dimensiones mayores, las cuales pueden estar asociadas a la pérdida de funcionalidad (roth, 1977). existen diferencias entre las dimensiones de los estomas en los estados verde-maduro, pintón, maduro y sobremaduro (tabla 5). se encontró que los estomas en estos estados finales de madurez se han elongado, tal como describe roth (1977) . tabla 5. prueba de tukey para las variables diámetro longitudinal y transversal y densidad de estomas en el fruto de arazá en estados sucesivos de madurez diámetro longitudinal (um) diámetro transversal (urn) densidad estado de madurez (estomas-mm") verde -rnaduro 21.8 b 14.7 e 0.4 pintón 22.0 b 17.4 b 0.3 maduro 23.8 ab 19.2 a 0.3 sobremaduro 26.1 a 19 ab 0.2 agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 a pesar de que la interacción estado de madurez*estrato del fruto no fue significativa para los diámetros longitudinal y transversal, los promedios se presentan en la tabla 6 debido a que existen algunos resultados que vale la pena destacar. las dimensiones de los estomas variaron entre 21-26 mm de diámetro longitudinal y 13-19 mm de diámetro transversal (tabla 6). su tamaño es menor que el de otras especies como es el caso del carambolo cuyo diámetro longitudinal es de 39 mm y diámetro transversal de 30 mm y corresponde a la tercera parte de los estomas de la epidermis de tulipa que superan las 70 mm en ambas dimensiones (roth, 1977). estado de madurez tabla 6. diámetros longitudinal y transversal (mm) de estomas de frutos de arazá en estados sucesivos de madurez. estrato del fruto apical ecuatorial basal dl dt dl dt dl dt 21.6 15.5 22.6 15.1 21.3 13.5 22.2 17.4 21.6 17.4 22.2 17.4 23.5 19.4 22.6 18.0 25.1 20.3 26.1 20.2 26.1 18.4 26.1 18.7 verde -rnaduro pintón maduro sobremaduro se encontraron estomas en el fruto en los cuatro estados de desarrollo sucesivos evaluados, verde-maduro, pintón, maduro y sobremaduro (tabla 7). los estomas se encuentran en los 3 estratos en los que se dividió el fruto. su distribución es aleatoria y no se encontró ningún patrón de distribución. la densidad de estomas varió entre 0.1 estoma! mmen la región basal y 0.5 estoma/mm? en la región ecuatorial. tabla 7. densidad de estomas (por mm") en las regiones apical, ecuatorial y basal en cuatro estados sucesivos de madurez del fruto de arazá. estado de madurez estrato del fruto apical ecuatorial basal verde-maduro 0.3 0.5 0.3 pintón 0.3 0.4 0.3 maduro 0.3 0.3 0.2 sobrernaduro 0.2 0.3 0.1 aunque el análisis de varianza (tabla 4) no mostró diferencias en la densidad estomática entre los estratos, ni entre los estados de madurez sucesivos, de manera general, se encontró que los estomas del fruto de arazá son más frecuentes en la zona ecuatorial (tabla 7), difiriendo de lo que se ha encontrado en otros frutos como la manzana y la pera en la cual los estomas están predominantemente en la zona basal o apical del fruto (roth, 1977). la baja variación en la densidad de estomas podría indicar que durante la maduración del fruto, los estomas en el fruto de arazá no son funcionales, como ocurre en la manzana, ya que van perdiéndose por la formación de corcho y son reemplazados por las lenticelas (roth, 1977). la densidad de estomas en el arazá (tablas 5 y 7) es baja comparada con otros frutos como la carambola 2002 (gonzález et al., 2001) en el que la densidad estomática es de 1.22 estomasxmm', o de la naranja navel de 13.86 estomasxmm(roth, 1977). en consecuencia, no se puede descartar una contribución de los estomas al proceso de transpiración, aunque tampoco se puede asegurar una significativa contribución. evolución de la firmeza del fruto de arazá durante su desarrollo. la firmeza del fruto (figura 3) se incrementó durante la etapa 2 del desarrollo y su máximo se registró el día 35 con 72 n, comportamiento que se asocia con la síntesis de protopectinas del fruto. la firmeza disminuye a valores de 20 n, resultado del desdoblamiento de las protopectinas en moléculas de menor tamaño (ferreira y gentil, 1999; paull et al., 1999). la disminución de la textura del arazá puede estar asociada además con la ausencia de tejidos de sostén, como colenquima y esclerenquima. hernández et al. :crecimiento físico y anatómico del fruto ... 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 días desde fruto cuajado 80 70 60 ,-._ ~ 50 ~ :;: 40 e ~ 30 e2 20 10 o e3...._ ..._ ..._ ..._ ...-..... figura 3. variación de la firmeza medida en newtons en el fruto de arazá durante su desarrollo. en consecuencia, el arazá resulta susceptible a daños mecánicos durante la postrecolección, los cuales se incrementan en la medida en que el fruto sea recolectado y transportado durante la madurez de consumo y no previamente. conclusiones del presente estudio se puede concluir que el desarrollo del fruto de arazá tiene una duración promedia de 55 días, desde la antésis hasta la madurez de recolección, en las condiciones del piedemonte caqueteño. el fruto de arazá se cosechará oportunamente cuando la tonalidad del epicarpio cambie de verde intenso a verde claro, sin brillo y se haya alcanzado su máximo tamaño tanto en diámetro longitudinal, como trasversal. como se encontró que el fruto, después de este estado sigue aumentando su peso fresco y seco, se sugiere considerar dejarlo en la planta el mayor tiempo posible, si el mercado al cual se dirige es el local. sin embargo, con la susceptibilidad al daño mecánico, ayudada por la ausencia de tejido de sostén, no resulta de ninguna manera recomendable para el transporte, el cual tendrá que ser por vía terrestre del huerto al almacén de acopio o al puerto de embarque. la suculencia del fruto de arazá se debe a las características del tejido parenquimatico que lo constituye, células grandes vacuo ladas, las cuales presentan paredes delgadas y forma irregular durante la maduración y la senescencia. el fruto de arazá presenta una baja densidad promedio de estomas 0.3 estomasxmrrr' en el período de maduración, lo que puede indicar que estas estructuras ya no son funcionales para este período son estomas pequeños de 21 um de diámetro longitudinal y 14 um de diámetro transversal. aunque no se descarta que puedan ser estructuras que participan en la transpiración del fruto, su participación puede ser limitada. la recolección del fruto de araza se recomienda en el inicio de la maduración con el fin de disminuir los riesgos de daños mecánicos. la firmeza del fruto deberá ser cercana a 30n para el momento de recolección, de esta manera la manipulación no ocasionará daños en el fruto, disminuyendo sus pérdidas en postcosecha. literatura citada artés, f. & salmeron, m.e. 1996. quality attributes, pectolitic enzyme activities and physiological changes during postharvest ripening of nectarine. joumal offood quality. 19: 491-503. coombe, b.g. 1976. the development offleshy fruits. annual review ofplant physiology. 27: 207-228. ferreira, s.a.d. & gentil, d.f.o. 1999. arazá (eugenia stipitata), cultivo y utilización. tratado de cooperación amazónica, secretaria protempore 107 p. fischer , g. & martínez, o. 1999. calidad y madurez de la uchuva (physalis peruviana l.) en relación con la coloración del fruto. agronomía colombiana. 16(1-3): 35-39. galvis, j.a. & hernández, m.s. 1993. análisis del crecimiento y determinación del momento oportuno de cosecha del fruto de arazá (eugenia stipitata me vaugh). colombia amazónica 6(2): 107-121. gonzález, j. 1991. el cultivo del arazá en la amazonía peruana. inia. estación experimental agropecuaria san roque. lima, perú. 27 p. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 gonzález, y.; hernández, m.s.; herrera, a.; barrera, j.; martínez, o. & paez, d. 200 l. desarrollo del fruto e índices de cosecha de la carambola (averrchoa carambola l.) producida en el píe de monte amazónico colombiano. agronomía colombiana 18(1-3): 53-62. hernández, m.s. & martínez, 0.1993. modelos de crecimiento para el fruto de 1u10 (solanum quitoense lam). agricultura tropical 30(3): 85-90. iannetta, p.p.m.; van derberg, j.; wheatley, r.; mc nicol, r..j. & davies, h. y. 1999. the role of ethylene and cell wall modifying enzymes in raspberry (rubus idaeus) fmit ripening. physiology plantarum. 105: 338-347. ideam, 2000. reportes metereológicos de las estaciones del aeropuerto de la ciudad de florencia, caquetá. ultimos diez años. leopold, ca. 1975 plant growth and development. 20 ed. mcgraw hill publishing co. new delhi. p. 270-280. olson, a. r. & steeves, t. a. 1982. stmctural changes in the developing fruit wall of amelanchier alnifolia. canadian journal of botany. 60:1880-1887. páez, d. 2000. caracterización fisicoquímica de los fmtos y sus principales constituyentes. en: memorias del seminario "tecnologías de recolección y manejo post cosecha de frutos amazónicos con potencial económico y comercial en la amazonía occidental colombiana. universidad de laamazonia instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi. programa nacional de transferencia de tecnología agropecuaria pronatta. florencia, caquetá. sin. 2002 paull, r.e.; gross, k. & qiu, y. 1999. changes in papaya cell walls during fruit ripening. postharvest biology and technology. 16: 79-89. perdue, d. & neven, l. 1998. cell wall bgalactosidase in ripening 'd'anjou'pears. journal offood quality 21: 341-353. pinedo, m.; ramírez, f. & blasco, m. 1981. notas preliminares sobre el arazá (eugenia stipitata) frutal nativo de la amazonía peruana. ministerio de agricultura y alimentación. inia. instituto interamericano de ciencias agrícolas-oea. lima, perú. 58p. rogiers, s.y. & knowles, r. 1997. physical and chemical changes during growth, maturation and ripening ofsaskatoon (amelanchier alnifolia) fruit. canadian journal ofbotany. 75: 1215-1225. roth,i. 1964. microtecnia vegetal. escuela de biología. facultad de ciencias. universidad central de venezuela. caracas. roth, i. 1977. fruits of angiosperms. gebrüder borntraeger. p. 39-97. trinchero, g.d.; sozzi, g.o.; cerri, a. m.; villela, f. & fraschina, a.a 1999. ripening-related changes in ethylene production, respiration rate and cell enzyme activity in golden berry (physalis peruviana l.) a solanaceous species. postharvest biology and technology. 16:139-145. wills, r.; mcglasson, b.; graham, d & joyce, d. 1998. posharvest. an introduction to the physiology & handling of fruit, vegetables & ornamentals. 4th edition cabi publishing. p. 33-60. hernández et al. :crecimiento físico y anatómico del fruto ... agronom{acolomblana, 1998 volumen xv no. 1pago 34-40 evaluacion, en condiciones de laboratorio, de la actividad insecticida de extractos etanollcos de cinco especies de plantas sobre tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae)* laboratory evaluation of the insecticidal activity of five plant species on tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae) gonzalo castillo 1, emilio iúque', bárbara morenos resumen en el laboratorio de control biológico de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, se realizó un experimento con el objeto de evaluar la actividad insecticida de extractos etanólicos de las plantas berberis samacana, berberis saboyana, nycandria physa/oides, eucaliptus g/obu/us y sa/picroa difussa, cuando son usados en concentraciones de 100, 1.000 y 10.000 ppm, con el fin de determinar efectos favorables o desfavorables para el desarrollo de tecia so/anivora (lepidoptera: gelechiidae). se usó un diseño completamernte al azar, tomando como unidad experimental 500 gramos de papa criolla so/anum phureja, a los cuales se aplicaron los tratamientos, consistentes en sumergir los tubérculos en los extractos por un tiempo de 5 minutos e infestando cada unidad con 15 larvas de primer instar, luego de comprobada la evaporación del solvente. • recibido en enero de 1998 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 2 profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 3 profesor asociado, facultad de ciencias, departamento de química, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. se midieron las variables porcentaje de empupamiento, días a empupamiento, emergencia de adultos y nivel de daño en los tubérculos. se encontró que la actividad de los extractos se registra a partir de 1.000 ppm y que los extractos de e g/obu/us, b samacana y n physa/oides afectan la tasa de empupamiento; el mayor nivel de daño se registró en los niveles 1 y 2 ( o25% y 26 50% respectivamente). en las unidades tratadas con el extracto de b samacana se presentaron valores similares en las tasas de empupamiento para los períodos de 20 y 25 días después del tratamiento (ddt): no hubo diferencias en la emergencia de adultos por causa de los extractos. palabras claves: tecia so/anivora, so/anum phureja, extractos vegetales, fitoinsecticidas. summary at the laboratory of biological control of the agronomy facultity at the universidad nacional de colombia, in bogotá, the insecticidalactivityof an ethanolic extract from berberis samacana, berberis saboyana, nycandra physa/oides, euca/iptus globu/us and sa/pichroa diffussa was evaluated. extract were used 100, 1.000 and 10.000 ppm,to determine effects on the development of tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae) . 34 the desing was a randomized completely, where the experimental unit were 500 grs of solanum phureja, the units were sumerged in the plant extracts during five minutes and after evaporating the solvent, 15 1st instar larvae were placed to infested the potatoes. the variables measured were percentage of pupation, days of pupation, emergence of the adults and tubercule damage levels. the activity of the extracts began at 1.000 ppm, the extracts from e. globulus affects the pupation rate; damage was registered on the 1st and 2nd levels (o 25 and 26 50 % respectively). on the units treated with the b sama cana extract, similar pupation rates were present, for the 20 and 25 days after the treatment (ddt); differences in the emergence of the adults were observed no as a result of the treatments. key words: plants extracts, solanum phureja. introduccion la forma como se ha desarrollado la relación entre productores primarios (plantas) y losconsumidores (herbívoros)es tema de múltiples investigaciones que muestran el efecto de los metabolitos secundarios (m.s.) sobre la fisiología y comportamiento de los insectos. algunos de estos m.s. pueden actuar como antialimentarios, disuasores de oviposición, atrayentes o repelentes. (2, 3, 4, 5,13). dentro de las estrategias del manejo integrado de plagas se pueden incluir, además de la incorporación de microorganismos y enemigos naturales, otras alternativas que pueden afectar la biología y el comportamiento alimentario de los insectos, como son los extractos vegetales, obtenidos de especies localizadas en el mismo sistema donde se desarrolla un cultivo en particular. (10). ahmed et al, (1), dicen que las plantas con propiedades desfavorables para el desarrollo de insectos deben reunir ciertas características para ser catalogadas como promisorias, algunas de ellas son: ser perennes, ocupar poco espacio, necesitar poca agua y fertilizantes, no destruirse cada que se obtienen sus partes para elaborar extractos, no convertirse en malezas ni atraer enfermedades y/o insectos plagas de otros cultivos y poseer otros usos complementarios. los extractos de estas especies no deben ocasionar problemas ecológicos, deben obtenerse con tecnologías sencillas, ser de fácil consecución, ambientalmente seguros y tener una efectividad mínima de un 25%. (1, 11,12). eucaliptus globulus, árbol de la familia myrtaceae, contiene en la hojas compuestos alelopáticos que pueden ser potencialmente insecticidas contra algunos organismos como el gusano de la papa (7,14). en las especies berberís se reportan varios compuestos químicos aislados que tienen diversas actividades como antialimentarios e insecticidas, destacando en esta última propiedad compuestos como la taxilamina, isotalichberina, talichberina, berbamina, chitralina, magnoflorina, jatrorrhizina y berberina principalmente (9). de la familia solanaceae, se ha aislado nycandrenone, lolioide, whithanicandrin e hidroxiwhithanolide. hojas y raíces son fuente de numerosas lactonas esteroidales como los whitanolidos, physalolactonas, terpenoides y nycandrenonas que actúan como repelentes y tienen propiedades insecticidas (6, 8). el objeto de este trabajo fue evaluar la posible actividad de los extractos etanolicos de cinco plantas pertenecientes a tres familias vegetales (myrtaceae, solanaceae y berberidaceae) del agroecosistema del cultivo de la papa criolla solanum phureja, con el fin de determinar sus efectos sobre tecia solanivora. (povolny). materiales y metodos el experimento se llevó a cabo en el laboratorio de control biológico de la universidad nacional de colombia, sede santafé de bogotá, a 2.550 m de altitud, con 19°c de temperatura y 56 a 58 % de humedad relativa como condiciones ambientales. 35 las especies, órganos y tratamientos fueron: 1. eucaliptus globulus (hojas) 2. berberis saboyana (hojas) 3. nycandria physaloides (hojas y tallos) 4. berberis samacana (hojas) 5. salpicroa difussa (hojas). 6. testigos relativos 7. testigos absolutos cada conjunto de órganos seco en laboratorio a temperatura ambiente se molió manualmente y se colocó en un balón de 1.500 mi agregando etanol del 96 % de pureza. después de 8 días se decantó el sobrenadante y se concentró en el evaporador rotativo modelo re 111 büchi hasta obtener el extracto concentrado. la unidad experimental estuvo constituida por 500 gramos de papa criolla, variedad yema de huevo, contenidas en una cubeta plástica con tapa y malla de anjeo. con el extracto de cada planta se hicieron diluciones en etanol del 70 % para obtener concentraciones de 10.000, 1.000 y 100 ppm, las cuales constituyeron los tratamientos con los cuales se impregnaron los tubérculos de cada unidad por un tiempo de 5 minutos. se tomaron como testigos relativos las unidades tratadas únicamente con etanol del 70 % de pureza y como testigos absolutos, las unidades que no fueron sometidas a ningún tratamiento. una vez comprobada la evaporación del solvente, cada unidad fue infestada con 15 larvas de primer instar de t. solanivora. el ensayo se hizo bajo un d.c.a., con arreglo factorial 7 x 3 y con 3 repeticiones por tratamiento. los datos se transformaron mediante la expresión v(n + 0.5), luego se hizo el correspondiente análisis de varianza, se compararon promedios mediante la prueba de rango múltiple de duncan y se evaluaron conjuntos de tratamientos por medio de contrastes ortogonales. las variables evaluadas fueron: 1. nivel de daño: su medida se basó en una escala que establece 4 niveles de daño de la siguiente forma: cada tubérculo se cortó en forma tanto longitudinal como transversal obteniendo 4 partes y representando cada una de ellas el 25 % del volumen total; si cada una de ellas estaba afectada por t. solanivora, se asignaba a los siguientes grados: nivel de daño (%) grado o o 1 25 26 50 2 51 75 3 76 100 4 2. porcentaje de empupamiento: en cada unidad experimental se tomó el dato del número de pupas en relación con el número inicial de larvas puestas a infestar: 15. 3. días a empupamiento: luego de 15,20 y 25 días de iniciada la infestación se registro el número de pupas con el fin de establecer el efecto de los tratamientos sobre este proceso. 4. emergencia de adultos: se totalizó la viabilidad de las pupas (número de organismos que cumplieron el ciclo). resultados y discusion 1. porcentaje de empupamiento. esta variable presentó sus niveles más bajos en las unidades tratadas con los extractos de e. globulus, b. saboyana y n. physaloides, (tabla 1). por el contrario, los de mayor actividad fueron b. sama cana y s. difussa, superando este último el valor del testigo relativo, demostrando así posibles propiedades favorables para el desarrollo del insecto. el grado de eficacia relativa, relaciona cada uno de los tratamientos con respecto al testigo absoluto mediante la expresión: {[ tp abs tp trat 1/ tp abs } • 100, donde: tp abs 36 tabla 1. efecto de cinco extractos vegetales sobre t solanivora. extractos tasa pupación grado eficacia reducción poblaciór (%) (%) ( %) absoluto 77.33 a --s difussa 72.60 a b 6.11 8 relativo 68.00 a b 12.06 15.6 8. samacana 64.44 b 16.66 21.5 n. physaloides 48.15 e 37.73 48.8 8. saboyana 45.18 e 41.57 53.7 e. globulus 42.96 c 44.44 57.4 promedios con la misma letra en común no son significativamente diferentes según la prueba de rango múltiple de duncan al 1 'yo. es la tasa de pupación del testigo absoluto y tp trat es la tasa de pupación en cada uno de los tratamientos. de esta forma, relacionando cada uno de los valores de los grados de eficacia con el valor de la tasa de pupación del testigo absoluto, se obtiene el valor de la reducción relativa de la población que para los casos de n. physaloides, 8. saboyana y e. globulus es superior al 25 %, es decir, muestra la reducción de la población en las unidades que no fueron sometidas a ningún tratamiento. de acuerdo con esta prueba, los extractos que mostraron las menores tasas de empupamiento afectan el desarrollo del insecto independientemente de la concentración, ya que el valor del grado de eficacia de los extractos del primer grupo (e. globulus, 8. seboysne y n. physaloides), supera en mas del 56 % al valor del segundo grupo (8. samacana, to relativo y s. difussa). según la prueba de duncan, las tasas de empupamiento son similares para las 3 concentraciones evaluadas, sin embargo, el grado de eficacia es superior al 25 % cuando los extractos se usan en concentraciones mayores que 1.000 ppm (tabla 2). los mejores tratamientos para la interacción extractos concentraciones son: 8. samacana a una concentración de 100 ppm, n.physaloides a 1.000 ppm y e. globulus a 10.000 ppm. de esta manera, se puede inferir que los extractos de las plantas que se catalogan como de menor empupamiento en la tabla 3, afectan negativamente el desarrollo del insecto y los que se catalogan como de mayor empupamiento lo favorecen. tabla 2. efecto de 3 concentraciones de extractos vegetales sobre t solanivora. concentración empupamiento grado eficacia (ppm) (%) (% ) 100 61.90 a 19.95 1.000 56.89 a 26.43 10.000 54.38 a 29.67 promedios con la misma letra en común no son significativamente diferentes según la prueba de rango múltiple de duncan al 1 'yo. 37 tabla 3. comparación de tratamientos y concentraciones. tratamientos con menor empupamiento extracto concentración ( ppm ) (% ) e. globulus 10.000 22.22 b. saboyana 10.000 24.44 n. physaloides 100 33.33 e. globulus 1.000 42.22 b. samacana 100 46.66 tratamientos con mayor empupamiento extracto concentración ( ppm ) (% ) to absoluto --88.88 s. difussa 10.000 86.66 to relativo --80.00 b. sama cana 10.000 73.33 s. difussa 10.000 71.11 de esta manera se muestra y corrobora la bondad de los extractos de n. physaloides y e. globulus en concentraciones de 1.000 ppm y se consideran como promisorios ya que causan bajos porcentajes de empupamiento; así mismo, sugiere a b. sama cana y s. difussa como atrayentes, con altos valores de empupamiento, incluso superiores al testigo relativo. (gráfico 1) 2. nivel de daño. se presento en relación inversa a la concentración de cada uno de los extractos, considerando que a partir 100 90 80 70 cd 60 s 50e g> i:! 40o a.. 30 20 10 o .• 100 ppm !.1.000 ppm id 10.000 ppm ~ ¡.testigos 2 3 6 74 5 extractos gráfico 1. interacción extractos -concentraciones. 38 del nivel 2 se originó la pérdida completa del tubérculo, ya que el daño supera el 25% de su volumen total. las unidades que presentaron un mayor nivel de daño fueron las tratadas con los extractos de s. difussa y b. sama cana respectivamente, a su vez, las que presentaron bajos niveles de daño fueron e. globulus, b. saboyana y n. physaloides respectivamente; para los 2 conjuntos de tratamientos el mayor nivel de daño correspondió a los niveles 1 y 2. el 60% de las unidades de este experimento presento un nivel de daño correspondiente al grado 1, el 20% presentó un nivel de daño correspondiente al grado 2 y el 20% restante presentó niveles correspondientes a los niveles 3 y 4. en consecuencia, el tratamiento de tubérculos con este tipo de extractos vegetales permite tener un rango de confiabilidad de protección hasta del 50% con relación a los testigos absolutos y relativos, los cuales presentan un grado de protección natural.con valores desde o hasta 25 % y una mayor proporción de nivel de daño en los grados 2, 3 y 4, esto es, daño hasta del 100%. 3. días a empupamiento. se presentaron diferencias a nivel del 1% en las tres épocas de medición: 15, 20 y 25 días después del tratamiento (ddt), con la mayor tendencia a los 20 ddt, época que se considera como la de mas alto nivel de empupamiento para la mayoría de extractos y concentraciones trabajadas. las unidades tratadas con el extracto de b. saboyana, presentaron una distribución similar para los períodos de 20 y 25 ddt, lo cual sugiere que hubo un retraso en la entrada a la fase de pupa debido posiblemente a que el extracto penetró los tejidos del tubérculo y al ser ingeridos por las larvas, ocasionaron alteraciones en sus hábitos de consumo retrasando su madurez fisiológica. en consecuencia, dicho extracto ocasiona una distribución más amplia en cuanto al inicio de la fase de pupa y posteriormente en su emergencia como adulto. 4. emergencia de adultos. los extractos de s. difussa y b. samacana, presentaron un valor de emergencia de adultos del 93%; los extractos de e. globulus, n. physaloides y b. saboyana presentaron valores de 65, 75 y 83 % respectivamente. la concentración en la cual se presentó la mayor emergencia de adultos fue la de 100 ppm, en las unidades tratadas con los extractos de b. samacana y s. difussa; la de menor emergencia fue la correspondiente a 10.000 ppm, en las unidades tratadas con los extractos de e. globulus y n. physaloides, debido a que en concentraciones altas, la actividad de los extractos es detrimental sobre el desarrollo de los insectos disminuyendo su población total. conclusiones 1. los extractos con los cuales se obtiene un mejor control de t solanivora son en su orden: eucaliptus globulus, berberis saboyana y nycandria physaloides; a su vez, también en su orden, los que mas estimularon el desarrollo fueron s. difussa y berberis samacana. 2. no se encontraron diferencias en cuanto al número de días a empupamiento por efecto de los extractos, excepto para las unidades tratadas con el extracto de b. saboyana. 3. lapoblacióntotal de insectos se afecta cuando los tubérculos con los cuales fueron alimentados durante su fase larval, son tratados con los extractos de las plantas evaluadas en este trabajo, ya que es notable la reducción del número de insectos emergidos de las unidades tratadas con dichos extractos, frente a la de los tubérculos que no fueron sometidos a ningún tratamiento, debido a los efectos de los extractos en las larvas de primer instar, pues con base en el porcentaje de empupamiento se puede inferir que el tubérculo queda impregnado con una película de extracto, impidiendo la penetración de las larvas. 4. no se presentaron efectos teratogénicos debidos a los extractos, pues los insectos emergidos de los tratamientos en los cuales los tubérculos fueron impregnados con ellos, no difieren en su morfología externa con respecto a los insectos emergidos de los tubérculos sin tratar. 39 bibllografia 1. ahmed, s. graing, e. m. hylln, j. m. lltsinger. 1984. some promiding plant species for use as pest control agents under traditional framing systems. in: natural pesticides from neem tree and other tropical plants. g. t. z. p 565 580. 2. alford, r. 1986. deployment strategies for antifeedants in management of colorado potato beetle. departament of entomology. university of maine. 3. ascher, k. r. s. 1986. plant derived insects antifeedants problems and prospects. international pest control. v 29 no 6 p 131 137. 4. cisneros, f.1986.control integrado de plagas con especial referencia al cultivo de la papa. ica-cip. 5. font mier, carmen; palomino, manuel. 1995. importancia de los metabolitos secundarios en algunas hortalizas. universidad nacional, palmira. 6. kirson, 1. lavie. d. 1990. whitan icandrin, a ring-c-substituted withanolide from nycandra physaloides (solanacea). departament of chemistry. the weisman instituteof science. rehovot, israel. 7. lancheros, marlen. 1994. estudio de posibles propiedades de 4 especies vegetales y pruebas de trampas amarillas sobre lyriomiza huidobrensis en gypsophila paniculata. tesis. universidad nacional de colombia. bogotá. 8. mitchell, evereth. heath, robert. 1986. heliothis subflexa lep: noctuidae, demonstration of oviposition stimulant from groundcherry using novel bioassay. agricultural research service. gainesville, florida. 9. moreno, barbara. 1990. antecedentes y perspectivas químicas de los insecticidas de origen vegetal en el control de plagas. en: memorias xxii congreso socolen. bogotá. 10. panizzi,a. r. y parra, r. p.1991. lntroducao a ecología nutricional de insectos. en: ecología nutricional de insectos e suas irnplicacoes no manejo de pragas, manole ltda. sao paulo. brasil. 11. rocha, r. 1985. especies vegetales, una alternativa para el control de las palomillas de la papa en almacén. guanajuato, méxico. 12. rodriguez, h. 1989. uso de las plantas medicinales como plaguicidas orgánicos. en: memorias 1er. simposio nacional sobre tecnología apropiada y agricultura biológica para un desarrollo más alternativo. copralde: universidad de costa rica. 13. schoonhoven, l. m. 1986. biological aspects of antifeedants. departament of animal physiology. agricultural university, wageningen, netherlands. 14. stoll, g. 1989. protección natural de cultivos en las zonas tropicales. alemania federal:joseph margraf. p 184. 40 received for publication: 15 december, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). luisfeliperodriguez@yahoo.com 2 sectional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia. duitama (colombia). agronomía colombiana 30(2), 297-304, 2012 commercial management and competition relationship in industrial and agroindustrial smes in tundama, colombia relación gestión empresarial y competitividad en las pymes agroindustriales e industriales de la provincia de tundama, colombia luis felipe rodríguez c.1 and lilia teresa bermúdez c.2 abstract resumen the process of freeing trade that has been occurring in the country since the late twentieth century has uncovered a number of weaknesses and threats facing our business organizations these days, in particular for small and medium enterprises (sme). the overall objective of this research is to analyze the relationship between the commercial management system and competitiveness of industrial and agroindustrial smes in tundama, colombia, in order to generate viable recommendations to give these business organizations competitive advantages; the methodology used was based on a descriptive non-experimental methodology design. notably, the business organizations studied in this research have high transaction costs when accessing input markets and services, which constitute a major obstacle to advancing technology adoption. el proceso de apertura comercial que viene enfrentando el país desde finales del siglo xx ha puesto al descubierto una serie de debilidades y amenazas que en estos tiempos deben afrontar nuestras organizaciones empresariales y en especial las llamadas pymes. el objetivo general de esta investigación es el de analizar la relación entre el sistema de gestión empresarial y la competitividad de las pymes agroindustriales e industriales de la provincia de tundama con el propósito de formular recomendaciones viables que generen para estas organizaciones empresariales ventajas competitivas; la metodología utilizada se fundamentó en el uso de un diseño metodológico no experimental, de tipo descriptivo. se destaca que las organizaciones empresariales objeto de la investigación, presentan elevados costos de transacción cuando acceden a los mercados de insumos y servicios, lo cual se constituye en obstáculo importante para adelantar procesos de adopción tecnológica. key words: agroindustrial, competitiveness, small and medium companies, revenue, management system. palabras clave: agroindustria, competitividad, pequeña y mediana empresa, rentabilidad, sistema de gestión. introduction it is important to understand that competitiveness is the biggest challenge that companies must overcome today, particularly smes (portafolio, 2006a). international competition affects, to a lesser extent, companies that have been prepared to receive it; making technological, economic, financial or commercial changes. small and medium agribusiness entrepreneurs of tundama, colombia must internalize the concept that being competitive means being better than others, which means changes, efforts, perseverance and continuous improvement should be the premises of management in the smes of this productive sector. the sme sector still thinks a lot about the risks of crossing borders, to which is added the low initiative to implement consolidation efforts of a cooperative nature that allows the identification and use of continuous improvement processes in the manufacture of products and the achievement of cost efficiency, which are determinants of competitiveness. smes in tundama, like in most of the country, often lack strategic clarity, since the entrepreneur is usually putting out fires and attending emergencies, hence the definition of the business and its competitive advantages are diluted among the immediacy of urgent matters, making the organizations vulnerable to economic changes. the overall objective of this research focused on the study of the impact of business management on the competitiveness of agroindustrial and industrial smes located in tundama, in order to clarify the characteristics and dimensions affecting competitive performance and propose feasible and viable recommendations to boost its development in this region of boyacá, colombia. 298 agron. colomb. 30(2) 2012 in colombia, businesses with assets that are between 501 and 5,000 statutory minimum salaries or that employ between 10 and 50 workers are considered small; and medium companies have assets between 5,001 and 30,000 statutory minimum wage or employ between 51 and 200 workers (article 590 of 2000, república de colombia). according to barriga-manrique (2001), in the area of leadership, more than half of smes have difficulties in defining the direction of the company due to the ignorance of instruments that allow the development of a strategic plan and the inadequacy of information systems for making decisions. from a macroeconomic perspective, competitiveness is defined as the ability of a society to increase its wellbeing in the face of challenges from the global economy and time (universidad de los andes and portafolio pymes, 2004). the competitiveness council of the united states, quoted by román-castillo (2004), defines competitiveness as «the ability to produce goods and services that meet the demand of international markets while allowing american citizens the enjoyment of a better quality of life that is continuously improving over the long term». to bradford (2001), competitiveness can be defined as the ability of a company, an industry or a country to remain in a market and enter new markets due to constant innovation. importantly, numerous businesses there are smes, despite their small market share, have advantages over competing, larger organizations. in these cases, the sources of the competitive advantage are different from production scale and size. the better strategy for them is to focus on a «niche» in which they can become a leader, regardless of absolute size (porter, 1999). in colombia, industrial production activity was able to expand and consolidate from the 1930s until the end of the 1980s as a result of import substitution policies encouraging gdp growth and per capita income with relative internal stability (ministerio de comercio industrial y turismo, 2008). as in almost all colombian smes, those in boyacá share similar characteristics, since they lack the vast majority of strategic planning that would allow them to face the challenges of current markets with stronger possibilities. small and medium business in boyacá care about business management activities in the short-term, but without establishing a concrete, coherent and practical plan to achieve permanence in long-term markets. besides the above, among the most fundamental weaknesses of smes in boyacá is their absence in almost all market studies and the ignorance or misuse by entrepreneurs of government programs and credit policy options. boyacá has been characterized as having a predominantly agricultural tradition, so much so, that 55% of its population is rural, with limited educational opportunities and infrastructure and generally little opportunity to bridge the gap with other departments (semana, 2011). in the department of boyacá, about 80% of the forms of production reported by the regional chambers of commerce are concentrated in the area known as the central industrial corridor of boyacá, comprising the route between the cities of sogamoso, duitama, paipa and tunja. a high percentage of these forms of production are in the productive areas of: crafts, publishing, metalworking, furniture and wood, mineral processing, steel and agribusiness; notably most activity is concentrated in the productive areas of metalworking and agribusiness (cámara de comercio de duitama, 2010). the fundamental problem for competitiveness in boyacá is the profound disconnect between social, productive, and political actors and the academic institutions, which manifests itself in a precarious organization that impedes the generation and implementation of regional development projects. private actors have not sufficiently strengthened cooperative sector schemes that would allow them to be dynamic and to transform and promote the socio-economic structure of the region. moreover, the predominance of small production units (micro and smes) is accentuated with low added value, meager technology for production processes and traditional or minimally elaborated organizational structures, compounded by the lack of access to capital resources, preventing the attainment of adequate levels of competition. to improve in this area, boyacá, in 1999, formulated a competitiveness program carried out by econometrics sa as supported by the corporación colombia internacional (cci), which aimed to promote the establishment of a continuous process of development for a group of competitive activities integrated into the national and international markets. methodology and procedure of research this study employed a descriptive non-experimental methodological design. to achieve this, we used direct observation and collected primary data through the application of a form with a survey applied to the legal representatives of the agroindustrial and industrial smes in tundama, which included the productive branches of auto-parts, construction, smelting, plastic processing and metal mechanics. 299rodríguez c. and bermúdez c.: commercial management and competition relationship in industrial and agroindustrial smes in tundama, colombia selection of sme samples for research: for this study, stratified random sampling was used. of the twelve (12) company research units, four smes (two agro and two industrial) were selected for a case study to determine the economic and financial returns for the measurement of competitiveness. survey: a questionnaire with open and closed questions designed for this study was used. direct observation: was used to identify and characterize the processes and events related to this research. the data was processed was using microsoft excel® statistical tools, specifically percentages and averages, in order to facilitate the organization and systematization of the data into tables, followed by analysis and interpretation. in the context of data analysis and results, it is worth noting the measurement of competitiveness. several authors agree that improved competitiveness expressions can be determined by calculating performance indicators, principally returns (tenkate, 1994). a primary approximation of the specific measure of a company›s competitiveness is established based on economic performance, allowing calculation of two key parameters: economic and financial returns. both are necessary because they complement the information on different company factors. while economic returns reflect the company›s operational efficiency, financial returns show how this translates into benefits for shareholders or owners (biasca, 2001). the profitability of the company is measured by the rate of return on assets, or the relationship between net income and total assets (liabilities + equity). according to románcastillo (2004), the calculation formula is: the object of the research was established by the agroindustrial and industrial smes in tundama (boyacá). the municipalities of this province are: duitama, belén, busbanzá, cerinza, corrales, floresta, paipa, santa rosa, and tutazá. the two referenced sources of information to carry out this research were: primary. this source consisted of the managers and owners of the studied smes and the staff of institutions such as sena, chamber of commerce and acopi, entities with a strong background in these important sectors. secondary. a literary review of books, journals, the internet and databases of institutions that advance counseling and consulting programs for these types of organizations. a structured questionnaire was designed and used for the basic data collection, with multiple choice and some pictures, related to the elements of marketing, finance, production, technology and human resources, aimed at analysis of the studied research units. along with the form, a field journal was used to note and clarify issues raised by direct observation in the course of the surveys, the visits to each of the research units and in conversation with the corresponding reporting unit. the target population for this research consisted of agroindustrial and industrial smes in tundama, consisting of the productive branches in tab. 1 and amounting to a total of twenty (21) companies. from this group, approximately 55% were sampled, i.e. twelve (12): 6 agroindustrial and 6 industrial smes. the above number of companies corresponds to the organizations officially registered with the cámara de comercio de duitama (2010). the method of primary data collection was carried out according to the following activities: table 1. grouping of agroindustrial and industrial smes in tundama by production branch. sector production branch population sample companies % companies % agro-industrial dairy and bakeries 7 33.33 6 50 industrial auto-parts 6 28.57 2 construction 4 19.05 1 casting 1 4.76 1 50 plastic transformation 1 4.76 1 metalworking 2 9.52 1 total 21 100.0 12 100 source: cámara de comercio de duitama. 300 agron. colomb. 30(2) 2012 re = π = π (1) a d+e a = d+e where: re = return on assets π = net income a = total assets d = total liabilities e = equity the financial return, important to shareholders or owners, of the company is the relationship between net income and equity. its calculation formula is: re = π (2) a rf = financial returns π = net income e = equity analysis and discussion of results profile of agroindustrial and industrial smes as competitive actors it is important to summarize the most important aspects that favor the operability of industrial and agroindustrial smes located in tundama as leaders in competitiveness due to their agility and organizational flexibility making them suitable to meet local, regional and national demand. and so, smes constitute a complement to this large industry, since they supply elements that the companies do not produce or, if they do produce them, have prices that are quite high. agroindustrial and industrial smes can be easily adapted to different geographic locations, helping to avoid the concentration of production characteristic in large industry, and thus help boost regional development. agroindustrial and industrial smes are organizations that facilitate the acquisition of experience and therefore promote the practical training of those who are doing business or thinking of doing so, and therefore, have been the starting point for creating businesses with a higher level of competitiveness, which provide better opportunities in the labor market. in general, it is evident that agroindustrial and industrial smes constitute a socio-economic value to the province’s economy and therefore for the department of boyacá. it is worth noting that the majority of smes that are located in the province have an economic activity that revolves around dairy. agroindustrial and industrial smes in tundama have in the range of less than eleven (11) contract workers, in addition, it should be noted that there are companies that do not hire workers, as the owners, and in some cases the partners, perform all the activities of the company. in agroindustrial and industrial smes, decisions are made in most cases based on intuition, experience and historical data, making it easy to understand that they do not rely on a prediction model, with which technical decisions can be made. it is well worth noting that agroindustrial and industrial smes have the potential to generate short-term employment, because their activities are in areas of production that require low-skilled labor and simple technology. the efficient allocation of resources in business is vital to the growth and development of the same, however, it should be noted that the financial problems affecting the development of agroindustrial and industrial smes in tundama are generated by variables such as the potential improper calculation of income and expense, non-use of financial tools and lack of working capital. market failures include: the projection of demand to match supply, lack of adequate budgets, low production, the absence of market research and in several cases, lack of knowledge of the behavior and performance of competition. production process shortcomings are highlighted, such as the lack of programming and control and the low productivity of production factors. partnerships and limited liability companies predominate in agroindustrial and industrial smes in tundama. the first corresponds to small family businesses, which includes a plurality of at least two members and an indefinite maximum. the second is for small businesses with a minimum of two members and a maximum of 25. the economic activity of agroindustrial smes is linked to the manufacturing and processing of commodities for human consumption (meat, dairy, bakery, beverage and confectionery), leading to the conclusion that they are production companies whose business involves handling, preservation and industrial processing of raw materials from agricultural and livestock subsectors. 301rodríguez c. and bermúdez c.: commercial management and competition relationship in industrial and agroindustrial smes in tundama, colombia in general, very few smes have established an organizational structure with most operating within a seemingly organized but inadequate structure. finally, one of the daily problems faced by the management of agroindustrial and industrial smes is the setting of prices, i.e. fixing the price at which to sell. among the administrative shortcomings of these companies are: informality in organization and administration, unskilled staff, concentrated functions, poor planning and organization in different areas, to name a few. the financial problems affecting the development of agroindustrial and industrial smes are a result of poor allocation or inappropriate handling of company resources by the entrepreneur, among these are: inaccuracies in the calculations of revenues and expenditures, working capital deficiency, low assets and poor accounting and financial systems. therefore, it is difficult to calculate and plan for the financial needs, and calculation of the equilibrium point is hindered, for both monetary and physical units. failures in marketing hinge on: the absence of market research, nonexistent sales budgets, poor calculation in projecting sales, inadequate pricing and little standardization of products. the demand and the market as dynamic factors for competitiveness the characteristics of local demand are an important factor in the dynamics of competitiveness for the productive branches of the agroindustrial and industrial smes in tundama. the response observed in small and medium organizations to undertake continuous, permanent improvement of products and services to meet the demands of their customers is well known. for example, entrepreneurs implement quality control practices designed to ensure good quality products that meet the demands of buyers. in this regard, tab. 2 shows the factors around which both agroindustrial and industrial smes have focused their concern to offer their products to the consumer market, seeking to strengthen their position in the regional context. as shown in the table, the factors at the top of the hierarchy are the quality and design of the product. it is also noted that low prices is a notable factor for both agroindustrial and industrial smes, 56 and 50% respectively. management of technology and competitiveness technology is a very sensitive issue for smes. sme entrepreneurs do not know where to start or what tools to use as far as technology is concerned. proof of this is the low level of systematization, poor access and use of the internet and the use of specialized software specifically as it relates to accounting – finance, lack of harmony with the reality of smes nationwide, which is based on the results of a recent study by the agencia de conectividad (dane, 2009), revealing that only 39% of colombian smes have a computer, and only 23% of these computers have internet access and only 17% of these organizations have systematized their accounts. the role of technology as an enabler of business is indisputable, helping companies become more productive and efficient, allowing quick solutions and facilitating decision-making and implementation of innovation processes. however, many entrepreneurs ignore the issue of technology, especially small and medium ones, since it is difficult to see its impact on productivity and roi. however, in the case of agroindustrial smes in tundama, there are some important initiatives aimed at acquiring technology to be equal with the national context. this is illustrated in tab. 3, where we present the main objectives in the area of production and operations, notably, the acquisition or improvement of existing technology, as one of the fundamental objectives. thus, for 34% of agroindustrial smes and 50% of industrial smes, this objective is absolutely important, while for 44 and 50% of those companies surveyed respectively, it is very important. management of human resources and competitiveness importantly, in organizations oriented under competitive processes, the work unit is constituted by the team, human capital compensation is based on the results of this and the organizational culture, rather than being oriented in conflict as in traditional companies, is collaborative. (portafolio, 2006b) it is worth noting that the performance differentiator in sme competitiveness is highly dependent, among other things, on the staff, through table 2. advantages offered to customers in products from industrial and agroindustrial smes in tundama. sector quality % low prices % distribution % design % form % service% other % which? agro-industrial 67 56 33 67 11 11 11 innovation industrial 100 50 100 100 security innovation 302 agron. colomb. 30(2) 2012 whose performance, high productivity and excellent production quality are possible. hitherto, in agroindustrial and industrial smes, human management processes have been strengthened through links with the objectives of the organization, in order to provide a suitable organizational climate that is expressed at a level of competitiveness that ensures the sustainability of these companies. all the above is subject to staff development initiatives and meeting the basic needs of workers as human beings. within the said framework, the relationship of human resources and competitiveness stands out, particularly as regards the type of training offered in agroindustrial and industrial smes, highlighted by the offering of short courses as the most used training and where, as illustrated in tab. 4, conferences and seminars are also common. financial management and competitiveness one of the major problems facing agroindustrial and industrial smes in the financial context, which certainly slows competitiveness, is related to the information for the financial management system of these organizations, which is rather poor and limited and normally constitutes a bottleneck in accessing credit. a common obstacle that both agroindustrial and industrial smes have is access to funding, notably the form in which their projects are presented to financial intermediaries (banks). very often, a good sme, which has financial and market position, presents an investment project but is denied simply because it was not presented properly. it is also vital that these organizations manage a transparent accounting system that creates a trusting relationship with lenders. as illustrated in tab. 5, among the various factors that constitute bottlenecks for good competitive performance of these two types of smes, there are financial factors such as the difficulty of access to investment capital and high internal costs, which in turn, constitute the active problems (cause) most relevant to generating significant problems in other areas of administration. for the specific case of the mentioned problems, the most prominent one is the obstacles and difficulties that smes have to face in the financial sector for the provision of credit. thus, for 89% and 100% of agroindustrial and industrial smes respectively, it constitutes a major obstacle to the smooth running of the organization in terms of its competitiveness. with respect to high domestic costs, this problem is more prominent for agroindustrial smes, constituting an obstacle for 56%. environmental management and competitiveness in the context of modern business management, environmental management is now recognized as an important factor of competitiveness. of course, this fact cannot be table 3. valuation of the importance of the production and operation objectives of agroindustrial and industrial smes in tundama. sector objetives importance completely important % very important % important % slightly important % agro-industrial increasing productivity 78 22 acquiring technology (improving existing) 34 44 22 increasing process efficiency 33 67 reducing waste 56 22 22 improving quality 67 22 11 new production lines 22 44 34 industrial increasing productivity 50 50 acquiring technology (improving existing) 50 50 increasing process efficiency 50 50 reducing waste 50 improving quality 100 new production lines 100 table 4. type of training offered to workers by agroindustrial and industrial smes in tundama. sector conference % short courses % seminars % agroindustrial 89 100 33 industrial 50 100 50 303rodríguez c. and bermúdez c.: commercial management and competition relationship in industrial and agroindustrial smes in tundama, colombia ignored when it comes to the management of agroindustrial and industrial smes in tundama, in order to make these units competitive organizations. in the past, environmental management was perceived as an item of expense in the statement of income of the company and was therefore unattractive to business. this situation changed when entrepreneurs found that there are also opportunities for business improvement in this area. the responsibility to achieve good environmental performance is now clear to all. and so, agroindustrial and industrial smes in tundama have begun to strengthen this management system, which was largely neglected by these organizations in the past. undoubtedly, agroindustrial and industrial smes have been increasing their responsibility to protect the environment, through training their employees on environmental issues and also becoming aware of the existing relevant legislation. as shown in tab. 6, 78% and 50% of agroindustrial and industrial smes respectively know the purpose and content of iso 14000. regarding its implementation, the same table states that 50% of industrial smes are striving for full application, while 78% of agroindustrial smes do so partially. measuring sme competitiveness often, when we talk about competitiveness, we refer to the ability to compete at the level of production costs, i.e. it is assumed that the producer who has the lowest cost in turn has the highest position; providing the lowest price and conquering the market. while it is true that according to several authors that in determining the competitiveness of an enterprise based primarily on financial indicators such as profitability, shortcomings are seen, it is perhaps through this procedure that one can estimate business competitiveness, with a significant level of objectivity. as detailed in tab. 7, the prior knowledge of the current investment, the various compotable 5. effect of the main management factors on the competitive performance of agroindustrial and industrial smes in tundama. level management factors no obstacle some obstacle major obstacle ai% i% ai% i% ai% i% competition 11 44 45 100 excessive government regulation 33 22 45 100 depressed market 33 50 33 50 34 labor relations 100 100 skill levels of the workforce 56 50 44 50 modernization needs 11 22 50 67 50 access to capital or financial resources 11 89 100 internal costs 22 100 56 22 quality 22 50 44 50 34 time cycle for production 11 50 89 50 customer care and satisfaction 33 100 56 11 table 6. knowledge and application of iso 14000 in agroindustrial and industrial smes in tundama. sector yes % no % aplication total % partial % agroindustrial 78 22 78 industrial 50 50 50 table 7. calculation of economic and financial returns as an estimate of the competitiveness of four case studies for agroindustrial and industrial smes in tundama. sector trade-name current assets total assets total liabilities equity profits before taxes economic returns financial returns agro-industrial industria de alimentos liroyaz ltda. 700,000,000 851,949,000 412,779,000 439,170,000 80,788,000 9.783% 18.296% industria gran panzote 20,000,000 223,592,000 166,563,000 57,029,000 5,312,000 2.376% 9.315% industrial espumas moldeadas espumol 800,000,000 1,900,000,000 850,000,000 1,.050,.000,000 80,000,000 4.211% 7.619% autobuses aga de colombia ltda. 1,000,000,000 3,832,789,000 1,627,050,000 2,205,739,000 377,858,000 9.859% 17.131% 304 agron. colomb. 30(2) 2012 nents of the balance sheet (total assets, total liabilities and equity) and the income before taxes allow the calculation of economic and financial returns, which are very telling in terms of the competitiveness of the four case studies of the studied agroindustrial and industrial smes (two for each activity). it is worth pointing out that the analysis of competitiveness based on economic-financial results must be complemented by the calculation of the percentage share of the sme in the market and its evolution over time, which gives an idea of its global acceptance as a business unit offering specific products and/or services (ibañez and caro, 2001). conclusions an adequate funding policy for agroindustrial and industrial smes is decisive to prevent their high failure rate. banks prefer to lend to large companies, with interest rates lower than those that are applied to smes. small and medium businesses should develop plans to improve the productivity and competitiveness of their organizations, contributing to a balanced development of business in the province and the department. success in both the domestic and international markets for agroindustrial and industrial smes depends on the formulation of plans with the purpose of improving and strengthening competitiveness. a good business dynamic, accompanied by investment in human capital, infrastructure, technological innovation and institutional redesign are some of the most important factors that support plans for improving the productivity and competitiveness of smes in tundama. associations are the most viable option for agroindustrial and industrial smes to become more competitive and triumphant over the challenges imposed by economic integration. literature cited barriga-manrique, e. 2001. construcción de un indicador macroeconómico de capacidades competitivas. universidad eafit, medellin, colombia. biasca, r. 2001. ¿somos competitivos? editorial granica, buenos aires. bradford, c. 2001. el nuevo paradigma de la competitividad sistemática. ocne, paris. cámara de comercio de duitama. 2010. información empresarial. duitama, colombia. dane. 2009. encuesta anual manufacturera de comercio y de servicios. in: http://www.dane.gov.co/index.php?option=com_con tent&view=article&id=96&itemid=59; consulted, july, 2012. ibañez, c. and j.t. caro. 2001. algunas teorías e instrumentos para el análisis de la competitividad. iica, bogota. ministerio de comercio, industria y turismo. 2008. las pymes en colombia. in: http:/www.mincomercio.gov.co; consulted: july, 2012. portafolio. 2006a. el gran libro de las pymes. casa editorial del tiempo, bogota. portafolio. 2006b. caja de herramientas para pymes. casa editorial del tiempo. bogota. porter. m. 1999. ventaja competitiva. cecsa, mexico df. república de colombia. ley 590 de 2000. bogota. román-castillo, r. 2004. teorías y mediciones de la competitividad: una perspectiva. universidad distrital de caldas; editoriales universitarias de colombia; aseuc, bogota. semana. 2011. el gran boyacá. publicaciones semana, bogota. tenkate, a. 1994. un indicador de competitividad. cide, mexico df. universidad de los andes and portafolio pymes. 2004. gestión para la competitividad, casa editorial el tiempo, bogota. received for publication: 8 january, 2013. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 tibaitatá research center, instituto colombiana agropecuario. mosquera (colombia). angelcasavi@gmail.com 2 entomology program, universidad de panamá. panama (panama). 3 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 31(2), 253-256, 2013 dasiops luzestelae: a new species of the genus dasiops rondani (diptera: lonchaeidae) associated with passion fruit crops in colombia dasiops luzestelae: una especie nueva del género dasiops rondani (diptera: lonchaeidae) asociada a cultivos de pasifloras en colombia ángela castro1, cheslavo korytkowski 2, everth ebratt1, and helena l. brochero3 abstract resumen dasiops luzestelae n. sp. (diptera: lonchaeidae) is a species that previously was not described formally and is regarded as an undetermined pest affecting buds of passiflora edulis f. flavicarpa degener. this study evaluated material collected in 10 departments of colombia where passion fruit crops constitute an important economic income. data of geographical distribution and passion fruit crops associated with dasiops luzestelae n. sp. are presented. se describe a dasiops luzestelae n. sp. (diptera: lonchaeidae), especie previamente no descrita formalmente y registrada como plaga que afecta los botones florales de passiflora edulis f. flavicarpa degener. este trabajo comprendió el estudio de material proveniente de 10 departamentos de colombia donde los cultivos de pasifloras constituyen ingresos económicos importantes. se presenta información sobre la distribución geográfica y cultivos de pasifloras asociados con dasiops luzestelae n. sp. key words: crop protection, mcphail traps, pest management, taxonomy. palabras clave: protección de cultivos, trampas mcphail, manejo de plagas, taxonomía. scientific notes introduction in colombia, passion fruit crops have been increasing and diversifying through several species, such as: passiflora ligularis juss 1805; passiflora edulis f. edulis sims 1818; passiflora edulis f. flavicarpa degener 1932; pasiflora tripartita var. mollissima nielsen & jorgensen 1988 and p. tarminiana coppens & barney 2001. commercial production is mainly affected by flower bud or fruit infestation by flies belonging to the dasiops genus: d. curubae steyskal, d. caustonae norrbom and mcalpine, d. inedulis steyskal (steyskal, 1980; umaña, 2005; chacón and rojas, 1984; ambrecht et al., 1986); d. gracilis norrbom & mcalpine, d. yepezi norrbom & mcalpine, d. plumeus mcalpine and d. saltans (townsend) (yepez and velez, 1989; mcalpine, 1964; norrbom and mcalpine, 1996). dasiops luzestelae n. sp. is associated with passiflora agricultural systems, albeit without an official description. we reviewed specimens collected in the valle del cauca department associated with the passion fruit pest and previously determined as dasiops sp. (figueroa, 1977; posada 1989). for this study thirteen specimens collected in mcphail traps baited with hydrolyzed corn protein enriched with borax placed in passiflora crops in several locations in colombia were included. the description of d. luzestelae n. sp. will contribute to integrated pest management strategies in passion fruit crops and allow for the association of biological and ecological aspects for this species in future studies. materials and methods biological material was collected from june 2010 until february 2011. we visited orchard fields of at least 1 ha. species of passion fruit included were: passiflora ligularis (sweet passion fruit/granadilla), p. edulis f. edulis (purple passion fruit/gulupa), p. edulis f. flavicarpa (yellow passion fruit/ maracuyá), p. tripartita var. mollissima and p. tarminiana (banana passion fruit/curuba). orchards were selected by local growers and represented 10 departments of colombia: cundinamarca, boyaca, meta, huila, tolima, antioquia, caldas, quindío, risaralda and valle del cauca. according to the codification of the departamento administrativo nacional de estadística (dane), we assigned one code per orchard and recorded their location and altitude using a handheld gps unit (garmin hc etrex summit, garmin international, olathe, ks). we drew a sketch that defined the location of the mcphail traps and lines 254 agron. colomb. 31(2) 2013 for each crop. this allowed us to define the specific location and the code for each bud or fruit crop harvested per department. entomological material was recovered from the crops’ flower buds, fruits and mcphail traps. vegetative organs were placed in paper bags, labeled with field data and taken to laboratorio nacional de diagnostico fitosanitario, ica, tibaitatá, mosquera (colombia). the fruits and flower buds were placed individually in plastic boxes containing sterile river sand and maintained under controlled conditions (20±5°c, relative humidity of 60%, and photoperiod of 12:12 light/darkness). after 10 d, all specimens were recovered and preserved in 70% ethanol. the description was based on morphological characteristics according to korytkowski and ojeda (1971), korytkowski (1989), and norrbom and mcalpine (1996). for the female genitalia, the foliowing terms are used for the ovipositor structure: tubular structure formed by the fusion of tergite and sternite of segment 7 for syntergosternite 7 and segment 8 plus the cerci for aculeus. several measurements and ratios were used: mesonotum length measured in the pleural view (length of scutum + scutellum); aculeus/mesonotum ratio as aculeus length/mesonotum length; and aculeus width at mid-length. all these characteristics were measured with 80x magnification. the description included specimens attacking flowers buds on passion fruit crops collected in march 1973 in ginebra, valle del cauca (type material); specimens recovered from vegetative organs in the field and specimens from mcphail traps collected in this study. results and discussion we collected 9146 wild females of dasiops rondani and thirteen specimens of dasiops luzestelae n. sp were recovered from mcphail traps baited with hydrolyzed corn protein enriched with borax located at three localities: tolima, quindio and cundinamarca. we did not find dasiops luzestelae n. sp. attacking bud flowers or fruits on several passiflora species sampled in all ten departments. because the mcphail traps were placed in commercial orchards, we do not rule out the possibility that this species may be playing an important role as a pest of passion fruit crops. dasiops luzestelae n. sp korytkowski & castro diagnosis small flies, species with metallic blue front, moderately rugose; hyaline wings; aculeus: short, completely sclerotized, acute and smooth, with an expansion at its base near the eversible membrane (fig. 1); aculeus length from 0.61 to 0.67 mm. female description head: the front is wider than higher (0.51-0.56 mm wide and 0.42-0.54 mm high); slightly rugous in 2/3 of the ventral (figs. 1a and 2a), and somewhat depressed bellow the ocellar triangle, with a short pocked depression on each side at the same level of the lateral angles of the lunula (uppermost part of parafaciae); sides slightly expanded between eyes; reddish-brown orbits, no setulae in the orbital plates. lunula: brownish, wider than higher, protruded in both sides and in the low ridge between them, with only four slender marginal setulae. a facia with wide and tiny carina at the middle dorsal. parafaciae: moderately broad. antennal segment wider, straight but expanded below into the genae. genae slender, less than 1/4-1/5 of the eye height and with only two vibrissal setae. third antennal segment ovoid; nearly two times as long as it is wide. antennal arista relatively long-pubescent and with basal third yellowish. eyes naked. thorax: mesonotum with the usual chaetotaxy, black with dark-blue brightness; length 1.25-1.58 mm; presents 1 pstg setulae and 2 pp setulae. anaepisternum with 3 setulae anterior and 4 marginal posterior ane (dorsal, one longer than others). katepisternum with 1 ktpl. prosternum without setulae. legs: two basal segments of tarsi, yellowish. wings: completely hyaline; vein cup+1a enlarged ½ the distance to wing posterior margin. callypterae: whitish margins and cilia; marginal cilia uniform in length and silky. post-abdomen: seventh syntergosternite 0.37-0.45 mm long. eversible membrane with complete dorsal and ventral taeniae, 0.41-0.53 mm in length. aculeus, short, 0.61-0.67 mm (fig. 1b); aculeus/mesonotum ratio 0.414-0.488; aculeus length/width ratio 0.046-0.075; completely sclerotized, expanded in its basis close to the eversible membrane; cerci (0.11-0.158 mm in length) fused to aculeus; apex acute (figs. 1c and 2b). type material holotype 1 ♀ (pment 142-2011). colombia. ginebra, valle del cauca, march 1973, luz stella cobos coll (unprg 4973). the specimen was mounted on a pin, and deposited at the laboratorio de entomología, universidad de panamá, panama city. paratypes 13 ♀: same data as holotype. eight specimens were fixed in 90% ethanol and five specimens were mounted on a pin. the specimens were deposited at the instituto de ciencias naturales, universidad nacional de colombia (code icn 054966) and laboratorio de 255castro, korytkowski, ebratt, and brochero: dasiops luzestelae: a new species of the genus dasiops rondani (diptera: lonchaeidae) associated with passion fruit... diagnóstico fitosanitario, instituto colombiano agropecuario – ica; mosquera (colombia). material examined. colombia. 8♀ tolima, villa rica, 3°56’17”n 74°33’29”w, 1708 masl, 02-sep-2010; 10-sep2010; 2-dec-2010; 24-feb-2011. purple passion fruit/ gulupa (passiflora edulis f. edulis sims), salamanca, j. and martínez, o.; coll (icn 054966); 2♀ quindio, montenegro, 4°18’11” n, 75°28’16” w, 1295 m a.s.l., 9-dec-2010. sepúlveda, a.; coll.; 3♀ cundinamarca, la mesa, 4°40’1” n, 74°31’26” w, 845 m a.s.l., 22-dec-2010, yellow passion fruit/maracuyá (passiflora edulis f. flavicarpa degener), cubides, m.; coll. the d. luzestelae n. sp material was collected in a lower montane moist forest and warm transitional montane moist forest according to the holdridge life zones (1967), where mcphail traps were located. the original material was collected for the first time in 1973 from flower buds of the yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa) and associated as a pest for this crop (figueroa, 1977; posada 1989). however, after one year of sampling, this fly was figure 1. dasiops luzestelae n. sp. a. overview head; b. aculeus. c. apex of aculeus. figure 2. sem of dasiops luzestelae n. sp. a. overview head. b. dorsal view of apex of aculeus. a b c a b 256 agron. colomb. 31(2) 2013 collected only in mcphail traps placed in passion fruit crops. currently, the host association for d. luzestelae n. sp. is unclear. according to the aculeus structure, it is possible that this species infested flower buds as well as pollinated flowers in purple and yellow passion fruits. the description of d. luzestelae n. sp. will contribute to integrated pest management strategies in passiflora crops and allow for the association of biological and ecological aspects for this species in future studies. etymology the species is named after luz stella cobos, who was the first to collect specimens of this species. the name was used in some colombian literature although it was never officially described. acknowledgments this work was funded by asohofrucol code tr-1305; the instituto colombiano agropecuario ica, and the faculty of agronomy, universidad nacional de colombia (bogota) through project “ajuste, validación y transferencia de tecnologías de manejo fitosanitario de la mosca del ovario dasiops spp. (díptera: lonchaeidae), en cultivos de pasifloras en colombia”. literature cited ambrecht, i., m. rojas, and p. chacón. 1986. biología de la mosca de los botones florales del maracuyá dasiops inedulis (diptera: lonchaeidae), en el valle del cauca. rev. colomb. entomol. 12(1), 16-22. chacón, p. and m. rojas. 1984. entomofauna asociada a passiflora mollisima, p. edulis f. fiavicarpa, p. quadrangularis en el departamento del valle del cauca. turrialba 34(3), 297-311. figueroa, a. 1977. insectos y acarinos de colombia. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. palmira, colombia. korytkowski, c.a. and d. ojeda. 1971. revisión de las especies de la familia lonchaeidae en el perú (diptera: acalyptratae). rev. peru. entomol. 14 (1), 87-116. korytkowski, c.a. 1989. clave para especies neotropicales del género dasiops rondani (diptera: lonchaeidae). programa de postgrado en entomología, vicerrectoría de investigación y postgrado, universidad de panamá, panama. mcalpine, j.f. 1964. descriptions of new lonchaeidae (diptera). can. entomol. 96, 661-700. norrbom, a. and j.f. mcalpine. 1996. a revision of neotropical species of dasiops rondani (diptera: lonchaeidae) attacking pasiflora (passifloraceae). pp. 189-211. in: memoir entomological society, washington d.c. posada, l. 1989. lista de insectos dañinos y otras plagas en colombia. technical bulletin no. 43. división de disciplinas agrícolas, sección entomología, ica; ministerio de agricultura, bogota. pp. 485-493. steyskal, g. 1980. two winged flies of genus dasiops (diptera: lonchaeidae) attacking flowers of passiflora (passion fruit, granadilla, curuba). proc. entomol. soc. wash. 32(2), 166-170. umaña, m. 2005. moscas de la fruta del género dasiops (diptera: lonchaeidae) asociadas a la curuba y recomendaciones generals para su manejo agroecológico en la vereda cañón, municipio de sutamarchán – boyacá. rev. colomb. entomol. 31(1), 59-65. yepes, r. and r. vélez. 1989. contribución al conocimiento de las moscas de la fruta (tephritidae) y sus parasitoides en el departamento de antioquia. rev. fac. agron. medellín 42(2), 73-96. la comercializacion de productos agropecuarios (i parte) par jorge torres otavo sistemas de produccion y mercados la totalidad compleja que constituye la relacl6n social de producci6n se descompone en partes relativamente independlentes unas respecto a otras, producci6n transformaci6n distribuci6n consume las cuales constituyen un sistema. dentro del sistema de producci6n existe una dlnarntca, inclulda la de poblaciones, y en su interior coexisten diversos subsistemas 0 subsectores como el de rnercaoos. protecci6n de cutttvos, manejo del agua, fertilizaci6n, industrializaci6n de productos, entre otros, que 'liven en permanente transformaci6n y estan organicamente integrados at sistema de produccl6n. el subsistema 0 subsector de mercados hay que entenderlo como una actualidad vibrante que se desarrolla en media de ttuctuactones. dificultades, etc., y as precisamente el mercado uno de los determinantes de los usos del suelo y de la producci6n. la producci6n y la distribucion son complejas y altamente especializadas can actividades muchas de las cuales tlenen lugar tuera de la tinea 0 del predlo. incrementos en la productividad buscando una mayor especlalizaclon de la produccion para obtener aumentos en la oterta de alimentos a materias primas termlnan en un fracaso total 0 parcial al pretender aisladamente crecimientos en los rendlmientos sin considerar los mercados como parte integrante del sistema allmentario. asi, per ejemplo el estado al impulsar como una ponttca atsraoa la prcouccron 'i ia productividad ofrece precios de sustentecton atractlvos, aumenta los porcentajes de ttnenctecron dentro del coste total por hectarea, pone a dlsposlclon los insumos necesarios para e! proceso productivo que se integran can los servlcios de aslstencia tecnlca pero estos aumentos en producclon 'i productlvldad se vuetven deprestvoe contra los ingresos de los productores que en muchos casas al ser estimulados par el estado son lievados a la ruina como consecuencla de una polltica parcial quenecesariamente ha de estrellarse contra el mure de contencion de los mercados representado en la inelast/cldad de la demanda al preclo e ingreso, a sea, la relaclon entre un aumento en el preclo e ingreso y un aumento en la demanda por un producto especlfico. entre produce ion y consumo existe una estrecha asociacion. ei consumo no es el objetivo de la sociedad capltallsta pero la produccion est~ /igada a ~1. par ella es contraproducente pretender aumentar la productlvidad agrarla como polltlca aislada. toda accion en el sector agropecuario debe conslderarse observando al sistema econ6mlco en su globalidad. en la produccion el problema no es soia la eficlencia interna en la comblnaclon e integraclon de los componentes del sistema de produccion sino tambi~n la capacidad para controlsr las fuerzas que contrlbuyen a determlnar la rentabilidad de un bien especifico. par ella los obst~culos al crecimlento pueden estar dentro del sistema. estos obstaculos pueden ser internos al sistema de producclon en el usa 0 en la generaclon de un paquete tecnologico 125 adecuado 0 localizarse en las interrelaciones con el mercado interne y con la economla mundtal , a traves del comercro internacional. la producci6n debe ser vista dentro de un sistema donde el incremento de la productividad debe ser coordinada con ia expansi6n de la demanda interna 0 externa en otro lade. la regionalizaci6n y especializaci6n de la producci6n-consumo exige un mayor desarrollo del subsistema de mercados en el sentido de un sub-sector de mercados eficiente que beneficie en la distribuci6n del excedente econ6mico a todos los participantes en el sistema alimentario. 2. los mercados los mercaoos hay que verios en la perpectiva de las fuerzas, del capital y del poder que implica la determinaci6n de los prectos en las relaciones entre com pradores y vendedores. es pcstb!e una situaci6n donde el capital no domine directamente el proceso productivo pero ejerce el control de dicha producci6n por el mecanisme del mercado y dentro del proceso de circulacion, diferente al de produccl6n pero interrelacionados entre sf, adquiere importancia vital el momento y condiciones de ia realizaci6n del producto. como se sabe es en este momento conde se realiza la plusvatta generada en el proceso de la producci6n. para etectos de anatlsls podemos destacar algunas form as generales del mercado: i. mercado de: capitales fuerza de trabajo tierra ii. mercados para mater las primas y bienes manufacturados materias primas agrlcojas y no agrlcolas btenee manufacturados incluyendo insumos para agricultura, ganaderla, pesquerla y bosques. iii. mercados para facilitar la distribucion: mayoristas para productos agrlcolas, industriales y minerales. minoristas para productos agrlcolas, industriales y servrctos. ai diferenclar el mercado en estas form as generales con sus respectivas sub-otvrstones posibilila analizar al interior de cada uno de enos los diferentes mecanismos de formaci6n de prectos en raz6n de sus caracterlsticas estructurales estrat6gicas y para caoa producto en particular. podrlamos lnlclar con la formaci6n de precios para materias primas y preductos agrlcolas los cuales se determinan en mercados mayoristas. como regia general estos mercados par el lado de la estructura de la aferta se &ncuentran en condiciones de competencia en el senti do de que la entrada es libre, existen un numero tan grande de productores que imposlbillta a los participantes en el proceso productlvo ponerse de acuerdo para poder ejercer algun grado de influencia perceptible sobre el mercado. dentro de 10anterior constltuye una expecl6n algunos pocos productos que han consolidado una organizaci6n gremlal que ha permitido coordlnar con el eslado el maneja de algunos instrumentos de poutica global como el caf6 en am6rlca tropical. la estructura de la demanda de esos mercacos mayoristas de alimentos, materias primas y fibras bien sea a nivel de centros de acop!o en las cabeceras municipales en los ctsttntos mercaoos terminales a nivel de cad a regi6n, en las centrares de abastos 0 cuando se localizan en el mercado mundial tienen que enfrentarse, interna 0 externamente, a una estructura de la demanda donde dada la extstencta de poccs compraoores, en postctones oligosonicas, que en mucr-os caeos vla acuerocs se convierten en monopouos, yen condiciones de ereorr el precio reltivc mas benenctoso a los intereses de comerciantes en su atan de comprar barato, de los parses se da en condiciones deride ta naci6n mas poderosa se asegura el tratado mas ventajoso. a este nivel es necesario distinguir enlre los precros formado en e! rnercadc rnundial y los determinados en el mercado local. para 10 primero es necesario enfrentar el eetud!o en particular de los palses tatinoamericanos en la perspectiva mundial de la division -social internacional de trabajo como base de la comprensi6n del intercamb!o desigual entre parses. la econornta mundial es un fen6meno concreto de alto grado de desarrollo, en el cual el comercio internacional constituye un hecho regular, necesario y creciente para el desarrollo de los parses que la integran. bujarin define la economla rnundtat como "un sistema de relaciones de producci6n y de relaciones de cambio correspondientes que abrazan la totalidad del mundo"jj en las relaciones de cambio a nive! mundlal se expresa la division social del trabajo a nivel internacional creando distintos tipos econ6micos de parses en cuyos extremos se encuentran en los pafses industriales con inversiones directas en otros pafses, generando tecnologla con unas normas lecnicas asociadas a rendimientos e inversiones de capital que se reflejan en costos de producci6n. vale la pena destacar los desarrollos tecnol6gicos en la robotica, en los computadores, en la electr6nica, can segmentaci6n de procesos productivos yen al otro limite se localizan los parses importadores de tecnologla, alimentos, etc, y que no actuan en forma aislada sino que forman parte de la economra mundial. bajurin plantea que esta divisi6n internacional del trabajo esta condicionada por facto res naturales y sociales; "las condiciones naturales que se desprenden de la diversidad del medio natural en el cual viven 105 diversos organismos de producci6n; en segundo, las condiciones sociales que se derivan de fa diferencia del nivel de cullura, de estructura econ6rnica y el grado de desarrollo de las fuerzas produclivas", ei mismo autor anota como las condiciones naturales de una posici6n predominante pasan a ser cad a vez menos importantes y los facto res sociales se convierten en los determinantes en el proceso de intercambio. bujarin senala que en la economla los facto res naturales pueden suponerse relativamente constantes y las condiciones sociales altarnente variables y determinantes del poder de negociaci6n entre pafses. ei situarse dentro de la perspectiva de la economra mundial implioa la creaci6n de un mercado internacional de mercanclas, regulador de precios y donde el precio de los produclos se determina en buena parte pqr el pals de origen de los mlsmos asl el mercado mundlal de cereales es altamente concentrado en seis transnacionales·: cargill inc" continental grain 11 bujarin, nicolai, ellmperialismo y la economla mundial, cuaderno$ pasado y presente no. 21, pag. 42. teubal, miguel. 1979. la crisis alimenlarla y 91 tercer mundo. una perspecllva lalinoamericana. mexico. economla de america latina, cide. 127 corporation, cook industries, bunge corporation, louis dreytus corporation y garnac. estas seis com pan las controlan mae del 90% de las exportaciones de granos de usa y aproximadamente ej 80% del comercio mundial de granos. estas corporaciones muttlnacionales tlenen una perspectiva global, mundial del mercado. los preclos inlernacionales no representan situaciones reales dado la extstencta de fuertes subsidios otorgados por los parses productores de cereares a sus agricultores a fin de protegerlos, eviiarjes perdidas , y poder colocar excedentes en el mercado mundlal. estos granos no son para el prestigio, como dice morgan", tfenen implicaciones econ6micas y poflticas dentro de un mercado de cereales donde no funciona jibremente la ley de la otertademanda, como algunos afirman, sino por el contrario, son altamente concentrados y opera ta ley del mas fuerte. ei mercado mundial de mercanclas va acompanado de ra creaci6n de un mercado intemacional de capltal-dtnero y de una serie de entidades financieras a nivel mundial las cuales otorgan orestamos para dtversos proyectos incluyendo irnportactones de attmentos, infraestruclura para comercializaci6n, proyectos de investigacl6n agropecuaria, entre otras. es a traves de estes programas que se lntluencla decididamente la estructura de la producci6nconsumo, para et caso los cerales , en iatmoamenca. desde un punta de vista formal estos parses gozan de tnoeoendencta pouttca, perc en reafidad se hayan envueltos en las redes de la dependencia financiera y tecntca. • morgan. dan. 1980. merchants of grains, new york, penquin books. 126 received for publication: 11 april, 2012. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 consultant. bristol (uk). 2 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center, cenipalma. bogota (colombia). 3 department of biology, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hmromeroa@unal.edu.co agronomía colombiana 30(3), 370-378, 2012 the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. ii. greenhouse gas emissions and the carbon budget balance de gases de efecto invernadero de la agroindustria de la palma de aceite en colombia: análisis preliminar. ii. emisión de gases de efecto invernadero y balance de carbono ian e. henson1, rodrigo ruiz r.2, and hernán mauricio romero2, 3 abstract resumen in the preceding paper we examined carbon sequestration in oil palm plantations and in mill products and by-products as part of a study of the greenhouse gas balance of palm oil production in colombia, showing how this has changed over time. here, we look at the opposing processes of greenhouse gas (ghg) emission and calculate the resulting net carbon budget for the industry. the main emission sources, in decreasing order of magnitude, assessed using ‘default’ or ‘most probable’ options, were found to be land use change (40.9% of total), mill methane production (21.4%), direct use of fossil fuel (18.5%), indirect use of fossil fuel (11.9%) and nitrous oxide production (7.3%). the total (gross) emissions, expressed in carbon equivalents (ceq.), were less than the amount of sequestered carbon, resulting in a positive net ceq. balance. all oil palm growing regions showed a net gain with the exception of the western zone, where emissions due to land-use change were judged to be substantial. of the 11 alternative scenarios tested, only three resulted in ceq. balances lower than the default and only two gave a negative balance. se evaluó el secuestro de carbono por parte de plantaciones de palma de aceite y en los productos del procesamiento y sus subproductos, como parte de un estudio del balance de gases de la producción de aceite de palma en colombia, mostrando como este ha cambiado a través del tiempo. se examinaron los procesos opuestos de la emisión de gases de efecto invernadero y calcula el balance neto de carbono resultante para la industria. la principales fuentes de emisiones en orden decreciente de magnitud, usando las opciones “por defecto” o “más probables” fueron el cambio de uso de tierra (40,9% del total), producción de metano en las plantas de procesamiento (21,4%), uso directo de combustibles fósiles (18,5%), uso indirecto de los combustibles fósiles (11,9%) y producción de óxido nitroso (7.3%). el total de emisiones (valor bruto) expresadas en carbono equivalente (ceq.) fue menor que la cantidad de carbono secuestrado, resultando en un balance positivo neto de ceq. todas las zonas palmeras mostraron una ganancia neta con excepción de la zona occidental en donde las emisiones dadas por el cambio de uso de tierra fueron sustanciales. de los 11 escenarios alternativos analizados solamente tres resultaron en un menor balance de ceq. comparado al utilizado por defecto y solamente dos de ellos tuvieron un balance negativo. key words: carbon footprint, co2 balance, climate change, land use change. palabras clave: huella de carbono, balance de co2, cambio climático, cambio de uso de tierra. introduction the net impact of a process on climate change is determined by the balance between carbon uptake and sequestration from the atmosphere by photosynthesis, and emission to the atmosphere of ghgs. in addition to co2, the main ghgs associated with oil palm cultivation and processing are methane (ch4) and nitrous oxide (n2o), which have global warming potentials (gwps) of 25 and 298 respectively, rendering them more effective per unit mass than co2 (based on an assumed residence time of 100 years) in increasing mean surface air temperature (ipcc, 2006). colombia is currently the world’s fifth largest producer of palm oil, the second largest producer outside southeast asia, and the largest producer in south and central america. in a previous paper (henson et al., 2012), we examined the amount of carbon sequestered in colombia in oil palm plantations and in processed materials stored at palm oil mills. changes in carbon sequestration were followed over a 371henson, ruiz r., and romero: the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. ii. greenhouse gas emissions... 50-year period and separate assessments were made for the four regions of the country in which oil palm plantations are located. while information on sequestration is itself of interest, it is the net balance in terms of greenhouse gas (ghg) emissions that determines whether cultivation of a crop contributes to climate change and exacerbates global warming. in this paper, we complete the balance sheet by assessing the ghg emissions associated with palm oil production in colombia and compare a number of alternative scenarios that affect the balance. we quantify the emission of the main ghgs, carbon dioxide (co2), methane (ch4) and nitrous oxide (n2o), show a range of probable budgets and compare the results to those obtained for major palm oil producing countries in southeast asia. materials and methods we constructed separate budgets for the four regions of colombia (eastern, northern, central and western) where oil palm is grown aided by data on oil palm planted areas and previously presented production (henson et al., 2011). the following emissions were considered in the budgets: i) co2 emission by vegetation cleared for planting new oil palm or re-planting old. both are included in the term land use change (luc). ii) co2 emission due to the direct use of fossil fuels (diesel consumed in plantation vehicles and machinery). iii) co2 emission due to the indirect use of fossil fuels (fuels consumed during the production and transport of plantation inputs such as fertilizers and crop protection chemicals). iv) carbon equivalent (ceq.) emissions in the form of n2o (mainly produced from inorganic n fertilizers). v) ceq. emissions in the form of ch4 produced by open palm oil mill effluent (pome) ponds, mill boilers and plantation livestock. there are other ghg emission sources associated with oil palm cultivation and milling but these are relatively small or poorly quantified, and are thus ignored in this preliminary analysis. an example is co2 emission due to oxidation of peat soil after drainage to plant oil palm. while substantial on a per hectare basis, the area of oil palm on peat in colombia is estimated to be no more than 800 ha or <0.2% of the total (2009) oil palm area. while ways to reduce emissions are being developed (e.g. biogas production from pome ponds), they are yet to be widely practiced and thus have not been factored into the present analysis. information gathered from different sources (colombian federation of palm growers, the instituto geográfico agustín codazzi, and the colombian ministry of environment, colombian oil palm research center) was used in the calculation of greenhouse gas emissions and the carbon budget, and the results of processing this information are presented. results and discussion emissions due to land-use change the establishment of new oil palm plantings involves a change in land use resulting in loss of carbon present in the previous vegetation and possibly some carbon loss from oxidation of soil organic matter. such losses are partly or wholly replaced or possibly exceeded by carbon sequestration in the oil palm crop. quantifying these changes requires information on previous biomass, the data for which are often uncertain. during natural decay, carbon is released as co2, while the use of fire to aid clearance results in the additional release of trace gases (n2o, ch4). when oil palm is replanted, there may be little if any change in the time-averaged carbon stock (i.e. the standing carbon stock averaged over the lifespan of the crop) as the loss from the first crop is replaced during growth of the succeeding one. in other cases, there may be either a loss or a gain of carbon depending on whether the biomass cleared is greater or less than the time-averaged carbon stock of the oil palm. information on luc in colombia as a result of oil palm expansion is sparse. for the period 1990 to 2005, pagiola et al. (2004) reported that areas of annual crops and forests declined while those of permanent crops (which would include oil palm), permanent pasture and other land use categories increased (tab. 1). however, although suggestive, these data are insufficient for calculating carbon stock changes resulting from oil palm expansion. table 1. land use and land use change in colombia, 1990 to 2005. land use class land use areas land use change 1990 to 2005103 ha percentage of total land 1990 2005 1990 2005 103 ha year-1 annual crops 3,305 2,818 3.2 2.7 -48.7 permanent crops 1,662 1,766 1.6 1.7 10.4 oil palm 115 157 0.1 0.2 4.2 other 1,547 1,609 1.5 1.6 6.2 permanent pasture 40,094 40,925 38.6 39.4 83.1 forest 51,520 49,650 49.6 47.8 -187.0 other land 7,289 8,711 7.0 8.4 142.2 notes: annual crops include temporary pasture, permanent crops include oil palm and other perennial crops. other land was calculated assuming the total land area to be 103,870·103 ha. adapted from tab. 5 of henson et al. (2011), based on data from pagiola et al. (2004), mpic (2005), mpob (2008); fedepalma (2009a). 372 agron. colomb. 30(3) 2012 gómez et al. (2005) quoting rodríguez and van hoof (2004), reported that up to 87% of land used for oil palm was previously occupied by annual crops and pasture, vegetation that has a much lower biomass than oil palm. in a detailed study of the eastern region summarized in tab. 2, rincón (2009) found the majority of land converted to oil palm between 1972 and 2009 was either pasture and savanna, herbaceous vegetation or annual crops, while very table 2. list of default and alternative options tested. item default option alternative options oil palm growth curve national average oprodsim op replanting cycle time mean of 20, 25 and 30 years 20, 25 or 30 years method of estimating oil palm replanted area mean of two methods, m1 and m2 m1 or m2 (%) area of forest converted for oil palm in western region 50 25 or 75 methane production by pome ponds free emission emitted methane flared fertilizer use based on wood and corley (1993) based on data for two colombian estates table 3. greenhouse gas balance per hectare for individual regions of colombia, 1959 to 2009, based on default options. source eastern northern central western whole country ceq. (t ha-1 year-1) sequestration oil palm standing biomass 1.427 1.492 1.285 1.585 1.425 plantation litter and ground cover 0.378 0.384 0.337 0.326 0.364 felled oil palm residues 0.052 0.025 0.025 0.029 0.033 other residues 0.013 0.010 0.005 0.068 0.016 wood harvest 0.001 0.001 <0.001 0.044 0.005 mill products 0.071 0.088 0.092 0.015 0.076 mill by-products 0.036 0.036 0.050 0.011 0.037 offsets 0.263 0.282 0.328 0.278 0.288 total 2.241 2.318 2.122 2.356 2.244 emission land-use change 0.756 0.666 0.453 2.729 0.861 direct fossil fuel use 0.363 0.383 0.430 0.379 0.388 indirect fossil fuel use 0.251 0.251 0.251 0.252 0.251 methane emission 0.412 0.442 0.512 0.436 0.450 nitrous oxide emission 0.155 0.150 0.157 0.152 0.154 total 1.937 1.892 1.803 3.948 2.104 balance 0.304 0.426 0.319 -1.592 0.140 table 4. greenhouse gas balance per tonne of crude palm oil (cpo) for different regions of colombia, 1959 to 2009, based on default options. source eastern northern central western whole country (t ceq./t pear year cpo) sequestration oil palm standing biomass 0.606 0.620 0.455 0.643 0.568 plantation litter and ground cover 0.160 0.160 0.119 0.132 0.145 felled oil palm residues 0.022 0.010 0.009 0.008 0.013 other residues 0.005 0.004 0.002 0.026 0.006 wood harvest <0.001 <0.001 <0.001 0.017 0.002 mill products 0.030 0.036 0.033 0.006 0.030 mill by-products 0.015 0.015 0.018 0.004 0.015 offsets 0.112 0.117 0.116 0.113 0.115 total 0.950 0.962 0.752 0.949 0.894 emission land-use change 0.321 0.277 0.160 1.106 0.343 direct fossil fuel use 0.154 0.159 0.152 0.154 0.155 indirect fossil fuel use 0.107 0.104 0.089 0.102 0.100 methane emission 0.175 0.184 0.181 0.177 0.179 nitrous oxide emission 0.066 0.062 0.056 0.062 0.061 total 0.823 0.786 0.638 1.601 0.838 balance 0.127 0.176 0.114 -0.652 0.056 373henson, ruiz r., and romero: the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. ii. greenhouse gas emissions... little land with high biomass such as forests was used. this is despite there being a significant area of forested land in the region (tab. 6). table 5. land use classes converted to oil palm in the eastern region of colombia, 1972 to 2009. land use class converted to oil palm land use change 1972 to 2009 (ha year-1) % of total annual crops 565 19.1 pasture and savannas 1305 44.0 herbaceous vegetation 646 21.8 forest 4 0.2 bare/degraded lands 446 15.0 total 3,608 100 source: rincón, (2009). table 6. land use and land use change in the eastern region of colombia, 2001 to 2007. land use class area in 2001 (103 ha) percentage of total area in 2001 area in 2007 (103 ha) change in area 2001-2007 (103 ha) barren 0 0 3 3 cropland 148 0.6 187 39 excluded 96 0.4 90 -6 forest 1,1451 46.6 11,537 86 grassland 2638 10.7 3,731 1,093 mixed 4426 18.0 4,945 519 savanna 5197 21.2 3,651 -1546 shrubland 378 1.5 277 -101 wetland 230 0.9 143 -87 total 24,564 100.0 24,564 0 notes: data were obtained using revised modis remote sensing data for the four palm oil producing states in the eastern region (caquetá, casanare, cundinamarca and meta). oil palm areas in the table would have been included, depending on age, in either the cropland or forest class. sources: harris et al. (2009); n harris, pers com. (2010). on a national basis, the total area of forest in colombia has changed only slightly since the 1960s and the area covered by forest still remains high, at around 58% of total land area. thus, the increase in area of oil palm (c. 361·103 ha in 2009) has had little impact on the nation’s forest cover. the type of luc in colombia is likely to have differed between regions but data for other regions comparable to those for the eastern zone in tab. 5 are not available. unfortunately, remote sensing satellite data for colombia, such as those provided by modis (harris et al., 2009), have yet to produce an unambiguous determination of the oil palm area, as oil palms are not easily distinguished from forest once the canopy is closed (n harris, pers. com. 2010). a later study (cenipalma, 2010) summarized in tab. 7, provides luc data for the northern and central, as well as for the eastern, regions, but over a shorter period than that of rincón (2009). the survey may not cover all the oil palm areas in these regions, as the numbers of municipalities surveyed were less than the number with oil palm plantations. also, for the eastern region, the data are less detailed than those given by rincón (2009). nevertheless, the conclusions are broadly similar, showing that most luc from other uses to oil palm has involved pastures and other crops. table 7. land use change in the eastern, northern and central regions of colombia, 2000 to 2005. land use class converted to oil palm eastern northern central (ha year-1) (% of total) (ha year-1) (% of total) (ha year-1) (% of total) forest 0 0 5 0.4 6 0.2 scrub 0 0 105 7.9 0 0 wetland 0 0 16 1.2 1 0 pastures and crops 1,253 100 1,205 90.6 2,148 88.3 beaches and dunes 0 0 0 0 9 0.4 other natural areas 0 0 0 0 270 11.1 source: cenipalma (2010). one crop of special interest is rice (oryza sativa), areas of which have been converted to oil palm in the eastern region. rice fields emit ch4, so conversion of rice land to oil palm should entail an emission reduction that would offset luc emissions. the same may be true of natural wetlands, although areas of these converted to oil palm have been small (tab. 7). preliminary estimates of emission savings due to rice conversion suggested these could be quite substantial but detailed information on rice cultivation in colombia is lacking and further analysis is required. it is also possible that new areas of rice may have been established to replace those converted to oil palm. although the total rice area in colombia fluctuated during 2000 to 2005, there was little change overall (fao, 2008). to quantify the contribution of luc to the carbon budget, data on both areas converted and carbon loss per hectare are required. we used the emission factors estimated for colombia by harris et al. (2009), given in tab. 8. these appear generally representative, being in good agreement with ten other sources that were consulted after allowing for minor differences in land classification. because of the fragmentary nature of the available data, and in order to assess carbon emissions due to luc, it was assumed that the type and proportion of different land classes converted in the eastern region were as given in tab. 5 and, for the northern and central regions, as given in tab. 7. for the western region, for which data were sparse, three alternative scenarios were tested involving either 374 agron. colomb. 30(3) 2012 a low, medium or high proportion of forested land with the balance made up of mixed vegetation and shrub land, selected on the basis of remotely sensed changes in total land use from 2001 to 2007 (harris et al., 2009). we further assumed that the proportions of land use types converted remained constant over time. the emissions calculated for the four regions and for colombia as a whole are given in tab. 9. specific emissions averaged for the whole country varied from 10.2 to 12.2 t c ha-1 year-1 depending on the luc scenario adopted for the western region. the central region had the lowest luc emissions. table 9. carbon emissions (t ha-1 year-1) due to land conversion to oil palm in colombia, 1959 to 2009, assuming low, medium or high forest conversion in the western region. western region forest use (%) eastern northern central western whole country 25 8.70 8.34 5.71 68.86 10.19 50 8.70 8.34 5.71 94.74 11.24 75 8.70 8.34 5.71 117.81 12.17 emissions due to direct and indirect use of fossil fuels a summary of these emissions, derived from the malaysian study (henson, 2009), is presented in tab. 10. direct emissions result from use of fossil fuel for generating energy and running transport and machinery in the field and mill. in the case of mill operations, the energy requirements are largely or entirely met by burning waste biomass (fibre and shell), which minimizes the need for external energy. indirect emissions arise from use of fossil fuel in manufacturing and transport of inputs such as fertilizers, herbicides and pesticides, together with energy expended by workers (wood and corley, 1993). for fertilizers, alternative calculations were carried out based on current fertilizer use on two plantations, one located in the north and one in the central region. the mean rates per hectare were those recorded from 2005 to 2009 but were assumed to have been applied from 1959 to 2009 to all oil palm present in each region. the emissions were calculated using coefficients for fertilizer production based on average european conditions (jenssen and kongshaug, 2003), diesel use for transport over a distance, from source to local port, of 10,000 km, and, from port to mill, of 50 km, in accordance with chase and henson (2010). for some minor fertilizers, such as borate production, coefficients were not available and hence the total emissions may be underestimated. this is also the case for the ‘general’ assessments based on the data of wood and corley (1993), which likewise ignore the application of minor elements. the results (tab. 11) show that the plantation in the north used more fertilizer than the general estimate while the plantation in the central region used less. such variation is understandable given large differences in soil types and conditions within the country. table 11. comparison of carbon equivalent emissions due to inorganic fertilizer use in two regions of colombia, 1959 to 2009, based on standard versus plantation-specific fertilizer applications. region data source annual c eq. emissions t ha-1 103 t north standard 0.199 5.40 plantation 1 0.216 6.10 central standard 0.199 4.92 plantation 2 0.145 3.64 methane emissions there are several potential sources of ch4, but most of these are minor and not well quantified. tab. 12 details the more important sources, the principal one being pome. the methane emission from pome was calculated from ffb production using an emission factor determined by yacob et al. (2006), with adjustments for the co2 taken up by the palms and subsequently released as methane (wicke et al., table 8. land use change emission factors for colombia. land use class emission factor (t carbon ha-1) annual crops 4.9 permanent pasture 7.4 forest 146.5 savannas 13.4 shrubland 25.4 mixed 46.1 wetlands 16.4 bare/degraded lands 0 source: harris et al. (2009). table 10. carbon equivalent emissions due to direct and indirect fossil fuel use and worker activity, 1959 to 2009. item eastern northern central western whole country carbon eq. emissions (103 t year-1) direct emissions mill operations 8.29 7.91 8.38 2.85 27.43 transport and machinery 2.79 2.47 2.26 0.91 8.43 total direct use 11.08 10.38 10.64 3.76 35.86 indirect emissions fertilizers 6.08 5.40 4.92 1.98 18.38 crop protection chemicals 1.22 1.08 0.99 0.40 3.69 workers 0.36 0.32 0.29 0.12 1.10 total indirect use 7.67 6.81 6.20 2.50 23.17 based on the data of wood and corley (1993) and calculated as described by henson (2009). 375henson, ruiz r., and romero: the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. ii. greenhouse gas emissions... 2008a). it is possible to mitigate pome emissions either by trapping and then converting the methane to co2 by flaring or by using the trapped gas as a fuel to generate electricity. while a few mills in colombia now undertake flaring, these technologies have yet to become widespread and so are not considered in the present analysis. other methane sources examined were combustion at the mill of efb, fibre and shell, and livestock on plantations that emit methane due to enteric fermentation. when added up, these sources contributed less than seven per cent of the total methane produced. table 12. carbon equivalent emissions of methane in colombia, 1959 to 2009. source eastern northern central western whole country carbon eq. emission (103 t year-1)1 pome 2 11.63 11.08 11.75 4.00 38.46 mill boilers 3 0.52 0.51 0.54 0.18 1.76 livestock 4 0.44 0.39 0.37 0.15 1.35 total 12.59 11.98 12.66 4.33 41.57 1 calculated using gwps of 298 and 25 for nitrous oxide and methane respectively 2 emission from open ponds at mill 3 burning of efb, fibre and shell 4 buffalos, mules and horses used on plantations. calculations were based on data supplied by carlos alberto ospina (pers. communic.) and by guterman (2008). nitrous oxide emissions sources of n2o include peat soils, nitrogenous fertilizers, n-containing organic materials and biomass burnt in the field. in colombia, there is little if any oil palm on peat, and there are few data on amounts of organic materials applied in the plantations. hence, it is not possible to quantify this latter source of n2o. burning in the field is presently prohibited but occurred in the past. however, to estimate contributions from burning, it is necessary to have reliable estimates of luc. as these are presently tentative and the emissions from burning are likely to be relatively small, they are not considered in the present analysis. the main n2o source is inorganic n fertilizer. the amount of n2o emitted is a product of the amount of n applied and the emission per unit n. n2o is formed both directly due to denitrification on-site and indirectly from n losses occurring as run off, leaching and volatilization. the latter process is only significant for urea, which is not generally used in colombia and therefore volatilization losses can be ignored. estimates of the amount of n applied per palm were based on the data of wood and corley (1993), and the direct and indirect n2o emission factors were those adopted by ipcc (2006). n uptake efficiency was assumed to be 60% (chase and henson, 2010). results are shown in tab. 13. alternative assessments of n2o emission made for the central and northern regions of colombia based on fertilizer data from the two above-mentioned plantations gave total n2o emissions for the two regions of 5.27 and 2.80·103 t ceq. year-1 respectively. table 13. carbon equivalent emissions of nitrous oxide due to standard inorganic fertilizer use in colombia, 1959 to 2009. source eastern northern central western whole country carbon eq. emission (103 t year-1) direct 3.64 3.13 2.98 1.16 10.91 indirect 1.09 0.94 0.90 0.35 3.28 total 4.73 4.07 3.88 1.51 14.19 total emissions the emissions considered above are summarized in tab. 14. on a unit area or tonne crude palm oil (cpo) basis, the western region exhibited the highest emissions, a result of a high luc component (tab. 9). the central region had the lowest emissions per hectare and per tonne cpo. table 14. mean carbon equivalent emissions per hectare, per tonne crude palm oil, and per region, in the four palm oil producing areas of colombia, 1959 to 2009 using default options1. source eastern northern central western whole country ceq. (t ha-1 year-1) land-use change 0.756 0.666 0.453 2.729 0.861 direct fossil fuel use 0.363 0.383 0.430 0.379 0.388 indirect fossil fuel use 0.251 0.251 0.251 0.252 0.251 methane emission 0.412 0.442 0.512 0.436 0.450 nitrous oxide emission 0.155 0.150 0.157 0.152 0.154 total 1.937 1.892 1.803 3.948 2.104 (t ceq./t per year cpo) land-use change 0.321 0.277 0.160 1.106 0.343 direct fossil fuel use 0.154 0.159 0.152 0.154 0.155 indirect fossil fuel use 0.107 0.104 0.089 0.102 0.100 methane emission 0.175 0.184 0.181 0.177 0.179 nitrous oxide emission 0.066 0.062 0.056 0.062 0.061 total 0.823 0.786 0.638 1.601 0.838 ceq. (103 t year-1) land-use change 23.09 18.06 11.20 27.10 79.45 direct fossil fuel use 11.08 10.38 10.64 3.76 35.86 indirect fossil fuel use 7.67 6.81 6.20 2.50 23.18 methane emission 12.59 11.98 12.66 4.33 41.56 nitrous oxide emission 4.73 4.07 3.88 1.51 14.19 total 59.16 51.30 44.58 39.20 194.24 percetage total 30.4 26.4 22.9 20.2 100 see tab. 2. greenhouse gas balance the default case – mean balances tab. 15 gives the mean annual ghg balance for colombia for 1959 to 2009, calculated using the default options listed in tab. 2. data for individual regions are presented in tab. 16 while values per hectare and per tonne cpo are given in tab. 3 and 4. for the whole country, the net ceq. ghg 376 agron. colomb. 30(3) 2012 table 15. greenhouse gas balance for palm oil production in colombia, 1959 to 2009 based on default options1. carbon sequestration carbon equivalent emission source 103 t year-1 source 103 t year-1 oil palm standing biomass 2 131.57 land-use change 3 79.45 plantation litter and ground cover 4 33.54 direct fossil fuel use 35.86 felled oil palm residues 3.08 indirect fossil fuel use 23.17 residues from other vegetation 1.46 methane emission 41.57 harvested wood products 0.49 nitrous oxide emission 14.19 mill products 5 6.98 mill by-products 6 3.40 offsets from use of mill byproducts 7 26.55 total carbon sequestration 207.07 total carbon emission 194.24 net carbon balance 12.83 1 see tab. 2. 2 fronds, trunk and roots. 3 vegetation from previous land use (grassland, crops, scrub, forest). 4 frond piles, shed frond bases, male inflorescences, cover crops and other ground vegetation. 5 cpo, pko, pkc. 6 efb, bunch ash, fibre, shell, pome, losses. 7 use of fibre and shell as boiler fuel and efb, bunch ash and pome as nutrient sources. table 16. greenhouse gas balance of palm oil production in individual regions of colombia, 1959 to 2009, based on default options 1. source eastern northern central western ceq. (103 t year-1) sequestration oil palm standing biomass 43.59 40.47 31.76 15.74 plantation litter and ground cover 11.54 10.42 8.34 3.24 felled oil palm residues 1.59 0.68 0.61 0.20 other residues 0.40 0.26 0.12 0.68 wood harvest 0.02 0.03 0.01 0.43 mill products 2.17 2.38 2.27 0.15 mill by-products 1.09 0.96 1.24 0.11 offsets 8.03 7.65 8.11 2.76 total 68.42 62.85 52.46 23.31 (%) of total 33.0 30.4 25.3 11.3 emission land-use change 23.09 18.06 11.20 27.10 direct fossil fuel use 11.08 10.38 10.64 3.76 indirect fossil fuel use 7.67 6.81 6.20 2.50 methane emission 12.59 11.98 12.66 4.33 nitrous oxide emission 4.73 4.07 3.88 1.51 total 59.16 51.30 44.58 39.20 percentage total 30.4 26.4 22.9 20.2 balance 9.26 11.55 7.88 -15.89 a) see tab. 2. balance was positive with total carbon sequestration exceeding ghg emissions by 12.83·103 t year-1 (6.6% of gross emissions). the west was the only region that showed a negative balance, with emissions exceeding sequestration by 68%. effects of alternative options the effects on the ghg balance of using several alternative options are shown in tab. 17. of the 11 alternatives tested, only three resulted in ceq. balances lower than the default and only two gave a negative balance, while the remaining eight options gave balances higher (positive) than the default. this suggests that use of the default options may underestimate the probable balance. fig. 1 shows changes over time in sequestration, emissions and ghg balance for the default options and for the two most contrasting scenarios (results are given as 10-year means in order to remove fluctuations in individual years that were most prominent for emissions). for the ‘standard’ and ‘minimum’ scenarios, the ghg balance remained relatively constant over time. conclusions this report provides only a preliminary estimate of the ghg balance resulting from cultivating oil palm and milling ffb in colombia. we have nevertheless attempted to make the analysis as comprehensive as possible, to identify which factors need to be better accounted for and to indicate their relative importance in determining the overall ghg balance. hopefully, this will promote further studies, aimed at improving the estimation. 377henson, ruiz r., and romero: the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. ii. greenhouse gas emissions... table 17. greenhouse gas balance for colombia, 1959 to 2009, based on alternative options 1. case options tested carbon sequestration ghg emission (ceq.) net ghg balance (ceq.) 103 t yr-1 1 default case 207.07 194.24 12.83 2 use of op2 oil palm growth curve 232.54 194.24 38.30 3 20-year replanting cycle 181.74 194.24 -12.50 4 25-year replanting cycle 215.69 194.24 21.45 5 30-year replanting cycle 223.82 194.24 29.58 6 25% forest conversion in western region 206.66 186.85 19.81 7 75% forest conversion in western region 207.44 200.85 6.59 8 pome ch4 flared 2 207.07 159.63 47.44 9 fertilizer use based on northern plantation 207.07 193.62 13.45 10 fertilizer use based on central plantation 207.07 181.84 25.23 11 high sequestration and low emission combination 3 259.84 139.74 120.10 12 low sequestration and high emission combination 4 182.11 200.85 -18.74 1 see tab. 2. 2 90% of ch4 converted to co2 3 op2 growth curve, 30-year rct, 25% forest conversion in the west, pome flaring, central rate of fertilizer use. 4 na growth curve, 20-year rct, 75% forest conversion in the west, no pome flaring, standard rate of fertilizer use. figure 1. changes in annual sequestration, ghg emissions, and ceq. balance in colombia averaged over 10-year periods, calculated using default options for (a), the standard scenario, (b), the scenario using the minimum option combination, and (c), the scenario using the maximum option combination. the years on the x-axis are the middle years for each period. the black lines represent zero. both sequestration and emissions are given positive values to facilitate comparisons. 0 100 c e q. ( t) 600 1964 1974 1984 1994 2004 500 -100 c sequestration ghg emission ghg balance year 300 200 400 ghg budget standard scenario all regions 0 100 c e q. ( t) 1964 1974 1984 1994 2004 500 -100 c sequestration ghg emission ghg balance year 300 200 400 ghg budget minimum scenario all regions 0 100 c e q. (t ) 700 1964 1974 1984 1994 2004 500 -100 c sequestration ghg emission ghg balance year 300 200 400 ghg budget maximum scenario all regions 600 800 a b c 378 agron. colomb. 30(3) 2012 the principal finding was that the average annual ghg balance for colombia over the 50 or so years of its history has been positive; i.e. sequestration has exceeded emission. this contrasts with findings for indonesia (wicke et al., 2008b) and malaysia (henson, 2009), which show large negative balances. however, there are similarities in terms of the relative impacts of individual components on the budgets. thus, the principal carbon sink (sequestration) was the oil palm itself (58% of total sequestration in malaysia, 64% in colombia), and the principal emission source was luc (62% in malaysia, 41% in colombia). the lower luc in colombia was the principal reason for the small positive ghg balance versus the large negative balances found in southeast asia that arise from converting land with high carbon stocks. the estimation of luc in colombia is, however, very rough due to the lack of comprehensive and accurate data for the type of land converted and the initial carbon stocks. this is a deficiency that clearly needs to be rectified and it is anticipated that future estimates will become more precise with refinements in analyzing remote sensing data based on satellite images. acknowledgements we are most grateful to the staff of fedepalma and cenipalma for providing primary data on the oil palm industry in colombia. thanks are due to drs. nancy harris and claire chudziak for generously providing data on remote sensing and emission factors, and to laurence chase for help in interpreting fertilizer use. mr. carlos alberto ospina provided information on plantation livestock. we thank dr. j sanz scovino, executive director of cenipalma, for his interest and permission to publish this paper. literature cited cenipalma, centro de investigación en palma de aceite. 2010. analisis multitemporal de coberturas en areas de interes para el cultivo de la palma. (multi-temporal analysis of coverage in areas of interest for oil palm cultivation.) 2000-2002; 20052007. internal report. bogota. chase, l.d.c. and i.e. henson. 2010. a detailed greenhouse gas budget for palm oil production. intl. j. agric. sustain. 8(3), 1-16. fao. 2008. faostat database, statistics division. rome. fedepalma, federación nacional de cultivadores de palma de aceite. 2009a. statistical yearbook, 2009. bogota. fedepalma, federación nacional de cultivadores de palma de aceite. 2009b. what oil palm has to offer. leaflet. bogota. fedepalma, federación nacional de cultivadores de palma de aceite. 2010. earlier editions. statistical yearbook. bogota. gómez, p.l., m. mosquera, and c. castilla. 2005. oil palm: a sustainable agro-industry in colombia. oleagineux, corps gras, lipides 12, 121-124. guterman, d. 2008. actualización de costos de producción de aceite de palma. final report. fedepalma, bogota. harris, n.l., s. grimland, and s. brown. 2009. land use change and emission factors: updates since proposed rfs rule. report submitted to epa. winrock international, arlington, va. henson, i.e. 2009. modelling carbon sequestration and greenhouse gas emissions associated with oil palm cultivation and land-use change in malaysia. a re-evaluation and a computer model. mpob technol 31, 116. henson, i.e., r. ruiz r., and h.m. romero. 2011. the growth of the oil palm industry in colombia. j. oil palm res. 23, 1121-1128. henson, i.e., r. ruiz r., and h.m. romero. 2012. the greenhouse gas balance of the oil palm industry in colombia: a preliminary analysis. i. carbon sequestration and carbon offsets. agron. colomb. 30(3), 370-378. ipcc. 2006. guidelines for national greenhouse gas inventories. vol. 4 agriculture, forestry and other land use. wmo; unep, geneva. jenssen, t.k. and g. kongshaug. 2003. energy consumption and greenhouse gas emissions in fertiliser production. proceedings 509 international fertiliser society, york, uk. mpic, ministry of plantation industries and commodities. 2005. statistics on commodities. 19th ed. malaysia. mpob, malaysian palm oil board. 2008. malaysian oil palm statistics. kelana jaya, selangor, malaysia. pagiola, s., p. agostini, j. gobbi, c. de haan, m. ibrahim, e. murgueitio, e. ramirez, m. rosales, and j.p. ruiz. 2004. paying for biodiversity conservation services in agricultural landscapes. fao environmental department paper no. 96. rome. rincón, v. 2009. dinámica de la expansión del área cultivada con palma de aceite y su impacto en la cobertura del suelo: zona oriental palmera de colombia (1972-2009). m.sc. thesis. universitat de girona, girona, spain. rodríguez, m. and b. van hoof. 2004. desempeño ambiental del sector palmero en colombia. fedepalma, bogota. romero, c., a. moreno, and f. munevar f 1999. evaluación edafoclimática de las tierras del trópico bajo colombiano para el cultivo de la palma de aceite. cenipalma; corpoica, bogota. wicke, b., v. dornburg, a. faaij, and h.m. junginger. 2008a. different palm oil production systems for energy purposes and their greenhouse gas implications. biomass and bioenergy, 32, 1322-1337. wicke, b., r. sikkema, v. dornburg, h.m. junginger, and a. faaij. 2008b. drivers of land use change and the role of palm oil production in indonesia and malaysia. overview of past developments and future projections. copernicus institute science, universiteit utrecht, utrecht, the netherlands. wood, b.j. and r.h.v. corley. 1993. the energy balance of oil palm cultivation. pp. 130-143. in: proceedings of 1991 porim international palm oil conference, agriculture. palm oil research institute of malaysia, kuala lumpur. yacob, s., a. mohd hassan, y. shirai, m. wakisaka, and s. subash. 2006. baseline study of methane emission from anaerobic ponds of palm oil mill effluent treatment. sci. total environ. 366, 187-19. 29(2)_14+especieexoticas.indd recceived for publication: 14 february, 2010. accepted for publication: 2 juny, 2011. 1 associação multissetorial de usuários dos recursos hídricos da agência de bacia hidrográfica do rio araguari (abha). araguari, mg (brasil). 2 instituto de geografia, universidade federal de uberlândia. uberlândia, mg (brasil). 3 autor de correspondencia. silgel@ufu.br agronomía colombiana 29(2), 287-292, 2011 desenvolvimento inicial de espécies exóticas e nativas e necessidade de calagem em área degradada do cerrado no triângulo mineiro (minas gerais, brasil) initial development of native and exotic species and lime requirement in degraded cerrado areas of the mining triangle (minas gerais, brazil) alcione hermínia da silva1, juliana sousa pereira2 e sílvio carlos rodrigues3 resumo abstract o processo de recuperação do solo de uma área degradada deve ter como princípio básico o retorno de condições mínimas para o estabelecimento e crescimento das plantas. o presente trabalho teve por objetivo avaliar o desenvolvimento e estabelecimento de algumas espécies arbóreas exóticas e nativas submetidas a diferentes doses de corretivo numa área degradada com intensos processos erosivos no município de uberlândia minas gerais. o período experimental foi conduzido de fevereiro a maio de 2009, numa área rural de cascalheira em avançado estado de degradação. avaliaram-se oito espécies, quatro delas exóticas (acacia mangium, gliricidia sepium, mimosa artemisiana e acacia auriculiforme) e quatro nativas (gonçalo alves astronium fraxinifolium; mutamba guazuma ulmifolia; angico vermelho anadenanthera macrocarpa; e ingá inga edulis). o desempenho de cada espécie foi submetido a quatro diferentes doses de calcário (0, 50, 100 e 200 g de caco3), resultando em 32 tratamentos com duas repetições, sob delineamento experimental inteiramente casualizado. as variáveis estudadas diâmetro do caule, largura da copa e altura da planta aos 60 dias do plantio – foram submetidas a análise de variância e comparadas pelo teste de scott knott a 5% de probabilidade. no período de estudo, as doses de calcário avaliadas não produziram diferenças significativas. em contra partida, houve variação de desenvolvimento entre espécies para todas as variáveis analisadas. g. sepium apresentou melhor estabelecimento e crescimento inicial em diâmetro, seguida de i. edulis e g. ulmifolia. quanto à altura final da planta, destacaram-se as nativas ingá, angico vermelho e mutamba, bem como as exóticas g. sepium, a. auriculiforme e a. mangium, mostrando-se como potencialmente aptas para serem utilizadas na sucessão ecológica de áreas degradadas no cerrado. the soil recovery process in a degraded area should have as basic principle the return of minimum conditions for plant establishment and growth. the present study aimed to evaluate the establishment and development of a series of exotic and native species under different doses of soil amendment in a degraded area with severe erosion in uberlândia-mg. the experiment was carried out in a gravel covered rural area from february to may of 2009. it evaluated the performance of eight species, four of them exotic (acacia mangium, gliricidia sepium, mimosa artemisiana, acacia auriculiformis) and four native (gonçalo alves astronium fraxinifolium; mutamba guazuma ulmifolia; angico vermelho anadenanthera macrocarpa; e ingá inga edulis). each species received four doses of lime (0, 50, 100 and 200 g of caco3) resulting in 32 treatments with two replications, under a completely randomized experimental design. subjected to analysis of variance and compared by the scott – knott test at 5% probability, the studied parameters were stem diameter, crown width and plant height at 60 and 120 days after planting. during the study period, the evaluated lime doses did not determine any significant differences in the evaluated parameters. by contrast, there was significant variation in development among species for all variables. g. sepium showed better establishment and early growth in diameter, followed by ingá and mutamba. the native species ingá, angico vermelho and mutamba stood out for final plant height, as well as the exotic ones g. sepium, a. auriculiformis and a. mangium, thus revealing their potential to be used in the ecological succession of degraded areas in the cerrado. termos de indexação: degradação, sucessão ecológica, cerrado, revegetação – nativas / exóticas. key words: degradation, ecological succession, cerrado, revegetagion – native / exotic. 288 agron. colomb. 29(2) 2011 introdução o cerrado é sem sombra de dúvida uma região de grande potencial como produtora de alimentos e energia para suprir as necessidades do país e outras partes do mundo. o clima é estacional, com um período chuvoso de outubro a março sucedendo a um período seco que vai de abril a setembro. a precipitação média anual é de 1.500 mm, e as temperaturas ao longo do ano são em média 22 e 27°c (santos, 2008). este bioma teve sua ocupação baseada no uso desenfreado dos recursos naturais, através de altos investimentos em corretivos, fertilizantes, e variedades de diversas culturas adaptadas às condições edafo-climáticas desse meio. a ocupação desordenada da terra levou ao aumento desenfreado do desmatamento, o qual contribuiu para a perda da biodiversidade de espécies nativas arbóreas e herbáceas. concomitantemente, algumas técnicas inadequadas de manejo do solo propiciaram a rápida degradação desse recurso com significativas perdas de matéria orgânica do solo e nutrientes minerais. neste sentido, a revegetação de áreas degradadas é fundamental para melhorar os atributos físicos e químicos do solo, além de fornecer, através da cobertura vegetal, a proteção necessária para diminuir a perda de sedimentos por erosão. destaca neste sentido a erosão hídrica, a qual, segundo bahia (1992), determina anualmente a perda de cerca de 600 milhões de toneladas de solo no brasil. conforme macedo (1992), a degradação de solos agrícolas vem acontecendo de diferentes maneiras, sendo as principais causas a diminuição da matéria orgânica do solo, a exportação de nutrientes com as colheitas, a lixiviação e a compactação dos solos por máquinas e superpastoreio. o processo de recuperação do solo em condições de degradação deve ter como princípio básico o retorno de condições mínimas para o estabelecimento e crescimento das plantas. no entanto, a recuperação destas áreas deve garantir também um nível de renda compatível com o investimento requerido para sua recuperação, fazendo necessária a adoção de tecnologias simples, de baixo custo e apropriadas ao uso dos produtores rurais (macedo, 1992). neste parâmetro, em relação à adubação em áreas degradadas, estudos realizados por resende e kondo (2001), comprovaram que a inoculação com rizóbio e fungos micorrízicos arbusculares (fmas) na produção das mudas complementa sua nutrição, reduzindo os custos de replantio, adubação e tratos culturais. dita eficiência faz com que, do ponto de vista técnico e econômico, este procedimento se torne numa alternativa bastante viável para acelerar o processo que a natureza demoraria anos para realizar. deve-se considerar que a intensidade dos processos de mineralização de formas orgânicas em formas inorgânicas de alguns nutrientes no solo, como por exemplo nitrogênio (n) e enxofre (s), está bastante influenciada por fatores bióticos e abióticos (black, 1968). entre eles, há um destaque em relação ao ph do solo, pelo fato da correção da acidez estar associada a um aumento na disponibilidade de n para as plantas, em função das maiores quantidades de n mineralizadas em solos calcariados (haynes, 1986; silva et al., 1999). na sua maioria, os solos do cerrado se caracterizam pelo seu avançado grau de intemperização, elevada acidez e baixa disponibilidade de nutrientes, o que reduz o potencial produtivo das culturas, a menos que se proceda à correção da acidez do solo. os efeitos da aplicação de calcário sobre algumas características químicas dos solos e sobre o crescimento das plantas são bastante conhecidos. contudo, poucos têm sido os estudos voltados à investigação da influência dessas práticas sobre o estabelecimento de espécies que, nas condições do cerrado brasileiro, possam ser selecionadas pelo seu potencial de revegetação em áreas com processos erosivos intensos. caracterizado por este contexto, o município de uberlândia está localizado no bioma cerrado, no domínio dos planaltos da bacia sedimentar do paraná, apresentando relevo tabular levemente ondulado, com altitude inferior a 1.000 m (carrijo e baccaro, 2000). nesta região, é comum a ocorrência de erosões em formas de voçoroca. considerando-se o limitado conhecimento sobre espécies arbóreas resistentes às condições de baixa fertilidade natural e degradação por ações antrópicas encontradas em áreas do cerrado na região do triângulo mineiro, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desenvolvimento e estabelecimento de espécies arbóreas exóticas e nativas sob diferentes doses de corretivo aplicadas ao solo numa área afetada por processos erosivos intensos no município de uberlândia-mg. material e métodos o estudo foi conduzido em área experimental da universidade federal de uberlândia (ufu), localizada na fazenda glória em uberlândia-mg, microbacia do córrego do glória, na região do triângulo mineiro. de acordo com a classificação de köppen, o clima da região é do tipo aw tropical chuvoso, com inverno seco (embrapa, 1982). a média anual da temperatura é de 22ºc, sendo os meses de outubro a março os mais quentes, com uma temperatura 289da silva, sousa pereira e rodrigues: desenvolvimento inicial de espécies exóticas e nativas e necessidade de calagem em área degradada do cerrado no triângulo mineiro (minas gerais, brasil) média de 24,7ºc; e os mais frios junho e julho, com uma média de 18,8ºc. o solo da área de estudo corresponde a um cambissolo truncado pela retirada superficial da camada de cascalho, de textura franco arenosa, relevo suave ondulado e declividade média de 7%. sua fertilidade natural é baixa, a vegetação original correspondendo à do cerrado sensu stricto. o período de estudo foi conduzido de fevereiro a maio de 2009 numa área rural de cascalheira em avançado estado de degradação, e com pouca vegetação de cerrado. nos últimos anos, a degradação local desencadeou a formação de canais erosivos secundários (voçorocas menores) com dimensões médias de 9 m de extensão por 2,5 m de largura e 1,5 m de profundidade. trata-se de ramificações de uma voçoroca maior (350 m de extensão por 60 m de largura e 10 m de profundidade. das oito espécies utilizadas, as quatro exóticas foram numeradas e1-e4, e as quatro nativas, e5-e8, assim: e1 (acacia mangium), e2 (gliricidiam sepium), e3 (mimosa artemisiana), e4 (acacia auriculiforme), e5 (gonçalo alves astronium fraxinifolium), e6 (mutamba guazuma ulmifolia), e7 (angico vermelho anadenanthera macrocarpa), e e8 (ingá inga edulis). esta última, apesar de nativa da amazônia, está bem adaptada às condições do cerrado nas diversas regiões do brasil. as espécies nativas foram adquiridas no viveiro de mudas do instituto estadual de florestas-ief. para as espécies exóticas foram usadas sementes contendo inoculantes (rizóbios e fmas) para a produção das mudas. cada espécie foi tratada com quatro doses de calcário (caco3), resultando em 32 tratamentos com duas repetições, sob delineamento experimental inteiramente casualizado. antes do plantio, o número e espécie de cada repetição foram marcados numa estaca com sua correspondente dose de calcário. seguidamente, as estacas foram distribuídas aleatoriamente no campo para depois proceder ao plantio. as mudas foram implantadas na área de contribuição dos canais erosivos acima mencionados, a qual possui uma declividade levemente ondulada. o espaçamento entre as plantas foi de 2 x 2 m. a adubação teve por base a análise da fertilidade do solo (tab. 1), bem como a recomendação técnica da embrapa agrobiologia para leguminosas em áreas degradadas. na adubação das covas, cada uma recebeu 50 g de termofosfato, 15 g de fte br 12 (9% zn, 1,8% b; 0,8% cu; 2% mn; 3,5% fe; 0,1% mo) e 1 l de esterco curtido. quanto ao calcário dolomítico (ca e mg), foram usadas quatro diferentes doses (d), indicando o número de gramas aplicado por cova, assim: d1 = 0 g (caco3); d2 = 50 g (caco3); d3 = 100 g (caco3); d4 = 200 g (caco3) as variáveis analisadas foram diâmetro do caule, largura da copa e altura da planta aos 60 e 120 dias do plantio, medidas com auxílio de paquímetro e régua graduada de 100 cm. o trabalho foi conduzido na ausência de irrigação. os dados foram submetidos a análise de variância e comparados pelo teste de scott knott a 5% de probabilidade. resultados e discussão nem aos sessenta nem aos 120 dias do plantio se detectaram diferenças significativas com relação às doses de calcário utilizadas (tab. 2). em contra partida, houve variação de desenvolvimento entre as espécies para todas variáveis analisadas. conforme a análise do solo (tab. 1), a aplicação do corretivo se deve principalmente aos baixos teores de ca e mg e altos teores de al3+ . entretanto, a fase inicial de crescimento das plantas não foi influenciada pelas doses de calcário usadas. é provável que, no curso dos processos de mineralização, estejam sendo liberadas frações orgânicas com maior capacidade de neutralizar o al tóxico, concordando com silva et al. (1999). isto provavelmente seja devido à presença do material orgânico (microorganismos do solo, juntamente com composto orgânico e esterco) fornecido pelos adubos verdes, a qual favorece a atividade dos organismos do solo (filser, 1995; kirchner et al., 1993), já que seus resíduos servem como fonte de energia e nutrientes. por tanto, há tabela 1. características químicas e físicas da amostra de solo do cerrado no triângulo mineiro (minas gerais, brasil). ph al3+ ca2+ mg2+ sb t t pmeh-1 (mg dm-3) v m mo (dag kg-1) areia grossa silte argila (cmolc dm -3) (%) (g kg-1) 5,5 0,2 0,3 0,1 0,4 0,3 1,9 0,4 21,7 32,5 0,7 81,0 10,0 9,0 al, ca, mg, sb extrator kcl 1 mol l-1; t ctc efetiva; t ctc potencial (ph 7,0); pmeh-1 e k extrator mehlich (hcl 0,05 n + h2so4 0,025 n); v saturação por bases; m saturação por alumínio (embrapa, 1999). análise textural pelo método da pipeta (embrapa, 1997). 290 agron. colomb. 29(2) 2011 necessidade de um período maior de avaliação para analisar este parâmetro. a espécie que apresentou maior diâmetro inicial do caule aos 60 d, bem como aos quatro meses (120 d) foi g. sepium, seguida de i. edulis e g. ulmifolia. as outras espécies desenvolveram diâmetros iniciais significativamente menores (tabs. 2 e 3). tabela 2. diâmetro do caule, largura da copa e altura da planta em função de diferentes doses de calcário aplicadas a espécies nativas e exóticas em área degradada de uberlândia-mg. doses (caco3) diâmetro do caule (mm) largura da copa (cm) altura da planta (cm) 0 4,29 30,29 33,30 50 3,57 26,50 30,33 100 3,76 27,09 32,57 200 4,47 31,33 33,87 média 4,02 28,80 32,51 o efeito de dose não foi significativo no período avaliado. tabela 3. diâmetro do caule, largura da copa e altura da planta em função da espécie (nativas e exóticas) aos 60 dias do plantio em área degrada com presença de voçoroca em uberlândia-mg espécies diâmetro do caule (mm) largura da copa (cm) altura da planta (cm) exóticas acacia mangium 2,13 c 14,27 b 15,71 c gliricidia sepium 6,61 a 40,13 a 34,98 abc mimosa artemisiana 2,73 c 16,23 b 14,86 c acacia auriculiforme 2,54 c 24,28 ab 19,19 bc nativas astronium fraxinifolium 3,32 c 27,85 ab 22,97 bc guazuma ulmifolia 5,10 b 29,53 ab 37,56 ab anendanthera macrocarpa 3,56 c 40,68 a 47,57 a inga edulis 5,49 ab 29,70 ab 53,67 a média 3,71 27,83 30,81 médias seguidas de mesma letra numa coluna não diferem entre si pelo teste de scott-knot a 5 % de probabilidade (p≤0,05). e5 (gonçalo alves astronium fraxinifolium), e6 (mutamba guazuma ulmifolia), e7 (angico vermelho anadenanthera macrocarpa) no que diz respeito à largura da copa, angico vermelho e g. sepium apresentaram valores significativamente mais altos, enquanto i. edulis, g. ulmifolia e a. fraxinifolium apresentaram valores próximos à média total (27,83 cm). faz-se necessário ressaltar que algumas plantas apresentaram maior vulnerabilidade ao ataque de formigas cortadeiras na fase inicial do estudo, como foi o caso da nativa g. ulmifolia e das acácias (exóticas). embora isto tenha contribuído para um crescimento inicial reduzido, ao final do período chuvoso estas mesmas espécies apresentaram melhores condições de rebrota em relação às demais. aos 120 d, i. edulis superou a. fraxinifolium no crescimento da copa da planta, enquanto g. sepium manteve bom desenvolvimento. o destaque observado para g. sepium em todos os parâmetros estudados é confirmado por experimentos realizados por baggio e heuveldop (1982), onde a análise química desta espécie mostrou que as folhas jovens tinham maior quantidade de nitrogênio e fósforo, elementos fundamentais para o crescimento inicial das plantas. isto teve como consequência o desenvolvimento de talos tenros, demonstrando boa absorção e acúmulo destes nutrientes na fase inicial. igualmente, ao avaliar o crescimento de diferentes leguminosas arbóreas na recuperação de uma área degradada pela mineração de areia no aquífero piranema-rj, ferreira et al. (2007) verificaram que esta espécie esteve entre as que mais cresceram em altura e diâmetro aos 24 meses do plantio. no mesmo estudo, m. artemisiana também apresentou bons resultados. quanto à altura inicial (60 d), as nativas i. edulis, a. fraxinifolium e g. ulmifolia apresentaram maior desenvolvimento. no grupo das exóticas, a maior altura foi observada em g. sepium (tab. 3). aos 120 d, além destas espécies, m. artemisiana também destacou por seu bom crescimento em altura. nesta fase, algumas espécies que anteriormente tinham-se mostrado resistentes ao crescimento apresentaram desenvolvimento em altura. observou-se que as espécies exóticas do grupo das acácias sofreram maiores perdas iniciais por diversos motivos, entre eles plântulas doentes em viveiro. isto trouxe como consequência mudas menos desenvolvidas em campo, fator que resultou em perdas na fase inicial do estudo. em contra partida, nas etapas finais, quando a umidade relativa do ar era menor e a evapotranspiração potencial maior, o grupo das exóticas, como por exemplo m. artemisiana, juntamente com as acácias, atingiram alturas que variaram de 0,25 à 0,56 m, e diâmetros de 5,9 à 6,9 cm. isto indica também uma boa adaptação destas espécies no ambiente estudado. de um modo semelhante, apesar de ter como foco outros parâmetros da planta barros et al. (2009) determinando a perda de solo e água por erosão em savana nativa e plantios de acácia na região amazônica, constataram que a planta teve bons desenvolvimentos. porém, a perda foi maior em cultivos mais recentes. 291da silva, sousa pereira e rodrigues: desenvolvimento inicial de espécies exóticas e nativas e necessidade de calagem em área degradada do cerrado no triângulo mineiro (minas gerais, brasil) atualmente, o grupo das espécies nativas do presente experimento tem demonstrado maior rusticidade em comparação com o grupo das exóticas, que pela sua vez, tem mantido as folhas verdes e maior resistência às formigas, exceção feita de g. sepium. esta última, apesar dos bons resultados iniciais, recentemente teve seu crescimento estabilizado devido a ataques por hymenopteros. este resultado qualitativo observado nas espécies exóticas demonstra o efeito dos inoculantes e fmas, os quais, segundo resende et al. (2006), complementam a nutrição das plantas, resultando numa maior taxa de pegamento e desenvolvimento das mudas nesses locais, conforme o reportado também por siqueira e franco (1988), campello (1999) e resende e kondo (2001). tabela 4. diâmetro do caule, largura da copa e altura da planta em função da espécie (nativas e exóticas) aos 120 dias do plantio em área degrada com presença de voçoroca em uberlândia-mg. espécies diâmetro do caule (mm) largura da copa (cm) altura da planta (cm) exóticas g. sepium 12,75 a 39,75 a 39,91 a m. artemisiana 6,98 a 30,87 a 56,20 a a. auriculi 6,47 a 31,83 a 26,08 a a. mangium 5,92 a 24,12 a 51,54 a nativas i. edulis 8,83 a 40,87 a 56,83 a g. ulmifolia 8,49 a 24,91 a 37,15 a a. macrocarpa 5,32 a 36,50 a 55,33 a a. fraxinifolium 5,28 a 21,37 a 20,85 a média 7,5 31,2 42,9 médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de skott knot a 5% de probabilidade (p≤0,05). os resultados de desenvolvimento em altura e largura da copa (tab. 4) para as espécies nativas i. edulis e a. fraxinifolium demonstram o retorno dos solos do cerrado quando submetidos a investimentos e manejo adequado, mesmo em condições degradadas. assim, o uso de espécies exóticas sob condições de melhoramento do solo, consorciadas com espécies nativas bem adaptadas às condições em questão, revelam seu potencial para contribuir ao restabelecimento das últimas, tanto as utilizadas nesta pesquisa como outras presentes na circunvizinhança. aparentemente, as espécies estudadas não demonstraram resistência à alta temperatura regional e natureza cascalhenta do solo, resultado provavelmente devido ao fato do período experimental ter sido conduzido durante o período chuvoso. entretanto, deve-se considerar que algumas espécies sobressaem melhor em determinados ambientes que em outros e, portanto, precisam ser mais estudadas. no passado, alguns estudos foram feitos na área visando avaliar a diminuição do processo erosivo através de diferentes coberturas vegetais do solo. trabalhando com monitoramento de erosão laminar sob diferentes usos da terra durante sete meses, pinese et al. (2008) verificaram que a parcela de solo exposto perdeu 665,17 g m-², o que representa uma perda por erosão de 66,517 kg há-1; enquanto as parcelas contendo milho e brachiaria perderam 14,214 e 0,076 kg há-1, respectivamente. no mesmo estudo, a área da mata apresentou maior resistência a erosão laminar do solo, perdendo unicamente 0,008 kg ha-1. finalmente, cabe ressaltar que o presente trabalho menciona apenas a medida biológica da recuperação em áreas degradadas, sendo fundamental consorciar tais medidas com técnicas físicas e ou mecânicas de contenção da erosão. conclusões a espécie arbórea gliricidia sepium apresentou melhor estabelecimento e crescimento inicial em diâmetro, seguida de i. edulis e g. ulmifolia. quanto ao crescimento em altura, destacaram as nativas i. edulis, a. fraxinifolium e g. ulmifolia, bem como a exótica g. sepium. no grupo das nativas, i. edulis, a. fraxinifolium e g. ulmifolia demonstraram melhor desenvolvimento na fase inicial. todas as exóticas apresentaram bons resultados na fase final do estudo. demonstra-se assim o potencial destas espécies para serem utilizadas na sucessão ecológica de áreas degradadas no cerrado, seja pela retirada de cascalho ou outros métodos inadequados de manejo do solo. o estudo demonstrou que o uso de calcário é dispensável na fase inicial de crescimento das plantas. o presente trabalho leva a sugerir a continuidade destes estudos, visando avaliar outros parâmetros que possam retratar com mais clareza a real situação ecológica local, indicando o grau de efetividade das espécies plantadas em restabelecer condições para que a sucessão ecológica possa prosseguir na área. agradecimentos ao cnpq, pela concessão da bolsa de estudo ao primeiro autor; à embrapa agrobiologia, pelo apoio técnico; e ao cefet & ief uberaba, pela contribuição na produção das mudas. a fapemig proj. apq01204-09. 292 agron. colomb. 29(2) 2011 literatura citada baggio, a.j. e j. heuveldop. 1982. implantação, manejo e utilização do sistema agroflorestal cercas vivas de gliricidia sepium (jacq.) steud., na costa rica. boletim de pesquisa florestal 5, 19-52 bahia, v.g., n. curi e d.n. carmo. 1992. fundamentos da erosão do solo. informe agropecuário 16(176), 25-31. barros, l.s. da, j. f. do vale jr, c.e.g.r. schaefer e m.m. junior. 2009. perdas de solo e água em plantio de acacia mangium wild e savana em roraima, norte da amazônia. rev. bras. ciênc. solo 33, 447-454. black, c.a. 1968. soilplant relationships. john wiley, new york, ny. campello, e.f.c.a. 1999. influência de leguminosas arbóreas fixadoras de nitrogênio na sucessão vegetal em áreas degradadas na amazônia. tese doutorado. universidade federal de viçosa, viçosa, brasil. carrijo, b.r., c.a.d. baccaro. 2000. análise sobre a erosão hídrica na área urbana de uberlândia (mg). caminhos de geogr. 1(2), 70-83. embrapa, empresa brasileira de pesquisa agropecuária, serviço nacional de levantamento e conservação dos solos. 1982. levantamento de média intensidade dos solos e avaliação da aptidão agrícola das terras do triângulo mineiro. boletim de pesquisa no. 1. rio de janeiro, brasil. ferreira, a.p., e.f.c. campello, a.a. franco e a.s. de resende. 2007. uso de leguminosas arbóreas fixadoras de nitrogênio na recuperação de áreas degradadas pela mineração de areia no pólo produtor de seropédica/itaguaí. comunicado técnico no. 236. embrapa; cnpab, seropédica, brasil. filser, j. 1995. the effect of green manure on the distribution of collembola in a permanent row crop. biol. fertil. soils 19(4), 303-308. haynes, r.j. 1986. nitrification. pp. 127-165. em: haynes, r.j. (ed.). mineral nitrogen in the plant-soil system. academic press, orlando, fl. kirchner, m.j., a.g. wollum e l.d. king. 1993. soil microbial populations and activities in reduced chemical input agroecosystems. soil sci. soc. am. j. 57(5), 1289-1295. macedo, r.l.g. 1992. sistemas agroflorestais com leguminosas arbóreas para recuperar áreas degradadas por atividades agropecuárias. pp. 136-147. em: simpósio nacional sobre recuperação de áreas degradadas. ufpr; upef, curitiba, brasil. pinese, j.f.j., l.m. cruz e s.c. rodrigues. 2008. monitoramento de erosão laminar em diferentes usos da terra, uberlândia – mg (online). soc. nat. 20(2), 157-175, http://dx.doi.org/10.1590/ s1982-45132008000200010; recuperado: junho, 2001. resende, a.s. de, m.o. macedo, e.f.c. campello e a.a. franco. 2006. recuperação de áreas degradadas através da reengenharia ecológica. pp. 315-340. em: garay, i. e b.k. becker, dimensões humanas da biodiversidade: o desafio de novas relações sociedade-natureza no século xxi. editora vozes, petrópolis, brasil. resende, a.v. e m.k. kondo. 2001. leguminosas e recuperação de áreas degradadas. informe agropecuário 22(210), 46-56. santos, g. de a., l. de s. silva, l.p. canelas e f.a. de o camargo. 2008. fundamentos da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais & subtropicais. metrópole, brasil. silva, c.a., f.r. vale, j.a. sharon e a.r. kobal. 1999. mineralização de nitrogênio e enxofre em solos brasileiros sob influência de calagem e fósforo. pesq. agropec. bras. 34(9), 1679-1689. siqueira, j.o. e a.a. franco. 1988. biotecnologia do solo: fundamentos e perspectivas. mec; esal; faepe; abeas, brasília, df. volumen xvi 1-3 1999 optimizado.pdf agronomla colombiana, 1995, vo/umen xii no. f;pdg 1·7 caracterizaci6n de aislados de fusarium oxysporum segun el polimorfismo del dna ribosomal v el dna amplificado aleatoriamente characterization of fusarium oxysporum isolates using rdna polymorphism and'random amplifications william giovani oliveros1. luis eugenio andrade2 y gerardo gallego3• resumen la regi6n its 1 del dna ribosomal de seis aislados de fusarium y dos de pirleu/ana se amplificaron por reacci6n en cadena de la polimerasa (per). ei fragmento de dna correspondiente a la regl6n its1 de fusarium oxysporumf.sp. dian/hi, raza 2 fub clonado y secuenciado. el estudio de su secuencia permiti6 deducir sitios de restricci6n para un amilisis comparativo. los patrones de restncci6n no mostraron diferencias entre los seis aislados de fusanijm, mientras que sl lograron distingulr entre los dos de pirieu/aria. por amplificaci6n de dna a partir del cebador aleatorio a13, se pu· diemn distinguir las razas 2 y 4 de fusarium oxysporum. abstract the ribosomal dna regi6n its1 from six fusanum isolates and two piriculariaisolales were amplified by polymerase chain reaction (pcr). fusarium oxysporumf.sp. disnthirace 2, its1 dna fragment was cloned and sequenced. restriction sites were identified in order to perform comparative analysis. restriction patterns showed no difference among the six fusariumisolates, whereas they discriminadepartamento de biologia, universidad nacional de colombia. aa23227. santafe de bogolii. d.c .. colombia. sa 2 profesor asociado. departamento de biologia, universidad nacional de colombia. a.a. 23227. santale de bogota, d.c. colombia, sa email: eandrade@ciencias.campus.unal.edu.co. centro internacional de agricullura tropical. ciat. palmira. valle. colombia. ted between two piflculariaisotates. by random primer amplification using primer a 13 fusanum oxysporum, races 2 and 4 were identified. introducci6n colombia es el segundo pais exportador de flares en el mundo. entre los problemas que afectan la producci6n de clave i esta ei marchitamiento vascular causado por fusarium oxysporum f.sp. dian/hi. fusarium es un genero muy heterogeneo y su identificaci6n y caracterizaci6n es dificil debido a la falla de estabilidad morfo16gica del grupo. las caracterizaciones a nivel subespecifico. basadas en pruebas de patogenicidad y compatlbilidad vegetativa. dan resultados ambiguos (arbelaez, 1993). ei presente trabajo evalua la ulilidad de la regi6n interna transcrita de los genes ribosomales (its-1 ), en la caracterizaci6n de las razas 2 y 4 ((micas presentes en colombia) de f. oxysporumf. sp. dian/hi mediante analisis de restricci6n de los productos de amplificaci6n. igualmenle, se evalua la posibilidad de tipificar par medio de radp (polimorfismo del dna amplificado aleatoriamente). ademas de las razas antes mentianades. se emple6 tambien. un aislamiento de la espede de baja patogenicidad (618g) y uno no pat6geno (c14), ulilizados como control bio16gico de la enfermedad. 19ualmente, se incluy6 una forma especial diferente (f. oxysporumf. sp. eubense), una especie diferente (f. roseum) y dos aislamientos de un genera diferente (piriculariasp.). revisi6n de llteratura uso del dna ribosomal (rona) en estudlos de sistematica molecular de hongos pat6genos el complejo g{mico ribosomal se comporta como un reloj molecular compuesto, util en ia determinaci6n de las relaciones filogeneticas. los genes ribosomales estan constituidos por regiones muy conserva· das (subunidad pequena s8u y subunidad grande l8u), con una tasa da cambia muy lenta, que permiten hacer comparaciones entre organismos distantemente relacionados, y por regiones muy variables (nts) y medianamente variables (its) que penniten comparar organismos cercanamente relacionados (manicom, 1990); (innis, 1990). los genes que codifican para los rna ribosomales 5,85; 18s y 258 se encuentran repetidos entre 60 a 220 capias por genoma haploide y ubicadas en un unico crom050ma (petes y botstein 1979, cilados por martin, 1990). cada unidad se encuentra separada par regiones espaciadoras no transcritas (nts), cuya longitud es muy variable y cada una de las subunidades e5tftn separadas por secuencias espaciadoras inlernas transcritas (its). los genes que codifican para el rrna 58 pueden encontrarse hacienda parte de \a unidad repetitiva (bell et sl., 1977) 0 en diferentes sitios del genoma (selker e/ af. 1981, citados por martin 1990). martin (1990) determin6 los mapas de restricci6n de la unidad repetitiva de rona de dos especies del genera pythium (p. paroecandrum y p. spinosum" encontrando polimorfismos entre aislamien~ tos originados a partir de una sola espora. para p. paroecandrum, encontr6 dos fonnas principales y para p. spinosum, cuatro. presentes en proporciones aproximadamente iguales en cada una de las especies. los mapas de restricci6n difenan en la regi6n no transcrita (nts), tanto en su longitud, como en la presencialausencia de sitios de restricci6n para algunas de las enzimas empleadas. kistler ef al (1991) realizaron digestiones de rdna provenientes de f. oxysporumf. gp. conglulinsns, f. oxyspomm f. sp. mathioiy f. okyspomm f. sp. raphan;' hibridizando los productos con una sonda elaborada a partir del rona de f.oxysporum c., encantrando que los patrones de hibridaci6n agrupaban juntos los aislamientos provenienles de una misma fonna especial y separaban estas ullimas entre si. trabajando con secuenciaci6n de rrnas de 51 cepas de algunas especies de fusanijm, guadet et al. (citados por peterson, 1991) encontraron que las especies del genera que tenian astado sexual en gib6re//a agrupaban juntas y separadas de aquellas can estado sexual en el genero nee/na, log rando, asi, caracterizar estos dos generos teleomorfos de fusanijm con base en su rrna. en 1991, nazar elsl encontraron que vertjci//ium a/bo-slrumy v. dahliaese podian distinguir por 5 di2 ferencias nucleotidicas ubicadas en las regiones intergenicas del rona, sintetizando oligonucleotidos que amplificaban diferencialmente cada una. cubeta ef af. en 1991, trataron de encontrar reraciones entre grupos de compalibilidad vegetativa (capacidad de los aislamientos de reconocerse y fusionarse uno con el otro por anastomosis) y los rflps del rona en especies del genero de hongos rhizocfonia. amplificando una secuencia de rona de aislamientos de rhizoctoniaspp. equivalente a una regi6n de 1500 pb. de la subunidad grande del gen ribosomal de saccharomyeescerevisiae, encontraron, que los patrones de rflps se agrupaban de acuerdo can los grupos de compatibilidad vegetativa. en otro estudio similar, liu y sinclair (1992). trabajando can la especie r. so/aniy mediante rflps de la porci6n de rona equivalente a las regiones intergenicas its 1, its 2 y la subunidad 5.8s idenlificaron 5 subgrupos diferentes dentro de un mismo grupo de compatibilidad vegetativa. los resultados tuvieron correlaci6n con el hospedero; no se encontr6 variaci6n dentro de cada uno de los subgrupos, independientemente del origen geografico de los aistamientos. en 1992, chen pudo observar polimorfismos de longitud de fragmentos de restricci6n, tanto interespecificos. como intraespecificos. en tres espe~ cies del genero pythium (~ heferothallicum, p. splendensy p. sylva/ieum" al amplifiear la regi6n de rona correspondiente allts " its 2 y la subunidad 5,8s. las difereneias intraespecificas no, 50lamente, fueron de fragmentos de restricci6n sino, tambien, de la longitud total del fragmento evaluado y resultaron mucho mas evidentes en el dna nuclear que en el mitocondrial. gardes et al. (1990) report6 notables diferencias en los patrones de rflps del dna total en los hon· gos laccaria lacca/s y l. bicolora nivel intraespechico y al hibridar can rona del hongo armillan"a os/oyae. ademas, de la misma forma, encontr6 difarenles patrones que permltlan separar entre si las especies l proxima. l. amethystine, l. bic%r y l./accala. resultados similares fueron obtenidos par martin e/ sl. (1990), quienes amplificaron por pcr la unidad completa de rona de las espeeies l bic%r. l laccsla, 1.. proxima y l. forti/is, los patrones de rflps obtenidos les permitieron diferenciar aislamientos de estas especies y, ademfts. agrupar, de acuerdo con el origen geografico, aislamientos pertenecientes a una misma especie. caracterlzacl6n 5ubespeciflca de hongos, sagun el pollmorflsmo del dna ampntlcado aleatorlamente (rapd) mediante pcr, pueden oblenerse marcadores polim6rficos de dna amplificado at azar, empleando primeros aleatorios no especlficos. estos tienen un tamaiio de 9 a 10 pares de bases (pb) y un contenido de gc del 50 al80 % y no poseen secuencias palindr6micas. ei numera de fragmentos amplifieados depende, tanto del primer, como del dna u\ilizado. los polimorfismos pueden deberse a cambios de un solo par de bases, a deleciones en silios de uni6n del cebador, a inserciones que puedan incrementar la separaci6n entre los sitios de uni6n ya pequei'las inserciones 0 deleciones que ocasionan cambios en el tamano de los produclos de amplificaci6n. varios marcadores pueden ser praducidos a partir de un s610 primer. la tecnica pueda sar empleada para marcar cromosomas 0 genes, para caracte rizar genomas y para produci r mapas gen6micos. las ventajas de su uso son: 1un grupo universal de "primeros" puede emplearse para todas las especies y 2no se requiere el empleo de sondas, radioactividad, hibridizaciones 0 informaci6n de la secuencia de'''primer''. en la amplificaci6n mediante rapos se emplea, solamente, un "primer" de naturaleza arbitraria a diferencia del pcr comun, en et cual se emplean dos uprimeros" espechicos por reacci6n. por 10 tan10,ia amplificaci6n se da en cualquier lugar del genoma que conlenga dos secuencias complementarias al ..prime .... y que eslen enlre los iimites de longitud (3kpb. aproximadamente). genomas de plantas y animales ya han sido caracterizados mediante rapos. usando primeros de 5 a 21 pb. variedades de cultivo de maiz pudieron distinguirse y seis hibridos mostraron patrones de pcr complementarios a los de las variedades parentales. la eficacia del metoda se demostr6 mediante la detecci6n de seis polimorfismos en variedades de cultivo de soya con un 5610 cebador. este resullado as muy interesante, si se liene en cuenta que, mediante analisis de rflps, se enconlr6 que la soya es geneticamente estable y altamente homocig6tica. crowhurst ef 81. (1991). valiendose de la amplificaci6n aleatoria de dna, encontr6 variabilidad gen6mica en 21 aislamientos de las razas 1 y 2 del hongo f. solanif. sp. cucurbilas. ei estudio les permili6 separar dos grandes grupos de aislamienlos que eoincidian con poblaciones compatibles vegetativamenle. todos los cebadores empleados revelaron polimorfismos par 10 cual concluyeron que al nivel cie diferenciaci6n entre ellos era muy alto. materiales v melodos obtenclon del material biol6gico las cepas de fusanijm oxysporum f. spa d(anthi razas 2 y 4 (fodr2 y fodr4). de f. oxysporumc14 y 618g (foc14 y f0618g) yde f. roseum(fr) fueron praporcionadas par el laboratorio de microbiologia de la facultad de agronomia de la universidad nacional de colombia, el aislamiento de f. oxysporum f. sp. cubenss (foc) fue suministrado por el cimic de la universidad de los andes (colombia) y los micelios iiofilizados de los aislamientos eorredora 1 y ciea 9 de pin'cularia oryzae (pol y pog), por el laboratorio de fitopatologia del ciat (palmira, colombia). metodologia se obtuvieron cultivos monosp6ricos mediante siembra en pda de diluciones seriadas en agua esh~ril. estas eran incubadas por dos 6 tres dias a 26°c hasta que se evidenciaran colonias individuales, momenta en el cual se aislaba la colonia procedente de la maxima diluci6n,ia cual se repurifica por medio de una nueva diluci6n seriada. ei micelio congetado se liofiliz6 y se almacen6 a -20°c hasta el momento de la extracci6n. ei iiofilizado sa homogeniz6 con nitr6geno liquido y se someti6 a diluci6n en tris 100 mm, edta 100 mm, naci 250 mm. posteriormente, se adicion6 sos a concentraci6n final 1%. se incub6 a 6soc por 30 minutos y sa ie anadi6 acetato de potasio a concentraci6n final de o,3m ph 4,8. la muestra se centrifug6 a 10.000 rpm. la fase acuosa se extrajo con cloroformo alcohol isoamilico (24:1), los desec has celulares se eliminaron centrifugando a 10.000 rpm par cinco minutos y los acidos nucleicos se recuperaron de la fase superior mediante precipitaci6n con acetato de sodio e isopropanol. los ensayos de amplificaci6n se realizaron en las siguientes condiciones de reacci6n: t8q adn polimerasa (promega) 1 ul50 %1, dntps (biolabs) 0,4 mm. mgci2 2,5 mm. taqadn pol buffer (lox: 500 mm kci, 100 mm tris-hci ph 9, 1% triton x1 00) 1:10. bsa (albumina de suero de bovino) 0,1 %g/%i, primeros (biolabs) 0,8 %m c/u (2 por ensayo), dna muestra 1 ng/%1. 3 los cebadores ensayados fueron: ns7 s'gaggcaataacaggtctgtgatgc 3' ns8 s'tccgcaggticacctacgga 3' it51 s'tccgtaggtgaacctgcgt 3' its2 s'gctgcgttcttcatcgatgc 3' its3 s'gcatcgatgaagaacgcagc 3' it84 5'tcctccgcttatigatatgc 3' itss s'ggaagtaaaagtcgtmcaagg 3' en cada reacci6n se emple6 una pareja diferente de cebadores, 8s1: its1/2; jts3i4; its5i2; its1/4; ns7/8, para amplifiear individualmente el adn extraida de cada uno de los aislamientos utilizados (foor2, fodr4. fooc14. fod618g, foc. fa, pgl ypg9) yun blanco sin dna. se realizaron 35 ciclos de amplificaci6n en un termociclador mj research ptc 100 de acuerdo al siguiente esquema: 1. un minuto 10°c, seguido de una rampa termica durante la cual se aumentaba la temperatura 1°c cada cinco segundos hasta 47°c. 2. oesnaturaljzaci6n. 920c por un minuto. 3. reasociaci6n ssoc por un minuto. 4. extensi6n. 72°c por 1:30 minutos. los amplificados se analizaron en un gel de agarosa all,5%. ei fragmento ampllficado fue purirlcado con el wizard clean up system (promega) y se clon6 en el vector per script (stratagene). la obtenci6n de fragmentos con extremos romos para la ligaci6n se hizo por tratamiento con el fragmento klenow en pre~ sancia de dntps. los plasmidos recombinantes se utilizaron para transformar celulas competentes dhsalfa de e coli la secuenciaci6n se realiz6 por el metoda de sanger, usando sequenasa. las enzimas empleadas fueron bam-ll, ea::fll, haelll, hind til, pstl, sau961 y sau3a i. las digestiones fueron evaluadas en geles de poliacrilamida al 12% y se revelaron con bromuro de etidio. los ensayos de amplificaci6n. a partir de "primeros" aleatorios, sa efecluaron en las siguientes condiciones de reacci6n: taq adn potimerasa (promega) 1 ul50 ul, dntps (biolabs) 0,4 mm mgci2 2.5 mm, taq adn pol buffer (lox: 500 mm kgi, 100 mm tris-hel ph 9, 1% triton x100) 1:10, 4 bsa (albumina de suero de bovino) 0,1 %g/%i. "primeros" (biolabs). 0.8 %m. dna muestm 1 ng/%1. los prlmeros ensayados fueron: a2 (tgccgagctg), al0 (gtgatcgcag), a 11 (caatcgccgt). a13 (cagcacccac), a16 (agccagcgaa), b7 (ggtgacgcag), b10 (ctgctgggac), 816 (tttgcccgga), 817 (agggaacgag), 819 (acccccgaag), b20 (ggaccctiac), cl (ticgagccag). en cada reacci6n, sa empleaba un primer diferente. para amplifiear el adn total de cada una de las mue?tras y un blanco sin dna. se realizaron 45 delos de amplificaei6n de acuerdo al siguienle esquema: 1. desnaturalizaci6n 94°c por un minuto. 2. reasociaei6n 36°c por un minuto. 3. extensi6n 72°c por 2 minutos. los fragmentos amplifieados se analizaron por electroforesis en gel de agarosa al 1.5% . resultados y discusion los ampliricados obtenidos con los "primeros"its 3/4 y ns 7/8 fueron del mismo lamano en las ocho muestras. poslulandose que la regi6n comprendida entre estos es de naturaleza eonservada. la regi6n amplificada por el par de "primeros" ns 7/8 es el extremo 3' del gen que codifiea para la subuni· dad pequefia de rrna y la amplificada por its 3/4 consta del gen de la subunidad 5.8s junto can la it82. ambas regiones poseen secuencias correspondientes a porciones funcionales en el rna. las electroforesis de las amplificaciones con los "primeras" its 1/4, its 5/2 y its 1/2 mostraban que el fragmento obtenido a partir de pol tenia un tamano de 120 pb mayor que los otros. ei fragmento it51 de la unidad de adnr amplifieado por pcr mostr6 difereneias entre el aislamienlo corredora 1 de pirieu/aria otyzae los seis aislamientos de fusarium analizados (i:: oxysporum f. sp. dian/hiraza 2, f. oxyspofumf. sp. dianfhiraza 4, f. oxysporom618g. f. oxysporumc14, f. oxysporumf. sp. cubensev f. roseurrl) vel eica 9 de p. oryzea. dieho fragmento posee un tamano de 450 pb. a diferencia del registrado en los otros, el cual fue de 330 pb. es decir, que el fragmento de its1 amplificado a partir de adn de los aislamientos del genera fusariumno mostr6 diferenclas de tamano que pennitieran diferenciarfos entre sl a can el aislamienta cica 9 de piticu/ana oryzae teniendo en cusnta los resultados descritos anteriormente. se eligi61a regi6n denominada its 1 de fod2 (amplificada par el par de primeros its 1/2) para realizar la secuenciaci6n, va que esta fue la unica que mostr6 algun tipa de polimorfismos, es decir, diferencias en el tamano del amplificado de una de las muestras (pol). la secuencia carres· pondiente a la regi6n intergenica its 1 de fod2, ubicada entre la subunidad pequeiia de radn (nsradn) y la 5,8s, presenta un tamano total de 227 pb y su contenido de at fue de 51,1 % v el de gc, de 48,9%. la secuencia fue analizada por el programa dnasis, can el fin de encontrar las enzimas de restricci6n que cortaban el fragmento par 10 menos en dos sitios. se encontraron un total de 36 enzimas, de las cuales 11 cortan el fragmenlo en mas de dos smos: acil, a/wi, 8s/i, cfr131, dpn i, dpnll, haelll, mbol, mnll, sau3ai v sau961. se eligieron las enzimas hae iii, sau961 y sau3ai para realizar el analisis de restricci6n del its 1 de las ocho muestras. ademes, se incluyeron las en· zimas bamhl, ecoal, hii7dlll v ps/i, que no tienan sitios de corte en el fragmento secuenciado, con el fin de evaluar si digerlan las otras muestras no secueneiadas. tales enzimas no cortaron ninguno de los ocho fragmentos evaluados. este es el primer reporte de la secuencia de la re· gi6n its1 del gen ribosomal de fusanum oxyspo~ rum f. sp. dian/hi raza 2. (ei "primer" its1 se eneuentra en el extremo 5' y el u primer"its2 se encuenlra en el extremo 3'). esta sequencia fue reportada por nosotros al gene bank y tiene el numero de aeeeso banklt 11964 its u33878. s'tccgtaggtg aacctgcgga gggatcan a ccgagtttacaactcccaaa cccctgtgaa cataccaatt gttgcctcgg cggatcagcccgctcccggt . aaaacgggac ggcccgccag aggaccccta aactctgtttctatatgtaa cttctgagta aaaccataaa taaatcaaaa ctttcaacaacggatctctt ggttctggca tcgatgaaga acgcagc 3' las enzimas bam hi, eco ri, hind iii y pst i no cortaron el fragmento its1 de ninguno de los aislamientos analizadas. la enzima hae iii tiena un sitio de corte en la posici6n 113 del its1 de fo d2, por 10 tanto, se esperaban dos fragmentas de 113 y 114 pb. en las digestiones realizadas,la enzima cort6 el fragmento de las ocho muestras (fod2, fod4, foc14, f0618g, foc, fa y pol), excepto el de p09. la enzima sau 961 tiene das sitios de corte en los nucle6tidos 112 v 123 del its1 de fod2 y se esperaban tres fragmentos de 112, 104 y 11 pb. esta enzima cort6 el fragmento de todas las muestras. excepto el de p09 y prodljjo dos bandas de, aproximadamente, el mismo tamano en lodas las muestras digeridas. la enzima sau3a i tiene tres sitios de corte en las posieiones 23,83 y 193 del fragmento its1 de fod2, de tal forma, que se esperan 4 fragmentos de 110,60,34 y 23 pb. se observ6 que esta enzima cart6, de igual manera seis de las muestras (fod2, fod4, foc14, f061bg, foe y fa) en cuatro fragmentos. ei fragmento its1 de p09 fue cortado una sola vez par la enzima, observendose. solo. dos bandas en la electroforesis. aunque fue dificil establecer el tamana exacto de los fragmentos en las digestiones. este se canfirm6 segun la secuencia dellts1 de fod2,la eual permiti6 predecir los tamaflos de los fragmentos esperados en las digestiones. a pesar de los reportes de polimorfismos interespeeweos e intraespeeificos en el dna ribosomal encontrados en otros generos de hongos (nazar e/ 81.,1991: eggery fortin, 1989; martin, 1990, 1992; nicholson v rezanoor, 1993: cubeta et ai., 1991; liu y sinclair, 1992; gowan y vilgalys. 1991; chen, 1992: gardes e/a/.. 1990y hintz elal.,198b), no se obtuvieron resultados simitares en la especie fusan"um oxysporum f. sp. dian/hi: los unicos resultados satisfactorios reportados referentes a la caracterizaci6n intraespechica de fusarium han sido los obtenidos por kistler e/ ai., 1991. la secuencia it81 parece ser muy conservada en los aislamientos de la especie esludiada (f. oxysporumf. sp. dianlh~; tal falta de variabilidad en or· ganismos cercanamente relacionados puede deberse a su pap~1 en la maduraci6n de transcritos primarios de rna ribosomal. mediante arreglos en su estructura secundaria, las seeuencias its hacen que los extremos de las subunidades ns. nl, ys,8s del precursor del ana ribosomal se mantengan muy cercanos para slj procesamiento, indicando que esta regi6n se haya sometida a algun tipo de restricci6n fundonal (weallauer e/ al.. 1974 ci· tados por baldwin, 1992). 5 de los 12 wprimeros" aleatorios empleados. la mitad (seis) (a2. a 10. a 13. a16, 87 y810) produjeron patrones diferentes en los dnas amplificados los cuales permiten dislinguir, al menos. dos y hasla siete aislamientos cada uno. ei dna del aislamiento f0618g produjo patrones diferenles con cinco de los cebadores excepto el a 13. con los "prime· ros" a13 y a16. fue posible diterenciar estos dos aislamientos entre si, sin embargo, no sucedi6 asi con los primeros a2 y al0 en los cuares el patr6n de amplificaci6n fue muy similar. los "primeros" al0. b7 y 810 produjeron patrones distinguibles can el dna de fusan"cjm roseum que permiten distinguir esle aislamiento de los olros analizados. los aislamientos foc14 y foc pudieron caracterizarse al amplificar su dna lotal can los "primeros" b7. bl0 ya13. este ultimo primer fue el unico que permiti6 distinguir entre los aislamientos fod2 y fod4. con los atros "primeros". estos aislamientos produjeron patrones muy similares entre si que impiden su discriminaci6n. conclusiones la digesti6n del fragmento its1 con las enzimas hae iii. sau 961 y sau 3a i produjeron el mismo patr6n en las cepas de fusajiumanalizadas. por 10 cual no se pudieron establecer diferencias entre razas a entre aislamientos con diferentes niveles de palogenicidad. tales digestiones diferenciaron los aislamienlos de fusadum de 105 de pidculada oryzae. adem~s. produjeron patrones diferentes en los dos aislamientos utilizados de esta ultima especie; por esto la regi6n its1, posiblemente, sea un buen marcadar molecular dentro del genero piricularia. ei tragmento its1 de la unidad de sdna nuclear parece ser altarnente conservado en la especie f. oxysporum. por 10 tanto, no es un marcador molecular intraespecifico indicado en este organismo. la amplificacion de adn total de por media de rapds mostr6 ser un metodo promisorio en la caracterizaci6n de cepas de f. oxyspofum. en especial. can el cebador a 13. el cual amplilic6 diferencialmente la raza 2 y la raza 4 de la forma especial dian/hi ya que la region its1 no fue un marcador molecular util en la caraclerizaci6n de las razas 2 y 4 del hongo f. oxysporum f. sp. dian/hi. la busqueda en atras regiones del rona sujetas a una menor reslricci6n funclonal como las secuencias intergenicas no transeritas (nts) puede mostrar diferencias que permitan la separaci6n de estos aislamienlos con base en sus 6 genes ribosomales. esto. tambien. podria ser posibre si se utiliza una regi6n mayor del rona. como por ejempla la ubicada entre los its 1 y2 incluyendo el gen de la subunidad 5,85. la secuencia delltsl obtenida de fusan'um oxysporum f. sp. dian/hi raza 2 sirve como pauta para futuros trabajos. si se obtiene la secuencia de la misma regi6n de fusarium oxysporumf. sp. dian/hi raza 4. lo anterior revelaria diferencias que permitan la slntesis de cebadores especificos que amplifiquen el rona de torma diferencial en estos aislamientos. agraoecimientos este trabajo tue financiado por colciencias. entidad que liene como prop6sito promover el desarrollo cientifico y tecnol6gico en colombia. proyecto # 1101-05-1 05-90. ag radecemos ei apoyo del dr. joe thome del centro internacional de agricultura tropical (clan, palmira (v). l1teratura citada 1. arbelaez, g., calderon, 0., ceva· llos, j. & gonzalez, d. 1993. determinaci6n de las razas fisiol6gicas de fusarium oxysporum f. sp. dian/hi del clavei en colombia. agronomia colombiana 10(1): 19-27. 2. baldwin, b. 1992. phylogenetic utility of the internal transcribed spacers of nuclear riboso· mal dna in plants: an example from the compositae. molecular phylogenetics and evolution 1: 3-16. 3. chen, w. 1992. restriction fragment length polymorphisms in enzymalically amplified ribosomal dnas of three heterotallic py/hium species, phytopathology 82:1467-1472. 4. crowhurst, r., hawthorne, b., rikkerink, e. & templeton, m. 1991. diue· rentiation of fusanum solani f. sp. cucurbi/ae races 1 and 2 by random amplification of polymorphic dna. curro genet. 20: 391-396. 5. cubeta, m., echanoi, e., abernethv, t., & vilgalys, r. 1991. characterization of anastomosis groups of binucleate rhizoc/onia species using restriction analysis of an amplified ribosomal rna gene. phytopathology 81: 1395-1400 6. egger, k. & fortin, j. 1989. identification of taxa 01 estrain mycorrhizal fungi by restriction fragment analysis. can. j. bot. 68: 14821488. 7. gar des, m., fortin, j., mueller, g., & kropp, b. 1990. restriction fragmenllenglh polymorphisms in the nuclear ribosomal dna of four laccanaspp. phytopathology 80; 13121317. 8. gowan, s. & vllgalvs, r. 1991. ribosomal dna length polymorphisms within populations of xylaria magnollae (ascomycotina). american journal of botany. 78: 1603-1607. 9. hintz, w., anderson, j., & horgen, p. 1988. relatedness of three species of agafj~ eus inferred fron restriction fragment length polymorphism analysis of the ribosomal dna repeat and mitochondrial dna. genome 32: 173-178. 10. innis, m., gelfand, d., sninsky, j., & white, t. 1990. per protocols. academic press, san diego, california. pp.3-12, 189· 195. 282-322. 11. kistler, h., momol, e., & benny, u. 1991. repetitive genomic sequences for determining relatedness among strains of fusarium oxysporum. phytopathology 81 : 331-336. 12. liu, z. &. sinclair, j. 1992. genetic diversity of rhizocloniasolanianastomosis group 2. phytopathology. 7: 778·787. 13. manicom, b., bar-joseph, m., kotze, j., &. becker, m. 1990. a restriction fragment length polimorphism probe relating vegetative compatibility groups and pathogenicity in fusarium oxysporumf. sp. dian/hi. phytopathology 80: 336-339. 14. manicom, b., bar-joseph, m., & kotze, j. 1990. molecular methods of potential use in the identification and taxonomy of filamentous fungi, particularly fusarium oxysporum. phytophylactica 22: 233-239. 15. martin, f. 1990. variation in the ribosomal dna repeat unit within single oospore isolates of the genus pythium. genome 33: 585-591. 16. nazar, r.,. hu, x., schmidt, j., culham, d., &. robb, j. 1991. potential use of pcramplified ribosomal intergenic sequences in the detection and differentiation of verticillum wilt pathogens. physiol. mol. plant pathol. 39: 1-11. 17. nicholson, p., rezanoor h., & hollins, t. 1993. classification of a world-wide collection of isolates of pseudoobfcosporella herpo/n'coides by rflp analysis of mitochondrial and ribosomal dna and host range. plant pathol. 42: 58·66. 18. peterson, s. 1991. phylogenetic analysis of fusarium species using ribosomal rna comparisons. phytopathology 81: 1051-1054. 7 volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf received for publication: 30 april. 2013. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). galigarretom@unal.edu.co 2 faculty of agricultural science, universidad de cundinamarca. fusagasuga (colombia). agronomía colombiana 31(2), 169-175, 2013 propagation of the neotropical fruit vaccinium meridionale swartz by air layering propagación del frutal neotropical vaccinium meridionale swartz por acodos aéreos gustavo adolfo ligarreto-moreno1, walter smith torres-aponte1, and césar alfonso ariza-castillo2 abstract resumen vaccinium meridionale swartz has its natural distribution in the tropics of the new world, from 2,100 to 4,000 m a.s.l.; and is a keystone species in habitat conservation, with 3 m high shrubs when pruned. the aim of this study was to evaluate stem rooting using naphthaleneacetic acid (naa) and aloe vera as rooting promoters with a farm propagation system. for this purpose, a natural population of plants was selected in san miguel de sema (boyaca, colombia), 5°31’15’’ n and 73°43’39’’ w, at 2,615 m a.s.l., with an average temperature of 13ºc and an average annual precipitation of 1,000-1,300 mm. the results showed that the studied rooting promoters stimulated the appearance and development of roots; however, the naa treatments had greater root growth over time. developing air layers allowed for their separation from the mother plants and transplant 6 months after the application of the rooting promoters started. el agraz (vaccinium meridionale swartz), tiene su distribución natural en el tropico del nuevo mundo, desde 2.100 hasta 4.000 m de altitud, es una especie fundamental en la conservación del hábitat; son arbustos que manejados con podas se pueden mantener en una altura no mayor de 3 m para facilitar su manejo. en el estudio se evaluó el potencial de enraizamiento de las ramas de agraz utilizando el ácido naftalenacético (ana) y el aloe vera como promotores de enraizamiento, bajo el sistema de propagación en la finca. para el efecto, se seleccionó una población natural ubicada en el municipio de san miguel de sema (boyacá, colombia), a 5°31’15’’ n, 73°43’39’’ o, a 2.615 msnm, con una temperatura promedio de 13°c y una precipitación promedio anual de 1.000-1.300 mm. de los tratamientos aplicados se encontró que los dos promotores de enraizamiento utilizados estimularon la aparición y desarrollo de las raíces, no obstante los tratamientos con ana presentaron mayor crecimiento de las raíces a través del tiempo. el desarrollo radical permitió separar los acodos de la planta madre y llevarlos al sitio de trasplante después de transcurrir 6 meses desde el momento de aplicar los promotores de enraizamiento. key words: agraz, mortiño, neotropical ericaceae, rooting. palabras clave: agraz, mortiño, ericáceas del neotropico, enraizamiento. propagation and tissue culture introduction the genus vaccinium is part of the ericaceae family, which contains ornamental and edible genera, among the edibles ones are north american cranberries, north american blueberries, european blueberries or bilberries and berries of the neotropics; and is the largest genus of the tribe vaccinieae (lens et al., 2004; dastmalchi et al., 2011; luteyn, 2002). vaccinium meridionale swartz, known as “agraz”, is found in venezuela, colombia, ecuador, peru and jamaica, is located in the andean paramos, is a keystone species in the conservation of the high andean habitat, especially for soil remediation, and is threatened by deforestation and improper practices during harvesting of fruits (echeverri, 2003). they are shrubs up to 8 m high, or 2-3 m pruned, but fruiting can be seen in plants of less than a meter. the fruit is a spherical, false berry, 0.3 to 1.8 cm in diameter; its color is purple when ripe, and it has a sweet and sour taste and high contents of protein, fiber, vitamins a, b1, b2, b6 and c and elements such as sodium, potassium, calcium, magnesium, manganese, iron, copper, phosphorus and chlorine, anthocyanins and phenols, and so, is considered a nutraceutical food (ávila et al., 2007; gaviria et al., 2009). in colombia, with studies on the propagation of the species with the participation of farmers from the cooler climates of the departments cundinamarca and boyacá, it was possible to make a first approximation of the scaling of seedlings, combining fruit multiplication techniques with seeds 170 agron. colomb. 31(2) 2013 (magnitskiy and ligarreto, 2009; castro et al., 2012) and by different methods of vegetative propagation: cuttings (castrillón, 2008; ávila díaz-granados et al., 2009) buds and air layers (ligarreto, 2011) and in vitro propagation from cotyledonary and hypocotyls leaves (ariza et al., 2010) and apex shoots (rache and pacheco, 2010). studies have investigated the propagation of v. meridionale by seed, which results in slow growth of seedlings (magnitskiy and ligarreto, 2007), and being a cross-pollination species, the plants may present high genetic variability. propagation by cuttings is faster than the seed method but rooting is very unpredictable, which is inconvenient when using the material for the establishment of commercial orchards, leading to the need to develop protocols that generate rapid growth through asexual propagation of the species, thereby saving time and ensuring easy and rapid crop establishment (ligarreto, 2011). paul and aditi (2009) argued that the principal constraints of low productivity of some fruits are the unavailability of planting materials of superior cultivars and poor management of orchards. for many wild plants, studies have been conducted on methods of propagation by rooting cuttings with unsatisfactory results, mainly due to genetic variability in these populations, making it difficult to standardize these protocols. other reasons for difficulty in propagating these species were established by trevisan et al. (2008), who mentioned various factors, both endogenous and exogenous, that affect the rooting capacity, among which are the type of substrate, growth regulators, environmental factors, plant age, physiological condition of the mother plant, type of cutting, time of cutting and the action of oxidizing agents specific to each plant. taking into account the above mentioned factors and variability in wild species, methods of propagation have been established under in situ conditions, of which one of the most common is the layering system (trevisan et al., 2008). the success of layering depends on several factors, notably: the plant species, stage of development of the plant, location in the branch where rooting will be induced, carbon/ nitrogen ratio (c/n) and environmental factors dependent on the time of execution, as well as the substrate used (barbosa et al., 1993). various classes of growth regulators, such as auxins, cytokinins, gibberellins, ethylene, and inhibitors such as abscisic acid influence root initiation. of these, promoting substances such as iba and naa help achieve rooting in a short time during layering (bose et al., 1997). other authors such as dagne et al. (2000) have reported that vegetable extracts of the genus aloe are a source of about 75 biologically active components including different kinds of vitamins, minerals, sugars, lignins, saponins, salicylic acid and amino acids that promote cellular conservation and multiplication; surjushe et al. (2008) reported that aloe also contains hormones that are between auxins and gibberellins, which promote root growth in plants. the present study evaluated the rooting potential of v. meridionale branches using rooting promoters in order to establish a recommendation that is easy, low-cost and efficient for the production of clonal material and subsequent establishment of plants in a productive culture system, using, as a starting point, the selection of elite plants for the production and the quality of the fruit. materials and methods population location this study used a natural population of v. meridionale, representative of the neotropics, located on the san antonio farm, in the centro rural lane and municipality of san miguel de sema, (colombia), in the western province of the boyaca department, 5°31’15’’ n, 73°43’39’’ w, at an altitude of 2,615 m, with an average temperature of 13°c and an average annual rainfall of 1,000-1,300 mm with bimodal rainfall, concentrated in the months of april to may and october to november. the landscape contains moderate slopes and characteristics specific to the agroecological environments of the species, as reported by muñoz et al. (2009). experimental design for evaluating the response of the rooting v. meridionale branches, a completely randomized block design was utilized with a 2 x 3 factorial arrangement, the first factor (a) was the ring system in the branches to be rooted, with levels: one and two rings, the second factor (b) corresponded to the rooting agent, with three levels: (1) naphthaleneacetic acid (naa) (0,4%, commercial hormonagro 1®; colinagro, bogota), (2) aloe extract (aloe vera) and (3) aloe mix with naa, at equal proportions for the weight ratio (50/50); the experimental unit was three-layers per treatment with two shrubs. the response to treatment was quantified at 3, 6 and 9 months. variable response the response to the applied treatments was assessed as the length of the roots with air layering over time. 171ligarreto-moreno, torres-aponte, and ariza-castillo: propagation of the neotropical fruit vaccinium meridionale swartz by air layering biometric analysis analysis of variance was combined by periods and variance for the factorial arrangement, besides with comparison tests for the averages with 5% significance. the data were processed with the software: sas®, v. 9.4. layering the method consisted of choosing plants with desired yield and fruit size characteristics (fig. 1a), subsequently, one or more good sized branches were selected within the canopy with diameters of approximately 1.2 cm. the rings were made at a distance of 30 to 40 cm from the distal portion of the stem, toward the bottom, removing 2.0 to 2.5 cm from the bark of the branches with two parallel cuts (fig. 1b). the ring was impregnated with rooting promoters and covered with loose, moist substrate consisting of a mixture of moss and soil obtained from the same place as the mother plant, and in turn, was wrapped with transparent plastic and black plastic on the exterior to prevent exposure to sunlight (fig. 1c). the plastic cover was tied at the ends to prevent moisture loss and promote the emission of roots. for treatments with two rings, the same technique was used, leaving 1 cm between the rings (ligarreto, 2011). results and discussion in the quantification of v. meridionale root development in the air layers, highly significant statistical differences were detected for the three periods of the evaluation, the treatments and the treatments x measurement periods interaction (tab. 1). for the periods, at 3 months, the state of development of the layering included a tissue thickening event in the form of callus in the region of the rings, which is where root emission initiated, which on average, reached a length of 1.25 cm, differing significantly with the readings of 6 and 9 months, where root lengths obtained 4.45 and 14.41 cm, respectively, which also differed statistically from each other (tab. 2). table 1. summary of the analysis of variance for the root length variable in air layering. source of variation degrees of freedom sum of squares period (p) 2 565.645 ** experimental error (a) 3 2.256 treat. (t) 5 26.312 ** (t) x (p) 10 6.720 ** experimental error (b) 15 0.790 cv = 13.25%; average = 6.70 cm ** highly significant (p≤0.01). cv = coefficient of variation. v. meridionale is a species with a natural population in the colombian andean highlands and has spread by seeds and clonal growth strategies, which, for the former, has gained low genetic diversity, however, a growing number of studies have found that clonal plant populations can have high genetic diversity (widén et al., 1994). with the results of this study, an important factor for consideration in the proposed layering method of v. meridionale is maintaining genetic variation by propagating plants from populations with high initial genetic diversity, sustained over time by vegetative growth (raspé and jacquemart, 2003). in the development of the root system with layering, the organic matter is a key component in the substrate; the mixture of moss and topsoil used in this study provided for this, which facilitated the successful engraftment of the layerings; according to cordell and filer (1984), the substrate should increase the capacity of water and nutrient retention for the developing seedlings. with respect to ph, the substrate must have values within what is considered appropriate for plant growth, which for vaccinium is between 4.0 to 5.5; inadequate values influence the availability of nutrients and are related to physiological imbalances (ristow et al., 2011). table 2. comparison of the averages of treatments and measurement periods for the root length variable in air layering. measurement period period average (cm) treatment treatment average (cm) 3 months 1.25 c 1. one ring, naa 9.58 a 6 months 4.45 b 2. one ring, aloe 4.91 cd 9 months 14.41 a 3. one ring, 50/50 7.16 b 4. two rings, naa 8.58 a 5. two rings, aloe 4.33 d 6. two rings, 50/50 5.16 c means in the same column with the same letter are not significantly different according to duncan test (p≤0.05). therefore, for layering, a mixture of the forest litter and the soil of the forest where the mother plants are found is recommended as the substrate, as this soil retains both the physical and chemical conditions to which the plants from the natural populations are adapted. table 2 demonstrates the rapid growth in root length after 6 months, which is accompanied by a slight foliar stress found in the leaves of the rooted branch with slight turgor, possibly due to the translocation of photosynthates to new root tissue. one can see that at 7 months, the layerings had a new clonal explant that is suitable for separation from the mother plant and beginning the nursery stage, given that, 172 agron. colomb. 31(2) 2013 figure 1. a. selection of the mother plant. b. ring and rooting promoter application. c. layering cover. figure 2. root length (cm) behavior in air layers with agraz over time. figure 3. a. callus formation and early roots. b. development of roots. c. eight-month-old plant, originating from layering and transplanted to a final site. 3 6 9 0 5 15 25 10 20 time (months) r oo t l en gt h (c m ) 1 ring, naa 1 ring, aloe 1 ring, 50/50 2 rings, naa 2 rings aloe 2 rings, 50/50 a b c a b c 173ligarreto-moreno, torres-aponte, and ariza-castillo: propagation of the neotropical fruit vaccinium meridionale swartz by air layering since root growth is rapid and abundant at this time, good crop establishment is possible (figs. 2 and 3 a, b). in the root behavior with layering response to the application of ring treatments and rooting promoters, the highest averages were achieved with one ring with no statistical difference with two rings, with applications of naa and aloe; in the first case, with naa, the averages for root length were 9.58 cm with one ring and 8.58 cm with two rings, as opposed to aloe, with the root length only reaching 4.91 cm with one ring and 4.33 cm with two rings. in the case of the 50/50 mixture (naa + aloe), the behavior was intermediate with respect to the other treatments but contrasting in magnitude, 7.16 cm with one ring and 5.16 cm with two rings, with no statistical difference between them (tab. 2). the statistical significance of the treatment x time period interaction in the average length of the roots with layers is explained in fig. 2 by the cross effect of naa with one and two rings between the periods of 3 and 6 months, similarly, but with lower values, the same effect was seen for aloe between the same periods. on the other hand, the behavior between the periods of 6 and 9 months did not see crossings occur in the trends of any of the treatments, which presented upward growth, as shows the analysis of the factors number of rings and rooting regulators at the 9 month period. table 3, when analyzing the factorial arrangement, demonstrates the statistically significant differences that were found in factor a: one and two rings; and the highly significant differences that were found in the rooting promoters (factor b), with no statistical a x b interaction (tab. 3). tab. 4 shows that the average root length with the one ring system was 15.67 cm, while with two rings, it was 13.16 cm; this difference can be explained by the physiological competition of the branch, having to form bigger callus areas when there are two rings and hence displaying slower rooting and development processes as compared with the treatments with one ring (tab. 4). table 4 shows the large statistical difference between the rooting promoters; the naa treatments presented more root growth with an average length of 18.75 cm, followed by naa + aloe, with an average of 14.25 cm and aloe with the shortest root length of 10.25 cm, all averages displayed statistical differences; in addition, the layers treated with naa had the highest development of root hairs, reaching lengths of 2 cm, these results contrast with those reported by rodríguez (2006) for the stimulating growth effects from an extract gel of a. vera in the cultivation of medicinal plants, particularly in relation to the formation of roots surpassing the synthetic regulators used. in promoting v. meridionale roots, the moss and soil substrate was an important factor which facilitated their growth and; and, as is common for the vaccinium genus, a very superficial root system, very thin roots and a lack of root hairs were seen (shelton and moore, 1981). the substrate avoided compacting the root mass and provided the acidic condition necessary for growth, similar to different reports that have suggested that vaccinium has no apparent problems with root development in soils with a ph close to 5.0, since they are rich in organic matter (hanson and hancock, 2003). table 3. summary of the analysis of variance of the factorial arrangement for the root length variable in air layering with 9-month-old agraz. source of variation degrees of freedom sum of squares factor a (rings) 1 18.75 * factor b (rooting promoter) 2 72.33 ** a x b 2 1.00 blocks 1 6.75 exp. error 5 1.35 cv = 13.25%; average = 6.70 cm * significant (p≤0.05), ** highly significant (p≤0.01). table 4. average response of root length in air layering with agraz for factors a and b at 9 months of age. factor a (rings) length (cm) factor b (rooting promoter) length (cm) 1 15.67 a naa 18.75 a 2 13.16 b aloe 10.25 c 50/50 14.25 b means in the same column with the same letter are not significantly different according to duncan test (p≤0.05). 174 agron. colomb. 31(2) 2013 the above results indicate that after 3 months of applying rooting promoters to v. meridionale branches, growth of the root system was rapid, which was even more noticeable at 6 months, indicating that this phase of air layering was successful and that it is the appropriate time to make a cut from the branch for the nursery stage, where it is planted in 1 or 2 kg bags with an organic and loose substrate; the nursery period can last from 3-4 months; at this stage, conditions of low sun exposure should be maintained, along with constant humidity and a temperature of 16-18°c for the new plant to begin nutrient uptake, and promote growth, the emergence of new roots and anchoring in the substrate; conditions that facilitate survival, which is reflected by the presence of new foliar shoots, demonstrating the adaptation of the new plant to separation from the mother plant, and only at this time, can one carry out transplantation to the final site (fig. 3). lopes et al. (2005) commented that the layering system represents the most successful vegetative propagation for some tropical fruit species in the wild, such as the cashew apple (anacardium occidentale); and is a process for rapid multiplication of plants, which fully reproduces the genetic characteristics of the plants but presents a high death rate, mainly after transplanting the seedlings. the same is true for vaccinium, the most critical stage and the one which can present an increased plant mortality rate is the transplantation stage, either in the nursery bag or the final site, so caution should be exercised with the technique used for this purpose. it is essential, before starting the scaling system in the vegetative propagation of v. meridionale, to consider the clonal structure of the species, since in large clonal populations, a higher proportion of self-pollination is expected and hence less genetic variation than small populations, which in turn, can be more easily surrounded by clones of different genotypes and result in more significant genetic variants in the establishment of crops (handel, 1983; raspé and jacquemart, 2003). conclusions we propose a new clonal propagation system for v. meridionale plants, rooting branches of elite plants or air-layering on farms or in natural populations of colombian andean forests; the technique is efficient because one can obtain several daughter clonal plants from the same plant without altering the development of the mother plant, it is low cost and, due to its ease of use, can be done directly by farmers. the rooting promoters hormonagro 1® (naa) and aloe (aloe vera) presented positive results for their use as root growth regulators in v. meridionale, due to their efficiency and low cost. the asexual propagation technique “air layering”, as applied to v. meridionale, resulted in a system for providing good-sized seeding material, reaching heights of up to 40 cm at 8 months of age, while with the other reported techniques, this height is reached at two years of age of the plant. in addition, it improves the possibility of establishing a high-yield culture with phenotypic homogeneity and genetic variability. acknowledgements the authors wish to thank carlos moreno, a farmer of the municipality of san miguel de sema, boyaca, for providing its plantation of v. meridionale for this propagation study and s. magnitskiy for reviewing the text. this research was funded by the ministerio de agricultura y desarrollo rural and the universidad nacional de colombia, bogota. literature cited ariza, c., g. ligarreto, and t. mosquera. 2010. multiplicación in vitro de agraz (vaccinium meridionale swartz) a través de inducción de organogénesis directa. p. 44. in: memorias del congreso iberoamericano de horticultura, innovación tecnológica y mercados competitivos 2010-2020. universidad militar nueva granada, bogota. ávila, h., j. cuspoca, g. fischer, g.a. ligarreto, and m. quicazán. 2007. caracterización fisicoquímica y organoléptica del fruto de agraz (vaccinium meridionale sw.) almacenado 1 a 2ºc. rev. fac. nac. agron. medellin 60(2), 4179-4193. ávila díaz-granados, r.a., o.j. orozco, g. ligarreto, s. magnitskiy, and a. rodríguez. 2009. influence of mycorrhizal fungi on the rooting of stem and stolon cuttings of the colombian blueberry (vaccinium meridionale swartz). inter. j. fruit sci. 9, 372-384. barbosa, k.m., f.c. guedes, f.a. guedes, p.s. lima, and j.j. lima. 1993. efeito do substrato no enraizamento de alporques do uruzeiro. pesq. agropec. bras. 28(1), 101-106. bose, t.k., s.k. mitra, m.k. sadhu, and p. das. 1997. propagation of tropical and subtropical horticultural crops. cornell university, cacutta, india. castrillón, j.c., e. carvajal, g.a. ligarreto, and s. magnitskiy. 2008. el efecto de auxinas sobre el enraizamiento de las estacas de agraz (vaccinium meridionale swartz) en diferentes sustratos. agron. colomb. 26(1), 16-22. castro, c., y. olarte, l. rache, and j. pacheco. 2012. development of a germination protocol for blueberry seeds (vaccinium meridionale swartz). agron. colomb. 30(2), 196-203. cordell, c.e. and t.h. filer. 1984. integrated nursery pest management. pp. 1-17. in: landz, c.w. (ed.). southern pine nursery handbook. forest service, usda, atlanta, ga. dagne, e., d. bisrat, a. viljoen, and b.e. van wyk. 2000. chemistry of aloe species. curr. org. chem. 4, 1055-1078. 175ligarreto-moreno, torres-aponte, and ariza-castillo: propagation of the neotropical fruit vaccinium meridionale swartz by air layering dastmalchi, k., g. flores, v. petrova, p. pedraza-peñalosa, and e. kennelly. 2011. edible neotropical blueberries: antioxidant and compositional fingerprint analysis. j. agric. food chem. 59, 3020-3026. echeverri, a. 2003. conozcamos y usemos el mortiño. corporación autónoma regional del centro de antioquia (corantioquia), medellin, colombia. gaviria, c.a., c.i. ochoa, n.y. sánchez, c.i. medina, m. lobo, p.l. galeano, a.j. mosquera, a. tamayo, y.e. lopera, and b.r. rojano. 2009. propiedades antioxidantes de los frutos de agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz). pp. 93-112. in: ligarreto, g. (ed.). perspectivas del cultivo del agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz) en la zona altoandina de colombia. universidad nacional de colombia, bogota. handel, s.n. 1983. pollination ecology, plant population structure, and gene flow ages. pp. 163-211. in: real, l. (ed.). pollination biology. academic press, orlando, fl. hanson, e. and j. hancock. 2003. managing the nutrition of highbush blueberries. in: memorias jornada de arándanos – producción en argentina. fauba, buenos aires. lens, f., k.a. kron, j. luteyn, e. smets, and s. jansen. 2004. comparative wood anatomy of the blueberry tribe (vaccinieae, ericaceaes l.) ann. mo. bot. gard. 91, 566-592. ligarreto, g.a. 2011. agraz (vaccinium meridionale swartz): algunas prácticas de cultivo y poscosecha. universidad nacional de colombia, bogota. lopes r.l., i.h. lucena, i.v. de morais, and a.b. geraldo. 2005. indol-butyric acid levels on cashew cloning by airlayering process. rev. bras. frutic. 27(3), 517-518. luteyn, j. 2002. diversity, adaptation, and endemism in neotropical ericaceae: biogeographical patterns in the vaccinieae. 68(1), 55-87. magnitskiy, s.v. and g.a. ligarreto. 2007. el efecto del nitrato de potasio, del ácido giberélico y del ácido indolacético sobre la germinación de semillas de agraz (vaccinium meridionale swartz). rev. colomb. cienc. hort. 1(2), 137-141. magnitskiy, s.v. and g.a. ligarreto. 2009. plantas de agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz): potencial de propagación sexual. pp. 75-91. in: ligarreto, g. (ed.). perspectivas del cultivo de agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz) en la zona altoandina de colombia. universidad nacional de colombia, bogota. muñoz, j.d., l.j. martínez, and g.a. ligarreto. 2009. caracterización de los ambientes agroecológicos del agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz), en la zona altoandina de colombia. pp. 29-56. in: ligarreto, g. (ed.). perspectivas del cultivo de agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz) en la zona altoandina de colombia. universidad nacional de colombia, bogota. paul, r. and ch. aditi. 2009. iba and naa of 1000 ppm induce more improved rooting characters in air-layers of waterapple (syzygium javanica l.). bulg. j. agric. sci. 15, 123-128. rache, l.y. and j.c. pacheco. 2010. propagación in vitro de plantas adultas de vaccinium meridionale (ericaceae). acta bot. bras. 24(4), 1086-1095. raspé, a.t. and a.l. jacquemart. 2003. clonal structure in vaccinium myrtillus l. revealed by rapd and aflp markers. inter. j. plant sci. 164, 649-655. ristow, n.c., l.e. correa, s. carpenedo, and m. wulff schuch. 2011. diferentes substratos naprodução de mudas de mirtileiro. cienc. rural 41(7), 1154-1159. rodríguez, h. 2006. gel de aloe vera y harina de según como soporte sólido de medios de cultivo para plantas medicinales. rev. cubana plant. med. 11(1). shelton, l.l. and j.n. moore. 1981. highbush blueberry propagation under southern u.s. climatic conditions. hortscience 168(3), 320-321. surjushe, a., r. vasani, and d. saple. 2008. aloe vera: a short review. ind. j. dermatol. 53(4), 163-166. trevisan, r., r.c. franzon, r.f. neto, r. gonçalves, e. dias, and l.e. corrêa. 2008. enraizamento de estacas herbáceas de mirtilo: influência da lesão na base e do ácido indolbutírico. ciênc. agrotec. 32(29), 402-406. widén, b., n. cronberg, and m. widén. 1994. genotypic diversity, molecular markers and spatial distribution of genets in clonal plants, a literature survey. folia geobot. phytotaxon. 29, 245-263. received for publication: 25 february, 2013. accepted for publication: 1 november, 2013. 1 la libertad research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). villavicencio (colombia). 2 agro-industrial, livestock and tourist technological complex, servicio nacional de aprendizaje (sena). apartado (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). vjflorezr@unal.edu.co 4 department of biological systems engineering and horticultural crops research unit, usda. washington state university. pullman, wa (usa). agronomía colombiana 31(3), 304-313, 2013 biomass distribution efficiency of rose cv. charlotte grown in soil and substrates at second production peak eficiencia en la distribución de biomasa en rosa cv. charlotte a segundo pico de producción cultivada en suelo y en sustratos maría y. gonzález g.1, yubelly del p. sánchez t.2, víctor j. flórez r.3, and bernardo chaves c.4 abstract resumen growing plants in substrates is an alternative for the production of roses under unfavorable soil conditions. the objective of this study was to determine the biomass distribution efficiency of rose cv. charlotte grown in soil and substrates under greenhouse conditions until second production peak. in this trial, soil and substrates with 100% burned rice husk (100brh); 65% burned rice husk: 35% coconut fiber (65brh); 35% burned rice husk: 65% coconut fiber (35brh); and 100% coconut fiber (100cf) were used. the experimental design consisted of a randomized complete block design with three repetitions. destructive sampling was carried out using whole plants and flowering stems at previously determined bud stages. leaf area and dry matter in organs were measured and growth rate and physiological indexes were calculated. the assessed variables were fitted to logistic and exponential models. the plants grown in substrates with brh (burned rice husk) showed similar values regarding dry matter and fresh weight accumulation in organs. plants in the soil treatment were the last ones to reach the different development stages of the flowering buds, while those that were grown in 100cf were the first ones. the treatments 35brh and 100cf showed less growth of flowering stems, which was expressed in terms of relative dry matter increase per day. the plants grown in soil showed more dry matter in leaves and stems but less in flower buds. the 65brh treatment showed some of the highest dry matter accumulations in leaves, stems and flower buds and also showed the highest leaf area ratio, leaf weight ratio, and specific leaf area values. el cultivo en sustrato es una alternativa a condiciones desfavorables del suelo para la producción de rosas. el objetivo del estudio fue determinar la eficiencia de la distribución de biomasa en rosa cv. charlotte cultivada a segundo pico de cosecha en suelo y en sustrato, en condiciones de invernadero. para el ensayo se utilizó suelo y los sustratos 100% cascarilla de arroz quemada (100caq); 65% cascarilla de arroz quemada: 35% fibra de coco (65caq); 35% cascarilla de arroz quemada: 65% fibra de coco (35caq); y 100% fibra de coco (100fc). el diseño fue en bloques completos al azar con tres repeticiones. se realizaron muestreos destructivos utilizando plantas completas y tallos florales en estadios del botón previamente determinados. se midió área foliar y masa seca por órganos y se calcularon índices y tasas de crecimiento. las variables evaluadas se ajustaron a los modelos de crecimiento logístico y exponencial. las plantas cultivadas en los sustratos con caq mostraron valores similares en cuanto a la acumulación de masa seca y fresca por órganos. para alcanzar los estadios de desarrollo del botón floral, las plantas del tratamiento suelo fueron más tardías y las cultivadas en 100fc más precoces. en 35caq y 100fc se presentó un menor crecimiento de los tallos florales, expresado en términos de aumento relativo de masa seca por día. las plantas en suelo presentaron más masa seca en hojas y en tallo, pero menos en botón floral. el tratamiento 65caq estuvo entre los mayores acumulados de masa seca foliar, del tallo y del botón floral, se mantuvo entre los mayores valores de relación de área foliar, relación de masas foliar y área foliar especifica. key words: dry matter partition, growth analysis, coconut fiber and rice husk. palabras clave: partición de masa seca, análisis de crecimiento, fibra de coco y cascarilla de arroz. introduction since 1950, soil has been replaced by substrates in order to avoid the negative impact caused by pests and soil diseases. by substituting a heavy and hard to clean media with a light, easy to wash and recyclable material, it is possible to guarantee a clean, neutral and aired environment for roots (kehdi, 1995; cabrera, 2002; cadahía, 2005). in colombia, soilless plantations of ornamental species are open systems that use burned rice husk as a main substrate, which is an organic material with neutral ph, low ec and 305gonzález g., sánchez t., flórez r., and chaves c.: biomass distribution efficiency of rose cv. charlotte grown in soil and substrates at second production peak cec and rich in potassium and phosphorus and poor in nitrogen (burés, 1997; pire and pereira, 2003), but it is also light weight with a low decomposition rate, highly permeable, and highly porous with good aeration. as it does not preserve humidity evenly it is necessary to mix it with other materials such as coconut fiber (cabrera, 2002; samartzidis et al., 2005). coconut fiber has a higher physical stability and lower apparent density than peat, high porosity (95%), high aeration (40%), cec between 100-150 meq/100 g and ph of 6.0 (galán, 2004). the area cultivated with roses in substrate on the bogota plateau has been increasing during the last decade. according to producers, this system, compared with the traditional cropping system in soil, offers advantages such as precocity in the formation of plants and the production of flowering stems as well as increases in productivity and, in some cases, also quality. however, local studies aiming to establish how biomass is directed in rose plants cultivated in cropping systems with organic substrates have not been conducted. the dry matter accumulation over time in plants can be represented by a sigmoid growth curve (salisbury and ross, 2000). the objective of the present study was to determine the biomass distribution efficiency of roses (rosa sp.) cv. charlotte in plants grown in substrates consisting of burned rice husk and coconut fiber at the second harvest peak, as compared with the traditional cropping system in soil. materials and methods this trial was conducted in the municipality of mosquera (colombia), which is located at 2,516 m a.s.l., with a mean temperature of 12.6ºc and annual precipitation of 670 mm. a traditional wooden greenhouse module of 2,210 m2, with five 6.8 x 65 m sections (442 m2), lateral and zenithal passive ventilation, was used. rose plants of cv. charlotte grafted on ‘natal briar’ stock were used. the plants were grown on beds on which pots were filled with both soil and the following substrates: 100% burned rice husk (100brh), 65% burned rice husk 35% coconut fiber (65brh), 35% burned rice husk 65% coconut fiber (35brh) and 100% coconut fiber (100cf). the rice husk used had a burn degree of over 80%. two plants were sown in each 8 l pot and placed on suspended 30 m-long beds. the distance between the plants was 0.16 m, providing an approximate plant density of 7 plants/m, for a total of 13,797 plants in the greenhouse. destructive sampling was carried out, one for whole plants at the moment of cutting the flowering stems and another for flowering stems at different development stages of the flowering buds. leaf area and dry matter were the variables assessed in the following organs: stems, leaves and flower buds, which were obtained at 105ºc over 72 h; additionally, fresh weight and dry matter of roots was measured. the curves of the assessed variables at the different stages of flower bud development were fitted to logistic and exponential models, which are described in equations 1 and 2, respectively (hunt, 1982; seber and wild, 1989). the following indexes and growth rates were calculated according to the description given by flórez et al. (2006): leaf area ratio (lar), specific leaf area (sla), leaf weight ratio (lwr), relative growth rate (rgr) and net assimilation rate (nar). logistic model: + = )1( )( )( x e xf (1) where α = maximum variable value, к = constant between 0 and 1 that determines the slope of the curve, g = time of highest absolute growth rate (agr), and x = time in days after sprouting of flower buds (dsfb). exponential model: =)(xf )(xke (2) where к = constant between 0 and 1 that determines the slope of the curve, g = time of highest absolute growth rate (agr), and x = time in days after sprouting of flower buds (dsfb). experimental design the experimental design consisted of a completely randomized block design with 100brh, 65brh, and 35brh as treatments, using a 30 m2 bed as the experimental unit, with the treatments in soil and 100cf placed outside the design. in both cases, three repetitions were applied. in the destructive sampling of pot plants, three randomly selected plants per bed were evaluated, resulting in 27 plants for the treatments with caq and 9 plants for the 100cf treatment. for the destructive sampling at the different stages of the flower buds (cáceres and nieto, 2003): rice size (in spanish arroz), double rice size (doble arroz), pea size (arveja), chickpea size (garbanzo), breaking of color (rayar rojo) and cutting point (punto de corte), five stems per repetition were randomly chosen; that is, 165 flowering stems per stage for a total of 990 evaluated stems. the data obtained from the studied variables were analyzed using the sas® program v. 9.1 (sas institute, cary, nc). the statistical difference between treatments of the completely randomized block design was determined using duncan’s comparison test; the soil and 100cf treatments 306 agron. colomb. 31(3) 2013 were analyzed using glm anova and a t-distribution test was used for unequal variances. results and discussion the variables leaf area and dry matter of leaves, flower stems and total dry matter were fitted to a logistic model while the variable dry matter of flower buds was adjusted to an exponential model. plants in production phase although plants grown in treatments 100brh and 65brh showed a higher leaf area value, no significant statistical differences were found between treatments (data not shown). on the other hand, as shown on fig. 1, the dry matter of leaves in plants grown in treatment 100cf was significantly higher than in the other treatments. the fresh weight of flowering stems in treatments 100cf and 100brh was also significantly higher than in treatment 35brh; and the dry matter of treatment 100cf showed a higher value than treatment 65brh. the fresh weight and dry matter accumulation in flower buds of plants in treatment 100cf were statistically higher than in plants grown in treatments 100brh and 35brh; while the dry matter in treatment 100cf was not significantly different from that in plants in treatment 65brh. in general, plants grown in substrates with brh contents showed similar fresh weight and dry matter accumulation values in organs (fig. 1). the fresh weight and dry matter accumulation in the roots showed a slight decreasing trend as the fc content increased (fig. 1). in this regard, pérez et al. (2005), while evaluating substrates in strawberry crops, found a negative trend in relation to growth and matter accumulation in certain organs as the coconut fiber content increased in the substrates. plants grown in treatment 100cf showed lower dry matter accumulation in the roots but higher accumulation in the flowering stems, as compared with the other treatments. this differs from the growth evaluations performed by farías et al. (2005) in the same type of rose plants as this study at the first production peak as they found that, by using coconut fiber (cf), there was a higher biomass gain in roots and a lower one in stems. the dry matter of flower buds of plants in treatment 100cf was higher than in the rest of the treatments. therefore, reproductive growth was favored in relation to vegetative growth. a a a a a a b b b b b a ab b a a ab b b a b ab b a b b a b a ab a a ab ab a a b b a a a a b a a b a a 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 f re sh w ei g ht a n d d ry m at te r (g ) sh oo t r oo t st em le av e fl ow er b ud to ta l sh oo t r oo t st em le av e fl ow er b ud to ta l sh oo t r oo t st em le av e fl ow er b ud to ta l sh oo t r oo t st em le av e fl ow er b ud to ta l 100brh 65brh 35brh 100cf treatments fresh weight dry matter figure 1. dry matter and fresh weight in stems, leaves, flower buds and roots of rose cv. charlotte in the production stage and grown in substrates. 100brh = 100% burned rice husks; 65brh = 65% burned rice husk 35% coconut fiber; 35 brh = 35% burned rice husk 65% coconut fiber, and 100cf = 100% coconut fiber. means with different letters by the same upper case letter (fresh weight) and lower case letter (dry matter) indicate significant differences according to the estimated values from the t-distribution (t≤0.5) and duncan's test (p≤0.05). 307gonzález g., sánchez t., flórez r., and chaves c.: biomass distribution efficiency of rose cv. charlotte grown in soil and substrates at second production peak flowering stems at different phenological stages phenological stages of flower buds taking into account the variable of equatorial diameter of flower bud, tab. 1 shows the mean values in days needed for the flowering stems of each treatment to reach the different phenological development stages, as proposed by cáceres and nieto (2003). plants in the treatment with soil reached these stages later than the other treatments and the plants grown in treatment 100cf were the first to reach them. the ranges between stages, expressed in days, are shown in the following way (tab. 1): from rice size to double rice size, 2 to 5 d; from double rice size to pea size, 5 to 7 d; from pea size to chickpea size, 3 to 8 d; from chickpea size to breaking of color, 5 to 9 d, and from breaking of color to cutting point, 9 to 13 d. leaf area the higher leaf area absolute growth rates (agr) reached a range of 30.7 to 60.1 cm2 d-1 (fig. 2), corresponding to the treatments soil and 65brh, respectively. these correspond to the phenological stages of double rice size and pea size, according to the days after sprouting of leaf sprouts (dsfb) (tab. 1). the flower stems of plants grown in soil increased their leaf area between 4 and 63 dsfb, while the other treatments increased it between 14 and 56 dsfb (fig. 2). table 2 shows the estimated values of parameters α (maximum value of the variable), к (constant that determines the slope of the curve), and g (time of highest absolute growth rate) for this variable. the estimated value for a of the flowering grown in soil was significantly higher than in plants grown in treatments 100brh and 35brh. for к, the highest value was confirmed in treatment 65brh, which was significantly higher than in the treatment soil. for parameter g, significantly higher values were achieved in the flowering stems of plants grown in soil and treatment 65brh in relation to plants of treatments 100cf and 35brh, while treatment 100brh showed intermediate values. dry matter in organs the dry matter of leaves in the flowering stems of plants grown in soil and treatment 65brh showed a maximum α of 9.6 and 9.4 g, respectively, whereas, with the exception of treatment 35brh, the plants in treatment 100cf accumulated significantly less biomass and reached their maximum agr in the shortest amount of time and lowest value in relation to the other treatments (fig. 3a and tab. 2). these maximum agrs were located near the chickpea stage in flowering stems of treatments 100brh, 65brh, 35brh and soil, while for treatment 100cf, the maximum table 1. mean of days for reaching different phenological stages of the flower buds according to the equatorial diameter of rose cv. charlotte (proposed by cáceres and nieto, 2003) grown in different treatments (for abbreviations, see fig. 1). treatments rice (2.0 mm) double rice (3.4 mm) pea (7.3 mm) chickpea (12.0 mm) breaking of color (20.4 mm) cutting point (25.2 mm) 100brh 31 b 34 a 40 b 44 b 50 b 63 b 65brh 29 b 32 b 38 bc 43 b 51 b 60 bc 35brh 33 a 35 a 40 b 43 b 51 b 62 b 100cf 24 c 29 c 36 c 44 b 49 c 59 c soil 31 b 35 a 41 a 46 a 55 a 66 a means with different letters indicate significant differences according to duncan's test (p≤0.05). figure 2. behavior of the growth curves and absolute growth rates (agr) for the variable leaf area of flowering stems of rose cv. charlotte grown in different substrates and in soil (for abbreviations, see fig. 1). 0 35 564928 42 6321147 0 600 800 900 700 500 400 300 200 100 l ea f ar ea ( cm 2 ) days after sprouting of leaf flower buds (dsfb) soil 35brh 100cf agr soil agr 100brh agr 65brh agr 35brh agr 100cf 100brh 65brh 0 40 60 70 50 30 20 10 a g r ( cm 2 d1 ) 308 agron. colomb. 31(3) 2013 value was between the double rice stage and the pea stage (fig. 3a and tab. 1). in this regard, farías et al. (2005) did not find significant differences at the first production peak for this same crop, but it is worth noticing that, contrary to the findings of this study, the plants grown in soil showed a lower dry matter content in leaves than the plants of treatment 100cf. the plants grown in soil accumulated significantly more dry matter in the flowering stems (α) than the plants in treatment 35brh, while the rest of the treatments showed an intermediate behavior without significant statistical differences between them (tab. 2). the difference between the treatments soil and 35brh was possibly due to the fact that the flowering stems of plants in treatment 35brh reached their maximum agr markedly earlier (parameter g) than those grown in soil (tab. 2 and fig. 3b). in the flowering stems of plants grown in soil, the estimated value of dry matter of flower buds (parameter к) was statistically lower than that of flower buds in substrates containing brh (tab. 3). by means of fig. 4 it is possible to verify that the highest dry matter accumulation in the flower buds occurred in plants of treatment 65brh, which in all the treatments corresponded to the phenological stage of breaking of color. however, the plants established in treatment 100cf reached the maximum agr significantly earlier than plants in treatments 100brh, 65brh and in soil (fig. 4 and tab. 3). table 2 and fig. 5 show that for flowering stems of plants established in treatment 65brh the total dry matter accumulation and the time of the highest agr (47.2 dsfb) were significantly higher in relation to plants in treatment 100cf (38.6 dsfb). the stages of highest dry matter accumulation occurred during the transition from the chickpea stage to the breaking of color stage for plants in reatments 100brh, 65brh, and 35brh, while for the treatments 100cf and soil, they occurred during the transition from the pea stage to the chickpea stage. figure 3. dry matter accumulation curves in different plant organs and their respective absolute growth rates (agr) in flowering stems of rose cv. charlotte grown in different substrates and in soil (for abbreviations, see fig. 1). a, leaves; and b, stems. 0 35 564928 42 6321147 0 7 9 10 8 6 5 4 3 2 1 d ry m at te r of le av es ( g) soil 35brh 100cf agr soil agr 100brh agr 65brh agr 35brh agr 100cf 100brh 65brh 0 0.20 0.30 0.35 0.25 0.15 0.10 0.05 a g r ( g d1 ) a 0 35 564928 42 6321147 0 7 6 5 4 3 2 1 d ry m at te r of s te m s (g ) 0 0.20 0.30 0.25 0.15 0.10 0.05 a g r ( g d1 ) b days after sprouting of flower buds (dsfb) 309gonzález g., sánchez t., flórez r., and chaves c.: biomass distribution efficiency of rose cv. charlotte grown in soil and substrates at second production peak table 2. estimated values for the parameters a, κ, and g for leaf area and dry matter of leaves, stems and total, which fitted the logistic model in flowering stems of rose cv. charlotte grown in substrate and in soil (for abbreviations, see fig. 1). treatment leaf area (cm2) treatment leaves (g) α κ g a κ g 100brh 710.8 b 0.29 ab 32.6 b 100brh 8.4 a 0.104 a 43 a 65brh 718.5 ab 0.34 a 34.0 a 65brh 9.4 a 0.101 a 45.6 a 35brh 712.2 b 0.26 ab 30.4 c 35brh 9.1 ab 0.086 a 43.8 ab 100cf 697.4 ab 0.27 ab 29.2 c 100cf 6.2 b 0.1 a 34.2 b soil 808.6 a 0.15 b 35.6 a soil 9.6 a 0.123 a 42.6 a stems (g) total (g) 100brh 5.8 ab 0.1 a 37.5 ab 100brh 18.9 ab 0.087 a 45.8 ab 65brh 5.9 ab 0.15 a 37.1 a 65brh 20.7 a 0.094 a 47.2 a 35brh 5.3 b 0.14 a 33.5 b 35brh 19.3 ab 0.082 a 44.9 ab 100cf 5.4 ab 0.1 a 33.4 ab 100cf 15 b 0.088 a 38.6 b soil 6.6 a 0.17 a 38.3 a soil 18.3 ab 0.13 a 41.9 ab a = maximum value of the variable; κ = constant that determines the slope of the curve; g = time in days of highest agr. means with different letters indicate significant differences according to the estimated values for the confidence intervals of parameters α, κ, and g (p≤0.05). figure 4. dry matter accumulation curves of flower buds and their respective absolute growth rates (agr) in flowering stems of rose cv. charlotte grown in different substrates and in soil (for abbreviations, see fig. 1). 0 35 564928 42 6321147 0 6 5 4 3 2 1d ry m at te r of f lo w er s b ud s (g ) days after sprouting of flower buds (dsfb) soil 35brh 100cf agr soil agr 100brh agr 65brh agr 35brh agr 100cf 100brh 65brh 0 0.20 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.15 0.10 0.05 a g r ( g d1 ) table 3. estimated values of parameters κ and g for dry matter of flower buds (g) that fitted the exponential model in flowering stems of rose cv. charlotte grown in substrate and in soil (for abbreviations, see fig. 1). treatment κ g 100brh -0.091 b 52.5 b 65brh -0.103 b 52.2 b 35brh -0.109 b 51.2 bc 100cf -0.087 ab 49.5 c soil -0.077 a 54.9 a κ = constant that determines the slope of the curve; g = time of highest agr. means with different letters indicate significant differences according to the estimated values for the confidence intervals of parameters κ and g (p≤0.05). in treatment 100cf, a decrease in dry matter of leaves and total dry matter of flowering stems was observed between the first and second production peaks in relation to the rest of the treatments. this was probably due to the stress conditions caused by the accumulation of salts in the substrate, as a function of the characteristics inherent in the material and management practices used. the flowering stems in substrate 100cf showed lower leaf area and, except for the plants in treatment 35brh, the dry matter of leaves was significantly lower. this reaction can possibly be associated with the accumulation of salts, which was reported by galán (2004). at the end of the cycle, the plants in the treatment with soil accumulated more biomass in flowering stems and leaves; they also showed a higher leaf area. however, they directed a lower amount of dry matter to the flower buds. meanwhile, a lower amount of leaf dry matter and total dry matter was achieved in treatment 100cf. this was possibly a result of the stomata remaining closed for a longer time. plants subjected to water stress close their stomata in order to diminish water loss, but co2 collection is reduced (traveria, 1998). for the variables dry matter of leaves, stems and total dry matter, delayed maximum agrs result in desirable 310 agron. colomb. 31(3) 2013 maximum values of the variable. on the other hand, early maximum agrs for dry matter of flower buds would probably affect the opportunity of directing carbohydrates as well as the flower bud filling efficiency positively. indexes and growth rates leaf area ratio (lar) flowering stems of plants established in the treatment soil showed lower leaf area exposition in relation to total weight (fig. 6a). however, they displayed the highest leaf expansion until 28 dsfb, time of maximum lar value (74.4 cm2 g-1). at 35 dsfb, maximum lar values were reached in flowering stems in treatments 100cf and 35brh and, in treatments: 100brh and 65brh, these were reached at 38 dsfb. from that moment on, the lar values decrease, the production of leaves ceases and leaf area growth per flowering stem slows down (fig. 3a) due to the fact that dry matter is directed increasingly to other plant organs. specific leaf area (sla) for flowering stems of plants grown in substrate, the sla showed a similar trend during the entire cycle. however, in the treatment soil, the maximum sla was reached earlier (28 dsfb), during which they accumulated more dry matter per unit area (fig. 6b). between 28 and 38 dsfb, the highest sla values were observed in all the treatments when the leaves became more crowded. this period coincides with the onset of photoassimilate translocation to the rest of the structures of the flowering stem, in particular, to the stems and flower buds (figs. 3b and 4). leaf weight ratio (lwr) as observed in fig. 6c, during the first 42 dsfb, the lwr curves of the flowering stems in the different treatments showed contrasting trends: decreasing in the treatment soil, increasing in treatments 65brh and 100brh, and remaining constant in treatments 100cf and 35brh. from this point on, the curves of all the treatments showed a trend towards stabilizing due to the formation of the flower buds (fig. 4), which was reflected in the increase in total dry matter in flowering stems (fig. 5). the tendency of treatments 65brh and 100brh indicates an increase in the fraction of dry matter in leaves, which could be explained by the behavior of sla until 35 dsfb (fig. 6b). treatment 65brh showed one of the highest accumulations of dry matter in leaves, stems and total (tab. 2); it also showed some of the highest values of lar, lwr and sla. considering this, the flowering stems of this treatment would be more efficient in the use of photoassimilates. for these indexes, the highest values in the treatment soil were observed during the first 28 dsfb. thicker leaves have a higher photosynthetic activity because they contain a higher amount of chlorophyll per unit leaf area (craufurd et al., 1999). relative growth rate (rgr) in general, fig. 6d shows that the curves for this rate in all the treatments tend to decrease until the moment of cutting the flowering stems. at 21 dsfb, the decrease in the curves became accentuated, which coincides with the dry matter increases in the stems, leaves and in total dry matter (figs. 3 and 5). in the treatments soil and 100cf, this tendency became more evident. until 42 dsfb, which is the transition point between the chickpea stage and the breaking of color stage (tab. 1), the flowering stems of the treatment soil proved to be more efficient in producing new material, which could explain the maximum sla and lwr values until 28 dsfb (figs. 6b and 6c). figure 5. total dry matter accumulation and its respective absolute growth rate (agr) in flowering stems of rose cv. charlotte grown in substrate and in soil (for abbreviations, see fig. 1). 0 35 564928 42 6321147 0 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 to ta l d ry m at te r (g ) days after sprouting of flower buds (dsfb) soil 35brh 100cf agr soil agr 100brh agr 65brh agr 35brh agr 100cf 100brh 65brh 0 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 a g r ( g d1 ) 311gonzález g., sánchez t., flórez r., and chaves c.: biomass distribution efficiency of rose cv. charlotte grown in soil and substrates at second production peak 0 14 6356494235287 21 70 0 60 100 80 40 20 days after sprouting of flower buds (dsfb) la r ( cm 2 g1 ) 0 60 160 200 80 180 140 120 100 40 20 days after sprouting of flower buds (dsfb) s la ( cm 2 g1 ) days after sprouting of flower buds (dsfb) lw r 0 0.6 1.0 0.8 0.4 0.2 days after sprouting of flower buds (dsfb) r g r ( g g1 d -1 ) 0 0.10 0.14 0.12 0.08 0.06 0.04 0.02 soil 35brh 100cf 100brh 65brh 0 14 6356494235287 21 70 0 14 6356494235287 21 70 0 14 6356494235287 21 70 days after sprouting of flower buds (dsfb) n a r ( g cm -2 d -2 ) 0 0.0020 0.0030 0.0025 0.0015 0.0010 0.0005 21 635649423528 70 e c d a b figure 6. growth indexes of flowering stems of rose cv. charlotte grown in substrates and in soil (for abbreviations, see fig. 1). a, leaf area ratiolar; b, effective leaf area-ela; c, leaf weight ratio-lwr; d, relative growth rate-rgr; e, net assimilation rate-nar. flowering stems of plants established in substrate showed a similar trend regarding rgr during the production peak, with lower values in treatments 100cf and 35brh. this could be explained by a significantly lower dry matter accumulation in stems and leaves of plants in treatments 35brh and 100cf, respectively (tab. 2). thus, these treatments showed the smallest growth of flowering stems, which was expressed in terms of relative dry matter increase per day (fig. 6d). the trend observed in rgr (fig. 6d) agrees with the statements of blackman (1968), tekalign and hammes (2005) as well as flórez et al. (2006) on the temporary changes in this rate, which means that rgr is higher during the vegetative phase of the plants and decreases at the moment of reaching maturity and maximum agr in the leaves. the curves decrease with the development of flowering stems due to shadowing and aging of the lower leaves. 312 agron. colomb. 31(3) 2013 net assimilation rate (nar) as expected, nar in all the treatments tended to decrease, from the beginning of the evaluation to the moment of cutting the flowering stems. however, in the treatment soil, it was constant during the cycle, while, in the other treatments, it was more accentuated until 35 dsfb. this behavior is a normal result of the development of flowering stems in plants (hunt, 1978; flórez et al., 2006). during the first weeks, the capacity of leaves to intercept radiation is higher, which is reflected in the nar. in all the treatments, the maximum nar values were observed during the first 28 dsfb. between 35 and 52 dsfb, the flowering stems in treatments with substrates containing brh showed a similar behavior. during this period, the production of new leaves ceased and the number of true leaves became constant (data not shown); the agr of the leaf area showed a tendency towards zero in the flowering stems of plants grown in substrate, while it continued to increase in those grown in soil (fig. 2). from 52 dsfb, the nar curve decreased, coinciding with the phenological stage of breaking of color. during the period of this study, the values in treatment 100cf were lower, indicating lower photosynthetic efficiency per unit leaf area (fig. 6e). flowering stems of plants grown in treatment 100cf showed lower biomass accumulation in leaves and in the whole flowering stem in relation to the treatment soil, which was probably caused by the salinity conditions of substrate 100cf. the increase in salt concentration could cause water stress and, by affecting the availability of water and nutrients, the photosynthetic rate becomes altered, reducing growth and accumulation as well as the biomass distribution pattern and plant productivity as a result (samartzidis et al., 2005). according to abid et al. (2001), increasing the ec reduced length and fresh weight in maize plants. rgr and nar show a positive correlation and decrease when ec, aluminum saturation and plant age increase. in rice plants of cv. irr6 rgr decreases during flowering. conclusions at harvest point, plants established in substrate 100cf showed lower dry matter accumulation in roots and a higher accumulation in leaves tend to show higher dry matter contents in stems and flower buds. however, this variable, when measured on flowering stems, showed lower total biomass accumulation values, as well as in leaves of plants grown in treatments 100cf. for leaf area of flowering stems, the lowest agr was reached in the treatment soil, but this same treatment showed the maximum value for this variable at the end. this occurred as a result of the smaller slope of the curve and a late maximum agr value. however, the most efficient treatment regarding this variable was 65brh. the plants in the treatment soil were the last to reach the different development stages of flower buds, while the first ones where grown in treatment 100cf. a lower growth of flowering stems, expressed as the relative increase in dry matter per day, was observed in treatments 35brh and 100cf, which was explained by a lower dry matter accumulation in the leaves and stems. plants grown in the treatment soil showed more dry matter in the leaves and stems but less in the flower buds. meanwhile, treatment 65brh showed some of the highest accumulations of dry matter in leaves, stems and flower buds, explaining why it also showed the highest total dry matter accumulation. as a result, the flowering stems were able to maintain some of the highest values of lar, lwr and sla. thus, they would be the most efficient in the use of photoassimilates. acknowledgements the authors express their gratitude to the centro de biotecnología agropecuaria of sena (sena’s biotechnology, agricultural and livestock center), asocolflores and to the facultad de ciencias agrarias at the universidad nacional de colombia (faculty of agricultural sciencies at the national university of colombia) in bogota, which were the financing institutions of the project “producción más limpia de rosa (rosa sp.) y clavel (dianthus caryophyllus l.) con dos técnicas de cultivo sin suelo en la sabana de bogotá” (cleaner rose (rosa spp.) and carnation (dianthus caryophyllus l.) production using two soilless cultivation methods on the bogota plateau), in which the present study was carried out. literature cited abid, m., a. qayyum, a. dasti, and r. wajid. 2001. effect of salinity and sar of irrigation water on yield, physiological growth parameters of maize (zea mays l.) and properties of the soil. j. res. sci. 12(1), 26-33. blackman, g.e. 1968. the application of the concepts of growth analysis to the assessment of productivity. pp. 243-259. in: 313gonzález g., sánchez t., flórez r., and chaves c.: biomass distribution efficiency of rose cv. charlotte grown in soil and substrates at second production peak eckardt, f.e. (ed.). functioning of terrestrial ecosystems at the primary production level. proc. copenhagen symp. unesco, paris. burés p., s. 1997. sustratos. ediciones agrotécnicas, madrid. cabrera, r. 2002. manejo de sustratos para la producción de plantas ornamentales en maceta. department of horticultural sciences, texas a&m university, dallas, tx. cáceres, l.a. and d.e. nieto c. 2003. efecto del ácido giberélico (ga3) sobre el desarrollo del botón floral en tres variedades de rosa (rosa sp.) undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. cadahía l., c. 2005. fertirrigación. cultivos hortícolas, frutales y ornamentales. 3rd ed. editorial mundi-prensa, madrid. craufurd, p., t. wheeler, r. ellis, r. summerfield, and j. williams. 1999. effect of temperature and water deficit on water-use efficiency, carbon isotope discrimination, and specific leaf area in peanut. crop. sci. 39(4), 12-15. farías, a., l.a. chaparro, a. campos r., b. chaves, and v.j. flórez r. 2005. curvas de crecimiento de rosa en sistema de cultivo sin suelo en la sabana de bogotá. pp. 91-110. in: flórez r., v.j., a. de la c. fernández, d. miranda l., b. chaves c., and j.m. guzmán p. (eds.). avances sobre fertirriego en la floricultura colombiana. unibiblos-universidad nacional de colombia, bogota. flórez r., v.j., d. miranda l., b. chaves c., l.a. chaparro t., c.a. cárdenas m., and l.a. farías a. 2006. parámetros considerados en el análisis de crecimiento en rosa y clavel en los sistemas de cultivo en suelo y en sustrato. pp. 47-52. in: flórez r., v.j., a. de la c. fernández, d. miranda l., b. chaves c., and j.m. guzmán p. (eds.). avances sobre fertirriego en la floricultura colombiana. unibiblos-universidad nacional de colombia, bogota. galán, m.r. 2004. perspectivas en el uso de sustrato de coco de origen nacional. pp. 92-101. in: memorias vi congreso iberoamericano para el desarrollo y aplicación de plásticos en agricultura. cidapa, quito. hunt, r. 1978. plant growth analysis. studies in biology no. 96. edward arnold publishers, london. hunt, r. 1982. plant growth curves. the functional approach to plant grown analysis. edward arnold, london. kehd i, n. 19 95. a la bú squed a del su st r ato adec u ado. i n: phpbb group, http://foro.amigosdelcannabis.cl/viewtopic. php?t=3340; consulted: november, 2013. pérez, l., r. cárdenas, p.l. lobbit, o. martínez, and o. linares. 2005. selección de un sustrato para el crecimiento de fresa en hidroponía. rev. fitotec. mex. 28(2), 171-174. pire, r. and a. pereira. 2003. propiedades físicas de componentes de sustratos de uso común en la horticultura del estado lara, venezuela. propuesta metodológica. bioagro 15(1), 55-63. salisbury, f.b. and c.w. ross. 2000. fotosíntesis: aspectos ambientales y agrícolas. pp. 363-393. in: salisbury, f.b. and c.w. ross (eds.). fisiología de las plantas. vol. 2: bioquímica vegetal. editorial paraninfo, thomson leraning, madrid. samartzidis, c., t. awada, e. maloupa, k. radoglou, and h.-i.a. constantinidou. 2005. rose productivity and physiological responses to different substrates for soil-less culture. sci. hortic. 106, 203-212. seber, g. and c. wild. 1989. nonlinear regression. john wiley & sons, new york, ny. tekalign, t. and p.s. hammes. 2005. growth and productivity of potato as influenced by cultivar and reproductive growth and growth analysis, tuber yield and quality. sci. hortic. 105, 29-44. traveria, f. 1998. estudio integral de las respuestas ecofisiológicas al estrés hídrico: caracterización de variedades de almendro. ph.d. thesis. faculty of biology, universidad de barcelona, barcelona, spain. crop phisiology received for publication: 20 july, 2011. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 plant ecophysiology research group, faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). 2 division urban plant ecophysiology, faculty for agriculture and horticulture, humboldt-universität zu berlin. berlin (germany). 3 corresponding author. fanor.casierra@uptc.edu.co agronomía colombiana 30(1), 25-33, 2012 basic growth analysis in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to different radiation environments análisis básico del crecimiento en plantas de fresa (fragaria sp.) expuestas a diferentes ambientes de radiación fánor casierra-posada1, 3, jaime e. peña-olmos1, and christian ulrichs2 abstract resumen the present study sought to understand how quantity and quality of light affect growth and development in strawberry plants. plants were grown in a greenhouse in tunja, colombia, under different light quality regimes provided by polypropylene films (yellow, green, blue, transparent, red, and a control without plastic film cover). these colored filters also provided different shading levels to plants. the authors measured growth parameters and calculated various indices commonly used in basic plant growth analysis. plastic light filters were placed 1 m above crop foliage and were kept in place from initial transplanting until final harvest. net assimilation rate was reduced under colored filters, but not under the transparent film or the film-free control. green cover induced an increase in leaf area ratio, root to shoot ratio, leaf weight ratio, and specific leaf area. harvest index and absolute and relative growth rate were reduced in plants grown under green film. the growth response of strawberry plants was the consequence of the combined effect of light quantity and quality. results also showed the striking influence of green light on strawberry growth. este estudio se orientó a establecer cómo la cantidad y la calidad de la luz afectan el crecimiento y desarrollo de las plantas de fresa. las plantas se desarrollaron en un invernadero en tunja (colombia), bajo diferentes calidades de luz (amarilla, verde, azul, transparente, roja y control sin cobertura de color), proporcionadas por películas de polipropileno. los filtros coloreados aportaron también diferentes niveles de sombreado a las plantas. se calcularon los índices comúnmente utilizados para el análisis básico del crecimiento en vegetales. los filtros se ubicaron 1 m sobre el follaje del cultivo, desde el trasplante hasta la cosecha de las plantas. la tasa de asimilación neta se redujo con las coberturas de color con excepción de la cobertura transparente y el control. la cobertura verde indujo un incremento en la relación de área foliar, la relación raíz:vástago, la relación de peso foliar y en el área foliar específica; sin embargo, el índice de cosecha, las tasas absoluta y relativa de crecimiento se redujeron en plantas que crecieron bajo esta cobertura. la respuesta de las plantas de fresa en relación con las tasas de crecimiento fue la consecuencia del efecto conjunto de la cantidad y la calidad de la luz incidente. los resultados mostraron un fuerte efecto de la luz verde sobre el crecimiento de plantas de fresa. key words: shading, light spectrum, light quantity, photomorphogenesis, colored films. palabras clave: sombra, espectro lumínico, cantidad de luz, fotomorfogénesis, coberturas de color. introduction growth analysis is a widely-used tool in research areas ranging from plant breeding to crop physiology to plant ecology (poorter and garnier, 1996). growth analysis represents the first step in analysis of primary productivity, which makes it an important link between the measurement of crop yield and the understanding of physiological phenomena that determine yield. a major advantage of growth analysis lies in the ease of measuring the raw data on which it is based, such as dry plant weight, leaf area, and time (santos-castellanos et al., 2010). detailed plant growth analysis permits researchers to quantify aspects such as the duration of the plant life cycle, the definition of phenological and developmental stages, and the distribution of assimilates in different organs (azofeifa and moreira, 2004). furthermore, growth analysis is essential to achieving a better understanding of the physiological processes that define plant production. in this respect it serves to define the best crop management alternatives in terms of fertilization, irrigation, phytosanitary practices, pruning, and planting arrangement and density, among other things (lambers and poorter, 1992). 26 agron. colomb. 30(1) 2012 solar radiation is the energy source used by plants in the process of photosynthesis, which is the means by which plant matter is produced. part of this plant matter is the harvested crop (hernández et al., 2001). li et al. (2010) affirm that strawberry yield has a negative correlation with solar radiation, which suggests that high solar radiation and high temperature (associated with water loss) can induce a negative response in strawberry plants, with a consequent decrease in fruit formation. the optimization of plant use of resources such as fertilizer depends in large part on the quality of solar radiation received by plants, which exhibit higher or lower production as a function of this radiation. on the high plains of central colombia, 6.3% of total production costs for small farmers producing strawberry on a 20-month cycle consist in fertilizers and soil conditioners, while in antioquia these inputs represent 7.7% of total production costs (agronet, 2009). if photosynthetic efficiency could be improved by changing the light wavelengths to which plants are exposed so as to promote fruit production, it would be possible to increase yield using the same level of inputs (hernández et al., 2001; patil et al., 2001; casierra-posada and rojas, 2009). plant response to different colors of light has been documented by various authors (casierra-posada and rojas, 2009). inoue et al. (2008) and hoang et al. (2008) reported changes in morphological and physiological behavior in arabidopsis sp. plants under the influence of blue and red light. these plant responses are mediated by cryptochromes and phytochromes, and are related to the regulation of leaf position and other processes related to light capture. in this same line, farmers have used colored covers to increase yield and growth in different plant species. the use of red and blue polyshade mesh have an effect on growth and flowering on different cultivars of phalaenopsis sp.; red mesh induced precocity in the majority of accessions evaluated, while plants growing under blue mesh developed higher leaf area (leite et al., 2008). in the spirit of offering farmers new cropping alternatives that increase total yield, the objective of the present study was to evaluate the effect of different colored coverings on basic growth parameters in greenhouse-grown strawberry plants. materials and methods the experiment was carried out in tunja, colombia, under glass greenhouse conditions. ten plants per treatment were subjected to solar radiation filtered through 15 µm-thick polypropylene films of different colors: red, yellow, blue, green, and transparent. control plants grew in the greenhouse without any polypropylene covering. photosynthetically active radiation (par) and light reduction (opacity) registered beneath the different covers are shown in tab. 1. average temperature inside the greenhouse was 15.8°c, with 72% relative humidity. table 1. radiation and opacity measured under colored covers. cover color photosynthetically active radiation opacity (µmol m-2 s-1) (%) control 299.94 0 transparent 210.46 29.83 yellow 152.19 49.25 blue 99.31 66.89 red 86.95 71.01 green 78.87 73.70 planting materia l consisted of strawberr y plant lets (fragaria sp. var. chandler) previously exposed to stratifying temperatures of 4±1°c during three weeks. after this period they were placed in glass jars containing a nutrient solution with the following composition in mg l-1: nitric nitrogen 40.3; ammonium nitrogen 4.0; phosphorus 20.4; potassium 50.6; calcium 28.8; magnesium 11.4; sulfur 1.0; iron 1.12; manganese 0.112; copper 0.012; zinc 0.0264; boron 0.106; molybdenum 0.0012; cobalt 0.00036. frames were covered with polyethylene film of the different experimental colors and fitted over the glass jars on tables in the greenhouse, each frame covering 10 plants at a height of 1 m above the plants. the greenhouse was equipped with piping and hoses connected to an aeration system to oxygenate the plants growing in glass containers. at the beginning of the experiment dry weight was measured in 10 plantlets to give an initial value for the calculation of growth indices, according to the methodology reported by hunt (1990). treatments were arranged in a completely randomized design with 10 replications. results were subjected to analysis of variance (anova) and treatments were compared using tukey’s range test with a significance level of 5%. statistical analyses were performed with version 19.0.0 of the ibm®spss statistics program (statistical product and service solutions, ibm corporation, new york, ny). results and discussion net assimilation rate (nar) significant differences were found (p≤0.05) in the values of nar. plants grown under blue, red, green, and yellow 27casierra-posada, peña-olmos, and ulrichs: basic growth analysis in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to different radiation environments films had nar 64.52, 49.32, 78.66, and 43,76% lower than control plants grown with no colored cover (fig. 1). it should be pointed out that maximum absorption ranges for chlorophyll occur in the blue-violet range (400-500 nm) and the orange-red range (600-700 nm) of the visible spectrum (mc donald, 2003), which would explain the behavior of nar in plants grown under yellow, blue, and red films as compared to green films. plants exposed to these colors would be favored by a higher absorption of quanta by chlorophyll. when radiation intensity is low, plants invest little in production of photosynthesis-related enzymes (lambers et al., 1998). hence in low light conditions, as in the case of plants developing under colored films, morphology and architecture of aerial plant parts become relatively more important; according to evans et al. (1988) leaf area ratio is maximized in such conditions, but there are limitations to maximizing net assimilation rate. however, this general tendency does not explain the difference in nar between green and red films, which were almost equally opaque. svenson (1993) placed strawberry plants in either green or white pots and exposed them to differing degrees of shade. he found that the reflection of light from different pot colors alone did not influence dry weight of crowns and leaves, but that a 60% shading combined with white pot color notably reduced dry weight of aerial plant parts and fruits, as compared to the same shading level in green pots. it can be inferred then that the extremely low nar value in the present study for plants grown under green film was due to the combined action of the shading caused by the film (73.70%) and low absorption of green light by plants, given that the majority of photons in this wavelength range are reflected as diffuse radiation (lazo and ascencio, 2010). furthermore, if we consider that net assimilation rate is a measure of average efficiency of plant leaves, or an indirect measurement of the net gain of assimilates per unit of leaf area over time (brown, 1984), then treatments with higher light levels such as the control and the transparent film should trigger higher assimilate production than in plants grown under the colored covers. in the present study control plants without plastic film or those grown under transparent film presented higher nar values, which agrees with this affirmation. however, the results of an experiment carried out by casierra-posada and rojas (2009) showed that broccoli plants exposed to red covers showed better results in terms of total dry matter production. this implies that photomorphogenic responses differ according to plant species. root to shoot ratio the root to shoot ratio of plants under green cover presented significantly higher values (86.77% higher) as compared to control plants with no cover. all other cover colors showed no significant difference with the control treatment (fig. 2). increased assimilate allocation towards leaves as a response to shading normally coincides with a reduction in root dry matter (björkman, 1981). this was not the case in the present study’s green cover treatment, given that root to shoot ratio rose as compared to the other treatments, despite the figure 1. net assimilation rate in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to colored covers. different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). the bar over each column indicates standard deviation. 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 yellow blue red green transparent control n et a ss im ila tio n ra te ( g m -2 ) cover color c b c a d d 28 agron. colomb. 30(1) 2012 green polyethylene film’s shading 73.70% of incident light. the red film, which had an opacity of 71.01%, similar to the green film, did not however demonstrate the same increase in root to shoot ratio. this suggests that this parameter was more influenced by light than by shading. as a point of comparison, antonious and kasperbauer (2002) placed colored panels on the soil surface in a carrot crop and measured changes in root to shoot ratio as a result of light reflected from the panels onto leaves. they found differences only in plants exposed to white panels as compared to the other panel colors (blue, green, and red), which contrasts with the present experiment, in which the green treatment was that which showed differences as compared to all others. the use of mulches on the soil surface obviously modifies the physico-chemical conditions in the soil by raising temperature, but mulches also trigger morpho-physiological changes in plants, due primarily to the reflection of certain light wavelengths from the mulch onto leaves, which can in turn increase root proliferation and thus improve growth and development (solaiman et al., 2008). plants must balance biomass assignation to leaves, which increases the capacity to capture light and carbon dioxide and hence improves growth rate, and assignation to roots, which allows increased water and nutrient capture from the soil at the expense of aboveground growth. from an ecological viewpoint, a plant with more biomass allocated to its roots, as was the case in the strawberry plants growing under green cover in the present experiment, would exhibit slower growth but would possess certain survival advantages in a resource-limited environment (castrodiez, 2002). leaf area ratio (lar) compared to control plants, plants exposed to yellow, blue, red, and green covers showed significantly higher lar values 73.12, 169.89, 96.05, and 320.60%, respectively (fig. 3). the productive capacity of a plant depends among other things on leaf expansion and the distribution of photosynthetically active versus inactive tissues (puntieri and gómez, 1988). the maximization of leaf area relative to biomass (lar) can be achieved by increased leaf expanfigure 2. root to shoot ratio in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to colored covers. different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). the bar above each column indicates standard deviation. 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 yellow blue red green transparent control r oo t t o sh oo t r at io color cover a a a a a b 0 0.002 0.004 0.006 0.008 le af a re a ra tio ( m 2 g1 ) cover color b c d a a b yellow blue red green transparent control figure 3. leaf area ratio in strawberry plants (fragaria sp.) grown under colored films. different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05) at the level. the bar above each column indicates standard deviation. 29casierra-posada, peña-olmos, and ulrichs: basic growth analysis in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to different radiation environments sion in space, an almost universal mechanism (björkman, 1981). different results in different environments, as seen in the present study, could be due to different shading levels among treatments (tab. 1), but nevertheless the differences in the present study are striking between strawberry plants grown under red and green films. these films exhibited 71.01 and 73.70% shading, respectively, which is surely too minor a difference to explain the large contrast in lar values under these two treatments, especially considering that the much less opaque yellow film gave similar results to the red film in this parameter. without totally discounting the possibility of different shading levels influencing results, film color must be considered as the primary factor explaining the differences in lar. as mentioned before, under low-light conditions plants do not maximize production of photosynthetic enzymes, so to increase photosynthesis they must rely on changes in aboveground morphology and architecture (lambers et al. 1998). in other words, lar is maximized under low light, but nar cannot be. this would explain why plants show high lar and low nar grown under very opaque green cover, though it fails to account for the different results under almost equally opaque red film. leaf weight ratio as occurred with lar, lwr showed highly significant differences (p≤0.05) between the control treatment and all other treatments save the clear plastic. compared to control plants, those exposed to yellow, blue, red, and green covers showed values 23.29, 59.43, 33.89, and 113.32% higher, respectively, for this parameter (fig. 4). many plant species exhibit an increase in leaf weight ratio as one type of adaptation response to shaded conditions (björkman, 1981). in the present study, lwr increased under light-excluding plastic films as compared to control plants grown without film. in other words, biomass was increasingly allocated to the formation of assimilatory surface. this was especially true in the case of the green cover, which again indicates the importance of light quality in addition to light quantity in different growth parameters. harvest index (hi) the green cover induced a 91.34% reduction in hi (the value of harvestable dry matter) as compared to control plants grown without colored filters (fig. 5). regarding this parameter, waterer et al. (2001) evaluated the response of different horticultural crops such as pepper, tomato, squash, and melon exposed to transparent, red, blue, yellow, silver, white, and black mulches and found that plant response to the light reflected from mulches varied widely with the species and the moment of measurement. in 2000, red and blue mulches promoted growth and yield as compared to other mulch colors. in 2001, on the other hand, the more reflective mulches (blue and silver) induced higher yields. franquera (2011) affirms that colored plastic mulches affect soil temperature, but that they also serve to reflect red and far-red light that influence phytochromes to increase plant growth and yield. with respect to the results of the present study, the photomorphogenic response of plants in terms of harvest index depends on the quality of incident light. however, the effect of light quantity should not be ignored. together these factors would produce modifications in crop yield, given that plant morphogenesis (the form in which plants grow and develop) varies according to the spectrum and total quantity of light, which change due to environmental factors (bonser and aarssen, 2003). absolute growth rate (agr) absolute growth rate showed significant differences between control plants and those grown under yellow, blue, and green filters, which respectively presented values figure 4. leaf weight ratio in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to colored films. different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). the bar above each column indicates standard deviation. 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 yellow blue red green transparent control le af w ei gh t r at io cover color b c b d a a 30 agron. colomb. 30(1) 2012 15.11, 47.06, and 85.63% lower than control plants grown without plastic covers (fig. 6). the behavior of agr can be explained by the fact that plants absorb photons in the red and blue range of the spectrum, while absorption of light in the green and far-red ranges is weaker, and much of these photons are reflected by plants as diffuse radiation (lazo and ascencio, 2010). furthermore, a low level of photosynthetically active radiation and a low proportion of red to far-red light promote apical dominance and in some species promote internode lengthening (casierra-posada et al., 2012). relative growth rate (rgr) plants grown under blue and green films showed rgr values 18.03 and 47.37% lower, respectively, than control plants without cover (fig. 7). regarding the agr and rgr values found in the present study, rikvin (1989) and senger (1987) described faster growth and higher protein and chlorophyll content in plants exposed to blue light as compared to those grown under white light. nevertheless, other authors suggest that light level is more important than spectral composition, and that after acclimatization plant responses depend on available light quantity and not quality (gostan et al., 1986; morel et al., 1987; humbeck et al., 1988). the present study would support the first affirmation as opposed to the second, since red and green films allowed through roughly equal amounts of light, but growth rates were very different between these two treatments. specific leaf area (sla) plants exposed to yellow, blue, red, and green filters showed sla values 40.29, 70.04, 46.24, and 97.57% higher than control plants (fig. 8). research reported by björkman (1981) shows that plants can adjust to low-light environments by increasing sla, which is to say that they increase leaf area per unit of leaf weight, making for thinner, larger leaves. despite this, in some species the increase in dry matter allocated to leaves (leaf weight ratio) is less pronounced than the effect on specific leaf area (páez et al., 2000). this was not the case figure 5. harvest index or harvestable dry weight in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to different colored covers. different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). the bar above each column indicates standard deviation. 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 yellow blue red green transparent control h ar ve st ab le d ry m at te r color cover c b bc a c bc figure 6. absolute growth rate in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to colored covers. different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). the bar above each column indicates standard deviation. 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 yellow blue red green transparent control a bs ol ut e gr ow th r at e (g d -1 ) color cover c b cd a cd d 31casierra-posada, peña-olmos, and ulrichs: basic growth analysis in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to different radiation environments in the present study, since both sla and lwr increased in a proportionally similar manner. conclusions most plant species respond to differences in light quality (color or wavelength) and light quantity (density of photon flux or irradiance), as well as to combinations of these two factors (lazo and ascencio, 2010). miranda and williams (2007) evaluated photochemical efficiency of photosystem ii (psii) in vitro in strawberry leaves, and found an increase in this parameter from 0.64 under white light to 0.80 under yellow light. furthermore, leaves developed under blue light were similar to those grown under white light in many parameters related to chlorophyll fluorescence, except for the initial fluorescence level. casierra-posada and peña-olmos (2012) exposed strawberry plants to different colored covers and found that different light quality influenced chlorophyll content. they also found that chlorophyll a concentration was higher in leaves growing under green and red light, followed by leaves in the blue, transparent, and yellow treatments. wang et al. (2009) exposed cucumis sativus to different colors of light, and found that all plants grown under monochromatic light showed reduced growth, co2 assimilation rate, and psii quantum yield (φps ii) as compared to plants grown under white light. the reduction in these parameters was most pronounced in plants grown under yellow, red, and green light. furthermore, the reduction in φps ii was due primarily to a reduction in photochemical quenching. the present study confirmed the importance of both light quantity and light quality in plant growth. the blue and far-red ranges of the light spectrum are known for their important roles in genetic expression and in morphogenesis figure 7. relative growth rate in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to colored covers. different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). the bar above each column indicates standard deviation. 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 yellow blue red green transparent control r el at iv e gr ow th r at e ( g g1 d1 ) color cover c b c a c c figure 8. specific leaf area in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to colored covers. different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). the bar above each column indicates standard deviation. 0 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 yellow blue red green transparent control s pe ci fic le af a re a (m 2 g1 ) color cover bc b c d a a 32 agron. colomb. 30(1) 2012 (reymond et al., 1992; kaufman, 1993; short et al., 1994; gupta and tripathy 2010), but the present study clearly showed the important, often negative effective of green light on growth in strawberry. acknowledgements this study was undertaken with support from the directorate of research (din) of the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (tunja) and from colciencias through their young researcher program, as well as with support from the plant ecophysiology research group within the agronomic engineering program of the faculty of agricultural sciences. literature cited agronet. 2009. costos de producción por hectárea de fresa en la región cundiboyacense y antioquia. in: sipsa, http:// www.agronet.gov.co/www/htm3b/public/boletines/costos2009trim1/agricolas/cundiboyacense/ec%20fresa-mediano. pdf; http://w w w.agronet.gov.co/w w w/htm3b/public/boletines/costos2009trim1/agricolas/antioquia/ec%20fresapeque%c3%b1o.pdf; consulted: march, 2012. antonious, g.f. and m.j. kasperbauer. 2002. color of light reflected to leaves modifies nutrient content of carrot roots. crop sci. 42, 1211-1216. azofeifa, a. and m. moreira. 2004. análisis de crecimiento del chile jalapeño (capsicum annuum l. cv. hot), en alajuela, costa rica. agron. costarr. 28(1), 57-67. björkman, o. 1981. responses to different quantum flux densities. pp. 57-107. in: lange, o.l., p.s. nobel, c.b. osmond, and h. ziegler (eds.). physiological plant ecology. i. responses to the physical environment. springer-verlag. encycl. plant physiol. new ser. vol. 12a. new york, ny. bonser, s.p. and l.w. aarssen. 2003. allometry and development in herbaceous plants: functional responses of meristem allocation to light and nutrient availability. amer. j. bot. 90(3), 404-412. brown, r.h. 1984. growth of the green plant. pp. 153-174. in: tesar, m.b. (ed.). physiological basis of crop growth and development. american society of agronomy, madison, wi. casierra-posada, f. and j.f. rojas. 2009. efecto de la exposición del semillero a coberturas de colores sobre el desarrollo y productividad del brócoli (brassica oleracea var. italica). agron. colomb. 27(1), 49-55. casierra-posada, f. and j.e. peña-olmos. 2012. contenido de pigmentos en hojas de fresa (fragaria sp.) expuestas a diferente calidad espectral. in press. casierra-posada, f., p. nieto, and c. ulrichs. 2012. crecimiento, producción y calidad de flores en calas (zantedeschia aethiopica (l.) k. spreng) expuestas a diferente calidad de luz. rev. udca actual. divulg. cient. 15 (1), 97-105. castro-diez, p. 2002. factores que limitan el crecimiento de la vegetación leñosa mediterránea. respuestas de las plantas: de órgano a comunidad. pp. 47-85. in: charco, j. (ed.). la regeneración natural del bosque mediterráneo en la península ibérica. arba; ministerio de medio ambiente, madrid. evans, j.r., s. von caemmerer, and w.w. adams iii. 1988. ecology of photosynthesis in sun and shade. csiro, melbourne, australia. franquera, e.n. 2011. influence of different colored plastic mulch on the growth of lettuce (lactuca sativa). j. ornam. hort. plants 1(2), 97-104. gostan, j., c. lechuga-deveze, and l . lazzarra. 1986. does blue light affect the grow th of chaetoceros protuberans (bacillariophyceae). j. phycol. 22, 63-71. gupta, v. and b.c. tripathy. 2010. effect of light quality on chlorophyll accumulation and protein expression in wheat (triticum aestivum l.) seedlings. int. j. biotechnol. biochem. 6(4), 521–536. hoang, n., j.p. bouly, and m. ahmad. 2008. evidence of a lightsensing role for folate in arabidopsis cryptochrome blue-light receptors. mol. plant 1(1), 68-74. hernández, j., i. escobar, and n. castilla. 2001. la radiación solar en invernaderos mediterráneos. horticultura 157, 18-27. humbeck, k., b. hoffman, and h. senger. 1988. influence of energy flux and quality of light on the molecular organization of the phytoplankton apparatus in scenedesmus. planta 173, 205-212. hunt, r. 1990. basic growth analysis. plant growth analysis for beginners. unwin hyman, boston, ma. inoue, s., t. kinoshita, a. takemiya, m. doi, and k. shimazaki. 2008. leaf positioning of arabidopsis in response to blue light. mol. plant 1(1), 15-26. kaufman, l.s. 1993. transduction of blue-light signals. plant physiol. 102, 333-337. lambers, h., f.s. chapin iii, and t.l. pons. 1998. plant physiological ecology. springer, new york, ny. lambers, h. and h. poorter. 1992. inherent variation in growth rate between higher plants: a search for physiological causes and ecological consequences. adv. ecol. res. 23, 187-261. lazo, j.v. and j. ascencio. 2010. efecto de diferentes calidades de luz sobre el crecimiento de cyperus rotundus. bioagro 22(2), 153-158. leite, c.a., r.m. ito, g.t. lee, r. ganelevin, and m.â. fagnani. 2008. light spectrum management using colored nets aiming to controlling the growth and the blooming of phalaenopsis sp. acta hort. 770, 177-184. li, h., t. li, r.j. gordon, s.k. asiedu, and k. hu. 2010. strawberry plant fruiting efficiency and its correlation with solar irradiance, temperature and reflectance water index variation. environ. exp. bot. 68, 165-174. mc donald, m.s. 2003. photobiology of higher plants. john wiley & sons, west sussex, uk. miranda, j. and r. williams. 2007. developmental influence of in vitro light quality and carbon dioxide on photochemical efficiency of ps ii of strawberry leaves (fragaria x ananassa). j. appl. hort. 9(1), 13-16. morel, a., l. lazzarra, and g. gostan. 1987. growth rate and quantum yield time response for a diatom to changing irradiances (energy and color). limno oceanogr. 32, 1066-1084. 33casierra-posada, peña-olmos, and ulrichs: basic growth analysis in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to different radiation environments páez, a., v. paz, and j.c. lópez. 2000. crecimiento y respuestas fisiológicas de plantas de tomate cv. río grande en la época mayo-julio. efecto del sombreado. rev. fac. agron. (luz) 17, 173-184. patil, g.g., r. oi, a. gissinger, and r. moe. 2001. plant morphology is affected by light quality selective plastic films and alternating day and night temperature. gartenbauwiss. 66(2), 53-60. poorter, h. and e. garnier. 1996. plant growth analysis: an evaluation of experimental design and computational methods. j. exp. bot. 47(302), 1343-1351. puntieri, j.g. and i.a. gómez. 1988. análisis del crecimiento del almancay (alstroemeria aurantiaca d. don) en dos poblaciones naturales. rev. chil. hist. nat. 61, 177-185. reymond, p., t.w. short, w.r. briggs, and k.l. poff. 1992. lightinduced phosphorylation of a membrane protein plays an early role in signal transduction for phototropism in arabidopsis thaliana. proc. nat. acad. sci. usa 89(10), 4718-4721. rikvin, r.b. 1989. influence of irradiance and spectral quality on the carbon metabolism of phytoplankton. i. photosynthesis, chemical composition and growth. mar. ecol. proc. ser. 55, 291-294. santos-castellanos, m., m. segura-abril, and c.e. ñústez-lópez. 2010. análisis de crecimiento y relación fuente-demanda de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en el municipio de zipaquirá (cundinamarca, colombia). rev. fac. nal. agr. medellín 63(1), 5253-5266. senger, h. 1987. blue light responses: phenomena and occurrence in plants and microorganisms.vol. i. and vol ii. crc press, boca raton, fl. short, t.w., m. porst, j. palmer, e. fernbach, and w.r. briggs. 1994. blue light induces phosphorylation at seryl residues on a pea (pisum sativum l.) plasma membrane protein. plant physiol. 104, 1317-1324. solaiman, a.h.m., m.h. kabir, a.m.f. jamal-uddin, and m. hasanuzzaman. 2008. black plastic mulch on flower production and petal coloration of aster (callistephus chinensis). amer. euras. j. bot. 1, 5-8. svenson, s.e. 1993. shading and pot color influence growth and flowering of strawberry firetails. proc. fla. state hort. soc. 106, 286-288. wang, h., m. gu, j. cui, k. shi, y. zhou, and j. yu. 2009. effects of light quality on co2 assimilation, chlorophyll-fluorescence quenching, expression of calvin cycle genes and carbohydrate accumulation in cucumis sativus. j. photochem. photobiol. b. 96, 30-37. waterer, d., j. bantle, and k. leray. 2001. vegetable cultivar and cultural trials 2001. in: university of saskatchewan, agriculture development fund & agri-food innovation fund, http://www.usask.ca/agriculture/plantsci/vegetable/resources/ publication/2010resources/book%20color.pdf; consulted: march, 2012. plant breeding, genetic resources and molecular biology received for publication: 10 may, 2012. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 assistant conversion manager, agreliant genetics, llc. lebanon, in (united states). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). galigarretom@unal.edu.co agronomía colombiana 30(3), 317-325, 2012 analysis of genetic effects of major genes on yield traits of a pea (pisum sativum l.) cross between the santa isabel x wsu 31 varieties análisis de efectos de genes mayores sobre rasgos de rendimiento en arveja (pisum sativum l.) a partir del cruzamiento de las variedades santa isabel x wsu 31 gustavo e. gómez1 and gustavo a. ligarreto2 abstract resumen generation means and heritability analyses were conducted to estimate dominance, additive, maternal and gene interaction effects controlling eleven agronomic characteristics related with production in the pea. ten generations (p1, p2, f1, f2, rc1, rc2 and each reciprocal generation) from a cross between the santa isabel and wsu 31 varieties were sown in two different environments for the present study. eleven characteristics were evaluated: the time between sowing and flowering (i), the time between sowing and pod formation in the first reproductive node (fpod) and the height of the first reproductive node (h1rn), which were used as earliness indicators; as components of yield, the number of pods per plant (pxp), number of seeds per plant (sxp), number of seeds per pods (sxpod) and 100-seed weight (w100) were evaluated; and as variables associated to the yield, the pod width (pw), pod length (pl), lateral branch number (lbn) and plant height (ph) were evaluated. the results did not show maternal gene effects for the evaluated traits; environmental effects were found in pxp, sxp, sxpod, sfl, fpod and pl; genotype x environment effects were found in pw and w100. all characteristics except sxp and pxp had additive gene effects. the results showed that w100, pw and pl were the characteristics with the highest values for selection. en este trabajo se realizó la estimación de los efectos genéticos dominantes, aditivos, maternos y de interacción genética en once caracteres agronómicos relacionados con la producción en arveja. en diez generaciones (p1, p2, f1, f2, rc1, rc2 y cada generación recíproca) originadas del cruzamiento entre las variedades santa isabel y wsu 31, sembradas en dos ambientes distintos. se evaluaron once caracteres: tiempo de siembra a floración (i), tiempo entre la siembra a la formación de vainas en el primer nudo reproductivo (fpod) y la altura al primer nudo reproductivo (h1rn) como indicadores de precocidad; como componentes de rendimiento fueron evaluados el número de vainas por planta (pxp), número de semillas por planta (sxp), número de semillas por vaina (sxpod) y el peso de 100 semillas (w100); y como variables asociadas al rendimiento fueron evaluadas el ancho de la vaina (pw), longitud de la vaina (pl), número de ramas laterales (lbn) y la altura de la planta (ph). los resultados no mostraron efectos ambiental para los caracteres estudiados; se encontró efecto materno en pxp, sxp, sxpod, sfl, fpod y pl; efecto de la interacción genotipo x ambiente detecto en pw y w100. todos los caracteres presentaron efectos genéticos aditivos significativos con excepción del pxp y sxp. los resultados mostraron que el peso de w100, pw y pl fueron los caracteres con valores más altos para selección. key words: heritability, heterosis, additivity, dominance, genotype x environment interaction. palabras clave: heredabilidad, heterosis, aditividad, dominancia, interacción genotipo x ambiente. introduction yield and production are affected by one or several major genes and also by multiple gene interactions, the separation of these effects is of great importance to understand the expression at the phenotypic level and to predict the segregation of a cross evaluated in the field (changjian et al., 1994); this information is important to establish a crop strategy, in which a greater expression of the desired genes appears. genetic variation of phenologic, morphological and yield traits, such as flowering start, plant height and seed weight, can be the result of characteristic segregation coded by simple genes and also the interaction among multiple genes; the determination of genetic effects is of great importance to understand expression at the phenotypic level and to predict the segregation of characteristics when a cross between contrasting individuals is carried out (changjian et al., 1994; lou and zhu, 2002), allowing the establishment of a cultivation strategy where a bigger expression of the desired genes is shown. a way to evaluate the genetic components of a population is by starting with the study of its genetic and environmental 318 agron. colomb. 30(3) 2012 variance; genetic variance can be divided into three components: additive variance, which is associated with the overall allele effects of the locus; dominance variance, due to the interaction of effects of the alleles in the locus and epistatic variance, due to the non-allelic interaction of two or more loci (martínez, 1999; hussein and aastveit, 2000). different methods have been proposed that are based in populations generated from a cross between two pure parents (lou and zhu, 2002), for the identification of the effects of genetic components on quantitative traits using lineal models of mixed distribution generated from generation means, variances and likelihood based techniques (mather and jinks, 1971; cockerham, 1980; elston, 1984; kearsey and pooni, 1996). these types of models have been used in different crop species, evaluating different quantitative characteristics such as expression of dwarfism genes in rice (changjian et al., 1994) and seed quality in cotton (lou and zhu, 2002). starting with these models, it has been possible to differentiate additive and dominance effects in specific genes that affect seed quality and plant height, stability of the genotype among different environments, to determine patterns of additive heritage among maternal and embryo effects, and additive effects in oil content in cotton seeds to determine how susceptible it is to the influence of environment. in the pea, the analysis of generation means has been used to study resistance to pea blight (mycosphaerella blight) (zhang et al., 2007) and it has been determined that additive and dominance effects are important in the genetic control of plant weight and the volume and weight of the root (saleh and gritton, 1994); the heritability, additive and dominance components that contribute to the inheritance of resistance to powdery mildew have also been studied (kalia and sharma, 1988). often, generation mean models ignore or do not isolate the maternal effects contribution, producing a bias in the intent to understand the genetics of a given quantitative trait (kearsey and pooni, 1996). also, in studies carried out with generation means in different environments, often, each one of the environments is analyzed separately (rodríguez-herrera et al., 2000; zalapa et al., 2006), which gives, in some cases, marked differences inside a nonsegregate generation evaluated in different environments, which could generate an increase in the error variance of the generation means, producing non-valid estimators generated by this method (mather and jinks, 1971). genetic models that allow the determination and differentiation of major gene effects and those that analyze the interaction of these effects with an environmental component permit the selection, with more security, of the types of necessary crosses to increase the presence of important quantitative traits in a crop for the expression of desirable yield traits, which permits the determination of the environment effect on genotype expression. in the pea, models have been formulated which facilitate predicting the behavior of yield characteristics and their interaction with the environment; however, these models have been carried out for use in areas with seasonal climate changes and they cannot be employed in the conditions of a tropical country, such as colombia. it is also important to note that there is no knowledge about the specific cross between the pea variety santa isabel and the variety wsu 31 because all the studies have been done on dry peas. in the present study, a model of generation means was formulated, including maternal effects, to analyze genetic effects on phenologic and yield traits in pea plants starting from the crossing of two contrasting pea varieties: the commercial climbing santa isabel pea variety and the shrub wsu 31 variety. the environmental effect and the genotype x environment interaction of cultivated generations in two different locations were analyzed. relationships between different components of precocity and yield were also determined, and the individuals that presented a bigger yield inside each one of the segregating generations were selected. materials and methods plant materials in this study, two pea varieties were used as parentals which presented morphologically contrasting characteristics in growth habits; the first parental was the santa isabel variety and the second one was the wsu 31 variety; santa isabel is a climbing pea and may present sizes up to a meter, its seed is flat and yellow at maturity, it presents medium or late precocity and does not present resistance to fusarium oxysporum f.sp. pisi; while the wsu 31 variety, produced in the united states at the university of wisconsin in 1980, is a shrub or half-climbing, with a height between 0.4 m and 0.8 m, its mature seed is green and wrinkled, it is a variety of early precocity and presents resistance to four breeds of fusarium oxysporum f.sp. pisi (haglund and anderson, 1987). 319gómez and ligarreto: analysis of genetic effects of major genes on yield traits of a pea (pisum sativum l.) cross between the santa isabel and wsu 31 varieties offspring generation in order to produce the seeds of each one of the ten necessary generations to carry out the genetic model (p1, p2, f1=(1x2), f1r=(2x1), f2=(f1xf1), f2r=(f1rx f1r), rc1=(1xf1) rc1r=(f1x1), rc2=(2xf1), rc2r=(f1x2)), three sowing cycles were performed under greenhouse conditions; in the first two cycles, the materials were crossed using the technique of artificial hybridization for emasculation in the pea (ligarreto and patiño, 2004). in the first cycle, direct and reciprocal crosses were carried out between the santa isabel and wsu 31 varieties to obtain seed f1; 30 plants of each variety were sowed in spaced rows of 1.5 m and with a distance of 0.2 m among plants, to guarantee the genetic constitution of each generation; the seeds morphological traits were examined because santa isabel produces yellow, flat seeds, wsu 31 produces green, rough seeds and the cross between them produces flat, yellow seeds easily identifiable from the parental seeds. sixty seeds, f1, were sowed in the second cycle, 30 seeds of the direct crosses (f1) and 30 seeds of the reciprocal ones (f1r); and 30 seeds of each one of the parentals were also sowed, self-pollination was allowed in some flowers of f1 plants to generate f2; from the direct f1 and reciprocal one (f2r), direct and reciprocal backcrosses were carried out with the remaining flowers toward both parentals (rc1, rc1r, rc2, rc2r). each material was sowed in independent rows spaced at 1.3 m, in 1 m long parcels and 0.5 m between parcels at a 0.2 m planting distance. the third cycle was carried out on two different farms: the san francisco farm in the municipality of madrid, cundinamarca; laguna large sidewalk and the san jorge farm in the municipality of mosquera, cundinamarca; in each environment three replicates of ten generations produced in two previous cycles were sowed, arranged in a completely randomized design. collecting data eleven characteristics from each generation were evaluated, grouped in indicators of precocity and yield components. the time between sowing and flowering (sfl) was used as an indicator of precocity that was calculated as the days lapsed from sowing until the appearance of the first floral button, the days at fructification or time between sowing and pod formation in the first reproductive nod (fpod), measured as when flower petals fell off, leaving the pod exposed; and the height of the first reproductive nod (h1rn) taken from the base of the plant, these data were measured in each sampled plant. the number of pods per plant (pxp), number of seeds per plant (sxp), number of seeds per pod (sxpod) and the 100seed weight (w100) were measured as yield components. to determine the 100 dry seed weight, 10 replicates of 100 seeds were randomly taken for each studied generation; pxp, sxp and sxpod were taken in each sampled plant. as variables associated to the yield, pod width (pw), pod length (pl), lateral branch number (lbn), and plant height (ph) were evaluated (medina et al., 1989). to carry out the pod width and length measurement, the measure of the longitude and the width of 10 pods were averaged for sampled plants, the width was measured with the pod central region and the longitude from the union with the peduncle until the pod apex (espinosa and ligarreto, 2005). width and length were measured in dry pods. genetic model used one of the restrictions of the generation means analysis is that the generations used in the model must be originated from the crossing of two contrasting genotypes, for that reason, it was verified that the variables evaluated in this study were contrasting in the two parentals before beginning the analyses; for this purpose, paired comparisons were done for each variable evaluated among the parentals by using the mann-whitney non-parametric test, separately in each environment. to evaluate major gene genetic effects, maternal effects, genetic interaction effects and the interaction with the environment, a lineal model was used employing the six basic generations p1, p2, f1, f2, backcrosses and the reciprocal of these generations to evaluate maternal effects. for the lineal model development, the parameter definition and coefficients, the terminology used by mather and jinks (1971), were adopted. the phenotypic mean (yhijk) of the k generation from the combination of the maternal i and the parental j inside the environment h can be expressed by a lineal model as follows: hijk ij h hij hijky g l gl eμ= + + + + (1) where µ is the general average, gij is the genotypic value or genetic main effect, lh is the environmental effect from the h environment that is random in most of the genetic experiments and presents normal distribution lh ≈ n(0, σ2e), glhij is the total effect of the interaction between genotype and environment and ehijkl ≈ n(0, σ2e) is the residual effect. 320 agron. colomb. 30(3) 2012 the genotypic value can be fractioned as: [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]mmkji m mg a d a d c= + + + + where the additive parameter [a] denotes the net balance of genetic effects over all the genes that are being observed after the internal cancellations due to dispersion, the [d] parameter represents the dominance effects net balance and indicates the dominance direction in most of the genes pondered by the magnitude of their effects, the parameters [a]m and [d]m represent the additive and dominance effects of the maternal genes in p1 and p2 on the phenotype offspring; the cytoplasmic effects are managed adding an additional parameter [c] (kearsey and pooni, 1996). the additive, dominance and cytoplasmic effects of parameter coefficients are α, δ and γ, respectively (tab. 1). the model can be extended to incorporate interactions of additive [aa], dominance [dd] and additive for dominance [ad] effects if the simple model of additive-dominance does not achieve a good adjustment. table 1. genetic and maternal effect coefficients from the generation mean lineal model1. offspring genotype maternal genotype generation m α δ αm δm γ p1 1 1 0 1 0 1 p2 1 -1 0 -1 0 -1 f1 1 0 1 1 0 1 f1r 1 0 1 -1 0 -1 f2 1 0 0.5 0 1 1 f2r 1 0 0.5 0 1 -1 rc1 1 0.5 0.5 1 0 1 rc1r 1 0.5 0.5 1 0 1 rc2 1 -0.5 0.5 -1 0 -1 rc2r 1 -0.5 0.5 -1 0 -1 1 source: kearsey and pooni, 1996. in order to describe the differences completely with regard to the two evaluated environments, it is possible to carry out the analysis including a column in the design matrix that defines the differences among the two environments (mather and jinks, 1971). to evaluate the genotype x environment interaction, new columns are generated, as many as the interactions require, as can be observed in tab. 2. then, the environmental genotype x environment interaction effects can be expressed in the lineal model as: lh = l glhij = α [a] l + δ [d] l (2) each one of the additive, dominance, maternal and cytoplasmic effects parameters estimators are obtained by regression approaches; to include and to estimate the parameters in the regression model, the test of joint scales proposed by cavalli (1952) was used, using the available generation means and doing the multiple regression analysis with the generalized weighted least square procedure (kearsey and pooni, 1996); in this regression method, each generation mean calculated for each studied agronomic trait is used as a dependent variable, and the genetic parameter coefficients are taken as independent variables; the analyses were determined with the glm procedure of the statistics package sas® 9.0 version (sas, 2004). the obtained estimators are those that minimize the deviations between the observed and predicted values of the model. it is assumed that each one of the values of the generation means are known with the same precision, which implies that the variances of the generation means are all equal, which is not probable in practice because generations like f2 and backcrosses can present higher variances among the individuals due to genetic segregation; this heterogeneity in the variances can make the prediction of estimators unequal and, therefore, make the models invalid (beaver and mosjidis, 1988). for this reason, the means of each generation are considered regarding the inverse of their variance multiplied by the number of individuals in each generation (mather and jinks, 1971; beaver and mosjidis, 1988; foolad and jones, 1992). the results of this procedure include estimators for each genetic parameter and the environmental effect, their standard errors, t-values and the generation means predicted for the tested model. the residual sum of squares in this analysis is equivalent to the one pondered chi-square (χ2) and, therefore, can be used to prove if the model is fitted using a f test and the r2 coefficient of determination (foolad table 2. genotype x environment interaction coefficients for the three first generations in two environments. offspring genotype environment genotype x environment family m α δ l α l δ l p1 1 1 0 1 1 0 p2 1 -1 0 1 -1 0 f1 1 0 1 1 0 1 p1 1 1 0 -1 -1 0 p2 1 -1 0 -1 1 0 f1 1 0 1 -1 0 -1 321gómez and ligarreto: analysis of genetic effects of major genes on yield traits of a pea (pisum sativum l.) cross between the santa isabel and wsu 31 varieties and jones, 1992). in the final model, only the parameters that were statistically significant were included. initially, it was determined if there existed significant maternal effects adjusting the data to a simple model with the additive, dominance and cytoplasmic maternal effects including the environmental effect and the interactions of this with the maternal effects. because there were no significant maternal effects observed for any of the evaluated variables (see results below), the data of the generations f1, rc1, rc2 and f2 were combined with their reciprocal ones. then, the data were adjusted to a additive-dominance simple model including the environmental effect in the same way as described by cockerham (1980). when the simple model was shown to be inadequate, the additive x additive, additive x dominance, dominance x dominance interaction effects and the effects of genotype x environment were included, adjusting each parameter in successive form, eliminating in the model the terms that progressively presented significant effects and maintaining the parameters that maximized the model adjustment; it was evaluated if the models were adequate, using the coefficient of determination value (r2) (kearsey and pooni, 1996). heritability and heterosis estimation narrow sense heritability (h2) was estimated separately for each environment and for all the environments as a whole following the method proposed by warner (warner, 1952): ĥ 2 = 2sf 2 2 src1 2 + src 2 2( ) sf 2 2 100 (3) where 2 2 2 2 2 21 2 1 1 2 2, , , , and p p f rc rc fs s s s s s are the variances of p1, p2, f1, rc1, rc2 and f2, respectively. heterosis was estimated as the deviation percentage from the f1 mean value with regard to the parental mean value. 1 2 1 2 100 1 2 2 p p f h p p + = + ‒ (4) heterobeltiosis was estimated with regard to the best parental as: 1‒ best parental 100 best parental f hb = (5) the heterosis estimations were calculated in each environment and the joining data from the two environments. results and discussion highly significant differences were founded between the parentals in all studied variables except for the pod per plant and number of seeds per plant; for these two variables, the parentals did not present significant differences in the municipality of mosquera, while in the municipality of madrid, the wsu 31 variety presented a highly significant value (tab. 3). this suggests that the resulting values in the municipality of mosquera can be due to an environmental effect more than a genotypic effect. with regard to the other variables, parental wsu 31 (p2) was significantly more precocious, presenting a shorter duration of the vegetative stage evidenced in a shorter time for the formation of the floral button (sfl) and the formation of pods (fpod). it also presented a higher number of sxpod and a bigger pl. the parental santa isabel presented higher values in the variable lbn, w100, h1rn and ph (tab. 3). table 3. parallel between santa isabel and wsu 31 parentals with regard to the studied variables. environment sf1 (d) fpod (d) h1rn (cm) ph (cm) madrid p1 68.79±2.98 a 78.27±2.73 a 75.71±7.12 a 188.60±11.63 a p2 66.10±2.96 b 74.88±2.34 b 50.31±7.60 b 149.59±15.99 b mosquera p1 63.30±2.08 c 71.04±1.59 c 79.81±9.18 c 196.42±25.88 c p2 59.95±2.68 d 67.31±2.33 d 42.23±5.26 d 126.15±22.04 d environment pxp sxp sxpod pl (mm) pw (mm) lbn w100 (g) madrid p1 133.45±29.12 a 608.64±142.15 a 4.57±0.51 a 70.01±2.54 a 12.43±0.48 a 14.45±5.96 a 37.88±0.80 a p2 156.54±44.39 b 830.03±241.35 b 5.32±0.44 b 76.55±1.96 b 13.53±0.39 b 11.14±5.28 b 22.80±1.74 b mosquera p1 85.73±26.20 c 333.19±92.35 c 3.93±0.40 c 68.71±5.32 c 13.62±1.16 c 13.92±4.55 c 38.45±0.69 c p2 76.23±20.72 c 325.62±92.45 c 4.29±0.50 d 71.91±3.75 d 12.30±0.81 d 8.88±3.66 d 22.52±0.65 d sf1: time between sowing and flowering; fpod: time between sowing and the first pod formation; h1rn: height of first reproductive node; ph: plant height; pxp: pods per plant; sxp: number of seeds per plant; sxpod: number of seeds per pod; pl: pod length; pw: pod width; lbn: lateral branch number; w100: 100-seed weight. means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to mann-whitney test (p≤0.05). 322 agron. colomb. 30(3) 2012 the analysis by means of lineal models of maternal effects presence did not show any genetic effect of maternal additive [a]m, maternal dominant [d]m or cytoplasmic [c] which was significant for the precocity and the yield components studied (tab. 4), therefore, for posterior data analysis, the joined data of generations f1, rc1, rc2 and f2, with the reciprocal ones, was used. table 4. p-values from additive [a], dominance [d], maternal additive [a]m and dominance [d]m, and cytoplasmic [c]. parameters w100 pxp sxpod h1rn ph [a] <0.0001 0.8686 0.0312 <0.0001 0.0005 [d] 0.1381 0.0050 0.3906 <0.0001 <0.0001 [a]m 0.4878 0.6385 0.5272 0.9465 0.7486 [d]m 0.4713 0.1419 0.8728 0.1104 0.0177 [c] 0.5149 0.7385 0.8901 0.4681 0.7027 env. 0.0111 <0.0001 <0.0001 0.1569 0.0818 parameters lbn sf1 fpod pl pw [a] 0.0063 0.0001 <0.0001 <0.0001 0.0959 [d] 0.1265 0.3781 0.8307 <0.0001 0.0006 [a]m 0.6466 0.3481 0.4788 0.6850 0.7398 [d]m 0.4810 0.8549 0.8355 0.6911 0.5098 [c] 0.8666 0.7838 0.6193 0.6912 0.7409 env. 0.8287 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.0002 env.: environment; w100: 100-seed weight; pxp: pods per plant; sxpod: seeds per pod; h1rn: height of first reproductive node; ph: plant height; lbn: lateral branch number; sf1: time between sowing and flowering; fpod: time between sowing and the first pod formation; pl: pod length; pw: pod width. number of pods per plant and number of seeds per plant a significant dominant [d] genetic effect was found, and this effect is stronger than the environmental effect for these two variables. however, it is necessary to note that the model of generation means carried out for these two variables did not present a very good adjustment (tab. 5); for the number of pods per plant, a r2 of 0.78 was obtained; meanwhile for the number of seeds per plant it was 0.86. these results can be due to the fact that in the village of mosquera, significant differences were not found among the parentals for these variables and the generation mean models only adapted if the restriction of using contrasting parentals was fulfilled. the narrow sense heritability was superior to 65% for the number of pods and seeds per plant when it was evaluated, including the two environment data (tab. 6). these results contrast with previously reported data, where it was observed that these variables presented a higher narrow sense heritability (singh, 1985; espinosa and ligarreto, 2005). regarding the heterosis values, a higher value of heterosis was observed in the village of mosquera than in the village of madrid, according to the half parental heterosis; the results of the number of seeds per plant in the village of madrid are concordant with those reported by espinosa and ligarreto (2005), where a heterotic effect of 16.44% was observed. with the values of heterosis, the differences among environments are evidenced again, while in madrid the best parental heterosis was 3.42%, in mosquera it reached a value of 39.01% (tab. 7), which again confirms that the environment significantly affects the expression of these characteristics. seeds per pod according to the generation means analysis this variable was adapted to an additive-dominance model (r2=0.90) with an additive effect higher than the environmental effect (tab. 5). however, observing the heritability values, they are low due mainly to a lower value of the additive variance regarding the environmental one (tab. 6). the differences table 5. estimated parameters for additive, dominance and environmental effects from the joint scaling test of the agronomic traits evaluated for the six basic generations from crossing the santa isabel x wsu 31 varieties. parameters pxp sxp sxpod h1rn ph lbn m 107.88±6.42 ** 495.60±30.30 ** 4.54±0.08 ** 61.17±1.22 ** 165.55±3.11 ** 11.34±0.49 ** [a] 4.70±6.17 ns -18.72±28.66 ns -0.41±0.08 ** 15.32±1.22 ** 23.44±2.88 ** 2.61±0.48 ** [d] 35.14±13.60 ** 192.76±61.40 ** 0.14±0.13 ns 32.04±2.78 ** 50.81±6.97 ** 2.76±0.88 ** env. 19.71±4.67 ** 134.95±21.86 ** 0.33±0.05 ** 1.41±0.95 ns 2.67±2.65 ns -0.28±0.32 ns r2 0.781 0.864 0.905 0.980 0.937 0.864 parameters sfl fpod pl pw w100 m 64.41±0.22 ** 72.73±0.16 ** 71.84±0.37 ** 12.76±0.19 ** 30.51±0.59 ** [a] 1.58±0.22 ** 1.81±0.17 ** -2.76±0.35 ** -0.21±0.19 ns 7.56±0.57 ** [d] -0.56±0.37 ns -0.18±0.26 ns 4.22±0.63 ** 0.93±0.28 ** 1.36±0.92 ns env. 3.12±0.14 ** 3.74±0.10 ** 1.71±0.26 ** 0.50±0.11 ** 0.66±0.45 ns r2 0.986 0.994 0.944 0.777 0.961 adjustment for an additive-dominance and environment model for each one of the agronomic traits evaluated. m=overall effect; [a] = additive effect; [d] = dominance effect; env. = environment effect. * significant differences (p≤0.05); ** significant differences (p≤0.01); ns: non-significant parameter. 323gómez and ligarreto: analysis of genetic effects of major genes on yield traits of a pea (pisum sativum l.) cross between the santa isabel and wsu 31 varieties in these two analyses may be due to the following reasons: in the generation means analysis, the averages of each generation are evaluated, just like the differences between the two environments; while in the calculation of heritability that was carried out by separate environments, one keeps in mind a higher variation due to intrinsic conditions of each environment and microenvironment variations, these environmental variations influence to a large degree the values of variances of each generation and they can generate a decrease in the value regarding the additive variance. it was determined that sxpod does not present a high heterotic effect (tab. 7), in concordance with that reported for this characteristic (sarawat et al., 1994). table 7. heterosis (h) and heterobeltiosis (hb) of evaluated traits in two locations. parameters madrid mosquera h hb h hb pxp 11.906 3.426 45.095 39.010 sxp 15.501 -0.025 54.888 53.329 sxpod 2.862 -4.953 3.462 -1.811 h1rn 50.950 24.793 48.628 12.955 ph 30.045 16.204 25.587 3.289 lbn 2.677 -14.931 34.149 9.534 sfl -0.025 2.087 -1.355 1.475 fpod 0.127 2.424 -0.465 2.324 pl 6.371 1.799 4.834 2.632 pw 9.265 5.460 1.569 -3.592 w100 8.559 -13.044 -2.356 -22.583 pxp: number of pods per plant; sxp: number of seeds per plant; sxpod: number of seeds per pod; h1rn: height of the first reproductive node; ph: plant height; lbn: lateral branch number; sfl: time between sowing and flowering; fpod: time between sowing and pod of the first reproductive node; pl: plant length; pw: plant width; w100: 100-seed weight. height of the first reproductive node and height of the plant according to the generation means model, environmental effects did not show up on h1rn and ph, moreover, a significant genotypic effect was seen in both dominant and additive variables (tab. 5). however, dominance variance was higher than additive variance, due to this, the two characteristics presented a low narrow sense heritability (tab. 6); singh (1985) reported that although plant height is influenced by an additive effect, the dominance effect presents a higher influence. it is possible to think in a transgressive segregation or in overdominance effect in this two variables, keeping in mind that the overall values of f1 were higher than those of the parents in two evaluated environments, that is corroborated with the positive data of heterosis and heterobeltiosis (tab. 7). plant height is closely related with the internode longitude which is managed by 15 different genes le, la, cry, lm, na, lh, lk y ls, lw, lv, lka y lkb, lkc, lkd and sln; mutations in eleven of these loci produce short internodes (kusnadi et al., 1992). number of lateral branches after analysis with the generation means model of this characteristic, the results did not show environmental or interaction effects; however regarding heritability, the results were contrasting between the two evaluated environments, while in madrid the narrow sense heritability was 23.53%, in mosquera this it was almost three times higher (tab. 6). these results agree with results of previous studies, where it was found that the number of branches was highly influenced by the environmental conditions (alcalde et al., 1999; alcalde et al., 2000; bourion et al., 2002). time between sowing and flowering and time between sowing and formation of the first pod in the present study, it was found that sfl and fpod were subject to a significant additive genetic effect and also a table 6. genetic and environmental variance and narrow sense (h2, %) heritability for evaluated traits. parameters environment pxp sxp sxpod h1rn ph lbn sf1 fpod pl pw w100 h2 madrid 72.504 72.533 10.495 67.621 54.518 23.538 50.844 40.191 83.477 90.425 89.608 mosquera 78.018 65.337 29.650 69.974 25.009 66.635 47.305 23.889 41.333 67.671 86.439 parameters environment pxp sxp sxpod h1rn ph lbn sf1 fpod pl pw w100 ev madrid 1094.27 29314.22 0.08 39.05 92.01 18.33 6.98 5.36 3.79 0.20 1.34 mosquera 854.02 17401.03 0.10 30.75 326.92 5.14 4.43 2.85 7.47 0.35 0.88 gv madrid 1546.17 39208.76 0.15 270.49 1544.52 1.44 7.41 5.32 23.79 0.99 26.95 mosquera 1833.68 39627.03 0.32 190.42 998.45 30.34 7.16 4.14 19.42 0.65 16.47 av madrid 1914.42 49701.44 0.02 209.32 892.21 4.65 7.32 4.29 30.42 1.27 25.35 mosquera 2096.90 37260.67 0.12 154.76 331.46 23.64 5.48 1.67 11.11 0.68 15.00 dv madrid -368.26 -10492.68 0.12 61.18 652.31 -3.21 0.09 1.03 -6.64 -0.28 1.60 mosquera -263.22 2366.36 0.19 35.66 666.99 6.70 1.68 2.47 8.31 -0.03 1.47 pxp: number of pods per plant, sxp: number of seeds per plant, sxpod: number of seeds per pod, h1rn: height of the first reproductive node, ph: plant height, lbn: lateral branch number, sfl: time between sowing and flowering, fpod: time between sowing and pod of the first reproductive node, pl: plant length, pw: plant width, w100: 100-seed weight. ev: environmental variance, gv: genetic variance, av: additive variance and dv: dominance variance. 324 agron. colomb. 30(3) 2012 high environmental effect (tab. 5). this result is confirmed by means of the values in additive variances that were 7.32 and 5.48 for sfl in madrid and mosquera, respectively, and 4.29 and 1.67 for fpod; with a near zero value for dominant variances (tab. 6); the presence of a high additive effect leads to the expectation that these characteristics have potential for improvement. the beginning of the flowering and fructification have been considered traits determined by a polygenic action due to the fact that flowering frequently shows continuous variations under field conditions and they respond to temperature changes (alcalde et al., 1999); it has been found that flowering delay can be due to the action of major genes such as sn which produces a low number of vegetative nodes, producing a quantitative response to the photoperiod for flowering initiation or floral development and senescence with interaction with other major genes such as e and hr (weller et al., 1997; alcalde et al., 1999; bourion et al., 2002), which may explain the high environmental effects observed on these traits. in the pea, the study of these variables has shown that they are due to the action of interactions among genes or to the action of major genes (bourion et al., 2002); also variation and stability can be largely affected by the environment. moreover, the negative values with regard to heterosis suggest that the time of flowering and fructification presents partial or incomplete dominance (tab. 7). pod length and width it was found that these two variables are subject to significant environmental effects; pw did not show an important additive effect while the pl had both additive and dominant genetic effects (tab. 5). these two variables presented higher narrow sense heritabilities in the village of madrid (tab. 6) which makes them good candidates for a breeding program, starting with the cross between the santa isabel and wsu 31 varieties. furthermore, these two variables did not present very high heterosis values. weight of 100 seeds in the additive-dominance model of generation means for the 100-seed weight, there were no significant effects of the environment or genetic dominance. other studies have shown that this characteristic presents a higher effect from the additive genetic action than the non-additive action (singh, 1985; espinosa and ligarreto, 2005), similar to that reported in this study. in general, w100 was the characteristic that presented the highest heritability, with a maximum narrow sense heritability of 89.60% (tab. 6), which makes this characteristic important for breeding programs because it is only slightly influenced by the environment and is highly inheritable. the comparisons of f1 with the parental mean and the best parental showed that there is not a heterotic effect; this variable presented the lowest heterobeltiosis with a decrease in f1 of 13.04% in madrid and 22.58% in mosquera, suggesting that this characteristic presents partial or incomplete dominance (tab. 7). conclusions the models employed in this study have as an advantage the fact that environmental effects are included, to infer which genetic effect is really significant for all the evaluated environments for the cross between the santa isabel and wsu 31 pea varieties. in the eleven characters studied for this cross, significant maternal or cytoplasmic effects do not exist. the variables that had higher values for selection were 100-seed weight, pod length and pod width; the other yield variables presented lower heritabilities. one may consider that all the variables, except for the number of seeds per plant and the number of pods per plant, have potential for improvement taking into account that to outline a breeding program, it is necessary that the characteristics to be improved be subject to a significant additive effect. if a continued breeding program with the santa isabel x wsu 31 cross is desired, stronger pressures of selection should be applied to the 100-seed weight and the length and width of the pods. acknowledgments the authors thank the research division of the universidad nacional de colombia, bogota and colciencias for financial support. literature cited alcalde, j., t. wheeler, r. summerfield, and a. norero. 1999. quantitative effects of the genes lf, sn, e, and hr on time to flowering in pea (pisum sativum l.). j. exp. bot. 50, 1691-1700. alcalde, j.a., t.r. wheeler, and r.j. summerfield. 2000. genetic characterization of flowering of diverse cultivars of pea. agron. j. 92, 772-779. beaver, r.j. and j.a. mosjidis. 1988. important considerations in the analysis of generation means. euphytica 39, 233-235. bourion, v., g. fouilloux, c.l. signor, and i. lejeune-henaut. 2002. genetic studies of selection criteria for productive and stable peas. euphytica 127, 261-273. cockerham, c.c. 1980. random and fixed effects in plant genetics. theor. appl. genet. 56, 119-131. changjian, j., p. xuebiao, and g. minghong. 1994. the use of mixture models to detect effects of major genes on quantitative characters in a plant breeding experiment. genetics 136, 383-394. 325gómez and ligarreto: analysis of genetic effects of major genes on yield traits of a pea (pisum sativum l.) cross between the santa isabel and wsu 31 varieties elston, r.c. 1984. the genetic analysis of quantitative trait differences between two homozyous lines. genetics 108, 733-744. espinosa, n. and g.a. ligarreto. 2005. evaluación de la habilidad combinatoria y heterosis de siete progenitores de arveja pisum sativum l. agron. colomb. 23, 197-206. foolad, m.r. and r.a. jones. 1992. models to estimate maternally controlled genetic variation in quantitative seed characters. theor. appl. genet. 83, 360-366. haglund, w.a. and w.c. anderson. 1987. wsu28 and wsu31 pea inbred lines with resistance to specific races of fusarium wilt. hortscience 22, 513-514. hussein, m.a. and a.h. aastveit. 2000. sasg estab: a sas program for computing genotype environment stability statistics. agron. j. 92, 454-459. kalia, p. and s.k. sharma. 1988. biochemical genetics of powdery mildew resistance in pea. theor. appl. genet. 76, 795-799. kearsey, m.j. and h.s. pooni. 1996. the genetical analysis of quantitative traits. chapman and hall, london. kusnadi, j., m. gregory, i.c. mufet, j.j. ross, and f. bourne. 1992. internode length in pisum: phenotypic characterisation and genetic identity of the short internode mutant wt11242. pisum genet. 24, 64-74. ligarreto, g.a. and m.p. patiño. 2004. hibridación artificial en arveja. centro de investigación y extensión rural (cier), faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. serie técnica no. 1. bogota. lou, x.y. and j. zhu. 2002. analysis of genetic effects of major genes and polygenes on quantitative traits. i. genetic model for diploid plants and animals. theor. appl. genet. 104, 414-421. martínez, o. 1999. conceptos y principios de genética cuantitativa con aplicación al mejoramiento de especies vegetales. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. mather, k. and j.l. jinks. 1971. biometrical genetics: the study of continuous variation. chapman and hall, london. medina, c., m. escobar, and m. lobo. 1989. evaluación primaria y caracterización de germoplasma de arveja pisum sativum l. iica; prociandino. tech. bol. 1, 12-28. rodríguez-herrera, r., w.l. rooney, d.t. rosenow, and r.a. frederiksen. 2000. inheritance of grain mold resistance in grain sorghum without a pigmented testa. crop sci. 40, 1573-1578. saleh, g., and e. gritton. 1994. heritability and gene effects for root characteristics in peas measured at flowering. euphytica 78, 185-191. sarawat, p., f.l. stoddard, d.r. marshall, and s.m. ali. 1994. heterosis for yield and related characters in pea. euphytica 80, 39-48. sas. 2004. sas/stat 9.1 user’s guide. sas publishing, cary, nc. singh, r.k. 1985. genotypic and phenotypic variability correlations in pea. indian j. agric. sci. 55, 147-150. warner, j.n. 1952. a method for estimating heritability. agron. j. 44, 427-430. weller, j.l., j.b. reid, s.a. taylor, and i.c. murfet. 1997. the genetic control of flowering in pea. trends plant sci. 2, 412-418. zalapa, j.e., j.e. staub, and j.d. mccreight. 2006. generation means analysis of plant architectural traits and fruit yield in melon. plant breed. 125, 482-487. zhang, r., s.-f. hwang, b.d. gossen, k.-f. chang, and g.d. turnbull. 2007. a quantitative analysis of resistance to mycosphaerella blight in field pea. crop sci. 47, 162-167. received for publication: 22 november, 2011. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 department of chemical and environmental engineering, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. dacastellanose@unal.edu.co agronomía colombiana 30(1), 84-94, 2012 modelling change in color and firmness of baby banana (musa acuminata aa) in modified atmosphere packaging modelado del cambio en color y firmeza de baby banana (musa acuminata aa) almacenado en atmósferas modificadas diego a. castellanos1, 2 and nestor a. algecira1 abstract resumen to determine the change in the ripening stage and quality through associated variables such as firmness and peel color is a useful tool for predicting the behavior and involvement of the product stored at different changing conditions. the change in o2 and co2 concentration, pulp firmness and peel color were measured in a test of modified atmosphere packaging for baby banana to develop a mathematical model to represent the change in firmness and color as a function of temperature, mixture of gas and time. the fruits were packaged at three temperatures (11, 13 and 17°c) and a range of combinations of steady state concentrations of modified atmospheres (5.3 to 15.7 kpa o2 and 0 to 11.0 kpa for co2), local atmospheric pressure of 74.9 kpa (0.74 atm) and 80 % relative humidity constant in polyethylene bags (hdpe) micro-perforated for a period of 30 days. the model considers the product respiration rate by an michaelis-menten equation of noncompetitive inhibition, and takes into account the transfer of gases through packaging film and through micro-perforations of this; the change of firmness is considered through a first-order model, and depending on the concentration of both o2 and co2 by michaelis-menten equations; color change (in hunter lab coordinates) was considered separately for each color coordinate, representing the coordinate l* using an increase-logistic model, a* by a zero-order model and b* by first-order model, all temperaturedependent by arrhenius functions. the predictive capability of the developed model is appropriate, explaining 97.0% of the modified atmosphere effect on the loss of firmness, 90.6% of the change in the coordinate l*, 88.9% of the change in a* and 96.7 % of the change in b*. determinar el cambio en el estado de madurez y de calidad a través de variables asociadas como la firmeza de la pulpa o el color de la corteza, es una herramienta útil para predecir el comportamiento y afectación del producto almacenado en condiciones cambiantes. el cambio en la concentración de o2 y co2, la firmeza de la pulpa y el color de la corteza fueron medidas en un ensayo de almacenamiento en atmósferas modificadas de baby banana con el fin de desarrollar un modelo matemático para representar el cambio en la firmeza de la pulpa y en el color de la corteza como función de la temperatura, la mezcla de gases y el tiempo. los frutos fueron almacenados a tres temperaturas (11, 13 y 17°c) y un rango de combinaciones de concentraciones en el estado estable de atmósferas modificadas (5,3 a 15,7 kpa para o2 y 0 a 11,0 kpa para co2), con presión atmosférica local de 74,9 kpa (0,74 atm) y humedad relativa de 80% constante en bolsas de polietileno (hdpe) micro-perforado, por un periodo de 30 días. el modelo considera la tasa de respiración del producto mediante una ecuación de michaelis-menten de inhibición no competitiva, y tiene en cuenta la transferencia de los gases a través de la película de empaque y a través de las micro-perforaciones de este; el cambio de firmeza es considerado a través de un modelo de primer orden, y la dependencia del nivel de o2 y co2 mediante relaciones de michaelis-menten; el cambio de color (en coordenadas hunter lab) fue considerado independiente para cada coordenada de color, representaron la coordenada l* mediante un modelo logístico de incremento, a* mediante un modelo de orden cero y b* mediante un modelo de primer orden dependientes de la temperatura por funciones de arrhenius. la capacidad de predicción del modelo desarrollado es adecuada, explicando 97,0% del efecto de la atmósfera modificada sobre la pérdida de firmeza de la fruta, 90,6% sobre el cambio en la coordenada l*, 88,9% sobre el cambio en la coordenada a* y 96,7% sobre el cambio en la coordenada b*. key words: mathematical model, respiration, pulp firmness, peel color. palabras clave: modelo matemático, respiración, firmeza de pulpa, color de corteza. introduction the baby banana (musa acuminata aa) occupies an important and ever increasing production of edible fruits in colombia where they are primarily engaged in the export market because they are very pleasing to consumers in europe and north america mainly (madr, 2006). postharvest physiology and technology 85castellanos and algecira: modelling change in color and firmness of baby banana (musa acuminata aa) in modified atmosphere packaging however, they have a fairly short postharvest life, which is affected by factors such as temperature, humidity and gas concentration in the surrounding atmosphere that contribute to their deterioration. when export products must be transported long distances, usually by freighter, this requires using techniques that ensure the maintenance of quality after long periods of transport. these techniques aim to reduce the fruit respiration rate, ripening delay and prevent physiological disorders (brackmann et al., 2006). after harvest, bananas have chemical modifications, bearing a continuum of metabolic processes, hydrolysis of starch being the change that characterizes the arrival of senescence. in addition to the hydrolysis of starch, ripening is related to other complex changes, among which are: increased respiration rate, ethylene production and concentration of sugars, solubilization of pectic substances, degradation of chlorophyll, increase in the concentration of organic acids, volatile production, variations in enzymes, vitamins, minerals activities and changes in tissue permeability (santos et al., 2006). the use of modified atmosphere (map, modified atmosphere packaging) plus the decrease in product storage temperature delays the ripening process because enzymatic activity is reduced by decreasing the temperature, composition of oxygen and ethylene, and increase slightly co2 concentration; due to the above, in general, reduces the consumption rate of substrates (carbohydrates, organic acids and other cellular stocks) and increases the postharvest life of the product compared to ambient conditions (saltveit, 2004; santos et al., 2006). this can be verified by measuring fruit quality properties such as pulp firmness or peel color, which depend on the conversion of carbohydrates in cell walls into sugars and degradation of chlorophyll in the peel (castro-benítez et al., 2005). the pulp firmness may indicate the quality and ripening grade of the product since this variation is closely related to the change in storage variables such as temperature and concentrations of the internal atmosphere. hertog et al. (2001) found a common kinetic between loss of firmness and gas exchange for apples ‘braeburn’ stored at 0°c. hertog et al. (2003) also found quantitative relationships between the rate of gas exchange and changes in properties such as weight (loss), color and firmness in avocado and kiwi in another paper (hertog et al., 2004). temperature, humidity and gas concentration such as co2, o2 and c2h4 are the most important variables in the map storage and are closely related to the shelf life and quality of the stored product (trakulnaleumsai et al., 2006; santos et al., 2006). the change in firmness over time has been represented by a model of the first order (eq. 1) where f is firmness (benge et al., 2000), f0 is initial firmness, ffix is equilibrium firmness, k denotes the rate of loss of firmness (in d-1) and is dependent on the concentration of o2 and co2 by michaelis-menten relationships (peppelenbos et al., 1996; hertog et al., 2004) who consider oxidative respiration and fermentation (eq. 2): 𝐹𝐹 = 𝐹𝐹!"#   +   𝐹𝐹!   −  𝐹𝐹!"# 𝑒𝑒!!"  (1)   (1) 𝑘𝑘 = 𝑘𝑘! !"#𝑟𝑟!"!(!) !"# 1 + 𝑦𝑦!! 𝐾𝐾!!"!(!) + 𝑘𝑘! !"#𝑟𝑟!! !"#𝑦𝑦!! 𝐾𝐾!"! + 𝑦𝑦!! 1 + 𝑦𝑦!"! 𝐾𝐾!"!"!     (2) in eq. 2, 𝑘𝑘! !"#   and 𝑘𝑘! !"#   are the maximum rates of firmness loss related to fermentative and oxidative processes, kmuco2 is the michaelis-menten constant for the inhibition for co2 of the loss of firmness related to oxidative process.𝑘𝑘! !"#   and 𝑘𝑘! !"#   are functions of temperature using arrhenius relationship (eq. 8 e. g.) 𝑟𝑟!"!(!) !"#   and 𝑟𝑟!! !"#   y are the maximum anaerobic rates of co2 production and o2 consumption. ripening changes in banana fruit and associated color have been reported by many authors (ramaswamy and richards, 1980; medlicott et al., 1990). li et al. (1997) developed a system that relates the change in chlorophyll content with the change in the peel color of banana ripening. tijskens et al. (2008) considered the change in apple color during storage as affected by senescence (aging) and chilling injury, using a model that provides the color coordinate a* (system cie l*a*b*) as function of storage time at various temperatures. chen and ramaswamy (2002) have considered the kinetics of color change for ripening bananas as a function of time, can be set independently for each coordinate of the color system l*, a* and b* based on the work of lenz and lund (1980). l* (lightness) coordinate is represented by an increase logistic model (eq. 6), a* (red/green) using a zero-order model (eq. 3) and b* (yellow/blue) by a first order model (eqs. 4 and 5): 𝐶𝐶 = 𝐶𝐶! + 𝑘𝑘𝑘𝑘     (3) 𝐶𝐶 = 𝐶𝐶!𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 −𝑘𝑘𝑘𝑘   (4) 𝐶𝐶 − 𝐶𝐶! 𝐶𝐶! − 𝐶𝐶! = 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 −𝑘𝑘𝑘𝑘     (5) 𝐶𝐶 = 𝑈𝑈! + 𝑈𝑈 1 + 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 −𝑘𝑘 𝑡𝑡 − 𝑡𝑡!/!     (6) 86 agron. colomb. 30(1) 2012 𝑘𝑘   =  𝑘𝑘!"#𝑒𝑒 ! !"   (7) where: c0 is the coordinate value at time zero, cf is the value in a time of equilibrium, u0 is a constant value related to the initial value of the color coordinate, u is a value related to the value in equilibrium and t1/2 is the time for which the coordinate value increases or decreases to half the value in the equilibrium constant; k is a constant dependent on gas concentration and temperature using the arrhenius relationship (eq. 7), where r is the gas constant. eq. 5 represents in this case, the fractional conversion for the first-order kinetics. the aim of this paper is to describe the change in pulp firmness and peel color of baby banana stored in map conditions, using a mathematical model that takes into account the fruit respiration rate, o2 and co2 concentrations in the package headspace, temperature and storage time. materials and methods raw material (selection criteria, previous treatments and packaging) for experiments were used fruits with age of 7 weeks of physiological maturity (stage 1 of 7, 100% green, according to the classification of chitarra and chitarra (1990). fruits were harvested from a plantation located in icononzo (tolima department, colombia). the bunches were transported by truck (at 14°c) to agro-industrial processing laboratories of the colombian corporation for agricultural research (corpoica, tibaitatá) 1 d after harvest. fruits had a solids content of 3.6±0.2°brix, titratable acidity 0.21±0.01% (expressed as percentage of malic acid) and pulp firmness 7.7±0.2 kgf. in the laboratory, the clusters were sectioned into groups of four fruits per section, the sections were subjected to appropriate cleaning and disinfection treatments, starting with a wash solution of 2% (v/v) citric acid in water, followed by rinsing, with subsequent crowns immersion in a water solution 2% (v/v) of antifungal lonlife 20%tm (adiquim, bogota), finally fruits surface was dried at room temperature. after cleaning and disinfection, the fruits were selected according to their size, accepting those who had a caliber of 30±4 mm and size of 12±2 cm. after selection, were separated sections of four fruits weighing 250±50 g, constituting an experimental unit or repetition. fruits were packed in high-density polyethylene bags (hdpe, 0.025 mm thick, total surface area of the bag of 810 cm2), open (1) and sealed (initial concentrations: 3.7 kpa o2 + 1.5 kpa co2) with 2 micro-perforations of 0.5 mm (2), a micro-perforation of 0.5 mm (3) and one micro-perforation of 0.35 mm (4). bags were stored at three temperatures (11±0.2, 13±0.2 and 17±0.2°c) with four steady-state concentrations of o2 and co2 (according to the micro-perforations, tab. 1), and 0.74 atm (74.9 kpa) local atmospheric pressure, relative humidity of 80% constant, taking data for color and firmness at 0, 5, 10, 15, 20, 25 and 30 d of storage in triplicate. the gas concentration in the headspace was measured with an electronic gas analyzer pac check® model 325, (mocon, minneapolis, mn), which reports total pressure and percentage of molar fraction of o2 and co2.the peel color was measured in the equatorial area of the fruit, with a colorimeter colortectm sn 3000699-pcm (colortec associates, clinton, nj) reporting hunter lab coordinates l*, a* and b*, using standard illuminant ‘daylight 65’ with 3 replicates per fruit. the pulp firmness was measured at middle region of each fruit (peeled, subjected to axial puncture), using a manual penetrometer bertuzzi (model ft 327) 8-mm tip diameter. the reference values measured for eq. 1 were: ffix = 0.5±0.1 kgf and f0 = 7.7±0.2 kgf. each measurement was made in triplicate. table 1. combination of temperatures and modified atmospheres in the experiments of pulp firmness and peel color of baby banana. treatment temperature (°c) steady-state gas mixture (kpa) f11°c-1* 11 15.7 o2 f11°c-2 11 13.3 o2 + 1.8 co2 f11°c-3 11 12.5 o2 + 2.5 co2 f11°c-4 11 11.6 o2 + 3.4 co2 f13°c-1 13 15.7 o2 f13°c-2 13 11.8 o2 + 3.3 co2 f13°c-3 13 10.7 o2 + 4.4 co2 f13°c-4 13 9.7 o2 + 5.7 co2 f17°c-1 17 15.7 o2 f17°c-2 17 7.7 o2 + 8.4 co2 f17°c-3 17 6.4 o2 + 9.7 co2 f17°c-4 17 5.3 o2 + 11.0 co2 * in this case f refers to treatments for firmness, for color coordinates a *, b * and l* the combinations used are the same and are denoted ‘a11°c-1’, ‘b11°c-1’ and ‘l11°c-1’ then. parameter estimation respiration rate to obtain the maximum oxygen consumption and carbon dioxide production kinetic, rmax, and the michaelis constant km, the uncompetitive constants kmuco2 and the dependence of these with respect to temperature, an experiment was conducted to three temperatures (11±0.2, 13±0.2 and 17±0.2°c) with initial concentrations of 21% (15.7 kpa) and 87castellanos and algecira: modelling change in color and firmness of baby banana (musa acuminata aa) in modified atmosphere packaging 0% for o2 and co2 respectively, and 0.74 atm (74.9 kpa) local atmospheric pressure in a closed compartment, making measurements of o2 and co2 concentrations to the fruits at 30 min, 1, 2, 4, 8, 12, 24 and 48 h in triplicate. in this short time does not show anaerobic co2 generation. given the above, the differential equation of material balance for oxygen can be written as: (8) 𝑑𝑑(𝑦𝑦!!) 𝑑𝑑𝑡𝑡 = − 𝑊𝑊 𝑉𝑉 𝑟𝑟!! !"#!!𝑦𝑦!! 𝐾𝐾! +  𝑦𝑦!! 1 + 𝑦𝑦!"! 𝐾𝐾!"!"!   where: yo2 and yco2: molar fractions of o2 and co2. rmax: maximum rate of o2 consumption or co2 production, cm3 kg-1 d-1. km: michaelis constant, dimensionless in this case. kmuco2: noncompetitive inhibition constant of co2, dimensionless in this case. the equation is similar for co2 except the negative sign, w is the weight of the fruit (0.3±0.02 kg for the test) and v the headspace (1,310 cm3 in the closed compartment). the linearized form of eq. 8 is: from the above equation is found rmax, kmuco2 and km for each gas to the three test temperatures by estimating the regression parameters by the method of least squares. to find the temperature dependence (in this case for oxygen) was considered an arrhenius type relationship of the form: 1 − 𝑑𝑑(𝑦𝑦!!) 𝑑𝑑𝑡𝑡 =   𝑉𝑉 𝑊𝑊𝑟𝑟!! !"#!! +   𝑉𝑉𝐾𝐾! 𝑊𝑊𝑟𝑟!! !"#!! 1 𝑦𝑦!! +   𝑉𝑉 𝑊𝑊𝑟𝑟!! !"#!!𝐾𝐾!"!"! 𝑦𝑦!"!   (9) where: 𝑟𝑟!! !"# =  𝑟𝑟!!!"# !"# 𝑒𝑒 ! !"   (10) e: activation energy, kj mol-1. r: gas constant, kj mol-1 k-1. t: temperature, k. and in its linearized form: 𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑟𝑟!! !"# = 𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑟𝑟!!!"# !"# +  𝐸𝐸 1 𝑇𝑇     (11) with eq. 11 were obtained reference values and the activation energies for each parameter. pulp firmness because oxygen concentrations used were far from zero (o2 concentrations above 10%), it was considered the term corresponding to the rate of firmness loss anaerobic as negligible, simplifying eq. 2 in eq. 12. to obtain the parameters of the equation at each temperature the linearized eq. 13 was employed, making regression to obtain the equation parameters. 𝑘𝑘 = 𝑘𝑘! !"#𝑟𝑟!! !"#𝑦𝑦!! 𝐾𝐾!"! + 𝑦𝑦!!(1 + 𝑦𝑦!"! 𝐾𝐾!"!"! )     (12) 1 𝑘𝑘 =   𝐾𝐾!"! 𝑘𝑘!!"#𝑟𝑟!! !"# 1 𝑦𝑦!! +   1 𝑘𝑘!!"#𝑟𝑟!! !"#𝐾𝐾!"!"! 𝑦𝑦!"! +   1 𝑘𝑘!!"#𝑟𝑟!! !"#     (13) the temperature dependence of each parameter was obtained using an arrhenius relationship (in this case the maximum rate of loss of firmness):  𝑘𝑘! !"# =  𝑘𝑘!"#$ !"# 𝑒𝑒 ! !"     (14) being 𝑘𝑘!"#$ !"#   rate of loss of firmness of reference and e the activation energy (in kj mol-1), with t in ke. the linearized form is: 𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑘𝑘! !"# = 𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑘𝑘!"#$ !"# +  𝐸𝐸 𝑅𝑅𝑅𝑅   (15) reference values and activation energies for km, kmuco2 and rmax of o2 and co2 were fitted with linearized eq. 15 then. peel color with the test data, the parameters for the coordinates a* and b* (eqs. 3 and 5) were found by linear regression at each temperature; the parameters corresponding to the l* coordinate were found by non-linear regression (eq. 6), and values reference and activation energies by linear regression using eq. 7. the reference values used in the equations for the color coordinates were measured for fruits in the stage 6 of 7 (100% yellow) fully mature, being respectively: l* = 73.9 ± 2.4, a* = 6.9 ± 0.7 and b* = 41.9 ± 4.7 in order to establish the change in a* and b* with respect to o2 and co2 concentrations, was made an analysis of variance of the data at each temperature (using the software sas 9.2, sas institute, cary, nc), comparing the means for duncan’s multiple range test and tukey’s hsd at a level of 5% probability of error. for the non-linear regression the “nlinfit” function of matlab® r2010b (mathworks®, natick, ma) was used, which returns a vector of coefficients of eq. 6 for each test temperature. 88 agron. colomb. 30(1) 2012 results and discussion respiration rate the change in the concentration of o2 and co2 in the closed system experiment at evaluated temperatures is shown in fig. 1. can be seen that at 17°c, the o2 level is reduced to almost zero, which shows the high influence of temperature on the rate of respiration of fruits. reference values and activation energies for the three parameters of the michaelis-menten equation for uncompetitive inhibition are reported in tab. 2 for the two gases in question. values for the maximum rates of o2 consumption and co2 generation (tab. 2) proved to be very high, taking into account that at high oxygen concentrations, the inverse of the respiration rate is near zero. this behavior was already observed by gonzález-buesa et al. (2009) for the case of storage of peaches, using in these case, equations without mechanistic background such as michaelis-menten used for the regression model generated for this paper. for the model of change in the pulp firmness, the value corresponding to the maximum rate of oxygen consumption 𝑟𝑟!! !"#   has been integrated because it is necessary for calculating the rate of loss of firmness, k (eqs. 12 and 13). loss of firmness the temperature dependence of each parameter was obtained from the linearization of the arrhenius relationship (eq. 15). no data were available for baby banana stored in ma conditions employed in the literature, making direct comparison impossible. the coefficient of determination of the regression obtained for the model with respect to the experimental results was good (r2 = 0.97), indicating that at least 97% of the data change in fruit firmness, can be explained by the model integrated. the values found experimentally for the model parameters are reported in tab. 3. figure 1. mole fraction (y) of o2 and co2 in storage time. experiment in closed system for 7 weeks baby banana. regression (lines) and experimental data (geometric figures). 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 y (m ol e fr ac tio n) t (days) y o2 11°c y o2 11°c y co2 11°c y co2 11°c y o2 13°c y o2 13°c y co2 13°c y co2 13°c y o2 17°c y o2 17°c y co2 17°c y co2 17°c table 2. parameter values of michaelis-menten equations for o2 and co2 found by regression eqs. 9 and 11. close system experiment. o2 valueref e (kj mol -1) 𝑟𝑟!! !"#  (cm3 kg-1 d-1) 1.80∙1047 -2.946∙104 km 3.588∙10 10 -6.601∙103 kmuco2 3.738∙10 10 -6.620∙103 co2 valorref e (kj mol -1) 𝑟𝑟!"! !"#   (cm3 kg-1 d-1) 3.748∙1055 -3.502∙104 km 1.091∙10 9 -5.450∙103 kmuco2 1.102∙10 13 -8.273∙103 r2 97,3 % rmax: maximum rate of o2 consumption or co2 production, cm 3 kg-1 d-1. km: michaelis constant. kmuco2: noncompetitive inhibition constant of co2. valueref: reference value for each parameter (eq. 11). e: activation energy. r2: coefficient of determination of regression. 89castellanos and algecira: modelling change in color and firmness of baby banana (musa acuminata aa) in modified atmosphere packaging table 3. parameter values of the michaelis-menten equation of the integrated model of firmness. 𝒌𝒌𝑶𝑶 𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎  (d-1) 𝑲𝑲𝒎𝒎𝒎𝒎𝟐𝟐   𝑲𝑲𝒎𝒎𝒎𝒎𝑪𝑪𝑪𝑪𝟐𝟐   valueref 6.25∙10 -27 2.23∙106 7.22∙1026 e (kj mol-1) 120.2 -39.2 -96.3 r2 97% 𝒌𝒌𝑶𝑶 𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎  : maximum rate of oxidative loss of firmness. kmo2: michaelis constant for the loss of firmness. kmuco2: noncompetitive inhibition constant of co2 for the loss of firmness. valueref: reference value for each parameter (eq. 12). e: activation energy. r2: coefficient of determination of the regression. figs. 2 and 3 show the loss of firmness with storage time for experimental treatmentss used to obtain the model parameters. 2 and 3 at 11 and 13°c (tab. 1) were not shown, because the values of loss of firmness very close to those shown in fig. 2). the weaker effect of co2 in the loss of firmness was evident in the model (tab. 3). the value of kmuco2ref which is quite large, resulting in a relationship yco2/kmuco2 that tends to zero, affecting very little the value of k in eq. 14. the assumption of the rate of loss of firmness only as a function of oxidative respiration was acceptable (r2 = 0.97), in agreement with previous results with other species such as apple, avocado or kiwifruit (hertog, et al. 2001, 2003, 2004). this behavior can be explained by the lower 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 27.5 30 t (days) p ul p fir m ne ss ( kg f) f11°c-1 f11°c-1 f11°c-4 f11°c-4 f13°c-1 f13°c-1 f13°c-4 f13°c-4 figure 2. pulp firmness (f) of baby banana in storage time. treatments at 11 and 13°c. experiment in micro-perforated hdpe. model prediction (lines) and experimental data (geometric figures). the bars indicate standard deviation. efficiency than the fermentation process has in terms of the energy that is produced for every mole of co2. with respect to oxygen concentration, a greater loss of firmness for the highest levels in steady state was observed at three evaluated temperatures. this according to the observations of jiang and joyce (2003); elevated o2 concentrations in post-harvest storage of bananas is believed to be involved in the synthesis of new ethylene binding sites thus enhancing ethylene production and accelerating ripening. also, fruits packed in open bags (treatments 1 at each temperature) shown higher firmness losses than fruits packed in micro-perforated bags (with am; treatments 2-4). similar observations in map of ‘robusta’ bananas stored under low temperature conditions were reported by kudachikar et al. (2011). the effect of ma was greater in reducing the loss of firmness at temperatures closer to the optimum for storage of baby banana (12°c; jiang et al., 2004; castro-benítez et al., 2005; fig. 2, 11 and 13°c, and fig. 3, 17°c). peel color the experimental data of the coordinates a* and b* for all four gas concentrations at each temperature were very close (fig. 4). therefore, the anova of the data at each tempe90 agron. colomb. 30(1) 2012 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 27.5 30 t (days) p ul p fir m ne ss ( kg f) f17°c-1 f17°c-1 f17°c-2 f17°c-2 f17°c-3 f17°c-3 f17°c-4 f17°c-4 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 figure 3. pulp firmness (f) of baby banana in storage time. treatments at 17°c. experiment in micro-perforated hdpe. model prediction (lines) and experimental data (geometric figures). the bars indicate standard deviation. rature was performed and gave no significant differences among the four gas concentrations for each of the three test temperatures (results not shown). as consequence of the above, the constant k in eqs. 3, 4 and 5 only was temperature dependent following an arrhenius function (eq. 7) for color coordinates a* and b* (tab. 4). table 4. parameters for the color coordinates a* and b* found by regression equations 3, 5 and 7 (arrhenius). coordinate a* c0 -7.34 kref (d -1) 1.43∙1056 e (kj mol-1) -313.91 r2 88.9% coordinate b* c0 21.22 cf 41.90 kref (d -1) 1.68∙104 e (kj mol-1) -3725.2 r2 96.7% c0: initial time value of the coordinate. cf: equilibrium value of the coordinate. e: activation energy (eq. 7). kref: constant of reference (eq. 7). r 2: coefficient of determination of the regression to the respective coordinate. for l* coordinate, k constant and value t1/2 in eq. 6 were considered dependent on the concentration of o2 in the headspace by a linear equation (eq. 16 and 17), considering the constants a, b, c and d temperature-dependents through a arrhenius function (eq. 18). 𝑘𝑘 = 𝑎𝑎 𝑦𝑦!! +  𝑏𝑏   (16) 𝑡𝑡!/! = 𝑐𝑐 𝑦𝑦!! +  𝑑𝑑   (17) 𝑎𝑎 =  𝑎𝑎!"#𝑒𝑒 ! !"   (18) where: k: constant depending on the concentration of o2, d-1. t1/2: time for l* reaches half the equilibrium value, depending on the concentration of o2, d. a, b, c and d: constant values, d-1. aref, bref, cref and dref : reference values of the constants a, b, c, d-1. e: activation energy, kj mol-1. r: gas constant, kj mol-1 k-1. t: temperature, k. 91castellanos and algecira: modelling change in color and firmness of baby banana (musa acuminata aa) in modified atmosphere packaging the reference values and the activation energies of constants a, b, c and d for k and t1/2 were found by linear regression of eq. 18 and are shown in tab. 5. table 5. parameters k and t1/2 for the color coordinates l* found by regression eqs. 6, 16, 17 and 18 (arrhenius). coordinate l* u0 27.02 u 46.91 k (d-1) constant vref (d -1) e (kj mol-1) a (d-1) -1.14∙10-29 170.57 b (d-1) 6.85∙10-34 191.14 t1/2 (d -1) constant vref (d -1) e (kj mol-1) c (d-1) 3.18∙1040 -223.23 d (d-1) 9.67∙1039 -228.42 r2 90.6% k: constant depending on the concentration of o2, d-1. t1/2: time for l* reaches half the equilibrium value, depending on the concentration of o2, d. a, b, c and d: constants, d -1. vref: reference values for the constants a, b, c, d-1. e: activation energy, for each constant, kj mol-1. r: gas constant, kj mol-1 k-1. t: temperature, k. r2: coefficient of determination of the regression for the coordinate l*, eq. 6. a17°c-1 a17°c-4 a17°c-2 a17°c a17°c-3 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 -8.0 6.0 -8.0 0 5 10 15 20 25 30 time (d) a* r ed /g re en a13°c-1 a13°c-4 a13°c-2 a13°c a13°c-3 -8.0 -7.5 -7.0 -6.5 -6.0 -5.5 -5.0 -4.0 -4.5 0 5 10 15 20 25 30 t (days) a* r ed /g re en t (days) a* r ed /g re en -8.0 -7.5 -7.0 -6.5 -6.0 -5.5 -5.0 0 5 10 15 20 25 30 a11°c-1 a11°c-4 a11°c-2 a11°c a11°c-3 figure 4. color coordinate a* of baby banana peel in storage time. treatments to 11, 13 and 17°c. experiment in micro-perforated hdpe. model prediction (lines) and experimental data (geometric figures). numbers correspond to the treatments shown in tab. 1. the bars indicate standard deviation. figure 5. color coordinate b* of baby banana peel in storage time. treatments to 11, 13 and 17°c. experiment in micro-perforated hdpe. model prediction (lines) and experimental data (geometric figures). numbers correspond to the treatments shown in tab. 1. the bars indicate standard deviation. b17°c-1 b17°c-4 b17°c-2 b17°c b17°c-3 0 5 10 15 20 25 30 time (d) 15 20 25 30 35 40 b* y el lo w /b lu e b13°c-1 b13°c-4 b13°c-2 b13°c b13°c-3 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 t (days) b* y el lo w /b lu e t (days) b* y el lo w /b lu e 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 30 b11°c-1 b11°c-4 b11°c-2 b11°c b11°c-3 all three color coordinates increase as storage time progresses (figs. 4 to 8) being the most pronounced increase with increasing temperature and in the case of the coordinate l* (figs. 6 to 8) with increasing steady state o2 concentration. in general with increasing storage time the fruits gradually changed from a medium green (grade 1, on the scale of chitarra and chitarra, 1990) to a deep yellow color (grade 6), this color reaching for fruit stored at 17 °c spent the day 25 of storage. this color change is due to degradation of chlorophyll and other pigments associated located in the chloroplast, by ph changes, oxidative process development and action of enzyme chlorophyllase (castrobenítez et al., 2005). the regression model was considered only temperature dependent because the o2 and co2 concentrations appears to have no effect on the change in color coordinates a* and b* (figs. 4 and 5). the coefficients found for modelling the change of peel color, indicate a very good representation of the data of the coordinate b* (r2 = 96.7%, yellow/blue values; tab. 4) and acceptable representations for the coordinates a* and l* (r2 = 88.9%, 92 agron. colomb. 30(1) 2012 59 55 53 51 49 47 57 0 5 10 15 20 25 30 t (days) l* l ig ht ne ss l11°c-1 l11°c-1 l11°c-2 l11°c-l l11°c-3 l11°c-3 l11°c-4 l11°c-4 72 57 54 51 48 45 60 63 66 69 0 5 10 15 20 25 30 t (days) l* l ig ht ne ss l13°c-1 l13°c-1 l13°c-2 l13°c-l l13°c-3 l13°c-3 l13°c-4 l13°c-4 figure 6. color coordinate l* for banana baby peel in storage time. treatments at 11°c. experiment in micro-perforated hdpe. model prediction (lines) and experimental data (geometric figures). the bars indicate standard deviation. figure 7. color coordinate l* for banana baby peel in storage time. treatments at 13°c. experiment in micro-perforated hdpe. model prediction (lines) and experimental data (geometric figures). the bars indicate standard deviation. 93castellanos and algecira: modelling change in color and firmness of baby banana (musa acuminata aa) in modified atmosphere packaging and 90.6%; tabs. 4 and 5). as in the case of pulp firmness as storage temperature increases the effect of ma is more limited, coming to have values for the color coordinates of the same order and with a similar evolution over time to those reported by chen and ramaswamy (2002) in the storage of bananas at different temperatures. the models developed in this work can predict in a more than acceptable way, quality changes (through the properties evaluated peel color and pulp firmness) in baby banana stored under different map conditions and also may provide with further development, tools in the design of controlled atmosphere storage, offering the possibility to control the properties of the product taking into account their destination, which is undoubtedly of great benefit to the export chain of this fruit and to the local production in colombia. however, as some authors point out (ramaswamy and richards, 1980; chen and ramaswamy, 2002), it is required scaling experiments, since these models are based on a limited number of samples and storage equipment for laboratory use. the models developed could be a useful tool to simulate postharvest storage situations of baby banana in controlled atmospheres (ca) too. 78 57 54 51 48 45 60 63 66 69 72 75 0 5 10 15 20 25 30 t (days) l* l ig ht ne ss l17°c-1 l17°c-1 l17°c-2 l17°c-l l17°c-3 l17°c-3 l17°c-4 l17°c-4 conclusions the models developed to represent the change in firmness and color coordinates l*, a* and b* for baby banana stored in modified atmospheres, have adequate predictive power, given the determination coefficients (r2) obtained. loss of firmness for baby banana pulp followed a function of the concentration of o2 and co2 in the package headspace and temperature, using a first order model, with firmness loss rate represented by a michaelis-menten non-competitive inhibition function; change in the color coordinates of the peel was represented by an increaselogistic model for coordinate l*, a zero-order model for a* and a first order model for b*, with parameters dependent on temperature through arrhenius functions. the coordinates a* and b* were independent of the o2 and co2 concentrations at storage temperatures employed, while coordinate l* depended on the concentration of o2, representing the constant dependence on gas and time to reach half the equilibrium value as linear functions of the mole fraction of o2. acknowledgments the authors would like to thank the ministerio de agricultura y desarrollo rural for its financial support and the figure 8. color coordinates l* for banana baby peel in storage time. treatments at 17 °c. experiment in micro-perforated hdpe. model prediction (lines) and experimental data (geometric figures). the bars indicate standard deviation. 94 agron. colomb. 30(1) 2012 colombian agricultural research corporation (corpoica) for their support in laboratory infrastructure and equipment. literature cited benge, j.r., h.n. de silva, n.h. banks, and p.s. jeffery. 2000. empirical modelling of postharvest changes in the firmness of kiwifruit. postharv. biol. technol. 19, 211220. brackmann, a., c. steffens, i. sestari, d. neuwald, and r. hettwer. 2006. armazenamiento em atmosfera modificada e controlada de banana ‘prata’ com absorçao de etileno. ciênc. agrotec. 30(5), 914-919. castro-benítez, m., l.p. restrepo-sánchez, and c.e. narváezcuenca. 2005. actividad de clorofilasa durante la maduración del banano bocadillo (musa acuminata) (simons). actual. biol. 27(83), 151-158. chen, c.r. and h.s. ramaswamy. 2002. color and texture change kinetics in ripening bananas. lebensm.-wiss. u.-technol. 35, 415-419. chitarra, m.i.f. and a.b. chitarra. 1990. pós-colheita de frutos e hortaliças. facpe, lavras, brazil. gonzález-buesa, j., a. ferrer-mairal, r. oria, and m.l. salvador. 2009. a mathematical model for packaging with microperforated films of fresh-cut fruits and vegetables. j. food eng. 95(1), 158-165. hertog, m.l.a.t.m., s.e. nicholson, and n.h. banks. 2001. the effect of modified atmospheres on the rate of firmness change in ‘braeburn’ apples. postharv. biol. technol. 23(3), 175-184. hertog, m.l.a.t.m., s.e. nicholson, and k. whitmore. 2003. the effect of modified atmospheres on the rate of quality change in hass avocado. postharv. biol. technol. 29, 41-53. hertog, m.l.a.t.m., s.e. nicholson, and p.b. jeffery. 2004. the effect of modified atmospheres on the rate of firmness change of ‘hayward’ kiwifruit. postharv. biol. technol. 31, 251-261. jiang, y.m. and d.c. joyce. 2003. softening response of 1-methylcyclopropene-treated banana fruit to high oxygen atmospheres. plant growth reg. 41(3), 225-229. jiang, y., d.c. joyce, w. jiang, and w. lu. 2004. effects of chilling temperatures on ethylene binding by banana fruit. plant growth reg. 43, 109-115. kudachikar, v.b., kulkarni, s.g., and m.n. keshava prakash. 2011. effect of modified atmosphere packaging on quality and shelf life of ‘robusta’ banana (musa sp.) stored at low temperature. j. food sci. technol. 48(3), 319-324. lenz, m.k. and d.b. lund, 1980. experimental procedures for determining destruction kinetics of food components. food technol. 34(2), 51-55. li, m., d.c. slaughter, and j.f. thompson. 1997. optical chlorophyll sensing system for banana ripening. postharv. biol. technol. 12, 273-283. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. bananito fresco. información de monitoreo internacional. sistema de inteligencia de mercados. in: corporación colombiana internacional (cci), http://www.agronet.gov.co/ www/docs_agronet/2006719102836_bananito.pdf; consulted: march, 2012. medlicott, a.p., a.j. semple, a.j. thompson, h.r. blackbourn, and a.k. thompson. 1990. measurement of color changes in ripening bananas and mangoes by instrumental, chemical and visual assessments. trop. agric. 69(2), 161-166. peppelenbos, h.w., l.m.m. tijskens, j. van’t leven, and e.c. wilkinson. 1996. modelling oxidative and fermentative carbon dioxide production of fruit and vegetables. postharv. biol. technol. 9, 283-295. ramaswamy, h.s. and j.f. richards. 1980. a reflectance method to study the green-yellow changes in fruits and vegetables. can. inst. food sci. technol. j. 13(3), 107-111. saltveit, m.e. 2004. cucumber. in: gross, k.c., c.y. wang, and m.e. saltveit (ed.). the commercial storage of fruits, vegetables, and florist and nursery stocks. agricultural handbook no. 66. usda, ars, beltsville, md. santos, c.m.s., e.v. de barros vilas roas, n. botrel, and a.c. marques. 2006. influência da atmósfera controlada sobre a vida pos-colheita e qualidad de banana ‘prata ana’. ciênc. agrotec. 30(2), 317-322. trakulnaleumsai, ch., s. ketsa, and w. van doorn. 2006. temperature effects on peel spotting in ‘sucrier’ banana fruit. postharv. biol. technol. 39, 285-290. agronomía colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 112-119 efecto de los procesos de compostacion y lombricultura de residuos de clavel sobre la poblacion de fusarium oxysporum f.sp. dianthi ... effect of the processes of composting and lombricomposting of carnation residues on the population of fusarium oxysporum f.sp. dianthi fabio alejandro pardo', carlos fernando fandiño' y germán arbeláez2 resumen el manejo de los residuos vegetales es uno de los problemas que actualmente enfrenta la floricultura colombiana. el objetivo de la investigación fue estudiar el efecto de la descomposición de residuos de clavel mediante los procesos de compostación y lombricultura sobre la población de fusarium oxysporum en una finca productora de flores localizada en la sabana de bogotá. los procesos de compostación y lombricultura redujeron de manera apreciable la población del hongo, obteniéndose la mayor reducción en el tratamiento de plantas de rosa más plantas de clavel enfermo. de 235 aislamientos de f oxysporum inoculados en esquejes de clavel de la variedad "navidad", 37 (16%) fueron patogénicos y pertenecen a f. oxysporum f.sp. dianthi, mientras que 198 aislamientos (84%) correspondieron a formas no patogénicas de f oxysporum o a formas patogénicas de la especie, diferentes a la forma especial dianthi. la utilización de compost o de humus de lombriz que proven• recibido en septiembre de 1998 1 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, a.a. 14490, santafé de bogotá. 2 profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacíonal de colombia. a.a. 14490, santafé de bogotá ga de plantas enfermas de clavel presenta riesgos fitopatológicos importantes para su aplicación al suelo. palabras claves: dianthus caryophy/lus, eisenia foetida, residuos de rosa. summary the management of plant residues is a very important problem of the colombian floriculture. the objetive of the research was to study the effect of descomposition of carnation plant residues with the processes of compostation and lombricompostation on the population of fusarium oxysporum on a commercial farm located at the bogota plateau. compostation and lombricompostation processes reduced significantly the ~opulation of f oxysporum. the highest reduction was obtained with the treatment of a mixture of rose plants plus carnation diseased plants. from 235 isolates of f. oxysporum inoculated on carnation cuttings of the variety "navidad", 37 (16%) were pathogenic and belong to f oxysporum f.sp. dianthi, 198 isolates (84%) did not cause disease on carnation plants, so they belong to other formae specialis or they are nonpathogenic isolates of f oxysporum. the application 01 compost or humus to the soil irom carnation diseased plants has important pathological risks. 112 key words: dianthus caryophyllus, eisenia foetida, rose residues. introduccion el manejo de los residuos vegetales es uno de los problemas actuales de la floricultura colombiana. una de las posibilidades de solución a dicho problema es la descomposición de dichos materiales, mediante los procesos de cornpostación y de lombricultura, los cuales se están utilizando, cada vez con mayor frecuencia, en diversas empresas de flores colombianas. en el caso de los residuos de clavel, los productores tienen una gran inquietud sobre el efecto de dichos procesos sobre las poblaciones del hongo fusarium oxysporum f.sp. dianthi, agente causal de la enfermedad más limitante de la floricultura de la sabana de bogotá. en algunos trabajos anteriores se ha encontrado una reducción importante de la población de fusarium oxysporum en residuos de clavel, pero sin lograr una eliminación completa del hongo (martínez y salamanca, 1993; arboleda et al, 1994). la cornpostación de desechos orgánicos es un proceso biológico con un producto final, el cual posee características microbiológicas, químicas y físicas de gran utilidad al ser aplicadas al suelo (golueke, 1972). bollen y volker (1996) observaron que la destrucción de organismos fitopatógenos durante el proceso de compostación se debe a la temperatura relativamente alta producida durante el proceso, a la acción de algunos compuestos químicos generados y al antagonismo rnicrobial; de estos factores, la temperatura parece ser el factor más importante para la reducción de las poblaciones de diversos organismos fitopatógenos, entre ellos fusarium oxysporum. golueke (1972) considera que durante el proceso de compostación de residuos vegetales, es posible lograr la reducción o la eliminación completa de algunos hongos fitopatógenos, tales como fusarium oxysporum, rhizoctonia sola ni, sclerotinia sclerotiorum, sclerotium rolfsii, botrytis cinerea y pythium irregulare. bollen (1985) menciona que las temperaturas letales para la destrucción de diversas formas especiales de fusarium oxysporum fluctúan entre 55,0 y 65,5i ~c y entre 57,5 y 60,0 c para fusarium oxysporum f.sp. dianthi, lo cual quiere decir que durante el proceso de compostación de residuos vegetales, se podrían lograr temperaturas cercanas o superiores a las temperaturas letales de dichos patógenos. en varios cultivos de flores se ha utilizado la lombricultura romo un proceso para el manejo de residuos vegetales, mediante su descomposición con la lombriz roja californiana (eisenia foetida), con resultados aceptables. sin embargo, no se tiene mayor información sobre el efecto de este proceso sobre las poblaciones de fusarium oxysporum f.sp. dian thi, así como, tampoco, se encontraron registros en la literatura sobre su efecto en otros hongos fitopatógenos. el objetivo de la investigación fue el estudio del efecto de los procesos de compostación y de lombricultura de residuos de clavel en forma individual o en mezcla con residuos de rosa sobre las poblaciones de fusarium oxysporum y la determinación de cuantos de los aislamientos del hongo, obtenidos durante las diferentes fases de los procesos correspondían a fuserium oxysporum f.sp. dianthi, mediante pruebas de patogenicidad en plantas de clavel. materiales y metodos la obtención de residuos de plantas de rosa y de clavel, así como los procesos de compostación y lombricultura, se realizaron en la finca "el roble" dela empresa "natuflora llda.", localizada en el municipio de subachoque, cundinamarca, durante el segundo semestre de 1996 y el primer semestre de 1997. 113 los tratamientos utilizados en los procesos de compostación y lombricultura fueron los siguientes: 1. plantas de clavel estándar con síntomas característicos de la enfermedad ocasionada por fusarium oxysporum f.sp.dianthi 2. mezcla de plantas de clavel estándar libres de la enfermedad más plantas de clavel enfermas, en proporción de 1: 1 3. mezcla de plantas de clavel estándar enfermas más plantas de rosa, en proporción de 1:1 4. plantas de rosa 5. mezcla de plantasde clavel estándarsanas más plantas de rosa, en proporciónde 1:1 6. plantas de clavel estándar sanas 7. plantas de clavel estándar provenientes del arranque, al final de su etapa comercial de producción. el material correspondiente a plantas de clavel sano y a plantas de rosa provenían de la sala de clasificación, mientras que el material correspondiente a plantas de clavel enfermo y a plantas de arranque provenían directamente del campo y eran plantas completas. el material vegetal para la formación de las pilas de compost se picó con una máquina industrial, obteniendo materiales con tamaños de tres a cuatro centímetros de longitud. estos materiales se colocaron en pilas de 1,0 m de largo, 1,0 m de ancho y 1,5 m de alto, las cuales se localizaron dentro de un invernadero con cubierta plástica. el material de las pilas de compostación se regó y se volteó mensualmente para asegurar una adecuada descomposición aeróbica. la temperatura de las pilas de compostación se determinó una vez por semana a profundidades de 20 y 50 cm. el material final obtenido en los siete tratamientos de compostación se sometió en forma separada, al proceso de descomposición por la lombriz roja californiana (eisenia foetida), según el procedimiento utilizado en la empresa. mensualmente, se tomaron muestras de cada una de las pilas de compostación y de las parcelas de lombricultura y, en cada una de ellas, se estimaron las poblaciones del hongo fusarium oxysporum, utilizando el medio de cultivo selectivo de komada, en el laboratorio de microbiología de la facultad de agronomía. además, de cada uno de los análisis y de los distintos tratamientos, se obtuvieron alrededor de 600 aislamientos del hongo, de los cuales se seleccionaron 235 para las pruebas de patogenicidad, con la finalidad de determinar cuales correspondían a fusarium oxysporum f.sp. dianthi y cuales no eran patogénicos al clavel. para las pruebas de patogenicidad, los aislamientos del hongo se multiplicaron en frascos de vidrio de 125 mi, los cuales contenían 50 mi del medio de cultivo caseina hidrolizada. los frascos con el medio de cultivo se esterilizaron a 121 oc durante 15 minutos, posteriormente se inocularon con tres pequeños trozos de micelio del hongo y se colocaron en un agitador rotatorio a 125 r.p.m. durante ocho días. al final de la incubación, de cada uno de los aislamientos del hongo se prepararon suspensiones a una concentración de un millón de esporas por mililitro. cada aislamiento se inoculó en cinco esquejes de la variedad "navidad", altamente susceptible a la raza 2 del patógeno, mediante la inmersión de sus raíces en la suspensión de esporas durante 20 minutos, inmediatamente antes de la siembra. los esquejes inoculados se sembraron en bolsas de polietileno negro que contenían un kilogramo de suelo de textura franco-limosa. como testigo absoluto se sembraron 30 esquejes, cuyas raíces se sumergieron en agua destilada estéril durante 20 minutos antes de la siembra. las plantas se evaluaron en forma semanal, para observar la presencia o au. sencia de los síntomas de la enfermedad durante seis meses. 114 para los tratamientos de compostación y de lombricultura, se utilizó un diseño completamente al azar con dos repeticiones. para el análisis estadístico, se calculó el porcentaje de reducción de la población del hongo con relación con la lectura inicial. este porcentaje no se ajustó a una distribución probabilística normal y, por lo tanto, se aplicó la prueba no paramétrica de kruskall wallis para diseños completamente al azar. resultados y discusion 1. registro de temperatura durante el proceso de compostación el proceso de compostación para todos los tratamientos utilizados tuvo una duración de cinco meses, durante los cuales se observó una elevación de la temperatura a partir de la primera semana de iniciado el proceso y durante las primeras seis semanas, para luego decrecer progresivamente. cuadro 1. comportamiento de la temperatura durante el proceso de compostación en los diferentes tratamientos. arranque rosa rosa + clavel clavel clavel rosa + clavel clavel sano sano + enfermo clavel sano clavel enfermo enfermo profundo profundo profundo profundo profundo profund. profundo semana cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. 20 50 20 50 20 50 20 50 20 50 20 50 20 50 o 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 1 53 51 62 " 63" 56 53 51 44 52 54 52 53 38 38 2 48 53 56 63" 58"60" 46 38 42 43 42 43 32 29 3 48 53 38 54 54 56 39 31 57 49 27 32 21 21 4 55 60" 45 51 39 52 48 42 49 39 26 30 38 38 5 46 59" 26 35 37 43 37 35 39 28 42 38 43 45 6 37 49 30 37 37 42 35 28 41 38 65" 54 26 27 7 57 51 43 50 29 36 38 31 29 27 35 31 18 21 8 44 37 33 37 28 31 31 25 28 24 24 23 33 34 9 39 34 27 32 21 24 21 23 24 24 51 46 20 23 10 33 34 25 26 14 20 29 29 23 24 26 29 20 21 11 23 25 19 19 26 28 22 19 26 21 26 22 18 20 12 37 38 15 18 20 19 20 17 23 21 21 20 17 19 13 48 46 27 29 18 19 17 19 21 21 21 19 13 16 14 35 27 24 23 17 19 18 19 17 18 13 17 20 21 15 27 21 21 21 18 19 20 19 19 17 25 23 20 22 16 37 33 24 23 19 18 20 19 16 21 22 19 20 22 17 29 31 24 24 16 18 19 19 18 17 19 19 19 19 18 26 25 21 19 17 1 18 17 18 17 19 18 19 18 19 20 18 17 19 15 13 18 17 17 17 18 18 18 18 20 19 18 17 17 17 16 29 25 17 17 17 17 18 18 * temperaturas mayores a 57,5 oc, letales para f. oxysporum f.sp. dianthi. 115 el comportamiento de la temperatura observada en los diferentes tratamientos utilizados durante el proceso de compostación se presenta en el cuadro 1. la mayor temperatura obtenida en la segunda semana de compostación fue en el tratamiento de residuos de plantas de rosa, la cual fue de 62 y 63 oc a 20 y 50 cm de profundidad, respectivamente. en el tratamiento en donde se mezclaron residuos de plantas de rosa con los residuos de plantas de clavel sano, se observó que la temperatura se incrementó a 58 y 60 oc en la segunda semana del proceso a las dos profundidades, mientras que en la tercera semana se redujo ligeramente a 54 y 56 oc, para luego disminuir sensiblemente en las semanas siguientes. en el tratamiento con clavel sano, las temperaturas observadas a las dos profundidades fueron de 46 y 38 oc, respectivamente (cuadro 1). en el tratamiento de plantas de clavel enfermo, se observó la temperatura más alta en la investigación, la cual fue de 65,0 oc en la semana sexta después de iniciado el proceso. temperaturas por encima de 57,5 oc, la cual es considerada por bollen (!985) como la temperatura letal para el hongo fusarium oxysporum f.sp. dianthi, solamente se observaron en los tratamientos de arranque de plantas de clavel en la cuarta y la quinta semana a una profundidad de 50 cm, en las plantas de clavel enfermo, en la semana sexta a la profundidad de 20 cm, en los tratamientos de plantas de rosa y en la mezcla de plantas de rosa y plantas de clavel sano a ambas profundidades, durante las primeras semanas del proceso (cuadro 1). sin embargo, en estos dos últimos tratamientos, no se encontró la presencia de la forma especial dianthi en las pruebas de patogenicidad. 2. población de fusarium oxysporum 2.1. proceso de compostación durante el proceso de compostación, no se observó la presencia de colonias de fusarium oxysporum en los tratamientos de plantas de rosa, plantas de clavel sano y en la mezcla de plantas de rosa más plantas de clavel sano, lo cual era de esperarse. en los tratamientos de plantas de clavel enfermo, mezcla de plantas de clavel sanas y enfermas y en el arranque de plantas de clavel, se observaron diferentes niveles poblacionales de fusarium oxysporum, los cuales se redujeron progresivamente a medida que transcurría el proceso de descomposición de los materiales. la mayor reducción en la población del hongo se logró en las plantas de clavel enfermo, la cual inició con 390.000 unidades formadoras de colonias por gramo (u.f.c.! g) y finalizó con 4.500 u.f.c.!g (cuadro 2). la menor población del hongo se obtuvo en la mezcla de plantas de clavel sano más plantas de clavel enfermo y en la mezcuadro 2. población de f. oxysporum durante el proceso de compostación en los diferentes tratamientos rosa rosa + clavel clavel clavel rosa + arranque clavel sano sano + enfermo clavel clavel semana sano clavel enfermo enfermo o o o o 60.000 ufc 390.000 ufc 30.000 ufc 125.000 ufc 4 o o o 50.000 ufc 85.000 ufc 35.000 ufc 80.000 ufc 8 o o o 3.000 ufc 31.500 ufc 1.150 ufc 70.000 ufc 12 o o o 16.500 ufc 27.000 ufc 26.500 ufc 25.000 ufc 16 o o o 2.500 ufc 4.500 ufc 3.000 ufc 24.000 ufc 20 o o o 2.500 ufc 4.500 ufc 3.000 ufc 11.500 ufc 11 g tratamiento cuadro 3. reducción de las poblaciones de f oxysporum durante el proceso de compostación. reduccion clavel enfermo clavel sano + clavel enfermo arranque de clavel rosa + clavel enfermo cla de plantas de rosa más plantas de clavel enfermo, con una población final de 2.500 y 3.000 u.f.c./g, respectivamente (cuadro 2). la reducción de la población de f. oxysporum durante las 20 semanas del proceso de compostación fue de 98,8% para el tratamiento de plantas de clavel enfermo, de 95,8% para la mezcla de plantas de clavel sano y plantas de clavel enfermo, de 90,8% para el arranque de plantas de clavel y de 90,0% para las plantas de clavel enfermo (cuadro 3). 2.2. proceso de lombricultura. en general, durante el proceso de lombricultura se logró una reducción en la población de f. oxysporum, aunque en menor proporción a la observada durante el proceso de compostación. la reducción de la población del hongo al finalizar el proceso de lombricultura fue completa (100%) en el tratamiento de plantas de rosa más plantas de clavel enfermo, de 92% en plantas de clavel sano y plantas de clavel enfermo, de 90% en plantas de arranque de clavel y, apenas de 66,6%, en plantas de clavel enfermo (cuadro 4). estos 98,8 % 95,8 % 90,8 % 90,0 % resultados coinciden con las investigaciones realizadas por martínez y salamanca (1993) y por arboleda et al (1994). 2.3. combinación de los procesos de compostación y lombricultura. en conjunto, el proceso de compostación, seguido del proceso de lombricultura sobre los diferentes tratamientos logró reducir la población del hongo en su totalidad en el tratamiento de plantas de rosa y clavel enfermo, en 99,7% en plantas de clavel sano y plantas de clavel enfermo, en 99,6% en plantas de clavel enfermo y en 99,1% en plantas de arranque de clavel (cuadro 5). 3. pruebas de patogenicidad de los 235 aislamientos de f. oxysporum obtenidos durante los procesos de compostación y lombricultura de los diferentes tratamientos, los cuales fueron inoculados posteriormente en plantas de clavel, 37 de ellos, lo cual corresponde al 16%, resultaron patogénicos en las plantas de clavel inoculadas y, por lo tanto, dichos aislamientos corresponden a fusarium oxysporum f.sp. dianthi. los restantes 198 aislamientos del hongo (84%) corresponden tratamiento cuadro 4. reducción de la población de f oxysporum durante el proceso de lombricultura. reduccion rosa + clavel enfermo clavel sano + clavel enfermo arranque de clavel clavel enfermo 100,0 % 92,0% 90,0 % 66,6 % 117 cuadro 5. porcentaje total de reducción de la población de f oxysporum durante los procesos de compostación y lombricultura. tratamiento reduccion rosa + clavel enfermo clavel sano + clavel enfermo clavel enfermo arranque de clavel a fusarium oxysporum no patogénico o a formas patogénicas diferentes a la forma especial dianthi, ya que no ocasionaron síntomas de la enfermedad en los esquejes de clavel inoculados (cuadro 6). el mayor número de aislamientos de f oxysporum f.sp. dianthi se obtuvieron en los tratamientos de la mezcla de plantas de clavel enfermas y de plantas de rosa (22,0%) y en el tratamiento de plantas de clavel enfermas (21,5%). en el tratamiento de la mezcla de plantas de clavel enfermas y de plantas de clavel sanas, 15% de los aislamientos se identificaron como f oxysporum f.sp. dianthi, al igual que el 5,0% de los aislamientos en el tratamiento de arranque de plantas de clavel (cuadro 6). estos resultados indican que el mayor aporte del patógeno se obtuvo en los tratamientos en donde se utilizó clavel enfermo, el cual tenía síntomas claros de la enfermedad. las plantas de arranque de clavel aportaron una menor cantidad del patógeno. cuadro 6. resultado de las pruebas de patogenicidad 100,0 % 99,7% 99,6% 99,1 % no obstante la significativa reducción de las poblaciones del patógeno de f. oxysporum obtenida en la investigación, la aplicación del compost o de humus de lombriz que contenga plantas o partes de plantas de clavel infectadas por f oxysporumf.sp. dianthi a suelos nuevos o de baja infestación por el patógeno tiene riesgos patológicos muy importantes. en suelos de mediana o alta infestación por f oxysporum f.sp. dianthi, la aplicación de compost o de humus de lombriz que contenga poblaciones bajas del patógeno como las observadas en los tratamientos utilizados en esta investigación, se debe ver compensada ampliamente por el aporte de formas no patogénicas de f oxysporum y de otros antagonistas y, por lo tanto, los riesgos de su aplicación serán mucho menores. agradecimientos. los autores expresan su especial agradecimiento a la asociación colombiana de exportadores de flores, asocolflores y a la empresa natuflora tratamiento aislamientos patogenicos no inoculados patogenicos arranque de clavel 60 3(5%) 57 (95%) rosa + clavel enfermo 50 11 (22%) 39 (78%) clavel enfermo 60 9 (21%) 51 (78%) clavel sano + clavel enfermo 65 14 (15%) 51 (85%) total 235 37 (16%) 198 (84%) 118 ltda., por la financiación económica dada al proyecto, a la empresa propagar plantas s.a., por el suministro de los esquejes de clavel y a los doctores luisa ortega, guillermo ricaurte y rodolfo la rotta, por el apoyo dado a la investigación. bibllografia arboleda, m.l, s. pardo y e. grose. efecto del manejo del desecho de clavel sobre el patógeno vascular del clavel fusarium oxysporum f.sp. dianthi. memorias del simposio sobre el manejo de desechos vegetales. asocolflores. santafé de bogotá, octubre. p. 114. 1994. bollen, g.j. lethal temperatures of soil fungi. in c. parker, a.d. rovira, k.j. moore and p.t.w. wong (eds.). ecology and management of soilborne plant pathogens. the american phytopathological society. st. paul. p. 191-193. 1985. bollen, g.j. ano d. volker. phytohygienic aspects 01composting. p. 233246. in m. de bertoldi, p. sequi, b. lemmes and t. papi (eds.). the science of composting. blackie academic & professional. london. 1996. golueke, c. composting. a study of the procces and its principies. rodale press. london. 262 p. 1972. martinez d. y g. salamanca. presencia de los hongos fusarium oxysporum, rhizoctonia solani y trichoderma sp. durante el proceso de compostación de residuos vegetales de una finca productora de clavel en la sabana de bogotá. tesis de grado. carrera de bacteriología. facultad de ciencias. pontificia universidad javeriana. santafé de bogotá 83 p. 1993. 119 efecto de la salinidad por cloruro de sodio sobre el balance de nutrientes en plantas de lulo (solanum quitoense l.) salinity effect of sodium chloride on nutrient balance in lulo plants (solanum quitoense l.) fanor casierra posada'; georg eberf y peter lüdders' resumen se analizaron las concentraciones de k+,ca2+,mg2+,na+ y ci' en hojas, tallos y raíces de plantas de lulo (solanum quitoense l.) que crecieron bajo invernadero en condiciones salinas. el ensayo se realizó en la sección de fruticultura del instituto de horticultura de la universidad humboldt de berlín. mediante este estudio, se evaluó la influencia de la salinidad por naci sobre la toma de los elementos estudiados, sobre la acumulación de ci' y na+ en los tejidos de las plantas, así como la relación del sodio con los demás cationes acumulados en los tejidos vegetales. después de la germinación de las semillas, se regaron las plántulas con una solución de wuxal n (schering, alemania) a una concentración de 1 ppm. seis semanas después de germinadas, se transplantaron a materas que contenían cuarzo lavado y, luego del establecimiento de las plantas en el cuarzo, se inició el tratamiento con soluciones de naci en concentraciones de 30 y 60 mm de naci además de la solución de wuxal. los testigos se regaron, sólo, con la solución de wuxal n (1 ppm). para el análisis de k+, ca2+,mg2+y na", se utilizó un espectrofotómetro de absorción atómica; el ci' se analizó mediante un clorímetro. la acumulación de ci' y na+ en los tejidos analizados presentaron una tendencia escalonada típica de acuerdo con la concentración de naci en la solución nutritiva. la sal indujo una reducción de la concentración de k+en hojas y tallos. el valor de las relaciones na/ca, na/mg, na/k y na/ ca+mg+k se incrementó en hojas y tallos con la concentración de nacl en la solución. el na+ se acumuló en mayor proporción en las raíces que en las hojas y los tallos. con base en los resultados expuestos, se puede catalogar al lulo, al igual que otras solanáceas, como una planta que presenta una tolerancia moderada a la salinidad por nacl. palabras claves: solanaceae, cationes, aniones, estrés, sodio,cloro. throughout this experiment. plants were supplied with a nutrient solution ofwuxal (1 ppm) (schering, germany). aii plants were transferred to bigger pots with quartz sand, six weeks after germination. after a one-week adaptation period, the salt treatments were initiated with 30 and 60 of mm naci in wuxal solution. controls were supplied only with wuxal solution 1ppm. k+,ca2+, mg2+and na+ concentrations were determinated through atomic absorption spectrophotometer. ci' was conclusive through the use of chloride meter. ci' and na+accumulation in tissues presented a trend similar to the naci concentration in the nutrient solution. the salt lessened k+ concentration in leaves and shoots. na/ca, na!mg, na/k and na/ca+mg+k ratios were increased in leaves and shoots throughout the naci concentration in the nutrient solution. na+ accumulation was greater in roots that in shoots and leaves. these results suggest that lulo might be a moderately salt-tolerant plant comparable to other solanaceae species. key words: solanaceae, anions, cations, stress, sodium, chloride. introduccion según reporte de estrada (1992), el lulo es una planta semiperenne con una altura del tallo principal comprendida entre 2,5 y 3,0 m con sistema de raíces superficiales que conforman una rizosfera en los primeros 30 cm del suelo. por lo regular, las plantas presentan un tallo erecto o semierecto y, sólo, algunos ecotipos presentan tallo decumbente. la presencia de espinas es un factor inherente al ecotipo, ya que solanum quitoense var. septemtrionale presenta espinas, mientras que solanum quitoense var. quitoense carece de ellas. las plantas presentan pubescencia que difiere, entre los cultivares, en el color, longitud e intensidad de los tricomas. luego del transplante, se presenta la floración entre 130 y 192 días y, dependiendo del ecotipo, la cosecha se inicia de 250 a 330 días después del transplante; a pesar de la abundante floración, no todas las plantas de lulo presentan una fructificación alta. cada planta puede presentar de 32 a 44 inflorescencias por año y concentrations of k+, ca2+,mg2+,na+ and ci' were ana1yzed in de 7 a 8 flores por inflorescencia. una planta puede producir de 40 leaves, shots and roots of lulo isolanum quitoense l.). plants a 600 frutos por año y el cultivo puede dar un rendimiento de 1,5 a were grown under salt stress at greenhouse conditions. the <, 9,0 ton / ha anual. experiment site was the horticulture institute of the humboldt el mismo autor reporta varios factores que limitan la expresión university in berlin (germany). the influence ofnaci salinity on genética de las plantas de lulo, entre los cuales, se encuentran la the uptake of analyzed ions, salinity accumulation and distribution incidencia de plagas y enfermedaes, una inadecuada nutrición y la into the plant tissues and ratio ions were al so researched adaptabilidad de las plantas al nuevo ecosistema, pues este cultisummary ph.d., uptc-facia t, apartado aéreo 66 1, tunja . boyacá . colombia. evmail: fanor@gmx.net dr. habil., hl.l-berlin. albrecht-thaer-weg 3, 14195, berlin . alemania. evmail: doc.ebert.berlinést-online.de profesor titular, hu-berlin, albrecht-thaer-weg 3, 14195, berlin . alemania. e-mail: peter@luedders.de agronomía colombiana, 2000. 17: 85-90 86 agronomía colombiana vol. 17 vo se ha tomado, en muchos casos, como colonizador de nuevas áreas. a estos factores, podríamos adicionar los efectos ocasionados por la salinidad, pues, según reporte de vose (1983), citado por marschner (1995), por encima del 33% del suelo irrigado en el mundo, presenta problemas de sales. en la geografía colombiana, se pueden encontrar alrededor de 600.000 hectáreas afectadas por sales, que corresponden al 0,52 % de la superficie total del país; según castro franco (1998), estas áreas salinas están concentradas, básicamente, en la región denominada «trópico cálido». específicamente, en el departamento de boyacá, se presenta un área de, aproximadamente 1000 hectáreas, con conductividad eléctrica superior a 5 ds.m-1 y valores de ph inferiores a 4,5, originado por su alto contenido de sulfatos. estos suelos se encuentran ubicados, principalmente en el distrito de riego «usochicamocha», tienen un origen lacustre hidrotermal y corresponden a suelos sulfatados ácidos actuales y pseudosulfatados ácidos. con una saturación elevada de sales en el suelo, la toma de agua por las plantas se ve disminuida mediante la reducción del potencial osmótico en el medio externo, lo cual se refleja como una pérdida de rigidez de los tejidos del vegetal; se presenta, también, una disminución del potencial osmótico citoplasmático, como sucede en el caso del cultivo de plantas en cuyas soluciones nutritivas se encuentra disuelta alguna concentración de nacl, lo cual ocasiona la entrada de la sal al tejido del vegetal. el desequilibrio en el potencial osmótico entre la planta y su medio externo tiende a ajustarse, como primera respuesta, a la situación de estrés ocasionada por la sal. la toma de iones por la planta es, en principio, selectiva y se puede llevar a cabo de manera activa o pasiva. al respecto, según schlee (1992), citado por kreeb (1996), existen diferencias entre las plantas tolerantes y sensibles a las concentraciones de sales. kreeb (1996) y bohnert et al. (1999) resumen algunos de los efectos, a nivel fisiológico y molecular, de la salinidad sobre las plantas y reportan que, con una concentración excesiva de nacl, en algunos casos, predomina el transporte activo. el flujo continuado de iones hacia las ramas es de suma importancia, pues, en el caso de algunas halófitas, ocasiona una alta concentración de cl en las hojas; para el caso de plantas no halófitas, se sabe que, mediante concentraciones altas de na", se reduce la toma de k+y, por lo tanto, los aportes de k+ pueden tener resultados positivos. a pesar de la selectividad de las plantas en cuanto a la toma de iones, bajo condiciones de salinidad, ésta no impide el incremento de la concentración de sales en los tejidos vegetales. la concentración de las sales es, generalmente, mayor en las vacuo las que en el protoplasma, especialmente si existe un mecanismo activo que transporte los iones hacia el interior de la vacuo la, como en el caso del na+ y el cl. el balance osmótico entre el protoplasma y las vacuolas, donde se acumulan las sales, se realiza mediante sustancias compatibles sintetizadas de manera especial, como la prolina. la relación na/k en los cloroplastos depende de muchos factores, pero, normalmente, su valor se encuentra alrededor de cinco. por su parte lüttge (1993) comenta que la base fundamental de la adaptación de las plantas al estrés salino es el control del transporte de las sales a través del plasmalema y el tonoplasto, por su participación directa en el proceso de compartimentación. scholberg y locascio (1999) analizaron, entre otros, el efecto de la conductividad eléctrica del agua de riego sobre la altura de plantas, peso seco, área foliar y toma de minerales, en plantas de tomate y fríjol. según sus resultados, el potencial hidráulico de las hojas y el peso seco de las plantas de tomate decreció linealmente con el incremento de la conductividad eléctrica en el agua de riego. la concentración de na+ en los tejidos, también, se vio incrementada, tanto en frijol, como en tomate, con el incremento de la salinidad. con el fin de hacer un seguimiento de la actividad de la nitratoreductasa, de la glutaminosintetasa, la asimilación de amonio y la acumulación de prolina en tejidos de marañón (anacardium occidentale l.) bajo condiciones salinas, almeidaviégas y gomes da silveira (1999) realizaron un ensayo manteniendo las plantas en soluciones con 0,50 y 100 mol nacl m", como respuesta a la salinidad, la actividad de la nitratoreductasa se redujo un 70%, tanto en las hojas, como en las raíces de las plantas estudiadas. estos autores indican, también, que los tratamientos con sales inducen un comportamiento diferente entre las hojas y las raíces, en cuanto a la asimilación de amonio y el metabolismo de las proteínas; de esta manera, tanto los aminoácidos totales, como la prolina libre, se incrementaron en las hojas. almeida-viégas et al. (1999) observaron los mecanismos moleculares de los efectos de la salinidad sobre el crecimiento de plantas de marañón y la toma y la reducción asimilatoria de n03-. un día después de iniciado el tratamiento con las sales, las plantas exhibieron una reducción del 50% en la tasa de transpiración; el contenido de nojen las hojas y la actividad de la nitratoreductasa en las mismas se redujeron como efecto de la salinidad. se han realizado algunos ensayos para analizar el efecto de la salinidad sobre la fotosíntesis. delfine et al. (1999) estudiaron la difusión del co 2 y la fotosíntesis en hojas de plantas de espinaca afectadas por la salinidad por nacl. estos autores reportan una inhibición de la fotosíntesis como resultado de una disminución de la entrada de co 2 a través de los estomas y su conducción en el mesófilo, situación que se puede revertir colocando las plantas en un medio libre de sales; sin embargo, cuando el contenido de na+ en las hojas es superior al 3% de la materia seca, el efecto dañino de las sales no es reversible. schmutz (1998) realizó mediciones de asimilación de co2 y transpiración en varios cultivares de mango injertados y sin injertar, bajo condiciones salinas; como resultado no se encontró significancia en la asimilación del dióxido de carbono en las plantas sin injertar e inducida por la salinidad; sin embargo, las plantas injertadas presentaron una disminución tanto en la asimilación del co2 como, también, en la transpiración, como respuesta a la presencia de nacl en el medio. enéas fihlo et al. (1995) encontraron que la salinidad no afecta in vivo la actividad enzimática de la ay la 3-galactosidasa en los cotiledones de vigna ungiculata l., lo cual soporta la hipótesis de que, in vivo, los efectos de la salinidad deben ser a nivel de solubilizaciónl activación o de renovación de estas enzimas en los cotiledones. trabajando con la misma planta que el autor anterior, gomes fihlo et al. (1996) encontraron que el desarrollo de la actividad de la ribonucleasa total o específica en función del estrés salino en diferentes partes de la planta en estudio no permite sustentar la hipótesis de que existe una correlación entre la actividad de la ribonucleasa y la tolerancia a las sales y de que, por lo tanto, esta enzima pueda utilizarse como marcador bioquímico, para seleccionar los cultivares de vigna unguiculata con base en su tolerancia a la salinidad. brihlante de oliveiraneto et al. (1998) encontraron, también, en cotiledones de vigna ungiculata l. que la a-amilasa se sintetiza, de nuevo durante la germinación de las semillas y el establecimiento de las plántulas germinadas, pero el estrés por sales reduce su síntesis. 2000 casierra et al.: efecto de la salinidad por cloruro de sodio ... 87 dcontrol 4 030 mm naci o control .60 mm naci 030 mm naci b rl 3 .60 mm naci b b., en .!i qj oí e 2 c:., lo:: ¡f. hemandez et al. (1993), citados por marschner (1995), reportan una producción elevada de radicales superóxido y una peroxidación de lípidos en hojas de guisante que se desarrollan en condiciones de toxicidad por nacl, lo cual, según ellos, sugiere un estrés oxidativo a nivel de las mitocondrias. mediante los resultados del presente ensayo, se pretende interpretar la respuesta de las plantas de lulo cuando son desarrolladas en condiciones de salinidad, con respecto al efecto de los iones que inducen desordenes fisiológicos en ellas, sobre la acumulación y distribución de los minerales en los tejidos vegetales. de esta manera, se podrían proponer investigaciones futuras que conlleven a una mejor comprensión de la respuesta fisiológica de algunos frutales tropicales de importancia económica que crecen bajo condiciones de estrés salino. de esta manera, se tendrían una serie de argumentos que serían de gran ayuda para afrontar el problema de la salinidad en condiciones tropicales, como complemento a las enmiendas orientadas a la recuperación de los suelos salinos y sódicos. materiales y metodos las semillas de lulo se obtuvieron de plantas sanas en un cultivo localizado en el departamento de boyacá. para su germinación, se colocaron en un contenedor con cuarzo lavado. las condiciones dentro del invernadero fueron, 25°c/20°c (día / noche) de temperatura y una humedad relativa de 60% (± 10%). las plántulas se regaron con una solución. de wuxal (schering, alemania) 1 ppm. seis semanas después de la germinación, se seleccionaron las plántulas por su uniformidad y se trarisplantaron a recipientes individuales. después de un período de adaptación de una semana, se iniciaron los tratamientos con el nacl, incrementando, lentamente, la concentración de la sal en la solución nutritiva hasta alcanzar concentraciones finales de 30 mm y 60 mm de nacl. la conductividad eléctrica de la solución control (wuxall ppm), para las soluciones que contenían 30 mm y60 mm de nacl fue de 0,8 ms cm-l, y 3,9 y 6,8 ms cm-l. los tratamientos se continuaron durante 10 semanas y, posteriormente, se tomaron de las plantas, las raíces, los tallos y las hojas. la producción de biomasa se determinó por secado en una mufla a 80°c, hasta que el peso de las muestras no se alterara por pérdida de agua. 4 '" 3 au., en .f! s 2'"e c:., '"z ¡f. o raiz hoja tallo figura. l. contenido de sodio en materia seca de tejidos de lulo en condiciones de salinidad por cloruro de sodio la determinación de k+, ca2+,mg2+y na+ se realizó con base en materia seca. las muestras de hojas tallos y raíces se pulverizaron y se realizó la extracción de los cationes por dilución en hc!. una vez realizada la extracción, se diluyeron las soluciones y se realizaron las lecturas con la ayuda de un espectro fotómetro de absorción atómica (905aa, gbc, australia). el cise determinó según el procedimiento sugerido por la croix et al. (1970), citado por ebert et al. (1999), mediante un clorímetro (6610, eppendorf, alemania), por titulación de la muestra en una solución de agno). el ensayo tuvo un diseño completamente al azar, con cinco replicaciones por tratamiento. la unidad experimental estuvo constituida por una planta. el análisis estadístico se hizo mediante la aplicación spss 8,0. en los gráficos, se representa la desviación estandard en cada columna y el resultado de la prueba de studentnewman-keuls. resultados el contenido de cl: y na+ determinados en las raíces, tallos y hojas sigue una distribución de acuerdo con la concentración de nacl en la solución nutritiva, con la cual fueron regaron las plantas, como se muestra en la figura 1, para el caso del sodio. las plantas tratadas con 30 mm de nacl presentaron una concentración de calcio en todos los tejidos analizados, incluso superior a la presentada por los testigos, pero, en raíces y hojas, el tratamiento con 60 mm de nacl indujo una reducción de éste elemento, por debajo de la concentración que presentaron los testigos sin la sal. en los tallos, el contenido de calcio fue superior en las plantas tratadas con las dos dosis de nacl, en comparación con los testigos. para el caso del contenido de magnesio en los tejidos vegetales, se encontró una relación directa entre el contenido de nacl en la solución nutritiva y la concentración de este elemento en las raíces y en los tallos de las plantas tratadas, por lo tanto, los controles presentaron una concentración baja del catión en comparación con la encontrada en las plantas tratadas con las dos diferentes concentraciones de la sal en la solución nutritiva. en las hojas, la concentración más elevada del catión la presentaron las plantas tratadas con 30 mm de nacl, seguidas, en orden descendente, por las plantas tratadas con 60 mm de la sal y el control (figura2). raiz hoja tallo figura. 2. contenido de potasio en materia seca de tejidos de lulo en condiciones de salinidad por cloruro de sodio 88 agronomia colombiana vol. 17 el valor de la relación na/ca en todos lo tejidos analizados presentó un ascenso en la medida en que la concentración de nacl en la solución nutritiva era más alta. es de anotar, que, en las hojas, la dosis de 60 mm de nacl indujo a un valor de la relación na/ca de, aproximadamente, cinco veces mayor que el valor obtenido con el tratamiento con 30 mm de nacl y 12 veces mayor que el valor de la relación obtenido en el control (figura3). 3 o control 30 mm naci b .so mm naci 2 a c os !¿ b b os az a raiz hoja tallo figura. 3. relación na/ca en tejidos de lulo bajo condiciones de salinidad por cloruro de sodio 14 a dcontrol 12 030 mm naci 10 a .so mm naci c) 8 ~ iu z 6 4 2 o raiz hoja tallo figura. 4. relación nalmg en tejidos de lulo en condicionres de salinidad por cloruro de sodio en las hojas y tallos, la relación nalmg presentó valores ascendentes, al igual que la relación na/ca, de acuerdo con la concentración de la sal en la solución nutritiva. en el caso de las hojas, llama, de nuevo, la atención que el tratamiento con 60 mm de nacl indujo una diferencia considerable en el valor de la relación na/ mg, con respecto al tratamiento con 30 mm de nacl y el control; 60 mm de nacl indujo un valor de la relación na/mg de, aproximadamente, cinco veces mayor que el obtenido con 30 mm de naci y nueve veces mayor que el presentado por el testigo (figura 4). las raíces no presentaron una tendencia clara de esta relación que indique un efecto directo de los tratamientos con la sal sobre el valor de la relación nalmg en ellas. de igual manera, para el caso de los tejidos de hojas y tallos en los resultados de las relaciones anteriores, el valor de la relación naik tuvo valores que se incrementaban con el contenido de nacl en la solución nutritiva, como lo muestra la figura 5. tallo 5 ~--------------------------------~ b dcontrol 030 mm naci .so mm naci 4 c a 3 2 raiz hoja figura. 5. relación naik en tejidos de lulo en condiciones de salinidad por cloruro tallo 1.5 ~---------------------------------...... o control 030 mm naci .so mm naci e :.: + el :::e + os .() ñi z 0.5 raiz hoja figura. 6. relación nalca+mg+k en tejidos de lulo en condiciones de salinidad por cloruro de sodio el valor de la relación na/ca+mg+k presentó, en todos los tejidos analizados, valores que estaban en proporción directa con el contenido de naci en la solución nutritiva, como lo muestra la figura 6. en la figura 7, se puede observar que la acumulación de cloro en los tejidos foliares fue más elevada en comparación con su acumulación en raíces y tallos, tanto en las plantas tratadas con naci, como en los testigos y, además, se observó, durante el desarrollo del ensayo, que las plantas exhibían necrosis foliar intervenal y un encurvamiento hacia abajo, a lo largo de la nervadura central de las hojas; éstos síntomas se acentuaron en la medida que la concentración de nacl en la solución nutritiva era más alta, lo cual sugiere que los daños en las hojas hayan sido causados por la concentración del anión en el tejido foliar. en cuanto a la acumulación relativa del sodio en los tejidos analizados, se presentó una concentración alta de este catión en las raíces de las plantas testigo, en comparación con las plantas tratadas con naci, lo cual se debió a que el agua de berlín contiene concentraciones elevadas de este catión; sin embargo, llama la atención que las plantas tra2000 casierra et al.: efecto de la salinidad por cloruro de sodio ... 89 tadas presentaron una concentración menor de sodio en las raíces, en comparación con las plantas control. control 30 mm nlel 60 mm nlel 100% 80% 60% 40% 20% 0% ca mg k na ci ca mg k na ci ca mg k na ci craiz .hoja figura. 7. distribución porcentual de la concentración de iones en tejidos de lulo bajo condiciones de salinidad por naci discusion en el presente trabajo, la concentración de nacl en la solución nutritiva indujo una reducción de la concentración de k+ en tallos y hojas de lulo, lo cual coincide con el reporte de kreeb (1996). además, en estos tejidos, se produjo un incremento de la relación naik, como consecuencia de la concentración de nacl en el medio en el que se desarrollaron las plantas. el mismo autor cita algunos estudios en donde se reporta una relación naik.de alrededor de cinco, para plantas no halófitas en condiciones de salinidad. para el caso del presente ensayo, el resultado de esta relación estuvo, en tallos y hojas, por debajo de este valor, aún con la concentración más elevada de nacl utilizada en el experimento. en el presente ensayo, la concentración de na+en las hojas de lulo fue inferior al 3%, aún con el tratamiento con 60 mm de naci. este valor lo reportan delfine el al. (1999) como el umbral, por sobre el cual no es posible lograr la recuperación de las funciones normales de plantas de espinaca desarrolladas en condiciones de salinidad, luego de trasladarlas a un medio libre de cloruro de sodio. de esta forma podemos suponer que las plantas de lulo presentan cierta tolerancia a la salinidad por cloruro de sodio, al igual que las plantas de tomate, como lo reportan ebert el al. (1999). la síntesis de proteínas, también, se ve afectada como consecuencia del estrés causado por la salinidad en las plantas, como lo discute ampliamente marschner (1995). según éste autor, la síntesis de proteínas se reduce, posiblemente, como consecuencia de la acumulación de cl-en las hojas de plantas sensibles a la salinidad, como la soya. posiblemente, el desbalance en la relación naik. tiene, también, un efecto directo sobre la reducción de la síntesis de proteínas, como lo reporta el mismo autor. una reducción de la síntesis de proteínas afecta directamente el crecimiento, lo cual se ve reflejado en una disminución de la producción de materia seca en la planta. en el presente estudio, la concentración de naci en la solución nutritiva redujo la producción total de materia seca en las plantas; esta reducción en la producción de materia seca fue más acentuada en las hojas que en los tallos y en las raíces; por lo tanto, el control, el tratamiento con 30 mm de nacl y el tratamiento con 60 mm de nacl presentaron valores de 55,5; 51,5; y49,7 grde materia seca total/planta, respectivamente, que indujeron una reducción en la producción total de biomasa por planta de 7,2 % y 10,3 % para los tratamientos con 30 y 60 mm de nacl respectivamente en relación con el control. al respecto, wahome el al. (2000) reportan, también, una reducción en la producción de materia seca de plantas de rosa como efecto de la salinidad por nacl y en su ensayo la disminución de la producción de materia seca fue más acentuada en las raíces que en otros órganos de las plantas analizadas. los tratamientos con 30 y 60 mm nacl presentan una conductividad eléctrica de 3, 9 y6,8 ds.m-1 respectivamente, que se encuentran en la categoría s2 (4 8 ds.m-1), la cual, según castro (1998) corresponden a las características de un suelo medianamente salino. otro factor decisivo en la producción de materia seca en los vegetales es la tasa fotosintética, mediante la cual se producen, entre otras, los asimilatos necesarios para el desarrollo de la planta. la reducción de la producción de materia seca en las plantas del presente ensayo pudo estar relacionada, también, con la reducción en la fotosíntesis como consecuencia de una disminución de la producción de clorofila en las hojas, como efecto de la salinidad por cloruro de sodio, según lo reportan ebert el al. (1999) en plantas de lulo expuestas a la salinidad. estos autores reportan que la salinidad por cloruro de sodio reduce la concentración de las clorofilas a y b, así como laproducción de materia seca en plantas de lulo. la reducción del contenido de clorofila decrece considerablemente, la posibilidad de absorción de la luzy de latransmisión de la energía lumínica entre los fotosistemas integrados al proceso de fotosíntesis. brugnoli y laureti (1991), citados por almeida viégas el al. (1999) reportan que el primer efecto de la salinidad sobre la fotosíntesis está relacionado con el cierre de los estomas, a pesar de lo cual, las reacciones en los c1oroplastos no se ven afectados como consecuencia de la salinidad, hasta cuando ésta no influya negativamente sobre otros procesos en el vegetal. los valores ascendentes de las relaciones na/ca, na/mg y na/k de los tejidos de las plantas de lulo, a medida que se incrementaba la concentración de nacl en la solución nutritiva, sugieren la posibilidad de que se presenten síntomas de deficiencia de calcio, magnesio o potasio en las plantas afectadas por sales, debido a un desbalance de la concentración de estos cationes con respecto al na+ en los tejidos, como sucedió en las plantas del presente ensayo, las cuales exhibieron clorosis intervenal y, posteriormente, necrosis en las hojas adultas. la acumulación de na+ en los tejidos de la planta está relacionada con la necesidad del vegetal de mantener un potencial osmótico intracelular aún más bajo que el del suelo, ya que, de lo contrario, se produciría la deshidratación de la planta, pues el agua no, sólo, dejaría de ser tomada, sino que presentaría la tendencia a salir del interior del vegetal. para el caso del presente ensayo, este balance osmótico lo logra la planta mediante la toma de solutos como el cly el na+ y su posterior acumulación en los tejidos, especialmente, en las hojas. la concentración de na+ es mayor en las raíces que en las hojas y para el ci-,se presenta el caso contrario, lo cual sugiere un mecanismo de la planta de lulo para atenuar el transporte del na+ hacia las hojas, el cual resulta no ser tan efectivo para elcaso del cl, al respecto, discute marschner (1995) que algunas plantas tienen la capacidad de reducir el transporte del na+y el cl hacia las ramas, cuando se desarrollan en ambientes salinos; este mecanismo opera a nivel de las raíces y a lo largo de la ruta de las raíces 90 agronomía colombiana vol. 17 hacia las ramas. el mismo autor reporta que el mecanismo para disminuir el transporte de na+ y cl: hacia las ramas puede estar asociado con ciertas propiedades de las membranas o con modificaciones anatómicas a nivel de los tejidos radiculares, como la banda de caspari. otro argumento para la interpretación de la concentración de cl en los tejidos analizados, es que las plantas de lulo, como mecanismo de tolerancia a la salinidad, tienden a acumular el ci-en órganos otejidos más tolerantes a la concentración de este anión, pues, según el reporte de dietz y hartung (1996), algunas plantas acumulan el cl' en la epidermis foliar, para protegerse de altas concentraciones de éste anión en el mesófilo, además, kaiser et al. (1986 y 1987), citados por dietz y hartung (1996), discuten, que es evidente que la inhibición de las reacciones citoplasmáticas en condiciones de estrés osmótico es causado por un incremento de las concentraciones de aniones por encima del nivel de las de los cationes. la acumulación de iones tóxicos en tejidos de vegetal menos sensibles a los iones problema es un mecanismo de tolerancia del vegetal a las condiciones de salinidad ampliamente documentadopor marschner (1995) y kreeb (1996). con relación a éste mecanismo de tolerancia a la salinidad, dietz y hartung (1996) reportan que algunas variedades de cebada, tolerantes a la salinidad, depositan el clen la epidermis foliar, mientras que el na+ permanece en concentraciones equivalentes, tanto en la epidermis foliar, como en el resto de la hoja, lo cual sugiere, según éstos autores, una posible función de la epidermis para prevenir altas concentraciones de cl' en el mesófilo. con base en los resultados del presente ensayo, se puede concluir que la salinidad por naci en plantas de lulo, en condiciones controladas de invernadero induce los siguientes efectos: reducción del contenido de k+en hojas y tallos; acumulación del na+ y el oen raíces, y hojas; mayor acumulación del na+ en las raíces que en hojas y tallos, en relación con el ci-;mayor acumulación del cl en las hojas que en raíces y tallos en relación con el na"; incremento de las relaciones na/ca, nalmg, na/k y na/ ca+mg+k en todos los tejidos, pero más acentuado en las raíces; reducción en la producción de biomasa; reducción del contenido de clorofila a y b en hojas y por último, la aparición de zonas necróticas intervenales en las hojas basales. agradecimientos se agradece la colaboración del dr. josé c. pacheco maldonado, adscrito a la escuela de biología de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia en tunja (boyacá), por su aporte en la correción del presente documento. literatura citada almeida viegas, r; barreto de melo, a. ygomes de silveira, albenisio. nitrate reductase activity and proline accumulation in cashew in response to naci salt shock. revista brasileira de fisiología vegetal 11(1): 153-159, 1999 almeida viegas, r_ygomes da silveira, a. ammonia assimilation and proline accumulation in young cashew plants during long term exposure to naci-salinity. revista brasileira de fisiología vegetal 11(3): 153-159, 1999 bohnert, h. l; su, h. yshen, b. molecular mechanisms of salinity tolerance. en: molecular responses to cold, drought, heat ans salt stress in higher plants, shinozaki, k y yamaguchi-shinozaki, k,editores, r.g.landes company, texas, usa. p. 29-60.1999. brihlante de oliveira-neto, o.; teixeira damasceno, a.; de pasvia campos, f.; gomesfihlo, e.; eneas-fihlo,l yt arquino prisco, l effect ofnaci-salinity on the expresion of a cotiledonary (-amylase from vigna ungiculata. revista brasileira de fisiología vegetal, 10(2):97-100,1998 castro franco, h. e. fundamentos para el conocimiento y manejo de suelos agrícolas. instituto universitario juan de castellanos. produmedios, bogotá. p. 205 208, 1998 delfine, s.; alvino, a.; villani, m.c. y loreto, f. restrictions to carbon dioxide conductance and photosynthesis in spinach leaves recovering from salt stress. plantphysiology 119: 1101-1106,1999 • dietz, k. j. y hartung, w. the leaf epidermis: its ecophysiological significance. en: progress in botany berlin 57:33-53,1996 ebert, g.;casierra, f. y lüdders, p. influenceofnaci salinity and mineral uptake oflulo (solanum quitoense l.). journal of appliedbotany73: (1/2), 31-33,1999 eneas fihlo, j.; brihlante de oliveira neto, o.; tarquino pisco, l; gomes fihlo, e. ymonteiro, c. effects of salinity in vivo on cotiledonary galactosidases from vigna ungiculata (l.) walp. during seed germination and seedling establishment. revista brasileira de fisiología vegetal 7(2): 135-142,1995 estrada, edgar ivan. potencial genético del lulo y factores que limitan su expresión. acta horticulturae, ishs wageningen, holanda, no. 310: 171-182, 1992 gomes fihlo, e.; eneas fihlo, l ytarquino prisco, l effects of osmotic stress on growth and ribonuclease activity in vigna ungiculata (l.) walp. seedlings in stress tolerance. revista brasileira de fisiología vegetal8( 1): 51-57, 1996 kreeb, k.h. saltzstress. en: stress bei pflanzen. editores: brunold, ch;rügessegger, a. y brándle, r. editorial paulhaupt, bema(suiza). p. 149-188, 1996 lüttge, u. plant cell membranes and salinity: structural, biochemical and biophysical changes. revista brasileira de fisiología vegetal 5 (2): 217-224, 1993 marschner, h. mineral nutrition of higher plants. segunda edición. academic press, londres. p. 657-681,1995 schmutz, u. physiological characterization of salt tolerance in mango. tesis de doctorado, humboldt universitat zu berlin, ishs, leuven, belgica. p. 46-66, 1998 scholberg, j. y locascio, s. growth response of snap bean and tomato as affected by salinity and irrigation method. hortscience 34 (2): 259-264,1999 wahome, p. k;jesch, h. h. ygrittner, 1. effect ofnaci on the vegetative growth and flower quality of roses. angewandte botanik 74 (112):38 -41, 2000 received for publication: 25 january, 2010. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 department of chemestry, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. lprestrepos@unal.edu.co agronomía colombiana 29(3), 441-445, 2011 effectiveness of sucrose during the frozen storage of arazá (eugenia stipitata mcvaugh) pulp uso de sacarosa como estabilizante de textura durante el almacenamiento congelado de pulpa de arazá (eugenia stipitata mcvaugh) kelly johanna silva-bustos1, carlos eduardo narváez-cuenca1, and luz patricia restrepo-sánchez1, 2 abstract resumen the effects of sucrose on the quality of frozen arazá pulp were investigated. five levels of sucrose (0, 5, 10, 20, and 30%) were evaluated in combination with freezing at low speed, storage during one month, and thawing at two different speeds. sensory quality and water loss after centrifugation (wlac) were evaluated in the samples. before freezing sucrose addition (5-30%) to the pulp did not affect the sensory quality of the samples, but a negative effect on wlac at 5-10% sucrose was observed. furthermore, addition of 20-30% sucrose to arazá pulp, in combination with low speed-freezing, frozen storage, and low-speed-thawing, can be a useful technique to preserve the texture of arazá pulp. the described treatment gave results comparable to those obtained for the fresh pulp and much better than those obtained when freezing was done at high speed. se evaluó el efecto de la adición de sacarosa como estabilizante de textura en pulpa de arazá. se ensayaron cinco niveles de sacarosa (0, 5, 10, 20 y 30%) en combinación con congelación a baja velocidad, almacenamiento congelado durante un mes y descongelado a dos velocidades diferentes. en las muestras se evaluó la calidad sensorial y las pérdidas de líquido por centrifugación (plpc). el estudio mostró que la adición de sacarosa a cualquier nivel (5-30%) no afecta la calidad sensorial de las muestra; sin embargo, adiciones de sacarosa entre 5 a 10% afectaron de manera negativa los valores de plpc. se encontró además que una concentración de sacarosa de 2030%, en combinación con congelado lento, almacenamiento congelado y, descongelación a baja velocidad, es una buena alternativa para conservar la textura en la pulpa de arazá. este tratamiento dio resultados comparables a aquellos obtenidos para la pulpa fresca y mejores resultados que aquellos obtenidos cuando la pulpa fue congelada de manera rápida. key words: shelf life, sensory quality, texture, frozen storage, thawing. palabras clave: vida útil, calidad sensorial, textura, almacenamiento congelado, descongelación. introduction arazá (eugenia stipitata mcvaugh) is a commercially promising crop for the south-east and other colombian areas. a surface of 495 ha under arazá plantations were reported to exist in 2005; with 912 aggrupations of farmers and a total number of 247,282 shrubs (hernández et al., 2007a). the fruit has a delicate flavor, with a sour and tart taste, which make it interesting for the food industry (hernández et al., 2007b). phenolics (32-35 mg galic acid/100 g fw, vargas et al., 2005) and vitamin c (7-40 mg ascorbic acid/100 g fw, hernández et al., 2009) have been previously reported in arazá pulp. because of the high water content and a lack of support tissues arazá fruit has a short shelf life (hernández et al., 2007a). when the fresh fruit is marketed its shelf life is ranging from 3 to 5 d. when heat shock and refrigeration, or exposition to 1-metyl-cyclopropene and refrigeration are used it is possible to extend the shelf life of arazá fruit to up two weeks. (carrillo et al., 2011; hernández et al., 2009; narváez 2003). marketing of arazá pulp has been proposed as a good alternative for the commercialization of the fruit (barrera and hernández, 1996). freezing at low speed and storage at -20°c preserves sensory quality to up 30 d. nevertheless, the mentioned technique induces texture loss as observed from the beginning of the frozen storage, which dramatically affects the quality of the pulp after the first month of storage at -20°c (mejía et al., 2006). freezing at high speed by liquid nitrogen in combination with thawing at low speed has been described as an option to smooth the speed of texture degradation of arazá pulp (millán et al., 2007). postharvest physiology and technology 442 agron. colomb. 29(3) 2011 it is known that freezing at low speed induces growing of ice crystals that brake the cell and that during thawing those broken cells loss their texture. on the other hand, freezing at high speed does not induce ice crystal growing and therefore lower negative effects are observed on the texture during thawing (rosenthal, 2001). to avoid negative changes in the texture of fruit products such as nectars it is possible to use texture stabilizers (e.g. carboxymetylcelullose or gums); nevertheless, according to the colombian legislation, their use in pulp fruits is prohibited (ntc 5468, icontec, 2007). the cited regulation allows the use of sugars such as sucrose and glucose in pulp fruits. the inclusion of sugars might improve the stability of the texture during freezing and thawing of fruit pulps as a result of the interaction between sugars and pectin, present in pulps (labuza, 1977). information shown above indicates that freezing at high speed and thawing at low speed are suitable to control texture degradation during frozen storage of arazá pulp. taking into account that freezing at high speed requires relatively more sophisticated infrastructure than freezing at low speed, this work was aimed to test the effectiveness of sucrose in the control of the texture of arazá pulp frozen at low speed. therefore, the effect of both, several concentrations of sucrose, and the thawing speed on the texture as measured as sensory texture (by a trained panel), and as instrumental texture (water loss after centrifugation) during storage of arazá pulp at -20°c during 30 d was evaluated. materials and methods plant material ripe and visibly undamaged arazá fruits were washed with tap water and peeled by hand. after removing the seeds the pulp was homogenised during 10 s in a household blender. storage experiments storage was performed according to a randomized block design, with five treatments (five different concentrations of sucrose) and two blocks (two speeds of thawing). each combination treatment x block consisted of three replications of 150 g of arazá pulp. arazá pulp was mixed with sucrose to get concentrations of 0, 5, 10, 20, and 30% sucrose/total material, w/w. samples were dispensed in polyethylene bags with hermetic sealing. afterwards, samples were frozen at low speed and stored at -20°c. for comparison purposes, a control sample, without sucrose addition, was frozen at high speed by immersion in liquid nitrogen. samples were stored at -20°c over a period of one month. after 15 and 30 d of frozen storage samples were removed from the freezer and thawed under two different conditions. in the first condition, samples were thawed at low speed at room temperature. in the second situation, samples were thawed at high speed by microwave (400 w, 40 s). samples were analysed at day 0, before freezing, and at days 15 and 30, after thawing. sensory evaluation and water loss after centrifugation were evaluated. sensory analysis sensory analysis was done by five trained panelists from the universidad nacional de colombia. quantitative descriptive analysis was performed to evaluate the effect of both the concentration of sugar and the speed of thawing on the general aspect and color, aroma, and texture of the arazá pulp samples. the evaluation was done in a room specifically designed for sensory evaluation with individual booths and controlled white light. in the first session (day 0), five panelists tested 15 samples (three replications from the five levels of sugar: 0, 5 10, 20, and 30%). analysis of samples after 15 d of frozen storage was performed in two consecutive days. during those two sessions, five panelists tested a total of 36 samples (three replications from the five levels of sugar, freezing at low speed, thawing at low speed; three replications from the five levels of sugar, freezing at low speed, thawing at high speed; three replications from the no sugar, freezing at high speed, thawing at low speed treatment and; three replications from the no sugar, freezing at high speed, thawing at high speed treatment). a similar scheme of two sessions was employed for the analysis of the samples after 30 d of frozen storage. each panelist was asked to rate the quality of the pulp according to the structured scale described in tab. 1. total quality was calculated as the sum of the individual scores. table 1. scores and descriptors during the sensory evaluation of arazá pulp. score description general appearance and color 3 brilliant yellow color, presence of fibres and very homogenous material 2 yellow, no brilliant, dark color, disintegrated material 1 slight yellow or dark brown, no homogenous material, pasty aroma 2 strongly acidic, fruity, ripe, fresh 1 poor acidic, herbal, fermented 0 weakly fruity, extremely fermented, atypical, mouldy, metallic texture 5 viscous, juicy, soft, presence of fibres, adherent, consistent, homogenous 3 viscous, slightly juicy, soft, presence of fibres, no homogenous, lumpy 1 disintegrated, separation of phases, extremely fluid 443silva-bustos, narváez-cuenca, and restrepo-sánchez: effectiveness of sucrose during the frozen storage of arazá (eugenia stipitata mcvaugh) pulp water loss after centrifugation (wlac) the wlac was measured by centrifugation of 10 g-samples at 3,000 rpm during 10 min. volume of liquid released after centrifugation was measured and wlac values were expressed as %, v/w (millán et al., 2007). data analysis results of sensory analysis are reported as the mode and analysed by the non-parametric kruskall-wallis-test. water loss after centrifugation (wlac) results are reported as the mean and their standard deviation. an anova according to a randomized block design was performed on the results of wlac. comparisons among means of wlac results were performed by fisher-test. results and discussion sensory characteristics and water loss after centrifugation (wlac) results are shown in tab. 2. in the fresh pulp, before freezing, sucrose addition (0-30%) did not affect the sensory quality of the samples (p<0.05). nevertheless, wlac values were increased at 5-10% sucrose, which suggest that sucrose at concentrations between 5 to 10% negatively affected the texture of the pulp samples. general appearance and color of samples without sucrose was not affected by the storage time (when freezing at low speed) nor by the speed of thawing. in contrast, aroma and sensorial texture were negatively changed by the frozen storage. this effect was independent of the speed of thawing. in the same samples wlac data indicates that frozen storage negatively affected the texture, similar to what was observed for the sensorial texture. interestingly, thawing at high speed had a stronger negative effect on the wlac if compared to those data obtained when thawing was done at low speed. these results agree with those previously reported by millán et al. (2007). the mentioned authors suggested that thawing at low speed enhanced the re-absorption of liquids capability by the pulp and then, table 2. sensory characteristics and water loss after centrifugation (wlac) of arazá pulp-effect of sucrose concentration, frozen storage and thawing speed. treatment general appearance and color aroma texture total quality wlac (%, v/w) fresh pulp sucrose 0% 3 aa 2aa 5 aa 10 aa 21.0±3.7 cd sucrose 5% 3 aa 2 aa 5 aa 10 aa 27.2±3.2 bd sucrose 10% 3 aa 2 aa 5 aa 10 aa 31.7±4.3 ab sucrose 20% 3 aa 2 aa 5 aa 10 aa 23.7±4.8 bcbc sucrose 30% 3 aa 2 aa 4 aa 9 aa 22.6±4.5 ca 15 d of frozen storage, thawing at high speed sucrose 0% 2 aa 2 aa 2 bb 6 bc 59.9±6.1 aa sucrose 5% 2 ab 2 aa 3 bb 7 bc 34.9±5.4 bc sucrose 10% 3 aa 2 aa 5 aa 10 aa 35.7±3.7 ba sucrose 20% 3 aa 2 aa 4 aa 9 aa 28.0±2.8 ca sucrose 30% 3 aa 2 baa 4 aa 9aa 21.7±3.9 da 15 d of frozen storage, thawing at low speed sucrose 0% 3 aa 2 aa 3 bb 8 bb 49.9±4.5 ac sucrose 5% 3 aa 2 aa 3 bb 8 bb 40.7±2.0 bb sucrose 10% 3 aa 2 aa 3 bb 8 bc 31.2±4.0 cb sucrose 20% 2 aa 2 aa 5 aa 9 aa 25.6±0.3 db sucrose 30% 3 aa 2 aa 4 aa 9 aa 21.6±4.5 ea 30 d of frozen storage, thawing at high speed sucrose 0% 2 ba 1 bb 3bb 6 cc 60.0±3.8 aa sucrose 5% 3 aa 2 aa 3 bb 8 bb 37.2±1.1 bc sucrose 10% 3 aa 2 aa 4 bb 9 abb 29.0±4.6 cb sucrose 20% 3 aa 2 aa 5 aa 10 aa 28.2±1.2 ca sucrose 30% 3 aa 2 aa 5 aa 10 aa 21.2±4.6 da 30 d of frozen storage, thawing at low speed sucrose 0% 3 aa 1 bb 3 bb 7 bc 54.4±4.3 ab sucrose 5% 3 aa 2 aa 4 ab 9 ab 45.2±6.4 ba sucrose 10% 3 aa 2 aa 4 ab 9 ab 38.3±1.1 ca sucrose 20% 3 aa 1 ba 5 aa 9 aa 22.8±3.4 dc sucrose 30% 3 aa 2 aa 4 aa 9 aa 16.1±0.0 eb lower case letters indicate differences (p≤0.05) between sucrose levels in the same day of frozen storage/thawing. capital letters indicate differences (p≤0.05) between frozen storage/thawing treatment at the same sucrose level. 444 agron. colomb. 29(3) 2011 products with better quality are obtained if compared to pulp thawed at high speed. sucrose addition to the pulp samples, independent of its concentration (5-30%), prevented degradation of general appearance and color, and aroma during frozen storage. a closer range was found to be optimum when the sucrose concentration effect was studied on the sensorial texture and on the wlac. concentrations of sucrose ranging from 20 to 30% were found suitable on the maintenance of the texture during storage. furthermore, addition of sucrose at 20-30% previous to frozen storage, in combination with thawing at low speed, gives better results if compared to similar sucrose concentrations but with thawing at high speed. high speed-freezing/low speed-thawing, 15 d: general appearance and color, 2; aroma, 1; texture, 2; total quality, 5; wlac, 60.6±1.5. for 30 d: general appearance and color, 2; aroma, 1; texture, 2; total quality, 5; wlac, 55.0±2.5. high speed-freezing/high speed-thawing, 15 d: general appearance and color, 2; aroma, 1; texture, 2; total quality, 5; wlac, 56.9±2.1. for 30 d: general appearance and color, 3; aroma, 1; texture, 3; total quality, 7; wlac, 56.1±1.9. previously, it was reported that freezing at high speed, frozen storage, and thawing at low speed is more suitable than freezing at low speed regarding the wlac of arazá pulp (millán et al., 2009); nevertheless, those results showed that under those conditions the degradation of the texture was not completely inhibited, since 15 d-frozen arazá pulp, which was frozen at high speed and thawed at low speed, gave wlac values that were 35% higher than those of the fresh-untreated pulp. in the current research we found that the wlac values by applying the combination high speedfreezing, frozen storage during one month, and low speedthawing (55.0±2.5) were similar to those of the combination low speed-freezing, frozen storage during one month, and low speed-thawing (54.4±4.3). in contrast, 20% sucrose in combination with low speed-freezing, frozen storage during one month, and low speed-thawing gave better wlac results (22.8±3.4), as this value is similar to that obtained for the un-frozen fresh pulp (21.0±3.7). results obtained with 30% sucrose were comparable to those at 20% sucrose. results shown above point out at the positive effect that the use of sucrose has on the aroma, sensorial texture, and physical texture (evaluated as wlac) during frozen storage. the protective effect of sucrose over the aroma of pulps might be related to the control of the water activity, and on the control of enzymes such as lypoxygenase; enzyme that has been related to off-flavor production (coelho et al., 2007). sucrose has also been linked to a direct protective effect on volatile compounds in food systems (friel et al., 2000). pectin content has previously been determined in ripe arazá fruit (0.4%), with a ratio 2 to 1 when comparing high methoxyl pectin to low methoxyl pectin (filgueiras et al., 2002). stabilization of the texture of arazá pulp samples containing 20-30% sucrose is in close relationship to the stabilizing effect of sucrose on high methoxyl pectin gels at low ph (labuza, 1977). because of the relatively high amount of hydroxyl groups in sucrose, it is considered that sucrose is able to form hydrogen bonds with water and with pectin, thus allowing the system to stabilize by forming a linked network of molecules. conclusions during pulp fruit processing one of the task is to get final products with sensory and nutritional characteristics similar or even better to those of the fresh fruit. addition of 20-30% sucrose to arazá pulp, in combination with low speed-freezing, frozen storage, and low-speedthawing, was found to be a good alternative to preserve the texture of arazá pulp. with that combination both sensory characteristics and wlac data were similar to those of the fresh pulp. furthermore, the combination 20-30% sucrose/freezing at low speed was more effective in controlling texture degradation of arazá pulp than freezing at high speed. literature cited barrera, j. and m.s. hernández. 1996. prefactibilidad técnicoeconómica para el procesamiento de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) y del copoazú (teobroma grandiflorun willes spreng) en la zona de colonización de san josé del guaviare. agron. colomb. 13, 91-105. carrillo, m.p., m.s. hernández, j. barrera, o. martínez, and j.p. fernández-trujillo. 2011. 1-methylcyclopropene delays arazá ripening and improves postharvest fruit quality. lwt food sci. technol. 44, 250-255. coelho, e., s.m. rocha, a.s. barros, i. delgadillo, and m.a. coimbra. 2007. screening of varietyand pre-fermentation-related volatile compounds during ripening of white grapes to define their evolution profile. anal. chim. acta 597, 257-264. filgueiras, h.a.c., r.e. alves, c.f.h. moura, n.c.c. araújo, and a.s. almeida. 2002. quality of fruits native to latin america for processing: arazá (eugenia stipitata mcvaugh). acta hort. 575, 543-547. friel, e.n., r.s.t. linforth, and a.j. taylor. 2000. an empirical model to predict the headspace concentration of volatile compounds 445silva-bustos, narváez-cuenca, and restrepo-sánchez: effectiveness of sucrose during the frozen storage of arazá (eugenia stipitata mcvaugh) pulp above solutions containing sucrose. food chem. 71, 309-317. hernández, g.m.s., g.j.a. barrera, j.p. fernández-trujillo, b.m.p. carrillo, and i.x.l. bardales. 2007a. manual de manejo de cosecha y postcosecha de frutos de arazá (eugenia stipitata mcvaugh) en la amazonia colombiana. editorial nomos, bogota. hernández, m.s., o. martínez, and j.p. fernández-trujillo. 2007b. behavior of arazá (eugenia stipitata mcvaugh) fruit quality traits during growth, development and ripening. sci. hortic. 111, 220-227. hernández, m.s., j. barrera, o. martínez, and j.p. fernándeztrujillo. 2009. postharvest quality of arazá fruit during low temperature storage. lwt-food sci. & technol. 42, 879-884. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 2007. ntc 5468. zumos (jugos), néctares, purés (pulpas) y concentrados de frutas. bogota. labuza, t.p. 1977. the properties of water in relationship to water in foods: a review. j. food process. preserv. 1, 167-190. mejía, l.j., c.e. narváez, and l.p. restrepo. 2006. cambios físicos, químicos y sensoriales durante el almacenamiento congelado de la pulpa de arazá (eugenia stipitata mcvaugh). agron. colomb. 24, 87-95. millán, e., c.e. narváez, and l.p. restrepo. 2007. efecto del escaldado, la velocidad de congelación y de descongelación sobre la calidad de la pulpa congelada de arazá (eugenia stipitata mcvaugh). agron. colomb. 25, 333-338. narváez, c.c.e. 2003. efecto del choque térmico de arazá (eugenia stipitata mcvaugh) sobre la toleracia al frío. rev. colomb. quim. 32, 93-102. rosenthal, a.j. 2001. textura de los alimentos, medida y percepción. editorial acribia, zaragoza, españa. vargas, a.m., c.a.p. rivera, and c.c.e. narváez. 2005. capacidad antioxidante durante la maduración de arazá (eugenia stipitata mcvaugh). rev. colomb. quím. 34, 57-65. received for publication: 28 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.46879 1 faculty of agricultural sciences and natural resources, universidad de los llanos. villavicencio (colombia). 2 faculty of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia (uptc). tunja (colombia). 3 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. palmira (colombia). 4 faculty of agricultural sciences, universidad de nariño. pasto (colombia). 5 tibaitata research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). bogota (colombia). agonzalezm@corpoica.org.co agronomía colombiana 32(3), 315-325, 2014 molecular characterization of 93 genotypes of cocoa (theobroma cacao l.) with random amplified microsatellites rams caracterización molecular con microsatélites amplificados al azar (rams) de 93 genotipos de cacao (theobroma cacao l.) yacenia morillo c.1, ana cruz morillo c.2, jaime eduardo muñoz f.3, william ballesteros p.4, and alonso gonzález5 abstract resumen random amplified microsatellite (rams) markers six were used to characterize 93 genotypes of cocoa in tumaco (colombia). hundred twenty seven bands were generated. the number of polymorphic loci varied between 11 and 25 for the ag and tg primers, respectively. this study differentiated the 93 genotypes into six groups with a 0.53 similarity, 0.28 mean heterozygosity (he) for the population, and 0.12±0.02 genetic differentiation coefficient or fst. a significant level of genetic diversity was evident in the t. cacao genotypes. this resource would benefit selection programs of individual trees or plant breeding programs. the genotypes clustered in a large proportion in accordance with the collection zone. this characteristic was associated with collection zones and along the rivers in the municipality of tumaco. the ram technique proved to be a useful tool for the determination of genetic diversity in theobroma species. seis marcadores microsatélites (rams) fueron utilizados para caracterizar 93 genotipos de cacao de las zonas productoras del municipio de tumaco (colombia). se generaron 127 bandas. el número de loci polimórfico varió entre 11 y 25 para los cebadores ag y tg, respectivamente. este estudio diferenció los 93 genotipos en seis grupos con una similaridad de 0,53, una heterocigosidad promedio (he) para la población de 0,28, y un coeficiente de diferenciación genética o fst de 0,12±0,02. se evidenció un nivel importante de diversidad genética en los genotipos de t. cacao. este recurso beneficiaría los programas de selección de árboles individuales o un programa de fitomejoramiento. los genotipos se agruparon en clusters en gran proporción de acuerdo a su lugar de colecta. esta característica fue asociada con zonas localizadas en las veredas ubicadas a lo largo de los ríos del municipio de tumaco. la técnica rams demostró ser una herramienta útil para la determinación de la diversidad genética en especies de theobroma. key words: malvaceae, molecular markers, heterozygosity, clonal multiplication, genetic diversity. p alabr as clave: malva c e a e , ma rc adore s mole c u la re s , heterocigosidad, multiplicación clonal, diversidad genética. introduction the exact origin of theobroma cacao l. remains shrouded in mystery and it is hard to define, due to the vastness of its geographical distribution and the bio-diverse landscape (pound, 1945; bartley, 2005; motamayor et al., 2008). it is thought to have originated in the lowland rainforests of northeastern south america and in the southeast of mexico (dias, 2001). however, although the origin and domestication are controversial and widely debated, the upper amazon basin is the most accepted origin given its large morphological (pound, 1945; bartley, 2005) and allelic diversity (zhang et al., 2012). the borders between brazil, peru and the southern of southern colombia encompass the highest genetic diversity of this tree species (thomas et al., 2012). climatic models indicate that, 21,000 years ago, at the peak of the last ice age, tropical zones provided a refuge for species, including t. cacao. it is assumed that, from these zones, humans carried t. cacao to mexico, where the selection of grains started. a better understanding about the spatial and temporal distribution of the genetic diversity of t. cacao (zhang et al., 2006) and the adaptability of this species to environmental changes (pautasso, 2009) is fundamental to the development of a set of protocols to face the challenges of markets and future climates. 316 agron. colomb. 32(3) 2014 molecular studies have confirmed the broad genetic diversity of the species, placing the nacional cocoa variety in a group separate from the other three (crouzillat et al., 2000). recent studies suggest the existence of 10 genetic groups, providing a better understanding of the amplitude and structure of t. cacao genetic diversity in the current populations. motamayor et al. (2008) found little genetic diversity in the accessions of central america and broad diversity in the upper amazon. this finding coincides with theories on the central origin of t. cacao (chessman, 1944). the confirmation of these theories would bring beneficial implications for the genetic improvement and conservation of t. cacao. theobroma cacao has been characterized with different molecular markers (lanaud et al., 1999). the genetic diversity distribution of the 936 t. cacao genotypes was analyzed with 96 microsatellites in latin america (thomas et al., 2012). the results confirm the high diversity of t. cacao in the upper amazon. these areas encompasses encompass the south of peru to the ecuadorian amazon and the borders between colombia, peru and brazil. they suggested that t. cacao was already widely distributed in the western amazon before glaciation started. recent studies have reported high genetic diversity on farms in honduras and nicaragua (ji et al., 2012). this research was based on 70 polymorphic markers of only one nucleotide (snp) and analyzed 84 traditional varieties and 31 clones from international collections. the results indicated a high genetic diversity in the traditional varieties with an appealing potential for further studies on intrapopulation variation. the genetic diversity of 77 accessions of the ‘criollo’ cocoa, collected in the mayas mountains of belize, was analyzed using microsatellite markers (motilal et al., 2010). they identified 11 distinctive genotypes, which positioned the ‘criollo’ cocoa within the germplasm of belize. on the ecuadorian coast, 332 t. cacao accessions were characterized with 60 microsatellite molecular markers (aka simple sequence repeat, ssrs) (loor, 2007). the results showed different heterozygosity levels. the genotypes with more homozygosity were genetically closer to the native ecuadorian cocoa, which is known as ‘nacional’ cocoa. restriction fragment length polymorphism (rflps) and random amplified polymorphic dna (rapds) molecular markers were used by lerceteau et al. (1997) in iniap, ecuador. their results indicated high variability in the degree of heterozygosity, which included genotypes with low levels for this characteristic. marcano et al. (2009) used genetic mapping to analyze characteristics important for t. cacao cultivation and also detected a degree of variation or polymorphism in the phenotypically distinct samples, as in the formation of two genetic groups. the first included ‘trinitarian’ a trinitarian origin and the second ‘trinitarian’ included trinitarian and ‘forastero’ clones. amplified fragment length polymorphism (aflps) molecular markers were used by palacio (2007) to evaluate 13 clones in colombia. his results showed 250 developed markers. the molecular markers known as rams are efficient for measuring the genetic diversity in plants and animals and differences between families, between species and within a species, allowing for the selection of fixed regions within the dna molecule for different studies (muñoz et al., 2008). the number of detectable polymorphisms is theoretically unlimited and allows for the analysis of the information that is both expressed and unexpressed (mahuku et al., 2002). this methodology is feasible for small laboratories at a low cost and with simple equipment, with no requirement for previous sequence knowledge, radioactive isotope use, or population studies (hantula et al., 1996). farmers from tumaco have traditionally grown different cocoa genotypes without technological management. despite the fact that these genotypes have an aromatic profile with f loral notes, highly appreciated in the cocoa market; its yields are very low. for this reason, their persistence is at risk because of cultivars with high productivity (ccn clone for ecuador) but with lower quality. to face these challenges, this study aimed to obtain the first approximation of the genetic diversity of t. cacao in the municipality of tumaco, in southern colombia, using random amplified microsatellites (rams). materials and methods collection of t. cacao genotypes the collection of t. cacao genotypes was carried out in the municipality of tumaco (colombia) on farms located in san luis robles, rio rosario, rio mejicano, rio chagüi and mascarey (municipio de tumaco, 2006) (fig. 1). the gathering was based on the morphologically characterization study of the elite t. cacao trees by ballesteros (2011). according to vallejo and peña (2006), the zone 317morillo c., morillo c., muñoz f., ballesteros p., and gonzález: molecular characterization of 93 genotypes of cocoa (theobroma cacao l.)... encompasses rain forests (rf) and very rainy tropical forests (vrtf), altitudes ranging from 10 to 300 m a.s.l., an annual precipitation of 2,800 mm, a temperature of 26ºc, relative humidity of 88%, and sunshine of 1,000 h year-1. a total of 93 t. cacao trees were collected, 54 of them corresponded to ballesteros’ (2011) dataset, 35 were suggested by the farmers and five were commercial clones from the cocoa germplasm bank of corpoica-tumaco. these commercial clones included ccn 51 (castro naranjal colection), ics 60 (imperial college selection), ics 95 (imperial college selection), imc 67 (iquitos marañon colection) and tsh561 (trinidad selected hybrid). the plant sample consisted of three to four healthy young leaves from each selected tree. these leaves were stored with silica gel and transported to the molecular biology laboratory of the universidad nacional de colombia, palmira campus (tab. 1). figure 1. cacao production zones and collection sites in the municipality of tumaco (colombia). source: ballesteros (2011). 318 agron. colomb. 32(3) 2014 table 1. theobroma cacao genotypes used for the molecular characterization with ram molecular markers from tumaco (colombia). genotype location collection point latitude longitude genotype location collection point latitude longitude 1 isla grande rosario 1.67626 -78.6466 105 iscuande rosario 1.688694 -78.658806 3 isla grande rosario 1.65943 -78.63496 109 iscuande rosario 1.687472 -78.655833 4 isla grande rosario 1.65933 -78.63499 110 isla grande rosario 1.6665 -78.640722 5 isla grande rosario 1.65922 -78.63515 111 quebrada arriba san luis robles 1.678389 -78.688972 6 isla grande rosario 1.663694 -78.640944 112 quebrada arriba san luis robles 1.67825 -78.689194 7 isla grande rosario 1.66387 -78.64067 113 quebrada arriba san luis robles 1.678194 -78.689111 8 carretera rosario san luis robles 1.6652 -78.67163 114 pacora chagüi 1.7805 -78.485306 9 carretera rosario san luis robles 1.66534 -78.67111 2cn51 piñal dulce san luis robles 1.675503 -78.71379 10 carretera rosario san luis robles 1.66544 -78.67094 ccn 51 corpoica tumaco 1.8166 -78.7666 13 monte bonito san luis robles 1.67275 -78.70705 cr01 la lomita san luis robles 1.696267 -78.6813 14 piñal dulce san luis robles 1.6681 -78.7163 cr02 la lomita san luis robles 1.696233 -78.68125 21 la sirena chagüi 1.732639 -78.485583 cr04 nerete san luis robles 1.707867 -78.6672 22 la sirena chagüi 1.732583 -78.4855 cr05 nerete san luis robles 1.707867 -78.667217 23 la sirena chagüi 1.73625 -78.477583 cr06 nerete san luis robles 1.707867 -78.667217 24 la sirena chagüi 1.7365 -78.477444 cr08 nerete san luis robles 1.709033 -78.666733 30 pacora chagüi 1.780778 -78.484861 cr09 nerete san luis robles 1.709067 -78.66675 31 pacora chagüi 1.782833 -78.481778 cr10 nerete san luis robles 1.709167 -78.666833 32 pacora chagüi 1.782111 -78.489111 cr11 nerete san luis robles 1.708478 -78.666992 33 pacora chagüi 1.780944 -78.48925 cr12 nerete san luis robles 1.709433 -78.666917 35 pacora chagüi 1.782139 -78.468328 cr13 nerete san luis robles 1.709433 -78.666917 42 la ceiba chagüi 1.717833 -78.470528 cr14 zona carretera san luis robles 1.689089 -78.673292 47 bella vista mejicano 1.683917 -78.540917 cr15 piñal dulce san luis robles 1.698217 -78.719167 54 guayabo mejicano 1.686806 -78.573389 cr16 piñal dulce san luis robles 1.69825 -78.719233 60 isla grande rosario 1.66871 -78.66996 cr17 zona carretera san luis robles 1.68905 -78.673517 61 isla grande rosario 1.6664 -78.64068 cr18 zona carretera san luis robles 1.688883 -78.673283 62 isla grande rosario 1.67286 -78.64368 cr19 zona carretera san luis robles 1.688867 -78.673267 63 isla grande rosario 1.67286 -78.64368 cr20 zona carretera san luis robles 1.688867 -78.6732 69 monte bonito san luis robles 1.67817 -78.68923 cr21 zona carretera san luis robles 1.689467 -78.673283 70 monte bonito san luis robles 1.67287 -78.70601 cr22 zona carretera san luis robles 1.6894 -78.6732 71 monte bonito san luis robles 1.67256 -78.70628 cr23 isla grande rosario 1.6946 -78.643333 73 quebrada arriba san luis robles 1.67816 -78.68919 cr24 isla grande rosario 1.6969 -78.64545 74 nerete san luis robles 1.687556 -78.667944 cr25 la ceiba chagüi 1.739267 -78.470533 75 nerete san luis robles 1.687389 -78.667528 cr26 la ceiba chagüi 1.739917 -78.470283 76 nerete san luis robles 1.686917 -78.666917 cr27 la ceiba chagüi 1.636535 -78.407402 77 nerete san luis robles 1.686639 -78.666333 cr28 la ceiba chagüi 1.758617 -78.47745 78 nerete san luis robles 1.686167 -78.665667 cr29 palambi chagüi 1.780933 -78.47955 82 quebrada arriba san luis robles 1.670472 -78.69625 cr3 quebrada arriba san luis robles 1.692633 -78.696033 85 isla grande rosario 1.6593 -78.63534 cr30 pacora chagüi 1.8025 -78.488767 89 isla grande rosario 1.666 -78.639917 cr31 guayabo mejicano 1.41125 -78.34242 91 la lomita san luis robles 1.675611 -78.681972 cr32 bella vista mejicano 1.41021 -78.32273 92 la lomita san luis robles 1.674972 -78.681806 ics 60 corpoica tumaco 1.817 -78.767 93 la lomita san luis robles 1.674833 -78.681528 ics 95 corpoica tumaco 1.818 -78.768 95 carretera rosario san luis robles 1.658417 -78.72975 imc 67 corpoica tumaco 1.819 -78.769 96 piñal dulce san luis robles 1.67797 -78.7137 regional monte bonito san luis robles 1.672727 -78.706447 97 piñal dulce san luis robles 1.67797 -78.71387 tsh561 quebrada arriba san luis robles 1.514877 -78.470276 98 piñal dulce san luis robles 1.67797 -78.71129 tsh561 corpoica tumaco 1.82 -78.77 99 mascarey san luis robles 1.655444 -78.720444 319morillo c., morillo c., muñoz f., ballesteros p., and gonzález: molecular characterization of 93 genotypes of cocoa (theobroma cacao l.)... molecular characterization the protocol of dellaporta et al. (1983) was used for the extraction of the dna. a 0.8% agarose gel was used to visualize the dna, dyed with ethidium bromide in a maxicell primo ec-340 electrophoresis gel system chamber (thermo ec, holbrook, az) and visualized with uv light. the dna concentration of each sample was determined for comparison with known dna concentrations of lambda bacteriophage. the quantified dna was diluted in hplc water at a volume of 100 µl to 10 ng µl-1 and stored at -20ºc. for the ram analysis, six polymorphic primers were used (technologies inc., alameda, ca) (espinosa et al., 2004; mahuku et al., 2002; álvarez et al., 2003) (tab. 2). table 2. ram primers used to determine the genetic diversity of t. cacao. primer (repeat unit) sequence (5’a 3’) cca ddb(cca)5 cga dhb(cga)5 ag hbh(ag)7a ct dyd(ct)7c tg hvh(tg)7t ca dbda(ca)7 the following designations were used for degenerated sites: h (a/ t/c); b (g/ t/c); v (g/a/c) and d (g/a/ t). the amplification reaction was prepared with a final volume of 25 µl. the reaction mixture included buffer 1x, mgcl2-1.5 mm, dntps-0.2 mm, taq polymerase-1u, primer-2 µmm and genomic dna-10 ng. the amplification was carried out in a ptc 100 programmable thermal controller (mj research, inc., waltham, ma). the initial denaturation was at 95ºc for 5 min, with denaturation at 95ºc for 30 s, hybridization at 50ºc (ag and ca primers), 55ºc (cca-tg-ct primers) and 58ºc (gt-cga primers) for 45 s, an extension at 72ºc for 2 min, 37 cycles from the denaturation to the extension and, finally, an extension at 72ºc for 7 min. the amplified products were separated by electrophoresis in 7% polyacrylamide gel (37:1 acrylamide-bis-acrylamide) at 159 v for 1 h in a small dna sequencing system fbseq-3545 chamber (fisher biotech, pittsburg, pa). the coloring was done with ethidium bromide with subsequent treatment with silver salts. statistical analysis a binary matrix was generated which was coded as absence (zero) and presence (one). the genetic similarity between the individuals was calculated using the similarity coefficient of nei and li (1979), aka dice (1945) (sneath and sokal, 1973). a cluster analysis was carried out by the upgma method. a dendrogram was generated using numerical taxonomy system (ntsys) version 2.02 (applied biostastics, new york, ny). to evaluate the genetic diversity, the unbiased heterozygosity and the polymorphic loci percentage were estimated using the tools for population genetic analyses (tfpga), version 1.3 (northern arizona university, flagstaff, az). an f statistic test was enough for the genetic differentiation with a confidence interval of 95%. results and discussion the six ram primers used for the molecular characterization of the t. cacao generated 127 bands that f luctuated between 12, for the ag primer, and 33, for the tg primer. the number of polymorphic loci varied between 11 and 25 for the ag and tg primers, respectively (tab. 3). table 3. average estimated heterozygosity and polymorphic loci percentage for the six evaluated ram primers in 93 genotypes of t. cacao. cebador* no. polymorphic loci he estimated porcentaje polymorphic loci (95%) fst sd cga 19 0.30 82.6 0.11 0.02 tg 25 0.34 91.7 0.16 0.05 cca 13 0.30 92.9 0.09 0.02 ca 20 0.23 76.9 0.12 0.03 ct 16 0.35 84.2 0.13 0.04 ag 11 0.22 75.8 0.07 0.02 total population 0.28 84.0 0.12 0.02 *see tab. 2 for the primer sequence. the average heterozygosity (he) for the population was 0.28, which revealed an intermediate degree of genetic diversity considering that rams were used as the markers. these results suggest that, in general, a significant level of genetic diversity exists in the t. cacao genotypes collected in tumaco. this diversity must be valued to characterize its potential, which in turn, will be valuable for selection and breeding programs. the highest value, for the percentage of polymorphic loci, was seen with the cca primer (92.9%) and the lowest with the ag primer (75.8%). the highest values for polymorphism (91.7 and 92.9%) and for he (0.34 and 0.30) were seen with the tg and cca primers, respectively. these results indicate that these primers allowed for the evaluation of the diversity and could be appropriate for use in future 320 agron. colomb. 32(3) 2014 research on the evaluation of the population structure and genetic diversity of t. cacao. the expected heterozygosity of 0.28 was due to, despite being a small geographic region, the fact that the origin of the materials is diverse and multiplication by botanical seed and cross-pollination of the species have contributed to maintaining the genetic diversity between the evaluated materials. duplicates were not detected in the analyzed samples, which suggests that there has been little clonal multiplication in the propagation of the material sown by the farmers. this condition of intermediate genetic diversity potentializes the opportunity of implementing suitable selection and evaluation of local materials for characteristics of quality, disease response, and productivity, which, in the future, could indentify genotypes with productive potential and possible use as parentals in breeding programs for this species. analogous values of genetic diversity have been reported by loor et al. (2009), who analyzed 322 plants of ‘nacional’ cocoa collected in different geographic zones along the ecuadorian coast. these authors determined that the genetic structure of modern populations of the ‘nacional’ cocoa is characterized by high levels of heterozygosity and genetic diversity. chumacero de schawe et al. (2013) studied the f low of pollen and genetic diversity between cultivated and wild populations of t. cacao, and genotypified 143 wild plants and 86 adult cultivated plants and 374 plantlets from 19 wild trees and 25 cultivated trees with nine microsatellite loci. the principal components analysis differentiated the cultivated trees from the wild trees, supporting the idea that bolivia holds populations of truly wild t. cacao. the cultivated t. cacao had a higher level of genetic diversity than the wild t. cacao, which ref lected the diverse origin of the cultivated trees. the relatively high exchange of pollen from the cultivated t. cacao to the wild t. cacao compromised the genetic diversity of the wild populations, making it necessary to protect vast areas of natural forests where wild t. cacao thrives. the heterozygosity values f luctuated between 0.27, for san luis robles and rio rosario, and 0.15, for the rio mejicano. the high heterozigosity levels (he=0.27) and percentage of polymorphic loci (83.5) found in san luis robles were due to the high number of genotypes (50) included in this study and their high number of sampled locations: monte bonito, quebrada arriba, nerete, piñal dulce, zona carretera, carretera rosario, la lomita and mascarey. the high he values found in the watersheds of the rio chagüi (he=0.25) and rio rosario (he=0.27) were accompanied by equally high polymorphic loci values with 72.4 and 73.2%, respectively. these results indicate that, although only a few trees were sampled (17), these two regions hold high genetic variability. as a result, it is essential to implement management, conservation and strategies for the phytogenetic resources in these regions. the low he (0.15) and polymorphism (36.2%) values obtained in rio mejicano could be affected by the low number of genotypes and t. cacao farms. for this reason, more sample sites and a higher number of genotypes are needed to represent the diversity in this region. t he o bt a i ne d ge ne t ic d i f fe re nt i at ion c o e f f ic i e nt (fst=0.12±0.02) suggests that an intermediate genetic differentiation exits. this result confirms that there is a moderate relationship between the geographic location and the genetic group (tab. 3). studies carried out by motamayor et al. (2002) on the genetic diversity of the ‘criollo’, with respect to that of the ‘forastero’ and ‘trinitario’ have demonstrated that the genetic basis of the ‘criollo’ is very narrow, despite its broad geographic distribution, because the study included a high number from our collections from the south of mexico to the north of colombia and venezuela. additionally, this study also demonstrated that the ‘forastero’ presented high genetic variability, which corresponded to provenance of these genoty pes. in another study, motamayor et al. (2002) reported that the ‘trinitario’ presented high variability for the genotypes, similar to that of ‘criollo’ and ‘forastero’, and a high number of genotypes that presented intermediate characteristics between both groups. the tg primer allowed for the identification of the highest polymorphism between the samples (fst=0.16). this result indicates that it can be used for obtaining higher differentiation between t. cacao genotypes (fig. 2). similar results have been reported by sereno et al. (2006) and zhang et al. (2006), who analyzed the genetic diversity of ‘forastero’ populations from brazil and peru with microsatellite markers. they determined that the genetic differentiation between the studied groups was very low, with values ranging from 0.018 to 0.234 for brazil and peru, respectively. these values confirm the hypothesis that “individuals from distinct ‘forastero’ populations present high polymorphism levels”. 321morillo c., morillo c., muñoz f., ballesteros p., and gonzález: molecular characterization of 93 genotypes of cocoa (theobroma cacao l.)... figure 2. band pattern in t. cacao generated by ram microsatellite primer (tg)n. the nei-li coefficient analysis, at a similarity level of 0.53, differentiated the population into six principal groups (fig. 3). the first group consisted of 76 genotypes. samples of the 40 genotypes were collected in san luis robles in the following places: carretera rosario (4), la lomita (5), mascarey (1) monte bonito (5), nerete (5) piñal dulce (7) carretera (7), quebrada arriba (6). additionally, 15 samples were collected in rio chagüi, from places such as la ceiba (4), la sirena (3), palambí (1) and pácora (7). finally, four genotypes were gathered from the rio mejicano: bella vista (2) and guayabo (2); the mascarey and the rio rosario (17): isla grande (15) and iscuande (2). this group was characterized by their cundeamorshaped pods, with slight presence or absence of anthocyanin on the f lower bud. there were plants without notable pulvinus in the leaf petioles and absence of anthocyanin in the staminodes. likewise, these genotypes have an intermediate architecture (90º and 135º). some of these genotypes were 1, 71, 96, 97 and 98. it is important to highlight the genotypes numbered as: 22, 69 and 73 because they showed high on-site tolerance to moniliophthora perniciosa (previously crinipellis perniciosa stahel) (ballesteros, 2011). additionally, this group presented the highest size and length of the seed with 1.39 and 2.98 cm, respectively; an outstanding pod size (9.97 cm), as compared to the population average (9.53 cm), and a higher average fresh seed weight (5.21 g) (ballesteros, 2011). the clustering of genotypes collected in mejicano river, suggests that the genetic diversity was associated with the rivers, where the propagation of t. cacao by botanical seed has possibly been favored, resulting in the presence of genotypes in a heterozygous state and manifesting that the exchange of material between farmers located in the diverse rivers of this zone has been low. these results provide useful information for the identification of areas of high priority for the ex situ conservation of germplasm and its potential use in genetic breeding programs. similarly, the identification of distribution patterns of intra-species genetic variation can provided data pertaining to the spatial-temporal dynamic of the crop, which has not been comprehensively studied at the population level. the spatial structure of the diversity manifests the need for conservation measures and collections for the natural and semi-natural populations of t. cacao in the tumaco locations. group 2, interestingly contained materials that were recently brought to the zone by government institutions. the samples were collected in the village of nerete, in san luis robles and identified with the following numbers: 74, 75, 77, cr4, cr5, cr6, cr9, and cr11. this group confirms that the new materials are genetically separated from the existing traditional varieties. if these foreign trees are massively adopted, they can displace the local cocoa diversity. this could also indicate that they have a similar origin but there is variability among them, which indicated that they are the product of clonal multiplication. the third group was represented by the clone ccn 51 from corpoica, tumaco. this clone presented the lowest similarity value (0.49) with respect to the other groups. this clone m 1 2 3 4 7 8 9 10 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 33 34 35 36 322 agron. colomb. 32(3) 2014 13 96 71 14 10 70 98 regional cr10 cr12 cr13 78 cr8 2cn51 cr27 97 cr15 cr16 92 cr14 cr20 cr17 cr18 cr19 8 9 95 99 91 5 cr21 cr22 cr25 21 93 cr1 cr2 cr26 cr28 22 24 30 31 114 cr30 33 35 1 32 3 4 61 110 6 60 105 109 63 89 cr23 7 85 62 cr24 69 73 cr3 82 111 112 113 47 cr32 54 cr31 cr29 74 75 77 cr11 cr4 cr5 cr6 cr9 ccn51 ish561 76 42 23 ics60 ish561 ics95 imc67 89 % s an l ui s ro bl es h yb rid s 10 0% r io m ej ic an o 10 0% c ar re te ra a rri ba 10 0% n er et e 10 0% r io r os ar io 85 % r io c ha gü í coefficient 0.750.500.25 1.00 1 6 5 4 3 2 figure 3. dendrogram of the genetic structure of 93 t. cacao genotypes based on the nei-li coefficient and calculated from the combined data of the six ram microsatellite primers. 323morillo c., morillo c., muñoz f., ballesteros p., and gonzález: molecular characterization of 93 genotypes of cocoa (theobroma cacao l.)... is the result of the double hybridization of ‘trinitario’ and ‘forastero’ genetic material of an amazon origin and is recognized as having a yield potential and carrying resistance to common fungal diseases (amores et al., 2009). this clone was grouped with the recently introduced materials of the tumaco zone, suggesting that these materials could have a hybrid origin, like ccn 51 and tsh 561. at the time of sampling, these materials did not present production and the genetic origin was not known. the fourth group contained the genotypes tsh 561 and 76. the latter is characterized by few f lowers, leaves and small grains, and presents high on-site tolerance to moniliophthora perniciosa. in group five, the cocoa genotypes with the numbers 42 and 23 were found, collected in the rio chagüi, at the locations of la ceiba and la sirena, respectively. these genotypes are characterized by their cundeamorshaped pods and absence of anthocyanin on the f lower bud. according to ballesteros (2011), they were grouped with those that presented the highest size and length of the seed with 1.39 and 2.98 cm, respectively; an outstanding pod size (9.97 cm), when compared to the population average (9.53 cm), and a higher average fresh seed weight (5.21 g). the sixth group showed a similarity level of 0.48. this cluster encompassed clones that came from the corpoica germplasm bank in tumaco. these trees corresponded to ‘trinitario’ type, identified as follows: ics 60, ics 90, and tsh 561, and the ‘forastero’ labeled imc 67. these genotypes were clearly separated from the traditional cocoa varieties cultivated by the local cocoa growers and those dispersed throughout the sampled zones. the genetic distances seen in this study were smaller than those reported by quiroz (2002), who morphologically and molecularly characterized 63 “nacional” cocoa genotypes from ecuador with three reference genotypes of the ‘trinitario’ (uf-676), ‘forastero amazónico’ (matina) and ‘criollo’ (criollo-36), through the use of aflps with seven primer combinations. his results indicated a genetic distance of 0.83, a very high value for individuals of the same species. however, this distance can be explained by the hybrid nature of the materials and the ample genetic diversity introduced to the zone since 1920. likewise, these materials have a broad relationship with the ‘refractario’ group (zhang et al., 2008). the results found in the present study suggest that, despite being treated as materials that are located in relatively close areas and that are being used commercially, a significant level of genetic diversity exists in the collected t. cacao material. the ram technique allowed for the grouping of the different t. cacao genotypes by their collection site, suggesting that these materials have been propagated from a common plant, which could be a molecular tool for the evaluation of the genetic diversity in the theobroma genus. in colombia, studies of genetic diversity in t. cacao using microsatellite molecular markers are lacking, with only two studies for this species (londoño et al., 2011). therefore, it is important to carry out studies on genetic diversity, germplasm characterization, phylogenetics, and so on, to contribute to a better understanding of the origin and genetic variability of t. cacao in tumaco. the t. cacao from tumaco evidenced genetic diversity with no uniformity among the genotypes. this is an appealing characteristic for carrying out studies that aim to generate f lavor profiles, phytosanitary management, genotype conservation, and sustainability of these phytogenetic resources. acknowledgements this research was sponsored by the midas a-01652 -11-c-921 contract between ciat and ard, carried out in the molecular biology laboratory of the universidad nacional de colombia, palmira and supported by the consejos comunitarios of the afrocolombians in tumaco. literature cited amores, f., j. agama, f. mite, j. jiménez, g. loor, and j. quiroz. 2009. eet 544 y eet 558, nuevos clones de cacao nacional para la producción bajo riego en la península de santa elena. technical bulletin no. 134. estación experimental tropical pichilingue, instituto nacional autonomo de investigaciones agropecuarias (iniap), quevedo, ecuador. álvarez, e., j.f. mejía, and t.l. valle. 2003. molecular and pathogenicity characterization of sphaceloma manihoticola isolates from south-central brazil. plant dis. 87, 1322-1328. doi: 10.1094/pdis.2003.87.11.1322 ballesteros p., w. 2011. caracterización morfológica de árboles élite de cacao (theobroma cacao l.) en el municipio de tumaco, nariño, colombia. msc thesis. faculty of agricultural sciences, universidad de nariño, pasto, colombia. bartley, b.g.d. 2005. the genetic diversity of cacao and its utilization. cabi publishing, london, uk. chessman, e.e. 1944. notes on the nomenclature, classification and possible relationships of cocoa populations. trop. agr. 21, 144-159. doi: 10.1038/hdy.1994.166 324 agron. colomb. 32(3) 2014 chumacero de schawe, c., w. durka, t. tscharntke, i. hensen, and m. kessler. 2013. gene f low and genetic diversity in cultivated and wild cacao (theobroma cacao) in bolivia. am. j. bot. 100: 2271-2279. doi: 10.3732/ajb.1300025 crouzillat, d., l. bellanger, m. rigoreau, p. bucheli, and v. pétiard. 2000. genetic structure, characterization and selection of national cocoa compared to other genetic groups. pp. 47-64. in: proceedings of the international workshop on new technologies and cocoa breeding. international group for genetic improvement of cocoa ingenic. kota kinabalu, malaysia. dellaporta, s.l., j. wood, and j.b. hicks. 1983. a plant dna minipreparation: version ii. plant mol. biol. rep. 1, 19-21. dias, l.a.s. 2001. origin and distribution of theobroma cacao l: a new scenario. in: dias, l.a.s. (ed.). genetic improvement of cacao. fao, http://ecoport.org/ep?searchtype=earticleview& earticleid=197&page=-2; consulted: november, 2014. dice, l.r. 1945. measures of the amount of ecological association between species. ecology 26, 297-302. doi: 10.2307/1932409 espinosa, k., m.l. bonilla, j.e. muñoz, a.m. posso, and h.d. vásquez. 2004. colección, caracterización fenotípica y molecular de poblaciones de uchuva physallis peruviana. biotecnol. sector agropec. agroind. 2, 72-78. hantula, j., m. dusabenyagasani, and r.c. hamelin. 1996. random amplified microsatellites (rams) a novel method for characterizing genetic variation within fungi. eur. j. for. path. 26, 159-166. doi: 10.1111/j.1439-0329.1996.tb00720.x ji, k., d. zhang, l.a. motilal, m. boccara, p. lachenaud, and l.w. meinhardt. 2012. genetic diversity and parentage in farmer varieties of cacao (theobroma cacao l.) from honduras and nicaragua as revealed by single nucleotide polymorphism (snp) markers. genet. resour. crop evol. 60, 441-453. doi: 10.1007/s10722-012-9847-1 lanaud, c., a.m. risterucci, i. pieretti, m. falque, a. bouet, and p.j.l. lagoda. 1999. isolation and characterization of microsatellites in theobroma cacao l. mol. ecol. 8, 2141-2152. doi: 10.1046/j.1365-294x.1999.00802.x lerceteau, e., j. quiroz, j. soria, s. flipo, v. pétiard, and d. crouzilat. 1997. genetic differentiation among ecuadorian theobroma cacao l. accessions using dna and morphological analyses. euphytica 95, 77-87. doi: 10.1023/a:1002993415875 londoño m., j., d.m. gil v., s.b. aguilar m., f.a. rivera p., and g.a. lópez g. 2011. caracterización molecular de clones de theobroma cacao l., por medio de marcadores moleculares microsatélites. luna azul 32, 52-60. doi: 10.17151/luaz.2011.32.6 loor, r.g. 2007. contribution à l’étude de la domestication de la variété de cacaoyer nacional d’équateur: recherche de la variété native et de ses ancêtres sauvages. phd thesis. ecole nationale superieure d’agronomie (ensam), montpellier, france. loor, r.g., a.m. risterucci, b. courtois, o. fouet, m. jeanneau, e. rosenquist, f. amores, a. vasco, m. medina, and c. lanaud. 2009. tracing the native ancestors of the modern theobroma cacao l. population in ecuador. tree genet. genomes 5, 421433. doi: 10.1007/s11295-008-0196-3 mahuku, g.s., m.a. henríquez, j. muñoz, and r.a. buruchara. 20 02 . molecu la r ma rkers d ispute t he ex istence of t he afro-andean group of the bean angular leaf spot pathogen, phaeoisariopsis griseola. phytopathology 92, 580-589. doi: 10.1094/phyto.2002.92.6.580 marcano, m., s. morales, m.t. hoyer, b. courtois, a.m. risterucci, o. fouet, t. pugh, e. cros, v. gonzalez, m. dagert, and c. lanaud. 2009. a genomewide admixture mapping study for yield factors and morphological traits in a cultivated cocoa (theobroma cacao l.) population. tree genet. genomes 5, 329-337. doi: 10.1007/s11295-008-0185-6 motamayor, j.c., a.m. risterucci, p.a. lopez, c.f. ortiz, a. moreno, and c. lanaud. 2002. cacao domestication i: the origin of the cacao cultivated by the mayas. heredity 89, 380-386. doi: 10.1038/sj.hdy.6800156 motamayor, j.c., p. lachenaud, j.w. da silva e mota, r. loor, d.n. kuhn, j.s. brown, and r.j. schnell. 2008. geographic and genetic population differentiation of the amazonian chocolate tree (theobroma cacao l). plos one 3, e3311. doi: 10.1371/ journal.pone.0003311 motilal, l.a., d. zhang, p. umaharan, s. mischke, v. mooleedhar, and l.w. meinhardt. 2010. the relic criollo cacao in belize genetic diversity and relationship with trinitario and other cacao clones held in the international cocoa genebank, trinidad. plant genet. resour. 8, 106-115. doi: 10.1017/ s1479262109990232 municipio de tumaco. 2006. plan de ordenamiento territorial (pot). tumaco, colombia. pp. 25-26. muñoz f., j.e., a.c. morillo c., and y. morillo c. 2008. microsatélites amplificados al azar (ram) en estudios de diversidad genética vegetal. acta agron. 57, 219-226. nei, m., and w.h. li. 1979. mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. proc. natl. acad sci. usa 76, 5269-5273. doi: 10.1073/pnas.76.10.5269 palacio g., d. 2007. caracterización (fingerprinting) de clones de theobroma cacao l., de interés comercial de la zona cafetera marginal baja (zcmb) utilizando marcadores tipo faflp. msc thesis. faculty of sciences, universidad de los andes, bogota. pautasso, m. 2009. geographical genetics and the conservation of forest trees. perspect. plant ecol. evol. syst. 11, 157-189. doi: doi:10.1016/j.ppees.2009.01.003 pound, f.j. 1945. a note on the cocoa population of south america. in: rep. proc. cocoa res. conf. london. colonial 192, 95-97. reprinted 1982 in arch. cacao res. 1, 93-97. quiroz v., j.g. 2002. caracterización molecular y morfológica de genotipos superiores de cacao nacional (theobroma cacao l.) de ecuador. msc thesis. tropical agricultural research and higher education center (catie). turrialba, costa rica. sereno, m.l., p.s.b. albuquerque, r. vencovsky, and a. figueira. 2006. genetic diversity and natural population structure of cacao (theobroma cacao l.) from the brazilian amazon evaluated by microsatellite markers. conserv. genet. 7, 13-24. doi: 10.1007/s10592-005-7568-0 sneath, p.h.a. and r.r. sokal. 1973. numerical taxonomy: the principles and practice of numerical classification. w.h. freeman and co., san francisco, ca. thomas, e., m. van zonneveld, j. loo, t. hodgkin, g. galluzzi, and j. van etten. 2012. present spatial diversity patterns of theobroma cacao l. in the neotropics ref lect genetic differentiation 325morillo c., morillo c., muñoz f., ballesteros p., and gonzález: molecular characterization of 93 genotypes of cocoa (theobroma cacao l.)... in pleistocene refugia followed by human-inf luenced dispersal. plos one 7, e47676. doi:10.1371/journal.pone.0047676 vallejo, g. and e. peña. 2006. centro regional de investigación el mira. brochure no. 47 corpoica, tumaco, colombia. zhang, d., e. arevalo-gardini, s. mischke, l. zúñiga-cernades, a. barreto-chavez, and j. adriazola del aguila. 2006. genetic diversity and structure of managed and semi-natural populations of cocoa (theobroma cacao l.) in the huallaga and ucayali valleys of peru. ann. bot. 98, 647-655. doi: 10.1093/ aob/mcl146 zhang, d., m. boccara, l.a. motilal, d.r. butler, p. umaharan, s. misch ke, a nd l .w. mei n ha rdt. 20 08. microsatel l ite variation and population structure in the “refractario” cacao of ecuador. conserv. genet. 9, 327-337. doi: 10.1007/ s10592-007-9345-8 zhang, d., w.j. martínez, e.s. johnson, e. somarriba, w. phillipsmora, c. astorga, s. mischke, and l.w. meinhardt. 2012. genetic diversity and spatial structure in a new distinct theobroma cacao l. population in bolivia. genet. res. crop evol. 59, 239 252. doi: 10.1007/s10722-011-9680-y received for publication: 2 may, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 nataima research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). espinal (colombia). omontenegro@corpoica.org.co 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 32(2), 255-265, 2014 effect of nitrogen and potassium fertilization on the production and quality of oil in jatropha curcas l. under the dry and warm climate conditions of colombia efecto de la fertilización con nitrógeno y potasio sobre la producción y calidad de aceite de jatropha curcas l. en condiciones de clima cálido y seco de colombia omar montenegro r.1, stanislav magnitskiy2, and martha c. henao t.2 abstract resumen this study was conducted to assess fruit and seed yield, oil content and oil composition of jatropha curcas fertilized with different doses of nitrogen and potassium in espinal (tolima, colombia). the yields ranged from 4,570 to 8,800 kg ha-1 of fruits and from 2,430 to 4,746 kg ha-1 of seeds. these yields showed that the fertilizer dose of 150 kg ha-1 n + 120 kg ha-1 k increased fruit production by 92% and seed production by 95%, which represents an increase of about 100% in oil production, which increased from 947 to 1,900 kg ha-1. the total oil content in the seeds ranged from 38.7 to 40.1% (w/w), with a high content of the unsaturated fatty acids oleic (> 47%) and linoleic acid (> 29%). the highest content of oleic acid in the seed oil was from the unfertilized control plants and plants with an application of 100 kg ha-1 of n and 60 kg ha-1 of k, with an average of 48%. the lowest content of oleic acid was registered when a low dose of nitrogen and a high level of potassium were applied at a ratio of 1:2.4 and doses of 50 kg ha-1 n + 120 kg ha-1 k, respectively. low contents of the saturated fatty acids palmitic (13.4%) and stearic (7.26%) were obtained, making this oil suitable for biodiesel production. the nitrogen was a more important nutrient for the production and quality of oil in j. curcas than potassium under the studied conditions of soil and climate. este estudio se realizó para evaluar la respuesta a la fertilización con n y k en la producción de frutos, semillas, contenido y composición de aceite de jatropha curcas, en el espinal (tolima, colombia). las producciones oscilaron entre 4.570 y 8.800 kg ha-1 de frutos y las semillas entre 2.430 y 4.746 kg ha-1. estos rendimientos mostraron que la fertilización con dosis de 150 kg ha-1 de n + 120 kg ha-1 de k, incrementó la producción de frutos en 92% y la de semillas en 95%, lo cual representa un aumento del 100% en la producción de aceite, desde 947 a 1,900 kg ha-1. las semillas presentaron un contenido de aceite entre el 38,7 al 40,1% (w/w), con altos contenidos de ácidos grasos insaturados oléico (>47%) y linoléico (>29%). los mayores contenidos de ácido graso oleico se obtuvieron en los aceites de las semillas provenientes de plantas testigo sin fertilización y en plantas con la aplicación de 100 kg ha-1 de n y 60 kg ha-1 de k, con promedio del 48%. el menor nivel del ácido oleico se presentó cuando se aplicó un nivel bajo de nitrógeno y alto de potasio, en relación 1:2,4, con dosis de 50 kg ha-1 de n + 120 kg ha-1 de k. los contenidos de ácidos grasos saturados palmítico y esteárico fueron bajos, con 13,4 y 7,26%, respectivamente, lo que indica que el aceite obtenido resulta adecuado para la producción de biodiesel. el nitrógeno resultó más importante en la producción y calidad de aceite que el potasio, en las condiciones de clima y suelos estudiados. key words: vegetable oils, fatty acids, biodiesel, euphorbiaceae, fertilization. palabras clave: aceites vegetales, ácidos grasos, biodiesel, euphorbiaceae, fertilización. introduction global energy consumption depends on fossil fuel sources, especially from the petrochemical industry, coal, and natural gas, in addition to the sources provided by hydro and nuclear power plants. in recent decades, emissions of greenhouse gases have caused great concern due to their impact on the environment, thus, increasing the search for renewable energy sources. the production of biodiesel from vegetable oils is one of the possible options for reducing environmental pollution and decreasing dependency on fossil fuels (verrastro and ladislaw, 2007; achten et al., 2008). the use of plants as a source of energy to replace fuel is an important economical alternative; however, it is highly controversial because it can affect the food security of a country due to the substitution of food crops in some areas (harinder and becker, 2009). in order to avoid competition with food crops, non-food crops used as sources for biofuels must be adapted to marginal and non-productive lands. 256 agron. colomb. 32(2) 2014 the oils extracted from seeds or fruits of non-edible crops serve as raw materials for biodiesel production; among the non-edible oilseed species used for biodiesel production are crops such as jatropha curcas, pongamia pinnata, madhuca indica, ricinus communis and cynara cardunculus (sengo et al., 2010; banković-ilić et al., 2012). in recent decades, the cultivation of j. curcas. has generated great interest since it can serve as raw material for the production of oils for biodiesel (brittaine and lutaladio, 2010). j. curcas (euphorbiaceae) is a perennial shrub that reaches a height of up to 5 m and grows well in tropical and subtropical climates in areas of low precipitation and poor soils, and has a productive period that may exceed 30 years. this plant is native to central america and was extended to asia and africa by portuguese traders in the 16th century through the islands of cape verde and guinea-bissau as a medicinal plant (brittaine and lutaladio, 2010); currently, it has widespread exploitation in many tropical and subtropical regions of the world. j. curcas produces f lowers in inf lorescences; the fruits are ovoid to ellipsoidal in shape, yellow when ripe and usually contain three black seeds, about 2 cm long and 1 cm wide. the black seed coat protects the endosperm which contains between 27 and 43% non-edible oil. the first commercial uses of j. curcas oil were reported in lisbon as the artisanal production of soap and fuel for oil lamps, having been brought from cape verde industries (kumar and sharma, 2008). currently, j. curcas is used as a commercial crop for the production of biodiesel or as a cover crop for soil protection and soil recovery. j. curcas oil can be easily converted into biodiesel through a process of trans-esterification, generating a biofuel that meets us and european union standards of quality (azam et al., 2005; achten et al., 2008). j. curcas has been reported as a drought-resistant species, well adapted to arid and semi-arid climates, capable of maintaining and restoring soil fertility in regions with degraded soils and, therefore, is a promising crop for preventing desertification and improving socio-economic development in poor areas of rural economy (foidl et al., 1996; francis et al., 2005; zahawi, 2005). the production of j. curcas seeds can range from 0.4 to 12 t ha-1 per year (achten et al., 2008). although the plant survives under soil and climate conditions with severe limitations and is well adapted to marginal areas, its productivity is greatly increased if planted in well-drained soils of medium fertility, under more favorable climatic conditions and suitable agronomic management (achten et al., 2010). also, the control of pests and diseases is not currently considered as a limitation to achieve acceptable yields (openshaw, 2000). j. curcas has low competition with traditional crops for production areas. as many species of the euphorbiaceae family, this plant contains phytotoxins, mainly terpenoids and alkaloids (sauerwein et al., 1993; makkar and becker, 2009). all products, including oil, seed cake, leaves, and stems are toxic for humans and animals. although seed cake from j. curcas contains 50-62% proteins, it is not suitable for animal consumption due to the presence of glycoprotein curcin or jatrophin, a toxin that inhibits protein synthesis (pal et al., 2012). j. curcas contains two types of curcin (curcin and curcin-l) which were detected in all plant parts including leaves, seed cotyledons, stems, and roots (pal et al., 2012). however, several studies have shown that the main responsible agents for the toxicity of j. curcas are phorbol esters that are tetracyclic diterpenoids found in the seeds at high concentrations, products that are potentially harmful to health due to their ability of tumor promoting activity (goel et al., 2007; abhilash et al., 2011). also, the seeds and seed cake contain toxic and antinutritional compounds, including f lavonoids vitexin, isovitexin, and 12-deoxyl-16-hydroxyphorbol (aregheore et al., 2003). to detoxify seed cake for usage as a livestock feed, several biological, thermal, and chemical treatments have been proposed (aregheore et al., 2003; phasukarratchai et al., 2012; phengnuam and suntornsuk, 2013). however, seed detoxification is not a simple process and is unlikely to be economically viable on a small scale. in colombia, studies on this crop are still scarce and preliminary; however, there has been an expansion of cultivation of j. curcas in colombia, attaining a high presence in the areas of guajira, llanos orientales and some areas in the warm valleys of the upper magdalena (campuzano, 2008). this increase in the cultivated area has generated a demand for information on the fertilizer needs of this plant for macroand micronutrients; however, this information is currently absent in colombia. the fertilizer recommendations of a crop depend on the nutritional demands of the plants in the phases of vegetative and reproductive development, the efficient use of the applied fertilizers, and the nutrients supplied by the soil (ica, 1992). therefore, the aim of this study was to determine the response in the production of fruits and seeds, seed oil content and oil quality of the j. curcas m-3 genotype fertilized with different doses of nitrogen and potassium in the soil and climate conditions of espinal, tolima, colombia. 257montenegro r., magnitskiy, and henao t.: effect of nitrogen and potassium fertilization on the production and quality of oil in jatropha curcas l. ... materials and methods experimental site conditions the study was established at the nataima research center of corpoica (espinal, department of tolima, colombia) located at 4°11’14” n and 74°57’22” w, with an altitude of 371 m, average temperature of 28°c, relative air humidity of 70%, and annual precipitation of 1,270 mm; according to holdridge (1967), this area is classified as tropical dry forest (bs-t). during the establishment of the experiment in the field in may, june, and july of 2012, an average temperature of 27.8°c and relative air humidity above 75% were registered; the transplanting in the field was carried out in may 2012 taking into consideration the start of the rainy season. comparing the average rainfall for the region in this period with the averages of the last 30 years, the rainfall was slightly lower in the season of crop establishment, accentuating the dry period between the months of june and september 2012 (tab. 1). however, this factor might not be considered limiting for normal crop development because the experimental area had supplemental irrigation and the application of two surface irrigations was necessary, with each one equivalent to 35 mm of precipitation. during the first half of 2013, rainfall higher than the historical average occurred in march, april and may; during this period, the plants had an increased production of new vegetative and reproductive structures. for the second half of 2013, rainfall below historical averages was recorded during the months of september and october (tab. 1). the soil, where the plants were established, had an arable depth that exceeded 1 m, sandy loam texture, with good external drainage. the content of total soil nitrogen was low, with nitric and ammonia contents that corresponded to 2.26 and 2.03 mg kg-1, respectively. the main properties of the soil are presented in tab. 2. plant growth and fertilization treatments the study started in february 2012 with plant establishment in the nursery. the seeds of the elite m-3 genotype used for the experiment were obtained through the breeding program of j. curcas developed by the corpoica in 2006. the seedlings grew in 32 x 12 cm black plastic bags with a capacity of 4 kg of substrate under shade cloth, ensuring 60% shade. one seed was planted per bag with a total of 1,500 planted bags. the substrate was prepared with sandy loam soil, burned rice husks, and organic compost mixed at a 2:1:1 ratio (w/w), respectively, and had a 5.5 ph, 4.1% organic matter, 67.7 mg kg-1 of available phosphorus, table 1. climatic variables in the area of espinal (colombia) during the establishment and growth of j. curcas plants (years 2012 and 2013) and historical values of average precipitation for the region recorded in the last 30 years. month relative air humidity (%) temperature (°c) monthly precipitation (mm) 2012 2013 2012 2013 2012 2013 mean 1980-2010 january 68.60 71.02 28.40 27.81 45.2 50.1 73.23 february 73.70 75.15 28.90 27.99 73.8 80.5 89.41 march 76.20 75.39 27.20 28.16 94.8 182.3 116.8 april 68.23 69.31 27.74 28.06 143.8 140.1 132.9 may 78.68 84.57 27.81 28.02 167.8 215.7 186.3 june 74.54 71.83 27.99 27.87 59.1 103.6 74.6 july 76.84 73.85 28.63 27.54 86.6 57.7 61.5 august 68.82 71.19 28.01 27.77 57.9 80.6 52.8 september 83.74 76.02 27.02 28.95 89.5 54.0 125.5 october 75.45 76.67 27.92 27.60 128.5 112.7 151.8 november 68.07 79.04 27.02 27.80 193.5 148.9 118.4 december 71.19 74.82 28.16 26.90 96.3 87.8 83.2 table 2. chemical properties and texture of soil horizons in the experimental area where j. curcas l. plants were established at the nataima experimental center (corpoica) in espinal (colombia). horizon texture ph ec (ds m-1) om (%) ca mg k na p s fe cu mn zn b (cmolc kg -1) (mg kg-1) ap sl 6.3 0.27 1.21 4.7 1.12 0.24 0.13 39.8 2,6 35 1.27 2.5 0.14 0.2 bw1 sl 6.7 0.18 1.03 5.5 2.10 0.28 0.11 44.2 1.2 23 2.76 1.5 1.10 0.4 bw2 sl 6.4 0.17 1.00 3.4 0.82 0.18 0.08 37.8 1.4 19 1.35 2.1 0. 18 0.1 ap: 0-18 cm, bw1: 18-35 cm, bw2: 35-70 cm. sl, sandy loam; ec, electric conductivity; om, organic matter. 258 agron. colomb. 32(2) 2014 and 0.55 cmol kg-1 of available potassium. the irrigation was applied 2 times per week. eight days after germination, the cloth shade was removed and the seedlings were given free sun exposure. weed control was done manually and phytosanitary controls for pests and/or diseases were not required. the transplanting to soil in the field was done when the plants reached an average height of 30 cm and developed 5-6 true leaves (40-45 d after sowing) and at a distance of 2 m between the rows and 3 m between the plants. twelve fertilization treatments with different doses of nitrogen and potassium fertilizers were evaluated under a randomized complete block design with four replicates and 24 plants per plot and one edge row, for a total of 1,666 plants/ha, with 1,184 plants used for variable evaluation. the fertilizer treatments were combined in a factorial matrix design (32) and included control treatments for each potassium or nitrogen dose and an absolute control (tab. 3). the nitrogen and potassium fertilizer doses were established taking into account the results of the studies performed by kalannavar (2009), who reported that applications of 100 kg n, 100 kg p2o5 and 150 kg k2o ha-1 per year in poor soils significantly increased seed yields of jatropha up to 3,937 kg ha-1. patil and parameshwarappa (2007) reported significant increases in plant height, stem base diameter, number of branches, and seed yield up to 1,475 kg ha-1 year with the application of 80:80:80 kg ha-1 n:p2o5:k2o. considering these references as estimates for j. curcas demands for n and potassium and using nutrient availability from the soil (tab. 2), fertilizer doses for n between 50 and 150 kg ha-1 and for potassium between 60 and 180 kg ha-1 were established. the n and k were applied as urea and potassium chloride, respectively, in the ring matter across the root zone at a distance between 30 and 40 cm from the trunk and covered with soil. other mineral nutrients (p, ca, mg, s, and micronutrients) were applied prior to the transplanting by mixing them with the soil removed from the hole with the same dose for all the treatments, which were calculated taking into account the results of soil analysis (ica, 1992). the total dose of fertilizers was fractioned in each treatment and the fertilization was performed every three months starting one month after seedling transplanting to the field. weed control at the early stages (first 6 months) of the field experiment was performed manually around the plants between the rows. no pest control was performed during the course of the experiment. mature fruits were harvested periodically on a monthly basis for 9 months starting from december 2012 to august 2013. variables evaluated fruit and seed yield, total oil contents in seeds to evaluate the fruit and seed production, five plants of each of the 48 experimental units were assessed monthly. after the harvest, the fruits were weighed and air dried in shade, the seeds were removed, weighed and dried to 14% moisture and packed in paper bags and preserved at a temperature of 17°c. to evaluate the total oil content in the seeds, whole seeds were air dried and subjected to drying in an oven at 70°c for 72 h to constant weight, then ground with a mill for particles smaller than 2 mm. the oil content was determined according to nielsen (2003), taking approximately 20 g of seeds placed in cellulose thimbles (filters no. 84). then, the thimbles with samples were placed in a soxhlet extraction device for 6 h continuous, using 250 ml of benzine as a solvent with a density of 0.640-0.655, fixed residue of 0.002%, maximum 0.02% water content and boiling point of 55-75°c. extracted fatty acids were collected and stripped of the solvent by evaporation using rotary evaporation equipment (digital rotovapor heidolph-4011, heidolph instruments gmbh & co, germany) at 60°c to eliminate the excess solvent present in the samples. the oil extracted from the seeds was weighed and stored in amber glass jars at 18°c. the amount of oil in the seeds was calculated on a seed dry basis (kg of oil dry matter per 100 kg of seeds). oil contents in seeds through mechanical extraction air dried whole seeds were subjected to drying in an oven at 70°c for 72 h to constant weight. the oil content was table 3. fertilization treatments consisting of combinations of n and potassium doses for the first 18 months of growth of j. curcas in the soil of the nataima research center (corpoica) in espinal (colombia). treatment nitrogen potassium (kg ha-1) 50n;60k 50 60 50n;120k 50 120 50n;180k 50 180 100n;60k 100 60 100n;120k 100 120 100n;180k 100 180 150n;60k 150 60 150n;120k 150 120 150n;180k 150 180 nitrogen control 0 120 potassium control 100 0 absolute control 0 0 259montenegro r., magnitskiy, and henao t.: effect of nitrogen and potassium fertilization on the production and quality of oil in jatropha curcas l. ... determined in a sample of approximately 150 g placed in canvas filter bags cf-16 and extracted using a hydraulic press (pr-m-a-40 cm, c-genpar) with a capacity of 10 t pressure and resistance to heating at 90°c, pressing time of 10 and 5 min of re-pressing. the extracted oil was collected in amber glass jars. the amount of oil in the seeds was calculated on a dry basis (kg of oil dry matter per 100 kg of seeds). these samples were stored at 17°c for subsequent analysis of the percentage and composition of fatty acids. fatty acid profile in seeds the samples obtained from physical extraction were used and the analysis was performed by the official method of the european commission (1991) for determining the fatty acid methyl esters (fame) using gas chromatography: perkin elmer auto system 9000 (gc) equipped with fid and a capillary column of fused silica sptm-2380 (60 m x 0.25 mm x 0.2 m thick film). the detector and the injector temperatures were 260 and 250°c, respectively. the carrier gas was hydrogen. the column was programmed to a temperature of 165°c for 45 min, followed by a rate of 7.5°c per min to 230°c, an isotherm for 15 min, a second rate of 10°c per min up to 250°c, and a final isotherm of 20 min. the identification of the different fatty acids was performed by comparison of retention times of fame standards (glc-10-1891 fame mix 1amp, sigma-aldrich) analyzed under the same conditions. the results were expressed as the percentage of each peak area relative to total area. the samples were analyzed for each of the 12 treatments with three replicates for each fertilization treatment. statistical analysis analysis of variance (anova) was performed using the sas v. 6. the means comparisons were obtained using a tukey test at a probability level p≤0.01. results and discussion fruit and seed yields significant differences in fruit and seed production of the j. curcas plants with different fertilization treatments were observed (tab. 4), with the highest fruit production, 8,805.8 kg ha-1, and seed yield of 4,764 kg ha-1 obtained with the application of nitrogen 150 kg ha-1 + 120 kg ha-1 of k. the lowest yield was observed with 120 kg ha-1 of k and no nitrogen application (nitrogen control) and corresponded to 4,571 kg ha-1 of fruit and 2,430 kg ha-1 of seed yields. in nitrogen control, the fruit production was only 51% of the fruit yield obtained in 150n;120k, whereas the fruit yields in nitrogen control were similar to the yields in the absolute control without fertilization (absolute control). the low yields in nitrogen control can be explained by a deficiency of nitrogen and indicate a high demand of j. curcas for nitrogen for seed/fruit production. nitrogen deficiency could also impose a low demand of plants for other nutrients, such as p, k, s, ca and mg, since the organs limited in nitrogen may not provide high sink strength (mengel and kirkby, 1987; akbarian et al., 2010). furthermore, in nitrogen control (no nitrogen application), a calcium and/ or magnesium deficiency in the plants might have been induced by the application of potassium. although the calcium and magnesium contents in j. curcas plants were not measured in this experiment, the absorption rate of these minerals can be greatly restricted by competition with other cations, such as potassium (marschner, 1997). the low yields in absolute control (tab. 4) were related to the low nitrogen contents in the soil determined at the time of establishment of the experiment, indicating a marked deficiency of this element and a misbalance in the relations between the macronutrients available in the soil. the j. curcas plants in the absolute control were smaller as compared to the plants in the other treatments and developed visual symptoms of nitrogen deficiency in the leaves. the absence of nitrogen in soil can severely reduce plant height, stem diameter, and leaf formation in j. curcas, resulting in visible symptoms of nitrogen deficiency (marrone, 2009); according to furoc-paelmo et al. (2012), plant height in j. curcas is positively correlated with the contents of nitrogen in soil. the trend that could be observed in tab. 4 indicates that high yields occurred in treatments with higher doses of n. the treatment 150n;120k, with the highest fruit yield, was obtained with a n:k ratio in the fertilizer equal to 1:0.8, suggesting that, in the vegetative stage and at the early stages of reproductive development, j. curcas absorbed a higher amount of n than k. this is consistent with the assertions of malavolta (1987) that trees/shrubs can absorb a large amount of nitrogen at the stage of vegetative growth because leaves and branches act as sinks for carbohydrates that are further re-translocated to fruits in the production stage. it is worth mentioning that the results in our study were obtained with j. curcas plants that did not reach their maximum production stage. at the same time, the ratio between the elements extracted by the plants depends on different factors and varied with the plant age. in woody plants, trunk and branch biomass increases with age, so potassium extraction increases and the ratio between the extracted n and k by the tree could be changed towards the high accumulation of potassium (taiz and zeiger, 260 agron. colomb. 32(2) 2014 2006). additionally, j. curcas is a deciduous species, and the demands of n and k in these plants could depend, among other factors, on defoliation rates and rates of new leaf formation, contents of n and k in abscised leaves, and patterns of n and k recycling from old leaves (millard and grelet, 2010). total oil content in seeds no statistically significant differences in the percentages of seed oil contents were observed among the treatments (tab. 5). the percentages of seed oil, oscillating between 37.2 and 40.1%, were consistent with those obtained in the studies in other regions of the world. islam et al. (2012) assessed the content of j. curcas seed oil in 21 accessions collected in malaysia, borneo, india, indonesia, cape verde, south africa, philippines, vietnam, and thailand, where contents varied from 40.0% in materials from malaysia to 48.4% in vietnam. in another study on the variability of 82 accessions of j. curcas in five zones of peninsular india, the oil content ranged from 31.5 to 45.5% and the level of unsaturated fatty acids in oils ranged from 75.5 to 85% (bhagat et al., 2011). a higher oil content of 61 to 64% in j. curcas seeds was reported by emil et al. (2010) in materials from malaysia, indonesia, and thailand. the highest oil yield, 1,903.3 kg ha-1, in this experiment was obtained in 150n;120k, corresponding to the application of 150 kg ha-1 of n + 120 kg ha-1 of k; the lowest oil yield, 947.6 kg ha-1 , was observed in nitrogen control, corresponding to the application of 120 kg ha-1 k without a nitrogen application; the last treatment had an oil yield lower than that obtained in the unfertilized control (tab. 5). this could be explained as a result of low nitrogen absorption by the plants since they did not receive nitrogen fertilizer. also, an application of potassium fertilizer might only have induced a deficiency of calcium and/or magnesium since these elements are antagonistic during absorption by the roots. table 4. fruit and seed yields of j. curcas at different levels of nitrogen and potassium fertilization. treatment doses of nitrogen and potassium (n+k, kg ha-1) fruit production (kg ha-1) seed production (kg ha-1) 150n;120k 150 + 120 8805.8 a 4746.0 a 100n;120k 100 + 120 7718.0 ab 4198.8 ab 150n;180k 150 + 180 7649.3 ab 4100.3 ab 150n;60k 150 + 60 7503.3 ab 4061.5 ab 50n;60k 50 + 60 7271.5 ab 3880.0 ab potassium control 100 + 0 7262.0 ab 3823.0 ab 100n;60k 100 + 60 7044.3 b 3781.8 b 100n;180k 100 + 180 6962.5 b 3751.5 b 50n;180k 50 + 180 6693.5 bc 3636.0 bc 50n;120k 50 + 120 6601.0 bc 3542.5 bc absolute control 0 + 0 5155.5 cd 2765.3 cd nitrogen control 0 + 120 4571.8 cd 2430.3 d means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.01). table 5. total oil content in the seeds of j. curcas at different levels of nitrogen and potassium fertilization. treatment doses of nitrogen and potassium (n+k, kg ha-1) oil contents in seeds (%) production of oil (kg ha-1) 150n;120k 150 + 120 40.1 a 1903.3 a 100n;120k 100 + 120 38.6 a 1622.4 ab 150n;180k 150 + 180 38.5 a 1578.3 ab 150n;60k 150 + 60 39.7 a 1608.0 ab 50n;60k 50 + 60 38.0 a 1457.2 bc potassium control 100 + 0 38.8 a 1504.1 b 100n;60k 100 + 60 37.9 a 1447.3 bc 100n;180k 100 + 180 37.2 a 1396.7 bc 50n;180k 50 + 180 38.4 a 1398.8 bc 50n;120k 50 + 120 39.9 a 1416.7 bc absolute control 0 + 0 38.8 a 1073.8 cd nitrogen control 0 + 120 38.7 a 947.6 d means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.01). 261montenegro r., magnitskiy, and henao t.: effect of nitrogen and potassium fertilization on the production and quality of oil in jatropha curcas l. ... the accumulation of nutrients in different organs (stems, leaves, f lowers, and fruits) and tissues provides an important background to estimate the nutritional needs of plants and serves as a basis to determine the amount of nutrients to be supplied to plants through fertilization (laviola and dias, 2008). in this experiment, the treatment that resulted in the highest oil yield was obtained with a n:k ratio in the fertilizer equal to 1.0:0.8, indicating a higher demand of j. curcas plants for nitrogen than for potassium. nitrogen is an element that is linked to the formation of amino acids, amides, peptides and amines and its assimilation is closely related to the formation of seeds (mengel and kirkby, 1987). these photoassimilates are translocated to fruits and constitute part of proteins and fatty acids accumulated in seeds. according to laviola and dias (2008), n:k ratios in j. curcas plants are equal to 2.3:1 in leaves and 1.4:1 in fruits, which indicates that, in the production stage, the plants have an increased demand for potassium. at the same time, the accumulation of nitrogen in j. curcas seeds is superior to that of other macronutrients since the seed cake of j. curcas contains about 4.6-6.0% n, 2.6-3.0% p, 1.0-1.4% k, 1.3% mg, and 0.7% ca (lieth, 1975; chikpah and demuyakor, 2013). fatty acid composition the content of saturated and unsaturated fatty acids in the j. curcas seeds is presented in tab. 6, expressed as a percentage in weight by weight ratio (w/w). the seed oil had a high proportion of unsaturated fatty acids of 78.07%, while saturated fatty acids were present in smaller amounts of 21.48% (tab. 6). oleic fatty acid (c 18:1), with an average content of 47.54%, and linoleic acid (c 18:2), with 29.91%, were the principal ones in the composition of the fatty acids, while saturated fatty acids had lower contents, with palmitic (c 16:0) and stearic (c 18:0) acids being the more representative ones with 13.39 and 7.26%, table 6. fatty acid composition (%) of seed oil of j. curcas ecotype m-3 at different levels of nitrogen and potassium fertilization at the nataima experimental center (corpoica) in espinal (colombia). fatty acid 50n;60k 50n;120k 50n;180k 100n;60k 100n;120k 100n;180k saturated (c-0) 21.01 21.04 21.16 21.08 21.09 21.15 myristic (14-0) <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 palmitic (16-0) 13.46 13.45 13.51 13.54 13.48 13.5 margaric (17-0) 0.11 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 stearic (18-0) 7.23 7.26 7.34 7.24 7.23 7.27 araquidic (20-0) 0.21 0.2 0.21 0.2 0.2 0.21 behenic (22-0) <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 lignoceric (24-0) <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 monounsaturated (c-1) 47.92 47.84 48.11 48.8 48.33 47.46 palmitoleic (16-1) 0.8 0.8 0.8 0.81 0.8 0.78 oleic (18-1) 47.12 47.04 47.31 47.99 47.53 47.66 eicosenoic (20-1) <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 polyunsaturated (c-2) 30.34 30.46 30.17 30.16 30.62 30.23 linoleic (18-2) 30.13 30.25 29.96 29.94 30.41 30.02 linolenic (18-3) 0.21 0.21 0.21 0.22 0.21 0.21 fatty acid 150n;60k 150n;120k 150n;180k nitrogen control potassium control absolute control saturated (c-0) 21 20.99 20.94 20.79 20.78 20.75 myristic (14-0) <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 palmitic (16-0) 13.4 13.43 13.3 13.25 13.23 13.2 margaric (17-0) 0.1 0.11 0.11 0.11 0.1 0.11 stearic (18-0) 7.27 7.25 7.32 7.23 7.26 7.23 araquidic (20-0) 0.22 0.2 0.21 0.2 0.2 0.21 behenic (22-0) <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 lignoceric (24-0) <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 monounsaturated (c-1) 47.2 48.46 48.22 48.23 48.43 48.94 palmitoleic (16-1) 0.76 0.76 0.76 0.76 0.76 0.77 oleic (18-1) 47.4 47.7 47.46 47.47 47.67 48.17 eicosenoic (20-1) <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 polyunsaturated (c-2) 30.4 30.32 30.11 29.48 29.87 29.37 linoleic (18-2) 30.2 30.11 29.9 29.26 29.66 29.17 linolenic (18-3) 0.21 0.21 0.21 0.22 0.21 0.2 see abbreviations in tab. 3. 262 agron. colomb. 32(2) 2014 respectively. therefore, j. curcas seed oil can be classified as oleic-linoleic, which agrees with the results obtained by akbar et al. (2009) and rodrigues et al. (2013), who also confirmed that unsaturated oleic and linoleic fatty acids predominate in j. curcas oil. likewise, emil et al. (2010) reported that j. curcas seed oil contains a high percentage of the unsaturated fatty acids oleic (42.4 to 48.8%) and linoleic (28.8 to 34.6%) and a low percentage of the saturated fatty acids palmitic (13.2 to 14.5%) and stearic (7.0 to 7.7%) in materials obtained from malaysia, indonesia, and thailand. the accessions of j. curcas grown in nepal contained approximately 80% unsaturated fatty acids with 46% oleic and 32% linoleic acids (chhetri et al., 2008). this information differs from the results reported by pedraza and cayón (2010) who demonstrated that linoleic acid had the highest content reaching 42.7% on average and that oleic acid only reached 33.7%. the oil content in seeds and its composition are influenced by the accession or ecotype and the conditions of climate and soil where the crop is grown (pedraza and cayón, 2010; rodrigues et al., 2013). stress conditions, such as low temperatures, drought or nutrient deficiencies could increase the contents of saturated fatty acids in plant oils (taiz and zeiger, 2006; upchurch, 2008). according to european standard en 14214, a quality biodiesel, among other characteristics, includes a linolenic acid content in the oil lower than 12% and a cetane number higher than 51 (ramos et al., 2009). cetane number is employed as a parameter of diesel fuel quality related to the ignition delay time and combustion quality; a high cetane number ensures good fuel ignition properties and lowers the formation of smoke (ramos et al., 2009). the cetane number in j. curcas seed oil is 40-45 (kumar and sharma, 2008) and linearly increases with an increase in the contents of unsaturated fatty acids (ramos et al., 2009). the high contents of unsaturated fatty acids provide a higher quality j. curcas oil for processing into biodiesel through the process of trans-esterification as it requires lower temperatures for the process, but may present higher oxidation in the short-term (pedraza and cayón, 2010). likewise, j. curcas oil, as compared with palm oil, (elaeis guineensis) has advantages because palm oil contains about 50% unsaturated fatty acids, being less effective in the trans-esterification process (habib, 2000). for all fatty acids measured in the j. curcas seed oil in this experiment, no statistically significant differences in the application of different levels of nitrogen and potassium fertilization were found. the higher contents of oleic fatty acid were found in the seed oil of the control plants without fertilization (absolute control) and 100 kg ha-1 of n and 60 kg ha-1 of k (100n;60k), which averaged 48.17 and 47.99% oil, respectively; these values were slightly higher than the amounts obtained with the other fertilizer treatments. the content of oleic fatty acid obtained in 50 kg ha-1 of nitrogen + 120 kg ha-1 k (50n;120k), was 47.04%, the lowest percentage in comparison with other treatments (fig. 1a). the plants that received fertilization corresponding to the application of 100 kg ha-1 of n + 120 kg ha-1 of k (100n;120k) had the highest average content of linoleic acid, 30.41%, slightly higher than the amounts of linoleic acid obtained with the other fertilization treatments. at the same time, the plants that received no fertilizer had the lowest percentage (29.17%) of this fatty acid (fig. 1b). in relation to saturated fatty acids, the higher levels of palmitic acid were registered for plants receiving applications of 100 kg ha-1 of n and 60 kg ha-1 of k (100n;60k); 13.54% was slightly higher than the amounts obtained o le ic a ci d (% ) a b li no le ic a ci d (% ) 46.4 46.6 46.8 47.0 47.2 47.4 47.6 47.8 48.0 48.2 48.4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 fertilization treatmentsfertilization treatments 28.5 29.0 29.5 30.0 30.5 31.0 figure 1. percentages of the fatty acids oleic (a) and linoleic (b) in the seeds of j. curcas ecotype m-3 treated with different levels of nitrogen and potassium fertilizers. doses of nitrogen and potassium (n+k, kg ha-1): 1, 150 + 120; 2, 100 + 120; 3, 150 + 180; 4, 150 + 60; 5, 50 + 60; 6, 100 + 0; 7, 100 + 60; 8, 100 + 180; 9, 50 + 180; 10, 50 + 120; 11, 0 + 0; 12, 0 + 120. 263montenegro r., magnitskiy, and henao t.: effect of nitrogen and potassium fertilization on the production and quality of oil in jatropha curcas l. ... with the other fertilizer treatments. the lowest percentage (13.2%) of this fatty acid was obtained in the seed oil from the unfertilized control plants (absolute control) (fig. 2a). the highest content of stearic acid was found in the seed oil from the plants receiving 50n;180k and 150n;180k, with averages of 7.34 and 7.33%, respectively, which were statistically equal but slightly higher than the percentages obtained in the other fertilization treatments. the percentage of stearic fatty acid in the seed oil from the control plants without fertilization (absolute control) was 7.23%, the lowest percentage compared to the ones in the fertilization treatments (fig. 2b). conclusions the fertilization of j. curcas plants with nitrogen and potassium at a dose of 150 + 120 kg ha-1 increased fruit and seed production by more than 90%, as compared with the unfertilized control, and represents an almost two-fold increase in oil production that rose from 947 up to 1,900 kg ha-1. fertilization with n and k improved the yield of vegetable oil in j. curcas, increasing the total number of fruits and seeds produced per plant, but did not affect the oil content in the seeds, which presented oil contents ranging from 38.7 to 40.1% (w/w) without presenting statistically significant differences due to the effect of fertilizations. these oils were rich in unsaturated fatty acids such as oleic acid (≈ 47%) and linoleic acid (≈ 29%). a high level of oleic fatty acid was present in the oils of seeds from the unfertilized control plants and plants with applications of 100 kg ha-1 of n and 60 kg ha-1 of k, averaging about 48%. the lowest level oleic fatty acid content occurred when a low nitrogen and potassium ratio 1:2.4 was applied respective to the doses of 50 kg ha-1 of n + 120 kg ha-1 of k. the content of the saturated fatty acids palmitic and stearic were low, ranging from 13.4 to 7.26%, respectively, making these oils profitable for biodiesel production. acknowledgements the authors express their gratitude to the nataima research center (corpoica) and its facilities for the development of this research. we also thank dr. fernando campuzano and dr. eduardo barragan and are grateful for the financial support of this project and also to research assistant mr. gentil garcia for his excellent assistance in data measurements in this study. literature cited abhilash, p.c., p. srivastava, s. jamil, and n. singh. 2011. revisited jatropha curcas as an oil plant of multiple benefits: critical research needs and prospects for the future. environ. sci. pollut. res. 18, 127-131. achten, w.m.j., l. verchot, y.j. franken, e. mathijs, v.p. singh, r. aerts, and b. muys. 2008. jatropha bio-diesel production and use. biomass bioener. 32, 1063-1084. achten, w.m.j., w.h. maes, r. aerts, l. verchot, a. trabucco, e. mathijs, v.p. singh, and b. muys. 2010. jatropha: from global hype to local opportunity. j. arid. environ.74, 164-165. akbar, e., y. zahira, k. siti kartom, i. manal, and s. jumat. 2009. characteristic and composition of jatropha curcas oil seed from malaysia and its potential as biodiesel feedstock. eur. j. sci. res. 29, 396-403. akbarian, m.m., n. modafebehzadia, and m.a. bagheripoura. 2010. study of fertilizer (npk) effects on yield and triglycerids in jatropha (jatropha curcas). plant ecophysiol. 2, 169-172. p al m iti c ac id ( % ) a b s te ar ic a ci d (% ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 fertilization treatmentsfertilization treatments 13.0 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 7.16 7.18 7.20 7.22 7.24 7.26 7.28 7.30 7.32 7.34 7.36 figure 2. percentages of the fatty acids palmitic (a) and stearic (b) in the seeds of j. curcas ecotype m-3 treated with different levels of nitrogen and potassium fertilizers. doses of nitrogen and potassium (n+k, kg ha-1): 1, 150 + 120; 2, 100 + 120; 3, 150 + 180; 4, 150 + 60; 5, 50 + 60; 6, 100 + 0; 7, 100 + 60; 8, 100 + 180; 9, 50 + 180; 10, 50 + 120; 11, 0 + 0; 12, 0 + 120. 264 agron. colomb. 32(2) 2014 aregheore, e.m., k. becker, and h.p.s. makkar. 2003. detoxification of a toxic variety of jatropha curcas using heat and chemical treatments, and preliminary nutritional evaluation with rats. south pac. j. nat. sci. 21, 50-56. azam, m.m., a. waris, and n.m. nahar. 2005. prospects and potential of fatty acid methyl esters of some non-traditional seed oils for use as biodiesel in india. biomass bioener. 29, 293-302. banković-ilić, i.b., s.o. stamenković, and v.b. veljković. 2012. biodiesel production from non-edible plant oils. renew. sustain. ener. rev. 16, 3621-3647. bhagat, r.b., s.p. taware, a.m. chavan, and d.k. kulkarni. 2011. physico-chemical analysis, nmr spectroscopy and gas chromatographic studies of jatropha curcas l. germplasm. j. amer. oil chem. soc. 88, 337-340. brittaine, r. and n. lutaladio. 2010. jatropha: a small-holder bioenergy crop. the potential for pro-poor development. integrated crop management no. 8. fao, rome. campuzano, f. 2008. programa jatropha colombia. genética, agronomía, poscosecha y desarrollo agroindustrial del piñon en colombia (2008-2012). rev. innov. cambio tecnol. 7, 64-68. chhetri, a.b., m.s. tango, s.m. budge, k.c. watts, and m.r. islam. 2008. non-edible plant oils as new sources for biodiesel production. int. j. molec. sci. 9, 169-180. chikpah, s.k. and b. demuyakor. 2013. evaluation of nutritional and antinutritional composition of meals of jatropha curcas seeds/kernels obtained from four different agro-climatic areas of ghana. scient. j. agric. 2, 36-46. emil, a., z. yaakob, m.n.s. kumar, j.m. jahim, and j. salimon. 2010. comparative evaluation of physicochemical properties of jatropha seed oil from malaysia, indonesia and thailand. j. amer. oil chem. soc. 87, 689-695. francis, g., r. edinger, and k. becker. 2005. a concept for simultaneous wasteland reclamation, fuel production, and socioeconomic development in degraded areas in india: need, potential and perspectives of jatropha plantations. nat. resour. forum 29, 12-24. foidl, n., g. foid, m. sanchez, m. mittelbach, and s. hackel. 1996. jatropha curcas l. as a source for the production of biofuel in nicaragua. bioresour. technol. 58, 77-82. furoc-paelmo, r., r.g. visco, w.m. carandang, a.s.a. castillo, and r.v.o. cruz. 2012. relationship of jatropha curcas l. growth parameters with soil and microclimatic factors in varying short rotation-based agroforestry system. philip. j. crop sci. 37, 76-87. goel, g., h.p.s. makkar, g. francis, and k. becker. 2007. phorbol esters: structure, bio-logical activity, and toxicity in animals. int. j. toxicol. 26, 279-288. habib, f. 2000. kernel-specific dna clones encoding three different isoforms of seed storage protein glutelin from oil palm elaeis guineensis. plant sci. 160, 913-923. harinder, p.s.m. and k. becker. 2009. jatropha curcas, a promising crop for the generation of biodiesel and value-added coproducts. eur. j. lipid sci. technol.111, 773-787. holdridge, l.r. 1967. ecología basada en zonas de vida. tropical science center, san jose. ica, instituto colombiano agropecuario. 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación. manual de asistencia técnica no. 25. bogota. islam, a.k.m.a., z. yaakob, n. anuar, s.r.p. primandari, and m. osman. 2012. physiochemical properties of jatropha curcas seed oil from different origins and candidate plus plants (cpps). j. amer. oil chem. soc. 89, 293-300. kalannavar, v.n. 2009. effect of major nutrients on growth and yield of jatropha curcas l., karnataka, j. agric. sci. 22, 1095-1096. kumar, a. and s. sharma. 2008. an evaluation of multipurpose oil seed crop for industrial uses (jatropha curcas l.): a review. indust. crops prod. 28, 1-10. laviola, b.g. and l.a.d. dias. 2008. teor e acúmulo de nutrientes em folhas e frutos de pinhão-manso. rev. bras. ciênc. solo, 32, 1969-1975. lieth, h. 1975. primary productivity of the major vegetation units of the world. pp. 64-87. in: lieth, h. and r.k. whittaker (eds.). primary productivity of the biosphere, springer, berlin. makkar, h.p.s. and k. becker. 2009. jatropha curcas l, a promising crop for the generation of biodiesel and value-added coproducts. eur. j. lipid sci. technol. 111, 773-787. malavolta, e. 1987. fertilidade dos solos da amazônia. p. 374-416. in: vieira, l.s., p.c.t.c. santos (eds.) amazônia: seus solos e outros recuraos naturais. agronômica ceres, san pablo, brazil. marrone, j. 2009. efecto de deficiencias nutricionales en el cultivo de piñón (jatropha curcas). undergraduate thesis. escuela agrícola panamericana (zamorano), honduras. marschner, h. 1997. mineral nutrition of higher plants. hohenheim, stuttgart, germany. pp. 263-297. mengel, k. and e.a. kirkby. 1987. principles of plan nutrition. i.p.i. bern, switzerland. millard, p. and g. grelet. 2010. nitrogen storage and remobilization in trees: ecophysiological relevance in a changing world. tree physiol. 30, 1083-1095. nielsen, s. 2003. food analysis laboratory manual. 2nd ed. kluwer academic; plenum, publishers, west lafayette, in. pp. 37-42. openshaw, k. 2000. a review of jatropha curcas l: an oil plant of unfulfilled promise. biomass bioener. 19, 1-15. pal, a., v.s. negi, s. khanal, and d. borthakur. 2012. immunodetection of curcin in seed meal of jatropha curcas using polyclonal antibody developed against curcin-l. curr. nutr. food sci. 8, 213-219. patil, s.j. and k.g. parameshwarappa. 2007. silvicultural management of jatropha (jatropha curcas l.) under rainfed conditions. pp. 371-372. in: national seminar on changing global vegetable oil scenario: issues and challenges before india, isor, hyderabad, india. phasukarratchai, n., v. tontayakom, and c. tongcumpou. 2012. reduction of phorbol esters in jatropha curcas l. pressed meal by surfactant solutions extraction. biom. bioener. 45, 48-56. phengnuam, t. and w. suntornsuk. 2013. detoxification and antinutrients reduction of jatropha curcas seed cake by bacillus fermentation. j. biosci. bioeng. 115, 168-172. 265montenegro r., magnitskiy, and henao t.: effect of nitrogen and potassium fertilization on the production and quality of oil in jatropha curcas l. ... pedraza, e.a. and d.g. cayón. 2010. caracterización morfofisiológica de jatropha curcas l. variedad brasil cultivada en dos zonas de colombia. acta agron. 59, 30-36. ramos, m.j., c.m. fernández, a. casas, l. rodríguez, and á. pérez. 2009. inf luence of fatty acid composition of raw materials on biodiesel properties. biores. technol. 100, 261-268. rodrigues, j., i. miranda, j. gominho, m. vasconcelos, g. barradas, h. pereira, f. bianchi-de-aguiar, and s. ferreira-dias. 2013. variability in oil content and composition and storage stability of seeds from jatropha curcas l. grown in mozambique. indust. crops prod. 50, 828-837. sauerwein, m., f. sporer, and m. wink. 1993. insect-toxicity of phorbol esters from jatropha curcas seed oil. planta med. 59, a686. sengo, i., j. gominho, l. orey, m. martins, e. almeida-duarte, h. pereira, and s. ferreira-dias. 2010. response surface modeling and optimization of biodiesel production from cynara cardunculus oil. eur. j. lipid sci. technol. 112, 310-320. taiz, l. and e. zeiger. 2006. plant physiology. 5th ed. sinauer associates, sunderland, ma. upchurch, r.g. 2008. fatty acid unsaturation, mobilization, and regulation in the response of plants to stress. biotechnol lett. 30, 967-977. verrastro, f. and s. ladislaw. 2007. providing energy security in an interdependent world. wash. quart. 30, 95-104. zahawi, r.a. 2005. establishment and growth of living fence species: an over-looked tool for the restoration of degraded areas in the tropics. rev. ecol. 13, 92-102. received for publication: 19 january, 2015. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.48412 1 tropical forages, centro internacional de agricultura tropical (ciat). cali (colombia). j.c.jimenez@cgiar.org 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) agronomía colombiana 33(1), 20-28, 2015 influence of soil fertility on waterlogging tolerance of two brachiaria grasses influencia de la fertilidad del suelo en la tolerancia a inundación en dos pastos de brachiaria juan de la cruz jiménez1, juan andrés cardoso1, david arango-londoño1, gerhard fischer2, and idupulapati rao1 abstract resumen as a consequence of global warming, rainfall is expected to increase in several regions around the world. this, together with poor soil drainage, will result in waterlogged soil conditions. brachiaria grasses are widely sown in the tropics and, these grasses confront seasonal waterlogged conditions. several studies have indicated that an increase in nutrient availability could reduce the negative impact of waterlogging. therefore, an outdoor study was conducted to evaluate the responses of two brachiaria sp. grasses with contrasting tolerances to waterlogging, b. ruziziensis (sensitive) and b. humidicola (tolerant), with two soil fertility levels. the genotypes were grown with two different soil fertilization levels (high and low) and under well-drained or waterlogged soil conditions for 15 days. the biomass production, chlorophyll content, photosynthetic efficiency, and macro(n, p, k, ca, mg and s) and micronutrient (fe, mn, cu, zn and b) contents in the shoot tissue were determined. significant differences in the nutrient content of the genotypes and treatments were found. an increase of redoximorphic elements (fe and mn) in the soil solution occurred with the waterlogging. the greater tolerance of b. humidicola to waterlogged conditions might be due to an efficient root system that is able to acquire nutrients (n, p, k) and potentially exclude phytotoxic elements (fe and mn) under waterlogged conditions. a high nutrient availability in the waterlogged soils did not result in an improved tolerance for b. ruziziensis. the greater growth impairment seen in the b. ruziziensis with high soil fertility and waterlogging (as opposed to low soil fertility and waterlogging) was possibly due to an increased concentration of redoximorphic elements under these conditions. como consecuencia del calentamiento global se prevén aumentos en las precipitaciones de algunas regiones alrededor del mundo. esto, unido a malos drenajes de los suelos, provoca condiciones de encharcamiento. las pasturas de brachiaria son sembradas ampliamente en los trópicos americanos y periódicamente están expuestas a condiciones de anegamiento. se ha demostrado que en condiciones de anegamiento, un aumento en la disponibilidad de nutrientes puede aumentar la producción de biomasa de las plantas. por este motivo se condujo un estudio para evaluar las respuestas de dos genotipos de brachiaria contrastantes por su tolerancia a inundación: b. ruziziensis (sensible) y b. humidicola (tolerante). los genotipos crecieron en suelo con dos niveles contrastantes de fertilidad (alta y baja) y en condiciones de drenaje o anegamiento durante 15 días. producción de biomasa, contenido de clorofila, eficiencia fotosintética y contenido de macro (n, p, k, ca, mg y s) y micro nutrientes (fe, mn, cu, zn y b) en parte aérea fueron determinados. diferencias estadísticas en el contenido de nutrientes entre los diferentes genotipos y tratamientos fueron encontradas. así mismo, se presentó un incremento en los elementos redoximórficos (fe y mn) en suelos anegados. la gran tolerancia de b. humidicola a suelos anegados pudo ser debida a un eficiente sistema radical capaz de tomar nutrientes (n, p, k) y excluir nutrientes potencialmente fitotóxicos (fe y mn) bajo condiciones de inundación. la mayor disponibilidad de nutrientes en suelo no aumentó la producción de biomasa en b. ruziziensis bajo condiciones de anegamiento. se observó una gran disminución de crecimiento de b. ruziziensis en suelos anegados y alta fertilidad (en comparación a baja fertilidad y anegamiento), posiblemente asociada a un aumento en la concentración de elementos redoximórficos (fe y mn) en suelos anegados. key words: tropica l pastures, adaptation, abiotic stress, nutrients. palabras clave: pasturas tropicales, adaptación, estrés abiótico, nutrientes. introduction due to global climate change, it is anticipated that rainfall will increase in magnitude and frequency (ipcc, 2007; jiang et al., 2008). the combination of high rainfall and poor drainage conditions leads to waterlogged soils (caetano and dias-filho, 2008). waterlogging in soils is a major abiotic stress that affects the growth and productivity of several plant species around the world (jackson and colmer, 2005). gas diffusion in waterlogged soils is http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.48412 mailto:j.c.jimenez@cgiar.org 21jiménez, cardoso, arango-londoño, fischer, and rao: influence of soil fertility on waterlogging tolerance of two brachiaria grasses about 10,000 times lower than in the air (colmer, 2003). the lower gas diffusion, combined with root and microorganism respiration, results in a drastic reduction of oxygen in the soil (elzenga and van veen, 2010; george et al., 2012). when there is limited soil oxygen, aerobic root respiration, energy production (kulichikhin et al., 2008) and nutrient uptake are decreased in plants (armstrong and drew, 2002). waterlogged conditions usually result in a reduced soil status, which implies a change in the availability of some redoximorphic nutrients (i.e. fe2+ and mn2+). this change in redoximorphic nutrient solubility could reach phytotoxic concentrations in plants (setter and waters, 2003) or affect the uptake of other nutrients (fageria, 2001). brachiaria grasses are widely planted in the tropics to sustain livestock production (miles et al., 2004). in several tropical zones, pastures face seasonal conditions of waterlogged soils (baruch, 1994). waterlogging could result in significant reductions of brachiaria grass production and, therefore, milk and meat production (rao et al., 2011). in the brachiaria genus, highly phenotypic variations exist, in terms of production and adaptation to several stress conditions (peters et al., 2011). for example, b. ruziziensis shows poor adaptation to waterlogged conditions but it has a high forage quality. in contrast, b. humidicola has low productivity and nutritional value for livestock, but it is waterlogging tolerant. the outstanding adaptation to waterlogged soil conditions seen in b. humidicola is mainly based on a combination of root morpho-anatomical attributes (cardoso et al., 2013, 2014). there is a lack of agronomic practices to counteract the deleterious effect of waterlogged soils in brachiaria forage grasses. some studies have indicated that tolerance to waterlogging could be improved with an increase of soil fertility (day, 1987; huang et al., 1995; xie et al., 2009). therefore, the main objective of the present study was to evaluate the responses of b. humidicola (waterlogging tolerant) and b. ruziziensis (waterlogging sensitive) under waterlogged soil conditions and grown in two different soil fertility levels (high and low). the knowledge developed here should improve our understanding of the physiological mechanisms related to adaptation to waterlogged soils and also may serve for the development of strategies aimed at reducing the negative impact of waterlogging on brachiaria grasses and on other tropical forage grasses. materials and methods plant material and growth conditions vegetative propagules from b. humidicola (ciat 679) and b. ruziziensis (br 4402) with good vigor under uniform growing conditions were selected. two vegetative propagules per genotype were planted in plastic pots (15.8 cm height, 20.0 cm outer diameter and 15.5 cm inner diameter) filled with 3.5 kg of an oxisol soil collected in the altillanura region of the llanos orientales in colombia. this soil was classified as typic haplustox isohipertermic kaolinitic (soil survey staff, 1994). the soil was mixed with sand (2:1 w/w). the soil mixture was fertilized with two levels of nutrient application (high and low), in accordance with rao et al. (1992). the plants were grown in the patio of tropical forages program of the international center for tropical agriculture ciat (cali, colombia) for 50 d. during the establishment period, the plants were irrigated daily to maintain the soil at field capacity. the nutrient application rate for the high soil fertility was (kg ha-1) 40.0 n, 50.0 p, 100.0 k, 101.0 ca, 28.4 mg, 20.0 s, 2.0 zn, 2.0 cu, 0.1 b and 0.1 mo and, for the low soil fertility, it was: (kg ha-1) 0 n, 20.0 p, 20.0 k, 47.0 ca, 14.2 mg, 10.0 s and no micronutrients. once the plants were established, the waterlogging and well-drained treatments were imposed for 15 d. in the waterlogging treatment, pots were inserted into similarly sized pots and lined with a plastic bag to prevent water leakage. during the waterlogging treatment, a water lamina of 2 cm above the soil surface was maintained throughout the experimental period. in the well-drained treatment, pots were inserted into similarly sized pots without a plastic bag and were irrigated regularly in order to maintain soil moisture of 80 – 100% of the field capacity. a complete block design with a factorial structure was used, three replications and two treatments with two sub-factors (water level “waterlogging and irrigation” and soil fertility “high and low”). the soil characteristics of the different treatments are in tab. 1. during the experiment, the average temperature was 24.4°c, with a relative humidity of 59.7%, radiation at 15.9 mj m-2 d-1 and effective sunlight at 4.1 h d-1. plant measurements the leaf chlorophyll content in the spad units (soil plant analysis development) was estimated with a spad chlorophyll meter (konica, minolta, tokyo, japan). the total 22 agron. colomb. 33(1) 2015 chlorophyll content in the leaves was first determined for b. ruziziensis and b. humidicola with cold-methanol extracted chlorophyll, using the method described by lichtenthaler and wellburn (1983) and plotted against the corresponding spad values. the spad values were converted to total chlorophyll content (mg g-1) using the following formula: chl (mg g-1) = 0.4036 (spad meter reading value) – 0.5527 (r2 = 0.93). the leaf photosynthetic efficiency (fv /́fm´) was determined using an fp100 f luorpen (photon systems instruments, drásov, czech republic). measurements of the spad and photosynthetic efficiency were performed in three fully expanded leaves after 15 d of the waterlogging treatments. fifteen days after the imposition of the treatments, green leaves were separated from the stems for determination of the green leaf area and dry weight. the green leaf area per plant was quantified using a licor-3100 (li-cor, lincoln, ne). the shoot dry mass was measured after drying the samples for 3 d at 60°c. after that, a waterlogging tolerance coefficient (wtc) was obtained following liu et al. (2010) and expressed as a percentage: wtc = mean shoot biomass under waterlogging conditions (g/plant) × 100 (1) mean shoot biomass under drained condiotions (g/plant) nutrient concentration in shoot tissue the shoot nutrient concentration was determined by the analytical services laboratory of ciat. both dry stems and dry green leaves were mixed, ground and passed through a 0.1 mm sieve. after that, the ground samples were dissolved in an acid solution (percloric-sulfuric acid). the contents of ca, mg, k, na, cu, fe, mn and zn were determined by atomic absorption spectrophotometry and the p, b and n contents by spectrometry (mackean, 1993). statistical analysis analyses of variance (anova) were performed to determine the statistical differences between the treatments and variables. additionally, post-anova were performed using the duncan test to observe differences between the treatments and genotypes. the statistical analysis was carried out using the agricolae library (mendiburu, 2014) of the statistical software r (r core team, 2012). results and discussion under waterlogged conditions and independent of the soil fertility level, the shoot biomass, green leaf area, chlorophyll content and photosynthetic efficiency of b. ruziziensis were significantly reduced (tab. 2). contrary to what was expected, the reduction of these parameters was more affected by high soil fertility and waterlogged conditions (tab. 2). independent of the soil fertility, the shoot biomass, green leaf area, chlorophyll content and photosynthetic efficiency of b. humidicola did not present significant differences with waterlogged conditions when compared to the plants grown under drained conditions (tab. 2). table 1. soil nutrient concentrations after 15 d of well-drained or waterlogged treatments under two contrasting soil fertility regimes. treatments soil fertility ca mg k n p b s cu fe mn zn (cmol kg-1) (g kg-1) (mg kg-1) drained low 0.41 0.12 0.06 1.35 4.74 1.10 27.34 0.13 35.75 0.47 0.35 high 0.52 0.15 0.14 1.40 12.64 0.87 28.05 0.66 42.10 0.55 0.79 waterlogged low 0.91 0.16 0.06 1.35 12.72 1.38 22.64 0.27 315.57 1.88 0.54 high 0.97 0.18 0.11 1.39 13.87 0.56 20.44 0.70 326.10 2.02 0.96 table 2. green leaf area, green leaf biomass, dead leaf biomass, photosynthetic efficiency and chlorophyll content in response to waterlogging and soil fertility in two contrasting brachiaria genotypes. genotype water level soil fertility green leaf area (cm2/plant) green leaf biomass (g/plant) dead leaf biomass (g/plant) photosynthetic efficiency (fv’/fm’) chlorophyll content (mg g-1) b. ruziziensis drained high 735.15 a 5.54 a 0.70 c 0.43 a 15.84 ab low 235.91 b 1.93 bc 0.13 d 0.28 ab 15.47 ab waterlogged high 63.81 c 0.76 d 2.18 a 0.00 c 4.29 c low 53.43 c 0.53 d 1.28 b 0.09 bc 11.11 b b. humidicola drained high 225.00 b 2.74 b 0.22 cd 0.46 a 19.21 a low 140.72 bc 1.93 bc 0.19 cd 0.49 a 17.77 a waterlogged high 131.15 bc 2.02 bc 0.39 cd 0.50 a 18.79 a low 110.88 bc 1.72 c 0.26 cd 0.43 a 17.07 a means with different letters in each column indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05). 23jiménez, cardoso, arango-londoño, fischer, and rao: influence of soil fertility on waterlogging tolerance of two brachiaria grasses under waterlogged conditions and low soil fertility, b. ruziziensis showed a higher chlorophyll content and a higher photosynthetic efficiency, as compared to the plants grown with waterlogged conditions and high soil fertility (tab. 2). it is known that aerenchyma formation in roots can be induced by nutrient deficiency in soils (fan et al., 2003; postma and lynch, 2011). aerenchyma refers to a vegetal tissue with large and interconnected spaces filled with gas (evans, 2004). under waterlogged conditions, aerenchyma formation maintains the aerobic respiration of roots (visser et al., 2000; colmer, 2003), allowing the plant to adapt to waterlogged soil conditions. recent studies have indicated that several genotypes of brachiaria develop root aerenchyma as a mechanism of adaptation to waterlogged soil conditions (cardoso et al., 2013, 2014). according to this, it was possible that the establishment of b. ruziziensis with low soil fertility promoted root aerenchyma formation before the imposition of waterlogging stress, which in turn could have increased the fitness of b. ruziziensis under the combined stresses of low fertility and waterlogging. in the present study, b. ruziziensis presented a greater shoot vigor than b. humidicola, under drained or waterlogged conditions (tab. 2). however, the b. ruziziensis wtc was significantly reduced under waterlogged conditions, particularly with the high soil fertility (fig. 1). wtc is an index that is used to detect waterlogging tolerance based on specific characteristics (liu et al., 2010). using the wtc, we were able to detect that vigor and waterlogging tolerance are not related in these two genotypes. the shoot n concentration of b. ruziziensis with waterlogged and high soil fertility conditions was significantly higher than under drained conditions (fig. 1). however, the chlorophyll content was lower under the same conditions (tab. 2). it is therefore likely that these greater shoot n concentrations could be associated with a high remobilization of this nutrient from senescing leaves (tab. 2). the concentrations of k, mg, s, cu and mn in the b. ruziziensis tissues with waterlogged conditions were significantly reduced in comparison to the drainage treatment (figs. 2, 3 and 4). armstrong and drew (2002) observed that hypoxia in the root zone can inhibit the uptake and transport of nutrients. likewise, a low nutrient concentration in tissues can be associated with a lack of energy for nutrient uptake (george et al., 2012). under waterlogged and high soil fertility conditions, the b concentration in the b. ruziziensis leaves was significantly increased (fig. 3), which could be one of the possible toxic effects of waterlogged soils (setter et al., 2009). under waterlogged conditions and independent of the soil fertility level, the concentration of n, p, k, ca, s, b, cu, zn and fe in the shoot biomass of b. humidicola was not affected (figs. 2, 3 and 4). under waterlogged conditions, the mg concentration in the shoot biomass of both genotypes was significantly reduced with respect to the drained conditions (fig. 2). a similar situation was found in wheat (stieger and feller, 1994). this decrease in the mg concentration in the shoot biomass could be related to excess mn (turner and barkus, 1983) or fe in waterlogged soils, which leads to a nutrient antagonism in root uptake. with waterlogging and high soil fertility, b. ruziziensis showed an excess fe concentration in the shoots, as compared to the drained conditions (fig. 4). this excess was classified by setter et al. (2009) as one of the major problems faced by plants in waterlogged conditions. this could indicate that the significant reduction in the shoot biomass, chlorophyll content and photosynthetic efficiency exhibited by b. ruziziensis with waterlogged conditions and high soil fertility (tab. 2) was associated with the elemental toxicity of redoximorphic elements. similar cases have been reported in wheat plants growing in waterlogged soils, in which the concentration of mn and fe in the tissues increased 10 or more times, in comparison with plants grown with drained conditions (khabaz-saberi et al., 2006; setter et al., 2009). b b a a w at er lo gg in g to le ra nc e co ef fic ie nt (% ) b. ruziziensis b. humidicola 0 40 20 60 80 100 high low figure 1. waterlogging tolerance coefficient of b. ruziziensis and b. humidicola, based on green leaf biomass production after 15 d of drained or waterlogged conditions and grown with two soil fertility levels. means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05). 24 agron. colomb. 33(1) 2015 a a cd ab cd bc cd d ab a b b b bb b a bcbbc bcbc bc c a a a a b b b b a b b a b c b c a bcb bcd decd de e s ul fu r (m g g1 ) low high 0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 2.5 3.5 low high s ul fu r (m g g1 ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 p ho sp ho ru s (m g g1 ) low high 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 low high p ho sp ho ru s (m g g1 ) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 po ta ss iu m ( m g g1 ) low high 0 5 10 15 20 low high po ta ss iu m ( m g g1 ) 0 5 10 15 20 c al ci um ( m g g1 ) low high 0 1 2 3 4 5 low high c al ci um ( m g g1 ) 0 1 2 3 4 5 m ag ne si um ( m g g1 ) low high 0 1.0 0.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 low high m ag ne si um ( m g g1 ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 n itr og en ( m g g1 ) low high 0 5 10 15 20 25 30 low high n itr og en ( m g g1 ) 0 5 10 15 20 25 30 brachiaria ruziziensis brachiaria humidicola figure 2. macronutrient concentration in leaves of two brachiaria genotypes after 15 d of drained or waterlogged conditions and grown with two soil fertility levels. white and black columns indicate drained and waterlogged conditions, respectively. means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05). 25jiménez, cardoso, arango-londoño, fischer, and rao: influence of soil fertility on waterlogging tolerance of two brachiaria grasses setter et al. (2009) noted that waterlogging tolerance is not exclusively associated with differences in the root aeration capacity (i.e. aerenchyma development) but also with traits that are in turn associated with tolerance to microelement toxicity. likewise, close and davidson (2003) found that the waterlogging acclimation of eucalyptus is associated with tolerance to nutritional imbalances in soils. several authors have indicated that, though waterlogged conditions reduce plant growth, an exogenous application of nutrients generates a positive effect on plant performance under these conditions (george et al., 2012), as shown in acer rubrum (day, 1987), wheat (huang et al., 1995), and deyeuxia angustifolia (xie et al., 2009). under waterlogged conditions, b. humidicola did not show significant differences in the microelement concentration in tissues, with respect to drained conditions (fig. 3). under waterlogged conditions, this grass presents suberized cells in the outer part of the root (cardoso et al., 2013). suberized cells in the outer part of the root have been linked to the development of a barrier that impedes radial oxygen loss (de simone et al., 2003; soukup et al., 2007; kotula et al., 2009). this barrier, besides impeding oxygen leakage from the roots to the rhizosphere, prevents the entrance of phytotoxic substances commonly found in waterlogged soils (kotula et al., 2014; manzur et al., 2015). therefore, it is likely that this adaptive trait improves the root properties for the internal aeration system of b. humidicola, prevents the entry of excess redoximorphic elements found in waterlogged soils and, therefore, contributes to a better adaptation to this stressful condition, as shown by the unaffected levels of chlorophyll content, photosynthetic efficiency and growth. figure 3. micronutrient concentration in the leaves of two brachiaria genotypes after 15 d of drained or waterlogged conditions and grown with two soil fertility levels. white and black columns indicate drained and waterlogged conditions, respectively. means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05). bc ab c a bc bc bc bc a b b b ab b b ab a a bc ab abc c ab abc c op pe r (m g kg -1 ) low high 0 2 4 6 8 10 12 low high c op pe r (m g kg -1 ) 0 2 4 6 8 10 12 zi nc ( m g kg -1 ) low high 0 5 10 30 25 20 15 35 low high zi nc ( m g kg -1 ) 0 5 10 30 25 20 15 35 b or on (m g k g1 ) low high 0 5 10 15 20 25 30 low high b or on ( m g kg -1 ) 0 5 10 15 20 25 30 brachiaria ruziziensis brachiaria humidicola 26 agron. colomb. 33(1) 2015 conclusions the results arising from this study suggest that increasing soil fertility does not improve the waterlogging tolerance of the sensitive genotype b. ruziziensis. the likely development of aerenchyma in b. ruziziensis under low soil nutrient concentrations before the imposition of waterlogging probably maintained the nutrient uptake starting at the onset of the stress. this in turn was ref lected in similar values of chlorophyll content, photosynthetic efficiency and biomass production of the plants grown with drained conditions and low soil fertility. with waterlogging, b. humidicola showed no differences in the shoot fe concentration, suggesting that this species has a mechanism that limits the entry of toxic elements found in excess in waterlogged soils. this could contribute to the outstanding plant performance that b. humidicola exhibits under waterlogged conditions. acknowledgements this work was partially funded by fontagro (usa) (project number: ftg-8060/08). literature cited armstrong, w. and m.c. drew. 2002. root growth and metabolism under oxygen deficiency. pp. 729-761. in: waisel, y., a. eshel, and u. kaf kafi (eds.). plant roots: the hidden half. 3rd ed. marcel dekker, new york, ny. baruch, z. 1994. responses to drought and f looding in tropical forage grasses. plant soil 164, 87-96, 97-105. doi: 10.1007/ bf00010114; 10.1007/bf00010115 caetano, l.p.s. and m.b. dias-filho. 2008. responses of six brachiaria spp. accessions to root zone f looding. r. bras. zootec. 37, 795-801. doi: 10.1590/s1516-35982008000500003 cardoso, j.a., j. rincón, j.c. jiménez, d. noguera, and i.m. rao. 2013. morpho-anatomical adaptations to waterlogging by germoplasm accessions in a tropical forage grass. aob plants 5, plt047. doi: 10.1093/aobpla/plt047 cardoso, j.a., j.c. jiménez, and i.m. rao. 2014. waterlogginginduced changes in root architecture of germplasm accessions of the tropical forage grass brachiaria humidicola. aob plants 6, plu017 doi: 10.1093/aobpla/plu017 close, d.c. and n.j. davidson. 2003. long-term waterlogging: nutrient, gas exchange, photochemical and pigment characteristics of eucalyptus nitens saplings. russ. j. plant physiol. 50, 843-847. doi: 10.1023/b:rupp.0000003284.25827.95 c o l m e r, t. d. 2 0 03. l on gd i s t a nc e t r a n s p or t of g a s e s i n pla nt s: a perspe c t ive on i nter na l aer at ion a nd r ad ia l oxygen loss from roots. plant cell environ. 26, 17-36. doi: 10.1046/j.1365-3040.2003.00846.x day jr, f.p. 1987. effects of f looding and nutrient enrichment on biomass allocation in acer rubrum seedlings. amer. j. bot. 74, 1541-1554. doi: 10.2307/2444048 de simone, o., k. haase, e müller, w.j. junk, k. hartmann, l. schreiber, and w. schmidt. 2003. apoplasmic barriers and oxygen transport properties of hypodermal cell walls in roots abc ab c a c bc bc bc ab cd bc abc a ab dd m an ga ne se ( m g kg -1 ) low high 0 50 100 150 200 low high m an ga ne se ( m g kg -1 ) 0 50 100 150 200 ir on (m g k g1 ) low high 0 200 100 300 400 500 600 700 low high ir on ( m g kg -1 ) 0 200 100 300 400 500 600 700 brachiaria ruziziensis brachiaria humidicola figure 4. redoximorphic element concentration in the leaves of two brachiaria genotypes after 15 d of drained or waterlogged conditions and grown with two soil fertility levels. white and black columns indicate drained and waterlogged conditions, respectively. means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05). http://dx.doi.org/10.1007/bf00010114 http://dx.doi.org/10.1007/bf00010114 http://dx.doi.org/10.1007/bf00010115 http://dx.doi.org/10.1590/s1516-35982008000500003 http://dx.doi.org/10.1093/aobpla/plu047 http://dx.doi.org/10.1093/aobpla/plu017 http://dx.doi.org/10.1023/b:rupp.0000003284.25827.95 http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-3040.2003.00846.x http://dx.doi.org/10.2307/2444048 27jiménez, cardoso, arango-londoño, fischer, and rao: influence of soil fertility on waterlogging tolerance of two brachiaria grasses from four amazonian tree species. plant physiol. 132, 206-217. doi: 10.1104/pp.102.014902 elzenga, j.t.m. and h. van veen. 2010. waterlogging and plant nutrient uptake. pp. 23-35. in: mancuso, s. and s. shabala (eds.). waterlogging signaling and tolerance in plants. springer verlag, heidelberg, germany. doi: 10.1007/978-3-642-10305-6_2 evans, d.e. 2004. aerenchyma formation. new phytol. 161, 35-49. doi: 10.1046/j.1469-8137.2003.00907.x fageria, v.d. 2001. nutrient interactions in crop plants. j. plant nutr. 24, 1269-1290. doi: 10.1081/pln-100106981 fan, m., j. zhu, c. richards, k.m. brown, and j.p. lynch. 2003. physiological roles for aerenchyma in phosphorus-stressed roots. funct. plant biol. 30, 493-506. doi: 10.1071/fp03046 george, e., w.j. horst, and e. neumann. 2012. adaptation of plant to adverse chemical soil conditions. pp. 409-472. in: marschner, p. (ed.). mineral nutrition of higher plants. 3rd ed. academic press, london. doi: 10.1016/b978-0-12-384905-2.00017-0 huang, b., j.w. johnson, d.s. nesmith, and d.c. bridges. 1995. nutrient accumulation and distribution of wheat genotypes in response to waterlogging and nutrient supply. plant soil 173, 47-54. doi: 10.1007/bf00155517 ipcc, 2007. climate change 2007: contribution of working group i to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. cambridge university press, cambridge, uk. jackson, m.b. and t.d. colmer. 2005. response and adaptation by plants to f looding stress. ann. bot. 96, 501-505. doi: 10.1093/ aob/mci205 jiang, d., x. fan, t. dai, and w. cao. 2008. nitrogen fertiliser rate and post-anthesis waterlogging effects on carbohydrate and nitrogen dynamics in wheat. plant soil 304, 301-314. doi: 10.1007/s11104-008-9556-x khabaz-saberi, h., t.l. setter, and i. waters. 2006. waterlogging induces high to toxic concentrations of iron, aluminum, and manganese in wheat varieties on acidic soil. j. plant nutr. 29, 899-911. doi: 10.1080/01904160600649161 kotula, l., t.d. colmer, and m. nakazono. 2014. effects of organic acids on the formation of the barrier to radial oxygen loss in roots of hordeum marinum. funct. plant biol. 41, 187-202. doi: 10.1071/fp13178 kotula, l., k. ranathunge, and e. steudle. 2009. apoplastic barriers effectively block oxygen permeability across outer cell layers of rice roots under deoxygenated conditions: roles of apoplastic pores and of respiration. new phytol. 184, 909-917. doi: 10.1111/j.1469-8137.2009.03021.x kulichikhin, k.y., t.v. chirkova, and k.v. fagerstedt. 2008. intracellular ph in rice and wheat root tips under hypoxic and anoxic conditions. plant signal behav. 3, 240-242. doi: 10.4161/ psb.3.4.5151 lichtenthaler, h.k. and a.r. wellburn. 1983. determination of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents. biochem. soc. trans. 11, 591-592. liu, y.-z. t bin, y.l. zheng, k.-j. ma, s.-z. xu, and f.-z. qiu. 2010. screening methods for waterlogging tolerance at maize (zea mays l.) seedling stage. agr. sci. china 9, 362-369. doi: 10.1016/ s1671-2927(09)60105-x mackean, s. 1993. manual de análisis de suelos y plantas. international center for tropical agriculture (ciat), cali, colombia. manzur, m.e., a.a. grimoldi, p. insausti, and g.g. striker. 2015. radial oxygen loss and physical barriers in relation to root tissue age in species with different types of aerenchyma. funct. plant biol. 42, 9-17. 10.1071/fp14078 mendiburu, f. 2014. agricolae: statistical procedures for agricultural research. r package version 1.1-8. in: http://cran.r-project. org/package=agricolae; consulted: march, 2015. miles, j.w., c.b. do valle, i.m. rao, and v.p.b. euclides. 2004. brachiaria grasses. pp. 745-783. in: moser, l.e., b.l. burson, and e.l. sollenberger (eds.). warm-season (c4) grasses. the american society of agronomy, crop science society of america, soil science society of america, madison, wi. peters, m., l. franco, a. schmidt, and b. hincapié. 2011. especies forrajeras multipropósito: opciones para productores del trópico americano. international center for tropical agriculture (ciat), cali, colombia. pp. 8-20. postma, j.a. and j.p. lynch. 2011. root cortical aerenchyma enhances the growth of maize on soils with suboptimal availability of nitrogen, phosphorus, and potassium. plant physiol. 156, 1190-1201.doi: 10.1104/pp.111.175489 r core team. 2012. a language and environmental for statistical computing. in: r foundation for statistical computing, vienna, austria, http://www.r-project.org/; consulted: march, 2015. rao, i.m., w.m. roca, m.a. ayarza, e. tabares, and r. garcia. 1992. somaclonal variation in plant adaptation to acid soil in the tropical forage legume stylosanthes guianensis. plant soil 146, 21-30. doi: 10.1007/bf00011991 rao, i., j. miles, p. wenzl, a. louw-gaume, j.a. cardoso, j. ricaurte, j. polania, j. rincon, v. hoyos, e. frossard, t. wagatsuma, and w. horst. 2011. mechanisms of adaptation of brachiariagrasses to abiotic stress factors in the tropics. pp. 361-383. in: proc. iii international symposium on forage breeding. bonito, brazil. setter, t.l. and i. waters. 2003. review of prospects for germplasm improvement for waterlogging tolerance in wheat, barley and oats. plant soil 253, 1-34. doi: 10.1023/a:1024573305997 setter, t.l., i. water, s.k. sharma, k.n. singh, n. kulshreshtha, n.p.s. yaduvanshi, p.c. ram, b.n. singh, j. rane, g. mcdonald, h. khabaz-saberi, t.b. biddulph, r. wilson, i. barclay, r. mclean, and m. cakir. 2009. review of wheat improvement for waterlogging tolerance in australia and india: the importance of anaerobiosis and element toxicities associated with different soils. ann. bot. 103, 221-235. doi: 10.1093/aob/mcn137 soil survey staff. 1994. keys to soil taxonomy. pocahontas press, blacksburg, va. sou kup, a., w. armstrong, l . schreiber, r . franke, and o. votrubová. 2007. apoplastic barriers to radial oxygen loss and solute penetration: a chemical and functional comparison of the exodermis of two wetland species, phragmites australis and glyceria maxima. new phytol. 173, 264-278. doi: 10.1111/j.1469-8137.2006.01907.x stieger, p.a. and u. feller. 1994. nutrient accumulation and translocation in maturing wheat plants grown on waterlogged soil. plant soil 160, 87-95. doi: 10.1007/bf00150349 http://dx.doi.org/10.1104/pp.102.014902 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-10305-6_2 http://dx.doi.org/10.1046/j.1469-8137.2003.00907.x http://dx.doi.org/10.1081/pln-100106981 http://dx.doi.org/10.1071/fp03046 http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-384905-2.00017-0 http://dx.doi.org/10.1007/bf00155517 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mci205 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mci205 http://dx.doi.org/10.1007/s11104-008-9556-x http://dx.doi.org/10.1080/01904160600649161 http://dx.doi.org/10.1071/fp13178 http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.2009.03021.x http://dx.doi.org/10.4161/psb.3.4.5151 http://dx.doi.org/10.4161/psb.3.4.5151 http://dx.doi.org/10.1016/s1671-2927(09)60105-x http://dx.doi.org/10.1016/s1671-2927(09)60105-x http://dx.doi.org/10.1071/fp14078 http://cran.r-project.org/package=agricolae http://cran.r-project.org/package=agricolae http://dx.doi.org/10.1104/pp.111.175489 http://www.r-project.org/ http://dx.doi.org/10.1007/bf00011991 http://dx.doi.org/10.1023/a:1024573305997 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcn137 http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.2006.01907.x http://dx.doi.org/10.1007/bf00150349 28 agron. colomb. 33(1) 2015 turner, d.w. and b. barkus. 1983. long-term nutrient absorption rates and competition between ions in banana in relation to supply of k, mg and mn. fert. res. 4, 127-134. doi: 10.1007/ bf01053249 visser, e.j.w., t.d. colmer, c.w.p.m. blom, and l.a.c.j. voesenek . 20 0 0. cha nges in grow t h, porosit y, a nd radia l oxygen loss from adventitious roots of selected monoand dicot yledonous wet land species w it h contrasting t y pes of aerenchy ma. plant cell environ. 23, 1237-1245. doi: 10.1046/j.1365-3040.2000.00628.x xie, y., b. ren, and f. li. 2009. increased nutrient supply facilitates acclimation to high-water level in the marsh plant deyeuxia angustifolia: the response of root morphology. aquatic bot. 91, 1-5. doi: 10.1016/j.aquabot.2008.12.004 http://dx.doi.org/10.1007/bf01053249 http://dx.doi.org/10.1007/bf01053249 http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-3040.2000.00628.x http://dx.doi.org/10.1016/j.aquabot.2008.12.004 volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf departamento de agua y suelos agronomfa colombiana, 1998 votumen xv no. 2, 3 pago 181-193 sostenibilldad de sistemas agricolas* sustainabilltv of farming svstems fabio r. leiva' resumen las actividades agrícolas pueden tener impactos negativos sobre el ambiente, con efectos dentro y fuera de los predios. el presente artículo pretende contribuir al avance de la agricultura sostenible con énfasis en países en vías de desarrollo. se revisan y analizan los conceptos de sostenibilidad y agricultura sostenible, incluyendo los diferentes puntos de vista en el 'debate sobre sostenibilidad'. el artículo examina los impactos ambientales debidos a las actividades agrícolas, destacando la importancia de fortalecer la investigación, con publicación de resultados, sobre la relación agricultura y medio ambiente. la complejidad de los factores que determinan la sostenibilidad agrícola exige una concepción de sistemas, integradora, participativa y holística. el uso de indicadores tiene un gran potencial en la evaluación de la sostenibilidad de sistemas productivos. la práctica de agricultura sostenible requiere tener en cuenta las condiciones ambientales, sociales y económicas en las cuales se desenvuelve la agricultura. palabras claves: desarrollo sostenible, agricultura sostenible, impacto ambiental, indicadores. • recibido en septiembre de 1998. profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. apdo. aéreo 14490 santafé de bogotá, colombia. summarv farming activities have the potential to affect the farming system itself and the offfarm environment. this paper attempts to contribute to the development of sustainable agriculture with emphasis in developing countries. the concepts of sustainability and sustainable agriculture are reviewed and discussed, including the different viewpoints in the sustainability debate. environmental impacts due to farming activities are examined emphasising the need of promoting further research and publication of findings on the links between environment and agriculture. the complexity of the factors that determine farming sustainability requires a systematic, holistic, participative and integrated approach. indicators are likely to contribute to the development of.sustainable farming systems. understanding environmental, social and economic circumstances is required to promote sustainability. key words: sustainability, sustainable agriculture, environmental impact, indicators. introduccion el concepto de desarrollo sostenible nace como respuesta a una mayor conciencia sobre el carácter finito de los recursos naturales, la excesiva dependencia de las actividades económicas de recursos no renovables y el deterioro de la calidad ambiental a nivel local y global. sin embargo, es necesario que la aplicación de los principios de sostenibilidad responda a las particulari181 dades del desarrollo socioeconómico; en especial, magnitud de ingresos, capacidad de acceso a la tecnología, nivel de conocimientos e idiosincrasia de la población. la producción agrícola es una actividad fundamental para la existencia humana. su interdependencia con el medio ambiente es única, siendo la actividad económica que ocupa el mayor porcentaje del recurso suelo. por ello es necesario que esa producción se mantenga en el largo plazo, preservando los recursos sobre los cuales se sustenta. el presente artículo discute diferentes concepciones sobre la sostenibilidad, con énfasis en países en vías de desarrollo, analizando sus implicaciones ambientales, sociales y económicas. se insiste en la importancia de fortalecer la investigación y generar metodologías para poner en práctica la sostenibilidad agrícola. el debate de la sostenibilldad el concepto de sostenibilidad ha evolucionado en las dos últimas décadas con el fin de buscar condiciones ambientales, sociales y económicas que persistan en el tiempo (iucn et. al., 1991). existen muchas definiciones sobre desarrollo sostenible, muchas de ellas contradictorias entre sí, dando origen a lo que se conoce como el 'debate sobre sostenibilidad'. en un extremo se tiene la visión tecnocéntrica, la cual considera el ambiente como una forma más de capital y plantea el desarrollo sostenible en función de la disponibilidad para efectuar gastos de inversión. esta inversión se refiere principalmente al capital hecho por el hombre (máquinas, construcciones, infraestructura) y al capital humano (conocimientos), y en menor grado al capital natural (recursos naturales). un aspecto central en esta visión es el supuesto de que existe una substitución perfecta entre todas las formas de capital (common y perrings, 1992). en el otro extremo, los ecologistas profundos consideran que fenómenos como el efecto invernadero, la disminución de la capa de ozono y la lluvia ácida son señales inequívocas de que los daños ambientales causados por el hombre han superado los límites permisibles. esta visión se concentra en el 'efecto escala' de daly (1991), definido en términos de balances de materia/energía en un sistema económico. así, plantean que el desarrollo sostenible exige una escala de actividad económica que no deteriore la capacidad de soporte del ambiente en el tiempo, y proponen un 'sistema económico de estado estacionario' ('steady-state economic system') con crecimiento económico e incremento de la población nulos. un argumento poderoso de esta concepción se basa en las restriccionesfísicasimpuestasal desarrollopor la segunda ley de la termodinámica, la cual establece la inexistenciade un proceso 100% eficiente. en otras palabras, cualquier actividad produce deshechos (contaminantes) que no pueden ser reciclados completamente. intermedio entre las dos visiones planteadas, existe un sinnúmero de concepciones, algunas con elementos comunes entre sí. la tabla 1 presenta, desde una concepción económica, las reglas y los indicadores de sostenibilidad que tendrían diferentes visiones, llamadas por turner (1993) 'sostenibilidad muy débil' (tecnocéntrica), 'sostenibilidad débil', 'sostenibilidad fuerte' y 'sostenibilidad muy fuerte' (ecologistas profundos). bajo la concepción tecnocéntrica, la condición para sostenibilidad radica en conservar el inventario ('stock') de capitales, esto es, que la sumatoria del capital hecho por el hombre, el natural y el humano permanezca constante. consecuente con esta posición, la generación de riqueza puede justificar cierta degradación ambiental, en la medida en que la primera 'compense' la segunda, sobre un supuesto de perfecta substitución entre estos capitales. un elemento a destacar en el debate, es el concepto de capital natural crítico, propuesto predominantemente por posiciones ecocéntricas (verdes"). para éstas, el desarrollo sostenible debe defender el capital natural, y particularmente el capital natural crítico, o sea aquel que no se puede substituir y debe ser protegido. bosques naturales y especies en vías de extinción son ejemplos de capital natural crítico. 182 tabla 1. reglas e indicadores de sostenibilidad. (traducido de turner, 1993). s/y dk/y > o capital natural no crítico capital natural crítico sostenibilidad muy débil substitución perfecta entre todos los kn y km sostenibilidad debil s/y dm/y dn/y > wsi wsi >0 a>h n>z wsi >0 hh n>z on* ~ o sostenibilidad fuerte sn s o wsi>o wsi>o on s o on" ~ o okc ~o sostenibilidad muy fuerte perfecta complementariedad entre todos kn y km economía del estado estacionario wsi>o on ~ o on" ~ o n~o okc ~o oke~o abreviaturas: k = totalidad de recursos de capital; s = ahorros; y = ingresos; srn = depreciación de capital hecho por el hombre; dn = depreciación de capital natural; 1.. = cambio técnico; h = tasa de aumento de la población; n = capital natural; n* = capital natural crítico (no puede ser substituido); kc= capital cultural; ka = capital moral/ético; z = límite mínimo para asegurar estabilidad del ecosistema (establecido según un estándar mínimo de seguridad); wsi = índice de sostenibilidad las visiones ecocéntricas además proponen como criterios de sostenibilidad la conservación y/o el mejoramiento del capital cultural (conocimiento, diversidad cultural, tradiciones) y del capital ético/moral de la sociedad. en este contexto, el principio de equidad (justicia) en defensa de los derechos de los menos favorecidos los más pobres y débiles y de las generaciones futuras adquiere una alta relevancia. los ecologistas profundos y defensores del 'gainaismo' (teoría gaia) van más lejos y plantean además los derechos de todos los seres diferentes a los humanos, incluyendo animales y vegetales, y aún los derechos de los ecosistemas (lovelock, 1988). la propuesta de un indicador agregado de sostenibilidad (wsi), que cuantifique los cambios debidos a las actividades de desarrollo, es un aporte importante en miras a establecer umbrales y comparaciones sobre la sostenibilidad de diferentes sistemas. el debate en el sector agricola las posiciones mencionadas se reflejan en el desarrollo agrícola. dos visiones extremas se evidencian en los paradigmas de la revolución verde y de la agricultura orgánica (incluye agricultura ecológica, biológica, biodinámica, permacultura). 183 revolución verde. la llamada 'revolución verde' se originó en condiciones de hambruna en europa, después de la segunda guerra mundial, con el objetivo de conseguir un aumento rápido y continuo de la producción agrícola. su lema es productividad máxima por unidad de superficie. esta concepción se basa en el incremento del uso de insumos (agroquímicos y maquinaria agrícola), la especialización y la industrialización de la agricultura. "modernización", "eficiencia" y "competitividad", en un marco de globalización de la economía, son aspectos centrales de esta concepción (ospina, 1995). la revolución verde tiende a disminuir la biodiversidad impulsando la reducción espacial y temporal de especies vegetales en un área determinada, e incluso fomentando la práctica del monocultivo (suárez, 1996). este sistema de producción lleva implícito un alto riesgo: la aparición de una plaga difícil de controlar o condiciones adversas de mercado pueden comprometer su sostenibilidad. un ejemplo es la 'polilla guatemalteca' (tecia solanivora povalny) en cultivos de papa en colombia, alcanzando niveles de daño tan altos que algunos agricultores tuvieron que abandonar sus cosechas (socolen, 1997). un aspecto central de la revolución verde es el aumento en el rendimiento de cultivos, concebido sin prestar mayor atención a la calidad ambiental. algunos de los efectos nocivos de este paradigma incluyen: pérdida de la capacidad productiva de los suelos; contaminación de aguas; excesiva dependencia en insumos externos a la explotación, como fertilizantes y plaguicidas hechos por el hombre; y resistencia de plagas, enfermedades y malezas a los plaguicidas (conway y pretty, 1991). el aumento en el rendimiento de cultivos, sin embargo, cumple funciones sociales, económicas y ambientales en el desarrollo agrícola. este componente de producción es la base para garantizar la seguridad alimentaria, en el supuesto de que el producto tenga la calidad suficiente (p. ej. ausencia de residuos tóxicos), y es un factor central de la rentabilidad y por consiguiente de la sostenibilidad económica. de otro lado, un rendimiento adecuado por unidad de superficie contribuye a evitar la incorporación de nuevas tierras a la producción, previniendo efectos nocivos sobre ecosistemas poco aptos para la agricultura. agricultura orgánica. este paradigma cuestiona la 'agricultura moderna' altamente dependiente de insumos externos a la explotación (agroquímicos, maquinaria agrícola) y poco respetuosa por la calidad ambiental. existen diferencias importantes entre los defensores de la agricultura orgánica. algunos la conciben como una actividad que suministra básicamente retribuciones espirituales, lejos de poder ser considerada una actividad económica, y opuesta a lo que ellos llaman la 'agricultura de la muerte' basada en el uso de plaguicidas y fertilizantes manufacturados con procesos industriales altamente contaminantes (mejía, 1997). de otro lado están quienes desarrollan explotaciones comerciales orgánicas atraídos principalmente por aspectos de mercado, como subsidios y mejores precios de los productos orgánicos, tal y como ocurre en algunas regiones en europa occidental (nix, 1997). la agricultura orgánica busca obtener productos de calidad conciliando técnicas actuales con prácticas y conocimientos tradicionales, evitando el uso de fertilizantes y plaguicidas sintéticos y respetando el medio ambiente. es un manejo agroecológico en el cual se reemplazan insumos externos por insumos internos de la finca, y puede incluir prácticas como rotaciones y asociaciones de cultivos, sistemas mixtos (agroforestales, agroganaderos), fertilizaciones orgánicas (abonamiento con estiércoles, residuos, compost y abonos verdes), y control biológico de plagas. en este sentido la agricultura orgánica puede realizar una contribución importante a la conservación ambiental. sin embargo, la utilización de fertilizantes orgánicos no está exenta de impactos indeseables. el uso inadecuado de residuos industriales y estiércoles puede contribuir a degradar el suelo, mediante contaminación con 184 metales pesados y cambios en el ph, y a la contaminación atmosférica y de fuentes de agua (maff, 1996). en el manejo de suelos, la agricultura orgánica se propone disminuir las labores mecánicas de labranza y evitar el volteo del perfil del suelo con el fin de contribuir a la conservación del mismo. no obstante, el rechazo al uso de herbicidas sintéticos puede conducir a incrementar el uso de labores mecánicas para el control de las malas hierbas (lampkin, 1990). la agricultura orgánica tiende a incrementar considerablemente el uso de mano de obra, generando posibilidades de empleo rural. sin embargo, esto puede conllevar aumentos en los costos de producción y resulta un obstáculo en sitios donde la mano de obra rural es escasa. la efectividad a nivel comercial de algunas prácticas de agricultura orgánica puede ser discutible y con frecuencia los resultados sólo se notan a mediano o largo plazo. proyectos desarrollados en colombia, como el 'manejo integrado de plagas (mip) en el cultivo del tomate en el valle del cauca' (agudelo y kaimowitz, 1997), han mostrado la magnitud de los retos institucionales que se deben enfrontar para transferir métodos como el control biológico a la agricultura comercial, y plantean la necesidad de fortalecer la investigación sobre las posibilidades reales de técnicas consideradas 'orgánicas'. existen atractivos económicos para los productos orgánicos (biológicos) colombianos en los mercados internacionales y se vislumbran perspectivas positivas en el mercado interno (corporación colombia internacional, comunicación personal). sin embargo, la sostenibilidad económica de esta producción sigue siendo un aspecto de preocupación. en sistemas orgánicos existen ahorros en agroquímicos sintéticos, pero se tienden a incrementar los costos en bioplaguicidas, fertilizantes biológicos y mano de obra. de otro lado, este manejo tiende a reducir los rendimientos por hectárea de los cultivos, comparado con sistemas convencionales. así, la rentabilidad descansa en buena parte en mejores precios de los productos orgánicos y en la posibilidad de contar con subsidios. agricultura sostenible. es indudable que la agricultura actual puede tener impactos negativos sobre el ambiente. sin embargo, es una actividad con una función social básica para el desarrollo económico. la agricultura debe suministrar alimentos a una población creciente; y en países en vías de desarrollo, genera empleo para un porcentaje considerable de la población, incluyendo propietarios y arrendatarios de predios, mano de obra vinculada directamente en labores agrícolas y personal ocupado en la industria de soporte y en las cadenas alimentaria y agroindustrial (fao, 1995). de otro lado, vista como un negocio, la agricultura debe suministrar beneficios económicos a los productores. en este contexto, agricultura sostenible se define como una actividad económica orientada a la producción en el largo plazo de alimentos y otros materiales vegetales de calidad de una manera amigable para el ambiente, aceptable socialmente y económicamente viable. la protección ambiental, particularmente de ecosistemas frágiles (capital natural crítico), el respeto por la idiosincrasia, y la mejora de las condiciones socioeconómicas de la población rural, en especial de comunidades menos favorecidas, son aspectos centrales para el desarrollo de agricultura sostenible. el impulso de agricultura sostenible en las condiciones actuales de colombia requiere de manera prioritaria determinar, y de ser posiblecuantificar,losriesgosy daños ambientales debidos a las actividades agrícolas. impacto ambiental desde el punto de vista ambiental, tres aspectos merecen especial atención en el desarrollo agrícola sostenible: la existencia de límites ecológicos para el desarrollo económico; la degradación ambiental considerada como un costo externo; y la irreversibilidad de procesos. 185 límites ecológicos. el ambiente cumple tres funciones básicas: suministra recursos, recibe deshechos y es fuente de satisfacción sensorial (p. ej. la belleza del paisaje). estas funciones tienen límites impuestos por la disponibilidad de los recursos naturales y por la capacidad del ambiente para absorber deshechos. los recursos naturales son renovables cuando tienen la capacidad de reproducirse a sí mismos, y no renovables cuando no pueden reproducirse a sí mismos. un aspecto crítico se plantea con los recursos no renovables, dado que su uso conlleva con el tiempo a su extinción. la pérdida del suelo, recurso no renovable en el lapso de una vida humana, merece atención especial debido a que compromete seriamente la sostenibilidad de la producción agrícola. en colombia se estima que alrededor del 50% del territorio nacional está afectado por procesos de erosión. esto trae consigo disminuciones importantes de la capacidad productiva del suelo e impacto ambiental considerable debido a sedimentaciones en carreteras, ríos y represas, con el consiguiente riesgo de contaminación por agroquímicos (ideam, s.f.). la utilización o pérdida de recursos renovables a una tasa superior a la de su propia regeneración representa un peligro evidente. la extinción de especies animales y vegetales, acelerada por deforestación y ampliación de la frontera agrícola (von humboltd, 1997), muestra que los recursos renovables también pueden desaparecer debido a la presión de actividades humanas. el ambiente tiene una capacidad limitada para absorber contaminantes y degradarlos. por encima de un cierto nivel de contaminación, el daño ambiental causado puede ser tan alto que llega a comprometer seriamente las funciones de defensa del ecosistema. un ejemplo resulta el río bogotá (colombia), un río 'muerto', que alcanza valores de 0.0 mg l-1de oxígeno disuelto en agua, debido a los altos niveles de contaminación, principalmente de residuos domésticos e industriales, (ideam, s.f.). su recuperación puede tardar varias décadas con inversiones económicas cuantiosas. la degradación ambiental como un costo externo. ladegradación ambiental representa un tributo económico para la sociedad. una externalidad ocurre cuando los daños causados por alguien son pagados por terceras personas. en el caso de contaminación, la disminución de la pesca y el tratamiento de aguas son ejemplos de costos para la sociedad que normalmente son absorbidos por los usuarios de esas aguas. los costos se 'internalizan' cuando la persona responsable paga por el daño que causa. el pago de impuestos ambientales y multas es una forma de internalización que comienza a hacerse efectiva en el sec-. tor rural colombiano. en un diario capitalino se informa de una sentencia judicial consistente en multa y detención a un productor por utilizar para fines agrícolas una zona de reserva natural (el tiempo, agosto 30 de 1998). colombia carece de información suficiente y confiable que permita cuantificar el daño potencial y real en aspectos de degradación ambiental debido a las actividades agrícolas. es necesario desarrollar estudios que cuantifiquen y de ser posible valoren económicamente los impactos ambientales en el sector agrícola. la irreversibilidad. un principio de sostenibilidad es prevenir procesos irreversibles y actuar precautelativamente en caso de existir indicios de riesgo de daño ambiental considerable. esto es, evitar o detener actividades que representen serio riesgo, y buscar alternativas amigables para el ambiente que sean viables económicamente. para ello se debe actuar con base en la mayor evidencia científica posible sobre el problema. es importante insistir en la utilización adecuada de los recursos no renovables, particularmente los suelos agrícolas; evitar actividades en los cuales se pongan en peligro la salud humana (hoyos, 1994) o las especies en vías de extinción; y considerar la capacidad de los agroecosistemas para 186 resistir procesos de degradación. los ecosistemas frágiles merecen atención especial. impactos debidos a las actividades agricolas algunos de los posibles impactos ambientales debidos a las actividades agrícolas incluyen deforestación; degradación física, química y biológica del suelo; efectos sobre la disponibilidad y la calidad del agua; consumo de energías no renovables tales como combustibles fósiles para la producción y utilización de agroquímicos y para operar máquinas agrícolas; contaminación; presencia de residuos tóxicos en alimentos y productos vegetales; y, efectos directos e indirectos sobre humanos, flora y fauna (tabla 2). los procesos de degradación ambiental y sus interrelaciones resultan bastante complejos. p. ej. la pérdida de materia orgánica del suelo contribuye a degradación estructural, pérdida de nutrientes y disminución de la actividad biológica del suelo, y puede tener efectos ambientales debido a la emisión de compuestos potencialmente contaminantes. la mineralización de la materia orgánica libera dióxido de carbono (c02), uno de los principales gases causantes del calentamiento general de la tierra (watson et. al., 1993), y nitratos. estos últimos compuestos, son causa de eutroficación en fuentes de agua, proceso en el cual se eleva el número de algas, presentándose déficit de oxígeno y provocando la muerte de peces y otras especies acuáticas. adicionalmente los nitratos han sido relacionados con enfermedades en niños (enfermedad del 'bebé azul') y con cáncer de estómago cuando se presentan en aguas potables (addiscott et. al., 1991 ). la sostenibilidad ambiental se relaciona estrechamente con la sostenibilidad económica dentro y fuera del predio. la mayoría de los impactos ambientales ilustrados en la tabla 2 tienen efectos a nivel micro y macroeconómico. p. ej. la degradación de la estructura y la compactación del suelo agrícola, muchas veces causadas por uso indebido de maquinaria, generalmente conllevan a incrementar los costos de producción por disminución de la eficiencia en el uso de insumas como fertilizantes y la propia maquinaria, y a reducir los ingresos, debido a mermas en el rendimiento de las cosechas. a nivel macro, los efectos se relacionan con incrementos en el uso de energía y cambios en parámetros del suelo que controlan las emisiones de gases de invernadero y el movimiento de nitratos y plaguicidas en el suelo (soane y van ouwerkerk, 1995). la complejidad de los procesos e interrelaciones que determinan la sostenibilidad agrícola reclama una: concepción integradora del sistema productivo. la concepción de sistemas agrícolas es una perspectiva holística de las circunstancias reales en las que se desarrolla la agricultura, que busca de manera participativa, dinámica y flexible entender los sistemas y proponer cambios cuando se requieran (spedding, 1988). así, ésta concepción resulta una herramienta importante para el desarrollo de agricultura sostenible. evaluacion de la sostenibilldad agricola la definición planteada en este artículo implica que un sistema agrícola sostenible debe cumplir con criterios ambientales, sociales y económicos. en consecuencia, para el desarrollo de este tipo de agricultura se requiere identificar dichos criterios, evaluarlos y determinar vacíos del conocimiento en los diferentes sistemas productivos. la evaluación de criterios depende de las características particulares de los sistemas considerados y de las políticas gubernamentales. la magnitud de los problemas y de las consecuencias son criterios centrales para este fin. en particular se debe tener en cuenta: efectos al interior y al exterior de la unidad productiva (predio). efectos a nivel macro, particularmente efectos globales a nivel del planeta, como calentamiento general de la tierra (efecto invernadero) y lluvia ácida. 187 tabla 2. posibles impactos debidos a las actividades agrícolas componente causas efectos ambiental suelo físico daño a la estructura del suelo • excesivo laboreo • tránsito de maquinaria agrícola • salinidad • incremento en el uso de energía • incremento en riesgo de compactación • riesgo de encostramiento superficial • dificultad para la emergencia de plántulas • disminución de infiltración y movimiento de agua en el suelo • incremento en riesgo de erosión compactación de suelos • tránsito de maquinaria agrícola • uso de equipo pesado en suelos húmedos • moldeamiento causado por arados de discos, rastras de discos y arados rotatorios (rotovator) • excesivo laboreo • incremento en el uso de energía • incremento en resistencia del suelo • disminución de infiltración y movimiento de agua en el suelo • disminución de la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo • disminución de aireación del suelo • disminución de la actividad biológica del suelo • dificultad para el desarrollo de raíces y cultivos • disminución de la toma de nutrientes por las raíces • desgaste prematuro de equipos y máquinas agrícolas erosión • deforestación • remoción de cobertura vegetal del suelo • cultivos limpios • excesivo laboreo especialmente en zonas de ladera • inversión del suelo en el sentido de la pendiente • pérdida de un recurso no-renovable • disminución de la profundidad efectiva del suelo • disminución de la fertilidad del suelo • sedimentación en ríos y vías • transporte de agroquímicos a fuentes de agua • peligro de derrumbes y daños en áreas habitadas suelo químico disminución de ma• deforestación teria orgánica • remoción de cobertura vegetal del suelo • toma de nutrientes del suelo por los cultivos • excesivo laboreo del suelo 188 • disminución de nutrientes del suelo • disminución de la actividad biológica del suelo • disminución de la estabilidad estructural del suelo • incremento en el riesgo de compactacióndisminución de la capacidad del suelo para degradar plaguicidas • riesgo de contaminación de aguas por nitratos • riesgo de contaminación atmosférica por producción de co2 tabla 2. posibles impactos debidos a las actividades agrícolas (continuación) cambio en el ph del suelo (salinidad y acidificación) • excesiva fertilización • drenaje inadecuado del suelo • uso de aguas contaminadas • disminución de la disponibilidad de nutrientes del suelo • disminución de la actividad biológica del suelo • cambios en la estructura del suelo • limitaciones serias al desarrollo de cultivos suelo biológico disminución de la actividad biológica del suelo • uso de plaguicidas • excesivo laboreo del suelo • compactación • remoción de cobertura vegetal del suelo • disminución de la capacidad del suelo para reciclar nutrientes • disminución de la capacidad del suelo para degradar plaguicidas • disminución de la estabilidad estructural del suelo • disminución de nutrientes del suelo agua disponibilidad • sistemas de riego inadecuados • efecto del laboreo sobre escorrentía, drenaje y percolación • dificultad para el desarrollo de cultivos • efectos sobre poblaciones y comunidades vecinas contaminación por nutrientes del suelo y plaguicidas • prácticas inadecuadas de fertilización y/o control químico • efecto del laboreo sobre escorrentía, drenaje y percolación • efectos sobre la salud humana • efectos sobre la fauna y la flora plaguicidas en humanos y organismos benéficos efecto de plaguicidas • efectos sobre la salud humana • efectos sobre la fauna y la flora • prácticas inadecuadas de control químico • manejo, almacenamiento, transporte y aplicación de plaguicidas uso de energía y contaminación del aire/atmósfera contribución a la desaparición de combustibles fósiles • fabricación y uso de maquinaria agrícola • fabricación de agroquímicos • emisiones de motores • contaminación del aire/atmósfera emisión de gases de efecto invernadero • calentamiento general de la tierra• emisiones de co2, np y ch4 del suelo 189 social tabla 2. posibles impactos debidos a las actividades agricolas (continuación). alimento (cantidad y calidad) • producción de alimentos • residuos tóxicos en alimentos • efectos en calidad de vida • efectos sobre la productividad agrícola salud • accidentes en la finca • efectos económicos para productores empleo • generación de empleo • efectos en la economía del país y relación con el uso de maquinaria tenencia de la tierra • tamaño de predios • tipo e intensidadde sistemas productivos • rentabilidad • uso de maquinaria agrícola economico en la finca • ingresos, costos y ren• efectos económicos para productores tabilidad fuera de la finca • industria de alimentos y • efectos en la economía del país de soporte a la agricultura • costos ambientales fragilidad del ecosistema que soporta los efectos de la actividad. ocurrencia de procesos irreversibles. efectos sociales, particularmente sobre comunidades menos favorecidas. valoración económica de los impactos. la utilización de metodologías basadas en el uso de indicadores, ha mostrado que puede jugar un papel relevante en la determinación de criterios de sostenibilidad y en la búsqueda de prácticas amigables con el ambiente. los indicadores son parámetros confiables que permiten simplificar, cuantificar y comunicar acerca de fenómenos. ciat carder (1996) propusieron un grupo de indicadores ambientales para la planificación y la toma de decisiones en el departamento del risaralda (colombia). una selección de los indicadores propuestos a nivel de predio agrícola es ilustrada en la tabla 3. leiva (1997) desarrolló un grupo de indicadores para evaluar la sostenibilidad de sistemas agrícolas en bedfordshire (inglaterra). la metodología resultó apropiada y permitió además evaluar el impacto de diferentes propuestas tecnológicas en dos fincas de producción de cereales. la definición de indicadores ambientales, sociales y económicos, y de ser posible el desarrollo de indicadores agregados que agrupen diferentes factores, está a la orden del día (ciat, 1993). 190 componente tabla 3. indicadores de sostenibilidad a nivel de predio ciat carder (1996). f. leiva (1987) uso de plaguicidas uso de plaguicidas (kg. ingrediente activo por ha) descarga de plaguicidas en agua (ijg ingrediente activo por l) uso de fertilizantes contaminación de aguas con nitratos (mg de n03-n por l) uso de fertilizantes (t ha') energía na" energía utilizada (gj ha·')) energía producida (gj ha·')) eficiencia de la energía (energía utilizada / energía producida) contaminación del aire/atmósfera na" c02 del combustible diesel (kg. ha ') n20 del fertilizante (kg. ha·')) degradación del suelo tasa de erosión por cultivo (t ha'), %) indice de degradación de suelos (%) % carbono orgánico % materia orgánica % de área compactada por llantas intensidad de tránsito de maquinaria (ton km ha·')) (ton h ha') desarrollo y condición del cultivo na*superficie afectada por plagas (ha) uso de mano de obra número de hombres por 100 hana* salud, seguridad e incidentes ambientales en el predio na* * número de accidentes número de incidentes ambientales rentabilidad y componentes de rentabilidad precio de insumos ($) producción de cultivos (t) rendimiento de cultivos (t ha·')) superficie cultivada (ha) precio cultivos ($) 'gross margin' (f ha:'):" 'net margin' (f ha·'))*** no aplica ingresos totales menos costos variables 0*0 'gross margin' menos costos de mano de obra permanente y maquinaria importancia de la investigacion uno de los elementos más importantes a destacar en el debate sobre sostenibilidad y particularmente sobre el impacto de actividades económicas en el ambiente, se relaciona con las limitaciones del conocimiento. para la elaboración de este artículo, el autor encontró deficiencias notorias en la información sobre procesos de degradación ambiental en colombia, expresadas en ausencia de 191 investigación en aspectos claves de la relación agricultura-ambiente, dispersión e inconsistencias en la información disponible. es necesario un compromiso decidido por parte de las entidades gubernamentales y privadas en el impulso de investigación que conlleve a identificar de mejor maneray cuantificar procesos de degradación ambiental y su impacto en el desarrollo de agricultura sostenible. la difusión de resultados, y la creación y consolidación de bases de datos son complementos básicos de la investigación. en particular, se requiere fomentar publicaciones, crear nuevas bases de datos de fácil acceso al público y a la comunidad científica, y fortalecer y mantener actualizadas las bases de datos existentes. dadas las limitaciones financieras, se hace necesario establecer prioridades para la investigación. en las condiciones actuales de la agricultura nacional se recomienda dar prelación a estudios sobre procesos de degradación de agua y suelos, impacto de controles sanitarios y uso de plaguicidas, y valoración de los daños causado por estos procesos. sin embargo, las decisiones no pueden esperar hasta que se conozcan en detalle procesos y fenómenos. muchas veces se tiene que actuar con cierto grado de incertidumbre. en estas condiciones un análisis de riesgo resulta útil para predecir el daño. dicho análisis es un estudio sistemático para reunir la información científica disponible sobre los riesgos de una actividad, formar un juicio acerca de éstos y orientar decisiones acerca de tolerar o mitigar esos riesgos, mediante un balance de costos y beneficios (doe, 1995). comentarios finales el presente artículo ha discutido aspectos centrales del desarrollo de agricultura sostenible con énfasis en países en vías de desarrollo. resulta relevante resaltar los siguientes aspectos: el desarrollo de agricultura sostenible requiere de una definición clara del concepto que considere las características ambientales, sociales y económicas dentro de las cuales se enmarca el proceso productivo. la sostenibilidad ambiental se relaciona estrechamente con la sostenibilidad económica, con efectos sobre el propio predio (agricultor) y fuera de éste (sociedad). la complejidad de los factores que determinan la sostenibilidad de la producción agrícola demanda una visión sistemática, holística, integradora y participativa. se requiere un impulso decidido a la investigación sobre la relación agriculturaambiente. en las condiciones actuales de colombia, resulta prioritario impulsar investigación en degradación de agua y suelos, impacto de agroquímicos, y la valoración de sus efectos. la publicación de resultados y el fortalecimiento de bases de datos con acceso al público son complementos básicos de esa investigación. las decisiones, sin embargo, muchas veces no pueden esperar a que se conozcan los procesos en detalle. los análisis de riesgo son herramientas útiles para guiar la toma de decisiones en condiciones de incertidumbre. se están desarrollando metodologías basadas en el uso de indicadores, las cuales tienen un gran potencial para contribuir al desarrollo de agricultura sostenible. literatura citada addiscott, t m, whitmore, a p y powlson, o s. 1991. farming,fertiliser and the nitrate problem. cas international. wallingford, uk. agudelo, l a y kaimowitz, d. 1997. tecnología agrícola sostenible: retos institucionales y metodológicos. iica gtz. san josé, costa rica. ciat. 1993. measurements and indicators of sustainability. mimeografiado. cali, colombia. 192 ciat carder. 1996. desarrollo y uso de indicadores ambientales para la planificación y la toma de decisiones en la corporación autónoma regional del risaralda. cali, colombia. common, m y perrings, c. 1992. towards an ecological economics and sustainability. ecological economics 6:7-34 conway, grano pretty, j n. 1991. unwelcome harvest. earthscan. london, uk. daly, h e. 1991. towards an environmental macroeconomics. land economics 67:225-259. doe. 1995. a guide to risk assessment and risk management for environmental protection. hmso: london, uk. fao. 1995. agricultura: hacia el año 2000. revista nacional de agricultura, 910:47-71. hoyos, l s. 1994. efectos genéticos de los plaguicidas en trabajadores agrícolas. en: efectos de los plaguicidas sobre el ambiente y la salud. universidad nacional, palmira, colombia. ideam, s.f. página web www.ideam.gov.co. iucn, unep y wwp. 1991. caring for the earth: a strategy for sustainable living. mitchell beaszley london., uk. • lampkin, n. 1990. organic farming. farming press. lpswich, uk. leiva, f. r. 1997. mechanisation for sustainability in arable farming systems. tesis de ph. d. cranfield university. inglaterra. no publicada. lovelock, j. 1988. the ages of gaia: a biography of our living earth. oxford university press. oxford, uk. mejia gutierrez, 1997. agriculturas para la vida: movimientos alternativos frente a la agricultura química. unisarc. santa rosa de cabal, colombia. maff. 1993. code of good agricultural practice for the protection of soil. ministry of agriculture fisheries and food. welsh office, uk. nix, j. 1997. farm management pocketbook. 27th ed. wye college: ashford, uk. ospina restrepo, j. m. 1995. la sac y el agro: retos y perspectivas. revista nacional de agricultura 911: 9-21. soane, b d ano van ouwerkerk, c. 1995. implications of soil compaction in crop production for the quality of the environment. soil and tillage res, 35, 5-22. spedding, c r w .1988. general aspects of modelling and its application in livestock production. in: horver, s. and van arendonk, j.a.m. modelling of livestock production sistems. kluwer cec., 3-9. socolen, 1997. experiencias y avances en el manejo de la polilla guatemalteca de la papa. socolen. colombia. suarez montoya, a. 1996. la revolución verde en el café: tanto de largo como de ancho. agricultura tropical 33(1):9-14. turner, r k. 1995. sustainability principies and practice. en: turner, r k. sustainable environmental economics and management. wiley: chichester, uk, 3-36. von humboltd. 1997. boletín humboltd. mayo-junio. instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboltd. colombia. watson, r t, rode, h, oeschger, h ano siegenthaler, u. 1993. greenhouse gases and aerosols. en: houghton, j t. jenkins, g j and ephramus, j j. climate change. the ipcc scientific assessment cambridge univ. press: cambridge, uk, 1-40. 193 received for publication: 2 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.45944 1 faculty of engineering and technology, universidad popular del cesar (upc). valledupar (colombia). 2 motilonia research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). codazzi (colombia). atofino@corpoica.org.co 3 corporacion observatorio del caribe colombiano. cartagena (colombia). 4 corporación clayuca, international center for tropical agriculture (ciat). palmira (colombia). 5 instituto de investigaciones de la caña de azucar. la habana (cuba). 6 extension, universidad de santander (udes). valledupar (colombia). agronomía colombiana 32(3), 407-416, 2014 highly nutritional cookies based on a novel beancassava-wheat flour mix formulation galletas con alto valor nutricional basadas en una nueva formulación de mezclas de harinas de fríjol, yuca y trigo diana carolina cabal g.1, aslenis melo r.2, sofía lissbrant3, sonia gallego c.4, maría de la luz la o hechavarría5, and adriana tofiño r.2, 6 abstract resumen nutritional deficiencies are common among children in colombia, and innovative strategies and supplements are needed in order to effectively address this problem. for example, in colombia, when measured as ferritin, iron deposits are deficient in 58.2% of children between two and eight years of age. if a formulation is made with highly nutritional ingredients, cookies will have the potential to be used as supplements in children’s diets because of their simple manufacturing process, long shelf life, and high acceptability. this study aimed to develop biofortified cookies, based on a bean-cassava-wheat f lour mix, for children. the methodology grouped several studies in order to define the best treatment for the production of bean f lour and the f lour mix to produce cookies, prioritizing the nutritional content and the microbiological and sensorial quality. a production procedure for bean-based f lour, suitable for the production of cookies with adequate nutritional, sensorial and microbiological characteristics was obtained. additionally, the rheological characteristics of the proposed f lour mixes permitted other possible uses for the bread-making industry, substituting cereal f lours with f lours with higher micronutrient contents. however, further studies are needed to determine the nutritional effects of the regular ingestion of biofortified cookies on children. las deficiencias nutricionales son comunes entre los niños colombianos y se requieren estrategias y suplementos innovadores para direccionar apropiadamente este problema. por ejemplo, en colombia, los depósitos de hierro según ferritina muestran un déficit del 58,2% en niños de dos a ocho años. si se realiza una formulación con ingredientes de alto valor nutricional, las galletas tendrán potencial para su uso como suplementos dietarios en los niños debido a la simplicidad en su elaboración, durabilidad y aceptabilidad. este estudio tiene como fin el desarrollo de galletas biofortificadas para niños, a partir de una mezcla de harinas de fríjol, yuca y trigo. la metodología, agrupó un conjunto de ensayos para definir el mejor tratamiento para la producción de harina de fríjol y la mezcla para la formulación de la galleta priorizando el contenido nutricional, calidad microbiológica y sensorial. se obtuvo un procedimiento para la elaboración de harina de fríjol con características adecuadas a nivel nutricional, microbiológico y sensorial, utilizable en la elaboración de galletas. las características reológicas de la mezcla de harinas propuesta también permiten otros posibles usos en la industria panificadora, sustituyendo la harina de cereal por harinas de alto contenido de micronutrientes. sin embargo, se requieren estudios minuciosos en los niños para determinar el efecto de la ingesta regular de las galletas. key words: biofortification, nutrient deficiency, viscosity analysis, sensory acceptance. palabras clave: biofortif icación, def iciencia nutricional, análisis de viscosidad, aceptación sensorial. introduction the low-level ingestion of micronutrients affects three billion people around the world. one of the reasons is the consumption of poor-quality diets, which are based on high amounts of staple foods (wheat, corn and rice) and low amounts of complementary food products (fruits, legumes, vegetables, animal products and fish). the latter two are especially high in bioavailable minerals and vitamins (dibb et al., 2005). numerous microelements and vitamins are considered essential to human nutrition and even minor deficiencies markedly increase the risk of serious diseases and even death. a lack of iron (fe), iodine (i), vitamin a, and zinc (zn) are currently the most important deficiencies for human health in the developing world. in colombia, when measured as ferritin, iron deposits are deficient in 408 agron. colomb. 32(3) 2014 58.2% of children between two and eight years of age, and 23% of children between one and five years of age are anemic according to their hemoglobin levels. in the department of cesar, 34.3% of children five to seven years of age are anemic with a greater incidence in rural areas and in the populations belonging to sisben (sistema de identificacion y clasificacion de potenciales beneficiarios de programas sociales) levels 1 and 2 (fonseca et al., 2010). therefore, the biofortification of crops, such as the bean (phaseolus vulgaris l.), is being proposed as an alternative to combat malnutrition. moreover, legume-based f lours have the potential to increase the nutritional value when compared to other types of f lour and are of interest in the production of food products for children, who constitute the most vulnerable population in regards to a lack of minerals, such as zn and fe. one commonly used strategy in combating malnutrition is through the use of dietary additives. cookies are highly sought after snacks, for children as well as for adults, not only because they are appetizing, but also due to their simple manufacturing process, long shelf life and potential for containing high nutrient components (noor aziah et al., 2012). therefore, they can be used as nutritional supplements. the rich composition of whole and fractioned grains, together with their high content of dietary fiber, have motivated numerous nutritional interventions focused on exploiting their potential in order to obtain healthier and more nutritious food products. diets rich in whole grains and other plant-based food products and low in lipids, such as saturated fats and cholesterol, can reduce the risk of coronary diseases, some types of cancers and other chronic diseases (sanz, 2012). however, although wheat is a good source of calories and other nutrients, its protein content is of low nutritional quality when compared to milk, soy bean, pea and lupine because it is deficient in essential amino acids, such as lysine and threonine (ndife et al., 2011). the increased use of legume-based f lours in different formulations of food products has raised great interest among researchers looking for high-quality sources of vegetable protein due to the limited availability and high cost of animal-based proteins in developing countries (kohajdová et al., 2013; raya-pérez et al., 2012). the addition of legumes to cereal-based products could be an efficient way to increase the consumption of these products. furthermore, legume proteins are rich in lysine but deficient in sulfur-containing amino acids; whereas, cereal proteins are deficient in lysine but have adequate levels of sulfurcontaining amino acids. thus, the combination of cereal and legume proteins would provide a more complete spectrum of essential amino acids, which is of great importance in a balanced diet (kohajdová et al., 2013). in a global context, cassava follows cereals (maize, rice and wheat) and potatoes in importance as a staple food. in africa, the contribution of cassava as a food supply is much higher than in latin america, where the local population does not depend on one single carbohydrate staple as the backbone of its diet. however, cassava contributes to a fundamental part of the basic food basket of the population of the seven departments of the colombian coast, with great acceptability in all of its presentations (fonseca et al., 2010; charles et al., 2004). in addition to the nutritional properties of raw materials used in foodstuffs, the functional properties, such as pasting properties of f lour and starch, must be considered in the food industry because they greatly inf luence the characteristics of the products. however, in colombia, research on the production of f lour from beans is limited despite the fact that the consumption of this legume is well-established. cassava, another potential substitute for traditional wheat f lour, has been studied with respect to the characteristics of its f lour and starch. however, the existing literature regarding the physicochemical and functional properties of these industrially obtained materials is limited. cassava f lour is made by washing and chipping roots, then drying and milling/refining them. these processes may affect the properties of cassava f lour. the physicochemical and functional properties of cassava f lour from different crops have previously been reported (charles et al., 2004; sandoval and fernández, 2013). cassava can be processed into high-quality f lour for use as a partial substitute for wheat f lour and other f lours, such as maize and rice, and it can be used in the formulation of food products, such as bread, pasta, cake mixes, pastries, and in f lour mixes for creams and soups. in addition, it can be used as a thickening agent and as an extensor in dehydrated soups, spice mixes, baby cereals, candy and processed meats (henao, 2004; garcía et al., 2012). the wheat consumed in colombia is mainly imported because little is produced locally. however, previous studies have indicated the potential use of cassava-based f lour in the partial substitution of traditional f lours, without losing the organoleptic characteristics of the products coming from the bread-making industry (henao, 2004). furthermore, the addition of legumes to cereal-based products could be an efficient way to increase the nutritional content, especially if the f lour is produced from biofortified raw material. given this context of (a) nutritional need, (b) the attractiveness of cookies for children, (c) the lack of wheat production 409cabal g., melo r., lissbrant; gallego c., la o hechavarría, and tofiño r.: highly nutritional cookies based on a novel bean-cassava-wheat flour mix formulation in colombia, and (d) the undemonstrated potential of beanbased f lour, the objectives of this research were to develop biofortified cookies based on a bean-cassava-wheat f lour mix and to assess their acceptability in a population of 7-11 year-old children. materials and methods the methodology described a sequence of studies that have been conducted, grouped in order to initially define the best treatment for producing bean f lour and, thereafter, identify the proper mix of the bean-cassava-wheat f lour for the formulation of cookies, prioritizing those with the highest nutritional content and microbiological and sensorial quality. supplies the biofortified bean cultivar smn18, containing 175.3 mg kg-1 of fe and 37.15 mg kg-1 of zn (tofiño et al., 2011), was selected for the biofortified cookie preparation. this bean variety is expected to be released as a commercial variety in october of 2014 (rodríguez, 2014; vargas, 2014). the selected cassava variety hmc-1 has a high starch content and can expand more than traditional cassava, which makes it suitable for the bread-making industry (henao, 2004). commercial wheat f lour (haz de oros®, harinera del valle, cali, colombia) was used. preparation of bean and cassava flours two f lour treatments were developed, for which 8 kg of beans, previously classified, were used. the beans were divided into two batches of 4 kg each and washed with clean water to remove any impurities and to control the quality of the grains. the first batch (bean f lour-1 treatment) was then pre-cooked for 1 h at 40ºc at a bean:water ratio of 1:4 (4 l of potable water/kg of beans), mashed and oven dried for 4 h at 100ºc. the second batch (bean f lour-2 treatment) was pre-soaked for 14 h at a bean:water ratio of 1:3 (3 l of potable water/kg of beans), then allowed to drain and then left to oven dry at 60ºc for 16 h. the milling was done after the pre-treatments, using sieves of three different diameters. thereafter, the milled beans were passed through a 212 μm diameter sieve in order to obtain a fine and homogenous f lour. for the formulation of the cassava f lour the stump of the root was removed and washed with clean water for at least 5 min in order to remove the soil and outer peel. the cassava was then passed through a chipping machine in order to cut the roots into smaller pieces, allowing for a more efficient drying process. the cassava pieces were distributed evenly on a fixed-bed dryer and dried for 8 h at 60ºc. the dried cassava pieces were left to rest and then passed through a milling and refining machine with a 177 µm sieve, which is the optimal size for the bread-making industry. the dry-weights of the bean, cassava, and wheat f lours were determined using 5 g of each sample in crucibles. the samples were oven dried for 4 h at 105ºc. dry samples were kept in a dehumidifying chamber until the moment of weighing in order to avoid water absorption. nutritional quality of the bean and cassava flours the nutritional quality of the raw materials, bean f lour-1, bean f lour-2, cassava f lour and commercial wheat f lour was determined. these tests were done in the research laboratories of the international center for tropical agriculture (ciat) in cali (colombia). the protein content was determined using the kjeldahl method, fe and zn through atomic absorption, and the ethereal extract, crude fiber and ashes were measured using the methods described by horwitz (2006). anti-nutritional metabolites, such as phenols, were analyzed according to makkar (2003). trypsin inhibitors and soluble, insoluble and total condensed tannins were evaluated following terril et al. (1992). preparation of mixed flours two f lour mixes of bean (bean f lour-2), cassava and wheat with weight proportions (%, w/w) of (1) b(15)-c(15)-w(70) (bean-cassava-wheat) and (2) b(20)-c(15)-w(65), respectively, were prepared for further analysis. viscosity analysis the analysis was done in the root and tuber quality laboratory at ciat. a rapid visco analyzer, series no. 4 (rva-4) (newport scientific, warriewood, australia), was used to evaluate the pasting properties of the f lours. a suspension of f lour in distilled water at a concentration of 10% (w/w) was prepared and then exposed to heating and chilling in order to create viscogram profile/pasting curves that showed the relationship between time, viscosity and temperature during the cooking processes. the suspension was heated and kept at 90°c for 5 min; thereafter, it was chilled to 50°c and maintained at this temperature for 5 min. the temperature changes were done at a speed of 1.6°c min-1. the two f lour mixes of bean-cassava-wheat, based on bean f lour-2, (% w/w of (1) b (15)-c (15)-w(70) (bean-cassava-wheat) and (2) b(20)-c(15)-w(65)), were analyzed, along with the pure 410 agron. colomb. 32(3) 2014 f lour from cassava, bean, wheat, and bean-cassava and the bean-wheat mixed f lours (50-50). formulation and production of biofortified cookies cookies were made using the two mixed bean-cassavawheat f lours, as well as controls based on the traditional wheat f lour. the formulation for the production of the cookies was as follows: 400 g of flour (cookie 1: b(15)-c(15)w(70) mix, cookie 2: b(20)-c(15)-w(65) mix or control: pure wheat f lour), 250 g of melted butter, 30 g of baking powder, 100 g of sugar, two eggs, 60 g of milk and 100 g of chocolate chips. all ingredients, except the chocolate chips, were stirred together in a bowl until a homogeneous dough was obtained. the chocolate chips were then added and the dough was spread out evenly at a thickness of about 0.5 cm using a rolling pin. once the dough was ready, it was divided into equal parts and molded to a desirable shape. thereafter, each cookie was carefully placed on a previously f loured tray. the biofortified cookies were baked for 15 min at 180ºc. when the cookies started to brown, they were removed from the oven and left to cool before packaging. sensory acceptance the sensory acceptance was studied following the principles of the helsinki declaration (wma, 1964), as approved by the ethics committee for scientific research at universidad de santander in valledupar-colombia. the biofortified cookies made from the two f lour mixes (cookie 1: b(15)-c(15)-w(70) mix, cookie 2: b(20)-c(15)w(65) mix) were evaluated according to their appearance, color, aroma, f lavor, softness, resistance, hydration ability, perception of granules, and final residues. the evaluation was done with children ranging from 7 to 11 years of age. cookies made from pure wheat f lour were used as a control. a five-point hedonic scale ranging from 1 to 5 was provided to indicate a sensory judgment of “dislike a lot” (1 point), “dislike a little” (2 points), “not sure” (3 points), “like a little” (4 points) and “like very much” (5 points). nutritional quality of the biofortified cookies these tests were performed at the nutritional quality laboratory of ciat. total phytates were determined using the methodology described by latta and eskin (1980), zn was determined according to hotz and brown (2004), fe was dialyzed as described by argyri et al. (2009), and the protein digestibility was determined by the protocol used by mcdonough et al. (1990). microbiological quality of the biofortified cookies the determination of the microbiological quality of the biofortified cookies was done in the bacteriological laboratory at the universidad de santander (valledupar). the mixed f lour was analyzed for total aerobic mesophylls, count of moulds and yeasts, most probable number of total and faecal coliforms, presence of salmonella sp. and staphylococcus sp., positive test for coagulase and count of bacillus cereus, according to the colombian technical norms parameters for evaluating food quality (icontec, 2007). statistical analyses all measures were done with a minimum of three replicates. the percentage of high valuations in the sensorial analysis was calculated. the sensorial acceptance study and the determination of antimetabolites were evaluated using the tukey test, the rheological properties study using the duncan test, and the preference study using the z-test. other parameters were analyzed using descriptive statistics, means and standard deviations. the analyses were done using statgraphics® software v. 9 (statpoint®, herndon, va). results the results are presented in the sequential order that was followed when elaborating the biofortified cookies based on the bean-cassava-wheat f lour: 1) production of bean f lour; 2) determination of the proportion of each of the components of the mixed f lour; 3) preparation of cookies. in each step, the treatments with low nutritional and microbiological indicators were discarded and the best treatment was maintained for the following phase of the research scheme. nutritional quality of the bean flours the treatments applied to the bean f lour during processing did not affect the nutritional quality when compared to the crude grain. bean f lour-2 treatment maintained the highest contents of protein (35.9 g kg-1), zn (44.7 mg kg-1), and crude fiber (34.8 g kg-1), while bean f lour-1 treatment kept the highest concentration of fe (128.4 mg kg-1) (tab. 1). although bean flour-2 presented the lowest fe content, it was selected for further studies and use in the elaboration of mixed f lour due to the preservation of the other nutrients. the treatments applied to the bean grain in the process of obtaining the f lour reduced the antimetabolites by up to 27%, resulting in an improvement of the nutritional quality (tab. 2). however, the concentration of phenols as a 411cabal g., melo r., lissbrant; gallego c., la o hechavarría, and tofiño r.: highly nutritional cookies based on a novel bean-cassava-wheat flour mix formulation percentage of dry matter was higher in bean f lour-1 (5.4%), as compared to bean f lour-2 (2.6%). the physical treatment of the bean grain during processing affected the content of antimetabolites in the bean f lour. a greater temperature in the pre-cooking and a greater exposure time to sunlight decreased the anti-nutrient content, as compared to cooked and ground beans. the percentage of antimetabolites, such as total phenols, trypsin inhibitors, insoluble and total condensed tannins, were lower in bean f lour-2, as compared to bean f lour-1. however, the content of soluble condensed tannins was stable in the two treatments, although below 10%, which indicates acceptable nutritional quality. viscosity analysis the rva-4 allowed the properties of the bean f lour-2, cassava and wheat f lours, and those of different mixes to be analyzed. there were no significant differences in the retrogradation among the various f lour mixes. their retrogradation values were found to be between those of the wheat f lour (lowest value) and the cassava and bean f lours (highest values) (tab. 3). the viscosity values were found to be different between all the f lours, with the cassava f lour showing the highest values and the bean f lour the lowest, followed by the wheat f lour and mixed f lours with intermediate values. given that greater viscosity is associated with a better tolerance of shear stress, ease of working the dough, and durability of the final product, the mix of 15% bean f lour-2, 15% cassava f lour and 70% wheat f lour, with a final viscosity of 848 cp, would be the most appropriate for producing cookies in order to obtain a desirable stable texture, brittleness and adherence (mínguez, 2012). based on the results, the mix of 20% bean f lour-2, 15% cassava f lour and 65% wheat f lour, and the mix of 50% bean f lour and 50% wheat f lour, with lower levels of final viscosity, may be appropriate for bread-making (tab. 3). the bean f lour and the cassava f lour corresponded to the two extremes of the spectrum as the bean f lour presented a very low viscosity, while the cassava f lour had a viscosity that was 17.5 times higher than the viscosity of the bean f lour and that was 8 times higher than the viscosity of the wheat flour. the tendency to revert was very low in the bean f lour and, although it was somewhat higher in the cassava pastes and mixes, it continued to be low. the viscosity of table 1. nutritional content of the wheat, cassava and bean flours. description protein (g kg-1) fe (mg kg-1) zn (mg kg-1) ethereal extract (g kg-1) crude fiber (g kg-1) ashes (g kg-1) wheat flour (control) 93.0±0.7 a 11.0±0.2 c 8.0±0.3 c 23.6±0.7 a 8.6±0.4 d 7.2±0.5 d cassava flour 13.4±0.4 d 6.0±0.4 d 29.6±0.3 b 22.5±0.6 c bean flour-1 34.7±0.3 c 128.4±0.3 a 43.8±0.1 b 9.9±0.5 c 28.2±0.2 c 49.9±0.4 a bean flour-2 35.9±0.3 b 113.5±0.2 b 44.7±0.2 a 21.5±0.4 b 34.8±0.2 a 47.6±0.4 b means with different letters in the same column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). table 2. content of anti-nutritional metabolites in the bean flours. treatment total phenols (%) trypsin inhibitors (mg kg-1) condensed soluble tannins (%) condensed insoluble tannins (%) condensed total tannins (%) bean flour-1 5.4±0.3 b 129.5±0.1 b 4.6±0.0 b 1.4±0.0 b 6.0±0.0 b bean flour-2 2.6±0.4 c 101.4±0.1 c 4.4±0.0 c 1.1±0.0 c 5.6±0.0 c bean grain 7.3±0.4 a 186.5±0.3 a 6.4±0.1 a 2.3±0.1 a 6.7±0.1 a means with different letters in the same column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). table 3. analysis of the hardening and viscosity of the mixed flours and the controls composed of pure bean, cassava and wheat flour. identification hardening temperature (oc) viscosity of warm paste (cp) viscosity of cold paste (cp) minimum viscosity (cp) final viscosity (cp) retrogradation (cp) bean flour 78 a 123 g 203 g 93 g 237 g 1,440 a cassava flour 67 c 3,266 a 3,882 a 3,240 a 4,142 a 902 b wheat flour 67 c 645 f 505 f 470 f 519 f 49 d mixed flour b(15)-c(15)-w(70) 69 c 919 c 828 c 722 c 848 c 126 c mixed flour b(20)-c(15)-w(65) 73 b 891 d 804 d 680 d 819 d 139 c mixed flour b(50)-c(50) 68 c 1,494 b 1,654 b 1,490 b 1,756 b 266 c mixed flour b(50)-w(50) 79 a 765 e 671 e 598 e 696 e 98 c means with different letters in the same column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 412 agron. colomb. 32(3) 2014 the cassava f lour tended to increase, even after reaching its first peak, showing its instability when compared to the wheat f lour. the rheological analysis of the f lours showed that the hardening temperature of the evaluated samples ranged widely, from 67ºc in the case of the wheat and cassava f lours to 78ºc for the bean f lour, with intermediate temperatures for the mixed f lours when aqueous suspensions at 10% starch concentration were used. sensory acceptance the sensorial evaluation of the cookies based on the biofortified bean f lour with cassava and wheat f lour (tab. 4) showed that both treatments presented sensorial characteristics superior to those of the control (p≤0.05), regarding aroma and f lavor, while appearance, color, softness and final residues did not reveal a significant difference between the biofortified cookies and the control. nutritional quality of the biofortified cookies the biofortified cookies prepared with the mixed f lour b(15)-c(15)-w(70) (cookie 1) presented a significantly higher percentage of fe when compared to the control, indicating that the proportion of ingredients in this treatment provided a higher content of fe for further absorption by consumers. on the other hand, the phytate content, zn, and protein digestibility analysis did not show any significant differences in the biofortified cookies when compared to the control (tab. 5). according to these results, significant differences were not found among the three cookies in terms of protein digestibility or in casein concentration, which in the control was 90%, indicating a high nutritional quality. microbiological quality the microbiological analysis of the bean f lour showed that it fulfills the optimal hygienic conditions for human table 4. sensory acceptance of the biofortified cookies. treatment sensory attributes appearance color aroma flavor softness resistance hydration ability perception of granules final residues cookie 1 3.9 a 4.0 a 4.2 a 4.0 a 3.7 a 3.6 a 4,0 a 4.0 a 3.6 a cookie 2 4.3 a 4.5 a 4.3 a 4.3 a 3.7 a 3.9 a 3.8 a 4.0 a 3.7 a control 3.9 a 4.0 a 3.3 b 2.7 b 3.1 a 3.0 b 3.2 b 3.2 b 3.2 a cookie 1, 15% bean flour, 15% cassava flour and 70% wheat flour (w/w); cookie 2, 20% bean flour, 15% cassava flour and 65% wheat flour (w/w); control, pure-wheat flour. means with different letters in the same column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). table 5. determination of antimetabolites, total phytates, phytic acid to zn mole ratio, dialyzed fe and protein digestibility in two types of biofortified cookies based on mixed flours and in control cookies based on wheat flour. sample total phytates (mg g-1) phytic acid to zn mole ratio dialyzed fe (%) protein digestibility (%) control 2.572±0.23 38.921±3.58 5.807±0.17b 74.933±0.73 cookie 1 2.775±0.46 31.576±5.24 6.662±0.40a 74.258±0.45 cookie 2 2.922±0.45 33.254±5.17 5.781±0.24b 74.336±0.94 casein 88.472±0.32 means with different letters in the same column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). total phytate concentration on a dry weight basis. table 6. microbiological analysis of the flour used in the production of the biofortified cookies. analysis method reference limit result total count of aerobic mesophylls cfu/g ntc4519 200,000-300,000 21,000 mold count cfu/g ntc4132 1,000-2,000 400 yeast count cfu/g ntc4132 1,000-2,000 <10 mpn total coliforms/g ntc4516 43-150 93 mpn fecal coliforms at 45ºc/g ntc4516 <3 <3 salmonella in 25 g ntc4574 absent absent coagulase positive staphylococcus cfu/g ntc4779 <100 <100 bacillus cereus count cfu/g ntc4679 700-1,000 300 mpn, most probable number; cfu, colony forming units; ntc, colombian technical norm (norma tecnica colombiana) (icontec, 2007). 413cabal g., melo r., lissbrant; gallego c., la o hechavarría, and tofiño r.: highly nutritional cookies based on a novel bean-cassava-wheat flour mix formulation consumption, according to the colombian technical norms, with microbiological counts below the established limits (tab. 6). discussion the nutritional content of the bean f lours exceeded the expected values established by the ciat biofortification program of 100 mg kg-1 of fe and 40 mg kg-1 of zn (rodríguez, et al., 2009). this indicates the potential of biofortified beans and f lour for use in the development of innovative food products that combat malnutrition. the high dietary fiber content of the bean and cassava f lours made them functional foods, considering that the daily requirement of fiber in a diet of 2,000 kcal is 25 g (díaz et al., 2012). numerous studies have indicated that crude fiber can play a major physiological role in maintaining good health and general wellbeing in consumers (lamsal and faubion, 2009; angioloni and collar, 2011; chandrasekara and shahidi, 2011). food products with a high content of dietary fiber improve gastrointestinal f low, help reduce cholesterol levels, and are excellent sources of probiotics, which contribute to increased beneficial microbiota in the human body. moreover, these food products have a glycaemic index that is lower than in similar products with a lower fiber content, which helps in regulating the levels of glucose in the blood and reduces the risk of diseases and gastrointestinal disorders. the lower concentration of total proteins in the bean f lour as compared to the wheat f lour was compensated for by higher contents of fe, zn, crude fiber and ashes, which makes it an alternative raw material for diversification in the production of food products, contributing to an increased nutritional status of populations with mineral and crude fiber deficiencies. additionally, the consumption of cereal grains and legumes in one single food product increases the quality of consumed protein due to the complementing amino acids from both raw materials (ndife et al., 2011). the reduction in antimetabolites with the pre-treatment of the bean f lour can be explained by the trypsin inhibitors, which are heat labile and can be inactivated by heat treatments, such as steaming and extrusive cooking (liener, 1994). raya-pérez et al. (2012) obtained similar results regarding the inhibition of trypsin enzyme activity, which was greatly reduced after a thermic treatment of black cherry (prunus serotina) seeds, without affecting their nutritional quality. the rheological properties of the dough can predict the performance of the finished product if the applied force and deformation are in the same range as those used in the actual processing. also, the characteristics of the strength of the gel are correlated to the ageing of the bread (rodríguez et al., 2009). in the development of food products, the peak and final viscosities are important in order to understand their behavior during and after processing. mixes that present a greater viscosity and lower retrogradation are more stable and of higher potential for use in the production of cookies, given the lower level of water absorption which results in durability and firmness in the product for a longer time (singh et al., 2011; mínguez, 2012). although they had a significantly lower viscosity and higher retrogradation than the wheat f lour, the mixed f lours showed intermediate values, indicating a high potential for the production of bread products, with mixed f lour b(15)-c(15)-w(70) displaying a higher viscosity than mixed f lour b(20)-c(15)-w(65). sajilata et al. (2006) reported that the gelatinization properties of starches depend on the type, granular structure, botanical origin, and amylose/amylopectin ratio. the difference between the f lour types in viscosity might be due to the weakness of the intermolecular network, which may cause the f lour granules to fall apart when gelatinized in hot water, thus forming a paste of relativity low viscosity. it might also be due to changes in the f lour protein interaction or a result of the reduction in protein because of carbohydrate and protein interactions (balogun and olatidoye, 2010). the unique bread-making properties of the wheat f lour can be attributed mainly to the gluten protein’s ability to form a viscoelastic network when mixed with water. the reduction of viscoelectric properties of the wheat f lour dough seen with substitution by starch, or non-wheat f lour, reduced the bread-making potential. this phenomenon can be explained as a reduced capacity of the gluten network to slow down the rate of carbon dioxide diffusion (def loor et al., 1993). the nutritional characterization of the biofortified cookies based on the mixed f lour indicated their high quality, considering that the percentage of dialyzable fe has been described as a reliable indicator of its availability in food products (sanz, 2012). however, the bioavailability of zn, estimated by means of the phytate content, showed low values in the biofortified cookies based on the mixed f lour, as well as the control treatment based on the wheat f lour, since the phytic acid to zn mole ratios were higher than 15 (who, 2013). 414 agron. colomb. 32(3) 2014 phytic acid (or phytate), an organic form of p found in the seeds of higher plants, may interact with trace elements. many studies have shown that a diet rich in phytates causes mineral deficiencies (zn and fe), especially in unbalanced diets and in populations at risk because of diets based on animal protein (afify et al., 2011). however, beneficial health effects have also been shown. the consumption of phytic acid can have a positive impact on certain diseases, such as coronary heart disease, diabetes, arteriosclerosis, and kidney stones. furthermore, phytic acid is the precursor of molecules that provide protection against a variety of cancers (sanz, 2012). the chelating properties of phytic acid not only result in the binding of cations in seeds, when released during food or feed processing or in the gut, phytic acid also binds minerals and makes them unavailable as nutritional factors. iron and zn uptake have both been shown to be inhibited when the phytic acid to metal ratio is above 10 (gharib et al., 2006). numerous experimental studies with animals have shown that the phytic acid content in their feed reduces zn bioavailability. results from research on humans have shown the same, showing that high levels of this anti-nutrient may cause zn deficiency (martínez et al., 2002). however, the majority of food products that present elevated contents of phytic acid are good sources of dietary fiber, which has a high affinity for minerals. although the phytates and fiber were separated and evaluated independently, it was difficult to attribute the negative effects in the bioavailability of the minerals to only the presence of phytates. also, a genetic selection of seeds low in phytates would result in them having a lower phosphorous (p) content as phytic acid aids in the efficiency of p utilization. however, genetic improvement programs should not be directed towards reducing the content of phytic p, but maintaining the total content of p in the plant and in the seeds, as well as other desirable constituents (martínez et al., 2002). according to the results, significant differences were not found among the three cookies (cookie 1: b (15)-c (15)-w(70), cookie 2: b (20)-c (15)-w (65), control: pure wheat f lour) in terms of protein digestibility or in casein concentration, which in the control was 90%, indicating a high level of nutritional quality in the formulations. similar results were obtained by pastuszka et al. (2012) despite the fact that, in this study, the new preparations had a greater protein content, as compared with the wheat f lour, due to the addition of amino acids (7.5-10% oat protein). regarding the sensory evaluation, our results are in agreement with those published by (balasubramanian et al., 2012), which showed that up to 15 % of the legume content can be incorporated in extrudate without losing sensory characteristics. also, abou-zaid et al. (2012) concluded that wheat f lour could be replaced by up to 30 % with different types of substitutes, in their case milled mushroom micelles grown on sorghum or wheat grains, to obtain food products that had small differences compared to the control. studies related to the occurrence of microorganisms and metabolites with potential toxicity in children’s food have received limited attention in developing countries (shadliamatug et al., 2008). products containing cereals in the form of grains or f lours are rich in sugars and protein, which serve as nutrient sources for airborne microorganisms, as well as for those originating from the soil, insects and tools that frequently cause cross contamination with a wide variety of yeasts, fungi, and bacteria. these microorganisms also provide the risk of further contaminating the final product by producing toxins. among the pathogens frequently found are salmonella, staphylococcus aureus and clostridium perfringens, depending on the product (ray and bhunia, 2013). coliform bacteria and escherichia coli counts are important as these are indicative of the general hygienic properties of the foodstuffs. moreover, the presence of e. coli in a finished, ready-to-eat, product is a public health concern, indicating deficiencies in the microbiological control of the process (inadequate processing conditions or post-process contamination). some research has also shown the occurrence of enterobacteriaceae in different types of food intended for children, although salmonella sp. was not detected in any of the samples analyzed by several authors cited by iversen and forsythe (2004). however, pathogens, such as listeria monocytogenes and salmonella sp., have been shown to be tolerant of the dispersion and drying processes in the production of some formulas for children (in’t veld et al., 1991). in their study regarding the microbiological quality of cookies based on cassava f lour and bovine plasma, benítez et al. (2011) showed an absence of microorganisms of interest from a health standpoint after storage of the product for 15 d at 25 to 28ºc without preservatives. many epidemic outbreaks with toxins in foodstuffs destined for children have been caused by b. cereus. this bacterium is naturally found in the soil, grows at room temperature in starchy environments, and produces a toxin that is heat resistant and easily transmitted through vegetables and other crops (okahisa et al., 2008). additionally, the inappropriate storage of cereal-based food products in humid conditions, warm temperatures, and poor ventilation, can cause contamination by mycotoxins 415cabal g., melo r., lissbrant; gallego c., la o hechavarría, and tofiño r.: highly nutritional cookies based on a novel bean-cassava-wheat flour mix formulation produced by fungus, which may be carcinogenic (shadliamatug et al., 2008). according to the who (2013), many countries do not comprehensively address malnutrition in all its forms, including the vicious circle of malnutrition and food-borne and other infectious diseases. food security policies should not be limited to the area of availability of food since, although the criteria of availability may be achieved, the biological usefulness of the food products can be affected if food safety is not considered and, therefore, the adequate beneficial effects for consumers are no longer guaranteed. conclusions a procedure for obtaining bean f lour with high contents of protein, fe, zn and fiber was obtained alongside the development of a new formulation for cookies based on bean-cassava-wheat mix f lours with a significantly higher fe content than the wheat f lour-based control, with a satisfactory microbiological quality and superior sensory acceptance. this new formulation could contribute to increasing the nutritional welfare of colombian children through the consumption of biofortified cookies. additionally, the rheological categorization of the f lours that were developed suggests other possible uses in the bread-making industry, substituting cereal-based f lours with mixed f lours (beancassava-wheat) with a higher nutritional quality. however, further studies are needed to determine the nutritional effects on children as a result of the regular ingestion of biofortified cookies. acknowledgements this study was financed by the universidad de santander and carried out with collaboration from the starch quality laboratory of the ciat, cali. literature cited abou-zaid, a.a.m., m.a.s. el-bandy, and h. ismaeil. 2012. rheological properties and quality evaluation of pan bread and biscuits supplemented with mushroom micelles f lours. aust. j. basic appl. sci. 6, 237-245. af if y a.e.-m.m.r., h.s. el-beltagi, s.m. abd el-salam, and a.a. omran. 2011. bioavailability of iron, zinc, phytate and phytase activity during soaking and germination of white sorghum varieties. plos one 6, e25512. doi: 10.1371/journal. pone.0025512 angioloni, a. and c. collar. 2011. physicochemical and nutritional properties of reduced-caloric density high-fibre breads. lwtfood sci. technol. 44, 747-758. doi: 10.1016/j.lwt.2010.09.008 argyri, k., a. birba, d.d. miller, m. komaitis, and m. kapsokefalou. 2009. predicting relative concentrations of bioavailable iron in foods using in vitro digestion: new developments. food chem. 113, 602-607. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.07.089 balasubramanian, s., a. borah, and c.l. mahanta. 2012. rheological and nutritional properties of legumes incorporated corn extrudates. int. food res. j. 19, 971-975. balogun, i.o. and o.p. olatidoye. 2010. functional properties of dehulled and undehulled velvet beans f lour (mucuna utilis). j. biol. sci. bioconserv. 2, 1-10 benítez, b., k. ferrer, a. archile, y. barboza, l. rangel, e. márquez, and m.l. delmonte. 2011. calidad microbiológica de una galleta formulada a base de harina de yuca y plasma de bovino. rev. fac. agron. (luz) 28, 260-272. chandrasekara, a. and f. shahidi. 2011. bioactivities and antiradical properties of millet grains and hulls. j. agric. food chem. 59, 9563-9571. doi: 10.1021/jf201849d charles, a.l., y.h. chang, w.c. ko, k. sriroth, and t.c. huang. 2004. some physical and chemical properties of starch isolates of cassava genotypes. starch-stärke 56, 413-418. doi: 10.1002/ star.200300226 def loor, i., m. nys, and j.a. delcour. 1993. wheat starch, cassava starch, and cassava f lour impairment of the breadmaking potential of wheat f lour. cereal chem. 70, 526-530. díaz m., c., c. zuluaga, c. morales, and m. quicazán. 2012. determinación de fibra dietaría en polen apícola colombiano. vitae 19(sup. 1), s454-s456. dibb, d.w., t.l. roberts, and r.m. welch. 2005. de la cantidad a la calidad: la importancia de los fertilizantes en la alimentación humana. inf. agron. 28, 1-8 fonseca c., z., a.p. heredia v., p.r. ocampo t., y. forero t., o.l. sarmiento d., m.c. álvarez u., a. estrada r., b. samper k., j. gempeler r., and m. rodríguez g. 2011. encuesta nacional de la situación nutricional en colombia 2010 ensin. icbf; profamilia; instituto nacional de salud, ministerio de la protección social, bogota. garcía, j.a., l. alonso, s. gallego, j.a. aristizábal, s. henao, a.m. bonilla, and a. giraldo. 2012. production and uses of refined cassava f lour. pp. 442-462. in: ospina, b. and h. ceballos (eds.). cassava in the third millennium. modern production, processing, use and marketing systems. international center for tropical agriculture (ciat); latin american and caribbean consortium to support cassava research and development (clayuca), cali, colombia. gharib, a.g., s.g. mohseni, m. mohajer, and m. gharib. 2006. bioavailability of essential trace elements in the presence of phytate, fiber and calcium. j. radioanal. nucl. chem. 270, 209-215. doi: 10.1007/s10967-006-0330-3 horwitz, w. 2006. official methods of analysis of aoac international. 18th ed. association of official analytical chemists (aoac), gaithersburg, md. henao, s.o. 2004. estudio tecnológico de la utilización de harina de yuca en panificación. undergraduate thesis. faculty of agricultura sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. 416 agron. colomb. 32(3) 2014 icontec, instituto colombiano de normas tecnicas y certificacion. 2007. norma técnica colombiana. productos de molinería. galletas. ntc 1241. bogota. in’t veld, p.h., p.s.s. soentoro, e.h.m. delfgou-van asch, and s. notermans. 1991. inf luence of reconstitution on isolation and enumeration of listeria monocytogenes from milk powder used for reference samples. j. food prot. 54, 124-126. iversen, c. and s. forsythe. 2004. isolation of enterobacter sakazakii and other enterobacteriaceae from powdered infant formula milk and related products. food microbiol. 21, 771-777. doi: 10.1016/j.fm.2004.01.009 kohajdová, z., j. karovicová, and m. magala. 2013. rheological and qualitative characteristics of pea f lour incorporated cracker biscuits. croat. j. food sci. technol. 5, 11-17. lamsal, b.p. and j.m. faubion 2009. the beneficial use of cereal and cereal components in probiotic foods. food rev. int. 25, 103-114. doi: 10.1080/87559120802682573 latta, m. and m. eskin. 1980. a simple and rapid colorimetric method for phytate determination. j. agric. food chem. 28, 1313-1315. doi: 10.1021/jf60232a049 liener, i.e. 1994. implications of antinutritional components in soybean foods. crit. rev. food sci. nutr. 34, 31-67. doi: 10.1080/10408399409527649 makkar, h.p.s. 2003. quantification of tannins in tree and shrub foliage. a laborator y manual. springer, dordrecht, the netherlands. martínez d., b., m.v. ibáñez g., and f. rincón l. 2002. ácido fítico: aspectos nutricionales e implicaciones analíticas. arch. latinoam. nutr. 52, 219-231. mcdonough, f.e., f.h. steinke, g. sarwar, b.o. eggum, r. bressani, p.j. huth, w.e. barbeau, g.v. mitchell, and j.g. phillips. 1990. in vivo rat assay for true protein digestibility: collaborative study. j. assoc. off. anal. chem. 73, 801-805. mínguez d., j. 2012. caracterización de la harina de teff para su uso en panificación. msc thesis. escuela técnica superior de ingenierías agrarias, universidad de valladolid, valldolid, spain. ndife, j., l.o. abdulraheem, and u.m. zakari. 2011. evaluation of the nutritional and sensory quality of functional breads produced from whole wheat and soya bean f lour blends. afr. j. food sci. 5, 466-472. noor aziah, a.a., a.y. mohamad noor, and l.h. ho. 2012. physicochemical and organoleptic properties of cookies incorporated with legume f lour. int. food res. j. 19:1539-1543. doi: 10.13140/2.1.4554.8164 okahisa, n., y. inatsu, v.k. juneja, and s. kawamoto. 2008. evaluation and control of the risk of foodborne pathogens and spoilage bacteria present in awa-uirou, a sticky rice cake containing sweet red bean paste. foodborne path. dis. 5, 351-359. doi: 10.1089/fpd.2007.0073 pastuszka, d., h. gambuś, r. ziobro, b. mickowska, k. buksa, and r. sabat. 2012. quality and nutritional value of wheat bread with a preparation of oat proteins. j. microbiol. biotechnol. food sci. 1(special issue), 980-987 ray, b. and a. bhunia. 2013. fundamental food microbiology. 5th ed. crc press, boca raton, fl. raya-pérez, j.c., c.l. aguirre-mancilla, r. tapia-aparicio, j.g. ramírez-pimentel, and j. covarrubias-prieto. 2012. caracterización de las proteínas de reserva y composición mineral de la semilla de capulín (prunus serotina). polibotánica 34, 203-215. rodríguez p., m.a. 2014. cultivos biofortificados, un bocado contra el hambre. vanguardia liberal, 8 june 2014. bucaramanga, colombia. rodríguez, e., e. lorenzo, a. melgar, e. palacios, f. gonzáles, and a. quintero. 2009. biofortificación del frijol común (phaseolus vulgaris l.) en panamá con micronutrientes. idiap; senacyt; ciat, panama. sajilata, m.g., r.s. singhal, and p.r. kukarni. 2006. resistance starch a review. comp. rev. food sci. food saf. 5, 1-17. doi: 10.1111/j.1541-4337.2006.tb00076.x sandoval a., a. and a. fernández q. 2013. physicochemical characterization of two cassava (manihot esculenta crantz) starches and f lours. sci. agroaliment. 1, 19-25. sanz p., j.m. 2012. nuevas estrategias para incrementar la calidad nutricional de productos de panadería. efecto sobre el contenido de fitatos y la biodisponibilidad de hierro en caco-2. phd thesis. consejo superior de investigaciones científica (csic), valencia, spain. shadlia-matug, m., k.e. aidoo, a.a. candlish, and a.m. elgerbi. 2008. evaluation of some antibiotics against pathogenic bacteria isolated from infant foods in north africa. open food sci. j. 2, 95-101. doi: 10.2174/1874256400802010095 singh, g.d., c.s. c.s. riar, c. saini, a.s. bawa, d.s. sogi, and d.c. saxena. 2011. indian water chestnut f lour-method optimization for preparation, its physicochemical, morphological, pasting properties and its potential in cookies preparation. lwt food sci. technol. 44, 665-672. doi: 10.1016/j.lwt.2010.09.015 terril, t.h., a.m. rowan, g.b. douglas, and t.n. barry. 1992. determination of extractable and bound condensed tannin concentrations in forage plants, protein concentrate meals and cereal grains. j. sci. food agr. 58, 321-329. doi: 10.1002/ jsfa.2740580306 tofiño, a., r. tofiño, d. cabal, a. melo, w. camarillo, and h. pachón. 2011. evaluación agronómica y sensorial de fríjol (phaseolus vulgaris l.) mejorado nutricionalmente en cinco municipios del departamento del cesar. perspect. nutr. hum. 13, 60-71. vargas, o. 2014. biofortificación, alternativa para la nutrición humana. hoy diario de magdalena, 16 june 2014. cartagena, colombia. who, world health organization. 2013. global nutrition policy review: what does it take to scale up nutrition action? geneva, switzerland. wma, world medical association. 1964. world medical association declaration of helsinki. ethical principles for medical research involving human subjects. helsinki, finlandia. enero-abril 2011volumen xxix no. 1 issn 0120-9965 contenido 3 editorialcontenidocontenido plant breeding, genetic resources & molecular biology 7 preliminary assessment of aflp fingerprinting of rubus glaucus benth. elite genotypes evaluación preliminar de la huella genómica de genotipos élite de rubus glaucus benth. con marcadores aflp diana duarte-delgado, maría isabel chacón, víctor núñez, and luz stella barrero 17 evaluation of an andean common bean reference collection under drought stress evaluación de una colección de referencia de fríjol andino bajo condiciones de sequía juan carlos pérez-vega, matthew w. blair, fredy monserrate, and gustavo ligarreto 27 gene silencing and applications for functional gene validation: the case of geminiviruses silenciamiento génico y aplicaciones para la validación funcional de genes: el caso de los geminivirus simón pedro cortés and camilo ernesto lópez crop physiology 35 effects of leaf removal and cluster thinning on yield and quality of grapes (vitis vinifera l., riesling × silvaner) in corrales, boyaca (colombia) efecto del deshoje y del raleo de racimos sobre el rendimiento y la calidad de las bayas de vid (vitis vinifera l., riesling × silvaner) en corrales, boyacá (colombia) pedro josé almanza-merchán, gerhard fischer, pablo antonio serrano-cely, helber enrique balaguera-lópez, and jesús antonio galvis 43 evaluation of seed yield and oil contents in four materials of ricinus communis l. evaluación del rendimiento de semilla y contenido de aceite en cuatro materiales de ricinus communis l. roberto antonio cabrales r., josé luis marrugo n., and guido armando plaza t. 49 nickel: the last of the essential micronutrients níquel: el último de los micronutrientes esenciales miguel ángel lópez and stanislav magnitskiy crop protection 57 histopathological and morphological alterations caused by plasmodiophora brassicae in brassica oleracea l. alteraciones histopatológicas y morfológicas causadas por plasmodiophora brassicae en brassica oleracea l. donald riascos, emiro ortiz, daimy quintero, lina montoya, and lilliana hoyos-carvajal physiology & post-harvest technology 63 activity of pectic enzymes involved in the ripening process of lulo (solanum quitoense lam.) actividad de enzimas pécticas involucradas en la maduración del lulo (solanum quitoense lam.) jeimmy marcela rodríguez n. and luz patricia restrepo s. 73 assessment of the processing profile of six “creole potato” genotypes (solanum tuberosum phureja group) evaluación de la aptitud de procesamiento en seis genotipos de papa criolla (solanum tuberosum grupo phureja) jesús elías rivera, anibal orlando herrera, and luis ernesto rodríguez soils, plant nutrition & water management 83 spatial variability of hydrodynamic parameters in the native savanna of the colombian eastern plains variabilidad espacial de parámetros hidrodinámicos en sabanas nativas de los llanos orientales colombianos helber m. orjuela-matta, yolanda rubiano-sanabria, and jesús h. camacho-tamayo 91 effect of nitrogen over corn-grass association in the renovation of pastures at piedmont of the eastern plains of colombia efecto del nitrógeno sobre la asociación maíz–pastos en la renovación de praderas del piedemonte de los llanos orientales colombianos álvaro rincón c. and gustavo adolfo ligarreto m. 99 evaluation of corn production parameters and their spatial relationship with chemical attributes of the soil evaluación de parámetros productivos de maíz y su relación espacial con atributos químicos del suelo alba leonor da s. martins, emanoel g. de moura, and jesús h. camacho agronomía colombiana 29(1), 1-2, 2011 107 evaluation of models for estimating the reference evapotranspiration in colombian coffee zone evaluación de modelos para calcular la evapotranspiración de referencia en la zona cafetera de colombia víctor hugo ramírez, alexandra mejía, elsa viviana marín, and rafael arango economy & rural development 115 potentiality of symbolic capital in the rural space as generator of territorial development potencialidad del capital simbólico en el espacio rural como generador de desarrollo territorial alma lorena del cid 125 agribusiness model approach to territorial food development modelo agroempresarial con enfoque territorial para el desarrollo alimentario héctor horacio murcia 133 agrofuels policy in colombia: expectations and rural development la política de agrocombustibles en colombia y sus expectativas en el desarrollo rural sandra liliana mejía a. 141 speeches and practices of the rural development: a reading from caldas department, colombia discursos y prácticas de desarrollo rural: una lectura desde el departamento de caldas, colombia nelly del carmen suárez-restrepo and carlos eduardo ospina-parra 147 paradigm-region and vocation-region in nariño department, colombia paradigma-región y vocación-región en nariño, colombia ilich ruiz-reynel anexos 153 requisitos para publicar en la revista agronomía colombiana editorial el centro editorial de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia continúa incen-tivando la publicación del conocimiento científico derivado de las investigaciones realizadas en agricultura tropical por las entidades gubernamentales y el sector privado; nuestro interés no es otro que el de mejorar la difusión y la calidad de estos productos de investigación para su aprovechamiento por parte de las comunidades científica, académica y la de los productores agrícolas. en tal sentido, la revista agronomía colombiana busca optimizar su visibilidad internacional presentando todos sus contenidos en inglés; se espera que esta estrategia permita generar la opción de ingresar a journal citation reports, así como a índices bibliográficos con estrictos comités de selección y medición de factores bibliográficos, como isi y scopus, bases de referencias internacionales de alto nivel. en este número de agronomía colombiana se presentan a la comunidad científica y demás actores de la ciencia y tecnología agrícola, reportes en el área de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular: una aproximación al conocimiento de la huella genómica en genotipos élite de mora (rubus glaucus benth.), la evaluación de una colección de referencia de fríjol andino para selección de genotipos con adaptación a sequía en colombia y una revisión sobre la estrategia de defensa vegetal contra infecciones virales con la aplicación en yuca; la aplicación de esta investigaciones permite apoyar a los programas de mejora genética de cultivares de alto valor para la seguridad alimentaria y la nutrición humana. en el área temática de fisiología de cultivos, se evaluó la práctica de poda de racimos para mejorar la producción y calidad de la uva (vitis vinifera l.) en viñedos de la zona tropical alta, mientras en el trópico bajo se indagó sobre el rendimiento y la calidad del aceite de ricinus communis l.; así mismo, se presenta una revisión acerca de la importancia del níquel en la fisiología, nutrición y metabolismo de la planta, conocimiento que en la mayoría de los cultivos es limitado, aún cuando, el elemento fue considerado esencial en la nutrición vegetal a partir de la década del 80 en el siglo xx. agronomía colombiana 29(1), 3, 2011 en la sección de protección de cultivos se analiza el proceso infectivo del patógeno plasmodiophora brassicae en plantas de repollo (brassica oleraceae l.), información muy oportuna puesto que las publicaciones sobre la enfermedad y su efecto es bastante escasa. en la temática de fisiología y tecnología de la poscosecha se presentan los cambios fisicoquímicos de los frutos de lulo bajo diferentes tratamientos de almacenamiento, resultados que permiten recomendar un choque térmico previo a la refrigeración para aumentar en 10 días la vida de los frutos de lulo. por otra parte, se analizó el comportamiento para procesamiento industrial de varios genotipos de papa criolla (solanum tuberosum grupo phureja) cultivados en tres localidades de piso térmico frío: se reporta que la localidad afecta la calidad de los tubérculos y el tipo de proceso a realizar. como una contribución al desarrollo agropecuario de las sabanas nativas de los llanos orientales colombianos (similares en mucho a los suelos de otras planicies americanas), la sección sobre suelos, fertilización y manejo de aguas, trae avances en el conocimiento sobre el uso de la variabilidad espacial de parámetros hidrodinámicos para identificar el comportamiento del agua en el suelo, a fin de facilitar la toma de decisiones de las labores del riego de acuerdo al déficit hídrico. en otro reporte, se determinó que, al caracterizar la variabilidad espacial del suelo, se logró una mejor comprensión de las relaciones entre las características del suelo y del ambiente. a su vez, en cuanto a otro cultivo que ha cobrado gran importancia en el piedemonte llanero colombiano, se estableció la asociación maíz con pastos brachiaria hibrido mulato, brachiaria brizantha cv. toledo y b. decumbens para renovar praderas degradadas: al analizar el efecto del nitrógeno sobre la asociación se encotró que en la fase de llenado de grano de maíz, el n foliar es independiente del tipo de pasto asociado. se cierra esta sección con una reflexión sobre la urgencia de determinar el uso del agua en los cultivos mediante estudios hidrológicos, de zonificación climática y de manejo de recursos hídricos, aspectos que son de gran importancia para la condición climática de la zona cafetera colombiana. 4 agron. colomb. 29(1) 2011 finalmente, en la sección sobre economía y desarrollo rural, monográfica de este número, se publican aportes significativos para una comprensión amplia y diversa del desarrollo rural. los artículos incluyen aspectos estratégicos analizados a partir de experiencias territoriales: el espacio rural como generador de desarrollo territorial, el modelo agroempresarial con enfoque territorial; los agrocombustibles y su incidencia en el desarrollo del campo; así mismo, enfoques específicos aplicados a los departamento de caldas y nariño. se espera que el amplio y ecléctico contenido de este número de agronomía colombiana, su calidad y la pertinencia de los artículos científicos publicados sean de gran utilidad para la audiencia lectora y que ello permita un acercamiento con el amplio número de autores nacionales e internacionales en temas de agricultura tropical. el centro editorial estará atento a implementar estrategias que lleven a la producción de publicaciones científicas que alcancen mayor impacto en la comunidad científica, académica y el sector productivo latinoamericano. gustavo a. ligarreto m. editor editorial the editorial centre, faculty of agronomy of the universidad nacional de colombia conti-nues encouraging the publication of scientific knowledge derived from research in tropical agriculture by the government and the private sector, our interest is other than to improve the dissemination and the quality of these research products for use by the scientific, academic and agricultural producers. as such, the journal seeks to optimize agronomia colombiana international visibility by presenting all content in english is expected that this strategy can generate the option to enter a journal citation reports, as well as bibliographic indexes strict selection committees and measurement of factors bibliographic and isi and scopus databases senior international references. in this issue of agronomia colombiana presented to the scientific community and others involved in agricultural science and technology, reports in the area of plant breeding, genetic resources and molecular biology: a better knowledge of the genomic profile in elite genotypes blackberry (rubus glaucus benth.), evaluation of a reference collection of andean bean genotypes for selection of drought adaptation in colombia and a review of the strategy of plant defense against viral infections with the application on cassava, the application of this research can support to the breeding programs of high value cultivars for food security and human nutrition. in the subject area of crop physiology, we evaluated the practice of pruning grapes to improve production and quality of grapes (vitis vinifera l.) vineyards in the tropical high, while in the lowland tropics was investigated on the performance and oil quality from ricinus communis l., likewise, is a review about the importance of nickel in the physiology, nutrition and plant metabolism, knowledge that in most crops is limited, even though the was considered essential element in plant nutrition from the 80 in the twentieth century. in crop protection section discusses the infection process of plant pathogen plasmodiophora brassicae in cabbage (brassica oleraceae l.), timely information as the literature on the disease and its effect is quite small. on the subject of physiology and postharvest technology presents the physicochemical changes of lulo fruit under different conditions of storage, results allow to recommend a heat shock before cooling to increase by 10 days the life of the fruits of lulus. furthermore, we examined the behavior for industrial processing of multiple genotypes of native potato (solanum tuberosum group phureja) grown in three locations in altitude cold: it is reported that the town affects the quality of the tubers and the type of process to make. as a contribution to agricultural development in native savannas of the colombian llanos orientales (very similar to soils of other american plains), the section on soil fertility and water management, brings advances in knowledge about the use of variability hydrodynamic parameter space to identify the behavior of water in the soil, to facilitate decision making of the work of irrigation according to water deficit. in another report, it was determined that, in characterizing the spatial variability of soil, achieved a better understanding of the relationships between soil characteristics and the environment. in turn, as to any other crop that has become very important in the colombian llanos foothills, the association was established corn hybrid brachiaria mulato grass, brachiaria brizantha cv. toledo and b. decumbens degraded pastures to renew: to analyze the effect of nitrogen on the association encotró in the grain filling stage of maize, the leaf n is independent of the associated grass. this section closes with a reflection on the urgency of determining the water use by crops hydrological, climatic zoning and management of water resources issues that are of great importance to the climatic condition of the colombian coffee zone. finally, in the section on economics and rural development monograph of this issue examines significant contributions to a broad and diverse understanding of rural development. items include strategic issues analyzed from regional experiences: the countryside as a source of territorial development, agribusiness model with a territorial approach, biofuels and their impact on field development, etc., and specific approaches applied to the department of caldas and nariño. editorial agronomía colombiana 29(1), 5, 2011 6 agron. colomb. 29(1) 2011 it is hoped that the extensive and eclectic contents of this issue of agronomia colombiana, quality and relevance of published scientific articles are very useful for the reading audience and this results in an approach to the large number of national and international authors on issues of tropical agriculture. the editorial centre will be ready to implement strategies that lead to the production of scientific publications that reach more impact in the scientific community, academia and the productive sector in latin america. gustavo a. ligarreto m. editor received for publication: 17 march, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49667 1 faculty of agricultural engineering, universidad de ciencias aplicadas y ambientales (u.d.c.a). bogota (colombia). izenner@udca.edu.co agronomía colombiana 33(2), 139-146, 2015 growth of three color hybrids of sweet paprika under greenhouse conditions crecimiento de tres híbridos de pimentón de colores en condiciones de invernadero fernando peña b.1 and ingeborg zenner de polanía1 abstract resumen the color varieties of sweet paprika are conquering the colombian vegetables markets, not only because of their fancy colors, but also because they are one of the best sources of ascorbic acid and carotenoids as well as phenolic compounds, important in the human diet. therefore, basic studies related to the growth and development of the available imported varieties under greenhouse conditions on the bogota plateau are required. in a completely randomized block design with five replicates, biometric parameters of the hybrids plinio, menta rz and orangery were evaluated, showing that the latter one was statistically different for leaf area, leaf area index and number of leaves during the 20 study weeks, while the dry matter in the leaves, stems and roots showed no differences between the varieties. although, ‘orangery’ exhibited the highest percent of final allocation of accumulated dry matter in the fruits, being, in general, the most promising hybrid for cultivation under the research conditions. el pimentón de colores está conquistando el mercado de hortalizas colombianas, no solamente por sus bonitos colores, sino también por ser considerado uno de las mejores fuentes de ácido ascórbico, y carotenoides, como también de compuestos fenólicos importantes en la dieta de los humanos. por lo tanto se requieren estudios básicos relacionados con el crecimiento y desarrollo de las variedades disponibles, importadas, bajo condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. en un diseño de bloques completamente al azar, con cinco repeticiones, se evaluaron parámetros biométricos de los híbridos plinio, menta rz y orangery, mostrando que este último se diferencia estadísticamente en los parámetros área foliar, índice del área foliar y número de hojas durante las 20 semanas del estudio, mientras que la materia seca en hojas, tallos y raíces no mostró diferencia entre ellos. igualmente, ‘orangery’ presentó el mayor porcentaje de distribución final de materia seca acumulada en los frutos, lo que en general muestra a ese híbrido como el más promisorio para ser cultivado bajo las condiciones mencionadas. key words: vegetables, bogota plateau, leaf area, dry matter, fruit color. palabras clave: hortalizas, sabana de bogotá, área foliar, materia seca, color de frutos. investigated the antioxidant compounds and activity in four different colored, green, yellow, orange and red, sweet bell peppers, detecting in all of the varieties a high total phenolic content; all of the colored sweet peppers revealed substantial abilities in preventing the oxidation of cholesterol or docosahexaenoic acid. ghasemnezhad et al. (2011) even considered that consumer interest in colored bell peppers is mainly due to the content of bioactive compounds and their importance as dietary antioxidants. different studies have also demonstrated that, for example, the sweet red pepper is one of the best sources of ascorbic acid and carotenoids as well as phenolic compounds that are important in the human diet (hallmann and rembiałkowska, 2012). up to now, aspects of the growth and development of the different color varieties have not been studied in colombia and their management depends only on the instructions introduction paprika, bell or sweet pepper, varieties of capsicum annuum (l.), grown under greenhouse conditions, can reach, according to the quality and health, prices up to five times higher than those of varieties cultivated outdoors, especially if they are marketed when the fruits have taken the typical variety color, red, orange, yellow, cream, chocolate or purple (jovicich et al., 2004). the “bell cultivar group” shows large, rectangular, not spicy fruits, which, when ripe, can be red, yellow, green, orange, white, purple, blue, or even brown depending on the specific cultivar. in colombia, just recently, colored paprika varieties have been introduced and have been marketed profusely in diverse supermarkets, mainly used as decorative ingredients in salads and other fancy dishes. the main marketed colors are orange, red and green. from a health point of view, the fruits are of importance, as shown by sun et al. (2007) who r e t r a c t e d r e t r a c t e d http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49667 provided by the seed companies, which are introducing the planting material. the botanical family solanaceae is recognized worldwide for including important cultivated vegetables and ample agronomic utility of the species, mainly of the genera solanum and capsicum (sol, 2004). colombia, which is situated in the tropics and subtropics, can ensure the continued production of many species of this family, representing promising alternatives with better opportunities to ensure competition in global market scenarios. therefore, a growing demand for fruits, for example capsicum species, both sweet and spicy, can be observed in the country, using imported materials for planting. only recently, a variety of sweet and hot paprika has been cultivated profusely and, in view of its good profitability, production and export possibilities, has started to expand. currently, production is concentrated in the departments of santander, valle del cauca, huila and antioquia with 656, 532, 412 and 349 ha, respectively; corresponding to 79% of the cultivated area nationwide, during the period 2000-2009, the highest production was obtained in 2002, reaching 54,796 t, grown in 2,480 ha (casilimas et al., 2012). in the amazon region, solanaceae is the most cultivated genus, by the diverse ethnicities, being part of their cultural heritage, which has resulted in varieties adapted to different environments and agricultural requirements; unfortunately, they have not been evaluated for commercial purposes. the amazon is considered the center of origin of c. annuum, c. chinense and c. frutescens due to the morphological, reproductive and molecular variations seen in the genus capsicum as mentioned by melgarejo et al. (2004). growth, as indicated by cebula (1995) for sweet paprika, is the increase in the size of the total plant or part of it, which can be expressed as dry matter or in dimensions due to the formation of new cells; the growth rate, therefore, is stated as weight, volume, area and length increases per unit time. generally, the plant growth rate decreases with increasing sizes until it becomes zero when it reaches maturity or final dimension. according to daşgan and abak (2003), development is an orderly and progressive change, often, to a more ordered and complex stage. to describe the growth and development of crops, it is necessary to identify phases and stages within the development and predict of each span at different temperatures (wurr et al., 2002; soto-ortiz et al., 2006; soto-ortiz and silvertooth, 2008). for capsicum sp., torres (2009) suggested four phenological phases: emergency, seventh leaf, f lowering and maturity; meanwhile, the usda (2010) identified three specific phases: 50% from planting to thinning; 75% from thinning or transplanting to fruit tying and 100% from fruit tying to harvest or harvest finishing. the f lowering period f luctuates between 70 and 93 d, fruit ripening starts at 85 d in the most precocious varieties and at 107 d in the more delayed ones (silva filho et al., 2004). phenology comprises the study of biological phenomena that are related to certain periodic rhythms or phases and their relationship with the environment where they occur. in their cycles, plants suffer visible changes that are inf luenced by the genotype, the ecosystem and their interaction (mundarain et al., 2005). from the point of view of environmental supply, climate, temperature, and radiation, among others, knowledge of the phenology of a specific crop is important for proper management (soto-ortiz et al., 2006; soto-ortiz and silvertooth, 2008); they are the fundamental basis for interpreting changes that occur in the plant and the possible implementation of management plans and agricultural practices (cautín and agustí, 2005). montes-hernández et al. (2004) pointed out heat unit accumulation during different developmental stages of capsicum sp., showing differences between paprika types and between different degrees of domestication. agarwal et al. (2007) found that, for c. annuum, depending on the degree of precision required when the developmental stagesare defined, heat units can be used once each variable and the environment to be evaluated has been defined as well, but noted that it is impractical to handle many developmental phases associated with different stages of the plants development. paschold and zengerle (2000) mentioned three developmental phases for sweet peppers, which are related to dry matter weight per crop in unit area or individual plants in relation to time; this behavior generally corresponds to a sigmoidal curve characterized by a) a logarithmic phase, where size increases exponentially with time, the growth rate is proportional to the size of the organism, the higher the size the faster the growth, and it ranges from germination to the juvenile stage, b) a linear phase, where the vegetative growth continues at a nearly constant rate, having an increased demand for water and nutrients, and c) a constant state phase, where the largest amount of dry matter accumulates, known as physiological maturity; at this stage, the dry matter gain is balanced with the losses. r e t r a c t e d r e t r a c t e d 140 agron. colomb. 33(2) 2015 the objective of this research was to determine the differences in biometric growth parameters, such as foliar area index, foliar area, leaf number, plant height and dry matter, of plinio (yellow), menta rz (green) and orangery (orange) hybrids under greenhouse conditions, unknown up to now for these cultivars on the bogota plateau. materials and methods the research was carried out at the experimental unit “el remanso” of the universidad de ciencias aplicadas y ambientales (u.d.c.a), under cover in a greenhouse, chapel-type with straight walls and a side ventilation rate of 40%, located on the bogota plateau, 4°35’n and 74°04 w, altitude 2,560 m a.s.l. hybrid seeds of yellow plinio (35-702 rz), green menta rz and orange orangery from the holland company rijk zwaan were employed; the seeds were germinated in a growth chamber at 26°c and 80% relative humidity, within 128 alveoli trays, filled with a mixture of peat, perlite and vermiculite as propagation substrate. the seedlings were transplanted after approximately 3 weeks when well-formed with true leaves and a length between 12 and 15 cm. the research had a total duration of 140 d. the treatments, each consisting of a color hybrid, were placed in a compartment of an area with a 6.8 m width and 20.0 m length, arranged in a complete randomized block design with five replicates. the replications corresponded to five beds per area, each 0.80 m wide with a distance between the beds of 0.50 m; in each bed, 4 plants/m2 were planted, corresponding to 40,000 plants/ha, at a distance of 50 cm between plants under the triangle system. the fertigation consisted of a drip system caliber 8000 (rodrip john deere water, moline, il) with a distance between issuers of 0.10 m and a f low rate of 0.80 l h-1, with an irrigation schedule of 4.5 to 6.0 l m-2 per day, including cadahíá s standard nutritional solution for sweet peppers (cadahía, 2005). in order to prevent damage in the branches, 30 d after transplanting (dat), staking or trellis with polyethylene raffia was initiated, permanently until harvest. the first f lower bud was removed to reduce competition and to achieve fruit uniformity. the parameters leaf area index (lai), leaf area (la), leaf number, plant height and dry matter were estimated. the lai was determined using a previously established model by de swart et al. (2004), which relates the leaf area obtained with the ground area occupied by the plant. the la was measured on nine occasions, every 15 d, starting day 0 after transplanting, estimating simultaneously the individual leaf area, measured by an integrator (300 licor, lincoln, ne). the variables leaf number and plant height were recorded on a weekly basis, starting on week two during the 20 weeks of research. the dry matter was estimated biweekly through destructive sampling of 4 plants per treatment, separating the leaves, stems, roots and fruits, which were dried in an oven at 70°c for 48 h. assumptions of variance normality and homogeneity were evaluated using sas/stat® software (cary, nc) (statistical package); data which did not present any result once the sas run was finished were submitted to a friedman test for the parameters la and lai and kruskall-wallis test for variables radiation and dry matter in root and stems. because of the absence of normality of the data, the nonparametric kruskall-wallis test was employed. for the variables number of leaves, height, and leaf dry matter, an anova was applied and the differences between the treatments were determined by a tukey test (p≤0.05). the statistical package sas (statistical analysis system) v.9.2, was employed. results and discussion leaf area (la): according to the analysis of variance, significant differences between the treatments related to the leaf area were observed within the three hybrids. figure 1 shows that the treatment with the highest value was ‘orangery’, for which 3,299 cm2 were recorded, significantly higher than ‘plinio’ and ‘menta rz’, which measured 2,802 and 2,503 cm2, respectively. ‘orangery’ presented a significant increase after 75 dat due to the generation of photosynthetic organs for the growth and development of new tissue. the data are similar and agree partially with those registered by reséndiz-melgar et al. (2010), who reported an la of 0.25 m2 at a density of 4 plants/m2 in hybrids of the purple bell pepper. under the study conditions, ‘orangery’ had a higher development, with more leaves and a higher formation of structures such as branches and crosses, and showed an ampler foliar expansion and a defined architecture as compared with the other two hybrids 90 dat. usually, the leaf surface area is a good indicator of a crop's ability to intercept radiation and a bigger plant canopy captures more photosynthetically active radiation, which determines the lai and the light absorption of each stratus (cabezas and corchuelo, 2005; vieira et al., 2009). these positive r e t r a c t e d r e t r a c t e d 141peña b. and zenner de polanía: growth of three color hybrids of sweet paprika under greenhouse conditions characteristics of the hybrid orangey, besides its notable color, make it stand out from the other hybrids. leaf area index (lai): this variable showed highly significant differences (p = 0.0128) among the three hybrids. figure 2 illustrates that ‘plinio’ and ‘orangery’ presented a higher lai, as compared to ‘menta rz’, recording, respectively, values of 3.3, 3.2 and 2.5. similar results were obtained by cruz-huerta et al. (2005), who claimed that the optimum lai for sweet paprika is between 3 and 4 in order to achieve maximum growth values, plant weight and general performance, a parameter value reached by the yellow and the orange hybrids. during the first samples, up to sample number 5, the lai had a similar behavior performance; from then on, as shown in fig. 2, a significant increase in ‘orangey’ and ‘plinio’ was noted; this change was attributed to the existence of a dichotomous growth and to more leaves and branches in these hybrids, unlike the green ‘menta rz’, which presented low bearing, fewer leaves and little dichotomous development. according to the results obtained by vos and van der putten (2001), the size, distribution and canopy shape comprise an essential part of a crop’s capacity to sustain high yields and biomass production and its conversion into organisms of agricultural relevance. furthermore, the lai of a crop is considered the morpho-physiological characteristic of greatest prominence in the capture, distribution and utilization of incident solar radiation. provides, in addition, parameters to perform very accurate yield estimates and define the methodologies for calculating assimilated source-demand relationships (dejong, 1999). within a canopy with a defined and homogeneous afi, a correct and proper solar radiation distribution is reached, allowing better use of light, increased photosynthetic efficiency and, hence, higher yields (lee et al., 2000). leaf number: as detected by the anova, significant differences existed between the leaf number developed by the three hybrids (p = 0.004). figure 3 reveals that ‘orangery’ presented a trend of significant increase in this variable over the other two hybrids, recording an average of 207.2 leaves/ plant at 140 dat; a low average was presented by ‘menta rz’ and ‘plinio’, 105.8 and 115 leaves/plant, respectively. these results highlighted the importance of the amount of photosynthetic organs present in a plant, in order to figure 1. leaf area variation of the three planted paprika hybrids under greenhouse conditions in the bogota plateau. means with different letters indicate significant differences according to the friedman test (p≤0.05). b b a 150 4530 105907560 120 le af a re a (c m 2 ) 0 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 3,500 days after transpanting ‘plinio’ ‘menta’‘orangery’ 150 4530 105907560 120 le af a re a in de x 0 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 3.5 days after transpanting ‘plinio’ ‘menta’‘orangery’ b a a 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15-16 17 18 19 20 le af n um be r 0 200 150 100 50 250 weeks ‘plinio’ ‘menta’‘orangery’ b b a figure 2. behavior of the leaf area index for the three color paprika hybrids under greenhouse conditions in the bogota plateau. means with different letters indicate significant differences according to the friedman test (p≤0.05). figure 3. leaf number of the three color paprika hybrids during the 20 week period under greenhouse conditions in the bogota plateau. the means with different letters indicate differences according to the tukey test (p≤0.05). r e t r a c t e d r e t r a c t e d 142 agron. colomb. 33(2) 2015 potentiate the uptake of sunlight (energy) for the formation and development organs (vieira et al., 2009). according to sabater (1977), the higher the energy content, the greater the rate of chemical reactions is. the hybrid orangery, of non-determined growth, developed a defined architecture with more leaves, which revealed an inclination for a greater projection of the leaf blade. the inclination, distribution and orientation of the leaf might be important for determining light interception. cabezas and corchuelo (2005), noted that, under natural conditions, the amount and quality of light establish continuous production of assimilates, morphogenesis and biological and agronomic performance. it can be observed that the three hybrids showed a significant increase in leaf production starting with the accumulation of approximately 800 degree-days (°c day) at week 14 (fig. 3), which coincides with fruit formation and filling. moreno-pérez et al. (2011) stated that the productivity of plants depends on the physiological activity of the leaves, which is ref lected in the fruit filling. similar results were obtained by bowen and frey (2002) when evaluating the effects of staking, drip irrigation frequency and fertigated n rate on the dry matter partitioning and yield of bell peppers, concluding that resources were remobilized from the leaves to support fruit development. height: the statistical analysis indicated significant differences between the treatments (p = 0.0048). the elongation of the stems and branches of the orange colored hybrid, as compared ‘plinio’ and ‘menta rz’ (fig. 4), showed a significant increase from week 14 on, presenting a maximum average height of 60 cm at 140 dat. ‘plinio’ and ‘menta rz’ behaved similarly, presenting only a final height of 38.8 and 39.2 cm, respectively. similar results were found by reséndiz-melgar et al. (2010). in this study, the authors reported that bell pepper varieties reach, as observed in this study for ‘orangery’, an average height of 59.6 cm/ plant, sown also at a density of 4 plants/m2. generally, increases in plant height indicate greater competition for light between plants and efficient uptake and utilization of the available radiation. dry matter distribution: the behavior of the distribution of assimilates for the evaluated hybrids can be appreciated in fig. 5. the final dry matter accumulation in the aerial part of the plants was higher in ‘orangery’ (93%), followed by ‘plinio’ (91%) and, finally, ‘menta rz’ (90%). high percentages indicate greater leaf number, source, and production of photo-assimilates for the filling of demanding organs. the allocation is regulated within the source leaves, based on control points, which are enzymes, that allow either the regeneration of intermediaries for the calvinbenson cycle for starch synthesis or sucrose synthesis, its division in temporary storage centers, and its transport over long distances (bustan et al., 1996; thornley and cannell, 2000). also, ‘orangery’ showed a lower percentage of final leaf dry matter, whereas the demanding organs, the fruits, occupied the highest value, distinguishing again and favoring this hybrid. a similar behavior can be appreciated regarding the final amount of stem dry matter (dm) for the evaluated hybrids (fig. 5). the opposite occurred in the accumulation of leaf figure 4. plant height reached by the color paprika hybrids during the 20 weeks under greenhouse conditions in the bogota plateau. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). figure 5. final percentage of accumulated dry matter distribution in different organs: leaves, stems, roots and fruits, for each evaluated colored paprika hybrid under greenhouse conditions in the bogota plateau. h ei gh t ( cm ) 0 60 50 40 30 20 10 70 weeks ‘plinio’ ‘menta’‘orangery’ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15-16 17 18 19 20 b b a fi na l d ry m at te r (% ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ‘plinio’ ‘orangery’ ‘menta’ leaves roots stems fruits 36 46 34 26 25 26 9 7 10 29 23 29 r e t r a c t e d r e t r a c t e d 143peña b. and zenner de polanía: growth of three color hybrids of sweet paprika under greenhouse conditions dm, registering the highest percentage of 29% in ‘plinio’ and ‘menta rz’, while ‘orangery’ presented 23%. the cumulative percentage of dm was higher in the ‘orangery’ fruits, as compared to the other hybrids. magán et al. (2007), in a study of paprika production in multi-tunnel cover in a greenhouse, found that the final dry matter in leaves, stems and fruits at 102 dat was 29, 28 and 46%, respectively, similar results as those obtained in this research. allocation refers to the way the photosynthetic products are dedicated to meet the different metabolic processes and peculiar needs of the plant development. the distribution or redistribution concerns the mechanism for equitable and successful division ofthe earned resources for each demanding organ, whether they are tissues, cells, subcellular compartments or more complex organic systems (komor, 2000). dry matter in the leaves, stems and roots: according to the anova, no statistical differences were detected within these parameters between the three evaluated hybrids (p = 0.91; p = 0.4419; p = 0.0229 for orangery, plinio and menta rz, respectively). the content of dm in the leaves was similar in the hybrids up to sample number 5, which coincided with the f lowering stage. ‘orangery’ increased leaf dm, as compared to the other hybrids, and also presented the highest final value, followed by ‘plinio’ and ‘menta rz’, registering 57.1, 51.8 and 44.5 g, respectively. peil and galvez (2005) stated that initially, a newly unfolded leaf behaves more like a demand organ, importing assimilates from other similar leaves, until it reaches 30% of its final size, gradually decreasing import and increasing carbon export. when a leaf has reached its full expansion and presents the maximum photosynthetic activity, it is basically a source organ or exporter of assimilates. assimilates produced by photosynthesis in the source organs, mainly leaves, are distributed via phloem between a plant’s sink organs. in order to obtain an accelerated initial growth of young plants, a substantial increase in the leaf surface at this stage is essential because a large fraction of incident solar radiation is not yet intercepted by the leaves (peil and galvez, 2005). photosynthetic and radiation use efficiency, expressed in the absorptivity of leaves, depend largely on the leaf-angle distribution, as mentioned by vieira et al. (2009). in respect to stem dry matter, ‘orangery’, 45 dat, showed the highest accumulation, indicating the presence of carbohydrate demands. this hybrid revealed a higher number of branches, leaves, f lowers and fruits, contrary to ‘plinio’, which registered less dry matter due to the scares presence of branches and internodes and lower stem thickness. dry matter production is the result of the efficiency of crop canopy interception and the use of solar radiation available during the growth cycle (vieira et al., 2009; gardner et al., 2010). all three hybrids exhibited a similar behavior for the root biomass accumulation, presenting approximately 9% of the dry matter. somos (1984) stated that the weight of the root system corresponds only to 7-17% of the total plant weight, depending on the varietal type and culture conditions. roots often make up only a small fraction of the total dry matter of crops grown under greenhouse conditions (peil and galvez, 2005); growth and root development is regulated by temperature, with roots and stems having different temperature thresholds and root growth occurring at temperatures above 7°c. according to tab. 1, there was a higher performance for hybrid orangery, as compared to the other materials, presenting the highest number and weight of fruits per plant, reaching the highest yield per area 4.1 kg m-2. therefore, in this study, we can state that the hybrid orangery increased photosynthetic capacity due to its greater leaf development; hence, it will be more productive, similar results were reported by moreno-pérez et al. (2011) for the hybrid magno orange paprika epidermis, presenting a final yield of 5.7 kg m-2. casilimas et al. (2012) argued that the yield of a crop is determined by environmental factors, such as radiation, efficiency of biomass production and biomass fraction, which distributes the organs of interest. conclusions based on the results obtained under the greenhouse conditions of this research, it was concluded that the best option table 1. performance components for hybrid colored peppers until the first harvest when 40% of the fruits showed the typical color of maturity. parameters ‘plinio’ ‘orangery’ ‘menta rz’ average for the final weight (g/fruit) 73 92 78 average number of fruits/plant 6 12 5 kg/plant 0.438 1,104 0.390 kg m-2 3.2 4.1 3.9 r e t r a c t e d r e t r a c t e d 144 agron. colomb. 33(2) 2015 for commercial colored bell peppers is the hybrid orangery, specifically taking into account the highest fruit dry matter, a total of 46%, as compared to the other varieties. however, before starting mass production of this colored bell pepper, its real productivity has to be established, as well as consumer preferences for any of the available fruit colors. frank et al. (2001) conducted a conjoint analysis in the united states, which, besides other items, revealed a consumer preference for green fruits. a similar result could be obtained in colombia. cited literature agarwal, a., s. gupta, and z. ahmed. 2007. inf luence of plant densities on productivity of bell pepper (capsicum annuum l.) under greenhouse in high altitude cold desert of ladakh. acta hortic. 756, 309-314. bowen, p. and b. frey. 2002. response of plasticultured bell pepper to staking, irrigation frequency, and fertigated nitrogen rate. hortscience 37, 95-100. bustan, a., e.e. goldschmith, and y. erner. 1996. carbohydrate supply and demand during fruit development in relation to productivity of grapefruit and ‘murcott’ mandarin. acta hortic. 416, 81-88. cabezas, m. and g. corchuelo. 2005. estimación de la interceptación de la radiación solar en papa criolla (solanum phureja juz. et buk.) en tres localidades colombianas. agron. colomb. 23, 62-73. cadahía l., c. 2005. fertirrigación: cultivos hortícolas y ornamentales. 3rd ed. ediciones mundi-prensa, madrid. casilimas, h., o. monsalve, c.r. bojacá, r. gil, e. villagrán, l.a. arias, and l.s. fuentes. 2012. manual de producción de pimentón bajo invernadero. fundación universidad de bogotá jorge tadeo lozano, bogota. cautín, r. and m. agustí. 2005. phenological growth stages of the cherimoya tree (annona cherimola mill.). sci. hortic. 105, 491-597. doi: 10.1016/j.scienta.2005.01.035  cebula, s. 1995. optimization of plant and shoot spacing in greenhouse production of sweet pepper. acta hortic. 412, 321-329. cruz-huerta, n., j. ortiz-cereceres, f. sánchez del castillo, and m.c. mendoza-castillo. 2005. biomasa e índices fisiológicos en chile morrón cultivados en altas densidades. rev. fitotec. mex. 28, 287-293. daşgan, h.y. and k. abak. 2003. effects of plant density and number of shoots on yield and fruit characteristics of pepper grown in glasshouses. turk. j. agric. for. 27, 29-35. dejong, t.m. 1999. developmental and environmental control of dry-matter partitioning in peach. hortscience 34, 1037-1040. de swart, e.a.m., r. groenwold, h.j. kanne, p. stam, l.f.m. marcellis, and r.e. voorrips. 2004. non-destructive estimation of leaf area for different plant ages and accessions of capsicum annum l. j. hortic. sci. biotech. 79, 764-770. frank, c.a., r.g. nelson, e.h. simonne, b.k. behe, and a.h. simonne. 2001. consumer preferences for color, price, and vitamin c content of bell peppers. hortscience 36, 795-800. gardner, f.p., r.b. pearce, and r.l. mitchell. 2010. physiology of crop plants. scientific publishers journals dept., london. ghasemnezhad, m., m. sherafati, and g.a. payvast. 2011. variation in phenolic compounds, ascorbic acid and antioxidant activity of five coloured bell pepper (capsicum annum) fruits at two different harvest times. j. funct. foods 3, 44-49. doi: 10.1016/j.jff.2011.02.002 hallmann, e. and e. rembiałkowska. 2012. characterization of antioxidant compounds in sweet bell pepper (capsicum annuum l.) under organic and conventional growing systems. j. sci. food agric. 92, 2409-2415. doi: 10.1002/jsfa.5624 jovicich, e.j., d.j. cantliffe, and j.j. vansickle. 2004. u.s. imports of colored bell peppers and the opportunity for greenhouse production of peppers in florida. acta hortic. 659, 81-85. komor, e. 2000. source physiology and assimilate transport: the interaction of sucrose metabolism, starch storage and phloem export in source leaves and the effects on sugar status in phloem. aust. j. plant physiol. 27, 497-505. lee, d.w., s.f. oberbauer, p. johnson, b. krishnapilay, m. mansor, h. mohamad, and s.k. yap. 2000. effects of irradiance and spectral quality on leaf structure and function in seedlings of two southeast asian hopea (dipterocarpaceae) species. amer. j. bot. 87, 447-455. doi: 10.2307/2656588 magán, j.j., j.c. lópez, a. lópez, and j. pérez-parra. 2007. microclima y producción de materia seca de un cultivo de pimiento en invernaderos con cubierta de plástico y cristal en el sureste español. series las palmerillas. publicaciones de cajamar caja rural, almeria, spain. melgarejo, l.m., f. rodríguez, m. giraldo, g. cardona, m. celis, j. arias, m. garcía, l. quintero, m. cudris, s. toquica, i. monroy, m. rodríguez, m. duque, and j. tohme. 2004. caracterización de accesiones del banco de germoplasma de la región amazónica colombiana. pp. 13-27. in: melgarejo, l.m., m.s. hernández, j.a. barrera, and x. bardales (eds.). caracterización y usos potenciales del banco de germoplasma de ají amazónico. instituto amazónico de investigaciones científicas-sinchi, bogota.   montes-hernández, s., e. heredia g., j. alfonso, and a. gómez. 2004. fenología del cultivo del chile (capsicum annuum l.). pp. 43-47. in: memorias de la primera convención mundial del chile 2004. consejo nacional de productores de chiles, leon de los aldama, mexico. moreno-pérez, e.c., r. mora-aguilar, f. sánchez-del castillo, and v. garcía-pérez. 2011. fenología y rendimiento de híbridos de pimiento morrón (capsicum annuum l.) cultivados en hidroponía. rev. chapingo ser. hortic. 17, 5-18. doi: 10.5154/r. rchsh.2011.17.041 mundarain, s., m. coa, and a. cañizares. 2005. fenología del crecimiento y desarrollo de plántulas de ají dulce (capsicum frutescens l.). rev. cient. udo agric. 5, 62-67. paschold, p.-j. and k.-h. zengerle. 2000. sweet pepper production in a closed system in mound culture with special consideration to irrigation scheduling. acta hortic. 458, 329-334. peil, r.m. and j.l. galvez. 2005. reparto de materia seca como factor determinante de la producción de las hortalizas de fruto cultivadas en invernadero. curr. agric. sci. technol. 11, 5-11. r e t r a c t e d r e t r a c t e d 145peña b. and zenner de polanía: growth of three color hybrids of sweet paprika under greenhouse conditions http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2005.01.035 http://dx.doi.org/10.1016/j.jff.2011.02.002 http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.5624 http://dx.doi.org/10.2307/2656588 http://dx.doi.org/10.5154/r.rchsh.2011.17.041 http://dx.doi.org/10.5154/r.rchsh.2011.17.041 reséndiz-melgar, r.c., e.c. moreno-pérez, f. sánchez-del castillo, j.e. rodríguez-pérez, and a. peña-lomelí. 2010. variedades de pimiento morrón manejadas con despunte temprano en dos densidades de población. rev. chapingo ser. hortic. 16, 223-229. sabater, f. 1977. la luz como factor ambiental para las plantas. an. univ. murcia 31, 1-24. silva filho, d.f. da, m.c. oliveira, l.h.p. martins, h. noda, and f.m. machado. 2004. diversidade fenotípica em pimenteiras cultivadas na amazônia. hortic. bras. 22(suppl 2), 459-460. somos, a. 1984. the paprika. akademiai kiados, budapest. soto-ortiz, r. and j.c. silvertooth. 2008. a crop phenology model for irrigated new mexico chile (capsicum annuum l.) type varieties. vegetable report p-152. college of agriculture and life sciences, the university of arizona, tucson, az. soto-ortiz, r., j.c. silvertooth, and a. galadima. 2006. crop phenology for irrigated chiles (capsicum annuum l.) in arizona and new mexico. vegetable report. college of agriculture and life sciences, the university of arizona, tucson, az. sun, t., z. xu, c.-t. wu, m. janes, w. prinyawiwatkul, and h.k. no. 2007. antioxidant activities of different colored sweet bell peppers (capsicum annuum l.). j. food sci. 72, 98-102. doi: 10.1111/j.1750-3841.2006.00245.x sol, the international solanaceae genome project. 2004. sol white paper. in: www.sgn.cornell.edu/solanaceae-project/; consulted: may, 2015. thornley, j.h.m. and m.g.r. cannell. 2000. modelling the components of plant respiration: representation and realism. ann. bot. 85, 55-67. doi: 10.1006/anbo.1999.0997; 10.1006/ anbo.2000.1168 torres r., e. 2009. agrometeorología. 3th ed. editorial trillas, mexico df. usda, united states department of agriculture. 2010. processing chile pepper pilot loss adjustment standards handbook 2011 and succeeding crop years. fcic-25680 (p chile pepper). washington dc. vieira, m.i., j.p. de melo-abreu, m.e. ferreira, and a.a. monteiro. 2009. dry matter and area partitioning, radiation interception and radiation-use efficiency in open-field bell pepper. sci. hortic. 121, 404-409. doi: 10.1016/j.scienta.2009.03.007 vos, j. and p.e.l. van der putten. 2001. effects of partial shading of the potato plant on photosynthesis of treaded leaves, leaf area expansion and allocation of nitrogen and dry matter in components plants parts. eur. j. agron. 14, 209-220. wurr, d.c.e., j.r. fellows, and k. phelps. 2002. crop scheduling and prediction principles and opportunities with field vegetables. adv. agron. 76, 201-234. doi: 10.1016/s0065-2113(02)76006-9 r e t r a c t e d r e t r a c t e d 146 agron. colomb. 33(2) 2015 notice of the article retraction the present article, “growth of three color hybrids of sweet paprika under greenhouse conditions crecimiento de tres híbridos de pimentón de colores en condiciones de invernadero” with doi: https:// doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49667 and authors appearing as fernando javier peña baracaldo and ingeborg zenner de polanía, has been retracted by the editor-in-chief on august 16th 2021 as it was found to violate the author’s rights and intellectual property rules. the articlé s retraction was implemented following the terms of the fiscal 75 delegado para el circuito expressed in his communication dated august 12th, 2021. consequently, agronomia colombiana informs all readers and users that the above-cited article has been retracted. agronomía colombiana strongly disapproves of any activity that leads to violation of the author’s rights and always encourages its users to do the same. stanislav magnitskiy, editor-in-chief http://dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2006.00245.x http://www.sgn.cornell.edu/solanaceae-project/ http://dx.doi.org/10.1006/anbo.1999.0997 http://dx.doi.org/10.1006/anbo.2000.1168 http://dx.doi.org/10.1006/anbo.2000.1168 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2009.03.007 http://dx.doi.org/10.1016/s0065-2113(02)76006-9 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49667 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49667 volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf received for publication: 11 july, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 special technical assistance project, cooperativa de caficultores del sur del tolima (cafisur). chaparral (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). galigarretom@unal.edu.co agronomía colombiana 32(1), 14-21, 2014 effect of fruit size on the growth and development of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) seedlings from four locations in the colombian andes efecto del tamaño del fruto sobre el crecimiento y desarrollo de plántulas de agraz (vaccinium meridionale swartz) en cuatro localidades de los andes de colombia cristian leonardo garcía m.1 and gustavo adolfo ligarreto m.2 abstract resumen andean blueberry propagation is done with wild plants and there is an absence of knowledge for the agronomical potential of the available materials for sexual propagation. therefore, developing a propagation protocol that provides technical information for field growers is needed. the present paper aimed to evaluate the effect of the size of the fruits that were used to extract the seeds on the growth and development of andean blueberry plants during the germination and nursery stages, comparing fruits from four different regions of colombia: antioquia, cauca, cundinamarca and boyaca. during the germination stage, seeds from antioquia and cauca showed the best results with germination rates close to 90% and reached important physiological events, such as seed coat cracking and radicle extension earlier than seeds from boyaca and cundinamarca. in the nursery stage, fruit size significantly affected the growth variables, such as plant height and leaf length, in all the different seed origins. seedlings from boyaca showed better results for growth and development after transplanting, as indicated by a higher amount of leaves and presence of basal branching, followed by seedlings from cauca, cundinamarca and antioquia, which showed delayed phenological events. la propagación del agraz se realiza a partir de plantas silvestres y existe una ausencia de información de la potencialidad agronómica de los materiales disponibles para la propagación sexual, por lo cual se hace necesario desarrollar un protocolo de propagación que permita disponer de información técnica para los productores. el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto del tamaño del fruto del que se extrajo la semilla sobre el crecimiento y desarrollo de plántulas de agraz, durante la etapa de germinación y semillero, a partir de frutos provenientes de cuatro áreas locales de las zonas alto-andinas de antioquia, cauca, cundinamarca y boyacá. en la fase de germinación se obtuvo un mejor comportamiento para las semillas de antioquia y cauca las cuales presentaron porcentajes de germinación cercanos al 90%, y alcanzaron eventos fenológicos importantes como el rompimiento de la testa y la extensión de la radícula de manera más temprana con respecto a las semillas provenientes de cundinamarca y boyacá. mientras en la etapa de semillero se observó que el tamaño del fruto afecta significativamente las variables de crecimiento como la altura de la plántula y la longitud del limbo, para todos los materiales estudiados. las plántulas provenientes de boyacá presentaron los mejores resultados de crecimiento y desarrollo después del trasplante, reflejado en mayor número de hojas y evidencia de ramificación basal, seguido por las plántulas de cauca, cundinamarca y antioquia las cuales presentaron eventos fenológicos más tardíos. key words: mortiño, seeds, promising andean species, blueberry. palabras clave: mortiño, semillas, especie promisoria de los andes, arándano. propagation and tissue culture introduction the andean blueberry plant (vaccinium meridionale swartz) belongs to the ericaceae family, vaccinioideae subfamily, and vaccinieae tribe (abreu et al., 2008). the vaccinium genus contains about 300 species which are spread mainly over the northern hemisphere and tropical high mountain areas (ortega, 2011), mostly under wild conditions. in the high andean areas of south america, several species are reported: v. floribundum, v. meridionale and v. corymbodendrum, found from venezuela to bolivia at altitudes between 2,600 and 4,000 m a.s.l. (patiño and ligarreto, 2006; gaviria et al., 2009). based on the region it comes from, v. meridionale changes its name. in ecuador, it is known as “manzanilla del cerro”, 15garcía m. and ligarreto m.: effect of fruit size on the growth and development of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) seedlings from four locations... “raspadura quemada”, and the andean blueberry and, in colombia, as “agraz”, “mortiño”, “uvito de monte” and “arándano azul” (ligarreto, 2009; ortega, 2011). the berries are collected by extractive harvesting in forests, causing damage to the natural populations due to the high demand for the fruit (gaviria et al., 2009). due to the fact that this fruit is found in the wild in the andes, it is necessary to know the genetic variability of the species in order to establish management of the populations and to make it a cultivable species in the near future (cef, 2005). for the same reason, it is important to know all the agronomic features and adaptability of the taxon that is found in the different geographic regions of colombia. according to lopera et al. (2009), the andean blueberry is considered a promising fruit, which can produce several products with added values; due to its properties, it can be considered a nutraceutic food because it is rich in polyphenolic compounds that have the property of being colorants and antioxidants, potentially health protectors (gaviria et al., 2009). on the national scale, its consumption is concentrated in the provinces of antioquia, boyaca and cundinamarca. nowadays, it has high potential for nationwide consumption and is included in the list of species with international marketability (ligarreto, 2009). due to these factors, interest for this product has increased as well as interest in establishing productive crops and supplying internal and export demand (medina et al., 2009). each berry produces seeds with different sizes, numbers, colors and shapes; in some fruits, few well developed seeds and several rudiments with a whitish appearance are found (de valencia and ramírez, 1993). andean blueberry seeds are very tiny, from 0.84 to 1.87 mm in length and 0.5 to 1.4 mm wide, with a mainly golden-stained color and some darker variations or reddish color. de valencia and ramírez (1993) suggested that the germination rate can vary due to the size of the seed, which was confirmed by the study of contreras (2010), who found that big blueberry fruits (v. corymbosum) show a higher amount of viable seeds compared to berries of smaller-sized berries. buseta (1997) suggested that, for blueberries, there is a correlation between size of the fruit and seed content, meaning bigger fruits have a higher amount of seeds. laynez et al. (2007) stated that seed size seems to be an important characteristic linked to the growth process of the seedlings and the success of the growth is determined by the physiological and biochemical characteristics of the seed, its reaction to the environment and the rate at which it uses its reserves for starting and sustaining growth in the earlier stages of development before it becomes an autotrophic organism able to process solar energy; the bigger seeds are the ones that are supposed have an advantage for emerging seedlings because they have better metabolic reserves available during the early stages of development, when the plant is not able carry out photosynthesis (soltani et al., 2006; quero et al., 2007). based on the latter aspects in consideration, the main objective of this article was to evaluate the incidence of the size of the fruits from which the seeds were extracted on the growth and development of andean blueberry seedlings during the germination and nursery stages, using seeds from four local areas of the colombian andean region. materials and methods the present study was carried out at the genetic resources laboratory of the faculty of agronomy, of the national university of colombia, bogota campus. for this purpose, the fruits were collected from four local areas of the following provinces: antioquia, cauca, cundinamarca and boyaca. the agraz berries of the antioquia region came from the municipality of santa rosa, located at 06°08’06” n and 75°25’03” w, at an altitude of 2,550 m a.s.l.; berries from the cauca region were collected from the municipality of purace, located at 02°20’53” n and 76°30’03” w, at an altitude of 2,850 m a.s.l.; berries from the boyaca region were collected from the municipality of san miguel de sema, from a plantation located at 05°31’15” n and 73°43’39” w, at an altitude of 2,615 m a.s.l. and the berries from the cundinamarca area were collected from a location at 05°23’04” n and 73°41’25” w, at an altitude of 2,676 m a.s.l. in the municipality of guacheta. for the four collection areas, the berries were found in ripening stage number 5, corresponding to a dark purple color (l*=20,831, a*=4,026, b*=1,14), based on the classification system purposed by rincón et al. (2012). the fruits were graded by size into two classes: the first one having berries with a diameter bigger than or equal to 1 cm and the second having berries with diameters smaller than 1 cm, establishing a midpoint based on earlier studies that showed that the fruit size variation was between 0.5 and 1.6 cm (ligarreto, 2009; hernández et al., 2009). from each berry, the seeds were extracted through mechanical pressure and water washing and dried under shade at 17°c and 78% rh for 24 h (hernández et al., 2009). 16 agron. colomb. 32(1) 2014 two phases were defined for this study: germination and seedling development after transplanting. the study was divided in two phases due to the differences in the substrate in each phase. for the first, the seeds were planted in four replications, two fruit sizes, from four locations and the second phase was ran with a complete randomized design with a 2 x 4 factorial arrangement, where the first factor was seeds from two different sizes of fruit and the second factor was berries from four different locations, each treatment had four replications, for a total of 32 experimental units, each plot formed by 18 seedlings. for the germination phase, daily observations and measurements were taken from day 0, when the seeds were planted in petri dishes on absorbent paper and constant water spraying for stimulate imbibitions until day 50, under conditions of 20°c with natural light (8 h) as suggested by duran et al. (2008). in this phase, the germination rate was measured at 50 days after planting (dap), the cracking of the seed coat and presence of cotyledons, measured based on the general bbch scale created by hack et al. (1992), which suggest a phenological identification in 10 main stages of growth for all monocotyledon and dicotyledonous species (meier, 2001). to evaluate the cracking of the seed coat of the blueberry seeds, growth stage number 0 was used, which corresponded to germination, shout and development of the young leaves. the second phase started with the end of the germination stage at 50 dap, that is, from the moment of transplanting of the seedling from petri dishes to substrate plots. the substrate used for transplantation was composed of 70% ground mulch, 10% dry rice husks, 10% carbon ash and 10% sterile substrate (sphagnum peat moss). measurements started at 103 dap due to a settle down period for adaptation after transplanting; later, measurements were taken at 108, 117, 124, 138, 145, 152, 159, 169, 176, 183, 190 and 201 dap. the measured variables included: plant height, leaf length, leaf number, and phenological stage of the seedlings, based on the bbch general scale. the interaction between fruit size and seed origin was measured only on the last measurement date due to the fact that it was on that date that the main objectives of the study were evidenced, given the slow growth of the species. data processing was done with analysis of variance, tukey test, considering whether the differences between two averages of each date of sampling were bigger than the lsd (least significant difference) with a difference of p≤0.05 and a least square means test to evaluate the interaction between factors in the purposed design. the software used for this study was sas v. 9.2. results and discussion germination phase germination rate: at 50 d after the blueberry seeds were conditioned to germination, no significant differences were observed between the germination rates of seeds from fruits of different sizes. however, there was a significant interaction between the seeds from the different fruit sizes and the location (fig. 1). this can be explained by the fact that each fruit produces seeds that vary in size, amount, color and shape; some fruits contain few well developed seeds and several whitening rudiments (de valencia and ramírez, 1993). a b c d 40 80 100 90 70 60 50 a cc um ul at ed g er m in at io n (% ) seeds from fruits <1cm seeds from fruits >1cm santa rosa guacheta san miguel de sema purace figure 1. effect of the interaction between location and seeds from different fruit sizes on the germination rate at 50 dap. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). there was a significant effect of the origin of the seeds on the germination rate (tab. 1); the means comparing test showed that the seeds from the antioquia location presented the higher germination rates in smaller fruits compared to the other geographic regions, with a mean of 91.40%, followed by the cauca, cundinamarca and boyaca locations, which were significantly different from each other in the same order. the germination rate in santa rosa (antioquia) in this study was higher than the one recorded by hernández et al. (2009) who observed 63% after 30 d for berries in the complete ripening stage of maturity without applying any treatment over the seed. for san miguel de sema (boyaca), buitrago and rincón (2011) recorded 20% germination under the same environmental conditions and the same stages of maturity, very low compared with the rate seen in the present study, 61.33%. the percentage of germination for the andean blueberry was similar to that reported in previous studies with light and a temperature of 18 to 22ºc with in vitro germination (castro et al., 2012). 17garcía m. and ligarreto m.: effect of fruit size on the growth and development of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) seedlings from four locations... figure 2. effects of the interaction between location and seeds from different fruit sizes on height per seedling, after day 201 of planting. difference according to tukey’s test: ns = not significantly different, * significant (p≤0.05). n s n s * * 15 30 40 35 25 20 p la nt h ei gh t ( m m ) seeds from fruits <1cm seeds from fruits >1cm santa rosa guacheta san miguel de sema purace large berries with diameters higher than or equal to 1 cm showed better results in the seeds from purace with a germination percentage of 90.40%. in the municipalites of san miguel de sema and guacheta, a lower germination rate was found, as compared to the other regions; perhaps these values were affected by the storage periods of the seeds. cracking of seed coat: in tab. 2, the subdivision of growth stage 0 is seen, based on the bbch, the phenological event 5 radicle emergence was evidenced between 19 and 21 dap, which matches with previous studies carried out by buitrago and rincón (2011), who found that andean blueberry seeds show germination at an average of 20 dap, and castro et al. (2012), who indicated that germination begins at 14 d and ends at day 56. cotyledon apparition: was evaluated using the bbch scale with phenological event 7, which suggests the showing up of the cotyledons, as observed in tab. 2, seeds from the smaller berries of the santa rosa location showed an earlier appearance of cotyledonal leaves when compared to the other treatments, with an 8 d difference from the most delayed seeds of san miguel de sema. these results are different from the studies of buitrago and rincón (2011), who found that seeds from boyaca show entirely spread up cotyledons 30 d after planting under the same environmental conditions of the current study. in previous studies done by de valencia and ramírez (1993), blueberry seeds from cundinamarca showed cracking of the seed coat and appearance of cotyledonal leaves at 35 dap, which is different from the seeds of guacheta in the current study, which showed cotyledonal leaves at 30 dap. these differences in germination rates may be due to differences in altitude and temperature between both studies and the environmental conditions where the seeds develop in natural conditions in each region. baskin et al. (2000) reported that, in some studies made with several taxa of vaccinium, under constant light conditions but varying temperatures, changes of at least 5°c can have a strong influence on the germination rate as well as on the rate of seedling growth (hernández, 2008). development phase plant height: this variable showed significant differences for the size of the fruit from which the seeds were extracted, seedlings from higher diameter berries showed a difference of 5.7 mm on the last measurement date (201 dap) as compared to the seedlings of seeds extracted from smaller diameter fruits, as observed in figs. 2 and 3a. table 2. phenological events that happened during germination for each fruit size (>1 cm and <1 cm) by location, measured in days after plantation (dap), based on the bbch. phenological event santa rosa (antioquia) guacheta (cundinamarca) san miguel de sema (boyaca) purace (cauca) >1 cm <1 cm >1 cm <1 cm >1 cm <1 cm >1 cm <1 cm 00 resting phase 1 1 1 1 1 1 1 1 01 bud swelling begins 1-19 1-19 1-17 1-17 1-18 1-18 1-18 1-19 03 bud swelling ends 19 19 17 17 18 18 18 19 05 radicle appearance 20 20 19 19 21 20 20 20 06 radicle elongation 25 23 24 22 22 21 22 22 07 cotyledon appearance 30 27 29 30 35 32 31 30 08 cotyledon growing phase 35 35 34 34 40 36 35 34 table 1. germination percentage of andean blueberry seeds from different fruit sizes and locations. local area sizes of fruit germination (%) santa rosa (antioquia) big (>1 cm) 89.20 a small (<1 cm) 91.40 a purace (cauca) big (>1 cm) 90.40 b small (<1 cm) 82.64 b guacheta (cundinamarca) big (>1 cm) 73.30 c small (<1 cm) 78.20 c san miguel de sema (boyaca) big (>1 cm) 66.66 d small (<1 cm) 61.33 d means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). 18 agron. colomb. 32(1) 2014 this result coincides with cordazzo (2002), who suggested that larger size seeds generate bigger plants, when compared with those generated by smaller seeds. seedlings from purace showed an increasing significant difference in growth to the other regions, as observed at 117 dap; this was due to the fact that the berries from purace were larger, as compared with the other berries. as reported by ligarreto et al. (2011), big fruits contain more seeds of a larger size when compared with small berries. generally, the size of the seed has an influence on the shape of the plant, that is, smaller seeds generate shorter roots and a greater susceptibility to fungi (de valencia and ramírez, 1993). the seedlings from santa rosa showed the lowest values after 152 dap, reaching a difference of 9.64 mm when compared with the purace seedlings on the last measurement date (fig. 4a); however, during the first three measurement dates, they presented a higher height, as compared to the other regions. after 124 dap, the height of those seedlings presented a non-evident increase until the end of the study. no significant differences were found in the plant height between seedlings from guacheta and san miguel de sema during the whole phase, but a significant interaction was found on the last measurement date, as shown in fig. 2, being highly significant for the seedlings from guacheta where berries with diameters higher than or equal to 1 cm showed a better response when compared to the seedlings from san miguel de sema which showed a significant interaction, at a lower proportion. however, in seedlings from purace and santa rosa interactions were not significant. fig. 2 shows that berries with higher diameters from guacheta, san miguel de sema and purace produced the larger seedlings. on average, seedlings in the current study showed an approximate growth of 28.51 mm in the shoots during a 201 d period, which suggests a very slow growth of the species, this is confirmed by calderón and socha (2009), who reported that, due to the slow growth of v. meridionale, it is difficult to research. this growth characteristic, is generalized for vaccinium, sierra et al. (2005), described v. corymbodendron as a slow growth plant for the early stages of development. leaf length: no significant differences were found for this variable until 159 dap, after this measurement date, seedlings from berries with diameters smaller than 1 cm showed lower values when compared with seedlings from higher diameter berries, as shown in fig. 3b. during the six earlier measurement dates, no significant differences were found between the different locations of the seeds. seedlings from san miguel de sema showed an increasing growth from 145 dap to the end of the study, gaining an elongation of the leaf axis of 7 mm. seedlings from purace showed a growth of 5.06 mm, being statistically different from the seedlings from santa rosa and guacheta, which showed values of 4.25 and 3.87 mm, respectively (fig. 4b). a higher leaf length can be related to a greater leaf area, which can increase its capacity to intercept more sunshine and carry out more photosynthesis. in most plants, morphological characteristics stimulated by environmental changes include stem elongation and leaf growth (fordyce, 2006), this fact is appreciable in the blueberry seedlings from the four locations of this study and is even more evident in the seedlings of seeds from san miguel de sema which presented better growth ns ns ns ns nsns ns * ** * * * days after planting (dap) le af le ng th ( m m ) 100 140 180120 160 200 * * * * * * * * * ** * * 0 4 6 5 3 5 1 0 25 35 30 20 15 10 5 100 140 180120 160 200 days after planting (dap) p la nt h ei gh t ( m m ) seeds from fruits <1cm seeds from fruits >1cm a b figure 3. evaluation of the seedling. a. plant height and b. leaf length. difference according to tukey’s test: ns = not significantly different, * significant (p≤0.05). 19garcía m. and ligarreto m.: effect of fruit size on the growth and development of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) seedlings from four locations... n s n s n s * 3.0 6.5 7.0 5.5 4.5 4.0 5.0 le af le ng th ( m m ) seeds from fruits <1cm seeds from fruits >1cm santa rosa guacheta san miguel de sema purace 7.5 6.0 3.5 characteristics for all variables except plant height, probably due to a better adaptation to the light conditions, seed storage, temperatures and state of fruit maturity in the current study. in respect to the interaction of the factors on the last measurement date, the size of the fruit in seedlings from the purace location was statistically significant, as observed in fig. 5; however, this was not very representative due to the fact that the seedlings from san miguel de sema showed the longest leaf lengths despite the berry-size origin of the seeds. leaves per seedling: no significant differences were found regarding the size of the fruits from which the seeds were extracted; however, different locations showed some statistically significant differences starting on the third measurement date (fig. 4c). the study showed that, until 145 dap, there was a very slight increase in the amount of leaves for all treatments; however, at 152 dap, some stress symptoms were observed which were evidenced by yellowing of the young leaves due to an approximated increase of the temperature of 3°c, caused by a lack of aeration; the seedlings from guacheta seemed not to be affected, whereas the seedlings from san miguel de sema showed a slight impact due to the temperature increase, which caused a regeneration of the seedlings and basal branching. this event caused an increase in the amount of leaves and a better adaptation to adverse environmental conditions. statistically, the seedlings from san miguel de sema showed important differences when compared to the other regions, reaching values of 11 leaves per plant, followed by seedlings from purace with 8 leaves per plant, santa rosa and guacheta, with six leaves per plant. starting at 145 until 169 dap, the seedlings from santa rosa showed a decrease in the amount of leaves; this fact was evidenced by a decrease in growth in each of the evaluated variables due to the temperature stress found in the environment during the study. starting at 169 dap, figure 4. chronological development of the colombian blueberry seedlings. a, plant height; b, leaf length; c, leaves per seedling. differences according to tukey’s test: ns=not significantly different, * significant (p≤0.05), ** highly significant (p≤0.01). 0 8 4 6 10 12 2 c days after planting (dap) a m ou nt o f l ea ve s 160 180 200140120100 ns ns * * * * ** ** ** *** ns 0 5 3 2 1 7 4 6 8 b le af le ng th ( m m ) 160 180 200140120100 ns ns * * ** **** * ns ns ns ns p la nt h ei gh t ( m m ) 160 180 200140120100 0 25 15 10 5 35 20 30 a * * ** ** ** ** ** ** ** * * ** santa rosa guacheta san miguel de sema purace figure 5. effects of the interaction between location and seeds from different fruit sizes on leaf length per seedling, after day 201 of planting. differences according to tukey’s test: ns=not significantly different, * significant (p≤0.05). 20 agron. colomb. 32(1) 2014 the seedlings from purace and santa rosa showed an accelerated increase in the amount of leaves, as shown in fig. 4c; however, they didn’t show any basal branching. the interaction between the factors was not significant for this variable during the study. conclusions the seedlings of the seeds from the berries of santa rosa and purace showed high germination rates, with values higher than 80%. the seedlings from san miguel de sema, presented basal branching and a better result in the variables evaluated during the growth phase. agraz berries with diameters higher than or equal to 1 cm favor high quality seeds, which in turn generate vigorous seedlings in terms of height and leaf length; for this reason, using them can constitute a good practice to ensure the growth and development of the species during the nurserypropagation phase. literature cited abreu, o., a. cuéllar, and s. prieto. 2008. fitoquímica del género vaccinium (ericaceae). rev. cubana plant med. 13(3), 1-11. baskin, c., p. milberg, l. andersson, and j.m. baskin. 2000. germination studies of three dwarf shrubs (vaccinium, ericaceae) of northern hemisphere coniferous forests. can. j. bot. 78(12), 1552-1560. buitrago, c.m., and m.c. rincón. 2011. determinación de los estados de madurez y evaluación del comportamiento del fruto de agraz (vaccinium meridionale swartz) bajo refrigeración, undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. buseta, a. 1997. chile: berries para el 2000. departamento agroindustrial, fundación chile, santiago. calderón, l.c. and a.c. socha. 2009. evaluación del estado fitopatológico del agraz (vaccinium meridionale sw.) en localidades del altiplano cundiboyacense (dos de boyacá y una de cundinamarca). undergraduate thesis. faculty of basic sciences, universidad militar nueva granada, bogota. castro, c., y. olarte, l. rache, and j. pacheco. 2012. development of a germination protocol for blueberry seeds (vaccinium meridionale swartz). agron. colomb. 30(2), 196-203. cef, centro de excelencia fitosanitaria. 2005. distribución de agraz o mortiño (vaccinium spp.) en antioquia. newsletter cef no. 9. in: http://www.ica.gov.co/cef/boletines/boletin09.htm; consulted: november, 2013. contreras, m. 2010. efecto de la aplicación de cppu sobre la calidad de fruta en arandano alto (vaccinium corymbosum l.) cultivar elliott. undergraduate thesis. faculty of agricultural and forestry sciences, universidad de la frontera, temuco, chile. cordazzo, c.v. 2002. effect of seed mass on germination and growth in three dominant species in southern brazilian coastal dunes. braz. j. biol. 62(3), 427-435. de valencia, m. and f. ramírez. 1993. notas sobre la morfología, anatomía y germinación del agraz (vaccinium meridionale swartz). agron. colomb. 10(2), 151-159. duran, s., v. molina, d. uzcategui, c. molina, and k. yatzury. 2008. factores que determinan la germinación del vaccinium meridionale swartz (chivacu) del páramo la culata. rev. cient. juvenil 12, 19-24. fordyce, j.a. 2006. the evolutionary consequences of ecological interactions mediated through phenotypic plasticity. j. exp. biol. 209, 2377-2383. gaviria, m.c., c. ochoa, n. sánchez, c. medina, m. lobo, p. galeano, a. mosquera, a. tamayo, y. lopera, and b. rojano. 2009. actividad antioxidante e inhibición de la peroxidación lipídica de extractos de frutos de mortiño (vaccinium meridionale swartz). bol. latinoam. caribe plant. med. aromát. 8(6), 519-528. hack, h., h. bleiholder, l. buhr, u. meier, u. schnock-fricke, e. weber, and a. witzenberger. 1992. einheitliche codierung der phänologischen entwicklungsstadien mono – und dikotyler pflanzen – erweiterte bbch-skala, allgemein. nachrichtenblatt. deut. pflanzenschutzd. 44, 265-270. hernández, m.i. 2008. estudio morfo-fisiológico de la semilla de mortiño (vaccinium meridionale swartz). m.sc. thesis. postgraduate school, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. hernández, m., m. lobo, c. medina, j. cartagena, and o. delgado. 2009. comportamiento de la germinación y categorización de la latencia en semillas de mortiño (vaccinium meridionale swartz). agron. colomb. 27(1), 15-23. laynez, j.a., j.r. méndez, and j.m. figueroa. 2007. influencia del tamaño de la semilla de maíz (zea mays l.) en el crecimiento de plántula en condiciones de salinidad. idesia 25(2), 23-35. ligarreto, g. 2009. descripción del género vaccinium, estudio de caso: agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz). pp. 1327. in: ligarreto, g. (ed.). perspectivas del cultivo de agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz) en la zona altoandina de colombia. universidad nacional de colombia, bogota. ligarreto, g., m. patiño, and s. magnitskiy. 2011. phenotypic plasticity of vaccinium meridionale (ericaceae) in wild populations of mountain forests in colombia. rev. biol. trop. 59(2), 569-583. lopera, y., c. gaviria, and b. rojano. 2009. fermentación alcohólica del zumo de mortiño (vaccinium meridionale swartz) y determinación de la capacidad antioxidante. p. 105. in: xiii congreso nacional de biotecnologia y bioingenieria. acapulco, mexico. medina, c., m. lobo, m.p. patiño, g. ligarreto, o. delgado, s. lopera, and j. toro. 2009. variabilidad morfológica en agraz en la zona altoandina de colombia. pp. 57-74. in: ligarreto, g. (ed.). perspectivas del cultivo de agraz o mortiño (vaccinium meridionale swartz) en la zona altoandina de colombia. universidad nacional de colombia, bogota. meier, u. 2001. estadios de las plantas mono y dicotiledóneas. bbch monografia. 2nd ed. centro federal de investigaciones biológicas para agricultura y silvicultura (bbch), limburgerhof, germany. 21garcía m. and ligarreto m.: effect of fruit size on the growth and development of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) seedlings from four locations... ortega, h. 2011. desarrollo de un vino de mortiño (arandanos) en la corporación grupo salinas de ecuador. undergraduate thesis. universidad pública de navarra, madrid. patiño, m.p. and g.a. ligarreto. 2006. caracterización morfológica in situ de poblaciones espontáneas de vaccinium sp. en los departamentos de boyacá, cundinamarca y nariño. p. 112. in: memorias 1er congreso colombiano de horticultura. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. quero, j.l., r. villar., t. marañon., r. zamora, and l. poorter. 2007. seedmass effects in four mediterranean quercus species (fagaceae) growing in contrasting light environments. j. bot. 94(11), 1795-1803. rincón, m.c., c.m. buitrago, g.a. ligarreto, w.s. torres, and h.e. balaguera. 2012. comportamiento del fruto de “agraz” (vaccinium meridionale swartz) cosechado en diferentes estados de madurez y almacenado en refrigeración. rev. fac. nal. agron. medellin 65(2), 6615-6625. sierra, j., f. alzate, h. soto, b. duran, and l. losada. 2005. plantas silvestres con potencialidad ornamental de los bosques montano bajos del oriente antioqueño, colombia. rev. fac. nal. agron. medellin 58(1), 2651-2663. soltani, a., m.j. robertson, b. torabi, m. yousefi-daz, and r. sarparast. 2006. modelling seedling emergence in chickpea as influenced by temperature and sowing depth. agric. forest meteorol. 138, 156-167. agronomia colombiana registrada en el ministerio de gobierno ei 24 de marzo de 1983 resolucion numero 000852 isbn ~958~95050 rector: decano: editora: aj\ltanasmockus sivickas jorge torres otavo cilia l fuentes delgado agronomia colomblana es una revisra de caracter cientiflco y tecnico, de aparici6n sernestral, con al objeto de divulgar los resultados de la investigaci6n que, tanto profesores como esrudiarues, realizan a iraves de los programas propios de cadadepartamento. sin embargo, las ideas ernuidas pertenecen a sus aurores y necesariameme no reflejan el criteria de 13facultad de agrono~ua, santa fe de bogota, d.c. contenido page 125enfermedades del cacao como un componente del sistema de produccion del cultivo. german tovar. . 15 ii 12 investigaci6n sabre la epidemiologia de la escoba de bruja del cacao] crinipejlis perniciosa (stahel) singer] en la region del piedemonte llanero de colombia. consideracrones generales. german tovar .... 31 iii 12 escoba de bruja del cacao [crinipejlis perniciosa (stahel) singer] en la region del piedemonte lianero de colombia: estudio del proceso de infeccion. german tovar, ovidio mesa y doris romero. . 57 iv 12 escoba de bruja del cacao [crinipejlis perniciosa (stahel) singer] en la region del piedemonte llanero de colombia: esrudio de parametres de resistencia en hibridos comerciales y clones. german tovar y alberto rojas. . ... 81 v contribucion al estudio de la variabilidad de crinipejlis pemiciose, (stahel) :singert ageme causante de la escoba de bruja del cacao. german tovar 83 vi estudio del componamiemo de la brotacion foliar, la floraci6n y la frucuficacion del cacao. german tovar, victor ortiz jorge rodriguez y mario ortiz. 95 vfi-a evaluaci6n de algunos componentes del rendimiento en una planraci6n de hibridos de cacao de 5 anos de edad en la regi6n de granada (meta). german tovar y mario ortiz. . . 105 vil-b evaluaci6n de algunoscoruponentes del rendimiento en una plantacion de cacao de 15 anos de edad en la regi6n de guamal (meta). german tovar y pablo iglesias. 117 viii la escoba de bruja del cacao [crinipejlis perniciose (stahel) singer] en la regi6n del piedemonte llanero de colombia: 12 dinarnica de la produccion de escobas y el periodo de latencia. german tovar; migue! mayorga, guihenna rondon, ciro cifuentes, jesus prieto y mario ortiz. 123 ix 12 escoba de bruja del cacao [crinipellis perniciosa (stahel) singer] en la regi6n del piedernonre lianero de colombia: estudio de la fructificaci6n del hongo. german tovar y mario ortiz 139 x-a 1a escoba de bruja del cacao en la region del piedemonte llanero. ei viento como agerue de diseminaci6n de crinipeljis perniciosa (stahel) singer. german tovar, ricardo briceno, mario ortiz y fernando serna. ,.. 153 x-b la escoba de bruja del cacao en la region del piedemonte lianero de colombia: ei agua lluvia como agerue de dtseminacion de crinipel1is perniciosa (stahel) singer. germim tovar y mario ortiz. 167 xi 1a escoba de bruja del cacao lcrinipeflis pemiciosa (stahel) singer] en la reglon del piedemome llanero de colombia la infecci6n de yemas vegetauvas, cojines florales y frutos en relacion con la fructificacion del hongo y 13fenologia del hospedante. german tovar y mario ortiz. . 175 xii 1"" escoba de bruja del cacao l crinipellis perniciosa (stahel) singer] en la region del piedernonte llanero de colombia, perfil de perdidas de frutos del cacao por marchtramiento de pepinos, agerues criptogamicos e lnsectos, gern1{u1tovar y mario ortiz. 187 xiii estudio de la sensfbflidad de crinipellis perniciosa (stahel) singer a cuatro fungicidas sisremicos en pruebas dirigidas a las escobas yen pruebas semicomerciales. german tovar, ciro difuentes, jesus prieto y orlando chaves. 199 rvx 1a escoba de bruja del cacao [crinipellis pernicioss (stahel) singer] en la region del piedernorue lianero de colombia, interpretacion del estudio epidemiologico para el manejo de la enferrnedad. german tovar. 209 xv [.,1 escoba de bruja del cacao l ctinipellis pemiciosa (stahel) singer], descripcion de siruornas de la enfermedad. german tovar. . 227 prologo d edicamos este numero como un reconocimiento a la labor docente e investigariva del profesor germantovarrodriguezquien harealizado un excelente aporte al pais y a la fitopatologia colombian a y tropical. la universidad confiri6 la distincion de profesor titular por este trabajo, con el eual ademas,obtuvo el premia nacional de ciencias "alejandro angel escobar" en 1990. ei trabajo fue producto de una investigaci6n sistematica y continuada durante mas de ]2 afios en la region del piedcmonte llanero, doncle estudio la epiderniolog!a, la resistencia y el manejo de la enfermedad conocicla como "escoba de bruja del cacao", con la parucipaci6n de estudiantes, a traves de tesis de grado. adernas del aporte en el conoctmtento de una de las enfermeclades mas importantes del cacao en el pais y en el mundo, posibilito la forrnacion de recurso humane altarnenre callficado y a su vez creo una escuela de pensamienro para abordar los problemas fitopatologicos. en este proceso el profesor tovar no adnunistro grandes recursos financieros, sumintsrrados par el centro de investiga clones y desarrollo cientifico de la universidad nacional y el aporte de algunos agricultores, logro integral' docencia e investigaci6n can un trabajo perrnanente e intenso, asociacloa susexcelentes calicladesacademicas e investigativas. en esta labor canto con el apoyo y el estimulo de sllesposa marfa del carmen, a quien tambien rendimos nibuto de adrniracion. ei resultado del esfuerzo investlgauvo del profesor german tovar, se pretende sirueuzar en el presente nurnero de agronomia colombiana la universidad.nacional en los ultimos 25 anos sehavenido reclefinienclo hacia investigacion, y en la facllltad de agronomia sede bogot{l,el 92% de sus docentes participan en proyectos de investigacion, 10 cllal facijira 13consoliclacion de esta facultad comoun centro investigativo. i~'hiperpolitizaci6n de las decadas del 60 y 70 caracterizadas par un arnbiente de compromiso y dogmatismo, afect6 el proceso acadernico investigativo y aun las relaciones interpersonales. la decada del 80 y ej mtcio de la presente se raracterizan por el pluralismo marcado por 13tolerancia, con la cual se hacen posibles unas relaciones mas positivas para la creanvidad y para la productividad mvesugauva. esta srruacton y la calidacl de los recursos hurnanos de la facultad de agronoruia de ia universidad nacional en bogota, van a facilitar el objenvo de formar recursos humanos del mas alto nivel en el pre y el postgrado, entendiendo que la tecnica y la tecnocracia aisladamente no resuelven los problemas. la formaci6n de esas elites tecnicas implican un salto cuabtauvo en la formaci6n academica para un proceso de modernizaci6n can un viraje para fortalecer, en la formaei6n academica, la base cienrffica que va a haeer poslble 13 adopcion y creacion de conocimiemos a las necesidades de la agricu!tura tropical en un proceso de pnvartzacton de la tecnologra, por medic de patentes, en unas condiciones don de no hay lugar para aislarse de la comunidad cientifica internacional, con 10cual hay que maruener una cornunicacion abierta y asi protegernos del provinciona! isrno. ei recurso humane especializado es vital para la producci6n y para !ograr la competitividad de la agricultura colombiana, 10 ellal se este ton·lando cada vez mas critico en el marco cle la illlernacionalizaei6n de la econoillf3 y en un pais como el nuestro donde la agricultura es y seguir{l siendo importame dentro del conjull!o de la economia. en este contexto el mejoramiemo de la producci6n, la calidad y la reduccion de los costas han lievado a situar 13 tecnologia en una posici6n estrategica, econ6mica y polft.icamente can un grado de imponancia que [al vez nunca habia alcanzado. estas nuevas condiciones demandan un ajuste en el c0l11ponamiento de la foacultad para aclapwrse ala nuevasituaci6n ampliando sus vasos corllunicames con 13 socieclacl yen especial con los procesos productivos para. gozar la supervivellcia y crecimiellto de nuestra institucion. es llecesario deswcar el nuevo ambiente cle trabajo en la facultacl de agronomia, don de ha)' una percepci6n positiva hacia los sectores procluctivos, 10 cua! esta facilitando mas relaciones )' un ambienle cle tl"abajo mucho m{iscreativo. expresi6n de esa nueva relaci6n de confijnza redprocl 10constituye ij preseme publicaci6n p~\[rocinada par ciba geigy colombianj, a quien agr:tdecemos su cobbor~lci6n, jorge torres otavo decano £1 camino andado es paso y huell« de 10 amado. alberto rojas. a la comunidad cacaotera de colombia. a los que nos dieroti el ser, a los que nos ensciieroti y nos ensefjan aser, a los que le dan sentido a nuestro set: los sutores agradecimientos l os aurores expresamos nuestro mas elevado senunuento de reconoctmiento y gratitud a las instituciones, asesores, tecnicos, productores y trabajadores que hicieron posible la realizaci6n de este trabajo de lnvesngacion. instituciones consejo de investigaci6n y desarrollo cientifico de la universidad nacional de colombia (cindec), por su soporte financiero, a (raves de los 10 anos de investigacion. honorable consejo directivo de la facultad de agronomia de bogota y su presidente doctor dario corredor pardo, por su irrestricto apoyo para el desarrollo y culminaci6n del rrabajo, taboratono de microbiologia y fitopatologfa de la facultad de agronomia, por su aststencia tecnica. universue catbohque de louvain-la-neuve por su colaboraci6n para realizar en sus laborarorios de fitopatologfa los aspectos relacionados con electrof6resis. federaci6n nacional de cacaotcros de colombia, par la provision de rnateriales. bayer quimicas uniclas de colombia, s.a, por su apoyo financiero y su asistencia tecnica en el diseno sobre el control fitoquirruco de la enfermedad. lnstituto de hidrologia, meteorologia yadecuaci6n de tierrashimat,por su contribuci6n en el suministro de datos clirnarologicos. agricola "la cabana", par facilitar el sitio de experimentaci6n en granada y 1aacomodacion de los investigadores. asesores por sus opintones crfticas y sus comemarios sabre la metodologia y (as resultados: dr. german arj3elaez torres, profesor de fitopatologia, universidad nacional de colombia, bogota t, or. henrl nwwte, director de fuopatologia, uruverstte catholique de louvain-ia-neuve, belgica, dr. pablo buritlca, fitopatologo, subgerente del instituto colombiano agropecuario, bogota. ora silke marla becker, fitopar6loga, coordinadora del prograrna internacional sabre roya del cafeto gtzdr. fabio aranzazu, fitopatologo, programa de cacao instituto colombiano agropecuario, manizales. dr. francisco ocampo, director nacional del programa de cacao, instituto colombiano agropecuario, palmira dr. ernesto guevara, profesor de firoparologfa, universidad nacional de colombia, bogota. dr. ovldio araos, director tecnico, bayer quirnicas uniclas, s.a., bogota. dr. ricardo martinez, profesor de estadistica y disenos experimenrales, universiclad nacional de colombia, bogota. dr. juan ospina l profesor de estadisuca y disenos experimentales, universiclacl nacional de colombia, bogota. productores par su valiosa caliclad hurnana y sus expenos conocimienros en el cultivo de! cacao: sr. guillermo triana, hnca san agustin, guarnal sr. antonio gomez, finca ei porvenir, guamal sr. guillermo bustos, finea minerva, guamal sr. miguel bastos, finca santa lnes, guamal sr. gonzalo jlmenez, finea los alamos, guamal ingenieros agronomos calll\tlelo arias, director tecnico agricola la cabana, granada. canulo pinzon, bayer quirnicas unidas, sa, bogota. german valenzuela, bayer quimicas unidas, sa, bogota. luis a villarraga, bayer quimicas unidas, sa, bogota. victor cardona, director departamento tecnico, fedecacao, bogota. victor linares, subgerente general, fedecacao, bogota. carlos a beltran, supervisor nacional, fedecacao, bogota. rafael espinel, gerente de agroquimicos, elanco, cali. jalro melgaluojo, director marketing-desarrollo pacroandino, rhone-poulenc, bogota. tobias coriuoa,fitomejorador, programa de cacao, instituto colombiano agropecuario francisco claro, himat, bogota. raul sua1uoz. hernai'mo barrios. feiuth polania. jalro a malun. luz maluna olarte, microbiologa universidad de los andes, bogota. senores (as) mallia del carmen del rio lafuente, historiadora. alvaro escallon, agricola la cabana, oliva rozo, agricola la cabana. marco a moll na, composici6n de los textos edgar german huertas, dibujante, presentacion e i proyecto de investigaci6n sobre "epiderniologia de la escoba de bruja del cacao" fue inicialmente presemacio en 1978, en el departamento de saniclad vegetal de la facultad de agronomfa de bogota, como 1i1la linea de investigacion tencliente a crear un sistema de rnanejo de la enferrnedad que pudiera aplicarse en las condiciones ecologicas, socio-culturales y econornicas en las que se desarrollan los diferentes tipos de explotacion de cacao en colombia la investigaci6n fue realizada, eminenrememe, ell condiciones de campo, en parcelas de agricultores cacaoteros, situadas en el piedcmome llnncro del departamento del meta, entre 1978 y 1989. las mouvaciones mas relevantes que c1ererminaron 1a realizaci6n del trabajo estuvieron relacionadas con la importancia social y economica de la enferrnedad a nivel nacional y con la necesidad de crear una tecnologia de maneio de 13misrna en el coruexio de las condiciones locales de produccion, para un control racional del problema .. sobre la base de la confronracion perrnanerue cle los resultados experimeruales con los conceptos teoricos, se hace una disertacion arnplia y profunda sabre el patosisterna en cuestion, no solo con el proposuo de dar alternativas de soluci6n pracucas sino, tarnbien, de generar metoda.'; de traba]o en el dorninio de la investigacion epidenuologtca, cle la resistencia a las enferrnedades y de la ecofisiologia de especies perennes, de senalar nuevas vias de analisis e interpretacion de datos epidemiologicos, de crear conocimienros te6ricos cen base en una especulacion de calidacl y fundarnentada sabre datos reales y, final mente de comribuir al avance cientffico de b fitopatologia en colombia. la mayor y m{ls semida aspiracion es que los conocimientos y experiencicls adquiridas a 10 largo de 12 anos de trabajos continuados, se convienan en una ruerz~l de lransformacion proc!uctiva y social para nlll11erosas bmilias cacaoteras colombianas que con su vida y sll trabajo coiitribllyen a mantener viva la esperanza del bienest.ar social y econornico del pais. ciclo de vida del entomonematodo nativo steinernema feltiae filipjev life cycle of native entomonematode steinernema feltiae filipjev adriana sáenz' y jesús emilio luqueresumen en el laboratorio de control biológico de la facultad de agronomía de la universidad nacional, sede bogotá, se estudio la biología básica del entomonemátodo nativo steinernemafeltiae filipjev, 1934 (rhabditida: steinemematidae). utilizando larvas de último instar de la polilla mayor de las colmenas galleria mellonella, expuestas a 8000 juveniles infectivos/caja de petri y realizando disecciones diariamente, se determinaron los estados de desarrollo, duración del ciclo vida y relación de sexos del nemátodo nativo. el ciclo de vida consiste de un estado de huevo, cuatro estados juveniles y un estado adulto (macho y hembra); éste se inicia con el estado de vida libre o juvenil infectivo (13) y puede tener dos vías. si los nutrientes son suficientes y la densidad de 13 inicial es baja, estos desarrollan los machos y hembras de la primera generación. los huevos de estas hembras adultas eclosionan y los juveniles se desarrollan hasta formar hembras y machos adultos de la segunda generación. los huevos producidos por estas hembras dan origen a los 13. este ciclo corresponde al ciclo de vida largo, que toma 10 días a 20°c. si los nutrientes son insuficientes' los 13 desarrollan hembras y machos adultos de la primera generación y los huevos producidos por las hembras desarrollan el estado juvenil infectivo. este ciclo corresponde al ciclo de vida corto, que toma seis días a 20°c. los nemátodos son tolerantes a temperaturas de loa 24"c. la relación de sexos de la primera generación está influida por la temperatura. las hembras a 15°c constituyen el 62% de la población, pero a 30°c corresponden al 43%. palabras claves: juveniles infectivos, primera generación, segunda generación, adultos, galleria mellonella. summary the basic biology of the native entomonematode steinernema feltiae filipjev, 1934 (rhabditida: steinemematidae) was studied at the laboratory ofbiological control which belongs to agronomy faculty ofthe national university ofcolombia. larvae oflast urge ofthe greater moth of galleria mellonella, were exposed to 8000 infective / box. dissections were done daily and developmental stages, life cycle and ratio sexes were determinated for native nematode. the life cycle consisted of six stages: egg term, four juvenile periods and one adult stage. the last one period began at infective juvenile 3 (13). this one could be in two ways: ifthere is enough food and the initial density is low, the mal e and female are developed. eggs from female of first generation will develop males and females for second generation. the 13 generation will be produced from female of second cycle. the last one correspond to the long time cycle (lo days / 20°c). ifnutrients are low, 13 cycle develop female and males of the first generation. eggs for this cycle will be develop infective juvenile stage. this one will be the short life (6 days / 20°c). nematodes are tolerant to temperatures between 10 to 24°c. temperature about 15°c will show 62% of female, while 30°c will correspond to the 43% offemale. key words: infectives juveniles, first generation, second generation, adults, galleria mellonella. introduccion las especies que pertenecen al género steinernema travassos, 1927 (= neoaplectana steiner, 1929) son patógenos obligados de insectos. presentan características que les son únicas, ya que, a diferencia de otros rhabditida, han desarrollado la habilidad de presentar una asociación mutualista con bacterias específicas del género xenorhabdus (akhurst, 1993), las cuales facilitan la muerte del hospedero y éxito en la reproducción de los nemátodos, además de resistir las defensas del hospedero y evitan ser reconocidos por el sistema de respuesta del insecto. sin embargo, el destino de la bacteria en el hemocele varía con la especie de insecto y el estado fisiológico del mismo (dunphy y thurston, 1990). también, tienen gran capacidad de adaptación a nuevos ambientes y a condiciones adversas (molyneux, 1985), presentan un amplio rango de hospedantes (poinar, 1979); la capacidad de actuar en forma sinérgica con otros entomopatógenos incrementan su eficacia y resaltan su potencialidad como biorreguladores de poblaciones de insectos perjudiciales (koppenhofer y kaya, 1997); pueden ser cultivados in vivo e in vitro (bedding, 1981-1984) ylos estados infectivos pueden ser almacenados por largos períodos, conservando su capacidad infectiva y, posteriormente, ser aplicados a través de los métodos convencionales empleados para insecticidas químicos (friedman, 1990). el ciclo de vida de las especies del género steinernema, descrito porglaser (l932), bovien (1937), dutky(l974) y poinar(l979), consiste de un estado de huevo, cuatro estados juveniles y un estado adulto (macho y hembra). el segundo estado juvenil (j2) puede ser el estado preinfectivo o el estado no preinfectivo y el tercer estado juvenil puede ser el estado infectivo (13) o el estado bióloga. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. e-mail: adrinemato@yupimail.com/adsaenz@poligran.edu.co profesor asistente. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. e-mail: jluquez@usa.net agronomía colombiana, 2000. 17: 17-24 18 agronomía colombiana vol. 17 no infectivo (ij). generalmente ocurren dos generaciones en un insecto hospedero. kaya y stock (1997) establecen que algunos de los huevos producidos por la primera generación de hembras desarrollan j3, pero la mayoría de los huevos dan origen a la segunda generación de adultos. los huevos producidos por la segunda generación de hembras se desarrollan en 13, los cuales conservan la cutícula del segundo estado juvenil, que les confiere resistencia a condiciones ambientales adversas (stock, 1998). wouts (i980) establece que la presencia de los estados juveniles está condicionada por la densidad de 13 que ingresan inicialmente a un hospedero. en colombia, aunque no se han realizado estudios relacionados con la biología básica de entomonemátodos nativos, se pueden destacar los trabajos de caicedo y bellotti (1996), ortíz (1994) y garzón et al. (1996), con especies que pertenecen al género steinernema, para el control de algunas plagas de interés nacional. por ello, esta investigación reporta el ciclo de vida del entomonemátodo nativo steinernema feltiae, además de la descripción de los estados juveniles, influencia de la temperatura en el ciclo de vida y la relación de sexos. materiales y metodos el estudio se realizó en el laboratorio de control biológico de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, de bogotá, bajo condiciones de temperatura y humedad relativa controladas. material entomológico se utilizó como insecto hospedero larvas de último instar de gallería mellonella (l) (lepidoptera: pyralidae), criadas en laboratorio con dieta artificial (garzón y aza, 1994). esta dieta está compuesta por: harina de maíz (400 gr), germen de trigo (160 gr), levadura de cerveza (ioogr), leche en polvo (50gr), miel de abejas (16omi),glicerina (l25rnl), agua (100ml)y formaldehído (0,03%, mi). los ingredientes sólidos y líquidos se prepararon por separado y luego se mezclaron hasta conseguir una pasta homogénea que se colocó dentro de una bolsa plástica y se aplanó con un rodillo hasta obtener un grosor de 0,5 cm. se cortaron círculos de dieta del mismo diámetro de la base de los frascos de cría (bomboneras) y se colocaron dentro de éstos, junto con dos tiras que contenían huevos, los frascos se taparon herméticamente y se colocaron en cámaras de cría a una temperatura de 22°c. obtención del entomonemátodo nativo los 24.000 juveniles infectivos de s.feltiae, que se utilizaron para los diferentes ensayos, se obtuvieron de las existencias de almacenamiento del laboratorio de control biológico de la facultad de agronomía; los cuales se encontraban almacenados a 10°c, en recipientes de 20ml, que contenían 2ml de agua destilada y 30 (1 de triton x 100 (sáenz, 1998). ciclo de vida del entomonemátodo nativo estudibs preliminares con steinernemátidos (wouts, 1980) indican que cuando el suministro de nutrientes es limitado y hay superpoblación; los entomonemátodos tienen un ciclo de vida corto (una generación) y, cuando hay gran cantidad de nutrientes, un ciclo normal o largo (2 generaciones). para confirmar la presencia de los ciclos, se realizaron los siguientes montajes: a. ciclo de vida largo. se expusieron 50 larvas de g. mel/onel/a por lo días a 8000 13, en cajas de petri (100xl5 mm) a 20°c con papel filtro humedecido y se disectaron diariamente hasta cuando el ciclo de los entomonemátodos se completó. las larvas se disectaron en cajas de petri de 60x 15 mm cada 6 y 12 horas. el proceso de infección y disección se replicó 10 veces para confirmar la presencia de cada estado de vida. además, mediante las disecciones, se hicieron observaciones sobre sitios de invasión, características de cada estado de desarrollo y cambios morfológicos durante el ciclo. b. ciclo de vida corto. pedazos pequeños de tejido de la larva (lmm ') se colocaron en un pedazo de papel filtro saturado de agua (l crn-) en una caja de petri de 60x15mm. dos hembras preadultas y dos machos adultos del entomonemátodo, procedentes desde cualquiera de las larvas, se transfirieron al tejido, además, se adicionaron cuatro gotas de agua cerca al papel para asegurar la humedad, se sellaron y mantuvieron a 20°c. este procedimiento se replicó 20 veces, las cajas se examinaron diariamente hasta cumplidos siete días y se contaron los nemátodos obtenidos. descripción de los estados del ciclo de vida del entomonemátodo nativos·feltiae la descripción morfológica de cada estado se realizó con montaje en placa (stock, 1998). los datos morfométricos de longitud total y ancho del cuerpo de cada estado se tomaron con ayuda del ocular micrométrico del microscopio carl-zeiss y los oculares 20 y 40x, respectivamente. influencia de la temperatura en el ciclo de vida para establecer la influencia de la temperatura en el ciclo de vida, se expusieron 50 larvas de g. mel/onel/a por caja de petri (100x15 mm) a 800013, para un total de 16 cajas. grupos de dos cajas se colocaron a temperaturas de 10; 15; 20; 24; 30; 33; 35 y 37°c. después de dos días, se disectaron diariamente tres larvas y los estados de vida se determinaron hasta completar el ciclo de vida. influencia de la temperatura en la relación de sexos de la primera generación de adultos para determinar la influencia de la temperatura en el rango de sexos hembras/machos, se expusieron 10 larvas de g. mellonella a 8000 13 en cajas de petri (tres en total). cada caja de petri se colocó a 15, 24 y 30°c. después de tres días, todas las larvas se disectaron y el número de hembras y machos se contabilizó. las pruebas estadísticas consistieron de una prueba de ji-cuadrado y rango múltiple de duncan, usando el programa spss. resultados ciclo de vida largo de steinernema feltiae mediante las disecciones de las larvas inoculadas, se pudo comprobar que el juvenil infectivo o 13 de vida libre aplicado a larvas de último instar de g. mellonella invade a través de la boca, ano y espiráculos penetra la pared del sistema digestivo y entra a la cavidad corporal. algunos 13 se acumulan en la cápsula cefálica y 2000 saenz y luque: ciclo de vida del entonemátodo ... parte posterior del intestino. el 13, antes de mudar al próximo estado juvenil, inicia su desarrollo incrementando la longitud total del cuerpo y del estoma y después que alcanza la cavidad corporal del hospedero; esto toma en promedio ocho horas (figura 1). el ciclo de vida de s.feltiae está compuesto de ciclo largo (dos generaciones) y ciclo corto (una generación), pero esto depende del número de j3 que, inicialmente invade el hospedero y la disponibilidad de nutrientes para los estados de desarrollo, lo cual se observa en el montaje de larvas y trozos de tejido. este entomonemátodo nativo presenta siete estados diferentes de desarrollo: huevo, cuatro estados juveniles (11, 12, j3 y14), separados por mudas y adultos de los dos sexos (machos y hembras). los cuatro estados juveniles son morfológicamente distintos. dieciséis horas después de haber ingresado al hospedero, el estoma del juvenil infectivo se abre gradualmente, el esófago incluyendo el bulbo basal, se expande y las glándulas excretoras incrementan su tamaño. la cámara bacterial, ubicada en la región anterior del intestino, contiene las células bacterianas de xenorhabdus bovienii que son liberadas, a través del ano, en el hemocele de las larvas de g. mellonella. en la hemolinfa, las bacterias se propagan y causan septicemia, la cual, en 48 horas, mata las larvas de la polilla mayor de las colmenas, g. mellonella. alcanzada la cavidad corporal del hospedero, este juvenil crece muy poco en longitud pero dobla su ancho. a las 24 horas, mudan a 14 o preadultos machos y hembras (esto se inicia con el rompimiento de la cutícula posteriormente y el nemátodo empieza a salir, abandonando la cutícula vieja. (figura 2). el ancho del cuerpo de los 14 se incrementa más rápido que en longitud, hasta alcanzar casi el ancho 19 y la longitud del adulto. durante este tiempo, el dueto excretor llega a ser largo y se ha formado el sistema reproductor. el 14 muda formando la primera generación de hembras y machos jóvenes entre las 48 y 60 horas después de la inoculación. inicialmente, ambos sexos son de igual tamaño, pero las hembras incrementan varias veces su longitud, mientras que los machos lo hacen a lo ancho. el apareamiento se inicia en el momento que uno o dos machos están cerca de una hembra y uno de ellos se enrolla a ella e inserta la espícula por la vagina o, en algunas veces, en zonas diferentes del cuerpo de la hembra hasta encontrar la vulva y, finalmente, realizar la cópula. al finalizar la copula, el macho se desenrolla de la hembra y ésta puede ser copulada por otro macho. la mayoría de las hembras expulsan los huevos; sin embargo algunas hembras desarrolladas tardíamente retienen en su cuerpo los huevos (ovovivíparas) y éstos embargo, algunas hembras desarrolladas tardíamente eclosionan internamente, iniciándose el proceso de nutrición de los 11 (figura 3). de 12 a 20 horas después, los 11 rompen el cuerpo de la hembra y se mueven entre el hemocele del insecto. los 11 mudan a 12 y estos mudan a j3 (juvenil infectivo), que retiene la cutícula del segundo estado juvenil, la cual le sirve como protección (figura 4). otros 11 sufren mudas sucesivas a 12, 13 y 14 y aparece la segunda generación de adultos hembras y machos. sin embargo, ésto se ve condicionado por la disponibilidad de nutrientes y la densidad de la progenie de la primera generación, es decir, en un hospedero fresco y con una densidad poblacional baja, se desarrolla rápidamente el 14. cuando la densidad de la población es alta y los nutrientes son insuficientes, se desarrollan los 12 dando origen a los 13 infectivos. las ambiente 1j i 1illas i j)eterioraijo~d= ~~~ ,~~~ j3 entran al hospedero =j3 localizanlarvas de gallería mcllonclla ciclo di ciclo largo i @0 suficiente alimento (ambiente fresco) .~ 'ns:flclenh ~ u alimento f.:\ hospederos ~ peque~os n 11.21jias i o figura /. ciclos de vida largo y corto del nemátodo nativo steinernema feltiae. h: hembra, m: macho, ig: primera generación, 2g: segunda generación " \ 20 agronomía colombiana vol. 17 hembras se alimentan y viven cerca de cuatro a cinco días y los machos viven de seis a siete días. los adultos de la segunda generación aparecen entre las 120a 130 horas y son mucho más pequeños que los adultos de la primera generación. el ciclo de vida largo de steinernema fe/tiae tiene una duración de 10 días, en el cual se completan las dos generaciones (figura 1). ciclo de vida corto de steinemema feltiae en cuanto al ciclo corto, se pudo establecer que los 13 aparecen al quinto día después de colocadas las hembras preadultas y los machos adultos en el tejido de la larva, muchos 13 están presentes después de 6 días (figura 1). además, cerca del 99% son 13 infectivos (30 cajas de las 40 replicas y todos los 13 son juveniles infectivos) y el 1% son 13 no infectivos (las 10 cajas restantes, con un 99% de 13 infectivos). los 13 producidos por el ciclo corto son igualmente infectivos a larvas de g. mellonella, como son los obtenidos por ciclo largo. la tasa reproductiva promedio de la primera generación de hembras de s.fe/tiae fue de 1537,7813 (n=40; rango: 312-368013). descripción de los estados del ciclo de vida del entomonemátodo nativo s.feltiae primer estado juvenil (ji): el ji emerge desde el huevo y son transparentes y activos y, después de alimentarse, acumulan reservas y toman una apariencia oscura (figura 5). la cutícula es lisa, arnfidos y fasmidos no observados, región labial ligeramente cerrada y con seis labios. estoma triangular, ceilostoma cambia de transparente enjóvenes a parcialmente oscuro en ji próximos a mudar a j2. prostoma-telestoma en forma de embudo; esófago, isthmus y bulbo basal distintivo. poro excretor presente e incospicuo. ano distintivo. cola cónica y con terminación aguda, los ji mudan a j2 aproximadamente 13 horas después de salir del huevo. los ji figura 2. tercer estado juvenil no infectivo de la primera generación en proceso de muda. figura 3. hembra de primera generación del entomonemátodo nativo steinernema feltiae. a: primer estado juvenil (ji) en el útero; b: huevos. disectados desde larvas de g. mel/one//a y colocados en agua mueren sin completar su desarrollo. el rango de longitud va desde 225j.1ma 250j.1myel ancho desde 17,5j.1ma 27,5j.1m(n=10). segundo estado juvenil (j2): cutícula lisa, campos laterales ausentes, fasmidos no se distinguen fácilmente. región labial con seis labios. ceilostoma cerrado, protostoma-telostoma y esófago presentes, isthmus distintivo, rodeado por el anillo nervioso, poro excretor indistinto. intestino oscuro y con reservas. ano distintivo, con labio posterior extendido. cola gradualmente aguda y delgada al terminar (figura 6). la oscilación de la longitud es desde 450j.1ma 580j.1my el ancho, desde 42,5j.1ma 57,5!lm (n= 1o).si los j2 se desarrollan bajo condiciones desfavorables (figura 1), éstos pueden ser considerablemente pequeños o, si el alimento es suficiente, el j2 se desarrolla a 13. sin embargo, si el alimento es insuficiente (hospederos pequeños, por ejemplo, achroia grise//a y tecia so/anivora, sáenz (1998)) o si los j2 son removidos desde una fuente de alimento, después de 14 horas el estoma se estrecha, el esófago se reduce en tamaño y los j2 llegan a ser j2 preinfectivos, justamente antes de mudar al tercer estado infectivo, los cuales retienen la cutícula del segundo estado, la cual le sirve figura 4. juvenil infectivo del entomonemátodo nativo steinernema feltiae. a. cuticula del segundo estado juvenil. como protección. los j2 disectados desde larvas infectadas en o,lml de agua y los fluidos del cuerpo, llegan a ser juveniles infectivos entre 24 y 36 horas. tercer estado juvenil no infectivo (ij) de la segunda generación: el tamaño del cuerpo es variable, pero es más grande que el j2 de la segunda generación. ellumen intestinal es prominente. los ij mudan a j4 aproximadamente a las 24 horas. el rango de longitud del cuerpo es de 740j.1ma 900j.1my el ancho, de 38j.1ma 57j.1m(n= 1o). tercer estado juvenil infectivo (j3): cuerpo delgado, agudo desde la base del esófago al extremo posterior. cutícula con anulación transversa distintiva, claramente visible en desarrollos tempranos, cuando todavía está rodeado por la cutícula del j2 y hasta finales del desarrollo, cuando reanuda el crecimiento en un nuevo hospedero (figura 4). campos laterales con nueve líneas laterales. región labial lisa, generalmente no cerrada. protostoma-telostoma en forma triangular anteriormente. esófago largo y estrecho, con lumen ocupando de tl3 a 1/4 del ancho del cuerpo, angosto a nivel del anillo nervioso, terminando en el bulbo. poro excretor distintivo, localizado a nivel de la mitad del esófago. dueto excretor largo, glándula excretora ventral y desplaza el bulbo basal y el extremo anterior del intestino. una bolsa bacterial encerrada por la pared intestinal e inmediatamente debajo del cardia. lumen del intestino angosto o cerrado. pared intestinal oscura y con glóbulos. recto 2000 saenz y luque: ciclo dé vida del entonemátodo ... 21 figura 5. primer estado juvenil (j 1) del entomonemátodo nativo steinernema feltiae. figura 6. segundo estado juvenil (j2) del entomonemátodo nativo steinernema feltiae. largo y angosto, ano distintivo. cola cónica con terminación aguda. el rango de longitud del cuerpo es de 680llm a 900llm y el ancho, de 241lm a 341lm. cuarto estado juvenil 04) preadulto macho y hembra de la primera y segunda generación: cutícula lisa, líneas laterales ausentes. anfidos indistintos, ceilostoma triangular. prostomatelostoma esclerotizado y en forma de embudo. esófago ancho, ocupa cerca de la mitad del ancho del cuerpo, procorpus hinchado, realzando el ithmus angosto, lurnen triradiado. anillo nervioso inmediatamente anterior al bulbo basal. bulbo basal piriforme. poro excretor a nivel de la mitad del esófago, abierto, glándulas excretoras grandes, desplazando el bulbo basal dorsalmente. lumen del intestino ancho. desarrollo del tracto genital. en los j4 hembras, se observan los primordios conspicuos de la vulva y, en el j4 macho los primordios de las espículas. recto ancho, ano distintivo con labios anales posteriores (figura 7). cola considerablemente corta más que en el 13. excepto por los primordios de los órganos sexuales y la forma de la cola, no hay caracteres que distingan j4 machos y hembras. además, las dos generaciones son similares y varían únicamente en el tamaño. este estado dura aproximadamente de 12 a 24 horas. el estado adulto del macho, puede ser reconocido por las espículas bien formadas, gubemaculum, gónadas y mucrón en la cola del adulto (figura 8). la longitud del cuerpo de laprimera generación de j4 hembras va de 2282.4llm a 2853um y el ancho, desde 120llm a 200llm (n= io);en el j4 machos desde 951um a 1014.4llm y ancho, desde 70llm a 80llm (n=10). la longitud de la segunda generación de j4 hembras, desde 951um a 10461lm y ancho, desde 90llm a 1051lm (n=10); j4 machos, desde 900llm a 950 um y ancho, desde 27,51lm a 52,51lm (n=10). macho de la primera generación: cutícula lisa, sin líneas laterales; región labial, estoma y esófago como en el preadulto, excepto por las glándulas excretoras que están localizadas bajo el bulbo basal y no están desplazadas. poro excretor distintivo, muy abierto, localizado a nivel del procorpus. testículos reflexos. espículas duras, amarillas y con manubrio grande (figura 9). gubemaculum amarillo, distalmente angosto, extremo proximal, usualmente, inclinado anteriormente y es, aproximadamente, la mitad máxima del figura 7. cuarto estado juvenil (j4) preadulto macho y hembra de la primera generación del entomonemátodo nativo. ancho. cola aguda, delgada y terminación corporal en un fino mucrón. bursa ausente (figura 8). la longitud va desde 1085urn a 1430llm y el ancho, desde 821lm a 98 (n=10). macho de la segunda generación: estos machos son similares a los de la primera generación, excepto que ellos son cortos (780llm a 9951lm) y, aproximadamente, la mitad de ancho (451lm a 58ilm). hembra de la primera generación: cutícula lisa, líneas laterales ausentes. región labial, inicialmente, parecida a la del preadulto. en he~bras grandes, la papila labial s~ incrementa en tamaño, la región labial y el estoma se ensanchan. anfidos oscuros. ceilostoma con paredes esclerotizadas.protostoma-telostoma a forma de embudo. esófago corto con relación al tamaño del cuerpo, similar al j4. bulbo basal piriforme y pequeño, en comparación a otros estadios y con relaciónal tamaño del cuerpo. poro excretor a nivel del procorpus. glándulas excretoras desplazadas a la parte anterior del intestino. tracto genital pareados y reflexos. utero y espermateca localizados ventralmente: ovarios localizadosdorsalmente y terminan ventralmente enfrentede i~ mitad del cuerpo. labios vulvares sobresalientes. recto y ano distintifigura 8. macho de primera generación del entomonemátodo nativo steinernema feltiae. 22 agronomía colombiana vol. 17 vos. labio analposterior, cola ligeramente delgada, cuerpo redondeado al final, con terminación mucronada. la longitud corporal va desde 2658jlma5175jlmyelancho,desde 140jlma220¡.un(n=10). hembra de la segunda generación: estas hembras son similares a lasde laprimera generación, excepto que son más pequeñas: 1.800jlma 2.500¡.unde largoy 80jlma 119¡.unde ancho. influenciade latemperatura en el ciclo devida: la temperatura influyó enelciclodevidades.feltiae. a 1000c,laprimerageneracióndehembrasy machos aparece a losdoce días de expuesto el hospedero (cuadro 1).los ji de esta generación se encuentran a los 15días, embebidos en el tejido graso y su movimiento esmuy lento.a los 18días, el tamaño de algunos ji figura 9. espículas de macho de primera generación del entomonemátodo nativo steinernema feltiae. (55%)noseincrementóyestáninmóvilesymueren.ei45%restantemudan a j2 y, a los25 días, aparece el 13. a esta temperatura,sólo,se presentó el ciclocorto (una generación) con una duración de 25 días. a 15° c, los juveniles infectivos desarrollan a los seis días, la primera generación de machos y hembras, no son muy activos y, a los cinco días después de expuesto el hospedero, aparece la secuadro l. influencia de la temperatura en el ciclo de vida del nemátodo nativo steinernema feltiae. duracion en dlas temp muerte lga 2ga ciclo ciclo oc larva+ . .. corto largo 10 120 12 np 25 np 15 93 6 5 10 17 20 48 3 8 6 10 24 :26 i 5 5 8 30 24 nc np np np 33 ----np np np np 35 ----np np np np 37 ----np np np np + tiempo en horas. iga·: primera generación de adultos. 2ga •• : segunda generación adultos. np: no se presentó. ne: no se completó. gunda generación de adultos y el j3, a los 14 días; sin embargo, una alta producción de éstos aparece a los 17 días, tiempo en el cual finaliza el ciclo de vida (cuadro 1). a 20° c, los 13, a los tres días de expuestos al hospedero desarrollan la primera generación de adultos. la mayoria de estos adultos están en la parte anterior y media de las larvas. después de cuatro días, las hembras de la primera generación han producido huevos y mueren, pero unas pocas contienen ji, los cuales emergen desde el cuerpo de las hembras y migran a todas partes de la larva. después de seis días, aparecen los 13 (ciclo corto) y a los ocho días los adultos de la segunda generación (cuadro 1). al noveno día, los huevos producidos por la segunda generación de hembras se desarrollan a ji, éste muda a j2 y, al décimo día, son abundantes los j3. a esta temperatura, el ciclo corto dura seis días y el largo, diez días (figura 1). a 24° c, el j3 desarrolla la primera generación de machos adultos en un día y hembras, en día y medio. los j3 (ciclo corto) y la segunda generación de adultos aparecen a los cinco días, sin embargo, algunas de estas hembras contienen j l. los huevos producidos por la segunda generación de hembras llegan a ser j3 en ocho días. cerca del 7% de larvas de g. mel/onel/a contiene un número grande de adultos muertos. el ciclo de vida corto dura cinco días y el largo, ocho días (cuadro 1). a 30° c, los 13 ingresan en el hospedero y llegan a ser machos adultos, pero, sólo, viven tres días. en cuanto a las hembras preadultas, no se desarrollaron a adultas y mueren en un día. a las temperaturas de 33, 35 y 37° c, los nemátodos no alcanzan el estado j4 y mueren y sólo, en un 45% de las larvas se encontraron juveniles infectivos internos. influencia de la temperatura en la relación de sexos de la primera generación de adultos. de acuerdo con la prueba de ji-cuadrado, la oscilación de hembras y machos obtenidos en la primera generación son dependientes de la temperatura (x2=12,03; gl=2; p=9,21; (= o,ou. a 15oc, la relación hembras/machos fue de 1,6:l (22/13); a 24°c, de 1.8:1(8/4) y, a 30°c, de 0,9: i (5/6) (cuadro 2). cuando las temperaturas se incrementan desde 15a 24°c, el porcentaje de hembras permanece constante (p<o,o 1), pero, cuando la temperatura se incrementa de 24 a 30°c, el porcentaje de hembras decrece notablemente (p<o,o 1). las observaciones realizadas, muestran que un macho puede copular con más de una hembra y, por lo tanto, una cantidad grande de hembras a 15°c (cuadro 2) puede incrementar la producción de juveniles infectivos. sin embargo, al exponer hospederos con nemátodos a temperaturas superiores de 24°c con este nemátodo, se presenta la posibilidad de obtener una cantidad grande de machos, lo cual imposibilita la obtención y multiplicación de juveniles infectivos. así mismo, se presentan diferencias significativas en cuanto al número de hembras/machos por larva a 15°c, lo mismo que el porcentaje de hembras a 15-24°c y el porcentaje de machos a 30°c (cuadro 2). discusion la habilidad de los juveniles infectivos para descubrir y penetrar el hospedero constituye el paso esencial en el ciclo de vida de steinernemafe/tiae y, posiblemente están condicionados por estímulos de compuestos nitrogenados de los residuos fecales y por solventes orgánicos de la cutícula de g. mel/onel/a. esto lo reportaron akhurst y dunphy (1993), estableciendo que los juveniles infectivos son atraídos por ácido úrico, xantina, amonio y ácido orgánico. otros factores que afectan la penetración son las defensas comportamentales del hospedero, como la alta tasa de defecación para reducir la infección por el ano (scarabeidae), bajo volu2000 saenz y luque: ciclo de vida del entonemátodo ... 23 cuadro 2. número y porcentaje de hembras y machos de primera generación de steinernema fe/tiae. temp no. % no. %oc hemb hemb mach mach total 22±21' 62±1 l' 13±11' 38±11 35±33 15 (3-63) (35-75) ( 1-32) (25-64) (4-95) 8±7 62±6* 4±3 38±6 12±11 24°e (2-26) (54-74) (1-15) (26-45) (3-41) 300e 5±5 43±29 6±5 56±29* 12±10 (1-18) (8-100) (1-20) (26-100) (1-38) medias y desviaciones seguidas por * son significativamente diferentes, de acuerdo con la prueba de rango multiple de duncan «=0,0 1). men o liberación de co2 (lepidoptera), remoción de los juveniles de las partes bucales (scarabeidae), entre otras. el ciclo de vida del nemátodo nativo s. feltiae es similar al descrito para otras especies de steinernemátidos. se presenta ciclo corto (una generación de adultos) y ciclo largo o normal (dos generaciones de adultos). el ciclo de vida es dependiente de la temperatura y no es completado a altas temperaturas (30° a 37°c), pues posiblemente afectan la producción de esperma, huevos o un cambio en el comportamierito de apareamiento de los nemátodos. para presentarse dos generaciones, la temperatura óptima se encuentra entre 20° y 24°c, y este rango da la probabilidad de que los nemátodos sobrevivan a climas cálidos. sin embargo, la duración en mayor tiempo del ciclo de vida (15°c) o, sólo, el desarrollo del ciclo corto (10°c) confirma la posibilidad de utilizar este nemátodo en climas fríos, ya que está adaptado a estas condiciones. además, existen algunas similitudes en los efectos de la temperatura en el ciclo de vida del nemátodo nativo y los reportados por molyneux (1986), trabajando con s.feltiae. este autor establece que, a 10°c, los juveniles infectivos mudan a 14, pero mueren después de cuatro semanas sin desarrollarse; a 12°c; unos pocos 13 emergen desde el 10% de los cadáveres infectados de g. mellonella después de 10 semanas. a 28° y 32°c, sólo la primera generación de adultos es producida en los cadáveres infectados. por lo tanto, de acuerdo a las observaciones de poinar (1990), el nemátodo nativo se puede establecer en los rangos de temperatura que son favorables para el crecimiento y reproducción de s. feltiae, no obstante, que el nemátodo nativo es más tolerante a temperaturas bajas que la cepa trabajada por molyneux. además, su ciclo de vida tiene una duración de ocho y diez días a las temperaturas óptimas para este ensayo. también s.feltiae presenta diferencias en tamaños entre los individuos, siendo la primera generación de mayor tamaño que la segunda. el número promedio de hembras y machos de la primera generación es de 35 individuos, producidos en larvas de g. mellonella a 15°e. este número es, aproximadamente, dos y tres veces más que el número producido a 24° y 30°c, respectivamente. una razón para el gran número de hembras y machos a 15°c puede ser debida a que los nemátodos han sido mantenidos a 8°c y las larvas a 22°e. la temperatura de 15°c disminuye la actividad de las larvas, pero incrementa la actividad de los nemátodos; de esta forma, a una alta cantidad de 13 ingresan a las larvas de g. mellonella. esta información puede ser útil para producir grandes poblaciones de juveniles infectivos en cultivo in vivo. además, si los 13 almacenados a 8°c y las larvas hospederos mántenidas a temperatura ambiente, se colocan a 15°c hasta cuando las larvas mueran y, posteriormente, se transfieren a 20° ó 24°c para el desarrollo de los nemátodos, grandes cantidades de juveniles infectivos podrán ser producidos. • en conclusión se puede señalar que: los atributos de steinernemafeltiae, relacionados con el tiempo de generación corto, ofrece posibilidades para su continua manipulación experimental y de desarrollo de modelos de aplicación en invernadero y en campo. • el ciclo de vida de steinernemafeltiae está relacionado directamente con la cantidad de alimento disponible, presentando dos generaciones en galleria mellon ella. • el número de infectivos producidos por un hospedero depende del tamaño, especie, susceptibilidad y tiempo tomado por el complejo nemátodolbacteria para ocasionar la muerte del hospedero. • los resultados presentados son el punto de partida para el desarrollo de metodologías de multiplicación, pruebas de patogenicidad en laboratorio y en campo con ésta y otras especies de nemátodos. • los entomonemátodos son un importante grupo de enemigos naturales capaces de causar la muerte o debilidad de una amplia gama de insectos hospedantes. por ello, las investigaciones basadas en la biología, ecología, patogenicidad, entre otras, y la búsqueda de numerosas especies nativas ofrecerán, a través de investigaciones futuras, una nueva alternativa para la regulación poblacional de insectos; pero, los nemátodos entomopatógenos no pueden ser vistos como un componente único de manejo y, por el contrario, ellos pueden representar una táctica en la serie de opciones biológicas, químicas y culturales disponibles para el manejo de plagas. agradecimientos agradecemos a la dra. p. stock, curadora de la colección nematológica de la ucda vis, california, por su continua asesoría en el desarrollo de este trabajo, y a cindec, por su apoyo económico para esta investigación. literatura citada akhurst, r. bacterial symbionts of entomopathogenic nematodes the power behind the throne. en: nematodes and the biological control of insect pests. csiro. publications. victoria, australia. p. 127-135. 1993. akhurst, r. y g. dunphy. tripartite interactions between symbiotically associated entomopathogenic bacteria, nematodes, and their insect hosts. en: parasites and pathogens ofinsects (beckage,n., thompson,s and federici.b, eds) academic press, ine. p. 1-23. 1993 bedding, r.a. low cost in vitro mass production of neoaplectana and heterorhabditis species (nematoda) for field control ofinsect pests. nematologica 27: 109-114. 1981. 24 agronomía colombiana vol. 17 bedding, r.a. large-scale production, storage and transport of the insect parasitic nematodes neoaplectana sp. and heterorhabditis.annap.i.bioi.101: 117-l20.1984. bovien, p. sorne types of association between nematodes and insects. videnskabelige meddelelser fra dansk naturhistorisk. forening 101: 1-114. 1937. caicedo, a.m y a. bellotti. reconocimiento de nemátodos entomopatógenos nativos asociados con cyrtomenus bergi froeschner (hemiptera: cydnidae) en ocho localidades de colombia. revista colombiana de entomología. 22( 1): 19-24. 1996. dunphy, g.b. y g.s. thurston. insect inmunity. en: entomopatogenic nematodes in biological control (gaugler, r and kaya, h, eds). crc press, boca raton. florida. p. 301-323. 1990. dutky, s.r nematode parasites. en: proceedings ofthe summer institute on biologica1 control of p1ant insects and diseases (f.g. maxwell and f. a. harris, eds). jackson. university press ofmississip.i. p. 576-590. 1974. filipjev, i.n. eine newe art der gattung neoaplectana steiner nebst bemerkungen uber die systematishe sellung der 1etzteren. magasin de parasitologie de i'institut zoologique des sciences de l 'ussr. iv: 229-240. friedman, m. commercial production and development. en entomopathogenic nematodes in biological control (gaugler, r y kaya, h, eds.). boca raton, florida. cre. press. p. 153-172. 1990. garzon, m. y b. aza .. potencial del nemátodo (steinernema sp) para el control biológico del gusano blanco de la papa premnotrypes vorax (hust). tesis ing. agrónomo facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá.p. 1l0. 1994 garzon, m., b. aza, 1. jimenez, y j. luque. potencial del nemátodo steinernema sp para el control biológico del gusano blanco de la papa. revista colombiana de entomología. 22(1): 25-30. 1996. glaser, r. studies on neoaplectana glaseri, a nematode parasite of the japanese beetle (popillia japonica). circular no. 211. state ofnew jersey. department of agriculture. 1932. ka ya, h. y p. stock. manual oftechniques in insect pathology techniques in insect nematology. academic press. n.y. p. 281324.1997. kop.enhofer, a.m; h. ka y a. additive and synergistic interaction between entomopathogenic nematodes and bacillus thuringiensis for scarab grub control. biological control.8: 131-137.1997. mol yneux, a.c. survival of infective juveniles of heterorhabditis sp. and steinernema sp. (nema toda: rhabditida) at various temperatures and their subsequent infectivity for insect. rev. nematol. 8: 165. 1985. mol yneux, a.c. heterorhabditis sp and steinernema (=neoaplectana) sp.: temperature and aspects of behavior and infectivity. experimental parasitology 62: 169-180. 1986. ortiz, l. e. control microbiano de sagalassa valida walker (lepidoptera: glyphipterigidae) con el nemátodo steinernema, carpocapsae en turnad) (nariño). tesis ingeniero agrónomo. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. santafé.de-bogetá. p. 97. 1994. poinar, g. nematodes for biological control of parasitism oflarvae of the greater wax moth, gallería mellonella. journal of nematol. 15:351-358. 1979 poinar, g. biology and taxonomy of steinernematidae and heterorhabditidae. en: entomopathogenic nematodes in biological control. (gaugler, r y kaya, h, eds.). crc press boca raton. p. 75-87. 1990. saenz, a.a. steinernemafeltiae cepa villapinzón (rhabditida: steinemematidae) ciclo de vida, patogenicidad y métodos de cría. tesis maestría en ciencias agrarias, área de énfasis entomología. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. santafé de bogotá. p. 125. 1998. stock, p. sistemática y biología de nemátodos parásitos y asociados a insectos de importancia económica. universidad nacional del litoral, esperanza. santafé de argentina. p. 100. 1998. tra v assos, l. sobre o genera oxysomatium. boletim biologico (saopaulo) 5: 20-21. 1927. wouts, w. m. the biology, life cycle and redescription of neoaplectana bibionis bovien, 1937 (nematoda: steinemematidae). 1. nematol. 12:62-72. 1980. received for publication: 25 january, 2013. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. palmira (colombia). mpvaldesr@unal.edu.co agronomía colombiana 31(2), 147-152, 2013 phenotypic stability of traits associated with fruit quality in butternut squash (cucurbita moschata duch.) estabilidad fenotípica de caracteres asociados con la calidad del fruto del zapallo (cucurbita moschata duch.) magda piedad valdés-restrepo1, sanin ortiz-grisales1, franco alirio vallejo-cabrera1, and diosdado baena-garcia1 abstract resumen the aim of this study was to identify and select genotypes with high fruit dry matter, represented by high starches and carotenes, to obtain a cultivar apt for agroindustrial processes. the model of eberhart and russell was used to measure the stability parameter and evaluate the phenotypic stability of traits associated with fruit quality in four populations of butternut squash at three localities in the department of valle del cauca (colombia): candelaria, palmira and el cerrito. highly significant differences were detected for the genotype x location (p≤0.001) interaction for the traits of dry matter, carotene and starch. except for population 1 in el cerrito, there was a negative effect on the accumulation of photosynthates at 1,536 m a.s.l., probably due to the low quality of the heliophany. the populations 1, 2 and 3 were stable and predictable, complying with the parameters β = 1 and d = 0 of the eberhart and russell methodology. population 1 was notable in terms of high fruit production, high dry matter content and good phenotypic stability. el objetivo de este trabajo fue identificar y seleccionar genotipos de zapallo con alta materia seca en el fruto, representada en alto contenido de almidón y carotenos, con el fin de obtener un cultivar para procesos agroindustriales. se utilizó el modelo de eberhart y russell para medir los parámetros de estabilidad y evaluó la estabilidad fenotípica de los caracteres asociados con la calidad del fruto en cuatro poblaciones de zapallo en tres localidades del departamento del valle del cauca (colombia): candelaria, palmira y el cerrito. se detectaron diferencias altamente significativas en la interacción genotipo x localidad (p≤0,001) para los caracteres de materia seca, carotenos y almidón. excepto para la población 1 en el cerrito, hubo efecto negativo para la acumulación de fotosintatos a 1.536 msnm, probablemente debido a baja calidad de la heliofanía. las poblaciones 1, 2 y 3 fueron estables y predecibles, al cumplir con los parámetros β = 1 y d = 0, de la metodología de eberhart y russell. la población 1 se destacó por su elevada producción de frutos, alto contenido de materia seca y buena estabilidad fenotípica. key words: population, dry matter content, carotenes, starch, yields. palabras clave: población, contenido de materia seca, carotenos, almidón, rendimiento. plant breeding, genetic resources and molecular biology introduction the increasing importance of butternut squash (cucurbita moschata duch.) in colombia’s food security and the growing demand for new raw materials for agroindustrial purposes have been fundamental in promoting research on this crop. increased productionof this crop can be attributed to its versatility—it can be consumed directly in soups, creams, sweets, purees, juices, pastries, and preserves or used as raw material for the agroindustrial processing of flours and dehydrated products—as well as its high nutritional value related to its contents of carotene (provitamin a), ascorbic acid (vitamin c), minerals (calcium, iron, phosphorus) and amino acids such as thiamin and niacin (vallejo and mosquera, 1998). the attractiveness of the fruit of the butternut squash lies in its nutritive value as a health food for human consumption, both fresh and processed. however, because its moisture content is high (90%), it is highly perishable with a short shelf life and diluted nutrients. therefore, to include butternut squash fruit in agroindustrial processes, it is necessary to dehydrate the fruit—a postharvest processing operation that is costly in terms of capital and loss of raw material (gonzález and prado, 2003; ortiz et al., 2008). to use the integral biomass of the butternut squash fruit in animal feed, genotypes containing at least 20% dry matter (dm) in the fruit are required (ortiz et al., 2013). 148 agron. colomb. 31(2) 2013 the butternut squash fruit contains 5.5–25.0% starch (ortiz et al., 2013), 490–1365 µg g-1 pro-vitamin a in the form of total carotenes (hopp et al., 1960; arima and rodríguezamaya, 1990; maynard et al., 2004; ortiz et al., 2008; ortiz et al., 2013) and >80% dm digestibility (maynard et al., 2004; ortiz et al., 2010). β-carotene is one of the natural pigments widely distributed in nature, and is responsible for the yellow-to-intenseorange color in plants. this pigment is found in the chromoplasts of higher plants, but its color may be masked by chlorophyll (zaccari et al., 2007). β-carotene, abundant in several varieties of butternut squash, is a principal precursor of vitamin a, which plays a role in many bodily functions: it enhances the immune system and decreases the risk of degenerative diseases such as cellular aging, cancer, cardio vascular diseases, arteriosclerosis, age-related muscular degeneration and cataract formation. it is a powerful antioxidant that deactivates free radicals and captures singlet oxygen which causes the aforementioned adverse effects (astorg, 1997; clevidence et al., 2000; rodríguezamaya, 2001; bramley, 2003; southon and faulks, 2003). this study therefore aimed to identify and select genotypes with high fruit dry matter, represented by high starches and carotenes, to obtain a stable cultivar apt for agroindustrial processes. materials and methods location the study was conducted at three localities in the department of valle del cauca, colombia: the mario gonzález aranda (mga) farm, located in palmira, at 03º30’26.8’’ n and 76º18’47.6’’ w, 998 m a.s.l., with a sub-humid climate, classified based on precipitation and sunshine (mejía, 1983). the experimental center of the universidad nacional de colombia–palmira campus (ceunp), located in the municipality of candelaria, at 03º25’25.3’’ n and 76º25’47.8’’ w, 972 m a.s.l., with 26°c average annual temperature, 1,100 mm annual precipitation and 76% relative humidity (ortiz et al., 2013). alto castillo, located in the municipality of el cerrito, at 03º39’49.3’’ n and 76º11’15.2’’ w, 1,536 m a.s.l. (valdés et al., 2010). genetic material four butternut squash populations, selected for high fruit dry matter (dm), were selected from the cucurbits collection of the germplasm bank of the universidad nacional de colombia–palmira campus. the four populations were derived from populations 79, 28 and 6 in generations s2, s3 and s4, where population 1 (79s3x79s3) was full sib; population 2 (79s3x(79s2x6s2)) a triple hybrid; population 3 (79s2x(6s2x28s2)) a triple hybrid; and population 5 (79s4x 79s4) selfed (valdés et al., 2010). traits evaluated the following traits were evaluated: production per plant (kg): average fruit weight per plant multiplied by the number of fruits per plant. fruit dry matter (dm) (%): 5 g of pulp were weighed on a toledo xs64 analytical balance scale and then placed in a binder 960555 oven at 105°c for 24 h; both the initial and final weights of the samples were recorded. dry matter (dm) per plant (%): fruit dm multiplied by the number of fruits per plant. dry matter (dm) per hectare (%): dm per plant multiplied by the number of plants/ha. total carotenoids (tc) in fruit (µg g-1 dm): obtained by the petroleum ether-acetone extraction technique, washed with decanted water and submitted to spectrophotometry at 450 nm (rodríguez-amaya and kimura, 2004). total fruit starch (μg g-1): gelatinization and dispersion of starch in koh 4m, followed by hydrolysis with a heatresistant amyloglucosidase and specific determination of glucose using a glucoseoxidasere agent and spectrophotometry at 500 nm (cumarazamy et al., 2002). a randomized complete block experimental design with six replicates was used with the four abovementioned experimental populations and a unapal-boloverde commercial control. experimental units consisted of five plants, planted at a distance of 3 m between and within furrows. combined analysis of variance was performed for each of the traits associated with the butternut squash fruit for all three localities. the methodology proposed by eberhart and russell (1966) was used, which is based on the following model: xij = µi + bi + ij + dij (1) where: xij= performance of variety i in environment j. 149valdés-restrepo, ortiz-grisales, vallejo-cabrera, and baena-garcia: phenotypic stability of traits associated with fruit quality in butternut squash (cucurbita moschata duch.) μi= mean of variety i across all environments. bi= regression coefficient, which measures the response of variety i to environments. ij= environmental index obtained as the difference between the mean of all varieties in environment j minus the overall mean. dij= deviation of the regression of variety i in environment j. a stable variety is one that shows a regression coefficient close to one (bi=1) and the sum of its deviations is proximate to zero (σdij2=0). statistical analysis was performed using the sas® 9.1 software package (windows version) (sas institute, 2000), using the protocol proposed by cadena et al. (1998). results and discussion location analysis in the combined analysis of variance, differences were highly significant (p≤0.001) among populations and locations (tab. 1). since the population x location interaction was significant for most of the variables assessed: plant dry matter, dry matter per hectare, total carotenes; a location analysis was performed. highly signif icant differences (p≤0.001) were found between populations (tab. 1). these differences can be attributed, on the one hand, to the advances made in selection and recombination in previous cycles, which led to experimental populations (valdés et al., 2010), and, on the other hand, to the fact that the control is a variety with low dm content, mainly used for fresh consumption. palmira test site although the four experimental populations showed superior fruit quality, population 3 was notable with a high dm production per plant (2.57 kg), higher average fruit weight (3.14 kg) and high number of fruits per plant (5.46) (tab. 2). the control presented high carotene content (521.26 µg g-1) and low dry matter content in fruit (8.47%). a different situation was observed in the experimental populations, which presented high fruit dry matter (dm) and low carotene content, confirming the findings of (ortiz et al., 2013) regarding the negative correlation between fruit dry matter and total carotenes. population 3, however, had a high carotene content (359.75 mg g-1) and high fruit dry matter (15.97%), which, combined, is a factor of quality and important for developing a cultivar for agroindustrial purposes. table 1. mean squares of combined analysis of variance for traits associated with the butternut squash fruit. source of variation df fdm (%) pdm (kg) dmh (kg) tc (µg g-1 dm) st (µg g-1 dm) location 2 1013.82** 42.07** 51942910.60** 518720.05** 656.37** block 15 31.51** 3.68** 4552195.20** 16883.28 ns 45.23** population 4 1391.60** 14.77** 18257236.40** 983040.81** 1093.69** location x population 8 1.15 ns 9.23** 11405397.90** 47281.45** 11.89 ns experimental error 60 12.31 ns 1.32 ns 1630699.30ns 18236.01 ns 13.42 ns mean 16.02 2.74 3045.90 347.24 8.71 cv 21.89 39.36 39.30 36.89 36.66 fdm: fruit dry matter; pdm: plant dry matter; dmh: dry matter/ ha; tc: total carotenes; st: starch. ** highly significant difference (p≤0.001). ns = non-significant difference at a level of significance of p≤0.05. cv = coefficient of variation. table 2. means of the traits associated with the butternut squash fruit for each population at the palmira test site. population fdm (%) pdm (kg) dmh (kg) tc (µg g-1 dm) st (µg g-1 dm) 1 18.56** 2.37** 2632.90** 298.73** 9.72** 2 16.10** 2.30** 2560.00** 281.45** 8.30** 3 15.97** 2.57** 2856.00** 359.75** 8.59** 5 18.27** 2.41** 2678.70** 341.77** 11.40** control 8.47 1.18 1316.00 521,26 2.70 mean 15.44 2.16 2396.55 361.29 8.11 lsd 1.63 0.40 442.70 71.46 1.43 fdm: fruit dry matter; pdm: plant dry matter; dmh: dry matter/ha; tc: total carotenes; st: starch. ** highly significant difference (p≤0.001). 150 agron. colomb. 31(2) 2013 candelaria test site populations 1 and 5 presented the highest fruit dry matter (dm), but population 3 had the highest dry matter yield/ ha because of its higher average fruit weight (4.29 kg) and number of fruits per plant (4.68). similarly, the control unapal-bolo verde, followed by population 2, showed a high carotenoid content (427 µg g-1) and low starch content (4.02 µg g-1) (tab. 3). alto castillo test site in general, there was an adverse effect on populations planted at this test site regarding the study variables. the traits of fruit dm, plant dm and dm per hectare yielded negative values when compared with the control, except in the case of population 2 (tab. 4), indicating that the locality had a negative effect on the experimental populations evaluated but proved favorable for the control unapal-bolo verde. analysis of adaptability this analysis was performed according to the eberhart and russell model (1966). tab. 5 presents the stability parameters i and di2 for each experimental population and the control unapal-bolo verde, as well as the means of production variables per plant and fruit dm content. except for the regression coefficient for fruit dm in population 2, the other coefficients are statistically equal to one (1.0), concluding that the performance of all populations was stable in both favorable and unfavorable environments. table 3. means of the traits associated with the butternut squash fruit for each population at the candelaria test site. population fdm (%) pdm (kg) dmh (kg) tc (µg g-1 dm) st (µg g-1 dm) 1 22.61** 3.55** 3954.00** 233.95** 14.13** 2 19.81** 3.24** 3605.70** 275.76** 11.40** 3 19.24** 3.74** 4159.50** 262.56** 10.91** 5 21.44** 3.59** 3989.30** 208.80** 15.05** control 11.49 1.99 2214.10 427.00 4.02 mean 18.85 3.21 3572.75 282.89 11.03 lsd 2.16 0.58 650.30 54.80 1.94 fdm: fruit dry matter; pdm: plant dry matter; dmh: dry matter per hectare; tc: total carotenes; st: starch. ** highly significant difference (p≤0.001). table 4. means of the traits associated with the butternut squash fruit for each population at the alto castillo test site. population fdm (%) pdm (kg) dmh (kg) tc (µg g-1 dm) st (µg g-1 dm) 1 17.02** 2.93** 3263.00 ns 339.15** 9.31** 2 14.17** 3.73** 4155.20** 367.38** 7.29** 3 14.47** 2.25** 2508.20** 333.65** 7.37** 5 14.93** 2.37 ns 2642.00ns 284.40** 8.96** control 8.00 2.94 3271.10 644.95 2.03 mean 13.56 2.85 3174.64 402.17 6.84 lsd 1.65 0.70 782.80 75.99 1.62 fdm: fruit dry matter; pdm: plant dry matter; dmh: dry matter per hectare; tc: total carotenes; st: starch. ** highly significant difference (p≤0.001). ns = non-significant difference at a level of significance of p≤0.05. table 5. means and adaptability parameters of eberhart and russell (1966) for production per plantand fruit dm for different populations of butternut squash in different environments. population ppl (kg) dmf (%) mean i di² mean i di² 1 15.72 0.59 1.67 19.40 1.09 0.07 2 19.01 1.52 2.18 16.70 1.09 0.01 3 17.45 0.17 7.08 16.57 0.92 0.00 5 15.28 0.27 4.61 18.22 1.21 0.84 control 22.76 2.79 21.50 9.32 0.70 0.32 ppl: production per plant; fdm: fruit dry matter. 151valdés-restrepo, ortiz-grisales, vallejo-cabrera, and baena-garcia: phenotypic stability of traits associated with fruit quality in butternut squash (cucurbita moschata duch.) based on the trend analysis of the line of regression (fig. 1) and the bi values, regardless of statistical criteria, one might assume that all genotypes are unstable: some presenting a better production response to favorable environments ( i>1.0), for example population 2 and the control unapal-bolo verde, and others presenting a better response in unfavorable environments ( i <1.0), for example, populations 1, 3 and 5. for the dm variable, populations 1, 2 and 3 can be considered relatively stable ( i~1.0), whereas population 5 responded well to favorable environments (fig. 2). regarding the parameter ŝdi², which is used as an indicator of the degree of reliability of the predictions made about the performance of a population when submitted to a certain environment, it is deduced that the predictions of performance for populations 1, 2 and 5 can be closer to the actual performance than for population 3 and the control unapal-bolo verde, whereas, regarding fruit dm content, population performance is predictable for both favorable and unfavorable environments. this may be attributable to the greater genetic complexity of the production trait as compared to fruit dm. because the suitability of a raw material like butternut squash for industrialization is measured in terms of parameters such as fruit dm content, plant dm and dm per hectare, all four experimental populations showed promise (tab. 6); however, based on their comprehensive performance regarding all the traits evaluated at the three test sites, population 1 is considered the best option for becoming a new variety of butternut squash for agroindustrial purposes. figure 1. production per plant of experimental populations in terms of environmental index. p1: population 1; p2: population 2; p3: population 3; p5: population 5; bv: unapal-bolo verde. bv p2 p1 p5 p3 0 5 15 25 30 10 20 35 -5 -4 -3 2 3 4 510-1-2 p ro du ct on p er p la nt ( k g) environmental index figure 2. fruit dry matter production of experimental populations in terms of the environmental index. p1: population 1; p2: population 2; p3: population 3; p5: population 5; bv: unapal-bolo verde. p1 p3 p5 p2 bv 0 5 15 10 20 25 -3 2 3 410-1-2 d ry m at te r (% ) environmental index table 6. comparison of means of experimental populations with the commercial control unapal-bolo verde and their significance for fruit quality variables. population fdm (%) pdm (kg) dmh (kg) tc (µg g-1 dm) st (µg g-1 dm) 1 19.40** 2.94** 3268** 290** 11.05** 2 16.82** 3.08** 3417** 306** 9.09** 3 16.63** 2.88** 3198** 317** 9.01** 5 18.42** 2.82** 3132** 278** 11.98** control 9.32 2.04 2267 531 2.92 mean 16.02 2.74 3045.9 347 8.72 lsd 1.06 0.33 362.00 38.7 0.97 promax–lsd* 18.35 2.75 3055 267 8.12 fdm: fruit dry matter; pdm: plant dry matter; dmh: dry matter/ha; tc: total carotenes; st: starch. * promax– lsd = difference between the mean of the best performing population and the least significant difference determines the threshold above which the means of the populations presenting a performance similar to that of the best performing population can be found (control not considered). ** highly significant difference (p≤0.001). 152 agron. colomb. 31(2) 2013 conclusions the correlation between fruit dry matter (dm) and starch content was high and significant, particularly in the case of population 1, indicating that not only does the potential exist for its use in agroindustrial processes because of its high dry matter content, especially in the production of animal feed concentrates, but also that the costs of selecting genotypes for dry matter (dm) content can be eventually reduced because of the guaranteed availability of materials with a high starch content. an inverse relationship was observed between fruit dm and total carotenoids, but a direct relationship was observed between fruit dm and starch content, indicating that breeding for starch and carotene can be conducted separately by reciprocal recurrent selection or backcrossing. regarding the variable dm, populations 1, 2 and 3 were stable and predictable, complying with the parameters β=1 and d=0 of the eberhart and russell model (1966). population 1, however, fulfilled all parameters efficiently and, based on its favorable response, can be a useful tool in future plant breeding work with butternut squash. acknowledgements sincere thanks to the genetic improvement, agronomy and vegetable seed production program of the universidad nacional de colombia–palmira campus and to colombia’s administrative department of science, technology and innovation (colciencias). literature cited arima, h.k. and d.b. rodríguez-amaya. 1990. carotenoid composition and vitamin a value of squash and pumpkin from northeastern brazil. arch. latinoam. nutr. 40, 284-292. astorg, p. 1997. food carotenoids and cancer prevention: an overview of current research. trends food sci. technol. 8, 406-413. bramley, p. 2003. the genetic enhancement of phytochemicals: the case of carotenoids. pp. 153-179. in: johnson, i.t. (ed.). phytochemical functional foods. woodhead publishing limited, cambridge, uk. cadena, s.r., c.b. chávez, and f.j.e. muñoz. 1998. aplicación sas en el diseño experimental. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. clevidence, b., p. inke, j.r. smith, and j. cecil. 2000. bioavailability of carotenoids from vegetables. hortscience 35(4), 585-588. cumarazamy, r., v. corrigan, p. hurst, and m. mendall. 2002. cultivar differences in new zealand “kabocha” (buttercup squash, cucurbita maxima). n. z. j. crop hort. sci. 30, 197-208. eberhart, s.s. and w.a. russell. 1966. stability parameters for comparing varieties. cropsci. 6(1), 26-40. gonzález, m. and s.b. prado. 2003. evaluación de cuatro métodos para el secado de la pulpa de zapallo c. moschata duch. cultivar unapal mandarino. undergraduate thesis. faculty of ingineering and administration, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. hopp, r.j., s.b. merrow, and e.m. elbert. 1960. varietal differences and storage changes in β-carotene content of six varieties of winter squashes. proc. am. soc. hortic. sci. 76, 568-576. maynard, d.n., g.w. elmostrom, s.t. talcott, and r.b. carle. 2004. ‘el dorado’ and ‘la estrella’: compact plant tropical pumpkin hybrids. in: http://hortsci.ashspublications.org/ content/37/5/831.short; consulted: may 2013. mejía, g.m. 1983. clasificaciones climáticas clasificaciones ecológicas p/b para el uso de la tierra. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. ortiz, g.s., f.a. vallejo c., g.d. baena, e.i. estrada s., and m.p. valdés r. 2013. zapallo para consumo en fresco y fines agroindustriales: investigación y desarrollo. universidad nacional de colombia, santiago de cali, colombia. ortiz, g.s., l.j. sánchez, r.m.p. valdés, g.d. baena, and f.a. vallejo c. 2008. retención de caroteno total en fruto de zapallo cucurbita moschata duch. acondicionado por osmodeshidratación y secado. acta agron. 57(4), 269-274. ortiz, g.s., r.m.p. valdés, b.p.a. álzate, and m.a.c. bravo. 2010. determinación de la digestibilidad in vivo de frutos de zapallo cucurbita moschata duch. accesión 79. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. rodríguez-amaya, d.b. 2001. a guide to carotenoid analysis in food. ilsi international life sciences institute, washington dc. rodríguez-amaya, d.b. and m. kimura. 2004. harvestplus handbook for carotenoid analysis. harvest plus technical monograph no. 2. international food policy research institute (ifpri); international center for tropical agriculture (ciat), washington dc; cali, colombia. sas institute. 2000. sas campus drive. cary, nc.  southon, s. and r. faulks. 2003. carotenoids in food: bioavailability and functional benefits. pp. 117-127. in: johnson, i.t. (ed.). phytochemical functional foods.woodhead publishing limited, cambridge, uk. valdés, r.m.p., g.s. ortiz, g.d. baena, and f.a. vallejo c. 2010. evaluación de poblaciones de zapallo cucurbita moschata duch. por caracteres de importancia agroindustrial. acta agron. 59(1), 91-96. vallejo, c.f.a. and s.e. mosquera. 1998. transferencia del gen bu a poblaciones de zapallo, cucurbita sp. con crecimiento postrado. acta agron. 48, 7-18. zaccari, f., g. galietta, a. durán, b. soto, and v. gratadoux. 2007. cuantificación de β-caroteno en zapallos (cucurbita sp.) cultivados en uruguay. pp. 544-549. in: memorias, v congreso iberoamericano de tecnología postcosecha y agroexportaciones. montevideo. i departamento de fisiologia de cultivos agronomlacolomblsna, 1998voiumenxvno. 1pag.41-48 determinacion de las relaciones geneticas en 24 accesiones de frijol comun (phaseolus vulgaris)*1 determination of genetic relationships among 24 collections of common bean (phaseolus vulgaris l.). martha leticia gutiérrez c.2, gustavo ligarreto m.3, orlando martínez w 4 y luz marina reyes g.s resumen se caracterizaron 24 accesiones de phaseolus vulgaris l., de las cuales 21 son de origen andino y tres mesoamericanas. dentro de los materiales andinos, se incluyeron variedades mejoradas y cultivariedades regionales, procedentes de diversas zonas agroecológicas de colombia. para la caracterización, se utilizaron 22 sistemas isoenzimáticos, ocho de los cuales mostraron buena resolución y fueron seleccionados como marcadores bioquímicos del estudio. seis enzimas revelaron polimorfismos: esterasa (est), malato deshidrogenasa (moh), oeshidrogenasa shikimica (skoh), rubisco (rbcs), isocitrato deshidrogenasa (ioh), y glutamato deshidrogenasa (goh). las enzimas : transaminasa glutámica oxalacética (got) y endopeptidasa (ep) fueron monomórficas para todas las accesiones estudiadas. el polimorfismo se evidenció a través de 17 loci que codificaron para un mí• recibido en septiembre de 1998. 1. contribución del programa nacional de recursos genéticos vegetales de corpoica y la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia. 2.bióloga, universidad de los andes. bogotá. 3.lnvestigador, programa nacional recursos genéticos vegetales. corpoica, ci-tibaitatá. 4. profesor titular universidad nacional facultas de agronomía, bogotá. s.profesora asociada universidad nacional. facultad de agronomia-bogotá. nimo de 34 alelos diferentes. las enzimas iohy goh se reportan por primera vez en el fríjol común. para establecer las relaciones entre los grupos, se usó la distancia de jaccard y el algoritmo de agrupación upgma. el dendrograma obtenido conjugó dos grupos divididos en cinco subgrupos. los grupos principales se separaron en primera instancia por el centro de domesticación: el mesoamericano y el andino, como era de esperarse. los tres testigos mesoamericanos fueron separados del resto en un subgrupo. las poblaciones andinas colombianas, en las cuales se centró la importancia de este estudio, fueron divididas en cuatro subgrupos que no discriminaron, en forma marcada las variedades mejoradas de las cultivariedades regionales. los subgrupos se analizaron y discutieron de acuerdo con sus genealogías, orígenes geográficos y lugares de adaptación, más que por sus características morfológicas. palabras claves: acervos genéticos, diversidad bioquímica, germoplasma vegetal. summarv twenty four collections of common bean, 21 from andean origin and three from central america were characterized, using biochemical markers. eight out of 22 isozyme systems showed good resolution. six enzymes were polymorphic: esterase (est), malate dehydrogenase (moh), shikimate dehydrogenase (skoh), rubisco (rbcs), isocitrate dehydrogenase (ioh), and 41 glutamate dehydrogenase (goh). two other two enzymes, glutamate oxalacetate transminase (got) for all accessions and endopeptidase (ep), were monomorphic. a total of 17 loci were detected with at least 34 alleles. the enzymes ioh and goh are reported the first time for the species. to define the relationships among the accessions, the jaccard distance and the upgma procedures were used. the dendogram displayed two maingroupsandfive subgroups. the clusters were associated with the centers of speciess domestication : mesoamerica and the andes,as itwasexpected.the relationships among the subgroups were analyzed and discussed accordingto the geographicalorigin, sites of adaptation and lineage, rather than to their morphological similarities. key words: biochemical diversity, genetic resources, plant germplasm. introduccion el fríjol común (phaseolus vulgaris l.) es una especie anual, diploide (2n = 2x =22), originaria del hemisferio occidental y que posee muchas variedades cultivables. las especies ancestrales y silvestres se distribuyen en una gran área geográfica, que ocupa desde el norte de méxico hasta el noroeste de argentina (koenig y gepts, 1989). el frijol fue domesticado en el nuevo mundo, probablemente, entre 8000 y 10.000 años atrás y está constituido por dos centros principales de domesticación: el mesoamericano, que incluye las variedades de méxico, centroamérica y algunas de colombia y el andino, el cual toma algunas variedades del perú, y todas las de argentina. otras variedades, que comprenden el sur de colombia, norte de perú y del ecuador, parecen ser la transición genética entre estos dos principales centros (oebouck et al, 1993; koenig y gepts, 1989; singh et al, 1991 a y b; gepts and bliss, 1986; y gepts et al., 1986).). ' siendo colombia un punto importante de transición genética, además de ser un país donde el área de cultivo es extensa, se hace necesario el estudio de las diferencias morfológicas, bioquímicas y moleculares entre las diferentes poblaciones cultivadas y regionales de la especie, para utilizar esta información en futuros programas de fitomejoramientb. las diferencias morfológicas y fisiológicas, aunque útiles, están sujetas a variaciones ambientales. las técnicas de diferenciación molecular y bioquímica ofrecen ciertas ventajas, en cuanto a que las segundas ya que se ven poco afectadas por el medio y las primeras resultan totalmente exentas (weeden, 1984). para estudiar diferencias bioquímicas, se utilizan proteínas totales e isoenzimas. los métodos electroforéticos son los que proveen información cultivoespecífica del bandeo isoenzimático o proteínico para detectar variabilidad y poder analizar la variabilidad genética de las variedades de la especie mediante estadísticos genético-poblacionales, entre los estudios que han utilizado isoenzimas para determinar diversidad genética y relaciones filogenéticas en las especies del género phaseolus se tienen: bassari y adams (1978a) examinaron la variabilidad de tres isoenzimas: peroxidasa, esterasa y fosfatasa ácida en 13 especies del género. la mayoría de las especies mostraron patrones únicos con las enzimas utilizadas, excepto las variedades silvestres y cultivadas de p vulgaris y p coccineus. posteriormente bassari y adams (1978b) observaron la variabilidad en 34 variedades cultivadas y 19 comerciales y encontraron que las enzimas peroxidasa y esterasa eran buenos marcadores para identificar y estimar las relaciones inter e intra clases. singh et al. (1991 a, 1991b) usaron un gran número de variedades de p vulgaris l. y determinaron los centros de domesticación de la especie. los objetivos para este estudio fueron: caracterizar bioquímicamente veinticuatro variedades colombianas de p vulgaris l. de las cuales un grupo correspondió a materiales nativos y otro a variedades comerciales, y determinar la variabilidad genética presente en estas colecciones seleccionadas. 42 materiales y metodos en este estudio, se utilizaron 24 colecciones del banco de germoplasma de frijol administrado por corpoica, de las cuales tres fueron de origen mesoamericano y 21 andinas. el grupo de origen andino estuvo constituido por materiales regionales y mejorados (cuadro 1). la semilla se trató con hipoclorito de sodio (0,5%) para desinfectarla y se sembró en materos bajo condiciones de invernadero en el cl-tlbaltatá, después 20 días de sembradas, se extrajeron las isoenzimas del tejido foliar joven (vargas, 1988). el sistema de extracción utilizado fue el indicado por hussain et al (1986): trismalato ph 7,4 0,1m, glicerol 20%, pvp-40 10%, triton-100 5% y 2-mercaptanol 14¡.¡m. la proporción muestra/buffer que se estandarizó fue de 1/3. el proceso de extracción se mantuvo a 4°c para evitar la desnaturalización de las isoenzimas. después de pesar la muestra (0,5 gr de hoja fresca) y agregar el buffer (1,5 mi), se maceró y se guardó en tubos eppendorf para centrifugar a 14.000 rpm, durante 30 minutos. la muestra se almacenó a muy bajas temperaturas (-70°c). el material puede guardarse hasta dos meses bajo estas condiciones y las cantidades pueden utilizarse para cinco o seis corridas. los ensayos preliminares se realizaron con 22 enzimas, de las cuales ocho presentaron buena resolución y repetibilidad y, por lo cual fueron seleccionadas como marcadores bioquímicos para este trabajo (cuadro 2). cuadro 1. variedades de p. vulgaris l.utilizadas en la caracterización mediante marcadores isoenzimáticos 1996. no. variedad centro domesticacion tipo de material 1 italia 3 mesoamericano introducción 2 méxico 487 mesoamericano introducción 3 ica pijao mesoamericano mejorado 4 ica tundama andino mejorado 5 ica cerinza andino mejorado 6 diacol andino andino mejorado 7 ica bachue andino mejorado 8 diacol calima andino mejorado 9 ica rovirense andino mejorado 10 radical andino regional 11 línea 34400 andino mejorado 12 ica guaitara andino mejorado 13 blanco andino mejorado 14 nariño 4 andino regional 15 antioquía 8 andino regional 16 antioquía 4 andino regional 17 santander sur 7 andino regional 18 valle 4 andino regional 19 ecuador 60 andino regional 20 cauca 37 andino regional 21 antioquia 9 andino regional 22 magdalena 10 andino regional 23 nariño 47 andino regional 24 cuba 5 andino introducción 43 cuadro 2. enzimas utiñzadas en la caracterización bioquímica de 24 accesiones de frijol común (p. vulgaris l.) 1996. enzimas siglas codigo categoria 1. alfa y beta esterasas est e.c.3.1.1.2 hidrolasa 2. malato deshidrogenasa mdh e.c.1.1.1.37 deshidrogenasa 3. deshidrogenasa shikímica skdh· e.c.1.1.1.25 oxidasa 4. isocitrato deshidrogenasa idh e.c.1.1.1.42 deshidrogenasa 5. ribulosa bifosfato carboxilasa rubisco e.c.4.1.1.39 6. transaminasa glutámica oxalacética got e.c.2.6.1.1 miscelánea 7. endopeptidasa ep e.c.3.4.22.1 8. glutamato deshidrogenasa gdh e.c.1.4.1.2 deshidrogenasa la técnica de electroforesis que se utilizó para este estudio fue la disc-page, (electroforesis en geles de poliacrilamida en forma discontinua). esta técnica utiliza dos geles, uno seguido del otro, cuya concentración y ph son diferentes: el primero de los geles es el gel concentrador o "staking" (está en contacto con las ranuras donde se siembran las muestras), tiene una baja concentración de poliacrilamida (4%) y está conformado por la solución de acrilamida 99%, buffer tris hcl ph 6,8 0,5m, persulfato de amonio (10%) y temed. el segundo gel gel separador o "resolving" tiene una concentración de poliacrilamida del 6%, 8%, 10% o 12% según la enzima y comprende los mismos reactivos que el gel concentrador, excepto el buffer de tris hcl ph 8,8. 1,5m. una vez preparados los geles, se dejaron refrigerar durante cuatro horas y, posteriormente, se sembraron 25 1-11 de muestra en cada casilla y se hicieron los montajes de los geles en el aparato refrigerador y se adicionó el buffer de electrodos: tris borato ph 9,0. la intensidad de la corriente que se le aplicó al gel, pudo variar sin afectar el corrimiento de las muestras; la corrida se inició con 50 voltios y, después, se fue aumentando de 50 en 50 cada media hora hasta llegar a un máximo de 250 voltios, en donde se mantuvo hasta que la muestra terminó de correr. los reactivos y procedimientos de tinción para cada sistema isoenzimatico fueron tomados de hussain et al. (1986). los datos de todas las colecciones se agruparon en una matriz de presencias y ausencias(1 y o, respectivamente) para cada zimograma de las enzimas polimórficas. posteriormente, para cada par de accesiones (a y b), se calculó su distancia bioquímica (d ab ) mediante la siguiente expresión: sab ai(a + b + c) = coeficiente de jaccard a número de presencias en a y b simultáneamente b número de presencias en a e número de presencias en b a partir de cada par de distancias, se construyó la matriz de distancias entre colecciones y se aplicó el algoritmo upgma para la construcción del dendrograma (sneath y sokal,1973). resultados y discusion los ocho sistemas isoenzimáticos analizados mostraron un total de 17 loci, los cuales codificaron un mínimo de 34 alelos. las enzimas que aportaron variabilidad fueron esterasa y malato deshidrogenasa, siendo las más polimórficas, seguidas por deshidrogenasa, rubisco, isocitrato deshidrogenasay glutamatodeshidrogenasa (cuadro 3). el dendrograma separó dos grandes grupos, el primero de ellos reunió dos 44 cuadro 3. número de aloenzimaspor locus detectadas en frijol (p. vulgaris l.) 1996. enzimas variabilidad no. loci no. alelos estructura est polimórfica 1 2 monómero i 2 5 monómero 3 1 4 4 monómero mdh polimófica 1 3 monómero 2 3 2 monómero skdh polimórfica 1 4 monómero idh polimórica 1 1 2 3 monómero rbcs polimórfica 1 2 gdh polimórfica 1 1 2 2 monómero 3 1 got monomórfica 1 1 2 1 ep monomórfica 1 1 total 17 34 subgrupos, 1 y 2. el segundo reunió tres subgrupos, 3; 4 y 5 más una variedad aislada (fig.1). la primera separación genética que hizo el dendrograma confirma lo reportado por diferentes autores sobre los dos principales centros de domesticación del fríjol común: discrimina claramente los de origen mesoamericano de aquellos de origen andino. las variedades andinas procedentes del sur-occidente del país: ica bachue (7), valle 4 (18) y nariño 47 (23) se ubicaron en un subgrupo dentro de las mesoamericanas y su posición intermedia insinúa, claramente, que estas variedades pueden ser producto de hibridación entre los mesoamericanos y andinos, como lo sugieren koenig y gepts (1989), claros et al., (1993), gepts et al. (1986) y debouck et al. (1993) para las zonas sur-occidente de colombia y norte de perú y ecuador. a pesar de la gran diversidad morfológica en cuanto a forma, tamaño y color de la semilla, morfología de la planta, hábitos de crecimiento y resistencia a enfermedades presente en las 24 accesiones estudiadas, la diversidad genética detectada no fue muy amplia. en general los diferentes materiales se congregaron más por sus genealogías y lugares de adaptación, que por las similitudes morfológicas, así: subgrupo 1. reunió a las tres variedades de origen mesoamericano italia 3 (1), méxico 487 (2) e ica pijao (3). se encontró gran homogeneidad para los ocho sistemas isoenzimaticos dentro del subgrupo, pero se podría indicar que este subgrupo presentó la mayor heterogeneidad a nivel intergrupal. ica pijao corresponde a una variedad mejorada, con considerable adaptación a la zona templada mesoamericana, y presentó un distanciamiento genético mayor al que expusieron italia 3 y méxico 487. subgrupo 2. este pertenece al primer gran grupo junto con los mesoamericanos. conjugó las variedades andinas ica bachue (7), valle 4 (18) y nariño 47 (23). las tres manifestaron adaptación al clima medio colombiano y provienen de la misma región de país; las variedades valle 4 y nariño 47, como su nombre lo indica, proceden del sur-occidente colombiano, y la variedad ica bachue 45 proviene del ica guall, variedad oriunda del valle del cauca y de un progenitor antioqueño de origen andino (ligarreto, 1996). subgrupo 3. este subgrupo pertenece al segundo gran grupo, donde todas las variedades son andinas. el subgrupo 3 reunió a las siguientes variedades: cerinza (5), diacol andino (6), radical (10), blanco (13), cauca 37 (20), antioquia 9 (21) ycuba 5 (24) (fig. 1). las variedades cerinza y diacol andino no presentaron divergencia alguna a nivel bioquímico y no variaron en ningún alelo y su distancia genética fue de cero. sin embargo, morfológicamente, estas dos variedades son muy diferentes. la explicación de su alto grado de similaridad radica en sus ancestros, las dos son variedades mejoradas que provienen de cruces entre parentales antioqueños y, en su lugar de adaptación, las dos son variedades de amplia adaptación a las zonas productoras de fríjol en el clima frío de colombia y por ello, son las más sembradas en estos ambientes (ligarreto, 1996). radical es otra variedad relativamente cercana genéticamente a las variedades cerinza y diacol andino, con forma y tamaño de semilla similares. la variedad blanco es una mutación para el color de ica cerinza y, por esta razón, se esperaba que se encontrara en el mismo subgrupo. las variedades cauca 37, antioquia 9 y cuba 5 no mostraron variabilidad en los ocho sistemas isoenzimáticos analizados y las distancias genéticas entre los tres fueron de magnitud cero. antioquia 9 y cuba 5 presentan morfología similar en cuanto al color de la semilla y la flor. las variedades cauca 37 y cuba 5, también, coinciden en algunas características morfológicas, como tamaño y forma de la semilla. las más diferentes a nivel morfológico fueron antioquia 9 y cauca 37, aunque, presentaron resistencia a enfermedades como roya y antracnosis. la genealogía de las tres accesiones es diferente, sobre todo la de cuba 5. el factor que parece unirlas es la adaptación que todas poseen a 22 . ma.g dal.ena 10 12· gualtara 19· ecuador 00 8· cal.ima. 4· tunda\i!a. 17 . santander sur 7 16· antioquia 4 15· antioquia8 14· narlno 4 .................. . 11. l34400 9· robirense i j 24· cuba5 121 • antioquia9 20· cauca37 13· blanco i 10· radical. j 6· diacolandino 5· cerinza 23· naai~ 47 18· val.le 4 i 7·9achue i 3· pijao 2· mexico4s7 1 ·ital.ia3 11' (1') n '" o o o o figura 1. dendrograma utilizando distancias de jaccard para establecer relaciones filogenéticas en 24 accesiones de frijol común 46 la zona cafetera colombiana(ligarreto,1996). esto puede incidir a que presenten las mismas isoformas. además, otro factor que une al subgrupo es que, en general, todas las semillas tienen colores que van dentro de las tonalidades rojas y cremas moteadas con rojo. subgrupo 4. enmarcado dentro del segundo gran grupo y aglomeró las siguientes variedades: ica rovirense (9), linea 34400 (11), nariño 4 (14), antioquia 8 (15), antioquia 4 (16) y santander sur 7 (17) (fig. 1). las variedades rovirense y l-34400 descendientes de las variedades radical mejorada e ica cerinza, respectivamente, presentan similares ancestros (radical mejorada e ica cerinza pertenecen al mismo subgrupo 3) y comparten algunos rasgos morfológicos, como el color rojo y forma ovoidal de la semilla. las accesiones nariño 4, antioquia 8, antioquia 4 y santander sur 7 se agruparon muy cerca, debido a sus cortas distancias genéticas. las dos antioquia tuvieron una distancia genética de magnitud igual a cero y este resultado coincidió con lo esperado, ya que se trata de dos variedades de la misma localidad y origen, aunque su morfología sea diferente. las características morfológicas en semilla de las variedades nariño 4 y santander sur 7 son similares a las antioquia. las cuatro accesiones tienen resistencia similar a las enfermedades que, comúnmente, atacan al fríjol: roya, antracnosis y oidium. las cuatro accesiones están congregadas en este subgrupo, posiblemente, a que son adaptativas a la zona alta cafetera colombiana (ligarreto, 1996). subgrupo 5. ultimo subgrupo dentro del segundo gran grupo y reunió cuatro variedades: ica tundama (4), calima (8), ecuador 60 (19) e ica guaitara (12) (fig. 1). en este subgrupo, las variedades tundama y calima fueron las de distancias genéticas mas cercanas, sus genealogías provienen de variedades peruanas, lo cual explica el hecho que estén altamente correlacionadas. además, presentan un color de semilla muy parecido y ambos son resistentes a enfermedades radicales causadas por fusarium. las variedades ecuador 60 e ica guaitara presentaron distancias genéticas un poco mayores, con respecto a tundama y calima. ecuador 60 y guaitara no presentan similitudes morfológicas, sin embargo, las dos accesiones se siembran en el ecuador y pertenecen al mismo centro de domesticación lo cual puede ser la razón de la cercanía genética. la explicación de que estas cuatro variedades se encuentren reunidas en este subgrupo es que todas pertenecen a la zona peruano-ecuatoriana, que es la zona de hibridación de los materiales mesoamericanos y andinos o, posiblemente, a un nuevo centro de domesticación (gepts, 1994, driedger et al., 1994). variedad aislada: magdalena 10 (22), aunque se incluyó en el segundo grupo, fue la accesiónque presentó una de las más grandes distancias genéticas con respecto a las demás colectas. se ha especulado que la región nor-oriental colombiana, de donde, precisamente, proviene la variedad, es un sitio de amplia diversidad genética, por lo cual se infiere que ha podido conservar muchos genes silvestres de su localidad. además, las características de semilla la hacen una variedad aislada. sin embargo, el hecho que la variedad magdalena 10 presente una relativa cercanía al subgrupo 5 y que se sugiera que la zona del departamento del magdalena conserve muchos genes silvestres hace pensar que, posiblemente, esta zona también sea un centro de hibridación de mesoamericanos y andinos o de domesticación incipiente. bibllografia bassiri, a., y adams, m.w. 1978a. an electrophoretic survey of seedling isozymes in several phaseolus species. euphytica 27: 447-459. bassiri a., y adams, m.w. 1978b. evaluation of common bean cultivars relationships by mean isozyme electrophoretic patterns. euphytica 27: 707720. 47 claros, j.l., debouck, d.g., andrade, m. y iwanaga, m. 1993. studies of genetic diversity in wild p. vulgaris using phaseolin and isozymes. proceedings beans advanced biotechnology. research network. born. roca w.m. et al. (eds.) .ciat cali-colombia. debouck, c., toro, o., paredes, o.m., johnson, w.c. y gepts, p. 1993. genetic diversity and ecological distribution of p. vulgaris (fabacea)in north-westernsouth america. economic botany 47(4): 408-423. driedger d.r., watts, b.m., hussain, a. y ellas, l.g. 1994. isozyme and cotyledon protein variations for identification of black beans (p. vulgaris l.) with similar seed morphology. euphytica 74: 27-34. gepts, s.p., y bllss, f.a. 1996. phaseolin variability among wild and cultivated common beans (p. vulgaris) from colombia. econ. bot., 40: 469-478. gepts,s.p.,osborn,t.c.,rashka, k., y bllss, f.a. 1986. phaseolin protein variability in wild forms and land races of the common bean (p. vulgaris) evidence for multiple centers of domestication. econ. bot., 44 (3 suppl.): 28-38. gepts, s.p. 1994. 11· congreso latinoamericano de genética (áreavegetal) y xv congreso de fitogenética, monterrey, nuevo león, mexico. 27p. hussain, a., ramirez, h. y roca, w. m. 1986. manual práctico para la detección electroforética de isoenzimas y otras proteinas. ciat. cali. colombia. . iub. 1978. enzyme nomenclature. new york. academic press. 606 p. koenig, r. y gepts, p. 1989. allozyme diversity in wild p. vulgaris: further evidence for two major centers of genetic diversity. theor. appl. genetics., 78: 809-817. ligarreto, g. 1996. comunicación personal. programa nacional de recursos genéticos vegetales, corpoica. bogotá. singh, s.p.,nodary,r. y gepts, p. 1991a. geneticdiversity in cultivated common bean. i allozymes. crop sci. 31: 19 23. singh, s.p., gutierrez, j.a., mollna, a., urrea, c. y gepts, p.1991b. genetic diversity in cultivated common bean: 11markerbased analysis of morphological and agronomic traits. crop sci. 31: 23 -29. sneath, p. h. y sokal, r. 1973. numericaltaxonomy.freeman, san francisco. vargas, j. 1988. caracterización de los acervos genéticos de p. vulgaris por medio de electroforesis de isoenzimas. tesis de grado. universidad del valle, cali colombia. weeden, n.f. 1984. distinguishing amongwhite seeded bean cultivars by means of allozyme genotypes. euphytica 33: 199208. 48 plant breeding, genetic resources and molecular biology received for publication: 24 may, 2010. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellin (colombia). 2 plant biotechnology, corporación para investigaciones biológicas (cib). medellin (colombia). 3 corresponding author. jtorres@cib.org.co agronomía colombiana 30(1), 7-14, 2012 phenotypic evaluation of two transgenic potato varieties for control of tecia solanivora evaluación fenotípica de dos variedades transgénicas de papa para el control de tecia solanivora javier torres1, 2, 3, diego villanueva2, gloria cadavid-restrepo1, and rafael arango1 abstract resumen eight genetically modified potato lines with cry1ac gene from bacillus thuringiensis of the colombian varieties diacol capiro and parda pastusa that show high resistance to tecia solanivora in the laboratory were evaluated under greenhouse conditions. the following agronomic traits were evaluated: plant height, growth habit, canopy structure, number  of stems per  plant, flowering, form and size of the mini-tubers, skin texture, skin color, pulp color, presence of abnormalities, and experimental performance. it was established that at least one of the transgenic lines studied has great potential for further study, bearing no morphological variability with respect to the unmodified control line. se evaluaron bajo condiciones de invernadero de bioseguridad, ocho líneas de papa transgénicas con el gen cry1ac de bacillus thuringiensis de las variedades colombianas diacol capiro y parda pastusa, una alta resistencia frente a tecia solanivora a nivel de laboratorio, mediante el análisis de las siguientes variables agronómicas: altura de la planta, hábito de crecimiento, estructura del follaje, emergencia de floración, número de tallos por planta, forma y tamaño de los minitubérculos, profundidad de los ojos, textura de la piel, color de la piel, color de la pulpa, presencia de anormalidades y rendimiento experimental. se estableció que al menos una de las líneas transgénicas estudiadas posee un gran potencial para posteriores estudios, al no presentar variabilidad morfológica con respecto a su línea control no modificada. key words: solanum tuberosum, cry1ac gene, plant breeding, morphological differences, gm crops. palabras clave: solanum tuberosum, gen cry1ac, mejoramiento genético, diferencias morfológicas, cultivos gm. introduction guatemalan moth, tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae), is one of the most harmful insects affecting potato (solanum tuberosum). the plague originated in central america from where it spread to south america in the late 80’s and is currently present in the main potato regions of the country. the moth attacks the tuber precluding its use for both seed and human or animal consumption (herrera, 1998). the most common form of pest control is the application of chemical insecticides, however, its effectiveness is low due to the emergence of resistant insects, which cause an increase in the level of use such products (villamizar et al., 2003). moreover, the use of these chemicals creates pollution and environmental damage. in the long term it will be necessary to replace chemical controls for other control methods such as biological control, fumigation with active compounds of low residual toxicity or the introduction of gm varieties expressing resistance to pests (villamizar et al., 2003). one form of biological control of this pest is based on the use of bacillus thuringiensis (bt), a bacterium that has the capacity to produce cry proteins, which are selectively toxic to insect cells (maagd et al., 1999; sansinenea, 2000; schnepf et al., 1998), as well as to some nematodes and protozoa (ely, 1996; xu et al., 2004). t. solanivora is susceptible to commercial preparations of bt but its effectiveness is reduced because the it feeds on internal tissues of the tuber (martínez et al., 2003; villanueva et al., 2009). a tool provided within the integrated management program (ipm) is the use of insect resistant plants using genetic engineering. the introduction of bt genes in crop species 8 agron. colomb. 30(1) 2012 allows the expression of proteins in the inner tissues of plants and consequently the control of insects could spread to the entire growing season. additionally, the insect population would be exposed only one that feeds on plants (ely, 1996). in prev ious studies, t he plant biotechnolog y group (unalmed-cib) developed 36 transgenic lines of potato varieties: diacol capiro (11), parda pastusa (8) and pan de azucar (17), transformed with the bt gene cry1ac. these lines showed up to 100% mortality of t. solanivora larvae compared to control lines showing 0 and 8% under laboratory conditions. this was correlated with gene detection by pcr and the expression of cry1ac protein by das-elisa (valderrama et al., 2007), concluding that the transgenic lines obtained showed high resistance to insect in the laboratory. here we describe the evaluation of morphological characteristics of genetically modified potato lines, grown at a biosafety greenhouse scale complying with the technical and legal requirements, approved in resolution of the ica 3723 of 30 october 2008. the results presented represent an advance in the development of lines for more efficient control of the guatemalan potato moth. materials and methods plant material four lines of the variety diacol capiro (dc), coded: dc 40.5; dc 40.7a; dc 40.7b and dc 40.72 and four lines of the variety parda pastusa (pp): pp 28; pp 28.1; pp 40.a; and pp 40.3, as well as non-gm controls were used. these lines were obtained previously in the plant biotechnology unit at unalmed-cib, and showed levels of 100% mortality in laboratory scale (valderrama et al., 2007). the plants were propagated in vitro, under conditions of photoperiod light/dark 16/8 h, an average temperature of 19°c±2, relative humidity of 65%±3 and 3,000 lux of light intensity. propagation medium murashige and skoog (ms) supplemented with an antibiotic selection as reported by valderrama et al. (2007) was used. the plantlets were subcultured by transferring nodal segments to fresh medium every two months. hardening and culture under greenhouse conditions greenhouse phase was carried out taking into account the biosafety standards established by the instituto colombiano agropecuario (ica) for the management of genetically modified plants. the greenhouse is located in the municipality of el carmen de viboral (antioquia), at an altitude of 2,100 m s.a.l., with an average temperature of 20°c±5 and an average relative humidity of 92%. fifteen five weeks old in vitro plants were planted for each of the 10 lines tested at a planting distance of 20 cm, on beds of 8 m long, 60 cm wide and 40 cm deep, equipped with an automated drip irrigation. the substrate used to harden the material was composed of coal slag and burnt rice hulls, the substrate was chemically sterilized 15 d before planting. evaluation of phenotypic characteristics of plants and tubers agronomic evaluation was performed on the genetically modified lines. minitubers both at the time of harvest (160 d), and live plants at 130 d after planting were evaluated on several characters considered as essential features in the identification of potato cultivars (senasa, 2008). the characters evaluated were: plant height, growth habit, foliage structure, number of stems per plant, average diameter of the stems, time of emergence of flowering, for plants; and size, depth of eyes, skin texture, skin color, pulp color, presence of abnormalities (classification by transverse diameter in mm based on resolution ica 2501 of 2003) and experimental yields (grams of minituber per plant) for minitubers. data analysis for analysis of quantitative morphological traits anova test was performed, comparing each of the transgenic lines with non-gm control for each of the characters through the t-student test. all statistical analyzes were performed using sas® v. 8. results and discussion in this study, a morphological evaluation of genetically modified potato plants of varieties parda pastusa and diacol capiro was done to preliminarily evaluate the usefulness of these transgenic lines grown under confined greenhouse conditions following the existing regulations in colombia for the management of these organisms. some morphological differences were evident between the lines evaluated with a tendency to greater variability in the variety diacol capiro. differences in plant height were presented among varieties diacol capiro and parda pastusa (fig. 1) with heights between 11.208 and 17.646 cm for variety diacol capiro (fig. 2) and between 36.330 and 69.292 cm for parda pastusa variety (tab. 1). a grater height was also observed in the untransformed control lines compared with the transgenic 9torres, villanueva, cadavid-restrepo, and arango: phenotypic evaluation of two transgenic potato varieties for control of tecia solanivora figure 1. transgenic potato plants varieties diacol capiro (dc) and parda pastusa (pp) planted under greenhouse conditions, with 130 d of culture. table 1. morphological data taken in biosafety greenhouse potato plants of transgenic varieties diacol capiro (dc) and parda pastusa (pp) and their non gm controls. line plant height (cm) number of stems diameter of the stems (mm) dc 17.646±2.3 2.896±0.2 2.344±0.1 dc 40.7a 13.159±1.6 2.773±0.1 2.344±0.2 dc 40.7b 11.550±1.8 2.000±0.2 2.125±0.2 dc 40.5 11.208±2.1 3.333±0.2 2.250±0.1 dc 40.72 12.023±1.9 2.697±0.3 2.313±0.1 pp 69.292±3.4 3.250±0.3 3.722±0.2 pp 28 28.589±3.1 2.875±0.3 2.643±0.2 pp 28.1 36.333±2.9 2.958±0.1 3.250±0.2 pp 40.3 53.755±3.0 2.536±0.2 3.427±0.3 pp 40.a 61.730±2.3 3.135±0.2 3.365±0.3 parda pastusa no significant differences between transgenic and control lines was observed, with values between 2.5 and 3.0 stems per plant (fig. 2). the stem diameter in the variety diacol capiro was between 2.125 and 2.344 mm. none of the transgenic lines showed differences with respect to non-transgenic line (dc) (fig. 2). in the variety parda pastusa the line pp 28 showed an average smaller stem diameter with 2.643 mm diameter and was the only line to present significant differences compared to the control line (pp) (fig. 2). for parameters: growth habit, foliage structure and emergence of flowering there were no differences for any of the lines in each variety. the varieties diacol capiro and parda pastusa showed a growth habit formed into rosettes and foliage structure was of branching type (open foliage, stems clearly visible). with regard to the emergence of flowering, this could not be measured because under greenhouse conditions it was not possible to obtain mature buds and flowers for any genetically modified lines or their respective controls. significant differences were observed in size, shape and performance within each of the transformed and untransformed lines. for variety diacol capiro tubers showed reduced size and in some cases irregular shapes (enlargement), something not common to the variety (fig. 3, a to e). in contrast the variety parda pastusa did not present such irregularities in the shape of the tubers, them being much more homogeneous and larger (fig. 3, f to j). when comparing the productivity obtained for each of the transgenic lines and their respective non-gm controls (tab. 2), we found that for the variety diacol capiro there was a noticeable difference in grams of tubers per plant. three of the four transgenic lines (dc 40.7a; dc 40.7b and dc 40.72) showed values above 30% compared to their respective control. the exception was the dc 40.5 in which lines for the two varieties. the number of stems per plant, for the variety diacol capiro ranged between 2.0 and 3.5. the lines dc 40.7b and dc 40.5 showed statistically significant differences compared to control (fig. 2). for variety dc pp 10 agron. colomb. 30(1) 2012 values were far below the control line (less than 28%). on the other hand, in the variety parda pastusa, two transgenic lines: pp 28 and pp 28.1 showed results below its control, whereas lines pp 40.a and pp 40.3 shiwed values above the untransformed control line (tab. 2). the line that showed the highest amount of minitubers were thenon-transgenic line (dc) of the diacol capiro variety with a total of 680 units, followed by lines dc 40.5 with 504, dc 40.7 with 314, dc 40.7b with 291 and dc 40.72 with 289 units of minitubers. in the variety parda pastusa the transgenic line pp 28.1 was the one that had the highest number of minitubers with 1,008 units, closely followed by the lines pp 40.3 (967), pp 40.a (950) and the untransformed line pp (894 minitubers) (tab. 3). figure 2. morphological characteristics of plants of the variety diacol capiro (dc) and parda pastusa (pp). comparison of genetically modified lines with their respective control untransformed. the bars on the columns indicate standard deviation. 0 5 10 15 20 25 dc dc 40.7a dc 40.7b dc 40.5 dc 40.72 p la nt h ei gh t ( cm ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 pp pp 28 pp 28.1 pp 40.3 pp 40.a p la nt h ei gh t ( cm ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 dc dc 40.7a dc 40.7b dc 40.5 dc 40.72 n um be r of s te m s 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 pp pp 28 pp 28.1 pp 40.3 pp 40.a n um be r of s te m s 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 dc dc 40.7a dc 40.7b dc 40.5 dc 40.72 d ia m et er o f t he s te m s (m m ) line 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 pp pp 28 pp 28.1 pp 40.3 pp 40.a d ia m et er o f t he s te m s (m m ) line table 2. number of minitubers in grams per plant (estimated as the total weight of the minitubers of each line divided by the number of plants, n = 15) obtained under biosecurity greenhouse conditions in potato lines of the varieties diacol capiro and parda pastusa (controls and transgenics). line code minituber (number) dc 66.25 dc 40.7a 80.00 dc 40.7b 106.80 dc 40.5 47.72 dc 40.72 94.26 pp 142.10 pp 28 91.27 pp 28.1 110.11 pp 40.a 215.06 pp 40.3 177.65 11torres, villanueva, cadavid-restrepo, and arango: phenotypic evaluation of two transgenic potato varieties for control of tecia solanivora regarding the classification of minitubers based on their diameter, line pp had only minitubers of category 0 (> 4 cm). category 1 (from 3.0 3.9 cm) was found on the lines pp and pp 40.a. the highest number of minitubers were of less than 1.9 cm in diameter, representing 58.03% of total, 33.7% were of category 3 and for category 4, respectively (tab. 3). for variety diacol capiro, the untransformed line had the highest number of minitubers of category 3 and the second for category 4, surpassed in this category by dc line 40.5, which did not havea minitubers of category 2 (tab. 3). in the variety parda pastusa, the non-transformated line was the only one which presented minitubers in five categories of classification and only lines pp and pp 40.a had minitubers of category 1 (3.0 to 3.9 cm). as for the lines pp 28, pp 28.1 and 40.3 minitubers were obtained only in categories 2, 3 and 4 (tab. 3). most minitubers for all lines in parda pastusa were in the range of 1.0 to 1.9 cm in diameter (category 3), for category 4, the line that showed the highest abundance was pp 28.1 with 455 units. in contrast, the line pp 40.a had the lowest amount of minitubers for this category. regarding the tuber shape, depth of eyes and the presence of physical abnormalities in minitubers, no significant differences were found for both diacol capiro and parda pastusa varieties (tab. 4). for variety parda pastusa rounded minitubers were obtained whereas diacol capiro tubers were present in two forms: enlarged and oval (tab. 4). these are not common to this variety and were considered abnormal based (grupo de investigación en papa, 2010) (fig. 4). the evaluation of characteristics of the skin and pulp from harvested minitubers did not show significant differences among the lines of each variety. the texture of the skin in all lines of varieties diacol capiro and parda pastusa was of smooth type (tab. 5). there were differences in color between the two varieties, diacol capiro showed a figure 3. minitubers of the potato lines in parda pastusa and diacol capiro transgenic: b) dc 40.5, c) dc 40.7a, d) dc b 40.7b, e) dc 40.72, g) pp 28, h) pp 28.1, i) pp 40.3, j) pp 40.a and control a) dc and f) pp, obtained under conditions of biosafety greenhouse. table 3. classification of minitubers produced in greenhouse of the gm lines and their respective controls non-gm by categories based on their diameter. line code category quantity of minitubers0 1 2 3 4 dc 0 0 4 355 321 680 dc 40.7a 0 0 36 228 50 314 dc 40.7b 0 0 34 228 29 291 dc 40.5 0 0 0 149 355 504 dc 40.72 0 0 43 216 30 289 pp 5 12 129 573 175 894 pp 28 0 0 1 281 274 556 pp 28.1 0 0 11 542 455 1008 pp 40.a 0 2 166 620 162 950 pp 40.3 0 0 92 553 322 967 12 agron. colomb. 30(1) 2012 light brown color and parda pastusa was predominantly intense brown with some purple spots. only the line pp 40, presented a light brown tonality, differing from the color obtained for the other lines of this variety (tab. 5). the color of the pulp that prevailed for all lines of variety diacol capiro was light yellow and for variety pastusa parda was intermediate yellow, demonstrating that there were no differences between the lines of the same variety, and have been transformed or non-transformed (tab. 5). variability in some morphological traits considered important for these varieties (grupo de investigación en table 4. evaluation of general physical characteristics of the minitubers produced in greenhouse lines of modified and unmodified varieties diacol capiro (dc) and parda pastusa (pp). potato line shape of minitubers tuber eye depth presence of abnormalities dc oval shaped and enlarged superficial enlargement of the minitubers dc 40.7a oval shaped and enlarged superficial enlargement of the minitubers dc 40.7b oval shaped and enlarged superficial enlargement of the minitubers dc 40.5 oval shaped and enlarged superficial enlargement of the minitubers dc 40.72 oval shaped and enlarged superficial enlargement of the minitubers pp rounded superficial none pp 28 rounded superficial none pp 28.1 rounded superficial none pp 40.a rounded superficial none pp 40.3 rounded superficial none figure 4. minitubers with elongated shape obtained in the variety diacol capiro (dc). dc dc 40.5 dc 40.7a dc 40.7b dc 40.72 table 5. evaluation of physical characteristics of the skin and pulp of minitubers produced in greenhouse lines of modified and unmodified varieties diacol capiro (dc) and parda pastusa (pp). potato line texture of the tuber skin color of the tuber skin pulp color dc smooth light brown light yellow dc 40.7a smooth light brown light yellow dc 40.7b smooth light brown light yellow dc 40.5 smooth light brown light yellow dc 40.72 smooth light brown light yellow pp smooth intense brown yellow intermediate pp 28 smooth intense brown yellow intermediate pp 28.1 smooth intense brown yellow intermediate pp 40.a smooth light brown yellow intermediate pp 40.3 smooth intense brown yellow intermediate 13torres, villanueva, cadavid-restrepo, and arango: phenotypic evaluation of two transgenic potato varieties for control of tecia solanivora papa, 2010) was observed mainly in the lines of diacol capiro, both in control and genetically modified lines. this excludes the posibility of changes induced by the transformation event. the variation found in plants of diacol capiro variety are due to a phenomenon occurring before the introduction of the foreign gene. the occurrence of somaclonal variation as result of the maintenance and establishment of plant material under in vitro conditions, may explain the phenotypic variation found. this hypothesis is supported by work of beaujean et al. (1998) who developed a system of transformation by agrobacterium tumefaciens in three potato varieties: bintje, désirée and kaptah vandel. in this work they found between 17 and 19% of abnormal ploidy and 10% of appearance of morphological abnormalities in the regenerated plants after transformation, as a product of somaclonal variation. similarly thieme and griess (1996) produced somaclones of different cultivars of potato and found variability of agronomic traits related to growth, earliness and tuber yield. to confirm the presence of somaclonal variation in these lines it would be necessary to evaluate the heritability of traits that showed significant changes in several successive generations, to identify chromosomal changes through the development of karyotypes and study changes at the dna level using molecular markers (sánchez-chiang and jiménez, 2009). the occurrence of somaclonal variation at very high rates in potato is influenced by several factors such as type of explant, culture medium, age of the donor plant, number of subcultures and tissue culture system among all the factors described in the literature, the genotype is probably the most important (etienne and bertrand, 2003; bordallo et al., 2004; ooms et al., 1987) this suggests that the variety parda pastusa may be less susceptible to somaclonal variation. conclutions the results obtained in this study constitute a step forward in the process of a possible commercial release of these transgenic potato varieties with resistance to tecia solanivora. however, the likelihood of hybridization with commercial varieties of potato requires consideration, as a possible biological risk involved in the release of transgenic varieties, particularly considering that colombia is a center of origin and spread of potato species. in the present study all lines of the variety diacol capiro presented morphological abnormalities, which are probably related to the occurrence of somaclonal variation. the line pp 40.a proved to be the clone with better morphology, it would be advisable to continue with this line for further studies, molecular testing, safety and substantial equivalence. acknowledgements the authors thank the ministerio de agricultura y desarrollo rural of colombia for the funding provided in the “convocatoria nacional para la cofinanciación de programas y proyectos de investigación, desarrollo tecnológico e innovación para el sector agropecuario por cadenas productivas – 2007” under contract no. 333/2007. we wat to thank agronomist hugo fernando rivera of corpoica, for technical assistance provided. literature cited beaujean, a., r.s. sangwan, a. lecardonnel, and b.s. sangwannorreel. 1998. agrobacterium-mediated transformation of three economically important potato cultivars using sliced internodal explants: an efficient protocol of transformation. j. exp. bot. 49(326), 1589-1595. bordallo, p.n., d.h. silva, j. maria, c.d. cruz, and e.p. fontes. 2004. somaclonal variation on in vitro callus culture potato cultivars. hortic. bras. 22(2), 300-304. ely, s. 1993. the engineering of plants to express bacillus thuringiensis delta endotoxins. pp. 105-124. in: enwistle, p.f., j.s. cory, m.j. bailey, and s. higgs (eds.). bacillus thuringiensis, an environmental biopesticide: theory and practice. john wiley & sons, new york, ny. etienne, h. and b. bertrand. 2003. somaclonal variation in coffea arabica: effects of genotype and embryogenic cell suspension age on frequency and phenotype of variants. tree physiol. 23(6), 419-426. grupo de investigación en papa. 2010. catalog of colombian potatoes varieties. in: http://papaunc.com/catalogo.shtml; consulted: march, 2012. herrera, f. 1998. la polilla guatemalteca de la papa, biología, comportamiento y prácticas de manejo integrado. corpoica, mosquera, colombia. maagd, r., d. bosch, and w. stiekema. 1999. bacillus thuringiensis toxinmediated insect resistance in plants. trends plant sci. 4(1), 9-13. martínez, o.w., v.d. uribe, and s.j. cerón. 2003. efecto tóxico de proteínas cry de bacillus thuringiensis sobre larvas de tecia solanivora. rev. colomb. entomol. 29, 89-93. ooms, g., m.m. burrell, a. karp, m. bevan, and j. hille. 1987. genetic transformation in two potato cultivars with t-dna from disarmed agrobacterium. theor. appl. genet. 73(5), 744-50. sansinenea, e. 2000. bacillus thuringiensis: una alternativa biotecnológica a los insecticidas. m.sc. thesis. science institute, universidad autónoma de puebla, puebla, mexico. schnepf, e., n. crickmore, j. van rie, d. lereclus, j. baum, j. feitelson, d. zeigler, and d. dean. 1998. bacillus thuringiensis and its pesticidal crystal proteins. microbiol. mol. biol. 62(3), 775-806. 14 agron. colomb. 30(1) 2012 sánchez-chiang, n. and v. jiménez. 2009. técnicas moleculares para la detección de variantes somaclonales. agron. mesoam. 20(1), 135-151. senasa. 2008. procedimiento para realizar el ensayo de identificación de cultivares papa. in: senasa, http://www.senasa.gob.pe/ repositorioaps/0/3/jer/consulta_publica/anexo%20 i%20-%20papa.pdf; consulted: march, 2012. thieme, r. and h. griess. 1996. somaclonal variation of haulm growth, earliness, and yield in potato. potato res. 39(3), 355-365. valderrama, a., n. velásquez, e. rodríguez, a. zapata, m. abbas, i. altosaar, and r. arango. 2007. resistance to tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae) in three transgenic andean varieties of potato expressing bacillus thuringiensis cry1ac protein. j. econ. entomol. 100(1), 172-179. villamizar, l., a. cotes, and j. lópez. 2003. desarrollo de un bioplaguicida con base en baculovirus para el control de la polilla guatemalteca. pp. 132-136. in: memorias del ii taller nacional sobre tecia solanivora “presente y futuro de la investigación sobre tecia solanivora”. cevipapa, bogota. villanueva, d., n. velásquez, e. rodríguez, s. ordúz, and r. arango. 2009. molecular characterization of a colombian bacillus thuringiensis strain with activity against tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae). rev. colomb. entomol. 35(2), 130-137. xu, z., b. yao, m. sun, and z. yu. 2004. protection of mice infected with plasmodium berghei by bacillus thuringiensis crystal proteins. parasitol. res. 92(1), 53-57. volumen xiv -1 1997 optimizado.pdf received for publication: 18 august, 2009. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 universidad nacional abierta y a distancia (unad). sogamoso (colombia). 2. sectional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia. duitama (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 4 corresponding author. luisfeliperodriguez@yahoo.com agronomía colombiana 30(1), 141-148, 2012 environmental management model for small dairies in the industrial corridor of boyaca (colombia) modelo de gestión ambiental para las pequeñas empresas lácteas del corredor industrial de boyacá (colombia) janneth esperanza deháquiz m.1, lilia teresa bermúdez c.2, and luis felipe rodríguez c. 3, 4 abstract resumen this research addresses the general objective of environmental issues, focusing on the environmental management system model that can be applied to small businesses in the dairy industry in the industrial corridor of boyaca, for which the environmental management model based on the ntc iso 14000 standard was created. this is a case study of 10 small dairy companies legally established in the study area. the research results are presented initially with a description of the context and specific means of dairy production activity in the industrial corridor of boyaca; a situational diagnosis was performed for the dairy chain of the department, and likewise the study configured the profile and characterization of the administration and environment of these companies in the study area, using the information collected through a survey of the businesses as the input. with the information obtained in the diagnosis, the environmental management model for these organizations was designed. este estudio de investigación aborda como objetivo general el tema medioambiental centrándose en el modelo del sistema de gestión ambiental que puede ser aplicado a pequeñas empresas de la agroindustria láctea en el corredor industrial de boyacá; para ello se estructuro un modelo de gestión ambiental basado en la norma ntc iso 14000. se trata de un estudio de caso de 10 pequeñas empresas lácteas legalmente constituidas en la zona de estudio. los resultados de la investigación, se presentan inicialmente haciendo una descripción del contexto y medio especifico de la actividad productiva láctea del corredor industrial de boyacá; se elaboró el diagnóstico situacional de la cadena láctea del departamento; así mismo se configuro el perfil y caracterización administrativa y ambiental de estas empresas en la zona de estudio tomando como insumo la información recopilada mediante encuesta aplicada a los empresarios. con la información obtenida en el diagnóstico, se diseñó el modelo de gestión ambiental para este tipo de organizaciones empresariales. key words: agribusiness, small business, environment, agroindustrial chain, management. palabras clave: agroindustria, pequeña empresa, medioambiente, cadena agroindustrial, gestión. introduction the research was conducted from an analytical perspective and approached as a case study for a group of 10 small companies (ley 590 of 2000) of the dairy industry in the industrial corridor of boyaca (tunja, duitama, paipa, sogamoso, bethlehem and firavitoba). this agroindustrial activity is a link in the dairy chain that has considerable economic impact on the department of boyaca. to prepare the profile of these organizations, a survey was used, which was complemented by a literary review on environmental trends in relation to producers, traders and processors; striving to rethink the way the work is done and highlighting environmental issues as a competitive advantage for the future (funiber, 2005). notably, the use of appropriate technology, hygiene programs and safety have been encouraged in recent years in colombia, in order to try to reduce problems in the different production processes and in particular in relation to operations such as handling raw material, processing activities and thus the role of people involved in such processes, revealing the fact that, although implementation of clean production has begun, a greater awareness about the environmental issue is still lacking (ministerio de comercio exterior, 2005). clearly, dairy processing companies in the industrial corridor of boyaca must adopt effective and efficient strategies to minimize errors that affect this activity and its environment, as in the case of environmental problems caused by 142 agron. colomb. 30(1) 2012 mismanagement and the lack of importance given by the companies to such situations. environmental management should be viewed as a very useful tool for the dairy industry, both economically and commercially. they must strive to mitigate, correct and compensate for negative environmental impacts, and add value to products processed by a program of environmental management (ley 99 at the congreso de la república de colombia, 1994). agribusinesses produce multiple products and use input diversity, which makes it a heterogeneous sector. in dairy companies, it has been established that raw materials, due to their organic nature, are easily damaged, affecting handlers, the surrounding community and consumers. considering this and with the aim of providing a possible alternative, an environmental management system (ems) model was formulated that leads to the implementation of the in the dairies, which will benefit the environment. (acercar, 2006) in order to make the dairy companies in the industrial corridor of boyaca competitive, this research aims to: develop a model of environmental management for small dairies in the industrial corridor of boyaca, in order to define lines of action to produce a friendlier environmental management for the context of these organizations. the specific objectives were defined as follows: • characterize the dairy chain. • develop an environmental situation assessment. • characterize the fundamental elements of the structure of an appropriate environmental management model for lacteal agribusiness small companies. • define the procedure or the steps for the implementation of the environmental management system in the lacteal agribusiness small companies. research methodology and procedure this research used a case study with qualitative, quantitative and descriptive methods focused on a small group of 10 dairy companies located within the industrial corridor of boyaca, which constituted the target population of the study and therefore the units of analysis, characterized by the similarity in the agribusiness management process of processing milk and also by lawfully registration with the camara de comercio (república de colombia, 2000). for the collection of information, a questionnaire with open and closed questions was used, surveying producers, entrepreneurs and managers, and interviewing experts in environmental management from public entities. to have solid evidence on the characteristics of the research units, this research used direct observation of the studied companies and secondary sources such as specialized books, journals and white papers from the ministerio del medio ambiente, corpoboyacá, such as the plan de ordenamiento territorial (pot) for the cities of duitama, sogamoso and tunja. context and specific means of the dairy chain of boyaca clearly, to address the environmental issue in small business, it is important to first make a brief description of the environment where these organizations are active. the department of boyaca is principally agricultural, rich in water and notably for its moors and deep rooted peasant population. the industrial corridor has become a catalyst for the areas: economic, social, cultural and political and innovative; creating opportunities and cultural radiation over most of the department, which has serious disadvantages for improving the quality of life for the majority of the population, with the absence of external economies of scale and feasibility. the protectionist model that created the local industry led to the abandonment of vocations such as the wool textile industry, vineyards and olive oil (secretaría de planeación duitama, 2006). the industrial corridor of boyaca is crossed by the chicamocha river basin, which satisfies the need for drinking water of 17 municipalities, maintains production processes of 6 large enterprises and 76 medium-sized enterprises, which generate more than 80% of the industrial employment, and sustains the production processes for more than 36,000 ha of agricultural crops, among which are potatoes, vegetables: onions, cabbage, lettuce, broccoli, spinach, carrots and fruits: peach, plum, blackberry, feijoa (pineapple guava); most characterized by the highly erosive tillage system, (15,391 ha). it is noteworthy that 7% of the watershed area has severe erosion (corpoboyacá, 2007a). demographic effects produced by the segmented nature of the business and industrial activity of the industrial corridor are associated with the phenomena of population concentration and economic activities in urban areas, improper land use, disorderly urban growth and high rates of unemployment and insecurity. from the point of view of the territory, the concentration of manufacturing activities, transportation, commerce and agribusiness favor an agglomeration of a population that generates distortions and deficiencies in the use of urban space. 143deháquiz m., bermúdez c., and rodríguez c.: environmental management model for small dairies in the industrial corridor of boyaca (colombia) the chaotic arrangement of housing and essential public services constitutes the main threat and causes various forms of environmental and social deterioration of the municipality (secretaría de planeación duitama, 2006). the strong rural tradition of boyaca is noteworthy, characterized by its hardworking and patriotic inhabitants. the department is home to a society whose members have almost been exclusively farmers since its beginning. for over four hundred years, the people have preserved their traditions and ways of life with little social change. the inhabitants have remained loyal to agriculture and still characterize themselves as rural (fals, 2006). among the problems suffered by the inhabitants of the industrial corridor as identified by state agencies are: growing unemployment of skilled and unskilled labor, a deficit in the water supply, depletion of water sources, pollution in the environment and water, food insecurity and displacement (secretaría de planeación duitama, 2006). industrial corridor residents have competitive disadvantages such as difficulty to undertake partnership projects, poor training and lack of business sense; due to the establishment of large companies like paz del río in belencito, sideboy in tuta, bavaria in tibasosa, postobón and coca cola in duitama and, in the 70s, sofasa in duitama, which resulted in heavy reliance on wages (agudelo, 1998). diagnosis of the dairy chain of boyaca by volume, boyaca is a department important to national milk production. it produces about 15,330,000 l d-1, a volume important for consolidating top and new markets in this economic sector (cci, 2010). the department has distinct zones in milk production: valle de chiquinquirá and the industrial corridor have the highest number of dairy cattle and specialized herds. other areas such as the provincia de norte y gutiérrez, la libertad, occidente, valle de tenza, márquez, among others, have no specialized livestock and generally use crossbreds. güicán and cocuy are areas with good genetic management but have great difficulty in transporting product due to the state of their roads, choosing to do the processing of milk in the same place as production, especially for cheese and butter which are then transported to bucaramanga and cucuta (corpoica, 2009). the first link of this chain basically refers to the management of the herd and continues with milking, transport of raw milk, transformation process, transport of processed products, sale of processed products, consumption and waste disposal; comprising secondary, tertiary and quaternary links of the dairy chain (roldán, 2010). the critical points in the dairy chain in the industrial corridor of boyaca are livestock management within the herd, such as nutrition, health management and milking, since appropriate hygienic standards are lacking. it is noteworthy that this work is not undertaken with the responsibility that is required, especially in small farms, which comprise most of the productive units, due to the smallholdings of the foothills in the department. characterization of ems for small dairies in the industrial corridor of boyaca the small businesses surveyed showed that the principle economic activity is the processing of milk, producing products such as cheese, yogurt, butter, caramel and pasteurized milk. family-owned businesses represent 60% of the enterprises, where most of the employees come from the nuclear family; 20% are limited liability companies, showing a somewhat structured administrative organization. the remaining 20% are sole proprietorships. it should be noted that family enterprises are efficient production units through the continuous training received by the members and from production experience. management of the family-owned businesses is not homogeneous since the managers or owners do not have the same level of education, resulting in different management and transformation processes. this study established that the production process of fresh cheese is the most important, particularly matured cheese in small quantities because of its price and select market. making cheese has a strong bearing on environmental management, related to the high volumes of whey, a byproduct that can be further processed to obtain other products or be used as pig feed. unfortunately, most of these companies do not reuse it but pour it into fields of infiltration or sewer systems, which then f low into the chicamocha river, causing pollution; hence whey is considered one of the biggest pollutants of the groundwater. the 100% of the studied companies performed quality control of the raw material (milk), effected on a receiving platform, because the milk comes from several herds and mixing them can damage the product. additionally, the milk is weighed and the hygienic quality, composition and possible presence of adulterations are controlled, using rapid reduction tests of odor and alcohol. this is where 144 agron. colomb. 30(1) 2012 the first negative environmental impact of the transformation process is generated by washing the containers, which involves the first dumping directly into the sewers and subsequent pollution of aquifers. when the milk is transported in tank cars to the plant, milk spillage is minimal because it goes directly to the collection tank on the ground. however, contamination occurs with the washing of the tank of the vehicle. the 90% of surveyed companies do quality control on the finished product. a review of process control from the collection of the raw material (milk) to the finished product reveals neglect in some of the process operations, generating waste and leading to economic losses and generation of negative environmental impacts. in addition to the production area (the epicenter of such companies), the studied operations take into account the areas of market management, finance and human resources. in the market area, 40% of the companies operate at the municipal level, placing dairy products in supermarkets, convenience stores and neighborhood shops. the 30% do so at the departmental level and the remaining 30% market their products in cities like bogota and bucaramanga. only 20% of the companies are seeking new markets and 10% of them are considering certification to export their products. by analyzing the type of financing, one sees that the sector has cultural limitations. thus, owners prefer to maintain production levels and not expand because they do not trust or do not know how to handle the banking financial system, saying they prefer to opt for other types of financing such as reinvestment, third party loans or self-investment. for homeowners, the most important objective is to produce and sell without clearly establishing the profitability and benefits generated by the companies. as these companies do no clearly manage projects, most investments are set according to the requirements presented by production development, i.e. if demand increases, they increase raw material purchases. regarding the management of human resources, 30% of companies rely on an industrial safety committee. the 70% do not give due importance to this issue and display a lack of implementation of safety management standards and occupational health processes required for certification. the 10% of the companies use part of the work time to train employees in risk management, while 90% do not train employees and lack the necessary elements for product handling. before starting the analysis of the small dairies in the industrial corridor of boyaca, regarding the characteristics of the environmental management system, it should be noted that in 1993 the ministerio del medio ambiente y la corporación autónoma regional de boyaca (corpoboyacá) created, (corpoboyacá, 2007a) and afterwards, environmental management guidelines were established that are mandatory for companies that start after that time. since 80% of the studied companies were created in previous years, they are in the transition period for the implementation of these standards. fortunately, there are managers with a futuristic vision with defined productive projects, which are entering new management trends such as certifications in quality management, good manufacturing practices and environmental management. for companies created after 1993, the conditions required for operation by corpoboyacá are: land use planning issued by a municipality and/or conservatorship, construction license copy and approved plans, approved certificate for industrial water use in the village aqueduct according to decreto 1541/78 (cámara de comercio de bogotá, 1998), which regulates the use of water. among the requirements for agribusinesses is the dumping plan according to decreto 1594-1584 (dumping of sewage) (cámara de comercio de bogotá, 1998), which determines the final disposal of domestic wastewater, industrial wastewater and storm water, which must take into account the handling of by-products such as whey (corpoboyacá, 2007b). it is very important to note that 40% of the studied small dairy companies are located within the city limits of municipalities and according to the provisions of the land management plan (pot) or the land use patterns of municipalities in the industrial corridor of boyaca, these agribusiness companies should relocate in the medium term according to the established land use plans. these land plans and schemes are coordinated with corpoboyacá, who directly monitors the environmental performance of these agribusinesses (corpoboyacá, 2007a) the 70% of those surveyed do not contemplate, within the organizational structure of their companies, the environmental area. thus, only 30% are advancing the issue and applying training strategies with the aim of improving processes and procedures as illustrated in fig. 1. business operators are apathetic toward understanding and managing the environmental issue, because for them, it generates increased costs which, given the size of the company and its production levels, cannot be covered, i.e. 145deháquiz m., bermúdez c., and rodríguez c.: environmental management model for small dairies in the industrial corridor of boyaca (colombia) there is a lack of knowledge about the benefits generated by good manufacturing practices gmp. one factor that is at odds with the establishment of environmental processes is the lack of corporate commitment due to the high costs this decision arguably entails (fig. 2). if there was a well established guild in this agribusiness, awareness among the companies would most likely be raised, through training, of the importance considering the environment in their policies. the water used in the washing and sanitizing operations for these companies are usually discharged into the sewer of each municipality, and these discharges go into the chicamocha river which, in the dry season or summer, becomes the biggest sewer in the department, since it collects all the wastewater from the nearby municipalities. corpoboyacá, as an autonomous state entity, grants concessions for water management (pat 2007 2009). under these guidelines, 20% of the companies surveyed enjoy this perk, while the remaining 80% do not have this benefit because the company is not properly registered or has not notified this entity even though most of these organizations have operated for over 15 years (fig. 3). as fig. 4 shows, the three major contamination residues in dairy are whey (60%), soap residues (20%) and disinfectants (20%). the main disinfectants that are used are chlorine, iodine and quaternary ammonium compounds; the soaps used are citric acid based, nitric acid, caustic soda and sodium hydroxide. aseptic processes do not always succeed because the right amounts and/or mixtures recommended by the manufacturers are not used, causing increased water pollution. the whey discharged into streams causes alterations in the dissolved oxygen, impoverishing and affecting animal and plant life. this alteration is due to the oxidation of organic material and is measured through the biological oxygen demand in 5 d (bod5). a liter of whey requires about 40 g of oxygen, which is very similar to the demand generated by ¾ of an individual per day. the bod5 of whey originates from protein (10 g of oxygen) and lactose (30 g of oxygen) (almanza and barrera, 1995). importantly, 80% of enterprises, as already established, do not consider environmental management as important in the process of transformation, i.e. there is no awareness of waste management, or other decontamination operations, since only 20% of surveyed companies manage actions and figure 1. knowledge on environmental aspects in dairies of the industrial corridor of boyaca. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 interest in environmental issues apathy and ignorance in environmental pe rc en ta ge figure 2. degree of concern of dairy entrepreneurs to improve production processes and minimize environmental impact. figure 3. water use in small dairies according to corpoboyacá. figure 4. contaminants of water resources in small dairies of the industrial corridor of boyaca. 0 10 20 30 40 50 60 70 high medium low pe rc en ta ge 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 companies with corpoboyacá's concession companies withour corpoboyacá's concession pe rc en ta ge 0 10 20 30 40 50 60 70 serum soups disinfectants pe rc en ta ge 146 agron. colomb. 30(1) 2012 not apply it. additionally, they are apathetic because standards relate to costs and expenses, hence they do not pay attention to the issue, and their attitude is: if there is no obligation to implement it, it is too difficult to do so. only 20% are willing to implement and work for the competitiveness of the agricultural industry, which presently includes seeking new markets, increasing production and developing new products, for which the implementation of iso 9001 version 2000 and iso 14000 have already started (fig. 8). model of ems for small dairies in the industrial corridor of boyaca the configuration of a proposed model of ems is presented as a practical tool that can be applied in a dairy processing company, whether it is micro, small or medium. it is a contribution to the business sector that seeks to facilitate the implementation of the ems, responding to the guidelines given by the iso 14000 for management and environmental management. this standard has practically become a requirement for global trade, implementing a unified language for quality worldwide. company environmental management systems arise from the need to reduce costs in business organizations through figure 5. water decontamination system in small dairies of the industrial corridor of boyaca. figure 6. use of substances that cause negative environmental impacts by small dairies of the industrial corridor of boyaca. figure 7. classification of solid waste (paper, bags, plastic and trapped fat) generated by dairies in the industrial corridor of boyaca. figure 8. knowledge of the iso 14000 standard by small dairies of the industrial corridor of boyaca. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 none avoid rubbish and traps of fat plant of treatment of water pe rc en ta ge 0 10 20 30 40 50 60 70 80 companies that use negative substances companies that don't use negative substances pe rc en ta ge 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 classified not classified pe rc en ta ge procedures to minimize contamination of aquifers, such as with the use of fat traps, preventing waste and since only 10% have plant wastewater treatment (fig. 5). as to the use of substances causing negative environmental impacts, we see a paradoxical phenomenon, as illustrated in fig. 6, which shows that only 30% of the companies claim use of negative substances and the remaining 70% said that the products used are not harmful to the environment, probably due to the lack of knowledge on the composition of the products used in the cleaning and disinfection. the 100% of the companies do not perform environmental assessment, because in most there is no awareness, preventive management culture, or knowledge of the impact generated. notably, only 20% of companies surveyed made a classification of waste. the remaining 80% do not, but use incineration processes that they believe are the best suited. others simply are troubled to make the classification and give this responsibility to the garbage collection truck (fig. 7). in these wastes is the material collected in fat traps, which if not handled with proper disposal, will also generate a negative environmental impact. the 40% of the companies are aware of the existence of iso 14000 and the vast majority of entrepreneurs do 0 10 20 30 40 50 60 70 knowledge of the norm ignorance of the norm pe rc en ta ge 147deháquiz m., bermúdez c., and rodríguez c.: environmental management model for small dairies in the industrial corridor of boyaca (colombia) compromise or commitment • mission • view • objectives • polities • strategies organization continuos control management environmental department organizational structure leadership communication motivation planning environmental system sound environmental management, minimizing the consumption of water, energy, and raw materials, thus decreasing both solid and liquid waste (epstein, 2000). it is hoped that the application of the proposed model that is illustrated in fig. 9 will bring to small dairies a proposal to implement cooperative environmental strategies and policies aimed at planning for businesses to reduce environmental impacts through process designs and products to increase the quality of products, the company’s profitability and to reduce or eliminate waste (epstein, 2000). using this model provides the tools for analyzing the organization and methods of operation, in order to improve its operation. to achieve this, the organization is taken and deconstructed into its parts. then each part is studied to determine whether its design and operation is efficient, that is, if each part possesses characteristics that are required and if the role it plays in the system is adequate, or if the function each part fulfills is convenient. recommended procedures for ems implementation in a company the block diagram of fig. 10 outlines the steps to be followed for the implementation of the ems in dairy plants, based on the ntc iso 14000 standard (icontec, 2002). figure 9. environmental management system model for small dairies in the industrial corridor of boyaca. compromise of the lacteal industry initial evaluation of the agribusiness enviromental politic of the lacteal industry plannign implementation of the enviromental management system in the lacteal plant corrective actions and control in the lacteal plant review of the enviromental management system in the lacteal plant continuous improvement of the lacteal plant figure 10. block diagram of the recommended procedure for the environmental management system model implementation for small dairies in the industrial corridor of boyaca. according to iso 14000. 148 agron. colomb. 30(1) 2012 conclusions the productive activity of small dairies located in the industrial corridor of boyaca focuses primarily on the development of fresh cheeses, yogurt, pasteurized milk, butter and caramel. these organizations, most of which are family-owned, are examples of notable entrepreneurship actions, despite having some obstacles in their business development due to the absence of a defined organizational structure and the limited availability of both investment and operational capital. small dairies in the industrial corridor of boyaca are not homogeneous, especially in managerial and management issues in the areas of financial management and human resources. the dairy industry in the study area is weak because the culture of the population is characterized by individualism, which makes it difficult to form associations and pursue common goods, to which is added the degree informality seen in small producers. small dairies in the industry do not have a defined channel of communication to define the sector’s needs and thus seek a dialogue with the government to overcome those needs. the small dairies are at a disadvantage with larger companies in aspects concerning quality and competitive prices for raw milk, as they cannot offer higher prices and so end up buying lower quality raw material. a significant percentage of small dairy companies operate with a weak regulatory structure as they have no clarity on standards or legal requirements, this due to lack of support by organizations such as chambers of commerce and the autonomous regional associations. a high percentage of the studied small dairy companies did not clearly show their commitments to the environment, but some are starting to get involved with this issue, because their products have begun to position themselves in niche markets that demand quality certification. the aquifer system is most affected by these agribusiness companies, which mostly drain into sewers that will lead to the chicamocha river basin, boyaca’s main river, which has become the biggest sewer in the department. small dairies have a weak capacity to identify critical problems of quality, logistics, marketing and, of course, environmental improvement. future agribusiness development in the studied area is highly dependent on the adoption of environmental policies, bringing a better production and competition dynamic, benefiting the region. there is no dairy trade group, since in this branch of production individualism predominates in management practices, under which, options such as collective solutions to improve both general and environmental management are discarded. literature cited acercar, unidad de asistencia para la pequeña y mediana industria. 2006. ventanilla de asistencia técnica ambiental para la mipyme. departamento técnico administrativo del medio ambiente (dama), bogota. agudelo a., e. 1998. la coexistencia de las racionalidades campesina y obrera en el trabajador boyacense. in: dombois r. and c.m. lópez (eds.). en cambio técnico empleo y trabajo en colombia. universidad nacional de colombia, bogota. almanza, f. and e. barrera. 1995. tecnología de leches y derivados. unidad universitaria del sur de bogotá; unad, bogota. cámara de comercio de bogotá. 1998. marco jurídico del derecho ambiental en colombia. bogotá. congreso de la república de colombia. 1994. ley 99 de diciembre 22 de 1993, creación del ministerio del medio ambiente. diario oficial no. 41. bogota. corpoboyacá, 2007a. informe de actividades 2007. tunja. corpoboyacá, 2007b. plan de acción trienal pat 2007 – 2009. tunja. corpoica. 2009. ministerio de agricultura y desarrollo rural. caracterización de los sistemas de producción de leche del trópico de altura de los departamentos de boyacá y cundinamarca. informe técnico final. bogota. cci, corporación colombia internacional. 2010. caracterización de los sistemas de producción de leche en colombia año 2009. servicio de información agropecuaria, bogota. epstein, m.j. 2000. el desempeño ambiental en la empresa. ecoe ediciones, bogota. fals b., o. 2006. el hombre y la tierra en boyacá. bases sociológicas e históricas para una reforma agraria. 4th ed. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. funiber, 2005. fundación universitaria iberoamericana. sistemas de gestión medioambiental en la empresa. tecnos, madrid españa. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 2002. guía implementación de la norma ntc-iso 14001. ntc-iso 14001-14002. bogota. ministerio de comercio exterior. 2005. perfil cadena láctea y sus derivados. dirección de competitividad, ministerio de comercio exterior, bogota. república de colombia. 2000. ley 590 de 2000 sobre mipymes diario oficial. bogota. roldán, d. 2010. la cadena láctea en colombia. in: ministerio de agricultura y desarrollo rural, www.agrocadenas.gov.co; consulted: march, 2012. secretaría de planeación de duitama. 2006. plan de ordenamiento territotial duitama, 2006. duitama. received for publication: 21 october, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 technical advisor, incoder. arauca (colombia). 2 sectional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia. duitama (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). lfrodriguezc@unal.edu.co agronomía colombiana 32(1), 138-145, 2014 proposal for a strategic management plan for experimental agricultural and academic farm “el cairo” of arauca propuesta de un plan de gestión estratégica para la granja académica experimental universitaria “el cairo” de arauca elías nieves1, lilia teresa bermudez2, and luis felipe rodríguez3 abstract resumen this paper presents a design for a strategic management plan for the experimental agricultural and academic farm: el cairo of the universidad nacional de colombia, orinoquía branch. a non-experimental methodological design was used, from which a situational analysis of the farm was generated, which was used as a basis to formulate and design a strategic management plan for a five-year period. it was concluded that the current organization and management plan does not meet the mission objectives of research, teaching, and continuing education, suggesting a need for the articulation of the farm with the administrative and academic structure of the university in carrying out the strategic management plan derived from the current research. en este documento se presenta el diseño de un plan estratégico de gestión para la granja académica y experimental agropecuaria el cairo de la universidad nacional de colombia sede orinoquía. se utilizó un diseño metodológico no experimental a partir del cual se generó un análisis situacional de la granja, el cual sirvió como base para formular y diseñar un plan de gestión estratégica para un período de 5 años. se concluye que el modelo de organización y dirección actual de la granja, no cumple con los objetivos misionales de investigación, docencia y extensión académica, sugiriendo la articulación de la granja a la estructura académica y administrativa de la universidad apoyada en la puesta en marcha del plan de gestión estratégica derivado de esta investigación. key words: administration, farm management, agricultural research, extension. palabras clave: administración, manejo de fincas, investigación agropecuaria, extensión. introduction agribusiness management is defined as a dynamic analytical process, making decisions and communicating in a manner that achieves the objectives of the agribusiness (rodríguez, 2002). similarly, it is also defined as the process undertaken by one or more people for the coordination of labor activities of other people within an agribusiness with the goal of achieving high-quality results, which could not be done by just one person (drucker, 1993). in recent years, strategic planning has been consolidated into an administrative management tool in order to increase the chances for success when dealing with conflicts or uncertainty within organizations (david, 2003). in order meet mission, vision, and institutional policies, the universidad nacional de colombia, orinoquía branch, has carried out support projects in order to offer the services that it must provide as an institution of higher learning: training, continuing education and research. among these projects, the experimental and academic farm: “el cairo” was established in 2005 in order to carry out activities that promote and contribute to the achievement of its duties as a university (lugo, 2005). currently, the experimental agricultural and academic farm el cairo is clearly in need of drastic changes in regards to its mission, structure, and organizational hierarchy, for which it is necessary to design a strategic plan that allows for the optimization of its management in order to achieve the mission objectives of training, research, and continuing education, for which it was created. in response to this need, the current research developed a work method through the design of a strategic management plan for the farm so that it could join with the mission objectives of the universidad nacional de colombia, orinoquía branch. 139nieves, bermudez, and rodríguez: proposal for a strategic management plan for experimental agricultural and academic farm “el cairo” of arauca the concept of strategic planning was created during the 60s and 70s in response to the needs of the time that arose from the goals and challenges faced by companies of the period drucker (1993). ansoff et al. (1993) defined strategic planning as the rational analysis of the opportunities offered by an environment, of the strong and weak points of a company, and of the selection of a strategic model that must satisfy, in the best way possible, the objectives of the company; later, sallenave (1994) stated that strategic planning must include a process by which the leaders order their objectives and their actions over time. martínez and milla (2005) defined planning or strategic planning as the process through which the vision and mission of the company is declared, the internal and external situations are analyzed, the general objectives are established, and the strategies and strategic plans needed to meet said objectives are formulated. based on the concepts developed by various authors, one can determine that among the principal characteristics of strategic planning, the fulfillment of strategic plans at an organizational level is seen, considered the global focus of the organization. for goodstein (2005), a strategic plan is a document that synthesizes, on an economic-financial, strategic, and organizational level, the current and future positioning of the organization. as with all planning, strategic planning is mobile and flexible and must be analyzed at certain intervals to make necessary changes, for which an evaluation plan of results must be implemented. finally, it can be said that, for this study in particular, strategic planning constitutes an anticipatory and decisive method for the management that the el cairo farm must have, based on the current situational analysis of the environment that implicated the participation of all the actors involved, both internally and externally, in order to guarantee an improvement in its operation and achievement of its objectives. based on the reviewed literature of the concepts and models of strategic planning and the knowledge of the relevant operational aspects of the el cairo farm, it became apparent what were the more important factors that affect the trajectory of the farm in its fulfillment of mission objectives that comprise its role as a public entity of research, continuing education, and teaching. the present study aimed to design a strategic management plan for the farm, based primarily on a situational diagnosis and secondly on strategies at the financial, organizational, marketing, production, and evaluation levels for an operational period of five years, focusing efforts on the achievement of the mission objectives proposed with its creation. methodology and research process the object of this research was the experimental and academic farm: el cairo, located at the orinoquía branch of the universidad nacional de colombia in the municipality of arauca (colombia). the development of the research was carried out in two stages: the first stage was exploratory and was used to obtain primary and secondary information needed for carrying out a situational diagnosis of the farm; the second stage was centered on the analysis of the information and formulation of a strategic management plan. semi-structured surveys and interviews were used with various actors involved at distinct stages of the farms operations (administrative, functionaries, operations, and interns) in order to collect information. in order to use forms as information collection instruments, the online system “encuestáfácil.com” was used to facilitate access for the interns and directors of the farm that were located in other regions of the country. the survey information of a quantitative nature was analyzed using tables and graphs from microsoft excel®. in order to organize the information, the audio of each interview was transcribed and digitized for later analysis. this information allowed for the definition of the operational weaknesses, opportunities, and threats, generating information for the construction of a strengths-weaknessesopportunitiesand threats matrix (swot), a internal capacity profile (icp) and an environment threats and opportunities profile (etop), following the methodology developed by téllez and cubillos (2004). using the secondary information and direct observation, an analysis of the financial situation was constructed, as well as of the internal operations and of the organization, generating a diagnosis of the current situation on the farm. with the documents and the interview information, a manual of the functions and procedures were created for each of the activities carried out on the farm. based on the theoretical models of sallenave (1994), goodstein et al. (2005), and rodríguez (2002) and placing emphasis on the integral model of strategic management of david (2008), a strategic management plan with five components was formulated: financial plan, organization 140 agron. colomb. 32(1) 2014 and structure plan, production plan, marketing plan, and management plan. taking into account the theoretical information and using the guidelines of the manual of the management indicators of the better management system (manual de indicadores de gestión del sistema mejor gestión [simege]) of the universidad nacional de colombia, indicators were constructed and formulated for the future evaluation of the management and development of the activities on the farm. analysis and discussion of the results situational diagnosis of the farm the compiled information formed part of the operational register of the orinoquía branch of the universidad nacional, with data just for the year 2012. based on the information consulted on the financial level, the following aspects were noted: although it is not the goal of the farm to generate a profit, the system results in a negative value because the revenue is very low in comparison with the operational costs and, therefore, in a non-profitable system. tab. 1 presents some financial aspects of the el cairo farm. table 1. financial aspects of the el cairo farm. financial aspect value, colombian pesos (cop) total revenue for 2012 $ 27,060,760 total costs for 2012 $144,114,798 cost/benefit ratio 0.19 profitability of the system -81% source: posada (2012). the benefits or values that could be derived from research and teaching should be noted; they are difficult to quantify because, currently, these processes are practically nonexistent at the branch and research projects directly related to the farm are not being developed. from the administrative structural analysis of the farm, it is evident that the administrative management is carried out in a bureaucratic manner and there is not a clear delegation of labor among the employees. another aspect identified during the research dealt with the management of the farm, which depended directly on the management of the branch. for the areas of research and teaching, support programs that reinforce other aspects are lacking (there only exists a research project in yuca for master students of the bogotá branch); that is to say, the research that has been carried out was done so through academic practicals and there is a lack of ties with external entities for the development of joint projects for the benefit of the region. in terms of production management, the el cairo farm, as a place for agricultural production, generates products that are only sold on the farm because there is not a unit specifically dedicated to the marketing of the products (passion fruit, cucumber, papaya, cachama, eggs, raw milk). the processes are geared towards production without planning or control of the costs and the revenue reflects a negative profit. a study carried out by posada (2012) indicated that the current mission, administrative, and financial management of the farm is not well defined and the operations are difficult due to a lack of documented evidence and of clear instructions for registering cost and revenue; this author concluded by saying:…”on the experimental and academic farm: “el cairo” of the universidad nacional de colombia, orinoquía branch, subsystems that have objectives of teaching and experimentation were not observed. productive subsystems with incipient technical development were seen, without registers of production, control or accounting. it is recommended that the farm implement good agricultural management practices as well as training for the personnel responsible for the administration of the farm for a general accountability system of the university branch. it is recommended that, in terms of administration and accounting, each production subsystem be conducted in a separate manner and with a strict control of activities and resources…” the general perception of those that are linked in some manner to the farm according to the survey is that 70% believe that services are provided on a regular basis, with 20% indicating they are good and 10% indicating that they are deficient; these perceptions are based on opinions as well as the academic training and the professional experience in the management and operation of the farm and systems of agricultural production on the part of those surveyed, who indicated the lack of a adequate management model. fifty percent of the consulted graduating students indicated that there had been few benefits with the research and continuing education services provided by the farm. a reoccurring topic within the development of research (65% of those surveyed) was the need for the el cairo farm to create a pilot research center at the regional level in order to improve the technical conditions of the local agricultural sector. 141nieves, bermudez, and rodríguez: proposal for a strategic management plan for experimental agricultural and academic farm “el cairo” of arauca strategic management plan based on the development policies, the mission objectives and the vision of the universidad nacional de colombia, this research proposes an organizational structure for the el cairo farm of the orinoquía branch that is based on five basic principles of the global development plan of the universidad nacional: unity, transparency, cooperation, efficiency and sustainable management. mission: the el cairo farm should articulate its institutional mission of teaching, research and continuing education with the universidad nacional de colombia, orinoquía branch, through the practical application of academic and research results for the agricultural sector that are developed there. the “el cairo” farm should facilitate the inclusion of the universidad in the region through the transference of production projects to the rural and urban populations in order to support agricultural and environmental development in orinoquía. vision: the el cairo farm plans to become a center for research and training that is linked to the universidad nacional de colombia, orinoquía branch, for progress in and sustainable development for the local agricultural sector, with the goal of being a reference model at the production, environmental, and human developmental levels for orinoquía by 2017. in accordance with the new mission and vision of the farm, a series of objectives was formulated that will have a 5-year evaluation period and that will continue to be determined: • strengthen the farm area for the development of teaching, research, and continuing education activities. • provide support for the processes of teaching, research, and continuing education through the development of sustainable production programs that serve as regional models of production. • facilitate interdisciplinary projects by linking the university community of the orinoquía branch. • create and maintain a work team that is suitable, efficient, and committed to the new organizational model of the farm. • design a strategy that allows the farm to impart knowledge to the urban community as an organization that is committed to the agricultural development of orinoquía. action plan and strategy formulation it is important to note that, within the development of the management plan that this study proposed, it is vital for the orinoquía branch to make the farm a part of its structure and make it a productive branch not only through production projects but also through research and scientific production to meet part of the operational costs of the branch that include resources for the development of these processes as an active part of the university. as a component of the development of the long-term production plan, it is necessary to carry out an analysis of the investments that must be made in the future in order to invigorate the productive processes for the production and transformation of derivative milk products, such as yogurt and kumis. in developing a new operational plan for the el cairo farm, financial strategies must be carried out that will interrelate all the complied information through the use of accounting reports. for which, lópez (2001) indicated that the evaluation of the entire project must establish what is the equilibrium point, where a production activity has an exact point where the associated costs of the operation will be covered by the sale of the products or services of the organization. table 2 presents the current state of the distinct subsystems of the farm. table 2. subsystem components of the farm. social subsystem technical livestock biological subsystem technical agricultural biological subsystem farm director: agronomic engineer. farm coordinator: agronomic engineer. secretary field hands (4) intern: agronomic engineer or zootechnician bovine: dual-purpose livestock exploitation (meat-milk), cebuina breed, 23 animals. horses: 7 mares, 1 stud, 1 donkey. poultry: 400 laying hens, lohmann brown breed. fish: 6,000 fry distributed in 7 tanks. foul: ducks, chicks, and turkeys (45). cultivation of fruit, vegetables, and forage, area of 33.45 ha. fruits: papaya, cacao, plantains and passion fruit. vegetables: squash, cucumber, melon, tomato. forage: bore, sugar cane, king grass. pasture: native pasture, brachiaria humidicola. proposed organizational structure one of the critical aspects identified in the diagnostic stage was the uncertainty of the personnel that works on the farm in terms of the directives and functions that each must perform due to the fact that the labor is assigned in an improvised manner and there is a lack of training. another aspect related to human resources is the need to implement incentive programs for the cattle and agricultural production so that the employees will feel motivated within the organization and develop skills that will help increase productivity. 142 agron. colomb. 32(1) 2014 the inclusion of workers in research projects will allow the employees to not only complete their tasks but also to be constantly trained for the labor they perform in accordance with the technological needs of the sector, thereby helping the farm to maintain its educative function. one of the principal objectives of the management plan being formulated is to maintain organizational efficiency in order to reach the target goals, which makes it necessary to maintain an internal organizational system adapted to the context in which the labor is being preformed. in order to improve this administrative efficiency, it is proposed that the system of better management (sistema de mejor gestión [simege]) of the universidad nacional de colombia be implemented on the farm, establishing management policies and the use of resources for the strengthening of the administrative management and for improving the competiveness of the farm. this management system requires a commitment on the part of the directors, both of the farm and the branch. the application of policies for the administration of human resources will allow for improved work performance and, therefore, make it necessary to constantly promote, apply, maintain, and evaluate the goals that are set. therefore, the design of training strategies for the personnel is key to maintaining the maximum motivation. taking into account the current conditions and need of the farm, fig. 1 illustrates the organizational scheme of the el cairo farm, conserving the current human resources and establishing a new organizational form. it is clear that the changes that can be made on the farm are dependent on the internal operational policies of the universidad nacional, orinoquía branch, and on the decisions that are made for its operations by the comité académico administrativo. production plan the production plan derived from this research has two components: one is a short-term plan and the other is a long-term plan, suggested based on recognizing the productive trajectory of the farm and the identification of the weaknesses, strengths and potentials for agroindustrial production. in the agricultural production component, three productive systems are notable, which have obtained satisfactory economic results and that have substantially contributed to the generation of farm resources. these three systems are passion fruit, papaya, and cucumbers. the production of passion fruit on the farm takes place seven months after sowing, achieving weekly harvests over periods that have lasted 18 months. with respect to said results, there is a possibility of increasing the cultivation area with tilling in order to maintain a permanent offering and implement figure 1. organizational chart of the proposed structure for the el cairo farm. branch directors academic administrative committe farm director administrative assistant production programs academic project agricultural production livestock production teaching fruits and vegetables pasture and forage bovine and horses foul and fish branch teacher research student intern continuing education auxiliary field (1) auxiliary field (2) auxiliary field (3) auxiliary field (4) 143nieves, bermudez, and rodríguez: proposal for a strategic management plan for experimental agricultural and academic farm “el cairo” of arauca marketing and selling plans with a minimum of two times per week, offering fresh, high-quality fruit. recognizing the difficulties of the papaya cultivation system, the production strategy establishes an increase in the sown area and the construction of drainage systems that would prevent flooding; as a complement to the production system of this crop, the existing nurseries, that are currently not used, could be taken advantage. the idea is to take advantage of the existing infrastructure without creating additional costs. another system that is considered to be of vital importance to the production level is that of pastures and forage. until now, a silvopastural system that guarantees a permanent supply of feed year-round has not been established on the farm. it is necessary with respect to the development of a research program to provide such a system for pastures, which demonstrate better condition with respect to yield and adaptability to the region. at the livestock production level, better results have been obtained in regards to sale volumes in the production systems of eggs, cachama, and raw milk. for the production of eggs, maintaining the current production system is proposed but in a more intense manner; that is to say, increase the number of hens to fully exploit the production that is found in the spaces that are large enough to increase the animal density in the chicken houses. the cachama production system is a favored system on the farm because it contains experience at the production level of several years and includes a system of natural and artificial tanks that, given the production knowledge, are being underexploited and valuable space is going unused. for the bovine production system, it is proposed that, during the first three years and with a staggered method, the current breeding stock be changed through sales or exchanges for milk producing breeding stock in which the heifers comprise more than 90% of the total animals on the farm. understanding that agricultural production success is based on three aspects: genetics, nutrition, and environment (téllez and cubillos, 2002), a long-term production plan would require the internal strengthening of the farm in order to establish the possibility of advancing towards the production of lactose derivatives. marketing plan given that the current commercialization is improvised and incipient, there is a need to generate a structured commercialization scheme with established distribution channels. clearly, it is not the goal of the farm to generate money, so there must be an emphasis on constructing a self-sustaining development model in which part of the operational costs are derived from the commercialization of the products obtained from the research and productive projects. the new marketing plan of the el cairo farm contemplates as its first objective reinforcing the corporate image of the farm; that is to say, an image must be generated that will allow for the identification and recognition of the farm within society and that ,at the same time, provides information about its services and products. therefore, the creation of publicity material such as videos, pamphlets, and an internet portal with commercial and productive information about the farm is essential. with the information supplied by the farm directors, five products were identified that, in the long-term, have been commercialized on a regular basis, generating revenue that has proven to be advantageous for the low-scale producers of the region; these products are: eggs, raw milk, cachama, passion fruit, and papaya. one of the marketing strategies that were suggested as a first step was the search for clients with which it would be possible to establish contracts that, in the future, would guarantee permanent production and the positioning of the farm as a high-potential provider of agricultural products, offering its products in supermarkets, restaurants and entities that have formed contracts that guarantee continuous production with the quality standards required by the market. the institutional mission of the el cairo farm has always included being a developmental model at the technical, administrative, and productive levels, which is why the developmental model of el cairo could be considered as contributing to the improvement of the standard of living in the region. management plan in organizations like the el cairo farm, the quality of the management is manifested in the formulation and establishment of proposals that contribute to the improvement of the processes and achievement of mission objectives, fulfilling harmonic articulation between the superior (the branch) and the productive organization (the farm). derived from this research, a proposed strategic management has been formulated in which a higher awareness of 144 agron. colomb. 32(1) 2014 the threats was seen and with advancement towards the formulation of strategies that promote higher competiveness and dynamics in the development of the processes; likewise, more strengthening was proposed in regards to the structure of human resources to generate higher productivity and change in regards to the degree of ownership of the farm workers. it is necessary to clarify that the implementation of the strategic management system constitutes a new management proposal for the start of implementing a management system that has demonstrated effectiveness in institutional strengthening for agro-livestock companies. after carrying out the situational analysis of the farm, some of the elements that were formulated for the construction of a new management scheme for the el cairo farm can be summarized in the following aspects. in order to achieve the mission objectives, it is necessary to create a new organizational structure that is more flexible to changes and, in which, the articulation of the farm with the branch is guaranteed: recognize that the el cairo farm is a fundamental component of the strengthening of the teaching and research processes that are developed at the branch. there must be advancement towards the creation of a new focus on human resource training and education on the el cairo farm, with a view towards incentivizing teamwork and a sense of ownership. the new management of the el cairo farm must implement a style with the ability to react quickly in decision-making in order to improve competitiveness. at the production level, projects that have demonstrated success must be strengthened, with their continuation as a goal. in the long-term, it is pertinent that the farm search for new alternatives for productive growth, generating products differentiated by quality, with characteristics of innovation and environmental sustainability. the new management of the el cairo farm must also be concerned with creating a place for self-criticism that results in actions that improve the efficiency conditions, not only within the economic confines but also in the social, research and continuing education levels. management indicators the competitiveness of an organization is related to a management plan that is based on a situational diagnosis that allows for the formulation of corporate strategies that necessarily require a system of evaluation for measuring impact and effectiveness. management indicators are considered to be vital signals of an organization and their continuous monitoring helps to spot weak points, make decisions opportunely and adopt corrective measures, thereby controlling the evolution, over time, of the principal variables and processes (beltrán, 2003). based on the policies of the simege that governs the universidad nacional de colombia, the management indices form a fundamental complement to planning, verification and management. taking into account the objectives and strategies suggested by the strategic plan for the el cairo farm and based on the methodological considerations of the manual de indicadores of the process of the simege and the methodology proposed by beltrán (2003), four management indicators are suggested that could contribute to the evaluation of the results of the plan derived from this research. sales growth indicator. this indicator is used to evaluate and control the sale of products from the productive projects; with this indicator, the growth percentage was analyzed for farm sales over a period comprised of the three years prior to the new operational scheme. growth of clients or service users indicator. this indicator will constitute a tool for the evaluation of the regional projection of the farm, reflected in the growth rate of clients and service users and as a result of the implementation of the marketing plan. based on the nature and the mission objectives of the el cairo farm, it must be pointed out that the growth of clients indicator could be applied not only for the measurement of the growth in sales of the products derived from the productive projects but also to the requests for internships and/or research projects carried out by students of the universidad nacional de colombia. production rate indicator. this indicator will allow for the evaluation of production growth on the farm, measuring the quantity of products that are generated in each of the productive systems, focusing on those that have been indicated as having potential (eggs, milk, cachama, passion fruit and papaya). this indicator could be applied to the measurement of the scientific production derived from the academic component and the research carried out on the farm, and likewise from 145nieves, bermudez, and rodríguez: proposal for a strategic management plan for experimental agricultural and academic farm “el cairo” of arauca the continuing education activities (classes, workshops, discussions training). quantity of training hours indicator. this indicator was made to analyze the training hours provided to the employees of the farm and to evaluate every six months for a minimum period of three years. this indicator constitutes an important aspect because one of the strengthening strategies that it established was the goal of consolidating a human resources plan, with a sense of ownership and constant training. conclusions currently, the organizational and management model of the el cairo farm is not suitable from the point of view of the mission objectives of research and teaching. from the financial point of view, basic information elements that would allow for the determination of profitability on the farm do not exist because accounting information and tools for the evaluation of aspects of vital importance to the financial level are lacking. it is pertinent to search for and formulate strategies at the management level that would allow for the flow of the dividends that the farm currently generates through its productive projects, reinvesting them in technology for the production processes. the goal at the administrative level is to promote and generate measures that would allow for taking control of the research and generate, in a joint effort with the university, research agendas that would allow for integration with local and regional entities in order to meet the needs of the agricultural sector of this zone. within the guidelines that were determined for the fulfillment of the mission objectives of the el cairo farm, the articulation of the farm as a structural part with the orinoquía branch was established in order to frame itself within the future operational policies of the branch as contemplated in the global institutional development plan (plan global de desarrollo institucional). literature cited ansoff, h.i., r.l. hayes, and r.p. declerck. 1993. el planteamiento estratégico. nueva tendencia de la administración. 2nd ed. editorial trillas, mexico df. beltrán, j. 2003. indicadores de gestión. herramientas para lograr competitividad. 2nd ed. 3r editores. medellin, colombia. david, f. 2003. conceptos de administración estratégica. 9th ed. pearson prentice hall, mexico df. david, f. 2008. conceptos de administración estratégica. 11th ed. pearson prentice hall, mexico df. drucker, p. 1993. managin in turbulen times. harpercollins publisher, new york, ny. goodstein, l., t. nolan, and w. pfeiffer. 2005. planeación estratégica aplicada. mc graw hill, méxico df. lópez, m. 2001. proyectos agropecuarios. teoría y casos prácticos. produmedios, bogota. lugo, m. 2005. proyecto fortalecimiento de las sedes de presencia nacional, sede arauca. universidad nacional de colombia, arauca, colombia. martínez, d. and a. milla 2005. la elaboración de un plan estratégico y su implantación a través del cuadro de mando integral. ediciones díaz de santos, madrid. posada, c. 2012. evaluación productiva y financiera de la granja académica y experimental agropecuaria el cairo de la universidad nacional de colombia, arauca, colombia 2012. universidad nacional de colombia, arauca, colombia. rodríguez, l. 2002. gestión moderna de agroempresas. universidad nacional de colombia, bogota. sallenave, j. 1994. la gerencia integral. norma, bogota. téllez, g. and a. cubillos. 2002. capacitación en gestión para empresarios ganaderos. mejoramiento continuo y proyectos empresariales ganaderos. fedegan, bogota. received for publication: 25 november, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 department of civil and agricultural engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). bcastilloh@unal.edu.co 2 external consultant. bogota (colombia). agronomía colombiana 31(1), 83-88, 2013 characterization of the mechanical properties of chives (allium schoenoprasum l.) caracterización de propiedades mecánicas del cebollín (allium schoenoprasum l.) ana maría pinzón1, bernardo castillo1, and maría teresa londoño2 abstract resumen chives are aromatic herbs of the onion family and are exported by colombia. it is a perennial plant that can grow from 20 to 50 cm high. it’s leaves are cylindrical and hollow, similar to those of green onions, but with a smaller diameter (2 to 3 mm). its harvest is done manually, and sometimes the plant is damaged in this process while the collector is gripping bundles to make the cut. the rheological tests performed were: unidirectional compression, cutting, bending and traction of bunches of leaves, which are how this herb is handled, in order to characterize their mechanical response to the type of forces exerted on them during harvest and postharvest handling. it was found that the compression forces that begin to cause unrecoverable damage or deformations are really small, approximately 1 n. the cutting force needed to rip the bundle at harvest is 35 n on average. the mechanical behavior of the leaves of chives corresponds to a viscoelastic, anisotropic and highly variable material. el cebollín es una hierba aromática de importancia entre las exportadas por colombia. es una planta perenne, que puede crecer de 20 a 50 cm de alto, sus hojas son cilíndricas y huecas, similares a las de la cebolla larga, aunque de un diámetro más pequeño (2 a 3 mm). su cosecha se realiza en forma manual, y se presenta daño al producto cuando el recolector hace presión alrededor de los manojos para efectuar el corte. se realizaron ensayos reológicos de compresión unidireccional, corte – flexión y tracción a los manojos de hojas que son las estructuras que se manipulan, a fin de caracterizar su respuesta mecánica al tipo de fuerzas que soporta en su manejo cosecha y poscosecha. se encontró que las fuerzas de compresión que inician las deformaciones irrecuperables son muy bajas, 1 n aproximadamente. la fuerza de corte para rasgar el manojo en el sitio de cosecha es de 35 n en promedio. el comportamiento mecánico de las hojas de cebollín corresponde a un material viscoelástico, anisotrópico y de muy alta variabilidad. key words: rheology, uniaxial compression, tension, harvest, postharvest, handling. palabras clave: reología, compresión unidireccional, tracción, cosecha, poscosecha, manejo. introduction the export of colombian fresh herbs has grown significantly in recent years thanks to the positioning of these products in markets such as the united states and the european community. the export of chives (allium schoenoprasum l.) from colombia comprises 8% of the total exports of herbs (bareño, 2004). chives are perennial plants that can grow to 20-50 cm tall, with purple or pink flowers; with leaves that are cylindrical and hollow, similar to those of the green onions, although of a smaller diameter (2 to 3 mm) (sanabria, 2004). its phenological development, from the time of planting to flowering, takes about 60 d. according to escalante and soriano (2008), the first cut is made 45 d after planting, when the plant has about 4-5 leaves and an average height of 25 cm. then, the following cuts (commercial cuts) are made within 30 d, before flowering; the plants should have a height between 30-35 cm. the harvest is done when the product is turgid and the stomata have not fully opened. it is manual and is done with scissors or knives; during harvest, bruises are common and lead to quick decay of the chives if a quick cooling is not applied. plant products are subject to mechanical loads of various kinds during harvesting and handling, transport, packaging and storage steps, which can cause significant damage and losses (mohsenin, 1986; ciro et al., 2005; singh and reddy, 2006; ospina et al., 2007). in particular, the damage in the harvest of chives occurs when collectors grip the bundles to make the cut. understanding the response of biological materials to applied loads requires knowledge of their mechanical 84 agron. colomb. 31(1) 2013 properties, in plainer terms, it is essential to study the rheological behavior; in addition, the mechanical behavior is one expression of a broader term of quality of fruits and vegetables, that is, the texture (szczesniak, 2002; newman et al., 2005; peleg, 2006; bentini et al., 2009). in general, the mechanical behavior of any material, including organic material, can be established from a relationship of force vs. deformation for different modes of applying the load (traction, compression, bending, shear, torsion) which can identify, along with a maximum force, parameters such as bioyield point, the point of rupture or fracture in material tissues and the slope of this functional relationship in different ranges of the same relationship (stiffness or modulus of deformability) relating the amount of deformation under an applied force according to whether the material behaves like an elastic solid, a viscous liquid or mixture of the two and, in general, with large plastic deformations (peleg, 1987, 2006; steffe, 1996; buitrago et al., 2004; singh and reddy, 2006; aviara et al., 2007). the mechanical response of biological materials is influenced by the anatomy of plant tissues, particularly the size of the cells, their shapes and packaging, by the thickness and strength of the cell walls and by the mechanisms of cell adhesion together with the state of turgescence of the cells (chanliaud et al., 2002; waldron et al., 2003; zdunek and umeda, 2006; oey et al., 2007; van zeebroeck et al., 2007; toivonen and brummell, 2008). the rheology of fruits and some vegetables has been studied extensively; onion (sagsoz and alayunt, 2001), lettuce (toole et al., 2000; newman et al., 2005; martín-diana et al., 2006), peppers (castro et al., 2007), carrot (ormerod et al., 2004; rastogi et al., 2008), celery (raffo et al., 2006), pumpkin (mayor et al., 2007), cucumber (kohyama et al., 2009), potato (buitrago et al., 2004; sadowskaa et al., 2008; bentini et al., 2009) and tomato (van linden, 2007; arazuri et al., 2007; van linden et al., 2008; li et al., 2010). however, studies on the mechanical properties of herbs are scarce. we found, in particular, references to the mechanical properties in tensile and shear tests of some grasses, wright and illius (1995) or leaves of various plants (lucas and pereira, 1990; lucas et al., 1991; choong et al., 1992; king and vincent, 1996; aranwela et al., 1999; read and sanson, 2003), for the latter, niklas (1999) made an interesting review of the mechanical behavior of foliages. all these studies related to the mechanical properties of herbs tried to find an explanation of rheological behavior as a function of the tissue characteristics and component cells of leaves, stems and petioles (waldron et al., 2003). the aim of this study was to determine the mechanical properties in compression, tension, shear and bending of freshly collected bundles (sets of sold leaves) of chives (a. schoenoprasum) that will receive further handling in the packaging and marketing process. materials and methods plant material the chives used for the rheology testing were harvested in the greenhouses of the faculty of agronomy of the universidad nacional de colombia; the trials were conducted over a period of less than 5 h after collection. it is usual in commercial crops for the collector to grip about 20 leaves during cutting and deposit them in the containers for transport. in addition, there are 42 g of leaves in commercial packages of chives. these amounts of plant material were used in the tests mentioned below. rheological testing we used a texture analyzer, stable micro systems® ta.xt plus (godalming, uk). the following tests were carried out: unidirectional compression of bundles of 20 leaves: prepared and tested 50 bundles randomly, each of 20 leaves, with a cylindrical probe of 75 mm in diameter at a feed rate of 2 mm s-1. unidirectional compression of bundles of 42 g: prepared and tested 50 bundles randomly, each of 42 g, with a cylindrical probe of 75 mm in diameter at a feed rate of 2 mm s-1. cutting and bending bunches of 20 leaves and one leaf: 50 bundles were prepared, each of 20 leaves, and tested with a wedge-shaped fracture probe, with a forward speed of 10 mm s-1. finally, traction of one leaf: 14 trials were performed, with special devices for gripping the leaf at a tensile speed of 2 mm s-1. in all the tests, a force time curve (with strain measurement) was determined for each of the 50 bundles used in the first three test classes and 14 leaves in the last test (sample size). for the first two and the last test, the measured deflection was converted to a hencky strain from an increase or decrease in the size of the sample δl (distance traveled by the probe in compression or by grippers in traction) and the initial height of the sample l, with the following expressions, for traction and compression, respectively: ε = ln [1+ δl] l (1) ε = ln [1 δl] l (2) for both compression trials, compression force hencky strain graphs were analyzed considering their shape with 85pinzón, castillo, and londoño: characterization of the mechanical properties of chives (allium schoenoprasum l.) continuous increase of concavity up to a maximum without breaking; a typical strain was selected in which the force/ deflection ratio was kept straight and considered, then the initiation of the final damage to the bunch of leaves; for this purpose, force and deformation increases were obtained in each texturometer reading, subsequently, the relationship between the increase of the force and the corresponding deformation was obtained to attain the slope of the graph at each point. these tests achieved the end without rupture, under a certain deformation limit by the movement of the compression tool. moreover, for shear-bending tests and traction on one leaf, the average maximum force and the actual deformations at break (the latter only in the tensile test) were determined. the shear bending test in bundles of 20 leaves (at the bottom) was the best simulation of the effect of cutting scissors at the time of harvest. in the tensile test of one leaf, there was an approximation to the effect that may result, for each blade, from the operator immediately before cutting. for each parameter selected as characteristic of the above tests and resulting curves, mean values and their standard deviation were determined. results and discussion the functional relationships (force hencky strain) obtained for a loading compression mode of bundles of 20 leaves and 42 g can be seen in figs. 1 and 2, respectively. these relationships are exponential or potential with upward concavity, i.e. with an increasing continuous slope, which, taking into account that the deformation is corrected, indicates that this material is compressible (peleg, 1987); that, in bunches, there is a rearrangement of leaves and on each leaf there may be a reorganization of tissues and changes in the cell packaging, possibly with the start of water flow inside them. the elastic linear portion is small and unclear, so that the above described procedure was used to identify the values of force and deformation at which this behavior occurs. in tab. 1, it is verified that bundles that are handled at harvest and in stacking boxes, with forces that are very small already have deformations that are significant. for comparison, the maximum forces when suspended of compression tests are also shown in tab. 1. while compression forces of the bunches tend to increase considerably in the range of unrecoverable deformations, there is a need to identify at any time the type of damage to the internal structures of the leaves of chives for each force level achieved, to avoid the rupture force value of the bundles. in particular, at the time of cutting of bundles of 20 leaves, the collector has on this bunch a clamping force of unknown magnitude, but the typical values (wells and greig, 2001; mcgorry, 2001; edgren et al., 2004; welcome et al., 2004; koley et al., 2009; dewangan et al., 2010) mean these forces may vary between 50 and 300 n and are above the final test values (fig. 1) when the hencky strain reached 70%, which brings to mind that the forces applied to the bunch in cutting it will produce high plastic deformations that should cause damage to the internal structures of the leaves of the chives. in the case of bundles of 42 g, the stacking contact forces should not exceed 1 n, otherwise t plastic deformation of these bundles will occur, although they can withstand loads of about 40 n (fig. 2 and tab. 1), but at the risk of incurring large deformations with damage not yet quantified. moreover, fig. 3 shows the variation of the shear force and bending of a bundle of 20 leaves over time. a first maximum cutting force corresponding to the nearest leaf to the cutting element is achieved, then, it falls instantaneously to grow again after cutting the next leaf of the bundle and so on. it should be noted that there is a reinforcing effect of the other leaves of the bunch, when analyzing the maximum value recorded for a single leaf in fig. 4. from the values presented in tab. 1, in this respect, it can be inferred that the force that must be exercised by the collector to cut the bunch is about 40 n, a normal value for this type of hand action. this value is very similar to that found in a cut test of ten celery petioles reported by raffo et al. (2006), however the tests were performed with different probes and test type: one of shear and another shear-bending. it should be noted that, according to the statement by aranwela et al., (1999) and niklas (1999), determination of the fracture characteristics in this type of biomaterial is complex; the magnitudes of the forces are relatively small, the leaves are composite materials, the laminar tissues and veins have a variable proportion of cellulose, hemicellulose, lignin, pectin, etc., and, like the majority of biological materials, are anisotropic and viscoelastic and also depend on the size of biological structures in the test samples. in fig. 5, a typical curve for the tension force of one leaf of chives is shown. it has a downwardly concave curve characteristic of a material that supports considerable structural disintegration. tab. 1 reports the average value of tension rupture force, 4.5 n, similar to the values for five different types of grasses reported by wright and illius (1995), who attributed the amounts of structural tissue, particularly sclerenchyma, to the tensile characteristics of these grass leaves, which are in agreement with king and 86 agron. colomb. 31(1) 2013 table 1. maximum elastic and test force in mechanical tests of compression and maximum rupture force in shear-bending and tension testing in chives. test type maximum force in elastic zone and maximum force test (n)* hencky strain at maximum force in elastic zone* and test compression in bundles of 20 leaves 0.70±0.30 17.08±9.64 0.158±0.091 0.693 compression in 42 g bundles 0.97±0.25 39.79±7.28 0.189±0.056 0.955 rupture force (n)* hencky strain at rupture force* shear and bending in one leaf 3.99±1.21 na** shear and bending in bundles of 20 leaves 35.81±9.42 na** tension in one leaf 4.53±1.78 0.079±0.017 * the values presented are means ± standard deviation. ** not applicable. figure 1. typical curve for force hencky deformation for unidirectional compression test in bundles of 20 leaves of chives. 0 5 10 15 20 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 fo rc e ( n ) hencky deformation 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 fo rc e ( n ) hencky deformation 0 10 30 40 50 20 0 1 2 3 4 5 fo rc e ( n ) test time (s) 0 2 6 8 10 4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 fo rc e ( n ) test time (s) 0 1 3 4 2 0 2 4 6 8 10 fo rc e ( n ) test time (s) figure 2. typical curve for force hencky deformation for unidirectional compression test in bundles of 42 g of chives. figure 3. typical curve for force -time for shear and bending test in the base of bundles of 20 leaves of chives. figure 4. typical curve for force time for shear bending test in one leaf of chives. figure 5. typical curve for force hencky deformation for a unidirectional compression test in one leaf of chives. 87pinzón, castillo, and londoño: characterization of the mechanical properties of chives (allium schoenoprasum l.) vincent (1996) and luke et al. (1991) although the latter added vascular tissue properties. when the operator applies a bending load to perform cutting, the resulting tension force in the outer leaves must not exceed 4.5 n. in summary, this plant, like most biological materials including vegetables, behaves like a nonlinear viscoelastic material, which, according to the above by peleg (2006), when subjected to large deformations may suffer very important internal structural changes. moreover, according to the values reported in tab. 1, all tests show high variability reflected in coefficients of variation between 20 and 60%. at the time of collection of chives, the operator must manipulate bunches of leaves carefully, however, a study on the damage that occurs in the leaves, once it reaches full range of plastic deformation is recommended, as the operator will surely apply a force equal to or greater than that of this range. the same advice holds for stacking bundles in containers or boxes. finally, it is necessary to consider that the values mentioned here do not refer to dynamic loading or impact. conclusions chive leaves, when subjected to quasi-static loads, behave as a viscoelastic material with high variability in the anisotropic properties. the compressive forces withstood by the bundles of leaves in the elastic range are very low and irrecoverable; high deformations occur at the level of typical handling forces. the forces supported by the bunches of leaves in shear-bending, up to a break, are relatively low, on the order of 35 n; a magnitude easily achieved by any operator with a common cutting device. literature cited aranwela, n., g. sanson, and j. read. 1999. methods of assessing leaf-fracture properties. new phytol. 144, 369-393. arazuri, s., c. jarén, j.i. arana, and j.j. pérez de ciriza. 2007. influence of mechanical harvest on the physical properties of processing tomato (lycopersicon esculentum mill.). j. food eng. 80, 190-198. aviara, n.a., s.k. shittu, and m.a. haque. 2007. physical properties of guna fruits relevant in bulk handling and mechanical processing. int. agrophys. 21, 7-16. bareño, r.p. 2004. hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. memorias curso de extensión proyecto hierbas aromáticas, universidad nacional de colombia, bogota. bentini, m., c. caprara, and r. martelli. 2009. physico-mechanical properties of potato tubers during cold storage. biosyst. eng. 104, 25-32. buitrago, g.v., a.p. lópez, a.p. coronado, and f.l. osorno. 2004. determinación de las características físicas y propiedades mecánicas de papa cultivada en colombia. ver. bras. eng. agric. amb. 8(1), 102-110. castro, s.m., a. van loey, j.a. saraiva, c. smout, and m. hendrickx. 2007. effect of temperature, pressure and calcium soaking pre-treatments and pressure shift freezing on the texture and texture evolution of frozen green bell peppers (capsicum annuum). eur. food res. technol. 226, 33-43. chanliaud, e., k.m. burrows, g. jeronimidis, and m.j. gidley. 2002. mechanical properties of primary plant cell wall analogues. planta 215, 989-996. choong, m.f., p.w. lucas, j.s. yong, b. pereira, h.t.w. tan, and i.m. turner. 1992. leaf fracture toughness and sclerophylly: their correlations and ecological implications. new phytol. 121(4), 597-610. ciro, h.j., d.l. vahos, and c.j. márquez. 2005. estudio experimental de la fuerza de fractura en frutas tropicales: el tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt). dyna 72(146), 55-64. dewangan, k.n., g. gogoi, c. owary, and d.u. gorate. 2010. isometric muscle strength of male agricultural workers of india and the design of tractor controls. int. j. ind. ergonom. 40, 484-491. edgren, c.s. 2004. grip force vectors for varying handle diameters and hand sizes. hum. factors. 46(2), 244-251. escalante, j. and o. soriano. 2008. determinación de las fases de desarrollo fenológico de cebollín (allium schoenoprasum) mediante la escala bbch y la técnica grados dia de crecimiento (gdc). faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. king, m.j. and j.f.v. vincent. 1996. static and dynamic fracture properties of the leaf of new zealand flax phormiumte nax (phormiaceae: monocotyledones). p. biol. sci. 263(1370), 521-527. kohyama, k., a. nagataa, y. tamakib, and n. sakurai. 2009. comparison of human-bite and instrument puncture tests of cucumber texture. postharv. biol. tec. 52, 243-246. koley, s., n. kaur, and j.s. sandhu. 2009. a study on hand grip strength in female labourers of jalandhar, punjab, india. j. life sci. 1(1), 57-62. li, z., p. li, and j. liu. 2010. effect of tomato internal structure on its mechanical properties and degree of mechanical damage. afr. j. biotechnol. 9(12), 1816-1826. lucas, p.w. and b. pereira. 1990. estimation of the fracture toughness of leaves. funct. ecol. 4(6), 819-822. lucas, p.w., m.f. choong, h.t.w. tan, i.m. turner, and a.j. berrick. 1991. the fracture toughness of the leaf of the dicotyledon calophyllum inophyllum l. (guttiferae). philos. t. roy. soc. b. 334(1269), 95-106. martín-diana, a.b., d. rico, j. frías, g.t.m. henehan, j. mulcahy, j.m. barat, and c. barry-ryan. 2006. effect of calcium lactate and heat-shock on texture in fresh-cut lettuce during storage. j. food eng. 77, 1069-1077. 88 agron. colomb. 31(1) 2013 mayor, l., r.l. cunha, and a.m. sereno. 2007. relation between mechanical properties and structural changes during osmotic dehydration of pumpkin. food res. int. 40, 448-460. mcgorry, r.w. 2001. a system for the measurement of grip forces and applied moments during hand tool use. appl. ergon. 32, 271-279. mohsenin, n. 1986. physical properties of plant and animal materials: structure, physical, characteristics and mechanical properties. gordon and breach science publishers, new york, ny. newman, j.m., h.w. hilton, s.c. clifford, and a.c. smith. 2005. the mechanical properties of lettuce: a comparison of some agronomic and postharvest effects. j. mater. sci. 40, 1101-1104. niklas, k.j. 1999. a mechanical perspective on foliage leaf form and function. research review. new phytol. (special issue: variation in leaf structure) 143(1), 19-31. oey, m.l., e. vanstreels, j. baerdemaeker, e. tijskens, h. ramon, m.l.a.t.m. hertog, and b. nicoläi. 2007. effect of turgor on micromechanical and structural properties of apple tissue: a quantitative analysis. postharv. biol. technol. 44, 240-247. ormerod, a.p., j.d. ralfs, r. jackson, j. milne, and m.j. gidley. 2004. the influence of tissue porosity on the material properties of model plant tissues. j. mater. sci. 39, 529-538. ospina, d.m., h.j. ciro, and i.d. aristizábal. 2007. determinación de la fuerza de la fractura superficial y fuerza de firmeza en frutas de lulo (solanum quitoense x solanum hirtum). rev. fac. nal. agr. medellin 60(2), 4163-4178. peleg, m. 1987. the basics of solid food rheology. pp. 3-33. in: moskowitz, h.r. (ed.). food texture: instrumental and sensory measurement. marcel dekker, new york, ny. peleg, m. 2006. on fundamental issues in texture evaluation and texturization-a view. food hydrocoll. 20, 405-414. raffo, a., f. sinésio, e. moneta, n. nardo, m. peparaio, and f. paoletti. 2006. internal quality of fresh and cold stored celery petioles described by sensory profile, chemical and instrumental measurements. eur. food res. technol. 222, 590-599. rastogi, n.k., l.t. nguyen, and v.m. balasubramaniam. 2008. effect of pretreatments on carrot texture after thermal and pressure-assisted thermal processing. j. food eng. 88, 541-547. read, j. and g.d. sanson. 2003. characterizing sclerophylly: the mechanical properties of a diverse range of leaf types. new phytol. 160, 81-99. sadowskaa, j., j. fornal, and k. zgórska. 2008. the distribution of mechanical resistance in potato tuber tissues. postharv. biol. technol. 48, 70-76. sagsoz, s. and f.n. alayunt. 2001. comparison of some methods to determine the modulus of elasticity of some onion variables. j. biol. sci. 1(9), 798-800. sanabria, b. 2004. caracterización física y fisiológica postcosecha de dos hierbas aromáticas condimentarias: cebollín (allium shoenoprasum) y orégano (origanum vulgare l.) a tres temperaturas, almacenado con y sin empaque. undergraduate thesis. faculty of engineering, universidad nacional de colombia, bogota. singh, k.k. and b.s. reddy. 2006. post-harvest physico-mechanical properties of orange peel and fruit. j. food eng. 73, 112-120. szczesniak, a.s. 2002. texture is a sensory property. food qual. prefer. 13, 215-225. steffe, j.f. 1996. rheological methods in food process engineering. freeman press, east lansing, mi. toivonen, p.m.a. and d.a. brummell. 2008. biochemical bases of appearance and texture changes in fresh-cut fruit and vegetables. review. postharv. biol. technol. 48, 1-14. toole, g.a., m.l. parker, a.c. smith, and k.w. waldron. 2000. mechanical properties of lettuce. j. mater. sci. 35, 3553-3559. van linden, v. 2007. identification of fruit parameters responsible for impact-bruising of tomatoes. ph.d. thesis. katholieke universiteit leuven, leuven. van linden, v., d.n. sila, t. duvetter, j. de baerdemaeker, and k. hendrickx. 2008. effect of mechanical impact-bruising on polygalacturonase and pectinmethylesterase activity and pectic cell wall components in tomato fruit. postharv. biol. technol. 47, 98-106. van zeebroeck, m., v. van linden, h. ramon, j. de baerdemaeker, b.m. nicolaï, and e. tijskens. 2007. impact damage of apples during transport and handling. review. postharv. biol. technol. 45, 157-167. waldron, k.w., m.l. parker, and a.c. smith. 2003. plant cell walls and food quality. compr. rev. food sci. f. 2, 101-119. welcome, d., s. rakhejab, r. donga, j.z. wua, and a.w. schoppera. 2004. an investigation on the relationship between grip, push and contact forces applied to a tool handle. int. j. ind. ergonom. 34, 507-518. wells, r. and m. greig. 2001. characterizing human hand prehensile strength by force and moment wrench. ergonomics 44(15), 1392-1402. wright, w. and a.w. illius. 1995. a comparative study of the fracture properties of five grasses. funct. ecol. 9, 269-278. zdunek, a. and m. umeda. 2006. extension and fracture of cell walls after parenchyma tissue deformation. biosyst. eng. 93(3), 269-278. received for publication: 23 july, 2014. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.44543 1 scheelea group s.a.s. chia (colombia). lgpadillat@gmail.com 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) agronomía colombiana 33(1), 84-91, 2015 assessment of wax coatings in postharvest preservation of the pea (pisum sativum l.) var. santa isabel evaluación de recubrimientos céreos de arveja (pisum sativum l.) var. santa isabel para conservación en poscosecha luis gabriel padilla t.1 and jorge humberto zurita v. (†)2 abstract resumen the ‘santa isabel’ pea is the most sown regional variety in colombia. in order to evaluate the postharvest behavior of ‘santa isabel’, an experiment was conducted that subjected fresh podded peas to different edible wax-coating treatments (taowax verduras, ceratec, ceratec wwd (without washing or disinfection), castor oil, and mineral oil) and compared them to treatments with the non-edible wax cerabrix grees or without waxing (control). the peas were stored in a growth chamber for 2 weeks at a temperature of 7±2°c and a relative humidity of 70±8%. the coating of the pods significantly decreased the loss of fresh weight in the six treatments with coatings, as compared to the control (without coatings). the wax coatings that lost less water included cerabrix grees (7.78%) and taowax verduras (10.65%), as compared to the control (37.79%). the ph of the grains generally decreased during the 14 days of storage; however, after 10 days, the peas coated with ceratec and ceratec wwd again increased the ph of the grain. furthermore, all of the coatings demonstrated a low incidence of pathogens in the pods, with the better results occurring in the non-edible cerabrix grees and the edible taowax verduras; the latter wax also had a good aroma, appearance, and color. la arveja ‘santa isabel’ es la variedad regional más sembrada en colombia. con el fin de evaluar el comportamiento poscosecha de ‘santa isabel se realizó un experimento en el cual se sometieron frutos de arveja en fresco con vaina a tratamientos de encerado con cinco recubrimientos céreos comestibles diferentes (cerabrix grees, taowax verduras, ceratec, ceratec sld (sin lavado y desinfectado), aceite de higuerilla y aceite mineral) comparado con el recubrimiento no comestible cerabrix grees y sin recubrir (testigo). se almacenaron las arvejas en una cámara de crecimiento a temperatura de 7±2°c y humedad relativa de 70±8% durante 2 semanas. el recubrimiento de las vainas disminuyó significativamente la pérdida de peso fresco en los seis tratamientos con encerado comparado con el testigo. los recubrimientos céreos que menos agua perdieron fueron cerabrix grees (7,78%) y taowax verduras (10,65%), comparado con el testigo (37,79%). el ph del grano, en general se redujo durante los 14 días del almacenamiento, sin embargo, después de los 10 días las arvejas recubiertas con ceratec y ceratec sld aumentaron de nuevo su ph del grano. además, todos los recubrimientos mostraron una menor incidencia de los patógenos sobre las vainas, con los mejores resultados para el no comestible cerabrix grees y el comestible taowax verduras, esta última cera también tenía buen aroma, apariencia y color. key words: waxing, pod, grain, weight loss, ph, aroma. palabras clave: encerado, vaina, grano, pérdida de peso, ph, aroma. introduction the pea (pisum sativum l.) is one of the more important horticultural crops in colombia. according to agronet (2014), in 2014, colombia produced 55,959 t in an area of 33,631 ha, mainly in the departments of nariño, boyaca, cundinamarca, tolima and huila. the pea is notable for its high protein content in the grains, which can reach 24% (ligarreto, 2012). the principal destination of colombian pea production is fresh consumption (duarte et al., 2006). it presents good palatability and, using the fresh, green grain, it can be frozen, rehydrated, dried, and used as a f lour, fresh pod, or peas (ligarreto, 2012). the regional variety santa isabel, chosen for this experiment, has the largest cultivated area in colombia and has 120 d till harvest for green grains, 170 d till harvest for dried grains, and an adaption range of 2,400 to 2,700 m a.s.l. (duarte et al., 2006). in addition, this pea is notable for its good commercial characteristics, such as large pods and grains, being one of the more profitable varieties for green http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.44543 85padilla t. and zurita v.: assessment of wax coatings in postharvest preservation of the pea (pisum sativum l.) var. santa isabel pods in the country, and its dried grains are characterized by round, smooth shapes and a dark cream color (ligarreto and ospina, 2009). the pea is highly perishable considering that this species was classified by kader (2002) into the group of green vegetables that has the highest respiration rate (>60 mg co2 kg-1 h-1 at 5°c) but lack a climacteric peak. when offering a safe or innocuous product, the preservation of the freshness of fruits and vegetables with the use of edible coatings is constantly gaining relevance for the market and consumers (velásquez et al., 2014). from the development stage until senescence, the leaves and fruits secrete and deposit hydrophobic cuticle waxes on the epidermis in order to prevent losses through transpiration and restrict the exchange of gases and the entrance of pathogens (schopfer and brennicke, 2006; tafolla-arellano et al., 2013). herrera (2012) considered the transpiration of a product to be the most important cause of quality loss and loss of commercial value in fresh vegetables, as seen in weight loss, less consistency, and withering, which drastically affect the appearance. harvested products are generally subjected to a process of washing and disinfection, which eliminates part of the natural wax that covers the susceptible areas during the postharvest life and protects against pathogen attacks, making it necessary to apply wax coatings as a commercial practice in order to restore the natural protection that interferes with the regulation of co2 and o2 exchange with the environment in the harvested product (gutiérrez, 2004; olivas et al., 2008; yahia et al., 2011). olivas et al. (2008) classified edible coatings as hydrocolloid compounds (polysaccharides and proteins), hydrophobic compounds (lipids and waxes), or a combination of both (coating compounds). falguera et al. (2011) noted important characteristics in edible coatings, such as a barrier that restricts the f low of gasses, a structural resistance against water and microorganisms and sensorial acceptance; however, waxes must permit the entrance of a certain quantity of o2 and exit of co2 for the aerobic respiration process (ahmad and khan, 1987) and, in addition, waxes must form an effective barrier against water vapor, avoiding weight loss through transpiration (ortolá and fito, 2001). orjuela-baquero et al. (2014) noted that the superficial wax coating of fruits and vegetables with different types of coatings generates a modified passive atmosphere around the product, favoring many characteristics for a reduction in losses of fresh weight and lower respiration rates, considering that the combination of wax coatings and storage at low temperatures produces favorable effects on the product quality and postharvest longevity. taking into account the fact that wax coatings consist of distinct compounds and application methods and that protected vegetable products are diverse, living organs, the ability of the coatings to preserve the quality of fruits and vegetables depends on the coating method, the formulation of the coating, the characteristics of the plant product and the postharvest conditions (olivas et al., 2008). as a result, this study aimed to evaluate the behavior of five different wax coating products in order to determine which coatings produced better preservation of the podded peas so that a better shelf-life can be maintained with less weight loss and a better product presentation. materials and methods santa isabel variety podded peas were used, harvested at physiological maturity during january on the scheelea farm in the municipality of chia (colombia), at 4°51’ n and 74°03’ w and 2,590 m a.s.l. with an average annual temperature of 13°c. the plant material was packed in styrofoam coolers with ice in order to reduce moisture losses and losses through respiration. after harvest, the legumes were transported to the laboratory of physiology of the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia, bogota, where an initial selection was carried out in order to prevent the preliminary and latent appearance of fungi. the 28 experimental units were weighed with a semi-analytical balance (precise to two decimal places). afterwards, the waxes were applied using the following treatments, with four replications for each one (tab. 1). the application of the coatings was carried out with the injection of polyurethane foam in order to form a protective layer on the vegetative product so that the shelf-life could be prolonged, whose function is to replace the natural wax of the vegetable that was lost in the process prior to the wax coating (tao química, 2007b) and to protect the products from microorganisms (hortitec de colombia, 2007). all of the treatments were introduced into a biotronette® mark ii (lab-line instruments, chicago, il) refrigerated plant growth chamber where they were subjected to a temperature of 7±2°c and a relative humidity of 70% (±8%) for 14 d. 86 agron. colomb. 33(1) 2015 for the physicochemical characteristics, the ph of the grains was evaluated at 5, 10 and 14 d after the start of the experiment using a beckman phi31 phmeter (beckman coulter, brea, ca) in 10 g of podded peas in each of the experimental units (two peas in a pod), which were peeled and ground in a mortar with 10 ml of distilled water. the weight loss was evaluated as a percentage between days 0 and 3, 3 and 5, 5 and 7, 7 and 10, 10 and 12, and, finally, between days 12 and 14 from the start of the experiment. the characteristics aroma, appearance, pod color, pod texture, grain maturity, and appearance of pathogens were evaluated with a value scale (tab. 2). statistical analysis the experimental unit contained 240 g of podded peas, distributed in seven treatments including the control. each treatment was repeated four times and the treatments were subjected to a completely randomized design. the ph and percentage of weight loss data were analyzed with statistical analysis system sas® version 9.1, applying anova and the statistical differences of the means were compared with the tukey method (p≤0.05). results and discussion weight loss during the experiment, there was a general tendency for gradual weight loss, naturally due to transpiration and respiration (kader, 2011). in all of the coatings, it was observed that the coated podded peas lost less weight than the peas without a coating (tab. 3), probably due to a reduction in the permeability of water vapor and of gas exchange between the plant material and the environment or surroundings (dhall, 2013). it is well-known that wax coatings on vegetable products form a barrier against water vapor, avoiding weight loss through transpiration (ortolá and fito, 2001). in all of the time intervals, the moisture loss of the coated peas was significantly lower (p≤0.05) than in the untreated pods (control) (tab. 3), observing a small loss between days 3 and 5 of storage; the pods probably tried to adapt to the new environment with a low temperature (7°c) by forming a barrier against gas exchange. after 5 d, an increase in water loss was observed, with the highest value between 7 and 10 d and a mean of 3.34%, which constantly decreased afterwards to 1.78% on 14 d. this pattern of increase and table 1. treatments, compositions and doses of the applied waxes. treatment number and wax composition dose source cerabrix grees solution of modified natural resin based on solvents, modified natural resin and ammonium hydroxide, non-edible 1 l of pure product tao química, 2007a taowax verduras solution of modified natural resin with a solubility that formed a creamy solution in water, edible 1 l of pure product tao química, 2007b ceratec, with washing and disinfecting of the peas emulsion of waxes and lipids for agricultural use, edible 500 ml of ceratec/1,500 ml of water hortitec de colombia, 2007 ceratec wwd (without washing or disinfection of the peas) edible 500 ml, pure hortitec de colombia, 2007 castor oil oily solution of ricinus communis l. with a natural, vegetative origin with a homogenous, translucent, slight viscous liquid aspect, edible (usp grade) 500 ml, pure disproalquímicos, 2007 mineral oil oily solution of a natural mineral origin fabricated with a paraffin base and a refining process using solfonation and extraction in order to eliminate sulfur, polynucleic, aromatic hydrocarbon and unsaturated compounds, edible (usp grade) 500 ml, pure químicos y cápsulas, 2007 control no wax coating table 2. value scale for the organoleptic and physical characteristics. score aroma appearance pod color pod opening grain maturity appearance of pathogens 20 very fresh excellent intense green easily opened totally green and turgid no appearance of symptoms 15 slightly fresh regular green with white slight effort to open slightly green and whitish slight appearance of symptoms 10 slightly fermented dehydrated or with the appearance of fungi yellowish-green difficult to open whitish-green and slight turgid browning 5 very fermented awful green with brown strong effort to open no turgency and limp strong or marked appearance of symptoms and indications of pathogens 87padilla t. and zurita v.: assessment of wax coatings in postharvest preservation of the pea (pisum sativum l.) var. santa isabel decrease in the moisture of the pea samples was also seen in the control, but on a larger scale (tab. 3). the mean weight loss of the wax-coated peas up to 14 d was 64.96%, less than that of the control (fig. 1), highlighting the advantage of the application of wax coatings in the conservation of accumulated water in the vegetable product. similar results of a lower water-loss in coated vegetables were found in peppers using sta fresh® (morgado et al., 2008), in zucchini with semperfresh® (avena-bustillos et al. (1994) and in the tomato with zein (park et al., 1994), among others. the coating that best controlled weight loss (p≤0.05) was (non-edible) cerabrix (7.78%), followed by taowax verduras (10.65%), demonstrating the efficiency of these two products, which are modified, natural-resin solutions (tao química, 2007a, b) and that taowax verduras is suitable for the preservation of peas. the other types of coatings demonstrated a higher water loss (p≤0.05) that oscillated between 14.27 and 16.74%, but that were always much less than the uncoated peas with 37.79% (fig. 1). ph the grain ph generally decreased during the 14 d of storage, with the lowest ph on 5 d occurring with the castor oil (p≤0.05). for the first 10 d, differences were not observed between the treatments; however, after 10 d, the peas coated with ceratec or ceratec wwd again increased the ph of the grains but taowax did not, presenting the lowest ph (fig. 2), leading to the conclusion that the chemical composition of this wax product may have inf luenced the grain ph in this treatment. in general, with the exception of taowax, during the 14 d of storage, there was not much difference in the ph of the different wax treatments on any of the three determined dates, which agrees with the results of seehanam et al. (2010) from a study on tangerines and six distinct commercial coatings. in addition to storage time, temperature also influences ph changes, as was demonstrated by chiumarelli and ferreira (2006) with observations of a significantly higher ph at 25°c as compared to 12.5°c in “debora” tomatoes with three different waxes. table 3. percentage of weight loss in time intervals for the ‘santa isabel’ peas between day 0 and day 14 after the application of the wax coatings. treatment 0 3 d 3 5 d 5 7 d 7 10 d 10 12 d 12 14 d control 8.15 a 2.14 a 6.65 a 9.85 a 7.15 a 3.86 a cerabrix 1.86 bc 0.11 c 2.00 bc 1.64 b 1.19 d 0.98 d taowax 2.34 bc 0.16 c 3.14 bc 2.34 b 1.09 d 1.58 cd ceratec 1.45 c 0.68 bc 3.45 bc 3.92 b 1.91 cd 2.93 ab ceratec wwd 3.00 b 0.66 bc 3.98 b 4.06 b 4.06 b 0.99 d castor oil 2.48 bc 1.05 b 1.83 c 3.38 b 3.13 bc 2.39 bc mineral oil 2.47 bc 1.15 b 3.31 bc 4.67 b 2.21 cd 1.81 bcd coating mean 2.26 0.64 2.95 3.34 2.27 1.78 means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). a d c b b b b a cc um ul at ed w ei gh t l os s (% ) control cerabrix taowax castor oil ceratec wwd ceratec mineral oil 0 15 10 5 20 35 30 25 40 ab a abc abc bc c bc a a a a a a a abc abc c a ab abc bc ph control cerabrix taowax castor oil ceratec wwd ceratec mineral oil 2 3 4 7 6 5 8 5 days 10 days 14 days figure 1. weight loss during the 14-d-storage of ‘santa isabel’ peas in the treatments with different wax coatings, as compared to the control. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). figure 2. ph behavior of the peeled peas on 5, 10 and 14 d after the start of the experiment. 88 agron. colomb. 33(1) 2015 organoleptic and physical characteristics aroma at 5 d, half of the waxes remained “very fresh”, presenting a decrease in aroma during the storage, especially in the ceratec wwd, castor oil and mineral oil treatments, which presented fermented odors (tab. 4). a high preservation of the aroma was not seen, as compared to the control, with the use of wax coatings, as mentioned by olivas et al. (2008). possibly, the evaluated aroma may have been inf luenced by the characteristic odors of each wax: cerabrix grees with an ammonium odor (taoquímica, 2007a), taowax with an alcohol odor (taoquímica, 2007b), ceratec with a slightly ammonium odor (hortitec de colombia, 2007), and castor oil with its characteristic odor (disproalquímicos, 2007). appearance appearance was classified by lin and zhao (2007) as the most important attribute in minimally processed, fresh products. the appearance of the treatments at 5 and 10 d after the start of the experiment f luctuated between “excellent and regular”. on the other hand, on day 14, the majority were “dehydrated or had the appearance of fungi” and had a tendency to become “awful” (tab. 4, fig. 3). these characteristics resulted from the water loss, natural senescence or the growth of microorganisms (kader, 2011; dhall, 2013). only the taowax application tended to conserve a better appearance than the control at the end of the experiment, while the peas coated with cerabrix or ceratec maintained the same appearance as the untreated ones, results that confirm the observations of ochoa-reyes table 4. scoring results for the organoleptic and physical characteristics. treatments aroma appearance pod color pod opening grain maturity day day day day day 5 10.0 14.0 5 10.0 14.0 5 10.0 14.0 5 10 14.0 5.0 10 14.0 control 20 15.0 10.0 20 15.0 10.0 15 12.5 10.0 15 15 15.0 17.5 15 10.0 cerabrix 15 15.0 10.0 15 15.0 10.0 15 15.0 10.0 15 10 10.0 15.0 15 10.0 taowax 15 15.0 10.0 15 15.0 11.3 15 15.0 10.0 15 15 10.0 15.0 15 5.0 ceratec 20 15.0 10.0 20 15.0 10.0 20 15.0 7.5 20 15 15.0 20.0 15 10.0 ceratec wwd 20 15.0 7.5 20 15.0 7.5 15 12.5 7.5 15 15 12.5 15.0 10 7.5 castor oil 15 15.0 5.0 15 12.5 7.5 20 10.0 10.0 20 15 11.3 15.0 15 10.0 mineral oil 20 12.5 6.3 20 12.5 6.3 20 10.0 7.5 20 10 10.0 15.0 10 5.0 control cerabrix grees taowax verduras ceratec ceratec wwd castor oil mineral oil figure 3. general appearance of the treatments 7 d after the beginning of the experiment. 89padilla t. and zurita v.: assessment of wax coatings in postharvest preservation of the pea (pisum sativum l.) var. santa isabel et al. (2013) for green peppers coated with three different biopolymers that maintained a similar appearance as the uncoated ones. pod color at 5 d, the pod color f luctuated between an intense green and green with white (tab. 4, fig. 3); however, the pea, as a minimum quality requirement, must have a typical color of the species and variety, which, in varieties with an edible pod, is bright green (ligarreto, 2012). in the first evaluation, the peas coated with ceratec, castor oil or mineral oil demonstrated a better coloration than the control; however, at 10 d, this observation was made for the cerabrix and taowax coatings and, in the end (14 d), the products that demonstrated an intense green at the start, such as ceratec and mineral oil, demonstrated a worse coloration than the control (yellowish-green) (tab. 4). yellowing of the tissue is a normal process during the senescence of the plant product; however, consumers prefer products that have an intense green color (aydin et al., 2002; artes and gómez, 2003), indicating freshness. pod opening the texture, which in this study mainly indicated the ease with which the pods were opened, in the first 5 d was found to be between “easily opened” and “slight effort to open” (tab. 4), which, in general terms, is desirable. at 10 d after the start of the experiment, this characteristic, in the majority of the treatments, remained as “slight effort to open”. at 14 d, in the majority of the coatings, the pods were difficult to open; only ceratec maintained the characteristic of “slight effort to open” and, in general, this product facilitated the best opening of the pods throughout the postharvest phase. grain maturity in the treatments, including the control, maturity advanced during the 14 d (tab. 4). the taowax and ceratec wwd coatings and especially the mineral oil coating presented a more advanced maturity than the control (tab. 4); that is to say, the wax products were not sufficiently effective at decreasing the maturation process of the peas. lin and zhao (2007) and dhall (2013) indicated that a postponement of senescence of a plant product is one of the more important requirements of a wax coatings. appearance of pathogens at 5 d of the experiment, the tendency for all of the treatments was “no appearance of symptoms”. at 10 d, there was a f luctuation between “slight appearance of symptoms” and “appearance of withering” (fig. 3 and 4). at 14 d, cerabrix grees and taowax verduras were the only ones to present “slight appearance of symptoms”, making the taowax coating the more efficient one for the sanitary protection of the pea pods under the conditions of this study. since coatings can be seen as a type of modified atmosphere (orjuela-baquero et al., 2014), an increase in the concentration of carbon dioxide and decrease in oxygen can have a direct effect on postharvest diseases because fungal pathogens require o2 just like fruits; this change in the concentration of the two gases inevitably decreases the growth of pathogens (adaskaveg et al., 2002). figure 4. pathogen appearance behavior at 5, 10, and 14 d after the start of the experiment. conclusions all of the wax coatings protected the pea fruits from water loss. the ph had a acidic tendency during the storage, probably due to the incidence of the wax coatings and the maturity of the peas. both the physicochemical and the organoleptic characteristics were dependent on the postharvest time. the non-edible cerabrix grees and the edible taowax verduras coatings demonstrated good results in terms of lower weight loss and fewer pathogenic symptoms, and the latter also presented a good aroma, appearance and color. acknowledgements the authors wish to thank the companies taoquímica ltda., disproalquímicos s.a., químicos y cápsulas ltda. and hortitec de colombia s.a for their contributions and for allowing the evaluations of the wax coatings. the authors are grateful to the scheelea group s.a.s farm and also to g. fischer for revising the text. a pp ea ra nc e of p at ho ge ns s co re 5 10 14 0 5 20 15 10 25 control cerabrix taowax ceratec ceratec wwd castor oil mineral oil days 90 agron. colomb. 33(1) 2015 literature cited adaskaveg, j.e., h. förster, and n.f. sommer. 2002. principles of postharvest patology and management of decays of edible horticultural crops. pp. 163-195. in: kader, a.a. (ed.). postharvest tecnology of horticultural crops. publication no. 3311. 3rd ed. agriculture and natural resources, university of california, oakland, ca. aydin, c., h. ögüt, and m. konak. 2002. physical properties of chick pea seeds. biosyst. eng. 82, 231-234. doi: 10.1006/ bioe.2002.0053 agronet. 2014. producción de arveja en colombia, 1986-2013. in: www.agronet.gov.co; consulted: march, 2015. ahmad, m. and i. khan. 1987. effect of waxing and cellophane linning on chemical quality indices os citrus fruit. plant foods hum. nutr. 37, 47-57. doi: 10.1007/bf01092300 artes, f. and p. gómez. 2003. packaging and color control: the case of fruit and vegetables. pp. 416-432. in: avenhainen, r. (ed.). novel food packaging techniques. crc press and woodhead publishing, cambridge, uk. avena-bustillos, r.j., j.m. krochta, m.e. saltveit, r.j. rojas-villegas, and j.a. sauceda-perez. 1994. optimization of edible coating formulations on zucchini to reduce water loss. j. food eng. 21, 197-214. doi: 10.1016/0260-8774(94)90186-4 chiumarelli, m. and m.d. ferreira. 2006. qualidade pós-colheita de tomates ‘débora’ com utilização de diferentes coberturas comestíveis e temperaturas de armazenamento. hort. brasil. 24, 381-385. doi: 10.1590/s0102-05362006000300023 dhall, r.k. 2013. advances in edible coatings for fresh fruits and vegetables: a review. crit. rev. food sci. nutr. 53, 435-450. doi: 10.1080/10408398.2010.541568 disproalquímicos. 2007. reporte de análisis de aceite de higuerilla (ricinus comunis l.). bogota. duarte, c., y. buitrago, and a. sarmiento. 2006. el cultivo de la arveja en colombia. federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce), bogota. falguera, v., j.p. quinterob, a. jiménez, j.a. muñoz, and a. ibarz. 2011. edible films and coatings: structures, active functions and trends in their use. trends food sci. technol. 22, 292-303. doi: 10.1016/j.tifs.2011.02.004 gutiérrez, n. 2004. aplicación de recubrimientos céreos como operación postrecolección en frutas. revista ingeniería y región 3, 74-81. herrera, a. 2012. fundamentos fisiológicos y tecnológicos para el manejo poscosecha de hortalizas. pp. 172-203. in: pinzón, h. (ed.). manual para el cultivo de hortalizas. produmedios, bogota. hortitec de colombia. 2007. ficha técnica de ceratec. funza, colombia. kader, a.a. 2011. postharvest biology of tropical and subtropical fruits. pp. 79-111. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 1: fundamental issues. woodhead publishing, oxford, uk. kader, a.a. 2002. postharvest biology and technology: an overview. pp. 39-47. in: kader, a.a. (ed.). postharvest technology of horticultural crops. publication no. 3311. 3rd ed. agriculture and natural resources, university of california, oakland, ca. ligarreto, g. 2012. arveja y guisante (pisum sativum l.). pp. 420437. in: pinzón, h. (ed.). manual para el cultivo de hortalizas. produmedios, bogota. ligarreto, g.a. and a.r. ospina. 2009. análisis de parámetros heredables asociados al rendimiento y precocidad en arveja voluble (pisum sativum l.) tipo santa isabel. agron. colomb. 27, 333-339. lin, d. and y. zhao. 2007. innovations in the development and application of edible coatings for fresh and minimally processed fruits and vegetables. comp. rev. food sci. food saf. 6, 60-75. doi: 10.1111/j.1541-4337.2007.00018.x morgado, c.m.a., j.f. durigan, j. sanches, v.c. galati, and f.o. ogassavara. 2008. conservação pós-colheita de frutos de pimentão sob diferentes condições de armazenamento e filmes. hort. brasil. 26, 170-174. doi: 10.1590/s0102-05362008000200008 ochoa-reyes, e., g. martínez-vazquez, s. saucedo-pompa, j. montañez, r. rojas-molina, m.a. de leon-zapata, r. rodríguezherrera, and c.n. aguilar. 2013. improvement of shelf life quality of green bell peppers using edible coating formulations. j. microbiol. biotech. food sci. 2, 2448-2451. olivas, g.i., j.e. dávila-aviña, n.a. salas-salazar, and f.j. molina. 2008. use of edible coatings to preserve the quality of fruits and vegetables during storage. stewart postharvest rev. 3, 1-10. doi: 10.2212/spr.2008.3.6 orjuela-baquero, n.m., r.o. díaz, m.s. hernández, and j.p. fernández-trujillo. 2014. conserving three morphotypes of cocona fruits (solanum sessilif lorum dunal) through wax coating and low temperature storage. acta hort. 1016, 141-146. otolá, m.d. and p.j. fito s. 2001. postrecolección de frutas y hortalizas. universidad politécnica de valencia, valencia, spain. park, h.j., m.s. chinnan, and r.l. shewfelt. 1994. edible corn-zein film coatings to extend storage life of tomatoes. j. food process. pres. 18, 317-331. doi: 10.1111/j.1745-4549.1994.tb00255.x químicos y cápsulas. 2007. ficha técnica del aceite mineral. químicos y capsulas, bogota. schopfer, p. and a. brennicke. 2006. pf lanzenphysiologie. 6th ed. elsevier spektrum akademischer verlag, munich, germany. seehanam, p., d. boonyakiat, and n. rattanapanone. 2010. physiological and physicochemical responses of ‘sai nam phueng’ tangerine to commercial coatings. hortscience 45, 605-609. tafolla-arellano, j.c., a. gonzález-león, m.e. tiznado-hernández, l. zacarías, and r. báez-sañudo. 2013. composición, fisiología y biosíntesis de la cutícula en plantas. rev. fitotec. mex. 36, 3-12. tao química. 2007a. ficha técnica de cerabrix grees. medellin, colombia. tao química. 2007b. ficha técnica de taowax verduras. medellin, colombia. http://dx.doi.org/10.1006/bioe.2002.0053 http://dx.doi.org/10.1006/bioe.2002.0053 http://www.agronet.gov.co/ http://dx.doi.org/10.1007/bf01092300 http://dx.doi.org/10.1016/0260-8774(94)90186-4 http://dx.doi.org/10.1590/s0102-05362006000300023 http://dx.doi.org/10.1080/10408398.2010.541568 http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2011.02.004 http://dx.doi.org/10.1111/j.1541-4337.2007.00018.x http://dx.doi.org/10.1590/s0102-05362008000200008 http://dx.doi.org/10.2212/spr.2008.3.6 http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4549.1994.tb00255.x 91padilla t. and zurita v.: assessment of wax coatings in postharvest preservation of the pea (pisum sativum l.) var. santa isabel velásquez, m.a., c.p. pássaro o.j. lara-guzmán, r. álvarez, a nd j. londoño. 2014. efecto de un recubrimiento comestible y fungistático en la calidad de naranja valencia durante su conser vación y comercialización. acta hort. 1016, 163-169. yahia, e.m., j. de jesus ornelas-paz, and a. elansari. 2011. postharvest technologies to maintain quality of tropical and subtropical fruits. pp. 142-193. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 1: fundamental issues. woodhead publishing, oxford, uk. in memory of jorge humberto zurita vanegas jorge humberto zurita vanegas (r.i.p.) was born in bogota on november 10, 1959. from 1978 to 1986, he studied agronomy at the universidad nacional de colombia, bogota. between 1989 and 1992, he completed his master’s degree in agricultural sciences at the university of hohenheim, stuttgart (germany), with a specialization in horticulture and postharvest. after gaining more than 10 years of experience in the private sector, in 2001, he joined the teaching staff of the facultad de agronomia at the universidad nacional de colombia, bogota, where he worked as a professor in the fields of plant physiology, horticulture, postharvest and food quality. his teachings gave emphasis to the application of agronomic knowledge for the improvement and development of the agricultural sector. he always counseled his students on the importance of self-improvement, as well as social progress, in the pursuit of a life balanced between work and family. juan carlos barrientos volumen xx 3 2002 optimizado.pdf agronomla colomb/ana, f 995, volljmen xii no.1; pig 102· f 13 los plaguicidas utilizados en los liltimos cuarenta y cinco anos en colombia gilberta herrera rojas '.henry polanco rodrlguer resulta oportuno y necesario hacer aportes al balance de casi medio siglo de implementaci6n de la tecnologia de la revoluci6n verde en la agricultura cotombiana, cuando esta promediando la ultima decada de este siglo y cuando sa vislumbra nuevas propuestas tecnol6glcas para la agricultura y todos padecemos un deterioro acelerado y dramatieo de los recursos naturales. la intenci6n de este articulo es contribuir a la evaluaci6n y al analisis de la dinamica de los principales cullivos y por ende de la utilizaci6n de plaguicidas en nuestra agricultura, desde los anos cincuenta. para realizar el analisis de la evoluci6n de los cuitivos comerciales y la consiguienle ulilizacl6n de insumos agricolas, entre los cuales se deslacan los plaguicidas, es conveniente elaborar una reseiia aeorde eon los cambios mas importantes que se han presentado desde 1950 en la eeonomia en general y, en el sector agricola en particular. tal reeuento se ajusta en funci6n de la disponibilidad de la informaci6n. periodo desde 1950 hasta 1967 ei marco externo estaba earacterizado por la ereaci6n de organismos multilaterales para darle via a una nueva divisi6n internacional del trabajo. al agotamiento del populismo como teoria de desarrollo para america latina y al declive de la induslrializaci6n par sustituci6n de importaciones; la iniciaci6n de la ayuda alimenlaria como afecto de la subila terminacion de la guerra de corea y de los exeedentes agricolas que generaba la revoluci6n ver· de, sa disemin6 rapidamente. profesor asociado. departamento de desarrollo rurat. facullad de agronom'la universidad nac;onal de colombia, sanlale de 80goi<\. d.c., colombia. sa. projesor asociado, departamento de desarrollo aural. facultad de agronomia universidad nacional de colombia. sanlale de bogoi~, d.c .• colombia. 102 ei nivel interne estaba caracterizado par la inestabilidad macroeconomica, la vigencia de la sustituci6n de importaciones, el autoabastecimiento interno, la exportati6n de los excedentes e importaci6n de los deficits. fue un periodo muy dinamico en migraciones intemas, conflictos por la tierra y par el poder, asl como en la modernizaci6n de la agri· cultura, ei sector agricola creci6 a un ritmo del 2,97°/q. mientras los exportables agricolas 10 hicieron a una tasa del 7, 16%. en este lapso se present6 el despegue del algodon y las exportaciones de arroz y azticar. fue un perlodo de altos precios agricolas reales. espec1almente entre 1956 y 1958, en 1963 comenzo la formulacl6n de plaguicidas en colombia y la organizaci6n del servicio de la asistencia lecnica particular, autorizado en 1964 y re~ glamentado con el decreto 219 de 1966. con anterioridad a estas fechas, tanto los particulares. como los asistentes teenicos, utitizaban los agroquimicos segun su leal saber y enlender, sin consideraeiones 0 normas y mueho menos de las implicaciones de mediano y largo plazo sobre los ecosistemas. en esle primer periodo la producci6n agricola y las areas sembradas en algunos cultivos sa pueden resumir as1: sin contar el cafe. el area sembrada en los 17 cuilivos principales, creci6 desda 1.926.000 ha. hasta 2.667.000 ha., destacandose la dinamiea desde 1958, una vez pacificado el pais y en vigencia el frente nacional, cuyos lideres propusieron un desarrollo acelerado de la agricultura, intensificando las propuestas de la revoluci6n verde. la mecanizaci6n con equipos nuevos que comenzaron a liegar al pais despues de la segunda guerra mundial se intensifica entre los anos 1954, 1955 y 1956. en esos 16 anos. el consumo y utilizacion de piaguicidas de uso agricola se cenlraron en inseclidas derivados del ddt y mezclas con organofosforados, de amptio espectro yalta residualidad, estos ullimos, de efectos fulminantes y inhibidores de la eohneste rasa. par esta consideraci6n. mas recientemente, los universitarios han percibido al cambio de modelo como un proceso a trav6s del cual ir creando las nuevas tecnologlas. dentro de parametros de sostenibilidad an el cual sa incluye la sostenibilidad econ6mica. es decir, se concibe que para que la agricultura sea sostenible, debe ser rentable y compatible con sistemas culturales, politicos y sociales da la poblaci6n . esta noci6n es respetuosa de las practicas habituales del agricultor y busea crear form as que vayan reemplazando aquellas que daterioran el ambienta. las definiciones mas recientes de agricultura sostanible toman en cuenta estas consideraciones. por ejemplo la definici6n adoptada por la fao dice: "agricultura sustentable as ej manejo y conservaci6n de los recursos naturales y la orientaci6n de cambios tecnol6gicos s institucionales de manera de asegurar la satisfacci6n de las necesidades hu21 food and agriculture organization. oeclaraci6n de den bosch. 1992 manas de forma continuada para la presents y futuras generaciones. tal desarrollo sustentable consena el suelo, al agua. y recursos gen~ticos animales y vegetales; no degrada al medio ambiente; es tecnicamonte apropiado, acon6micamente viable y socialmente aceptable 21 • los nuevos enfoques del plan de estudios en las univorsidades ofrecen diferentes posibilidades para avanzar en el estudio de la agricultura dentro de las orientaciones de la agricultura sosteniblo. estas tendencias sa relieren a la definici6n de un objeto de estudio integral (nucleo basico). a m~todos que subrayan el trabajo acad6mico fundamsntado en 01 trabajo del estudiante. a mayores oportunidades de escogencia para el estudiante (flexibilidad), a introducir al estudiante a una cultura especializada y a la comprensi6n de la cultura general y a darle un mayor peso al programa extracurricular. 101 ei ddt y sus derivados eran de amplio uso en la agricultura, la ganaderla yen el control de la malaria. prncticamente, se usaba en todos los cultivos. tambilm, fueron de amplia utijizaci6n y en elevadas dosis par hectarea, los arsenicales, can implicaciones de contaminaci6n del suelo y aguas par metales pesados, la cual no tue considerada en su apoca. para enlonces, la apticaci6n de herbicidas a base de fenoxiacidos. aminas, esteres y sus mezclas conslituyen poderosos instrumentos para la ampliaci6n de la frontera agricola y para el auge de los cultivos limpios mecar.izados. sus eteelos residuales sobre los ecosistemas son aun desconocidos. un potenta agente cancerigeno,la dioxina, se deseubre mas tarde en ei2-4-0 y 2-4-5-t, como contaminante del produclo. durante este perlodo y el siguiente, el propanil. de amplia utilizaci6n en el cultivo del arroz. era efidente en el control de las malezas gramineas. este producto, en contacle con el suelo, se puede lransformar en cloroanilinas estables can potencialidad de efeetos teratogenicos, mutagenicos y cancerigenos, cuando pudieran liegar a ser absorbidos por seres vivos, pero en colombia no existen estudios que demuestren alguna peligrosidad. algunos de estos herbicidas son de largo efecto residual, no se degradan y es posible que eslen presentes en suelos, aguas, plantas y tejidos animales, los fungicidas ulilizados en todo esle periodo se basaban en maneb, zineb y mancqzeb, aunque se seguia usando el oxicloruro de cobre y el caldo bordoles. ai hacer una comparaci6n entre 1950 y 1967 se comprueba que la utilizaci6n de plaguicidas crece rapidamente, tanto por la e)(pansi6n del area sembrada, como par la importancia que adquieren algunos problemas de sanidad vegetal, como la 50gata (sagala orizico/a) en el arroz, el heliothis he/iolhis (chlofiiiiiej'virescens (fabric8u.s) y el picudo (anlonomus grandis boheman) en el algod6n, et gusano blanco de la papa (prennolripex vorax hus/ache) , los afidos y loritos (empoasca sp.) en los eereales y los barrenadores en platano y banano (metamasius sp.). ei cuadro 1 ilustra esa situaci6n. alii se muestra el totat de heclareas sembradas de cada cultivo durante todo el periodo. para el caso de los cultivos permanentes, aunque se trala de la misma area del ano anterior, se asumi6 que son superficies adicionales, por cuanto, para efectos de aplicaci6n de plaguicidas, es valida esle planteamienlo. este cuadro se elabor6 sumando el total de hectareas sembradas durante el periodo, para cada cutlivo y se asumi6 una aplicaci6n tipica de plaguicidas para la epoca, en las dosis que se consideraban normales. cuadro 1. utilizaci6n aproximada de los principales plaguicidas en cullivos comerciales en colombia, entre 1950 y 1967. cultlvo area total producto oosls/ha. no,apllcj total miles kg. miles ha kii.ajha. cultlvo i.aj(1) perlodo arroz 4.047 org/clor 0,5 2,023,5 arroz 4.047 orglfosi 0,3·0,5 -1,618,8 arr02 4.047 mezclas toxaf (40%) 0.5-2,0 2 + ddt (20%) arroz 4.047 carbamatos 1,709,9 arroz 4.047 2-4-0 0,5-1,0 2,023,5 anoz 4,047 2-4-5·t 0.5-1,0 3,035,25 arroz 4.047 propanil 1,5 3,035,25 arroz 4.047 ditiocarb 4 3 6,070,5 algod6n 1.948 org/c lor 0,5 16,188,0 algodon 1.948 orgllos! 0,5 981.0 algod6n 1.948 org/losf 1,0-1,5 6 3,378,5 103 contlnu8cl6n cuadra 1. cultlvo area total produeto doslsiha. no. apllej total miles kg. mll•• ha kji.ajha. eultlvo i.aj(1) perfodo aig0d6n 1.948 mezclastox 3.569.2 (40%)+ddt (20%) a\g0d6n 1.948 ars. pb. 4.5 8,766,0 algod6n 1.948 carbamato 1.0 1,948.0 cebada 1.948 trellan 0.5·1,0 1.461,0 cebada 966 2-4·0 0,5-1,0 724,5 cebada 966 orl)'elor 1,0 966,0 cebada 966 orglfosf 0.5 483,0 cebada 966 mezelas tax (40%)+ 2,0 772.8 ddt (20%) cana/a 1.112 alrazina 1,0-2,0 1.668,0 cai'la/a 1.112 org/c1or 0.5 2 1,112,0 cai'la/a 1.112 orgllost 0.3-0,5 556.0 canaja 1.112 mezclas tox (40%)+ 1,5-2.0 889,6 ddt (20%) banana 906 2-4-0 0,5-1,0 675,0 banana 906 org/clor 1.0-2,0 2,718,0 banano 906 org/c1or d,s 556,0 banano 906 diliocarb 2,0 1,812.0 sorgo 229 org/clor 0,5 114,5 sorgo 229 org/losf d,s 114,5 sorgo 229 mezclas tax (40%)+ 91.6 oti(20%) sorgo 229 carbamalos 1,0 229,5 sorgo 229 atrazina 1,0 343,5 papa 1.896 org/clor 1,0-1,5 3,792,0 papa 1.896 org/fosf 0,5 998.0 papa 1.b96 carbamatos 2,0 3,792,0 papa 1.896 maneb 0,5 2 1,896,0 papa 1.896 mancozeb 2,0 3.792,0 maiz 15.892 org/clot 1.0 0.2 3,178,4 maiz 15.892 qrg/fosf 0,1 0.1 794,6 maiz 15.892 carbamalos 1.0 0,1 1.589.2 maiz 15.692 atrazina 2.0 0.1 3.176,4 fuente: kalmanovitz (4) ica(1969) cl1lculos ptopios 104 (1) ingredients activo cuadro 3. dinamica de algunos cultivos durante at periodo 1950 -1967 tolal 82.437.260 promedio i ai'l 4.579.850 cuadro 2. consumo de algunos plaguicidas durante el periodo 1950-1967 en algunos cullivos comerciales en colombia periodo 1968 a 1980-82 la economia mundial tuvo una fuerte expansi6n entre 1965 y 1973. en colombia se present6 un proceso de revaluaci6n permanente de la moneda y de consolidaci6n de las exportaciones. ei modelo de sustituci6n de importaciones sa agota y se abre el camino para la promoci6n de exportaciones, a la par de un nipido crecimienlo de la actividad econ6mica y de la deuda extema. la crisis mundial del petr6leo. que se inicia en 1973, comienza a frenar el mercado mundial, a encarecer los combustibles y las materias primas para la industria de agroquimicos. 10 cual se reflej6 en el alza de los precios de los insumos de la revoluci6n verde, que, paralelamente. comenz6 a mostrar sus i'imites, en la segunda mitad de los setenlas. esla siluaci6n coincidi6 con la bonanza cafetera y con el auge de los cultivos de plantas alucin6genas, que generaron inflaci6n generalizada y afect6 los precios reales que recibieron los productores. aun asi. las exportaciones de flores y banana aumentaron rapidamente y en general, las exportaciones agropecuarias crecieron a una tasa del 4,3%. para finales de esle periodo, los paises desarrollados iniciaron fuertes procesos proteccionistas que deterioraron las exportaciones colombianas. un importante cambio lecnol6gico. que implicaria un rapido crecimiento de la demanda de fertilizantes y fungicides, fue la introducci6n, a mediados de los anos satentas, de la variedad de cafe "caturrs" (coffea arabiga. var. caturra) en reemplazo de la ~tipica" y ~borb6n". ei balance del trabajo de generaci6n y lransferencia de tecnologias agricolas a trav6s deiica. de los institutos y agremiacionas de productores empresariales, desde 1968, es el siguiente: en 1968 ellca sufri6 una reestructuraci6n yabsorbi61as funciones que. hasta entonees, realizaba el ins~itulo de fomenlo algodonero. se cambi6 el esquema deilfa, que entonces, se esforz6 en el desarrollo de nuevas variedades mas rendidoras en fibra y de producci6n de semma, perc que eran mas exigentes en insumos tecnol6gicos y en la modernizaci6n del cultivo del algoo6n. en arroz, e1 lea enlreg6 a los productores siete variedades desarrolladas segun el modele de 18 revoluci6n verde, que incremenlaron considerablemente los renla evoluci6n de los mismos cullivos en este periodo puede observarse en el cuadro 3. area area producci6noootm miles de miles de ha. ha. 1950 1967 1950 1967 33 260 241 565 37 141 44 60 50 105 45 65 1515 3737 . 40 58 374 581 14 25 10 33 74 109 536 860 686 30 500 818 1926 2667 arroz banaoo sorgo· papa malz total cultivos aig0d6n cebada cai'\a1a 2-4-d 4.435.250 2-4·5·t 3.035.250 arsenialo de ptomo 8.766.000 propanil 6.070.000 triflurarina 1.948.000 atrazina 5.189.900 mancosetrditiolanbanalez 20.792.000 producto totat kg. i.a. (1) per(odo organo clorados y ddt 19.570.700 organa fosforados 8.048.480 carbamatos 9.581.700 de esfa manera fue posible calcular el total de piaguicidas apticados y un promedio anual por grupo, durante todo el periodo, 10 que permite hacer algunas reflexiones sobre las posibles implicaciones ambientales de varios plaguicidas que hoy se consideran de escasa degradabilidad y de considerable efecto sabre los ecosistemas. ei cuadro 2 muestra at calcul0 de uso de plaguicidas. 105 cuadro 4. area sembrada de 9 cultivos comerciales en colombia y el total de los 17 principales durante el penodo de 1968 • 1982 (ha.) afto arroz algodn c8bada caftll banana sorgo papa soya culilvo ma(z 9 total cultlvoa cultlvoa 629 1n5 3183 636 1770.9 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 19n 1978 1979 1960 19b1 1982 2n 255 229 251 276 291 362 384 375 442 416 421 446 199 236 267 218 240250 314 248 325 411 150 186 117 221 5s 50 55 65 71 69 61 73 88 75 74 63 36 35 90 91 92 95 98 104 122 129 130 86 93 12 93 58 57 55 54 55 58 60 65 70 21 21 21 22 45 50 n 93 95 168 9a 176 160 221 206 231 291 140 123 138 130 125 120 130 135 145 130 142 151 142 160 165 45 50 n 93 95 168 98 176 160 71 78 44 28 944 970 915 865 850 830 810 815 820 786 616 614 1b48 2881 1887 3045 1915 3037 1870 2863 1903 2957 2050 3053 2067 3145 2216 3175 2260 3241 1327 292 1868 1750 total ha. 4425 :;437 815 1235 617 1911 2076 1183 11100 26798.9 30580 • en 1972 sa usaron 2400 tm de 6rganolciorados =30,2% del total de insectidas. 6rganoslsulrurados-carbamatos = 69.8% fuente: morales cartos (6) dimlentos y el uso de agroquimicos, agua y maquinaria agricola. hasta 1978 el ica habia entregado 23 variedades de papa que hablan duplicado los rendimientos. se desarrollaron variedades de maiz de alto rendj· mlento para cada piso termico. en palma africana de aceite, ellca hiza importantes aportes en la introducci6n de variedades nubvas y en el diagn6stico y forma de control de la "marchitez sorpresiva" que, a finales del periodo anterior, estaba acabando las plantaciones. en soya y cacao tambien sa entregaron variedades de alto randimiento (1) un resumen de la dinamica de los principales cui· tivos comerciales puede observarse en el cuadro 4, en el que se detallan nueva cultivos y el total de los 17 principales. 106 algunos cultivos como el algod6n, casi igualan las ~reas sembradas en arroz y alcanza rendimientos promedios del 1.262 kg/ha., pero sa agudizan los problemas entomol6gicos, por la aplicaci6n irracio· nal de plaguicidas. para mediados de la d~cada de los setentas se estancan los rendimientos y algunos problemas entomol6gicos s9 hacen inmanejables por la irracionalidad en el uso de ptaguicidas. especialmente en algoo6n que lieg6 a la etapa de desastre en 1977. en el tolima, se alcanza a realizar hasta 34 aplicaciones de insecticidas para el control del heliothis. lo anterior obliga a recordar y hacer apliear normas de manejo integrado de plagas, can algun grado de exito en los aoos siguientes. asi, en 1982, s9 esfuman las expectativas de excedentes econ6micos y el area sembrada cae dramaticamente. de acuerdo con 10 evaluado en 1975, en el cuadro 5, sa aprecian los altos volumanes de insecticidas, herblcidas y fungicides, cuye dincimlca refleje los eltos consumos de insecticidas en algoo6n y de insecticides y herblcidas en e1 cultivo de arroz. cuadro s. consumo de plaguieidas en colombia durante 1968 1982 afto inaectlclda herblclda fungicide t.m. t.m. t.m. 1910 6.200 2.500 2.946 1971 8.853 2.914 3.810 1972 7.917 3.700 3.400 1973 9.409 3.625 5.619 1974 9.700 4.300 3.900 1975 7.519 4.553 4.479 1976 10.338 3.356 3.768 19n 15.223 3.532 4.901 1978 6.127 5.165 4.474 1919 4.138 4.880 3.909 1980 3.641 4.621 4.310 1981 3.159 4.599 4453 1982 2.838 5.203 4.818 fuente: lea subgerencia producclon agr'lcota, subdivlsl6n insumos agr1colas entre 1976-19n cay6la producci6n de alimentos y toda is producci6n agropecuaria naclona!. en esos dos anos, especlalmente et ultimo, se astablecieron records en la demanda de insecticidas; tal incremento puede tener causes multiples, paro indudablamente, los problemas de resistencla de los insectos pesaron mucho e hicieron necesaria la salida del mercado de algunos insecticidas de amplio espectro y residualided. a finales de la ~da de los afios satentas, ya fueron evldentes y preocupantes los efectos del uso y aplleaei6n lndlscrlminada de plaguicidas pues, dasde carea de dosclentas aspecies plagas de insectos y acaros que habian sido reportados en 1967, liegaron a casl cuatrocientas, am~n dal sinnumaros de especies be~rlc8s que dasapare· cleron en al mlsmo periodo. la incidancia del he· ilothis an alg0d6n lieg6, como sa mencion6 antes, at nlval de desastre. as\ comenz6 un dinamico proceso de introducci6n y salida de una variada gama de productos mas especlflcos qua trataban de neutralizer problemas de reslstencla. de 1978 en adelante, c.8y6 el consumo y utilizaei6n de plaguicidas. de 15.600 tm de plagulcidas vendidos en 1977, la venta sa reduce hasta casi 3.000 tm en los snos 1981-82. en asta dkada fua notable la prescripci6n de los hidrocarboclorinados an casi todo el mundo y qua en colombia, se dictaran las primeras disposiciones para su prohiblc16n, aunqua sa siguieron usando hasta casl termlnada dicha decada. en 10 referente a herbicidas. la mezcla del 24-0 y ei2-4-5-t fue prohibida an este periodo por 10 cual se dinamiz6 el mercado de otros productos sustitu· tos como diur6n, unumn, prometrina, cotoran, y sus mezclas que sa hicieron muy populares en algoo6n. tambien se popularizan el stam en arroz, el paraquat en el cafe y banano y otros cultivos permanentes. la introoucci6n al marcado del paraeuat gener6 mucha polemica, especialment& cuando comenz6 a utilizarse para erradicar cultivos de plantas alucin6genas, por supuestos afaelos nocivos sobre sualos, flora y fauna especielmente, por altos riesgos para las personas que 10 aplican. sa han realizado algunos trabajos de investigact6n confirmando problemas de morbilidad en huma. nos, perot aunqub su residualidad en et sualo es muy larga, no sa conoee nada sobre su procaso de oogradaei6n. aunque es de suponer, se dieron a1tas acumulaciones an los suelos, lechos de los rios, embalses y en el mar. ei ica inicl6 trabajos de prueba de herbicides desde 1964 y analiz6 alrededor de 25 herbicides para al manejo de las malezas en el a1god6n. entre los que s8 destacan trifuralln8, f1umetr6n. norea y mezclas de esta ultimo en al compuesto osnma. para 1971 ya existian cerea de 30 herbicidas disponibles para el control de malazas del algod6n. todos estos trabajos estaban orientados a determinar ja eficacia de los productos contra delermlnadas malezas. solo a partir de ese ano, comenz6 la investigaci6n orientada hacla el conocimiento de 18 fisio1ogia de las plantas indeseables y a utilizar criterios de manajo integrado de malezas , que incluia priicticas mecanicas, rotaci6n de productos. mezclas de tistos y sobra la convenlencla de man· tener una poblaci6n diversa de malezas, en lugar de intentar eliminar algunas. de la cruz (1978). ei cuadro 6 muestra una astimacl6n dela aplicaci6n de los grupos de plaguicidas ml:\s importantes por cultivo en colombia, durante dicho periooo. en e1 aoo siguiente se present6 un repunte pasajero de los precios agrlcolas. que volvieron a'caer en 1979, 10 cual tuvo repercusiones en la crisis que comenz6 a generarse en la agricultura. los proce107 cuadro 6. consumo de plaguicidas en colombia durante 91 periodo 1968 1982 cuadro 7. consumo nacional de plaguicidas por cullivo. porcentaje de participaei6n en el consumo total (1975)* fuente: ica subgerencla producci6n agricola. subdivisi6n insumas agricolas. 50s de colonizaci6n dirigida y de adecuaci6n de tierras que adelant6 el inedra. en buena medida son responsables de la expansi6n de los cultivos en este periodo. sin embargo, ni el estado, 'oi nadie tuvo la precauci6n de ajustar las propuestas tecnol6gicas disponibles para esas novisimas zonas, ublcadas cerca de grandes embalses naturales 0 de grandes rios, ni previ610s efeetos que, a mediano y largo plazo, se podian causar en esos recursos vitales. son los casos de las llanuras de la costa atlantica, cercanas al rio magdalena, ala presa del guajaro 0 a las eienagas grandes de c6rdoba y del magdalena. para uno de los autores, que durante el perlodo, two la oportunidad de conoeer el desarrollo de la agricultura del departamento de c6rdoba , ie resultaba impaelante la falta de aplicabilidad de normas para el uso de plaguicidas y la irracionatidad con qua estos productos sa aplicaban en un ambiente relativamente virgen y de gran fragilidad. en varias ocasiones, tuvo la oportunidad de ver mortandades de paces an los canales de riego y drenaje y en los canas, personas intoxicadas y fundamentalmente, el uso de plaguicidas de amplio espectro y efeelos fulminantes, en un medio que era rico en biodiversidad y en controles biol6gicos que nadie aleanz6 a valorar y utilizar adecuadamenta. herblcldas funglcldas t.m. t.m. perfodo 1983 hasta 1992 6.6 1,1 0.6 100 0,2 12.3 3,1 16,8 59.3 funglclda % 1,2 0.5 0,2 100 1,9 1,7 9,9 1,9 5,8 30,9 13,5 0,9 31.6 herblclda % 3,2 0,3 0,7 0,1 1,5 100 9,9 0,4 1,5 3,6 0.5 0,1 78,2 insectlclda % otros (cafe, tlores, palma africana. coco, rfrijol. avena, frulales, cai'ia panelera) mientras en ellapso de 1983 1986 el pais mantuvo una tasa de inflaci6n estable (19,6%) y manejable. en los siguientes dos arios esta se creci6 considerablemenle, hasta situarse par encima del 24% anual, causada principalmeote por el encarecimienlo de los precios de los produetos agrapecuarios: entre ellos se deslacan los cereales, los lacteos. las grasas y el grupo de varios. esle crecimiento a la vez fue ocasionado por las po11ticas proteccionistas sobre la agricultura como la de susfuente: -guterman, l. y giraldo, g. 1978. la in~ dustria de fertilizantes y plaguicidas en colombia. departamento nacional de planeaci6n y desarrollo. vol. x (1) 101. tolal papa soya sorgo maiz mecanizado canada azucar banano hortalizas cebada trigo tabaeo ajonjoli cacao alg0d6n arrol mecanizado cultlvo 2946 3810 3400 5619 3900 4479 3768 4901 4474 3909 4310 4453 4818 2500 2974 3700 3625 4300 4553 3356 3532 5165 4880 4621 4599 5203 6200 8853 7917 9409 9700 7519 10338 15223 6127 4138 3641 3159 2838 insectlclda t.m. and 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 108 tentaei6n de preeios para los eareales que permitieron una considerable expansi6n de las areas sembradas. la producci6n de oreaginosas descendi6 fuertemente, pero los demas alimentos, especialmente los eereales, mantuvieron un crecimiento aceptable en su produeei6n. los frijoles y las hortalizas fueron la excepci6n. ei ciat y ellca comenzaron a ofrecer variedades interesantes de frijoles, pastos, yuca y otros cultivos, diferentes a eereales (que fueron la t6nica en la dllcada anterior). resistentes 0 tolerantes a plagas y enfermedades. como se mencion6 antes, hasta 1984 persisti6 la crisis del proteccionismo mundial, la caida de los precios y el deterioro del sector extemo. que comenz6 a recuperarse 5610 a partir de 1986. los precios agricolas reales siguieron cayendo, 10 cual frenaba la utilizaci6n de insumos tecnol6gicos. los precios reales de los produclos agricolas del tercer mundo apenas alcanzaba los niveles logrados al termino de la segunda guerra mundial los precios del cafe. que se habian derrumbado con la abolici6n del paclo de euotas, comenzaron a reaceionar en el segundo semestre de 1987 y se mantuvieron por encima de un d61ar la libra durante el ano siguiente. en este periodo comenz6 el auge de los fungicidas con un consumo record en 1987 de casi 14.000 tm, el cual desciende un poco al ano siguiente. hasta 1989, el uso de herbicidas liene tambilm un crecimiento notable, pero luego cae hasta niveles parecidos a los dellapso de 1984 1988. la inteosificaci6n en el uso de estos dos tipo de agroqulmicos se puede explicar por el erecimiento espectacular de los cultivos de flores y banano, por la perdida de resistencia de algunos cullivos al ataque de enfermedades, como el caso del arroz, susceptible a la piricularia (piricu/aria orizaa cav.). olros facto res que ayudan a explicar ese alto consumo son la modemizaci6n del cultivo del cafe con la introducci6n del caturra sembrado a plena exposici6n, pniclica que obliga a realizar aplicaciones de herbicidas selectivos como el paraquat,la aparici6n de la roya en el cate que dispara el consumo del oxicloruro de cobre, etc. para ellapso 1994-19951a modemizaci6n del cultivo del cafe muestra su verdadero impacto con la ruina de los productores, quienes fueron incapaces de hacerle frente a la broca en cafetales erosionados, faltos de humedad y desguarnecidos de sus tradicionales sombrios. ya hoy se habla de la sustituci6n irremediable de la zona eafatera marginal baja. asi como de revisar y reajustar todo el sistema de producci6n cafetera. entre 1982y 1988 el consumo de insecticidas slbi6 un poco, perc comenz6 a caer por ta crisis del a1g0d6n. la produccion agropecuaria se estanc6 a partir de la rnilad de la decada y comenz6 a imponerse a los paises tercermundistas las politicas neolibrales que pretenden someter sus agriculturas 8 la competencia de los productores de los paises desarroliados, abrumados por sus excedentes cr6nicos. tales politicas fueron recogidas en las decisiones estatales que causan el estaneamiento del sector agricola que estamos padeciendo. a pesar de todo, las producci6n de flores, plantas omamentales y banano siguen creciendo, asi como el uso de herbicidas y fungicidas porque los problemas de malezas en arroz, en esta decada sufren un proceso similar a los problemas de insectos en la decada anlerior y los microorganlsmos haeen 10 propio en los cultivos de flores. algunos cultivos de consumo nacional como el maiz y la papa, no bajan su area, ni cambian sustancialmente el patr6n de usa de agroquimicos. en papa sa intensifiea la aplicaci6n de fungieidas como el ridomil, para el control de la gota (philoplhora infestans) (mont. de bary). los rendimientos del arroz son relativamente estables y se hace mayor enfasis en el manejo a9ron6mico del cultivo para racionalizarlos costas. la demanda de agroqulmicos, para la expansi6n y la represi6n de los cullivos ilicitos, crece rllpidamente en toda la dlkada. la disminuci6n en el uso de insecticidas se presenta mas por la reducci6n de las areas de cultivos comerciates que par aplicaci6n de criterios de manelo integrado, a juzgar par el hecho de que para 1988, el 50% del ingrediente activo de estos productos 10 constituia cuatro grupos: clorpirifos, metilparathion, earbofuran y monocrotofos. casi todo este periodo estuvo marcado par la sustituci6n de los clorinados por el carbofuran. especialmente en el cultivo de la papa, el cual se sigue usando, incluso en mezclas con productos comerciales a base del mismo ingrediente activo. se sabe que es de largo efecto residual. tanto en el suelo como en los tuberculos, pero no se conacen estudios sobre morbilidad en humanos, a pesar del alto consumo de papa en los altiplanos cundiboyacense y nariiiense. de acuerdo con morales (5), el consumo de plagulcidas en el pais durante ese lapso iub el siguiente: 109 cuadro 8. area sembrada en 9 cultivos total de los 17 principales y consumo de plaguicidas durante 01 per1odo 1983 • 1992 mo nrdz. algod6n ~ c..... aen.no sorgo papa soya ual& total j.tea total lnaect. hortli:l. fungld. cluiliw ha. 10181 p1agicldii it) 17 dtm (2) (3) cuiliyo& princ:ips. 1983 297 77 18 94 23 272 161 60 582 1584 2906 15800 3800 6200 s800 1984 364 141 17 100 23 237 160 51 593 1686 2881 16400 4000 6300 6100 1985 388 196 31 110 23 192 140 54 541 1673 2976 17300 4000 6100 7200 1986 333 190 37 104 24 272 156 78 592 1741 3052 16300 3900 6100 6300 1987 38s 174 47 108 25 259 151 65 623 1837 3170 25000 5000 6800 13200 1988 389 229 53 109 25 266 170 61 664 1966 3295 22300 4900 6200 11200 1989 516 187 50 110 26 239 173 93 759 2153 3521 31100 3900 7900 9300 1990 521 201 54 113 30 273 161 116 837 2306 3740 19100 4100 7100 7900 1991 435 248 50 117 35 257 151 101 822 2216 3846 17900 4100 6800 7000 1992 424 210 33 142 41 245 147 49 696 1987 3211 15803(4)2888 6566.26348 total 450 1853 390 1107 275 2467 1570 728 6709 19249 32598 187003 40588 66066 80348 ha. notas: (1) insecticides mas usados en.el periodo: metamldofos, malallon, monocrotofos, carbofuran, endosulfari. clorplrlfus. corbaril, metil paralion, olmetosto. metomll y triclorfon = constituye el 70% del total. (2) los mas usados son los de base 2-4-0, propanil, gmosato. diuron, atrazina, paraquat, picloran, ametrina, butalla, pendimetalina. (3) los fungicldas mas usados son; mancozeb, azufre, oxlcloruro de cobra, captan y edifenf09 que representan ei91%. (4) ei volumen de plaguicldas entre 1989 y 1992 se redujo en un 26% entre 1989 y 1992 fuente: morales carlos (5) ministerio de agricultura 1990 (6) periodo 1983 • 1992 durante 1987 la demanda y consumo general de agroqulmlcos cae conslderablemente como consecuencla del proceso de apertura econ6mica y de la modemizaci6n del estado sin un ajuste previo del sector agropecuario. la crisis del sector se agudiza durante los primeros anos dela docada actual, sector agobiado por la 110 presi6n de los grupos armados, ie inseguridad, el desmonte de los estimulos estatales, la crisis de los precios agr'icolas intemacionales, 01 caracter oligop6lic;o del mercado de los insumos, la falta de creditos oportunos y suficientes. 18 crociente compatencia internacional, la agudizaci6n'de la migraci6n campo-ciudad, elc. ei gobiemo anterior se vio precisado a tomar una serie de medldas para teanlmar la actividad rural; para 1993 ya se observaba una reactivaci6n del sector, can excepci6n del cate que 5610 en 1994. con las heladas del brasil. logra ramontar los precios intemacionales por encima de los dos d61ares la libra. perc que durante 1995 cae drami1ticamente alrededor de un d6lar. desde 1994 la revaluaci6n del peso ha sldo un factor que iimita las posibilidades de compalir en el exterior, incluso para rubros de tradici6n como las flores colombianes y el banano. tal como era previsible, la apertura ha servido mas a los paises desarrollados. deseosos de colocar sus excedentes agricolas y los insumos de una tecnologia cada vez mtls costosa y sofisticada e incluso, quien 10 creyera, a paises can peor calidad de vida, en donde los salarios agricolas eslan mas envilecidos, estan exportando hacia colombia con menores cos· tos de producci6n. algunos rubros de gran dinamismo en el pasado como et arroz y el matzo por causa del alza permanente en los precios de los insumos, el estancamlanto en los rendimientos y falta de competitivldad, han sufrido una caida importante en sus areas. las expectativas de nuevos palses productores y de nuevas mercados, no parecen una salida en el corto plaza para nuestra agricultura. en los (dtimos once anos el crecimiento de las areas de cultivo, lieg6 solo a 662.000 ha. y el estancamiento tecno16gico col0c6 a la agricultura colombiana en franca desventa]a. en ese mlsmo per1odo. los cultivos pennanentes crecleron en 138.000 ha., especlalmente con palma africana (que habia alcanzado 117.628 ha. entre 1988-1992) y cacao, mientras el plc1tano perdi6 al 22% de su lirea por el cambio del sistema de cultivos del cafe. el area ocupada por los cinco eultivos miis representativos de la agricultura mecanizada (ai9oo6n, arroz, sorgo, cane de azucary palma africana) represantaba el 30% del area agricola nacional, 10 cual explica el incremento nato del area total de cultivo. en este 'lapse as notorio al desmonte de todo al aparato institucional de generaci6n de ciencia y tecnologia para al sector agropecuario, con el supuesto de que la competencia y el traspaso de esta actividad a los particulares, rapidamente reasignaria recursos para investigar y desarrollar la tecnolegia que tuviera miis damanda para las necesidades del mercado interne y externo de bienes de origen agropecuario. todo el mundo. especialmente el actual gobiemo, reconocen que hubo errores en el proceso y que la desprotecci6n a que se 50meti6 a la agricultura pone en grave riesgo el sis· tema agroatimentario, por ie vulnerabitidad a la competencla de agriculturas mas desarrolladas y eficientes, asi como a la dependencia tecnologica que nos obligar'ia a comprsr paquetes mas sofistj~ cados y complelos, sin posibilidad de desagregaci6n y aportaci6n de componentes nacionales. ei consumo global de plaguicidas entre 1988 y 1992 cay6 en un 7.8% anus!. morales (5). sin em~ bargo, en esta lapso tambien. se diversificaron un poco jos ingredientes activos de los insecticidas que ilegaron a siete: metamidofos, malathion, mo· nocrotofos, carborur~n, endosuuan, clorpirifos y carbaryl. la caida del usa del melilparathion resul· ta notable, debida quiza. por una mayor presi6n en la racionalizacion de insecticidas de amplio espectro y capac:dad de dane en los ecosistemas. para 1992 los herbicidas mas vendidos en cok>mbis, son los derivados del 2-40, propanil, glifosato, diur6n, atrazina, paraquat, picloram, ametrina. bu· taclor y pendimetalina. con volumenes que liegaron a 6.456 t.m. los fungicidas tuvieron guarismos de ventas slmllares, destacandose el mancozeb que elev6 corr siderablemente su demanda por el retire del rnaneb en el mercado y la eaida considerable en el uso de oxicloruro de cobre por la sustitucl6n de las variedades suscaptibles de cafe a la roya, par la variedad colombia, que es tolerante. sin embargo, en las ventas se destacan azufre, proplneb, oxlcjoruro de cobre, caplan yedifenfos. es oportuno haeer lasiguiente reflexl6n: las propuestas tecnol6gicas de la federaci6n nacional de cafeteros incluian la aplicaci6n de un kilogramo de oxicloruro de cobre por ha. cada ires meses, para un total de cuatro kilos/halano, para el control de la roya del caleta (hemi/sia vaslalnxb. s/. br.). por fortuna , la cultura popular hizo irnposible su aplicaci6n precisa y se evito que liegaran a los nos y fuentes de agua yolumenes descomunales de cobre, si se tiene en cuenta que el pais cultiva alrededor de un mill6n de hectareas en caf~. la proporci6n de los plaguicidas.en ia. estructura de costos de los cullivos sigue creciendo, pues para 1990, para el caso del arroz. .estos representaban ei 19,5% ypara 1992a, habia subiclo el24,2%, situaci6n que sa explica por el caraeter oiigop6lico de asta industria (para 1991 sf 50% del mercado estaba en manos de circa empresas). en colombia la capacidad aetuai de las instalaciones para ia fabricaci6n de plaguicidas as de 35.000 tm de prcx.1uctos s6lidos y de 55.000 litros de fiquidos par ano, pero se ulihza, como as fipioo en las industrias oligop6licas, en un 60%. ei consumo real de los plaguicidas es dificil de precisar, porque algunos gremios importan materias primas y plaguicidas terminados para sus afiliados. para 1993 estaban registrados los siguientes plaguicidas: 141 fungicidas utilizados, principalmente en flores, arroz, papa y banana. 220 insecticidas, cuyo mayor usa es en algod6n y papa. 210herbicidas. cuya demanda principal es en arroz, pastos y algod6n. 1030tros varios: acaricidas, nematicidas. malus· quicidas. etc. total: 674 plaguicidas registrados. 111 en este periodo se comienza a hablar de una nueva revoluci6n verde basada en los avances en ingenie· na geootica y en la biotecnologia. los avances en los cultivos in vitro son notables. los cuales permiten limpiar materiales de platano y papa de virosis. estos avances sa extenderan mas tarde a flores, banana y fresas y alms cultivos susceptibles a las virosis yen· fennedades bacteriales. los esfuerzos de algunas industrias de agroqulmicos por desarrollar y probar nuevas sustancias de impacto mas espec1fico, baja residualidad y de mayor compactabilidad con ia naturaleza son tambien notables. aunque para la fecha de publicaci6n de esle arti~ culo (1996) el panorama ha cambiado un poco por el dinamismo del mercado chino. la aparici6n de nuevas productores y las nevadas y el invierno del norte, la situaci6n en el mediano plazo no pareee variar nllos problemas astructurales tampoco, con 10 cual se ratifiean los argumentos hasta aqui plantaaoos. si sa superponen los mapas con la localizaci6n ~e las ~reas sembradas de cada uno de los principales cultivos que sa han mencionado, con el mapa de las ~reas mtls afectadas por contaminaci6n de plaguicidas sa observa que existe plena coincidencia. para estos ultimos anos, resulla evidente el cambio de las companias multinacionales de agroquimicos preocupadas por la presi6n de los consumi, dores de los paises industrializa"dos hacia el desarrollo de plaguicidas biol6gieos y aquellos de compleja densidad molecular, can el fin de reducir altos yolumenes de plaguicidas de slntesis. de hecho, ya se han co'merclalizado varios plaguicidas de los cuales sa requieren bajos volumenes par ha. pera, sa desconoce par completo, sus efeetos a mediano y largo plazo sobre unos ecosistemas ya bastantes deteriorados. reflexiones sobre la intensidad en la aplicaci6n de agroauimicos en las principales areas mecanizadas en colombia como sa habla mencionado ya, la agricultura co· mercial irrumpi6 en colombia en las mejores tie· rras susceptibtes de ser mecanizadas, donde teo nian altos potenciates da productividad fisica y de trabajo. sin embargo, e1 modelo tecnol6gico adoptado, no tuvo en cuenta las especificidades de algunos entomos y ecosistemas que serian grave, mente afectados por tal oferta tecnol6gica, la cual sa habia desarrollado para atras condiciones y necesidades. 112 asi, par ejemplo, resulla interesanle que las areas de cultivo de mas reciente incorporaci6n. como son los distritos de riego y drenaje desarrollados par el incora en los anos sesentas, estan ubicados en espacios c1aves para la supervivencia de racursos ecol6gicos de gran valor en biodiversidad. son los casas de los distritos de riego y drenaje de monte· ria y cerete. el de la doclrina en la costa cordobe· sa, repel6n en atlantica, campoalegre en el huila, el prado en tolima. etc. par el alto uso de plaguicidas que, durante largo tiempo, ha sido inherenle a este tipo de agricultura. es apenas 16gieo que una parte importante de los residuos de estos plaguicidas hayan ida a parar a los cuerpos de agua aledanos. como las cienagas y rlos. ei rio magdalena y el rio cauca, que reeogen la mayor parte de las aguas de estas planicies, lievan ademas. una importante carga de residuos. algunos de largo eteeto. que se depositan en los lechos en las desembocaduras y sin duda, conlri· buye a incrementar los problemas ambientales que sufren las poblaciones costeras colombianas. algunos cultivos permanentes como la palma africana de aceile y el banana, ubicados en climas etllidos y humedos (en algunos casas: compiten per las mismas areas. en c1imas ealidos, como el pie· demonte \ianero, donde se ubica la mayor superfj· cie sembrada de la mencionada palma. las ilanuras sur y suroccidental at pie de la sierra nevada de santa marta. las del magdalena media en las zonas de sabana de torres y san alberto, etc.), en terminos generales, tienen un sislema de preducei6n que sa acomoda major a los ecosistemas, padecen niveles interiores de labores mecanico y requieren menor numero de aplicaciones de plaguieidas. no obstante. en el caso de requerirse algunos de larga residualidad. par el mismo caraeter permanente, s8 acumutan tacilmente. ejemplo de 10 expuesto es la aplicaci6n de fungicidas metalicos en banana a herbicidas como paraquat y glifosato, en el mismo eullivo y en palma africana. otros. como la cana de azucar en el valle del cauea, hoy se manejan con un criteria inlegrado. si bien en el pasado se usaron plaguicidas de amptio espectro y eteetos fulminantes contra las plagas, no se puade decir 10 mismo de los herbicidas que, en algunos easos. es probable que esttln acumulados en los suelos y sa desconoce su impacto en los suelos an al mediano y largo plaza. par fortuna. la industria de pesticidas tambien ha avolucionado hacia el desarrollo de productos que implican cantidades menores aplicadas sobre los cultivas, con mayor especificidad sobre los organismos en los que se quiere actuar y can un mayor conocimiento y conciencia de que la sostenibilidad de la agricultura es de conveniencia global. bibliograf(a 1. alvarez. m. desarrollo cientifico tecnol6gico en la agricultura del pais. ica. conferencias del foro tecnol6gico algodonero. compendia 27, bogota. 1978. 2. de la cruz, r. la investigaci6n deilca en al control de las malezas en el algodonero. conferencias del foro tecnol6gico algodonero. compendia 27. bogota. 3. dnp. programa de modemizaci6n agropecuaria y rural. documento conpes, ministerio de agricu/lura, dnp-uda. bogota. 1994. 4. kalmanovitz, s. ei desarrollo de la agricultura en colombia. carlos valencia edilores. bogota. 1982. 5. morales, c. comercializaci6n y consumo de plaguicidas agricolas en colombia durante 1992. lea, subgerencia de protecci6n a la producci6n agropecuaria, divisi6n de lnsumos agricofas. secci6n de supervisi6n y registro. bogota. 1992. 6. minagricultura. transformaciones en la estructura agraria. minagricultura 80 onos. fm editores. banco ganadero, caja agraria, vacol. bogota. 1994. 7. misi6n de estudios del sector agropecuario. ei desarrollo agropecuario en colombia. 1990. 8. posada, c. et al. perfil de coyuntura econ6mica. centro de investigaciones econ6micas, cie y departamento de economia, facultad de ciencias econ6micas, universidad de antioquia. economia colombiana, revista. de la contraloria general de la republica 203, bogota, marzo de 1988. 9. plm. diccionario de especialidades agroveterinarias. edici6n colombia. ediciones plm. s.a. bogota. 1994. 10 zuluaga, l. los problemas de la agroquimica. mimeografiado, universidad nacional de colombia, facultad de agronomia, ica. control de plagas. asistencia tecnica manual 1. 1969. 113 termin6 de irnprimirse en agosto de 1996 en p=loouma>io.s conlltmlo ica • corl/sicii tel: 2829945 santafe de bogota, oc, colombia efecto de la reduccion de la luz, la poda de verano y el suministro de nitro geno sobre el crecimiento vegetativo y reproductivo de los arboles de manzano 'golden delicious' effect oflight reduction, surnmerpruning and nitro gen supply on the vegetative and generative growth of 'golden delicious' apples fanor casierra posada' y peter lüdders' resumen en un sistema de lisímetros, se realizó un ensayo para determinar el efecto de una red negra antigranizo con una capacidad reductora de la luz del 33%, con tres diferentes niveles de fertilización nitrogenada y poda de verano en dos diferentes épocas sobre el crecimiento vegetativo y reproductivo de árboles. de manzano 'golden delicious' en berlín (alem.). se discuten los resultados del crecimiento de las ramas, diámetro del tallo, la relación ramas/ raíz, el área foliar, caída prematura de hojas, el número de flores por planta, la densidad de flores por rama, el amarre de frutos y la producción de materia seca. en términos generales, la sombra no afectó considerablemente el crecimiento vegetativo, pero sí redujo el área foliar y el amarre de frutos. la poda de invierno indujo un mayor número de flores por planta y la poda de invierno con poda de verano en junio favoreció el mejor amarre de frutos. con el incremento en la dosis de nitrógeno se presentó un jnayor número de flores por planta, y un mayor crecimiento de las ramas, pero se redujo el amarre de frutos. palabras claves: poda, sombra, granizo, amarre de frutos, área foliar, número de flores y coeficiente de transpiración. summary in order to study the effect of a black mesh protection net (33% light reduction capacity) on the vegetative and reproductive growth of'golden delicious' apple trees in berlin (germany), three different nitrogen levels and summer pruning at two different times were used. the results of shoots growth, trunk growth, shootlroot ratio, leafarea, early leaffall, numberofflowers perplant, flowers density per branch, fruit set and dry matter production are presented and discussed. in general, shade did not affect vegetative growth, but leaf area and fruit set. winter pruning induced the greatest number of flowers per plant. winter pruning along with surnmer pruning in june, increased fruit seto high levels of nitrogen increased number of flowers per plant and shoot growth, but reduced fruit set. key words: pruning, shade, fruit set, leaf area, number of flowers, transpiration coefficient. introduccion las granizadas se han convertido en un problema de crecientes dimensiones en las regiones frutícolas europeas, según reportes de orth y kollatz, 1995 y scartezzini, 1998. según su informe, el granizo causa, anualmente, en alemania 25 millones de dólares en pérdidas, de las cuales el 20 % afecta huertos frutícolas. el granizo puede causar daños, no sólo a las flores y frutos de la presente temporada, sino, también, a la madera sobre la cual fructificará el árbol en temporadas posteriores. a principios de los años sesenta para contrarrestar los efectos dañinos del granizo, se desarrollaron en el norte de italia diferentes técnicas de cubrimiento de los huertos con materiales plásticos (torggler, 1997 y 1998); sin embargo, sólo hasta principios de los años setenta, se emplearon las primeras redes antigranizo, tal como se utilizan en la actualidad (steinbauer, 1998). las redes antigranizo ocasionan algunos efectos desfavorables a las platas y a la fruta. por tal motivo, rüegg (1997) analizó el efecto de las redesantigranizo sobre la presencia de la «roña del manzano» (venturia inaequalis). noga, 1997 reporta una reducción del tamaño de la fruta en huertos cubiertos con redes antigranizo. widmer (l998a) encontró que, con el uso de estas redes, se presenta una reducción de la tasa fotosintética como consecuencia de la reducción de la luz y, además, se causa un retraso en la época de cosecha. mediante el presente estudio, se pretende poner de manifiesto cómo la poda de verano y el suministro de nitrógeno ayudarían a reducir los efectos desfavorables ocasionados por la reducción de la luz, mediante la protección de un huerto con una red antigranizo. la poda de verano proporcionaría una mejor iluminación en la corona del árbol en una época crítica para el desarrollo de los frutos y el crecimiento del árbol, y, por otro lado, el incremento del suministro de nitrógeno favorecería el crecimiento de las ramas y, posiblemente, la producción de materia seca, reducidas por la disminución de la fotosíntesis ocasionada por el sombreado de la planta. investigador, uptc, tunja, boyacá. e-mail: fanor@gmx.net profesor titular, universidad humboldt de berlín, alemania. e-mail: peter@luedders.de agronomía colombiana, 2000. 17: 79-84 80 agronomía colombiana vol. 17 metoi)ologia el ensayo fue realizado entre 1994 y 1997 en un sistema de lisímetros,' en el instituto de 'fruticultura de la universidad humboldt de berlín (alemania). se utilizaron 72 árboles de manzano, libres de virus, de la variedad 'golden delicious' sobre m9. las plantas estaban sembradas a una distancia de 2,0 m x 1,5 m en materas de arcilla de 50 litros de capacidad, las cuales se llenaron con cuarzo lavado. cada matera estaba unida mediante una manguera a un contenedor con una solución nutritiva con macro y micronutrientes, mediante la cual les fue suministrada a los árboles tres diferentes dosificaciones de nitrógeno (4,8 y 12mval n03 / litro de solución). mediante una polea, los contenedores con la solución nutritiva se subían, una o varias veces en el día con el fin de que la solución fluyera a la matera donde estaba sembrado cada árbol. cuando el sustrato de la matera se humedecía, se bajaban los contenedores, para que la solución restante regresara a ellos por gravedad. diariamente, los contenedores se llenaban con agua y el faltante en la solución nutritiva se asumía como el consumo diario de agua por la planta, por cuanto que la única posibilidad de entrada de agua a las materas era la suministrada mediante los contenedores através de las mangueras. las materas estaban cubiertas en la parte superior, con placas que impedían laentrada de agua lluvia a cada una de ellas. semanalmente, se determinaba, por espectro-fotometría de absorción atómica, el contenido de elementos nutritivos en la solución de los contenedores y se cambiaba la solución cuando se consideraba que el contenido de nutrientes en ella era insuficiente para los árboles. con el fin de reducir la intensidad luminosa, se colocó sobre la mitad de los árboles del ensayo una red negra antigranizo de una capacidad de reducción de la luz del 33 % y la otra mitad de los árboles fue dejada a libre exposición. en todos los árboles se realizó una poda de invierno en el mes de enero (poda inv.); un tercio de los árboles podados en enero recibieron una poda de verano en el mes dejunio (p.i.+p.v.jun.) y otro tercio se podaron en agosto (p.i.+p.v. agos.). la intensidad, tanto de la poda de invierno como de la poda de verano, dependió del crecimiento de las ramas de la temporada anterior y se procuró mantener una uniformidad en la intensidad de la madera cortada en todos los tratamientos, para no afectar los resultados con este factor. cada uno de los tratamientos se replicó cuatro veces. elcrecimientode lasramas semidióalfinalizar ladefoliaciónnatural de los árboles y los datos se llevaron a unidades lineales por planta. en la gráfica se presenta el promedio de cada factor analizado, con su respectiva desviación standard. se realizó un análisis de varianza y la prueba de student-newman-keul, mediante el programa spss versión 8,0. resultados crecimiento vegetativo el crecimiento total del árbol fue influido considerablemente; sólo, por el suministro de nitrógeno, presentándose una significancia estadística. las plantas que recibieron la menor cantidad de este elemento registraron el menor crecimiento de las ramas, en comparación con los árboles que recibieron un suministro mediano y alto del elemento (figura 1). en contraste con el resultado anterior, el suministro de nitrógeno no afectó el crecimiento en diámetro del tallo, pero éste sí fue influido por la sombra, de tal manera que los árboles bajo la sombra de la red tuvieron un crecimiento secundario del tallo menor, en comparación con las plantas a libre exposición. la relación ramas/raíz presentó un comportamiento similar al registrado en los resultados de la longitud de las ramas en lo concerniente a la respuesta de los árboles al suministro de nitrógeno, de tal manera que las plantas a las cuales se les suministró la dosis menor de nitrógeno tuvieron un menor valor de esta relación, en comparación con las otras dos dosis de éste elemento. el valor de 60 o .q 50... :!! e 40 30 , 20 10 o 4 mval 12mval t t t t t t tta a b b a a a a con red poda inv. p.i. + p:v. p.l. + p.v. jun agos 8 mval no/i sin red figura j: influencia de la sombra, la poda y la dosis de nitrógeno sobre el crecimiento total de las ramas (1997). 2000 casierra y lüdders: efecto de la reducción de la luz... 81 4 "o 3.5.a.. :!!! 3 e 2,5 2 1,5 0,5 o .,... í t í 1 tt b b a a aa a a s in red con red poda inv. p.i. + p.v. p.i. + p.v. jun agos 4 mval 8 mval 12 mval figura 2: influencia de la sombra, la poda y el suministro de nitrógeno sobre el área foliar total por planta (1997). la relación ramas/raíz corrobora el resultado obtenido al medir la longitud de las ramas, pues las plantas que presentaron una relación ramas/raíz baja tuvieron un crecimiento de ramas mayor que los tratamientos que presentaron un valor alto de esta relación. el suministro de nitrógeno no afectó el desarrollo del área foliar, sólo la época de poda y la sombra presentaron diferencias estadísticamente significativas en cuanto a esta medición (figura 2). los árboles podados en invierno y, posteriormente, en agosto tuvieron un área foliar superior que los podados únicamente en invierno y aquellos que, adicional a la poda de invierno, fueron podados en junio. la sombra afectó, también negativamente el desarrollo foliar de las plantas, pues el área foliar fue menor en los árboles bajo la sombra. tanto el sombreado, como el suministro de nitrógeno, tuvieron una influencia en la intensidad de la caída de hojas durante el verano, pues las plantas bajo la sombra y aquellas que recibieron las dosis mediana y alta de nitrógeno presentaron una caída de hojas prematura en el verano, ya que la defoliación natural de los árboles empieza a mediados del otoño. crecimiento generativo la sombra no afectó el número de flores por árbol; sin embargo, íos resultados de los factores poda y suministro de nitrógeno presentaron una diferencia significativa con respecto a esta medición (figura 3). en cuanto al factor poda, tuvieron el mayor número de flores por árbol, las plantas que, sólo, tuvieron poda de invierno, seguidas por las plantas que, adicionalmente a la poda de invierno, fueron podadas de nuevo en agosto. el menor número de flores se presentó en el tratamiento poda de invierno con poda de verano en junio. en cuanto al factor suministro de nitrógeno, presentaron el mayor número de flores los tratamientos con mediano y alto nivel de éste elemento. al analizar los resultados de la densidad de flores por rama (número de flores por unidad lineal de rama), los tres factores analizados en el ensayo presentaron diferencias significativas. los árboles sombreados tuvieron una cantidad superior de éste valor, en comparación con las plantas a libre exposición. las plantas podadas, únicamente en invierno, tuvieron, 1600 1400 1200 o .c 1000.. '1'11 ui 800 gi.. 600o ¡:¡: 400 200 o r j 1t e 1 bt ba a b a a sin red con red poda inv. p.i. + p.v. p.i. + p.v. jun agos 4 mval 8 mval 12 mval n03" figura 3: influencia de la sombra, la poda y la dosis de nitrógeno sobre el número de flores por planta (1997) 82 agronomía colombiana vol. 17 20 -----------------------'_--._---o 18.a.. t .(11 16 ti) 14 o t .. 12 b::s i..... 10 bgi b"c 8 gi 6 a a a.. a a.. (11 4e (11 2 :.!!o o sin red con red poda inv. p.i. + p.v. p.i. + p.v. 4 mval 8 mval 12 mval jun agos no,ii figurad: influencia de la sombra, la poda y la dosis de nitrógeno sobre el amarre de frutos (1997) también, un número de flores por metro de rama mayor que los que tuvieron poda de invierno y poda adicional de verano. con respecto al nitrógeno, las plantas con niveles mediano y alto de éste elemento tuvieron una densidad de flores por rama, mayor que las plantas abastecidas con el nivel bajo del elemento en mención. tanto el amarre de frutos, medido después de la caída de pétalos, como el medido después de la «caída de junio», tuvieron el mismo comportamiento en términos de significancia y de respuesta. los tres factores analizados arrojaron diferencias significativas en cuanto a la respuesta de los árboles a los tratamientos (figura 4). el sombreado redujo el amarre de los frutos. los árboles podados en invierno con una poda de verano adicional en junio tuvieron el mayor amarre en cuanto al factor poda. con respecto al suministro de nitrógeno, el tratamiento con el menor suministro de éste elemento tuvo el mayor porcentaje de amarre, comparado con los otros dos niveles de nitrógeno. la caída de los frutos en junio presentó diferencias estadísticas, sólo, para los factores poda y suministro de nitrógeno. para el factor poda, se tuvo la mayor caída de frutos en los árboles que, únicamente, fueron podados en invierno. las plantas abastecidas con el nivel mediano y alto de nitrógeno tuvieron la mayor caída de frutos, en comparación con las plantas con el menor suministro del elemento en mención. producción de materia seca la producción total de materia seca del árbol fue afectada por la sombra, de tal manera que este parámetro fue reducido en las plantas bajo la sombra, en comparación con aquellas que crecían a libre exposición. el suministro de nitrógeno y la sombra tuvieron un efecto directo sobre el peso seco de los frutos cosechados en el año 1997. como en el parámetro anterior, las plantas bajo la sombra presentaron una reducción en la producción de materia seca en los frutos, en comparación con los árboles a libre exposición. por su parte, los árboles abastecidos con las dosis mediana y baja de nitrógeno tuvieron una mayor producción de materia seca en los frutos comparados con las plantas que recibieron la dosis menor del elemento. la sombra fue el único de los tres factores estudiados que tuvo una influencia sobre el peso seco total de las hojas producidas en el año 1997. los árboles a libre exposición presentaron un valor superior del peso seco en las hojas comparados con los árboles bajo la red. el mismo comportamiento se presentó al evaluar el peso específico de las hojas secas (peso de la lámina foliar seca por unidad de área) con respecto al sombreado. además del sombreado, la poda y el suministro de nitrógeno tuvieron una influencia sobre el peso específico de las hojas; el mayor valor en cuanto al factor poda lo presentaron los árboles que tuvieron la poda de verano en junio además de la poda de invierno y el valor inferior correspondió a las plantas con poda de invierno y poda de verano en agosto. entre las variables del suministro de nitrógeno, el nivel mediano presentó el valor más alto del peso específico de las hojas secas. de los tres factores evaluados sólo el sombreado con la red tuvo una influencia sobre el peso seco del tronco; la sombra redujo el peso de los troncos de las plantas en comparación con los árboles a libre exposición. la poda fue el único de los tres factores evaluados que tuvo una influencia sobre el coeficiente de transpiración (cantidad de agua requerida para producir una unidad en peso de materia seca del árbol). tanto los tratamientos con poda únicamente en invierno como con poda en invierno y poda adicional de verano en agosto presentaron el coeficiente de transpiración más alto en comparación con el tratamiento con poda de invierno y poda de verano adicional enjunio. discusion el incremento en la dosificación de nitrógeno dio como resultado un incremento del crecimiento de las ramas, debido a que este elemento es parte integrante de las moléculas de un gran número de enzimas vegetales y hace parte de la estructura de amidas, aminoácidos, péptidos y proteínas, compuestos involucrados en los procesos de crecimiento. según marschner (1995), el nitrógeno forma del2 a15% de la materia seca de una planta dependiendo de la variedad, el estado de desarrollo y el órgano en estudio. un incremento en el suministro de nitrógeno favorece el crecimiento de las ramas de los árboles frutales pero puede reducir el crecimiento del sistema radical, aspecto que fue corroborado en el presente trabajo, pues el peso seco de las raíces se redujo con el incremento de la concentra2000 casierra y lüdders: efecto de la reducción de la luz... 83 ción del elemento en la solución nutritiva. este resultado concuerda con un estudio realizado por el-siddig y lüdders (1994), quienes analizaron el crecimiento de plantas de manzano con diferentes dosis de nitrógeno bajo condiciones salinas. según sus resultados; el incremento de nitrógeno aumentó el crecimiento de las ramas y, además, produjo un color verde más intenso en las hojas; ambos resultados justificados, porque, bajo condiciones salinas, el nitrógeno favorece la toma de n03·, reduce la toma de ci· e incrementa el balance cationes-aniones. la poda no tuvo un efecto significativo sobre el crecimiento de las ramas. por el contrario, gottfried (1998) encontró que árboles de manzano podados en invierno presentaban un crecimiento de las ramas superior que los tratamientos con poda de verano. la intensidad del crecimiento de las ramas en los árboles podados en invierno, redujo la producción de fruta en esa temporada. por el contrario, en el presente trabajo, no se determinó ninguna influencia de la poda sobre la fructificación de los árboles. denker y hansen (1994) evaluaron el efecto del suministro de ciertos volúmenes de agua y de algunos elementos nutritivos, tanto en campo, como en lisímetros, sobre el crecimiento de árboles de manzano' elstar'. la fertigación promovió el crecimiento de las ramas, pues el crecimiento se ve favorecido por una actividad radical superior, como resultado de la fertigación. weningery wurm (1998) investigaron el efecto de algunas variantes de poda sobre el crecimiento de variedades de manzano, 'golden delicious'. en su ensayo, la poda drástica de invierno promovió considerablemente el crecimiento de las ramas, lo cual los autores explican mediante la intensidad de la poda y la ley de la época de la misma (el.a poda de invierno estimula el crecimiento»), en concordancia con los resultados del presente trabajo, bepete y lakso (1998) no encontraron significancia entre el sombreado por la red y el crecimiento de los árboles de manzano. estos autores evaluaron la distribución de la materia seca en órganos vegetativos y reproductivos bajo diferentes intensidades de luz al comienzo de la temporada de crecimiento. en su ensayo, el crecimiento de las frutas no se redujo con la disminución de la intensidad lumínica, lo cual significa que, al principio de la temporada, el crecimiento de las ramas causa una reducción del crecimiento de los frutos, por la competencia que existe entre el crecimiento de los órganos vegetativos y reproductivos. la sombra causada por la red antigranizo influyó sobre. el crecimiento secundario del tallo, de tal manera que los tallos de las plantas bajo la sombra se desarrollaron menos en grosor del tallo, en comparación con las plantas a libre exposición. este resultado concuerda con lo obtenido en un ensayo realizado por chen el al. (1997a), quienes evaluaron diferentes sistemas de formación y la implementación de las redes antigranizo en árboles de manzano. la reducción de la luz influyó negativamente sobre el crecimiento secundario de los tallos, a causa de una reducción de la tasa fotosintética de los mismos. en el presente trabajo, no se presentó una diferencia estadística en la relación ramas/raíz para los factores poda y sombra; sin embargo, hansen (1987), en un ensayo mediante el cual evaluó los efectos de poda sobre árboles de manzano, encontró una diferencia del factor poda sobre la mencionada relación. del mismo modo, según chen el al. (1997a), el sombreado mediante una red antigranizo influyó sobre esta relación. las operaciones de poda ocasionan una reducción de la relación entre las ramas y las raíces a través del corte total o acortamiento de las ramas. después de la poda, en el árbol se presenta un cambio en la distribución de los asimilados, relacionada con la disminución de la relación ramas/raíces. luego de una poda, se puede encontrar en las ramas podadas adheridas al árbol concentraciones altas de fitohormonas, especialmente citoquininas, las cuales se sintetizan en las raíces y son llevadas al punto de corte mediante un transporte acrópeto. este incremento de los promotores del mismo, según hansen (1987), puede tener, como consecuencia, un crecimiento de las ramas muy acentuado. de acuerdo con los resultados obtenidos en los ensayos realizados por chen y lenz (1996), chen el al. (1997a y 1997b) ychen y lenz (1997a) el sombreado de las plantas causó una reducción del área foliar total por planta. según flore y lakso (1989), la sombra causa una reducción de la absorción de la luz en la corona del árbol, mediante la cual se reducen, también, tanto el crecimiento vegetativo, como el reproductivo. en el presente trabajo, la sombra causó una reducción del peso seco específico de la hoja y del peso seco de la misma. chen el al. (1997b) justifican este resultado con una reducción de la acumulación de los asimilados en las hojas, como consecuencia de una reducción de la tasa fotosintética de los árboles bajo la sombra. según masarovicová y navarra (1994), thiebus-kaesberg y lenz (1994) ywitte el al. (1996), una carga de fruta alta durante la temporada conduce a una reducción del área foliar; a pesar de ésto, en el presente trabajo, los árboles con mayor carga de fruta presentaron, también, una mayor área foliar, lo cual está relacionado conla caída de hojas que se presentó en las plantas bajo la sombra. según ei-siddig (1994) yei-siddig y lüdders (1994), los árboles a los que se les suministró una mayor cantidad de nitrógeno presentan, de igual modo, un incremento en el área foliar, a pesar de lo cual, en el presente trabajo, la diferencia en las dosis de nitrógeno suministradas a los árboles no condujeron a diferencias significativas. en el presente trabajo, en concordancia con los resultados obtenidos por el-siddig (1994) y schembecker (1988), el número de flores por árbol dependió del suministro de nitrógeno. el-siddig (1994) comprobó una correlación positiva entre el crecimiento de las ramas y el número de flores por árbol y el incremento de la dosis de nitrógeno indujo un incremento del crecimiento de las ramas y un aumento del número de flores. contrario a los resultados reportados por chen el al. (1997 a) y chen y lenz (1997a) no se presentó influencia de la sombra sobre el número de flores por planta. el resultado del número de flores como consecuencia del suministro de nitrógeno se puede aclarar mediante el hecho de que algunos compuestos nitrogenados, como las poliaminas, posiblemente, actúan como mensajeros en el proceso de inducción floral y, por lo tanto, según marschner (1995) y faust (1989) las dosis de nitrógeno, la época de aplicación y la fuente del elemento serían determinantes en el proceso de inducción floral. con la dosis mediana y alta de nitrógeno se presentó un menor amarre de frutos en comparación con la dosis más baja del elemento. este resultado está relacionado con un incremento del desarrollo vegetativo en detrimento del reproductivo. mientras el-siddig (1994) reporta un aumento en el peso seco total con el incremento de la dosis de nitrógeno, en el presente trabajo, en los resultados para este factor, no se presentó significancia. en concordancia con los resultados reportados por chen el al. (1997a), los árboles a libre exposición produjeron una cantidad de materia seca considerablemente mayor que los árboles bajo la sombra, relacionada con una diferencia en la tasa fotosintética inducida por la sombra de la red. 84 agronomía colombiana vol. 17 la red antigranizo influyó en el peso seco total de los frutos. el incremento de materia seca de la corona del árbol está estrechamente relacionada con el consumo de agua y la asimilación del c0 2 por parte de las plantas. en el presente trabajo, los árboles bajo la red, presentaron una reducida producción de materia seca de los frutos y un menor consumo de agua en comparación con las plantas a libre exposición. este resultado concuerda con el reporte de chen et al. (1997b). al respecto, thiebuskaesberg y lenz (1994) reportan un incremento del peso seco total 'como consecuencia de la carga de fruta, pues según navarra y masarovicová (1995) el peso seco de los frutos puede ser el 50% de la materia seca total de un árbol. literatura citada bepete, m. y an. lakso. differential effects ofshade on earlyseason fruit and shoot growth rates in 'empire' apple. hortscience35: 823-825.1998 chen, ky f. lenz. carbohydrate concentration ofapple leaves as affected by training method and shading. gartenbauwissenschaft 61: 238-242. i996 chen~~. y f. lenz. effects oftraining method, shading, and fruiting on water consumption of apple trees. gartenbauwissenschaft 62: 277-285. 1997a' chen, k yf. lenz. wie wirken sich erziehungsmabnahmen, beschattung und fruchtbehang auf die entwicklung der blattfllichen bei apfel aus? erwerbsobstbau 39: 137-140. 1997b chen, k, g. q. hu, y f. lenz. biomass partition in apple trees as affected by training, shading, and fruiting. gartenbauwissenschaft 62: 162-168. 1997a chen, k, g. q. hu, yf. lenz. training and shading effects on vegetative and reproductive growth and fruit quality of apple. gartenbauwissenschaft 62: 207-213. 1997b dencker, 1. y p. hansen. effects ofwater and nutrient supply on extension growth, bud development, and flowering habit ofyoung 'elstar' apple trees. gartenbauwissenschaft 59: 145149.1994 el-siddig, k effect of nitrogen supply on apple trees under saline conditions. disertación doctoral. tu-berlin. 1994 el-siddig, k y p. lüdders. interactive effects ofsalinity and nitro gen nutrition on vegetative growth of apple trees. gartenbauwissenschaft 59: 58-61. 1994 faust, m. physiology oftemperate zone fruit trees. wiley, new yooc1989 flore, j. y a n. lakso. environmental and physiological regulation of photosynthesis in fruit crops. hort. rev. 11: 111157.1989 gottfried, l.verschiedene schnittintensitlitenauftriebwachstum, ertrag und fruchtqualitlit. obstbau 23: 10-15. 1998 hansen, p. source-sink relations in fruits. l. effects of pruning in apple. gartenbauwissenschaft 52: 193-195. 1987 marschner, h. mineral nutrition ofhigher plants. academic press, london, 2. edición. 1995 masarovicov á, e. y 1.navarra. einflubdes fruchtbehanges aufc02-gaswechsel, wasseraufuahme und biomassebildung bei apfel. gartenbauwissenschaft 59: 132-138. 1994 na vara, j. y e.masarovicov á. wasseraufnah-me und wachstum oberirdischer teile von apfelbliumen. gartenbauwissenschaft 61: 234-239. 1995 noga, g. hagelnetze kosten fruchtfarbe. obst und garten 116: 280-28l. 1997 orth, u. y u. kollatz. hagelschaden hinnehmen, versichem oder vermindem? erwerbsobstbau 37: 19-22. 1995 rüegg, j. beeinflussen hagelnetze die schorfsituation in apfelanlagen?schweiz. z. obst-weinbau 133: 88-91. 1997 scartezzini, h. mengenmañig gute apfelemte, aber grobe hagelschaden. obstbau weinbau 35: 248 -249.1998 schembecker,f.einflubdern-versorgungauf'coxorange'-m9! j9 klonkombinationen. disertación doctoral. tu-berlin. 1988 steinbauer, l. hagelnetz entwicklung in europa. obstbau 23: 246-248.1998 tiebeus-kaesberg, p., y f.,lenz. einflub des fruchtbehanges aufwachstum, kohlenhydratund mineralstoffkonzentration der blatter von 'golden delicious'-apfelbliumen. erwerbsobstbau 36: 130-132. 1994 torggler, b. hagelnetze sollten stabil und sicher sein. obstbau weinbau34: 14-15.1997 torggler, b. schutzwirkung von hagelnetzen. obstbau weinbau 35: 244-245. 1998 weninger, f. y l. wurm. auswirkungen verschiedener schnittvarianten aufwachstum und blütenknospenansatz bei den apfelsorten "jonagold ' und 'golden delicious'. mitteilungen klostemeuburg 48: 172-178. 1998 widmer, a belichtung und fruchtqualitat unter verschiedenen hagelnetzgeweben. rheinische monatsschrift 86: 8-9. 1998a witte, m., q. y. zhou, y f. lenz. blattflachentwicklung von apfelbaumen in abhlingigkeit vom fruchtbehang. erwerbsobstbau38: 111-116.1996 received for publication: 21 july, 2011. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 department of biological sciences, faculty of sciences, universidad de los andes. bogota (colombia). ojeda853@gmail.com 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 private consultant in biostatistical analysis. bogota (colombia). agronomía colombiana 30(3), 351-358, 2012 effects of environmental factors on the morphometric characteristics of cultivated lettuce (lactuca sativa l.) efecto de variables ambientales sobre caracteres morfométricos en el cultivo de lechuga (lactuca sativa l.) antonio d. ojeda1, gustavo a. ligarreto2, and orlando martínez3 abstract resumen we evaluated the phenotypic response of three varieties of lettuce batavia colwart, lisa elisa and crespa verde cassabella in three growing environments: plastic greenhouse, glass greenhouse and open field on the bogota plateau (chia, cundinamarca), in order to generate useful information to improve the quality of plants grown by farmers, ensuring a healthy product with characteristics that meet market demands. the three agroecosystems were constantly monitored for the environmental variables of temperature, relative humidity and solar radiation; which showed a significant variation between the three agroecosystems. to assess the phenotypic response, we examined the effect of the environmental variables mentioned on seven morphometric variables of agronomic interest. the study showed that, for the variables germination percentage and fresh weight, the environmental effect reached a variance percentage of 79 and 44%, respectively. on the contrary, it was established that the average phenotypic response of the variables clean weight and percentage of dry mass corresponds especially to the effect of genetic varieties with a variance percentage of 35 and 45%, respectively. similarly, for the variables specific leaf area and total leaf area, it was established that both the effects of environmental and genetic variables explain 87% (50 genetic, 37 environmental) and 56% (31 genetic, 25 environmental), respectively, of the total variability observed. se evaluó la respuesta fenotípica de tres variedades de lechuga batavia colwart, lisa elisa y crespa verde cassabella en tres ambientes de cultivo: invernadero de plástico, invernadero de vidrio y campo abierto en la sabana de bogotá (chía, cundinamarca) con el objetivo de generar información útil para mejorar la calidad de las plantas obtenidas por los agricultores, asegurando un producto sano y con características para satisfacer las demandas del mercado. los tres agroecosistemas fueron caracterizados por medio de un monitoreo constante de las variables ambientales de temperatura, radiación solar y humedad relativa, lo cual evidenció una importante variación entre los tres agroecosistemas. para evaluar la respuesta fenotípica, se analizó el efecto de las variables ambientales mencionadas sobre siete variables morfométricas de interés agronómico. el estudio demostró que para las variables porcentaje de germinación y peso fresco el efecto ambiental alcanzo un porcentaje de varianza del 79 y 44%, respectivamente. por el contrario, se estableció que la respuesta del fenotipo promedio de las variables peso limpio y porcentaje de masa seca corresponde especialmente al efecto genético de las variedades con un porcentaje de varianza del 35 y 45%, respectivamente. de igual manera, para las variables área foliar específica y área foliar total se estableció que tanto los efectos de las variables ambientales como los efectos genéticos de las variedades explican en su orden el 87% (genético 50, ambiental 37) y 56% (genético 31, ambiental 25) respectivamente, de la variabilidad total observada. key words: phenotypic variance, genotype x environment, phenotypic plasticity. palabras clave: varianza fenotípica, genotipo x ambiente, plasticidad fenotípica. introduction lettuce (lactuca sativa l.) is an annual, autogamous plant that belongs to the asteraceae family and is cultivated in colombia mainly in the departments of cundinamarca, boyaca, valle del cauca, norte de santander and antioquia. it is sown with a wide range of varieties according to the morphological characteristics, specifically the shape of the leaves and the head: batavia, iceberg, boston, romana and loose leaves. recent genetic studies on this species have identified several specific sites of the genome that control the morphological characteristics of the leaves, flowers and seeds (robinson et al., 1983; waycott et al., 1999). however, for the genus lactuca, little is known about the ability of the genotype to produce different phenotypes, depending on the environmental conditions of its location (valladares et al., 2007). 352 agron. colomb. 30(3) 2012 recent studies have shown that plants exhibit phenotypic plasticity in ecological traits ranging from their morphology, physiology and anatomy, to those related to development and reproduction (valladares et al., 2007). grube et al. (2003) found that the poor development of the hypocotyl and inflorescence stems in mutants of lettuce corresponds to poor gravitropic response that affects the quality of seedlings and is associated with the expression of the mutant gene sgr1/scr in certain environments. other important studies have shown that both radiation and temperature are environmental factors that determine suitable seed germination and quality of lettuce seedlings. hiroshi (1964) found that solar radiation, and especially long-wave red light, is a limiting factor in the germination of lettuce seeds. temperatures above 24°c cause significant changes in the endosperm layer, generating a mechanical force that counteracts and may even inhibit germination (takeba and matsubara, 1976; sung et al., 1997). takaki and zaia (1984) showed that these two environmental factors could be correlated, as high temperatures also affect the phytochromes, which are photo-transmitters acting on blue light and red light, causing an expansion of leaves, reduced germination and problems with the photoperiod. it is known that both metabolic pathways and development are influenced by the environment, due to the expression of many genes of little effect, i.e. quantitative phenotypic traits. thus, the environmental impact can produce large changes in the morphology and ethology of individuals. however, most of these environmental effects tend to be subtle and cause amplifications or reductions in morphometry, the number of progeny, growth rates or physiological functions. for this reason, this type of study is still considered in the development of varieties of plants of economic importance with a range of geographic adaptability and response to different cultivation techniques, providing the opportunity to develop a wide range of cultivars that meet production and consumer demands, allowing the exploration of different marketing alternatives and the creation of stability in crops with different levels of yield (lynch and walsh, 1998). thus, a proper handling of knowledge and phenotypic plasticity in crops is of vital importance because it facilitates knowledge on the phenotypic response of crop varieties or groups to heterogeneous conditions occurring in time and space in agroecosystems. this is particularly important when dealing with plants like lettuce that have numerous varieties that are cultivated during all seasons and with a wide geographical distribution with different production potentials, as in the case of colombia. the aim of the study was to assess the phenotypic response of three varieties of lettuce (lactuca sativa l.) colwart batavia, lisa elisa and crespa verde cassabella in three growing environments: plastic greenhouse, glass greenhouse and open field on the bogota plateau. materials and methods the study was conducted over a growing season in the facilities of the centro de bio-sistemas of the universidad de bogota jorge tadeo lozano, located on the central highway in the north of the town of chia, cundinamarca. we used three growing environments: traditional plastic greenhouse, glass greenhouse and open field. the environments presented a differential grade in average temperature (day/night), relative humidity and solar radiation. we used three varieties of lettuce: colwart batavia, lisa elisa and crespa verde casabella. for each environment, two sowing methods were used: direct seeding and transplantation using seedlings germinated in a nursery, thus six treatments were generated. the establishment of the experiment was performed in a randomized block design in each of the mentioned environments. the experimental unit formed 32 individuals per treatment, 10 replicates were used per treatment for glass greenhouse and open field, while for plastic greenhouse, there were six replications. sowing and seedlings the cultivation of the plant varieties consisted of sowing half of the seeds in the growing environments of plastic greenhouse, glass greenhouse and open field. the other half was germinated for a month in the nursery. afterwards, the seedlings showing two to four developed leaves were transplanted to the growing environments. each environment had an area of 200 m2, with a capacity for three plastic covered beds with the dimensions 25 x 2 m, with eight sowing rows and space for 640 individuals per bed for glass greenhouse and open field and four beds of 25 x 2 m with space for 288 individuals per bed for plastic greenhouse. in the nursery, plastic trays were used for germination of up to 200 individuals with a space of 1.5 cm3 each, to obtain 1,000 individuals per variety. as a substrate, we used a mixture of 30% soil, 30% rice husk, 30% coconut fiber and 10% compost. the seedlings were placed individually in plastic bags with a capacity of 0.6. one to two daily irrigations were performed in the three 353ojeda, ligarreto, and martínez: effects of environmental factors on the morphometric characteristics of cultivated lettuce (lactuca sativa l.) growing environments. within 60 d of the commencement of the cultivation, foliar application was performed for development and at 75 d one application of pesticide was carried out to control aphids. morphometric the following variables were evaluated at the end of cultivation in eight individuals per experimental unit. fresh weight (g) by taking the aerial part of each plant and weighing it. clean weight (g) corresponded to the amount of biomass that was suitable for marketing, with aerial biomass removed, avoiding decaying leaves, with attacks from pests or diseases. useful mass index: ratio of clean weight over fresh weight. biomass (%): each plant was packed in a paper bag and dried in an oven at 72°c for 96 h, then the dry weight was measured and the value obtained with fresh weight was determined from the percentage of dry mass. total leaf area (cm2) was determined from digital photographs of leaves processed with imagej 1.40 program for macintosh. knowing the total weight of the leaves and the leaf area /leaf weight ratio made it possible to estimate the total leaf area of each individual. specific leaf area (cm2 g-1) corresponded to the amount of biomass contained in g cm-2 of leaf area, calculated from the total leaf area of an individual over total leaf weight. climate monitoring for determining the relative humidity of each environment, a sensor comprised of a pair of thermocouples coupled to a data logger mark cox was used, one with a dry bulb and the other with a wet bulb. the sensors were suspended in pvc cylinders to ensure quality and representativeness of the data collection for 3.5 months of monitoring. to measure the total global solar radiation, diagonal transects were conducted with six sampling points with weather stations per environment. data analysis statistical analyzes were performed using spss 16.0 for macintosh. variance components were estimated by a linear model with effects of genotypes and fixed environments (lynch and walsh, 1998). results and discussion the life cycle of the crop was different in each variety. the shortest was with lisa elisa, with 10 weeks from planting to harvest, followed by crespa verde cassabella with about 12 weeks after sowing and variety batavia colwart with 15 weeks. environmental factors the data showed that the entire study area has about 12 h of sunlight, from 6:00 am until 5:50 pm. the intensity of the radiation varies significantly between different types of greenhouses; the glass greenhouse had the lowest average radiation with 126.56 w m-2 and maximum radiation with 301 w m-2, followed by the plastic greenhouse with an average radiation of 175.93 w m-2 and maximum radiation of 565 w m-2, and finally the open field with an average radiation of 359.13 w m-2 and maximum radiation of 1,008 w m-2. this is because of the light reflectance of surfaces, that is, the property of materials such as plastics and glass reflect light. for the glass greenhouse, it is important to note that during the day, the degree of light incidence changes with respect to the sun’s position and angle of the various building panels forming the greenhouse glass, so the glass reflectance varies, behaving like a mirror during certain hours of the day. additionally, glass, being a heavier material than plastic, needs a stronger support structure and thicker beams, creating a physical barrier to light. with regard to temperature, all environments showed two sets of normally distributed data with different averages during the 12 h of light and 12 h of darkness which together presented bimodal dispersion for each environment. this allowed us to characterize each environment according to the average daytime temperature and average overnight temperature. the open field was shown to be the environment with the lowest average day/night temperature of 15/10°c and a maximum temperature of 22°c, followed by the plastic greenhouse (17/12°c, max. 30°c), the nursery (18/12°c, max. 25°c) and then the glass greenhouse (23/13°c, 35°c max.). the minimum temperature showed no significant differences between the environments and ranged around 5.3°c. this is because the glass, unlike plastic, has the property of being transparent to solar radiation, both visible and infrared; however, it is opaque to the far-end infrared radiation emitted by heated bodies (plants, the ground, etc.) and hence the glass greenhouse acts as a heat trap where temperature increases both during the day and the night. 354 agron. colomb. 30(3) 2012 for the amount of moisture retained by the environment, a proportional relationship with respect to temperature was found. this was expected since a temperature rise increases the water retention capacity of the air and consequently decreases the value of relative humidity (fig. 1). this pattern was shown for all environments, with the only difference being the amount of water retained by the air, where the open field proved to be the lowest moisture environment with an average of 4 g water per kg air and a maximum of 46 g of water per kg air, followed by the plastic greenhouse and finally the glass greenhouse. like temperature, the minimum amount of moisture in the air did not show significant differences between the environments and ranged around 0.10 g water per kg air. this is because the high temperatures of the glass greenhouse produced humidity in the environment, mainly in the air, by increasing levels of water retained by the air. the glass greenhouse had a high temperature environment with very high peak levels (35°c) and maintained a significantly higher amount of moisture compared to the other environments. these characteristics made the glass greenhouse an environment with a low contribution to the quality of the lettuce due to decomposition of the lower leaves, growth of microorganisms such as botrytis sp. and the passage from vegetative to floral with seed production due to high temperatures. the plastic greenhouse had radiation levels and moderate temperatures without significant differences from the nursery, except the amount of moisture retained by the air, which was higher and more constant in the nursery. meanwhile, the open field showed the typical characteristics of the bogota plateau with high solar radiation, low moisture retained in the air and lower average temperatures during the day and night with a low of 0°c. there was also a bigger effect from slug and aphid attack. phenotypic variables the germination percentage was found to be lower in the glass greenhouse than in the other two environments, and no significant differences were found between the plastic greenhouse and open field (fig. 2). this is related to the high temperatures of the glass greenhouse (23/18°c, max. 35°c) and is consistent with the results of sung et al. (1998) who concluded that temperatures above 24°c for prolonged periods of time affect or even inhibit germination in lettuce. takaki and zaia (1984) and yazgan et al. (2008) found that high temperatures and humidity could decrease the range of action of the active form of phytochrome, which acts directly on the germination of lettuce seeds. additionally, other studies showed that high temperatures for germination of lettuce are also related to changes in the endosperm that act as a mechanical force which opposes germination (takeba and matsubara, 1976; sung et al., 1997). by analyzing the variance components, the results indicate that 79.19% of the variability observed in the germination corresponds to the effect of the environment, the expected result due to the wide effect of temperature and humidity on the phytochromes and endosperm (tab. 1). the effect due to the genetic component of the varieties was very low (0.05%), as well as the effect of the genotype x environment interaction (1.69%). the other 19% corresponds to the residual effects of the model (tab. 1). for fresh weight, an increased behavior was observed for the three varieties within the glass greenhouse which could be related to the high temperature thereof. all varieties showed a remarkable developmental trend from vegetative to floral with very elongated stems of 30-40 cm. however, the only variety which showed various branches of the central stem, flower formation and initial seed stages was batavia. this could be related to the evolutionary history 30 60 70 90 r el at iv e hu m id ity ( % ) 100 5 30 35 temperature (°c) 80 25201510 50 40 0 600 h um id ity ( kg m oi st ur e / kg d ry a ir ) 800 400 200 g er m in at io n (% ) 0 20 40 80 100 plastic greenhouse glass greenhouse open field environment 60 * colwart batavia lisa elisa crespa figure 1. behavior of relative humidity and quantity of moisture contained in the air with respect to temperature for the plastic greenhouse. figure 2. germination for varieties colwart batavia, lisa elisa and crespa verde casabella studied in three agroecosystems. 355ojeda, ligarreto, and martínez: effects of environmental factors on the morphometric characteristics of cultivated lettuce (lactuca sativa l.) of the genus lactuca, which comes from a wild ancestor of europe and asia (lactuca scariola) found in temperate zones (quintero et al., 2000; gagliano, 2006). thus, being a plant of the genus lactuca conditioned to climates warmer than the bogota plateau, it is expected that exposure to high temperatures and dry climates produces changes in the vegetative state and induces flowering with subsequent seed production as a result of favorable environmental conditions for reproduction and viable offspring (pinzón, 1990). results that agree with osorio and lobo (1983), who claim that, even though lettuce is an annual plant and blooms in the same cycle, high temperatures cause flowering. they also claim that the optimum average temperature for the normal development of the aerial part is 15 to 18°c with a maximum of 21°c depending on the variety. fig. 3 shows a significant change for both treatments and seedling of three varieties in the glass greenhouse; this behavior is accentuated in the batavia colwart variety. it is noted that the seed and seedling treatments behave similarly in that they describe the same parallel linearity within the varieties. seed treatments for the three varieties in the different environments showed a higher phenotype average than the seedling treatments. this could indicate that individuals that grow and develop in the same environmental conditions produce a better adaptation to the environment represented by the average value of the phenotype. as to the contribution of the variance to fresh weight, it was determined that most of the same corresponds to the environmental effect (43.76%), followed by genetic variety effect (14.49%) and finally the effect of the interaction (13.34%), which is relatively high (tab. 1). for clean weight, the variance components indicate that the variety factor explains the highest percentage (34.97%) of the observed variance, followed by the environmental component (18.48%) and the interaction (3.56%) (tab. 1). this is because the clean weight assessment criterion depends largely on morphologic appearances of the variety such as shape, length and texture of the leaves, among others, which determine the level of plant material contamination with pathogens and soil that significantly affects its value as commercial material. with regard to the above, the variable useful mass was only seen in the environments plastic greenhouse and open field because the lettuce obtained in the glass greenhouse was not useful due to its low quality for the market for the reasons stated above (fig. 4). however, a better performance of the variety crespa verde cassabella was seen in the glass greenhouse over the open field, which together with the results of germination percentage suggests that this strain may have some level of thermo-tolerance. this coincides with studies of sung et al. (1998), gray (1975), nascimento (2003) and grazia et al. (2001), who evaluated several germinating lettuce genotypes that performed satisfactorily at higher temperatures. this result agrees with those reported by osorio and lobo (1983) who stated that flowering at high temperatures is more common in varieties of loose leaf and iceberg such as lisa and batavia respectively. fig. 4 shows significant interaction for the varieties and planting methods. first, the variety lisa elisa is seen to be very stable between environments with respect to useful mass production, with no significant changes in the scale tabla 1. percentage distribution of variance components of some physiological variables in lettuce. variable variety (v) environment (a) interaction (vxa) variance explained error germination 0.05 79.19 1.69 80.93 19.07 fresh weight 14.49 43.76 13.34 71.59 28.41 clean weight 34.97 18.48 3.56 57.01 42.99 useful mass 37.93 0 27.59 65.52 34.48 dry mass 45.4 12.69 9.73 67.82 32.18 total leaf area 31.37 25.54 9.62 66.53 33.47 specific leaf area 49.78 37.11 2.5 89.39 10.61 figure 3. response in fresh weight of the three varieties studied, according to the method of planting and the corresponding environment. 0 1,500 fr es h w ei gh t ( g) batavia seedling 2,000 lisa seedling environment crespa seedling 500 1,000 batavia seed lisa seed crespa seed plastic greenhouse glass greenhouse open field 356 agron. colomb. 30(3) 2012 0 2,000 to ta l a re a (c m 2 ) batavia 3,000 lisa plastic greenhouse glass greenhouse open field crespa 1,000 environment figure 6. average phenotype response of the total area of the three varieties of each environment. and range of the average phenotype. regarding the variety crespa verde cassabella, one sees that direct seeding gives a small improvement of adaptation (average phenotypic value) and that its performance is superior in the plastic greenhouse over open field, which suggests that it is a variety sensitive to the environmental conditions of the bogota plateau. by contrast, the variety batavia colwart showed better adaptation for treatments with seedlings, and showed better performance in open field as compared to plastic greenhouse, which coincides with the traditional way of growing this variety on the bogota plateau, and the low agronomic management requirements in the soil, irrigation and seedlings. the results of dry mass (fig. 5) show that the most profitable variety in terms of production is the variety lisa elisa, which presented the highest values of average phenotype over the other varieties in all environments, which coincides with previous findings regarding the useful mass in the performance of crespa verde cassabella in plastic greenhouse. however, in this case, the seedling treatment proved to be most profitable in terms of biomass production for this strain. similarly, the results coincide for the variety batavia colwart, showing better performance in the open field, with little difference between the methods of planting. the variance components analysis indicates that the genetic component of the varieties explains 45.40% of the total variance observed, followed by the environmental component (12.69%) and a relatively high interaction component (9.73%) (tab. 1). leaf area of all plants in general is a plastic characteristic that responds to the mean conditions of solar radiation to produce shade for the lower parts or to improve the capture of light energy (jarma et al., 2006). the results of total leaf area (fig. 6) showed a gradual increase in leaf area in low radiation environments (plastic and glass greenhouse) thereby confirming that the increase in area corresponds to an adjusting plant mechanism to low sunlight conditions to improve light energy uptake. the analysis of variance components for this variable indicates that both the genetic component and the environmental component explained most of the variance observed with values of 31.37 and 25.54% respectively. an effect was observed from the interaction which explains a relatively high 9.62% of the total variance of the observed total leaf area. fig. 7 shows that for specific leaf area there is a general increase in the amount of area per gram for all varieties in environments with less radiation (plastic and glass greenhouse). this is consistent with the results obtained for total area since several studies indicate that plants grown under shade or low solar radiation conditions tend to increase 0.20 u se fu l m as s (% ) batavia seedling 1.00 lisa seedling plastic greenhouse open field crespa seedling 0.40 0.60 batavia seed lisa seed crespa seed 0.80 environment 0 8.00 d ry m as s (% ) batavia seedling 10.00 lisa seedling plastic greenhouseglass greenhouse open field crespa seedling 2.00 4.00 batavia seed lisa seed crespa seed 6.00 environment figure 4. average phenotype response of useful mass percentage of the three varieties studied, according to the method of planting and the environment. figure 5. average phenotype response of dry mass percentage of the three varieties studied, according to the method of planting and the environment. 357ojeda, ligarreto, and martínez: effects of environmental factors on the morphometric characteristics of cultivated lettuce (lactuca sativa l.) specific leaf area in order to increase the distribution of photosynthates at the expense of root growth or increase in leaf area, optimizing light energy capture (páez et al., 2000). the variance components analysis shows that the genetic component of the varieties and the environmental component explained most of the variance observed with 49.78 and 37.11% followed by the interaction which explains a relatively low 2.50% of the total variance (tab. 1). this corresponds, as regards the ordinal distribution, with the results of total area and is important since certain authors (hay and porter, 2006) state that leaf area is also a characteristic that is set during the development of the plant, thus involving the expression of genes through metabolic pathways. the lower specific leaf area in seed treatments corresponds to a rapid change from the vegetative to the floral stage as a result of the adaptive response to environmental conditions, and a change in energy use, from synthesis of leaf area to mainly synthesis of flowers and seeds. in the case of the variety colwart batavia, the difference is not noticeable because this was the only variety that presented an advanced floral state for both seed and seedling planting methods. conclusions the environmental conditions significantly affected the production of the three varieties of lettuce tested and there was a differential behavior for quality for the environments. it was determined that temperature is a decisive factor in the germination of lettuce. solar radiation causes significant responses in leaf area of adult individuals and thus affects quality. the humidity of the environment is associated with the amount of useful mass with humid environments with relatively high temperatures generating an environment conducive to the growth of microorganisms that affect quality. the lisa elisa variety may be the most profitable in terms of useful mass production which proved very stable in open field and plastic greenhouse. acknowledgements the authors thank the centro de bio-sistemas of the universidad de bogota jorge tadeo lozano for providing field instruments and laboratories to conduct research, as well as for the contribution of scientific and support staff that assisted with the development of this research. literature cited gagliano, e. 2006. presentación de cultivo: lechuga. bol. noved. hortíc. 2, 1-2. gray, d. 1975. effects of temperature on the germination and emergence of lettuce (lactuca sativa) seeds. ann. appl. biol. 86, 77-86. grazia, j., p.a. tittonell, and á. chiesa. 2001. efecto de la época de siembra, radiación y nutrición nitrogenada sobre el patrón de crecimiento y el rendimiento del cultivo de lechuga (lactuca sativa l.). invest. agr. prod. prot. veg. 16(3), 356-365. grube, r.c., e.b. brennan, and e.j. ryder. 2003. characterization and genetic analysis of a lettuce (lactuca sativa l.) mutant, weary, that exhibits reduced gravitropic response in hypocotyls and inflorescence stems. j. exp. bot. 54(385), 1259-1268. hay, r.k.m. and j.r. porter. 2006. the physyology of crop yield. blackwell publishing, oxford, uk. pp. 35-47. hiroshi, i. 1964. the effects of temperature on the germination y radicle growth of photosensitive lettuce seed. plant cell physiol. 5(4), 429-439. jarma, a., t. rengifo, and h. araméndiz-tatis. 2006. fisiología de estevia (stevia rabaudiana) en función de la radiación en el caribe colombiano. ii. análisis de crecimiento. agron. colomb. 24(1), 38-47. lynch, m. and b. walsh. 1998. genetics and analisys of quantitative traits. genotype x environmental interaction. sinauer associates, sunderland, ma. osorio, j. and m. lobo. 1983. lechuga. pp. 515-526. in: hortalizas. technical assistance manual no. 28. instituto colombiano agropecuario (ica), bogota. nascimento, w.m. 2003. preventing thermoinhibition in a thermosensitive lettuce genotype by seed inhibition at low temperature. sci. agríc. 60(3), 477-480. páez, a., v. paz, and j.c. lópez. 2000. crecimiento y respuesta fisiológicas de plantas de tomate cv. río grande en la época mayo-julio. efecto del sombreado. rev. fac. agron. (luz) 17, 173-184. 0 batavia seedling 40 lisa seedling plastic greenhouse glass greenhouseopen field crespa seedling 10 20 batavia seed lisa seed crespa seed 30 s pe ci fic le af a re a (c m 2 g1 ) environment figure 7. average phenotype response of specific leaf area of the three varieties studied, according to the method of planting and the environment. 358 agron. colomb. 30(3) 2012 pinzón, h. 1990. producción de semillas de lechuga bajo invernadero (lactuca sativa l.). m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota. quintero, i., j. zambrano, m. cabrita, and r. gil. 2000. evaluación en campo y postcosecha de nueve cultivares de lechuga lactuca sativa l. rev. fac. agron. (luz) 17, 482-491. robinson, r.w., j.d. mccreight, and e.j. ryder. 1983. the genes of lettuce and closely related species. pl. breed. rev. 1, 267-293. sung, y., d.j. cantliffe, and r.t. nagata. 1997. structural changes in lettuce seed during germination altered by genotype, seed maturation temperature and priming. hortscience 32, 526. sung, y., d.j. cantliffe, and r.t. nagata. 1998. seed developmental temperature regulation of thermotolerance in lettuce. soc. hort. sci. 123(4), 700-705. takaki, m. and v.m. zaia. 1984. effect of light and temperature on the germination of lettuce seeds. planta 160(2), 190-192. takeba, g.o. and s. matsubara. 1976. analysis of temperature effect on the germination of new york lettuce seeds. plant cell physiol. 17(1), 91-101. valladares, f., e. gianoli, and j.m. gómez. 2007. ecological limits to plant phenotypic plasticity. new phytologist. 176, 749-763. waycott, w., s.b. fort, e.j. ryder, and r.w. michelmore. 1999. mapping morphological genes relative to molecular markets in letuuce (lactuca sativa l.). heredity 82, 245-251. yazgan, s., s. ayas, c. demirtas, h. büyükcangaz, and b.n. candogan. 2008. déficit irrigation effects on lettuce (lactuca sativa var. olenka) yield in unheated greenhouse condition. j. food agric. environ. 6(2), 357-361. received for publication: 14 december, 2011. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 department basic sciences, faculty of natural sciences and engineering, universidad de bogotá jorge tadeo lozano. bogota (colombia). rodrigo.gil@utadeo.edu.co 2 department of civil engineering and agricultural, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 30(2), 282-288, 2012 optimization of ventilation and its effect on the microclimate of a colombian multispan greenhouse optimización de la ventilación y su efecto en el microclima de un invernadero multitúnel colombiano edwin andrés villagrán1, rodrigo gil1, john fabio acuña2, and carlos ricardo bojacá1 abstract resumen in colombia, greenhouse design optimization has not been a relevant topic and, as a consequence, the ventilation systems of current structures are not optimal, generating inadequate microclimates for the development of horticultural species. at the production level, management of the greenhouse climate is deficient, and this factor is not taken into account as a function of characteristics dependent on greenhouse design that cannot be modified during its lifespan. the aim of the present work was to study the efficiency of modifications applied to the ventilation system of a commercial greenhouse available on the colombian market. this was accomplished by using numerical simulations through the application of the computational fluid dynamics method. based on the commercial greenhouse design, two modified models were designed by applying structural modifications and changing the orientation of the fixed open ridges. simulations with the three greenhouse models were carried out in order to maximize the air renovation rates and improve air movement within the entire greenhouse, striving for the highest degree of climate homogenization. the best greenhouse design was the one with the highest air renovation index, high enough to ensure adequate control of temperature and humidity extremes through natural ventilation. additionally, this design generated the most homogenous microclimate within the cultivation zone en colombia la optimización del diseño de los invernaderos no ha tenido mayor relevancia y en consecuencia las estructuras existentes presentan deficiencias en su ventilación, generando así microclimas inadecuados para los cultivos. a nivel productivo, el manejo climático es deficiente, olvidando que el microclima interior es función de características de diseño del invernadero. el objetivo del trabajo fue el de estudiar la eficiencia de variantes introducidas a la ventilación de un invernadero multi-túnel mediante simulaciones numéricas empleando el método de dinámica de fluidos computacional. a partir del modelo comercial se diseñaron dos variantes experimentales realizando cambios estructurales y de orientación de las ventanas cenitales fijas. los tres diseños de invernaderos fueron sometidos a simulaciones por computador con el propósito de maximizar los índices de renovación de aire, mejorar el movimiento del flujo de aire en toda la estructura y buscar una homogeneidad en el microclima. el diseño más adecuado fue aquel que presentó un índice de renovación de aire suficiente para garantizar un adecuado control de la temperatura y la humedad a través de la ventilación natural. este diseño generó además el microclima más homogéneo dentro de la zona de cultivo. key words: fluid dynamics, greenhouse crops, optimization methods, simulation. palabras clave: dinámica de fluidos, cultivos de invernadero, métodos de optimización, simulación. introduction greenhouses are closed environments, inside which temperature increases due to a cover that holds radiation and also reduces airflow into the structure (gil et al., 2011). the use of greenhouses in agriculture has been restricted almost entirely to the production of horticultural species. however, in colombia, the largest share of greenhouses is used for the production of ornamental species, while, in the case of vegetables, it is limited almost exclusively to the production of the tomato. in colombia, the predominant greenhouse climate control is carried out with natural ventilation. this is a passive method that depends on two forces to generate air movement; forced convection caused by the outside wind and free convection caused by the temperature difference between the outside and the inside of the greenhouse (boulard et al., 1996). natural ventilation is a process that directly influences the climate inside the greenhouse (bailey, 1995; kittas et al., 283villagrán, gil, acuña, and bojacá: optimization of ventilation and its effect on the microclimate of a colombian multispan greenhouse 1996; mistriotis et al., 1997) and is a decisive factor when it comes to designing. a properly designed ventilation system can improve climate control and, consequently, optimize energy use (de jong and bot, 1992; ashrae, 1993). in addition, ventilation is related to other factors such as temperature, humidity and co2 concentration, which directly influence the growth and development of crops (bot, 1983; castilla, 1994; kittas et al., 1997). ventilation affects the temperature inside the greenhouse; during times of high solar radiation, it is necessary to circulate air from the outside to the inside of the greenhouse in a homogeneous manner in order to remove excess heat. inadequate ventilation generates overheating and excessive transpiration, leading to problems such as plant water stress and physiological disorders, including fruit cracking and abortion of flowers and fruits. on the other hand, natural ventilation helps evacuate excess moisture and prevent its accumulation in the air layer near the leaves which can cause condensation, leading to the onset of diseases (gil et al., 2011). poor ventilation has a negative impact on indoor air composition, mainly by reducing the co2 concentration (hand, 1984; lorenzo et al., 1990; lorenzo, 1994). this is because outside air intake is the main source of co2 in greenhouse crops that do not have a source of carbon enrichment, such as in colombian structures. the efficiency of natural ventilation depends on factors such as wind speed and direction, temperature differences between the outside and the inside of the greenhouse, greenhouse design and the presence or absence of crops (ould-khaoua et al., 2006). computational fluid dynamics (cfd) have been used in recent decades as a tool for modeling greenhouse climate (reichrath and davies, 2002; bartzanas et al., 2002). cfd is a method that studies the behavior of fluids, gases or liquids, and their interaction with the environment around them. most studies have focused on the study of natural ventilation with two basic purposes: from the physical point of view, to describe the movement of airflow and temperature distribution inside the greenhouse; and from the structural point of view, to optimize the size and position of ventilation windows. cfd-based studies were developed from the early work of okushima et al. (1989). in recent years, cfd has been used as the primary tool to analyze ventilation systems in agricultural buildings, as reviewed by norton et al. (2007). cfd modeling applied to greenhouse design and efficiency has achieved great recognition around the world. this has allowed detailed studies such as the assessment of the effect of installing anti-insect screens in greenhouses (fatnassi et al., 2006). simple models of cfd that consider air movement into an empty greenhouse under isothermal conditions has been used the most (kittas et al., 1997; boulard et al., 1996; reichrath and davies, 2002; bartzanas et al., 2004; molina-aiz et al., 2004). molina-aiz et al. (2004) performed an analysis of the natural ventilation of an almería-type greenhouse under two conditions (with and without crop) using cfd. when the crop is present, the heat and vapor exchanges between the crop and air must be included. these authors determined that roof windows are of great importance to the efficient ventilation of these greenhouses. ortiz (2004) conducted the numerical simulation of the natural ventilation of a ten-span colombian greenhouse. this study reported a decrease in the airflow rate as it flowed along the geometry of the greenhouse, due to frictional forces. rico-garcia et al. (2006) studied the effect of wind on the ventilation of two greenhouse configurations using two-dimensional simulations and field measurements to validate these simulations. this study found that larger roof ventilation areas generate better renewal rates for different wind directions. ould-khaoua et al. (2006) used a two-dimensional cfd model to study the effect of wind speed and window configuration on the ventilation and temperature patterns inside a greenhouse. the authors concluded that maximizing the air exchange rate does not always lead to better climate conditions inside the greenhouse, especially at the plant level. baeza et al. (2007) compared, through cfd simulations, the air exchange and influx of greenhouses with slopes between 12 and 32°c. they concluded that ventilation improved as the slope of the roof increased to 25°c, while for larger slopes, the increase in ventilation was minimal. in colombia, the optimization of greenhouse design has been limited and today continues to use the traditional structure established over 30 years ago (bojacá et al., 2011). to begin to address such shortcomings, the objective of this study was to optimize the design of a multispan greenhouse available on the colombian market through maximizing the air exchange rates and improving the microclimate within the greenhouse. materials and methods greenhouse prototype the initial greenhouse design corresponded to a commercial model offered on the colombian market. the 284 agron. colomb. 30(2) 2012 numerical arrangement optimization of the greenhouse prototype was done in two dimensions by creating a model to represent a cross-section of the structure. this cross section was included within a large computational domain (50 m height × 132 m length) using icem cfd v.11.0 software (ansys fluent inc.). the computational domain consisted of an unstructured mesh divided into 30,1344 cells. the quality of the grid was evaluated, as this is a fundamental criterion for establishing the accuracy of the solutions obtained by cfd. the quality parameters evaluated were mesh cell size and its variation, finding that 99.5% of the grid cells were in ranges of high quality (0.95 to 1.00). the fluent v. 6.3 software (ansys fluent inc.) was used to solve eqs 1-3, using the finite volume method. convergence criterion for every time step was set to 10-6 for the continuity, momentum and k-epsilon transport equations. the standard k-epsilon model (launder and spalding, 1974) was selected to represent the turbulence model because it has been proven to give satisfactory agreement in greenhouse ventilation flow studies (bartzanas et al., 2004; fatnassi et al., 2006). all simulations considered the energy equation to study the effects of ventilation in the scalar field of temperature inside the greenhouse. similarly, the fluid properties were fixed to the boussinesq approximation, which allowed modeling of the air buoyancy effect due to air density variation. boundary conditions the air entered the computational domain through the left side with a uniform wind speed profile of 1 m s-1 (baeza, 2007), while the right side was set as the air outlet. the upper side of the computational domain was defined by a series of symmetric properties to prevent friction losses in the airflow contacting this surface. the simulations considered the atmospheric characteristics of the sabana configuration of the prototype consisted of a multispan polyethylene greenhouse of four spans with a total area of 1,920 m2. the dimensions of each span were 8 m wide × 60 m long, and the greenhouse was oriented north-south on its longitudinal axis. the greenhouse had vents on each lateral wall and fixed roof ventilation on all four spans. the roof ventilation windows were complemented with two rollable ridge windows in the middle of the greenhouse. from this prototype, we designed two additional greenhouse models; including changes to the orientation of the fixed roof openings and the radius of the roof curvature. the description of the designs and a diagram are presented in tab. 1. numerical simulation the navier-stokes equations are a set of mathematical expressions that define the dynamic behavior of a fluid, derived from the application of the principles of conservation of mechanical energy and thermodynamics to the case of fluids, where the integral formulation is usually transformed to its differential form to be more practical. the set of equations for the two-dimensional steady-state flow without compression is as follows: 𝜕𝜕𝜕𝜕𝑖𝑖 𝜕𝜕𝜕𝜕𝑖𝑖 = 0   eq. (1) 𝜌𝜌 𝜕𝜕 𝜕𝜕𝜕𝜕! (𝑢𝑢!𝑢𝑢!) = − 𝜕𝜕𝜕𝜕 𝜕𝜕𝜕𝜕! + 𝜕𝜕𝜕𝜕!" 𝜕𝜕𝜕𝜕! + 𝜌𝜌𝑔𝑔!   eq. (2) 𝜌𝜌 𝜕𝜕 𝜕𝜕𝜕𝜕! (𝑢𝑢!ℎ) = 𝜕𝜕 𝜕𝜕𝜕𝜕! (𝑘𝑘 𝜕𝜕𝜕𝜕 𝜕𝜕𝜕𝜕! ) + 𝜕𝜕𝜕𝜕 𝜕𝜕𝜕𝜕 + 𝑢𝑢! 𝜕𝜕𝜕𝜕 𝜕𝜕𝜕𝜕! + 𝜏𝜏!" 𝜕𝜕𝜕𝜕! 𝜕𝜕𝜕𝜕!   eq. (3) where ui is the speed component in direction i (m s-1), xi represents direction i, ρ is the air density (kg m-3), p represents the air pressure (pa), gi is the gravity acceleration (m s-2), h represents the enthalpy (j kg-1), k is the coefficient of thermal conductivity for the air (w m ºk-1), t is the absolute air temperature (ºk), and μ represents the air molecular viscosity (kg m-1 s-1). table 1. description of the greenhouse models evaluated through cfd. model description diagram m1 greenhouse with a height of 3 m under the gutter and 5 m under the ridgepole. presence of a fixed roof window of 0.7 m in the four spans, oriented in the same direction. presence of rollable windows on the roof for spans 2 and 3, with an opening of 2.7 m each m2 greenhouse with a height of 3 m under the gutter and 5 m under the ridgepole. presence of a fixed roof window of 0.7 m in the four spans, with alternate orientation. presence of rollable windows on the roof for spans 2 and 3, with an opening of 2.7 m each. presence of a 1 m vertical barrier on the ridge of each span m3 greenhouse with a height of 3.5 m under the gutter and 5 m under the ridgepole. presence of a fixed roof window of 0.7 m in the four spans, with alternate orientation. presence of rollable windows on the roof for spans 2 and 3, with an opening of 2.7 m each. presence of a 1 m vertical barrier on the ridge of each span 285villagrán, gil, acuña, and bojacá: optimization of ventilation and its effect on the microclimate of a colombian multispan greenhouse de bogota such as pressure of 74,980 pa and gravitational acceleration of 9.81 m s-1. other parameters considered for the boundary conditions were the viscosity of the air (1.7·10-05 kg m-1 s-1), outside air temperature (20°c), indoor temperature (24°c), greenhouse soil temperature (28°c) and outside soil temperature (23°c). the bottom of the domain (i.e. the soil) and the greenhouse structure were considered as walls, taking into account their physical and thermal properties (tab. 2). eight simulations were performed, using the greenhouse prototype and its variants, considering the same boundary conditions. for some cases, the wind direction changed, as shown in tab. 3. the simulations considered varying degrees of opening for the different ventilation configurations. the results of the simulations in terms of wind speed and temperature distribution patterns within each greenhouse were used to establish the most optimal greenhouse design. table 2. physical and thermal properties of the materials included in the computational domain established to evaluate each of the greenhouse models and ventilation configurations. material density (ρ, kg m-3) conductivity (k, w m-1 k-1) specific heat (cp, j kg-1 k-1) soil 1.300 1.0 800 polyethylene 923 0.38 2300 air 1.225 0.0242 1006.43 table 3. description of the cfd simulations considering variations in the configuration of the vents (vl: lateral ventilation, vcf: fixed roof ventilation, vce: rollable roof ventilation), opening degree (0%: closed ventilation, 100% fully opened ventilation) and wind direction. simulation description wind direction diagram m1s1 vl: 100%, vcf: 100%; vce: 0% m1s2 vl: 100%, vcf: 100%; vce: 0% m1s3 vl: 100%, vcf: 100%; vce: 100% m1s4 vl: 100%, vcf: 100%; vce: 100% m2s1 vl: 100%, vcf: 100%; vce: 0% m2s2 vl: 100%, vcf: 100%; vce: 100% m3s1 vl: 100%, vcf: 100%; vce: 0% m3s2 vl: 100%, vcf: 100%; vce: 100% 286 agron. colomb. 30(2) 2012 results and discussion th e simulation results indicated that there are large airfl ow diff erences due to the confi guration of the open vents. in general, all the cases considered showed that aft er air enters the greenhouse, velocity decreases, starting with the fi rst span (fig. 1). th ese results agree with those from mistriotis et al. (1997), who stated that in multispan greenhouses with several openings, airfl ow has greater heterogeneity. th is complexity is refl ected in the airfl ow gradient created inside the greenhouse, which largely determines other climate variables such as temperature. fig. 1 shows the calculated contours of wind speed and temperature distribution for the m1s1 simulation. th is simulation represents the predominant confi guration of ventilation in colombian greenhouses and, through the simulation carried out using cfd, it was noted that this model is the one with the poorest air circulation compared to the other simulated cases. wind speeds in the whole profi le of the emissions were low, especially in the area of the roof where the airfl ow rates were almost nil. consequently, the air turnover rate was the lowest of all the cases considered (tab. 4). th is renewal value is below the recommendation for a naturally ventilated greenhouse, where higher rates are recommended to the 40 volumes (montero, 2006; asae, 1991). th e m1s1 simulation presented a very marked variation in temperature along the greenhouse profi le, generating a heterogeneous internal microclimate. such situations are not recommended for growth and development of crops and can even cause heterogeneous production, both in quantity and quality (bojacá et al., 2009). similarly, the generation of these patches may favor the development of problems associated with pests and diseases. th e m1s2 simulation changed the input direction of the wind, placing the fi xed ridge windows into the wind. th e simulation results indicated that the exchange rate times did not increase signifi cantly (0.71%) compared to the m1s1 simulation. however, increased air intake area generated a loss of speed in the side windows as a result of the turbulence generated by the air entering through the fi xed ridge windows. th is simulation confi rms the disadvantages of the current greenhouse design by making the inside temperatures too heterogeneous. in the cases of the m1s3 and m1s4 simulations, the ventilation area increased by opening the rollable roof windows completely. th is new vent confi guration had a direct impact on the greenhouse microclimate, generating an increase in air exchange rates (tab. 4). although the range was narrower, temperature inside the greenhouse did not fully homogenize the internal microclimate at the height of the growing area, mainly because the airfl ow moves across the top of the greenhouse without interacting with the lower areas where the crop develops. th e following simulations considered a greenhouse with open fi xed ridge windows oriented in an alternated way, while adding a vertical barrier on the roof. th e purpose of this barrier is to guide the airfl ow into the growing area. previous studies have shown that the air entering through the open fi xed ventilation of the fi rst span moves throughout the top of the greenhouse without mixing with the air of the cultivated area and exits through the second span (nielsen et al., 2002). fig. 2 shows the wind speed and temperature distribution for the m2s1 simulation. in this case, it is observed how changes in the confi guration of vents make each pair of successive windows act as an input and output of the airfl ow. figure 1. simulated contours for (a) wind speed (m s-1) and (b) temperature distribution (° k) for the m1s1 simulation. table 4. air renewal rates and average temperature (± standard deviation) of each of the greenhouse models and configurations simulated by cfd. case renewal index (volumes h-1) temperature (ºk) m1s1 33.6 293.9 ± 1.30 m1s2 33.8 293.8 ± 1.10 m1s3 38.7 293.8 ± 1.31 m1s4 48.7 293.8 ± 1.11 m2s1 45.2 293.5 ± 0.36 m2s2 58.1 293.6 ± 0.35 m3s1 49.9 293.3 ± 0.27 m3s2 66.6 293.4 ± 0.29 for abbreviations see tab. 3. a) wind speed b) temperature 287villagrán, gil, acuña, and bojacá: optimization of ventilation and its effect on the microclimate of a colombian multispan greenhouse consequently, there was an increase in the air exchange rate of 34.6% compared to the m1s1 simulation. th e results indicated a greater uniformity of temperature inside the greenhouse, mainly in the crop area. however, problems still exist with the movement of airfl ow near the cover area, registering low air speeds in some sectors. such situations continue to be unfavorable because the accumulation of moisture in this area causes condensation dripping on the plants, favoring the emergence of diseases. for this design but with the rollable windows fully opened (m2s2), the problem persisted despite the consequent increase in the air exchange rate. th e third greenhouse model (m3) was based on the m2 model but with a higher radius of roof curvature (less concave), generated by increasing the minimum height under the gutter by 0.5 m. th e simulation results for this greenhouse (m3s1), represented in fig. 3, show how these changes positively impacted airfl ow movement, increasing the air renewal rate. th is resulted in a more uniform climate inside the greenhouse at the crop level area. th e m3s2 simulation (fig. 4), with the rollable windows fully opened, had the highest air exchange rate of all the cases considered. th ese results indicate that the excesses of temperature and humidity can be controlled by natural ventilation with a suitable window confi guration. simulation results showed that the removal or closure of one of the rollable sidewall vents dramatically decreases ventilation inside the greenhouse. additionally, in several simulations, it was clear that, even with continuous ridge vents, the airfl ow is very low if the greenhouse does not have sidewall vents. th is demonstrates that more ventilation is achieved through lateral ventilation; therefore, it is important that the greenhouses have these types of vents. however, it is not just the presence of sidewall vents that matters but also ensuring their functionality by avoiding the presence of nearby barriers such as trees or other structures that may aff ect the airfl ow input. th e presence of an impermeable barrier (e.g. trees or other greenhouses) can block airfl ow and, as a consequence, ventilation inside the greenhouse is drastically reduced (mistriotis and braissoulis, 2008). for this reason, it is not only necessary to improve the design of greenhouses but also to keep greenhouse surroundings clear to promote airfl ow. conclusions cfd simulations represent a useful design tool to improve ventilation in greenhouses. th is methodology allows improvements to be made and evaluated for both existing structures and those marked for installation, saving time and money. computer simulation as a design tool replaces the actual construction of prototypes, allowing faster progress in the optimization process of naturally ventilated colombian greenhouses. figure 2. simulated contours for (a) wind speed (m s-1) and (b) temperature distribution (° k) for the m2s1 simulation. figure 3. simulated contours for (a) wind speed (m s-1) and (b) temperature distribution (° k) for the m3s1 simulation. figure 4. simulated contours for (a) wind speed (m s-1) and (b) temperature distribution (° k) for the m3s2 simulation. a) wind speed b) temperature a) wind speed b) temperature a) wind speed b) temperature 288 agron. colomb. 30(2) 2012 the improvements to the structure (increasing the radius of roof curvature, installation of vertical barriers on the roof) combined with the study of different ventilation settings (fixed ridge ventilation orientation in combination with side windows) maximized the natural ventilation of a multi-span colombian greenhouse by 98%. the ability to maintain homogeneous weather conditions inside a greenhouse, as much as possible, largely depends on the structural design and the configuration of the ventilation system. acknowledgements this work was made possible by the support received from the colombian ministry of agriculture and rural development through co-financing the project “desarrollo e implementación de un modelo de producción para los cultivos de pepino y pimentón bajo invernadero” (code: 2008n62361-7013). literature cited asae, american society of agricultural engineers. 1991. engineering practice (ep 406-1) standards. st. joseph, mi. ashrae, american society of heating refrigerating and air conditioning engineers. 1993. infiltration and ventilation. ashrae handbook of fundamentals. atlanta, ga. baeza, e.j. 2007. optimización del diseño de los sistemas de ventilación en invernaderos tipo parral. ph.d. thesis. universidad de almería, almería, spain. bailey, b.j. 1995. greenhouse climate control: new challenges. acta hort. 399, 13-24. bartzanas, t., c. kittas, and t. boulard. 2002. numerical simulation of the airflow and temperature patterns in a greenhouse equipped with insect-proof screen in the openings. acta hort. 578, 351-358. bartzanas, t., c. kittas, and t. boulard. 2004. effect of vent arrangement on windward ventilation of a tunnel greenhouse. biosyst. eng. 88(4), 479-490. bojacá, c.r., r. gil, and a. cooman. 2009. use of geostatistical and crop growth modelling to assess the variability of greenhouse tomato yield caused by spatial temperature variations. comput. electron. agr. 65(2), 219-227. bojacá, c.r., r. gil and e. schrevens. 2011. the greenhouse effect in the high tropics of colombia: a modeling approach. acta hort. 893, 791-796. bot, g.p.a. 1983. greenhouse climate: from physical processes to a dynamic model. ph.d. thesis. wageningen university, wageningen, the netherlands. boulard, t., j.f. meneses, m. mermier, and g. papadakis. 1996. the mechanisms involved in the natural ventilation of a greenhouse. agr. for. meteorol. 79, 61-77. castilla, n. 1994. greenhouses in the mediterranean area: technological level and strategic management. acta hort. 361, 44-56. de jong, t. and g.p.a bot. 1992. air exchange caused by wind effects through (window) openings distributed evenly on a quasi-infinite surface. energ. buildings 19, 93-103. fatnassi, h., t. boulard, c. poncet, and m. chave. 2006. optimization of greenhouse insect screening with computational fluid dynamics. biosyst. eng. 93(3), 301-312. gil, r., c.r. bojacá, and e. schrevens. 2011. suitability evaluation of four methods to estimate leaf wetness duration in a greenhouse rose crop. acta hort. 893, 797-804. hand, d.w. 1984. crop responses to winter and summer co2 enrichment. acta hort. 162, 45-64. kittas, c., t. boulard, m. mermier, and g. papadakis. 1996. wind induced air exchange rates in a greenhouse tunnel with continuous side openings. j. agr. eng. res. 65, 37-49. kittas, c., t. boulard, and g. papadakis. 1997. natural ventilation of a greenhouse with ridge and side openings: sensitivity to temperature and wind effects. trans. asae 40(2), 415-425. launder, b.e. and d.b. spalding. 1974. the numerical computation of turbulent flows. comput. methods appl. m. 3, 269-28. lorenzo, p., c. maroto, and n. castilla. 1990. co2 in plastic greenhouse in almería (spain). acta hort. 268, 165-169. lorenzo, p. 1994. intercepción de luz, bioproductividad e intercambio gaseoso durante la ontogenia de un cultivo invernal de cucumis sativus en almería. ph.d. thesis. universidad de barcelona, barcelona, spain. mistriotis, a., g.p.a. bot, p. picuno, and g. scarasscia-mugnozza. 1997. analysis of the efficiency of greenhouse ventilation using computational fluid dynamics. agric. for. meteorol. 85, 217-228. mistriotis, a. and d. briassoulis. 2008. windloads on net covered structures. acta hort. 801, 963-970. molina-aiz, f.d., d.l. valera, and a.j. álvarez. 2004. measurements and simulation of climate inside almería-type greenhouses using computational fluid dynamics. agric. for. meteorol. 125, 33-51. montero, j.i. 2006. evaporative cooling in greenhouses: effect on microclimate, water use efficiency and plant response. acta hort. 719, 373-383. nielsen, f.o. 2002. natural ventilation of a greenhouse with top screen. biosyst. eng. 81, 443-451. norton, t., d.w. sun, j. grant, r. fallon, and v. dodd. 2007. applications of computational fluid dynamics (cfd) in the modelling and design of ventilation systems in the agricultural industry: a review. biores. technol. 98, 2386-2414. okushima, l., s. sase, and m. nara. 1989. a support system for natural ventilation design of greenhouse based on computational aerodynamics. acta hort. 248, 129-136. ortiz, d.m. 2004. simulación numérica de la ventilación natural en un invernadero colombiano de diez naves. pp. 99-104. in: memorias congreso iberoamericano para el desarrollo y aplicación de los plásticos en agricultura. bogota. ould-khaoua, s.a., p.e. bournet, c. migeon, t. boulard, and g. chasseriaux. 2006. analysis of greenhouse ventilation efficiency based on computational fluid dynamics. biosyst. eng. 95(1), 83-98. reichrath, s. and t.w. davies. 2002. using cfd to model the internal climate of greenhouses: past, present and future. agronomie 22, 3-19. rico-garcía, e., j.l. reyes-araiza, and g. herrera-ruiz. 2006. simulation of the climate in two different greenhouses. acta hort. 719, 325-332. agronomía colombiana. 1998volumen xv no. 2.3 pago 120-128 algunos aspectos de la biologia y manejo de digitaria sanguinalis (l). scop. en asociacion con el cultivo del arroz y otras especies adventicias· sorne aspects of the biology and rnanagernt of digitaria sanguinalis (l). scop. in rice crop and other weeds. guido a. plaza t.' y jorge e. forero 2 resumen para el cultivo del arroz en colombia se reportan más de 70 especies de malezas que, por orden de competitividad biológica y económica, las malezas gramíneas son las de mayor afección al cultivo. por su nocividad, las más importantes son: echinochloa colonum (l.) link, oryza sativa l. (arroz rojo), cyperus rotundus l., rottboellia cochinchinensis u., fimbristylis annua (alt.) riets, murdania nudiflora (l.)brenan, y digitaria sanguinalis (l.) scop. la ausencia de trabajos realizados sobre digitaria sanguinalis (l) scop., dirigidos al conocimiento de sus aspectos biológicos, el aumento en la incidencia y agresividad de la especie en los cultivos de arroz y sorgo en la zona norte del tolima, justificó la elaboración del presente estudio, para el cual se propusieron los siguientes objetivos: identificar aspectos de la biología y fenología, evaluar el banco de semillas y medir el efecto de la competencia de diferentes densidades de población de digitaria sanguina lis (l.) scop. en los cultivos de arroz en lérida, (tolima). los momentos de mayor suceptibilidad a la presencia de malezas en el cultivo del arroz fueron: a) germinación: d. sanguinalis completó esta • recibido en septiembre de 1998 profesor universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, a. a. 14490 santafé de bogotá. 2 ingeniero agrónomo. universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. fase en los tres primeros días después de humedecer el terreno, a diferencia de las semillas de arroz que requirieron dos días más. b) macollamiento: d. sanguinalis inició esta fase a los 20 días, a diferencia de las plantas de arroz que iniciaron a los 28 días. e) formación de panícula: d. sanguina lis, la inició a los 65 días, a diferencia del arroz que inició a los 70 días. d) maduración de semillas: las semillas de d. sanguinalis necesitaron 110 días para completar esta fase, las semillas de las plantas de arroz necesitaron 10 días más. d sanguinalis comenzó a liberar semillas a los 100 días aproximadamente. mediante la emergencia de plántulas se logró estimar la composición del banco de semilla, obteniendo los mayores porcentajes de emergencia en murdania nudiflora, con 42,5 %, y el grupo de las dicotiledóneas, con 39 %. para las especies gramíneas, d. sanguina lis, 12,5 % y echinochloa sp., 6 %. las variables de mayor sensibilidad a la competencia interespecífica cultivo-maleza fueron número promedio de macollas viables, con reducción del 25 %, a una densidad de una planta / m2; altura de planta, con reducción del 8,7; 21; y 23,5 %, a densidades de una, cinco y veinte plantas/m" de d. sanguinalis respectivamente. los diferentes componentes de rendimiento del arroz se vieron afectados con densidades superiores a una planta por m2. los resultados obtenidos, al estudiar los aspectos de la biología de digitaria sanguinalis, tales como la cantidad de semillas en el banco de suelo, la sincronía de su ciclo biológico con el ciclo biológico de 120 las plantas de cultivo y alta capacidad de competencia, señala, para su manejo, la planeación e implementación de tratamientos especílicos en los ciclos del cultivo de arroz. palabras claves: malezas, competencia de malezas, d. sanguina/is, arroz. summary in the rice crop in colombia there are 70 species 01 weed. the gramineae species are the plants in direct biological and economical competition with the crop. echinoch/oa cotonum (l.) link, oryza sativa l. (red rice) cyperus rotundus l. ,rottboellia cochinchinensis u., fimbristy/is annua (alt.) riets , murdania nudiflora (l.) brenan and digitaría sanguina/is (l.) scop., are the most common weeds in the rice crop. this work was necessary tor two reasons: there is no work presenting the biological aspects 01 d. sanguina/is, and also there is an increasing population 01 weed in sorghum and rice crops in lerida in the region tolima. the objectives were: to know phenology development, to evaluate the seed bank and to know the competitive ellects 01three densities (one, live and twenty ptants/rn-) 01 digitaria sanguina/is in the rice crop. four stages were affected considerably in the rice plants by the presence 01 d. sanguina/is. germination: d. sanguina/is needed three days 01 growth after the wetting 01 the land, however the rice seeds required two days more; tillering: d. sanguina/is began this phase in 20 days as opposed to rice plants that began in 28 days. booting: d. sanguina/is began this state in the 65 days compared with the rice plants, that took 70 days. ripening: the seeds 01 d. sanguina/is needed 110 days to complete this phase with the seeds, needing 10 days more. d. sanguina/is began to iree seeds at 100 days approximately. the method to evaluate the composition 01 the seed bank, was the emergence 01 seedlings obtaining the greater percentages m. nudiflora with 42,6 %, the second level the group frorn the broad leal with 39 %, d. sanguinalis with 12,5 % and echinoch/oa sp., with 6 %. the results 01 the plant competition were: reduction in the tillering number by 25 %, to a density 01 a plant / m2 ; plant height, with reduction 01 the 8,7 , 21 and 23,5 r to density 01 one, live and twenty plants/rn" 01 d. sanguina/is respectively. the different yield components 01 the rice were affected by densities superior to a plant by m2. the results obtained upon studying the aspects of the biology 01 digitaria sanguina/is, such as, the quantity 01 seeds in the soil bank, the similar development 01 their biological cycles 01 the competition weed and cultivated plants it is necessary to a plan a specilic treatments for implementation in the cycles 01 the rice crop. keys words: weed, weed competition, d. sanguina/is, rice. introduccion el arroz es una de las plantas más antiguas cultivadas y, en la actualidad, sirve como base alimenticia en los continentes más poblados del mundo. fedearroz (1995) reporta que, en el cultivo del arroz en colombia, existen más de 70 especies de malezas distribuidas en las diferentes zonas. en orden de competitividad biológica y económica, las malezas gramíneas son las que mayores efectos nocivos causan al cultivo, seguidas por las cyperáceas y las dicotiledóneas. muñoz (1994) comenta como los costos en el control de malezas en el departamento del tolima, en los últimos diez años, han aumentado hasta un 17 % del total de los costos de producción del cultivo del arroz. romero (1994), con respecto a la nocividad de las malezas en el cultivo de arroz, considera como las malezas más importantes: echinoch/oa cotonum (l) link, oryza sativa (arroz rojo), cyperus rotundus l., rottboellia cochinchinensis u., fimbristy/is anima (al!.) riets, murdania nudiflora (l.) brenan. y digitaria senquinelis (l.) scop. en la zona centro (departamentos del tolima y huila) y, en especial en el municipio de lérida, se presentan deficiencias en el control de malezas, principalmente de digitaria sanguina/is (l.) scop. (observaciones de campo). 121 en cuanto a la fenología de d. sanguínalís (l.) scop., clavija (1994) comenta que el estado de plántula en el arroz es uno de los estados de mayor sensibilidad a la presencia de malezas y que las semillas . de d. sanguínalis germinan en menor tiempo que las plantas de arroz e inician su desarrollo más rápido, obteniendo mayores recursos que las capacita para competir. con relación al banco de semillas, chávez (1987); auspurg et-al (1989); legizamón (1983); egley (1990) lo definen como el conjunto de semillas viables que están mezcladas con el suelo y permanecen latentes en él por tiempos variables hasta cuando germinan o mueren. en cuanto a la utilidad de la estimación del banco de semillas, barralis et-al, (1988); ball y miller, (1989); chauvel et-al (1989) dicen que éste se ha usado para evaluar el efecto de tratamientos de control y de labranza sobre las poblaciones de malezas, así como para predecir las futuras infestaciones de malezas, lo cual puede ayudar para tomar decisiones acertadas de manejo. fay y olson (1978) manifiestan que los métodos usuales para la determinación de poblaciones de semillas de malezas en el suelo son: cubetas de germinación, flotación de semillas y separación física o tamizado. al hablar del método de plántulas emergidas, como estimativo para determinar la cantidad de semillas de malezas en el suelo, gómez y vázquez (1990) reportan que este método, sólo, alcanza a evaluar el 11,6 % del total de semillas del banco. montealegre (1994), al referirse a la competencia de las plantas de malezas, presenta las especies gramíneas como las de mayor capacidad de competencia, debido a su alta población de semillas viables, su morfofisiología y su tolerancia a muchos herbicidas especialmente después de la etapa de plántula. clavija (1994) clarifica la competencia interespecífica arroz-malezas en tres patrones, que dependen del estado de desarrollo, así: a) cuando la competencia se presenta en la fase vegetativa, el cultivo se afecta en la producción de panículas y en el número de granos; b) cuando la competencia se presenta después de la fase reproductiva de las plantas cultivo, al haber escapado las malezas, afectando el peso de granos de las panículas; y c) si la competencia se presenta durante la maduración de las plantas de cultivo, se afecta la calidad física del grano cosechado y zimdahl (1979), al referirse a la obtención del máximo rendimiento del grano, comenta que éste se obtiene cuando las densidades de malezas que compiten con las plantas de cultivo no es demasiado severa y, si el grano es el producto final que interesa de un cultivo, el parámetro que se debe evaluar para medir los efectos de la competencia debe ser justamente la producción. la ausencia de trabajos realizados sobre dígítaría sanguínalís (l.) scop., dirigidos al conocimiento de sus aspectos biológicos, es más notorio ante el aumento en la incidencia y agresividad de la especie en los cultivos de arroz y sorgo en la zona norte del tolima lo cual justifica la elaboración del presente estudio. para este trabajo se plantearon los siguientes objetivos: conocer aspectos de la fenología de digítaría sanguínalís (l.) scop, en condiciones de campo en el cultivo de arroz en lérida (tolima). evaluar el banco de semillas para un lote de producción de arroz, ubicado en el municipio de lérida (tolima) y medir el efecto de la competencia de diferentes densidades de población de dígitaría sanguínalís (l) scop. en el rendimiento del cultivo de arroz en lérida (tolima). materiales y metodos la presente investigación se realizó en la finca "las paolas" situada en la vereda iguacitos, municipio de lérida (tolima), en un lote comercial de arroz variedad oryzica caribe 8 y las prácticas realizadas fueron las comunes en el manejo del cultivo. 122 para el cumplimiento de los objetivos se realizaron los siguientes trabajos: biología y fenología; evaluación del banco de semillas y efecto de la competencia de diferentes densidades de población de oigitaria sanguinalis (l.) scop en el rendimiento del cultivo del arroz. 1biologia y fenologia de dígítaría sanguína/ís (l.) scop. para esta labor, se recolectaron directamente en el lote plantas adultas y completas las cuales fueron enviadas al instituto de ciencias naturales en santafé de bogotá (herbario nacional colombiano), para su determinación. para describir el desarrollo fenológico, en el lote se marcaron cuatro parcelas de un m2 con una población promedio de 450 plantas de arroz y una población aproximada de 12 plantas de o. sanguinalis (l.) scop, de las cuales se marcaron cinco plantas! m2. a las que se les hizo el seguimiento. se realizaron lecturas semanales, para observar el desarrollo de las plantas de arroz y de d. sanguinalis (l). scop. cuando más del 50 % de las plantas de la población del arroz y la maleza presentaban el nuevo estado se reportaron los cambios. 11-evaluacion del banco de semillas para ejecutar esta labor se usó un cajón de madera dividido en 10 cuadros de 30x30x5 cm (vol. 4.500 cm+/cuadro), utilizando la técnica de muestreos con repeticiones como unidad de observación y una muestra de suelo del lote infestado con semillas de malezas tomada al azar de los cinco primeros centímetros de profundidad. a su vez la muestra de suelo proven ía de 10 submuestras de un kilo obtenidas del lote. en las lecturas semanales, se contó el número de plántulas que emergieron, tanto de d. sanguina lis, como de otras especies de malezas gramíneas y dicotiledóneas y se repitió el procedimiento hasta no poder reportar más emergencia de plántulas. los datos se transformaron a un volumen de 50.000 cm(1x1x 0,05m.), sobre los cuales se realizó el análisis de varianza. 111-efecto de la competencia de diferentes densidades de poblacion de dígítaría sanguína/ís (l.) scop. en el rendimiento del cultivo del arroz. para este trabajo, se utilizó un diseño completamente al azar con submuestras y cuatro repeticiones de un metro cuadrado. al interior de cada parcela experimental se tomó una submuestra de plantas. cada repetición contó con una población promedio de 450 plantas de arroz. los tratamientos, para la evaluación de la competencia de diferentes densidades, fueron: o; 1; 5 y 20 plantas/m" y las variables medidas (componentes del rendimiento) se evaluaron al final del ciclo, sobre tres plantas de arroz de cada unidad de muestreo. a los diferentes componentes del rendimiento se les realizó análisis de varianza y posteriormente análisis de regresión. resultados abiologia y fe no logia de dígítaría sanguínalís (l.) scop. el instituto de ciencias naturales reportó que las plantas que se remitieron como digitaría sanguinalis (l.) scop. después de consultar los diferentes autores y especialmente a cárdenas (1972) y bermúdez (1997), se concluye que la posición de esta especie dentro de la clasificación botánica es la siguiente: orden glumiflorae (gluminales) familia gramineae (poaceae) subfamilia panicoideae tribu paniceae género digitaria especie digitaría sanguinalis (l). scop. se reportan como nombres comunes de la especie digitaria sanguinalis los siguientes: guarda rocío (nombre más usado 123 en la localidad), pangola, pangola criollo, pangolilla, salea, criolla, falsa pangola, hierba de conejo, porta colchón, pata de gallo, pasto de cuaresma, pasto chato, gramilla y zacate. las fases de desarrollo tanto de arroz como de d. sanguina lis, se observan en el cuadro 1, basado en la escala fenológica de tottman (1987). las etapas de desarrollo con diferencias marcadas en los tiempos de duración en las plantas de la maleza y las plantas de cultivo fueron: las diferencias en la duración de las etapas fenológicas y el momento de alcanzar el siguiente estado de desarrollo son notorias al comparar las plantas de cultivo con las de d. sanguinalis. esta diferencia al momento de la germinación es de dos días. lo cual le permite a las plantas de d.sanguinalis iniciar la captura de recursos con mayor habilidad. igualmente, esta diferencia se incrementa a través de la emergencia del coleóptilo (cuatro y siete días respectivamente) y el estado de plántula (siete y 11 días). al adicionar al efecto de precocidad de la maleza la sensibilidad de las plántulas de arroz (clavijo, 1994), se espera un mayor efecto detrimental en las plantas de cultivo. el efecto de precocidad en d.sanguinalis reporta ocho días de diferencia al momento de inicio del macollamiento (20 y 28 días respectivamente). estos días de más, afectan la formación de tallos efectivos del arroz y, a su vez, la cantidad de producto final, efecto que se aprecia posteriormente a la formación de la panícula. esta diferencia cuadro 1. comparación de estados de desarrollo de d. sanguinalis y driza sativa (arroz) variedad oryzica caribe 8, usando como modelo la escala fenológica de tottman (1987). grado de escala descripción d. sanguinalis o. sativa 07 coleóptilo emerge de la semilla 3 5 09 coleóptilo emerge a través del suelo 4 7 11 primera hoja verdadera emerge del 7 11 coleóptilo 16 más del 50 % de las hojas del tallo 15 20 principal están formadas 21 primera macolla 20 28 25 50 % de las macollas está presente 28 46 30 primer nudo detectable 32 35 alargamientos de entrenudos y 50 50 engrosamiento de tallos 41 la vaina de la hoja se alarga 65 70 43 la vaina de la hoja bandera se 70 80 embucha 55 salida de la mitad de la panícula 75 85 59 exposición completa de la 80 inflorescencia 65 plena floración 85 90 69 cuajado visible del fruto 90 75 grano lechoso 95 100 85 grano pastoso 100 110 89 maduración de frutos para recolección 110 120 124 disminuye el rendimiento del arroz, al afectar la cantidad de panículas y el número de granos (clavija, 1994). la diferencia al momento de las fases de maduración estuvieron entre cinco y 10 días (grano lechoso y grano pastoso), teniendo presente que la maduración y liberación de las semillas en d. sanguina lis se presenta de manera escalonada a partir de los 95 días y en las plantas de arroz se presenta de manera simultánea a partir de los 110 días. a este momento es claro el efecto nocivo del acompañamiento permanente de d. sanguinalis al arroz, afectando la calidad y cantidad del grano cosechado. bevaluacion del banco de semillas los mayores porcentajes de emergencia se presentan en murdania nudiflora, con 42,5 % = 379,5 plántulas/rn" y el grupo de las dicotiledóneas, con 39 % = 336,5 plántulas/ m2 y para las principales especies gramíneas, el valor fue de 12,5 %=110,8 plántulas/rn" para d. sanguinalis y 6%=54,2 plántulas/rn", para echinochloa sp. gómez y vásquez (1990) comentan acerca de la presición del método de cubetas, sólo permite estimar el 11,6 %. por su parte venegas (1993), reporta 165,45 semillas de arroz rojo en la zona de saldaña, a la profundidad de oa 5 cm, usando el método de separación física de semillas, aspectos los cuales permiten aseverar que el nivel de infestación del lote evaluado (881 plantulas/ m2 para todas las especies) podría alcanzar un alto nivel de semillas de malezas y por consiguiente esperar en el siguiente ciclo un alto nivel de infestación de d. sanguina lis. la germinación de d. sanguina lis no permite apreciar diferencias significativas entre las cinco lecturas (semanas). del total de plántulas emergidas de esta especie en las cinco semanas, se encontraron los siguientes porcentajes: 21,9 %; 25,9 %; 29,9 %; 14,9 % y 13,9 %, respectivamente (figura 1). para el caso de echinochloa sp., no se aprecian en el análisis de regresión diferencias significativas. los porcentajes de emergencia semanal fueron: 32,7 %; 22,5 %; 22,5 %; 14,2 % y8,1 %, respectivamente (figura 1). en el caso de lviurdania nudiflora, se observa que, durante el tiempo, presentó diferencias altamente significativas en el número de plántulas emergidas, principalmente en la primera semana, con 48,68 % del ~_d.angu,,,ej¡1' i'1_ echlooc"lo ... p _/la nud"'or. i ______di~_otileo.?:~eas i figura 1. emergencia de plántulas del cuatro grupos de malezas en un cultivo de driza saliva, (arroz) en la zona de lérida (tolima). 125 total. posteriormente, decreció obteniendo, semanalmente los valores de 20,23 %; 14,37 %; 9,38 % y 7,33 %, respectivamente. a su vez, en las semanas 3, 4 y 5, no se tuvieron diferencias significativas (figura 1). en el grupo de las especies dicotiledóneas, se observa que el número promedio de plántulas emergidas presenta diferencias altamente significativas entre las semanas 1 y 2. el valor semanal fue de 5,43 %, en la primera y 52,39 %, en la segunda. ert las semanas 3, 4 y 5 no se observan diferencias significativas, pues los promedios fueron de 15,65 %; 14,69 % y 11,82.%, respectivamente (figura 1). las cantidades de plántulas de o. sanguinalis presentes (110,8 plántulas/m2 ) garantizan la presencia de la especie durante el ciclo ya que su emergencia se presenta de manera continua durante el cultivo, y de alcanzar a producir semilla estas plantas, estaría garantizada la infestación del lote en el siguiente ciclo de cultivo. al comparar este comportamiento con el presentado por una especie considerada altamente nociva y afín en grupo taxonómico como echinochloa (6 % de emergencia y el mayor porcentaje en las primeras evaluaciones) se puede deducir el de o. sanguinalis. cefecto de la competencia de diferentes densidades de poblacion de digitaria sanguinalis (l). scop. en el rendimiento del cultivo de arroz el número promedio de tallos fértiles en las plantas de cultivo se vio afectado significativamente a densidades de maleza superiores a una planta/m": reduciendo el número de tallos en promedio 25 %, entre las densidades de cinco a veinte plantas/m". igualmente, la variable altura de planta se vió afectada a densidades superiores a una planta/rn" de o. sanguina lis, con reducción del 8,7 %. en las densidades de cinco a 20 plantas/rn", la reducción alcanzó valores de 21,0 y 23,5 %, respectivamente (figura 2). el número promedio de granos llenos de la panícula principal de las plantas de cultivo, en las densidades de cinco y 20 plantas de o. sanguinalis, se redujo significativamente, hasta en un 40 %. con la densidad de una planta/m", la reducción fue de sólo 2,5 %, va45 ..."--"---~---~---------' ~-~-_..._ .. ......._ -._.i .;-pi8nta-· "l ..._..' ¡~ 5 plantas : 1_.~p..p.i~~.~_j figura 2. reducción (%) de los componentes del rendimiento del arroz a tres densidades de o. sanguinalis (l.) scop. (una, cinco y veinte plantas/m") en lérida (tolima). 126 lar no significativo estadísticamente. la respuesta del número de granos vacíos no presentó significancia, pero sí una tendencia de incremento, cuando se tuvieron densidades entre cinco y 20 plantas/m" de d. sanguinalis. respecto a los valores obtenidos con la variable peso de granos en la panícula principal de las plantas de cultivo, al comparar las diferentes densidades de d. sanguinalis, se obtuvieron diferencias significativas. en las densidades de cinco y 20 plantas/m" de la maleza, la reducción del peso de granos fue superior al 43 % (figura 2). la respuesta de la variable peso de 1.000 granos se vio afectada significativamente, disminuyendo sus valores en aproximadamente un 17 %, cuando se tienen poblaciones entre cinco y 20 plantas/rn" de d. sanguinalis; a diferencia de la respuesta con una población de una planta! m2, donde el valor obtenido del peso de 1.000 granos aumentó aproximadamente 5% (figura 2). este tipo de respuesta se explica en la literatura como un incremento en producción como respuesta a la competencias a bajas densidad (zimdahl, 1979). la mayor de esta reducción variable fue de 21 %, con la densidad de 20 plantas/m" de la maleza. los diferentes componentes de rendimiento del arroz se vieron afectados con densidades de la maleza desde una planta/rn", sugiriendo que los componentes del rendimiento permiten detectar niveles de afección con alta sensibilidad. igualmente, la afección de las plantas de arroz a la presencia de d. sanguina lis se manifiesta tanto en la fase vegetativa (e.g. macollamiento), como en la fase reproductiva (e.g. número de granos). características como menor tiempo en las etapas de plántula, macollaminento y tiempo a madurez de semilla, acompañado de liberación de semilla de manera escalonada, son algunas de las características de especies de malezas bien adaptadas a las condiciones agroecológicas. en cuanto a su nivel de competencia con las plantas de cultivo se aprecia la afectación sobre los componentes del rendimiento, inclusive a densidades bajas como una planta por metro cuadrado, lo cual nos permite apreciar su alta capacidad de competencia sobre las plantas de cultivo, características importantes al considerar especies de malezas altamente agresivas. al examinar otras características como la alta producción de semilla reportada y el número de plántulas emergidas del banco de semillas, se ve la necesidad de desarrollas estrategias dirigidas a evitar la reinfestación continua de los lotes, y en lo posible disminuir los actuales niveles de infestación. conclusiones las poblaciones de d. sanguinalis, presente en los campos de arroz de lérida está adaptada a las condiciones ecológicas y de cultivo de este cereal en dicha región. por la respuesta obtenida a los tratamientos mediante las variables evaluadas, d. sanguinalis y echinochloa sp. afectan de manera importante las plantas de cultivo de arroz. los diferentes componentes de rendimiento del arroz se vieron afectados bajo densidades superiores a una planta por m2• considerando aspectos de la biología de digitaria sanguinalis, la cantidad de semillas enterradas en el suelo, la sincronía de su ciclo biológico con el ciclo de las plantas de cultivo y la capacidad de competencia, se requiere para su manejo la planeación e implementación de tratamientos de control dirigidos específicamente a esta maleza. bibllografia auspurg, b., w. pestemer and r. heitefuss. untersuchungen zum einfluss einer pflanzen. schutzmittelspritefolge auf das ruckstandsverhalten van terbutryn un die mikrobielle aktivitat imboden. teil 1. ruckstandsverhalten van terbutryn. weed research 29, pp. 69-78. 1989. bermudez, l.a. malezas más comunes en colombia. ed. produmedios.149 p. 1977. 127 ball, d.a. and s.d. miller. weed seed population response to tillage and herbicides use in three irrigater cropping sequences. weed science 1990 vol 38. pp. 511-517. 1989. barralls, g., r. chadoeuf y j. p. lonchamp. longevité des semenses de mauvaises herbes anuelles dans un sol cultivé. weed research vol 28p. 407-418. 1988. cardenas, j.; c. reyes; doll, j. y f. pardo. tropicals weeds (malezas tropicales). vol 1. 341 p. 1972. chauvel, b., j. gasquez and h. darmensy. changes of weed seed bank parameters according to species, time and enviroment. weed research vol 29. pp.213219. 1989. chavez, m. poblaciones, biomasa y banco de semillas de arvenses en cultivos de maíz (zea mays l.) y frijol (phaseolus vulgaris l.) efecto de métodos de control y rotaciones. colegio de postgraduados, centro de botánica, chapingo mexico, pp 158. 1987 .. clavijo, j. marco teórico de la relación de la fisiología del arroz y la competitividad con las malezas. en memorias primer foro nacional de manejo integrado de malezas en arroz. bogotá, fedearroz. pp. 12-15. agosto 23-24 1994. egley, g. h. y r. d. willlams. decline of weed seeds and seedlings emergence over five years as affecterd by soil disturbances. weed science vol 38, pp. 504 -510. 1990. fay, p. k. and w. a. olson • technique for separating weed seed from soil. vol 26 pp. 530-533. 1988. federacion nacional de arroceros. un paso adelante en investigación y transferencia de tecnología. bogotá, fedearroz. pp 133-159.1995. gomez, f. y j. vasquez. comparación de dos métodos para la estimación del banco de semillas de arvenses de un suelo cultivado con hortalizas. trabajo de grado para optar al título de ingeniero agrónomo. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 159 pp. 1990. leguizamon, e. s. la biología de las semillas de malezas en el suelo. inta ( instituto nacional de tecnología agropecuaria). argentina. 1983. montealegre, f. poblaciones y umbrales de malezas en arroz. en memorias primer foro nacional de manejo integrado de malezas en arroz. pp. 16-19,b agosto 23-24 1994. muñoz betancourt, d. análisis agroeconómico del control de malezas. manejo de malezas en un cultivo de arroz sustentable. en memorias primer foro de manejo integrado de malezas en arroz. bogotá, pp. 6-11. agosto 23-24 1994. romero, j. el control de cyperaceas en arroz, con énfasis en cyperus rotundus l. (coquito). en memorias primerforo nacional de manejo integrado de malezas en arroz. bogotá, pp. 101-104. agosto 23-24 1994. tottman, d.r. and h. broad. the decimal code for the growth stages of cereals with ilustrations. ann. appl. biol. 110; 441-454. 1987. venegas, g. evaluación del banco de semilla de arroz rojo (oryza sativa l.) en la zona" de saldaña tolima. trabajo de grado para optar al título de ingeniero agrónomo. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 62 pp. 1993. zimdhal, l.. weed-crop competition: areview. ipcc oregon state university. corvallis, oregon, 195 p. 1979. 128 received for publication: 29 january, 2014. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jtorresb@unal.edu.co 2 agricultural professional assistant, epsagro asoprotecam. puente nacional (colombia). agronomía colombiana 32(1), 59-69, 2014 nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras) for the determination of critical nutritional levels absorción de nutrientes en papa criolla (solanum phureja var. galeras) para determinar niveles críticos nutricionales jaime torres b.1 and carlos a. suarez m.2 abstract resumen based on the nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras), the critical nutritional levels were determined on a farm in the carrizal district of the municipality of granada (cundinamarca). five fertilizing treatments were used: 0 fertilization (control), commercial control (cc), proposed recommendation + 50% (pr + 50%), proposed recommendation (pr), proposed recommendation 50% (pr – 50%); organized with a random complete block design with three repetitions and repeated measurements over time; in each one, the material and nutrient absorption were evaluated in four phonological stages; in which the harvest, yield and profitability were measured. it was observed that the dry material increased rapidly until 113 days after planting (dap) and was higher in treatments cc and pr + 50% with 8,818 and 7,743 kg ha-1 , respectively. the statistical analysis showed that the elements: n, p, k, ca, mg, s, zn, cu and b did not present significant differences over time after 77 dap in treatments cc and pr + 50%. there were no significant differences in yield for treatments cc and pr + 50% but there were significant differences between these treatments and the others. the economic analysis showed that treatment cc had the highest profitability, confirming this as the critical level for the galeras variety in granada (cundinamarca). con base en la absorción de nutrientes en papa criolla (solanum phureja var. galeras), se determinaron los niveles críticos nutricionales para una finca localizada en la vereda carrizal del municipio de granada (cundinamarca). se emplearon cinco tratamientos fertilizantes [0 fertilización (control), control comercial (cc), recomendación propuesta + 50% (pr + 50%), recomendación propuesta (rp) y recomendación propuesta 50% (pr – 50%)] dispuestos en un diseño de bloques completos al azar con tres replicaciones y medidas repetidas en el tiempo, en cada uno se evaluó materia seca y absorción de nutrientes en cuatro etapas fenológicas; en cosecha se midió rendimiento y rentabilidad. se observó que la materia seca aumentó rápidamente hasta 113 días después de siembra (dds) y fue mayor en los tratamientos cc y pr + 50% con 8.818 y 7.743 kg ha-1, respectivamente. el análisis estadístico mostró que los elementos n, p, k, ca mg, s, zn, cu y b no dieron diferencias significativas en el tiempo después de los 77 dds para los tratamientos cc y pr + 50%. no se encontraron diferencias significativas en rendimiento para los tratamientos cc y pr + 50%, pero sí de estos con los demás. el análisis económico mostró que la mayor rentabilidad la dio el tratamiento cc, constituyéndose los valores extraídos por la planta con este, como los niveles críticos para la variedad galeras en granada (cundinamarca). key words: fertilization, dry matter, crop growth stage, yield, root vegetables. palabras clave: fertilización, materia seca, etapas de crecimiento del cultivo, rendimiento, hortalizas de raíz. soils, fertilization and management of water introduction the principal producer of the criolla potato in the world is colombia. in 2008, close to 8,300 ha year-1 were established, which represents approximately 6% of the cultivated area for potatoes in the country, with 90% of the production in the departments of nariño, cundinamarca, boyaca and antioquia. colombia is the biggest consumer and exporter in the world with numbers close to 1,000 t year-1 (fedepapa, 2009). due to the high acceptance of the criolla potato with its nutritional quality and organoleptic characteristics, new crops that are being established are geared toward its commercialization, with a view towards increasing exports (rodríguez et al., 2009). scarce agronomic information for the criolla potato in all its developmental stages has meant that the employed management technologies are extrapolated for the potato each year, including fertilization, which is not applied in a suitable manner, shortening the production cycle of the phureja 60 agron. colomb. 32(1) 2014 group, which allows for three harvests per year (rodríguez et al., 2009), different from the two harvests per year for the potato. this has resulted in the productive potential of this genetic resource not being expressed adequately and, therefore, inadequate profitability and competitive limitations due to an apparent excess of fertilization. fertilization represents close to 39% of the total costs of production (porras, 2005), where the higher demand is for the fertilizer compounds nitrogen, phosphorus, potassium, and potassium, elements that cause production limitations due to their marked interaction, which has been proven in various studies on the papa de año (andigena potato), according to guerrero (1989). the nutrient demands of the criolla potato have not been established; however, in preliminary studies that compared dose with production, it was observed that demands for p2o5 are between 40 and 100 kg ha-1, but no yield response has been seen for values above 50 kg ha-1 of p2o5 (rozo, 2006). in regards to nitrogen (n), the criolla potato responds favorably to doses between 50 and 100 kg ha-1 (guerrero, 1989). for potassium (k), yields of 20 t of tubers can be achieved with an extraction of 154 kg ha-1 (barrera and tamayo 2000). according to castro (2005), for the production of 30 t ha-1 of tubers, 60 kg ha-1 of ca, 17 kg ha-1 of mg and 15 kg ha-1 of s are required. for minor elements, only information for b has been reported, which, according to baker and pilbeam (2007) and pérez et al. (2008), consists of an estimation of between 1 and 1.5 kg ha-1. critical nutritional levels are those that, according to bertsch (1998), are the extraction value of a nutrient, under which and above which the expected response of plants to fertilization is not generated. considering the above, the present study was developed, which was financed and technically supported by the pba corporation, with the aim of establishing the nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras) in order to determine the critical nutritional levels. this study was developed simultaneously with another on the colombia variety carried out by bautista et al. (2012) with the same goal. materials and methods location this test was carried out on the encenillos farm, carrizal district, in the municipality of granada, in the department of cundinamarca, with geographical coordinates 4°32’ n and 74°17’ w, altitude of 2,650 m a.s.l., average temperature of 13°c, average annual precipitation of 698 mm and relative humidity 80%. the present study did during the months of october of 2010 to february of 2011. the soils are pachic melanudands and possess slopes between 12 and 25%, characterized by large effective depths, good drainage, fine textures, high cics, low saturations of bases and moderate fertility, with low contents of calcium, magnesium and potassium; phosphorus is high in the first horizon and low in the inferior horizons. the fertility of these soils is low (igac, 2000). the chemical analysis of the soil of this test is presented in tab. 1. vegetative material the present study used solanum phureja var. galeras criolla potatoes, developed by the grupo de investigación en papa (potato research group) of the universidad nacional de colombia, using a clonal cross (s. phureja var. colombia × s. tuberosum var. parda pastusa), adapted to altitudes between 2,500 and 3,000 m a.s.l., with an average production potential of 30 t ha-1, excellent culinary quality, predominance of thick potatoes, a vegetative period of 130 d, and moderate resistance to phytophthora infestans (rodríguez et al., 2006). experimental design a random complete block design was used (dbca), with three repetitions and repeated measurements over time, with each of the five fertilizer treatments describe in tab. 2; the blocks were organized on a sloped basis. the size of the experimental unit was 30 m2 for a total of 450 m2 and a cultivation density of 33,000 plants/ha. four samplings were conducted in the cultivation cycle, which corresponded to the phonological stages: vegetative growth (45 days table 1. chemical analysis of soil in granada (colombia). ph co n ca k mg na al ecec cec (%) (%) (cmol kg-1) 5.4 11.8 1.02 6.15 0.43 1.05 0.09 1.08 7.73 51.9 p s cu fe mn zn b ar l a texture (mg kg-1) (%) 6.91 10.1 0.98 41.1 0.82 1.74 0.5 6 25 68 fa ph, soil:water ratio (1:1); oc, organic carbon (walkley-black method); n, estimated from the co (employed factor: 0.0862); exchangeable ca, mg, na, k: extraction with ammonia acetate 1n ph 7; al and h change: extraction with kcl 1m; cec cation exchange capacity: displacement of nh4 through an exchange with nacl 1m; usable p: bray ii method; mn, zn, fe, cu: extraction with dtpa; b: extraction with monobasic phosphate (azometine-h). 61torres b. and suarez m.: nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras) for the determination of critical nutritional levels after planting, dap); flowering (77 dap); fruiting (100 dap) and maturity and senescence (113 dap). the fertilization was carried out on the planting day in a band incorporated in the sol. the sources of the fertilizers (13-26-6, potassium sulfate, magnesium oxide and agrimins® which contains total n of 8%, p2o5 5%, cao 18%, mgo 6%, s total 1.6%, b 1%, cu 0.75%, mo 0.005% and zn 2.5%) were applied separately in order to create an adequate control of the fertilizer proportion for each experimental unit; for logistical reasons, it was not possible to vary the dose of ca, mg or the minor elements in treatments pr and pr 50%. the employed agronomic management was traditional for the zone, without which sanitation problems would have been seen in the development cycle. analysis of variance and multivariate analysis were used to process the data with tukey mean comparison tests at 95% confidence. the statistic software sas v9.3 was used. evaluated variables dry matter. destructive sampling was carried out, taking three plants per experimental unit, which were weighed both for their aerial part (ap) and for their tubers and roots (tr), with subsequent drying in an oven at 70°c until constant moisture. nutrient uptake. ten grams samples of dry matter were taken both from the ap and the tr, which were utilized for the chemical analysis according to the methodology employed by the water and soil laboratory of the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia, bogota. yield. during the harvest, the tubers was classified according to the following categories: first (pt1, ø 4 – 6 cm), second (pt2, ø 2 – 4 cm), third (pt3, ø < 2 cm) and total (ptt), and conversions were carried out to tons per hectare assuming a population of 33,000 plants/ha. table 2. treatments of nutrient in criolla potato var. galeras. treatments n p2o5 k2o cao mgo s fe mn cu zn b (kg ha-1) zero fertilization (control) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 control commercial (cc)* 190 263 75 0 0 0 0 0 0 0 0 proposed recommendation + 50% (pr + 50%) 150 75 150 30 24 30.0 0 0 0.35 2.85 1.6 proposed recommendation** 100 50 100 30 24 20.0 0 0 0.30 2.00 1.2 proposed recommendation 50% (pr – 50%) 50 25 50 30 24 10.0 0 0 0.25 1.15 0.6 * agricultural fertilization of the zone (100 kg ha-1 of fertilizer 13-26-6); ** fertilization based on the analysis of the soil and dose per element consulted in the bibliography. table 3. accumulation means of dry matter over time in criolla potato var. galeras. dry matter (kg ha-1) treatment days after planting 45 77 98 113 aerial part weight control 121 b 532 c 435 c 761 b cc 324 a 2164 a 1967 a 1,674 a pr + 50% 213 b 2240 a 1234 b 1,475 ab pr 173 b 959 b 880 bc 1,116 ab pr 50% 196 b 825 bc 717 bc 1,343 ab tubers and roots weight control 48 c 393 d 1,800 c 2,732 c cc 142 a 2748 a 5,473 a 7,144 a pr + 50% 79 b 1957 b 3,709 b 6,268 ab pr 69 b 873 c 3,450 b 4,942 bc pr 50% 75 b 691 cd 2,273 c 4,556 bc total dry weight control 169 d 925 d 2,235 c 3,493 c cc 466 a 4,912 a 7,440 a 8,818 a pr + 50% 292 b 4,196 b 4,943 b 7,743 ab pr 242 cd 1,832 c 4,330 b 6,059 bc pr 50% 271 bc 1,516 cd 2,989 c 5,899 bc means with different letters in the same column indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). abbreviations see tab. 2. 62 agron. colomb. 32(1) 2014 economic analysis. with the costs, the obtained production and net revenue, the profitability for each of the treatments was calculated to determine the critical level. results and discussion dry matter the dry matter in the ap (tab. 3) in treatments cc, pr + 50%, and pr + 50% displayed high increases from 45 dap until 77 dap (tab. 3), after which there was a decreasing tendency until 113 dap, while the tr accumulated dry material from 45 dap until 113 dap in treatments cc and pr + 50% (tab. 3), presenting significant differences between treatments over time. santos (2010) found that the 'galeras' attains maximum accumulation in the stem and leaves at 77 dap; afterwards, the maximum accumulation of dry material in the tubers is seen at 90 dap. bautista et al. (2012), in the 'criolla colombia' in a simultaneous study and in the same location, found a response for the accumulation and distribution of dry material similar to the results of the present study. nitrogen figure 1a and 1b show that the ap and tr increased nitrogen uptake starting at 45 dap, with maximum accumulation for the ap at 77 dap, notably so in treatments pr + 50% and pr with 95.1 and 84.3 kg ha-1, respectively, which presented significant differences from the other treatments; and for the tr, the highest absorption was seen at 113 dap in cc and pr + 50%, which presented significant differences from the other treatments. this agrees with cabalceta et al. (2005), who found higher nitrogen uptake in the ap at 60 dap, with subsequent decline over time, and, in the tr, the accumulation progressed from 33 dap until 135 dap with a maximum of 110 kg ha-1, which agrees with santos and segura (2005), who confirmed that the highest absorption in the ap correlated with the highest biomass production in the vegetative stage and afterwards in the reproductive stage where the ap converts into tuber filler with this element. phosphorus there were significant differences for phosphorus in the ap (fig. 2a) at 77 dap, with treatments pr + 50% and cc with 6.9 and 6.6 kg ha-1, respectively, which presented the higher uptakes. in the case of the tr (fig. 2b), significant differences were seen in the first three samples, with cc and pr + 50% presenting the higher means over time with 5.2 and 3.6 kg ha-1, respectively at 98 dap. the total uptake (fig. 2c) presented significant differences in all the samples, with 77 dap and treatments cc and pr + 50% having the figure 1. nitrogen uptake; a, aerial part; b, tuber and root part; c, total. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same day after planting indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). a cbb b b b c cb a a b b a ab ab a a aa a a bcb b bb c b a a d cd a b bc a ab ab a b a bcb b b b c bc a a c c a ab ab a ab aba b n itr og en u pt ak e (k g ha -1 ) 0 20 40 60 80 100 120 45 77 98 113 control pr +50%cc pr -50%pr a 0 20 40 60 80 100 45 77 98 113 b dap 0 20 40 60 80 100 140 120 160 45 77 98 113 c n itr og en u pt ak e (k g ha -1 ) n itr og en u pt ak e (k g ha -1 ) higher accumulations, coinciding with the stage of highest vegetative growth, root expansion and tuberization initiation (villamil, 2005). in the yield, a similar behavior was seen, the highest uptake value was seen in cc with 25.4 kg ha-1 of p2o5 close to the value seen by bautista et al. (2012) in the 'criolla colombia', 20 kg ha-1of p2o5, considered low values in contrast to the high applied doses in soils with andic properties, which, in the present study, would explain part of the response. another characteristic that complements this behavior was 63torres b. and suarez m.: nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras) for the determination of critical nutritional levels reported by ñústez et al. (2006), who indicated that diploid materials ('galeras') present a low requirement for phosphorus with respect to tetraploid crops. potassium potassium is the nutrient with the highest concentration in the plants, presenting significant differences between the treatments at 113 dap in the tr. fig. 3a shows that pr + 50% presented maximum accumulation at 98 dap, coinciding with maximum foliar development; fig. 3b shows a progressive increase for k in the different sampling periods and in all the treatments, with cc and pr + 50% displaying the higher accumulations in each period, especially pr + 50% at 113 dap. fig. 3c also presents a progressive increase for the sampling periods and the treatments but at a lower level in cc and pr + 50% at 113 dap due to the lower accumulation value for the ap, as a result of a high translocation towards the tr, as evidenced by fig. 3b figure 2. absorption of phosphorus; a, aerial part; b, tuber and root part; c, total. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same day after planting indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). figure 3. potassium uptake; a, aerial part; b, tuber and root part; c, total. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same day after planting indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). a c b b b b c c a a b b a ab ab a a a a a a abb b b b c ab a a b b a b b a a a a a a c b b b b c c a a b b a b b a ab ab ab b p ho sp ho ru s up ta ke ( (k g ha -1 ) 0 2 4 6 8 10 45 77 98 113 control pr +50%cc pr -50%pr a 45 77 98 113 b dap 0 2 4 6 8 10 12 14 45 77 98 113 c 0 2 4 6 8 10 p ho sp ho ru s up ta ke ( (k g ha -1 ) p ho sp ho ru s up ta ke ( (k g ha -1 ) a bc ab d cc c bc b a c c a ab bc a a a a a a bb b b b b b a a c c a b b ab bc bc a c a bcb b bb c bc a a c c a ab bc a ab ab ab b po ta ss iu m u pt ak e (( kg h a1 ) 45 77 98 113 control pr +50%cc pr -50%pr a 45 77 98 113 b dap 45 77 98 113 c 0 20 40 60 80 100 140 120 160 0 20 40 60 80 100 140 120 160 180 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 po ta ss iu m u pt ak e (( kg h a1 ) po ta ss iu m u pt ak e (( kg h a1 ) 64 agron. colomb. 32(1) 2014 and coinciding with reports from cabalceta et al. (2005), who confirmed that k is absorbed at higher quantities than n and that their uptake mechanisms and translocation are similar, increasing the production and mobilization of sugars and starches from the aerial part towards the tubers. this concept is collaborated by the report of villamil (2005), who confirmed that the potato can assimilate 9% of k to dry material when the plant initiates flowering or when the maximum foliar area index has been reached, later decreasing the foliage concentration. calcium figure 4 shows that most of the calcium was accumulated in the ap. accumulation of this element was seen in the ap (fig. 4a) until 77 dap. the treatments that presented the higher accumulations over time were cc and pr + 50%, presenting significant differences between each other only at 77 dap. in the tr (fig. 4b), the absorbed quantities increased from 77 dap until 113 dap, with pr + 50% and pr having the higher accumulations during this period with 6.1 and 4.5 kg ha-1, respectively, but without significant differences. the highest calcium uptake was accompanied by a low mobility in the transport and distribution of calcium in the plant because ca follows the transpirative flow of water, which is higher in the leaf veins, and so its translocation to the organs is slower, thereby maintaining a low transpirative ratio for the fruits, young leaves and tubers. this ratio can reach a level that is 10 times higher in mature leaves than in other organs (alarcón, 2005). magnesium treatments pr + 50% and cc presented the higher uptakes for magnesium at 77 dap in the pa (14.2 and 13.0 kg ha-1, respectively, fig. 5a) and for total (17.9 and 17.5 kg ha-1, respectively, fig. 5c), without significant differences between them but with significant differences with the other treatments. for the tr (fig. 5b), the uptake increased until 113 dap, where pr + 50% and cc had the higher values but with means lower than those of the ap and of the total. no significant differences were seen between them at the end of the cycle. similar data was reported by bautista et al. (2012), who found that the commercial and the overdosage treatments had the higher uptakes at 114 dap for the tr, while, for the ap, these values were obtained at 77 dap, this result is explained by the fact that these treatments had higher supplies of nitrogen and its synergy with magnesium favored its adequate utilization by the plants for the production of organic compounds (cieslik and sikora, 1998). magnesium, being part of the chlorophyll molecule, is utilized by the plants at appreciable quantities in the ap for later translocation in a partial form towards the tubers (cabalceta et al., 2005). sulfur treatments pr + 50% and cc, with 11.2 and 9.9 kg ha-1, respectively, demonstrated the higher absorptions in the ap at 77 dap (fig. 6a), presenting significant differences from the other treatments. in the case of the tr and total (fig. 6b and 6c), a gain was observed starting at 45 dap until figure 4. calcium uptake; a, aerial part; b, tuber and root part; c, total. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same day after planting indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). a bab e d c b b a b b b a ab b a ab abab b a cb ab b ab bc c a ab b b a ab ab a a a a a a bab e d c b b a b b b a ab ab a a a a a c al ci um u pt ak e (k g ha -1 ) 0 30 20 10 40 50 60 70 45 77 98 113 control pr +50%cc pr -50%pr a 45 77 98 113 b dap 0 20 40 60 80 45 77 98 113 c 0 2 4 6 8 10 c al ci um u pt ak e (k g ha -1 ) c al ci um u pt ak e (k g ha -1 ) 65torres b. and suarez m.: nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras) for the determination of critical nutritional levels 113 dap; the best means, like in the ap, were in cc and pr + 50% which presented significant differences in the majority of the samples with the remaining treatments. the dynamic of s uptake was similar to that of n due to fact that it forms part of the structure of the majority of amino acids and participates along with n in vegetative growth and the subsequent engorgement of the tubers (monge, 1981). copper, zinc and boron in the present study, the edaphic offering of these nutrients supplied the requirements for growth and development, especially with the uptake levels in treatment cc. the copper uptake (fig. 7) was considered low, not surpassing 60 g ha-1 for the plant total. the highest accumulation in the ap was only seen 77 dap in cc and pr + 50% (22.1 figure 5. magnesium uptake; a, aerial part; b, tuber and root part; c, total. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same day after planting indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). a bcb c bc b c bc a c c bc a b bc a a a a a a bcb b bb c c a ab c ab a b ab ab ab ab a b a bcb b b b c bc a a c bc a b bc a ab ab a b m ag ne si um u pt ak e (k g ha -1 ) 0 10 8 6 4 2 12 14 16 18 45 77 98 113 control pr +50%cc pr -50%pr a 45 77 98 113 b dap 0 10 5 15 20 25 45 77 98 113 c 0 2 4 6 8 10 12 m ag ne si um u pt ak e (k g ha -1 ) m ag ne si um u pt ak e (k g ha -1 ) a bcb c bc b c bc a a b ab a ab ab a a a a a a bb b bb b b a a c bc a b b a ab ab a b a abb a bc b c b a a c bc a ab b a ab ab a b s ul fu r up ta ke ( kg h a1 ) 0 10 8 6 4 2 12 14 45 77 98 113 control pr +50%cc pr -50%pr a 45 77 98 113 b dap 45 77 98 113 c 0 2 4 6 8 10 12 0 10 8 6 4 2 12 16 14 18 s ul fu r up ta ke ( kg h a1 ) s ul fu r up ta ke ( kg h a1 ) figure 6. sulfur uptake; a, aerial part; b, tuber and root part; c, total. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same day after planting indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). 66 agron. colomb. 32(1) 2014 and 21.1 g ha-1, respectively), which presented significant differences with the other treatments; while, for the tr, the highest uptake was seen at 133 dap but without significant differences between the treatments. according to guerrero (1998), copper participates in photosynthesis and the production of tanines, has low mobility in the plants and is translocated from the leaf veins to other organs, in the cultivation of the potato, it is absorbed at a higher proportion in the early developmental stages. figure 7. copper uptake. a, aerial part; b, tuber and root part; c, total. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same day after planting indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). figure 8. zinc uptake. a, aerial part; b, tuber and root part; c, total. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same day after planting indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). a bcab b bb c bc a a b b a abab a ab abab b a cdb b bb d bc a b b b a abab a a a a a a bcb c cc c bc a b b b a b b a a a a a c op pe r up ta ke ( g ha -1 ) 0 20 15 10 5 25 30 45 77 98 113 control pr +50%cc pr -50%pr a 45 77 98 113 b dap 45 77 98 113 c 0 10 20 30 40 50 60 0 30 20 10 40 60 50 70 c op pe r up ta ke ( g ha -1 ) c op pe r up ta ke ( g ha -1 ) a cb b bb c cb a a b b a ab b a ab aa b a bab b bb c ab a ab b ab ab ab a ab ab b a b a cb b bb d bc a a b b a ab ab ab b ab a b zi nc u pt ak e (g h a1 ) 0 300 200 100 400 500 45 77 98 113 control pr +50%cc pr -50%pr 45 77 98 113 dap 45 77 98 113 0 100 200 300 400 0 300 200 100 400 600 500 700 zi nc u pt ak e (g h a1 ) zi nc u pt ak e (g h a1 ) a b c in the ap, zinc (fig. 8) presented higher uptakes in treatments pr + 50% and cc, as well in the tr for pr + 50%, but the means of this treatment and of the others were below the means seen in the ap; in regards to the total, cc, with 545.5 g ha-1, had the highest accumulation, presenting significant differences with just control. pérez et al. (2008) and marschner (1995) indicated that zn intervenes in the metabolism of auxins and its activity is principally seen in the meristematic zone of young tissue; furthermore, levels 67torres b. and suarez m.: nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras) for the determination of critical nutritional levels of 3 kg ha-1 stimulate the utilization of magnesium which actively participates in photosynthetic processes. in boron (fig. 9a and 9b), the uptake increased in the ap and the tr, without which significant differences would be seen between treatments in the developmental period. in regards to total accumulation, higher values were obtained in treatments pr + 50%, pr 50% and pr with 402.1, 281.5 and 269.5 g ha-1, respectively, attributable to the supply of agrimins®, in contrast with control and cc, which did not receive it. pérez et al. (2008) found increases for foliar tissue and tubers with the application of 1.5 kg ha-1 boron because this element precipitates a better absorption of n, ca, and k and, together with these, participates in processes of growth, cellular division, metabolism, and protein and carbohydrate transpiration. gómez (2005) confirmed that nitrogen increases in initial stages with the presence of boron and that potassium is related to boron in processes of carbohydrate and starch translocation, tuber components. total nutrient extraction table 4 shows that treatment cc had the highest nutrient extraction and the highest yield with 31.68 t ha-1, followed by pr + 50% with 26.3 t ha-1. in general, the sequence of accumulation of macronutrients, from highest to lowest, was k>n>ca>p>mg>s and for micronutrients it was fe>zn>b>mn>cu. an evident response in the present study that can be seen in tab. 4 is that the higher the extraction of major elements, the higher the extraction of micronutrients, a response consistent with the views of villamil (2005). yield in fig. 10, one can observe that the treatments with the higher yields were cc and pr + 50% with means of 31,680 and 26,307 kg ha-1, respectively, without statistically significant differences between each other, but with statistically significant differences between cc and the other treatments. for the different tuber-size categories, it was seen that 2 and 3 did not present significant differences, while in 1, there were only significant differences between cc (16,077 kg ha-1) figure 9. boron uptake. a, aerial part; b, tuber and root part; c, total. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same day after planting indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). a bb a aa b b a a a a a a a ab ab a ab b ab bcb b bbc a a a b b ab ab a a a a a a a bcb b bb c b a a b ab a ab ab a a a a a b or on u pt ak e (g h a1 ) 0 300 200 100 400 500 45 77 98 113 control pr +50%cc pr -50%pr 45 77 98 113 dap 45 77 98 113 0 150 100 50 200 250 300 0 300 200 100 400 500 600 a b c b or on u pt ak e (g h a1 ) b or on u pt ak e (g h a -1 ) table 4. total nutrient extraction in the galeras variety criolla potato at different fertilizer doses. treatments n p205 k2o cao mgo s cu fe mn zn b (kg ha-1) (g ha-1) control 49.8 12.2 115.7 16.1 7.1 6.6 26.5 584.3 109.0 224.0 206.5 cc 124.1 25.4 258.2 56.9 18.9 14.6 52.0 1192.6 376.8 514.6 268.9 pr + 50% 116.0 23.8 244.5 48.2 17.9 14.2 48.9 1018.0 285.9 545.5 402.1 pr 80.9 16.3 177.8 31.7 11.7 10.6 45.2 862.2 201.5 352.6 269.5 pr 50% 92.4 17.4 161.9 38.9 10.8 11.9 39.8 1131.2 210.4 369.6 281.5 abbreviations see tab. 2. 68 agron. colomb. 32(1) 2014 and control (5,659 kg ha-1). the obtained total tuber yields concur with the production mean of this cultivation, 30 t ha-1(rodríguez et al., 2006). the percentages per category (tab. 5) show that the treatments with fertilizers obtained more than 49% for category 1 potatoes, in comparison with 46% in treatment control, which, although lower than the fertilized treatments, was close to sufficient, a response that one can attribute to the genetic characteristics of this variety, where the predominance of thick potatoes is normal (rodríguez et al., 2006); a result that contrasts with that found by bautista et al. (2012), who worked with the colombia variety, reporting mean values of 40% for category 1 potatoes for the fertilized treatments and 22% in the absolute control (without fertilization). economic analysis table 6 demonstrates treatment cc as the best alternative for the studied zone with a profitability of 156%, followed by treatments pr + 50% and pr 50%, which presented 109 and 93% profitability, respectively. conclusions and recommendations in the studied zone, the critical nutritional levels in the galeras variety criolla potato were met by the commercial control, which obtained the highest production and profitability. it is recommended that this test be repeated in the same location but with different sources of fertilizer in order to corroborate the critical level obtained in the present study. furthermore, it is necessary to carry out the same test in other locations in order to establish the adjustment of the nutrient extraction of galeras variety criolla potatoes. detailed studies on minor element requirements are suggested for the galeras variety criolla potato along with their incidence on production and quality of tubers because, in the present study, there was no evidence of an effect from their application on the studied variables. literature cited alarcón, a.l. 2005. diagnóstico agrícola. escuela técnica superior de ingeniería agronómica. cartagena, spain. baker, v. and j. pilbeam. 2007. handbook of plant nutrition. taylor and francis group. london. barrera, l. and a. tamayo. 2000. manejo integrado del cultivo de la papa. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera, colombia. bautista, h.f., w.l. ramírez, and j. torres. 2012. nutrient uptake of the diploid potato (solanum phureja) variety criolla colombia, as a reference point to determine critical nutritional level. agron. colomb. 30(3), 436-447. table 6. profitability analysis for the fertilization treatments with a variety galeras criolla potato crop in granada in colombian pesos (cop). treatment yield (kg ha-1) gross revenue ($) total costs ($)* net revenue ($)** profitability (%) control 12,540 8,620,704 7,239,000 1,381,704 19 cc 31,680 22,034,321 8,599,000 13,435,321 156 pr + 50% 26,307 18,318,049 8,773,406 9,544,636 109 pr 19,102 13,218,224 8,263,317 4,954,907 60 pr 50% 21,602 14,995,379 7,750,600 7,244,779 93 * base price without fertilization or lime: $7,000,000. ** prices from the supply center in bogota 700 $ kg-1 for smooth, thick potatoes and 600 $ kg-1 for small potatoes. abbreviations see tab. 2. bc a b c c a b c a c b b c b b a b a b c yi el d (k g ha -1 ) 0 20,000 10,000 30,000 40,000 control cc pr-50%pr+50% pr (0-2 cm ø) (>4 cm ø)(2-4 cm ø) total a figure 10. production for treatments and category the variety galeras criolla potato. error bars indicate standart deviation. means with different letters in the same tratamient indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). abbreviations see tab. 2. table 5. production percentage by category for the different treatments. treatment first category > 4 cm ø second category 2 4 cm ø third category < 2 cm ø control 46 49 6 cc 51 47 2 pr + 50% 49 49 2 pr 52 44 4 pr 50% 58 39 3 abbreviations see tab. 2. 69torres b. and suarez m.: nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras) for the determination of critical nutritional levels bertsch, f. 1998. la fertilidad de los suelos y su manejo. centro de investigaciones agronómicas, universidad de costa rica, san jose. cabalceta, g., m. saldias, and a. alvarado. 2005. absorción de nutrimentos en el cultivar de papa mnf-801. agron. costarr. 29(3), 107-123. castro, h. 2005. balance y prospectiva de la investigación en la fertilización de papa en colombia. pp. 31-43. in: memorias i taller nacional sobre suelos, fisiología y nutrición vegetal en el cultivo de la papa. centro virtual de investigación de la cadena agroalimentaria de la papa (cevipapa), bogota. cieslik, e. and e. sikora. 1998. correlation between the levels of nitrates and nitrites and the contents of potassium, calcium and magnesium in potato tubers. food chem. 63(4), 525-528. fedepapa, federación colombiana de productores de papa. 2009. estadísticas. in: http://www.fedepapa.org.co; consulted: february, 2014. gómez, s. 2005. guía técnica para el manejo nutricional de los cultivos. microfertisa, bogota. guerrero, r. 1989. fertilización del cultivo de la papa. pp. 8-67. in: guerrero, r. (ed.). fertilización en cultivos de clima frío. monómeros colombo venezolanos, bogota. guerrero, r. 1998. la fertilización con azufre para el cultivo de la papa en colombia. pp. 69-83. in: guerrero, r. (ed.). fertilización en cultivos de clima frío. 2nd ed. monómeros colombo venezolanos, bogota. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2000. estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento de cundinamarca. bogota marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. academic press, san diego, ca. monge, l. 1981. cultivo de la papa. universidad estatal a distancia (euned), san jose. ñústez, c.e., m. santos, s.l. navia, and j.m. cotes. 2006. evaluación de la fertilización fosfórica foliar y edáfica sobre el rendimiento de la variedad de papa “diacol capiro” (solanum tuberosuml.). agron. colomb. 24(1), 111-121. pérez, l., l. rodríguez, and m. gómez. 2008. efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes b, mn y zn en el rendimiento y calidad de papa criolla (solanum phureja) variedad criolla colombia. agron. colomb. 26(3), 477-486. porras, p. 2005. problemática general del sistema productivo de papa con énfasis en fisiología y manejo de suelos. pp. 1-4. in: fisiología y nutrición vegetal en el cultivo de la papa. cevipapa, bogota. rodríguez, l.e., c.e. ñústez, and s.l. navia. 2006. pruebas de evaluación agronómica para registro de nuevas variedades de papa criolla en la subregión nudo de los pastos, nariño. universidad nacional de colombia; fedepapa; asohofrucol, bogota. rodríguez, l.e., c.e. ñustez, and n. estrada. 2009. criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla para el departamento de antioquia (colombia). agron. colomb. 27(3), 289-303. rozo, y. 2006. evaluación del efecto de diferentes niveles de fósforo y potasio sobre el rendimiento de papa criolla (solanum phureja juz. et buk) en dos localidades de cundinamarca. universidad nacional de colombia, bogota. santos, m. and m. segura. 2005. evaluación de variables fisiológicas y componentes de rendimiento en cuatro variedades y dos clones avanzados de papa (solanum tuberosum l.) en el municipio de zipaquirá (cundinamarca). universidad nacional de colombia, bogota. santos, m. 2010. evaluación del crecimiento, desarrollo y componentes de rendimiento de cuatro cultivares de papa criolla en dos localidades del departamento de cundinamarca. universidad nacional de colombia, bogota. villamil, h.j. 2005. fisiología de la nutrición de papa. pp. 17-25. in: memorias i taller nacional sobre suelos, fisiología y nutrición vegetal en el cultivo de la papa. cevipapa, bogota. caracterizacion de la maduracion del fruto de-pina nativa (ananas comosus l. merrill) cv. india charaeterization ofthe ripening ofpineapple (ananas comosus l. merrill) ev. india fruit' madelaide morales', maria soledad hernández-, marco cabezas', jaime barrera' y orlando martínez' resumen el presente estudio tuvo como propósito caracterizar física, química y fisiológicamente el desarrollo de la maduración del fruto de piña nativa cv. india, conservado en fresco a 20°e. durante el periodo de maduración del fruto, se encontró que la intensidad respiratoria no tuvo ningún incremento, lo que permitió clasificar al fruto como no climatérico. este comportamiento estuvo acompañado por perdida de peso, disminución de la consistencia del mesocarpio del fruto, aumento en ácidos orgánicos, acidez, azúcares y disminución en los sólidos solubles y ph. el análisis de calidad mostró el detrimento de las características organolépticas que hacen apetecible el fruto, como son apariencia, sabor, color y aroma. palabras claves: firmeza, sólidos solubles, respiración, acidez, calidad. summary this study was conducted to characterize physical, chemical and physiologically the development of maturation of fruit native pineapple cv. india, kept fresh at 20°c. during the fruit rnaturation, the respiratory intensity did not have any incrcase, which allowed to classify the fruit as non climacteric. this behavior was accompanied by loss of weight, decrease of consistency of edible fruit portion, increase in organic acids, acidity and sugars and decrease in soluble solids and ph. the quality analysis showed loss of organoleptic characteristics that make desirable the fruit, like appearance, flavor and color. key words: firrnness, respiration, soluble solids, acidity, quality. introduccion la piña (ananas comosus l. merrill) fue domesticada en américa tropical, se atribuye su origen al sureste de brasil y paraguay, pertenece al género ananas y a la familia de las bromeliáceas de las cuales se diferencia por su fruto sincárpico fusionado (león, 1987; paull, 1997; renteria, 1996; saavedra, 1987; serna, 1998). la piña es producida en todo el mundo en zonas tropicales y subtropicales, las mayores producciones se tienen en hawai, costa rica, malasia, india, filipinas y costa de marfíl (paull y chen, 2000). la cosecha del fruto de piña se inicia normalmente después de los 160 días de la inducción de la floración y depende de la época del año en que se desarrolla el fruto, pudiendo acortarse si las condiciones de temperatura se mantienen de 32°-36°c durante su formación y crecimiento (nakasone y paull, 1998; pulido, 2000, pulido el al., 2000). el fruto de piña presenta un patrón respiratorio de tipo no climatérico caracterizado por una baja producción de etileno (0.1 ~ 1 ml/kghr) y ausencia de una crisis respiratoria durante la maduración (dull el al., 1967; paull, 1997; seymour el al., 1993). el ph del jugo de la piña disminuye a medida que se acerca el estado de madurez total; los dos ácidos orgánicos predominantes son el cítrico y el málico (bartholomew y paull, 1986; seymour el al., 1993). los niveles de ácido ascórbico cambian con la variedad y no contribuye de manera sustancial a la acidez total titulable (paull, 1997; seymour el al., j 993). en el fruto de piña los sólidos solubles totales (sst) se incrementan gradualmente hasta el momento de consumo (biale y young, 1981; paull, 1997; seymour el al., 1993). la mayor parte de la producción de piña es enlatada, en rebanadas, trozos y cubos. del jugo de la fruta se puede extraer jarabe de azúcar, alcohol, vino de piña, vinagre, ácido cítrico y algunos produetos farmacéuticos (ilca, j 989; paull, 1997; sarnson, 1991). el presente estudio tuvo como objetivo caracterizar el comportamiento fisiológico y fisicoquímico de la piña caqueteña, cultivar india, durante su proceso de maduración a 20°e. ma teriales y meto dos material vegetal: los frutos de piña cv. india en estado j (verde-maduro) (pulido, 2000), fueron cosechados en la vereda sebastopol, corregimiento el caraño, municipio de florencia en el deparconvenio instituto amazónico de investigaciones cientificas sil\chi universidad de la amazonia. cofinanciación prol\atta. universidad nacional de colombia. departamento fisiología de cultivos. e.mail: madc28@mixmall.com instituto amazónico de investigaciones cientificas sinchi. e-mail: cocona@colomsat.net.co profesor ocasional. universidad nacional de colombia. e-mail: mcgutier@hotmail.com instituto de genética. universidad de los andes. bogotá. agronomía colombiana, 2001. 18 (1-2): 7-13 64 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 tamento del caquetá. las características físicas fueron peso promedio de 1600 a 2000 g, longitud media de 19 cm desde la base hasta donde comienza la corona y diámetro transversal de aproximadamente 13 cm, se empacaron en canastillas plásticas y se enviaron por vía terrestre a bogotá, en un recorrido que se prolongo por 14 horas, la secuencia de operaciones de acondicionamiento se presenta en la figura l. los frutos fueron almacenados en fresco en el laboratorio de fisiología de cultivos de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en una cámara, hecha en madera e instalada como prototipo, con una temperatura de 20° ± 1°c y una h.r. del 85%, condición apropiada para el proceso de maduración (paull y chen, 2000). cosecha florencia. caquetá selección y clasificación frutas en estado 1 de maduración transporte canastillas plásticas florencia bogotá via terrestre (14 horas) acondicionamie~jto l.ab fisiologia de cultivos facultad de agronomia universidad nacional de colombia lavado j i desinfección prochloraz (5 minutos) i secado aire caliente (15 minutos) almacenamiento canastillas plásticas 20 +!1°c h r 85% variables fisiológicas y fisico-ouimicas (re5pll¿kiqi1 a or qaruco s. azucares) (5st ¡oh at p pe'5.c p hrnlt'za) (cambios color cahdao a'laltsls orqaro epür o) figura l. diagrama de flujo para la adecuación de la fruta análisis fisiológico y físico-químico la respiración fue evaluada cada tercer día, por el método volumétrico de warburg con desprendimiento de co 2 y captura en ba(oh)2 como baco], con dos repeticiones por tratamiento. se evaluó la evolución de los cambios físico-químicos cada cinco días tomando cuatro repeticiones por variable. la pérdida de peso se evaluó utilizando una balanza de precisión de 0.0 l g marca sartorius ag gottingen, alemania, modelo pma 7200ooov1, la pérdida de firmeza (nuevaton) se estimó con un penetrómetro magness taylor, el muestreo se efectuó sobre la parte ecuatorial del fruto (con y sin epicarpio), los valores dados por el penetrómetro en kg-fse multiplicaron por 9,8 para obtener los datos en n. los sólidos solubles totales (sst) se midieron con un refractómetro marca atago, modelo 8993 (aoac, 1980); la acidez total titulable (att) fue medida mediante titulación, neutralizando la acidez libre con una solución de hidróxido de sodio (naoh, 0.1n), este valor se expresó como porcentaje de ácido cítrico (aoac, 1980);el ph se determinó con un potenciómetro schott gerá te cg 818, electrodo n 48a postfach 1130, mainz alemania (aoac, 1980); los azúcares se determinaron por el método de lane-eynon, según la metodología propuesta por la aoac (1980). los ácidos orgánicos fueron determinados por hplc, se homogenizaron 5 g de pulpa en 50 ml de ácido sulfúrico (h 2 s0 4 4 mm). la extracción de los ácidos se realizó mediante la homogenización de los 50 ml de la solución en una centrífuga a 2251 g durante 5 minutos. la muestra se filtró empleando una membrana de 0,45 mm, una alicuota de la muestra fue analizada usando un equipo de hplc lasco pu-980 con detector uv/vis uv-9757, equipado con una columna metacarb 87 h (metachem) (ca, usa). finalmente, la calidad fue juzgada atendiendo los siguientes criterios: pudrición {o:sana, sin signos de daño, 5: completamente descompuesta}. escaldaduras {o: sin escaldaduras, corteza sana, 5: presencia de escaldaduras> 75%}. deshidratación {o: fruta fresca, corteza humectada, 5: completamente deshidratada, brácteas quebradizas, secas}. en el análisis organoléptico se utilizaron muestras de las frutas almacenadas para las fechas 8, 13 y 18 días. el panel sensorial estuvo compuesto por 10 panclistas. se empleo una prueba de puntajes o escores en donde se evaluaron: apariencia, color, aroma y sabor y textura (mahecha, 1985). análisis de datos los datos obtenidos fueron sometidos a un análisis dc varianza por medio del programa sas (6.2). para ello se propuso un modelo dc dos factores sin interacción, el primer factor fue el tiempo de almacenamiento y el scgundo la madurez complementaria (stccl y torrie, 1993). result ados y discusion firmeza: durante todo cl periodo de maduración la consistencia del epicarpio no presentó diferencias significativas, presentando un valor promedio de 98 n. este comportamiento podría estar relacionado con la elasticidad que adquieren las células parcnquimáticas cuando cesan su división celular dando paso a 2001 morales et al.: caracterización de la maduración del fruto ... 65 la formación de tejido esclerenquimático, lo que ocasiona que las células se tornen más plásticas y por lo tanto conserven su resistencia a la penetración (dull y leeper, 1980; restrepo, comunicación personal; sterling, 1980). a diferencia de la epicarpio, la consistencia de la mesocarpio presentó diferencias significativas (tabla 1). durante los primeros 5 días del proceso de maduración se observó un incremento de la firmeza, pasando de valores ue 40,4 n en el día o a valores de 53,9 n en el día 5, este incremento pudo deberse a un error de muestreo. a partir de este instante se observó una disminución progresiva de la consistencia del mesocarpio del fruto, hasta alcanzar valores de 24,5 n a los 15 días, advirtiéndose el efecto del tiempo sobre esta variable (figura 2). tabla l. análisis de varianza para las variables físicas y físiológicas en el fruto de piña nativa c.v. india fdev a.. intensidad firmeza firmeza pérdidarespirator. epicarp. mesocarp. peso tiempo 3 2.80 n.s. 6.0 n.s. 1581.6** 16756.5* mc i 0.14 n.s. 3.0n.s. 0.00 n.s. 2725.2 n.s. error 24 9.91 8.50 103.04 225344.6 tiempo: días de almacenamiento mc: maduración complementaria 1201100 2 80 '"'" 60q) e ü: 40 ~~~--------, o 5 10 tiempo (días) 15 20 _._ fir cort _ fir pulpa figura 2. resistencia del fruto a la penetración este comportamiento es producto de la degradación de los hidratos de carbono poliméricos, especialmente de las sustancias pécticas y hemicelulosas que reduce las fuerzas cohesivas que mantienen unas células unidas a las otras, debilitando las paredes celulares. durante el crecimiento del fruto se da la síntesis activa de las protopectinas responsables de la formación de la lamina media de la pared celular, posteriormente durante la maduración la protopectina va gradualmente degradándose a fracciones de peso molecular más bajo que son más solubles en agua y conducen al ablandamiento del fruto. estos cambios citológicos conducen al ablandamiento del fruto. así como a la síntesis de enzimática, especialmente de hidrolasas y decarboxilasas, las cuales degradan las sustancias pécticas y las glucoproteínas de la pared celular (m. cabezas, comunicación personal; herrero y guardia, 1992; pantástico, 1984; saborio y carnacho, 1993; wills el al., 1990). los cambios en la firmeza de los tejidos del mesocarpio son producto de la actividad de la pectinesterasa y la poligalacturonasa (pantástico, 1984). pérdida de peso: los frutos de piña nativa cv. india perdieron peso durante el transcurso del periodo de maduración. inicialmente los frutos presentaron un peso promedio de 1809,9 g, el cual disminuyó progresivamente hasta 1519,6 g en el día 18, presentando una perdida del 12% en su peso inicial. el margen de pérdida de peso para frutos grandes, como la piña, se encuentra entre el 10 y el 15%, de acuerdo con esto, las pérdidas de peso en la piña nativa, incluso conservada a temperaturas de maduración, se encuentran dentro del rango que permite su comercialización. el análisis estadístico mostró diferencias significativas en la pérdida de peso en los frutos de piña almacenados a 20°c con el transcurso de la maduración (tabla 1). la disminución en el peso es la suma de la transpiración y la respiración; temperaturas de almacenamiento más altas traen como consecuencia una aceleración en el metabolismo del fruto, aumentando las tasas de transpiración que promueven la perdida de peso (fao, 1987; guarinoni, 2000; landwehr y torres, 1995; letang, 1997; saborio y camacho, 1993; téllez el al., 1999). las pérdidas de peso incluyen, además de la pérdida de agua, el consumo de las reservas necesarias para la supervivencia del órgano vegetal que desprende co 2 y hp al respirar (letang, 1997). intensidad respiratoria: durante la maduración del fruto de piña nativa, la intensidad respiratoria, no arrojo diferencias significativas en el transcurso del tiempo (tabla 1, figura 3). se presentaron dos leves aumentos en la producción de co 2 , los cuales alcanzaron valores de 9,66 mg co/kg-hr el día 3 y de 10,41 mg co/kg-hr el día 10, similares a los que ocurren en frutos climatéricos. hacia el final del periodo de maduración, disminuye la producción de co 2 del fruto, alcanzando un valor de 4,75 mg co/kg-hr, lo cual permite clasificar a la piña nativa como un fruto no climatérico (dull et al., 1967). los valores de intensidad respiratoria encontrados, son similares a los reportados en otros estudios de piña, en los cuales la producción de co 2 varía entre 4 16 mg co/kg-hr (paull y chcn, 2000). sin embargo, debido a que el fruto de piña es una asociación de frutos (becerra y chaparro, 1999; garcía-luis el al., 1988; león, 1987), los ligeros aumentos registrados podrían significar que este fruto de piña nativa se encuentra en un punto intermedio entre los patrones climatérico y no climatérico de la respiración, como ha sido señalado por azcon-bieto (1993), biale y young (1981) y pantástico (1984). 5 15 2010 tiempo (días) o figura 3. intensidad respiratoria del fruto de piña nativa c.v. india 66 agronomía colombiana ph yacidez total titulable (att): en la piña, se encontró un valor de att del 0,46%, expresado como porcentaje de ácido cítrico el día 5, para luego aumentar a un valor de 0,70% en el día 10, lográndose la máxima att de 0,71 % a los 18 días. este comportamiento concuerda con el estudio realizado por castro el al. (1993) en el cual encontraron que la att de las variedades de piña cayena lisa y manzana almacenadas a 27°c aumentó desde 0,28% al inicio del almacenamiento, hasta alcanzar un valor de 0,95% al final del periodo de evaluación. por su parte, el comportamiento del ph fue inverso, es decir que, cuando los valores en ph eran mayores los valores en la att del fruto eran los menores. así el valor de ph de 4,03 corresponde al día 5, en tanto que disminuye a 3,85 el día 10, manteniendo la tendencia constante con valores de 3,83 hasta el día 18. sin embargo, los resultados estadísticos no arrojaron diferencias significativas que puedan dar una idea del efecto de la maduración en estas dos variables (tabla 2). las variaciones en ph y att son representadas en la figura 4. el comportamiento de estas variables se ajusta a lo expuesto por bartholomew y paull (1986) yseymour el al. (1993), quienes vol. 18· nos. 1-2 4,20 4,10 4,00 i 0.3,90 3,80 3,70 3,60 0,8 0,7 0,6 0,5 t0,4 t0,3 <{ 0,2 0,1 o o 5 _ph 10 15 --.-att 18 figura 4. comportamiento del ph y la att en la maduración de piña nativa sostienen que el ph declina de 3,9 a 3,7 y la att aumenta a medida que el fruto se acerca al estado de madurez total. este comportamiento podría deberse a que en los frutos tropicales ácidos, como es el caso de la piña, los ácidos orgánicos se sintetizan en mayores cantidades hasta llegar al punto óptimo de sazón (barrera, 2000). tabla 2. análisis de varianza para las variables químicas en el fruto de piña nativa c.v. india fdev a. (fi alt sst/att vitaminac acido cítrico acido propiónico tiempo 3 0,08 n.s. 0,008 n.s. 181,14n.s. 71,44** o,oooln.s. 1,73 n.s. mc 0,0005 n.s. 0,0007 n.s. 43,13 n.s. 5,27 n.s. 0,00 n.s. 0,045 n.s. error 18 0,085 0,052 76,095 11,342 0,0001 5,91 tiempo: días de almacenamiento, mc: maduración complementaria acidos orgánicos: durante la maduración de la piña nativa se identificaron los ácidos orgánicos cítrico, málico, succínico y propiónico. el ácido cítrico aumenta a medida que transcurre el tiempo, presentando su punto máximo el día 10, el ácido málico presenta leves disminuciones a partir del día 5 hasta el día 15 y el ácido succínico se mantiene relativamente constante durante el proceso de maduración. por su parte, el ácido propiónico aparece en las frutas a partir del día 5 y muestra permanentes aumentos hasta el final de la maduración, en donde alcanza valores promedio de 2,73 ppm. este último, está relacionado con los procesos de degradación de los frutos. en la figura 5, se observa el comportamiento de los ácidos orgánicos en los frutos de piña nativa. el análisis estadístico no mostró el efecto del tiempo sobre la acumulación de los ácidos orgánicos en los frutos (tabla 2). durante la maduración los ácidos orgánicos son respirados o convertidos en azúcares, permaneciendo como una reserva energética de la fruta, es de esperarse que su contenido decline en el periodo de máxima actividad metabólica. no obstante, se presentan algunas excepciones, en los que alcanzan sus tasas más elevadas durante el desarrollo de la maduración, como en el caso de los plátanos y las piñas (azcon-bieto y talón, 1993; willsetal.,1990). asimismo, el comportamiento de la acidez en el fruto de piña nativa cv. india concuerda con el metabolismo ácido de las crasuláceas, el cual sc caracteriza por la acumulación de nocturna de ácidos orgánicos en las vacuolas de las células parenquimáticas. la acidificación producida por la acumulación de malato es la causa de que las plantas cam se presenten "agrias" por la mañana y dulces al final del día, luego de que la fotosíntesis ha convertido los ácidos en azúcares (azcon-bieto y talón, 1993; gil, 1994; vickery, 1991). debido a que los frutos son cosechados generalmente en horas de la mañana, es posible que esto haya contribuido con el contenido de ácidos en los frutos evaluados. 0,035 3 0,030 2,5 .g 0,025 2 :~ 0,020 1,5 [ ~ 0,015 c. 0,010 1 0,005 0,5 0,000 o o 5 10 15 18 tiempo (días) _a cit.-+-a mál-*-a succ._a propio figura 5. acidos orgánicos presentes en la maduración del fruto de piña nativa c.v. india 2001 morales et al.: caracterización de la maduración del fruto ... 67 azúcares y °brix (sst) : durante la maduración del fruto de piña nativa se observó un aumento progresivo en los sst alcanzando valores promedio de 14,6% el día 5, después de lo cual disminuyó hasta estabilizarse con un valor de 10,57% el día 15. el análisis estadístico (tabla 3), revela el efecto del tiempo sobre la acumulación de los sst indicando la disminución progresiva de estos a través del periodo de maduración. tanto los azúcares totales como los reductores presentan un aumento progresivo a medida que transcurren los días de maduración, iniciando con valores de 5,09% para los azúcares totales y 3,23% para los azúcares reductores, los cuales aumentan hasta 6,22% y 3,17%, respectivamente, en el día 18(figura 6). sin embargo, el tiempo de maduración no ejerce ninguna influencia sobre la acumulación de estos (tabla 3), exceptuando la sacarosa la cual después de presentar una disminución en el día 10 continua su aumento hasta el final del almacenamiento. 18 i 7 15 6 12 5 oiu ..... 4 .~ (/) 9 !1l (/) 3 q) 6 'o 2 '$ 3 1 o o o 5 8 10 13 15 18 tiempo (días) _obnx _"_az tot -+-az red _az no red figura 6. comportamiento de los sst y los azúcares en la maduración de piña nativa en la mayoría de frutos, el cambio más importante asociado a la maduración es la degradación de los carbohidratos poliméricos, donde el casi total contenido de almidón se convierte en azúcares (wills el al., 1990). esto explicaría los bajos contenidos de azúcares en la piña nativa, ya que está no posee cantidades apreciables de almidón que le permitan obtener, después de un proceso metabólico, altos contenidos de azúcar. asimismo, la acumulación de azúcares en frutos no climatéricos proviene de la savia y no de la degradación de reservas amiláceas (wills el al., 1990). indice de madurez: la tendencia de la relación sst!att fue en aumento hasta alcanzar un valor de 34,3 el día 5, momento en el que desciende a valores promedio de 25 en el día 10 del almacenamiento. sólo hacia el final de la maduración, día 18, se observa de nuevo una disminución en la relación de madurez (figura 7). pese a las variaciones el análisis estadístico no mostró diferencias significativas (tabla 2). este comportamiento esta estrechamente relacionado con el conducta de la att del fruto, ya que para los días indicados (10 y 18), el fruto presenta los máximos contenidos de acidez, disminuyendo de esta forma la relación de madurez. el índice de madurez se encuentra relacionado con el punto óptimo de sazón del fruto, por lo tanto puede decirse que este estado indica el momento apropiado de consumo (hernández el al., 1994; téllez el al., 1999). en el caso de la piña, la relación sst!att, debe encontrarse entre 21-27 (pantástico, 1984), de acuerdo con esto parece ser que ese punto de sazón se encuentra entre los días 5 y 15 del desarrollo de la maduración, después de la cosecha. 40 ~ 35 30 (/) 25 (/) e 20 '0'u 15 !1l qj 10 ex: 5 o o 5 10 15 20 tiempo (días) figura 7. indice de madurez del fruto de piña nativa c.v. india tabla 3. análisis de varianza para los sst y los azúcares en el fruto de piña nativa c.v. india fdev a_, sst azúcares azúcares sacarosareductores totales tiempo 3 13,74** 2,52 n.s. 0,42 n.s. 1,27* mc 0,12 n.s. 3,2 n.s. 2,16n.s. 0,10n.s. error 21 1,71 2,95 4,05 0,394 tiempo: días de almacenamiento, mc: maduración complementaria vitamina c: en la piña nativa durante el periodo de maduración, se observó un aumento en el contenido de ácido ascórbico a partir del día 5, registrando un valor máximo de 10,85 mg!100 g de muestra el día 15. este valor coincide con los valores reportados por samson (1991), quien menciona que el contenido de vitamina c en los frutos de piña varía entre 8-30 mg!loo g. las diferencias estadísticamente significativas (tabla 2), revelan el efecto que el tiempo de maduración ejerce sobre la acumulación de la vitamina c en el fruto (figura 8). este criterio de clasificación puede ser muy útil al seleccionar frutos para la conservación en frío, ya que altos contenidos de ácido ascórbico previenen las lesiones por enfriamiento en frutos de piña susceptibles a las bajas temperaturas (lee y kader, 2000; paull y chen, 2000 y seymour el al., 1993). 12 10 c'> 8 o o 6... c, e 4 2 o o 5 10 15 20 tiempo (días) figura 8. contenido de vitamina c en el fruto de piña nativa c.v. india 68 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 calidad: los frutos de piña nativa mostraron prematuramente signos del desarrollo de la senescencia, los cuales se hicieron evidentes el día 10, momento en el cual varios frutos presentaron aromas extraños e iniciaron su proceso de descomposición. se observó una considerable pérdida de peso, deshidratación en el epicarpio de las frutas y la presencia de pudriciones causadas por hongos y levaduras. sin embargo, aunque gran parte de las piñas alcanzó el periodo máximo de almacenamiento (18 días), se encontró en cada muestreo alguna fruta con serias alteraciones de calidad. las alteraciones de calidad más visibles fueron las relacionadas con el daño por hongos e insectos plaga, en especial, se advirtió la presencia de escamas (diaspis bromeliea kerner) sobre el epicarpio del fruto en la zona cercana a la base. así mismo, el daño denominado pudrición del fruto o pudrición negra, causado por thielaviopsis paradoxa de seynes, se inició de la base del fruto hacia la corona, se presentó como una pudrición negra acuosa que invadía el corazón del fruto y se extendía hacia el mesocarpio (paull y chcn, 2000; paull, 1997; salazar y garcía, 1996; serna, 1998; snowdon, 1990). estos daños deben ser evitados con una adecuada selección y la desinfección inmediata de los frutos para lograr su correcta comercialización. la evaluación sensorial reveló el detrimento de la calidad en la apariencia, color y textura del fruto de piña nativa cv. india durante el tiempo de maduración. se observó que el día 8 se presenta una fruta de buena apariencia y sabor agradable, que luego, en el día 18 presenta magulladuras, manchas y aroma y sabor muy fuertes, características que hacen a la fruta poco apetecible. el análisis del proceso de maduración de piña nativa cv. india, permitió establecer un periodo de vida útil de 18 días después de la cosecha. durante el transcurso de la maduración el fruto de piña presento un patrón no climatérico, en este se observo un incremento en el contenido de vitamina c, ácidos orgánicos y azúcares. el periodo de maduración complementaria, que simuló un tiempo en estante de venta, no mostró ninguna diferencia estadística significativa con respecto a las variables evaluadas. literatura citada azcon-bieto, l y talon m. fisiología y bioquímica vegetal. interamericana mcgraw hill. 1a edición. españa. p. 463-478.1993 barrera, la. parámetros e índices de recolección de frutas amazónicas promisorias de la amazonia occidental colombiana. en: memorias seminario "tecnologías de recolección y manejo postcosecha de frutas amazónicas con potencial económico y comercial en la amazonia occidental colombiana". universidad de la amazonia. instituto amazónico de investigaciones científicas "sinchi". pronatta. florencia, caquetá. 2000 bartholomew, d.p. & paull r.e. pineapple. en: handbook offruit set and development. editado por shaul p. monsclise. crc press, inc. boca ratón, florida. p. 371-386. 1986 becerra, n. y chaparro, m. morfología y anatomía vegetal. facultad de ciencias. departamento de biología. universidad nacional de colombia. bogotá. p. 147-162.1999 biale, j.b. & young, r.e. respiration and ripening in fruits. retrospect and prospect. en: recent advances in the biochemistry offruits and vegetables. editado por j. friend & m. rhodes. academic press inc. london. p. 1-39.1981 castro, l., echeverry, g., salazar, r. y pinon, a. efecto de la temperatura en el almacenamiento de dos variedades de piña, cayena lisa y manzana. en: memorias 1°csimposio latinoamericano de piñicultura. universidad nacional de colombia, sede palmira. cali. 1993 dull, g. g. & leeper, g.f. ultrastructure of'polysaccharides in relation to texture. en: postharvest biolugy and handling of fruits and vegetables. editado por n.f. haard & d.k. salunkhe. the avi publishing cornpany, inc. westport, connecticut. p. 55-61.1980 du~l, g., young, r. & biale, j. respiratory pattems in fruit of pineapple, ananas comosus, detached at different stages of development. physiologia plantarum 20, 1059-1065. 1967 fao, manual para el mejoramiento del manejo postcosecha de frutas y hortalizas. serie tecnología poscosecha n° 6. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación (f ao), oficina regional para américa latina y el caribe y la red de información sobre operaciones en poscosecha (inpho). http.l/www. fao.org/w a irdocs/ x5403s/x5403s00.htm garcia-luis, a., sant amarina, p. y samo, aj. morfología vegetal. departamento de biología vegetal. universidad politécnica de valencia. españa. 1988 gil m., f. elementos de fisiología vegetal. ediciones mundi prensa. madrid. p. 667-714.1994 guarinoni, a. efecto del estado de madurez de los frutos a la cosecha sobre su conservación. en: 2do congreso iberoamericano de tecnología postcosecha y agroexportaciones. y' simposio. universidad nacional de colombia. facultad de ingeniería. bogotá. p. 29-38.2000 hernandez, m.s., martinez, o. y ortegon, b. cambios fisiológicos y fisicoquímicos durante el desarrollo del fruto de tomate de árbol (cyphomandra betacea av. sendt). revista comalfi. vol. 21 (1), 14-19.1994 herrero, a. y guardia, j. conservación de frutos. manual técnico. ediciones mundi-prensa. madrid, españa. 409 p. 1992 instituto interamericano de cooperación para la agricultura. ilca. compendio de agronomía tropical. tomo ii. ministerio de asuntos extranjeros de francia. instituto interamericano de cooperación para la agricultura. san josé. costa rica. p. 305317.1989 landwehr , t. y torres, f. manejo poscosecha de frutas. instituto universitario juan de castellanos. tunja. 233 p. 1995 lee, s.k. & kader, a.a. preharvest and postharvest factors influencing vitamin c content of horticultural crops. postharvest biofogy and technology 20,207-220.2000 letang, g. frutas y hortalizas: refrigeración y perdida de agua. en: alimentación, equipos y tecnología. p. 29-36. 1997 leon, j. botánica de los cultivos tropicales. instituto interamericano de cooperación para la agricultura. iica. san josé. costa rica. p. 83-87. 1987 mahecha, g. evaluación sensorial en el control de calidad de alimentos procesados. universidad nacional de colombia. facultad de ciencias. bogotá. 134 p. 1985 2001 morales et al.: caracterización de la maduración del fruto ... 69 nakasone, h.y. & paull, r.e. tropical fruits. cab intemational. nueva york. usa. p. 292-327. 1998 official methods of analysis of the association of official analytical chemists (aoac) .. edición 13. editado por william horwitz. washington. p. 360, 366, 507508, 513, 547-548. 1980 pantastico, e.r. fisiología de la posrecolección, manejo y utilización de frutas y hortalizas tropicales y subtropicales. zedición. editorial limusa. mexico.1984 paull, r.e. and chen, ec. pineapple. postharvest quality maintenance guidelines. un published. 2000 paull, r.e. pineapple. en: postharvest physiology and storage oftropical and subtropical fruits. editado por s.k. mitra. cab international. nueva york, usa. p. 291-323. 1997 pulido b., p. caracterización de la biología floral de la piña nativa en el piedemonte caqueteño y su respuesta a la inducción con etileno. trabajo de grado. facultad de ciencias biológicas. departamento de biología. universidad de los andes 2000 pulido, p., hernandez, m.s., barrera, 1.,martlnez, o. y paez, d. desarrollo reproductivo de la piña nativa en el piedemonte amazónico colombiano y su respuesta a la inducción con etileno. en: 2"0congreso iberoamericano de tecnología postcosecha y agroexportaciones. ier simposio. universidad nacional de colombia. facultad de ingeniería. bogotá. p. 144. 2000 renteria, s.1. oferta de las especies vegetales promisorias de la amazonia colombiana. tomo 1.instituto amazónico de investigaciones científicas "sinchi". p. 85-112. 1996 saa vedra, s. el cultivo de piña. en: producción de frutales en el valle del cauca. asiava, secretaria de agricultura y fomento del valle y facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, sede palmira. p. 143 154. 1987 saborio, o. y camacho, o. evaluación del manejo poscosecha y factores de rechazo de piña (ananas comosus l. merr.) var. cayena lisa y champaca f-134 para exportación, de la zona norte de costa rica. en: memorias 1er simposio latinoamericano de piñicultura. universidad nacional de colombia, sede palmira. cali. 1993 salazar e,r. y garcia, a. control de enfermedades y plagas en la piña. ica, boletín de sanidad vegetal n° 9. bogotá. 1996 samson, j. fruticultura tropical. limusanoriega. méxico. p. 229-258.1991 sas. users guide. editado por j.t. helwig & k.a. council. sas institute inc. raleigh, north carolina. 1979 serna v., j. el cultivo de la piña. manual técnico. fedecaféproexport. produmedios. 114 p. 1998 seymour, g.b., taylor 1.e & tucker g.a. biochemistry of fruit ripening. chapman & hall. london. gran bretaña. p. 123143. 1993 snowdon, a.l. a color atlas of post-harvest, diseases & disorders of fruits and vegetables. volume 1: general introduction and fruits. crc press, inc. boca ratón, florida. p.155-162.1990 steel, r.g. y torrie, 1.h. bioestadística, principios y aplicaciones. mcgraw hill. bogotá. 622 p.1993 sterling, e anatomy of toughness in plant tissues. en: postharvest biology and handling of fruits and vegetables. editado porn.f. haard & d.k. salunkhe. the avi publishing company, inc. westport, connecticut. p. 43-54. 1980 tellez, e p., fischer, g. y quintero, o. comportamiento fisiológico y fisico-químico en la poscosecha de curuba de castilla (passiflora mollissima bailey) conservada en refrigeración y temperatura ambiente. agronomía colombiana 16(13),13-18.1999 vicker y, m.l. ecología de plantas tropicales. editorial limusa s.a. decv. grupo noriega editores. méxico. p. 109-125. 1991 wills, r.h.h., lee, t.h.,. mcglasson, w.b,. hall, e.g y graham, d. fisiología y manipulación de frutas y hortalizas post-recolección. editorial acribia. españa. p. 18-110. 1990 received for publication: 9 july, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center (cenipalma). bogota (colombia). 2 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hmromeroa@unal.edu.co agronomía colombiana 31(1), 95-102, 2013 mycorrhization in oil palm (elaeis guineensis and e. oleifera x e. guineensis) in the pre-nursery stage micorrización en palma de aceite (elaeis guineensis y e. oleifera x e. guineensis) en etapa de previvero tania galindo-castañeda1 and hernán mauricio romero1,2 abstract resumen the symbiosis between oil palm roots and arbuscular mycorrhiza (am)-forming fungi is an important aspect of the biology of the crop. here, we describe the mycorrhization process and the effect of an inoculation with glomus intraradices on plant growth during the pre-nursery stage of plants of e. guineensis and the interspecific hybrid e. oleifera x e. guineensis, under the agro-ecological conditions of the colombian eastern plains. the total percentage of mycorrhization over time and the accumulated dry biomass were measured at the end of the pre-nursery stage. the progress of the colonization process of seedlings inoculated with glomus intraradices was compared with the progress of non-inoculated seedlings, in both autoclaved and non-autoclaved soil. measurements of colonization were performed on semi-permanent micro-preparations of cleared and stained rootlets. quantifications were done using the intercept field method, which differentiates arbuscules, hyphae, vesicles and spores. root colonization started 1 month after sowing (mas). at the end of the pre-nursery stage (3 mas), arbuscule and hyphal networks were established, especially in e. guineensis seedlings. an increase in dry weight of seedlings of this species was found in response to inoculation with a commercial source of am. the results suggest that inoculation with am at early stages of oil palm may potentially increase the vigor of seedlings transplanted to the main nursery. la simbiosis entre las raíces de palma de aceite y hongos formadores de micorrizas arbusculares (ma) es un aspecto importante de la biología de este cultivo. en este artículo se describe el proceso de micorrización y el efecto de la inoculación con glomus intraradices sobre el crecimiento en previvero de plantas de palma de aceite e. guineensis y el híbrido interespecífico e. oleifera x e. guineensis, bajo las condiciones agroecológicas de los llanos orientales de colombia. el porcentaje de micorrización en el tiempo y la biomasa seca acumulada fueron medidos al final de la etapa de pre-vivero. el progreso del proceso de colonización de plántulas inoculadas con glomus intraradices fue comparado en plántulas inoculadas y no inoculadas tanto en suelo esterilizado como en suelo no esterilizado. las mediciones fueron llevadas a cabo sobre micro-preparados semi-permanentes de raíces clareadas y teñidas, sobre las cuales la cuantificación se hizo usando el método del campo intercepto, el cual permite diferenciar arbúsculos, hifas, vesículas y esporas. la colonización radicular se inició 1 mes después de siembra (mds) en previvero. al final de la etapa de previvero, (3 mds), arbúsculos y redes hifales ya estaban establecidas, especialmente en plántulas de e. guineensis. un incremento en peso seco de las plántulas de esta especie fue observada en respuesta a la inoculación. los resultados sugieren que la inoculación con ma en etapas tempranas del crecimiento de palma de aceite podría incrementar potencialmente el vigor de las plántulas trasplantadas al vivero. key words: root inoculation, plantation, colombia, seedlings. palabras clave: inoculación de las raíces, plantación, colombia, plántulas. introduction improving competitiveness and sustainability are some of the challenges that the oil palm industry is currently facing worldwide. the use of biological soil resources, especially a core group such as arbuscular mycorrhiza-fungi (am), which strengthen the root system by increasing the water and nutrient absorption surface of roots (harrison and van buuren, 1995; smith and read, 2008), is an alternative that can help overcome these challenges. it has been previously shown that oil palm seedlings inoculated with commercial mycorrhizal products, particularly in the nursery stage, show significant increases in dry biomass and accumulation of nutrients, mainly phosphorus (blal et al., 1990; ramlah and mohd tayeb, 1991; schultz, 2001; motta and munévar, 2005). those results are promising because they support the potential impact of these fungi on the early growth stages of seedlings. however, to our knowledge, none of the previous 96 agron. colomb. 31(1) 2013 studies have assessed the biology of the symbiosis between am and oil palm seedlings on a commercial scale in colombia. consequently, unanswered questions about the best time and the procedure to inoculate with promising am strains in commercial plantations in this country remain. it is necessary to design efficient agronomic practices for obtaining the maximum benefit of the am symbiosis as research results cannot always be reproduced on a commercial scale. this was highlighted by phosri et al. (2010), who explained the need to further investigate, in inoculation schemes, the effect of the application of am in the nursery stage. here, we present the first observations of the mycorrhization process starting at the first month after sowing the seeds in the pre-nursery, and ending at the fourth month when the plants are regularly transplanted to the nursery. the study was performed in a commercial plantation in colombia. we aimed to describe the mycorrhization process with the conditions under which seedlings actually grow in commercial plantations, in order to determine when the application of effective inoculants should be performed. generally, oil palm growers apply am inoculants just before transplanting the seedlings from the pre-nursery to the nursery. however, pre-nursery seedlings may already be colonized with native strains of am, which can be a potential source of variation in the response to inoculation because of possible competition between these microorganisms and those that are on site before the inoculation. materials and methods this study describes the mycorrhization process in oil palm seedlings (eleais guineensis and interspecific hybrid e. guineensis x e. oleifera (oxg hybrid) in the pre-nursery stage, which usually lasts three months. am-structure presence in the root cortex, observed in micro-preparations of young roots of 1 to 4-month seedlings, was quantified as percentage of colonization. the morphological differentiation of colonization with am, according to petterson et al. (2004), was used. these structures include intraand extraradical hyphae, arbuscules, spores and, occasionally, vesicles. descriptions were made for e. guineensis and the interspecific hybrid e. oleifera x e. guineensis. general conditions of the experiment two experiments were conducted in a commercial oil palm plantation located near the township of veracruz, department of meta, in the colombian orinoco region, 305 m a.s.l. (4°13’30’’ n, 73°13’36’’ w). due to differences in seed availability and to facilitate the harvest of roots and microscopic observations, we spread the experiments over two consecutive seasons. the first experiment was established in august 2009 for e. guineensis and the second one, in february 2010 for the oxg hybrid. during these months, the weather in this part of colombia is transitional between dry and rainy. throughout the course of the experiments, the maximum precipitation was 615 mm in april; the minimum was 90 mm during the month of november. the average annual precipitation on the plantation is 3,000 mm. the daily temperature ranged between 20 and 38°c, with a daily average of 27°c. materials pre-germinated seeds of e. guineensis (material irho 7001) and the oxg hybrid (coari x la me) were planted in 1 kg-capacity bags with the soil regularly used on the plantation. to differentiate the effect of native mycorrhizae and accompanying microorganisms present at the beginning of the experiment on the response variables, half of the treatments contained sterile soil. sterilization of the soil was done by autoclaving it in two cycles at 3 mpa and 121°c for 15 min/each cycle. analysis of three sterilized soil samples and three non-sterile soil samples yielded the results presented in tab. 1. because this experiment was conducted on a plantation, sterile soil was applied only as a means of eliminating the native microorganisms at the beginning of the experiment with the objective of providing a low competitive pressure of native microoganisms for the treatment with commercial inoculant. furthermore, with this treatment, we aimed to investigate whether soil sterilization at the pre-nursery stage may be advantageous combined with inoculation. with the same objective, treatments with sterile soil where watered with distilled water during the first two weeks. further irrigation events were managed with regular irrigation water from the plantation. treatments and experimental design four different treatments were applied at sowing: soil without commercial inoculant (ns uninoculated); soil with commercial inoculant (ns inoculated); sterile soil without commercial inoculant (ss uninoculated); sterile soil with commercial inoculant (ss inoculated). the inoculum contained 2,000 propagules/ml of glomus intraradices produced in vitro and was purchased from a private company. the inoculation was performed in accordance with the manufacturer’s recommendations, by immersion of the radicle at the time of planting and re-inoculation by injection two months after planting. each dose contained 250 propagules. each treatment was applied to a total of 50 seeds completely randomized in a split-plot design where the main plot was the inoculation 97galindo-castañeda and romero: mycorrhization in oil palm (elaeis guineensis and e. oleifera x e. guineensis) in the pre-nursery stage and the subplot was the soil sterilization. the experimental unit consisted of groups of seven seedlings and each treatment contained six experimental units. samples for observation under the microscope for colonization rate consisted of three randomly selected seedlings. for each plant, three counts were performed. at least five seedlings were randomly selected for determination of dry weight. colonization rate and inoculation effect the mycorrhization process was measured in root fragments extracted from three plants per treatment. from each plant, 5 g fresh weight of young roots were harvested. rootlets were cleared and stained in 10% koh and blue ink, as described by phillips and hayman (1970) and veirgeligh et al. (1998), with modifications for oil palm roots as suggested by sieverding (1991). these modifications included the clearing in 10% koh in three autoclaving cycles; treatment with 1% hcl solution and bleaching with alkaline hydrogen peroxide solution. ten root fragments (1 cm each) were placed on glass slides with polyvinyl lacto glycerol (pvlg) and covered with a glass slide, pressing the roots down to make the final semi-permanent micro-preparation. the mycorrhization rate was examined and quantified in at least three slides per plant. colonization rate was performed by direct microscopic observation at 40x (carl zeiss, stemi dv4, germany), recording presence-absence of colonization in 50 fields per slide, and differentiating arbuscules, hyphae, spores and vesicles (brundrett et al., 1996). after the pre-nursery stage, four months after planting, dry biomass of leaves and roots was measured in at least five seedlings per treatment. data analysis analyses of variance were conducted to determine the effect of the treatments on the response variables (p≤0.05). treatment means were compared by tukey test (p≤0.05), using the sas® v.9.0 software. results and discussion figs. 1 and 2 show the initial advancement of am colonization in the root cortex of e. guineensis and oxg hybrid plantlets, respectively. despite the high p soil content (243 and 248 mg kg-1, see tab. 1), due to the application of phosphate fertilizers as a pre-nursery land preparation practice, the symbiosis with am in oil palm seedlings started for both e. guineensis and the oxg hybrid around 1 month after sowing (mas). colonization rate values ranged between 8.86 and 15.20% for all treatments, except for the ss uninoculated treatment, which showed that colonization began 27 days after sowing (das) for e. guineensis, and 47 das for the oxg hybrid as illustrated in fig. 3. this happened with both the commercial inoculant and native fungi in the soil in the two plant materials (fig. 3a and b). one month after planting, mainly hyphae were found in the epidermis and root cortex, with a notable frequency of appressoria, widening of the hyphae through which the fungus penetrates into the root tissue. interestingly, colonization points and profuse networks of hyphae and arbuscules occurred mainly in tertiary roots and rarely in quaternary roots. this contrasts with what had been previously described by corley and thinker (2003), who described quaternary roots as the preferred point of colonization for this plant species. table 1. analysis of the soil used in the experiments, with averages of three replicates for each type of soil (autoclaved and non autoclaved) ± standard deviation. l: loam. s: sandy. parameter units sample preparation method for determination non –sterilized soil sterilized soil texture -bouyoucos s-l s-l sand % -bouyoucos 55.82 ± 0.58 54.49 ± 1.15 clay % -bouyoucos 7.48 ± 1.73 10.15 ± 0.58 silt % -bouyoucos 36.73 ± 1.53 35.40 ± 1.00 ph units ratio 1:1 water: soil potentiometry 6.83 ± 0.07 7.17 ± 0.07 electric conductivity ds m-1 ratio 1: 1 water: soil conductimetry 1.05 ± 0.10 1.18 ± 0.10 cec cmol(+) kg-1 ammonium acetate ph 7 volumetry 8.51 ± 0.80 9.55 ± 1.21 organic carbon % walkley black method volumetry 2.32 ± 0.35 2.52 ± 0.22 organic matter % 4.00 ± 0.61 4.35 ± 0.38 potassium cmol(+) kg-1 ammonium acetate ph 7 atomic absorption 0.29 ± 0.02 0.31 ± 0.02 calcium cmol(+) kg-1 ammonium acetate ph 7 atomic absorption 12.67 ± 1.23 13.53 ± 0.91 magnesium cmol(+) kg-1 ammonium acetate ph 7 atomic absorption 1.51 ± 0.16 1.40 ± 0.18 sodium cmol(+) kg-1 ammonium acetate ph 7 atomic absorption 0.04 ± 0.01 0.043 ± 0.01 phosphorus mg kg-1 p bray ii colorimetric 243 ± 2.00 248.23 ± 34.76 spore concentration of hfma spores/10 ml sucrose gradient direct count on 40x fields 7.00 ± 2.64 0 98 agron. colomb. 31(1) 2013 figure 1. mycorrhization process in e. guineensis seedlings during the first three months of growth in the pre-nursery stage. a, b, c : roots 1 month after planting in pre-nursery. d, e : roots 2 months after planting in pre-nursery. f, g, h, i: roots 3 months after planting in pre-nursery. a. apical meristem of tertiary root without points of colonization. b. tertiary root without points of colonization. c. onset of the colonization of the root hypodermis. seedlings with intramatrical hyphal networks (d) and production of arum-type arbuscules (e). f. extraradical hyphae mainly covering tertiary roots. g. secondary root with tertiary root covered by extraradical hyphal network at the third month of the pre-nursery stage. h. intramatrical spores in the tertiary root cortex. i. extraradical spores surrounding a tertiary root. j. formation of paris-type mycorrhizae. vesicle (v). arbuscule (ar). appressorium (ap). hyphal coiling (hc). (photos: galindo-castañeda, t.) figure 2. mycorrhization process in oxg hybrid seedlings during the first four months of growth in pre-nursery. a, b, c. roots 1 month after planting in pre-nursery. d, e, f. roots 2 months after planting in pre-nursery. g, h, i. roots 4 months after planting in pre-nursery. a. lignified tertiary roots. b. non-lignified tertiary root without points of colonization. c. tertiary root with initial points of colonization in the hypodermis. d. tertiary root mycorrhized with quaternary root. e. intramatrical hyphal networks in the cortex. f. beginning of formation of hyphal coiling of paris-type morphology. g. detail of arum-type arbuscules formed after inoculation with glomus intraradices. note the vascular bundles adjacent to arbuscule network and hyphae h, i. intramatrical spores present in roots inoculated with g. intraradices. j. fully mycorrhized tertiary root. appressorium (ap). arbuscule (ar). vesicle (v). extraradical hyphae (he). quaternary root (qr). hyphal coiling (hc). (photos: galindo-castañeda, t. ) a b c d e f g h i j a b c d e f g h i j 99galindo-castañeda and romero: mycorrhization in oil palm (elaeis guineensis and e. oleifera x e. guineensis) in the pre-nursery stage two months after sowing, arum-type and paris-type mycorrhizae were found and their arbuscules and coiled hyphae, respectively, were observed within cortical cells (fig. 1d, e and j; fig. 2e and f). the two morphology types were found simultaneously, mainly in ns treatments. some roots even presented two types of morphology in the same fragment examined. after 2 months, intraradical hyphal networks increased in proportion (data not shown), and still, vesicles and spores were not found by the end of the second month. at the end of the 3 mas, when it is recommended that seedlings be taken to the nursery, the symbiosis in e. guineensis had already been established through hyphae and arbuscules; the production of vesicles and some intramatrical spores had begun (fig. 3a and c), with colonization ss ns ss ns total leaves roots inoculated uninoculated f a c e b d e a c e b d e 0 2 4 6 8 10 ss ns ss ns d ry w ei gh t ( g) 1 20 d .a .s . inoculated uninoculated e a c e ab cd e b d e b d e hyphae arbuscules vesicles spores d a bc d d ae f d d e ed d d a bc d d 0 20 40 60 80 100 a m c ol on iz at io n (% ) c 47 d 77 d 132 hybridb a b e a c e a b a a c e 0 20 40 60 80 100 120 a m c ol on iz at io n (% ) 27 d 80 d e.guineensisa a c a c b c a c 0 2 4 6 8 10 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 120 figure 3. root colonization rates and dry weight response to inoculation with g. intraradices in seedlings of e. guineensis and the oxg hybrid. a, b: root colonization rate by am in pre-nursery. columns represent averages with respective standard deviation (n = 3). c, d: root colonization rate by am structures before the end of the pre-nursery stage. bars represent averages with respective standard deviation (n = 3). e, f: dry weight at the end of the pre-nursery stage. bars represent averages with their respective standard deviations (n = 5 for e. guineensis n = at least 3 for oxg hybrid). bars with the same letter are not significantly different (tukey test p≤0.05). d = das. ss = sterilized soil. ns = non-sterile soil. 100 agron. colomb. 31(1) 2013 values up to 78%. the lowest colonization percentage (52%) occurred in seedlings with the ss uninoculated treatment. under the described experimental conditions, the oxg hybrid plants presented all the structures typical of am colonization as depicted in fig. 2 and 3d in a delayed fashion compared to e. guineensis. while in the former, the colonization rates reached values of up to 30%, the latter showed values between 50 and 70% by the end of the third month. to achieve colonization rates of over 70% in oxg hybrid seedlings, it was necessary to wait one more month in pre-nursery (132 d fig. 3b) as compared to e. guineensis. a specific study with simultaneously sowed plants of both e. guineensis and the hybrid oxg would provide more conclusive insights about the relative duration of the colonization process in the two plant materials. however, this is a preliminary result that could be taken into account as reference. the dry plant biomass and colonization percentages presented in fig. 3 show the potential benefits of inoculation and soil sterilization as possible practices in pre-nurseries for improving plant vigor. although no significant differences were found in total colonization rate values of e. guineensis between treatments at 80 d after planting, dry weight values did show significant differences at 120 d (p≤0.05; r 2 =0.87), as illustrated in fig. 3a and e. seedlings inoculated in ss and ns treatments increased biomass accumulation by 216 and 150%, respectively, when compared with non-inoculated seedlings (fig. 3e). importantly, this increase was not associated with an increase in dry root biomass, which showed no significant differences between treatments. because plants that accumulated the highest biomass were those with the ss inoculated treatment, we anticipate that inoculation in sterilized soil may represent an effective inoculation technique for promoting plantlet growth after the completion of the pre-nursery stage. in the presence of native microorganisms, with nonsterilized soil, the efficiency of this inoculum was reduced by 32%, which is still a promising result when compared with non-inoculated plants. compared to e. guineensis, the hybrid plants presented different results in response to soil sterilization and root inoculation. the application of the commercial inoculant had no significant effect on total root colonization values of the oxg hybrid at any time during the pre-nursery stage. this contrasts with the effect of soil sterilization on the colonization rate at 77 d after planting (p≤0.05; r2=0.78), when colonization rates were 2.2 and 5.1% for plants with ss, while for plants with ns the respective values ranged between 16.8 and 31.1% (fig. 3b). however, after four months in pre-nursery, the colonization was similar in inoculated and ns uninoculated, reaching values of between 74.7 and 81.2%. these results show that both native fungi and fungi present in the inoculum contributed equally to the increase in colonization values of these plants at the end of the fourth month, but not at the end of the third month. close to the end of the pre-nursery stage, an effect of soil sterilization on leaf dry weight (p≤0.05; r2 =0.82) and total weight (p≤0.05; r2 = 0.68) were found as can be seen in fig. 3f. however, no effect was found due to inoculation. this result may indicate an important contribution of native microorganisms to biomass accumulation of the oxg hybrid, while inoculation of these plants increases the levels of colonization in the third month, it does not seem to produce effects on biomass dry weight. conclusions this paper demonstrates, for the first time in colombia, that am colonization of oil palm seedlings is an active and progressive process throughout the pre-nursery stage as shown by the quantification of colonization percentages. a detailed examination of the symbiosis development indicates that all the structures typical of am symbiosis such as arbuscules, vesicles, intraand extraradical hyphae and spores, developed during this first stage of growth. at the end of the first month, appresoria and intraradical hyphae where common in the root cortex. then, at the end of the second month, the establishment of intraradical hyphal networks began. although the formation of arbuscules begins at this time, only until the 3 mas did mycorrhizae develop abundant arbuscule networks in this study. a few spores were observed just before transplanting to the main nursery. the design of inoculation practices must consider these results, as it would be desirable to inoculate the seedlings starting the pre-nursery stage with inoculants with high concentrations of selected and efficient am species. there are details regarding the root morphology and anatomy of oil palm observed in this study that may be considered in the development of am-based technologies. for example, it is noteworthy that mycorrhizae were found usually in the tertiary roots and to a lesser extent in quaternary roots. in oil palm, the anatomy of quaternary roots differs from that of the tertiary roots in that they have no vascular bundles, no lignified endodermis and do not form gaps in the cortical parenchyma (hartley, 1983; corley and thinker, 2003). the lack of vascular vessels and lignified structures is typical of the primary role of absorption of the 101galindo-castañeda and romero: mycorrhization in oil palm (elaeis guineensis and e. oleifera x e. guineensis) in the pre-nursery stage quaternary roots, which explains the absence of root hairs in oil palm roots (hartley, 1983). however, when observing quaternary roots (fig. 2d) and comparing them with the fine hyphae of the am, it seems that having a profuse network of hyphae, from the symbiosis with am, might be of important benefit to the seedlings, as the thinner hyphae, compared to the quaternary roots, could represent significant increases in water and nutrient uptake surfaces of abundantly mycorrhized seedlings. observations made in this study may have implications for the development of technologies like in vitro propagation of plants, inoculation practices and nursery management. for example, the development of the different am structures inside oil palm seedling roots at the end of the first month in pre-nursery suggests that contact and penetration of the fungus through the epidermis and towards the cortex by means of the appressoria begin very early in the development of the plantlet, during the first mas. given the anatomy of the tertiary roots of oil palm, it is expected that the entry points of these hyphae are the short cells of the hypodermis (hartley, 1983; petterson et al., 2004). this result may be taken into account for the development of plantlets propagated in vitro which may benefit from an early inoculation with am. direct observations of the cells that accept the symbiont may be needed for such studies. another interesting result is that the establishment of intraradical hyphal networks began at the second month. although the formation of arbuscules begins at this time, only until the third month did mycorrhizae develop complex arbuscule networks in this study. these mycorrhizae structures have been proposed as the main point of interchange of water, nutrients and photosynthates between fungus and plant. thus, after the second month, when arbuscule production starts, symbiosis may start being beneficial for the plant. the last affirmation is reasonable considering that the seedling depends on the supply of nutrients by the seed during the first two months after planting (corley and thinker, 2003). after two months, the plant begins to depend on soil nutrients, the moment at which the plant should allow the development of arbuscules, as shown in fig. 3c and d. this is an indication that the plant may be delaying colonization because it may not need it during the first two months of growth. on the other hand, the application of fertilizers should be re-assessed in pre-nursery if early nutrition is enhanced with inoculation of efficient am. we anticipate interesting results of experiments under high and low p contents during the 3 mas. this work is evidence that inoculation with selected strains present in commercial products is an alternative for increasing the vigor of e. guineensis seedlings to be transplanted to the nursery. it was also found that inoculation of these seedlings in the pre-nursery stage could enhance the benefits of the symbiosis, by allowing greater colonization of roots before the native mycorrhizae or other microorganisms enter the roots. in contrast, for the hybrid plants, the colonization and increase in dry weight did not differ with the application of commercial inoculants used in this experiment, suggesting that native microorganisms are potentially beneficial to seedling vigor. however, these results may be complemented with replicates during consecutive seasons and by comparing the colonization process of e. guineensis and hybrids simultaneously. finally, it is interesting to note that despite the high concentrations of phosphate in the soil, mycorrhization was observed in the experiments. previously, motta and munevar (2005) presented evidence of mycorrhization in soils with concentrations of phosphorus of 53 mg kg-1. that is, despite the phosphorus fertilizer applied to the soil in palm plantations, am fungi are able to initiate contact with the root and colonize the tissues of young plants. in addition to the results presented in this study, ramlah and mohd tayeb (1991) found that oil palm seedlings have growth increases in response to mycorrhization under phosphate concentrations of up to 300 mg kg-1. these pieces of evidence have practical implications: on the one hand, phosphate applied to the soil in commercial oil palm plantations might not inhibit the symbiosis. on the other hand, soils could be biologically enriched with selected am, despite the agronomic history of many soils previously treated with high level of phosphorus fertilizers. however, it is necessary to determine the maximum p concentration at which mycorrhizal symbiosis in oil palm is beneficial for pre-nursery stages. it is also important to perform a selection of efficient strains of native am that can compete efficiently with natural soil microorganisms. acknowledgements this work was funded by the oil palm development fund managed by fedepalma and by the administrative department of science, technology and innovation (colciencias) (contract 309-2010). the authors wish to thank unipalma for providing the space and logistic support for this work, and elizabeth acevedo and fanny fuentes for the technical support in measuring variables and maintaining the experiments. 102 agron. colomb. 31(1) 2013 literature cited blal, b., c. morel, v. gianinazzi-pearson, j.c. fardeau, and s. gianinazzi. 1990. influence of vesiculararbuscular mycorrhizae on phosphate fertilizer efficiency in two tropical acid soils planted with micropropagated oil palm (elaeis guineensis jacq.). biol. fertil. soils 9, 43-48. brundrett, m., n. bougher, b. dell, t. grove, and n. malajczuk. 1996. working with mycorrhizas in forestry and agriculture. australian centre for international agricultural research (aclar), bruce, australian. corley, r.h.v. and p.b.h. thinker. 2008. the oil palm. 4th ed. john wiley and sons, london. hartley, c.w.s. 1983. la palma de aceite. editorial continental, mexico df. harrison, m.j. and m.l.a. buuren. 1995. phosphate transporter from the mycorrhizal fungus glomus versiforme. nature 378, 626-629. motta, d. and f. munévar. 2005. respuesta de plántulas de palma de aceite a la micorrización. rev. palmas (3), 11-20. petterson, r.l., h.b. massicote, and l.h. melville. 2004. mycorrhizas: anatomy and cell biology. national research council of canada (nrc) research press, ottawa. phillips, j.m. and d.s. hayman. 1970. improved procedures for clearing and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. trans. brit. mycol. soc. 55, 158-161. phosri, c., a. rodriguez, i. sanders, and p. jeffries. 2010. the role of mycorrhizae in more sustainable oil palm cultivation. agric. ecosyst. environ. 135, 187-193. ramlah ali, a.s. and d. mohd tayeb. 1991. status of mycorrhizal research in oil palm. porim bulletin 23, 4-14. schultz, c. 2001. effect of (vesicular-) arbuscular mycorrhiza on survival and post vitro development of micropropagated oil palms (elaeis guineensis jacq.). ph.d. thesis. georg-augustuniversität göttingen, göttingen, germany. sieverding, e. 1991. vesicular-arbuscular mycorrhiza management in tropical ecosystem. federal republic of germany, eschborn, germany. smith, s. and d. read. 2008. colonization of roots and anatomy of arbuscular mycorrhiza. pp. 42-90. in: smith, s. and d. read. (eds.). mycorrhyzal. 3rd ed. elsevier, london. veirgeligh, h., a. coughlan, u. wyss, and y. piche. 1998. ink and vinegar, a simple staining technique for arbuscular-mycorrhizal fungi. appl. environ. microbiol. 64(12), 5004-5007. received for publication: 14 december, 2012. accepted for publication: 1 november, 2013. 1 department of agriculture, edl s.a. bogota (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). vjflorezr@unal.edu.co agronomía colombiana 31(3), 352-361, 2013 analysis of the electric conductivity and ph behaviors in recycled drainage solution of rose cv. charlotte plants grown in substrate análisis del comportamiento de la conductividad eléctrica y el ph en el drenaje reciclado en rosa cv. charlotte cultivada en sustrato luis fernando yepes v.1 and víctor julio flórez r.2 abstract resumen in open soilless cropping systems contamination from nutrient lixiviation is generated making it necessary to design closed or semi-closed systems, which require the determination of the maximum saline levels in recycling solutions. in this study, the electric conductivity (ec) and ph behaviors were analyzed in drainage solution intended for recycling in the crop; in addition, parameters were used to estimate nutrient availability for the plants in a substrate based cropping system. this research project was carried out under greenhouse conditions in the municipality of mosquera (colombia). rose cv. charlotte grafted on ‘natal briar’ stocks were used, sown in pots arranged on elevated beds, 15 m in length. this project was carried out using a split-plot design with sub-plots (with the substrate as the main plot and the recycling as the sub-plot), three kinds of substrate and three recycling percentages (0, 50, and 100%), for a total of 27 experimental units. substrate mixtures based on burned rice husk and coconut fiber were used. recycling during one harvest cycle of the roses did not show ec and ph values above those that are considered to have a negative impact on production; however, an increasing behavior in the ec and ph values was observed. likewise, no significant differences between the 50 and 100% recycling were observed, which means 100% recycling can be used, optimizing nutrient use and water conservation. en los sistemas de cultivo sin suelo abiertos se genera contaminación procedente de la lixiviación de nutrientes, por lo que es necesario plantear sistemas cerrados o semicerrados que exigen determinar los niveles salinos máximos de las soluciones recirculantes. en el presente trabajo se analizó el comportamiento de conductividad eléctrica (ce) y ph en el drenaje a reciclar en el cultivo, como parámetros estimadores de la disponibilidad de nutrientes para las plantas en un sistema de cultivo en sustrato. la investigación se llevó a cabo en condiciones de invernadero en el municipio de mosquera (colombia). se utilizaron plantas de rosa cv. charlotte injertadas sobre ‘natal briar’, sembradas en materas dispuestas en camas suspendidas de 15 m de longitud. la investigación estuvo enmarcada en un diseño de parcelas con subparcelas, teniendo como parcela principal el sustrato y subparcela la recirculación: tres tipos de sustrato y tres porcentajes de recirculación (0, 50 y 100%), para un total de 27 unidades experimentales. se utilizaron mezclas de sustratos a base de cascarilla de arroz quemada y fibra de coco. la recirculación durante un ciclo de cosecha de rosa no alcanzó valores de ce y ph superiores a los que se estiman tienen un efecto negativo sobre la producción; sin embargo, se observó un comportamiento ascendente en los valores de ce y ph, así mismo entre el 50 y 100% de recirculación no se evidenciaron diferencias significativas, lo que permite mantener un 100% de recirculación optimizando el uso de nutrientes y el ahorro de agua. key words: soilless cropping, closed systems, nutrient recycling, organic substrates, cutting flowers. palabras clave: cultivo sin suelo, sistemas cerrados, reciclaje de nutrientes, sustratos orgánicos, flor de corte. soils, fertilization and management of water introduction soilless cropping has seen significant expansion due to the advantages it offers in controlling and optimizing the conditions surrounding roots. however, this cropping system, especially in open systems with solution loss, generates contamination due to nutrient lixiviation. in order to maintain acceptable salinity levels in the root media, an open cropping system with substrate requires drainage at over 20% of the applied fertigation (lorenzo et al., 1993). the contribution generated by these leachates to the system shows contamination sources of 2,500 kg ha-1 just in the case of nitrates (caballero and cid, 2002). closed systems are those in which the drained solution is again incorporated, totally or partially, as a supply for the fertigation of the same crop (urrestarazu and salas, 2004). in general, water losses in traditional soil based crops and soilless open crop systems are produced by both drainage and evapotranspiration, while the only water loss of 353yepes v. and flórez r.: analysis of the electric conductivity ec and ph behaviors in recycled drainage solution of rose cv. charlotte plants grown in substrate quantitative importance in systems with recirculating nutrition solution is due to evapotranspiration (esmeral et al., 2011). the disposal of part of the drained saline solution becomes as a middle point between open and closed systems. the criteria for total or partial renovation are diverse but it can be carried out when the ec reaches a limit value that is acceptable for correct plant development or when any individual component of an undesirable salt exceeds its limit, which makes it toxic (urrestarazu and salas, 2004). the concentration of salts in irrigation water constitutes the main limitation of recycling. prior desalination implies the dumping of waste in addition to the economic cost and even then contamination still persists and water loss is still similar. current strategies for reducing underused water and fertilizer quantities include the collection and reuse of recycled drainage water in closed or semi-closed systems, which reduces the applied quantities of irrigation water and optimizes application of fertilizers (lorence and heinrich, 2003). in this system, it has to be considered that an increase in substrate salinity reduces the growth rate of stems (lorence and heinrich, 2003), which has a direct effect on quality because longer stems result in higher market prices. it is necessary to maintain ph around 5.5 5.8 and sodium in proportion to the ratio of the total cation content, as well as chloride in proportion to the ratio of the total anion content. altland and buamscha (2008) found that phosphorus uptake was not diminished by a ph between 4.8 and 9.2, but they considered that elements such as calcium, boron, iron and aluminum were affected by the increase in ph. this requires increasing nutrient levels in the solution as the concentration of undesirable ions (sodium and chloride) present in the irrigation water increases, as well as supplying the necessary ammonium for maintaining a stable ph in the root environment. under adequate environmental conditions (t < 30ºc and rh > 60%) roses cv. jaguar can tolerate up to 15 mmol l-1 of chlorides and slightly higher sodium levels without sustaining a substantial decrease in productivity as long as the solution has a ph between 5.5 and 6.0, a good calcium level (2.5 mmol l-1) and adequate proportions of the remaining anions and cations. this is why it is necessary to discard the recycling solution when its chloride or sodium content is 15 mmol l-1, which would imply an ec of 3.5 ds m-1 under experimental conditions (caballero and cid, 2002). ec is an estimating parameter for the total concentration of salts and has to be maintained during the cropping cycle (carrasco et al., 2007). depending on the species and ec of the water used to prepare the solution, the required range for adequate crop growth is between 1.5 and 3.0 ds m-1 (carrasco and izquierdo, 1996). urrestarazu and salas (2004) recommend taking into account ions such as nitrates and potassium, which come out of balance during the recycling process. the objective of this study was to analyze the electrical conductivity and ph behaviors in drainage water solution that was recycled from a rose crop cv. charlotte grown in substrate, taking into account the changes during the cropping cycle due to recycling of leachates. materials and methods this research project was carried out under greenhouse conditions in the municipality of mosquera, colombia, which is located at 74.2o w and 4.7º n, at 2,556 m a.s.l., with 80% relative humidity and an average annual precipitation of 645 mm and temperature of 14.7oc. this zone is located in the middle-high basin area of the bogota river with the characteristics of a low montane dry forest life zone (lmdf). rose plants of variety charlotte grafted on ‘natal briar’ stocks were used, sown in 8 l capacity pots on 12 m2 elevated beds (15 x 0.8 m) with a plant separation of 0.16 m between plants, for an approximate density of 7 plants/m2 in the greenhouse. the trial was composed of nine treatments, where plants were grown in substrates and subjected to three recycling percentages, as shown on tab. 1. fertigation and recycling system a drip irrigation system with self-compensated drippers spaced at 30 cm, four outlets (two per pot) and flow volume of 0.7 l min-1 was used. a reservoir, house with filtration and fertilizer injection system (venturi type injectors), solenoid valves and irrigation controller were available, which guaranteed an automatized fertigation system. the fertilizers used during the research project were provided by a company with the following formula (mg l-1): n, 113.3; p, 10.0; k, 42.9; ca; 73.3; mg 30.8; s, 23.5; mn, 0.66; zn, 0.33; cu 0.33; fe, 2; b, 0.33; and mo, 0.06. ec of 1.81 and ph of 5.83. 354 agron. colomb. 31(3) 2013 the recycling system consisted of three parts (fig. 1). the first one consisted of the beds in the field, which were built elevated from the ground with a double container and plastic gutters in the lower part in order to collect and lead drainage water solution to the measuring containers located in front of each bed. the second part consisted of a series of pipes, which by means of gravity, led the drainage water solution from each bed of the crop to the recycling house. the system design considered the lead of the drainages of the three repetitions of each and every one of the treatments that recycled 50 and 100% to a tank in the recycling house for a total of six tanks in this area. the drainage from the treatments with 0% recycling was led by gravity to an open well that was also located in the recirculating house, after which it was pumped out of the trial area. the third part was located in the recirculating house and was the automatized phase, which was equipped with specialized hardware and software, as described by cuervo et al. (2011). measured variables every day, between 7:00 and 8:00 am, the drainage volume of each experimental unit (corresponding to the day before) was measured and samples were collected for determining ec and ph. global radiation, par and temperature were also measured using a hobo meteorological station located in the crop field. temperature data was recorded every 30 min, giving a total of 48 measurements per day, which were averaged out to obtain the mean daily temperature. experimental design this study was carried out using a split-plot design with sub-plots, three substrate mixtures, and three recirculating percentages, each one with three repetitions for a total of nine treatments and 27 experimental units. the experimental unit consisted of one 12 m2 bed. the data analysis was carried out using the sas® v9.1 statistical package (sas institute, cary, nc). pearson’s correlation coefficient was determined for the information analysis, considering the values with over 15% correlation as significant, with significance under p≤0.05. a correlation analysis was carried out in a general way and by grouping the data by the phenological development stage of the flowering stems (cáceres and nieto, 2003). table 1. assessed treatments in roses plants cv. charlotte grown in substrates based on rice husk and coconut fiber with recycling of drainage water solution. treatment substrate recycling (%) 35brh-0r 35% burned rice husk plus 65% coconut fiber 0 35brh-50r 50 35brh-100r 100 65brh-0r 65% burned rice husk plus 35% coconut fiber 0 65brh-50r 50 65brh-100r 100 100brh-0r 100% burned rice husk 0 100brh-50r 50 100brh-100r 100 x y x y x y 500 l fertilizer solution 250 l drainage tank 500 l bxty bxty bxty storage tank recomposition tank compact field point ultrasounil sensor manual valve electrovalve repetition tanks ionic sensor reservoir electropump figure 1. schematic representation of the automatic drainage recirculating system for one treatment with three repetitions. * b = block, x = repetition (1, 2 and 3), t = treatment, and y = 1, 2,...9. 355yepes v. and flórez r.: analysis of the electric conductivity ec and ph behaviors in recycled drainage solution of rose cv. charlotte plants grown in substrate results and discussion ec and ph behaviors by substrate and recycling percentage figure 2 shows the mean ec and ph behavior per week for the treatments corresponding to substrate 35brh. as expected, the highest ec values during the crop production peak were found in the treatments with 50 and 100% recycling (fig. 2a). meanwhile, the highest values were reached with 100% recycling starting at the pea size stage. on the other hand, the highest ph values were reached with 50% recycling (fig. 2b). unlike the previous substrate, the highest ec values in the 65brh substrate were reached with 50% recycling (fig. 3a). however, in both mixtures, the values did not exceed 2.8 ds m-1, which does not imply negative effects on crop production. similar to substrate 35brh, the lowest values were registered in the treatment with 0% recycling and at the primordium and rice size stages (fig. 3b). it can also be observed that this variable, with 50 and 100% recycling, showed a similar behavior during the cropping cycle. figure 4 shows the behavior of the mean ec and ph per week for the treatments with 0, 50 and 100% recycling for substrate 100brh. similar to the observations in the 35brh substrate, the highest ec value during the crop production peak was found in the 100brh-100r treatment and the lowest one in the 100brh-0r treatment (fig. 4a). the highest mean ec value did not exceed 3.5 ds m-1, but in some field measurements and on specific days values close to 3.8 ds m-1 were registered in the beds located at the margins of the crop, under high luminosity and temperature conditions, and, as a result, during days with low drainage. the obtained ec values in the drainage water of the substrates do not seem to have negative effects on the production, because, as carrasco and izquierdo (1996) stated, the ec range required for an adequate crop growth lies between 1.5 and 3.0 ds m-1, depending on the species and ec of the water used to prepare the solution. on the other hand, caballero and cid (2002) stated that it is necessary to discard the recycling solution when its chloride or sodium content is 15 mmol l-1, values that imply an ec of 3.5 ds m-1 under experimental conditions. figure 4b shows the weekly behavior of the mean ph. similar to the ec, the highest ph value during the crop production peak was observed in the 100brh-100r treatment and the lowest one in the 100brh-0r treatment, while the 100brh-50r treatment showed an intermediate behavior. the three recycling percentages maintained similar trends during the cropping cycle in the three assessed substrates and registered the lowest values between the primordium and rice size stages. analysis of ec and ph by substrate and recycling percentage table 2a shows the statistical analysis carried out for the substrates without taking into account the recycling percentages. the ec did not show significant differences in any of the analyzed phenological stages, while the ph figure 2. behavior of mean ec (a) and ph (b) in drainage water solution measured at different phenological stages of flowering stems in rose cv. charlotte grown in the 35brh substrate, using three drainage recycling percentages. 35brh-0r = 35% burned rice husk, 65% coconut fiber, with 0% recycling; 35brh-50r = 35% burned rice husk, 65% coconut fiber, with 50% recycling; 35brh-100r = 35% burned rice husk, 65% coconut fiber, with 100% recycling. pr un in g ve ge ta tiv e pr im or di um ri ce s iz e pe a si ze pr od uc tio n1.0 1.6 2.6 3.0 1.8 2.8 2.4 2.2 2.0 1.4 1.2 ec ( ds m -1 ) ph a 6.0 6.2 7.2 7.6 6.4 7.4 7.0 6.8 6.6 b phenological stage 35brh-100r 35brh-50r 35brh-0r pr un in g ve ge ta tiv e pr im or di um ri ce s iz e pe a si ze pr od uc tio n phenological stage 356 agron. colomb. 31(3) 2013 values showed significant differences in the initial and final vegetative stages as well as the pea size stage and during production, showing lower values in the 100brh substrate in these four stages. as a result, the ph values tended to be lower in the 100brh treatment, as compared with the other substrates. the statistical analysis of ec and ph carried out for the recycling percentages without taking into account the substrate showed significant differences in the different phenological stages (tab. 2b). for both variables, the 0% treatment showed lower values than with 50 and 100% recycling, while no significant differences were encountered in ec or ph between these two recycling percentages. relationship between ec and ph and climatic variables in order to relate climate variables with evapotranspiration and the behavior of the chemical variables of the drainage water, a correlation analysis between ph, ec, temperature, global radiation (gr) and photosynthetically active radiation (par) was carried out. from the statistical comparisons and correlations between climatic variables, correlations of 78 and 82% were found respectively between temperature and gr and par. therefore, only temperature was used for the statistical analysis with the remaining variables in order to avoid bias in the statistical model. figure 3. behavior of mean ec (a) and ph (b) in drainage water solution measured at different phenological stages of flowering stems in rose cv. charlotte grown in the 65brh substrate, using three recycling percentages for drainage. 65brh-0r = 65% burned rice husk, 35% coconut fiber with 0% recycling; 65brh-50r = 65% burned rice husk, 35% coconut fiber with 50% recycling; 65brh-100r = 65% burned rice husk, 35% coconut fiber, with 100% recycling. pr un in g ve ge ta tiv e pr im or di um ri ce s iz e pe a si ze pr od uc tio n1.0 1.6 2.6 3.0 1.8 2.8 2.4 2.2 2.0 1.4 1.2 ec ( ds m -1 ) ph a 6.0 6.2 7.2 7.6 6.4 7.4 7.0 6.8 6.6 b phenological stage 65brh-100r 65brh-50r 65brh-0r pr un in g ve ge ta tiv e pr im or di um ri ce s iz e pe a si ze pr od uc tio n phenological stage figure 4. behavior of the mean ec (a) and ph (b) in drainage water solution measured at different phenological stages of flowering stems in rose cv. charlotte grown in the 100brh substrate, using three recycling percentages for drainage. 100brh-0r = 100% burned rice husk with 0% recycling; 100brh-50r = 100% burned rice husk with 50% recycling; 100brh-100r = 100% burned rice husk with 100% recycling. pr un in g ve ge ta tiv e pr im or di um ri ce s iz e pe a si ze pr od uc tio n1.0 2.5 3.5 3.0 2.0 1.5 ec ( ds m -1 ) ph a 6.0 6.2 7.2 7.6 6.4 7.4 7.0 6.8 6.6 b phenological stage 100brh-100r 100brh-50r 100brh-0r pr un in g ve ge ta tiv e pr im or di um ri ce s iz e pe a si ze pr od uc tio n phenological stage 357yepes v. and flórez r.: analysis of the electric conductivity ec and ph behaviors in recycled drainage solution of rose cv. charlotte plants grown in substrate table 3 shows the results from the general and grouped analysis by the phenological stages. for the general analysis of correlations involving mean and maximum temperatures, drainage volume and evapotranspiration showed a significant positive correlation, ec showed a positive and significant correlation with mean temperature, while the correlation with ph was negative and significant. in the analysis by phenological stage, the ec showed a positive correlation with maximum temperature at vegetative stage 4. the highest correlation values between evapotranspiration and maximum temperature were established when they were grouped by phenological stage. table 2. mean ec and ph values of drainage water solution measured at different phenological development stages of flowering stems of rose cv. charlotte grown in three types of substrate, using different drainage recycling percentages. analysis by substrate without considering the recycling percentage in a, by for recycling percentage without considering the substrate in b. a. analysis by substrate phenological stage ec ph 35brh 65brh 100brh 35brh 65brh 100brh pruning 1.99 a 1.92 a 2.05 a 7.18 a 7.36 a 7.06 a vegetative 1 2.47 a 2.25 a 2.40 a 7.26 a 7.29 a 7.08 b vegetative 2 2.29 a 2.20 a 2.30 a 7.18 a 7.19 a 7.05 a vegetative 3 2.47 a 2.44 a 2.44 a 7.26 a 7.23 a 7.08 a vegetative 4 2.53 a 2.54 a 2.47 a 6.94 a 7.00 a 6.90 b primordium 2.44 a 2.50 a 2.41 a 6.91 a 6.88 a 6.68 a rice size 2.35 a 2.54 a 2.38 a 6.79 a 6.89 a 6.73 a pea size 2.42 a 2.65 a 2.45 a 6.78 a 6.80 a 6.63 b chickpea size 2.44 a 2.60 a 2.38 a breaking of color 2.22 a 2.30 a 2.25 a production 2.14 a 2.15 a 2.23 a 7.24 a 7.23 a 7.10 b b. analysis by recycling percentage phenological stage ec ph 0% 50% 100% 0% 50% 100% pruning 1.53 a 2.19 b 2.24 b 7.07 a 7.27 b 7.25 b vegetative 1 1.98 a 2.62 b 2.52 b 7.00 a 7.28 b 7.34 b vegetative 2 1.94 a 1.94 a 2.40 a 6.95 a 7.26 b 7.22 b vegetative 3 2.25 a 2.47 a 2.63 a 6.96 a 7.31 a 7.31 a vegetative 4 2.45 a 2.50 a 2.59 a 6.75 a 7.07 b 7.02 b primordium 2.37 a 2.45 b 2.53 b 6.58 a 6.91 b 6.98 b rice size 2.15 a 2.51 b 2.61 b 6.50 a 6.93 b 6.98 b pea size 2.22 a 2.62 b 2.67 b 6.46 a 6.83 b 6.92 b chickpea size 2.28 a 2.56 b 2.57 b breaking of color 1.48 a 2.65 b 2.65 b production 1.87 a 2.25 a 2.41 a 6.96 a 7.28 b 7.33 b means followed by the same letter in a row do not show significant statistical differences for tukey’s test (p≤0.05). table 3. general correlation coefficient and correlation coefficient by group at different phenological stages between maximum and mean temperatures and the variables: drainage volume (dv), evapotranspiration (et), ec and ph. cycle of rose cv. charlotte grown in substrates during the period from march to june 2009. maximum temperature mean temperature dv et ec ph dv et ec ph general 0.40261* 0.30459* 0.02852 -0.03988 0.56937* 0.22430* 0.14507* -0.21287* phenological stage vegetative 1 0.69059* 0.11562 0.15460 0.00644 0.69430* 0.16417 0.27205* 0.07958 vegetative 2 0.68418* 0.06468 0.06332 0.08531 -0.85147 0.06468 0.01106 0.25423 vegetative 3 -0.54356 0.47710 0.09495 0.03155 0.54951* 0.60288* 0.04452 0.08954 vegetative 4 -0.07154 0.62385* 0.36915* 0.00134 0.18339* 0.62709* 0.25568* -0.0558 primordium 0.27660* 0.66040* 0.01607 -0.06675 0.44844* 0.46632* 0.12954 0.04362 rice size 0.22912* 0.58764* 0.06019 -0.02371 0.32313* 0.36195* 0.10679 0.05328 pea size 0.25732* 0.12996 0.04187 -0.01543 -0.09307 0.24817 0.08588 0.01543 chickpea size 0.35548* 0.26425* 0.19451 -0.41105 -0.41508 0.02106 breaking of color 0.16895* 0.17140 0.12294 0.19503* 0.14524 0.12755 production 0.38187* 0.00270 0.04521 -0.03406 0.36398* 0.20273* 0.19149* -0.05694 * significant differences (p≤0.05). 358 agron. colomb. 31(3) 2013 figure 5. water consumption by evapotranspiration and mean maximum temperatures in rose cv. charlotte in substrates with 100% burned rice husk (100brh) (a), 35% burned rice husk: 65% coconut fiber (35brh) (b), and 65% burned rice husk: 35% coconut fiber (65brh) (c), with 0, 50 and 100% recycling. pr un in g ve ge ta tiv e pr im or di um ri ce s iz e pe a si ze pr od uc tio n0 50 60 40 30 20 10 w at er c on su m pt io n (l ) c phenological stage mean t max 100brh-100r 100brh-50r 100brh-0r 22 26 28 27 25 24 23 te m pe ra tu re ( o c ) pr un in g ve ge ta tiv e pr im or di um ri ce s iz e pe a si ze pr od uc tio n 0 50 60 40 30 20 10 w at er c on su m pt io n (l ) b phenological stage mean t max 65caq-100r 65caq-50r 65caq-0r 22 26 28 27 25 24 23 te m pe ra tu re ( o c ) pr un in g ve ge ta tiv e pr im or di um ri ce s iz e pe a si ze pr od uc tio n 0 50 70 60 40 30 20 10 w at er c on su m pt io n (l ) a phenological stage mean t max 35caq-100r 35caq-50r 35caq-0r 22 26 28 27 25 24 23 te m pe ra tu re ( o c ) similarly, no significant differences were found at the initial vegetative stages between maximum temperature and water consumption by evapotranspiration, which means that water consumption during this cropping stage has a direct relationship with maximum temperature and that other parameters (mean temperature, solar radiation and water retention curves of the substrates) influence water consumption by the crop. however, fig. 5 shows how water consumption in the three substrates (fig. 5a, b and c) how water consumption increased starting at the primordium and rice size stages as a 359yepes v. and flórez r.: analysis of the electric conductivity ec and ph behaviors in recycled drainage solution of rose cv. charlotte plants grown in substrate result of the intensification of the crop growth rate, which is the reason why there is a higher water demand until the production stage, where it started to decay as harvesting of flowering stems and removal of part of the crop foliage began. it should be noted that the mean maximum temperature did not show variations above 4oc during the cropping cycle. the mean temperature showed a direct relationship with evapotranspired water consumption by the crop, as shown in fig. 6. for the vegetative stages, regressions with positive slopes (fig. 6a and b) can be observed. however, for the chickpea and production stages (fig. 6c and 6d), the slopes of the regressions were less accentuated, even showing a negative tendency at harvest (fig. 6d). particularly, the r2 values during the vegetative stages were 0.3033 and 0.3032, respectively. from the regression equation of these two vegetative stages, it is possible to infer that for each temperature increase of 1oc, water consumption by evapotranspiration increased by 7l (fig. 6b). during the final stages of the reproductive phase, the regression curves showed that water consumption was less dependent on temperature (fig. 6c and 6d). the values of the drainage volumes varied. this can be explained by the fact that leaf area no longer increases and has even a tendency to decrease as a result of senescence or work performed on the crop. as a result, the transpiration area would assimilate such behavior by stabilizing the water demand of the crop. discussion in this research project, no significant differences were found in the productivity and quality parameters of the harvested stems (longevity and flower opening) in the different treatments (data not shown). this is supported by savvas et al. (2008), who found that the entire drainage solution can be recycled without risking the exhaustion of essential nutrients in the root zone. the highest ec values were reached in the treatments with recycling due to the fact that ions accumulate in the system as recycling is carried out and the solution becomes concentrated. this increase in ec could be explained by the results of carmassi et al. (2006), who reported that a progressive 15 .0 16 .0 18 .0 17 .5 17 .0 15 .5 16 .5 18 .5 20 35 45 40 30 25 w c ( l m in -1 ) a b 14 .2 5 14 .7 5 15 .7 5 15 .5 0 15 .2 5 14 .5 0 15 .0 0 17 .0 0 16 .7 5 16 .5 0 16 .2 5 16 .0 0 17 .2 5 20 45 55 50 40 35 30 25 w c ( l m in -1 ) 15 .0 15 .4 16 .6 16 .4 16 .2 16 .0 15 .8 15 .2 15 .6 16 .8 20 55 65 60 50 45 40 35 30 25 mtemp w c ( l m in -1 ) c 13 .0 14 .0 17 .5 17 .0 16 .5 16 .0 15 .5 15 .0 13 .5 14 .5 18 .0 20 50 70 60 40 30 mtemp w c ( l m in -1 ) d figure 6. behavior of water consumption by evapotranspiration as a function of mean temperature in the phenological stages of vegetative 3 (a), vegetative 4 (b), chickpea size (c) and production (d). 360 agron. colomb. 31(3) 2013 increase in the ec of recycled water is associated with an accompanying increase in sodium concentration and also, possibly due to ca2+ and mg2+. the ec values did not exceed 3.5 ds m-1, which would not affect the productivity and quality of flowering stems, since, according to raviv and blom (2001), the foliage of sonia cv. plants grown on rock wool was not affected by an increase in the solution ec from 1.8 to 3.8 ds m-1. on the other hand, urban et al. (1994) did not find water stress on leaves of ‘sonia’ plants subjected to fertigation for more than two months with an ec of 3.8 ds m-1. similarly, cabrera (2001) did not find effects on stem growth with an ec near 2.9 ds m-1. raviv and blom (2001) also stated that ec values under 3.8 ds m-1 in a rose crop grown in a well aerated substrate do not have effects on osmoregulation. however, lorence and heinrich (2003) stated that an increase in the substrate ec has an impact on stem growth, which makes it necessary not only to perform a water analysis but also to constantly monitor the substrate. furthermore, the ph values did not exceed 7.5 during the cropping cycle in none of the assessed treatments and the normal ph range for the water was from 6.5 to 6.8. high ph values are often caused by bicarbonate (hco3) and carbonate (co3) concentrations, a phenomenon known as alkalinity (bauder et al., 1997). the high carbonates form complexes with calcium and magnesium complexes generating carbonates and bicarbonates, which leave sodium ion as the dominant ion in the solution. this, associated with high sodium levels which are a product of recycling, can result in water deficit and, considering that rose crops under greenhouse conditions have continuous, year-round production, the new shoots and young leaves would be exposed to water stress (raviv and blom, 2001). this kind of stress causes loss in cell turgidity and reduces the leaf expansion rate (jones, 1992), which in turn leads to a reduction in the leaf area available for carrying out photosynthesis and to losses in productivity (kool and lenssen, 1997). a reduction in photosynthesis is also connected to a decrease in a plant’s capacity to make osmotic and turgidity adjustments as a reaction to water stress (auge et al., 1990). possibly, the lower ph values observed in the three substrates with the three recycling percentages between the primordium and rice size stages were a result of an active increase in nutrient absorption (no3-, h2po4-), so the rhizosphere became acidified by the liberation of hydrons (taiz and zeiger, 1998). this is the reason why it is necessary to be especially careful with elements such as phosphorus because, at ph values such as these, its solubility in the substrate increases and thus its lixiviation (ansorena, 1994). conclusions recycling during a harvest cycle in roses does not result in ec and ph values above those that are considered to have a negative impact on production. however, an increase in ec and ph values was observed, which implies an increase in the concentration of salts in the substrate, which in the long term could possibly result an impact on production. the analysis of the ec and ph between the 50 and 100% recycling did not show significant differences in any of the phenological stages that where assessed during the cropping cycle, which means 100% recycling can be used, optimizing nutrient use and savings in water consumption. without considering recycling, the 100brh treatment showed the lowest ph and, without considering the substrate, the 0% recycling treatment showed the lowest ph. without considering recycling and substrate, the treatments with 100brh and 0% recycling showed the lowest ph values. the mean maximum temperatures and daily means showed a direct correlation with water consumption in the crop grown in substrate because, as the temperature increased, the water consumption by phonological stage also showed an increase. acknowledgments the authors express their gratitude to sena, asocolflores, ceniflores, the ministerio de agricultura y desarrollo rural (ministry of agriculture and development) and to the facultad de ciencias agrarias of the universidad nacional de colombia (faculty of agricultural sciences at the national university of colombia) in bogota, which were the financing institutions of the project “modelación del sistema de cultivo en sustrato con recirculación automática de lixiviados en rosa” (modelling of the cropping system in substrate with automatic recycling of leachates in rose), in which the current research project was carried out. similarly, they express their gratitude to brenntag colombia, productos químicos andinos and to bayer cropscience for providing the fertilizers, plastic materials and phytosanitary products, respectively. literature cited altland, j. and g. buamscha. 2008. nutrient availability from douglas fir bark in response to substrate ph. hortscience 43(2), 478-483. ansorena, j. 1994. sustratos propiedades y caracterización. mundi prensa, madrid. 361yepes v. and flórez r.: analysis of the electric conductivity ec and ph behaviors in recycled drainage solution of rose cv. charlotte plants grown in substrate auge, r., a. stodola, and b. pennell. 1990. osmotic and turgor adjustment in rose foliage drought-stressed under varying irradiance. j. amer. soc. hort. sci. 115, 661-667. caballero, m. and m. cid. 2002. estrategias de recirculación de soluciones nutritivas en cultivo bajo invernadero en clima de invierno suave. instituto canario de investigaciones agrarias, tenerife, spain. cabrera, r. 2001. effect of nacl salinity and nitrogen fertilizer formulation on yield and nutrient status of roses. acta hort. 547, 255-260. cáceres, l.a. and d.e. nieto c. 2003. efecto del ácido giberélico (ga3) sobre el desarrollo del botón floral en tres variedades de rosa (rosa sp.). undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. carmassi, g., l. incrocci, r. maggini, f. malorgio, f. tognoni, and a. pardossi. 2006. an aggregated model for water requirements of greenhouse tomato grown in closed rockwool culture with saline water. agr. water manage. 88, 73-82. carrasco, g. and j. izquierdo. 1996. la empresa hidropónica de mediana escala: la técnica de la solución nutritiva recirculante (“nft”). fao; universidad de talca, talca, chile.  carrasco, g., p. ramírez, and h. vogel. 2007. efecto de la conductividad eléctrica de la solución nutritiva sobre el rendimiento y contenido de aceite esencial en albahaca cultivada en nft. idesia 25, 59-62. cuervo, b., w.j. flórez r., and c.a. gonzález m. 2011. generalidades de la automatización y control para el reciclaje de drenajes en cultivos bajo cubierta. pp. 247-275. in: flórez r., v.j. (ed.). sustratos, manejo del clima, automatización y control en sistemas de cultivo sin suelo. editorial universidad nacional de colombia, bogota. esmeral v., y.r., c.a. gonzález m., and v.j. flórez r. 2011. evapotranspiración en plantas de rosa cv. charlotte en condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. pp. 109-126. in: flórez r., v.j. (ed.). sustratos, manejo del clima, automatización y control en sistemas de cultivo sin suelo. editorial universidad nacional de colombia, bogota. jones, h. 1992. plants and microclimate: a quantitative approach to environmental plant physiology. cambridge university press, cambridge, uk. kool, m. and a. lenssen. 1997. basal-shoot formation in young rose plants: effects of bending practices and plant density. j. hort. sci. 72, 635-644. lorence, r. and j. heinrich. 2003. effect of changes in substrate salinity on the elongation of rosa hybrid l. ‘kardinal’ stems. sci. hort. 101, 103-119. lorenzo, p., e. medrano, and m. garcía. 1993. irrigation management in perlite. acta hort. 335, 429-434. raviv, m. and j. blom. 2001. the effect of water availability and quality on photosynthesis and productivity of soilless grown cut roses. sci. hort. 88, 257-276. savvas, d., e. chatzieustratiou, g. pervolaraki, g. gizas, and n. sigrimis. 2008. modelling na and cl concentrations in the recycling nutrient solution of a closed-cycle pepper cultivation. biosyst. eng. 99, 282-291. taiz, l. and e. zeiger. 1998. plant physiology. 2nd ed. sinauer associates, sunderland, ma. urban, l., r. brun, and p. pyrrha. 1994. water relations of leaves of ‘sonia’ rose plants grown in soilless greenhouse conditions. hortscience 29, 627-630. urrestarazu, m. and m. salas. 2004. sistemas con sustrato y recirculación de la disolución nutritiva. pp. 369-422. in: urrestarazu, m. (ed.) tratado de cultivo sin suelo. 3rd ed. mundi-prensa, madrid. received for publication: 17 march, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49678 1 wheat and barley breeding program, instituto nacional de investigaciones agropecuarias (iniap). quito (ecuador). esteban.falconi@iniap.gob.ec 2 centro de investigación traslacional, universidad de las américas (udla). quito (ecuador) agronomía colombiana 33(2), 280-284, 2015 ‘iniap-palmira 2014’: a new drought-resistance barley variety ‘iniap-palmira 2014’: una nueva variedad de cebada con resistencia a la sequía esteban falconí1, 2, javier garófalo1, luis ponce1, jorge coronel1, segundo abad1, and miguel rivadeneira1 abstract resumen barley (hordeum vulgare l.) is produced in the ecuadorian highlands ( > 3,000 m a.s.l.) primarily for self-consumption and small-scale commercialization. not many crop species are adapted to this altitude; therefore, barley is one of a few crop species that can be grown at these locations. severe environmental conditions can be found in the ecuadorian highlands since the region is characterized by poor soils and water deficiency (< 300 mm year-1). the instituto nacional de investigaciones agropecuarias (iniap) has developed ‘iniap-palmira 2014’, a hulled two-row barley variety adapted to ecuadorian agricultural conditions in the highlands. ‘iniap-palmira 2014’ showed acceptable yield performance as compared with the most popular improved barley cultivars in different production areas located in ecuador. however, this new barley variety showed superior performance under water stress conditions in the highlands (>3,000 m a.s.l.). additionally, ‘iniap-palmira 2014’ showed disease resistance, mainly to yellow rust, in all of the locations where the new variety was evaluated. la cebada (hordeum vulgare l. ) es cultivada en la sierra ecuatoriana ( > 3 000 msnm), principalmente, para el autoconsumo y para su comercialización a pequeña escala. no muchas especies de cultivos están adaptadas a esta altitud; por ello, la cebada es una de las pocas especies que pueden ser cultivadas en estos lugares. en la sierra ecuatoriana pueden encontrarse severas condiciones ambientales que se caracterizan principalmente por suelos pobres y escasez de agua con una precipitación anual inferior a 300 mm año-1. el instituto nacional de investigaciones agropecuarias (iniap) ha desarrollado la nueva variedad de cebada de dos hileras ‘iniap-palmira 2014’, la cual está adaptada a las condiciones de cultivo de los andes de ecuador. ‘iniap-palmira 2014’ mostró un rendimiento similar a las principales variedades mejoradas de cebada cultivadas en las diferentes áreas de producción cebadera de ecuador. sin embargo, mostró un rendimiento superior bajo condiciones de estrés hídrico en las tierras altas (>3.000 msnm). adicionalmente, ‘iniap-palmira 2014’ mostró resistencia a las principales enfermedades de cebada, especialmente a roya amarilla, en todos los sitios donde fue evaluada. key words: cereals, plant breeding, water stress, disease resistance, ecuador. palabras clave: cereales, fitomejoramiento, estrés hídrico, resistencia a las enfermedades, ecuador. introduction barley is one of the most important food crops in the ecuadorian highlands (fonte et al. 2012). in this region of ecuador, farmers grow barley mostly for self-consumption; whereas, surplus grain is traded in the local markets. barley constitutes a strategic crop in the agricultural system of the andean region since it is adapted to altitudes over 3,000 m a.s.l. and not many crops are adapted to such altitudes (ullrich, 2010). in ecuador, more than 26,000 ha are cultivated with barley (fao, 2013). one of the main problems in these production areas is the limited water resources and degraded soils, and most of the cereal production in the andean highlands relies only on rainfall and a limited use of fertilizers (barrera et al., 2012). the objective of the wheat and barley breeding program of the iniap is to develop improved cultivars of cereals adapted to these environments with disease resistance and high yield. as a consequence, ‘iniap-palmira 2014’, a hulled two-row barley variety, has been released by the instituto nacional de investigaciones agropecuarias (iniap). this new cultivar tolerates drought agricultural conditions. in addition, ‘iniap-palmira 2014’ has yellow rust (puccinia striiformis f. sp. hordei) resistance, which is the main disease affecting barley in ecuador. ‘iniappalmira 2014’ was named after the palmira parish located in the chimborazo province of central ecuador, which is one of the more important places for barley production. the palmira parish is known as the desert of palmira due to low precipitation (<300 mm year-1) and sandy soils. such conditions are ideal to select barley lines with drought resistance. however, ‘iniap-palmira 2014’ can scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49678 281falconí, garófalo, ponce, coronel, abad, and rivadeneira: ‘iniap-palmira 2014’: a new drought-resistance barley variety be cultivated in any of the barley production areas of the ecuadorian highlands. materials and methods pedigree and origin ‘iniap-palmira 2014’ was a breeding line developed by ci m m y t w it h t he fol low i ng p e d ig re e: r ho de s// t b -b/c h z o/3/gl or i-ba r /c opa l /4 / e s c . ii.72.83.3e.7e.5e.1e/5/aleli. the developmental process was conducted in mexico with the following selection history: cmb89a.915-a-1m-1y-1b-0y-0d-0ap. the pedigree breeding method was employed to develop the barley line. this method allows for the selection of superior individuals from the best families evaluated in early and late generations by keeping pedigree information. a detailed theory of this method can be found in fehr (1987). ‘lnlappalmira 2014’ was introduced to the wheat and barley breeding program of the iniap in 2003. this new cultivar was part of an experimental nursery, which included 54 barley breeding lines selected in mexico for drought resistance (falconí et al., 2014). evaluation of adaptation, disease response and yield ‘iniap-palmira 2014’ was first evaluated in saucer (ecuador), during 2003 and 2004, along with the 54 barley lines that were part of a screening nursery sent by the icardacimmyt program. the evaluations were conducted under water stress conditions. the selected lines showed adaptation to these environmental conditions and disease resistance. during the next two cropping seasons (2005 and 2006), ‘iniap-palmira 2014’was evaluated along with the previously selected barley lines and some controls at the santa catalina research station of the iniap, near quito, in the province of pichincha. santa catalina has traditionally been considered as a hot spot for diverse strains of yellow rust (dubin and rajaram, 1996). a modified cobb scale (0 – 100%) was used to assess the disease severity on the leaf surface (gutiérrez et al., 2015; peterson et al., 1948). in 2007, 2008, 2009, 2012, and 2013,‘iniap-palmira 2014’ was evaluated at the santa catalina research station and in farmers' fields for yield and disease resistance in 3.6 m2 yield-plots with three replications per location. ‘iniapcañicapa 2003’, one of the more popular and successful barley cultivars released through a farmer participatory research approach in ecuador (danial and lindhout, 2006), was selected as the control to compare against ‘iniappalmira 2014’. in 2010, a greenhouse experiment was conducted in the chimborazo province to evaluate yield and agronomic traits, such as f lowering and harvesting days. the plants were grown in 4 kg pots and the irrigation supply was controlled (100 and 200 mm). seed quality the seed samples were analyzed for protein and fiber contents at the nutrition and quality laboratory of the iniap. three samples that were randomly obtained from seed increase plots at the santa catalina research station were analyzed in 2013 using analytical methods described by goering and van soest (1970) and goering et al. (1972). statistical analysis analyses of variance for yield trials were conducted using infostat v. 2010 (di rienzo et al., 2011). yield, disease resistance, f lowering and harvesting days, were tested for normality and subjected to an analysis of variance (anova) using completely randomized design. where the f-test was significant, a least significant difference (lsd) test was used at p≤0.05 seed purification and increase every year, since ‘iniap-palmira 2014’ arrived to ecuador, seed increase plots were grown at the santa catalina research station and this seed stock was employed for research purposes. simultaneously, since 2008, ‘iniappalmira 2014’ was increased in the chimborazo province with farmers as part of participatory research projects. results agronomic and botanical description ‘iniap-palmira 2014’ has a short stature (0.9 1.1 m) and erect juvenile growth. it has compact spikes and the spike color at maturity is light yellow. tiller number varies from 3-5. the plants possess lodging resistance. flowering days range from 82.3 89.0 d, showing the earliest f lowering time as compared with other cultivars (tabs. 1 and 2). barley cultivars with a f lowering time of around 80 90 d after planting when grown under equatorial environments and moderate temperature (~15ºc) can be considered as early-f lowering genotypes (gallagher and soliman, 1988). yield performance the yield average of ‘iniap-palmira 2014’ was 3.5 t ha-1 in 2005, 5.2 t ha-1 in 2006 and 4.1 t ha-1 in 2007. the yield registered in these evaluations was higher than ‘iniapcañicapa 2003’, which showed a yield average of 3.0 t ha-1 in 2005, 5.1 t ha-1 in 2006, and 3.7 t ha-1 in 2007; however, no 282 agron. colomb. 33(2) 2015 significant differences were detected. eventually, ‘iniappalmira 2014’ was evaluated in yield trials with replicates in four and six locations in the chimborazo province in 2008 and 2009, respectively (tabs. 1 and 2). in most of the evaluations, ‘iniap-palmira 2014’ was statistically similar to ‘iniap-cañicapa 2003’ (p≤0.05). the yields observed in the experimental station and production fields were superior to the yields of commercial production in the ecuadorian highlands (bossio and cassman, 1991; fao, 2013). the greenhouse experiments for the water deficit response demonstrated that ‘iniap-palmira 2014’ was superior to ‘iniap-cañicapa 2003’. in these experiments, the yield of ‘iniap-palmira 2014’ was up to six times higher than that of ‘iniap-cañicapa 2003’ (tab. 3). table 1. agronomic traits and puccinia striiformis severity in barley cultivars and advanced lines in four locations in the chimborazo province (ecuador) for 2008. accession name yield (t ha-1) puccinia striiformis flowering days leaf (cm2/plant) spike (%) ‘iniap-palmira 2014’ 1.7 4.0 4.0 82.3 ‘iniap-cañicapa 2003’ 1.3 13.0 5.7 98.0 gal/pi6384//esc.ii.72.607.1e.4e.5e/5/dc-b/… 1.2 28.3 9.0 88.0 ‘franciscana’ 1.1 7.7 5.0 91.0 ‘iniap-atahualpa 92’ 1.1 35.3 5.7 95.0 ‘rita pelada’ 0.7 19.0 3.0 91.0 akrash//wi2291/wi2269/3/sls/akrash 0.5 65.0 29.0 88.0 mean 1.1 24.4 8.7 90.4 lsd (0.05)1 0.4 10.8 7.0 4.7 cv, % 37.5 25.7 41.2 3.7 1 values that differ by an amount less than or equal to the lsd should be considered the same. table 2. agronomic traits and puccinia striiformis severity in barley cultivars and advanced lines in six locations in the chimborazo province (ecuador) for 2009. accession name yield (t ha-1) puccinia striiformis flowering days leaf (cm2/plant) spike (%) ‘iniap-palmira 2014’ 1.0 0.7 0.3 89.0 ‘iniap-cañicapa 2003’ 1.2 3.7 0.8 110.0 ‘iniap-pacha 2003’ 1.1 7.8 0.3 96.0 ‘franciscana’ 0.9 2.1 0.3 95.0 gal/pi6384//esc.ii.72.607.1e.4e.5e/5/dc-b/… 0.8 6.1 0.5 99.0 tocte/3/gal/pi6384//esc.ii.72.607.1e.4e.5e/4/boldo/mja 1.0 0.1 0.2 99.0 tocte/3/gal/pi6384// esc.ii.72.607.1e.4e.5e/4/boldo/mja 0.9 17.0 3.3 99.0 mean 1.01 0.51 0.51 98.2 lsd (0.05)1 0.38 0.13 0.06 3.8 cv, % 37.6 38.1 17.9 5.8 1 values that differ by an amount less than or equal to the lsd should be considered the same. table 3. yield, spike length, harvesting days, and flowering days of six cultivars/advanced lines in the greenhouse evaluated under different irrigation rates in the chimborazo province (ecuador) for 2010. accession name yield (g/plant) spike length (cm) harvesting days flowering days ‘iniap-palmira 2014’ 19.3 2.6 110.6 82.8 gal/pi6384//esc.ii.72.607.1e.4e.5e/5/dc-b/… 15.9 2.4 119.4 85.0 ‘iniap-pacha 2003’ 20.2 2.7 120.0 83.4 tocte/3/gal/pi6384// esc.ii.72.607.1e.4e.5e/4/boldo/mja 10.7 1.9 121.9 87.1 tocte/3/gal/pi6384//esc.ii.72.607.1e.4e.5e/4/boldo/mja 5.8 2.6 122.5 94.0 ‘franciscana’ 2.4 2.7 121.3 99.0 ‘iniapcañicapa2003’ 3.0 2.0 125.0 100.0 mean 11.0 2.4 120.1 90.2 lsd (0.05)1 5.0 0.6 4.2 6.5 cv, % 19.4 14.0 2.19 4.6 1values that differ by an amount less than or equal to the lsd should be considered the same. 283falconí, garófalo, ponce, coronel, abad, and rivadeneira: ‘iniap-palmira 2014’: a new drought-resistance barley variety in seed production plots planted during 2008, 2009, 2011, and 2012 in three provinces, ‘iniap-palmira 2014’ produced more than ‘iniap-cañicapa 2003’ (tab. 4). table 4. seed production in commercial plots of ‘iniap-palmira 2014’ versus ‘iniap-cañicapa 2003’ over four years in three locations of the ecuadorian highlands. year province location yield (t ha-1) ‘iniap-palmira 2014’ ‘iniap-cañicapa 2003’ 2008 chimborazo baldalupaxi 2.2 1.8 2009 chimborazo baldalupaxi 2.1 1.8 2011 pichincha eesc 3.1 2.6 2012 imbabura otavalo 2.3 2.1 mean 2.2 1.8 seed traits and composition ‘iniap-palmira 2014’ was approximately 40 g for 1,000 kernels. the average was obtained from the replicated yield trials. the protein and fiber contents of three samples were 12.1% and 5.6%, respectively. disease resistance in 2003 and 2004, ‘iniap-palmira 2014’ was evaluated in screening nurseries for disease response in saucer, loja province, showing high levels of resistance to yellow rust. in 2005 and 2006, ‘iniap-palmira 2014’ was evaluated at the santa catalina research station in yield trials, where yellow rust pressure is high and stable over time (xi et al., 2013) . in these evaluations, ‘iniap-palmira 2014’ continued showing yellow rust and bydv resistance; however, the severity for leaf rust reached 60% in santa catalina in 2005. in the following years (2007-2013), the evaluations of ‘iniap-palmira 2014’ continued for yield and disease response. in the pichincha and chimborazo provinces, ‘iniap-palmira 2014’ showed resistance to yellow rust and bydv. the leaf rust evaluations showed a weakness in the resistance of ‘iniap-palmira 2014’ only at the santa catalina research station. symptoms of leaf rust were not registered in the other locations. moreover, the evaluations conducted in the chimborazo province during 2008 and 2009 in four and six locations, respectively, showed that ‘iniap-palmira 2014’ held the highest level of yellow rust resistance among the evaluated barley genotypes (tabs. 1 and 2). availability the department of seed production and the wheat and barley breeding program of the iniap will supply seeds for commercial seed production and research. farmer associations located in palmira are currently producing artisan seeds to distribute in the local production areas. conclusions ‘iniap-palmira 2014’ is adapted to the ecuadorian highlands, which are characterized as having water deficiency. this new barley variety is able to reach acceptable yield under these conditions. one special characteristic seen in ‘iniap-palmira 2014’ is high levels of disease resistance, especially to yellow rust, which is the most common and destructive disease for barley production in ecuador. currently, small-scale farmers in ecuador have another barley variety that was developed by the iniap with better characteristics for food production. acknowledgments this research was supported by cereps, senescyt, and preduza. we are grateful to all of the farmers that collaborated with access to land to conduct the evaluations and to those that took part in the participatory evaluations. we also want to thank the cimmyt and icarda for the constant germplasm supply. we also thank dr. hugo vivar and dr. flavio capettini for all the technical support over the years. literature cited barrera, v.h., l.o. escudero, j. alwang, and r. andrade. 2012. integrated management of natural resources in the ecuador highlands. agric. sci. 3, 768-779. doi: 10.4236/as.2012.35093 bossio, d.a. and k.g. cassman. 1991. traditional rainfed barley production in the andean highlands of ecuador: soil nutrient limitations and other constraints. mt. res. deve. 11, 115-126. doi: 10.2307/3673571 danial, d.l. and p. lindhout. 2006. the preduza approach: helping andean farmers developing high yielding and disease resistant varieties in saraguro, ecuador. seed info 30, 12-16. di rienzo, j.a., f. casanoves, m.g. balzarini, l. gonzalez, m. tablada, and c.w. robledo. 2011. infostat v2011. infostat group, college of agricultural sciences, national universidad de córdoba, córdoba, argentina. dubin, h.j. and s. rajaram. 1996. breeding disease-resistant wheats for tropical highlands and lowlands. annu. rev. phytopathol. 34, 503-526. doi: doi: 10.1146/annurev.phyto.34.1.503 falconí, e., j. garófalo, l. ponce, and m. rivadeneira. 2014. ficha técnica: variedad de cebada ‘iniap-palmira 2014’. iniap, quito. fao. 2013. wheat production and area harvested. in: http://faostat. fao.org/; consulted: may, 2015. fehr, w.r. 1987. principles of cultivar development: theory and technique. mcgraw-hill, new york, ny. fonte, s.j., s.j. vanek, p. oyarzun, s. parsa, d.c. quintero, i.m. rao, and p. lavelle. 2012. pathways to agroecological intensification of soil fertility management by smallholder farmers in the andean highlands. adv. agron. 116, 125-184. doi: 10.1016/ b978-0-12-394277-7.00004-x http://dx.doi.org/10.4236/as.2012.35093 http://dx.doi.org/10.2307/3673571 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.phyto.34.1.503 http://faostat.fao.org/ http://faostat.fao.org/ http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-394277-7.00004-x http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-394277-7.00004-x 284 agron. colomb. 33(2) 2015 gallagher, l.w. and k.m. soliman. 1988. classification of global environments and cultivars of spring barley based on heading time interactions. plant breed. 100, 124-136. doi: 10.1111/ j.1439-0523.1988.tb00227.x goering, h.k. and p.j. van soest. 1970. forage fiber analysis (apparatus, reagents, procedures, and some applications). agriculture handbook no. 379. usda agricultural research service, washington dc. goering, h.k., c.h. gordon, r.w. hemken, d.r. waldo, p.j. van soest, and l.w. smith. 1972. analytical estimates of nitrogen digestibility in heat damaged forages. j. dairy sci. 55, 12751280. doi: 10.3168/jds.s0022-0302(72)85661-3 gutiérrez, l., s. germán, s. pereyra, p.m. hayes, c.a. pérez, f. capettini, a. locatelli, n.m. berberian, e.e. falconí, r. estrada, d. fros, v. gonza, h. altamirano, j. huerta-espino, e. neyra, g. orjeda, s. sandoval-islas, r. singh, k. turkington, and a.j. castro. 2015. multi-environment multi-qtl association mapping identifies disease resistance qtl in barley germplasm from latin america. theor. appl. genet. 128, 501-516. doi: 10.1007/s00122-014-2448-y peterson, r.f., a.b. campbell, and a.e. hannah. 1948. a diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals. can. j. res. 26, 496-500. doi: 10.1139/cjr48c-033 ullrich, s.e. 2010. signif icance, adaptation, production, and t r a d e of b a r le y. w i le y-b l a c k we l l , o x ford , u k . d oi : 10.1002/9780470958636.ch1 xi, k., x.m. chen, f. capettini, e. falconí, r.c. yang, j.h. helm, m.d. holtz, p. juskiw, k. kumar, j. nyachiro, and t.k. turkington. 2013. multivariate analysis of stripe rust assessment and reactions of barley in multi-location nurseries. can. j. plant sci. 93, 209-219. doi: 10.4141/cjps2012-051 http://dx.doi.org/10.1111/j.1439-0523.1988.tb00227.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1439-0523.1988.tb00227.x http://dx.doi.org/10.3168/jds.s0022-0302%2872%2985661-3 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-014-2448-y http://dx.doi.org/10.1139/cjr48c-033 http://dx.doi.org/10.1002/9780470958636.ch1 http://dx.doi.org/10.4141/cjps2012-051 introduction lulo crops represents 1.7% of the annual production of fruits in colombia. as a climacteric fruit, its recollected in the 40% of sensorial ripeness or “pintón” state (gattoni, 1994; gómez, 1999); in the post-harvest, when the ripening process starts, changes appear due to the production of pectic enzymes that act over different substrates in the vegetal tissue, starting in the epicarpium (cortex) and then in the mesocarpium (pulp). when the fruits are not stored optimally nor transported in the correct way, changes in the pectic enzymes changes the traits of turgency, enterin received for publication: 18 june, 2009. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 m.sc. student in chemistry sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 chemistry department, sciences faculty, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding autor: lprestrepos@unal.edu.co agronomía colombiana 29(1), 63-71, 2011 activity of pectic enzymes involved in the ripening process of lulo (solanum quitoense lam.) actividad de enzimas pécticas involucradas en la maduración del lulo (solanum quitoense lam.) jeimmy marcela rodríguez n.1 and luz patricia restrepo s.2 abstract resumen in the ripening process of the lulo (solanum quitoense lam.) physicochemical changes are produced by pectics enzymes as polygalacturonase (pg), pectinesterase (pe) and pectateliase (pl) that acting on pectics substrates of plant tissue, being responsible of the physiological alteration of cells and tissues that results in the fruit softening and the beginning of the premature senescence period. this research explores the foundations of the softening enzymes behavior of lulo epicarp for the activity measurement of pl, pg and pe of fruit ś epicarp and determining their relationship with the softening process during the ripening and senescence process of fruits through follow up of the enzyme expression, the ripening index and instrumental hardness during the lulo fruit ripening under three storage treatments: 1) control (18° c, 57 days), 2) refrigeration (18° c, 1 day; 4° c, 14 days; 18° c, 42 days) and 3) pre-cooling heat shock (27° c, 1 day; 4° c, 14 days; 18° c, 42 days) found that the enzymes expression and softening is reduced by heat treatment, compared with the control group; however, the cold storage inhibit the fruit softening process but chilling injuries was produced, while heat shock, in addition to inhibiting the enzymes expression, inhibited the fruit softening process and protect against chilling injuries prolonging the shelf life in 10 days, showing that it ś the best post-harvest treatment for this type of fruit. en el proceso de maduración del lulo (solanum quitoense lam.), los cambios fisicoquímicos se producen a causa de la actividad de enzimas pécticas, como la poligalacturonasa (pg), la pectinoesterasa (pe) y la pectoteliasa (pl), que actúan sobre los substratos pectínicos de los tejidos de la planta y son responsables de la alteración fisiológica de tejidos y células que derivan en ablandamiento de la fruta e inicio prematuro del periodo de senescencia. esta investigación indaga sobre el comportamiento de las enzimas que originan el reblandecimiento del epicarpio en el fruto de lulo mediante la estimación de los niveles de pl, pe y pg; determina su relación con los procesos de maduración y senescencia mediante el seguimiento de la expresión enzimática y los índices de maduración y dureza instrumental, a través de tres tratamientos de almacenamiento: 1) control (18° c, 57 días), 2) refrigeración (18° c, 1 día; 4° c, 14 días; y 18° c, 42 días) y 3) choque térmico antes del enfriamiento (27° c, 1 día; 4° c, 14 días; 18° c, 42 días), encontrándose que la expresión enzimática y el ablandamiento se reducen por el tratamiento con calor, comparado con el grupo control; sin embargo, el enfriamiento inhibe el proceso de ablandamiento pero produce daños, en tanto que el choque térmico, además de inhibir la expresión enzimática, inhibe también el proceso de ablandamiento y protege contra los daños por enfriamiento, prolongando el tiempo de conservación en 10 días; con ello se demuestra que este es el mejor tratamiento postcosecha para esta fruta. key words: softening enzymes, pectinesterase, polygalacturonase, pectateliase, chilling injuries, heat shock, shelf life. palabras clave: enzimas de reblandecimiento, pectinoesterasa, poligalactorunasa, pectoteliasa, daños por enfriamiento, choque de calor, tiempo de conservación. physiology & post-harvest technology 64 agron. colomb. 29(1) 2011 the state of senescence and, as a result of this, being rejected by the final consumers (gómez, 1999). the researches about conservation of resources as plants and fruits are mainly of a descriptive level. the lack of information about indicators of physiological and biochemical changes in the ripening process in different conditions of storage does not allow to establish the quality and the level of perturbation of the fruits. the enzyme that has been studied have been chosen due to their part in the softening of lulo are of special interest in a biochemical level since they generate more results that allow researchers to complete the different causes of fruit deterioration, to know the degree of participation of the enzymes that take account on the softening of the fruit in the ripening process and in different ways of the fruit conservation, find when the cellular damage exceeds the overall capacity of recovery and to implement further studies that can help researchers in the modification of the molecular degradation system of the fruit support, such as pectines, in order to increase tolerance of this tropical fruit which, generally, is exposed to different environmental condition in its storage against its natural conditions. in the fruits, pectic substances constitutes a determinant factor of the texture and the firmness, as so, the quality of the products. as a matter of fact, the characteristic softening of the fruits when mature is due to the increment if the pectinolytic enzymes that are controlled fisiologically in the plant if the fruit is not climacteric and to the post-harvest conditions of the storage when the fruit is climacteric (ali et al., 2004; bartley et al., 1982). the pectic enzymes that are responsible for the physiological alteration of the vegetal tissue have as a consequence the softening of the fruit and the loss of physical , chemical and sensorial traits are pectinesterase (pe) e.c.3.1.1.11, poligalacturonase (pg) e.c.3.2.1.67 y pectateliase (pl) e.c.4.2.2.2, which are part of the cellular wall. the conjoint action of these enzymes in the ripening process causes the degradation of pectines and so, a better texture for the final consumer. when the enzymes are overused, an excessive enzymatic activity causes notorious softening, loss of texture and creates a perfect microconditions for a microbial attack (pérez et al., 2000; ali et al., 2004). pectinesterase (pe) is an enzyme widely found in plants and microorganisms, which hydrolyses the methylicester bods of the esterified carboxyls, releases methanol and transforms the pectin in low methoxyl pectin and even polygalacturonic acid. pe has been extracted and characterized as part of the ripening behavior of chalote (wu et al., 2004), pear (zhou, 2000), arracacha (pires and finardi-filho, 2005), potato (puri et al., 1982), papaya (fayyaz et al., 1995), kiwi (wegrzyn et al., 1992) and guava (abu-bark et al., 2003). it has been proposed that the control of the enzymatic action will control the process of softening, which will result in an increase of the commercialization of the fruits and a better profit and rentability of the fruits. polygalacturonase (pg) is the enzyme which breaks the glycosidic bonds next to a methyl-ester bond. its action produces double-bonds between the 4 and 5 carbons of the d-galacturonic acid and, as consequence, breaks the glycosidic bond by beta-elimination mainly in high methoxyl pectins. pectateliase (pl) has been extracted in banana (payasi et al., 2003, 2006) and strawberries (jiménez et al., 2002; sesmero et al., 2007), whereas it has been proven that the diminution of pl expression in transgenic strawberries involves higher index of retention and tightness in the transformed fruits. another study in strawberries showed that the cdna expressed during fruit ripening are not expressed in different parts of the plant other than fruits, and so, the expression of this gene could be related to the degradation of the cell wall, contributing to the softness of the fruits. the main objective of this research is to do a quantitative study of behavioral bases of the softening enzymes of the epicarpium of the lulo, pe, pl and pg, and to determine the relation of this enzymatic expression with the softening process and the firmness change during ripensess under three different storage conditions in order to expand the life-span of the lulo. materials and methods vegetal sampling and extraction lulos from campohermoso, boyaca (colombia, 1,300 meters over the sea level) where used in this study, in maturity state i according to ntc 5093, completely green cortex without brown patches, weird odors and without defects from mechanical movement as hits or bruises. the fruits were washed and disinfected by immersion in sodium hypochlorite (0.1%), washed with abundant water and dried in a dry cloth. the epicarpium was separated from the fruit mechanically, freeing the most cortex which was macerated with liquid nitrogen until a homogenous sample was obtained. acetone dust method was used: 1g of the homogenous sample was mixed with 6ml of acetone 4° c, shaken in vortex at 600 rpm/30s and centrifuged at 9,907 gp/10 min. the procedure was made 3 times discarding 65rodriguez and restrepo: activity of pectic enzymes involved in the ripening process of lulo (solanum quitoense lam.) the supernatant. once obtained the acetone dust, the pellet was re-suspended in the extraction buffer at 4° c, the extractions were made in a shaker at 180 rpm and 4° c, once finalized it was centrifuged at 9,907 gp and 4° c by 20 min, where the supernatant transformed into the crude enzymatic extract and was employed to do the activity determinations and protein quantification in each of the enzymes according to the methods in tab. 1. storing assays in order to determine the responsible enzymes of the softening in the fruits during ripening, a experimental design was used. we divided parcels in 3 different storing conditions. the first group was stored at room temperature (rt) at 18° c and 68% rh. the second group was stored on refrigeration (rs) at 4° c and 85% rh for 14 days before the complementary maturity and after it the samples were stored at 18° c and 68% rh. the third group was under thermal shock (ct) at 27° c and 37% rh for 24 hours and then stored at 4° c, 85% rh. during storing assays a sample of each treatment was taken by triplicates the days 0, 1, 3, 6, 9, 13, 15, 17, 20, 24, 28, 34 y 57 during the ripening of the fruits. the protein of the epicarpium of each sample was quantified for the activity of pg, pe and pl as shown in tab. 1. measuring the enzimatic activity activity of pectinesterase (pe) the activity of pe was made under a acid-base, protonic and carboxylic group valorations after the enzymatic reaction with a titiration with sodium hydroxide 0,02m, until ph 7.0, using as substrate citric pectine 7.1 of metholxile sigma®. a unit of pe activity (upe) was defined as the μmols of protons generated min/mg of protein (fayyaz et al., 1995; zor y sellinger, 1996). activity of poligalacturonase (pg) the activity of pg was made under the spectrophotometric measure of the reducing sugars after the enzymatic action on the substrate (poligalacturonic acid, apg) at 500nm (nelson, 1944; somogyi, 1952; pathak and sanwal, 1998; abubark et al., 2003; pires and finardi-filho, 2005; prasanna et al., 2006). one unit of pg activity (upg) was defined as nmol of reducing sugars per min/mg of protein (nkatal/s). activity of pectatoliase (pl) the activity of pl was made under the formation of the products of the hydrolysis of apg quantifying the unsaturated galacturonid in the 4 and 5 carbons which absorbs at 230 nm, using e=5200 (jiménez et al., 2002; payasi et al., 2006). a unit of pl activity (upl) was defined as μg of unsaturated apg min/mg of protein. protein quantification linearized bradford’s method according to zor and sellinger (1996) was applied, using bovine serum albumin (bsa) and reading the absorbance at 450 and 590 nm in a uv-vis spectrophotometer genesys™. physicochemical parameters evaluated during ripening physicochemical parameters that are affected in the process of ripening were studied. respiratory intensity was measured by the co2 amount (mg) produced by 1kg of fruit/h, using a co2 sensor (vernier software & technology, co2 gas sensor co2-bta™). the tightness was evaluated by the resistance to fruit penetration using a fruit pressure tester™ (ft327). the results were expressed as kg-f after 3 insertions per fruit. the ripeness index was measured as the relationship as the content of soluble solids and the titirable acidity of the fruit using a atago hand refractometer™ (ntc 4624) and citric acid percentage. each determination was evaluated in three different fruits per treatment by triplicate. table 1. parameters employed for the extraction and activity measure of pg, pe y pl in lulo. parameter pg pe pl extraction buffer epicarpium: buffer phosphates 20 mm ph 7,0 (1 g: 2 ml) phosphates 20 mm ph 7,0 (1 g: 3 ml) additive nacl 0,06m cistein 20mm time for extraction 60 min 30 min activity measure incubation time 15 min 15 min 2 min cofactor concentration nacl 0,25 m nacl 0,15 m cacl2 4 mm incubation temperature 37°c 42°c 17°c amount of enzimatic extract 26,19 µg protein (30 ml) 2,175 µg protein (2500 ml) 87,0 µg protein (100 ml) buffer ph 4,5 7,0 8,5 substrate concentration 1,0% apg 1,6% citric pectin 0,1% apg 66 agron. colomb. 29(1) 2011 data analysis anova statistical test was used to determine the signifficative differences between days of the same treatment. fisher’s lsd tests were used to determine diference between days of each treatment. all statistical analysis were made using stat graphicsplus™ v.5.2. results and discussion response of the physicochemical parameters the storing assays under rt (18° c, 68% rh, 57 days) where used as control, since the treatment simulated the normal ripening conditions of the fruits in bogotá, colombia. the ripening process in lulo was followed during the storing assays using respiratory intensity (ri)(fig. 1) which permitted us to verify the normal behavior of a climacteric fruit such as processes of ripening and flavoring. the start of a climacteric ripening is a well-defined process which is characterized by a fast increase in the respiratory intensity of the fruit and the formation of ethylene by the fruit. is also seen that the fruit are suffering stress conditions, as a change is evident in the respiration process when the fruit is submitted to a thermal treatment during ct on the third day, on rfg group on day 9, and on ct group the days 15 and 22 while in rfg is on the 20th day. additionally, maximum respiration points were reached on the 34th day for ct against the 24th day for rfg. after having the maximum point of respiration, the fruits start senescence and start losing several traits, such as the ideal parameters of turgency, elimination of h2o due to transpiration which leads to a different aspect, the production of fermented scents (generally formed by methylic and ethylic esters of carboxylic acids and alcohols). we suggest that the thermal processes lower the respiratory activity, creates a delay in the formation of the respiratory maximum that leads to a slowering in the fruit ripening increasing its lifespan. this behavior has been also reported for araza (eugenia stipitata mc vaugh) (narváez, 2003) and “caimarona” grape (pouroma cecropiifolia) (narváez and restrepo, 2003). the behavior of the fruits during ripeness can be seen on fig. 2. it shows that storage at rfg and ct were the best treatments on maintaining the sensorial traits of the fruits in a non-ripening state and in a good turgency state for 10 days more than ta control group. nevertheless, rfg treatment causes damages in the epicarpium resulting from the cold storing since day 24 until the end of the treatment. in the other way, ct treatment protected the fruits from damage the same was that has been reported in narvaéz and restrepo (2003), torres et.al (2003) and sheng et al. (2006). the effect of the thermal shock on the fruit consists on the prolongation of their lifespan due to metabolism retardation, synthesis of heat shock proteins (hsp, sheng et al. 2006), inhibition in the synthesis of proteins associated to senescence activation, inhibition in the loss of phospholipids from the cell wall that aids in the conservation of its integrity, diminution on the polyphenoloxidase activity that is responsible of the enzymatic bruising (robards et al., 1999; rivera et al., 2004), and the strengthening of the anti-oxidant system that prevents the accumulation of reactive species of oxygen. the index of maturity is the parameter that describes the best the real state of ripening of a fruit since it relates the increasing soluble solids and the titratable acidity that diminishes during the process of ripening. its importance to notice that the characteristic sour flavor of the lulo is not loss even when the fruit has finished its process of ripening. during the process of ripening, the soluble solids rises as 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 r i ( m g c o 2 / kg fr ui t * h ) time (days) ct rfg ta figure 1. respiratory intensity of lulo fruits during ripening. ct: heat shock (27° c, 1 day; 4° c, 14 days; 18° c, 42 days); rfg: refrigerated treatment (18° c, 1 day; 4° c, 14 days; 18° c, 42 days); ta: room temperature (18° c, 57 days). 67rodriguez and restrepo: activity of pectic enzymes involved in the ripening process of lulo (solanum quitoense lam.) there is degradation of polymers of insoluble carbohydrates in molecules of simple and soluble carbohydrates and also, the titratable acidity decreases as the organic acids are converted in sugar during the respiration processes. fig. 3 shows the index of ripeness. it shows that the ripeness index is always greater in ta compared to the thermal treatments, suggesting that this treatments are capable of inhibit the normal process of lulo ripening, retarding the expression of the sensorial traits, which could be used as a better opportunity in the sale of a product in optimal condition. the highest index of maturity were presented in the 28th day for ta control group and on day 34 for thermal treatments rfg and ct. these results are similar to the ones produced in araza (eugenia stipitata mc vaugh) and “caimarona” grape (narváez, 2003). the measure of tightness in fruit ripening is the main parameter to determine the magnitude of the effect of the softening enzimes (muchuweti et al., 2005; payasi et 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 10 20 30 40 50 60 r ip en es s in de x time (days) ta rfg ct figure 3. ripeness index of the lulo fruits in the strorage assays. ct: heat shock (27° c, 1 day; 4° c, 14days; 18° c, 42 days); rfg: refrigerated treatment (18° c, 1day; 4° c, 14 days; 18° c, 42days); ta: room temperature (18° c, 57 days). figure 2. behavior of the fruits during ripeness. cooling day 0 day 6 day 15 day 24 day 34 day 57 ambient temperature climateric top cooling climateric top termal shock climateric top additional ripening 68 agron. colomb. 29(1) 2011 al., 2006). no significant difference in tightness is shown between the different treatments until day 24, as shown in fig. 4. these results indicate that in the first part of the treatment, the turgency is still conserved even when the enzymes responsible of the ripening process are active (sesmero et al,. 2007). control group (ta) presented a diminution of tightness since day 24, and increases during the next days of storage (28, 34 and 57) as a consequence of the start of the senescence period where the diminution of turgency and excessive softening are determinant traits as shown in fig. 4 and has been reported for tomato fruits by warrillow and jones (1994). the group of fruits under heat shock (ct) had the same tightness that rfg until the day 28, showing that both treatments are good in the inhibition of the loss of turgency. nevertheless, in the day 34 we found the best sensorial traits on the ct and rfg storage treatments, but when senescence starts, ct has a better tightness than rfg, suggesting that heat shock is more effective in turgency conservation, reduction of damages caused by refrigeration and has the better effectiveness in the inhibition of softness of the fruit. these results are concordant with the result found by narváez (2003) in araza and “caimarona” grape. response of the enzymatic activities pe, pg and pl during maturation during maturation, softening is existent independently from any thermal treatment, which only slows the softening process for a while. nevertheless, the magnitude of tightness will depend on the kind of storage in which the fruits were submitted, as shown by this study and narváez (2003). the inhibition of the softening process by means of a thermal treatment is due to the activity of the related enzymes on this process (sheng et al., 2006). the first enzyme that intervenes in the process of softening is pe. once pe has hydrolyzed the ester bound of the methoxylated pectin, the exo-poligalanacturase (pg) start to create the degenerative process of the poligalacturonic acid in the reductant ends hydrolyzing the glycosidic alpha-1-4 to release molecules of galacturonic acid (muchuweti et al., 2005; pires and finardi-filho, 2005; prasanna, 2006); simultaneously the pectiolase (pl) is degrading the polygalacturonic acid by means of beta-elimination to produce molecules of insaturated galacturonic acid (payasi et al., 2003; payasi et al., 2006) (figs. 5, 6 and 7). the control group (ta) behaved as expected, where a high enzymatic activity was present in the whole time of study when compared to the other treatments. in every other treatments as the process of commercial ripening starts, the enzymatic activity rises. heat shock effects previous to the process of refrigeration were observed for all enzymes on the complementary ripening stage (after de day 15). figs. 5, 6 and 7 shows the significant diminution of ct against rgf and control ta suggesting that this treatment is more effective on the inhibition of pe, pg and pl and the loss of turgency, which can be extrapolated to the prolongation of the lifespan of the fruits. thermal treatment is capable of inhibiting the activity of pe, pg and pl in the complementary ripening stage and senescence. nevertheless, to the end of the study all three storage treatments showed the same low resistance to penetration, which shows that tc only helps the lifespan up to the day 34. concluding remarks the tightness diminishes slowly in the group of fruit submitted to tc when compared to rfg and control ta. the inhibition of the process of softening is due to the inhibitory effects that rfg and ct has over the pe, pg and pl enzymes. 2 4 6 8 10 12 14 0 10 20 30 40 50 60 ti gh tn es s (k g) time (days) ct rfg ta figure 4. instrumental tightness of the lulo fruits in the storaging assays. ct: heat shock (27° c, 1 day; 4° c, 14 days; 18° c, 42 days); rfg: refrigerated treatment (18° c, 1day; 4° c, 14days; 18° c, 42days); ta: room temperature (18° c, 57 days). 69rodriguez and restrepo: activity of pectic enzymes involved in the ripening process of lulo (solanum quitoense lam.) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0 10 20 30 40 50 60 time (days) pl activity ct ta rfg p l ac tiv ity / µ m ga p l/ s* m g) figura 7. behaviour of pectatoliase (pl) during ripeness of lulo. ct: heat shock (27° c, 1 day; 4° c, 14 days; 18° c, 42 days); rfg: refrigerated treatment (18° c, 1day; 4° c, 14days; 18° c, 42days); ta: room temperature (18° c, 57 days). 0.0e+00 2.0e+04 4.0e+04 6.0e+04 8.0e+04 1.0e+05 1.2e+05 1.4e+05 1.6e+05 0 10 20 30 40 50 60 p g a ct iv ity ( nk at /s ) time (days) pg activity ct ta rfg figure 6. behaviour of poligalacturonase (pg) during ripeness of lulo. ct: heat shock (27° c, 1 day; 4° c, 14 days; 18° c, 42 days); rfg: refrigerated treatment (18° c, 1day; 4° c, 14days; 18° c, 42days); ta: room temperature (18° c, 57 days). 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0 10 20 30 40 50 60 p e ac tiv ity ( µ m ol h + / m in *m g) + time (days) pe activity ct ta rfg figure 5. behaviour of pectinesterase (pe) during ripeness of lulo. ct: heat shock (27° c, 1 day; 4° c, 14 days; 18° c, 42 days); rfg: refrigerated treatment (18° c, 1day; 4° c, 14days; 18° c, 42days); ta: room temperature (18° c, 57 days). 70 agron. colomb. 29(1) 2011 the excessive softening of the fruit occurs during the period of senescence of the fruit due to a considerable amount of the activities of pe, pg and pl enzymes. the process of heat shock compared to rfg and control ta inhibits the excessive softening of the fruit during senescence due to the inhibition of the activity of the pe, pg and pl enzymes. during the process of refrigeration pe, pg and pl activities maintained latent and did not affected directly on the processes of fruit softening. heat shock compared to rfg and control ta inhibits the excessive softening of the fruit during senescence due to the inhibition of the activity of the pe, pg and pl enzymes. heat shock (ct) treatment previous to the refrigeration state resulted in an increased lifespan of the fruits due to the inhibition of the activity of the softening enzymes and also protects the fruits to the damage caused by the cold, and we propose it as the best storage treatment for these kinds of products. the present research is one of the main biochemical supports for the realization of the heat shock treatment for lulo before processes of refrigerated transport as the lifespan of the fruit increases (as shown by the green color, turgency of the fruits and a more sustainable complementary ripeness) as complementary ripeness will occur at the destination of the fruits and not in the means of transportation and commercialization. literature cited abu-bark, a., t. abu-goukh and a. bashir-hind. 2003. changes in pectin enzymes and cellulose activity during guava fruit ripeninig. food chem. 83, 213-218. ali, z., l.h. chin and h. lazan. 2004. a comparative study on wall degrading enzymes, pectin modifications and softening during ripening of selected tropical fruits. plant science 167, 317-327. bartley, i., m. knee, m. july 1982. the chemistry of textural changes in fruit during storage. food chemistry 9 (1-2), 47-58. fayyaz, a., b. sabih, h. ghazali and y. che-man. 1995. stability studies of papaya pectinesterasa. food chem. 53, 391-396. gattoni, s., 1994. el lulo: cultivo del porvenir. carta agraria 227-229. gómez, c., 1999., “manejo integrado de cultivo de lulo”., convenio corpoicaplante-sena., tecnimpresos., ibagué colombia., pag 85-96. jiménez, s., j. redondo, j. muñoz and j. caballero. 2002. manipulation of strawberry fruit softening by antisense expression of a pectate lyase gene. plant physiol. 128, 751-759. muchuweti, m., e. moyo and s. mushipe. 2005. some properties of the polygalacturonase from four zimbabwean wild fruits (uapaca kirkiana, zizphus mauritiana, tamarindus indica and berchemia discolor fruits). food chem. 90, 655-661. narváez, c. 2003. efecto del choque térmico de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) sobre la tolerancia al frío. rev. col. quím. 32(2), 93-102. narváez, c. and l. restrepo. 2003. efecto del almacenamiento de uva caimarona (pourouma cecropiifolia) a diferentes temperaturas sobre los sólidos solubles y la actividad de catalasa. rev. col. quím. 32(2), 81-92 nelson, n. 1944. a photometric adaptation of the somogyi method for determination of glucose. j. biol. chem. 153, 378-380. ntc 5093. (2002). frutas frescas. lulo de castilla. especificaciones. fecha de ratificación 30 octubre, 2002. ntc 4624. (1999). jugos de frutas y hortalizas. determinación del contenido de sólidos solubles. método refractométrico. fecha de ratificación 16 junio, 1999. pathak, n. and g. sanwal. 1998. multiple forms of poligalacturonase from banana fruit. phytochem. 48, 249-255. payasi, a. and g. sanwal. 2003. pectato lyase activity during ripening of banana fruit. phytochem. 63, 243-248. payasi, a., p. misra and g. sanwal. 2006. purification and characterization of pectate lyase from banana (musa acuminata) fruits. phytochem. 67, 861-869. pérez, s., k. mazeau and h. du penhoat, c. 2000. the threedimensional structures of the pectic polisaccharides. plant physiology 38, 37-55. pires, r. and f. finardi-filho. 2005. extraction and assay of pectin enzymes from peruvian carrot (arracacia xanthirriza b.). food chem. 89, 85-92. prasanna, v., t. prabha and r. tharahathan. 2006. multiple forms of polygalacturonase from mango (mangifera indica l. cv alphonso) fruit. food. chem. 95, 30-36. puri, a., t. solomos and a. kramer. 1982. partial purification and characterization of potato pectinesterasa. food chem. 8, 203-213. rivera, a., l. restrepo and c. narváez. 2004. polifenoloxidasa y peroxidasa de pulpa de uva caimarona (pourouma cecropiifolia). rev. col. quím. 33(1), 57-66. robards k., p. prenzler, g. tucker, p. swatsitang and w. glover. 1999. phenolic compounds and their role in oxidative processes in fruits. food chem. 66, 401-436. sesmero, r., j. quesada and j. mercado. 2007. antisense inhibition of pectate lyase gene expression in strawberry fruit, characteristics of fruits processed into jam. j. food eng. 29, 194-199. sheng x., l. jianlong, z. xinquan, w. hong and c. langjun. 2006. effects of heat acclimation pretreatment on changes of membrane lipid peroxidation, antioxidant metabolites, and ultrastructure of chloroplasts in two cool-season turfgrass species under heat stress. environ. exp. bot. 56, 274-285. somogyi, m. 1952. notes of sugar determination. j. biol. chem. 195, 19-23. torres r., m. valentines, j. usall, i. vinnas and c. larrigaudiere. 2003. possible involvement of hydrogen peroxide in the development of resistance mechanisms in “golden delicious” apple fruit. postharv. biol. technol. 27, 235-242. warrillow, a. and m, jones. 1994. different forms of tomato pectinesterase have different kinetic properties. phytochem. 39, 277-282. 71rodriguez and restrepo: activity of pectic enzymes involved in the ripening process of lulo (solanum quitoense lam.) wegrzyn, t. and e. macrae. 1992. pectinesterase, polygalacturonase and b-galactosidase during softening of ethylene-treated kiwifruit. hort. sci. 27(8), 900-902. wu, m., y. chen and j. hwang. 2004. transacylation of citrus pectin as catalyzed by pectinesterase from tendril shoots of chayote (sechium edule s). food res. int. 37, 759-765. zhou, h. 2000. pectinesterase, polygalacturonase and gel formation in peach pectin fractions. phytochem. 55, 191-195. zor, t. and z. sellinger. 1996. linearization of the bradford protein assay increases its sensitivity, theorical and experimental studies. anal. biochem. 236, 302-308. received for publication: 6 may, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 group of plant ecophysiology research, faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). ppcalma@gmail.com 2 group of research on sustainable development and agrarian production, faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). 3 faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). agronomía colombiana 32(2), 180-187, 2014 pruning affects the vegetative balance of the wine grape (vitis vinifera l.) la poda afecta el equilibrio vegetativo de la vid (vitis vinifera l.) pedro josé almanza-merchán1, pablo antonio serrano-cely2, fabio emilio forero-ulloa2, johana arango3, and ángela milena puerto3 abstract resumen grape cultivation for wine production at altitudes between 2,200 and 2,600 m a.s.l. started in the department of boyaca in 1982. quality wines are produced by the ainkarim vineyard in ricaurte high. wine grapes have to possess suitable organoleptic compounds at harvest in order to guarantee quality grape must that can be converted into wine. therefore, it is necessary to maintain a suitable ratio between the sources and the sinks and to guarantee production, quality and vegetative sustainability over time, conserving the equilibrium and benefiting the productive potential of the vineyard. the aim of this study was to evaluate the productive and vegetative balance effect in the wine grape varieties cabernet sauvignon and sauvignon blanc in sutamarchan-boyaca, considering different pruning types (short, long, and mixed). a bifactorial, completely random statistical design was used. at the time of harvest, the fruit production and pruned wood were evaluated. the long-pruned vines showed the best behavior and the most balanced source/ sink relationship, while sauvignon blanc demonstrated a better productive yield. meanwhile, the short and mixed prunings had the better values for the ravaz index (balance between fruit production and vegetative growth), indicating that they are more suitable for the conditions of the region, allowing for sustainability during the productive cycles of the wine grapes. el cultivo de la vid para elaboración de vino, en altitudes entre 2.200 y 2.600 msnm, se inició en el departamento de boyacá, en el año de 1982. en el alto ricaurte se encuentra el viñedo ain karim, donde se producen vinos de calidad. para su elaboración, se requiere de vides cuyas cosechas tengan compuestos organolépticos adecuados para garantizar la calidad del mosto que se convertirá en vino. para tal fin, es necesario lograr una adecuada relación entre las fuentes y los vertederos, y se garantice la producción, la calidad y la sostenibilidad vegetal en el tiempo, conservando el equilibrio y beneficiando el potencial productivo de la viña. el objetivo de la investigación consistió en evaluar el efecto del equilibrio productivo y vegetativo en las variedades de vid cabernet sauvignon y sauvignon blanc en sutamarchán-boyacá, considerando diferentes tipos de poda (corta, larga y mixta). se realizó un diseño estadístico completamente al azar en forma bifactorial, en el momento de la vendimia se evaluó la producción frutal y madera podada. la poda larga de cepas presentó el mejor comportamiento y la relación fuente/vertedero más equilibrada. los resultados permitieron determinar que cabernet sauvignon es la variedad más vigorosa del viñedo, mientras que sauvignon blanc, mostró un mejor rendimiento productivo. en tanto, que las podas corta y mixta, presentaron los mejores valores del índice de ravaz (balance entre la producción de frutos y el crecimiento vegetativo), indicando que son los más adecuados a implementar bajo las condiciones de la zona, permitiendo la sustentabilidad durante el ciclo productivo de las vides. key words: viticulture, vineyards, plant training, source/sink relationship, ravaz index. palabras clave: viticultura, viñedos, formación de la planta, relación fuente-vertedero, índice de raváz. crop phisiology introduction grape cultivation for wine production at altitudes between 2,200 and 2,600 m a.s.l. started in colombia in 1982 in loma de puntalarga, valle del sol, the department of boyaca (almanza et al., 2012) and the ricaurte high zone (almanza, 2011), where there are currently four vineyards, two of which produced 47 t in 11 ha with a grape yield of 4.1 t ha-1 in 2011 (walteros et al., 2013). leaves constitute the principal source of transport material, having a high photosynthetic capacity, transforming light energy into chemical energy (almanza, 2000), and removing carbohydrates for the harvest; in addition, leaves 181almanza-merchán, serrano-cely, forero-ulloa, arango, and puerto: pruning affects the vegetative balance of the wine grape (vitis vinifera l.) are the organs with the highest carbon uptake in the plants (fischer et al., 2012). meanwhile, any of the growth, storage, or active metabolic tissues can be a destination or sink for photosynthates (salisbury and ross, 2000). therefore, it can be concluded that the assimilates are displaced from the source towards the sink (salisbury and ross, 2000). fischer et al. (2012) reported that a number of methods exist for fruit cultivators to directly or indirectly inf luence photosynthesis and sink activity (the growth of the fruits), of which there are fruit thinning, pruning branches and roots, fertilizing, application of growth regulators, irrigation, and phytosanitary control. in the particular case of wine grapes, the ratio between source and sink is of vital importance and a good, balanced ratio should be a principal objective, allowing for quality production and also allowing for sustainability of the vines over time, which can be achieved with pruning (almanza et al., 2012). the pruning of wine grapes seeks to eliminate vine shoots, vine leaves, premature shoots, latent buds, leaves and roots in order to modify the natural growth of the vine, fitting the needs of the vine grower (aliquo et al., 2010). this is used to obtain optimal lighting for the vines and to provide good aeration and lighting for the clusters (almanza et al., 2012). furthermore, it is used to form the plants in accordance with the space they occupy, the density of the vineyard, the chosen conduction system, and the quantity of buds adjusted to the vigor of the vines, that is to say the growth potential that each plant possesses (aliquo et al., 2010). taking into account the fruit production habit wherein the plants produce clusters in the last growth branches (vine leaves) that originate in the development of the previous season (vine shoots), pruning is used to limit the number and length of said vine leaves, creating a balance between vigor and production, regulating the productive and vegetative potential and avoiding the aging of the vine (aliquo et al., 2010). therefore, pruning allows for the distribution of load units in the plants (short-purned and long-pruned vines) according to their capacity (total quantity of obtained wood and fruits), regulating the number of buds and the number and size of the clusters (hidalgo, 2003). the growth and development dynamic of the wine grape starts with the initial growth of the vine leaves after pruning, which depends on the carbohydrate reserves accumulated in the trunk, limbs and roots (almanza-merchán et al., 2012). williams (1996) reported that vine leaf growth depends on the reserves before f lowering and depends on the level of reserves of the vine leaves and the number of leaves, with 50% of the final size being converted to assimilate exporters. normally, the dry matter (dm) of the roots and trunk per vine decreases between budding and f lowering (gómez del campo et al., 2002), when the dm of the renewable elements increases (vine shoots). during this period, the total dm of wine grape plants does not increase (miller et al., 1996), indicating that the dm lost by the limbs, trunk and roots is used to sustain the growth of the renewable elements. depending on the agroecological conditions where the crop is developed and the variety planted, a group of possibilities exists that can enhance the growth and development of the wine grapes that is translated and integrated into a production capacity that is called “vegetative potential”, giving rise to fruit and wood production, including all the parts of the vine but not including the fruit quality, in a vegetative balance of great interest to vine growers (hidalgo, 2006). in a determined situation and in the same vine, the three partial production modals of the plant (fruit, wood, and quality) are intimately related to each other; therefore, an inf luence on one, impacts the others (hidalgo, 2003). according to hidalgo (2006), with compelling grape production, the weight of the vine shoots (wood) decreases, which is ref lected in the vigor of the vine, in the fruit quality, and in the reserves for the subsequent production. dividing the development concepts into the understanding of the source/sink ratio and the balance it requires in order to guarantee the production quality of the plants, the ravaz index allows for the determination of vineyard vigor, calculating the ratio that exists between the grape production per grape or per hectare and the pruned wood weight. the optimal values for this index are between 5 and 10; when they are over 10, they indicate excessive production, while low values indicate an overly elevated vigor in the vineyard (hidalgo, 2006). this relationship between production and pruning weight indicates the balance between fruit production and vegetative growth. this ratio varies according to the variety and the environment. optimal values translate into a plant equilibrium that should produce between 5 and 10 kg of grapes, approximately, per kg of pruned wood (aliquo et al., 2010). in the wine-grape growing region of boyaca, research on the source/sink ratio is lacking. therefore, this study aimed to evaluate the effect of the vegetative and productive balance on the wine grape varieties cabernet sauvignon and sauvignon blanc in sutamarchan-boyaca with the use of short, long, and mixed pruning. 182 agron. colomb. 32(2) 2014 materials and methods this research was carried out on the ain-karim vineyard in sutamarchán at the coordinates of greenwich 5°39’ n latitude and 73°35’ w longitude and an altitude of 2,110 m a.s.l. with a microclimate characterized by high solar radiation, representing 2,000 h of sun shine per year (garcía et al., 2013), with an average annual temperature of 18°c, daily highs of 23°c and night time lows of 10°c, and a relative humidity that oscillates between 80 and 90%, which contribute to quality wine-making grape production (walteros et al., 2012). in an area of 12 ha, there is a cultivation of 9-year-old vines of the cabernet sauvignon and sauvignon blanc varieties, imported from france (vargas et al., 2013). the plants are established at a distance of 1.5 x 1.0 m using a bilateral cordon or royat trellis conduction system. the production was determined at the time of harvest using the direct measurement of the cluster weight per plant. the weight of the pruned wood was taken 2 months after the harvest using the results of the pruning and a scout pro 0.01 g precision balance (ohaus). the equation proposed by hidalgo (2006) was used to calculate the ravaz index (ri). ri = harvest weight (kg ha-1)/pruned wood weight (kg ha-1) (1) this index represents the difference between the harvest weight and the weight of the pruned vine wood. the optimal index level is determined based on the equilibrium table proposed by the same author. a 2x3 bifactorial completely random design was used, in which the first factor was the cabernet sauvignon and sauvignon blanc varieties and the second factor was the pruning type (short, mixed, and long). the short pruning served as the control (traditional vineyard) and consisted in leaving two buds in three spurs. the long pruning left five buds in three spurs and the mixed pruning combined the two methods. the determination of the number of buds was done according to the criterion of the vineyard. each of the treatments were repeated four times (24 experimental units), with two plants per experimental unit, for a total of 48 evaluated plants. for the statistical analysis, the data of the evaluated variables were analyzed using the sas® statistical program, v. 9.2 (sas institute, cary, nc) and, to compare the treatments, a tukey comparison test was used, which allowed for the determination of any significant differences between the treatments. results and discussion pruned wood there were significant differences (p≤0.05) between the treatments. the highest quantity of pruned wood was seen with the sauvignon blanc variety in the short pruning treatment (0.56 kg/plant), followed by cabernet sauvignon with 0.46 kg/plant. on the other hand, the cabernet sauvignon plants had a value of 0.29 kg/plant with short pruning, generating the lowest value of pruned wood (fig. 1). these results lead to the conclusion that the accumulation of pruned wood in the renewable organs of wine grape plants presents a behavior that is directly proportional to the vigor of the plant because the treatments that accumulated a lower quantity of pruned wood possessed higher ravaz index values, which indicates that they were less vigorous and, therefore, the vines were more balanced, which, according to poni et al. (2006), implies that a balanced vine is one that presents an inf low activity that allows for reaching an elevated productivity potential with the desired quality and that, at the same time, assures the correct maturation of the permanent woody parts (trunk, limbs, roots), responsible for the development and fertility of the subsequent harvest. for this, an increase in the fruit load can decrease the distribution of the organic assimilates towards the roots and other permanent organs of the plant and, also, a lack of assimilates can have negative effects on the fruit production of subsequent years (lenz, 2009). in addition, it should be taken into account that the production of dm in the canopy depends on the variety (fernández et al., 1977; gómez del campo et al., 2002), on the root stock (márquez et al., 2007), on the conduction system (gonzález, 2003; baeza et al., 2007), on the irrigation regime (bartolomé et al., 1995; yuste, 1995; bota et al., 2004), and on the load (miller and howell, 1998; fischer et al., 2012), among others. according to williams (1996), the quantification of the total (dm) produced by the plant is complicated due to the difficulty in valuing the biomass of the permanent parts. in practice, the measurement of the produced biomass is limited to the renewable elements, which, according to research, pose between 88 and 93% of the total dm produced annually. yuste (1995) reported that the analysis of the biomass of the renewable organs of a plant, expressed as dm, is one objective method for evaluating growth and development and valuing the productive potential of the wine grape in determined conditions. 183almanza-merchán, serrano-cely, forero-ulloa, arango, and puerto: pruning affects the vegetative balance of the wine grape (vitis vinifera l.) with the factorial analysis, statistical differences were not observed between the pruning types, obtaining the highest value with the long pruning (0.436 kg/plant) and the lowest value with the mixed pruning (0.41 kg/plant) (fig. 2). these results differ from those of smithyman et al. (2001), who observed that short pruning had higher weights for pruned wood. this could be due to the fact that, when limiting growth points, carbohydrate reserves and the substances supported by the roots are suitable for supporting the maximum growth rate in the shoots (ortega-farias et al., 2007). however, a change in the degree of pruning could affect the total pruning weight per plant. and so, these results do not ref lect the expected behavior according to this analysis for the ravaz index variable where the long pruning was notable for being more balanced and where the pruned wood would be expected to be less. there were no significant differences between the varieties. the highest pruned wood weight (0.45 kg/plant) was obtained with sauvignon blanc. as seen in the pruning factor, this result did not fit with the quantity of expected pruned wood for cabernet sauvignon, where the value obtained for the ravaz index demonstrated more vigor for this variety as compared to sauvignon blanc (tab. 1). this is why reynier (1995) mentioned the need to take care in the selection of the pruning system; for example, determining a very low load of the buds could implicate a decrease in production with a consequent increase in the diameter of the shoots and a generalized increase in vigor, a situation that could accentuate itself even more with a curtailment of the roots and a misbalance in the plant, where the final production would be negatively affected. reciprocally, an excessive load of the buds (long pruning) conduces a higher shoot density and foliar area (walteros et al., 2013), increasing the competition between the fruit and the shoots, which occasions a non-uniform maturation and low fruit quality along with insufficient lignifications and a weakness in the plant as explained by lakso and flore (2003) in their observation that the degree of competition between the organs is determined by the activity of the inf low and distance from the photoassimilates to the sink. table 1. production and quantity of wood of wine grape plants for cabernet sauvignon and sauvignon blanc. variety pruning wood (kg/plant) production (t ha-1) ravaz index cabernet sauvignon 0.40 ns 4.39 b 1.75 b sauvignon blanc 0.45 ns 5.78 a 2.45 a means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). ns, no significant differences. production there were significant differences (p≤0.05) between treatments. the highest production was obtained with the sauvignon blanc variety and the mixed pruning (7.17 t ha-1), followed by long pruning in the same variety with 6.47 t ha-1. meanwhile, the lowest production was seen with cabernet sauvignon with long pruning (5.93 t ha-1), results that are explained by de la fuente et al. (2007) in their observation that the quantity of photosynthetically active foliar area depends on the pruning type. the long pruning generated the highest production for the two varieties due to, among many factors, the quantity of radiation that each leaf was able to take advantage of and also because correct spatial distribution of the elements of the plant canopy increases production, increases the number of fertile nodes, b ab ab a ab ab w oo d (k g/ pl an t) treatments 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 cs+sp cs+lp cs+mp sb+sp sb+lp sb+mp figure 2. effect of the pruning type on the quantity of pruned wood in wine grape plants. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 8). error bars indicate standard error. figure 1. effect of the pruning type and the variety on the quantity of pruned wood in wine grape plants. cs, cabernet sauvignon; sb, sauvignon blanc; sp, short pruning; lp, long pruning; mp, mixed pruning. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). error bars indicate standard error. a a a w oo d (k g/ pl an t) pruning type 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 cutting long mixed 184 agron. colomb. 32(2) 2014 and, therefore, results in a higher number of clusters (de la fuente et al., 2007). furthermore, the microclimatic conditions of good illumination translate into better results in subsequent years (baeza et al., 1999; sommer et al., 2000). meanwhile, the lowest response was seen with the cabernet sauvignon variety and mixed pruning (2.91 t ha-1) (fig. 3); this behavior is considered contrary to that expected with the analysis of the ravaz index, especially in cabernet sauvignon with the short pruning (fig. 5). fischer et al. (2012) explained that trees with a low fruit load have higher vegetative growth and form lower quantities of dm per unit of foliar area than plants without fruits. figure 3. effect of the pruning type and the variety on the production of wine grape plants. cs, cabernet sauvignon; sb, sauvignon blanc; sp, short pruning; lp, long pruning; mp, mixed pruning. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤5%) (n = 4). error bars indicate standard error. the factorial analysis indicates that the long pruning significantly favored production (6.20 t ha-1), while the short pruning was responsible for a lower production with 3.99 t ha-1 (fig. 4). similar data were observed by ortega-farias et al. (2007) who stated that wine grapes that had a higher number of buds produced a higher number of clusters per plant, with a lower weight and a higher final yield in comparison to those that had short pruning. there were also statistical differences between the varieties. the highest production (5.78 t ha-1) was obtained with the sauvignon blanc variety (tab. 1). this result could possibly be due to the fact that the global productivity of the plant is determined by the total capacity of the vegetative cover, especially the exposed foliar surface, to fix carbon and by the competition between the vegetative development and the productive yield at harvest (de la fuente et al., 2007). when relating the obtained yield behavior and the results found for the ravaz index calculation, in general terms, it was verified that, when obtaining values close to productive and vegetative balance, the yield corresponds to the expected ideal for the production of wine. according to walteros et al. (2013), table grape producers prefer to have high production per planted area unit, while, for the production of wine, it is necessary to sacrifice production, favoring the fruit quality that can obtain a maximum controlled production of 4 t ha-1 per crop cycle, possibly due in part to the fact that “over production” slows down the accumulation of sugar in the fruit when compared to fruits from plants with less yield. in this sense, when considering that the higher estimated productions in the research are found below this maximum expected value, it is predicted that, in the search for more balanced conditions, production will increase without surpassing this estimate, obtaining optimal yields that are sustainable for the vineyard. ravaz index there were significant differences (p≤0.05) between the treatments. the highest ravaz index was obtained with the mixed pruning in the sauvignon blanc variety with a value of 3.32; followed by long pruning with 3.01. the cabernet sauvignon variety with mixed pruning was responsible for the lowest index at 0.99; the highest value for this variety was seen with short pruning, 2.32. it is important to consider that, despite the fact that the indices for cabernet sauvignon were significantly lower than those of the sauvignon blanc variety, an inversely proportional relationship was seen between the prunings of the two varieties (fig. 5). contrary to the differences observed between the treatments, it was determined that, on average, the ravaz index, for the two varieties, showed significantly low values with respect to those expected for a balanced source/sink ratio (hidalgo, 2006). in agreement b ab b b ab a pr od uc tio n (t h a1 ) treatments cs+sp cs+lp cs+mp sb+sp sb+lp sb+mp 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 figure 4. effect of the pruning type on the production of the wine grape plants. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 8). error bars indicate standard error. b a ab pruning type cutting long mixed pr od uc tio n (t h a1 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 185almanza-merchán, serrano-cely, forero-ulloa, arango, and puerto: pruning affects the vegetative balance of the wine grape (vitis vinifera l.) with aliquo et al. (2010), these values, being below 5, reveal an overly elevated vigor in the vineyard, which favors the production of wood and, as a consequence, the exaggerated development of vine leaves to the determines of future producing-bud formations; in addition to their resulting excessive sowing, the subsequent production could be less, as confirmed by hidalgo (2006), who stated that vines with excessive vigor can be less productive. when analyzing the behavior of cabernet sauvignon separately, where the short pruning resulted in a higher ravaz index value (2.32) with respect to the long and mixed prunings (fig. 5), this value continued to be far below the expected value of a balanced vine. in this sense, it would be hoped that, when increasing the number of buds left in the short pruning of this variety (up from the three buds of the short pruning), the ravaz index could increase enough to obtain a value equal to or superior to 5, resulting in an optimal state for the vegetative and productive ratio. these results agree with the observations of farias et al. (2007), who found that plants that have a lower number of buds resulted in a higher weight and length for the vine shoots, generating an inferior ravaz index, in accordance with miller et al. (1996) and smithyman et al. (2001), who observed the same tendency. this must be due to the fact that, when limiting the growth points, the carbohydrate reserves and substances supported by the roots are suitable for supporting the maximum growth rate of the shoots (miller et al., 1996). for the sauvignon blanc behavior, the mixed pruning was responsible for a ravaz index value (3.32) that was superior to those of the long and short pruning (fig. 1); this value, despite being acceptable in the ravaz index range proposed by main et al. (2002), requires that, as suggested for cabernet sauvignon, the pruning be modified for the number of buds left (more than 2 for short and more than 5 for long) to find the expected optimal level. this was confirmed by miller et al. (1996) when they stated that, when the number of growth zones increases, they start to compete for the available carbohydrates, water, nutrients, and cytokines, improving the final yield of the vine and, therefore, finding balance for the productive and vegetative ratio. in this case, care must be taken when modifying the number of buds for pruning; short pruning for cabernet sauvignon and mixed pruning for sauvignon blanc should be moderate, avoiding the contrary effect, which would result in a misbalance due to a lack of vigor and excessive production. there were also statistical differences between the pruning types. the highest ravaz index was generated with long pruning (2.46), followed by mixed pruning with 2.15, and, finally, short pruning with 1.67 (fig. 6), leading to the conclusion that the long pruning allowed for a suitable development of the shoots that benefitted the productive and vegetative ratio, advancing towards equilibrium in the plant. despite this, if the index behavior of the cabernet sauvignon and sauvignon blanc is evaluated separately, the results appear to vary, with short pruning with cabernet being the best system and mixed pruning for sauvignon blanc. this was explained by aliquo et al. (2010) when they observed that the length of pruned vine shoots will vary according to the variety, which would be an important factor for the degree of fertility of the buds left behind; that is to say, the potential to form fructifications in the subsequent pruning. it is important to emphasize that fertility is a genetic characteristic of each variety. and so, salazar and melgarejo (2005) recommended that, in varieties with low fertility, long pruning should be used in order to obtain a high number of fructifying buds and that, figure 5. effect of the pruning type and the variety on the ravaz index. cs, cabernet sauvignon; sb, sauvignon blanc; sp, short pruning; lp, long pruning; mp, mixed pruning. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). error bars indicate standard error. ab ab b b a a r av az in de x treatments cs+sp cs+lp cs+mp sb+sp sb+lp sb+mp 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 figure 6. effect of the pruning type on the ravaz index. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). (n = 8). error bars indicate standard error. b a ab pruning type cutting long mixed r av az in de x 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 186 agron. colomb. 32(2) 2014 in fertile varieties, short pruning should be used to avoid excessive fruit production and disproportionate increases in the foliar area. for its part, when analyzing the behavior of the ravaz index between the varieties without considering the pruning systems, it was observed that the sauvignon blanc variety significantly induced a high ravaz index with a value of 2.45, implicating that cabernet sauvignon, with an index of 1.75 (tab. 1), would be considered the most vigorous vine of the vineyard, taking into account the optimal index levels proposed by hidalgo (2006). however, it is necessary to take into account that the index can present an increase with the aging of fruit trees and depends on many factors, such as the variety, pattern, agroecological conditions, and crop management (fischer et al., 2012). conclusions the ravaz index for the two varieties showed values that were significantly low with respect to those expected for a balanced source/sink ratio, ref lecting the fact that an elevated vigor exists in the vineyard that could negatively impact the yield and yet conserve the quality needed for wine production. for the cabernet sauvignon variety, the pruning type that resulted in a productive and vegetative ratio that was closest to being balanced, presenting the best ravaz index values, was the short pruning (control), but for the sauvignon blanc variety, it was mixed pruning. literature cited aliquo, g., a. catania, and g. aguado. 2010. la poda de la vid. secretaría de agricultura, pesca y alimentación, instituto nacional de tecnología agropecuaria (inta), lujan de cuyo, argentina. almanza, p.j. 2000. fisiología vegetal. editorial instituto universitario juan de castellanos, tunja, colombia. almanza, p.j. 2011. determinación del crecimiento y desarrollo del fruto de la vid (vitis vinifera l.) bajo condiciones de clima frio tropical. ph.d. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. almanza, p.j., p.a. serrano, and g. fischer. 2012. manual de viticultura tropical. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. almanza-merchán, p.j., s.d. gonzález, and h.e. balaguera-lópez. 2012. la posición de la hoja y su efecto sobre la calidad y producción de frutos de vid (vitis vinifera l.) var. riesling x silvaner. rev. colomb. cienc. hortic. 6, 9-18. baeza, p., m.c. bartolomé, v. sotés, c. ruiz, and j.r. lissarrague. 1999. diferencias en la superficie foliar de cuatro sistemas de conducción de la vid y sus consecuencias en el desarrollo y la producción. invest. agro: prod. prot. veg. 14, 174-190. baeza, p., p. sánchez de miguel, a. centeno, p. junquera, r. linares, and j.r. lissarrague. 2007. water relations between leaf water potential, photosynthesis and agronomic vine response as a tool for establishing thresholds in irrigation scheduling. sci. hortic. 114, 151-158. bartolomé, m.c., v. sotes, p. baeza, c. ruíz, and j.r. lissarrague. 1995. efectos del déficit hídrico sobre el desarrollo vegetativo y fructífero del cultivar tempranillo de vid (vitis vinifera l.). invest. agro: prod. prot. veg. 10, 245-265. bota, j., j.f. ostasyk, and h. medrano. 2004. effect of water stress on partitioning of c-14 labelled photosynthathes in vitis vinifera. funct. plant biol. 31, 697-708. de la fuente, m., r. linares, and j.r. lissarrague. 2007. efecto del sistema de conducción en climas semiáridos sobre la maduración, composición de la baya y la exposición de los racimos en vitis vinifera l. cv. shyrah. enología 4, 1-9. farias, o.s., m.r. salazar, and y. simunovic. 2007. efecto de distintos niveles de poda y reposición hídrica sobre el crecimiento vegetativo, rendimiento y composición de bayas en vides cv. cabernet sauvignon. agric. téc. 67, 401-413. fernández, j., j. balkar, and l.h. meyer. 1977. distribución de la materia orgánica en un cultivo de vid conducido en espaldera. turrialba 27, 233-238. fischer, g., p.j. almanza-merchán, and f. ramírez. 2012. sourcesink relationships in fruit species. a review. rev. colomb. cienc. hortic. 6, 238-253. garcía, j.f., e. cheverria, and l. jaramillo. 2013. diferencias climáticas entre las regiones tradicionalmente productoras de olivo (olea europea l.) en el mundo y el alto ricaurte en colombia. cult. cient. 11, 124-132. gómez del campo, m., c. ruiz, and j.r. lissarrague. 2002. effect of water stress on leaf area development photosynthesis, and productivity in chardonay and airen grapevines. am. j. enol. vitic. 53, 7-12. gonzález, p.c. 2003. estudio ecofisiológico y agronómico de cuatro sistemas de conducción de la vid (vitis vinifera l.): cubiertas vegetales simples versus divididas. ph.d. thesis. e.t.s.i.a. producción vegetal: fitotecnia. universidad politécnica de madrid, madrid. hidalgo, t.j. 2003. la poda de la vid. ediciones mundi-prensa, madrid. hidalgo, t.j. 2006. la calidad del vino desde el viñedo. ediciones mundi-prensa. madrid. lakso, a.n. and j.a. flore. 2003. carbohydrate partitioning and plant growth. pp. 21-30. in: baugher, t.a. and s. singh (eds.). concise encyclopedia of temperate tree fruit. food products press, new york, ny. lenz, f. 2009. fruit effects on the dry matter and carbohydrate distribution in apple tree. acta hort. 835, 21-38. main, g., j. morris, and k. striegler. 2002. rootstock effect on chardonel productivity, fruit and wine composition. am. j. enol. vitic. 53, 37-40. 187almanza-merchán, serrano-cely, forero-ulloa, arango, and puerto: pruning affects the vegetative balance of the wine grape (vitis vinifera l.) márquez, j., g. martínez, and h. núñez. 2007. portainjerto, fertilidad de yemas y producción de variedades de uva de mesa. fitot. mex. 30, 89-95. miller, d.p. and g.s. howell. 1998. inf luence of vine capacity and crop load on canopy development, morphology and dry matter partitioning in concord grapevines. am. j. enol. vitic. 49, 183-190. miller, d.p., g.s. howell, and j.a. flore. 1996. effect of shoot number on potted grapevines. ii. dry matter accumulation and partitioning. am. j. enol. vitic. 47, 251-256. ortega-farias, s., r. salazar, and y. moreno. 2007. efecto de distintos niveles de poda y reposición hídrica sobre el crecimiento vegetativo, rendimiento y composición de bayas en vides cv. cabernet sauvignon. agric. téc. 67, 401-413. poni, s., a. palliotti, and f. bernizzoni. 2006. calibration and evaluation of a stella software-based daily co2 balance model in vitis vinifera l. j. amer. soc. hort. sc. 131(2), 273-283. reynier, a. 1995. manual de viticultura. 5th ed. ediciones mundiprensa, madrid. salazar, d. and p. melgarejo. 2005. viticultura. técnicas de cultivo de la vid, calidad de la uva y atributos de los vinos. ediciones mundi-prensa, madrid. salisbury, f.b. and c.w. ross. 2000. fisiología de las plantas. ed. paraninfo s.a., madrid. smithyman, r., r. wample, and n. lang. 2001. water deficit and crop level inf luences on photosynthetic strain and black leaf symptom development in concord grapevines. am. j. enol. vitic. 52, 364-375. sommer, k.j., m. islam, and p.r. clingeleffer. 2000. light and temperature effects on shoot fruitfulness in vitis vinifera l. cv. sultana: inf luence of trellis type and grafting. aus. j. grape wine res. 6, 99-108. vargas, d. p.j. almanza-merchán, and m. camacho. 2013. comportamiento fenológico de la vid (vitis vinifera l.) cv cabernet sauvignon en sutamarchán boyacá. cult. cient. 11, 8-18. williams, l.e. 1996. grape photoassimilate. distribution in plants and crops: source sink relationships. marcel dekker, new york, ny. walteros, i., d. molano, and p. almanza-merchán. 2013. efecto de la poda sobre la producción y calidad de frutos de vitis vinifera l. var. sauvignon blanc en sutamarchán boyacá. orinoquía 17, 167-176. walteros, i., d. molano, p.j. almanza-merchán, and m. camacho. 2012. efecto de la poda sobre la producción y calidad de frutos de vitis vinifera l. var. cabernet sauvignon en sutamarchán (boyacá, colombia). rev. colomb. cienc. hortic. 6, 19-30. yuste, j. 1995. comportamiento fisiológico y agronómico de la vid (vitis vinifera l.) en diferentes sistemas de conducción en secano y regadío. ph.d. thesis. etsi agrónomos, universidad politécnica de madrid, madrid. agronomfa colombiana, 1991 volumen 8, no.1, 117-122 capitulo vii-b. evaluacion de algunos componentes del rendimiento en una plantacion de hibridos de cacao de 15 anos de edad en la region de guamal (meta) german tovar', y pablo iglesias. 2 i erotesor tuulut. 2 fngenieroagronomo, faculwd deagronomitl universicied nacioml! de cotomots. a.i\. 14490, s.1nta fe de bogota; d.c resumen s e dererrninaron los factores lirnitanres de la polinizacion natural de un cultivo de hibridos de cacao de 15 anos de edad y se estimaron las variaciones en las condiciones de la polinizacion de acuerdo con la localidad, mediante la callfrontacion de los resultados obrenidos en esre trabajo con aquellos encontrados para la region de granada (meta), en el rnismo piedemonte lianero colornbiano, lamayor diferencia entre las dos localidades fue la cantidad de polen aportado sobre los estilos, siendo el indice de rarezade polen (a) para guarnal de 0,7, 10 cual sugiere unas condiciones de polinizaci6n inrerruedias en comparacion con el hallado en granada que fue de 1,07, yque explica el deficiente ilenado de las rnazorcas con granos. las probabilidades de fonnaci6n y producci6n de frutos de cacao fueron similares en las dos localidades segun los valores encontrados para xw y xm. la fertilidad en condiciones de polinizaci6n natural para las dos local idades fue baja y la distribuci6n de granos par mazorca confirrno las fallas en la polinizaci6n de las flores, siendo el problema de subpolinizacion mas acentuado en granada que en guamal. las condiciones de polinizaci6n variaron notablemente de una cosecha a la otra y tambien entre localidades, siendo una de las causas de iabaja produccion de cacao en la region. introduccion las fallas en la polinizacion natural del cacao han sido tratadas por varios investigadores c1esde hace varios anos (posnerte, 1950; soria, 1970). ei cacao a pesar de producir una abundante floracion tiene una 117 escasa producci6n de frutos, debido a que entre el 60 y 70% de las flores no recibe polen sabre los estilos, menos del 10% recibe alrededor de 15 granos y s610 el 1 % es provisto con un numero elevado de granos de polen (paulin, 1981 ; mossu er ai., 1981) la polinizaci6n del cacao es esencialmente entornofila y los insectos visitan las flares de una manera aleatoria, durante poco tiempo y coo una baja probabilidad de ceder el polen, debido a que las piezas tlorales, principalmente los estarninoides y la cagulla, no facilitan el transite del insecta dentro de la flor. la mayor contribucion en la polinizaci6n ha side atribuida a los insectos del genero forcipomyia (diptera : ceratopogonidae) y se ha constatado que maxirnos en la poblaci6n insectil se traducen en picos de cuajarnienro de frutos de alta intensidad y poca duraci6n a 10 largo del ano (kaufmann, 1975; lucas, 1981; mossu er sl., 1983; paulin et ai., 1983) el viento se considera como un factor de poca importancia en la polinizacion (0,7%, debido, especialmente, a su baja concentraci6n en el aire (massaux er aj., 1976) la cantidad de polen producida par los estambres varia a traves del tiempo y ha sido correlacionada negativamente can el porcemaje de flores vlrgenes (cilas, 1987; mossu, 1980). para la formaci6n y desarrollo de los frutas del cacao las flores debeo tener un numero minimo de 6vulos fecundados para que aquellos no se pierdan por subpolinizaci6n (marchitamienta diferencial). con la palinizaci6n manual el marchitamiento diferencial se reduce a cero y la tertilidad se expresa plenamente, debido al aporte de polen a los estilos en cantidades superiores al nllmero de 6vulos presentes en el ovario. de esta manera, las perdidas de flores polinizadas y de frutos se deben a atras 118 causas, principalmente al marchitarniento fisiologrco (mossu, 1980; paulin, 1981 ;reffye et al., 1978). ei objetivo de esre estudio fue el de determinar los limitantes de la polinizaci6n natural en un cultivo comercial de cacao de 15 anos de edad y de evaluar las variaclones en las condiciones de la polinizacion de acuerdo con la localidad. los resultados obtenidos han sido cotejados coo aguellos analizados para la region de granada en el capitulo anterior. materiales y metodos situaci6n del ensayo las parcelas experirnentales se lacalizaron en la finca "los alamos" en el municipio de guamal, en el piedemonre ilanero del departamento del meta. la zona corresponde en la clasificacion de holdrige a un bosque humedo tropical con una precipitacion promedia de 4000 mm anuales, temperatura prornedia anual de 25° c yhumedad relativa prornedia anual de 80%. la unidad 0 parcela experimental const6 de 24 arboles hibridos tomados al azar en un late comercial de 10 hectarcas con una edad de 15 anos y espaciados 4 x 4 metros en cuadro. distribuci6n del numero de granos de polen sabre los esti!as los granos de polen en los estilos se comaron con la ayuda de un microscopio (x 400), para 10 cual fueron previamente tenidos can una soluci6n de verde de malaguita al 1%. recuento del numero de ovulos par ovario se recolectaron 500 flores en la parcela experimental y se evalu6 una muestra de 50 ovaries. par media de una tinci6n can trypanblue all % en solucion acuosa y bajo el microscopio se hizo el recuento del numero de ovules por ovario, previa aplastamienro de este ultimo entre dos laminas. fertilidad ovular para deterrninar la fertilidad ovular se realizaron poliruzaciones manuales en condiciones de saruracion de polen. las flores fueron seleccionadas la vispera de su apertura y se polinizaron el dia que abrieron, entre las 6 a.m. y las 10 a.m. can polen afin para evitar las perdidas por incompatibilidad de los gametos. recuento del nurnero de granos par mazorca se registr6 el numero de granos por rnazorca provenientes de la parcela de polini zacion natural y de polinizaci6n manual con el proposito de relacionar este nurnero con el valor obtenido en el recuento de granos de polen sabre los estilos. resultados indice de rareza del polcn (a) ei coeficiente (a) a indice de rareza del polcn ca!culado para las condiciones de polinizacion natural fue de 0,7. ei valor de xo, que es el limite inicial de la curva de repartici6n estadistica de granos de polen sabre los estilos y determinado segun la proporei6n de flares can un solo grano de polen en el estilo, fue de 0,05, para un tolal de 2970 flares evaluadas. la cantidad de flares sin ningun grana de polen fue alta, fo= 0,75. a partir de (a curva de nllmero de granos par mazorca se determin6 graficameme el punta de marchitamiemo diferencial xw ~ 14 yel valor de xm = 31, el cual corresponde a la abscisa del minima de granos par mazorca a partir del eual se asegura un buen llenado de las mazorcas can granos. nurnero de 6vulos par ovario (n) ei numero prornedio de ovulos par ovario fue de 52,7, can una desviacion estandar de 4,2 y un coeficiente de variacion de 8,04. fertilidad ovular (p) la fertilidad en condiciones de polinizacion natural fue baja y fluctu6 entre 0,64 y 0,78, mientras que el valor hallado para la parcela de polinizaci6n manual fue alto, de 0,93, debido al aporte de polen compatible y en cantidades suficientes, por encima del puma de saturacion. distribucion del numero de granos par mazorca en condiciones de polinizaci6n natural la figura 1 contiene la distribucion de granos par mazorca para la parcela de polinizaci6n natural y en la tabla 1se resume la distribuci6n porcentual de mazorcas para tres epocas de cosecha y segun tres ruveles, a saber , 1) par debajo del punta de marchitarniento diferencial (xw), 2) entre el punta de marchitarniento diferencial y el numero minima de granos de polen necesario para obtener un buen llenado de la mazorca (xm), y 3) par encima de (xm) par debajo de xm (is granos de polen) las mazorcas se pierden par subpolinizaci6n (marchitamiento diferencial). a partir de xrn = 31 las mazorcas contienen un adecuado numero de granos, el eual se apraxima a1 numero promedio de ovulos par ovariol donde se abtiene un maximo y una marcada agrupaci6n alrededor de este punto. 119 6d ,0 8 tx:a ;0 c?, ~ 30 0 /. 20 10 20 30 40 50 go'eo. de giv\nos poi{ mazqrca 10 fig. 1. curve de frecuencia del oumcro de granos por mazorca para japarceja de pojinizaci6n natural y la cosecha principal de 1988 en guamaj (meta). tabla1.dlstribucfon porcenrual de mazercas de cacao para tees epocas de cosecha y segun tres ntveles, a saber: 1) por debajo del punto de marchitamiento diferencial (xw), 2) entre el punto de marchitamiento diferencial yel ntimero minimo de granos de polen necesario para obtener un buen llenado de la mazorca (xm) y 3) por encima de xm guamal (meta) % de mazorcas cosecha seglin3 niveles principal principal mitaca 1988 1987 1988 %xw 6,48 10,72 10,82 xw%xm 25,75 28,56 28,66 %xm 66,77 60,72 60,52 distribucion del nurnero de granos par mazorca en condiciones de polinizaci6n artificial la figura 2 coruiene 13distribucion de granos por rnazorca para la parcela de poiinizaci6n artificial. lacurva tiene asuuerria negativa can una rnarcada agrupaci6n cerca de nxp (nurnero de 6vulos por ovario por fertilidad), deb ida a que le6ricanienre los estilos estan saturados can grjnos de polen 120 y, par consiguiente, no hay perdida de frutos par subpolinizacion. discusion ei indice de rareza del polen obtenido (a = 0,7) sugiere unas condiciones intermedias de polinizaci6n para el cultivo de hibridos bajo estudio, en contraste can el indice registrado en el cultivo de hibridos de 5 anos de edad en la region de granada que fue de 1,07, el cual es bastante alto y que condujo a un lienado deficiente de las rnazorcas can granos. eivalor xo ~ 0,05 hallado para la poblacion de 15 aries comparado con el de la poblaci6n de 5 arios, xo = 0,13, indica que existen variaciones importantes en el aporte de polen en las dos localidades. por consiguiente, se puede suponer que la poblaci6n de hibridos en i" localidad de granada tuvo una menor visita de insecros polinizadores. las probabilidades de formaci6n y producci6n de frutos tanto en guarnal como en granada son pr{\cticamenre iguales si se tienen en cuanta los valores enconrraclos para xw y xm, siendo cle 14 y 35 para guafig. 2. cuvvn de ti'ecut'llci:/ del i1ilmero de granos pot f1lazorca para ja panda de potinizscion arlitkial .\. i:i cn~·ech:l principal de 1988 en gu~lm:11(1\'ler:i). nul y de 15 y 31 pan clliudj, respectivamente. los hibridos cle l.i pl.r.uacion de guarnal tienen un potencial cle llenado cle las rnazorcas ligerumente mayor si se considera el numero promeclio de ovules par ova rio que tue de 52,7, en relacion con el obten ido en granada, de 45,2. sin embargo, esta cliferencia no es 10 suficienremente imporranre para explicar la mayor producci6n del cultivo en guamal, la cual se situa alrec1eclor de los 700 kg/ha, siendo la mas alta de la regi6n, en comparaci6n can la producci6n del cllirivo en cranac!a que 31 cabo del se.\to ailo fue de apro.xinudamente, 500 kg. para mossll (1980) el valor del nlllllero de 6vllios por ovario se mantiene consrante en el tiempo, 10 cual parece c1emostrar que la esrabiliclad de este padmetro es cle origen genetico. la fertilidad en concliciones de polinizacion natural es baja (0,640,78), c1ebiclo a 13 variaci6n y e.scaso apone cle polen a los estilos y ala incompatibilidad de los gametos en el glcao. 10 cual repercllte en la tormacion cle rnazorcas con p0els alrnendras. la distribucion de granos poi' mazorca en condiciones de poluuzacion natural confirma las fallas en la polinizacion de las flares. el 10% cle las mazorcus se pierden por subpoluuzncion (rnarchitamienro diferencial) y el 28% conienia menos cle 35 granos, 10 que explica de una manera irnportanre los baius rendimieruos. las concliclones de polinizacion en granada iueron aun menus favur:lhlcs que en cu:l1lul, con clsi un "50% cle !ll~l!.orcas con menus de 31 gr~ll1os. esre fen()mcno se encuemra dirccramenre rellciunaclo con una polinii'.:.jci(lil e-nloill6fil;1 pog) efic.iz. oe esta maner:l se pucde conclllir que las condiciones cle la polinizaci6n pueclen variai' tlotablemente de una cosecha a orra y entre localicbcles como 10 demuesrr:ltl los e.-audios realizados en dos zonas del piecfemunre l/:mero coloillhiano. la h:lja produccicm promedia se debe. en pane, a los erenos c1etrilllentales de b subpoliniz:lci6n y, pol' consiguieme, se h~lce colnpleta121 mente necesario el mejoramiemo de las condiciones de dicha po!inizaci6n y la selecci6n de clones de alta produccion, bmliografia cilas, c. 1987. etude de la pollinisauon naturelle du cacaoyer au togo et ses implications sur la production. actes 10 e conference intemetionzle sur la recherche cecsovece santo domingo, rep. domintcana, 17-23 mai, pp. 283288. kaufmann, t. 1975. cocoa pollination by males of forcipomyia squamipennis (diptera :ceratopogonidae) in ghana. tropical agriculture, trinidad, 52 (lj 71-74. lucas, p. 1981. etude des conditions de pollinisation du cacaoyer au togo. cafe cacao the (francia), 25 (2) , 113-120. martin, ej. 1981. efectos de la polinizacion controlada en cacao. aetas de la 8a. conterencie tmcmecional investigaci6n en cacao. cartagena, colombia, pp. 57-60. massaux, f. tchiendji s.; mise, c, et decazy, b. 1976. etude du transpon du pollen de cacaoyer par marquage au 32p. caft~ cacao the (przncie), 20 (3) , 163-172 mossu, g. 1980. comportement de quelques clones en pcllinisation manuelle. fertilite ovulaire et 122 chute precoce des fleurs pollinisees. cafe cacho the (francia), 24 (2) : 113]20. mossu, g.; paulin, 0 et reffye, ph cle. 1981. influence de la floraison et de la pollinisattcn sur les rendemenrs du cacaoyer. liasons rnarhemanques entre les donees experirnenrales. equation du rendement cafe cacao the (frzncie), 25 (3): 155-168. paulin, d. 1981. contribution :)1' etude de la biologie florale du cacaoyer. bilan des polltnisarions artiflcielles cafe cacao the (francie), 25 (2): 105112. paulin, d,; decazy, b. et coulibaly, h. ]983. etude de variations saisormteres des conditions de pollinisattons et de fructifications dans une cacaovere. care cacao the (franc;~), 27 (3j 165-176. . posneue, af. 1950. the pollination in cocoa in the gold coast, journal of horticulture science (londres), 25: 155163. reffye, ph. de; parvais, j. p.; mossu, g. et lucas, p. 1978. influences des aleas de la pollinisaticn sur les rendemenrs du cacaover. modele rnarhernatique et simulation. cafe cl~'aothe (francia) 22 (4): 251-274 soria, s de). 1970. studies on forcipomviu spp. (diptera. ceratopogorudae) related to the pollination of theobroma cacao l. thesis universuv of wisconsin, 129 p. . influencia de la temperatura y el tiempo de almacenamiento en la conservación del fruto de mango (manifera indica l.) variedad van dyke influence of temperature and storage time on quality of mango fruit (mangifera indica l.) variety van dyke jesús a. galvis' , harvey arjona', gerhard fischer' , thomas landwehr', ricardo martinez'. resumen mangos (mangifera índica l.) variedad van dyke en grado de madurez fisiológica, se almacenaron en tres temperaturas de refrigeración (12, 10 y 7°c) y h. r del 85 90%, por tiempos de 10, 20 y 30 días. adicionalmente se almacenaron mangos a 18°c por 15 días, los cuales fueron tomados como testigo. los mangos fueron cosechados de la finca frutol, localizada en el municipio de el espinal, departamento del tolima. temperatura media 29°c, altitud 431 m.s.n.m, humedad relativa del 70%, precipitación promedio anual 1368 mm. durante el almacenamiento se evaluaron características fisicas como porcentaje de pérdidas de peso, dureza del fruto y de la pulpa. además se evaluaron algunos cambios químicos y bioquímicos como la variación de los °brix, el ph, el porcentaje de acidez, el contenido de sacarosa, glucosa y fructosa y de ácidos (cítrico, málico, succínico y ascórbico). finalmente se evaluaron los cambios de color de la corteza. del estudio se concluyó que la mejor temperatura de almacenamiento fue 12°c, en la cual el fruto maduró hasta alcanzar la madurez organoléptica en el día 30, lo cual equivale al doble del tiempo de conservación respecto a los mangos almacenados a 18°c. el mango resultó ser sensible a las temperaturas de 10 y 7°c, la cual se caracterizó por la interrupción del proceso de maduración siendo más graves los daños por frío en la temperatura de 7°c. en la temperatura de 10°c, se presentó evolución de los cambios que caracterizan la maduración hasta el día 20, pero entre el día 21 y el día 30 los cambios fueron interrumpidos, lo que indica que los daños por frío se hicieron irreversibles a partir del día 21. palabras claves: almacenamiento refrigerado, daños por frío, cambios químicos, cambios fisicos, azúcares, ácidos orgánicos. summary mangos variety van dyke harvested at physiologic maturity were stored at low temperatures (12, 10 and 7°c), 85% rh, for 10, 20 and 30 days. control mangos were stored at 18°c by 15 days. the fruits were harvested in the frutol orchard, located in el espinal, tolima, average temperature 29°c, altitude 431 m, rh 70% and pluviosity of 1368mm. during storage physical characteristics were evaluated as percentage of weight, firmness, fruit and pulp loss. chemical and biochemical changes were also evaluated as the variation offbrix, ph, percentaje acidity, sucrose, glucose and fructose content and acids (citric, malic, succinic and ascorbic). finally changes of color of the fruit skin were evaluated. fruit stored at 12°c, ripened in 30 and were ready to eat. at this temperature the storage life doubled as compared to fruits stored at 18°c. fruits tumed to be sensitive to temperatures of 10 and 7°c resulting in interruption of the maturation process specially at 7°c. at 10°c, evolution of characteristic maturation changes developed antil day 20, but between day 20 and day 30 changes were interrupted, which indicates that chilling injury became irreversible starting from day 20. key words: refrigerated storage, chilling injury, chemical changes, physical changes, sugars, organic acids. introducción el aumento de la vida útil de los productos agrícolas mediante el uso de temperaturas bajas está basado en el hecho de que la intensidad respiratoria del fruto es disminuida, lo cual a su vez desacelera la velocidad de la actividad metabólica (chaplin, 1987; wilis, 1998). el mango es un fruto climatérico, ampliamente cultivado en las regiones tropicales, que presenta una alta susceptibilidad a los daños por frío (salunkhe, 1984; paull, 1991).existen diferencias con relación a las temperaturas 1 jng. agrícola, candidato a doctorado, profesor asociado jcta de la universidad nacional, sede bogotá 2 ing. agrónomo. ph.d. profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional, sede bogotá 3 ing. agrónomo, ph.d, profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional, sede bogotá 4 ingeniero hortofrutícola, ph.d. , ingeniero agrónomo, ph.d. coordinador del programa de biometría , corpoica agronomía colombiana, 2002. 19 (1-2): 23-35. mínimas de conservación que puede soportar el mango. lizada (1984), considera que la temperatura mínima es 10°c con un tiempo de almacenamiento entre 15 y 28 días. sin embargo, saucedo (1977), afirma que mangos de la variedadkent desarrollan daños por el frío a 10°c conservados por períodos entre 10 y 16 días. las recomendaciones para el almacenamiento en variedades procedentes de la florida son 13"c por 2 a 3 semanas (paull, 1991). matta (1995), reporta que mangos de la variedad manila, presentan daños a 13 y 16°c. el objetivo de este experimento fue estudiar la influencia de 3 temperaturas de refrigeración y 3 períodos de almacenamiento sobre el proceso de maduración del mango variedad van dyke. materiales y metodos frutos de mango variedad van dyke fueron cosechados en el grado de madurez fisiológica, de la finca frutol localizada en el municipio de el espinal, departamento del tolima, temperatura media 29°c, altitud 431 m.s.n.m, humedad relativa del 70%, precipitación: 1368 mm/año. una vez cosechados los frutos fueron seleccionados, retirando frutos con daños. seguidamente los mangos fueron colocados en canastillas plásticas de 20 k de capacidad y transportados al laboratorio de postcosecha de la planta de vegetales del instituto de ciencia y tecnología de alimentas -ictade la universidad nacional de colombia sede bogotá. en el laboratorio, los frutos fueron nuevamente seleccionados y acondicionados mediante lavado y desinfección con una solución de 300 ppm de tiabendazol y enjuague con agua potable y posterior secado a temperatura ambiente. posteriormente los mangos fueron distribuidos de manera aleatoria en 10 tratamientos (tabla 1). el diseño experimental utilizado fue completamente al azar, con arreglo factorial con 2 factores (martínez et al., 1997; steel et al., 1994). temperatura: 7, 10,12 y 18°c (4 niveles), tiempo de almacenamiento: 10,20 y30 días (3 niveles). la unidad experimental fue conformada por 3 frutos y se hicieron 3 repeticiones. para cada una de las variables estudiadas se realizó análisis de varianza con el programa sas versión 8.1 y las medias fueron comparadas mediante la prueba de sheffe. después de los diferentes intervalos de tiempo de almacenamiento se evaluaron las siguientes características: 1) pérdida de peso; 2) firmeza del fruto entero y de la pulpa; 3) ph; 4) acidez titulable; 5) sólidos solubles; 6) relación de madurez (rm); 7) color de la corteza, se evaluó mediante una escala de 1 6 : 1= verde y rojo; 2= verde y rojo con un 25% de color amarillo; 3= verde y rojo con 50% de color amarillo; 4= 70% de color amarillo y rojo con pequeños trazas verdes; 5= 90% de color amarillo y rojo con mínimas trazas verdes; 6= 100% color amarillo y rojo encendido; 8) contenido de azúcares ( sacarosa, glucosa y fructosa), fueron determinados por cromatografía líquida de alta eficiencia (clae), de acuerdo con la metodología seguida por senessi et al (1997). el contenido de azúcar fue expresado en g/ 100g de pulpa. la detección de los azúcares fue hecha a través de un detector refractómetrico diferencial de la compañía waters. los cromatogramas fueron obtenidos en un registrador y el software millenium fue utilizado para la determinación de las áreas. soluciones de 0,01; 0,1; 0,5; 1,00 y 1,5 de cada azúcar patrón fueron usados para obtener la curva estándar y por comparación con tiempos de retención y áreas de integración de estándares se determinaron y cuantificaron los azúcares. la determinación de ácido cítrico, ácido málico, ácido succínico y ácido ascórbico se hizo por cromatografía líquida de alta eficiencia (clae). resultados y discusión el análisis de varianza mostró que la interacción temperatura por tiempo fue altamente significativa para todas las variables estudiadas. por lo cual cada nivel de temperatura fue analizado separadamente y la prueba de sheffe fue utilizada para comparar las medias de los tratamientos dentro de cada temperatura. pérdida de peso en todas las temperaturas de almacenamiento, el porcentaje de pérdida de peso de los frutos aumentó con el tiempo de almacenamiento (tabla 2). los frutos testigo fueron los que presentaron las mayores pérdidas de peso, durante los 15 días de almacenamiento. tabla 1: temperaturas y tiempos de almacenamiento de mango variedad van dyke. tratamiento temperatura tiempo n° oc (días) 1 7 10 2 7 20 3 7 30 4 10 lo 5 lo 20 6 lo 30 7 12 10 8 12 20 9 12 30 10 (testigo) 18 15 agronomía colombiana vol.19· nos. 1-2 tabla 2 : efecto de la temperatura y el tiempo de almacenamiento sobre las características fisicas del mango variedad van dyke, almacenado en 3 temperaturas de refrigeración. tratamiento 0;(, de perdida firmeza fruta firmeza pulpa color corteza temp.oc tiempo (días) de peso kgf. kgf. escala] 6 10 4.5a 30.0a 29.3" 1a 7 20 9.0b 30.0a 24.0b la 30 10.4" 30.0" 23.3b 1" 10 4.7" 30.0" 29.7" 1a lo 20 9.9b 28.7" 19.i' 2b 30 ll.4c 27.0' 15.0c 2b 10 5.2" 28.0" 24.0" 1a 12 20 10.4h 23.3b 9.0h 4b 30 12.5b 14.7c 5.0" e testigo 15 15.0el 7.6c 3s 6c tcmp. ambiente medias en cada grupo de temperatura con la misma letra, no son diferentes, según la prueba de comparación de sheffe al 5% de probabilidad en los tratamientos a temperaturas de refrigeración, los mangos almacenados a 12°c tuvieron las mayores pérdidas de peso, siendo significativas las diferencias con los frutos almacenados a 10 y 7°c. este comportamiento era de esperarse ya que según wills et al (1998), a mayor temperatura mayor intensidad respiratoria y velocidad de transpiración. comportamiento similar encontraron cohem et al (1994), durante el almacenamiento de limones y toronjas a 2 y a 13°c. firmeza del fruto entero la pérdida de la firmeza es un factor muy importante en la palatabilidad de la fruta. la maduración del mango se caracteriza por el ablandamiento del fruto. ello es debido a la acción de diferentes hidro lasas sobre los constituyentes de la pared celular, las cuales aumentan su actividad a medida que el fruto madura, y alteran las propiedades de algunos constituyentes de la célula, como por ejemplo la pectina (knee and bartley, 1981; abu-sarra and abugoukh, 1982). el testigo presentó la mayor pérdida de firmeza. se presentaron diferencias en los valores de firmeza del fruto entre las temperaturas de almacenamiento en los tres tiempos estudiados (tabla 2). la firmeza de los frutos a 7°c no varió con el tiempo de almacenamiento, lo cual significa que el mango no maduró. ello puede deberse a que la actividad de las enzimas que degradan los componentes de la pared celular es muy baja por efecto de esta temperatura. mitcham (1992), y farooqui (1985), encontraron un comportamiento similar en mangos de las variedades keitt y tommy atkins. 2002 a 10°c la firmeza de los frutos varió muy poco, alcanzando un valor de 27 kgf., al día 30. cuando los frutos sensibles al frío son almacenados a bajas temperaturas por períodos muy largos, se pueden presentar cambios en la actividad de las poligalacturonasas y pectinesterasas, encargadas del ablandamiento de los frutos, las cuales pueden ser afectadas en su síntesis y acción, que es una manifestación del daño por frío (wang, 1982). a 12°c la firmeza de los frutos disminuyó de manera continua durante los 3 períodos de almacenamiento; sin embargo, para el día 30 presentó un valor superior al testigo, lo que significa que el fruto maduró pero en un tiempo mayor. firmeza de la pulpa la firmeza de la pulpa disminuyó en las tres temperaturas y en los 3 tiempos de almacenamiento. la mayor pérdida de firmeza la presentaron los frutos almacenados a temperatura ambiente durante 15 días (tabla 2). ' en el día 10 de almacenamiento en las 3 temperaturas de refrigeración, la firmeza de la pulpa de los mangos presentó valores altos. en las temperaturas de 10 y 7°c, los valores encontrados fueron muy similares a los del primer día, 29.7 y 29.3 kgfrespectivamente. a 12°c el valor presentado fue de 24 kgf. este comportamiento, pudo ser debido al efecto de las bajas temperaturas, las cuales pudieron haber afectado la acción de las enzimas que provocan el ablandamiento del fruto. las frutas almacenadas durante 20 días a 7 y 10°c mantuvieron valores altos de firmeza de la pulpa (24 galviz et al. : influencia de la temperatura y el tiempo de ... y 19.7 kgf), mientras que los frutos almacenados a 12°c presentaron un valor de firmeza de 9.0 kgf, lo cual representa una pérdida del 70% respecto al primer día. hay diferencias significativas en la firmeza entre los tratamientos de 7, 10 y 12°c. la razón de estas diferencias puede ser debida al efecto de las temperaturas de 7 y 10°c, sobre la acción de las enzimas que provocan el ablandamiento. medlicott (1990), afirma que uno de los síntomas del daño por frío es el retraso del ablandamiento de los frutos. por el contrario, a 12°c, se observa que aunque se disminuye la velocidad del ablandamiento de la pulpa, la acción enzimática no fue bloqueada. la pulpa de las frutas almacenadas por 30 días perdió firmeza en las 3 temperaturas de almacenamiento. sin embargo, a 12°c la pérdida de firmeza es mucho mayor que a 10 y que a 7°c, presentándose diferencias significativas entre los frutos almacenados a temperaturas de 7, 10 y 12°c. (tabla 2). cambios de color la tabla 2 presenta los cambios de color de la corteza de los frutos de acuerdo con la escala establecida durante los 3 tiempos de almacenamiento en las 4 temperaturas. el color de la corteza de los frutos almacenados a 18°c varió desde verde rojo (1 en la escala establecida) hasta amarillo y rojo encendido (6 en la escala establecida), característico del fruto maduro, al final del almacenamiento, día 15. los mangos almacenados a 12°c, alcanzaron el valor de 6 en la escala establecida después de 30 días de almacenamiento, lo que indica que en esta temperatura hubo degradación de la clorofila y se desarrollaron los carotenoides y xantofilas, pero en el doble de tiempo respecto al testigo. en los mangos almacenados a 10°c, al final del almacenamiento, el color de la corteza alcanzó el grado 2 de la escala establecida (verde rojo con 25% de color amarillo). sin embargo, el amarillo presentado por el exocarpio fue demasiado pálido, lo que indica que en esta temperatura la maduración se dio incompleta respecto a la coloración de la corteza. los frutos almacenados a 7°c se vieron afectados significativamente en los cambios de color de la corteza, ya que al final del almacenamiento, día 30, el color del fruto se mantuvo en el valor 1 de la escala. variables químicas sólidos solubles los sólidos solubles aumentaron en los frutos de todos los tratamientos durante los diferentes tiempos de almacenamiento (tabla 3). los frutos testigo alcanzaron el valor más alto de sólidos solubles al final del almacenamiento. los mangos almacenados a 7°c presentaron los valores más bajos de sólidos solubles durante el almacenamiento. en los 3 tiempos de almacenamiento (lo, 20 y 30 días) el aumento de los sólidos solubles no fue significativo (tabla 3). en los mangos almacenados a 10°c, el valor de los °brix entre el día 10 y el día 20 presenta diferencias significativas, pero entre el día 20 y el día 30, no. tabla 3 : efecto de la temperatura y el tiempo de conservación sobre los cambios químicos del mango variedad van dyke almacenado a tres temperaturas de refrigeración y posteriormente sometidos a maduración complementaria, por 5 días a temperatura ambiente. trat. tiempo temp. conservo oc (dias) 7 10 7 20 7 30 10 10 10 20 10 30 12 10 12 20 12 30 is is 2 3 4 s 6 7 8 9 testigo 20.0se 10.6a 11.7" 12.6a ph acidez r.m. 3.14 a 1.212a s.74 a 3.12 a 1.071b 10.97 a 3.19 a 0.772c 16.32 b 3.23 a 1.002a 12.29a 3.34 b 0.82sb 17.s7b 3.91 e 0.724b 20.ss b 3.44 a 0.630a 24.41 a 3.9s b 0.s10a 34.31 b 4.39b 0.246c so.ooc 4.34 e 0.32se 60.ssd 12.3a 14.sb is.l b is.0a 17.sb 19.7c medias en cada grupo de temperatura con la misma letra, no son diferentes según la prueba de comparación de sheffe al 5% de probabilidad existen diferencias. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 el comportamiento respecto a los °brix en los frutos almacenados a 7 y a 10°c, sugiere que a estas temperaturas la acción de las enzimas pudo haber sido disminuida, siendo más drástica la disminución a 7°c como puede concluirse por los valores alcanzados durante el almacenamiento. en los frutos almacenados a 10°c, puede inferirse que durante los primeros 20 días se presentó maduración aunque muy lenta, pero a partir del día 20, el daño por el frío se hizo irreversible. los frutos almacenados a 12°c presentaron aumento continuo de °brix durante el almacenamiento; y, para el día 30 los sólidos solubles alcanzaron un valor cercano a los frutos almacenados a temperatura ambiente (tabla 3). estos resultados indican que a la temperatura de 12°c, el mango variedad van dyke madura respecto a esta variable, pero en un tiempo mayor, lo cual es beneficioso para la comercialización de la fruta. ph el ph de los frutos testigo, aumentó durante los 15 días de conservación. al final el ph presentado por estos frutos fue el mayor. los mangos almacenados a 7°c no presentaron aumento significativo en el valor del ph, durante los diferentes períodos de almacenamiento, contrario a 10esperado que ocurra durante el proceso de maduración de los frutos (lizada, 1993; medlicott, 1985; wills, 1998). los resultados obtenidos (tabla 3), sugieren que la síntesis y/o acción de las enzimas responsables de la degradación de los ácidos se vió interferida a esta temperatura. el ph de los frutos almacenados a 10°c aumentó al final de los tres tiempos de almacenamiento. sin embargo, estos aumentos fueron inferiores a los valores alcanzados por los mangos almacenados a 12°c. en los mangos almacenados a 12°c, el ph aumentó al final de los 3 tiempos de almacenamiento. sin embargo, el valor alcanzado entre el día 20 y el día 30 de almacenamiento, no presenta diferencias con el testigo (tabla 3), lo cual sugiere que esta temperatura es buena para la conservación de la variedad. acidez titulable la acidez titulable disminuyó en los mangos de todos los tratamientos ( tabla 3). el valor alcanzado por los frutos testigos en 15 días de conservación no presenta diferencias con el valor de los mangos almacenados a 12°c en el día 30. los mangos almacenados a 7°c, presentaron los valores más altos de acidez titulable al final de los 3 tiempos de almacenamiento, lo cual puede deberse a que la 2002 degradación de los ácidos se vió interferida por la temperatura, impidiendo la maduración del fruto. este comportamiento es una manifestación del daño por frío y los resultados elevados concuerdan con los reportados por medlicott (1990) y thomas (1983), para similares temperaturas en otras variedades de mango. wang (1994), afirma que en algunos frutos tropicales una de las manifestaciones del daño por el frío es la acidificación de los tejidos. los frutos almacenados a 10°c aunque presentaron valores de acidez titulable inferiores a los alcanzados por los mangos almacenados a 7°c al final de todos los tiempos de almacenamiento, su comportamiento fue similar, ya que también los valores son altos. estos valores son muy superiores a los presentados por los frutos almacenados a 12°c, presentándose diferencias en la acidez de los mangos entre las temperaturas de 10 y dei2°c. los mangos almacenados a 12°c, presentaron disminución gradual de la acidez titulable con el tiempo de almacenamiento. en el día 30 el valor alcanzado fue similar al testigo para el día 15. la pérdida de acidez en los frutos almacenados a esta temperatura, muestra que el mango puede madurar normalmente, pero en un tiempo mayor que los mangos almacenados a temperatura ambiente. relación de madurez ( r.m ) la relación de madurez es un parámetro indicativo de la maduración de los frutos, y está influenciada por el aumento de los sólidos solubles y la disminución del porcentaje de acidez. el sabor de los frutos depende en alto grado de ella. la r.m aumentó en todas las temperaturas y tiempos de almacenamiento. los frutos almacenados a 7°c presentaron los valores más bajos de r. m al final de los 3 tiempos de almacenamiento. ellos son una consecuencia del pequeño aumento en los sólidos solubles y la baja disminución del porcentaje de acidez; como resultado, los frutos presentaron sabor ácido. en los mangos almacenados a 10°c, el aumento en la r. m, aunque mayor a la presentada por los mangos almacenados a 7°c, no presenta diferencias entre las dos temperaturas. por el contrario, los valores de la r.m de los frutos almacenados a 10°c fueron muy inferiores a los alcanzados por los frutos almacenados a 12°c, presentándose diferencias entre las dos temperaturas. los frutos almacenados a 12°c presentaron los valores más altos de r. m al final de cada tiempo de almacenamiento, comparando las 3 temperaturas de refrigeración. al final del experimento, día 30, el valor de la r. m fue mayor que la r. m presentada por el testigo para el día 15. esto es consecuencia de una disminución mayor en la acidez titulable presentada por los frutos almacenados a 12°c. galviz et al. : influencia de la temperatura y el tiempo de ... azucares sacarosa la sacarosa fue el azúcar predominante en los mangos en todas las temperaturas y tiempos de almacenamiento (tabla 4). este resultado concuerda con lo reportado para otras variedades por castrillo (1992), pantástico (1984) y medlicot (1985). el porcentaje de sacarosa de los mangos almacenados a 7°c aumentó significativamente entre el día 10 y el día 20; sin embargo, entre el día 20 y el día 30 no hubo variación en el contenido de sacarosa (figura 1), lo cual pudo ser debido a que la actividad de las amilasas fue afectada por esta temperatura a partir del día 20. jagtiani (1988), afirma que el aumento en el contenido de sacarosa en frutos de mango es debido principalmente al rompimiento del almidón, encontrándose para frutos totalmente maduros ausencia total de este compuesto. la sacarosa aumentó más rápidamente en los mangos almacenados a 10°c, que en los mangos almacenados a 7°c entre los días 10 y 20 (tabla 4, figura 2). sin embargo, no hubo diferencias entre los días 20 y 30, lo cual sugiere que para este intervalo de tiempo la actividad enzimática se vió afectada por la temperatura. los mangos almacenados a 12°c alcanzaron los mayores valores de sacarosa al final de cada tiempo de almacenamiento refrigerado, presentando diferencias significativas con los valores de sacarosa de los frutos almacenados a 10 y a 7°c. tabla 4: valores promedio de azúcares (sacarosa, glucosa y fructosa) en %, del mango variedad van dyke al final del almacenamiento. trat. temp. tiempo sacarosa glucosa fructosa oc conservacion % % % (dlas) g/loo g g/loo g g/loo g 7 10 4.09 a 0.53 a 2.13 a 2 7 20 4.84 b 0.66 a 2.11 a 3 7 30 5.04 b 0.48 a 1.145 b 4 10 10 4.47 a 1.09 a 2.43 a 5 10 20 6.26 b 1.10 a 3.34 b 6 10 30 6.53 b 1.30 b 2.70 b 7 12 10 6.06 a a a 2.20 5.45 8 12 20 8.68 b 4.07 b 6.62 b 9 12 30 8.74 b 4.16 b 6.70 b b 4.26 b 7.15 btestigo 18 15 8.87 medidas en cada grupo de temperaturas con la misma letra, significa que no son diferentes, según la prueba de sheffe al 5% de probabilidad. testigo 10 días de almacenamiento fig 1: efecto del tiempo de almacenamiento sobre el contenido de azúcares de mango variedad van dyke almacenado a 7°c. sheffe (0.05) e. o. (1) 'o en. o o vo1.19· nos. 1-2agronomía colombiana el valor en el contenido de sacarosa de los mangos almacenados a 12°c en el día 30, aunque menor que el valor alcanzado por los frutos testigos, en el día 15, no presenta diferencias, lo cual indica que la temperatura de 12°c permitió la síntesis de este azúcar, aunque en un tiempo mayor que el testigo. esto es benéfico, ya que permite prolongar la vida útil del fruto. glucosa en todos los tratamientos la glucosa fue el azúcar que presentó la menor concentración (tabla 4). el empleo de este azúcar en la respiración puede explicar los bajos contenidos presentados por los frutos ( arjona et al., 1992). en los mangos almacenados a 7°c, la variación de la glucosa fue mínima (fig 1). esta presentó un pequeño aumento en su valor a los 20 días, pero para el día 30 el valor disminuyó. este comportamiento puede ser explicado por el efecto de las bajas temperaturas, las cuales disminuyeron la actividad de las ami lasas que degradan el almidón, y la enzima sacarosa invertasa que desdobla la sacarosa (yamaki, 1995). el contenido de glucosa de las frutas almacenadas a 10°c (fig 2) disminuyó durante los primeros 10 días de almacenamiento. a partir del día 10 no presentó variaciones hasta el día 30. los valores alcanzados en el contenido de glucosa por los mangos almacenados a 10°c, estuvieron por debajo de los contenidos de glucosa en frutos almacenados a temperatura de 12°c, para los 3 períodos de almacenamiento y el testigo. como en el caso de los mangos almacenados a 7°c, este comportamiento puede ser debido al efecto de la temperatura de 10°c sobre la actividad enzimática. los frutos almacenados a 12°c (fig 3) mostraron un aumento continuo en la cantidad de glucosa en los 3 tiempos de almacenamiento, 10 cual indica que hubo degradación del almidón y de la sacarosa. el mayor aumento de glucosa se observó entre el día 10 y el día 20. los mangos almacenados por 30 días mostraron el mayor contenido de glucosa entre los diferentes tratamientos de almacenamiento en refrigeración. sin embargo, el valor del contenido de glucosa para este día resultó inferior al contenido presentado por el testigo para el día 15, pero la diferencia no fue significativa. fructosa la fructosa fue el azúcar reductor predominante en los frutos de mango en todos los tratamientos (tabla 4). medlicott (1985) reportó resultados similares en cuanto al predominio de este azúcar reductor en mangos de la variedad keitt . 10 • sacarosa el glucosa itidfructosa testigo días de almacenamiento fig 2: efecto del tiempo de almacenamiento sobre el contenido de azúcares en mango variedad van dyke almacenado a [o°c. sheffe (0.05) en los mangos almacenados a 7°c, la cantidad de fructosa disminuyó durante todos los 3 tiempos de almacenamiento (tabla 4 y fig 1). este comportamiento puede ser debido a la disminución en la degradación del almidón y de la sacarosa por efecto de la temperatura y al uso de la fructosa en la respiración (salisbury, 1992; wills, 1998; mendoza, 1984; lizada, 1993). en los frutos almacenados a 10°c, la cantidad de fructosa aumentó hasta el día 20 (fig 2). pero disminuyó significativamente al final del almacenamiento, día 30. los 20 30 valores alcanzados por los frutos, aunque son mayores que los alcanzados por los mangos almacenados a 7°c, fueron muy inferiores a los valores presentados por los mangos almacenados a 12°c y el testigo. los valores bajos en el contenido de fructosa mostrados por los mangos a la temperatura de 10°c, en los diferentes períodos de almacenamiento, pueden ser atribuidos al efecto de esta temperatura sobre la actividad enzimática, aunque su efecto fue menos drástico que el producido por la temperatura de 7°c. la cantidad 2002 galviz et al. : influencia de la temperatura y el tiempo de ... de fructosa aumentó en todos los tiempos de almacenamiento en los mangos almacenados a 12°c. en el día 30 aunque la concentración es mayor que la del día 20, no existen diferencias entre los 2 valores. sin embargo, el valor alcanzado en el contenido de fructosa es menor que el presentado por el testigo para el día 15, pero no existen diferencias entre los 2 valores de fructosa. el comportamiento de los mangos almacenados a 12°c respecto de la fructosa indica que esta temperatura permitió el desarrollo de la maduración de los frutos pero en un tiempo mayor, prolongando su vida útil. cambios en!ácidos orgánicos los principales ácidos orgánicos presentes en el mango son el ácido cítrico, el ácido málico y el ácido succínico (medlicott et al., 1985; servaraj, 1989; vázquez et al., 1985). el ácido cítrico y el ácido succínico disminuyen durante la maduración, mientras que el ácido málico presenta diferentes comportamientos en diferentes variedades (medlicott et al., 1985; lizada, 1993). acido cítrico en todos los tratamientos, incluido el testigo, el ácido predominante fue el cítrico ( fig 4, 5 y 6). los mangos almacenados a temperatura ambiente por 15 días mostraron los menores contenidos de ácido cítrico. esto concuerda con 10 reportado por servaraj et al, (1989), quienes trabajaron con mangos de la variedad alphonso. y por vázquez et al. (1985), en mangos de la variedad kent. la concentración de ácido cítrico en mangos almacenados a 7°c fue alta y aunque ésta disminuyó no presentó diferencias en los 3 períodos de almacenamiento (fig 4). estos resultados pueden ser un efecto de las bajas temperaturas sobre la actividad de la citrato deshidrogenasa, la cual degrada el ácido cítrico y libera 2 hidrógenos en el ciclo de krebs (ulrich, 1970; baqui, 1974; salunkhe, 1984; lizada, 1993; dekker, 1995). la fruta durante todos los tiempos de almacenamiento a 7°c, presentó diferencias significativas en el contenido de ácido cítrico, con los mangos almacenados a 12°c y el testigo. en los mangos almacenados a 10°c, el nivel del ácido cítrico se mantuvo alto durante los primeros 10 días (fig 5); para el día 20, el nivel de ácido cítrico disminuyó de manera significativa con relación al día 10. en el tiempo transcurrido entre el día 20 y el 30, los frutos no presentaron diferencias en el contenido de ácido cítrico, lo cual sugiere que la actividad de la citrato deshidrogenasa fue afectada por acción de la temperatura. puede concluirse que almacenamientos mayores a 20 días a 10°c, afecta la maduración del mango variedad van dyke. testigo lo días de almacenamiento 20 30 • sacarosa [id glucosa el fructosa fig 3: efecto del tiempo de almacenamiento sobre el contenido de azúcares en mango variedad van dyke almacenado a ¡2°c. sheffe (0.05) lo 8 6 4 2 los mangos almacenados a 12°c presentaron disminución en los niveles de ácido cítrico desde el día 10 de almacenamiento (fig 6). hubo diferencias significativas en los tres tiempos de conservación. en el día 30, final del experimento, el ácido cítrico alcanzó un valor similar al testigo en el día 15. la tendencia a disminuir de estos resultados, concuerda con la observada por vázquez et al (1985), en mangos de la variedad kent. los resultados obtenidos permiten concluir que en la temperatura de 12°c, se presenta el normal desarrollo de la maduración en el mango variedad van dyke, permitiendo almacenar los frutos en esta temperatura hasta por 30 días. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 días de almacenamiento • ac. cítrico liiilac. málico ~ ac. succínico 2,5 cll ,.-._ 2o ro o;;¡.. 1,5:::: ;::l cllo.. '--' <l) ¿f."o 0,5 o testigo 10 20 30 fig 4: efecto del tiempo de almacenamiento sobre el contenido de ácidos en mango variedad vandyke almacenado a 7°c. sheffe (0.05) ácido málico el ácido málico presentó los niveles más bajos de todos los 3 ácidos analizados. el comportamiento del mango respecto del contenido de ácido málico es muy variado. en algunas variedades como la haden aumenta durante la maduración (dubery et al., 1984). en otras, como la variedad alphonso disminuye (parikh et al., 1990). el contenido de ácido málico no presentó diferencias en los mangos almacenados a 7°c, durante los 3 períodos de almacenamiento (fig 4), presentando los niveles más altos de las tres temperaturas. los mangos almacenados a 10°c tuvieron un nivel similar de ácido málico al presentado por los frutos colocados a temperatura de 7°c, en el día 10 de almacenamiento, pero superior al contenido de ácido málico mostrado por los frutos almacenados a 12°c y el testigo. el contenido de ácido málico en los frutos almacenados a 10°c presentó disminución en el día 20 pero no presentó diferencias con el contenido en el día 30 de almacenamiento (fig 5) los mangos almacenados a 12°c presentaron disminución permanente en el contenido de ácido málico durante todos los períodos de almacenamiento (fig 6). el valor alcanzado por los frutos al final del almacenamiento, fue similar al presentado por el testigo. la disminución en el contenido de ácido málico se debe a la actividad de la malato deshidrogenasa, la cual metaboliza este ácido en el ciclo de krebs (braverman, 1980; raven et al., 1999). • ac. cítrico iji] ac. málico testigo 10 días de almacenamiento 20 30 fig 5: efecto del tiempo de almacenamiento sobre el contenido de ácidos en mango variedad van dyke almacenado a 10°c. sheffe (0.05) 2002 e3 ac. succínico galviz et al. : influencia de la temperatura y el tiempo de ... la actividad de la malato deshidrogenasa, se aumenta durante la maduración de mangos de las variedades haden, dadomia y pairi (dubery, 1984; baqui, 1977; krishnamurthy, 1971), lo cual ocasiona que el contenido de ácido málico disminuya en los frutos. acido succínico el contenido de ácido succínico en los mangos, resultó ser menor al contenido de ácido cítrico, pero mayor al de ácido málico en todos los tratamientos. al igual que el ácido cítrico, el ácido succínico, tiende a disminuir durante la maduración (medlicott, 1985; lizada, 1993). este descenso es causado por la succinato deshidrogenasa, la cual actúa en el ciclo de krebs. ( braverman, 1980; raven et al., 1999 ). los mangos almacenados a 7 y 10°c (figuras 4 y 5), mostraron valores similares en los 3 períodos de almacenamiento, y fueron muy superiores a los niveles alcanzados por los frutos colocados a 12°c y el testigo, presentándose diferencias significativas. los niveles elevados de ácido succínico encontrados en los frutos almacenados a 7 y 10°c sugieren que la actividad de la succinato deshidrogenasa fue afectada en estas 2 temperaturas. en los frutos almacenados a 12°c, el contenido de ácido succínico no presentó diferencias entre los días 10 y 20 de almacenamiento, pero para el día 30, el contenido de ácido succínico disminuyó drásticamente mostrando un valor similar al testigo para el día 15. el comportamiento del fruto respecto al contenido de ácido succínico, sugiere que a 12°c, no se afecta la actividad de la enzima succinato deshidrogenasa, permitiendo un aumento de la vida útil del mango variedad van dyke. ácido ascórbico el mango es una fuente importante de vitamina c (cartagena et al., 1992). el ácido ascórbico tiende a oxidarse más rápidamente con el aumento de la temperatura y el tiempo de almacenamiento (barth et al., 1990). los mangos almacenados a 7°c no presentaron variación en el contenido de ácido ascórbico durante los 3 tiempos de almacenamiento (fig 7). este comportamiento pudo haber sido debido a la acción de la temperatura sobre la ascorbato deshidrogenasa, lo cual de acuerdo con el comportamiento presentado por. el fruto, afectó desde el inicio la actividad de la enzima. el contenido de ácido ascórbico disminuyó entre los días 10 y 20 en mangos almacenados a 10°c. sin embargo, entre el día 20 y el día 30 no hubo variación significativa, posiblemente por la acción de la temperatura sobre la enzima ascorbato deshidrogenasa. fig 6: efecto del tiempo de almacenamiento sobre el contenido de ácidos en mango variedad van dyke almacenado a l2°e. sheffe (0.05) 2.5 testigo ~ ac. succínico __ --, 10 20 30 días de almacenamiento los mangos almacenados a 12°c, fueron los que presentaron mayor pérdida de ácido ascórbico dentro de las temperaturas de refrigeración a lo lar~o del almacenamiento. entre el día 10 y el día 20 las perdidas fueron del 31% y entre el día 20 y 30 las pérdidas fueron del 48%. el comportamiento del fruto respecto al contenido de ácido ascórbico era de esperarse ya que la temperatura, y el tiempo de almacenamiento, afectan los niveles del ácido (lizada et al., 1993). al final del almacenamiento, día 30, el valor de ácido ascórbico presentado por los frutos, aunque fue mayor al de los mangos testigo, no presentó diferencias. agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 dias de almacenamiento • testigo fi: 10 ,:::20 30 160 a a a ,-, 140 a . t' bo eo r j.~ o 120 .-::::::: .•'o ..d o i:' ,______;.:-g ..... ...... 100 u -o -<, 80<c u eo vj e 60 e'" ___, 40 ~ 20 o 7°c 10°c temperatura a b 1; i b , l-------, el: :t~-~-~-~~~~-rlll~· _. :r::::::::____ .l___ fig 7: efecto de la temperatura y el tiempo de almacenamiento sobre el contenido de ácido ascórbico del mango variedad van dyke. sheffe (0.05). 12°c conclusiones el mango variedad van dyke es sensible al almacenamiento a temperaturas de 10 y 7°c. esta sensibilidad se caracterizó por la interrupción del proceso de maduración, manifestado por la no disminución de la firmeza tanto del fruto entero como de la pulpa; la interrupción de la síntesis de los azúcares (sacarosa, glucosa y fructosa) y la elevada concentración de los ácidos orgánicos: cítrico, málico, succínico y ascórbico. además, los cambios en el color de la corteza fueron bloqueados. la intensidad de los daños por frío presentada por los frutos fue más drástica en la temperatura de 7°c, en la cual el bloqueo a la maduración se presentó desde el día 10 de almacenamiento. en los mangos almacenados a 10°c, se presentó evolución de los cambios que caracterizan la maduración de los frutos hasta el día 20, pero entre el día 20 y el día 30 los cambios fueron interrumpidos, lo que indica que los daños por frío se hicieron irreversibles a partir del día 20 de almacenamiento. en la temperatura de 12°c, el fruto maduró hasta alcanzar el grado de madurez de consumo en un tiempo de 30 días, presentando al final del almacenamiento características fisico químicas similares a las de los mangos almacenados a 18°c, en los cuales la madurez de consumo se alcanzó en 15 días de almacenamiento. esto permite prolongar la vida útil del mango el doble de tiempo respecto al almacenamiento a ¡8°c. las pérdidas de peso del fruto se incrementaron con la temperatura y el tiempo de almacenamiento 2002 literatura citada abu-sarra a.f. & abu-gouhk, a.a. 1992. changes in pectinesterase polygalacturonase and cellulase activity during mango fruit ripening. journalof horticultural science 67: 561-568. arjona, h.; matta, f.b. & garner, r.o. jr. 1992. temperature and storage time affect quality of yellow passion fruit. hortscience 27 (7): 809-810. baqul, s.m.; mattoo, a.k. & modi, v. v. 1977. glyoxylate metabolism and fatty acid oxidation in mango fruit during development and ripening. phytochemistry 13: 2049-2055. barth, m. m.; kerbel, e. l.; perry, a. k. & schmidt, s. j. 1993. modified atmosphere packaging affects ascorbic acid, enzyme activity and market quality of broccoli. journal food science 58: 140 143. braverman, j. b. s. 1980. introducción a la bioquímica de los alimentos. editorial el manual moderno s.a. méxico. p. 292-314 cartagena, j. r. & vega b., d. 1992. fruticultura colombiana: el mango. manual de asistencia técnica no. 53. editorial produmedios. castrillo, m.; kruger, nj. & whatley, f. r. 1992. sucrose metabolism in mango fruit during ripening. plant science 84: 45-51. chaplin, g. r. 1987. the use of low temperature for the manipulation of ripening in mango fruit. in: prisley, r. and g. tucker. mangoes a review. cornmonwealtth science council u.k. galviz et al. : influencia de la temperatura y el tiempo de ... cohem, e.; shapiro, b.; shalon, y. & kelin, j. d. 1994. water loss: a nondestructive indicator of enhanced cell membrane permeability of chilling injured estrucs fruit. joumal of the american society for horticultural science, 119 (5): 983 986. dekker, m., 1995. handbook offruit science and technology "production, composition, storage and processing ". central institute of horticulture for northem plains, rehmankhera, lucknow uttar, pradesh india. d.k. salunkhe, and s.s. kadem (eds.). u.s.a. dubery, 1.a.; van rensburg, t.v & schabart, 1. c. 1984. malic enzyme activity and related biochemical aspects during ripening of irradiated mango fruit. phytochemistry 23: 1383-1386. farooqui, w. a.; daud, k.; hussaim, m. & sattar, a. 1985. studies on the postharvest chilling sensitivity of mango fruit (mangifera indica l.).proceedings ofthe florida state horticultural society 98: 220-221. jagtiani, 1. ch. & sakai, w. 1988. mango in tropical fruit processing academic press harcourt, brau jovanovich (ed.). usa. p. 45-104. knee, m. & bartley, i.m. 1981. composition and metabolism of cell wall polysaccharides in ripening fruits. in : recent advances in biochemistry of fruits and vegetables. academic press, newyork. p. 133-148. krishnamusthy, s.; patwardhan, m. v. & subramanyam, h. 1971. biochemical changes during ripening of the mango fruit. phytochemistry 10: 2577-2581. lizada, c. c. 1993. mango. in; biochemistry of fruit ripening. seymour, g. b., 1. taylor and g.a. tucker chapman and hall. london u.k. p. 255-266. matta, 1. & mosquera, r. 1995. cosecha y postcosecha de! mango. en: la producción del mango en méxico. editorial noriega. p. 135-147. medlicott, a. p.; sigrist, 1.m. & sy, o. 1990. ripening of mangos following low temperature storage. journal of the american society of agricultura! engineers 88: 8-15 medlicott,a. p. & thompson,a.k. 1985. analysis of sugars and organic acids in ripening mango fruits (mangifera indica l.) c.v. keitt by high performance liquid chromatography. joumal of the science of food and agriculture, 36: 561-566. mendoza, d.b. 1984. mango fruit development, postharvest physiology and marketing in asea. d. b. mendoza jr. and r.b.h. wills. (eds.). p. 43-49. mitcham, ej. & macdonald, r.e. 1992. cell wall modification during ripening of keitt and tommy atkins mango fruit. joumal oh the american society for horticultural science 117: 1919-1924. pantástico, e. b. 1984. postharverst physiology, handling and utilization of tropical and subtropical fruits and vegetables. compañia editorial continental, s.a. méxico. p. 131-156. parikh, h. r.; nair, g. m. &. madi, v. v. 1990. sorne structural changes during ripening of mangoes (mangifera indica l. ) c.v. alphonso by abscisic acid trcatment. annals of botany 65: 121-127. paull, r. 1991. chilling injury of crops of tropical and subtropical origin in: chilling injury of horticultural crops. crs press. miami e.u.a. raven, p. h.; rey, f. e. & eichhorn, s. e. 1999. respiration in biology of plants. w. h. freeman and company worth publishers. sixth edition. p. 109-124. salisbury, f. b. & ceón, w. r. 1992. fisiología vegetal. grupo editorial ibero americana, méxico d.f. p. 293-313. salunkhe, d. k. & desai, b. b. 1984. postharvest biotechmology of fruits.volume i.crc press (eds.). inc. boca ratón, florida usa. p.77-94. senessi, e., a. galvis and fumagalli, g. 1999. quality indexes and interna! atmosphere of packaged fresh cut pears (abato, fetel and kaiser varieties. ltalian joumal food science 2: 111-120 servaraj, y.; kumar, r. & pal, d.k. 1989. changes in sugar, organic acids, amino acids, lipid constituents and aroma characteristics of ripening mango (mangifera indica l.) fruit. journal of food science and technology 26: 309-313. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 steel, r.g d. & torrie, j.h. 1998. principals and procedures of statistics. a biometrical approach. 2nd ed. mcgrau-hill book company, inc new york. thomas, p. & oke, m. 1983. improvent in quality and storage of mangoes by cold adaptation sciencia horticulturae 19: 257-262. ulrich, r. 1970. organic acids. in the biochemistry of fruits and their products. a. hulme (ed.). vol. 1, academic press. p. 89-118. vázquez, c. & lakshminarayana, s. 1985. compositional changes in mango fruit during ripening at different storage temperatures. journal offood science 50: 1646-1648. 2002 wang, c. y. 1994. chilling injury of tropical horticultural commodities. horticultural science 29: 986 996. wang, c. y. 1982. physiological and biochemical responses of plant to chilling stress. joumal hortscience 17: 173-186. wills r. b.; lee, t.h. & graham, d. 1998. fisiología y manipulación de frutas y hortalizas. editorial acribia s.a. zaragoza, españa. p.18-41. yamaki, s. 1995. physiology and metabolism of fruit development. acta horticulturae 398: 109 120. galviz et al. : influencia de la temperatura y el tiempo de ... agronomía colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 194-203 caracterizacion ecologica de lombrices nativas (pheretima sp., eudovoscolex sp. y periscolex sp.) bajo diferentes usos del suelo (guaviare, colombia)* ecological characterization of nature earthworm (pheretima sp., eudovoscolex sp. y periscolex sp.) under different soil uses (guaviare, colombia) anamaría fuentes baca 1 clara chamorro bej/o2 tomás león sicard 3 resumen se caracterizaron las poblaciones de lombrices de tierr.a de las especies pheretimasp., eudovoscolexsp. y periscolex sp., presentes en un typic dystropept del municipio el retorno (guaviare, colombia), bajo ocho tipos de usos (pradera sin pastoreo, pradera con semipastoreo, arreglo silvopastoril, cultivos de chontaduro y cacao socolado, rastrojo de cinco años, rastrojo de segundo crecimiento y bosque), utilizando 10 unidades de muestreo por cobertura y evaluando parámetros de abundancia, densidad y biomasa en relación con algunas características físico-químicas del suelo. los resultados mostraron diferencias significativas entre las cantidades totales de huevos y adultos en el sistema silvopastoril vs. las praderas y en la pradera con semipastoreo vs. pradera sin pastoreo y de adultos en la cobertura chontaduro (bactrys gasipaes) kudzu vs. cacao (theobroma cacao). en • recibido septiembre de 1998 ingeniera agrónoma, facultad de agronomía universidad nacional de colombia, santa fé de bogotá, d.c. 2 bióloga m.sc. profesora asociada. facultad de ciencias, departamento de biología universidad nacional de colombia. santa fé de bogotá, d.c. 3 agrólogo m.sc. instituto de estudios ambientales idea-un. centro de inv.estigaciones científicas universidad jorge tadeo lozano. santa fé de bogotá, d.c. varios casos, las respuestas de biomasa y densidad no fueron coincidentes. mientras que en bosque natural las especies se distribuyen por igual, en las demás coberturas se presentan diferentes patrones de distribución. se encontraron correlaciones entre biomasa, densidad y abundancia de lombrices con los contenidos de fósforo y magnesio y con la densidad aparente del suelo, palabras claves: lombrices de tierra, taxonomía, biología del suelo, usos del suelo, amazonía summarv earthworm populations of pheretima sp., eudovoscolex sp. and periscolex sp found in typic dystropepts from el retorno (guaviare, colombia) were evaluated for eight different soil uses. ten experimental units were used to evaluate abundance, density and biomass, as related to soil physico-chemical characteristics. results showed significant differences between total amount of eggs and adults under torest pasture combinet use vs grazing, and, grazing plus partially grazing vs non-pasture grazing, and, adults in chontaduro (bactrys gasipaes) kudzu vs cacao (theobroma cacao) covering. biomass and densities answers did not show similar results while in undisturbed forest the species have the same pattern distribution; the remaining ones showed different pattern distribution. identical correlations between biomass, 194 density and earthworms abundance with soil phosphorus and magnesium contents as well as with soil bulk density were found. key words: earthworm, taxonomy, soil biology, soil uses, amazonian. introduccion las lombrices contribuyen eficazmente a mejorar las características químicas y físicas del suelo, incrementando la materia orqaruca, transformando elementos aprovechables por las plantas y mejorando la distribución de la humedad, del aire y de la temperatura en el perfil. no obstante, el manejo de estos macroorganismos requiere del conocimiento de su comportamiento en diversas condiciones ecológicas. en colornbía se han realizado estudios específicos de caracterización de lombrices de tierra en diferentes suelos ( chamorro y garcía, 1992; chamorro y zuluaga, 1994; domínguez y oviedo, 1990 y feijoo, (1993), al igual que estudios de interrelación entre poblaciones de lombrices y características físico-químicas del medio edáfico (chamorro, 1981 y munévar 1994) e investigaciones sobre uso y manejo de lombrices en diferentes condiciones agroecológicas del país (romero, 1986, 1990; alviar y fiorello, 1988; barbosa y posada, 1994; gutiérrez y suarez 1990; rodríguez y velázquez, 1992 y romero y chamorro, 1992). sin embargo, para las zonas de colonización del departamento del guaviare, no se ha realizado ningún tipo de estudio de los mencionados, vacío que, por lo menos parcialmente, se propuso llenar este trabajo. su objetivo principal fue el de caracterizar ecológicamente las poblaciones de lombrices bajo diferentes usos del suelo como base para posteriores estudios sobre su capacidad transformadora de residuos biodegradables. materiales y metodos el presente estudio se realizó en la granja experimental "el trueno", propiedad del instituto sinchi, ubicada en la vereda san antonio (guaviare, colombia), en una zona de transicion sabana-selva del bosque húmedo tropical, con precipitación anual de 3000 m.m., 26° c de temperatura, humedad relativa del 85%, 1650 horas/año de brillo solar y coordenadas 2° 24' latitud norte y 72° 43' longitud oeste. se seleccionó un suelo typic dystropept, ubicado en una superficie de denudación, en pendientes de 1 a 3%, caracterizado por presentar una secuencia de horizontes a, bw, bs, bsc1 y bsc2. en las áreas bajo cobertura forestal (bosque natural, rastrojos y cacao socolado), se encuentra, además, un horizonte orgánico o en diversos estados de transformación. en general, el horizonte a presenta de 10 a 25 cm de espesor, color pardo oscuro (10 yr 3/3), estructura en bloques subangulares medios y textura franco arenosa. en los horizontes subsuperficiales el grosor varía entre 20 30 cm (bw), 20 30 cm (bs) y 30 a 50 cm (bsc1 y bsc2), los colores van desde pardo rojizo oscuro (10 yr 3/6) a rojo amarillento (5 yr 5/6) y la textura fluctúa entre franco-arcillosa y franco arcillo-arenosa. posee bajos contenidos de materia orgánica, es ácido, desaturado, con niveles medios de cationes y bajo en fósforo. se identificaron ocho tipos diferentes de uso del suelo en la granja (pradera sin pastoreo, pradera con semipastoreo, arreglo silvopastoril, cultivos de chontaduro y cacao socolado, rastrojo de cinco años, rastrojo de segundo crecimiento y bosque), los cuales se describen en el cuadro 1. el muestreo de caracterización de las lombrices se realizó en cada unidad de uso de la tierra durante los meses de abril y mayo de 1994, tomando 10 sitios de muestreo distribuidos en forma de z. en cada sitio, se colectó un volumen de suelo de 30cm x 40cm x la profundidad del primer horizonte, del cual se separaron manualmente las lombrices. estas se contaron y pesaron individualmente para obtener parámetros de abundancia, densidad y biomasa. la clasificación taxonómica se realizó según las claves de edwards and lofty (1972), righi (1971) y ziczi (1981; 1988). para el análisis de los datos, se utilizó la prueba no paramétrica de kruskall-wallis para k muestras. las corn195 cuadro 1. características de los ocho tipos de uso del suelo en el muestreo en la granja experimental el trueno (el retomo, guaviare). cobertura descricpcion pradera sin pastoreo brachiaria decumbens de 15 años sin pastoreo en los últimos 5 años pradera con semipastores brachiaria decumbens de 20 años con pastoreo esporádico y quemas anuales. banco de germoplasma de chontaduro (bactris gasipaes) de 1984 con kudzú sembrado en 1987. chontaduro con kudzú rastrojo rastrojo bajo de 5 años con surrumba (trema micranta, gua ba (phytolea sp), platanillo (heliconia sp), cordoncillo (piper sp) y chaparro (hueronyma laxiflora) rastrojo de segundo crecimiento rastrojo alto con asociaciones casi puras de guarumo (cecropia sp) y de balso (ochroma lagopus) y asociaciones de draguito (croton matourensis), pavito (jaca randa copais), tortolito (dydimopanax sp) y algunas melastomatáceas arreglo silvopastoril brachiaria decumbens sembrado en 1983 en asocio con car bonero (albizia falcataria), guamo (inga sp.), granadillo (terminalia amazonica), acacia (acacia auriculiformis) cañafístula (cassia grandis) y tachuelo (zantoxilum tachuela) cacao socolado siete híbridos de theobroma cacao sembrados en 1983 bosque bosque con dosel superior de achapo (cecrelinga catenaeformis), algarrobo (hymeneaceae schomburgu/), caimo (pouteria sp), cañangucha (mauritia flexuosa) y dosel inferior de botaga (pseudolmedia laeviata), carano ( apeiba tiborbou), virola (virola peruviana) y platanote (hymalanthus articulata) entre otros. paraciones entre coberturas se hicieron megenero: eudovoscolex (zicsi) diante el uso de contrastes ortogonales. de las lombrices capturadas, se identificaron los especie: eudovoscolex sp. taxa que a continuación se relacionan: genero: periscolex (cognetti) phvlum: annellda especie: periscolex sp. clase: ollgochaeta familia: megascolecidae orden: opistophora genero: pheretima (kinberg) familia: glossoscolecidae especie: pheretima sp. 196 resultados y discusion caracteristicas ecologicas de las poblaciones de lombrices de tierra. abundancia, densidad y biomasa. en las áreas seleccionadas, se recolectaron 1535 lombrices en estado juvenil y adulto y 520 huevos (cuadro 2). llama la atención el elevado porcentaje, número/m3 y peso de lombrices capturadas en la unidad silvopastoril, datos que contrastan con los niveles relativamente bajos de abundancia, densidad y biomasa encontrados en las praderas con semipastoreo y sin pastoreo. la comparación ortogonal reportó diferencias significativas (al 5%) entre las cantidades de adultos totales de las praderas y el arreglo silvopastoril. esta situación podría deberse al efecto sinérgico del pasto y de la cobertura forestal que, en el arreglo silvopastoril, regulan de manera más eficiente las condiciones de luminosidad y humedad en el medio edáfico, favoreciendo un mayor ciclaje de nutrientes y probablemente mejorando algunas propiedades físicas del suelo, entre ellas la agregación de partículas y la densidad aparente, atenuando la compactación del suelo por el pisoteo del ganado y, en consecuencia, brindando un mejor hábitat para el desarrollo de las lombrices. resulta difícil explicar la mayor abundancia de lombrices bajo la cobertura de pradera con semi pastoreo en relación con aquella sin pastoreo, dado que, por lo general, en la zona la ganadería se asocia con fenómenos rápidos de compactación de suelos, situación que afectaría de alguna manera la posibilidad de supervivencia de las lombrices en los pastizales con carga animal. no obstante, ordoñez et al (1992) afirman que, en condiciones de semi pastoreo, tales fenómenos de degradación se atenúan e, incluso, es posible observar procesos benéficos sobre el medio edáfico a través de la acumulación de heces y orina aportados por el ganado, lo cual podría explicar la situación descrita. por otro lado, es posible observar que los pastizales permanentes albergan un mayor número de lombrices en relación con las coberturas de rastrojo (cuadro 2). igualmente, existen diferencias significativas al 1% de probabilidad entre el número de adultos y huevos de lombrices, siempre, a favor de las praderas. tales diferencias, también, pueden trasladarse al comparar bosque vs cuadro 2. abundancia, densidad y biomasa de lombrices de tierra encontradas en el primer horizonte de untypic dystropept bajo diferentescoberturas vegetales (guaviare,colombia).promediode 10muestreos. coberturas abundancia densidad biomasa adultos totales huevos totales lomb/m3 glm3 canto % cant. % pradera sin pastoreo 13,7 80,8 10,7 20,5 113,3 10,1 pradera con semipastoreo 38,5 25,1 24,2 46,5 320,8 60,1 chontaduro con kudzú 7,9 4,3 1,2 2,3 55,7 14,3 rastrojo de cinco años 4,2 2,7 0,9 1,7 34,9 6,0 rastrojo de segundo 1,5 0,9 0,5 0,9 12,4 2,7 crecimiento arreglo silvopastoril 85,5 55,9 13,6 26,1 712,4 111,0 cacao socolado 1,7 1,1 0,4 0,7 14,1 8,4 bosque 1,5 0,8 0,5 0,9 10,6 3,9 total 153,5 52,0 197 praderas, dado que el análisis estadístico no mostró ninguna diferencia entre los rastrojos y las coberturas arbóreas. este incremento podría explicarse por la simplificación del hábitat, representado en un mayor número de competidores y enemigos naturales y, por lo tanto, en la presencia de un mayor número de nichos libres y mayor cantidad de alimento disponible en lbs pastizales que en los rastrojos y en el bosque. otra diferencia interesante para el desarrollo de lombrices ocurre entre frutales. el cacao presentó menor cantidad de lombrices adultas que el chontaduro-kudzú, aunque el número de huevos no difirió significativamente entre los dos cultivos. esto podría deberse a que, bajo condiciones semejantes de suelo, las lombrices manifiestan preferencias en alimentación. además, las hojas de cacao son coriáceas, más duras y de lenta transformación, en comparación con los residuos combinados de chontaduro-kudzú, lo cual hace más difícil . su ingestión por las lombrices, efecto que influye, por igual, en la menor densidad y biornasa de lombrices bajo cacao. los mayores valores de biomasa de 111,07 g/m3 se registraron en el suelo bajo la cobertura del sistema silvopastoril para la densidad de población de 712 ind/m3. le siguen, en su orden, los suelos que soportan la pradera con semipastoreo, el chontaduro-kudzú y la pradera sin pastoreo con una biomasa de 60,17 g/m3, 14,36 g/m3 y 10,14 g/m3 para densidades de 320,8 indl m3, 55,78 ind/m3 y 113,3 ind/m3 respectivamente. los menores valores de biomasa se obtuvieron en suelos bajo cacao, rastrojo de cinco años, bosque y rastrojo de segundo crecimiento, con valores de 8,49 g/m3, 3,96 g/m3 y 2,7 g/m3 respectivamente, para densidades de 14,14 ind/m3, 34,9 ind/m3, 10,67 ind/m3 y 12,49 ind/m3 (cuadro 2). como se observa, la densidad y la biomasa de las lombrices muestreadas sigue las mismas tendencias registradas para los indicadores de abundancia, es decir, con los mayores niveles de estos dos parámetros en la cobertura con el arreglo silvopastoril, seguida por los pastizales, el chontaduro, los rastrojos, el cacao y el bosque. el análisis estadístico reporta una tendencia similar para la biomasa y la densidad de lombrices en relación con la abundancia en las comparaciones entre rastrojos, rastrojos vs bosque y praderas vs rastrojos y bosque, confirmándose la discusión realizada, es decir, que las praderas expresan definitivamente su efecto favorable, tanto sobre la abundancia, como sobre la densidad y la biomasa, en relación con los rastrojos y los bosques. mientras que la densidad de lombrices es estadísticamente igual para las praderas tradicionales consideradas (113 loml m3 en el pastizal sin pastoreo y 320 lom/m3 en la pradera con semipastoreo), la comparación ortogonal reporta diferencias estadísticas al 1% de confiabilidad en las densidades encontradas para las mismas coberturas (10 g/m3 en la pradera sin pastoreo y 60 g/m3 en la pradera con semipastoreo). este hecho podría explicarse de manera preliminar aceptando que existe una influencia directa del estiércol y de la orina del ganado localizado en la pradera con semipastoreo sobre la biomasa de las lombricesallí presentes, en tanto que la densidad no se afectaría por el usqde los pastizales y dependería más de las característicasgenerales del hábitat. cuando se comparan las praderas vs el arreglo silvopastoril se presentan diferencias significativas al 1% en la densidad de lombrices reportadas a favor del arreglo silvopastoril (712 lom/m3), en relación con las praderas (11310m/m3 y 320 lom/m3), pero igualdad estadística en la comparación de sus respectivas biomasas. • la mayor densidad bajo el arreglo silvopastoril está de acuerdo con los datos ya señalados de abundancia explicados, tanto en función del mencionado aspecto sinérgico pasto más cobertura arbórea, como en relación con las características químicas y físicas del suelo, discutidas más adelante. la supuesta igualdad en biomasa, reportada en el análisis, se relaciona con la pradera semipastoreada (60 g/m3 pradera con semipastoreo vs 111 g/m3 con arreglo silvopastoril), explicable, también en ambos casos, por los aportes diferenciales de ma198 teria orgánica via hojarasca en el arreglo silvopastoril y via heces en pradera con semipastoreo. además, se presentaron diferencias significativas entre los frutales y las demás coberturas vegetales; así, el tamaño promedio de las especies que se establecen en los frutales es mayor que el promedio de una población del bosque natural, pero menor que en las praderas. los agroecosistemas, incluyendo las praderas, son el resultado directo de la acción del hombre sobre los ecosistemas terrestres, traducida en la interrupción de las sucesiones. un ecosistema cultivado, se compone de menor número de especies y menor tipo de formas biológicas. con la intervención de los suelos, la estructura del sistema se simplifica y la densidad y la biomasa de las poblaciones aumenta; si la pradera se detiene, la sucesión comienza a reconstruir sistemas clímax. distribución la distribución general de los taxa de lombrices en la zona de estudio se puede apreciar en el cuadro 3. de acuerdo con los datos presentados, el hecho más importante es la ausencia de periscolex sp. en el suelo con las coberturas de praderas, el arreglo silvopastoril y cacao, lo que sugiere su relativa sensibilidad a los cambios de hábitat, debido, posiblemente, a que esta especie depende más del tipo y la calidad de las fuentes nutritivas ofrecidas por los rastrojos y el bosque. los datos anteriores se confirman cuando se observa que, en el suelo con las coberturas rastrojos y chontaduro-kudzú, periscolex sp. ocupa, consistentemente, el último lugar, tanto en abundancia, como en densidad. sin embargo, la excepción se presenta en el suelo con la cobertura boscosa, en donde la abundancia y la densidad de las tres especies estudiadas, son iguales (33 % cada una), lo cual se relaciona con la mayor disponibilidad de fuentes alimenticias anteriores. en relación con eudovoscolex sp. y pheretima sp., los datos consignados en el cuadro 3 indican que ellas son comunes en el suelo estudiado, pero se distribuyen de manera desigual en las coberturas vegetales. la capacidad de adaptación de estas dos especies de lombrices a las condiciones ambientales de cada cobertura vegetal muestreada se puede relacionar con su gran potencial reproductivo, representado en el cuadro 3. abundancia y densidad de lombrices de pheretima sp., eudovoscolex sp y periscolex sp. encontradas en un typic dystropept bajo ocho coberturas vegetales (guaviare, colombia). coberturas no. no. total no no total no no. total ph. phjm3 % eu eu/m3 % pe pejm3 % pradera sin pastoreo 119 99.1 86.9 18 14.9 13.2 o 0.0 0.0 pra. consemipastoreo 267 222.4 69.3 118 98.3 30.2 o 0.0 0.0 chontaduro kudzú 8 6.0 10.7 48 39.9 71.6 13 10.0 17.9 rastrojo de cinco años 15 12.4 35.7 19 15.8 45.3 8 6.6 18.9 rtr. segundo crecimiento. 3 2.4 20.0 7 5.8 46.5 5 4.15 33.2 arreglo silvopastoril 428 356.6 50.0 427 355.7 49.9 o 0.0 0.0 cacao 7 5.8 41.2 10 8.3 58.7 o 0.0 0.0 bosque 5 4.1 33.3 5 4.1 33.3 5 4.1 33.3 ph.= pheretima sp eu.= eudovoscolex sp pe= periscolex sp. el no. de lombrices de cada género/m3 esta calculado por la profundidad del primer horizonte del suelo bajo cada cobertura vegetal: 199 tamaño de sus poblaciones, pues produce varias generaciones en un período de tiempo relativamente corto. pheretima sp. domina en las praderas con 87% y en las praderas sin pastoreo y con semipastoreo (69%) en relación con eudovoscolex sp. lo anterior sugiere que pheretima sp. podría tener una mayor capacidad para colonizar nichos libres, específicamente bajo este tipo de coberturas. a su vez eudovoscolex sp., es dominante en los rastrojos y en los frutales, pero, en todos los casos, con un número relativamente bajo de individuos. confirmando la discusión presentada sobre abundancia, densidad y biomasa, los datos reportados para la distribución de pheretima sp. y eudovoscolex sp. en el arreglo silvopastoril muestra los mayores niveles de individuos totales para las dos especies (356 y 356 ind/m3), lo cual refleja las mejores condiciones ecológicas que ofrece este tipo de utilización, en relación con las necesidades de éstas lombrices para su desarrollo. la mayor diversidad podría interpretarse en relación con la hipótesis de "diversificación del nicho", según la cual la diversidad es una función de la variedad de los hábitats y del grado de especialización de las especies. existen mejores condiciones para la comunidad biótica en suelos no intervenidos, puesto que, cuanto más favorables son las condiciones del ecosistema, tanto más diversa, equilibrada y estable es la comunidad. relaciones entre las propiedades quimicas y fisicas del suelo y las poblaciones de lombrices. las variaciones en la población de lombrices de tierra se correlacionaron con algunas propiedades físicas y químicas de los suelos (cuadro 4). se destacan las correlaciones significativas que se establecen entre los contenidos de magnesio y fósforo con la biomasa, densidad y abundancia de lombrices bajo las diferentes coberturas. los datos muestran que los mayores niveles de fósforo (19 ppm) registrados en el arreglo silvopastoril correlacionan con las mayores cantidades de lombrices reportadas anteriormente en esta cobertura, al igual que la carencia absoluta de este elemento, tanto en rastrojo, como en bosque, podría ser parte de la explicación de las menores cantidades de anélidos encontrados en estos sistemas. es necesario recalcar que los niveles de fósforo reportados en el arreglo silvopastoril representan contenidos medios, valoración que no siempre se registra para las condiciones de los suelos ácidos del bosque húmedo tropical, en donde, con excepción de las posiciones fisiográficas aluviales, las cantidades del elemento son muy bajas, debido a las condiciones de acidez y a los mecanismos de fijación de fósforo inherentes a las especies mineralógicas presentes en el medio edáfico (arcillas tipo caolinita). de la información consignada en el cuadro 7, se puede colegir que la mayor correlación entre fósforo y la población de lombrices se presenta con eudovoscolex sp., tanto en huevos, como en adultos, lo cual implica que los contenidos de este elemento pueden influir diferencialmente en las lombrices, tal como fue reportado por reddy y pasha (1993), quienes señalan que la cantidad de fósforo en un suelo bajo pastos tuvo influencia en diferentes grupos de edades de las poblaciones de octochaetona philloti y barongaster annandalei. en relación con el magnesio, los datos encontrados revelan ausencia del elemento en el suelo bajo bosque, rastrojo de segundo crecimiento y los frutales, lo cual puede convertirse, igualmente, en un factor explicativo de los menores niveles de abundancia, densidad y biomasa de las lombrices, discutidos previamente para estas coberturas. cabe anotar que los contenidos de 3,0 meq/100g de magnesio encontrados en el suelo bajo la pradera con semipastoreo y el arreglo silvopastoril pueden ser considerados entre medios y altos, teniendo en cuenta la pobreza generalizada de este elemento en el medio amazónico. 200 cuadro 4. correlaciones entre el análisis fisico-químico de un typic dystropept bajo diferentes coberturas vegetales y las poblaciones de tres especies de lombrices en dos estados de desarrollo, presentes en dicho suelo (guaviare, colombia). especie pherelima especie eudovosco/ex especie perisco/ex análisis adultos huevos adultos huevos adultos huevos análisis físicos estructura (diam) 0.68 0.48 0.63 0.59 0.05 0.15 densidad real 0.77* 0.33 0.79* 0.76* -0.09 0.08 densidad aparente -0.78* -0.45 -0.78 -0.71* 0.05 -0.05 complejo de cambio c.i.c. 0.28 -0.11 -0.34 -0.23 0.24 0.25 bases ca -0.36 -0.36 -0.21 -0.26 0.17 0.31 mg 0.89** 0.65 0.79* 0.73* -0.41 -0.34 k -0_23 -0_30 -0.11 -0.20 0.06 -0.09 na 0.01 0.37 -0.11 -0.17 0.29 0.20 materia orgánica c -0.70* -0.65 -0.49 -0.56 0.32 0.17 n -0.60 -0.33 -0.51 -0.60 0.20 0.07 c/n -0.46 -0.93** -0.13 -0.12 0.25 0.18 m.o. -0.60 0.32 -0.52 -0.61 0.22 0.09 aluminio -0.07 -0.13 -0.04 -0.02 -0.13 -0.23 fósforo 0.79* 0.00 0.94** 0.94** -0.38 -0.26 ph 0.05 0.25 -0.01 -0.04 0.31 0.44 micronutrientes cu 0.48 -0.16 0.61 0.67 -0.13 -0.14 mn -0.42 -0.51 -0.27 -0.29 -0.11 -0.23 fe -0.01 0.07 -0.08 -0.01 -0.17 -0.21 zn -0.30 -0.34 -0.22 -0.22 0.05 -0.17 " ", efectos significativos (p< = 0,05 y 0,01, respectivamente), según la prueba f del análisis de varianza. wallwork (1976) establece que, genevidad microbiana, la cual, a su vez, mejora la ralmente, la máxima densidad de población mineralización de la materia orgánica y la de lombrices ocurre, en suelos de pradera calidad del humus formado. ricos en contenido de bases. en pasto braquiaria (braquiaria decumbens), correa las correlaciones entre los contenidos (1994) encontró un alto contenido de calcio de bases del suelo bajo las diferentes coy magnesio, característica que influye, posiberturas vegetales y la población de las tres tivamente, en la descomposición de los resiespecies de lombrices allí encontradas en duos orgánicos, puesto que favorece la actidos estados de desarrollo (cuadro 7), indi201 '-..._-_-can una relación entre la abundancia de lombrices adultas de pheretima sp. y de adultos y huevos de eudovoscolex sp. con mayores contenidos de magnesio, reafirmando 'la sensibilidad de estas especies en relación con el status de nutrientes del suelo, tal como ha sido encontrado por chamarra (1981), quien afirma que las bases totales de la capa arable son las características químicas del suelo que, generalmente, se asocian con la mayor población de lombrices. los mayores niveles de bases intercambiables encontrados en suelo con el arreglo silvopastoril y la pradera con semipastoreo se asociaron con mayores cantidades de adultos y huevos de estos anélidos. por otra parte, la ausencia de correlación estadística entre las poblaciones de lombrices y algunas características químicas del suelo, entre ellas, los contenidos de materia orgánica, ph, micronutrientes y cic, sugiere que las especies de lombrices se han adaptado de manera uniforme a las características del suelo. esto, a pesar de que los análisis químicos muestran diferencias numéricas amplias (por ejemplo entre la cic en el suelo que sustenta el cultivo de chontadurokudzú y el bosque (24,8 y 23 meq/100g respectivamente) en relación con la pradera sin pastoreo (6,8 meq/100g), entre el ph en el suelo con chontaduro-kudzú (5,3) vs el rastrojo de segundo crecimiento (3,7) y entre las bases totales en el suelo bajo cacao (13,62 meq/100g) vs el suelo con bosque (1,32 meq/100g). sin embargo, la presencia y actividad de las lombrices en los suelos amazónicos, tal como lo propone torquemada (1985), no sólo depende de las características químicas del medio edáfico y de la disponibilidad de alimento, sino también, de las características físicas, climáticas, microclimáticas y del tipo de cobertura vegetal que soportan dichos suelos. en cuanto a las características físicas que inciden en la actividad biológica de la lombriz de tierra se encontró correlación entre los adultos y su peso con las densidades del suelo, de tal manera, que entre mayor es la densidad real y menor la densidad aparente, mayor es el número de adultos por metro cúbico y biomasa. los mayores valores de densidad real . y los menores de densidad aparente se encuentran en el suelo con el arreglo silvopastoril (2,62) y en el suelo con la pradera semipastoreada (2,34), hecho que ratifica las mejores condiciones del hábitat generados bajo estas coberturas, ya que los menores niveles de densidad aparente implican mejores condiciones para,la dinámica de intercambio de líquidos y gases. en este sentido, poier y richter (1992) encontraron una correlación negativa entre la densidad aparente del suelo y la población de las especies allolobophora caliginosa y allolobophora rosea. así mismo,chamorro (1981)concluye que, cuando la densidad aparente es baja (1,o g/cc), aumenta la población de lombrices. bibllografia alviar, l. f. y c. fiorello. curso sobre producción y agróindustrialización de la lombriz de tierra. instituto nacional de difusión y capacitación sa (indicap). bogotá. 1988. 85 p. 1989. barbosa, c. y l. posada. comparación cualitativa y cuantitativa entre el compost y lumbricompuesto de pasto (pennisetum clandestinum) y clavel (dianthus cariophyllus). tesis de la facultad de agronomía. bogotá. 197 p. 1994. buckerfield, j. earthworm populations in dryland cropping soils under conservation-tillage in south australia. soil. biol-biochem. exeter: pergamon press. v.24 (12) p. 1667-1672. 1992. chamorro, b.c. correlaciones entre la población de lombrices de tierra y las características fisicoquímicas de tres suelos seleccionados de la sabana de bogotá. tesis m. sc. universidad nacional de colombia. bogotá. 183p. 1981. chamorro, c. y m. garcia. cambios en la fauna edáfica en pastizales, bosques y cultivos de coca y caucho en el pie de monte caqueteño. proyecto impa 1. igac. 1992. 202 chamorro, c y d. zuluaga. las comunidades meso y macro edafofaunísticas. proyecto investigaciones para la amazonia, inpa 2, segundo informe de avance, igac., santafé de bogotá. p. 136152. 1994. dominguez, c., a. oviedo y c. sandoval. estudios de las poblaciones de lombrices de tierra del piso térmico cálido en el departamento del tolima. tesis de postgrado docencia en biología, ibagué, universidad del tolima. 198p. 1990. edwards, c. y j. lofty. biology of earthworms. chapman and hall ltd. london. 283 p. 1972. feijoo, m. a. inventario de las lombrices de tierra (annelida, oligochaeta) de una región del departamento del valle, colombia. tesis zootecnia universidad nacional de colombia, palmira. 1993. gutierrez, s. m. y v.c. suarez. contribución al conocimiento de los métodos de cría de eisenia fétida (savingny, 1826). tesis de grado. licenciatura biología. opto. de biología. universidad distrital «francisco josé de caldas ». bogotá. 147p. 1990. munevar, j. efecto sobre la lombriz de tierra diplocardia singularis sobre algunas propiedades físico-químicas de un suelo. tesis. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. 189 p. 1994. poier, k y j. richter. spatial distribution earthworms and soil properties in an arable loess soil. soil biology biochemistry. exeter: pergamon press. dec. 1992. v. 24 (12) p. 1601-1608. 1992. reddy, m y m. pasha. influence of rainfall, temperature and somes oil physicochemical variables on seasonal population structure and vertical distribution of earthworms in two semi-arid tropical grassland soils. int. journal biometeorol. berlin, w. ger: springer international. v. 37 (1) p. 19-26.1993. righi, g. sobre a familia glossoscolecidae (oligochaeta) no brasil. arq. zool. s. paulo. vol. 20. no. 1. p. 1-96. 1971. rodriguez, f. y g. velasouez. aplicación biotecnológica de la lombriz de tierra en la zona cafetera de albán, cundinamarca. colombia. tesis. facultad de medicina veterinaria y zootecnia. bogotá. universidad nacional de colombia. 139 p. 1992. romero, m. la lombriz de tierra como bioindicadora de contaminación de suelos. tesis agrólogo. universidad jorge tadeo lozano. bogotá. 110p. 1986. romero, m. producción masiva de e. fétida. universidad jorge tadeo lozano. cic. bogotá. 71 p. 1990. romero, o. m. y c. chamorro. utilización de eisenia fétida en labores agriculturales. colombia geográfica. vol. xvii n02p.17-54.1992. soto, l.m. contenido protéico de la lombríz de tierra androdrilus bogotaensis (michaelsen, 1900) criada en cautiverio. tesis para optar al título de biólogo. universidad nacional de colombia. bogotá. 110p. 1986. torouemada, r. ecologia dos ologochaeta da amazonia. 1. estudo da rniqracáo horizontal e vertical de chubui bari (glossoscolecidae, ologochaeta) através de observacóes de campo. en: acta amazonica. vol. 15 (1-2). p. 141-146. 1985. zigsi, a. verzeichisder bis 1971 beschribenen und revisdierten taxa familie lumbricidae (oligochaeta). acta zoologica academiae. dktober. xxiii. 3. 4 p. 421-454. 1981. zigsi, a. über eniger thamnodrilusarten und ande re regenwürmen aus ekuader (oligochaeta: glossoscolecidae, lumbricidae, megascolecidae) regenwü aus südamerika. opusc. zool. budapest. xxiii. p. 209-218. 1988. 203 volumen xx 3 2002 optimizado.pdf received for publication: 6 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.46031 1 la selva research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). rionegro (colombia). cpassaro@gmail.com 2 westfalia technological services. limpopo (south africa). agronomía colombiana 32(3), 399-406, 2014 determination of the minimum dry matter index for the optimum harvest of ‘hass’ avocado fruits in colombia determinación del índice mínimo de materia seca para la óptima cosecha del aguacate ‘hass’ en colombia catarina pedro carvalho1, maría alejandra velásquez1, and zelda van rooyen2 abstract resumen colombia has become an important producer of ‘hass’ avocado in the last three years; however, a minimum dry matter content has not been established as a maturity index for harvest. the aim of this study was to determine the correlation between oil percentage and dry matter content in order to establish a minimum harvest index for ‘hass’ avocado fruits grown in colombia. samples were collected for maturity determinations over three years of ‘hass’ avocado fruit cultivation from fifteen different orchards in the department of antioquia in order to determine the dry matter and oil percentage of fruits throughout the season. a simple linear relationship between oil content and dry matter was thus established. the equations for all of the studied orchards presented a good correlation coefficient, ranging between 0.70 on the cartucho orchard in the municipality of retiro and 0.99 on the gacamayas and paraiso orchards in the municipality of entrerrios and retiro. using the minimal oil standard of 11.2% as a reference, the orchards that were found to have a high dry matter percentage at harvest were cartucho in retiro (26%), followed by piedras blancas and santa cruz in the municipality of venecia (25%); while the ‘hass’ avocado fruit from the cebadero orchard in retiro, coconi in the municipality of la ceja and guacamayas in entrerrios reached this oil standard at 22% dry matter, which could be a commercial advantage. based on these oil content results, a minimal dry matter index of 23.5% was proposed as a harvest maturity indicator for ‘hass’ avocado grown in colombia. this harvesting index will need to be refined over time and with the addition of samples from more regions and climatic data profiles. colombia se ha convertido en un importante productor de aguacate ‘hass’ en los últimos tres años. sin embargo, no se ha establecido aún un contenido mínimo de materia seca para cosecha. el objetivo de este estudio fue determinar la correlación entre el porcentaje de aceite y material seca para definir un índice mínimo de cosecha para el aguacate ‘hass’ cultivado en colombia. se recogieron muestras de frutos de aguacate ‘hass’ durante tres años en quince fincas diferentes en el departamento de antioquia para determinar el porcentaje de materia seca y aceite de la fruta durante la temporada. se estableció una relación lineal simples entre el contenido de aceite y materia seca para el departamento de antioquia. las ecuaciones para todas las fincas estudiadas presentaron un buen coeficiente de correlación, que osciló entre 0,70 en la finca cartucho del municipio de retiro y 0,99 en las fincas gacamayas y paraíso de los municipios de entrerrios y retiro, respectivamente. utilizando como referencia el 11,2% como el estándar mínimo de aceite para cosecha, las fincas que registraron un porcentaje de materia seca más alto para cosecha fueron cartucho del retiro (26%), seguida de piedras blancas y santa cruz para el municipio de venecia (25%), mientras que las fincas cebadero del retiro, coconi del municipio de la ceja y guacamayas de entrerrios, alcanzaron este mismo porcentaje con 22% de materia seca, lo que puede ser considerado una ventaja comercial. a partir de estos resultados de contenido de aceite un índice mínimo de materia seca de 23,5% fue propuesto como indicador de la madurez para cosecha de aguacate ‘hass’ cultivado en colombia. este índice de cosecha deberá ser refinado con el tiempo y con la adición de muestras de más regiones y datos climáticos. key words: persea americana mill., oil percentage, maturity index, quality, region, antioquia. palabras clave: persea americana mill., porcentaje de aceite, índice de madurez, calidad, región, antioquia. introduction colombia exported several containers of ‘hass’ avocado (persea americana mill.) to europe in the last few years. the country, during that time, had about 6,300 ha of ‘hass’ avocado production spread over 9 provinces. the national production amounted to 27,532 t, with an average yield of 4.03 t ha-1 and 19 kg/tree. ‘hass’ avocado production made up 25.4% of the cultivar spread in the nation (mejía, 2012). avocado is a climacteric fruit that does not ripen on the tree, so it must be harvested during the suitable physiological 400 agron. colomb. 32(3) 2014 maturity stage to achieve the edible characteristics of taste and firmness (gil, 2000; gamble et al., 2010). it is very hard to visually determine the appropriate maturity stage in the ‘hass’ avocado for harvesting because the fruit does not exhibit any notable external change in appearance (kassim et al., 2013). thus, it is not uncommon to find ‘hass’ avocado fruits in the market at the expected maturity stage with an uncharacteristic color and a shriveled peel, especially early in the season (osuna-garcía et al., 2010; pedreschi et al., 2014). during the maturation process, there is an increase in the oil content of the fruit, a moisture reduction and an increase in palatability (ozdemir and topuz, 2004; osuna-garcía et al., 2010). a popular method for determining oil content in the avocado is the soxhlet method (lee, 1981). however, it is slow, expensive and difficult to perform; thus, people prefer to use the indirect method of using the percentage of dry matter of fruit pulp as an indication of maturity. this method is based on the high correlation between a decrease in fruit moisture content and an increase in dry matter or an increase in the oil content of fruit (lee et al., 1983; woolf et al., 2004). the use of the percentage of dry matter as a maturity indicator for avocado is widely accepted and minimum values have been established as a legal standard for each cultivar in most countries. the minimum requirement of dry matter varies from 19 to 25%, depending on the cultivar (19.0% for fuerte, 20.8% for hass and 24.2% for gwen) and the country (21% for australia, 21.6-22.8% for usa and 23.0% for mexico, south america and south africa for 'hass' avocado) (hofman et al., 2002; orhevba and jinadu, 2011; kassim et al., 2013). fruits harvested with dry matter levels below the recommended minimum will ripen irregularly and will not fully develop their quality attributes. similarly, fruits harvested with a high dry matter undergo rapid ripening and have a reduced shelf life (wu et al., 2011). studies by whiley et al. (1996) indicated that early harvesting of late-maturing ‘hass’ at 25 to 30% dry matter resulted in high productivity; whereas, harvesting at 35% dry matter reduced yields, also leading to alternate bearing. the oil content in avocados depends on several factors, such as the cultivar (chen et al., 2009; dodd et al., 2010; orhevba and jinadu, 2011), agro-ecological conditions of growth (landahl et al., 2009; kassim et al., 2013; wedding et al., 2013; donetti and terry, 2014) and the fruit development stage (ozdemir and topuz, 2004; osuna-garcía et al., 2010; villa-rodríguez et al., 2011). since 1925, a minimum standard of 8% oil content in the pulp of avocado fruit was used in the california avocado industry in the united states, but since the eighties they began using minimum oil content percentages for each cultivar (e.g. 10.0% for fuerte and 11.2% for hass) (anon, 1925; lee et al. 1983; ozdemir and topuz, 2004; dodd et al., 2010). lee et al. (1983) examined the relationship between dry weight, oil and sensory perception. they concluded that regional harvest dates were not appropriate. there was also discussion as to whether the same dry matter level means the same “taste acceptability” in different countries or, even possibly, in different regions within a country. in colombia, genetic and agro-ecological variability are very high, hindering homogeneous fruit production and management and the prediction of the correct harvest date. bearing these conditions in mind, it is rather challenging to make colombian ‘hass’ fruits competitive and to create synergy with regional countries such as mexico and chile. the correlation between oil and dry matter percentage for ‘hass’ avocado fruit has not been established yet in colombia. however, in relation to the growing area, the determination of the minimum percentages of oil and/or dry matter should help determine when to harvest. limits on harvest maturity should be set in order to achieve standardization of fruit quality for an export-based industry. the aim of this study was to determine the correlation between oil percentage and dry matter content to establish a minimum harvest index for ‘hass’ avocado fruits grown in colombia. this will be a useful tool for farmers targeting the export market and aiming to deliver fruits at the optimum commercial maturity and quality, using adequate transport, storage and shelf life. materials and methods plant material to determine the relationship between the dry matter and oil percentage of ‘hass’ avocado in different municipalities of the department of antioquia, colombia, we selected different orchards at different altitudes above sea level (tab. 1). in each orchard, one tree of the same age and with a normal level of production were selected in a homogeneous 401carvalho, velásquez, and van rooyen: determination of the minimum dry matter index for the optimum harvest of ‘hass’ avocado fruits in colombia area of the plot. eight fruits of different maturity stages, determined by the size and bright of the peel, were harvested to build a maturation curve. at least two harvests were done for each orchard and the evaluation was carried out between 2011 and 2013 (tab. 1). after harvest, the fruits were immediately brought to the postharvest laboratory of the la selva research center of corpoica (corporacion colombiana de investigacion agropecuaria) in antioquia to determine dry matter. the samples of dry avocado pulp were stored at ambient room conditions inside a desiccator with silica gel until the oil percentage was determined. dry matter the dry matter (dm) was determined according the lee method (lee, 1981). the samples were dried at 60ºc until they reached a constant weight. the final and initial weight differences were used to calculate the dry matter percentage. table 1. orchards selected for the study of maturity index of ‘hass’ avocado in the department of antioquia, colombia. municipalities orchard altitude (m a.s.l.) latitude (n) longitude (w) orchard age (years) orchard area (ha) harvest date támesis la maria 1,340 05°41’21.6” 75°42’15.7” 5 to 6 23/08/2011 29/06/2012 venecia piedras blancas 1,510 05°55’58.0’’ 75°45’33.4’’ 5 16 16/08/2011 22/06/2011 03/09/2012 venecia santa cruz 1,770 05°55’50.3’’ 75°46’53.1’’ 4 20 05/10/2011 17/08/2011 14/06/2012 jericó el encanto 1,900 05°47’48.7” 75°45’45” 3 6 06/10/2011 23/08/2012 rionegro yeguas 2,183 06°08’28.1’’ 75°27’28.8’’ 4 a 8 8.17 19/12/2012 27/12/2012 30/01/2013 el retiro cartucho 2,229 06°04’58’’ 75°27’22.8’’ 4 a 7 4 17/12/2012 26/12/2012 30/01/2013 el retiro guarango 2,244 06°02’57.2’’ 75°29’48’’ 6 9.8 10/12/2012 17/12/2012 14/02/2013 rionegro la escondida 2,248 06°05’53’’ 75°44’20” 5 14 29/09/2011 21/06/2012 el retiro casaloma 2,267 06°01’42’’ 75°30’16.1’’ 4 0.2 11/12/2012 28/12/2012 30/01/2013 el retiro isabela 2,303 06°00’57.4’’ 75°29’28.7’’ 7 1.43 07/12/2012 27/12/2012 14/02/2013 el retiro cebadero 2,364 06°01’46.7’’ 75°27’51.1’’ 3 a 5 40 07/12/2012 18/12/2012 14/02/2013 la ceja coconi 2,381 06°00’41.9’’ 75°26’10.2’’ 6 0.42 14/12/2012 26/12/2012 30/01/2013 la ceja entreaguas 2,383 05°57’18.3’’ 75°25’10.3’’ 5 9.41 13/12/2012 26/12/2012 30/01/2013 el retiro paraiso 2,383 06°05’10’’ 75°27’23’’ 5 17/12/2012 26/12/2012 30/01/2013 entrerrios guacamayas 2,420 06°33’39.4’’ 75°32’28.6’’ 5 5.39 28/07/2011 07/06/2012 402 agron. colomb. 32(3) 2014 oil percentage the oil percentage of the dry samples was determined by the horwitz (1980) and lee methods (lee, 1981). a 10 g sample of dry avocado pulp was used to extract the lipids by soxhlet for 6-8 h using petroleum ether as a solvent. the oil percentage of the avocado pulp was calculated with the following equation and expressed as % (w/w). oil content (% w/w) = dry matter (%) x oil weight (g) (1) dry pulp weight (g) the dry matter and oil content values were further used to estimate the correlation coefficient and a linear regression model for each orchard. statistical analysis the results were analyzed by the statgraphics® centurion xvi v. 15.2 (statpoint®, herndon, va). a simple linear regression model was applied for determining the relationship between the oil and dry matter percentages. then an analysis of variance (anova) test was performed to determine the representativeness of the model with a lsd test at 95% level of confidence. results and discussion the results showed a positive correlation between the dry matter and oil percentages of the fruit pulp for all the studied orchards during the three years of evaluation (figs. 1 and 2). a close relationship between oil content and dry matter content was thus confirmed (tab. 2). an increased lipid concentration in fruit as a result of a reduced percentage of water has been reported by many authors (chen et al., 2009; gamble et al. 2010; villa-rodríguez et al., 2011). fruit samples from all of the analyzed orchards presented a good correlation coefficient, with the lowest at 0.84 on the cartucho orchard in retiro and the highest at 0.99 on the gacamayas and paraiso orchards in entrerrios and retiro. these correlation values are similar to those reported by other authors for avocado fruits (olaeta et al., 1986; chen et al., 2009). the degree of correlation obtained between the oil content and dry matter of avocado fruit pulp was important because the direct estimation of oil percentage of avocado fruits is difficult, slow and expensive. with the current results, we can indirectly and reliably estimate the oil content of fruits using dry matter values in a linear regression equation, which is practical and easy (lee, 1981). the regression equation for each orchard is presented in tab. 2. with this equation, a farmer can estimate the oil content of a fruit sample based on the determined dry matter percentage. the dry matter percentage is often used as a maturity index in most avocado producing areas in the world. in the valleys of the central coast of peru, ‘hass’ avocado is usually harvested with a minimum oil content of 8-9% and with a 20-21% dry matter content (franciosi, 2003). the ‘hass’ avocado committee of chile authorizes the commercial harvest of ‘hass’ fruit with a minimal dry matter content of 23% (waissbluth and valenzuela, 2007). figure 1. correlation between oil content and dry matter for ‘hass’ avocado grown in different orchards of department of antioquia, colombia between 2011 and 2012. 11.2% o il co nt en t ( % w /w ) dry matter (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 la escondida guacamayas el encanto la maría piedras blancas santa cruz 23%21.5% 11.2% o il co nt en t ( % w /w ) dry matter (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 cartucho casaloma cebadero cebadero entreaguas guarango isabela paraiso yeguas 23%21.5% figure 2. correlation between oil content and dry matter for ‘hass’ avocado grown in different orchards of the department of antioquia, colombia, between 2012 and 2013. 403carvalho, velásquez, and van rooyen: determination of the minimum dry matter index for the optimum harvest of ‘hass’ avocado fruits in colombia law number 422 of california, established in 1925, specified 8% as the minimal oil fruit content before harvesting could commence (anon, 1925). nevertheless, the oil content of fruit that was considered acceptable for consumption differed among cultivars and the 8% requirement was too low to serve as a good maturity standard for many cultivars according (lee et al., 1983; chen et al., 2009; dodd et al., 2010). in addition, while the date of acceptable taste of fruit grown at the same location was not significantly different from year to year, it varied significantly among and within the widespread avocado production areas. morton (1987), based on experiences in mexico, stated that fruit reaches a good taste when the fruit has a minimum oil content of 8% and dry matter of 21%. olaeta et al. (1986) defined the minimal oil content for ‘hass’ avocado in chile as 10%. after the eighties, california (usa) started using higher minimal oil percentages and discerning between cultivars; for example: 10.0% for fuerte and 11.2% for hass (lee et al., 1983). it is also important to note that fruit quality starts to deteriorate when dry matter is too high. picking overly-mature fruits results in poor f lavor and increased fruit diseases and f lesh disorders, as well as reduced yields of the next crop (whiley et al., 1996; osuna-garcía et al., 2010; wu et al., 2011). fruit should not be left on trees beyond the normal picking period. for this reason, a maximum cut-off for harvesting ‘hass’ avocado fruits should be defined. thorp et al. (1997), studying the postharvest quality of new zealand‐grown ‘hass’ avocado, observed that fruit harvested with a dry matter above 26% had severe rot. prior to the current research study, colombian growers and fruit handlers had no standard index defined for the commercial harvest of ‘hass’ avocado. in this study, we used the standards of other countries as a reference; for example, dry matter between 21.5 and 23% and an oil content of 11.2% to see when the different orchards reach the physiological mature stage for harvest (figs. 1 and 2). the standard oil percentage was considered to be a better harvest indicator for avocado because it relates well with fruit f lavor. as can be seen in fig. 1, none of the studied orchards with a dry matter of 21.5% reached an oil content of 11.2%, nor did the studied orchards in fig. 2. from both figures, we can see that all of the studied orchards reached the same oil content, but with different accumulation rates (slope of the straight), reaching the physiological mature index at different times. when we compared the different orchards for the physiological standard of oil content (11.2%), the percentage of dry matter ranged from 22 to 26% (tab. 2). it is interesting to note that ‘hass’ avocado fruit from the cebadero orchard in retiro, coconi in la ceja and guacamayas in entrerrios reached this oil standard earlier (for 22% dry matter) when compared to the other orchards, which could be a commercial advantage. the orchards with a high dry matter percentage for harvest in this study were cartucho in retiro (26%), followed by piedras blancas and santa cruz in venecia (25%). more evaluations over time and for more orchards are needed for a better understanding of the effect of altitude table 2. regression equations of oil percentage and dry matter for ‘hass’ avocado in different municipalities of department of antioquia, colombia. municipalities orchard altitude (m a.s.l.) equation correlation coefficient p<0.05* dry matter (%) for 11.2% of oil támesis la maria 1,340 oil (%) = -10.90 + 0.95*dm (%) 0.98 0.0000 23 venecia piedras blancas 1,510 oil (%) = -8.02 + 0.76*dm (%) 0.92 0.0000 25 venecia santa cruz 1,770 oil (%) = -12.66 + 0.97*dm (%) 0.94 0.0000 25 jericó el encanto 1,900 oil (%) = -12.19 + 1.03*dm (%) 0.97 0.0000 23 rionegro yeguas 2,183 oil (%) = -11.82 + 0.99*dm (%) 0.97 0.0000 23 el retiro cartucho 2,229 oil (%) = -8.63 + 0.76*dm (%) 0.84 0.0006 26 el retiro guarango 2,244 oil (%) = -14.23 + 1.08*dm (%) 0.95 0.0000 24 rionegro la escondida 2,248 oil (%) = -11.65 + 0.99*dm (%) 0.99 0.0000 23 el retiro casaloma 2,267 oil (%) = -8.89 + 0.86*dm (%) 0.89 0.0001 23 el retiro isabela 2,303 oil (%) = -9.76 + 0.89*dm (%) 0.96 0.0000 23 el retiro cebadero 2,364 oil (%) = -13.15 + 1.09*dm (%) 0.96 0.0000 22 la ceja coconi 2,381 oil (%) = -3.18 + 0.65*dm (%) 0.98 0.0000 22 la ceja entreaguas 2,383 oil (%) = -7.04 + 0.80*dm (%) 0.90 0.0000 23 el retiro paraiso 2,383 oil (%) = -14.03 + 1.06*dm (%) 0.99 0.0000 24 entrerrios guacamayas 2,420 oil (%) = -15.08 + 1.19*dm (%) 0.99 0.0000 22 * for a p-value of anova inferior to 0.05, there was a statistical relationship between oil and dry matter (dm) with a confidence level of 95.0%. 404 agron. colomb. 32(3) 2014 and climate on physiological maturity and variables such as par radiation, solar radiation and accumulated precipitation must be considered in the evaluation. different authors (kaiser et al., 1992; kruger, 1999; landahl et al., 2009; donetti and terry, 2014) reported that the oil and moisture contents of ‘hass’ and ‘fuerte’ avocado, at the same date, vary year by year; probably because of the climatic conditions for a specific year and the rainfall and temperature variation of the seasons. they observed that the accumulation of dry matter percentage can be higher in seasons with higher rainfall and longer exposure to solar radiation. woolf et al. (1999) confirmed that sun-exposed ‘hass’ avocado fruits had higher contents of dry matter, potassium, calcium and magnesium. these fruits took longer to mature and the side exposed to the sunlight had higher firmness as compared to the unexposed side. waissblut h and va lenzuela (2007) inferred t hat, in chile, fruit maturity is more related to altitude than to the north/south orientation. according to ferreyra and defilippi (2012), the orchards on the coast of chile take 55 d longer to reach 23% dry matter than the ones in the central valley zone due to climatic conditions and also probably due to agronomic practices (nutrition, pruning, orchard age, orchard density, and others). the same authors established the maximum limit of dry matter for a good shelf life and fruit quality at 27.5% (> 27.5% high risk and < 27.5% low risk). the linear model with all the data collected between 2011 and 2013 from different orchards of antioquia is shown in fig. 3. the model exhibited a statistical significance at 95% for the relationship between oil and dry matter and a good fit, explaining 93.4% of the oil content variability. the coefficient of 0.95 indicated a strong relationship between the two variables. the equation in fig. 3 can be used by any grower in antioquia, although the model needs to be refined with more data over time (harvest seasons and years) and with fruit from more orchards to be more accurate. however, according to this model, the oil content standard of 11.2% corresponded to a dry matter of 23.5%. this could be considered the minimal index at which one can harvest ‘hass’ avocado in antioquia and guarantee good taste and fruit quality, despite the variation that might exist between orchards as seen in tab. 2. it is also important to define a maximum harvest index of dry matter percentage related to shelf life and fruit quality during transport and storage. colombia must define clear rules for establishing the adequate grade and harvest date according to the cultivar and producing region. until now, there has been no scientific evidence and, consequently, harvesting has been done based on past (empirical) agricultural experience: namely fruit color and size. a protocol for sampling the orchards with the minimun dry matter index for ‘hass’ avocado at harvest must now be defined by governmental entities. in addition to the issues involved in simply measuring dry matter, an important area which requires greater understanding is the relationship between oil content (dry matter) and various f lavor attributes of avocados and not just an “overall consumer acceptability”. according to obenland et al. (2012), neither dry matter nor oil percentage are adequate in of themselves to fully explain the differences in the eating quality of avocados so additional means of assessing eating quality would be desirable. the development of sensory descriptors and their relationship with aroma volatiles for ‘hass’ avocado in colombia could be useful for better linking maturity changes with f lavor. this might help in examining regional effects in terms of oil content levels and f lavor (gamble et al., 2010; paull and duarte, 2011; yahia and woolf, 2011). a correlation superior to 0.93% between fruit taste and oil percentage was observed by olaeta et al. (1986) when studying different avocado cultivars (fuerte, bacon, edranol, hass, butano and negra de la cruz). conclusions the oil content of the fruits showed a positive highly significant correlation (superior to 0.80) with the percentage figure 3. linear model of relation between oil content and dry matter for ‘hass’ avocado in department of antioquia, colombia. 11.2% o il co nt en t ( % w /w ) dry matter (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 la escondida guacamayas el encanto la maría piedras blancas santa cruz cartucho casaloma cebadero cebadero entreaguas guarango isabela paraiso yeguas 23.5% 405carvalho, velásquez, and van rooyen: determination of the minimum dry matter index for the optimum harvest of ‘hass’ avocado fruits in colombia of dry matter for all of the studied orchards. an equation to estimate oil percentage in relation to dry matter percentage was defined with a good fit for each studied orchard. a simple linear model was defined for antioquia to determine oil content in relation to dry matter percentage with a very high correlation coefficient. this is a very useful tool for ‘hass’ avocado producers because the determination of oil content is very expensive. in this way, they can predict that the fruits will meet the required optimum postharvest quality. using the minimal oil standard of 11.2% as a reference, the minimal dry matter index for harvesting ‘hass’ avocado in colombia was defined as 23.5%. nevertheless, more evaluations over time (harvest seasons and years) and with more regions and climatic data are needed to develop a more accurate model. as colombia is a country with a very high climate variability over short distances, a model of oil and dry matter percentage for each producing region should be developed. the minimal oil content needed to reach physiological maturity and a good f lavor for ‘hass’ avocado must also be defined for colombian ‘hass’ fruits grown in different regions. acknowledgments part of this work was financially supported by the secretaria de agricultura y desarrollo rural of antioquia through project no. 2010.ss.1800.09 and by the ministerio de agricultura y desarrollo rural of colombia through project no. 2012-211. thanks are given to professor juan carlos perez naranjo of the universidad nacional de colombia for proofreading this article. literature cited anon. 1925. standardization committee report california avocado association annual report. california avocado association, pasadena, ca. pp. 46-47. chen, n.j., m.m. wall, r.e. paull, and p.a. follett. 2009. variation in ‘sharwil’ avocado maturity during the harvest season and resistance to fruit f ly infestation. hortscience 44, 1655-1661 dodd, m., p. cronje, m. taylor, m. huysamer, f. kruger, e. lotz, and k. van der merwe. 2010. a review of the postharvest handling of fruits in south africa over the past twenty five years. south afr. j. plant soil. 27, 97-116. doi: 10.1080/02571862.2010.10639974 donetti, m. and l.a. terry. 2014. biochemical markers defining growing area and ripening stage of imported avocado fruit cv. hass. j. food compos. anal. 34, 90-98. doi: 10.1016/j. jfca.2013.11.011 ferreyra e., r., and b. defilippi b. 2012. factores de precosecha que afectan la postcosecha de palta hass: clima, suelo y manejo. inia bull. no. 248. centro regional de investigación la cruz, instituto de investigaciones agropecuarias, la cruz, chile. franciosi, r. 2003. el palto: producción, cosecha y post-cosecha. ediciones cimagraf, lima, peru. gamble, j., f.r. harker, s.r. jaeger, a. white, c. bava, m. beresford, b. stubbings, m. wohlers, p.j. hofman, r. marques, and a. woolf. 2010. the impact of dry matter, ripeness and internal defects on consumer perceptions of avocado quality and intentions to purchase. postharvest biol. tec. 57, 35-43. doi: 10.1016/j.postharvbio.2010.01.001 gil s., g.f. 2000. fruticultura: la producción de fruta. frutas de clima templado y subtropical y uva de vino. ediciones universidad catolica de chile, santiago. hofman, p.j., y. fuchs, and d.l. milne. 2002. harvesting, packing, postharvest technology, transport and processing. pp. 363-391. in: whiley, a.w., b. schaffer, and b.n. wolstenholme (eds.). the avocado: botany, production and uses. cab international, london, uk. doi: 10.1079/9780851993577.0363 horwitz, w. 1980. official methods of analysis of the aoac. 13th ed. the association of official analytical chemists (aoac), washington dc. pp. 376-384. kaiser, c., m. smith, and b. wolstenholme. 1992. overview of lipids in the avocado fruit, with particular reference to natal midlands. south african avocado growers’ association yearbook 15, 78-82. kassim, a., t.s. workneh, and c.n. bezuidenhout. 2013. a review on postharvest handling of avocado fruit. afr. j. agric. res. 8, 2385-2402. doi: 10.5897/ajar12.1248 kruger, f.j., n.j.f. claassens, m. kritzinger, and v.e. claassens. 1999. a short review of recent research on the impact of climatic conditions on the postharvest quality of south african export avocados. rev. chapingo ser. hortic. 58, 339-345. landahl, s., m.d. meyer, and l.a. terry, 2009. spatial and temporal analysis of textural and biochemical changes of imported avocado cv. hass during fruit ripening. j. agric. food chem. 57, 7039-7047. doi: 10.1021/jf803669x lee, s.k. 1981. a review and background of the avocado maturity standard. calif. avocado soc. yearbook 65, 101-109. lee, s.k., r.e. young, p.m. schiffman, coogins, c.w. jr. 1983. maturity studies of avocado fruit based on picking dates and dry weigth. j. amer. soc. hort. sci. 108, 390-394. mejía, a.e. 2012. estado del arte cadena del aguacate. dirección de cadenas productivas, ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. morton, j.f. 1987. lauraceae: avocado and related species. pp. 91-102. in: morton, j.f. (ed.). fruits of warm climates. julia f. morton; creative resource systems, winterville, nc. obenland, d., s. collin, j. sievert, f. negmb, and m.l. arpaia. 2012. inf luence of maturity and ripening on aroma volatiles and f lavor in ‘hass’ avocado. postharvest biol. technol. 71, 41-50. doi: 10.1016/j.postharvbio.2012.03.006 olaeta, j.a., i.f. gardiazabal, and o. martínez de u. 1986. variación estacional del contenido de aceite y su relación con la palatabilidad en frutos de palto (persea americana mill). agric. téc. 46, 365-367. orhevba, b.a. and a.o. jinadu, 2011. determination of physicochemical properties and nutritional contents of avocado pear (persea americana m.). acad. res. int. 1, 372-380. 406 agron. colomb. 32(3) 2014 osuna-garcia, j.a., g. doyon, s. salazar-garcia, r. goenaga, and i.j.l. gonzález-durán. 2010. effect of harvest date and ripening degree on quality and shelf life of hass avocado in mexico. fruits 65, 367-375. doi: 10.1051/fruits/2010031 ozdemir, f. and a. topuz. 2004. changes in dry matter, oil content and fatty acids composition of avocado during harvesting time and post-harvesting ripening period. food chem. 86, 79-83. doi: 10.1016/j.foodchem.2003.08.012 paull, r.e. and o. duarte. 2011. postharvest technology. pp. 101-122. in: paull, r.e. and o. duarte (eds.). tropical fruits. vol. 1: crop production and science in horticulture. cabi, wallingford, uk. doi: 10.1079/9781845936723.0101 pedreschi, r., p. muñoz, p. robledo, c. becerra, b.g. defilippi, h. van eekelen, r. mumm, e. westra, and r.c.h. de vos. 2014. metabolomics analysis of postharvest ripening heterogeneity of ‘hass’ avocado. postharvest biol. tec. 92, 172-179. doi: 10.1016/j.postharvbio.2014.01.024 thorp, t.g., d. hutchinga, t. lowe, and k.b. marsh. 1997. survey of fruit mineral concentrations and postharvest quality of new zealand‐grown ‘hass’ avocado (persea americana m i l l.). new z ea l. j. crop hor t . sci. 25, 251-26 0. doi: 10.1080/01140671.1997.9514014 villa-rodríguez, j.a., f.j. molina-corral, j.f. ayala-zavala, g.i. olivas, and g.a. gonzález-aguilar. 2011. effect of maturity stage on the content of fatty acids and antioxidant activity of ‘hass’ avocado. food res. int. 44, 1231-1237. doi: 10.1016/j. foodres.2010.11.012 waissbluth, r. and j. valenzuela. 2007. determination of the minimum percentage of dry matter to authorize the harvest of hass avocado pears for export. in: proc. vi world avocado congress. viña del mar, chile. wedding, b.b., c. wright, s. grauf, r.d. white, b. tilse, and p. gadek. 2013. effects of seasonal variability on ft-nir prediction of dry matter content for whole hass avocado fruit. postharvest biol. tec. 75, 9-16. whiley, a.w., t.s. rasmussen, j.b. saranah, and b.n. wolstenholme. 1996. delayed harvest effects on yield, fruit size and starch cycling in avocado (persea americana mill.) in subtropical environments. ii. the late-maturing cv. hass. sci. hortic. 66, 35-49. doi: 10.1016/0304-4238(96)00908-9 woolf, a.b., i.b. ferguson, l.c. requejo-tapia, l. boyd, w.a. laing, and a. white. 1999. impact of sun exposure on harvest quality of ‘hass’ avocado fruit. rev. chapingo ser. hortic. 5, 353-358. woolf, a.b., a. white, m.l. arpaia, and k.c. gross. 2004. avocado. in: gross, k.c., c.w. wang, and m. salveit (eds.). the commercial storage of fruits, vegetables and florist and nursery stocks. agriculture handbook no. 66 (hb-66) usda, ars, washington, dc. wu, c.t., s.f. roan, t.c. hsiung, i.z. chen, j.j. shyr, and a. wakana. 2011. effect of harvest maturity and heat pretreatment on the quality of low temperature storage avocados in taiwan. j. fac. agric. kyushu univ. 56, 255-262. yahia, e.m. and a.b. woolf. 2011. avocado (persea americana mill.). pp. 125-185. in: yahia, e. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits: açai to citrus. vol. 2. woodhead publishing, cambridge, uk. doi: 10.1533/9780857092762.125 received for publication: 10 april, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.50095 1 plantae research group, faculty of basic sciences, universidad francisco de paula santander. cucuta (colombia). gchavesb@ufps.edu.co agronomía colombiana 33(2), 184-193, 2015 genetic variability of papaya ringspot virus isolates in norte de santander colombia variabilidad genética del virus de la mancha anular de la papaya en norte de santander colombia giovanni chaves-bedoya1 and luz yineth ortiz-rojas1 abstract resumen the papaya ringspot virus (prsv), a member of the potyvirus that is transmitted by aphids within the potyviridae family, is the main limiting factor for papaya (carica papaya l.) and cucurbits worldwide and causes losses of up to 100%. in this study, we conducted research on the genetic diversity of prsv isolates collected from two locations in the department of norte de santander, colombia. the analysis was performed by comparing the nucleotide sequences of the region that encode the coat protein (cp) of nine prsv isolates from the villa del rosario location and 12 isolates from the campo hermoso location. the analysis included three sequences of the cp of prsv isolates reported in the colombian departments of arauca and valle del cauca. the bioinformatic analysis suggested that the prsv isolates from the locations in norte de santander were different from each other, grouping into different phylogenetic groups. anexistence of recombination events in the coat protein was observed. this is the first study of prsv genetic variability that has been conducted at the local level in colombia. el virus de la mancha anular de la papaya (prsv), un virus miembro de los potyvirus transmitidos por áfidos dentro de la familia potyviridae, es el principal factor limitante para los cultivos de papaya (carica papaya l.) y cucurbitáceas en todo el mundo, llegando a ocasionar pérdidas hasta del 100% de la producción. en este trabajo se realizó el estudio de la diversidad genética de diferentes aislados de prsv colectados en dos localidades del departamento de norte de santander, colombia. el análisis se realizó comparando las secuencias nucleotídicas de la región que codifica para la proteína de la cubierta (cp) de nueve aislados de la localidad de villa del rosario y 12 aislados de la localidad de campo hermoso. para comparación el análisis incluyó tres secuencias de la cp de prsv de aislados reportados en los departamentos colombianos de arauca y valle del cauca y de otras secuencias informadas en el genbank. los análisis bioinformáticos sugieren que los aislados de prsv de las localidades en norte de santander son distintos entre sí agrupándose en grupos filogenéticos diferentes, y se demostró la existencia de eventos de recombinación. este es el primer estudio de variabilidad genética de prsv a nivel local en colombia. key words: prsv, coat protein, recombination, papaya, sequencing. palabras clave: prsv, proteína de la cubierta, recombinación, papaya, secuenciación. cultivated in land rich with organic matter and abundant moisture. the papaya was first described in 1,526 by the spanish chronicler oviedo, who found it on the coasts of panama and colombia (cabrera et al., 2011). a limiting factor for papaya yield worldwide is the disease caused by prsv. discovered in 1945 (jensen, 1949), prsv is the most widely distributed and harmful virus in papaya. plants infected at the seedling stage or within two months after planting do not produce normal, mature fruits. the virus is transmitted by many species of aphids in a non-persistent manner (suzuki et al., 2007). prsv strains are divided into two biotypes: the papaya infecting type (prsv-p), which affects both papaya and cucurbits, introduction the papaya (carica papaya l.) is a species whose origin is registered as tropical america, especially central america and the west coast of south america. currently, it is grown in all of the tropical and subtropical areas of the world, between 32 degrees north latitude and south of the equator (arango et al., 2010). it is an herbaceous plant with large leaves and rapid growth. botanically, carica papaya (l.) cannot be clearly described as a tree, plant or shrub. it reaches a height of 10 m and an age of 15 to 30 years. the size of the fruit can weigh between 100 g and 10 kg. its shape is round-oval to oblong and the color of its f lesh is yellowish-white, deep yellow, orange or reddish yellow. it is http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.50095 185chaves-bedoya and ortiz-rojas: genetic variability of papaya ringspot virus isolates in norte de santander colombia and the cucurbit infecting type (prsv-w) from taiwan, which affects cucurbits but not papaya (gonsalves et al., 2010). the virions of both biotypes cannot be distinguished in serological tests, but differ in their ability to infect papaya (bateson et al., 2002). prsv-p infects papaya (carica papaya l.) naturally and is the main limiting factor in the production of papaya worldwide. prsv-p was described for the first time in hawaii and, since then, has been reported in several countries where it usually causes devastation to the production of papaya in the early years of the first infection (gonsalves, 1998). the epidemiology of prsv-p in papaya is similar to that of other non-persistent viruses and it is transmitted directly from papaya to papaya (bateson et al., 2002). prsv has f lexible, 760-780 x 12 nm filamentous, f lexuous rod particles and consists of a monopartite single-stranded positive sense rna, about 10,326 nucleotides long, excluding a poly-a tract found at its 3’end. prsv encodes a single large protein which is subsequently cleaved into smaller proteins with several functions (gonsalves et al., 2010). the central region of prsv is highly conserved, while the n-terminal region is more variable (abdalla and ali, 2012). the symptoms on papaya are somewhat similar to those on cucurbits. in papaya, the leaves develop prominent mosaic and chlorosis on the leaf lamina and water-soaked, oily streaks on the petioles and upper part of the trunk (gonsalves et al., 2010). genetic engineering (kung et al., 2009; mangrauthia et al., 2010; yu et al., 2011), and cross protection (gonsalves et al., 2010) are options for managing viral diseases such as prsv. knowledge of the nucleotide sequence and genetic diversity is necessary to be able to create control strategies. there have been different studies on the genetic diversity of prsv, particularly variant p, in different countries around the world, including australia (bateson et al., 1994), brazil (lima et al., 2002), india (jain et al., 2004), jamaica and venezuela (chin et al., 2007), mexico (noa-carrazana et al., 2007), taiwan (wang and yeh, 1997), thailand, vietnam and philippines (bateson et al., 2002), venezuela (fernández-rodríguez et al., 2008) and the usa (abdalla and ali, 2012). in colombia, at the sequence level, data on prsv are scarce, with the report of a few sequences corresponding to the helper component proteinase (hc-pro) and the coat protein (cp) obtained in the departments of valle del cauca (four sequences) and arauca (one sequence) (olarte castillo et al., 2011). norte de santander is potentially an agricultural department due to its geographical conditions, presenting a diversity of crops. the papaya crop occupies the ninth position of importance for fruit crops (tafur et al., 2006). given that there is not any information on prsv in the department of norte de santander, colombia, this study was conducted for a preliminary determination of their genetic variability, based on the sequence of the cp gene, using sequences of 21 prsv isolates collected from symptomatic papaya plantsin two different locations in the department. phylogenetic relationships between these isolates and prsv isolates reported in other parts of the world were also evaluated. studies on the molecular evolution of viruses are essential for understanding their biological characteristics, changes in virulence, geographical ranges and their emergence as new epidemics. this understanding is crucial for the design of strategies for viral control (moreno et al., 2004; tan et al., 2004). materials and methods field sampling. symptomatic leaves of prsv-infected papaya plants were collected in the months of march and september of 2014 from different plots in the campo hermoso (12 isolates) and villa del rosario (nine isolates) locations, for a total of 21 isolates. the harvested leaves were kept in polystyrene coolers with ice to keep them fresh, taken to the plantae research group laboratory at the universidad francisco de paula santander, and stored at -80°c until the extraction of total rna from each sample. rna extraction and rt-pcr. the papaya leaves were used for total rna extraction using the reagent trizol (invitrogen, carlsbad, ca), according to the manufacturer’s instructions. the rna extracted from each plant was quantified in a spectrophotometer, genesys 10s uv-vis (thermo scientific, waltham, ma), reading at a wavelength of 260 nm and 280 nm. the total rna was quantified and preserved at -80ºc in aliquots until use as a template for amplification by rt-pcr. the primers for the rt-pcr reactions were designed based on the consensus sequence of conserved regions reported in the genbank (benson et al., 2014). the annealing sites were the 3’ region of the nuclear inclusion b (nib) protein and the 5’ region of the untranslated region (3utr). the sequences of the primers were: for ward 5’-gtcatggggatatggggagttaacaca-3’ and reverse 5’-ttttttttctctcattctaagaggctcg-3’. cdna synthesis and cloning. samples of the total rna were used as a template to make the rt-pcr reactions to amplify the cp of the prsv. for the reverse transcription, 186 agron. colomb. 33(2) 2015 we used a tetro cdna synthesis kit (bioline, tauton, ma). an 9.5 µl of ultrapure water were incubated with 2 µl of total rna and 2 µl of the primer 3’ (10 µm) at 70ºc for 10 min and then placed in ice to stop the reaction. each of the previous reactions were mixed with 6.5 µl of mixture containing 100 ummlv reverse transcriptase, 4 µl of buffer 5x, 1 µl of ribosafe and 1 µl10 mm dntp mix. the reactions were incubated at 37°c for 1 h. each of the resulting cdna samples were amplified by pcr in a thermal cycler, arktik (thermo scientific, waltham, ma), using 5 ul of the corresponding reaction of rt, 2.5u of high fidelity taq accutaq polymerase (bioline, tauton, ma), 0.1 mm dntps and 0.5 µm ul-1 of each of the primers, reverse and forward, for a final volume of 50 ul. the conditions for the amplification of pcr were 5 min at 94°c, followed by 35 cycles of 30 s at 94°c, 30 s at 56.3°c and 2 min at 72ºc. finally, there was one cycle at 72°c for 5 min. the pcr reactions were loaded in 2% agarose gels and ran to 100 v in an enduro electrophoresis chamber (labnet, edison, nj) in 1% tae buffer for a period of 60 min. the gels were stained with ethidium bromide and visualized in a uvp transilluminator at 302 nm. the pcr products with the expected size of 1,350 bp were cut with a sterile scalpel blade and purified using the isolate ii pcr and gel kit (bioline, tauton, ma). the purified dna from each sample was cloned into the topo vector (invitrogen, carlsbad, ca), according to the manufacturer’s instructions. brief ly, 2 µl of each pcr was mixed with 1.5 µl of saline solution, 0.5 µl of the vector and 2 µl of water. this mixture was incubated for 10 min at room temperature. subsequently, the vector was introduced into competent cells of escherichia coli jm109 (invitrogen, carlsbad, ca), using heat shock. the plasmid dna was isolated from bacterial cultures grown overnight using the alkaline extraction procedure (bimboim and doly, 1979). the plasmid dna were analyzed with restriction enzymes and sequenced twice using m13 universal primers (macrogen, seoul, korea). analysis of sequences. the dna sequences obtained from each isolate were assembled using the seqman program. the edition and consensus sequence of nucleotides was made with the editseq program. multiple alignment of the nucleotide and deduced amino acid sequences from two clones of each isolate were carried out using the megalign program. all of the programs are part of the dnastar package software(madison, wi). cp sequences were adjusted to the same length of 861 nucleotides for analysis. a phylogenetic analysis was conducted initially with 21 new cp sequences of prsv from norte de santander, including 54 isolates reported in 11 different countries obtained from the genbank database. the accesion number, including for the new prsv from norte de santander (tab. 1). this analysis included the prsv cp sequences reported in the valle del cauca (2 sequences) and casanare (1 sequence). the phylogenetic tree was built with the mega program (tamura et al., 2007), using maximum likelihood and the general time reversible (gtr) model with gamma distribution. the 1,000 replicates were performed to estimate the reliability of the branching patterns of the trees. table 1. accession numbers and country of origin for the prsv isolates used in this study. the prsv sequences generated in this research are in bold. isolate number country isolate number country dq008449 mexico af196839 usa dq008448 mexico af196838 usa dq008447 mexico af344650 brazil dq008446 mexico af344645 brazil kc149502 india af344640 brazil kc149501 india af344639 brazil dq088670 india dq339581 venezuela jn979404 india dq339580 venezuela hm778170 india dq339579 venezuela hm626467 india dq339578 venezuela hm626465 india dq339576 venezuela jq394693 india af469066 china jn979406 india af469065 china jq394690 india hq328798 colombia jq394694 bangladesh hq328795 colombia jq394687 bangladesh hq328794 colombia jn979398 bangladesh kr075692 (ch1) colombia jn979400 bangladesh kr075693 (ch11) colombia dq088671 thailand kr075694 (ch14) colombia ay010718 thailand kr075695 (ch2) colombia ay010717 thailand kr075696 (ch20) colombia ay010715 thailand kr075697 (ch21) colombia ay010712 thailand kr075698 (ch22) colombia dq104821 jamaica kr075699 (ch23) colombia dq104820 ja maica kr075700 (ch4) colombia dq104817 jamaica kr075701 (ch9) colombia dq104816 jamaica kr075702 (vr11) colombia dq104815 jamaica kr075703 (vr12) colombia kc748224 cuba kr075704 (vr2) colombia kc748225 cuba kr075705 (vr3) colombia kc748226 cuba kr075706 (vr5) colombia kc748227 cuba kr075707 (vr7) colombia kc748228 cuba kr075708 (vr8) colombia fr696596 egypt kr075709 (vr9) colombia fr696595 egypy kr075710 (vr10) colombia fr696591 egypy kr075711 (ch26) colombia fr696594 egypt kr075712 (ch24) colombia fr696590 egypt 187chaves-bedoya and ortiz-rojas: genetic variability of papaya ringspot virus isolates in norte de santander colombia genomic distances. the genomic distances for each pair of isolates were estimated by the method of two parameters used by kimura (kimura, 1980). the genetic distances at the synonymous sites (ds) and non-synonymoussites (dn), as well as the nucleotide diversity, were estimated according to the pamilo-bianchi-li method (pamilo and bianchi, 1993). the simplot program (lole et al., 1999) was also used to analyze the nucleotide similarities between each isolate along the cp using a window of 200 pb. analysis of recombination. three different strategies were used to determine the putative recombination events. in the first case, the aligned sequences in the fasta format were uploaded to the remote server datamonkey (http://datamonkey.org/gard/) to run the program gard (genetic algorithm for recombination detection) (kosakovsky pond et al., 2006). the second strategy was the rdp3 (recombination detection program) program (martin et al., 2010). finally, we analyzedthe haplotype map builtin the snap program (suite of nucleotide analysis program) (price and carbone, 2005). results and discussion sequence analysis the cp sequences of the prsv isolates from villa del rosario and campo hermoso in norte de santander were 861 nucleotides long and encoded for a protein of 287 amino acids. the average content of bases in the 21 isolates was a, 35.4018%; c, 15.9781%; g, 23.9201% and t, 24.7%. table 2 shows the pairwise distance matrix between each prsv isolate from norte de santander. the nucleotide similarity between the prsv isolates from norte de santander was between 95.7 and 99.9%. the isolates with greater divergence were the collected in campo hermoso, grouping into a different clade (fig. 1). the nucleotide similarity between the prsv from valle del cauca and casanare and the isolates from villa del rosario was between 92.5-93.7% and 88.3-90.5%, when compared with the isolates from campo hermoso. these similarity values between isolates from separate regions are consistent with the genetic variability found in other countries for prsv (chin et al., 2007; akhtler et al., 2013). the nucleotide diversity, defined as the probability that the base of a certain position differs between two individuals randomly selected from the population (garcía-arenal et al., 2001), was 0.023 for the isolates from campo hermoso and 0.008 for the isolates from villa del rosario. similar values of nucleotide diversity have been reported for various plant virus populations (garcía-arenal et al., 2001). the lowest value of diversity for the prsv isolates from villa del rosario could have been caused by one of the three bottleneck events that restrict the amount of genetic diversity in the viral populations of plants (simmons et al., 2013). table 2. pair distances of sequences of the cp of the 21 isolates of prsv from norte de santander (colombia). low similarity values from campo hermoso isolates are highlighted. ch_1 ch_11 ch_14 ch_2 ch_20 ch_21 ch_22 ch_23 ch24 ch_26 ch_4 ch_9 vr_11 vr_12 vr_2 vr_3 vr_5 vr_7 vr_8 vr_9 vr10 ch _ 1 *** 99.3 96.1 99.1 98.8 95.7 95.9 99.3 95.8 99.2 99.4 99.1 96.2 96.5 96.4 97.7 96.4 96.5 96.5 96.4 96.6 ch _ 11 *** 96.5 99.5 99.3 96.2 96.4 99.5 96.3 99.4 99.9 99.5 96.6 97.0 96.9 98.1 96.9 97.0 97.0 96.9 97.1 ch _ 14 *** 96.3 96.1 99.4 99.7 96.3 99.8 96.2 96.6 96.3 99.0 99.3 99.4 97.7 99.2 99.2 99.3 99.2 99.4 ch _ 2 *** 99.1 95.9 96.2 99.3 96.1 99.2 99.7 99.3 96.4 96.7 96.6 98.4 96.6 96.7 96.7 96.6 96.9 ch _ 20 *** 95.7 95.9 99.1 95.8 99.0 99.4 99.1 96.2 96.5 96.4 97.7 96.4 96.5 96.5 96.4 96.6 ch _ 21 *** 99.3 95.9 99.7 95.8 96.3 95.9 98.4 98.7 98.8 97.1 98.6 98.6 98.7 98.6 98.8 ch _ 22 *** 96.2 99.7 96.1 96.5 96.2 98.6 99.0 99.1 97.3 98.8 98.8 99.0 98.8 99.1 ch _ 23 *** 96.1 99.4 99.7 99.3 96.4 96.7 96.6 97.9 96.6 96.7 96.7 96.6 96.9 ch _ 24 *** 95.9 96.4 96.1 98.7 99.1 99.2 97.4 99.0 99.0 99.1 99.0 99.2 ch _ 26 *** 99.5 99.2 96.3 96.6 96.5 97.8 96.7 96.6 96.6 96.5 96.7 ch _ 4 *** 99.7 96.7 97.1 97.0 98.3 97.0 97.1 97.1 97.0 97.2 ch _ 9 *** 96.4 96.7 96.6 97.9 96.6 96.7 96.7 96.6 96.9 vr _ 11 *** 99.4 99.3 97.6 99.3 99.3 99.4 99.3 99.5 vr _ 12 *** 99.7 97.9 99.7 99.7 99.8 99.7 99.9 vr _ 2 *** 98.0 99.5 99.5 99.7 99.5 99.8 vr _ 3 *** 97.8 97.9 97.9 97.8 98.0 vr _ 5 *** 99.5 99.7 99.5 99.8 vr _ 7 *** 99.7 99.5 99.8 vr _ 8 *** 99.7 99.9 vr _ 9 *** 99.8 vr _ 10 *** http://datamonkey.org/gard/ http://datamonkey.org/gard/ 188 agron. colomb. 33(2) 2015 94 vr12 vr8 vr9 vr10 colombia villa del rosario 98 ch22 vr7 vr2 vr11 ch21 vr5 colombia campo hermoso colombia villa del rosario colombia campo hermoso ch24.seq ch1496 66 dq339579.1 venezuela ch 2 ch 11 ch 9 ch 1 ch26.seq ch 23 ch 20 57 78 83 54 dq339576.1 vr 3 venezuela colombia norte de santander ch 4 kc748226.1 kc748224.1 colombia valle del cauca hq328794.1 colombia valle del cauca hq328795.1 usa af196839.1 venezuela dq339580.1 venezuela dq339578.1 colombia casanare71 colombia casanarehq328798.1 99 dq008447.1 dq008448.1 mexico kc748225.1 dq008449.1 cuba 69 fr696591.1 kc748227.1 98 fr696594.1 egyptfr696590.1 fr696595.1 47 93 fr696596.1 af196838.1 94 venezuela usa dq008446.1 dq339581.1 58 af344640.1 brazilaf344650.1 af344645.1 brazil cuba kc748228.1 95 71 86 jn979398.1 india jamaica dq104816.1 bangladesh india 62 97 jn979400.1 97 dq104820.1 dq104815.1 jq394687.1 49 jq394693.1 brazil 99 97 india 99 china 40 hm778170.1 jn979404.1 ay010718.1 hm626467.1 hm626465.1 kc149502.1 af469065.1 af469066.1 99 kc149501.1 jq394694.1 jn979406.1 dq104821.1 54 99 99 dq104817.1 af344639.1 99 dq088670.1 64 99 98 jq394690.1 india 99 ay010717.1 dq088671.1 thailand ay010715.198 86 76 ay010712.1 0.02 figure 1. phylogenetic relationship between the prsv isolates from campo hermoso and villa del rosario in norte de santander. this treewas built with 71 sequences of the cp of prsv from different geographical origins. on the top of the tree is the grouping of new isolates obtained in norte de santander, colombia. 189chaves-bedoya and ortiz-rojas: genetic variability of papaya ringspot virus isolates in norte de santander colombia the number of non-synonymous substitutions (dn) was 0.012 for the isolates from campo hermoso and 0.006 for the isolates from villa del rosario. the number of synonymous substitutions (ds) was 0.066 for the prsv isolates from campo hermoso and 0.017 for villa del rosario. these results suggest a greater evolutionary dynamic for the prsv isolates from campo hermoso due to nucleotide substitutions. the dn/ds ratio of the cp from campo hermoso and villa del rosario was 0.17 and 0.35, respectively. the low proportion of nucleotide substitution between non-synonymous and synonymous sites indicates a selection for the conservation of the amino acid sequence, or negative selection (kryazhimskiy and plotkin, 2008). in most cases the selection for virus populations is negative although, in some instances, a diversifying selection for some plant viruses has been found (chaves-bedoya et al., 2013; moury et al., 2002). at the time of preparation of this manuscript, there were only five sequences of the cp of prsv in colombia from the departments of valle del cauca and casanare reported in the genbank, the latter being phylogenetically closest to the prsv isolates from norte de santander. this grouping could be due to the closeness between these two departments. in this way, the prsv isolates reported in casanare are phylogenetically more related to isolates from venezuela (fig. 1). however, the prsv isolates from valle del cauca have greater similarity with prsv isolates from the usa, suggesting a long-distance transport of infected material between countries (fig. 1). potyviruses are able to infect different types of tissue in host plants, including seeds, although the function of the transmission by seed in the evolution and epidemiology of viral pathogens remains uncertain. the association of a plant virus with seeds provides a convenient means for virus survival and facilitates movement of the virus, including human intervention with harvesting and transporting seeds for subsequent cropping. many examples of long-distance spread and establishment of plant virus in new regions or countries can be attributed to seed-borne inoculum transported by the seed trade (wilson, 2014). transmission by seed can be significant in the spread of a virus (simmons et al., 2013). although prsv is a virus that typically is not seed transmitted (tripathi et al., 2008), there is a study showing the transmissibility of prsv through papaya seeds (bayot et al., 1990). even low levels of seed transmission for prsv can have a great impact since the disease can spread very quickly and can play an important role in the epidemiology and control of prsv (olarte castillo et al., 2011). likewise, prsv can be transmitted by seeds in alternative hosts, suggesting an important way to spread the virus (laney et al., 2012). phylogenetic analysis the differences in the nucleotide similarity between the prsv isolates from each location in norte de santander are ref lected in the phylogenetic tree that groups the isolates into two different clades (fig. 1). nevertheless, the isolates ch14, ch21, ch22 and ch24 from campo hermoso grouped with the isolates from villa del rosario. likewise, the vr3 isolate from villa del rosario grouped with the campo hermoso prsv isolates. this phylogenetic relationship of the prsv isolates in norte de santander suggests a possible transport of plant material and viral isolates between locations and possible recombination events. the phylogenetic analysis also suggested that the prsv isolated from casanare was more related to the prsv isolates from campo hermoso, while the isolates from valle del cauca were more related to the isolates from casanare. the phylogetic trees indicated that colombian papaya crops are affected by variable prsv isolates that differentially group according to their procedence. these results of prsv genetic variability coincide with recent reports that describe a growing genetic diversity and dispersion of the virus in spite of efforts to control this virus in different countries (olarte castillo et al., 2011). in order to understand the phylogenetic relationships of new colombian prsv isolates with isolates from other parts of the world, 51 sequences from venezuela, cuba, mexico, brazil, jamaica, china, india, egypt, thailand, and bangladesh were analyzed. the results suggest that colombian prsv isolates are more related to prsv isolates reported in venezuela. at the same time, isolates from colombia and venezuela have a greater relationship with isolates from cuba and mexico. in the phylogenetic tree, a large group is formed with prsv isolates from america, including countries such as colombia, venezuela, cuba, mexico, jamaica, brazil and the united states. interestingly, in this group, we found prsv isolates from egypt (fig. 1). the possible reason for this type of cluster that includes isolates from geographically distant regions was discussed earlier. recombination analysis with the aim of making a statistical validation of the possible recombination event observed from the groupings in the phylogenetic trees, especially for isolate vr3, we 190 agron. colomb. 33(2) 2015 analyzed the aligned sequences in a fasta format with three different methodologies. in the first analysis using the gard program, we found no evidence of recombination in the prsv isolates from norte de santander. the second method was carried out using the rdp3 program. rdp3 is a computer program for the identification of statistical recombination events using non-parametric methods including bootscan, maxchi, chimaera, 3seq, geneconv, siscan, phylpro and virsd (martin et al., 2010). geneconv (p-val= 1.316·10-02) (padidam et al., 1999), maxchi (p-val = 7.771·10-05) (smith, 1992), chimaera (p-val=5.841·10-03) (posada and crandall, 2001), siscan (p-val= 1.234·10-05) (gibbs et al., 2000), bootscan (p-val= 6.780·10-03) (martin et al., 2005) and 3 seq (p-val= 1.538·10-05) (boni et al., 2007) detected the vr-3 isolated as an recombinant sequence. putative breakpoints were located in positions 208 and 605. the putative major parent was the isolate vr_11 (100% similarity) and the putative minor parent was the isolate ch_20 (98.8% similarity). finally, the visual analysis of the haplotype map built with the snap program (price and carbone, 2005) allowed us to identify three types of prsv haplotypes, two of them present in campo hermoso. the vr3 isolate shared haplotype segments with the prsv isolates from campo hermoso and villa del rosario (fig. 2). the similarity plot (simplot) (fig. 3) shows that the 5’ region of the vr3 sequence was more similar to the isolates from villa del rosario; in the middle, there were figure 2. haplotype map of 21 sequences of prsv cps from norte de santander. in the left, each haplotype ( h11 to h1) and their corresponding prsv isolate are indicated (ch21 to vr12). haplotype h13 corresponds to recombinant vr_3 isolate. vr 3 shares the haplotype constitution of the campo hermoso and villa del rosario types. reading vertically, the numbers at the top correspond to the position in the sequence. the numbers of below correspond to the position on the haplotype map. in positions where the rdp3 suggested recombination, i.e. 208 and 605, the constitution of the haplotype changed to vr3. the shadows correspond to the different constitutions of haplotypes of the prsv isolates from norte de santander. t a a a a t a a g t t t c c a g g g a t t a a t c g a a a c a t t t a a a t a a c g c a g c a c c a t a t a g t a t a t t t a a a a a t t t t t v t t t v t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t v t t t t t v t t t t t v t v t t v t t t t t t t t t t t t t t t t t t h 11 ch _ 21 ( 1 ) . . g . g . . . . . . . . . . . . . . . c . . . . . . . . . . . . . g . . . . . . . . . . a . . g . . . c . . . g . . . . . g . . g . h 12 ch _ 24 ( 1 ) . . g . . . . . . . . . . . . . . . . . c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a . . g . . . c . . . . . . . . . g . . g . h 15 ch _ 14 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a . . g . . . c . . . . . . . . . . . . g . h 2 ch _ 22 ( 1 ) c . . . . . . g . . . . . . . . . . . . c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a . . g . . . c . . . . . . . . . g . . g . h 3 ch _ 20 ( 1 ) c g . . g a . . a a c . . . g . a a . c . . . c t a . g g t . . . . . g g a . . . . t . . . g t . . . . . . . c . c . c c c . . . . . h 4 ch _ 23 ( 1 ) c . . g g a . . a a c c . . . . a a . c . . . c t a g g g . . . . . . g g a . . . . t . . . . t . . . . . . . c . c . c c . . . . . . h 5 ch _ 1 ( 1 ) c . . . g a g . a a c c . . . . a a . c . g . c t a . g g . . . . . . g g a . g . . t . . . . t . . . . . . . c . c . c c . . g . . . h 7 ch _ 11 ( 1 ) c . . . g a . . a a c . t . . . a a . c . . . c t a . g g . . . . . . g g a . . . . t . . . . t . . . . . . . c . c . c c . . . . . . h 8 ch _ 4 ( 1 ) c . . . g a . . a a c . . . . . a a . c . . . c t a . g g . . . . . . g g a . . . . t . . . . t . . . . . . . c . c . c c . . . . . . h 9 ch _ 9 ( 1 ) c . . . g a . . a a c . . t . . a a . c . . . c t a . g g . . . . . . g g a g . . a t . . . . t . . . . . . . c . c . c c . . . . . . h 6 ch _ 26 ( 1 ) c . . . g a . . a a c c . . . . a a . c . . g c t a . g g . . . . . . g g a . . . . t . . . . t . . c . . . a c . c . c c . . . . . . h 10 ch _ 2 ( 1 ) c . . . g a . . a a c . . . . a a a . c . . . c t a . g g . . a . . . g g a . . . . t . . . . t . . . . . . . c . c . c c . . . . . g h 13 vr _ 3 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . a a a . c . . . c t a . g g . . a . . . g g a . . . . t . a a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . h 14 vr _ 11 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . g . . . . . . . . . . . . . c . . . . . . . t . . c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . h 16 vr _ 5 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g . . . . . . . . . . . . . h 17 vr _ 7 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . h 18 vr _ 2 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c . . . . . . . . . . . a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . h 19 vr _ 9 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g . g . . . . . . . . . . . . . . . h 20 vr _ 8 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g . . h 21 vr _ 10 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . h 1 vr _ 12 ( 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g . . . . . . . . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 2 3 7 7 0 3 5 6 7 7 7 8 8 9 1 3 3 4 4 5 5 6 8 3 4 4 5 5 5 9 2 3 3 6 6 6 6 8 9 0 1 3 4 8 2 4 4 6 8 9 9 9 0 2 3 3 4 4 5 6 7 8 8 9 9 0 3 7 1 2 9 3 8 3 6 4 5 7 0 5 5 0 4 6 3 7 5 7 6 3 3 5 9 5 6 8 7 8 2 6 2 3 6 8 9 5 7 4 4 0 6 6 2 3 3 9 0 3 5 2 5 0 6 2 4 7 8 1 0 4 2 5 9 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 position site type consensus site number 191chaves-bedoya and ortiz-rojas: genetic variability of papaya ringspot virus isolates in norte de santander colombia more similar with isolates from campo hermoso and, in the 3’ region, the similarity was higher again with the isolates from villa del rosario. this similarities in the different cp regions led to the conclusion that the vr3 isolate (black line in fig. 3) was effectively a natural prsv recombinant. recombinations, such as the one found in the vr3 isolate, occur in the majority of rna viruses, are of great evolutionary importance and constitute one of the greatest forces that shape the virus genomes of plants (sztuba-solinska et al., 2011). recombinations have been reported in prsv in almost all of its genome with the exception of the small region that encodes the protein 6k1. the hot spots of recombination in prsv are concentrated in the region encoding the protein 1 (p1), protein 3 (p3), cytoplasmic inclusion (ci) and the helper component proteinase (hcpro) (mangrauthia et al., 2008). recombination events in the cp of psrv appear to be less frequent than in other regions of the genome (bateson et al., 2002). the presence of recombinations in prsv provides an understanding of its molecular evolution and help in the study of the characteristics such as the specificity of the host, geographical distribution and emergence as new epidemics (mangrauthia et al., 2008). prsv is one of the viruses that most limit factors in the production of papaya in colombia and in tropical regions where the fruit is grown. in colombia, as part of the management of the disease by prsv, genetic control by plant selection has been considered for releasing resistant varieties. nevertheless, in the field, the varieties were susceptible to the virus so the use of transgenic plants with the gene of the cp of prsv opens new possibilities for solutions to the problem (paéz, 2003). the results of this study constitute a contribution to the knowledge on the genomic sequences of the region coding for the cp of prsv virus isolates collected from symptomatic papaya plants in the department of norte de santander and also present the first analysis of the genetic diversity of this virus in colombia. the results may be of importance to implementing control strategies for prsv in colombia in the future through biotechnological approaches. the methods of pathogen-derived resistance as cross-protection (wang and yeh, 1997) and transgenic resistance (gonsalves, 1998) are effective only for isolates that are genetically related (tennant et al., 1994). for this reason, it is necessary to gain knowledge on the nucleotide composition of viral isolates at the local level, which would provide a better addressing for the design of control strategies. acknowledgements this work was conduced with the suport of the fondo de investigaciones universitarias (finu), from the universidad francisco de paula santander, cucuta-colombia. project finu-020-2013. we are grateful to diego armando viviescas-lópez and angie maite acevedo-tarazona, students of ingeniería biotecnológica of the universidad francisco de paula santander, for technical assistance. s im ila ri ty position 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 0.990 0.980 0.970 0.960 0.950 0.940 0.930 0.920 0.910 0.995 0.985 0.975 0.965 0.955 0.945 0.935 0.925 0.915 0.905 0.900 1.000 ch_11 ch_14 ch_2 ch_20 ch_21 ch_22 ch_23 ch_4 ch_9 vr_11 vr_12 vr_2 vr_3 vr_5 vr_7 vr_8 vr_9 vr10 ch_26 ch24 figure 3. similarity plot along the cp of the prsv. ch1 was used as the reference sequence. each line of a different color represents a particular isolate indicated in the box on the right. the y-axis shows the percentage of similarity within a sliding window of 200 base pairs. 192 agron. colomb. 33(2) 2015 literature cited abdalla, o.a. and a. ali. 2012. genetic diversity in the 3’-terminal region of papaya ringspot virus (prsv-w) isolates from watermelon in oklahoma. arch. virol. 157, 405-412. doi: 10.1007/ s00705-011-1184-8 akhtler, m.s., y.b. basavaraj, a.-m. akanda, b. mandal, and r.k. jain. 2013. high incidence of seed transmission of papaya ringspot virus and watermelon mosaic virus, two viruses newly identified in robinia pseudoacacia. indian j. virol. 24, 70-73. arango, l., c. román, c. salamanca, e. almansa, j. bernal, g. león, v. rey, m. ariza, and p. gómez. 2010. el cultivo de la papaya en los llanos orientales de colombia. technical assistance manual no. 4. corpoica; sena; asohofrucol, bogota. bateson, m.f., j. henderson, w. chaleeprom, a.j. gibbs, and j.l. dale. 1994. papaya ringspot potyvirus: isolate variability and the origin of prsv type p (australia). j. gen. virol. 75, 35473553. doi: 10.1099/0022-1317-75-12-3547 bateson, m.f., r.e. lines, p. revill, w. chaleeprom, c.v. ha, a.j. gibbs, and j.l. dale. 2002. on the evolution and molecular epidemiology of the potyvirus papaya ringspot virus. j. gen. virol. 83, 2575-2585. doi: 10.1099/0022-1317-83-10-2575 bayot, r.g., v.n. villegas, p.m. magdalita, m.d. jovellana, t.m. espino, and s.b. exconde. 1990. seed transmissibility of papaya ringspot virus. philipp. j. crop sci. 15, 107-111. benson, d.a., k. clark, i. karsch-mizrachi, d.j. lipman, j. ostell, and e.w. sayers. 2014. genbank. nucleic acids res. 42, d32d37. doi: 10.1093/nar/gkt1030 bimboim, h.c. and j. doly. 1979. a rapid alkaline extraction procedure for screening recombinant plasmid dna. nucleic acids res. 7, 1513-1523. doi: 10.1093/nar/7.6.1513 boni, m.f., d. posada, and m.w. feldman. 2007. an exact nonparametric method for inferring mosaic structure in sequence triplets. genetics 176, 1035-1047. doi: 10.1534/genetics.106.068874 cabrera m., d., d. garcía h., m. caballero á., p. garcía m., and o. portal v. 2011. manejo de la mancha anular de la papaya mediante el uso de malla antiáfidos en viveros de carica papaya l. var. maradol roja. fitosanidad 15, 241-244. chaves-bedoya, g., m. guzman-barney, and l.y. ortiz-rojas. 2013. genetic structure and evidence of putative darwinian diversifying selection in the potato yellow vein virus (pyvv). agron. colomb. 31, 161-168. chin, m., y. rojas, j. moret, g. fermin, p. tennant, and d. gonsalves. 2007. varying genetic diversity of papaya ringspot virus isolates from two time-separated outbreaks in jamaica and venezuela. arch. virol. 152, 2101-2106. doi: 10.1007/ s00705-007-1035-9 fernández-rodríguez, t., l. rubio, o. carballo, and e. marys. 2008. genetic variation of papaya ringspot virus in venezuela. arch. virol. 153, 343-349. doi: 10.1007/s00705-007-1091-1 garcía-arenal, f., a. fraile, and j.m. malpica. 2001. variability and genetic structure of plant virus populations. annu. rev. phytopathol. 39, 157-186. doi: 10.1146/annurev.phyto.39.1.157 gibbs, m.j., j.s. armstrong, and a.j. gibbs. 2000. sister-scanning: a monte carlo procedure for assessing signals in recombinant sequences. bioinformatics 16, 573-582. doi: 10.1093/ bioinformatics/16.7.573 gonsalves, d. 1998. control of papaya ringspot virus in papaya. annu. rev. phytopathol. 36, 415-437. doi: 10.1146/annurev. phyto.36.1.415 gonsalves, d., s. tripathi, j.b. carr, and j.y. suzuki. 2010. papaya ringspot virus. the plant health instructor. the american phytopathological society (aps), st. paul, mn. doi: 10.1094/ phi-i-2010-1004-01 jain, r.k., k.m. nasiruddin, j. sharma, r.p. pant, and a. varma. 2004. first report of occurrence of papaya ringspot virus in bangladesh. plant dis. 88, 221. doi: 10.1094/pdis.2004.88.2.221c jensen, d.d. 1949. papaya virus diseases with special reference to papaya ringspot. phytopathology 39, 191-211. kimura, m. 1980. a simple method for estimating evolutionary rate of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. j. mol. evol. 16, 111-120. doi: 10.1007/bf01731581 kosakovsky pond, s.l., d. posada, m.b. gravenor, c.h. woelk, and s.d. frost. 2006. automated phylogenetic detection of recombination using a genetic algorithm. mol. biol. evol. 23, 1891-1901. doi: 10.1093/molbev/msl051 kryazhimskiy, s. and j.b. plotkin. 2008. the population genetics of dn/ds. plos genet. 4, e1000304. doi: 10.1371/journal. pgen.1000304 kung, y.j., h.j. bau, y.l. wu, c.h. huang, t.m. chen, and s.d. yeh. 2009. generation of transgenic papaya with double resistance to papaya ringspot virus and papaya leaf-distortion mosaic virus. phytopathology 99, 1312-1320. doi: 10.1094/ phyto-99-11-1312 laney, a., m.v. avanzato, and i.e. tzanetakis. 2012. high incidence of seed transmission of papaya ringspot virus and watermelon mosaic virus, two viruses newly identified in robinia pseudoacacia. eur. j. plant pathol. 134, 227-230. doi: 10.1007/ s10658-012-9985-5 lima, r.c., j.r. souza, g. pio-riberro, and j.a. lima. 2002. sequences of the coat protein gene from brazilian isolates of papaya ringspot virus. fitopatol. bras. 27, 174-180. doi: 10.1590/ s0100-41582002000200009 lole, k.s., r.c. bollinger, r.s. paranjape, d. gadkari, s.s. kulkarni, n.g. novak, r. ingersoll, h.w. sheppard, and s.c. ray. 1999. full-length human immunodeficiency virus type 1 genomes from subtype c-infected seroconverters in india, with evidence of intersubtype recombination. j. virol. 73, 152-160. mangrauthia, s.k., b. parameswari, r.k. jain, and s. praveen. 2008. role of genetic recombination in the molecular architecture of papaya ringspot virus. biochem. genet. 46, 835-846. doi: 10.1007/s10528-008-9198-y mangrauthia, s.k., p. singh, and s. praveen. 2010. genomics of helper component proteinase reveals effective strategy for papaya ringspot virus resistance. mol. biotechnol. 44, 22-29. doi: 10.1007/s12033-009-9205-5 martin, d.p., p. lemey, m. lott, v. moulton, d. posada, and p. lefeuvre. 2010. rdp3: a f lexible and fast computer program for analyzing recombination. bioinformatics 26, 2462-2463. doi: 10.1093/bioinformatics/btq467 martin, d.p., d. posada, k.a. crandall, and c. williamson. 2005. a modified bootscan algorithm for automated identification of recombinant sequences and recombination breakpoints. aids res. hum. retroviruses. 21, 98-102. doi: 10.1089/ aid.2005.21.98 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-011-1184-8 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-011-1184-8 http://dx.doi.org/10.1099/0022-1317-75-12-3547 http://dx.doi.org/10.1099/0022-1317-83-10-2575 http://dx.doi.org/10.1093/nar/gkt1030 http://dx.doi.org/10.1093/nar/7.6.1513 http://dx.doi.org/10.1534/genetics.106.068874 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-007-1035-9 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-007-1035-9 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-007-1091-1 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.phyto.39.1.157 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/16.7.573 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/16.7.573 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.phyto.36.1.415 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.phyto.36.1.415 http://dx.doi.org/10.1094/phi-i-2010-1004-01 http://dx.doi.org/10.1094/phi-i-2010-1004-01 http://dx.doi.org/10.1094/pdis.2004.88.2.221c http://dx.doi.org/10.1007/bf01731581 http://dx.doi.org/10.1093/molbev/msl051 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1000304 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1000304 http://dx.doi.org/10.1094/phyto-99-11-1312 http://dx.doi.org/10.1094/phyto-99-11-1312 http://dx.doi.org/10.1007/s10658-012-9985-5 http://dx.doi.org/10.1007/s10658-012-9985-5 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-41582002000200009 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-41582002000200009 http://dx.doi.org/10.1007/s10528-008-9198-y http://dx.doi.org/10.1007/s12033-009-9205-5 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/btq467 http://dx.doi.org/10.1089/aid.2005.21.98 http://dx.doi.org/10.1089/aid.2005.21.98 193chaves-bedoya and ortiz-rojas: genetic variability of papaya ringspot virus isolates in norte de santander colombia moreno, i.m., j.m. malpica, j.a. diaz-pendon, e. moriones, a. fraile, and f. garcía-arenal. 2004. variability and genetic structure of the population of watermelon mosaic virus infecting melon in spain. virology 318, 451-460. doi: 10.1016/j. virol.2003.10.002 moury, b., c. morel, e. johansen, and m. jacquemond. 2002. evidence for diversifying selection in potato virus y and in the coat protein of other potyviruses. j. gen. virol. 83, 2563-2573. noa-carrazana, j.c., d. gonzalez-de-leon, and l. silva-rosales. 2007. molecular characterization of a severe isolate of papaya ringspot virus in mexico and its relationship with other isolates. virus genes 35, 109-117. doi: 10.1007/s11262-006-0039-y; 10.1007/s11262-007-0099-7 olarte castillo, x.a., g. fermin, j. tabima, y. rojas, p.f. tennant, m. fuchs, r. sierra, a.j. bernal, and s. restrepo. 2011. phylogeography and molecular epidemiology of papaya ringspot virus. virus res. 159, 132-140. doi: 10.1016/j.virusres.2011.04.011 padidam, m., s. sawyer, and c.m. fauquet. 1999. possible emergence of new geminiviruses by frequent recombination. virology 265, 218-225. doi: 10.1006/viro.1999.0056 paéz, a.r. 2003. manejo del virus de la mancha anular de la papaya en la región caribe colombiana. corpoica, valledupar, colombia. pamilo, p. and n.o. bianchi. 1993. evolution of the zfx and zfy genes: rates and interdependence between the genes. mol. biol. evol. 10, 271-281. posada, d. and k.a. crandall. 2001. evaluation of methods for detecting recombination from dna sequences: computer simulations. proc. natl. acad. sci. usa 98, 13757-13762. doi: 10.1073/pnas.241370698 price, e.w. and i. carbone. 2005. snap: workbench management tool for evolutionary population genetic analysis. bioinformatics 21, 402-404. doi: 10.1093/bioinformatics/bti003 simmons, h.e., j.p. dunham, k.e. zinn, g.p. munkvold, e.c. holmes, and a.g. stephenson. 2013. zucchini yellow mosaic virus (zymv, potyvirus): vertical transmission, seed infection and cryptic infections. virus res. 176, 259-264. doi: 10.1016/j. virusres.2013.06.016 smith, j.m. 1992. analyzing the mosaic structure of genes. j. mol. evol. 34, 126-129. doi: 10.1007/bf00182389 suzuki, j.y., s. tripathi, and d. gonsalves. 2007. virus-resistant transgenic papaya: commercial development and regulatory and environmental issues. in: punja, z., s.h. de boer, and h. sanfacon (eds.). biotechnology and plant disease management. cabi, oxfordshire, uk. doi: 10.1079/9781845932886.0436 sztuba-solinska, j., a. urbanowicz, m. figlerowicz, and j.j. bujarski. 2011. rna-rna recombination in plant virus replication and evolution. annu. rev. phytopathol. 49, 415-443. doi: 10.1146/ annurev-phyto-072910-095351 tafur r., r., j.c. toro, and e. garcia. 2006. desarrollo de la fruticultura en el norte de santander. ministerio de agricultura y desarrollo rural; gobernación de norte de santander, cucuta, colombia. tamura, k., j. dudley, m. nei, and s. kumar. 2007. mega4: molecular evolutionary genetics analysis (mega) software version 4.0. mol. biol. evol. 24, 1596-1599. doi: 10.1093/molbev/ msm092 tan, z., y. wada, j. chen, and k. ohshima. 2004. interand intralineage recombinants are common in natural populations of turnip mosaic virus. j. gen. virol. 85, 2683-2696. doi: 10.1099/ vir.0.80124-0 tennant, p.f., c. gonsalves, k. ling, m. fitch, r. manshardt, j.l. slightom, and d. gonsalves. 1994. differential protection against papaya ringspot virus isolates in coat protein gene transgenic papaya and classically cross-protected papaya. phytopathology 84, 1359-1366. doi: 10.1094/phyto-84-1359 tripathi, s., j.y. suzuki, s.a. ferreira, and d. gonsalves. 2008. papaya ringspot virus-p: characteristics, pathogenicity, sequence variability and control. mol. plant pathol. 9, 269-280. doi: 10.1111/j.1364-3703.2008.00467.x wang, c. and s.d. yeh. 1997. divergence and conservation of the genomic rnas of taiwan and hawaii strains of papaya ringspot potyvirus. arch. virol. 142, 271-285. doi: 10.1007/ s007050050076 wilson, c.r. 2014. applied plant virology. gutenberg press, tarxien, malta. yu, t.a., c.h. chiang, h.w. wu, c.m. li, c.f. yang, j.h. chen, y.w. chen, and s.d. yeh. 2011. generation of transgenic watermelon resistant to zucchini yellow mosaic virus and papaya ringspot virus type w. plant cell rep. 30, 359-371. doi: 10.1007/ s00299-010-0951-4 http://dx.doi.org/10.1016/j.virol.2003.10.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.virol.2003.10.002 http://dx.doi.org/10.1007/s11262-006-0039-y http://dx.doi.org/10.1007/s11262-007-0099-7 http://dx.doi.org/10.1016/j.virusres.2011.04.011 http://dx.doi.org/10.1006/viro.1999.0056 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.241370698 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/bti003 http://dx.doi.org/10.1016/j.virusres.2013.06.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.virusres.2013.06.016 http://dx.doi.org/10.1007/bf00182389 http://dx.doi.org/10.1079/9781845932886.0436 http://dx.doi.org/10.1146/annurev-phyto-072910-095351 http://dx.doi.org/10.1146/annurev-phyto-072910-095351 http://dx.doi.org/10.1093/molbev/msm092 http://dx.doi.org/10.1093/molbev/msm092 http://dx.doi.org/10.1099/vir.0.80124-0 http://dx.doi.org/10.1099/vir.0.80124-0 http://dx.doi.org/10.1094/phyto-84-1359 http://dx.doi.org/10.1111/j.1364-3703.2008.00467.x http://dx.doi.org/10.1007/s007050050076 http://dx.doi.org/10.1007/s007050050076 http://dx.doi.org/10.1007/s00299-010-0951-4 http://dx.doi.org/10.1007/s00299-010-0951-4 received for publication: 19 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.47048 1 grupo de investigacion ecofisiologia vegetal, faculty of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia. tunja (colombia). ppcalma@gmail.com 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 grupos de investigación gipso y gissat, faculty of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia. tunja (colombia). agronomía colombiana 32(3), 341-348, 2014 the importance of pruning to the quality of wine grape fruits (vitis vinifera l.) cultivated under high-altitude tropical conditions importancia de la poda en la calidad del fruto de vid (vitis vinifera l.) cultivada bajo condiciones del trópico alto pedro josé almanza-merchán1, gerhard fischer2, and germán eduardo cely r.3 abstract resumen since 1998, the ain-karim vineyard has been growing different grape varieties for the production of high-altitude tropical wines in the municipality of sutamarchan, located in the alto ricaurte region of boyaca (colombia). pruning is used to limit the number and length of branches, generating a suitable balance between plant vigor and production; thereby, regulating fruit quantity and quality and ensuring reserves for the subsequent production. this study aimed to evaluate the effect of three pruning types (short = two buds on two spurs; long = five buds on three spurs and mixed = combination of short and long pruning types) on the fruit quality of v. vinifera, cabernet sauvignon and sauvignon blanc varieties. to accomplish this, a completely randomized two-factor design was used. physicochemical variables of fruit quality (fresh cluster weight, water content, total soluble solids (tss), total titratable acidity (tta), technical maturity index (tmi), and ph) were determined at harvest. the long pruning type presented the highest values for the fresh cluster weight and tss of the fruits from both varieties and a higher tmi in the cabernet sauvignon variety. these results indicate that, under the conditions of the vineyard, long pruning is the most suitable. en la región del alto ricaurte desde 1998, en el municipio de sutamarchán, viñedo ain-karim, boyacá (colombia), se cultivan diferentes variedades de uva para la producción de vinos tropicales de altitud, con la práctica de la poda se busca limitar el número y longitud de los pámpanos, para generar un balance adecuado entre el vigor y la producción, regulándola en calidad, cantidad de frutos y reservas que aseguren la siguiente producción. el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de tres tipos de poda (corta = dos yemas en dos pulgares; larga = cinco yemas en tres pitones y mixta = combinación de poda corta y larga), sobre la calidad del fruto v. vinifera, variedades cabernet sauvignon y sauvignonblanc. para tal fin, se realizó un diseño estadístico completamente al azar en forma bifactorial, en la vendimia (cosecha), se determinaron variables fisicoquímicas de calidad del fruto (peso fresco de racimo, contenido de agua, sólidos solubles totales (sst), acidez total titulable (att), ph e índice de madurez técnica (imt). la poda larga presentó en los frutos, para las dos variedades, los valores más altos en peso fresco de racimo y sst y en la variedad cabernet sauvignon un imt más alto. estos resultados implican que para las condiciones del viñedo, la poda larga es la más apropiada. key words: tropica l v iticulture, a ltitude, grape har vest, organoleptic quality. palabras clave: viticultura tropical, altitud, vendimia, calidad organoléptica. introduction the growing vine in colombia is being developed in the departments of boyaca, antioquia, santander and nariño at altitudes above 2,000 m a.s.l., in zones known for cold tropical viticulture (almanza, 2008). under these conditions and thanks to the intense light received from sunny days that are followed by cold nights, the resulting fruits have aromas, colors, and f lavors that are suitable for the production of wines with quality tropical characteristics (almanza et al., 2012). the alto ricaurte region of boyaca is included in these regions, with an altitude of 2,100 m a.s.l. and with grape cultivation since 1985 (j. herzberg, 2014, personal communication). the ain-karim vineyard in the municipality of sutamarchan started cultivating different grape varieties for the production of wines in 1998. in 2011, boyaca had the third highest production of wine grapes in the country, with 11 ha and a harvest of 47 t, providing 4.27 t ha-1 (walteros et al., 2013). the production of wines requires grapes that are harvested with the appropriate organoleptic compounds that guarantee quality must that can be turned into wine (almanza-merchán, 2012; walteros et al., 2012). for this, it is necessary to maintain a balance between vegetative growth and reproduction (fischer et al., 2012) that 342 agron. colomb. 32(3) 2014 guarantees production, quality, and sustainability for the vineyard over time, benefitting the organoleptic potential of the fruit (almanza-merchán et al., 2014). according to fischer et al. (2012), pruning is a method that is used to inf luence the activities of sources and sinks. according to aliquo et al. (2010), one of the objectives of pruning is obtaining quality through the elimination of plant parts (canes, shoots, suckers, buds, etc.) with the goal of modifying the natural growth habit of the strain to make it suit the needs of viticulture. therefore, this study sought to find the optimal light for the plants, to secure good aeration and light for the branches (almanza et al., 2012), and to form the architecture of the plants according to the space they occupy, the vineyard density, and the selected conduction system with the quantity of buds according to the productive capacity of the strain (almanza-merchán et al., 2014). according to casierra-posada and fischer (2012), when pruning, it is important to recognize which branches and structures have vegetative or productive buds in order to ensure quality and continuous production. taking into account the fact that the wine grape bears fruit on the shoots (branches with the most recent growth) growing from the wood of the previous year, pruning seeks to limit the number and length of these shoots in order to create an adequate balance between vigor and production, regulating the quality and quantity of the fruits and the reserves that will ensure the subsequent production (hidalgo, 2006; almanza-merchán et al., 2014). furthermore, pruning reduces the aging of strains by renewing their vegetative and productive structures (aliquo et al., 2010). leaves are responsible for synthesizing photosynthates and exporting them to developing fruits (fischer et al., 2012). the leaves that are closer to developing fruits display a higher photosynthetic capacity as compared to other leaves (urban et al., 2003). therefore, these leaves are the source of the most photosynthates which are translocated to the fruits. any growth, storage, or active metabolizing tissue can be a source or the destination of sap (salisbury and ross, 2000). in the case of the wine grape, in the active growth stage, the developing fruits and young leaves are the larger sinks (hidalgo, 2006), but when engustment begins, the roots, trunk and branches become the larger sinks (almanza et al., 2012). therefore, according to agusti (2004), the translocation of carbohydrates starting with bud break is apical (acropetal) and, when the maturation of the leaves begins, the photoassimilates are translocated toward the fruits, ending with basipetal transport. this means that adequate pruning is needed to guarantee fruit quality that translates into must that ensures good wine (almanza-merchán et al., 2014). balanced pruning seeks an equilibrium for the number of buds that are left and the capacity of the plant, maintaining a balance between production and vegetative growth (hidalgo, 2006). each plant has a certain internal maturation capacity for a certain number of branches and for supporting a certain number of buds, beyond which the balance is broken. this characteristic is proportional to the total growth potential (aliquo et al., 2010). winter pruning regulates the vigor; that is to say, the development capacity of the vineyard for the vegetative-production concept. when a vineyard uses very severe pruning, a very high vigor can be produced that generates a vegetative misbalance and a reduction in fruit quality (yuste, 2005). furthermore, hidalgo (2006) indicated that, of all the cultivation activities, pruning and the conduction method are the more decisive ones for the establishment of vegetative equilibrium in the plants and organoleptic quality of the berries in order to produce fruits with the characteristics that are typical of the variety. therefore, the present study aimed to evaluate the effect of pruning on quality of wine grapes quality of the cabernet sauvignon and sauvignon blanc varieties growing in sutamarchan-boyaca. materials and methods this study was carried out at the ain-karin the marques of villa de leyva vineyard, located in the municipality of sutamarchan, boyaca (colombia). the vineyard has the coordinates of 5º39’ n and 73º 35’ w, with an altitude of 2,110 m a.s.l. it has a lime soil and a microclimate that is characterized by high solar radiation, with 5.5 h d-1 (garcía et al., 2013), and an average temperature during the research of 16.9ºc, where the maximum was 25.1ºc and the nighttime temperature was 7.6ºc; the relative humidity was between 80 and 90% (walteros et al., 2012). the vineyard has an area of 12 ha that is planted with cabernet sauvignon and sauvignon blanc varieties imported from france (camacho, 2014, personal communication). the plants, cultivated at a distance of 1.5 x 1.0 m, are 9 years old, and are found in bilateral royat or cordon conduction systems. a completely randomized 2x3 two-factor design was used; in which, the first factor corresponded to varieties and the second factor corresponded to the pruning type (short, mixed, and long). the short pruning was the control and left two buds in three spurs (the traditional method of the vineyard); the long pruning left five buds in three spurs; 343almanza-merchán, fischer, and cely r.: the importance of pruning to the quality of wine grape fruits (vitis vinifera l.) cultivated under high-altitude tropical conditions and the mixed pruning combined these two methods. each treatment was replicated four times for a total of 24 experimental units, with two plants per experimental unit for a total of 48 evaluated plants. the fruits were collected when they reached maturity and, following the enological technical criterion, all of the clusters were taken from each plant and taken to the plant physiology laboratory of the universidad pedagogica y tecnologica of colombia (tunja), where they were weighed using a 0.01 g precision balance. the water content of the fruits was established through the percentage ratio between the dry mass and fresh mass of the fruits. subsequently, 10 ml of must was obtained in order to establish the chemical variables of: total soluble solids (tss) by measuring the brix degrees using a digital refractometer (hanna instruments, rhode island, usa) with a range of 0 to 85% and a precision of 0.1ºbrix; total titratable acidity (tta) following the aoac methodology (1990) with calculations using the volume data of 0.1n naoh incorporated into 5 g of must and three drops of phenolphthalein in a potentiometric titration up to a ph of 8.2, expressed as tartaric acid; technical maturity index (tmi), determined following the methodology proposed by parra and hernández (1997) using the tss/tta ratio; and ph, using a schott handylab ph 11 phmeter (schott, mainz, germany) that was calibrated using 7.0 and 4.0 ph buffer solutions. for the statistical analysis, the data of the evaluated variables were analyzed with the statistics program sas® v. 9.2 and, to compare the treatments, the tukey comparison test was used (p≤0.05), which allowed for the determination of the existence of significant differences between the treatments. results and discussion fresh mass clusters with statistically significant differences (p≤0.05), the clusters of the cabernet sauvignon variety with long pruning had the highest fresh mass with values of 72.16 g, while the clusters with the lowest fresh mass were harvested from the ‘sauvignon blanc’ plants with short pruning at a weight of 34.91 g (fig. 1). according to the data obtained in this study, the long pruning presented the highest fresh mass of the clusters for both varieties, as compared to the short and mixed pruning. howell et al. (1987) and howell (2001) indicated that long pruning is more productive because the buds found between the 3-10 nodes bear more fruit. also, almanza et al. (2012) stated that, for the case of the varieties grown in boyaca (pinot noir, riesling, riesling x silvaner, cabernet sauvignon, and sauvignon blanc, among others), the production is found between nodes 4 and 5, which would inf luence which type of pruning would be ideal. keller et al. (2004) reported that the number of berries per cluster and the average cluster weight decrease as the number of clusters per plant increases, contrary to the values obtained in the present study, in which the long pruning, between the treatments and as compared to the level of individual factors, generated the highest cluster weight with values of 63.585 g, followed by short pruning with 45.79 g and mixed pruning with 38.11 g (fig. 2). in this sense, de la fuente et al. (2007) and almanza-merchán et al. (2014) indicated that the amount of photosynthetically active area is dependent on the pruning type, which explains the results seen with long pruning, generating the highest number of canes and, therefore, leaves. figure 1. effects of the pruning type and variety on the cluster fresh weight of wine grapes. cs, ‘cabernet sauvignon’; sb, ‘sauvignon blanc’; sp, short pruning; lp, long pruning; mp, mixed pruning. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). bars indicate standard error. for its part, the cabernet sauvignon variety produced a higher cluster weight (54.85 g) than the sauvignon blanc variety with 43.48 g. according to rivera and devoto (2003), the weight of the berries is determined by the number of cells, their volume and their density. this is consistent with salazar and melgarejo (2005), when the final weight appears to be highly determined by cellular division before anthesis and cellular elongation after anthesis. different data were found by ortega-farias et al. (2007), in which the pruning with the highest number of buds resulted in the highest number of clusters, but with lower weights. this result was possibly due to the fact that the integral productivity of plants is determined by the capacity of the plant cover and especially by the photosynthetically active foliar surface with a capacity to fix carbon, as well as by the competition between the vegetative development and yield (de la fuente et al., 2007). ab a b b ab b fr es h m as s of c lu st er s (g ) treatments 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 cs+sp cs+lp cs+mp sb+sp sb+lp sb+mp 344 agron. colomb. 32(3) 2014 figure 2. effect of the pruning type on the cluster fresh mass of wine grapes. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 8). bars indicate standard error. fruit water content t here were no sig nif ica nt d if ferences bet ween t he treatments; however, the highest fruit water content was seen in the ‘cabernet sauvignon’ variety with long pruning (86.02%) and the lowest was seen in the same variety with mixed pruning (74.80%); the short pruning of the ‘sauvignon blanc’ variety tended to have the lowest fruit water content (76.61%) for this variety (fig. 3). these values agree with those found by hidalgo (1993), who stated that grapes for wine production have a water content of 70 to 85% (fig. 4). taking into account the fact that the final destination of the grapes is wine production, the fruit water content plays a vital role (almanza et al., 2012). the factor levels did not present significant differences when separated. according to fischer et al. (2012), plants with a high leaf/ fruit ratio form fruits that have a higher amount of spongy tissue, which implies that they will have a higher capacity of water accumulation in the their cells and, therefore, the fruits will be bigger, which was confirmed by medrano and flexas (2004) when they reported that cellular growth depends on cellular turgor, which in turn depends on the cellular water pressure potential. the hydration of tissue is therefore an essential requirement for the growth and final size of the fruit. reynier (1995) mentioned that, during the growth and development of wine grapes, with the vegetative and reproductive cycles being simultaneous, the organs constantly compete for the photoassimilates; therefore, the distribution of glucosides inf luences the quantity and quality of the current and subsequent harvests. total soluble solids the accumulation of total soluble solids in the fruits presented statistically significant differences (p≤0.05). the fruits that tended to have the highest total soluble solids, with values of 22.76ºbrix, were harvested from the sauvignon blanc variety with long pruning, followed by fruits of the same variety with mixed pruning with values of 22.66ºbrix and with short pruning with values of 22.08ºbrix. the tss for the cabernet sauvignon variety was at low levels, with short pruning presenting the lowest value of 20.5ºbrix (fig. 5), which means sugar would have to be added to the must. according to ryugo (1993), the grape varieties that will be used for quality wine production must accumulate a tss content of between 22 and 28ºbrix, which was demonstrated by almanza et al. (2012), who indicated that the content, in brix degrees and under cold tropical conditions, presents values close to 23°. blouin and guimberteau (2004) explained the importance of high tss contents in the production of quality wine. the sauvignon blanc variety presented the fruit with the highest tss content with a value of 22.50ºbrix. salazar ab a b fr es h m as s of c lu st er s (g ) pruning type 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 short long mixed figure 3. effect of the pruning type and variety on the fruit water content of wine grapes. cs, ‘cabernet sauvignon’; sb, ‘sauvignon blanc’: sp, short pruning; lp, long pruning; mp, mixed pruning. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). bars indicate standard error. figure 4. effect of the pruning on the fruit water content of wine grapes. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 8). error bars indicate standard error. a a a a a a fr ui t w at er c on te nt ( % ) treatments 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 cs+sp cs+lp cs+mp sb+sp sb+lp sb+mp a a a fr ui t w at er c on te nt ( % ) pruning type 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 short long mixed 345almanza-merchán, fischer, and cely r.: the importance of pruning to the quality of wine grape fruits (vitis vinifera l.) cultivated under high-altitude tropical conditions and melgarejo (2005) confirmed that the content of the substances present in grapes will depend in large part on the variety type from which they come and on the edaphoclimatic conditions, because light, temperature, and water quantity of the soil are decisive for the formation of enological substances, which are of vital importance to the quality and microbiological stability of wine production. lizana (1983) confirmed that the principal sugars present in the grape are glucose and fructose; the quantity found in mature berries is 150 to 250 g l-1of juice, which corresponds to a value of 15 to 25ºbrix. martínez de toda (1991) emphasized the importance of the pruning type due to the fact that, during the grape maturation process, acids lose ground to the sugars that come from the photosynthetic activity exercised by the leaves. the trunks of the strain also contribute to the accumulation of tss during the herbaceous stage of the fruits because they accumulate sugar during this resting period and, once the filling starts, they act as a source (almanza-merchán et al., 2014). according to coombe (1960), the enrichment in the sugar of the clusters during veraison is due, in part, to the rapid and temporary mobilization of the reserves of the trunk and canes towards the fruits. statistical differences were observed for the short pruning; the higher tss values were obtained with the long and mixed pruning types, with values of 22ºbrix, while the short pruning presented the lowest value at 21.28ºbrix (fig. 6). similar data were found by poni et al. (1994), who confirmed that, with mixed pruning, grape production depends on an optimal equilibrium between the growth of leaves and buds, which is necessary for the production of sufficient carbohydrates for the optimal maturation of the clusters. this means that it is vital to control the foliar surface in order to have the correct maturation of the berries (zufferey and murisier, 2006), which can be achieved with the pruning type. sánchez de miguel (2007) stated that, due to the relationships between sources and sinks, there appears to be movements of photoassimilates between the different organs that allow for the establishment of translocation models which vary throughout the vegetative and reproductive cycles. total titratable acidity there were no statistical differences at the treatment level (pruning and variety). the highest value tended to occur in the sauvignon blanc variety with mixed pruning (7.63 g l-1) and the lowest value with the cabernet sauvignon variety with long pruning (6.43 g l-1) (fig. 7). the pruning type level, in an independent manner, did not present differences either (fig. 8). according to the value of the wine figure 5. effect of the pruning type and variety on the total soluble solids (tss) in wine grape fruits. cs, ‘cabernet sauvignon’; sb, ‘sauvignon blanc’; sp, short pruning; lp, long pruning; mp, mixed pruning. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). bars indicate standard error. figure 6. effect of the pruning type on the total soluble solids (tss) of wine grape fruits. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 8). bars indicate standard error. b ab ab ab a a ts s (° br ix ) treatments cs+sp cs+lp cs+mp sb+sp sb+lp sb+mp 18 19 20 21 22 23 24 b a a pruning type short long mixed ts s (° br ix ) 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 a a a a a a tt a ( g l -1 ) treatments cs+sp cs+lp cs+mp sb+sp sb+lp sb+mp 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 figure 7. effect of the pruning type and variety on the total titratable acidity (tta) of wine grape fruits. cs, ‘cabernet sauvignon’; sb, ‘sauvignon blanc’; sp, short pruning; lp, long pruning; mp, mixed pruning. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). bars indicate standard error. 346 agron. colomb. 32(3) 2014 acidity, known as total acidity and expressed as the most important acidity content, which in the case of the grape is tartaric acid, the total acidity was established between 4.5 and 7.0 g l-1, which is approximately equivalent to a ph range of 3.2 and 3.7 (pérez, 2003) or, as found by garcía et al. (2002), between 6.5 and 7.0; values that agree with those of the present study. reynier (1995) related the acidity of the grape to three basic factors: the most important appears to be temperature, which can cause decreases in acidity that favor respiratory combustions; vigor, which can favor the production of organic acids during the growth period and reduce the possibility of degradation during maturation; and water contribution, which can cause dilution when the contribution is made at the end of maturation or which can favor synthesis during the growth period of the fruit. figure 8. effect of the pruning type on the total titratable acidity (tta) of wine grape fruits. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 8). bars indicate standard error. technical maturity index the short pruning in the cabernet sauvignon variety presented the lowest value (p≤0.05%) among the treatments with an index of 2.74 (fig. 9), while the highest value (3.40) was seen with the long pruning in the same variety, in agreement with the research of garcía et al. (2002), who reported ideal values between 2.79 and 3.62. all of the treatments presented technical maturity indices that guarantee the production of good quality wines. almanza et al. (2012) suggested that tmi values between 3.0 and 3.5 are suitable for deciding the opportune moment of the harvest. according to almanza (2011), this is the most used indicator by wine grape producers in the department of boyaca because it allows for the determination of the optimal harvest point (hidalgo, 1993; reynier, 1995) and is defined as the tss/tta ratio. according to gris et al. (2010) and morlat and bodin (2006), the maturity index represents a balance between sugars and acids, which is important for the quality of wines because it confers a balanced f lavor in wines. between the pruning types, there were no significant differences (fig. 10). the long pruning obtained the highest value with an index of 3.34, while the lowest value corresponded to the short pruning (2.94). taking into account the fact that the balance between sugars and organic acids is a determinant factor for wine quality (walteros et al., 2012), the values obtained in this study fit within the suggested values for the production of wines with tropical characteristics. figure 9. effect of the pruning type and variety on the technical maturity index (tmi) of wine grape fruits. cs: ‘cabernet sauvignon’; sb, ‘sauvignon blanc’; sp, short pruning; lp, long pruning; mp, mixed pruning. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). bars indicate standard error. figure 10. effect of the pruning type on the technical maturity index (tmi) of wine grape fruits. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 8). bars indicate standard error. ph the higher ph values (p≤0.05) were obtained with the fruits of the cabernet sauvignon variety, independent of the pruning type (fig. 11). the highest value corresponded a a a pruning type short long mixed tt a ( g l -1 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 b a a a a a tm i (t s s /t ta ) treatments cs+sp cs+lp cs+mp sb+sp sb+lp sb+mp 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 a a a pruning type short long mixed tm i (t s s /t ta ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 347almanza-merchán, fischer, and cely r.: the importance of pruning to the quality of wine grape fruits (vitis vinifera l.) cultivated under high-altitude tropical conditions to the mixed pruning type with a ph of 4.68. in the sauvignon blanc variety with all three pruning types, the ph values were lower, with 3.11 being the highest value. the factorial analysis did not reveal significant differences for the pruning type (fig. 12). the behavior for the three pruning types was similar; the long and mixed pruning presented the highest value of 3.87 and the short pruning generated the lowest value (3.84). the high ph values seen in the present study were possibly due to a high k+ content, which was associated with the shaded microclimates that are characteristic of long and mixed pruning types that contain a higher foliage quantity. boulton (1980) mentioned that shaded clusters result in a higher accumulation of k+ in the buds and mature fruits. catalina et al. (1982) stated that an increase in ph has three causes: a) salinization of the fruit acids, caused by potassium salts; b) respiratory combustion, especially by the consumption of malic acid; and c) dilution due to fruit growth. figure 11. effect of pruning type and variety on the ph of wine grape fruits. cs: ‘cabernet sauvignon’; sb, ‘sauvignon blanc’; sp, short pruning; lp, long pruning; mp, mixed pruning. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). bars indicate standard error. conclusions the long pruning type was the most suitable for both varieties growing under the agroecological conditions of the ain-karim vineyard due to it having the highest values of fresh mass of the clusters and tss and tmi of the fruits. the cabernet sauvignon variety surpassed the ‘sauvignon blanc’ variety in terms of fresh mass of clusters and ph, but it had a lower tss. literature cited agusti, m. 2004. fruticultura. mundi-prensa, madrid. aliquo, g., a. catania, and g. aguado. 2010. la poda de la vid. in: instituto nacional de tecnología agropecuaria. estación experimental agropecuaria mendoza, http://www.inta.gov. ar; consulted: may, 2013. almanza m., p.j. 2008. evolución de parámetros fisicoquímicos durante la maduración de frutos de vitis vinifera l. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. almanza m., p.j. 2011. determinación del crecimiento y desarrollo del fruto de la vid (vitis vinífera l.) bajo condiciones de clima frio tropical. ph.d. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. almanza-merchán., p.j. 2012. vid (vitis vinifera l.). pp. 874-904. in: fischer, g. (ed). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. almanza m., p.j., p.a. serrano, and g. fischer. 2012. manual de viticultura tropical. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. almanza-merchán, p.j., p.a. serrano-cely, f.e. forero-ulloa, j. arango, and m. puerto. 2014. pruning affects the vegetative balance of the wine grape (vitis vinifera l.). agron. colomb. 32(2), 180-187. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n2.43359 aoac, association of official analytical chemists. 1990. official methods of analysis. 15th ed. arlington, va. blouin, j. and g. guimberteau. 2004. maduración y madurez de la uva. mundi-prensa, madrid. boulton, r. 1980. the general relationship between potassium sodium and ph in grape juice and wine. amer. j. enol. vitic. 31, 182-186. casierra-posada, f. and g. fischer. 2012. poda de árboles frutales. pp. 169-185. in: fischer, g. (ed). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. catalina, l., c. marzuelos, r. romero, and r. sarmiento. 1982. cambios metabólicos durante el proceso de maduración de la uva (vitis vinifera l. var. palomino) en la zona marco de jerez de la frontera (cádiz). ann. edaf. agrobio. 41, 1503-1517. coombe, b. 1960. relationship of growth and development to changes in sugars, auxins and gibberellins in fruit of seeded and seedless varieties of vitis vinifera. plant physiol. 35, 241-250. de la fuente, m., r. linares, and j.r. lissarrague. 2007. efecto del sistema de conducción en climas semiáridos sobre la maduración, composición de la baya y la exposición de los racimos en vitis vinífera l. cv. shyrah. enología 4, 1-9. a a a b b b ph treatments cs+sp cs+lp cs+mp sb+sp sb+lp sb+mp 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.5 4.0 5.0 a a a pruning type short long mixed ph 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 figure 12. effect of pruning type on the ph of wine grape fruits. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 8). bars indicate standard error. 348 agron. colomb. 32(3) 2014 fischer, g., p.j. almanza-merchán, and f. ramírez. 2012. sourcesink relationships in fruit species. a review. rev. colomb. cienc. hortic. 6(2), 238-253. garcía, m., r. quintero, and a. lópez. 2002. bebidas alcohólicas no destiladas. limusa, mexico. garcía, j.f., e. cheverria, and l. jaramillo. 2013. diferencias climáticas entre las regiones tradicionalmente productoras de olivo (olea europea l.) en el mundo y el alto ricaurte en colombia. cult. cient. 11, 124-132. gris, e.f., v.m. burin, e. brighenti, h. vieira, and m.t. bordignonluiz. 2010. phenology and ripening of vitis vinifera l. grape varieties in são joaquim, southern brazil: a new south american wine growing region. cien. inv. agr. 37, 61-75. hidalgo, l. 1993. tratado de viticultura general. mundi-prensa, madrid. hidalgo, t.j. 2006. sistemas de evaluación del potencial enológico. mundi-prensa, madrid. howell, g.s. 2001. sustainable grape productivity and the growth – yield relationship. amer. j. enol. viticult. 52(3), 165-174. howell, g.s., t. k. mansfield, and j.a. wolpert, 1987. inf luence of training system, pruning severity, and thinning on yield, vine size, and fruit quality of vidal blanc grapevines. amer. j. enol. vitic. 38(2), 105-112. keller, m., l. mills, r. wample, and s. spayd. 2004. crop load management in concord grapes using different pruning techniques. amer. j. enol. vitic. 55, 35-50. lizana, l. 1983. maduración e índices de cosecha en uva de mesa. aconex 5, 13-16. martínez de toda, f. 1991. biología de la vid. fundamentos biológicos de la viticultura. mundi-prensa, madrid. medrano, h. and j. flexas. 2004. relaciones hídricas de las plantas. pp. 1141-1174. in: reigosa, m., n. pedrol, and a. sánchez (eds.). la ecofisiología vegetal una ciencia de síntesis. thomson editores spain, madrid. morlat, r. and f. bodin. 2006. characterization of viticultural terroirs using a simple field model based on soil depth – ii. validation of the grape yield and berry quality in the anjou vineyard (france). plant soil 281, 55-69. ortega-farias, s., r. salazar mejías, and y. moreno. 2007. efecto de distintos niveles de poda y reposición hídrica sobre el crecimiento vegetativo, rendimiento y composición de bayas en vides cv. cabernet sauvignon. agri. téc. 67(4), 401-413. doi: 10.4067/s0365-28072007000400008 parra, c.a. and j.e. hernández. 1997. fisiología postcosecha de frutas y hortalizas. faculty of engineering, universidad nacional de colombia, bogota. pérez, c. 2003. análisis (químico) y control (digital) en la producción del vino. consejerías de educación y ciencia y tecnología. castilla-la mancha, spain. poni, s., a.n. lakso, j.r. turner, and r.e. melious. 1994. interactions of crop level and late season water stress on growth and physiology of field-grown concord grapevines. amer. j. enol. viticult. 45, 252-257. reynier, a. 1995. manual de viticultura. mundi-prensa, madrid. rivera, c. and l. devoto. 2003. desarrollo fenológico de 20 clones de vitis vinifera bloque fundación vivero agrouc, pirque. undergraduate thesis. faculty of agronomy, pontificia universidad católica de chile, santiago. ryugo, k. 1993. fruticultura. ciencia y arte: cosechas de enredaderas y arbustos frutales. editorial agt, mexico df. salazar, d. and p. melgarejo. 2005. viticultura, técnicas de cultivo de la vid, calidad de la uva y atributos de los vinos. mundiprensa, madrid. salisbury, f.b. and c.w. ross. 2000. fisiología de las plantas 1. células: agua, soluciones y superficies. thomson editores spain paraninfo, madrid. pp. 235-275. sánchez de miguel, p. 2007. producción y distribución de fotoasimilados en la vid (vitis vinifera l.) durante el periodo de maduración. cambios a la respuesta fotosintética a la luz de las hojas por factores biológicos, ambientales y culturales. ph.d. thesis. department of plant production: phy totechnics, escuela técnica superior de ingenieros agrónomos, universidad politécnica de madrid, madrid. urban, l., x. le roux, h. sinoqut, s. jaffuel, and m. jannoyer. 2003. a biochemical model of photosynthesis for mango leaves: evidence for the effect of fruit on photosynthetic capacity of nearby leaves. tree physiol. 23, 289-300. doi: 10.1093/ treephys/23.5.289 walteros, i., d. molano, and p. almanza-merchán. 2013. efecto de la poda sobre la producción y calidad de frutos de vitis vinifera l. var. sauvignon blanc en sutamarchán – boyacá. orinoquía 17, 167-176. walteros, i., d. molano, p.j. almanza-merchán, m. camacho, and h.e. balaguera-lópez. 2012. efecto de la poda sobre la producción y calidad de frutos de vitis vinifera l. var. cabernet sauvignon en sutamarchán (boyacá, colombia). rev. colomb. cienc. hortic. 6, 19-30. zufferey, v. and f. murisier. 2006. distance interligne et hauteur de la haiefoliaire (ii). revue suisseviti. arboric. hortic. 38, 161-64. agronomfa colombians, 1995, volumen xii no. f; p8g 8-20 tratamiento fisico y quimico del suelo para el control del marchitamiento vascular del clavel causado por el hongo fusariumoxysporumf. sp. dian/hi physical and chemical soil treatment for the control of vascular wilt of carnation caused by fusarium oxysporumf. sp. dian/hi david l. garcia1, mario g. arbelaez. y german arbelaez t.2 resumen los problemas fjtosanitarios constiluyen uno de los aspectos mas importantes en el cultivo del clavel en colombia, destacandose, entre ellos, el marchitamiento vascular del c1avel, causado por et hongo f. oxysporum f.sp. dian/hi. con el prop6silo de avanzar en el manejo de dicha enfermedad. se re~ alizaron dos ensayos en dos fincas productoras de flores en la sabana de bogota, comparando tratamientos fisicos y quimicos al suelo antes de la slembra. en el primer experimento efectuado con diferentes variedades de clavel estandar, se compar6 el fumigante 1.3-0 cloropicrina frente a la aplicaci6n de vapor de agua. los dos tratamientos fueren igualmente eficientes en la disminuci6n de la incidencia de la enfermedad en todas las variedades evaluadas; de igual manera no se encontraron diferencias en cuanto a la reducci6n de la poblaci6n del hongo en el suelo. altura de las plantas y la producci6n y la calidad de las flores. en el segundo experimento, donde se evaluaron diferentes variedades de clavel miniatura, se compar6 la efeclividad del fumigante 1.3-0 cloropicrina 'rente al fumigants oazomet. ei tratamiento al suelo con el fumigante 1,3-0 cloropicrina fue mas efidente que el fumigante oazomet en la reducci6n de la incidencia de la enfermedad y de la poblaci6n del hongo en el suelo. en el desarrollo de las plantas y en la producci6n y la caudad de las fjores. ingeniero agr6nomo_ facullad de agronomia. unlversidad nacional de colombia. santafe de bogota. d.c. a.a. 14490. prolesor tilular facultad de agronomia, universidad naclonal de colombia. sanlale de bogota. d.c. a.a. 14490. 8 summary phytosanitary problems are some of the most important aspects in the carnation industry in colombia. vascular wilt, caused by fusarium oxysporum tsp. dian/hi, being the most limiting disease. to found an efficient method to control the disease, two experiments were established in commercial farms, located in the bogota plateau, comparing physical and chemical soil treatments. in the first experiment. with standard carnation varieties, soil application of the fumigant 1,3-0 chloropicrin (talone c-17) was compared with steam sterilization. the two treatments were equally effective in reducing disease incidence and fungal population in the soil, and enhancing plant height and flower yield and quality. in the second experiment, with miniature carnation varieties, soil application of the fumigant 1,3-0 chloropicrin was more effective than fumigant dazomet (basamid) in reducing fungal population in the soil and disease incidence, ans well as in improving plant development and flower yield and quality. introducci6n los problemas fitosanilarios constituyen uno de los aspectos mas limitantes en el cultivo del c1avel en colombia, destacandose entre estos el marchitamiento vascular causado por el hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi (prill. et del.) snyder et hansen (arbelaez, 1988). ei pat6geno antes mencionado infesta de manera progresiva los suetos a traves de diferentes formas. como esquejes infectados. herramientas, equipos de labranza. agua, operarios y, a su vez, tiena una alta capacidad de supervivencia, factor que sumado a los anteriores puede hegar a inhabiiitar el suelo para el cultivo del clavei (arbelaez, 1988; baker, 1980). uno de los metodos mas importantes para prevenir el establecimiento del pat6geno en el suelo consiste en la producci6n de esquejes libres de la enfermedad (bakery philips, 1962; arbelaez, 1987). para lograr una disminuci6n significativa del pat6geno, una vez establecido en el suelo, se ha utilizado la aplicaci6n de vapor de agua y de fumigantes antes de la siembra. enlre los fumigantes utilizados en colombia eslan metam-sodio, metil isotiocianato, dazomet, formaldehido y. recienlemente. 1,3-0icloropropeno + cloropicrina. con la aplicaci6n de fumigantes se han obtenido resultados variables de control y una erradicaci6n del pat6geno bastante parcial. ademas, la aplicaci6n de fumigantes es costosa, poco selectiva y ocasiona una reducci6n apreciable de organismos sapr6fitos en el suelo (garibaldi y guo llino, 1987; arbelaez, 1992). en investigaciones recientes realizadas en diferentes empresas de la sabana de bogota, sa ha enconlrado que el fumigante l,3-0icloropropeno + cloropicrina (1,3-0 cloropicrina) ha side el producto mas eficiente para la reducci6n del pat6geno en el suelo y de la incidencia de la entermedad; en algunos casos. la eficiencia de este fumigante ha sido superior 0 similar ala aplicaci6n de vapor de agua al suelo, resultado que no se habia encontrado con ninguno de los fumiganles anteriormente usados (arbelaez et ai, 1993. ramirez et ai, 1994, montenegro y cabrera, 1994). ei objelivo del presente trabajo fue evaluar la electividad del fumigante l,3-0icloropropeno (74%) + cloropicrina (17%) (telone c-17, oowelanco de colombia) en comparaci6n con la aplicaci6n de vapor de agua y del fumigante oazomel (basamid, basf) para el control de f. oxysporum f. sp. dianlhi en cultivos eomerciales de clavei estandar y de clavel miniatura. materiales y metodos para evaluar el eteelo del tratamiento al suelo con metodos fisicos y quimicos, se diseflaron dos experimentos localizados en diferenles fincas, con distinlos niveles de infestaci6n del pal6geno. el ex~ perimento 1 se realiz6 en la empresa inversiones calypso s.a., localizada en el municipio de facalaliva y el experimento 2, en la empresa agricola los arboles s.a., situada en el municipio de madrid. en los dos experimentos, para determinar la efectividad de los lratamientos, se sembraron variedades de c1avel susceptibles y resislentes a f. oxysporljm f. sp. dian/hi, en los dos experimentos se midieron las siguientes variables: poblaci6n de f. oxyspolzlm antes del iratamiento y despues del tratamiento al suelo a dos profundidades: 0-25 em y 26-50 cm, utilizando el metodo de las dijuciones decimales en el medio selectivo de komada para dicha especie (1975). incidencia de la enfermedad, para 10 cua1 se realizaron muestreos cada 15 dias a partir de la semana ocho despues de la siambra, par medio del conteo de las planlas con sintomas ocasionados por f. oxysporum f. sp. dian/hi. fenologia de las plantas, mediante la determinaci6n de la altura, desde la semana cuatro despues de la siembra y con intervalos de cuatro semanas. producci6n y calidad de la flor cortada, para 10 cual,la tlor cosechada de cada parcela se ciasific6 de acuerdo a los estandares comerciales para exportaci6n, labor que se hizo en forma diaria desde el momento de la iniciaci6n de la producci6n de flares hasta la finalizaci6n del experimento. la aplicaci6n del 1,3-0 cloropicrina, se hizo en forma esl8ndar para ambos ensayos, de acuerdo con la manera recomendada por la empresa productora. las laooras agron6micas del cultivo se realizaron de la manera convencional utilizada por cada finca. experimento 1. clavel estandar en la finca inversiones calypso s.a., se prob6 el fumi~ante 1,3-0 cloropicrina en una dosis de 100 cclm ,en comparaei6n con el tratamiento del suelo con vapor de agua a 82°c, por una hora. se trat6 un area de doce medias naves, seis medias naves tratadas con 1,3-d cloropicrina y seis medias naves se trataron con vapor. las dimensiones de cada media nave fueron de 33,35 m por 5,25 m, con un area de 175,10 m2 por media nave y un area total del ensayo de 2.101,20 m2. por cada media nave. se sembraron un lolal de cuatro camas, a raz6n de 976 esquejes por cama, para un gran total de 48 camas en todo el ensayo. las variedades resistentes sembradas fueron delphy, bogota, gigy y hellas y las variedades susceplibles fueron kaly, u.conn y new pink ember. se raalizaron tres muestreos para determinar la poblaci6n de f. oxysporum en el suelo, antes de la aplicaci6n de los tralami entos y a los 15 y 45 di as despues de la aplicaci6n de los tratamientos. 9 ei diseno experimental usado fue completamente al azar con 14 tratamientos, los cuales estaban constituidos por la inleracci6n melodo de desinfecci6n del suelo y variedad de clavel, de la siguiente manera: tratamiento 1: vapor de agua delphy tratamiento 2: vapor de agua bogota tralamiento 3: vapor de agua gigy tratamienlo 4: vapor de agua hellas tratamiento 5: vapor de agua • kaly tratamiento 6: vapor de agua· u.conn tratamiento 7: vapor de agua new pink ember tralamiento 8: 1,3-0 cloropicrina delphy tratamiento 9: 1.3-0 cloropicrina bogota tratamienlo 10: 1,3-0 cloropierina gigy tratamiento 11: 1.3-0 cloropicrina hellas tratamiento 12: 1,3-0 cloropicrina kaly tratamiento 13: 1.3-0 cloropierina u.conn tratamienlo 14: 1,3-0 cloropicrina new pink ember para la determinaci6n de las diferencias estadisticas, se utiliz~ron comparaeiones entre los difarentes lratamientos, las cuales fueron las siguientes: comparaci6n 1: todas las variedades vapor vs lodas las variedades 1,3-0 cloropicrina comparaci6n 2: variedades resistentes • vapor vs variedades resistentes 1,3-0 cloropicrina comparaci6n 3: variedades suseeptibles vapor vs variedades susceptibles 1,3-0 cloropicrina comparaci6n 4: vapor· oelphy vs 1,3-0 cloropierinadelphy comparaei6n 5: vapor bogota vs 1,3-0 cloropicrina bogota comparaci6n 6: vapor· glgy vs 1,3-0 cloropierina gigy comparaci6n 7: vapor hellas vs 1,3-0 cloropicrina • hellas 10 comparaci6n 8: vapor u.conn vs 1.3·0 cloropicrinau.conn comparaei6n 9: vapor kaly vs l,3-d cloropicrina kaly comparaci6n 10: vapor new pink ember vs 1,3-0 cloropicrina-new pink ember experimento 2. clavel miniatura en la linea agricola los arboles s.a., se prob6 el fumigante 1,3-0 cloropicrina, en comparaci6n con el m~todo utilizado regularmente par la finca para control de f. oxysporum f.sp. dian/hi; consistente en la aplicaci6n del fumiganle oazomet. se trat6 un area de seis medias naves; tres medias naves se irataron con 1,3-0 cloropicrina y tres medias naves se trataron con oazomet. las dimensiones de cada media nave fueron de 36,0 m por 6,8 m. 10 que da un area de 244,8 m2 par media nave, para un area total del ensayo de 1.468,8 m2• se sembraron 30 camas, con una densidad de siembra de 1.040 plantas por cama, can variedades de clavel miniatura, a raz6n de cinco camas por media nave. la variedad lolerants utilizada fue ronny arony y las variedades susceptibles fueron kortina channel y festival. ademas de los muestreos de sualo hechos antes y despues de la aplicaei6n de los fumigantas, se hicieron cinco muestreos adicionales can intervalos de un mes, para aslimar la poblaci6n del hongo en al suelo. er diseno experimental utilizado fue de bloques completos al azar. cada bloque estaba constituido por dos parcelas experimentales, una de las cuales se trat6 con 1,3-0 cloropicrina y la otra se trat6 con oazomel. en cada parcela experimental. se eseogiemn en forma aleatolia las unidades de muestreo, donde cada unidad correspondi6 a una cama, de cada una de las tres variedades $embradas. resultados y discusr6n experimento 1. clavel estandar poblacl6n de fusarium oxysporum en ej suelo las areas tratadas con el fumigante 1,3-0 cloropicrina y e' vapor de agua, a una pmfundidad de 25 em, presentaron niveles altos de fa poblaci6n del hongo antes de fa aplicaci6n de los iratamlentos (agura 1). a los quince dias despues de la aplicaci6n de los lratamientos 81 suelo sa redujo la poblaci6n del hongo en forma apreciable. sin embargo. a los 45 dias ~ vapor d, tlgua ~ 1,30 d. elora pic: rlna ~!oo 0 2000 w iil .!i> t!oo (.) u.: ::i epocas de muo?slr",o figura 1. poblaci6nde fusariumoxysporumen el suela, a una profundidad de 0-25 em. (experimenta 1). despues de las aplicaciones. se manifest6 una recuperaci6n en los niveles poblacionales de fusarium 0xyspolum en ambos tratamientos. a una profundidad de 26-50 em, se observ6 que los niveles iniciales de la poblaci6n del hongo en el suela fueron menores que los encontrados a una profundidad de 25 em, 10 que concuerda con observaclones hechas par reuven y nitzani (1992) y por camargo y sanabria (1993). quienes encontraron un gradiente diferencial del hongo en el suelo. el cual se reduce a medida que se profundlza en el (figura 2). en cuanlo a los resultados encontrados despues de la apllcaci6n de los tratamienlos, se observ6 un comportamiento similar de la poblaci6n del hongo, con respecto a la profundidad 0-25 em, a los 15 y 45 dias despues de /a aplicaci6n de los tratamientos. 0 sea, una reducci6n de la poblaci6n y, luego, un aumento de la misma. en ninguno de los muestreos realizados y en ninguna de las profundidades analizadas. se encontraron dilerencias estadislicas entre los dos tratamientos aplicados at suelo. ambos lralamientos presentaron una eficiencia similar en la reducci6n de las poblaeiones del hongo en el suelo. aunque f7m vapor & tlgull. e3 1,~d. cioloplcrlna 1200 1000 0 800w ~ .ci' !ioo 0 u: =i anl~' aphc&coon ' '~d.ao d~.pu~•. 4~ d.ao d~.pu~: epocds doe muestreo figura 2. poblacion de fusan"umoxysporumen el suelo. a una profundidad de 26-50 em. (experimento 1). no sa observ6 una permanencia en el control a traves del tiempo. aunque la poblaci6n del hongo. a los 45 dias des· pues de la aplicaci6n de los tratamientos, en promedia, subi6 a niveles cercanos a 1.000 uj.c.lg de suaro. para ambas profundidades y para ambos tratamientos. 10 cual puede considerarse como un nillel allo. no se tradujo en un aumento de la incidencia de la enfermedad en el campo; es posible inferir, a partir de estos resultados. que no todo el fusarium oxysporum encontrado en el amilisis del suelo sea patogenieo al clavel, 10 cual coincide con 10 observado por camargo y sanabria (1993); esto se debe a que el medio espeeifieo de komada (1975), lavoreee el crecimiento de cualquier tipo de f. oxysporum y, por 10 tanto. gran parte de la poblaci6n del hongo aisrada podria corresponder a formas sapr6filas. incidencia de la enfermedad en la figura 3 se observa la incidencia de la enfermedad en las diferentes variedades evaluadas, hasta las 39 semanas despues de la siembra. la variedad new pink ember presento diferencias ai11 ~ vapor de ilgua e:.:i 1.:j.d. clo'op~,lna v3!itjd.3·:j figura 3. porcentaje total de plantas afecladas' par fusarium oxysporum f. sp. dian/hi, a las 39 semanas despues de la siembra (experi· menta 1). tamente significalivas enlre los lralamientos a favor del vapor de agua, pues la incidencia de la en· fermedad enfermedad en el tralamienlo 1,3-0 ciaropicrina fue alia. en el resto de las variedades, no se encontraron dilerencias eslad'lslicas entre los dos tratamientos al suelo. en las variedades delphy y kaly. tas.parcelas lraladas no presenta· ron una incidencia mayor del 5% y en las variedades bogota, gigy, hellas y u.conn,la incidencia de la enfermedad, para ambos 'ratamientos, no 50brepas6 valores mayores del 2%. resumiendo, se puede dedr que el tralamiento al suelo con vapor de agua redujo la poblaci6n del hongo en'--el suelo y, par 10 tanto, no se presenl6 una incidencia alta de la enfermedad en ninguna de las variedades evaluadas. en ellralamiento at suelo can el fumigante 1,3-0 cloropicrina, se presenl6 una alta incidencia de la enlermedad en la variedad new pink ember, debido a la baja reducci6n de la poblaci6n del hongo en el suelo de las areas donde se sembr6 esta variedad, mientras qua en el resto de las variedades no se lieg6 aniveles altos de la enfermedad. 12 altura de planta en la figura 4, se puede observar la altura de las plantas a las 16 semanas despues de la siembra de las plantas de las variedades ulilizadas. en la variedad bogola, la altura promedia de las plantas siempre tue superior en el tratamiento con vapor de agua que en ellralamiento con 1,3-0 cloropicrina. en las variedades gigy, hellas, kaly, u.conn y oelphy, ocurri610 contrario y la altura de sus plantas con la aplicaci6n del fumigante 1.3-0 cloropierina, siempre fue superior a aquellas can la aplicaci6n de vapor de agua. en la variedad new pink ember. los promedios de altura de las plantas entre ambos tratamienlos fueron muy similares. s610 se encontraron dilerencias esladistieas entre los tralamientos en plantas de la variedad hellas a favor de 1,3-0 cloropicrina. las plantas de las variedades oelphy, bogota. gigy, kaly, u.conn y new pink ember no presentaron diferencias estadisticas entre los tratamientos al suelo. los promedios de altura de las plantas. para ambos tratamientos y para las variedades evaluadas. fueron muy similares (figura 4). t7lll.l vapor do aguol. e3 1.~d. cloropi:,lna g~i ,..i!i.) ucor.n ~.tl)l'ly .. .a.ry .... pef""looil'~~o:'" varledad figura 4. altura de las plantas, a las 16 semanas despues de la siembra (experimenlo 1). ei tratamiento del suelo can el fumigante 1,3-0 cloropicrina fue numericamente superior en altura de las plantas al tratamiento can vapor en las va· riedades oelphy, gigy, hellas. ka[y y u.conn; una altura de plantas similar se observo en la variedad new pink ember entre ambos tralamientos, mientras que el tratamiento can .vapor de agua fub su· perior en la variedad bogota. la diferencia a favor del tratamiento can 1,3-0 cloropicrina en las variedades delphy,' gigy, hellas, kaly y u.conn, pudo deberse a que el fumiganle lieg6 a ser mas radical en la reducci6n de las poblaciones de f. oxyspommf.sp. dian/hien el suelo. otro factor para cansiderar en 91 par que la mayor altura de las plantas en las areas tratadas can el fumigante, pudo ser el efeclo que tiene la preparacion del suelo para su aplicaci6n. aunque en las evaluaciones de allura de las plantas, el tratamiento can el fumigante mostr6 promedios mayores a las 16 semanas despues de la siembra en cinco de las variedades evaluadas, en total se observ6 un 1% mas de flores de calidad ~selecr en el tralamiento con vapor de agua. fw] vapordellqull e 1,3-0. cloloplcrln" eooo..,,---------------------, ~'p"¥ o.gl w;&lr "'i~ ueon\""tpetrw»r~cliiio'(. varledad figura 5. numero promedio de tallos por cama, para cada una de las variedades y para ambos tratamientos al suelo (experimento 1). producti6n de flares los promedios de producci6n de flares par cama, hasta la finalizaci6n del periodo de cosecha, se pueden observar para todas las variedades y para los dos tratamientos al suelo en la figura 5. entre los dos tratamientos y entre las variedades de clavel no se encontraron diferencias estarnsticas. ei fumigante 1,3-0 cloropicrina fue numericamente superior en la producci6n de flores, en las variedades hellas, gigy, delphy, kaly y u.conn, mientras que el vapor de agua fue superior en las variedades bogola y new pink ember. aunque los promedios de producci6n de flores par cama fueron superiores en las variedades delphy. gigy, hellas. kaly y u.conn can et lratamiento 1.3d cloropicrina que en el tratamiento con vapor de agua, es de anotar que parte de la producci6n en estas variedades se present6 antes con el tratamiento con et fumigante 1.3-0 cloropicrina. pues se observ6 que, can eltratamiento can vapor de agua. [a producci6n de las flores aun no habia liegada a su fjnalizaci6n. entonces. es posible aducir que parte de la diferencia a favor del tratamiento 1.3-0 cloropicrina en estas variedades, se debi6 a que. en el momento de la detenci6n de la toma de datos de producci6n. el tratamiento con 1,3-0 cloropicrina lie96 a la finalizacion de la cosecha de las flores antes que el tratamiento can vapor de agua. en el caso de ie variedad bogota, en el momento en que se detuvo la toma de datos de producci6n, se observ6 que en ambos tratamientos, aun no se hab'la l1egado al punta de mtlxima cosecha de flores; ademas, el vapor de agua siempre estuvo par encima del 1,3-0 cloropicrina desde la iniciaci6n del corte de liar, 10 cual explica las diferencias entre ambos tratamientos en esta variedad. la diferencia en producci6n de flares para ia variedad new pink ember a favor del tratamiento con vapor de agua se debi6 a la gran incidencia de la enferrnedad en ellratamiento con 1,3-0 cloropicrina. calidad de las flares en la figura 6, se pueden observar los promedios de las calidades de las flares en el ensayo. para los dos tratamientos y para lodas las variedades de clavel. en ninguna de las talidades evaluadas, para ninguna variedad. se encontraron diferencias esladisticas enlre los tratamienlos aplicados al suelo. las calidades mas importantes para exportaci6n de clavel estandar son ~selecr y "fancy", debido a que tienen un mejor precio en al mercado que las 13 calidades subsiguientes "standard" y "short r • en las variedades bogota. oelphy, kaly. u.conn y new pink ember se encontr6 un porcentaje ligeramente mayor de la calidad "seleer en el tratamiento al suelo con vapor de agua, mientras que el tratamiento 1.3-d cloropicrina fu~ ligeramente superior en esta cali dad en las variedades gigy y hellas. en la caudad "fancy",la situaci6n fu~ inversa para ambos tratamientos. si se tiene en cuenta la sumaloria de ambas calidades para los dos tratamientos, se observ6 que el tratamiento can el fumigante 1,3·0 cloropierina fue superior en las variedades bogota (3,6%). gigy (3,1 %), hellas (1.8%) y kaly (1.5%): en la variedad delphy, los promedios fueron casi iguales para ambos tratamientos. eltratamiento can vapor de agua super6 al tratamiento con 1.3-d cloropicrina en las variedades new pink ember (2,0%) y u.conn (0,9"/0). en el resto de las calidades se observo en todas las variedades una gran similitud entre ambos tratamientos. en la figura 6, se observa que la calidad "select r fue superior en el tratamiento can vapor de agua en un 1% y. subsecuentemente, hubo 2% mas de flores de calidad "fancy" en el tratamienlo con 1,3~ vapot dill aqua e3 1,3.0. cloro!l",1na ~o l5 00 ,,, ~ ~o iii "iij ~ ~ ~ lo0 q.. ,5 '0 'l 0 colo.. ~~ c...,..,onl -. caudad95 figura 6. porcentajes promedios tolales de las calidades de exportaci6n (experimenlo 1). 14 o cloropicrina, pero, al considerarse ambas calidades y teniendo en cuenta la sumatoria de las mismas, el tratamiento 1.3-0 cloropicrina lua superior en un 1% al vapor de agua. en las mediciones de altura de planta, se observ6 que el tratamiento al suelo can el fumiganle 1,3-0 cloropicrina tue numericamente superior al tratamiento can vapor de agua en las variedades gigy. hellas, kaly, u.conn y delphy. ei vapor de agua lua superior en la variedad bogota y hubo una gran simililud entre ambos tratamientos en la variedad new pink ember. una correlaci6n entre la altura de las plantas y la ealidad de las flores se encontr6 en las variedades delphy, hellas, kaly. new pink ember y u.conn. en las variedades bogota y gigy. no se enconlr6 relacion entre 105 resultados de altura de las plantas y la calidad de las flares. experimento 2. clavel miniatura poblaci6n de fusarium oxysporum en el suelo en la figura 7. se puede observar la poblaci6n del hongo en el suelo en los diferentes muestreos reo ~ ollzomel e§ 1,3.0. cloroplc'wlb \2.,,-------------------, ld i --.e!l--------------j is --i=~--------------l 4 --=s--~~--.yal"__lm----__j •• ,5 a~. i.! eel. 75 u. '0': dda .~s iidi tts clog. epooas muestreo (dias desp, aplic30lon) figura 7. poblaci6n de fusariumoxysporumen el suelo. para los dos tratamientos. a una profundidad de 0-25 em. (experimento 2). en la figura 9. se rnuestra la incidencia de la enferrnedad a las 26 semanas despues de la siembra. en las tres variedades evaluadas en esle ensayo. incidencia de la enfermedad. ei furnigante dazornet no ejerci6 control del hongo a las dos profundidades analizadas; esta siluaci6n pudo deberse a la eficiencia del producto 0 su forma de aplicaci6n, la cual consisti6 en localizarlo en forma homogenea sabre la superficie del suelo y luego incorporarto a 15-20 em de prolundidad can un rolovator. la efectividad en el control de la poblaci6n del hango en el suelo en el tratamienlo can 1,3-0 cloropi· crina se demostr6 eon la baja incidencia de la en~ fermedad en las variedades sembradas. donde no super6 un valor del 4%. en cambio en las areas tratadas eon oazomet, la incidencia de la enfermedad fue alta para tadas las variedades evaluadas. debido que no hubo control par parte de esle en la poblaei6n del hongo. ----------------70eo !cco....---------------------, epoc35 mlj6slreo (dlas desp. apllcaclon) o. ... ,"! c1ca "~gi11. l' aall ic~ goi t:s efc!1l 111~: coli ecloqj-j---i:::i--------·----·-t7l/l; dilzom"l § 1,3-0. cloropcrina figura 8. poblaci6n de fusanum oxysporumen el suelo, para los dos tratamientos, a una profundidad de 26-50 em. (experimento 2). alizados. dieha poblaci6n fue alta antes de \a aplicaei6n de los tratamientos al suelo. a los 15 cflas despues de la aplicaci6n. el fumigante 1.3·d claropierina redujo la poblaci6n del hongo en el suel0 a un nival bajo, la cual mantuvo esa tendencia hasta la finalizaci6n del experimento. ei tratamiento al suelo con el fumigante dazornet no redujo la poblaci6n del hongo en el suelo y se observ6 cierta tendencia a su aurnento a traves de los djferentes muestreos realizados. a una profundidad de 26-50 em, ocurri6 una situaci6n similar a 10 sucedido a la profundidad de 0-25 em, 0 sea, que se eneontr6 una poblaci6n alta del hongo antes de la apucaci6n de los tratamientos y se obseiv6 un control electivo par parte del fumj~ gante 1,3-d cloropicrina, a traves de los muestrees posteriores a la apticaci6n y una baja reducci6n de las poblaciones del hongo en el suelo por el fumigante dazomel (figura 8). ei fumigante 1,3-0 cloropicrina lue efeclivo a 0-25 y a 26~50 cm de profundl~~~'~n. el control del hango, 10 cual demuestra una p~n.eliaci6neficiente del producto hacia abajo, desde el punta de aplicaci6n, la cual s8 reali26 a 30 cm de profundidad. ~ du.zo m.. i 5 1.3.0. cloloplcrina ,=====:=:-=1 --·-----------·-"---------1 ._--.1 rnl"'~1 kon;n" channtl rdnny alony variedad rgura 9. porcentaje total de plantas afectadas por fusanum oxysporumf. sp. dian/hia las 26 sernanas despues de la siembra, en los dos tratamientos aplicados (experimento 2). 15 la manor incidencia de la enfermedad se observ6 en la variedad resistente ronny arony en los dos tratamientos aplicados. ei tratamiento can 1.3-0 cloropicrina mostr6 una incidencia baja de 1,3%, frente a la presentada en ellratamiento con dazomet que fue de 12,6%, con diferencias altamente significativas entre los dos tratamientos. en la variedad festival, el area tratada con 1,3·0 cloropicrina mostr6 una baja incidencia de la enfermedad al final del experimento. la cual fue de 4,2%. mientras que el area tratada con oazomet present6 una incidencia de 68.5%. a partir de la semana 14 despues de la siembra, sa empezaron a observar difereneias en la incidencia de la enfermedad, siluaci6n que se mantuvo hasla el final del experimenlo. en la variedad kortina channel, el area tratada con 1.3-0 cloropicrina present6 una incidencia de 2,3% al final del experimento. mientras que el area tratada con dazomet present6 una incidencia del 81,8%. entre los dos tratamientos al sue 10, se encontra ron diferencias altamente signilicativas a partir de la semana 22 despues de la siembra. si· tuaci6n que se mantuvo hasta la finalizaci6n del experimenlo. ei tratamiento al suelo can el fumiganle 1,3-d cia· ropicrina fus eficiente en la reducci6n de la inciden· cia de la enfermedad a niveles muy bajos en las tres variedades. por la apreciable reducci6n de la poblaci6n del hongo en el suela. ei tratamiento al suelo can dazomet no fue efectivo en la reducci6n de la incidencia de la enfermedad en las variedades susceptibles, la cuailleg6 a niveles muy alios, por 10 cuallas parcelas fueron erradicadas al final del ensayo; en la variedad resistente.la incidencia de la enfermedad en ellralamiento con oazomet alcanz6 niveles que no pueden considerarse como una disminuci6n significativa de la enfermedad en el campo. la alta incidencia de la enfermedad en las areas tratadas con el fumigante dazomet, sa debi6 a que no redujo la poblaci6n del hongo en el suelo. altura de planta la altura de las plantas a las 24 semanas despues de la siembra se puede observar en la figura 10. las plantas pertenecientes a las tres variedades sembradas en el area tratada con el fumigante 1.3o cloropicrina. tuvieron promedios de altura de planta mayores que aquellas sembradas en las areas tratadas con el fumigante dazarnet. ademas, la altura de las plantas en las tres variedades 16 en el tratamiento 1.3·d cloropicrina. fue superior a los estandares de altura que se lienen en la finea en donde se realiz6 el experimento. en la variedad festival, no se presentaron diferendas significalivas entre los lralamienlos al suelo. en ninguna de las cinco observaciones realizadas. en el tratamiento can 1,3-0 cloropicrina se obtuvo una altura promedia a las 24 semanas despues de siembra de 87.1 em, mientras que con oazomel se aleanz6 una altura promedia de 62,4 em. la variedad kortina channel present6 diferencias en la altura de las plantas. a las 24 semanas despues de ia siembra; el area lratada can el fumigante 1,3-0 cloropicrina tuvo un promedio de 83,2 cm, mientras que la allura de las plantas en ef area tratada can dazomet tuvieren un promedio de 63.4 em; sin embargo. las diferencias entre los dos tratamientos no fueren estadisticamente signilicativas. en la variedad ronny arony, las diferencias en la allura de las plantas fueron menores entre los dos tratamientos, en comparaci6n con las otras dos variedades. et tratamienlo con 1,3-0 cloropicrina al· ~ dszomei ea 1,3-0. cioroplem4 f"~in..1 kamna chann..t ronny arony varlooad figura 10. altura de las plantas. a las 24 serna· nas despues de la siembra de las variedades, en los dos iratamienlos aplicados (experimenlo 2). canz6 una altura promedia de 83,s cm a las 20 semanas despues de la siembra, mienlras que, en el tralamiento can oazorne" las plantas s610 alcanzaron una altura promedia de 71,8 em. una de las razones de la diferencia en altura de plantas parece deberse a la mayor efectividad del fumigante 1,3-0 cloropicrina en la eliminaci6n del pat6geno y, posiblemente, de elros organismos del suelo pudiendo las plantas expresar su potencial en altura. tambien, hay que considerar los cfectos que tiene la preparaci6n del suelo en la aplicaci6n del producto, los cuales pueden ser beneficos a las plantas en cuanto a toma de agua y desarrollo de raices. esle aumenlo en la altura de las plantas ocasion6 un aumento en la calidad de las flores. producci6n de flores la figura 11 muestra la producci6n promedia de flares par cama para los dos tratamientos al suelo y para las tres variedades de clavel. la producci6n de flores fue mayor an las tlreas tratadas can 1,3-0 cloropicrina para las tres variedades evaluadas. ~ [)azoltlel ei 1,3.d.clorollll:rlna fe~uvlli i(oncrlll. channel ronny alony varledad figura 11. producci6n promedia par cama, para cada variedad, en los dos tratamientos realizados (experimenlo 2). en la variedad ronny arony, cada cama produjo en promedio 4.630 flores para el area tratada con 1,3-0 cloropicrina, mientras que en el area tratada con dazomet, el promedio de producci6n de flores fue de 3.305 por cama. en la variedad festival, \a diferencia fue mayor, pues, en el tratamiento can 1,3-0 cloropicrina. el promedia fue de 4.111 flo res por cama, mientras que, en el tralamiento con oazomet. solo alcanz6 una producci6n de 869 flores por cama. lo mismo ocurri6 en la variedad kortina channel, ya que, can 1,3-0 cloropicrina. sa obtuvo un promedio de 4.201 flores par cama y con oazomet 5610 sa obtuvieron 1.111 flares por cama. es claro, que el iratamiento al suelo can el fumigante 1,3-0 cloropicrina fue determinante en las diferencias en producci6n de flores en las tres variedades de clavel. eslos resultados se correlacionan con la incidencia de la enfermedad en ambos tralamientos, donde se observe una mayor eficiencia en el control de la enfermedad con el tratamien10 1,3-0 cloropicrina que en ellratamiento con dazomel, situacion debida a la reducci6n eficiente de la poblaci6n del hongo en el suelo par parte del fumiganle 1.3-0 cloropicrina. los resultados obtenidos en el presente irabajo no concuerdan can los reportes de la lileratura sabre el fumigante oazomet, alm teniendo en cuenla que se ha obtenido control electivo de la enfermedad can la dosis de 60 gr/m2 , en suelos areillo-arenosos y organicos, la cual es una dosis inferior a la usada en este experimento(70 gr/m2)(semer, 1987): entonees. as posible deducir que se present6 algun factor que hizo que la aphcaci6n del producto fallara 0 que no funcione en suelos eolombianos similares en donde se realizo el experimento. calidad de las f1o·res en el tratamienlo al suelo con 1,3-0 cloropicrina se produjo un mayor numero de flores de calidad "seleet", la cual es la calidad de exportacion mtls importante por su mayor precio en el mercado en comparaci6n can el iratamiento con oazomet. la calidad "fancy" fue similar para ambos iratamientos y. eonsecuenlemente, dazomet present6 un mayer numero de flares en las calidades inferiores ~standard~ y "nacional", que son calidades de menor precio e inleres en el mercado (figura 12). analizando cada variedad en forma individual, en todas las variedades, se present6 un mayor numero de flares de caudad wselect" con el tratamiento al suelo con el fumigante 1,3-0 cloropicrina, que en el iralamiento con dazomet. en la calidad 17 wll.l dllzomel e 1,3-0. cloroplcrina gelect fancy zundard ilac 10 nal calfdades figura 12. porcentajes promedios totales de las calidades de f1or, para los dos tratamientos (experimento 2). "fancy", los resultados obtenidos fueron ligeramente similares entre ambos tratamientos y. consecuentemente, con al tratamienlo con oazomet, se present6 un alto porcentaje de flores de las calidades "standard" y "nacional". mientras que, can e1 tratamiento con 1,3-0 cloropicrina, los resultados en estas calidades lueron mucho mas bajos. no se encontraron diferencias estadisticas en ninguna de las calidades de las flores, ni en ninguna de las variedades de clavel, ni entre los dos tratamientos realizados. las grandes difereneias observadas en la calidad "seleer en las variadades susceptibles. cuando se aplic6 al suelo el fumigante 1.3-0 cloropicrina. sa correlacionan an lorma directa con los resultados obtenidos en las medicionas de la altura de las plantas, donde los promedios con el tralamiento 1,3-0 cloropierina luaron mayores que con aidazomel en mas de 20 cm. discus10n aunque en al presenle trabajo se observ6 que la aplicaci6n al suelo del fumiganle l,3-d cloropicrina fue una buena alternativa para el control del 18 marchitarniento vascular del c1avel. hay que taner en cuenta que el uso de sustancias t6xicas, como los fumigantes aplicados al suelo, pueden causar efectos deletereos en el ambienle y. especialmente, en los trabajadores. por 10 cual el manejo de estos productos debe ser realizado en forma muy cuidadosa y par personal especializado. en cambio. el usa de tratamientos fisicos. como la aplicaci6n al suelo de vapor de agua, es una practica mucho mas segura. 10 que hace parte de un manejo miis acorda dentro de la nueva tendencia de la agricultura hacia el manor usa de plaguicidas. otro punto muy importante para considerar as el impacto sobre el equilibrio biol6gico de las pcblaciones de diversos organismos en el suelo que tiene la aplicaci6n de tratamientos fisicos. como el vapor de agua y de los tralamientos quimicos como los fumigantes, aspecto que deberia evaluarse en investigaciones posteriores. ei equilibrio blol6gico en el suelo es importante porque gran parte de los organismos que contiene contribuyen a dilerentes procesos quimicos. biol6gicos y fisicos. tales como la formaci6n da la mataria organica, el cicio de nutrientes importantes para las plantas, tales como el nitr6geno, el f6sloro, el "azufre y al potasio, al efecto sobre el intercambio gaseoso que ocurre en al suelo por la presencia de estos organismos (chet et al. 1991). oebido al vado biol6gico creado en el suelo despues de la aplicaci6n de estos tmtamientos fisicos y quimicos, se debe considerar la introducci6n de organismos antagonistas, tales como diversos hongos. baclerias y actinomicetos. para que colonicen los suelos tratados y. con esla practica, evitar la reinfestaci6n del suela por organismos pat6genos. ademas del impacto ambiental, se debe considerar e\ procedimianto para la aplicaci6n de un lumigante 0 del vapor de agua. la aplicaci6n de un fumigante es mucho mas sencilla que la apllcaci6n del vapor de agua. pues, para esta aplicaci6n, se necesitan alrededor de unos 15 a 20 dias para tratar una hectarea. mientras qua, para aplicar un fumigante, se necesitan unieamente uno 0 dos dias por hectarea. sin embargo, se debe tener en cuenla que, despues de la aplicaci6n del fumigante. se deben dejar de tres a siete dlas para que el produc10 actue y,luego. se requiere un tiempo de espera de 7 a 21 dias. segun el produclo y fa dosis utilizada para la salida de los gases t6xicos. para la aplicaci6n del vapor de agua. es necesario que la empresa posea una caldera y demas implementos necesarios. mientras que la aplicaci6n del fumigante 1,3-0 cloropicrina se realiza par la empresa vendedora del producto. la utilizaci6n de un tratamiento fisico 0 quimico al suelo no garantiza que este no 59 recontamine; por 10 tanto se debe buscar la implementaci6n de practicas de sanidad muy estrictas y, muy especialmenta, busear un manejo integrado de la enfermedad, mediante al uso del control biol6gieo, de algunas practicas culturales, del uso de material de propagaci6n sano, da medidas que evitan la diseminaei6n del hongo, como el aislamiento de aquelias areas con alta incidencia de la enfermedad, la limpieza de equipos de labranza, entre otras. la poslble y futura utilizaci6n en grandes cantidades del fumigante 1,3-0 cloropicrina en cultivos de clavel en la sabana de bogota, exige la realizaci6n de una mayor investigaci6n sabre esta producto, en cuanto al esludio de los efeetos que tiene en el ambiente, 0 sea, su etecto sobre los organismos del suelo, su etecto sabre las caracteristicas fisicas y quimicas del suelo. la toxicidad en seres humanos durante el periodo de espera entre la aplicaci6n y el retiro del plastico utilizado para cubrir el suelo bajo condiciones de la sabana de bogota, la residualidad en el suelo. la contaminaci6n de aguas subterraneas, entre otros factores. cqnclusiones 1. en el experimento 1, ia aplicaci6n al suelo de vapor de agua y el fumigante 1,3-0 cloropicrina fueron altemativas eficientes para el control del marchitamiento vascular del clavel, ocasionado por fusarium oxysporum f.sp. disn/hl debido b que redujeron en forma apreciable la poblaci6n del hongo en el suele,las plantas presentaron un buen desarrollo y, ademas. se present6 una rea ducci6n apreciabte de 18 incideneia de la entermedad y una producci6n y una caudad aeeptable de las flores cosechadas. 2. en el experimento 2, el tratamiento 81 suelo con al fumiganta 1,3-0 cloropicrina tue muy superior al tratamiento al suelo con el fumigante dazomet en la reducci6n de la poblaci6n del hongo an el suelo, an el desarrollo de las plantas. en una disminuci6n importante de la inci~ dencia de la enfermedad y en una mayor producci6n y una mejor calidad de las flores cosechadas. 3. en ambos experimantos realizados. el uso del fumigante 1.3-0 cloropicrina demostr6 ser una alternativa eficiente para el control del marchitamiento vascular del c1avel, porque redujo la incidencia de la enfermedad a niveles bajos en las diferentes variedades probadas en los dos 8xperimentos, en comparaci6n con siembras anteriores en las areas traladas. uteratura citada 1. arbelaez, g. 1988. enfermedades vasculares del clavel en colombia: aspectos hist6ricos y situaci6n actual. primer curso internadonal sabre pat6genos vasculares del clavel. asocolflores. bogota, noviembra 8-11. 2. arbelaez, g. 1992. avances en el manejo del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxyspofum f.sp. dian/hi agronomia colombiana 8: 188-191. 3. arbelaez, g., guzman, s., leon, j., gonzalez, m., molina, j. c., parra, j., angulo, j.f. & alvarez, j.d. 1993. control integrado dal marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dian/hi. agronomia colombiana 10: 68-89. 4. baker, r. & phillips, o.j. 1962. obtaining pathogen-free stock by shoot tip culture. phytopathology 52: 1242-1244. 5. camargo, o. & sanabria, j.e. 1994. estudio de algunos aspectos epidemiol6gicos del marchitamiento vascular del c1avel ocasionado por fusarium oxysporum t.sp. dian/hi (prill. et del.) snyd. et hansen, y estimaci6n de poblaciones del hongo en el suelo. trabajo de grado. facultad de agronomia. univsrsidad naclonal de colombia. sant8f~ de bogolii. 6. chet, y., gamllel, a" stapleton, j.j., &. aviad. t. 1991. chemical, physical, and microbial changes related to plant growth in disinfested soils. pp. 87~101 in: j. katan & j.e.devay (eds.). soil solarization. crc press, boca raton. 7. garibaldi, a. &. glilllno, m. l 1987. fusarium wilt of carnation: present situation, problems and perpectives. acta horticulturae 216: 125-129. 8. komada, h. 1975. development of a selecti· ve medium for quantitative isolation of fusarium oxysporum from natural soh. rev. plant protect. res. 8: 114-125. 9. montenegro, j. & cabrera, a. 1994. control integrado del marchitamiento vascular del clavel fusarium oxysporum f.sp. dian/hi (prill. et del.) snyd. at hansen en ires vameda· 19 des de clavel (dianthus caryophyllusj en la sabana de 8090t<1. trabajo de grado. facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. santaf~ de bogota. 10. ramirez, f.. ruiz, a., arbelaez. g., & herrera, r. 1994. control de fusanum oxyspcr romf. sp. dian/hien clavel mediante tratamiento aj suelo con vapor y el fumiganta talone c-17. fltopatologiacolomblana 18: 114·117. 20 11. reuven, m. & nitzani, y. 1992. distribution of fusanum oxysporumand fusarium oxysporum f.sp. dian/hiinoculum in carnation greenhouses. acta horticullurae 307: 51-56. 12. semer, c.r. 1987. basamid and methyl bromide compounds as fumigants in carnation and chrysanthemum production in selected propagation media. proc. fla. state. hart. soe. 100: 330-334. received for publication: 11 july, 2013. accepted for publication: 1 november, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). galigarretom@unal.edu.co 2 tibaitatá research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia). agronomía colombiana 31(3), 297-303, 2013 variation in parameters related to growth in six genotypes of determinate shrub and indeterminate prostrated beans (phaseolus vulgaris l.) variación en parámetros relacionados con el crecimiento de seis genotipos de fríjol arbustivo e indeterminado postrado (phaseolus vulgaris l.) gustavo a. ligarreto1, ana maría serralde2, and raúl iván valbuena2 abstract resumen a group of six common bean accessions of the mesoamericano and andino genetic groups of the colombia national germplasm bank at the corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) was evaluated using 41 quantitatives. the results revealed that five components explained 70.33% of the total variability of the six accessions and 13 variable were selected that were essential for differentiating the variation, including: dry weight of primary leaves, dry weight of trifoliate leaves, pod dry weight, seed dry weight, number of leaves, leaf area ratio (lar), relative growth rate (rgr) and leaf temperature. of the two groups of cultivars, the three meso-american ones were less efficient in the translocation of assimilates than the andean ones because they had a higher number of leaves and, even with a high lar, seen as the ratio of assimilation material per unit of plant material, they did not present the higher rgr values on average. specifically, the meso-american cultivar tolima 16, which presented a relatively high seed dry weight, and the andean cultivars mexico 497 and antioquia 19, which had a relatively low number of leaves, presented a high pod dry weight and so were highly efficient. mediante el empleo de 41 caracteres cuantitativos de tipo fisiológico se evaluó un grupo de seis accesiones de fríjol arbustivo de los acervos genéticos mesoamericano y andino del banco de germoplasma de la nación colombiano ubicado en la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). los resultados mostraron que cinco componentes explican el 70,33% de la variabilidad de las seis accesiones y se seleccionaron 13 variables de importancia en la discriminación varietal, entre las cuales sobresalen: peso seco de hojas primarias, peso seco de hojas trifolioladas, peso seco de las vainas, peso seco de semillas, número de hojas, relación área foliar (raf), la tasa de crecimiento relativo (tcr) y la temperatura de la hoja. de los dos grupos de cultivares se tiene que los tres mesoamericanos son menos eficientes en la traslocación de asimilados que los andinos ya que presenta un número superior de hojas y aun cuando presentan una mayor raf entendida como la relación del material asimilatorio por unidad de material de la planta no muestran en promedio los mayores valores de la tcr. especificamente el cultivar mesoamericano tolima 16 que presentó un relativo alto peso de semillas requiere de una gran inversión en tejido fotosintético y los andinos méxico 497 y antioquia 19 con un número relativamente bajo de hojas presentan mayor peso seco de la vainas y por ende mayor eficiencia. key words: growth analysis, plant physiology, growth habit, evaluation. palabras clave: análisis de crecimiento, fisiología de plantas, hábito de crecimiento, evaluación. introduction the bean is an annual plant that is cultivated in tropical to temperate zones. its cultivation mainly relies on obtaining seeds that have a high protein content, around 22%. worldwide, the cultivated area contains more than 12 million hectares and provides one of the principal sources of dietary protein for the populations of third world countries (white and montes, 2004). in colombia, personal consumption is very low despite the fact that the bean is an important source of protein; according to the ministerio de agricultura y desarrollo rural, consumption is only 3.7 kg/person per year (fenalce, 2010). within the group of edible legumes, the bean is one of the more important members due to its wide distribution on five continents, principally in central and south america (pachón, 2009). the phaseolus genius includes domestic species whose wild ancestors are found in various sites from mexico to argentina (singh et al., 1991; kwak and gepts, 2009). its domestication has generated, over a long period of time, a founder effect that lies in the establishment, by 298 agron. colomb. 31(3) 2013 some individuals, of new populations that only contain a small fraction of the genetic variability of the population. the consequence of this phenomenon is low variability in the new populations of cultivated materials as compared to wild populations (gepts, 1990). the genetic variability of the species is composed of the wild, semi-wild and domestic materials that are found in genetic diversity centers and germplasm banks. two bean domestication groups have been recognized; meso-american, which contains the small seed genotypes, and andean, which contains the large seed genotypes. archaeological, anatomical and molecular studies produced the evidence on which these two large domestication groups are based. koenig and gepts (1989) recognized a third group in the northwest part of south america (ecuador, colombia and the north of peru), which is the intermediate between the two large groups both at the molecular and the geographic levels. various studies have been carried out to characterize the genetic variability between the meso-american and the andean groups on the morphological and molecular levels using wild and domestic cultivars and phenotypic characteristics such as: seed size, leaf shape, leaf size, growth habits, etc.; biochemicals (phaseolins and holoenzymes) and moleculars (mitochondrial and nuclear dna). on the other hand, studies that have measured physiological characteristics are scarce (gonzález, 1995). the bean produces and distributes dry material in different parts and organs in accordance with the current developmental stage. the organs compete for nutrients and water, elements that are almost always in limited supply. the organs compete for these resources and define their priorities; the reproductive tissues (flowers and pod) have first priority, followed by the leaves, roots and, finally, the stalks. under conditions of high demand, translocation of nutrients can occur from one organ to another, for example, the mobilization of carbohydrates from stalks to pods (chavarín et al., 2008). there is evidence for the bean that demonstrates a close association between biomass production and yield. among the yield components, the number of pods is the most affected by reductions in the production of photosynthates. yield reductions that result from shading and yield increases that result from co2 fertilization support the supposition that the source is limiting. a simple method for increasing the source is increasing the growth cycle of the crop, which is directly related to the plant’s growth-habit type (chavarín et al., 2008). the study of variability in the bean by evaluating physiological parameters contributes to biological and agronomic efficiency and allows for the identification of valuable germplasm that contains desirable characteristics for adaptability in determined environments. this article examines the physiological variation with growth parameters in six determinate shrub and indeterminate prostrated type bean accessions (phaseolus vulgaris) under the conditions of a cold climate. the aim was to reveal the behavior of growth parameters and the accumulation of photoassimilates during the lifecycle of the crop with different meso-american and andean bean cultivars. materials and methods planting and harvesting was carried out in a clayey soil with moderate fertility and a ph of 5.9 at the tibaitatá research center of corporación colombiana de investigation agropecuaria (corpoica) located in the municipality of mosquera, colombia at 2,543 m a.s.l., with an average temperature of 12.9ºc, precipitation of 642 mm per year and relative humidity of 79%; with the coordinates 4º42’ n, 74º12’ w. six common bean collections from the colombian germplasm bank managed by the corpoica were used, which, according to previous studies, are representative of the grouped genetics of the andean and meso-american sets and contain certain morphological and physiological characteristics that are important for use as progenitors in genetic breeding for precocity, plant architecture, grain type and adaptation to the conditions of cold climates (ligarreto, 2005; ligarreto and ocampo, 2012). three accessions were taken from each genetic collection, diacol andino, which is commercially cultivated in the high andean zone of colombia, and other materials that are cultivated in small lots for self-consumption (tab. 1). the experimental design used random complete blocks with four replications. the parcels had four rows at a distance of 50 cm that were 4.0 m long, with 40 seeds per row planted one by one at a distance of 10 cm. each replication sampled four plants per treatment starting at 17 d after emergence and at intervals of 8 d until the plants reached physiological maturity, for a total of 22 readings. evaluated variables in total, 41 physiological variables were registered (tab. 2). the leaf area was measured in fresh material in all the leaves of the plant using a foliar li-3000 (licor, lincoln, ne) device; afterwards, the material was dried in a mettler pe 3600 299ligarreto, serralde, and valbuena: variation in parameters related to growth in six genotypes of determinate shrub and indeterminate prostrated beans (phaseolus vulgaris l.) (equipnet, san francisco, ca) oven at 70°c for 48 h to attain constant weight and determine total dry weight and the organ specific dry weights. measurements of net photosynthetic gas exchange and stomatal conductance were taken on a fully expanded leaf with a portable photosynthesis system (li-6250; licor, lincoln, ne) device between the hours of 9:00 and 12:00 hr using a trifoliate from the upper portion of one plant per treatment in the reproductive phase, the phenological flowering stages (r6) and the formation of veins phase (r7). the a, b and total chlorophyll contents were determined by the spectrophotometry of v4, r6 and r7 stage plant extracts at an absorbance of 649 and 665 nm. the growth indices nar (net assimilated rate), rgr (relative growth rate), lar (leaf area ratio), sla (specific leaf area), lwr (leaf weight ratio) and lad (leaf area duration) (tab. 2) were measured using two methods, traditional and functional. the traditional technique was proposed by radford (1967) and its analysis was based on the use of the primary data of total dry weight, organ specific dry weight and the leaf area as measured in the field. meanwhile, the functional technique used a lineal regression mathematical model (hunt, 1990). the distribution of the dry material, expressed as a percentage of organ specific weight, was calculated from the total dry weight accumulated by the plant and the respective dry weights of each organ. statistical analysis in the application of the formulas proposed by radford (1967) for the fulfillment of the assumptions, it was considered: that the total dry weight of the plant continuously varies over a period of time, t1 to t2; and that there is a lineal relationship between total dry weight and leaf area. for the functional method, the variables of total dry weight, leaf area and dry weight of the leaves formed a natural logarithm (loge) and were adjusted to lineal models with quadratic tendencies. a pearson association analysis was carried out for the 41 quantitative variables to eliminate some variables with high association, which were excluded in the principal components analysis. the sas® v. 9.2 analytical program was used to process the data. results table 3 presents the summary of the variable pairs that displayed correlation coefficients above 0.90; of these variables, v1, v2, v3, v5, v14, v21, v25, v28, v34 and v35 were excluded for the principal components analysis, thereby decreasing the number of related variables that proved very difficult to measure or quantify with respect to the variable pairs (ligarreto, 2003). in order to differentiate the studied variables by their contribution to the physiological variation of the bean accessions, principal components statistics were used and it was determined that the first five components explained 70.33% of the variation. tab. 4 presents the 13 variables that presented high coefficients per principal component and, by the same token, contributed the most to the variation of the bean collection. the first component explained 35% of the total variation and its associated, characteristic vector table 1. identification of the bean accessions from the colombian collection. ciat number name growth habit seed size genetic pool g4698 tolima 16 3 s m g4700 tolima 16 b 3 s m g4610 cauca 34 3 s m -o* méxico 497 1 b a g4543 antioquia 19 1 b a g5772 diacol andino 1 b a growth habit: 1 = determinate shrub and 3 = indeterminate prostrate. seed size: b = big and s = small, with a weight of 100 seeds of >40 and <25 g, respectively. genetic pool: a = andean, m = meso-american. *accession not present in the ciat global collection. table 2. physiological variables evaluated in six bean accessions from the colombian collection. variables/unit variables/unit v1, primary leaf area (cm2) v22, net assimilation rate (nar, g cm-2 d-1) v2, trifoliate leaf area (cm2) v23, relative growth rate (rgr, g g-1 d-1) v3, total leaf area (cm2) v24, leaf area ratio (lar, cm2 g-1) v4, root dry weight (g) v25, specific leaf area (sla, cm2 g-1) v5, stem dry weight (g) v26, leaf weight ratio (lwr, g g-1) v6, primary leaf dry weight (g) v27, leaf area duration (lad, d) v7, trifoliate dry weight (g) v28, percentage of light interception v8, floral dry weight (g) v29, number of leaves v9, pod dry weight (g) v30, radiation (mmol m-2 s-1) v10, seed dry weight (g) v31, leaf temperature (°c) v11, total dry weight (g) v32, photosynthesis (mmol m-2 s-1) v12, chlorophyll a (mg m-2) v33, conductance of co2 (mol m -2 s-1) v13, chlorophyll b (mg m-2) v34, internal conductance to co2 (mmol m -2 s-1) v14, total chlorophyll (mg m-2) v35, transpiration (mg cm-2 h-1) v15, proportion of dry root (%) v36, nart 1 (g cm-2 d-1) v16, proportion of dry stem (%) v37, rgrt (g g -1 d-1) v17, proportion of dry primaries (%) v38, lart (cm 2 g-1) v18, proportion of dry trifoliates (%) v39, ladt (cm 2 d-1) v19, proportion of dry flowers (%) v40, slat (cm 2 g-1) v20, proportion of dry pod (%) v41, lwrt (g g -1) v21, proportion of dry seeds (%) 1 variables with t correspond to growth indices of the traditional method (radford, 1967). 300 agron. colomb. 31(3) 2013 was represented by the variables of trifoliate dry weight (v7), dry weight of the true leaves (v18), pod dry weight (v20), lar calculated by the functional method (v24) and by the classic method (v38) and the total number of leaves (v29), with maximum magnitude (absolute value) in their coefficients, respectively. in the component 1, the characteristics of leaf number and size could be associated with the accumulation of dry material. the components 2 to 5 presented, in the same order, decreasing percentages of variance and their characteristic vectors were represented by the variables of high coefficients as seen in tab. 4. table 5 contains the average values of the 13 variables that contributed the most to the classification of the 6 accessions. five variables corresponded to growth indices: leaf area ratio, calculated by the functional method (lar) and the traditional method (lar t); and relative growth rate calculated by the traditional method (rgr t), leaf are duration (lad) and number of trifoliates (v29). seven variables corresponded to the dynamics of the dry material: dry weight of the primary leaves (v6), dry weight of the trifoliates (v7), pod dry weight (v9), seed dry weight (v10); and the variables of dry material distribution: percentage in pod dry weight (v20), percentage in dry weight of trifoliates (v18) and percentage in root dry weight (v15). the final variable corresponded to the leaf temperature (v31), a parameter related to photosynthesis. the process of photosynthesis depends on the leaf temperature because the synthesis of the enzymes that catalyze the reactions is closely linked to this factor. the branches and leaves of trees maintain a stable internal temperature that is considered ideal for photosynthesis, a process that is optimized with a leaf temperature of around 21oc, without the latitude or average temperature during the growing season playing a relevant role (helliker and richter, 2008). the meso-american cultivars were characterized by a higher dry weight of trifoliate leaves with values between 3.34 and 6.57 g/plant, while the andean cultivars presented weights between 2.64 and 3.01 g/plant, as caused by the proportion of trifoliate dry weight that reached 36.74% in cultivar cauca 34 with growth habit three and stems and branchings with a high quantity of leaves and small foliates that varied between 24 and 29; and the andean cultivars presented between 10 and 14 trifoliate leaves that were large in size. on the other hand, the higher values for the table 3. association analysis between quantitative characteristics in the bean. variables correlation coefficient (v2 v3) trifoliate leaf area total leaf area 0.99** (v5 v2) stem dry weight trifoliate leaf area 0.95** (v5 v3) stem dry weight total leaf area 0.95** (v7 v5) trifoliate dry weight stem dry weight 0.95** (v7 v3) trifoliate dry weight total leaf area 0.98** (v7 v2) trifoliate dry weight. trifoliate leaf area 0.98** (v1 v6) primary leaf area trifoliate dry weight 0.96** (v14 v13) chlorophyll b total chlorophyll 0.96** (v20 v21) percentage pod dry weight percentage seed dry weight 0.94** (v25 v22) specific leaf area net assimilation rate 0.99** ** highly significant (p≤0.01). table 4. variation in the characteristic vectors, represented by the quantitative characteristics of the bean cultivars. variables component 1 component 2 component 3 component 4 component 5 v6 -0.148 0.065 0.363 0.204 -0.185 v7 0.275 0.115 0.134 -0.023 -0.010 v9 -0.116 0.420 0.157 0.074 -0.053 v10 -0.116 0.444 0.042 0.119 -0.039 v15 0.095 -0.133 -0.161 0.017 0.504 v18 0.283 0.006 -0.032 -0.011 -0.005 v20 -0.282 0.095 -0.012 -0.016 -0.079 v23 -0.063 -0.033 0.040 -0.100 0.199 v24 0.277 0.002 -0.038 0.064 -0.015 v27 0.106 -0.264 0.368 -0.133 -0.013 v29 0.289 0.018 -0.058 -0.050 0.032 v30 0.037 -0.140 0.045 -0.151 0.238 v31 -0.059 0.312 -0.351 0.127 0.010 v33 -0.043 -0.108 0.073 0.124 -0.314 v37 -0.127 0.068 -0.068 -0.454 0.127 v38 0.273 0.009 -0.108 -0.029 -0.151 v40 0.123 0.023 0.094 0.412 0.051 proportion of variance (%) 35 13 9 8 6 301ligarreto, serralde, and valbuena: variation in parameters related to growth in six genotypes of determinate shrub and indeterminate prostrated beans (phaseolus vulgaris l.) proportion of pod dry weight were obtained in the andino cultivars, which varied between 15.27 and 24.54%, as compared to the meso-american cultivars that obtained values between 12.86 and 15.27%; which is to say, the andean cultivars had a lower number of pods but the pods were bigger and therefore contained grains of a higher weight (tab. 5). for lar, the cultivars tolima 16 and cauca 34 presented, with the functional method, the higher average values per lifecycle, 125.09 and 110.11 cm2 g-1 respectively, as compared to tolima 16b and the three andean cultivars. a similar behavior was seen for lar in the traditional method with oscillations between 116.77 and 107.71 cm2 d-1 for the cultivars tolima 16 and cauca 34; the other cultivars presented inferior behaviors (tab. 5). discussion in agreement with the assumed physiology of the growth analysis, in which a lineal ratio was established between the dry weight of the plant and the leaf area, there was a high correlation between these variables and, in addition, a high correlation was observed (r>0.95) among the variables of true leaf area (v2), total leaf area (v3) and the dry weight of the true leaves (v7), due to an increase in leaf area which is reflected in the leaf dry weight. on the other hand, the dry weight and the area of the cotyledon leaves, v1 and v6, represented a low percentage of the total foliar material due to the fact that they appear at 17 d of age of the plant and only remain for three to four weeks. the stem dry weight (v5) was highly related to the variables v2 and v3 because of the appearance of new leaves, implying the growth of the stem and the development of lateral branches (debouck and hidalgo, 1985). in general, a high relationship was seen between the pods and the seeds of the bean because of the fact that these organs comprise the principal source for the required photoassimilates during the reproductive phase of plant development, in which the pods represent the organ of initial accumulation for the formation and development of the seeds; furthermore, the short distance between these organs facilitates the translocation of photosynthates from the pods towards the seeds (martins et al., 1994; rosales et al., 2004). this explains the high coefficient of correlation, 0.94 (tab. 3), between the variables of percentage of dry weight of the pods (v20) and of the seeds (v21). in addition, if there is restriction in the number of seeds per pod, one can expect increases in their size, given the assimilation ability of the seeds as a consequence of the decrease in the number of reproductive structures (sexton et al., 1994). similarly, a high positive correlation was seen between the indices sla (v25) and nar (v22), which indicates a relationship between the productivity of the plant and the leaf thickness of the accessions. just as the thickening of the leaves (represented by sla) produces a decrease in co2 conductance, variations in afe imply changes in the net photosynthesis rate in the same way that low sla values favor the efficiency of assimilating tissues of the plant, generating an increase in nar values (davis and mccree, 1978; bressan and pereira, 2003). the 13 variables that were selected due to their contribution in the variation of the principal components allow for the differentiation of the cultivars and, in this way, elevated rgr values with a relatively low number of leaves indicate that varieties with these characteristics are more efficient, as seen in the accessions mexico 497 and antioquia 19 (tab. 5). for the latter, the relatively high primary leaf dry table 5. quantitative physiological variables that differentiated the genetic variability of the bean cultivars. variables meso-american cultivars andean cultivars tolima 16 tolima 16b cauca 34 méxico 497 antioquia 19 diacol andino v6 0.04 0.04 0.08 0.06 0.11 0.09 v7 5.88 3.34 6.57 2.64 3.01 3.01 v9 6.37 4.14 5.26 5.59 6.58 5.36 v10 3.00 1.57 1.83 2.37 2.76 2.22 v15 14.95 17.27 16.67 14.17 16.01 15.79 v18 36.74 31.61 36.28 24.87 27.90 32.63 v20 14.75 15.27 12.86 24.54 23.54 15.27 v24 125.09 96.65 110.11 79.62 92.01 104.42 v27 45.00 44 47.00 43.00 44.00 45.00 v29 27.00 24 29.00 11.00 10.00 14.00 v31 20.70 21.7 21.50 21.80 21.60 21.50 v37 0.04 0.051 0.04 0.06 0.05 0.04 v38 116.77 97.29 107.71 83.08 91.63 99.19 302 agron. colomb. 31(3) 2013 weight values explained the high rgr values, given that, in the initial stages of development, growth is favored because there is no self-shading effect and the accumulated weight in these leaves represents the reserve of dry material from which plant growth initiates (eriksen and whitney, 1984). in the component 2, it is interesting to note that the variables with greater contribution in a positive sense are v9, v10, and v31; and in a negative sense, v27, demonstrating that there is a balance between the dry weight of the pods and seeds and the leaf temperature, in contrast to the duration of the leaves. so, the genotypes that had the higher leaf temperatures could transport their assimilates in a more efficient manner to the grains and pods under these conditions but they lasted for a shorter time, a situation that could be different in other locations or under heat-stress conditions. in the description of the cultivar groups, one could say that the three meso-american cultivars are as efficient as the andean cultivars because they present a superior number of leaves and, even with a high lar, seen as the ratio of assimilation material per unit of plant material (ligarreto, 2013), the highest rgr values are not seen on average; specifically, tolima 16, which presented a relatively high seed weight, required a large investment in photosynthetic tissue. the cultivar tolima 16b presented a low value for primary leaf dry weight but the average rgr was high. this could indicate that during this stage of development (v2 = primary leaves), this variety is very efficient, presenting a good growth rate with minimal investment in photosynthetic tissue. however, it did not present a good behavior for yield due to the fact that the dry weight accumulated in the seeds was relatively low (1.57 g), possibly because of the poor adaption of this accession in cold climates, which could indicate deficiencies in the process of dry material translocation during the final phases of the plant’s lifecycle (bayuelo et al., 2002). the cauca 34 material was the least efficient because it presented a high number of trifoliates and, therefore, a high weight for the true leaves, but low values for rgr; in addition, the percentage of accumulated weight in the pods was the lowest (12.86 g), indicating that this material, despite presenting a high proportion of photosynthetic tissue, did not have a good behavior in the translocation of assimilates. it appears as though this accession designates a large part of the produced material to the formation of leaves but it is not very efficient in the translocation of theses photosynthates in the final cycle during the formation and filling of the pods, which constitute the primary material for the formation of the seeds (díaz, 1990). conclusions mexico 497 and antioquia 19 of the andean pool, with large seeds, presented a good physiological behavior in the conditions of the cold climate because they attained a high accumulation of dry material in the seeds with a low investment in the production of photosynthetic tissue and good translocation of photoassimilates in the pods and seeds. there was a high association between the genetic pools and the size characteristics of the leaves and large seeds in individuals of the andean group; and small seeds in the meso-american group. the evaluated accessions are assets that are available to the producers and were chosen due to the characteristics of the crop and due to commercial acceptance in the local markets of colombia. currently, these varieties could be recovered by the farmers and their use could again be promoted in local areas. furthermore, these results can be used in future studies on the selection of progenitors for genetic improvement programs. acknowledgements the authors wish to thank the división de investigación of the universidad nacional de colombia, bogota; the corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) and colciencias for their financial support that helped to carry out this study. literature cited bayuelo, j.s., d.g debouck, and j.p. lynch. 2002. salinity tolerance of phaseolus vulgaris species during early vegetative growth. crop sci. 42, 2184-2192. bressan, r. and m.g. pereira. 2003. inheritance analysis of photosynthetic characteristics in bean (phaseolus vulgaris l.). physiol. mol. biol. plants. 9(2), 249-253. chavarín, i.e., r. lépiz, and j. de j. lópez. 2008. fenología y acumulación de materia seca en variedades de frijol arbustivo de diferente hábito de crecimiento. pp. 25-30. in: carvajal, s. and e. pimienta b. (eds.). avances en la investigación científica en el cucba. xix semana nacional de la investigación científica. universidad de guadalajara; centro universitario de ciencias biológicas y agropecuarias-cucba, guadalajara, mexico. davis, s.d. and k.j. mccree. 1978. photosynthetic rate and diffusion conductance as a function of age in leaves of bean plants. crop sci. 18, 280-282. debouck, d. and r. hidalgo. 1985. morfología de la planta de fríjol común. pp 7-41. in: lópez, m., f. fernández, and a. van schoonhoven (eds.). fríjol: investigación y producción: referencia de los cursos de capacitación sobre fríjol dictados por el centro internacional de agricultura tropical. united 303ligarreto, serralde, and valbuena: variation in parameters related to growth in six genotypes of determinate shrub and indeterminate prostrated beans (phaseolus vulgaris l.) nations development programme undp; international center for tropical agriculture ciat, palmira, colombia. díaz, f. 1990. crecimiento de la vaina y semillas del fríjol. turrialba 40(4), 553-561. eriksen, f.i. and a.s. whitney. 1984. effects of solar radiation regimes on growth and n2 fixation of soybean, cowpea, and bush bean. agron. j. 76, 529-535. fenalce, federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas. 2010. indicadores cerealistas. bogota. gepts, p. 1990. biochemical evidence bearing on the domestication of phaseolus (fabaceae beans). econ. bot. 44(3), 28-38. gonzález, a., j. lynch, j.m. tohme, s.e. beebe, and r.e. macchiavelli. 1995. plant genetic resources. characters related to leaf photosynthesis in wild populations and landraces of common bean. amer. j. bot. 35, 1469-1475. helliker, b.r. and s.l. richter. 2008. subtropical to boreal convergence of tree-leaf temperatures. nature 454, 511-514. hunt, r. 1990. basic growth analysis: plant growth analysis for beginners. unwin hyman, london. koenig, r. and p. gepts. 1989. allozyme diversity in wild phaseolus vulgaris: further evidence for two major centers of genetic diversity. theor. appl. genet. 78, 809-817. kwak, m. and p. gepts. 2009. structure of genetic diversity in the two major gene pools of common bean (phaseolus vulgaris l., fabaceae). theor. appl. genet. 118, 979-992. ligarreto, g.a. 2003. análisis de la variabilidad genética en fríjol. in: franco t. and r. hidalgo (eds.). análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. techical bulletin no. 8. international plant genetic resources institute (ipgri), rome. ligarreto, g.a. 2005. uso de índices de crecimiento y caracteres relacionados con la fotosíntesis para el análisis de la variedad genética de fríjol común (phaseolus vulgaris l.). fitotecnia colomb. 5(1), 23-35. ligarreto, g. and c. ocampo. 2012. genetic diversity in a colombian bean (phaseolus vulgaris l.) collection as assessed by phaseolin patterns and isoenzymatic markers. agron. colomb. 30(2), 179-187. ligarreto, g. 2013. componentes de varianza en variables de crecimiento y fotosíntesis en fríjol común (phaseolus vulgaris l.). rev. udca act. & div. cient. 16(1), 87-96. martins, l.a., f. furtado de sousa, m.a. patto, and a. barbosa. 1994. variabilidade da taxa e da duracao do período de acúmulo de materia seca nos graos do feijoeiro (phaseolus vulgaris l.). ciênc. e prát. 18(2), 165-170. pachón, n.a., d.g. gracia, and g.a. ligarreto. 2009. yield evaluation of fourteen populations of climbing bean (phaseolus vulgaris l.) segregating lines with anthracnose (colletotrichum lindemuthianum) resistance genes. agron. colomb. 27(1), 7-14. radford, p.j. 1967. growth analysis formulae their use and abuse. crop sci. 7(3), 171-174. rosales, r., j. kohashi, j.a. acosta, c. trejo, j. ortiz, and j.d. kelly. 2004. biomass distribution, maturity acceleration and yield in drought-stressed common bean cultivars. field crops res. 85, 2003-2011. sexton, p.j., j.w. white, and k.j. boote. 1994. yield-determining processes in relation to cultivars seed size of common bean. crop sci. 34, 84-91. singh, s.p., p. gepts, and d. debouck. 1991. races of common bean (phaseolus vulgaris, fabaceae). econ. bot. 45(3), 379-396. white, j. and c. montes. 2005. variation in parameters related to leaf thickness in common bean (phaseolus vulgaris l.). field crops res. 91, 7-21. cultivo in vivo y metodo de almacenamiento para juveniles infectivos de steinernemafeltiae (rhabdita: steinernematidae) cultivation in vivo and method of storage for infective juveniles of steinernema feltiae (rhabdita: stenemematidae) resumen adriana sáenz' y jesús emilio luquesteinemema feltiae, es un entomonemátodo que afecta principalmente plagas asociadas al suelo, su ciclo tiene dos generaciones y se obtiene un gran número dejuveniles infectivos (13) en cultivos in vivo, utilizando insectos hospederos. por ello, de acuerdo a estas caracteristicas se evalúo la producción de 13 a partir de suspensiones ajustadas de j 00, 300, 500, 700 y 1000 13 en larvas de último instar de la polilla mayor de las colmenas galleria mellonella y polilla menor de las colmenas achroia grisella, además de almacenar concentraciones de 10,000,30,000 y 50,00013 en suelo esterilizado, pasteurizado y natural -sin tratamientopor seis meses, para determinar la viabilidad y patogenicidad de losjuveniles infectivos. el diseño experimental utilizado para el cultivo in vivo correspondió a un diseño completamente al azar con arreglo factorial de 3x6 con diez repeticiones, para g. mellonella y un diseño completamente al zar con seis tratamientos y 10repeticiones para a. grisella. en cuanto al diseño utilizado para almacenamiento, correspondió a un diseño completamente al azar con arreglo factorial de 3x3 con submuestreo. los resultados obtenidos del cultivo in vivo, presentan diferencias en tamaño/peso de larvas de la polilla mayor de las colmenas y la producción de juveniles infectivos, siendo el tamaño pequeño el de menor producción con 510,55 13/larvas respecto al de los otros dos tamaños. ena. grisella, no existen diferencias significadas entre las concentraciones y la cantidad dejuveniles infectivos cosechados. en cuanto a la sobrevivencia de los juveniles almacenados en suelo presenta diferencias significativas en concentración y tiempo de almacenamiento, además el tratamiento al suelo no influye en la sobrevivencia de los 13. sin embargo recuperar los 13a partir de esta forma de almacenamiento es baja, no obstante, la patogenicidad de los 13 recuperados es superior en suelo pasteurizado que en los otros dos tratamientos. palabras claves: galleria mellonella, achroia grisella, entomonemátodo, concentración, tamaño de larva. summary the entonematode steinernema feltiae, affects mainly plagues associated with soil. this nematode has two generations and a great number of infective juveniles (13) when innkeeper insects are used for cultivation. production of j3 was evaluated with starting suspensions of 100, 300, 500, 700 and 100013 in larvae of last urge ofbigger moth of galleria mellonella and with larvae of smailer moth of achoria grisella. pathogeny ofthe infective juveniles was studied using concentrations of 10,000, 30,000 and 50,000 13, in sterilized, pasteurized and natural soil (without treatrnent) for six months. a completed random design with factorial arrangement of 3x6 with ten repetitions, was used for in vivo cultivation of g. mellonella for a. grisella a completed random design with six treatments and ten repetitions was used. for storage variable, a completed random design with factorial arrangement of 3x3 was analyzed. the results from in vivo cultivation presented differences in larvae size and weight ofthe bigger moth ofthe beehives. small infective juveniles produced the smaller size in production (510.55 13/larvae). in a. gris ella, there were not differences between the concentrations and the quantity of infective juveniles gathered. the survival in soil of juvenile ones presented significant differences for concentration and time of storage, also the treatrnent to the soil did not influence in the 13's survival. however, to recover the 13 starting from this storage form is low, nevertheless, the recovered of 13's pathogeny is superior in pasteurized soil than the others two treatrnents. key words: galleria mellonella, achroia grisella, entomonematode, concentration, larvae size. introduccion steinernema feltiae filipjev, tiene un ciclo de vida simple, es parásito obligado y utiliza una variedad de especies de insectos como hospederos (stock, 1998). el estado infectivo es el juvenil de tercer estado (13), adaptado para localizar e infectar nuevos hospederos en campo (poinar, 1990). los juveniles infectivos penetran el hemocele del insecto por la boca, ano o espiráculos y liberan la bacteria simbionte xenorhabdus bovienii desde la porción ventricular de su intestino, la cual se multiplica dentro del hospedero y en asociación con el entomonemátodo, lo matan (akhurst y dunphy, 1993; sáenz, 1998, 1999). pero, el destino de la bacteria en el hemocele varía con la especie de insecto y el estado fisiológico del mismo. bióloga, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. e-mail: adsaenz@poligran.edu.co/adrinemato@yupimail.com biólogo, entomología. facultad agronomía. universidad nacional de colombia. a.a. 14490 bogotá. agronomía colombiana, 2000. 17: 37-45 38 agronomía colombiana vol. 17 invadido el hospedero y superada su respuesta de defensa, la bacteria y los estados de desarrollo del entomonemátodo, son capaces de utilizar el cadáver para producir las próximas generaciones de j3 llevando su bacteria simbionte. los factores involucrados en este proceso son dos: conversión del cadáver del hospedero en nutrientes, para ser usados por los entomonemátodos (ji, j2, j3, j4, adultos) y la protección de estos nutrientes de competidores. el primero es realizado por el metabolismo de la bacteria y el último por una combinación del mantenimiento de la integridad de la cutícula del hospedero y remoción de microorganismos no simbiónticos, por la producción de compuestos antimicrobiales, que inhiben la actividad de microfauna saprófaga. los entomonemátodos se alimentan, producen una generación anfimíctica en achroilla grisella (lepidoptera: pyralidae) y tecia so/anivora (lepidotera: gelechidae); dos generaciones anfimícticas en galleria mellonella (lepidoptera: pyralidae) y c/avipa/pus ursinus (coleoptera: scarabaeidae) (sáenz, 1998, sáenz y luque, 2000). posteriormente, emergen del cadáver como j3 para buscar un nuevo hospedero. obtenidos los j3, se deben almacenar para continuar con estudios posteriores de acuerdo a los objetivos de las investigaciones propuestas, sin embargo uno de los inconvenientes es mantener gran número de j3 viables y patogénicos, lo cual depende de la técnica de almacenamiento a corto o largo plazo. los entomonemátodos pueden ser almacenados bajo refrigeración en agua oxigenada por cinco años (friedman, 1990), pero esta metodología no es comercialmente factible. además, el metabolismo de los entomonemátodos a temperaturas de 20° a 30°c incrementa la actividad metabólica, reduciendo la viabilidad de los j3 (georgis, 1990). por lo tanto, el disminuir la actividad de los nemátodos, a través de la inmovilización o desecación parcial en o sobre un substrato de alginato, arcilla o vermiculita, incrementan su capacidad de almacenamiento, por seis meses bajo refrigeración y tres meses a temperatura ambiente (kaya y gaugler, 1993; stock, 1998) con posterioridad al hallazgo del entomonemátodo s. g/aseri, glaser (1931), mccoy y girth (1938), desarrollan diversas técnicas de cultivo en medios artificiales, con el fin de lograr la producción de este entomonemátodo. no obstante, este método de cría, es apropiado para producción en laboratorio a gran escala o comercial. actualmente los steinernematidos y heterorhabditidos pueden ser multiplicados in vivo empleando insectos como hospedantes alternativos, fáciles de criar y que no requieran excesivos costos de producción, como los descritos por poinar (1979), quien da referencias de las diferentes técnicas empleadas para este fin, las cuales derivan de la técnica empleada por dutky et al. (1964) bajo este contexto, el presente estudio evaluó la producción in vivo de juveniles infectivos del entomonemátodo nativo s.fe/tiae, en larvas de último instar del hospedero convencional gal/eria mel/onella y en achroilla grisel/a, bajo condiciones de temperatura y humedad relativa ambiente. además, se probo el almacenamiento en suelo por un período de seis meses, corroborando viabilidad y patogenicidad de los j3. materiales y metonos el estudio se realizó en el laboratorio de control biológico de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, de bogotá bajo condiciones de temperatura y humedad relativa ambiente. material entomológico se utilizaron como insectos hospederos larvas de último instar de gal/eria mel/onel/a (l) yachroia grisella (f), criadas en laboratorio con dieta artificial (garzón y aza, 1994; sáenz, 1998) obtención del entomonemátodo nativo para los ensayos de cría in vivo y almacenamiento en suelo, se obtuvieron 1.415.000 juveniles infectivos de s.feltiae de las existencias de almacenamiento del laboratorio de control biológico de la facultad de agronomía; los cuales se encuentran almacenados a 10°c, en recipientes de 20 mi, conteniendo 2 mi de agua destilada y 30 (1de tritonx 100 (sáenz, 1998). cultivo invivo • la producción in vivo de los j3 se realizó en tres etapas: infección: período por el cual los juveniles infectivos entran al insecto y aparecen los síntomas de patogenicidad. • multiplicación (incubación): período en que los entomonemátodos dentro del insecto desarrollan su ciclo de vida a partir del estadío juvenil infectivo (j3). • recuperación: colección de los juveniles infectivos para almacenamiento. la etapa de infección se inició con una suspensión ajustada de 100, 300, 500, 700 y1000 j3/ml, y uniformemente distribuida en un círculo de papel filtro (9 cm), ubicado en la tapa de una caja de petri. posteriormente, se adicionó 1 larva de último instar de g. mel/onel/a de tres tamaños/ peso aproximado grande: 2-3 cm, 0,25-0,35 gr; mediana: 1,5-2cm, 0,18-0,23 gr;pequeña: 0,8-1 cm,0,90,16 gr; y larvas de achroia grisel/a, para evaluar la obtención de j3/larva, porcentaje de sobrevivencia de j3 por trampa de white (j3 muertos y vivos), tiempo de incubación, sobrevivencia y producción de juveniles infectivos a partir de la primera cosecha. además de establecer cual es el mejor tamaño de larva (para g. mel/onel/a) con relación a la producción de j3/ml y la concentración aplicada/larva vs. producción. cada caja de petri se etiqueto, sello con vinilpel para conservar la humedad y se almacenó a temperatura ambiente (20°c). después de determinar los signos y síntomas a las 24, 48 y72 horas, hasta la muerte de las larvas, los cadáveres se colocaron en cajas de petri con papel filtro seco por dos días para su incubación y posterior montaje de trampas de white (white, 1927). en cuanto a la cosecha de los j3 desde las trampas de white, se removió el disco interno que contiene los cadáveres y se ubicó de nuevo en otra caja de petri. la suspensión obtenida de los j3 se sirvió en un vaso de precipitación para su enjuague posterior y conteo de los entomonemátodos. este procedimiento se realizó diariamente hasta obtener suspensiones sin presencia de j3. si las suspensiones de entomonemátodos contenían pocos residuos de tejidos del insecto, se dejaron 20 a 30 minutos hasta que los j3 quedarán en el fondo, se decanto el agua y se adiciono de nuevo agua al vaso. este procedimiento se realizó tres veces. en otros casos, si las suspensiones presentaron bastantes tejidos, se pasaron por tamices de 125,53,43,38 y25 micras, se enjuagaron con ayuda de un «spray» y centrifugaron por 2 ó 3 minutos a 250 revoluciones por minuto (81 g), se decanto el sobrenadan te, se adicionó agua y se repitió el proceso tres veces (stock, 1998). almacenamiento de j3 los juveniles infectivos se almacenaron en sólido, utilizando 120 g de suelo autoclavado, pasteurizado y natural sin tratamientos aplicando una concentración de 10.000,30.000 y50.000 j3/ml, 2000 saenz y luque: cultivo in vivo y método de almacenamiento ... 39 mantenidos en bolsas plásticas a 8°c. cada mes se tomaron submuestras de suelo de 10 g utilizando la técnica del embudo de baermann, para establecer el número de entomonemátodos vivos, durante este periodo. esto se realizó por un periodo de 6 meses. los entomonemátodos obtenidos de los muestreos, se inocularon a larvas de g. mel/onel/a, para determinar su patogenicidad. patogenicidad de j3 almacenados se realizaron con 5 larvas por réplica (5 réplicas) de g. mel/onel/a y se confinaron individualmente en platos de 12 cavidades con papel filtro, 80 j.11 de agua destilada estéril y 80 j.11 de la suspensión de entomonemátodos de diferentes tiempos de almacenamiento y dl50, anteriormente establecida. al testigo se le adicionaron 2 j.11 de agua estéril. las cajas se sellaron con vinilpel bajo oscuridad y condiciones de laboratorio (20°c y 60% hr). a los.tres días el número de larvas muertas y vivas se contaron, las muertas se disectaron en una caja de vidrio (60xi5mm) con dos agujas de disección y 0.1 mi de agua para facilitar la observación de los entomonemátodos bajo microscopio-estereoscopio. diseño y análisis estadfstico el diseño experimental utilizado para el cultivo in vivo, correspondió a un diseño completamente al azar con arreglo factorial de 3 x 6, donde los factores con diez repeticiones fueron: factor a: tamaño/peso aproximado de las larvas de último instar de gal/eria mel/onel/a (3); factor b: concentración de 13/ml, discriminados así: to: testigo sin entomonemátodos, ti: 10013/ml, t2: 300 j3/ml, t3: 500 j3hnl, t4: 700j3/ml, t5: 1000 13/ml. en cuanto al diseño experimental para el ensayo con larvas de a. grisel/a corresponde a un diseño completamente al azar con seis tratamientos y diez repeticiones respectivamente y discriminados de la misma manera como en el ensayo de g. mel/onel/a. para el cálculo de 13/larva, se utilizaron los datos obtenidos de los conteos durante las cosechas diarias hasta encontrar suspensiones sin presencia de juveniles infectivos. el método estadistico utilizado fue análisis de varianza, además de rango múltiple de duncan en los factores que presentaron diferencias significativas. el diseño utilizado para el almacenamiento en suelo, corresponde a un diseño completamente al azar con arreglo factorial de 3x3 con submuestreo. los factores con tres repeticiones se discriminaron así: factor a: tipos de suelo natural (actúa como testigo), autoclavado y pasteurizado -, factor b: concentración de 13/ ml, donde: ti: 1000013/ml,t2; 30000 13/mlyt3: 50000 13/ml.mensualmente se tomaron 10 g de suelo al azar de cada tratamiento para determinar la supervivencia y patogenicidad de los juveniles infectivos. la herramienta estadística utilizada en estos tres ensayos de almacenamiento, correspondió a un análisis de varianza y prueba de rango múltiple de duncan en los factores que presentaron diferencias significativas. en cuanto a los valores obtenidos del ensayos de patogenicidad, se analizaron con la ecuación de abbott (nguyen ysmart,1991). resultados cultivo in vivo utilizando larvas de último instar de g. mel/onel/a, se establecieron diferencias en tamaño/peso aproximado -grande, mediano y pequeñoy la producción de juveniles infectivos (f=;j6,358; df=2; p=o,ooo1;oc=o,o1)(figura. 1,2 y3); siendo, el tamaño pequeño significativo, por un promedio/día de 510,55 13/larva, inferior al de los otros dos tamaños. además, no existe significancia respecto a las concentraciones (f=3,32; df=4; p=o,oi2; oc=o,oi) e interacción concentración-tamaño (f=o,545;df=8; p=o,821;oc=o,o1). desde el periodo de incubación, hasta la obtención de los primeros juveniles infectivos, tomó 10 días. así mismo, a partir de la primera cosecha se recuperaron 13 de las trampas de white, por un periodo promedio de 12 días con 3 picos de producción en los tres tamaños de larvas y un 95% de los 13 cosechados se encontraban viables. aunque no se presentaron diferencias significativas entre las cinco concentraciones probadas, se pudo establecer que la concentración de 50013/1arva produjo la mayor cantidad de infectivos (grande: 645,879; mediano: 609,758; pequeño: 195,209; figura 1, 2 y 3) y las larvas. con las máximas cosechas (tamaño grande: 138,405 y 179,378 13/1arva;tamaño mediano: 157,22213/ larva). sin embargo, el tamaño de larva que presento 'menor producción de juveniles infectivosen las .cinco concentraciones fue el pequeño (figura 4). en cuanto a las larvas de a. grisel/a, no existen diferencias significativas entre las concentraciones y la cantidad de juveniles infectivos cosechados (f=o,635; df=4; p=o,640; oc=o,o1). sin embargo, la producción total más alta de 10replicas, corresponde a la concentración de 10013/larva (figura 5). por otra parte, el porcentaje de sobrevivencia de los juveniles en las trampas de white fue del 98%, con cosechas hasta el octavo día y dos picos de producción. además, los primeros juveniles se observaron después de los seis días de infección. 1= 100 2=300 3=500 4=700 5= 1000 1/) 700000oc( o ::::; 60000011. wa:: 500000 o ~ 400000o o 300000 i i oc( ij:~ 2000001/)o 100000of').., o 2 3 4 concentracion j3 5 figura 1. producción de juveniles infectivos del entomonemátodo nativo steinernema feltiae en larvas grandes de galleria mellonella. ~ 700000 1= 100(,) ::::; 600000 2= 30011. w 3=500a:: 500000o 4= 700 ~ 400000 5= 1000 ~ 300000 ii i.j: i~ 200000vio 100000(,)'".., o 2 3 4 5 concentracion j3 figura 2. producción de juveniles infectivos del entomonemátodo nativo steinernema feltiae en larvas medianas de galleria mellonella. 40 agronomía colombiana vol. 17 almacenamiento de j3 la sobrevivencia de los juveniles infectivos almacenados en suelo, presenta diferencias significativas en cuanto a la concentración (f=9,81; df=2; p=o,oo1; oc=o,oi), tiempo de almacenamiento (f=36,55; df=5; p=o,ooo1; oc=o,o1) e interacción concentración-tiempo (5,94; df=10; p=o,oooi;oc=o,oi).por otra parte, el tratamiento realizado al suelo (pasteurización, autoclavado y sin tratamiento) no influye en la sobrevivencia de los entomonemátodos (f=2,23; df=2; p=o, 133; oc=0,0 1) y no existe interacción concentración-suelo (f= 1,31; df=4; p=0,300; oc=0,01), suelo-tiempo de almacenamiento (f= i,06; df= 1o;p=0,429; oc=0,0 1). 1= 100 700000 g= grandeen 250000 2= 300 oc( 600000 m= medianoo 3= 500 :j 200000 4= 700 en p= pequeñoe, ow 5= 1000 e 500000o:: «o... 150000 j: 400000iñ o o w ~~d en 300000 ~~d ~ e ooc( ~~ j: 100000 i o o m 200000 ~ w i -, en o 50000 i 100000 e om o-, o gmp gmp gmp gmp gmp 2 3 4 5 concentracion j3 tamaño larva figura 3. producción de juveniles infectivos del entomonemátodo nativo sreinernema feltiae en larvas pequeñas de ga/leria me/lonella. con la prueba de rango múltiple de duncan, se estableció que la concentración de 1000013 almacenados por 3 y 5 meses presento un promedio mayor de sobrevivencia, correspondiente a 665,33 y 67513 respectivamente. sin embargo, el porcentaje de 13 recuperados de las tres concentraciones probadas, es bajo en cada muestreo (rangos de 0,70 a 9,83% en los tres tratamientos del suelo). 1=100 2=:300 3=500 4=700 5=1000 200000 180000 en 160000 g 140000 1120000 ¡.¿ 100000en8 80000 c"'j 60000..., j40000 20000 o 3 4 52 concentraciones figura 5. producción de juveniles infectivos del entomonemátodo nativo steinernema fe/tiae en larvas de achroia grise/la. el porcentaje de sobrevivencia de juveniles infectivos de suelo pasteurizado y autoc1avado se incremento ligeramente cuando la concentración de entomonemátodos fue alta (pasteurizado: 10.000= 18% (565 13); 30.000= 38% (1207 13); 50.000=44% (1407 13); autoclavado: 10.000= 17% (56313); 30.000= 37% (119913); 50.000= 46% (149413). en el suelo natural la sobrevivencia decreció de 48% (108413) en la concentración de 30.000 b a 31% (703 b) en la concentración de 50.00013 (figura 6). patogenicidad de j3 almacenados la dl," establecida correspondió a 3,3 b/larva (1,37-6,56). por figura 4. producción de juveniles infectivos del entomonemátodo nativo steinernema feltiae en larvas de ga/leria me/lone/la. lo tanto, la patogenicidad de los juveniles infectivos recuperados de almacenamiento, muestran un porcentaje promedio de mortalidad de larvas de último instar de g. mellonella durante los seis meses de muestreo, siendo superior con juveniles infectivos recuperados de suelo pasteurizado (10.000=85,16%; 30.000=85,33%; 50.000=89,66%), que de suelo autoclavado (10000=58,5%; 30.000=66,16; 50.000=75,33%) y natural (10.000=76,5%; 30.000=78,6%; 50.000=66,6%), (figura. 7). sin embargo, finalizados los muestreos se empleó la técnica de bedding para establecer la patogenicidad de juveniles infectivos sobre larvas de g. mellonella ya. gris ella, expuestas directamente al suelo almacenado. de las 45 larvas/especie/tratamiento de suelo, el porcentaje de mortalidad fue de 28.8 y 33% en suelo pasteurizado; 40 y 35.5% en suelo natural; 10.5 y 7.6% en suelo autoclavado, respectivamente. ~ 1200 11= 10.000en 1000w :::j 2= 30.000 ::!: 800 3= 50.000iñ oo 600 ~l oc( o:: w e, 400 :::j o lw 200o:: llinum ilrnb..., o p1 p2 p3 a1 a2 a3 n1 n2 n3 tratamiento sua,o figura 6. muestreo mensual dejuvcniles infcctivos del cntomonemátodo nativo steinernema [eltiae. almacenados en suelo durante seis meses. p: pasteurizado; a: autoclavado; n: natural. saenz y luque: cultivo in vivo y método de almacenamiento ...2000 100 ~ 90o 80 ~ 70c:: o 60:e w 50 ~ 40zw 30o c:: 20~ 10 o ~ -:-:-:-~ -------~ -------~ -------~ -------~ -------~ -------~ -------~ ------~::::::::::~ -------~ -------~ -------~ -------~ -------~ -------~ -------~ -------~ -------~ ------l___~ts:..:~wlli~~_.·_c_~_)'~,.:..:.::_'-pastalrlzado autoaavado natural tratamiento suao 11:1:1:1 (]10000 630000 id50000 figura 7. porcentaje de mortalidad de larvas de galleria mellonella expuestas a juveniles infectivos del entomonemátodo nativo steinernema feltiae almacenados en suelo. las larvas muertas por j3 se toman de coloración ocre (a. grisella), marrón oscuro (g. mellonella). estos cambios de color varían según la coloración original del insecto, la cantidad de luz que refleja la cutícula y el grado de infestación (woodring y kaya, 1988). además las larvas se vuelven flácidas y no toman mal olor. en disecciones, los tejidos son gomosos y se observan totalmente desintegrados: discusion la producción de juveniles infectivos a través de larvas de g. mellonella, a. grisella u otro hospedero, presenta ciertas ventajas y desventajas en cuanto a su potencialidad. no es muy viable en la práctica, a menos que exista una infraestructura apropiada para la cría de grandes cantidades de esos lepidópteros (de 500.000 a 1millón de g. mellonella por semana, permitiendo obtener aproximadamente 100.000 entomonemátodos por cada larva), según bonifassi y neves (1990), estas condiciones se presentan en europa, particularmente en el inra de antibes, francia. de igual modo, en italia, la empresa biorre produce 50 millones 13por semana, implementando una técnica similar (deseo et al., 1990). asimismo, uno de los parámetros más importantes a considerar es que este método no ofrece una economía de calidad, ya que el proceso de producción in vivo es afectado por factores biológicos como el estado fisiológico y patológico de los insectos empleados en este proceso, que es dificil de controlar si no se toman las medidas necesarias. no obstante, la producción masiva de g. mellonella o a. grisella como hospedantes alternativos es muy sencilla y no requiere costos excesivos de producción (sáenz, 1998). sin embargo, esta técnica se considera inadecuada e insuficiente para lograr una producción a gran escala. los métodos de producción in vivo son aconsejados para el aislamiento inicial y producción de nuevas especies o cepas de entomonemátodos, no disponibles en el mercado y realización de ensayos en el laboratorio. por lo tanto, considerando que el entomonemátodo s.feltiae infecta y se reproduce en un amplio espectro de hospederos, las técnicas de cultivo in vivo resultan ser muy eficaces para su mantenimiento en laboratorio (bonifassi y neves, 1990; poinar, 1990; deseo et al., 1990). en contraposición, los métodos in vitro ofrecen mayores ventajas en cuanto a la economía de calidad, ya que 41 los entomonemátodos son criados en medios homogéneos, reproducibles y la economía del proceso es altamente dependiente de la consistencia de la producción, aunque el proceso puede verse afectado por la contaminación del medio. no obstante, se obtienen beneficios hasta un nivel de producción de 10 x 1012 entomonemátodos/mes, de acuerdo a lo establecido por friedman (1990); gauglerygeorgis (1991) el almacenamiento en suelo de los juveniles infectivos resulto efectivo, no se afectó la patogenicidad de los entomonemátodos, ni se presentó contaminación por otros patógenos, sin' embargo, la recuperación de los j3 para pruebas de patogenicidad fue baja, posiblemente debida a la agregación y poca actividad de los entomonemátodos en estas condiciones de almacenamiento.igualmente, otros factores del suelo que afectan los entomonemátodos son el tamaño del poro, agua, aireación, producción de metabolitos tóxicos por microorganismos o depredación por invertebrados. kaya (1990), observa mejor sobrevivencia dejuveniles infectivos en suelos esterilizados que en suelos no esterilizados, estableciendo que la muerte de macro y microorganismos en suelos esterilizados probablemente incrementan la sobrevivencia de los steinernematidos. por otra parte, la temperatura de 8°c no afectó la sobrevivencia de los entomonemátodos durante los seis meses de almacenamiento, esto se evidenció por la posición recta o enrollada que toman los 13. el enrollarniento posiblemente está relacionado con el proceso de anhidrobiosis descrito por womersley (1990). . finalmente se puede señalar lo siguiente: • las cosechas diarias de juveniles infectivos en los diez primeros días de producción, posibilitan en un 90% la obtención de j3 vivos para su posterior utilización. • el número de infectivos producidos por un hospedero depende del tamaño, especie, susceptibilidad y tiempo tomado por el complejo entomonemátodo/bacteria para ocasionar muerte al hospedero. • la concentración de cualquier suspensión de juveniles infectivos es determinante para el almacenamiento; por ello, concentraciones bajas de entomonemátodos posibilitan la viabilidad y conservación de la infectividad por largos períodos de almacenamiento. • la producción in vivo de juveniles infectivos, es indispensable para la recuperación, extracción y mantenimiento de un «stock» de entomonemátodos en laboratorio y desarrollo de diferentes ensayos de investigación. para una producción de juveniles infectivos a gran escala, se recomienda utilizar cultivos líquidos monoxénicos. • el almacenamiento en suelo de juveniles infectivos no es viable, ya que no permite la obtención de entomonemátodos rápidamente, además la esterilización y/o pasteurización del suelo, afectan posiblemente la composición fisica y alteran su humedad, siendo esta última, un factor limitante para los juveniles infectivos. por lo tanto, es necesario desarrollar estudios que evaluen diferentes substratos, que permitan almacenar concentraciones altas de j3, sin que se afecte su viabilidad o patogenidad. agradecimientos agradecemos a la dra p. stock, curadora de la colección nematológica de la ucda vis, california, por su continua asesoría en el desarrollo de este trabajo, y a cindec por su apoyo económico para esta investigación. 42 agronomía colombiana vol. 17 literatura citada akhurst, rj. y dunphy, g.b. tripartite interactions between symbiotically associated entomopathogenic bacteria, nematodes and their insect host. en: parasites and pathogens of insects, vo12: pathogens (beckage, n. e., thompson, s.e. y federici, d.a. eds.). academicpress. newyork. p. 1-23. 1993. bonif assi, m. y neves, j. la production des nematodes entomopathogenes: steinemematidae et heterorhabditidae. recontres caribes en luttle biologique, guadalope. francia. inra. les colloques n 58. 1990. deseo, k.v., ruggerl, l. y lazzarl, g. mass production and quality control of entomopathogenic nematodes in galleria mellonella (l) larvae. en: international colloquium of invertebrate pathology, 5th adelaide. proceedings ..p 250. 1990. dutky, s.r, thompson, 1.v.y cantwell, g.e. a technique for mass propagation ofthe dd-136 nematode. joumal ofinsect pathology 6: 417-422.1964. frledman, m.. 1.cornrnercial production and development. en: entomopathogenic nematodes in biological control (gaugler, r. y jaya, h.k. eds.). crc press. boca raton, florida. p 153172.1990. garzon, m. y aza, b. potencial del nematodo (steinernema sp) para el control biológico del gusano blanco de la papa premnotrypes vorax (hust). tesis ing. agrónomo. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 110 pp. 1994. gaugler, r. y georgis, r. culture method and efficacy of entomopathogenic nematodes (rhabditida: steinemematidae and heterorhabditidae). biological control 1:269-274. 1991. georgis, r. formulation and application technology. en: entomopathogenic nematodes in biological control. (gaugler, r y jaya, h.k. eds.). crc press. boca raton, florida. p 173191.1990. glaser, rw. the cultivation ofa nematode parasite ofan insecto science 73: 614-615.1931. kaya, h. soil ecology. en: entomopathogenic nematodes in biological control. (gaugler, r., jaya, h.k. eds). crc press. boca raton, florida. p. 93-115. 1990. kaya, h.k. y gaugler, r. entomopathogenic nematodes. annual review ofentomology 38: 181-206. 1993. mccoy, e.e. y girth, h.b. the culture of neoaplectana glaseri on veal pulp. joumal of agriculture 385: 1-12. 1938. nguyen, k.b. y smart, g.c. pathogenicity of steinernema scapterisci to selected invertebrates. joumal of nematology 23(1):7-11.1991. poinar, g.ojr. nematodes for biological control ofinsects. boca raton. crc press. 227 pp. 1979. poinar, g.ojr. taxonomic and biology ofsteinemematidae and heterorhabditidae. en: entomopathogenic nematodes in biological control. (gaugler, r y kaya, h.k. eds.). crc press. boca raton, florida. p. 23-61. 1990. saenz, aa steinernemafeltiae cepa villapinzón (rhabditida: steinemematidae) ciclo de vida, patogenicidad y métodos de cría. tesis maestría en ciencias agrarias, área de énfasis entomología. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. bogotá. 125 pp. 1998. saenz, aa. evaluación de procedimientos para el aislamiento y almacenamiento del entomonemátodo nativo steinernema feltiae (rhabditida: steinemematidae). revista colombiana de entomología 25(3-4): 209-215. 1999. saenz, e.,.a. y luque, le. ciclo de vida del entomonemátodo nativo steinernema feltiae filipjev. agronomía colombiana 17:15-25.2000., stock, p. sistemática y biología de nemátodos parásitos y asociados a insectos de importancia económica. universidad nacional del litoral, esperanza, santafé, argentina. p. 61-62. 1998. white, g.f. a method for obtaininginfective nematode larvae from cultures. science 66: 302-303. 1927. womersley, c.z. dehydratation survival and anhydrobiotic potential. en: entomopathogenic nematodes in biological control. (gaugler, r, jaya, h.k. eds). crc press. boca raton, florida.p. 120-140. 1990. woodring, j.l. y kaya, h.k. steinernematid and heterorhabditid nematodes: a handbook of techniques suthem cooperative. series bulletin 331. arkansas. agricultural. 30pp.1988. received for publication: 6 february, 2013. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 research center tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia). femartinezma@gmail.com 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 31(2), 176-183, 2013 sugar apple (annona squamosa l., annonaceae) seed germination: morphological and anatomical changes germinación de semillas de anón (annona squamosa l., annonaceae): cambios morfológicos y anatómicos fabio ernesto martínez-maldonado1, diego miranda-lasprilla2, and stanislav magnitskiy2 abstract resumen the anon or sugar apple is a species of the annona genus, widely distributed in the world and in colombia and a fruit with great potential in domestic and international markets. however, the technical information related to the aspects of propagation and production is limited. in the present study, the morphological and anatomical changes during seed germination of the sugar apple were determined using histological techniques and photographic records. the results show that seed germination is a process that takes place in two stages: testa rupture and endosperm rupture-radicle protrusion. in the post-germination stages, the induction and formation of lateral roots that were endogenously produced from the primary root from the pericycle were seen. the endosperm underwent morphological changes that increased its volume during imbibition and degraded in the final stages of germination, which could be indicative of endosperm weakening and reduction of mechanical strength imposed by embryo growth, which was required to complete germination in a. squamosa. el anón, es la especie del género annona más ampliamente distribuida en el mundo y en colombia es un fruto con gran potencial en mercados nacionales e internacionales. sin embargo la información técnica relacionada con aspectos de propagación y producción es limitada. en el presente estudio mediante técnicas histológicas y registros fotográficos fueron determinados los cambios morfológicos y anatómicos durante la germinación y de semillas de anón. los resultados muestran que la germinación de las semillas es un proceso que se desarrolla en dos etapas consecutivas: la ruptura de la testa y la ruptura del endospermo – protrusión radicular. en las etapas de post-germinación se presenta la formación e inducción de raíces laterales producidas de forma endógena desde la raíz primaria a partir del periciclo. el endospermo sufre evidentes cambios morfológicos, incrementando su volumen en la etapa de imbibición y degradándose en etapas finales del proceso de germinación, lo que podría ser indicativo del debilitamiento del endospermo, y disminución de la resistencia mecánica impuesta por este al crecimiento de embrión, la cual es necesaria para que la germinación se complete en a. squamosa. key words: testa, endosperm, radicle, roots. palabras clave: testa, endospermo, radícula, raíces. introduction the anon or sugar apple annona squamosa l. is a species of the annona genus which is widely distributed in the world. in colombia, it is found in the dry areas of the valleys in the provinces of valle, caldas, tolima, cundinamarca, and santander (guerrero and fischer, 2007). the sugar apple grows from sea level to 1,000 m and may not support cold periods, developing and growing well in relatively stable temperature conditions (george and nissen, 1987). the minimum temperature is in a range of 10 to 20°c and the maximum temperature has a range of 22 to 28°c (guerrero and fischer, 2007). the seeds of annonaceae are albuminous ellipsoids and their length varies between 5 and 30 mm. they have a ruminate endosperm (corner, 1976; garwood, 1995; judd et al., 1999). the embryo is small, straight, with moderately developed embryonic axis, rudimentary plumule and flat and thin cotyledons; and develops after the seed is formed (corner, 1976; garwood, 1995, judd et al., 1999). setten and koek-noorman (1992) indicated that annonaceae seeds undergoing dispersal have a small embryo that is considered underdeveloped and immature; immaturity requires time to complete embryo growth after seed dispersion. meanwhile, hayat (1963) reported that the seeds of a. squamosa have a small embryo with two foliaceous, thin cotyledons that take one to three months to germinate. germination could be defined as the emergence and development from the embryo of all the essential structures that are indicative of the ability of the seed to produce 177martínez-maldonado, miranda-lasprilla, and magnitskiy: sugar apple (annona squamosa l., annonaceae) seed germination... a normal seedling under favorable conditions (aosa, 2000). according to bewley (1997) and finch-savage and leubner-metzger (2006), the germination of seeds is a complex physiological process caused by water imbibition after possible mechanisms of latency have been overcome. under favorable conditions, the rapid growth of the embryo breaks the seed coat layers and presents the protrusion of the radicle. this emergence of the radicle is regarded as completion of germination. this transition point (radicle protrusion) is also characterized by a loss of desiccation tolerance and a molecular checkpoint (in arabidopsis this is regulated by abi5), while a molecular switch generates the transition development program from germination to the seedling development program (bewley and black, 1994). at the completion of germination, radicle protrusion depends on embryo growth, a process led by water uptake. this water uptake is a triphasic process with a rapid initial uptake (imbibition phase i) followed by a stabilization phase (phase ii) and a late phase iii, which has an increase in water uptake and that occurs only when germination is completed, once the embryo has elongated the axis and traversed the coat structures (schopfer and plachy, 1984; bewley, 1997; manz et al., 2005). the necessary cell elongation has been generally accepted as sufficient to generate the protrusion of the radicle, while cell division in many species is considered nonessential. in these phases, cellular metabolism is increased and the embryo resumes active growth, forcing the breaking of the seed coat to allow radicle emergence (bewley, 1997). in early stages of germination, the imbibition process occurs in which the seed coat weakens, hydrating the protoplasm, which swells the seed to the point of testa rupture (crowe et al., 1998). besides this physical process, the enzyme and protein synthesis system is activated by the seed water absorption, which allows the formation of substances necessary for development. during the second phase, water absorption and respiration are ongoing processes (bewley and black, 1994); simultaneously, starch, lipids, and proteins in the endosperm are hydrolyzed to sugars, fatty acids and amino acids, simple compounds that are soluble and mobile. subsequently, these substances are mobilized to the growing points of the embryonic axis and are used in growth processes, which allow the growth of the radicle of the embryo (sierra, 2005). for many species, including arabidopsis sp., nicotiana sp., lepidium sativum, and petunia hybrida, germination is a process that occurs in two stages: the first stage corresponding to testa rupture and the second one corresponding to endosperm rupture, two sequential events separated in time during germination (petruzzelli et al., 2003, leubnermetzger, 2003; liu et al., 2005). in endospermic seeds, both the testa and the endosperm may contribute to physical dormancy (hilhorst, 1995; bewley, 1997; leubner-metzger, 2003). the endosperm may be considered as the main obstacle to the germination of seeds of asteraceae (lettuce), solanaceae (tomato and tobacco) and rubiaceae (coffee). in these cases, a weakened micropylar endosperm is required for radicle protrusion and is associated with cell wall hydrolysis by hydrolytic enzymes (hilhorst, 1995; bewley, 1997; koornneef et al., 2002; leubner-metzger, 2003). this study aimed to identify the stages of germination of a. squamosa seeds and describe some changes in seed anatomy and morphology during germination. the knowledge of morphological changes in a. squamosa seeds during germination could further contribute to the understanding of physiological and biochemical events during seed germination and plantlet establishment in this species. materials and methods plant material the selected material was part of the accessions collected for project development in the colombian bank of anon germplasm, framed within the program: planting material and breeding of the sugar apple. the accessions selected were collected in 2011 in the municipality of apulo, cundinamarca; plant individuals were distributed in agroecosystems and not in the field or spontaneously in gardens. the seeds of a. squamosa were obtained from fruits of recollected accessions c2as224 (c: cundinamarca; 2: municipality code, as: species a. squamosa; 224: number of row), c2as226, and c2as225. from fruits, ripe and soft to the touch, that were washed with room temperature water to remove any residue present on the surface, the exocarp was separated from the mesocarp (pulp). subsequently, the seeds were removed manually from the pulp and aryl, after which these were washed with water and placed on absorbent paper towels at room temperature in order to dry to moisture contents of 10%. the seeds were disinfected with 1% sodium hypochlorite for 9 min and afterwards washed with 96% ethanol and washed three times with distilled water. 178 agron. colomb. 31(2) 2013 morphological analysis and preparation of the material for the morphological analysis, the following treatments were used: 1) untreated, ripe anon seeds before germination with 10% moisture content, 2) seeds imbibed in distilled water for 72 h, 3) germinating seeds with seed coat rupture, 4) seeds with ruptured endosperm and radicle protrusion, and 5) seeds with a radicle length > 3 mm (lateral root initiation). seed germination was performed on peat substrate trays (klassmann® without nutrients, geeste, germany,) with seeds located at a depth equal to twice the length and that were subsequently placed in a phytotron chamber, conviron® cmp3244, for 30 d at 35°c, in the absence of light as seeds of a. squamosa are indifferent to light conditions for germination (ferreira et al., 1997). the observations of the morphological changes in the seeds were performed using a leica® stereoscope zoom 2000 (solms, germany), using 30 ungerminated seeds, imbibed seeds, seeds with ruptured seed coat, seeds with ruptured testa and endosperm, and seeds with radicle protrusion. a photographic record of the seeds was made for each state. anatomical analysis untreated, whole a. squamosa seeds with 10% moisture and fragments of imbibed radicles with lateral roots were immersed in bouin’s fixative (bouin, 1897) for 48 h at room temperature to stop the deterioration of the tissues. the cassettes with the fragments were removed from the fixing solution and were passed through a concentration gradient of ethanol of 65, 70, 75, 80, 85, 90, 96 and 96%, each for a period of 24 h. subsequently, the tissues were immersed for 24 h in absolute alcohol and after that, they were imbibed in tert-butanol for 24 h. the sections were imbibed for 24 h at 60°c in 4 graded concentrations of molten paraffin at 56°c and tert-butanol, increasing the concentration of paraffin and decreasing the concentration of tert-butanol, thus providing: a) 25% paraffin – 75% tert-butanol, b) 50% paraffin 50% tert-butanol, c) 75% paraffin 25% tert-butanol, and d) 100% paraffin. the blocks were prepared and, prior to the final cutting, were immersed in a solution of 50% hydrochloric acid for 2 h. afterwards, they were washed with water and placed on ice in order to increase the strength of the paraffin. the cuts were made in a microtome 7 μm. with a brush; the sections were placed in a water bath at 50°c. the sections were captured using a carrier sheet that was previously treated with mayer albumin. subsequently, the sections were dewaxed by placing them in an oven at 60°c for 24 h. and then to completely remove the paraffin from the sheets, they were passed through xylol for 10 min two times and then two times for 10 min in 96% ethanol. the staining was carried out over 24 h with safranin and fast green. once the dyeing process was performed, the sheets were cleaned and historesine was applied over the cuts with a foil sealing coverglass. the documentation and observations were made with an olympus® cx31 microscope (tokyo, japan) and the image editing software image-pro plus® (rockville, md). results and discussion the germination of mature seeds of a. squamosa is a process that occurred in two separate and consecutive stages: the rupture of the testa and, later, the rupture of the endosperm (figs. 1a, 1b, and 1d). the mature, dry seeds had a slightly developed embryo but distinct tissues, where the micropylar plug, the embryo and the endosperm were easily distinguishable. likewise, a rupture region of the seed coat that constitutes the perichalaza region may be observed (figs. 2a and 3a). during imbibition, the seeds expanded and there were changes in size (fig. 1h). the germination process started with rapid water absorption (phase i, imbibition), which occurred during the first 17.6 h of the 72 h imbibition, where, in comparison with the dry seeds (fig. 1a), the seeds had an expanded embryo (fig. 2b), then the first stage of germination of the seed coat rupture presented (fig. 1b), a pregerminative event that happened without any treatment between 10 and 15 d of incubation. this rupture in the seed coat was due to the increase in the volume of the endosperm and embryo size (fig. 2c). the testa rupture started at the micropylar plug, consisting of a thin, endotestal tissue and a well-defined region of fracture (figs. 2a and b). then, between 15 and 20 d of incubation, the second stage of germination with protrusion and endosperm rupture presented, demonstrating how residues were expelled through the micropylar plug (figs. 1c and 4a), and, consequently, the protrusion of the radicle occurred (figs. 1d and 4b) which strictly might be called germination. the phase of water absorption continued during the transition towards plumule and radicle growth (even within the seed) that presented in the lateral root formation (phase iii of water uptake) (figs. 1f, 1g, and 3c). reports of germination in two steps, as described for a. squamosa, were found for arabidopsis sp. (liu et al., 2005), lepidium sp. (muller et al., 2006), and tobacco (liu et al., 2005; manz et al., 2005; muller et al., 2006). this condition of germination has also been described in trollius sp. (ranunculaceae; hepher and roberts, 1985), chenopodium sp. (amaranthaceae; karssen, 1968; karssen, 1976), nicotiana sp. and petunia sp. (cestroideae subfamily of solanaceae, 179martínez-maldonado, miranda-lasprilla, and magnitskiy: sugar apple (annona squamosa l., annonaceae) seed germination... figure 1. two stage germination of a. squamosa seeds, (af) events visible during germination after 30 d of incubation at 35°c and 60% rh in wet peat, (b and c) first stage of germination: rupture of the seed coat, (d and e) second stage of the germination: endosperm rupture and radicle elongation, (a) imbibed intact seed prior to rupture of the seed coat, (b) seed with seed coat rupture, (c) seed with endosperm protrusion, (d) seed endosperm rupture and radicle elongation, (e) radicle elongation, (fg) lateral root formation, (h) imbibed seed (72 h in water) and seed with 10% water contents, respectively. pm, micropylar plug; em, micropylar endosperm; re, elongated radicle, rl, lateral root. scale bars: a d = 3 mm, e f = 4 mm, g = 2 mm, h = 7 mm. figure 2. mature seed and early stage of germination of a. squamosa, (a) seed with 10% moisture contents, (b) intact imbibed seed prior to rupture of the seed coat, and (c) seed with rupture of the seed coat. (bc) events are not visible during the process of germination after 30 d of incubation at 35°c and 60% rh in wet peat, triphenyl tetrazolium staining with bouin’s reagent, respectively. pm, micropylar plug; en, embryo; prc, perichalaza. scale bars: a and b = 3 mm, d = 6 mm. a a b b c c d d e f g h a b c pm pm re ri em prc en pm pm       180 agron. colomb. 31(2) 2013 figure 5. morphological changes in the endosperm of a. squamosa, (a) left imbibed, intact seed endosperm prior to rupture of the seed coat; right, endosperm of the seed with rupture of the seed coat; (b) seed endosperm with endosperm rupture and elongation of radicle; and (c) elongation of radicle, cotyledons imbibed in the endosperm. ep, endosperm protruded. figure 3. lateral root formation in seeds with radicle protrusion. (a) changes in cortical and conducting tissues during their development (b) and (c) longitudinal section of lateral root formation, (d) formation of xylematic pole in lateral root, (e) cross section of the radicle showing tissue formation of metaxylem and metaphloem and lateral root in front of xylematic poles. mx, metaxylem; mf, metaphloem; plx, xylematic pole; cx, cortex; rl, lateral root; pc, pericycle. a-d = 10x; e = 40x. figure 4. longitudinal section of the embryo, micropylar endosperm and micropylar plug during the germination process. note (a) the cellular arrangement of the micropylar plug, (b) forming the crack region. en, embryo; em, endosperm; pm, micropylar plug. a b c d e a b a b c mx mf cx pc ri ri cx plx ri plx mx em en en em pm ep 50 µm 50 µm 50 µm 50 µm cx 50 µm 300 µm50 µm 181martínez-maldonado, miranda-lasprilla, and magnitskiy: sugar apple (annona squamosa l., annonaceae) seed germination... leubner-metzger et al., 1995; krock et al., 2002; petruzzelli et al., 2003). in post-germination (fig. 1f), the formation and induction of lateral roots were seen. these endogenously appeared in the radicle from the pericycle (fig. 3b) and were initiated by anticlinal and periclinal divisions in a group of cells that formed the lateral root primordia, which grows and penetrates the cortex. figs. 3a and 3b show the start of the divisions in the pericycle. one can see the formation of lateral roots in front of xylem poles that are evident in the cut (fig. 3e). it can be seen how the lateral root primordia was developing and growing through the cortex and epidermis of the primary root (figs. 3c, 3d, and 3e), which was achieved by enzymatic lisis or simple mechanical action (alonso, 2011). initially, there was a connection between the vascular cylinder of the primary root and lateral root. the literature data support the conclusion that the connection is made through transition cells derived from the pericycle or parenchyma, connecting both vascular cylinders. these transition cells are called interposed cells that are differentiated from the sieve elements or xylem vessels (alonso, 2011). the anatomical study showed how the seeds of a. squamosa presented the endosperm with cell wall thickening (fig. 4a), which is due to galactomannans that are deposited on the cell walls (buckeridge et al., 2000). however, in the micropylar region, thin walls could be seen. this change occurred because the endosperm in this area may be less resistant to the radicle protrusion generated by the growth of the embryo (da silva et al., 2007). figure 5 shows seeds without testa, where the endosperm can be appreciated after imbibition (fig. 5a right), in the seed coat rupture step (in which the endosperm can be seen protruding) (fig. 5a left), in the endosperm and the disruption of the radicle protrusion step (fig. 5b), and in postgermination growth (fig. 5c). the change in size and shape of the endosperm and its protrusion through the rupture of the seed coat could be indicative of endosperm weakening and, therefore, a reduction in mechanical strength, which is necessary to complete germination in a. squamosa. this is supported by reports by martínez (2012), who found that these seeds have a morphophysiological dormancy, where, together with low growth potential of the embryo, there are restrictions for tissue growth due to the endosperm tissue and testa (bewley, 1997; bradford et al., 2000; hegashi et al., 2002; taiz and zeiger, 2006). in trollius sp. (hepher and roberts, 1985), chenopodium sp. (karssen, 1976), several solanaceas, such as the tomato and tobacco, and asteraceae, such as lettuce (hilhorst, 1995; bewley 1997; leubner-metzger, 2003), the endosperm acts as a barrier to the protrusion of the radicle and likewise for the completion of angiosperm seed germination. the weakening of the endosperm could be related to the activity of the endo-β-mannanase enzyme, which is associated with hydrolysis of the galactomannans contained in cell walls of many species including datura ferox (sánchez and de miguel, 1997), solanum lycopersicum (groot et al., 1988) and coffea arabica (da silva et al., 2004). the authors agree that, as a result of the weakening of the endosperm, carbohydrates are released that constitute an energy source for the growing embryo and mechanical constraints are reduced to radicle growth. in this regard, bewley (1997) noted that endo-β-mannanase is involved in endosperm weakening, although β-1,3-glucanase, in response to light, gibberellins, ethylene and aba, has been implicated as a regulator of germination (leubner-metzger and meins, 1999). in seeds of annona crassif lora, the beginning of embryo growth coincides with the appearance of endoβ-mannanase around the cavity in the region of the embr yonic micropylar endosperm and subsequently diffuses into the lateral endosperm. endo-β-mannanase serves to degrade the endosperm to provide energy-rich compounds in the embryo and also to create a space in the cavity in order to accommodate the embryo during embryo growth before radicle protrusion (da silva et al., 2004). in seeds of a. squamosa, endosperm weakening could be associated with the action of hydrolytic enzymes. evidence of this is seen in the positive effect of an exogenous application of giberrelic acid on germination variables found by martínez (2012). with the application of gibberellins, the weakening of the endospermic tissue is promoted (bewley, 1997; bradford et al., 2000; hegashi et al., 2002; taiz and zeiger, 2006) due to the synthesis of various hydrolytic enzymes involved in the solubilization of reserves, which include αand β-amylase (taiz and zeiger, 2006). conclusions the germination of mature a. squamosa seeds is a process that occurs in two separate and consecutive stages: the rupture of the testa and the rupture of the endosperm that occurs later. during post-germination, the induction and formation of lateral roots are presented. these occur endogenously in the primary root from the pericycle. 182 agron. colomb. 31(2) 2013 the weakening of the endosperm starts after the change in size and shape of this structure, in the rupture of the coat (the first stage of germination) and at the beginning of the second stage of germination, wherein the endosperm is observed to be protruded due to radicle growth, despite the micropylar plug residues that remain. acknowledgements the authors express their gratitude to the graduate school of the faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota, for help in developing this study. literature cited alonso, j.r. 2011. manual de histología vegetal. 2nd ed. mundiprensa, madrid. aosa, association of official seed analysts. 2000. rules for testing seeds. bozeman, mt. bewley, j.d. and m. black. 1994. seeds: physiology of development and germination. 2nd ed. plenum press, new york, ny. bewley, j.d. 1997. seed germination and dormancy. plant cell. 9, 1055-1066. bouin, p. 1897. phenomenes cytologique anoramoux dans. 1 histogenes, nancy, france. bradford, k.j., f. chen, m. cooley, p. dahal, b. downie, k. fukunaga, o. gee, s. gurusinghe, r. mella, h. nonogaki, and k. yim. 2000. gene expression prior to radicule emergence in imbibed tomato seeds. pp. 231-251. in: black, m., k. j. bradford, and j. vazquezramos (eds.). seed biology: advances and applications. cab international, wallingford, uk. buckeridge, m., h. dos santos, and m. tíne. 2000. cell wall storage polysaccharides in seeds. structure, metabolism, function and ecological aspects. plant physiol. biochem. 38, 141-156. corner, e.j.h. 1976. the seeds of dicotyledons, 1 and 2. 1st ed. university press, cambridge. crowe, j.h., j.f. carpenter, and l.m. crowe. 1998. the role of vitrification in anhydrobiosis. annu. rev. physiol. 60, 73-103. da silva, e., d. de melo, a.c. davide, n. de bode, g.b. abreu, j.m.r. faria, and h.w.m. hilhorst. 2007. germination ecophysiology of annona crassiflora seeds. ann. bot. 99, 823-830. da silva, e., p. toorop, a. van aelst, and h. hilhorst. 2004. abscisic acid controls embryo growth potential and endosperm. the plant cellcap weakening during coffee (coffea arabica cv. rubi) seed germination. planta 220, 251-260. ferreira, g., e. cereda, c. silva, r. cunha, and a. cataneo. 1997. imbibition studies of sugar apple (annona squamosa l.) and atemoya (annona hibrid) seed. pp. 210-225. in: memorias del ii congresso international de anonaceas. universidad autonoma chapingo (uac), chapingo, mexico. finch-savage, w.e. and g. leubner-metzger. 2006. seed dormancy and the control of germination. new phytol. 171, 501-523. garwood, n.c. 1995. studies in annonaceae. xx. morphology and ecology of seedlings, fruits and seeds of selected panamanian species. botan. jahrbüc. system. 117, 1-152. george, a.p. and r. niessen. 1987. propagation of annona species: a review. scient. hort. 33, 75-85. groot, s., b. kieliszewska-rokicka, e. vermeer, and c. karssen. 1988. gibberellin-induced hydrolysis of endosperm cell walls in gibberellin-deficient tomato seeds prior to radicle protrusion. planta 174, 500-504. guerrero, e. and g. fischer. 2007. manejo integrado en el cultivo de anón (annona squamosa l.). rev. colomb. cienc. hortic. 1, 154-169. hayat, m.a. 1963. morphology of seed germination and seedling in annona squamosa. botan. gazette 124, 360-362. hegashi, e., r. silveira, c. golveia, and l. basso. 2002. ação fisiológica de hormônios vegetais nas condições hídricas, metabolismo e nutrição mineral. pp. 139-158. in: castro, p.r.c., j.o.a. sena, and r.a. kruge (eds.). introdução à fisiología do desenvolvimiento vegetal. editora da universidade estadual de maringá (eduem), maringa, brazil. hepher, a. and j. roberts. 1985. the control of seed germination in trollius ledebouri: the breaking of dormancy. planta 166, 314-320. hilhorst, h.w.m. 1995. a critical update on seed dormancy. primary dormancy. seed sci. res. 5, 61-73. judd, w.s., c. campbell, e. kellogg, and p. stevens. 1999. plant systematics: a phylogenetic approach. sinauer associates, sunderland, ma. karssen, c.m. 1968. the light promoted germination of the seeds of chenopodium album l.; ii. effects of (rs) abscisic acid. acta bot. neerl. 17, 293-308. karssen, c.m. 1976. uptake and effect of abscisic acid during induction and progress of radicle growth in seeds of chenopodium album. physiol. plant. 36, 259-263. koornneef, m., l. bentsink, l., and h. hilhorst. 2002. seed dormancy and germination. curr. opin. plant. biol. 5, 33-36. krock, b., s. schmidt, c. hertweck, and i. baldwin. 2002. vegetation derived abscisic acid and four terpenes enforce dormancy in seeds of the post-fire annual, nicotiana attenuata. seed sci. res. 12, 239-252. leubner-metzger, g. 2003. functions and regulation of β-1,3glucanase during seed germination, dormancy release and after-ripening. seed sci. res. 13, 17-34. leubner-metzger, g. and f. meins. 1999. functions and regulation of plant -1,3-glucanases (pr-2). pp. 49-76. in: datta, s.k. and s. muthukrishnan (eds.). pathogenesis-related proteins in plants. crc press, boca raton, fl. leubner-metzger, g., c. frundt, r. vogeli-lange, and f. meins. 1995. class i β-1,3-glucanase in the endosperm of tobacco during germination. plant physiol. 109, 751-759. liu, p., n. koizuka, t. homrichhausen, j. hewitt, r. martin, and h. nonogaki. 2005. large-scale screening of arabidopsis enhancer-trap lines for seed germination-associated genes. plant j. 41, 936-944. 183martínez-maldonado, miranda-lasprilla, and magnitskiy: sugar apple (annona squamosa l., annonaceae) seed germination... manz, b., k. muller, b. kucera, f. volke, and g. leubner-metzger. 2005. water uptake and distribution in germinating tobacco seeds investigated in vivo by nuclear magnetic resonance imaging. plant physiol. 138, 1538-1551. martínez, f. 2012. caracterización morfoanatómica de semillas de anón (annona squamosa l.) y evaluación de algunos parámetros fisiológicos del proceso de germinación y latencia. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. muller, k., s. tintelnot, and g. leubner-metzger. 2006. endospermlimited brassicaceae seed germination: abscisic acid inhibits embryo-induced endosperm weakening of lepidium sativum (cress) and endosperm rupture of cress and arabidopsis thaliana. plant cell physiol. 47, 864-877. petruzzelli, l., k. muller, k. hermann, k., and g. leubner-metzger. 2003. distinct expression patterns of β-1,3-glucanases and chitinases during the germination of solanaceous seeds. seed sci. res. 13, 139-153. sánchez, r.a. and l. de miguel. 1997. phytochrome promotion of mannan-degrading enzymes in the micropylar endosperm of datura ferox seeds requires the presence of the embryo and gibberellin synthesis. seed sci. res. 7, 27-33. schopfer, p. and c. plachy. 1984. control of seed germination by abscisic acid. ii. effect on embryo water uptake in brassica napus l. plant physiol. 76, 155-160. setten, k. and j. koek-noorman. 1992. fruits and seeds of annonaceae. morphology and its significance for classification and identification. bibliot. botan. 142, 1-101. sierra, j. 2005. fundamentos para el establecimiento de pasturas y cultivos forrajeros. editorial universidad de antioquia, medellin, colombia. taiz, l. and e. zeiger. 2006. plant physiology. 3rd ed. artmed, porto alegre, brazil. received for publication: 27 january, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.48663 1 departamento de ciencias agronómicas, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia. medellin (colombia). jgmoraleso@unal.edu.co 2 facultad de ciencias agrarias, politécnico colombiano jaime isaza cadavid. medellin (colombia) agronomía colombiana 33(2), 194-202, 2015 banana moko disease management with resistance inducers and chlorine dioxide manejo del moko en banano con inductores de resistencia y dióxido de cloro joaquín guillermo ramírez g.1, melissa muñoz a.1, luis fernando patiño h.2, and juan gonzalo morales o.1 abstract resumen the plant disease moko, caused by ralstonia solanacearum, is the most important bacterial disease in banana and plantain crops worldwide. in the present study, chlorine dioxide and seven resistance inducers in banana plants (musa sp.) infected with this bacterium were evaluated under greenhouse conditions. for the evaluation of chlorine dioxide, three doses were used (10, 30 and 50 mg l-1). the evaluation of the resistance inducers included the following: sodium salicylate 0.4 g l-1; hydrogen peroxide 1 mm; potassium phosphite 1.5 ml l-1; 3-aminobutanoic acid 1.0 g l-1; methyl jasmonate 0.2 g l-1; acibenzolar-s-methyl 0.3 ml l-1 and chitosan 3.0 mg ml-1. the results showed a significant reduction of 74% in the area under the disease progress curve (audpc) value, which was calculated for the disease development when the injected chlorine dioxide dose was 50 mg l-1. the audpc value for the resistance inducers was reduced by 45.4% for chitosan, 75.5% for methyl jasmonate and 65.5% for 3-aminobutanoic acid. therefore, the results indicated that these molecules have the potential to be used for control of the moko disease. la enfermedad denominada moko, ocasionada por ralstonia solanacearum, es la principal enfermedad de origen bacteriano en los cultivos de banano y plátano en todo el mundo. este trabajo tuvo como objetivo la evaluación del dióxido de cloro y siete inductores de resistencia en plantas de banano (musa sp.) infectadas con la bacteria bajo condiciones de invernadero. para la evaluación del dióxido de cloro se utilizaron tres dosis (10, 30, 50 mg l-1). los inductores de resistencia utilizados y sus dosis fueron: salicilato de sodio: 0,4 g l-1, peróxido de hidrógeno: 1 mm, fosfito de k: 1,5 g l-1, ácido 3-aminobutanoico: 1,0 g l-1, metil jasmonato: 0,2 g l-1, acibenzolar-s-metil: 0,3 g l-1 y quitosano: 3,0 mg ml-1. los resultados muestran una reducción significativa del 74% en el valor del área bajo la curva del progreso de la enfermedad (abcpe), cuando se utiliza dióxido de cloro en dosis de 50 mg l-1 aplicado por inyección. para los inductores de resistencia se observa una reducción de 45,4% para quitosano, 75,5% para metil jasmonato y de 65,5% para el ácido 3-aminobutanoico en el abcpe. por lo tanto, los resultados indican que estas moléculas tienen el potencial para ser usadas en el control del moko. key words: banana bacterial pathogens, plant resistance inducers, disease management. palabras clave: patógeno bacterial del banano, inductores de resistencia en pantas, manejo de la enfermedad. including “moko disease or bacterial wilt,” which is caused by ralstonia solanacearum (race 2) (smith, 1993). in colombia, this disease is important because of the ease of its dissemination, high aggressiveness, wide range of hosts, lack of effective management practices, high economic losses and eradication that requires long periods without cultivation or production. additionally, misdiagnosis of the disease may lead to incorrect management (buitrago, 2001; arenas, 2004; castañeda and espinosa, 2005; augura, 2012; prieto et al., 2012). new alternatives for the management of disease are constantly being researched, in particular for diseases of bacterial origin that exhibit difficult management (agrios, 2005). chlorine dioxide may be a novel option and it has introduction banana (musa sp.) is an important economic, social and nutritional crop in the countries where it is produced or imported. this fruit is grown in countries with tropical climates and it has a wide variety of consumption possibilities that include fresh or processed products available for national consumption or export (roldán et al., 2002; sena, 2004). colombia exports bananas more than any other fruit; therefore, bananas represent an important asset to the colombian economy, not only for its contribution to the gross domestic product but also because it generates direct and indirect jobs (augura, 2012). the production of bananas, globally and in colombia, faces several limitations, and one such limitation is disease, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.48663 195ramírez g., muñoz a., patiño h., and morales o.: banana moko disease management with resistance inducers and chlorine dioxide already been used in the field; however, systematic studies have not been performed that would provide scientific evidence of its benefits despite existing studies that have reported a reduction of the bacterial load in fruits and vegetables in the postharvest stage through the use of chlorine dioxide (rodgers et al., 2004). on the other hand, induced resistance can be used against a wide spectrum of diseases through the use of a plant’s own resistance mechanisms and it has been widely studied (herman et al., 2007; walters, 2009). this induced resistance is considered to be variable, with levels of disease control ranging from 4% to more than 90% (vallad and goodman, 2004; walters et al., 2005; walters, 2009). because of the importance of the moko disease (bacterial wilt) in the musaceae family and the limited number of effective control strategies that currently exist, this study aimed to identify alternative strategies for the establishment of an integral disease management plan by evaluating several doses of chlorine dioxide and seven resistance inducers in the banana plant (musa sp.) cultivar williams infected with the bacterium r. solanacearum (race 2) under greenhouse conditions. materials and methods location the present study was performed in the greenhouse and molecular studies laboratory of the faculty of agricultural sciences in the universidad nacional de colombia, medellin (6º15’n, 75º35’w, 1,495 m a.s.l.). plant material in-vitro banana seedlings cv. williams (aaa) were obtained from the laboratory of universidad católica de oriente, (rionegro, colombia). the seedlings were transferred to pots containing 3.5 kg of substrate (in a 3:1:1 ratio of soil, rice husk and quartz) that was previously autoclaved (103.42 kpa and 121ºc for two cycles of 1 h each). the seedlings were kept under greenhouse conditions (mean temperature 22ºc, relative mean humidity 85%, soil humidity 50% of the maximum humidity retention capacity and fertilization with hoagland nutritive solution). the experiments started when the seedlings had 3 months of age. microorganisms a strain of r. solanacearum (race 2) was provided by centro de investigaciones del banano (cenibanano, urabacolombia). the strain was replicated in the laboratory using a semi-selective culture medium, kelman-tzc-agar (k-tzc-a) (1 g 2,3,5-triphenyl-2h-tetrazolium chloride, 10 g dextrose, 10 g peptone, 1 g casamino acids and 18 g agar dissolved in 1 l h2o) (kelman, 1954). pathogen inoculation the inoculation process was conducted following the method of obregón et al. (2008), in which pure colonies grown in an k-tzc-a medium (kelman, 1954) were regrown in this same liquid medium (k-tzc) under constant shaking (150 rpm) for 24 h at 25ºc. the inoculation was performed using a 5 ml hypodermic syringe (nipro, osaka japan) filled with a 2.5 ml solution containing an approximate concentration of 1·108 colony forming units (cfu) per ml, measured by spectrophotometry at 640 nm (nanodrop 2000, spectrophotometer thermo scientific®, wilmington, de) (smith, 1993; french et al., 1995). evaluated treatments chlorine dioxide phytotoxicity test on the banana seedlings. to analyze the phytotoxicity, the pseudostem of the seedlings at 12 weeks of age was injected at the lower end with 50, 30 and 10 mg l-1 chlorine dioxide (clodos®) using a hypodermic syringe. each treatment was performed on five banana seedlings under greenhouse conditions and a control without treatment was included. possible toxicity symptoms such as discoloration, sagging, abnormal growth, leaf burn and wilt and the height and diameter at the base of the stem were recorded weekly. each treatment was applied weekly on the same plants for 3 weeks (days 0, 7 and 14). in vitro inhibition test of chlorine dioxide on r. solanacearum. the test in a liquid medium was performed in 50 ml falcon tubes containing 15 ml of k-tzc medium (kelman, 1954) under shaking at 150 rpm and at 25-30ºc. for the growth test in a solid media, five petri dishes for each chlorine dioxide concentration tested that contained 15 ml of k-tzc-a medium (kelman, 1954) were placed under conditions of 12 h light and 12 h darkness at 25-30ºc. in each medium type, five chlorine dioxide doses (0, 10, 30, 50 and 70 mg l-1) were evaluated for r. solanacearum. to analyze the effect of the different doses in the liquid media, the bacterial concentration was measured by spectrophotometry (640 nm) at 3, 6, 9, 12, 18, 24, 30 and 36 h after inoculation. for the solid media, the effect of the different doses was evaluated using cfu counts over the 6 d after the start of the experiment. chlorine dioxide tests on the banana seedlings infected with r. solanacearum. based on the in vitro evaluation and phytotoxicity tests, three chlorine dioxide doses (10, 30 and 50 mg l-1) were injected into the stem (i) and drenched 196 agron. colomb. 33(2) 2015 (d) in the soil as previously described. the treatment was applied when the first external symptoms were visualized corresponding to the necrosis of the candle leaf, according to the disease rating scale reported by silva et al. (2000). resistance inducers phytotoxicity test on the banana seedlings. to evaluate possible problems associated with high doses of inducers, phytotoxicity tests were performed for the banana seedling ‘williams’. symptoms such as discoloration, sagging, abnormal growth, leaf burn and wilt were evaluated and the height and diameter at the base of the stem were measured. the tests included two or three doses of each inducer applied to the leaves as follows: sodium salicylate (sana) (0.4, 0.8 and 1.2 g l-1), hydrogen peroxide (h2o2) (1.2 and 3.0 mm), potassium phosphite (fosk) (1.5, 2.0 and 2.5 ml l-1), 3-aminobutanoic acid (baba) (1.0, 1.5 and 2.0 g l-1), methyl jasmonate (meja) (0.2, 0.4 and 0.6 g l-1), acibenzolar-s-methyl (asm) (0.3, 0.6 and 0.9 ml l-1) and chitosan (qt) (3.6 and 9.0 mg ml-1). effect of different resistance inducers on the banana seedlings infected with r. solanacearum. based on the phytotoxicity tests, the following doses of resistance inducers were applied: sana 0.4 g l-1; h2o2 1.0 mm; fosk 1.5 ml l-1; baba 1.0 g l-1; meja 0.2 g l-1; asm 0.3 ml l-1; and qt 3.0 mg ml-1. the products were applied on the leaves using a manual pressure sprayer (10.34 kpa) until run-off, 24 h prior to the inoculation and on the 10th d after the start of treatment. variables evaluated for the chlorine dioxide and resistance inducer experiments. for both experiments, the development of the disease was evaluated using the external symptoms rating scale reported by silva et al. (2000), which establishes five stages: 1) no symptoms, 2) necrosis of the candle leaf, 3) yellowing of 2-3 leaves, 4) buckle of the petiole, 5) death of the plant. based on the data obtained from the evaluations, the area under the disease progress curve (audpc) was calculated (madden et al., 2007) and its dynamics were recorded over time. at the end of the experiment, the dry biomass was measured (dried in an oven at 60ºc for 72 h). the data were recorded every 3 d until the inoculated controls reached stage 5 of the disease corresponding to death of the plants. at the end of the experiments, the presence of the pathogen was verified by dissecting the tissue and re-isolating it on k-tzc-a (kelman, 1954). statistical analysis a completely randomized experimental design was employed, with one plant as the experimental unit and five replicates used for each treatment. two replicates in time were performed for each experiment. the homoscedasticity and normality of the data were analyzed (p≤0.01) using the levene and kolmogorov-smirnov tests, respectively. subsequently, an analysis of variance (anova) and mean separation test were performed using tukey’s test with a significance level of 99%. the data were analyzed using the statistical software sas® v.9.1. results and discussion chlorine dioxide chlorine dioxide phy totoxicity test on the banana seedlings. no phytotoxicity symptoms were found when the seedlings were treated with all three chlorine dioxide doses (10, 30 and 50 mg l-1). in fact, the seedlings treated with chlorine dioxide had improved growth as compared to the control (p≤0.01), showing the higher values at 30 mg l-1 (fig. 1a). although clis not essential to plants and is not required in high concentrations, it is considered beneficial because it may help with photosynthesis and water regulation in the plant (rodgers et al., 2004). however, the dynamics of clwithin the plant and dose applications in the field must be assessed so that chlorine dioxide may be correctly used with no adverse effects. in vitro inhibition test of chlorine dioxide on r. solanacearum. the results obtained in the in vitro inhibition test in the liquid media showed that the treatments using 50 and 70 mg l-1 chlorine dioxide had an immediate bactericidal effect, because an increase in the optical density was not observed for these doses, as compared to the non-treated control, which may indicate that no bacterial growth occurred (fig. 1b). however, the 10 and 30 mg l-1 doses had an inhibitory effect that was only limited to the 1st h of treatment. at 9 h after the start of the treatment, an increase in bacterial concentration was observed and these results were confirmed in the solid media test (tab. 1); the 50 and 70 mg l-1 dose treatments showed no bacterial growth, which was indicated by the absence of cfus, whereas microbial growth was evident in the 30, 10 mg l-1 and control treatments (fig. 1c). the results suggested that chlorine dioxide is a highly reactive and efficient product in the initial stages of the plant-pathogen interaction, but if the correct dose is not delivered, the product cannot eliminate subsequent growth of the bacterial population. the action of chlorine dioxide on bacteria is considered to be direct and its chemical form allows it to penetrate the bacterial membrane and kill the organism (junli et al., 1997). 197ramírez g., muñoz a., patiño h., and morales o.: banana moko disease management with resistance inducers and chlorine dioxide figure 1. effect of different concentrations of chlorine dioxide on the banana seedlings and the r. solanacearum isolate. a, height (cm) of musa sp. treated with three doses of chlorine dioxide; b, optical density measured by nanodrop spectrophotometer of ralstonia solanacearum liquid cultures supplemented with four doses of chlorine dioxide; c, ralstonia solanacearum growth in tzc solid medium supplemented with five different doses of chlorine dioxide. error bars represent the standard error (n = 5). 21 43 1918171615141312111098765 20 b an an a pl an t g ro w th ( cm ) 0 70 60 50 40 30 20 10 80 evaluation time (days) control 50 mg l-130 mg l-110 mg l-1 a b ac te ri al o pt ic al d en si ty ( o d ) 30 96 30242012 36 0 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.18 time (hours) control 50 mg l-170 mg l-1 10 mg l-130 mg l-1 b table 1. in vitro growth of r. solanacearum treated with several doses of chlorine dioxide. treatment control + 10 30 50 70 mg l-1 colony forming units 1·107 a 1·106 a 1·102 b 0 c 0 c the isolates were incubated at 25-30ºc under 12 h of light and 12 h of darkness. the cfu were recorded at 6 d after the start of the experiment. average values were calculated using five replicates. different letters represent statistical differences according to the tukey test (p≤0.01). chlorine dioxide tests on the banana seedlings infected with r. solanacearum. significant differences (p≤0.01) were found between the treatments with respect to the audpc (fig. 2a), with which tukey’s test clustered the treatments into four different groups. the first group corresponded to the inoculated control (c+) that had the highest disease development. the second group corresponded to the 10 and 30 mg l-1 injections of chlorine dioxide and the 10, 30 and 50 mg l-1 chlorine dioxide drenched soil that had a medium-level audpc value. the third group corresponded to the 50 mg l-1 injections of chlorine dioxide and it had the lowest disease development. finally, the last group was formed by the non-inoculated control, where no disease was found. the inoculated control exhibited a significantly (p≤0.01) higher disease severity at the second week of evaluation than the other treatments (fig. 2b). this same tendency occurred up to week five, where no statistically significant differences were found (p≤0.01) between the inoculated controls and plants subjected to the 10 and 30 mg l-1 chlorine dioxide drenched soil treatments. at week seven, the plants treated with chlorine dioxide at 10, 30 and 50 mg l-1 in drenched soil, 10 mg l-1 injections and inoculated controls showed no statistically significant differences (p≤0.01) in the dynamics of the disease severity, which was evaluated up to plant death. however, the 30 and 50 mg l-1 injections at the pseudostem showed that the speed of disease growth was significantly slower (p≤0.01), as compared with the other treatments. here, the 50 mg l-1 chlorine dioxide injection in the stem showed the lowest response, confirming the data found for the audpc variable (fig. 2a). regarding the total biomass variable (fig. 2c), the inoculated control plants, plants treated with chlorine dioxide at 10 and 30 mg l-1 (both injected and in drenched soil) and plants treated with 50 mg l-1 drenched soil showed a significantly lower total biomass (p≤0.01) compared to the non-inoculated controls and 50 mg l-1 injection treatment. the 50 mg l-1 injection treatment achieved an increase in biomass despite the bacterial infection. the results obtained for the audpc, disease dynamics and biomass are visually confirmed in fig. 3 a, b and c, where the best health stage can be observed in the plants injected with 50 mg l-1 chlorine dioxide at the pseudostem. c c+ 10 mg l-1 30 mg l-1 50 mg l-1 70 mg l-1 198 agron. colomb. 33(2) 2015 c-c+ 10(i) 50(i)30(d)30(i)10(d) 50(d) a u d p c 0 100 80 60 40 20 120 treatments (mg l-1) a s ev er ity s ca le v al ue 21 43 65 7 0 5 4 3 2 1 6 evaluation time period (weeks) c+ c10(d) mg l-110(i) mg l-1 30(i) mg l-1 30(d) mg l-1 50(d) mg l-150(i) mg l-1 b d ry w ei gh t ( g) 0 300 250 200 150 100 50 350 c treatments (mg l-1) a cccc c c b c b b b b a d b c-c+ 10(i) 50(i)30(d)30(i)10(d) 50(d) figure 2. effect of different doses of chlorine dioxide on the banana plants inoculated with r. solanacearum. a, area under disease progress curve (audpc) of banana plants inoculated with r. solanacearum injected (i) or drenched (d) with different concentrations of chlorine dioxide; b, severity of the moko disease on plants injected (i) or drenched (d) with different concentrations of chlorine dioxide; c, dry weight of banana plants (g) inoculated with r. solanacearum injected (i) or drenched (d) with different concentrations of chlorine dioxide. c+, banana plants inoculated with r. solanacearum without chlorine dioxide applications; chealthy banana plants. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.01) (n = 5). the results found in this study suggest a potential use for chlorine dioxide as a bactericidal agent when 50 mg l-1 is injected in the pseudostem of banana plants infected with r. solanacearum. this compound achieves a reduction in the disease development and improves a plant’s growth by increasing its biomass. therefore, this product can be considered an alternative for the integral management of this crop; however, these results must be verified under field conditions to establish the efficacy of the treatment. in figure 3. banana plants inoculated with r. solanacearum and treated with different chlorine dioxide doses. a, healthy plants control (c-); b, plants injected with different doses of chlorine dioxide; c, plants drenched with different doses of chlorine dioxide. c+, plants inoculated with r. solanacearum without chlorine dioxide. pictures represent the observed effect on five replicates. a c+ 10(i) mg l-1 30(i) mg l-1 50(i) mg l-1 b c c+ 10(i) mg l-1 30(i) mg l-1 50(i) mg l-1 c199ramírez g., muñoz a., patiño h., and morales o.: banana moko disease management with resistance inducers and chlorine dioxide addition, experiments with repeated doses over time must be performed to determine if the total eradication of the bacteria can be achieved in sick plants. also, it is important to evaluate the treatment with drenched soil because, as this study demonstrated, this chlorine dioxide treatment was not particularly effective and its broad spectrum action can affect native bacterial populations in the soil, which might lead to an imbalance with negative consequences for the agroecosystem. studies reporting the direct action of chlorine dioxide in the management of plant diseases are scarce because, in most situations, this product has been evaluated in the post-harvest stage as a disinfectant, where it produces excellent results, such as those reported by singh et al. (2002), who managed to reduce the bacterial load of escherichia coli 0157:h7 in lettuce leaves using this compound. these results are consistent with the results reported by zhang and faber (1996), who demonstrated that 5 mg l-1 chlorine dioxide can eliminate a higher load of listeria monocytogenes in lettuce leaves, as compared to water washing. however, rodgers et al. (2004) reported that chlorine dioxide at 3 and 5 mg l-1 had a direct effect on escherichia coli o157:h7 and listeria monocytogenes in apple, lettuce and strawberry. in banana ramirez et al. (2014) reported the use of chlorine dioxide in doses of 10, 20 and 30 mg l-1 to reduce the incidence and severity of the soft rot of the pseudo-stem cause by dickeya sp. evaluation of resistance inducers in plants inoculated with r. solanacearum phytotoxicity test on the banana seedlings. the two higher doses of all of the resistance inducers used caused a degree of phytotoxicity that presented burned, curling and spotted leaves and delayed growth; therefore, the lower doses were used. effect of resistance inducers in the banana plants inoculated with r. solanacearum. based on the tukey test, no statistically significant differences (p≤0.01) were found for the audpc of the plants that were treated with fosk, sana, h2o2 and asm; these inducers only managed to reduce the expression of the pathogen compared with that of the inoculated control (fig. 4a). however, the qt treatment showed a significant reduction (p≤0.01) in the disease compared with the inoculated control and the inducers sana and fosk. however, this reduction was lower than that of the meja and baba inducers, which produced the highest decrease in the audpc (fig. 4a). in the noninoculated control plants, a pathogen development was not observed. the results obtained for the audpc variable figure 4. effect of resistance inducers in the banana plants inoculated with r. solanacearum. a, audpc values for banana plants under the different applied treatments; b, severity of the moko disease on the plants treated with resistance inducers; c, dry weight of the banana plants (g) inoculated with r. solanacearum treated with resistance inducers. c+, banana plants inoculated with r. solanacearum without resistance inducers; c-, non-inoculated healthy banana plants. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.01) (n = 5). baba, 3-aminobutanoic acid; asm, acibenzolar-smethyl; meja, methyl jasmonate, hydrogen peroxide; fosk, potassium phosphite; qt, chitosan; sana, sodium salicylate. asmbaba meja sanaqtfoskhidrogen peroxide c+ ca u d p c 0 140 120 100 80 60 40 20 160 treatments a s ev er ity s ca le v al ue 63 129 484542393633302724211815 51 0 5 4 3 2 1 6 time (days) baba asm hydrogen peroxidemeja fosk qt c+c+sana b d ry w ei gh t ( g) 0 400 350 300 250 200 150 100 50 450 c asmbaba meja sanaqtfoskhidrogen peroxide c+ ctreatments e a b c b bc d d bc a d c c b cd b b c 200 agron. colomb. 33(2) 2015 despite the inducers, fosk, h2o2, sana and asm showed less disease (p≤0.01), as compared with the inoculated control plants; the disease dynamics indicated that there was a rapid increase of disease severity in the plants, which indicates that the effect of these inducers in delaying the pathogen was minimal and that they did not increase biomass. the treatments with the qt, meja and baba inducers reduced r. solanacearum in the banana plants and demonstrated the potential use of these products in the management of this complex disease. qt has been used as an inducer for other diseases and its effect on the reduction of diseases such as botrytis cinerea in grapevine, p. infestans and p. nicotianae in potato and tobacco and r. solanacearum in red-ripe tomato has been identified (ait barka figure 5. banana plants inoculated with r. solanacearum and treated with different resistance inducers. a, methyl jasmonate (meja); b, 3-aminobutanoic acid (baba); c, chitosan (qt); d, acibenzolar-s-methyl (asm); e, potassium phosphite (fosk); f, hydrogen peroxide; g, sodium salicylate (sana). pictures represent the observed effect on five replicates. c+, r. solanacearum inoculated plants without resistance inducer; c-, healthy plants. were consistent with the results found for the dynamics of the disease over time (fig. 4b), in which it was evident that the treatments with meja (75.5% reduction in the audpc value) and baba inducers (65.5% reduction in the audpc value) were more effective at controlling r. solanacearum because they caused a lower progression of the disease. the qt inducer was in the middle (45.4% reduction in the audpc value), whereas fosk, h2o2 and asm were only inferior compared with the inoculated control, which showed no statistical differences with the sana inducer. the plants under the meja and baba treatments reached a higher dry biomass (p≤0.01) than the inoculated control and the other inducers tested, but had a lower dry biomass than the healthy non-inoculated control (fig. 4c), suggesting partial compensation for the detrimental effects of moko disease. a b c meja c+ c d e f baba c+ c qt c+ c asm c+ c fosk c+ c hydrogen c+ cperoxide sana c+ c201ramírez g., muñoz a., patiño h., and morales o.: banana moko disease management with resistance inducers and chlorine dioxide et al., 2004; ozeretskovskaya et al., 2009; gonzález et al., 2009; falcón-rodríguez et al., 2011). regarding the baba inducer and its effect on the reduction of r. solanacearum in banana, its action may be caused by its association with the accumulation of pathogenesis-related proteins in tissues treated before contact with the pathogen (jakab et al., 2001; siegrist et al., 2000). in practical studies, the baba inducer has presented an effect on the control of fusarium solani in potato (olivieri et al., 2009; yin et al., 2010). also, the meja inducer has been the subject of fewer studies and its effect is considered to be the result of the rapid induction of hydrogen peroxide (h2o2) during the early stages of the infection process (zhu and tian, 2012), which would explain its ability to decrease the pathogenic effect of r. solanacearum in inoculated banana plants. it is important to understand that the action of resistance inducers is highly variable and depends on multiple factors (walters, 2009). therefore, the products that did not work under the conditions of this study cannot be discarded because, under different conditions, their effect may improve. based on the results of this study, to define and promote the use of qt, meja and baba in the control of r. solanacearum, the mechanisms by which these products achieve the observed effects must be identified. in addition, it is necessary to identify the basic aspects for their application in the field, including the correct dose and application frequency and their effects on growth and development, because these products require additional energy expenditures by the plant through the activation of several metabolic pathways (walters, 2009). however, the effect of these products on sick plants could be analyzed without such energy expenditures because evaluations of the inducers in this study were performed 24 h prior to inoculation. this process would allow for assessments of a plant’s healing ability and not the disease prevention effect that this study demonstrated. conclusions and perspectives chlorine dioxide, in 50 mg l-1 doses, injected in the banana seedlings (musa sp.) under greenhouse conditions significantly reduced the development of the moko disease caused by r. solanacearum. in addition, the potential use of chitosan, methyl jasmonate and 3-aminobutanoic acid was observed for the management of the disease. field tests must be performed to validate the results found in this study and to determine the applicability of the treatments that showed favorable management of r. solanacearum as possible alternative strategies for integrated management of the disease. acknowledgments we would like to thank d. ossa for previous tests of chlorine dioxide, j. castaño for preparing the doses of the inducers and c. gomez for assistance in the phytotoxicity tests. in addition, we would like to thank cenibanano for providing the r. solanacearum strain. the present work was financed by the universidad nacional de colombia, medellin and politecnico colombiano jaime isaza cadavid. literature cited agrios, g.n. 2005. plant pathology. 5th ed. elsevier; academic press, new york, ny. ait barka, e., p. eullaffroy, c. clément, and g. vernet. 2004. chitosan improves development, and protects vitis vinifera l. against botrytis cinerea. plant cell rep. 22, 608-614. doi: 10.1007/s00299-003-0733-3 arenas, a., d. lópez, e. álvarez, g. llano, and j. loke. 2004. efecto de prácticas ecológicas sobre la población de ralstonia solanacearum smith, causante de moko del plátano. fitopatol. colomb. 28, 76-80. augura, asociación de bananeros de colombia. 2012. coyuntura bananera 2012. in: w w w.augura.com.co/index.php? option=com_docman&task=cat_view&gid=27&itemid=95; consulted: may, 2015. buitrago g., e. 2001. impacto socio-económico de la enfermedad del “moko” en plantaciones de plátano y banano (ralstonia solanacearum raza 2), en seis municipios del departamento del quindío. pp. 31-35. in: seminario-taller manejo integrado de sigatokas, “moko” y picudo negro del plátano en el eje cafetero. sena; corpoica, armenia, colombia. castañeda s., d.a. and j.a. espinosa o. 2005. comportamiento e impacto de la enfermedad de moko en la zona de urabá (colombia), en las últimas tres décadas y media y propuesta de un índice de riesgo de la enfermedad. rev. fac. nal. agr. medellin 58, 2587-2599. falcón-rodríguez, a.b., d. costales, j.c. cabrera, and m.a. martínez-téllez. 2011. chitosan physico-chemical properties modulate defense responses and resistance in tobacco plants against the oomycete phytophthora nicotianae. pest. biochem. physiol. 100, 221-228. doi: 10.1016/j.pestbp.2011.04.005 french, e.b., l. gutarra, p. aley, and j. elphinstone. 1995. culture media for ralstonia solanacearum isolation, identification and maintenance. fitopatología 30, 126-130. gonzález, i., y. árias, and b. peteira. 2009. interacción planta-bacterias fitopatógenas: caso de estudio ralstonia solanacearum plantas hospedantes. rev. protección veg. 24, 69-80. herman, m.a.b., s. restrepo, and c.d. smart. 2007. defense gene expression patterns of three sar-induced tomato cultivars in the field. physiol. mol. plant pathol. 71, 192-200. doi: 10.1016/j. pmpp.2008.02.002 jakab, g., v. cottier, v. toquin, g. rigoli, l. zimmerli, j.-p. métraux, and b. mauch-mani. 2001. β-aminobutyric acid-induced resistance in plants. eur. j. plant pathol. 107, 29-37. doi: 10.1023/a:1008730721037 http://dx.doi.org/10.1007/s00299-003-0733-3 http://www.augura.com.co/index.php?option=com_docman&task=cat_view&gid=27&itemid=95 http://www.augura.com.co/index.php?option=com_docman&task=cat_view&gid=27&itemid=95 http://dx.doi.org/10.1016/j.pestbp.2011.04.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.pmpp.2008.02.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.pmpp.2008.02.002 http://dx.doi.org/10.1023/a:1008730721037 202 agron. colomb. 33(2) 2015 junli, h., w. li, r. nanqi, m. fang, and j. li. 1997. disinfection effect of chlorine dioxide on bacteria in water. water res. 31, 607-613. doi: 10.1016/s0043-1354(96)00275-8 kelman, a. 1954. the relationship of pathogenicity in pseudomonas solanacearum to colony appearance on a tetrazolium medium. phytopathology 44, 693-695. madden, l.v., g. hughes, and f. van den bosch. 2007. the study of plant disease epidemics. aps press, st. paul, mn. obregón b., m., p.a. rodríguez g., j.g. morales o., and m. salazar y. 2008. hospedantes de ralstonia solanacearum en plantaciones de banano y plátano en colombia. rev. fac. nal. agr. medellin 61, 4518-4526. olivieri, f.p., m.c. lobato, e. gonzález altamiranda, g.r. daleo, m. huarte, m.g. guevara, and a.b. andreu. 2009. baba effects on the behaviour of potato cultivars infected by phytophthora infestans and fusarium solani. eur. j. plant pathol. 123, 47-56. doi: 10.1007/s10658-008-9340-z ozeretskovskaya, o.l., n.i. vasyukova, n.g. gerasimova, g.i. chalenko, a.a. l’vova, a.n. levov, a.v. il’ina, v.p. varlamov, and i.a. tarchevskii. 2009. potato resistance induced by chitosan derivatives. dokl. biol. sci. 427, 355-357. doi: 10.1134/ s0012496609040152 prieto r., j., j.g. morales o., and m. salazar y. 2012. identification of new hosts for ralstonia solanacearum (smith) race 2 from colombia. rev. protección veg. 27, 151-161. ramírez j.r., a. benjamid, and p.e. buritica. 2014. manejo de la pudricion acuaso del pseudotallo (dickeya sp.) en banano (musa sp.) bajo condiciones de invernadero. agron. costarr. 38, 83-92. rodgers, s.l., j.n. cash, m. siddiq, and e.t. ryser. 2004. a comparison of different chemical sanitizers for inactivating escherichia coli 0157h7 and listeria monocytogenes in solution and in apple, lettuce, strawberries and cantaloupe. j. food prot. 67, 721-731. roldán, d., m. salazar, m. tejada, and y. peña. 2002. caracterización de la cadena de plátano en colombia. ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr), bogota. sena. 2004. el plátano musa spp. su cosecha y postcosecha en la cadena agroindustrial. asohofrucol; fondo nacional de fomento hortofrutícola; corpoica; gobernación del meta; corpometa, villavicencio, colombia. siegrist, j., m. orober, and h. buchenauer. 2000. β-aminobutyric acid-mediated enhancement of resistance in tobacco to tobacco mosaic virus depends on the accumulation of salicylic acid. physiol. mol. plant pathol. 56, 95-106. doi: 10.1006/ pmpp.1999.0255 silva, s. de o., s. de o veras, l. gasparotto, a.p. de matos, z.m. cordeiro, and b. boher. 2000. evaluation of musa spp. for resistance to moko disease (ralstonia solanacearum, raza 2). infomusa 9, 19-20. singh, n., r.k. singh, a.k. bhunia, and r.l. stroshine. 2002. efficacy of chlorine dioxide, ozone, and thyme essential oil or a sequential washing in killing escherichia coli o157:h7 on lettuce and baby carrots. lwtfood sci. technol. 35, 720-729. doi: 10.1006/fstl.2002.0933 smith, r. 1993. polyclonal and monoclonal antibody-based enzymelinked immunosorbent assays for ralstonia solanacearum. p. 196. in: proceedings of an international workshop: integrated management of bacteria wilt. indian council of agriculture research, new delhi. walters, d.r. 2009. are plants in the field already induced? implications for practical disease control. crop prot. 28, 459-465. doi: 10.1016/j.cropro.2009.01.009 walters, d., d. walsh, a. newton, and g. lyon. 2005. induced resistance for plant disease control: maximising the efficacy of resistance elicitors. phytopathology 95, 1368-1373. doi: 10.1094/phyto-95-1368 vallad, g.e. and r.m. goodman. 2004. systemic acquired resistance and induced systemic resistance in conventional agriculture. crop sci. 44, 1920-1934. doi: 10.2135/cropsci2004.1920 yin, y., y.-c. li, y. bi, s.-j. chen, y.-c. li, l. yuan, y. wang, and d. wang. 2010. postharvest treatment with β-aminobutyric acid induces resistance against dry rot caused by fusarium sulphureum in potato tuber. agric. sci. china 9, 1372-1380. doi: 10.1016/s1671-2927(09)60228-5 zhang, s. and j.m. farber. 1996. the effects of various disinfectants against listeria monocytogenes on fresh-cut vegetables. food microb. 13, 311-21. doi: 10.1006/fmic.1996.0037 zhu, z. and s. tian. 2012. resistant responses of tomato fruit treated with exogenous methyl jasmonate to botrytis cinerea infection. sci. hortic. 142, 38-43. doi: 10.1016/j.scienta.2012.05.002 http://dx.doi.org/10.1016/s0043-1354%2896%2900275-8 http://dx.doi.org/10.1007/s10658-008-9340-z http://dx.doi.org/10.1134/s0012496609040152 http://dx.doi.org/10.1134/s0012496609040152 http://dx.doi.org/10.1006/pmpp.1999.0255 http://dx.doi.org/10.1006/pmpp.1999.0255 http://dxdoi.org/10.1006/fstl.2002.0933 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2009.01.009 http://dx.doi.org/10.1094/phyto-95-1368 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2004.1920 http://dx.doi.org/10.1016/s1671-2927(09)60228-5 http://dx.doi.org/10.1006/fmic.1996.0037 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2012.05.002 received for publication: 2 may, 2013. accepted for publication: 1 november, 2013. 1 department of rural development, faculty of agricultural science, universidad nacional de colombia. bogota (colombia); doctorate of agricultural economics, humboldt university of berlin. berlin, germany. fapachona@unal.edu.co agronomía colombiana 31(3), 362-377, 2013 food sovereignty and rural development: beyond food security soberanía alimentaria y desarrollo rural: más allá de la seguridad alimentaria fabio alberto pachón-ariza1 abstract resumen food sovereignty and food security are not the same issue. both are different but many people around the world confuse the two. this article explores and analyzes the issues surrounding food security and food sovereignty in order to explain the differences between them, identifies the principal statements in food sovereignty and compares some data from different countries in an attempt to highlight the fact that food security policies result in hunger, poverty and environmental damage. food security and rural development share similar goals, both seek to improve the quality of life of peasants and rural inhabitants; however, economic ideas are unfortunately still prized more than people. soberanía alimentaria y seguridad alimentaria no son lo mismo, a pesar de ser conceptos e ideas diferentes muchas personas en el mundo los confunden. este articulo explora y analiza aspectos relacionados con ambas nociones para intentar explicar las diferencias entre ellos, identifica las principales características de la soberanía alimentaria y compara algunos datos de varios países tratando de destacar que los resultados de las políticas de la seguridad alimentaria han sido hambre, pobreza y daños ambientales. la soberanía alimentaria y el desarrollo rural comparten objetivos similares, ambos persiguen mejorar la calidad de vida de los campesinos y habitantes rurales, sin embargo, infortunadamente las ideas económicas están por encima de la gente todavía. key words: hunger, rural poverty, food production, obesityundernourishment, rural traditions. palabras clave: hambre, pobreza rural, producción de alimentos, obesidad-desnutrición, patrimonios campesinos. economy and rural development introduction the goal of this document is to show some elements related to food sovereignty. the first issue is the context from which this concept was born, who started the discussion and how it is currently expanding worldwide. afterwards, there is an essential discussion on how the following two concepts are not same but are confused by many people: food security and food sovereignty. once clarified, the third part shows food sovereignty’s main characteristics and goals. based on these topics, this article highlights how food sovereignty goals are opposed to world trade organization (wto) goals. finally, the present article discusses how food sovereignty and rural development are closely linked because they have similar goals. through a comprehensive literature review, including the latest research, for the different issues related to this topic, the food sovereignty principles were thoroughly analyzed. these principles, such as access to different kind of resources, production modes, transformation and commercialization methods and agricultural policies, among others, show the main differences between the food security and food sovereignty approaches, which have been highlighted by authors such as rosset (2003), aistara (2013), allen (2013), altieri and toledo (2011), and so on, and statistically revealed in studies from institutions such as garay (2010) or fao (2012) and authors such as gustavson (2011) , kachika (2011) and kneafsey et al. (2013). the rise of food sovereignty the food sovereignty concept began to be discussed in the early nineties when a new economic model, neoliberalism, was implemented in many countries worldwide. in this concept, state subsidies disappeared and the free market became a new development guideline. in this context, food commercialization is part of the free market. in order to regulate the new market, the general agreement on tariffs and trade (gatt) was replaced during the uruguay round negotiations in 1995 by the world trade organization. small farmer organizations and civil society organizations, in response to the new policies, proposed the food 363pachón-ariza: food sovereignty and rural development: beyond food security sovereignty approach as an alternative for the survival of agriculture in southern countries. initially, the scenario involved condemning unfair trade practices for peasants, but the proposal grew and, at the same time, more people and organizations began joining the worldwide movement, wherein ‘via campesina’ (international peasant’s movement) played a leading role. it is remarkable that, in this worldwide battle against the model, indigenous people as well as peasants have joined the fight because both social groups have been affected. in these social movements, small farmer organizations, civil society and indigenous organizations have been criticizing developed-country policies that provide agricultural export subsidies. the consequences of these policies are food dependency, malnutrition and food vulnerability in developing countries (laroche and postolle, 2013). a basic topic of the food sovereignty discussion is related to the meaning of peasant. so, a basic topic of food sovereignty discussion is related to the meaning of peasantry. in simple terms, it means “people of the land that, worldwide, have a special relationship with the land and food production (...) and are much more closely linked to the places where the food is grown and to how the food is grown” (desmarais, 2008). this means that rural farmers everywhere share similar feelings, which explains how the food sovereignty movement is growing worldwide. even though this analysis is focused on peasants, it is necessary to highlight that indigenous people suffering the same consequences of this model as are other rural inhabitants. this debate brings up the scenario of an old academic debate related to the survival of peasantry from the seventies, mainly in mexico but also generally in latin america. based on the “nonpeasants” scientists point of view, the future for peasants, in a development model based on food production for international markets, would disappear because they were not competitive. on other hand, the “pro-peasant” scientists argued that peasants would survive because they could combine their land labor with other kinds of work, becoming semi-proletariats seeking to improve their family incomes (pachón, 2011). as a result of this social struggle, global indigenous and peasants movements have brought, even to the developed countries, food sovereignty and food security issues. the main result is that the national constitutions of some countries, such as ecuador, bolivia, nepal, mali, nicaragua and venezuela, have adopted food sovereignty as a principle (ortega and rivera, 2010). as a response to peasant and indigenous movements, international institutions relaunched the food security concept as an alternative for solving the global nutrition issue. however, this concept is not extensive or integral like food sovereignty. the following section shows some differences between these topics. the food sovereignty approach contrasted against the food security approach as has been discussed, the food sovereignty concept was started during the nineties; food security is older. during the post-war period, the paradigm of agricultural development based on food self-sufficiency in all countries was the most relevant one. even today, in many countries, this idea predominates and has been confused with rural development. a political proposal that aimed to achieve agricultural development was the import substitution industrialization (isi) model, which has been implemented in developing countries for at least four decades. in the isi model, agricultural production is the basis for generating incomes that, in the future, will ensure ‘development’ of these countries (pachón, 2011). if the agricultural sector is basic to development, it will be necessary to increase its productivity. that is why governments have spent a lot of money in order to improve this sector. afterwards, agricultural production would be able to meet domestic demands and produce surpluses for international markets as well. in this context, the first official definition of food security was released in 1974: “… food security is the availability, at all times, of adequate global food supplies of basic food stuffs to sustain a steady expansion of food consumption and to offset fluctuations in production and prices” (united nations, 1975; patel, 2009). if the definition is analyzed, some unclear, central issues might be found. for instance, the importance of the place where food is being produced or who is producing it and how, are not really a relevant matter. in the mid-nineties, while the indigenous and peasant movements were talking about food sovereignty, the fao declared that food security is when, “…at the individual, household, national, regional and global levels, when all people, at all times, have physical and economic access to sufficient, safe and nutritious food to meet their dietary needs and food preferences for an active and healthy life (fao, 1996; patel, 2009). once again, clearly, some topics are left out of the discussion when talking about food security. 364 agron. colomb. 31(3) 2013 when the eighties were coming to an end, concerns for environmental care were increasing, mainly due to the brundtland report. however, this issue was not present in the food security approach. also, climate change and fair trade were not discussed. possibly, fair trade was secondary due to the wto being recently created and new agreements on agricultural trade being developed. this special topic will be examined in the following section. at beginning of this century, the fao again talked about food security and it was defined as: “…a situation that exists when all people, at all times, have physical, social and economic access to sufficient, safe and nutritious food that meets their dietary needs and food preferences for an active and healthy life (fao, 2001; patel, 2009). basically, the food security discussion has remained similar over time. however, nowadays, it includes two central goals: “…first, that food production needs to increase by 50% by 2030 to meet rising demand; and second, that food production needs to double by 2050 to feed a world population of 9 billion” (maye and kirwan, 2013). based on the food security concept, a food’s origin is not a crucial matter. so, some developed countries can flood developing countries with food at an artificially low price due to heavily subsidized production, producing evident consequences such as bankruptcies, emigration and job losses for indigenous and rural populations. a clear example of this argument is the ‘north american free trade agreement (nafta) refugees’ resulting from massive us corn imports to central america with more than 6.2 million emigrates up until 2005 (barker, 2007). this is why food sovereignty proposes a different viewpoint, which is discussed in next section. some of the principal food sovereignty characteristics are compared with food security. additionally, some data on the global food state are discussed in order to identify the consequences of the food security model. so, what is food sovereignty? food sovereignty is a political concept that elucidates some ideas related to food production, commercialization, availability and the right of people to decide, based on their cultural heritage, how they want to feed themselves. according to patel (2009), food sovereignty “…is the right of peoples to define their own food and agriculture; to protect and regulate domestic agricultural production and trade in order to achieve sustainable development objectives; to determine the extent to which they want to be self-reliant; to restrict the dumping of products in their markets; and to provide local fisheries-based communities the priority in managing the use of and the rights to aquatic resources. food sovereignty does not negate trade, but rather, it promotes the formulation of trade policies and practices that serve the rights of peoples to safe, healthy and ecologically sustainable production”. according to the declaration of the forum for food sovereignty in nyéléni (mali) 2007: “food sovereignty prioritizes local and national economies and markets and empowers peasants and family farmer-driven agriculture, artisanal – fishing, pastoralist-led grazing, and food production, distribution and consumption based on environmental, social and economic sustainability. food sovereignty promotes transparent trade that guarantees just incomes to all peoples as well as the rights of consumers to control their food and nutrition. it ensures that the rights to use and manage lands, territories, waters, seeds, livestock and biodiversity are in the hands of those of us who produce food. food sovereignty implies new social relations free of oppression and inequality between men and women, peoples, racial groups, social and economic classes and generations” (patel, 2009). these are the basic elements of food sovereignty; some authors such as ortega and rivera (2010) discuss other topics as part of the discourse, however all of them could be considered part of these principles: resources access. food sovereignty seeks to encourage and support individual and communal access and control over resources, such as land, seeds, loans, water, infrastructure, and so on. in a sustainable way, it also seeks to respect the rights of use of indigenous and native communities, with a special emphasis on access for women. production modes. food sovereignty tries to increase local production by recovering diversified production by families; and also to recover, validate and disseminate traditional production models in an environmentally, socially and culturally sustainable way. this concept supports the endogenous agricultural development models and the right to produce food. transformation and commercialization. food sovereignty defends the right of rural farmers, landless rural workers, fisherman, pastoralist and indigenous people to sell their products in order to feed the local population. this involves the creation and support of local markets and direct sales with a minimum of intermediaries. 365pachón-ariza: food sovereignty and rural development: beyond food security right to food consumption. people have the right to healthy food consumption, nutritious and culturally appropriate food from local producers, and production by environmentally sustainable farming techniques. agricultural policies. peasants have the right to know about, participate in and decide on public policies related to feeding, land reform, government profits, social organizations and human rights. in the same way, the declaration of the forum for food sovereignty, nyéléni (mali) 2007, describes some issues that are part of the food sovereignty principles (patel, 2009): • recognition of and respect for women’s roles and their rights, including decisions related to their bodies; • all people, mainly in developing countries, should be able to live with decorum, earning a living wage for their labor and having the opportunity to remain in their homes, if they so choose; • peasants should be able to conserve and rehabilitate rural environments, fish populations, landscapes and food traditions based on ecologically sustainable management of soils, water, seas, seeds, livestock and all other biodiversity; • recognize and respect diversity of traditional knowledge, peasant’s values, food, language and culture, and the methods for organizing and expressing them; • peasants need a genuine and integral agrarian reform that guarantees full rights to land access, defend and recover territories belonging to indigenous people, ensure fishing communities’ access and control over their fishing areas and eco-systems, assures decent jobs with fair remuneration and labor rights for all, and future for young people in the countryside; • peasants should be able to share their lands and territories peacefully and fairly among their people, including indigenous, artisanal fishers, pastoralists, or others; • in the case of natural and human-created disasters and conflict-recovery areas, food sovereignty acts as a form of ‘insurance’ that strengthens local recovery efforts and mitigates negative impacts; • peasant’s power to make decisions about their material, natural and spiritual heritage should be defended; • all peasants and indigenous people have the right to defend their territories from the actions of transnational corporations. based on rosset (2003), the following section makes a comparison between the food security and food sovereignty models, and in some cases data, emphasizing the consequences of the food security model in colombia. marketing in the food security approach, food is part of the free market. meanwhile, in the food sovereignty model, food is left out of the free trade agreements. according to barker (2007), the agreement of agriculture (aoa) signed by the wto has been adversely affecting peasants and rural farmers in both developed and developing countries. aoa is focused on four areas: • market access, where countries are required to open national and local economies for foreign products, and are even required to import a certain minimum level of agricultural products: ‘minimum access rules’; • reduction of trade barriers, countries are required to convert import quotas into taxes, which are reduced and finally eliminated over time; • domestic supports, countries are required to diminish subsidies to domestic farmers; although, developed countries have managed to maintain their subsidy structures and mainly protect their large commodity producers; • export competition, countries are required to bind their export subsidies levels to approved rules. figure 1 shows that, in developing countries, people spend more money on food than in developed countries. if these data are compared to fig. 7 (food waste), in countries where people spend less money on food, developed countries, the highest percentage of food loss is plainly in the consumption phase, almost 30%. in those where people spend less money on food, developed countries, governmental subsidies are significantly higher. as a result, hunger is higher in countries where people spend more money on food, developing countries, even though natural resources for crop production are higher than in developed countries. the food security approach highlights food availability, which is why, from 2003 to 2012 (fig. 2), food availability was increased in lower-income countries; nevertheless, food prices were at least twice those of developed countries. so, food is available but hardly obtainable for everyone due to the cost; as discussed above, this is a difference from food sovereignty. even in the food security approach, other issues lack attention, such as child labor in food production, 366 agron. colomb. 31(3) 2013 figure 1. percent of personal consumption expenditures spent on food in selected countries 2010. source: illinois farm bureau (2012). figure 2. food availability in lower-income countries (2003-2012). source: ers-usda (2012). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 united states united kingdom canada australia germany hong kong, china france italy japon new zealand south korea czech republic israel poland china mexico chile south arabia brazil thailand india venezuela russia cameroon percent of incomes 0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 700,000 800,000 900,000 1,000,000 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 fo od in t ho us an ds o f to ns contamination of water resources and the environment, and so on. figure 3 shows the 15 leading food export countries. there is a remarkable contradiction for the money spent on food (fig. 1), in some countries such as mexico, india, thailand, brazil, china or russia, people spend more money on food but, at the same time, their countries are some of the major food exporters worldwide. monopoly also, in the food security approach, food price, food availability, food exportation, and monopoly are not a problem. it is evident that the main food retailers are big companies from industrialized countries (tab. 1). but in almost all cases, food commercialization is carried out in europe, north america and some latin-american, asian and african countries. a possible explanation is the higher incomes in these countries; but much of the food, for sure, has been produced in other countries, which are not the target market. crop prices in the food security approach, the market assigns correct prices. while in the food sovereignty proposal, there is 367pachón-ariza: food sovereignty and rural development: beyond food security a claim of fair prices because peasants have the right to receive just incomes. the evolution of international food prices has shown an incremental tendency, mainly in the last few years. the higher prices are consistent with high international petroleum prices (fig. 4). an explanation for this could be the high use of chemical fertilizers but mainly this is due to fact that petroleum is used for transportation over largest distances by ships. subsidies in the food security approach, subsidies are part of wto agreements. in contrast, food sovereignty requests the elimination of this kind of aid, especially, which are geared toward the larger food producers (fig. 5). dumping is a common practice used by some countries in order to protect their own production. in 2012, colombia signed a free trade agreement with the united states. in the food chapter of this agreement, an important point was related to subsidies. in 2005, the united states had $71,269 million us dollars in subsidies for the agricultural sector, while colombia spent $1,143 million us dollars. the united states used 77% of its subsidies for ‘internal aid’ and 23% for ‘border aid’. meanwhile, colombia used just 23% for ‘internal aid’, and the highest, 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 european union (27) united states brazil china canada argentina indonesia thailand malaysia australia mexico india new zealand russia federation turkey billions of u.s dollars figure 3. value of the leading 15 food exporters worldwide 2010. source: world trade organization (2011). table 1. top 10 global food retailers 2012. company 2012 sales billions (us$) number of stores operation wall-mart stores (us) 443.9 10,130 argentina, botswana, brazil, canada, chile, china, costa rica, el salvador, ghana, guatemala, honduras, india, japan, lesotho, malawi, mauritius, mexico, mozambique carrefour (france) 113.1 9,672 albania, argentina, belgium, brazil, bulgaria, china, colombia, greece, cyprus, india, indonesia, italy, malaysia, poland, singapore, spain, taiwan, turkey tesco (uk) 103.5 6,234 china, czech republic, hungary, india, ireland, japan, malaysia, poland, saudi arabia, slovakia, south korea, thailand, turkey, uk, usa metro group (germany) 98.2 2,187 austria, belgium, bulgaria, china, croatia, czech republic, denmark, egypt, france, germany, greece, hungary, india, italy, japan, kazakhstan, luxembourg, moldova schwarz group (germany) 90.6 11,029 austria, belgium, bulgaria, croatia, cyprus, czech republic, denmark, finland, france, germany, greece, hungary, ireland, italy, luxembourg, malta, netherlands kroger co. (us) 90.4 2,405 usa costco (us) 87.4 592 australia, canada, japan, south korea, mexico, puerto rico, taiwan, uk, usa aldi (germany) 73.3 9,845 australia, austria, belgium, denmark, france, germany, hungary, ireland, luxembourg, netherlands, poland, portugal, slovenia, spain, switzerland target corp. (us) 69.9 1,763 us. open in canada in 2013 rewe group (germany) 66.9 13,423 austria, bulgaria, croatia, czech republic, germany, hungary, italy, romania, russia, slovakia, ukraine source: penton (2013). 368 agron. colomb. 31(3) 2013 77%, for ‘border aid’. in the united states, ‘internal aid’ made a special target of export crops. when the agreement was signed, colombia agreed to eliminate, after 15 years, all ‘border aid’, while the united states will keep all ‘internal aid’. this means that colombia must eliminate the highest percentage of subsidies, but the us will maintain the highest percentage. food production in the food security approach, food is a commodity and agricultural production must be carried out in the most efficient way. in the food sovereignty approach, food is a human right and agricultural production is one of the rights of rural people. food waste in the food security approach is not necessarily a problem because the goal is food commercialization. according to gustavson et al. (2011), food loss worldwide in 2011 was 36.17%, mainly in the consumption phase. in developed countries, the highest loss (almost 30%) of cereals, roots and tubers, fish and seafood and fruit and vegetables is during the consumption phase (fig. 6). meanwhile, in developing countries, such as in sub-saharan africa, higher loss are seen in the production phase. the minimum loss in developing countries plainly occurs in the consumption phase (less than 3%). waste food in postharvest handling and storage was 5.68%; 7.16% in processing and packaging and 6.39% in distribution. paradoxically, according to barker (2007), more than forty million people die of hunger each year worldwide. the natural question is: how many people could be fed worldwide with this 36.71% food. hunger in the food security approach, hunger is due to inefficiency, but, in the food sovereignty model, it is due to distribution. according to the above tables, some reasons for hunger in the world have been demonstrated. according to barker (2007), during 2006, food production worldwide was enough to supply 2,720 kcal per person daily. a general average consumption per person daily is close to 2,000 kcal, which means hunger in the world is not a production issue. figure 4. international food prices compared to petroleum prices 1990-2013. source: fao (2013a) and index mundi (2013). 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 1/ 19 90 6/ 19 90 11 /1 99 0 4/ 19 91 9/ 19 91 2/ 19 92 7/ 19 92 12 /1 99 2 5/ 19 93 10 /1 99 3 3/ 19 94 8/ 19 94 1/ 19 95 6/ 19 95 11 /1 99 5 4/ 19 96 9/ 19 96 2/ 19 97 7/ 19 97 12 /1 99 7 5/ 19 98 10 /1 99 8 3/ 19 99 8/ 19 99 1/ 20 00 6/ 20 00 11 /2 00 0 4/ 20 01 9/ 20 01 2/ 20 02 7/ 20 02 12 /2 00 2 5/ 20 03 10 /2 00 3 3/ 20 04 8/ 20 04 1/ 20 05 6/ 20 05 11 /2 00 5 4/ 20 06 9/ 20 06 2/ 20 07 7/ 20 07 12 /2 00 7 5/ 20 08 10 /2 00 8 3/ 20 09 8/ 20 09 1/ 20 10 6/ 20 10 11 /2 01 0 4/ 20 11 9/ 20 11 2/ 20 12 7/ 20 12 12 /2 01 2 food price index meat price index dairy price index cereals price index oils price index sugar price index petrol price index 0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 total internal border m ill io ns o f u s d ol la rs type of subsidies usa colombia figure 5. comparison of agricultural subsidies in colombia and the us, 2005. source: garay (2010). 369pachón-ariza: food sovereignty and rural development: beyond food security figure 7 shows the countries most affected by hunger in 2012, according to the world hunger index; most of them are located in africa, the continent that has the most land that is suitable for cultivation. india is part of this list, even though it is one of the 15 major food export countries in the world (fig. 3). according to barker (2007), in 2006, more than 900 million people worldwide suffered from hunger. in colombia, during 2012, 6 million people suffered from hunger. another hunger indicator is undernourishment or malnutrition, defined as an unhealthy and weak person due to insufficient food or inadequate food types. on the other hand, overweight problems are mainly due to an excessive intake of inadequate food. according to fig. 8, the number of people suffering this condition has been decreasing since 1990. from 2008 to 2011, there was an increase in comparison to the previ0 2 4 6 8 10 12 14 16 cereals roots and tubers oil seeds and pulses fruits and vegetables meat fish and see food milk agricultural production postharvest handling and storage processing and packaging distribution consumption 0 5 10 15 20 25 30 35 40 bu ru nd i er itr ea h ai ti et hi op ia c ha d ea st t im or c en tra l a fri ca n re pu bl ic c om or os si er ra l eo ne ye m en an go la ba ng la de sh za m bi a m oz am bi qu e in di a m ad ag as ca r n ig er d jib ou ti su da n n ep al in de x va lu e figure 6. food loss worldwide, 2011. source: gustavson et al. (2011). figure 7. countries most affected by hunger in the world, according to world hunger index 2012. source: global hunger index (2012). 370 agron. colomb. 31(3) 2013 ous period. even though this number is decreasing, more than 850 million people worldwide are suffering from undernourishment. asia and the pacific are the places in the world with more malnourished people, more than 500 million. again, contradictorily, some countries of this area, such as new zealand, india, australia, malaysia, thailand and indonesia are part of the 15 major food export countries (fig. 9). it is remarkable that some countries, such as nicaragua, peru, ghana, albania, mexico, turkey and kuwait, have managed to decrease, by at least in 50%, the number of malnourished people during the last 20 years. unfortunately, in other countries, such as the democratic republic of congo, it has increased by more than 60% (fao, 2012). in tab. 2, the first column shows the top 15 countries with the highest kcal intake per day. in contrast, the fourth column shows the 15 countries with the lowest kcal intake per day. for each country, the average required kcal per day is shown as well. additionally, the number of people that go hungry in each country is shown. paradoxically, in some countries, people lack food but in other countries, the modern disease is obesity. for example, in the us, germany and belgium, among others, more than 60% of the population is suffering from overweight problems. body mass index (bmi) is a simple index of weight-forheight that is commonly used in order to classify overweight and obese adults. it is defined as a person’s weight in kilograms divided by the square of his or her height in meters. figure 10 shows the percentage of children that are overweight in oecd countries. it is important to remark that this is a public health problem due to the high number of these children that, in the future, possibly suffer diseases associated with inappropriate food intake. on the other hand, fig. 11 shows same issue for adults. importantly, the majority of this problem is in developed countries, mainly europe, north america and some countries in asia. special emphasis is placed on india because, while some part of the population, mainly children, is are suffering from being overweight, it is one of the countries with a higher world hunger index. according to the national survey of nutrition situation (icbf, 2010), in colombia, 35.0% of women and 34.5% of men are suffering overweight problems. 20.1% of women and 11.5% of men are suffering obesity. malnourished figure 8. millions of undernourished/starving people worldwide 1990-2012. source: fao, wfp and ifad (2012). 800 850 900 950 1,000 1,050 2010-12 2008-10 2006-08 2004-06 2002-04 2000-02 1998-00 1996-98 1994-96 1992-94 1990-92 0 200 400 600 800 industrial countries middle east and north africa latin america and the caribbean sub-saharan africa asia and the pacific figure 9. millions of people with malnutrition worldwide, 2010. source: fao and wfp (2010). 371pachón-ariza: food sovereignty and rural development: beyond food security table 2. kcal consumption per day, 2012. top 15 countries kcal required/day kcal cons/day mill of hungry people lower 15 countries kcal required/day kcal cons/day mill of hungry people austria 1,964 3,732 00 namibia 1,836 2,106 1 belgium 1,968 3,664 0 mozambique 1,711 2,065 9 belarus 1,927 3,604 0 uganda 1,684 2,045 12 greece 1,951 3,588 0 kenya 1,728 2,041 13 luxembourg 1,984 3,564 0 tanzania 1,690 2,018 18 usa 1,975 3,562 0 gaza 1,755 2,011 1 italy 1,948 3,554 0 congo, rep. 1,683 2,005 34 ireland 1,925 3,545 0 yemen 1,687 1,992 8 turkey 1,863 3,543 0 haiti 1,813 1,973 5 portugal 1,948 3,538 0 madagascar 1,696 1,965 7 germany 1,970 3,489 0 comoros 2,169 1,931 1 cuba 1,907 3,472 0 timor-leste 1,648 1,856 0 france 1,934 3,469 0 zambia 1,694 1,793 6 romania 1,927 3,421 0 eritrea 1,756 1,636 4 hungary 1,957 3,421 0 burundi 1,753 1,525 6 source: fao (2013b). figure 10. percentage of youths who are overweight in oecd countries in 2011, by gender. source: oecd (2011). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 greece usa italy mexico new zealand chili united kingdom canada hungary iceland slovenia australia spain portugal oecd-average brazil russia sweden finland india netherlands south africa germany czech republic slovakia denmark france norway japan switzerland poland turkey south korea china boys girls 372 agron. colomb. 31(3) 2013 people in rural areas is 27%; while in urban areas, it is 16.7% (icbf, 2010). the colombian hunger index is 4, considered low (global hunger index, 2012). as in india, the colombian nutritional situation is paradoxical because colombia uses many land, water and productive resources for producing enough food for all of its inhabitants, but more than 6 million people go hungry (fao, 2012). perhaps an answer to this paradox is land distribution; tab. 3 presents some data on this issue. productive resources control the food security approach proposes that the control of productive resources must be kept in private hands. in the food sovereignty approach, this control must be with rural farmers and indigenous populations, especially resources such as land and seeds, which they have the right to keep and share with other rural farmers and indigenous peoples. colombia is one of the countries with a higher land concentration in the world. the gini coefficient for land distribution in 1960 was 0.86. the same index in 2013 was 0.89. this means that, during the last few years, the concentration of this resource is increasing in a few hands. farms smaller than 1 ha occupy just 0.41% of all national productive land. in contrast, farms larger than 2,000 ha occupy more than 55% of the productive land. in colombia, 50% of the land is being used for unprofitable livestock production; despite the fact that just 20% of all land has this type of use. in contrast, agricultural production occupies less than 8% and the majority of it is for international markets. according to the ministerio de agricultura y desarrollo rural of colombia, in 2011, land use was: for crops, 5.1 million hectares, of which 61% were for transitory crops, 31% for long-term crops and 8% for forest. agricultural production has risen to 24.9 million 0 5 10 15 20 25 30 35 40 united states mexico chile south africa new zealand ireland united kingdom australia canada iceland finland luxembourg greece estonia hungary oecd average czech republic slovakia portugal slovenia spain israel belgium brazil germany denmark austria poland netherlands turkey russia france sweden italy norway switzerland south korea indonesia japan china india men women figure 11. percentage of overweight adults by gender, 2009 in oecd countries. source: oecd (2011). 373pachón-ariza: food sovereignty and rural development: beyond food security tons, 67% from long-term crops and 33% from transitory crops (madr, 2012). around the world, there are 4.2 billion hectares suitable for cultivation. 7% of this land is located in africa while latin america has 26%. even though the majority of land suitable for cultivation is currently available in africa, people are dying by hunger, as has been discussed. the biggest problem is related to land use; a high proportion of africa’s land is dedicated to the big agribusiness of biofuel production (kachika, 2011). just one example is in mali: the ‘société sucrière de markala’ (sosumar) in 2010 received a loan from the african development bank (afbd) for 65 million euros in order to establish 14,132 ha of irrigated sugar cane for producing sugar and bioethanol (afbd, 2010). however, according to the fao (2012), in mali, at least 1 million people go hungry and undernourished prevalence is 8%. genetically modified seeds (gms) in the food security approach, gms are the future of world crop production, but in the food sovereignty approach, seeds are part of the heritage of rural farmers and indigenous populations, which cannot be a commodity or commercialized. according to barker (2007), in 1995, the wto signed the ‘agreement on trade related intellectual property rights’ (trips). essentially, trips allow large foreign corporations to obtain a patent control of local production and distribution of seeds, plants and life forms. in practice, indigenous 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 soybean corn cotton rapeseed table 3. land distribution in colombia, 2013. size farms percentage owners percentage surface (ha) percentage < 1 ha 1,285,113 41.37 1,726,411 41.21 387,073 0.41 1 3 ha 655,637 21.10 698,448 16.67 1,135,157 1.21 3 5 ha 278,772 8.97 418,375 9.98 1,057,044 1.12 5 10 ha 296,760 9.55 448,301 10.70 2,074,296 2.21 10 15 ha 139,434 4.48 207,793 4.96 1,684,686 1.79 15 20 ha 82,834 2.66 123,779 2.95 1,421,171 1.51 20 50 ha 204,708 6.59 303,589 7.24 6,430,547 6.85 50 100 ha 88,661 2.85 135,352 3.23 6,080,559 6.48 100 200 ha 41,774 1.34 68,788 1.64 5,645,474 6.01 200 500 ha 20,288 0.65 36,563 0.87 6,055,280 6.45 500 – 1,000 ha 6,736 0.21 13,261 0.31 4,843,671 5.16 1,000 – 2,000 ha 3,300 0.10 5,422 0.12 4,446,620 4.73 > 2,000 ha 2,114 0.06 3,041 0.07 52,551,200 56.01 total 3,106,131 100 4,189,123 100 93,812,778 100 source: igac (2013). figure 12. millions of hectares of genetically modified crops from 2003 – 2011. source: isaaa (2012). 374 agron. colomb. 31(3) 2013 and rural populations must pay for using resources that belong to them. some results related to trips include: before putting the agreement into practice, an average of eight patents were awarded per year for corn and soybeans; after trips (1999-2001), 281 patents were awarded each year for corn and soybeans. shiva et al. (2004) explain the importance of seeds as the first link in the food chain, the embodiment of life’s continuity and renewability. they are not just a resource for future plants but are also the storage place of culture, history, and heritage. each year, the number of hectares cultivated with gms increases (fig. 12). the soybean and corn are leading crops. these crops are used for human consumption, directly or indirectly through animal meat. but in the last few years, uses for biofuel production have been increasing as well. the usa is the leading country for this kind of crop with almost 70 billion hectares. brazil is the second with 30 billion hectares, third is argentina with 23, fourth is canada with 10 and fifth is china with 5 million. south america has more than 50,000 ha of crops using gms. climate change in the food security approach, climate change is a problem but industrial agriculture must continue because it is the solution for world hunger. in the food sovereignty approach, rural food production is a solution for climate change. nevertheless, industrial agriculture is related to global warming (barker, 2007): • industrial agriculture is responsible for one-third of emissions that contribute to global warming • 25% of green-house carbon dioxide is produced by agricultural pesticides and chemicals, via deforestation and burning of bio-mass • most of the methane in the atmosphere comes from domestic ruminants, forest fires, wetland rice cultivation and waste products • fertilizer use accounts for 70% of nitrous oxides the food sovereignty approach and rural development as discussed in the first section, food sovereignty and rural development share similar issues. furthermore, many people have confused food security and food sovereignty; there has been similar confusion between agricultural development and rural development. both agricultural development and food security perceive the rural sector mainly in an economic light. that is why the traditional and most extended idea related to economic development has transcended the rural sphere and many public policies, mainly in developing countries, have claimed that increasing agricultural production and the resulting economic growth are the way to achieve rural development. agricultural development goals include improving crop production through new technologies and the modernization of crops and livestock in order to maximize production; the green revolution has been the most important way to achieve these goals. in other words, food security and agricultural development share similar goals and methods. on the other hand, rural development, in addition to improving crop and livestock production, which are part of agrarian activities, mainly aims to improve the quality of life for all inhabitants of rural spaces, mainly peasants and indigenous populations. however, other issues such as quality of rural education, improving rural infrastructure, electrification, human rights, food rights, water access, participation, biodiversity, social recognition, loan access, and so on, are important as well. (pachón, 2010; pachón, 2011). food sovereignty and rural development have transcended productive issues; the scope of both is political, the aim is a new view for rural spaces where despite the importance of the economic activity, people who live there, are more important. according to this, the rural sector, and hence rural inhabitants, peasants and indigenous populations are important as persons and not just as productive actors. almost all policies and government profits are related to rural economic activity but fail to take into account the quality of life and other issues that are not necessarily in the productive atmosphere. some years ago, the rural sector was understood to be multifunctional with many activities that can be done there. therefore, it is vital to think about new forms for how food sovereignty and rural development can work together for achieving the final goal: improving the quality of life for rural inhabitants. rural territories, perhaps not much as other sectors, are very complex, mainly in developing countries where indus375pachón-ariza: food sovereignty and rural development: beyond food security try has not been developed. the rural sector must comply with many additional functions to produce food, such as environmental balance, cultural conservancy, offering of landscapes, water, and oxygen. in this scenario of multifunctionality and pluriactivity, peasants and indigenous populations must combine their patrimonies (fig. 13) in order to improve the quality of life. figure 13. peasants and indigenous patrimonies. the proposal for understanding complex rural territories must take into account the more important paradigms of rural development (rural livelihoods, new rurality, territorial rural development, human scale development, and the food sovereignty approach). as a result of the interaction of the main characteristics of the mentioned paradigms, peasants and indigenous peoples in rural areas have been combining all their talents, abilities, faculties, capacities, endowments from their patrimonies in order to improve their quality of life. the above graphic shows the different identified patrimonies: cultural, economic, social, human, natural, physical and institutional. the sustainable rural livelihoods approach proposes that peasants have different assets, which are part of some capitals that normally have been used for survival. even though this approach takes into account many issues from rural areas, according to scoones (2009), it has neglected other topics, such as institutions. institutions are one of the basic postulates from the territorial rural development approach, which highlights that, in rural territories, institutions would enable interactions between different actors inhabiting the area. the sustainable rural livelihoods approach emphasizes, in an economic way, that rural inhabitants use their capitals and assets for survival. however, it is important to remark a crucial change in the understanding about this approach. this paper proposes understanding the capitals as patrimonies. this is not only a semantic difference, it comes move away from a capitalist vision to another where are valued as part of the peasant heritage, and therefore can not be commercialized, by contrast must be respected. on the other hand, the human scale development approach highlights that, as result of mixing different fundamental human needs, people seek to satisfy these needs. satisfiers must be synergic, because when one of them is adequately pleased, help for the others satisfiers to fulfill all human needs is needed. some of the synergic satisfiers are represented by the principles of food sovereignty approach analyzed in the previous sections, while the opposite examples, such as satisfier-violators or destroyers, pseudo-satisfiers or satisfier-inhibitor were described as hunger, overweight problems, undernourishment, obesity, and so on. in order to locate satisfiers and food sovereignty principles as talents, abilities, faculties, capacities or endowments of the patrimonies, it is necessary to take into account all the discussion. for instance, the principle of the production modes has relations to all of the described patrimonies and is able to meet some human needs such as subsistence, protection, participation, identity and freedom. meanwhile, hunger, a consequence of the food security approach, has relations to all patrimonies but is a satisfier-inhibitor in relation to human needs, such as subsistence, protection, affection, understanding, participation, creation, identity and freedom. conclusions the main conclusion of this paper is that the food security and food sovereignty approaches are not the same. food security shares many points with agricultural development and the most important issue is to increase food production. food sovereignty, on the other hand, shares many topics with rural development and the main goal for both is improving the quality of life for peasants, indigenous populations and, in general, rural inhabitants. based on data from different countries, it is easy to understand that the food security approach has not been able to consistently decrease hunger worldwide. instead, starvation, malnutrition and obesity are currently part of the new problems related to food consumption in many countries. the food security approach favors food export over national or local consumption. a result is an increased use of many cultural patrimony economic patrimony natural patrimony physical patrimony human patrimony institutional patrimony social patrimony 376 agron. colomb. 31(3) 2013 resources, such as mainly petroleum for transportation by ships. this explains how food prices are linked to petroleum prices. a result is that some countries, such as india, are a major food exporter, but have many inhabitants that are suffering from hunger each day. a clear relationship exists between the food sovereignty approach and rural development. the described principles clearly seek to improve the quality of life of peasants and indigenous peoples. this relation was established through a new way for understanding rural development, where some interesting ideas from the latest paradigms of rural development are mixed. even though this new approach has very interesting results, it is important to continue to try to constitute a deeper characterization of this new form to perceive, in a comprehensive way, the complexity of rural development. acknowledgements i would like to thank prof. wolfgang bokelmann and the humboldt university of berlin for hosting me during my doctoral studies; prof. césar ramírez from chapingo university (méxico) for advising my research; daad, colciencias and the universidad nacional de colombia for funding this studies, which forms part of my doctoral studies, and the anonymous reviewers for their very helpful comments. literature cited af bd, african development bank. 2010. af db group approves euros 65 million to finance markala sugar project in mali. in: http://allafrica.com/stories/201012080788.html; consulted: november, 2013. aistara, g. 2013. food sovereignty: reconnecting food, nature, and community. j. peasant stud. 40(1), 314-318. allen, p. 2013. facing food security. j. rural stud. 29(1), 135-138. altieri, m. and v. toledo. 2011. the agroecological revolution in latin america: rescuing nature, ensuring food sovereignty and empowering peasants. j. peasant stud. 38(3), 587-612. barker, d. 2007. the rise and predictable fall of globalized industrial agriculture. the international forum of globalization (ifg), san francisco, ca. desmarais, a. 2008. the power of peasants: reflections on the meanings of la vía campesina. j. rural stud. 24(1), 138-149. ers-usda, economic research service, united states department of agriculture. 2012. international food security assessment, 2012-22. washington, dc. fao. 1996. rome declaration on world food security and world food summit plan of action. rome. fao. 2001. the state of food insecurity in the world 2001. rome. fao. 2013a. fao food price index. rome. fao. 2013b. indicadores de la seguridad alimentaria. rome. fao and wfp. 2010. the state of food insecurity in the world, 2010. addressing foo insecurity in protacted crises. rome. fao, wfp, and ifad. 2012. the state of food insecurity in the world, 2012. economic growth is necessary but not sufficient to accelerate reduction of hunger and malnutrition. rome. garay, l., f. barbieri, and i. cardona. 2010. impactos del tlc con estados unidos sobre la economía campesina en colombia. instituto latinoamericano de servicios legales (ilsa), bogota. global hunger index. 2012. global hunger index: the challenge of hunger: ensuring sustainable food security under land, water, and energy stresses. international food policy research institute (ifpri); concern worldwide; welthungerhilfe and green scenery, bonn, washington, dc, dublin. gustavson, j. and k. cederber, and u. sonesson. 2011. global food losses and food waste. swedish institute for food and biotechnology (sik), gothenburg, sweden. icbf, instituto colombiano de bienestar familiar. 2010. encuesta nacional de la situación nutricional en colombia ensin. bogota. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2013. estadísticas catastrales. distribución rural por rango de superficie. bogota. illinois farm bureau. 2012. farm & food facts 2012. illinois agricultural association, bloomington, il. index mundi. 2013. índice de precios. in: http://www.indexmundi. com/es/precios-de-mercado/?mercancia=indice-de-preciosdel-petroleo-%20crudo&meses=300; november, 2013. isaaa, international service for the acquisition of agri-biotech applications. 2012. global status of commercialized biotech/ gm crops, 2012. new york, ny. kachika, t. 2011. land grabbing in africa. in: oxfam, http://www. oxfamblogs.org/eastafrica/wp-content/uploads/2010/11/landgrabbing-in-africa-final.pdf; november, 2013. kneafsey, m., e. dowlerb, h. lambie-mumfordc, a. inmand, and r. colliere. 2013. consumers and food security: uncertain or empowered? j. rural stud. 29(1), 101-112. laroche, l. and a. postolle. 2013. food sovereignty and agricultural trade policy commitments: how much leeway do west african nations have? food policy 38(1), 115-125. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2012. informe de rendición de cuentas: gestión 2012 2013. bogota. maye, d. and j. kirwan. 2013. food security: a fractured consensus. j. rural stud. 29(1), 1-6. oecd, organisation for economic co-operation and development. 2011. health at a glance 2011: oecd indicators. paris. ortega, m. and m. rivera. 2010. indicadores internacionales de soberanía alimentaria. nuevas herramientas para una nueva agricultura. rev. iberoamer. econ. ecol. 14, 53-77. pachón, f. 2010. rural development perception between farmers and policy executors in the tequendama province (cundinamarca – colombia). agron. colomb. 28(3), 543-551. 377pachón-ariza: food sovereignty and rural development: beyond food security pachón, f. 2011. desarrollo rural: superando al desarrollo agrícola. coleccióntechné. editorial universidad nacional de colombia, bogota. patel, r. 2009. food sovereignty. j. peasant stud. 36(3), 663-706. penton, 2013. sn’s top 25 worldwide food retailers. in: http:// supermarketnews.com/top-25-global-food-retailers-2012; consulted: november, 2013. rosset, p. 2003. food sovereignty: global rallying cry of farmer movements (on line). institute for food and development policy backgrounder 9(4), http://w w w.foodf irst.org/en/ node/47; consulted: november, 2013. scoones, i. 2009. livelihoods perspectives and rural development. j. peasant stud. 36(1), 171-196. shiva, v., d. rüesch, a. jafri, and r. dechenne. 2004. citizens vote for gmo-free food: global citizen’s report on genetically modified crops and food. navdanya; research foundation for science, technology and ecology, new delhi. united nations. 1975. report of the world food conference. rome. world trade organization. 2011. international trade statistics 2011. geneva. agronomfa colombiana, 1998 volumen xv no. 1pago 4957 evaluacion de la fertilidad masculina en 81 genotipos de la coleccion colombiana de solanum phureja* male fertility evaluation of 81 genotipes from the colombian colection of solanum phureja sandra guarín', carlos e. ñustez l.2, juan ospína a.2. resumen 81 genotipos de la colección colombiana de solanum phureja, juz. et buk. se sembraron para evaluar su fertilidad y la duración de la viabilidad del polen. las flores se colectaron y se dejaron secar al aire durante 48 horas, luego se extrajo el polen y se guardó en nevera a 7°c. cada cinco días, se evaluó la fertilidad por el método de germinación "in vitro» y cada 15 días por el método de tinción. según los resultados, seis genotipos de la colección son estériles y, en general, los genotipos presentan baja fertilidad (menor 20%). el método más adecuado para la estimación de la fertilidad del polen en el tiempo fue la germinación in vitre. bajo las condiciones de almacenamiento, el polen de la mayoría de los genotipos evaluados tiene un período corto de viabilidad. palabras claves: polen, viabilidad, germinación "in vitre», tinción. summarv 81 genotypes of the colombian collection of solanum phureja were grown in the field to evaluate fertility and duration of • recibido en septiembre de 1997. 1. ingeniera agrónoma, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá, d.c. 2. profesor, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. aa 14490. santafé de bogotá, d. c. pollen viability. flowers were collected and air-dried for 48 hours, then pollen was extracted and kept at 7°c. fertility was evaluated by the in vitro germination method every five days, and by the stain method every 15 days. six genotypes of the collection are sterile and, in general, the genotypes have low fertility (iess than 20%). the most adequate method to estimate pollen fertility was in vitre germination. under the storage conditions, the pollen of most genotypes evaluated had a short period of viability. key words: pollen, viability, in vitro germination, staining. introduccion solanum phureja juz et buk es una especie diploide, de la cual existe en colombia una importante variabilidad genética, localizada principalmente en el sur del país. noobstante, solo se comercializan mortotipos redondos y de color amarillo, conocidos como "yema de huevo» o "papa criolla común», que son variedades primitivas y que representan aproximadamente el 10% de la papa que se cultiva en el país (carrasco y pineda, 1993). en su anatomía, los granos de polen son similares entre sí, pero, a veces, se encuentran algunas diferencias que no son significativas para su posterior desarrollo y funciones, como la polinización, la germinación, la fecundación del óvulo y la formación del embrión que va a contener la semilla 49 (laverde et al., 1993). los mismos autores aseguran que, en general, los granos de polen tienen una viabilidad muy corta, y que, después de su muerte, el protoplasma y la intina se descomponen rápidamente. se sabe que el polen soporta altas temperaturas y tratamientos con ácidos y bases concentradas y, bajo condiciones anaeróbicas, resiste a la pudrición. sin embargo, bajo condiciones aerobicas, es susceptible a la degradación enzimática de hongos y otros microorganismos. maine (1988) evaluó la producción de semillas en un clon de s. phureja, cuando el polen había sido guardado por un mes, dos años, cuatro años y cinco años a -15qc con silica gel, y encontró que el número de semillas por polinización y por fruto decrece con la edad del polen a una tasa aproximada de cerca del 60% por año de almacenamiento. howard (1970) resume la información obtenida por él y por otros investigadores acerca de la relación entre la temperatura de almacenamiento y la supervivencia del polen, y concluye que el deterioro del polen es menos rápido a bajas temperaturas, mientras que cuando son mayores a 2,5qc el polen de papa permanece viable por un mes. además anota que secando las anteras y guardándolas a -20qc, el polen puede conservar su viabilidad por dos años. la duración de la viabilidad del polen se define como el tiempo transcurrido entre la recolección del mismo y la pérdida total de su fertilidad. la viabilidad del polen se puede determinar directamente por cruzamientos, o indirectamente mediante técnicas de tinción y de germinación in vitro. la prueba de tinción con acetocarmín y lactofenol, fucsia ácido y pruebas de enzimas ha sido usada rara estimar la viabilidad del polen en grupos de s. andigena, s. phureja y s. tuberosum. como resultados de este estudio, todos los indicadores de viabilidad aparecen útiles, a excepción del acetocarmín, el cual no es confiable para predecir la fertilidad (burke y lauer, 1990). aunque las especies de papa silvestre y la mayor parte de las papas cultivadas producen flores, muchos cultivares tetraploides producen pocas flores, y algunas variedades importantesno producen flores, o, cuando las forman , los botones se caen después de un corto tiempo (howard , 1970). en uno de los estudios realizados por vidal y velásquez (1986), la estimación de la fertilidad se hizo porcentualmente, considerando como fértiles los granos bien formados (redondos) y perfectamente coloreados y como estériles aquéllos deformes y transparentes. el presente trabajo tuvo como objetivos: evaluar la fertilidad y viabilidad del polen en 81 genotipos de s. phureja materiales v metodos el experimento se realizó en la estación experimental i.c.a san jorge, en el municipio de soacha (cundinamarca) a 3100 m.s.n.m., con los siguientes parámetros climáticos durante el ciclo del cultivo, precipitación promedia 9,75 mm/día, temperatura promedia 12q c y humedad relativa 80%. los materiales y equipos utilizados para la realización de este trabajo fueron: polen fresco de 81 genotipos de s. phureja, solución germinativa para polen de papa, colorante para tinción de polen (azul de lactofenol), microscopio, reglilla micrométrica de 2mm, cajas de petri, láminas portaobjetos, láminas cubreobjetos, palillos y papel secante. obtencion del polen: las flores fueron colectadas semanalmente en bolsas de papel de acuerdo con la época de floración de cada accesión, y se secaron al aire en el laboratorio por 48 horas; el polen se obtuvo sacudiendo las flores con un vibrador eléctrico y se almacenó en cápsulas de gelatina a 7qc. determinacion de la fertilidad del polen método de tinción: la fertilidad se determinó cada 15 días a partir del día en que se colectó el polen. el procedimiento consistió en colocar sendas gotas de azul de lactofenol (brown et al., 1989) en cada extre50 mo de una lámina portaobjeto y en ellas unos granos de polen utilizando la punta de un palillo. después, la preparación se cubrió con una lámina cubreobjetos, y 30 minutos después se examinó al microscopio, para determinar la tasa de fertilidad. estatasa se define como el número de granos de polen bien teñidos y formados sin distorsiones en su interior, con relación al número total de granos observados. método de germinación in vitro: se utilizó una solución germinativa (20% de sacarosa y 50 ppm de ácido bórico) (brown el al., 1989). las observaciones de fertilidad con este método se realizaron cada cinco días. se consideraron granos fértiles aquellos que presentaban crecimiento del tubo polínico, y no fértiles, aquellos que no lo presentaron. para determinar el porcentaje de germinación, se hizo la relación entre los granos de polen fértiles sobre granos de polen total. para cada genotipo, se contaron al microscopio 10 campos de 100x. duracion de la viabilidad del polen se determinó utilizando la información de la fertilidad del polen por los dos métodos anteriores y cuantificado, en términos del tiempo transcurrido entre la recolección del polen y la pérdida de su fertilidad, guardado en condición de nevera a temperatura de 7qc. resultados y discusion entre los genotipos de s. phureja evaluados, se encontró un genotipo (# 53), que presentó anteras con una coloración verde pálida, morfología irregular y ausencia total del polen, y otro genotipo (# 77), que presentó anteras con características normales, pero sin producción de polen. esto coincide con otros resultados citados por ñustez (1990), en los que se anota que la fusión antera estilo, la indehiscencia y las anteras pálidas, muchas veces coinciden con la esterilidad masculina y que el grado de derramamiento de polen se correlaciona muy bien con latertilidad. además, los genotipos # 48, # 58, # 60, # 62 y# 80, no produjeron flores. los dos genotipos que no produjeron polen se clasificaron como estériles, y los cinco genotipos que no florecieron no se incluyeron en el estudio. determinacion de la fertilidad del polen método de tinción : lafertilidad determinada por este método varió entre 3,97% y 96,44%. según los resultados obtenidos, los genotipos se clasificaron en tres categorías: 30 genotipos de alta fertilidad (> 50%), 25 genotipos de mediana fertilidad (entre 20% y 50%) y 19 genotipos que presentaron baja fertilidad « 20%) (cuadro 1). el genotipo # 41 presentó la fertilidad más alta en la primera lectura con 95,17% y el genotipo # 86 presentó la fertilidad más baja con 3,97%. así mismo, el porcentaje de máxima fertilidad observado en la colección, en las diferentes lecturas, lo presentó el genotipo 41, con un 96,44% y el de menor porcentaje fue el 86, con un 3,97% (cuadro 3). método de germinación in vitro: la fertilidad determinada por este método varió entre 0,0% (genotipos # 23, # 55, # 63 y# 86) y39,14% (genotipo # 10). teniendo en cuenta el resultado y la clasificación hecha para el método de tinción, cuatro genotipos son completamente estériles, seis genotipos de mediana fertilidad y ninguno presentó alta fertilidad el genotipo # 64 presentó la fertilidad más alta en la primera lectura con 30,51%. el polen de varios genotipos no germinó o presentó apenas trazas de germinación (cuadro 2). extrapolando los resultados obtenidos con los 74 genotipos por este método, se puede decir que la colección. colombiana de s. phureja es, en términos generales, de baja fertilidad, ya que sólo 16 genotipos tienen niveles de fertilidad de 10% o más. este método es más confiable que el método de tinción, porque no todos los granos de polen que tiñen perfectamente son fértiles ni germinan normalmente y es lógico pensar que la fertilidad se reduzca en el tiempo. 51 cuadro 1. distribución da frecuencias para la variable fertilidad de polen (en porcentaje) por el método de tinción en el primer muestreo. intervalo en numero de total porcentaje genotipo acumulado genotipos no floracion 5 5 48 ; 58 ; 60 ; 62 y 80 esteriles 2 7 53 y77 < 10,0 8 8 4;5 ;17 ;27 ;31 ; 63 ;85 y 86 10,1 20,0 11 19 7 ; 11 ; 12 ; 14 ; 19 ; 23 ; 24 ; 25 ; 29 ; 35 y73 20;1 30,0 13 13 1; 8; 15; 21 ; 22; 30; 36; 45; 61, 67,75, 81 y83 30,1 40,0 3 16 42; 68 y 78 40,1 50,0 9 25 2 ; 32 ; 47 ; 49 ; 54 ; 55 ; 71 ; 74 y 87 50,1 60,0 6 6 43 ;66 ;69 ;70 ;76 y 82 60,1 70,0 5 11 57 ;59 ;79 ;84 y 85 70,1 80,0 11 22 6 ;16 ;20 ;26 ;33 ; 34 ;40 ;56 ;65 y 72 80,1 90,0 4 26 9;13;37y64 90,1 100,0 4 30 3 ;10 ;28 y 41 cuadro 2. distribución de frecuencias en porcentaje, para la fertilidad de polen por el método de germinación in vitro en el primer muestreo. intervalo en numero de total porcentaje genotipo acumulado genotipos no floracion 5 5 48; 58; 60; 62; 80. esteriles' 2 7 53 y 77 esteriles2 4 4 23 ; 55 ; 63 ; 86. < 0,2 8 12 4;7 ;14 ;27 ;35 ;66 ;76y85. 5;8 ;11 ;12 ;15 ;16 ;17 ;19 ;20 ;21 ;22 ;24 ;25 ;26 ;28 ; 0,2 4,9 36 48 29 ;30;31 ;33;36;41 ;42; 45;47;49;54;59;65;68; 69;73;75;81 ;82;83;84 5,0 9,9 10 58 2; 9; 32; 34; 56; 61 ; 71 ; 79; 87 ; 88 10,0 15,0 4 62 6 ;37 ;67 y 70 15,1 20,0 6 68 10 ;43 ;46 ;57; 72 y 74 20,1 25,0 4 72 1 ;3,13 y 78 25,1 30,0 1 73 40 30,1 35,0 1 74 64 (1) genotipos con ausencia total de polen. (2) genotipos que producen polen, pero totalmente estéril. 52 cuadro 3. lectura con la más alta fertilidad de polen para cada genotipo de la colección de s. phureja por los métodos de tinción y germinación in vitro. melado de tincion melado de germinacion in vitro 088. genotipo ntl fpl (%) nlmf mf(%) ntl fpl (%) nlmf mf (%) 1 1 4 27,039 2 79,723 9 24,983 2 29,501 2 2 3 41,851 1 41,851 6 6,622 1 6,622 3 3 11 91,992 8 94,708 31 21,931 7 24,608 4 4 3 9,672 2 9,792 6 0,089 1 0,089 5 5 4 7,947 2 12,528 9 2,787 1 2,787 6 6 5 74,149 4 85,006 12 10,903 1 10,903 7 7 3 19,215 3 20,316 6 ·0,000 5 0,278 8 8 8 26,946 8 38,641 22 2,465 7 8,580 9 9 9 87,949 2 88,608 23 9,825 7 37,502 10 10 8 92,979 8 94,632 22 15,557 2 39,135 11 11 4 15,643 2 20,347 9 0,891 7 4,553 12 12 4 16,154 4 29,824 9 0,960 1 0,960 13 13 4 88,795 3 91,488 9 20,670 6 21,284 14 14 4 19,997 1 19,997 9 0,000 6 1,622 15 15 4 21,157 2 31,928 9 0,942 7 2,367 16 16 3 71,482 2 72,320 6 2,485 1 2,485 17 17 3 5,483 3 10,065 6 0,928 1 0,928 18 19 2 11,910 1 11,910 3 1,939 3 2,654 19 20 3 71,970 2 84,108 6 3,596 1 3,596 20 21 3 24,518 1 24,518 6 1,914 2 1,982 21 22 6 24,320 4 53,574 14 3,507 7 4,832 22 23 3 6,643 1 6,643 6 0,000 ° 0,00023 24 3 6,959 1 6,959 6 0,352 1 0,352 24 25 3 19,045 3 25,954 6 1,097 1 1,097 25 26 11 78,381 1 78,381 31 3,128 15 10,084 26 27 3 4,590 1 4,590 6 0,000 5 0,758 27 28 11 92,780 7 96,240 6 26,482 6 30,064 28 29 5 10,930 3 16,713 12 0,472 2 1,424 29 30 4 22,985 4 27,572 9 2,786 2 2,882 30 31 3 9,437 1 9,437 4 0,537 1 0,537 31 32 8 43,059 7 58,787 21 7,167 7 13,403 32 33 3 72,126 1 72,126 6 ·0,950 1 0,960 33 34 3 76,950 2 80,782 6 5,111 1 5,111 34 35 3 12,895 1 12,895 6 0,000 5 0,758 35 36 5 26,488 1 26,488 12 0,265 4 1,903 36 37 7 87,347 7 92,268 18 11,708 1 27,967 37 40 4 74,652 1 74,652 9 27,967 1 27,967 38 41 3 95,171 2 96,442 6 0,286 3 1,221 39 42 4 34,156 1 34,156 8 2,928 5 3,110 40 43 8 57,396 6 66,337 22 17,267 1 17,267 41 45 5 28,567 4 52,942 12 0,889 5 1,340 42 46 4 74,527 1 74,527 9 19,382 1 19,382 continúa .... ntl : número total de lecturas, fpl: frecuencia observada en primera lectura, nlmf: número de lectura donde se observó la máxima frecuencia, mf: máxima frecuencia observada. 53 cuadro 3. lectura con la más alta fertilidad de polenpara cada genotipo de la colección de s. phureja por los métodos de tinción y germinación in vitro . ....viene metodo de tincion metodo de germinacion in vitro oas genotipo ntl fpl (%) nlmf mf(%) ntl fpl (%) nlmf mf (%) 43 47 2 44,924 1 44,924 2 0,441 1 0,441 44 49 5 40,654 5 48,551 12 3,998 4 4,412 45 54 4 41,164 4 53,897 10 3,041 4 5,096 46 55 2 42,470 2 45,098 2 0,000 o 0,000 47 56 7 70,146 6 87,364 17 5,085 3 20,709 48 57 7 63,997 6 76,213 17 19,806 1 19,806 49 59 7 60,399 3 85,490 16 2,211 3 12,337 50 61 3 22,319 1 22,319 5 6,522 1 6,522 51 63 3 8,109 1 8,109 6 0,000 o 0,000 52 64 5 86,353 5 91,869 12 30,509 1 30,509 53 65 6 73,418 1 73,418 15 0,000 12 11,007 54 66 7 53,233 5 71,151 18 0,104 3 14,065 55 67 4 22,354 3 23,242 8 11,882 1 11,382 56 68 4 36,667 1 36,667 8 2,618 3 6,078 57 69 4 56,042 1 56,062 8 1,251 1 1,251 58 70 8 55,769 7 59,778 22 10,812 3 22,223 59 71 6 47,246 1 47,246 16 7,450 5 9,397 60 72 7 71,790 7 89,032 19 15,587 1 15,587 61 73 3 16,813 1 16,813 6 2,237 1 2,237 62 74 7 44,710 7 71,539 19 19,376 1 19,376 63 75 4 25,354 3 32,694 9 0,533 3 4,952 64 76 4 58,706 1 58,706 8 0,122 3 4,002 65 78 4 40,716 4 58,887 9 22,537 1 22,537 66 79 10 69,938 7 76,365 27 8,180 19 17,731 67 81 4 21,679 3 30,054 9 1,331 3 9,639 68 82 4 54,924 1 54,924 10 0,463 3 6,225 69 83 4 23,063 3 24,990 9 2,662 5 4,139 70 84 4 60,548 3 79,470 9 3,405 1 3,405 71 85 3 6,882 1 6,882 5 0,000 4 0,250 72 86 3 3,967 1 3,967 3 0,000 o 0,000 73 87 5 47,861 5 83,602 12 6,148 3 8,396 74 88 4 65,279 4 85,020 7 5,286 1 5,286 ntl : número total de lecturas, fpl: frecuencia observada en primera lectura, nlmf: número de lectura donde se observó la máxima frecuencia, mf: máxima frecuencia observada. es importante resaltar que el máximo valor de fertilidad en los dos métodos no se encontró siempre en la primera lectura, como era de esperarse, sino que ocurrió indistintamente en una de las siguientes lecturas; esto indica que la muestra aleatoria que se toma del «bulk» de polen colectado del genotipo correspondiente, en diferentes flores y de diferentes plantas, y del mismo clon, presenta una variación natural al interior de la muestra, por lo cual es recomendable tomar varias muestras del «bulk» y hacer menos conteos por cada una. de otra parte, ésto implica contar con una buena disponibilidad de polen, lo cual, no siempre es posible (cuadro 3) al realizar el análisis de correlación para cada una de las lecturas entre la variable fertilidad de polen estimada por el méto54 cuadro 4. coeficientes de correlación para la fertilidad de polen entre los métodos de tinción y germinación in vitro. variables ola de lectura n r lt1 vs lg1 1 74 0,514 ** lt2 vs lg2 15 71 0,473 ** lt3 vs lg3 30 48 0,520 ** lt4 vs lg4 45 29 0,121 ns lt5 vs lg5 60 20 0,302 ns lt6 vs lg6 75 18 0,078 ns lt7 vs lg7 90 12 0,013 ns lt8 vs lg8 105 9 0,477 ns lt= lectura por tinción. lg= lectura por germinación in vitro. do de tinción y por el método de germinación in vitro, se encontró correlación altamente significativa hasta la tercera lectura y, en las siguientes lecturas la correlación no fue significativa (p>o,05) (cuadro 4). este resultado corrobora la observación que la fertilidad permanece constante cuando es determinada por el método de tinción, pero decrece cuando es determinada por el método de germinación in vitre, y, por lo tanto, los respectivos valores pierden correlación. para el caso de la especie s. phureja, los resultados de los dos métodos tienen correlación por un corto periodo, durante el cual, por aspectos prácticos se recomendaría el método de tinción. sin embargo, al analizar el resultado real, consideramos que el método más confiable es, sin duda alguna, el de germinación in vitro. duracion de la viabilidad del polen la duración de la viabilidad del polen para los 74 genotipos de s. phureja presentó una variación entre oy 150 días, lo cual evidencia una respuesta de diversidad genotípica. los resultados se presentan agrupando los genotipos por el número de días que el polen se mantuvo viable, con intervalos de cinco días (cuadro 5). la duración mediana de viabilidad del polen está entre los 21 y 25 días después de colectado; 45 de los 74 genotipos evaluados conservan el polen fértil hasta los 40 días; nueve genotipos alcanzaron más de 100 días de viabilidad, tres genotipos mantuvieron la viabilidad del polen hasta el final del ensayo (150 días), aunque con muy bajos porcentajes de germinación (cuadro 5). se debe destacar también que el número de lecturas para la viabilidad en los diferentes genotipos osciló entre dos y 31. el polen se agotó para 22 genotipos (6; 8 ; 9 ; 10; 19; 22; 32; 36; 43 ;47; 57; 61 ; 64; 65; 66; 68 ; 70; 71 ; 72; 74; 79 y85) por lo cual no fue posible evaluar la duración de su viabilidad hasta el rango máximo. enconclusión,cuandoel objetivo es realizar cruzamientos y el polen se almacena en condiciones de nevera (72 c), éste se debe utilizar en un corto plazo. además, en s. phureja, se debe tener en cuenta que existe amplia variabilidad en esta respuesta. este resultado coincide con los resultados mencionados por howard (1970), en el sentido que cuando el polen es guardado a temperaturas mayores a 2,52 c éste permanecerá viable por un periodo de aproximadamente un mes. conclusiones teniendo en cuenta los resultados y las condiciones en las cuales se realizó el presente trabajo, se puede concluir que: 1. cinco genotipos de la colección colombiana de s. phureja (# 48, # 50, # 60, # 62 y # 80) no produjeron flores, dos más (# 55 cuadro 5. duración de vlabllldad de polen de 74 genotipos de s. phureja viabilidad del numero de polen (olas) genotipos genotipos o (no floracion) 5 48 ; 58 ; 60 ; 62 y 80 o (esteriles) 2 53 y 77 15 2 47 y55 610 2 19 y 86 1115 1 31 1620 2 61 y 85 2125 17 2; 4; 7; 16 ; 17 ;20 ;21 ;23 ;24 ;25 ;27 ; 33 ; 34 ;3 5 ; 41 ; 63 y 73 2630 1 88 3135 5 42 ; 67 ; 68 ; 69 y 76 3640 15 1 ;5 ;11 ;12 ;13 ;14 ;15 ;30, 40 ;46 ;75 ; 78 ;81 ;83 y 84 4145 2 54y 82 4650 0' o 5155 7 6 ; 29 ; 36 ; 45 ; 49 ; 64 y 87 5660 o o 6165 1 22 6670 1 65 7175 1 71 7680 2 56 y 57 8185 3 37; 59 y 66 8690 2 72 y 74 9195 o o 96100 1 32 101105 4 8; 10; 43 y 70 106110 1 9 111115 o o 116120 o o 121125 o o 126130 1 79 131135 o o 136140 o o 141145 o o 146150 3 3; 26 y 28 (1) el valor de (o) significa que ningún genotipo se ubicó en ese rango de viabilidad. 56 53 y# 77) no produjeron polen, y otros cuatro (# 23 ,# 55, # 63 y # 86) produjeron polen que no germinó. 2. la fertilidad del polen, estimada por el método de tinción, se mantiene relativamente constante a través del tiempo, en razón de que su respuesta es colorimétrica y, por lo tanto ésta es una metodología no confiable para estimar viabilidad del polen. 3. los resultados de fertilidad por el método de germinación in vitro mostraron que la colección de s. phureja presenta bajos niveles de fertilidad, con porcentajes que van descendiendo progresivamente en el tiempo en la gran mayoría de los genotipos y constituye una metodología adecuada para estimar viabilidad. 4. la viabilidad del polen de la colección de s. phureja guardado a 7qc, varió entre 1 y 150 días, siendo el mejor tiempo promedio para la mayoría de los genotipos entre 20 y 25 días después de colectado, lo cual indica que la viabilidad es corta y que el polen se debe utilizar en el menor tiempo posible. 5. los métodos de tinción y germinación in vitro presentaron correlación altamente significativa hasta los 30 días de colectado el polen y, de aquí en adelante, los valores de fertilidad por los dos métodos no se correlacionan. bibllografia brown, c., iwanaga, m., y wissar, r. 1989. determinación de la fertilidad masculina. manual sobre manejo de germoplasma de papa. reproducido para el "curso internacional de manejo de germoplasma de papa". colombia y ecuador. junio 11-24. 1989. cip. lima (perú). burke, m. y lauer, f.1. 1990. pollen viability indicators for predicting viability of reduced and, unreduced gametes in s. tuberosum group phureja. european association for potato research eapr abstracts. 11. triennial conference eapr. edinburgh (uk). 8-13 ju1.1990. pp: 518-519. carrasco, c. y pineda, r. 1993. papa criolla "yema de huevo», una multivariedad nativa. revista papa nq7. pp. 14-16. howard, h. w. 1970. genetics of the potato s. tuberosum l. plant breeding institute advisory boards. capítulos: 2,3 y 6, pp: 7-23 y 58-67. laverde, h., bermudez, l. a. y corchuelo, g. 1993. aspectos relacionados con el estudio del polen. revista comalfi. 20(2):36-46. maine, m. s. de. 1988. berry and seed production using stored pollen of a s. phureja clone .. potato research 31 (2): 385-387. ñustez, c. e. 1990. selección de híbridos de especies de papa por resistencia a phytophthora infestans mont. de bary, fertilidad masculina y potencial productivo. tesis posgrado de fitotecnia. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. santafé de bogotá. vidal-martinez, v.a. y garcia velasquez, a. 1986. caracterización cito lógica y producción de diplogametos en dihaploides e híbridos de papa (s. sp.). agrociencia 66: 203-218. 57 editorial la revista agronomía colombiana ha cumplido con las exigencias anunciadas por colciencias que se darán inicio a partir del 2014 y en la cual se contempla que hasta un 30% de los autores pueden tener un vínculo a la institución editora, que en este caso es la universidad nacional de colombia. esto es un gran reto y a la vez un estímulo para los profesores investigadores que trabajan en grupos y redes de investigación con colegas de otras instituciones a nivel nacional e internacional para publicar sus artículos en agronomía colombiana. por otro lado, el comité editorial del centro editorial de la facultad de ciencias agrarias decide hacer un llamado a todos los investigadores del agro del país y del exterior para publicar sus artículos en nuestra revista que, además de sus áreas conocidas en la agricultura tropical, adiciona temas de biometría, agroclimatología y cambio climatológico para ampliar su cobertura. así mismo, coincidió el cambio de nombre de la facultad de agronomía a facultad de ciencias agrarias (a partir de noviembre de 2013) y se vincularon también los programas de posgrado en ingeniería de alimentos del instituto de ciencias y tecnologías en alimentos (icta) a la facultad, por esto las áreas de agroindustria y de alimentos van a enriquecer la gama de artículos presentados a un público de lectores, cada vez más amplio. gracias a la indexación alcanzada de la revista en los índices bibliográficos, muy reconocidos en el mundo científico, como scopus e isi-scielo citation index, de nuevo, se abre agronomía colombiana a un mundo de investigadores más amplio. el comité editorial del centro editorial de la facultad agradece al profesor heliodoro argüello en su labor de editor de agronomía colombiana desde septiembre de 2013 hasta febrero de 2014, así mismo su importante colaboración a los miembros del comité editorial y científico: miguel jordan, luis joel martínez, guido armando plaza, stanislav magnitskiy, jürgen pohlan, matthew w. blair y antonio a. monteiro para los cuales entraron como nuevos miembros a maría isabel chacón, hermann restrepo y leo rufato. agronomía colombiana 32(1), 3-4, 2014 the agronomía colombiana journal has complied with the requirements announced by colciencias that took effect starting in 2014, one of which states that up to 30% of the authors can have ties to the editorial institution, which in this case is the universidad nacional de colombia. this is a big challenge but also provides good motivation for research professors that work in research networks and groups with colleagues from other national and international institutions to publish their articles in agronomía colombiana. furthermore, the comité editorial del centro editorial of the facultad de ciencias agrarias has decided to call on all agricultural researchers, both domestically and abroad, to publish their articles in our journal, which, in addition to well-known areas of tropical agriculture, contains topics related to biometry, agroclimatology, and climate change. also, since november of 2013, the facultad de agronomía has changed its name to facultad de ciencias agrarias and is now linked to postgraduate programs in ingeniería de alimentos of the instituto de ciencias y tecnologías en alimentos (icta). as a result, agroindustrial and food areas are going to continuously enrich the range of articles presented to the public. thanks to the journal’s appearance in bibliographic indices that are well-known in the scientific community, such as scopus and isi-scielo citation index, the agronomía colombiana has gained greater exposure to a larger audience of researchers. the comité editorial del centro editorial of the facultad thanks professor heliodoro argüello for his work as the editor of agronomía colombiana from september of 2013 to february of 2014 and for their vital collaboration of the following members of the comité editorial y científico: miguel jordan, luis joel martínez, guido armando plaza, stanislav magnitskiy, jürgen pohlan, matthew w. blair and antonio a. monteiro, which has the following new members: maría isabel chacón, hermann restrepo and leo rufato. the first issue of agronomía colombiana for 2014 considers several articles for each of its sections. the section on agron. colomb. 32(1) 20144 este primer número de agronomía colombiana del 2014 consideró artículos de cada una de sus secciones. en el caso de la sección de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular se estandarizó a través de pruebas moleculares el huanglonbing de los cítricos, enfermedad de gran importancia e incidencia a nivel global. en la sección de propagación y cultivo de tejidos se presenta un estudio acerca de la influencia del tamaño del fruto en la propagación de agraz proveniente de diferentes lugares de colombia. la sección de fisiología de cultivos contiene los resultados de un trabajo sobre la toxicidad del hierro en brócoli en condiciones controladas. dentro de los artículos de la sección de protección de cultivos, el primero determinó el rango de temperatura en la cual se produce la infección y esporulación del mildeo velloso en rosa y el segundo realizó una evaluación del muestreo de malezas para los cultivos de papa y espinaca para las condiciones de la sabana de bogotá. así mismo la sección de fisiología y tecnología poscosecha presenta los resultados de los retardantes de la madurez, etileno y 1-mcp, en frutos de pitahaya con fin de prolongar su tiempo poscosecha y un segundo artículo determinó las isotermas de absorción de hojuelas de avena. la variedad de artículos en la sección de suelos, fertilización y manejo de aguas, comprende temas como los niveles críticos nutricionales de la papa criolla var. galeras y el desempeño tanto de la fertilización edáfica y foliar del zinc para papa criolla var. colombia. también la sección contiene una evaluación de la fertilización utilizada en tabaco en dos zonas productoras del huila-colombia. por otro lado se cuenta con un artículo que utilizó la espectroscopia de reflectancia difusa por infrarrojo cercano para predecir el contenido de carbono y nitrógeno de un suelo del orden oxisol. esta sección en el tema del manejo de aguas tiene un artículo acerca de la programación más eficiente de riego para el cultivo de rosa bajo invernadero en la sabana de bogotá y por último se presenta un análisis dendrocronológico de los eventos climáticos como el niñooscilación del sur, la oscilación decadal del pacífico y la oscilación multidecadal del atlántico para tres lugares del norte de méxico. para la sección de economía y desarrollo rural tenemos artículos como la caracterización y tipificación de los sistemas productivos citrícolas del departamento del meta (colombia) en la búsqueda de identificar las diferentes necesidades de cada grupo de agricultores identificados. por otro lado se realizó una reflexión acerca de la nueva plant breeding, genetic resources, and molecular biology standardizes citrus huanglongbing (citrus greening disease) through molecular tests, a significant disease that has global incidence. the propagation and tissue culture section presents a study on the influence of fruit size on the propagation of andean blueberry from different locations in colombia. the cop physiology section contains the results of a study on iron toxicity in broccoli under controlled conditions. among the articles found in the crop protection section, the first one determined the temperature range that can produce the infection and sporulation of downy mildew in roses and the second one carried out an evaluation for weed samples for potato and spinach crops on the sabana de bogotá. the postharvest physiology and technology section contains the results for ethylene and 1-mcp as maturation retardants in pitahaya fruit (dragon fruit) in an effort to prolong the postharvest time, and an article that determined the absorption isotherms of oat flakes. the various articles in the soils, fertilization and management of water section include topics related to critical nutritional levels of the criolla potato galeras variety and to the foliar and edaphic fertilization performance of the criolla potato colombia variety. this section also contains an evaluation of the fertilization used for tobacco in production zones of huila, colombia. in addition, an article that used near-infrared diffuse reflection spectroscopy to predict the carbon and nitrogen contents of an oxisol soil is also found in this section. for water management, there is an article about the most efficient irrigation program for greenhouse rose cultivation on the sabana de bogotá. finally, this section presents a dendrochronological analysis of climatic events, such as el niño-southern oscillation, pacific decadal oscillation and atlantic multidecadal oscillation, for three places in northern mexico. the economy and rural development section has articles on the characterization and typification of the citrus production systems of the department of meta (colombia) in order to identify the different necessities of each identified agricultural production group. furthermore, there is a discussion on nueva ruralidad (modern rurality) and desarrollo territorial rural (rural development) in terms of food sovereignty and benefits for indigenous and rural agricultural producers. in addition, another article emphasizes the diverse functionalities of rural agricultural producers in terms of modern agricultural 5 gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias ruralidad y el desarrollo territorial rural frente a la soberanía alimentaria y en pro de la agricultura campesina e indígena. de igual forma otro artículo resaltó las diversas funcionalidades de la agricultura campesina frente a los problemas de la agricultura moderna y por último se presenta un plan de gestión estratégico de la granja academica universitaria el cairo de la sede arauca de la universidad nacional de colombia. para nuestros lectores, investigadores y público en general, agronomía colombiana seguirá en su labor de divulgar y difundir el conocimiento generado en mejora de la agricultura tropical, mantendrá como idioma oficial el inglés y buscará aún mejorar su posicionamiento nacional e internacional. problems. finally, there is a paper on the strategic management plan for the academic university farm el cairo of the universidad nacional de colombia, arauca branch. the agronomía colombiana will continue to share and disseminate the knowledge generated for the improvement of tropical agriculture, to maintain english as the official language and to strive for an ever-improving position on national and international levels. volumen xx 3 2002 optimizado.pdf received for publication: 29 october, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 national phy tosanitary laboratory diagnosis, tibaitatá research center, instituto colombiano agropecuario (ica). mosquera (colombia). jorge.angel@ica.gov.co; eeebraitr@unal.edu.co agronomía colombiana 32(1), 7-13, 2014 comparison of dna extraction methods for detection of citrus huanglongbing in colombia comparisión de métodos de extracción adn para detección de huanglongbing en colombia jorge evelio ángel1, erick geovanni hernández1, néstor andrés herrera1, linda yhiset gómez1, ángela patricia castro1, adriana milena sepúlveda1, and everth emilio ebratt1 abstract resumen four dna citrus plant tissue extraction protocols and three methods of dna extraction from vector psyllid diaphorina citri kuwayama (hemiptera: psyllidae) were compared as part of the validation process and standardization for detection of huanglongbing (hlb). the comparison was done using several criterias such as integrity, purity and concentration. the best quality parameters presented in terms of extraction of dna from plant midribs tissue of citrus, were cited by murray and thompson (1980) and rodríguez et al. (2010), while for the dna extraction from psyllid vectors of hlb, the best extraction method was suggested by manjunath et al. (2008). en el proceso de validación y estandarización para la detección de huanglongbing (hlb) se compararon protocolos de extracción de adn, cuatro a partir de tejido vegetal de cítricos y tres a partir del psílido vector diaphorina citri kuwayama (hemiptera: psyllidae). para la comparación de los protocolos se utilizaron los criterios de integridad, pureza y concentración. los protocolos citados por murray and thompson (1980) y rodríguez et al. (2010) fueron los que presentaron los mejores parámetros de calidad en términos de extracción de adn a partir de la nervadura central del tejido vegetal de cítricos. en la extracción de adn a partir del psílido vector de hlb, el método que mejores resultados arrojó fue el reportado por manjunath et al. (2008). key words: candidatus liberibacter, diaphorina citri, psyllidae, vectors. palabras clave: candidatus liberibacter, diaphorina citri, psyllidae, vectores. plant breeding, genetic resources and molecular biology introduction the disease known as citrus huanglongbing (hlb) was first detected in asian countries and africa and more recently in american countries such as argentina (senasa, 2013), costa rica (sfe, 2011), belize (manjunath et al., 2010), cuba (martínez et al., 2009), mexico (nappo, 2009), dominican republic (matos et al., 2009), usa (halberth, 2005; manjunath et al., 2008) and brazil (teixeira et al., 2005), which implied important losses to the citrus industry (bové, 2006). hlb is caused by alpha-proteobacteria non-cultivated genus candidatus liberibacter inhabiting the phloem of citrus plants (da graca, 1991; tsai and liu, 2000; tsai et al., 2002) and is spread by vegetative propagation and insect vectors, reason why an effective control is difficult (hung et al., 2004; manjunath et al., 2008). according to the etiological agent, its genome and the influence of temperature on the expression of symptoms in the host plant, hlb has been divided into asian, african and american variants (halbert and manjunath, 2004). the asian and american variants are transmitted by the psyllid vector diaphorina citri and are worldwide known as candidatus liberibacter asiaticus (garnier et al., 2000) and candidatus liberibacter americanus (teixeira et al., 2005), while the african variant candidatus liberibacter africanus is transmitted by the psyllid trioza erytreae and diaphorina citri (bové, 2006; lin et al., 2010). in 2007, the psyllid vector diaphorina citri was first reported in colombia by the colombian agricultural institute (ica) in citrus crops and seedlings in the departments of valle del cauca and tolima; later the insect was found in the departments of risaralda, caldas, quindio, antioquia, cordoba, cesar, bolivar, atlantico, norte de santander, santander, casanare, meta, huila, cauca, nariño and cundinamarca, infesting 95% of the citrus area in the central pacific, orinoco and atlantic regions of colombia (ebratt et al., 2011), due to colombiań s proximity to countries where the presence of the insect vector and disease has been detected, puts the country at high risk for this serious disease of citrus. 8 agron. colomb. 32(1) 2014 conventionally, visual symptoms indicate the presence of hlb (roistacher, 1991), but over time more reliable detection systems have been developed based on electronic microscopy, specific fluorescent marker substances to hlb (schwarz, 1968) and enzyme linked immunosorbent assays with monoclonal antibodies (elisa) (gao et al., 1993). developed detection methods using pcr and real time pcr, were based on the 16s ribosomal dna region analysis and several other regions of the bacterium,s genome (hocquellet et al., 1999; lin et al., 2010; morgan et al., 2012). in order to standardize and apply molecular methods for detection of hlb in citrus regions around the country and to establish a rapid and reliable method for diagnosis, four dna extraction protocols were compared from citrus leaf tissue, and three dna extraction methods from diaphorina citri psyllids. the basic parameters evaluated in each method were: concentration, purity, efficiency and integrity. methods and materials plant material ten samples of lemon mandarin (citrus aurantifolia) leaf tissue from trees between 10 and 15 years old were collected in the area of the instituto colombiano agropecuario of mosquera (ica-tibaitata), and were then transported in styrofoam coolers with the appropriate cooling conditions until their final storage location. the next day, the leaves were washed with sterilized water and dried with paper towels, to begin the dna extraction process. capture of diaphorina citri psyllids adult individuals were collected using entomological nets, while the nymphs of d. citri were directly taken from symptomatic trees in different phenological stages (vegetative, flowering or harvest) such as lemons (citrus limon), oranges (citrus sinensis) and mandarins (citrus reticulata) between 4 and 20 years old, located in the municipalities of sasaima and la mesa, in the department of cundinamarca. afterwards, they were placed in 1.5 ml eppendorf tubes with alcohol (96% concentration) and taken to the national laboratory of phytosanitary diagnosis lndfica-tibaitata, where they were stored at room temperature until the dna extraction was performed. dna extraction from plant tissue of citrus four dna extraction methods previously reported were compared. three of them were based on ctab and 2-mercaptoethanol (thompson et al., 1983; murray and thompson, 1980; rodríguez et al., 2010) and one reported by qiagen (a commercial kit). ten samples were tested by each method. the whole dna was extracted from the midrib of each leave of the collected samples, which were finely cut and pulverized using liquid nitrogen according to the four protocols. all were compared through four quality parameters: concentration, purity, efficiency and integrity, which depend on detection of the disease during the analytical procedures based on pcr (garcía-cañas et al., 2004), and the pollutants coming from the extraction process that can inhibit these reactions (hughes and moody, 2007). extraction of dna from d. citri psyllids to perform the extraction of dna from psyllids three methods were compared: manjunath et al. (2008), aljanabi et al. (1998) and teixeira et al. (2005). in all the cases, the sample was made up by six nymphs or six adults. the concentration, purity and integrity of the three quality indicators were evaluated. determination of the integrity, concentration, and purity of dna extracts extracted dna was run on an agarose gel 1.2% to determine its integrity (undegraded dna, and without dna presence scanning) according to a scale from one to five (one meaning completely degraded dna and five non-degraded dna). the concentration of all samples was determined by a spectrophotometric analysis using a nanodrop nd-1000 (thermo fisher scientific, wilmington, de), according to the manufacturer’s instructions and procedure. its purity was assessed by a 260/280 nm ratio, with and approximate value of 1.8. this value indicates the dna is free of contaminants. the effectiveness of the dna extraction process was calculated by the following equation: a = (b) (c) (1) d where, a is the dna performance (ng of adn/mg of plant tissue); b, is the volumen of the dna extract (µl of h20 or buffer in which the extracted dna pellet was resuspended), in accordance to the used extraction method); c, is the dna concentration in the volume of extract (ng µl-1); d, is the plant tissue weight used in each dna extraction method (mg). statistical analysis the statistical analysis was performed using the "t-student" test, specifically the couple comparison products of sas (statistical analysis system) software version 8.0 (sas institute, 2002), which integrated both plant and insect 9ángel, hernández, herrera, gómez, castro, sepúlveda, and ebratt: comparison of dna extraction methods for detection of citrus huanglonbing in colombia samples, previous verification of the assumptions of normality and homoscedasticity. discussion and results extraction effectiveness and integrity of the dna absorbance range 260/280 nm, from leaf tissue in each of the methods for extracting dna from leaf tissue different factors were evaluated: concentration (ng µl-1), performance (ng mg-1 dna from plant tissues), the purity by the absorbance ratio 260/280 nm, indicating the presence or absence of protein contaminants, and the integrity of the relation to the non-degradation of the total dna. once the parameters were evaluated, it was observed that the dna obtained from the murray and thompson (1980) protocol, showed the required parameters, and its concentration and purity determined via equipment nanodrop 1000 (figs. 1 and 2) was adequate. thompson,s protocol (1983), was a good indicator which enabled establishing that although its concentration was optimized for the needs of amplification (396.8 ng dna/mg plant tissue, on average), its purity (1.2) indicated the presence of polyphenols due probably to the absence of pvp for dna extraction, and its integrity (2.4) was also deficient, as degradation was evidenced, which can decrease the efficiency of the pcr (holden et al., 2003). the protocol reported by rodríguez et al. (2010), starting from 500 mg of plant tissue, had optimal quality parameters with a high purity of the dna (1.77 to 2.06), and an appropriate integrity (4.5) defined by non degraded dna, the dna concentrations extracted were relatively high compared with the other extraction methods evaluated (fig. 2). figure 3 shows the integrity of dna extractions obtained by this protocol, which was the best of the four methods analyzed. finally, it was demonstrated that when assessing the commercial qiagen method, yield was inferior to the other procedures tested in this study. additionally, the absorbance rate indicated the presence of contaminants such as not hydrolyzed proteins and polyphenols, which could not be completely removed during the process. however, the integrity of the method had an acceptable value compared to the other protocols (4.1). figure 1. distribution data with respect to the average a, concentration; b, absorbance; c, integrity; d, yield of four dna extraction protocols from citrus leaf tissue. positive asymmetric in concentration parameters, integrity and yield was observed, while for the absorbance distribution was symmetrical. fr eq ue nc y group 0 2.0 1.0 2.5 1.5 0.5 4.70 40.53 76.37 112.20 148.03 fr eq ue nc y group 0 2.0 1.0 2.5 1.5 0.5 2.40 3.10 3.80 4.50 5.20 fr eq ue nc y group 1.20 1.47 1.73 2.00 2.27 0 2.0 1.0 2.5 1.5 0.5 fr eq ue nc y a group 0 2.0 1.0 2.5 1.5 0.5 9.50 380.20 750.90 1,121.60 1,492.30 c b d 10 agron. colomb. 32(1) 2014 1kb m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m10 figure 3. visualization of total dna from ten samples of citrus plants in agarose gel 1.2%, extracted by the method of rodríguez et al. (2010). line 1 shows a molecular weight marker (1 kb). lines m1 to m10, show analyzed samples of citrus plant tissues. figure 2. comparison of the concentration parameters a, concentration; b, purity; c, integrity; d, performance of the four dna leaf tissue extraction protocols cited by rodríguez et al. (2010) (1), qiagen (2), murray and thompson (1980) (3) and thompson (1983) (4). means with different letters indicate significant differences according to t-student test (p≤0.05) (n = 10). error bars indicate standart deviation. 41.3 4.7 112.2 99.2 c b a aa c b a 4.5 4.1 3.1 2.4 a b a b 2 1.4 2 1.2 413.4 9.5 1121.6 396.8 b c a b pe rf or m an ce (n g d n a /m g le af ti ss ue ) protocols for dna extraction from leaf tissue 0 100 60 120 80 40 20 1 2 3 4 in te gr ity protocols for dna extraction from leaf tissue 0 4.5 3.5 5.0 4.0 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 1 2 3 4 a bs or ba nc e (2 60 /2 80 ) 1 2 3 4 0 2.0 1.0 2.5 1.5 0.5 c on ce nt ra tio n of d n a ( ng µ l1 ) 0 1,000 600 1,200 800 400 200 1 2 3 4 dc ba concentration and integrity of the dna extractions, and the absorbance range 260/280 nm, from psyllids the visualization of the results for each of the evaluated parameters (figs. 4 and 5) to compare dna extraction methods from psyllid d. citri, reported by manjunath et al. (2008), aljanabi et al. (1998) and suggested by teixeira et al. (2005), shows that the latter did not provide good quality parameters, such as the low concentration and poor integrity of the dna. this is similar to observations reported by aljanabi et al. (1998), where although the concentration of nucleic acids was high (230.6 ng μl-1), the quality of dna was degraded (1.1) and its absorbance (0.9) indicated the presence of contaminants in the samples. finally, the protocol reported by manjunath et al. (2008) allowed establishing the samples proven with this method had the best integrity among all the other tested protocols (fig. 6), and outstanding concentration of nucleic acids and a better absorbance ratio that indicated that the samples were free of contamination. because the concentration of the bacteria,s variants that causes hlb can be very low in the insect vector and especially in citrus leaf tissue, causing that the symptoms of this disease are not always easily observed, consequently it is very important to have a method that give the best indicators of purity, quantity and quality, so although certain protocols in this study showed good results in one or more of the parameters evaluated, should not be used as a starting point for the diagnosis of hlb, because contaminants such as polyphenols and no hydrolyzed proteins could lead to inhibition of the pcr reactions and lead to false negatives. 11ángel, hernández, herrera, gómez, castro, sepúlveda, and ebratt: comparison of dna extraction methods for detection of citrus huanglonbing in colombia according this, the statistical analysis conducted by the testing method "t-student ", significant differences were found between the methodologies evaluated for both dna extractions made from leaf tissue and those made from d. citri. the dna extraction method for psyllids reported by manjunath et al. (2008), was the best quality indicators obtained and presented significant difference (p≤0.0001) compared to the methods reported by aljanabi et al. (1998) and teixeira et al. (2005). regarding the protocols used from plant tissue, the difference between the methods which presented the best quality parameters (murray and thompson, 1980; rodríguez et al., 2010), with the protocols figure 5. comparison of the concentration parameters a, concentration; b, purity; c, integrity; of dna extraction protocols psyllids from d. citri cited by manjunath et al. (2008) (1), aljanabi et al. (1998) (2) and teixeira et al. (2005) (3). means with different letters indicate significant differences according to t-student test (p≤0.05) (n = 10). error bars indicate standart deviation. a b b 3.6 1.1 1.1 b c a 1.9 0.9 2.1 a b a 227.9 230.6 66.8 in te gr ity protocols for dna extraction from psyllids 0 3.5 4.0 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 c 1 2 3 a bs or ba nc e (2 60 /2 80 ) 0 2.0 1.0 2.5 1.5 0.5 b 1 2 3 c on ce nt ra tio n of d n a ( ng µ l1 ) 0 200 100 250 150 50 1 2 3 a 1kb m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m10 figure 6. total dna from d. citri psyllids in agarose gel 1.2%, extracted by the method of manjunath et al. (2008). line 1, shows a molecular weight marker 1 kb. samples m1-m5, show dna obtained from adult insect. m6-m10 samples, show dna obtained from insect nymph. fr eq ue nc y group 0 2.0 1.0 2.5 1.5 0.5 1.10 1.93 2.77 3.60 4.43 fr eq ue nc y 0.90 1.30 1.70 2.10 2.50 0 2.0 1.0 2.5 1.5 0.5 fr eq ue nc y 0 2.0 1.0 2.5 1.5 0.5 66.80 121.40 176.00 230.60 285.20 c b a figure 4. distribution data with respect to the average a, concentration; b, absorbance; c, integrity of three dna extraction protocols from d. citri psyllids. negative asymmetric in concentration and absorbance parameters was observed, while for the integrity its distribution was positive asymmetrical. of qiagen and the reported by thompson (1983), was highly significant (p≤0.0001). 12 agron. colomb. 32(1) 2014 conclusions the protocols with best results as quality indicators to perform dna extractions from leaf tissue of citrus plants were cited by murray and thompson (1980) and rodríguez et al. (2010). also, the method by which the best results were obtained for this procedure from psyllids, was the proposed by manjunath et al. (2008). acknowledgements the authors express their gratitude to keremane manjunath, researcher at the american department of agriculture (usda) and chandrika ramadugu, researcher with the department of botany and plant sciences at the university of riverside (ca), for their technical support and for providing positive control dna citrus plants infected with bacteria ca. l. americanus, ca. l. asiaticus and ca. l. africanus. additionally, to diva do carmo teixeira, researcher of the fund for citrus plant protection (fundecitrus) of brazil, who kindly provided the positive dna citrus control plants from that country, infected with bacteria ca. l. americanus and ca. l. asiaticus. finnally to colciencias, for funding this research. literature cited aljanabi, s.m., m.s. loiacono, r.t. lourenco, m. borges, and m. tigano. 1998. rapd analysis revealing polymorphism in egg parasitoids of soybean stink bugs (hemiptera: pentatomidae). an. soc. entomol. bras. 27(3), 413-420. bové, j.m. 2006. huanglongbing: a destructive, newly-emerging, century-old disease of citrus. j. plant pathol. 88(1), 7-37. da graca, j.v. 1991. citrus greening disease. annu. rev. phytopathol. 29, 109-136. ebratt-ravelo, e.e., l.t. rubio-gonzález, v.a. costa, á.p. castroávila, e.m. zambrano-gómez, and j.e. ángel-díaz. 2011. diaphorina citri (kuwayama, 1907) and tamarixia radiata (waterson, 1922) in citrus crops of cundinamarca, colombia. agron. colomb. 29(3), 487-493. gao, s.m., m. garnier, and j. bove. 1993. production of monoclonal antibodies recognizing most asian strains of the greening blo by in vitro immunization with an antigenic protein purified from the blo. pp. 244-249. in: moreno, p., j.v. da graca, and l.w. timmer (eds.). proc. 12th conference of the international organization of citrus virologists. university of california, riverside, ca. garcía-cañas, v., a. cifuentes, and r. gonzález. 2004. detection of genetically modified organisms in foods by dna amplification techniques. crit. rev. food sci. 44, 425-436. garnier, m., s. jagoueix-eveillard, p.r. cronje, h.f. le roux, and j.m. bove. 2000. genomic characterization of a liberibacter present in an ornamenta l rutaceous tree, calodendrum capense, in the western cape province of south africa. proposal of ‘candidatus liberibacter africanus subsp. capensis’. int. j. syst. evol. microbiol. 50, 2119-2125. halbert, s.e. and k.l. manjunath. 2004. asian citrus psyllids (sternorrhyncha: psyllidae) and greening disease of citrus: a literature review and assessment of risk in florida. fla. entomol. 87(3), 330-353. halbert, s.e. 2005. the discovery of huanglongbing in florida. p. 50. in: proc. 2nd international citrus canker and huanglongbing research workshop. vol. h-3. florida citrus mutual. orlando, fl. hocquellet, a., p. toorawa, j.m. bove, and m. garnier. 1999. detection and identification of the two candidatus liberobacter species associated with citrus huanglongbing by pcr amplification of ribosomal protein genes of the beta operon. mol. cell. probes 13, 373-379. holden, m.j., j.r. blasic, l. bussjaeger, c. kao, l.a. shokere, d.c. kendall, l. freese, and g.r. jenkins. 2003. evaluation of extraction methodologies for corn kernel (zea mays) dna for detection of trace amounts of biotechnology-derived dna. j. agric. food chem. 51, 2468-2474. hughes, s. and a. moody. 2007. pcr: methods express. scion publishing, bloxham, uk. hung, t.-h., s.-c. hung, c.-n. chen, m.h. hsu, and h.j.p. su. 2004. detection by pcr of candidatus liberibacter asiaticus, the bacterium causing citrus huanglongbing in vector psyllids: application to the study of vector–pathogen relationships. plant pathol. 53, 96-102. lin, h., c. chen, h. doddapaneni, y. duan, e.l. civerolo, x. bai, and x. zhao. 2010. a new diagnostic system for ultra-sensitive and specific detection and quantification of candidatus liberibacter asiaticus, the bacterium associated with citrus huanglongbing. j. microbiol. meth. 81, 17-25. manjunath, k.l., s.e. halbert, c. ramadugu, s. webb, and r.f. lee. 2008. detection of ‘candidatus liberibacter asiaticus’ in diaphorina citri and its importance in the management of citrus huanglongbing in florida. phytopathol. 98, 387-396. manjunath, k.l., c. ramadugu, v.m. majil, s. williams, m. irey, and r.f. lee. 2010. first report of the citrus huanglongbing associated bacterium ‘candidatus liberibacter asiaticus’ from sweet orange, mexican lime, and asian citrus psyllid in belize. plant dis. 94(6), 781. martínez, y., r. llauger, l. batista, m. luis, a. iglesia, c. collazo, i. peña, j.c. casín, j. cueto, and l.m. tablada. 2009. first report of ‘candidatus liberibacter asiaticus’ associated with huanglongbing in cuba. plant pathol. 58, 389. matos, l., m.e. hilf, and j. camejo. 2009. first report of ‘candidatus liberibacter asiaticus’ associated with citrus huanglongbing in the dominican republic. plant dis. 93, 668. morgan, j.k., l. zhou, w. li, r.g. shatters, k. manjunath, and d. yong-ping. 2012. improved real-time pcr detection of ‘candidatus liberibacter asiaticus’ from citrus and psyllid hosts by targeting the intragenic tandem-repeats of its prophage genes. mol. cell. probes 26, 90-98. murray, m.g. and w.f. thompson. 1980. rapid isolation of high molecular weight plant dna. nucleic acids res. 8(19), 4321-4326. nappo, north american plant protection organization. 2009. detection of huanglongbing ‘candidatus liberibacter asiaticus’ in 13ángel, hernández, herrera, gómez, castro, sepúlveda, and ebratt: comparison of dna extraction methods for detection of citrus huanglonbing in colombia the municipality of tizimin, yucatan, mexico. in: phytosanitary alert system. official pest reports, http://www.pestalert. org/oprdetail.cfm?oprid=384; consulted: february, 2014. rodríguez q., c.g., e.i. alanís m., j. velázquez m., and i.h. almeyda l. 2010. optimización de la técnica de extracción del dna de plantas de cítricos para el diagnóstico del hlb (on-line). in: memoria 1er simposio nacional sobre investigación en el manejo del psílido asiático de los cítricos y el huanglongbing en méxico. monterrey, mexico. roistacher, c.n. 1991. techniques for biological detection of specific citrus graft transmissible diseases. pp. 12-158. in: roistacher, c.n. (ed.). handbook for detection and diagnosis of grafttransmissible diseases of citrus. fao, rome. schwarz, r.e. 1968. indexing of greening and exocortis through fluorescent marker substances. pp. 118-124. in: price, w.c. (ed.). proc. 4th conf. intl. organ. citrus virol. university of florida, gainesville, ca. senasa, servicio nacional de sanidad y calidad agroalimentaria. 2013. la amenaza del hlb (huanlongbing de los cítricos) para la citricultura nacional. in: http://www.senasa.gov.ar/contenido.php?to=n&in=11&io=18493; consulta: february, 2014. sfe, servicio fitosanitario del estado. 2011. autoridades del sfe confirman presencia de “dragón amarillo” en árboles de la zona norte. in: https://www.sfe.go.cr/documentos/comunicados/2011/21_02_2011_sfe_confirma_presencia_hlb_en_ zona_norte.pdf; consulted: february, 2014. teixeira, d.c., j.l. danet, s. eveillard, e.c. martins, w.c.j. junior, p.t. yamamoto, s.a. lopes, r.b. bassanezi, a.j. ayres, c. saillard, and j.m. bove. 2005. citrus huanglongbing in sao paulo state, brazil: pcr detection of the ‘candidatus’ liberibacter species associated with the disease. mol. cell. probes 19, 173-179. thompson, r.d., d. bartels, n.p. harberd, and r.v. flavell. 1983. characterization of the multigene family coding for hmw glutein subunits in wheat using cdna clones. theor. appl. genet. 67, 87-96. tsai, j.h. and y.h. liu. 2000. biology of diaphorina citri (homoptera: psyllidae) on four host plants. j. econ. entomol. 93, 1721-1725. tsai, j.h., j.j. wang, and y.h. liu. 2002. seasonal abundance of the asian citrus psyllid, diaphorina citri (homoptera: psyllidae) in southern florida. fla. entomol. 87, 446-451. received for publication: 1 december, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 universidad de ciencias aplicadas y ambientales –u.d.c.a. bogota (colombia). 2 department of agronomy, agronomy faculty, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author: milopez@udca.edu.co. agronomía colombiana 29(1), 49-56, 2011 nickel: the last of the essential micronutrients níquel: el último de los micronutrientes esenciales miguel ángel lópez1,3 and stanislav magnitskiy2 abstract resumen the knowledge about the role of ni (ni) in the nutrition, physiology and metabolism of the majority of crops is limited, whereas is considered to be an essential element for the higher plants starting from the 80’s of the twentieth century. the primary function of ni in plants is defined in terms of its importance for the hydrolysis of urea; however, ni may have an importance in other physiological processes, such as nitrogen fixation. although the deficiencies of ni in plants are relatively rare events, the positive response of yield and nitrogen use efficiency to applications of ni are shown for different species. the present work summarizes the data about the essentiality of ni and its function in plant metabolism as well as its agronomic importance for the crops. el conocimiento sobre el rol del níquel (ni) en la nutrición, fisiología y metabolismo de la mayoría de los cultivos es limitado; no obstante, desde los años 80 del siglo xx este elemento se considera esencial para las plantas superiores. la función principal del ni en las plantas se define en términos de su importancia para la hidrólisis de urea, aunque también interviene en otros procesos fisiológicos como la fijación de nitrógeno. si bien las deficiencias de ni en las plantas cultivadas son relativamente escasas, las aplicaciones de este micronutriente presentan, en diversas especies, respuestas positivas en el rendimiento y la eficiencia del uso de nitrógeno. el presente trabajo revisa la esencialidad del ni y su función en el metabolismo de las plantas, así como su importancia agronómica para los cultivos. key words: mineral nutrition, essential element, mineral deficiencies, nitrogen cycle. palabras clave: nutrición mineral, elemento esencial, deficiencias minerales, ciclo del nitrógeno. introduction knowledge about the role of ni in nutrition, physiology and metabolism of most crops is currently limited (bai et al., 2006). however, the evidence of essentiality of this element for higher plants is not a new issue, but still goes back to the 70’s of the twentieth century, when a group of researchers suggested the possible role of ni in the metabolism of nitrogen through its participation in the structure of the enzyme urease (dixon et al., 1975). already in the 80’s eskew et al. (1984a), through studies of soybeans, demonstrated the essential role of ni in nitrogen metabolism of leguminous plants, a role that was independent of the form of available nitrogen (no3– or nh4+). the evidence generated by this research suggested the essentiality of ni for higher plants (eskew et al., 1984b). the lack of evidence for the role of ni in non-leguminous plants was caused by the fact that at that time the studies about the essentiality were incomplete and, therefore, its essentiality was not accepted. this gap of knowledge was supplied by brown et al. (1987) who established the essential role of ni in non-leguminous plants, specifically in barley. these results together with those obtained previously by eskew et al. (1984a) led brown et al. (1987) to propose a more support towards the addition of ni to the group of micronutrients. although these studies were, possibly, the most significant ones in determining the essentiality of ni, there also stood out the studies forwarded by roach and barclay (1946) in plants of potato (solanum tuberosum), wheat (triticum aestivum) and bean (phaseolus vulgaris) in england that indicated an increase in plant production as a result of foliar application of ni. additionally, cataldo et al. (1978) studied the dynamics and transport of ni in soybean plants, while eskew et al. (1983) founded toxic levels of urea in the tips of soybean leaves poor in ni, a behavior similar to that reported by walker et al. (1985) in plant vignia unguiculata. the previous studies allowed including ni within the group of essential mineral nutrients (marschner, 2002; taiz and zeiger, 2004; epstein and bloom, 2005; azcon50 agron. colomb. 29(1) 2011 bieto and talón, 2008) and, therefore, it is understood that plants may not complete the life cycle in the absence of this nutrient (arnon and stout, 1939). recently, the department of agriculture of the usa and the association of american plant food control officials included ni as an essential element for plants, making it possible in the usa the manufacture and sale of fertilizers containing ni (bai et al., 2006). due to the fact that this mineral element is a new one in the list of essential micronutrients, the objectives of the present review were to illustrate the current state of research on functions of ni in plants, in particular, describe the dynamics of ni in non-accumulator and accumulator species, clarify the physiological functions of ni in plants as well as symptoms of deficiency and toxicity caused by ni in plants and identify plant responses to the applications. dynamics of nickel in soils and plants at level of dynamics in soil, ni is abundant metal in the earth crust with about 3% of the composition of the earth. in agricultural soils, typical contents of this element vary from 3 to 1,000 mg kg-1, however, the soils derived from basic igneous rocks can contain from 2,000 to 6,000 mg kg-1 of ni. soil ph plays an important role in the availability of ni, and at ph > 6.7 ni exists in form of poorly soluble hydroxides, while at ph < 6.5 increases the presence of relatively soluble compounds (brown, 2006). it is considered that the system of ni+2 uptake by roots is similar to that of cu2+ and zn2+, a conclusion obtained after confirmation of competitive inhibition in absorption of these three nutrients. when the available concentration of ni+2 in the substrate is low (0.5 30 mkm), the process of its absorption by roots is dependent on the expenditure of atp, a characteristic that indicates the presence of an active transport of high affinity (brown, 2006). once ni is absorbed by the root, its movement to the aboveground parts of plants is closely linked to the formation of organic complexes (cataldo et al., 1978, 1988; bhatia et al., 2005). in general, potential ligands of metals in plants could be grouped into three classes: oxygen donor ligands (carboxylates: malate, citrate, malonate, succinate, and oxalate), sulfur donor ligands (metallothioneins and phytochelatins), and nitrogen donor ligands (amino acids) (baker et al., 2000). in the case of ni (ni+2), there was reported complex formation for its transport in the xylem with amino acids histidine (krämer et al., 1996; brown, 2006) and nicotinamine (mari et al., 2006) and organic acids citrate, malate, and malonate (cataldo et al., 1988; robinson et al., 2003; bhatia et al., 2005), although in the case of complex with nicotinamine, this one was reported for the species tolerant or accumulators of ni (mari et al., 2006). at the same time, homer et al. (1995) suggested that formation of complexes of ni in the xylem with molecules of high molecular weight, such as metallothioneins and phytochelatins, is an unlikely process. complex formation is dependent on ph, such as at low ph the organic acids are better chelating agents for ni than amino acids, whereas at high ph amino acids increase their capacity to act as ligands (bhatia et al., 2005). brown (2006) indicates that at ph below 6.5 histidine is the most significant ligand for ni, while at ph < 5 citrate is the most important chelating agent. in oak quercus ilex, araujo et al. (2009) evaluated the effect of four different ligands (histidine, oxalic acid, aspartic and citric acids) present in the xylem sap on the movement of ni+2 in the xylem. the order of affinity of ligands towards ni+2 reported in this research was: oxalic acid > citric acid > histidine > aspartic acid. in contrast, the amount of ni bound to the walls of the xylem was higher when ni was present as free cation, followed by ni-aspartic acid, ni-histidine, ni-citric acid, and ni-oxalic acid (araujo et al., 2009). addition of chelating agents to soils with high contents of ni may be an effective practice to increase the metal concentration in soil solution, but have a low effect on increasing of ni absorption by plants, as showed the study of molas and baran (2004) in barley. this research evaluated several ni containing compounds: ni-citrate, ni-glutamate, ni-edta and niso4·7h2o and found that the rate of absorption of ni by plants arranged from highest to lowest as niso4·7h2o > ni-citrate > ni-glutamate > ni-edta. in ni non-accumulating species, after being absorbed and transported, is used to ensure the functioning of urease, and, thus, to ensure the hydrolysis of urea to produce ammonia and carbon dioxide (marschner, 2002; taiz and zeiger, 2004). ni in the phloem may be retraslocated rapidly from the leaves to young tissues, especially during reproductive growth (tiffin, 1971); this movement is associated with the formation of complexes with organic acids and amino acids (brown, 2006). thus, ni is considered an element mobile in the phloem (cataldo et al., 1978; page and feller, 2005), whose mobility is higher than that of cobalt (zeller and feller, 1999). in soybeans, over 70% ni present in the leaves could be retranslocated to the seeds and accumulated mainly in the cotyledons (tiffin, 1971; cataldo et al., 1978). 51lópez and magnitskiy: nickel: the last of the essential micronutrients nickel hyperaccumulator plants ni hyperaccumulator species (metallophytes), such as stackhousia tryonii, hybanthus floribundus, thlaspi caerulescens, halimione portulacoide, berkheya coddii, brassica juncea, and typha latifolia are known to accumulate high concentrations of ni, among 0.1 and 3.0%, in shoots and leaves (ye et al., 1997; robinson et al., 2003; bidwell et al., 2004; bhatia et al., 2005; duarte et al., 2006; mari et al., 2006; hsiao et al., 2007). the latex of sebertia acuminata (sapotaceae), a tree native to new zealand, contains 25.74% dry weight ni (sagner et al., 1998) as well as other cases of exceptionally high accumulation of ni in the aboveground parts of plants are reported; the explanations for ni hyperaccumulation are related to the defense role played by high concentrations of ni in plant tissues against herbivores and pathogens (baker et al., 2000). it is known that the members of zip protein families (zinc regulated transporters / iron regulated transporters), nramp (natural resistance associated macrophage protein), and ysl (yellow stripe like) are involved in the transport of ni in different organisms. the transformation of yeasts with znt1 or znt2 partially conferred ni tolerance correlated with the input of zn, which inhibits the absorption of ni. in contrast, transformation with nramp4 conferred sensitivity to ni in yeasts explained by a release of ni from the vacuole (tejada-jiménez et al., 2009). in transgenic plants of arabidopsis sp., the overexpression of gene atireg2 causes increased tolerance to high concentrations of ni. thus, it appears that the physiological function of atireg2 may be accumulation of excess of ni accompanied by a counter ion (nitrate or sulphate) in the vacuole to maintain the ionic balance of cells (schaaf et al., 2006). pianelli et al. (2005) suggested that, in response to elevated contents of ni, nicotinamine is translocated from the leaves of hyperaccumulators to the roots, where it forms complexes with ni and facilitates its transport to the shoot. in arabidopsis sp., overexpression of nicotinamine synthase confers tolerance to ni. in addition, the tolerance of plants to ni also results from the chelating of ni in the root with histidine or organic acids, such as citrate (tejada-jiménez et al., 2009). ni hyperaccumulator plants differ from non-accumulators with the route of transport of this element in the root cortex. the absorption of ni via the apoplast of the roots of corn, a non-accumulating plant, ranged from 81.3 to 88.0%, while that of leptoplax emarginata, a hyperaccumulator of ni, was from 90.6 to 95.5% (redjala et al., 2010). the root cell wall in both species had similar affinity for the ni but, in hyperaccumulator plants, more ni was absorbed via the apoplast. this suggests, according to the authors, that symplastic absorption is not the main factor associated with hyperaccumulation, and the transport system of ni can not be similar in these two species (redjala et al., 2010). in hyperaccumulator species, after absorption and transport via xylem, ni can be accumulated in vacuoles of leaf epidermal cells (krämer et al., 1996; küpper et al., 2001; bidwell et al., 2004; schaaf et al., 2006), in the cuticle of the upper epidermis (robinson et al., 2003) or remain in the apoplast occupying certain sites in the cell wall (krämer et al., 1996; bidwell et al., 2004). the accumulation of ni in the vacuole of epidermal cells is related to the decrease in the concentrations of k+ and na+ (bidwell et al., 2004) as a likely consequence of a competitive effect between these cations. montargés-pelletier et al. (2008) reported the carboxylic acids (citric and malic) as the main responsible agents for the transfer of ni in hyperaccumulator plants alyssum murale and leptoplax emarginata. in their research, citrate was the main ligand of ni found in stems, whereas in leaves this function corresponded to malate. histidine was not detected in leaves, stems, and roots of plants under study. in contrast, mcnear et al. (2010) founded that, in alyssum murale, ni was in the sap of xylem in a greater proportion together with histidine, followed by malate and other low molecular weight molecules. the authors based on their results adapt a model, in which ni is transported from roots to leaves in complexes with histidine and then stored in the epidermis of leaves and stem in complexes with malate, other organic acids of low molecular weight and counter-ions, such as sulfate so42(mcnear et al., 2010). nickel functions in plants: hydrolysis of urea ni is chemically related to iron (fe) and cobalt (co). oxidation state of ni in biological systems is ni+2, but it could also exist as ni+ and ni+3 (marschner, 2002). ni is a functional constituent of seven enzymes, six of which are present in bacteria and animals, while only one, urease (urea amidohydrolase, ec 3.5.1.5), occurs in plants (brown, 2006). constituent participation of ni in the structure of urease was first documented by dixon et al. (1975) after its isolation and description from canavalia ensiformis. of the seven ni-dependent enzymes two have non-redox functions (urease and glyoxylase) and the remaining five are involved in oxidation-reduction reactions (ni-superoxide 52 agron. colomb. 29(1) 2011 dismutase, methyl coenzyme m reductase, carbon monoxide dehydrogenase, acetyl coenzyme a synthase and hydrogenase) (brown, 2006). metalloenzyme urease is a ubiquitous (everywhere present) (malavolta and moraes, 2007) enzyme that consists of six identical spherical subunits, each with two atoms of ni (dixon et al., 1980; hirai et al., 1993) whose molecular mass is reported in the range of 473-590 kda (fishbein et al., 1973; dixon et al., 1980). within the subunits, the union of ni is coordinated by ligands containing nand o(marschner, 2002). although it is considered that ni is not required for the synthesis of urease, this element is an essential metal component in the structure and catalytic function of the enzyme (hirai et al., 1993; marschner, 2002). in soybean urease, its synthesis is directed by a long chain of rna consisting of 3,000 to 3,500 nucleotides and their participation on the total weight of extractable seed protein is of the order of 0.2% (polacco and sparks, 1982). the role of urease is to catalyze the hydrolysis of urea co(nh2)2 to ammonia (nh3) and carbon dioxide (co2), a reaction that occurs mainly in leaves (marschner, 2002; taiz and zeiger, 2004; malavolta and moraes, 2007; azconbieto and talón, 2008). the above statement may indicate that the functionality of ni is restricted to those crops, where nitrogen inputs are derived from urea, however, this assumption is not correct; the essentiality of ni is due to the formation of urea interior of plants as a result of metabolic pathways common to all plants that include the catabolism of purines (adenine and guanine), ureides and protein catabolism of arginine via ornithine cycle and conversion of canavanine to canaline in certain plants (walker et al., 1985). other functions of nickel in plants ni is also involved in symbiotic nitrogen fixation through its role as an active center of hydrogenase, a process documented in strains of nitrogen-fixing bacteria bradyrhizobium japonicum, bradyrhizobium sp. (lupinus sp.), rhizobium tropici, rhizobium leguminosarum, and azorhizobium caulinodans (palacios, 1995). hydrogenase is an enzyme responsible for oxidizing the hydrogen produced by nitrogenase during symbiotic nitrogen fixation resulting in the production of atp and, therefore, this enzyme increases the efficiency of symbiotic process, and decreases the inhibitory activity of hydrogen in the bacteroids (palacios, 1995; ruíz-argueso et al., 2000). thus, the low level of ni in agricultural soils may limit the activity of hydrogenase from r. leguminosarum and, therefore, the efficiency of symbiotic nitrogen fixation in legumes (ruiz-argueso et al., 2000; malavolta and moraes, 2007). zobiole et al. (2010) in brazil showed that application of glyphosate can negatively influence symbiotic nitrogen fixation in soybeans grown in soils with low native concentrations of ni in response to a decrease in the foliar concentration of this element. in matricaria chamomilla, accumulation of chlorogenic acid, an important antioxidant compound, was increased almost fourfold in response to the application of 120 mkm ni to the substrate (sand). it is, therefore, proposed that ni may have antioxidant properties of phenolic metabolites (kovacik et al., 2009). being similar to cation of iron, cation of ni may have beneficial functions for the formation of anthocyanins that contain iron or aluminum as structural elements. according to aziz et al. (2007), applications of ni to soil contributed to accumulation of anthocyanins and flavones in plants of hibiscus sabdariffa when applying 20-25 mg kg-1 ni. deficiencies and toxicities of nickel in plants ni deficiency in legumes and other dicots causes a decrease in the activity of enzyme urease, a condition that causes accumulation of toxic levels of urea and is manifested as necrosis at the tip of the leaves (eskew et al., 1983; walker et al., 1985; malavolta and moraes, 2007). in soybean, low levels of ni in soil reduced nodulation (zobiole et al., 2010) and seed yield, a phenomenon that is explained by the involvement of ni in hydrogenase activity of bacteroids (brown, 2006). at the same time, due to the relatively low requirements of plants in ni, the events of ni deficiencies in the field are few, while the toxicities caused by ni are more common (mengel and kirkby, 2001). decreased urease activity in non-timber species can induce the deficiency of nitrogen and affect the contents of amino acid amides (asparagine and glutamine) and intermediates of urea cycle (arginine, ornithine, and citrulline) (bai et al., 2006). in grasses, on the other hand, deficiency symptoms include intervenal chlorosis and necrotic spots on young leaves. in general, urea accumulation in the tip of the leaves (necrosis) of both monocotyledonous and dicotyledonous plants is diagnostically symptom of ni deficiency (brown, 2006). one of the best documented cases of the deficiency of ni is the perennial timber pecan carya illinoinensis. in this 53lópez and magnitskiy: nickel: the last of the essential micronutrients species, ni deficiency is known as “mouse ear” or “little leaf disorder” (malavolta and moraes, 2005; bai et al., 2006) and was first proved as a deficiency of ni in 2004 by wood and colleagues (malavolta and moraes, 2007). however, the symptom is reported in the united states since 1918 and is characterized by the presence of round dark spots on the tips of new leaves and curving of leaf blade to make the appearance of the ear of a mouse (malavolta and moraes, 2005). in pecan, ni deficiency affects nitrogen metabolism via ureide catabolism, amino acid metabolism and ornithine cycle intermediates and metabolism of carbon through the accumulation of lactic acid and oxalic acids that accumulate on the edges of leaf blade and would also be linked to necrosis of the tips of the leaves (bai et al., 2006). ni deficiency in pecan could be corrected by foliar application of ni; however, the dose of ni reported in the literature is variable. thus, brown (2006) indicates that a dose of ni equal to 100 mg l-1 is sufficient to correct the deficiency, while malavolta and moraes (2005) recommended spraying a solution of 0.8 g l-1 ni mixed with a dose of 4.8 g l-1 urea. malavolta and moraes (2005) and brown (2006) indicated that the main factors that favor the development of ni deficiency are: a) excess of cu and zn that competitively inhibits the absorption of ni by roots, b) soil ph > 6.5 (formation of low soluble hydroxides and ni oxides), c) soils with high contents of fe, mn, ca, or mg, d) excessive doses of nitrogen or excessive liming, e) high levels of soil phosphorus that favor the formation of phosphates of ni and decrease the absorption of ni by plants; f ) inhibition of urease activity by accumulation of cu in plants. in soils developed over ultrabasic rocks, high levels of ni, such as exceeding 250 mg kg-1 soil, may lead to ni toxicity in non-accumulator plants (mengel and kirkby, 2001). the symptoms of ni toxicity may resemble the symptoms of iron deficiency due to a reduced absorption of iron in soils high in ni (mengel and kirkby, 2001). the critical level of ni in leaves varies according to species, but generally a suitable range is considered between 1 and 10 mg kg-1 dry matter basis (marschner, 2002), higher than 25 mg kg-1 lead to ni toxicity in non-accumulator species (malavolta and moraes, 2007) through distortions in the growth of root system and leaf buds (brown, 2006). in wheat, the addition of 50 and 100 mkm ni to the growth substrate resulted in decrease of fresh weight of shoot, the nitrate content, a reduction in the activity of nitrate and nitrite reductase, 40 and 80% less, respectively (gajewska and skłodowska, 2009). in contrast, an increase in ammonium content, proline concentration, and the activity of nadh-glutamate synthase in plants treated with toxic levels of ni was reported (gajewska and skłodowska, 2009). the toxicity of ni in plants may be alleviated by liming or application of phosphate fertilizers that reduce availability of ni to the plants (mengel and kirkby, 2001). plant yield response to applications of nickel the response of plants to applications of ni is wide and includes effects on nitrogen fixation, seed germination and disease suppression. however, a much higher effect could be seen when nitrogen is provided in the form of urea or symbiotically fixed (brown, 2006). the first evidence of the yield response to ni was documented by roach and barclay (1946), who reported a significant increase in crop yields of potato (solanum tuberosum), wheat (triticum aestivum) and bean (phaseolus vulgaris) as a result of foliar application of ni from dilute solutions. in soybean, it was found that the addition of 40 g ha-1 ni increases nodulation and crop yield (malavolta and moraes, 2007), an effect attributed to the proper functioning of the symbiosis between soybean and rhizobium sp. (brown, 2006). in parsley (petroselinum crispum) growing in plastic containers with clay, the addition of 50 mg kg-1 soil ni from niso4 source increases the yield and quality of leaves, reduces the accumulation of no3and nh4+ and increases the accumulation of essential oil aroma constituents (atta-aly, 1999). on the other hand, in brazil the application of 0.03 mg l-1 ni in nutrient solution of umbu seedlings (spondias tuberosa) increased dry mass production by 81.52% compared to untreated control (caires et al., 2007). in rose of jamaica (hibiscus sabdariffa), aziz et al. (2007) found that a joint application of cobalt and ni in doses of 20 and 25 mg kg-1 soil, respectively, increases the total mass of the plants, branch number and dry weight and fresh weight of flowers. in addition, these applications promoted an increase in the concentration of n, p, k, co, ni, mn, zn, and cu, both in leaves and flowers of the plants (aziz et al., 2007). gad et al. (2007) in tomato (lycopersicon esculentum) grown in sand found that the addition of 30 mg kg-1 sand ni significantly increased the total mass of the plant, 54 agron. colomb. 29(1) 2011 number of branches, leaf area, root length, contents of auxins and gibberellins. similarly, the addition of ni in the aforementioned doses improved fruit quality variables such as size, fresh weight, diameter, dry weight, contents of vitamin c, total soluble solids, and soluble sugars. in addition, the application of ni caused the decrease in the contents of no3and nh4as well as acidity, favorable characteristics for consumer health (gad et al., 2007). finally, it has been shown a beneficial effect of ni in the management of agents causing fungal diseases, such as rust of cereal crops (brown, 2006; malavolta and moraes, 2007). the beneficial effect is attributed to the alleged role of this element in reactions involving enzymes, such as superoxide dismutase, changes in nitrogen metabolism due to the contribution of ni (brown, 2006) and the possible toxicity of ni to the pathogen (malavolta and moraes, 2007). changes in nitrogen metabolism may involve the decrease in amount of free amino acids, a substrate used by most pathogens for growth and proliferation (strengbom et al., 2002). the accumulation of free amino acids, such as valine, leucine, isoleucine, tyrosine, tryptophan, and arginine, in response to ni deficiency was reported by bai et al. (2006). in practical terms, the efficiency of foliar sprays of urea in different crops can be improved by their joint application with ni (niso4) at levels not exceeding 40 g ha-1 of ni for crop cycle. the application of ni may have positive effects on nitrogen use efficiency in crops that extract high content of this mineral nutrient from soil and where nitrogen fertilizers are applied using urea as the main source, such as in case of rice. however, such effects could only be verified by conducting a research involving ni as a case study. conclusions the current state of research dedicated to physiology of ni in plants illustrates the essentiality of this micronutrient for plants, in particular, its importance for the processes related to the metabolism of nitrogen. the primary function of ni is defined in terms of its importance for the hydrolisis of urea; however ni may have an importance in other physiological processes, such as nitrogen fixation and synthesis of anthocyanins. although the deficiencies of ni in plants are relatively rare events, the positive response of crop yield and nitrogen use efficiency to applications of ni are shown for different species. literature cited araujo, g.c.l., s.g. lemos and c. nabais. 2009. ni sorption capacity of ground xylem of quercus ilex trees and effects of selected ligands present in the xylem sap. j. plant physiol. 166, 270-277. arnon, d.i. and p.r. stout. 1939. the essentiality of certain elements in minute quantity for plants with special reference to copper. plant physiol. 14, 371-375. atta-aly, m.a. 1999. effect of ni addition on the yield and quality of parsley leaves. scientia hort. 82, 9-24. azcon-bieto, j. and m. talón. 2008. fundamentos de fisiología vegetal. 2nd ed. mc graw hill interamericana, barcelona, spain. pp. 83-97. aziz, e., n. gad and n. badran. 2007. effect of cobalt and ni on plant growth, yield and flavonoids content of hibiscus sabdariffa l. aust. j. basic appl. sci. 1, 73-78. bai, c., c. reilly and b.w. wood. 2006. ni deficiency disrupts metabolism of ureides, amino acids, and organic acids of young pecan foliage. plant physiol. 140, 433-443. baker, a.j.m., s.p. mcgrath, r.d. reeves and j.a.c. smith. 2000. metal hyperaccumulator plants: a review of the ecology and physiology of a biochemical resource for phytoremediation of metal-polluted soils. pp. 85-107. en: terry, n., g. bañuelos and j. vangronsveld (eds.). phytoremediation of contaminated soil and water. boca raton, fl. bidwell, s.d., s.a. crawford, i.e. woodrow, s. knudsen and a.t. marshall. 2004. sub-cellular localization of ni in the hyperaccumulator, hybanthus floribundus (lindley) f. muell. plant cell environ. 27, 705-716. bhatia, n.p., k.b. walsh and a.j.m. baker. 2005. detection and quantification of ligands involved in ni detoxification in a herbaceous ni hyperaccumulator stackhousia tryonii bailey. j. exp. bot. 56, 1343-1349. brown, p.h., r.m. welch and e.e. cary. 1987. ni: a micronutrient essential for higher plants. plant physiol. 85, 801-803. brown, p.h. 2006. ni. pp. 329-350. en: barker, a.v. and d.j. pilbeam (eds.). handbook of plant nutrition. crc press, boca raton, fl. caíres, o.s., e.v. de oliveira, j.g. de carvalho and c.r. fonseca. 2007. adição de níquel na solução nutritiva para o cultivo de mudas de umbuzeiro. rev. bras. ci. solo. 31, 485-490. cataldo, da., t.r. garland, r.e. wildung and h. drucker, 1978. ni in plants. ii. distribution and chemical form in soybean plants. plant physiol. 62, 566-570. cataldo, da., t.r. mc fadden, t.r. garland and r.e. wildung. 1988. organic constituents and complexation of ni (ii), cadmium (ii) and plutonium (iv) in soybean xylem exudates. plant physiol. 56, 734-739. dixon, n.e., c. gazzola, r.l. blakeley and r. zerner. 1975. jack bean urease. a metalloenzyme. a simple biological role for ni. j. am. chem. soc. 97, 4131-4133. dixon, n.e., r.l. blakeley and r. zerner. 1980. jack-bean urease (ec 3.5.1.5.3.). iii. the involvement of active site ni ion in inhibition by b-mercaptoethanol and phosphoramidate, and fluoride. can. j. biochem. 58, 481-488. 55lópez and magnitskiy: nickel: the last of the essential micronutrients duarte, b., m. delgado and i. caçador. 2007. the role of citric acid in cadmium and ni uptake and translocation, in halimione portulacoides. chemosphere 69, 836-840. epstein, e. and a. bloom. 2005. mineral nutrition of plant: principles and perspectives. sinauer associates, inc. publishers. sunderland, ma. eskew, d.l., r.m. welch and e.e. cary. 1983. ni an essential micronutrient for legumes and possibly all higher plants. sci. 222, 621-623. eskew, d.l., r.m. welch and e.e cary. 1984a. a simple plant nutrient solution purification method for effective removal of trace metals using controlled pore glass-8 hydroxyquinoline chelation column chromatography. plant physiol. 76, 103-105. eskew, d.l., r.m. welch and w.a. norvell. 1984b. ni in higher plants: further evidence for an essential role. plant physiol. 76, 691-693. fishbein, w.n., k. nagarajan and w. scurzi. 1973. urease catalysis and structure. ix. the half-unt and hempolymers of jack bean urease. j. biol. chem. 248, 7870-7877. gad, n., m.h. el-sherif and n.h.m. el-gereendly. 2007. influence of ni on some physiological aspects of tomato plants. aust. j. basic appl. sci. 1, 286-293. gajewska, e. and m. skłodowska. 2009. ni-induced changes in nitrogen metabolism in wheat shoots. j. plant physiol. 166, 1034-1044. hirai, m., r. kawai-hirai, t. hirai and t. ueki. 1993. structural change of jack bean urease induced by addition of surfactants studied with synchrotron-radiation small-angle x-ray scattering. eur. j. biochem. 215, 55-61. homer, f.a., r.d. reeves and r.r. brooks. 1995. the possible involvement of amino acids in ni chelation in some ni-accumulating plants. curr. topics phytochem. 14, 31-37. hsiao, k.h., p.h. kao and z.y. hseu. 2007. effects of chelators on chromium and ni uptake by brassica juncea on serpentine mine tailings for phytoextraction. j. hazard. materials 148, 366-376. kovácik, j., b. klejdus and m. backor. 2009. phenolic metabolism of matricaria chamomilla plants exposed to ni. j. plant physiol. 166, 1460-1464. krämer, u., j.d. cotter-howells, j.m. charnock, a.j.m. baker and j.a.c. smith. 1996. free histidine as a metal chelator in plants that accumulate ni. nature 379, 635-638. küpper, h., e. lombi, f.j. zhao, g. wieshammer and s.p. mcgrath. 2001. cellular compartmentation of ni in the hyperaccumulators alyssum lesbiacum, alyssum bertolonii and thlaspi goesingense. j. experim. bot. 52, 2291-2300. malavolta, e. and m.f. moraes. 2005. niquel: “orelha de raton”. informações agronômicas 112, 2. malavolta, e. and m.f. moraes. 2007. ni – from toxic a nutrient essential. better crops with plant food 91, 26-27. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed., academic press, london, 889 p. mari, s., d. gendre, k. pianelli, l. ouerdane, r. lobinski, j.f. briat, m. lebrun and p. czernic. 2006. root-to-shoot long-distance circulation of nicotianamine and nicotianamine–ni chelates in the metal hyperaccumulator thlaspi caerulescens. j. exp. bot. 57, 4111-4122. mcnear, d.h., r.l. chaney and d.l. sparks. 2010. the hyperaccumulator alyssum murale uses complexation with nitrogen and oxygen donor ligands for ni transport and storage. phytochem. 71, 188-200. mengel y kirkby, 2001. principles of plant nutrition. 5th ed., ipi, bern, 687 p. molas, j. and s. baran. 2004. relationship between the chemical form of ni applied to the soil and its uptake and toxicity to barley plants (hordeum vulgare l.). geoderma 122, 247-255. montargés-pelletier, e., v. chardot, g. echevarria, l.j. michot, a. bauer and j.l. morel. 2008. identification of ni chelators in three hyperaccumulating plants: an x-ray spectroscopic study. phytochem. 69, 1695-1709. page, v. and u. feller. 2005. selective transport of zinc, manganese, ni, cobalt and cadmium in the root system and transfer to the leaves in young wheat plants. annals bot. 96, 425-434. palacios, j.m. 1995. sistema de oxidación de hidrogeno de rhizobium leguminosarum: control de la expresión génica por nife y fnrn. en: universidad politécnica de madrid. http://wwwedumicro.usal.es/sefin/palacios.html, consulta: mayo de 2009. pianelli, k., s. mari, l. marques, m. lebrun and p. czernic. 2005. nicotianamine over-accumulation confers resistance to ni in arabidopsis thaliana. transg. res. 14, 739-748. polacco, j.c. and r.b. sparks. 1982. patterns of urease synthesis in developing soybeans. plant physiol. 70, 189-194. redjala, t., t. sterckeman, s. skiker and g. echevarria. 2010. contribution of apoplast and symplast to short term ni uptake by maize and leptoplax emarginata roots. environ. exper. bot. 68, 99-106. roach, w.a. and c. barclay. 1946. ni and multiple trace-element deficiencies in agricultural crops. nature 157, 696. robinson, b.h., e. lombi, f.j. zhao and s.p. mcgrath. 2003. uptake and distribution of ni and other metals in the hyperaccumulator berkheya coddii. new phytol. 158, 279-285. ruíz-argueso, t., j. imperial and j.m. palácios. 2000. prokaryotic nitrogen fixation. pp. 489-507. en: triplett, e.w. (ed.). horizon scientific press, wymondham, u.k. sagner, s., r. kneer, g. wanner, j.p. cosson, b. deus-neumann and m.h. zenk. 1998. hyperaccumulation, complexation and distribution of ni in sebertia acuminata. phytochem. 41, 339-347. schaaf, g., a. honsbein, a.r. meda, s. kirchnert, d. wipf and n. von wiren. 2006. atireg2 encodes a tonoplast transport protein involved in iron-dependent ni detoxification in arabidopsis thaliana roots. j. biol. chem. 281, 25532-25540. strengbom, j., a. nordin, t. näsholm and t. ericson. 2002. parasitic fungus mediates change in nitrogen-exposed boreal forest vegetation. j. ecol. 90, 61-67. taiz, l. and e. zeiger. 2004. plant physiology. 3th ed. sunderland: sinauer associates. 723 p. tejada-jiménez, m., a. galván, e. fernández and á. llamas. 2009. homeostasis of the micronutrients ni, mo and cl with specific biochemical functions. curr. opinion plant biol. 12, 358-363. tiffin, l.o. 1971. translocation of ni in xylem exudates of plants. plant physiol. 48, 273-277. 56 agron. colomb. 29(1) 2011 walker, cd., r.d. graham, j.t. madison, e.e. cary and r.m. welch. 1985. effects of ni deficiency on some nitrogen metabolites in cowpeas (vigna unguiculata l. walp.). plant physiol. 79, 474-479. ye, z.h., a.j.m. baker, m.h. wong and a.j. willis. 1997. copper and ni uptake, accumulation and tolerance in typha latifolia with and without iron plaque on the root surface. new phytol. 136, 481-488. zeller, s. and u. feller. 1999. long-distance transport of cobalt and ni in maturing wheat. europ. j. agron. 10, 91-98. zobiole, l.h.s., r.s. oliveira, r.j. kremer, j. constantin, t. yamada, c. castro, f.a. oliveira and a. oliveira. 2010. effect of glyphosate on symbiotic n2 fixation and ni concentration in glyphosateresistant soybeans. appl. soil ecol. 44, 176-180. agronomía colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 129-136 uso del indice de diversidad relativa de kosman para agrupar fenotipos en poblaciones pollmorficas de fitopatogenos: el caso de phytophthora infestans. * using kosman's index 01 relative diversity to cluster phenotypes in polymorphic populations 01 plant pathogens: the case 01 phytophthora infestans. e/sa janeth gua/tero', ce/sa gsrcie' y enrique torres' resumen el polimorfismo en poblaciones de fitopatógenos aumenta los riesgos asociados con las enfermedades. la tecnología molecular ha permitido examinar esta variabilidad usando marcadores neutrales como proteínas totales e isoenzimas. el polimorfismo se puede medir y describir con indicadores de diversidad y de riqueza de información, y los varios fenotipos se pueden ordenar mediante análisis de agrupamiento. este trabajo utilizó un estudio previo de proteínas totales en 55 aislamientos de phytaphthara infestans, el patógeno que causa la gota de la papa, y contrastó los agrupamientos obtenidos con el coeficiente de similitud de jaccard, con las diferencias en número de proteínas entre aislamientos y con el índice relativo de diversidad propuesto recientemente por kosman, basado en las diferencias máximas entre aislamientos. los resultados indican que • recibido en enero de 1998 1 lic. en biología y química, universidad del tolima, maestra en ciencias agrarias, universidad nacional de colombia. 2 ing. agr., ph. d. profesor asociado, universidad nacional de colombia. 3 ing. agr., ph. d. profesor asociado, universidad nacional de colombia. las distancias y el índice relativo de diversidad complementan adecuadamente el análisis de agrupamiento. palabras claves: genética de poblaciones, vigilancia de fitopatógenos. summary polymorphism in populations of plant pathogens enhances the risks associated with diseases. molecular techniques allow the examination of this polymorphism using neutral markers such as total proteins and isozymes. polymorphism may be measured and described using several diversity and information richness indices, and the different phenotypes may be ordinated with standard cluster analysis. this work used data from a study on total proteins within 55 isolates of phytaphthara infestans, the pathogen of potato late blight, and compared the clustering of isolates resulting from standard cluster analysis, from differences among iso lates in number of proteins and from ka, kosrnans index of relative diversity, which is based on the maximum differences among isolates. results indicate that both distances and ka are suitable complements to cluster analysis. key words: population genetics, pathogen surveillance. 129 introduccion una población es un grupo de individuos de la misma especie que interactúan en un determinado tiempo y espacio. cuando, en una población, solamente existe un fenotipo para un carácter determinado, la población es monomórfica para ese carácter. de lo contrario, la poblaciónes polimórfica. las poblaciones de patógenos de plantas son frecuentemente polimórficas, debido a las variantes que resultan de los procesos de mutación, migración, deriva genética y reproducción sexual y al papel selectivo de factores ambientales dinámicos (burdon y silk, 1997). este polimorfismo genético tiene implicaciones sobre la estabilidad de las poblaciones de fitopatógenos y sobre el manejo de las enfermedades que causan. por lo tanto, la vigilancia continua de la estructura genética de poblaciones de patógenos es un pilar fundamental en la protección de cultivos. cuando el polimorfismo se expresa en características fisiológicas que no se observan directamente, como por ejemplo, tipo de apareamiento, virulencia o resistencia a fungicidas, hay que examinar detalladamente un número representativo de aislamientos muestreados de la población, y puede ser necesario recurrir a marcadores moleculares y al empleo de métodos numéricos para la descripción del eventual polimorfismo. fry y goodwin (1997) recomiendan el uso de marcadores moleculares y bioquímicos neutrales para estudios de genética de poblaciones en patógenos cuya variación patotípica (es decir, en caracteres asociados con virulencia y patogenicidad) es muy rápida, como es el caso de phytophthora infestans, el agente causal de la gota de la papa. refiriéndose a la diversidad fenotípica de puccinia graminis, el hongo de la roya del tallo de los cereales, groth y roelfs (1987) consideran que para describir la diversidad en una población polimórfica de fitopatógenos se deben integrar tres criterios (1) que la población sea rica, es decir, que se componga de un alto número de fenotipos; (2) que las frecuencias de los fenotipos tengan una distribución equitativa y (3) que el grado de diferencias entre fenotipos sea amplio. la ecología matemática ha adaptado y desarrollado indicadoresy métodos analíticos para describir y medir la diversidad en poblaciones polimórficas.dos indicadoressencillos son el índice de entropía de shannon (sh= l pi in pi) y el coeficiente de diversidad de simpson (s= 1lpi2), loscuales se computan con baseen pi' lafrecuenciadel iésimofenotipo de n fenotipos diferentes (whittaker, 1975). ambos índices son estimadores válidos de la riquezay la equidadde la diversidad, pero ninguno tiene la capacidad de estimar el grado de disimilitudentre los distintosfenotipos, esta deficienciaes tanto más grave si se considera que es muy probableque las diferencias entre pares de aislamientos no idénticos, en poblaciones polimórficasde fitopatógenos, sean de diferentemagnitud.por esta razón, los índices sh y s no son adecuados para describir la diversidad en poblaciones de fitopatógenos, según los criterios planteados por groth y roelfs (1987). el análisis de gradientes, desarrollado por whittaker (1975) en el contexto de ecología de comunidades, es un enfoque investigativo para el estudio de asociaciones polimórficas que examina la similitud o la diferencia de ubicación de sus elementos constitutivos con respecto a dos o más gradientes o dimensiones. en el análisis de agrupamiento (cluster analysis), los elementos constitutivos de la asociación polimórfica se confrontan iterativamente en pares por la presencia o ausencia de ciertas características, con el fin de encontrar el par de registros más similar, o sea, el que tiene un mayor número de características en común. la presencia o ausencia de una característica se registra como una variable binaria que asume valores de 1 si la característica está presente y osi está ausente ( johnson y wichern, 1992). recientemente,kosman (1996) ha propuestoun índiceparadescribirla diversidadde una poblaciónpolimórficade fitopatógenos,el 130 cual tiene en cuenta la disimilitud entre los fenotipos que constituyen esa población. kosman considera una muestra de n aislamientos que representa una población de patógenos, de manera que, al considerar k caracteres descriptivos, cada aislamiento tenga un patrón de k respuestas binarias. la 'distancia' entre dos aislamientos está definida por el número de caracteres a los cuales respondan diferencial mente los dos aislamientos y varía entre o(cuando los dos aislamientos presentan respuestas iguales a los k caracteres) y k (cuando los dos aislamientos presentan respuestas diferentes a cada caracter). al comparar cada aislamiento contra todos los demás, se escoge la mayor de las n-1 'distancias' obtenidas para cada aislamiento, y se suman las n 'distancias' para obtener la suma máxima de las distancias, assma:.(a,a). el índice relativo de diversidad de la población, ko, se obtiene dividiendo assmax(a,a)entre nk, y tiene valores que fluctúan entre o y 1. un índice de diversidad o corresponde a una población que está limitada a un solo fenotipo. el máximo índice de diversidad relativa, 1, corresponde a una población con fenotipos que ocurren en frecuencias iguales y que presentan patrones de respuesta diferentes para los k factores diferenciales, especialmente si la población posee todos los 2k fenotipos posibles (kosman, 1996). la gota de la papa, probablemente, es la enfermedad más destructiva de este cultivo a nivel mundial. a partir de los años 1980, se ha observado un resurgimiento global de la enfermedad, asociado con la aparición de nuevos linajes de p infestans, cuyo supuesto origen fueron migraciones iniciadas en méxico (dagget et al., 1993; fry y goodwin, 1997). hasta antes de esta migración, las poblaciones de p infestans por fuera de méxico estaban limitadas a dos o tres genotipos de una misma línea clonal pero ahora suman cientos. las características iniciales de la población migrante deducidas por comparación de varios marcadores entre aislamientos contemporáneos y aislamientos colectados antes de la detección del tipo a2 son las siguientes: tipo de apareamiento a 1 gpi 86/ 100 y 100/100; pep 92/100 y 100/100. previo a la detección del tipo a2, el alelo 90 para gpi y el alelo 83 para pep no habían sido detectados en europa. análisis posteriores de dna han corroborado los resultados de aloenzimas (fry et al., 1993). análisis realizados en alemania, corea, gran bretaña, holanda, japón y polonia indican que los nuevos linajes desplazaron en pocos años a las poblaciones locales. la sustitución de los viejos linajes clonales por nuevas poblaciones indica que la población migrante está mejor adaptada que los viejos linajes. las migraciones y la sustitución de poblaciones han agravado el problema de la pérdida de sensibilidad al fungicida metalaxyl (fry y goodwin, 1997). bajo estas circunstancias, es imperativo disponer de técnicas sencillas y eficientes para cuantificar el polimorfismo genético de poblaciones y monitorear la aparición de nuevos linajes, utilizando marcadores neutrales cuya frecuencia no se vea afectada por los genes de resistencia del hospedante (fry y goodwin, 1997). este trabajo comparó la ordenación de aislamientos de p infestans por sus valores de proteínas totales (gualtero, 1997), según el análisis de agrupamiento, las distancias absolutas entre aislamientos y ka, como una contribución hacia el establecimiento de métodos numéricos para describir la diversidad y ordenar o clasificar aislamientos en poblaciones de fitopatógenos, materiales y metodos el trabajo utilizó los datos de un estudio de proteínas totales en 55 aislamientos de p infestans colectados entre 1995 y 1996 en lotes comerciales de papa de cundinamarca y boyacá, en el cual se visualizaron 71 bandas, que representan sendas proteínas con pesos moleculares relativos entre 14000 y 270000 (gualtero, 1997). los resultados generaron una matriz binaria de 55 x 71 , en la cual la presencia de una banda determinada para cada aislamiento se registró como 1 y su ausencia, como o. 131 con estos resultados se calculó el coeficiente de similitud de jaccard de acuerdo con la fórmula cs = (a)/(a+b+c), donde (a) representa el número de comparaciones de pares de aislamientos en que la proteína ocurre en ambos aislamientos y (a+b+c) el número de comparaciones en que la proteína ocurre, al menos, en un aislamiento. los valores posibles de cs van desde o, cuando la proteína nunca ocurre en ambos aislamientos, hasta 1, cuando la proteína ocurre siempre en ambos aislamientos. el coeficiente de similitud de jaccard se utilizó para realizar un análisis de agrupamiento, el cual generó un dendrograma que reconoció tres subgrupos de aislamientos, así: el subgrupo uno con 11 aislamientos cuyos coeficientes van de 0,43 a 0,84; el subgrupo dos con 22 aislamientos, cuyos coeficientes van de 0,5 a 0,85 y el subgrupo tres (3) con 22 aislamientos y cuyos coeficientes van de 0,5 a 0,84. (figura 1). para estos análisis, se utilizó el software syn-tax-pc versión 5.0 _(p()dani, 1993). para determinar el índice de kosman, fue necesario establecer las 'distancias' entre cada aislamiento y los otros 54 aislamientos en términos de presencia o ausencia de cada una de las 71 diferentes bandas proteínicas y, luego, sumar las distancias máximas. debido a la falta del software apropiado, las 1485 comparaciones pareadas entre los 55 aislamientos se efectuaron manualmente. para facilitar el proceso y hacerlo menos dispendioso, se procedió de la siguiente manera: se agruparon las 71 bandas proteínicas en 18 conjuntos de cuatro bandas cada uno, con excepción del último que solamente contenía tres bandas; las comparaciones entre dos aislamientos se realizaban al interior de cada conjunto de bandas, y el resultado se codificaba con una letra que indicaba en cuales de las cuatro bandas habia diferencias (cuadro 1). este procedimiento permitió reducir a la cuarta parte el tamaño de la matriz original de comparaciones. finalmente, una tabla auxiliar, en la cual aparecían, en doble entrada, los códigos de diferencias, daba la 'distancia' parcial entre los dos aislamientos para cada uno de los 18 conjuntos de bandas. la distancia total entre los dos aislamientos se obtenía sumando las 18 distancias parciales. los valores mínimos y máximos esperados de las distancias eran de ° para aislamientos idénticos y de 71 para dos aislamientos que difirieran en todas las bandas proteínicas. después de haber calculado las 54 distancias para cada aislamiento, se seleccionó el valor de la mayor distancia y se sumaron los n valores para el grupo de aislamientos que se estuviera evaluando. esta suma constituye el parámetro ass (a,a). el índice de diversidad relativa, k;~xdefinido como la relación entre assmax(a,a) y el producto del número de aislamientos n y el número de bandas {k = 71}, se calculó para la muestra de 55 aislamientos {n = 55}, para cada uno de los tres subgrupos reconocidos por el dendrograma generado a partir del análisis de agrupamiento {n = 11, n = 22 y n cuadro 1. código de las 16 posibles diferencias entre aislamientos con base en cuatro bandas proteínicas, (x indica diferencias). codigo de diferencias banda b c d e f g h j k l m n o p q r banda a x x x x x x x x banda b x x x x x x x x banda e x x x x x x x x banda d x x x x x x x x 132 = 22} y para pares de aislamientos ubicados a distancias cortas o largas en dicho dendrograma {n = 2}. resultados la mayoría de las distancias entre aislamientos estuvo entre 15 y 25 bandas. los aislamientos 26 y 32 mostraron la diferencia mínima de seis bandas y los aislamientos 37 y 46 tuvieron la máxima distancia de 31 bandas proteínicas. los aislamientas más contrastantes para cada uno de los 55 aislamientos y las correspondientes distancias máximas se presentan en el cuadro 1, en el orden en que aparecen en el dendrograma (figura 1). para la muestra de 55 aislamientos, ka tuvo un valor de 0,37 y para cada uno de los tres subgrupos del dendrograma fue de 0,34 para el subgrupo uno, y de 0,32 para los subgrupos dos y tres. el ka para el par de aislamientos extremos de cada subgrupo (a saber, 1 y 11 para el subgrupo uno, 4 y 41 i ~ i i ..1 5_r;-1l ~~ij 1.8 j_ 1.7 1.6 1.5 1 i 1.4 1.3 1.2 1.1 on~ ~o~ ~~~n~~n~ ~~~n~oon~~~~~~~~~~~~q~q~~~~~~o~~ ~qn~n~~~~~~~~~~~~nnn~~~~~~m~~~~~~~~~~~~nnnnn~~~~~~~n~~~ i figura 1. agrupamiento de. aislamientos de phytophthora infestans del altiplano cundiboyacense por similaridad de proteinas solubles de acuerdo al coeficiente de similaridad de jaccard. 133 para el subgrupo dos y 15 y 45 para el discusion subgrupo tres, véase la figura 1) fue de 0,26 el resurgimiento global de la gota de lapara los dos primeros pares y de 0,29 para el último. papa, como resultado de recientes migraciones intercontinentales de p. infestans, pone cuadro 2. el aislamiento más distante para cada uno de los 55 aislamientos de phytophthora infestans ordenados según el dendrograma de la figura 1. y la distancia que los separa, en número de bandas proteinicas. aislamiento 8 2 3 20 12 14 9 13 10 11 4 6 5 aislamiento 49 49 36 21 9 21 37 37 37 49 6 37 40 9 más 12 19 distante 21 distancia 24 24 27 25 27 30 29 27 25 27 26 26 30 23 (bandas) aislamiento 47 51 49 22 24 25 42 43 7 31 46 48 32 34 aislamiento 25 6 10 37 12 12 12 12 18 12 37 37 6 37 más 12 19 12 distante distancia 21 27 27 26 25 25 27 25 26 25 31 26 22 23 (bandas) aislamiento 50 30 52 33 41 15 16 18 17 35 19 23 27 21 aislamiento 37 6 6 12 6 6 2 2 12 6 12 6 12 12 más 12 12 9 7 distante 37 12 22 distancia 23 27 23 24 24 29 24' 26 27 28 28 28 28 30 (bandas) aislamiento 26 28 37 38 36 53 39 54 55 29 40 44 45 aislamiento 37 2 46 6 12 12 12 6 37 6 6 6 6 más 12 distante distancia 27 25 31 26 28 25 26 24 23 24 30 29 22 (bandas) 134 de manifiesto la vulnerabilidad de los sistemas de producción agrícola frente a movimientos de material vegetal favorecidos por la apertura de mercados. por lo tanto, los fitopatólogos deben mantener una vigilancia cuidadosa por nuevos patógenos o por indicios de cambios en poblaciones de patógenos ya establecidos (fry y goodwin, 1997). además, los marcadores moleculares neutrales, como el análisis de proteínas totales y de isoenzimas (gualtero, 1997), permiten estudiar la estructura genética de las poblaciones sin ser afectados por cambios en características patotípicas (fry y goodwin, 1997). teniendo en cuenta la trascendencia de estos trabajos de vigilancia, es importante que la presentación de sus resultados permita la descripción más precisa y completa posible del cuadro de diversidad en poblaciones de fitopatógenos. al comparar la localización de los aislamientos en el dendrograma de la figura 1, ordenados según el coeficiente de similaridad de jaccard, con las distancias en número de bandas proteínicas, se observan discrepancias considerables. los aislamientos 1 y 45, que fueron los más contrastantes en el dendrograma, apenas tuvieron una diferencia de 14 bandas, que es inferior a la diferencia mediana observada en el estudio y que corresponde a un índice de diversidad de 0,19, bastante inferior al índice de diversidad para la muestra, que fue de 0,37. de otra parte, los aislamientos 26 y 32, que presentaron la mínima distancia de seis bandas proteínicas, fueron ubicados en diferentes subgrupos por el análisis de agrupamiento (figura 1). esta discrepancia puede entenderse si se tiene en cuenta que el análisis de agrupamiento es un proceso iterativo que busca ordenar o agrupar los elementos más similares a lo largo de coordenadas, cada una de los cuales es el eje o gradiente de alguna variable. whittaker (1975) advierte que, cuando se trabaja con más de tres variables, el resultado del análisis es un hiperespacio de tantas dimensiones cuantas variables se hayan considerado. por lo tanto, el análisis de agrupación realizado con 71 bandas proteínicas genera un hiperespacio de 71 dimensiones y el dendrograma de la figura 1 es la prove ccron bidimensional de ese hiperespacio. consecuentemente, se observa en el cuadro 2 que los aislamientos 6, 12 y 37 son los más lejanos para 39 de los 55 aislamientos, con distancias que varían entre 22 y 31 bandas, a pesar de que ocupan posiciones diferentes en el dendrograma. para comprender esta situación hiperespacial, la mejor analogía es recordar que la posición que ocupan las estrellas en el firmamento no guarda relación con las distancias cósmicas que las separan. por otra parte, se observó una reducción gradual de los valores del índice de kosman, a medida que se pasa de la muestra global de 55 aislamientos a subgrupos de 11 y 22 aislamientos y, finalmente, a pares de aislamientos, lo cual se puede atribuir parcialmente a una reducción en la heterogeneidad de los subgrupos. no obstante, esta tendencia sugiere, también, que el índice de kosman puede ser sensible al tamaño de la muestra. en conclusión, la interpretación del perfil de proteínas totales en los 55 aislamientos de p. infestans mediante el índice de kosman fue un complemento sencillo y expresivo al análisis de agrupamiento, y el procesamiento manual de los datos dio confianza en la significancia lógica de los resultados. bibllografia burdon, j. j. y silk, j. 1996. sources and patterns of diversity in plantpathogenic fungí. phytopathology 87:664669. daggett, s. s., gotz, e., y therrien, c. d. 1993. phenotypic changes in populations of phytophthora infestans from eastern germany. phytopathology 83: 319-323. fry, w. e. y goodwin, s. b., 1997. re-emergence of potato and tomato late blight in the united states. plant disease 81:1349-1357 135 fry, w. e. y goodwin, s. b., drenth, a., tooley, p. w., sujkowski, l. s., koh, y. j., cohen, b. a., spielman, l.j., dealt, k. l., inglls,d. a. y sandlan, k. p. 1993. historical and recent migrations of phytophthora infestans: chronology, pathways and implications. plant disease 77: 653-661 groth, j. v. y roelfs, a. p. 1987. the concept and measurement of phenotypic diversity in puccinia graminis on wheat. phytopathology 77: 1395-1399. gualtero, e, j. 1997. caracterización aloenzimática de poblaciones de phytophthora infestans en el altiplano cundiboyacense. tesis de maestría en ciencias agrarias, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia sede santafé de bogotá. johnson, r. y wichern, d. 1992. applied multivariate statistical analysis. págs. 573-627. prentice hall, englewood cliffs, n. j. kosman, e. 1996. difference and diversity of plant pathogen populations: a new approach for measuring. phytopathology 86: 1152-1155. podani, j. 1993. software syn-taxpc versión 5.0 computer programs for multivariate data. analysis in ecology and systematics. user's guide. scientia publishing, budapest. whittaker, r. h. 1975. communities and ecosystems. 2a. edición. macmillan, nueva york. 136 soils, fertilization and management of water received for publication: 1 february, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 program of agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jhcamachot@unal.edu.co 3 la libertad research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). villavicencio (colombia). agronomía colombiana 31(2), 215-222, 2013 establishment of dris norms for the nutritional diagnosis of rubber (hevea brasiliensis muell arg.) clone rrim 600 on the eastern plains of colombia establecimiento de la norma de dris para el diagnóstico nutricional del caucho (hevea brasiliensis muell arg.) clon rrim 600 en la altillanura de colombia edinson chacón-pardo1, jesús h. camacho-tamayo2, and orlando arguello3 abstract resumen the diagnosis and recommendation integrated system (dris) is an efficient method for evaluating the nutritional status of crops and was initially developed for rubber. in colombia, the size of the rubber crop has grown significantly during the last decade, but recommendations do not yet exist for crop nutrition management at a local level. the aim of the present study wasto determine preliminary dris norms for rubber clone rrim 600 under the conditions found on the eastern plains of colombia. to this end, 78 leaf samples were collected, 19 of which were classified as high-yield, showing production above 2,690 kg ha-1, while the remaining 59 samples were classified as low-yield. the highest variance ratio and the value of r were used as criteria for selecting dris norms and were found to present differences, only coinciding for 32 of the studied ratios. the calculation of the dris indexes was carried outusing the determined norms; and k was found to be the element that most strongly limited production and showed the greatest probability of exhibiting a response upon exogenous application. additionally, small quantities of cu and s can generate imbalances that influence the yield of this clone. el sistema de diagnóstico y recomendación integral (dris) es un método eficiente para evaluar el estado nutricional de los cultivos, desarrollado inicialmente para el caucho. en colombia, el cultivo de caucho ha crecido de manera significativa en la última década, pero aún no existen recomendaciones de manejo nutricional a nivel local. el presente trabajo tuvo como objetivo obtener la norma preliminar dris para el cultivo de caucho clon rrim 600 bajo condiciones de la altillanura colombiana. se tomaron 78 muestras de tejido foliar, de las cuales 19 se clasificaron como de alto rendimiento con producciones superiores a los 2.690 kg ha-1, las restantes 59 muestras se clasificaron como de baja productividad. para la selección de las normas dris se utilizó el criterio de mayor relación entre varianzas y el criterio de valor de r, encontrando que los métodos presentan diferencias y solo coinciden en 32 de las relaciones estudiadas. con las normas obtenidas se realizó el cálculo de los índices dris encontrando que el k es elemento que más limita la producción y mayor probabilidad de respuesta tiene a la aplicación y que pequeñas cantidades de cu y s pueden generar desequilibrios que influyan en la productividad de este clon. key words: nutrient ba la nce, leaf tissue a na lysis, pla nt production, nutritional status. palabras clave: balance nutricional, análisis de tejido foliar, producción vegetal, estado nutricional. introduction the cultivation of rubber (hevea brasiliensis muell arg.) is growing rapidly in colombia, especially in the orinoquia region (also known as the eastern plains), and is seen as a new production option for small and large producers in that zone. in spite of the growth of rubber cultivation in this area, there is no information on the nutritional status of plantations corresponding to technical fertilization criteria, which would allow for good recommendations and interpretations made based on leaf and soil analyses such that these results might be applied on the basis of the edaphological and environmental conditions of the eastern plains. the nutritional diagnosis of a plant depends on reference values, such as the critical and optimal concentrations of one or more nutrients, principally in the leaves. generally, these values are obtained under controlled conditions, which results in poor fertilization responses when applied to real crop conditions (bhargava and chadha, 1988). an effective alternative is to determine values based on highly productive farms, which may be applicable to the 216 agron. colomb. 31(2) 2013 edapho-climatic conditions of the region in which they are found. in this sense, the diagnosis and recommendation integrated system (dris) relates soil properties to the foliar composition as a function of crop yield, thus constructing a set of diagnostic norms. considering the limitations of traditional diagnostic methods, beaufils (1973) developed the dris on the basis of physiological and plant nutrition research on the rubber crops of vietnam and, subsequently, the sugar and corn crops of south africa. this method employs the ratios between nutrients for the interpretation of foliar analyses, instead of their absolute or individual concentrations. thus, the dris method expresses the results of a nutritional diagnosis using indexes with a continuous numerical scale, which are positive if the nutrient is in excess or negative if the nutrient is deficient. the nearer the index is to a value of zero, the closer the plant is to an adequate nutritional balance, which results in better development and yield (beverly, 1991). initially, it is necessary to determine reference norms for the establishment and calculation of dris indexes, which are obtained by selecting a high-yield population, designated the reference population, under the premise that there is a significant relationship between the nutrient supplies and the contents of nutrients in plants according to which increases or decreases in concentrations will give rise to yield variations (nachtigall and dechen, 2007). some authors have noted that the construction of local and specific norms for each specific crop condition is better and that a nutritional diagnosis can vary between general and specific norms for some nutrients. in any case, there is general agreement that dris indexes are a good indicator of nutritional balance, as well as crop responses to fertilization (silva and carvalho, 2005; rocha et al., 2007; landriscini et al., 2010; dias et al., 2011). in colombia, there is no precedent for the implementation and development of nutritional diagnosis systems for rubber crops, but they have been developed for other crops, such as roses (rosa sp.) (franco, 2007). the dris has seen increasing international use, and its application has been growing faster than alternative methods (e.g. critical levels and sufficiency ranges) for the generation of diagnostic norms, though it is mainly employed for horticultural or fruit crops. beverly (1991) reported diagnostic norms for rubber (h. brasiliensis) and eucalyptus (eucalyptus deglupta) in woody areas, among other species. thus, the present study aimed to establish dris norms for the rubber crop under the conditions of the eastern plains of colombia. materials and methods study area this research was carried out on commercial rubber (h. brasiliensis) plantations of 12-year-old trees located in the municipality of puerto lópez (meta, colombia), at the geographic coordinates of 40°5’46” n, 72°57’30” w and an altitude of 184 m. the zone exhibits annual precipitation between 2,100 and 2,300 mm, temperatures between 24.8 and 26.2°c, and relative humidity of 85% during the rainy season and 65% in the dry season. the soil is a typic hapludox that is very acidic, showing aluminum saturation greater than 50%, saturation of bases below 25%, and a low cec (2.33 cmol(+) kg-1), with a sandy loam texture. at the time of this research, the soil displayed a ph of 4.78, low p content (0.60 mg kg-1), high al content (1.40 cmol(+) kg-1), and low ca, mg, k, and na contents (0.41, 0.12, 0.07, and 0.06 cmol(+) kg-1, respectively). sampling and laboratory analysis for this study, 78 foliar samples were collected in the month of junein the form of two to three mature shade leaves, located at the base of the highest third of the crown of the second branching and on the due north side of each tree between 06:00 am and 10:00 h. the aim of this timing wasto diminish variability because there are changes in the nutritional contents of leaves during the day, as suggested by malavolta et al. (1997). the pecioles were removed from these samples, and the obtained films were washed with water and dried in a coolenvironment before being sent to the laboratory. the leaf samples were then transported to the laboratory and the contents of k, ca, mg, na, k, fe, cu, mn, and zn were determined by means of dry digestion and atomic absorption. colorimetry was used for the determination of p and b, while wet digestion and kjeldahl methods were employed for n quantification (jones et al., 1991) and turbidimetry for s. three latex samples were collected for yield determinations. these samples were obtained during the months of june, when a high-yield and the highest precipitation (328.1 mm) were observed; august, a month of medium productivity and precipitation (184.1 mm); and december, when production and precipitation were low (69.3 mm). these measurements were carried out using a lined pipette 217chacón-pardo, camacho-tamayo, and arguello: establishment of dris norms for the nutritional diagnosis of rubber (hevea brasiliensis muell arg.) clone rrim 600... in 2010 at rubbing (harvest) in two of the trees from which leaf samples were collected, and the obtained values were averaged for each sampling point. to separate the population into high and low-yield populations, the quartiles were calculated, and the highest quartile was considered to correspond to the high-yield population for each of the three measurements carried out in the field. additionally, the average of the three measurements was multiplied by the planting density per hectare, which was 450 trees, with the aim of determining the production of dry rubber. this result was multiplied by 72, which was the number of rubbings (harvestings) per year. finally, it was estimated that 33% of this value corresponded to the production of dry rubber, from which the productivity of dry rubber per year was determined. the same descriptive statistical procedure was applied to these values to verify that the populations were adequately separated. development of the dris norm a foliar database and yield data were collected and complemented to determine dris norms, and the population was divided into two groups, one with a high-yield and the other with a low-yield. values above the highest yield quartile were taken for the high-yield population, and the means and standard deviations were calculated for all possible ratios between the elements for each group. this operation was carried out by expressing the mean nutrient concentrations in dry matter and the ratios in the form of a quotient between the pairs for each element. thus, the elemental concentrations that diminish with leaf age, such as that of n, and their relationship to those that increase with age were expressed in the form of a product, rather than a quotient, between nutrients. then, the ratios to be converted into norms were selected, which resulted in the formation of an expression for each pair of elements, with a choice of three possible ratios. for this purpose, the relationships that showed the highest ratios among the low-and high-yield population variances were chosen, which were considered norms. finally, the function and dris indexes were determined for all of the elements, leading to the interpretation of results. with the aim of unifying the forms of expression for nutrients and facilitating data management, the elements reported as a percentage were multiplied by 100 in the foliar analysis (arboleda et al., 1988). the criterion of the value of r was also taken into account, as proposed by nick (1998) and described by mourãofilho et al. (2002), which is obtained by calculating the correlation coefficients between the yield values and the ratios between nutrient pairs, either in direct order or in reverse order, by selecting the ratio that shows the greatest absolute value of the correlation coefficient (r) as the norm, as follows: if: | r a / b |> | r b / a | norm= a / b (1) if: | r a / b | <| r b / a | norm= b / a (2) where, | r a / b | is the absolute value of the correlation coefficient between the yield and the ratio between the concentrations of nutrients a and b, and | r b / a | is the absolute value of the correlation coefficient between the yield and the ratio between the concentrations of nutrients b and a in the population. the original methodology proposed by beaufils (1973) and described by silva and carvalho (2005) was employed for the calculation of the dris index. results and discussion a total foliar sample analysis was performed including 78 samples (tab. 1), following filtering and selection of the total database and the respective yields. the productivity data in the global database showed high variation, with production varying from 382.04 to 4,330.26 kg ha-1 yr-1 of dry rubber. considering that the average production for this zone is 1,800 kg ha-1 yr-1 and that the minimum threshold established for the reference population was 2,690.82 kg ha-1 yr-1, it can be verified that there is a difference between the production in the study zone and that of the reference population, showing that the proposed sampling is sufficient for establishing norms. table 1. mean contents of foliar nutrients for the total population of the rubber clone rrim 600 on the eastern plains of colombia. parameter total population mean cv (%) minimum maximum yield (kg ha-1 yr-1) 2234.1 32.35 392 4330.3 n (%) 2.71 8.80 2.14 3.39 p (%) 0.48 21.49 0.25 0.72 k (%) 0.90 34.04 0.26 1.86 ca (%) 1.09 30.46 0.43 2.4 mg (%) 0.18 41.40 0.03 0.38 na (%) 0.01 29.58 0 0.02 s (%) 0.09 59.27 0.05 0.36 fe (mg kg-1) 118.8 42.68 30.68 409.54 cu (mg kg-1) 12.65 33.37 9.33 40.02 mn (mg kg-1) 119.3 26.26 72.7 212.11 zn (mg kg-1) 14.94 30.11 9.33 32.01 b (mg kg-1) 132.10 23.53 74.66 219.07 cv: coefficient of variation. 218 agron. colomb. 31(2) 2013 the global database shows that some elements display a low foliar contentaccording todatafrom guha (1969), who found that the n content of rubber leaves on the basis of dry matter is between 3.20 and 3.70%, while that of p is between 0.19 and 0.27%, and that of k is between 1.0 and 1.5%. these authors further showed that n is the most necessary element for rubber plant leaves. the total population was subdivided into two subpopulations, one with a high-yield and the other with a low-yield (tab. 2). for the high-yield population, a dry rubber threshold of 2,690.82 kg ha-1 per year was determined, and the low-yield population was determined on the basis of values below this level. out ofthe 78 total samples analyzed, 19 were classified as high-yield and 59 were classified as low-yield. this division meets the premises of letzsch and sumner (1984), who believed that the high-yield population should include at least 10% of the observations in a global database, which would guarantee a high-yield population with significant differences from the low-yield population. comparison of the two populations revealed that the highyield population presented a lower mean nutrient content when compared to the low-yield population. only ca and mg exhibited higher levels in the high-yield population. this result is a consequence of the foliar sampling having been carried out at the peak of harvesting, which would indicate the potential ability of clone rrim 600 to transform nutrients into latex through primary metabolic processes in its cells (garcía and pérez-urria, 2009) because the levels were low in the leaves. in contrast, in the high-yield population, the plants dedicated the nutrients extracted from the soil to sustenance activities and not metabolic activities related to latex production, so the levels in the leaves were higher when comparing elements such as n, ca, and mg. murbach et al. (2003) confirmed that k and then p are the nutrients that show the highest translocation rates from the leaves to the woody parts of rubber clone rrim 600, followed by n, mg, and s. in terms of the quantities transported from the leaves to other parts of the plant, n was the nutrient that showed the highest values. where as mg, its main role in rubber cultivation photosynthetic activity is associated mainly as enzyme activator (mesquita et al., 2006) and its rate of organ re-translocation timber is lower than that of other elements such as k, n and p, so that the mg content in the tissue will be higher in populations with high productivity. with respect to the higher p content in the leaves of the low-yield population, murbach et al. (2003) noted that rubber plants display a high p absorption efficiency, so its contents in leaves are generally found at adequate levels. once the high-and low-yield populations were selected, we determined all the possible ratios between the elements (tab. 3). the ratios of ca and mg to n, p, and k were expressed as a product because the contents of n, p, and k generally diminish with the age of the tissue, while those of ca and mg increase, and thus, their best form of expression is not a quotient but a product (beaufils, 1973). the quotients or products that wereselected as norms indicate the adequate nutritional balance for rubber trees for the studied zone because an element at a certain time and under certain conditions will be influenced by diverse factors, including its relationship to the other elements present table 2. mean values of foliar nutrients for the highand low-yield populationsofrubber clone rrim 600 on the eastern plains of colombia. parameter high-yield population low-yield population mean (cv %) minimum maximum mean (cv %) minimum maximum yield (kg ha-1 yr-1) 3,138(12.66) 2,690.8 4,330.3 1,933(27.74) 392 2,655.2 n (%) 2.65(7.27) 2.34 3.13 2.74(9.1) 2.14 3.39 p (%) 0.47(17.34) 0.31 0.57 0.49(22.66) 0.256 0.73 k (%) 0.88(33.49) 0.44 1.60 0.91(34.45) 0.262 1.86 ca (%) 1.17(37.48) 0.60 2.40 1.08(27.3) 0.431 1.68 mg (%) 0.21(46.36) 0.05 0.39 0.18(38.8) 0.039 0.32 na (%) 0.02(29.6) 0.01 0.03 0.02(29.76) 0.006 0.03 s (%) 0.08(38.4) 0.06 0.19 0.10(62.19) 0.052 0.36 fe (mg kg-1) 127.60(56.91) 74.00 409.50 115.8(35.7) 30.68 267.47 cu (mg kg-1) 11.55(17.65) 9.34 18.01 13.02(36.01) 9.338 40.02 mn (mg kg-1) 111.92(26.02) 75.37 174.09 121.80(26.19) 72.70 212.11 zn (mg kg-1) 14.50(31.04) 9.34 23.35 15.10(30.01) 9.338 32.02 b (mg kg-1) 135.52(20.46) 81.41 182.19 131.00(24.65) 74.66 219.07 cv: coefficient of variation. 219chacón-pardo, camacho-tamayo, and arguello: establishment of dris norms for the nutritional diagnosis of rubber (hevea brasiliensis muell arg.) clone rrim 600... in the leaves of the plant. thus, an element’s absorption, transport and dynamics may or may not be influenced, positively or negatively, or not at all, by the presence of another element (malavolta et al., 1997). some ratios show high coefficients of variation, which does not lead to problems regarding the interpretation of norms according to flores et al. (2004), because in this situation, these values represent real, existing variation in nutrient contents within average-yield rubber populations. the average contents of the elements and the ratios found in the reference population employed for norm development were lower than those reported by authors such as flores et al. (2004) from venezuela, except for p, k, and ca. however, in the previous study, the average productivity was lower (2,070 kg ha-1 yr-1). this difference indicates that although the elemental contentsfound by these authors were lower, theirrelationship or proportion within the productive system was better, which causes less antagonism among nutrients, associated with better productivity. comparison of the two methods used for norm selection, i.e., the greatest difference between the variances (f) (proposed by sumner, 1990) and the value of r (proposed by nick, 1998),indicated that they coincided in only 32 of the 132 ratios over the selection. ultimately, the higher ratio between variances was given priority out of the two selection criteria because it displayed a larger difference in its values. the ratios that involve p stand out because this element is found in high quantities according to the foliar analyses (tab. 1). this result could be explained by the low n table 3. dris norms for rubber clone rrim 600 on the eastern plains of colombia. ratio cv (%) s2 f(sb/sa) r ratio cv (%) s2 f(sb/sa) r p/n 0.18(18.98) 0 1.70 -0.29 100ca/fe 1.07(53.10) 0.33 0.96 -0.03 n/k 3.34(37.02) 1.53 1.21 0.46 cu/100ca 0.11(30.40) 0 2.44 -0.25 caxn 3.09(38.14) 1.38 0.48 0.14 mn/100ca 1.03(28.88) 0.09 2.93 -0.1 mgxn 0.54(45.97) 0.06 0.65 -0.19 zn/100ca 0.14(40.47) 0 1.78 -0.1 n/na 159.30(31.76) 2558.7 1.90 -0.28 b/100ca 1.31(37.60) 0.24 1.08 -0.15 s/n 0.03(42.13) 0 3.86 -0.06 na/mg 0.11(48.19) 0 0.49 0.05 100n/fe 2.38(30.17) 0.52 4.40 -0.32 s/mg 0.53(67.33) 0.13 8.69 -0.08 cu/100n 0.04(16.99) 0 7.50 -0.06 100mg/fe 0.18(52.02) 0.01 1.19 -0.06 mn/100n 0.42(24.71) 0.01 1.36 0.01 cu/100mg 0.73(67.13) 0.24 1.06 0.09 zn/100n 0.05(28.40) 0 1.02 -0.3 mn/100mg 6.80(54.88) 13.93 2.09 -0.01 100n/b 2.04(24.20) 0.24 1.60 -0.34 zn/100mg 0.90(64.43) 0.33 1.44 0.18 p/k 0.59(42.05) 0.06 1.17 0.46 b/100mg 8.65(06.92) 27.77 0.93 0.21 pxca 0.54(34.86) 0.04 0.85 0.52 s/na 4.91(44.54) 4.78 8.16 -0.25 pxmg 0.10(45.31) 0 0.97 0.48 100na/fe 0.02(31.45) 0 2.64 -0.17 p/na 28.08(39.09) 120.55 1.07 0.47 100na/cu 0.16(27.85) 0 1.48 0.27 s/p 0.19(50.15) 0.01 2.68 0.15 mn/100na 67.00(35.74) 573.57 2.05 -0.2 fe/100p 2.79(50.38) 1.98 0.64 0.46 zn/100na 8.37(31.41) 6.91 2.96 0.35 cu/100p 0.25(22.64) 0 4.61 0.52 b/100na 79.05(26.97) 454.4 2.07 -0.16 mn/100p 2.46(30.16) 0.55 1.19 0.31 100s/fe 0.07(48.25) 0 10.69 -0.09 zn/100p 0.31(27.95) 0.01 1.41 0.31 100s/cu 0.74(37.98) 0.08 3.75 0.25 100p/b 0.36(26.93) 0.01 2.34 0.23 100s/mn 0.08(35.82) 0 4.29 0.26 caxk 1.12(68.24) 0.58 0.38 0.38 100s/zn 0.62(47.13) 0.09 3.19 -0.03 mgxk 0.20(71.21) 0.02 0.57 0.51 100s/b 0.06(23.91) 0 12.01 0.35 k /na 51.14(37.07) 359.26 1.50 0.55 cu/fe 0.10(25.60) 0 15.86 -0.08 s/k 0.11(52.90) 0 6.85 0.36 mn/fe 1.04(44.39) 0.21 2.31 0.39 100k /fe 0.79(36.69) 0.1 2.03 0.44 zn/fe 0.13(31.95) 0 3.03 0.42 cu/100k 0.14(30.04) 0 2.35 0.11 b/fe 1.21(33.44) 0.16 4.30 -0.04 mn/100k 1.37(34.44) 0.22 2.53 -0.05 cu/mn 0.11(24.59) 0 2.61 0.46 zn/100k 0.18(33.43) 0 2.77 -0.34 cu/zn 0.84(20.31) 0.03 5.34 -0.17 100k /b 0.69(53.87) 0.14 1.23 -0.32 cu/b 0.09(38.38) 0 1.66 -0.42 mg/ca 0.17(29.48) 0 0.80 0.02 mn/zn 8.35(37.96) 10.05 0.67 -0.22 na/ca 0.02(38.20) 0 0.63 -0.21 mn/b 0.87(39.04) 0.12 1.19 -0.1 s/ca 0.08(41.25) 0 7.69 0.19 zn/b 0.11(40.89) 0 1.41 -0.4 cv: coefficient of variation; f(sa/sb):variance ratio between the highand low-yield populations. 220 agron. colomb. 31(2) 2013 contents detected as it has been reported that the p concentration in the leavesis more dependent on the quantity of n than of p itself, with p acting as a weak antagonist of n (rodríguez, 1978). therefore, in this case, the antagonism was less marked, allowing high p contents to exist in the leaf tissue. with respect to the other elements, there was a high concentration of ca, which is an element that also occurs at high levels because of its relationship to n. in acidic soils, rodríguez (1978) noted that low levels of n result in high ca levels in the leaves, showing the importance of this ratio in the nutrition and development of rubber plants. with respect to this finding, roque et al. (2004) observed a positive relationship between the levels of leaf ca and rubber productivity. marenco and lopes (2007) also suggested that an imbalance in the ca ratio could be related to the antagonism of k and ca, where an excess of one can cause a deficiency of the other. once the populations were established and the norms selected, a preliminary analysis of the effect of each of the elements and their relationship to productivity was carried out, with the intention of correlating the selected norms for the high-yield population by means of an analysis of correlations (tab. 4). thus, the ratios that were found to display the greatest influence on production were those that related n, p, k, and mg to elements such as ca, s, fe, and b. the ratios that showed the strongest correlation with production were p x mg, k x ca, and k x mg, which, according to casierra et al. (2004), indicate the strong interaction that occurs between these elements and their positive relationship with production. table 4. significant correlations (p≤0.05) in the population of highperformance rubber clone rrim 600. ratio correlation n x ca 0.45 n x mg 0.47 p x ca 0.49 p x mg 0.51 k /n 0.46 k x ca 0.51 k x mg 0.54 k /na 0.48 k /s 0.44 100k /fe 0.47 100k /b 0.46 mg/na 0.47 100mg/fe 0.44 zn/b 0.46 ratios involving k presented a positive correlation. this finding can be explained if it is taken into account that k plays a fundamental role in the growth and development of rubber, in which the growth of conductor vessels stands out (bataglia et al., 1999), leading to an increase in the volume of tissues responsible for latex production. the ratio between k and n displayed a significant and positive correlation, suggesting an adequate balance between these nutrients, which positively influences production as imbalances between these two elements cause low yields (bataglia et al., 1999), especially in high productivity clones, as is the case for rrim 600. according to reis and monnera (2003), with a very low variance in the norms of a high-yield population, together with f values greater than 2 and coefficients of variation below 25%, it can be presumed that the crop is susceptible to small changes in this balance. when this concept is put into practice, the ratios cu/100n, cu/100p, cu/mn, cu/fe, cu/zn, and 100s/b meet these conditions. therefore, small changes in cu and s contents will have repercussions of some kind on the rubber yield and can cause nutritional imbalances with the other elements. this situation was observed in the present study because of the high quantities of s and cu, which was verified by the dris index values for those elements (tab. 5). table 5. nutritional balance index (nbi) for rubber clone rrim 600 on the eastern plains of colombia for the low-yield population. nutrient nbi n -0.61 p -0.53 k -3.7 ca -2.05 mg -1.7 na -2.54 s 6.89 fe 4.21 cu 4.5 mn 2.26 zn 1.17 b -2.64 ibn 32.8 ibnm 2.73 the dris index calculations were carried out after norm determination (tab. 5), with the aim of identifying possible positive or negative effects of deficiencies, excesses, or imbalances for each of the elements. the average of the low-yield population was taken as a sample for dris index 221chacón-pardo, camacho-tamayo, and arguello: establishment of dris norms for the nutritional diagnosis of rubber (hevea brasiliensis muell arg.) clone rrim 600... calculation because it was thought that this value showed the aforementioned conditions. according to the methodology reported by beaufils (1973) and mourão-filho (2004) for nutritional balance indexes, the elements with the greatest deficiencies were k, ca, mg, and b. because the indexes for these elements exhibited a negative sign and were far from zero, their values are considered to represent the equilibrium or optimal nutritional balance. on the other hand, the elements s, fe, and cu were present in excess, with indexes above zero. although ca showed higher levels in the low-yield population with respect to the high-yield population (tab. 2), deficiencies were observed in the determination of the index (-2.05) for this element. this situation that can be interpreted as representing an imbalance with other nutrients within the tissue of the plant and not as a deficiency (ruiz and cajuste, 2002). when relating the indexes of each element to the ibnm, it can be observed that the elements exhibiting the greatest probability of a response following an increase or reduction of their application are k, s, fe, and ca. conclusions nutritional diagnosis by means of the dris index indicated that k is the element that most strongly limits production and shows the greatest probability of responding to exogenous applications in the rubber clone rrim 600 on the eastern plains of colombia. the dris norms found for rubber on the eastern plains of colombiadiffer from those obtained in other parts of the world, and thus, the importance of establishing a local dris was validated. acknowledgements we thank the “ministerio de agricultura y desarrollo rural” of colombia for financial support and mavalle for logistical support. literature cited arboleda, c., j. arcila, and r. martínez. 1988. sistema integrado de recomendación y diagnosis: una alternativa para la interpretación de resultados de análisis foliar en café. agron. colomb. 5, 17-30. bataglia, o.c., w.r. santos, p.s. gonçalves, i.s. junior, and m. cardoso. 1999. efeito da adubação npk sobre o período de imaturidade da seringueira. bragantia 58, 363-374. beaufils, e.r. 1973. diagnosis and recommendation integrated system (dris). university of natal, pietermaritzburg, kwazulunatal, south africa. beverly, r.b. 1991. a practical guide to the diagnosis and recommendation integrated system (dris). micro-macro, athens. bhargava, b.s. and k.l. chadha. 1988. leaf nutrient guide for fruit and plantation crops. fert. news. 33, 21-29. casierra, p.f., l.m. lizarazo, and a.f. galdino. 2004. estado nutricional de árboles de manzano ‘anna’ durante la estación de crecimiento en los altiplanos colombianos: ii. relaciones e interacciones entre nutrientes. agron. colomb. 22, 160-169. dias, j.r., p.g. wadt, f.a. folle, a.j. solino, e.a. delarmelinda, and l.b. tavella. 2011. potencial de resposta à adubação para n, p, k, ca e mg em cupuaçueiros avaliados por diferentes normas dris. brasil. acta amaz. 41, 77-82. flores, j.a.,v.j. garay, and c. peña. 2004. evaluación nutricional de plantaciones de hevea brasiliensis muell. arg., sector el pozo, san fernando de atabapo, estado amazonas, venezuela. rev. for. lat. 36, 83-107. franco, h.j. 2007. determinación de normas de diagnóstico nutricional para el cultivo de rosa de corte en colombia. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. garcía, a.á. and e. pérez-urria. 2009. metabolismo secundario de plantas. reduca (biología). serie fisiología vegetal 2(3), 119-145. guha, m.m. 1969. recent advences in fertilizer usage for rubber in malaya. j. rubber res. institute malaya 21, 207-218. jones, j.b., b. wolf and h.a. mills. 1991.plant analysis handbook. micro macro, athens. landriscini, m.r., m.a. lázzari, and j.a. galantini. 2010. fertilización nitrogenada y balance de nutrientes en cebada cervecera. cienc. suelo 28, 201-214. letzsch, w.s. and m.e. sumner.1984. effect of population size and yield level in selection of diagnosis and recommendation integrated system (dris) norms. comm. soil sci. plant anal. 15, 997-1006. malavolta, e., g.c. vitti, and s.a. oliveira.1997.avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. 2nd ed. associação brasileira para pesquisa da potassa e do fosfato, piracicaba, brazil. marenco, r.a. and n.f. lopes. 2007. fisiologia vegetal: fotossíntese, respiração, relações hídricas e nutrição mineral. universidade federal de viçosa (ufv), viçosa, brazil. mesquita, a.c., l.e.m. oliveira, p.a.r. cairo, and a.a.m. viana. sazonalidade da produção e características do látex de clones de seringueira em lavras, mg. bragantia 65(4), 633-639. mourão-filho, a.a., j.c. azevedo, and j.a. nick. 2002. orders and function of the ratio of nutrients in the establishment of dris norms in orange “valencia”. pesq. agropec. bras. 37, 185-192. mourão-filho, a.a. 2004. dris: concepts and applications on nutritional diagnosis in fruit crops. sci. agric. 61, 550-560. murbach, m.r., a.e. boaretto, t. muraoka, and e.c.a. souza. 2003. nutrient cycling in a rrim 600 clone rubber plantation. sci. agric. 60, 353-357. nachtigall, g.r. and a.r. dechen. 2007. dris norms for evaluating the nutritional state of apple tree. sci. agric. 64, 282-287. 222 agron. colomb. 31(2) 2013 nick, j.a. 1998. dris para cafeeiros podados. m.sc. thesis. escola superior deagricultura “luiz de queiroz”, universidade de são paulo. são paulo, brazil. reis, j.r. and p.h. monnera. 2003. norms establishment of the diagnosis and recommendation integrated system (dris) for nutritional diagnosis of sugarcane. pesq. agropec. bras. 38, 277-282. rocha, a.c., w.m. leandro, a.o. rocha, j.g. santana, and j.w.s. andrade. 2007. normas dris para cultura do milho semeado em espaçamento reduzido na região de hidrolândia, go, brasil. biosci. j. 23, 50-60. rodríguez, j.m. 1978. diagnóstico de la fertilidad del suelo. i. análisis fitoquímico. serie suelos y clima, material de enseñanza sc-20. cidat, mérida, venezuela. roque, c.g., r.m. prado, w. natale, a.n. beutler, and j.f. centurion. 2004. estado nutricional e produtividade da seringueira em solo com calcário aplicado superficialmente. pesq. agropec. bras. 39, 485-490. ruiz, a. and l. cajuste. 2002. controlling fertilizer applications through plant analysis. comm. soil sci. plant anal. 33, 2793-2802. silva, j.t. and j.g. carvalho. 2005. avaliação nutricional de bananeira ‘prata anã’ (aab), sob irrigação no semi-árido do norte de minas gerais, pelo método dris. ciênc. agrotec. 29, 731-739. sumner, m. 1990. advances in the use and application in plant analysis. comm. soil sci. plant anal. 21, 1409-1430. evaluacion de dos tipos de esquejes en la produccion de semilla prebasica de papa criolla (solanum phureja juz et. buk) variedad "yema de huevo" effect for two types of explant for prebasic seed production of native potato (solanum phureja luz et. buk) "yema de huevo" josé miguel cotes' y carlos eduardo ñustez/ resumen en la actualidad, para la producción de semilla de papa, se utiliza, como herramienta, la técnica de micropropagación, la cual garantiza, mediante un adecuado proceso, alta sanidad de los tubérculos semilla y una rápida multiplicación. en la papa diploide solanum phureja cultivar "yema de huevo", la multiplicación "in vitro" fue desarrollada exitosamente y, por lo tanto, el paso siguiente, la producción de esquejes en casa de malla (semilla prebásica) requiere de los estudios necesarios para optimizar esta fase. el presente trabajo tuvo como objetivo conocer la densidad y el tipo de esqueje óptimos para desarrollar la producción de semilla prebásica en condiciones de casa malla. la investigación se realizó bajo un diseño completamente al azar, con arrreglo factorial (2x4), siendo el primer factor la distancia entre plantas y, el segundo, el tipo de explante utilizado. el experimento se realizó en casa de malla en la estación san jorge del instituto colombiano agropecuario (ica) a 2800 msnm. se encontró que la distancia de 6 cm entre sitios de transplante optimiza la producción de semilla prebásica y la distancia de 9 cm optimiza la tasa de multiplicación. los mejores explantes son los esquejes de tallo latera!. palabras claves: densidades, tasa de multiplicación, fisiología vegetal, competencia. summary presently micropropagation techniques are used a tool for pota toe seed production which guarantees, through an adequate process, healthy seed tubers, and rapid multiplication. in the diploid potato solanum phureja cultivar «yema de huevo» the multiplication «in vitro» was developed successfully. therefore the following step, the production of explants in greenhouse (prebasic seed), requires the studies to optimize this phase. this work was carried out establish to the density and the type of explants optimum, to develop the production of prebasic seed under greenhouse conditions. the trial was carried out following a completely randomized design, with factorial array (4x3). the first factor was the distance among plants and, the second, the type of explants. the experiment was carried out in the san jorge experimental station greenhoused ofthe ica to 2800 mas!. it was found that a 6 cm distance between plants optimizes the production and a distance of 9 cm between plants, optimizes the multiplication rateo the best type of explants was the lateral steam . key words: densities, multiplication rate, in vitro propagation, plant physiology, competition. introduccion la papa criolla (so/anum phureja) es una especie cultivada diploide (24 cromosomas) que se distribuye geográficamente desde el norte de bolivia hasta el suroccidente venezolano, con su centro de diversidad genética al sur de colombia en el departamento de nariño (carrasco y pineda, 1993). se caracteriza por su calidad nutricional la cual se considera superior a la papa de año so/anum tuberosum ssp andigena. como alimento contiene el doble de fósforo y fibra que las papas de año, mayor cantidad de proteína, compuesta por globulinas en un 60 a 70 % y glutelinas en un 20 a 40%. entre las enzimas que se encuentran en la papa se pueden enumerar: ami lasas, tirosinasas, fosforilasas, catalasas, polifenoxidasas, fosfatasas y peroxidasas entre otras. el contenido de grasa es bajo y los ácidos grasos que la componen son: linoléico, palmítico, linolénico, oléico, esteárico y mirístico (fedepapa, 1988). en papa se ha demostrado con éxito que al obtener plantas libres de virus provenientes de meristemos y someterla a micropropagación se generan un número suficiente de plantas que luego se utilizan como plantas madres (estrella, 1985). los índices de multiplicación que se pueden alcanzar en papa tienen una progresión geométrica. en condiciones de laboratorio se pueden llegar a producir en un año varios millones de plantas, las cuales se adaptan "exvitro" y producen mini tubérculos (iniap, 1993). las técnicas de propagación vegetativa acelerada aprovechan al máximo tanto el área foliar, como los tubérculos, el propósito es alcanzar altos índices de multiplicación, conservando la calidad sanitaria del material. varios son los métodos de propagación que se han desarrollado los cuales pueden utilizarse en forma individual o integrada (bryan et al. 1981). facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. sede bogotá. e-mail: jmcotes@tutopia.com profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. sede bogotá. e-mail: cnustez@bacata.usc.unal.edu.co agronomía colombiana, 2001. 18 (1-2): 7-13 72 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 esquejes de brote: en esta técnica el tubérculo se somete a períodos de oscuridad y luz indirecta hasta que los brotes alcanzan un tamaño de dos a tres centímetros, luego, se elimina el ápice lo que promueve la ramificación del tallo principal. cuando se han obtenido brotes ramificados, alargados y vigorosos se desbrota el tubérculo y se segmenta los brotes (in iap, 1993). los esquejes de brote se hacen enraizar en arena fina y después de 20 a 30 días aproximadamente se obtiene una planta que puede ser transplantada a campo o invernadero (bryan et al. 1981). esquejes de tallo juvenil: se aplica a plantas jóvenes con vigoroso crecimiento siendo ideales las plántulas que se originan de esquejes de brote o mini tubérculos. cada tallo se corta en tantas partes como nudos tenga dejando intacta la hoja que va con el nudo, estos esquejes se siembran en arena fina. en loa 15 días los esquejes enraízan y la yema axilar se desarrolla para convertirse en brote aéreo (bryan et al. 1981). esquejes de tallo lateral: esta técnica es ampliamente utilizada en programas de semilla prebásica y básica. cuando las plantas madres tienen de 20 a 30 centímetros de altura se escinde la yema apical; esto estimula el crecimiento de los tallos laterales a partir de cada yema axilar las cuales se cortan para generar esquejes y se colocan a enraizar en arena gruesa. el número de esquejes de tallo lateral varía de acuerdo con la variedad. los tubérculos cosechados de las plantas madres pueden ser utilizados para reiniciar el ciclo, los esquejes transplantados también pueden ser utilizados como plantas madres (bryan et a/. 1981). esquejes de tallo adulto: se realiza cuando las plantas madres han iniciado maduración hasta plantas que tienen tubérculos maduros. los tallos adultos son seccionados en esquejes, constituidos por una pequeña porción de tallo, una hoja y su yema adyacente. los esquejes son plantados en un sustrato arenoso y a partir de la yema se origina un minitubérculo. los minitubérculos se siembran en invernadero y se les aplica cualquiera de las técnicas de multiplicación acelerada (iniap, 1993). este trabajo de investigación tuvo como objetivo evaluar las técnicas de propagación a partir de esquejes de tallo juvenil y lateral, bajo diferentes densidades para producir semilla prebásica de papa criolla variedad "yema de huevo". materiales y metodos este trabajo de investigación se realizó en casa malla en la estación san jorge del ica, localizada en el municipio de soacha, departamento de cundinamarca, a 2800 msnm. el genotipo utilizado en el trabajo fue el denominado "clon 1", de la especie s. phureja, conocido comúnmente como papa criolla. estc material se multiplicó in vitro en el instituto de biotecnología de la universidad nacional de colombia y se llevó a san jorge para la producción de minitubérculos. a partir de plantas madres libres de virus, se obtuvieron 600 esquejes de tallo lateral en su mayoría con una longitud entre 2 y 4 cm (figura 2a). adicionalmente, se obtuvo igual número de esquejes de tallo juvenil, los cuales correspondían a tallos con yemas axilares y sin presencia "alas", presentando una hoja con tres foliolos: terminal y primer par de foliolos secundarios (figura 2b). los esquejes se sembraron en bandejas de enraizamiento a una distancia de 4 cm entre ellos, aplicándoles previamente auxinas (hormonagro #1 en polvo) para favorecer el proceso de enraizamiento. el sustrato utilizado fue una mezcla de grava fina y arena (4: 1), previamente desinfectado con hipoclorito de sodio al 1%. luego del enraizamiento (20 días) el material fue transplantado a su respectiva unidad experimental. el substrato utilizado para el transplante en camas fue una mezcla de suelo orgánico y arena (3: 1), garantizando óptimas condiciones fisicas. se utilizó un diseño completamente al azar (dca) con arreglo factorial (2x4) y tres repeticiones. los factores evaluados fueron: tipo de esqueje (tallo lateral y tallo juvenil) y distancia entre plantas (sitios de transplante) en las camas (6; 9; 12 y 15 cm en cuadro). la unidad experimental estuvo constituida por 25 sitios de siembra (5x5), de las cuales se consideraron los nueve sitios centrales (3x3) como unidad experimental efectiva. los tubérculos cosechados se clasificaron, teniendo en cuenta su diámetro, así: primera, entre 2 y 4 cm; segunda, entre 1,27 ('12 pulg.) y 2 cm; tercera, entre 0,5 y 1,27 cm. las variables de producción evaluadas fueron número de tubérculos (n) y tasa de multiplicación (tm) para las categorías anteriormente mencionadas. los resultados se expresaron por i m-. para cuantificar el vigor del material de propagación, se evaluó mortalidad en porcentaje para cada tipo de esqueje durante 5 semanas. esta se evaluó cada 3-4 días, con el fin de poder ajustar las curvas de mortalidad, realizando un análisis por regresión polinómica, comparando los coeficientes de regresión obtenidos para cada tipo de esqueje mediante una prueba de t (students). para las variables de producción se realizó un análisis de regresión polinómica, siendo la variable independiente la distancia entre plantas y las variables dependientes el número de tubérculos para eada categoría. de acuerdo con cotes et a/. (1999), el análisis de la tasa de multiplicación se realizó gráficamente a partir de la siguiente fórmula donde tm es la tasa de multiplicación, (p! m2)es la produceión (número de tubéreulos) por metro cuadrado y d es la distanp eia entre plantas. resultados y discusion vigor de los esquejes se encontró que la totalidad de los esquejes de tallo juvenil, no enraizaron sin su hoja más próxima, esto se debe posiblemente a que la hoja translocó prontamente sus reservas a las yemas axilares, favoreciendo así la emisión de raíces adventicias, siendo el efecto deshidratante de la hojas de menor importancia. las yemas axilares son las que emiten las raíces, sin importar si estas quedaron debajo o encima del sustrato enraizador. en los esquejes de tallo lateral el enraizamiento ocurrió en el sitio de corte del mismo, donde se aplicaron auxinas. las seis bandejas de enraizamiento de estos esquejes se presentó un gradiente de humedad bien definido, observándose una clara relación inversa entre humedad y enraizamiento, a mayor humedad menor cantidad de esquejes enraizados, presentándose c0l110 caso extremo en la bandeja con mayor contenido de humedad. <o!o cuatro esquejes enraizados de f\4 posibles. 2001 cotes y ñustez: evaluación de dos tipos de esquejes ... 73 c. d. b. e. fotografía /. a) ubicación del esqueje de tallo lateral en la planta madre. b) explantes de esquejes de tallo 'juvenil. c) formación de estolones de una planta de esqueje lateral. d) formación del tubérculo en los esquejes de tallo lateral. e) comparación entre plantas provenientes de esquejes de tallo juvenil (arriba) y de esquejes de tallo lateral (abajo). 74 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 para las dos categorías de esquejes (tallo lateral y tallo juvenil) se hicieron análisis de regresión sin intercepto, entre porcentaje de mortalidad de esquejes y días después de transplante (ddt) con altos niveles de significancia (p<0,0006). las regresiones sugieren modelos cuadráticos, para el porcentaje de esquejes muertos (cuadro 1). según cotes el al. (1999), la tasa de mortalidad esta dada por la ecuación dy ~ ~ = ~i +2~ox dx dentro de esta ecuación lineal, tenemos un intercepto (componente lineal en la ecuación original, b.) y un coeficiente de regresión (componente cuadrático en la ecuación original, b.), cuadro j. parámetros estimados para las variables de número de tubérculos. se realizó la comparación de los al y a2 de cada regresión mediante una prueba de t arrojando diferencias altamente significativas (p<o,ooo1) entre ellos. esto nos indica que los esquejes de tallo juvenil tienen una tasa lineal (%/día), y una tasa cuadrática (%/dw), diferentes que las presentadas por los esquejes de tallo lateral. en magnitud observamos, que la tasa lineal de los esquejes de tallo juvenil, es 7 veces mayor (0,810/0,115) que la presentada por los esquejes de tallo lateral. este es un argumento contundente para descartar la propagación a través de esquejes de tallo juvenil, en el caso de s. phureja. cuando la planta madre proviene de propagación in vitro. las pruebas de algunos supuestos de las regresiones obtenidas, demuestran la validez de las mismas (cuadro 1) y su excelente ajuste se puede observar gráficamente en la figura 2. variables variable parámetro error prob>f r2 shapirowilks l rachas' dependiente independiente estimado estándar prob<w prob>z mortalidad esquejes de ddt' 0,115 0,0l3 0,0127 0,9997 0,9601 0,2071 de esquejes tallo lateral (ml) ddt'2 0,.011 0,0007 0,0046 esquejes de ddt' 0,.810 0,116 0,0199 0,9994 0,9121 0,2071 tallo juvenil (mt) ddt'2 0,053 0,006 0,0148 número de totales (nt) intercepto 1276,2806 126,9120 0,0001 0,9774 0,4644 0,2225 tubérculos por d -144,9604 26,3715 0,0015 categoría para d2 4,5727 1,2454 0,0104 esquejes de entre 0.5 y 1.27cm intercepto 197,0608 10,9636 0,0001 0,9426 0,1973 0,0633 tallo lateral de diámetro (n3) d2 -0,7571 0,0706 0,0001 entre 1.27 y 2 cm intercepto 757,1851 93,8370 0,0002 0,9611 0,7354 0,2225 de diámetro (n2) d -94,5225 19,4987 0,0029 d2 3,21873092 0,9208033 0,0129 entre 2 y4 cm intercepto 287,9767 18,4112 0,0001 0,9782 0,1760 0,2225 de diámetro (n 1) d -43,2434 3,8257 0,0001 d2 1,7738 0,1806 0,.0001 dos' = días después de transplante; o = distancia de siembra (cm); i normalidad de errores; 2 independencia de errores 40 en 35 o 1:: 30q) ;:¡ 25e en 20q) 'w ;:¡ 15 fl w 10 # 5 o o 5 10 15 20 días después de transplante figura 2. curvas de mortalidad de las distintas clases de esquejes evaluados. fisiológicamente se puede atribuir este resultado a que los esquejes de tallo lateral tienen una mayor concentración de hormonas (auxinas principalmente) y fotoasimilados, ya que poseen meristemos apicales en activo crecimiento. al poseer mayores concentraciones de hormonas y fotoasimilados su facilidad para enraizar queda manifiesta. los esquejes de tallo juvenil poseen tejidos potencialmente rediferenciables, sin embargo no tienen la acumulación de hormonas y fotoasimilados necesaria para este proceso, por lo tanto su enraizamiento no es tan exitoso. 2001 cotes y ñustez: evaluación de dos tipos de esquejes ... 75 esquejes de tallo lateral 600 a. variables de producción los esquejes de tallo lateral tienen una buena producción de estolones (fotografía lc). estos producen un tubérculo por cada nudo, empezando por el nudo proximal al tallo principal. en la fotografía id podemos detallar qué tubérculos de la parte distal de los estolones están iniciando crecimiento, mientras los demás (proximales) están en pleno desarrollo, esta pérdida de dominancia apical del estolón puede deberse a que las auxinas están mas concentradas en el punto de corte del explante, por la aplicación de hormonagro; punto desde donde salen los estolones con las raíces adventicias. la cosecha se realizó 171 días después de obtenido el explante, 5 días antes que la cosecha de los mini tubérculos semilla reportada por cotes el al. (1999) todas las variables de producción de tubérculos (nt, ni, n2 yn3), presentan regresiones satisfactorias en función de la distancia de transplante y los parámetros para cada una de las regresiones presentaron niveles de significancia del 0,01% (cuadro 1). para todas las distancias de siembra se encuentra una mayor producción de tubérculos entre 1,27 y 2 cm de diámetro (n2), y una menor producción de tubérculos entre 2 y 4 cm de diámetro (n 1). además se encuentra que la mayor producción se obtiene a un distancia de 6 cm entre esquejes, disminuyendo en forma lineal (según los coeficientes de regresión encontrados). para el caso de los tubérculos entre 0,5 y 1,27 cm de diámetro (los más pequeños), se encuentra que adicionalmente decrecen a una tasa cuadráticamente de -0,75 tubérculos/cm! (figura 3a). los tubérculos entre 1,27 y 2 cm de diámetro (n2), son más afectados por la distancia entre plantas ya que decrecen a una tasa lineal (tub/cm) 2,19 veces mayor (94,52/43,24) que los tubérculos entre 2 y 4 cm de diámetro (n 1). esto puede deberse a que en menores distancias entre plantas (6 cm) hay una mayor competencia por luz y nutrientes generando un mayor particionamiento de los fotoasimilados y produciendo mayor cantidad de tubérculos medianos (n2) que a distancias mayores (15 cm), donde hay menor competencia y se genera mayor cantidad de tubérculos grandes (ni); lo cual es acorde con lo reportado por bryan el al. (1981). las regresiones presentan altos coeficientes de determinación (entre 0,94 y 0,98) y cumplen satisfactoriamente supuestos de normalidad e independencia de errores, con lo cual los modelos encontrados son adecuados y confiables (cuadro 1). tasa de multiplicación la tasa de multiplicación es función del cuadrado de la distancia entre plantas (por estar igualmente espaciados entre surcos y entre plantas) y de la producción por m? (cotes el al., 1999). se encuentra que esta última, es a su vez, dependiente del cuadrado de la distancia entre plantas (cuadro 1), por lo que la función de tasa de multiplicación tendrá en sus términos independientes efectos hasta de cuarto orden (x4), así: tmt = bod2 + b.d:' + b.d' ; tmi = bod2+ b1d3+ b.d"; tm2=bod2+bid3+ b.d"; tm3 =b.d' + b2d 4 • todas las ecuaciones tienen componentes de cuarto orden (d4) por lo tanto, existirán 3 coordenadas que puntualizarán tasas de multiplicación máximas o mínimas. como se esta limitado a las distancias entre plantas ensayadas se calculó la tasa de multiplicación respectiva, para cada tratamiento (figura 3b). 500 n e 400 e ~ 300 ':::j z , " -......~..... )4...., _.. ,_ -.......,.._ __ -....o+--------r--------r-------~------~ 200 100 126 9 15 distancias de siembra (cm.) b.3,50 1: 3,00'o ·ti lo 2,50. s:!:e. 2,00==:::j e 1,50 qi 'o lo 1,00rn r:. 0,50 0,00 .t-.. _'"__ --:r-._... ~ .. ~.. " ..... " .....~ •>+--_ ...... --~ 9.00 12.00 15.006.00 distancias de siembra (cm.) figura 3. a) relación entre las variables de número de tubérculos, clasificados según su diámetro y las distancias de transplante entre esquejes de tipo lateral. b) tasas de multiplicación de tubérculos cosechados clasificados según su diámetro ,a diferentes distancias de siembra para esquejes de tipo lateral. se encuentra que la distancia de 15 cm entre plantas obtiene las mayores tasa de multiplicación para tubérculos totales (tmt), tubérculos entre 1,27 y 2 cm de diámetro (tm2) y tubérculos entre 2 y 4 cm de diámetro (tml) (figura 3b); conformando estas dos últimas categorías la semilla prebásica para sacar a campo. a la distancia de 12 cm entre plantas se obtiene la mayor tasa de multiplicación para tubérculos entre 0,5 y 1,27 cm de diámetro (tm3). la tasa de multiplicación de tubérculos totales (tmt) a partir de la distancia de 9 cm entre plantas no evidencia cambios importantes, lo mismo ocurre para las distancias de 6 y 12 cm entre plantas en la tasa de multiplicación de tubérculos entre 2 y 4 cm de diámetro (tm 1). la tasa de multiplicación de tubérculos entre 1,27 y 2 cm de diámetro (tm2), no muestra una tendencia clara, lo que indica que el efecto de la distancia de siembra es poco marcado. en s. luberosum se han encontrado tasa de multiplicación de 5 tub./esqueje (iniap, 1993) y4,9 tub./esqueje (aguilar el al., 1988), las cuales son más altas que la mejor tasa de multiplicación encontrada (2,94 tub./esqueje) a la distancia de siembra de 15 cm entre plantas, lo cual es explicable por la _?iferenciaentre ambas especies. 76 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 esquejes de tallo juvenil los esquejes de tallo juvenil producen generalmente un (1) tubérculo en la yema axilar; no mayor de 2 cm de diámetro. cuando produce dos (2), éste es de un diámetro inferior a 0,5 cm. este tipo de esquejes presentan un menor vigor que los esquejes de tallo lateral, la formación del tubérculo es a partir de la yema axilar con escasa o ninguna emisión de hojas y raíces, por lo que la competencia por luz o nutrientes queda totalmente descartada (fotografia le). de esta manera, queda sin soporte realizar análisis estadísticos a las variables de producción de tubérculos, presentando una mayor producción la distancia de 6 cm entre explantes, por tener una mayor cantidad de esquejes por metro cuadrado. la tasa de multiplicación para este tipo de material de propagación es de 1 tubérculo por esqueje de tallo juvenil transplantado. finalmente, la cosecha se realizó 107 días después de obtenido el explante. comparando este tipo de propagación con la realizada a través de minitubérculos (cotes el al., 1999) se encuentra que el tiempo de producción de los esquejes de tallo juvenil es 61% (107/175) más corto, comparado con los minitubérculos semilla menores de 0,5 cm de diámetro, pero su producción es tan solo el 6,41% (82,3/1284) de estos. por lo tanto en dos (2) ciclos de esquejes sólo se produce el 12,82% de lo que se obtiene en un ciclo de minitubérculos menores de 0,5 cm de diámetro (los de menor producción entre los minitubérculos evaluados). de esta manera, la utilización de esquejes de tallo juvenil no es una buena opción para la producción rápida de semilla prebásica. en s. luberosum aguilar el al.(l988) reportaron en esquejes de tallo juvenil, tasas de multiplicación que oscilan entre 4,0 y 3,7, dependiendo de la posición del esqueje en la planta. al igual que en esquejes de tallo lateral, esto es explicable por la diferencia entre ambas especies. literatura citada aguilar j., molina r. y vittorrelli c. desarrollo y producción de esquejes de tallo juvenil en papa obtenidos en cuatro partes diferentes de la misma planta. revista latinoamericana de la papa. vol. l. n° l. p. 50-56. 1988 alvarado, l. f., anatomía y fisiología de la planta de papa. instituto colombiano agropecuario. estación experimental obonuco. distrito de transferencia de tecnología. pasto. nariño. 1980 arias, v. y bustos, p. b. evaluación del rendimiento y algunos aspectos fisiológicos papa criolla, bajo diferentes densidades de siembra en la sabana de bogotá. tesis de grado universidad nacional. facultad de agronomía. bogotá. 1996 bryan, r,jackson, m. y mendez, m. técnicas de multiplicación rápida de papa. lima centro internacional de la papa. cip.p.l9. 1981 burton, w. g, the potato. a survey ofit's history and offactor influencing it's yield. nutritive value, quality and storage. the netherlands. p. 382. 1960 caicedo, a. r. y ochoa, j. c. efectos de la peregrinación y sistemas de siembra sobre el número de brotes, densidad de tallos y rendimientos comerciales en dos variedades de papa. tesis universidad nacional, facultad de ciencias,bogotá. 1989 carrasco, a. c. y pineda, r. papa criolla «yema de huevo» una multivariedad nativa. revista papa fedepapa no 7: p. 1418bogotá. 1993 castro d. restrepo a. programa para la producción de tubérculos semilla de papa s.luberosum. serie investigaciones. universidad católica de oriente. rionegro antioquia. 1993 cotes, l, c. ñustez, e 1. pachon. establecimiento de una metodología para la producción de semilla prebásica de papa criolla variedad "yema de huevo" (solanum phureja juz. et buk.) a partir de minitubérculos. agronomia colombiana 16 (1-3): 5-12, 1999 del valle, e. a., papa amarilla yema de huevo ó papa «criolla» colombiana. revista papa. fedep apa. no. 10:3. bogotá. 1994 draper, n. r. y smith, h. applied regression analysis. segunda edición. john wiley & sonsonewyork. u.s.a. 1981.p. 709.1981 estrada, r. n. recursos genéticos en el mejoramiento de la papa en los países andinos. papas colombianas: con el mejor entorno ambiental. bogotá, colombia. 1996 estrella, d. comparación de cinco métodos para erradicación de virus de papa en ecuador. tesis ingeniero agrónomo. universidad central. facultad de ciencias agrícolas .quito. ecuador. p. 93. 1985 fedepapa, la papa criolla una alternativa agroindustrial. boletín informativo. número 10:3. bogotá. colombia. 1988 fedepapa, variedades de papa colombiana. revista papa no. 4: 11. bogotá. colombia. 1992 fedep apa, evaluación de distancias de siembra y número de tubérculos semilla por sitio en la producción de papa criolla. memorias 11simposio de papa criolla. bogotá. 1996 hernandez, e. producción de semilla básica de papa criolla s. phureja. memorias 11simposio de papa criolla. santa fe de bogotá. 1996 human, z. botánica sistemática y morfología de la papa. centro internacional de la papa cipo boletín de información técnica no 6. lima, perú. 1980 iniap. «instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias». producción de semilla de papa con alta calidad sanitaria a partir de cultivos de tejidos. revista pracipa. boletín técnico no 73, quito. ecuador. p.26. 1993 ivins, j. d. y bremner, p. m. growth, development and yield in the potato. outlookagric. 4211 217. 1965 lujan, l. principios básicos de almacenamiento de papa. instituto colombiano agropecuario. el cultivo de la papa. ica. medellín. colombia. compendio 24. 1978 lujan, l. morfología, estructura y fisiología de la planta de papa. revista papa. fedepapa. no. 2: 23-29. bogotá. 1991 martinez, r., ospina, r;ñustez, c. y montenegro, h. evaluación del rendimiento y algunas variables fisiológicas en papa criolla s.phureja bajo diferentes dosis de fertilización con sustancias húmicas, gallinaza y fertilizante químico. memorias" simposio de proyectos y resultados de investigación en papa. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. bogotá. 1995 merino, j. s. y mesa, c. j. influencias de épocas y distancias de siembra de la arveja en el rendimiento del arreglo papa criolla (s. phureja) arveja (pisum salivum). tesis universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. bogotá. 1982 2001 cotes y ñustez: evaluación de dos tipos de esquejes ... 77 neira r. 1. y panqueva, j. o..aplicaciones de tres fuentes de materia orgánica como complemento a la fertilización con 1326-6. en papa criolla "yema de huevo" (s. phureja) luz et buk en toca .boyacá. 11simposio de papa criolla. fedepap a. revista papa. bogotá. 1996 obando, b. o. y pulido, m. a. evaluación de dos edades fisiológicas de semilla asexual de papa sobre los estados de crecimiento y desarrollo y el rendimiento comercial. tesis. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. bogotá. 1987 ospina, 1., martínez, r. y ñustez, e. estudio del efecto de la interacción fertilización química y sustancias húmicas en el rendimiento del cultivar papa criolla solanum phureja. memorias "simposio de proyectos y resultados de investigación en papa. universidad nacional. facultad de agronomía. bogotá. 1995 proinp a, programa de investigación de la papa. informe anual. compendio 1994 1995. ibt a (instituto boliviano de tecnología agrícola. la paz. bolivia. p. 59-62. 1996 rodriguez, m. y torres, e. estudio de los factores que determinan el patrón de precocidad en papa s. tuberosum. tesis de grado. universidad nacional de colombia. facultad de agronomía. bogotá. 1993 salisbury, b. f. y ross, w. c. fisiología vegetal. editorial iberoamericana. united stated of américa. p. 555. 1992 sas institute inc., sas language guide for personal computers, version 6 edition. sas institute inc. cary, ne. usa. p. 429. 1985 sas institute ine., sas procedures guide for personal computers, version 6 edition. sas institute inc. cary, ní,'. usa.p. 177-186,327-358. 1985 sas institute inc., sas/st at guide for personal computers, version 6 edition. sas institute inc. cary, ne. usa. p. 549640,773-876,941-948.1987 steel, r. y torrie, 1. bioestadística principios y procedimiento. segunda edición (primera en español) me graw hill. méxico d. f., méxico., p. 622. 1990 w alpole, ronald e., myers y ra ymond h. probabilidad y estadística. cuarta edición (tercera en español). me graw hill. méxico d. f., méxico. 1992 wiersema, s. g. efectos de la densidad de tallos en la producción de papa. boletín de información técnica no l. centro internacional de la papa. cip. lima. perú. p. 16.1981 recceived for publication: 19 july, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 laboratory of plant pathology, international center for tropical agriculture (ciat). palmira (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 laboratory of plant pathology, tibaitatá research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). bogota (colombia). 4 corresponding author. josorio@corpoica.org.co agronomía colombiana 28(3), 391-399, 2010 molecular identification and characterization of colletotrichum sp. isolates from tahiti lime, tamarillo, and mango identificación y caracterización molecular de colletotrichum sp. aislados de lima tahití, tomate de árbol y mango adriana sanabria1, george mahuku1, segenet kelemu1, marcela cadavid1, celsa garcía2, juan c. hío3, érika martínez3, and jairo a. osorio3, 4 abstract resumen anthracnose is a very limiting disease affecting production, as well as postharvest quality of numerous fruit crops in colombia. the current management practices for this disease are partially effective due to limited information about the etiology, the inoculum sources, population structure and variation of the pathogen. a total of 293 colletotrichum isolates were obtained from symptomatic tissues collected from tahiti lime, tamarillo and mango orchards. to determine the colletotrichum species causing the symptoms, amplification, and pcr product analysis for intergenic regions of the ribosomal dna were conducted. genetic diversity of the fungal population was assessed with random amplified microsatellites (rams). results of this study indicated that anthracnose in tahiti lime and tamarillo are caused by colletotrichun acutatum whereas symptoms on mango were induced by the species colletotrichum gloeosporioides, which was also fund in few citrus samples. rams data analysis indicated the existence of two distinct species groups, with a low similarity index (35%). ram profiles also showed a clear host differentiation of isolates. the c. acutatum population originated from tamarillo exhibited a narrow and homogeneous genetic base, while the c. acutatum population from tahiti lime was more heterogeneous and genetically complex, as determined by the analysis of molecular variance (amova) and of ni-li coefficient. the c. gloeosporioides population originated from mango and tahiti lime was heterogeneous and highly diverse, with clear host differentiation according to ram profiles. collectively, the results from this study provide new insight into the general characteristics of colletotrichum populations on various hosts; this type of knowledge will prove useful in designing more effective management practices. la antracnosis es una enfermedad limitante para la producción y comercialización de diversos frutales cultivados en colombia, y su manejo es def iciente, en parte por el desconocimiento de las especies implicadas, sus fuentes de inoculo y su estructura poblacional, y los niveles de variación del patógeno. fueron utilizados 293 aislamientos obtenidos de tejidos con síntomas de antracnosis en cultivos de lima tahití, tomate de árbol y mango para identificar las especies de colletotrichum asociadas a la enfermedad, mediante la amplificación y el análisis de las regiones intergénicas del adn ribosomal. posteriormente, se evaluó la diversidad genética de la población mediante el uso de datos moleculares generados con marcadores tipo rams. se identificó la especie c. acutatum en lima tahití y tomate de árbol y c. gloeosporioides en mango y lima tahití. en el análisis de variabilidad se detectaron dos grupos correspondientes a las especies c. acutatum y c. gloeosporioides (similitud de 35%). en general, ambos grupos de colletotrichum se caracterizaron por presentar diferenciación por hospedero. en la población de c. acutatum de tomate de árbol se encontró una base genética estrecha y homogénea, mientras que la población de lima tahití fue medianamente heterogénea y compleja de acuerdo con el análisis de varianza molecular y el coeficiente ni-li. la población de c. gloeosporioides de lima tahití y mango se encontró heterogénea y altamente diversa. en general, para toda la población analizada se observó una agrupación acorde con el hospedero de origen. los resultados obtenidos en este estudio proporcionan un primer acercamiento en la caracterización del patógeno en estos hospedantes contribuyendo al diseño de estrategias de manejo más efectivas. key words: anthracnose, specific primers, genetic variability, rams, c. acutatum, c. gloeosporioides. palabras clave: antracnosis, cebadores específicos, variabilidad genética, rams, c. acutatum, c. gloeosporioides. 392 agron. colomb. 28(3) 2010 introduction anthracnose is one of the most severely limiting diseases in the production of different fruit crops cultivated in colombia. this disease is caused by colletotrichum sp. species, which cause different kinds of symptoms in leaf tissues, young stems, flowers and fruits, producing great economic loss in various species (osorio, 2000). loses estimated in national fruit production are above 50% in crops of tamarillo, mango, lulo, blackberry, passion fruit, soursop, mexican lime, avocado, papaya, and tahiti lime, among others. this situation is more evident in humid production areas, during very wet periods (páez, 1995; freeman and katan, 1997; arauz, 2000; afanador et al., 2003; osorio et al., 2005), or under improper storage conditions. control of the disease in colombia focuses on combining cultural practices (removal of infected plant parts) with intensive use of fungicides of low or unstable efficacy, which generates rapid adaptation and appearance of resistant populations of the pathogen. the causal agent of anthracnose presents broad variability in morphological, genetic, and pathogenic characteristics, which have been the object of numerous studies. historically, morphological attributes (size and conidial shape, color and colony appearance, growth habit) have been used to separate species of colletotrichum; nevertheless, some of these characteristics do not allow solving taxonomic relationships with certainty due to its notable plasticity (freeman et al., 2000; peres et al., 2005; mckay et al., 2009). colletotrichum sp. also shows great physiological versatility (biotrophic, hemibitrophic, necrotrophic behavior) that enables it to associate with various hosts and plant organs; this fact hinders clearly establishing taxonomic groups regarding origin, symptom type, pathogenicity, or host range (freeman et al., 1998; peres et al., 2005; mackenzie et al., 2007, 2009). polymorphisms in some regions of the genome (gepr1, mitochondrial dna, ribosomal dna, etc.) used in multiple studies have been useful in differentiating species or sub-species groups (freeman et al., 1998; mackenzie et al., 2009), which exhibit a certain specificity to source hosts, or geographic origin, common in some cases. the genetic variation present in the population reflects the ability of the pathogen to evolve and adapt, providing key information when designing strategies of more effective control, such as the search for disease-resistant cultivars (burdon and silk, 1997; mahuku et al., 2002; ospina and osorio, 2005; abang et al., 2005). several studies have focused on more effective strategies for prevention of anthracnose, but their success has been limited by scarce epidemiological knowledge and the genetic variability of the pathogen. hence, we need to reach higher understanding of the genetic structure of the pathogen population by identifying the colletotrichum species directly involved, along with the genetic and pathogenic structure of the population. the main objective of this study was to establish the genetic diversity in colletotrichum sp. isolates that infect tamarillo, tahiti lime, and mango based on morphological and pathogenic characteristics, as well as molecular analysis based on the amplification of an intergenic region of the ribosomal dna (liyanage et al., 1992; freeman et al., 2000; afanador et al., 2003) and the determination of genetic variability levels within the species, using ram-type markers. this knowledge contributes in designing comprehensive strategies of preventive management of anthracnose. materials and methods biological material bearing in mind the lack of prior knowledge on the structure of pathogen population, a hierarchical sampling system was applied (crop, region, variety, farm, orchard) in areas of citrus, tamarillo and mango production, from where only organs with early symptoms of anthracnose were sampled. in total, 83 farms in 25 municipalities were visited, yielding 300 isolates. in this study, we evaluated 293 isolates from the colletotrichum collection of the plant pathology laboratory of the tibaitatá research center (corpoica, mosquera/cundinamarca). of these isolates, 96 originated from tahiti lime (quindio, risaralda, caldas, santander, and meta), 98 from tamarillo (antioquia and cundinamarca), and 99 from mango (tolima and cundinamarca) (tab. 1). a sample of 60 isolates (20 from each crop) was used to study morphological traits of conidia and length of hyphae terminals. the data obtained thus were subjected to cluster analysis by using the ward algorithm. we also determined growth of the colony in fungicideamended medium, optimum growth temperature, and presence or absence of setae in the 293 isolates; the trials were replicated three times. activation and culture of isolates each strain of the fungus was reactivated in oatmeal agar medium (“difco. 0052”, difeo laboratories, detroit, mi), at a temperature of 28°c during 8 d. from these cultures, a suspension of spores was prepared in sterile distilled water from which 2 µl were taken and added to flasks containing 125 ml of v8 liquid medium (200 ml l-1 v8 juice) and 50 µg ml-1 of streptomycin sulfate. the inoculated flasks were 3932010 sanabria, mahuku, kelemu, cadavid, garcía, hío, martínez, and osorio: molecular identification and characterization of colletotrichum sp... table 1. description of origin for 293 colombian isolates of colletotrichum sp. used in this study. species1 city/town of origin2 host organ c. acutatum armenia (7), pereira (9), caicedonia (11), manizales (3), pompeya (4), villavicencio (8), cumaral (10), restrepo (2), lebrija (14), girón (7), rionegro (1) tahiti lime flower c. acutatum andalucía (2), ciénaga (5) mexican lime flower c. acutatum santa rosa de osos (20), entrerríos (2), pandi (9), san bernardo (2), silvania (37) tamarillo ‘red’ fruit c. acutatum rionegro (13) tamarillo ‘red’ fruit c. acutatum silvania (15) tamarillo ‘yellow’ fruit c. gloeosporioides coello (9), la mesa (6), anapoima (56) mango ‘tommy atkins’ fruit c. gloeosporioides coello (9), guamo (4), espinal (13), anapoima (1) mango ‘hilacha’ fruit c. gloeosporioides coello (1) mango ‘irwin’ fruit c. gloeosporioides montenegro (1) orange flower c. gloeosporioides ciénaga (2), andalucía (2) mexican lime leaf c. gloeosporioides villavicencio (4), armenia (1), caicedonia (2), manizales (1) tahiti lime flower 1 based on three tests for species identification: benomyl sensitivity, colony growth on streptomycin-copper hydroxide medium and ribosomal dna (rdna) amplification with taxon-specific primers. 2 numbers in parenthesis represent total number of isolates collected at a given location. incubated at 28°c during 8 d (mahuku, 2004). after this period, the resulting mycelium was collected via vacuum filtration, dehydrated and macerated with liquid nitrogen in sterile mortar until obtaining a fine powder for dna extraction. for dna extraction, we followed the protocol described by kelemu et al. (1997, 1999). the concentration of dna extracted from all isolates was quantified with a fluorometer (hoefer dna quant 200®, golden valley, mn), and then the sample was fitted to a final concentration of 20 ng µl-1 to identify species with taxon-specific primers and 5 ng µl-1 for the ram amplification. molecular determination of colletotrichum sp. species the molecular identification of colletotrichum species involved in the infection of tahiti lime, tamarillo, and mango was conducted through polymerase chain reaction amplification (pcr) of sequences from the intergenic region of ribosomal dna. for this, specific primers were used derived from c. gloeosporioides cgint (5́ -ggcctcccgcctccgggcgg-3´) and from c. acutatum caint2 (5 -́ggggaagcctctcgcgg-3’) combined with the its4 (5´-tcctccgcttattgatatgc-3´) universal primer by following the amplification conditions suggested by freeman et al. (2000) and afanador et al. (2003). for the c. acutatum isolates, the amplification was carried out in a final volume of 20 µl containing the taq polymerase promega® buffer (1x) (10 mm tris-hcl, ph 8.3; 50 mm kcl; 0.1% triton® x-100); 1.5 mm de mgcl2; 200 µm from each dinucleotide (datp, dctp, dgtp, and dttp (promega®), 0.3 µm of each primer; one unit from the taq polymerase promega® enzyme, and 40 ng from the dna sample. the amplification profile used consisted of an initial 5-min cycle at 95°c, followed by 40 cycles at 95°c for 30 s, 60°c for 30 s, and 72°c for 1 min, and a final extension cycle at 72°c for 7 min. to determine the c. gloeosporioides species, the its4 and cgint primers were used, performing amplifications under the same conditions described previously for c. acutatum. the amplifications were carried out in a thermocycler (pt100 mj research inc., watertown, ma) programmed with an initial five-minute denaturing at 95°c, followed by 40 cycles of amplification (denaturing for 30 s at 95°c, 65°c of banding for 30 s, and extension at 72°c for 1 min), and the final extension cycle for 7 min at 72°c. the amplification products were visualized through electrophoresis in 1.5% agarose gels treated with ethidium bromide. as positive controls for the size of the amplification products, we included dna from the tom 021 isolate belonging to the c. acutatum species (afanador et al., 2003) and from reference isolate 16134 of c. gloeosporioides (kelemu et al., 1997, 1999). in addition, we included the dna from the 120-col isolate of c. lindemuthianum, a pathogen that causes anthracnose in the common bean, as negative control for this species. amplification of dna by ram markers eight ram primers (hantula et al., 1996) were used to amplify microsatellites (tab. 2) using amplification conditions described by ganley and bradshaw (2001) (tab. 3). the reactions of amplification consisted in a final 12.5 μl volume composed of: 1.25 µl of taq polymerase promega® buffer (10x) (10 mm tris-hcl, ph 8.3; 50 mm kcl; 0.1% 394 agron. colomb. 28(3) 2010 table 2. primers used in this study. primer sequence (5` 3 )̀1 tg hbh tgt gtg tgt gtg tgt cga dhb cga cga cga cga cga ct dyd ctc tct ctc tct ctc ca dbd aca cac aca cac aca gt vhv gtg tgt gtg tgt gtg ag hbh aga gag aga gag aga cca ddb cca cca cca cca cca aca bdd aca aca aca aca aca 1 letter designation for degenerate primer sites are: h (a, t ór c); b (g, t or c); v (g, a or c) and d (g, a or t). source: gandley and bradshaw (2001). table 3. amplification conditions of colletotrichum sp. microsatellites with selected ram primers. ram primer amplification phases number of cycles initial denaturation denaturation annealing extension final extension ag 95oc por 5 min 95ºc por 40 s 50ºc por 45 s 72ºc por 2 min 72ºc por 10 min 35 tg 95oc por 5 min 95ºc por 40 s 55ºc por 45 s 72ºc por 2 min 72ºc por 10 min 35 aca 95oc por 5 min 95oc por 1 min 49ºc por 45 s 72ºc por 2 min 72ºc por 10 min 35 ct 95oc por 5 min 95ºc por 30 s 41ºc por 45 s 72ºc por 2 min 72ºc por 10 min 35 ca 95oc por 5 min 95ºc por 40 s 50ºc por 45 s 72ºc por 2 min 72ºc por 10 min 35 cga 95oc por 5 min 95ºc por 40 s 61ºc por 45 s 72ºc por 2 min 72ºc por 10 min 37 cca 95oc por 5 min 95ºc por 40 s 55ºc por 45 s 72ºc por 2 min 72ºc por 10 min 35 gt 95oc por 5 min 95ºc por 30 s 58ºc por 45 s 72ºc por 2 min 72ºc por 10 min 35 source: gandley and bradshaw (2001). triton® x-100); 1 µl of mgcl2 25 mm; 0.75 µl of the ram primer 10 µm, 2 µl of dntp 1.25 mm (datp, dctp, dgtp, and dttp promega®), 0.5 µl of the taq polymerase enzyme promega®, and 1 µl of the dna sample at a 5-ng concentration, and carried out in a thermocycler programmed with different cycles, specific for each of the ram primers (tab. 2). the amplification products were visualized through electrophoresis in 1.5% agarose gels stained with ethidium bromide from a 1 mg ml-1 solution at 90 v/5 h for 30 min and visualized in an eagle eye ii from strategene. to estimate the size of the amplified product we used two molecular weight patterns: 1 kb dna ladder promega® with a reading range between 10,000 and 250 pb, and a molecular weight pattern of 100 bp dna ladder promega® with a reading range between 1,500 and 100 pb. for product analysis, each dna fragment generated was independently analyzed assuming that same size dna fragments represented the same genetic locus. by reading the bands obtained with each ram primer, a binary matrix was constructed for the 293 colletotrichum sp. isolates with which a similarity analysis was performed by using the ntsys program version 2.1 (rohlf, 2000) and the simqual subprogram for molecular markers. the estimations of the similarity analysis were calculated with the dice coefficient, also known as the nei-li coefficient. the resulting similarity matrices were then analyzed by the sahn program to construct dendrograms using the unweighted pair group method with arithmetic mean “upgma”. complementarily, a multiple correspondence analysis (mca) was performed via the sas statistical program (sas institute inc., 2000) to visualize the multidimensional representation of individuals. the analysis of molecular variance (amova) was also done to establish the relationship among the isolates collected from the three fruit species (tahiti lime, mango, and tamarillo), examine the genetic distances among the corresponding isolates to each host, and determine the relationship among the isolates belonging to each species involved. this statistical program was also used to determine the overall diversity and diversity within and among populations. results and discussion the sampling scheme used in this study represented the geographic diversity of fruit production, which is high for citrus, medium for tamarillo, and low for mango. the varietal composition, however, was very narrow both for acid limes and tamarillo (two genotypes per species sampled), and narrow for mango (three varieties). a total of 300 isolates resulted from this sampling, which were morphologically typified for their preliminary assignment to the c. acutatum or c. gloeosporioides species; of which 293 were selected for this study. molecular identification of species isolates a mplif ied w it h specif ic primers revea led a 490-pb dna fragment with the caint2/its4 primer combination for the c. acutatum species, and 450 pb for c. gloeosporioides using cgint/its4 primers (fig. 1). the morphological tests made for the same isolates permitted 3952010 sanabria, mahuku, kelemu, cadavid, garcía, hío, martínez, and osorio: molecular identification and characterization of colletotrichum sp... unequivocally assigning each isolate to the corresponding species (data not shown). according to these tests, 62% of the isolates were identified as c. acutatum and 38% as c. gloeosporioides. all the isolates collected from tamarillo belonged to the c. acutatum species; those from mango to c. gloeosporioides; while from the 93 isolates from tahiti lime, 83 were c. acutatum and 10 were c. gloeosporioides. the coincidence of results of molecular and morphological characterization suggests that through standardized tests, some morpholo-gical attributes (colony color, growth habit) are reliable to separate these two species. c. acutatum was previously reported as causing anthracnose in tamarillo and tahiti lime in colombia (afanador et al., 2003; ospina and osorio, 2005; reyes et al., 2007), while other studies indicate the ability of this species to infect a broad range of crops (freeman et al., 1998; talhinhas et al., 2002). also, studies on citrus species show that c. gloeosporioides is frequently isolated from senescent tissues (ospina and osorio, 2005; peres et al., 2005); but its role in the disease has not been demonstrated. some isolates used in this study were included in cross-infection tests in other hosts. the results indicate that c. acutatum isolates exhibit greater specificity to the source host and inability to infect mango fruits; nevertheless, cross-infections were observed in inoculations to petals of tahiti lime, with mango or tamarillo isolates. these results agree with those reported by freeman et al. (1998) under artificial inoculation conditions, and suggest the existence of physiological versatility in some isolates. structure of the colletotrichum sp. populations eight ram primers used in this study generated specific band patterns for each host, and in total 203 bands with molecular weights between 200 and 2,500 pb were evaluated in the whole population (fig. 2). the study found different haplotypes for c. acutatum isolates from tahiti lime and tamarillo, and for c. gloeosporioides isolates from mango and tahiti lime. the similarity analysis performed established six significant groups in the population, with high levels of similarity (91.5-96.7%) in the c. acutatum species, and low (63.3-88.3%) in c. gloeosporioides groups. isolates belonging to the c. acutatum species from the same host were, in general, very similar; while in the c. gloeosporioides species from mango and tahiti lime greater variation was found (fig. 3). similar results were obtained with the multiple-correspondence analysis (fig. 4). in all, these results indicate that the two species implicated in anthracnose of the three hosts exhibit notable genetic distance; likewise, the two pathogen species show genetic differentiation according to the host, confirming reports from studies based on mitochondrial dna variation (freeman et al., 2000) or on data of ribosomal dna sequence (mackenzie et al., 2009). genetic diversity of c. acutatum a total of 116 polymorphic loci were identified among the 181 c. acutatum isolates studied. the analysis of molecular variance (amova) revealed a clear distribution of the total variation observed in c. acutatum, of which 78% was attributed to differences among isolates of different hosts (tamarillo vs. tahiti lime); while 22% was attributed to differences among isolates from the same host. these results were corroborated by the high genetic differentiation coefficient in this population (fst = 0.78), which revealed great differences between c. acutatum isolates from tahiti lime and tamarillo and suggest specialization in c. acutatum isolates for their host of origin. the level of similarity among isolates was estimated with the nei-li coefficient, according to which genetic groups associated to the source host were found. a first group was formed by tamarillo isolates, with a high average level of similarity (92%), and the second group by lime isolates, with a mean similarity of 82%, resulting from two different subgroups whose similarity coefficients were 91.5 and 73%. additionally, the biological and morphological tests, as well as the data from ram markers indicated that isolates from tamarillo are more homogeneous than those from tahiti lime; this is probably related to the greater geographic diversity of the isolates from the citrus species. specialization of c. acutatum genetic groups for a particular host was previously described (peres et al., 2005; mackenzie et al., 2009); likewise, mckay et al. (2009) found geographic subdivision in this species associated to almond anthracnose in australia. the results from the present study indicate specialization of c. acutatum isolates in two hosts (tahiti lime and tamarillo), but no geographic subdivision of the population; this aspect, however, may be of importance in colombia due to the high biophysical heterogeneity in production areas of the fruit species studied and should be examined in greater detail. on the other hand, the high homogeneity within the two groups suggests a clonal structure of the c. acutatum population; future studies would be necessary to elucidate this aspect, given that the existence of the teleomorph glomerella acutata has been reported in studies in new zealand and the united states, which describe its contribution to the genetic variability of the pathogen in other hosts like apples (johnston and jones, 1997). 396 agron. colomb. 28(3) 2010 figure 1. taxonomic identification of colletotrichum sp. isolates from tahiti lime with species-specific primers. a, c. acutatum (primers caint2/its4); b, c. gloeosporioides (primers cgint/its4). (ca) positive control for c. acutatum; (cg) positive control for c. gloeosporioides; (cl) negative control from c. lindemuthianum. (-) negative control (no dna). figure 2. amplification patterns generated with ram primer cca and dna of colletotrichum sp. isolates obtained from anthracnose lesions on three fruit hosts. (m1) dna marker 1 kb; (m2) dna marker 100 bp. c. acutatum isolates:10, 11 from tahiti lime, and 795, 805, 842, 869 from tamarillo. c. gloeosporioides isolates: 45, 699 from tahiti lime, and 902b, 905, 988, 1014 from mango. m 597 599 600 611 619 644 651 656 663 677 679 687 699 ca cg cl (.) m m1 10 11 45 699 795 805 842 869 902b 905 988 1014 m2 tahiti lime tamarillo mango m 597 599 600 611 619 644 651 656 663 677 679 687 699 ca cg cl (.) m colletotrichum acutatum 490 pb 2000 pb 1000 pb 750 pb 500 pb 1000 pb 500 pb 250 pb 1000 pb 500 pb 250 pb 2000 pb 1000 pb 750 pb 500 pb 450 pb colletotrichum gloeosporioides 3972010 sanabria, mahuku, kelemu, cadavid, garcía, hío, martínez, and osorio: molecular identification and characterization of colletotrichum sp... figure 3. upgma dendrogram showing similarity values (nei-li) after analysis of ram data from a population of 293 isolates of colletotrichum sp. causing anthracnose in tahiti lime, tamarillo and mango. figure 4. three-dimensional representation derived from the genetic structure of 293 colletotrichum sp. isolates obtained from anthracnose lesions on tahiti lime, tamarillo and mango. a. c. gloeosporioides; b. c. acutatum. 398 agron. colomb. 28(3) 2010 genetic diversity of c. gloeosporioides a total of 106 polymorphic loci were identified among the 112 c. gloeosporioides isolates from mango and tahiti lime. the analysis of molecular variance (amova) of the ram data for this population showed high levels of variation in this species, explained mainly by differences among isolates from different hosts (hst = 68.5%). these results were corroborated by a high genetic differentiation coefficient in this population (fst = 0.69). the remaining 31.5% of the total variation is attributed to differences among isolates within each host; this level of intra-group variation is higher than that observed for the c. acutatum species and suggests that the c. gloeosporioides species could have a greater potential for genetic change and adaptation. the cluster analysis and the dendrogram constructed by using nei-li similarity coefficients permitted separating the two c. gloeosporioides species groups, with a 44% similarity (fig. 3). bearing in mind the relatively cosmopolitan habit of the fungus, and its ability to infect flowers of citrus species (data not shown), these low similarity levels in the c. gloeosporioides population could be explained by a long association with the source crop or the geographic isolation of the hosts. the nei-li similarity coefficient detected a low homogeneity index (0.62) for the group of mango isolates. in colombia there is no knowledge of the attributes of the components of the pathogen population; nevertheless, various studies have indicated that the c. gloeosporioides population causing anthracnose in several fruit groups is highly variable (denoyes-rothan et al., 2005), an aspect that contributes to the high degree of difficulty in implementing effective and lasting control strategies (ospina and osorio, 2005). high levels of complexity and genetic heterogeneity in c. gloeosporioides have been described previously (freeman et al., 1998; freeman et al., 2001; afanador et al., 2003; abang et al., 2005), and some studies suggest that these could also be due to the presence of a perfect state. alternatively, the c. gloeosporioides population studied may contain migrant genotypes from other fruit species not included in this study, which have adapted to their new host; this possibility has been discussed in prior studies (peres et al., 2005) and recently demonstrated by mackenzie et al. (2009) in strawberry, and warrants further exploration in future studies. conclusions it was found that c. acutatum is the species causing anthracnose en tahiti lime and tamarillo; the population of the pathogen includes two genetically distinct groups according to the host. the c. acutatum group corresponding to tamarillo was characterized for being homogeneous, apparently clonal and with a narrow genetic base, while the population from the tahiti lime showed greater heterogeneity and diversity. we found that c. gloeosporioides is the pathogen causing anthracnose in mango, which was also isolated from tahiti lime flowers. the population of this species was highly differentiated according to the source host and exhibited considerable heterogeneity, indicating its high potential for genetic change. acknowledgments we thank corpoica, asofrucol, ciat and entities involved with this project. we also thank ximena patricia bonilla for her collaboration in the project activities, juan bosco for doing the statistical analyses, and lucía afanador for her revisions and suggestions to this document. literature cited abang, m.m., o. fagbola, k. smalla, and s. winter. 2005. two genetically distinct populations of colletotrichum gloeosporioides penz. from yam (dioscorea spp.). j. phytopathol. 153, 137-142. afanador, l., d. minz, m. maymon, and s. freeman. 2003. characterization of colletotrichum isolates from tamarillo, pasiflora and mango in colombia and identification of a unique species from genus. phytopathol. 93(5), 579-587. arauz, l.f. 2000. mango anthracnose: economic impact and current options for integrated management. plant dis. 84(6), 600-611. burdon, j. and j. silk. 1997. sources and patterns of diversity in plant pathogenic fungi. phytopathol. 87(7), 664-699. denoyes-rothan b., g. guérin, e. lerceteau-köhler, and g. risser. 2005. inheritance of a race-specific resistance to colletotrichum acutatum in fragaria x ananassa. phytopathol. 95, 405-412. freeman, s. and t. katan. 1997. identification of colletotrichum species responsible for anthracnose and root necrosis of strawberry in israel. phytopathol. 87, 516-521. freeman, s., t. katan, and e. shabi. 1998. characterization of colletotrichum species responsible for anthracnose diseases of various fruits. plant dis. 82, 596-605. freeman, s., d. minz, e. jurkevitch, m. maymon, and e. shabi. 2000. molecular analysis of colletotrichum species from almond and other fruits. phytopathol. 90, 608-614. freeman, s., d. minz, m. maymon, and a. zveibil. 2001. genetic diversity within colletotrichum acutatum sensu simmonds. phytopathol. 91, 586-592. ganley, r.j. and e. bradshaw. 2001. rapid identification of polymorphic microsatellite loci in a forest pathogen, dothistroma pini, using anchored pcr. mycol. res. 105, 1075-1078. hantula, j., m. dusabenyagasani, and r. hamelin. 1996. random amplif ied microsatellites (r ams) – a novel method for characterizing genetic variation within fungi. eur. j. plant pathol. 26, 159-166. 3992010 sanabria, mahuku, kelemu, cadavid, garcía, hío, martínez, and osorio: molecular identification and characterization of colletotrichum sp... johnston, p. and d. jones. 1997. relationship among colletotrichum isolates from fruit rots assessed using rdna sequences. mycologia 89, 420-430. kelemu, s., j. badel, c. moreno, j. miles, s. chakraborty, c. fernandes, and m. charchar. 1997. biodiversity, epidemiology and virulence of colletotrichum gloeosporioides. i. genetic and pathogenic diversity in colletotrichum gloeosporioides isolates from stylosanthes guianensis. trop. grasslands 31, 387-392. kelemu, s., d. skinner, j. badel, c. moreno, c. rodríguez, c. fernandes, m. charchar, and s. chakraborty. 1999. genetic diversity in south american colletotrichum gloeosporioides isolates from stylosanthes guianensis, a tropical forage legume. eur. j. plant pathol. 105, 261-272. liyanage, h., m. millan, and h. kistler. 1992. two genetically distinct populations of colletotrichum gloeosporioides from citrus. phytopathol. 82(11), 1371-1376. mackenzie, s.j., t. seijo, d. legard, l. timmer, and n. peres. 2007. selection for pathogenicity to strawberry in populations of colletotrichum gloeosporioides from native plants. phytopathol. 97, 1130-1140. mackenzie, s.j., n. peres, m. barquero, l. arauz, and l. timmer. 2009. host range and genetic relatedness of colletotrichum acutatum isolates from fruit crops and leatherleaf fern in florida. phytopathol. 99, 620-631. mahuku, g. 2004. a simple extraction method suitable for pcr based analysis of plant, fungal, and bacterial dna. plant mol. biol. rep. 22, 71-81. mahuku, g.s., m. henríquez, j. muñoz, and r. buruchara. 2002. molecular markers dispute the existence of the afro-andean group of the bean angular leaf spot pathogen, phaeoisariopsis griseola. phytopathol. 92, 580-589. mckay, s.f., s. freeman, d. minz, m. maymon, m. sedgley, g. collins, and e. scott. 2009. morphological, genetic, and pathogenic characterization of colletotrichum acutatum, the cause of anthracnose of almond in australia. phytopathol. 99, 985-995. osorio, j.a. 2000. aspectos epidemiológicos y de manejo de la antracnosis de los cítricos. pp. 41-48. in: memorias del seminario nacional sobre enfermedades de los cítricos. pereira, colombia. osorio, j.a., m.f. torres, j. hio, p. lizarazu, p. castro, j. romero, and j. argüelles. 2005. detección y análisis de la distribución de infecciones latentes de colletotrichum acutatum j. h. simmonds en arbolés de frutales tropicales. fitopatol. colomb. 29(2), 45-52. ospina, c. and j. osorio. 2005. caracterización de poblaciones del género colletotrichum causante de la antracnosis de los cítricos. fitopatol. colomb. 29(1), 15-22. páez, a.r. 1995. uso de variedades tolerantes: alternativa para el manejo de antracnosis (colletotrichum gloeosporioides) en mango (mangifera indica). ascolfi-informa 21, 36-39. peres, n., l. timmer, j. adaskaveg, and j. correll. 2005. lifestyles of colletotrichum acutatum. plant dis. 89, 784-796. reyes, a., j. osorio, e. martínez, and j. hio. 2007. estudio de la relación fenológica reproductiva y el comportamiento de las infecciones latentes de colletotrichum acutatum en tomate de árbol. fitopatol. colomb. 31(2), 37-42. rohlf, f.j. 2000. ntsyspc: numerical taxonomy and multivariante analysis system. versión 2.1. department of ecology and evolution, state university of new york; exeter software, setauket, ny. talhinhas, p., s. sreenivasaprasad, j. neves, and h. olivera. 2002. molecular and phenotypic analyses reveal association of diverse colletotrichum acutatum groups and a low level of c. gloeosporioides with olive antracnose. appl. environ. microbiol. 71(6), 2987-2998. 29(2)_03 behavior in yield.indd received for publication: 22 november, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. michacons@unal.edu.co agronomía colombiana 29(2), 189-196, 2011 behavior in yield and quality of 54 cape gooseberry (physalis peruviana l.) accessions from north-eastern colombia comportamiento en producción y calidad de 54 accesiones de uchuva (physalis peruviana l.) provenientes del nor-oriente colombiano axel m. herrera m.1, julián d. ortiz a.1, gerhard fischer1, and maría i. chacón s.1, 2 abstract resumen this study evaluated the performance in production and fruit quality of 54 accessions of cape gooseberry collected from plants that were cultivated, feral and indeterminate from the north-east. the experiment was carried out using a completely randomized design with four replicates per accession in a greenhouse. we estimated the germination percentage (gp) for 30 seeds per accession and with a random sampling of 20 fruits at 120 days after the beginning of harvest (dah), weight of the fruit with calyx (cfw), percentage of cracked fruit (cf), number of fruits per plant (nfp) and yield (y), were determined and at 105 dah total soluble solids (tss), total titratable acidity (tta), maturity ratio (mr = tss/tta), ph and ascorbic acid (aa) were evaluated. significant differences were observed in gp, y and cfw with the highest values recorded at 91.23%, 6.17 kg/ plant and 5.68 g, respectively. for the variables tss and cf, feral materials showed the highest values with 14.7°brix and 23.93%, respectively. the results suggest the presence of significant variability in the cape gooseberry germplasm analyzed that can be incorporated into future conservation and breeding programs. el presente estudio evaluó el comportamiento en la producción y calidad de fruto de 54 accesiones de uchuva colectadas en situación cultivada, asilvestrada e indeterminada provenientes del nor-oriente del país. se estableció un experimento bajo un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones por accesión en invernadero. se estimó el porcentaje de germinación para 30 semillas por accesión y mediante una muestra de 20 frutos al azar y a los 120 días después del inicio de cosecha (ddc) se evaluó el peso de fruto con cáliz, porcentaje de rajado de fruto, número de frutos por planta y rendimiento, y a los 105 ddc se determinó los sólidos solubles totales, acidez total titulable, relación de madurez (sólidos solubles totales/acidez total titulable), ph y ácido ascórbico. se observaron diferencias significativas en el porcentaje de germinación, rendimiento y peso de fruto con cáliz en donde los materiales cultivados registraron los mayores valores con 91,23%, 6,17 kg/planta y 5,68 g, respectivamente. para las variables sólidos solubles totales y porcentaje de rajado, los materiales asilvestrados presentaron los mayores valores con 14,7°brix y 23,93%, respectivamente. los resultados sugieren la presencia de variabilidad importante en el germoplasma de uchuva analizado que puede ser incorporada en futuros programas de conservación y mejoramiento. key words: domestication, accession, germplasm variability, fruit. palabras clave: domesticación, accesión, germoplasma, variabilidad, frutos. introduction colombia is the world’s largest exporter of cape gooseberry (physalis peruviana l.) because ecotype colombia has excelled in the world market due to its characteristics such as sweet flavor, aroma and bright color (agronet, 2010; galvis et al., 2005). furthermore, the large commercial acceptance and adaptive success that this species has exhibited has led to its wide distribution in different agro-ecological conditions in the andes (ligarreto et al., 2005), making it one of the most promising fruit for the development of the colombian highlands. domestic production of the cape gooseberry grew at a rate of 42.6% between 1993 and 2008, with a production last year of 15,463 t and an average yield of 18.4 t ha-1, with the largest contributions coming from the departments of boyaca, cundinamarca and antioquia with 36.3, 30.3 and 28.4%, respectively (agronet, 2010). p. peruviana has 46% higher yields in the greenhouse, reaching production of 24 kg/plant for the first production cycle (10 months) (angulo, 2005a). its fruits can weigh between 4 and 10 g (fischer, 2000) and its size ranges between 1.25 and 2.5 cm (national research council, 1989). for the export market, colombia has made progress in implementing quality systems capable of meeting international requirements 190 agron. colomb. 29(2) 2011 regarding the physio-chemical characteristics of the fruit, as well as those relating to homogeneity, presentation and health (angulo, 2005b). fruit cracking presents the largest problem in terms of fruit quality for the cape gooseberry (fischer, 2005). cracking is especially serious in the first harvest, exacerbated possibly by the oversupply of assimilates common in these stages of plant development, resulting in a slight imbalance in the supply-demand relationship which increases pressure on the skin of the fruit (gordillo et al., 2004; torres et al., 2004). besides the appearance of the fruit, other factors that are considered important in the commercial quality of the cape gooseberry are chemical aspects like the taste of the fruit (and /or juice), which is related to the maturity ratio (tss/tta) and the ph. the latter influences the industrial processing costs (rodríguez et al., 2006). márquez et al. (2009), by means of physio-chemical and sensory evaluations, found significant variations in the quality of fruits from 10 accessions of commercial cape gooseberry, which apparently were related to physiological and metabolic differences of each genotype. the current commercial importance of the cape gooseberry demands a more tacit and extensive knowledge of the production characteristics and quality of colombian material for this species, in order to efficiently increase and expand this vital market through the development of productive materials that better meet the specific needs of the targeted commerce. however, currently, such information does not exist or is lacking, which is why this study was designed to determine the productive performance and quality of fruit in a collection of 54 accessions of cape gooseberry (from plants that were cultivated, feral and undetermined) collected in the departments of cundinamarca, boyaca, santander and norte de santander. materials and methods geographic location and conditions of the experiment we evaluated 54 accessions from the ex-situ germplasm bank of p. peruviana at the faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogotá. within these materials are 21 feral accessions (spontaneously occurring with small leaves, high serum, short internodes and an abundance of trichomes), 19 cultivated accessions (from fields and markets with large leaves, low serum, long internodes and a lower density of trichomes) and 14 indeterminate accessions (spontaneously occurring plants that cannot be allocated to one of the two previous categories), collected in the departments of cundinamarca (21 accessions), boyacá (13), santander (5) and norte de santander (15). we initially measured the germination percentage (gp) of 30 seeds per accession planted in trays of peat type 200 alveoli klasmann® (oligotrophic peat, calcium carbonate, unfertilized) located in a greenhouse with plastic cover. initial transplant was performed 50 days after planting (dap) in 1 l polyethylene bags, with a mixture of substrate, organic matter and sand (3:1:1). for the final field transplant 170 dap, four replicates per accession were performed with a total of 216 plants for the experiment planted at a distance of 2 x 2 m square with a completely random distribution. agronomic management activities used during the trial were of the commercial type of the cundinamarca-boyaca region, with a “v” tutoring system. the evaluation process was carried out in a plastic greenhouse at the universidad nacional de colombia, bogotá, located at 2,556 m a.s.l., coordinates 4° 38’ 08, 46’’ n and 74° 0.5’ 11,9’’ w. the temperature and relative humidity in the greenhouse ranged from 9.7 to 37.5°c, and 20 and 87%, respectively. the soil used in the experiment was loamy, presented a ph of 5.7, an average organic matter content of 6.17%, cation exchange capacity of 17.9 cmol kg-1 and high levels of phosphorus (> 116 mg kg-1) and potassium (1.04 mg kg-1). during the study, fertilizer was applied through a system comprised of a fertilization module via a venturi mazzei injector-484 and drip irrigation (one drip line per bed with auto offset of 1.3 l h-1, spaced at 45 cm with a run time of 5-20 min d-1, based on plant development). the nutritional composition of the fertilizer was as follows: n (total) 15%, p2o5 5%, k2o 30%, mgo 2%, b 0.02%, cu 0.005%, fe 0.07%, mn 0.03% and zn 0.01%. variables evaluated the fruit harvest began at the accepted optimal harvest point, i.e. at the time the ripe fruit becomes visible through the calyx (galvis et al., 2005). using a sample of 20 fruits randomly taken at 120 d after the start of the harvest (dah), a point at which production peaks (angulo, 2005b), physical variables were evaluated such as average fruit weight with calyx (cfw) measured with a precise bj 4100 electronic scale (accuracy ± 0.0005 g), percentage of cracked fruits (cf) and yield (y) estimated from counting the number of fruits (nfp) for a period of 4 months. the chemical variables, measured based on the colombian technical standard 4580 (icontec, 1999) were: total soluble solids (tss) measured with a carl zeiss jena table refractometer, total titratable acidity (tta) assessed by the potentiometric titration method and expressed as a percentage of citric acid, herrera m., ortiz a., fischer, and chacón s.: behavior in yield and quality of 54 cape gooseberry (physalis peruviana l.) accessions from north-eastern colombia 191 maturity ratio (mr = tss/tta) and ph (digital lab 850 schott ph-meter®). ascorbic acid (aa) was measured in 30 materials using high performance liquid chromatography (hplc) with a jasco liquid chromatograph with refractive index detector with the following conditions: flow of 0.5 ml min-1, oven temperature 80°c, the mobile phase was hplc grade water, using alltech 700 ch carbohydrate 300 x 6.5 mm and the temperature detector corresponded to 35°c. the entire group of chemical variables was estimated from a sample of 10 fruits per plant collected at 105 dah. statistical analysis of the information the analysis of each dependent variable was conducted under a completely randomized experimental design, together with appropriate evidence of compliance with assumptions of normality, homogeneity of variances (bartlett test), normal distribution of errors (kolmogorov-smirnov test) and multiple comparison tests (scheffe and tukey) with a significance level (α) of 0.05, using the statistical package sas v. 9.0 (statistical analysis system institute inc., cary, nc). analyses were carried out considering the source of collection (cultivated, feral, and indeterminate) and the accession as independent variables. when normality assumptions were not met, nonparametric tests were used (eg kruskal-wallis). taken together, all variables were subjected to simple correlation analysis using the pearson correlation coefficient. in order to identify variables such as tss, cf, nfp and cfw, we applied a principal component analysis. results and discussion production analysis of variance showed significant differences between accessions collected from different sources (cultivated, feral, and indeterminate) for the variables germination, yield and average weight of fruit with calyx (p≤0.0001 for all cases). in contrast, for the variable number of fruits per plant, there were no significant differences between the different sources of collection. the scheffe test suggests two contrasting groups (feral-cultivated versus indeterminate) for the variable pfc. for the variables gp, y and cfw cultivated materials recorded the highest values and feral had the lowest values for the variables y and cfws, and indeterminate had the least value for ge (tab. 1). mazorra et al. (2003) obtained in plants grown in a field in silvania (cundinamarca) similar results of germination (> 90%) that were found here. in contrast, criollo and ibarra (1990) found only 73.4% of germination in ripe fruits of cape gooseberry grown in a greenhouse in pasto (nariño), similar to the percentages obtained in this study for the feral and indeterminate collection sources. the lower percentage of germination in this type of species could be explained table 1. average values of all variables evaluated for accessions of cape gooseberry with three collection sources. collection source production variables1 quality variables1 gp y2 cfw nfp tss tta cf ph aa mr cultivated m 91.23 a 15.43 a 5.68 a 1,092.36 14.35 a 1.48 a 18.95 a 3.96 29.78 9.81 a sd 16.90 3.91 0.98 233.85 1.39 0.17 20.87 0.13 7.13 1.53 cv% 18.53 25.33 17.21 21.41 9.71 11.44 110.15 3.34 23.94 15.58 feral m 77.79 b 13.17 b 5.07 b 1,051.00 14.70 a 1.37 b 23.93 a 4.03 34.62 11.78 b sd 25.78 5.88 1.13 460.73 1.26 0.30 23.06 0.28 5 5.37 cv% 33.14 44.66 22.33 43.84 8.60 22.22 96.39 6.95 14.45 45.60 indeterminate m 74.76 b 13.75 ab 5.08 b 1,069.89 13.50 b 1.37 ab 16.16 a 4.06 32.6 10.66 ab sd 25.48 7.41 0.75 530.91 1.45 0.32 19.75 0.32 5.47 4.18 cv% 34.08 53.94 14.77 49.62 10.71 23.14 122.20 7.82 16.8 39.24 total m 81.73 14.12 5.29 1,070.45 14.26 1.41 20.16 4.01 32.21 10.80 sd 23.94 5.81 1.03 416.47 1.43 0.27 21.62 0.25 6.23 4.14 cv% 29.29 41.15 19.45 38.91 10.06 19.35 107.22 6.29 19.34 38.38 the important comparisons are presented in letters with a 0.05 level by the scheffe test. m: arithmetic mean, sd: standard deviation, cv%: coefficient of variation. 1the average values for the variables that showed significant differences between the different collection sources are shown in bold. 2the yield was estimated for the initial harvest period of 4 months with a density of 2,500 plants/ha. germination percentage (gp), yield (y) (t ha-1), fruit weight with calyx (cfw) (g), number of fruits per plant (nfp), total soluble solids (tss) (°brix), total titratable acidity (tta), (%), percentage of cracked fruit (cf), ascorbic acid (aa) (mg/100 g) and maturity ratio (mr). 192 agron. colomb. 29(2) 2011 by higher rates of seed dormancy, indicative of plants in the wild (garcía et al., 2007). on the other hand, significant differences shown in the cfw between commercial plants and those from rural environments and or of spontaneous appearance could indicate the influence of artificial selection on the qualities of fruit size and weight exerted by the demand-driven national markets and export (arbeláez and mora, 1990). feral and indeterminate plants had higher coefficients of variation (cv) than cultivated ones for the variables y, nfp and gp, suggesting greater variability in this type of plant for these characteristics (tab. 1). this could indicate a reduction in the diversity of plants grown as a result of human selection (franco and hidalgo, 2003). when the accession factor was used as an independent variable, the results of the variance analysis for the production variables, number of fruits per plant and average weight of fruit with calyx gave rise to the conclusion that there are significant differences between accessions (p≤0.0001 in all cases). according to the distributions found, most cultivated materials tested were positioned around the mean in each case, while feral and indeterminate materials were located toward the ends of the distribution, with accessions that show yield and fruit production potential far superior to the commercially obtained (18.4 t ha-1 for a production cycle between 9-10 months) (agronet, 2010). for example, in the indeterminate materials evaluated, accession 06uch0049 showed the best performance with 12.08 kg/plant, while accession 06uch0057 recorded the lowest value with 1.12 kg/plant. in the case of fruit weight with calyx, cultivated accession 06uch0033 (6.47 g) and feral accession 06uch0011 (3.54 g) showed the highest and lowest, respectively. moreover, the feral accession 06uch0001 recorded the highest number of fruits per plant (2,454) and accession 06uch0057 the lowest (265). the latter accession also had the lowest germination percentage (20%). interestingly, these results show superior performance in some production variables for non-commercial plants (feral and indeterminate accessions). fruit quality analysis of variance showed significant differences between accessions from different collection sources (cultivated, feral, and indeterminate) for the variables: total soluble solids, titratable acidity and fruit cracking (p≤0.0001, p = 0.0369 and p = 0.0482, respectively) (tab. 1). the scheffe test suggests two contrasting groups (grown-feral versus indeterminate) for the variable tss. in the case of ph and ascorbic acid content there was not enough statistical evidence to conclude any difference between the materials evaluated when considering the collection source as an independent variable. for total soluble solids, feral materials showed the highest average with 14.7°brix, with the most sweetness, while the least developed was seen in the indeterminate materials with a lower brix level (13.5). the higher content of tss in feral materials suggests their potential usefulness in improving the quality of cape gooseberry fruit and indicates that this may be a characteristic of hardiness in the species that has been modified in the process of domestication, accorded with a less sweet taste in cultivated materials. the highest tss content was exhibited by feral accession 06uch0031 with 15.95°brix and the lowest by indeterminate accession 06uch0042 with 11.60°brix. martínez et al. (2008) found 14.86°brix for the ecotype ‘colombia’ in similar conditions, close to the average value observed in the cultivated plants of the present study (14.35°brix). a lower value in this case is presumed due to a greater variability among the materials evaluated. in contrast, trillos et al. (2008) report an average of 12.19°brix tss in open field conditions in rio negro, antioquia. this could indicate a higher concentration of tss in greenhouse conditions than in free exposure, which would benefit the quality of the fruit of the cape gooseberry. similarly, angulo (2005b) found in this fruit grown under greenhouse conditions in miraflores (boyacá) a significantly higher tss (16.36°brix) than in those grown in the open field in the same locale (15.67°brix). for the variable percentage of cracked fruit, feral materials had the highest values with 23.93%, while indeterminate materials had only 16.6%. feral accession 06uch0001 recorded no cracked fruits, while feral accession 06uch0073 had 50% cracked fruits. considering that the cracking of the fruit may be attributed to a genetic factor (fischer, 2005), as in the tomato (moctezuma et al., 2003; peet, 2009), studying these two contrasting feral accessions would be of great interest. it is important to note that this variable presented the highest coefficient of variation of all the variables (cv>100%). the cracking of cape gooseberry fruit is more common in the first period of production (gordillo et al., 2004), torres et al. (2004) attribute this to the imbalance that exists in the source-demand relationship given by the oversupply of assimilates in the early stages, this in turn may be associated with an increased size and weight of the fruit at the maturation stage (> 4 according to the icontec standard) (gordillo et al., 2004). herrera m., ortiz a., fischer, and chacón s.: behavior in yield and quality of 54 cape gooseberry (physalis peruviana l.) accessions from north-eastern colombia 193 the highest percentage of total titratable acidity was found in the cultivated material (1.48%) and the lowest average value in feral and indeterminate material (1.37%). of the accessions tested, the highest value was exhibited by the indeterminate accession 06uch0042 with 1.78% and the lowest by the feral accession 06uch0031 with 0.70%. herrera (2000) found that high quality cape gooseberry has a total titratable acidity of between 1.6 and 2.0%. recently, the acidity factor has been identified as an important variable in the process of ripening and flavor of the fruit (rodríguez et al., 2006). when the accession factor was taken as an independent variable, ph showed a significant difference between at least two of the accessions tested (p≤0.0001). the acid value was lowest for the indeterminate accession 06uch0049 (ph 4.91) and highest for the feral accession 06uch0025 (ph 3.76). trillos et al. (2008) reported a maximum value of about ph 3.9 for the accessions evaluated. it is important to note that in the present study; accession 06uch0049 is far less acidic, which makes it a promising source to improve this feature in cape gooseberry fruit. it is important to note that the average value of ascorbic acid found in this study (32.32±6.23 mg/100 g) is high compared with the reports of rehm and espig (1991) and novoa et al. (2006), who reported 30 and 5 mg/100 g, respectively. the highest aa value was present in the cultivated accession 06uch0048 with 46.7 mg/100 g, and the lowest in the cultivated accession 06uch0020 with 19.2 mg/100 g. gutiérrez et al. (2007) reported a mean concentration of ascorbic acid of 33.2±2.62 mg/100g in cape gooseberry comparable with the average obtained in this study. the maturity ratio showed significant differences between the collection sources evaluated (p = 0.024) with higher rates in feral materials (11.78) and a lower rate in the cultivated material (9.81). from the standpoint of flavor, these first would be sweeter due to its sugar-acid ratio, however, in these materials over-ripen fruits were not observed as expected by their high mr (fig. 1). this could be explained if there was a different response found in respiration patterns that might cause a failure to differentiate the degree of maturity of such materials, an adaptive strategy of wild species that has been observed in wild germplasm of lycopersicon sp., which has been used to improve lines by increasing life at maturity (pratt et al., 2000). for this reatable 2. pearson correlation analysis for all variables evaluated for accessions of cape gooseberry with three collection sources. tta tss nfp ph cf mr y cfw tta 1 -0.125 -0.007 -0.785** -0.061 -0.855** 0.072 0.153* tss -0.125 1 -0.055 0.082 0.450** 0.364** 0.006 0.185** nfp -0.007 -0.055 1 0.159* -0.103 0.001 0.832** -0.031 ph -0.785** 0.082 0.159** 1 0.043 0.697** 0.100 -0.112 cf -0.061 0.450** -0.103 0.043 1 0.175** -0.005 0.175** mr -0.855** 0.364** 0.001 0.697** 0.175** 1 -0.044 -0.088 y 0.072 0.006 0.832** 0.100 -0.005 -0.044 1 0.484** cfw 0.153* 0.185** -0.031 -0.112 0.175** -0.088 0.484** 1 * correlation is significant at the 0.05 level. ** correlation is significant at the 0.01 level. for abbreviations of variables see tab. 1. figure 1. comparison of size and color between different accessions according to the source of collection; 1 (06uch0037), 3 (06uch0017), 5 (06uch0024), 7 (06uch0052) and 8 (06uch0019) cultivated; 9 (06uch0006) feral; 2 (06uch0049), 4 (06uch0042) and 6 (06uch0043) indeterminate. 194 agron. colomb. 29(2) 2011 son, it is necessary to study this feature further with studies that pinpoint the time of maturation and respiration rates in the above materials. analysis of correlations the correlations allowed for the finding of a large number of pairs of linearly related variables (10 coefficients were significant at the0.01 level) (tab. 2). among the most important correlations are cf-tss, tss-cfw and cf-cfw, which show a strong positive relationship between the concentration of solutes, and cracking and weight of the fruit. this suggests that the phenomenon of fruit cracking is the result of a rapid filling of fruit (which depends on the accumulation of soluble solids) during the time in which the epidermis is fragile, a phenomenon that seems related to genetic factors, because not all plants showed the same percentage of cracking. peet (2009) relates the cracking of tomato fruit to the rapid entry of solutes and especially water, when maturity and other factors at the same time reduce the strength and elasticity of the skin of the fruit. other highly significant correlations were ph-tta, mrtta, mr-tss, mrph, mr-cf, tta-ph, and y-cfw. all these correlations are composed of variables that are structurally related, thus explaining their significant value. for example, the inverse relationship between tta and the relationship of maturity and ph are explained by natural processes of ripening the fruit suffers such as the breakdown of organic acids as a respiratory substrate, making the fruit less acid over time (kays, 2004). this typical behavior has already been observed by novoa et al. (2006) and ávila et al. (2006). thus, in the case of ph-tta there is a strong negative linear relationship because both variables are related to the acidity factor, but are measured in different ways. therefore, the higher the acidity, the lower the ph. another important and strong correlation is between yield and number of fruits per plant which was also reported by fischer (1995) in plantations in boyacá. this correlation seems natural since y is estimated from the nfp and the cfw, however, y was more highly correlated with nfp than with cfw. this is possibly due to the relatively low cfw average value (5.29 g) and extremely high nfp value observed in plants from the three collection sources (fischer, 2000), possibly fueled by abundant growth of plants under greenhouse conditions (angulo, 2005a). table 3. means of the parameters of quality and production of 12 promising accessions of the collection. accession (source of the collection)1 dep. production variables quality variables pg y cfw nfp tss tta cf ph aa mr 06uch0007 (f) ns 100 10.21 6.40 1,594.25 14.23 1.59 23.75 4.02 -2 9.01 06uch0018 (c) ns 96.7 7.12 6.05 1,175.50 15.20 1.63 16.25 3.81 29.5 9.38 06uch0035 (c) cn 26.7 5.68 6.36 893.00 15.73 1.58 43.75 3.80 31.3 9.98 06uch0033 (c) cn 80 7.89 6.47 1,218.25 14.65 1.35 13.75 3.97 32.4 11.32 06uch0001 (c) ns 86.7 9.35 3.81 2,454.75 14.30 1.28 0 4.02 30.6 11.25 06uch0015 (f) ns 96.7 5.72 5.81 983.50 15.55 1.40 18.75 3.98 11.19 06uch0043 (i) cn 100 5.84 5.67 1,031.00 15.45 1.55 26.25 4.01 38.9 10.06 06uch0006 (f) ns 100 6.57 4.64 1,416.75 15.33 1.62 35.00 3.80 38.0 9.58 06uch0003 (c) ns 96.7 8.40 5.15 1,632.00 14.40 1.55 23.75 4.04 9.49 06uch0025 (f) cn 86.7 6.32 5.77 1,095.00 15.23 1.62 43.75 3.76 34.3 10.12 06uch0034 (i) cn 63.3 8.65 5.06 1,709.50 14.28 1.52 23.75 3.87 34.5 9.52 06uch0049 (i) by 30 12.08 5.46 2,214.25 12.68 0.92 22.50 4.91 16.42 1 f = feral, c = cultivated, i = indeterminate. dep.: department, ns: norte de santander, st: santander, by: boyacá, cn: cundinamarca. 2 data not available. y and nfp were evaluated for a period of 4 months. for abbreviations of variables see tab. 1. herrera m., ortiz a., fischer, and chacón s.: behavior in yield and quality of 54 cape gooseberry (physalis peruviana l.) accessions from north-eastern colombia 195 factors of production and quality figure 2. principal components analysis of 54 accessions of cape gooseberry for quality and production factors and according to the source of collection (f = feral, c =cultivated i = indeterminate). the numbers indicate the accession number. based on all the variables evaluated, four variables of agronomic interest were chosen to identify promising accessions according to production criteria (as seen from the variables nfp and cfw) and quality (as viewed from the variables tss and cf). in the principal component analysis, the first factor (y axis) contributed 42.73% of the variation and was associated with quality features where there were plants with the sweetest fruits but which in turn had a higher percentage of cracked of fruit (r2 = 0.45) (fig. 2). the second factor (x axis) contained 26.13% of the variation and was associated with production traits where there are some high-yielding accessions. in quadrant iv of fig. 2, high performance plants are seen associated with a low percentage of cracked fruit and low tss. tab. 3 presents a summary of the most promising accessions according to the present analysis. conclusions we identified a large number of promising accessions (feral, indeterminate and cultivated) for production and quality parameters to be used in p. peruviana breeding programs. the behavior of the plants from cultivated collections was more promising to production, yield and average fruit weight with calyx in relation to the other sources. in contrast, wild and indeterminate plants showed the greatest variability, represented by their higher coefficients of variation in almost all tests, as well as recording the maximum and minimum values in much of the evaluated variables. on the other hand, the relationship between total titratable acidity and maturity highlights the great genetic potential that some of the feral accessions may have for increasing the ripening period (and therefore the period of storage) for fruits of the cape gooseberry. for future improvement plans to use the germplasm evaluated in this study, incorporating the criterion of number of fruits per plant in the selection of the plants for high production is recommended. for fruit cracking, described as one of the most serious problems affecting the quality of the fruit, further studies on the physiological behavior of plants that have a low percentage or absence of fruit cracking is recommended. for example, feral accession 06uch0001is a promising plant that can be considered for future improvement plans for the species. finally, it should be noted that this work is an important contribution to the knowledge of the gooseberry and further studies are needed to exploit the genetic variability of this resource in our country. literature cited agronet. 2010. análisis – estadísticas, producción nacional por producto, uchuva año 1993 – 2008. in: http://www.agronet. gov.co/agronetweb/analisisestadisticas/tabid/73/default.aspx; consulted: april, 2010. angulo, r. 2005a. crecimiento, desarrollo y producción de la uchuva en condiciones de invernadero y campo abierto. pp. 111-129. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva physalis peruviana l. en colombia. unibiblos, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogotá. angulo, r. 2005b. uchuva. el cultivo. universidad de bogota jorge tadeo lozano, bogota. arbeláez, c.a. and m.a. mora. 1990. caracterización fenotípica de uchuva (physalis sp.). undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, medellín, colombia. ávila, a., p. moreno, g. fischer, and d. miranda. 2006. influencia de la madurez del fruto y del secado del cáliz en uchuva (physalis peruviana l.), almacenada a 18°c. acta agron. 55(4), 29-38. criollo, h. and v. ibarra. 1990. germinación de la uvilla (physalis peruviana l.) bajo diferentes grados de madurez y tiempo de almacenamiento. acta hort. 310, 183-187. fischer, g. 1995. effect of root zone temperature and tropical altitude on the growth, fruit quality and development of the cape gooseberry (physalis peruviana l.) ph.d. thesis. faculty of agriculture and horticulture, humboldt universität zu berlin, berlin. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo. pp. 9-26. in: florez, v.j., g. fischer, and a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. cultivated (t) feral indeterminate (v) 2.00 1.00 0 -1.00 -2.00 quadrant i collection situation quadrant iii quadrant ii quadrant iv production factor q ua lit y fa ct or 196 agron. colomb. 29(2) 2011 fischer, g. 2005. el problema del rajado del fruto de uchuva y su posible control. pp. 55-82. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. franco, t.l. and r. hidalgo. 2003. análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. technical bulletin no 8. international plant genetic resources institute (ipgri), cali, colombia. galvis, j.a., g. fischer, and o.p. gordillo. 2005. cosecha y poscosecha de la uchuva. pp. 165-190. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, j. romero (eds.). 2005. avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. garcía, f., m.e. gonzález, and c. gómez c. 2007. high viability recorded in ultra-dry seed of 37 species of brassicaceae after almost 40 years of storage. seed sci.technol. 35(1), 143-153. gordillo, o., g. fischer, and r. guerrero. 2004. efecto del riego y de la fertilización sobre la incidencia del rajado en frutos de uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de silvania (cundinamarca). agron. colomb. 22(1), 53-62. gutiérrez, t.m., o.l. hoyos, and m.i. páez. 2007. determinación del contenido de ácido ascórbico en uchuva (physalis peruviana l.), por cromatografía líquida de alta resolución (clar). biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial 5(1), 70-79. herrera, a. 2000. manejo poscosecha. pp. 109-127. in: florez, v.j., g. fischer, and a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. icontec. 1999. frutas frescas. uchuva. especificaciones. norma técnica colombiana ntc 4580. instituto colombiano de normas técnicas, bogotá. kays, s. 2004. postharvest biology. exon press, athens, go. ligarreto, g., m. wolf, and a. correa. 2005. recursos genéticos del género physalis en colombia. pp. 9-27. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogotá. márquez, c.j., o. trillos, j.r. cartagena, and j.m. cotes. 2009. evaluación físico-química y sensorial de frutos de uchuva (physalis peruviana l.). vitae 16(1), 42-48. martínez, f., j. sarmiento, g. fischer, and f. jiménez. 2008. efecto de la deficiencia de n, p, k, ca, mg y b en componentes de producción y calidad de la uchuva. agron. colomb. 26(3), 389-398. mazorra, m.f., a.p. quintana, d. miranda, g. fischer, and b. chaves. 2003. análisis sobre el desarrollo y la madurez fisiológica del fruto de la uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de sumapaz (cundinamarca). agron. colomb. 21(3), 175-189. moctezuma, e., d.l. smith, and k.c. gross. 2003. antisense suppression of a β-galactosidase gene (tb g6) in tomato increases fruit cracking. j. exp. bot. 54(390), 2025-203. national research council. 1989. lost crops of the incas. national academy press, washington dc. novoa, r., m. bojaca, j. galvis, and g. fischer. 2006. la madurez del fruto y el secado del cáliz influyen en el comportamiento postcosecha de la uchuva, almacenada a 12°c (physalis peruviana l.). agron. colomb. 24 (1) 77-86. peet, m. 2009. physiological disorders in tomato fruit development. acta hort. 821, 151-159. pratt, g., r. zorzoli, and l. picardi. 2000. interacciones genéticas entre germoplasma silvestre y cultivado de lycopersicon spp. con efectos sobre la calidad del fruto de tomate. plant genet. resources nwsl. 124,7-12. rehm, s. and g. espig. 1991. the cultivated plants of the tropics and subtropics. verlag markgraf, weihersheim, germany. rodríguez, m., h.e. arjona, and j.a. galvis. 2006. maduración del fruto de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4 a temperatura ambiente en condiciones de bogotá. agron. colomb. 24(1), 68-76. torres, c., a. cooman, and g. fischer. 2004. determinación de las causas del rajado del fruto de uchuva (physalis peruviana l.) bajo cubierta: i. efecto de la variación en el balance hídrico. agron. colomb. 22(2), 140-146. trillos, o., j.m. cotes, c.i. medina, m. wolf, and a.a.a. navas. 2008. caracterización morfológica de cuarenta y seis accesiones de uchuva (physalis peruviana l.), en antioquia (colombia). rev. bras. frutic. 30(3), 708-715. received for publication: 6 september, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.45477 1 la libertad research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). villavicencio (colombia). jhbernal@corpoica.org.co 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) agronomía colombiana 32(3), 307-314, 2014 effects of the genotype and environment interaction on sugar accumulation in sweet sorghum varieties (sorghum bicolor [l.] moench) grown in the lowland tropics of colombia efecto de la interacción genotipo por ambiente en la acumulación de azúcares en variedades de sorgo dulce (sorghum bicolor [l.] moench) en el trópico bajo colombiano jaime humberto bernal1, gustavo a. ligarreto m.2, and ruby stella hernández1 abstract resumen sugar production in sweet sorghums is affected by the environment. therefore, in this study on the effects of the genotype x environment interaction on sugar accumulation, plant traits associated with the sugar content in the stem were evaluated in ten sorghum genotypes grown in six contrasting environments. the results indicated that the stem dry weight, juice sugar concentration (ºbrix), stem sugar content and juice volume were controlled by the genetic constitution of the genotype, with a large environmental contribution to their expression. the results allowed for the identification of the sweet sorghum genotypes that have a high potential for the biofuel agroindustry due to their high sugar contents in the environmental conditions of palmira, espinal, cerete and codazzi. humid tropical environments such as gaitan and villavicencio were less favorable for the competitive production of sweet sorghums for bioethanol due to their low levels of solar radiation and soil fertility. la producción de azúcares en el cultivo de sorgo dulce es afectada por el por ambiente. por tanto, en este estudio sobre el efecto de la interacción genotipo x ambiente en la acumulación de azucares, se evaluaron características de la planta asociadas con el contenido de azúcares en el tallo en diez genotipos de sorgo cultivados en seis ambientes contrastantes. los resultados indicaron que el peso seco del tallo, la concentración de azúcares en el jugo (ºbrix), el contenido de azúcares en el tallo y el volumen de jugo eran controladas por la constitución genética de los genotipos con un gran aporte ambiental para su expresión. los resultados permitieron identificar genotipos de sorgo dulce con gran potencial para la agroindustria de biocombustibles por sus altos contenidos de azúcares en los ambientes de palmira, espinal, cereté y codazzi en relación con los ambientes de trópico húmedo con menor radiación solar y suelos de baja fertilidad como gaitán y villavicencio que fueron ambientes menos favorables para la producción competitiva de sorgo dulce para bioetanol. key words: poaceae, distribution of assimilates, biofuels, energy crops, lowland tropics. palabras clave: poaceae, distribución de asimilados, biocombustibles, cultivos energéticos, trópico bajo. introduction sweet sorghum (sorghum bicolor [l.] moench) is a c4 grass with high radiation and water use efficiency, high biomass and sugar yields, low water and nitrogen requirements, wide variability, and tolerance to droughts and salinity (evans and cohen, 2009). sweet sorghum stems have high contents of soluble sugars, cellulose and hemicellulose (antonopoulou et al., 2008). as a consequence, sweet sorghums could be a viable option for the environmentally sustainable production of first generation biofuels (de vries et al., 2010). the genetic improvement of sweet sorghum crops has mainly focused on developing new genotypes that have high sugar yields in order provide raw materials for the biofuels agroindustry. different studies have reported a high positive correlation between sugar yields and brix values, sugar content, stem production and stem moisture; and between stem production and plant height, stem diameter and juice yield (shinde et al., 2012; gutjhar et al., 2013). several studies have been carried out to characterize the interaction pattern of sugar accumulation and its components between sweet sorghum genotypes and the environment 308 agron. colomb. 32(3) 2014 (makanda et al., 2012; elangovan et al., 2014). the results confirmed the presence of a significant interaction between the genotype and the environment (ge) as a consequence of the differential response of the genotypes to environmental changes. in all of the cases, the variation that resulted from the environment had the largest contribution to the total observed variation in the sugar contents (de vries et al., 2010). in sweet sorghums, the sugar content and the stem and juice yields are quantitative traits with polygenic inheritance, highly affected by the environment (zou et al., 2011; elangovan et al., 2014). there is great variation in the sugar content in the stems of sorghum varieties, e.g., ºbrix in the juice extracted from the stem of 200 cultivars ranged from 8.0% to 19.1% (zhao et al., 2008). this variation is even more complex because not all of the genotypes responded to environmental changes in the same way (elangovan et al., 2014). this study was conducted to estimate the effect of the genotype x environment interaction on sugar accumulation in improved varieties of sweet sorghum and to identify genotypes with a broad or specific adaptation to environmental conditions, such as the rainfall, average temperature, radiation and soil conditions of colombiá s lowland tropics. materials and methods genetic material and experimental locations nine improved open-pollinated sweet sorghum genotypes from cirad and icrisat were evaluated along with a commercial variety, jjt18, across six locations (environments) during the rainy seasons of 2009 and 2010 (tab. 1). table 2 describes the geographical location and environmental characteristics of the experimental sites. the agronomic management practices were carried out by taking into consideration the environmental conditions of each location and the crop requirements. phenological phases and thermal time the crop cycle was separated into three phenological stages: vegetative (gs1), reproductive (gs2) and grain filling (gs3). five plants per plot were randomly selected to determine the thermal time required for each genotype to achieve each phase in the six localities. the thermal time calculation was done with the vertical single-sine wave method proposed by roltsch et al. (1999). three cardinal temperatures were considered for its calculation: a base of 11ºc, optimal between 30 to 34ºc and maximum from 42ºc (lafarge and tardieu, 2002). plant measurements of traits related to sugar yields the stem yields were determined on the basis of stems harvested from two central rows at physiological maturity, between 106 and 115 d after emergence. the dry weight was estimated from a subsample after drying for a 72-h period in an oven at 70ºc. the plant height and juice stem volume were measured at maturity from five randomlyselected plants from each plot. the ºbrix measurements were performed with a hand-held pal-1 refractometer (atago usa inc., bellevue, wa) on the juice of five stems extracted after stem crushing in a three roll press. the estimated sugar content (g/stem) was calculated as shown in eq. 1 (gutjahr et al., 2013). table 1. corpoica sorghum genotypes evaluated in six environments in the lowland tropics of colombia. genotype (code) geographical origin breeding program bf95-11/135 (bf95) burkina faso cirad cem328/3-3-1-1 (c328) central america cirad laspht-3 (ht3) colombia corpoica-icrisat laspht-5 (ht5) colombia corpoica-icrisat laspht-7 (ht7) colombia corpoica-icrisat laspht-46 (ht46) colombia corpoica-icrisat icsb38 (ic38) india icrisat icsr91005 (ic91) india icrisat icsv95126 (icv9) india icrisat jjt18 colombia corpoica-icrisat table 2. environmental conditions of the six experimental sites of the lowland tropics of colombia, 2009-2010. site (code) elevation (m a.s.l.) coordinates sowing date rain (mm) average temperature (°c) radiation mj m-2 d-1 soil texture fertility cerete (cere) 15 8°50.98’ n, 75°48.89’ w 26/05/10 710 28.0 14.8 far medium codazzi (coda) 105 10°0.8’ n, 73°15.6’ w 23/05/09 310 30.3 19.9 fara high espinal (espi) 374 4°11.5’’ n, 74°57.59’ w 23/04/09 217 27.1 17.7 fara high palmira (palm) 965 3°30.0’ n, 76°21.0’ w 31/05/09 121 25.6 17.8 far high gaitan (gait) 175 4° 37.0’ n, 71°19.0’ w 20/05/09 1,525 26.4 16.7 fl low villavicencio (vcio) 336 4°3.6’ n, 73°27.1’ w 18/04/09 1,274 26.0 15.8 fara low far: clay loam; fara: sandy clay loam; fl: silt loam. 309bernal, ligarreto m., and hernández: effects of the genotype and environment interaction on sugar accumulation in sweet sorghum varieties... sugar content (g) = (ºbrix × 8.827 × (stem fresh weight stem dry weight))/1000 (1) where, 8.827 is the slope of the regression line between the ºbrix and sugar concentration of sugars in g l-1 of juice. experimental design and statistical analysis in each location, the genotypes were tested in a completely randomized block design with four replicates. each experimental plot had six 5.0 m-long rows, with 0.7 m spacing between the rows and 0.10 m between the plants. all statistical analyses were performed using sas® v9.0 (sas institute, cary, nc). in terms of effects, the basic model for a multi-environmental trial is illustrated in eq. 2. yijk = μ + gi + ej + b(e)k(j) + ge(ij) + eijk (2) where, yijk = is the kth observation of the ith genotype in the jth environment μ = is the overall mean gi = is the main effect of the ith genotype (considered fixed) ej = is the main effect of the jth environment (considered random) b(e)k( j) = is the effect of the kth block within the jth environment ge(ij) = is an interaction effect associated with genotype i and environment j eijk = is the error associated with each measurement the effect of the genotype and environment interaction was analyzed with the ammi model (additive main effects and multiplicative interaction model), shown in eq. 3. for the sas analysis, a computational algorithm created by vargas et al. (2001) was used. yge= μ + αg + βe + σnλnγgnδen + ρge (3) where, yge = is the average yield of genotype g in environment e μ = is the overall mean αg = is the genotype mean deviations βe = is the environment mean deviations n = is the number of principal components retained in the model λn = is the singular value for the principal component γgn = is the eigenvector score for genotype g and component n δen = is the eigenvector score for environment e and component n ρge = is the residual for genotype g and environment e results the overall picture of the relative magnitude of the genotype (g), environment (e) and g × e (ge) interactions is presented in tab. 3 in the form of anova. the analysis of variance clearly showed that the g, e and ge effects were significant (p≤0.01) for all of the traits. table 3 also depicts the relative contribution of each source to the total variation (g + e + ge). it was observed that the environment was the most important source of variation for most of the traits, except for plant height. the contribution of the genotype was 71.9% of the plant height variation. for the thermal time, the environment accounted for 42.6, 28.6 and 71.0% of the variation in gs1, gs2 and gs3, respectively. table 3. anova and proportion of variation (g + e + ge) explained by the genotype (g), environment (e) and ge interactions for various traits of 10 sweet sorghum genotypes planted in six environments of the lowland tropics of colombia, 2009-2010. trait genotype environment ge mean square proportion g + a + ga (%) mean square proportion g + a + ga (%) mean square proportion g + a + ga (%) thermal time gs1 100,847.9 ** 45.0 172,008.2 ** 42.6 5,541.0 ** 12.4 thermal time gs2 87,489.3 ** 58.0 77,675.4 ** 28.6 4,014.5 ** 13.3 thermal time gs3 9,730.3 ** 6.5 189,943.5 ** 71.0 6,661.8 ** 22.4 plant height 125,134.8 ** 71.9 45,039.9 ** 14.4 2,959.9 ** 8.5 stem yield 584.0 ** 25.1 2,245.8 ** 53.7 85.0 ** 18.3 brix values 72.9 ** 21.5 239.7 ** 39.2 20.4 ** 30.0 sugar content 4,685.4 ** 39.0 4,488.8 ** 20.8 614.1 ** 25.6 juice volume 241,738.7 ** 29.9 434,638.8 ** 29.9 35,712.8 ** 22.1 *significant (p≤0.05); ** highly significant (p≤0.01). 310 agron. colomb. 32(3) 2014 for the stem yield, the genotype explained 25.1%, while the environment accounted for 53.7% of the total variation. for the brix values, sugar content and juice volume, the genotype explained 21.5, 39.0, and 29.9% of the total variation, respectively, while the environment accounted for 39.2, 20.8 and 29.9%, respectively (tab. 3). genotype x environment interaction effects on plant growth and development the performance and stability of the genotypes were visualized graphically with ammi biplot (fig. 1). for the thermal time accumulated in growth stages gs1, gs2 and gs3, the first two principal components (pc) explained 74.3, 79.9 and 97.0% of the ge variation, respectively. genotypes ht3 and ic38 were relatively stable for the growing degree days accumulated during gs1 and gs2, owing to their proximity to the origin. the environments that accounted for most of the total variation of the interaction were cerete and codazzi for gs1 and gs2 and cerete and espinal for gs3. the environment in codazzi caused a greater duration of the gs1 phase (665 degree-days, ºcd) and gs2 phase (601ºcd) in most of the genotypes, while the environment in palmira caused a reduction in the thermal time for the completion of these two growth phases, 402 and 422ºcd, respectively. the environments in codazzi and espinal were responsible for the long duration of the gs1 and gs2 growth periods observed in ic91 (fig. 1). the sweet sorghum genotypes developed by corpoica-icrisat’s breeding program showed longer growth phases, as compared with the varieties from foreign countries. genotypes ht7 (1,623ºcd), ht46 (1,691ºcd) and jjt18 (1,733ºcd) were largely distinguished from the others. for plant height, the first two principal components explained 71.4% of the ge variation (fig. 2). genotypes bf95, ht3, ht5, ht7, jjt18 and icv9 were relatively stable for plant height, owing to their proximity to the origin. according to the biplot in fig. 2, the vertex genotypes were c328, ht46, ic91 and ic38. these genotypes performed better in the environment, falling within the sectors. c328 had the highest plant height in cerete (341 cm) and codazzi (333 cm), respectively. in addition, ic91 showed the greatest plant height in cerete (336 cm), whereas ic38 had the highest plant height in gaitan (235 cm). sweet sorghum genotypes, ht3, ht5, ht7, ht46 and jjt18, developed by corpoica-icrisat’s breeding program, showed the greatest plant height. the plant height of ht7 ranked first in cerete (413 cm), gaitan (389 cm) and villavicencio (406 cm). cerete and codazzi seemed to have gs3 p c 2( 24 .6 % ) 6 8 10 12-12 14420-2-4-6-8-10-14 -10 6 2 0 -2 -4 -6 -8 10 4 8 pc1 (72.4%) cere gait bf95 jjt18 palm ic91 espi ic38 ht7 ht3 icv9 coda vcio ht5 ht46 c328 gs2 p c 2( 36 .4 % ) 6 8 10 12420-2-4-6-8-10-12 -10 6 2 0 -2 -4 -6 -8 10 4 8 pc1 (42.9%) cere gait bf95 jjt18 palm ic91 espi ic38 ht7 ht3 icv9 coda vcio ht5 ht46 c328 p c 2( 28 .7 % ) 6 8 10 12420-2-4-6-8-10-12 -10 6 2 0 -2 -4 -6 -8 10 4 8 gs1 pc1 (45.5%) cere gait bf95 jjt18 palm ic91 espi ic38 ht7 ht3icv9 coda vcio ht5 ht46 c328 figure 1. ammi biplot for growth stages: gs1, vegetative; gs2, reproductive; gs3, grain filling for 10 sweet sorghum genotypes planted in six environments of the lowland tropics of colombia, 2009-2010. favorable environments for plant height in almost all of the genotypes, while espinal had a less favorable environment. stem yield for the stem yield, the first two principal components explained 89.6% of the ge variation (fig. 3). genotypes 311bernal, ligarreto m., and hernández: effects of the genotype and environment interaction on sugar accumulation in sweet sorghum varieties... ht3, ht5, ht7 were relatively stable for stem yield, owing to their proximity to the origin. ht46, c328, jjt18, ht7 and bf95 were placed far from the origin and exhibited larger interactions. in cerete, the higher stem yields were recorded for jjt18 (47.1 t ha-1), ht5 (40.2 t ha-1), ht3 (37.0 t ha-1), ht7 (36.4 t ha-1) and c328 (24.3 t ha-1). in the present study, the higher stem yields were achieved by the sweet sorghum genotypes ht3 (16.3 t ha-1), ht5 (17.1 t ha-1), ht7 (18.1 t ha-1), ht46 (16.3 t ha-1) and jjt18 (19.1 t ha-1). sugar accumulation and stem juice volume in ammi, the first two principal components explained 74.4% of the ge variation for the brix values, 87.4% for the sugar content and 85.0% for the juice volume (fig. 4). cere gait bf95 jjt18 palm ic91 espi ic38 ht7 ht3 icv9 codavcio ht5 ht46 c328 c p 2 (2 6. 3% ) -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 5 4 3 2 6 3 4 5 876 9210-1-2-3-4-5-6-7-8-9 cp1 (45.1%) cere gait bf95 jjt18 palm ic91 espi ic38 ht7 ht3 coda vcio ht5 ht46 c328 c p 2 (1 6. 1% ) -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0 0.5 2.5 2.0 1.5 1.0 3.0 3 4 5210-1-2-3-4-5 cp1 (73.5%) figure 3. ammi biplot for the stem yield (t ha-1) of 10 sweet sorghum genotypes planted in six environments of the lowland tropics of colombia, 2009-2010. c c p 2( 33 .9 % ) 9 15 15 18-18 21630-3-6-9-12-15-21 -15 9 3 0 -3 -6 -9 -12 15 6 12 cp1 (51.1%) cere gait bf95 jjt18 palm ic91 espi ic38 ht7 ht3 icv9 coda vcio ht5 ht46 c328 b c p 2( 31 .3 % ) 3 4 5 6210-1-2-3-4-5-6 -5 3 1 0 -1 -2 -3 -4 5 2 4 cp1 (56.2%) cere gait bf95 jjt18 palm ic91 espi ic38 ht7 ht3icv9 coda vcio ht5 ht46 c328 c p 2( 26 .6 % ) 1.5 2.0 2.5 3.01.00.50-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5-3.0 -3.0 2.0 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 3.0 1.5 2.5 a cp1 (47.8%) cere gait bf95 jjt18palm ic91 espi ic38 ht7 ht3icv9 coda vcio ht5 ht46 c328 figure 4. ammi biplot for: a, ºbrix values; b, sugar content; c, juice volume of 10 sweet sorghum genotypes planted in six environments of the lowland tropics of colombia, 2009-2010. figure 2. ammi biplot for the plant height (cm) of 10 sweet sorghum genotypes planted in six environments of the lowland tropics of colombia, 2009-2010. cerete and codazzi seemed to be favorable environments for stem yield in c328 and ic91. the environmental conditions of codazzi and cerete allowed most of the genotypes to achieve a high stem yield while the lower stem productions were recorded in gaitan (7.5 t ha-1) and villavicencio (8.3 t ha-1). the genotypes ht7 (11.9 t ha-1) and ht46 (10.9 t ha-1) were distinguished by their high stem yields in the less favorable environment of gaitan. 312 agron. colomb. 32(3) 2014 average values for the stem juice volume, 463, 338 and 336 ml, respectively. discussion phenological development the variation in the thermal time was explained by the genotype, environment and ge interactions. ht3 and ht7 were relatively stable in terms of the thermal time required to end the growing periods gs1 and gs2. the sweet sorghum genotypes ht3, ht5, ht7, ht46 and jjt18 showed a greater accumulation of growing degree days for each growing period in almost all of the environments, as compared to the foreign genotypes. the severe water stress observed during growing periods gs1 and gs2 in the genotypes of some of the environments probably affected the predictions of the phenology model, which was based on degree-days. donatelli et al. (1992) reported a reduction in life cycle in sorghum genotypes subjected to water stress during the reproductive phase. mcmaster et al. (2005) validated the concept of thermal time for a wide range of conditions, but suggested the introduction of a genotype response to water stress in the model. the higher accumulation of thermal time seen in c328 during growing period gs1 in cerete and codazzi was probably due to a photoperiod response. the day lengths registered during gs1 in cerete (12.6 h) and codazzi (12.7 h) were relatively longer than those reported in espinal (12.3 h), palmira (12.3 h), gaitan (12.3 h) and villavicencio (12.2 h). in tropical conditions, miller (1968) reported photoperiod responses in minutes for sorghum varieties. plant height the genotype plant heights were affected by the genetic constitution, with a minor environmental contribution. the lower environment effect on the total height variation seen among the genotypes would suggest that this characteristic is controlled by a few genes. an earlier genetic study found four loci that affect sorghum height: dw1, dw2, dw3 and dw4 (quinby and karper, 1954). genetic linkage mapping studies have shown that sorghum height is controlled by only a few major qtls (salas fernandez et al., 2009) that have high heritability (0.83-0.95; murray et al., 2008; ritter et al., 2008). therefore, many studies have focused on height as an indirect way to identify the genes related to biomass yield (salas fernandez et al., 2009). a greater plant height was found in the sweet sorghum varieties developed by colombia’s breeding program, which the genotypes c328, ht3, ht5, ht7 and jjt18 were relatively stable for ºbrix values, owing to their proximity to the origin. the polygon formed by connecting the markers of the genotypes that were farther away from the biplot origin indicated that the best genotype in terms of the ºbrix values in the environment was found in the sectors (fig. 4). ht46 registered the highest ºbrix values (21.3) for villavicencio and espinal (19.0) and ic91 reported higher values in codazzi (16.9). on average, the genotypes with a higher juice sugar concentration were c328 (16.0), ht3 (16.0), ht46 (16.0) and jjt18 (16.0). espinal, palmira and gaitan showed favorable environments for the juice sugar concentration in the stem of almost all of the genotypes, whereas the environments of cerete and codazzi were less favorable. for the stem sugar content, ht5 and ht7 were relatively stable, whereas ht46, jjt18, icv9, ic91, and ic38 showed greater variation (fig. 4). ht46 and jjt18 registered greater values of sugar content in codazzi (80.8 and 85.5 g, respectively), while genotype ic91 showed higher values in cerete (88.8 g), along with c328 in codazzi (59.6 g). on average, a higher stem sugar content was found in ht7 (47.7 g), ht46 (51.8 g), ic91 (43.3 g) and jjt18 (51.3 g). codazzi, palmira and cerete had environments in which the sweet sorghum genotypes showed higher average values for the stem sugar content, 47.6, 44.8 and 39.6 g, respectively, as compared to the lower values reported for villavicencio, gaitan and espinal, 29.6, 28.3 and 20.5 g, respectively. codazzi and cerete had the biggest contribution to the total variation in the stem sugar content observed in the ge interaction. in these environments, the genotypes showed large variations in the sugar content and these environments could be considered as ones that allow for better discrimination of sweet sorghum genotypes through their ability to accumulate sugars. ic91, ht46, ht5, ht7 and bf95 showed a greater variation in the stem juice volume between the environments; whereas ic38 and icv9 were relatively stable (fig. 4). in codazzi, ht46 (793 ml) and jjt18 (797 ml) showed high juice volumes, while ht3 (477 ml) and ht7 (497 ml) registered high stem juice volumes in villavicencio. on average, the genotypes with greater juice volumes were ht5 (356 ml), ht7 (382 ml), ht46 (342 ml) and jjt18 (465 ml). the codazzi, cerete and villavicencio environments had the biggest contribution to the total variation in the stem juice volume observed in the ge interaction (fig. 4). codazzi, palmira and villavicencio provided environments in which the sweet sorghum genotypes showed higher 313bernal, ligarreto m., and hernández: effects of the genotype and environment interaction on sugar accumulation in sweet sorghum varieties... also showed a longer duration in growing periods gs1 and gs2. the favorable conditions of the soil fertility in cerete and codazzi combined with an optimal climatic water balance during gs1 and gs2 allowed most of the genotypes to allocate more assimilates to the formation and elongation of internodes, which caused a superior plant height. c328 and ic91 had a favorable environment in codazzi and cerete for a longer duration of gs1 and gs2, which ultimately led to the expression of a greater plant height. massacci et al. (1996) reported that water stress in sweet sorghums leads to a reduction in the internode elongation as a result of a decrease in the enzyme activities responsible for sugar degradation, which in turn stimulates stem sucrose accumulation. stem yields the environment was responsible for 53.7% of the total variation in the stem yield, with a minor contribution from the genotype. codazzi and cerete seemed to be favorable environments for a greater stem dry matter accumulation in almost all of the sorghum genotypes. sweet sorghum genotypes ht5, ht7 and jjt18, which are adapted to colombia’s tropical lowlands, were outstanding, with greater stalk yields. in cerete, genotypes c328 and ic91 found a favorable environment for stem growth and yield. in cerete and codazzi, most of the genotypes had a longer growing period for gs1 and gs2 and favorable soil fertility and rainfall during the crop growth cycle, which contributed to the formation of large sinks, stems, and fully expanded leaves, which provided sufficient photoassimilates to meet the sink demands. gutjahr et al. (2013) found higher biomass yields and sugar accumulation in sorghum genotypes that had a long duration to f lowering. alhajturki et al. (2012) reported decreased carbohydrate stem accumulation in sweet sorghum varieties growing during the dry season. in sweet sorghum varieties, temporal waterlogging during the vegetative and early reproductive stages caused reductions in biomass production, leaf area, photosynthetic rate, stomatal conductance and transpiration (promkhambut et al., 2010). sugar accumulation and stem juice volume the results clearly showed that the environment caused the most variation in the stem sugar concentration (ºbrix), stem sugar content and juice volume across the sorghum genotypes, indicating that these traits are under quantitative polygenic inheritance. murray et al. (2008) indicated that the sugar concentration in sweet sorghum is affected by many genes (is subject to polygenic control) and by gene-environment interactions. lv et al. (2013) reported that the stalk juice weight was a quantitative trait with more than one qtl responsible for this trait. in espinal and palmira, the reduction in the stem growth as a result of water stress and lower temperatures during gs1 and gs2 was responsible for the higher stem sugar concentration of the genotypes. similar results were reported by makanda et al. (2012) in sorghum hybrids evaluated in four environments. high overall means for stem brix were attributed to temperatures of between 25 to 30ºc, recorded in the favorable environments, while environments with maximum temperatures of 30 to 45ºc resulted in lower sugar concentrations. meanwhile, alhajturki et al. (2012) suggested that the accumulation of sugar in sweet sorghum under water stress was an osmotic adjustment mechanism that allowed the plant to maintain water absorption for higher rates of photosynthesis and plant growth. on average, higher values of stem sugar content in most of the genotypes were registered in cerete, codazzi and palmira. the sugar content in stems incorporates two major components for sugar production in sweet sorghum: juice sugar concentration (ºbrix) and the stem size available for sugar accumulation. the soils with better fertility, along with mean temperatures and water availability that were suitable for crop growth, found in cerete and codazzi allowed genotypes c328, ht3, ht7, ht46, ic91 and jjt18 to achieve a high stem sugar content. ht5, ht7 and jjt18 showed higher juice volumes, while c328 and icv9 registered a lower juice volume. c328 achieved the highest juice volume in codazzi. the genotypes in codazzi, palmira and villavicencio were distinguished by presenting higher values in juice volume, while espinal had the lowest. gutjhar et al. (2013) reported that a high variability in stem biomass did not allow the finding of a correlation between stem sugar content and juice sugar concentration in sorghum genotypes. the sugar yield was more dependent on the stem weight and the juice volume rather than on the sugar concentration, which was high in most of the genotypes. the principal drivers for dry matter accumulation, the genetic constitution and the environment were responsible for stem sugar storage. conclusions the sweet sorghum genotypes with a greater sugar yield potential showed a longer growth cycle period, taller plants, 314 agron. colomb. 32(3) 2014 juice stems and a greater sugar accumulation. a tradeoff between stem yield and stem sugar concentration (ºbrix) was observed across the sorghum genotypes. the environments that resulted in a greater stem yield among the genotypes reduced the stem sugar concentration. the results allowed for the identification of the sweet sorghum genotypes that have a high potential for the biofuel agroindustry, due to their high sugar yields, in palmira, espinal, cerete and codazzi. on the other hand, the humid tropical environments with less solar radiation and low fertility soils, such as gaitan and villavicencio, had less favorable environments for competitive bioethanol production. literature cited alhajturki, d., m. aljamali, a. kanbar, and f. azmah. 2012. potential of some sweet sorghum (sorghum bicolor l.) genotypes under two water regimes for sugar and bio-ethanol production. sugar tech 14, 376-382. doi: 10.1007/s12355-012-0181-x antonopoulou, g., h.n. gavala, i.v. skiadas, k. angelopoulos, and g. lyberatos. 2008. biofuels generation from sweet sorghum fermentative hydrogen production and anaerobic digestion of the remaining biomass. bioresour. technol. 99, 110-119. doi: 10.1016/j.biortech.2006.11.048 de vries, s.c., g.w.j. van de ven, m.k. van ittersum, and k.e. giller. 2010. resource use efficiency and environmental performance of nine major biofuel crops, processed by firstgeneration conversion techniques. biomass bioenerg. 34, 588-601. doi: 10.1016/j.biombioe.2010.01.001 donatelli, m., g.l. hammer, and r.l. vanderlip. 1992. genotype and water limitation effects on phenology, growth, and transpiration efficiency in grain sorghum. crop sci. 32, 781-786. doi: 10.2135/cropsci1992.0011183x003200030041x elangovan, m., p. kiran babu, n. seetharama, and j.v. patil. 2014. genetic diversity and heritability characters associated in sweet sorghum [sorghum bicolor (l.) moench]. sugar tech 16, 200-2010. doi: 10.1007/s12355-013-0262-5 evans, j.m. and m.j. cohen. 20 09. regiona l water resource implications of bioethenol production in the southeastern united states. glob. change biol. 15, 2261-2273. doi: 10.1111/j.1365-2486.2009.01868.x gutjahr, s., m. vaksmann, m. dingkuhn, k. thera, g. trouche, s. braconnier, and d. luquet. 2013. grain, sugar and biomass accumulation in tropical sorghums. i. trade-offs and effects of phenological plasticity. funct. plant biol. 40, 342-354. doi: 10.1071/fp12269 lafarge, t. and f. tardieu. 2002. a model co-ordinating the elongation of all leaves of a sorghum cultivar was applied to both mediterranean and sahelian conditions. j. exp. bot. 53, 715725. doi: 10.1093/jexbot/53.369.715 lv, p., g. ji, y. han, s. hou, s. li, x. ma, r. du, and g. liu. 2013. association analysis of sugar yield-related traits in sorghum [sorghum bicolor (l.)]. euphytica 193, 419-431. doi: 10.1007/ s10681-013-0962-7 makanda, i., j. derera, p. tongoona, and j. sibiya. 2012. genetic and gge biplot analyses of sorghum germplasm for stem sugar traits in southern africa. afr. j. agric. res. 7, 212-223. doi: 10.5897/ajar11.989 massacci, a., a. battistelli, and f. loreto. 1996. effect of drought stress on photosynthetic characteristics, growth and sugar accumulation of field-grown sweet sorghum. funct. plant biol. 23, 331-340. doi: doi:10.1071/pp9960331 mcmaster, g.s., w.w. wilhelm, and a.b. frank. 2005. developmental sequences for simulating crop phenology for waterlimiting conditions. aust. j. agric. res. 56, 1277-1288. doi: 10.1071/ar05068 miller, f.r., d.k. barnes, and h.j. cruzado. 1968. effect of tropical photoperiods on the growth of sorghum when grown in 12 monthly plantings. crop sci. 8, 499-502. doi: 10.2135/cropsc i1968.0011183x000800040032x murray, s.c., a. sharma, w.l. rooney, p.e. klein, j.e. mullet, s.e. mitchell, and s. kresovich. 2008. genetic improvement of sorghum as a biofuel feedstock: i. qtl for stem sugar and grain nonstructural carbohydrates. crop sci. 48, 2165-2179. doi: 10.2135/cropsci2008.01.0016 promkhambut, a., a. younger, a. polthanee, and c. akkasaeng. 2010. morphological and physiological responses of sorghum (sorghum bicolor l. moench) to waterlogging. asian j. plant sci. 9, 183-193. doi: 10.3923/ajps.2010.183.193 quinby, j.r. and r.e. karper. 1954. inheritance of height in sorghum. agron. j. 46, 211-216. doi: 10.2134/agronj1954.00021 962004600050007x ritter, k.b., d.r. jordan, s.c. chapman, i.d. godwin, e.s. mace, and c.l. mcintyre. 2008. identification of qtl for sugar-related traits in a sweet × grain sorghum (sorghum bicolor l. moench) recombinant inbred population. mol. breed. 22, 367-384. doi: 10.1007/s11032-008-9182-6 roltsch, w.j., f.g. zalom, a.j. strawn, j.f. strand, and m.j. pitcairn. 1999. evaluation of several degree-day estimation methods in california climates. int. j. biometeorol. 42, 169-176. doi: 10.1007/s004840050101 salas fernandez, m.g., p.w. becraft, y. yin, and t. lübberstedt. 2009. from dwarves to giants? plant height manipulation for biomass yield. trends plant sci. 14, 454-461. doi: 10.1016/j. tplants.2009.06.005 shinde, d.a., v.a. lodam, s.s. patil, and b.d. jadhav. 2012. character association in sweet sorghum [sorghum bicolor (l.) moench]. agric. sci. digest. 32, 48-51. vargas, m., j. crossa, f. van eeuwijk, k.d. sayre, and m.p. reynolds. 2001. interpreting treatment × environment interaction in agronomy trials. agron. j. 93, 949-960. doi: 10.2134/ agronj2001.934949x zhao, x.n., g.y. li, y. liu, p. lu, b.q. dun, m.q. yue, and p. zang. 2008. genetic diversity and correlation analysis of main agronomic characters in domestic and foreign sweet sorghum germplasm. j. plant genet. resour. 9, 302-307. zou, g., s. yan, g. zhai, z. zhang, j. zou, and y. tao. 2011. genetic variability and correlation of stalk yield-related traits and sugar concentration of stalk juice in a sweet sorghum (sorghum bicolor l. moench) population. aust. j. crop sci. 5, 1232-1238. volumen xx 3 2002 optimizado.pdf actividad del azimsulfuron + metsulfuron-metil en cyperus rotundus l. bajo condiciones controladas azimsulfuron + metsulfuron-metil activity in cyperus rotundus l. under controlled conditions cilia fuentes' y julian ferruchoresumen se realizaron tres experimentos bajo condiciones controladas de invernadero con el fin de evaluar la actividad de la mezcla herbicida formulada azimsulfuron (14,0 g i.a./ha)+ metsulfuron metil (4,0 g i.a./ha) en aplicaciones foliares o al suelo sobre plantas de coquito (cyperus rotundus l.). plantas de coquito fueron tratadas en tres estados de desarrollo: plántula, plantas juveniles y plantas maduras. el número y materia seca de brotes aéreos, y la producción de estructuras subterráneas (tubérculos y bulbos basales) 28 días después del tratamiento fue reducido en los tres estados de desarrollo de la maleza. sin embargo, plantas en estado de plántula fueron las más susceptibles. en otro experimento se trataron plantas maduras que ya habían producido un sistema subterráneo de cadenas de rizomas, tubérculos y bulbos. tres semanas después del tratamiento los bulbos y tubérculos fueron separados y sembrados en arena. la brotación de estas estructuras vegetativas fue casi completamente inhibida, indicando que el herbicida se transloca hasta el sistema subterráneo. se comprobó que la mezcla herbicida no tiene efecto preemergente sobre la brotación de tubérculos de la maleza sembrados a 1 y 3 cm de profundidad. el máximo valor registrado de inhibición de la brotación fue de solo 11%. palabras claves: herbicidas, sulfonylúreas, ciperáceas, coquito, translocación. summary three experiments were carried out under glasshouse conditions with the aim of evaluating the activity of azimsulfuron (14,0 g i.a./ ha)+ metsulfuron methyl (4,0 g la./ha.) herbicide mixture in foliar and soil treatments on purple nutsedge (cyperus rotundus l.). purple nutsedge plants were treated in three development stages: seedling, young plants and mature plants. shoot and underground structures (tubers and basal bulbs) number and dry matter 28 days after treatment was reduced in the three stages of development. however, seedling plants were the most sensitive. in other experiment mature plants that had already produced an underground system of rhizome chains, tubers and bulbs were treated with the herbicide mixture. three weeks after treatment bulbs and tubers were separated and sown in sand. bulb and tuber sprouting was almost completely inhibited, indicating that the herbicide translocated until the underground system. on the other hand, the herbicide mixture doesn't have any soil activity on purple nutsedge tubers. in this case, the maximum sprout tuber inhibition was 11 percent. key worrds: herbicides, sulfunylurea, cyperacea, purple nutsedge. introducción el coquito (cyperus rotundus l) es considerado como una de las peores malezas del mundo tropical (holm et al., 1977). en colombia, c. rotundus en conjunto con otras cyperáceas constituyen el segundo grupo de plantas adventicias más importantes después de las gramíneas, asociadas con el cultivo del arroz (fuentes, almario y cifuentes, 1999). c. rotundus se propaga mediante estructuras subterráneas vegetativas, como tubérculos, bulbos basales y rizomas (ciat, 1982). muchos herbicidas han sido evaluados para el control de esta planta adventicia, desde el 2,4-d, msma, tiocarbamatos, triazinas, uracilos, glifosato y algunos fumigantes como bromuro de metilo; más recientemente las imidazolinonas y las sulfonylureas (su's) (mcgiffen, 1997). varias nuevas moléculas herbicidas del grupo de las sulfonylureas selectivas al arroz registradas en colombia tienen actividad hacia el coquito, como el etoxysulfuron y el primisulfuron. recientemente se ha comercializado en colombia una mezcla tipo "twin pack" de dos moléculas su's, el azimsulfuron y metsulfuron metil para el control de malezas cyperáceas y dicotiledóneas en el cultivo del arroz. azimsulfuron tiene actividad particularmente sobre algunas especies arvenses gramíneas, cyperáceas y acuáticas (dupont, 1995). la selectividad del azimsulfuron en arroz se debe a procesos de metabolización al seguir dos rutas; la primera es una o-demetilación del anillo 'profesora asociada. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. a.a. 14490, bogotá, colombia. 2anteriormente, estudiante facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, scde bogotá. agronomía colombiana, 2002. 19 (1-2): 37-42 pirimidílico y la segunda ruta consiste en la formación de diferentes subproductos conjugados con glucosa; esta conjugación ocurre luego de la hidrólisis de la molécula herbicida (dupont, 1995). metsu1furon metil es un herbicida de gran uso en colombia para el control de malezas comrnelináceas y dicotiledóneas en arroz y en potreros. este trabajo tuvo como objetivo principal evaluar la actividad del azimsulfuron + metsulfuron-metil en plantas de coquito en tres estados de desarrollo y su efecto sobre la brotación de tubérculos; así como determinar la acción preemergente de la mezcla herbicida sobre estructuras subterráneas de la maleza. materiales y métodos generalidades los ensayos fueron realizados en el invernadero de vidrio de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, bajo condiciones controladas de temperatura (promedio de 28 °c/ 19 "c día/noche), humedad relativa (75%) e iluminación, con material vegetal (tubérculos) de coquito colectados en campos de arroz de el espinal, tolima, colombia. se seleccionaron tubérculos con tamaño entre 1 cm y 1,5 cm de longitud, se almacenaron en un refrigerador a 4°c en bolsas de polietileno con cierre hermético, y se mantenían hidratados asperjándolos con agua cada tercer día hasta su utilización. en los experimentos 1 y 2, los tubérculos se pusieron a brotar en condiciones controladas de invernadero en potes de 70 x 40 cm, utilizando arena como sustrato. una vez los tubérculos brotaban y al alcanzar un tamaño de brote de máximo 3 cm (12 días), se transplantaron a potes. se transplantó un tubérculo con un solo brote por pote de 25 x 10 cm; los potes se habían llenado previamente con un sustrato 3 suelo: 2 arena. la fertilización de las plantas se realizó una vez por semana regando los potes con soluciones nutritivas hidrocoljap® a (elementos mayores) y b (elementos menores), en dosis de 5 ml l-l de la solución de elementos mayores + 2 ml l-i de solución de elementos menores. cada pote fue regado con 20 ml de la solución mezcla. los potes ~ueron regados a diario con 120 mi de agua. los tratamientos herbicidas se aplicaron con una cámara de aspersión automática, boquilla tee-jet 8002-e y volumen de mezcla de 175 i*ha-l. en todos los experimento se aplicó siempre una sola dosis de azimsulfuron (14 g i.a. *ha-1) + metsulfuron metil (4 g i.a. * ha-l) + el surfactante agrotin® (2% v/v). experimento 1: respuesta del coquito en tres estados de desarrollo al azimsulfuron + metsulfuron metil. en este experimento se pretendió establecer si la mezcla herbicida de azimsulfuron + metsulfuron metil afectaba el crecimiento y desarrollo del coquito, mediante la medición del número de brotes, la altura de planta, el número de estructuras subterráneas y el rebrote, así como la evolución de los síntomas de fitototoxicidad en plantas tratadas en tres estados de desarrollo. los estados de desarrollo que se consideraron fueron: plántula (3 a 4 hojas); juvenil (5 a 7 hojas) y plantas maduras (plantas formando cadenas de rizomas y tubérculos. para obtener plantas en los diferentes estados de desarrollo se realizaron siembras escalonadas de tubérculos que permitieron tener el material en los tres estados para ser tratados el mismo día. se utilizaron en total 60 unidades experimentales, 20 por cada estado de desarrollo; de cada estado fueron aplicadas diez unidades experimentales y las otras diez sirvieron como testigos. cada unidad experimental correspondía a una planta. las variables que se evaluaron fueron: altura de planta, número de brotes y fitotoxicidad a los 7, 14,21 y28 días después del tratamiento (ddt). la fitotoxicidad se midió con ayuda de una escala visual de daño de o a 100 (0= ningún daño, igual al testigo sin tratar; 100= muerte de la planta), comparando dos plantas testigo con una planta tratada con el fin de asignar un valor de la escala). no se presentarán datos de altura de plantas. a los 28 ddt se cortó a ras del suelo la parte aérea y se registró la materia seca. quince y treinta días después de este corte, se registró la altura, número y materia seca de los brotes aéreos. treinta días después del primer corte, se separó la parte aérea de la subterránea y se peso la materia seca de los brotes aéreos y del sistema subterráneo, previo proceso de lavado y secado a la estufa a 70°c por 48 horas. experimento 11: actividad de azimsulfuron + metsulfuron-metil sobre la brotación de estructuras subterráneas de plantas maduras de coquito. este experimento tuvo como finalidad establecer el efecto de azimsulfuron + metsulfuron metil sobre la brotación de bulbos y tubérculos de plantas maduras de coquito tratadas foliannente con la mezcla herbicida. así, la inhibición de la brotación de las estructuras subterráneas podía indicar movilidad de la mezcla herbicida desde los brotes aéreos hacia bulbos y tubérculos que se encontraban por debajo de la superficie del suelo al momento de la aplicación. el día del tratamiento, de un stock de plantas maduras con 75 días de brotación, se seleccionaron 20 considerando número de brotes y vigor, esta selección estuvo acompañada de un muestreo de cinco plantas, a las cuales se extrajo el sistema subterráneo y se contaron los bulbos basales y tubérculos, con el fin de asegurar que las plantas tenían al menos cuatro tubérculos. de las 20 plantas seleccionadas diez fueron tratadas con la mezcla herbicida y diez sirvieron de testigos. tres semanas después del tratamiento se separaron los bulbos y tubérculos de las plantas, y se clasificaron en dos grupos considerando el tipo de brote aéreo. un grupo consistió de estructuras subterráneas que al momento de la aplicación habían emitido brotes aéreos, y por tanto fueron asperjados con la solución herbicida; a estas se les denominó estructuras tratadas (et). un segundo grupo estuvo conformado por tubérculos y bulbos basales que agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 al momento de la aplicación no habían emitido brotes aéreos, y por tanto, no fueron directamente tratados; este grupo se les denominó estructuras no tratadas (ent). una vez clasificadas las estructuras subterráneas de cada planta, se retiró todo tipo de tejido (rizomas, raíces, brotes aéreos) y cada uno de estos bulbos o tubérculos se sembraron separadamente en pequeños potes plásticos de 120 mi de capacidad previamente llenados con arena. se tomaron registros de altura y número de brotes aéreos a los 15,30,45 y60 días después de la siembra (dds) de las estructuras subterráneas. cincuenta y ocho dds se cortaron a ras de suelo los brotes aéreos y se registró su materia seca. no se presentan datos de altura de plantas. experimento iii:efecto del azimsulfuron +metsulfuron metil aplicado al suelo sobre la brotación de tubérculos de coquito. este experimento tuvo como objetivo determinar si la mezcla de azimsulfuron + metsulfuron metil aplicado al suelo prevenía la brotación de tubérculos de c. rotundus. se sembraron en bandejas con arena tubérculos de coquito; cuando los tubérculos emitieron brotes hasta de 5 mm de longitud, se sembraron cinco tubérculos por pote de 25 x 1° cm; los potes se habían llenado previamente con un sustrato 3 suelo: 2 arena. los tubérculos se plantaron a 1 y 3 cm de profundidad. diez potes fueron tratados con la mezcla herbicida y otros diez sirvieron de testigos. el número de brotes aéreos se evaluó a los 15, 30, 45, 60 y75 ddt. tratamiento estadístico de los datos. en los tres experimentos el diseño experimental fue un diseño completamente al azar (dca) con arreglo factorial. en el experimento 2 se manejo un dca con arreglo factorial pero con desigual número de repeticiones. esto debido a que el número de bulbos y tubérculos obtenidos en cada planta variaba de una planta a otra. los datos se expresaron como porcentaje de reducción respecto al testigo sin tratar, mediante la formula: r (%) = [(a pt)/pt] *100, en donde: r: reducción en porcentaje respecto a la testigo sin tratar. a: valor medido pt: valor promedio de todas las plantas testigo. una vez expresados los resultados como porcentaje de reducción, se sometieron a análisis de varianza y se realizaron comparaciones de medias usando la prueba de tukey, cuando fue pertinente (steel y torrie, 1988). resultados experimento 1: respuesta del coquito en tres estados de desarrollo al azimsulfuron + metsulfuron metil. respecto al número de brotes aéreos y fitotoxicidad visual, los efectos por separado de los factores fecha de evaluación (fe) y estado de desarrollo (ed) fueron significativos; así como la interacción fe*ed fue altamente significativa (p<o,oi). la emisión de brotes aéreos en plantas tratadas en estado de plántula fue completamente inhibida durante todo el transcurso del experimento. en plantas juveniles y maduras, la producción de brotes aéreos fue reduciéndose significativamente durante las cuatro semanas de evaluación, hasta registrarse valores de reducción del 80% y 30% a la cuarta semana, respectivamente (cuadro 1). la reducción de la materia seca de brotes aéreos 28 ddt fue significativamente diferente entre los tres estados de desarrollo (cuadro 1). cuadro l. producción de brotes aéreos y materia seca de plantas de coquito tratadas en tres estados de desarrollo con azimsulfuron + metsulfuron metil, número de brotes 1 (% de reducción) 2 (n3= 1o) materia seca (% reducción) días después del tratamiento (ddt) (n 2=10) estado de desarrollo 7 14 21 28 28 ddt plántula 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 72,0% a4 tes tigo (n" o g/pote) 0,7 2,5 3,2 3,5 0,55 planta juvenil 41,9% 66,1% 77,4% 80,4% 51,0% b testigo (no o g/pote) 3,1 5,6 8,4 9,2 1,76 plantas maduras 8,8% 17,5% 24,2% 29,6% 25,0% e testigo (n° o g/pote) 5,4 6,7 7,4 8,4 3,45 las plantas en estado de plántula sufrieron una reducción del 70%, seguido del estado de juvenil (51%) y de plantas maduras (25%) (cuadro 1). así, la mezcla herbicida inhibió completamente la producción de nuevos brotes y detuvo el crecimiento del brote original o "madre" en un 70% en plantas en estado de plántula. 2002 las plantas de coquito tratadas en plántula presentaron 7 ddt, los menores valores de fitotoxicidad visual (12%) en comparación con los estados juvenil (34%) y maduro (47%); sin embargo, al término de cuatro semanas resultaron con un valor de fitotoxicidad de cerca del 80%, superior al daño sufrido por plantas tratadas en estados de desarrollo más avanzados (60% de daño) (cuadro 2). fuentes y ferrucho : actividad del azimsulfuron + metsulfuron-metil. .. cuadro 2. fitotoxicidad de plantas de coquito tratadas con azimsulfuron + metsulfuron metil en tres estados de desarrollo. fitotoxicidad visual (%)1 (n =l o)" estado de desarrollo 7 14 21 28 días después del tratamiento plántulas juvenil plantas maduras 12 34 47 2 número de observaciones.1 fitotoxicidad medida usando escala visual. la evolución de los síntomas de fitotoxicidad se describe a continuación: inicialmente aparecieron bandas cloróticas paralelas a la nervadura central, particularmente en plantas en estado juvenil y maduras, seguido de clorosis extendida en toda la lámina foliar, marchitamiento y enrollamiento apical de las hojas. solo dos de diez plantas murieron de las tratadas en estado de plántula; no se registró mortalidad de ninguna de las plantas tratadas en los otros dos estados. 57 55 57 78 61 63 47 55 58 el rebrote después de dos cortes de las plantas tratadas con la mezcla herbicida fue en general inhibido en más del 90%; incluso, las plantas no emitieron nuevos brotes (100% de inhibición) después de los cortes, en los estados de plántula y planta madura (cuadro 3). igualmente, la producción de estructuras subterráneas se redujo en 76% en plantas aplicadas en estado de plántula, seguido del estado juvenil (47%) y de plantas maduras (42%) (cuadro 3). cuadro 3. rebrote de plantas de coquito y producción de estructuras subterráneas (bulbos basales + tubérculos) tratadas en tres estados de desarrollo con azimsulfuron + metsulfuron-metil, brotes aéreos (n1= lo) estructuras estado 15 ddpc 2 30 ddpc subterráneas (n= 1o) de promedio (58 ddt) desarrollo testigo testigo (%r) testigo %r3 (no/pote) %r (no/pote) %r (no/pote) plántulas 100,0 3,8 100,0 3,1 100,0 a 4 76,2 a 4.2 juvenil 98,0 9,5 83,0 8,1 90,5 b 46,8 b 9,4 plantas maduras 100,0 10,1 100,0 11,3 100,0 a 42,5 b 28,33 1 número de observaciones, 'días después del primer corte, el cual se efectuó 28 días después del tratamiento. 1 reducción (%) respecto al testigo sin tratar. 'medías seguidas por la misma letra no son significativamente diferentes según prueba de tukey (p = 0.05). experimento ii: actividad de azimsulfuron + metsulfuron-metil sobre la brotación de estructuras subterráneas de plantas maduras de coquito. con relación a la emisión de brotes de tubérculos provenientes de plantas maduras tratadas con la mezcla herbicida, los efectos simples de fecha de evaluación (fe) y tipo de estructura (te) fueron significativos (p>0,05), en tanto que la interacción fe*te no fue significativa (p<0,05). la emisión de brotes aéreos se redujo en general en más del 70%. sin embargo, los valores fueron significativamente menores (96% de reducción) en estructuras subterráneas de las plantas que no habían producido brote aéreo al momento del tratamiento (ent) , en comparación con las et (73%) (cuadro 4). la reducción en la emisión de brotes aéreos fue significativamente mayor a los 15 (88%) y 30 días (89%) después de la siembra de las estructuras subterráneas, en comparación con las siguientes dos fechas (cuadro 4). la reducción de la materia seca de los brotes aéreos tomada 60 días después de la siembra (dds) mostró una diferencia del 14% entre las et y las ent. las ent presentaron la mayor reducción en el peso seco de los brotes aéreos de un orden del 95% contra un 81% de reducción registrado en las et (cuadro 4). estos resultados indican que efectivamente la mezcla herbicida sí se transloca hasta las estructuras subterráneas (tubérculos y bulbos) e inhibe su brotación. agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 cuadro 4. número y materia seca de brotes aéreos producidos por cada bulbo o tubérculo en diferentes fechas de evaluación (15, 30, 45 y 60 días después de la siembra) provenientes de plantas maduras de coquito tratadas con azimsulfuron + metsulfuron meti!. n° de brotes aéreos/bulbo o tubérculo materia seca de %rl brotes aéreos tipo de testigo 60dds estructura n' 15 30 45 60 promedio n 15 30 45 60 %r testigo dds dds dds dds dds dds dds dds estructuras no 62 100,0 97,0 94,0 91,0 96.0aj 52 3,8 6,2 10,3 13,3 95.0a 6,7 tratadas estructuras 68 76,0 81,0 69,0 65,0 73,ob 129 2,1 3,4 6,2 9,9 81,ob 6,5tratadas promedio 8r,ob 89,ob 82,oa 78,oa 1 reducción (%) respecto al testigo sin tratar, 2 número de observaciones, 3 medias seguidas de la misma letra no son significativamente diferentes, según prueba de tukey (p = 0,05). experimento lli: efecto del azimsulfuron + metsulfuron metil aplicado al suelo sobre la brotación de tubérculos de coquito el análisis de varianza del porcentaje de reducción número del brotes aéreos indicó que la interacción entre profundidad de siembra (prof) y fecha de evaluación (fe) fue significativa, al igual que el efecto independiente de la fecha de evaluación (p < 0,01), por tanto se analiza la interacción prof*fe. el porcentaje de reducción del número de brotes aéreos provenientes de tubérculos sembrados a 1 y 3 cm de profundidad 15 dds del tratamiento químico al suelo, fue 1,3 y 1,4% respectivamente, con relación al testigo sin tratar (cuadro 5 ). cuadro 5. efecto de azimsulfuron + metsulfuron metil sobre el número de brotes aéreos a diferentes profundidades. se expresa como porcentaje de reducción con respecto al testigo sin tratar. reducción (%) i del número de brotes/pote (n= 10) 2 días después del tratamiento 15 30 45 60 75 1,3% 3,1% 11,5% 1,0% 0,0% 4,6 9,7 14,6 17,7 18,3 1,4% 6,0'1'0 2,9% 0,0% 0,0% 4,5 9,5 13,0 15,4 16,6 profundidad de siembra de los tubérculos lem número de brotes en el testigo sin tratar 3em n úmero de brotes en el testigo sin tratar 1 reducción (,!(,) respecto al testigo sin tratar, 2 número de observaciones. el máximo valor de inhibición de la brotación se registró en tubérculos sembrados a 1 cm de profundidad (11,5%) a los 45 dds. la emisión de brotes de los tubérculos sembrados a 3 cm de profundidad fue reducida como máximo 30 dds y en 6,0%. después de los 45 dds la mezcla herbicida ya no tuvo prácticamente ningún efecto sobre la brotación de los tubérculos. discusión la actividad sobre el coquito de la mezcla de azimsulfuron + metsulfuron metil, se debe al azimsulfuron, ya que se tienen antecedentes de la actividad de este compuesto sobre las cyperaceas (dupont, 1995). el azimsulfuron 2002 + metsulfuron metil tuvo actividad herbicida en los tres estados de desarrollo de la maleza considerados. los síntomas de daño se manifestaron como clorosis y necrosis; inicialmente, fueron más intensos en plantas maduras (47%) y en plantas juveniles (34%) que en estado de plántula (12%). sin embargo, al cabo de cuatro semanas después de la aplicación, la fitotoxicidad fue cerca del 80% en el estado de plántula y alrededor del 60% en los estados juvenil y maduro. en general, el estado más susceptible correspondió al de plántula sobre el cual se debería orientar el control químico con esta mezcla herbicida, como lo indica un 100% de inhibición en la emisión de brotes aéreos, más de un 70% en la reducción en la materia seca y una completa inhibición (100%) del rebrote. fuentes y ferrucho : actividad del azimsulfuron + metsulfuron-metil. .. como las especies del género fimbristylis, se debe a la relativa reducida área foliar, que limita la intercepción del producto. a pesar de esta ventaja morfológica de la que goza el coquito, otro herbicida sulfonylurea, el mon-12037, exhibió una excelente inhibición de la materia seca de brotes aéreos de coquito en aplicaciones foliares (vencill et al, 1995). la reducción de la brotación en un 96%, así como una reducción del 95% en la materia seca de los brotes aéreos producidos por las estructuras subterráneas (bulbos y tubérculos) no tratadas, confirman que el herbicida se transloca desde el follaje hasta el sistema subterráneo del coquito. se requiere de evaluaciones con el producto marcado con 14c que permitan cuantificar la translocación y distribución del herbicida en c. rotundus. el azimsulfuron + metsulfuron metil aplicado al suelo, no tuvo actividad importante para evitar la brotación de tubérculos sembrados bajo la superficie del suelo, por tanto, no es recomendable los tratamientos de preemergencia con fines de control de c. rotundus. agradecimientos los autores agradecen a dupont de colombia la financiación del presente trabajo. literatura citada centro internacional de agricultura tropical, 1988. el coquito (cyperus rotundus l.): biología, manejo y control. unidad audiotutoriai. segunda edición. contenido científico: d leihner, j. d. doll & c. l. fuentes. serie: 04sc-02.06. cali, colombia. dupont agriculturalproducts. 1995 azimsulfuron (dpx-a8947). technical bulletin. fuentes, c., almario, o. & cifuentes, f. 1999. malezas cyperáceas asociadas al cultivo del arroz en colombia. agrevo. bogotá, colombia. holm, l.g.; plucknett, d.l.; pancho, j.y.; & herberger, 1.p., 1977. the world worst weeds. ed. the university press ofhawaii, honolulu. rolt, 1.s. 1997. biology of nutsedge. department of botany and plant sciences, university of california, riverside. http.z/cnas.ucr.edu/-bps/ hnutsedge.htm#nutsedge mcgiffen, m.e. 1997. alternatives for purple and yellow nutsedge management. dept. ofbotany and plant science, university of california, riverside. http://cnas.ucr.edu!~bps/hnutsedge.htm#nutsedge steel, r.g. & torrie, j.r. 1988. bioestadística principios y procedimientos (ed. mcgraw hill). santafé de bogotá, colombia. vencill, w.k., rishburg, j.s., wilcut, r.w & hawf, l.r. 1995. effect of mon 12037 on purple (cyperus rotundus) and yellow (cyperus esculentus) nutsedges. weed technology 9: 148 152. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 departamento de desarrollo rural agronomfa colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pago 204-210 competitividad y administracion agropecuaria* competitiueness and farm business management nilson lópez soto' resumen la competitividad de las naciones y de las empresas, constituye un tema de particular importancia en la actualidad; inclusive, en el caso del sector agropecuario en nuestro país, parecería desplazar por momentos como preocupación central, la ya larga crisis sectorial. en esta oportunidad se hace un análisis del concepto de competitividad, de los factores que inciden sobre ella y de la controversia que genera en sus alcances. en seguida, por un interés específico se parte de la base de que la administración agropecuaria influye sobre la competitividad, se hace un breve análisis del uso de la primera en el país, se ilustran los casos de flores y café, así como alguna referencia a otros rubros de producción. varios estudios de especialistas y aún de países, reconocen la importancia de la gestión empresarial y del incremento de la productividad laboral, para mejorar la competitividad de las empresas agropecuarias. por último, se miran las políticas y acciones recientes del gobierno y del sector privado, con el fin de promover una cultura empresarial y poner en marcha los denominados "acuerdos sectoriales de competitividad" . • recibido en octubre de 1998 1 profesor titular facultad de agronomíauniversidad nacional de colombia. elaborado para la revista agronomía colombiana y "el encuentro nacional de facultades de administración de empresas agropecuarias", universidad santo tomas, bucaramanga, septiembre, 1998. palabras claves: desarrollo, empresas, productividad, acuerdos sectorlales. summary the competitiveness 01 nations and enterprises is a subject 01 particular importance at the present time; in our country 01the agricultural sector competitiveness is considerated key for the development. this article presents an analysis 01 competitiveness and its relation with farm business management; our argument is that the second influences in the first by trying to achieve the objetive of increasing productivity and prolits 01 the agricultural enterprises. likewise, a briel analysis is pursued on the situacion 01f.b.m.in this country and forthat purpose case studies of flowers, colee and other crops management. finally, govermment and private sector policies and programs on these areas are examined. key words: development, enterprises, productivity, sectorial accords. introduccion el nuevo contexto internacional de apertura de los mercados y de economías global izadas, exige que las empresas y los países incrementen su eliciencia productiva, a partir de un adecuado aprovechamiento de sus ventajas comparativas naturales, y de las creadas con base en el mejoramiento de la tecnología y el recurso humano. la competitividad, entendida generalmente como la capacidad de acceder a los mercados internacionales, irnpli204 ca un correcto manejo de los diversos factores externos e internos que influyen sobre la actividad que desarrollan las empresas agropecuarias. un factor muy importante relacionado con el uso eficiente de los recursos internos de la empresa, es la administración agropecuaria. en el país su utilización es disímil y ha tenido clara desventaja en su adopción como técnica, frente, por ejemplo, a las productivas y preventivas de plagas y enfermedades. varios gremios y especialistas, nosotros mismos, hemos defendido la necesidad de las prácticas administrativas para un mejor desempeño de las empresas y su avance hacia niveles adecuados de competitividad, no sólo externa sino también interna; algunas políticas y acciones del gobierno de samper se plantearon en dirección a lograr realizaciones en este campo, con resultados que se espera sean positivos. alcances de la competitividad un tema que ha cobrado mucha relevancia en los últimos años en particular en esta década y en el marco de una economía global izadaes el de la competitividad agropecuaria. inclusive se tiene la impresión de que ha desplazado a otro que es recurrente y real: la crisis persistente, con tendencia al agravamiento, en que se encuentra sumido el sector desde comienzo de los ochenta, y en el cual reactivaciones coyunturales o la prosperidad reconocida de algunos de subsectores, no han sido suficientes para superar una situación que cada día se torna más difícil. tal vez, el uno se ligue necesariamente al otro; es decir, mejorando la competitividad sectorial se puede posibilitar 2 lo anotado hasta aquí sobre la competitividad, en parte, se basa en barberi (1995), quien hace una presentación extensa del tema y acota sobre el recurso humano: "la formación de las carreras agropecuarias está muy orientada al manejo de los aspectos técnicos y muy poco a aquellos de carácter empresarial. .." una salida a la crisis, entre otras razones porque incrementos en eficiencia productiva tendrían incidencia positiva en el mercado interno y facilitarían el acceso a los externos. ahora, qué implica este concepto en boga? algunos lo definen como la capacidad de inserción y participación sostenida en los mercados internacionales; a este enfoque estrictamente económico, a juicio de otros analistas, deben añadirse elementos de tipo social y ambiental, este último en el plano de la sostenibilidad; hay discusión sobre quien tiene la responsabilidad primaria de impulsarla (estado, empresas), la bondad de las ventajas creadas sobre las comparativas, las variables más importantes (internas y externas) que afectan a las empresas en este campo; igualmente sobre la conveniencia de colocar el mercado internacional como el objetivo central y tomar como criterio único, productividad costo. cuando se miran los factores que inciden sobre la competitividad parece haber menos desacuerdo. aun más, son los mismos que han afectado el desarrollo general del sector y han sido, en uno u otro grado, fuentes de crisis o de crecimiento. cualquier estrategia de competitividad que busque mejorar posiciones en los mercados externos, consolidar los internos y reconvertir alternativas de producción ineficientes, debe tener en cuenta condiciones internacionales derivadas de mercados agrícolas subsidiados, precios a la baja y mecanismos neoproteccionistas de las potencias; condiciones internas derivadas de las políticas macroeconómicas (tasa de cambio, tasas de interés, comportamiento de ahorro privado y su reflejo en los niveles de inversión), la violencia, la infraestructura económica, las políticas de comercio exterior e integración, la organización institucional del sector público, la capacidad tecnológica, la calidad del recurso humano, el mercadeo y la capacidad productiva. habría que añadir las características propias e intrínsecas de los productores y sus empresas, quienes en la materia que nos ocupa tienen el reto de dejar de ser sólo lo primero y convertirse en empresarios." 205 por otro lado y a nivel de finca en el país" , los principales factores que directa o indirectamente afectan la competitividad de la producción agropecuaria serían la calidad de los suelos, la infraestructura, el paquete tecnológico, las interacciones (entiéndase como diversificación y/o asociación de rubros), los costos de oportunidad de los factores y la oferta tecnológica. en este trabajo, y en relación a la administración, se puntualiza que "... el productor no encuentra ningún apoyo en los asistentes técnicos ni en la universidad para mejorar su sistema de toma de decisiones. se basa tan solo en su experiencia y pobre predicción del comportamiento de los mercados. con mejores herramientas e información, su competitividad sería mejorada notoriamente". también, es evidente que, en este caso se preferencian aspectos internos de las empresas, pero, implícitamente, debe asumirse que los externos existen y tienen un determinado grado de importancia. visto lo anterior, es preciso insistir: ¿competitividad (debería leerse rentabilidad?) no es lo mismo que crecimiento y desarrollo sectorial? mirando los factores que inciden sobre la primera y las bases en que se fundamentan las usualmente reconocidas como hipótesis causales del problema agrario en el país' se encuentra más de una identidad entre los primeros y las segundas. de pronto estamos "ad-portas" de alguna de las modas, que en forma recurrente, aparecen como panacea de solución; un poco más de lo mismo con distintas palabras, para problemas viejos y reciclaje de algunas recetas de escaso éxito en el pasado. 3 véase posada (1994). 4 un análisis de estas hipótesis se encuentra en lópez (1995). 5 una discusión sobre el particular puede consultarse en iica (1996). el estudio específico de herford y espinal presenta cálculos y estadísticas sobre competitividad agrícola: algodón, papa, y sorgo (valles interandinos) son competitivos; maíz y sorgo (región caribe) no . lo son; en un punto intermedio están arroz, arroz riego, cebada y soya. (v.i.). en otro plano, tampoco se va a resolver aquí lo que muchos reconocen como "confusión conceptual" sobre el término competitividad y menos si lo más indicado es abordarla, por ejemplo, a través de "indicadores holísticos" 5. en cualquier caso, nadie puede desconocer que una competitividad adecuada siempre estará ligada en el sector agropecuario, a mejores resultados económicos y sociales dentro de un esquema de uso eficiente de los recursos productivos internos y de una buena gestión de variables externas ligadas al entorno; en este propósito, a nuestro juicio, a la administración agropecuaria le compete un papel protagónico. administracion agropecuaria definir la administración agropecuaria, no es difícil; es aceptado, que se trata de la aplicación de los elementos, principios y procedimientos administrativos para un uso y combinación más eficiente de los recursos productivos (tierra, capital, trabajo) de que dispone la finca, con el fin de obtener los máximos beneficios económicos y sociales en forma continua; y sostenible, debe añadirse hoy en día. lo que no ha sido fácil en el país es su difusión, incorporación y aplicación, como instrumento básico de producción a nivel de la firma, si se compara, por ejemplo, con las innovaciones tecnológicas; naturalmente hay excepciones, en particular por el lado de los distintos tipos de empresas comerciales modernas ubicadas en el sector. esto, que se acaba de anotar, es más bien una percepción empírica no sustentada en investigaciones específicas, dado que, como se sabe, los trabajos en esta área y, en general, los microeconómicossectoriales, son relativamente escasos. aparte de las alusiones ya consignadas en barberi y posada, se harán algunos comentarios sobre dos rubros de reconocida importancia: flores y café. algunas tesis desarrolladas en la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, han mostrado que. para muchos productores de flores su problema principal es el administrativo y le dan mención especial al manejo de personal (el 206 renglón más alto de costos en esta actividad es mano de obra, con un 43% del total); se considera que no deben escatimarse esfuerzos para mejorar el clima interno de las empresas, perfeccionar las habilidades de los trabajadores, buscar niveles adecuados de estabilidad existe una alta rotación de personal en la actividadaumentar el bienestar social, etc, pues todo ello contribuye a un mejor logro de los objetivos que persigue la empresa competitiva y equilibrada, en el mundo moderno. en el caso del café, los precios internos ligados a un mercado exterior sin cuotas, la revaluación, y en época más reciente, la broca (hipothenemus hampel), han sido señalados como las causas más importantes de la aguda crisis en que se debate el grano; no todos pensamos así y, sin desconocer la incidencia de los factores señalados, existen otros que tienen gravitación en el asunto. por ejemplo, la administración; algún conocimiento directo del problema y discusiones que se han sostenido, en más de una oportunidad con especialistas de fedecafé, muestran que en la finca cafetera se presenta un "vacío" en el área administrativa, que se traduce en la ausencia de prácticas de planificación, carencia de mecanismos de control (registros) y, en general, poco uso de prácticas administrativas, en especial, en lo que respecta al factor trabajo (también aquí un alto componente de los costos de producción)" esta apreciación es compartida por algunos analistas, para quienes "la caficultura tiene crisis de eficiencia ... la caficultura ac6 véase lópez y ramírez (1992). aunque de otro lado, un supuesto en épocas pasadas era que se trataba de un negocio ''fácil'', el cual no exigía mayor eficiencia en la labor de gestión. 7 vallejo (1995). el centro regional de estudios cafeteros y empresariales (crece) por encargo de fedecafé y el gobierno nacional, ha venido elaborando un programa de reestructuración económica de la actividad cafetera. un avance de leibovich y barón (1997) muestra con análisis estadísticos, los importantes efectos positivos sobre la productividad, del trabajo y el nivel educativo (asociado con gestión del productor). tual, poco eficiente, debe ceder el paso a otra muy eficiente, en lo técnico y administrativo, si quiere subsistir en el nuevo contexto mundial. .. la caficultura ineficiente actual debe desaparecer y transformarse en una caficultura con mentalidad empresarial y competitiva'? en el mismo sentido, otros conocedores de la caficultura nacional insisten en que, por encima de cualquier otra consideración, la única manera de obtener más y mejores rendimientos en las fincas, es administrarlas bien. la parte institucional parece entenderlo así y ha promovido programas específicos de administración rural en algunos comités departamentales. en otros rubros, también, puede existir una preocupación similar. para los cerealistas, según fenalce, constituye una prioridad incluir programas de desarrollo empresarial como parte de la oferta de investigación, con el fin de modernizar y elevar la competitividad de sus productos; esto es interesante porque aquí existen muchos pequeños productores campesinos que han usado poco la técnica de la administración. en el caso de los ganaderos, fedegan y el fondo nacional del ganado, están promoviendo cursos de capacitación en el área para los productores de diferentes regiones del país; en este caso el escenario es distinto, pues se trata en buena parte de grandes explotaciones, que en el pasado y por razones bien conocidas han sido poco propensas a la modernización de la producción. en fin, podrían presentarse consideraciones similares sobre otros renglones productivos; pero igual debe ponerse de presente lo importante que ha sido el uso de esquemas administrativos eficientes, en el alto grado de desarrollo y competitividad, valga la similitud de actividades como la caña de azúcar, la palma africana, el banano, la avicultura y. el arroz, entre otros. no sobra una referencia sobre lo que pasa en otros países; por ejemplo, en chile, de cuyo modelo económico nuestros dirigentes han copiado más de una propuesta. en un diagnóstico y proyección futura de la agricultura de ese país (un poco similar a lo que fue el trabajo de la misión de estudios del 207 sector agropecuario en 1990 y la más reciente misión rural 1997-1998) se afirma que "dado el comportamiento esperado de variables externas que influyen sobre (nuestra) agricultura, ésta enfrenta una perspectiva de cambio estructural profundo; lo anterior implica esfuerzos para aumentar la competitividad de las empresas, lo cual trae consigo cambios económicos y sociales importantes. la capacidad de gestión empresarial, la innovación tecnológica, el incremento de la productividad laboral, el aprovechamiento de economías de tamaño, la integración comercial, son entre otros, los factores esenciales para alcanzar la competitividad requerida" (subrayados mios)", cualquier parecido con colombia no es mera coincidencia; es totalmente válido. pollticas y acciones en gracia de discusión se puede aceptar que el término competitividad es un objetivo y una expresión representativa de desarrollo sectorial adecuado, en el marco de una economía que tiende a global izarse. la política normativa en el país se encuentra definida por el conpes en el documento "política de competitividad agropecuaria, pesquera y torestal'"': allí se citan obstáculos a la competitividad del sector agropecuario no muy diferentes a lo incluido atrás sobre el particularidentificados como inseguridad, deficiente infraestructura económica, patrón de producción ineficiente, deterioro de la inversión y la capacidad productiva, deficiencias en el sistema de investigación y desarrollo tecnológico, inadecuada calificación de mano de obra; a renglón seguido, se plantean los objetivos y las estrategias. el primero y fundamental es lograr y afianzar la competitividad a mediano y largo plazo de la producción sectorial. las segundas buscarán recuperar un clima social más pacífico, equitativo y solidario; desarrollar una política sectorial que cree y consolide ventajas 8 el mercurio (1995) 9 dnp: uda minagricultura (1995). es claro que se hace referencia al cuatrienio 1994-1998. competitivas, proteja actividades eficientes, pero expuestas a distorsiones del mercado y apoye la reconversión de sectores no competitivos; concertar con el sector privado "acuerdos sectoriales de competitividad"; desarrollar una infraestructura económica adecuada. lo anterior es instrumentado a través de programas sectoriales, que se pueden calificar como convencionales y ya han sido utilizados en el pasado con diversos resultados; tal vez, lo nuevo es la denominada "agricultura ecológica" y un énfasis mayor en la capacitación de recursos humanos, en la cual se destaca "desarrollar la capacidad de gestión técnica y empresarial de los productores agropecuarios". igual, la relevancia dada a los mencionados acuerdos sectoriales, por productos, cadenas productivas y regiones; se anota que, en el corto plazo, se firmarán los de los subsectores acuícola y bananero. parece claro, por todo lo anotado, que en un proceso de promoción y alcance de competitividad sectorial, a la administración agropecuaria -junto a otros factores conocidos y más atendidos en el pasadosí le corresponde cumplir un papel importante. ¿cómo lograrlo?; he ahí el problema. además, porque no es la primera vez que se plantea esta necesidad y los avances logrados son restringidos. existen limitaciones por el lado de la mentalidad, la capacidad y la racionalidad de muchos productores; efectivamente, la formación universitaria en este campo para los profesionales agropecuarios no es la mejor, a pesar de los esfuerzos que se réalizan, entre otras razones, por la misma displicencia con la cual algunos estudiantes miran este tipo de conocimientos; la explosión de carreras profesionales y tecnológicas en el área, tampoco, parece que haya representado una contribución relevante; la parte institucional -léase ministerio de agricultura, institutos especializados, algunos gremiosrezagada y con aportes mínimos en investigación, transferencia y adopción; en fin, seguramente habrá más razones, en las cuales a todos nos caben responsabilidades. 208 en las propuestas actuales para mejorar los sistemas administrativos en el sector, se le da mucho énfasis a la capacitación de personal y al impulso de una cultura empresarial. en el denominado "comité de formación y control de la competitividad", se considera que debe ser prioritario promover, al interior de las empresas, en los programas del sena y ong relacionadas, la formación de profesionales en gerencia de recursos humanos y organizacional; crear incentivos directos por parte del gobierno para el efecto; favorecer, en general, una actitud abierta hacia el conocimiento de la ciencia y la tecnología, en los distintos niveles de la empresa. los cursos de capacitación son un buen instrumento, a no dudarlo, y ya se han usado en el pasado; pero no es suficiente. las universidades deben revisar los planes de estudio de las carreras pertinentes, para adaptarlos a las nuevas realidades y tener en cuenta las perspectivas y escenarios futuros. difundir una cultura empresarial es tarea compleja, dada la alta heterogeneidad de los productos nacionales; más si éste ha sido, como ya se anotó, institucionalmente un factor relegado, yeso es fácil comprobarlo cuando en los programas de transferencia de tecnología (los anteriores y en las actividades actuales de pronata, umata, urpa, etc.) nunca se incluye este componente. además, es difícil que haya transferencia cuando se hace muy poca investigación en el área (estudios microeconómicos, análisis de costos, tendencias de mercados, caracterización administrativa de las empresas, etc.). en otras restricciones conocidas, son pocos los avances logrados; es el caso, por ejemplo, de la necesidad de un sistema de información de precios agropecuarios oportuno y eficiente (un nuevo ensayo, el sipsa, es relativamente reciente); y si seguimos por este camino, volveremos al comienzo: la crisis agropecuaria y su solución, son en la 10 algunos realizados hasta la fecha son oleaginosas, leche y arroz. práctica un problema de competitividad a diferentes niveles y, en su análisis, deben incorporarse variables estructurales, políticas (macroeconómicasy agrarias) y sociales. hacia el futuro, es preciso insistir en la necesidad de propiciar cambios en los patrones tradicionales de comportamiento de muchos productores; crear conciencia sobre las características del nuevo escenario económico (apertura, incidencia de los precios internacionales, más mercado y un estado distinto); incentivar el uso en la empresa de algunos instrumentos de gestión y de mercados (planeación estratégica, evaluación de proyectos de inversión, manejo adecuado de personal, inteligencia de mercados); difundir información sobre las características de las cadenas agroindustriales, manejo de postcosecha y técnicas de transformación (valor agregado) de la producción en la finca, entre otros tópicos. también, insistir en la urgencia de investigación institucional en el área -a propósito, incluidos los estudios de competitividad de rubros agrícolas, pecuarios, piscícolas y torestales'"pero contando para el efecto con la colaboración y participación de los productores, usualmente reacios a este tipo de actividad. otra vez, en el plano de las modas, desmistificar el uso del computador, como panacea o punto de partida para la solución de los problemas administrativos; es un instrumento más, terminal si se quiere, que se debe usar con otros de los citados, sobretodo en el campo de las redes de información. por último, una acotación breve sobre los mencionados "acuerdos sectoriales de competitividad" planteados desde junio de 1995; ellos son, a no dudarlo, un mecanismo interesante, pero, en la práctica, no se sabe hasta qué punto han resultado operativos y se han puesto en marcha. en marzo 11de 1996, se firmó un acta de compromiso entre el gobierno y el sector privado, por medio de la cual acuerdan diseñar e impulsar estrategias que lleven al sector agropecuario y agroindustrial a mejorar su competitividad; al parecer el avance de la propuesta ha sido lento, dado el gran número de agentes involucrados. es de esperar 209 que los resultados no se enmarquen dentro de la evaluación hecha por la asociación bancaria en el sector industrial sobre este particular: "... los acuerdos sectoriales de competitividad, establecidos con el fin de concretar en metas y compromisos los instrumentos de la política industrial, han sido apenas pactos de buenas intenciones; en ellos sobresale la debilidad de las acciones, tanto públicas como privadas, ante la falta de coordinación y de compromisos de parte de los firmantes con las metas de largo píazo"!". de todas formas, las informaciones recientes destacan la firma de los acuerdos de las cadenas de alimentos balanceados y el arroz; se están negociando los de lácteos, papa, oleaginosas, pesca y forestal. bibillografia barberi, f. elementos para una estrategia de competitividad en el sector agropecuario colombiano. santafé de bogotá: fundagro, 1995. dnp: ua-minagricultura. política de competitividad agropecuaria, pesquera y forestal (doc. conpes 2786). santafé de bogotá, 1995. el mercurio. "agenda para el desarrollo de la agricultura y la ruralidad chilenas". santiago de chile, diciembre 11, 1995. 11 la república (1997). iica. et al. política agrícola. la búsqueda de la competitividad, sostenibilidad y equidad. santafé de bogotá: iica, 1996. la republlca. "política industrial. soluciones de papel". santafé de bogotá, enero 25, 1997. leibovich, j. y c. baron. determinantes de la productividad cafetera en finca. santafé de bogotá: cede u. de los andes, agosto, 1997. lopez, n. "una aproximación a la política agropecuaria". rev. agricultura tropical . vol. 32, no.3, santafé de bogotá, diciembre 1995. lopez, n. y o. ramirez. "administración y rentabilidad en las fincas cafeteras". rev. agronomía colombiana vol. 9, no.1, santafé de bogotá, enero-junio, 1992. posada, r. "factores determinantes de competitividad". en: gonzález, c. y f. jaramillo (coord.). competitividad sin pobreza. santafé de bogotá: fonade-tm editores, 1993. vallejo, c. "la caficultura tiene crisis de eficiencia". la patria. manizales, agosto 5, 1995. 210 efecto de thidiazuron y cloruro de colina como biorreguladores sobre el rendimiento y la calidad del fruto en tres variedades de manzano (malus domestica borkh.) effect ofthydiazuron and choline chloride bioregulators on yield and fruit quality ofthree apple (malus domestica borkh.) varieties mauricio benincore', víctor raúl barbosa' y gerhard fischer' resumen con el fin de mejorar rendimiento y calidad del fruto de la manzana nacional, se evaluaron los biorreguladores thidiazuron (toz) y cloruro de colina (cc) como supuestos estimuladores del crecimiento y desarrollo del fruto en las variedades 'princesa', 'golden delicious' y 'gala' en la zona de «la calera» (2650 msnm). para tal fin, se aplicaron 50, looy150 mg-l" de toz entre los 30 y45 días después de floración (ddt) y500, 1000 y1500 mg-l-' de cc 118ddf, bajo diseño completamente aleatorizado para 'princesa' y 'golden delicious' y bloque completos al azar para 'gala'. thidiazuron actuó como agente químico raleante y como citoquinina, disminuyendo en 'golden delicious' el número de frutos cosechados y la acidez, pero aumentando el peso promedio del fruto. en 'gala', toz aumentó el número de frutos por árbol, a 150 mg-l-' aumentó la coloración mientras que disminuyó la concentración de sólidos solubles (ss). en la variedad 'princesa', toz solamente incrementó el contenido de sólidos solubles. por otra parte, en 'gala', cc disminuyó el número de frutos por árbol, aumentando el peso, el volumen y el contenido de ss de los mismos, especialmente a 500 mg-l"; igualmente, en 'golden delicious' produjo frutos 'más alargados con mayores contenidos de ss y una menor consistencia palabras claves: fitohormonas, maduración, citoquininas, pos cosecha, fisiología vegetal. summary in order to improve yield and quality of colombian apple fruits, thydiazuron (toz) and choline chloride (cc) biorregulators were evaluated as supposed stimulants of growth and development of 'princesa', 'golden delicious' y 'gala' varieties in the «la calera» zone (2650 masl). 50, looand 150 mg-l:' oftoz were sprayed between 30 and 45 days after blooming (dab) and 500, 1000 and 1500 mg-l-' ofcc 118 dab, using a completely randomized design for 'princesa' and 'golden delicious' and a completely randomized block design for 'gala'. toz showed chemical thinning and cytokinine activity, decreasing the number and acidity ofharvested fruits, but increased mean fruit weight, in 'gala', toz increased the harvested fruit number per tree; with 150 mg-l:' fruit color increased while soluble solids (ss) concentration declined. on the other side, in 'gala' apples, cc applications decreased fruit number per tree and showed higher mean weights, volume and ss content of fruits, especially with 500 mg-l:'. in 'golden delicious' cc produced oblong fruits with higher ss content and lower flesh firrnness. . key words: phytohormones, ripening, cytokiníns, postharvest, plant physiology. introduccion el cultivo del manzano en colombia lleva varios años establecído, pero, a pesar de las ventajas geográficas y un gran número de microclimas que ofrece el país, aún, no se ha logrado consolidar una producción continua de altos rendimientos con buena calidad, debido a la falta de tecnologías adecuadas que contribuyan a mejorar los niveles de producción y calidad actuales. como consecuencia, se obtienen cosechas con altos porcentajes de fruta de baja calidad, siendo éste uno de los problemas más limitantes, lo cual se ve, ampliamente, reflejado en los altos niveles de importación de fruta de otros países, como chile, estados unidos y algunos de europa. se ha observado que el reducido tamaño, así como otros aspectos negativos en cuanto a palatabilidad y presentación de la fruta nacional, hacen que los precios del mercado no incentiven su cultivo y, además, su exportación se hace imposible por no cumplir los requisitos internacionales de calidad. los frutos de las variedades 'princesa', 'golden delicious' y 'gala' poseen excelentes cualidades palativas, pero, en colombia, debido a la falta de calidad en algunas de sus propiedades físicas y químicas, tales como el reducido tamaño.del fruto que se presenta en un alto porcentaje de la cosecha y la desuniformidad en color, se dificultan su comercialización, por la menor aceptación en el mercado, en comparación con la fruta importada. estudios realizados en brasil, japón e italia han mostrado que, con el uso de thidiazuron (toz) y cloruro de colina (cc), como agentes bioestimuladores del crecimiento, se pueden obtener frutos de mayor tamaño y peso y con una mejor palatabilidad. el tdz (n-phenyl-n' -1,2,3,-thidiazol-5-ylurea) es un compuesto nitrogenado, que pertenece al grupo de las fenilúreas sustituidas, al igual que otros compuestos, como las citoquininas (yang el al., ingenieros agrónomos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogotá. e-mail: gerfis@impsat.net.co agronomía colombiana, 2000.17: 91-98 92 agronomía colombiana vol. 17 1992; greene, 1995; reynolds etal., 1992; itai etal., 1995). enkiwi tactinidia deliciosa), aplicando tdz 20 días después de la floración, se encontró que el peso de los frutos aumentó entre un 50 y un 60 %, a su vez, tdz mostró efectos en la maduración del fruto, lo cual se refleja en una menor consistencia de la pulpa y acidez titulable y un mayor contenido de sólidos solubles (famiani et al., 1990). resultados obtenidas en brasil (anónimo, s.f.) en manzano, variedades 'gala' y 'golden delicious', aplicando el tdz en concentraciones a partir de 50 mg-l: y en la época de la caída de pétalos, mostraron efectos sobre la formación de frutos. en la variedad 'gala', el tamaño del fruto aumentó notablemente. a dosis más altas (500 mg-l") se encontraron deformaciones y hundimiento en el área de los pétalos; las frutas mostraron mayor consistencia, una coloración roja más profunda, aunque ningún efecto en el sabor. la variedad 'golden delicious' mostró hábito similar, aunque más débil en respuesta que 'gala'. el cloruro de colina (hoch2ch2n(ch3)3cl) es una molécula, ampliamente, reportada como suplemento alimenticio en dietas nutricionales de animales (liayel, 1982). como regulador de crecimiento en plantas, ha sido usado en hortalizas, cultivos de tierras altas y frutales en japón. enbatatas, se aplica de 1000 a 1500 mg'l-', 30 a 50 días después del trasplante parapromover engrosamiento; es usado, también, en cebolla y ajo, con el mismo fin. el cc mejora el enraizamiento y engrosamiento del tubérculo al estimular la actividad de la amilasa en la parte basal del tallo. se ha observado, además, que el cc promueve la tasa fotosintética y acelera la translocación de los fotoasimilados en el tubérculo. en frutas, aunque, aún, el modo de acción de cc no es claro, se ha observado que es efectivo para mejorar el color, incrementan los contenidos de sacarosa y promover el. engrosamiento del fruto, en cerezas, ciruelos, manzanas y duraznos. en estos dos últimos, se ha recomendado aplicarlo un mes antes de la cosecha (takeshita, 1990). considerando las experiencias descritas anteriormente, se planteó este trabajo de investigación, con el objetivo de evaluar la respuesta de distintas concentraciones de tdz y cc, para manzano (malus domestica), en las variedades 'princesa', 'golden delicious' y 'gala', en condiciones de la zona alta de colombia, con el fin de mejorar la calidad comercial del fruto. materiales y metodos el estudio de campo se realizó en la finca «frutos de chinzaco», en el municipio de la calera, cundinamarca, a una altura de 2650 msnm, con una precipitación pluvial media de 900 mm/año, temperatura media de 13°c y humedad relativa del 70%, según datos del ideam para la zona. la 'metodología utilizada fue diseñada con base en observaciones hechas en la finca, considerando la distribución y disponibilidad de árboles para cada variedad, razón por la cual fueron determinados tres experimentos independientes entre si, uno para cada variedad. se aplicó un diseño completamente aleatorizado (d.c.a) para las variedades 'princesa' y 'golden delicious' con tres repeticiones; para la variedad' y bloques completos al azar (b.c.a), también con tres repeticiones, para la variedad 'gala'. como unidad experimental se tomó un árbol para las variedades 'gala' y 'princesa' y dos árboles para 'golden delicious', para un total de 84 árboles evaluados. estos árboles tenían entre cinco y ocho años de edad, con producción estable los tratamientos se describen en el cuadro l. para la variedad 'princesa', sólo, se evaluó el efecto de tdz, debido a la insuficiencia de árboles, en todas las variedades, los árboles fueron escogidos, aíeatoriamente, dentro de lotes homogéneos. las aplicaciones se efectuaron en diferentes épocas, como muestra el cuadro 2. para la época de aplicación de tdz, se consideró que una importante tasa de división celular ocurre entre los 20 y 40 días después de la floración en manzano (grange, 1996); mientras que para el caso de cc se observa un aumento en la tasa de tras locación de carbohidratos hacia el fruto 30 días antes de la cosecha. las aplicaciones se hicieron usando una bomba de espalda de 20 l, con lanza japonesa. todos los árboles fueron asperjados mojando completamente el follaje y sin mezcla de adyuvantes. el raleo de frutos se hizo según el manejo comercial de la finca, haciendo un pase manual entre los 65 y 70 días después de floración, cuadro j. descripción de tratamientos de las tres variedades en estudio, usando thidiazuron (tdz) y cloruro de colina (cc) como biorreguladores de crecimiento. variedad tratamiento producto dosisfmg-l") i tdz 50 'princesa' 2 tdz 100 3 tdz 150 4 testigo sin aplicación i tdz 50 2 tdz 100 3 tdz 150 'golden de1icious' y'oala' , 4 cc 500 5 cc 1000 6 cc 1500 7 testigo sin aplicación cosecha: una vez alcanzado el punto de cosecha, se recolectaron los frutos por separado para cada tratamiento, para cuantificar el rendimiento de los árboles y número de frutos, así como la cantidad de fnitos que alcanzaron la madurez: evaluación de la calidad de los frutos cosechados: de los frutos medidos en campó, se tomó una muestra representativa de 10 frutos por cada tratamiento y se midieron las siguientes variables en el laboratorio de fisiología vegetal de la facultad de agronomía: diámetros ecuatorial y polar, peso fresco, volumen, color, consistencia, contenido de sólidos solubles y acidez titulable. cuadro 2. epocas de aplicación de los biorreguladores thidiazuron y cloruro de colina para los diferentes tratamientos en tres variedades de manzano. producto dosis (mg-l") días después de floración golden 'princesa gala delicious tdz 50 30 45 30 tdz 100 30 45 30 tdz 150 30 45 ,30 cc 500 118 100 cc 1000 118 100 cc 1500 118 100 el volumen se determinó calculando la cantidad de agua desplazada por los frutos al sumergirlos en un recipiente volumétrico de boca ancha de 1 l de capacidad. para determinar el color, se utilizó tabla de color rhs colour chart (1995) de cuatro abanicos, precisando el porcentaje de color predominante. 2000 benincore et al.: efecto de thidiazuron y cloruro de colina ... 93 150 120 ,..\ 140 ,.....110 f \ __. i ~ ;:¡ 130 i100 i ., ..----.. ,i , 1\/ g 120 '"~ 90 i • e ' ..i .. 110 e 80 .. .0 e., a" e 100 ~ ~ .. 70 0.-.13'" c;"" ;;.. 90 (360 ~50 80 40 70 la consistencia se midió retirando la corteza en los extremos ecuatoriales de cada fruto y midiendo con un penetrómetro «balauf», con precisión de 1/2 psi y para el contenido de sólidos solubles, se empleó un refractómetro «atago 0-90». para determinar la acidez titulable se utilizó el método de titulación con una solución de hidróxido de sodio 0,1 n. diseño experimental: el diseño experimental utilizado fue completamente al azar, con tres repeticiones para las variedades 'princesa' 'golden delicious' y bloques completos al azar, con tres repeticiones para la variedad 'gala', considerando la distribución de los árboles en la finca. como unidad experimental, se tomó un árbol para los experimentos en 'gala' y 'princesa' y dos árboles en 'golden delicious'. resultados rendimiento, peso promedio y número de frutos por árbol efecto de tratamientos en la variedad 'princesa' no se detectó. en 'golden delicious', a medida que aumentan las dosis de tdz, se 35 30 25 ..........".-. .... cil ....... ~ 20 o '" 15 ~ .. 11. 10 5 q"'o' __q'_'o o j.......-golden d. ----lt--gala ... 0.. princesai figura 1. efecto de tdz y ce sobre el rendimiento, por árbol, en tres variedades de manzano. i-.....-golden d. ----a--gala ... 0.. pr1ncesai figura 3. efecto de tdz y ce sobre el peso del fruto en tres variedades de manzano. obtienen menores rendimientos y, por lo tanto, un menor número de frutos, con un peso promedio de fruto máximo de 113 g para la dosis de 50 mgl·1 y mínimo de 80 g para el testigo; mientras que, con cc, se obtiene un máximo rendimiento y peso promedio de fruto, usando 500 mg' l·i, aunque el número de frutos no es mayor, por el contrario, disminuye progresivamente al aumentar las dosis. por último, tanto el rendimiento promedio de los árboles de 'gala', como el número de frutos, es mayor al usar tdz, pero, se observa una respuesta a las dosis muy irregular; sin embargo, en todos los casos el rendimiento del testigo es menor. con cc, se observó una disminución en estas dos variables al aumentar las dosis, siendo el testigo el que mayores valores presenta. con respecto al número de frutos, se encuentra que a mayor número de frutos por árbol, menor es el peso promedio por fruto (figuras 1,2 y3). en general, el peso promedio del fruto en las variedades 'golden delicious' y 'gala' fue superior al testigo en todos los tratamientos los autores suponen como posibles causas las siguientes: 1. el efectoraleante de tdz en la variedad 'goldendelicious', lo cual genera frutos de mayor calidad; 700 600 r:jo... 500=.:.. 400"o 300 ~ .... el 200 ......-....-..=z .. 100 o g· .• o. __l)' •o !..... -golden d. ----a--gala ... 0.. princesa! figura 2. efecto de tdz y ce sobre el número de frutos, por árbol, en tres variedades de manzano !..... -golden d. ---ó--gala···o-·· princesai figura 4. efecto de tdz y ce sobre el volumen del fruto en tres variedades de manzano. 94 agronomía colombiana vol. 17 2. el efecto que tdz tuvo sobre la división celular, ya que los frutos que pesan más tienen un menor volumen, como se explicará más adelante y 3. el efecto de cc, como posible raleante en las variedades 'golden delicious' y 'gala' y/o sobre la traslocación de azúcares desde las hojas hacia el fruto, incrementando su peso. l. las experiencias obtenidas, con tdz como agente químico raleante reportan en manzano, que, al aumentar la concentración de esta molécula, disminuye, progresivamente, el porcentaje de cuajamiento de frutos, especialmente, si es aplicada en plena etapa de crecimiento del fruto (18 días después de la floración (greene, 1995». sin embargo, en este experimento, se observa que, en la variedad 'gala', al aumentar la dosis de tdz, el número de frutos cosechados tiende, también, a ser mayor. aunque se ha dicho que la maduración del fruto puede ser considerada como un fenómeno de senescencia (ludford, 1995), los autores suponen que, con las distintas concentraciones utilizadas de esta fenilúrea, la cual puede tener alguna actividad como citoquinina (taiz et al., 1991), se pudo haber contrarrestado el proceso de abscisión, evitando la caída de frutos en la variedad 'gala' por su efecto' antisenescente (hobson, 1996), aunque se considera, también, un posible efecto varietal (durán, 1993), teniendo en cuenta la respuesta en 'golden delicious' y 'princesa', cuyos resultados concuerdan con el efecto raleante de tdz descrito por greene (1995), aunque no se presenta efecto significativo de los tratamientos. 2. como se anotó anteriormente, el tdz puede tener propiedades, tanto raleantes, como citoquininas. si se considera que, cuando se aplican agentes químicos raleantes en época temprana, se disminuye el tamaño de las células, pero se aumenta el número, según lo descrito por westwood (1993) y, además, que, aplicando fenilúreas, se promueve la división celular en el fruto, se puede concluir que aumenta el peso promedio sin que ésto signifique un aumento en el volumen, lo cual se ve reflejado en los resultados obtenidos para la variedad 'golden delicious' (figuras 3 y 4). 3. al usar cc en la variedad 'golden delicious', al aumentar la dosis, se observa una disminución progresiva en el número total de frutos, lo cual hace pensar que esta molécula posee, también, propiedades raleantes. si bien, la aplicación de agentes químicos raleantes produce una fuerte selección de frutos (grange, 1995), es posible, que al aplicar cc, se haya ejercido una selección sobre los frutos con un mayor número de células y, por consiguiente, para el caso de cc a 500 mg-l'!, se obtienen menos frutos pequeños, aumentando el peso promedio de los que quedan y, por lo tanto, un mayor rendimiento por árbol. en el caso de 'gala', como el número de frutos de los tratamientos con cc es significativamente menor que en el testigo, aunque el peso promedio es mayor, el rendimiento por árbol no llega a ser superior. por otra parte, takeshita (1990) reporta en batatas, efectos de cc sobre la enzima amilasa en la parte basal del tallo en batata al promover una mayor traslocación de azúcares hacia los tubérculos, aumentando el peso final en la cosecha; los autores sugieren que al aplicar cc hacia del fmal el proceso de formación del fruto, se haya estimulado, también, la arnilasa, degradando el almidón presente en las hojas, promoviendo una mayor tras locación de azúcares hacia el fruto, aumentando el peso. forma del fruto: diámetros ecuatorial (d.e.) y polar (d.p.) para la variedad 'princesa' no se reporta diferencia significativa entre los tratamientos, aunque cabe anotar que, al aumentar la dosis de tdz a 100 mg-l-!, el fruto tiende a ser algo más redondeado; por otra parte, al aumentar la dosis, se observa un leve incremento de tamaño, el cual tiende a ser lineal. en 'golden delicious', aunque no hay diferencias significativas entre tratamientos en la respuesta del diámetro ecuatorial, se observa que, con tdz, disminuye dicho diámetro al aumentar la dosis, mientras que, con cc, permanece casi invariable. respecto del diámetro polar, se observa, con tdz, un comportamiento similar al descrito para el diámetro ecuatorial, pero, con cc, el aumento del diámetro polar es significativamente mayor que el encontrado para el diámetro ecuatorial cuando se incrementa la dosis de ambos productos, los frutos de 'golden delicious' tienden a tener una forma alargada, siendo el efecto de cc más marcado. para esta variable, en la variedad 'gala', no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos, pero el mayor tamaño del fruto se obtuvo a la dosis de 100 ppm de tdz, siendo ésta la única que supera al testigo. con cc, al usar la dosis de 500 mgl-!, se obtuvo un mayor tamaño del fruto, pero, en las dosis siguientes, desaparece el efecto. respecto a la forma del fruto de esta variedad, no se observa una tendencia a obtener frutos alargados con el aumento en las dosis de los productos (figuras 5,6y7). se ha reportado que con el uso de citoquininas se obtienen frutos más alargados (williams et al., 1969), probablemente, ésto se debe a la acción de las citoquininas sobre la división celular (taiz et al., 1991). como se anotó anteriormente, es posible que tdz haya estimulado la división celular, generando, en consecuencia, un cambio en la forma del fruto, obteniendo frutos que se van alargando a medida que aumenta la dosis del producto (hasta 150 ppm para 'golden delicious' y 100 mg-l" para 'princesa' y 'gala'). en partes, estos resultados concuerdan con lo reportado por greene (1995), quien manifiesta que, al aplicar tdz en concentraciones de loa 50 mg-lo!en plena floración y 22 días después de antesis, se obtiene un alargamiento del fruto en manzanas de la variedad 'mcintosh'. los autores piensan que es posible que la débil respuesta en el alargamiento del fruto usando tdz pudo ser causada por la aplicación tardía del producto, considerando la época de aplicación descrita por greene (1995). respecto a cc, el alargamiento del fruto sólo se presenta en la variedad 'golden delicious'. se ha reportado que un desequilibrio hormonal en el fruto parece determinar la forma del mismo, al afectar la dirección de alargamiento de las células. es posible que, al aplicar cc, se haya inducido una leve tendencia hacia la deformación, considerando que el índice de forma (relación d.p.:d.e.) fue afectado de manera creciente al incrementar la dosis de cc, ya que, en estudios anteriores, se ha concluido que, para la variedad 'golden delicious', se esperan índices cercanos a 0,9 (frutos ligeramente achatados), según westwood (1993). volumen del fruto para ninguna variedad se detectó efecto significativo de los tratamientos. sin embargo, en la variedad 'princesa', se observa que, al incrementar las dosis de tdz, se presenta una ligera tendencia de aumento en el volumen del fruto, mientras que, para 'golden delicious', todos los frutos tratados con tdz superan al testigo entre un 15 y un 20%, aunque se aprecia una leve disminución del volumen al incrementar las dosis. para esta misma variedad, se observa un comportamiento similar en respuesta a las dosis de cc, aunque el aumento del volumen del fruto es, aún, mayor que 2000 benincore et al.: efecto de thidiazuron y cloruro de colina ... 95 60 55... ~ 01 =".. q......... 5 :~ q 50 45 40 +---r-~---+---+---r--~--+---r-~ i-.......-golden d. ----lr--gala .•• q•• princesa figura 5. efecto de tdz yce sobre el diámetro ecuatorial del fruto en tres variedades de manzano. 60 ......--.-e / .."! 55 ...--...... •01 'l1---li 8. 50 ~ q ~ !::.. 45 e 5 :~ :q 40 i-.......-golden d. ---tr--gala .•. q•• piúncesai figura 6. efecto de tdz y ce sobre el diámetro polar del fruto en tres variedades de manzano. .-, 1,1~ ~ 1,05 =-: 8, 01 0,955... ~ 0,9.. "el 0,85.. ":a 0,8 =.... egolden d. ----lr--gala·· .e> ••• princesai figura 7. efecto de tdz y ce sobre la forma del fruto en tres variedades de manzano. (> 1: fruto alargado. 1:fruto redondo. <1:fruto achatado). con tdz, en especial a la dosis de 500 mg-l:', para la variedad 'gala', se notó un leve aumento del volumen del fruto, tanto con tdz, como con cc, aunque, en ambos casos, a las dosis más altas, el valor cae por debajo del testigo. según grange (1996), el crecimiento en tamaño del fruto es causado por el llenado de las células, más que por la división celular ésto concuerda con los resultados obtenidos, cuando se tiene en cuenta el posible efecto de cc como estimulante de la traslocación de azúcares hacia los vertederos (takeshita, 1990), provocando un mayor llenado de células y, en consecuencia, un aumento en el volumen final del fruto. ' color de la corteza del fruto en la variedad 'princesa' no hubo efecto alguno de los tratamientos y el color predominante de todos los frutos fue determinado, como rojo 46-a en la tabla de colores, presentándose esta coloración en el 100% de la fruta. en la variedad 'golden delicious' se observó la mayor variabilidad en respuesta, presentándose tres coloraciones diferentes según la tabla: en primer lugar, todos los tratamientos con tdz arrojaron frutos de color amarillo-verde 150b, mientras que los frutos tratados con cc presentaron una coloración predominantemente amarillo 4-c y los frutos del testigo, verde 150-c (figura 8). con tdz, el mayor porcentaje de uniformidad en color fue obtenido a 50 mg-l:' y es, significativamente, superior a las demás dosis, en tanto que con cc, los frutos más uniformes corresponden a la dosis de 500 mg-l:', aunque no hay efecto significativo frente a las demás dosis . en la variedad 'gala', se presentó un solo tipo de color rojo predominante (46-a, igual que en 'princesa') y la mayor uniformidad de éste en frutos tratados con tdz fue observada a 150 mg-l", en tanto que con cc, disminuyó progresivamente con el aumento de las dosis. en todos los casos, el testigo mostró una coloración rojiza menos uniforme que la de todos los demás tratamientos (figura 9). 100 ) ,66 92 88.66 90 , 83 84.33 80 72 !§ 70 } 66cii ~~ e.¡;.~ ''160 ~ ~ ~ .... ~e :"cii 50 ~u 40 " .. f~o :t " ¡; ~ e, 30 ," , '. 11 i!20 , 10 ., '\ ~ ~ e o tdz tdz c.c testigo 50ppm 150ppm 1000ppm oamarillo-verde 150b i!!3amarillo 4c elverde 150c figura 8. efecto de tdz y ce sobre el color predominante en 'la variedad 'golden delicious'.' normalmente, la alteración en la coloración de los frutos involucra la pérdida de clorofila así como la síntesis de .otros pigmentos, tales como carotenoides y antocianinos, entre otros; sin embargo, algunos frutos retienen su coloración verde durante el periodo de maduración, entre los cuales, están el kiwi y algunos cultivares de manzano (kays, 1997). agronomía colombiana vol. 1796 85.66 8 i ,66 80 15 i~ 51.33 :. :f~., '. » 90 80 1.33 69 70 cii 60.ni50c:: cii u 40... o a.. 30 20 10 o toz 50ppm toz 150ppm ce 1000ppm testigo figura 9. efecto de toz y cc sobre el color predominante (rojo 46a) en la variedad 'gala'. el efecto de tdz sobre el color del fruto sugiere una acción del producto en la maduración, teniendo en cuenta que el cambio de color, por la degradación de la clorofila, se presentan tonalidades amarillas y/o rojas y es una señal de maduración (durán, 1983; landwehr et al., 1995) y, aunque las citoquininas estimulan la maduración de los cloroplastos y retardan la senescencia, algunas fenilúreas sintéticas, como tdz, pueden tener un débil efecto como citoquininas (taiz et al., 1991). adicionalmente, estudios realizados en brasil (anónimo, s.f.) utilizando tdz en las mismas variedades usadas en este experimento, mostraron resultados similares de aumento de la coloración, especialmente en 'gala', usando la dosis de 50 mg-l:'. en ambas variedades, los resultados obtenidos en la coloración de los frutos tratados con cc concuerdan con los resultados reportados por takeshita (1990) para cc, según los cuales es efectivo como promotor de la coloración para diferentes especies, incluyendo el manzano, aunque, con la información disponible, no se puede establecer claramente el modo de acción de esta molécula. días a la cosecha en las variedades 'princesa' y 'gala', todos los tratamientos se cosecharon el mismo día y no se detectó diferencia ocasionada por el efecto de los tratamientos sobre los días a la cosecha. en la variedad 'golden delicious', los tratamientos con tdz fueron cosechados en dos pases, con siete días de diferencia entre ellos, mientras que, los tratamientos de cc fueron cosechados, en su totalidad durante el primer pase. los pases de recolección se determinaron de acuerdo con los índices de cosecha que se manejan en la finca donde se realizó el estudio. estos resultados apoyan la teoría de que cc acelera el proceso de maduración, en especial, para la variedad 'golden delicious'. los porcentajes de cosecha por pase se muestran en el cuadro 3. consistencia de la pulpa del fruto en la variedad 'princesa', no se detectó efecto de los tratamientos con el tdc sobre la consistencia del fruto. en 'gala', cc arroja valores de firmeza, significativamente, menores de los de tdz y el testigo, encontrándose el valor más bajo a 500 rng-l·i, seguido de 1500 mgl:' y 1000 mg-l:'. en el tratamiento con tdz, se detecta un ligero aumento en la consistencia del fruto, a medida que aumentan las dosis. el testigo presenta un valor intermedio entre cc y tdz. el comportamiento de la consistencia en frutos de la variedad 'golden delicious' es muy similar al de la variedad 'gala', salvo que las diferencias entre cc y tdz son mucho más marcadas, esto es, valores más bajos de consistencia en cc (figura 10). en estudios realizados en brasil (anónimo, s.f.) se ha reportado, que, usando tdz a dosis mayores de 50 mg-ll después de la época de la caída de pétalos se empieza a notar un aumento en la consistencia de la fruta en las variedades 'gala' y 'golden delicious', lo cual es deseable; este efecto se observó, también, en este experimento, aunque es muy leve. es posible que la época de aplicación haya sido muy tardía, dado que, como lo sugieren taiz et al. (1991), al afirmar que el efecto de las citoquininas sintetizadas puede estimular la biosíntesis de las citoquininas endógenas de la planta, alcanzando éstas una alta concentración, especialmente al iniciar el desarrollo del fruto (grange, 1996), lo cual explicaría un menor efecto de tdz al ser aplicado más tarde. por otra parte, se ha reportado, también, que tdz actúa diferencialmente según la especie, en tanto que puede llegar a retrasar la maduración en ciertos cultivos, como uva y caqui (reynolds et al., 1992), o adelantarla, como sucede en kiwi (famiani et al., 1999). cuadro 3. efecto de thidiazuron y cloruro de colina sobre el porcentaje de cosecha por pase en tres variedades de manzano. 'princesa' 'golden 'gala' delicious' . tratamientos pase pase pase pase pase pase 1 2 1 2* 1 2 tdz 50 mg-l" 100 43 57 100 tdz 100 mg-l" 100 48 52 100 tdz 150 mg-l" 100 37 63 100 ce 500 mg-l" 100 100 ce 1000 mg-l" 100 100 ce 1500 mg-l" 100 100 testigo 100 45 55 100 • 8 días después del primer pase 20 19 q.. .0.-.0en -, 'o""a.. 18--~ ~ ni 17 u ...... .... e 16 cii15 \fi) \.¡¡; 14 \...~eo 13o 12 1---goloen o. t. gala·· ·0··· prince~ figura 10. efecto de toz y cc sobre la consistencia del fruto en tres variedades de manzano. 2000 benincore et al.: efecto de thidiazurony cloruro de colina ... 97 en el caso de cc, como se describió en los resultados, disminuyó la consistencia del fruto. se sabe que el ablandamiento del fruto ocurre por la degradación de la pectina que cementa las células y este efecto es un indicador de madurez y es usado en muchos cultivos (landwehr y torres, 1995). kays (1997) ha encontrado cambios degradativos producidos por enzimas en las paredes celulares de muchos frutos. como se ha visto en este experimento, el cc ha tenido efectos que concuerdan con lo que estos autores y se establecen como indicadores de madurez, por lo cual es probable que cc haya acelerado el proceso de ablandamiento al estimular la acción de la enzima propectinasa (poligalacturonasa), la cual degrada la pectina (durán, 1983), contribuyendo a la maduración de los frutos. por otra parte, es probable que cc haya tenido también, algún efecto que pudiese disminuir la concentración de inhibidores hipotéticos de la maduración, según la teoría sobre la maduración de frutos propuesta por grange (1993). uno de estos inhibidores son los citoquininas, ya que se sabe que una de sus funciones es la de retardar la senescencia de los frutos (taiz et al., 1991). es conocido, también, que las citoquininas se pueden unir a muchos compuestos, entre ellos proteínas y de esta forma quedar desactivadas (moore, 1979). los autores suponen que, al usar cc como fuente de aminoácidos hacia el final del periodo de desarrollo del fruto, se pudieron desactivar las citoquininas actuantes en el proceso de maduración, produciendo la aceleración del mismo, manifestada entre otros, por un adelanto en la cosecha de los frutos tratados con cc. contenido de sólidos solubles (grados brix) en el fruto el análisis estadístico para esta variable no reportó alguna diferencia significativa en la variedad 'princesa'. para la variedad 'gala', se observan valores considerablemente mayores en cc con respecto a tdz y el testigo, siendo el valor más alto el correspondiente a la dosis de 500 mg-l-' de cc. el tratamiento con tdz y el testigo se comportan de manera similar. en la variedad 'golden delicious', se detectaron diferencias significativas a favor de cc, presentando, al aumentar las dosis un ligero aumento lineal en los sólidos solubles. en el tratamiento con tdz al pasar de 100 mg-l'a 150 mg-l" se observa un claro aumento en los grados brix; la dosis correspondiente a 50 mg-l:' presenta el valor más bajo y es [-golden d. --tr-gala ---o··· princesa[ figura ji. efecto de toz y ce sobre el contenido de sólidos solubles del fruto en tres variedades de manzano. equivalente al valor registrado en el testigo (figura 11). es sabido que, al llegar la maduración, el contenido de sólidos solubles del fruto aumenta, por el desdoblamiento del almidón (durán, 1983; landwehr el al., 1995). dado que los frutos tratados con cc aumentaron considerablemente el contenido de azúcares respecto del testigo, se corrobora su efecto sobre la maduración, debido, probablemente, a la mayor traslocación de azúcares de las hojas al fruto, por la estimulación de la amilasa, como lo reporta takeshita (1990) para diferentes cultivos. el efecto de tdz es diferente en cada variedad, aumentando los sólidos solubles en las variedades 'golden delicious' y 'princesa' y disminuyéndolos en 'gala'. es probable que esta diferencia de resultados se deba a que la respuesta en la aplicación de hormonas no es universal, es decir, depende, entre otros, de la especie y la variedad (taiz el al., 1991). acidez titulable en el fruto en la variedad 'princesa', se registra un incremento en el porcentaje de acidez a medida que aumentan las dosis con tdz, sin embargo, no superan, significativamente, el valor encontrado en el testigo. en la variedad 'gala', se aprecia un efecto del tratamiento con tdz, sólo, en la dosis de 50 mg-l:', mientras que, con cc, el aumento en acidez sigue una tendencia cuadrática, siendo la dosis de 1000 mg-l: el punto máximo de acidez alcanzado con este biorregulador; en esta variedad, las diferencias de comportamiento de la acidez entre uno y otro producto son, estadísticamente, significativas. para la variedad 'golden delicious', se encontraron diferencias significativas entre tratamientos, las cuales se ven reflejadas al comparar el testigo contra los tratamientos y al comparar efectos de tdz contra cc; estos efectos se manifiestan en una disminución progresiva del porcentaje de acidez, al aumentar las dosis en ambos casos, aunque sólo resulta ser significativamente menor con tdz (figura 12). en general, se considera que la acidez disminuye al avanzar el proceso de maduración (durán, 1983); en este sentido, se observa que, desde el punto de vista de la acidez, tdz acelera, claramente, este proceso, teniendo un efecto más marcado en 'golden delicious' que en 'gala'. una respuesta similar se puede notar al aplicar cc en 'golden delicious' y dado que cc promueve la maduración, entendida como un aumento en el contenido de sólidos 6,5 • •6 , ........__..-...... 5,5 g, "./?j' -'0:.e 5~ , ~ r:. ,..__.n 4,5 ~gi 4"cu 3,5ce 3 2,5 2 [golden d. /lo gala .. ·e). .. princesa[ figura 12. efecto de toz y ce sobre la acidez del fruto en tres variedades de manzano. 98 agronomia colombiana vol. 17 solubles y la coloración (takeshita, 1990), se puede deducir que, de acuerda a durán (1983) y taiz (1991), la acidez disminuye por la estimulación de la hidrogenasa málica dentro del mismo proceso. según kays (1997), esta disminución se debe, ampliamente, a la utilización, durante la maduración, de ácidos orgánicos como sustrato respitatorio y como esqueletos de carbono para la síntesis de nuevos compuestos. sin embargo, el hecho de que las variedades 'princesa' y 'gala' no respondan de igual manera a los tratamientos, puede explicarse como el resultado de un efecto varietal, mencionado anteriormente. literatura citada anonimo. efectode thidiazuroncomo inductorde labrotacióny formación de fiutos en manzano malus domestica. brasil.sin fecha. duran, s. frigoconservación de la fruta. 18 edición, editorial aedos, barcelona. 369 pp. 1983. famiani, f., a batistelli, s. moscatello, m. boco ye. antognozzi. thidiazuron affects fruit growth, ripening and quality of actinidia deliciosa. joumal ofhorticultural science & biotechnology 74, (3), 375-380. 1999. grange, r. crecimiento del fruto. en: azcon-bieto y m. talon. fisiología y bioquímica vegetal. edición interamericana, mcgrnw hin.p. 449-478. 1996. greene, d. thidiazuron effects on fruit set, fruit quality and retum bloom ofapples. hortscience 6 (30): 1238-1240. 1995. ital,a,k. tanabe,f. tamura, s. susaki, k.yonemoriy a sugiura. synthetic cytokinins control persimmon fruit shape, size and quality. joumal of horticultural science 70: 867-873.1995. kays, s. postharvest physiology of perishable plant products. 1a edición, exonpress, georgia. p. 263-278.1997. landwehr, t.y f. torres. manejo poscosecha de frutas. 1a edición, jotamar ltda. tunja. 220 pp. 1995. lla yel, l. fundamentos de nutrición. 38 edición, editorial acribia. p. 210-211. 1982. ludford, m. en: davies, p. plant hormones. k1uweracademic publishers, londres. p. 725-750.1995. mcgaw, b y l. burch. en: azcon-b. y m. talon. fisiología y bioquímica vegetal. edición interamericana, mcgraw hill. p. 319-325.1996. moore, t. biochemistry and physiology ofplant hormones. la edición, springerverlag, nueva york. p.167-169. 1979. reynolds, a, d. wardle, c. zurowsky y n. looney. phenyl ureas cppu and thidiazuron affect yield components, fruit composition, and storage potential offour seedless grape selections. joumal of american society for horticultural science 117:85-89.1992. royal horticul ture society. rhs colour charts. londres.1995. taiz, l. y e. zeiger. plant physiology. the benjamin cumrnings publishing company inc., nueva york. 564 pp. 1991. takeshit a, t. current development and usage situation of plant growth regulators injapan. japan pesticide information 57: 1519.1990. westwood, m. n. temperate zone pomology: physiology and culture. 38 ed. timber press. wilshire, usa. p. 217240.1993. williams, m. y l. edgerton. fruit thinning of apples and pears with chemicals. boletin informativo 285. departamento de agricultura de los estados unidos. 1981. propagation and tissue culture received for publication: 30 july, 2011. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 agricultural engineering programme, faculty of agricultural sciences, universidad de la salle. yopal (colombia). jofernandez@unisalle.edu.co. 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 30(3), 335-343, 2012 efficient micropropagation of french tarragon (artemisia dracunculus l.) micropropagación eficiente de estragón francés (artemisia dracunculus l.) john cristhian fernández-lizarazo1 and teresa mosquera-vásquez2 abstract resumen french tarragon is cultivated in colombia for exportation. according to french tarragon producers, crops should be renovated but traditional propagation with cuttings has a high percentage of loss and there is incidence of colombian tarragon crop rust. an alternative for inducing juvenile characteristics and increasing percentages of rooting and clean plant propagation material is micropropagation. the aim of this research was to generate an efficient micropropagation protocol, which would be useful for providing clean propagation plant material and contributing to the renovation of french tarragon crops in colombia. for establishment, the effect of both type and concentration of gelling agents and liquid mediums was assessed. for multiplication and rooting, the effect of indole acetic acid (iaa), n6-furfuril amine purine, planting orientation and pinching was assessed. although french tarragon showed susceptibility to hyperhydricity, it was possible to determine protocols from 1 mm-meristematic tips established in the liquid medium murashige and skoog (ms), with in vitro multiplication/rooted in a solid medium ms supplemented with iaa 0.1 mg l-1. additionally, an alternative multiplication protocol was assessed from propagules horizontally sown in a solid medium ms supplemented with kin 0.5 mg l-1 and aia 5 mg l-1. el estragón francés es cultivado en colombia con fines de exportación. según observaciones de los productores de estragón francés, los cultivos deben renovarse pero la propagación tradicional por esquejes tiene un alto porcentaje de pérdida y hay incidencia de la roya en los cultivos colombianos. una vía alterna para inducir características de juvenilidad, incrementar porcentajes de enraizamiento y limpiar el material vegetal de propagación es la micropropagación. esta investigación tuvo como propósito generar un protocolo de micropropagación eficiente útil para proveer material vegetal de propagación que contribuya a la renovación de los cultivos de estragón francés en colombia. para el establecimiento, se evaluó el efecto del tipo y concentración de agentes gelificantes y del medio líquido. para la multiplicación, se evaluó el efecto del ácido indol acético (aia), de la n6-furfuril amino purina, de la orientación del propágulo y del despunte. aunque el estragón mostró susceptibilidad a la hiperhidratación, fue posible determinar protocolos a partir de puntas meristemáticas de 1 mm establecidas en medio líquido murashige and skoog (ms) y multiplicadas/ enraizadas in vitro en medio sólido ms suplementado con aia 0,1 mg l-1. adicionalmente se determinó un protocolo alterno de multiplicación a partir de propágulos sembrados horizontalmente en medio sólido ms y suplementado con kin 0,5 mg l-1 y aia 5 mg l-1. key words: micropropagation, indole acetic acid, n6-furfuril amine purine, hyperhydricity, pinching. palabras clave: micropropagación, ácido indol acético, n6furfuril amino purina, hiperhidratación, despunte. introduction french tarragon comes from eastern russia, but it is distributed in crops primarily in central europe and south and north america (small and deutsch, 2001). in colombia, french tarragon is one of the most important culinary plants for exportation and there are crops over 8-yearsold, although bareño and clavijo (2006), recommended renovation of plants every 3 or 4 years. one of the purposes of micropropagation is to improve morphological and biochemical qualities of certain plants, especially medicinal, aromatic and timber crops; in the case of salvia officinalis (avato et al., 2005; santos et al., 2002), salvia fruticosa (arikat et al., 2004), artemisia annua (liu et al., 2003), acacia mearnsii (beck et al., 1998), vitis vinifera (heloir et al., 1998), cynara scolymus l. (tabazza et al., 1998), corylus avellana (rey et al., 1998), it has been found that juvenile qualities obtained from micropropagation express, in a species-specific way, better rooting capacity, change in leaf morphology, change in amount of trichomes, variation in polyamide content, antioxidant activity, increased capacity of essential oils and greater vigor, etc. in the case of mature crops of french tarragon, juvenile induction, which is only possible under in vitro conditions (pedroza, 2008), is important because its sexual 336 agron. colomb. 30(3) 2012 reproduction characteristics are quite limited (mackay and kitto, 1988) especially in tropical areas (bareño, 2006). on the other hand, french tarragon crops in colombia have two principal difficulties: absences of alternative propagation techniques and limiting diseases. propagation of french tarragon is traditionally performed with cuttings, which has 50% loss due to rooting difficulty. this difficulty increases the cost of the procedure and decreases the quantity of plants for the market (bareño, 2006). additionally, the same author reports that in colombia, the most limiting disease of this crop is rust caused by the fungus puccinia tanaceti d.c. var. dracunculina with losses that can reach 70% in a period of 15 d. micropropagation is an alternative tool of propagation that makes it possible to avoid systemic pathogens (bhojwani and razdan, 1996). one of the most important techniques to obtain pathogen free plants is the culture of meristematic tips (pedroza, 2008). mackay and kitto (1988) reported a nine-week protocol for the in vitro propagation of tarragon cuttings that were 15 mm in length, however, the size of the explants did not guarantee clean plant material. in this sense, the aim of this research was to generate an efficient micropropagation protocol that could provide clean propagation plant material to contribute to the renovation of french tarragon crops in colombia. materials and methods plant material french tarragon cuttings were provided by the agronomy faculty of the national university of colombia. 20 mm length cuttings were selected with no apparent presence of rust pustules (p. tanaceti d.c. var. dracunculina [fahrend.]) cummis, however, this disease was present in the crop of origin (gamba and ramírez, 2005). methodology this research developed multiple trials aimed at obtaining efficient protocols for the establishment, multiplication and rooting of french tarragon. establishment the cuttings were disinfected employing the mackay and kitto(1988) protocol. leaflets were removed to obtain 1mm long tips. the medium used was murashige and skoog (ms), without plant growth regulators (pgr’s) and gellified with difto bacto agar, oxoid® 0.6%. since hyperhydricity was present in preliminary trials, the effect of the agar (0.6 and 0.7%) and gelrite (0.15 and 0.25%) on the percentage of hyperhydricity was assessed. three meristematic tips constituted an experimental unit and 12 experimental units per treatment were planted. finally, this experiment compared the effect of a liquid medium on initial development of french tarragon explants using three treatments: liquid ms without agitation (5 ml); liquid ms with orbital agitation at 80 rpm (5 ml); and solid ms gellified with difto bacto agar, oxoid® 0.6% as the control treatment. five meristematic tips constituted an experimental unit and five experimental units per treatment were planted 50 ml glass bottles were used. the cultivation grew in a growth chamber with a photoperiod of 16 h of light and a constant temperature of 25°c. evaluations were done the third week after sowing. average node number, height, and color of propagules were assessed employing the color chart of the royal horticultural society (rhs), structuring three codes for the green color quality of propagules. those codes were: 1) green group 14 1b as very good (+++); 2) green group 142b as good (++) and 3) green group 150 c as regular (+). multiplication the mackay and kito (1988) protocol suggested, for french tarragon micropropagation, the use of benzyl adenine (ba) and naftalenacetic acid (naa), which are repeatedly associated with hyperhydricity (fernández, 2009). some authors report that naa and particularly ba, promote abnormal development (debergh, 1983; kataeva et al., 1991; vandemortele, 2001). vankova et al. (1991) claimed that it is possible to control hyperhydricity by modulating types of internal cytokinins trough the nature of applied synthetic cytokinins. in this sense, this study evaluated the effect of other growth regulators less associated with hyperhydricity, such as iaa and kin. initially, seven treatment combinations were evaluated: ms media culture supplemented with the growth regulators indole acetic acid (iaa) (0.01 and 0.1 mg l-1) and n6furfuril amine purine (kinetin, kin) (0.5, 0.1 and 2.0 mg l-1); in the control treatment growth regulators were not used (tab. 3). three node apical cuttings were vertically planted per experimental unit with six experimental units per treatment. based on the results of the previous test, a second assay was carried out which evaluated two types of propagules. first, a cutting of three apical buds was planted vertically and second, a cutting of one axiliary node was planted horizontally. 337fernández-lizarazo and mosquera-vásquez: efficient micropropagation of french tarragon (artemisia dracunculus l.) for each of the two types of propagules, six treatment combinations were evaluated. ms media, supplemented with the growth regulators iaa (0.1 and 0.5 mg l-1) and kin (0, 0.5 and 0.2 mg l-1), were used. as the control, iaa 0.1 mg l-1 plus kin 0.5 mg l-1 was used because of the results of the previous test. five propagules were planted per experimental unit with five experimental units per treatment. in the case of axillary buds, they were planted horizontally. due to the high variability of individual plant responses within different previous experiments, a test of individual plants was conducted. in order to reduce the effect of exogenous growth regulators of previous treatments, the propagules were planted in ms without pgrs for two weeks. three types of propagules were grouped and used: large (≥ 25 mm), medium (24 mm ≥ x ≥ 11 mm) and small (≤ 10 mm). these propagules were cut to a size of 5 mm and sown in ms without pgrs to determine if they retained their characteristics of growth, forming three treatments. each experimental unit consisted of three propagules and used seven, nine and eleven replications for large, medium and small treatments, respectively. the evaluation was conducted in the second week after sowing. once a homogenous group of in vitro rooted plants was obtained, an assay to optimize multiplication was carried out. 1) stems with five nodes laid horizontally in ms, supplemented with kin 0.5 mg l-1 and iaa 0.5 mg l-1 (based on results of this research) and, 2) three weeks in vitro with rooted and newly pinched plantlets, leaving five nodes per stem, in ms without growth regulators. four propagules constituted an experimental unit, with eight experimental units evaluated per treatment. in all the trials, a ms medium supplemented with 3% sucrose and difto bacto agar, oxoid®, 0.6%, and a ph of 5.7 ± 0.05 was used. the following variables were measured, as appropriate: height of propagule, number of nodes, rooted propagules, propagules with an axillary shoot and dead propagules, color of propagules, percentage of propagules with calli, proliferation of propagules and multiplication rate with the following formula: multiplication rate = number of final nodes (3 weeks) / number of initial nodes (1) rooting tests were not done because under the selected multiplication treatments, an additional in vitro rooting was obtained (see results). anova was used with sas version 9.1 under a completely random model (p≤0.05) and means were compared using tukey ś test. acclimatization acclimatization was carried out in a greenhouse, using plantlets rooted in vitro with 12-14 leaves. transplantation was performed in 96 alveoli trays and as the substrate, a sterile peat was used. the trays were kept in propagation banks with 70% penetration of light. one minute frequency nebulizer irrigation was applied to maintain 80% relative humidity. this frequency gradually declined over two weeks until the acclimatization was completed. results establishment the propagules sown in agar did not have hyperhydricity (fig. 1a), while gelrite increased propagules with hyperhydricity at rates between 11.1 and 19.4% (tab. 1, fig. 1b-1c). on the other hand, gelrite apparently enabled the development of more nodes and at a greater size than agar (tab. 1). however, gelrite induced malformations and decreased the intensity of the green color in comparison with the agar. this was possibly due to loss of photosynthetic pigment (fig. 1b). meristematic tips planted in a liquid medium developed more nodes, were taller, but had less intense photosynthetic pigment and a 6.7% percentage of hyperhydricity (tab. 2, fig. 1d), this percentage was lower than the percentage of hyperhydricity when using gelrite (tab. 1). multiplication in the first multiplication assay, color, multiplication rate, and average of nodes developed by propagules did not have statistically significant differences. however, higher values obtained in these parameters corresponded to the treatment with iaa 0.1 mg l-1 plus kin 0.5 mg l-1 (tab. 3). differences between the treatments iaa 0.01 mg l-1 and iaa 0.1 mg l-1 were observed. in the presence of iaa 0.01 mg l-1, a percentage ranging from 5.56 to 55.6% of the propagules developed calli at the bottom (fig. 2a) and none of them developed proliferation of axillary buds. on the contrary, in the presence of iaa 0.1 mg l-1, propagules developed a proliferation of axillary buds but none of them developed calli at the base (tab. 3, fig. 2b). the treatment with iaa 0.1 mg l-1 plus kin 0.5 mg l-1 was chosen as the control of the next assay (tab. 4), because while it presented a greater proliferation of axillary buds, it had the highest multiplication rate (tab. 3). in the case of apical bud propagules planted vertically, there were no statistically significant differences in most variables (tab. 4), however, it was noted that iaa 0.1 mg l-1 338 agron. colomb. 30(3) 2012 table 1. effect of gelling agent and its concentration on hyperhydricity incidence, number of nodes and color of propagules of a. dracunculus. hyperhydricity percentages were determined from the total number of propagules. gelling agent concentration (mg l-1) color hiperhidricity (%) average node number standard deviation gelrite 1.5 ++ 19.44 2.89 a 0.88 gelrite 2.5 ++ 11.11 2.81 a 0.66 agar 6 +++ 0 2.17 b 0.30 agar 7 +++ 0 1.94 b 0.24 means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). color chart (rhs) as very good (+++); good (++) and regular (+). table 2. effect of medium consistency on the establishment and initial development of a. dracunculus apical tips. hyperhydricity percentages were determined from the total number of propagules. treatment color hiperhidricity (%) average node number standard deviation average height (mm) standard deviation liquid + 80 rpm ++ 6.7 5.67 ab 1.03 20.45 a 7.68 liquid ++ 6.7 7.78 a 2.32 20.39 a 5.54 solid (agar 0,6%) +++ 0 4.93 b 1.23 10.52 b 0.94 rpm, revolutions per minute. color chart (rhs) as very good (+++); good (++) and regular (+). means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). table 3. evaluation of the effect of different concentrations of iaa and kin on in vitro multiplication of a. dracunculus propagules. presence of callus percentages were determined from the total number of propagules. iaa mg l-1 kin mg l-1 color callus (%) axillary bud standard deviation average node number standard deviation multiplication rate standard deviation 0 0 +++ 0 0 c 0 4.44 a 2.15 1.48 a 0.72 0.01 0.5 +++ 55.60 0 c 0 3.50 a 1.03 1.17 a 0.34 0.01 1.0 +++ 5.56 0 c 0 4.67 a 0.92 1.56 a 0.31 0.01 2.0 +++ 16.67 0 c 0 4.28 a 0.49 1.43 a 0.16 0.1 0.5 +++ 0 1.33 a 1.37 4.83 a 1.05 1.61 a 0.35 0.1 1.0 +++ 0 0.33 bc 0.52 4.44 a 0.86 1.48 a 0.29 0.1 2.0 +++ 0 1.00 ab 0.89 4.44 a 0.72 1.48 a 0.24 means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). color chart (rhs) as very good (+++); good (++) and regular (+). table 4. effect of different concentrations of iaa and kin in multiplication of a. dracunculus apical propagules. presence of callus percentages were determined from the total number of propagules. ranking of the color of the propagules according to color chart of the royal horticultural society (rhs) as very good (+++); good (++) and regular (+). iaa mg l-1 kin mg l-1 color callus (%) axillary bud standard deviation average node number standard deviation multiplication rate standard deviation sprout height (mm) standard deviation 0.1 0 +++ 0 0.20 c 0.24 5.92 a 0.91 1.97 a 0.30 11.19 a 1.78 0.1 0.2 +++ 0 1.04 b 0.48 5.84 a 0.50 1.95 a 0.17 10.86 a 1.62 0.1 0.5 +++ 0 1.88 a 0.52 5.32 a 0.90 1.77 a 0.30 10.85 a 0.99 0.5 0.0 +++ 0 0.52 bc 0.76 5.48 a 1.35 1.83 a 0.45 9.36 a 1.67 0.5 0.2 +++ 100 1.08 b 0.36 5.72 a 0.44 1.91 a 0.15 9.35 a 0.72 0.5 0.5 +++ 100 2.28 a 0.59 5.60 a 1.02 1.87 a 0.34 10.31 a 0.93 means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). color chart (rhs) as very good (+++); good (++) and regular (+). prompted a higher number of nodes and taller propagules than all the other treatments (fig. 2c), moreover, in this treatment, 100% rooting was observed on the 13th d after sowing. in addition, iaa 0.5 mg l-1 plus kin 0.2 or 0.5 mg l-1 induced calli at the base of the plants (tab. 4). on the other hand, a basipetal death of the seedlings was observed (fig. 2d). this phenomenon presented in treatments with kin plus iaa but not with iaa alone. in the axillary bud propagules planted horizontally, no statistically significant differences were presented, but some qualitative differences became apparent. the medium 339fernández-lizarazo and mosquera-vásquez: efficient micropropagation of french tarragon (artemisia dracunculus l.) table 5. effect of previous size of a. dracunculus propagules sown in ms without pgr’s. percentages were determined from the total number of propagules. treatment rooted propagules (%) propagules with axillary budding (%) dead propagules (%) height (cm) standard deviation average node nuber standard deviation large 66.67 0 0 1.45 a 0.17 6.95 a 1.10 medium 44.44 3.70 29.63 1.07 b 0.37 6.30 ab 1.35 small 12.12 0 18.18 0.66 c 0.22 5.27 c 0.85 means in the same column followed by the same letter are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). table 6. comparison of in vitro multiplication of a. dracunculus. linn. using stems with five nodes sown horizontally in ms medium suplemented with kin 0,5 mg l-1 plus iaa 0,5 mg l-1 and using rooted and pinched plantlets in ms (1962) medium suplemented with iaa 0,1 mg l-1. treatment average sprout number standard deviation average node x sprout standard deviation total nodes per plant standard deviation multiplication rate standard deviation sprout height (mm) standard deviation axillar horizontal 4.00 a 0.56 6.74 a 0.88 26.63 a 5.73 5.33 a 1.15 14.51 b 1.78 axillar vertical 3.19 b 0.46 7.21 a 1.24 21.38 b 3.55 4.28 b 0.71 34.07 a 7.07 figure 1. different conditions evaluated for in vitro establishment of a. dracunculus. a, seedling with hyperhydricity and malformation. b, propagules on gelrite 1.5 mg l-1. c, propagules on agar 6.0 mg l-1. d, propagules on liquid ms medium without agitation. figure 2. multiplication of a. dracunculus. a, callus on the basis. b, axillary sprouting. c, apical propagules (iaa 0.1 mg l-1+kin 0.5 mg l-1). d, basipetally death. e, axillary propagules (iaa 0.5 mg l-1+kin 0.5 mg l-1). f, axillary propagules (iaa 0.5 mg l-1+kin 0.2 mg l-1). g, five nodes-stems horizontally (0.5 kin mg l-1+iaa 0.5 mg l-1). h, rooted and pinched plants (arrow) without pgr i, homogeneous rooted plantlets. supplemented with iaa 0.5 mg l-1 plus kin 0.5 mg l-1 induced more leaf development and vigor (fig. 2e) compared to the other treatments, in spite of that, the propagules developed a similar number of nodes (fig. 2f). an analysis of individual assessment showed taller and rooted plants for the larger propagule treatment, while there was a greater number of deaths in the medium and small propagules. in addition, a tendency to proliferate a b c d a b c d e f g h i 340 agron. colomb. 30(3) 2012 axillary buds was observed, accompanied by hyperhydricity and death in the medium propagules and, more so, in the small propagules (tab. 5). axillary propagules planted horizontally in a medium supplemented with kin 0.5 mg l-1 plus iaa 0.5 mg l-1 induced fewer nodes per shoot but more shoots per explant compared to plants rooted and cultured without pgrs and recently pinched (tab. 6). the number of shoots per plant was the variable which determined the highest number of total nodes per plant and therefore, the highest rate of multiplication in horizontally sown explants. however, these buds presented 2.4 times less than average size than shoots from rooted plants (tab. 6 and fig. 2g-h). all seedlings cultured in a medium supplemented with iaa 0.1 mg l-1 were developed in a homogeneous way (fig. 2i) with roots present (100%) at the 13th d after sowing. the acclimatization of the seedlings with the methodology referred to this research allowed for 95% survival of plant material. discussion establishment hyperhydrated french tarragon propagules had a glassy aspect, noticeable malformations and an apparent decrease in photosynthetic pigments (fig. 1a), as has also been reported by mackay and kitto (1988). these kinds of changes have been thoroughly characterized (kevers et al., 1984; franck et al., 1998a; franck et al., 1998b; gribble et al., 1998; franck et al., 2001; park et al., 2004). in this experiment, the factors which induced hyperhydricity in a. dracunculus propagules could have come from the explants or hormonal imbalances, because the plant material used in this research came from a crop with an incidence of tarragon rust (p. tanaceti d.c. var. dracunculina) (fahrend.) (cummis) (gamba and ramírez, 2005) and the stress induced by pathogens can manifest in abnormal growth due to hormonal imbalances (pessarakli,1999). changes in hyperhydricity of a. dracunculus were not evident when the concentration of each gelling agent increased (tab. 1). in contrast, the literature reports that the traditional gelling agent concentration has been increased in order to decrease propagule hyperhydricity (brand, 1993; deberg et al., 1981; debergh 1983; williams and taji, 1991). additionally, only the propagules cultured in the difto bacto agar did not present hyperhydricity, but they had fewer nodes than those cultured in gelrite (tab. 1). hyperhydricity can decrease according to the type of gelling agent (tab. 1), from gelrite to difto bacto agar, which provides a harder medium and less matrix potential, making materials that potentially may induce hyperhydricity less available. the physical structure of the gelrite seems to allow increased absorption of substances which may be responsible for hyperhydricity, such as cytokinins, ammonium ions and water (williams and taji, 1991). moreover, the brand used in this research (oxoid®) produced efficient results in hyperhydricity management as well as in multiplication. this product influences water retention capacity of propagules since it promotes a better “pumping function”. it seems to allow better absorption of water and nutrients (beruto et al., 1999). liquid medium increased the number of nodes, average height and reactivated growth of tarragon propagules (tab. 2, fig. 1d); and it possibly facilitated rapid absorption of nutrients, faster initial development of propagules and especially of the vascular system, which would therefore, facilitate the possible hyperhydricity evasion at initial growth under in vitro conditions. similar to a. dracunculus, artemisia judiaca was massively propagated using solid, liquid and liquid with supplements media; reportedly the liquid medium had the best results for the spread of buds (liu et al., 2004). employment of liquid media with agitation produced a smaller average node number and no significant variations on average height of propagules in comparison with liquid medium without agitation, suggesting that adding 5 ml of liquid medium in containers used in this test does not affect oxygen availability for propagules, allowing their normal development. multiplication results suggest that the presence of calli is dependent on type, interaction, and concentration of pgrs because, they occur with kin, in assessed concentrations, with the addition of iaa 0.01 mg l-1 and 0.5 mg l-1, but not with the addition of iaa 0.1 mg l-1 (tab. 3 and 4). furthermore, auxin enhanced the effect of cytokinin, inducing proliferation of axillary buds, i.e. the treatments with iaa alone had the lowest percentages of proliferation of axillary buds, which increased with increased concentrations of kin and iaa (tab. 4). additionally, in the second multiplication assay of apical propagules, basipetal death was observed in treatments supplemented with iaa 0.1 mg l-1 plus kin 0.2 mg l-1; 341fernández-lizarazo and mosquera-vásquez: efficient micropropagation of french tarragon (artemisia dracunculus l.) iaa 0.1 mg l-1 plus kin 0.5 mg l-1; iaa 0.5 mg l-1 plus kin 0.2 mg l-1; and iaa 0.5 mg l-1 plus kin 0.5 mg l-1 (tab. 4); possibly due to the exogenous supplementation of kin, which possibly reduced apical dominance and caused a subsequent apical necrosis (fig. 2d). on the other hand, both the vigor and multiplication rate of propagules from an axillary origin had a tendency to be greater when cultured in media with increased concentrations of iaa 0.5 mg l-1 and kin 0.5 mg l-1 (fig. 2e-f), which might result from a different hormone balance compared with apical propagules. response variations of in vitro plants of different sizes may be caused by previous hormonal differences which, as in the apple, may be due to a temporary physiological state (puente and march, 1997). for example, propagules of a medium-sized origin (24 mm ≥ x ≥ 11 mm) were more heterogeneous than those of a large or small size, including others intermediate features (tab. 5). this could be due to the fact that, during the selection process in field, cuttings that were designated for micropropagation were at an intermediate physiological range that was not easily distinguishable even when they were collected at the same size (fig. 1c). the multiplication assay using uniform plants, five node explants planted horizontally in a medium supplemented with kin 0.5 mg l-1 plus iaa 0.5 mg l-1 showed a more efficient multiplication rate in comparison with plantlets rooted and pinched (tab. 6). the average multiplication rate (5.33) using five node explants horizontally planted (tab. 6) was 1.5 times greater than that observed in three node explants at the same concentration of pgrs (3.7) (data not shown) and 1.3 times higher than the plantlets rooted and pinched in this test (tab. 6). this increase may be due to the fact that the surface contact with the nutrient medium increased when the explant was larger, allowing absorption of larger quantities of water, nutrients and pgrs. this effect had already been reported in french tarragon by mackay and kitto (1988). in addition, due to the position of the explant, the probability of each node getting assimilates is similar and therefore competition between sinks decreases (fig. 2g), which is reflected in the highest average number of nodes per explant (tab. 6). stems used in this test came from more developed plants than in previous trials with horizontal explants, which involved further development of the vascular system, greater differentiation of tissues and therefore, greater capacity and efficiency in nutrient uptake. the observed elongation in sprouts from plantlets rooted and pinched in vitro (fig. 2h) is explained by lower apical dominance due to pinch and because growth was supported by water and nutrients uptake, specifically by roots. the root, as a structure for this function, positively affects efficiency in both biomass formation and organogenesis. another explanation may be that rooted seedlings had better initial proliferation due to the effect of the cytokinins sent from the root (puente and march, 1997). in addition, competition for nutrients did not allow all the buds per stem to develop, but those that developed, elongated because they had increased availability of nutrients per node and the density of stems (sprouts) generated competition for light. the results suggest that the use of kin 0.5 mg l-1 and iaa 0.5 mg l-1 can be more efficient in the multiplication rate (tab. 6), however, the lack of sprout elongation would require a greater number of transplants in order to get suitable in vitro rooted plants, as well as, more laboratory inputs and pgrs. conversely, plantlets that are rooted in vitro and previously pinched have a lower rate of multiplication but larger length between nodes. these facts make it possible to obtain suitable plants, with adequate size, for subsequent multiplication or rooting without additional transplants and with fewer laboratory inputs and without additional pgrs. mackay and kitto (1988) reported a methodology based on the establishment of 15 mm long french tarragon cuttings using a multiplication protocol that induced strong axillary sprouting using a ms and bap 0.4 mg l-1 plus naa 0.05 mg l-1. those authors, however, did not report on in vitro but ex vitro rooting with the addition of naa 1 mg l-1. these authors claimed that the time of in vitro establishment/ proliferation is four weeks and for field rooting, five weeks, for a possible total required time of nine weeks. in contrast, this research used 1 mm meristematic tips. initially, the apical dominance was stimulated. this stimulus was obtained with the initial use of a liquid ms (1962) medium and then a solid ms medium, supplemented with only iaa 0.1 mg l-1, i.e. with fewer gelling agents and growth regulators. finally, the in vitro establishment time was three weeks. the in vitro multiplication/rooting was three weeks and according to the standard hardening protocol, requiring two to three weeks. the total time required from in vitro 342 agron. colomb. 30(3) 2012 establishment to hardened rooted plants in the field is about eight to nine weeks. conclusion this research generated a protocol to micropropagate french tarragon (a. dracunculus l.) that consists of an in vitro establishment of 1 mm-meristematic tips in a liquid ms medium and in vitro multiplication/rooting in a solid ms medium supplemented with iaa 0.1 mg l-1. an alternative multiplication protocol was assessed for propagules horizontally sown in a solid ms medium supplemented with kin 0.5 mg l-1 and aia o.5 mg l-1. this protocol contributes to the renovation of colombian french tarragon crops through the production of more vigorous plant propagation material with less inoculum pressure from pathogens, and with a similar time period as that of the currently reported protocols. literature cited avato, p., i. morone, and c. rutaand d’elia. 2005. glandular hairs and essential oils in micropropagated plants of salvia officinalis l. plant sci. 169(1), 29-36. arikat, n., f. jawad, n. karam, and r. shibli. 2004. micropropagation and accumulation of essential oils in wild sage (salvia fruticosa mill.). scientia hort. 100, 193-202.  bareño, p. 2006. estragón (artemisia dracunculus). pp. 97-99. in: clavijo, j., bareño, p., chaparro, l. and c. guido (eds.). últimas tendencias en hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. universidad nacional de colombia, bogota. bareño, p. and j. clavijo. 2006 hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. pp. 7-9. in: clavijo, j., p. bareño, l. chaparro, and c. guido (eds.). últimas tendencias en hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. universidad nacional de colombia, bogota. beck, s., r. dunlop, and j. van staden. 1998. rejuvenation and micropropagation of adult acacia mearnsii using coppice material. plant growth reg. 26(3), 149-153. beruto, m., p. curirand, and p. debergh. 1999. influence of agar on in vitrocultures: ii. biological performance of ranunculus on media solidified with three different agar brands. in vitro cell. dev. biol.-plant 35, 94-101. bhojwani, s. and m. razdan. 1996. plant tissue culture: theory and practice, a revised edition. elsevier, amsterdam. brand, m. 1993. agar and ammonium nitrate influence hyperhydricity, tissue nitrate and total nitrogen content of serviceberry (amelanchier arborea) shoots. in vitro plant cell tissue org. cult. 35(3), 203-209. debergh, p., y. harbaouiand, and r. lemeur. 1981. mass propagation of globe artichoke (cynara scolymus): evaluation of different hypotheses to overcome vitrification with special reference to water potential. physiol. plant. 53(2), 181-187. debergh, p. 1983. effects of agar brand and concentration on the tissue culture medium. physiol. plant. 59(2), 270-276. fernández, j. 2009. evaluación del efecto de la micropropagación en el enraizamiento y producción de biomasa de estragón (artemisia dracunculus linn.) en campo a través de un modelo de crecimiento. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. franck, t., m. crèvecoeur, j. wuest, h. greppinand, and t. gaspar. 1998a. cytological comparison of leaves and stems of prunusavium l. shoots cultured on a solid medium with agar or gelrite. biotech. histochem. 73(1), 32-43. franck, t., c. kevers, c. penel, h. greppin, j. hausmanand, and t. gaspar. 1998b. reducing properties, and markers of lipid peroxidation in normal and hyperhydrating shoots of prunusavium l. j. plant physiol. 153, 339-346. franck, t., t. gaspar, c. kevers, c. penel, j. dommesand, and j. hausman. 2001. are hyperhydric shoots of prunusavium l. energy deficient?. plant sci. 160, 1145-1151. gamba, y. and n. ramírez. 2005. aspectos biológicos de la roya del estragón puccinia tanaceti d.c. var. dracunculina (fahrend) cummins. m.sc. thesis. faculty of agronomy, national university of colombia, bogota. gribble, k., j. tingle, v. sarafis, a. heaton, and p. holford. 1998. position of water in vitrified plants visualised by nmr imaging. protoplasma 201, 110-114. heloir, m., j. fournioux, m. barbier, p. jeandet, and r. bessis. 1998. endogenous polyamine concentrations in juvenile, adult and micropropagated grapevine (vitis vinifera l.) cv. pinot noir). vitis 37, 61-62. kataeva, n., i. alexandrova, r. butenko, and e. dragavtceva. 1991. effect of applied and internal hormones on vitrification and apical necrosis of different plants cultured in vitro. plant cell tiss. org. cult. 27(2), 149-154. kevers, c., m. coumans, mf. coumans-gillèsand, and t. caspar. 1984. physiological and biochemical events leading to vitrification of plants cultured in vitro. physiol. plant. 61(1), 69-74. liu, c.z., c. guo, y. wang. and f. ouyang. 2003. comparison of various bioreactors on growth and artemisinin biosynthesis of artemisia annua l. shoot cultures. process biochem. 39, 45-49. liu, c.z., s.j. murch, m. demerdashand, and p.k. saxena. 2004. artemisia judaica l.: micropropagation and antioxidant activity. j. biotechnol. 110, 63-71. mackay, w. and s. kitto.1988. factors affecting in vitro shoot proliferation of french tarragon. j. amer. soc. hort. sci. 113, 282-287. murashige, t. and f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 473-497. park, s., j. jeon, h. kimb, y. park, c. aswath, and h. joung. 2004. effect of sealed and vented gaseous microenvironments on the hyperhydricity of potato shoots in vitro. scientia hort. 99, 199-205. pedroza, j. 2008. aplicaciones del cultivo de tejidos en condiciones in vitro. universidad distrital francisco josé de caldas, bogota. 343fernández-lizarazo and mosquera-vásquez: efficient micropropagation of french tarragon (artemisia dracunculus l.) pessarakli, m. 1999. handbook of plant and crop stress. 2nd ed. marcel dekker inc, new york, ny. puente, j. and j. marh, 1997. in vitro rootability of clonal apple microcuttings, derived from rooted and unrooted shoots. scientia hort. 68, 227-230. rey, m., c. díaz, and r. rodríguez. 1998. free polyamine content in leaves and buds of hazelnut (corylusavellana l. cv. negret) trees subjected to repeated severe pruning. scientia hort. 76, 115-121. rousi, a. 1968. cytogenetic comparison between two kinds of cultivated tarragon (artemisia dracunculus). hereitas 10, 194-213. santos, p., r. seabra, p. andrade, and m. fernández. 2002. phenolic antioxidant compounds produced by in vitro shorts os sage (salvia officinales). plant sci. 162, 981-987. small, e. and g. deutsch. 2001. herbes culinaires pour nos jardins de pays. froid research press, ottawa, usa. tabazza, r., v. papacchioliand, and g. ancora. 1998. an improved medium for in vitro propagation of globe artichoke (cynara scolymus l.). tree physiol. 18, 251-257. vandemortele, j., c. kevers, j. billard, and t. gaspar. 2001. osmotic pretreatment promotes axillary shooting from cauliflower curd pieces by acting through internal cytokinin level modifications. j. plant physiol. 158, 221-225. vankova, r., k. hsiao, c. bornman, and a. gaudinova. 1991. effects of synthetic cytokinins on levels of endogenous cytokinins and respiration patterns of beta vulgaris cells in suspension. j. plant growth reg. 10(1), 197-199. williams, r. and a. taji. 1991. effect of temperature, gel concentration and cytokinins on vitrification of oleariamicrodisca (j.m. black) in vitro shoot. plant cell tiss. org. cult. 26(1), 1-6. received for publication: 26 april, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33nv33n2.51546 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). gfischer@unal.edu.co 2 division urban plant ecophysiology, faculty of life sciences, humboldt-universität zu berlin. berlin (germany). 3 research and development, compo expert gmbh. münster (germany). agronomía colombiana 33(2), 155-163, 2015 contents of non-structural carbohydrates in fruiting cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants contenido de carbohidratos no-estructurales en la planta de uchuva (physalis peruviana l.) en fructificación gerhard fischer1, christian ulrichs2, and georg ebert3 abstract resumen although the cape gooseberry has become the second most important export fruit in colombia, information is scarce for its carbohydrate partitioning, which plays a major role in plant productivity. seed-propagated colombia ecotypes were kept in a greenhouse in 2.5-l plastic containers filled with washed quartz sand and were ferti-irrigated. the plants were pruned to one main vegetative stem with two generative stems. dry matter (dm) partitioning during the initial plant growth showed the highest accumulation rate in the roots during the first 20 days, whereas, at a later stage of development, the shoot dm gain was higher and the leaf dm gain was lower than that of the roots. sixty days after transplant, the plant parts were quantified and analyzed for glucose, fructose, sucrose, and starch. the roots were the largest carbohydrate pool for starch, but the sucrose content was lower in the roots than in the vegetative stem and the lower part of the reproductive stems. at 5-15 cm of the vegetative stem base, 6.4 mg of starch, 1.4 mg of monosaccharides and 5.3 mg/100 g of dm sucrose were found, indicating that this lower organ is also important for starch accumulation and, especially, for sucrose transport. in the two reproductive stems, the starch contents were much higher in the base part than in the apical part; the same relationship was found in the leaves. the monosaccharide content was the highest in the apical stem position with 8.2 mg/100 g dm. in contrast, the apical-positioned 10-day-old fruits had maximum starch concentrations (11.6 mg/100 g dm), possibly due to the assimilatory starch from green fruit photosynthesis, whereas the mature basal fruits (60-day-old) mainly accumulated sucrose (25.7 mg) and monosaccharides (21.2 mg/100 g dm). aunque la uchuva se ha convertido en la segunda fruta de importancia en la exportación de colombia, existe escasa información sobre el papel que juega el reparto de carbohidratos en la productividad de la planta. en invernadero, plantas del ecotipo colombia, propagadas por semilla, se cultivaron en materas de 2,5 l, en arena de cuarzo lavada y con ferti-irrigación. las plantas fueron podadas hasta el tallo vegetativo principal con dos tallos reproductivos. la distribución de materia seca (ms) durante los primeros 20 días de la planta mostró la mayor tasa de acumulación en raíces, mientras que en la etapa posterior la ganancia de ms fue mayor en tallos y menor en hojas que en las raíces. sesenta días después del trasplante, se determinó el contenido de glucosa, fructosa, sacarosa y almidón para cada parte de la planta. las raíces fueron el mayor vertedero de almidón, pero los contenidos de sacarosa fueron bajos tanto en el tallo vegetativo como de los reproductivos. entre 5-15 cm de la base del tallo vegetativo se encontró un 6,4 mg de almidón, 1,4 mg de monosacáridos y 5,3 mg/100 g ms de sacarosa, indicando lo importante que es este órgano basal para la acumulación de almidón y, especialmente, para el transporte de sacarosa. en los dos tallos reproductivos, el contenido de almidón fue mayor en la base que en el ápice; la misma relación se encontró en las hojas. el contenido de monosacáridos fue mayor en la zona apical del tallo reproductivo, con 8,2 mg/100 g ms. por el contrario, en los frutos apicales y pequeños, con 10 días de edad, se encontró los máximas concentraciones de almidón (11,6 mg/100 g ms), posiblemente se trata de almidón primario de la fotosíntesis de los frutos verdes, mientras que los maduros basales (60 días de edad) acumularon principalmente sacarosa (27,7 mg) y monosacáridos (21,2 mg/100 g ms). key words: photosynthates, starch, sucrose, glucose, fructose. palabras clave: productos fotosintéticos, almidón, sacarosa, glucosa, fructosa. introduction the cape gooseberry (physalis peruviana l.) originated in the andean zones and, according to legge (1974), probably peru. it belongs to the solanaceae family, in which the physalis genus comprises between 75 and 90 species (whitson and manos, 2005) that develop their fruit in an inf lated calyx (or husk). from chile to colombia, it grows wild and half-wild in frost-free zones between 800 and 3,000 m a.s.l. (fao, 1982), where conditions are favourable http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.51546 http://www.cabi.org/cabthesaurus/mtwdk.exe?w=26011&k=default&s=5&t=2&n=1&l=182 156 agron. colomb. 33(2) 2015 for growth all year long. in colombia,the best commercial growing conditions are found at altitudes between 1,800 and 2,800 m a.s.l. (13-16°c mean temperature, 70-80% relative humidity, and 1,000-1,800 mm annual rain fall) (fischer et al., 2014). in colombia, the cape gooseberry is not only an important source of vitamins (a, c) for highland inhabitants (fischer et al., 2007), but has also become an important export fruit, occupying second place after bananas (fischer and miranda, 2012). the cape gooseberry is a semi-woody, perennial, shrubby plant (1 to 1.50 m tall) with a sympodial type of ramification, mainly of the dichasial pattern, generally forming four reproductive and fruiting stems (fischer and miranda, 2012). it has an indeterminate growth habit where the branches continue to grow; thus, the vegetative and reproductive organs develop simultaneously (fruits grow in each stem node, initiating at the first dichasial bifurcation, after 8 to 12 nodes of the vegetative stem) (fischer et al., 2011; ramírez et al., 2013). the leaves (5-15 cm long and 4-10 wide) are soft, hairy, heart-shaped, peciolated and inserted alternately on the vegetative stem, where, on the reproductive stems, generally two leaves per node emerge; while, the bell-shaped, hermaphrodite yellow f lowers, with dark purple-brown spots in the throat, are formed in the leaf axils(fischer, 2000; fischer et al., 2011). the leaf-like calyx, which completely encloses the ripening fruit, grows to a bladder-like organ (at fruit maturity becomes papery), measuring about 5 cm, with a round or elongated shape (fischer et al., 1997). cape gooseberry fruits can be characterized as nearly round, glossy yellow berries with many flat seeds (150 to 300 corns/ fruit) and measure 1.25 to 2.50 cm in diameter and weigh about 4 to 10 g, which take 60 to 80 d to mature (fischer, 2000). the calyx completely encloses the fruit during its development (fischer et al., 2011). during the first 20 d of fruit development, the calyx plays an important role in both the build-up and translocation of non-structural carbohydrates, mainly sucrose, for the fruit (fischer and lüdders, 1997). carbohydrates (ch) are produced by photosynthesis and used for growth and energy (lakso and flore, 2003); thus, goldschmidt (1999) stated that ch levels probably are involved in the regulation of plant metabolic and developmental events. ninety percent of plant dry matter (dm) is the result of photosynthesis (daie, 1985); consequently, the accumulation of ch during the growing season is essential for the survival of plants (kozlowski and pallardy, 1997a). carbohydrates comprise about three-fourths of the dry weight (dw) of woody plants and are the primary storage compounds and the organic substances from which most other organic compounds are synthesized (pallardy, 2008). carbohydrate partitioning to the plant organs is responsible for the amount and pattern of plant growth and yield (lakso and flore, 2003). thus, engels et al. (2012) stated that the partitioning of biomass among plant organs and its mechanism of control are of vital importance in plant production. translocation depends on the developmental stage of the plant (fischer et al., 2012) and the direction and volume of transported ch are influenced by sink position and attraction strength (fischer and friedrich, 2000). during the reproductive phase of the cape gooseberry, salazar et al. (2008) found partitioning coefficients of 0.09, 0.23 and 0.69 for leaves, stems, and fruit, respectively; that is, 69% of the total daily dm growth was allocated to the mass growth of fruits. oliveira and priestley (1988) stated that, in fruit plants, soluble carbohydrates are composed of monosaccharides(normally glucose and fructose) and oligosaccharides (mainly sucrose); whereas, insoluble carbohydrates are made up of starch and hemicelluloses (dejong and ryugo, 1998). typically, and in nearly all plant species, sucrose is the most important transport form of ch (lemoine et al., 2013; loescher et al., 1990), making up over 95% of the dw of the material translocated in the sieve tubes of the phloem (pallardy, 2008).in species of the rosaceae family, as deciduous fruit trees, sugars are mainly transported by the sugar alcohol sorbitol (kanayama and kochetov, 2015); but also, in some cases, mannitol and oligosaccharides of the raffinose family are translocated (lemoine et al., 2013). photosynthate-producing and exporting organs in the plant (mainly fully-expanded leaves) are known as sources and the importing organs are recognized as sinks (developing organs and non-photosynthetic organs such as immature leaves, fruits, roots, f lowers, and tubers) (taiz and zeiger, 2010). the importance of various sinks may shift during plant development; whereas, the root and shoot apices are usually the major sinks during vegetative growth, fruits generally become the dominant sinks during reproductive development, particularly for the adjacent and other nearby leaves (taiz and zeiger, 2010). leaf photosynthesis and remobilization of carbohydrate reserves are the source for assimilates supplied to the fruit (friedrich and fischer, 2000).during their development, 157fischer, ulrichs, and ebert: contents of non-structural carbohydrates in fruiting cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants fruits accumulate carbohydrates, generally as starch, sucrose, or hexose sugars (pallardy, 2008; sugiyma et al.(1991) found that, in mature cape gooseberry fruits, sugar components are sucrose, glucose and fructose, as seen in the strawberry and other fruits (macías-rodríguez et al., 2002). contents and types of stored ch vary seasonally and in different organs and tissues, so that kozlowski and pallardy (1997a) considered starch as the most important reserve of ch; starch has often been used as the sole indicator of the ch status of plants (pallardy, 2008). starch is accumulated when a high level of sugars is built up or, in tissues where the non-structural ch content is low, it is converted to sugars (pallardy, 2008). the reserve ch are very important for regrowth, e.g. after the cold winter season or following the pruning of shoots (kozlowski and pallardy, 1997a), which constitutes a great demand for reserve ch during f lowering and fruiting (monerriet al., 2011). starch-sugar conversions in both vegetative and reproductive tissues commonly occur (kozlowski and pallardy, 1997a). in recent decades, ch economy has been studied in many other species, using model plants, mainly at the quantitative level; cellular and biochemical ch systems have also been examined (goldschmidt et al., 1999), but, for the cape gooseberry, less knowledge exists on ch partitioning between plant organs. therefore, in this study, an attempt was made to clarify the pattern of ch accumulation within the plants; the results can serve as a basis for selection and plant productivity programmes. material and methods this experiment was carried out in the glasshouse of the division of fruit science, humboldt-universität zu berlin. the seed propagated ecotype ’colombia’ was originated from native plants in the mountainous boyaca region (2,000-2,800 m a.s.l.) of colombia. one month after sowing in intermittent mist chambers, vigorous plants were transplanted in 9-10 cm diameter pots and, 6 weeks later, in 2.5 l black plastic containers. the substrate used in the propagation and culture was washed quartz sand (calibre 0.7-1.2 mm). the plants were triple-irrigated daily with a 300-500 ml/pot wuxal® solution, which had a composition of 8:8:6 (n:p:k; 0.24-0.40 g total n and k2o, and 0.18 g p2o5 per pot), depending on the development and climate conditions. calcium and magnesium were applied with tap water. the plants were kept on cement tables and trained in the following way: • pruned to one main vegetative stem with two fruiting productive stems (fig. 1), • lateral branches of the fruiting stems cut after the first node, • leaders were supported by threads connected to the glasshouse construction. mean minimum and maximum air temperatures in the glasshouse were 18°c and 26°c. relative humidity oscillated between 60 and 90%. the treatments were arranged in a completely randomized design with a 3x3 factorial arrangement and six replicates (single plants). the data were analyzed by using the sas program. the fruit setting date was registered and, at the end of the experiment, the fruit weight and carbohydrates were analysed in relation to the fruit age. when five basal fruits per plant reached their maturity (80 d after transplanting), so that the two fruiting stems represented all of the development stages, the plants were harvested. figure 1. training of the cape gooseberry plants for the carbohydrates evaluation. 158 agron. colomb. 33(2) 2015 for the ch analysis, samples were taken from the roots (completely), the first 5-15 cm of the basal vegetative stem, the first 5-15 cm of the two reproductive stems, and 1020 cm measured from the apical top of the reproductive stems. the plant parts were shock-frozen in liquid nitrogen immediately after excision from the plant (between 10.00 and 11.00 a.m.) in order to completely stop the metabolic processes. after the freeze drying, the samples were finely ground in an agate mill. the samples were submitted to extraction five times with 80% ethanol at 60°c; the extractions were combined and the pellet separately prepared for the starch analysis. the glucose, fructose, sucrose, and starch were assayed enzymatically based on the methodology of bergmeyer (1977) and boehringer ag (1989) and determined spectrophotometrically at 340 nm with a shimadzu uv‐1601spectrophotometer (schimadzu scientific instruments, columbia, md). the results are presented in a descriptive manner, using line (fig. 2) and bar graphs (fig. 3 and 5) that include the standard error (se) of each average. six replicates were used and the experimental unit was one plant. in this study, the ch distribution was expressed as a percent of dw of various tissues (organs), which can be misleading, in some cases, because high concentrations of carbohydrates often occur in tissues that comprise a low proportion of the total dw of a plant. results and discussion dry mass of plant organs the development of dm of different plant organs shows the predominant role of the stem growth (34.5% of total plant dm), followed by the root, while the leaf dm increased constantly, but on a lower scale, and the fruit dm accumulation, with 20.46 g, reached only 9.9% of the total plant dm at 80 dat (fig. 2).the fruit setting began 1 month after transplant. the higher accumulation of dm in the stems of this semi-lignified plant shows the important formation of the supporting structure of the plant that is required prior to fruiting (gardner et al., 1985) and, supposedly, for building sufficient tissues for storing ch reserves in this perennial plant. in the cape gooseberry, shoot growth is of special interest because, in each node of the reproductive stems, one fruit develops (fischer, 2000). the second highest accumulation of plant dm in the root system highlights the importance of this organ, where absorbance of water and nutrients and growth hormone synthesis are crucial for the aerial part of the plant at this initial stage of development (pallardy, 2008). the pattern of dm partitioning coincided with those mentioned by lakso and flore (2003); that is, young tree shoots and roots receive significant quantities of ch, as required by the development and construction of both the top and the subterranean part of the tree. the reduction of the percentage leaf dm from 60 to 80 d (24.6 to 15.5%) indicated the significance of leaf ch for the fruit filling (schumacher, 1989) because these organs augmented their contribution from 6.3% to 9.9% at this period of time (fig. 2). 0 80604020 d ry m at te r (g /p la nt ) 0 80 60 40 20 100 days after transplanting roots stems leaves calyces fruits figure 2. dry mass development of different plant organs of seed propagated cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants. n=6. error bars indicate se. plant carbohydrate content in the cape gooseberry, a species with an indeterminate growth habit (fischer et al., 2011), the plant tries to maintain an equilibrium, attending to the vegetative and reproductive sinks simultaneously, avoiding excessive growth and development in one part (gardner et al., 1985), which was achieved in our experiment through the removal of the basal lateral shoots and pruning of the plant top to eliminate apical dominancy (fig. 1). roots a starch content of 8.9 mg/100 g dm was measured in the root dw (fig. 3 and 4), the highest proportion of the vegetative part of the cape gooseberry plant, but sucrose in this organ (3.5 mg/100 g dm)was lower than in the vegetative stem (5.3 mg/100 g dm) and the basal part of the generative stem (4.1 mg/100 g dm) (fig. 3), possibly the sucrose had been interconverted to starch in this subterranean organ (macías and rodríguez, 2002), but, in general, starch and sucrose were the main ch found in the roots, confirming that ch reserves consist of both soluble and insoluble substances (loescher et al., 1990). 159fischer, ulrichs, and ebert: contents of non-structural carbohydrates in fruiting cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants also, kozlowski and pallardy (1997a) stated that high amounts of ch are stored in large perennial roots and fine roots; loescher et al. (1990) concluded that uppermost ch reserves are stored in root tissues. in general, ch are used during the initiation, elongation, and thickening of roots, as well as in the growth of mycchorrizae and root nodules (kozlowski, 1992).stored ch in the roots are of special importance for f lowering and fruiting in valencia orange trees (dovis et al., 2014). high starch accumulation in roots has been attributed by wang and camp (2000) to an excellent adaptation and increased fruit yields in strawberries.with increasing plant heights, from the roots to the apical fruiting stem, the percentage of starch content decreased (fig. 3 and 4). figure 3. carbohydrate contents in the roots, stems, and leaves of the fruiting cape gooseberry plants after 60 d of greenhouse culture. n=6. error bars indicate se. the monosaccharide (glucose + fructose) content of the root dw was 1.1 mg/100 g dm, the lowest one of all the measured plant parts (fig. 3) because this organ is specialized in the storage of ch (loescher et al., 1990), such as starch and sucrose. in general, the investment of assimilates in root growth is necessary due to leaf water and nutrient requirements (gardner et al., 1985). between one-third and two-thirds of all ch translocated to the roots are used in respiration (lambers et al., 2002). dhonta et al. (2006) found that the root concentrations of starch or non-structural ch were not correlated positively with the posterior regrowth of alfalfa shoots but rather the total amounts of these ch. in the case of equally perennial cape gooseberry plants, the root amount of starch used as a reserve for the forthcoming vegetative and reproductive growth was 6.37 g/plant (data not shown) and, thus, was much higher than there serve ch in the basal part of the vegetative and reproductive stems. the root ch reserves are important and play a specific role in supplying substrates for new shoot growth and respiration (loescher et al., 1990). vegetative and two reproductive stems as in the development of the high dm content of the stems (fig. 2), this was also confirmed by the elevated starch concentration in these plant organs (fig. 3 and 4). even though high, there was a reducing concentration of starch from the plant roots to the apical part of the fruiting stems (fig. 3 and 4); the starch level was always higher at the stem base than in the middle or upper part of the stem or plant. as in trees (haddad et al., 1995), this underlined the importance of storage tissues in the lower parts of the cape gooseberry plants, as seen in other perennial species that invest in storage deposits. wardlaw (1990) affirmed that the stem can act as a temporary storage reservoir of ch in some species. additionally, loescher et al. (1990) stated that ch storage is commonly found in the perennial part of the plants, such as the roots and the stems. on the other hand, as a semi-woody plant, the cape gooseberry has to expend quantities of photosynthates for the production of supporting and transporting shoot tissues. large amounts of ch are used in the production of xylem and phloem mother cells, their division and differentiation into xylem and phloem cells, and the expansion of the cambial sheet (pallardy, 2008). in the vegetative and reproductive stems, nearly the same sucrose concentration as that of starch was found (fig. 3), with sucrose being the most commonly transported sugar in sieve elements (taiz and zeiger, 2010). its concentration was highest in the basal part of the vegetative stem with a reduction in the upper parts of the plant. this pattern indicates its importance in ch partitioning to the lower plant parts. additionally, at the base of the reproductive stems, where the fruits are developing and maturing, the highest sucrose and third highest starch concentration were measured, which could also indicate that this stem ch content can support most of the fruit development, as lapointe (1998) observed in the defoliated herbaceous perennial trillium erectum. as described by scholefeld et al. (1985) for the apical plant part of avocadoes, where f lowers, fruits and shoots are c ar bo hy dr at e co nt en ts ( m g/ 10 0 g d m ) 0 8 6 4 2 10 roots vegetative stem (basal) reproductive stem basal reproductive stem apical leaves (basal, reproductive stem) leaves (apical, reproductive stem) starch glucose fructose sucrose 160 agron. colomb. 33(2) 2015 developing, the starch content diminished drastically in the apical stem of the cape gooseberry (fig. 3). the elevated monosaccharide content in the apices (fig. 3) could indicate a high use of non-reducing sugars in these growth processes. figure 4. starch content in the roots, vegetative stem and reproductive stems of the cape gooseberry plants. shoots compete with fruits for ch, but in the stage of rapid fruit growth, the latter have a much stronger sink capacity for the accumulation of reducing and non-reducing sugars (fig. 4) through the higher amount of hormonal growth promoters than are contained in the shoots (kozlowski and pallardy, 1997b). leaves the young leaves of the cape gooseberry plants had lower starch and monosaccharide contents, but tended to have a higher sucrose concentration than the basal and mature leaves of the generative stems (fig. 3). gardner et al. (1985) supposed that the higher sucrose content in the upper leaves is due to their demand to import photoassimilates for energy and carbon skeletons, which are used in growth and development until these leaves produce enough photoassimilates to provide their own requirements. in the apical shoot part, only very small fruits (fig. 1) that could demand photosynthates and encourage photosynthesis grew (schumacher, 1989). young (sink) leaves import ch for constructing their own photosynthetic system; whereas, mature (source) leaves, due to their high photosynthetic activity, distribute photosynthates to sink organs (araya et al., 2006). additionally, the leaf ch can play an important role in the stomata aperture (silber et al., 2013). bresinski et al. (2008) estimated that 30% of leaf phototosynthetic products will be used in the chloroplasts for starch synthesis, this assimilatory starch is broken down in the dark to glucose and maltose; the latter is exported to the cytoplasm, where it is used for sucrose synthesis. in consequence, the lower starch content of the younger leaves (fig. 3) could indicate that they had relatively lower photosynthesis and carbohydrate storage rates than the mature basal leaves, where the ripening fruits demand higher transport rates of ch and, therefore, the photosynthetic activity increased and originated higher amounts of primary starches, stored in these leaves (barceló et al., 2001). also, moreira et al. (2013) reported for the ‘ponkan’ mandarin that, to maintain high levels of ch in the mature leaves, itis of special importance to improve the quality of fruits. however, it has to be taken into account that high accumulation rates of non-structural ch in mature leaves can suppress photosynthesis, but not so much in young leaves (araya et al., 2006). in general, leaves are also important ch reservoirs as klopotek and kläring (2014) found in young tomato plants that accumulated and stored ch, such as soluble sugars and starch during low temperature conditions for 1 week and remobilised them later. the partitioning of assimilates generally occurs to the sinks closest to the source; for example, upper leaves export principally to the shoot apex, as lower leaves do to the roots, and middle leaves do to both organs (wardlaw, 1990). in various cases, it was found that the ch requirements for fruits were supplied by the nearest leaves, such as two to three leaves in kiwi, four leaves in the tree tomato, and the nearest seven leaves in pineapple and guava (kozlowski and pallardy, 1997b; fischer et al., 2012). in the case of the cape gooseberry, each fruit grows with two adjacent leaves, inserted in the same node (fischer, 2000), both are involved in the ch export to this fruit (fischer and lüdders, 1997). calyces the sepals of cape gooseberry plants form a bladder-like enclosure, the calyx, a leaf-like photosynthetic organ of the fruit during its entire development (fischer, 2000). we found that its behaviour was closely linked to the fruit ch content and, therefore, nearly no starch was found in the calyces (0.1%), enclosing ripe fruits, but some starch (0.7%) was measured in the husks of young fruits (fig. 5). likewise, as in the case of sucrose concentration in ripe fruits, it was also high in the adjacent calyx (3.5%) (fig. 5) and the same close relationship was found between the monosaccharide content of these two organs (fig. 5). this behaviour underlines the fact that, although the calyx appears morphologically and anatomically similar to a green leaf (bresinski et al., 2008), its physiology and ch metabolism are more related to the fruits than to the leaves (fischer and lüdders, 1997). starch content (mg/100 g dm) reproductive stems: 2.0 (apical) reproductive stems: 5.0 (basal) reproductive stems: 6.4 (basal) roots: 8.9 161fischer, ulrichs, and ebert: contents of non-structural carbohydrates in fruiting cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants fruits fruits are reproductive structures with a major sink strength, as was observed by kozlowski and pallardy (1997b) for the rapid transport of large quantities of reserve ch, and provide photosynthates to growing fruits; consequently, when a plant develops a heavy fruit load, the fruit seems to have priority for the photosynthates export from most leaves (hansen, 1977), which was confirmed, among others, in persimmon by park (2011) and in ‘salustiana’ orange by monerri et al. (2011), when most of the tree ch was translocated to the maturing fruits. the principal use of carbohydrates in fruits is for dm accumulation, as was observed by pavel and dejong (1993) who calculated that 78% of the total ch requirement is used for dm accumulation and 22% is used for respiration in ‘cal red’-peach fruits. figure 5. carbohydrate contents in the fruit calyces and fruits of the cape gooseberry plants after 60 d of greenhouse culture. n=6. error bars indicate se. considering that, in each node of fruiting cape gooseberry stems, one fruit develops (ramírez et al., 2013), the apical fruits had a much higher starch concentration than basal (and ripe) fruits (fig. 5). probably, these immature and still-green fruits started photosynthesis, using their own c3 sun-type chloroplasts for photosynthesis (blanke, 1990), producing assimilatory starch (taiz and zeiger, 2010). although the photosynthetic rate per unit area of fruit surface is generally less than one-tenth per unit of leaf surface (bollard, 1970), this process can supply enough energy to replace that used in respiration in this early fruit growth stage. also, it has to be taken into account that ripe fruits convert the initial high amounts of starch into sugars (pallardy, 2008; schaffer et al., 1999; fischer and lüdders, 1997). in the early stage of development, the fruits contained relatively low amounts of monosaccharides and sucrose than the ripe fruits (fig. 5), which coincided with schumacher (1989), who also stated that fruits, during their full development, consume more than 80% of the synthesized leaf assimilates. whereas, in the immature and apical fruits, the starch content constituted the highest ch proportion (fig. 5); in the ripe and basal fruits, this was quite the opposite, taking into account that, in most ripening fruits, starches are converted to sugars (pallardy, 2008). in ripe cape gooseberry fruits, the highest concentrations of sucrose (25.7%), glucose (19.8%), and fructose (18.8%) were accumulated (fig. 5), considering that the ability of fruits to preserve so much ch in a soluble form is characteristic of mature fruit tissues (fischer and lüdders, 1997). the high amount of sucrose accumulation in cape gooseberry fruits is favourable from the point of view that this ch, as a disaccharide, and because of osmotic considerations, more efficiently stores ch than monosaccharides (schaffer et al., 1999). the pattern of non-structural ch in these greenhouseripened cape gooseberry fruits was similar to that of fieldripened ones in the boyaca region of colombia, where fischer et al. (2007) measured, in the colombian ecotype, 1,183.0 μg glucose, 1,195.6 μg fructose, and 2,895.3 μg/100 g of fresh weight sucrose content. comparing the ch pattern of the cape gooseberry with that of another solanacea fruit, the tomato, shows that the latter has a content that is quite the opposite because the sucrose content is generally lower than 5% (schaffer et al., 1999). conclusions this study clearly showed that the ch, which are accumulated in the greatest portion as starch, concentrations decreased gradually from the roots to the stem apex. in contrast, the sucrose content was highest in the vegetative stem and the base of the reproductive stems, indicating its importance as a transport sugar. an elevated monosaccharide content was measured in the apical stem part, where the meristem and initial leaf and fruit growth take place, but also within the mature fruits, developing at the base of the reproductive stems; high sucrose and monosaccharide contents were found. in general, in the semi-lignified and perennial cape gooseberry plant, a similar distribution pattern to that of woody plants was seen. c ar bo hy dr at e co nt en ts ( m g/ 10 0 g d m ) 0 25 20 15 10 5 30 calyces of fruits (basal, 60 d) calyces of fruits (apical, 10 d) fruits (basal, 60 d) fruits (apical, 10 d) starch glucose fructose sucrose 162 agron. colomb. 33(2) 2015 literature cited araya, t., k. noguchi, and i. terashima. 2006. effects of carbohydrate accumulation on photosynthesis differ between sink and source leaves of phaseolus vulgaris l. plant cell physiol. 47, 644-652. doi: 10.1093/pcp/pcj033 barceló, j., g. nicolás, b. sabater, and r. sánchez. 2001. fisiología vegetal. editorial pirámide, madrid. bergmeyer, h.u. 1977. methoden der enzymatischen analyse. verlag chemie, weinheim, germany. blanke, m.m. 1990. photosynthesis in subtropical fruits review paper. acta hort. 275, 435-439. boehringer ag. 1989. methods of biochemical analysis and food analysis using test-combinations. boehringer, mannheim, germany. bresinski, a., c. körner, j.w. ladereit, g. neuhaus, and u. sonnewald. 2008. strasburger lehrbuch der botanik. spektrum adademischer verlag, heidelberg, germany. bollard, e.g. 1970.the biochemistry of fruit and their products.vol 1. academic press, london. daie, j. 1985. carbohydrate partitioning and metabolism in crops. hort. rev. 7, 69-108. engels, c., e. kirkby, and p. white. 2012. mineral nutrition, yield and source-sink relationships. pp. 85-133. in: marschner, p. (ed.). marschneŕ s mineral nutrition of higher plants. 3rd ed. elsevier, amsterdam, the netherlands. doi: 10.1016/ b978-0-12-384905-2.00005-4 dhonta, c., y. castonguay, p. nadeau, g. bélanger, and f.-p.chalifour. 2002. alfalfa root carbohydrates and regrowth potential in response to fall harvests. crop sci. 42,754-765. doi: 10.2135/ cropsci2002.7540 fao. 1982. fruit bearing forest trees: technical notes. fao forestry paper 34, 140-143. faust, m. 1989. physiology of temperate zone fruit trees. john wiley & sons, new york, ny. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo. pp. 9-26. in: flórez, v.j., g. fischer, and a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. fischer, g., p.j. almanza-merchán, and d. miranda. 2014. importancia y cultivo de la uchuva (physalis peruviana l.). rev. bras. frutic. 36, 1-15. doi: 10.1590/0100-2945-441/13 fischer, g., p.j. almanza-merchán, and f. ramírez. 2012. sourcesink relationships in fruit species. a review. rev. colomb. cienc. hortic. 6, 238-253. doi: 10.17584/rcch.2012v6i2.1980 fischer, g., g. ebert, and p. lüdders. 2007. production, seeds and carbohydrate contents of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits grown at two contrasting colombian altitudes. j. appl. bot. food qual. 81(1), 29-35. fischer, g., a. herrera, and p.j. almanza. 2011. cape gooseberry (physalis peruviana l.). pp. 374-396. in: yahia, e.m. (ed.) postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 2. acai to citrus. woodhead publishing, cambridge, uk. fischer, g. and p. lüdders. 1997. developmental changes of carbohydrates in cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits in relation to the calyx and the leaves. agron. colomb. 14, 95-107. fischer, g., p. lüdders, and f. torres. 1997. inf luencia de la separación del cáliz de la uchuva (physalis peruviana l.) sobre el desarrollo del fruto. rev. comalfi 24, 3-16. fischer, g. and d. miranda. 2012. uchuva (physalis peruviana l.). pp. 851-873. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. friedrich, g. and m. fischer. 2000. physiologische grundlagen des obstbaues. ulmer verlag, stuttgart, germany. gardner, f.p., r.b. pearce, and r.l. mitchell. 1985. physiology of crop plants. iowa state university press, ames, ia. goldschmidt, e.e. 1999. carbohydrate supply as a critical factor for citrus fruit development and productivity. hortscience 34, 1020-1024. haddad, y., d. clair-maczulajtys, and d. bory. 1995. effects of curtain-like pruning on distribution and seasonal patterns of carbohydrate reserves in plane (platanus acerifolia wild) trees. tree physiol. 15, 135-140. doi: 10.1093/treephys/15.2.135 hansen, p. 1977. carbohydrate allocation. pp. 247-255. in: landsberg, j.j. and c.v. cutting (eds.). environmental effects on crop physiology. academic press, london. kanayama, y. and a. kochetov. 2015. abiotic stress biology in horticultural plants. springer, tokyo. doi: 10.1007/978-4-431-55251-2 klopotek, y. and h.-p. kläring. 2014. accumulation and remobilization of sugar and starch in the lwaves of young tomato plants in response to temperature. sci. hortic. 180, 262-267. doi: 10.1016/j.scienta.2014.10.036 kozlowski, t.t. 1992. carbohydrate sources and sinks in woody plants. bot. rev. 58, 107-122. kozlowski, t.t. and s.g. pallardy. 1997a. physiology of woody plants. 2nd ed. academic press, san diego, ca. kozlowski, t.t. and s.g. pallardy. 1997b. growth control in woody plants. academic press, san diego, ca. lakso, a.n. and j.a. flore. 2003. carbohydrate partitioning and plant growth. pp. 21-30. in: baugher, t.a. and s. singh (eds.). concise encyclopedia of temperate tree fruit. food products press, new york, ny. lambers, h., o.k. atkin, and f.f. millenar. 2002. respiratory patterns in roots in relation to their functioning. pp. 521-552. in: waisel y., a. eshel, and u. kaf kafi (eds.). plant roots the hidden half. marcel dekker, new york, ny. lapointe, l. 1998. fruit development in trillium. dependence on stem carbohydrate reserves. plant physiol. 117, 183-188. doi: 10.1104/pp.117.1.183 legge, a.p. 1974. notes on the history, cultivation and uses of physalis peruviana l. j. royal hort. sci. 99, 310-314. lemoine, r., s. lacamera, r. atanassova, f. dédaldéchamp, t. allario, n. pourtau, j.l. bonnemain, m. laloi, p. coutosthévenot, l. maurousset, m. faucher, c. girousse, p. lemonnier, j. parrilla, and m. durand. 2013. source-to-sink transport of sugar and regulation by environmental factors. front. plant sci. 4, 272. doi: 10.3389/fpls.2013.00272 http://dx.doi.org/10.1093/pcp/pcj033 http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-384905-2.00005-4 http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-384905-2.00005-4 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2002.7540 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2002.7540 http://dx.doi.org/10.1590/0100-2945-441/13 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2012v6i2.1980 http://dx.doi.org/10.1093/treephys/15.2.135 http://dx.doi.org/10.1007/978-4-431-55251-2 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2014.10.036 http://dx.doi.org/10.1104/pp.117.1.183 http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2013.00272 163fischer, ulrichs, and ebert: contents of non-structural carbohydrates in fruiting cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants loescher, w.h., f. mccamant, and j.d. keller. 1990. carbohydrate reserves, translocation, and storage in woody plant roots. hortscience 25, 274-281. macías-rodríguez, l., e. quero, and m.g. lópez. 2002. carbohydrate differences in strawberry crowns and fruit (fragaria x ananassa) during plant development. j. agric. food chem. 50, 3317-3321. monerri, c., a. fortunato-almeida, r.v. molina, s.g. nebauer, a. garcía-luis, and j.l. guardiola. 2011. relation of carbohydrate reserves with the forthcoming crop, f lower formation and photosynthetic rate, in the alternate bearing ‘salustiana’ sweet orange (citrus sinensis l.). sci. hortic. 129, 71-78. doi: 10.1016/j.scienta.2011.03.009 moreira, r.a., j.d. ramos, m.d.c. monteiro da cruz, l. araújo pantoja, and a. soares dos santos. 2013. leaf carbohydrates in ‘ponkan’ mandarin fruit quality under chemical thinning. acta sci. agron. 35, 349-356. doi: 10.4025/actasciagron. v35i3.16219 pallardy, s.g. 2008. physiology of woody plants. 3rd ed. academic press, san diego, ca. park, s.j. 2011. dry weight and carbohydrate distribution in different tree parts as affected by various fruit-loads of young persimmon and their effect on new growth in the next season. sci. hortic. 130, 732-736. doi: 10.1016/j.scienta.2011.08.029 pavel, e.w. and t.m. dejong. 1993. relative growth rate and its relationship to compositional changes of nonstructural carbohydrates in the mesocarp of developing peach fruits. j. amer. soc. hort. sci. 118, 503-508. ramírez, f., g. fischer, t.l. davenport, j.c.a. pinzón, and c. ulrichs. 2013. cape gooseberry (physalis peruviana l.) phenology according to the bbch phenological scale. sci. hortic. 162, 39-42. doi: 10.1016/j.scienta.2013.07.033 salazar, m.r., j.w. jones, b. chaves, and a. cooman. 2008. a model for the potential production and dry matter distribution of cape gooseberry (physalis peruviana l.). sci. hortic. 115, 142148. doi: 10.1016/j.scienta.2007.08.015 schaffer, a.a., m. petreikov, d. miron, m. fogelman, m. spiegelman, z. bnei-moshe, s. shen, d. granot, r. hadas, n. dai, i. levin, m. bar, m. friedman, m. pilowsky, n. gilboa, and l. chen. 1999. modification of carbohydrate content in developing tomato fruit. hortscience 34, 1024-1027. scholefeld, p.b., m. sedgley, and d.mce. alexander. 1985. carbohydrate cycling in relation to shoot growth, f loral initiation and development and yield in the avocado. sci. hortic. 25, 99-110. doi: 10.1016/0304-4238(85)90081-0 schumacher, r. 1989. die fruchtbarkeit der obstgehölze. eugen ulmer, stuttgart, germany. silber, a., y. israeli, m. levib, a. keinanb, g. chudib, a. golanb, m. noyc, i. levkovitcha, k. narkisa, a. naorb, and s. assouline. 2013. the roles of fruit sink in the regulation of gas exchange and water uptake: a case study for avocado. agr. water manage. 116, 21-28. doi: 10.1016/j.agwat.2012.10.006 sugiyama, n., k. roemer, and g. bünemann. 1991. sugar pattern of exotic fruits from the hannover market, germany. gartenbauwiss. 56, 126-129. taiz, l. and e. zeiger. 2010. plant physiology. 5th ed. sinauer associates publishers, sunderland, ma. dovis, v.l., e.c. machado, r.v. ribeiro, j.r. magalhães filho, p.e.r. marchiori, and c.r.g. sales. 2014. roots are important sources of carbohydrates during f lowering and fruiting in ‘valencia’ sweet orange trees with varying fruit load. sci. hortic. 174, 87-95. doi: 10.1016/j.scienta.2014.05.011 wang, s. and m. camp. 2000. temperatures after full bloom affect plant growth and fruit quality of strawberry. sci. hortic. 85, 183-199. doi: 10.1016/s0304-4238(99)00143-0 wardlaw, i.a. 1990. the control of carbon partitioning in plants. new phy tol. 116, 341-381. doi: 10.1111/j.1469-8137.1990. tb00524.x whitson, m. and p.s. manos. 2005. untangling physalis (solanaceae) from the physaloids: a two-gene phylogeny of the physalinae. syst. bot. 30, 216-230. doi: 10.1600/0363644053661841 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2011.03.009 http://dx.doi.org/10.4025/actasciagron.v35i3.16219 http://dx.doi.org/10.4025/actasciagron.v35i3.16219 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2011.08.029 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2013.07.033 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2007.08.015 http://dx.doi.org/10.1016/0304-4238(85)90081-0 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2012.10.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2014.05.011 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(99)00143-0 http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.1990.tb00524.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.1990.tb00524.x http://dx.doi.org/10.1600/0363644053661841 agronomla colombians, 1995, volumsn xii no. f,. plig 2 f·26 determinacion de razas fisiol6gicas de fusariumoxysporumf.sp. dianthien suelos cultivados yen variedades de clavel en la finca "flores las palmas". determination of the physiological races of fusarium·oxysporumf.sp. dianthiin soils and in carnation varieties in the farm "flores las palmas". joaquin l. benavides1, ernira garces de granada2 , german arbelaez3, frank dukuara4 resumen ei problema fitosanitario mc1s iimitante del cultivo del clavel en colombia es el marchitamiento vascular ocasionado por fussnum oxysponjm f.sp. dian/hicon perdidas econ6micas muy importantes. ei objetivo del trabajo fue la determinaci6n de las razas fisiol6gicas del pat6geno en la linea "flores las palmas·, localizada en el municipio de toeancipa, cundinamarca, a partir de muestras de plantas de clavel afectadas y de suela. la investigaci6n consisti6 en la obtenci6n de 50 aislamientos del hongo a partir de plantas afectadas por la enfermedad y de 50 alslamlentos de suelo, los cuales se inocularon en las variedades diferenciales de clavellbiza, taiga, raggio di sole, pink calypso, niki y san remo. los resultados moslraron que 41 (82%) de los 50 aislamientos del hongo obtenidos de plantas enfermas de clavel estandar se clasificaron como raza 2 del pat6geno, cinco aislamientos (10%) se caracterizaron como de baja patagelicenciado en biologia. posigrado de microbiologia, universfdad nacional de colombia. santafll de bogota. d.c.• colombia. 2 prolesora asociada. departamento de biologia. facullad de ciencias. universidad nacional de colombia. aa 14490. santal6 de 8ogotl1. d. c., colombia sa 3 profesortilular. facultad de agronomia. universidad naclonal de colombia. aa 14490. santafll de bogola d.c.• colombia. s.a <4 microbl61ogo. departamento de investigaci6n y desarrollo. f1oramt1rica sa. santale de bogota. d. c., a.a. 52717. nicidad, por 10 cua! no fue posible determinar la raza a la cual pertenecen y cuatro aislamientos (8%) se caracterizaron por no ser patogllnicos en plantas de c1avel. de los 50 aislamientos del hongo obtenidos a partir de muestras de suelo, solamento uno de ellos (2%) jue patogenico en plantas de clavel y se clasific6 como raza 2, siendo los demc1s aislamienlos no patogenicos en plantas de c1avel. summary vascular wilt of carnation. induced by fusatium o"rysporumf.sp. dian/hi, is the most limiting phytosanitary problem of this crop in colombia, where it causes very important economic losses. this work was done to determine which physiological races of the pathogen are present in the farm "aores las palmas· located in tocanc ipc1, cundlnamarca. the research consisted in the collection of 50 isolates of the fungus from diseased plants and 50 isolates from the soil. three isolates were inoculated on six differential varieties. namely ibiza, taiga, raggio di sole, pink calypso, niki and san remo. forty one of the isolates (82%) were identified as race 2 of the palhogen. five isolates (10%) showed low level of pathogenicity and could not be identified within known races, and four isolates (8%) were not pathogenic on camation plants. out of 50 isolates of the fungus from the soil, only one (2%) was pathogenic on carnation plants and was cjasified as race 2, the other 49 isolates (98%) being not pathogenic. introducci6n los problemas fitosanitarios constituyen uno de los aspectos mas importantes en el cultivo del clavel en colombia con un incremento en su disemina· 21 ci6n, debido al aumento considerable y progresivo da las areas sembradas. una de las enfermedades de mayor importancia en al cultivo del clavel es el marchitamiento vascular causado por fusariumoxysporumf.sp. dian/hi, debido a las grandes perdidas que ocasiona. la facilidad de propagaci6n a trav~s de asquejes infectados, su alta persistencia an at suelo y el elavado costa de las medidas de control utilizadas. estos facloras han ocasionado la sustituci6n del clavel por otros tipos de flores y el dasplazamlento de su cultivo a olras cireas geograficas (arbelaez 1992). ei conocimiento del pat6geno y ia frecuencia de sus razas flsiol6gicas es un aspecto importante para el manejo de la enfermedad 0 para entender el comportamiento de las variedades cultivadas y para trabajos de mejoramiento genetico del clavel (garibaldi y rossi, 1987). ademas, ia determinacion y el conacimiento de las razas tisiol6gicas del pat6geno en una regi6n 0 en una tinea en particular permite al productor la escogencia de las variedades mas convenientes para cada situaci6n an especial. en el mundo, sa han encontrado. par 10 menos, acho razas tisiol6gicas del pat6geno, entre las cuales. la raza. 2 as la de mayor virulencia y ia mas frecuante en diferentes paises (garibaldi y rossi, 1987). en varios estudios realizados en colombia. sa encontm que ia raza 2 del pat6geno es la mas prevarente, mientras que ia raza 4 es de muy baja frecuen~ cia (cevallos et ai, 1990; arbelaez y calder6n, 1992). el objelivo de la presente investigaci6n fue la determinaci6n de las razas fisiol6gicas de fusan"um oxysporumf.sp. dian/hien la finea uflores las palmas" a partir de muestras de plantas da clavel afectadas y de suelo. materiales y metodos la investigaci6n se efectu6 en la finea "flores las palmas" de la empresa floram~rieas. a., localizada en la vereda ei porveni r del municipio de toean· cipa, con una temperatura promedio de 14°c. la obtenci6n de los aislamientos de fusarium oxysporum se liev6 a cabo en dos fases. en las cuales se tomaron 50 muestras de plantas de diversas variedades de clavel estandar alectadas por la enfermedad y 50 muestras de suelo. la fase 1 del experimento se inici6 durante al segundo semestre de 1992, cuando sa tomaron 25 muestras de suelo sembrado con clavel y con aigun nivel de infestaci6n da fusariumoxysporumf. sp. dian/hiy 25 plantas de clavel estandar alecta· 22 das por el mismo pat6geno y que tuvieran entre 17 y 40 semanas de cullivo. este muestreo cubri6 un 25% del area total cultivada de la finca. las muestras de suelo se tomaron con un barreno a una profundidad de 20 em. a partir de estas muestras, se obtuvieron en ellaboratorio los aislamientos de fusarium oxysporum i.sp. dian/hi. las muestras de sualo se tomaron de cada bloqu9, para 10 cual, esle se dividi6 en zonas que comprendieron de cuatro a cinco naves en promedio y. de cada una de las zonas, 59 obtuvieron en promedio de cinco a ocho submuestras. con las cuales se confonn6 una muestra. para las muestras de plantas, se escogieron al azar por cada zona aqu~lias que presentaran los sintomas tipicos de la enfermedad hasta completar 25 muestras en cada una de sus lases. para someterlas a analisis en el laboratorio de fitopatorogia de floramerica, donde se aisl6 el pat6geno a partir de las plantas. para 10 cual se les retir6 el follaje y, 5610 dejaron los tallos con la presencia del marchitamiento vascular. de tales tallos, se tomaron fragmentos de su parte superior y sa desinfestaron con una soruci6n de prepodine a120% y, despues de enjuagarlos con agua destilada, se trataron con una soluci6n de hipoclorito de sadio al5% durante dos y medio mlnutos y se volvieron a enjuagar con agua desthada y. despu~s, con agua estanl acidificada a ph 2.5 con acido b6rico y. luego. se secaron con papel filtro est~ril. de cada tragmento se hicieron cortes transversales que. de nuevo, se secaron con papel filtro esteril y sa sembraron cinco en cajas de petri qua contenian el medio de cultivo de komada (komada, 1975) y, despu~s de someterlos a incubaci6n a 2~c durante siete dias, se resembraron en papa dextrosa agar (pda). de las muestras de suelo se hicieron dijuciones a 10-1 y 10-2 y, de cada una de elias, se tom6 1 ml. que sa coloc6 en cajas de petri con el medio de cultivo de komada. las cuales se incubaron a 27 °c duranle siete dias. despues de que produjo e\ crecimiento del pat6geno an las cajas de petri. por medio de las caraeteristicas macro y microsc6picas, se sejeccionaron las colonias correspondientes a fusanum oxysporum y. fuego de sus traspasos a pda. sa extrajeron, con un sacabocados de 0,5 mm. de diametro, dos cillndros, los cuales se colocaron en tubos de ensayo con suelo esuiril para formar el cepario para los estudios posteriores. cuadra 1. re~puesta de las varledades diferenciales de c1avel a fazes de fusarium oxysporum f.sp. dian/hi. ' o= planta sana 1 = planta can sintomas en el tercio inferior 2 = planta can sintomas en el tercio medio 3 =planta can sintomas en el tereio superior 4 = planta muerta la fase 2 de la investigaci6n se efeclu6 en el segundo semestre de 1993 y su metodologia, en todos los aspectos y etapas, fue exactamente igual a la seguida y realizada en la 1ase 1. identlflcacl6n de las razss fislol6glcas de los aislamientos obtenidos en las dos fases de la investigaci6n. mediante observaciones de las caracteristicas macrosc6picas y microsc6picas propuestas por bosland y williams (1987), se identific6 el hongo fusarium oxysporum. con 10 cual se corrobora la presencia de este pat6geno en los sitios en los cuales se obtuvieron los aislamientos. de los 50 aislamientos provenientes de plantas enfermas, 44 se clasificaron como pertenecientes a la raza fisiol6gica 2 del pat6geno, 10 cual se debi6 a la respuesta de resistencia que prasentaron las variedades taiga. niki e ibiza y da susceptibilidad de las variedades san ramo, pink calypso y raggio di sole (cuadra 2). la presencia de la raza fisiol6gica 2 del pat6geno. en los aislamientos obtenidos de las plantas enfermas fue de 82%. 10 cual concuerda con los resultaresultados y discusi6n 8 a r r r s s 4 r r r s r s ram 2 r r s s r s r r r r r s r =resistente s =susceptible sanremo variedad raggio di sole pink calypso niki taiga oblza para la identificaci6n de las razas fisiol6gicas de fusarium oxysporumf.sp. dian/hien las seis varie· dades diferenciates de clavei inoculadas, se utlliz6 la reaeci6n propuesta por garibaldi (garibaldi, 1975; garibaldi y rossi, 1987; arbel4ez et al (1993» y su respuesta se presenta en el cuadro 1. para la evaluaci6n del indice de la enfermedad. se efectuaron observaciones semanales de la sinto· matologia de las plantas y se aplic6 la siguiente ascala propuesta par cevallos at al (1990): para las pruebas de patogenicidad. sa preparo elln6culo tomando, con un sacabocados de 0,5 mm. de diametro, dos cl· iinclros de cada colonia que creci6 en caja de petri con pda y sa colocaron en erlen· meyers que contenian 250 ml. de medio liquldo de caselna hidrolizada con agitacion constante (175 rpm) durante 7-10 cfias y a una temperatura de incubaci6n de 2~c (arbelaez y calderon, 1992). despuils del desarrollo del hon9o. con un hemaclt6metro, sa efeduaron recuentos de la cantidad total de conidias produci· das y,luego de establecer su concanlraci6n por mililitro, sa efectuaron las diluclones hasta obtener una concentraci6n flllal de 108 conidas pormili&tro (arbelaez y calderon, 1992). . para las pruebas de patogenicidad en las dos fases de la investigaci6n, se utiilzaron 6.712 esquejes enraizados de clavel de las variedades diferenciales taiga. ibiza. raggio di sole. pink calypso. niki y san remo y su respectiva inoculaci6n se efectu6 mediante la inmersl6n de sus raiees en una suspensi6n conidial de fus8numoxysporumde 106 conidiaslml. inmediatamente antes de la 5iembra, durante 15 segundos y, despues, se sembraron en bolsas de polietileno negro con perforaciones laterales; las bolsas se lienaron can una mezela de suelo yeas· carilla de arroz previamente deslnfesteda con telone c-17 (1-3 dicloropropeno 74% y cloropicrina 17%). los esquejes. despu6s de sembrados. se trasladaron a un invemadero cubierto con polietileno, en donda permanacieron durante 20 samanas. en total, se utilizaron 64 unldades. de las cua/as cuatro sa destinaron a los testigos qua sa inocularon con agua desulada asteril. las plantas qua, al final del experimenta, sobrevi· vieran se cortaron en su base can una tljera podadora para observar, en sus tallos. los daflos presentados en los haces vasculares. 23 cuadro 2. cantidad tolal de los aisfamientos de fusarium oxyspa. rumobtenidos de plantas y de suelo dos oblenidos por cevallos et al (1990) y albelaez y cajder6n (1991) y, en ninguno de los cases, se de· terminaron las razas 1, 4 y 8. 10 cual coincide con 10 encontrado por arbelaez y calderon (1991). de las muestras de suelo. unicamente se present6 un aislamlento de fusarium oxysporumf.sp. dian/hi, raza 2; los demas aislamienlos correspondie. ron a formas no patogenicas de f. oxysporum en clavelo a formas palogenicas de f. oxysporum diferentes a la forma especial dian/hi. 4 49 53 no. palogenico y camargo (1993), serrano et al (1994), trabajos en los cuales se demostr6 que la poblaci6n de fusarium oxysporum no patogenico es mayor en el suelo que la poblaci6n palogenica de fusaflum oxysporum. las planlas de las variedades niki. taiga e ibiza no mostraron reacci6n alguna a los aislamientos de la raza 2 del palogeno. pues, al terminar las observaciones en la semana 18a. despues de la siembra, no se detecto algun dano en su exterior, 10 mismo que en su interior, al realizar cortes de la base de sus tallos al finalizar los experimentos. de los aislamientos obleni· dos a partir de las plantas enfermas, cinco fueron de fusanilm oxysporum f .sp. dian/ii de baja patogenici· dad en las plantas de las variedades san remo. pink calypso y raggio di sole y cuatro aislamientos fueron fusarium oxysporum no patogenicos para las planlas de todas las variedades diferenciales en estudio. 5 o 5 baja palogenicidad 41 42 aaza2 pal6geno 50 50 100 numero mues\ras plantas suelo tolal procedencia es necesario aelarar que la alta frecuencia de fusarium oxysporum f.sp. dian/hi en las muestras de plantas no indica que esle patogeno se halle en la misma propotci6n en el suelo, 10 cual se debe a la variaci6n de la dinamica poblacional presents en este medio. esta situacl6n coincide con los resultados obtanidos par aeuven at al. (1992), sanabria en cuanlo a los aislamienlos del hongo obtenidos a partir del suelo. 49 del total de 50 resultaron perlenecer a fusanijm oxysporum no patog{mico. ya que no ocasionaron ningun tipo de sintoma exlerrna a inlerno en las plantas de las seis variedades diferenciales utilizadas en el experimento, /0 cual ~'..,----------------------------------., 3.5 '0 s i i 2.52 ~ -8 1.5 ~ ~ o.s 0 9 10 11 12 13 14 15 18 17 18 bemana de culllvo 1.....lodlsolo~ __ .......... -enud -t-'ga -.... ibiza figura 1. respuesla de las plantas de seis variedades dlferenciales de c1avel a la inoculaci6n del aistamiento 1087. oblenido a partir de una planta e identificado como raza 2 de fusanum oxysporom t. sp. dian/hi reacci6n de resistencia en las plantas de las variedades taiga, niki e ibiza y de susceptibilidad en las plantas de las variedades san rerna, raggio di sole y pink calypso. este aislamiento mostr6 una alta agresividad. 24 4 3.5 ~ s i i 2.s2 .!i •'ci 1.5 i 0.5 0 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 samana de cutljvo i~ _ ......~ ..... calypoa ~ son ao... -enijd -mtaiga -.lblza figura 2. respuesta de las plantas de seis variedades diferenciales de elavel a la inoculaci6n del aislamiento 58581, obtenida a partir da una muestra de suelo e identificado como raza 2 de fus8num oxysporum f. sp. dian/hi. reaeei6n de resistencia en las plantas de las variedades taiga, niki e ibiza 'i de suscepti· bilidad en las plantas de las variedades san aemo, raggio di sole 'i pink calypso. 3-r---------------------, figura 3. respuesta de las plantas de seis variada· des diferencialas de ciavel a la inoculaci6n del aislamiento 58619. obtsnido a partir de una plan-t8 e identificado como raza 2 de fusarium oxysporum f. sp. dian/hi reacci6n de resistencia en las plantas de las va· riedades taiga, niki a ibiza y de suscaptibllidad an las plantas de las va· riedadas san remo, raggio di sole y pink calypso. esta aislamiento mostr6 una mediana agresividad. 18 o..l-__.._----j.._---i..---iiif-----iif------lit--___.f--___.,....-_e-_..--' 9 10 11 12 13 14 15 18 17 samana de cuitlvo i~ .....,.., solo ~ plnkcalypoa ~ ........... -eniki -mtaiga -'-lbiza 0.5 2.5 1 'i 2 i .!!i 1.5 ~ .8 ~ coincide con 10 encontrado en colombia por sanabria'l camargo (1993) 'i serrano et al. (1994). per(odo de incubaci6n en estos ensa'l0s, al per'lodo de incubaci6n de la enfermedad mostr6 variaciones, 10 cual dependi6 fundamentalmente de la reacci6n de las plantas de las variedades difereneiales que se utilizaron para la inoculaci6n con los aislamientos de fus8num oxysporum '.sp. dian/hi. en las fases 1 '12. los primeros sintomas da la enfermedad se presentaron en las plantas de la variedad raggio di sole en la novena semana despues de ia inoculaci6n y siembra de los esq!jejes, mientras que. en las plantas de las variedades san ramo v pink catypso, sa observaron, con algunas excepciones. entre la decima v la doceava semana. la variaci6n patogenica observada en las diferentes fases del ensayo en las plantas de las variedades difereneiares inoculadas con los aislamientos de fusariumoxysporumf. sp. dian/hifue totalmente independienle de la variaci6n morfo16gica de ta25 les aislamientos, 10 cual as similar a 10 observado por messiaen y cassini (1981) yarbelaez y calderoo (1992). conclusiones de los 50 aislamientos obtenidos a partir de muestras de plantas enfermas, 41 (82%) presentaron reacci6n de susceptibilidad en plantas de las variedadas diferenciales raggio di sale, pink calypso y san ramo y reacci6n de rasistancia en las variedades iblza, taiga y niki y, por consiguienta se identificaron como pertenecientes a la raza fisiol6gica 2 de fusarium oxysporum f.sp. dian/hi. e18% de los aislamientos obtenidos a partir de las plantas enfarmas no fueron patogenicos en las seis variedades diferenciales de clavel inaculadas. de los 50 aislamientos obtenldos a partir de las plantas enfermas, cinco (10%) mostraron baja patogenicidad en las plantas de las variedades diferenciales raggio di sale, pink calypso y san remo y reacci6n de resistencia en las variedades ibiza, taiga y niki y, por 10 tanto, no se pudieron clasificar dentro de ninguna de las razes conocidas de fusarium oxysporum f.sp. dian/hi. solamente uno (2%) de los 50 aislamientos obtenidos a partir del suelo, full patogenico en plantas de clavel y sa clasific6 como raza 2 de fusarium oxysporum f.sp. dian/hi ei 98% de los aislamientos obtenidos a partir del suelo (49) resultaron pertenecer a fusarium oxyspolum no patogenico, en las varieda· des diferenciales de clavel utilizadas. uteratura citada 1. arbelaez, g. 1992. avances en el manejo del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusanum oxysporum f .sp. dian/hi agronomia colombiana 9: 188-191. 2. arbelaez, g. & calderon, o. l. 1992. determination of the physiological races of fusarium oxyspolumf.sp. dian/hion carnation in colombia. acta horticulturae 307: 43-49. 3. arbelaez, g., calderon, o. l., cevallos, f., & gonzalez, 0.1993. determinaci6n de las razas fisiol6gicas de fusarium oxyspo,umf.sp. dian/hien clavel en la sabana de bogota. agronomia colombiana 10: 19-21. 26 4. bosland, p. w. & williams, p. h. 1987. an evaluation of fusarium oxysporum from crucifers based on pathogenicity. isoenzyme polymorphism, vegetative compatibility and geographical origin. canadian journal of botany 65: 2067~2073. 5. cevallos, j. f., gonzalez, d. & arbelaez, g. 1990. determinaci6n de razas fisio16gicas de fusariumoxysporumf.sp. dian/hien clavel en la sabana de bogota. agronomia colombiana 7: 33-39. 6. garibaldi. a. 1975. race differentation in fusariumoxysporumf.sp. dian/hi(prill. et del.) snyd. et hans. first contribution. mad. fae. landbouw. rijksuniv. gent 40: 531-537. 7. garibaldi, a. & rossi, g.1987. osservazioni sulla resistenza del garofano nei confronti fusanum oxysporum f.sp. dian/hi. notizjario tecnico scientifico 5-9.8. komada. h. 1975. development of a selective medium for quantitative isolation of fusanum oxysporum from natural soil. rev. plant protection res. 8: 114-125. 9. messiaen, c. m., & cassini, r. 1981. taxo~ nomy of fusarium. pp. 427-445. in p. e. nelson., t. a. toussoun, & r. j. cook (eds.). fusarium diseases, biology and taxonomy. the pennsylvania state university press. univer~ sity park & london. 10. reuven mo, nitzani, v., szmulewich, y. & ben-yephet, v.1992. distribution of fusanum oxysporumand fusan'um oxysporumf.sp. dian/hi inoculum in carnation greaenhouses. acta horticulturae 307: 50-55. 11. sanabria, j. c., &camargo, o. 1993. esludio de algunos aspectos epidemiol6gicos del marchitamiento vascular ocasionado por fusarium oxysporumf. sp. dian/hiy dinamica de las pobjaciones del hongo en el suelo de un cultivo comercia!. tesis de grado, facultad de agronomia, universidad national de colombia, santafe de bogota. 12. serrano m., castillo, n. & garces de granada, e. 1994. busqueda y evaluaci6n de cepas no patogenicas de fusarium oxyspo· rum para posible control de fusarium oxysporumf. sp. dian/hi. p. 41. asociaci6n colombiana de fitopatologia y ciencias. afines, memorias xv congreso, agosto 31 8 septiembre 2, santafs de bogota. received for publication: 7 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.46052 1 research associate, international center for tropical agriculture (ciat). palmira (colombia). j.j.rodriguez@cgiar.org 2 former agricultural policy economist, international center for tropical agriculture (ciat). palmira (colombia). * the views expressed are the authors’ own and no official endorsement of the ciat should be inferred. agronomía colombiana 32(3), 423-431, 2014 major constraints and trends for common bean production and commercialization; establishing priorities for future research principales restricciones y tendencias en la producción y comercialización de fríjol común; estableciendo prioridades de investigación jesús josé rodríguez de luque1 and bernardo creamer2 abstract resumen in order to identify the principal constraints and trends for common bean production and commercialization and the priorities for future common bean research in africa, latin america and the caribbean (lac), a priority setting process was developed at the international center for tropical agriculture (ciat). the results suggested that the principal research included breeding and selecting for several traits, such as drought tolerance and water use efficiency, improved yields, and consumer acceptance. additionally, the results of the priority setting process suggested that institutional measures are needed, such as improving formal seed production and distribution channels and the development of national and regional seed policies. on the other hand, the identified principal constraints included diseases, pests, and market constraints. finally, the identified principal trends were: increase in demand and production, and development of high-yield varieties and improvement in nutritional quality. con el fin de identificar cuáles son las principales restricciones y tendencias en la producción y comercialización y las prioridades de investigación del fríjol común en áfrica, américa latina y el caribe (alc) en el centro internacional de agricultura tropical (ciat) se desarrolló un proceso de establecimiento de prioridades de investigación. los resultados indican que las prioridades de investigación incluyen el mejoramiento de ciertos rasgos tales como tolerancia a la sequía y eficiencia en el uso del agua, mejoramiento del rendimiento, y el mejoramiento de características que permitan una mayor aceptación por parte de los consumidores. adicionalmente, los resultados sugieren que es necesario tomar medidas institucionales, tales como la certificación en la producción de semillas y los canales de comercialización, y el desarrollo de políticas nacionales y regionales de las mismas. por otra parte, las principales restricciones identificadas fueron las enfermedades, plagas y algunos problemas relacionados con los mercados. finalmente, las principales tendencias identificadas son el incremento de la demanda y la producción, y el desarrollo de variedades con mayores rendimientos y con mejoras en la calidad nutricional. key words: research options, constraints analysis, scoring model. palabras clave: opciones de investigación, análisis de restricciones, modelo de puntuación. introduction the common bean is the most important source of proteins for nearly five hundred million people in africa, latin america and the caribbean (lac) (cortés et al., 2013); in particular, for low-income earners (rosas et al., 2000). it is also an important source of nutrition, serving as a source of iron, potassium, magnesium, zinc, and folic acid (mederos, 2006). in 2010, global bean production was approximately 23,816,123 t, with 24.4 and 17.7% of the world production in lac and africa, respectively (fao, 2014). in spite of the nutritional and economic importance of beans, it is a low-yield crop (tab. 1). these relatively low yields can be explained mainly by the many kinds of biotic and abiotic stresses that affect the bean during its cultivation (cardona et al., 1981; cardona et al., 1982; schwartz et al., 1982; morales et al., 1988; pastor-corrales and schwartz, 1994; kajumula and muhamba, 2012). given the importance of beans as a source of protein and nutrition, they have the potential to serve a useful role in both reducing poverty and increasing food security. reductions in poverty and increases in food security can be realized in several ways. one critical aspect to address these issues is the development and adoption of new crop technologies. the process of advancing crop technologies must begin, however, with the identification of the research 424 agron. colomb. 32(3) 2014 priorities that have the highest potential for return on investment (abdoulaye et al., 2014; creamer et al., 2014; kleinwechter et al., 2014; pemsl et al., 2014). empirical evidence shows that poverty levels would have been 0.4 and 0.1% higher in rwanda and uganda, respectively, in the absence of the development and adoption of improved bean varieties. with regard to food security, it was found that, in the absence of bean varietal improvement, food security would have been substantially lower in both countries (larochelle et al., 2013). likewise, in lac, gains in yields associated with the adoption of improved bean varieties ranged from 100 kg ha-1 in costa rica to 350 kg ha-1 in peru (johnson et al., 2003). determining the principal constraints that affect this crop and how these constraints vary regionally is an important step in the effort to develop technologies and knowledge to help improve yields, farmer income and food security in lac and africa. one of the challenges in prioritizing research associated with the development of new technologies and understanding specific crops is that different locations have the potential to benefit from different technologies. in order to understand if and how priorities for research would vary regionally, a cross-section of bean experts was surveyed to determine what are, in their opinion, the principal constraints and trends for common bean production and commercialization and the priorities for future common bean research. although there are quantitative approaches for doing this kind of analysis, such as economic surplus, cost-benefit, and yield gap analyses (waddington et al., 2010), quantitive approaches presuppose a limited number of potenital scenarios based on a priori knowledge. in order to open the door to possible new priorities and, likewise, to gain improved understanding of the regional variation needed for bean research, we decided to use a qualitative approach both due to its simplicity and the range of opinions it is possible to gather in a short period of time. using a qualitative approach, a wide variety of experts can participate in the process, opening the door to valuable information that would be impossible obtain with other approaches (fuglie, 2007). materials and methods the foundation for this study was a survey that was presented to a number of bean experts throughout the world. the list of bean experts who participated in the survey was compiled from multiple sources in order to ensure representation both in africa and lac. first, we received access to the pan-africa bean research alliance (pabra) database, provided by the international center for tropical agriculture (ciat) out of their uganda office. the database includes information regarding the partners working with pabra and ciat in the development of technologies and in the delivery of those technologies. the data is updated annually for most countries where activities are implemented regularly. these individuals have had contact with pabra-ciat for a period of 5 or more years. a second list of experts was indentified in cooperation with ciat researchers based at the ciat headquarters in palmira, colombia. the ciat bean expert database contains information regarding more than 30 years of work conducted by and in cooperation with the ciat bean program. additionally, the survey was also administrated to bean experts who attended the 59th meeting of the programa cooperativo centroamericano para el mejoramiento de cultivos y animales (pccmca) that took place in nicaragua between 28 april – 3 may 2014. finally, names of additional experts were identified through references made by ciat researchers and, similarly, based on a literature review of experts who have worked on the topics related to the nine categories on which the research options in the survey were classified. the set of experts came from a broad set of backgrounds and included scientists, crop researchers, university teachers, public and private employees and extension agents. the questionnaire was divided into three sections. in sections a and b, respondents were asked to provide demographic information including their profession and areas of expertise, in which agro-ecological zones their work is focused and what, in their opinion, are the principal constraints in table 1. bean yield in africa and latin america and the caribbean. region yield (kg ha-1) eastern africa 632 middle africa 605 northern africa 2,529 southern africa 837 western africa 587 central america 726 the caribbean 764 south america 954 source: fao (2014). 425rodríguez de luque and creamer: major constraints and trends for common bean production and commercialization; establishing priorities for future research common bean production and commercialization, and the major trend in the next ten years. section c asked researchers for their opinions on a list of 97 research options. those research options were classified into nine categories: crop improvement; production technology, agronomy and crop management; seed systems; disease management practices; pest management; genetic resource management; value chains, post-harvest utilization and other uses; and socio-economic policy and impact studies on the common bean. survey respondents were asked to share their perspective on the importance of 97 research options for helping to reduce poverty and improve food security using a scoring system of importance (not important = 1, low importance = 2, important = 3, very important = 4, most important = 5, and don’t know). in order to make the survey available to as many bean experts as possible, the questionnaire was made available in four languages: english, spanish, french, and portuguese. a total of 123 respondents participated in the survey. the respondents interacted with the survey in two ways; it was administered in person to bean experts at the pccmca meeting and it was made available online via the survey monkey web page (https://www.surveymonkey.com/) between 19 of may 2014 and 14 of july 2014. all the answers were translated into english and were merged in a single database to facilitate analysis. results overview of the data a total of 123 respondents participated in the survey; most of them (88.6%) responded to the survey through the web page www.surveymonkey.com and the remainder (11.4%) responded in person at the 59th meeting of the pccmca. the respondents were asked to indicate where their research is focused. in order to geographically classify the research done by the experts, all respondents who indicated expertise associated with issues in a specific country were allocated to the respective geographical region where their country is located. since some respondents indicated that their research was focused in several regions of the same continent, each expert was counted only once at the continental scale but could be counted multiple times at the regional level. finally, the respondents who indicated that their research was focused in several continents were assigned to the global category. unfortunately, three experts, who indicated that they have a national expertise, didn’t indicate in what country their research was focused, so it was not possible to geographically classify them. as shown in tab. 2, 64 experts indicated that their expertise was focused on africa, while 30 respondents indicated that their research was focused on the americas. table 2. geographical expertise of researchers surveyed bean. location total answers global 23 africa 64 western and central africa 17 eastern africa 31 south africa 26 america 30 south america 12 central america 15 north america 4 other 3 when the respondents were asked about the importance of bean research in their organization, 62% (76 respondents) answered that the common bean is among the priority crops for their organization; 20% (25 respondents) answered that, in their organization, some research on common bean is done, but it is not a priority crop; 11% (13 respondents) answered that the common bean is the highest ranking priority crop for their organization; while 4% (5 respondents) and 2% (2 respondents) answered that their organization rarely or never conducts research on the common bean and that their organization doesn’t carry out research on the common bean, respectively. even though common bean research was not a priority crop in many instances, a majority of respondents indicated that the importance of common bean research has increased over the last five years. when asked about the trends associated with common bean research within their organization in the last five years, 50% answered that the amount of research has increased; 29% answered that it has stayed about the same, and 12% answered that it has decreased. with respect to the respondents’ backgrounds, 39% classified themselves as a scientist from a national agricultural research institute, 20% as a research scientist or lecturer at a university, 7% as a research leader or manager from a national agricultural research institute, 7% as a cgiar center scientist, 4% as a representative of a government organization, 4% as an employee of a private, for-profit 426 agron. colomb. 32(3) 2014 organization, 3% as a representative of a non-governmental, not-for-profit organization (ngo), and 3% as an extension agent (tab. 3). in order to consider how the respondents’ expertise might frame their perspective (e.g., that experts in water management in crop production think that the efficient use of water is the most important priority or that experts in pest management think that pest management is the most relevant priority), the respondents were asked about their disciplinary expertise for a comparison of their areas of expertise and their professional disciplinary areas (tab. 4). table 3. number of respondents investigating bean by occupation. profession number of respondents percentage research scientist from a national agricultural research institute 48 39 research scientist or lecturer at a university 25 20 other 13 11 research leader/manager from a national agricultural research institute 9 7 cgiar center scientist 8 7 representative of a government organization 5 4 employed by a private, for-profit company 5 4 representative of a non-governmental, notfor-profit organization (ngo) 4 3 extension agent 4 3 no information 2 2 table 4. disciplinary expertise of respondents. topics number of answers percentage plant breeding and conventional genetics 46 16 crop management, agronomy, and physiology 40 14 crop disease and management 33 11 participatory plant breeding 32 11 crop genetic resources 24 8 crop pests and management 22 8 cropping/farming systems 21 7 post-harvest crop utilization / marketing 17 6 genomics, bioinformatics, molecular biology 13 4 economics or policy 13 4 other 12 4 soils management 8 3 water management in crop production 6 2 climate change specialist 4 1 transgenic research 2 1 principal constraints and trends the respondents were asked what, in their opinion, were the three principal constraints today and the most important trend for common bean production and commercialization in the regions where their research is focused for the coming decade. approximately 16% of the respondents indicated that diseases were the principal constraint. diseases most mentioned include leaf spot (pseudocercospora griseola (sacc.) crous & braun), common bacterial blight (xanthomonas axonopodis pv. phaseoli (smith)), anthracnose (colletotrichum lindemuthianum (sacc. and magn.) bri. and cavi.), and some diseases of the roots, such as bean root rot (rhizoctonia solani ag 2-2, pythium sp. and fusarium solani) (fig. 1). according to 11% of the respondents, pests are the second principal constraint; followed by market constraints (11%), such as: access to and the high cost of inputs; the low prices received by farmers, the appropriation of a large percentage of profits by dealers, lack of credit, lack of market access, price instability. issues related to extension and production technologies (ept) such as low rates of technology adoption, limited technical assistance to farmers, and poor agronomic practices, are also seen as important constraints (fig. 1). respondent opinions suggested an expectation for increases in demand and production over the next ten years. the expected increase in demand was attributed mainly to the expected rise in the cost of other sources of proteins and the popularization of bean-based products (such as ready-toeat preparations). respondents anticipated the development and greater adoption of improved bean varieties with tolerances to the most important biotic and abiotic stresses that affect common bean production and commercialization. likewise, the respondents expected that improvement in bean nutritional quality will be a principal trend (fig. 2). importance of the research options understanding the constraints and trends associated with bean production and commercialization provides context for understanding potential research priorities. in section c of the survey, the respondents were asked to assess the importance of 97 research options on a scale of 1 (not important) to 5 (most important). since every region has different constraints and needs, and experts from different areas may have different perceptions (i.e., perspectives based on regional need or disciplinary-specific biases), the results of the perceived research priorities (highest average perceptions) are presented by regions and disciplines in tabs. 5 and 6, respectively. taking into consideration the cross-section of opinions, the survey yielded several research options priorities. these options included: the development of drought tolerant varieties and water use efficiency; breading for consumer 427rodríguez de luque and creamer: major constraints and trends for common bean production and commercialization; establishing priorities for future research acceptance (improved cooking time and desired texture after cooking); and breeding for high yield. additionally, the research suggested that institutional measures are needed, such as improving formal seed production and distribution channels and the development of national and regional seed policies (tab. 5). as was expected, there were differences between the perceived importance of the research priorities between regions. in the case of lac, the results indicated that the development of varieties resistant to high temperatures is one of the most important research priorities. however, when the regions were aggregated, the priority of resistance to high temperatures is lowered. similar variation in priorities across regions was evidenced with respect to the management of the whitef ly as a priority in lac and to the management of the bean stem maggot (ophiomyia sp.) as a key priority in africa. the experts who characterized their research as global indicated that the highest research priority is the development of varieties resistant to the common mosaic virus, followed by breading for consumer acceptance (improved cooking time and desired texture after cooking); breading for drought tolerance and water use efficiency; phenotypic molecular screening of landraces in search of high value traits for new sources of tolerance/resistance to stress; and mechanization weed control sector organization mutrional quality post harvest other abiotic stress high temperature and heat moisture stress climate change low yield soil problems drought seed ept market constraints pest other diseases 403020100 50 60 70 number of answers figure 1. principal constraints for common bean production and commercialization. figure 2. principal trends for common bean production and commercialization. 19% 11% 11% 9% 8% 5% 3% 34% biotic stress resistant varieties drought tolerant varieties climate change other increase demand increase production high yielding varieties improve nutritional quality 428 agron. colomb. 32(3) 2014 finally, breeding for high yield. interestingly, the development of varieties resistant to the common mosaic virus was not among the top five research priorities for experts from either africa or lac. as with all surveys, there was a potential for introduced bias as a function of the respondents’ backgrounds. while the ranking of specific priorities varied among the experts in different areas, the overall results indicated that the experts across all of the surveyed disciplines had similar perceptions of the principal research priorities. for instance, consumer acceptance (cooking time/texture after cooking) was among the most highly-valued research options, regardless of discipline. likewise, breeding for drought tolerance and water use efficiency was among the highly-valued research priorities in seven of the eight analyzed disciplines (tab. 6). however, in certain cases, there was evidence of biases introduced by the respondents’ backgrounds; for instance, experts in crop genetic resources and cropping farming system were the only ones who included germplasm enhancement and pre-breeding and managing crop residues, respectively, into their research priorities. since, in general, experts of all the disciplines had similar perceptions of most of the research priorities, it was concluded that the respondents’ expertise did not introduce any important biases into the results (tab. 6). table 5. highest ranked common bean research option by geographic expertise. research option category lac africa global all drought tolerance / water use efficiency basr 4.35 4.52 4.59 4.49 consumers acceptance (cooking time / texture after cooking) vcphu 4.00 4.52 4.65 4.41 breeding for high yield cp 4.27 4.39 4.46 4.39 improving production and distribution of seeds (formal) ss 4.12 4.50 4.29 4.36 national and regional seed policies ss 4.20 4.39 4.22 4.32 phenotypic molecular screening of landraces in search of high value traits for new sources of tolerance/resistance to stress gr 4.16 4.26 4.50 4.30 linking farmers to markets vcphu 4.00 4.52 4.24 4.27 improving technologies for farmer-based production and distribution of seeds (informal) ss 3.96 4.38 4.33 4.19 assessment of common bean technology adoption sepi 3.96 4.40 4.05 4.14 assessment of small farmer access to new technologies sepi 3.79 4.33 4.19 4.13 collection characterization and evaluation documentation (ex situ) gr 4.15 4.15 3.94 4.09 market studies sepi 3.65 4.44 3.82 4.05 bean stem maggot (ophiomyia sp.) pm 3.05 4.44 4.46 4.03 bean common mosaic virus bbsr 3.52 3.98 4.67 3.98 anthracnose (c. lindemthianum) dmp 3.81 4.00 3.94 3.94 high temperature basr 4.12 3.68 4.05 3.91 common bacterial blight (x. axonopodis) dmp 3.62 3.98 4.00 3.89 whitefly pm 4.05 3.38 3.73 3.59 source: authors’ calculation. cp, crop improvement; bbsr, breeding for biotic stress resistance; basr, breeding for abiotic stress resistance; ss, seed systems; pm, pest management; gr, genetic resource management; vcphu, value chains, post-harvest utilization and other uses; sepi, socio-economic, policy and impact studies on the common bean. top ranked research option in each region in bold. the fact that breeding for drought tolerance and water use efficiency was the highest valued research option ref lects the overarching concern for drought in latin america, the caribbean and africa. specifically, it is estimated that 4 million ha are affected by this specific abiotic stress in these regions (cortés et al., 2013). the major bean producing areas where drought is a significant constraint include: the semiarid highlands of mexico, the central america pacific coast, northeast brazil, and a substantial portion of eastern and southern africa (rao et al., 2013). in beans, drought can lead to poor grain filling, reduction in the number of seeds per pod, and a reduction in the length of the pods, consequently lowering both yield and bean quality (lópez et al., 2008). estimates for potential declines in yields due to drought range from a low value of 22% to a high of 71% (ramirez-vallejo and kelly, 1998). the negative effects of drought on yields and seed quality depend on several factors, such as duration of drought, the affected genotype, the capacity of the soil to store moisture, and the atmospheric conditions that affect rates of evapotranspiration (lópez et al., 2008). conclusions the main objective of this article is to identify the principal constraints and trends in common bean production and commercialization, as well as priorities for future common 429rodríguez de luque and creamer: major constraints and trends for common bean production and commercialization; establishing priorities for future research table 6. highest ranked common bean research option by discipline expertise. research option category cdm cgr cmap cpm ppb cfs pbcg phcu breeding for high yield cp 4.41 4.39 4.35 4.38 4.25 4.52 4.38 4.35 improving production and distribution of seeds (formal) ss 4.19 3.95 4.52 4.38 4.25 4.53 4.35 4.64 drought tolerance/water use efficiency basr 4.25 4.61 4.54 4.29 4.40 4.67 4.33 4.73 consumer acceptance (cooking time/texture after cooking) vcphu 4.23 4.33 4.41 4.33 4.43 4.59 4.33 4.64 phenotypic molecular screening of landraces in search of high value traits for new sources of tolerance/resistance to stress gr 4.36 4.40 4.39 4.19 4.19 4.25 4.28 4.50 national and regional seed policies ss 4.04 3.79 4.29 4.30 4.26 4.53 4.24 4.64 assessment of common bean technology adoption sepi 4.03 3.95 4.21 4.19 4.19 4.53 4.14 4.57 breeding for other consumer preferred traits cp 4.00 4.00 4.14 4.00 4.19 3.95 4.11 4.06 collection characterization evaluation documentation (ex situ) gr 4.00 4.14 4.06 4.00 4.11 4.06 4.10 4.23 linking farmers to markets vcphu 4.10 3.95 4.41 4.24 4.36 4.65 4.05 4.79 assessment of small farmer access to new technologies sepi 4.00 3.95 4.33 4.14 4.27 4.41 4.00 4.50 improving technologies for farmer-based production and distribution of seeds (informal) ss 4.10 4.05 4.27 4.43 4.36 4.59 3.98 4.43 early harvest bgh 3.97 3.71 4.13 4.33 3.79 4.33 3.93 4.57 anthracnose (c. lindemuthianum) bbsr 4.16 3.76 4.27 4.05 3.60 4.32 3.87 4.36 germplasm enhancement and prebreeding oo 3.90 4.29 4.23 4.15 4.00 4.21 3.86 4.39 angular leaf spot (p. griseola) bbsr 4.13 3.86 4.09 4.24 4.07 4.16 3.84 4.44 market studies sepi 3.93 3.78 4.24 4.24 4.08 4.65 3.83 4.71 common bacterial blight (xanthomonas campestris pv. phaseoli) bbsr 3.87 4.00 4.16 4.05 3.60 4.17 3.71 4.38 bean common mosaic virus bbsr 3.94 4.05 4.12 4.05 3.80 4.05 3.70 4.36 improving soil fertility fertilizer application ptacm 3.94 3.71 4.18 4.05 3.85 4.75 3.68 4.79 bean stem maggot ophiomyia sp. pm 3.81 4.07 4.44 4.35 4.16 4.47 3.66 4.57 managing crop residues ptacm 3.69 3.46 4.09 3.95 3.76 4.59 3.53 4.27 source: authors’ calculation. cp, crop improvement; bbsr, breeding for biotic stress resistance; basr, breeding for abiotic stress resistance; ss, seed systems; pm, pest management; gr, genetic resource management; vcphu, value chains, post-harvest utilization and other uses; sepi, socio-economic, policy and impact studies on the common bean; oo, other opportunities for crop improvement; ptacm, production technology, agronomy, crop management; cmap, crop management, agronomy, and physiology; cfs, cropping/farming systems; cgr, crop genetic resources; cpm, crop pests and their management; pbcg, plant breeding and conventional genetics; ppb, participatory plant breeding; cdm, crop diseases and their management; phcu, postharvest crop utilization/marketing. top ranked research option in each category in bold. bean research in africa and lac. in order to do so, a survey was administered to 123 experts with diverse backgrounds and expertise. the principal constraints that face common bean production and commercialization include both diseases and pests. the diseases, including angular leaf spot (p. griseola), common bacterial blight (x. axonopodis), anthracnose (c. lindemuthianum), and some diseases of the roots such as bean root rot (r. solani, pythium sp. and f. solani), vary widely in terms of their geography. pests, on the other hand, tend to be much more geographically specific. for example, the whitef ly is a priority in lac and the management of the bean stem maggot (ophiomyia sp.) is a key priority in africa. the respondent opinions suggested a strong expectation for increases in demand and production over the next ten years. the expected increase in demand is attributed mainly to the expected rise in the cost of other sources of proteins and the popularization of bean-based products (such as ready-to-eat preparations). the respondents anticipated the development and greater adoption of improved bean varieties with tolerances to the most important biotic and abiotic stresses that affect common bean production and commercialization. likewise, the respondents expected that improvement in bean nutritional quality will be a principal trend. taking into consideration the cross-section of opinions, the survey yielded several research option priorities. these options include breeding and selecting for several traits such as drought tolerance and water use efficiency, improved yields, and consumer acceptance (improved cooking time and desired texture after cooking). additionally, the research suggested that institutional measures are needed, such as improving formal seed production and distribution channels and the development of national and regional seed policies. as was expected, there were differences between the perceived importance of the research priorities between the regions. in the case of lac, the results indicated that the development of varieties resistant to high temperatures is one of the most important research priorities. however, when the regions were aggregated, the priority of resistance 430 agron. colomb. 32(3) 2014 to high temperatures was lowered. similar variation in priorities across regions was evidenced with respect to the management of the whitef ly as a priority in lac and the management of the bean stem maggot (ophiomyia sp.) as a key priority in africa. in contrast to the regional perspectives, the experts who characterized their research as global indicated that the development of varieties resistant to the common mosaic virus is among the highest research priorities. interestingly, this option was not among the top five research priorities for experts from either africa or lac. as with all surveys, there was a potential for introduced bias as a function of the respondents’ backgrounds. while the ranking of specific priorities varied among the experts in different areas, the overall results indicated that the experts across all of the surveyed disciplines had similar perceptions of the principal research priorities. in fact, the regional bias as evidenced above may be one of the most important findings of this effort. as the prioritization process is expanded to include asia, we believe there will be additional insights to be gained in terms of understanding the overall system of bean production and consumption. the common bean remains an important crop in lac and africa. this crop is affected by many biotic and abiotic stresses, many of which have the potential be exacerbated by the effects of climate change. the development of a research agenda to address the constraints and trends identified in this survey can help to increase bean yields, farmer incomes and food security in many regions throughout the world. acknowledgement this article was financed by the global futures and strategic foresight project; policies, institutions and markets pim; and climate change agriculture and food security – ccafs. we would like to thank rachel muthoni, juan miguel bueno, steve beebe, bodo raatz, idupulapati rao, steven prager, cesar cajiao, oluwabunmi ajilore, and marcela millan for all their comments and support for this process. literature cited abdoulaye, t., a. alene, j. rusike, and a. adebayo. 2014. results of a global online expert survey:  major constraints, opportunities, and trends for yam production and marketing and priorities for future rtb yam research. rtb working paper. cgiar research program on roots, tubers and bananas (rtb), lima. cardona, c., j. garcía, h.f. ospina o., and m. lópez g. 1981. principales crisomelidos que atacan el fríjol y su control. ciat, cali, colombia. cardona, c., c. flor, f. morales, and m. pastor-corrales. 1982. problemas de campo en los cultivos de fríjol en america latina. 2nd ed. ciat, cali, colombia. cortes, a.j., f.a. monserrate, j. ramírez-villegas, s. madriñán, and m. blair. 2013. drought tolerance in wild plant populations: the case of common beans (phaseolus vulgaris l.). plos one 8, e6289. doi: 10.1371/journal.pone.0062898 creamer, b., j. rusike, c. gonzalez, j.j. rodriguez, t. abdoulaye, and a. alene. 2014. prioritization of options for cassava research for development. results from a global expert survey. rtb working paper. cgiar research program on roots, tubers and bananas (rtb), lima. fao. 2014. estadísticas de fríjol seco. in: http://faostat3.fao.org/ faostat-gateway/go/to/download/q/*/e; consulted: may, 2014. fuglie, k. 2007. priorities for sweetpotato research in developing countries: results of a survey. hortscience 42, 1200-1206. johnson, n. l., pachico, d., and c.s. wortmann. 2003. the impact of ciat’s genetic improvement research on beans. pp. 257-274. in: evenson, r.e. and d. gollin (eds.). crop variety improvement and its effect on productivity: the impact of international agricultural research. cabi publishing, wallingford, uk. kajumula m., s. and g. muhamba t. 2012. evaluation of common bean (phaseolus vulgaris l.) genotypes for adaptation to low phosphorus. isr n agronomy 2012, 309614. doi: 10.5402/2012/309614 kleinwechter, u., g. hareau, and v. suarez. 2014. prioritization of options for potato research for development. results from a global expert survey. rtb working paper. cgiar research program on roots, tubers and bananas (rtb), lima. larochelle, c., j. alwang, g.w. norton, e. katungi, and r.a. labarta. 2013. ex-post impact of adopting improved bean varieties on poverty and food security in uganda and rwanda. in: diffusion and impact of improved varieties in africa (diiva) objective 3 report. virginia tech; ciat, blacksburg, va; cali, colombia. lópez s., e., o.h. tosquy v., f.j. ugalde a., and j.a. acosta g. 2008. rendimiento y tolerancia a sequía de genotipos de fríjol negro en el estado de veracruz. rev. fitotec. mex. 31(spacial issue), 35-39. mederos, y. 2006. indicadores de la calidad en el grano de fríjol (phaseolus vulgaris l.). cult. trop. 27, 55-62. morales, f., m. castaño, o. arregocés, and l.m. medina. 1988. principales enfermedades virales del fríjol en américa latina y su control. ciat, cali, colombia. pastor-corrales, m. and h.f. schwartz. 1994. problemas de producción del fríjol en los trópicos. ciat, cali, colombia. pemsl, d.e., c. staver, b. creamer, t. abdoulaye, a. alene, and j. rusike. 2014. major constraints, opportunities and trends for banana production and marketing and priorities for future rtb banana research. rtb working paper. cgiar research program on roots, tubers and bananas (rtb), lima. 431rodríguez de luque and creamer: major constraints and trends for common bean production and commercialization; establishing priorities for future research ramirez-vallejo, p. and j.d. kelly. 1998. traits related to drought resistance in common bean. euphy tica 99, 127-136. doi: 10.1023/a:1018353200015 rao, i., s. beebe, j. polania, j. ricaurte, c. cajiao, r. garcia, and m. rivera. 2013. can terapy bean be a model for improvement of drought resistance in common bean? afr. crop sci. j. 21, 265-281. rosas, j.c., a. castro, j.s. beaver, c.a. pérez, a. morales, and r. lepiz. 2000. mejoramiento genético para tolerancia a altas temperaturas y resistencia a mosaico dorado en fríjol común. agron. mesoamer. 11, 1-10. schwartz, h.f., h.f. ospina o., and c.a. flor m. 1982. enfermedades del fríjol causadas por hongos y su control. ciat, cali, colombia. waddington, s.r., x. li, j. dixon, g. hyman, g., and m.c. de vicente. 2010. getting the focus right: production constraints for six major food crops in asian and african farming systems. food sec. 2, 27-48. doi: 10.1007/s12571-010-0053-8 received for publication: 13 april, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.50115 1 group quiba, politécnico colombiano jaime isaza cadavid. medellin (colombia) 2 department of engineering agroindustrial, faculty of engineering and technology, universidad popular del cesar. valledupar (colombia). juanreales@unicesar.edu.co 3 department of food, faculty of pharmaceutical and food sciences, universidad de antioquia. medellin (colombia) agronomía colombiana 33(2), 238-243, 2015 enzymatic hydrolysis of cassava stalks pretreated with the alkaline method hidrólisis enzimática de tallos de yuca pretratados por el método alcalino hader castaño p.1, juan g. reales a.2, and josé zapata m.3 abstract resumen this study was developed with the aim of evaluating the ph, enzymatic complex load and temperature effects on the saccharification of pretreated cassava stalks (cs) using the response surface methodology (rsm). the factor levels evaluated were temperature 35 40°c, ph 4.0 5.0 and dose of enzymatic complex accellerase 1500™ 2.9 14.5 fpu/g of substrate. the reducing sugar (rs) response was used. the ph was controlled through the use of hydrochloric acid and sodium hydroxide solutions and the system was shaken orbitally at 120 rpm with a solids loading of 10% w/v. the fitted model showed that the optimal operating conditions were: ph 4.0, 38°c and enzyme dose of 14.5 fpu/g substrate, reaching a sugar concentration of 18.4 g l-1. este estudio fue desarrollado con el objetivo de evaluar el efecto del ph, la carga del complejo enzimático y la temperatura sobre la sacarificación de tallos de yuca pretratados (cs) utilizando la metodología de superficie de respuesta (rsm). los niveles de los factores evaluados fueron para la temperatura 35 40°c, ph 4,0-5,0 y la dosis del complejo enzimático accellerase 1500™ 2,9 14,5 fpu/g de sustrato. se utilizó el azúcar reductor (rs) como respuesta. el ph se controló a través del uso de soluciones de ácido clorhídrico y hidróxido de sodio y el sistema se agitó orbitalmente a 120 rpm con una carga de sólidos de 10% w/v. el modelo ajustado mostró que las condiciones óptimas de operación fueron: ph 4,0, 38°c y la dosis de enzima de 14,5 fpu/g de sustrato, alcanzando una concentración de azúcar de 18,4 g l-1. key words: starch digestion, manihot esculenta crantz, enzymolysis, lignocellulose. palabras clave: digestión del almidón, manihot esculenta crantz, enzimólisis, lignocelulosa. nutritional factors. the biomass productivity of cassava has a crr rate (ratio of harvest residue) of 0.162, which is seen in a crop with a yield of 3 kg m-2 per year. this results in 0.48 kg m-2 per year of biomass (cs) (fao, 1996). the bioconversion of biomass-derived products to produce value-added fuels and chemicals offers potential economic, environmental, and strategic advantages over traditional fossil-based products. in recent decades, research efforts have been devoted to converting lignocellulosic materials to bioethanol (mielenz, 2001; sun and cheng, 2002). the conversion of lignocellulosic biomass to monomeric sugars can be achieved with dilute acid or cellulases. the enzymatic process is believed to be the most favorable method available because enzymatic hydrolysis is milder, more specific and does not produce by-products (alkasrawi et al., 2003). however, currently, the bioconversion process is not economically viable because enzymatic hydrolysis is slow and requires high enzyme loading to achieve reasonable rates and yields. furthermore, the process is affected introduction lignocellulosic biomass, such as cassava stalk (cs), is one of the most abundant renewable cellulose resources around the world (martín et al., 2006; niño et al., 2013). composed of 35-40% cellulose, 10-20% hemicellulose and a relatively low content of lignin (12%), it is an attractive hydrolysis feedstock for the production of biofuels, in particular ethanol (ferreira-leitão et al., 2010). it is estimated that colombia generates 320,000 t of this crop’s residue per year (castaño, 2008). these materials can be hydrolyzed to produce monomeric sugars such as glucose and xylose, which can be further used as substrates for the fermentative production of useful products (lawford et al., 1997). if carried out in a technical and economical way, the productivity of the production of ethanol from cassava as an agribusiness could be increased. in colombia, the cassava tuber is used, but the plant has further potential in terms of the use of the stems and foliage as biomass energy and animal feed, given their chemical composition and http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.50115 239castaño p., reales a., and zapata m.: enzymatic hydrolysis of cassava stalks pretreated with the alkaline method by a wide variety of factors. these factors can be divided into two categories: structural substrate factors and process parameters. the structural substrate factors include degree of polymerization, degree of crystallinity, structural composition and available surface area, and enzymatic interaction and mechanistic factors, e.g., thermal inactivation, cellulose adsorption, and synergism (zhu et al., 2005; vásquez et al., 2007). process parameters contain enzyme loading, substrate concentration, substrate type, reaction time, addition of surfactant and others (hahn-hägerdal et al., 2006). in this study, the hydrolysis of cs pretreated with the alkaline method was investigated using an enzymatic complex with focus on evaluating the ph, enzymatic complex load and temperature effects on the saccharification of pretreated cs using the response surface methodology (rsm). materials and methods cassava stalk (cs) the cassava stalk was obtained from local farmers in the uraba region of colombia. cassava variety ica copiblanca was used. before the alkaline pretreatment, the stalks were cut to 1-2 cm in length, dried at 60ºc in an oven and then milled to a length of 1 mm. enzyme an enzyme complex was used that was derived from a genetically modified strain of trichoderma reesei, accellerase 1500™ (genencor®, dupont™ science, palo alto, ca), mainly composed of exoglucanase, endoglucanase, hemicellulase and β-glucosidase at a ph of 4.6 to 5.0. other chemicals (e.g., naoh, citric acid, citrate sodium, etc.) were of an analytical grade and purchased from a local supplier. pretreatment of the cs with the alkaline method before the enzymatic hydrolysis, the cs was dried, ground, and delignified with the alkaline method with naoh at 2% (w/v) in a shaker at 120 rpm and 60°c for 11 h at a solidliquid ratio of 10% (w/v). these operational conditions were selected for evaluation in the first step of the research. the solid residue was collected through filtration under a vacuum with a 400 mesh filter cloth, washed thoroughly with tap water until the filtrate had a neutral ph, and then dried at 60°c in an oven until a constant weight was obtained. the effectiveness of the pretreatment was determined according to equation (1). % ligning removed = f1y1 – f2 y2 × 100 (1) f1y1 where: f1, mass of material fed; f2 mass of material recovered; y1, mass lignin fraction in the feed material; y2, mass lignin fraction of recovered material. enzymatic hydrolysis hydrolysis experiments were performed in 200 ml stoppered conical f lasks containing 7 g of pretreated cs at a solidliquid ratio of 10% (w/v). the dose of the accellerase 1500™ enzymatic complex, temperature and ph were set according to the experimental matrix. the f lasks were incubated for 60 h at in a rotary shaker (vwr, darmstadt, germany) at 120 rpm. a sample taken from the hydrolysis solution was immediately heated to 90°c for 3 min to denature the enzymes, cooled to room temperature, and then centrifuged for 5 min at 5,000 rpm. the supernatant was used for the reducing sugar (rs) analysis. the enzymatic convertibility was calculated using the following equation: enzymatic convertibility = rs (g) × 0,9 × 100 (2)cellulose in the substrate analytical methods the content of cellulose, hemicellulose and lignin in the raw, dried cs and pretreated cs were estimated according to the methods described by (van soest, 1963). the filter paper activity was determined according to the standard procedures recommended by the international union of pure and applied chemistry (iupac) (ghose, 2009). one unit of filter paper activity (fpu) is defined as the amount of enzyme that forms 1 μmol of glucose (rs as glucose) per minute under the assay conditions (ghose, 2009). central composite design (ccd) the central composite design is a class of rotatable or nearly rotatable second-order designs. in the present study, the two-level three-factorial ccd was applied to investigate and validate process parameters affecting the sugar yield from the enzymatic saccharification of cs. the enzymatic complex loading (2.9-14.5 fpu/g substrate), ph (4.0-5.0) and temperature (35-40°c) were the parameters and levels that were evaluated. the ranges of the above three examined factors were based on evaluating the formation of rs with fermentation conditions mediated by ethanol red™ yeast (lesaffre yeast corporation, 240 agron. colomb. 33(2) 2015 milwaukee, wi) and defining the posterior simultaneous saccharification fermentation (ssf) process conditions of the cs. the experimental data analyses were performed using the statgraphics® centurion xvi (versión 16.0.07, statpoint technologies, warrenton, va) statistical software package to fit the regression coefficients of the second order multiple regression model (equation 3). rs = β0*ph + β1*t + β2ph2 + β4t2 + β5e2 + β6ph*t + β7ph*e + β8t*e (3) where: βo….β8 are coefficent of fit; t, temperatura; e, enzymatic complex loading. the statistical significance of the model coefficients was determined by analysis of the variance (anova). to find the maximum value, a genetic algorithm software with the help of matlabr2008b (the mathworks, inc., natick, ma) was used, crossing a factor of 0.8, 100 generations, an initial population of 20 and a 1e-6 error stop criterion. results and discussion pretreatment of cs with the alkaline method the cs was analyzed for chemical components after pretreatment with the alkaline method. the cellulose, hemicellulose, and lignin contents of the cs before and after the pretreatment are shown in tab. 1. as can be seen in tab. 1, the percentage of the cellulose, hemicellulose and lignin content of the pretreated cs increased from 38.4 to 56.5%, from 7.2 to 12.6%, and from 11.8 to 12.2%, respectively. according to equation (1), 44.24% of the lignin was removed and 78.54% of the cellulose and 89.5% of the hemicellulose in the cs were conserved after the alkaline pretreatment (segura et al., 2007). table 1. compositions percentage of pretreatment in cassava stalks with the alkaline method*. cellulose hemicellulose lignin before 38.8 7.2 11.8 after 56.5 12.6 12.2 * percent dry bases. it should be noted that the results of this research are within the range of results obtained by other authors despite the fact that the grade of lignin solubilization depends on the substrate and operational conditions of the process. generally, an increase in the cellulose and hemicellulose content of pretreated cs would increase the level of fermentable glucose obtained from enzymatic saccharification, while a decrease in the lignin content could improve the efficiency of the enzymatic hydrolysis of ligno cellulosic materials (mussatto et al., 2008; alvira et al., 2010). in the literature, there are reports of higher percentages of lignin removal than those achieved in this study, which can be attributed to the operating conditions, such as the use of higher concentrations of naoh, lower solids loading and particle size, the latter implies greater energy expenditure (varga et al., 2002; gutiérrez and arias, 2009; niño et al., 2013). for instance, niño et al. (2013) reported a 74% removal of lignin when operating with a solids loading of 1%, naoh concentration of 5% and particle size of 0.6 mm at 90°c for 15 min. saccharification the activity of the enzyme complex was 57.9 fpu/ml and the rs obtained for the saccharification of the cs pretreatment are shown in tab. 2. in this table, the parameters of each experiment evaluated in this study can be found. table 2. central composite design matrix for the three independent variables for the reducing sugar concentration results after 60 h of process time of pretreated cassava stems. ph temperature (°c) enzyme loading (fpu/g substrate) reducing sugar (g l-1) 3.66 37.5 8.7 16.70 4.00 35.0 14.5 20.30 4.00 35.0 2.9 11.31 4.00 40.0 2.9 13.92 4.00 40.0 14.5 18.27 4.50 37.5 8.7 14.82 4.50 37.5 8.7 16.05 4.50 37.5 8.7 15.06 4.50 37.5 8.7 13.03 4.50 37.5 18.5 13.71 4.50 37.5 8.7 9.61 4.50 37.5 0.0 0.00 4.50 37.5 8.7 11.80 4.50 33.3 8.7 9.80 4.50 41.7 8.7 7.18 5.00 35.0 2.9 8.50 5.00 40.0 14.5 13.03 5.00 35.0 14.5 13.06 5.00 40.0 2.9 10.26 5.34 37.5 8.7 14.26 regression models of response table 2 shows the statistical treatment combinations of the test variables along with the measured response values, expressed as the rs concentration. rs = –64.7295*ph + 8.61487*t + 0.547076*e + 6.81598*ph2 – 0.115715*t2 (4) the statistical significance of the eq. 4 was checked with a f test and the analysis of variance (anova) for the response surface quadratic model is shown in tab. 3. 241castaño p., reales a., and zapata m.: enzymatic hydrolysis of cassava stalks pretreated with the alkaline method a model was obtained with an r2 of 95.9%, indicating that the statistical model explained 95.9% of the variability in the response. table 3 shows that all of the factors, enzymatic complex loading, ph and temperature, had a statically significant effect on the rs response. figure 1 shows a good fit of the data between the data predicted by the model and the data observed experimentally in the range of the operating variables. table 3. analysis of variance for the regression model of response of the reducing sugar of pretreated cassava stems. parameter estimation standard error statistical t p-value ph -64.7295 26.6434 -2.42948 0.0282 t 8.61487 3.20401 2.68878 0.0168 e 0.547076 0.146984 3.72201 0.0020 ph2 6.81598 2.9577 2.30448 0.0359 t2 -0.115715 0.0432874 -2.67317 0.0174 analysis of variance source sum of squares df mean square f-ratio p-value model 3365.81 5 673.162 70.70 0.0000 residue 142.822 15 9.5215 total 3508.63 20 3635 40393837 r s ( g l1 ) 12 11 10 15 14 13 16 temperature (°c) ph 4.24.0 5.04.8 4.64.4 figure 3. response surface of the combined effects of the ph and temperature on the reducing sugar (rs) concentration at a constant enzyme load of 8.7 fpu/g of pretreated cassava stems. 40 2016128 24 o bs er ve d 0 20 16 12 8 4 24 estimated figure 1. estimated vs. observed reducing sugar of pretreated cassava stems. 40 2016128 24 s tu de nt iz ed r es id ua ls -4 2 0 -2 4 predicted (rs) figure 2. studentized vs. predicted reducing sugar (rs) of pretreated cassava stems. 30 151296 r s ( g l1 ) 10.1 8.1 6.1 14.1 12.1 16.1 enzyme (fpu/g)temperature (°c) 3635 4039 3837 figure 4. response surface of the combined effects of the enzyme load and temperature on the reducing sugar concentration at a constant ph of 4.5 of pretreated cassava stems. in fig. 2, randomness can be observed in the residue, showing that the model is adjusted so appropriate. in fig. 3, it should be noted that when the ph was 5.0, the rs concentration was low. a maximum was observed near the central point of the temperature. a significant improvement in the concentration of sugars can be obtained at ph 4.0, this level is suitable for the metabolism of yeast and is recommended as the ph value for future processed of simultaneous saccharification and fermentation. by keeping the ph at its central point, as shown in fig. 4, a maximum was observed at the central point of the temperature, as seen in fig. 3; furthermore, increasing the enzyme dose increased the release of rs. the effects of the enzyme dose and the ph on the release of rs, when the temperature was kept constant at the central point, are shown in fig. 5. the analysis of the effect of the enzyme on the production of rs showed that increasing the enzyme dose promoted the release of sugars. 242 agron. colomb. 33(2) 2015 when estimating the maximum rs concentration with equation (4), the ph ranges were limited to conditions where the enzyme was more stable, i.e. ph 4-5. the highest value of this function was outside the experimental region. therefore, the estimated maximum within the experimental region showed that the highest rs concentration was 18.4 g l-1 (ph 4.0, 14.5 fpu/g 38°c), a value representing a cellulose enzyme convertibility of 29.3% from the cellulose content present in the cassava stems pretreated with alkali. the obtained rs concentration was greater than that reported by niño et al. (2013), who reached a concentration of 3.7 g l-1. the enzymatic convertibility found in this study was much lower when compared with han et al. (2011), who obtained a saccharification yield of 70% using a solvent solid ratio of 5% and 30 cbu / g of β-glucosidase (ns50010) together with 20 fpu/g cellulose of a mixture of cellulases (ns50013). martín and thomsen (2007), who worked with a solvent solid ratio of 2%, a dose of the enzyme celluclast 1.5 l of 25 fpu/g of dry matter and 0.46 cbu/ ml of the enzyme novozyme 188 at 50°c and 150 rpm for 24 h, reported an enzymatic cellulose convertibility 43.2% of cassava stems pretreated by wet oxidation (195 °c, 10 min, 2 g na2co3, 12 bar o2). vásquez et al. (2007) found that the conditions of high glucose conversion are achieved with low-solvent solid relationships, which could explain why martín and thomsen (2007) and han et al. (2011) obtained a higher conversion than that reported in their study. the solids loading used in this study favored the presence of hydrolysis products at inhibitory concentrations for the process (peng and chen, 2011; guo et al., 2009). still, in this study, the best conversion results were obtained using a lower enzyme concentration and a higher ratio of solids than those reached by martin et al. (2007), who obtained a enzymatic convertibility of 14.8% of cassava stems pretreated with dilute sulfuric acid and a solvent solid ratio of 2% with a dose of the enzyme celluclast 1.5 l of 25 fpu/g of dry matter and 0.46 cbu/ml of the enzyme novozyme 188 at 50°c and 150 rpm for 24 h. this result was attributed to a more efficient delignification. conclusion the pretreatment of cs with the alkaline delignification method produced a substrate consisting of 56.5% cellulose, 12.6% hemicelluloses, and 12.2% lignin. rsm is a powerful tool to optimize the enzymatic hydrolysis of pretreated cs for the production of rs. the highest rs concentration was obtained at a ph of 4.0, 38°c and 14.5 fpu/g of substrate. according to the results, 29.3% of the theoretical hydrolysis yield of the cellulose was obtained, which is low compared with results seen in better known substrates, but this provides opportunities to initiate studies on cassava stalk as ethanol resources. acknowledgment the authors would like to thank the politécnico colombiano jaime isaza and the universidad de antioquia for their financial support (project no. 2061100144) and for the sustainability program 2014/2015. literature cited alkasrawi, m., t. eriksson, j. börjesson, a. wingren, m. galbe, f. tjerneld, and g. zacchi. 2003. the effect of tween-20 on simultaneous saccharification and fermentation of softwood to ethanol. enzyme microb. technol. 33, 71-78. doi: 10.1016/ s0141-0229(03)00087-5 alvira, p., e. tomás-pejó, m. ballesteros, and m.j. negro. 2010. pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: a review. bioresour. technol. 101, 4851-4861. doi: 10.1016/j.biortech.2009.11.093 castaño p., h.i. 2008. la yuca como alternativa para la producción de alcohol carburante. politécnica 6, 25-38. fao. 1996. regional wood energy development programme in asia. in: http://wgbis.ces.iisc.ernet.in/energ y/hc270799/ rwedp/; consulted: may, 2015. ferreira-leitão, v., l.m.f. gottschalk, m.a. ferrara, a.l. nepomuceno, h.b.c. molinari, and e.p.s. bon. 2010. biomass residues in brazil: availability and potential uses. waste biomass valoriz. 1, 65-76. doi: 10.1007/s12649-010-9008-8 ghose, t.k. 2009. measurement of cellulase activities. pure and appl. chem. 59, 257-268. doi: 10.1351/pac198759020257 guo, g.-l., d.-c. hsu, w.-h. chen, w.-h. chen, and w.-s. hwang. 2009. characterization of enzymatic saccharification for figure 5. response surface of the combined effects of the ph and enzyme loading on the reducing sugar (rs) concentration at a constant temperature of 37.5°c of pretreated cassava stems. 30 151296 r s ( g l1 ) 12 9 6 18 15 21 enzyme (fpu/g)ph 4. 24. 0 5. 04. 84. 64. 4 http://dx.doi.org/10.1016/s0141-0229(03)00087-5 http://dx.doi.org/10.1016/s0141-0229(03)00087-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2009.11.093 http://wgbis.ces.iisc.ernet.in/energy/hc270799/rwedp/ http://wgbis.ces.iisc.ernet.in/energy/hc270799/rwedp/ http://dx.doi.org/10.1007/s12649-010-9008-8 http://dx.doi.org/10.1351/pac198759020257 243castaño p., reales a., and zapata m.: enzymatic hydrolysis of cassava stalks pretreated with the alkaline method acid-pretreated lignocellulosic materials with different lignin composition. enzyme microb. technol. 45, 80-87. doi: 10.1016/j.enzmictec.2009.05.012 gutiérrez, c. and j. arias. 2009. obtención de celulosa a partir de material lignocelulósico proveniente de la extracción de palma de aceite. undergraduate thesis. faculty of ingineering, universidad de antioquia, medellin, colombia. hahn-hägerdal, b., m. galbe, m.f. gorwa-grauslund, g. lidén, and g. zacchi. 2006. bio-ethanol the fuel of tomorrow from the residues of today. trends biotechnol. 24, 549-556. doi: 10.1016/j.tibtech.2006.10.004 han, m., y. kim, y. kim, b. chung, and g.-w. choi. 2011. bioethanol production from optimized pretreatment of cassava stem. korean j. chem. eng. 28, 119-125. doi: 10.1007/s11814-010-0330-4 lawford, h.g., j.d. rousseau, and j.d. mcmillan. 1997. optimization of seed production for a silmultaneous saccharification cofermentation biomass-to-ethanol process using recombinant zymomonas. appl. biochem. biotechnol. 63-65, 269-286. doi: 10.1007/bf02920430 martín, c. and a.b. thomsen. 2007. wet oxidation pretreatment of lignocellulosic residues of sugarcane, rice, cassava and peanuts for ethanol production. j. chem. technol. biotechnol. 82, 174181. doi: 10.1002/jctb.1648 martin, c., b. alriksson, a. sjöde, n.-o. nilvebrant, and l.j. jönsso. 2007. dilute sulfuric acid pretreatment of agricultural and agro-industrial residues for ethanol production. appl. biochem. biotechnol. 137-140, 339-352. doi: 10.1007/ s12010-007-9063-1 martín, c., y. lópez, y. plasencia, and e. hernández. 2006. characterisation of agricultural and agro-industrial residues as raw materials for ethanol production. chem. biochem. eng. q. 20, 443-447. mielenz, j.r. 2001. ethanol production from biomass: technology and commercialization status. curr. opin. microb. 4, 324-329. doi: 10.1016/s1369-5274(00)00211-3 mussatto, s.i., m. fernandes, a.m.f. milagres, and i.c. roberto. 2008. effect of hemicellulose and lignin on enzymatic hydrolysis of cellulose from brewer’s spent grain. enzyme microb. technol. 43, 124-129. doi: 10.1016/j.enzmictec.2007.11.006 niño l., l., a. acosta c., and r. gelves z. 2013. evaluación de pretratamientos químicos para la hidrólisis enzimática de residuos lignocelulósicos de yuca (manihot esculenta crantz). rev. fac. ing. univ. antioquia 69, 317-326. peng, l. and y. chen. 2011. conversion of paper sludge to ethanol by separate hydrolysis and fermentation (shf) using saccharomyces cerevisiae. biomass and bioenery 35, 1600-1606. doi: 10.1016/j.biombioe.2011.01.059 segura s., f., r. echeverri f., a.c. patiño ll., and a.i. mejía g. 2007. descripción y discusión acerca de los métodos de análisis de fibra y del valor nutricional de forrajes y alimentos para animales. vitae 14, 72-81. sun, y. and j. cheng. 2002. hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. bioresour. technol. 83, 1-11. doi: 10.1016/s0960-8524(01)00212-7 van soest, p. 1963. use of detergents in the analysis of fibrous feeds. ii. a rapid method for the determination of fiber and lignin. j. assoc. official agric. chem. 46, 829-835. varga, e., z. szengyel, and k. réczey. 2002. chemical pretreatments of corn stover for enhancing enzymatic digestibility. appl. biochem. biotechnol. 98-100, 73-87. doi: 10.1385/ abab:98-100:1-9:73 vásquez, m.p., j.n.c. da silva, m.b. jr. de souza, and n. jr. pereira. 2007. enzymatic hydrolysis optimization to ethanol production by simultaneous saccharification and fermentation. pp. 141-153. in: mielenz, j.r., k.t. klasson, w.s. adney, and j.d. mcmillan (eds.). applied biochemistry and biotecnology. serie abab symposium session 1a. humana press, totowa, nj. doi: 10.1007/978-1-60327-181-3_13 zhu, s., y. wu, z. yu, x. zhang, c. wang, f. yu, s. jin, y. zhao, s. tu, and y. xue. 2005. simultaneous saccharif ication a nd fermentat ion of microwave/a l k a li pre-t reated rice straw to ethanol. biosyst. eng. 92, 229-235. doi: 10.1016/j. biosystemseng.2005.06.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.enzmictec.2009.05.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.enzmictec.2009.05.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.tibtech.2006.10.004 http://dx.doi.org/10.1007/s11814-010-0330-4 http://dx.doi.org/10.1007/bf02920430 http://dx.doi.org/10.1002/jctb.1648 http://dx.doi.org/10.1007/s12010-007-9063-1 http://dx.doi.org/10.1007/s12010-007-9063-1 http://dx.doi.org/10.1016/s1369-5274(00)00211-3 http://dx.doi.org/10.1016/j.enzmictec.2007.11.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.01.059 http://dx.doi.org/10.1016/s0960-8524(01)00212-7 http://dx.doi.org/10.1385/abab:98-100:1-9:73 http://dx.doi.org/10.1385/abab:98-100:1-9:73 http://dx.doi.org/10.1007/978-1-60327-181-3_13 http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2005.06.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2005.06.012 irrigation reduction resistance mechanisms in the rapid fruit growth stage of pears (pyrus communis l.) received for publication: 20 august, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.52573 1 department of civil and agricultural engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jevelezs@unal.edu.co 2 department of plant physiology-biochemistry, instituto nacional de ciencias agrícolas (inca). san jose de las lajas (cuba) agronomía colombiana 34(1), 25-32, 2016 irrigation reduction resistance mechanisms in the rapid fruit growth stage of pears (pyrus communis l.) mecanismos de resistencia en la reducción del riego en la fase de rápido crecimiento del fruto de pera (pyrus communis l.) diana milena díaz-abril1, javier enrique vélez-sánchez1, and pedro rodríguez2 abstract resumen plants adopt physiological defense mechanisms to counteract droughts. in colombia, there is no information for these mechanisms in pears (pyrus communis l.), cv. triunfo de viena. therefore, the present study aimed to analyze the hydric conditions of this plant in order to determine if it has developed a mechanism to avoid, reduce, or tolerate water stresses as a defense. this experiment used a pear crop located in the municipality of sesquile (colombia), with 16-year-old trees that were subjected to three irrigation treatments: a control that received 100% of this crop’s evapotranspiration (100%etc), and 73%etc and 53%etc treatments were irrigated at 73% and 53% of crop’s evapotranspiration, respectively, for the entire rapid fruit growth period of 2012 to 2013. the results indicated that the irrigation reduction in 53%etc treatment present an adaptive mechanism in the trees, with a structural change in the cellular wall that allowed for 47% water savings in this fruit growth stage. las plantas adoptan mecanismos fisiológicos de defensa para enfrentar la sequía y en colombia no existe información sobre estos mecanismos en pera (pyrus communis l.) cv. triunfo de viena. por esta razón, el propósito del presente estudio fue analizar las condiciones hídricas de la planta con el fin de determinar si desarrolla algún mecanismo de resistencia para evitar, retrasar o tolerar en respuesta a un estrés hídrico. el experimento se realizó en un cultivo de pera ubicado en el municipio de sesquile (colombia), en árboles de 16 años de edad, que fueron sometidos a tres tratamientos de riego. un tratamiento control (100%etc) regado con el 100% de la evapotranspiración del cultivo durante todo el ciclo, y los tratamientos 73%etc y 53%etc que fueron regados a 73% y 53% de la evapotranspiración del cultivo, respectivamente, durante el periodo de crecimiento rápido del fruto en el periodo de 2012 al 2013. los resultados obtenidos mostraron que la reducción de riego en el tratamiento 53%etc se presenta un mecanismo de adaptación en los árboles, mediante un cambio estructural de la pared celular, permitiendo ahorros de agua de un 47% en esta etapa de crecimiento del fruto. key words: evapotranspiration, irrigation rates, drought resistance, physiological adaptation, cell walls, pome fruits. palabras clave: evapotranspiración, dosis de riego, resistencia a la sequía, adaptación fisiológica, pared celular, pomáceas. xylematic sap (vila, 2011), a decrease in foliar expansion, stomatal closure, peroxidation of lipids, changes in the permeability of the membranes, degradation of the proteins and changes in gene expression (moreno, 2009). long drought periods can induce anatomical modifications in plants. changes in the mesophyll structure of olive and avocado leaves have been observed with hydric stresses, with the start of the drought resulting in a rapid modification of the tree-water ratio, decreasing the water potential of the leaves or stems (morandi et al., 2014). these changes can affect the water potential gradient between the different tree organs with consequences in the xylem and phloem. at the foliar level, aba and other molecules introduction the hydric condition of plants is an important factor due to the function of water in all of the biochemical and physiological processes of growth and development (ortiz, 2006). the state of a plant ref lects the conditions of the soil and the effects of the climate (cohen et al., 2001; vélez et al., 2007a). a decrease in the edaphic moisture and an increase in the evaporative demand unleash a series of events that starts with a decrease in the water potential (ψ), which is seen in all of the plant organs, causing cellular turgor loss (ψp); followed by a synthesis of abscisic acid (aba), blockage of the synthesis of cytokinins in the roots, an increase in the http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.52573%20 26 agron. colomb. 34(1) 2016 are transported from the roots for use as signals to reduce stomatic conductance and avoid water loss through excessive transpiration (morandi et al., 2014). a multitude of drought resistance mechanisms exist in plants. evolution has resulted in the development of different responses and adaptations that allow for survival in conditions of constant water deficiency (moreno, 2009). the principal mechanisms are: escape, avoidance, delay or tolerance to water stress, resulting in adaptation and survival (cruz et al., 2012). in the escape mechanism, the plant reduces the vegetative cycle and restricts it to the non-drought period, entering dormancy and adapting to very brief periods with edaphic moisture (torrecillas et al., 1996). the avoidance mechanisms act on distinct points of the water transport system in the plant and physical action, facilitating the acquisition of water or limiting its loss. to avoid hydric stress, the avoidance mechanisms minimize resistance to the f low of water in the plant, limit transpiration, or promote a reduction in the osmotic potential in order to favor the uptake of symplastic water; furthermore, physical changes occur, such as stomatal closure, increases in water conductance, changes in the tissue elasticity, and morphological changes that decrease the absorbed radiation in order to minimize transpiration (leaf folding, development of impermeable cuticles and hair) (vila, 2011). the resistance mechanisms are biochemical in nature and act at the cellular level; tissues suffer the stress and develop biochemical and morphological transformations to counteract it. the morphological transformations result in a decrease in the foliar area, leaf folding or anthocyanin coating, and doubling of the cellular wall and vacuoles that support the cell. meanwhile, the chemical transformations release thermal energy (xanthophyll cycle) and facilitate the synthesis of compatible solutes, synthesis of antioxidants, and synthesis of antioxidant enzymes (vila, 2011). a plant’s hydric stress can be monitored through the water potential (ψ), expressed in megapascals (mpa). it ref lects the water tension in the conduction vacuoles of the plant, defining the stress level of the plant (muñoz, 2005; arévalo-h. et al., 2013). another way to look at the hydric state and the mechanisms of adaptation in plants is the volume pressure curve; this technique provides complete information of the hydric state of the leaf, allowing for a determination of a broad spectrum of water parameters in the tissues, such as the total water content, turgor weight/ dry weight ratio, relative water content (rwc), apoplastic water content, symplastic water content, osmotic pressure at zero turgidity and the mean elasticity model (polanía et al., 2003). the present study aimed to analyze the hydric conditions of a pear crop (pyrus communis l., cv. triunfo de viena) in order to determine if it has developed a mechanism to avoid, reduce, or tolerate water stresses as a defense. materials and methods this experiment was carried out between october of 2012 and march of 2013 with a pear crop (p. communis), triunfo de viena variety, planted in 1998 with a 4 x 4 m pattern and drip irrigation with six emitters per plant (each giving 8 l h-1) and a frequency of 2 d in a 0.32 ha lot with 17 rows of 10 trees each on the san benito farm in the boitiva district of the municipality of sesquile (colombia), at 5º02’53.65” n and 73º48’12.78” w and an altitude of 2,595 m a.s.l., with a mean annual temperature of 14ºc (molina-ochoa et al., 2015). three irrigation treatments were evaluated: a control treatment (100%etc) with 100% of the crop evapotranspiration (etc) throughout the year and 73%etc and 53%etc treatments with 73% and 53% of the etc, respectively, throughout the rapid fruit growth period of 2012 to 2013. a completely random block design was used with three treatments and four replications per treatment (12 lots). two trees were randomly selected for each lot, taking into account the border effect. the hydric balance was determined according to the water requirements of the crop, taking into account the mean monthly precipitation, effective precipitation, potential evapotranspiration of the crop and the crop coefficient (kc) according to the allen et al. (2006), in accordance with the climatic information that was obtained with a portable ws-gp1 weather station (atdelta-t devices, cambridge, uk), installed beside the experiment lot. the climate of the region is temperate with moderate rain throughout the year, with a mean temperature of 14ºc and annual precipitation of 890 to 1,500 mm, concentrated in the months of april to may and october to november. quantifying the water content and evolution of the soil as a result of rain and irrigation allows for irrigation programming and reveals the effects of water suppression or deficits in the stages of the physiological cycle of the crop (vélez et 27díaz-abril, vélez-sánchez, and rodríguez: irrigation reduction resistance mechanisms in the rapid fruit growth stage of pears (pyrus communis l.) al., 2007a). in order to discover the water potential matrix of the soil (ψs), 10 granular matrix sensors per treatment were used for the measurements (watermark mod. 200ss irrometer co., riverside, ca), installed at a depth of 30, 26 cm from the emitter and drip lines, to avoid directly wetting the drip irrigation emitter. the hydric state of the plants was determined through the stem water potential (ψt), using a scholander pressure chamber (model 600, pms instrument co., corvallis, or) at midday every 15 d, following the procedure described by scholander et al. (1965), in three mature leaves on two trees per repetition, for a total of 24 per treatment, which were located on the northern side of the trees and covered with aluminum-wrapped, hermetic plastic bags for 2 h before the measurement in order to prevent transpiration. in order to observe the daily evolution of the foliar water potential of the pear crop (p. communis), 75 days after full (daf), four leaves with a normal transpiration state were collected per repetition, for a total of 16 leaves in the 100% etc treatment, starting the measurement before sunrise (4:00 am) and repeating it every 2 h until the potential recovery was observed in the plant (7:00 pm). in order to reveal the drought resistance mechanisms that the pear trees have adapted, the volume pressure curve was graphed with measurements of the water restriction. for this, 20 completely developed leaves were selected and cut per repetition and immediately hydrated for 24 h in a dark chamber in order to saturate them and observe the total turgidity at the time of measurement. after 24 h, the water potential was determined with a scholander pressure chamber and the fresh weight was determined with an electronic precision balance, x73%etc20a (0.001 g precision). this procedure was repeated successively during the dehydration of the tissue in the natural environmental conditions until the variations in the water loss and water potential were minimal (cruz et al., 2012). at the end of this process, the leaves were dried in an oven at 80ºc for 48 h in order to determine the dry weight and, finally, the relative water content (rwc, %) (eq. 1) and the total water content (wc, %) (eq. 2) were calculated. rwc (%) = fresh weight − dry weight * 100 (1)satured weight − dry weight wc (%) = satured weight − dry weight * 100 (2)satured weight in order to obtain the saturated foliar osmotic potential (ψos), fourth leaves were selected per repetition, wrapped in aluminum foil, and frozen at -50ºc with liquid nitrogen to detect the metabolic activity (azcón-bieto and talón, 2008). in order to measure the ψos, the leaves were thawed and centrifuged with an international device for 10 min at 10,000 rpm to obtain the cellular juice to determine the ψos with a wescor 5520 vapor pressure osmometer (wescor inc., logan, ut). rwc (%) 1/ ψ ( m p a) -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0 020406080100 = 1 % rwc ψ a+b* % rwc 1 ψos turgor loss point %rwctlp,ψotlp rwcarwcs figure 1. isothermal pressure volume and indicators for the rapid fruit growth stage of pears, where rwc is the relative water content, rwca is the relative apoplastic water content, rwcs is the relative symplastic water content, rwctlp is the relative water content at the turgor loss point, and ψoptlp is the osmotic potential at the turgor loss point. the inverse of the leaf water potential (ψ) was graphed against the relative water content (rwc), obtaining the volume pressure curve for each replication of the three treatments for the evaluated period (fig. 1). the modified hyperbolic equation ii was used to fit the curve (eq. 3). f = x a + b * x (3) where, f is the inverse of the potential in mpa, x is the relative water content, a and b are the regression parameters. a dotted, straight line was graphed, separating the point of the observed 1/ψos, intercepting the curve and extending to the %rwc axis point where 1/ψos was zero (rodríguez et al., 2012) because the dependence of ψos on the cellular volume was approximately linear (azcón-bieto and talon, 2008), in order to determine the inverse of the osmotic potential at the turgor loss point (1/ψoptlp), the relative apoplastic water content (rwca), and the elasticity model (є), which indicated the rigidity of the cellular walls, which, when higher, results in higher resistance to deformation in the wall (azcón-bieto and talón, 2008), as determined with eq. 4 from patakas and nortsakis (1999). 28 agron. colomb. 34(1) 2016 є (mpa) = (ψos − ψstlp) * (100 − rwca) (4) (100 − rwctlp) to determine the inf luence of the irrigation restriction on the fruit setting, a quantitative evaluation was carried out (garzón et al., 2013). the bbch scale was used for the selection criteria (bleiholder, 1996). principal stage 5 (appearance of f loral organs) was selected, code 55 (female f lowers, visible (still closed)). in november, two branches were selected and marked at the cardinal point (eight per tree) in two trees per replication, for a total of 64 per treatment, counting the number of f lowers every 15 d until the fruit harvest. the results were analyzed with statistics ibm (ibm corp. released, 2011) through an analysis of variance (anova) and a duncan mean comparison test, with a 5% significance level. results during the restriction period, the mean daily maximum and minimum temperatures were 15.37ºc (79 daf) and 10.71ºc (77 daf), respectively. the daily vapor pressure deficit (vpd) values had a range of 0.183 and 0.696 kpa at 58 and 94 daf, respectively, demonstrating a tendency to increase in the days with higher temperatures, as expected. the daily eto demonstrated an oscillating behavior with a tendency to increase starting at 20 daf, decreasing with precipitation, as seen between 51 and 58 daf, as well as at 107 daf, when there was a new tendency to decrease for the same reason (fig. 2). during the irrigation restriction in the experiment period, the water potential matrix in the soil (ψs) (fig. 3) reached minimum values of -111.40; -123.00 kpa at 119 daf and -145.40 kpa at 106 daf in treatments 100%etc, 73%etc and 53%etc, respectively. the lower ψs values were seen in the treatment with the biggest reduction of the water lamina (53%etc), with significant differences (p≤0.05) when compared to the properly irrigated treatment (100%etc) throughout the period, except at 53, 147 and 161 daf, due to precipitation that prompted recovery and leveling of the treatments. these results corroborated the sensitivity and precision of the sensors that were used to monitor the soil moisture in this experiment for the drying cycle. in a general sense, the ψs can be defined as having had an expected behavioral relationship with the irrigation application, with recovery when the rains arrived, reaching a balance at 161 daf, corresponding to the difference of the potential matrix of the soil in accordance with the applied irrigation lamina. 0 20 40 60 80 100 120 140 et o (m m d -1 ) 0 2 4 6 8 10 tm ( ºc ) 0 5 10 15 20 vp d ( kp a) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 pr ec ip ita tio n (m m d -1 ) 0 20 40 60 80 100 days after full boom restriction period figure 2. mean daily temperature (dashed line), daily evapotranspiration potential (continuous, thick line), daily precipitation (vertical bars) and daily vapor pressure deficit (continuous, thin line) during the rapid fruit growth stage of pears. days after full boom ψ s (k pa ) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -150 -120 -90 -60 -30 restriction period figure 3. soil potential matrix (ψs) at a depth of 0.6 m for treatments irrigated at 100% of crop’s evapotranspiration (continuous, thick line), 73% (dashed lined), and 53% (dotted line) in the rapid fruit growth stage of pears. means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05). error bars indicate standard error. 29díaz-abril, vélez-sánchez, and rodríguez: irrigation reduction resistance mechanisms in the rapid fruit growth stage of pears (pyrus communis l.) during the irrigation restriction, the ψt (fig. 4) demonstrated a behavior that was similar in all of the treatments, with some exceptions in the treatment with the lowest water lamina (53%etc) when there was no precipitation. the higher values were seen at the start of the irrigation restriction. figure 5 shows the daily evolution of the foliar water potential (ψ) in the control treatment (100%etc) under suitable irrigation conditions, which were directly proportional to the evaporative demand, oscillating between -0.22 and -1.42 mpa between 4:00 and 14:00, gradually decreasing in the morning, stabilizing at midday and starting recovery at 14:00; the same behavior was observed in the mediterranean climate by cruz et al. (2012) in z. jujuba and by vélez et al. (2007b) in nules clementine. figure 5. daily plot of the leaf water potential (ψ) in the control treatment irrigated at 100% of crop’s evapotranspiration under conditions with adequate water supply. error bars indicate standard error. it was also observed that the foliar water potential (ψ) had an inverse relationship with the vapor pressure deficit, with higher ψ values when the vpd decreased (fig. 4), similar results were found by measham et al. (2014) in sweet cherries (prunus avium); by vélez et al. (2007a) in clementines; by morandi et al. (2014) in the pear variety abbéfétel and by molina (2014) in the same crop. figure 6 presents the volume pressure curve for the three treatments, plotted with the mean values that were obtained in each replication with the modified hyperbolic equation ii and the coefficient of significance determination (r2) for each of the treatments. the osmotic potential (ψos) (tab. 1) was not affected by the irrigation lamina, with values of -2.29; -2.36 and -2.36 mpa for 100%etc, 73%etc and 53%etc, respectively, without significant differences (p≤0.05) between the treatments. the isothermal volume pressure of the replications of each treatment was used to obtain the leaf water content (lwc), the relative water content at the turgor loss point (rwctlp), the relative apoplastic water content (rwca), the osmotic potential at the turgor loss point (ψoptlp) and the maximum elasticity (єmax) (tab. 1). days after full boom -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 ψ t ( m pa ) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 p re ci pi ta tio n (m m ) 0 10 20 30 40 50 60 v p d ( k p a) 0 2 4 6 8 figure 4. precipitation (vertical bars), vapor pressure deficit (continuous, thin line), plot of the stem potential (ψt) in treatments irrigated at 100% of crop’s evapotranspiration (continuous, thick line), 73% (dotted line) and 53% (dotted line) during the rapid fruit growth stage of pears. the values correspond to the mean of three leaves per tree from eight trees per treatment. error bars indicate standard error. treatment 53%etc, which had the lowest irrigation lamina, had the lowest ψt value (-1.05 mpa) and the control (100%etc) had the highest (-0.96 mpa) at 106daf; these values are lower than the ones observed by molina (2014) in the same lot during the 2011 to 2012 cycle, applying irrigation lamina that corresponded to 67 and 55% of the etc, with a mean ψt of -0.65 and -0.42 mpa, respectively. during the 87 d of irrigation restriction, the ψt decreased similarly in the three treatments, with recovery when the precipitation was 17.80; 6.20; 1.00 and 1.00 mm at 107, 109, 110 and 111 daf, respectively, with values between -0.93 and -0.95 mpa (119 daf). the stem potential values (ψt) during the experiment were considered typical for fruit trees with these characteristics when properly irrigated. similar results were obtained by galindo et al. (2014) and rodríguez et al. (2012) in pomegranate, by cruz et al. (2012) in jujube (zizyphus jujuba), and by mellisho et al. (2011) when studying the hydric stress resistance mechanisms in peach trees exposed to different irrigation levels in the mediterranean region. these studies were carried out in the rapid fruit growth phase. morandi et al. (2014) observed a ψt range of -1.22 to -0.30 mpa in pears, abbèfétel variety, with a 25% etc application, results that agree with those of the present study, independent of the applied treatments. solar time ψ ( m p a) -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 30 agron. colomb. 34(1) 2016 et al., 2012; arndt et al., 2001); in this case, the restriction period to the measurement point was only 92 daf. the єma x values were similar between the treatments, without significant differences (p≤0.05), which indicated that an elasticity adjustment response to the hydric stress was not developed, a similar behavior to that seen for the rwctlp. savé et al. (1995) confirmed that the rwctlp is directly inf luenced by the єmax. it is important to note the significant difference (p≤0.05) observed between the control treatment (100%etc) and 53%etc for the relative apoplastic water content (rwca), which can be interpreted as an adaption mechanism for hydric stresses (serrano and peñuelas, 2005) because there was a structural change in the cellular wall that allowed for a higher accumulation of apoplastic water (cruz et al., 2012). the rwca values were high (49-60%) when compared to those observed by cruz et al. (2012) in jujube (z. jujuba) (29-41%) and by rodríguez et al. (2012) in pomegranate (41-54%); this may have been due to the semiarid climate of the crops or to the high resistance to hydric deficits in this species. there were no significant differences (p≤0.05) between the treatments for the percentage of fruit set or physiological fruit drop, which indicates that the restriction applied during the 2011 to 2012 cycle with irrigation lamina that corresponded to 67 and 55% of the etc for treatments 73%etc and 53%etc did not affect the fruit set or drop in the second year of the applied restrictions (fig. 7). similar results were reported by pierantozzi et al. (2013) in olive trees (olea europea l. cvs. arbequina and manzanilla) with irrigation lamina applications that were 75 and 50% of the etc for 2 years. figure 6. isothermal pressure volume, fit slope (continuous line) and fit slope intercept (dotted line) in the rapid fruit growth stage of pears. the adjustment equation and coefficient of determination for the treatments irrigated at 100% of crop’s evapotranspiration (100%etc), 73% (73%etc) and 53% (53%etc). rcw (%) 1/ ψ ( m p a) -6 -4 -2 0 020406080100 1/ ψ ( m p a) -6 -4 -2 0 020406080100 1/ ψ ( m p a) -6 -4 -2 0 020406080100 r2=0.94 53%etc rwc 1/ψ= (-1.751e+3 + 1.738e+1 * rwc) r2=0.90 73%etc rwc 1/ψ= (-1.850e+3+1.835e+1 * rwc) r2=0.89 100%etc rwc 1/ψ= (-1.595e+3 + 1.579e+1 * rwc) table 1. effects of the irrigation restriction in the rapid fruit growth stage of pears. parameter 100%etc 73%etc 53%etc mcf (%) 63.847 a 63.036 a 62.492 a ψos (mpa) -2.294 a -2.355 a -2.357 a rwctlp (%) 74.121 a 75.452 a 78.070 a rwca (%) 49.020 a 51.690 ab 59.920 b ψoptlp (mpa) -4.728 a -4.715 a -5.140 a єmax (mpa) 13.890 a 13.900 a 13.870 a mcf, foliar moisture content; ψos, osmotic potential at full saturation; rwctlp, relative water content at the turgor loss point; rwca, relative apoplastic water content; ψoppt, osmotic potential at the turgor loss point; єmax, maximum elasticity model. means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05). the osmotic potential at the turgor loss point (ψoptlp) did not have significant differences (p≤0.05) between the treatments, which indicated that the plants did not exhibit a tolerance mechanism that involved adjusting the osmotic potential in order to maintain the water gradient from the soil to the leaves, possibly because the hydric stress did not occur for a prolonged period and was not very severe (cruz 31díaz-abril, vélez-sánchez, and rodríguez: irrigation reduction resistance mechanisms in the rapid fruit growth stage of pears (pyrus communis l.) figure 7. mean number of flowers (black bars), number of set fruits (gray bars with diagonal lines), and number of fruit drops (white bars with diagonal lines) in the rapid fruit growth stage of pears irrigated at 100% of crop’s evapotranspiration (100%etc), 73% (73%etc) and 53% (53%etc). the percentage of fruit drop was 12.72, 16.79 and 13.77% for treatments 100%etc, 73%etc, and 53%etc, respectively. the physiological fruit drop was higher in the more deficient treatment (40%) as compared to the control treatment (21%). girona et al. (2003) found that a hydric stress in peach trees decreases the fruit drop before the last growth phase, similar to the findings of intrigliolo et al. (2013) for pomegranate fruits that received a regulated deficit irrigation application during the f lowering and fruit set periods. conclusions the parameters obtained with the isothermal volume pressure demonstrated a clear methodology for the study of hydric stress tolerance mechanisms in these crops. the pear (p. communis) did not carry out an osmotic adjustment nor did it adjust the elasticity in the treatments that had a reduced irrigation lamina. the leaf water content remained at a similar level, while the relative apoplastic water content (rwca) presented an increase in the treatment with the lowest irrigation lamina (53%etc), as compared to the properly irrigated treatment (100%etc), which can be defined as an adaptation mechanism for p. communis for hydric stresses and explains the hydric state of the trees exposed to the irrigation conditions of 53%etc. the differences in the fruit drop and set between the treatment with the least irrigation (53%etc) and the control treatment (100%etc) were not significant. further studies on the mechanisms adopted by p. communis in other production periods with inferior irrigation lamina are recommended in order to determine if other adjustments are carried out for resistance to hydric deficits. acknowledgements this study was financed by acqua irrigación ltda., the universidad nacional de colombia, project hermes 20719, and the capacitación del instituto nacional de ciencias agrícolas de cuba (inca). literature cited allen, r.g., l.s. pereira, d raes, and m. smith. 2006. evapotranspiración del cultivo: guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. estudio fao riego y drenaje no. 56. fao, roma. arévalo-h., j.j., j.e. vélez, and j.h. camacho-tamayo. 2013. uso eficiente del agua para el cultivo de rosa cv. freedom bajo invernadero. rev. bras. eng. agríc. ambient. 17, 811-817. doi: 10.1590/s1415-43662013000800002 arndt, s.k., s.c. clifford, w. wanek, h.g. jones, and m. popp. 2001. physiological and morphological adaptations of the fruit tree ziziphus rotundifolia in response to progressive drought stress. tree physiol. 21, 705-715. doi: 10.1093/treephys/21.11.705 azcón-bieto, j. and m. talón. 2008. fundamentos de fisiología vegetal. 2nd ed. mcgraw-hill interamericana de españa, barcelona, spain. bleiholder, h. (ed.). 1996. compendio para la identificación de los estadios fenológicos de especies monoy dicotiledóneas cultivadas: escala bbch extendida. centro federal de investigaciones biológicas para agricultura y silvicultura (bba). limburgerhof, germany. cohen, m., d.a. goldhamer, e. fereres, j. girona, and m. mata. 2001. assessment of peach tree responses to irrigation water ficits by continuous monitoring of trunk diameter changes. j. hort. sci. biotechnol. 76, 55-60. doi: 10.1080/14620316.2001.11511327 cruz, z.n., p. rodríguez, a. galindo, e. torrecillas, s. ondoño, c.d. mellisho, and a. torrecillas. 2012. leaf mechanisms for drought resistance in zizyphus jujuba trees. plant sci. 197, 77-83. doi: 10.1016/j.plantsci.2012.09.006 galindo, a., p. rodríguez, j. collado-gonzález, z.n. cruz, e. torrecillas, s. ondoño, m. corell, a. moriana, and a. torrecillas. 2014. rainfall intensifies fruit peel cracking in water stressed pomegranate trees. agric. for. meteorol. 194, 29-35. doi: 10.1016/j.agrformet.2014.03.015 garzón c., d.l., j.e. vélez s., and j.o. orduz r. 2013. efecto del déficit hídrico en el crecimiento y desarrollo de frutos de naranja valencia (citrus sinensis osbeck) en el piedemonte del meta, colombia. acta agron. 62, 136-147. girona, j., m. mata, a. arbonès, s. alegre, j. rufat, and j. marsal. 2003. peach tree response to single and combined regulated deficit irrigation regimes under shallow soils. j. amer. soc. hort. sci. 128, 432-440. ibm corp. released. 2011. ibm spss statistics for windows, version 20.0. armonk, ny. intrigliolo, d.s., l. bonet, p.a. nortes, h. puerto, e. nicolas, and j. bartual. 2013. pomegranate trees performance under sustained and regulated deficit irrigation. irrigation sci. 31, 959-970. doi: 10.1007/s00271-012-0372-y treatments n um be r of fl ow er s an d fr ui ts 0 100 200 300 400 500 600 700 100%etc 73%etc 53%etc a a a a a a aa a http://dx.doi.org/10.1590/s1415-43662013000800002 http://dx.doi.org/10.1093/treephys/21.11.705 http://dx.doi.org/10.1080/14620316.2001.11511327 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2012.09.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.03.015 http://dx.doi.org/10.1007/s00271-012-0372-y 32 agron. colomb. 34(1) 2016 measham, p.f., s.j. wilson, a.j. gracie, and s.a. bound. 2014. tree water relations: f low and fruit. agr. water manage. 137, 59-67. doi: 10.1016/j.agwat.2014.02.005 mellisho, c.d., z.n. cruz, w. conejero, m.f. ortuño, and p. rodríguez. 2011. mechanisms for drought resistance in early maturing cvar flordastar peach trees. j. agric. sci. 149, 609616. doi: 10.1017/s0021859611000141 molina o., m.j. 2014. efecto de la aplicación de tres láminas de riego en un cultivo de pera variedad triunfo de viena (pyrus communis l.). msc thesis. faculty of engineering, universidad nacional de colombia, bogota. molina-ochoa, m.j., j.e. vélez-sánchez, and p. rodríguez. 2015. efecto del riego deficitario controlado en las tasas de crecimiento del fruto de pera (pyrus communis l.), var. triunfo de viena. rev. colomb. cienc. hortic. 9, 234-246. doi: 10.17584/ rcch.2015v9i2.4179 morandi, b., p. losciale, l. manfrini, m. zibordi, s. anconelli, f. galli, e. pierpaoli, and l.c. grappadelli. 2014. increasing water stress negatively affects pear fruit growth by reducing firts its xylem and then its phloem inf low. j. plant physiol. 171, 1500-1509. doi: 10.1016/j.jplph.2014.07.005 moreno f., l.p. 2009. respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión. agron. colomb. 27, 179-191. muñoz m., m.v. 2005. respuesta de la variación del diámetro de tronco y del potencial hídrico xilemático a diferentes regímenes de riego en uva de mesa, cv. crimson seedless. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad de chile, santiago. ortiz o., m. 2006. respuestas fisiológicas y bioquímicas de dos especies de pinos en condiciones limitantes de humedad. undergraduate thesis. institute of agricultural sciences, universidad autónoma del estado de hidalgo, tulancingo de bravo, mexico. patakas, a. and b. nortsakis. 1999. mechanisms involved in diurnal changes of osmotic potential in grapevines under drought conditions. j. plant physiol. 154, 767-774. doi: 10.1016/ s0176-1617(99)80256-9 pierantozzi, p., m. torres, r. bodoira, and d. maestri. 2013. water relations, biochemical physiological and yield responses of olive trees (olea europaea l. cvs. arbequina and manzanilla) under drought stress during the pre-f lowering and f lowering period. agr. water manage. 125, 13-25. doi: 10.1016/j. agwat.2013.04.003 polanía, j.a., s. mejía de t., and l. rodríguez a. 2003. curva presión volumen de la caña de azúcar variedad cc 8592 en condiciones del valle del cauca. acta agron. 52, 71-76. rodríguez, p., c.d. mellisho, w. conejero, z.n. cruz, m.f. ortuño, a. galindo, and a. torrecillas. 2012. plant water relations of leaves of pomegranate trees under different irrigation conditions. environ. exp. bot. 77, 19-24. doi: 10.1016/j. envexpbot.2011.08.018 savé, r., c. biel, r. domingo, m.c. ruiz-sánchez, and a. torrecillas. 1995. some physiological and morphological characteristics of citrus plants for droughet resistance. plant sci. 110, 167-172. doi: 10.1016/0168-9452(95)04202-6 scholander, p.f., e.d. bradstreet, e.a. hemmingsen, and h.t. hammel. 1965. sap pressure in vascular plants. science 148, 339-346. doi: 10.1126/science.148.3668.339 serrano, l. and j. peñuelas. 2005. contribution of physiological and morphological adjustments to drought resistance in two mediterranean tree species. biol. plant. 49, 551-559. doi: 10.1007/ s10535-005-0049-y torrecillas, a., j.j. alarcón, r. domingo, j. planes, and m.j. sánchez-blanco. 1996. strategies for drought resistance in leaves of two almond cultivars. plant sci. 118, 135-143. doi: 10.1016/0168-9452(96)04434-2 vélez, j.e., d.s. intringliolo, and j.r. castel s. 2007a. programación de riego en citricos con base en sensores de medida del estado hídrico del suelo y de la planta. ing. agua 14, 127-136. doi: 10.4995/ia.2007.2907. vélez, j.e., d.s. intrigliolo m., and j.r. castel s. 2007b. programación de riego deficitario en clementina de nules, mediante dendrómetros. levante agríc. 387, 313-317. vila, h.f. 2011. regulación de la hidratación y la turgencia foliares por mecanismos evitadores del estrés, y resistencia a déficit hídrico en vid modelo vs. experimento. phd thesis. graduate program in biology, universidad nacional de cuyo, mendoza, argentina. http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2014.02.005 http://dx.doi.org/10.1017/s0021859611000141 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2014.07.005 http://dx.doi.org/10.1016/s0176-1617%2899%2980256-9 http://dx.doi.org/10.1016/s0176-1617%2899%2980256-9 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2013.04.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2013.04.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2011.08.018 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2011.08.018 http://dx.doi.org/10.1016/0168-9452%2895%2904202-6 http://dx.doi.org/10.1126/science.148.3668.339 http://dx.doi.org/10.1007/s10535-005-0049-y http://dx.doi.org/10.1007/s10535-005-0049-y http://dx.doi.org/10.1016/0168-9452%2896%2904434-2 http://dx.doi.org/10.4995/ia.2007.2907 received for publication: 13 december, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 master program in plant physiology, faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia. tunja (colombia). yulideaquiz@gmail.com 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 agricultural investigation group, faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia. tunja (colombia). agronomía colombiana 32(1), 44-51, 2014 ethylene and 1-mcp affect the postharvest behavior of yellow pitahaya fruits (selenicereus megalanthus haw.) etileno y 1-mcp afectan el comportamiento poscosecha de frutos de pitahaya amarilla (selenicereus megalanthus haw.) yuli alexandra deaquiz1,3, javier álvarez-herrera1,3, and gerhard fischer2 abstract resumen the pitahaya or dragon fruit is one of the most representative exotic fruits that colombia has, with an important, growing international market, but the cultivation and postharvest of this fruit lack sufficient technological support to be more competitive. therefore, alternatives that provide good-quality products that meet market requirements are very important. therefore, the objective of this research was to determine the effect of a ripening retardant and ethylene application on the conservation and quality of pitahaya fruits and the possible changes during ripening associated with ethylene, for which a completely randomized design with three treatments was used, corresponding to the application of ethylene (ethephon, 3 ml l-1), 1-methylcyclopropene (1-mcp, 600 mg l-1) and a control, with four replications, for a total of 12 experimental units. the fruits were stored at 18°c with 75% relative humidity. the 1-mcp application significantly decreased the loss of firmness, total soluble solids, loss of fresh mass and respiratory rate. fruits from the control and ethylene treatment tended toward a climateric respiratory behavior. the total carotenoid content of the fruits was significantly higher in the ethylene application and the control treatment, which was consistent with the color change of the fruits. it can be concluded that the 1-mcp application reduced the ethylene action, slowing the ripening of the dragon fruits. la pitahaya es uno de los frutos exóticos más representativos que tiene colombia, con un importante y creciente mercado internacional, sin embargo el cultivo de este frutal carece del suficiente respaldo tecnológico para ser más competitivo. por lo tanto, se requiere buscar alternativas que permitan ofrecer un producto de buena calidad con el fin de cumplir con las exigencias comerciales. debido a lo anterior, esta investigación buscó determinar el efecto de la aplicación de un retardante de madurez y etileno en la conservación y calidad de frutos de pitahaya y los posibles cambios durante la maduración asociados a etileno, para lo cual se utilizó un diseño experimental completamente al azar con tres tratamientos, que correspondieron a la aplicación de etileno (ethephon, 3 ml l-1), 1-metilciclopropeno (1-mcp) (600 mg l-1) y un testigo, con cuatro repeticiones, para un total de 12 unidades experimentales. los frutos fueron almacenados a 18°c con una humedad relativa del 75%. la aplicación de 1-mcp disminuyó significativamente la pérdida de firmeza, los sólidos solubles totales, la pérdida de masa fresca y la tasa respiratoria. los frutos control y los tratados con etileno tendieron a un comportamiento respiratorio climatérico. el contenido en los carotenoides totales en los frutos fue significativamente para la aplicación de etileno y el tratamiento control lo que es consistente con el cambio en la coloración de los frutos. se puede concluir que la aplicación de 1-mcp reduce la acción de etileno, lo cual reduce el proceso de maduración en los frutos de pitahaya. key words: 1-methylciclopropene, quality, ripening, climacteric, cactus. palabras clave: 1-metilciclopropeno, calidad, maduración, climaterio, cactus. postharvest physiology and technology introduction the yellow pitahaya or dragon fruit (selenicereus megalanthus haw.; syn. hylocereus megalanthus [k. schum. ex vaupel] ralf bauer); corredor, 2012) is a cactus that is cultivated in countries such as colombia, ecuador, israel (corredor, 2012), vietnam, malaysia, mexico, costa rica and nicaragua, which, 15 years ago, was virtually unknown in the international markets (le bellec and vaillant, 2011). the fruit is an ovoid berry with scales or helically distributed clusters of deciduous spines, weighs between 120 and 250 g, and has epidermis that in immature states, is green and, when ripe, is yellow, while the pulp is white with 45deaquiz, álvarez-herrara, and fischer: ethylene and 1-mcp affect the postharvest behavior of yellow pitahaya fruits (selenicereus megalanthus haw.) black seeds (corredor, 2012; le bellec and vaillant, 2011). the pitahaya is an exotic fruit with high demand due to its nutritional value, flavor, aroma and medicinal properties (dueñas et al., 2008). the fruit is consumed fresh due to its refreshing pulp, which has a texture close to that of kiwi (le bellec and vaillant, 2011). colombia has 478 ha planted, with the boyaca department being the largest producer with 221 ha and an annual production of 1,688 t (ica, 2010). to maintain the market position of the fruit, it is vital that techniques of storage and ripening retardant applications be used, which reduce the effect of ethylene (watkins, 2008) and conserve a longer postharvest quality (magaña et al., 2004; andrade et al., 2006). ethylene is a natural gaseous hormone (martínez-romero et al., 2007) that regulates the processes related to fruit ripening and senescence (binder, 2008). the action of ethylene results from the binding of molecules to receptors located in the cell membrane of the endoplasmic reticulum (serek et al., 2006). this binding activates the receptors, which send transduction signals, generating a gene expression and physiological response (pereira et al., 2008). for this reason, the endogenous and/ or exogenous presence of this hormone accelerates ripening and creates desirable senescence effects (fast, uniform ripening) or undesirable effects, such as reductions in the fruit’s life (giovannoni, 2004). there is a group of compounds called analogues of ethylene that competes for membrane receptors and inhibits the effect of this hormone, within which 1-methylcyclopropene (1-mcp) is notable, which has been widely used in various fruits and vegetables (nanthachai et al., 2007; watkins, 2008), generating changes in multiple metabolic processes, such as decreases in respiratory rates, ethylene production and volatile degradation of chlorophylls, changes of color, sugars, acidity and softening, which vary depending on the fruit, concentration and exposure time (watkins, 2006). serna et al. (2011) applied aqueous solutions of 1-mcp to yellow dragon fruits, reducing changes in acidity, respiratory rate and color. in this sense, the employment of technologies such as 1-mcp applications has a potential use in the reduction of changes associated with quality losses during postharvest, which would extend the shelf-life of fruits and vegetables (vilas-boas and kader, 2007); so the greater exposure time of the product, the lower the needed concentration will be in order to obtain the desired effect (bassetto, 2002). in the dragon fruit, changes during ripening associated with the presence of ethylene are not well-known and this knowledge can be a useful parameter for increasing the postharvest life of this fruit with the use of ethylene action inhibitors. therefore, the objective of this study was to evaluate the effect of applications of ethylene and 1-mcp on the ripening and postharvest behavior of yellow dragon fruits. materials and methods the study was conducted in the postharvest laboratory of the faculty of agriculture sciences of the universidad nacional de colombia, bogota. the fruits were collected from a commercial orchard (piedras verdes farm) in the municipality of miraflores (boyaca, colombia), located at 1,600 m a.s.l., latitude 5°11’ and longitude 73°08’, with an average annual rainfall of 2,500 mm, a temperature ranging between 18 and 24°c and an average relative humidity of 87%. the plant material used was yellow dragon (or pitahaya) fruits (selenicereus megalanthus haw.), which were collected in maturity grade 3 (4580 norm of icontec, 1996). the fruits presented uniform size, no mechanical damage and good phytosanitary condition. 1-mcp (powdered form from rohm and haas, bogota) and ethylene (ethrel® 48 sl from bayer cropscience, bogota) were used. the experimental design was completely randomized with three treatments that corresponded to the application of ethylene (3 ml l-1), 1-mcp (600 mg l-1) and a control with four replications, for a total of 12 experimental units (eu). each eu was composed of six fruits. the fruits were stored at an average temperature of 18°c and a relative humidity of 75%. the fruits were disinfected with a solution of 2% nacl and washed with distilled water, then subjected to the treatment applications. the 1-mcp was vaporized according to the methodology of herrera (2007), where 600 mg l-1 of 1-mcp was weighed in a 10 ml glass tube, which was sealed with a rubber stopper, through which the hot water (45-50°c), provided by the manufacturer, was injected. the dissolution of 1-mcp in the hot water generated the release of gaseous 1-mcp in the headspace of the tube. this was introduced into a 2 l sealed chamber containing the fruits; then the chamber was opened to release the compound and immediately sealed for 24 h. the ethrel® was dissolved in 10 l of water, in which the fruits were submerged for 15 min. measurements were taken every 3 days after storage (das) for the variables of 46 agron. colomb. 32(1) 2014 fresh mass loss and respiration rate and every 6 das for the other evaluated variables, described below. the fruits were stored until they lost organoleptic quality. the evaluated variables were: fruit firmness (n), determined with a digital pce-ptr200 penetrometer (pec ibérica sl, albacete, spain); fresh mass loss (%), by measuring the fresh weight of the fruits with a 0.0001 g precision balance (ohaus, ohio, oh); total titratable acidity (tta; % citric acid), using the formula: % acidity = (a * b * c) * 100/d, where: a = volume of naoh used, b = normality of naoh (0.097), c = equivalent weight in g of predominant acid in the fruit (citric acid 0.064 meq g-1), d = weight in grams of the sample used (5 g); total soluble solids (tss), using a digital hanna refractometer (hanna instruments, woonsocket, ri), 0 to 85% range at 20°c. the maturity index (mi) was calculated with the tss/tta ratio. for the extraction and quantification of chlorophyll and carotenoids, approximately 1 g of pulp was weighed, 5 ml of acetone was added, vortexed for 1 min and then centrifuged for 10 min at 4,000 rpm. the supernatant was poured into a 25 ml flask; acetone was added to the pellet, vortexed and then centrifuged. this procedure was repeated three times. acetone was added to the obtained supernatant to obtain a volume of 25 ml. the absorbance was measured in a spectrophotometer at 450, 663 and 645 nm. for the determination of the respiratory rate, approximately 300 g of fruit were placed in an airtight 2 l chamber, in which an infrared co2 sensor was located, which was connected to a labquest (equipment for data capture). every 4 sec for 5 min, co2 values were recorded. with these values, the slope was calculated, which corresponded to the respiration rate. also, the fruit weight and volume of the chamber were taken into account to convert the data to mg co2 kg-1 h-1. normality tests were carried out to determine the distribution of the data; afterwards, an analysis of variance (anova) was conducted to determine statistical differences between the treatments and to classify them with a least significant difference (lsd) test (p≤0.05). analyses were performed using sas statistical software v. 9.1e (sas institute inc., cary, nc). results and discussion firmness there were significant differences between the 1-mcp and the ethylene treatment but not with the control treatment (fig. 1a). lower values of firmness were measured in the fruits treated with ethylene (8.13 n at 15 das). in the loss of firmness behavior, apparently, the action of hydrolase enzyme is involved, which is induced by ethylene (sañudo et al., 2008); enzymes such as polygalacturonase (pg), pectin methyl esterase (pme), β-galactosidase and pectate lyase (pl) degrade the polymeric carbon hydrates, especially those of pectic and hemicellulosic substances (giovannoni, 2004; goulao et al., 2007), through which the cell walls and the tensile force, which hold the cells together, are weakened (wills et al., 2007) and the softening of the dragon fruit may have been accelerated. similar cases of decreasing firmness were presented in hylocereus undatus fruits stored at 20°c when they reached consuming maturity (to et al., 2002). also in avocado fruits exposed to ethylene, firmness was figure 1. a, firmness behavior; b, loss behavior in the fresh mass of the yellow dragon fruits subjected to applications of ethylene (3 ml l-1) and 1-mcp (600 mg l-1). the bar indicates the least significant difference test, lsd (p≤0.05). if the difference between the two averages at each sampling point is greater than the lsd, then there is a difference p≤0.05. *, 5% statistical differences; ns, no differences. ns * ns ns ns * * ns lo ss o f f re sh m as s (% ) days of storage control ethylene 1-mcp 0 4 8 12 16 20 24 28 32 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 b fi rm ne ss ( n ) days of storage control ethylene 1-mcp 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 a 47deaquiz, álvarez-herrara, and fischer: ethylene and 1-mcp affect the postharvest behavior of yellow pitahaya fruits (selenicereus megalanthus haw.) quickly lost in the first 5 d of storage (feng et al., 2000). similarly, ethylene concentrations between 0.5 and 100 ml l-1 significantly reduced the firmness of strawberry fruits after 3 d at 20°c (tian et al., 2000). contrary to ethylene, the 1-mcp application delayed softening in apple, pear and melon fruits (hiwasa et al., 2004). also, in yellow dragon fruits, applications of 400 mg l-1 of 1-mcp slowed the loss of firmness due to a decreased activity of the enzymes: exo-pg, endo-pg and pme (serna et al., 2011). loss of fresh mass the postharvest life of the yellow dragon fruits with and without ethylene treatments (control) was 15 das, as compared to fruits treated with 1-mcp, which showed a 28 das postharvest life. the cumulative loss of fresh weight presented significant differences at 15 das between the ethylene (19.60%) and 1-mcp treatments and the control, however, the latter two did not differ from each other (10. 33 and 12.16%, respectively, fig. 1b). increased exogenous ethylene may decrease fruit quality (wills and warton, 2004), caused by the degradation of the cell wall, which accelerates the physiological processes of transpiration and respiration, causing major losses of water, substrates (kader, 2002) and antioxidants (rodríguez et al., 2006) and finally affecting the organoleptic characteristics of the fruit, so that a loss of fresh mass greater than 5% may be sufficient to reduce the quality of fruits (wills et al., 2007). in this experiment, fresh weight loss was slightly higher than that found by nerd et al. (1999) for pitahaya fruits, with 4.2% after 1 week at 20°c. according to dueñas et al. (2009), the loss of fresh mass during fruit development is a normal response to increased transpiration and respiration, so it is important to minimize these losses. the 1-mcp application decreased mass losses in the dragon fruits, which agrees with mata-montes et al. (2007) for artocarpus heterophyllus, allium tuberosum (wu et al., 2009), tomato (guillén et al., 2007) and plum fruits, during storage (valero et al., 2003); contrary to serna et al. (2011), who found that 1-mcp applications showed the highest mass loss of yellow dragon fruit. total soluble solids (tss) there were significant differences between the ethylene and other treatments. the 1-mcp treatment showed the highest values (19.30, 19.29 and 19.48 °brix) for all the measurements during the fruit storage (fig. 2a). the amount of tss in the pitahaya progressively increased for the 1-mcp treatment and the control; while at 15 das, the tss in the ethylene treated fruits decreased (17.65°brix). this increase of tss in the dragon fruits can be explained by the hydrolysis of various structural polysaccharides, such as starch, pectins and other oligosaccharides in the cell wall, which, when solubilized in the aqueous phase, become part of the cellular juice (menéndez et al., 2006). similarly, starch accumulation during fruit maturation will be degraded in sugars through the enzymatic action of figure 2. a, performance of total soluble solids (tss); b, behavior of total titratable acidity (tta); c, behavior of maturity index (mi) in the yellow dragon fruits subjected to applications of ethylene (3 ml l-1) and 1-mcp (600 mg l-1). the bar indicates the least significant difference test, lsd (p≤0.05). if the difference between the two averages at each sampling point is greater than the lsd, then there is a difference p≤0.05. *, 5% statistical differences; ns, no differences. n s n s n s n s * n s 80 100 120 140 160 180 200 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 m i ( ts s /t ta ) days of storage c to ta l t itr at ab le a ci di ty ( % ) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 b 0 0.1 0.2 0.3 0.4 to ta l s ol ub le s ol id s control ethylene 1-mcp 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 a 14 16 18 20 22 24 48 agron. colomb. 32(1) 2014 α-amylase, β-amylase and starch phosphorylase, increasing tss (kays, 1997). the obtained results agree with rodríguez et al. (2006), who reported an increase in the tss of pineapple guava, followed by a decrease that may be associated with high respiratory rates. similarly, as the storage became more prolonged, the tss decreased in guava (mercado et al., 1998) and mango fruits (jha et al., 2006); this decrease may be associated with a loss of taste. however, the application of 1-mcp on the dragon fruits increased the tss at 22 daa, contrary to that found with guava fruit cv. safed (singh and pal, 2008) and with kiwi (mao et al., 2007). total titratable acidity (tta) no significant differences were seen for the tta content of the dragon fruits during storage (fig. 2b); however, the tta declined throughout the post-harvest period. this occurs because organic acids are respiratory substrates (rodríguez et al., 2005) and, at this time, the fruit is transpiring rapidly by increasing metabolic processes and, thus, the respiratory rate (wills et al., 2007). marin et al. (2009) mentioned that 1-mcp may affect the metabolism of carbohydrates. the above mentioned behavior is similar to that found in tomato (beckles, 2012) and strawberry (hernández-muñoz et al., 2006). although the effect of 1-mcp was not significant, the tendency was for a reduction in the tta decline, which coincides with that observed in guava (bassetto et al., 2005), pineapple (selvarajah et al., 2001) and plum fruits (dong et al., 2002). maturity index (mi) this variable was not significantly different (fig. 2c); however, at 15 das, the ethylene treatment had a significant decrease of 13.15% in the mi, just as the point of greatest fruit ripening was observed with 1-mcp at 28 das. this was probably due to an increase in the concentration of tss and a diminishing of the organic acid content (kays, 2004; taiz and zeiger, 2006). according to kays (2004), increased mi occurs when fruits have reached their maximum respiratory rate, which increases metabolism by stimulating enzyme activity that quickly degrades organic acids, similar to what happened in the ethylene treatment. therefore, this index can be used to measure the organoleptic quality (rodríguez et al., 2006) of dragon fruits because of the very low acid content. the organoleptic quality was obtained with an mi of 157.80, where the best expression of the taste quality of the fruit is presented (campana, 2007). the behavior of the mi during the postharvest phase showed a progressive increase during fruit storage, which is consistent with the findings of rodríguez et al. (2005), who obtained yellow dragon fruits with a high im in ripening stage 3. also, in passion fruits, a high tss/tta ratio tends to generate a pleasant taste (téllez et al., 2007). pigment content the total chlorophyll content showed significant differences at 7 das (fig. 3a). the control and ethylene treatments generated the highest values of total carotenoids during storage (fig. 3b), which may have occurred because the ethylene produced by both, endogenously as well as exogenously applied, accelerated the degradation of chlorophyll and the appearance of red, yellow and orange pigments, which are involved in the expression of gene coding for the synthesis of carotenoids (kazokas and burns, 1998; * ns ns ns c ar ot en oi ds ( µ g g1 f w ) days of storage control ethylene 1-mcp 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 b to ta l c hl or op hy ll (m g g1 fw ) days of storage control ethylene 1-mcp 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 a 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 100 120 140 160 180 200 220 figure 3. a, behavior of the total chlorophyll; b, behavior of carotenoids content in the yellow dragon fruits subjected to applications of ethylene (3 ml l-1) and 1-mcp (600 mg l-1). the bar indicates the least significant difference test, lsd (p≤0.05). if the difference between the two averages at each sampling point is greater than the lsd, then there is a difference p≤0.05. *, 5% statistical differences; ns, no differences. 49deaquiz, álvarez-herrara, and fischer: ethylene and 1-mcp affect the postharvest behavior of yellow pitahaya fruits (selenicereus megalanthus haw.) rodrigo and zacarias, 2007). this shows that only a small amount of exogenous ethylene is necessary to begin the process of chlorophyll degradation (vendrell et al., 2001), in accordance with grierson and tucker (1983) who reported, for the tomato, that an exogenous application of ethylene generated an increase in the synthesis of pigments, but mostolfi et al. (2003) found the opposite effect from 1-mcp applied to tomato fruits. the total carotenoids had no significant differences between the treatments; however, the 1-mcp treatment, at 7 das, generated the lowest levels of total carotenoids in the dragon fruits, which were stable over the rest of the storage time, contrary to the control, in which the total carotenoids increased throughout the postharvest phase, reaching bcarotene values of 182.03 mg g-1 fresh weight. the ethylene treatment increased the total carotenoid content of the yellow pitahaya, which is consistent with reports for the orange and papaya ‘golden’ (fabi et al., 2007). respiration rate this va riable was not signif ica nt ly a f fected by t he treatments; however, it is worth noting that the 1-mcp application presented the lowest respiration rates relative to the ethylene and the control treatments up to 15 das, which subsequently increased. this behavior probably occurred because the cells synthesized more ethylene receptors and the fruits continued their maturation processes. similarly, the delay in ripening was associated with a decrease in ethylene production and climacteric respiration peak (hershkovitz et al., 2005). according to this respiration behavior, especially in fruits of the control and ethylene treatments (fig. 4), the yellow dragon tended to be a climacteric fruit or one with an intermediate climateric behavior, which is contrary to the findings of nerd et al. (1999) and to et al. (2002), who affirmed that the respiration rate varies between 50 and 120 mg co2 kg-1 h-1 in hylocereus. the climacteric peak of yellow pitahaya is reported by dueñas et al. (2009) and serna et al. (2011). this behavior would indicate that the fruit continues to mature even after being harvested (narváez and restrepo, 2002). on this point, kader and saltveit (2003) affirmed that fleshy fruits release ethylene to reach maturity, with a proportional increase in respiration to meet the energy requirements of enzymes, which contribute to senescence. therefore, the 1-mcp application was important because the application of this acid in storage has been found to decrease the ethylene production and respiration rate in bananas (lohani et al., 2004) and plums (khan and singh, 2007). conclusions exposure of yellow dragon fruits to exogenous ethylene (ethephon) accelerates maturation, which generates metabolic processes that reduce postharvest fruit life. the 1-mcp treatment extended the postharvest life of the dragon fruits, slowing the metabolic processes of pigment degradation and loss of firmness and likewise decreased the respiration rate and carotenoid content. literature cited andrade, j.l., e. renfigo, m.f. ricalde, j.l simá, j.c. cervera, and g. vargas-soto. 2006. microambientes de luz, crecimiento y fotosíntesis de la pitahaya (hylocereus undatus) en un agrosistema de yucatán, méxico. agrociencia 40, 687-697. bassetto, e. 2002. conservação de goiabas ‘pedro sato’ tratadas com 1-metilciclopropeno: concentrações e tempos de exposição. m.sc. thesis. escola superior de agricultura “luiz de queiroz”, universidade de são paulo, piracicaba, brazil. bassetto, e., a.p. jacomino, a.l. pinheiro, and r.a. kluge. 2005. delay of ripening of ‘pedro sato’ guava with 1-methylcycloproprene. postharv. biol. technol. 35, 303-308. beckles, d. 2012. factors affecting the postharvest soluble solids and sugar content of tomato (solanum lycopersicum l.) fruit. postharv. biol. technol. 63, 129-140. binder, b. 2008. the ethylene receptors: complex perception for a simple gas. plant sci. 175, 8-17. campana, b.m.r. 2007. índices de madurez, cosecha y empaque de frutas, pp. 705-768. in: sozzi, g.o. (ed.). árboles frutales: ecofisiología, cultivo y aprovechamiento. editorial facultad de agronomía, universidad de buenos aires, buenos aires. ns ns ns ns ns ns r es pi ra tio n ra te ( m g c o 2 kg -1 h -1 ) days of storage control ethylene 1-mcp 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 0 8 16 24 32 40 48 56 figure 4. behavior of respiration rate of the yellow dragon fruits subjected to applications of ethylene (3 ml l-1) and 1-mcp (600 mg l-1). the bar indicates the least significant difference test, lsd (p≤0.05). if the difference between the two averages at each sampling point is greater than the lsd, then there is a difference p≤0.05. *, 5% statistical differences; ns, no differences. 50 agron. colomb. 32(1) 2014 corredor, d. 2012. pitahaya (hylocereus megalanthus [k. schum. ex vaupel] ralf bauer). pp. 802-824. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. dong, l., s. lurie, and h. zhou. 2002. effect of 1-methylcyclopropene on ripening of ‘canino’ apricots and ‘royal zee’ plums. postharv. biol. technol. 24, 135-145. dueñas, y.m., c.e. narváez c., and l.p. restrepo s. 2008. inhibición de lesiones por frío de pitaya amarilla (acanthocereus pitajaya) a través del choque térmico: catalasa, peroxidasa y polifenoloxidasa. acta biol. colomb. 13, 95-106. dueñas, y.m., c.e. narváez, and l.p. restrepo. 2009. el choque térmico mejora la aptitud al almacenamiento refrigerado de pitahaya amarilla. agron. colomb. 27, 105-110. fabi, j.p., b. cordenunsi, g. de mattos barreto, a. mercadante, f. lajolo, and j. oliveira. 2007. papaya fruit ripening: response to ethylene and 1-methylcyclopropene (1-mcp). j. agric. food chem. 55, 6118-6123. feng, x., e. botondi, and r. sisler. 2000. control of ethylene responses in avocado fruits with 1-methylcyclopropene. postharv. biol. technol. 20,143-150. giovannoni, j.j. 2004. genetic regulation of fruit development and ripening. plant cell 16, s170-s180. goulao, l.f., j. santos, l. de sousa, and c.m. oliveira. 2007. patterns of enzymatic activity of cell wall-modifying enzymes during growth and ripening of apples. postharv. biol. technol. 43, 307-318. grierson, d. and g.a. tucker. 1983. timing of ethylene and polygalacturonase synthesis in relation to the control of tomato fruit ripening. planta 157, 174-179. guillén, f., s. castillo, p.j. zapata, d. martínez-romero, m. serrano, and d. valero. 2007. efficacy of 1-mcp treatment in tomato fruit: duration and concentration of 1-mcp treatment to gain an effective delay of postharvest ripening. postharv. biol. technol. 43, 23-27. hernández-muñoz, p., e. almenar, m.j. ocio, and r. gavara. 2006. effect of calcium dips and chitosan coatings on postharvest life of strawberries (fragaria x ananassa). postharv. biol. technol. 39, 247-253. herrera, a. 2007. emisión de compuestos volátiles durante la postcosecha de frutos de mandarina: efecto de las bajas temperaturas y del tratamiento con etileno. ph.d. thesis. faculty of sciences, universidad autónoma de madrid, madrid. hershkovitz, v., s.i. saguy, and e. pesis. 2005. postharvest application of 1-mcp to improve the quality of various avocado cultivars. postharv. biol. technol. 37, 252-264. hiwasa, k., r. nakano, a. hashimoto, m. matsuzaki, h. murayama, a. inaba, and y. kubo. 2004. european, chinese and japanese pear fruits exhibit differential softening characteristics during ripening. j. expt. bot. 55, 2281-2290. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 1996. ntc 3554. frutas frescas: pitahaya. bogota. ica, instituto colombiano agropecuario. 2010. pitahaya colombiana podría llegar a corea. in: http://www.ica.gov.co/noticias/ agricola/2010/pitahaya-colombiana-podria-llegar-a-corea. aspx; consulted: february, 2014. jha, s.n., a.r.p. kingsly, and s. chopra. 2006. physical and mechanical properties of mango during growth and storage for determination of maturity. j. food eng. 72, 73-76. kader, a.a., n.f. sommer, and m.l. arpaia. 2002. postharvest handling systems: tropical fruits. pp. 385-398. in: kader, a.a. (ed.). postharvest technology of horticultural crops. 3rd ed. division of agricultural and natural resources, university of california, oakland, ca. kader, a.a. and m.e. saltveit. 2003. respiration and gas exchange. pp. 7-29. in: bartz, j.a. and j.k. brecht (eds.). postharvest physiology and pathology of vegetables. 2nd ed. marcel dekker, new york, ny.  kays, s. 1997. postharvest physiology of perishable plant products. exon press, athens, ga. kays, s. 2004. postharvest biology. exon press, athens, ga. kazokas, w.c. and j.k. burn. 1998. cellulase activity and gene expression in citrus fruit abscission zones during and after ethylene treatment. j. amer. soc. hort. sci. 123, 781-786. khan, a. and z. singh. 2007. 1–mcp regulates ethylene biosynthesis and fruit softening during ripening of ‘tegan blue’ plum. postharv. biol. technol. 43, 298-306. le bellec, f. and f. vaillant. 2011. pitahaya (pitaya) (hylocereus spp.). pp. 247-271. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 4. mangosteen to white sapote. woodhead publishing, oxford, uk. lohani, s., p.k. trivedi, and p. nath. 2004. changes in activities of cell wall hydrolases during ethylene-induced ripening in banana: effect of 1-mcp, aba and iaa. postharv. biol. technol. 31, 119-126. magaña, w., m. balbin, j. corrales, a. rodríguez, c. saucedo, e. cañizares, and e. sauri. 2004. effects of cold storage on fruit physiological behavior of pitahaya (hylocereus undatus haworth). cultivos tropicales 25, 33-39. mao, m., g. wang, and f. que. 2007. aplication of 1-methylcyclopropene prior to cutting reduces wound responses and maintains quality cut kiwifruit. j. food eng. 78, 361-365. marin, a., a. colonna, k. kudo, e. kupferman, and j. mattheis. 2009. measuring consumer response to 'gala' apples treated with 1-methylcyclopropene (1-mcp). postharv. biol. technol. 51, 73-79. martínez-romero, d., g. bailen, m. serrano, p. zapata, s. castillo, and d. valero. 2007. tools to maintain postharvest fruit and vegetable quality through the inhibition of ethylene action. a review. crit. rev. food sci. nutr. 47, 543-560. mata-montes, m., j.a. osuna-garcía, a. ochoa-villarreal, and b. tovar-gómez. 2007. efecto del 1-metilciclopropeno(1-mcp) sobre la fisiología y calidad de frutos de jaca (artocarpus heterophyllus lam.). rev. chapingo serie hort. 13, 165-170. menéndez, o., s.e. lozano, k. bermúdez, a. martínez, and a. jiménez. 2006. cambios en la actividad de a-amilasa, pectinmetilesterasa y poligalacturonasa durante la maduración del maracuyá amarillo (passiflora edulis var. flavicarpa degener). interciencia 31, 728-733. mercado, e., p. bautista, and m. garcía-velasco. 1998. fruit development, harvest index and ripening changes of guavas produced in central mexico. postharv. biol. technol. 13, 143-150. 51deaquiz, álvarez-herrara, and fischer: ethylene and 1-mcp affect the postharvest behavior of yellow pitahaya fruits (selenicereus megalanthus haw.) mostolfi, y., p.m.a. toivonen, h. lessani, m. babalar, and c. lu. 2003. effects of 1-methylcyclopropene on ripening of greenhouse tomatos at three storage temperatures. postharv. biol. technol. 27, 285-292. nanthachai, n., b. ratanachinakorn, m. kosittrakun, and r.m. beaudry. 2007. absorption of 1-mcp by fresh produce. postharv. biol. technol. 44, 291-297. narváez, c. and p. restrepo. 2002. efecto del almacenamiento de uva caimarona (pourouma cecropifolia) a diferentes temperaturas sobre los sólidos solubles y la actividad de catalasa. rev. colomb. quím. 32, 81-92. nerd, a., f. gutman, and y. mizrahi. 1999. ripening and postharvest behavior of fruits of two hylocereus species (cactaceae). postharv. biol. technol. 17, 39-45. pereira, g., f. luiz, v. dias, and s. brommonschenkel. 2008. influéncia do tratamento com etileno sobre o teor de sólidos solúveis e a cor de pimentas. bragantia 67(4), 1031-1036, rodrigo, m.j. and l. zacarias. 2007. effect of postharvest ethylene treatment on carotenoid accumulation and the expression of carotenoid biosynthesis genes in the flavedo of orange (citrus sinensis l. osbeck) fruit. postharv. biol. technol. 43, 14-22. rodríguez, d.a., m.d.p. patiño, d. miranda, g. fischer, and j.a. galvis. 2005. efecto de dos índices de madurez y dos temperaturas de almacenamiento sobre el comportamiento en poscosecha de la pitahaya amarilla (selenicereus megalanthus haw.). rev. fac. nal. agr. medellin 58(2), 2827-2857. rodríguez, m., h. arjona, and j. galvis. 2006. maduración del fruto de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4 a temperatura ambiente en condiciones de bogotá. agron. colomb. 24(1), 68-76. sañudo, j., j. siller, t. osuna, d. muy rangel, g. lópez, and j. labavitch. 2008. control de la maduración en frutos de papaya (carica papaya l.) con 1-metilciclopropeno y ácido 2-cloroetil fosfónico. rev. fitotec. mexicana 31, 141-147. selvarajah, s., a. bauchot, and p. john. 2001. internal browning in cold-stored pineapples is suppressed by a postharvest application of 1-methylcyclopropene. postharv. biol. technol. 23, 167-170. serek, m., e.j. woltering, e.c. sisler, s. frello, and s. sriskandarajah. 2006. controlling ethylene responses in flowers at the receptor level. biotechnol. adv. 24, 368-381. serna, l., l.a torres, and a. ayala. 2011. efecto del empaque y del 1-mcp sobre características físicas, químicas y fisiológicas de pitahaya amarilla. biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial 9(2), 139-149. singh, s.p. and r.k. pal. 2008. response of climacteric-type guava (psidium guajava l.) to postharvest treatment with 1-mcp. postharv. biol. technol. 47(3), 307-314. taiz, l. and e. zeiger. 2006. plant physiology. 4th ed. sinauer associates, sunderland, ma. téllez, p., g. fischer, and o. quintero. 2007. comportamiento fisiológico y fisicoquímico de frutos de curuba (passiflora mollissima bailey) encerados y almacenados a dos temperaturas. rev. colomb. cienc. hortic. 1, 67-80.  tian, m.s., s. prakash, h.j. elgar, h. young, d.m. burmeister, and g.s. ross. 2000. responses of strawberry fruit to 1-methylcyclopropene (1-mcp) and ethylene. plant growth regul. 32, 83-90. to, v., n. ngu, n.d. duc, and h.t. huong. 2002. dragon fruit quality and storage life: effect of harvest time, use of plant growth regulators and modified atmosphere packaging. acta hort. 575, 611-621. valero, d., d. martínez-romero, j.m. valverde, f. guillén, and m. serrano. 2003. quality improvement and extension of shelf life by 1-methylcyclopropene in plum as affected by ripening stage at harvest. innov. food sci. emerg. technol. 4, 339-348. vendrell, m., e. domínguez, and i. llop. 2001. climacteric versus non-climacteric physiology. acta hort. 553, 345-349. vilas-boas, e. and a. kader. 2007. effect of 1-methylcyclopropene (1-mcp) on softening of fresh-cut kiwifruit, mango and persimmon slices. postharv. biol. technol. 43, 238-244. watkins, c.b. 2006. the use of 1-methylcyclopropene (1-mcp) on fruits and vegetables. biotechnol. adv. 24, 389-409. watkins, c.b. 2008. postharvest effects on the quality of horticultural products: using 1-mcp to understand the effects of ethylene on ripening and senescence processes. acta hort. 768, 19-31. wills, r.b.h. and m.a. warton. 2004. efficacy of potassium permanganate impregnated into alumina beads to reduce atmospheric ethylene. j. amer. soc. hort. sci. 129, 433-438. wills, r., b. mcglasson, d. graham, and d. joyce. 2007. postharvest, an introduction to the physiology and handling of fruit, vegetables and ornamentals. 5th ed. cabi, wallingford, uk. wu, c., x. du, l. wang, w. wang, q. zhou, and x. tian. 2009. effect of 1-methylcyclopropene on postharvest quality of chinese chive scapes. postharv. biol. technol. 51, 431-433. volumen xx 3 2002 optimizado.pdf crop protection received for publication: 23 july, 2011. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 laboratorio de biotecnologia antonio angarita zerda (lbaaz), faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). cgarciad@unal.edu.co 2 departamento de fitossanidade, engenharia rural e solos, universidade estadual paulista (unesp). sao paulo (brasil). agronomía colombiana 30(2), 204-213, 2012 rhizoctonia solani ag-3pt is the major pathogen associated with potato stem canker and black scurf in colombia rhizoctonia solani ga-3pt es el principal patógeno asociado con el chancro del tallo y la sarna negra de la papa en colombia rosa lilia ferrucho1, johan manuel cifuentes1, paulo ceresini2, and celsa garcía-domínguez1 abstract resumen stem canker and black scurf diseases of potatoes are caused by the basidiomycetous fungus thanatephorus cucumeris (anamorphic species complex rhizoctonia solani). these diseases have worldwide distribution wherever potato is grown but their etiology varies depending on the predominance of distinct r. solani anastomosis groups (ags) in a particular area. within the species complex, several ags have been associated with stem canker or black scurf diseases, including ag-1, ag-2-1, ag-2-2, ag-3, ag-4, ag-5 and ag-9. this article reports on the most comprehensive population-based study, providing evidence on the distribution of r. solani ags in colombian potato fields. a total of 433 isolates were sampled from the main potato cropping areas in colombia from 2005 to 2009. isolates were assigned to ags by conventional pcr assays using specific primers for ag-3, sequencing of the its-rdna and hyphal interactions. most of the isolates evaluated were assigned to ag-3pt (88.45%), and a few to ag-2-1 (2.54%). the remaining isolates were binucleate rhizoctonia (ag-a, e, and i). pathogenicity tests on the stems and roots of different plant species, including the potato, showed that ag-3pt affects the stems of solanaceous plants. in other plant species, damage was severe in the roots, but not the stems. ag-2-1 caused stem canker of solanum tuberosum cv. capiro and in r. raphanistrum and b. campestris subsp. rapa plantlets and root rot in other plants. the results of our study indicated that r. solani ag-3pt was the principal pathogen associated with potato stem canker and black scurf diseases of potatoes in colombia. el chancro del tallo y la sarna negra de la papa son ocasionados por el hongo basidiomicete thanatephorus cucumeris (especie anamórfica compleja rhizoctonia solani). estas dos enfermedades tienen una distribución global en los cultivos de papa, pero su etiología local es variable, dependiendo de la predominancia de diferentes grupos de anastomosis (gas) en una localidad dada. al interior de esta especie compleja se han encontrado varios gas asociados con el chancro del tallo y la sarna negra, como ga-1, ga-2-1, ga-2-2, ga-3, ga-4, ga-5 y ga-9. este artículo presenta el estudio más exhaustivo a nivel poblacional realizado en colombia sobre la distribución de los gas de r. solani en lotes comerciales de papa. se examinaron 433 aislamientos colectados entre 2005 y 2009 en las regiones paperas más importantes del país. los aislamientos fueron asignados a los gas por pcr usando cebadores específicos para el ga-3 y secuenciamiento del its-adnr e interacciones hifales. el ga-3pt cubrió la mayoría de los aislamientos (88.45%), el ga-2-1 tuvo el 2.54% y los aislamientos restantes correspondieron a cepas binucleadas de r. solani (ga-a, -e, y -i). las pruebas de patogenicidad sobre diferentes especies de plantas, incluida la papa, evidenciaron que el ga-3pt afecta los tallos de las plantas de la familia solanácea; en otros hospedantes evaluados el daño fue severo en las raíces pero no en los tallos; el ga-2-1 ocasionó chancros en tallos de plántulas de solanum tuberosum cv. capiro y r. raphanistrum and b. campestris subsp. rapa, y pudrición de raíces en otras plantas. los resultados de nuestro estudio indican que el ga-3pt de r. solani es el principal patógeno asociado con las enfermedades del chancro del tallo y la sarna negra de la papa en colombia. key words: black scurf diagnosis, molecular techniques, soilborne fungi. palabras clave: diagnóstico de la sarna negra, técnicas moleculares, hongos del suelo. introduction rhizoctonia solani kühn [teleomorph thanatephorus cucumeris (frank) donk] is a destructive soilborne pathogen that causes diseases in many plant species world-wide (ogoshi, 1996). symptoms associated with r. solani are diverse, including damping-off, root rot, stem canker, crown rot and blights (anderson and stretton, 1982; ogoshi, 1996). rhizoctonia species have been traditionally identified based on the cell nuclear condition (multinucleate, binucleate and uninucleated strains). r. solani is a 205ferrucho, cifuentes, ceresini, garcía-domínguez: rhizoctonia solani ag-3pt is the major pathogen associated with potato stem canker and black scurf in colombia species complex consisting of several distinct anastomosis groups (ags) that vary in hyphal anastomosis ability, host range, symptoms in different hosts, geographical distribution, biochemical patterns, fatty acids composition and nuclear dna sequence (anderson and stretton, 1982; ogoshi, 1987; carling, 1996; cubeta and vilgalys, 1997). ags have been proposed to represent an independent evolutionary unit or phylospecies within the r. solani species complex (gonzález et al., 2006). traditionally, ags have been identified based on the ability of fungal hyphae to anastomose with tester isolates of designated ags (carling, 1996; sneh et al., 1998; mccabe et al., 1999). the methodology for ag-grouping based on microscopical somatic interactions is time consuming and its implementation requires experience (lees et al., 2002). alternative methodologies have been developed to improve ag identification with large-scale population-based sampling. currently, sequence analyses of ribosomal dna (rdna) regions are used as a simple and reliable methodology for the accurate molecular systematics of rhizoctonia species and their anastomosis groups (kuninaga et al., 1997; sharon et al., 2006; sharon et al., 2008). currently, 14 ags have been described and named ag-1 through ag-13 and ag-bi (carling et al., 2002; truter and wehner, 2004; sharon et al., 2008). the first ags described (ag-1, -2, -3 and -4) were associated with the most destructive rhizoctonia diseases around the world, whereas those described later are regarded as less destructive pathogens and have more restricted geographical distribution (carling et al., 2002). the majority of potato (solanum tuberosum l.)-infecting r. solani isolates described worldwide belong to ag-3 subgroup pt (ag-3pt), although ag-1, ag-2-1, ag-2-2, ag-4, ag-5 ag-7 and ag-9 have also been associated with disease symptoms on potato stems, stolons, roots and tubers in several other places around the world (anguiz and martin, 1989; bains and bisht, 1995; balali et al., 1995; virgen-calleros et al., 2000; campion et al., 2003; truter and wehner, 2004; rosa et al., 2005; woodhall et al., 2007; tsror, 2010; cedeño et al., 2001). the main diseases caused by ag-3pt of potatoes are black scurf on tubers and stem canker. these two diseases are economically important, occurring in potato production areas throughout the world (banville et al., 1996; jeger et al., 1996; banville and carling, 2001). r. solani is mainly disseminated via contaminated tubers. once the fungus is established in a particular area, inoculum builds up with consecutive seasons of potato monoculture (tsror and peretz-alon, 2005; tsror, 2010). r. solani can cause both quantitative and qualitative damage to potato crops. quantitative losses are due to stem, stolon and root infections, which affect tuber size and number. qualitative losses are mainly due to deformed and cracked tubers and to the development of sclerotia on the tuber surface (banville, 1989; carling et al., 1989; hartill, 1989; scholte, 1989; platt et al., 1993; jeger et al., 1996; tsror, 2010). initial infection of sprouts prior to emergence causes lesions and may be lethal to sprouts or sprout tips. however, the emergence of new compensatory sprouts may result in no significant crop damage (lehtonen et al., 2008). in colombia, the potato is grown in the andean highlands (2,500-3,200 m a.s.l.). the departments with the largest production areas are cundinamarca, boyaca, nariño and antioquia. they contribute 70% of the national potato production (espinal et al., 2006). seed production is mainly domestic. although some potato growers use certified tuber seed, it is impossible to guarantee r. solani-free tubers mainly because current colombian regulations for seed potato production allow up to 10% sclerotia-infected tubers (ica, 2003). in consequence, the pathogen is easily dispersed between regions on infested seed tubers. research on rhizoctonia diseases associated with potatoes in colombia has focused on biological control strategies (bautista et al., 2007; beltrán et al., 2007). knowledge about the disease biology and the relative importance of the various ags on the etiology of rhizoctonia diseases in potatoes is still scarce. since farmers, in general, are not aware of the underground symptoms on potato stems, there are no estimates of the importance of the rhizoctonia diseases on tuber quality and yield. the main goal of this research was to determine the etiology of rhizoctonia diseases of potatoes based on a large-scale population sampling in colombia. previous studies have shown that ags other than ag-3 pt may occur in lower proportion in potato fields around the world. the specific objectives of this study were (i) to identify and characterize the relative importance of the distinct r. solani ags associated with potato stem canker and black scurf diseases in colombia using both a pcr-based method and the classical somatic compatibility interactions for ag-grouping; and (ii) to determine the pathogenicity of each ag in potato and other plant species. materials and methods population sampling and establishment of a fungal isolate collection stem canker-diseased early-sprouting potato plants were sampled from six to eight transects within fields from six 206 agron. colomb. 30(2) 2012 distinct fields in cundinamarca, four in boyaca, two in nariño, antioquia and santander, and one in cauca and norte de santander (fig. 1, tab. 1). these fields were located across the colombian andes and represent the most important potato cropping areas in colombia (espinal et al., 2006). these samples were brought to the laboratorio de biotecnología antonio angarita zerda (lbaaz) of the facultad de agronomía at the universidad nacional de colombia. the plants were washed in tap water and infected stem segments were plated on a modified selective medium for r. solani (ko and hora, 1979), modified by castro et al. (1988). samples were incubated at room temperature (20°c) in the dark. whenever possible, seed tubers were also collected with the purpose of isolating the fungus from sclerotia. after 24 to 48 h, pure cultures of r. solani were established by transferring hyphal tips from the growing colonies on the selective medium onto potato dextrose agar medium (pda, oxoid). table 1. information of the origin of the infected potato populations analyzed in this study. departament municipality field geographical coordinates altitude (m a.s.l.) potato species and cultivar sampling year cundinamarca subachoque 1 4o 57´ 26” n 74º 11́ 59” w 2,931 s. tuberosum r-12 2006 2 4o 57´ 11” n 74º 12´ 56” w 3,095 s. tuberosum r-12 2006 cogua 1 5o 04´ 32” n 73º 58´33” w 2,730 s. phureja 2006 2 5o 04´ 22” n 73º 58´ 45” w 2,722 s. phureja 2006 sibate 1 4o 25́ 26” n 74º 15́ 08” w 3,250 s. tuberosum ica-morita 2006 2 4o 25́ 16” n 74º 14´56” w 3,296 s. tuberosum parda pastusa 2006 nariño pasto 1 1° 8’ 41” n 77° 20’ 29” w 3,095 s. tuberosum parda pastusa 2007 2 1° 8’ 16.73 n 77° 18’ 37” w 3,084 s. tuberosum parda pastusa 2007 antioquia la unión 1 5o 58´ 22” n 75º 22´ 59” w 2,505 s. tuberosum capiro 2008 2 6o 00´ 26” n 75º 21́ 40” w 2,504 s. tuberosum capiro 2008 boyacá ventaquemada 1 5º 23´ 34” n 73º 27´ 49” w 2,918 s. tuberosum parda pastusa 2007 2 5º 25́ 00” n 73º 27´ 25” w 2,907 s. tuberosum ica unica 2009 soracá 1 5º 30´ 09” n 73º 20´ 22” w 2,809 s. phureja 2007 2 5º 30´ 45” n 73º 19´ 33” w 2,849 s. tuberosum capiro 2009 santander carcasí 1 6º 39 4́18” n 72º 34´610” w 2,950 s. tuberosum parda pastusa 2008 2 6º 4´ 470” n 72º 33 1́81” w 3,296 s. tuberosum parda pastusa 2008 norte de santander chitagá 1 7º 03´062” n 72º 40´ 638” w 2,989 s. tuberosum parda pastusa 2008 cauca silvia 1 2º 31́ 30” n 76º 19´ 09” w 3,238 s. phureja 2007 anastomosis group identification mycelium for genomic dna extraction from 433 isolates was obtained from 5-d-old cultures on pda containing a sterile cellophane sheet. after incubation at room temperature, mycelium from each isolate was harvested by scraping the mycelia from the cellophane membrane, followed by freezing and lyophilization. dna was extracted with a qiagen® dneasy plant mini-kit. the anastomosis group was determined by selective amplification of the ribosomal dna (rdna) region using specific primers for r. solani ag-3 (lees et al., 2002). isolates from cundinamarca, antioquia and nariño were processed at the institute of integrative biology, eth zurich. polymerase chain reactions (pcr) were carried out in 10 µl volumes containing 10-50 ng of genomic dna, 10 mm of kcl, 10 mm of (nh4)2so4, 20 mm of tris-hcl, 2 mm of mgso4, 0.01% of triton x-100, ph 8.8 (neb), 0.2 μm of each primer (microsynth), 0.1 mm of each dntp and 0.06 u of taq polymerase (neb). pcr conditions comprised 207ferrucho, cifuentes, ceresini, garcía-domínguez: rhizoctonia solani ag-3pt is the major pathogen associated with potato stem canker and black scurf in colombia initial denaturation of 2 min at 96°c, followed by 35 cycles of denaturation for 30 s at 96°c, annealing for 45 s at 57°c and elongation for 45 s at 72°c, with a fi nal extension step of 5 min at 72°c. isolates collected in boyaca, santander, norte de santander and cauca were processed at lbaaz, following the conditions described previously but using invitrogen supplies. in both cases, pcr products were visualized with uv on agarose gels. in order to determine the ag from negative isolates in the amplifi cation with the ag-3 specifi c primers, the itsrdna region from these isolates and also from the few positive controls were amplifi ed using universal primers its5 (5’~ggaagtaaaagtcgtaacaagg~3’) and its4 (5’~tcctccgcttattgatatgc~3’) (white et al., 1990). isolates essayed at ethz were sequenced using the facilities of the genetic diversity center (gdc) of this institute, while those processed in lbaaz were sequenced at a commercial laboratory (macrogen, seoul). sequencing reactions were prepared using a bigdyetm v3.0 cycle sequencing kit (applied biosystems®, foster city, ca). sequencing reactions were run on an abi prism® 3100 genetic analyzer. sequences were visualized and edited using the program sequencher 4.0.5 (gene codes corporation, ann arbor, mi). th e pcr products sent to macrogen were sequenced in an abi prism® 3730 genetic analyzer and were manually edited using the soft ware chromaspro 1.5 for windows (technelysium pty. ltd, tewantin, australia). all the sequences were analyzed with blast® (altschul et al., 1997) against the ncbi sequence database (national center for biotechnology information, genbank) to detect similar sequences of known ags. sequence data of the individuals tested were imported and assembled using bioedit 5.0.9 (ibis biosciences, carlsbad, ca) (hall, 1999). th ree sequences of r. solani ag-3 from genbank (ef370434, ab19015 and ab19021) were used as references. nucleotide identity among sequences was determined for each anastomosis group identifi ed. microscopic and macroscopic hyphal interactions microscopic somatic compatibility reactions were determined with tests using 60 isolates collected in our study and identifi ed as ag-3pt by its-rdna sequencing. tester isolates belonging to ag-2-1 and ag-3 were used to confi rm the ag identity of the isolates essayed. pairings were made on slides containing a thin layer of water agar (wa oxoid) and the interaction was evaluated under a light microscope (carl zeiss – axiostar plus), using safranin o staining (bandoni, 1979). th e hyphal anastomosis categories evaluated were those defi ned previously (carling, 1996). we observed 15 optical fi elds and determined the number of fi elds in each reaction category (c0, c1, c2 and c3), determining the fusion frequency as%ff = (a*100)/b, where a is the sum of fusion points (in c1, c2 and c3 categories) in the 15 microscopic fi elds and b is the sum of contact points in the 15 microscopic fi elds (including the four categories) (sneh et al., 1998). a set of 21 ag-3pt isolates was tested for macroscopic hyphal interactions to determine the somatic compatibility among isolates collected from diff erent locations. plates containing pda were inoculated with disks of colonized pda removed from the edge of an actively growing colony from the tested isolates and located three cm apart from each other. th e 21 isolates were tested in all the possible combinations. plates were incubated at 15oc and were evaluated aft er 21 d. th e macroscopic somatic reactions were defi ned as merge and tuft according to defi ned categories (macnish et al., 1997). figure 1. geographical populations of rhizoctonia solani sampled from infested potato fields in colombia used in this study. the following populations were sampled: 1(nariño, n=45), 2 (cauca, n=9), 3 (antioquia n=63), 4 (cundinamarca, n=171), 5 (boyaca, n=110), 6 (santander, n=21) and 7 (norte de santander, n=14). the size of the circle represents the size of the sample. 208 agron. colomb. 30(2) 2012 pathogenicity tests three isolates of each ag were randomly chosen for the pathogenicity test. prior to inoculation, each isolate was grown for 48 h on pda. eleven plants species were tested as potential hosts: (i) seedlings of carrot (daucus carota l.), bean (phaseolus vulgaris l.), corn (zea mays l.), tomato (solanum lycopersicum l.), lulo (solanum quitoense lam.), pea (pisum sativum l.), ryegrass (poa pratensis l.), and some weeds commonly found in potato fields (raphanus raphanistrum l. and brassica campestris subsp. rapa (l.) hook.); (ii) grass plantlets (pennisetum clandestinum hoechst ex chiov.) rooted in peat. potato sprouts (solanum tuberosum l. cv. capiro) rooting in peat were used as susceptible host plants. seedlings were transferred to pots containing autoclaved quartz sand 5 d before inoculation. each plant was inoculated with a 5 mm pda plug taken from the margins of the fungal colonies (carling and leiner, 1986). the mycelial plug was located at one centimeter from the stem and was covered with quartz sand to prevent desiccation. plants were transferred to a growth chamber and incubated at 20°c/12 h-photoperiod, watered with distilled water every two days and fertilized with nutrient solution (murashige and skoog, 1962) once a week. fifteen days after inoculation, symptoms on the stems and roots were evaluated. in order to characterize differences in aggressiveness among the isolates, two categories of symptoms were considered: (i) on the stems, the symptoms were classified as small superficial lesions (ssl = mild symptoms with lesions size < 5 mm), large superficial lesions (lsl = lesions > 5 mm), or cankers (c); (ii) on the roots, we determined disease incidence, and lesion categories were characterized as on the stems. symptomatic and non-symptomatic plant tissue was transferred to selective media to check for the presence of the fungus in the tested plants. results anastomosis group identification by specific pcr and sequencing of ribosomal dna of a total of 433 isolates of r. solani collected from symptomatic plants in cundinamarca, nariño, antioquia, boyaca, santander and norte de santander (tab. 2), 379 were positive for the ag-3 specific pcr essay (lees et al., 2002). ag-3 identification based on positive specific pcr amplifications was confirmed by sequencing the its-rdna region from several isolates. in addition, four r. solani isolates for which specific pcr amplification failed were classified as ag-3 based on their its-rdna sequence. the sequence of the its-rdna of these four isolates showed a mutation point on nucleotide number nine into the forward primer, which can explain its failure to amplify, these false negatives represent 1% of the evaluated isolates. the its1 its2 regions of the rdna from the r. solani sequences in this study showed high sequence similarity (98.3-100%) among themselves and with three ag-3pt sequences from genbank. thus, by the criteria of amplifying with specific pcr primers plus sequencing of the rdna, 88.45% of the isolates were identified as ag-3. a few isolates were identified as ag-2-1 (2.54%) or binucleate rhizoctonia (ag-a, ag-e and ag-i) (6.24%). around 3% of the isolates could not be assigned to any anastomosis group, due to poor sequence quality (tab. 1). of the 433 isolates analyzed, 374 were isolated from stem cankers and 59 from sclerotia on mother tubers. fifty-five tuber-borne sclerotial isolates were identified as ag-3, two as ag-2-1 and two as ag-a and ag-e each. hyphal interactions microscopic somatic interactions between the ag-3pt tester and a sample of 60 isolates randomly taken from the collection of r. solani isolates resulted in positive anastomosis reactions (frequency of hyphal fusion higher than 50%), confirming the classification of isolates based on their its-rdna sequences. hyphal fusion frequency between isolates belonging to ag-3 varied from 40 to 95%. a high proportion of isolates had frequencies between 45 and 70%, suggesting heterogeneity among individuals. we were not able to distinguish between hyphal perfect fusion (c3) and killing reactions (c2) with microscopic level observations. in the macroscopic somatic essay, the formation of tufts was common (91.4% of isolates pairs evaluated). this was evidence of somatic incompatibility among isolates and only 8.6% of the pairs tested presented merge reactions (perfect fusion). macroscopic interactions did not reproduce the observed categories of microscopic interactions. in fact, there was a continuum of somatic compatibility to incompatibility (fig. 2). pathogenicity tests symptoms observed on the different hosts correspond to typical reported stem canker symptoms (carling and leiner, 1986; carling and leiner, 1990; carling et al., 2001), although severity varied between ags (tab. 3). pathogenicity was determined qualitatively and by the estimate of lesion size on the stems and roots. in some cases, isolates showed a distinct host range. isolates of r. solani ag-3pt significantly affected the stems of solanaceous hosts such as potato, tomato and lulo causing large cankers (> 5 mm). no symptoms were observed on the roots of these plants. although ag-3pt 209ferrucho, cifuentes, ceresini, garcía-domínguez: rhizoctonia solani ag-3pt is the major pathogen associated with potato stem canker and black scurf in colombia isolates caused very abundant small lesions on the roots of pea, bean, corn and carrot plants, they did not cause lesions on the stems. th e other plants inoculated with ag-3pt (b. campestris subsp. rapa, r. raphanistrum, p. clandestinum and p. pratensis) did not express symptoms. besides aff ecting potatoes, isolates of r. solani ag-2-1 attacked the stems of lulo and brassicaceae hosts (r. raphanistrum and b. campestris subsp. rapa), causing cankers from 0.4 to 10.0 mm, but not on the roots. however, these isolates produced small spots on a large proportion of pea, bean, corn and carrot roots. th e two grasses evaluated (p. clandestinum and p. pratensis) did not show symptoms when inoculated with ag-2-1 or ag-3pt. th e fungus was recovered from all the evaluated plants (symptomatic and non symptomatic). stem and root lesions were categorized as follows: ni (non-infected); ssl (superfi cial small lesion) and c (canker). size of the lesions is the average of 5 plants. th e data correspond to the range of symptoms in fi ve inoculated plants for each ag tested. for example, in the same set of plants, we found non-infected plants and plants with cankers (ni/c) symptoms caused by binucleate rhizoctonia strains (aga, ag-e and ag-i) were characterized by the presence of many small superfi cial lesions on the roots in all plant species evaluated except for r. raphanistrum and b. campestris subsp. rapa. th e stems of the other plants were not aff ected by any of the binucleate strains tested. table 2. anastomosis group identification of rhizoctonia solani isolates associated with stem canker and black scurf diseases of potatoes in colombia. department municipality field ag-2-1 ag-3 ag-a ag-e ag-i ni total cundinamarca subachoque 1 1 29 1 3 0 0 34 2 0 20 0 0 1 0 21 cogua 1 2 24 3 1 3 0 33 2 1 36 1 0 0 0 38 sibate 1 1 22 0 0 1 0 24 2 3 15 1 0 1 1 21 nariño pasto 1 0 18 0 2 1 1 22 2 0 22 0 0 0 0 22 antioquia la unión 1 0 20 3 0 0 0 23 2 0 35 1 0 0 2 38 boyaca soracá 1 2 24 0 0 0 0 26 2 1 32 2 0 0 0 35 ventaquemada 1 0 20 2 0 0 3 25 2 0 22 0 0 0 2 24 santander carcasí 1 0 11 0 0 0 1 12 2 0 10 0 0 0 2 12 norte de santander chitagá 1 0 14 0 0 0 0 14 cauca silvia 1 0 9 0 0 0 0 9 total 11 383 14 6 7 12 433 percentage 2.54 88.45 3.23 1.39 1.62 2.77 ni= non-identified 21d4p vs. 21a7p 18b4p vs. 15a1p 21a31p vs. 13a6p2 12d2p vs. 09c2p2 figure 2. macroscopic anastomosis reaction between rhizoctonia solani ag-3pt isolates. (a) strong tuft reaction between isolates collected in the same field; (b) strong tuft reaction between isolates collected in different fields; (c) mild tuft reaction between isolates collected in different fields; and (d) merge reaction between isolates collected from different fields. numbers underneath each figure are codes for isolate pairs. source photographic: ferrucho, r.l. a b c d 210 agron. colomb. 30(2) 2012 discussion this is the first large scale population study carried out in colombia aimed at determining the composition of ags associated with rhizoctonia diseases of potatoes and at assessing the effect of the various ags on symptom expression in different hosts. previous reports indicated that r. solani ag-3 is the most frequent ag associated with stem canker of potatoes worldwide (carling and leiner, 1990; banville and carling, 2001; tsror, 2010). our results indicated that the colombian population of r. solani was not an exception as the largest proportion of the potato-infecting isolates were identified as ag-3, based on specific pcr essay, sequencing of the its-rdna region and confirmed by anastomosis grouping. the two most efficient and accurate methodologies to assign isolates to ags were the specific pcr essay and its-rdna sequencing. correlation between microscopic killing anastomosis (c2 reaction) and perfect fusion (c3 reaction) with the corresponding macroscopic somatic interactions ‘tuft’ and ‘merge’ has been demonstrated for ag-8 (macnish et al., 1997) and for r. solani ag-3pt and tb from potatoes and tobacco (ceresini et al., 2002). however, the macroscopic somatic interactions were not good predictors for the microscopic anastomosis reactions between isolates of the soybean-infecting pathogen r. solani ag-1 ia (campos and ceresini, 2006). particularly in our study, because we were not able to easily distinguish between perfect fusion and killing anastomosis reaction at microscopic level, we could not establish a correlation between microscopic and macroscopic interactions between isolates of r. solani ag-3pt. consequently, we took the macroscopic interactions as the sole predictor of somatic incompatibility. the macroscopic interactions indicated the predominance of somatic incompatibility among r. solani isolates. we also observed that macroscopic interaction phenotypes among isolates varied in intensity. for example, some pairings showed a strong “barrage”-type somatic incompatibility reaction in the line of contact among isolates, which was characterized by a high amount of aerial mycelia (tuft) (fig. 3 a, b). in contrast, some pairings showed a light but well defined somatic incompatibility reaction. around 91% of the pairings were somatically incompatible, indicating a high level of genetic diversity among the isolates, at least for the genes related with somatic compatibility. nine percent of the pairings were somatically compatible, characterized by a “merge”-type interaction. most of the somatically compatible pairings occurred between isolates from the same county, except for one isolate from pasto1 which was somatically compatible with five isolates, each one with a different geographical origin. r. solani ag-3pt was the principal and most aggressive pathogen associated with potatoes in colombia. the prevalence of ag-3pt of potatoes in colombia is in accordance with previous worldwide reports (anguiz and martin, 1989; carling et al., 1989; bains and bisht, 1995; balali et al., 1995; virgen-calleros et al., 2000; campion et al., 2003; truter and wehner, 2004; woodhall et al., 2007; woodhall et al., 2008; tsror, 2010; cedeño et al., 2001). r. solani ag-2-1 was also detected on stem cankers, but at a much lower frequency and causing only mild symptoms of potatoes. ag-2-1 was detected exclusively in boyaca and cundinamarca. the restricted occurrence of ag-2-1 in boyaca and cundinamarca may be attributed to the abundance of two brassicaceae weed species (r. raphanistrum and b. campestris subsp. rapa) (arrieta, 2000), which are invasive of potato fields and hosts to the pathogen. in fact, ag-2-1 has been reported as a principal brassica pathogen (carling and leiner, 1986). table 3. host range and pathogenicity of rhizoctonia solani ag-2-1 and ag-3 isolates obtained from commercial potato fields in colombia. host plants ag-2-1 ag-3 stem lesion size (cm) root lesion diseased roots (%) stem lesion size (cm) root lesion diseased roots (%) pisum sativum ssl < 0.01 ssl 34.5 ni 0 ssl/c 18.6 phaseolus vulgaris ni 0 ssl 45.3 ni 0 ssl 31.2 solanum quitoense ssl 0.40 ni 0 si/c 0.70 ni 0 zea mays ni 0 ssl 40 ssl 0.40 ssl 60.0 raphanus raphanistrum c 0.83 ni 0 ni 0 ni 0 brassica campestris subsp. rapa c 0.61 ni 0 ni 0 ni 0 solanum tuberosum cv. capiro c 1.03 ni 0 c 1.05 ni 0 pennisetum clandestinum ni 0 ni 0 ni 0 ni 0 poa pratensis ni 0 ni 0 ni 0 ni 0 solanum lycopersicum ni 0 c 0 ni/c 0.62 ni 0 daucus carota c < 0.01 ni/c 7.4 ni 0 ni/c 49.9 211ferrucho, cifuentes, ceresini, garcía-domínguez: rhizoctonia solani ag-3pt is the major pathogen associated with potato stem canker and black scurf in colombia the fact that distinct r. solani ags can be associated with potato stem canker in the same field in colombia is particularly important for defining disease management strategies effective against all ags, as their response to a particular strategy can vary (campion et al., 2003). any attempt for officially labeling fungicides for potato crops should consider the complex etiology of the stem canker disease. we failed to detect the occurrence of ag-4, -5, -7 and -8 in colombian potato fields despite the fact that their occurrence has been previously reported for potatoes elsewhere in the world (anguiz and martin, 1989; bains and bisht, 1995; balali et al., 1995; virgen-calleros et al., 2000; cedeño et al., 2001; campion et al., 2003; truter and wehner, 2004; rosa et al., 2005; woodhall et al., 2007; silva-barreto et al., 2010; tsror, 2010). the association of different ags of r. solani with underground diseases in invasive plants has been established in potato fields (silva-barreto et al., 2010). besides environmental factors, the distinctively variable geographical distribution of host plants (such as cultivated, invasive weeds or wild plant species) are probably the most important selection factors determining the occurrence and prevalence of distinct ags in potato fields. because crop rotation is one of the main strategies for controlling stem canker and black scurf diseases of potatoes, disease management strategies based on crop rotation must consider the odds of the emergence of a new pathogen of potatoes, especially when the rotation of the crop is susceptible to other rhizoctonia-like pathogens. although many r. solani ags are considered host specific, even the host specialized ones have shown some level of damage in hosts distinct from their original host (anderson and stretton, 1982; ogoshi, 1987). our results indicated that r. solani ag-3 is able to infect different plant species. potatoes, tomatoes and lulo exhibited stem cankers while peas, beans, corn and carrot showed root infection. despite the lower disease severity levels and organ specificity on other hosts, these plants may contribute to the fungal inoculum build up in the soil. therefore, the ability of other host plants to harbor ag-3pt or ag-2-1 is another relevant factor underlying the adoption of a crop rotation system. the adoption of a crop rotation system should consider non-host plant species for the pathogens, such as ryegrass, which was not affected by ag-2-1 or ag-3pt, although the fungal inoculum remained viable on plant debris. binucleate rhizoctonia species (ag-a, ag-e and ag-i) were also associated with stem canker lesions. these binucleate rhizoctonia appear to have a wide ecological role. some non-pathogenic rhizoctonia have a role as a biological control agent causing only a mild infection in plants, which triggers defense responses against pathogenic rhizoctonia (carling and leiner, 1986; poromarto et al., 1998). other binucleate rhizoctonia can cause very destructive diseases, such as damping off (martin, 1988; escande and echandi, 1991; demirci et al., 2002). the binucleate rhizoctonia associated with potatoes in colombia were only mildly pathogenic as symptoms were restricted to the stem surface and no cankers were observed. these strains could be potentially exploited as bio-control agents, although an in-depth study of their ecological role is warranted. finally, our research pointed towards the need to evaluate the variation in the reaction of potato germplasm to develop management strategies based on disease resistance. conclusions specific pcr-based methods or dna sequencing of the its-rdna were useful for detection and identification of ags. r. solani ag-2-1 and ag-3pt were the only two ags associated with potato stem canker and black scurf diseases in colombia. ag-3pt was the principal stem canker and black scurf associated pathogen on potatoes. ag-2-1 and ag-3pt were able to infect other host plants such as tomatoes, lulo, beans, carrot and peas. ag-2-1, particularly, was pathogenic to brassicacea plant species. the adoption of a crop rotation system should consider non-hosts of ag-2-1 and ag-3pt. acknowledgments this research was supported by the universidad nacional de colombia, ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia and asociación hortifrutícola de colombia (asohofrucol), and partially funded by an eth zurich (swiss federal institute of technology, zurich, switzerland) grant (th-16/06) to p. c. ceresini. sequence data were collected using the facilities of the genetic diversity center at the eth zurich. the primary author wants to thank dr. enrique torres (emeritus professor, universidad nacional de colombia) for his review of the manuscript. we also thank marcello zala (eth zurich) for his 212 agron. colomb. 30(2) 2012 technical assistance. p. c. ceresini is a research fellow (pq-2 308394 ⁄ 2009-7) from cnpq (conselho nacional de desenvolvimento cientifico e tecnologico, brazil). literature cited altschul, s.f., t.l. madden, a.a. schäffer, j. zhang, z. zhang, w. miller, and d.j. lipman. 1997. gapped blast and psi-blast: a new generation of protein database search programs. nucl. acids res. 25, 3389-3402. anderson, n.a. and h.m. stretton. 1982. the genetics and pathology of rhizoctonia solani. annu. rev. phytopathol. 20, 329-347. anguiz, r. and c. martin. 1989. anastomosis groups, pathogenicity and other characteristics of rhizoctonia solani isolated from potato in peru. plant dis. 73, 99-201. arrieta, j.m. 2000. manejo integrado de malezas en el cultivo de la papa. pp. 42-158. in: herrera, c.a., l.h. fierro, and j.d. moreno (eds.). manejo integrado del cultivo de la papa. technical manual. produmedios, bogota. bains, p.s. and v.s. bisht. 1995. anastomosis group identity and virulence of rhizoctonia solani isolates collected from potato plants in alberta, canada. plant dis. 79, 241-242. balali, g.r., s.m. neate, e.s. scott, d.l. whisson, and t.j. wicks. 1995. anastomosis group and pathogenicity of isolates of rhizoctonia solani from potato crops in south australia. plant pathol. 44, 1050-1057. bandoni, r.j. 1979. safranin o as a rapid nuclear stain for fungi. mycologia 71, 873-874. banville, g.j. 1989. yield losses and damage to potato plants caused by rhizoctonia solani kuhn. amer. potato j. 66, 821-834. banville, g.j., d.e. carling, and b.e. otrysko. 1996. rhizoctonia disease on potato. pp. 321-330. in: baruch, s., j.-h. suha, s. neate, and g. dijst (eds.). rhizoctonia species: taxonomy, molecular biology, ecology, pathology and disease control. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. banville, g.b. and d.e. carling. 2001. rhizoctonia canker and black scurf. pp. 36-37. in: stevenson, w.r., r. loria, g. franc, and d.p. weingartner (eds.). compendium of potato diseases. aps press, st. paul, mn. bautista, g., h. mendoza, and d. uribe. 2007. biocontrol of rhizoctonia solani in native potato (solanum phureja) plants using native pseudomonas fluorescens. acta biol. colomb. 12, 19-32. beltrán, c., a. cotes, and a. paris. 2007. selection of isolates of trichoderma spp. with biocontrol activity over rhizoctonia solani in potato. iobc/wprs bull. 30, 55-58. campion, c., c. chatot, b. perraton, and d. andrivon. 2003. anastomosis groups, pathogenicity and sensitivity to fungicides of rhizoctonia solani isolates collected on potato crops in france. eur. j. plant pathol. 109, 983-992. campos, a.p.s. and p.c. ceresini. 2006. somatic incompatibility in rhizoctonia solani ag-1 ia of soybean. summa phytopathol. 32, 247-254. carling, d.e. 1996. grouping in rhizoctonia solani by hyphal anastomosis interactions. pp. 37-47. in: senh, b., s. jabaji-hare, s. neate, and g. dijst (eds.). rhizoctonia species: taxonomy, molecular biology, ecology, pathology, and disease control. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. carling, d.e. and r.h. leiner. 1986. isolation and characterization of rhizoctonia solani and binucleate r. solani-like fungi from aereal stems and subterranean organs of potato plants. phytopathology 76, 725-729. carling, d.e., r.h. leiner, and p.c. westphale. 1989. symptoms, signs and yield reduction associated with rhizoctonia disease of potato induced by tuberborne inoculum of rhizoctonia solani ag-3. amer. potato j. 66, 693-701. carling, d.e. and r.h. leiner. 1990. virulence of isolates of rhizoctonia solani ag-3 collected from potato plants and soil. plant dis. 74, 901-903. carling, d.e., s. kuninaga, and k.a. brainard. 2001. hyphal anastomosis reactions, rdna-internal transcribed spacer sequences, and virulence levels among subsets of rhizoctonia solani anastomosis group-2 (ag-2) and ag-bi. phytopathology 92, 43-50. carling, d.e., r.e. baird, r.d. gitaitis, k.a. brainard, and s. kuninaga. 2002. characterization of ag-13 a newly reported anastomosis group of rhizoctonia solani. phytopathology 92, 893-899. castro, c., j.r. davis, and m.v. wiese. 1988. quantitative estimation of rhizoctonia solani ag-3 in soil. phytopathology 78, 1287-1292. cedeño, l., c. carrero, k. quintero, y. araujo, h. pino, and r. garcía. 2001. identificación y virulencia de grupos de anastomosis de rhizoctonia solani kühn asociados con papa en mérida, venezuela. interciencia 26, 296-300. ceresini, p.c., h.d. shew, r.j. vilgalys, and m.a. cubeta. 2002. genetic diversity of rhizoctonia solani ag-3 from potato and tobacco in north carolina. mycologia 94, 437-449. cubeta, m.a. and r. vilgalys. 1997. population biology of the rhizoctonia solani complex. phytopathology 87, 480-484. demirci, e., c. eken, and h. zengin. 2002. first report of rhizoctonia solani and binucleate rhizoctonia from johnson grass in turkey. plant pathol. 51, 391. escande, a.r. and e. echandi. 1991. protection of potato from rhizoctonia canker with binucleate rhizoctonia fungi. plant pathol. 40, 197-202. espinal, c.f., h. martínez, n. pinzón, and c. barrios. 2006. la cadena de la papa en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. gonzález, d., m.a. cubeta, and r. vilgalys. 2006. phylogenetic utility of indels within ribosomal dna and [beta]-tubulin sequences from fungi in the rhizoctonia solani species complex. mol. phylogenet. evol. 40, 459-470. hall, t.a. 1999. bioedit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for windows 95/98/nt. nucl. acids symp. 41, 95-98. hartill, w.f.t. 1989. some effects of rhizoctonia solani on growth and yield of potatoes. potato res. 32, 283-292. ica. 2003. resolución 2501 por la cual se establecen los requisitos específicos mínimos para la producción de semilla certificada de papa. bogota. jeger, m.j., g.a. hide, p.h.j.f. van den boogert, a.j. termorshuizen, and p. van baarlen. 1996. pathology and control of soil-borne fungal pathogens of potato. potato res. 39, 437-469. 213ferrucho, cifuentes, ceresini, garcía-domínguez: rhizoctonia solani ag-3pt is the major pathogen associated with potato stem canker and black scurf in colombia ko, w. and f. hora. 1979. a selective medium for the quantitative determination of rhizoctonia solani in soil. phytopathology 61, 707-710. kuninaga, s., t. natsuaki, t. takeuchi, and r. yokosawa. 1997. sequence variation of the rdna its regions within and between anastomosis groups in rhizoctonia solani. curr. genet. 32, 237-243. lees, a.k., d.w. cullen, l. sullivan, and m.j. nicolson. 2002. development of conventional and quantitative real-time pcr assays for the detection and identification of rhizoctonia solani ag-3 in potato and soil. plant pathol. 51, 293-302. lehtonen, m.j., p. somervuo, and j.p.t. valkonen. 2008. infection with rhizoctonia solani induces defense genes and systemic resistance in potato sprouts grown without light. phytopathology 98, 1190-1198. macnish, g.c., d.e. carling, and k.a. brainard. 1997. relationship of microscopic and macroscopic vegetative reactions in rhizoctonia solani and the occurrence of vegetatively compatible populations (vcp) in ag-8. mycol. res. 101, 61-68. martin, b. 1988. identification, isolation, frequency, and pathogenicity of anastomosis groups of binucleate rhizoctonia spp. from strawberry roots. phytopathology 78, 379-384. mccabe, p.a., m.p. gallagher, and j.w. deacon. 1999. microscopic observation of perfect hyphal fusion in rhizoctonia solani. mycol. res. 103, 487-490. murashige, t. and f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 473-497. ogoshi, a. 1987. ecology and pathogenicity of anastomosis and intraspecific groups of rhizoctonia solani kuhn. annu. rev. phytopathol. 25, 125-143. ogoshi, a. 1996. the genus rhizoctonia. pp. 1-9. in: sneh, b., s. jabaji-hare, s. neate, and g. dijst (eds.). rhizoctonia species: taxonomy, molecular biology, ecology, pathology and disease control. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. platt, h.w., f. canale, and g. gimenez, 1993. effects of tuber-borne inoculums of rhizoctonia solani and fungicidal seed potato treatment of plant growth and rhizoctonia disease in canada and uruguay. amer. potato j. 70, 553-559. poromarto, s.h., b.d. nelson, and t.p. freeman. 1998. association of binucleate rhizoctonia with soybean and mechanism of biocontrol of rhizoctonia solani. phytopathology 88, 1056-1067. rosa, d.d., e.e. kuramae, r.c. fenille, and n.l. souza. 2005. caracterização citomorforlógica, molecular e patogênica de isolados de rhizoctonia solani na cultura da batata (solanum tuberosum). summa phytopathol. 31, 133-141. scholte, k. 1989. effects of soil-borne rhizoctonia solani kuhn on yield and quality of ten potato cultivars. potato res. 32, 367-376. sharon, m., s. kuninaga, m. hyakumachi, and b. sneh. 2006. the advancing identification and classification of rhizoctonia spp. using molecular and biotechnological methods compared with the classical anastomosis grouping. mycoscience 47, 299-316. sharon, m., s. kuninaga, m. hyakumachi, s. naito, and b. sneh. 2008. classification of rhizoctonia spp. using rdna-its sequence analysis supports the genetic basis of the classical anastomosis grouping. mycoscience 49, 93-114. silva-barreto, f.a.s., w.v. pereira, m.b. ciampi, m.p.s. câmara, and p.c. ceresini. 2010. associação de rhizoctonia solani grupo de anastomose 4 (ag-4 hgi e hgiii) à espécies de plantas invasoras de área de cultivo de batata. summa phytopathol. 36, 145-154. sneh, b., l. burpee, and a. ogoshi. 1998. identification of rhizoctonia species. aps press, st. paul, mn. truter, m. and f.c. wehner. 2004. anastomosis grouping of rhizoctonia solani associated with black scurf and stem canker of potato in south africa. plant dis. 88, 83.2-83.2. tsror, l. 2010. biology, epidemiology and management of rhizoctonia solani on potato. j. phytopathol. 158, 649-658. tsror, l. and i. peretz-alon. 2005. the influence of the inoculum source of rhizoctonia solani on development of black scurf on potato. j. phytopathol. 153, 240-244. virgen-calleros, g., v. olalde-portugal, and d.e. carling. 2000. anastomosis groups of rhizoctonia solani on potato in central méxico and potential for biological and chemical control. amer. j. potato res. 77, 219-224. white, t.j., t. burns, s. lee, and j. taylor. 1990. amplification and direct sequencing of fungal ribosomal genes for phylogenetics. pp. 315-322. in: innis, m.a., d.h. gelfand, j. shinsky, and t.j. white (eds.). pcr protocols. a guide to methods and applications. academic press, san diego, ca. woodhall, j.w., a.k. lees, s.g. edwards, and p. jenkinson. 2007. characterization of rhizoctonia solani from potato in great britain. plant pathol. 56, 286-295. woodhall, j.w., a.k. lees, s.g. edwards, and p. jenkinson. 2008. infection of potato by rhizoctonia solani: effect of anastomosis group. plant pathol. 57, 897-905. received for publication: 1 february, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). michacons@unal.edu.co 2 department of chemistry, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 centro de bioinformática y biología computacional. manizales (colombia). agronomía colombiana 31(1), 7-17, 2013 genetic structure and essential oil diversity of the aromatic shrub lippia origanoides kunth (verbenaceae) in two populations from northern colombia estructura genética y diversidad del aceite esencial en el arbusto aromático lippia origanoides kunth (verbenaceae) en dos poblaciones en el norte de colombia nelson enrique vega-vela1, 3, wilman antonio delgado-ávila2, and maría isabel chacón-sánchez1 abstract resumen in the present study, the diversity in essential oil composition and genetic structure of two populations of lippia origanoides from colombia, one from the department of magdalena on the atlantic coast in the north, and the other from the canyon of the chicamocha river in the northeast, were compared. individuals were sampled in each of the two populations and issr (inter-simple sequence repeat) molecular markers were applied to document the distribution of the genetic diversity within and among the populations. essential oils were extracted by steam distillation from individuals collected in the two populations and analyzed by gas chromatography and mass spectrometry (gc-ms). the results suggest that genetic diversity levels of l. origanoides in magdalena and chicamocha are relatively high (hs ranged from 0.35 to 0.37) and comparable to allogamous plant species and other related species of the same genus. a rather low genetic differentiation (qii varied from 0.07 to 0.17) was found between the two populations, in spite of the relatively large geographical distance between them. the essential oils of l. origanoides can be classified as monoterpenic in type, and according to the relative amount of the major compounds, six chemotypes are proposed. five of them (b, c, d, f and g) are present in the canyon of the chicamocha river, while two of them (c and e) are present in magdalena. chemotypes b and c are similar to chemotypes previously reported. in summary, the essential oils from individuals collected in chicamocha are rich in thymol (chemotypes c and d); carvacrol (chemotype b); p-cymene, eucalyptol (+ β-phellandrene trace) and thymol methyl ether (chemotype f); and thymol methyl ether, pcymene, thymol and γ-terpinene (chemotype g); while those from magdalena are rich in thymol (chemotype c), and eucalyptol and α-phellandrene (chemotype e). these results suggest a significant presence of genetic and essential oil diversity in this species, which should be studied further in order to make more efficient use of this promising plant resource. en el presente estudio, la diversidad en la composición de los aceites esenciales y la estructura genética en dos poblaciones de lippia origanoides de colombia, una del departamento del magdalena sobre la costa atlántica en el norte, y la otra del cañón del río chicamocha en el noreste, fueron comparados. se tomaron muestras de individuos en cada una de las dos poblaciones y se aplicaron marcadores moleculares issr (intersimple sequence repeat) con el fin de documentar la distribución de la diversidad genética dentro y entre poblaciones. los aceites esenciales se extrajeron por destilación por vapor de individuos colectados en las dos poblaciones y se analizaron por cromatografía de gases y espectrometría de masas (gc-ms). los resultados sugieren que los niveles de diversidad genética de l. origanoides en magdalena y chicamocha son relativamente altos (hs varió desde 0,35 hasta 0,37) y son comparables con plantas alógamas y otras especies relacionadas del mismo género. se encontró una diferenciación genética más bien baja (qii varió desde 0,07 hasta 0,17) entre las dos poblaciones, a pesar de existir una distancia geográfica relativamente grande entre ellas. los aceites esenciales de l. origanoides pueden ser clasificados como de tipo monoterpeno, y de acuerdo a la cantidad relativa de los compuestos mayoritarios, se proponen seis quimiotipos. cinco de ellos (b, c, d, f y g) están presentes en el cañon del chicamocha, mientras que dos de ellos (c y e) están presentes en magdalena. los quimiotipos b y c son similares a quimiotipos reportados previamente. en resumen, los aceites esenciales de los individuos colectados en chicamocha son ricos en timol (quimiotipos c y d); carvacrol (quimiotipo b); p-cimeno, eucaliptol (+ trazas de β-felandreno) y timol metil éter (quimiotipo f); y timol metil éter, p-cimeno, timol y γ-terpineno (quimiotipo g); mientras que aquellos del magdalena son ricos en timol (quimiotipo c), y eucaliptol y α-felandreno (quimiotipo e). estos resultados sugieren una presencia significativa de diversidad genética y diversidad en el aceite esencial en esta especie, lo cual debería ser estudiado aún más a fin de lograr hacer un uso más eficiente de este recurso vegetal promisorio. key words: monoterpenes, molecular markers, aromatics, xerophytes, andes. palabras clave: monoterpenos, marcadores moleculares, aromáticas, xerófito, andes. plant breeding, genetic resources and molecular biology 8 agron. colomb. 31(1) 2013 introduction detailed analyses of the national and international market of essential oils have revealed that in spite of the potential of many of its native plant species, colombia’s contribution to the worldwide market is quite limited, mainly due to a low number of strategies, programs and research initiatives in aromatic plant species (biocomercio sostenible, 2003; díaz et al., 2002). in this regard, the lack of knowledge on important issues such as agronomic potential and genetic composition of these kinds of species has limited their exploitation and utilization. the medicinal and aromatic plant species constitute an excellent source of new molecules useful for the synthesis of new preventive drugs for several human diseases (balunas and kinghorn, 2005), and antimicrobial and antioxidant activities (bakkali et al., 2008; cowan, 1999; ng et al., 2000; svoboda and hampson, 1999), among others. these activities reside in the phytochemicals, secondary metabolites and essential oils contained in these species (balunas and kinghorn, 2005; cowan, 1999; gurib-fakim, 2006). in colombia, in recent years, there has been an increased interest in the study of the composition and biochemical properties of the essential oils of several native aromatic and medicinal plant species and their potential uses (meneses et al., 2009a; nerio et al., 2009). among these native species, lippia origanoides kunth, an aromatic shrub that belongs to the verbenaceae j. st.-hil. family and also known as “orégano de monte” (from its common name in spanish), is very promising due to its high content and quality of essential oils. many of the species of this family are characterized as having a relatively high content of essential oils (more than 1%) with a great diversity of uses in the pharmaceutical, food, textile, chemical, cosmetics and perfumery industries (sartoratto et al., 2004). the essential oils of l. origanoides contain secondary metabolites responsible for its particular pungent odor similar to the spice known as oregano (arcila-lozano et al., 2004; calpouzos, 1954) and contain a significant chemical variation, so far represented in colombia by three chemotypes (stashenko et al., 2010). the essential oils of l. origanoides exhibit antioxidant, antimicrobial, antigenotoxic and antiparasitic activities (arcila-lozano et al., 2004; pascual et al., 2001) and are promising for their effects against pathogenic microorganisms of importance in agriculture and human health (dos santos et al., 2004; henao et al., 2009; oliveira et al., 2007; ramírez et al., 2009). lippia origanoides is restricted to xerophytic and subxerophytic areas (albesiano, 2003; albesiano and rangel-ch., 2006; parra and rodríguez, 2007) in northern south america (colombia, venezuela and guyana). in colombia, l. origanoides has been reported in large semiarid areas in the departments of santander and boyacá, especially in the inter-andean canyon of the chicamocha river, and also in cauca, nariño and the atlantic coast (department of magdalena) (albesiano and rangel-ch., 2006; stashenko et al., 2010; suárez et al., 2008). along chicamocha canyon, l. origanoides is widely and abundantly distributed because of its ability to tolerate stress and its phenotypic plasticity (antolinez-delgado and rodríguez, 2008; camargo and rodríguez, 2008; parra and rodríguez, 2007). genetic diversity studies in promising species such as l. origanoides provide useful information for the efficient use and conservation of these resources. only a handful of genetic analyses of this species has been carried out. de campos et al. (2011) undertook a cytogenetic study, reporting the chromosome number of l. origanoides in pollen mother cells as n = 12. on the other hand, suárez et al. (2008) carried out a population genetic analysis on l. origanoides from two localities within the basin of the chicamocha river in northeastern colombia by means of issr markers. recently, vega-vela and chacón-sánchez (2012) undertook a more detailed analysis of the genetic structure of l. origanoides along an altitudinal gradient within the canyon of the chicamocha river in the departments of santander and boyacá in colombia, by means of aflp (amplified fragment length polymorphism) markers, and reported four different populations at contrasting altitudes. as stated above, genetic diversity studies by molecular markers and chemotype diversity studies have been mainly focused at few localities in colombia, especially from the chicamocha canyon, leaving out other regions of colombia. this, along with the fact that this species also occurs in the department of magdalena, in cerro san fernando, a low elevation coastal hill (about 200 m a.s.l.) in santa marta, an area that is isolated from the three andean cordilleras in colombia, raises a number of questions: do the individuals from the chicamocha canyon and from magdalena contain essential oils of different compositions?; how do individuals from the chicamocha canyon and magdalena differ genetically from each other?; and, how much heterogeneity in essential oil composition can be found among different localities within the chicamocha canyon? answering these types of questions is relevant because the biological activities and potential applications of the essential oils depend on their composition, which in turn may vary within a species. for these reasons, this study was performed with the aim of documenting the 9vega-vela, delgado-ávila, and chacón-sánchez: genetic structure and essential oil diversity of the aromatic shrub lippia levels of interand intra-population genetic diversity and essential oil diversity of l. origanoides from two populations in northern colombia (canyon of the chicamocha river and magdalena). materials and methods study area and sample collection for dna extraction the study area was comprised of two populations, one from the atlantic coast of colombia, department of magdalena, municipality of santa marta, and the other from the canyon of the chicamocha river, in the departments of santander and boyacá (fig. 1a). in magdalena, samples were taken in el rodadero (cerro la llorona, 11°12’9.2’’ n, 74°13’11.7’’ w) and in taganga (cerro gordo bonito 11°16’42’’ n, 74°10’53.5’’ w and playa grande 11°16’18’’ n, 74°11’52’’ w), where l. origanoides has been reported according to records held in the herbarium at the universidad del magdalena. explorations of other nearby localities allowed for the collection of samples of l. origanoides in two more localities, in bahía concha (11º17’47’’ n, 74º09’13.7’’ w) and on the road to cienaga (jolonura district, puente de toribio, 11°2’45.5’’ n, 74°11’41.1’’ w). all these localities were very close to the coast and to the city of santa marta. a total of 46 samples were taken in magdalena, at elevations ranging from 100 to 360 m a.s.l. six botanic specimens collected in magdalena were sent to the national herbarium in colombia (col) for taxonomic identification under accession numbers 533538-533543. in the canyon of the chicamocha river, a total of 31 individuals were collected in the municipalities of pescadero and cepitá, at elevations ranging from 200 to 800 ma.s.l. these individuals were used to make inter-population comparisons with the 46 samples from magdalena by means of molecular markers. fourteen botanic specimens collected in the chicamocha canyon were sent to the national herbarium in colombia (col) for taxonomic identification under accession numbers 550395-550408. from each individual, young leaves were collected and used for extraction of dna. high-quality dna suitable for genetic analyses of l. origanoides was obtained using the chemical denaturing properties of the guanidinium cation and silica, with a protocol developed for aromatic and medicinal plants (vega-vela and chacón, 2011). inter-population comparisons to compare the genetic diversity between the two populations of l. origanoides, a total of ten issr markers were used, and a binary (presence/absence of bands) matrix was built for all the alleles observed in the 77 individuals b. magdalena chicamocha canyon a. santander boyacá n 0 500 km figure 1. a. study area: department of magdalena, municipality of santa marta and the basin of the chicamocha river in the departments of santander and boyacá in northeastern colombia. b. individual of l. origanoides from magdalena grown in a greenhouse. photos: suárez, a. (coast of santa marta) and vega-vela n.e. (other images). 10 agron. colomb. 31(1) 2013 analyzed. the genetic structure was evaluated by means of amova with 1,000 permutations as implemented in the software: genalex (peakall and smouse, 2006). a genetic distance matrix among individuals based on nei’s coefficient (nei and li, 1979) was built and used to construct a neighbor-joining (nj) topology using the package: phylip (felsenstein, 1989). statistical support for groups was established by means of bootstrapping (1,000 permutations). in order to identify possible outlier loci that could be under some sort of selection process and avoid bias in the estimation of the population parameters, the method developed by beaumont and nichols (1996) was applied as implemented in the dfdist software (beaumont, 2008). genetic differentiation among populations (θii) and panmictic heterozygosity (hb) were calculated with the hickory software (holsinger et al., 2002) that implements a bayesian approach with two models ( full model, and free model without assuming ehw). chemical composition of essential oils essential oils (eo) were extracted from 12 individuals collected in the department of magdalena (three individuals) and the chicamocha canyon (nine individuals) (tab. 1). in the chicamocha canyon, l. origanoides occurs in areas that differ in altitude and for the purpose of this study, three basins were defined following vega-vela and chacónsánchez (2012): the lower basin (300 1,000 m a.s.l.), the medium basin (1,000 2,000 m a.s.l.), and the upper basin (at elevations greater than 2,000 m a.s.l.) (fig. 2, adapted from vega-vela and chacón-sánchez, 2012). in order to evaluate the heterogeneity of essential oil compositions in the chicamocha canyon, individuals from each of these three basins were analyzed (tab. 1). leaves, flowers and stems were harvested for eo extraction from plants either growing in natural conditions or propagated under greenhouse conditions (fig. 1b) from cuttings collected in the wild. in the greenhouse, cuttings were propagated in a substrate containing coconut fiber, coal slang and river sand (1:1:1). the greenhouse was located at the universidad nacional de colombia, bogota, at 2,556 m a.s.l. at coordinates 4°38’08.46” n and 74°0.5’11.99” w, with a natural photoperiod for this part of the tropics. the control of weeds was done manually and use of herbicides, fungicides and insecticides was avoided. samples of fresh plant material from plants in their flowering stage (approximately 1 kg) were cut into small pieces and steam table 1. geographical data of 12 individual samples of l. origanoides from the department of magdalena and the chicamocha canyon, analyzed for the composition of their essential oils and the chemotypes identified in this study. eo no. sample id location harvested in1 latitude (n) longitude (w) elevation (m) chemotype* 1 s94 department of magdalena, municipality of santa marta, locality bahía concha greenhouse 11.2960 74.1558 e 2 s97-2 department of magdalena, municipality of santa marta, localitytaganga greenhouse 11.2636 74.1537 c 3 s69 department of magdalena, municipality of santa marta, localitytaganga greenhouse 11.2690 74.1959 c 4 a1 department of santander, lower basin of the chicamocha river, municipality of pescadero greenhouse 6.8238 73.0091 586 b 5 ca-262 department of santander, lower basin of the chicamocha river, localities pico de la vieja and zapatoca field 6.8589 73.2009 1,460 c 6 ca-263 department of santander, lower basin of the chicamocha river, localities el batal and zapatoca field 6.7523 73.2298 676 c 7 ca-264 department of santander, lower basin of the chicamocha river, localities las juntas and villanueva field 6.7689 73.2089 372 f 8 ca-184 department of santander, medium basin of the chicamocha river, locality:tipacoque-capitanejo field 6.4683 72.6921 1,238 b 9 ca-268 department of boyacá, medium basin of the chicamocha river, localities soatá and tipacoque field 6.3651 72.6709 1,882 d 10 ca-269 department of boyacá, medium basin of the chicamocha river, locality: capitanejo field 6.5045 72.6809 1,168 c 11 ca-271 department of boyacá, upper basin of the chicamocha river, localities socha, sagra and abajo field 6.0185 72.7028 2,100 g 12 ca-272 department of boyacá, upper basin of the chicamocha river, localities socha and santa teresa field 5.9905 72.7333 2,300 c 1 essential oils (eo) were extracted from plant material either propagated and growing in a greenhouse, or growing in natural conditions (field). *capital letters indicate chemotypes. the major compounds of the chemotypes and their relative amounts are: chemotype b (carvacrol > 40%), chemotype c (thymol > 50%), chemotype d (thymol 29.6%), chemotype e (eucalyptol 21.9% and α-phellandrene 17.8%), chemotype f (p-cymene 18.4%, eucalyptol + β-phellandrene trace 17.4% and thymol methyl ether 10.7%), chemotype g (thymol methyl ether 21.6%, p-cymene 19.6%, thymol 13.5% and γ-terpinene 12.0%). 11vega-vela, delgado-ávila, and chacón-sánchez: genetic structure and essential oil diversity of the aromatic shrub lippia distillated. the eo extracted under this method were analyzed by gc-ms (gas chromatography-mass spetrometry) with capillary columns (rtx®-5ms, restek corporation, bellefonte, pa). chemical constituents were identified based on the comparison of their mass spectral pattern and retention indices with those obtained from the wiley 138, nbs 75k and nist libraries, as well as those published by adams (1995). retention indices were calculated according to van den dool and kratz (1963). in order to meaningfully describe the variation in the essential oil composition and to facilitate the description of chemotypes, principal component analyses (pca) were carried out, based on covariance matrixes, by using the: multivariate statistical package (mvsp) software (kovach, 2004). two pca analyses were carried out, one of them taking as variables all the substances detected across all the samples, and the other one taking as variables only the substances with a relative abundance higher than 1%. results and discussion inter-population comparisons a total of 194 issr loci were amplified in the 77 individuals analyzed, among them, 10 loci were identified as outliers with a confidence limit of 0.95. the genetic diversity (hb) and genetic divergence (θii) values, calculated with the software: hickory, are shown in tab. 2. as can be seen, the statistic θii is overestimated at 21 to 43% when the outlier loci are included. this overestimation is expected because for the outlier loci the observed fst values were significantly higher. the estimated values for θii without outlier loci ranged from 0.066 (under the full model) to 0.1314 (under the free model). suárez et al. (2008) observed a θii value of 0.032 for issr markers when comparing individuals of l. origanoides from two localities within the chicamocha canyon (pescadero and cepitá). this genetic divergence was considered low by the authors. also, vega-vela and chacón-sánchez (2012), when comparing four different populations of l. origanoides within the chicamocha canyon at contrasting elevations, reported a θii value of 0.16 for aflp markers, under the full model. comparing genetic divergence values reported by different studies is a difficult task because each study is unique in its sampling strategy and markers used. however, it is interesting to see that the highest value of genetic divergence for the two populations reported in our study (magdalena and chicamocha, separated by about 508 km) and without outlier loci (θii=0.13 under the free model) is similar or even lower than the genetic divergence value reported by vega-vela and chacón-sánchez (2012) (θii=0.16) for populations within the chicamocha canyon separated by only up to 27 km. this result is somewhat unexpected with standard patterns of isolation by distance, which figure 2. relief map and geographical locations of the three basins of the chicamocha river. lower basin (municipalities of villanueva [locality of juntas], jordán, pescadero and cepitá), medium basin (in the municipalities of capitanejo, tipacoque and soatá) and the upper basin (municipalities of socotá, socha and beteitiva). adapted from vega-vela and chacón-sánchez (2012). 12 agron. colomb. 31(1) 2013 build up in populations with limited migration over time, where one would expect to find large genetic correlations among geographically close populations and a drop-off of these correlations as the geographical distance increases. however, we know that patterns of genetic differentiation are not only the result of geographic isolation among populations, but the product of the reproductive system of the species, life history traits (e.g. life cycle, dispersion mechanisms, etc.), divergence time among populations and historical processes such as fragmentation and colonization events. interestingly, it has been found that the chicamocha canyon shares floristic elements with other semiarid areas in colombia such as la guajira (near to magdalena) and patia (in southwestern colombia), and with other semiarid areas from neighboring south american countries such as venezuela, ecuador and peru (albesiano and rangel, 2006). the presence of floristic similarities among semiarid regions that are geographically isolated indicates that other shared factors may exist (contemporary or historical) among these regions (unknown for us) that might help explain the relatively low divergence found among the two populations of l. origanoides in this study. additionally, the amova results showed that most of the genetic diversity is found within the two populations analyzed (magdalena and chicamocha canyon) (about 72%) as opposed to between them (about 28%), a pattern expected in species with open pollination. on the other hand, the nj topology based on nei’s genetic distance does not support the existence of groups related with geography (bootstrap p<50%). this is consistent with the amova results and with the results of genetic divergence shown above. these results are important for the use and conservation of this genetic resource, and for sampling strategies, suggesting that a more exhaustive sampling within populations may be needed in order to capture most of the diversity, as we will see below. genetic diversity values (hb) for l. origanoides from magdalena and chicamocha were similar and ranged between 0.35 and 0.37 (without outliers), depending on the criteria used for polymorphic loci and model used (tab. 2), and were approximately 30% lower than the hb previously reported for the same species in the chicamocha canyon based on issr markers (hb=0.484) (suárez et al., 2008), and about 18% higher than the average genetic diversity reported for several populations of the chicamocha canyon based on aflp markers (hb=0.28) (vega-vela and chacón-sánchez, 2012). these differences among studies may be due to the samples analyzed and the molecular markers used. one thing that is worth mentioning is the very similar level of genetic diversity that was found among magdalena and chicamocha in this study, a result that is somewhat unexpected and difficult to interpret given our lack of knowledge about the processes that are governing the current distribution of the genetic diversity in these populations. chemical diversity of essential oils in l. origanoides from two populations in colombia a total of 74 components were observed in the 12 essential oils analyzed (tab. 3 reports relative amounts >0.1%). the chemical diversity of l. origanoides is related to monoterpene and sesquiterpene hydrocarbons, alcohols, phenols, ketones, aldehydes, esters and epoxides. in the majority of samples, the principal compounds were p-menthane type aromatic monoterpenes such as thymol and carvacrol. other monoterpene hydrocarbons and their oxygenated compounds (type thujene, pinene and carene) were present at a minor proportion. camphene type compounds were only detected in three samples in relatively smaller proportions (less than 2%). the sesquiterpenes and their oxygenated derivates in the samples analyzed were around 15% and corresponded to compounds with structures such as caryophyllene, humulene and germacrene. in general, the eo of the samples of l. origanoides analyzed can be classified as monoterpenic in type, where the amount of these compounds varied from 31.4 to 95.3% of the relative composition. the results of the two pca analyses are identical and the one that took into account all the 74 compounds can be seen in fig. 3. table 2. genetic diversity (hb) and genetic divergence (θii) between populations (chicamocha versus magdalena) calculated with the hickory software. values are reported under two criteria for polymorphic loci (0.99 and 0.95), and including or excluding the outlier loci. population parameter 99% with outliers 99% without outliers 95% with outliers 95% without outliers full model free model full model free model full model free model full model free model θii 0.1184 0.1698 0.066 0.1303 0.1197 0.1679 0.0722 0.1314 hb chicamocha 0.350 0.349 0.354 0.352 0.367 0.365 0.372 0.369 hb magdalena 0.341 0.339 0.349 0.348 0.357 0.356 0.368 0.366 average diversity (hs) 0.346 0.344 0.352 0.350 0.362 0.360 0.370 0.367 total diversity (ht) 0.368 0.371 0.365 0.368 0.386 0.388 0.384 0.387 13vega-vela, delgado-ávila, and chacón-sánchez: genetic structure and essential oil diversity of the aromatic shrub lippia table 3. chemical composition of essential oils of l. origanoides from magdalena and the chicamocha canyon in colombia. no. geographic region mag lb mb ub no. eo1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 greenhouse or field g g g g f f f f f f f f 1 α-thujene 0.3 0.3 0.2 0.3 0.6 1.2 0.4 0.2 0.7 2 α-pinene 1.2 0.1 0.1 0.1 0.2 0.4 1.6 0.2 0.3 3 camphene 0.9 0.1 1.7 0.2 4 sabinene 3.0 0.3 0.4 5 β-pinene 0.5 0.1 0.1 0.7 0.2 0.2 6 β-myrcene 1.2 1.3 1.0 1.2 2.7 4.4 1.7 1.0 1.4 7 α-phellandrene + δ-3-carene 0.3 8 α-phellandrene 17.8 0.3 0.1 0.2 0.2 0.2 4.1 1.0 9 α-3-carene 0.1 0.1 0.3 1.3 10 α-terpinene 0.7 1.2 1.0 1.9 1.6 2.5 0.9 1.9 11 p-cymene 3.4 4.4 3.9 7.0 11.0 18.0 18.4 11.8 19.6 1.24 12 limonene 4.1 0.6 0.4 0.5 0.4 0.6 4.0 0.4 1.4 13 β-phellandrene 0.1 0.2 0.2 0.5 14 eucalyptol 21.9 0.3 0.1 0.2 0.7 0.3 0.7 6.0 15 eucaliptol+(β-phellandrene trace) 17.4 16 trans-β-ocimene 0.3 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3 0.2 0.1 17 γ-terpinene 5.8 6.8 6.2 16.6 8.7 10.9 8.5 6.3 12.0 0.57 18 cis-sabinene hydrate 0.3 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.1 0.2 0.3 19 terpinolene 0.3 0.1 0.1 0.3 0.2 20 linalool 0.3 0.1 0.1 0.6 0.1 0.2 21 trans-sabinene hydrate 0.2 0.2 0.1 0.1 0.2 0.2 22 cis-p-menth-2-en-1-ol 0.1 0.1 23 α-campholenal 0.1 24 trans-pinocarveol 0.1 0.1 25 umbellulone 0.3 0.3 0.3 0.2 0.1 0.1 26 borneol 1.0 0.9 0.2 27 phellandrene aldehyde 0.2 28 ipsdienol 0.2 29 terpin-4-ol 0.2 0.3 0.3 0.3 0.6 0.5 0.5 0.5 1.3 0.3 30 α-terpineol 0.3 0.5 0.1 31 thymol methyl ether 0.5 1.9 1.7 1.6 3.1 1.1 10.7 0.7 0.4 2.4 21.6 1.24 32 carvacrol methyl ether 0.1 0.2 33 carvone 0.1 34 oxigenated monoterpenoid c10h14o 0.2 35 thymol 1.9 61.6 67.9 8.6 52.7 52.8 8.2 6.8 29.6 87.2 13.5 68.21 36 carvacrol 7.4 44.9 0.5 0.3 0.2 63.8 0.4 37 thymol acetate 0.2 6.4 8.0 1.0 1.1 0.3 1.4 1.4 1.7 0.67 38 carvacrol acetate 0.6 2.0 0.3 39 α-copaene 0.2 0.2 0.1 0.3 3.8 0.4 40 β-elemene 0.2 41 β-bourbonene 0.2 42 β-cubebene 0.2 0.7 43 trans-β-caryophyllene 7.3 4.5 4.5 4.5 6.2 2.0 6.2 0.8 3.2 2.9 6.4 1.87 44 cis-α-bergamotene 1.0 0.7 0.5 0.1 0.2 0.2 0.6 0.1 45 sesquisabinene 0.3 0.3 0.2 0.1 0.1 46 β-copaene 0.1 0.2 0.3 47 α-humulene 3.7 2.0 2.3 2.1 3.3 0.9 3.1 0.4 2.6 48 cis-sesquisabinene hydrate 0.4 49 9-epi-(e)-caryophyllene 0.6 0.1 1.7 0.71 50 γ-muurolene 0.4 0.4 0.4 0.3 0.2 0.4 0.6 0.6 51 germacrene d 6.9 0.6 0.5 1.2 1.6 0.9 0.9 0.4 continúa 14 agron. colomb. 31(1) 2013 the two main components explained 88% of the variation in essential oil composition among the 12 samples analyzed. the substances that most contributed to the first component were thymol (with a loading of 0.879) and carvacrol (-0.445), and the ones that most contributed to the second component were carvacrol (0.854), thymol (0.377), thymol methyl ether (-0.190), eucalyptol (-0.158), α-phellandrene (-0.137), p-cymene (-0.125) and eucalyptol (+ β-phellandrene trace) (-0.121). according to these variables, the essential oils can be tentatively clustered into four groups (fig. 3). group i contains essential oils number 2, 3, 5, 6, 10 and 12, all of them containing thymol as the major compound (more than 50% of relative amount) followed by p-cymene (1.24-18%), γ-terpinene (6.2-10.9%) and thymol methyl ether (1.1-3.1%). it is interesting to point out that essential oil no. 10 showed the highest relative amount of thymol (87.2%) among all the samples analyzed. stashenko et al. (2010) reported the composition of essential oils from samples collected in colombia from the departments of santander (bucaramanga), boyacá (soatá), cauca (mercaderes) and nariño (pedegral), where the main constituent was thymol (ca. 56%), followed by p-cymene (ca. 9%) and γ-terpinene (ca. 5%), and classified these as chemotype c. so, the essential oils from group i observed here will also be called chemotype c. group ii contains essential oils number 4 and 8, both of them containing carvacrol as the major compound (more than 40%) followed by p-cymene (7.0-11.8%), γ-terpinene (6.3-16.6%) and thymol (6.8-8.6%). stashenko et al. (2010) also reported essential oils of similar composition to group ii (carvacrol ca. 40%, p-cymene ca. 13%, γ-terpinene ca. continuación table 3. chemical composition of essential oils of l. origanoides from magdalena and the chicamocha canyon in colombia. no. geographic region mag lb mb ub no. eo1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 greenhouse or field g g g g f f f f f f f f 52 bicyclogermacrene 0.8 0.5 0.6 53 β-bisabolene 0.3 0.3 0.2 0.3 2.4 1.6 2.25 54 viridiflorene 0.2 3.9 55 oxigenated sesquiterpenoid c15h26o 1.1 0.3 0.3 0.4 0.5 0.5 56 δ-amorphene 0.6 0.3 57 cis-calamenene 0.3 0.4 58 sphathulenol 0.1 0.1 59 germacrene d-4-ol 0.5 60 palustrol 0.5 0.2 61 caryophyllene oxide 0.3 0.3 0.2 0.3 0.8 0.3 1.5 0.4 3.8 1.3 62 guaiol 0.1 0.1 63 viridiflorol 0.7 5.0 1.4 64 humulene epoxide ii 0.3 0.2 0.4 0.1 0.5 0.2 2.0 0.4 65 muurola-4.10(14)-dien-1β-ol 0.2 0.1 66 γ-eudesmol 0.1 0.1 67 oxygenated compound c15h24o 0.4 0.3 68 α-cadinol 0.2 0.1 0.1 69 α-eudesmol 0.5 0.4 70 β-selinene 4.6 71 δ-cadinene 0.9 72 benzil benzoate 17.22 73 salicylicacid 3.57 74 α-cubebene 0.91 monoterpene hydrocarbons 39.2 15.1 13.0 28.1 26.1 39.3 43.2 21.4 39.8 1.8 non-aromatic monoterpenoids 3.2 0.8 0.8 0.6 1.5 1.2 3.0 1.4 1.3 1.4 aromatic monoterpenoids 32.2 70.2 77.7 58.4 58.1 54.8 37.9 72.5 31.4 89.6 43.2 70.1 sesquiterpene hydrocarbons 21.9 8.0 7.9 8.9 13.2 4.7 11.6 1.7 15.2 6.2 11.8 6.6 sesquiterpenoids 3.1 6.1 0.5 2.5 1.2 0.4 4.0 0.6 10.4 3.8 benzoic acid derivates 20.8 1 for the number of the essential oil (tab. 1). mag: magdalena, lb: lower basin; mb: medium basin; ub: upper basin of the chicamocha river; f: sample collected in the wild; g: sample harvested from plants growing in greenhouse. 15vega-vela, delgado-ávila, and chacón-sánchez: genetic structure and essential oil diversity of the aromatic shrub lippia 11% and thymol ca. 11%) from samples collected in colombia from the department of santander (bucaramanga, jordán sube and piedecuesta), and classified these as chemotype b. therefore, the essential oils from group ii observed here will also be called chemotype b. group iii contains only essential oil number 9 that is characterized as having thymol as the major compound but at a lower relative amount than group i (29.6%), followed by other substances such as β-selinene (4.6%), viridif lorene (3.9%), caryophyllene oxide (3.8%) and trans-β-caryophyllene (3.2%). due to its composition, this essential oil is tentatively classified here as chemotype d. group iv clusters essential oils number 1, 7 and 11, and although they differ from each other, what they have in common is that none of them contains thymol or carvacrol as the major compound. essential oil number 1 contains eucalyptol (21.9%) and α-phellandrene (17.8%) as the major compounds, followed by carvacrol (7.4%), trans-β-caryophyllene (7.3%), germacrene d (6.9%) and γ-terpinene (5.8%) and in this study, this oil is tentatively classified as chemotype e. essential oil number 7 contains p-cymene (18.4%), eucalyptol (+ β-phellandrene trace) (17.4%) and thymol methyl ether (10.7%) as the major compounds, followed by γ-terpinene (8.5%), thymol (8.2%) and trans-β-caryophyllene (6.2%). this essential oil is tentatively classified here as chemotype f. essential oil number 11 contains thymol methyl ether (21.6%), p-cymene (19.6%), thymol (13.5%) and γ-terpinene (12.0%) as the major compounds, followed by trans-β-caryophyllene (6.4%) and eucalyptol (6.0%). this essential oil is tentatively classified here as chemotype g. by examining the geographical distribution of these chemotypes, an interesting pattern emerges. in the canyon of the chicamocha river, five chemotypes were observed (b, c, d, f and g), while in magdalena, two chemotypes were found (c and e). chemotype c was the most widespread, occurring in magdalena (in taganga town) and the three basins of the chicamocha river (in boyacá and santander), from samples harvested in both, field and greenhouse, which suggests that this chemotype keeps its nature when the plants are cultivated in a greenhouse, a very important result for future developments of this genetic resource as a crop plant. this study adds a new department (magdalena) to the known geographic range of chemotype c, which so far seems to be the most widespread within colombia. chemotype b was the second most widespread, occurring in the lower and medium basins of the chicamocha river from plants harvested in the field and also from plants growing in a greenhouse. as with type c, this chemotype figure 3. scatterplot of the two main components from the pca. filled circles with numbers (according to tab. 3) show the twelve essential oils analyzed. essential oils were classified into four groups (i, ii, iii and iv) enclosed in dashed lines. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 c om po ne nt 2 ( 20 % ) component 1 (68%) grupo ii (carvacrol as major compound 44-64%) grupo iv (neither carvarol nor thymol as major compunds) grupo iii (thymol as major compound 30%) grupo i (thymol as major compound 52-87%) -17 -15 -13 -11 -9 -7 -5 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 16 agron. colomb. 31(1) 2013 keeps its nature when plants are cultivated in a greenhouse. the remaining chemotypes (d, e, f and g) are restricted to one locality (tab. 1). of these, chemotype e was extracted from plants growing in a greenhouse, so its presence in the wild is unknown, and chemotypes d, f, and g were extracted from plants growing in the wild, so we do not know if cultivation conditions will affect the chemical composition of these chemotypes. as can be seen, essential oils present in the three basins of the chicamocha river are diverse. in the lower basin, types c, b and f were observed, in the medium basin types c, b, and d were found, and in the upper basin types c and g were observed. although the sample analyzed from the three basins of the chicamocha canyon is small, it is interesting to see some degree of diversity in their essential oils (five different chemotypes in nine samples). recently, vega-vela and chacón-sánchez (2012) reported, on the basis of aflp type molecular markers, four different populations along an elevation gradient in the chicamocha canyon. individuals from the upper basin (ub) formed a compact group and were apparently more closely related to individuals from the medium basin (mb). conversely, the group of individuals from the lower basin clustered in a more dispersed group (two subgroups can be identified, lba and lbb). the present results on the chemical diversity of essential oils and the results of vega-vela and chacónsánchez (2012) on the genetic structure of l. origanoides in the chicamocha canyon suggest that the chicamocha canyon may contain a much larger diversity than the one reported here and that in each basin, unique chemotypes might be found. therefore, in order to capture most of the diversity in future studies, it seems that a more intense sampling is needed, which should take into account the geographical location of the sample within the canyon. conclusions this is one of the few studies that investigates aspects of both genetic structure and chemical diversity in plant species of the lippia genus in colombia, particularly l. origanoides. the molecular markers used (issr) allowed for the estimation of relatively high genetic diversity levels in the sampled populations and relatively low genetic divergence between the two populations analyzed. the eo of l. origanoides observed in this study were of the monoterpenic type and important variations in the relative amount of the major compounds were observed. on the basis of these variations, we propose six different chemotypes, which need further assessment of their geographic variation and potential uses. five of these chemotypes (b, c, d, f and g) were obtained from plants harvested in the wild and one of them (e) was observed in plants collected from the wild but cultivated in a greenhouse, so its presence in natural conditions should be evaluated in the future. these results are very important in the context of the future development of this species as a new crop in colombia and the need to make a rational use of this genetic resource. acknowledgments this work was funded by the ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) of colombia, contracts no. 064-2007v7163-50-07 and 062-2207v7163-51, the dirección de investigaciones of bogotá (dib) of the universidad nacional de colombia, and colciencias through a research fellowship under the “programa de jóvenes investigadores e innovadores”, contract no. 155-2008. we are grateful to luis angel cárdenas garzón for his valuable help in the extraction of essential oils and to adriana suárez and julián david ortiz for their help in the molecular analyses and collection of samples. literature cited adams, r.p. 1995.identification of essential oil components by gas chromatography/quadrupole mass spectrometry. academic press, san diego, ca. albesiano, s. 2003. la vegetación del cañón del río chicamocha, santander-colombia. caldasia 25, 73-99. albesiano, s. and j.o. rangel-ch. 2006. estructura de la vegetación del cañón del río chicamocha, 500-1200 m; santander, colombia: una herramienta para la conservación. caldasia 28, 307-325. antolinez-delgado, c.a. and n.l. rodríguez. 2008. plasticidad fenotípica en lippia alba y lippia origanoides (verbenaceae): respuesta a la disponibilidad de nitrógeno. acta biol. colomb. 13, 53-64. arcila-lozano, c.c., g. loarca-piña, s. lecona-uribe, and e. gonzález. 2004. el orégano: propiedades, composición y actividad biológica de sus componentes. arch. latinoam. nutr. 54, 100-111. bakkali, f., s. averbeck, d. averbeck, and m. idaomar. 2008. biological effects of essential oils. a review. food chem. toxicol. 46, 446-475. baser, k.h. 2008. biological and pharmacological activities of carvacrol and carvacrol bearing essential oils. curr. pharm. design 14, 3106-3119. balunas, m.j. and a.d. kinghorn. 2005. drug discovery from medicinal plants. life sci. 78, 431-441. beaumont, m.a. and r.a. nichols. 1996. evaluating loci for use in the genetic analysis of population structure. proc. r. soc. lond. b 263, 1619-1626. beaumont, m. 2008. dfdist readme [documentation file]. in http://www.rubic.rdg.ac.uk/~mab/stuff/; consulted: march, 2013. 17vega-vela, delgado-ávila, and chacón-sánchez: genetic structure and essential oil diversity of the aromatic shrub lippia biocomercio sostenible. 2003. estudio del mercado colombiano de aceites esenciales. instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. calpouzos, l. 1954. botanical aspects of oregano. econ. bot. 8, 222-233. camargo, a.p. and n.l. rodríguez. 2008. respuestas fenotípicas de lippia alba y lippia origanoides (verbenaceae) a la disponibilidad de agua en el suelo. acta biol. colomb. 13, 133-148. cowan, m.m. 1999. plant products as antimicrobial agents. clinical microbiol. rev. 12, 564-582. decampos, j.m.s., s.m. sousa, p.s. silva, l.c. pinheiro, f. sampaio, and l.f. viccini. 2011. chromosome numbers and dna c values in the genus lippia (verbenaceae). plant syst. evol. 291, 133-140. díaz, j.a., l.m. avila, and j. oyola. 2002. análisis del mercado internacional de aceites esenciales y aceites vegetales. instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. dos santos, f.j.b., j.a.d. lopes, a.m.g.l. cito, e.h. de oliveira, s.g. delima, and f.a.m. reis. 2004. composition and biological activity of essential oils from lippia origanoides h.b.k. j. essent. oil res. 16, 504-506. felsenstein, j. 1989. phylip, phylogeny inference package version 3.2. cladistics 5, 164-166. gurib-fakim, a. 2006. medicinal plants: traditions of yesterday and drugs of tomorrow. mol. aspects med. 27, 1-93. henao, j., l.j. muñoz, e.v. ríos, l. padilla, and g.a. giraldo. 2009. evaluación de la actividad antimicrobiana de los extractos de la planta lippia origanoides h.b.k. cultivada en el departamento del quindío. rev. invest. univ. quindio 19, 159-164. holsinger, k.e., p.o. lewis, and d.k. dey. 2002. a bayesian approach to inferring population structure from dominant markers. mol. ecol. 11, 1157-1164. kovach, w.l. and k.c. services. 2004. mvsp a multi-variate statistical package, version 3 for windows. in: kovach computing services, http://www.kovcomp.co.uk/mvsp/mvspwbro.html; consulted: march, 2013. meneses, r., r.e. ocazionez, j.r. martínez and e.e. stashenko. 2009a. inhibitory effect of essential oils obtained from plants grown in colombia on yellow fever virus replication in vitro. ann. clin. microbiol. antimicrob. 8, 8. nei, m. and w.h. li. 1979. mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. proc. natl. acad. sci. 76, 5269-5273. nerio, l.s., j. olivero-verbel, and e.e. stashenko. 2009. repellent activity of essential oils from seven aromatic plants grown in colombia against sitophilus zeamais motschulsky (coleoptera). j. stored prod. res. 45, 212-214. ng, t.b., f. liu, and z.t. wang. 2000. antioxidative activity of natural products from plants. life sci. 66, 709-723. oliveira, d.r., g.g. leitao, h.r. bizzo, d. lopes, d.s. alviano, c.s. alviano, and s.g. leitao. 2007. chemical and antimicrobial analyses of essential oil of lippia origanoides h.b.k. food chem. 101, 236-240. parra, e.t. and n.l. rodríguez. 2007. plasticidad fenotípica de lippia alba y lippia origanoides (verbenaceae) en respuesta a la disponibilidad de luz. acta biol. colomb. 12s, 91-102. pascual, m.e., k. slowing, e. carretero, d. sánchez, and a. villar. 2001. lippia: traditional uses, chemistry and pharmacology: a review. j. ethnopharmacol. 76, 201-214. peakall, r. and p.e. smouse. 2006. genalex 6: genetic analysis in excel. population genetic software for teaching and research. mol. ecol. notes 6, 288-295. ramírez, l.s., j.h. isaza, l.a. veloza, and e.e. stashenko. 2009. actividad antibacteriana de aceites esenciales de lippia origanoides de diferentes orígenes de colombia. ciencia 17, 313-321. sartoratto, a., a. machado, c. delarmelina, g. figueira, m. duarte, and v. rehder. 2004. composition and antimicrobial activity of essential oils from aromatic plants used in brazil. braz. j. microbiol. 35, 275-280. stashenko, e.e., j.r. martínez, c.a. ruiz, g. arias, c. durán, w. salgar, and m. cala. 2010. lippia origanoides chemotype differentiation based on essential oil gc-ms and principal component analysis. j. sep. sci. 33, 93-103. suárez, a.g., g. castillo, and s. chacón. 2008. genetic diversity and spatial genetic structure within a population of an aromatic shrub, lippia origanoides (verbenaceae), in the chicamocha canyon, northeastern colombia. genet. res.90, 455-465. svoboda, k.p. and j.b. hampson. 1999. bioactivity of essential oils of selected temperate aromatic plants: antibacterial, antioxidant, anti-inflammatory and other related pharmacological activities. pp. 43-49. in: special chemicals for the 21st century. international seminar. ademe; ienica, paris. van den dool, h. and p.d. kratz. 1963. a generalization of the retention index system including linear temperature programmed gas-liquid partition chromatography. j. chromatogr. a11, 463-471. vega-vela, n.e. and s. chacón. 2011. isolation of high-quality dna in 16 aromatic and medicinal colombian species using silicabased extraction columns. agron. colomb. 29(3), 349-357. vega-vela, n.e. and m.i. chacón-sánchez. 2012. genetic structure along an altitudinal gradient in lippia origanoides, a promising aromatic plant species restricted to semiarid areas in northern south america. ecol. evol. 2(11), 2669-2681. editorial uno de los objetivos de desarrollo del milenio según las naciones unidas es erradicar la pobreza extre-ma y el hambre; resulta claro que las mejoras en las vidas de los más pobres han sido lentas, y que algunas de las ganancias que tanto ha costado obtener, están siendo mermadas por las crisis medioambiental, económica y alimenticia. el número de personas subnutridas continúa aumentando, mientras que el lento avance hacia la reducción del hambre en el mundo se ha detenido. en el neotrópico, tanto en sus zonas secas como en las húmedas, crecen numerosas especies vegetales con alta diversidad taxonómica que proveen alimento a la población humana. se cultivan en pequeña escala o de manera comercial en fincas y parcelas, en su mayoría alcanzan gran demanda en los mercados nacionales, unas cuantas se exportan y otras, a pesar de su potencial, tienen un desarrollo limitado como es el caso de algunas raíces y tubérculos, hortalizas, cereales y frutales. conjuntamente con los productores, hay que diseñar sistemas de cultivo que permitan realizar un manejo integrado de los problemas fitosanitarios, mejorar los rendimientos y aplicar los conceptos de agricultura con enfoque de cadena, desde la producción hasta el consumo, siempre con el anhelo de aportar para la seguridad alimentaria, factor que requiere la contribución de todos. en este número de agronomía colombiana se presentan a la comunidad científica y demás actores de la ciencia y tecnología agrícola, reportes en el área de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular sobre la evaluación fenotípica de variedades transgénicas de papa con alta resistencia frente al insecto plaga tecia solanivora, encontrandose una línea genética con potencial para estudios de la mejora genética de la especie. en este mismo sentido, mediante evaluación morfo-agronómica de 54 entradas del recurso genético de uchuva, procedentes de boyacá, cundinamarca, santander y norte de santander, se detectó que un grupo de cinco entradas fueron sobresalientes por su ausencia de afecciones causadas por insectos y patógenos. agronomía colombiana 30(1), 3-4, 2012 one of the millennium development goals from the united nations is to eradicate extreme poverty and hunger; it is clear that improvements in the lives of the poor have been slow, and that some of the hard-won gains are being undermined by environmental, economic and food crises. the number of undernourished people continues to increase, while the slow progress towards reducing hunger has stopped. in the neotropics, in both dry and wet zones, numerous plants with high taxonomic diversity grow and provide food for the human population; grown on a small scale or commercially on farms and plots, and for the large part they meet the great demand of the domestic markets; some are exported and others, despite their potential, have limited development, as is the case with some roots and tubers, vegetables, cereals and fruit. together with producers, we must design farming systems that allow for integrated management of phytosanitary problems, improve yield and apply agricultural concepts focused on the production chain, from production to consumption, always with the desire to contribute to food security, which requires the contribution of all. in this issue of agronomía colombiana, we present to the scientific community and other members of agricultural science and technology reports in the area of plant breeding, genetic resources and molecular biology on the phenotypic evaluation of transgenic potato varieties with high resistance against the insect pest tecia solanivora, uncovering a genetic line with potential for studies on genetic improvement of the species. in the same vein, during the morpho-agronomic evaluation of 54 entries of genetic resource for the cape gooseberry, from boyacá, cundinamarca, santander and norte de santander, a group of five entries was noted for its absence of disease caused by insects and pathogens. for the field of crop physiology, this issue starts with fruit as important food items, analyzing the response of growth and development of strawberry plants to certain environmental factors and quantity and quality of light; agron. colomb. 30(1) 20124 el área temática de fisiología de cultivos, inicia con frutales como importante renglón de alimentos, se analiza la respuesta del crecimiento y desarrollo de las plantas de fresa a factores mediambientales por cantidad y calidad de la luz, reporta este estudio que hay un fuerte efecto de la luz verde sobre el crecimiento de las plantas, en tanto, en naranja dulce (citrus sinensis) la aplicación de 2,4-d en floración completa se aumentó la velocidad de crecimiento del fruto y su tamaño final al momento de la cosecha. los estudios de macronutrientes en la anonácea rollinea mucosa recurso genético de la amazonía, sugiere que las deficiencias en n y ca afectan el crecimiento de las plantas. también en esta temática en cultivos perenes industriales se presentan un modelo estadístico para estimar el componente de rendimiento peso seco del racimo en palma de aciete en la zona oriental palmera colombiana. de otra parte, a pesar que la tasa nacional de deforestación es elevada, parece hacerse lenta gracias a proyectos de plantación de árboles combinados con una expansión natural de los bosques. marco en el cual los estudios de fisiología en la especie maderable gmelia arborea en condiciones del caribe colombiano y el trabajo en sustratos de siembra y micorrizas sobre la arquitectura de la raíz y del vástago en el nogal cafetero (cordia alliodora) son un gran aporte. por último se presenta la revisión del efecto de la toxicidad por aluminio en plantas de importancia agrícola, la cual indica que la raíz es el órgano de la planta objeto de la toxicidad, siendo afectada en su crecimiento. sin embargo, los mecanismos de tolerancia considerados como genéticos y fisiológicos, aún requieren de mayor estudio. en la sección de protección de cultivos, aparece un estudio realizado en el departamento de antioquía, donde se identificaron las especies arvenses más comunes en cultivos comerciales de tomate de árbol (solanum betaceum) afectados por potyvirus. las especies de arvenses encontradas fueron agrupadas en siete familias taxonómicas y ninguna de las arvenses evaluadas fue hospedante de potyvirus. en la temática de fisiología y tecnología de la poscosecha en productos para mercados de exportación se analiza en baby banana (musa acuminata aa) el desarrollo de un modelo para determinar el cambio en el estado de madurez y de la calidad de la fruta a través de variables asociadas con la firmeza de la pulpa y el color de la corteza, como herramienta para predecir el comportamiento del producto en condiciones cambiantes de almacenamiento. otro estudio, en el frutal amazónico copoazú (theobroma glandiflorum) se analizó el crecimiento y desarrollo del fruto desde el cuajado hasta la madurez de consumo, generando this study reports that green light strongly effects plant growth, and for the sweet orange (citrus sinensis), the application of 2,4-d at blooming increased growth rate and the final fruit size at harvest time. studies of macronutrients in the annonaceae rollinea mucosa, a genetic resource of the amazon, suggest that deficiencies of n and ca affect plant growth. also for industrial perennial crops, this issue contains a statistical model to estimate the yield component bunch dry weight for oil palm in the eastern palm region of colombia. furthermore, the national rate of deforestation seems to be slowing, despite its high current rate, due to tree farm projects combined with natural expansion of forests; which sets the scene for the physiology study on the timber species gmelia arborea in the colombian caribbean and the research on the effects of planting substrates and mycorrhiza on the root and stem architecture in walnut (cordia alliodora). finally, this issue includes a review of the effect of aluminum toxicity in plants of agricultural importance, which indicates that the object of the toxicity in the plant is the root which displays affected growth. however, tolerance mechanisms, whether considered genetic or physiological, still require further study. in the crop protection section, this issue contains a study from antioquia, colombia, which identified the most common weed species of tree tomato crops (solanum betaceum) affected by potyvirus. the identified weed species were grouped into seven taxonomic families, none of which were found to be a potyvirus host. on the subject of postharvest technology and physiology for products for export markets, a study analyzed, for the dwarf banana (musa acuminata aa), the development of a model to determine change in maturity and fruit quality through variables associated with pulp firmness and skin color as a tool to predict product behavior under changing storage conditions. another study on the amazonian fruit cupuaçu (theobroma glandiflorum) analyzed the growth and development of the fruit from fruit set to consumption maturity and produced information that ensures quality and reduced post-harvest losses. similarly, the effect of the application of calcium, boron and sucrose was measured for peonies flowers (paeonia lactiflora) to prolong transport and vase life. the section on soil, fertilizer and water management contributes to agricultural development with significant gains in the use of soil microorganisms, crop by-products and green manure, as seen with the use of: bacteria associated 5 with arthrospira platensis (baap), 3-indole acetic acid (iaa) producers, for promoting early growth of sorghum bicolor, stimulating foliage and root weight and elongation; vinasse mixed with microorganisms on a vertisol with sugar cane crops and the alternatives bocashi and green manure added to broths and fertilizers for sustainable onion production (allium cepa). finally, in the section on economic and rural development, this issue has reports significant to small farmers and dairies; topics include the impact of the coffee renewal program which provides resources to farmers to stimulate the implementation of the program and the design of a management model based on a diagnostic of environmental management in small dairies in boyacá, colombia. we thank the assistant editorial staff, translator and english proofreader and the design, layout and print personnel of this issue of the agronomía colombiana journal. gustavo a. ligarreto m. editor información que garantiza la calidad y reducción de las pérdidas en poscosecha. en este mismo sentido, se midió el efecto de la aplicación de calcio, boro y sacarosa para mantener las flores de peonías (paeonia lactiflora) por más tiempo en el transporte y en florero. como una contribución al desarrollo agrícola la sección sobre suelos, fertilización y manejo de aguas, trae logros importantes en el uso de microorganísmos del suelo, uso de subproductos de cultivos y abonos verdes; las contribuciones tienen que ver con el uso de bacterias asociadas a arthrospira platensis baap), productoras de ácido 3-indol acético (aia) en la promoción del crecimiento temprano de sorghum bicolor, estimulando el alargamiento y peso de raices y del follaje; el uso de vinaza mezclada con microorganismos sobre un vertisol en cultivos de caña de azucar y con el uso de alternativas de uso de bocashi y abonos verdes en complemento con caldos y fertilizantes para la producción sostenible de cebolla (allium cepa). finalmente, en la sección sobre economía y desarrollo rural, se publican aportes significativos para el pequeño productor caficultor y la pequeña empresa láctea. los artículos incluyen aspectos de impacto de la renovación de cafetales al entregar recursos a caficultores para estimular la implementación del programa y del diseño de un modelo de gestión a partir de un diagnóstico de gestión ambiental en pequeñas empresas lácteas del departamento de boyacá. se agradece al personal asistente editorial, traductor y corrector de estilo en inglés, personal de diseño, diagramación e impresión de esta edición de la revista agronomía colombiana. gustavo a. ligarreto m. editor received for publication: 8 february, 2013. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. palmira (colombia). favallejoc@unal.edu.co agronomía colombiana 31(2), 153-160, 2013 mechanisms of resistance to neoleucinodes elegantalis (guenée) in wild germplasm of the genus solanum mecanismos de la resistencia a neoleucinodes elegantalis (guenée) en germoplasma silvestre del género solanum nelson enrique casas-leal1, franco alirio vallejo-cabrera1, and edgar iván estrada-salazar1 abstract resumen several phytosanitary problems affect tomato (solanum lycopersicum) crops, one of the most important being the tomato fruit borer, which has caused losses of up to 70% in areas of the valle del cauca department (colombia). to find resistance mechanisms to this pest, plants of three wild introductions of solanum (pi134417, pi134418, la1264) and the commercial cultivar unapal-maravilla were planted in a screenhouse. a completely randomized design was used with eight replicates. five releases of n. elegantalis were carried out and the response was evaluated by the antixenosis or no preference test. five racemes of each introduction were also suspended from the top of a field cage (1.8 x 1.5 x 1.5 m) to evaluate their response to six releases of the pest. for the two experiments, both an analysis of variance and analysis of means were performed. the average oviposition per plant was significantly higher in unapal-maravilla as compared with the wild introductions, and the average number of eggs per fruit was significantly lower in la1264. the insects laid more eggs on the fruit surface (>70%). glandular trichomes types i, iv and vi found in the wild introductions and their associated chemicals had an antibiotic and antixenotic effect on n. elegantalis. diversos problemas fitosanitarios afectan el cultivo de tomate (solanum lycopersicum), siendo el pasador del fruto uno de los más importantes, causando pérdidas de hasta el 70% en zonas del departamento del valle del cauca (colombia). para encontrar mecanismos de resistencia a esta plaga, se sembraron plantas de tres introducciones silvestres de solanum (pi134417, pi134418, la1264) y un cultivar comercial unapal-maravilla en una casa de malla circular, utilizando un diseño completamente al azar con ocho repeticiones. se realizaron cinco liberaciones de n. elegantalis y la respuesta se evaluó mediante la prueba de antixenosis o de no preferencia. adicionalmente, cinco racimos de cada introducción fueron suspendidos de la parte superior de una jaula (1,8 x 1,5 x 1,5 m) para evaluar su respuesta a seis liberaciones de la plaga. ambos ensayos se sometieron a análisis de varianza y análisis de medias. unapalmaravilla presentó un promedio de ovoposición por planta significativamente mayor que las introducciones silvestres, y la1264 presentó un número promedio de huevos por fruto significativamente menor. los insectos depositaron más huevos en la superficie del fruto (>70%). los tricomas glandulares tipos i, iv y vi presentes en introducciones silvestres y sus sustancias químicas asociadas ejercieron un efecto antixenótico y antibiótico en n. elegantalis. key wor ds: tomato e s , s ol anum h ab roch aite s, defen s e mechanisms, trichomes. palabras clave: tomate, solanum habrochaites, mecanismos de defensa, tricomas. introduction the tomato (solanum lycopersicum l.) is one of the most important vegetables in colombia and the world, in terms of fresh consumption and industrial purposes. one of the main problems affecting this crop, however, is its high susceptibility to pests. in colombia, four species of insect pests severely limit tomato production: fruit borer neoleucinodes elegantalis, citrus gall midge prodiplosis longifila, whitefly bemisia tabaci and tomato leaf miner tuta absoluta. crop losses of up to 70%, attributable to n. elegantalis, have been reported in the department of valle del cauca and, as this pest remains inside the fruit throughout its larval stage, it is very difficult to control. furthermore, all tomato cultivars used in colombia are susceptible to this species. the problem is so serious that for production to be economically viable, producers must resort to extreme control practices such as the indiscriminate use of highly toxic, residual pesticides, which greatly increases production costs and poses risks not only for the environment but also for the health of those using these products and consumers. the development of cultivars genetically resistant to this pest is a realistic, efficient and long-term management alternative. to date, however, few studies have been conducted in colombia that can serve as a basis to develop tomato 154 agron. colomb. 31(2) 2013 cultivars resistant to n. elegantalis and, as a result, the information available is insufficient to begin the selection of resistant tomato genotypes. this study therefore aimed to study the response of insect resistance mechanisms present in three wild introductions of the genus solanum, for subsequent breeding into cultivated tomatoes. materials and methods location the study was carried out at the experimental center of the universidad nacional de colombia–palmira campus (ceunp), located in the municipality of candelaria, department of valle del cauca (03º25’25.3’’ n, 76º25’47.8’’ w) at an altitude of 972 m a.s.l. and with an average temperature of 26ºc and average relative humidity of 76%. evaluation under screenhouse conditions the wild introductions solanum habrochaites var. glabratum pi134417 and pi134418 and introduction s. habrochaites var. typicum la1264, all identified as highly resistant, were used, as well as the solanum lycopersicum commercial cultivar unapal-maravilla, identified as very susceptible based on assessments made by restrepo et al. (2003). a completely randomized design was used with the four introductions, eight plants per introduction. five racemes were evaluated per plant. the plants were grown in 25-l plastic buckets, inside a circular screenhouse, with a 9 m diameter and 2.5 m in height, covered with muslin cloth. plants of each introduction were randomly distributed in a circle, equidistant from the center of the screenhouse. every week, plants were removed from the screenhouse for 8 h to facilitate pollination of the wild introductions by insects. the racemes formed were covered with muslin-cloth bags. one two-stemmed plant was used per bucket, and no insecticides were applied after the onset of fructification to avoid altering insect behavior. five releases of adult n. elegantalis were carried out according to the procedure described by casas and estrada (2005) each consisting of three females and one male, in the center of the screenhouse, to allow free choice of host plants. these releases were carried out when the diameter was greater than 1 cm for half of the raceme fruits of all plants of the four introductions. five days after each release, the racemes were carefully cut to avoid the release of the eggs laid by the insects, stored in a bellotti-type containment tray, and placed in the laboratory to carry out measurements aided by a microscope. the variables evaluated were: number of oviposited fruits per plant, number of eggs per fruit, number of eggs per plant, number of eggs per raceme, location of laid eggs and presence of trichomes on the fruit. the data corresponding to the variable oviposited fruit per plant were transformed using arcsine and those of variables number of eggs per fruit and number of eggs per plant, using. descriptive analysis was performed as well as analysis of variance using the glm procedure of sas®. means comparison was performed using the lsd test, with a significance level of p≤0.05. evaluation in field cage conditions to confirm the results obtained in the screenhouse, further testing was conducted in a field cage measuring 1.5 x 1.5 x 1.8 m, covered with muslin cloth. fruit racemes of uniform development and number of fruits of each of the four introductions were hung inside the cage (fig. 1). a completely randomized design was used with the same four introductions, six racemes per introduction. six releases of adult n. elegantalis were carried out, each with 12 females and three males. racemes were evaluated 5 d after each release following the same procedure as in the screenhouse. the racemes were classified by position on the plant as follows: level a (low racemes: 1, 2 and 3) and level b (middle or upper racemes: 4 and 5). the following variables were measured: oviposition per raceme, average number of eggs per raceme, total number of eggs per raceme and location of laid eggs. the data corresponding to the variable oviposition per raceme were transformed using arcsine and that of the variables average number of eggs per raceme and total eggs per raceme, using. analysis of variance was performed using the glm procedure of sas®, and mean comparison was performed using the lsd test, with a significance level of p≤0.05. results and discussion evaluation under screenhouse conditions number of oviposited fruit per plant significant differences were detected between introductions regarding number of oviposited fruits per plant. unapalmaravilla presented the highest oviposition per plant as compared with pi134417, pi134418 and la1264. likewise, la1264 recorded an average significantly lower than those of unapal-maravilla, pi134417 and pi134418. there were 155casas-leal, vallejo-cabrera, and estrada-salazar: mechanisms of resistance to neoleucinodes elegantalis (guenée) in wild germplasm of the genus solanum figure 1. fruit racemes of four introductions of solanum evaluated in field cage conditions: (a) unapal-maravilla, (b) pi134417, (c) pi134418 and (d) la1264. no significant differences between the introductions of s. habrochaites var. glabratum pi134417 and pi134418 (tab. 1). based on the number of oviposited fruits per plant, the high susceptibility of cultivated unapal-maravilla tomatoes and the high resistance of wild introductions to n. elegantalis were confirmed. in the case of unapal-maravilla, 70.0% of the fruits were oviposited, compared with only 7.3% of the fruits of s. habrochaites var. glabratum pi134417 and 6.8% of those of pi134418. introduction s. habrochaites var. typicum la1264 presented the lowest oviposition value, with only 0.5% of its fruits presenting eggs. the extremely a b c d table 1. oviposited fruits per plant, number of eggs per fruit and number of eggs per plant of neoleucinodes elegantalis in different introductions of solanum sp. under screenhouse conditions. variable introduction mean cv (%) pr >f oviposited fruit per plant (%) unapal-maravilla 70.0 a 13.86 <0.0001** pi134417 7.3 b pi134418 6.8 b la1264 0.5 c number of eggs per fruit unapal-maravilla 3.1 a 21.33 <0.0065* pi134417 2.9 a pi134418 3.2 a la1264 2.4 b number of eggs per plant unapal-maravilla 153.0 a 38.68 pi134417 82.0 b <0.0002** pi134418 70.0 b la1264 12.0 c means with the same letter were not significantly different (p≤0.05), using the lsd test. cv = coefficient of variation. low oviposition of n. elegantalis in wild introductions, as compared with cultivated tomatoes, suggests that they have an antixenotic effect on the tomato fruit borer. number of eggs per fruit significant differences were found between the introductions regarding the number of eggs per fruit. la1264 presented a significantly lower value than unapal-maravilla, pi134417 and pi134418. there were no significant differences between unapal-maravilla, pi134417 and pi134418 (tab. 1). it should be taken into account that the number of eggs per fruit is conditioned by the natural reproductive activity of the insect, which is impossible to control. 156 agron. colomb. 31(2) 2013 1 3 4 52 raceme o vo po si tio n (% ) unapal-maravilla pi134417 0 40 70 90 30 50 80 20 10 60 pi134418 la1624 figure 3. oviposition of neoleucinodes elegantalis per raceme in four solanum introductions. number of eggs per plant the number of eggs per plant varied significantly between introductions. unapal-maravilla recorded a value significantly higher than the averages of pi134417, pi134418 and la1264. similarly, la1264 presented a value significantly lower than those of unapal-maravilla, pi134417 and pi134418. there were no significant differences between pi134417 and pi134418 (tab. 1). kennedy (2003) reported that s. habrochaites var. glabratum and s. habrochaites var. typicum have high levels of resistance to a large number of arthropod species. the results of this study verify the resistance of wild solanum sp. introductions to the tomato fruit borer n. elegantalis. location of laid eggs the location of n. elegantalis eggs laid on the four solanum introductions is shown in both fig. 2 and tab. 2, with 69.3% of the eggs being laid on the fruit and the remaining 30.7% on the calyx and peduncle. these results show that n. elegantalis prefers to lay eggs on the fruit surface rather than other structures such as the calyx and peduncle, regardless of the type of tomato (cultivated or wild). in a few cases, eggs were found in small leaflets connected to the raceme, in raceme rachis and even in leaf folioles near the racemes. number of eggs per raceme. fig. 3 shows the percentage of oviposition in the first five racemes, with susceptible table 2. location of eggs laid by neoleucinodes elegantalis on four solanum introductions under screenhouse conditions. introduction location of eggs laid fruit (%) calyx and peduncle (%) unapal-maravilla 75.8 24.2 pi134417 63.4 36.6 pi134418 71.4 28.6 la1264 66.7 33.3 figure 2. location of eggs laid by the tomato fruit borer neoleucinodes elegantalis in (a) unapal-maravilla, (b) pi134417, (c) pi134418 and (d) la1264. a b c d introduction unapal-maravilla presenting the highest number of eggs. the apparent increase in eggs laid on racemes 4 and 5 of wild introductions can be attributed to the low availability of racemes and fruits of the susceptible introduction. a significant increase in oviposition per raceme was observed in wild introductions, especially in pi134417 and pi134418, increasing from 3.5% in the lower racemes to 12% in middle racemes. in the case of la1264, the difference in raceme position was not significant, oviposition being below 1% in both. when only a low number of fruits was available on the susceptible introduction unapal-maravilla, the insects were forced to ovipositon the fruits of wild introductions, although these were not the preferred host plants. this situation can be attributed to the instinct of survival and selfpreservation of the species in conditions of confinement. restrepo et al. (2007) reported the presence of several eggs on fruits of wild introductions under field conditions, thus converting them into host plants of this insect; the fruits, however, showed no damage. 157casas-leal, vallejo-cabrera, and estrada-salazar: mechanisms of resistance to neoleucinodes elegantalis (guenée) in wild germplasm of the genus solanum figure 6. antibiotic and antixenotic reaction of type iv and vi trichomes on the tomato fruit borer neoleucinodes elegantalis: (a) pi134417, (b) pi134418 and (c) la1264. a b c figure 7. antibiotic reaction on neonate larvae of neoleucinodes elegantalis found on and within the fruit of wild introductions of solanum: (a) larvae that died trying to penetrate the fruit, (b) living larvae penetrating the fruit and (c) larvae that died inside the fruit. a b c figure 8. trichomes present in wild genotypes of the genus solanum: (a) fruit of the introduction pi134418, (b) type 1 glandular trichomes and (c) type iv and vi glandular trichomes. a b c figure 4. neoleucinodes elegantalis eggs attached to type 1 trichomes of wild solanum introductions: (a) pi134417 and (b) pi134418. a b figure 5. antibiotic reaction on neonate larvae of neoleucinodes elegantalis found on type one trichomes of wild solanum introduction fruits: (a) larvae that died near the chorions and (b) larvae that died trying to escape from the fruit surface. a b 158 agron. colomb. 31(2) 2013 while there is evidence of the presence of different mechanisms that allow wild introductions to defend themselves against different pests, ranging from physical (different types of trichomes) to chemical barriers (toxic substances in the trichomes and release of volatile repellents), these did not prevent adult female n. elegantalis from ovipositing on wild introductions under controlled conditions, especially on s. habrochaites var. glabratum pi134417 and pi134418, although to a much lesser degree than on cultivated tomato unapal-maravilla. van schie et al. (2007) stated that s. lycopersicum plants produce and liberate a variety of volatile organic compounds, mainly terpenes present in their trichomes. despite this, the present study demonstrated that, under controlled conditions, the cultivated tomato unapal-maravilla was highly susceptible to n. elegantalis attack. presence of trichomes in fruit and oviposition most of the eggs laid on the wild introductions attached to type 1 trichomes of the fruit (fig. 4). this behavior probably resulted from the attempt to avoid the fruit surface, where type iv and vi trichomes are found, largely responsible for the high levels of resistance in these introductions as mentioned by simmons and gurr (2005), kennedy (2003), de souza et al. (2002) and aragão et al. (2000). these results validate the studies conducted by kennedy (2003) and simmons et al. (2004), who put forth that both glandular and non-glandular trichomes are essential plant defense components of the genus solanum. the presence of eggs attached to type 1 trichomes of the fruit in wild solanum introductions suggests an antixenotic effect on adult n. elegantalis because it alters the insect’s reproductive behavior when compared with its behavior on the susceptible introduction unapal-maravilla, where oviposition occurs on the fruit surface. the larvae hatching from eggs laid on this type of trichomes, after descending and reaching the fruit surface where type iv and vi trichomes are found, died quickly and very near the chorions (fig. 5a). some larvae were also observed trying to escape from the fruit surface, again ascending the type i trichomes, where they died shortly afterwards (fig. 5b). these reactions of neonate larvae of n. elegantalis suggest a possible antibiotic effect. regarding the antibiotic and antixenotic effect of type i, iv and vi glandular trichomes as well as non-glandular trichomes present in wild introductions, aragão et al. (2000) asserted that non-glandular trichomes can act directly on the insects, affecting oviposition, feeding, locomotion and behavior by density and size. simmons and gurr (2005) stated that type vi glandular trichomes of s. habrochaites var. typicum contain several sesquiterpenes, including zingiberene, which is predominant in this type of trichome. kennedy (2003) indicated that the leaves of s. habrochaites var. glabratum pi134417 were lethal to multiple pest species due to the presence of toxic substances such as methylketones (2-tridecanone and 2-undecanone) in type vi glandular trichomes. the ketones make up 90% of the content of the gland head of type vi glandular trichomes in pi134417. eggs laid directly on the fruit surface were observed in the wild introductions pi134417, pi134418 and la1264, but in smaller amounts. larvae hatched from these eggs died a few millimeters from the chorions (fig. 6), indicating an alteration in insect biology related to a possible antibiotic effect on the first development stage of the borer. type iv and vi trichomes of the three wild introductions pi134417, pi134418 and la1264 trapped the neonate larvae of n. elegantalis, limiting their movements and causing their death by action of the secondary metabolites they contain (fig. 6). simmons and gurr (2005) indicated that when the contents of glandular trichomes are released and come into contact with the pest, they can cause irritation, trap the larvae and even kill them. peter and shanower (1998) found that tomato trichomes produce large amounts of 2-tridecanone, 2-undecanoneanda viscous mixtures of acyl sugars. they also release volatile chemicals such as (e)-betafarnesene and nepetalactone. aragão et al. (2000) stated that glandular trichomes secrete terpenes, alkaloids, phenolics and other substances that act as olfactory or taste repellents. similarly, simmons and gurr (2005) indicated that the exudates of these trichomes can deter or repel pests, suggesting an important antixenotic effect in response to chemicals present in trichome exudates, such as the acyl sugars in type iv trichomes that have a deterrent effect on insects. several of the larvae that were able to initially over come the barriers of type i, iv and vi glandular trichomes as well as the effect of their chemical components tried to penetrate the fruit, but died in the attempt (fig. 7a). living larvae were observed penetrating the fruits (fig. 7b), but soon after penetration were found dead inside the fruit (fig. 7c), slightly damaging the affected fruits, mainly the mesocarp tissue. these reactions on insect biology suggest a possible antibiotic effecton n. elegantalis. 159casas-leal, vallejo-cabrera, and estrada-salazar: mechanisms of resistance to neoleucinodes elegantalis (guenée) in wild germplasm of the genus solanum simmons and gurr (2005) stated that antibiosisis is probably conferred by the chemical components of trichome exudates. two types of methylketones (2-tridecanone and 2-undecanone) are present in type vi trichomes of s. habrochaites var. glabratum, and are associated with many adverse effects on different lepidopterans and hemipterans. they also indicated that the trichomes associated with adverse effects on pests (mortality, survival and entrapment) are type iv and vi glandular trichomes present in the wild introductions used in this study. the adverse reactions observed in insect reproductive behavior and biology demonstrate a possible antibiotic and antixenotic effect on n. elegantalis, mainly attributed to the presence of type iv and vi glandular trichomes in fruits of wild introductions pi134417, pi134418 and la1264. in the case of unapal-maravilla, the female insects laid most of the eggs on the fruit surface and, to a lesser extent, on the calyx. eggss howed no alteration in their development and larvae easily penetrated the fruit and developed normally. the fruits of the wild introductions pi134417, pi134418 and la1264 showed type i, iv and vi glandular trichomes (fig. 8), which are the main defense against different pests, including the tomato fruit borer n. elegantalis. cultivated tomatoes present type i, iii, v, vi and vii glandular trichomes on the fruit, young stems, shoot sand flower buds (luckwill, 1943). they also contain steroidal glycoalkaloids, such as α-tomatine, that act as toxic defense compounds. these are found throughout the plant, including fruits and roots. however, despite having a great diversity of trichomes, unapal-maravilla is highly susceptible to n. elegantalis attack. some researchers, such as williams et al. (1980), have indicated that the glandular trichomes of cultivated tomatoes have concentrations of 2-tridecanone and 2-undecanone 72 times lower than those found in wild introductions of s. habrochaites. the different reactions observed in neonate larvae of n. elegantalis suggest that the type i, iv and vi glandular trichomes present in the wild introductions exert a strong antibiotic effect on neonate larvae of this pest, causing 100% mortality because no larvae of advanced instars or living larvae were found after two days of observation. evaluation in field cage conditions the analysis of variance for the variables percentage of oviposition, average number of eggs per raceme and number of eggs per raceme showed significant differences among the introductions. values for unapal-maravilla were significantly higher than those for pi134417, pi134418 and la1264. no significant differences were observed between the values of wild introductions pi134417, pi134418 and la1264 (tab.3). tab. 3 shows the susceptibility of the cultivated tomato unapal-maravilla and the resistance of the wild introductions to the tomato fruit borer n. elegantalis. in table 3. oviposited fruits, average number of eggs per raceme and number of neoleucinodes elegantalis eggs oviposited on 10 racemes of solanum under cage conditions. variable introduction mean cv (%) pr >f oviposited fruit (%) unapal-maravilla 36.3 a pi134417 6.9 b 22.6 <0.0024** pi134418 3.0 b la1264 4.1 b average number of eggs per raceme unapal-maravilla 8.3 a pi134417 4.3 b 47.8 <0.0011** pi134418 5.8 b la1264 2.0 b total number of eggs laid on 10 racemes unapal-maravilla 100 a pi134417 13 b 68.6 <0.0200* pi134418 2 b la1264 29 b *means with the same letter were not significantly different (p≤0.05).using the lsd test. table 4. location of neoleucinodes elegantalis eggs laid on four introductions of solanum under field cage conditions. introduction location of eggs laid fruit (%) calyx and peduncle (%) unapal-maravilla 70.0 30.0 pi134417 61.5 38.5 pi134418 100.0 0.0 la1264 72.4 27.6 160 agron. colomb. 31(2) 2013 unapal-maravilla, 36.3% of the fruits were oviposited as compared with only 6.9% in s. habrochaites var. glabratum pi134417 and 3.0% in pi134418. in the case of s. habrochaites var. typicum la1264, 4.1% of its fruit demonstrated oviposition. the notable difference in percentage of oviposition in wild introductions as compared with cultivated tomatoes suggests an antixenotic effect of these introductions, following a trend similar to that observed under the screenhouse conditions. as observed in the screenhouse trial (tab. 1), the cultivated tomato unapal-maravilla differed significantly from the wild introductions regarding percentage of oviposited fruit as well as total number of eggs laid on 10 racemes, with 76% of the oviposition occurring on the fruit and the remaining 24% on the calyx and peduncle. these results are similar to those observed under the screenhouse conditions where oviposition on the fruit was 69.3% and 30.7% on the other plant structures (tab. 4). just as in the screenhouse, thefemale insects preferred to oviposit onthe fruit surfacerather than on otherstructuressuch asthe calyxand peduncle. in introduction pi134418, all oviposited eggs were on the fruit, whereas oviposition on the fruit was 70.0% in unapalmaravilla, 61.5% in pi134417and 72.4% in la124. no eggs of the tomato fruit borer n. elegantalis were laid on the shoots accompanying the racemes, probably because of the rapid deterioration of plant material promoted by tissue dehydration. despite this fact, the fruits of the evaluated racemes had a good appearance when evaluations were done 5 dafter cutting, with racemes looking similar to those of whole plants in the field. the reactions on the reproductive behavior and biology of the neonate larvae of this pest observed in the field cage conditions were similar to those observed in the screenhouse trials, confirming the apparent antibiotic and antixenotic effects on n. elegantalis, mainly due to the presence of type iv and vi glandular trichomes in the fruits of the wild solanum introductions pi134417, pi134418 and la1264. literature cited aragão, c.a., d.b. frança, f. rodrigo, and b.r. gandolfi. 2000. tricomas foliares em tomateiro com teores contrastantes do aleloquímico 2-tridecanona. sci. agric. 57(4), 813-816. casas, n.e. and e.i. estrada. 2005. estudios preliminares sobre la utilización de ultrasonido en el control del pasador del fruto neoleucinodes elegantalis guenée en el cultivo del tomate lycopersicum esculentum mill. m.sc. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. de souza, c., a. viana-bailez, and j. blackmer. 2002. toxicity of tomato allelochemicals to eggs and neonato larvae of neoleucinodes elegantalis (guenée) service (lep: crambidae). p. 295. in: abstracts, entomology international congress proceedings. agricultural research service, washington dc. kennedy, g.g. 2003. tomato, pests, parasitoids, and predators: tritrophic interactions involving the genus lycopersicon. annu. rev. entomol. 48, 51-72. luckwill, l.c. 1943. the genus lycopersicon: an historical, biological, and taxonomic survey of the wild and cultivated tomatoes. aberd. univ. stud. 120, 1-44. peter, a.j. and t.g. shanower. 1998. plant glandular trichomes chemical factories with many potential uses. resonance 3, 41-45. restrepo, e.f., f.a. vallejo, and m. lobo. 2003. estudios básicos para iniciar la producción de cultivares de tomate solanum lycopersicum l. con resistencia al pasador del fruto neoleucinodes elegantalis (guenée). ph.d. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. restrepo, e., f.a. vallejo, and m. lobo. 2007. producción de poblaciones segregantes resistentes al pasador del fruto a partir de cruzamientos entre tomate y accesiones silvestres de lycopersicum spp. acta agron. 56(1), 1-6. simmons, a.t., g.m. gurr, d. mcgrath, p.m. martin, and h.i. nicol. 2004. entrapment of helicoverpa armigera (hübner) (lep: noctuidae) on glandular trichomes of lycopersicon species. aust. j. entomol. 43, 196-200. simmons, a.t. and g.m. gurr. 2005. trichomes of lycopersicon species and their hybrids: effects on pests and natural enemies. agric. for. entomol. 7(4), 265-276. van schie, c.c., m.a. haring, and r.c. schuurink. 2007. tomato linalool synthase is induced in trichomes by jasmonic acid. plant mol. biol. 64, 251-263. williams, w.g., g.g. kennedy, e.t. yamamoto, j.d. thacker, and j. bordner. 1980. 2-tridecanone: a naturally occurring insecticide from the wild tomato lycopersicon hirsutum f. glabratum. science 207(4433), 888-889. received for publication: 8 november, 2014. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.47132 1 la selva research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). rionegro (colombia). cpassaro@gmail.com agronomía colombiana 33(1), 74-83, 2015 quality characterization of andean blackberry fruits (rubus glaucus benth.) in different maturity stages in antioquia, colombia caracterización de la calidad del fruto de mora de ‘castilla’ (rubus glaucus benth.) en diferentes estados de madurez en antioquia, colombia catarina pedro carvalho1 and jorge andrés betancur1 abstract resumen product quality and safety are two essential characteristics for the fruit market, making it necessary to normalize and standardize processes in order to improve their commercialization. in this study, the quality of two andean blackberry cultivars grown in two regions of antioquia (envigado and guarne), colombia, from different maturity stages as defined by the norma tecnica colombiana 7146 (ntc spanish) was characterized. the parameters that were found suitable for the fruit quality characterization were: weight, total solid soluble content (tss), titratable acidity (ta), maturity index (mi), color index (ci) and firmness (f). the equatorial diameter (ed) maintained its importance relative to the standard and the market, along with the juice yield (jy). the quotient a*/b* presented the best correlation with the visual color scale as defined in the standard. the tss ranges defined in ntc 4106 were not verified in this studied for fruits grown in the agroclimatic conditions of antioquia. linear regression models are a useful tool for making quick and easy comparisons and estimations of the quality parameters. actualmente la calidad e inocuidad de los productos es un requisito de los mercados de frutas, haciendo necesario la estandarización y normalización de los procesos. en este estudio, se caracterizó la calidad de dos cultivares de mora de ‘castilla’ producidos en dos localidades de antioquia (envigado y guarne), colombia, en los diferentes estados de madurez que define la ntc 4106. los resultados mostraron que los parámetros más adecuados para la caracterización de la calidad del fruto fueron: peso, solidos solubles totales (sst), acidez titulable (at), índice de madurez (im), índice de color (ic) y firmeza (f). se encontró que el diámetro ecuatorial (de) guarda su importancia respecto a la norma y el mercado, así como el rendimiento en zumo (rz). el cociente a*/b* fue el que presentó mejor correlación con la escala visual de color definida en la norma. los rangos de sst definidos en la norma no se verificaron en este estudio para las condiciones agroclimáticas de antioquia. los modelos de regresión linear son una herramienta útil para realizar comparaciones y estimaciones rápidas de los parámetros de calidad. key words: fruit, postharvest, physico-chemical parameters, quality controls, standardization. palabras clave: frutas, poscosecha, parámetros fisicoquímicos, control de calidad, estandarización. introduction the blackberry (rubus sp.) has become a common fruit in fresh and processed fruit markets, particularly in north america and the european union. a worldwide area of 25,000 ha is estimated and in the usa, this fruit’s shipments have increased from 4,500 kg in 2000 to about 54,545 kg in 2010 (clark and finn, 2014). in colombia, the andean blackberry (rubus glaucus benth.), also known as the ‘castilla’ blackberry, is a traditional rural crop grown by small producers, having an area of 12,281 ha, a production of 105,218 t and a productivity of 8.6 t ha-1. cundinamarca (3,275 ha, 24,239 t and 7.4 t ha-1), santander (1,793 ha, 19,190 t and 10.7 t ha-1) and antioquia (1,430 ha, 13,728 t, 9.6 t ha-1) are the departments best positioned in terms of area and production, but risaralda (14.0 t ha-1) and santander presented the best performance. in 2013, colombia exported 19 t, representing us$51,000. the blackberry fruit is exported mainly when it is fresh, frozen or processed and the principal destinations in 2013 were the usa, spain, russia, uk, australia and panama. nevertheless, imports are high, reaching 33,032 t and us$ 94,082,000 in 2013, especially from chile (86%) and the usa (15%) (escobar, 2014). this fruit enjoys high consumption in colombia (1.5 kg year-1 per capita 2013), with wide consumption acceptance as fresh produce (60%), and is highly regarded in the processed industry (40%) due to its exotic f lavor and easy http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.47132 mailto:cpassaro@gmail.com 75carvalho and betancur: quality characterization of andean blackberry fruits (rubus glaucus benth.) in different maturity stages in antioquia, colombia processing (escobar, 2014). the consumption of blackberries in the world has increased in recent years due to the content of phenolic compounds and vitamin c, which can help in the prevention of degenerative diseases (lewers et al., 2010; ali et al., 2011). additionally, natural pigments, especially anthocyanins, provide attractive colors for the food manufacturing industry, jellies and syrups (acostamontoya et al., 2010). in recent years, there has been greater concern over consumer availability of edible fruits that have reached a satisfactory level of maturity and that show their true organoleptic characteristics. icontec, in its technical standard ntc 4106 (icontec, 1997), established the requirements demanded of andean blackberry fruits in colombia for fresh markets or as a commodity for the processing industry, including specific requirements such as total soluble solids (tss), titratable acidity (ta), maturity index (mi) and tolerances of quality, size and color. however, the latest update of this standard was in 1997, which requires review and adaptation to current needs. according to clark and finn (2008), the usa industry prefers a blackberry flavor and high color, low ph, high content of soluble solids and acidity, low perception of seeds, and small drupes, while for consumers, qualities such as sweetness, acidity, astringency, color, firmness and absence of seeds are important for both processed and fresh fruits. guedes et al. (2013) assessed the quality and mineral content of different blackberry cultivar fruits produced in a tropical climate (cwb, köppen classification) in brazil at 918 m a.s.l., finding that the chemical characteristics combined with the nutrition characteristics can be proposed as excellent tools for selecting superior cultivars with a high nutritional value. sensory attributes such as color, firmness, acidity and nutrient composition are essential components for the quality of blackberry fruits (rubus sp.). radovich et al. (2013), evaluating 20 promising raspberry hybrids in serbia and using principal component analysis (pca), found that the most important variables for discriminating raspberry hybrids are related to fruit size and the number and length of the reproductive lateral branches: fruit weight, fruit length and width, number of reproductive laterals per branch, sucrose content, length of reproductive laterals per branch and number of f lowers. espinosa et al. (2009), in an agronomic and nutritional evaluation and a participatory selection of andean blackberry genotypes in cundinamarca (colombia) defined the most important variables for the first four principal components (pca), in order of importance, as: fruit length, fruit weight, fruit width, fruit maturity, total soluble solids (tss) and acidity. grijalba et al. (2010), evaluating three quality parameters for thorny and thornless andean blackberry cultivars (weight, tss, number of basal stems), found a highly significant production of a superior grade for fruit quality with thorny blackberries, as compared to thornless ones. according to maro et al. (2014), size, color and firmness are important factors in blackberry fruit quality. color is an important parameter to assess as a harvest index during the ripening of fruits and is used for many crop species. the ntc 4106 standard provides a visual color scale with 6 stages of maturity for blackberry fruits along with images and descriptions for each maturity stage, which were established using subjective evaluations (icontec, 1997). the aim of this study was to characterize the fruit quality of two andean blackberry cultivars at two locations in antioquia (envigado and guarne) for each of the maturity stages set out in the ntc 4106 icontec standard in order to determine a group of proper parameters to estimate fruit quality and find mathematical models for making quick estimates of the same. creating indicators for establishing quality criteria and updating the ntc 4106 standard according to the market demand for andean blackberries have commercial importance in the colombian andean region. materials and methods plant material in this study, fruits of two andean blackberry cultivars (rubus glaucus benth.), propagated by air elbow, were used: pantanillo and guapante. the pantanillo cultivar was from pantanillo village of the envigado municipality, located at 06°11’14.0” n and 075°29’40.0” w, at an altitude of 2,567 m a.s.l., with an annual average temperature of 18ºc. while the guapante cultivar was from guapante village of the guarne municipality, located at 06°17’31.0” n and 075°24’04.2” w, at an altitude of 2,443 m a.s.l., with an annual average temperature of 17.6ºc (12.7 min 22.5 max). both municipalities are located in the department of antioquia in colombia; guarne has the second largest cultivated area and envigado low area. a complete randomized design with five replications was used. being the 76 agron. colomb. 33(1) 2015 plant the experimental unit and using for sampling the three central plants. quality parameters to determine the yield and classify the fruit quality in each location, seven harvests were evaluated and the weight was measured in maturity stage 4 for the grades supreme, i and ii, according to the rules establish in ntc 4106. for the fruit quality characterization according the maturity stages set out in the ntc 4106 icontec standard (1997), the fruits were harvested from color stage 0 (approximately 30 d from f lower opening) to stage 6 (approximately 60 d). for each maturity stage, a balanced sample of 15 fruits was harvested from the three central plants. in the laboratory, a balanced sample of five fruits per three replications was made and the following parameters were determined: fresh weight per fruit (g) on a digital balance (mettler pe 360, mettler instruments, zurich, switzerland); diameter (mm) of fruit, taking the longitudinal (ld) length and equatorial (ed) length near the foot of the chalice with a digital caliper (resolution 0.01 mm; model 7222, starrett, athol, ma); fruit shape index (fsi), using the ratio between the longitudinal and equatorial diameter; the juice yield (jy) with a manual juicer, filtering the juice through a cheesecloth and expressing the results as a juice percentage of the fruit weight; ph with a potentiometer (consort, turnhout, belgium); total soluble solids (°brix) with a digital refractometer pal-1 (atago, tokyo, japan); titratable acidity (ta), determined with titration using 0.1n sodium hydroxide (naoh) in 2 ml of juice diluted to ph 8.1 in 25 ml of distilled water, expressed in g citric acid/ 100 ml of juice acid; and maturity index (mi), calculated as the ratio of total soluble solids/total acidity. the fruit firmness was determined with a ta-xt-plus texture analyzer (stable micro systems, surrey, uk), series 40624, texture analyzer through a compression test with a 75 mm-diameter sms p/75plate at a distance of 5 mm in the fruit and a constant speed of 2 mm s-1. the results were expressed as the maximum strength in newton (n) required to deform the fruit. a minolta cr-400 (minolta camera company, osaka, japan) was used with c illuminant and standard observer; for objective measuring, the color index (ci) of the fruit skin in each stage of maturity of the standard ntc 4106, determining the cie l*, a*, b*, c* and h* parameters. different color indices were calculated: a* / b*, l* / b* and (180-h*) / (l* + c*). statistical analysis the results were analyzed with statgraphics centurión xvi version 15.2. the minimal differences between means were established by anova using the tukey test with a confidence level of 95%. a simple linear regression model was applied for determining the relationship between the physico-chemical parameters and maturity stages. the representativeness of the model was determined at the same level of confidence. results and discussion the ntc 4106 standard establishes three grades for fruit classification (supreme, i and ii), according to physical defects. table 1 show the separation of the grades of andean blackberry fruits harvested at maturity stage 4, according the standard. the results were higher than those previously reported by vinasco et al. (2010), who found percentages of 5-6% for supreme grade, 10-14% for first (i) and 2541% for second (ii) grade in thorny and thornless andean blackberry cultivars planted in the municipalities of pitalito and san agustín in huila department (colombia), most probably caused by local environmental differences between huila and antioquia crops. the results of the physical parameters according to the maturity stages of the ntc 4106 standard are shown in tab. 2. in envigado, fruits between maturity stages 4 and 6 reached an average weight of 6.1 to 6.8 g, while guarne reached a weight of 6.5 to 7.2 g for the same stages. according to wójcik-seliga and wójcik-gront (2013), the growth of different cultivars of blackberry fruits is inf luenced by table 1. classification by quality class (supreme, i and ii) according to ntc 4106 for andean blackberry fruits cultivated in envigado and guarne, antioquia. location cultivar weight (g) supreme i ii total envigado pantanillo 402.1±85.8 (64.8%) 125.0±47.0 (20.1%) 93.7±34.0 (15.1%) 620.9±166.7 (100%) guarne guapante 427.3±148.1 (51.0%) 203.0±113.6 (24.2%) 207.8±118.6 (24.8%) 838.1±380.3 (100%) the values are the mean of seven harvests with the respective standard error. the percentages are the fruit weight found for each class. 77carvalho and betancur: quality characterization of andean blackberry fruits (rubus glaucus benth.) in different maturity stages in antioquia, colombia climate. the fruit weight registered for the envigado and guarne crops was similar to that found by other authors in different andean blackberry crops in colombia (bernal and díaz, 2006; vásquez et al., 2006), as well as in other countries (sebesta, 2014; wójcik-seliga and wójcik-gront, 2013). the fruits obtained from the crops of envigado and guarne reached a size of 20.1 and 22.3 mm, respectively, classified according to ntc 4106 as caliber c, which is a relatively small caliber for both locations. this result can be attributed to several factors including genotype, age and crop management, weather, and more. according to grijalba et al. (2010), the base temperature for the blackberry is reported at 7°c, suggesting that, in cold weather, which occurs in the studied locations, there are sufficient heat units for development. remberg et al. (2010), studying the inf luence of post-f lowering temperatures on fruit size and chemical composition of the glen ample raspberry (rubus idaeus l.) in norway, observed that the berry weight decreased significantly with increasing temperatures (12, 18, and 24ºc) and with progress of the harvest period. the weight and diameter of the tested fruits increased with ripeness at a constant value (tab. 2). starting at maturity stage 4, no significant increases in fruit weight or diameter were observed, showing that it is not necessary to leave the fruits on the plant beyond this time, especially if you consider that maturity stages 5 and 6 are highly perishable. besides, the ntc 4106 standard states that the degree of fruit development and stage should allow for transport and handling that facilitate a successful arrival at the destination. contrary to the results observed for fruit weight and diameter, the fsi did not changed with ripening. this index represents the shape of the fruit: more conical as it moves away from 1 and more rounded as it approaches 1. in this sense, the results showed that the fruits of the crop in envigado had a conical shape as compared to the fruits of the crop in guarne. this suggests that fruit morphology is a characteristic related to genotype and bears no significant relation to fruit ripening. as therefore, it is only necessary to determine the equatorial diameter, considering that this is a commercial setting indicator of fruit size. the physical characteristics of the drupes are distinctive of each blackberry genotype and have been classified into three groups: straight, concave and convex (wada and reed, 2010). little variation of the shape of the drupes can occur in the same genotype (tomlik-wyremblewska et al., 2010). fruit firmness is a parameter highly related to blackberry shelf-life because these fruits are extremely delicate, which makes it a highly perishable fruit. as seen in tab. 2, firmness values decreased with the progress of fruit ripening, from initial values of 1.1 to 1.5 n in stage 0 to values of 0.2 table 2. characterization of the physical quality of andean blackberry fruits from antioquia’s municipalities of guarne and envigado, according to the maturity stages of the ntc 4106 standard. location cultivar maturity stages ntc 4106 weight (g) ed (mm) ld (mm) fsi firmness (n) envigado pantanillo 0 3.8±0.24 17.7±0.29 22.7±0.56 1.3±0.03 1.1±0.07 1 4.2±0.24 18.3±0.29 23.4±0.56 1.3±0.03 1.4±0.07 2 3.4±0.24 17.6±0.29 21.4±0.56 1.2±0.03 1.2±0.07 3 5.8±0.24 19.9±0.30 26.5 ±0.56 1.3±0.03 0.4±0.08 4 6.1±0.24 20.7±0.29 26.7±0.56 1.3±0.03 0.3±0.07 5 6.5±0.24 21.0±0.29 26.8±0.56 1.3±0.03 0.2±0.08 6 6.8±0.24 20.1±0.29 26.5±0.56 1.3±0.03 0.2±0.07 guarne guapante 0 3.0±0.21 17.1±0.29 17.1±0.29 1.2±0.02 1.5±0.06 1 2.3±0.22 16.1±0.30 16.1 ±0.30 1.1±0.02 1.5±0.07 2 4.2±0.21 18.9±0.29 18.9±0.29 1.2±0.02 0.9±0.06 3 4.9±0.21 19.9±0.29 19.9±0.29 1.2±0.02 0.8±0.06 4 6.5±0.21 21.5±0.29 21.5±0.29 1.2±0.02 0.3±0.07 5 6.5±0.21 21.9±0.30 21.9±0.30 1.2±0.02 0.3±0.07 6 7.2±0.21 22.3±0.29 22.3±0.29 1.1±0.02 0.1±0.06 ed, equatorial diameter; ld, longitudinal diameter; fsi, fruit shape index. the values are the mean of n=15 with the respective standard error. 78 agron. colomb. 33(1) 2015 and 0.1 n in stage 6 in envigado and guarne, respectively. the observed values were similar to those reported by other authors for the blackberry and raspberry (guedes et al., 2013; maro et al., 2014). in terms of finding models that quickly and easily connect different quality parameters with the fruit maturity stages of the blackberry, the fit of different linear relationship was evaluated. figure 1 shows the results of fitting a linear model to describe the relationship between the weight and equatorial diameter of the fruits and maturity stages for each studied location. both models showed a relatively strong relationship between the variables for the two locations, verifying a statistically significant relationship between the two parameters (weight and diameter) and fruit maturity stages with a confidence level of 95.0%. the statistical model allowed for a determination with a good fit (r2 > 70%) of differences of the fruit growth rate between guarne (higher) and envigado (lower), demonstrating its efficiency at making good comparisons and estimations based on weight and initial diameter when considering the genotype and the environment. in this case, the linear model provided a fit as good as the other tested models, so the use of more complicated models is not justified. however, for firmness, the model with the best fit was exponential (r2 > 84%) (fig. 2). nevertheless, more data must be collected from more locations, genotypes and climates to generate systematic and accurate information that will refine the models. table 3 shows the results of chemical parameters according to the maturity stages of ntc 4106. it can be seen that acidity decreased and total soluble solids (tss) increased with the progress of fruit ripening, as would be expected. guedes et al. (2013) reported values of 1.71% citric acid, 6.97°brix and ph 2.95 for different blackberry cultivars harvested during the commercial maturity stage in a tropical climate at 918 m a.s.l. ochmian et al. (2010) reported values of 2.34 g citric acid/100 g for blackberries (rubus sp.) in poland; nevertheless, tosun et al. (2008), for ripe blackberries in brazil, determined a doubled citric acid content (5.78 g citric acid/100 g). the results revealed strong inf luence from the growing site on fruit quality, as well as the existence of variation among the cultivars. furthermore, it should be noted that the juice yield was not related to the fruit maturity between stages 3 and 6 of y guarne = 1.1x + 16.5 r2 = 90% y envigado = 0.6x + 17.6 r2 = 71% 0 42 6 8 eq ua to ri al d ia m et er ( m m ) envigado guarne 12 24 14 16 18 20 22 26 b maturity stages 0 42 6 8 w ei gh t ( g) envigado guarne 0 7 2 1 3 4 5 6 8 a maturity stages y guarne = 0.8x + 2.5 r2 = 91% y envigado = 0.6x + 3.4 r2 = 81% figure 1. linear regression model of weight and equatorial diameter versus maturity stages of the ntc 4106 standard for andean blackberry fruits from antioquia’s municipalities of envigado and guarne (colombia) (p≤0.0005 for weight; p≤0.0012 for diameter). figure 2. exponential regression model of firmness versus maturity stages of the ntc 4106 standard for andean blackberry fruits from antioquia’s municipalities of envigado and guarne (colombia). (p≤0.0016). 0 42 6 8 m ax im um s tr en gt h (n ) envigado guarne 0 1.8 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 1.2 1.4 1.6 2.0 a maturity stages y guarne = 1.9e-0.4x r2 = 91% y envigado = 1.6e-0.4x r2 = 84% 79carvalho and betancur: quality characterization of andean blackberry fruits (rubus glaucus benth.) in different maturity stages in antioquia, colombia the standard. as for weight, this parameter also suggested that it is not necessary to leave the fruit on the plant once maturity stage 4 is reached because the increase in this parameter was not significant and higher maturity stages imply a shorter shelf-life. however, this parameter is important for fresh consumption because of the juicy taste and for yield in the processing industry, so the percentage reached at stage 3 must be considered as the minimal percentage for quality. as mentioned earlier, the sst increased with fruit maturity, but stage 4 showed values below 7 °brix, the content demanded by the processing industry (meals de colombia, 2010). vinasco et al. (2010) found that both of the blackberry cultivars (thorny and thornless) presented an sst lower than that required by the processing industry and, between the two cultivars, no significant differences were observed in any of the evaluated parameters: ph, size, weight and tss. the values found in this study were similar to those reported by other authors for ripe blackberry fruits. grijalba et al. (2010) recorded an average of 5.60 °brix for thornless blackberries and 5.69 °brix for the genotype with thorns in maturity stage 4, values lower than those obtained by other authors, such as vásquez et al. (2006) who recorded values between 7.7 and 9.1 °brix for the andean blackberry. tosun et al. (2008) reported values of 7 to 11 ºbrix for the green-ripe stage of blackberries in brazil. ochmian et al. (2010) reported 7.4 ºbrix for blackberries (rubus sp.) in poland. ali et al. (2011), explained that variations may occur in the chemical content in response to the location of the crop due to differences in solar radiation intensity and temperature ranges, which inf luence the organoleptic characteristics of fruits. there was an exponential variation of tss with fruit ripening for the envigado crop, whereas, for the guarne crop, it was linear (fig. 3). nevertheless, a linear increase in the maturity index (mi) according to the maturity stages of the ntc 4106 standard was observed for the two locations. furthermore, the maturity index showed a significantly stronger correlation with the maturity stages and the equation of the model was similar for both locations, with a high fit (r2> 93%). thus suggesting that this parameter is a better indicator of maturity. however, this may depend on the market, as for fresh consumption is more important the balance between tss and acidity, while for the industry are the sst content (°brix). color mathematical indices allow for quick and objective determinations of the fruit skin color, as well as the development of colored letters easier to handle in the field by farmers and packers (riquelme-ballesteros, 1995). as no mathematic color index was found in the literature for blackberries, indices of other fruits were applied, calculating the indices a* / b*, l* / b* (180-hº) / (l* + c*). all of the evaluated color indices showed the evolution of color according to the different stages of fruit maturity considered in ntc 4106 (fig. 4). the equations a*/b* and (180-hº)/ (l* + c*) were able to discriminate all of the color stages except 4 and 5, where only the index l*/b* was able to distinguish them, which in turn failed to separate stages 0 to 3. the color index a*/b* showed the best linear regression fit to the color scale of the standard (fig. 5), with a very similar behavior for both locations. the quotient a*/b* is widely used to measure changes from greens to reds color for fruits such as tomatoes and red plums. the index (180h°)/(l* + c*) was proposed by carreño et al. (1995) for the table 3. chemical quality characterization of andean blackberry fruits, according to the maturity stages of ntc 4106 standard, from antioquia’s municipalities of envigado and guarne (colombia). location cultivar maturity stages ntc 4106 tss (ºbrix) ta (g citric acid/100 ml) mi ph jy (%) envigado pantanillo 3 5.2±0.29 3.0±0.14 1.7±0.09 2.5±0.14 41.7±2.88 4 6.2±0.29 2.9±0.14 2.2±0.09 2.6±0.14 39.2±2.36 5 8.7±0.29 2.7±0.14 3.3±0.09 2.4±0.14 41.9±2.88 6 10.6±0.29 2.1±0.14 5.0±0.09 2.9±0.14 39.5±2.35 guarne guapante 3 6.6±0.25 4.1±0.07 1.6±0.07 2.6±0.03 31.3±3.02 4 6.4±0.27 2.2±0.07 3.0±0.07 2.7±0.03 40.0±3.02 5 8.9±0.25 2.7±0.07 3.3±0.07 2.8±0.03 39.6±3.02 6 9.1±0.25 1.8±0.07 5.1±0.07 3.0±0.03 45.4±3.02 ta, tritable acidity; mi, maturity index, jy, juice yield. the values are the mean of n=9 and the respective standard error. 80 agron. colomb. 33(1) 2015 10 32 54 6 (1 80 -h °) /( l* + c *) 0 7 6 5 4 3 1 2 8 c 10 32 54 6 l* /b * 0 12 10 8 6 4 2 14 b 10 32 54 6 a* /b * envigado guarne -0.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 0 0.5 1.0 1.5 4.5 a maturity stages a a b b c c d d e e e e f f a a a a a a a ab b b b c c d f f e e e d d c c bb b a a figure 4. evolution of the color indices a /b , l /b and (180-h°)/ (l + c ) in relation to the color stages in the ntc 4106 standard for andean blackberries from antioquia’s municipalities of envigado and guarne. means with different capital letters indicate significant differences between maturity stages and lowercase letters between localities according to the tukey test (p≤0.05) (n=15). error bars indicate the standard error. objective evaluation of purple colors in table grapes with a very good correlation with a visual color scale. in table 4, the average values found in antioquia for the quality parameters studied in andean blackberries are compared with respect to the ranges established by the ntc 4106 for each color stage. as can be seen, for antioquia, the tss recorded in states 4, 5 and 6 (6.3, 8.8 and 9.9, respectively) were higher than the ranges established by the standard (6.7 7.3, 7.2 7.9 and 7.7 8.5, respectively). as the standard determined the titratable acidity in malic acid and our studied expressed the results in citric acid, we represented the two values of acid for comparison. generally, the titratable acidity in blackberry is expressed as citric acid (tosun et al., 2008; ochmian et al., 2010; guedes et al., 2013) but some authors expressed it in malic acid. kaf kas et al. (2006), studying the composition of some quality characteristics of five varieties of rubus plicatus (‘c. thornless’, ‘bursa 2’, ‘navaho’, ‘jumbo’ and ‘loch ness’) in turkey, y guarne = 2.7x 4.1 r2 = 95% y envigado = 2.7x 4.7 r2 = 93% 0 42 6 8 m at ur ity in de x 0 5 1 2 3 4 6 b maturity stages 0 42 6 8 ts s ( ºb ri x) envigado guarne 0 10 2 4 6 8 12 a maturity stages y guarne = 1.0x + 3.3 r2 = 81% y envigado = 2.4e0,23x r2 = 99% figure 3. regression models of tss and maturity index versus the maturity stages of ntc 4106 for andean blackberries from antioquia’s municipalities of envigado and guarne (colombia) (p≤0.0332 for tss; p≤0.0233 for maturity index). found malic acid as the main organic acid, while citric acid was not detected in the blackberry fruits. more studies are necessary to better understand the possible effects of the species, genotype and environment. the results found for titratable acidity in antioquia were similar to the standard. 81carvalho and betancur: quality characterization of andean blackberry fruits (rubus glaucus benth.) in different maturity stages in antioquia, colombia the maturity index found in antioquia for the andean blackberry were higher, especially for maturity stages 5 and 6 (3.1 and 4.8, respectively) with respect to the standard (2.6 and 3.1, respectively). comparing the color scale of the ntc 4106 with the color index a*/b*, we can see that it was distinguished very well in each individual color stage with small values, except stages 4 and 5, as seen before. this brings the union of these stages into consideration because it can be very difficult to visually distinguish them. the development of visual color charts derived from data obtained with the colorimeter must be considered as it can help producers adapt to the reality the different tones of fruit color throughout ripening and, hence, provide a more homogeneous product and meet the quality requirements demanded by the market. figure 5. linear regression model of, l /b , a /b and (180-h°)/(l +c ) versus the color stages of ntc 4106 for andean blackberries from antioquia’s municipalities of envigado (colombia) (p≤0.0000 for a /b ; p≤0.0208 for l /b ; p≤0.0003) and guarne (p≤0.0000 for a /b ; p≤0.0252 for l /b ; p≤0.0013). 0 42 6 8 c ol or in de x -1 7 3 2 1 0 4 5 6 8 a maturity stages envigado (180-h°)/(l*+c*) l*/b* a*/b* 0 42 6 8 c ol or in de x -2 10 2 0 4 6 8 12 b maturity stages guarne (180-h°)/(l*+c*) l*/b* a*/b* y (180-h°)/(l*+c*) = 0.8x + 0.8 r2 = 90% y l*/b* = 1.2e0,3x r2 = 87% y a*/b* = 0.7x 0.1 r2 = 99% y (180-h°)/(l*+c*) = 0.7x + 0.8 r2 = 94% y l*/b* = 1.1e0,26x r2 = 84% y a*/b* = 0.6x 0.2 r2 = 98% table 4. quality characteristics of andean blackberries in antioquia (colombia) and comparison with the ranges established by ntc 4106. parameters maturity stages of ntc 4106 0 1 2 3 4 5 6 color index * (a*/b*) 0 – 0.5 0.5 – 1 1 – 2 2 – 3 3 – 4 ≥ 4 total solid soluble content (°brix) * 5.9±1.00 6.3±0.17 8.8±0.11 9.9±1.10 total solid soluble content (°brix) ** 5.4 – 5.7 5.7 – 6.1 5.9 – 6.4 6.3 – 6.9 6.7 – 7.3 7.2 – 7.9 7.7 – 8.5 titratable acidity * (g citric acid/100ml) – – – 3.6±0.05 2.5±0.05 2.7±0.05 2.0±0.05 titratable acidity * (g malic acid/100ml) – – – 3.7±0.86 2.6±0.52 2.8±0.03 2.0±0.25 titratable acidity ** (g malic acid/100ml) 3.3 3.4 3.5 3.4 3.1 2.8 2.5 maturity index * (with citric acid) – – – 1.7±0.01 2.6±0.01 3.3±0.01 5.1±0.01 maturity index * (with malic acid) – – – 1.6±0.07 2.4±0.02 3.1±0.13 4.8±0.03 maturity index ** (with malic acid) 1.6 1.7 1.7 1.9 2.2 2.6 3.1 weight (g) * 3.4±0.52 3.2±1.30 3.8±0.58 5.4±0.61 6.3±0.25 6.5±0.0 7.0±0.25 equatorial diameter (mm) * 19.9±3.95 19.7±5.18 20.2±1.73 23.2±4.72 24.1±3.73 24.4±3.53 24.4±3.04 juice yield (%) * – – – 36.5±7.30 39.6±0.59 40.8±1.60 42.5±4.12 firmness (n) * 1.5±0.07 1.0±0.07 0.6±0.07 0.3±0.07 0.2±0.07 * parameters determined in this study. the values are the mean of n=9 or 15 and the respective standard error. ** parameters establish by ntc 4106. note: parameters without ntc values indicate that this standard does not establish values for these parameters. 82 agron. colomb. 33(1) 2015 we must continue to collect data and include more locations, genotypes and environments to improve the model and increase the confidence level. it is necessary to consider the context of fruit development and environmental supply to properly define the criteria of the ntc 4106 standard in colombia. additionally, the relationship between the maturity index and sensorial attributes of andean blackberries could be useful in better linking maturity changes with taste and defining cultivar and regional effects in terms of the maturity index and taste, thereby developing a future for the protected designation of origin (pdo) that is oriented to markets of differentiated quality. conclusions the statistical linear regression models used in this study showed good fits (r2 > 80%) and are a useful tool for quick and objective estimates of quality parameters in andean blackberry fruits. it was found that the more suitable parameters to characterize the quality of andean blackberry fruits are: weight, tss, ta, mi, ci and firmness. equatorial diameter maintained its relevance to the standard and market, along with juice yield. the ratio a*/b* is an objective index for determining the color of andean blackberries. this index showed a good correlation (r2 ≥ 98%) with the visual color of the fruit and was able to distinguish groups with different skin colors. furthermore, it was found that the colombian technical standard ntc 4106 for andean blackberries should be reviewed and updated because, when applying this standard to the agroclimatic conditions of antioquia, some of the established ranges were not reached. instead of ranges strictly related to fruit color it should be defined minimal values for each quality parameter for each market (fresh market, national and export, and processing industry). more studies should be conducted with different genotypes and environmental factors (such as climate, soil, nutrition, agronomic practices and others) in order to create a dynamic model that will contribute to a better understanding and estimation of blackberry fruit development and quality and to meet market quality requirements. acknowledgments the research for this paper was financially supported by the ministry of agriculture and rural development of colombia, project no. 211-1781. references acosta-montoya, o., f. vaillant, s. cozzano, c. mertz, a.m. pérez, and m.v. castro. 2010. phenolic content and antioxidant capacity of tropical highland blackberry (rubus adenotrichus schltdl.) during three edible maturity stages. food chem. 119, 1497-1501. doi: 10.1016/j.foodchem.2009.09.032 ali, l., b. svensson, b.w. alsanius, and m.e. olsson. 2011. late season harvest and storage of rubus berriesmajor antioxidant and sugar levels. sci. hortic. 129, 376-381. doi: 10.1016/j. scienta.2011.03.047 bernal e., j.a. and c.a. díaz d. 2006. materiales locales y mejorados de tomate de árbol, mora y lulo sembrados por los agricultores y cultivares disponibles para su evaluación en colombia. corpoica, rionegro, colombia. carreño, j., a. martínez, l. almela, and j.a. fernández. 1995. proposal of an index for the objective evaluation of the colour of red table grapes. food res. int. 28, 373-377. doi: 10.1016/0963-9969(95)00008-a clark, j.r. and c.e. finn. 2008. new trends in blackberry breeding. acta hort. 777, 41-47. clark j.r. and c.e. finn. 2014. blackberry cultivation in the world. rev. bras. frutic. 36, 46-57. doi: 10.1590/0100-2945-445/13 escobar, c. 2014. cadena productiva nacional de la mora. indicadores de apoyo. cadenas productivas, ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. espinosa b., n., d. sánchez l., a. garcía r., m. ariza n., c. ariza n., and l.s. barrero m. 2009. evaluación agronómica, nutricional y selección participativa de materiales de mora en silvania (cundinamarca). pp. 34-42. in: barrero m., l.s. (ed.). caracterización, evaluación y producción de material limpio de mora con alto valor agregado. corpoica; ministerio de agricultura y desarrollo rural, mosquera, colombia. grijalba r., c.m., l.a. calderón m., and m.m. pérez t. 2010. rendimiento y calidad de la fruta en mora de castilla (rubus glaucus benth.), con y sin espinas, cultivada en campo abierto en cajicá (cundinamarca, colombia). rev. fac. cienc. básicas 6, 24-41. guedes, m.n.s., c.m.p. de abreu, l.a.c. maro, r. pioii, j.r. de abreu, and j.o. de oliveira. 2013. chemical characterization and mineral levels in the fruits of blackberry cultivars grown in a tropical climate at an elevation. acta sci., agron. 35, 191196. doi: 10.4025/actasciagron.v35i2.16630 icontec. 1997. frutas frescas. mora de castilla, especificaciones ntc 4106. norma técnica colombiana, bogota. kaf kas, e., m. koşar, n. türemiş, k.h.c. başer. 2006. analysis of sugars, organic acids and vitamin c contents of blackberry genotypes from turkey. food chem. 97, 732-736. doi: http:// dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.09.023 lewers, k.s., s.y. wang, and b.t. vinyard. 2010. evaluation of blackberry cultivars and breeding selections for fruit quality traits and f lowering and fruiting dates. crop sci. 50, 2475-2491. doi: 10.2135/cropsci2010.02.0097 maro, l.a.c., r. pio, m.n.s. guedes, c.m.p. de abreu, and p.h.a. moura. 2014. environmental and genetic variation in the post-harvest quality of raspberries in subtropical areas in http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.09.032 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2011.03.047 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2011.03.047 http://dx.doi.org/10.1016/0963-9969(95)00008-a http://dx.doi.org/10.1590/0100-2945-445/13 http://dx.doi.org/10.4025/actasciagron.v35i2.16630 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.09.023 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.09.023 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2010.02.0097 83carvalho and betancur: quality characterization of andean blackberry fruits (rubus glaucus benth.) in different maturity stages in antioquia, colombia brazil. acta sci., agron. 36, 323-328. doi: 10.4025/actasciagron.v36i3.18050 meals de colombia. 2010. ficha técnica de frutas mora con piton. requisitos específicos. armenia, colombia. ochmian, i., j. oszmiański, and k. skupień. 2010. chemical composition, phenolics, and firmness of small black fruits. j. appl. bot. food qual. 83, 64-69. radovich, a., m. fotirich aksich, v. rakonjac, j. milivojevich, d. nikolich, and m. nikolich. 2013. diversity and relationship of yield components and fruit quality in promising f loricane raspberry hybrids. bulg. j. agric. sci. 19, 750-755. remberg, s.f., a. sønsteby, k. aaby, and o.m. heide. 2010. inf luence of postf lowering temperature on fruit size and chemical composition of glen ample raspberry (rubus idaeus l.). j. agric. food chem. 58, 9120-9128. doi: 10.1021/jf101736q riquelme-ballesteros, f. 1995. valoración del color en los frutos. pp. 593-595. in: nuez, f. (ed.). el cultivo del tomate. mundiprensa, madrid. sebesta, b. 2014. descriptive sensory analysis and composition of blackberry genotypes. inquiry univ. ark. undergrad. res. j. 16, 21-46. tomlik-wyremblewska, a., j. zieliński, and m. guzicka. 2010. morphology and anatomy of blackberry pyrenes (rubus l., rosaceae) elementary studies of the european representatives of the genus rubus l. flora 205, 370-375. doi: 10.1016/j. f lora.2009.12.006 tosun, i., n.s. unstun, and b. tekguler. 2008. physical and chemical changes during ripening of blackberrie fruits. sci. agric. 65, 87-90. doi: 10.1590/s0103-90162008000100012 vásquez r., r.e., h.h. ballesteros ch., c.a. muñoz o., and m.e. cuellar ch. 2006. utilización de la abeja apis mellifera como agente polinizador en cultivos comerciales de fresa (fragaria chiloensis) y mora (rubus glaucus) y su efecto en la producción. corpoica, bogota. vinasco, m., n. mendez, l. salazar, g. ayala, c. munar, y. munar, and c. samboni. 2010. evaluación de cinco parámetros de calidad en fruta de la mora de castilla rubus glaucus benth. variedad sin espinas comparada con la variedad con espinas, en cultivos de la zona sur del departamento del huila. rev. investig. unad 9(suppl.), 235-244. wada, s. and b.m. reed. 2010. seed-coat morphology differentiates blackberry cultivars. j. am. pom. soc. 64, 152-161. wójcik-seliga, j. and e. wójcik-gront. 2013. evaluation of blackberry and hybrid berry cultivars new to polish climate – short communication. hort. sci. (prague) 40, 88-91. http://dx.doi.org/10.4025/actasciagron.v36i3.18050 http://dx.doi.org/10.4025/actasciagron.v36i3.18050 http://dx.doi.org/10.1021/jf101736q http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2009.12.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2009.12.006 http://dx.doi.org/10.1590/s0103-90162008000100012 agronomfa colombiana, 1998 volumen xv no. 1pago 5867 evaluacion agronomica de nueve variedades arbustivas de habichuela, phaseolus vulgaris, en el municipio de arbelaez, cundinamarca.* agronomic evaluation of nine bush bean varieties, phaseolus vulgaris, in arbeláez, cundinamarca. juan c. higuita c', diego f. rincón ch.', carlos e. ñústez u resumen nueve variedades arbustivas de habichuela (phaseolus vulgaris) se compararon contra una variedad testigo voluble (blue lake) por variables fisiológicas, fenológicas y de rendimiento en el municipio de arbeláez (cundinamarca) a una altura de 1500 m.s.n.m. las variedades arbustivas no presentaron diferencias estadísticas en altura de planta y fueron coincidentes en el número de días hasta la floración, fructificación e iniciación de la cosecha. todas las variedades evaluadas fueron estadísticamente iguales para el rendimiento de vaina comercial, lo cual resalta el buen comportamiento de los materiales arbustivos en las condiciones de estudio. palabras claves: variables fenológicas y fisiológicas, rendimiento. summary nine bush bean varieties (phaseolus vulgaris) were tested against a regional bean variety (blue lake), for some physiological, phenological and yield variables in arbeláez • recibido en noviembre de 1997 1. ingeniero agronómo, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, d. c. 2. profesor, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, a. a. 14490 santafé de bogotá, d. c. colombia. (cundinamarca) at an altitude of 1500 m. bush bean varieties did not show differences in plant height and phenological variables. al! bush bean varieties had comparable commercial pod yields, which emphasizes the good performance of these materials under the conditions of this study. key words: physiological and phenological, variables, yield. introduccion en general, colombia carece de sus propias variedades de habichuela y, sólo se ha dado importancia a las habichuelas de tipo voluble, entre las que se destaca la variedad blue lake que ocupa aproximadamente el 90 % del área sembrada en el país. actualmente se están evaluando líneas de porte arbustivo con alto potencial de rendimiento, que auguran un mercado para estacionar el cultivo, asegurar una producción con menos riesgos y utilizar la producción para enlatados (agudelo y montes de oca, 1988). según el ministerio de agricultura, cundinamarca es el departamento con , mayor área sembrada en habichuela. en 1996, se sembró en el país cerca de 2400 hectáreas, incluyendo áreas tecnificadas y sin tecnificar, con una producción aproximada de 21.866 toneladas (cuadro 1). la habichuela de buena calidad, que se comenzó a utilizar como verdura, tiene su origen en europa y es el resultado de muta58 cuadro 1. departamentos productores ·de habichuela y áreas estimadas de siembra en el penoootsst1996. area sembrada (has) departamento 1991 1992 1993 1994 1995 1996 meta 8 8 norte de santander 20 36 61 114 77.5 caldas 28 25 101 224 22 quindio 60 25 17 21 8.8 santander 70 71 59 tolima 85 127 169 188 155 boyacá 106 98 68 165 162 166 cauca 180 65 41 huila 400 373 429 854 409 470 risaralda 36 61 74 56 83 valle 225 295 123 130 485 antioquia 250 375 323 265 300 200 cundinamarca 1994 1780 1520 1950 527 871 total 3201 3244 3144 3978 1739 2383.25 fuente: ministerio de agricultura, 1997. ciones genéticas del fríjol común, introducido ·de américa después de su descubrimiento. su evolución y mejoramiento se presentó en los países bajos y en francia. posteriormente, el material de este tipo se introdujo a norteamérica, donde se lograron importantes avances en calidad y rendimiento de nuevas variedades (agudelo y montes de oca, 1988). el ciat (centro internacional de agri. cultura tropical) es el encargado de la obtención de nuevas variedades de habichuela para el trópico, con resistencia a las principales enfermedades limitantes de la producción. la estrategia seguida por dicho centro consiste en adoptar las experiencias y logros alcanzados en fríjol seco, para desarrollar una metodología propia del mejoramiento en habichuela. existen dos tipos de habichuela: el arbustivo, o de crecimiento determinado, que posee tallos erectos y cuya inflorescencia es un racimo terminal y el voluble, o de crecimiento indeterminado, con tallos que crecen sobre un soporte llamado tutor y cuya inflorescencia es un racimo axilar (agudelo y montes de oca, 1988) (cuadro 2). en zonas tropicales la temperatura óptima para el cultivo de la habichuela está en un rango entre 16 y 230 c (federación nacional de cafeteros, 1985), mientras que, en zonas templadas, está entre 15,5 y 210 c, sembrándose en las estaciones de otoño y primavera (curwen y sclute, 1982). para la fertilización, además de los elementos mayores, la habichuela es exigente en ca y es sensible a la aplicación de p y k, debido a que la sobredosificación de estos elementos disminuyen la absorción de mg y zn (mosiul-hoque, 1988). en arbeláez (cundinamarca) las enfermedades de mayor incidencia son: roya (uromyces pneseoti varo typica arth.), antracnosis (colletotrichum lindemuthianum (sacc. et magn.) scribner) y la mustia hilachosa (thanatephorus cucumeris (frank.) donk); y las plagas de mayor incidencia son: mosca blanca (trialeurodes vaporariorum 59 cuadro 2. comparación de algunos aspectos agronómicos entre habichuelas arbustivas y volubles. tipo necesidades densidades período extracción de de hídricas de siembra vegetativo elementos (kg.lha) habichuelas (en mm) (pl./ha) (en días) n p20s k20 ca arbustivo 350 200.000 75 80 60 15 55 80 250.000 voluble 400 165.000 80 100 110 25 84 130 210.000 (agudelo y montes de oca, 1988) (west woods», minadores (liriomiza spp), lorito verde (empoasca kraemeri ross et moore ) y áfidos (aphis spp.). los objetivos planteados para el trabajo fueron: evaluar aspectos del comportamiento agronómico de nueve variedades arbustivas de habichuela en el municipio de arbeláez (cundinamarca) y seleccionar, dentro de las introducciones evaluadas variedades promisorios para la región. materiales y metodos el experimento se realizó en el municipio de arbeláez (cundinamarca) a 1500 m.s.n.m., con una temperatura promedio de 210 c y en un suelo de textura franco-arcillosa, con relación calcio/magnesio normal (2 :1), contenido medio de potasio (0,70 me/ 100 g) y ph de 5,9. se utilizó semilla de habichuela de porte arbustivo de las variedades gator green, hialeah, javelin, derby, tenderlake, trueblue, xera rs, tavera rs y clyde bean la cual fue importada por el departamento agrícola de levapan y facilitada para el presente trabajo, y como testigo la variedad blue lake, de tipo voluble (cuadro 3),. además, se utilizaron estacas de madera, alambre calibre 14, pesticidas (furadan, tamaron), fertilizantes (10-30-10), herramientas, varas de madera y bolsas de papel. los variedades se evaluaron en un diseño de bloques completos al azar con submuestreo y con tres repeticiones. la unidad experimental estuvo constituida por 4 surcos de 3 m. de largo, sembrados a una distancia de 0,50 m. entre surcos y 0,30 m. entre plantas. las labores realizadas fueron: preparación del terreno y siembra (dos semillas por sitio), desyerba, raleo y aplicación del 50% de la fertilización (150 kg./ha 10-30-10), de acuerdo con el análisis de suelo a los 15 días después de la siembra (dds), establecimiento de tutores para el testigo voluble a los 21 dds, otra desyerba, aplicación del 50% restante de fertilizante y aplicaciones preventivas de insecticida y fungicida a los 35 dds. la cosecha se realizó durante tres semanas (un pase semanal). el experimento se monitoreo semanalmente durante todo el ciclo del cultivo, a partir de los 15 dds. las variables se cuantificaron sobre -una muestra de 10 plantas tomadas al azar en los surcos centrales de cada unidad experimental. las variables evaluadas fueron: altura de planta, días hasta floración y fructificación, número de vainas por planta, longitud de vainas, peso de biomasa verde y seca por planta (a la cosecha sin vainas) y rendimiento de vaina comercial por variedad. resultados y discusion altura de planta la variedad blue lake, cuyo crecimiento es indeterminado, alcanzó una altura superior a 2,0 m., pero no hubo diferencias significativas en altura entre las variedades 60 cuadro 3. características generales de las variedades evaluadas y presentadas por las casas productoras de las semillas. variedad díasa tamaño sección color de color de resistencia uso madurez (cm) transversal vaina semilla gator green' 53 15-18 r-o mv blanco bv-1a fresco hialeah' 53 14-16 r-o mv blanco bv-1a fresco javelin' 53 15 r/r-o mv blanco bv-1a fresco derby' 55 16-19 r mvo blanco bv-1a fresco industria tenderlake' 52 15 r-lp mvo blanco bv-1a industria true blue' 54 13-16 r-lp mvo blanco bv-1a industria xera" taveraclyde bean" blue lake4 50-74 14-16 r-o mvo blanco fresco industria r= redonda; r-o= redondo-oval; r-lp= redonda-ligeramente plegada; mv= medio verde; mvo= medio verde oscura; bv-1a= virus común del mosaico del fríjol; (') casa productora de semillas ferrymorse ; (2) casa productora de semillas royal si. louis ; (3) casa productora de semillas asgrow ; (4) semilla proveniente de la región de arbeláez, cundinamarca. arbustivas (cuadro 4), y estos materiales presentaron crecimiento activo hasta cuando se presentó la floración, característica de este tipo de crecimiento. la variedad de mayor altura fue derby (56,3 cm), y la de menor altura fue xera rs (48,7 cm) (cuadro 5). las alturas registradas en este experimento (cuadro 5) son similares a las obtenidas por el ciat en una evaluación de introducciones realizada en palmira (valle) en 1986 ; en dicho experimento, se destacan las variedades duart bean (46,6cm), primel(50,6 cm) e ica-nariño (48,3 cm). desarrollo de variedades el inicio de la floración se presentó entre los 23 dds para xera y los 28 dds para blue lake. blue lake presentó el mayor rendimiento promedio, y xera presentó el rendimiento promedio más bajo (cuadro 5). la variable 'número de días hasta la fructificación', varió entre 28 y 34 dds. las variedades más precoces fueron tenderlake, xera, trueblue y javelin y las más tardías blue lake y tavera. el período entre floración y la iniciación de la fructificación varió entre cinco y siete días. con respecto a la información suministrada por las compañías productoras de semilla, el período hasta madurez comercial fue ocho días menor en las variedades distribuidas por la ferrymorse. el número de días hasta la iniciación de la cosecha y la duración de la cosecha fue igual en todas las variedades, y se realizaron tres pases, uno semanal. la diferencia es la distribución de los picos de producción en cada una de las variedades. para las variedades gator green, hialeah, javelin, true blue y derby, las producción se concentró en los dos primeros pases, es decir entre 38 y 45 dds, o sea que, para las condiciones del lugar del estudio, estas variedades fueron mucho más precoces que en las condiciones de los sitios de origen de los materiales. debido a que estas variedades fueron creadas para estaciones 61 cuadro 4. cuadrados medios para las variables evaluadas en 10 variedades de habichuela en la localidad de arbeláez (cundinamarca). fuente de error error cv variación bloque variedad experimental muestreo (%) gl 2 9 18 270 altura de 363,60 244,45 181,96 28,31 25,9 planta' número 2,36 o 2,28 00 0,450 0,088 20,5 vainas/planta" longitud 2001,50 00 3623,98 .0 113,91 64,26 7,12 de vaina biomasa 36,51 o 34,43 o. 8,78 3,98 34,54 verde 2 biomasa 9,28 o 6,59 o. 1,44 0,70 29,14 seca 2 rendimiento/ 1026,86 3096,50 1448,66 14,4 u.e cv = coeficiente de variación; gl = grados de libertad; (ns) = no significativo; (*) = significativo; (**) = altamente significativo; e) el análisis no incluye la variable testigo (voluble); (2) variables transformadas a lag y. en la zona templada, suponemos que las condiciones ambientales de la región de arbeláez afectaron su respuesta, arrojando los resultados de precocidad observados en este experimento. no podemos discutir los niveles de adaptación por falta de información en otros ambientes y, además, no conocemos los rendimientos de estos variedades en sus lugares de origen, pero comparados con los registrados en la zona, resultan satisfactorios. las producciones de las variedades xera, tavera y clyde bean se concentraron entre el segundo y tercer pase de 45 a 52 días, y no se dispuso de información para contrastar el resultado con su sitio de origen, pero, comparando con estudios similares realizados en otras regiones del país, los resultados no difieren con los obtenidos en este experimento (hincapié y tabares, 1987). para la variedad tomada como testigo regional (blue lake), no se observaron diferencias en la duración de la cosecha con los variedades arbustivos evaluados y el ciclo vegetativo estimado en la zona, fue entre 50 y 75 días; la producción estuvo sobre el promedio de la zona y se concentró en el segundo y tercer pase. numero de vainas por planta en esta variable, se presentaron diferencias altamente significativas entre variedades (cuadro 4). las variedades con mayor número promedio de vainas por planta fueron: tavera (42,7), clyde bean (37,6) y xera (36,1), pero estas variedades tuvieron las vainas más cortas. además, xera y tavera fueron las variedades de menor rendimiento (figura 1). las variedades con menor número de vainas por planta fueron: blue lake (20,4), true blue (20,8) y tenderlake (21,4), las cuales tuvieron una longitud intermedia de vaina y un rendimiento por planta alto para blue lake, bajo para true blue e intermedio para tenderlake. en un ensayo de introducción de variedades de habichuela, realizado en 1986, en el c.n.i. de palmira se obtuvieron resultados 62. cuadro 5. resultados promedios de las variables evaluadas en 10 variedades de habichuela en el municipio de arbeláez (cundinamarca). altura no. longitud no. biomasa biomasa rend. genotipo planta vainas! de vaina semillas! verde seca prom. (cm.) planta (mm) vaina (g) (g) kgjue xera 48,7 36,1 144,1 6,3 63,7 13,5 7,4 gator green 55,2 26,3 168,6 5,6 67,7 15,1 9,1 hialeah 49,4 24,4 156,6 5,4 58,5 14,2 8,9 javelin 52,1 21,4 156,4 6,0 74,1 18,2 8,7 tenderlake 54,7 21,7 149,4 5,5 72,9 16,7 8,7 trueblue 53,2 20,8 149,0 5,6 63,4 14,6 8,6 clyde bean 49,7 37,6 138,7 5,6 79,9 18,8 8,1 derby 56,3 22,9 159,2 5,6 80,5 17,9 8,8 testigo regional > 200' 20,4 147,3 7,4 127,5 27,9 9,5 tavera 49,7 42,7 130,2 5,6 58,1 15,1 5,9 • no se pudo determinar, en razón de su comportamiento voluble. 50 ~---------i 40 i ab ab e t 30 , e .s ~n~ e e e es 20 ! ~ ~ e ~ ~ e 'i 10 i o .. i j ¡ e ~ f .:¡ .. ~ .:¡x ~ i ,'!! ) .!!!,_ ~ . .1!i o j: 2~ i!!,_ ido genotipo figura 1. número de vainas para 10 variedades de habichuela evaluadas en la localidad de arbeláez, cundinamarca. similares a los obtenidos en este experimento, aunque en palmira las variedades evaluadas tuvieron un menor número de vainas por planta. de 12 variedades evaluadas, se destacaron dwart bean con 18, primel con 22,8, ica-nariño con 12.8 y ecuador con 9,8 vainas por planta (agudelo y montes de oca, 1988). 63 longitud de vainas se presentaron diferencias altamente significativas entre variedades (cuadro 4), y estas se agruparon en tres categorías bien definidas. las variedades que presentaron mayor longitud de vainas fueron: gator green (16,87 cm), derby (15,93 cm), hialeah (15,67 cm) y javelin (15,64 cm); las de longitud más corta fueron: tavera (13,03 cm) y clyde bean (13,85 cm); las restantes presentaron una longitud intermedia (figura 2). en una evaluación de variedades realizada en palmira (1986), se encontró que las variedades dwart bean (18,4 cm) y primel (17,5 cm) tuvieron longitud promedia de vaina superior. las variedades blue lake, true blue, xera, tenderlake, tavera y clyde bean cuentan con la longitud óptima exigida por las normas de icontec (9-14 cm); las otras exceden el tamaño establecido (icontec, 1985). biomasa verde y seca en estas dos variables, se presentaron diferencias altamente significativas entre variedades, pese a que presentaron los mayores coeficientes de variación (cuadro 4). la variedad blue lake, de crecimiento indeterminado, fue el material que marcó las diferencias, debido al mayor volumen de su biomasa, mientras que las variedades arbustivas no presentaron diferencias entre sí (figura 3). para la variedad clyde bean, se observó una relación directa entre el peso de biomasas verde y seca y un alto número de vainas por planta, mientras que, para blue lake, la relación fue inversa, puesto que tuvo el mayor peso de biomasa verde y seca y el menor número de vainas por planta. esto evidencia una alta respuesta varietal para el número de vainas /planta. en las otras variedades no se evidenció la relación entre biomasa y número de vainas por planta. rendimiento de vaina comercial en esta variable no se encontraron diferencias significativas entre variedades (cuadro 4), aunque blue lake y gator green tuvieron los mayores rendimientos con 9,5 y 9,1 kg./ue (ue = 6m2), respectivamente, y xera y tavera con 7,4 y 5,9 kg./ue, respectivamente, tuvieron los menores rendimientos (figura 4). 18 16 14 12 e !d. 10 "o 2 8'c;, , c: o ...j 6 -_ : 4 , 2 o, o .i. -ar+b bcd d e € s: c: ~ e ~ e c: e.. .. ~ .. " " .. "l!! 8 " -e :c .!!! x " >'" 10 ~ " .. .. -" ...9 i' "o 2 " .. >-c: >id "o.. .. >o o >ugenotipo figura 2. longitud de vainas por planta de 10 variedades de habichuela evaluadas en la localidad de arbeláez, cundinamarca. 64 140 120 100 e 80 .e! o.. 60~ 40 20 a ,b ro o r ,,,o a o o o o h tl h o o o figura 3. siomasa verde y seca evaluada en 10 variedades de habichuela en la localidad de arbeláez (cundinamarca). ~ .e c: c: ~ c: e " s: ~., ~ " .. " ...!l! .. .. e :o .. >.. .q -c '" x 1ii ~.. o .!!l .. .. " .. -e ~ 2 i ro ~ c: 1-"1o genotipos o biomasa \erde o biomasa seca 10 figura 4. rendimiento promedio (kg./ue) de 10 variedades eyaluadas en la localidad de arbeláez. cundinamarca. 9 . 8 . 7 : ~ 6. e '0 5' .~ : "g 4: o:. 2 . o ,. : .e c: i c: e e1 .8 ~ ~1ii .!l ~i -g i~ u genotipos las variedades de mayores rendimientos presentaron un menor número de vainas por planta y mayor longitud de las mismas y a su vez, las de menor rendimiento tuvieron un mayor número de vainas por planta y una menor longitud de vaina, lo cual evidencia la importancia del peso promedio de vainas. sin embargo, no se pueden descartar las variedades de bajo peso promedio de vainas, ya que estos materiales pueden tener un uso comercial diferente al consumo fresco, como lo es el uso agroindustrial. 65 la densidad constante de siembra usada en el experimento, muy seguramente, tuvo un efecto importante en la no diferencia estadística entre las variedades arbustivas y el testigo voluble. lo anterior se argumenta en razón de que, generalmente, el agricultor que cultiva habichuela voluble en la región de evaluación, utiliza densidades menores a las del experimento (70-100 cm entre surcos) y, por el contrario, en las arbustivas son mayores. un estudio realizado por la universidad del estado de oregon (usa), en donde se evaluaban las densidades para obtener los mayores rendimientos en las variedades arbustivas, oregon 1604 y galamor, demostró que los mayores rendimientos se obtenían con densidad de 40-57 plantas/m", superando a los sembrados a una densidad de 20-33 plantas/m" (mack y verseveld, 1982). comparando estas densidades con las utilizadas en este experimento de 15 plantas/m", indican que, muy probablemente, trabajamos con una población de plantas inferior a la óptima, aunque los rendimientos fueron aceptables y, por lo tanto, el presente trabajo evidencia el gran potencial que representan estos materiales arbustivos de habichuela para el país. otras razones que influyen en el rendimiento son las condiciones ambientales como lo demuestra un experimento realizado por el ciat (1984), en tres localidades (palmira, saladito y popayán) en donde se encontró, de acuerdo con los rendimientos promedio en las tres localidades, que los materiales arbustivos tienden a aumentar su producción a medida que disminuye la altura sobre el nivel del mar. correlacion entre las variables evaluadas la variable 'longitud de vaina' presentó una correlación positiva y altamente "ignificativa con 'rendimiento de vaina por planta', y una correlación negativa y altamente significativa con la variable 'número de vaina por planta' (cuadro 6). este patrón se repitió para todas las variedades analizadas, lo cual obliga a tomar una decisión acerca de si se desea mayor rendimiento y mayor longitud de vainas o menor longitud de vainas y mayor número de las mismas, de acuerdo con las necesidades del mercado. las variables 'biornasa verde' y 'biomasa seca' no presentaron correlación con 'longitud de las vainas'. la variable 'número de vainas por planta', mostró además una correlación positiva y altamente significativa con 'rendimiento en vainas por planta' y con 'peso de biomasa verde'. esta última variable además está asociada en forma positiva y altamente significativa, con 'peso de biomasa seca', lo cual indica que a mayor peso de biomasa verde, la acumulación de materia seca en los tejidos será mayor, resultado fisiológicamente esperado (barcelo, 1983). cuadro 6. coeficiente de correlación entre 6 de las variables evaluadas en 10 variedades de habichuela. lv rp nvp pbv pbs lv 0.36325** -0.24295** 0.10739 0.04808 rp 0.47599** 0.35484** 0.29521 ** nvp 0.15014** 0.09243· nsv 0.42416** 0.37688** pbv 0.89748** lv= longitud de vaina; rp= rendimiento de vaina por planta; nvp= número de vainas por planta; pbv= peso de biomasa verde y pbs= peso de biomasa seca. 66 la variable 'rendimiento de vaina comercial' guarda una correlación positiva y altamente significativa con todas las variables analizadas, lo cual nos hace suponer que, al existir un incremento en una o más variables, seguramente, aumentarán, en forma directa los rendimientos. conclusiones bajo las condiciones en las cuales se realizó el presente experimento, podemos concluir: las nueve variedades arbustivas de habichuela evaluadas respondieron satisfactoriamente a las condiciones ambientales de la localidad de arbeláez (cundinamarca) , y, en general, fueron más precoces que el testigo local (blue lake regional). la producción para los variedades gator green, hialeah, true blue, javelin, derby y tenderlake se concentró en el primer pase y su ciclo vegetativo se redujo en comparación con el tiempo reportado por la casa productora de semillas para la zona de origen (zona templada); para los variedades xera, tavera, clyde bean y blue lake, la producción se concentró en el segundo pase y su diferencia entre picos no fue tan marcada como en los variedades anteriores. las variedades evaluadas no presentaron diferencias estadísticas en rendimiento, pero se pudo apreciar que las variedades xera, clyde bean y tavera no son materiales muy promisorios para la región, por tener vainas cortas y muy delgadas. el rendimiento de vainas presentó una correlación directa y altamente significativa con la longitud de vainas y el número de vainas por planta. a su vez, entre la longitud de vainas y el número de vainas por planta se presentó una correlación inversa y altamente significativa. bibllografia agudelo, o. y montes de oca, g. 1988. el cultivo de la habichuela, ica:76 89. barcelo, j. c. 1984. fisiología vegetal. ediciones pirámide, madrid. 822 p. centro internacional de agricultura tropical. 1985. fotoperíodo. entendiendo un poderoso mecanismo de control de crecimiento de las plantas. cali. pp. 12 13. centro internacional de agricultura tropical. 1990. la habichuela: una investigación promisoria. pp 37 38. curwen, d. y schulte, e. e. 1982. commercial snap bean production green and wax .. university of wisconsin, extension bull., pp. 1-6. federación nacional de cafeteros de colombia. 1985. el cultivo de la habichuela. pp. 1-19. hincapie, g. e. y tabares, m. e. 1987. evaluación de 15 variedades de habichuela voluble en 4 localidades de caldas. tesis de grado, facultad de agronomía. universidad de caldas. pp. 41-50. mack, h. j. and g. w. verseveld. 1982. response of bush snap bean (phaseolus vulgaris l.) to irrigation and plant density. hortscience 107(2). pp 286 290. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 1997. base de datos. biblioteca, santafé de bogotá. p. 5. mosiul-hoque, a. m. m. 1988. growth, yield and seed quality of two snap bean (phaseolus vulgaris l.) varieties as affected by irrigation frecuency and fertilizer materials. abs. 67 received for publication: 7 may, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). michacons@unal.edu.co agronomía colombiana 31(1), 27-37, 2013 establishment of propagation methods for growing promising aromatic plant species of the lippia (verbenaceae) and tagetes (asteraceae) genera in colombia establecimiento de métodos de propagación para el cultivo de especies vegetales aromáticas promisorias en colombia de los géneros lippia (verbenaceae) y tagetes (asteraceae) axel mauricio herrera-moreno1, carlos edwin carranza1, and maría isabel chacón-sánchez1 abstract resumen the objective of this study was to evaluate methods of asexual propagation with stem cuttings in the aromatic plant species lippia origanoides (accessions ca-90 and ca-93), lippia alba (accession ca-300) and tagetes zypaquirensis (accession ca-247) and determine the germination behavior of tagetes caracasana (accession ca-10), in order to contribute to the establishment of these promising aromatics as potential new crops in colombia. the factors evaluated were the substrate (fine coconut fiber (fcf); fine coconut fiber: coal slag 1:1 (fcfcs); fine coconut fiber: coal slag: river sand 1:1:1 (fcfcsrs) and iba hormone concentration (0, 2,000 and 4,000 mg l-1). germination tests of seeds of the accession ca-10 were carried out in petri dishes with 50 seeds per dish, with three replicates in controlled conditions and constant temperature (25oc), humidity (90%) and total darkness. in general, the accessions ca-90, ca-93, ca-300 and ca-247 showed better rooting percentage, root length, number of roots and root dry weight in the fine coconut fiber substrate and a higher number of roots with an exogenous application of 2,000 mg l-1 iba. l. alba and t. zypaquirensis responded better than l. origanoides to the treatments. the latter species showed a relatively poor performance and may require more complex and improved propagation methods to obtain more satisfactory results. t. caracasana seeds had a relatively short germination time (less than three weeks) and relatively high germination under controlled laboratory and greenhouse conditions (70 and 60%, respectively); these percentages are high relative to wild species of the same genus, meaning this method of seed propagation is appropriate for this wild species. el objetivo del presente estudio fue evaluar métodos de propagación asexual por estacas en las especies aromáticas vegetales lippia origanoides (accesiones ca-90 y ca-93), lippia alba (accesión ca-300) y tagetes zypaquirensis (accesión ca-247), y determinar el comportamiento de la germinación de tagetes caracasana (accesión ca-10), a fin de contribuir al establecimiento de estas especies promisorias como nuevos cultivos potenciales en colombia. los factores evaluados fueron el sustrato (fibra de coco fina (fcf); fibra de coco fina: escoria de carbón 1:1 (fcfec); fibra de coco fina: escoria de carbón: arena de río 1:1:1 (fcfecar) y la concentración de la hormona aib (0, 2.000 y 4.000 mg l-1). las pruebas de germinación de las semillas de la accesión ca-10 se llevaron a cabo en platos de petri con 50 semillas por plato, con tres réplicas, en condiciones controladas y temperatura constante (25oc), humedad (90%) y oscuridad total. en general, las accesiones ca-90, ca-93, ca300 y ca-247 mostraron mejor enraizamiento, longitud de las raíces, número de raíces y peso seco de las raíces en el sustrato fcf y un mayor número de raíces con la aplicación exógena de 2.000 mg l-1 aib. l. alba y t. zypaquirensis respondieron mejor que l. origanoides a los tratamientos. esta última especie mostró un comportamiento relativamente bajo y puede requerir métodos de propagación más complejos y mejorados a fin de obtener resultados más satisfactorios. las semillas de t. caracasana mostraron tiempos de germinación relativamente cortos (menor a tres semanas) y una germinación relativamente alta bajo condiciones controladas y en condiciones de invernadero (70 y 60%, respectivamente); estos porcentajes son relativamente altos con relación a especies silvestres del mismo género, indicando que la propagación por semilla es apropiada para esta especie silvestre. key words: indolebutyric acid (iba), auxins, seed germination, vegetative propagation, cuttings. palabras clave: ácido indolbutírico (aib), auxinas, germinación de las semillas, propagación vegetativa, estacas. introduction the cultivation of native plant species, with potential uses as spices, seasonings, and sources of essential oils (eo) and derived products in colombia, is an excellent alternative for growers and has a potential application in agriculture (such as biological control) and industry. colombia has unexplored flora with good potential for the production of eo. however, these plants, as is characteristic of native species that are often found in the wild, lack methods of 28 agron. colomb. 31(1) 2013 propagation and agronomic management, which limits their use as potential new crops. furthermore, in colombia, producers and processors of aromatic plant species face various limitations, including issues of quality, performance and traceability for processing. one consequence of this is the low participation of colombia in the global market for aromatic plants. this low competitiveness is due to various factors, one of which is the lack of technology for mass propagation and crop management, and the lack of knowledge of the potential of native species that offer better alternatives for production and marketing. the establishment of propagation and micropropagation techniques for aromatic species that show promise as potential new crops is important in order to ensure rapid reproduction to provide enough material for the high demand that can be generated in a production chain. one of the strategies in the development of a production chain is the establishment of mass production of seed and planting material, which requires standardization of propagation techniques. among the promising aromatic plants for colombia based on quality and bioactivity of essential oils are species of the verbenaceae family such as lippia alba (mill.) ne br ex britton & p. wilson, known as “pronto alivio” (quick relief), and lippia origanoides kunth, known as “orégano de monte” (mountain oregano), and species of the asteraceae family, of the tagetes genus such as tagetes zypaquirensis bonpl. and tagetes caracasana humb. ex willd., among others (hernandez-lozano et al., 2010; meneses et al., 2009; nerio et al., 2009; pascual et al., 2001; stashenko et al., 2010). the genus tagetes is native to the new world and the species t. erecta (known as marigold) and t. patula are the main cultivars of this genus and were domesticated in pre-columbian times (kaplan, 1958). according to herbarium records of the missouri botanical garden, l. alba is widely distributed throughout the americas, while the last three species are reported in northern south america only. accordingly, the species l. alba is one of the most studied within the lippia genus, while the other three species are much less known. for the lippia genus, in vitro micropropagation protocols have been reported that manage the production of plants with chemical profiles identical to plants normally propagated (gupta et al., 2001; juliani et al., 1999). the reports indicate that the seeds of l. alba have low germination, therefore, for this species, asexual propagation by stem cuttings is preferred (pimenta et al., 2007; seaforth and tikasingh, 2008). there is one study that suggests the use of seeds for propagation of several wild species of lippia from brazil where asexual propagation methods have proved inefficient (pimenta et al., 2007). for some lippia species that are in danger of extinction such as l. filifolia (pereira peixoto et al., 2010) and l. dulcis, promising for its hernandulcin content (sauerwein et al., 1991), efficient micropropagation methods have been developed. l. origanoides has been the subject of very few studies; there are only a few reports on agronomic (paternina, 2009) and ecophysiological aspects (antolinez-delgado and rodríguez, 2008; camargo and rodríguez, 2008; parra and rodríguez, 2007). for tagetes, there are a few reports related to methods of sexual and asexual propagation (ferreira et al., 2001; hidalgo, 1995) and agronomic aspects (mariotti et al., 2010; rojas, 1994). tagetes minuta is a species that can be propagated by seeds (achenes) with germination percentages between 50-60%, or between 62-83% depending on conditions, in seeds sown directly in the soil or germinated in glass petri dishes (drewes and staden, 1990; ferreira et al., 2001; singh et al., 2003). for t. minuta, micropropagation methods have been developed for in vitro production of secondary compounds used for the pharmaceutical, agronomic and food industries (mohamed et al., 1999). for t. erecta, plant regeneration systems from leaf explants have been developed as tools for genetic manipulation (misra and datta, 2001; vanegas et al., 2002). specifically for t. caracasana and t. zypaquirensis, there are no reports in the literature related to methods of propagation. establishing propagation methods for promising aromatic species is important because there may be some relationship between the propagation method and cultural practices used and the yield and composition of essential oils and other chemical compounds. for example, in mexican oregano (poliomintha glabrescens gray), plants propagated by in vitro micropropagation methods showed an increase in luteolin compared to plants growing wild (garcía-pérez et al., 2012). musarurwa et al. (2012) studied the effect of nitrogen, potassium, water stress and phytohormones on the essential oils of salvia stenophylla (burch. ex benth.) and concluded that an increase in macronutrients was related to an increase in some compounds such as (-) alpha-bisabolol. taking into account these facts, the objective of this study was to contribute to the establishment of the aromatic species l. origanoides, l. alba, t. zypaquirensis and t. 29herrera-moreno, a.m., carranza, c.e., and chacón-sánchez, m. i.: establishment of propagation methods for growing promising aromatic plant species of the lippia... caracasana as potential new crops in colombia, through the evaluation of propagation methods for each of these promising species, which were selected for their potential for essential oil production. materials and methods study species propagating material was taken from stock plants previously established in the greenhouses of the facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. based on previous observations on the yield and composition of essential oils and bioactivity tests on plant pathogens (unpublished data), five accessions of the four species under study were selected, namely, l. origanoides (accessions ca90 and ca93), t. zypaquirensis (accession ca-247), lippia alba (accession ca-300) and t. caracasana (accession ca10). the collection site for each of the accessions is shown in tab. 1. due to the low perceptibility and complexity of seed selection and management in these species, the propagation methods used for evaluation were vegetative (asexual reproduction), except for the species t. caracasana where seed propagation was used. again, there are no propagation methods established for t. caracasana and t. zypaquirensis, but according to our observations, t. caracasana flowered regularly in the greenhouse and produced abundant achenes, which germinated relatively easily in the soil, and for this reason the propagation method selected for this species was by seed. in contrast, t. zypaquirensis, although it flowered regularly in the greenhouse, did not produce seeds, and for this reason the propagation methods evaluated for this species were asexual. geographic location and conditions of the experiment the propagation and evaluation were carried out in greenhouse conditions at the facilities of the universidad nacional de colombia, bogota, located at 2,556 m a.s.l. at coordinates 4°38’08,46” n and 74°0.5’11.99” w. the temperature and relative humidity in the greenhouse ranged between 11.9 and 38.9°c, and 29 and 88%, respectively. stock plants were established from cuttings collected in the field. cuttings were planted in germination trays, covered with transparent plastic to maintain high humidity and irrigated with a micro spray system. after a period of eight weeks, the seedlings were transplanted in a greenhouse with plastic cover and grown during a period of at least 32 weeks, after which the plants accumulated enough biomass to provide cuttings. cuttings were taken from flowering stock plants. the cuttings were selected from the middle stratum of the plant and branches, with a size between 12 and 14 cm, 2 to 3 nodes, and semi-woody texture. the cuttings were immersed for 5 min in liquid solution at different concentrations of the hormone indole-3-butyric acid (iba) and were subsequently planted in germination trays with 24 wells, with dimensions of 5.8 x 5.8 x 8.1 cm, and covered with transparent plastic (to maintain humidity). in previous studies, it has been observed that an immersion time of 5 min at different iba concentrations is necessary to promote rooting in cuttings of other plant species (frangi and nicola, 2005; struve and moser, 1984). the trays with the cuttings were distributed on a raised greenhouse bed and moistened with a micro spray system with micro sprinklers (40 l h-1) spaced every 30 cm, using a run time of 5 min d-1. experimental design and variables measured the experiment was conducted with a completely randomized design and a 3 x 3 factorial arrangement (factors: substrate and iba concentration) with three replicates for a total of nine treatments. the three substrates tested were fine coconut fiber (fcf), fine coconut fiber: coal slag (1:1 v:v) (fcfcs) and fine coconut fiber: coal slag: river sand (1:1:1 v:v:v) (fcfcsrs). the three levels of iba (99%) were 0 mg l-1, 2,000 mg l-1 and 4,000 mg l-1. the experimental unit was composed of ten cuttings, for an experiment size of 270 cuttings for each accession. upon completion of two months in the study, three cuttings were sampled at random for each experimental unit, for a total of nine cuttings evaluated per treatment; size was subject to the availability of viable material in response to each treatment and species, after the mentioned period. the variables evaluated at the end of two months for the four accessions are summarized in tab. 2. table 1. site of collection for each of the five accessions used in the present study. species accession collection site/ province latitude longitude altitude (m) lippia origanoides ca-90 pescadero, santander 6º50’0.42” n 73º0’5.04” w 300 lippia origanoides ca-93 taganga, magdalena 11°16’42.0” n 74°10’53.5” w 200 lippia alba ca-300 tibacuy, cundinamarca 4°18’44.7” n 74°29’37.3” w 1,223 tagetes caracasana ca-10 tibacuy, cundinamarca 4º20’34.2” n 74º27’18.4” w 1,573 tagetes zypaquirensis ca-247 socha, boyacá 6º0’24.3” n 72º39’40.78” w 2,874 30 agron. colomb. 31(1) 2013 in the case of the species t. caracasana, 50 seeds (raw seeds were collected by hand, after which there was a selection process in which defected seeds were discarded) were tested for germination in a petri dish with three replicates (one petri dish per repetition) arranged in a germination chamber (seedburo equipment) under controlled conditions and constant temperature (25oc), humidity (90%) and total darkness during the time of the test (besnier, 1989). the same test was performed in germination trays with peat trm7, with two replicates of 50 seeds, arranged in a greenhouse. measurements were taken every week from germinated seeds (in this study, germination was defined as radicle protrusion, according to drewes and van staden, 1990). the variables evaluated were the percentage of germination (pg) and germination speed index (gsi). the latter variable determines the number of seeds germinated at intervals of seven d and its numerical value was estimated according to moreno et al. (2006): gsi = ∑ ni/di= n1/d1+n2/d2...nn/dn (1) where ni is the number of germinated seeds (radicle protrusion) and di is the number of days from sowing (observations were made every seven d). seeds for germination tests were harvested two d before the tests from 4 month-old stock plants. stock plants were established from seeds collected from mature plants growing wild. seeds brought from the wild were sown on a raised greenhouse mist bed where germination took place in a period of about three weeks. seedlings were then transplanted to the field two months later to establish stock plants. statistical analyses initially, descriptive statistics were estimated, and then experimental design assumptions regarding normality, validity, representativeness (levene and/or bartlett test) and homogeneity of variances (kolmogorov-smirnov) were validated. an analysis of variance (anova) and multiple comparison tests to evaluate differences between the effects of the treatments were used. data analyses were performed independently for each of the four accessions asexually propagated using the sas® statistical package v. 9.0 (statistical analysis system institute inc, cary, nc) and the use of excel® 2011 for the sexually propagated accession. results and discussion the tab. 3, tab. 4 and fig. 1 show the results of the multiple comparison tests and the observed average values of the variables rooting percentage, root length, number of roots and root dry weight for the substrates and hormone levels evaluated in the three species: l. origanoides (ca-90 and ca-93), l. alba (ca-300) and t. zypaquirensis (ca-247). the results for each species are presented below. genus lippia (verbenaceae) lippia origanoides accession ca-90. it can be observed in tab. 3 that for this accession, multiple comparison tests showed significant differences in root length for the different substrates, and significant differences in all the variables for the different concentrations of the iba hormone. in this accession, cuttings propagated in the absence of the exogenous hormone showed generally higher rooting percentages (57 to 83%) than those propagated in the presence of the hormone (between 33 and 53%). also, in the absence of hormone, cuttings showed longer roots and larger number of roots (fig. 1). the highest percentage of rooting for cuttings propagated in the absence of the hormone was achieved with the substrate fcf (83%), while longer roots (6,81 cm) were observed in cuttings propagated in the substrate fcfcsrs and hormone absence. on the other hand, root dry weight was not affected by substrate or iba concentration. the results of this study are similar to other reports in other plant species such as the atlantic white cedar (chamaecyparis thyoides [l.] b.s.p.) and the paperbark maple (acer griseum) where the hormone iba showed no effect on the rooting percent of stem cuttings (hinesley et al., 1994; maynard and bassuk, 1990). the higher percentage of rooting observed in this study in the absence of exogenous hormone could be due to the accumulation of endogenous auxins that promote root initiation (casimiro et al., 2003). accumulation of endogenous auxins may be due to two major factors: a localized formation of auxin or the blockage of exogenous auxin transport/flux. certain flavonoids have been found to act as auxin transport inhibitors that table 2. variables evaluated at the end of the study (two months after the establishment of the experiment). variable evaluation method rooting (%) observation of roots and attachment to the substrate, generation of new leaf buds length and number of roots (cm) in laboratory with digital calipers. measured as length of roots formed per cutting and number of roots formed per cutting, respectively root dry weight (g) samples left in an oven for two days at 65°c, and then weighed with an electronic balance. measured as the average weight of the roots formed per cutting germination (%) * no. of seeds germinated in petri dishes and peat * for the species tagetes caracasana only. 31herrera-moreno, a.m., carranza, c.e., and chacón-sánchez, m. i.: establishment of propagation methods for growing promising aromatic plant species of the lippia... table 3. results of multiple comparison tests on the observed average values of the variables rooting percent, root length, number of roots and root dry weight for the substrates and hormone levels evaluated in the species lippia origanoides (accessions ca-90 and ca-93), lippia alba (accession ca-300) and tagetes zypaquirensis (accession ca-247). species substrate* iba (mg l-1) rooting (%) root length (cm) number of roots root dry weight (g) lippia origanoides (accesion ca-90) fcf 0 83.33±5.77 a a 4.93±0.80 a b 12.44±5.24 a a 1.17±0.07 a a2,000 43.33±20.81 b 3.15±1.93 a 14.44±13.55 a 1.18±0.18 a 4,000 36.66±5.77 b 4.66±2.29 a 9.33±5.59 a 1.19±0.11 a fcfcs 0 56.66±5.77 a a 5.86±1.2 a ab 15.55±6.38 a a 1.19±0.11 ab a2,000 33.33±5.77 b 3.46±2.5 b 6.88±6.19 b 1.13±0.14 b 4,000 53.33±15.27 a 6.02±1.10 a 15.66±5.74 a 1.33±0.11 a fcfcsrs 0 66.66±5.77 a a 6.81±2.07 a a 15.00±5.19 a a 1.18±0.13 a a2,000 43.33±11.54 b 5.76±2.01 a 12.11±5.92 a 1.24±0.12 a 4,000 43.33±11.54 b 4.88±2.20 a 10.11±5.86 a 1.20±0.12 a lippia origanoides (accesión ca-93) fcf 0 66.66±15.27 a a 4.87±2.32 a ab 16.44±10.08 a a 1.18±0.13 ab a2,000 36.66±11.54 ab 4.66±4.41 ab 16.66±16.85 a 1.20±0.24 a 4,000 3.33±5.77 b 1.38±1.16 b 4.00±9.00 a 1.00±0.01 b fcfcs 0 43.33±5.77 a a 6.25±2.34 a a 13.77±6.86 a a 1.20±0.17 ab a2,000 43.33±15.27 a 5.50±3.22 a 14.22±11.70 a 1.24±0.20 a 4,000 16.66±5.77 b 1.87±1.74 b 8.00±13.94 a 1.04±0.07 b fcfcsrs 0 46.66±5.77 a a 5.40±2.51 a b 11.44±6.80 a a 1.23±0.13 a a 2,000 16.66±5.77 b 1.66±1.33 b 7.55±13.06 a 1.09±0.18 a 4,000 10.00±10.00 b 1.38±1.16 b 3.22±6.66 a 1.07±0.22 a lippia alba (ca-300) fcf 0 66.66±11.54 a a 14.43±8.89 a a 14.22±6.90 b a 1.46±0.43 a a2,000 63.33±15.27 a 17.22±5.19 a 32.77±6.49 a 1.77±0.48 a 4,000 36.66±11.54 a 10.81±6.27 a 25.00±14.32 ab 1.38±0.33 a fcfcs 0 83.33±5.77 a a 15.12±6.13 a a 13.77±5.06 a a 1.39±0.23 a a2,000 46.66±15.27 b 11.94±3.83 ab 26.55±6.48 a 1.39±0.14 a 4,000 20.00±10.00 b 8.16±7.11 b 24.00±25.35 a 1.37±0.49 a fcfcsrs 0 80.00±10.00 a a 15.47±5.70 a a 16.22±7.94 b a 1.71±0.44 a a2,000 30.00±10.00 b 8.88±4.47 b 17.55±8.71 b 1.29±0.16 b 4,000 46.66±5.77 b 12.51±3.12 ab 34.33±12.61 a 1.49±0.28 ab tagetes zypaquirensis (ca-247) fcf 0 80.00±10.00 a a 15.74±9.05 a a 10.00±7.39 a a 1.32±0.18 a a2,000 63.33±11.54 a 11.66±10.41 a 15.00±13.42 a 1.23±0.18 a 4,000 66.66±11.54 a 13.94±10.14 a 26.44±26.52 a 1.35±0.14 a fcfcs 0 70.00±20.00 a a 17.73±8.97 a a 21.55±17.49 a a 1.41±0.10 a a2,000 63.33±11.54 a 14.31±7.86 a 13.77±8.30 a 1.31±0.13 ab 4,000 56.66±20.81 a 9.53±9.91 a 15.33±18.39 a 1.17±0.17 b fcfcsrs 0 76.66±15.27 a a 12.34±6.16 a a 14.11±7.83 a a 1.38±0.25 a a2,000 70.00±20.00 a 13.20±7.14 a 26.66±18.64 a 1.28±0.16 a 4,000 50.00±17.32 a 9.13±7.01 a 18.83±18.74 a 1.19±0.16 a * the three substrates tested were fine coconut fiber (fcf), fine coconut fiber: coal slag (1:1) (fcfcs) and fine coconut fiber: coal slag: river sand (1:1:1) (fcfcsrs). means followed by the same lower case or upper case letter are not significantly different according to the multiple comparison tukey’s test (p≤0.05). participate in regulating auxin flow in plant tissues (wasson et al., 2006; peer and murphy, 2007). in summary, both the substrate fine coconut fiber and the non-application of iba (tab. 3, fig. 1) affected the rooting and the emission of roots in the cuttings of accession ca-90, maybe due to increased porosity of the substrate that generates more aeration for the establishment of the cuttings in this accession. additionally, further observations showed significant positive effects of the fcfcsrs treatment in the absence of iba on root length (tab. 3). the combination of substrates (fcfcsrs) may generate a greater retention of moisture, favoring the emission of roots in the cuttings but not the weight of the roots (dry weight) formed per cutting. black and zimmerman (2002) proposed that inorganic substrates with coal slag could be suitable for rooting cuttings. coconut fiber is a substrate with good buffering and high water retention capacities, which are useful for reducing the frequency of irrigation; and has a low bulk density (quintero et al., 2011). apparently, the combination of the three substrates generates physicochemical characteristics that help in rooting stem cuttings in this accession. 32 agron. colomb. 31(1) 2013 accession ca-93. tab. 3 and fig. 1 show that for this accession, similar to accession ca-90, there were significant differences in root length for cuttings established in the different substrates. the rooting percentage and the number of roots were slightly higher in the substrate fcf, while root length and root dry weight performed better in the fcfcs substrate (tab. 4, fig. 1). for iba concentration, there were significant differences for the variables rooting, root length and root dry weight for the different concentrations tested (tab. 3). in this accession, cuttings propagated in the absence of the hormone showed a generally higher rooting percentage (from 43 to 67%) than those propagated in the presence of the hormone (between 3 and 43%), and also showed longer roots and larger number of roots and root dry weight (fig. 1). the highest percentage of rooting for cuttings propagated in the absence of the hormone was achieved with the substrate fcf (67%). in general, the accession ca-93 presented the lowest average rooting percentage (31%) among the accessions analyzed and the treatments that showed notable averages for the estimated variables were related either to the absence of the hormone or the substrate fcf or fcfcs (tab. 4, fig. 1). in conclusion, one could say that for the vegetative propagation of l. origanoides, the exogenous application of iba may not be necessary or its application may be required table 4. observed average values of the variables rooting percent, root length, number of roots and root dry weight for the substrates and hormone levels evaluated in the species lippia origanoides (accessions ca-90 and ca-93), lippia alba (accession ca-300) and tagetes zypaquirensis (accession ca-247). substrate ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total iba (mg l-1) ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total rooting (%) fcf 54.44 35.55 55.55 70.00 53.89 0 68.88 52.22 76.66 75.55 68.33 fcfcs 47.77 34.44 50.00 63.33 48.89 2,000 40.00 32.22 46.66 65.55 46.11 fcfcsrs 51.11 24.44 52.22 65.55 48.33 4,000 44.44 10.00 34.44 57.77 36.66 total 51.11 31.48 52.59 66.29 50.37 total 51.11 31.48 52.59 66.29 50.37 root length (cm) fcf 4.25 3.64 14.15 13.78 8.96 0 5.87 5.51 15.01 15.27 10.41 fcfcs 5.11 4.54 11.74 13.86 8.81 2,000 4.12 3.94 12.68 13.06 8.45 fcfcsrs 5.82 2.81 12.29 11.56 8.12 4,000 5.19 1.54 10.49 10.87 7.02 total 5.06 3.66 12.73 13.07 8.63 5.06 3.66 12.73 13.06 8.63 number of roots fcf 12.07 12.37 24.00 17.15 16.40 0 14.33 13.88 14.74 15.22 14.54 fcfcs 12.70 12.00 21.44 16.88 15.76 2,000 11.14 12.81 25.62 18.48 17.01 fcfcsrs 12.41 7.40 22.70 19.87 15.60 4,000 11.70 5.07 27.78 20.20 16.19 total 12.39 10.59 22.71 17.97 15.92 total 12.39 10.59 22.71 17.97 15.91 root dry weight (g) fcf 1.18 1.13 1.54 1.30 1.29 0 1.18 1.20 1.52 1.37 1.32 fcfcs 1.22 1.16 1.38 1.30 1.27 2,000 1.18 1.18 1.48 1.27 1.28 fcfcsrs 1.21 1.13 1.50 1.28 1.28 4,000 1.24 1.04 1.41 1.24 1.23 total 1.20 1.14 1.47 1.29 1.28 total 1.20 1.14 1.47 1.29 1.28 fcf, fine coconut fiber; fcfcs, fine coconut fiber: coal slag (1:1); fcfcsrs, fine coconut fiber: coal slag: river sand (1:1:1). in low amounts. also, the substrates fcf and fcfcs produced better results for the variables tested. these results are interesting because the situation is different for other plant species where the exogenous application of auxin is important for growth and plant development, with stimulation of adventitious rooting of cuttings (campana and ochoa, 2007; hartmann et al., 2002). figure 2 compares the overall development of the evaluated accessions of l. origanoides. fig. 2b shows the accession ca-93 with a lower and delayed development in general in the fcf0 treatment, which represented the highest rooting effect on the species. in general, the average rooting percentage observed for the two evaluated accessions of l. origanoides (51% for ca-90 and 31% for ca-93) and the values registered for all the other variables were low relative to the other species tested in this study (tab. 4, fig. 1). in a previous study, several non-domesticated wild species of the genus lippia from brazil (l. filifolia, l. glandulosa, l. hermannioides, l. rosella, l. rotundifolia and l. sidoides) also showed a lower rooting capacity regardless of season (dry or wet) and the concentration of auxin, relative to the cultivated species lippia alba (pimenta et al., 2007). it is interesting to see that the accession ca-90 of l. origanoides responded better to the treatments than did accession ca93, indicating that there may be some heterogeneity among individuals in this species that is worth exploring. it can 33herrera-moreno, a.m., carranza, c.e., and chacón-sánchez, m. i.: establishment of propagation methods for growing promising aromatic plant species of the lippia... figure 1. rooting percent, root length, number of roots per cutting and root dry weight (g) of roots formed on cuttings of accessions ca-90, ca-93, ca-300 and ca-247, as affected by substrate (fcf, fine coconut fiber; fcfcs, fine coconut fiber: coal slag (1:1); fcfcsrs, fine coconut fiber: coal slag: river sand (1:1:1)) (left) and iba concentration (0, 2,000 and 4,000 mg l-1) (right). 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total r oo t d ry w ei gh t ( g) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total r oo t d ry w ei gh t ( g) 0 5 10 15 20 25 30 ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total n o. o f r oo ts 0 5 10 15 20 25 30 ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total n o. o f r oo ts 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total r oo t l en gt h (c m ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total r oo t l en gt h (c m ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total % r oo tin g 0 mg l-1 2000 mg l-1 4000 mg l-1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 ca-90 ca-93 ca-300 ca-247 total % r oo tin g fcf fcfcs fcfcsrs 34 agron. colomb. 31(1) 2013 be concluded that more complex propagation methods may be needed for this species in order to obtain more satisfactory results. lippia alba (ca-300) table 3 shows that for l. alba, cuttings propagated in the three substrates showed no significant differences in any of the four variables tested, as opposed to hormone concentration where there was an effect. in general, this species registered the highest values for root length, number of roots and root dry weight among all the species analyzed and in the fcf substrate (tab. 4, fig. 1). it can be seen that a higher percentage of rooting was obtained in cuttings propagated in the absence of the hormone (between 67 to 83%) than in the presence of the hormone (20 to 63%) (tab. 3). in the same way, longer roots were observed when the a b c figure 3. treatment comparison of vegetative propagation in tagetes zypaquirensis (1 month after sowing). a, fcf0 (fine coconut fiber + without iba). b, fcfcs2000 (fine coconut fiber: coal slag (1:1) + 2,000 mg l-1 iba); c, fcfcsrs2000 (fine coconut fiber: coal slag: river sand (1:1:1) + 2,000 mg l-1 iba). (photos: herrera-moreno, a.m.). a b figure 2. comparison of treatment fcf0 (fine coconut fiber and without iba) for the accessions of lippia origanoides evaluated, one month after planting. a. accession ca-90, b. accession ca-93. (photos: herrera-moreno, a.m.). a b figure 4. germination tests of seeds of the tagetes caracasana accession ca-10 in germination chambers. a. day one, b. one week later. (photos: herrera-moreno, a.m.). 35herrera-moreno, a.m., carranza, c.e., and chacón-sánchez, m. i.: establishment of propagation methods for growing promising aromatic plant species of the lippia... hormone was not applied. in the absence of the hormone, the highest percentage of rooting was observed in the substrate fcfcs (83%) and longer roots in the substrate fcfcsrs (15.47 cm) (tab. 3). in contrast, the application of hormone promoted the number of roots in the cuttings. further tests showed that the hormone factor (at level 0 or absence) had the highest effect (23%) on all levels provided by the two factors. although iba concentration had no statistically significant effect on root dry weight, it can be seen in tab. 3 that in the substrate fcf and at 2,000 mg l-1 iba, there was a slight increase over the other treatments, indicating that the use of growth promoters such as iba in this species may increase and accelerate the formation of adventitious roots in asexual plant propagation (moreno et al., 2009; li et al., 2009). pimenta et al. (2007), in studying the number of roots developed in cuttings of l. alba under several iba concentrations, observed that the number of roots (maximum observed value of 39.4) increased with the increment of hormone (iba), a response that is similar to the one obtained in the present study. in summary, accession ca-300 of l. alba has ease of propagation in the different types of tested substrates with slightly better values in the substrate fcf. l. alba showed a higher percentage of rooting in the absence of the hormone and a higher number of roots formed in the presence of hormone. the results of this study are consistent with previous reports on l. alba which showed that this species has high rates and ease of rooting for different types of substrates (rice hulls, vermiculite, soil and plantmax®) (biasi and costa, 2003) and auxin concentrations (pimenta et al., 2007). genus tagetes (asteraceae) tagetes zypaquirensis (ca-247) with a value of 66.3% (tab. 4), t. zypaquirensis was the species that had the best average rooting percentage of the evaluated species and in the tested substrates. although multiple comparison tests generally showed no significant differences between the substrates and hormone concentrations tested, the fcf0 treatment had the highest average rooting (80%) in the absence of the hormone (tab. 3). additional tests by independent factor (hormone) showed that the absence of the hormone had the single biggest positive effect (9%) for the three levels tested. longer roots and larger root dry weight were also observed in the absence of hormone, but a larger number of roots was observed when the hormone was applied. fig. 3 shows the ca-247 accession in the treatments fcf0, fcfcs2000 and fcfcsrs2000 one month after sowing. in general, during the study, this accession was seen as easily propagated, and in this sense is similar to l. alba, facilitating and not restricting the conditions for asexual reproduction. for the asexual propagation of this species, the substrate fcf may be used because this seems to promote rooting, and auxin may be added to promote the growing of more roots. tagetes caracasana (ca-10) germination tests were performed for t. caracasana both in the laboratory (fig. 4) and in the greenhouse. in the laboratory, the germination percentage averaged 69% for a period of three weeks after which no more germination was observed. the germination speed index (gsi) was 4.14 for the laboratory conditions, which is relatively high compared with that observed in the greenhouse environment (gsi = 1.45). similarly, under greenhouse conditions, the germination percentage was slightly lower (61%). these percentages of germination are relatively high when compared with germination in other wild species of the genus, such as tagetes lucida, which presents a large number of sterile seeds (acosta de la luz et al., 2010). the results of the present study are similar to those obtained for tagetes minuta, a species also propagated by seeds with germination percentages between 50-60% in cultivation conditions and germination completed in a period between 10 to 15 d (singh et al., 2003). conclusions the rooting of cuttings of l. origanoides (accessions ca-90 and ca-93), l. alba (accession ca-300) and t. zypaquirensis (accession ca-247) showed overall better rooting percentage in the fine coconut fiber substrate and in the absence of hormone, although there was a larger number of roots with the exogenous application of iba (at 2,000 mg l-1). for its part, the seeds of t. caracasana, either in controlled laboratory conditions or in the greenhouse, had a relatively short germination time (maximum three weeks) and a relatively high germination percentage (about 70%), as such, the seed propagation method is appropriate for this species. the performance of l. origanoides in the asexual propagation methods evaluated was relatively poor and may require more complex and improved methods to obtain more satisfactory results. acknowledgements the present study was financed by the ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) of colombia (contract 062-2007v7163-51) and the dirección de investigaciones of the universidad nacional de colombia, bogota. thanks are due to professor stanislav magnitskiy for his valuable contributions to the design of the experiments. 36 agron. colomb. 31(1) 2013 literature cited acosta de la luz, l., i. hechevarría s., and c. rodríguez f. 2010. estudios preliminares para el establecimiento del cultivo de tagetes lucida cav (on line). rev cubana plant med. 15(1), w w w.bvs.sld.cu/rev istas/pla/vol _15_1_10/pla05110.htm; consulted, march, 2013 antolinez-delgado, c.a. and n. rodríguez l. 2008. plasticidad fenotípica en lippia alba y lippia origanoides (verbenaceae): respuesta a la disponibilidad de nitrógeno. acta biol. colomb. 13, 53-64. besnier, f. 1989. semillas y tecnología. ediciones mundi prensa, madrid. biasi, l.a. and g. costa. 2003. propagação vegetativa de lippia alba. cienc. rural 33, 455-459. black, b.l. and r.h. zimmerman. 2002. mixtures of coal ash and compost as substrates for high bush blueberry. j. amer. soc. hort. sci. 127, 869-877. camargo p., a.a. and n. rodríguez l. 2008. respuestas fenotípicas de lippia alba y lippia origanoides (verbenaceae) a la disponibilidad de agua en el suelo. acta biol. colomb. 13, 131-146. campana, b.m.r. and m.j. ochoa. 2007. propagación vegetativa o agámica de especies frutales. pp. 133-197. in: sozzi, g.o. (ed.). árboles frutales. ecofisiología, cultivo y aprovechamiento. editorial facultad de agronomía, universidad de buenos aires, buenos aires. casimiro, i., t. beeckman, n. graham, r. bhalerao, h. zhang, p. casero, g. sandberg, and m.j. bennett. 2003. dissecting arabidopsis lateral root development. trends plant sci. 8, 165-171. drewes, f.e. and j. van staden. 1990. germination of tagetes minuta l. ii. role of gibberellins. j. plant growth regul. 9, 285-291. ferreira, a.g., b. cassol, s. galli, t. sales da silveira, a.l. stival, and s.a. andreoli. 2001. germinação de sementes de asteraceae nativas no rio grande do sul, brasil. acta bot. bras. 15, 231-242. frangi, p. and s. nicola. 2005. study of propagation by cutting of five species native to south africa. acta hort. 683, 313-317. garcía-pérez, e., j.a. gutiérrez-uribe, and s. garcía-lara. 2012. luteolin content and antioxidant activity in micropropagated plants of poliomintha glabrescens (gray). plant cell tissue organ cult. 108, 521-527. gupta, s.k., s.p.s. khanuja, and s. kumar. 2001. in vitro micropropagation of lippia alba. current sci. 81, 206-210. hartmann, h.t., d.e. kester, f.t. jr. davies, and r.l. geneve. 2002. plant propagation: principles and practices. 7th ed. prentice hall, saddle river, nj. herna ndez-l oz a no, d.c ., j. fontecha-ga rcia, a.f. pera ltabohórquez, c.e. quijano-celis, g. morales, and j.a. pino. 2010. composition of the essential oil from leaves of tagetes zipaquinensis hump. et bonpl., grown in colombia. j. essen. oil res. 22, 371-372. hidalgo m., a. 1995. evaluación de diferentes métodos para la obtención, in vitro, de callos de marigold, tagetes erecta l. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences. universidad nacional de colombia, medellín, colombia. hinesley, l.e., f.a. blazich, and l.k. snelling. 1994. propagation of atlantic white cedar by stem cuttings. hortscience 29, 217-219. juliani, h.r., a.r. koroch, and v.s. trippi. 1999. micropropagation of lippia junelliana (mold.) tronc. plant cell tissue organ cul. 59, 175-179. kaplan, l. 1958. historical and ethnobotanical aspects of domestication in tagetes. econ. bot. 14(3), 200-202. li, s.w., l.g. xue, s.j. xu, h.y. feng, and l.z. an. 2009. iba-induced changes in antioxidant enzymes during adventitious rooting in mung vean seedlings: the role of h2o2. environ. exp. bot. 66, 442-450. mariotti, i., m. marotti, r. piccaglia, a. nastri, s. grandi, and g. dinelli. 2010. thiophene occurrence in different tagetes species: agricultural biomasses as sources of biocidal substances. j. sci. food agric. 90, 1210-1217. maynard, b.k. and n.l. bassuk. 1990. rooting softwood cuttings of acer griseum: promotion by stock plant etiolation, inhibition by cathecol. hortscience 25, 200-202. meneses, r., f.a. torres, e.e. stashenko, and r.e. ocazionez. 2009. aceites esenciales de plantas colombianas inactivan el virus del dengue y el virus de la fiebre amarilla. salud uis 41, 236-243. misra, p. and s.k. datta. 2001. direct differentiation of shoot buds in leaf segments of white marigold (tagetes erecta l.). in vitro cell dev. biol. plant 37, 466-470. mohamed, m.a.h., p.j.c. harris, and j. henderson. 1999. an efficient in vitro regeneration protocol for tagetes minuta. plant cell tissue organ cul. 55, 211-215. moreno, n., j.g. álvarez-herrera, h.e. balaguera-lópez, and g. fischer. 2009. propagación asexual de uchuva (physalis peruviana l.) en diferentes sustratos y a distintos niveles de auxina. agron. colomb. 27, 341-348. moreno, f., g.a. plaza, and s.v. magnitskiy. 2006. efecto de la testa sobre la germinación de semillas de caucho (hevea brasiliensis muell.). agron. colomb. 24, 290-295. musarurwa, h.t., l. koegelenberg, and n.p. makunga. 2012. chemical variation in essential oil profiles detected using headspace solid-phase microextraction gas chromatography spectrometry in response to potassium, nitrogen, and water available to micropropagated plants of salvia stenophylla (burch. ex benth.). j. plant growth regul. 31, 207-220. nerio, l.s., j. olivero-verbel, and e.e. stashenko. 2009. repellent activity of essential oils from seven aromatic plants grown in colombia against sitophilus zeamais motschulsky (coleoptera). j. stored prod. res. 45, 212-214. parra, t.e. and n. rodríguez l. 2007. plasticidad fenotípica de lippia alba y lippia origanoides (verbenaceae) en respuesta a la disponibilidad de luz. acta biol. colomb. 12s, 91-102. pascual, m.e., k. slowing, e. carretero, d. sánchez, and a. villar. 2001. lippia: traditional uses, chemistry and pharmacology: a review. j. ethnopharmacol. 76, 201-214. paternina q., m.j. 2009. evaluación de la adaptación al medio ambiente de plantas promisorias medicinales, aproximación a los requerimientos ambientales de seis especies de plantas aromáticas medicinales en el departamento del cauca. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. 37herrera-moreno, a.m., carranza, c.e., and chacón-sánchez, m. i.: establishment of propagation methods for growing promising aromatic plant species of the lippia... peer, w.a. and a.s. murphy. 2007. flavonoids and auxin transport: modulators or regulators? trends plant sci. 12, 556-563. pereira peixoto, p.h., f.g. gonc, a. salimena, m. de oliveira santos, l. da silva garcia, p.m. de oliveira pierre, l.f. viccini, and w. campos-otoni. 2006. in vitro propagation of endangered lippia filifolia mart. and schauer ex schauer. in vitro cell. dev. biol. plant 42, 558-561. pimenta, m.r., l.s. fernandez, u.j. pereira, l.s. garcia, s.r. leal, s.g. leitão, f.r.g. salimena, l.f. viccini, and p.h.p. peixoto. 2007. floração, germinação e estaquia em espécies de lippia l. (verbenaceae). rev. bras. bot. 30, 211-220. quintero, m.f., c.a. gonzález, and j.m. guzmán, 2011. sustratos para cultivos hortícolas y flores de corte. pp. 79-108. in: flórez r., v.j. (ed.). sustratos, manejo del clima, automatización y control en sistemas de cultivo sin suelo. universidad nacional de colombia, bogota. rojas p., d. 1994. evaluación de la respuesta del marigold tagetes erecta l. a diferentes sistemas y dosis de fertilización. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, medellín, colombia. sauerwein, m., h.e. flores, t. yamazaki, and k. shimomura. 1991. lippia dulcis shoot cultures as a source of the sweet sesquiterpene hernandulcin. plant cell rep. 9, 663-666. seaforth, c. and t. tikasingh. 2008. a study for the development of a handbook of selected caribbean herbs for industry. technical centre for agriculture and rural cooperation (cta); interamerican institute for cooperation on agriculture (iica). wageningen, the netherlands; st. augustine, trinidad. singh, v., b. singh, and v.k. kaul. 2003. domestication of wild marigold (tagetes minuta l.) as a potential economic crop in western himalaya and north indian plains. econ. bot. 57, 535-544. stashenko, e.e., j.r. martínez, c.a. ruiz, g. arias, c. durán, w. salgar, and m. cala. 2010. lippia origanoides chemotype differentiation based on essential oil gc-ms and principal component analysis. j. sep. sci. 33, 93-103. struve, d.k. and b.c. moser. 1984. auxin effects on root regeneration of scarlet oak seedlings. j. amer. soc. hort. sci. 109, 91-95. vanegas, p.e., a. cruz-hernández, m.e. valverde, and o. paredeslópez. 2002. plant regeneration via organogenesis in marigold. plant cell tissue organ. cul. 69, 279-283. wasson, a.p., a.i. pellerone, and u. mathesius. 2006. silencing the flavonoid pathway in medicago truncatula inhibits root nodule formation and prevents auxin transport regulation by rhizobia. plant cell 18, 1617-1629. introducción the club root disease in crucifers is caused by plasmodiophora brassicae woronin. in colombia it has been reported on the main crucifer growing areas in the departments of cundinamarca, antioquia and caldas, in crops of broccoli, cabbage, cauliflower, brussels sprouts, radishes and chinese cabbage among others, reducing yields of 20 50 %, becoming a major constraint to the production of these vegetables (jaramillo and diaz, 2006). p. brassicae is an inhabitant of the soil, pathogenic on plants of the brassicaceae family (karling, 1968; voorrips, 1995), which cannot grow in any state saprophytic life cycle, and this is divided in two stages, a primary phase occurs in root hairs and the secondary phase in the cells of root cortex, received for publication: 19 march, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 students m.sc., program in agricultural sciences with emphasis in plant pathology, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 students, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 assistant professor, crop protection department, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 4 corresponding author: limhoyosca@unal.edu.co agronomía colombiana 29(1), 57-61, 2011 histopathological and morphological alterations caused by plasmodiophora brassicae in brassica oleracea l. alteraciones histopatológicas y morfológicas causadas por plasmodiophora brassicae en brassica oleracea l. donald riascos1, emiro ortiz1, daimy quintero2, lina montoya2, and lilliana hoyos-carvajal3, 4 abstract resumen plasmodiophora brassicae is a plant pathogen of the brassicaceae family, which presents a remarkable ability to survive in soil and high capacity of infection, significantly reducing crop yields. the present histopathologycal study conducted with the aim of contributing to knowledge of the infection cycle of the pathogen, showed the presence of multinucleated plasmodia at cortex and periderm cells level in infected cabbage roots, as well as thickening and disruption of cell wall. as a result of this disarray was observed in diseased tissues, mainly in the cortex, compared with healthy tissues in uninfected plants. the inoculation cabbage seedlings with dormant spores of p. brassicae at concentrations of 1 ∙ 107 and 1 ∙ 108 spores ml-1 by immersion and spray, induced a higher growth and less growth longitudinal lateral roots compared with uninoculated plants as well as presence of young plasmodia at 28 days after inoculation. plasmodiophora brassicae es un patógeno de plantas de la familia brassicaceae que presenta notoria habilidad de sobrevivencia en suelo y alta capacidad de infección, lo cual reduce considerablemente el rendimiento de los cultivos. el presente estudio se realizó para contribuir al conocimiento del proceso infeccioso de este patógeno en el repollo, una especie de interés económico para colombia, pues la información disponible es incipiente y desactualizada. a fin de determinar el daño a nivel celular se practicaron cortes histológicos en plantas con infecciones naturales; adicionalmente, se hicieron pruebas de patogenicidad con el fin de hacer un seguimiento de los síntomas iniciales de la enfermedad bajo condiciones controladas. los resultados indicaron la presencia de plasmodios multinucleados en las células del cortex y la peridermis, así como engrosamiento y rotura de la pared celular en raíces de repollo infectadas, además de pérdida en la diferenciación de los tejidos, principalmente del cortex, comparado con tejidos sanos de plantas no infectadas. la inoculación de plántulas de repollo con esporas latentes de p. brassicae en concentraciones de 1 ∙ 107 y 1 ∙ 108 esporas ml-1, mediante inmersión y adición de inóculo en el sustrato, indujo mayor crecimiento lateral y menor crecimiento longitudinal de las raíces comparado con plantas no inoculadas, además de la presencia de plasmodios jóvenes a los 28 días de la inoculación. key words: plamodiophora brassicae, brassica oleraceae l., histopathology, gall, plasmodia, inoculation, hypertrophy. palabras clave: plamodiophora brassicae, brassica oleraceae l., histopatología, agallas, plasmodios, inoculación, hipertrofia. crop protection 58 agron. colomb. 29(1) 2011 associated with cellular hyperplasia and hypertrophy, consequently inducing abnormal root growth and formation of club root o hernia in susceptible hosts (cao et al., 2007; friberg et al., 2008; karling, 1968; voorrips, 1995). the disease cycle begins with the germination of dormant spores (friberg et al., 2005), which can survive in soil for more than 15 years in the absence of a host plant (friberg et al., 2008). it is assumed that the germination of dormant spores is stimulated due to the presence of host plants who release specific substances from the roots, the same way, increases in moisture and temperature promote the germination of dormant spores which affect host root hairs during primary infection phase (ingram and tommerup, 1972; manzanares et al., 2001). in the secondary phase infection extends into the root cortex, where plasmodium, develops a multinucleated sctructure that is fractionated (karling, 1968; suwabe et al., 2003). each piece is surrounded by a membrane and develops within zoosporangia, however, some, produces dormant spores zoosporangia (vidhyasekaran, 2004), and consequently causing cellular hyperplasia and hypertrophy, reflected it in the galls on the roots of the plant. subsequently, dormant spores are released into the soil when galls formed by host tissue are disintegrated (ingram and tommerup, 1972). the dormant spores are highly resistant structures, formed approximately 25% chitin, 2.5% other carbohydrates, 34% protein and 18% lipids (moxham and buczacki, 1983), which allows survives and remain viable in soil for long periods of time (karling, 1968; voorrips, 1995). the aims of this study were observe and compare different histopathological changes produced by p. brassicae in cabbag, brassica oleracea var. capitata and a wild host (turnip, brassica rapa) and determinate initial morphological changes in cabbage plants inoculated with the pathogen. materials and methods plant material mature plants of turnip (b. rapa) and cabbage (b. oleracea var. capitata), healthy and with the presence of club root were collected in the greenhouses of the faculty of agronomy of the universidad nacional de colombia, bogotá, in order for studies histology changes. for patogenicity tests were used green cabbage seeds b. oleracea l. cv. früher dithmarscher. processing of tissues for histological observations the root samples of turnip (b. rapa) and cabbage (b. oleracea var. capitata), with natural infections were rinsed with water to remove soil residues. subsequent, were cutted of 1 cm and fixed in 20 ml of faa (10% formalin acetic acid 5%, 85% alcohol 70%) for 24 h. then, slices were dehydrated through successive steps in alcohol at 70, 80, 90, 96 and 96%, each with 24 hours. tissues were cleared in xylene for 24 hours and then melted paraffin, imbibes from 56 to 58 c for 24 h. finally, were prepared paraffin blocks, cutting with rotating type minot microtome model 820 spencer (american optical, delhi) and staining with safranin and fast green. the observations and imaging were performed in light microscopy (olympus 31x). preparation p. brassicae of suspension roots of cabbage plants with the presence of mature galls induced by p. brassicae dormant spores were removed. spore suspension was prepared mashing galls in deionized sterile water (1:10 w/v). the homogenate was filtered as described by narisawa and hashiba (1998). the filtrate was centrifuged at 300 rpm for 20 minutes according to suzuki et al. (1992). the button was removed and supernatant was centrifuged twice, obtaining a spore suspension, from this, was verified the presence of dormant spores. the final concentration of suspension was adjusted to two levels: 1 ∙ 107 spores ml-1 and 1 ∙ 108 spores ml-1, by counting on hemacytometer. inoculation of cabbage seedlings sterile peat was pro mix was used as substrate for growing seeds of cabbage seeds b. oleracea l. cv. früher dithmarscher. for the inoculation of cabbage seedlings were used two methods, first consisted in immersion of plant in the spore suspension and then were sown in the nursery, others were planted directly, and then added the suspension of dormant spores to the substrate. controls of seedlings were immersed in distilled water and then planted, resulting in the following treatments: t1) direct addition of 2 ml of inoculum in the soil at a concentration of 1 ∙ 107 spores ml-1; t2) roots immersed in 2 ml of inoculum at a concentration of 1 ∙ 107 spores ml-1; t3) direct addition of 2 ml of inoculum in the soil at a concentration of 1 ∙ 108 spores ml-1; t4) roots immersed in 2 ml of inoculum at a concentration 1 ∙ 108 spores ml-1; t5) uninoculated control. the seedlings were maintained for 30 days a temperature 18° c and ambient brightness. frequent irrigation was provided to field capacity and fertigated to 15 and 21 days after inoculation (dpi) with 20 ml of hogland solution. morphological observations of infection with p. brassicae in cabbage on plants of cabbage b. oleracea l. cv. früher dithmarscher, were carry out three destructive sampling roots at 15 dpi (1st sampling), 21 dpi (2nd sampling) and 28 dpi (3rd sampling). tissues were washed with water to remove 59riascos, ortiz, quintero, montoya, and hoyos: histopathological and morphological alterations caused by plasmodiophora brassicae... residual peat and morphological observations were made by direct observation under a stereoscope and for pathogen structures assess tissues were immersed in 10% koh for 8 h, later in 12% koh for 2 h-bath. then, those were stained with trypan blue solution for 2 h, and washed with water. finally the roots were spread on glass slides and observed by light microscopy optics. results and discussion histopathology of cabbage root galls p. brassicae in the plates with tissue sections of roots affected by p. brassicae, plasmodia were observed in different stages of development in cabbage (fig. 1a) and turnip roots (fig. 1b). the observed structures are part of the life cycle of primary and secondary disease (suwabe et al., 2003). it can be seen elongation and/or increased cell size associated with hypertrophy and rupture processes of the cells containing the pathogen (fig. 2a), which is consistent with what was mentioned by donald et al. (2008) and kobelt et al. (2000), this being a mechanism of spread of the pathogen within the host tissue. symptoms of cortical invasion by p. brassicae included disruption of the cell wall, presence of vesicles or inclusion bodies inside the cell wall, cell wall thickness in combination with plasmodesmata and elongation and/or disorganization host nuclei. ameboidal shape of pathogen has been reported in root cortical cells and, it is often found in association with disruption of cell walls, and is presumed that it is the structure of the parasite that penetrates and invades the cortical cells (donald et al., 2008; kobelt et al., 2000). the observations carried out can be seen in the cell wall thickening (figure 2b). at the level of epidermis, periderm and cortex become visible a loss of tissue differentiation (figs. 3 a, b). kobelt et al. (2000) described compatible interaction: cvi ecotype of arabidopsis and p. brasicae founding that sporeforming protozoan parasite are located in large cells of the cortex near the periderm, while young secondary plasmodia are found mainly in small cells next to central cylinder, which corroborates the histological differences found in this study. observations of artificial infection of p. brassicae in cabbage seedlings at 15 dpi, plants inoculated at a concentration of 1 ∙ 108 spores ml-1 had a lower longitudinal growth of the root system (4 6.7 cm), compared with plants inoculated at a concentration of 1 ∙ 107 spores ml-1 (3 8.5 cm) and control (5.5 8.5 cm). regardless of inoculation method, there was increased lateral growth (1 1.5 cm) as shown in figure 4, which could be related to an imbalance of growth regulators in host-pathogen interaction, such as auxins and cytokinins, (ludwig-müller and schuller, 2008). epicotyl length was higher in control plants compared to inoculated plants, suggesting that p. brassicae affects the growth and development of infected plants. samples taken 21 dpi revealed that plants inoculated at a concentration of 1 ∙ 108 spores ml-1 by direct addition and immersion (t3 and t4) showed abundant lateral growth compared with control plants (t5), with values of 0.4 cm, 0.5 cm and 0.3 cm, respectively. as seen in the stereoscope was evident in the axis tissue loss and darkening of the main root in the inoculated treatments, mainly in t4 (figure 5). at this time young plasmodia were found in treatments of immersion. figure 1. detail of ruptured cells containing plasmodia: pj, young plasmodia; pm, mature plasmodia 40x. (a) roots of cabbage, (b) turnip roots. figure 2. damage to the cell wall level: (a) rp, breakage of cell wall in b. rapa (40x). (b) ep, cell wall thickening (40x). figure 3. contrast healthy and diseased tissues: (a) differentiated tissues healthy root of b. rapa: ep, epidermis; ct: cortex (10x). (b) undifferentiated tissue (tnd) diseased root of b. oleracea (4x). a b 60 agron. colomb. 29(1) 2011 figure 4. plants infected with p. brassicae, 15 dpi. t1: direct addition of inoculum to 1 ∙ 107 spores ml-1, t2: immersion 1 ∙ 107spores ml-1, t3: direct addition of inoculum to 1 ∙ 108 spores ml-1, t4: immersion 1 ∙ 108 spores ml-1, t5: control. the results at 28 dpi were consistent with those obtained for the first and second sampling, for showing lower growth and higher longitudinal lateral growth for treatments t3 and t4. according to devos et al. (2005) and siemens et al. (2006), infection with p. brassicae results in the formation of adventitious roots, resulting in swelling, due to the involvement of auxins, cytokinins and xiloglucan enzyme transglycosylase/hydrolase (xth). according to voorrips and kanne (1997) symptoms in infected plants may have variations from small swellings with ovoid or globular in the roots to the formation of large galls on the entire root system, which is consistent with that observed in this work. the growth rate of infected plants is delayed and chlorosis occurs because the presence of large galls usually causes a reduction in nutrient uptake and water. as a result, infected plants grow abnormally and production is reduced (karling, 1968; voorrips, 1995). discolored roots showed the presence of young plasmodia the beginning of infection associated with loss of main root axis and increased lateral root growth, being more noticeable at a concentration of 1 ∙ 108 spores ml-1 by immersion. in advanced stages was observed a higher number of multinucleated plasmodia with different sizes and shapes. it is noteworthy that other treatments except the controls were also positive for the presence of pathogen structures. methods developed in this study allow us to describe damage induced by p. brassicae at histologic level and its relationship to physiological alterations in susceptible hosts. based on the results of pathogenicity tests, morphological changes registered are an indicator of the presence of the pathogen in early phenological stages, therefore, this information is important for those who produce plant material, it allows recognition of initial signs of the disease. acknowledgements to mr. wadith de león and mr. jesús león technical assistants plant laboratory of the faculty of agronomy, universidad nacional in bogota, for support in carrying out this work. literature cited cao, t., s. srivastava, m. rahman, n. kav, n. hotte, m. deyholos and s. strelkov. 2007. proteome-level changes in the roots of brassica napus as a result of plasmodiophora brassicae infection. plant sci. 174, 97-115. devos, s., k. vissenberg, j.p. verbelen and e. prinsen. 2005. infection of chinese cabbage by plasmodiophora brassicae leads to a stimulation of plant growth: impacts in cell wall metabolism and hormone balance. new phytologist. 166(1), 241-250. donald, e., g. jaudzems and i. j. porter. 2008. pathology of cortical invasion by plasmodiophora brassicae in clubroot resistant and susceptible brassica oleracea hosts. plant pathology. 57, 201–209. friberg, h., j. lagerlöf, k. hedlund and b. rämert. 2008. effect of earthworms and incorporation of grass on plasmodiophora brassicae. pedobiologia 52, 29-39. friberg, h., langerlöf, j. and rämert b. 2005. germination of plasmodiophora brassicae resting spores stimulated by a non-host plant. european journal of plant pathology 113, 275-281. ingram, d. and i. tommerup. 1972. the life history of plasmodiophora brassicae woron. proc. r. soc. lond. b. 180: 103-112. figure 5. cabbage roots of plants infected with p. brassicae (28 dpi): view of the top of the taproot; from left to right. t1: addition of inoculums 1 ∙ 107 spores ml-1; t2: immersion 1 ∙ 107 spores ml-1; t3: addition of inoculums 1 ∙ 108 spores ml-1; t4: immersion 1 ∙ 108 spores ml-1; t5: control. 61riascos, ortiz, quintero, montoya, and hoyos: histopathological and morphological alterations caused by plasmodiophora brassicae... karling, j.s. 1968. the plasmodiophorales. second edition. hafner publishing company. new york. 256 p. kobelt, p., j. siemens and m. sacristan. 2000. histological characterization of the incompatible interaction between arabidopsis thaliana and the obligate biotrophic pathogen plasmodiophora brassicae. mycol. res. 104(2), 220-225. ludwig-müller, j. and a. schuller. 2008. what can we learn from clubroots: alterations in host roots and hormone homeostasis caused by plasmodiophora brassicae. eur. j. plant pathol. 121: 291-302. manzanares, m., i. divaret, f. baron and g. thomas. 2001. assessment of biological and molecular variability between and within field isolates of plasmodiophora brassicae. plant pathology. 50, 165-173. moxham, s.e. and s.t. buczacki. 1983. chemical composition of the resting spore wall of plasmodiophora brassicae. transactions of the british mycological society. 80, 297-304. narisawa, k. and t. hashiba. 1998. development of resting spores on plants inoculated with a dikaryotic resting spore of plasmodiophora brassicae. mycol. res. 102 (8), 949-952. siemens, j., i. keller, j. sarx, s. kunz, a. schuller, w. nagel, t. schmülling, m. parniske and j. ludwig-müller. 2006. transcriptome analysis of arabidopsis clubroots indicate a key role for cytokinins in disease development. mol. plant-microbe interac. 19(5), 480-494. suwabe, k., h. tsukazaki, h. iketani, k. hatakeyama, m. fujimura, t. nunome, h. fukuoka, s. matsumoto and m. hirai. 2003. identification of two loci for resistance to clubroot (plasmodiophora brassicae woronin) in brassica rapa l. theor appl genet. 107: 997-1002. suzuki, k., e. matsumiya, y. ueno and j. mizutani. 1992. some properties of germination-stimulating factor from plants for resting spores of plasmodiophora brassicae. ann. phytopath. soc. japan. 58 (5), 699-705. vidhyasekaran, p. 2004. concise encyclopedia of plant pathology. food products press and the harworth reference press. binghamton, ny. voorrips, r. and j. kanne. 1997. genetic analysis of resistance to clubroot (plasmodiophora brassicae) in brassica oleracea. ii. quantitative analysis of root symptom measurements. euphytica 93, 41-48. voorrips, r.e. 1995. plasmodiophora brassicae: aspects of pathogenesis and resistance in brassica oleracea. euphytica 83, 139-146. la industria de las orquideas para exportacion en colombia. investigacion sobre factibilidad tecnica y financiera. andres guevara', nilson lopez" y gonzalo ruiz". 1993. la importancia del cultivo de las flores en el país es una realidad que nadie puede discutir; su participación en el producto interno bruto sectorial, tercer renglón de las exportaciones agrlcolas, y la alta absorción de mano de obra medianamente calificada, son, entre otros, aspectos que corroboran la anterior aseveración. pero la industria no está exenta de problemas y, entre las alternativas de solución, se impone la diversificación en la producción, pues, por ejemplo, la demanda mundial de clavel tiende a disminuir. parece conveniente explorar las posibilidades técnicas y económicas de nuevas lineas y la intención del presente trabajo se dirigió a cumplir dicho objetivo con el cultivo de las orquldeas. sobre este cultivo existe muy poca información disponible, en particular sobre un determinado paquete tecnológico, asi como sobre su grado de desarrollo en el plano comercial, pues en forma general se ha considerado más como una afición casera y un objeto de exposición. los géneros analizados son cymbidium, cattleya y odontoglossum en lo que respecta a propagación, ambiente, plagas y enfermedades, manejo de pre y poscosecha, infraestructura básica requerida, estimación de patrones de costos e ingresos, caracterlsticas de los mercados, localización adecuada, etc. para estos efectos se consultó la bibliografia especializada y se visitaron algunos cultivos, con el fin de observar, en el terreno, experiencias prácticas y sistematizar, en especial, la información tecnológica. se simuló un proyecto de inversión de una hectárea, localizado en la sabana de bogotá, con un horizonte de doce anos, incorporando en la implementación un paquete tecnológico derivado basicamente de las explotaciones en estudio. el proyecto tiene restricciones por la alta inversión por unidad de superficie, en particular las plantas próximas a floración por un valor de $ 100.000.000 en el primer ano; otro tanto se puede afirmar de las posibilidades de obtener crédito para financiar una proporción importante de la propuesta. la tasa interna de retorno (financiera) encontrada es del orden del 53%, superior al costo medio de oportunidad del capital en el país, y ello significarla que el proyecto es rentable y se puede realizar. sin embargo, se reitera que el fuerte monto de la inversión, la alta perecibilidad de la flor, el relativo desconocimiento del manejo tecnológico de extensiones grandes y de la poscosecha en general, vuelven riesgosas las decisiones sobre una actividad como la sena lada y ello explicarla el por qué en el país no se hayan emprendido cultivos de alguna magnitud de caracter comercial. una recomendación final enfatiza la necesidad de investigación, especialmente en los campos tecnológico y de mercados, para precisar el grado de competitividad de las orquídeas frente a opciones comparables, como otras flores y otros cultivos bajo invernadero. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. resumenes de las tesis de grado en floricultura realizadas en la facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c., entre los años 1978 y 1992 fisiologia vegetal efecto del fotoperiodo y la edad en el desarrollo e iniciacion floral de dianthus caryophyllus l. c.v. scania sim (clavel rojo). fanny campos' y hernan cardozo', 1978. con el objeto de determinar los efectos del fotoperlodo y la edad en el desarrollo e iniciación floral de dianthus caryophyllus l. c.v. scania, se establecieron en la empresa flores del rlo s.a., ocho bioensayos, determinados por la edad, repre277 sentada por la presencia de cinco y siete verticilos foliares visibles, sobre el fotoperfodo de exposición lumfnica de 15'y 21 ciclos a luz contfnua y con intensidad de 2.787 y6.503 f.c., empleando lámparas incandescentes de 60 w. los cambios morfológicos macroscópicos fueron observados quincenalmente, teniendo en cuenta la acumulación de materia seca foliar, caulinar y floral, la elongación de tallos, el número de pétalos y la clasificación comercial de las flores. para estos parámetros, se presentó homogeneidad en los diferentes bioensayos. los cambios morfológicos microscépicoe del ápice caulinar fueron observados semanalmente, en cortes longitudinales (11 micras), teñidos con la coloración de contraste fast-green y safranina. de acuerdo con el grado de diferenciación celular, se establecieron cuatro estadios o fases a saber: vegetativa, transicional, reproductiva propiamente dicha y reproductiva avanzada. en las plantas fotoinducidas, la fase transicional se presentó dos semanas antes que en el testigo, con lo cual se adelantó la cosecha. • facultad de ciencias. universidad nacional de colombia.bogota.o.c. enraizamiento en bloques de suelo de esquejes de chrysanthemum morifolium ramat c.v. florida marble. martha vaneth torres', fabiola valcarcel' v angela chaparro de barrera'. 1986. con el fin de evaluar la técníca de enraizamíento en bloques, ampliamente usada en los paises europeos productores de flores, y de encontrar un sustrato para el enraizamiento de chrysanthemum morifolium que reemplace la turba (material escaso en nuestro medio), se realizó esta investigación, para probar el efecto de trece sustratos constituidos por mezclas, en diferentes proporciones, de subproductos de la industria panelera (cachaza, bagazo y bagacillo), suelo de la finca donde se realizó el ensayo, aserrln y escoria. de acuerdo con las caracterlsticas fisico-qulmicas, los sustratos seleccionados para la formación de bloques, se clasificaron en dos grupos: grupo a, cuyo principal componente fué la cachaza y grupo b, cuyo principal componente fué el suelo. los resultados permitieron concluir que el grupo a presentó las caracterlsticas para lograr un enraizamiento en los bancos de propagación, ventaja que se reflejó en otras variables de crecimiento, desarrollo y producción de las plantas. los bloques formados a partir de las mezclas de cachaza con escoria (70:30) y cachaza con bagazo (70:30) fueron satisfactorios para cumplir los objetivos propuestos. a pesar de que se observa278 ron diferencias durante el ciclo de desarrollo de las plantas, al momento de determinar la producción final (peso fresco comercial), todos los tratamientos presentaron valores superiores a los del control, hecho que demuestra laventaja del uso de los bloques sobre el método tradicional. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota o.c. efectos de heladas simuladas, sobre la calidad de las flores de chrysanthemum morifolium ramat. variedades "polaris" y "white marble". jorge humberto gil', alfonso humberto ramirez', martha orozco de amezquita' v luis alberto lopez'. '986. el trabajo se realizó con el objetivo de evaluar el efecto de heladas simuladas sobre algunas caracterfsticas de las plantas de chrysanthemum morífolium ramat, variedades polaris y white marble. los esquejes se sembraron en bolsas plásticas y, para cada variedad, se analizaron 12 tratamientos, los 11 primeros correspondientes a la semana enla cual se aplicó el tratamiento de helada y un testigo. en la variedad polaris, al realizar comparaciones con el testigo analizando cada una de las variables, se encontraron los siguientes efectos significativos: el número de hojas dañadas fue elevado, cuando la helada ocurrió en la 5a, 6a, 7a, 8a, 9a y 1oa semanas; el tratamiento de helada en la 2a y 9a semana ocasionó reducción del peso fresco en la parta aérea; cuando las plantas recibieron temperaturas de congelamiento en la 2a semana, el peso de la parte comercial disminuyó sensiblemente; si la helada ocurrió en la 9a semana, se presentó acortamiento de los pedúnculos; cuando se presentó congelamiento en la 2a y 5a semanas, el peso fresco delas flores disminuyó; por el efecto de las temperaturas de congelamiento en la 2a semana, se redujo la acumulación de peso seco en las flores. teniendo en cuenta el conjunto de todas las variables, los efectos nocivps significativos ocurrieron cuando las heladas se aplicaron en la quinta, sexta, novena y décima semanas. en la variedad white marble, el estudio particular de cada variable comparada con el testigo arrojó los siguientes resultados significativos: cuando se realizó el tratamiento en la quinta semana, el congelamiento ocasionó reducción de la altura. por causa de la helada en la novena semana, se presentó un número considerable de hojas dañadas. cuando las plantas se trataron con temperaturas menores de oocen la quinta semana, fue apreciable el aumento de la cantidad de flores. a causa de la helada aplicada en la primera semana, se redujo el número de pétalos. el estudio del conjunto de variables muestra que los efectos globales de los tratamientos uno y nueve fueron los más dañinos. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota, d.c. evaluacion del enraizamiento de esquejes de clavel (dianthus caryophy/lus l. cv, bárbara) bajo diferentes concentraciones de auxinas (ala, aib y ana), ernesto javier puertas', nubla stella rojas', martha orozco de amezquita' y jorge baquero', 1988. el enraizamiento de esquejes de clavel cv. bárbara se probóa diferentes niveles (0,500, 1000y 1500 ppm) de auxinas (ácido indol acético, ácido indol budrico y ácido naftalen acético). los esquejes se sembraron bajo condiciones de invernadero, con escoria fina coquizada como medio y con sistema de riego en niebla por deflexión. el objeto de este trabajo fué evaluar los efectos simples conjugados de las auxinas mencionadas, para lo cual se dispuso un diseño factorial con tres repeticiones y con cuatro muestreos (cada tres días a partir del 180. día después de plantados los esquejes). la evaluación del enraizamiento se realizó por el peso seco de raíz (biomasa) y por el método del azul de metileno. enun primer muestreo, se pudo observar que el ana a 1000 ppm es un inductor eficaz de raíces. el aib mostró ser un buen promotor del enraizamiento desde el segundo muestreo (21 días después de la siembra), a la concentración de 500 ppm. elala, cuando se suministró a concentraciones inferiores a 1500 pprn, no tuvo un comportamiento homogéneo en forma simple o conjugado. con los fitoreguladores aiby ana (500 y 500 ppm), se obtuvo un peso seco de raíz superior al del correspondiente patrón (1000 ppm aib y 1000 ppm ana) y al blanco. una relación positiva se obtuvo para la interacción de las hormonas ana y ala (1000 y 1000 ppm). la mejor interacción triple se presentó en el tratamiento ana 500 ppm, aib 500 ppm y ala 1500 ppm. cuando se suministra ana 500 ppm y aib 500 ppm, se puede lograr un buen enraizamiento de esquejes de clavel de la cultivariedad bárbara. • facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogota d.c. efecto de la zona de locallzacion del esqueje en la planta madre, sobre el enraizamiento de gysophila paniculata l. adriana diaz' y martha orozco de amezqurra'.1989. debido a la importancia que ha adquirido el cultivo de flores para exportación en la sabana de bogotá, se realizó el presente trabajo, con el fin de establecer el efecto que tiene la localización de los esquejes en la planta madre sobre los procesos de enraizamiento en gypsophi/a panicu/ata l. como tratamientos, se tomaron esquejes del tercio superior, del tercio medio ydel tercio inferior de la planta yel enraizamiento se evaluó bajo un diseño completamente al azar, alas 21,29,37 y45días apartirde la siembra, registrando la capacidad de acumulación de materia seca en la raíz y también por el método de dunhan modificado se evaluó la cantidad de raíces que representaban actividad metabólica. a lo largo de los cuatro muestreos, se observó que la mayor formación de raices fue en los esquejes provenientes del tercio inferior, seguida porlade los esquejes del tercio medio de la planta, los cuales presentaron buena respuesta y los esquejes del tercio superior enraizaron más lentamente. los datos obtenidos por los dos sistemas de medida se correlacionaron estadísticamente. se observó que, utilizando esquejes de los estratos medio e inferior, es posible disminuir en ocho días el tiempo de enraizamiento que se emplea comercialmente para esquejes de g. paniculata y se señala que una posible causa de asincronía en los procesos de crecimiento y desarrollo en el cultivo puede ser consecuencia de los métodos de selección de esquejes para propagar. • facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogota, d.c. 279 propagacion vegetativa "in vitro" del estatice (limonium sinuatum mili). olga ruiz y margarita perea. 1989. el resumende la tesis se encuentra en los resúmenes de los trabajos del simposio. evaluacion de algunas caracteristicas de tres clones de gypsophila cultivadas bajo identicas condiciones de invernadero. gustavo arenas. angela chaparro de barrera e indiana bustos. 1991. el resúmen de la tesis se encuentra en los resúmenes de los trabajos del simposio. contribucion al conocimiento de algunos factores que pueden influir en la pigmentacion de las flores de gypsophila paniculata l. varo perfecta. santiago forero'. indiana bustos' y judith sarmiento" .1992. elpropósito fundamental de este estudio fue indagar acerca de los mecanismos biológicos de la pigmentación de lasflores de gypsophi/apanicu/ata, bajo condiciones de invernadero. para tal fin. se tomaron dos clones (r11 yr22) con flores blancas y violetas. sembrándolasy observando las variables ambientales y biológicas durante sus ciclos . vegetativo y reproductivo. las condiciones de humedad relativa y temperatura durante el estudio no ofrecieron situaciones verdaderamente drásticas que pudieran afectar el comportamiento fisiológico de los clones y. por ende. la pigmentación de los pétalos de las flores. poca diferencia entre los clones se apreció. aunque el clón r22 sobresalió levemente. por su comportamiento en cuanto a precocidad. diámetro. altura del tallo principal y producción. lacomponente genética no se percibió en la determinación del color blanco o violeta. el comportamiento en florero fue similar entre los clones r11 yr22, tanto para el color blanco como para el violeta, pero, al iniciarse la cosecha, la mortalidad de las flores fue más lenta. . facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c . .. agrodexltda .. bogota d.c. entomologia busqueda y reconocimiento de los enemigos naturales de las principales plagas en flores, bajo invernadero en la sabana de bogota. martha esperanza andrade·. jorge alberto briceño·. paulina muñoz de hoyos' y jaimejimenez··.1984. las plagas que atacan cultivos de flores bajo invernadero son cada vez más importantes, por la gravedad de su daño y por las altas poblaciones con que suelen presentarse. para su control se ha acudido, principalmente, ala utilización de productos qufmicoso pero ésto puede conducir a aumentar los cas280 tos de producción, a contaminar el ambiente, a afectar la salud humana y acrear resistencia de los insectos a los plaguicidas, por lo anterior, es necesario incluir, dentro de los programas de control, a los reguladores naturales de las plagas, como son los parasitoides, depredadores y microorganismos entomógenos. en el presente trabajo, se registran los enemigos naturales más importantes de las principales plagas en flores bajo invernadero (crisantemo, rosa y clave!), que son: liriomyza huidobrensis, liriomyza trifo/ii (dipte ra: agromyzidaej: myzus persicae (homoptera: aphididaej: tetranychus urticae y tetranychus cinnabarinus (acarina: tetranychidae), como también,las plantas hospedantes alternas y presentes en los alrededores de los invernaderos. los enemigos naturales de los minadores, fueron los parasitoides de la familia eulophidae, con sus especies dig/yphus begini y d, intermedius. para los áfidos, los principales enemigos naturales fueron los parasitoides de la familia aphidiidae, con sus géneros aphidius y diaeretiella, los depredadores de la familia hemerobiidae y los hongos entomógenos del género entomophthora de la familia entomophthoraceae. los depredadores de la familia staphylinidae (coleoptera), con su género oligota, fueronlosenemigos naturales más activos de los ácaros. encuanto a las plantas hospedantes alternas, se registraron seis especies para l. huidobrensis, cuatro especies paral. trffolii,veintiocho especies para myzus persicae, treinta y dos especies para tetranychusurticae ycinco especies para t. cinnabarinus. • facultad de ciencias. universidad nacional de co· lombia. bogota d.c. "instituto colombiano agropecuario. tibaitata. biologia de onychiurus sp. (collembola: onychiuridae) y su relacion con daños en cultivos de clavel y crisantemo bajo invernadero en la zona de madrid (cundinamarca). diana acosta', jorge roa tt a' v alfredo acosta". 1986. en 1984, algunos cultivos de clavel y crisantemo bajo invernadero de la sabana de bogotá presentaron un incremento de las poblaciones de onychiurus arma tus tullberg (collembola: onychiuridae), lo cual coincidió con la aparición de plantas de menor longitud que la normal y una disminución en el rendimiento. el presente trabajo se realizó en la universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, bajo condiciones ambientales controladas (t = 20"c; h.r. = 67%)yencultivos comerciales de clavel y crisantemo. los objetivos del trabajo fueron establecer el ciclo de vida y desarrollo posembriónico del collémbolo onychiurus arma tus tullberg y determinar si esta especie era el agente causal del daño observado. los insectos se criaron en cámaras de colonización con sustrato de yeso y carbón de madera saturados con agua, adoptando la metodología de vail. además, se estudiaron diferentes poblaciones del insecto, así: o; 125; 250 y 500 colémbolos, en materos con suelo estéril y esquejes de crisantemo. los huevos, inicialmente, son esféricos y, en total, pasan por tres fases antes de la eclosión, con un período de incubación de 18,2 ± 2,33 días. los insectos pasan por tres ínstares durante su estado inmaduro y su duración promedio es de 12,45; 11,85 y13,34días, respectivamente. después de alcanzar la madurez sexual, presentan ocho instares adicionales, por lo cual esta especie se considera epimetábola. todos los individuos observados a través de nueve generaciones fueron hembras, lo cual indica que se trata de un insecto con partenogénesis teliotóquica. alo largo del tiempo, la oviposición resultó irregular, y se observó una viabilidad del 94%. elestudio de las tasas y patrones de desarrollo postembriónico del insecto mostró un crecimiento absoluto, cuyo incremento se hace menor a partir del momento en que el individuo alcanza su estado adulto (dla 38). el crecimiento relativo se calculó por la longitud total del cuerpo, la longitud de la antena y la longitud y ancho de la cabeza. al final, alcanzó un tamaño promedio de 1,27 mm. y la maduración total del individuo fue de 350 días. unmínimo de 108 colémbolos en 1000 gr de suelo afectó significativamente la longitud de las plantas y se observó un daño mecánico en las ralces. alestudiarla relación de los colémbolos con hongos del suelo, se aislaron de la superficie del cuerpo del insecto, entre otros, botrytis cinerea, verticilliumpsalliotae, pythium sp. y sclerotinia sp. y del tracto digestivo, fusarium sp., u/ocladium chartarum, penicillium sp. y, además, algunas bacterias. al inocular rhizoctonia solani en esquejes sembrados en materos con suelo estéril e infestados con 400 insectos, se encontró que las plantas con colémbolos presentaron lamenor longitud, mientras que las plantas testigo (con suelo estéril) y con el hongo patógeno mostraron mayor longitud. en colombia, por primera vez, se registra la presencia de o. armatus en suelos de invernadero y atacando plantas de crisantemo y disminuyendo su tamaño. por otra parte, el insecto realiza un daño mecánico sobre las ralees que puede ser aprovechado por hongos patógenos y otros organismos del suelo. 'facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogota. d.c. "facultad de agronomia. universidad nacional de colombia. bogota d.c. biologia de liriomyza huidobrensis (blanchar) (díptera: agromyzidae) en gypsophila paniculata l., bajo invernadero comercial. judith sarmiento', pablo sara v' v alfredo acosta", 1986. liriomyza huidobrensis (blanchard) (diptera: agromyzidae), minador de gypsophila paniculata l. (caryophyllaceae), coloca sus huevos debajo de 281 la epidermis de las hojas, tanto en el haz como en el envés y, de preferencia, hacia el ápice. los huevos son ovalados y con un período de incubación entre cinco y seis días; la larva es ápoda y acéfala, pasa por tres instares, que se pueden diferenciar, tanto por el desarrollo de los ganchos bucales, como por el número de espiráculos visibles y completa ru desarrollo en, aproximadamente 17 días; la prepupa es similar a la larva del tercer instar y tiene una duración de 9,25 horas y después de la cual, pasa al estado de pupa, que se desarrolla en el suelo y tiene una duración de 14a 17 días. eladulto, en el momento de emerger de la pupa, presenta una relación de 1: 1 entre machos y hembras; la hembra es de mayor tamaño y longevidad que el macho. esta especie de minador es altamente polífaga. como enemigos naturales de l. huidobrensis, se encontraron insectos hymenoptera parásitos de larvas, que pertenecen a tres familias. dentro de los eulophidae, se encontró a dig/yphus sp. pos. intermedius (giraultl y chrysocharis sp. yademás, se hallaron un braconidae (opius sp.) y una especie de cynipidae. 'facultad de ciencias. universidad nacional de colombia, bogotad.c. "facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. biologia de aphidius colemani viereck (hymenoptera: aphidiidae), parasitoide de myzus persicae sullz. (homoptera: aphididae) en crisantemos de la sabana de bogota. bernardo mongur, jesus emilio luque" y jhonny escobar'··. 1987. las elevadas poblaciones de áfidos y su ataque directo a cultivos de chrysantemum morifo/ium hacen que myzus persicse sullz., sea reconocida como plaga de importancia económica. este estudio se realizó para contribuir al conocimiento del ciclo de vida y hábitos deaphidius colemeni vier., parasitoide de alta incidencia sobre poblaciones de myzus persicse. eltrabajo se realizó en la facultad de agronomía de bogotá, bajo condiciones controladas de laboratorio (21°c y 65% de h.r.l. la cría masiva del áfido se efectúo sobre plántulas de crisantemo colocados dentro de una cámara bioclimática. posteriormente, los áfidos sanos fueron expuestos a la acción de hembras del parasitoide y, para observar el desarrollo del ciclo de vida del 282 parasitoide, se hicieron, diariamente, disecciones de muestras de áfidos. aphidius co/emani resultó ser un parasitoide solitario y su ciclo de vida fué así: el huevo es colocado a través del integumento de los áfidos; la larva pasa por cuatro ínstares larvales con una duración total de 11,9 días; luego, pasa a una fase pupal de 9,05 días y la longevidad de adultos fué de 7,38 días, cuando se alimentaron con agua ymiel y, de 2,72días, cuando, solamente, se les suministró agua. entodos los casos, la longevidad de los machos fue mayor que la de las hembras. el apareamiento se realizó, como máximo, una hora después de la emergencia de los adultos; la duración de la cópula fue de 88 a 143 segundos, con un promedio de 110 segundos; pasados 30 segundos a partir de la cópula, el macho puede volver a copular con un nueva hembra, mientras que la hembra rechaza cualquier nuevo apareamiento. las hembras están listas para ovipositar pocos minutos después de su emergencia. a partir de hembras no copuladas, se obtiene una progenie sólo de machos, pero, cuando copularon, la relación de sexos fue 1:1. valela pena anotar que la relación de sexos en condiciones "normales", de cultivo comercial es de 2 hembras por 1 macho. • facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogota d.c. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. inversiones targa, s.a., bogota d.c. tabla de vida y parametros poblacionales fundamentales de tetranychus urticae (acari: tetranychidae) sobre rosa sp., en condiciones de laboratorio. gabriel paramo', mauricio sanchez' y darlo corredor". 1987. uno de los ácaros más ampliamente distribuidos y que causan pérdidas en cultivos bajo invernadero en la sabana de bogotá es tetranychus urticae koch. con la técnica del disco de hoja de follaje de rosa, se determinó el ciclo de vida de esta especie y se elaboró la tabla de vida. el experimento se mantuvo en condiciones ambientales controladas, con una temperatura de 23 ± 2°c y humedad relativa de 85 ± 5%. la duración de los diferentes estadios fue: para huevo, 7,39 días; para larva, 1,87; para ninfocrisálida, 1,57; para protoninfa, 1,53; para deutocrisálida, 1,52 días; para deuto ninfa, 1,73 días y para teliocrisálida, 1,84 dfas. el período de oviposición fue de 35 días. con un promedio de 3,52 huevcs/hernbra/día. para todo el ciclo de vida, se contruyó la curva de supervivencia yse calcularon algunos parámetros poblacionales, tales como tasa neta de reproducción, tiempo medio generacional, tasa intrínseca de crecimiento natural, tasa de multiplicación y distribución estable de edades. 'facultad de ciencias. universidad nacional de colombia, bogotad.c. "facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. identificacion y biologia de trichogramma sp. parasitoide de huevos de copitarsia consueta (walker) (lepidoptera: noctuidae), amparo zapata' y jesus emilio luque··. 1987. la obtención de un parasitoide de huevos de copitarsia consueta (walker), presente en cultivos de flores de la sabana de bogotá, condujo a la realización del presente estudio, el cual se realizó en el laboratorio de entornoloqíe de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia en bogotá, con temperatura de 23°c y 72% de humedad relativa, sobre una cría del hospedero c. consueta. el enemigo natural corresponde a la especie no descrita trichogramma cercapretiosum riley y, posiblemente, endémica o adaptada a las condiciones particulares de este piso térmico. en el laboratorio, su ciclo de vida fué de 14,5 dlas y la duración de los estados de huevo, larva y pupa fue de 2,0; 5,oy 5,odras, respectivamente. la longevidad promedia de los adultos fué de 17 días yfué mayor en las hembras que en los machos. bajo condiciones de laboratorio, aunque la emergencia normal es de un adulto por huevo, ocasionalmente, hubo superparasitismo, el cual no se presentó en el campo. en el laboratorio, se obtuvo una parasitación del 61 % y de 16% en el campo y un promedio de 95% de emergencia de adultos. el tiempo de parasitación fue de 3,5 minutos y la proporción de sexos fue de 1:1. además, se comprobó la presenciade arrenotoquía. 'facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogotad.c. • 'facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d. determinacion taxonomica de los trips que atacan al crisantemo y biologia de la especie predominante frankiniella occidentalis (pegande) (thysanoptera: thripidae) en un invernadero de la sabana de bogota, estrella cardenas y darlo corredor. 1988. el resumen de la tesis se encuentra en los resúmenes de los trabajos del simposio. fluctuacion poblacional de liriomyza huidobrensis (diptera: agromyzidae) alrededor de un invernadero comercial en la sabana de bogota. denisse garzon', llgia medina' y darlo corredor" . 1988. para determinar las especies del género liriomyza, su abundancia relativa y altura de vuelo, se colocaron 13 trampas cilíndricas amarillas en diferentes puntos alrededorde un cultivo comercial para producción de flores de corte. de noviembre de 1986 a abril de 1987, se realizaron dos conteos semanales. a través de todo el período de muestreo, la casi totalidad (96%) de los adultos capturados correspondieron a l. huidobrensis, el análisis de la fluctuación de l. núidobrensis, correspondiente a cuatro de las 13 trampas, mostró picos poblacionales en los meses de enero yfebrero. los puntos críticos alrededor de los invernaderos, en los cuales se capturó el mayor número de adultos, fueron encontrados en las corrientes de aire. los datos preliminares sobre altura de vuelo indican que la rnavoría de los adultos vuelan entre oy 1,5 m de altura. sin embargo, se lograron capturas hasta una altura de 5 m. como una forma adicional del manejo de l. huidobrensis, se sugiere la utilización de mallas a prueba de adultos del minador en las cumbreras y en las paredes del invernadero. 283 'facultad de ciencias. universidad nacional de co· lombia. bogotad.c. •• facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogotad.c. contribucion al estudio de la biologia y los habitos de copitarsia consueta (walker) (lepidoptera: noctuidae), bajo condiciones de invernadero comercial. german villamizar' y jesus emilio luquc'.1988. las larvas de copitarsia consueta (walker) han venido aumentando en importancia como plagade muchos cultivos de gran valor económico y, especialmente en los ornamentales de exportación en la sabana de bogotá, por los daños que causa a los botones florales y al follaje. el ciclo de vida de esta polilla fue estudiado, bajo condiciones de invernadero, en un cultivo de alstroemeria sp., a una temperatura de 24°c y 80% de humedad relativa. simultáneamente, se realizó, también, el mismo estudio, bajo condiciones de laboratorio, en la facultad de agronomía de la universidad nacional de bogotáauna temperatura de 16°cy60%de humedad relativa. en condiciones de invernadero, el ciclo de vida duró en promedio 77,54 días, distribuídos así: huevo, 7,64 días; larva, 35,6 días; pupa, 34,3 días; adulto hembra, 9,76 díasyadulto macho, 6,91 días y, en condiciones de laboratorio, duró en promedio 71 ,94días distribuidos así: huevo, 7,74 días; larva, 34,9 días; pupa, 29,3 días; adulto hembra, 12,6díasyadulto macho, 9,37 días. con baseenlos estudios morfológicos realizados se comprobó que la larva pasa por seis ínstares y la etapa de pupa presentó diferencias en la duración (34,3 díasy 29,3 días); además, las larvas presentaron variación del color, pues se encontraron larvas verde claro, verde oscuro, amarillas, cafés y negras, lo cual se debe a los cambios de temperatura y humedad relativa. el dimorfismo sexual se puede detectar en la etapa de pupa, porque el macho presenta la abertura genital a nivel del viii segmento abdominal y la hembra, entre el viii y ix segmento abdominal. en estado adulto, el macho presenta la antena filiforme gruesa y con pelos verticales largos, mientras la hembra presenta antena filiforme más delgada y con pelos cortos e inclinados. la relación de sexos fue 1:1. el número de huevos por hembra y por día fue, en 284 promedio, de 86 y, en el cultivo, se encontraron en el tercio superiorde las plantas de alstroemeriasp. como controladores biológicos, se encontraron trichograma cerca pretiosum riley, parásito de huevos, apanteles sp., parásito de larvas y bacterias del género streptococcus sp. y bacil/us cereus que ataca las larvas. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. bogotad.c. .. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. efecto del acaricida tetradifon sobre el desarrollo embriologico de tetranychus cinnabarinus (boisduval) (acari: tetranychidae) , mariela torres', llliana rosero' y alfredoacosta·'. 1989. con el propósito de establecer el efecto del acaricida tetradifon sobre los huevos de t. cinneberinus, mantenidos dentro de una cámara bioclimática, con h.r.de66 ± 2% y temperatura de 24 ± 2,50c.,se realizaron los siguientes ensayos: en el primero, se evaluó, en términos de porcentaje de eclosión, la efectividad de cuatro concentraciones del acaricida sobre ocho edades del huevo. en el segundo, se identificaron, a nivel microscópico, los principales síntomas de daño, producidos por el acaricida, a una sola concentración, sobre nueve edades del huevo completo. en el tercero, se observaron y analizaron, con microscopía óptica, los cambios a nivel histológico. en el cuarto ensayo, se caracterizaron, con microscopía electrónica, los cambios ocurridos a nivel ultraestructural en algunas edades del huevo. se determinaron dos mecanismos principales de entrada del acaricida al huevo. en el huevo completo se pudieron observar dos tipos de síntomas producidos por el acaricida. a nivel de microscopía óptica, se encontraron dos categorías de alteraciones histológicas. por microscopía electrónica. se estableció el posible mecanismo de acción del acaricida a nivel ultraestructural. • facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogota d.c. .. facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. fitopatologia estudio del antagonismo de algunas especies de trichoderma sobre fusarium oxysporum, rhizoctonia sola ni y pythlum sp. ricardo ellas', omar arcos' y german arbelaez-.1984. en este trabajo, se estudió el antagonismo de 17 aislamientos del hongo trlchoderma, obtenidos de suelos colombianos, en el control de fusarlum oxysporom f. sp. cucumerlnum, rhizoctonia solani y pythium sp. en los ensayos "in vitro", se observó un marcado antagonismo entre las colonias de los aislamientos de trlchoderma sobre r. solani, con una reducción apreciable del tamaño de la colonia y un antagonismo menor sobre f. oxysporom y pythium sp. en los ensayos de parasitismo a nivel microscópico, se observó una gran interacción entre algunos de los aislamientos de t. harzianum y t. hamatum y el patógeno r. solani, manifestada por el enrollamiento, la penetración, la fragmentación y la lisis de las hifas del patógeno. los aislamientos de trlchoderma causaron un retraso en la aparición de los slntomas, una reducción en la severidad de la enfermedad y un menor número de plantas enfermas, por ataque de f. oxysporom f. sp. cucumerlnum en pepino cohombro, y su efecto fue superior a la aplicación del fungicida benomil. los aislamientos del antagonista aumentaron la germinación de las semillas, la emergencia y el tamaño de las plántulas y redujeron la severidad de la enfermedad ocasionada por r. solani en frijol. el efecto del antagonista sobre pythium sp. en plantas de rábano fue muy reducido. • facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogota d.c. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. reconocimiento y dispersion del agente causal del "picamiento" (ray speck) en crisantemo (chrysanthemum morifolium ram) ev. polaris en condiciones de invernadero. jorge baquero', martha valencia' y emira garces de granada'. 1987. bajo condiciones de invernadero, se realizó el reconocimiento del agente causal del ·picamiento" (ray speck) y su dispersión en crisantemo (chrysanthemum morifolium ram) cv. polaris. los agentes causales se aislaron e identificaron de las inflorescencias con slntomas tlpicos de la enfermedad. a los aislamientos, se les hicieron estudios macroscópicos, microscópicos, de tasa de crecimiento micelial, lo mismo que el ciclo biológico "in vitro" y su dispersión bajo condiciones de invernadero. las tres especies de hongos, que ocasionaron los srntomas de la enfermedad, se identificaron como altemarla altemata (fr.) keissler, alternarla zinniae ellis y stemphylium botryosum wallroth. (=pleospora herbarom raben horst). el estudio microscópico mostró que la diferencia fundamental entre las tres especies está en el tamaño y en la forma de las conidias, como también, en la disposición de éstas en el conidióforo. la especie a. zinniae presentó conidias de mayor tamaño y de forma oblonga; a. altemata y s. botryosum, presentaron conidias obclavatas y ovoides, respectivamente, las cuales fueron de tamaño similar. los ciclos biológicos "in vitro" de a. altemata y s. botryosum tienen diferentes tiempos para la fructificación de los cuerpos reproductivos. las observaciones macroscópicas mostraron diferencias en cuanto a color y crecimiento. las colonias de a. altemata tienen un crecimiento radial y toman un color negro al cabo de quince dlas. a. zinniae tiene un crecimiento disperso en la caja y toma un color café oscuro y s. botryosum crece en forma radial y adquiere una coloración café oscura. una relación directa entre el perrodo de incubación y la patogenicidad de los hongos se encontró, pues el periodo de incubación más corto se presenta cuando se inocula el complejo a. alternata mas s. botryosum. altemalía alternata y s. botryosum, que presentan periodos de incubación cortos, fueron menos agresivos. para el análisis de la dispersión de la enfermedad bajo condiciones de invernadero se utilizó un diseno completamente al azar con tre~ repeticiones. en cuatro sitios del cultivo, se realizó un monitoreo semanal en cajas de petrl con el medio pda durante 30 minutos, las cuales se removieron cada dos horas, empezando a las 8:00 a.m. y terminando a las 6:00 p.m. se evaluó el número de colonias de los patógenos durante el ciclo del cultivo y además, se midió la temperatura y la humedad relativa de cada sitio. para el número de colonias de a. altemata y s. botryosum se encontraron diferencias estadlstlcas para la hora de muestreo, pero no 285 para los lugares del cultivo donde se tomó la muestra. • facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogota d.c. contribucion al estudio de la fisiologia del hongo fusarium oxysporum f. sp. dianthi. luz marina carvajal' y emira garces de granada'. '984. para la realización del estudio de la fisiología del hongo fussrium oxysporumf. sp. disnthi, se utilizaron plantas de clavel (disnthus csryophyllus l.), cultivadas bajo condiciones de invernadero en la empresa agrosuba s.a., ubicada en sube (cundinamarca). de las plantas con síntomas típicos del marchitamiento vescular, se aisló el agente causal en el medio pda, con el fin de establecer su identidad ydeterminar la tasa de crecimiento micelial y la producción de estructuras reproductivas. el estudio microscópico mostró que el agente causal del marchitamiento es el hongo fusariumoxysporum f.sp. disnthi. elestudio macroscópico mostró que el hongo presenta un micelio abundante, flocoso, de color blanco, pero, algunas veces, presenta un tinte púrpura ysu crecimiento es de 4,5 cm después de seis dfas de incubación a 22°c. 8comportamiento "in vitro" del hongo frente a diferentes tratamientos con macro nutrientes y al ph se evaluó y un comportamiento similar se observó entre los tratamientos con diferentes fuentes y dosis de nitrógeno, yel medio con nh4 presentó el mayor promedio en el crecimiento micelial y, también, estimuló una mayor producción de esporas. los tratamientos con potasio dieron una respuesta similar, pues a mayor concentración hubo mayor crecimiento micelial y se observó una mayor producción de esporas. en la evaluacióndel efecto del ph, se encontró que, con mayor acidez, se incrementa el crecimiento micelial y la producción de estructuras reproductivas fué mayor con un ph básico. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotad.c. determinacion de las razas fisiologicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthí en clavel en la 286 sabana de bogota. jose francisco cevallos', darlo gonzalez' y german arbelaez" . 1988. elmarchitamiento vascular, ocasionado por el hongo fussrium oxysporumf .sp. dianthi, es la enfermedad más limitante en el cultivo del clavel en la sabana de bogotá. aunque el uso de variedades resistentes es un método promisorio y económico para el manejo de la enfermedad, algunas variedades, en diferentes fincas, no se comportan de una manera similar en su resistencia y hay evidencias de alguna variabilidad del patógeno. el objetivo del trabajo fue determinar las posibles razas fisiológicas del hongo en la sabana de bogotá. en 49 fincas, se tomaron muestras de plantas de clavel estándar, de los ecotipos "americano" y "mediterráneo" y de clavel miniatura afectadas por la enfermedad y ubicadas en diferentes áreas y, a partir de ellas se obtuvieron 100 aislamientos del patógeno. los aislamientos del hongo se inocularon en las variedades diferenciales duca, pink calypso, raggio di sale y san remo. de los 100 aislamientos probados, 97 correspondieron a la raza 2, que es la raza más frecuente en el mundo y los otros tres aislamientos correspondieron a la raza 4, que es prevalente en italia. , facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. " facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. efecto de la fertillzacion nitrogenada en la incidencia de fusarium oxysporum f. sp. dianthi y heterodera trifo/ii en clavel. luis e. burbano', aurello erazo', martha orozco deamezquit a' y emira garces de granada'. '988. el manejo de la fertilización es uno de los métodos que, junto con otras formas de control, puede reducir la severidad de algunas enfermedades. en el presente trabajo, se evaluó el efecto de la fertilización nitrogenada, utilizando diferentes fuentes, sobre las enfermedades causadas por fusarium oxysporum f. sp. dianthiy he tero dera trifolii. como fuentes de nitrógeno, se emplearon fosfato de amonio y nitrato ds potasio y nitrón 26 y como testigo sulfato de potasio. al finalizar el ensayo, además de la variación del ph, se evaluaron el potencial de in6culo de fusarium oxysporum f.sp. dianthi, el número y viabilidad de los quistes de heterodera trifo/ii, lo mismo que el número de plantas enfermas. los resultados mostraron que los tratamientos con nitrato de potasio y sulfato de potasio incrementaron el ph, mientras que el nitrón 26 y el fosfato de amonio acidificaron el suelo. al final del experimento, se presentó un menor número de colonias de fusarium oxysporum f. sp. dianthi en los suelos tratados con sulfato de potasio y nitrato de potasio. el número de quistes de heterodera trifo/ii y su viabilidad no se afectaron por los tratamientos. un mayor número de tallos florales se obtuvo con el tratamiento de sulfato de potasio y la menor cantidad se encontró con el fosfato de amonio. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. contribucion al conocimiento de algunos aspectos biologicos de heterosporium echinulatum (berk) cooke, agente causal de la mancha foliar anillada del clavel (dianthus caryophyllus l.). jorge enrique casallas, carlos alberto novoa y emira garces de granada. 1990. el resumen de la tesis se encuentra en los resúmenes de los trabajos del simposio. evaluacion del crecimiento "in vitro" de heterosporium echinulatum, agente causal de la mancha foliar anillada del clavel (dianthus caryophyllus l.) a diferentes condiciones de temperatura, ph y nutricion. guillermo briceño', martha orozco de amezquita' y emira garces de granada'. 1990. la fase experimental de este trabajo se llevó a cabo en los laboratorios de microbiologla y morfologla vegetal del departamento de biologla de la universidad nacional de colombia en bogotá. a partir de plantas de clavel con los slntomas típicos de la mancha anillada, se obtuvo el aislamiento puro de heterosporium echinu/atum, utilizando como medios de cultivo pda (papa-dextrosa-agar), z-pda (pda + extracto de hojas de clavel), p-pda (pda + extracto de pétalos de clavel). el efecto de la temperatura y de algunos macro y micronutrientes se evaluó sobre el crecimiento micelial de hongo. los resultados de la investigación permitieron concluir que el medio óptimo para el crecimiento "in vitro" de heterosporium echinu/atum, es el de extracto de hoja de clavel más pda. el suministro de nitrógeno en forma de nh4, la deficiencia de cobre, la acidez y una temperatura de 2socfavorecieron claramente el crecimiento micelial. la adición de potasio en concentraciones superiores, a 1/4 de la dosis normal, anuló por completo la producción de conidias. los efectos de las deficiencias de boro, magnesio y molibdeno sobre el crecimiento y la producción de esporas del hongo, no arrojaron resultados concluyentes. dada la interacción fisiológica que existe entre los elementos nutritivos, se recomienda el diseno de experimentos factoriales usando dosis combinadas de ellos, para averiguar su efecto sobre el crecimiento y producción conidial de patógeno. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. efecto fungotoxico de varios aceites esenciales de plantas aromaticas sobre fusarium oxysporum f.sp. dianthi. german darlo fernandez, luis abelardo florez, maria antonia sanchez, emira garces de granada y martha orozco de amezquita. 1990. el resumen de la tesis se encuentra en los resúmenes de los trabajos del simposio. 287 quimica contenido de cu++y mn++ en hojas de clavel (dianthus caryophyllus l. varo white) y su efecto en la evolucion de la interaccion planta-roya. martha cecilia daza·, gerardo perez· y marco quijano-.1987. el control de los hongos, entre ellos los que causan las royas, se ha realizado con aspersiones foliares, utilizando compuestos, principalmente, a base de cobre (caldo bordelés, acetiluro de cobre, oxicloruro de cobre, etc.) y de manganeso (maneb y otros). recientemente, se ha planteado que el suministro, por vla radical, de micronutrientes (cu, b, mn y fe) disminuye la sensibilidad de las plantas al ataque por hongos. en este trabajo, se determinaron: a) los niveles máximos de tolerancia a cobre y manganeso, o sea, aquéllos que no ocasionan signos de toxicidad al 500. dla, suministrados por vla radical a plantas de clavel en cultivo hidropónico, empleando como fuente de nutrientes la solución hoagland y amon modificada por johnson et al; b) las concentraciones de cobre y manganeso en la ralz y las partes basal y apical de las plantas; e) los niveles tóxicos de estos iones al 500. dla y d) su efecto sobre el desarrollo de la planta. además, se evaluó el suministro de estos iones, en concentraciones menores o iguales a las máximas tolerables, con los siguientes criterios de medida de la infección: porcentaje de plantas enfermas, número promedio de pústulas, viabilidad de las esporas, porcentaje de manchas fructlferas, indice de esporulación e indice de intensidad de las enfermedad. la concentración de cobre y manganeso en los tejidos aumenta en función del nivel suministrado y, en los tratamientos con 5 ppm de cobre y 200 ppm de manganeso, se observaron, claramente, signos de toxicidad a partir del 210. dla. el suministro de altos niveles de cobre y de manganeso mostró un efecto antagónico sobre la concentración de estos cationes en los tejidos. en un intervalo de concentraciones dado se apreció que estos iones tienen un efecto signifi~ativo sobre el porcentaje de plantas infectadas, el número promedio de pústulas, la viabilidad de las esporas, el mayor o menor valor asintótico y la mayor o menor precocidad o rapidez de la evolución de la infección. 288 • facultad de ciencias. universidad nacional de colombia, bogota d.c. " laboratorio de investigaciones sobre la auimica del cafe, bogota d.c. efecto de la calidad biologica del extracto proteico de los residuos de clavel (dianthus caryophyllus l.). martha cecilia garcia·, rene alejandro castro· y ana silvia bermudez. 1988. este trabajo se realizó con el objeto de evaluar la calidad nutricional de los desechos verdes provenientes de las plantaciones de clavel como "concentrado protéico integral", creando una alternativa más en la alimentación de pollos de engorde. la primera etapa se desarrolló en la planta de vegetales del instituto de ciencia y tecnologla de alimentos de la universidad nacional de colombia en bogotá y consistió en someter los resfduos vegetales (con rafces y flores) a un proceso de extracción, el cual, esencialmente, se basa en la molienda y maceración del material vegetal, separando el jugo y, luego, por prensado, precipitando en medio ácido y deshidratando, obtener el concentrado protéico integral. la segunda etapa evaluó la calidad biológica del concentrado en dietas, en las cuales la única fuente de proteina era el "concentrado protéico de clavel" investigado. por el análisis proximal, se encontró que la fuente posee un alto contenido en protefna bruta (32,4% en base seca) y además, contiene un nivel bajo en grasa, disminuyendo los riegos de rancidez durante el almacenamiento. el análisis de aminoácidos del concentrado protéico muestra deficiencias en metionina y lisina, lo cual hace necesario su suplementación. el ensayo biológico se realizó con pollos de engorde en la sección de avicultura, del centro nacional de investigaciones agropecuarias "tibaitatá", del instituto colombiano agropecuario, ubicado en mosquera (cundinamarca) y, para ello se administraron dietas cuya fuente de protefna era el "concentrado protéico integral de clavel" con y sin suplementación, usando la metodologfa de la utilización neta de proteina (n.p.u.). los valores de n.p.u. encontrados para las dietas no suplementadas y suplementadas fueron 18,4 y 36,2, respectivamente, mientras que, para la dieta comercial, el valor fue de 53,5. la suplementación mejoró la calidad del concentrado protéico de clavel. teniendo en cuenta los resultados de n.p.u., se procedió a realizar un ensayo biológico de eficiencia alimenticia, utilizando, en la dieta experimental, una inclusión del 10% de concentrado protéico integral de clavel y, asl, se sustituyó, en parte, la soya y el sorgo que son las fuentes proteicas más comunes. el resultado muestra que no existe diferencia significativa alguna. el análisis de residuos de insecticidas organofosforados y organoclorados se realizó en el laboratorio de insumos agrlcolas dellca y se empleó la técnica de multireslduos. la técnica de extracción y preparación del concentrado proteico integral elimina, en gran parte, los insecticidas presentes en los desechos de clavel. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. estudio de la accion del cu++yio mn++sobre algunas enzimas de esporas de la roya del clavel que intervienen en el proceso de germinacion isabel bravo, virginia montes de gomez y marco quijano. 1988. el resumen de la tesis se encuentra en los resúmenes de los trabajos del simposio. contribucion al estudio de la actividad de la pollfenoloxidasa y de compuestos con actividad oxidativa presentes en claveles infectados con fusarium oxysporum f. sp. dianthi. beatriz e. rendon y maria ines silva. 1990. el resumen de la tesis se encuentra en los resúmenes de los trabajos del simposio. resumenes de las tesis de grado en floricultura realizadas en el programa de estudios para graduados en ciencias agricolas, universidad nacional de colombia instituto colombiano agropecuario estudios sobre la "roya negra" del crisantemo, puccinia chrysanthemi roze, en colombia. edgar orjuela' y cesar escobar-. 1974. los estudios realizados con puccinia chrysanthemi roze muestran que la amplitud óptima de temperatura para la germinación de las uredosporas es de 9 a 24°c; el porcentaje de germinación se reduce considerablemente fuera de esta amplitud y, durante las primeras 30 horas, no se presenta germinación a 1 y 30°c. el promedio de germinación de las uredosporas fue de 95% en ausencia de luz y, sólo, de tres por ciento en presencia de ésta. las plantas que permanecen en cámara húmeda por periodos mayores a 24 horas logran infecciones mayores al 18%; en periodos de 12 horas o menores, hay reducción en el número de plantas infectadas y el indice de infección es menor. la mejor concentración para la inoculación y la infección fue de 40 mg de uredosporas en 25 mi de agar-agua de 0,1 %. por 289 received for publication: 23 may, 2013. accepted for publication: 1 november, 2013. 1 master of rural development, universidad de extremadura. cáceres (spain). 2 department of agronomy, faculty og agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). dgcayons@unal.edu.co. 3 department of agriculture, indupalma. san alberto (colombia). agronomía colombiana 31(3), 343-351, 2013 development and maturation of fruits of two indupalma oxg hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis) desarrollo y maduración de frutos de dos híbridos oxg indupalma (elaeis oleifera x elaeis guineensis) diego a. gonzález g.†1, gerardo cayón s.2, jesús e. lópez m.3, and wilmar h. alarcón3 abstract resumen oxg hybrids are materials with characteristics notable for tolerance to pests and diseases, high quality oil and acceptable bunch production, but the physiological processes of growth and maturation of the fruits are not well known. for the two hybrid materials (coarí x la mé and sinú-coarí x la mé), the physiological and biochemical changes during the growth and maturation of the bunches were studied in san alberto, cesar (colombia) with a climate of 2,497 mm/year precipitation and 27°c. female inflorescences in anthesis were selected and the changes in size, color, and oil content of the external, internal and red parthenocarpic fruits of the bunches were recorded from 98 days after anthesis (daa). a completely random experimental design was used with five replications and 13 sample dates. in hybrid coarí x la mé, 70% of the oil in the fruits accumulated between 98 and 126 daa and reached the maximum at 168 daa, while in hybrid sinú-coarí x la mé, more than 90% of the oil accumulated between 98 and 140 daa, also reaching the maximum at 168 daa. the external, internal and red parthenocarpic fruits of the bunches reached the maximum percentages of oil/dry mesocarp at the same time (day). it is possible to estimate the percentage of oil/moist mesocarp based on the moisture percentage of fresh fruits. los híbridos oxg son materiales con características notables de tolerancia a plagas y enfermedades, mejor calidad del aceite y aceptable producción de racimos, pero no se conoce muy bien el proceso fisiológico de crecimiento y maduración de los frutos. en dos materiales híbridos (coarí x la mé y sinú-coarí x la mé) se estudiaron en san alberto, cesar (colombia) en un clima de 2.497 mm/año y 27°c, los cambios fisiológicos y bioquímicos durante el crecimiento y maduración de los racimos. se seleccionaron inflorescencias femeninas en antesis y se registraron los cambios en tamaño, color y contenido de aceite de los frutos externos, internos y partenocárpicos rojos del racimo desde 98 días después de la antesis (dda). se utilizó un diseño experimental completamente al azar, cinco repeticiones y 13 fechas de muestreo. en el hibrido coarí x la mé, el 70% del aceite en los frutos se acumuló entre 98 y 126 dda y alcanzó el máximo 168 dda, mientras que en el híbrido sinú-coarí x la mé más del 90% del aceite se acumuló entre 98 y 140 dda alcanzando también el máximo 168 dda. los frutos externos, internos y partenocárpicos rojos del racimo alcanzaron al mismo tiempo el máximo porcentaje de aceite/ mesocarpio seco. es posible estimar el % de aceite/mesocarpio húmedo con base en el % de humedad de los frutos frescos. key words: oil palm, plant physiology, oil synthesis, harvest criteria. palabras clave: palma de aceite, fisiología de plantas, síntesis de aceite, criterios de cosecha. postharvest physiology and technology introduction the oxg hybrids (elaeis oleifera h.b.k. cortes x elaeis guineensis jacq.) are a valuable alternative for the production of oil palm due to their tolerance to the pests and diseases that limit plantations, high bunch production and high quality oil (peláez et al., 2010); due to the high content of unsaturated fatty acids and appreciable contents of carotenes and vitamin e (le guen et al., 1993; rey et al., 2003; rey et al., 2004; rocha et al., 2006). one of the characteristics of oxg hybrid bunches is the presence of several parthenocarpic fruits in comparison to normal fruits. red parthenocarpic fruits have oil and color that are similar to those in normal fruits, while the white or abortive parthenocarpic fruits do not have oil or kernels (yáñez et al., 2006). the changes of the lipids during the growth, maturation, postharvest and senescence of the fruits are significant in the oleaginous species, due to the acidic phenomenon that can be generated by commercial oils and fats that these crops produce (burton, 1982). in oil palm, the lipid content in the fruits changes considerably during maturation (corley and tinker, 2009), which means 344 agron. colomb. 31(3) 2013 that an understanding of the physiological and biochemical processes of maturation is of great importance to the improvement of harvested product quality and the prevention of high losses during production, storage, and commercialization of the bunches (cayón, 1998). considering that these processes are still not completely known for the oxg hybrids, the aim of this study was to analyze the growth, development and maturation of the internal, external, and parthenocarpic bunch fruits in the oxg hybrid materials developed for indupalma’s improvement program. materials and methods this study was carried out in april and october of 2010 on the plantation of indupalma (san alberto, cesar, colombia), located at km 10 of the vía panamericana, in the town of san alberto (cesar), at 125 m a.s.l., with a maximum temperature of 34°c and a minimum temperature of 22°c, 72.3% rh, annual precipitation of 2,497 mm, annual evaporation of 1,208 mm and 2,130 h of sunshine/year, and agroecological conditions that correspond to a tropical moist forest (tmf, espinal and montenegro, 1963, holdridge, 2000). two indupalma oxg hybrid materials were analyzed: 1) hybrid a (coarí x la mé), 3 years of age and 2) hybrid b (sinú coarí x la mé), 4 years of age. female inflorescences in anthesis were pollinated and marked in accordance with the available vegetative material, 65 for hybrid a (five replicates for 13 samples) and 39 for hybrid b (three replications for 13 samples) with a completely random experimental design. every 14 d, from 14 to 175 days after anthesis (daa), five marked bunches for hybrid a and three for hybrid b were collected for the respective analyses of growth and development. dry weight and oil the accumulation of dry weight (dw) was evaluated in each of the bunch components, taking samples of the rachises, spikelets, and fruits from 14 to 84 daa. from 98 daa until 175 daa, the fruits were classified as external, internal or red parthenocarpic. in the external and internal fruits, the mesocarp was separated from the kernel, the dw of each component of the fruit was determined and the percentage of oil/fresh mesocarp, the percentage of oil/dry mesocarp, and the percentage of mesocarp moisture were calculated according to the nifor method for the analysis of bunches (corley and tinker, 2009). harvesting of the bunches was done according to age and, before cutting the bunch, the number of loose and cracked fruits was recorded. the harvest bunches were detached, the rachises were weighed, and then a random sample of 3,500 g of spikelets was taken; and finally the external, internal and parthenocarpic fruits were separated, counted and weighed. for each group of obtained fruits, a random sample of 30 fruits was taken according to the recommendation of rao et al. (1983) and cirad (1980). in order to ensure that the fruit sample was representative, the following conditions of yáñez et al. (2000, 2006) were followed: weight of sample fruits spikelets – weight of 30 fruit sample ≤ ± 0.5 g number of sample fruit spikelets 30 (1) the sample fruits were stripped to separate the mesocarp from the kernel, the kernels of each sample were weighed and the weight of the mesocarp was determined by the difference between the weight of the fruits and the weight of the kernels. afterwards, samples of approximately 10 g were weighed out from the fresh mesocarp of external, internal and parthenocarpic fruits and dried in an electric oven at 105º c for more than 6 h until constant weight (prada and romero, 2012). oil was extracted by the soxhlet method from the dry mesocarp samples of external, internal and parthenocarpic fruits, using hexane as a solvent (prada and romero, 2012). oil acidity to determine acidity, the method based on the aocs official method was used, in which the free fatty acids are neutralized with sodium hydroxide and the quantity of sodium hydroxide used for the neutralization is proportioned to the percentage of free fatty acids (ffa) present in the oil (prada and romero, 2012). statistical analysis for the quantitative variables, the percentage of oil in the mesocarp of external, internal, and parthenocarpic fruits and the percentage of oil in the bunches were determined with respect to an analysis of variance with a level of significance of p≤0.05. for the sample periods, the tukey (p≤0.05) comparison of means test was used and, to analyze the ratio between the percentage of oil in moist and dry mesocarp and the percentage of moist mesocarp, a lineal regression test was used. for all the statistical procedures, the statistical software sas® v9.2 (sas institute, cary, nc) was employed. results and discussion dry weight and oil in the two hybrids, the accumulation curves of oil and dw during the development of the bunch (fig. 1) were adjusted 345gonzález g., cayón s., lópez m., and alarcón: development and maturation of fruits of two indupalma oxg hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis) to a polynomial model of growth with a initial logarithmic of slow growth (15 to 30 daa for bunches and 112 to 140 daa for oil) followed by a exponential phase of progressive growth of dry weight (30 to 125 daa for bunches and 140 to 150 daa for oil) evidenced by the slope of the curve and finally a lineal phase of accelerated and constant growth with stability in the slope of the curve (126 to 168 daa for bunches and 140 to 178 daa for oil) and a final initial phase of the senescence (175 daa for bunches and 175 daa for oil). the physiological maturity of bunches occurs with the maximum accumulation of dw. in hybrid a, the dry weight of bunches reached the maximum at 175 daa, the rapid accumulation of oil in the fruits of the bunches started at 140 daa and reached the maximum at 175 daa, while in hybrid b, the maximum dry weight of bunches was reached at 154 daa, the rapid accumulation of oil in the fruits of the bunches started earlier (112 daa) and also reached the maximum at 175 dda. this growth model of the bunches also showed that the e. guineensis ténera material and some oxg hybrids presented a higher dw of the bunches at 112 daa and a higher accumulation of oil in the bunches between 170 and 180 daa (ruiz, 2005; suárez et al., preciado et al., 2011a, 2012). accumulation of oil in the fruits figure 2 shows that, in both materials, between 98 and 126 daa, the percentage of oil/dry mesocarp (odm) was higher in the internal fruits than in the external and parthenocarpic fruits, but from 140 daa until 175 daa, the odm of the internal, external and parthenocarpic fruits did not differ significantly between the two hybrids. these results agree with other studies on oil palm (bealing, 1987; durán et al., 2004) and oxg hybrids (preciado et al., 2011a), where significant differences in the odm of internal and external fruits of bunches were not found. the advantage of parthenocarpic fruits of the oxg hybrids is that they develop and mature like normal, fertile fruits but contain more oil due to their higher proportion of mesocarp which can reach 98% (bastidas et al., 2007; preciado et al., 2011a). the fruits of the oxg corpoica elmira hybrids have odms from 52.3 to 75.8% when they are harvested between 150 and 190 d after pollination (preciado et al., 2011b). the color change of the fruits during the final stages of figure 1. accumulation of dry matter and oil during the development of bunches in two indupalma oxg hybrids. 0 125 175100 150 200755025 0 4 6 5 3 2 1 d ry w ei gh t ( kg ) y=2⋅10-06x3-0,0005x2+0,0589x-0,2684 r2=0,98 y=-1⋅10-05x3+0,0059x2-0,8854x+42,974 r2=0,87 days after anthesis bunch weight oil weight hybrid a hybrid b 0 4 6 5 3 2 1 d ry w ei gh t ( kg ) y=-8⋅10-07x3+0,0002x2+0,0111x+0,7033 r2=0,98 y=-1⋅10-05x3+0,0043x2-0,487x+16,803 r2=0,84 days after anthesis 0 125 175100 150 200755025 346 agron. colomb. 31(3) 2013 figure 2. accumulation of oil during the growth of external, internal and red parthenocarpic fruits of the bunches of two indupalma oxg hybrids. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). a c b b ab a a aa aa a b b 91 126 175168161154147140119 133 18211210598 0 65 75 70 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 o il in d ry m es oc ar p (% ) days after anthesis external fruits internal fruits parthenocarpic fruits a c ab a a a a a a b 91 126 175168161154147140119 133 18211210598 0 65 75 80 70 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 o il in d ry m es oc ar p (% ) days after anthesis hybrid a hybrid b days after anthesis external fruits internal fruits parthenocarpic fruits 98 112 154 figure 3. pigmentation changes during maturation of external, internal and red parthenocarpic fruits in indupalma oxg hybrids. maturation began between 98 and 112 daa (fig. 3). the reddish-orange pigmentation due to the carotenes present in the oil became apparent in both materials from 112 daa in the internal fruits and from 126 daa in the external and parthenocarpic fruits. suárez et al. (2012) also observed changes in the reddish-orange pigmentation in oxg hybrid fruits from 112 daa, starting with the normal, internal fruits. rincón et al. (2013) observed that the dark orange color at ripening was homogeneous on the exocarp of all fruits. hormaza et al. (2011) reported that the progress of maturation of the fruits in the spikelets of oxg hybrids presented acropetal forms while, in e. guineensis materials, they were basipetal. figure 4 demonstrates that the parthenocarpic fruits of the bunches contained a higher percentage of oil than the normal fruits (internal and external). based on this, fig. 5 highlights the contribution of red parthenocarpic fruits to the percentage of oil in the bunches of the two hybrids. in the bunches of these hybrids, the parthenocarpic fruits had a higher quality than the external and internal fruits (considered normal fruit) and so contributed more oil to 347gonzález g., cayón s., lópez m., and alarcón: development and maturation of fruits of two indupalma oxg hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis) 3 36 11 33 17 6 32 20 28 14 45 35 19 4 34 12 34 16 8 30 21 28 13 39 42 19 external fruits internal fruits parthenocarpic fruits external fruits internal fruits parthenocarpic fruits 0 30 80 100 40 90 70 60 50 20 10 p er ce nt ag e hybrid a % moisture % kernel % endocarp % oil % fiber 0 30 80 100 40 90 70 60 50 20 10 hybrid b figure 4. distribution (%) of the moisture, fiber, kernel, oil and endocarp in external, internal and red parthenocarpic fruits in two indupalma oxg hybrids. figure 5. oil contribution (%) of external, internal and red parthenocarpic fruits to the bunches in two indupalma oxg hybrids. hybrid a parthenocarpic fruits internal fruits external fruits hybrid b 31% 33% 36% 31% 37% 32% the bunches than normal, external and internal fruits (35% in hybrid a and 42% in hybrid b). bealing (1987) demonstrated that the oil content of external and internal fruits of the spikelets of mature bunches is similar and that all fruits reached physiological maturity (maximum oil content) at the same time. oil/bunch, loose and cracked fruits figure 6 presents the ratio between the total oil content in the bunches, expressed as the weighted average of the percentage of oil/dry mesocarp of the bunches, in the dry mesocarp of the external, internal, and parthenocarpic fruits and the average number of loose and cracked fruits during the final maturation period of the bunches. in both hybrids, the oil/bunch content increased at a high rate between 98 and 126 daa and at a moderate rate between 126 and 175 daa when the bunches reached physiological maturity. the phenomenon of fruit cracking in the bunches was seen from 140 daa in hybrid b and from 168 daa in hybrid a, and increased at a constant rate until 175 daa when more than 15 cracked fruits per bunch were observed. the detachment or natural abscission of the fruits started towards 154 daa and increased to more than 20 loose fruits per bunch at 175 daa. at the time of harvest of the bunches (175 daa), no significant differences were registered between the two hybrids for the number of loose fruits (24 and 27) or for the number of cracked fruits (17 and 20). in the two hybrids, there were no significant differences in the percentage of oil/dry mesocarp of the bunches between 168 and 175 daa, however, the number of loose fruits was considerably higher in this last period. prada et al. (2011), in e. guineensis, found that it takes between 140 and 154 daa to have bunches ready to harvest, while rincón et al. (2013) found it takes 191 daa to harvest e. oleifera x e. guineensis in colombia. therefore, the interspecific hybrid oxg takes longer to have bunches ready to harvest, an important criterion for an oil palm oxg commercial plantation. in e. guineensis, the change in color from black to orange on the fruits and the number of loose fruits were observed as indicators of maturation, so these two criteria are used as harvest criteria (taillez et al., 1993; corley and tinker, 2009). oxg hybrid recently, in oxg hybrids, it was observed that the fruits in early stages exhibited an intense green color and then turned 348 agron. colomb. 31(3) 2013 from a yellow-light orange to dark orange (rincón et al., 2013). however, in the oxg hybrids, fruit detachment is not always an indicator of bunch maturation, however, fruit cracking has been observed to coincide with maturation (gómez and silva, 2010; suárez et al., 2012). oil acidity oil acidity (ffa) of the two hybrids was low from 140 until 168 daa and although it slightly increased to 175 daa (1.35 in hybrid a and 1.2 in hybrid b), the values were below that required by plant extractors (fig. 7). since the fruits of the oxg hybrids remain attached to the bunch spines for a longer time and because the more unsaturated oil has less acidity, the bunches can maintain longer after being cut, which permits the establishment of harvest cycles of 21 d year round (amblard et al., 2000). therefore, it would be more convenient to apply to the hybrids, as the harvest criteria, the presence of cracked fruits per bunch rather than their detachment, as proposed by gómez and silva (2010). nevertheless, it is important to take into account that one standard of maturation does not exist for all circumstances and, even on a single farm, it is necessary to d ab a a b b c 0.2 1 17 24 7 5 126 17516815414011298 0 30 25 20 15 10 5 0 80 70 60 50 40 30 20 10 o il in d ry m es oc ar p (% ) n um be r of fr ui ts days after anthesis loose fruits cracked fruits oil in mesocarp d ab aa ab b c 2 12 20 27 19 4 0 4 126 17516815414011298 0 40 35 30 25 20 15 10 5 0 80 70 60 50 40 30 20 10 o il in d ry m es oc ar p (% ) n um be r of fr ui ts days after anthesis hybrid a hybrid b figure 6. ratio between oil in the mesocarp (%) and the number of loosed and cracked fruits of the bunches in two indupalma oxg hybrids. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). make adjustments in accordance with the topography and climatic conditions (toong and yeang, 1993). correlation between moisture and oil in the mesocarp of the fruit high coefficients of determination (r2>0.95) were found for the correlation between the percentage of moisture in the mesocarp and the percentage of oil in moist mesocarp, both for hybrid a and hybrid b (fig. 8). since a lineal relationship exists between the content of moisture and oil in the mesocarp of the fruits and because one can assume that the amount of fiber in the mesocarp is constant for each genotype, it is possible to estimate the content of oil/moist mesocarp indirectly based on the content of moisture of the fresh fruits. with the lineal regression equations generated for the two hybrids in this study, one can estimate the content of oil in the mesocarp using the following formula: % of oil in moist mesocarp = – 0.95 × % mesocarp moisture + 82.4 (2) yañez et al. (2000) proposed the use of an indirect method for estimating the content of oil in the fruits for monitoring 349gonzález g., cayón s., lópez m., and alarcón: development and maturation of fruits of two indupalma oxg hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis) figure 7. ratio between oil in mesocarp (%) and acidity (ffa) in two indupalma oxg hybrids. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). d ab a a b b c ab a abab 126 17516815414011298 0 2.0 1.5 1.0 0.5 0 80 70 60 50 40 30 20 10 hybrid a o il in d ry m es oc ar p (% ) fr ee fa tt y ac id s (% ) days after anthesis free fatty acids oil in dry mesocarp d ab aa ab b c b a b b 126 17516815414011298 0 2.0 1.5 1.0 0.5 0 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 hybrid b o il in d ry m es oc ar p (% ) fr ee fa tt y ac id s (% ) days after anthesis y = -1.3159x + 120.76 r2 = 0.89 y = -0.9266x + 76.623 r2 = 0.99 40 85705535 80655030 907560452520 0 85 80 75 90 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 o il in d ry m es oc ar p (% ) mesocarp moisture (%) moist mesocarp dry mesocarp y = -1.3409x + 121.39 r2 = 0.92 y = -0.9537x + 77.602 r2 = 0.99 40 85705535 80655030 907560452520 0 85 80 75 90 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 o il in d ry m es oc ar p (% ) mesocarp moisture (%) hybrid a hybrid b figure 8. lineal regression between moisture and oil of the mesocarp of the fruits of two indupalma oxg hybrids. 350 agron. colomb. 31(3) 2013 the maturation state of the bunches at the entrance of plant extractors, with which soxhlet extraction in a laboratory would not be necessary. conclusions the harvest criterion for hybrid a is the presence of at least 5 loose fruits or 7 cracked fruits when the bunch has around 168 daa. the harvest criterion for hybrid b is the presence of at least 4 loose fruits or 18 cracked fruits when the bunch has approximately 168 daa. it is possible to estimate the percentage of oil/moist mesocarp based on the percentage of moisture of the fresh fruits. acknowledgements the authors wish to thank the managing, technical and operating personnel of indupalma for the financial and technical support given in the development of this study. literature cited amblard, p., a. berthuad, and g.t. durand. 2000. las semillas de palma de aceite comercializadas por el cirad: presente y futuro. rev. palmas 21 (special issue tome ii), 300-308. bastidas, s., e. peña, r. reyes, j. pérez, and w. tolosa. 2007. comportamiento agronómico del cultivar híbrido rc1 de palma de aceite (elaeis oleifera x elaeis guineensis) x elaeis guineensis. rev. corpoica 8(1), 5-11. bealing, j. 1987. annual research report, 1986. palm oil research institut. malaysia, kuala lumpur. burton, w.g. 1982. post-harvest physiology of food crops. longman, new york, ny. cayón, g. 1998. aspectos fisiológicos y bioquímicos de la maduración de los frutos de la palma de aceite elaeis guineensis. pp. 294-306. in: memorias, primer curso internacional de palma de aceite. cenipalma, bogota. cirad, center of international cooperation in agricultural research for development. 1980. instrucciones generales para el análisis de racimo de palma africana elaeis guineensis. paris. corley, r.h.v. and p.b. tinker. 2009. la palma de aceite. federación nacional de cultivadores de palma de aceite (fedepalma), bogota. durán, s., g. sierra, and j. garcía. 2004. potencial de aceite en racimos de palma de aceite de diferente calidad y su influencia en el potencial y extracción de aceite en la planta de beneficio. palmas 25(2), 501-508. espinal, l.s. and e. montenegro. 1963. formaciones vegetales de colombia. memoria explicativa sobre el mapa ecológico. instituto geográfico agustín codazzi (igac), bogota. gómez, j. and a. silva. 2010. criterios de cosecha en cultivos de alto oleico en tumaco. palmas 31(4), 68-73. holdridge, l. 2000. ecología basada en zonas de vida. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica). san jose. hormaza, p., d. forero, r. ruiz, and e. romero. 2011. fenología de la palma de aceite africana (elaeis guineensis jacq.) y del híbrido interespecífico (elaeis oleifera x elaeis guineensis). centro de investigación de palma de aceite (cenipalma), bogota. le guen, v., p. amblard, a. omore, a. koutonou, and j. meunier. 1993. programa del irho con híbridos interespecíficos elaeis oleifera x elaeis guineensis. palmas 14(4), 63-70. peláez, e., d. ramírez, and g. cayón. 2010. fisiología comparada de palmas africanas (elaeis guineensis jacq.), americana (elaeis oleifera hbk. cortes) en hacienda la cabaña. palmas 31(2), 29-38. prada, f., i.m. ayala-díaz, w. delgado, r. ruiz, and h.m. romero. 2011. effect of fruit ripening on content and chemical composition of oil from three oil palm cultivars (elaeis guineensis jacq.) grown in colombia. j. agric. food chem. 59, 10136-10141. prada, f. and a. romero. 2012. muestreo y análisis de racimos en el cultivo de la palma de aceite. centro nacional de investigación en palma de aceite (cenipalma); sistema nacional de aprendizaje (sena); sociedad de agricultores de colombia (sac), bogota. preciado, c.a., s. bastidas, c. betancourth, e. peña, and r. reyes. 2011a. predicción y control de la cosecha en el híbrido interespecífico elaeis oleifera x elaeis guineensis en la zona palmera occidental de colombia. i. determinación del período de madurez para obtener racimos de alto contenido de aceite. rev. corpoica 12(1), 5-12. preciado, c.a., s. bastidas, c. betancourth, e. peña, and r. reyes. 2011b. predicción y control de la cosecha en el híbrido interespecífico elaeis oleifera x elaeis guineensis en la zona palmera occidental de colombia. ii. determinación del ciclo de cosecha para obtener racimos de alto contenido de aceite. rev. corpoica 12(1), 13-19. rao, v., a. soh, r. corley, c. lee, n. rajanaidu, y. tan, c. chin, k. lim, s. tan, t. lee, and m. ngui. 1983. a critical re-examination of method of bunch quality análisis in oil palm breeding. porim occas. pap. 9, 1-28. rey, l., i. ayala, w. delgado, and p. rocha p. 2003. colecta de material genético de la palma americana nolí (elaeis oleifera (h.b.k.) cortez) en el trapecio amazónico. ceniavances 101, 1-4. rey, l., p. gómez, i. ayala, w. delgado, and p. rocha. 2004. colecciones genéticas de palma de aceite elaeis guineensis (jacq.) y elaeis oleifera (h.b.k.) de cenipalma: características de importancia para el sector palmicultor. palmas 25 (special issue tome ii), 39-48. rincón, s.m., p.a. hormaza, l.p. moreno, f. prada, d.j. portillo, j.a. garcía, and h.m. romero. 2013. use of phenological stages of the fruits and physicochemical characteristics of the oil to determine the optimal harvest time of oil palm interspecific oxg hybrid fruits. ind. crops prod. 49, 204-210. rocha, p., f. prada, l. rey, and i. ayala. 2006. caracterización bioquímica parcial de la colección de elaeis oleifera de cenipalma proveniente de la amazonia colombiana. palmas 27(3), 35-44. ruiz, r. 2005. desarrollo del racimo y formación de aceite en diferentes épocas del año según las condiciones de la zona norte. rev. palmas 26(4), 37-51. 351gonzález g., cayón s., lópez m., and alarcón: development and maturation of fruits of two indupalma oxg hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis) suárez, c.a., d.g. cayón, and i.e. ochoa. 2012. desarrollo y maduración de frutos en palma africana (elaeis guineensis jacq.) e híbridos oxg (e. oleifera x e .guineensis) de unipalma s.a. pp. 326-336. in: memorias xvii conferencia internacional sobre palma de aceite. fedepalma, cartagena, colombia. taillez, b., s. coulibaly, c.p. bonny, and j.c. jacquemard. 1993. oil palm bunch ripening and harvesting criteria at palmindustrie (ivory cost). oléagineux 48(4), 169-178. toong, t.h. and t.s. yeang. 1993. normas de cosecha y control de calidad para una mayor productividad de la palma africana. palmas 14(2), 63-70. yáñez, e., j. garcía, and s. amaya. 2000. metodología alterna para el análisis de racimos de palma de aceite. palmas 21(1), 295-303. yáñez, e., j. garcía, c. fernández, and c. rueda. 2006. guía de análisis de racimo. cenipalma, bogota. received for publication: 22 march, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49760 1 escuela técnica superior de ingenieros agrónomos de albacete, castilla – la mancha university. albacete (spain). mraquel.picornell@hotmail.com 2 centro de investigación, experimentación y servicios del champiñón (cies). cuenca (spain) agronomía colombiana 33(2), 261-270, 2015 reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate through supplementation with wheat bran and calprozime® quantitative parameters reutilización del sustrato degradado de pleurotus ostreatus mediante la suplementación con salvado de trigo y el suplemento comercial calprozime® parámetros cuantitativos mª raquel picornell1, arturo pardo2, and josé arturo de juan1† abstract resumen in this study, the agronomic viability of pleurotus ostreatus (jacq.: fr.) p. kumm. was studied by reusing spent substrates that were previously used for crops of this mushroom. after the physical and chemical characterization of the substrates, we evaluated the quantitative production parameters for one growing season. the experiment used wheat straw (ws) and spent pleurotus substrate (sps) as a base material to generate prepared substrates that could be reutilized for mushroom production. these base substrates were supplemented with wheat bran (wb) (two doses, 300 and 600 g/6 kg) and the commercial supplement calprozime® (120 g/6 kg). we obtained a biological efficiency (be) between 50 and 63%, a high quantity of mushrooms (between 26 and 39 mushrooms/bag) and an excellent unit weight of the fruiting bodies (between 24.34 and 39.54 g) with the substrates supplemented with a 120 g/6 kg dose of calprozime®. en el presente trabajo se estudia la viabilidad agronómica del cultivo de pleurotus ostreatus (jacq.: fr.) p. kumm., mediante la reutilización de sustratos previamente empleados en cultivos del mismo hongo. tras la caracterización física y química de los sustratos, se han evaluado los parámetros de producción cuantitativos en un ciclo de cultivo. como material de base, se parte de la paja de trigo y el sustrato degradado por p. ostreatus (sap), para generar sustratos que permitan su reutilización en la producción de setas. estos sustratos base, se suplementaron, con salvado de trigo (dos dosis, 300 y 600 g/6 kg) y el suplemento comercial calprozime® (120 g/6 kg). en los sustratos donde se aplicó 120 g/6 kg de calprozime®, se obtuvo una eficiencia biológica comprendida entre 50 y 63%, un buen número de setas total (entre 26 y 39 setas/bolsa) y buenos pesos unitarios de los carpóforos (entre 24,34 y 39,54 g). key words: edible fungi, waste utilization, yield components, earliness, agronomic characteristics. palabras clave: setas comestibles, aprovechamiento de desechos, caracteres de rendimiento, precocidad, características agronómicas. et al., 2008, faraco et al., 2009, pathak et al., 2009), but these uses are not enough to take advantage of the high volume generated annually, which accumulates in collection centers located in the production areas of spain. these spent substrates are potential contaminants, not to mention, a waste of energy. this study aimed to carry out a quantitative agronomic evaluation of spent pleurotus substrate (sps) and its mixture with wheat straw (ws) at different proportions used as lignocellulosic sources in new growing cycles of p. ostreatus, unsupplemented and supplemented with different doses of wheat bran (wb) or calprozime® (cpz®), a commercial supplement. cpz® optimizes the energy/protein nutrition means and provides proteins because mycelium needs certain amino acids (fig. 1) the introduction the commercial production of mushrooms of the pleurotus genus is currently, along with other species of edible mushrooms (agaricus bisporus [lange] imbach, and lentinula edodes [berkeley] pegler), a modern and unique economic activity within the field of agronomy, with a remarkable presence both in spain and around the world (sánchez and mata, 2012). approximately 13,500 t of this fungus is produced in castilla la mancha (67% of the national total) (pardo et al., 2009). the mushroom growing sector in spain generates about 5·105 t of spent compost, while the eu, as a whole, produces more than 3.5·106 t (pardo et al., 2009; picornell et al., 2009). this lignocellulosic material, called spent mushroom substrate, can be used in various fields of agriculture (tajbakhsh http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49760 mailto:mraquel.picornell@hotmail.com 262 agron. colomb. 33(2) 2015 use of spent mushroom substrates that remain after the cultivation of p. ostreatus in new production cycles would be an agronomically viable alternative to using ws partially, which is currently used as a base material virtually exclusively (even more so if you consider the economic problems associated with the use of this cereal farmer’s by-product and the high market price of ws, especially in drought years). if sps could be easily available at a low cost, it could be integrated into new formulations and methodologies, diminish the environmental impact of the waste produced during mushroom cultivation, limit grower dependence on straw, and decrease the environmental impact of its overgrowing accumulation. preparation of the substrates and experimental design the corresponding experimental design of this trial was a balanced plan factorial design, 3 x 4 with six replicates (randomized block factorial with two factors) (tab. 1). factor 1 corresponded to the type of base substrate: ws (6 kg/bag); ws (3 kg/bag) + sps (3 kg/bag); and sps (6 kg/ bag), and factor 2 corresponded to four combinations of wb (300 and 600 g per 6 kg) + cpz® (120 g/6 kg), resulting in 12 different treatments that had two commercial substrates added (6 kg bag and sack in a commercial form). gypsum was added to all the treatments at 50 g kg-1 of the base material (except the commercial substrate). while the treatments with the ws base substrate was dosed with caco3 at 10 g kg-1 of the base material, the combinations of ws+ sps were dosed with caco3 at 15 g kg-1 of the base material and the treatments based on the sps substrate were dosed with caco3 at 20 g kg-1 of the base material; the commercial substrates were not dosed with caco3. for an appropriate statistical analysis, the commercial substrate t3 was not included since no mushrooms spawned from the mycelium (possibly due to anaerobic and/or antibiosis contamination problems) (tab. 1). table 1. treatments tested (quantities per bag) in reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate. treatment ws sps wb cpz® gypsum caco3 (kg) (g) t1 6 0 0 0 300 60 t2 6 0 300 0 300 60 t3 6 0 600 0 300 60 t4 6 0 0 120 300 60 t5 3 3 0 0 300 90 t6 3 3 300 0 300 90 t7 3 3 600 0 300 90 t8 3 3 0 120 300 90 t9 0 6 0 0 300 120 t10 0 6 300 0 300 120 t11 0 6 600 0 300 120 t12 0 6 0 120 300 120 t13 commercially controlled based substrates (6 kg/bag) t14 commercially controlled based substrates (sac commercial format) ws, wheat straw; sps, spent p. ostreatus substrate; wb, wheat bran; cpz→, calprozime®; t1, ws 6 kg + caco3 60 g; t2, ws 6 kg + wb 300 g + caco3 60 g; t3, ws 6 kg + wb 600 g + caco3 60 g; t4, ws 6 kg + cpz → 120 g + caco3 60 g; t5, ws 3 kg + sps 3 kg + caco3 90 g; t6, ws 3 kg + sps 3 kg + wb 300 g + caco3 90 g; t7, ws 3 kg + sps 3 kg + wb 600 g + caco3 90 g; t8, ws 3 kg + sps 3 kg + cpz → 120 g + caco3 90 g; t9, sps 6 kg + caco3 120 g; t10, sps 6 kg + wb 300 g + caco3 120 g; t11, sps 6 kg + wb 600 g + caco3 120 g; t12, sps 6 kg + cpz→ 120 g + caco3 120 g; t13, commercially controlled based substrates (6 kg/bag); t14, commercially controlled based substrates (sac commercial format). the first step in the preparation of the tested substrates consisted in chopping and pre-soaking the wb and subsequently mixing them with the substrates to adjust their moisture content. then, we proceeded to a pasteurizing figure 1. schematic experiment approach in reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate. materials and methods analytical methodology for the characterization of the materials for the characterization of the raw materials and processed substrates, we determined the following parameters: moisture (mapa, 1994), ph (ansorena, 1994), total nitrogen (tecator, 1987; mapa, 1994), ash (mapa, 1994), organic matter (ansorena, 1994), c:n ratio, crude fiber (ankom, 2008), crude fat (ankom, 2009), nitrogen free extractives (nfe) (alvira et al., 1987), cellulose and neutral detergentsoluble fiber (nds) (ankom, 2005; 2006a, b). furthermore, an exploration of mites (krantz, 1986) and nematodes (nombela and bello, 1983) was performed. formulation of base substrates for the growth of p. ostreatus conclusions quantitative parameters substrates based on wheat straw, sps and wb agricultural evaluation of growing rooms crop cycle of p. ostreatus data processing and analysis spent p. ostreatus substrate (sps) analytical characterization wheat bran (wb) comercially controlled based substrates 263picornell, pardo, and de juan: reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate through supplementation with wheat bran and calprozime® quantitative parameters heat treatment (60 65°c, 8 h) and progressive decrease for at least 15 h to a “seeding” temperature (25°c). finally, the supplementation and “seeding” were carried out (dose of 30 g kg-1 of a variety of selected mycelium mispajmycelium s-100) before manual bagging in the cies pilot plant (cies, 2007). all of the substrates were packed into transparent polythene bags that were 29 cm in diameter and had a height ranging from 25 to 35 cm, depending on the type of substrate, holding approximately 6.5 kg of weight. these bags are made with four uniformly drilled holes of 2.2 cm in diameter over the side surface of each one. driving and monitoring of the crop cycle the research was conducted over an 85 d cycle. the development of the crop cycle was in an experimental greenhouse located at the center for research, experimentation and mushroom services (cies), located in the town of quintanar del rey (cuenca, spain) under controlled conditions (room temperature, substrate temperature, relative humidity, and carbon dioxide concentration) within the recommended ranges for a variety of selected mycelium and in each stage of cultivation (cies, 2007). incubation of the substrates lasted approximately 17 d (excluding treatments with a low germination rate), without external ventilation or lighting. during the incubation period, the relative humidity inside the greenhouse ranged between 83 and 93%, while the substrate temperature ranged between 21 and 29°c and the room temperature ranged between 19 and 24°c. after this, we proceeded to induce fruiting with ventilation (to keep co2 levels regulated between 0.14 to 0.09%), a reduction of the room temperature (24 to 19°c) and substrate temperature (28 to 23ºc), and a reduction of the humidity (89.5 to 89.0%) and lighting for 12 h. evaluation of the quantitative parameters depending on the level of spawn run time of the substrate by the mycelium and tested contaminations, we established a parameter designated as the germination index (gi) with a scale from 0 (no invasion) to 5 (full invasion). the mushrooms were harvested daily at their optimal commercial development. the quantity of “cones” and mushrooms harvested were determined by counting throughout the entire mushroom growth cycle; it was defined as a group of fruit bodies that simultaneously fruited from the same drilled hole in the substrate bag. to calculate the yield of mushrooms produced daily, each bag was weighed to the nearest gram. the estimated net yield was performed by weighing the fruit bodies after cutting the unmarketable stipe and calculating the percentage of shrinkage resulting from this operation. once fruiting occurred, the be was calculated and expressed as a percentage of the fresh weight of the harvest over the dry weight of the substrate that was used. the be was established from the yield provided by each packet, taking into consideration the charge density of the substrate in the bags and the moisture content. the weight unit of the mushrooms (gross with unmarketable stipe and net without stipe), expressed in grams, was determined from the yields obtained and the quantity of sporophores harvested. the earliness was established as the time in days from the “seeding” of the substrate to the first f lush harvested (weighing the daily relative production of the substrate). a f lush corresponds to each production cycle that is repeated rhythmically during a harvest. similarly, we performed a second estimate of the earliness considering the total harvest. the fruiting degree was defined as the ratio between the quantity of cones produced and the quantity of holes made in the bags. statistical analysis to carry out the statistical analysis, two software packages were used: statgraphics® plus version 5.1 and spss®. descriptive statistical techniques, a principal component analysis, a variance analysis and correlation and regression methods were used to evaluate the data. the differences were considered significant for p≤0.05. results and discussion germination index the treatments with the commercial substrate (t14), the unsupplemented ws (t1), and supplemented ws with 300 g of wb (t2) and with 600 g of wb (t3) provided the worst substrate coverage per the vegetative mycelial growth. most likely, this was due to the particle size of the ws in these treatments, which were the last to be manually bagged with a small size residual ws accompanied by dust, covering the whole surface (≤2 cm). in preparing the mixture of the processed substrates, the formation of agglomerates was observed, which may have contributed to a worse distribution of the “seed” on the media at the time of inoculation and generated a low oxygen diffusion through the compaction of the bag. these conditions favored the increase of co2 concentrations (presumably produced by the fungus) and the decrease of o2 levels inside the bag, therefore causing an inhibitory effect on the growth and development of the fungus. this explanation is 264 agron. colomb. 33(2) 2015 shared with zhang et al. (2002) and lópez-rodríguez et al. (2008), among other researchers. according to salmones et al. (2005) and okano et al. (2007), the fungus in the mycelial growth phase (incubation period) preferably consumes soluble carbohydrates and hemicellulose with respect to the cellulose and lignin. based on this, another reason could be that the aforementioned prepared substrates did not allow, or decreased, the availability of soluble carbohydrates or other compounds more easily assimilated by the fungus in the mycelial stage of growth. in the rest of the other substrates that were tested, the expansion of the oyster mushroom mycelium was considered acceptable, with gi values ranging between 4.42 and 5.00 (tab. 2). this suggests that colonization was supplied with soluble carbohydrates, easily assimilating compounds, and substrates high in fiber. table 2. anova of the substrate germination index in reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate. substrate germination index t1 1.71±0.48 b t2 2.71±0.33 b t3 2.63±0.27 b t4 4.67 ± 0.12 a t5 4.42 ± 0.11 a t6 4.54±0.32 a t7 4.79±0.14 a t8 4.83±0.12 a t9 4.92±0.08 a t10 5.00±0.00 a t11 4.96±0.04 a t12 5.00±0.00 a t14 0.29±0.14c average 3.88 fisher f 50.90 significance level f fisher 0.00*** *** significance with p ≤0.001. means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey-hsd test (p≤0.05). see abbreviations in tab. 1. quantitative production parameters the quantitative production parameter aspects are presented in tab. 3. the days from inoculation to the first primordia induction in the treatments with low germination index ranging from 11.25 d (commercial substrate) to 19.83 d (t2); the other treatments were less early, with a duration that ranged between 28.18 d (t10) and 43.12 d (t11). this trend manifested by the second earliness (the days from inoculation to total induction). for anomalous treatments, including the commercially controlled based substrates, a high earliness was achieved, ranging between 15.17 d (t3) and 22.93 d (t2). the remaining tested treatments took longer to reach this same stage of the growth and development of the oyster mushroom (from 34.98 d (t12) to 50.05 d (t11)). there are other scientific studies in which a shorter duration of this phase of the growth cycle of p. ostreatus was ref lected: with just 10 d using a substrate mixture of rice bran (40%), rice straw (35%) and juncus effuses (25%) (fonseca et al., 2009) and 14 d when adding supplements prepared from denatured soy f lour and other organic protein sources (gea et al., 2009), but there have also been higher values: from 15 to 32 d with different species of the genus pleurotus and other edible fungi grown on wheat straw, cotton waste and peanut shells (philippoussis et al., 2001), 30 d with coffee pulp (rodríguez and gómez, 2001), from 26 to 42 d using a substrate mixture of sawdust, cornstalk, coffee pulp and sugar cane bagasse (garzón and cuervo, 2008), and from 25 to 30 d with wheat straw, a mixture of wheat straw and eucalyptus chips, eucalyptus chips and aspen chips (varnero et al., 2010). the total gross and net yields were the results of two f lushes in most of the substrates; the substrate mixed with ws 6 kg+ 600 g wb and the substrate mixed with ws 3 kg + sps 3 kg + 600 g wb did not produce mushrooms in the second f lush. for the treatment with sps supplemented with 300 g of wb and a commercial substrate the turnout was 54.47 and 57.32%, respectively. omitting these latter treatments, the participation of the first flush in the total harvest ranged from 63.17 to 100.00%. the production of pleurotus sp. after the first f lush was drastically reduced and the blossoming was delayed from 10 to 20 d (depending on the species of the pleurotus genus used, the type of strain grown and the nature of the produced substrate (upadhyay et al., 2002). this yield loss in the blossoming was accompanied by an increase in quantity could have been due to a decrease of nutrients or to an accumulation of unfavorable toxic substances for the fruiting according to upadhyay et al. (2002). the wheat straw used for the cultivation of oyster mushroom was a poor source of nitrogen (0.5 to 0.8%). gregori et al. (2008) and kurt and buyukalaca (2010), in their enzymatic studies, found an apparent reduction of laccase, manganese-dependent peroxidase (mnp), manganese-independent peroxidase (mip), and lignin peroxidase (lip) enzymes as the fruiting and blossoming quantity increased. kurt and buyukalaca (2010) showed that the highest protein contents of p. ostreatus were determined at the end of the first harvest. the sawdust bran produced the highest protein content (9.75 mg ml-1) at the end of the first harvest while sesame straw produced the lowest protein content (2.38 mg ml-1). the maximum laccase activity of p. pulmonarius was obtained using a c/n ratio 265picornell, pardo, and de juan: reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate through supplementation with wheat bran and calprozime® quantitative parameters of 30:1 on corncob with a solid state fermentation. the c/n ratios higher than 30:1 had a negative effect on the laccase production. in general, there was a clear decreasing trend in the net and gross yields accompanied by an increase in the wb dose, while the opposite occurred with the 120 g cpz® supplementation (tab. 3). again, the treatments with low germination indexes were those that showed the worst fructification index (quantity of cones/hole), which together with the commercially controlled based substrates and the mixture of ws + sps supplemented with 600 g of wb offered values ranging between 0.08 cones/hole (t3) and 0.20 cones/hole (t14). applying 120 g of cpz® provided the higher values of this index, which ranged between 0.67 cones/hole (t4) and 0.96 cones/hole (t12); as the wb dose increased in each of the substrates, the quantity of cones/hole was reduced. this fructification index data coincided with the results obtained in the quantity of cones/bag and quantity of mushrooms/hole (tab. 3). the higher values of the gross weight unit of the mushrooms corresponded with the substrates of: sps without supplementation (t9, 39.91 g), ws with 120 g of cpz® (t4, 39.54 g), and mixture of ws + sps without supplementation (t5, 35.72 g) and supplemented with 120 g of cpz® (t8, 35.53 g). the average weight unit of the mushrooms researched by pardo et al. (2005a) had values ranging between 20.50 and 31.50 g, using various substrates made with different combinations of ws, barley straw, kenaf, vine and grape seed f lour; but was between 12.00 and 52.00 g in another study by pardo et al. (2005b), who tested scrape, straw, kenaf, vine shoot and “alperujo”; and between 14.60 and 25.90 g when using pasteurization and thermophilic conditioned treatments, benomylmoisturization and pasteurization, and semianaerobia fermentation with the same substrates, as obtained by pardo et al. (2007). the treatments based on unsupplemented ws (t1) and supplemented with 300 g (t2) and 600 g (t3) of wb had the lower bes, ranging from 0.87% (t3) to 11.33% (t1); these treatments also offered the worst germination index. this group of substrates, with a low be, should be mixed with treatments based on sps + ws and supplemented with 300 g (t6, 18.15%) and 600 g (t7, 2.77%) of wb, with a good germination index and with little or no production in the second f lush. this might suggest that the wb in the added doses did not provide sufficient nutrients for the production of fruiting bodies and even generated pollution (anaerobic and antibiosis) because the reduction table 3. anova of the quantitative parameters of reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate. substrate earliness (days) gross yield (g/bag) index of the fructification (number cones/hole) number mushrooms/bag uw be1st flush “seeding” total “seeding” t1 11.38±7.20 c 16.10±10.21 d 185.00±128.74 e 0.17±0.12 de 6.50±4.35 c 9.22±5.88 d 11.33±7.99 de t2 19.83±9.22 b 22.93±10.29 cd 85.50±40.66 f 0.17±0.08 de 4.00±2.14 c 11.96±5.67 cd 4.67±2.16 e t3 15.17±9.63 b 15.17±9.63 d 20.50±13.15 f 0.08±0.05 e 1.50±1.02 c 5.36±3.87 d 0.87±0.55 e t4 34.25±2.20 b 40.58±3.15 ab 880.00±103.77 b 0.67±0.11 ab 25.50±5.05 b 39.54±5.93 a 49.60±4.89 abc t5 31.68±1.09 b 42.45±1.36 ab 673.83±74.36 c 0.63±0.06 b 20.50±3.37 b 35.72±4.58 a 37.42±4.62 abcd t6 35.03±2.28 b 46.00±4.09 a 330.50±91.33 d 0.42±0.05 c 18.50±4.48 b 18.14±2.16 c 18.15±5.12 de t7 36.83±9.84 b 48.83±9.84 a 58.50±27.44 f 0.13±0.06 de 2.83±1.72 c 19.90±13.48 c 2.77±1.29 e t8 32.83±1.79 b 43.00±2.47 ab 1139.67±152.65 a 0.79±0.10 a 36.33±6.81 a 35.53±4.94 a 62.48±8.34 a t9 32.02±2.31 b 47.88±1.90 a 804.67±69.47 b 0.63±0.06 b 20.50±1.12 b 39.91±4.50 a 41.83±3.60 abcd t10 28.18±2.78 b 47.20±3.26 a 574.33±106.04 c 0.63±0.14 b 23.67±7.94 b 33.35±7.58 a 29.35±4.95 bcd t11 43.12±6.91 a 50.05±4.87 a 459.17±87.13 cd 0.54±0.10 bc 15.83±3.40 b 29.53±2.09 b 23.15±4.87 cd t12 28.78±5.80 b 34.98±7.21 b 1081.33±223.81 a 0.96±0.20 a 38.67±8.61 a 24.34±5.57 b 58.48±12.67 ab t14 11.25±7.14 c 19.53±12.36 cd 535.83±347.26 c 0.20±0.15 d 33.00 ± 20.95a 5.37 ± 3.43d 14.92±9.74 de average 26.57 34.44 525.29 0.46 19.03 23.68 27.31 fisher f 2.61 3.39 7.21 7.14 2.86 4.55 10.97 sl 0.007** 0.001*** 0.00*** 0.00*** 0.003** 0.00*** 0.00*** uw, weight unit of uncut mushrooms (g); be, biological efficiency (kg/100 kg of dry substrate); sl, f fisher level significance. *** significance with p≤0.001, ** with p≤0.05. means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey-hsd test (p≤0.05). see abbreviations in tab. 1. 266 agron. colomb. 33(2) 2015 of bes with wb occurred in all of these base substrates. kurt and buyukalaca (2010), growing p. ostreatus and p. sajor-caju in ws supplemented with wb (2:1), obtained bes of 112.70 and 100.20%, respectively, which were much higher than those achieved with ws (59.60 and 48.20%), and they concluded that wb contains soluble carbohydrates of a low molecular weight that are rapidly taken up by the mycelium of the fungus. similar results were also achieved in other studies (permana et al., 2000; wang et al., 2001). permana et al. (2000) studied sugarcane bagasse supplemented with soybean meal or wheat bran and observed it to be a valuable substrate for mushroom production with p. sajor-caju, p. eryngii and a. aegerita. comparable lignin degradation, fruiting body yield and increased in vitro digestibility, as obtained with other traditional substrates, were achieved by wang et al. (2001), who considered un-pretreated spent beer grains as a basic substrate material for the cultivation of p. ostreatus. the effects of spent grain types, additives, substrate moisture content, and substrate packing density on the yield and nutrition of fruit bodies were investigated. the cultivation results showed that few fruit bodies were formed on the spent grain alone; however, a significantly high be (19.1%) was obtained with the addition of wheat bran (45%). it was also found that the cultivation of p. ostreatus increased the crude protein content, while it decreased the ratio of lignin to cellulose in the spent grain substrate. in this experiment, the remaining differentiated treatments showed be values ranging from 23.15% (t11) to 62.48% (t8); both of the ws in the mixture of ws+sps and sps offered the higher be values: t4, 49.60%; t8, 62.48%; and t12, 58.48% (the latter treatments had cpz®). there have been other studies with p. ostreatus that have provided be values similar to those obtained here: vogel and salmones (2000), supplementing wheat straw with soybean meal and calcium sulfate obtained be values of 64.50%, similar to those obtained by upadhyay and vijay (1991) working with rice bran (61%). yildiz et al. (2002) tested fagus orientalis sawdust, alone and mixed with rice straw, grass, waste paper and hazel leaf, and reached bes of 8.60, 64.30, 43.70, 40.60 and 102.00%, respectively; the mixture of sawdust and hazel leaf provided the best results. working with the oyster mushroom, obodai et al. (2003) obtained bes of 61.04 and 50.64% when tested on triplochiton scleroxylon sawdust and rice straw, respectively. shan et al. (2004), in research based on p. ostreatus and using oak sawdust as a substrate, obtained a be of 64.7%. in the breeding study carried out by marino et al. (2006), with an axenic culture of strains of p. ostreatus that are heat resistant in eucalyptus sp. sawdust, obtained bes between 35.80 and 43.10%; this kind of sawdust was supplemented with wheat bran and rice. fanadzo et al. (2010) evaluated the be with various substrates (ws, corn stover and hyparrhenia filipendula) and supplements (corn bran and cottonseed) in p. sajor-caju and p. ostreatus, finding that ws obtained a higher be (71%) than corn stover (40%) and h. filipendula (35.4%) for the species p. sajor-caju. however, corn stover (97%) was more suitable for p. ostreatus than ws (45.6%) although the cotton seed supplementation (25%) improved the be in the cultivation of p. ostreatus using ws (70.4%). this experiment also showed that supplemented corn bran is not recommended for an increased be. sales-campos et al. (2010), working with p. ostreatus cultivated in the dusts of various amazon woods and sugar cane bagasse supplemented with rice bran, wheat and corn, found bes from 58.59 to 128.66%. with these studies in mind, one can conclude that the best results were obtained when the base substrate was supplemented with organic compounds high in proteins, oils, vitamins, and trace elements, etc. for instance, gea et al. (2009) improved be values from 58.04 to 77.10% by supplementing and kurt and buyukalaca (2010) did so by adding wb (2:1). correlation matrix and “step by step” regression models according to the results, tab. 4 presents the correlation matrix between the gi, earliness, quantitative production parameters, and physicochemical characteristics of the substrates. there were significant correlations with negative correlation coefficients between the gi and parameters: the ph of the substrates and the crude fiber contents and cellulose thereof, and with a positive correlation coefficient for the ash contents and nds values. the average weight unit of the uncut mushrooms significantly and negatively correlated with the crude fat content, and positively with the ash contents, as well as the be. it is noteworthy that all of the correlations were significant (except for between the be and the days from inoculation to the first appearance of primordia) with a positive correlation coefficient (tab. 5). table 6 shows the “step by step” regression analysis for the physicochemical properties of the substrates, gi, earliness, and quantitative production parameters of the current experiment. the corresponding “stepwise” regression analysis was the only significant model to explain the variability of the gi (r2 = 62.10%) with the independent variable of lignin content for the tested substrates (negative coefficient). 267picornell, pardo, and de juan: reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate through supplementation with wheat bran and calprozime® quantitative parameters table 4. correlation matrix between the germination index, earliness, and quantitative parameters of production and physicochemical characteristics in reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate. germination index 1st flush “seeding” total “seeding” total quantity of mushrooms uw be ph -0.761** (0.004) -0.557 (0.060) -0.601* (0.039) -0.354 (0.259) -0.404 (0.192) -0.233 (0.466) nitrogent 1 0.197 (0.539) 0.061 (0.851) -0.039 (0.905) -0.429 (0.164) -0.254 (0.425) -0.547 (0.066) ash 0.762** (0.004) 0.539 (0.070) 0.684** (0.014) 0.711** (0.010) 0.803** (0.002) 0.732** (0.007) c/n ratio -0.328 (0.298) -0.155 (0.631) -0.113 (0.726) 0.239 (0.454) 0.153 (0.634) 0.380 (0.223) crude fiber1 -0.724** (0.008) -0.495 (0.102) -0.533 (0.075) -0.333 (0.291) -0.389 (0.211) -0.234 (0.463) crude fat1 -0.551 (0.064) -0.426 (0.168) -0.631* (0.028) -0.666* (0.018) -0.635* (0.026) -0.646* (0.023) nfe1 0.205 (0.523) 0.164 (0.611) 0.092 (0.777) -0.133 (0.679) -0.292 (0.357) -0.313 (0.322) cellulose1 -0.698** (0.012) -0.432 (0.161) -0.421 (0.173) -0.215 (0.502) -0.282 (0.375) -0.111 (0.731) nds1 0.577* (0.049) 0.388 (0.213) 0.336 (0.285) 0.134 (0.679) 0.073 (0.821) -0.021 (0.948) uw, weight unit of uncut mushrooms (g); be, biological efficiency (kg/100 kg of dry substrate); nitrogent, total nitrogen; nfe, nitrogen free extractives; nds, neutral detergent-soluble fiber; 1 g/kg dry matter. * significant at 0.01<p≤0.05; ** significant at 0.001<p≤0.01. table 5. correlation matrix between the germination index, earliness, yield components, and biological efficiency in reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate. germination index germination index 1.000 1st flush “seeding” 1st flush “seeding” 0.822*** (0.001) 1.000 total “seeding” total “seeding” 0.804** (0.002) 0.922*** (0.000) 1.000 total quantity of mushrooms total quantity of mushrooms 0.661* (0.019) 0.604* (0.038) 0.669* (0.017) 1.000 uw uw 0.787** (0.002) 0.749** (0.005) 0.825*** (0.001) 0.693** (0.012) 1.000 be be 0.609* (0.035) 0.572 (0.052) 0.623* (0.030) 0.959*** (0.000) 0.775** (0.003) 1.000 uw, weight unit of uncut mushrooms (g); be, biological efficiency (kg/100 kg of dry substrate). * significant at 0.01<p≤0.05; ** significant at 0.001<p≤0.01. germination index, earliness and quantitative production parameters (qpp): germination index (gi), days from inoculation to the formation of the first primordia (p2), days from inoculation to the onset of harvest (p4), no. of mushrooms (quantity of mushrooms), average weight unit of uncut mushrooms (uw, g), and biological efficiency (be, kg/100 kg of dry substrate). in another study, p. ostreatus was mixed with: maize straw, maize cob, palm kernel cake, saw dust, spent grain, rice bran, lime and water. the highest coefficient of determination r2 (0.990) was obtained from the regression line between the be and pileus width. the highest scattered points were obtained from the correlation between the be and stipe girth. the coefficient of determination r2 showed that the regression line approximately, perfectly fit the data point with respect to the be and pileus width (chukwurah et al., 2013). in another study, the yield performance of p. pulmonarius (fries.) quelet was monitored in four agro-industrial wastes (coir fiber, oil palm waste, gmelina arborea sawdust and rice straw) (jonathan et al., 2013). the rice straw produced the highest dry weight mean which was in accordance with obodai et al. (2003), who reported that rice straw was the best substrate for p. ostreatus cultivation when compared with banana leaves, maize stover, corn husk, rice husk and elephant grass. the highest be could have been due to efficient and effective utilization of substrates by p. pulmonarius. the regression 268 agron. colomb. 33(2) 2015 equation showing the relationship between the be and spent substrate was an indication that p. pulmonarius made good use of the substrate since the r2 was found to be high (~0.60). conclusions finally, it should also be noted that the sps substrates (6 kg), unsupplemented and supplemented with 120 g of cpz®, and the mixture of ws (3 kg) +sps (3 kg), unsupplemented and supplemented with 120 g of cpz®; sps and ws + sps supplemented with 120 g of cpz®, be are achieved above 59%, and less than 63%. these substrates had a higher average weight unit of harvested fruit bodies throughout the experiment and a high total quantity of mushrooms. consequently, these gradient based composts for p. ostreatus mixtures could be a low cost substrate with selective and balanced nutrients for the growth and development of oyster mushrooms. literature cited alvira, p., g. gonzález, and j. gonzález. 1987. la cascarilla de arroz en la alimentación animal. ii composición químicobromatológica. rev. agroquím. tecnol. aliment. 27, 139-149. ankom. 2005. method for determining acid detergent lignin in beakers. ankom technology method ak 8/05. macedon, ny. ankom. 2006a. neutral detergent fiber in feeds. filter bag technique. ankom technology method 6. macedon, ny. ankom. 2006b. acid detergent fiber in feeds. filter bag technique. ankom technology method 5. macedon, ny. ankom. 2008. crude fiber analysis in feeds by filter bag technique. aocs approved procedure ba 6a-05. ankom technology method 7. macedon, ny. ankom. 2009. rapid determination of oil/fat utilizing high temperature solvent extraction. ankom technology method 2. aocs official procedure am 5-04. macedon, ny. ansorena m., j. 1994. sustratos. propiedades y caracterización. editorial mundi-prensa, madrid. chukwurah, n.f., s.c. eze, n.v. chiejina, c.c. onyeonagu, c.e.a. okezie, k.i. ugwuoke, f.s.o. ugwu, c.b. aruah, e.u. akobueze, and c.g. nkwonta. 2013. correlation of stipe length, pileus width and stipe girth of oyster mushroom (pleurotusostreatus) grown in different farm substrates. j. agric. biotech. sustain. dev. 5, 54-60. doi: 10.5897/jabsd12.20 cies. 2007. el champiñón en castilla la mancha. boletín informativo no. 25. in: www.dipucuenca.es/pdp/cies/docs/boletin%20 25.pdf; consulted: may, 2015. fanadzo, m., d.t. zireva, e. dube, and a.b. mashingaidze. 2010. evaluation of various substrates and supplements for biological efficiency of pleurotus sajor-caju and pleurotus ostreatus. afr. j. biotechnol. 9, 2756-2761. table 6. models obtained with "step by step" regression in reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate. explained variable independent variable equation r2 corrected se gi pcc gi = 14.663*** – 0.177*** · lignin 62.10*** 0.70396 p4 pcc + gi + p2 p4 = 13.881* + 1.143*** · p2 – 1.093* · cfa 90.30*** 4.07770 no. mushrooms pcc + qpp (– be) nº mushrooms = 108.224*** – 0.406*** · hemicellulose 64.40*** 7.41122 uw pcc + qpp (– be) uw = 89.429* + 0.800*** · p4 – 0.223* · nfe uw = 205.595*** + 0.583***·p4 – 0.333*** · nfe – 1.063** · lignin 77.70*** 90.50*** 5.74542 3.75189 be pcc pcc + qpp be = 182.140*** – 0.692** · hemicellulose be = 163.518*** – 0.701*** · hemicellulose + 0.210* · c/n ratio be = 267.445*** – 1.465*** · hemicellulose + 0.310*** · c/n ratio + 6.111*** · cfa be = 83.244* + 1.630*** · nº mushrooms – 0.202* ·nfe 60.80** 76.10*** 93.60*** 94.40*** 13.59471 10.61367 5.48390 5.14613 physical-chemical characteristics of substrate (pcc): ph (aq. 1:5, w/w), total nitrogen (g kg-1, odm), ash (g kg-1, odm), c/n ratio, crude fiber (cfi; g kg-1, odm), crude fat (cfa; g kg-1, odm), nitrogen free extractives (nfe; g kg-1, odm), hemicellulose (g kg-1, odm), cellulose (g kg-1, odm), lignin (g kg-1, odm), neutral-detergent soluble (nds; g kg-1, odm), odm, and dry matter. germination index, earliness and quantitative production parameters (qpp): germination index (gi), days from inoculation to the formation of the first primordia (p2), days from inoculation to the onset of harvest (p4), no. of mushrooms (quantity of mushrooms), average weight unit of uncut mushrooms (uw, g), and biological efficiency (be, kg/100 kg of dry substrate). r2, determination coefficient (%); se, standard error of the estimate. * significant at 0.01<p≤0.05; ** significant at 0.001<p≤0.01. regressions include only those coefficients accompanying the independent variables are significant, provided that the significance of the model is significant. http://dx.doi.org/10.5897/jabsd12.20 http://www.dipucuenca.es/pdp/cies/docs/boletin%2025.pdf http://www.dipucuenca.es/pdp/cies/docs/boletin%2025.pdf 269picornell, pardo, and de juan: reuse of degraded pleurotus ostreatus substrate through supplementation with wheat bran and calprozime® quantitative parameters faraco, v., c. pezzella, a. miele, p. giardina, and g. sannia. 2009. bio-remediation of colored industrial wastewaters by the white-rot fungi phanerochaete chrysosporium and pleurotus ostreatus and their enzymes. biodegradation 20, 209-220. doi: 10.1007/s10532-008-9214-2 fonseca, g.g., e.a. granda, l.f. sclowitz, a.p.a. corrêa, and j.a.v. costa. 2009. protein enrichment and digestibility of soft rush (juncus effusus) and rice residues using edible mushrooms pleurotus ostreatus and pleurotus sajor-caju. world j. microbiol. biotechnol. 25, 449-456. doi: 10.1007/s11274-008-9909-x garzón g., j.p. and j.l. cuervo a. 2008. producción de pleurotusostreatus sobre residuos sólidos lignocelulósicos de diferente procedencia. nova 6, 101-236. gea, f.j., a. martínez-carrasco, and m.j. navarro. 2009. efecto de la suplementación del sustrato sobre la cosecha de setas. horticultura internacional 67, 32-40. gregori, a., m. svagelj, b. pahor, m. berovic, and f. pohleven. 2008. the use of spent brewery grains for pleurotus ostreatus cultivation and enzyme production. n. biotechnol. 25, 157-161. jonathan, s.g., v.m. nwokolo, and e.n. ekpo. 2013. yield performance of pleurotus pulmonarius (fries.) quelet, cultivated on different agro-forest wastes in nigeria. world rural observ. 5, 22-30. krantz, g.w. 1986. a manual of acarology, 2nd ed. oregon st. univ. book stores, corvallis, or. kurt, s. and s. buyukalaca. 2010. yield performances and changes in enzyme activities of pleurotus spp. (p. ostreatus and p. sajorcaju) cultivated on different agricultural wastes. bioresour. technol. 101, 3164-3169. lópez-rodríguez, c., r. hernández-corredor, c. suárez-franco, and m. borrero. 2008. evaluación del crecimiento y producción de pleurotus ostreatus sobre diferentes residuos agroindustriales del departamento de cundinamarca. univ. sci. 13, 128-137. mapa. 1994. métodos oficiales de análisis. tomo iii. servicio de publicaciones del ministerio de agricultura, pesca y alimentación, madrid. marino, r.h., a.f. eira, and e.q. cardoso. 2006. melhoramento genético de pleurotus ostreatus (jacq.:fr.) kumm. por cruzamento multispóricos visando a obtenção de isolados resistentes ao calor. hoehnea 33, 349-357. nombela, g. and a. bello. 1983. modificaciones al método de extracción de nematodos fitoparásitos por centrifugación en azúcar. bol. serv. plagas 9, 183-189. obodai, m., j. cleland-okine, and k.a. vowotor. 2003. comparative study on the growth and yield of pleurotus ostreatus mushroom on different lignocellulosic by-products. j. ind. microbiol. biotechnol. 30, 146-149. doi: 10.1007/s10295-002-0021-1 okano, k., s. fukui, r. kitao, and t. usagawa. 2007. effects of culture length of pleurotus eryngii grown on sugarcane bagasse on in vitro digestibility and chemical composition. anim. feed sci. tech. 136, 240-247. doi: 10.1016/j.anifeedsci.2006.08.024 pardo, a., m.a. perona, and j. pardo. 2005a. evaluación de nuevos materiales en la elaboración de sustratos específicos para el cultivo de pleurotus ostreatus (jacq. ex fr.) kummer. cuad. fitopatol. 85, 77-83. pardo, a., m.a. perona, and j. pardo n. 2005b. utilización de raspón de uva en la elaboración de sustratos específicos para el cultivo de pleurotus ostreatus (jacq. ex fr.) kummer. itea 101, 59-69. pardo, a., m.a. perona, and j. pardo. 2007. nuevos materiales y tratamientos en la elaboración de sustratos para cultivo de pleurotus ostreatus (jacq. ex fr.) kummer. cuad. fitopatol. 91, 7-13. pardo, a., j.e. pardo, m.r. picornell, and j.a de juan. 2009. suplementación de sustratos degradados por el cultivo de pleurotus ostreatus (jacq.) p. kumm. para su utilización en nuevos ciclos de cultivo. pp. 670-674. in: resumen de las actas del vi congreso ibérico de ciencias hortícolas, la rioja, spain. pathak, h., n. jain, a. bhatia, s. mohanty, and n. gupta. 2009. global warming mitigation potential of biogas plants in india. environ. monit. assess. 157, 407-418. doi: 10.1007/ s10661-008-0545-6 permana, i.g., g. flachowsky, u. meulen, and f. zadrazil. 2000. use of sugarcane bagasse for mushroom and animal feed production. in: bogor agricultural university, http://repository.ipb. ac.id/handle/123456789/28139; consulted, may, 2015. philippoussis, a., g. zervakis, and p. diamantopoulou. 2001. bioconversion of lignocellulosic wastes through the cultivation of the edible mushrooms agrocybe aegerita, volvariella volvacea and pleurotus spp. world j. microbiol. biotechnol. 17, 191-200. doi: 10.1023/a:1016685530312 picornell, m.r., j.a. de juan, a. pardo, and j.e. pardo. 2009. utilización de sustratos post-cultivo de hongos comestibles en la producción de pleurotus ostreatus (jacq.) p. kumm. in: resumen de las actas del vi congreso ibérico de ciencias hortícolas, logroño, spain. rodríguez v., n. and f.a. gómez. 2001. cultivo de hongos comestibles en pulpa de café. avances técnicos. cenicafé, chinchina, colombia. sales-campos, c., m.t. almeida, and m.c. nogueira de andrade. 2010. productividade de pleurotus ostreatus em resíduos da amazônia. interciencia 35, 198-201. sánchez, j.e. and g. mata. 2012. hongos comestibles en iberoamérica: investigación y desarrollo en un entorno multicultural. el colegio de la frontera sur, tapachula, méxico. salmones, d., g. mata, and k.n. waliszewski. 2005. comparative culturing of pleurotus spp. on coffee pulp and wheat straw: biomass production and substrate biodegradation. bioresour. technol. 96, 537-544. doi: 10.1016/j.biortech.2004.06.019 shan, z.a., m. ashraf, and c. ishtiaq. 2004. comparative study on cultivation and yield performance of oyster mushroom (pleurotus ostreatus) on different substrates (wheat straw, leaves, saw dust). pak. j. nutr. 3, 158-160. doi: 10.3923/pjn.2004.158.160 tajbakhsh, j., m.a. abdoli, e. mohammadi goltapeh, i. alahdadi, and m.j. malakouti. 2008. trend of physico-chemical properties change in recycling spent mushroom compost through vermicomposting by epigeic earthworms eisenia foetida and e. andrei. j. agric. technol. 4, 185-198. tecator. 1987. determination of kjeldahl nitrogen content with the kjeltec auto 1030 analyzer. tecator application note 30/87, hönagäs, sweden. http://dx.doi.org/10.1007/s10532-008-9214-2 http://dx.doi.org/10.1007/s11274-008-9909-x http://dx.doi.org/10.1007/s10295-002-0021-1 http://dx.doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2006.08.024 http://dx.doi.org/10.1007/s10661-008-0545-6 http://dx.doi.org/10.1007/s10661-008-0545-6 http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/28139 http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/28139 http://dx.doi.org/10.1023/a:1016685530312 http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2004.06.019 http://dx.doi.org/10.3923/pjn.2004.158.160 270 agron. colomb. 33(2) 2015 upadhyay, r.c. and b. vijay. 1991. cultivation of pleurotus species during winter in india. pp. 533-536. in: m.j. maher (ed.). science and cultivation of edible fungi. balkema, rotterdam, the netherlands. upadhyay, r.c., r.n verma, s.k. singh, and m.c. yadav. 2002. effect of organic nitrogen supplementation in pleurotus species. pp. 225-232. in: sánchez, j.e., g. huerta, and e. montiel (eds.). mushroom biology and mushroom products. wsmbmp, cuernavaca, mexico. varnero, m.t., m.s. quiroz, and c.h. álvarez. 2010. utilización de residuos forestales lignocelulósicos para producción del hongo ostra (pleurotus ostreatus). inf tecnol. 21, 13-20. doi: 10.4067/ s0718-07642010000200003 vogel, f. and d. salmones. 2000. análisis comparativo de la productividad de cepas de pleurotus spp. cultivadas en una planta comercial. rev. iberoam. micol. 17, 138-141. wang, d., a. sakoda, and m. suzuki. 2001. biological efficiency and nutritional value of pleurotus ostreatus cultivated on spent beer grain. bioresour. technol. 78, 293-300. doi. 10.1016/ s0960-8524(01)00002-5 yildiz, s., ü.c. yildiz, e.d. gezer, and a. temiz. 2002. some lignocellulosic waste used as raw material in cultivation of the pleurotus ostreatus culture mushroom. process. biochem. 301, 306. doi: 10.1016/s0032-9592(02)00040-7 zhang, r., x. li, and j.g. fadel. 2002. oyster mushroom cultivation with rice and wheat straw. bioresour. technol. 82, 85-87. http://dx.doi.org/10.4067/s0718-07642010000200003 http://dx.doi.org/10.4067/s0718-07642010000200003 http://dx.doi.org/10.1016/s0960-8524(01)00002-5 http://dx.doi.org/10.1016/s0960-8524(01)00002-5 http://dx.doi.org/10.1016/s0032-9592(02)00040-7 analisis de la interaccion genotipo por ambiente en papa (solanum tuberosum spp. andigena), a tra ves de una metodologia no parametrica analysis of genotype by environment interaction in potato (solanum tuberosum spp. andigena) by a non-parametric methodology josé m. cotes', carlos e. ñustez', ricardo martínez' y nelson estrada" next to be released to the farmer. key words: regional trials, yield-stability index, multivariate analysis.resumen el programa de mejoramiento en papa, liderado por la universidad nacional de colombia, estableció nueve pruebas regionales durante los años 1998 y 1999, para la evaluación de 20 genotipos promisorios de solanum tuberosum subsp. andigena. para el análisis e interpretación de la interacción genotipo por ambiente, se utilizó la metodología no paramétrica propuesta por nassar el al. (1994), en la cual se usa un estadístico que reúne la selección por rendimiento y estabilidad fenotípica. para la obtención de los índices de rendimiento-estabilidad, se implementó una macro en el programa sas, la cual permite trabajar con datos desbalanceados, tanto por repeticiones, como por genotipos. además, se desarrolló una metodología que permitió el análisis multivariado, utilizando, como base el estadístico de rendimiento-estabilidad, lo cual facilita el análisis del rendimiento cuando éste se divida en varias categorías, como el es caso del cultivo de papa. los resultados, aquí, presentados muestran cómo las ventajas del uso de metodologías no paramétricas, no son compensadas cuando la mayor importancia del análisis de la interacción genotipo por ambiente es la selección de genotipos promisorios próximos a ser entregados al agricultor. palabras clave: pruebas regionales, rendimiento-estabilidad, análisis multivariado. abstract the potato breeding program, which belongs to the national university ofcolombia, carried out nine regional trials during 1998 and 1999 for the evaluation of20 promissory genotypes of solanum tuberosum ssp. andigena. the non-pararnetric methodology proposed by nassar el al. (1994) which it is based on a statistic that link yield and phenotypic stability was used. in order to analyzer the data set, a macro program in the sas system was developed which allowed working with unbalance data for both repetitions and genotypes. it was also developed a multivariate analysis methodology, based on the yield-stability index, which permitted to analyze the yield when it is partitioning in classes. the results showed that the advantages for the use of non-pararnetric methodologies, are not relevant for the selection of genotypes introduccion el análisis de la interacción genotipo por ambiente está, estrechamente, ligado con la estimación cuantitativa de la estabilidad fenotípica de los genotipos en el ambiente. cuando la interacción genotipo por ambiente está presente, el efecto en los genotipos no es, estadísticamente, aditivo, lo cual significa que el comportamiento de los genotipos dependen del ambiente (hühn, 1996). la interacción genotipo por ambiente es una de las principales preocupaciones de los mejoradores, por dos razones (kang y magari, 1996): primera, porque reduce el progreso de selección (cooper y delacy, 1994; delacy el al., 1996) y segunda, porque hace imposible interpretar los efectos principales (debidos exclusivamente a los genotipos o al ambiente). esta interacción ocurre tanto en el corto plazo (tres o cuatro años de pruebas en una localidad), como en el largo plazo (varios años y varias localidades). usualmente, no se implementa el análisis de la interacción genotipo por ambiente en pruebas realizadas en el corto plazo; sin embargo, en los últimos años, esta tendencia ha cambiado (kang y pham, 1991), ya que se persiguen objetivos distintos y más acordes con las limitaciones prácticas de las pruebas regionales en un programa de mejoramiento. así, se busca mejorar los sistemas de selección de los genotipos, con el fin de obtener costos aceptables en la realización de dichas pruebas y poder efectuar una adecuada selección en un tiempo razonable. el análisis de la interacción genotipo por ambiente se puede dividir en tres clases (kang y magari, 1996): a) análisis por líneas altamente rendidoras; b) análisis de estabilidad fenotípica, y; e) análisis simultáneo por rendimiento y estabilidad. el primer tipo es denominado el método convencional, propuesto por yates y cochran (1938). para el segundo tipo de análisjs.se han desarrollado numero.;as técnicas y, aunque son trabajo-obligado de los programas de mejoramiento, no tienen gran aceptación, por la creencia que seleccionar por estabilidad es perjudicial para la obtención de altos rendimientos (kang y magari, 1996). los últimos métodos de análisis combinan ambos enfoques (kang y magari, 1996; nassar el al., 1994; hühn, 1996), los cuales tienden a tener una mayor aceptación entre los mejorado res. según kang y pham (199 1) la integración de la estabilidad de los rendimientos con los rendimientos en sí es instructor asociado. facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: jmcotes@usa.net. profesor asociado. facultad de agronomía .. universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: cnustez@bacata.usc.unal.edu.co profesor titular. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: dnmartine@veterínaria.unal.edu.co profesor especial. facultad de agronomía .. universidad nacional de colombia, bogotá. e-mail: nerbee@col-online.com agronomía colombiana, 2000. 17: 43-56 agronomía colombiana44 esencial en el análisis de las pruebas regionales. las medidas no paramétricas definen la estabilidad en el sentido de homeostasis o la habilidad de un genotipo (planta o animal) para él mismo se estabilice en diferentes ambientes (hühn, 1979). en los métodos de regresión, la estabilidad es definida como la manera en que un genotipo es estable dentro de un ambiente en particular. así, un genotipo estable tiene un bajo rendimiento en un ambiente pobre y un alto rendimiento en un buen ambiente (nassaryhühn,1987). según hühn (1996), la interacción genotipo por ambiente se puede dividir en interacción con cruzamiento y sin cruzamiento (figura 1). así, para la interacción sin cruzamiento, las diferencias entre tratamientos varían en magnitud, pero no en dirección (interacción sin cambio de rango), mientras que en la interacción con cruzamiento la dirección de los tratamientos varía (interacción con cambio de rango). desde el punto de vista de los mejoradores, la interacción es aceptable mientras ésta no afecte el orden de no cambio de rango no cambio de rango no interacción interacción .>: s ~ c \ ...;..:\ .. \"';":1'ji¡;;.' c.. ~..' •...x ambientes y x ambientes y cambio de rango interacción s :><c.. .....• 1" :... :1e;;c ~ x ambientes y figura l. interacción genotipo por ambiente y cambio de orden de rangos. diferentes tipos de relaciones (para dos ambientes x y y y dos genotipos a y b). adaptado de hühn (1996). ranqueo. así, el problema radica en que, bajo cuáles circunstancias, la interacción se transforma en una interacción de cambio de rango (bake, 1990). según delacy et al. (1996), la partición de la interacción genotipo por ambiente se puede dividir en dos componentes: a) efecto de escala, b) falta de correlación (muir et al., 1992). el primero es debido a la heterogeneidad de varianzas y el segundo es debido a la correlación imperfecta (muir et al., 1992). la falta de correlación es el componente que afecta, directamente la eficiencia de la selección (delacy et al., 1996). a favor de este método de partición, se han desarrollado métodos que realizan esta partición en componentes de varianza (ltoh y yamada, 1990; cooper y delacy, 1994; windig, 1997) o por ajuste del modelo (muir et al., 1992). según delacy el al. (1996), la falta de correlación de los genotipos podría tener substancial impacto sobre la selección, si ésta lleva a cambios de rango en los diferentes ambientes, así, estos autores proponen una tercera partición de la interacción genotipo por ambiente, específicamente, subdividen la falta de correlación en: a) debida a cambios en el rango de genotipos en los ambientes y b) en no debida a esos cambios. esto va acorde con el análisis no paramétrico, propuesto por hühn (1996) y bake (1990). vol. 17 las medidas no paramétricas de estabilidad basadas en rangos son una alternativa viable a las medidas paramétricas existentes. estas medidas se basan en la distribución libre de los rangos. además, no se necesita realizar supuestos acerca de la distribución de los genotipos para las medidas bajo consideración. así, este tipo de medidas de estabilidad no requieren transformación para lograr una distribución normal y pueden ser tan sensibles como las técnicas paramétricas tradicionales'(hühn, 1987). materiales y metonos los datos del presente trabajo se obtuvieron de nueve pruebas regionales del programa de mejoramiento en papa del convenio unipapa, liderado por la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, realizadas en los años 1998 y 1999 en diferentes localidades seleccionadas, por encontrarse en sitios estratégicos del la producción de papa en colombia. se utilizó un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones en cada localidad. se usaron como testigos, las cuatro variedades comerciales diacol capiro, parda pastusa, ica morita e ica unica. se evaluaron dos ciclos de selección (1997 y 1998). el primero con 11genotipos promisorios y el segundo con, nueve, por lo tanto, en cada localidad existieron dos pruebas regionales, obteniendo un total de 20 genotipos promisorios para evaluar. las pruebas regionales realizadas no tuvieron el mismo número de genotipos, debido a la falta de disponibilidad de semilla. la variable evaluada fue rendimiento de papa comercial (rendpc), dividida en rendimiento de primera (rendp1) y rendi. miento de segunda (rendp2). se utilizó el método propuesto por nassar el al. (1994). el parámetro de rendimiento estabilidad obtenido tiene una distribución normal asintótica, por lo cual, para probar las diferencias entre genotipos puede ser usado el análisis de varianza estándar y el estadístico f. para este caso, se realizó un análisis de varianza ponderado por el recíproco del número de datos observado, debido al desbalanceo de los genotipos en los ambientes. las comparaciones múltiples entre las medias se realizaron mediante la prueba de student-newman-keuls, recomendada por nassar el al. (1994), si el estadístico f es significativo (hühn, 1996). el parámetro propuesto es: s¡ = i r¡¡j¡j' j<j' r; donde r¡, es el rango del genotipo ien la localidad j y r¡es el rango promedio del genotipo i. el rango obtenido en el numerador es calculado con los valores fenotípicos transformados por la expresión:x '.=x ..-x.-x , donde.r ; es el valor fenotípico ajustado ij lj i .. lj del genotipo ien el ambiente j, es el valor fenotípico observado del genotipo ien el ambiente j, es el promedio del genotipo iy es la media general. la transformación es realizada para obtener una medida de estabilidad, mientras que el rango del denominador se obtiene con los datos sin transformar, siendo éste una medida de rendimiento. se seleccionan los genotipos con menor índice si' al ser siuna razón entre dos rangos, se le puede implementar la utilización del método multivariado de la suma de rangos (sen y puri, 1971). este método permite controlar, directamente, la importancia de una variable, logrando direccionar el proceso de selección, lo cual es deseable, ya que, dentro del proceso de selección de los genotipos, se espera encontrar una variedad nueva la cual tenga una distribución de los rendimientos determinada, acorde con las necesidades del mercado. 2000 cotes el al.: análisis de la interacción genotipo por ambiente ... 45 de esta manera, se le asigna un coeficiente por el cual se multiplica cada parámetro (s), dependiendo de la importancia que se le pretenda dar a cada una de las dos variables. por ejemplo 3 para spi del rendimiento de primera (rendpi) y i para s-p2 del rendimiento de segunda (rendp2), así, se le otorgará una importancia del 75% de la decisión de selección al rendimiento de primera y un 25% al rendimiento de segunda. para evaluar las ventajas del método se realizaron dos índices de rendimiento-estabilidad combinados (sc). la primera opción (s-c 1) es como la ilustrada en el ejemplo anotado, la cual busca seleccionar genotipos aptos para consumo industrial y la segunda (s-c2) otorgándole igual importancia a las dos variables, es decir, asignándoles coeficientes de 1:1para s-pi y s-p2, respectivamente, la cual pretende seleccionar clones para el consumo en fresco. aunque el tamaño de tubérculo no es la única característica para determinar estas dos categorías, esta característica sí es una de las más importantes. además, con la valoración de estos dos índices, se pretende evaluar la viabilidad estadística de la técnica propuesta. estos estadísticos al estar conformados por la suma de estadísticos que se distribuyen como una normal asintótica (nassar et al., 1994), conserva esta misma distribución y es aplicable la prueba de comparación múltiple mencionada anteriormente. para el procesamiento de los datos se desarrolló una macro en el programa sas, denominada nass, la cual permite realizar un rápido procesamiento de los datos. la cual está disponible, a través de comunicación vía e-mail con los autores del presente artículo. la macro arroja los siguientes resultados: l. anov a ponderado para el índice de rendimiento-estabilidad. 2. prueba de comparación múltiple snk. la macro trabaja con la opción lsmeans de proc glm para generar la tabla de dos vías clon*amb, con el fin de controlar el posible desbalance del número de repeticiones, sea planeado o no planeado (pérdida de unidades experimentales en una localidad). resultados y discusion análisis de rendimiento-estabilidad para los genotipos seleccionados en 1997 indice de rendimiento-estabilidad el análisis de varianza muestra diferencias altamente significativas (p<o,o1) para los índices obtenidos para cada clon (cuadró 1). además, se observa un buen r2 de los modelos (mayores del 80%) y bajos coeficientes de variación (menores del 10%). los índices de rendimiento-estabilidad de nassar et al. (1994) para las variables rendpl (s-pi) y rendp2 (s-p2), muestran al genotipo 382150-6 como el más estable y rendidor (con el índice de rendimiento-estabilidad más bajo) (cuadro 3). sin embargo, este genotipo no es diferente significativamente (p>0;05), según la prueba de comparación múltiple snk, de los 11 y 8 genotipos subsiguientes. teniendo en cuenta que se evalúan 15 genotipos, éste es un agrupamiento bastante amplio, para poder tomar, con certeza, una decisión de selección, siendo éste un factor muy desfavorable; los índices de rendimiento-estabilidad s-pi y s-p2 excluyen del primer nivel de agrupamiento a las variedades testigos parda pastusa, ica morita y diacol capiro. así, en este caso, el índice de rendimiento-estabilidad de nassar el al. (1994), aunque no clarifica los genotipos para elegir, si discrimina los genotipos para descartar. como los genotipos no seleccionados corresponden a cuadro l. análisis de varianza para el índice de estabilidad-rendimiento de nassar el al. (1994). seleccion variable fuente de grados de. cuadrado valor pr>f rz c.v. " variacion libertad medio de f 1997 s-pc genotipos 14 40,23544 9,19 0,0001 0,8109 7,1534 error 30 4,3779 s-pi genotipos 14 64,8074 10,04 0,0001 0,8241 8,4285 error 30 6,4534 s-p2 genotipos 14 11,8262 6,38 ', 0,0001 0,7485 4,8035 error 30 1,8543 s-ci genotipos 14 658,4108 9,47 0,0001 0,8154 7,0216 -, error 30 69,5487 s-c2 genotipos 14 97,7395 8,49 0,0001 0,7985 5,8010 error 30 11,5121 1998 s-pc genotipos 12 10,0455 2,94 0,0104 0,5757 13,2729 error 26 3,4173 s-pi genotipos 12 10,4977 3,78 0,0022 0,6358 12,0218 error 26 2,7754 s-p2 genotipos 12 "9,26674 4,39 0,0008 0,6697 10,2858 error 26 2,1096 s-ci genotipos 12 109,9720 3,73 0,0024 0,6326 9,7495 error 26 29,4840 s-c2 genotipos 12 21,8396 3,84 0,002 0,6394 8,5208 error 26 5,6836 i ponderado por el reciproco del número de localidades. 46 agronomla colombiana vol. 17 las variedades testigo, cualquiera de los genotipos promisorios cumplirá con las expectativas en rendimiento-estabilidad. la variedad ica unica presenta un comportamiento diferente a las otras variedades testigo, descartándose en la producción de tubérculos de segunda (s-p2, cuadro 3). esto es explicable por la naturaleza genética del material, que es la alta producción de tubérculos gruesos. indice de rendimiento-estabilidad combinado el índice de rendimiento-estabilidad para la variable rendpc (cuadro 3) selecciona los mismos genotipos que el índice de rendimiento-estabilidad combinado s-c 1 (destinados a uso industrial) y son diferentes a los que selecciona el índice de rendimiento-estabilidad combinado s-c2 (destinados a consumo fresco), el cual excluye, además, a los genotipos 87-502-17 y a la variedad icaunica. de esta manera, aunque no se gana eficiencia en la toma de decisiones de selección para uso industrial, se observa, claramente, un cambio en la selección para consumo fresco, evidenciando, así, la sensibilidad de los propuestos índices de rendimiento-estabilidad combinados. al igual que el análisis realizado por s-pi y s-p2, los estadísticos de rendimiento-estabilidad combinados (s-ci y s-c2) muestran claridad en los genotipos para descartar. en los genotipos para seleccionar, se observa la misma amplitud que los índices de rendimiento-estabilidad de las variables simples. al observar el coeficiente de correlación de spearman (cuadro 2), encontramos que existe una mayor correlación del s-ci con spi (0,9750) que con s-p2 (0,5321). de igual manera, ocurre entre el s-c2 con s-pi (0,9178) y con s-p2 (0,7071). sin embargo, en el primer caso, se presenta una mayor diferencia entre el grado de asociación de s-pi y s-p2 que en el segundo caso, donde se observa que, al cambiarle el peso a las variables en la obtención de los parámetros de rendimiento-estabilidad combinados, estos varían, sustancialmente, su tipo de ranqueo. análisis de rendimiento-estabilldad para los genotipos seleccionados en 1998 indice de rendimiento-estabilidad el análisis de varianza (cuadro 1) muestra diferencias altamente significativas (p<o,oi) para los índices obtenidos para cada clon, además, se observa unos moderados r2 de los modelos (mayores al 50%) y unos bajos coeficientes de variación (menores del 15%), pero más altos que los encontrados para cuadro 2. coeficiente de correlación de spearrnan para los índices de rendimiento-estabilidad obtenidos. seleccion 1997 seleccion 1997 s-pi s-pl s-cl s-cl s-pi s-pl s-ci s-cl s-pc 0.9071 0,6143 0.9464 0.93s7 0.7308 0.2692 0,8462 0,7363 0.0001' 0.0148 0.001 0,0001 o,oo4~ 0,3737 0.0003 0.0041 s-pl 0.4143 -0.1099 0.1247 0,7208 s-p2 s-ci 0.9607 0.0001 i coeficiente de correlación (r) 1 prob > ir! bajo ho: r=o los índices de rendimiento-estabilidad obtenidos para los genotipos seleccionados en 1997. este método permite ver que son elegibles por el programa de mejoramiento 12 genotipos, para la variable s-pi y 11 genotipos, para la variable s-p2 (cuadro 4). teniendo en cuenta que se evalúan 13 genotipos, se puede observar que este método no presenta claridad en la selección de genotipos, como, tampoco, presenta claridad en el (los) genotipo(s) para descartar, siendo éstos diferentes en ambas variables. en los genotipos seleccionados en 1997, se observa, también, la misma tendencia de este método en no clarificar los genotipos para seleccionar, sin embargo, en ese caso, sí fue posible determinar los genotipos para descartar. esta diferencia presentada para las dos selecciones (1997 y 1998), en cuanto a la interpretación mediante el estadístico de rendimiento-estabilidad de nassar et al. (1994), en parte, puede deberse a que los genotipos provenientes de la selección de 1998 presentan un mayor coeficiente de variación para el índice de rendimiento-estabilidad y, además, dichos índices son más bajos y cercanos entre sí (cuadro 4) que los obtenidos por los genotipos provenientes de la selección de 1997 (cuadro 3). por lo tanto, la selección de los genotipos para evaluar en las pruebas regionales realizada en 1997 fue mejor que la realizada en 1998. por otra parte, la falta de certidumbre de este método para evaluar los genotipos seleccionados en 1998, puede deberse a la cantidad de ambientes (menos de 10) y genotipos (menos de 15), lo cual hace que el índice de rendimiento-estabilidad, propuesto por nassar et al. (1994), disminuya, substancialmente, su poder de inferencia (nassar et al., 1994). indice de rendimiento-estabilidad combinado al igual que los índices de rendimiento-estabilidad para variables simples, los índices de rendimiento-estabilidad combinados s-c i y s-c2 no muestran claridad en los genotipos para seleccionar. sin embargo, ambos índices presentan a la variedad parda pastusa como el genotipo para descartar en la producción de papa, tanto para uso industrial, como consumo fresco (cuadro 4). el estadístico de rendimiento-estabilidad combinado s-ci no permitió seleccionar ni descartar genotipos diferentes a los elegidos por el índice de rendimiento estabilidad para la variable producción de tubérculos comercial (s-pc) (cuadro 4). con ello, se confirma la tendencia mostrada por el método en el análisis de los genotipos provenientes de la selección de 1997, mostrando que sci es menos sensible a las decisiones de selección de variedades de papa para uso industrial. el coeficiente de correlación de spearman (cuadro 2) muestra que se presenta una mayor correlación del s-cl con s-pi (0,7802) que con s-p2 (0,5054). la situación contraria ocurre entre el s-c2 con s-p1(0,5549) ycon s-p2 (0,7252), que, nuevamente, muestra la eficiencia en utilizar los índices combinados sobre las variables individuales. es de notar que, en este análisis (genotipos seleccionados en 1998), los resultados presentan un menor grado de asociación entre las variables evaluadas y con más amplios rangos de selección que los obtenidos por los genotipos seleccionados en 1997. finalmente, los resultados, aquí presentados, muestran que las ventajas del uso de metodologías no paramétricas no son compensadas cuando la mayor importancia del análisis de la interacción genotipo por ambiente en la selección de genotipos promisoríos próximos a ser entregados al agricultor. 2000 cotes et al.: análisis de la interacción genotipo por ambiente ... 47 cuadro 3, prueba de comparación múltiple snk, para los índices de rendimiento-estabilidad combinados a ba pastusa a bac 164,69 bac morita ba bdac morita 151,44 bdc 88-691-93 ebdac 121,06 uni(a 29,429 cbd 38119-20 27,989 oce 83-209-2 30,21 ebdac unic:a 113,59 edc 87-s02-17 ls,291 ro uniq 26,309 dce capiro 29,69s ebdac 87-s02-17 112,32 edc 83-209-2 ls,283 cd 83-209-2 25,669 oce 88-691-93 29,081 ebdacf 38119-20 107,81 edc 91-22-5 ls,l9s ro 87-s02-17 24,599 de 91-53-4 27,704 ebdacf 83-209-2 107,22 edc 38119-20 24,3s!l ro 87~2-4 24,067 de 87~ 26,452 ebdcf 91-53-4 98,85 edc 87~ 23,522 cd 91-53-4 23,715 de 38119-20 23,849 edcf 87~ 98,65 edc 391679-56 22,6 ro 391679-56 22,633 de 391679-56 23,685 edcf 391679-56 91;58 en 91-53-4 22,327 cd 88-35-7 19,849 de. 88-3$-5 22.437 bdf 91-22-5 8,2.42: id' 88-35-7 20,6 d 91-22-5 16,632 de 88-35-7 21,766 ep 88-35-7 81.31 1tt) 382150-6 d 382150-6 b 382150-6 f 382150-6 e i medias con la misma letra no son, significativamente, diferentes (<<=0,05) cuadro 4. prueba de comparación múltiple snk, para los índices de rendimiento-estabilidad combinados s-pc s-pi s-p2 s-ci s-c2 clon medial clon media clon media clon media clon media capiro 26,75 a pastusa 26,778 a unica 22,001 a pastusa 94,68 a pastusa 41,122 a pastusa 20,246 ba capiro 2l,602 ba 386694-1 19,216 ba capiro 82,03 ba capiro 38,823 ba 90-60-2 14,876 b 90-82-6 13,807 b 84-75-16 18,542 bac única 60,26 b llnica 34,754 bac 91-68-2 14,042 b morita 13,792 b morita 17,742 bac morita 59,12 b morita 31,533 bac única 13,916 b 90-60-2 13,761 b capiro 17,221 bac 90-60-2 57,78 b 90-60-2 30,26 bac 90-82-6 12,945 b 91-68-2 12,995 b 90-60-2 16,499 bac 90-82-6 50,8 b 386694-1 29,024 bac 90-19-2 12,642 b única 12,754 b pastusa 14,344 bac 91-68-2 48,79 b 84-75-16 28,351 bac 386694-1 12,493 b 82-300-1 12,226 b 90-19-2 12,183 bac 386694-1 48,64 b 90-19-2 23,924 bc morita 11,726 b 90-19-2 11,741 b 91-24-3 10,431 bc 84-75-16 47,97 b go.;.g~ 23,182 be 84-75-16 11,609 b 91-64-1 10,997 b 91-68-2, .'9..809 bc 90-19-2 47,41 b 91~2 22,803 bc 82-300-1 10,37 b 91-24-3 10,398 b 82-300-1 9,577 bc 82-300-1 46,25 b 82-300-1 21,802 bc 91-64-1 10,329 b 84-75-16 9,809 b 90-82-6 9,375 bc 91-24-3 41,62 b 91-24-3 20,829 c 91-24-3 8,956 b 386694-1 9,808 b 91-64-1 8,107 c 91-64-1 i 41,1 b 91$1 19,105 c i medias con la misma letra no son, significativamente, diferentes (<<=0,05) literatura citada baker, r.j. crossover genotype-environment interaction in spring wbeat. en: genotype-by-environment interaction and plant breeding. m.s. kang. ed. lousiana state university, baton rouge, lousiana 70803. e.u.a. p. 42-51.1990. cooper, m. y e 1. h. delacy. relationships among analytical metbods used to study genotypic variation and genotype-byenvironment interaction in plant breeding multi-environment experiments. theoretical and applied genetics 88: 561-572. 1994. delacy, 1. h., r. l. eisemann y m. cooper. the importance of genotype by environment interaction in regional variety trials. en: genotype-by-environment interaction and plant breeding. m.s. kang. ed. lousiana state university, baton rouge, lousiana 70803. e.ua p. 287-300.1990. delacy, 1.h., m. coopery k. e. basford. relationsbipsamong analytical metbods used to study genotype-by-environment interactions and evaluation of tbeir impact on response to selection. en genotype-by-environmet interaction. kang m.s. y gauchh.g. eds. crcpress, newyork. e.u.a. p. 51-84.1996. hühn, m. beitrage zur erfassung der phanotypíshen stabilitat 1. vorschlag einiger auf ranginformationen beruhenden stabilitatsparameter.edpinmedicineandbiology 10:112-117.1979. 48 agronomia colombiana vol. 17 hühn, m. nonparametric analysis of genotype x environment interactions by ranks. en genotype-by-environmet interaction. kang m.s. y gauch h.g.eds. crc press, new york. e.u.a. p. 235-271. 1996. itoh, y. y y. yamada. relationships between genotype x environment interaction and genetic correlation of the same trait measured in different environments. theoretical and applied genetics 80: 11-16. 1990. kang, m. s. y r. magarl. new development in selecting for phenotypic stability in crop breeding. en genotype-byenvironmet interaction. kang m.s. y gauch h.g. eds. crc press,newyork.p. 1-14. 1996. kang, m. s.y h. n. pham. simultaneous selection for high yielding and stable crop genotypes. agronomy journal 83: 161-165. 1991. muir, w., w. e. nyquisty s. xu. alternative partitioning ofthe genotype-by-environment interaction. theoretical and applied genetics 84: 193-200. 1992. . nassar, r. y m. hühn. studies on estimation ofphenotypic stability: test of significance for nonparamentric measures of phenotypic stability. biometrics47: 45-53.1987. nassar, r., j. león y m. hühn. test of significance for combined measures of plant stability and performance. biometricaljourna136: 109-123. 1994. puri m. l. y p. k. sen. nonparametric methods in multivariate analysis. john wiley& sonsonewyork. e.u.a. 1971. windig, j. j. the calculation and significance testing of genetic correlations acrros environment. joumal of evolutionary biology 10:853-874.1997. yates, f. y w. g. cochran. the anaiysis of group of experiment. journal of agriculture science 28: 556-580. 1938. agronomía colombiana, 1998volumenxvno,2, 3 pag, 137-142 efecto de la incorporacion de plantas antagonicas sobre la actividad parasitica del nematodo del nudo de la raiz meloidogyne hapla en un cultivo de zanahoria bajo condiciones de invernadero*' effect of the incorporation of antagonistic plants on the parasitic activity of the root-knot nematode meloidogyne hapla in a greenhouse carrot crop césar g. alvarez2, enrique torres3 y raf de vis' resumen en el centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) de la universidad jorge tadeo lozano, localidad de chía (cundinamarca), se llevó a cabo un ensayo bajo condiciones de invernadero para evaluar el efecto de la incorporación de material vegetal fresco proveniente de siete especies de plantas (tagetes zipaquirensis, t. erecta, brassica cempestris, bidens pilosa, ruta graveolens, taraxacum officinale y ricinus communis) sobre el rendimiento y calidad comercial de un cultivo de zanahoria (daucus carota) varo mokum y sobre la densidad poblacional del nemátodo del nudo de la raíz meloidogyne hapla y la intensidad de la nodulación asociada con su establecimiento sobre plantas de zanahoria. no se encontraron diferencias significativas en cuanto al rendimiento biológico de la zanahoria, pero los tratamientos con r. • recibido en enero de 1998 contribución del departamento de sanidad vegetal, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, apartado aéreo 14490, bogotá, y del centro de investigaciones y asesorías agroindustriales de la universidad j. t. lozano, apartado aéreo 140196, chía 2 ingeniero agrónomo 3 profesor asociado, universidad nacional de colombia 4 coordinador area control biológico, ciaa, universidad j. t. lozano graveolens y t. officinale mostraron la mayor producción de zanahoria comercial (3070 g.m·2 y 2270 g.m·2) con diferencias significativas respecto al testigo (1090 g.m-2). las densidades poblacionales finales de juveniles infectivos [j21 de m. hapla fueron significativamente más bajas en los tratamientos con r. communis, t. officinale, b. campestris y t. erecta (65-130 jj100 g de suelo) que en el testigo (435 jj1 00 g de suelo). en la nodulación se encontraron diferencias significativas entre el testigo (5.0 nudos/ápice de zanahoria) y los demás tratamientos (1,9-2,6 nudos/ápice de zanahoria). palabras claves: hortalizas, control integrado, alelopatía, nemátodos fitoparásitos, cultivos protegidos. summary a trial was conducted at the centro de investigaciones y asesorías agroindustriales (ciaa) of the universidad jorge tadeo lozano, chía (cundinamarca) under greenhouse conditions to assess the effect of incorporating fresh above-ground material of seven plant species (tagetes zipaquirensis, t. erecta, brassica cempestris. bidens pilosa, rufa graveolens, taraxacum officinale and ricínus communis) on the yield and commercial quality of a carrot (daucus carota) crop var. mokum, on the population density of meloidogyne hapla and on the 137 intensity of root-knotting of carrot. no significant differences were detected in the biological yield of carrot plants, but commercial average production obtained from plots.treated with r. graveolens and t. officinale were the highest (3070 g.m·2 and 2270 g.m·2) and significantly different from the control plots (1090 g.m·2). final average population densities of infective secondstage juveniles [j21 of m. hapla were significantly lower in the plots treated with r. communis, t. officinale, b. campes tris and t. erecta (65-130 jj100 g of soil) than in the control plots (435 jj1 00 g of soil). significant differences were detected between rootknotting intensity of control plots (5.0 knots per root tip) and the averages of other treaments (1.9-2.6 knots per root tip). key words: vegetables, integrated pest management. allelopathy, plant parasitic nematodes, protected crops. introduccion dentro de los problemas fitopatológicos que han cobrado mayor importancia en los últimos años a nivel nacional se encuentran los nemátodos, los cuales son particularmente problemáticos en cultivos de flores, palma africana y algunas hortalizas. en ese contexto, surge la necesidad de evaluar medidas alternativas de reducción de las densidades poblacionales de los nemátodos fitoparásitos tales como la incorporación al suelo de material vegetal con efectos antagónicos a estos nemátodos. tales alternativas se justifican particularmente para meloidogyne, el género de nemátodos fitoparásitos de mayor importancia económica a nivel mundial. cuando se calcula en 12,5 % las pérdidas ocasionadas por todos los nemátodos fitoparásitos, poco menos de la mitad (5 %) es directamente atribuible al género meloidogyne (eisenback y triantaphyllou, 1991). además, meloidogyne es el género con la más amplia distribución geográfica y cuenta con el rango más amplio de hospedantes (2200 especies de plantas). cuatro de las cerca de 60 especies estudiadas, se destacan como las más importantes en todo el mundo: meloidogyne incognita, m. javanica, m. arenaria y m. hapla (taylor, 1968). dentro de los antecedentes en el control de nemátodos con plantas antagónicas puede citarse a hasan (1992) quien afirma que algunas plantas producen sustancias aleloquímicas con acción nematóxica que se liberan en el suelo como resultado de volatilización, exudación radicular o descomposición. muchos investigadores, entre los cualesfiguran huang(1984),akhtar et al., (1990), eisenback y triantaphyllou (1991), hasan (1992) y camelo (1994), han estudiado el efecto de plantas en forma de extractos, en rotación con cultivos tolerantes, intercaladas o incorporadas en el suelo, sobre las poblaciones de meloidogyne y los cultivos susceptibles a este nemátodo. en general, los resultados de este tipo de estudios muestran la viabilidad de usar plantas antagónicas en el control de meloidogyne. en el caso de los extractos, navarro (1997) informa de la actividad nematicida contra meloidogyne spp. de los extractos de ruda de castilla (ruta graveolens l.), chipaca (bidens pilosa l.) y diente de león (taraxacum officinale l.) en pruebas de laboratorio. por su parte, camelo (1994) encontró actividad nematicida de la maleza nativa "ruda gallinaza", tagetes zipaquirensis h.k.b. en juveniles de meloidogyne sp. • con respecto a las rotaciones, huang (1984) encontró que cuando se cultivaba tagetes patula l. durante cuatro meses antes de la siembra de zanahoria, se disminuían las densidades poblacionales de m. javanica en un 90% para el primer ciclo de zanahoria, aumentando el rendimiento de la zanahoria comercializable. respecto al intercalado, montiel et al. (1995) encontraron que la siembra asociada de tagetes spp. con guayabo (psidium guajaba l.) redujo la densidad de meloidogyne spp. en 85,6 %, y el grado de 138 nudosidad de las raíces del guayabo en 91,9%. estrada y peláez (1982) observaron que la siembra intercalada de t patula con tomate disminuyó de manera significativa la densidad de meloidogyne sp. y la incidencia de su ataque en el tomate. en lo concerniente a la incorporación, hasan (1992) hace referencia a observaciones de otros autores en el sentido que la adición de plantas picadas de higuerilla (ricínus communis), mahua (madhuca butyracea), margosa o neem (azaridachta indica a. juss.), mostaza (brassica campestris l.) y maní (arachis hypogaea) al suelo suprimió las poblaciones de m. incógnita y redujo el grado de nudosidad en raíces de espinaca. de otra parte, akhtar et al. (1990) encontraron que la adición al suelo de hojas picadas de melia azedarach l., calotropis procera r. br., higuerilla, buchón de agua (eichornia crassipes mart.) y neem a 110 kg.ha·1 redujo la reproducción de varias especies de m. incognita y otros nemátodos fitoparásitos en un cultivo de fríjol mungo. las hojas de c. procera ofrecieron la máxima eficacia seguidas de las hojas de buchón, neem, m. azedarach e higuerilla. los autores concluyen que el potencial de estas enmiendas orgánicas para controlar a los nemátodos fitoparásitos puede atribuirse a la toxicidad de los productos de descomposición, al incremento en la predación contra los nemátodos, o a la actividad parasítica de los habitantes del suelo. además, sugieren que estas enmiendas pueden provocar cambios en las propiedades físicas o químicas del suelo que inhiben a los nemátodos, o incrementan la resistencia del hospedante. materiales y metocos el ensayo se llevó a cabo en un invernadero del ciaa, con una temperatura promedio de 15 -c y una humedad relativa del 80%, bajo un diseño completamente al azar de nueve tratamientos con cuatro repeticiones. cada repetición o unidad experimental consistía en una cama cuadrada de 1 m2 y 25 cm de altura elaborada con cuatro estacas de madera, alambre y polietileno. el suelo depositado en cada cama provino de un invernadero con infestación del nernátodo y fue homogenizado mediante volteo con pala. la textura de este suelo era franco-arcillosa, con ph 5,8 y disponibilidad adecuada de macro y microelementos para el cultivo, según lo mostró el análisis de caracterización. la parte aérea (hojas, tallos, flores y frutos) del material vegetal de las especies que se detallan adelante se picó mediante una picadora "tornometal", y se incorporó a la dosis de 1000 g,m2 las especies utilizadas fueron higuerilla, chipaca, ruda de castilla, diente de león, "amapola" (tagetes erecta l,), mostaza, y ruda gallinaza. se aplicaron dos dosis de higuerilla (1000 y 500 g.m2) para evaluar la posible fitotoxicidad de este material en la zanahoria, dado que existían antecedentes de este efecto en otros cultivos (navarro, 1997), las plantas fueron identificadas en el herbario nacional colombiano. diez días después de la incorporación se procedió a sembrar 4 surcos de zanahoria varo mokum en cada unidad experimental. la razón de sembrar diez días después de la incorporación fue permitir la descomposición del material, por lo cual, durante ese péríodo de tiempo el suelo se mantuvo húmedo mediante riego, al final de las 12 semanas del ciclo de cultivo de la zanahoria, se determinaron las siguientes variables en cada unidad experimental: • nodulación: número de nudos por ápice de zanahoria (promedio de una muestra de 32 zanahorias) rendimiento (peso fresco de calidad comercial) expresado en g.m·2: el rendimiento total es el peso de todas las zanahorias cosechadas. el rendimiento de primera (1a) es el peso de las zanahorias con longitud igualo superior a 10 cm, diámetro (se considera la parte más gruesa) igualo superior a 1,9 cm y peso mayor a 10 g. el rendimiento de segunda (2a) es el peso de las zanahorias con longitud entre 5 y 9,9 cm, diámetro entre 1,4 y 1,8 cm y peso entre 5 y 9,9 g, el rendimiento de tercera (3a) es el 139 peso de las zanahorias no comerciales. el rendimiento de zanahoria comercial es la suma de los rendimientos de 1a y 2° • densidad poblacional de m. hapla: corresponde al número de juveniles (j 2 ) de m. hapla en 100 g de suelo usando como método de extracción el embudo de baermann. los datos de la variable densidad poblacional se transformaron a log (x) y los de las demás variables a ~x, con el fin de acercarlos a los supuestos de homogeneidad de varianzas y normalidad de errores. se hizo un anava para cada variable con los datos transformados y se hizo una prueba de duncan para detectar diferencias entre los tratamientos. resultados los resultados se presentan en el cuadro 1. para la variable de nodulación, la prueba de duncan detectó diferencias significativas entre el testigo (5,0 nudos por ápice de zanahoria) y los demás tratamientos (1,9 a 2,8 nudos por ápice de zanahoria). se destacan la ruda de castilla y la higuerilla aplicada a la dosis de 1.0 kq.m", como los tratamientos que presentaron menor nodulación. el promedio general de rendimiento para el ensayo fue de 5400 g.m-2• no se detectaron diferencias significativas en el rendimiento total aunque la "amapola" y el testigo presentaron los menores valores en esta variable. en el caso del rendimiento de zanahoria de 1°, la prueba de duncan establece diferencias significativas entre la ruda de castilla y la "amapola" respecto al testigo, mientras que para la variable rendimiento de zanahoria de 2° se encuentran diferencias significativas de los tratamientos ruda de castilla y diente de león con respecto al testigo. al considerar el rendimiento comercial, se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos ruda de castilla y diente de león con respecto al testigo. en todos los casos se observa siempre una mayor proporción de zanahoria de segunda que de primera. cuadro 1. resultados generales del ensayo de control del nemátodo del nudo de la raíz de la zanahoria mediante la incorporación de material vegetal. promedio de cuatro repeticiones. nudos rendila. 2a. rendi3a. nenltb:bs por miento clase clase miento clase por 100 9. ápice de total 9·m:2 9·m:2 comer9·m:2 de suelo tratamiento zanaho9·m:2 clal q.rn.? ria testigo 5.0 4930 300 780 1080 3850 435 ricinus communiso.5 2.8 * 5400 480 570 1050 4330 127 * r. communis 1.0 1.9 * 5800 680 1470 2150 3660 71 * bidens pilosa 2.3 * 5750 240 1060 1300 4450 234 taraxacum officinale 2.6 * 5220 650 1620 * 2270 * 2950 67 * tagetes erecta 2.0 * 4700 960 1150 2090 2620 102 * t ztoecúirensts 2.6 * 5830 610 1180 1790 4040 198 ruta graveolens 2.0 * 5700 1050 * 2020 * 3070 * 2480 * 162 brassica campestrís 2.0 * 5170 560 1160 1730 3440 77* los tratamientos marcados con asteriscos nson diferentes al testigo a un nivel de significancia del 5% en la prueba de duncan. 140 los mayores valores en el rendimiento de zanahoria de 3" se presentan para los tratamientos chipaca, higuerilla 500 g.m·2, higuerilla 1000 g.m·2, ruda gallinaza y mostaza sin que se presenten diferencias estadísticamente significativas entre estos tratamientos y el testigo. la ruda de castilla presentó el menor valor de rendimiento de 3" y fue significativamente inferior al testigo. el tratamiento con la más alta densidad poblacional de nemátodos es el testigo, sin que presente diferencias significativas con los tratamientos chipaca, ruda gallinaza y ruda de castilla. la prueba de duncan detectó diferencias significativas entre el testigo y los tratamientos higuerilla 1000 g.m·2, diente de león, "amapola", mostaza e higuerilla 500 g.m·2. no se observó ningún efecto de fitotoxicidad como clorosis o crecimiento retardado del área foliar en la zanahoria sembrada bajo los dos tratamientos de higuerilla durante el ciclo de cultivo. en cambio, es evidente el efecto benéfico de la aplicación de la mayor dosis de higuerilla en todas las variables del ensayo con respecto a la menor dosis. discusion los resultados de este trabajo muestran que la incorporación de material vegetal de ruda de castilla, y diente de león redujo la densidad poblacional de m. hapla y protegió las raíces de zanahoria, lo cual valida el supuesto inicial concerniente a la efectividad de la adición de enmiendas orgánicas en la lucha contra los nemátodos fitopatógenos y que reporta la literatura (akhtar et al., 1990; hasan, 1992). las diferencias significativas entre tratamientos en términos de calidad de la zanahoria justifican ampliamente el control de m. hapla en la varo mokum dado el alto valor comercial de este cultivar respecto a variedades más comunes de zanahoria (el precio de venta de esta variedad osciló durante 1997 entre $1.400 y $1.700 por kilogramo). algunas de las plantas que tuvieron efecto en este trabajo, como el diente de león, la ruda gallinaza, y la ruda de castilla, ya habían demostrado ser antagónicas a meloidogyne sp. en condiciones de laboratorio en nuestro medio (camelo, 1994; navarro, 1997). los resultados de este trabajo confirman las propiedades nematicidas de estas plantas y su efecto benéfico sobre la producción de zanahoria comercial. aunque la metodología usada en este trabajo no permite explicar la efectividad de las enmiendas utilizadas en el control de m. hapla, es presumible encontrar la explicación en algunas de las razones propuestas por akhtar et al. (1990) y hasan (1992) quienes aducen que la adición de materiales orgánicos, como los originados por la incorporación de plantas, puede generar toxicidad a los nemátodos al descomponerse, incrementar o favorecer la actividad predatora y parasítica en el suelo contra los nemátodos y originar cambios en las propiedades fisicoquímicas del suelo que inhiben a los nemátodos. sería interesante que en futuros trabajos relacionados con éste, se incluyeran variables que delimitaran con más exactitud los mecanismos de efectividad de estas enmiendas y las causas de su efecto diferencial en el control de los nemátodos fitoparásitos. los resultados evidencian además que algunos tratamientos como la ruda de castilla, que exhibieron buenas producciones de zanahoria comercial, mostraron al final del ciclo una densidad poblacional relativamente alta de nemátodos en el suelo; mientras que otros tratamientos, como la mostaza, que tuvieron uno de los más bajos promedios en rendimiento comercial, mostraron densidades finales bajas de nemátodos. lo anterior puede explicarse si se considera que tratamientos como la ruda de castilla, que mostraron buenos rendimientos comerciales, tuvieron alta efectividad en la disminución de las densidades poblacionales iniciales, pero su efecto no se prolongó en el tiempo y los nemátodos que entraron a las raíces de la zanahoria 141 dejaron descendencia que se expresó como inóculo abundante al final del ciclo del cultivo. por el contrario, tratamientos como la mostaza fueron poco efectivos en el control de las poblaciones iniciales pero muy supresivos con los nemátodos que eclosionaban de las masas de huevos de las raíces de zanahoria que ya habían sufrido el daño de las poblaciones iniciales. siguiendo este argumento, tratamientos como la mostaza no pueden ser descartados en un plan de manejo integrado de m. hapla. bibllografia akhtar, m., suhail, a. y aparna y. 1990. effect of organic amendments to soil as nematode supressants. intl. nematol. network newsl. 7(3):21. _________-_camelo, a. p. 1994. estandarización de las condiciones óptimas para el cultivo de fitonemátodos y determinación de la posible actividad nematicida de tagetes zipaquirensis. tesis. química farmacéutica. u. nal. bogotá. eisenback y triantaphyllou. 1991. root knot nematodes: meloidogyne pp 191-274 en: manual of agricultural nematology. w. r. nickle, ed. marcel dekker, new york. estrada, w. y pelaez l. 1982. siembra intercalada de tomate (lycopersicon esculentum) y rosa amarilla para el control de meloidogyne sp. tesis ing. agrónomo. u. nal. medellín. hasan, a. 1992, allelopathy in the management of root-knot nematodes pg 413441 en: allelopathy: basic and applied aspects. v. rizvi, ed. chapman & hall, londres. huang s, p. 1984. cropping effects of marigolds, corn and okra on population levels of meloidogyne javanica and on carrot yields. journal of nematology 16(4):3 96-98. valbuena, f. 1995. efecto antagónico de diferentes especies vegetales sobre las poblaciones de mejoidogyne spp. en el cultivo del guayabo. (psidium guajaba_ l) en venezuela. nematrópica 25(2):95. navarro, r. 1997. comunicación personal. universidad católica de oriente. ríonegro, antioquia. taylor, a. l. 1968. introducción a la nematología vegetal aplicada. fao. organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación, roma. 142 received for publication: 2 november, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 department of food, faculty of pharmaceutical chemistry, universidad de antioquia. medellin (colombia). jedgar_4@yahoo.es agronomía colombiana 32(1), 52-58, 2014 sorption isotherms for oat flakes (avena sativa l.) isotermas de adsorción para hojuelas de avena (avena sativa l.) josé edgar zapata m.1, oscar albeiro quintero c.1, and luis danilo porras b.1 abstract resumen moisture sorption isotherms of oat flakes were determined at temperatures of 5, 25 and 37°c, using a gravimetric technique in an aw range of between 0.107 and 0.855. these curves were modeled using six equations commonly applied in food. the quality of the fit was assessed with the regression coefficient (r2) and the mean relative percentage error (mrpe). the best fit were obtained with the caurie model with r2 of 0.996, 0.901 and 0.870, and mrpe of 7.190, 17.878 and 16.206, at 5, 25 and 37ºc, respectively. the equilibrium moisture presented a dependence on temperature in the studied aw range, as did the security moisture (xs). these results suggest that the recommended storage conditions of oat flakes include: a relative air humidity of 50% between 5 and 25ºc and of 38% up to 37°c. se determinaron las isotermas de sorción de humedad de la avena en hojuelas a temperaturas de 5, 25 y 37ºc, utilizando una técnica gravimétrica en el rango de aw entre 0,107 y 0,855. estas curvas se modelaron utilizando seis ecuaciones comúnmente aplicadas en alimentos. la calidad del ajuste se evaluó con el coeficiente de regresión (r2) y el porcentaje de error medio relativo (pemr). los resultados mostraron que el modelo de caurie fue el que mejor se ajustó a los datos experimentales, con r2 de 0.996, 0.901 y 0.870, y %pemr de 7.190, 17.878 y 16.206, para las temperaturas de 5, 25 y 37ºc, respectivamente. la humedad de equilibrio presentó dependencia con la temperatura en el rango de aw estudiado, al igual que la humedad de seguridad (xs). se obtuvó para este último parámetro valores de 0.053, 0.041 y 0.063 para 5, 25 y 37ºc, respectivamente. los resultados también permiten concluir que las condiciones de almacenamiento recomendadas para la avena en hojuelas son humedad relativa a 50% a 5 y 25ºc, y de 38% para 37°c. key words: water activity, simulation, diffusion models, storage. palabras clave: actividad acuosa, simulación, modelos de difusión, almacenamiento. introduction oat (avena sativa l.) is a cereal that belongs to the gramineae family, widely used worldwide for human consumption, animal food and cosmetic products (gates, 2007). compared with other cereals, oat is considered a source of proteins, carbohydrates, fiber, vitamins and minerals (gates, 2007). it has components of minor proportion, such as unsaturated fat and β-glucans, which contribute to the health and well-being of human beings (peterson, 2004). oat flakes are an important raw material in the food industry (gates, 2007). one of the most important aspects concerning oat quality is its moisture content, since many of its physical properties depend on this property (prieto et al., 2006). but its water activity (aw) is much more important, which indicates the water quantity in a food that may be used for developmental biochemical reactions (i.e., lipid oxidation processes, enzyme reactions, maillard reaction and microbial development) (gálvez et al., 2006). predicting the variation of the equilibrium moisture content in solid materials, based on fundamentals principles, has not yet been developed for complex systems such as food matrices (al-muhtaseb et al., 2004). a common practice is to correlate the experimental data through mathematical models, which render satisfactory results in certain aw ranges and certain food types (zhang et al., 1996). this adjustment is obtained by graphing the experimental moisture data in the product equilibrium at a pressure and temperature (corzo and fuentes, 2004) with the thermodynamic activity of water. the water activity in equilibrium equals the relative moisture of the air that surrounds it (zhang et al., 1996). the most used strategy for studies on sorption desorption phenomena is sorption isotherms, which are important in the analysis and design of several food processes and can be used to predict changes in food stability and to select appropriate packaging materials and ingredients (zhang et al., 1996). the sorption-desorption behavior, as well as the isosteric heat of food products and the influence of temperature over 53zapata m., quintero c., and porras b.: sorption isotherms for oat flakes (avena sativa l.) the moisture content in equilibrium, provides very useful information for the processes of drying, preservation and conditioning of the food materials (badui, 1993). besides, it defines the storing conditions that guarantee food stability (correa et al., 2004). isosteric heat in the desorption processes represents the energy required for breaking inter-molecular forces between the water vapor and the adsorbent surface, while in sorption processes it corresponds to the energy delivered by the molecules as they are being adsorbed (gálvez et al., 2006; rizvi, 1995). models that are available in the literature for describing moisture sorption isotherms can be divided into several categories: kinetic models based on a mono-layer (modbet model), kinetic models based on a multi-layer and condensed film (guggenheim, anderson and de boer – gab, model), semi-empirical (ferro-fontan, henderson and halsey models) and empirical models (smith and oswin models) (al-muhtaseb et al., 2004). the bet model represents a fundamental milestone in the interpretation of multi-layer sorption isotherms, particularly types ii and iii (timmermann, 1989). the gab model is considered to be the most versatile sorption model available in the literature (al-muhtaseb et al., 2004). the smith model (smith, 1947) is useful in describing the sorption isotherm of biological materials such as starch and cellulose. henderson (1952) proposed a semi-empirical model for the equilibrium moisture content of cereal grains. the use of caurie’s equation is very important in modeling dehydrated food isotherms since it provides the parameter called “security moisture content” (xs), which indicates the moisture content that results in the maximum stability of food during its storage (gálvez et al., 2006). in more recent years, the gab isotherm equation has been widely used to describe the sorption behavior of foods (bizot, 1983; weisser, 1985; iglesias et al., 1995). having a reasonably small number of parameters (three), the gab equation has been found to adequately represent the experimental data in the range of water activity of the most practical interest in foods, i.e., 0.10-0.90 (timmermann, 2001). the gab equation has been recommended by the european project group cost 90 on physical properties of foods (wolf et al., 1985) as the fundamental equation for the characterization of water sorption of food materials (timmermann, 2001). this model has been used with protein, rice, turkey, chicken, tomato, potato starch, and wheat starch (timmermann, 2001). on the other hand, the oswin model has been used with meat and fruits (boquet et al., 1978) and the henderson model with starchy food, proteins, meats, and fruits (chirife et al., 1978). the purpose of this study was to experimentally determine the equilibrium moisture curves of oat flakes (avena sativa l.) at three temperatures (5, 25 and 37°c) and to fit them by means of the mathematical models: gab, bet, oswin, caurie, smith and henderson. furthermore, the present study aimed to establish the best storage and packaging conditions for oat flakes. materials and methods determining sorption isotherms avena sativa oat flakes were provided by the gelatinas y refrescos de colombia company, located in envigado (colombia). the oat product (avena sativa or a. byzantine l.) was previously cleaned, dried, stabilized, shelled, cut transversely and crushed to form flakes, scales or flakes, and had rounded, soft edges, uniform size, characteristic color, 15% moisture, 2.0% ash, and 1.8-2.0% crude fiber. the method consisted of putting a previously known mass of sample (triplicate) in tightly closed containers at a constant temperature (5, 25 and 37°c) with a saturated dilution of salt of known water activity (tab. 1). from then on, the weight of the sample was controlled every 10 d until it achieved a constant weight (equilibrium condition). the containers with relative moisture solutions (%rh) higher than 75% had thymol added to the structure supporting the sample in order to prevent developing microorganisms, especially fungi. before doing the equilibrium moisture trials, the initial moisture of the oat flakes was determined by triplicate, following the methods of the aoac no. 925.10, for which an analytic scale (acculab la-60, new jersey), of 0.001 g precision, and a forced-convection heat drying chamber (binder, tuttlingen) were used. modeling of the isotherm sorption the equilibrium moisture content on a dry basis was plotted against the aw, to obtain the equilibrium moisture curves. the experimental data were fit to the mathematics models table 1. salts and equations used to obtain aw at a determined temperature (k). nomenclature sal regression equation r2 kcl potassium chloride ln aw = (367.58 x 1/ t)-1.39 0.97 mgcl2 magnesium chloride ln aw = (176.9 x 1/ t)-1.711 0.99 nacl sodium chloride ln aw = (228.92 x 1/ t)-1.040 0.96 mgno3 magnesium nitrate ln aw = (356.60 x 1/ t)-1.82 0.99 licl lithium chloride ln aw = (500.95 x 1/ t)-3.85 0.98 source: labuza et al. (1985). 54 agron. colomb. 32(1) 2014 (gálvez et al., 2006): gab (guggenheim, anderson and de boer) (ocampo, 2006), bet (brunauer, emmett and teller), henderson, caurie, smith and oswin, which are shown in tab. 2. the quality of the fit of the proposed models was assessed with a linear correlation coefficient (r2) and the percentage of the mean relative error (mrpe) (eq. 1); both are statistic parameters widely used in food isotherms (tolaba, 2004). the r2 must be higher than 0.85 to get a good fit in the experimental data. |xei – xci| mrpe = ( )xei 100 n n i=1 ∑ (1) where, xei, experimental moisture content (g water/g sample) xci, estimated moisture content from every model (g water/g sample) n, number of observations results and discussion equilibrium moisture content the oat flake sample initial moisture was 0.137±0.001 g water/g sample sorption isotherms for the working temperatures are shown in fig. 1 (5, 25 and 37°c), which correspond to type ii isotherms according to vander waals’ classification (debnath et al., 2002). these types of isotherms are the most frequently found in foods such as fruits and vegetables (martínez et al., 1998; kiranoudis et al., 1993). according to fig. 1, the equilibrium moisture curve slope above a particular value of aw increases drastically for the three working temperatures. this behavior can be explained by the endothermic dissolution of sugars at raised values of aw (brett et al., 2009). figure 1 shows that, between 5 and 25° c, as the temperature rose, the equilibrium moisture content for a given aw decreased, which is a common phenomenon in different types of food (johnson et al., 2000; gálvez et al., 2006). however, at 25 and 37°c, for a given aw, the equilibrium moisture increased with the temperature over the studied range of water activity, which has already been observed in other types of foods (foster et al., 2005). table 2. models of sorption isotherms for equilibrium moisture. model ecuation parameters gab xm c k aw (1 – k aw)(1+(c–1) k aw) xw = xm, is the moisture of product corresponding the situation in which the point of primary adsorption are saturated by water molecules c, is the guggenheim’s constant, characteristic of the product and related to the adsorption heat of the single layer k, is the correction factor related to adsorption heat of the multilayer layer bet xm c aw (1 – aw)(1 +(c–1) aw) xw = xm, is the moisture of product corresponding to the monomolecular layer of the adsorbed water c, characteristic constant of the material related to the heat released in the sorption process henderson xw = 0.01[ ] 1/n – log (1– aw) 10ƒ n y f, are characteristic parameter of the product caurie xw = exp[(aw) ln(v)]–[ ] 1/n 1 4.5 xs v, characteristic constant of the material xs, security moisture content that give maximum stability to dehydrated food during the storage smith oswin xw = b + a log (1–a w) aw 1 – aw xw = a[ ] b a and b are constant of model and they are characteristics for each food source: gálvez et al. (2006). x w ( g w at er /g d ry m as s) aw sorption 25°c sorption 37°c sorption 5°c 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 figure 1. experimental equilibrium moisture content of oat flakes for the working temperatures (5, 25 and 37°c). 55zapata m., quintero c., and porras b.: sorption isotherms for oat flakes (avena sativa l.) in the first range of temperatures (5 to 25°c), the moisture decreased with increasing temperatures, indicating that the oat flakes became less hygroscopic. this fact was attributed to the higher energy levels and lower stability of water molecules as temperature increases, promoting their separation from the binding sites within the food matrix (breett et al., 2009). the system behavior between 25 and 37°c has been widely studied in foods rich in carbohydrates, such as beets (iglesias et al., 1975) raisins (saravacos et al., 1986) barley malt (barreiro et al., 2003) and soy texturized proteins with a 20% sugar content (cassini et al., 2006). in order to explain this behavior, it must be considered that oat flakes have about 1% sugar, mainly constituted by starch (aaman et al., 1984; brett et al., 2009), which may associate them to a greater exposition of active sites or hydroxyl groups as both the aw and the temperature increase (brett et al., 2009). under such conditions, the molecules in the glass stage may approximate to the glass transition region and become plasticized, thereby increasing their mobility and availability for sorption (brett et al., 2009; perdomo et al., 2009). the role of the glass transition in starch-rich products and how it affects their sorption mechanism has been studied by al-muhtaseb et al. (2004) and perdomo et al. (2009). the results obtained in this study confirm the premise of van den berg (1981) in relation to the modification of the sorption capacity around the transition region where the amorphous region of starch begins to be plasticized, increasing their availability of hydroxyl groups for the sorption of water molecules (brett et al., 2009). on the other hand, starch, quantitatively the main component of cereals such as oat, contains two polymers that contribute to its molecular structure: amylose, mainly a linear molecule, and amylopectin, a nonlinear and highly branched molecule (damodaran et al., 2007; brett et al., 2009). both molecules form semicrystalline superstructures (with crystalline and amorphous layers arranged in an onion-like structure) where most of the crystalline regions are formed by amylopectin although part of the amylose molecules are also present in them (zobel, 1988; brett et al., 2009). within such a system, amorphous zones are more water-accessible than crystalline regions in which the intermolecular interactions between the chains are too strong to allow solvent penetration. consequently, water influences the structure by acting as a plasticizer of the amorphous regions (al-muhtaseb et al., 2004; brett et al., 2009). this effect causes a depression of the glass transition temperature (tg). the plasticizing effect is very small at low aw values; therefore, the tg associated with the amorphous regions in samples will be typically high and the material will be glassy at room temperature. water access will be higher in the rubbery state (at t>tg) than in the glassy state, since the free volume increases above tg. increasing water activity causes an increase in the availability of the polar sites to the water molecules (al-muhtaseb et al., 2004; brett et al., 2009), such as shown in the curve for 37ºc (fig. 1). modeling isotherms table 4 presents a summary of the results obtained for the proposed models with their respective constants and r2 and mrpe values. based on the values of r² and mrpe, the equation proposed by caurie was seen to be the most useful among those evaluated in this study. the henderson model also presented a good behavior in respect to the r2 but produced a high mrpe (superior to 19.8%). the gab, bet and smith models did not satisfactorily describe the behavior of the oat flake sorption isotherms. on the other hand, the gab, oswin and smith models presented some very high mrpe while bet’s produced a very low r2. this result does not agree with brett et al., 2009, who reported a good fit with gab and bet models to oat flour (brett et al., 2009), nor with ayala (2011), who reported good fit in cassava flour with the gab, oswin and smith models (ayala, 2011), or with gálvez et al. (2006), who observed good fit in corn flour with the gab and oswin models (gálvez et al., 2006). in this study, (xs) values equal to 0.053, 0.041 and 0.063 g water/g sample were obtained for working temperatures of 5, 25 and 37°c, respectively, with which the dependence of this parameter on temperature can be observed. these values correspond to xs values that have been reported for foods rich in starch (gálvez et al., 2006; montes et al., 2009). figures 2, 3, and 4 present the experimental and predicted curves for the models at 5, 25 and 37ºc, respectively, using the six proposed equations. here, one can see that the curve predicted by the caurie model is the best fit to the experimental data, consistent with those predicted by the r2 and mrpe. additionally, based on the results from fig. 1 and tab. 4, the recommended storage conditions of oat f lakes include: relative air humidity of 50% between 5 and 25ºc and of 38% up to 37°c, which will prevent the deterioration of enzymatic reactions of carbohydrates, proteins, vitamins etc. 56 agron. colomb. 32(1) 2014 aw experimental caurie smith a x w ( g w at er /g d ry m as s) bexperimental gab bet henderson 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 aw x w ( g w at er /g d ry m as s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 figure 2. modeling of oat flake sorption isotherms at 5°c. model parameter 5ºc 25ºc 37ºc caurie v 22.094 53.517 14.820 xs 0.053 0.041 0.063 r2 0.999 0.966 0.939 mrpe 5.752 17.878 16.206 smith a -0.2335 -0.174 -0.412 b 0.0063 -0.010 -0.001 r2 0.996 0.901 0.870 mrpe 9.645 37.665 26.282 oswin a 0.734 0.034 0.118 b 0.6128 0.804 0.542 r2 0.998 0.975 0.922 mrpe 987.006 13.854 18.900 model parameter 5ºc 25ºc 37ºc gab k 0.930 0.931 1.040 c 3.621 -0.090 37.552 xm 0.073 -0.645 0.050 r2 0.955 0.833 0.892 mrpe 51.858 420.395 9.482 bet xm 0.036 0.022 0.056 c 10.350 2.936 11.764 r2 0.952 0.669 0.872 mrpe 11.921 14.420 13.040 henderson n 1.2384 0.881 1.243 f -1.6554 -1.052 -1.910 r2 0.991 0.968 0.869 mrpe 9.784 19.678 26.937 table 4. estimated values for the adjusted sorption models. aw experimental bet henderson x w ( g w at er /g d ry m as s) experimental caurie smith oswin 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 aw x w ( g w at er /g d ry m as s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 a b figure 3. modeling of oat flake sorption isotherms at 25°c. 57zapata m., quintero c., and porras b.: sorption isotherms for oat flakes (avena sativa l.) conclusions the behavior of the equilibrium moisture of oat flakes at 5, 25, and 37ºc may be satisfactorily described by means of the sorption isotherm caurie model. the oat flake moisture sorption isotherms showed a clear dependence on temperature for the working values in this study. between 5 and 25ºc, the equilibrium moisture decreased as the temperature increased, but, between 25 and 37ºc, the increases in temperature caused a rise in the equilibrium moisture. the recommended storage conditions of oat flakes include: a relative air humidity of 50% between 5 and 25ºc and of 38% up to 37°c. acknowledgements this study had financial support from the sustainability program 2011/2012 of the committee for research development (codi) of the universidad de antioquia, colombia. literature cited aaman, p. and k. hesselman. 1984. analysis of starch and other main constituents of cereal grains. j. agron. res. 14, 135-139. al-muhtaseb, a., w. mcminn, and t. magee. 2004. water sorption isotherms of starch powders. part 1: mathematical description of experimental data. j. food eng. 61(3), 297-307. aoac, association of official analytical chemists. 1990. official methods of analysis. arlington, va. ayala, a. 2011. estimación de las isotermas de adsorción y del calor isostérico en harina de yuca. biotecnol. sector agropec. agroind. 9(1), 88-96. badui, s. 1993. química de los alimentos. alhambra mexicana, mexico df. barreiro, j.a., s. fernández, and a.j. sandoval. 2003. water sorption characteristics of six rowbarley malt (hordeum vulgare). lebensm.-wiss. u.-technol. 36(1), 37-42. bizot, h. 1983. using the gab model to construct sorption isotherms. pp. 43-54. in: jowit, r., f. escher, b. hallstrom, h.f.t. meffert, w.e.l. spiess, and g. vos (eds.). physical properties for foods. applied science publishers, london. boquet, r., j. chirife, and h. iglesias. 1978. equations for fitting water sorption isotherms of foods: ii. evaluation of various two-parameter models. int. j. food sci. technol. 13(4), 319-327. brett, b., m. figueroa, a.j. sandoval, j.a. barreiro, and a.j. müller. 2009. moisture sorption characteristics of starchy products: oat flour and rice flour. food biophys. 4(3), 151-157. cassini, a.s., l.d.f. marczak, and c.p.z. noreña. 2006. water adsorption isotherms of texturized soy protein. j. food eng. 77(1), 194-199. chirife, j. and h. iglesias. 1978. equations for fitting water sorption isotherms of foods: a review. int. j. food sci. technol. 13(3), 159-174. correa, p., p. da silva, and l. almeida. 2004. estudo das propriedades físicas e de transporte na secagem de cebola (allium cepa l) em camada delgada. ciênc. tecnol. aliment. 24(3), 319-326. corzo, o. and a. fuentes. 2004. moisture sorption isotherms and modeling for precooked flours of pigeon pea (cajanus cajans l. millsp.) and lima bean (canavalia ensiformis). j. food eng. 65(3), 443-448. damodaran, s., k.l. parkin, and o.r. fennema. 2007. fennema’s food chemistry. 4th ed. crc, boca raton, fl. debnath, s., j. hemavathy, and k.k. bhat. 2002. moisture sorption studies on onion powder. food chem. 78(4), 479-482. foster, k., j. bronlund, and a. paterson. 2005. the prediction of moisture sorption isotherm for dairy powder. int. dairy j. 15(4), 411-418. gálvez, v., l. aravena, and l. mondaca. 2006. isotermas de adsorción en harina de maíz. ciênc. tecnol. aliment. 26, 821-823. gates, f. 2007. role of heat treatment in the processing and quality of oat flakes. academic dissertation. university of helsinki, helsinki. aw experimental gab bet henderson x w ( g w at er /g d ry m as s) experimental caurie smith oswin 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 aw x w ( g w at er /g d ry m as s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 a b figure 4. modeling of oat flake sorption isotherms at 37°c. 58 agron. colomb. 32(1) 2014 henderson, s. 1952. a basic concept of equilibrium moisture. agric. eng. 33, 29-32. iglesias, h. and j. chirife. 1995. an alternative to the gab model for the mathematical description of moisture sorption isotherms of foods. food res. int. 28(3), 317-321. iglesias, h., j. chirife, and j. lombardi. 1975. water sorption isotherms in sugar beet root. int. j. food sci. technol. 10(3), 299-308. johnson, t. and g. brennan. 2000. moisture sorption isotherm characteristics of plantain (musa aab). j. food eng. 44(2), 79-84. kiranoudis, t., b. maroulis, e. tsami, and d. marinos-kouris. 1993. equilibrium moisture content and heat of desorption of some vegetables. j. food eng. 20(1), 55-74. labuza, p., a. kaanane, and y. chen. 1985. effect of temperature on the moisture sorption isotherm and water activity shift of two dehydrated food. j. food sci. 50(2), 385-392. martínez n., n., a.m. andrés g., a. chiralt b., and p. fito m. 1998. termodinámica y cinética de sistemas alimento entorno. universidad politécnica de valencia. valencia, spain. montes, e., r. torres, r. andrade, o. pérez, j. marimon, and i. meza. 2009. modelado de las isotermas de desorción del ñame (dioscorea rotundata). dyna 76(157), 145-152. ocampo, a. 2006. modelo cinético de secado de la pulpa de mango. eia 5, 119-128. perdomo, j., a. cova, j. sandoval, l. garcía, e. laredo, and j. müller. 2009. glass transition temperatures and water sorption isotherms of cassava starch. carbohyd. polym. 76, 305-313. peterson, d. 2004. oat a multifunctional grain. pp. 21-26. in: peltonen-sainio, p. and m. topi-hulmi (eds.). proc. 7th int. oat conf. agrifood research reports 51. agrifood research, jokioinen, finland. prieto, g., a. gordillo, j. prieto, c. gómez, and a. román. 2006. evaluación de las isotermas de sorción en cereales para desayuno. superf. vacío 19, 12-19. rizvi, h. 1995. thermodynamics properties of food in dehydration. pp. 223-309. in: rao, m.a. and s.s.h. rizvi (eds.). engineering properties of foods. marcel dekker, new york. saravacos, d., a. tsiourvas, and e. tsami. 1986. effect of temperature on the water adsorption isotherms of sultana raisins. j. food sci. 51, 381-383. smith, s. 1947. the sorption of water vapour by hight polymers. j. amer. chem. soc. 69(3), 646. timmermann, e. 1989. a bet-like three sorption stage isotherm. j. chem. soc. faraday trans. 85(7), 1631-1645. timmermann, e., j. chirife, and h. iglesias. 2001. water sorption isotherms of foods and foods stuffs: bet or gab parameters? j. food eng. 48, 19-31. tolaba, p., m. peltzer, n. enríquez, and l. pollio. 2004. grain sorption equilibrium of quinoa grains. j. food eng. 61(3), 365-371. van den berg, c. 1981. vapour sorption equilibrium and other water–starch interactions: a physico-chemical approach. ph.d. thesis. wageningen agricultural university, wageningen, the netherlands. weisser, h. 1985. influence of temperature on sorption equilibrium. pp. 95-118. in: simatos, d. and j.l. multon (eds.). properties of water in foods in relation to quality and stability. martinus nijhoff publishers, dordrecht, the netherlands. wolf, w., w.e.l. spiess, and j. jung. 1985. standardization of isotherms measurements (cost project 90 and 90 bis). pp. 661-679. in: simatos, d. and j.l. multon (eds.). properties of water in foods in relation to quality and stability. martinus nijhoff publishers, dordrecht, the netherlands. zhang, x., l. xie, g. de-xiang, z. wei, w. ren-li, and l. pen. 1996. desorption isotherms of some vegetables. j. sci. food agric. 70(3), 303-306. zobel, f. 1988. molecules to granules: a comprehensive starch review. starch/stärke 40(2), 44-50. received for publication: 28 january, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.48673 1 department of chemistry, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). cenarvaezc@unal.edu.co agronomía colombiana 33(2), 212-219, 2015 effects of thermal processing combined with sucrose on the vitamin c content, total phenolic content, antioxidant activity, and sensory characteristics of arazá (eugenia stipitata mcvaugh) purée during frozen storage efecto del procesamiento térmico en combinación con sacarosa en el contenido de vitamina c, fenoles totales, actividad antioxidante y características sensoriales durante el almacenamiento de puré de arazá congelado (eugenia stipitata mcvaugh) carlos-eduardo narváez-cuenca1, kelly-johanna silva-bustos1, and luz-patricia restrepo-sánchez1 abstract resumen the effects of a 80°c, 1 minute thermal treatment (h treatment) and of the same treatment combined with sucrose (sh treatment) on the chemical and sensory qualities of arazá purée were evaluated during 4 months of storage at -20°c. for the control, an untreated sample (c) was included. the chemical qualities evaluated were vitamin c content, total phenolic compounds (tpc), and antioxidant activity (aoa), which were measured with the ferric reducing ability of plasma (frap), 2,2 -̓azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (abts), and 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (dpph), while a trained panel was used for the sensory quality evaluation. after 4 months of frozen storage, sh was more effective than h at controlling the loss of chemical quality. sh provided a similar frap-aoa (89%) and vitamin c content (87%), as well as a higher tpc (145%), abts-aoa (272%), and dpph-aoa (115%), when compared to c before frozen storage. the total sensory qualities in both the sh purée (15±1) and the h purée (16±1) after 4 months at -20°c were comparable to those of the c purée before the frozen storage (18±2). therefore, using sucrose combined with a thermal treatment and subsequent frozen storage preserves the chemical and sensory qualities of arazá purée. se evaluó el efecto del tratamiento térmico a 80°c durante 1 minuto (tratamiento h) y este mismo tipo de tratamiento combinado con adición de sacarosa (tratamiento sh) sobre la calidad química y sensorial de puré de arazá durante 4 meses de almacenamiento a -20°c. además, se incluyó un control sin tratamiento térmico ni sacarosa (control c). los parámetros químicos evaluados fueron: vitamina c, compuestos fenólicos totales (tpc) y actividad antioxidante (aoa) medida por los métodos de la capacidad de reducción férrica del plasma (frap), ácido 2,2’-azino-bis (3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico) (abts) y 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (dpph). la calidad sensorial se evaluó con un pánel entrenado. después de cuatro meses de almacenamiento congelado el tratamiento sh fue más efectivo que el h en el control de la calidad química. sh proporcionó valores de aoa-frap (89%) y contenido de vitamina c (87%) similares, como también mayores valores de tpc (145%), aoa-abts (272%) y aoa-dpph (115%) al compararlos con el control c antes del almacenamiento congelado. la calidad sensorial del puré sh (15±1) y del puré h (16±1) después de 4 meses a -20°c fue comparable a la del puré c antes del almacenamiento congelado (18±2). el uso de sacarosa combinado con tratamiento térmico y almacenamiento congelado preserva la calidad sensorial y química de puré de arazá. key words: therma l treatment, tropica l fruit, combined methods, amazonian fruit. palabras clave: tratamiento térmico, fruta tropical, métodos combinados, frutas amazónicas. introduction arazá (eugenia stipitata mcvaugh) is an exotic, tropical fruit that is grown in latin american countries, such as colombia, peru, and brazil. the fruit is a f leshy berry (4-7 cm in diameter) with 6 to 16 seeds (1-4 cm in diameter) per fruit. it has an attractive f lavor, a vitamin c content [8.9-26.6 mg/100 g fresh weight (fw)] (garcía-reyes and narváez-cuenca, 2010; contreras-calderón et al., 2011) that is comparable to those of pineapple (ananas comosus) and banana (musa acuminata aaa) (hernández et al., 2006), and a total phenolic content (tpc) (19.3-111.0 mg gallic acid equivalents/100 g fw) similar to those found in tropical fruits such as mango (mangifera indica) and granadilla (passiflora ligularis) (garcía-reyes and narváezcuenca, 2010; contreras-calderón et al., 2011; garzón et http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.48673 213narváez-cuenca, silva-bustos, and restrepo-sánchez: effects of thermal processing combined with sucrose on the vitamin c content, total phenolic content... al., 2012), as measured with a folin-ciocalteu (fc) reagent (vasco et al., 2008). attempts to delay the browning of the skin and excessive softening of fresh arazá fruits have been described in the literature (narváez-cuenca, 2003; hernández et al., 2009; carrillo et al., 2011). when stored at 20°c, greenmature fruits reach sensorial ripeness after one week with a subsequent decay of the sensory quality several days later (hernández et al., 2009; carrillo et al., 2011). the refrigeration of green-mature fruits at 12°c, with or without exposure to 1-methylcyclopropene, reduces the loss of organic acids and extends the sensory quality of arazá fruits for up to two weeks (carrillo et al., 2011). heat shock prior to refrigeration when using green-mature fruits was also useful in extending arazá fruit sensory quality for up to two weeks (narváez-cuenca, 2003). the arazá fruit is predominantly used to prepare nectars, jams, and candies, and it is rarely consumed whole. based on frozen storage experiments that were conducted over a period of 2 months (millán et al., 2007; garcía-reyes and narváez-cuenca 2010), the preservation of arazá fruit as a frozen purée was promising. millán et al. (2007) concluded that the combination of thermal treatments of arazá purée at 80°c for 1 min, quick freezing (by immersion in liquid nitrogen), and storage at -20°c preserved the sensorial and chemical [vitamin c, tpc, and antioxidant activity (aoa)] qualities of the arazá purée. these authors also indicated that the use of slow thawing yields purées with better textures than those prepared with fast thawing. silva et al. (2011) tested the effect of the addition of sucrose (in concentrations ranging from 0 to 30%, w∕w) to arazá purées on the sensorial quality of the stored frozen product and concluded that the presence of 20% (w/w) sucrose controlled the degradation of the sensory characteristics for the one-month storage period that was assessed. in the mentioned studies, the use of sucrose and slow freezing was comparable to the use of thermal processing in combination with quick freezing in terms of the sensorial texture stability of the arazá purée. until now, sucrose has not been used in combination with thermal processing and frozen storage trials have not lasted longer than two months in the evaluation of arazá purée. because there are up to three harvests of arazá fruit per year, the present research was conducted over a period of 4 months using frozen storage and evaluating the effect of thermal processing (at 80°c for 1 min) combined with sucrose (20% w/w) and the same thermal processing without sucrose on the chemical and sensorial qualities of arazá purée. materials and methods materials the 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (trolox), 2,2'-azino-bis-(3-3-ethylbenzothiazoline6-sulfonic acid) (abts), dithiothreitol, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (dpph), 2,4,6-tripyridyl-s-triazine (tptz), and folin ciocalteu (fc) reagent were supplied by sigma (st. louis, mo). sucrose was obtained from ingenio manuelita (bogota, colombia) and all of the other chemicals came from panreac química (barcelona, spain). ripe arazá fruits (fully-yellow skin color) (carrillo et al., 2011) were obtained from superstores in bogota, colombia. vendors reported the fruit came from cundinamarca, colombia, but the exact location was unknown. preparation of samples and storage the ripe arazá fruits were randomly split into nine lots (10-16 fruits per lot). each lot was washed with tap water and peeled by hand. the seeds were removed and the pulp was puréed for 10 s in a domestic blender. nine samples of purée (2 kg each) were obtained and immediately processed. three samples of the purée were treated thermally in a kettle equipped with a stirrer. these samples were held at 80°c for 1 min once the temperature at the central part of the 2 kg-purée reached said temperature and immediately cooled to 15°c by water circulation (h treatment) (garcíareyes and narváez-cuenca, 2010). three other samples were mixed with sucrose to obtain a final concentration of 20% (w/w) sucrose and then heated as described for the h treatment (sh treatment). finally, three samples were used as the control (c), where neither sugar nor heating were included. all samples (h and sh treatments, and c) were packed in polyethylene bags (100 g of purée per bag), slowly frozen (0.2°c/min), and stored in darkness at -20°c for four months. after storage, the chemical and sensory quality parameters were evaluated. the following chemical analyses were performed on the h and sh treatments and the c samples: vitamin c content, tpc, and aoa (measured by abts, frap, and dpph). the sensorial quality of the nectars prepared from the purée samples was measured by a trained panel. measurements were performed before freezing and after 1, 2, 3, and 4 months of storage at -20°c. except for day 0 (before freezing), the samples were thawed at room temperature and then analyzed. analysis of the chemical quality vitamin c. the vitamin c extraction and quantification were based on previous studies (gökmen et al., 2000). to extract the vitamin c, 1 g of sample was added to 4 ml of deionized water. the mixture was vortexed for 2 min and 214 agron. colomb. 33(2) 2015 filtered first through a black band paper filter and then through a 0.45 µm millipore (milford, ma) disposable filter. the filtrate was used for the vitamin c determination, which included the measurement of both ascorbic acid and dehydroascorbic acid in a single run. the dehydroascorbic acid present in the filtrate was reduced to ascorbic acid by treatment with 1 mg/ml dithiothreitol over a period of 2 h, in darkness and at room temperature. the vitamin c content was determined by reverse-phase high-performance liquid chromatography (rp-hplc). the chromatographic system consisted of a hichrom c18 stainless steel column (250 x 4 mm i.d.; 5 µm particle size; reading, uk) operated at 18°c. the eluate was monitored at 254 nm using an uv-visible detector operating at 40°c. the eluent was 200 mm kh2po4, adjusted to ph 2.4 with h3po4. the f low rate was 0.5 ml min-1. the sample volume for injection was 20 µl. a calibration curve was constructed for ascorbic acid solutions ranging from 10 to 50 mg ml-1 (five data points, r2 = 0.999). the results were expressed as mg of vitamin c per 100 g of fw purée. total phenolic content and antioxidant activity. for the tpc and aoa, an extraction was performed following previous studies (garcía-reyes and narváez-cuenca, 2010). a 2.5 g of purée were mixed with 5 ml of 80% (v/v) aqueous methanol and shaken for 1 h at 200 rpm. the resulting mixture was centrifuged (4,000 xg, 5 min at 4°c) and the supernatant was kept at 4°c. a second extraction was performed. the two supernatants were mixed, and the volume was brought to 10 ml in a volumetric f lask, topped off with distilled water, and used for the tpc and aoa analyses. the undiluted extracts were analyzed for the tpc and the extracts were diluted from 1:1 to 1:5 (extract: 80% aqueous methanol, v/v) for the aoa measurements. the tpc was determined using the fc method described by velioglu et al. (1998). a 100 µl aliquot of the aqueous methanol extract (80% v/v) was mixed with 750 µl of fc reagent (10% v/v). after 5 min, 750 µl of a nahcot (6% w/v) solution were added. after 90 min, the absorbance of the reaction mixture was measured at 725 nm. the results were expressed as gallic acid equivalents (mg gae/100 g fw purée). the calibration curve for gallic acid was constructed in concentrations ranging from 0.01 to 0.30 mg ml-1 (five data points, r2 = 0.998). the aoa of the extracts was measured with three methods: abts, frap, and dpph. the abts assay was based on re et al. (1999). a mixture of 7.0 mm abts and 2.45 mm potassium persulfate (final concentration) was prepared and stored in darkness for 16 h. the resulting abts+• solution was diluted with ethanol to reach an absorbance of 0.70 at 734 nm. aliquots (10 µl) of the diluted extracts were incubated with 1,000 µl of the abts+• solution for 60 min at 30°c and the absorbance was monitored at 734 nm every 5 s. the frap assay was carried out according to the method described by benzie and strain (1996). the frap reagent was prepared by mixing 25.0 ml of sodium acetate buffer (300 mm, ph 3.6) with 2.5 ml of tptz (10 mm) in hcl (40 mm) and 2.5 ml of ferric chloride (20 mm). the frap reagent (900 µl) was mixed with 90 µl of distilled water and 30 µl of diluted extract. the mixture was incubated at 37°c and the absorbance was monitored at 593 nm every 5 s for 45 min. the dpph assay was performed following sánchez-moreno et al. (1998). a methanolic stock solution of 50 mm dpph was diluted with methanol to obtain a working dpph solution with an absorbance of 1.10 at 515 nm. the diluted extract (25 µl) was mixed with 975 µl of a working methanolic dpph solution. the mixture was incubated at 20°c and its absorbance was measured at 515 nm every 5 s for 1 h. the scavenging effect (as a percentage) was calculated with [(a1-a2)/a0] * 100, where a0 was the absorbance of the control (without extract), a1 was the absorbance in the presence of the extract once the plateau was reached, and a2 was the absorbance without dpph. in the three different assays, abts, frap, and dpph standard curves were created with trolox in concentrations ranging from 100 to 1,500 µm (five data points, r2 = 0.999, 0.989, 0.975, respectively). in all of the cases, the absorbance reached a plateau during the given incubation time. the results were expressed as µmol of trolox per g of fw purée. analysis of the sensory quality the nectars were prepared by blending the purée, water, and sucrose to obtain a mixture with 25% (w/w) arazá purée and 12°brix. quantitative descriptive analysis (qda) of the prepared nectars was carried out by a trained panel of seven members. qda was performed for color and general aspects, as well as aroma, taste, and texture of the arazá purée. the panelists were both male and female, nonsmokers, and 40 to 55 years old; they were trained twice per week over a period of two months on the evaluation of the quality parameters (tab. 1) by preparing nectars with fresh purée, purée boiled for 1-5 min, and purée submitted to 1-3 cycles of frozen storage for 1 d with subsequent thawing. the evaluation was performed in a room designed specifically for sensory evaluation with individual booths and controlled, white lighting. in each session, each panelist 215narváez-cuenca, silva-bustos, and restrepo-sánchez: effects of thermal processing combined with sucrose on the vitamin c content, total phenolic content... tested nine randomly codified samples. each panelist was asked to rate the product using intermediate scores (tab. 1). each parameter had a different weight according to its importance, as defined in a previous study (millán et al., 2007). the total quality was calculated as the sum of the different parameters. table 1. scores for the sensory evaluation of the nectar prepared from the arazá purée. score description color and general aspect 2 brilliant yellow color and very homogeneous material 1 slight yellow, some suspended material 0 atypical color, bleached yellow, sediment aroma 7 acidic, fresh, fruity 5 slightly acidic, fresh, fruity 0 acetic, moldy taste 6 acidic, good balance acidic/sweet 4 slightly acidic, slightly boiled taste 0 extremely boiled taste, metallic texture 5 viscous, homogeneous 3 disaggregated, slightly homogeneous 0 extremely fluid statistical analysis the statistical analyses were performed using statgraphics plus® 5.1 for windows (manugistics, rockville, md). the mean values and their standard deviations were reported. a two-way analysis of variance was performed with factor a as the two treatments and the control, h, sh, and c, and factor b as the five periods of frozen storage, 0 (before freezing), 1, 2, 3, and 4 months. the comparisons among the means were performed with tukey’s test at a significance level of p≤0.05. results and discussion chemical quality of fresh arazá purée at day 0, the chemical quality of the fresh, untreated arazá purée was assessed by quantifying the vitamin c content, tpc, and aoa (fig. 1a-e). the vitamin c content (20.3 ±0.8 mg/100 g fw) (fig. 1a) was within the range previously reported for fresh arazá purée (8.9-26.6 mg/100 g fw) (garcía-reyes and narváez-cuenca, 2010; contrerascalderón et al., 2011). the tpc (fig. 1b), expressed as mg gae/100 g fw, of the fresh, untreated purée (26.5±3.6) was lower than the previously reported values (35.0±8.6 and 111.0±3.6) when the extraction was performed with 80% (v/v) aqueous methanol (garcía-reyes and narváez-cuenca, 2010). the aoa of the fresh arazá purée was higher when measured by the frap method (8.8±1.1 µmol trolox/g fw of purée) (fig. 1d) than when measured by the abts method (3.2±0.5 µmol trolox/g fw of purée) (fig. 1c) or by the dpph method (3.4±0.3 µmol trolox/g fw of purée) (fig. 1e). this trend indicates that the antioxidants present in fresh arazá purée have a better reducing capacity (as measured by frap) than the free radical scavenging capacity (as measured by abts and dpph). this trend might be related to the polyphenolic composition of the extract. caffeic acid, reported in the skin and pulp of arazá (cuellar et al., 2013) at a concentration of 1 mg l-1, yielded a frap-aoa value that was 1.4-times higher than the value obtained by either dpph-aoa or abts-aoa (maqsood and benjakul, 2010). while the frap-aoa found in the fresh arazá purée was within the range reported for 24 fruits from colombia (ranging from 3.2 to 175 µmol trolox/g fw), the abts-aoa was below the values found in the same 24 colombian fruits (ranging from 6.3 to 144 µmol trolox/g fw) (contreras-calderón et al., 2011). the fresh arazá purée had a dpph-aoa value within the range of values reported in 19 tropical fruits from ecuador (ranging from 0.3 to 76 µmol trolox/g fw) (vasco et al., 2008). the higher values for the vitamin c content, tpc, and abts-aoa previously reported for fresh arazá purée (garcía-reyes and narváez-cuenca, 2010), when a similar extraction method was used, might be the result of differences in the year, harvest location, and storage conditions, as shown in other fruits (al-turki et al., 2010; guzmánmaldonado et al., 2010). the lower tpc, frap-aoa, abts-aoa, and dpph-aoa values found in the arazá purée when the extraction was performed with 100% (v/v) acetone (garzón et al., 2012) as compared to the values found by us when the extract was prepared in 80% (v/v) aqueous methanol suggest a more important contribution from the hydrophilic antioxidants, such as hydroxybenzoic and phenolic acids, rather than from the hydrophobic antioxidants, such as carotenoids, which are present in arazá fruits (garzón et al., 2012; cuellar et al., 2013). chemical quality of treated arazá purée before frozen storage the effect of thermal treatments or sucrose with thermal treatments before storage at -20°c on the chemical quality 216 agron. colomb. 33(2) 2015 figure 1. effects of thermal treatments (light grey bars) and sucrose (20% w/w) combined with thermal treatments (dark grey bars) on the vitamin c content (a), total phenolic content (b), abts-antioxidant activity (c), frap-antioxidant activity (d), dpph-antioxidant activity (e), and total sensory quality (f) of arazá purée stored at -20ºc. the control samples are represented by the white bars and the data bars are the means of three replicates with their standard errors. different lowercase letters indicate significant differences (p≤0.05) based on tukey’s comparison test within each treatment or the control during storage. asterisks denote significant differences (p≤0.05) based on tukey’s comparison test between the treatments and the control at the same storage time. * a b c d d a a a b b a b c cd d * * * * * * ab b c c a bc c b a b c c d * * * * * * * a a a b b a a a a b a a b c c * * * * * * a b b b b aa a b a a b b b c * ** * * * * * a b bb c bb c c a a bcc c c a b b b b a a a a a a a a a a ** * * * * * to ta l s en so ry q ua lit y f 43210 month of frozen storage 0 8 6 4 2 10 12 14 16 18 20 µ m ol t ro lo x / g pu ré e fw e 43210 month of frozen storage 0 1 2 3 4 5 µ m ol t ro lo x / g pu ré e fw d 43210 month of frozen storage 0 2 4 6 8 10 12 µ m ol t ro lo x / g pu ré e fw c 43210 month of frozen storage 0 2 4 6 8 10 m g g ae / 1 00 g p ur ée f w b 43210 month of frozen storage 0 5 10 15 20 25 40 35 30 45 m g vi ta m in c / 1 00 g p ur ée f w a 43210 month of frozen storage 0 5 10 15 20 25 30 35 of arazá purée (fig. 1a-e). compared to the c sample, there was no significant effect of the h treatment on the vitamin c content, tpc, abts-aoa, or frap-aoa. the sh treatment did not significantly change the tpc or frap-aoa. in contrast, at time 0, while the h treatment yielded a statistically higher dpph-aoa (4.0±0.2 µmol trolox/g fw of purée) as compared to the control (3.4±0.3 µmol trolox/g fw of purée), the sh treatment resulted in a statistically higher vitamin c content (23.0±0.4 mg/100 g fw), abts-aoa (5.1±0.7 µmol trolox/g fw of purée), and dpph-aoa (4.0±0.2 µmol trolox/g fw of purée) as compared to the control (20.3±0.8 mg vitamin c/100 g fw, 3.2±0.5 µmol trolox/g fw of purée as measured by abts, and 3.4±0.3 µmol trolox/g fw of purée as measured by dpph). the increase observed for the chemical quality of the fresh arazá purée after application of the h or sh treatments 217narváez-cuenca, silva-bustos, and restrepo-sánchez: effects of thermal processing combined with sucrose on the vitamin c content, total phenolic content... suggests a positive role for both the thermal treatments and the sucrose additives. the stability of the vitamin c content observed in the thermal treatment of the arazá purée is in agreement with the lack of significant vitamin c loss found after thermal treatments on guava (psidium guajava l. cv. chung shan) purée (yen and lin, 1996) or watercress (nasturtium officinale r. br.) leaves (gonçalves et al., 2009), but contrasts the degradation of this compound after infrared thermal treatments on fresh-cut mango (sogi et al., 2012). during the thermal treatment, phenolics and other compounds contributing to the aoa that were part of the insoluble bound fraction must have been released from the purée matrix, as previously shown by sogi et al. (2012) in infrared heated fresh-cut mango. these authors found an increase in the tpc and aoa, as measured by dpph, frap, and orac assays, as a result of the infrared treatment. the stabilizing effect of sucrose on the chemical qualities of arazá purée corroborates a previous report from kopjar et al. (2008). these authors reported that the addition of trehalose to strawberry cream improves the stability of the anthocyanins in the product prepared by evaporation at 80°c. chemical quality of treated arazá purée during frozen storage during frozen storage of the c sample, there was a decrease (p≤0.05) in the vitamin c content, tpc, frap-aoa, and dpph-aoa, and an increase (p≤0.05) in the abts-aoa (fig. 1a-e). interestingly, the h and sh treatments yielded greater values (p≤0.05) than the c sample for each chemical quality parameter evaluated during frozen storage (fig. 1a-e). the vitamin c content decreased in the c sample during the frozen storage, with a calculated half-life time of 93 d after applying a first order kinetic model. the degradation of the vitamin c was retarded with the h and sh treatments. the half-life of the vitamin c was extended to 166 d with the h treatment and 278 d with the sh treatment. after 4 months of frozen storage, the vitamin c content in the c, h treated, and sh treated purée samples represented 40, 64, and 87%, respectively, as compared to the vitamin c content of the fresh, untreated purée sample. the ratio values (expressed as a percentage) between the tpc after four months of frozen storage of the c, h, and sh treatments and the tpc of the fresh, untreated purée sample were calculated. the ratio values for abts-aoa, frap-aoa, and dpph-aoa were calculated as well. the sh treated purée samples had the highest ratio values (145 for tpc, 272 for abts-aoa, 89 for frap-aoa, and 115% for dpph-aoa), followed by the h treated purée samples (114, 178, 91, and 88%, respectively) and then the c purée samples (66, 116, 67, and 76%). in the present research, we found that both the h and sh treatments controlled the degradation of vitamin c, tpc, and aoa, as compared to the control. furthermore, the sh treatment exhibited better control of chemical quality losses during frozen storage, as compared to the h treatment. the observed protective effect of sucrose on phenolic compounds and vitamin c upholds previous results for frozen fruits (oszmiański et al., 2009; rincon and kerr, 2010). the use of sugars, e.g., glucose, fructose and sucrose, to coat whole fruits or to mix with fruit purées prior to freeze-drying, freezing, or evaporation at 80°c has positive effects on the chemical quality (kopjar et al., 2008; galmarini et al., 2009; kopjar et al., 2009; loncaric et al., 2014). these sugars effectively increase both aroma and color retention and reduce the loss of tpc, anthocyanins, and aoa during storage at either room temperature or freezing temperatures. the positive effect of sugars on the chemical quality stability has also been related to an increase in the transition glass temperature, which is associated with low shrinkage, collapse, and crystallization of freeze-dried products (roos, 1995). the increase in the frap-aoa of the solutions containing sucrose has been attributed to the production of non-enzymatic browning reaction products during heating at a low ph (tsai et al., 2005). the potential susceptibility of phenolic compounds to a thermal treatment was overcome by the higher stability of these compounds during frozen storage of the arazá purée. the stabilizing effect of thermal treatments on individual phenolic compounds was previously shown in grapefruit juice during frozen storage (igual et al., 2011). sensory quality of treated arazá purée during frozen storage the trained pa nelists indicated t hat t he h a nd sh treatments generated a boiled taste (day 0); nevertheless, the effect of the treatments was not significant when the total quality of the nectars was evaluated (fig. 1f). the total sensory quality of the c sample was negatively affected during frozen storage, moving from an initial value (before frozen storage) of 18±2 to 8±3 after 4 months. no statistically significant differences were obtained between the h and the sh treated samples at any storage time when evaluating the total sensory quality. the total sensory quality of the h and sh treated samples was greater than the quality of the c sample during frozen storage. after 4 months, the h (16±1) and sh (15±1) treatments produced total quality levels that were comparable to that of the fresh, untreated purée (18±2). the use of sugars has been reported to have 218 agron. colomb. 33(2) 2015 a positive effect on the retention of sensory qualities, such as aroma, color, and texture in whole fruits, fruit purées or fruit juice during storage at room temperature or at -18°c (kopjar et al., 2008; kopjar et al., 2009; kopjar et al., 2012). furthermore, thermal processing has been reported to enhance sensory quality by eliminating throat irritation, as compared to fresh purées (ledeker et al., 2014). conclusions after frozen storage of the hs treated purée (20% (w/w) sucrose plus thermal treatment) for four months, the vitamin c content, tpc, aoa, and sensorial quality were comparable to or higher than those of the control purée before frozen storage. the use of 20% (w/w) sucrose with a thermal treatment in combination with frozen storage is, therefore, useful in extending both the chemical and sensory qualities of arazá purée. further studies to describe the changes in the phenolic composition during frozen storage might be of interest when the biological activity of such compounds is taken into account. literature cited al-turki, s., m.a. shahba, and c. stushnoff. 2010. diversity of antioxidant properties and phenolic content of date palm (phoenix dactylifera l.) fruits as affected by cultivar and location. j. food agric. environ.8, 253-260. benzie, i.f.f., and j.j. strain. 1996. the ferric reducing ability of plasma (frap) as a measure of “antioxidant power”: the frap assay. anal. biochem. 239, 70-76. doi: 10.1006/abio.1996.0292 carrillo, m.p., m.s. hernández, j. barrera, o. martínez, and j.p. fernández-trujillo. 2011. 1-methylcyclopropene delays arazá ripening and improves postharvest fruit quality. lwt food sci. tech. 44, 250-255. doi: 10.1016/j.lwt.2010.05.029 contreras-calderón, j., l. calderón-jaimes, e. guerra-hernández, and b. garcía-villanova. 2011. antioxidant capacity, phenolic content and vitamin c in pulp, peel and seed from 24 exotic fruits from colombia. food res. int. 44, 2047-2053. doi: 10.1016/j.foodres.2010.11.003 cuellar, f.a., e. ariza, c. anzola, and p. restrepo. 2013. estudio de la capacidad antioxidante del arazá (eugenia stipitata mc vaugh) durante la maduración. rev. colomb. quím. 42, 213-235. galmarini, m.v., c. schebor, m.c. zamora, and j. chirife. 2009. the effect of trehalose, sucrose and maltodextrin addition on physicochemical and sensory aspects of freeze dried strawberry puree. int. j. food sci. tech. 44, 1869-1876. doi: 10.1111/j.1365-2621.2008.01890.x garcía-reyes, r.-h., and c.-e. narváez-cuenca. 2010. the effect of pasteurization on the quality of frozen arazá (eugenia stipitata mc vaugh) pulp. j. food qual. 33, 632-645. doi: 10.1111/j.1745-4557.2010.00348.x garzón, g.a., c.-e. narváez-cuenca, r.e. kopec, a.m. barry, k.m. riedl, and s.j. schwartz. 2012. determination of carotenoids, total phenolic content, and antioxidant activity of arazá (eugenia stipitata mc vaugh), an amanozian fruit. j. agric. food chem. 60, 4709-4717. doi: 10.1021/jf205347f gökmen, v., n. kahraman, n. demir, and j. acar. 2000. enzymatically validated liquid chromatographic method for the determination of ascorbic and dehydroascorbic acids in fruit and vegetables. j. chrom. a. 881, 309-316. doi: 10.1016/ s0021-9673(00)00080-7 gonçalves, e.m., r.m.s. cruz, m. abreu, t.r.s. brandão, and c.l .m. silva. 2009. biochemica l and colour changes of watercress (nasturtium of ficinale r. br.) during freezing and frozen storage. j. food eng. 93, 32-39. doi: 10.1016/ j.jfoodeng.2008.12.027 guzmán-maldonado, s.h., g. herrera-hernández, d. hernándezlópez, r. reynoso-camacho, a. guzmán-tovar, f. vaillant, and p. brat. 2010. physicochemical, nutritional and functional characteristics of two underutilised fruit cactus species (myrtillocactus) produced in central mexico. food chem. 121, 381-386. doi: 10.1016/j.foodchem.2009.12.039 hernández, y., m.g. lobo, and m. gonzález. 2006. determination of vitamin c in tropical fruits: a comparative evaluation of methods. food chem. 96, 654-664. doi: 10.1016/j. foodchem.2005.04.012 hernández, m.s., j. barrera, o. martínez, and j.p. fernándeztrujillo. 2009. postharvest quality of arazá fruit during low temperature storage. lwt food sci. tech. 42, 879-884. doi: 10.1016/j.lwt.2008.11.009 igual, m., e. garcía-martínez, m.m. camacho, and n. martíneznavarrete. 2011. changes in f lavonoid content of grapefruit juice caused by thermal treatment and storage. innov. food sci. emerg. technol. 12, 153-162. doi: 10.1016/j.ifset.2010.12.010 kopjar, m., v. piližota, j. hribar, m. simčič, e. zlatič, and n.n. tiban. 2008. inf luence of trehalose addition and storage conditions on the quality of strawberry cream filling. j. food eng. 87, 341-350. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2007.12.011 kopjar, m., n.n. tiban, v. piližota, and j. babic. 2009. stability of anthocyanins, phenols and free radical scavenging activity through sugar addition during frozen storage of blackberries. j. food process. preserv. 33(suppl. 1), 1-11. doi: 10.1111/j.1745-4549.2008.00244.x kopjar, m., k. jakšić, and v. piližota. 2012. inf luence of sugars and chlorogenic acid addition on anthocyanin content, antiox idant activ it y and color of blackberr y juice during storage. j. food process. preserv. 36, 545-552. doi: 10.1111/j.1745-4549.2011.00631.x ledeker, c.n., s. suwonsichon, d.h. chambers, and k. adhikari. 2014. comparison of sensory attributes in fresh mangoes and heat-treated mango purées prepared from thai cultivars. lwt food sci. tech. 56, 138-144. doi: 10.1016/j.lwt.2013.11.011 loncaric, a., k. dugalic, i. mihaljevic, l. jakobek, and v. pilizota. 2014. effects of sugar addition on total polyphenol content and antioxidant activity of frozen and freeze-dried apple purée. j. agric. food chem. 62, 1674-1682. doi: 10.1021/jf405003u maqsood, s. and s. benjakul. 2010. comparative studies of four different phenolic compounds on in vitro antioxidative activity and the preventive effect on lipid oxidation of fish oil emulsion and fish mince. food chem. 119, 123-132. doi: 10.1016/j. foodchem.2009.06.004 http://dx.doi.org/10.1006/abio.1996.0292 http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2010.05.029 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2010.11.003 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.2008.01890.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4557.2010.00348.x http://dx.doi.org/10.1021/jf205347f http://dx.doi.org/10.1016/s0021-9673(00)00080-7 http://dx.doi.org/10.1016/s0021-9673(00)00080-7 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.12.027 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.12.027 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.12.039 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.04.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.04.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2008.11.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.ifset.2010.12.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.12.011 http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4549.2008.00244.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4549.2011.00631.x http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2013.11.011 http://dx.doi.org/10.1021/jf405003u http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.06.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.06.004 219narváez-cuenca, silva-bustos, and restrepo-sánchez: effects of thermal processing combined with sucrose on the vitamin c content, total phenolic content... millán, e.r., l.p. restrepo, and c.-e. narváez. 2007. efecto del escaldado, de la velocidad de congelación y de descongelación sobre la calidad de la pulpa congelada de arazá (eugenia stipitata mc vaugh). agron. colomb. 25, 333-338. narváez-cuenca, c.-e. 2003. efecto del choque térmico de arazá (eugenia stipitata mc vaugh) sobre la tolerancia al frío. rev. colomb. quím. 32, 93-102. oszmiański, j., a. wojdyło, and j. kolniak. 2009. effect of l-ascorbic acid, sugar, pectin and freeze-thaw treatment on polyphenol content of frozen strawberries. lwt food sci. tech. 42, 581586. doi: 10.1016/j.lwt.2008.07.009 re, r., n. pellegrini, a. proteggente, a. pannala, m. yang, and c. rice-evans. 1999. antioxidant activity applying an improved abts radical cation decolorization assay. free radical biol. med. 26, 1231-1237. doi: 10.1016/s0891-5849(98)00315-3 rincon, a. and w.l. kerr. 2010. inf luence of osmotic dehydration, ripeness and frozen storage on physicochemical properties of mango. j. food process. preserv. 34, 887-903. doi: 10.1111/j.1745-4549.2009.00404.x roos, y. 1995. phase transitions in foods. academic press, new york, ny. sánchez-moreno, c., j.a. larrauri, and f. saura-calixto. 1998. a procedure to measure the antiradical efficiency of polyphenols. j. sci. food agric. 76, 270-276. doi: 10.1002/(sici)10970 010(199802)76:2%3c270::a id-jsfa945%3e3.0.co;2-9; 1 0 . 1 0 0 2 /( s i c i )1 0 9 70 0 1 0 (1 9 9 8 0 2) 7 6 : 2 < 2 7 0 : : a i d j sfa945>3.3.co;2-0 silva, b.k.j., c.-e. narváez-cuenca, and l.-p. restrepo-sánchez. 2011. effectiveness of sucrose during the frozen storage of arazá (eugenia stipitata mcvaugh) pulp. agron. colomb. 29, 441-445. sogi, d.s., m. siddiq, s. roidoung, and k.d. dolan. 2012. total phenolics, carotenoids, ascorbic acid, and antioxidant properties of fresh-cut mango (mangifera indica l., cv. tommy atkin) as affected by infrared heat treatment. j. food sci. 77, c1197c1202. doi: 10.1111/j.1750-3841.2012.02933.x tsai, p.j., l. delva, t.y. yu, y.t. huang, and l. defossé. 2005. effect of sucrose on the anthocyanin and antioxidant capacity of mulberry extract during high temperature heating. food res. int. 38, 1059-1065. doi: 10.1016/j.foodres.2005.03.017 vasco, c., j. ruales, and a. kamal-eldin. 2008. total phenolic compou nds a nd a nt iox ida nt capacit ies of major f r uits from ecuador. food chem. 111, 816-823. doi: 10.1016/j. foodchem.2008.04.054 velioglu, y.s., g. mazza, l. gao, and b.d. oomah. 1998. antioxidant activity and total phenolics in selected fruits, vegetables, and grain products. j. agric. food chem. 46, 4113-4117. doi: 10.1021/jf9801973 yen, g.-c. and h.-t. lin. 1996. comparison of high pressure treatment and thermal pasteurization effects on the quality and shelf life of guava puree. int. j. food sci. tech. 31, 205-213. doi: 10.1111/j.1365-2621.1996.331-32.x http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2008.07.009 http://dx.doi.org/10.1016/s0891-5849(98)00315-3 http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4549.2009.00404.x http://dx.doi.org/10.1002/(sici)1097-0010(199802)76:2%3c270::aid-jsfa945%3e3.0.co;2-9 http://dx.doi.org/10.1002/(sici)1097-0010(199802)76:2%3c270::aid-jsfa945%3e3.0.co;2-9 http://dx.doi.org/10.1002/(sici)1097-0010(199802)76:2%3c270::aid-jsfa945%3e3.3.co;2-0 http://dx.doi.org/10.1002/(sici)1097-0010(199802)76:2%3c270::aid-jsfa945%3e3.3.co;2-0 http://dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2012.02933.x http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2005.03.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.04.054 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.04.054 http://dx.doi.org/10.1021/jf9801973 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.1996.331-32.x received for publication: 25 july, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jhcamachot@unal.edu.co 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 environmental laboratory services, centro internacional de agricultura tropical (ciat). cali (colombia). agronomía colombiana 32(1), 86-94, 2014 near-infrared (nir) diffuse reflectance spectroscopy for the prediction of carbon and nitrogen in an oxisol espectroscopia de reflectancia difusa por infrarrojo cercano (nir) para la predicción de carbono y nitrógeno de un oxisol jesús h. camacho-tamayo1, yolanda rubiano s.2, and maria del pilar hurtado s.3 abstract resumen the characterization of soil properties through laboratory analysis is an essential part of the diagnosis of the potential use of lands and their fertility. conventional chemical analyzes are expensive and time consuming, hampering the adoption of crop management technologies, such as precision agriculture. the aim of the present paper was to evaluate the potential of near-infrared (nir) diffuse reflectance spectroscopy for the prediction of the carbon and nitrogen of typic hapludox. in the a and b horizons, 1,240 samples were collected in order to determine the total carbon (tc) and nitrogen (tn) contents, obtain the nir spectral curve, and build models using partial least squares regression. the use of diffuse reflectance spectroscopy and statistical techniques allowed for the quantification of the tc with adequate models of prediction based on a small number of samples, an residual prediction deviation rpd greater than 2.0, an r2 greater than 0.80 and a low root mean square error rmse. for tn, models with a good level of prediction were not obtained. the results based on the nir models were able to be integrated directly into the geostatistical evaluations, obtaining similar digital maps from the observed and predicted tc. the use of pedometric techniques showed promising results for these soils and constitutes a basis for the development of this area of research on soil science in colombia. la caracterización de las propiedades del suelo mediante análisis de laboratorio es parte esencial en el diagnóstico del potencial de uso de las tierras y de su fertilidad. los análisis químicos convencionales son costosos y demorados, lo que dificulta la adopción de tecnologías de gestión de cultivos, como la agricultura de precisión. el objetivo del presente trabajo fue evaluar el potencial de la espectroscopía de reflectancia difusa por infrarrojo lejano (nir) en la predicción del carbono y del nitrógeno de un typic hapludox. se recolectaron 1.240 muestras en los horizontes a y b, para determinar los contenidos de carbono total (tc) y nitrógeno total (tn), obtener las respuestas espectrales nir y elaborar los modelos mediante regresión por mínimos cuadrados parciales. el uso de las espectroscopía de reflectancia difusa y de técnicas estadísticas permitió la cuantificación del tc, con modelos de predicción adecuados con bajo número de muestras, desviación residual de la predicción rpd mayores de 2,0, r2 mayores de 0,80 y error cuadrático medio rmse bajos. para tn no se obtuvieron modelos con buen nivel de predicción. para tc, los resultados obtenidos a partir de los modelos nir pudieron integrarse directamente en las evaluaciones geoestadísticas, obteniendo mapas digitales y espectro-digitales similares. el uso de las técnicas pedométricas, mostró resultados promisorios para estos suelos y se constituye en una base para el desarrollo de esta área de investigación de la ciencia del suelo en colombia. key words: oxisol, pedometrics, soil mapping, geostatistics. palabras clave: oxisol, pedometría, mapeo de suelos, geo estadística. introduction the determination of characteristics and properties of soils through appropriate descriptions and laboratory analyses is a task that is basic to the understanding and evaluation of soil quality (cortés and malagón, 1984), where carrying out routine physical and chemical analyses is required, which in the majority of the cases are expensive and require time-consuming sample pre-processing or the use of (environmentally harmful) chemical extractants. this, along with some properties of the soil, principally the physical and chemical ones, which are not static and uniform in space and time, makes spatial and temporal analysis even more difficult because of the high number of samples required for a complete understanding of the dynamics of the soil (plant, 2001). 87camacho-tamayo, rubiano s., and hurtado s.: near-infrared (nir) diffuse reflectance spectroscopy for the prediction of carbon and nitrogen in an oxisol there exists a worldwide search for the development of cheap and rapid methodologies for carrying out soil analyses (shepherd and walsh, 2007), which for example support environmental monitoring (okin and painter, 2004), modeling of biological or agricultural production processes in productive systems known as precision agriculture or site specific management (cruz et al., 2011; tittonell et al., 2008). a technological option is the use of spectroscopy. reflectance spectroscopy studies energy reflecting material as part of the division of the incident energy, depending on the wavelength. various fractions of the energy incident on the element are reflected, absorbed, and or transmitted and occurs reflection specular and / or diffuse. specular reflection occurs mainly on smooth (polished) surfaces, whose roughness is less than the considered wavelength. diffuse reflection occurs especially on rough surfaces and is the result of the penetration of a portion of the incident beam to within the body, such as occurs with soil particles. in short, the energy reflected by a solid body is a combination of the two kinds of mentioned reflection and its magnitude depends on the particle size, structure, mineralogy and soil water content, microrelief, and other characteristics. for soils, visible and infrared spectra result from electronic and vibrational processes. despite fundamental vibration bands that lie in the midand far-infrared regions, vibrational processes yield characteristics in the nir region due to the excitation of overtones and combination of tones of the fundamental modes of anion groups (e.g., oh, co3 and so4; hunt and salisbury, 1970). therefore, soil constituents present weak, broad and, in most of the cases, over-lapping and masking vis–nir spectral responses. however, a soil vis–nir response contains important information about soil mineralogy. diffuse reflectance spectroscopy is a sensing method that can be utilized to enhance or replace conventional methods of soil analysis. this technique has undergone high development in the last two decades, overcoming some limitations and gaining a greater diversity of robust statistical methodologies that can more precisely relate the spectrum variability to the soil properties’ variability. soil spectroscopy is fast and convenient, less costly, non-destructive, simple, and, on occasion, more precise than conventional forms of analysis, reinforced by the use of other techniques such as multivariate statistics and geostatistics (tittonel et al., 2008). the advantage of this technology is that a single spectrum allows for the simultaneous characterization of diverse soil properties. the spectral band that extends from 1,000 to 2,500 nm (near infrared, nir) is presently the most widely used in the observation of the spectral signature of soils. commonly, air transported spectral sensors, as well as orbitals, cover the vis and nir bands. although these bands are the ones most widely used, studies have also been carried out on the ultraviolet band (uv) (bogrekci and lee, 2007) or with the use of gamma rays (elias, 2004; pires et al., 2005). the potential use of diffuse reflectance in agriculture and specifically in the study of soil properties has been employed by various authors (cozzolino and moron, 2006; vasques et al., 2008; sarkhot et al., 2011; ramírez-lopez et al., 2013), by means of the use of spectra in the vis, nir, and mir regions. the absorption of energy in the visible (vis) region and next to the near infrared (nir) (between 400 and 1,500 nm) is due to the carbon content of the soil and to the iron oxides, especially through minerals such as hematite and goethite, while the nir is strongly related to the water, clay minerals, carbonates and organic material content (viscarra rossel and chen, 2011); seeing that, in the region of 2,200 and 2,300 nm, the kaolinite and gibbsite contents can be clearly identified. in the mir region, by the same token, regions related to minerals and a great number of peaks, which are related to oh groups, can be defined, where the zone that spans 2,700 to 2,900 nm stands out. for these reasons, the aim of the present paper was to evaluate the potential of nir diffuse reflectance spectroscopy for the prediction of carbon and nitrogen in typic hapludox from the eastern plains of colombia and to later develop prediction maps with the spectral data models for carbon and nitrogen. materials and methods location and characterization of the area of study. this study was carried out at the carimagua experimental station, located in the municipality of puerto gaitán (meta, colombia), with geographical coordinates 4°37’n and 71°19’w and an altitude of 175 m. the zone is characterized as having a slightly undulating relief, with slopes between 2 and 5%; covered with native savanna (used for more than 30 years for extensive cattle raising); and having a sub-humid tropical climate, with an average temperature of 27.8°c and average annual precipitation of 2,240 mm, which is concentrated between the months of april and november. the predominant soils of the zone are highly-fertilized oxisols, which are characterized as being strongly acidic (ph <5) and having low organic matter contents. the studied soil belongs to the carimagua-tomo complex, with taxonomic components: typic hapludox and tropectic hapludox. 88 agron. colomb. 32(1) 2014 field sampling and laboratory analysis. a system of rigid grid sampling was established, where containers were placed perpendicularly at 320 m, in an area of around 5,100 ha, totaling 470 profile points. in addition, 150 points were selected in a pilot area, equivalent to 10% of the area of study, in order to guarantee an observation of 2.5 ha. all of the points were georeferenced with gps (precision ± 1 m) and the sampling of the soil was carried out for the surface a horizon and the subsurface b, for a total of 1,240 samples. the samples were dried at a temperature of 35ºc until they reached equilibrium moisture and sifted in a mesh of 2 mm for the determination of total carbon (tc) and total nitrogen (tn), using an element determinator (truspec cn carbon nitrogen determinator, leco, st. joseph, mi). the spectral curves were acquired through a nirs 6500 sensor (foss nirsystems, herisau, switzerland), which gives a scan of spectral response at 2 nm, from an average of 64 scans per wavelength, in the region between 1,000 and 2,500 nm. data analysis. a qualitative characterization was carried out in which the intensity of the reflectance, the characteristic peaks, and the behavior at different depths were analyzed. due to the heterogeneous composition of soils, the spectral curves hold information that is consisted of different combinations and overtones of spectral responses of the soil components, which results in a high number of representative bands, including simple compounds (reeves iii, 2010). according to ramírez-lópez et al. (2013), the spectral responses of soils are non-specific, which makes the spectral information of soils highly complex. this makes the spectral curves of soils vary according to the concentration of the materials that compose them, allowing one to infer differences between soil samples, either for their classification or for the differentiation of horizons, even ending in proposing a classification of spectral curves, intimately related to characteristic peaks, principally given the mineral, organic material, iron oxide, sand, and clay content. for the calibration of the models, 10 groups of 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, and 1,000 samples were formed, leaving 200 samples to validate the model obtained for each sample group. the formation of each group was done using the conditioned latin hypercube sampling (clhs) (minasny and mcbratney, 2006). the clhs technique consists of selecting initial values for the construction of the model, stratifying the range of each one of the entry data of the model, in order to thus guarantee that the initial values of each range of the entry data are selected. this technique allows for the reduction of the number of simulations necessary to obtain a reasonable result. in the calibrations, it was considered that the spectral responses could be normalized and could receive different mathematical treatment in order correct possible noise or deformities (preprocessing). among these techniques, snv (standard normal variation) was considered, with which inconvenient optics are corrected; along with detrend, in order to correct the tendency of the data; and msc (multiplicative signal correction), which corrects the multiple dispersion and is recommended when various groups of samples are identified. it is also possible to smooth the points and eliminate some signal noise using various filters (i.e., median filter, wavelet, savitzky-golay). for the elaboration of the models, the “leave one out” method was used, which provides information about the uncertainty of the models (generated with different partial least square –plsfactors) based on the re-sampling method, from crossed validation. on the other hand, the number of pls factors was chosen using the results of the validation of the models as a criterion, where the coefficient of determination (r2), root mean square error (rmse), mean error (me), standard deviation error (sde) and the residual prediction deviation (rpd) were considered. the calibration and validation of the models was done with the parles program v. 1.0, developed by viscarra-rosel (2008). once the models were calibrated and validated, the measurements of location and dispersion of the laboratory data (measured) and the predictions from the models were verified, where the similarity among the measured and predicted data could be observed. afterwards, the experimental semivariograms were calculated, for the measured as well as for the predicted data from the models, with the established sample groups. diverse theoretical models of semivariance exist, which can be fitted to the experimental semivariogram. webster and oliver (2007) presented a discussion with respect to the characteristics and conditions they should fulfill. once the model of best fit for each property was established, the degree of spatial dependence (dsd) was verified by means of the relation between the nugget effect and the sill. the dsd is classified as strong if it is higher than 75%, moderate for a dsd between 25 and 75%, and weak with a dsd below 25% (cambardella et al., 1994). it is important that the nugget effect not be greater than 50% of the value of the sill so that the model of spatial correlation can correctly describe reality (cressie, 1993). in other situations, the noise in the measurements would explain the spatial 89camacho-tamayo, rubiano s., and hurtado s.: near-infrared (nir) diffuse reflectance spectroscopy for the prediction of carbon and nitrogen in an oxisol figure 1. spectral curves of the oxisol from the carimagua experimental station (puerto gaitán, colombia) for the a (left) and b (right) horizons. b horizon wavelength (nm) r ef le ct an ce 0.2 0.6 0.8 0.7 0.5 0.4 0.3 1,000 1,600 2,2001,300 1,900 2,500 a horizon 1,000 1,600 2,2001,300 1,900 2,500 0.2 0.6 0.8 0.7 0.5 0.4 0.3 wavelength (nm) r ef le ct an ce variability more than the correlation of the phenomenon. in these cases, the model fit to the experimental semivariogram is called the pure nugget effect (goovaerts, 1998). for the geostatistical analysis, gs+ ™ v. 9 (gamma design software, llc, plainwell, mi) was used, on the basis of which the theoretical semivariogram models were selected based on the least value of the sum of the squared residuals, the coefficient of determination (r2) of the equation of fit and on the similar values obtained between the real value and the predicted value, which are obtained in the crossed validation (cvc), appropriate indicators for this purpose (cucunubá-melo et al., 2011). form the semivariogram models of the properties that expressed spatial dependency, the prediction was carried out by the ordinary kriging method, which is considered to be the best unbiased linear predictor, with minimum variance (diggle and ribeiro, 2000), for making a prediction at non-sampled sites, the results being presented by means of digital maps (with data obtained from laboratory data) and digital spectra (with data predicted from the models). this procedure was performed with the surfer® program v.9 (golden software, golden, co). results and discussion the spectral curves of soils from carimagüa correspond to typical samples of oxisols (fig. 1), with low or medium contents of organic matter and the presence of iron oxides, but greater reflectances than those reported for oxisols in sao paulo (brazil) by demattê et al. (2012) and genú and demattê (2012) and for oxisols in hawaii (usa) by mcdowell et al. (2012), indicating a greater effect from the processes of weathering on the eastern plains of colombian, associated with a higher average annual temperature and greater precipitation. the growing behavior of between 1,000 and 1,300 nm allows for the confirmation that they are highly weathered soils (demattê et al., 2004). in these curves, the high contents of kaolinite in the clay can be verified, which are manifested in the peaks located at 1,900 and 2,200 nm, for all sites and horizons (genú and demattê, 2012). in a similar manner, the presence of gibbsite can be verified through the slight concavity that is exhibited at 2,265 nm. the small ref lectance at the beginning of the curves (1,000-1,400 nm) is directly related to the contents of tc (or organic material) and greater contents of fe2o3 present in the goethite (demattê et al., 2004). in general, organic material absorbs energy and promotes a low intensity of reflectance throughout the spectrum, which tends to diminish at greater wavelengths, which is also exhibited in the subsurface horizons (mcdowell et al., 2012). because of this, it can be observed that the curves of the analyzed subsurface horizons show greater reflectance, due to the smaller content of tc as well as iron, which is manifested principally at the beginning and the middle of the curves. the results of the elaboration of the models can be seen in tab. 1, which correspond to the calibration of the models for each group of samples and the validation of them with 200 samples. for the construction of the models, around 100 fits were tried for each property, resulting from the combination of transformations or the application of preprocessing, pre-treatments, derivation, or elimination of noise in the spectral curves. of these models, those that showed the least rmse and the greatest values of r2 and rpd were used. for tc, a more robust model was obtained than for tn, as can be observed in the results for the models of calibration and validation (tab. 1), with an r2 greater than 0.70 in the calibration as well as in the validation of the model. various 90 agron. colomb. 32(1) 2014 forms of carbon, either organic, total, or the fractions that it is composed of, exhibit good models regardless of the soil class that is studied (vasques et al., 2008; sarkhot et al., 2011; mcdowell et al., 2012; kodaira and shibusawa, 2013). for the calibrations carried out for the 10 groups defined for each property with the representative models, it was verified that when the number of samples increased, the values of the r2 and the rpd increased, while the rmse diminished, showing that an increase in the samples allows for the creation of more robust models. it must also be considered that the rmse, which depends on the studied property, was low. in general, these values vary according to the soil class and the quantity that a specific element can exhibit. for the present study, the values of rmse found for tc and tn were close to or less than those reported in different soil classes by other authors (gogé et al., 2012). in a similar manner, the rmse varied sensitively when a low number of samples was used, independent of the property, which justifies not using a low number of samples for the construction of the models. on the other hand, the residual prediction deviation (rpd) is the factor that indicates the precision behavior of the prediction in comparison with the average composition of all the samples. for this factor, saeys et al. (2005) stated that models with an rpd less than 1.5 indicate that the calibration cannot be used, values of rpd between 1.5 and 2.0 reveal the possibility of differentiating the variability of the data, while values of rpd greater than 2.0 indicate a better predictive performance of the model; rpds greater than 3.0 are considered excellent. without a doubt, the interpretation of the value of the rpd depends on the context and the purpose for which the measurements and predictions will be used (fearn, 2002), especially when one works with heterogeneous materials such as soil. in general, various authors prefer to work with rpds obtained in the validation, where rpds< 1.4 are considered slightly or not at all representative, values of rpd between 1.4 and 2.0 are considered for reasonable predictions, and rpds > 2.0 are considered excellent for prediction (chang et al., 2001; cozzolino and moron, 2006; minasny et al., 2009; kodaira and shibusawa, 2013), from which it is emphasized that the resultant model for tn does not show an adequate level of predictability. once the models were calibrated and validated, measures of location and dispersion on the laboratory data (measured) and those predicted from the models were verified (tab. 2), table 1. results of the calibration and validation of the models for total carbon (tc) and total nitrogen (tn). samples tc calibration tc validation tn calibration tn validation r2 rmse rpd r2 rmse rpd r2 rmse rpd r2 rmse rpd 100 0.77 0.26 2.09 0.74 0.28 2.02 0.20 0.04 1.12 0.23 0.03 1.17 200 0.79 0.25 2.17 0.77 0.26 2.13 0.25 0.03 1.15 0.25 0.03 1.19 300 0.81 0.24 2.27 0.80 0.24 2.08 0.28 0.03 1.18 0.27 0.03 1.22 400 0.83 0.22 2.43 0.82 0.23 2.18 0.31 0.03 1.20 0.30 0.03 1.24 500 0.85 0.21 2.58 0.83 0.22 2.22 0.35 0.03 1.24 0.32 0.03 1.24 600 0.86 0.20 2.67 0.85 0.21 2.21 0.38 0.03 1.27 0.36 0.03 1.25 700 0.87 0.19 2.80 0.86 0.20 2.24 0.39 0.03 1.28 0.37 0.03 1.24 800 0.87 0.19 2.91 0.87 0.20 2.26 0.42 0.03 1.31 0.38 0.03 1.25 900 0.88 0.19 2.95 0.87 0.19 2.27 0.43 0.03 1.33 0.39 0.03 1.26 1,000 0.89 0.18 2.99 0.88 0.19 2.27 0.44 0.03 1.33 0.42 0.03 1.26 r2, coefficient of determination; rpd, residual prediction deviation; rmse, root mean square error. table 2. descriptive statistics of the contents of total carbon (tc) and total nitrogen (tn) for the measured (mea) and predicted (pre) data from the spectral models. property mean median cv (%) minimum maximum skewness curtosis a horizon tcmea 1.884 1.890 13.70 1.190 2.550 -0.03 -0.09 tcpre 1.888 1.899 11.19 1.136 2.422 -0.20 -0.03 tnmea 0.122 0.121 25.94 0.033 0.212 0.19 0.09 tnpre 0.119 0.118 13.87 0.076 0.174 0.42 0.51 b horizon tcmea 0.917 0.920 21.51 0.351 1.550 0.26 0.20 tcpre 0.945 0.952 21.91 0.332 1.526 0.01 -0.10 tnmea 0.071 0.069 33.26 0.009 0.153 0.35 0.12 tnpre 0.072 0.073 15.83 0.036 0.113 -0.21 0.26 cv, coefficient of variation. 91camacho-tamayo, rubiano s., and hurtado s.: near-infrared (nir) diffuse reflectance spectroscopy for the prediction of carbon and nitrogen in an oxisol table 3. parameters of the theoretical semivariogram models, obtained for total carbon and total nitrogen for measured and predicted data from spectral models. parameters total carbon (%) total nitrogen (%) measured predicted measured predicted a horizon model spherical spherical exponential exponential c0 0.033 0.017 1.07·10 -4 3.21·10-5 c0 + c 0.067 0.041 9.34·10 -4 3.09·10-4 range. m 1120 1250 870 960 r2 0.80 0.76 0.75 0.73 cvc 0.86 0.91 0.74 0.90 dsd 0.51 0.58 0.89 0.82 b horizon model spherical spherical exponential exponential c0 0.023 0.021 5.5·10 -5 3.7·10-5 c0 + c 0.048 0.041 4.5·10 -4 1.4·10-4 alcance. m 2100 2040 660 3450 r2 0.91 0.93 0.67 0.94 cvc 0.90 0.95 0.67 0.95 dsd 0.50 0.53 0.92 0.59 cvc: cross validation coefficient; dsd: degree of spatial dependence figure 2. contour maps of total carbon-tc for the a horizon (a, measured and b, predicted ) and for the b horizon (c, measured and d, predicted). tc (%) 2.30 2.15 2.00 1.85 1.70 1.55 1.40 a tc (%) 2.30 2.15 2.00 1.85 1.70 1.55 1.40 b tc (%) 1.10 0.95 0.80 0.65 0.50 c tc (%) 1.15 1.00 0.85 0.70 0.55 0.40 d 92 agron. colomb. 32(1) 2014 figure 3. contour maps of total nitrogen-tn for the a horizon (a, measured and b, predicted ) and for the b horizon (c, measured and d, predicted). where the similarity between the measured data and the predicted data can be observed. this similarity is greater for tc, due to the better performance of the model with respect to the results obtained for tn, with similar values of mean and median, as well as of the behavior of the coefficient of variation (cv) and the skewness and kurtosis. the low representatively found for the nitrogen model is verified by the greater difference in the cv between the minimum and maximum values, as well as between the measured and predicted values. the contents of tc varied between low and medium, the content in the a horizon was greater due to the presence of vegetation and residues at the surface. the tn showed a behavior similar to the tc. the values found in this study coincide with those reported by phiri et al. (2001) and camacho-tamayo et al. (2008). on the other hand, the spatial behavior of tc and tn was analyzed from the measured and predicted data (tab. 3). large differences between the measured and predicted data were not observed from the spectral models. in general, the use of predicted data in the construction of semivariograms does not modify the tendency of spatial variation of the properties, as is verified in the obtained models, although differences for tn in the b horizon were identified due to the poor representativity of the model. for the other results, values of r2 and cvc above 0.70 can be observed, with a similar range and dsd. it is convenient to point out that the spatial variability of the soil properties and their relation to the errors associated with the sampling can promote changes in the results. on the other hand, errors in the soil sampling are generally greater than the errors derived from the soil analysis in particular (cantarella et al., 2006). this gives a large advantage to the use of reflectance spectroscopy since its outliers can be rapidly and efficiently identified before the laboratory analysis, when models are elaborated, allowing tn (%) 0.180 0.160 0.140 0.120 0.100 0.080 0.060 a b c tn (%) 0.160 0.150 0.135 0.120 0.105 0.090 0.105 0.090 0.075 0.060 0.045 0.030 tn (%) d 0.085 0.078 0.071 0.064 0.057 0.050 tn (%) 93camacho-tamayo, rubiano s., and hurtado s.: near-infrared (nir) diffuse reflectance spectroscopy for the prediction of carbon and nitrogen in an oxisol a savings of time and economic resources in samples that possibly do not give information that is relevant or related to the aim of a specific study. with the results obtained in the semivariogram models, contour maps were constructed for tc (fig. 2) and tn (fig. 3), on the basis of ordinary kriging. the contour maps obtained for the tc from the predicted data (spectral maps) showed a high correspondence with the maps obtained from measured values for each horizon, with coefficients of determination above 0.85 for the two horizons studied. for tn, the map obtained from the laboratory data differs from the spectral map, given that the prediction of the data from the model obtained is not adequate. the results confirm that the prediction made for tc from the spectral models in the nir regions is an effective tool, which together with computational and statistical techniques, provides the basis of high-resolution field scale mapping of tc, through source reliable information. these results enable its applicability in geologically homogeneous areas, which, in the case of colombia, cover about 20 million hectares (phiri et al., 2001) in the eastern plains, an area that has had high agricultural development in the last decade. conclusions the coefficient of correlation found in the calibration and validation of the model of tc, together with the low amount of errors found, indicates that laboratory analyses can substitute, in large part, for spectral models. in the case of tn, it would be convenient to improve the model so that, in the future, laboratory analyses can be substituted. the use of predicted values of soil properties from spectral models allows for the identification of the spatial structures of the properties; that is to say, this methodology can be implemented in the mapping of the spatial variability of soil properties. literature cited bogrekci, i. and w.s. lee. 2007. comparison of ultraviolet, visible, and near infrared sensing for soil phosphorus. biosyst. eng. 96(2), 293-299. chang, c.w., d.a. laird, m.j. mausbach, and c.r. hurburgh jr. 2001.near-infrared reflectance spectroscopy-principal components regression analysis of soil properties. soil sci. soc. amer. j. 65(2), 480-490. camacho-tamayo, j.h., c.a. luengas, and f.r. leiva. 2008. effect of agricultural intervention on the spatial variability of some soils chemical properties in the eastern plains of colombia. chilean j. agric. res. 68(1), 42-55. cambardella, c.a., t.b. moorman, j.m. novak, t.b. parkin, d.l. karlen, r.f. turco, and a.e. konopka. 1994. field-scale variability of soil properties in central iowa soils. soil sci. soc. am. j. 58(5), 1501-1511. cantarella, h., j.a. quaggio, b. van raij, and m.f. abreu. 2006. variability of soil analysis in commercial laboratories: implications for lime and fertilizer recommendations. comm. soil sci. plant anal. 37, 2213-2225. cortés l., a. and d. malagón c. 1984. los levantamientos agrológicos y sus aplicaciones múltiples. universidad jorge tadeo lozano, bogota. cozzolino, d. and a. morón. 2006. potential of near-infrared reflectance spectroscopy and chemometrics to predict soil organic carbon fractions. soil till. res. 85(1-2), 78-85. cressie, n. 1993. statistics for spatial data. john wiley & sons, new york, ny. cruz, j.s. r.n. assis júnior, s.s.r. matías, and j.h. camacho-tamayo. 2011. spatial variability of an alfisol cultivated with sugarcane. cien. inv. agr. 38, 155-164. cucunubá-melo, j.l., j.g. álvarez herrera, and j.h. camachotamayo. 2011. identification of agronomic management units based on physical attributes of soil. j. soil sci. plant nutr. 11(1), 87-99. demattê, j.a.m., r.c. campos, m.c. alves, p.r. fiorio, and m.r. nanni. 2004. visible–nir reflectance: a new approach on soil evaluation. geoderma 121(1-2), 95-112. demattê, j.a.m., f.s. terra, and c.f. quartaroli. 2012. spectral behavior of some modal soil profiles from são paulo state, brazil. bragantia 71(3), 413-423. diggle, p. and j. ribeiro. 2000. model based geostatistics. associação brasileira de estatística, são paulo, brazil. elias, a.e. 2004. a simplified analytical procedure for soil particlesize analysis by gamma-ray attenuation. comput. electron. agric. 42(3), 181-184. fearn, t. 2002. assessing calibrations: sep, rpd, rer and r2. nir news 13(6), 12-14. genú, a.m. and j.a.m. dematte. 2012. espectrorradiometria de solos e comparação com sensores orbitais. bragantia 71(1), 82-89. gogé, f., r. joffre, c. jolivet, i. ross, and l. ranjard. 2012.optimization criteria in sample selection step of local regression for quantitative analysis of large soil nirs database. chemometr. intell. lab. syst. 110(1), 168-176. goovaerts, p. 1998. geostatistical tools for characterizing the spatial variability of microbiological and physico-chemical soil properties. biol. fertil. soils 27(4), 315-334. hunt, g.r. and j.w. salisbury. 1970. visible and near infrared spectra of minerals and rocks. i. silicateminerals. mod. geol. 1, 283-300. kodaira, m. and s. shibusawa. 2013. using a mobile real-time soil visible-near infrared sensor for high resolution soil property mapping. geoderma 199, 64-79. mcdowell, m.l., g.l. bruland, j.l. deenik, s. grunwald, and n.m. knox. 2012. soil total carbon analysis in hawaiian soils with visible, near-infrared and mid-infrared diffuse reflectance spectroscopy. geoderma 189-190, 312-320. 94 agron. colomb. 32(1) 2014 minasny, b. and a.b. mcbratney. 2006. a conditioned latin hypercube method for sampling in the presence of ancillary information. comput. geosci. 32(9), 1378-1388. minasny, b., g. tranter, a.b. mcbratney, d.m. brough, and b.w. murphy. 2009. regional transferability of mid-infrared diffuse reflectance spectroscopic prediction for soil chemical properties. geoderma 153(1-2), 155-162. okin, g.s. and t.h. painter. 2004. effect of grain size on remotely sensed spectral reflectance of sandy desert surfaces. rem. sens. environ. 89(3), 272-280. phiri, s., e. amézquita, i.m. rao, and b.r. singh. 2001. disc harrowing intensity and its impact on soil properties and plant growth of agropastoral systems in the llanos of colombia. soil till. res. 62(3-4), 131-143. pires, l.f., o.o.s. bacchi, and k. reichardt. 2005. soil water retention curve determined by gamma-ray beam attenuation. soil till. res. 82(1), 89-97. plant, r. 2001. site-specific management: the application of information technology to crop production. comput. electron. agric. 30(1-3), 9-29. ramírez-lopez, l., t. behrens, k. schmidt, r. viscarra rossel, j.a.m. demattê, and t. scholten. 2013. the spectrum-based learner: a new local approach for modeling soil vis–nir spectra of complex datasets. geoderma 195-196, 268-279. reeves iii, j.b. 2010. nearversus mid-infrared diffuse reflectance spectroscopy for soil analysis emphasizing carbon and laboratory versus on-site analysis: where are we and what needs to be done? geoderma 158(1-2), 3-14. saeys, w., a.m. mouazen, and h. ramon. 2005. potential for onsite and online analysis of pig manure using visible and near infrared reflectance spectroscopy. biosyst. eng. 91(4), 393-402. sark hot, d.v., s. grunwald, y. ge, and c.l.s. morgan. 2011. comparison and detection of total and available soil carbon fractions using visible/near infrared diffuse reflectance spectroscopy. geoderma 164(1-2), 22-32. shepherd, k. and m. walsh. 2007. infrared spectroscopy enabling an evidence based diagnostic surveillance approach to agricultural and environmental management in developing countries. j. near infrared spectrosc. 15(1), 1-19. tittonell, p., k. shepherd, b. vanlauwe, and k. giller. 2008. unravelling the effects of soil and crop management on maize productivity in smallholder agricultural systems of western kenya: an application of classification and regression tree analysis. agric. ecosyst. environ. 123(1-3), 137-150. vasques, g.m., s. grunwald, and j.o. sickman. 2008. comparison of multi-variate methods to predict soil carbon using visible/ near-infrared diffuse reflectance spectroscopy. geoderma 146(1-2), 14-25. viscarra rossel, r.a. 2008. parles: software for chemometric analysis of spectroscopic data. chemometr. intell. lab. syst, 90(1), 72-83. viscarra rossel, r.a. and c. chen. 2011. digitally mapping the information contente of visible-near infrared spectra of surficial australian soils. rem. sens. environ. 115(6), 1443-1455. webster, r. and m.a. oliver. 2007. geostatistics for environmental scientists. john wiley & sons, hoboken, nj. clasificacion de germoplasma de papa (solanum tuberosum subsp. tuberosum) por parametros de calidad para la industria de pasabocas classification ofpotato germoplasm (solanum tuberosum subsp. tuberosum) by quality parameters for industry process javier huertas' y gustavo adolfo ligarreto 2 resumen debido a la gran variabilidad existente en colombia de la especie solanum tuberosum l., es indispensable realizar procesos de mejoramiento genético para no desaprovechar este gran recurso. de la colección central colombiana de solanum tuberosum subsp. tuberosum se tomaron 82 variedades, con el fin de determinar en ellas diversas variables relacionadas con su capacidad para procesamiento en la industria de pasabocas. haciendo uso del análisis de correlación y estadística multivariada (componentes principales y análisis de conglomerados), se identificaron accesiones de papa con capacidad de ser utilizadas como progenitoras en la obtención de genotipos con características deseables para la industria de papa frita. palabras claves: solanum tuberosum, calidad industrial, papa frita, variabilidad genética. summary with the great existent variability in colombia of the specie solanum tuberosum l. it is indispensable to carry out processes of genetic improvement for not wasting this great resource. eightytwo varieties of the colombian central collection of solanum tuberosum subsp. tuberosum were used for determining variables related with its processing capacity in the food industry. making use ofthe correlation analysis and multivariate statistics (principal components and cluster analysis) potato accessions were identified because of their high capacity of being used as progenitors in obtaining genotypes with desirable traits for the fried potato industry. key words: solanum tuberosum, industrial quality, fiied potato, genetic variability. introduccion la papa, por ser un alimento altamente energético, posee una adaptabilidad amplia a diversas condiciones de cultivo y, por aportar una buena relación entre proteínas y calorías, junto con su proteína de excelente calidad nutricional, se ha ido involucrando poco a poco, en las costumbres alimenticias de todos los pueblos y, en la actualidad se encuentra distribuida, tanto en producción, como en consumo para la mayoría de los países (estrada, 1996). a medida que ha avanzado la capacidad tecnológica de nuestra sociedad, los diversos procesos se ven en la necesidad de tener mayor competitividad ante los mercados. la industria procesadora de papa debe ir a la par con lo anteriormente mencionado. por ésto, los diversos industriales nacionales del sector exigen a sus proveedores una calidad específica en las materias primas, con lo cual se pretende tener mayor calidad de producto y aumentar la presencia en el mercado. la industria de pasabocas fritos ha exigido características muy particulares de papa con fines industriales, pero en el país no se han desarrollado especies comerciales que satisfagan totalmente al productor. por esto, en colombia entidades, como corpoica y la universidad nacional de colombia, están utilizando el gran potencial genético de papa que el país posee, junto con los avances de la ciencia para obtener variedades mejoradas de papa que tengan las condiciones establecidas por la industria. al realizar este estudio en la colección central colombiana de solanum tuberosum subsp. tuberosum se propuso obtener datos de caracterización de acuerdo con parámetros industriales, con los cuales se tendrá información para proponer progenitores a un mejoramiento genético de papa o, si la variedad lo permite, entregarlas al agricultor como variables comerciales siempre y cuando cumpla los requisitos de la industria procesadora de papa. el gran vuelco que ha dado el consumo de papa a partir de la primera guerra mundial revela la notable participación de los productos procesados a partir de este tubérculo. las principales formas de procesamiento de papa son: en hojuelas o "chips", prefrita en tiras o "french fries" , deshidratada, enlatada y en la obtención de almidón (hemández 1992). \ uno de los grandes inconvenientes que se ha presentado para el mejoramiento de papa con fines industriales es una aparente incongruencia entre los objetivos de los investigadores fisicobiológicos y los de los diferentes productores y consumidores. hasta el momento, la investigación no ha desarrollado variedades de papa que cumplan con las necesidades estrictas que solicitan los procesadores, para poder estandarizar sus procesos (rodríguez y rodriguez, 1992). investigador, programa nacional de recursos genéticos y biotecnología vegetal, corpoica, c.l. tibaitatá. profesor asistente, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, a.a. 14490 bogotá, colombia. agronomía colombiana, 2001. 18 (1-2): 7-13 80 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 como caracteres importantes para la industria, se tiene en cuenta la forma, el tamaño, resistencia a enfermedades, color de la pulpa y de la piel, profundidad de los ojos del tubérculo y sabor y textura. además de las anteriores, se deben tener en cuenta también, otros factores que van a determinar fuertemente la calidad y rendimiento en la industria de procesados: materia seca y su composición. según pineda (1996), los requisitos para que una papa pueda ser aceptada para procesamiento de chips y de french fries son los siguientes: para chips: tubérculos uniformes, redondos y ligeramente ovalados, con tamaño medio (40 o más milímetros de diámetros ecuatorial), piel clara con ausencia de pigmentos, peso especifico superior a 1,085 ymateria seca superior al21 %, azúcares reductores menores del 0,2% del peso fresco y estado general del tubérculo bueno. para french fries: tubérculos tamaño grande, con diámetro superior a 45 mm, cuerpo del tubérculo alargado, mínimo de 90 mm, gravedad especifica de 1,080, azucares reductores menores del 0,25% y estado general del tubérculo bueno. la materia seca en la papa depende de la variedad, influida por prácticas del cultivo. usualmente, se determina por la gravedad especifica, siendo un método rápido y fácil (smith y talburt, 1975). la composición de la materia seca de la papa presenta, en su mayoría carbohidratos, siendo el almidón el que se encuentra en mayor proporción, con aproximadamente el 70% de la materia seca del tubérculo. los demás carbohidratos se encuentran en forma de sacarosa y de azucares reductores, como la glucosa (woolfe, 1987). el rendimiento de la papa se presenta a partir de la materia seca. para smith y talburt (1975), por cada incremento del 0,005 en la gravedad especifica de la papa fresca, el procesador ha de obtener un incremento de una libra o más de producto final a partir de 100 libras de papa fresca. la papa, cuando posee altos niveles de azucares reductores, generan coloraciones oscuras a temperaturas mayores a 55°c, debido a la reacción de maillard entre los azucares reductores y los grupos amino libres de proteínas (dale y mackay, 1966). por esto, para giralda y vargas (1977), la variable de mayor relevancia en la selección de papas para procesamiento en productos fritos debe ser el contenido de los azúcares reductores del tubérculo, ya que definen el color final del producto, evaluado por medio de cartas de la patato chip/snack food association. dos factores primordiales afectan el contenido de azúcares reductores en la papa almacenada: la variedad y la temperatura de almacenamiento. se ha comprobado que los tubérculos con una gravedad especifica baja tiende a acumular mayor contenido de azúcares reductores y lo mismo sucede con la frescura del tubérculo, ya que, al ser más fresco, su nivel de azúcar es más bajo. se dice, también, que los tubérculos de menor tamaño almacenan mayor cantidad de azúcar que aquellos de mayor tamaño (smith y talburt, 1975). de igual manera, se ha evidenciado que los tubérculos almacenados a temperaturas inferiores de 8°c presentan incrementos en el contenido de glucosa, siendo considerable este aumento por debajo de los 4°c. por esto, el almacenamiento de la papa debe ser a temperaturas mayores de 8°c (smith y talburt, 1975). también si la cosecha se retraza por tiempo frío (inferior a 4°c) el contenido de azúcares se puede incrementar (gómez y ramirez,200 l). en colombia, las variedades con tubérculos deseables para la industria de papa frita que se encuentran en el mercado no poseen los niveles adecuados de las variables exigidas por el procesador, por consiguiente hay gran dificultad para poder obtener productos fritos de papa con excelente calidad (caviedes, 1981 citado por cufiño y pedraza, 1990). materiales y metonos la colección central colombiana de solanum tuberosum subsp. tuberosum fue sembrada en la estación experimental san jorge del instituto colombiano agropecuario ica, ubicada a 3000 metros sobre el nivel del mar, con una precipitación pluvial de 760 mm y una temperatura media anual de 11°c. la cosecha del material se realizó a los seis meses de siembra y se almacenó a l2°c. materiales se caracterizaron 82 variedades de solanum tuberosum subsp. tuberosum; las muestras se tomaron de los tubérculos sanos y con tamaño uniforme y, para el efecto, se sacaron al azar 10tubérculos de cada variedad a los cuales se les midieron los descriptores morfológicos. métodos en la descripción morfológica del tubérculo se hizo uso de los descriptores estandarizados para la especie por el centro internacional de la papa, cip (huaman, 1994), (cuadro 1). peso específico. el método utilizado para esta medida es usar la diferencia entre los pesos en aire y en agua del tubérculo. se utilizaron dos medidas, cada una de ellas con tres tubérculos diferentes en cada variedad. el valor final es el resultado del promedio de las mediciones. la forma de calcular este valor, de acuerdo a smith y talburt (1975), es: peso específico = peso en aire / (peso en aire peso en agua) materia seca. se realizaron dos repeticiones, cada una de ellas usando un tubérculo de cada variedad. este método consiste en secar un tubérculo sometiéndolo a una temperatura de 70°c hasta peso constante, expresando el resultado en porcentaje. azúcares reductores. en este análisis se realizaron dos repeticiones, tomando como material para analizar la papa previamente seca y molida, del cual se tomo 1 g de este material y se aplicó el método cuantitativo para extracción de azucares reductores, según la prueba de nelson, tal como lo describe gutiérrez (1994). prueba de fritura. las hojuelas de la parte central del tubérculo de las di ferentes variedades, se sometieron a fritura, consistentes en tajadas de un espesor de 1,8 mm, cortadas mecánicamente. las hojuelas se fritaron en una mezcla de aceites comestibles vegetales a una temperatura de 180°c durante tres minutos y, después de este proceso se evaluó el color final del chip, haciendo uso de la tabla de color agtron de la patato chip/snack food association. i los datos obtenidos en la presente investigación se trabajaron con estadística simple y con estadística multivariada. al hacer uso de esta última técnica, no se requiere formulación de un 2001 cuadro l. variables que describen al tubérculo y a la papa procesada. huertas y ligarreto: clasificación de germoplasma de papa ... 81 variables unidades / escalas vi peso del tubérculo g v2 diámetro longitudinal cm v3 diámetro ecuatorial 1 cm v4 diámetro ecuatorial 2 cm v5* forma general i.comprimido, 2.redondo, 3.0valado, 4. obovado, 5.elíptico, 6.0blongo,7.0blongo-alargado, 8. alargado. v6* profundidad de los ojos i.sobresaliente, 3.superficial, 5.medio, 7.profundo, 9.muy profundo. v7* color primario de la piel i.blanco crema, 2. amarillo, 3.naranja, 4.marrón, 5.rosado, 6.rojo, 7.rojo-morado, 8.morado, 9.negruzco. v8* intens. color primario de la piel o.ausente, i.pálido, 2.intermedio, 3. oscuro. v9* color secundario de la piel o.ausente, i.blanco, 2.amarillo, 3.naranja, 4.marrón, 5.rosado, 6.rojo, 7.rojo-morado, 8.<morado, 9.negruzco. v10* distrib. color secundo de la piel 1.en ojos, 2.en cejas, 3.a1rededor ojos, 4.manchas dispersas, 5.como anteojos, 6.manchas salpicadas, 7.pocos puntos. v11* color primario de la pulpa 1.blanco, 2.crema, 3.amarillo claro, 4.amarillo, 5.amarillo intenso, 6.rojo, 7.morado, 8.violeta v12* color secundario de la pulpa o.ausente, 1.blanco, 2.crema, 3.amarillo claro, 4.amarillo, 5.amarillo intenso, 6.rojo, 7. morado, 8.violeta. v13* distrib. color secundo de la pulpa o.ausente, i.pocas manchas, 2.areas, 3.anillo vascular angosto, 4.anillo vasco amplio 5. anillo vasco y médula, 6.todo menos médula, 7. otro (salpicado). v14 peso específico g v15 azúcares reductores % v16 materia seca % v17** grado de fritura i.blanco crema, 2.crema, 3.crema con naranja, 4. naranja con crema, 5.marrón. * variables determinadas a partir de los descriptores del cip ** variable determinada a partir de la tabla de colorimetría agtron modelo estadístico para explicar la estructura probabilística de los errores (pla, 1986). haciendo uso del paquete estadístico sas versión 6.0, se obtuvo de cada una de las variables: promedio o dato más frecuente, valor mínimo y máximo, desviación estándar, coeficiente de variación y análisis de correlación entre las variables. para el procesamiento de datos de esta investigación, se utilizó un análisis de ordenamiento (componentes principales) y una técnica de agrupamiento (análisis clúster). los componentes principales permitieron transformar las variables originales en unas nuevas, las cuales no se encuentran correlacionadas entre sí y se interpretan independientemente (pla, 1986). a partir de los coeficientes de los componentes principales obtenidos y usando el paquete estadístico ntsys 1.70 se agruparon 82 variedades en un dendograma con el fin de ver el grado de similitud entre ellas, usando la distancia euclidiana estandarizada. según crisci (1983), la ecuación que define este coeficiente es: donde: x: valor del carácter i en la variedad) xl~:valor del carácter i en la variedad k n! número de caracteres resultados y discusion en el cuadro 2, se puede observar que el germoplasma utilizado de solanum tuberosum subsp. tuberosum presenta un rango muy amplio en la variable peso fresco del tubérculo, con un promedio beneficioso para el procesamiento. para esta variable, se encuentra la mayor desviación estándar de todas las del estudio. en el caso de los diversos diámetros medidos en los tubérculos, se encuentra que el diámetro longitudinal es el que más varia, ya que posee una desviación estándar alta, junto con su coeficiente de variación. con los diámetros ecuatoriales, se evidencia un valor promedio de 4,25 cm para el diámetro ecuatorial 1 y de 5,35 cm para el diámetro ecuatorial 2, lo cual indica el potencial tan alto de procesamiento de este material para chips. 82 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 cuadro 2. resultados de la estadística simple para las variables evaluadas. variables mínimo máximo promedio o moda desv. estándar coef. variación (%) peso del tubérculo (g) vi 35,19 198,76 104,70 41,61 39,74 diámetro longitudinal (cm) v2 3,92 9,35 6,84 1,25 18,31 diámetro ecuatorial i (cm) v3 2,35 5,75 4,25 0,68 15,95 diámetro ecuatorial 2 (cm) v4 3,46 7,08 5,36 0,87 16,23 forma general v5 i 9 1 2,54 83,93 profundidad de ojos v6 1 9 3 2,26 51,47 color primario piel v7 2 8 2 2,06 67,02 intensidad color primo piel v8 1 3 2 0,47 23,26 color secundario piel v9 ° 8 ° 2,22 150,31distribución color secopiel vio ° 7 ° 2,11 147,77color primario pulpa vil i 5 2 0,95 36,50 color secundario pulpa vi2 ° 8 ° 2,23 87,44dist. color secundario pulpa v13 ° 6 ° 1,97 100,42peso específico v14 1,5 1,13 1,08 0,02 1,66 azúcares reductores (%) v15 0,001 1,918 0,10 0,25 245,39 materia seca (%) vi6 14,60 29,78 23,59 3,96 16,77 grado de fritura vi7 i 5 3 0,97 28,49 el porcentaje de materia seca presenta buen promedio, similar al peso especifico, estos datos son benéficos para la elaboración de hojuelas (pineda, 1996). el porcentaje de azucares reductores de la papa se encuentra con un valor mínimo de 0,00 i% yun valor máximo de 1,918%. este último dato se presentó en un sólo material, (elenita (56», el cual está muy por encima del general de las mediciones y de los estándares. el promedio general de esta variable es demasiado alto y no puede ser considerado como característico en toda la población estudiada. en las variables cualitativas del tubérculo, se encuentran que predomina en la colección: forma general comprimida, ojos superficiales, color primario de la piel amarillo intermedio con ausencia de color secundario, color primario de la pulpa crema sin color secundario. en la variable de profundidad de ojos, se evidenció la totalidad de los estados posibles para esta medición y, en los colores de la piel, se observó una amplia gama en los tubérculos de la colección. .en los colores secundarios de la pulpa, por lo general, la escala de tonalidades se encuentra en los amarillos, presentándose sólo tres variedades con tonalidades rojizas. todo lo contrario sucede en los colores de la pulpa, ya que predomina un color primario de la pulpa entre crema y amarillo claro. para la forma general del tubérculo, se observa que, en la colección en mención, predominan las categorías del tubérculo comprimido, tubérculo oblongo alargado y tubérculo elíptico. sólo, un material presentó una forma rara. estos datos son bastante favorables al estudio, ya que, al relacionar todos los resultados se encuentra un buen potencial de procesamiento de acuerdo con las exigencias que requiere la industria según aspectos morfológicos (pineda, 1996). el grado de fritura, se midió en 75 variedades, en las otras siete el material fue limitado, y no pudo ser evaluado este parámetro. en la mediciones se presentó toda la escala de colores agtron, descrita por la potato /snack food association, siendo el dato más frecuente el correspondiente al grado 3 (cuadros i y 2). al observar la matriz de correlación, se nota la presencia de estructuras de asociación entre las variables, lo cual se amerita hacer uso de técnicas multivariadas para la colección en estudio. de esta matriz se observan seis correlaciones sobresalientes dentro del conjunto de datos, las cuales se pueden observar en el cuadro 3. en el análisis de correlación, se observa una gran afinidad (r=0,87 y r=0,94) entre el peso seco del tubérculo con los diámetros ecuatoriales, siendo un poco mayor la correlación con el diámetro ecuatorial 2 y, también existe una relación alta del orden de 0,92, entre ambos diámetros ecuatoriales. para el peso especifico y la materia seca se presenta una correlación positiva no tan alta como las anteriores, pero que es necesario mencionar ya que ambas variables están indicando rendimiento del tubérculo. la medición de sólo una de estas variables para determinar el rendimiento del tubérculo no es muy exacta y, por esto, se tomaron ambas mediciones (talburt y smith, 1975). también, se encuentran dos pares de variables con una correlación significativa, la variable de color secundario de la piel con distribución de color secundario de la misma (r=0,73) y el color secundario de la pulpa con la distribución del color secundario en la misma (pulpa), la cual posee un coeficiente de correlación 0,70. las demás variables tienen correlaciones entre sí menores al promedio. 2001 huertas y ligarreto: clasificación de germoplasma de papa ... 83 cuadro 3. matriz de correlación de person para las variables en estudio. vi v2 v3 v4 v5 v6 v7 ~ v9 vio vil v12 v13 v14 v15 v16 v17 vi 1,00 v2 0,17 1,00 v3 0,87 0,52 1,00 v4 0,94 0,68 0,92 1,00 v5 0,15 0,44 -0,17 -0,02 1,00 v6 0,13 -0,14 0,28 0,25 -0,25 1,00 v7 0,17 -0,05 0,17 0,14 -0,03 0,03 1,00 ~ -0,26 -0,30 -0,19 -0,21 -0,21 0,06 0,34 1,00 v9 0,36 0,16 0,40 0,34 0,00 0,06 0,28 -0,07 1,00 vio 0,32 0,17 0,29 0,30 0,04 0,10 0,48 0,05 0,73 1,00 vil -0,18 0,02 0,20 -0,16 -0,07 -0,01 -0,28 -0,17 -0,34 -0,35 1,00 v12 -0,03 -0,07 0,01 -0,03 0,05 0,18 0,15 0,25 -0,01 -0,04 -0,07 1,00 v13 -0,14 -0,09 -0,14 -0,11 0,15 0,80 0,05 0,15 -0,21 -0,17 0,02 0,70 1,00 v14 0,19 0,36 0,01 0,10 0,05 -0,21 0,27 -0,01 0,08 0,11 0,04 -0,06 -0,03 1,00 v15 -0,12 -0,25 -0,08 -0,16 -0,13 -0,18 -0,14 0,01 -0,12 -0,17 -0,02 -0,14 -0,14 -0,10 1,00 v16 0,08 0,27 -0,11 0,00 0,00 -0,11 0,20 0,07 -0,22 0,02 0,16 -0,06 0,02 0,79 -0,13 1,00 v17 0,05 -0,02 0,09 0,04 0,21 0,03 -0,02 -0,10 -0,10 -0,07 -0,15 0,08 0,16 -0,24 0,22 -0,19 1,00 promedio de 82 observaciones en el análisis de componentes principales, se tomaron, las 16 las variables y, con el uso de un modelo matricial para obtenerlos primeras variables, excepto el grado de fritura, la cual sólo se (pla, 1986), se consiguió un total de 16 componentes principales, evaluó en 75 variedades. a partir de la matriz de correlación entre los cuales se muestran en el cuadro 4. cuadro 4. valores característicos y variabilidad de los componentes principales. componente valor diferencia valor variabilidad variabilidad principal característico (1) característico (%) acumulada (%) 1 4,11 1,90 25,67 25,67 2 2,21 0,12 13,78 39,45 3 2,08 0,24 13,01 52,46 4 1,84 0,45 11,52 63,98 5 1,40 0,35 8,72 72,70 6 1,04 0,26 6,49 79,19 7 0,77 0,14 4,84 84,03 8 0,63 0,06 3,96 87,99 9 0,57 0,09 3,58 91,57 10 0,48 0,21 3,03 94,60 11 0,27 0,05 1,70 96,30 12 0,22 0,04 1.40 97,70 13 0,18 0,07 1,12 98,82 14 0,12 0,07 0,72 99,54 15 0,05 0,02 0,30 99,84 16 0,03 0,16 100,00 84 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 tomando como referencia en los componentes principales el valor característico de cada uno de ellos, se hace evidente que, solamente, los seis primeros poseen un valor superior a uno 13 1, lo cual es el criterio para escoger los componentes principales o nuevas variables que son importantes para el análisis del conjunto de datos (pla, 1986), ya que explican la mayor variabilidad del conjunto original de datos: 79,19%. al hacer uso de los vectores característicos asociados a los seis componentes principales importantes y, al seleccionar las variables con un valor superior al promedio en cada uno de los componentes principales, se establece que de las 16 variables originales, solamente, tres de ellas no aportan una variabilidad significativa a la población (cuadro 5). en el primer componente principal, esta representado por las variables de peso fresco del tubérculo y los tres diferentes diámetros; en el segundo componente principal, las variables de color en la pulpa del tubérculo, la intensidad del color de piel y la profundidad de ojos están explicadas en éste. el tercer componente principal esta explicado por el peso especifico y la materia seca del tubérculo. para los otros tres componentes principales, existe, sólo, una variable en cada no de ellos, así: el cuarto esta explicando la distribución del color secundario en la pulpa; el quinto explica la forma general del tubérculo; y el sexto componente esta influido por el porcentaje de azúcares reductores (glucosa). las variables de materia seca, peso especifico, forma general del tubérculo, colores de la pulpa del mismo y porcentaje de azucares reductores son aquéllas que están aportando bastante información en sus respectivos componentes principales. estas cuadro 5. vectores característicos para los seis primeros componentes principales. variables, por su importancia, se encuentran resaltadas en reportes de otras investigaciones (pineda, 1996). al realizar los análisis de conglomerados, los 82 individuos se agruparon en un dendograma, tal como se puede apreciar en la figura 1, en donde se observa que los individuos que están más cerca del cero poseen mayor similitud entre si. para poder agruparlos, se estableció, en la distancia 3,04, la línea de corte, de la cual resultaron ocho grupos y uno de ellos con subdivisión y, los grupos quedaron como se muestra en el cuadro 6. características de los grupos grupo 1. compuesto por 15 individuos, predominando en ellos un peso de 65,49 g del tubérculo fresco, con una forma general comprimida y diámetros medios. este grupo posee ojos sobresalientes y su pulpa es de color crema, representado por el número 2 en el descriptor del cip con ausencia de color secundario en la pulpa. posee buen peso específico, junto con la materia seca. el porcentaje de azúcares reductores posee un valor de 0,254 %, el cual es alto para procesamiento industrial (pineda, 1996). este grupo no es muy apto con fines industriales, ya que el porcentaje de glucosa del tubérculo es alto y el diámetro ecuatorial uno está por debajo del valor de referencia, 40 mm. las variedades hianda 32 (37) y rosada (75) poseen buen color para fritura 1,5 y 2,5, respectivamente, pero sus diámetros ecuatoriales uno están un poco bajos. el material caiceda careta (76), en la prueba de fritura arrojó un excelente color y este material puede ser utilizable para mejoramiento genético, ya que presenta, también, las características adecuadas para procesamiento. ~ 1 2 3 4 5 6 e vi 0,46 -0,08 -0,09 0,14 0,04 0,17 v2 0,37 -0,32 0,05 0,21 -0,14 0,07 v3 0,42 0,10 -0,21 0,10 0,21 0,16 v4 0,45 0,00 -0,15 0,15 0,16 0,12 v5 0,06 -0,21 0,10 0,19 -0,67 -0,02 v6 0,07 0,32 -0,13 0,22 0,37 -0,35 v7 0,16 0,26 0,39 -0,17 0,02 0,11 ve -0,12 0,33 0,29 -0,08 0,17 0,28 v9 0,29 0,23 0,05 -0,29 -0,18 -0,23 vio 0,28 0,26 0,15 -0,32 -0,19 -0,25 vll -0,14 -0,31 -0,06 0,20 0,29 -0,31 vl2 -0,04 0,33 0,23 0,47 -0,09 0,15 vi3 -0,10 0,22 0,23 0,54 -0,10 0,08 vl4 0,13 -0,31 0,49 -0,07 0,19 0,09 vl5 -0,12 -0,05 -0,19 -0,22 0,06 0,69 vi6 0,07 -0,30 0,50 -0,03 0,30 -0,04 2001 huertas y ligarreto: clasificación de germoplasma de papa ... cuadro 6. comportamiento (promedio o moda) por variables en cada grupo obtenido en el análisis de agrupamiento. 85 ~ 1 2a 2b 3 4 5 6 7 8 e no. individuos 15 8 14 9 14 10 8 3 1 vi (g) 65,49 70,57 122,95 111,97 104,70 128,25 161,55 41,58 143,75 v2(cm) 5,62 6,18 6,77 6,77 8,04 6,93 8,43 5,09 6,83 v3(cm) 3,73 3,70 4,75 4,53 3,88 4,82 4,83 3,12 5,12 v4(cm) 4,61 4,74 5,83 5,68 5,09 6,01 6,33 3,77 5,84 v5 1 7 1 1 5 1 7 1 2 v6 1 3 7 5 3 7 1 5 3 v8 2 2 2 3 2 2 2 2 2 vii 2 3 3 2 4 2 1 2 2 v12 o 4 4 4 ° ° ° 3 °vl3 o 3 3 3 ° ° ° 3 °v14 1,08 1,06 1,07 1,09 1,10 1,08 1,09 1,10 1,07 v 15 (%) 0,25 0,06 0,07 0,05 0,02 0,03 0,02 0,05 1,92 v 16(%) 22,39 20,77 20,98 24,91 27,69 23,26 22,89 29,78 21,57 v17 3,5 4,5 5 2,5 3 3 3 3 5 8 6 distancia euclidiana estandarizada 1 2i i~¡l__r : r.-_r--;_ '---1 i : iia lc=::[ <7r-rl ..____¡---f iib r~ i r-1. iii iv i i -r-j---i ~ v : vi vii viii : figura l. dendograma con 82 variedades de la colección central colombiana de solanum tuberosum subsp. tuberosum 86 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 grupo 2. esta compuesto por 22 individuos y se subdividió en dos subgrupos, quedando de la siguiente manera : grupo 2a, compuesto por ocho materiales, los cuales presentan un peso en fresco de 70,57 g, un diámetro longitudinal de 6,19 cm, el diámetro ecuatorial uno, de 3,70 cm y un diámetro ecuatorial dos de 4,74 cm ; la forma del tubérculo es oblonga alargada con ojos superficiales y su color en la piel es amarillo claro, con color secundario amarillo distribuido en un anillo vascular angosto. sus azúcares reductores son aceptables para la industria, pero presenta un color café cuando se someten a fritura, con un dato más frecuente de 4,5 en la carta agtron. poseen buenas características de peso específico y materia seca. grupo 2b, con 14 materiales posee un peso en fresco superior a 120 g, con un diámetro longitudinal similar al anterior subgrupo y diámetros ecuatoriales superiores a los exigidos por la industria. su forma general es comprimida con ojos profundos. los colores de la pulpa son iguales a los del grupo 2a. en lo referente al peso específico, materia seca y porcentaje de azúcares reductores se observa el mismo comportamiento que en el subgrupo anterior. el color de fritura es de 5 en la escala agtron. grupo 3. con nueve variedades, posee un peso fresco de 111,97 g. los diámetros del tubérculo son adecuados para la industria, tiene una forma general comprimida con ojos medios. posee un color crema en la pulpa junto con un secundario amarillo claro distribuido en un anillo vascular angosto. el peso específico y materia seca son buenos, los azúcares reductores de este grupo generan un color de fritura apto para procesamiento, el cual está 2,5 según la escala agtron. de este grupo sobresalen varios materiales: los materiales 11; 65 y81 que no tienen nombre y los materiales ecersteling (5) y careta blanca (80), los cuales pueden ser usados por el fitomejorador o por el industrial para procesamiento. grupo 4. sus 14 individuos presentan las siguientes características : peso fresco de 104,70 g, un alto diámetro longitudinal (8,04 cm) y diámetros ecuatoriales uno y dos de 3,88 cm y 5,09 cm respectivamente. la forma general es elíptica (no es utilizable en la industria), con ojos medios. tiene un color de pulpa amarillo sin presencia de colores secundarios. posee un buen nivel de materia seca y el color generado por sus azúcares reductores es un poco alto para la industria, color 3 en la escala de color agtron. grupo 5. son 10 los materiales involucrados en este grupo. su peso en fresco es el segundo más elevado de la totalidad de los grupos, tiene un diámetro longitudinal de 6,93 cm y diámetro ecuatorial uno y dos de 4,82 cm y 6,01 cm, respectivamente. la forma general del grupo es comprimida con ojos profundos, el cual no es útil en la industria, con un color de la pulpa crema sin colores secundarios. la materia seca, junto con el peso específico son muy buenos, mientras que los azúcares reductores generan un color de fritura elevado para la industria. de este grupo sobresalen los materiales vorant (45) y uso 3802 (36), siendo factibles de usarse en mejoramiento genético o industrialmente (pineda, 1996). grupo 6. este grupo, con ocho individuos, posee el mayor peso en fresco, con un valor de 161,55 g. de igual manera, sus individuos son los que tienen tubérculos más grandes, tanto en diámetro longitudinal, como ecuatorial; con una forma general oblonga alargada con ojos sobresalientes. presentan el mejor color de pulpa para fritura, blanco con ausencia de otros colores, pero el color de fritura es un poco inapropiado para fritura. las variabies de materia seca y peso específico son bastante buenas para fines industriales. el material uso45-4 (35) sobresale por sus buenas condiciones de procesamiento. grupo 7. sus tres variedades son las más pequeñas en peso fresco, 41,58 g,junto con el tamaño longitudinal 5.09 cm y sus diámetros ecuatoriales 3,12 cm, para el uno y 3,77 cm, para el dos. tiene una forma comprimida con ojos medios y su color de pulpa es crema con presencia de amarillo claro distribuido en un anillo vascular angosto. tienen el mayor promedio en el porcentaje de materia seca 29,78 % y sus azúcares reductores son del orden de 0,05 %, que dan un color de fritura de orden 3 en la escala agtron. grupo 8. en éste grupo sólo hay un individuo, con un peso fresco de 143,75 g y diámetros adecuados para la industria. la forma general del tubérculo es redonda, con ojos superficiales. tiene un color de pulpa crema sin color secundario. tiene buen nivel de materia seca y peso específico alto para ser industrializado (1,09). característica que lo descarta para la industrialización. a partir de los datos antes expuestos, se logra hacer evidente la clasificación que se hizo de estos materiales en 8 ocho grupos diferentes, los cuales poseen un grado de similaridad entre sí de acuerdo con las variables manejadas en esta investigación. de igual manera se comprueba que existe gran variabilidad entre el germoplasma objeto de este estudio, puesto que la colección de solanum tuberosum subsp. tuberosum no había sido caracterizada de acuerdo con variables industriales. en este primer estudio de este tipo para la colección en mención, se ha presentado toda la escala de color agtron para chips, encontrando variedades con condiciones de procesamiento óptimas bajo este aspecto, como otras que, al tener unos colores muy oscuros, pueden ser utilizadas para otros fines con muy buenos resultados. a partir del desarrollo de componentes principales, se logró establecer que casi todas las variables que se postularon al iniciar la investigación son importantes para caracterizar la colección de solanum tuberosum subsp. tuberosum desde el punto de vista industrial, descartando, solamente, aquellas relacionadas con la piel del tubérculo, a excepción de la intensidad del color primario de ésta. de la técnica multivariada de conglomerados se dedujo un total de ocho grupos diferentes, cada uno de ellos con similitudes en sus características, de los cuales, solamente el grupo 3 con la mayoría de sus individuos pueden ser usados en mejoramiento genético o para fines industriales. estos materiales son: ecersteling (5), careta blanca (80) y los materiales 11; 65 y 81 que no poseen nombre. los materiales de otros grupos que pueden ser usados como progenitores en mejoramiento genético o para ser liberados como variedades en la industria de pasabocas son: caiceda careta (76), uso 3802 (36), hianda 32 (37), vorant (45) y uso45-4 (35). como variables importantes en la selección de papa para procesamiento se tienen: la forma general y tamaño del tubérculo, junto con sus sólidos totales y azúcares reductores. la industria establece, como la variable más influyente en una toma de decisión, a los azúcares reductores, puesto que son ellos los que determinan directamente la calidad sensorial del producto procesado. según los resultados de esta investigación, pueden existir materiales con niveles adecuados de azúcares reductores para procesar, pero en prueba de fritura no se presentan colores aceptables en la industria. por esto, es aconsejable realizar am2001 huertas y ligarreto: clasificación de germoplasma de papa ... 87 bas pruebas para determinar cuales variedades pueden ser aptas, con toda certeza, para obtener productos fritos a partir de papa de excelente calidad. literatura citada crisci, j. ym. lopez. introducción a la teoría y práctica de la taxonomía numérica. secretaría general de la organización de los estados americanos. programa regional de desarrollo científico y tecnológico. washington, d.e., p. 110. 1983 cufiño,1. y 1. pedraza. prueba y selección de clones de papa (solanum tuberosum l) por su resistencia a phytophthora infestans (mont) de bary y sus características para papa frita. tesis de grado. departamento de ingeniería agronómica. universidad nacional de colombia. bogotá, p.1 oo. 1990 dale, m. yg. macka y. herencia de la calidad de mesa y procesamiento. instituto escocés de investigación de cultivos. invergorite, uk. p. 20. 1996 estrada, n. importancia económica y nutricional de la papa y sus recursos genéticos. revista papa. no. 14. fedepapa. santafé de bogotá, p. 16-25. 1996 giraldo, e. y l. vargas. entrevista personal en comestibles margarita y productos andrú. bogotá, 1997. gomez, l.e. y j. m. ramirez. manejo post-cosecha y comercialización de lapapa (solanum tuberosum l.).nri, sena y dhd. armenia, quindío, colombia. edítorialfudesco. p. 122.2000 gutierrez, m. métodos avanzados en fisiología vegetal experimental. colegio de postgrados en ciencias agrícolas. instituto de recursos naturales, programa de botánica. texcoco, méxico, p.. 29-42.1994 huaman, z. botánica sistemática y morfología de la papa. centro internacional de la papa. lima, perú. p.22. 1986 pla, l. análisis multivariado : método de componentes principales. secretaría general de la organización de los estados americanos. programa regional de desarrollo científico y tecnológico. washington, d.e., p. 94. 1986 pineda, r. perspectivas para el desarrollo agroindustrial del cultivo de la papa en colombia. papas colombianas con el mejor entorno ambiental. fedepapa, bogotá, colombia. p. 70-77.1996. rodriguez, a. y p. rodriguez. algunos aspectos de la industrialización de papa en colombia. revista papa no. 5, fedepapa,p.4-9.1992 smith, o. y w. talburt. potato processing. avi publishing company. westport, usa. 1975. woolfe, 1. the potato in the human diet. ipc cambrid press. lima, perú. 1987 received for publication: 3 may, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 masters of integrated natural resource management, humboldt universität zu berlin. berlin (germany). 2 department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). fapachona@unal.edu.co agronomía colombiana 32(2), 283-293, 2014 food loss in a hungry world, a problem? desperdiciando comida en un mundo hambriento, ¿un problema? natalia martínez z.1, zoila menacho p.1, and fabio pachón-ariza2 abstract resumen mainly in developing countries, food loss and waste is a problem that is difficult to measure. investigations have been conducted in industrialized countries; however, consistent evidence of how much is really being depleted is limited. the accessible data give the illusion of evidence, but are supported by very restricted facts. in recent years, food waste and loss have gained importance because more than 35% of food is wasted. nevertheless, with this percentage of food, most of the 800 million people that go hungry every day in the world could be fed. this ref lection paper aims to describe the different approaches and meanings of food waste, food loss and food wastage. similarly, this article identifies the phases of the food supply chain where food is being lost and wasted. based on the available data, developed and developing countries are compared. it was concluded that, in developed countries, the most important losses are in the consumption phase; in developing countries, the losses take place in the growing and harvesting phase. changing consumption habits as well as the improvement of cropping and harvesting processes could be an option for reducing this problem, especially in developing countries. principalmente en países en desarrollo la pérdida y desperdicio de comida es un problema difícil de medir. investigaciones han sido llevadas a cabo en países industrializados; sin embargo, evidencia consistente de cuánta comida está siendo realmente desperdiciada es limitado. el acceso a datos da una posible evidencia, pero son soportados por pocos hechos. en los últimos años las pérdidas y desperdicio de comida han ganado importancia porque más del 35% de comida es desperdiciada. no obstante, con este porcentaje de comida, más de los 800 millones de personas que pasan hambre cada día en el mundo, podrían ser alimentadas. este artículo de ref lexión busca describir los diferentes enfoques y significado de residuos de comida, pérdida de comida y desperdicio de comida. de la misma manera, identifica las fases de la cadena de abastecimiento de alimentos donde la comida está siendo perdida y desperdiciada. basado en los datos disponibles, se comparan los países industrializados y los países en desarrollo. se concluye que las más importantes pérdidas son en la fase de consumo en países industrializados, y en la fase de cultivo y cosecha en los países en desarrollo. por otra parte, nuevos hábitos de consumo, así como el mejoramiento de los procesos de cultivos y cosecha podrían ser una opción para reducir este problema, especialmente en los países en desarrollo. key words: discarded food, food shortages, famine, consumption habits. palabras clave: residuos de comida, descarte de comida, hambre, hábitos de consumo. introduction global food loss and waste have become an enormous problem with social, environmental and economic implications. for that reason, governments, institutions and organizations in different countries have developed programs together with strategies in order to reduce the amount of food loss and waste in the different stages of the food supply chain. according to gustavsson (2011), approximately one-third of food produced for human consumption is lost or wasted globally, corresponding to about 1.3 billion tons per year. therefore, the situation becomes difficult when, according to the last fao report (2013), 842  million people in the world are facing famine and  98% of them are living in developing countries. the distribution of hunger in the world shows that 553 million people are from asia and the pacific, 227 from africa, 47 from latin america and the caribbean and 16 from developed countries. stuart (2009) stated that, with 40 million tons of food discarded each year in the united states by retailers, food service, and households, there is sufficient food for reducing the hunger of all the malnourished people around the world. indeed, with a quarter of the food wasted in the us, uk and europe, famine would disappear in the entire world. 284 agron. colomb. 32(2) 2014 the objective of this ref lection paper was to identify and discuss some of the causes of food loss and waste along the food supply chain in developed and developing countries. consequently, the paper has three parts. the first part contains a discussion about the differences between food loss and waste and the second one describes the food losses and waste in each of the phases of the food supply chain considering the scenarios of developed and developing countries. finally, the third part includes some statistics connected with losses and waste along the food supply chain. different approaches it is important to remark on the different concepts about similar matters, such as food loss, food waste and food wastage. according to the fao (2013), food losses are “… a decrease in mass (dry matter) or nutritional value (quality) of food that was originally intended for human consumption.” in other words, beyond the fact that the food can no longer be used, food losses are the characteristics or components of the food that are not available for feeding people. lipinsky et al. (2013) highlighted issues of food losses, such as the total lack or reduction of food quality due to spills and spoilage because of the inadequate food handling and transport. in fact, spoilage, such as bruising or wilting, reduces the time in which food is suitable for human consumption because of the acceleration of the physiological process of ripening and decomposition in perishable food. food losses are involved to the first part of the supply chain; whereas, food waste usually refers to the throwing away of food that is ‘perfectly fit for consumption’ and occurs in a later stage of the supply chain. nevertheless, buchner (2012) defined food losses as the losses that take place in the entire food supply chain, especially throughout growing, harvesting and treating, as a consequence of climatic, environmental and technological factors, including economic issues related to the market standards and policies. additionally, the fao (2013) said that food waste “…refers to food appropriate for human consumption being discarded, whether or not after it is kept beyond its expiration date or left to spoil. often, this is because the food has spoiled, but it can be for other reasons, such as oversupply due to markets or individual consumer shopping/eating habits.” even though lipinsky et al. (2013) and the fao (2013) use the term spoilage in order to define different concepts; the first author considered the damage before consumers get the food, while the fao would use this definition when the spoilage occurs in the consumers’ hands. in conclusion, food waste takes place when food arrives to the consumer in at least two different ways, especially connected with the type of food: misuse and/or ingestion practices. certainly, misuse happens when consumers buy more products than they actually need and do not consume these products before they cease being edible food. ingest practices apply to habits or practices of cooking and eating, for example, some people remove the skin from fruits or vegetables and throw it away even though this part is edible. reinforcing the above statement, lipinsky et al. (2013) asserted that food waste is “food that has good quality and is fit for human consumption but that does not get consumed because it is discarded – either before or after it spoils… typically, but not exclusively, this occurs in the retail and consumption stages in the food value chains and is the result of negligence or a conscious decision to throw food away”. besides losses in consumer hands and in transport, buchner (2012) extended the possibilities to industrial processing. however, bond (2013) clearly distinguished the terms: he stressed the losses in the early stages of the food supply chain as food loss. for instance, this loss results from the pre-harvest, gathering, storage, transport and, transformation phases of the food supply chain, characterized by lower earnings. on the other hand, losses in phases with higher earnings, e.g. retail and final consumption, are identified as food waste. food wastage toward the food supply chain food wastage happens in all levels of the food supply chain. actually, before agricultural products arrive to the shelf and, consequently, to the consumers, most of them have traveled a long way; thus, agricultural products are transported, cooled, processed, turned, traded, treated and packaged. at the end, the products have changed not only their original form but a major part of them has been lost in the process (hoering, 2012). for a better understanding of the reasons why food eventually become waste, it is necessary to analyze the different stages of the food supply chain, taking into account two different scenarios: developed and developing countries. the differentiation is based on technical availability, economic capacities, level of education and opportunities to enter food supply chains. lipinsky et al. (2013) argued that developed countries and the industrialized asian nations are responsible for about 56% of total food loss and waste, while developing 285martínez z., menacho p., and pachón-ariza: food loss in a hungry world, a problem? countries for 44%. indeed, according to pachón (2013), “the global food loss in 2011 was 36.17%, mainly in the consumption phase. in developed countries, the highest loss of cereals, roots and tubers, fish, seafood, fruit and vegetables is during the consumption phase. meanwhile, in developing countries, such as in sub-saharan africa, higher losses are seen in the production stage. the minimum loss in developing countries plainly occurs in the consumption phase. food waste in postharvest handling and storage was 5.68%; 7.16% in processing together with packaging, and 6.39% in distribution”. figure 1 describes the different phases of the food supply chain in order to recognize the main causes of food loss and waste. phases of food losses and waste in food supply chain growing and harvesting postharvest processing sale consumption phases planting growing process harvest gathering packing storage quality size quantity purchasing power market agreements stock control prices avoidable possible avoidable unavoidable label confusion type of transport temperature hygiene contamination ventilation infrastructure poor roads distance duration landslides traffic jams weather handling t r a n s p o r t features losses / waste developing countries 14% developed countries 10% growing and harvesting developing countries 15% developed countries 9% postharvest developing countries 2% developed countries 2% processing developing countries 7% developed countries 5% retail / wholesale developing countries 7% developed countries 28% consumption figure 1. phases of food losses and waste in the food supply chain. 286 agron. colomb. 32(2) 2014 growing and harvesting this stage includes the time from planting until crop collection. the fundamental causes of losses in this phase are determined by adverse environmental conditions that can generate pest and diseases affecting the quality of the crops and access to the markets. in many cases, the use of adequate technology as well as integrated crop management might decrease these losses. regarding the growing process, the institution of mechanical engineers (2013) remarked that, in developing countries, these operations are carried out by hand. in a scenario of insufficient labor availability, the process becomes slow and exposed to adverse weather conditions and the crops are susceptible to attack from pests that reduce the quality and quantity of the harvested crop; as a result, they are sometimes destroyed or left in the field. likewise, gunders (2012) argued that, in many cases, besides damage from pest, diseases and weather, growers prefer to not collect or harvest the crops, in order to avoid incurring more expenses. certainly, in comparison with other continents, latin america lost the highest level of food per capita in the pre-consumption phase due to administrative, financial and technical constraints that directly affect the process of planting and harvesting together with the storage and freezing infrastructure (schuldt, 2011). in animal production, bovine, pork and poultry meat losses principally occur because of death during breeding, discarding during fishing in the case of fish, and milk losses due to an incidence of sickness such as mastitis (gustavsson, 2011). in other cases, farmers grow many more crops than they need, as a measure to protect themselves against unfavorable weather due to market arrangements. in developed countries, “…the purchasing policies for fresh products operated by the major supermarkets actively encourage waste in the field. in this regard, rather than entering into supply contracts with farmers, these large-scale purchasers procure produce through ‘supply agreements’ where the benefits are weighted in the favor of the buyer.” (institution of mechanical engineers, 2013); the consequence of this procedure is that around 10% of crops are lost in the field in developed countries (lipinsky et al., 2013). on the other hand, for the purpose of satisfying quality market requirements, workers in the field and famers have been trained to discern some special characteristics during the harvest. these characteristics mainly include four: the shape, the size, the color and the time to ripeness. products that do not meet the requirements are not suitable for transport pallets and are categorized as “not sellable” and are left to rot in the fields (hoering, 2012). as previously mentioned, throughout the harvest procedure, some losses are carried out due to machine-driven damage and/or spillage. indeed, a large part of the harvest gets lost through pollution during drying, threshing and separation of chaff and grains. in other cases, as a result of higher production costs, poor farmers pick crops before the vegetables or fruits reach the necessary nutritional characteristics and economic value, which might get wasted if they are not appropriate for eating (gustavsson, 2011). postharvest this phase involves all the procedures for gathering or processes related to the collection of all the products in a single place: packing or activities concerned with putting the products into bags, cases, boxes or containers, aiming to send them somewhere, with storage until processing or commercialization. the gathering process is not highly remarked on by researchers as an important stage in which food could be lost. however, accurate gathering is crucial in order to increase the product’s durability. for instance, if uncontaminated milk has been gathered with milk from cows that hold mastitis, the milk will be contaminated. good packaging can prolong the edible lifecycle of several products. however, inadequate materials and ways to pack instead of extending longevity could accelerate the natural process of decomposition. “the lifetime of products with high water content, cucumbers for example, can be extended fivefold through plastic film wrapping, as it reduces water loss. packaging also performs a protective function for fragile goods.” (monier, 2010). regarding storage, it is worth remarking that the objective of good storage is to maintain basic conditions such as temperature, light, moisture, oxygen level, and sanitation, which promote the conservation of all the food’s characteristics. insufficient storage conditions could produce food loss through different ways. to illustrate, in the case of perishable goods such as vegetables, fruits, milk, and meat, the temperature must be reached according to the characteristics of the products and, at the same time, remain the same, in order to avoid dehydration, rot, mould, decomposition, and lack of organoleptic characteristics of food. 287martínez z., menacho p., and pachón-ariza: food loss in a hungry world, a problem? processing the processing phase could be described as the series of activities of food transformation, adding chemicals or other substances, with the purpose of keeping it fresh for a long time and offering new products. in order to be processed, food must satisfy high exigencies of quality, size, and quantity according to the characteristics of the machinery used and market demands. losses throughout processing, -industrial or domestic-, include spillage and degradation; which can occur when products are not appropriate for processing or during cleaning, peeling, chopping and boiling or even during procedure disruption and spills. with regard to animal processing, “…bovine, pork and poultry meat losses refer to trimming spillage during slaughtering and additional industrial processing, e.g. sausage production. for fish, losses allude to industrial processing such as canning or smoking. for milk, losses relate to spillage during industrial milk treatment -e.g. pasteurization and milk processing for cheese and yogurt” (gustavsson, 2011). in developing countries, a lack of processing facilities triggers high food losses. based on the high offering of seasonal products, the processing industry does not always have the ability to process and store all of its production. on the other hand, the industry does not have the economic capacity for high investments in new and efficient machinery. on the contrary, in developed countries, “at the processing level, much waste is generated as a result of legislative restrictions on outsized produce. the phasing out of regulations on the size and shape of fruit and vegetables approved by the european commission (commission regulation (ec) no. 1221/2008) should significantly reduce the quantity of fresh produce needlessly discarded before reaching retail outlets” (monier, 2010). a clear example of losses during processing is the case of potatoes that are frequently offered to consumers as packaged fried potatoes. the process starts with an initial selection that rejects all the potatoes that do not achieve the size and consistency demanded by the industry -a first loss-. in the next step, the potatoes are peeled and hence the skin is discarded, a second loss quantified by putz (1991) as from 15 to 40%, depending on the procedure applied. in some cases, the skin has some extracted phenolic acids (schieber, 2001). after that, the parts not apt for further treatment are removed, a third loss. final losses before consumption are the rejects due to over fried or unexpected changes in characteristics, such as color, form or breaking. transport the transport phase or the process of moving food from one place to another transverses all the stages in the food supply chain. transport implicates issues such as type of transport, infrastructure, distance between pickup and delivery and duration of moving and handling. regarding the type of transport and in order to avoid food losses, it is necessary to use adequate conveyance conditions, for example temperature controlled ships or aircrafts, which move fruits and vegetables between continents. for milk products, trucks collect milk, linking farms with pasteurization plants. a truck’s carriage must be hygienic and easy to clean in order to avoid food contamination with materials that could transfer colors, f lavors, or toxic substances, as well as systems for draining f luids in the case of fresh chicken, meat or fish. mainly in developing countries, some food damage, such as bumps and bruises, are related to poorly maintained roads (institution of mechanical engineers, 2013). in fact, rainy seasons decline the likelihood for using rural road infrastructure because of landslides or road blockage. on the other hand, during dry seasons, dust can contaminate food transport. concerning distance and duration of moving, when both are enlarged, a process of ripening is triggered in food, therefore decreasing the likelihood of commercialization and some of this food is rejected. this is mainly difficult in developing countries because of the congestion, bad weather or failures in transport. sale the sale phase refers to a set of operations in the retail and wholesale sector that attempts to make food available for consumers. these operations are based on the offer and the demand of products and are responsible for assigning correct prices according to consumer purchasing and habits, market agreements with producers and food availability. most of the losses occur in a market atmosphere, as shown by buchner (2012), and are due to food that is discarded after it has remained unsold for a long time and has exceeded the permissible legal standards of safe food, although their real characteristics are still safe for consumption. however, in the food sale procedure, the “quality and esthetical standards, marketing strategies, and logistical aspects” are 288 agron. colomb. 32(2) 2014 also important. the first one, since most of the consumers prefer to buy products with a range of size, color and form, rejects products with some malformations or low intensity colors. the second one implicates tactics developed by sellers in order to highlight the characteristics of the products themselves, such as nutritional components and physical appearance, to make them more attractive for the consumer. finally, logistic aspects refer to organization of transport and delivery, ensuring minimum damage and spoilage. an important and determinant factor of selling products is the purchasing power of consumers, which determines the amount of selling products. in developing countries, where most of the population does not have enough income, the likelihood of acquiring a large quantity of products is low, and hence the probability to waste a huge amount of food in supermarkets or small shops is higher. on the other hand, tran-thanh (2013) exposed the cultural aspect of food loss and emphasized that, in developing countries, poverty and limited household incomes make food waste inadmissible. remarkably, consumer habits similarly play an important role in the market. gustavsson (2011) underlined that costumers look for a wide range of products, which increases the opportunities of selection; a situation that entails raising the chance of some products to achieve “sell-by” dates before being sold. indeed, consumers always prefer products that are not close to the due date. according to monier (2010), systems such as “the takeback” and last minute order cancellation are responsible of huge losses of edible food because agreements between retailers and suppliers force the receipt of products which have already completed 75% of shelf life in order to remove them from the shelves. the above statement visualizes the disadvantages that some stakeholders may suffer in the food supply chain when they must carry back their products with a minimum shelf life, which can lead to its loss. gunders (2012) affirmed that “…most retail stores operate under the assumption that customers buy more from brimming, fully stocked displays, preferring to choose their apples from a towering pile rather than from a scantly filled bin. this leads to overstocking and over-handling by both staff and customers and damage to items on the bottom from the accumulated weight.” this declaration shows that part of the marketing strategies to attract customers can trigger a huge amount of food waste; moreover, consumer behavior shows a tendency to buy products with good quality and price. consumption the last phase in the food supply chain is consumption, which takes place in food service locations and in private homes. quested and johnson (2009) classified food in different levels according to the likelihood of avoiding waste: avoidable, possibly avoidable or unavoidable. other issues to consider include consumer habits, storage at home, and the amount of products bought. as a matter of fact, the food scale of how much a person can waste varies extremely, being contingent on what he or she earns and how he or she eats and lives. avoidable food and drinks are defined as products that were thrown away; however, at one time, they were edible. they have split the avoidable food and drinks according to the reason for discarding them. the first reason is food and drinks that have been cooked or served excessively at homes or restaurants and discarded. moreover, the food and drink are not ingested; this category also covers damage during the process, such as burning, spilling or unexpected consistency. the second one is food and drinks that are not used on time and are wasted because they become rotten or moldy after the expiration date has passed. another reason that must be considered is the fact that products are bought and wasted because they were not tasty enough. possibly avoidable is defined as food and drink that people used to eat or not according to cooked manner. an example of it is the skin of apples or potatoes. finally, the unavoidable category is food that was never edible, for instance egg shells, banana and kiwi skins or corncobs. consumption particularly highlights the difference between developed and developing countries and across the regions. in developed countries, people can afford food that they will not fully use, called an “embarrassment of riches” (the world bank group, 2014). stuart (2009), as cited by gustavsson (2011), argued that “…the amount of available food per person in retail stores and restaurants has increased during the last decades in both the usa and the eu. moreover, as regards the fao, as cited by the world bank group (2014), per capita food losses in the developed sphere represents an amount of 250-300 kg per year and, of them, 75-115 kg are the sum of consumer waste. it is a fact that a lot of restaurants serve buffets at fixed prices, which encourages people to fill their plates with more food than they can actually eat.” on the contrary, in developing countries, people buy smaller amounts of food, sometimes just for one meal a day. 289martínez z., menacho p., and pachón-ariza: food loss in a hungry world, a problem? another important cause of waste in consumption at the household level is the misinterpretation or confusion over date labels employed, such as “best before”, “use by”, “sell by”, “display until” or just the date. in these cases, the consumers tend to treat all terms in the same way; as a consequence, in some situations leave a safety margin before the stamped date. “applying ‘best before’ dates to products that show visible signs of decay may be unnecessary, causing consumers to discard something that does not pose a safety risk. consumers might be better left to judge the quality and safety of such products autonomously, bread or potatoes for example. the use of “best before” dates, by contrast, on products that are liable to pose microbiological risks after a certain date, is also a concern, eggs or yogurt for example. in this scenario, consumers may consider the date as a quality indicator, when in fact the product may have become dangerous.” (monier, 2010). estimation of food loss and waste below some data about food waste and loss is analyzed. moreover, it is important to notice that data in international literature are not widely available. the majority is based on studies conducted by tristram stuart (2009) and the fao, and especially on research conducted by gustavsson for the fao. based on the phases of the food supply chain, 24% of global food loss and waste occurs at the production stage, 24% during postharvest, and 35% at consumption. together, these stages account for more than 80% of global food loss and waste (lipinsky et al., 2013). figure 2 shows a comparison of food loss and waste between developed and developing countries. it is evident that the most important losses in developed countries are in the consumption phase. as discussed above, this issue is related to purchasing power. on the other hand, in developing countries, the losses are mainly in the growing, harvesting and post harvesting phases. a possible explanation is related to technological issues. however, it is remarkable that losses in developed countries, in general, are higher than in developing ones, and the major contribution to these losses, is the consumption stage. looking again at the view of the research of the world bank group (2014), the socioeconomic status plays an important role in the food waste-loss issue, given that lower-income groups waste less food than higher earnings groups; consequently, higherincome families generate more solid waste, among others, than poorer ones. institution of mechanical engineers (2013) highlights an example about wheat loss in india. there, 21 million tons of wheat are wasted each year due to inadequate storage and distribution systems. consequently, according to pachón (2013), during 2012, more than 230 million people went hungry daily in that country. according to the fao statistics (2013), 557 million people in asia are suffering from hunger each year. furthermore, in south-east asian countries, losses of rice range from 37 to 80% of the entire production, depending on the development stage and total about 180 million tons annually. the same statistics cited by hoering (2012) reveal that of the 1.3 billion tons of food that are lost per year around 30% of the most important staple food, such as rice, wheat and other cereals are being wasted. dramatically, vegetables and fruits are from 40 to 50%; hence, oilseeds, meat and milk products are only 20%. figure 3 shows a comparison between different regions of the world. in developed countries from areas such as north america and oceania, europe or industrialized asia, the losses are mainly in the sale and consumption phases. figure 2. food loss and waste. comparison between developed and developing countries. source: adapted from gustavsson (2011). growing and harvesting postharvest processing sale consumption 30%20%10%0% 40% developing countries developed countries total food loss and waste 290 agron. colomb. 32(2) 2014 on the other hand, in developing countries from africa, south and southeast asia and latin america, the losses are located in the growing, harvesting and post-harvesting phases. certainly, significant losses of staple food take place on the way from the field to the processing stage. hoering (2012) clarified that a lot of these problems, which may be in other more developed regions, would be resolved using simple means, ref lecting a long-term governmental neglect of rural agriculture. according to stuart (2009), the uk, us and europe have approximately double as much food as is essential for the dietary requirements of their residents. up to half of all food is wasted during the food supply chain. if inefficient livestock production is incorporated, european countries have more than three times food than they need, while the us has around four times more. in developed nations, the processing phase shows a minimum loss. however, in north america and oceania, it is higher than in the others. a possible explanation is that the standards of consumption or consumer habits are dominated by the “throw-away mentality”. for instance, stuart (2009) showed how about 2.3 million tons of fish are discarded in the north atlantic and the north sea each year, as well as 40 to 60% of all fish caught in europe, either because they are the wrong size or species, or because of the european quota system. an estimated 20 to 40% of uk fruit and vegetables are rejected even before they reach the shops, mostly because they do not match the supermarkets’ cosmetic standards. latin america is the region that holds the least food waste, but at the same time shows the main percentage of losses in the growing and harvesting phase. actually, environmental and technical matters could be related to this loss. concerning to the fao (2013), in the growing and consumption phases, food waste is nearly 28%. losses in postharvest are characterized by 22%, sale 16%, and processing 6%; in colombia, 1.4 million tons of fruits and vegetables were wasted in 2012. in the european union, 89 million tons are lost each year, or 180 kg per capita. for instance, more than 50% of total food waste is generated in consumption; 14% by the food service and catering sector and 5% by the retail/wholesale sector (monier, 2010). by contrast, in sub-saharan africa, consumption is just responsible for around 8% of overall food waste (gustavsson, 2011). consumers in europe and north america waste around 95 and 115 kg of food per person/year, respectively; while consumers in sub-saharan africa waste only 6 kg of food per person/year (gustavsson, 2011). “per capita food loss in europe and north-america is 280300 kg year-1. in sub-saharan africa and south/southeast asia it is 120-170 kg year-1. the total per capita production of edible parts of food for human consumption is, in europe and north-america, about 900 kg year-1 and, in sub-saharan africa and south/southeast asia, 460 kg year-1. per capita food wasted by consumers in europe and north-america is 95-115 kg year-1, while this figure in sub-saharan africa and south/southeast asia is only 6-11 kg year-1. food losses in industrialized countries are as high in developing countries, but in developing countries more than 40% of the food losses occur at the post-harvest and processing stages, while in industrialized countries, more than 40% of the food losses occur at the retail and consumer levels. food waste at the consumer level in industrialized countries (222 million ton) is close to the total net food loss production in sub-saharan africa (230 million) (gustavsson, 2011). a study on food wasted in the united kingdom shows that consumers throw away 31% of the food that they buy (ventour, 2008). a 46% of cultivated potatoes are europe north america and oceania industrialised asia north africa, west and central asia latin america south and south-east asia sub-saharan africa growing and harvesting postharvest processing sale consumption 70%60%50%40%30%20%10%0% 80% total food loss and waste figure 3. comparison of food loss and waste between world regions. source: adapted from gustavsson (2011). 291martínez z., menacho p., and pachón-ariza: food loss in a hungry world, a problem? not distributed into the retail market. 6% were lost in the countryside, 12% were discarded in the primary sorting, 5% were lost in stores, 1% were lost in the post-storage assessment, and 22% were lost due to rejection after washing (institution of mechanical engineers, 2013). tranthanh (2013) explained that, in developed regions, the task of preparing family meals, and maintaining a level of foodstuffs, fresh and conserved, has been seized by the industrialized food chain. consequently, a representative number of the population is now mere food consumers at the end of the supply chain; part of whom have been removed from the food supply system and unfortunately have no real awareness of it. not surprisingly, a culture of loss and wastage has been growing; a culture which designates little value to food, making people trough it without much thought; in few words, food is a cheap and abundant item. figure 4 shows losses for different products. it is remarkable that cereals, fruits and vegetables are lost in the consumption phase. these products show the most important loss, as compared with the others, perhaps due to their perishability. similarly, fish and seafood share an important percentage of losses because of their higher perishability. finally, some data about developing countries estimate that “the total cost of food waste across the food value chain in south africa was estimated at us$7.7 billion per annum; equivalent to 2.1% of south africa’s annual gross domestic product” (nahman and de lange, 2013). in buenos aires (argentina), around 41.55% of all the solid residues produced in the metropolitan area correspond to food. in other argentinean towns, such as avellaneda, lanús and quilmes, the residues that correspond to food are 45.61; 43.08 and 40.75%, respectively (pérez, 2013). in mexico, around 30,000 tons of food are discarded per day. a great part of this food remains usable for human consumption. according to pascoe (2011), 15% of this wasted food could feed malnourished people in mexico; in brazil, 64% of food is discarded throughout the food supply chain; 20% during the harvest, 8% in transportation and storage, 15% during processing, and 20% in consumption. in bogota, just in corabastos, the main food market of the city, 4500 tons are wasted per day. according to unidad administrativa especial de servicios públicos-uaesp (2014), 58.8% of fruits and vegetables are wasted per day. this means that 1381 tons of food end up in the rubbish. ironically, households located in poor neighborhoods waste more than 60% of food, where precisely 234,000 children under 5-years-old are suffering from malnutrition. alternatives the dramatic amount of food waste and loss in developing and developed economies was approached and the initiatives of institutions, ngos, and charity groups, among others, confront food waste and generate a better distribution of food (schneider, 2013). the main aim of such groups is to look for economic, social and environmental benefits when food waste continues to have an alternative of utilization (epa, 2009). the first step is concerned with improving the problem-solving capacity regarding the amount of food wastage reduction. second, they promote the reuse of food with properties still suitable for consumption. examples include the uk-fareshare and the colombian-abaco programs, which redistribute surplus food to a network of community organizations that assist vulnerable people (tran-thanh, 2013). the third step attempts the use of “food wastage” to feed animals. the next stage strives to use food for industrial purposes. finally, the disposal of food waste has to follow sustainable parameters, such as composting, disposal in sanitary fill, or incineration if it represents some risk (epa, 2009). in mexico, at least 61 food banks are working, where mainly figure 4. comparison between losses of selected products in different phases. source: adapted from gustavsson (2011). oilseeds and pulses cereals roots and tubers meat fruits and vegetables fish and sea food milk growing and harvesting postharvest processing sale consumption 14121086420 16 292 agron. colomb. 32(2) 2014 supermarkets are donating food that does not have the best characteristics for commercialization but that is suitable for human consumption. the initiative is currently feeding more than one million people around the city. even though technological alternatives for improving losses during the growing, harvesting and post harvesting processes would be applied, consumer habits have to change in order to consistently reduce food waste. for instance, the education for women, who in general are responsible for making decisions about buying and using food, is a key issue because, as they have more access to education, resources, major incomes and infrastructure, they are able to prevent food losses. similarly, schools and public initiatives are a powerful way to make people aware of sustainable food production and food waste. at the household level, the improvement of consumption habits is related to several topics. for example, buying just the necessary items, even though sometimes supermarkets offer special sales, which almost always are near the expiration date. however, if people agree buy from special sales, they have to be aware that this food must be consumed as soon as possible or adequately stored. satisfactory storage at home, such as freezing or conservation processing, becomes a good loss avoidance strategy. in fact, cold storage is nothing but location, exist fridge-packing plans to keep the food fresh and reachable. on the other hand, consumer perception has to change and he or she has to learn to not idealize fruits and vegetables. consumers have to understand that even if an apple, peach, strawberry, tomato, carrot, or potato, and so on, does not have an adequate shape, the size is not commercial desirable or there are some spots on the skin, it is still perfectly nutritious and tasty. conclusions this work identified some possible causes of food wastage in the food supply chain, finding clear differences in each step according to the degree of development of the countries. the data of each phase, especially in developing countries, are difficult to find, demonstrating once more the gap between both economies. the discussion connected to food loss and waste refers to the big amount of losses in developing countries that occurs in the first phases, with a close relationship with deficient conditions in the following aspects: infrastructure, technology and economy facilities. on the other hand, in developed countries, waste is concentrated on the consumption step where the relation is directly inf luenced by consumer behavior and awareness. food wastage entails not just economic losses for stakeholders in the food supply chain but also includes environmental consequences according to the amount of methane emissions in the decomposition phase of wastage. moreover, not only is food eventually discarded but also a wealth of natural resources and energy is wasted. real change in the food supply chain depends on the consumers. when consumer habits change, the other stages of the food supply value chain will change in order to fulfill consumer requirements. for instance, if people get used to consuming ‘ugly food’, supermarkets will sell this kind of product; hence, farmers would not discard them. that is why governments must start education campaigns in order to make consumers aware of the characteristics, benefits and production processes of food. literature cited buchner, b. c. fischler, e. gustafson, j. reilly, g. riccardi, c. ricordi, and u. veronesi. 2012. food waste: causes impacts and proposals. brilla center for food & nutrition, parma, italy. bond, m., t. meacham, r. bhunnoo, and t.g. benton. 2013. food waste within global food systems. global food security programme. a global food security report. swindon, uk. epa, us environmental protection agency. 2009. waste not, want not. feeding the hungry and reducing solid waste through food recovery. usda, washington dc. fao, food and agriculture organization of the united nations. 2012. global initiative on food losses and waste reduction. save food. solutions for a world aware of its resources, rome. fao, food and agriculture organization of the united nations. 2013. food wastage footprint. impacts on natural resources. summary report. rome. gunders, d. 2012. wasted: how america is losing up to 40 percent of its food from farm to fork to landfill. issue paper ip:12-06-b. natural resources defence council (nrdc), berlin. gustavsson, j. 2011. global food losses and food waste: extent, causes and prevention. swedish institute for food and biotechnology (sik); food and agriculture organization of the united nations (fao), rome. hoering, u. 2012. verlorene ernte-lebensmit telverluste und ernährungsunsicherheit. forschungund dokumentationszentrum chile-lateinamerika (fdcl), berlin. institution of mechanical engineers. 2013. global food: waste not, want not. london. lipinsky, b., c. hanson, j. lomax, l. kitinoja, r. waite, and t. serchinger. 2013. reducing food loss and waste. world resources institute, washington dc. 293martínez z., menacho p., and pachón-ariza: food loss in a hungry world, a problem? monier, v. 2010. preparatory study on food waste across eu 27. technical report 2010-054. european commission; bio intelligence service, paris. nahman, a. and w. de lange. 2013. costs of food waste along the value chain: evidence from south africa. waste manage. 33, 2493-2500. pachón, f. 2013. food sovereignty and rural development: beyond food security. agron. colomb. 31, 362-377. pascoe, a., and j.l. viero. 2011. el desperdicio de alimentos en época de crisis. observatorio del hambre. nota informativa mensual no. 1. fao, rome. pérez, l. 2013. reducir el desperdicio para alimentar al mundo. alternativas y recomendaciones para atenuar esta contradicción. rev. investig. agropecu. 39, 234-239. putz, b. 1991. kartoffeln. behr’s verlag, hamburg, germany. quested, t. and h. johnson. 2009. household food and drink waste in the uk. worldwide responsible accredited production (wr ap); matrial change for a better environment, sue riley, uk. schuldt, j. 2011. hambre y desperdicio de alimentos. diario la república-perú, actualidad económica, 25 october, 2011. schieber, a., f.c. stintzing, and r. carle. 2001. by-products of plant food processing as a source of functional compounds recent developments. trends food sci. technol. 12, 401-413. schneider, f. 2013. the evolution of food donation with respect to waste prevention. waste manage. 33 755-763. stuart, t. 2009. waste: uncovering the global food scandal. penguin, london. the world bank group. 2014. food price watch, prices decline at the slower pace; focus on food loss and waste. poverty reduction and equity department at the world bank, issue 16, year 4. washington dc. tran-thanh, k. 2013. food waste: can grassroots initiatives stop us throwing good food in the bin? international institute for environment and development (iied), london. uaesp, unidad administrativa especial de servicios públicos de bogotá, 2014. los bogotanos desperdician más de 5000 toneladas de comida. bogota. ventour, l. 2008. the food we waste. waste and resources action programme(wrap), oxon, uk. recceived for publication: 3 september, 2009. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 faculty of science, universidad militar nueva granada. bogota (colombia). 2 correspondig author. ecologia@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 28(3), 401-411, 2010 determination of levels of damage caused by different densities of tuta absoluta populations (lepidoptera: gelechiidae) under greenhouse conditions determinación de niveles de daño ocasionados por diferentes densidades de población de tuta absoluta (lepidoptera: gelechiidae) en tomate bajo invernadero liliana cely p.1, fernando cantor1, and daniel rodríguez1, 2 abstract resumen in order to determine the effect of infestations with tuta absoluta on the growth and development of tomato plants under greenhouse conditions, six densities of the pest were evaluated (0, 2, 4, 6, 8, and 10 females/plant). a completely random design with three replicates per treatment was employed. the percentage of leaf area and number of fruits damaged were estimated and those variables were used to construct a damage curve. the plants exposed at infestation levels between 6 and 10 females presented the highest percentages of leaf area consumed (between 27 and 43%), damage on fruits (between 45 and 100%), and loss of apical leaves in comparison with the treatments with two and four females/plants. the height, number of internodes, number of leaves and leaflets, number and biomass of fruits were differentially affected by the densities of t. absoluta infestation (p≤0.05). the leaf area and the biomass of stems and leaves did not vary with the infestation levels evaluated. on the damage curve, we observed that with more than two females per plant, the variables biomass, quality and number of fruits, result affected in an important way. con el fin de determinar el efecto de infestaciones con tuta absoluta sobre el crecimiento y desarrollo del tomate bajo invernadero, se construyó una curva de daño a partir de la evaluación de seis densidades de la plaga (0, 2, 4, 6, 8 y 10 hembras/planta) empleando un diseño completamente al azar con tres repeticiones. se estimó el porcentaje de área foliar y número de frutos afectados y a partir de esta variable se generó la curva de daño. las plantas sometidas a niveles de infestación entre 6 y 10 hembras presentaron mayores porcentajes de área foliar consumida (entre 27 y 43%), daño en fruta (entre 45 y 100%) y pérdida de hojas apicales en comparación con los tratamientos con dos y cuatro hembras/planta. la altura, número de entrenudos, número de hojas, número de foliolos, área foliar, biomasa total y biomasa de fruta fueron afectados diferencialmente por las densidades de infestación de t. absoluta (p≤0,05). por el contrario, las biomasas de tallos y hojas no fueron afectadas. en la curva de daño se observó que a partir de 2 hembras/planta se da un efecto negativo importante en el número de frutos totales y fruto sano, pudiendo generarse pérdidas importantes de producción con densidades por encima de esta cantidad de hembras. key words: infestation densities, damage curve, tomato budworm, solanum lycopersicum. palabras clave: densidades de infestación, curva de daño, cogollero del tomate, solanum lycopersicum. introduction in colombia, the tomato crop (solanum lycopersicum l.) under greenhouse conditions has grown considerably. currently, in the bogota savanna and in other regions of the country like boyaca and santander, this crop is affected by a great amount of plagues, with the most important ones in the bogotá savanna being the whitefly (trialeurodes vaporariorum west.) and the tomato budworm (tuta absoluta meyrick). the latter affects the terminal bud of tomato plants and perforates the fruits, rendering them not apt for market. farmer response to plagues and disease has been the frequent application of pesticides, even if the crop is in harvest, generating a final product with high contents of chemical waste (de vis et al., 2001). integrated pest management programs (ipm) are a set of control strategies stemming from a technical, socioeconomic, and environmental conser vation reaction against the unilateral and indiscriminate use of synthetic pesticides (luna and luna, 1998). it includes strategies that contemplate the importance of insects and other harmful organisms as part of an agro-ecosystem in which other components are the crop and the environmental and socioeconomic factors; thus, it is of interest to learn of the crop responses to plague activities and the economic consequences of these responses (andrews and navas, 402 agron. colomb. 28(3) 2010 1989). the amount of damage to crops caused by arthropods is a function of the density of the plagues, eating habits and oviposition of each species and the biological characteristics of the plants. besides, other factors like environmental variations, age of the crop and the presence of other interacting organisms cause complex relationships, which hinder the estimation of its effects and its economic implications (gómez, 1999). hence, it is important to study the ecological parameters, which permit determining the plant-phytophagous relationship to establish control decision criteria. because of this, this project permitted establishing the level of damage caused by different t. absoluta population densities to the growth and development of greenhouse tomato plants at levels that permit making control decisions. to accomplish this, the following specific objectives were suggested: quantify the damage caused by five densities of t. absoluta in greenhouse tomato plants and establish the relationship between the damage caused by five infestation densities of t. absoluta with the degree of decreased indices in growth and development variables of greenhouse tomato plants. materials and methods the study was conducted between june and december 2005 in research greenhouses at the río grande experimental station in universidad militar nueva granada (umng), located in the municipality of cajica (cundinamarca). to carry out the work, durinta variety tomato seeds were planted. then, the seedlings in formation were placed in transplant bags and kept isolated in entomological cages to avoid infestation by insects. during plant development, these were traditionally fertilized, disbudding and tutoring, and received an application of insecticide and fungicide at the start of each planting. a preliminary assay was conducted to determine a range of t. absoluta density in which considerable damage was observed on the growth and development of the plant. the preliminary assay was carried out under relative humidity conditions between 58 and 75% and temperature between 15 and 21ºc; a complete random block design was used with three repetitions in which five t. absoluta pair densities were liberated (0, 10, 15, 20, and 25), which had just emerged in six-week old tomato plants under control conditions. each eight days and during five weeks, evaluations were performed to determine the effect of the different infestation densities on plant development. the following plant growth and development variables were recorded: height, number of leaves, number of leaflets per plant, distance of internodes and biomass. to assess the effect of the t. absoluta densities on these variables, we conducted analyses of variance and tukey’s multiple comparison tests through the r statistical program version 2.12.0 (r foundation for statistical computing, vienna, austria). based on the results of the preliminary assay, a second assay was conducted under relative humidity conditions between 52 and 90% and temperature between 16 and 21°c, keeping in mind six infestation densities (0, 2, 4, 6, 8, and 10 insect pairs just emerged from breeding t. absoluta at umng, bred on greenhouse tomato plants) with three repetitions. each experimental unit was made up of a six-week old durinta variety tomato plant in an entomological cage (1 m wide x 1 m deep x 2 m high). as with the preliminary assay, the variables were recorded on a weekly basis but this time until obtaining a new generation of the plague in pupal stage (during seven weeks). additionally, each week we quantified the number of larvae and mines per leaf in each experimental unit to determine oviposition habits and consequently the parts of the plant most susceptible to damage; the plants were divided into three parts, lower third, medium third, and upper third where the larvae and mines were counted. a digital photographic record was made of the foliar area of all the open leaves of the plants to estimate the percentage of damage caused by the plague on the foliage through image analyses with the scion image program (scion corp., frederick md). to record the damage caused by the different t. absoluta densities in greenhouse tomato plants, we kept in mind the number of berries affected to the second cluster and upon completing the experiment we calculated the total biomass and by parts of the plants through the difference of dry weight and fresh weight. to determine damage levels, plant response to the different infestation densities of the plague was analyzed in order to identify a linearity phase, which, according to pedigo (2006), is that where there is the greatest rate of damage caused by the pest. to generate the damage curves, in some instances the gompertz model (seber and wild, 1989) was used, which is a sigmoid model applied to size measurements like weight, foliar area, and length that can present asymmetric growth with relation to the curve’s point of inflection. equation (1) corresponds to the model. f (x )  a exp[e k( x g )] (1) where α is the curve asymptote or the growth limit for the variable, γ is the curve’s point of inflection, where there is the maximum rate of growth and wn=kα/e is the maximum 4032010 cely p., cantor, and rodríguez: determination of levels of damage caused by different densities of tuta absoluta... rate of growth (seber and wild, 1989). in those cases in which there was overcompensation, the growth curve was more similar to a parable than to the sigmoid curve of the gompertz model, reason why a quadratic polynomial was fitted. for other variables like total fruit and affected fruit, linear regression models were used because they were more appropriate to the tendency observed in the data. the parameters of the gompertz model were estimated through nonlinear regression by using the newton algorithm, employing the r statistical language. for the quadratic polynomials, the parameters were estimated via simple regression using the software mentioned. during the whole experiment, temperature and relative humidity were monitored with hobo-type digital sensors (data loggers onset computer). results and discussion in all the variables evaluated, a negative effect was noted in the plant’s development and growth as plague density increased (fig. 1). for the variables of plant height, number of leaflets, and total plant biomass significant differences were present among densities according to the analysis of variance (f4;10 = 4.47 p = 0.024; f4;10 = 4.50 p = 0.024 and f4;10 = 19.16 p = 0.00011, respectively), while for the number of leaves variable there were no statistical differences (f4;10 = 1.86 p = 0.194). the tukey test presented differences only between treatment without plague and treatment of greatest infestation (25 females/plant) for the variables of height and number of leaflets. for total biomass, differences were found between treatment with 10 couples/plant and the rest of the treatments. the effect of the liberated pest densities were evidenced on the number and distance of the internodes; the treatment without plague and the one with the lowest number of females liberated presented only one internode of difference whereas the distance between them was not marked. however, there is a greater difference of these two treatments from those of 15, 20, and 25 females/ plant. visually, differences were also noted in the aspect and vigor of the plants exposed to the different plague densities, plants presented deterioration signals as plague exposure densities increased. although in the vegetative variables mentioned there were no significant differences between the control and the density of 10 females per plant, in this density and all those higher, the larvae destroyed the apical meristem, which in the age evaluated (6 weeks) implies the impossibility of generating new inflorescences and, thus, the loss of the whole production above the first cluster. for this reason it was concluded that to generate the damage curve phases in the production variables it would be necessary to employ lower densities than those evaluated in the preliminary assay. because of this, we selected densities between 0 and 10 females per plant. quantification of the damage caused by five t. absoluta densities in greenhouse tomato plants a linear regression was performed relating the number of larvae per plant with the density of females liberated in each treatment, through which the proportion of larvae doing damage to the plant per treatment was obtained, i.e., the larvae rate of growth per each density of adults of the plague liberated. a statistically significant linear regression n o. le af le ts b io m as s (g ) n o. le av es densities of infestation h ei gh t ( cm ) (a) (b) (c) (d) figure 1. effect of different densities of infestation with t. absoluta on height (a), number of leaves (b), number of leaflets (c) y biomass (d) of greenhouse tomato plants. 404 agron. colomb. 28(3) 2010 was found (f1;12 = 4.79 p = 0.049) where the rate of increase of larvae per each female of the plague liberated is of 12.89, approximately 13 larvae. this ratio of 13 larvae per female is used to express the equivalency between females and larvae per plant in the results shown previously in this work. high densities affect leaf area development, while densities below four females per plant permitted the plants to have better foliar development (tab. 1). when infestation densities are low (2 and 4 females/plant, approximately 26 and 52 larvae per plant) foliar area development is even higher than that presented by plants without plague, which could be interpreted as an effect of overcompensation. retuerto et al. (2003) state that this effect, also called compensatory photosynthesis, could be the result of changes in factors external to the plant or in the plant’s physiological processes. some authors interpret the compensatory capacity as part of a tolerance strategy that minimizes the harmful effects of a determinate stress agent and conclude that under appropriated conditions, the plants can compensate the harmful effects of past unfavorable conditions, depending on the intensity, duration, and type of stress experienced. although many plants tolerate herbivores or can compensate the losses caused by those, the damage induced by herbivores does not necessarily lead to benefits for the plant (agrawal, 1999). this is noted in plants exposed to the density of 10 females/plant or 129 larvae per plant in which foliar area development is affected by the consumption of the plant’s apical meristem limiting its growth and development. an increased tendency in foliar damage was observed, which generated a curve where three phases were identified (fig. 2): 1) phase of increased foliar damage, there is foliage consumption by first-stage larvae on a given number of leaves. according to borgorni et al. (2003), first-stage larvae consume up to 24.9% of the leaf mesophyll. nevertheless, this percentage is conditioned to the plant variety. 2) phase of maximum level of foliar damage, which presents the maximum consumption of foliar area on leaves supporting larvae in advanced stages of development. this is corroborated by bogorni et al. (2003) who observed that fourth instar larvae present the highest daily consumption of leaf mesophyll, reaching up to 78.9% of the total accumulated in the larval phase, explained by size increase, presenting an exponential growth tendency, and 3) phase of foliar damage reduction at the end of the observation period. this phase presents a combined activity between the cease of foliar area consumption because the larvae have completed their development and increased foliar areas in not attacked zones or leaves. the apical leaves were affected in all the infestation densities. but, damage intensity was different in all cases. the damage cause on apical leaves by infestation densities between two and 6 females/plant or 26 and 52 larvae per plant, generated a subsequent development of real leaves with areas affected by larval consumption. the eating habits of the plague larva, make them mine not only leaves, but also tear and stick to the leaves of the apical bud, bore the stems and affect the fruit (garcía, 1993; vallejo, 1999). when infestation was induced with 8 and 10 females/plant or greater than 100 larvae per plant, there was a total loss of the apical leaves. in these last cases, the presence of larva mining within the plant stalk was noted, altering general development of the plants. the total number of fruit and healthy fruit produced per plant in the first and second cluster is reduced when increasing infestation density (fig. 3). the greatest amount of perforated fruit was obtained in infestation densities of 8 and 10 females/plant, that is, densities over 100 larvae per plant with 55 and 100% damage, respectively. these damage percentages were the result of t. absoluta larvae consumption of fruit in formation still protected by sepals. the reduced number of fruit produced by plants subjected to these infestation densities may be the result of the consumption of organs of inflorescences. according to fernández and montagne (1990), the plague larvae can attack the fruit by making galleries, penetrating mainly at the base or near the peduncle insertion zone. vélez (1997), table 1. total leaf area (aft) and percentage of leaf area affected (%afa) by t. absoluta under greenhouse in tomato plants between eight to twelve weeks of age. female; larvae/plan age (weeks) 0; 0 2; 26 4; 52 6; 77 8; 103 10; 129 aft (cm2) %afa (cm2) aft (cm2) %afa (cm2) aft (cm2) %afa (cm2) aft (cm2) %afa (cm2) aft (cm2) %afa (cm2) aft (cm2) %afa (cm2) 8 229,8 0 504,3 0,22 407,2 0,81 437,6 3,84 401,5 4,89 335,2 4,83 9 535,6 0 914,3 2,23 841,6 1,11 712,0 10,78 361,8 28,94 581,9 16,65 10 500,4 0 1143,3 16,41 1054,5 2,54 851,7 53,70 713,5 77,60 773,6 49,23 11 1024,3 0 1322,9 29,68 1468,5 2,91 997,3 41,42 891,9 52,34 865,6 30,69 12 1177,9 0 1519,6 27,95 1642,4 2,62 1536,5 26,53 1060,6 43,38 824,6 33,29 4052010 cely p., cantor, and rodríguez: determination of levels of damage caused by different densities of tuta absoluta... weeks figure 2. average total leaf area affected by t. absoluta in greenhouse tomato plants between eight to twelve weeks of age. l, larvae. figure 3. average healthy and affected fruits by t. absoluta for the first two clusters in greenhouse tomato plants. states that sometimes the larvae bore the ovary of the tomato flower promoting the fall of the buds and flowers. however, the diminished number of fruit produced by the plants exposed to these densities can also be in response to foliar area damage, as suggested by marcano (1995) who stated that the average number of fruit per plant is affected by the percentage of defoliation in tomato plants. distribution of larvae the plant was divided into three parts during the evaluation period, in which plague larvae were found, with the greatest number of larvae in the lower third with relation to the medium and upper thirds, respectively (fig. 4). the greatest number of larvae present in the lower third was counted at 20 days after infestation (nine-week old plants); while in the other two thirds, the greatest number was counted at 27 days after infesting the plants (10-week old plants), except for the treatments with 2 and 4 females/ plant, where the number of larvae was greater in the medium third. these observations coincide with that cited by torres et al. (2001) who stated that t. absoluta oviposits mainly on the apical and medial parts of the 406 agron. colomb. 28(3) 2010 figure 4. distribution of larvae of t. absoluta from different densities of females of the pest strata in greenhouse tomato plant. l, larvae. 4072010 cely p., cantor, and rodríguez: determination of levels of damage caused by different densities of tuta absoluta... plant and that besides there is high oviposition of the plague on petioles and meristems of young plants prior to blooming. this explains that most larvae being found in the lower and medium thirds given that, they are the tissues that, at the moment of infestation, were part of the apical third and medium part of the plant. with the presence of mines in the whole plant until the end of the plague cycle, it can be deduced that as the larvae develop, some seek young tissue and elaborate more than one mine on different plant organs. this confirms reports by torres et al. (2001), who stated that third and fourth instar larvae move to other parts of the plant diminishing their mobility in the prepupal stage. authors like coelho et al. (1984), haji et al. (1988), and torres et al. (2001) state that second stage instar larvae frequently leave the mines and walk on the leaves especially during the morning hours. these observations are important to generate control strategies given that the plague can be attacked in larval state before it again penetrates the plant tissue. relationship between the damage caused by five t. absoluta infestation densities with the decreased degree of indices in growth and development variables of greenhouse tomato plants variation of t. absoluta infestation densities significantly affected the plant’s growth and development variables, as can be confirmed via probabilities associated to the f statistic of the fitted gompertz models. that effect was noted for height (f2;11=12.23 p=0.001598), visible number of internodes (f2;11=7.96 p=0.00727), number of leaves (f2;11=6.48 p=0.01377), and number de leaflets (f2;11=5.91 p=0.01804). the γ parameter of the gompertz model indicates the density of females in which the rate of damage is maximum, which is between 10 and 13 females/ plant for the variables mentioned (γ = 13.01; γ = 12.78; γ = 13.35, and γ = 10.34, respectively). this is verified when observing fig. 6, where the greatest slope is presented when the density is closed to 10 females/plant, in all cases. the α-parameter values correspond to the behavior expected from the variables in the absence of the plague. hence, when there is no plague damage, height reaches a value around α = 108, 67 cm; the number of internodes corresponds to α = 24.19; the number of leaves developed is approximately α = 19.10 and a number of leaflets around α = 275.00 per plant. fig. 5 clearly shows that these variables diminished as infestation density increased. once the model is fitted, it permits identifying the phases of damage for each variable, showing that these levels of t. absoluta infestation affect the quality of the plants and with densities above two females per plant there is a negative effect on the growth of those plants. variation of infestation density significantly affected the foliar area (f2;11=10.9 p=0.024), as well as the accumulation of total biomass in the plant (f2;11=9.69 p=0.0037) (fig. 6). the quadratic model fitted to these variables permitted generating and identifying in the damage curve the overcompensation stages (x2a) and linearity (x3). the overcompensation phase was noted with the damage induced by densities between 2-6 females/plant or 26-77 larvae/plant, which produces a stimulus generating an increase in foliar area, which is reflected by the total biomass increase. the effect of the densities of females evaluated on stem biomass and leaves was not statistically significant, as corroborated by the probabilities associated to the gompertz model f statistic (f2;11=3.3216 p=0.074; f2;11=0.98 p=0.4036). however, upon interpreting the parameters for these two variables we find that the maximum rate of damage is around 10 females per plant (γ = 10.65, γ = 10.90, respectively), similar behavior to that found for height, number of internodes, number of leaves, and number of leaflets. the α values indicate that without the plague’s attack, stem biomass corresponds to approximately 130 g and leaf biomass to 200 g (α = 129.68 and α = 202.34, respectively). in these initial variables, the linearity phase can be identified around 8 females/ plant. there were significant differences in the biomass of the reproductive part (flowers and fruit) (f2;10=8.38 p=0.0072) and densities above 4 females/plant affecting the fruit biomass (fig. 7). with the model fitted, we were able to identify the phases of tolerance, compensation, linearity, and insensitivity for this variable. it is important to highlight that the maximum rate of damage for the reproductive weight is around 7 (γ = 7.21), a value clearly lower than that observed for the vegetative variables, which were always at 10 or more. this bears an important implication regarding the damage caused by the insect, given that the critical densities of the plague are lower in the case of direct damage than in indirect damage. according to this, it would be common to see situations in which the plant’s vegetative growth is not visibly affected, and there may have already been important damage to the flowers and fruit. when observing fig. 8c, it is clear that a level of four females per plant or less does not reduce the reproductive biomass. both the total number of fruit as the number of healthy fruit are affected by the different infestation densities, as shown by probabilities associated to the f statistic for the linear regression models (f1;4 = 40.5 p = 0.0031 y f1;4=409.5 p = 3.52·10-05, respectively). when observing the behavior 408 agron. colomb. 28(3) 2010 infestation density (females, larvae/plant) n o. v is ib le in te rn od es n o. le av es x2 x3 x3 x2 x3 x2 x2 x3 h ei gh t ( cm ) n o. le af le ts (26) 0 2 4 6 8 10 0 20 18 16 14 12 10 24 22 20 18 16 14 12 300 250 200 150 100 110 100 90 80 70 60 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 (52) (77) (103) (129) (26) (52) (77) (103) (129) (26) (52) (77) (103) (129) (26) (52) (77) (103) (129) (a) (b) (c) (d) figura 5. effect of different densities of infestation with t. absoluta on the number of visible internodes (a), height (cm) (b), number of leaves (c) and number of leaflets (d) of greenhouse tomato plants and damage levels x2= compensation, x3= linearity. le af a re a (c m 2 ) bi om as s to ta l ( g) infestation density (females; larvae/plant) (26) 0 2 4 6 8 10 1600 1200 800 0 2 4 6 8 10 (52) (77) (103) (129) (a) (b) (26) (52) (77) (103) (129) x2a x3 x2a x3 300 250 200 800 figure 6. effect of different densities of infestation with t. absoluta on leaf area (cm2 )(a) y total biomass accumulation of plants (g) of greenhouse tomato (b) and damage levels: x2a= overcompensation y x3= linearity. 4092010 cely p., cantor, and rodríguez: determination of levels of damage caused by different densities of tuta absoluta... bi om as s (g ) bi om as s (g ) bi om as s (g ) infestation density (females; larvae/plant) (26) x1 x2 x3 x1 x2 x3 x1 x2 x3 (52) (77) (103) (129) (26) (52) (77) (103) (129) (a) (c) (b) (26) (52) (77) (103) (129) figure 7. effect of different densities of infestation with t. absoluta on the biomass greenhouse tomato plants (a) leaves, (b) stems and (c) flowers and fruits, and levels of damage x1 = tolerance, x2 = compensation, x3 = linearity, x4 = desensitizacion. 250 200 150 100 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 120 80 60 100 80 60 40 20 0 160 y = 0,8476x + 12,183 r2 = 0,9101 infestation (femalea larvae/plant) infestation (femalea larvae/plant) 0 2 4 6 8 10 (26) (52) (77) (103) (129) n o. fr ui ts n o. h ea lth y fr ui ts 0 2 4 6 8 10 (26) (52) (77) (103) (129) y = 1,1476x + 11,183 r2 = 0,9903 14 12 10 8 6 4 2 0 (a) (b) 12 10 8 6 4 2 0 figure 8. effect of different densities of infestation with t. absoluta on the total number of fruits (a) and number of healthy fruits (b) produced by greenhouse tomato plants and levels of damage x3 = linearity. 410 agron. colomb. 28(3) 2010 of the variables and those corresponding to regression model (fig. 8), a linear reduction can be seen (x3) for the whole range of densities of females evaluated. this implies the nonexistence of the tolerance and compensation phases for these two variables. thereby, there is an important reduction of the number of healthy fruit and the total number of fruit, even from the lowest density, corresponding to two females per plant, equivalent to 26 larvae/ plant. note that even though the effect of the plague on the fruit biomass takes place when there are 4 females/plant, the effect on the number of fruit occurs as of 2 females/plant. taking into account that for farmers, the perforated fruit imply losses even if the weight and size are appropriate, it may be concluded that densities of 2 females/plant onwards, imply an important loss in terms of production, even when there is no effect on the weight of the fruit and the plant’s vegetative growth variables. determination of levels of damage according to the model by pedigo (2006), the phases of the plant’s response curve regarding the damage caused by a given density of plague insects, can be identified. specific areas of this curve could be distinguished according to the rate of response of each of the variables evaluated when there is damage by t. absoluta. the model fitted to the results for each of the variables permitted establishing the different phases on the damage curve (tab. 2). the infestation density in which there is the maximum rate of damage (γ in the gompertz model) is not the same for all the growth and development variables evaluated because the plague attacks the plant during all its stages of development, damaging stems, apical meristems, mining foliage; besides affecting flowers and fruit (siqueira et al., 2000). the vegetative variables evaluated present a significant reduction with high densities of the insect, as evidenced by the maximum attack rates between 10 and 13 females/ plant. on the contrary, low levels of infestation caused evident damage to the reproductive part, where there is an important weight reduction of fruit when there are four or more females per plant. although the most sensitive variables were the total number of fruit and the number of healthy fruit, where there is important damage when 2 females/plant are present. hence, the control strategies implemented must lead to a plague density not surpassing two females per plant or 26 larvae/plant. conclusions in the variables of height, number of leaves, number of leaflets, and number of internodes there is a compensation effect in which the damage is minimal with up to 2 females/ plant and even maintains a low level with 4 females/plant. for foliar area and total biomass, there is an overcompensation effect, presenting important damage levels with six or more females per plant. from a density of 2 females/plant or 26 larvae/plant t. absoluta, there is a considerable production decrease expressed in terms of total number of fruit and healthy fruit per plant. the curves for damage caused by t. absoluta present important differences depending on if the damage is direct or indirect. the variables quantifying vegetative growth were affected by insect densities much higher to those required to cause important damage in reproductive growth. this implies that there could be important losses related to the effect of the perforated fruit, although in the crop a negative effect on the plant vegetative growth may not be evident. acknowledgements thanks also to the research office at universidad militar nueva granada (umng) for financing the project. table 2. densities of t. absoluta to identify which stages of the damage curve of pedigo (2006) obtained from the model fitted to each variable evaluated, females (larvae) per plant. variable tolerance (x1) overcompensation (x2a) compensation (x2) linearity (x3) desensitizacion (x4) height 0-2 (0-26) 2 (26) >10 (>129) no. leaves 0-2 (0-26) 2 (26) > 10 (>129) no. leaflets 0-2 (0-26) 0-2 (0-26) 2 (26) > 10 (>129) total biomass 0-4 (0-52) 4-6 (52-77) 6 (77) > 10 (>129) fruit biomass 0-2 (0-26) 2-4 (26-52) 4-8 (52-77) 8 (103) no. fruits <2 (<26) no. healthy fruit <2(<26) leaf area 0-4 (0-52) 4-6 (52-77) 6 (77) > 10 (>129) 4112010 cely p., cantor, and rodríguez: determination of levels of damage caused by different densities of tuta absoluta... literature cited agrawal, a. 1999. induced responses to herbivory in wild radish: effects on several herbivores and plant fitness. ecology 80(5), 1713-1723. andrews, k. and d. navas. 1989. relación entre la plaga y el cultivo. pp. 129-144. in: andrews, k. and j.r. quezada (eds.). manejo integrado de plagas insectiles en la agricultura: estado actual y futuro. departamento de protección vegetal, escuela agrícola panamericana el zamorano, tegucigalpa. bogorni, p.c., r.a. da silva, and g.s carvalho. 2003. consumo de mesofilo foliar por tuta absoluta (meyrick, 1971) (lepidoptera: gelechidae) em tres cultivares de lycopersicon esculentum mill. cienc. rural 33(1), 7-11. coelho, m.c.f., f.h. frança, c.m.t. cordeiro, and h. yoshihiki. 1984. biologia e distribuçao espacial de ovos e minas de traça-do-tomateiro. hortic. bras. 1(1), 142-145. de vis, r., l. fuentes, h. escobar, and r. lee. 2001. manejo integrado de plagas y enfermedades. pp. 59-90. in: escobar, h., h. ubaque, l.s. fuentes, and r. lee (eds.). producción de tomate bajo invernadero. centro de investigaciones y asesorías agroindustriales – ciaa, universidad de bogota jorge tadeo lozano, bogota. fernández, s. and a. montagne. 1990. biología del minador del tomate scrobipalpula absoluta (meyrick) (lepidoptera: gelechiidae). bol. entomol. venez. 5(12), 89-99. garcía, f. 1993. control biológico de scrobipalpula absoluta (meyrick) plaga del tomate. pp. 92-95. in: palacios, f. (ed.). control biológico en colombia: historia, avances y proyecciones. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. gómez, h. 1999. estimación del daño causado a las plantas por artrópodos. pp. 180-203. in: gómez, h. (ed.). algunos métodos estadísticos para el estudio de poblaciones de organismos. universidad nacional de colombia. bogota. haji, f.n.p., c.a.v. oliveira, m.s. amorim-neto, and j.g.s batista. 1998. flutuação populacional da traça do tomateiro no submédio são francisco. pesq. agrop. bras. 23, 7-17. luna, j. and h. luna. 1998. comportamiento poblacional de la polilla guatemalteca de la papa t. solanivora (povolny) y su relación con algunas prácticas de manejo en el municipio de sibate. undergraduate thesis. universidad de cundinamarca. bogota. marcano, r. 1995. efecto de diferentes niveles de defoliación artificial sobre los rendimientos del tomate, en diferentes etapas de crecimiento del cultivo. agron. trop. 46(2), 209-217. pedigo, l. 2006. pest management. pp. 247-278. in: pedigo, l.p. and m.e. rice (eds.). entomology and pest management. 5th ed. prentice-hall, upper saddle river, nj. retuerto, r., s. rodríguez, b. fernández-lema, and j. obeso. 2003. respuestas compensatorias de plantas en situaciones de estrés. ecosistemas 12(1), 1-7. seber, g.a.f. and c.j. wild. 1989. nonlinear regression. john wiley and sons, new york, ny. pp. 325-335. siqueira, h., r. guedes, and m. picanço. 2000. insecticida resistente in populations of tuta absoluta (lepiroptera: gelechiidae). agr. forest entomol. 2, 147-153. torres, j.b., c.a. faria, w.s. evangelista, and d. pratissoli. 2001. within-plant distribution of the leaf miner tuta absoluta (meyrick) inmatures in processing tomatoes, with notes on plant phenology. int. j. pest manag. 47(3), 173-178. vallejo, a. 1999. mejoramiento genético y producción de tomate en colombia. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. pp. 143-169. vélez, r. 1997. scrobipalpula absoluta (meyrick). pp. 379-387. in: plagas agrícolas de impacto económico en colombia: bionomía y manejo integrado. universidad de antioquia, medellin. colombia. editorial hace 50 años fue creada la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia mediante acuerdo 048 del 12 de junio de 1963, transcurso en el cual se han alcanzado grandes logros en la ingeniería agronómica, al aportar de manera significativa al desarrollo del país, mediante la formación profesional en agronomía, la realización de transformaciones en los sistemas productivos agrícolas, la generación de la investigación en cultivos y disciplinas agrícolas, la cual se fortaleció desde hace 30 años con el inicio de los programas de magister en fitotecnia, magister en sanidad vegetal y magister en suelos, otorgado mediante acuerdo 175 de 1983 del consejo superior universitario; y la divulgación del conocimiento hacia la comunidad científica y el sector rural mediante diferentes tipos de publicaciones como libros, boletines divulgativos y en especial a través de la revista agronomía colombiana, publicación de carácter científico y técnico que en este lustro cumple 30 años de presencia nacional e internacional, presentada en su primer número con ocasión de la celebración de los 20 años de fundación de la facultad de agronomía en bogotá en el mes de agosto de 1983. sea esta la ocasión para hacer un merecido reconocimiento a todos los profesores, estudiantes e investigadores que han divulgado los resultados de la investigación y de sus programas de trabajo mediante artículos científicos, técnicos, reflexiones, revisiones y notas científicas en agronomía colombiana y a todas aquellas personas que de variadas formas como evaluadores de manuscritos, integrantes del comité editorial, editores y como agentes de apoyo en la diagramación, traducción, imprenta y en procesos de administrativos han aportado para que esta revista desde hace 30 años sea una realidad y hoy día tenga presencia en algunas bases de referencias internacionales como redalyc, latindex, cabi, agris, scielo, scopus y doaj y reconocimiento nacional a través de la categorización a2 en publindex. en el presente número de agronomía colombiana se ofertan contribuciones con avances en distintos campos de la ciencia agronómica. en el área de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular se reporta la presencia de diversidad genética y química de la especie aromática lippia agronomía colombiana 31(1), 3-5, 2013 fifty years ago, the facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia was created by acuerdo 048 of 12 june 1963, and has contributed to great achievements in the agricultural engineering profession and vitally supported the development of the country through vocational training in agronomy, changes in agricultural production systems, generation of research on crops and agricultural disciplines, which were strengthened 30 years ago with the start of master’s programs in phytotechnology, plant protection and soils with grants from acuerdo 175 of 1983 of the consejo superior universitario; and the dissemination of knowledge throughout the scientific community and the rural sector with different types of publications such as books, informative newsletters and, especially, through the agronomía colombiana journal, a scientific and technical publication that is celebrating its 30th year on the domestic and international stage, with its first edition issued on the occasion of the 20th anniversary of the facultad de agronomía in bogota in august, 1983. i would like to take this opportunity to give the welldeserved recognition to all the professors, students and researchers who have reported the results of their research and programs through scientific and technical papers, ref lections, reviews and research notes in agronomía colombiana and to all those who, in various ways, (evaluators of manuscripts, members of the editorial committee, editors and functionaries in the layout, translation, printing and administrative processes) have contributed to the journal for the last 30 years, making it a reality that, today, is found in several international databases such as redalyc, latindex, cabi, agris, scielo, scopus and doaj and has national recognition with an a2 categorization in publindex. in this issue of agronomía colombiana, contributions from various fields of agricultural science are offered. in the area of plant breeding, genetic resources and molecular biology, the presence of chemical and genetic diversity is reported for the aromatic species lippia origanoides (verbenaceae), a source of essential oils with great potential as a genetic resource and alternative crop for production in the semiarid agron. colomb. 31(1) 20134 origanoides (verbenaceae), fuente de aceites esenciales con gran potencial como recurso genético y cultivo alternativo para producción en zonas semiáridas de colombia. de igual manera, los tópicos presentados en la temática propagación y cultivo de tejidos potencializan los recursos genéticos de las especies uva camarona (macleania rupestris) planta de la familia ericaceae con adaptación a zonas de páramo y subpáramo en colombia y a los géneros lippia (verbenaceae) y tagetes (asteraceae) al proponer métodos prácticos de propagación por acodos aéreos en uva camarona y germinación de semillas en lippia y tagetes. en fisiología de cultivos se presenta información sobre el comportamiento estomático en estructuras vegetativas y de frutos de las plantas de gulupa (passiflora edulis) y pitahaya (hylocereus megalanthus) encontrando un comportamiento típico de planta c3 en gulupa y cam en pitahaya. de otra parte, una vez más se pone en el contexto social la problemática de la producción hortícola en parte de la sabana de bogotá al usar como fuente hídrica el distrito de riego la ramada y al río bogotá por contaminación con metales pesados, en este estudio se encontró efecto negativo del cadmio y cromo sobre la germinación y elongación radicular en tres especies de hortalizas de hoja. en la sección de protección de cultivos se analiza el manejo del problema fitosanitario que causa el virus tswv (tomato spotted wilt virus), los trips como vectores y las arvenses como fuente inóculo y de reservorio de vectores en el cultivo de tomate. en tanto como aporte de revisión, se presenta el mecanismo de acción de los isotiocianatos, los cuales son metabolitos secundarios de las plantas de la familia brassicaceae que exhiben propiedades anticarcinogénicas al inducir genes de protección. en el ámbito de fisiología y tecnología poscosecha se contribuye con el análisis de las respuestas mecánicas al tipo de fuerzas que soporta en su manejo durante la cosecha y poscosecha los frutos de la uchuva (physalis peruviana) y las hojas de la hierba aromática cebollín (allium schoenoprasum), factores a considerar como importantes en el adecuado manejo de estos productos hortícolas. en el área de suelos, fertilización y manejo de aguas en primera instancia se presenta el aporte de la fauna de artrópodos en el proceso de la descomposición del material vegetal de arboles y arbustos en los procesos de tala y la simbiosis en las raíces de palma de aceite y los hongos formadores de micorrizas arbusculares, luego se aporta en el uso eficiente de los fertilizantes al aplicarlos en inserción directa al sistema vascular del seudotallo de la planta cosechada de banano, areas of colombia. similarly, the topics presented in tissue propagation and culture highlight the genetic resources of the uva camarona (macleania rupestris), a plant of the ericaceae family with adaptation to paramo and sub-paramo regions of colombia and the lippia (verbenaceae) and tagetes (asteraceae) genera, proposing practical methods of propagation with air-layering in the uva camarona and seed germination in lippia and tagetes. the crop physiology section presents information on stomatal behavior in vegetative structures and fruits of purple passion fruit (passiflora edulis) and yellow pitahaya (hylocereus megalanthus) plants, showing a c3 plant behavior for the purple passion fruit and a cam plant behavior for the yellow pitahaya. in addition, once again, the problems of horticultural production on the bogota plateau are put in a social context in terms of using the la ramada irrigation district and the bogota river, which have heavy metal contamination, as water sources; in this study, a negative effect from cadmium and chromium on germination and root elongation in three species of leafy vegetables was found. in the crop protection section, this issue discusses the management of the phytosanitary problem caused by the tswv (tomato spotted wilt virus), thrips as vectors and weeds as inoculum sources and reservoirs of vectors in tomato cultivation. furthermore, the action mechanism of isothiocyanates, which are secondary metabolites of brassicaceae family plants that exhibit anticarcinogenic properties, inducing protective genes, is presented. this issue contributes to the area of post-harvest physiology and technology with an analysis of mechanical responses to the type of forces used in handling cape gooseberry fruits (physalis peruviana) and leaves of the aromatic herb chives (allium schoenoprasum) during harvest and postharvest, important factors in the proper management of these horticultural products. the section on soil, fertilizer and water management is comprised of a presentation of the contribution of arthropod fauna in the process of decomposition of plant material from trees and shrubs in logging processes and the symbiosis found in the roots of oil palm and arbuscular mycorrhizal fungi, the efficient use of fertilizers when applied by direct insertion into the vascular system of the pseudostem of harvested banana plants considering the connection of the mother plant with the daughter plant and, finally, the quantification of organic carbon in the soil to assess the negative impact that intervention activities have had on mountain ecosystems in colombia. 5 gustavo a. ligarreto m. editor considerando la conexión de la planta madre con la planta hija y se termina esta área temática con la cuantificación del carbono orgánico en el suelo para evaluar el impacto negativo que ha tenido la actividad de intervención sobre los ecosistemas de montaña en colombia. por último la sección monográfica de economía y desarrollo rural incluye un significativo aporte a la comprensión de las características de las innovaciones agrícolas, su difusión, adopción e impacto. la revista agronomía colombiana contribuye una vez más con la divulgación de los temas concernientes a la investigación y producción de la agricultura tropical para apoyar el desarrollo del sector agrícola, se espera cada día tener mayor cobertura e impacto en la difusión de conocimiento frente a las posibilidades que depara el futuro en pro de una mejor calidad de vida para nuestra población. lastly, the discourse on economics and rural development includes a significant contribution to the understanding of the characteristics of agricultural innovations, diffusion, adoption and impact. agronomia colombiana contributes once again to the dissemination of topics related to the research and production of tropical agriculture in order to support the development of the agricultural sector, in the hopes that each day will see a greater impact from shared knowledge in unison with the possibilities that lie in the future for bettering the quality of life of our people. agronomja colombiana. 1995, volumen xii no.1;p;ig 66-71 metonos estaoisticos multivariados en biologia molecular y su aplicacion en investigaci6n agricola orlando martinez wilches 1 resumen los metodos estadisticos como elementos de apoyo en la investigaci6n agricola son fundamentales, puesto que cuantifican y cualifican objetivamente los resultados de la investigaci6n. estos metodos y procedimientos estadisticos, varian segun la naturaleza y estructura del resultado experimental. asi, si las ciencias biol6gicas ba.sicas proponen e innovan procedimientos y tecnicas que describan la variabllidad de poblaciones agron6micas, entonces es necesario proveer de herramientas estadisticas a las nuevas propuestas experimentales. en el caso de la agronomia, la biologia molecular y las disciplinas afines han presentado recientemente los metodos de isoenzimas, rflps y rapds para detenninar la variabilidad, composici6n y estructura genetica de individuos. poblaciones naturales y experimentales. como tecnicas estadisticas para experimentos agron6micos que usan isoenzimas. rflps y rapds como marcadores geneticos se analiza y discute el uso de las distancias geneticas, indices de similitud dendogramas y escalas multidimensionales. mliltivariat~statistical methods in molecular biology: and their use in agronomic research summary statistical methods as support elements in the agronomic research are basic. the importance rely on their objetive capacity of quantify and qualify the results of the investigations. statistical methods to be applyed vary according to the structure and nature of the experimental result. hence, if the basic biological sciences propose or introduce methods and techniques that describe the variability of agronomic populations, it is necessary to provide of staprolesor titular. facullad de agronomia, universidad nacional de colombia. sanlafe de bogota. colombia. 66 tistical tool to the new experimental biologicaj propositions. in agronomic research, the molecular biology and siml1ar disciplines have proposed the isoenzymes, rflp's and the rapds to evaluate the variability, composition and genetic structure of natural and domesticated populations. in this review, it is discussed and described the use of genetic distances, coefficients of similarity, dendograms and multidimensional scaling as statistical techniques in agronomic experiments which use isoenzymes rflp's and rapds as genetic markers. introduccion mccalla (1994) senala cuatro graodes tendencias de la agricultura en los ultimos anos, asi: la inter~ dependencia global e integral de los paises por el mercado de bienes y senicios: el desarrollo acelerado de las comunicaciones y la informaci6n tecno16gica en la agricultura, tanto a nivel de productor, como en las negociaciones de las multinacionales; el consenso mundial y la preocupaci6n de los paises por la ecologia y el ambiente donde los recur50s naturales disponibles ya son finitos; y finalmente, la revolucl6n de la blologla molecular y su acelerado desarrollo en los ultimos 20-30 anos. esta disciplina y olras atines a ella, han ampliado el conocimiento de la genetica, la evolucion y el funcionamiento de los organismos biol6gicos. inicialmente. se preveia que. mediantes estas t~cni­ cas biotecnol6gicas, se obtendria una rapida transformaci6n de la agricultura. sin embargo, tales observaciones estaban sobreestimadas y se con~ sidera que nos eneontramos en los primaros estados del impaclo y aplicaei6n que estas teenologias puedan causar en el desarrollo y la productividad agricola de los paises. los pr6ximos anos se preve serlin promisorios y exitosos. tecnicas estaofsticas moleculares: los metodos y procedimientos estadlsticos disponibles para el analisis de los resultados proven;entes de ensayos biotecnol6gicos se pueden agrupar en las siguientes categorias: 1. aquallos que tianan como prop6sito avaluar la variabilidad, clasificaci6n, estructura y eomposlci6n genetica de las poblaciones. 2. los dasarrollados para la conslrucci6n de mapas cromos6micos 0 gen6micos, cuando se utilizan marcadores genetieos molecutares, y 3. lo denominados qlt (quantitative trait loci), los cuales son loci asociadas can caracteres cuantitativos de importaneia econ6mica, como el rendimiento y que proveen al fitomejorador de una herramienta molecular agil, precisa y oportuna de selecci6n indirecta por los caracteres cuantitativos de interes envueltos en el programa de fitomejoramiento. este escrito solo se ocupa de los primeros, es decir, de aquellos que, en general, describen la variabilidad genetica de las poblaciones. en particular, su uso sa enfatiza en poblaciones, que. convencionalmente, se reconocen como ·recursos geneticos naturales·, las cuales son indispensables, como su nombrelo indica, para et desarrollo y progreso futuro d.e la agricultura. . marcadores geneticos las variables, los caracteres 0 parametros, que se han utilizado para observar y detectar la variabilidad presenle en los seres vivos, son numerosas. los marcadores geneticos son una clase de estos y, con ellos, se espera que reflejen la variabilidad debida principatmenle a los genes. los marcadores morfol6gicos cuantitativos se consideran como el resultado de los efeclas combinados de muchos genes y el ambiente. par ejemplo altura de planta. numero de petalos, longitud de la mazorca. para su evatuaci6n. se requiere de una medida, conteo 0 calificaci6n. los marcadores bioquimicos estan eonstituidos par las isoenzimas y las proteinas. mediante la teenica de la electroforesis en gel, se hace posible el estudio de la variaci6n de las proteinas y enzimas en organismos vivos,'asi: las muestras de tejidos s9 homogenizan (muelen) para iiberar las enzimas y proteinas de las c6lulas. ei sobrenadante del homogenizado (parte liquida), sa coloca en un gel de almid6n, agar, poliacrilamida 0 alguna sustancia gelatinosa. ei gel se somete, durante horas, a corriente electrica continua y cada proteina del gel migra en una direcci6n y velocidad, la cual depende de la carga electrica neta de la proteina y del tamano molecular. despues, el gel se trata con una soluci6n quimica con un sustrato especifico para la enzima en estudio y una sal que produce una maneha (banda) coloreada, que refleja la migraci6n de la enzima. la utilidad del metodo radica en el hecho de que el genotipo del locus genetico que codifiea la enzima puede ser inferido a partir del numera y posiciones de las bandas observadas· en los geles (ayala y kiger. 1984). los marcadores moleculares de mayor usc en la detecci6n de la variabilidad genetica, 10 constituyen los rflps y los rapds. los rflps son una c1ase de enzimas. liamadas enzimas de restricci6n. son nucleasas producidas por diferentes microorganismos y tienen la capacidad de reconocer ciertos 5itios (sitios de restricci6n) constituldos por secuencias de bases especificas en el adn. si una secuencia es· peciflca de bases esls presente en el sitio de restric· ci6n, la enzima de restricci6n corta el adn en ese silio. par 10 tanto, una cadena iarga de adn sa puede reduci r a una serle de fragmentos de tamano finite segun el corte de la enzima de restricci6n. ei numera de fragmentos producidos y el tamana de cada lragmenlo refleja los sitios de restricc16n en la cadena del dna. los fragmentos de restricci6n producidos por el corte de la endonucleasa (por ejemplo hind iii) de un lejido se someten al proceso de electroforesis en agar; los fragmentos migran con la presencia de ia corriente ehktrica y la velocidad de migraci6n depen· de del peso molecular de cada fragmento. posteriormente, el gel se colorea con bromuro de etidio y el patron de migraci6n de los fragmentos se obselva direclamenle mediante manchas coloreadas de una manera similar a las isoenzimas y proteinas (kochet, 1994). los marcadores moleculares, conocidos como rapds 0 ap·pcr, tienen como base la reacci6n en cadena de la polimerasa (una enzima, que. bajo ciertas circunstancias, produce replicas de cadenas seneillas de aon). los rapos (segmentos, amplificados, aleatorios de adn) es una t~cnica para estudiar la variabilidad genetica, la cual permite la detecci6n de secuencias polim6rficas de adn, utilizando cebadares (primers) sencillos con secuencias arbilrarias de oligonucleotidos. las secuencias se amplifiean 0 sa generan can la informaci6n adn del tejido de la especie en estudio y mediante la reacci6n en cadena de la polimerasa. ai igual que las isoenzimas, el material procesado se samete a electroforesis en agar y los segmentos amplifieados migran por la acci6n de la corriente electrica y la velocidad de migraci6n depende de su peso molecular. despues, el gel se colorea can 67 bromuro de audio y el patr6n de la migraci6n de los segmentos de adn se observ8 directamente mediante manchas coloreadas (williams et ai, 1990, welsh and mcclelland, 1991). cuadro 1. cuantificaci6n de la a-p esterasa en cinco colecciones de cacao. coleeelonea b indices 0 coeficientes de similitud una medida de semejanza para comparar dos colecciones (ia a y la b), ulilizando los resultados del cuadra 1, serla aquella que relacionara el numero de bandas (unos 0 ceras) que simumneamente compartan las dos accesiones. el siguiente cuadra provee la informaci6n necesaria para relacionar las ausencias y presencias comunes entre el par de accesiones. orden a b c d e' estandard 1 0 1 0 1 0 1 2 1 0 1 1 0 1 3 1 1 1 1 0 1 4 0 1 0 0 0 1 5 1 1 1 0 0 1 6 1 1 1 0 1 1 7 0 1 0 0 1 1 8 1 0 1 1 1 1 9 1 0 1 1 0 1 10 0 0 1 1 0 1 cuannficaci6n de los marcadores bioqu(uicos y moleculares los resultados experimentales de un ensayo biol6gi· co donde se ulilicen las proteinas. enzimas, rflps o rapos es el mismo son un conjunto de bandas coloreadas en el gel que representan el comportamiento de la variabilidad. como ilustraci6n, se consideran cinco colecciones de una especie agricola, por ejemplo cacao, las cuales se somelieron a un estudio de diversidad enzimatica. en la figura 1. se presentan los resultados correspondientes a una corrida de ia ~ esterasa y sa observa el patron (las bandas) de variaci6n de las colecciones y. an la ultima colul1)na, corresponde al astandard, el cual expresa todas las bandas posibles producidas por las cinco coleecionas. ei problema es como cuantificar las bandas y una vez cuantiflcadas, propener medidas estadisticas que expresen la variabindad entre las colectas en estudio. las bandas de la figura 1 se pueden cuanlificar mediante una funci6n indicadora. esto es. asignar et valor 1 sl la banda esta presente y cero 51 esta no 10 esta. ai aplicar dicha funci6n 81 ejemplo de la • esterasa, se obtlene el cuadro 1 y ella refleja la variabilidad de las bandas pera ya de una forma cuantitativa y num6rica, a ie cual se ie pueden proponer medidas esladistlcas que expresen la diversidad enzimatica entre las colectas en estudio. figura 1. patron de variabilidad de cinco colec~ ciones de cacaco asociados con la ( ) esterasa. coleccl6n a o o --:--+--:--1 n=._ orden a b c 0 e standard 1 · . 2 ~ · 3 · · . · 4 · 5 · . 8 · · . 7 · 8 . 9 10 68 dos medidas de semejanza (sab) entre a. b serian: sab =a/n sab =(a+d)/n entonees se puede calcular un cuadra (matriz) de coelicientes de similitud entre todas las eolecciones. adicionales a las anteriores. se han propuesto diferentes indices de simililud. en el cuadra 2, se expresan los mas comunes. su interpretaci6n y el autor. eslos indices fueron originalmente creados para estudios de poblaciones de insectos, eeologla y en la especie humana. donde, al evaluar el eomportamienlo ante una sarie de estlmulos congnocltivas, la presencia y la ausencia de caracteristicas son comunes. cuadro 2. coeficientes de similitud. coeflclente interprelacl6n autor 8+b jgual peso a 0-0 y 1-1 sokal, michener 1958 n a no conlabiliza 0-0 jaccard,l908 a+b+c 2a doble peso a 1·1 no dice. 1945 2a + b +c contabiliza 0-0 28 nei.1987 b+c de los coeficientes 0 indices de similitud que se consignaron en el cuadro 2, el de jaccard posee ciertas caracter'lsticas matem~ticas y estadisticas que 10 haeen mas litil. sokal y sneath (1963), gower (1966). por tat motivo se construyo la matriz de similitud entre todas las accesiones de cacao, con los resultados del cuadro 1. la matriz de coeficientes de similitud de jaccard se expresa a eontinua~ cl6n: a 1.00 b 0.33 1.00 c 0.86 0.30 1.00 0 0.50 0.25 0.63 1.00 e 0.29 9.29 0.25 0.13 1.00 matriz de eoeficientes de similitud de jaccard para las cinco aceeslons de cacao. distancias euclidiana· geometrica· gen~nca la distancia euclidiana entre dos coledas es la aplicaci6n del teorema de pitagoras, ados caraeter'isucas (x1 y x2) de a y b, asl: a =(x.~i • xa2l b =(xblo xb2)'------_........ x, 02ab= d2 =a2 + b2 02ab=(xa1 xb1)2 + {xa2 xb2)2 para k· caraeteristicas. dab 2 = l (xa~xbj?l k la distaneia euclidiana es intuitillamente atrayente, fscil de entender, es una medida geom~trica que posee numerosas caraclensticas algebraicos • matematicas. de alii su amplio usa en investigaciones en las ciencias biol6gicas, econ6micas y sociales. la distancia gen~tica es una medida que expresa la divergencia entre dos poblaciones, razas 0 colaetas, divergencia atribuible exclusivamente a genes 0 a conjuntos de los mismos. si pi es la frecuencia del i-esimo gene de la poblaci6n a y qi 10 es para la poblaci6n b entonees una medida de distancia gen~tjca entre a y b es la distancia eucti· deana aplieada a la frecuencia de los genes asi: das 2 l (pi _ q/)2 / se han propuesto diferentes medidas de distancia genetica, como son la de rogers, prevosti. cavalli-sforza. nei. etc.; para su construcci6n sa han considerado aspectos geometricos, matematicos y biol6gicos, entre otros (nei, 1987). distancias e indices de similitud los indices 0 coelicientes de similaridad son medidas de semejanza entre bandas electrofor~ticas; algunos de elias estan relacionados con las distancias, mediante funciones algebraicas. es decir, bajo ciertas ci rcunstancias, es posible calcula r distandas euclidianas a partir de los indices de similitud. entre las expresiones que relaeionan los caeficientes y las distancias se encuentran: 021j =1 2sij 02ij = 2 (1 sij) 02.ij =. 1 (1 • si/) 69 yentes, de tal forma que sa puedan hacer inferencias estadisticas de semejanzas 0 diferancias en y entre los grupos provistos por el analisis. los grupos establecidos por el analisis forman partieiones y subdivisiones en conjuntos menores 0 reagrupamientos en mayores y eventualmente, se puede finalizar con una estructura jerflrquica de agrupamlenlo. a esta estruclura se ie conoee como -jerarquizaci6n en tlrbol-, la estructura jerarquica de agrupamiento 0 la estructura en arbol, se puede representar en un diagrama 0 figura bidimensional y a tal representaci6n se conoee como -dendograma-. en general,los dendogramas. se construyen a partir de una matriz p x p de distancias 0 de coeficien~ tes de similitud. entonces, las p(p-1 )/2 posibles distancias 0 similitudes obtenidas de p poblaciones sa condensan en el dendograma, 10 cual facilita y simplifica enormemente las inferencias de semejanza o disimililud entre los diferentes grupos y subgrupos de poblaciones en estudio. a continuaci6n. se presenta el dendograma elaborado a partir de la matriz de distancias de las cinco colectas de cacao. ei dendograma se obtuvo mediante el metodo de distaneia minima (single linkage). en cuanto a los matodos de construcci6n (algorilmo) de los dendogramas, son diversos y remitiremos allector consultar ellobri de sokal y sneath (1963) 0 lambian otros mas recientes de analisis multivariado, los cuales describen con delalle los procedimientos existentes para la elaboraci6n de los dendogramas. sin embargo, tal como 10 muestra gower (1966). no siempre as posible calcutar distancias euclideanas a partir de similaridades. para lograr la conversi6n, la matriz de similaridad tiene que ser definida semi positiva. de las similaridades expresadas en el cuadro 2, solamenta, las definidas por sokal y michener (1958) jaccard (1908) poseen esta condici6n. gower (1966) enfatiza tambian en usar la expresi6n 2(1 sij). a continuaci6n, se expresa la matriz de distancias entre las colectas de cacao, la matriz se calcula mediante la expresi6n 2(1 -sij) propuesta por gower y a partir de la matriz de coeficientes de similitud (si/) previamente estlmados. a 0.00 b 1.34 0.00 c 0.28 1.40 0.00 0 1.00 1.50 0.74 0.00 e 1.42 1.42 1.50 1.74 0.00 matriz de distancias entre las accesiones de cacao. hasta ahora, para cuantificar el patr6n de bandas electroforeticas se han propuesto diferentes coefieientes de similaridad, distancias geneticas. geomatricas y euclideanas. sin embargo, euando s8 estudian varias poblaciones, por ejemplo 20, que es un tamano ml1s bien intermadio, el numaro total de distancias entre pares de poblaciones sena de (20 x 19) 2 = 190. por 10 tanto. se toma dispendioso re5umlr eslas 190 distaneias y, a partir de elias, realizar las inducciones y deducciones poblacionales. entonces el siguienta paso, as ej manejo de una matriz de distancias y, con ella, hacer inferendas estadisticas. sa discuten los dendogramas y las coordenadas principales que son dos metodos grmicoestadisticos que proveen al investigador que usa marcadores moleeulares y bioquimicos en la dascripci6n de la variabilidad de poblaciones biol6gicas de buenas guias. los dendogramas y las escalas multidimensionales resumen la matriz de distancias. a c o b e o 0.75 1.50 oendogramas-conglomerados ei prop6sito fundamental del aniilisis de conglomerados es-p·roveer al investigador de -agrupaciones naturalesde-un conjunto de individuos, razas, 0 variedades. sa busea colocar conjuntos de individuos en grupos exhaustivos y mutuamente exclu70 ei dendograma permite estableeer relaciones de similitud entre las colectas a y b e incluso de estas con d y tamblen cierto grado de diferenciaci6n entre las colectas bye con el resto de aecesiones. las bandas de la figura 1, poco 0 nada ofreel an al investigador en cuanto a similitud y diferenciacl6n entre las accesiones. por 10 tanto, al patr6n de bandas electrofor~ticas provenientes da las isoenzimas, los rflps 0 los rapds, se ie ha provisto de m~todosestadisticos formales (distancias. similitudes, dendogramas), de tal manera que su variabilidad, bioquimica. molecular y, en general, genetica sa puede discriminary cuantificar. coordenadas principales es un conjunto de t~nicas estadistico-matemc\ucas, para encontrar una configuraci6n da puntos a partir de una matriz de distancias. para usar al ascalamlento multidimensional necesariamente, se requiere que las distancias sean euclidianas. como i1ustraci6n de la tecnica, consid~re el siguiente ejemplo: suponga un mapa de colombia y un conjunto de ciudades; sa solicita construir una tabla (matriz) de distancias entre las ciudades; simplemente can una regia se medirian las distancias en el mapa y, luego, se convertirian a distancias reales en kilometros. ahora, considere al problema inverso: dada una matriz de distancias antre las ciudades construya el mapa (las coordenadas). en primer t~rmino, dado un conjunto de distancias euclidianas no existe una represantaci6n unlca de puntos que origine las distancia5 y, 851, si conoeemos la distancia entra cali ibague no sabemos si cali asia al oriente occidente norte 0 sur delbagu~. tecnicamente, significa que no conocemos la localizaci6n y orientaci6n de la configuraci6n. ei problema de localizaci6n se resuelve colocando el centro de gravedad de la con~guraci6n en el ongen. ei problema de orientaci6n se resuelve mediante una transformaci6n ortogonal, de tal forma que los angu~os y distancias no se modifiquen. la aplicaci6n de esta tecnica estadistica a los datos provenientes de ensayos biotecnol6gicos agricolas as inmediata, ya que, a partir de las bandas electroforeticas, se construyen indices da similari a dad y, con estos, distancias euclideanas, alas cuales s8 aplican las escalas multidimenslonales para encontrar un plano de coordenadas princlpales, donde las relaciones de semejanza y divergencia entre poblaciones biol6gicas sa discriminan y cuantifican con cierto grado de sencillez. bibliografra 1. ayala, j.f. y j.a. kiger. gen~tlca modems. 1984. 2. gower, j.ca some distance properties of latent root and vector methods used in multivariate analysis biometrika: 53:325-328. 1966. 3. kochel, g. introduction to rflp mapping and plant breeding applications. 1994. 4. nel, m. molecular evolutionary genetics. columbia university press, n.y. 1994. 5. sokal, r.r. and sneath, p.h.a. principles of numerical taxonomy, london: freeman. 1987. 6. william, j.g.k. et a!. dna polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers nucleic acids research. 18-65316535.1963. 7. welsh, j. and m. mcclelland. finger printing genomes using per with arbitrary primers. nucleic acids research. 18:7213-7218. 1990. 8. welsh, j. and m. mcclelland. finger printing genomes using per with arbitrary primers. nucleic acids research. 18:7213-7218. 1970. 71 received for publication: 19 september, 2014. accepted for publication: 17 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.45627 1 forest hydrology and watershed management, water center for latin american and the caribbean, monterrey institute of technology and higher education. monterrey (mexico). jnavar@itesm.mx agronomía colombiana 32(3), 367-376, 2014 pan tropical biomass equations for mexico’s dry forests ecuaciones de la cubierta forestal para los bosques secos de méxico josé návar1 abstract resumen this study reports a set of robust regional m-tree allometric equations for mexico’s tropical dry forests and their application to a forest inventory dataset for the states of durango and sinaloa, mexico. calculated m data from 15 reported equations were fitted, applied and validated for regional and global models. proposed theoretical models, empirically derived equations, as well as global and local reported equations were fitted and applied to calculated m-tree data using wood specific gravity, diameter at breast height, and top height as exogenous variables. empirically-derived, computer-based equations assessed the m-tree evaluations slightly better than the theoretical, the global and the local models. however, the theoretical models projected compatible m-tree values and deserve further attention once wood specific gravity data are collected in the field. using the best fit equation, mean m plot density values of 30, 41 and 35 mg ha-1 were estimated from 57 plots (1,600 m2 each), 217 plots (1,000 m2 each) and 166 plots (1,000 m2 each) in the tropical dry forests of the states of durango, tiniaquis and vado hondo (sinaloa), respectively. the large sample size, the richness of the tested allometric models, the economic and ecological importance of this data-source, and the spatial coverage of these equations made this dataset uniquely useful for biomass, charcoal, and other bio-energy estimations, as well as for understanding the inherent heterogeneity of the standstructure in dynamic tropical forest environments. este estudio reporta un conjunto de ecuaciones alométricas robustas para la evaluación de m de los bosques tropicales secos de méxico y su aplicación al inventario forestal para los estados de durango y sinaloa, méxico. los datos calculados de m de 15 ecuaciones reportadas se ajustaron, aplicaron y validaron ecuaciones regionales y mundiales. los modelos teóricos propuestos, las ecuaciones empíricamente derivadas, así como también las ecuaciones derivadas local y mundialmente se ajustaron y aplicaron para evaluar m con el uso de la gravedad específica de la madera, el diámetro normal y la altura total como variables exógenas. las ecuaciones empíricamente derivadas computaron ligeramente mejor m que los modelos teóricos, las ecuaciones locales o mundiales. sin embargo, los modelos teóricos proyectaron valores comparables de m y merecen atención adicional una vez que la gravedad específica de la madera sea medida en campo. con el uso de la mejor ecuación ajustada, los valores promedio de m al nivel del sitio fueron de 30, 41 y 35 mg ha-1, los cuales se estimaron para 57 (1.600 m2 cada uno); 217 (1.000 m2 cada uno) y 166 (1.000 m2 cada uno) sitios del inventario forestal en los bosques tropicales secos del estado de durango y los ejidos de tiniaquis y vado hondo (sinaloa), respectivamente. el tamaño de muestra grande, la riqueza de los modelos alométricos probados, la importancia económica y ecológica de esta fuente de datos y la cobertura espacial de estas ecuaciones hacen de este conjunto de datos y ecuaciones útiles para la estimación de biomasa, combustibles y carbón vegetal y bioenergía así como también para entender la heterogeneidad inherente de la estructura de los bosques tropicales. key words: biomass and bio-fuels, theoretical and empirical equations, global equations for tropical trees, forest inventory. palabras clave: biomasa y bio-combustibles; ecuaciones teóricas y empíricas, ecuaciones mundiales para bosques tropicales, inventario forestal. introduction the development and application of allometric equations are the standard methodology for estimating tree, plot, regional, and global aboveground forest biomass (brown, 1997; chave et al., 2005). currently, aboveground biomass assessments are central to the evaluation of the amount of bio-energy contained in biomass as a partial alternative to fossil fuels in the clean and sustainable production of energy (mckendry, 2002). current interest in biomass research centers for global environmental issues related to forest ecosystems contributes to the global carbon and nitrogen cycles and aids in mitigating the potential effects of climate change (canadell and raupach, 2008). aboveground evaluations are also essential to estimating other biomass components since m correlates well with 368 agron. colomb. 32(3) 2014 belowground biomass root stocks as well as with litter and necromass stocks (cairns et al., 1997; mokany et al., 2006). the assessment of aboveground biomass helps in understanding resource allocation theories for tree organs. currently, two theories coexist: optimal and allometric resource allocation (west et al., 1999). aboveground biomass equations can be classified according to the spatial scale on which trees are harvested. local, site-specific m-tree equations often cover small areas and they frequently evaluate the m-tree of single tree species. this situation typically arises in the case of plantations composed of high-value tree species or when precise estimates are needed locally for research and environmental management. a great deal of examples using these mathematical models were compiled and reported for tree species from latin america by návar (2009a). general pan tropical, non-site-specific allometric equations usually traverse geographical boundaries but they are usually developed for single tree species. examples have been reported for eucalyptus tree species of australia and pinus massoniana trees for southern china (montagu et al., 2005; williams et al., 2005; xiang et al., 2011). regional aboveground biomass equations encompass all tree species of an ecosystem and usually cover broader spatial areas of interest. the case of structurally complex, diverse, and natural forests that have many tree species with different wood specific gravity values, bole forms, branching patterns, etc. is particularly addressed by these equations. brown (1997) and chave et al. (2005) reported allometric examples for tropical dry, moist and rainforests. the m-tree for mexico’s western tropical dry forests was reported by martínez-yrizar et al. (1996). regional equations are a cost-effective estimation of the mtree and m plot and related variables at multiple sites and species across the geographical range of the distribution of an ecosystem. data collected from the national forest inventory can be more precisely converted into biomass, bio-energy, carbon or nitrogen stocks with the use of regional pan tropical, allometric equations. pan tropical, regional equations simplify the long-term inventory measurements into m estimates and allow more resources to be focused on the extension of such inventories (williams et al., 2005). conventional and environmental projects require these sources of information as well. the calculation of the m-tree of species lacking biomass allometry in the forest inventory is also simplified with pan tropical, regional equations. the global equations of brown et al. (1989); brown (1997) and chave et al. (2005) are classic in a great deal of conventional and environmental studies, with the main assumption that these equations evaluate the m-tree well for any tree of any tropical forest. however, non-regional applications have been rarely tested. it is then highly likely that global or site-specific equations are biased towards regional or national m assessments (chave et al., 2005; houghton, 2005). in light of this literature review, the primary objectives of this research were: (i) to construct empirical regional allometric equations, (ii) to apply more theoretical models, (iii) to validate empirical and theoretical models, and (iv) to evaluate the m-stand for regional tropical forests of durango and sinaloa, mexico. a total of 15 different allometric equations for mexico’s tropical dry forests and three forest inventory datasets for the tropical dry forests of durango and sinaloa, mexico, as well as 30 m-tree data values for puerto rican tropical dry forests were available for accomplishing these objectives. the testing hypothesis was that any theoretical and empirical equation would equally fit the m-tree data. therefore, any single equation could be applied to the forest inventory datasets. materials and methods tropical dry forests of mexico the tropical dry forests of mexico are distributed in the lowlands paralleling the pacific ocean coast, the caribbean sea, and the gulf of mexico. they are classified as tropical dry forests spanning an area of between 15 to 18 -million ha, covering nearly 9% of the mexican territory (palacio-prieto et al., 2000). these forests cover large extensions from sonora and chihuahua to chiapas. some remnant forests and several elements of these forests are also distributed on the atlantic coasts, including the yucatan peninsula (fig. 1). allometric theory biomass equations can be classified into empirical, semiempirical and theoretical models (návar, 2010). empirical equations most often fit parameters statistically by least square techniques in a regression analysis, although other techniques such as the power variance model, usually fitted, maximize the log-likelihood of nonlinear equations. theoretical models physically parameterize equations that convey meaningful biomass descriptions. semi-empirical models require both physically and statistically-calculated parameters. theoretical and semi-empirical models project m for any tree of any species in any forest at any scale. therefore, they can be contrasted with local, regional and global allometric equations. 369návar: pan tropical biomass equations for mexico’s dry forests the west et al. (1999) theoretical model a fully, theoretical model proposed by west et al. (1999) was developed using the theory of fractals, hereafter referred to as the wbe model. the wbe framework is described with the following eq. 1. m =[cρw]d8/3 (1) where, c = a proportionality constant, d = diameter at breast height, and ρ = the specific gravity of the entire aboveground biomass. the scalar exponent, bwbe, is fixed at 8/3 = 2.67 and specific gravity is referred as the total tree specific gravity (a weighted average of wood, bark, branches and leaves). the reduced návar’s (2010) non-destructive model návar (2010) proposed the following reduced, semi-empirical model, which is described by eq. 2. m =[cρw]d2.38 (2) model eq. 2 can be described as fully theoretical by assuming that a = c × ρw and finding correct values for c. the constant exponent value was derived from the meta analysis of allometric equations (návar, 2010). in general, návar (2010) found that c = 0.2457 for north american tree species. empirical equations návar (2010) reported the most-common empirical model for aboveground biomass estimations in the log-transformed eq. 3. ln (m) = ln(a) + b ln(d) ± ei = adb±ei (3) where: a and b are the scalar intercept (a) and exponent (b) of equation [4], respectively; both parameters are calculated by least square techniques in log linear regression; ei = the error. note that the a–scalar intercept of model [1]= cρ of the west et al. (1999) model and that bwbe = 2.67. also note that bw ≠ b. brown et al. (1989) and chave et al. (2005), for tropical forests worldwide, and návar (2010), for mexico’s northern temperate forests, proposed other empirical equations, which expanded on eqs.1 and 2. model eq. 4 is an expansion of eqs. 1 and 2. m =[(ρw · a)(d2 h)]h (4) where, h = tree top height. figure 1. distribution of the tropical forests of mexico; rain= tropical rainforests; dry cad = tropical dry forests; moist peren = tropical moist evergreen forests; moist subc = tropical moist forests. 0 3 6 9 12 15 moist subc dry peren moist peren rain dry cad 3.89 12.16 1.86 5.52 3.94 tropical forests a re a (m h a) 370 agron. colomb. 32(3) 2014 empirical or computer-based allometric models using the data matrix (m, d, h, and ρw) for n number of trees to compute model coefficients is to let the computer choose those variables that explain the most m-tree variability using, for example, stepwise procedures (the sas stepwise procedure selects only the variables that account for part of the model variability). these are empirical models in nature, although they contain variables that physically describe the mass of trees as variables selected by the sas procedure that meet the probability requirements. aboveground biomass data the tree allometry available for mexico’s tropical dry forest communities is reported in tab. 1, which includes the number of compiled biomass equations (n), the number of trees harvested (n), the diameter and top height range. the wood specific gravity values for the tropical local species were collected from technical and scientific reports when this information was not reported. the top height data for the tropical dry tree species could not be collected. hence, it was empirically derived from forest inventory studies. reported allometric equations most reported allometric equations are in the form of the conventional allometric model eq. 4. gómez-díaz et al. (2011) constructed individual conventional equations for each of the following species: acacia cochliacantha, conzattia multif lora, ipomoea arborescens, and lysiloma microphyllum for the state of morelos, mexico. martínezyrizar et al. (1996) reported a single equation that uses the wood specific gravity, the diameter at breast height and the top height as independent exogenous variables for caesalpina erostachys, apoplanesia paniculata, lonchocarpus constrictus, ipomoea wolcottiana, lysiloma microphylla, heliocarpus pallidus, bursera excelsa, caesalpinia sclerocarpa, jatropha malacophylla, and guettarda elliptica of jalisco, mexico. návar (2009b) reported raw biomass data and a single equation for six mexican sinaloan tropical dry species: acacia cochliacantha, bursera penicillata, lysiloma divaricata, ceiba acuminta, cochlospermum vitifolium, jatropha angustifolia and haematoxylon brasiletto. cairns et al. (2000; 2003) reported a single equation as well as an equation for each of the following six tree species: alseis yucatanensis, brosimum alicastrum, manilkara zapota, pouteria campechiana, pouteria unilocularis, and trichilia minutif lora for the yucatan peninsula. a raw m dataset composed of 30 puerto rican tropical dry trees reported by brandeis et al. (2006) was also available and it was used for validating the allometric equations. the validation procedure contrasts models by way of simulating data from equations and has some scientific value since it compares mean values rather than single independent m-tree data values. raw aboveground biomass data were available for the sinaloan dry forest (návar, 2009b) and for the puerto rican dry trees (brandeis et al., 2006). most often, biomass equations rather than raw m-tree data was collected. therefore, m-d data pairs were projected using de reported equation with the reported diameter range and number of data values. wood specific gravity values from scientific reports and internet sources was collected and completed the data matrix with these figures. the data matrix (m, d, h, pw) was split into fitting and validating datasets. therefore, only descriptive statistics were reported and, since the bole volume was not available, the shape factor could not be objectively evaluated either, and hence only the theoretical and computer-based empirical equations were fitted to the m-tree data. the data were split into fitting (312 trees) and validating (113 trees) models for the mexican, as well as for the 30 puerto rican, tropical dry trees reported by brandeis et al. (2006) (tab. 1). for the m-tree data source, two theoretical models were fitted and seven computer-based, empirical equations and validated the applicability of the regional equation developed by martínez-yrizar et al. (1992) and the global equations reported by brown et al. (1989) and chave et al. (2005). the theoretical equations of west et al. (1999) and návar (2010) tested the biomass data as well. table 1. statistics of compiled allometric aboveground biomass equations to develop regional equations for mexico’s forest communities. data for n (n) diameter (cm) top height (m) aboveground biomass (kg) min mean max min mean max min mean max fitting models (m datasets derived from equations with one dataset exception) 8 (312) 1.0 20.4 40.0 0.9 9.22 29.80 0.2 141.5 1012.3 calibrating models (m datasets derived from equations) 6 (113) 10.0 23.3 62.5 6.2 8.6 12.3 31.8 246.4 1380.9 calibrating models with the puerto rican raw m dataset 1 (30) 3.2 14.2 45.0 2.8 8.5 15.3 2.1 140.2 1104.6 min, minimum; max, maximum; n, number of equations or biomass studies; n = total number of trees employed to develop equations. 371návar: pan tropical biomass equations for mexico’s dry forests applying aboveground allometric equations in order to compute the density of the plot aboveground biomass stocks, the equation that better fit the m-tree data was applied to the measured d and h tree data recorded in the mexican forest inventory dataset for the period 20042006 that was available for the state of durango, mexico as well as for the commercial forest inventory datasets collected for two public lands spaces of sinaloa, mexico. for the former plot data source, only tropical dry forest dendrometric data were employed. univariate statistics (mean, standard deviation, skewness, and the weibull probability density function) are reported for plots encompassing each of the two tropical dry forest communities sinaloa and durango, mexico. this data source will eventually be employed along with a geographic information system to calculate the regional (statewide) aboveground biomass stocks as well as the belowground (roots), litter, and necromass compartments using reported expansion factors. procedure the wbe (eq. 1) and návar’s (2010) reduced model preliminarily used the c value calculated for north american tree species. the empirical equations were fitted using stepwise procedures in linear and logarithmic-transformed fashions, and a combination of both. the variables that met the probability (p=0.05) requirements to be part of the equation were isolated and the coefficients were recalculated using either linear or log transformed models. allometric equations of martínez-yrizar et al. (1996), brown (1997) and chave et al. (2005) were straightforwardly applied to the biomass data since they contained reported coefficients. all of the equations calculated the m-tree in conventional, standard units for comparisons of goodness of fit statistics. the standard error, sx, the standard error in percentage, sx(%), and the coefficient of determination, r2, are quality statistics reported for each allometric equation for fitting and validating allometric equations. validation was conducted for mexico’s tropical dry forests as well as for the puerto rican tropical dry forests. results fitting and validating allometric equations table 2 depicts the allometric equations and quality statistics for fitting and validating the m-tree data. as expected, the theoretical wbe and návar’s (2010) reduced models did not account for any amount of m-tree variability and showed the largest standard errors (732% and 183% and 828% and 167% for fitting and validating the m-tree datasets, respectively) because the c coefficient value used was developed for temperate tree species (c = 0.2457). the second equation of chave et al. (2005) for dry forests is also notoriously biased towards m-tree data with a sx(%) of 175% and 138% for fitting and validating the datasets, respectively. the rest of the allometric equations generally fit the data well and, in most cases, more than 67% of the table 2. fitted and applied aboveground biomass equations for mexico’s tropical dry tree species. equation fitting the model validating the model (mexico) validating the model (puerto rico) sx sx(%) r2 sx sx(%) r2 sx sx(%) r2 conventional: m = 0.1028d2.2458 97.61 69.00 0.65 99.32 40.31 0.89 165.70 118.23 0.55 ec1: m = exp(-1.87+2.16*ln(d)+0.13*ln(h)+0.67*ln(pw)) 85.73 60.60 0.73 74.30 30.15 0.94 117.16 83.60 0.78 ec2: m = 0.1939* pw *(d 2.47*h-0.3487) 90.93 64.28 0.70 75.32 30.56 0.93 118.63 84.64 0.77 ec3: m = 0.1872* pw 0.4925(d2.1847) 82.88 58.59 0.75 57.54 23.35 0.96 124.28 88.67 0.75 ec4: m = 0.1654* pw 0.4627(d2.4329h-0.3035) 81.25 57.43 0.76 40.59 16.47 0.98 130.96 93.44 0.72 ec5: m = 0.1611* pw *(d 1.5418*h) 104.11 73.59 0.61 165.93 67.34 0.68 99.01 70.65 0.84 ec6: m = 0.2251* pw *(d 2.1797) 92.08 65.09 0.69 88.11 35.75 0.91 110.35 78.74 0.80 ec7: m = exp(-1.87+ 0.67*ln(pw)+2.16*ln(d)+0.13*ln(h)) 85.73 60.60 0.73 74.22 30.12 0.94 117.11 83.56 0.78 ec8: m = exp(-3.07+ 1.29*( pw)+2.19*ln(d)+0.085*ln(h)) 91.38 64.59 0.70 89.28 36.23 0.91 114.54 81.73 0.79 ec9: m = exp(-3.05+ 1.29*( pw)+2.24*ln(d)+0.0031*(h)) 90.84 64.21 0.70 85.04 34.51 0.92 115.08 82.11 0.78 brown (1997): m = exp(-1.996+2.32ln(d)) 148.13 104.71 0.21 129.84 52.69 0.81 95.65 68.25 0.85 chave1: m = 0.112*(pwd 2h)0.916 100.25 70.86 0.64 77.65 31.51 0.93 55.31 39.46 0.95 chave2: m = pw*exp(-0.667+1.784ln(d)+0.207(ln(d)) 2-0.0281(ln(d))3) 247.20 174.74 0.11 341.15 138.44 0.34 134.74 96.14 0.70 m-y = 10 (̂-0.759+0.9011*log(ba)+0.5715*log(pw)+0.5654*log(h)) 99.67 70.45 0.64 166.03 67.37 0.68 147.06 104.93 0.65 west et al. (1999) wbe: m = 0.03(pw)d 2.67 93.70 66.23 0.68 83.92 34.06 0.92 113.03 80.65 0.79 navar’s (2010) reduced model: m = 0.11(pw)d 2.38 92.38 65.30 0.69 79.53 32.27 0.93 110.78 79.05 0.80 sx and sx(%), standard error and as a percentage of the mean; r2, coefficient of determination; m-y, martínez-yrizar et al. (1996); ec, empirical, computer-based equation. d, diameter at breast height; h, tree top height; pw, specific gravity of the wood; ba, basal area. 372 agron. colomb. 32(3) 2014 observed m-tree variation was explained by the exogenous variables employed. the empirical, computer-based equations fitted the collected m-tree data slightly better than the theoretical models (tab. 2; fig. 2). in general, the exogenous variables d, h, and ρw accounted for most of the m-tree variation. the empirical, computer-based equations displayed acceptable and applicable statistics and they were able to exhibit most of the variation shown by the field data (tab. 2; fig. 2). however, the quality statistics increased notably for the validating models. in fact, eq. 4 [0.1654* pw 0.4627(d2.4329h-0.3035)] probably recorded the smallest sx(%) (16%) of any allometric equation with this number of m-tree data that has ever been recorded (tab. 2). this happened only for the mexican tropical dry tree species. for the puerto rican tree species, the first equation of chave et al. (2005) fitted the raw data better. the stepwise procedure in the linear and non-linear formats selected pw with an amount of variance explained at 4.2 and 3.7%, respectively, in contrast to the h variable which explained only 1.3 and 0.08% for fitting and validating mexican datasets, respectively. the empirical, regional m-tree eq. 4 [m=0.1654*pw0.4627 (d2.4329h-0.3035)] produced the best goodness of fit statistics since it had a 0.76 coefficient of determination and an sx(%) of 57%; these fitness statistics were greatly improved for validating the mexican dataset to 0.98 and 16%, respectively. návar (2010) reported the local equation [m=0.08479 (ρw0.55255d2.2435h0.4773)] to have an r2 = 0.88 and sx(%) = 39% for mexico’s sinaloan eastern tropical forests. martínezyrizar et al. (1996) reported an equation with an r2 value of 0.96. however, this last equation reproduced the mtree with r2 and sx(%) values of 0.64 and 70.4%, and 0.68 and 67.4% for fitting and validating the mexican dataset, respectively. the f irst equat ion of chave et al. (20 05), i.e. m = 0.112*(pw*d2*h)0.916, fitted the mexican data well with intermediate goodness of fit statistics, r2 and sx(%) values of 0.64 and 70.8(%) and 0.93 and 31.5(%) for fitting and validating the datasets, respectively. the brown (1997) equation for mexico’s tropical dry trees did not reproduce the m-tree well with low goodness of fit statistics, r2 and sx(%) values of 0.21 and 104.7% and 0.81 and 52.7% for fitting and validating the datasets, respectively. all of the empirical, computer-based models validated the mexican dataset well with r2 values > 0.91 and sx values < 36.2(%). the theoretical models as well as the global first model of chave et al. (2005) validated the dataset quite well as well, but with lower goodness of fit statistics of r2> 0.93 and sx(%) < 34(%). for the puerto rican dataset, the first model of chave et al. (2005) was the only one with r2 and sx(%) values of 0.95 and 39.5%, respectively. the rest of the models produced goodness of fit statistics with r2< 0.85 and sx(%) > 68.3%. applying regional equations to the forest inventory dataset the empirical, computer-based eq. 4 [0.1654* pw 0.4627 (d2.4329h-0.3035)] displayed acceptable and applicable statistics and recorded the smallest percentage of standard error (16%) of any allometric equation with this number of m data that has ever been recorded. this model estimated m plot densities for all three forest inventories. the estimated means (± standard deviation) of the m plot data for all three forest inventory datasets were 29.77 (± 26.88) mg ha-1; 41.33 (± 31.47) mg ha-1; and 35.32 (± 21.71) mg ha-1 for durango; tiniaquis, sinaloa; and vado hondo, sinaloa, mexico, respectively (fig. 3). the m plot data was highly skewed (skewness coefficients of 2.05, 2.87, and, 0.87, respectively). discussion the proposed regional allometric eq. 4 was a satisfactory predictor of the mtree and plot; furthermore, the total variation explained by the relationship was above 76%. the relationship was much stronger for the validating than for the fitting of the mexican datasets because it accounted for 98% of the total m-tree variation. the single metric most commonly used for tree allometry is d, as is evident in the compilation of equations by ter-mikaelian and korzukhin (1997); jenkins et al. (2003); and návar (2009a). for this dataset, in a linear and log-transformed fashion, d explained 0.62 and 0.92 of the total m-tree variability. however, conventional allometric models produce a mean m-tree estimator across d values and their application to groups of species is problematic for several reasons; the bole form-factor and wood specific gravity change with the tree species, sociological position, etc. therefore, most current, empirical, modern, global models encompass the physical variables involved in tree mass assessments, such as form factors, wood specific gravity, and the volume usually given by d and h. field bole volume data weighted by a form-factor (c) times specific gravity (ρw) would eventually improve individual m-tree projections for any tree in any forest, as has been previously discussed above as well as reported by brown et al. (1989); chave et al. (2005) and návar (2010). unfortunately, at this time, there is not enough information to calculate shape factors and most reported ρw data are 373návar: pan tropical biomass equations for mexico’s dry forests tr ee a bo ve gr ou nd b io m as s (k g) c d 400 300 200 100 0 600 500 700 800 900 1,000 4035302520151050 45 diameter (cm) tr ee a bo ve gr ou nd b io m as s (k g) 400 300 200 100 0 600 500 700 800 1,300 1,200 1,100 1,000 900 1,400 605550454035302520151050 65 diameter (cm) tr ee a bo ve gr ou nd b io m as s (k g) a b 400 300 200 100 0 600 500 700 800 900 1,000 4035302520151050 45 diameter (cm) tr ee a bo ve gr ou nd b io m as s (k g) 400 300 200 100 0 600 500 700 800 1,300 1,200 1,100 1,000 900 1,400 605550454035302520151050 65 diameter (cm) tr ee a bo ve gr ou nd b io m as s (k g) e f 400 300 200 100 0 600 500 700 800 900 1,000 4035302520151050 45 diameter (cm) tr ee a bo ve gr ou nd b io m as s (k g) 400 300 200 100 0 600 500 700 800 1,300 1,200 1,100 1,000 900 1,400 605550454035302520151050 65 diameter (cm) tr ee a bo ve gr ou nd b io m as s (k g) g h 400 300 200 100 0 600 500 700 800 900 1,000 4035302520151050 45 diameter (cm) tr ee a bo ve gr ou nd b io m as s (k g) 400 300 200 100 0 600 500 700 800 1,300 1,200 1,100 1,000 900 1,400 605550454035302520151050 65 diameter (cm) data model 10 data model 10 data model 8 data model 8 data model 5 data model 5 data for fitting models model 4 data for validating models model 4 figure 2. fitting and validating aboveground tree data for mexico’s tropical dry tree species [models are in descending order: m = 0.1654*pw 0.4627(d2.4329h-0.3035); m = 0.1872* pw 0.4925(d2.1847) ; m = exp(-1.87+ 0.67*ln(pw)+2.16*ln(d)+0.13*ln(h)); and m = exp(-3.05+ 1.29*( pw)+2.24*ln(d)+0.0031*(h)] for columns a) fitting and b) validating data, respectively. 374 agron. colomb. 32(3) 2014 figure 3. aboveground plot biomass distribution for the forest inventory of 2004-2006 for mexico’s tropical dry forests in the states of durango and sinaloa. p lo t ab ov eg ro un d bi om as s (m g ha -1 ) probability of occurrence 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,90,8 1,0 0 25 50 75 150 125 100 175 wd; e=0.0125, b=1.437, a=46.063; p>chi2=0.001; n=217 tiniaquis, sinaloa wd; e=0.81, b=1.09, a=29.92; p>chi2=0.32; n=57 wd; e=0.0217, b=1.65, a=39.38; p>chi2=0.076; n=166 durango inventario nacional forestal vado hondo, sinaloa often recorded for off-site trees, which vary greatly within the same tree and within the same tree species (parolin, 2002; chave et al., 2006). in addition, timber and branch volume equations are rarely integrated into a single bole component and expansion factors from timber to the full bole component usually come from off-site tree species that may have different branching patterns as well. the original wbe (cpwd2.67) and návar’s (2010) reduced (cpwd2.38) theoretical models are biased towards the mtree because the c coefficient was originally developed for temperate tree species. the preliminarily proposed c value was 0.2457 but this needs to be changed to 0.0395 in the wbe model in order to notably improve the fitting and validating quality statistics r2 and sx(%) values of 0.68 and 66.2% and 0.92 and 34.1%, respectively. návar’s (2010) reduced model has to change the c coefficient value from 0.2457 to 0.1109 to notably improve the fitting and validating goodness of fit statistics r2 and sx(%) values of 0.69 and 65.3%, and 0.93 and 32.2%, respectively. návar’s (2010) reduced model improved the goodness of fit statistics better than the wbe model. that is, a power figure of 2.38 appears to be more likely than a coefficient value of 2.67. in addition, the new c coefficient value for návar’s (2010) reduced model best resembles the 0.11 originally proposed for south east asian tropical forests by ketterings et al. (2001) and the new wbe c coefficient value is too small to obtain any physical interpretation. the first chave et al. (2005) equation could be regiona l ly ca librated by f itting new equation coef f icients [0.7702(pwd2h)0.6574] that recover the sx (%) from 70.9% to 68.1% and the r2 from 0.64 to 0.67. the new chave et al. (2005) equation’s statistical parameters (0.7702 and 0.6574) appear to have statistical meaning only when allowing the intercept to remain constant; the new calibrated power equation parameter is 0.112[(pwd2h)0.865], which reproduces similar goodness of fit statistics. the power coefficient was shifted from the original 0.916 to 0.865, which would make sense considering the fact that mexico’s tropical dry forests may be found under drier conditions than the rest of the tropical dry forests of the world. should this be the case, the power coefficient must be related to the annual rainfall, evapotranspiration, and water or energy balance for all tropical dry forests. please note how chave’s et al. (2005) original, first equation, with a power coefficient value of 0.916, fits the puerto rican dataset well and it has to be changed to 0.865 for the mexican dataset. unfortunately, at this time, there are not sufficient data to test this hypothesis. although fitness coefficients are not as good as those reported for other equations in table 2, they would probably provide more consistent m-tree assessments than other empirical, proposed models, as was demonstrated by validating the puerto rican dataset. these issues are a matter for further research. in general, there is a slight loss of precision when developing regional models from locally-developed or species-specific equations. for example, for the individual tree species of mexico’s western tropical dry forests, martínez-yrizar et al. (1996) reported values of 0.94 ≤ r2 ≤ 0.96. gómez-díaz et al. (2011) reported values of 0.88 ≤ r2 ≤ 0.99 for five tropical dry species of morelos, mexico. návar (2010) reported a value of r2 = 0.88 for six of mexico’s sinaloan tropical dry species. for this study, coefficient of determination values of 0.83 ≤ r2 ≤ 0.96 were expected when estimating the mtree for any of mexico’s tropical dry trees. a small loss of precision is expected when estimating the m for tree species that belong to the plant community and lack biomass allometry. this often happens because of the calculation of the m-tree for unaccounted tree species in the development of allometric equations. for local m-tree allometr y, cairns et al. (2003), for mexican tropical dry trees, youkhana and idol (2011), for hawaiian tropical agro-forestry trees, and návar (2010), for mexico’s sinaloan tropical dry trees, reported that the global models of brown (1997) and chavé et al. (2005) were consistently biased towards local tree and plot aboveground biomass assessments. hence, there is a need for regionally calibrating global m-tree equations. the equation of chave et al. (2005) and the equation of 375návar: pan tropical biomass equations for mexico’s dry forests brown (1997) had their global appropriateness for the puerto rican dataset tested since they resulted in the best goodness of fit statistics although they failed to reproduce similar goodness of fit statistics for the mexican dataset. the rest of the developed and tested equations only reproduced intermediate fitting and validating statistics. therefore, they are recommended for only calculating the mtree, plot and region for the mexican tropical dry forest communities. evaluations of the m-tree for tropical dry forest communities beyond the mexican climatic conditions may be biased. conclusions this report aimed to fit theoretical models, build modern, empirical, regional, aboveground, biomass equations and contrast global equations for mexico’s tropical dry forests. in addition, the equation with the best goodness of fit statistics fitted the mexican forest inventory data that was available for the state of durango, mexico as well as the two commercial forest inventory datasets available for tiniaquis and vado hondo, sinaloa, mexico. the modern, computer-based equations that were built projected slightly better aboveground biomass data values than the more physically-based models or the global equations, probably because of a lack of in situ measurements of the wood specific gravity. mean plot aboveground biomass figures of 30, 41, and 35 mg ha-1 were recorded for 57, 217, and 166 plots, respectively, systematically distributed across the tropical dry forests of durango, and sinaloa, mexico. this source of information is fundamental for the development of conventional and sustainable management plans of mexico’s tropical dry forest ecosystems. literature cited brandeis, t.j., m. delaney, b.r. parresol, and l. royer. 2006. development of equations for predicting puerto rican subtropical dry forest biomass and volume. forest ecol. manag. 233, 133142. doi: 10.1016/j.foreco.2006.06.012 brown, s. 1997. estimating biomass and biomass change of tropical forests. fao forestry paper no. 134. fao, rome. brown, s., a.j.r. gillespie, and a.e. lugo. 1989. biomass estimation methods for tropical forests with applications to forest inventory data. forest sci. 35, 881-902. cairns, m.a., s. brown, e.h. helmer, and g.a. baumgardner. 1997. root biomass allocation in the world’ s upland forests. oecologia 111, 1-11. doi: 10.1007/s004420050201 cairns, m.a., p.k. haggerty, r. alvarez, b.h.j. de jong, and i. olmsted. 2000. tropical mexico’s recent land-use change: a region’s contribution to the global carbon cycle. ecol. appl. 10, 1426-1441. oi: 10.1890/1051-0761(2000)010[1426:tmsrl u]2.0.co;2 cairns, m.a., i. olmsted, j. granados, and j. argaez. 2003. composition and aboveground tree biomass of a dry semi-evergreen forest on mexico’s yucatan peninsula. forest ecol. manag. 186, 125-132. doi: 10.1016/s0378-1127(03)00229-9 canadell, j.g. and m.r. raupach. 2008. managing forests for climate change mitigation. science 320, 1456-1457. doi: 10.1126/ science.1155458 chave, j., c. andalo, s. brown, m.a. cairns, j.q. chambers, d. eamus, h. fölster, f. fromard, n. higuchi, t. kira, j.-p. lescure, b.w. nelson, h. ogawa, h. puig, b. riéra, and t. yamakura. 2005. tree allometry and improved estimation of carbon stocks and balance in tropical forests. oecologia 145, 87-99. doi: 10.1007/s00442-005-0100-x chave, j., h.c. muller-landau, t.r. baker, t.a. easdale, h.t. steege and c.o. webb. 2006. regional and phylogenetic variation of wood density across 2456 neotropical tree species. ecol. appl. 16, 2356-2367. gómez-díaz, j.d., j.d. etchevers, a.i. monterroso, k. paustian, c. hidalgo, j.a. tinoco-rueda, and e. guizar. 2011. above and belowground biomass and carbon stocks of a tropical dry forest of central mexico. journal of tropical ecology. submitted. houg hton, r a. 20 05. aboveg rou nd forest biomass a nd t he global carbon balance. global change biol. 11, 945-958. doi: 10.1111/j.1365-2486.2005.00955.x jenkins, j.c., d.c. chojnacky, l.s. heath, and r.a. birdsey. 2003. national-scale biomass estimators for united states trees species. forest sci. 49, 12-35. ketterings, q.m., r. coe, m. van noordwijk, y. ambagau, and c.a. palm. 2001. reducing uncertainty in the use of allometric biomass equations for predicting above-ground tree biomass in mixed secondary forests. forest ecol. manag. 146, 199-209. doi: 10.1016/s0378-1127(00)00460-6 martínez-yrizar, a., j.m. maass, l.a. pérez-jiménez, and j. sarukhán. 1996. net primary productivity of a tropical deciduous forest ecosystem in western mexico. j. trop. ecol. 12, 169-175. doi: 10.1017/s026646740000938x mckendry, p. 2002. energy production from biomass (part 1): overview of biomass. bioresour. technol. 83, 37-46. doi: 10.1016/ s0960-8524(01)00118-3 mokany, k., r.j. raison, and s.a. prokushkin. 2006. critical analysis of root:shoot ratios in terrestrial biomes. global change biol. 12, 84-96. doi: 10.1111/j.1365-2486.2005.001043.x montagu, k.d., k. düttmer, c.v.m. barton, and a.l. cowei. 2005. developing general allometric relationships for regional estimates of carbon sequestration-an example using eucalyptus pilularis from seven contrasting sites. forest ecol. manag. 204, 115-129. doi: 10.1016/j.foreco.2004.09.003 návar, j. 2009a. biomass component equations for latin american species and groups of species. ann. forest sci. 66, 208. doi: 10.1051/forest/2009001 návar c., j.j. 2009b. allometric equations and expansion factors for tropical dry trees of eastern sinaloa, mexico. trop. subtrop. agroecosyst. 10, 45-52. 376 agron. colomb. 32(3) 2014 návar, j. 2010. measurement and assessment methods of forest aboveground biomass: a literature review and the challenges ahead. pp. 27-64. in: momba, m. and f. bux (eds.). biomass. intech, rijeka, croatia. palacio-prieto, j.l., g. bocco, a. velázquez, j.f. mas, f. takaki takaki, a. victoria, l. luna-gonzález, g. gómez-rodríguez, j. lópez-garcía, m. palma m., i. trejo-vázquez, a. peralta h., j. prado-molina, a. rodríguez-aguilar, r. mayorga-saucedo, and f. gonzález m. 2000. la condición actual de los recursos forestales en méxico: resultados del inventario forestal nacional 2000. invest. geográf. 43, 183-200. parolin, p. 2002.radial gradients in wood specific gravity in trees of central amazonian f loodplains. iawa j. 23, 449-457. doi: 10.1163/22941932-90000314 ter-mikaelian, m.t. and m.d. korzukhin. 1997. biomass equations for sixty-five north american tree species. forest ecol. manag. 97, 1-24. doi: 10.1016/s0378-1127(97)00019-4 west, g.b., j.h. brown, and b.j. enquist. 1999. a general model for the structure and allometry of plant vascular systems. nature 400, 664-667. doi: 10.1038/23251 williams, r.j., a. zerihum, k.d. montagu, m. hoffman, l.b. hutley, and x. chen. 2005. allometry for estimating aboveground tree biomass in tropical and subtropical eucalypt woodlands: towards general predictive equations. aust. j. bot. 53, 607-619. doi: 10.1071/bt04149 xiang, w., s. liu, x. deng, a. shen, x. lei, d. tian, m. zhao, and c. peng. 2011. general allometric equations and biomass allocation of pinus massoniana trees on a regional scale in southern china. ecol. res. 26, 697-711. doi: 10.1007/s11284-011-0829-0. youkhana, a.h. and t.w. idol. 2011. allometric models for predicting aboveand belowground biomass of leucaena-kx2 in a shaded coffee agroecosystem in hawaii. agroforest. syst. 83, 331-345. doi: 10.1007/s10457-011-9403-6. editorial los sistemas de indexación en su preocupación de siste-matizar la información y colocarla al alcance de un mundo globalizado motivaron a la universidad nacional de colombia en adquirir el doi (digital object identifier) como parte de un programa de fortalecimiento de la visibilidad de sus publicaciones. la revista agronomía colombiana contara con este identificador con cada artículo publicado para su correcta identificación en los sistemas de información y en las diferentes bases e índices bibliográficos. con esta nueva medida, las citas bibliográficas que se mencionan en la bibliografía de cada artículo de la revista deben contener obligatoriamente el doi. aunque la información de origen regional no cuenta con este identificador la revista solicita como mínimo un 30% de las citas lo tenga. por otro lado, se continúa sin el cobro de los derechos de publicación para los autores durante el año 2015 y la recepción de los manuscritos en inglés. la revista agronomía colombiana presenta el tercer fascículo del 2014 con un variado número de temas, cultivos y autores de diferentes regiones de colombia y méxico. en la sección de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular se consideró un primer artículo acerca de la interacción genotipo por ambiente de variedades de sorgo en la acumulación de azúcares, cultivo promisorio en la agroindustria de biocombustibles. un segundo artículo evaluó la diversidad genética de accesiones de cacao a través de microsatélites (rams) provenientes de zonas productoras de tumaco (colombia). para la sección de propagación y cultivo de tejidos, se presentan los resultados de un artículo en la propagación por estacas de uchuva, utilizando reguladores de crecimiento y trichoderma harzianum. así mismo se reporta en un segundo artículo un protocolo de propagación in vitro de anthurium antioquiense, planta de interés ornamental y recurso biológico para antioquia (colombia). la sección de fisiología de cultivos contiene diferentes trabajos de investigación, en los cuales, se presenta los efectos agronomía colombiana 32(3), 305-306, 2014 the universidad nacional de colombia has adopted dois (digital object identifiers) as part of its program for increasing the visibility of its publications, in line with the goals of systemizing information and placing it within the reach of the globalized world community that are seen in the indexing systems. the agronomia colombiana journal will rely on this indicator for the proper identification of each article in the information systems and in the different bibliographic indexes and databases. with this new method, the bibliographic citations that are contained in the bibliography of each article in the journal must contain dois. although regional information does not rely on this indicator, the journal requests that at least 30% of the citations contain dois. furthermore, the journal will continue to not charge authors for publications during 2015 and to receive manuscripts in english. this is the third installment of 2014 from agronomia colombiana, which offers a variety of subjects, crops, and authors from different regions of colombia and mexico. in the section of plant breeding, genetic resources and molecular biology are considered in the first article, which looks at the genotype-environment interaction in sorghum varieties in relation to the accumulation of sugars; sorghum is a promising crop for the bio-combustible agroindustry. a second article evaluates the genetic diversity of cacao accessions from the production zones of tumaco (colombia). the results of an article on cape gooseberry cuttingspropagation with growth regulators and trichoderma harzianum are presented in the propagation and tissue culture section. a second article follows that contains an in vitro propagation protocol for anthurium antioquiense, a plant used for decoration and biological resources in (colombia). the crop physiology section contains various studies that discuss the effects of different pruning methods on grape fruits in sutamarchan (boyaca, colombia), the accumulation of dry mass and the nitrogen content in ‘williams’ agron. colomb. 32(3) 2014306 sobre la calidad del fruto de uva con diferentes podas en sutamarchán (boyacá, colombia), la acumulación de materia seca y contenido de nitrógeno en plantas de banano ‘williams’ en urabá, el uso del modelo aquacrop en la producción del maíz en diferentes ambientes de colombia y la evaluación de diferentes ecuaciones en la determinación de la cubierta forestal para bosques secos de méxico. dentro de los artículos incluidos en la sección de protección de cultivos, se encuentra la validación de la pcr en tiempo real para la identificación de dos especies de citrus huanglongbing en colombia y una revisión acerca de las investigaciones realizadas en el país sobre la pudrición del cogollo de la palma de aceite. fueron considerados dos artículos dentro de la sección de fisiología y tecnología poscosecha que uno de ellos menciona el índice mínimo de materia seca para la óptima cosecha de frutos de aguacate y el segundo plantea una formulación para galletas de alto valor nutritivo de harinas de fríjol, yuca y trigo. en este número se consideró una nueva sección “biometría y diseño experimental” en la cual se publica el desarrollo de una nueva prueba agronómica acerca del efecto del solapamiento en las unidades experimentales dentro de un diseño experimental. en nuestra sección de economía y desarrollo rural, los resultados de investigación que se publican para este número son del estudio de las restricciones y nuevas tendencias de investigación en el cultivo de fríjol y finalmente, se analizó el nivel tecnológico de plantaciones de palma de aceite en tibú (colombia). todos los artículos que se presentan a continuación pertenecen a grupos de investigación de amplia trayectoria y de diferentes lugares de origen. el compromiso y persistencia de nuestros autores de hacer llegar un producto con la mejor calidad y pertinencia, a pesar de alta competencia de revistas que se ha incrementado no solo a nivel nacional sino internacional. banana plants in uraba, the use of the aguacrop model for corn production in different environments of colombia, and the evaluation of different equations for determining the forest cover of dry forests in mexico. among the articles in the crop protection section, there is one that validates the use of real-time pcr for the identification of two huanglongbing, citrus greening disease, species in colombia, along with a review of studies carried out in the country on pudrición del cogollo, bud rot disease, in oil palm. two articles are considered in the postharvest physiology and technology section, one of which discusses the minimum dry mass index for the optimal harvest of avocado fruits, followed by another that establishes a formulation for high-nutritional-value cookies made with wheat, yuca and bean flours. this issues contains a new section called “experimental design and biometry”, which offers a view of the development of a new agronomic test for the effect of overlapping in experimental units found in experimental designs. in the section of economy and rural development, this issue contains the results of studies on the constraints and trends for common bean crops and, finally, on the analysis of the technology levels of oil palm plantations in tibu (colombia). all of the articles found herein come from a wide range of research groups that are located in various regions. the commitment and consistency of our authors have provided works of the highest quality and relevance despite the high competition seen in journals, which has increased not only at the national level but also internationally. gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias agronomfa colombiana, 1998 volumen xv no. 1pago 6875 ana lisis de crecimiento de cuatro materiales de lechuga (lactuca sativa)* growth analysis of four lettuce varieties (lactuca sativa) julio archila p', uriel humberto contreras n', hernan pinzor«, héctor laverde p', germán corchuelo r'. resumen para estudiar los índices de crecimiento tasa relativa de crecimiento (trc), tasa de asimilación neta (tan), relación área/peso (raf), índice de área foliar (iaf) y tasa de crecimiento de cultivo (tcc) en plantas de lechuga, procedentes de semilla producida en condiciones de invernadero en la sabana de bogotá y de semilla importada, de las variedades great lakes 118 y clímax, se realizó un trabajo de campo en el centro de investigaciones agropecuarias de tibaitata (cundinamarca) durante el segundo semestre del año 1991. durante la ontogenia del cultivo, los valores máximos de los índices de crecimiento estudiados para los cuatro' materiales de lechuga fueron: great lakes 118 semilla local, trc : 19.9·'.día-', tan: 0.0029 g.cm-2.semana-', raf: 250 cm2 .• g", • recibido en diciembre de 1997 ingenieros agrónomos. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. 2 ingeniero agrónomo. investigador, corpoica, a.a. 24142, las palmas, santafé de bogotá. 3 profesores asistentes, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. aa 14490, santafé de bogotá. iaf: 14, tcc: 187g m-2 .sernana:'. great lakes ( semilla importada), trc: 1g.g-' .dla', tan: 0.0029 g.cm-2. sernana', raf: 250 crn-.q', iaf: 17, tcc: 301.7 g.m-2. semana:'. clímax (semilla local), trc: 19. g-'.día-', tan: 0.0046 9 .cm=.semana'. raf : 300 cm" .g-' , iaf: 14, tcc: 245,7 g.m-2.semana-'. clímax (semilla importada), trc: 1g.g-'.día-', tan: 0.0039 g.cm-2.semana·', raf: 300 cm2.g-', iaf: 17, tcc: 203.5 g.m-2.semana-'. sólo se presentaron diferencias altamente significativas para el índice raf. 68 palabras claves: tasa de crecimiento, asimilación neta, ontogenias del cultivo. summarv growth indices: relative growth rate (rgr), net assimilation rate (nar), areaweight relation (lar), leaf area index (lai) and crop growth rate (cgr) were studied using locally produced and imported seed of great lakes 118 and climax. field work took place at tibaitata research center during the second semester of 1991. during the ontogeny of the crop, the maximum values of the growth indices studied for the four lettuce materials were: great lakes 118 (local seed), rgr : 19.9·1.day·l, nar :0.0029 g.cm·2.week·1, lar: 250 crn" .q', lai: 14, cgr: 187 g.m·2.week·1 great lakes ( imported seed), rgr: 1g.g.l.day·l, nar: 0.0029 g.cm·2. week', lar: 250 cm2.g.1, lai: 17, cgr: 301.7 g.m·2. week', clímax (local seed) rgr: 19. gol.day°l, nar: 0.0046 ~ .crrrs.week", lar: 300 cm2 .gol , lai: 14, cgr: 245,7 g.m02.weeko1 climax (imported seed), rgr: 1g.gol.day°l, nar: 0.0039 g.cm02.weeko1, lar: 300 cm2.g01, lai: 17, rgr: 203.5 g.m02.weeko1. statistical differences at p=0.001 were found only for lar. key words: leaf area, growth rate, assimilation rate, ontogeny of the corps. introduccion la eficiencia de las plantas cultivadas en cuanto al rendimiento y la producción puede medirse mediante el empleo de índices de crecimiento, los cuales indican la eficacia de las plantas en el aprovechamiento de los factores ambientales, del sitio donde crecen y se desarrollan y la forma como las plantas distribuyen sus recursos. es decir, que el análisis de crecimiento proporciona parámetros adecuados para las evaluaciones de producción en estudios de genotipos, efectos de clima, manejo de comunidades vegetales, etc. la cinética del área foliar y del peso seco suministran información sobre el funcionamiento de una planta. sin embargo, esta información no permite penetrar lo suficiente en los procesos de crecimiento, y es necesario apelar a índices de crecimiento para precisar sobre los factores que lo afectan. por ejemplo, se dice que el 90 % del peso seco de una planta se deriva directamente de la fotosíntesis, y es lógico examinar la forma como la superficie foliar y la eficiencia fotosintética de cada unidad del área determinan esta proporción. todos los índices pueden calcularse con valores de peso seco y de área foliar en varios intervalos de tiempo. stanhill (1976) conceptúa que el análisis del crecimiento es de importancia en los programas de mejoramiento, pues permite conocer algunas características de las plantas que están asociadas con la producción. de acuerdo con hunt (1990), los índices de crecimiento comúnmente utilizados son tasa absoluta de crecimiento (tac), tasa 69 relativa de crecimiento (trc), tasa de asimilación neta (tan), razón de área foliar (raf), tasa de crecimiento del cultivo (tcc) e índice de área foliar (iaf). la tasa de asimilación neta (tan) depende de la superficie foliar, arquitectura o disposición de las hojas, edad de la superficie asimilatoria y de los procesos de regulación interna en la oferta y la demanda de los fotoasimilados (leopold y friedemann, 1978). la tasa relativa de crecimiento (trc) representa la capacidad de la planta para producir material nuevo y depende de la fotosíntesis total y de la respiración (sivakumar y shaw, 1978) y la razón de área foliar (raf), de acuerdo con hunt, (1990), es una medida del balance entre la capacidad potencial de fotosíntesis y el costo respiratorio. en este trabajo se fijó como objetivo el evaluar las semillas de lechuga de las variedades clímax y great lakes 118, producidas en condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. materiales y metodos el experimento se realizó en el segundo semestre de 1991, en el centro nacional de investigaciones agropecuarias de tibaitatá, ubicado en el municipio de mosquera (cundinamarca), a una altura de 2545 metros sobre el nivel del mar, con temperatura media anual de 14° c, precipitación pluvial promedia anual de 700 mm, brillo solar promedio de 5,9 horas diarias y humedad relativa promedia del 80"10. las características fisicoquímicas del suelo donde se estableció el experimento eran las siguientes: textura: franco limosa, materia orgánica: 5.2"10, ph de 5.3, fósforo asimilable: 37 ppm, potasio: 0,4 mg / 100g suelo, capacidad de cambio cationico: 37,8 mg /100 g suelo y bases totales de 22.2 meq / 100 g suelo. se utilizaron las dos variedades de lechuga de cabeza: great lakes 118 y clímax, originadas de semilla importada y de producción local (obtenidas en el invernadero de plástico de la facultad de agronomía de bogotá). el diseño estadístico empleado fue el de bloques completos al azar (b.ca), con cuatro tratamientos y cuatro replicaciones. las plantas se distribuyeron a 0,30 m entre surcos y 0,25 m entre plantas. del transplante hasta la cosecha se efectuaron 10 tomas de muestras para determinar en cada una: materia seca y área foliar por planta. en cada muestreo, se tomó una planta por material y por repetición, es decir, que, semanalmente se cosechaban 16 plantas. para describir la tendencia de los diferentes índices de crecimiento, se seleccionaron modelos estadísticos de acuerdo con el coeficiente de determinación (r2) y con el grado de significancia del modelo (a). los datos de precipitación pluvial, humedad relativa, brillo solar y temperatura, bajo las cuales se realizo el experimento después del transplante, fueron tomadas en la estación de climatología, ubicada en el ica tibaitatá. resultados y discusion la precipitación pluvial fue escasa, por lo cual se aplicó riego buscando obtener una adecuada humedad del suelo, y para evitar trastornos en el crecimiento de las plantas. la temperatura media diaria osciló entre 11 y 14°c. el brillo solar fluctuó entre 0,2 y 9,7 horas diarias durante el transcurso del experimento. la humedad relativa varió entre 73 y 97"10; los valores altos de humedad relativa favorecieron la incidencia de enfermedades, presentándose, en la cuarta semana después del transplante, el ataque de sclerotinia screrotiorun (l.) de by, que produce la "pudrición basal". seis semanas después del transplante, el follaje aumento notoriamente, estableciéndose un ambiente más propicio para el desarrollo de microorganismos y, así, aparecieron enfermedades como: "cenicilla" (bremia lactucae regel) y pudrición (botrytis cinerea fr.). los patógenos mencionados se controlaron con la aplicación de fungicidas. la pudrición basal y la cenicilla fueron las enfermedades más limitantes, causando perdidas aproximadas del 10"10 en la población de plantas. 70 las mediciones periódicas a intervalo de ocho días del área foliar y de la materia seca total por planta permitieron realizar un análisis del crecimiento. como primera etapa del análisis de crecimiento se estudiaron las tendencias seguidas mediante los datos primarios de materia seca y área foliar de los materiales de lechuga, encontrándose que, para cada uno de ellos, las relaciones área/peso siguen una tendencia lineal en el tiempo. a partir de los datos primarios, se calcularon los siguientes índices: tasa relativa de crecimiento (trc), tasa de asimilación neta (tan), razón de área foliar (raf), indice de área foliar (iaf) y tasa de crecimiento del cultivo (tcc). la tasa relativa de crecimiento disminuyó en la ontogenia de los cuatro materiales de lechuga, como se aprecia en la figura 1. ello puede ser debido a las diferencias entre la tasa de división y crecimiento celular en las distintas partes de la planta. la máxima trc se alcanzó en la tercera semana después del transplante, con valores cercanos a 1 g.g·'.semana·' en todos los materiales. a partir de ese momento, la trc decrece presentando los valores más bajos en la semana 11 después del transplante, con valores de 0,13 y 0,04 gr.gr· ,.semana' para los materiales great lakes 118 importada y nacional y los materiales clímax importado y nacional presentaron en su orden: trc de 0,27 y 0,07 gr.gr·'. semana:'. el análisis de varianza no reportó diferencias estadísticas para este índice entre los materiales de lechuga evaluados. la tendencia de la tasa de asimilación neta es a disminuir con el desarrollo del cultivo (figura 2), lo cual puede ser atribuido al sombreamiento de las hojas exteriores sobre las inferiores, en la medida en que se forma la cabeza, lo cual afectaría la radiación recibida en los diferentes estratos de laminas foliares y, por ende, en las tasas de fotosíntesis. los máximos valores de la tasa de asimilación neta promedia se presentaron en la tercera semana después del transplante (oot) para los materiales clímax nacional e importado y great lakes 118 importado y nacional, con valores de 0,0046 ; 0,00397 : 0,00602 y 0,00297 gr.cm·2.semana·', respectivamente. en la semana once oot ocurren los valores más bajos de la tan, los cuales oscilaron en la siguiente forma: great lakes 118 nacional e importado 0,00063 y 0,00032 gr.cm· 2.semana-', respectivamente, y para climax 0.9 0.8 "tro e ro o e " q)1"! 0.4"t ql 0.3 !:! 0.2 0.1 g.l. = great lakes 118 clm = climax. imp = importada o nal =..nacional. -0.1 1 2 3 4 5 6 semanas oot -o-g.l. imp y=i.100 -0.0991 r2=0.38 -;¡:-g.l. nal y=0.738-0.049t r2=0.08 ~c.l.m. impy=0.973-0.083t r2=o.29 -c.l.m. nal. y=i.086-0.0991 r2=0.37 7 8 9 10 figura 1. variación de la tasa de crecimiento relativa (tre) en cuatro materiales de lechuga. 71 45 " 40 35 ':"", 30 e '" 25e z g> oc( f/) 20 1• "1 15e u g,l = greatl.akes s 10 118 5 clm = climax. imp = importada -)lc-gl imp y=49,029-4.465t r2=o,37 ---g,l, nal y=32,029·2,195t r2=o,08 -o-c,lm, impy=37,324·2,901t r2=o,21 -o-c,lm, na!.y=44.163-3.928t r2=o,36 o ' -5 1 2 3 4 5 6 semanas ddt 107 8 9 figura 2. variación de la tasa de asimilación neta (tan) en cuatro materiales de lechuga. nacional e importada 0,00011 y 0,00034 gr. cm", semana", respectivamente. el análisis de varianza no presentó diferencias estadísticas para la tan. el modelo de regresión lineal fue el de mejor ajuste para explicar la tendencia de la tan. la razón de área foliar promedia es similar para los cuatro tratamientos, con valores crecientes hasta la quinta y sexta semana ddt y, posteriormente, un descenso hasta la semana once. los valores altos iniciales de la raf pueden ser debidos al hecho que las plantas utilizan, en buena parte, sus fotoasimilados para el desarrollo y crecimiento de las superficies foliares, lo cual conlleva a mayores gastos energéticos y, así se tienen mayores valores de área foliar y menor peso y, por tanto, valores altos de la raf. cuando la planta se encuentra en el estado de posroseta, continúa la formación de nuevas hojas las cuales se ubican en el estrato foliar interno de la cabeza y, de esta manera, no reciben suficiente radiación solar, lo cual puede conducir a baja actividad fotosintética y es posible que este conjunto de hojas actúen como demanda de los asimilados que producen las hojas que conforman los estratos periféricos de la cabeza. también, durante este estado del desarrollo, algunas hojas cesan su expansión mientras que otras entran en senescencia y, así se tienen plantas que acumulan mayor materia seca y disminuyen su área foliar fotosintéticamente activa y, esto conduce a menores valores de la raf. los materiales de la variedad climax nacional e importada en la segunda semana después del transplante presentaron valores promedios cercanos a los 230 crn-.q', alcanzando su máximo valor promedio en la quinta semana ddt, con cerca de 300 cm", g-1. la variedad great lakes 118 nacional e importada presentó valores promedios cercanos a los 210 cm", g-1 en la segunda semana ddt, y, a 250 cm", g-1 hacia la quinta semana ddt. en la décima primera semana ddt, la raf desciende a 200 cm". g-1en los cuatro materiales. el modelo de regresión logarítmica se seleccionó como el más ajustado para explicar la tendencia de la raf. en la figura 3 se aprecia que los materiales de climax (semilla nacional e importada) presentan los valores ajustados más altos de raf con respecto a los otros dos tratamientos. entre los cinco índices estudiados en el presente trabajo, la raf fue el más sensible para detectar variaciones de crecimiento entre variedades y fuentes de semilla, y permitió encontrar diferencias altamente significativas entre los cuatro tratamientos. 72 el 230 ¡ne.2. 220 '" u. 210'·s . g.l = great lakes 118 ... 200' clm = climax. 190 t imp = importada 180 .;"nal = nacional. 170 : -... ~.. -----.-----.--~-. -.".-¡-----.,,----~--,---_ 4 -g.l imp lny=5,285+0,0815t.q,008t2 r2=0.39 --g.l nal lny=5.227+0.092t.q,008t2 r2=o.33 -<>-c.lm. imp lny=5,389+o,09ot.q,010t2r2=0.42 -c.lm. nal. lny=5,389+0,09ot.q,010t2 r2=0.42 5 6 semanas ddt 7 8 9 102 3 figura 3. variación de la relación area peso (raf) en cuatro materiales de lechuga. 16 g.l = great lakes 118 14 clm = climax. imp = importada 12 10 i u. ~ 8 6 4 2 3 4 -g.l. imp lny=-2,730+1,ob2t.q,054t2r2=0.96 __ g.l. nal lny=-51,913+0.b92t.q,044t2r2=0.94 -<>-c.lm. imp lny=-2,417+1,077t.q.057t2r2=0.91 --c.lm. na!.lny=-2,484+1,105t.q,060t2 r2=0.96 5 6 semanas ddt 7 8 9 10 figura 4. variación del indice del area foliar (iaf) en cuatro materiales de lechuga. la tendencia seguida por el indice de área foliar en los cuatro materiales de lechuga es semejante, tal como se pone de manifiesto en la figura 4. en las cuatro primeras semanas ddt el crecimiento es lento, posteriormente, se acelera hasta la décima semana, para luego volver a hacerse lento. la tendencia a valores crecientes del índice de área foliar en el desarrollo del cultivo está asociada con una disminución de la tasa de asimilación neta, al presentarse un declive en el potencial fotosintético de la masa foliar, por causas, como madurez de las hojas, abscisión, y autosombreamiento de hojas al conformarse la cabeza de la lechuga. la tendencia seguida por el índice de área foliar promedia en cada material es la siguiente: desde la cuarta semana ddt, cuando finaliza la fase de lento incremento, hasta la semana décima ddt, los 73 600 ~ --g.l. imp lny=2,655+0,303t r2=o.44 -d-g.l. nal lny=1,937+0.395t r2=o.30 ~c.l.m. imp lny=2,666+0,30otr2=o.42 500·~ -c.l.m. na!.lny=3,057+0,251t r2=0.38 ¡;¡ i e ~ 400 i :l: ! ne 300 , u .;, u 200· ~ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 semanas ddt figura 5. variación de la tasa de crecimiento del cultivo (tcc) en cuatro materiales de lechuga. valores se incrementan de 1,3 a 13,5 para los cuatro materiales. el modelo de regresión de mejor ajuste, para describir el comportamiento del iaf, fue el logarítmico cuadrático, que da lugar a una curva sigmoideo la tasa de crecimiento del cultivo cuantifica la producción de materia seca por unidad de área de suelo y de tiempo. los valores del índice fueron aumentando durante el transcurso del tiempo. en los cuatro materiales de lechuga, la tcc más baja se presentó en la tercera semana ddt, cuando great lakes con semilla importada y climax con semilla nacional presentaron valores de 18 gr.m-2• semana:' y los valores correspondientes para great lakes 118 nacional y climax importada fueron de 11,7 y 15,6 gr. m·2• semana:'. respectivamente. los valores máximos de la tcc se lograron en la décima semana dtt, con 301,7 y 187 gr. m", semana:' y, para los tratamientos great lakes 118importada y nacional, de 203,5 para climax importado y de 245,7 gr. m-2• semana:' para climax nacional. como la tasa de producción de materia seca de una comunidad depende del iaf y de la tan, es evidente que, en la ecuación tcc = iaf • tan, el aumento de la tcc, es posible si se presenta una alta eficiencia fotosintética de las hojas y/o del número de unidades fotozintetizadoras. en el presente caso, de acuerdo con comportamientos de la tan y del iaf en el tiempo, el índice de área foliar determina la productividad del cultivo ya que a medida que aumenta el iaf durante el crecimiento, comienza a incrementarse, también, la tcc. conclusion las semillas de lechuga de las variedades great lakes y climax producidas en condiciones de invernadero en la sabana de bogotá y las semillas importadas de estas dos variedades no presentaron diferencias en la capacidad productiva de los materiales (iaf), ni en la eficiencia de producción de materia orgánica (trc). se encontró que la razón de área foliar (raf = área/peso) es la expresión que permite caracterizar mejor las diferencias entre los orígenes de las semillas, al encontrarse diferencias estadísticas altamentesignificativasentre los tratamientos. 74 bibllografia hunt,r. 1990. basic growth analysis. plant growth analysis for beginners. hyman. londres, 112 p. leopold, c. a. y friedemann, p. 1978. plant growth and development. mc graw hill, nueva delhi. pág. 77-104. sivakumar, m. v. r. y shaw, r. h. 1978. methods of growth analysis in field growth soybeans g. max (merril). annals of botany 42: 213322. stanhill, g. 1976. allometric growth studies of the carrot crop. i efects of plant development cultivar. annals of botany 41: 523-540. 75 agronomía colombiana. 1991, volumen 8, número 2: 253256 control quimico de la mancha foliar anillada del clavel causada por heterosporium echinuletumí luis alfonso peñaranda2, hernan jose torres2 y german arbelaez3 resumen. la mancha foliar anillada causada por el hongo heterosporium echinulatum es una de las enfermedades más limitantes del clavel miniatura en colombia. un experimento se desarrolló en 1989 para eval uar el control de la enfermedad con la aplicación de cuatro fungicidas en la variedad sam' pride en un invernadero comercial. dos fungicidas protectores diclofluanid y propineb y dos fungicidas sistémicos penconazol y triforine se aplicaron semanalmente 8 veces. un número bajo de lesiones se obtuvo con la aplicación de los funqicidas protectores, siendo propineb el fungicida más efectivo. todos los fungicidas utilizados afectaron la producción de esporas en las lesiones, pero la germinación de las esporas fué más afectada por los fungicidas sistémicos, especialmente con el triforine. las observaciones en postcosecha de tallos, hojas y flores no mostraron diferencias significativas entre los tratamientos util izados. chemical control of the fairy ring spot of carnation caused by heterosporium echinulatum abstract. the fairy ring spot caused by heterosporium echinulatumis one of the most limiting diseases of miniature carnation in colombia. an experiment was carried out in 1 trabajo presentado en el cuarto simposio internacional del clavel, santafé d.e bogotá, 9-14 de septiembre de 1991. 2 anteriormente, estudiante de la facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 3 profesor asociado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, santafé de bogotá, a.a. 14490. santafé de bogotá, colombia. 1989 to evaluate the control of diseases with the application of four fungicides with the very susceptible variety sam'pride in a cornmercial greenhouse. two protectant fungicides dichlofluanid and propineb an two svstemic fungicides penconazol and triforine were applied weekly eigth times. a lower number of lesions were obtained with the application of the protectant fungicides, being propineb the most effective. aii fungicides used, affect the production of spores on the lesions, but their germination was more affected by systemic fungicides, especially triforine. postharvest observations of stems, leaves and flowers, did not show significant differences between treatments. introduccion una de las enfermedades más limitativas del cultivo del clavel miniatura en colombia es la mancha foliar anillada causada por el hongo heterosporium echinulatum cooke. algunas de las variedades de clavel miniatura son altamente susceptibles a esta enfermedad, lo mismo que algunas variedades de clavel estándar. debido a esta característica, algunas variedades con cualidades muy deseables de productividad, calidad y resistencia a fusarium oxysporum f. sp. dianthi, han debido ser descontinuadas por su alta susceptibilidad a heterosporium echinulatum. la enfermedad se ha presentado con características epidémicas en la sabana de bogotá, en condiciones ambientales aún no determinadas completamente, causando pérdidas muy importantes por ocasionar lesiones en hojas, tallos y flores, disminuyendo la calidad y la posibilidad de exportar las flores afectadas. 253 el control de la enfermedad se basa en la erradicación manual de las lesiones establecidas y en la aplicación de fungicidas sistémicos y protectores (arbeláez, 1987). sin embargo no se tiene bien establecida la efectividad y la acción de los diversos fungicidas utilizados en el manejo de la enfermedad. en ensayos anteriores se determinó que la mezcla de los fungicidas triforine y propineb combinada con la poda de las hojas afectadas fueron el método más eficiente para el control de la enfermedad (ortiz y arbeláez, 1989). los objetivos del trabajo fueron evaluar el efecto de algunos fungicidas sistémicos y protectores en el control de la enfermedad y en la producción y en la calidad de las flores. materiales y metodos el trabajo se realizó entre junio y octubre de 1989 en un invernadero con cubierta plástica ubicado en un cultivo de clavel rniniatura ya establecido, ubicado en la sabana de bogotá, con la variedad sam'pride, altamente susceptible a la enfermedad. un diseño de bloques completos al azar con 6 repeticiones se usó, con parcelas de 3.05 m de largo por 1.20 m de ancho y 156 plantas. los tratamientos consistieron en la aplicación de dos fungicidas sistémicos penconazol (topas, ciba-geigy) y triforine (saprol, shell) y de dos fungicidas protectores propineb (antracol, bayer) y dichlofluanid [euparen, bayer) y un testigo que no recibió ninguna aplicación. cuatro semanas antes de iniciar el experimento se suspendieron las aplicaciones de fungicidas y para cada tratamiento se hicieron ocho aplicaciones semanales de los fungicidas. la enfermedad se evaluó cada siete d las tomando muestras de 20 hojas en los tercios medio y superior de la planta, por ser los si· tios más afectados por la enfermedad. en cada hoja se estableció el número de lesiones no esporulantes y de lesiones esporulantes, y posteriormente se estimó la evolución de 254 las lesiones no esporulantes; además se determinó la cantidad de esporas producidas en cada lesión, así como su capacidad de germinación. finalmente se determinó la cantidad y la calidad de las flores cosechadas, con base en los criterios comerciales de la empresa en donde se realizó la investiqación, resultados evaluación de la enfermedad. debido a la poca información sobre la enfermedad, se utilizaron varios criterios para estimar su incidencia y la efectividad de los fungicidas. el método más eficiente para determinar el desarrollo de las lesiones en incubación fue colocar las hojas afectadas en cajas de petri con agua destilada estéril y después de 7 días determinar si las lesiones continuaban o no su desarrollo; cuando las lesiones presentaban una coloración oscura en el centro, esta correspondía al estroma que daba lugar a la formación posterior de conidióforos y conidias. las lesiones que no presentaban una coloración oscura, no continuaban su desarrollo y no esporulaban. la determinación de la producción de esporas en las lesiones fué un buen método para estimar la efectividad de los tratamientos realizados. el método más eficiente para su estimación consistió en realizar un lavado de las esporas con agua destilada estéril y efectuar conteos posteriores. la germinación de las esporas obtenidas con el procedimiento anterior sirvió para complementar el conocimiento de la acción del fungicida sobre el patógeno. aunque se obtuvo una germinación similar a las 18 y 24 horas después de colocar las esporas en cajas de petri con agua destilada estéril, la observación sobre la germinación fué más fácil a las 18 horas, pues no se presentaba mucha elongación del tubo germinativo, lo que si ocurrió a las 24 horas y la observación fue mucho más diffcil. efectividad de los tratamientos. aunque el número de lesiones por foliolo fue en ge· neral bajo durante el experimento, la aplicación de los fungicidas protectores ocasionó el menor número de lesiones en las hojas, siendo propineb el fungicida más efectivo. el número de lesiones esporulantes tuvo una disminución gradual con todos los tungicidas aplicados, siendo mayor la reducción con los fungicidas protectores y especcialmente con el propineb. al suspender la aplicación de fungicidas en la octava semana, se observó un crecimiento rápido en el número de lesiones esporulantes. la infección en las plantas, medida por el porcentaje de hojas afectadas, fue bastante similar en todos los tratamientos. el número de lesiones en incubación disminuyó con la aplicación de fungicidas, siendo mayor el efecto de los fungicidas sistémicos, con una disminución del 53%con el tri.forine y del 38% con el penconazol con relación al testigo, a las 8 semanas de haberse iniciado el experimento. una vez suspendida la aplicación de los fungicidas en la octava semana, se apreció un aumento en el número de lesiones en la décima semana, lo que indica una baja residual de los fungicidas utilizados. la producción de esporas en las manchas foliares disminuyó gradualmente con la aplicación de los fungicidas, existiendo diferencias importantes con el testigo, siendo más eficiente el triforine. en la germinación de las esporas obtenidas de las lesiones, se observó poco efecto de los fungicidas con las primeras aplicaciones, pero el efecto inhibitorio fué aumentando progresivamente, siendo mayor en la octava semana. la mayor inhibición en la germinación de las esporas se logró con los dos fungicidas sistémicos utilizados. el efecto de la enfermedad sobre el rendimiento y la calidad de las flores fue bajo, debido a que la severidad de la enfermedad fué también baja durante el desarrollo del trabajo. no se observó ningún daño en los tallos y apenas unas pocas flores resultaron afectadas, observándose el mayor número de lesiones en las hojas. discusion debido a que durante la época en que se real izó el experimento la severidad de la enfermedad fue bastante baja, la eficiencia de los fungicidas aplicados fue también baja y en algunos tratamientos las diferencias con el testigo no fueron apreciables. los aportes principales del trabajo consistieron en ensayar una metodología para la evaluación de la enfermedad que puede ser aplicable en futuros trabajos en una enfermedad poco investigada. el hecho de que los fungicidas protectores, principalmente el propineb, que es uno de los fungicidas más utilizados en el control de la enfermedad en colombia, afectara en mayor grado la enfermedad, ocasionando un menor número de lesiones por folíolo y menores lesiones esporulantes y que los fungicidas sistémicos, principalmente el triforine, fueran más eficientes en la reducción del número de lesiones en incubación y de la germinación de las esporas del hongo, indican que la mejor estrategia para el manejo de la enfermedad parece ser la mezcla de fungicidas sistémicos y de fungicidas protectores, o la aplicación simultánea de dichos fungicidas. en experimentos futuros deben incluirse diversas mezclas de fungicidas sistémicos y protectores, en comparación con la aplicación individual de cada uno de ellos. debido a la baja severidad de la enfermedad ocurrida durante el desarrollo del trabajo, es aconsejable realizar ensayos similares en períodos diferentes en donde se presente una alta severidad de la enfermedad, y además realizar ensayos bajo condiciones controladas con plantas sometidas a epidemias artificiales. además es necesario real izar estudios epidemiológicos que permitan un mejor conocimiento de la enfermedad y un manejo más racional del que actualmente se aplica en muchos cultivos comerciales. agradecimientos los autores agradecen a la empresa innovació n andina s. a., y a los ingenieros aqró255 nomos mario ortiz, julio garcía y ernesto guevara por su apoyo y colaboración. literatura citada 1.' arbeláez, g. 1987. fungal and bacterial diseaseson carnation in colombia. acta horticulturae 216: 151-157. 256 2. ortiz, m. y g. arbeláez. 1989. control químico y cultural de la mancha anillada del clavel miniatura heterosporium echinulatum p. 57. en resúmenesx congreso asociación colombiana de fitopatología y ciencias afines, v reunión asociación latinoamericana de fitopatología y xxix reunión american phytopathological society, caribbean división. julio 10-14, 1989. cali, colombia. received for publication: 14 january, 2014. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 plant ecophysiology research group, faculty of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia. tunja (colombia). jaime. pena@uptc.edu.co agronomía colombiana 32(1), 22-28, 2014 the effect of high iron doses (fe2+) on the growth of broccoli plants (brassica oleracea var. italica) efecto de dosis altas de hierro (fe2+) sobre el crecimiento de plantas de brócoli (brassica oleracea var. italica) jaime e. peña-olmos1, fánor casierra-posada1, and misael a. olmos-cubides1 abstract resumen tests were carried out under greenhouse conditions in tunja (colombia) in order to evaluate the effect of fe2+ toxicity on the growth of broccoli plants. ‘legacy’ hybrid brassica oleracea var. italica plantlets were grown in glass containers with a nutritive solution. iron sulfate was added to the substrate in order to produce excess iron at concentrations of 100 and 200 mg l-1; a control without iron sulfate applications was used. the following evaluations were made: leaf area, total dry weight of the plants, distribution of dry mass (dm) in the different organs, absolute growth rate, relative growth rate, net assimilation rate and the root:shoot ratio. the total dm decreased drastically in the plants subjected to excess fe2+, the growth indices progressively decreased with increases in the fe2+ concentrations in the substrate and the distribution of dm in the organs varied as a function of the needs of the plants, with 15.85 and 11.10% less dm in the roots of the plants subjected to fe2+ than in the control plants, at 100 and 250 mg l-1, respectively. con el objetivo de evaluar el efecto de la toxicidad por fe2+ sobre el crecimiento de plantas de brócoli, se llevó a cabo un ensayo bajo condiciones de invernadero en tunja (colombia). se utilizaron plántulas de brassica oleracea var. italica híbrido ‘legacy’, sembradas en contenedores de vidrio con solución nutritiva. se adicionó sulfato de hierro al sustrato para inducir el exceso del metal, en concentraciones de 100 y 250 mg l-1 y un control sin aplicación de sulfato de hierro. se evaluó el área foliar, el peso seco total de la planta y la distribución de la materia seca (ms) en los diferentes órganos, se calculó la tasa de crecimiento absoluto, tasa de crecimiento relativo, tasa de asimilación neta y la relación raíz:vástago. el peso seco total disminuyó drásticamente en las plantas sometidas a exceso de fe2+, los índices de crecimiento disminuyeron progresivamente a medida que aumentó la concentración de fe2+ en el sustrato y la distribución de la ms en los órganos varió en función de las necesidades de la planta, siendo 15,85 y 11,10% menor la proporción de ms en las raíces de las plantas sometidas a toxicidad por fe2+ que en las plantas control, para 100 y 250 mg l-1, respectivamente. key words: plant nutrition, dry mass partitioning, iron sulfate, toxicity to plants. palabras clave: nutrición de los cultivos, distribución de la materia seca, sulfato de hierro, toxicidad de las plantas. crop physiology introduction toxicity due to excess iron is a frequent problem in acid soils (nenova, 2006) and can be caused by microbial action in flooded soils, which results in the reduction of insoluble fe3+ in favor of soluble fe2+, which can be taken up by the roots of plants in excessive quantities (becker and asch, 2005). in addition, when the content of this metal is high in the soil, the symtomatology seen in affected plants corresponds to deficiencies of other elements considered as antagonistic to iron, such as in the case of mn (hanke, 2008), p and zn, in addition to h2s toxicity conditions (kirk, 2004). currently, the relationship between iron toxicity severity, expressed symptoms and crop yield has not been clearly established (asch et al., 2005). however, the principal symptom associated with fe2+ is called browning or yellowing of the leaves, fundamentally characterized in oryza sativa plants, which causes a reduction in growth, principally in height and tillering, and an increase in sterility of the panicle (audebert, 2006a). in addition, the physiological behavior of the plants under fe2+ toxicity conditions has been documented for various vegetative species under laboratory and natural conditions, fundamentally based on parameters such as the accumulation of dry and fresh mass, root and shoot lengths, number of leaves, and leaf 23peña-olmos, casierra-posada, and olmos-cubides: the effect of high iron doses (fe2+) on the growth of broccoli plants (brassica oleracea var. italica) area (nenova, 2006). similarly, excess iron toxicity in the soil has been related to the behavior of photosynthetic apparatus in broccoli plants, principally based on measurements of the fluorescence of chlorophyll a (peña-olmos and casierra-posada, 2013). taking into account the fact that, in colombia, the majority of soils have acidity problems (casierra-posada et al., 2008) and that excess iron toxicity is a frequent limitation associated with low ph values in the soil (nenova, 2006). the present study aimed to evaluate the growth of brassica oleracea var. italica plants subjected to excess fe2+ stress. materials and methods the evaluation was developed in a glass greenhouse of the facultad de ciencias agropecuarias of the universidad pedagogica y tecnologica de colombia uptc (tunja, colombia), with an average temperature inside the greenhouse of 15.8°c, 72.0% relative humidity and an average photosynthetically active radiation (par) of 1,380 µmol m-2 s-1. one-month-old ‘legacy’ hybrid broccoli plantlets (brassica oleracea var. italica) were used as the initial plant material, sown in glass containers with a nutritive solution of the following composition in mg l-1: 40.3 nitric nitrogen; 4.0 ammonical nitrogen; 20.4 phosphorus; 50.6 potassium; 28.8 calcium; 11.4 magnesium; 1.0 sulfur; 1.12 iron; 0.012 manganese; 0.012 copper; 0.0264 zinc; 0.106 boron; 0.0012 molybdenum and 0.00036 cobalt. approximately 20 d after transplant, iron sulfate was added to the plants at concentrations of 100 and 200 mg l-1 in order to induce excess iron; a control without an iron sulfate application was also used. the ph of the solutions was 5.5, 5.3 and 6.2, respectively. the iron additions were done progressively in order to avoid damaging the plants. 44 d after transplant, the leaf area was determined using an li3000-a® integrated meter (li-cor, lincoln, ne), the dw of the roots, the stems, the leaves and total dw were also determined through oven drying at 105ºc until constant weight. in addition, the distribution of the dry material in the different organs was determined as a percentage of the dw assigned to each organ in respect to the total dw of the plant. based on the dw, the root:shoot ratio was calculated as a coefficient between the root dw and the aerial parts dw. at the begining of the experiment, the initial leaf area and dw were recorded for 20 plants in order to have the initial values needed for the calculation of the growth indices (absolute growth rate (agr), relative growth rate (rgr) and net assimilation rate [nar]). the greenhouse was prepared using tubes and hoses for the connection of an aeration system for the glass containers in order to oxygenate the nutritive solution of the plants. the experimental units were arranged with a completely random design with three treatments and 15 repetitions per treatment. an analysis of variance (anava) was carried out and the treatments were compared using a tukey mean comparison test (p≤0.05). the statistical analysis was done with version 19.0.0 of ibm-spss statistics (ibm corporation, new york, ny). results and discussion the total dw of the plants was markedly lower in the plants subjected to iron toxicity; the concentrations of 100 and 250 mg l-1 of the metal induced a reduction in the total dm of the plants of 73.63 and 84.81%, respectively, in regard to the control plants (p≤0.05) (fig. 1). figure 1. total dry weight of the broccoli plants subjected to iron toxicity. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 15). error bars indicate standard error. mehraban et al. (2008) found that elevated concentrations of fe2+ in the substrate strongly decreased radicle development, supported on the dw, especially when the fe2+ doses surpassed 50 mg l-1 because high concentrations of the metal increased the peroxidation of lipids, particularly in the radicle zone, which was accompanied by stunted growth of the same. this radicle behavior affected the complete development of the plants because reductions in radicle volume and losses of radicle hairs can induce a drastic decrease in the relative content of water in plants (dorlodot et al., 2005). in rice, the dw of roots, veins and foliar lamina did not demonstrate significant differences when the plants were subjected to high iron concentrations in the substrate a b b control 100 250 0 2 6 4 iron (mg l-1) to ta l d ry w ei gh t p er p la nt ( g) 24 agron. colomb. 32(1) 2014 (majerus et al., 2007). however, the progressive decrease in the dm in the roots, stems, and leaves in the present study is evidence of impeded growth, produced by a high flow of fe2+ ions towards the interior of the plant. becker and asch (2005) indicated that a strategy used by rice plants to offset excess fe2+ is the accumulation of the metal in the stems and leaves; highly elevated concentrations of this metal cause early defoliation in these plants in an attempt to attenuate the toxic effects in the plant with a consequent decrease, and in some cases complete cessation of growth in different organs of the plant, as occurred in the present study. decreases in the total dw of pea plants were reported by nenova (2006) at 41 d after sowing and with a fe2+ concentration of 40 mg l-1 in the substrate. this was due to the fact that the iron toxicity induced the formation of reactive oxygen species, which could be the cause of the growth inhibition. however, batty and younger (2003) confirmed that growth inhibition may occur before fe2+ concentrations in the plant tissues are toxic, which suggests that a strong flow of fe2+ towards the plant tissues creates a barrier that impedes the entrance of other nutrients that are essential for the growth and development of the plants. for example, in the cultivation of rice, high applications of fe2+ in the substrate increase the concentrations of the metal in the roots, veins and foliar lamina, which reduce the concentrations of k, ca, mg, mn and p in the shoots of the plants, which affects the growth and development of the crop (majerus et al., 2007). by definition, leaves are reserve organs and fe2+ is an immobile element, and so is constantly accumulated within the vacuoles of foliar tissue cells and cannot be redistributed during senescence (audebert, 2006b). the strong decrease in the leaf area of the plants subjected to excess iron in the preset study suggests that the constant flow of the metal through the conductor tissues of the plants was sufficiently strong to cause premature loss of the leaves in the evaluated plants. this may have been due to the low levels of soluble protein, total soluble sugars, chlorophyll a, b and total chlorophyll, as induced by the fe2+ (mehraban et al., 2008), which decreased foliar growth and expansion and the useful leaf life, and, consequently, caused a reduction in crop yield (audebert, 2006b). similarly, excess iron toxicity induced an increase in the lipids peroxidation of leaves in eugenia uniflora (de oliveira-jucoski et al., 2013), which affected the structure and process of cellular division, drastically decreasing foliar expansion. figure 3. dry matter partitioning in broccoli plants subjected to iron toxicity. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05) (n = 15). error bars indicate standard error. the assignment of dm to the different organs presented significant differences between the evaluated treatments (p≤0.05) (fig. 3). the distribution of photoassimilates towards the leaves increased with the 100 mg l-1 fe2+ application in the substrate, while the 250 mg l-1 addition produced a higher flow of photosynthates towards the stem and lower development in the leaves and roots, respectively. the reduction of the dm percentage destined for the roots in the plants subjected to iron toxicity in the present study corresponds with the high accumulation of fe2+ in the plants, which reduced plant growth (mehraban et al., 2008); however, the chlorophyll contents also decreased as a consequence of oxidative stress (gajewska and skłodowska, 2007), in this case, due to the increase of leaves stem roots b a c b b a a b b control 100 250 0 60 40 20 100 80 iron (mg l-1) d ry m at te r pa rt iti on in g (% ) figure 2. leaf area of the broccoli plants subjected to iron toxicity. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 15). error bars indicate standard error. the control plants presented the highest foliar area value, followed by the plants subjected to the 100 and 250 mg l-1 fe2+ concentrations in the nutritive solution, in which the values were reduced by 60.87 and 87.98%, respectively (p≤0.05) (fig. 2). a c b control 100 250 0 200 100 400 300 iron (mg l-1) le af a re a (c m 2 ) 25peña-olmos, casierra-posada, and olmos-cubides: the effect of high iron doses (fe2+) on the growth of broccoli plants (brassica oleracea var. italica) the fe2+ concentration in the plant tissues (mehraban et al., 2008), which would limit the photosynthetic activity of the same and also cause a smaller proportion of photoassimilates produced in the leaves and translocated towards the roots for growth and development. peña-olmos and casierra-posada (2013), who worked with the same plants as the present study, found that the electron transport rate (etr) in the leaves decreased drastically with an increase in the iron concentration of the substrate, which directly affected the photosynthetic activity of the plants. the increase in the percentage of dm in the leaves of the plants subjected to 100 mg l-1 fe2+ could be the result of a compensatory behavior of the plants, due to the drastic decrease of the radicle development and the consequent decrease in the uptake of essential nutrients as a result of the high flow of fe2+ ions towards the interior of the plants requiring a higher efficiency of the same in the capture of light in order to supplement the nutritional requirements throughout the structure, offsetting the low radicle development and producing an osmotic readjustment in the plant. peña-olmos and casierra-posada (2013), found in broccoli that the maximum quantum efficiency of photosystem ii (fv/fm) decreased notably with an increase in the fe2+ concentration of the substrate, concluding that the stress levels of the plants were elevated, possibly due to the accumulation of fe2+ ions in plant tissues. many studies have reported that abiotic stress induces an increase in accumulated sugars in the aerial parts of plants and exercises a strong influence on the partition of assimilates in different plant species (majerus et al., 2007). for example, majerus et al. (2007) found that the concentration of soluble sugars decreased in the roots with the application of fe2+, reaching 80% less in plants stressed with 500 mg l-1 fe2+ in comparison with the control plants. however, the same authors indicated that the concentrations of soluble sugars increased with fe2+ applications both in the veins and in the foliar lamina. this increase in the concentration of soluble sugars in leaves, added with the decrease of same in the roots, suggests that sucrose load and its subsequent translocation from the aerial part towards the leaves are inhibited under conditions of excess fe2+ stress, especially in susceptible crops. an increase in concentrations of sucrose, glucose and fructose, as a result of a modification in the activities of the sucrose phosphate synthase, sucrose synthase and invertase, was found in lupinus albus leaves subjected to a water deficit (pinheiro et al., 2001), which, possibly deals with the protection of cellular structures and/or with the osmotic regulation of plants under conditions of severe stress. this did not occur in the plants under 250 mg l-1 fe2+, possibly due to fact that the concentration of the metal was so high that it almost completely stopped vegetative growth. the highest accumulation of dm which was found in the stems of the plants treated with 250 mg l-1 fe2+ may have possibly been due to the plants having two options in the presence of stress induced by excess iron. the first is to tolerate the elevated concentrations of iron in the foliar tissues and the second is to create a barrier to impede the entrance of excess iron into the vegetative tissues. a tolerance to excess iron in broccoli has yet to have been reported; therefore, it is possible to think that the second option is more likely for the counteraction of iron toxicity. this, due to the fact that plants create a barrier of oxidation at the rhizosphere level in order to decrease the entrance of fe2+ ions towards the vegetative tissues, was stabilized by the canalization of molecular oxygen through the stem and towards the roots, using gas conducting tissue or aerenchyma (becker and asch, 2005); for which, plants under conditions of excessive fe2+ in the substrate must invest a higher percentage of photoassimilates in the formation of gas conducting tissue in the stem. table 1 presents the absolute growth rate (agr), the relative growth rate (rgr) and the net assimilation rate (nar) of the evaluated broccoli plants. the agr presented significant differences between the treatments (p≤0.05) with the 100 and 250 mg l-1 fe2+ applications producing decreases in this variable of 74.77 and 85.98%, respectively. similarly, the 100 and 250 mg l-1 fe2+ applications caused a 28.89 and 42.22% decrease in the rgr, respectively (p≤0.05). the fe2+ toxicity induced a decrease in the nar value with the addition of 100 mg l-1 of 49.09 and 40.00% with the application of 250 mg l-1. nenova (2006) found in pea plants that, 34 d after the induction of toxicity with 40 mg l-1 fe2+, the agr value decreased 69.12% in comparison with the plants subjected to 2 mg l-1 fe2+. this was possibly related to a decreased in the electron transport rate, affecting the calvin cycle and causing a decrease in the carboxylation:oxigenation ratio of rubisco, which would favor photorespiration (kampfenkel et al., 1995). peña-olmos and casierra-posada (2013) found that, in broccoli, the electron transport rate (etr) decreased notably with an increase in fe2+ concentration in the substrate. furthermore, these authors determined the photochemical extinction coefficient (qp) and concluded that the value of this variable is inversely proportional to the fe2+ content in the substrate, which directly affects the photosynthetic capacity of the plant as well as its growth. 26 agron. colomb. 32(1) 2014 nenova (2006) reported that the rgr value was reduced 51.95% in plants subjected to applications of 40 mg l-1 fe2+ 34 d after the induction of the toxicity, in comparison to plants with optimal fe2+ applications (2 mg l-1). similarly, snowden and wheeler (1993), who worked with 43 plant species native to british swamps, found that high fe2+ concentrations (10-100 mg l-1) significantly reduced the rgr in all the species except two (eriophorum angustifolium and juncus effusus); furthermore, the same authors confirmed that the dicotyledonous plants were more susceptible to fe2+ toxicity, possibly due to the fact that monocotyledons are generally more porous in the shoots, which facilitates the diffusion of oxygen towards the roots of the plants. among the dicotyledons, six species reduced their rgr 60% when 10 mg l-1 fe2+ was added, in comparison with the control plants, showing evidence of sensitivity of the dicotyledonous class to excess fe2+ stress. similarly, oliveira-jucoski et al. (2013) found that a high accumulation of iron in the plant tissues of eugenia uniflora, induced by elevated concentrations of the metal in the substrate, produced a reduction in the rgr. kampfenkel et al. (1995) conf irmed that the rate of photosynthesis in conditions of saturated co2 in leaves of nicotiana plumbaginofolia decreased 40% after exposure to excess fe2+ as a consequence of an increase in foliar fe2+ content; which in turn caused a 25% decrease in the starch content of the studied leaves. in the present study, the nar decreased in the plants subjected to excess fe2+ and this variable is directly proportional to the rate of photosynthesis of the plants. the reduction in the synthesis of sucrose and starch in the leaves exposed to fe2+ toxicity was accompanied by an inhibition of photosynthesis, an increase in reduced a quinones (qa) and high photochemical extinction coefficient values qn (photochemical losses related to heat, ph gradient and photoinhibition), all under conditions of high radiation and with very few variations with low radiation (neuhaus et al., 1989; neuhaus and stitt, 1991). this increase in the reduced qa was the result of the low pool of the same and as a consequence of increased non-photochemical losses. this induces a low electron transport rate which, together with the ionic stress produced by the excess fe2+, causes a decrease in the synthesis of photoassimilates in the leaves of plants. however, in addition to a decrease in the rate of photosynthesis as a consequence of excess fe2+, a increase in the respiration rate of the stressed leaves is produced, which supposes a higher consumption or rupture of hexoses, for which the leaves subjected to high fe2+ concentrations suffered a strong decrease in the contents of glucose and fructose in comparison with the controls (kampfenkel et al., 1995). this is supported by studies carried out by peña-olmos and casierra-posada (2013), who found an increase of initial fluorescence (f0) in the same plants as the present study. this increase was possibly due to damage in the reaction centers of photosystem ii (psii) (vieira et al., 2010) or to a decrease in the transference of excitation energy from the antenna complex towards the reaction centers (baker and rosenqvist, 2004), which may have produced a decrease in the photoinhibition of psii. table 1. absolute growth rate (agr), relative growth rate (rgr) and net assimilation rate (nar) of broccoli plants subjected to iron toxicity. iron absolute growth rate relative growth rate net assimilation rate (mg l-1) (g d-1) (g g d-1) (g cm-2 d-1) control 0.107±6.9·10-3 a 0.045±7.0·10-4 a 5.5·10-4±2.0·10-5 a 100 0.027±8.0·10-4 b 0.032±2.0·10-4 b 2.8·10-4±8·10-6 c 250 0.015±8.0·10-4 b 0.026±4.0·10-4 c 3.3·10-4±2·10-5 b means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 15), ± standard error. a b b control 100 250 0 0.2 0.1 0.4 0.3 iron (mg l-1) r oo t: sh oo t r at io figure 4. root:shoot ratio in broccoli plants subjected to iron toxicity. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05) (n=15). error bars indicate standard error. the root:shoot ratio presented significant differences between the treatments (p≤0.05). the addition of 100 and 250 mg l-1 fe2+ to the substrate in which the broccoli plants grew induced a reduction of 19.29 and 13.72% in the value of this variable with respect to the control plants (fig. 4). snowden and wheeler (1993) suggested that plants can be classified as tolerant to excess fe2+ by taking into account 27peña-olmos, casierra-posada, and olmos-cubides: the effect of high iron doses (fe2+) on the growth of broccoli plants (brassica oleracea var. italica) the root:shoot ratio. in this way, these authors considered that if fe2+ applications induced decreases in said ratio with respect to control plants, the plants should be considered sensitive to excess iron due to the fact that the root is more affected than the aerial part of the plant. a higher root:shoot ratio in tolerant plants is possibly due to fact that a high fe2+ concentration in the substrate causes a higher accumulation of ochre deposits in the roots, which would increase the radicle mass. similarly, kampfenkel et al. (1995) suggested that under conditions of excess fe2+, it is separated and stored in the necrotic points that are developed in the leaves as a consequence of the same stress, as well as in the vacuoles of the mesophyll cells, with which the dw of the leaves would increase in relation to the roots of the plant, producing a decrease in the root:shoot ratio. conclusions the analysis of variance carried out with the data obtained for the different parameters of the plant growth evaluation of the present study allowed for the conclusion that the iron toxicity produced stress in the evaluated plants, which affected the proportion and accumulation of dm in the different plant organs. the reduction in the leaf area expansion and in the evaluated growth indices evidenced a decrease in crop development. and so, it is evident that the exposure of brassica oleracea var. italica plants to high fe2+ levels in the substrate negatively affects the general function of these plants. acknowledgements this study was developed with the support of the research directorate (dirección de investigaciones din) of the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja, within the jóvenes investigadores uptc program, and with the support of the plant ecophysiology research group of the faculty of agricultural sciences of the uptc. literature cited asch, f., m. becker, and d.s. kpongor. 2005. a quick and efficient screen for resistance to iron toxicity in lowland rice. j. plant nutr. soil sci. 168, 764-773. audebert, a. 2006a. diagnosis of risk and approaches to iron toxicity management in lowland rice farming. pp. 6-17. in: audebert, a., l.t. narteh, p. kiepe, d. millar, and b. beks (eds.). iron toxicity in rice-based systems in west africa. africa rice center (warda), cotonou, benin. audebert, a. 2006b. iron partitioning as a mechanism for iron toxicity tolerance in lowland rice. pp. 34-46. in: audebert, a., l.t. narteh, p. kiepe, d. millar, and b. beks (eds.). iron toxicity in rice-based systems in west africa. africa rice center (warda), cotonou, benin. baker, n.r. and e. rosenqvist. 2004. applications of chlorophyll f luorescence can improve crop production strategies: an examination of future possibilities. j. exp. bot. 55, 1607-1621. batty, l.c. and p.l. younger. 2003. effects of external iron concentration upon seedling growth and uptake of fe+2 and phosphate by the common reed, phragmites australis (cav.) trin ex. steudel. ann. bot. 92, 801-806. becker, m. and f. asch. 2005. iron toxicity in rice conditions and management concepts. j. plant nutr. soil sci. 168, 558-573. casierra-posada, f., j.f. cárdenas-hernández, and h.a. roa. 2008. efecto del aluminio sobre la germinación de semillas de trigo (triticum aestivum l.) y de maíz (zea mayz l.). rev. orinoquia 12(1), 45-56. de oliveira-jucoski, g., j. cambraia, c. riveiro, j. alves-de oliveira, s. oliveira-de paula, and m.a. oliva. 2013. impact of iron toxicity on oxidative metabolism in young eugenia uniflora l. plants. acta physiol. plant 35(5), 1645-1657. dorlodot, s., s. lutts, and p. bertin. 2005. effects of ferrous iron toxicity on the growth and mineral composition of an interspecific rice. j. plant nutr. 28(1), 1-20. gajewska, e. and m. skłodowska. 2007. relations between tocopherol, chlorophyll and lipid peroxides contents in shoots of ni-treated wheat. j. plant physiol. 164(3), 364-366. hanke, f. 2008. la nutrición de la planta y su problemática en la agricultura. editorial juan de castellanos, tunja, colombia. kampfenkel, k., m. van montagu, and d. inzé. 1995. effects of iron excess on nicotiana plumbagnifolia plants, implications to oxidative stress. plant physiol. 107, 725-735. kirk, g.j.d. 2004. the biogeochemistry of submerged soils. john wiley & sons, chichester, uk. majerus, v., p. bertin, and s. lutts. 2007. effects of iron toxicity on osmotic potential, osmolytes and polyamines concentrations in the african rice (oryza glaberrima steud.). plant sci. 173, 96-105. mehraban, p., a.a. zadeh, and h.r. sadeghipour. 2008. iron toxicity in rice (oryza sativa l.), under different potassium nutrition. asian j. plant sci. 7, 251-259. nenova, v. 2006. effect of iron supply on growth and photosystem ii efficiency of pea plants. gen. appl. plant physiol. (special issue) 32, 81-90. neuhaus, h.e., a.l. kruckeberg, r. feil, and m. stitt. 1989. reduced activity mutants of phosphoglucose isomerase in the cytosol and chloroplast of clarkia xantiana. planta 178, 110-122. neuhaus, h.e. and m. stitt. 1991. inhibition of photosynthetic sucrose synthesis by imidodiphosphate, an analog of inorganic pyrophosphate. plant sci. 76, 49-55. peña-olmos, j.e. and f. casierra-posada. 2013. the photochemical efficiency of photosystem ii (psii) in broccoli plants (brassica oleracea var italica) affected by excess of iron. rev. orinoquia 17(1), 15-22. 28 agron. colomb. 32(1) 2014 pinheiro, c., m.m. chaves, and c.p. ricardo. 2001. alterations in carbon and nitrogen metabolism induced by water deficit in the stems and leaves of lupinus albus l. j. exp. bot. 52, 1063-1070. snowden, r.e.d. and b.d. wheeler. 1993. iron toxicity to fen plant species. j. ecol. 81, 35-46. vieira, d.a.p., t.a. portes, e. stacciarini-seraphin, and j.b. teixeira. 2010. fluorescência e teores de clorofilas emabacaxizeiro cv. pérolasubmetido a diferentes concentrações de sulfato de amônio. rev. bras. frutic. 32(2), 360-368. received for publication: 23 june, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.50237 1 departamento de ciencias agronómicas, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia. medellin (colombia). tmsaldanav@unal.edu.co agronomía colombiana 33(3), 322-329, 2015 biomass distribution and allocation in diploid potato varieties (solanum phureja juz. et buk.) distribución y asignación de biomasa en variedades de papa criolla (solanum phureja juz. et buk.) tatiana m. saldaña v.1, jenniffer a. patiño1, and josé miguel cotes-torres1 abstract resumen it is necessary to study the photosynthate distribution pattern and allocation in guaneña and latina potato varieties, which come from the colombia variety and are relatively new in agriculture, for potato crops in colombia. the aim of this study was to determine the distribution behavior of dry matter among the organs that make up the potato plant in order to determine the key moments in the crop cycle, where the filling of the tubers takes place, and to establish the pattern of biomass distribution in these varieties. three consecutive experiments were performed at the “estación agraria paysandú” in santa elena (medellinantioquia), at 2,538 m a.s.l. with average temperatures of 13.6, 14.6 and 13.81°c. the field trials were established under a random complete blocks design with a 3x2 factorial layout and five replications. the first factor corresponded to the potato varieties and the second factor corresponded to the two fertilization levels: 7 and 21 g of fertilizer per planting site, representing 259.25 and 777.77 kg of fertilizer per ha. the higher fertilizer dose is the one normally used by farmers. an npk fertilizer compound (10 20 20 5(s)) was used. there were 30 experiment units with an area of 18.27 m2 (seven 2.7 m furrows separated by 0.90 m); the distance between the plants was 0.30 m, for a density of 37,037 planting sites per ha. weekly samplings were taken, a whole plant per experiment unit. the direct measuring evaluated variables for the dry weights of each organ, which were used to obtain curves and the distribution pattern. the development time was evaluated in accumulated growing degree-days and threshold temperatures of 2 and 29°c were used. in all of the varieties and the two fertilization treatments, most of the assimilates in the early stages of the cycle were concentrated in the roots, leaves and stems; once the tuber formation started, the leaves and stems started to allocate dry matter towards the filling of the accumulation organs. se hace necesario estudiar el patrón de distribución y asignación de los fotoasimilados en variedades de papa criolla guaneña y latina que provienen de la variedad criolla colombia y son relativamente nuevas en la agricultura en torno al cultivo de la papa en colombia. el objetivo de este trabajo fue conocer el comportamiento de la distribución de la materia seca entre los órganos que conforman la planta de papa, con el fin de determinar los momentos claves en el ciclo de cultivo donde se está llevando a cabo el inicio del llenado de tubérculos y establecer el patrón de distribución de biomasa en las variedades mencionadas. se realizaron tres experimentos consecutivos en la estación agraria paysandú, ubicada en el corregimiento de santa elena (medellín antioquia) a 2.538 msnm. se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con dos niveles de fertilización correspondientes a 7 y 21 g de fertilizante por sitio que representan 259,25 y 777,77 kg de fertilizante/ha, y cinco repeticiones. la unidad experimental fue un área de 18,27 m2 (7 surcos de 2,7 m de largo), la distancia entre surcos fue de 0,90 m, la distancia entre plantas fue de 0,30 m para una densidad de 37,037 sitios de siembra/ha. se hicieron muestreos semanales correspondientes a una planta entera por unidad experimental. las variables evaluadas de medición directa fueron los pesos secos de cada órgano y a partir de estos pesos se determinaron las curvas que determinan el patrón de distribución. el tiempo de desarrollo se evaluó en grados día acumulados y se utilizaron las temperaturas umbrales de 2 y 29°c. en todas las variedades en los dos tratamientos de fertilización la mayor parte de los asimilados en las fases iniciales del ciclo se concentran en las raíces, hojas y tallos y una vez se inicia la formación de tubérculos, las hojas y los tallos vierten la materia seca acumulada hacia el llenado de los órganos de acumulación. key words: tubers, source sink relations, photosynthesis, nutrient transport, guaneña variety, latina variety. palabras clave: tubérculos, relación fuente sumidero, fotosíntesis, transporte de nutrientes, variedad guaneña, variedad latina. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.50237 mailto:tmsaldanav@unal.edu.co 323saldaña, patiño, and cotes-torres: biomass distribution and allocation in diploid potato varieties (solanum phureja juz. et buk.) introduction the plants, as a result of the interaction between the photosynthesis, respiration, assimilate transport and production, hydric relationships and mineral nutrition accumulated and distributed dry matter in their organs and increased their volume, length or area as a result of the cell differentiation, expansion and division, i.e, plants grow and develop to fully comply with the vegetative and reproductive phase (larcher, 2003; fourcaud et al., 2008; taiz and zeiger, 2010). there are regulation centers involved in the partition control of photoassimilates through which enzyme activities and the f low of metabolic pathways can change (warren, 1981). in the assimilate builder organs or assimilate sources, the fixed carbon is shared according to the physiological needs of the plant, such as the rubisco reconstitution involved in the calvin cycle, in the photo-respiration processes, and in the phosphoglyceraldehyde production for starch emergence located inside the chloroplasts or inside the sucrose that is sent to the cytoplasm of cells (taiz and zeiger, 2010). plants produce carbohydrates (sugars) in their leaves by photosynthesis; and consumer organs and accumulators known as dumping organs that require products of this reaction to grow and develop (foyer and paul, 2001); in the case of potatoes, these organs are the roots, stolons, f lowers, fruits and mainly tubers. the filling and formation of tubers will depend primarily on the availability of previously produced and temporarily stored assimilates in the stems and leaves, their capacity to store these sugars in their tissues, genetic aspects of the plant and environmental conditions under which they are being developed (mora et al., 2005). this partitioning of photosynthates to tubers will then present a quantifiable result of growth and development that is also inf luenced by cultural practices (foyer and paul, 2001). in potato crops, a good translocation of assimilates from the source to the tubers is decisive for the final production, along with an understanding of the patterns of that biomass allocation between the organs of the cultivated varieties and the effect of environmental conditions that improve the selection of materials for a location or general purpose (van heemst, 1986; tekalign and hammes, 2005a). dry matter accumulation is used as an indicator for growth because of its considerable economic significance since, in the case of the potato, the tuber is the organ that has photoassimilate storage mainly as starch (tekalign and hammes, 2005b). among other studies on the distribution behavior of photoassimilates, there is one by kooman and rabbinge (1996) in which the inf luence of temperature, photoperiod and radiation on potato crop growth, solanum tuberosum l., and cycle length was determined; the authors emphasized that, in the first stage of the crop, the biomass is distributed preferentially in leaves and stems; in the second phase, the mass f low toward new and existing leaves is reduced because the formation and filling of tubers starts and, in the third part of the cycle, the tubers are the organs with the highest filling capacity and the only organs that continue to grow until the harvest day, while the aerial part of the plant starts to decay. ñústez et al. (2009) assessed the accumulation and distribution of dry matter in the organs of the varieties diacol capiro, pastusa suprema, betina and esmeralda from the s. tuberosum species and found differences in the dry matter accumulation in the stems, leaves and tubers; these differences corresponded to the moment with greater accumulation and duration of biomass in a particular organ. santos (2010) conducted an evaluation of source-demand in terms of dry matter partition and allocation in the states of vegetative and reproductive development of the diploid potato varieties colombia, guaneña, latina and galeras. in this study, the varieties guaneña and galeras stood out because they allocated the largest proportion of assimilates to the tubers, resulting in a higher yield, between 25,6 and 49,6 t ha-1. in mexico, aguilar et al. (2006) conducted a growth analysis of the source-demand of two potato varieties (s. tuberosum), the results showed that the variety alpha allocated 56% of its dry matter to the tubers. meanwhile, mora et al. (2005) evaluated five potato genotypes and determined the behavior of the accumulation and distribution of biomass. based on the above context, the aim of this study was to determine the behavior and distribution pattern of biomass in the diploid potato varieties colombia, guaneña and latina during their crop cycle. materials and methods location three consecutive growing cycles of potato varieties in santa elena in eastern antioquia (colombia), at an altitude of 324 agron. colomb. 33(3) 2015 2,538 m a.s.l. (6º12’36’’ n and 75º30’25’’ o) and with average temperatures of 13.6, 13.81 and 14.6ºc, were established in the field. according to the ecological conditions, this area is classifies as a lower montane forest zone (bh-mb) (holdridge, 1967). experiment design the field trials were established under a random complete blocks design with a 3x2 factorial layout and five replications. the first factor corresponded to the three varieties of potato and the second factor corresponded to the two fertilization levels: 7 and 21 g of fertilizer per planting site, representing 259.25 and 777.77 kg ha-1 of fertilizer; the higher dose of fertilizer corresponded to the one normally used by farmers. an npk fertilizer compound was used (10 20 20 5(s)). there were 30 experiment units with an area of 18.27 m2 (seven 2.7 m furrows separated by 0.90 m); the distance between the plants was 0.30 m, for a density of 37,037 planting sites per hectare. variables evaluated a fully functional plant was extracted weekly from each experiment unit to measure the variables listed below: dry matter: each plant was dissected, separating each organ individually and packing them in paper bags. these samples were placed in a drying oven at 80°c until constant dry weight was obtained. with this method, the dry weight of the leaves (dwl), stems (dws), roots (dwr), stolons (dwst), tubers (dwtb), flowers (dwf), and fruits (dwfr) and the sum of the weights of the total dry weight of the plant (dwt) (eq. 6) was obtained. time: the development time was evaluated in terms of thermal time on accumulated degree-days (add), which takes into account the weather information of where the experiments are carried out. to obtain this information, a watchdog 2900et (spectrum technologies, plansfield il) weather station was used, which recorded the temperature, sunshine, rainfall and relative humidity every 15 min. statistical analysis the incomplete gamma distribution model was used (wood, 1967) (eq. 1) since it is consistent with the modeling theory of crops based on models with lags (manetsch, 1976; vansickle, 1977; gutierrez, 1996; rodríguez et al., 2011). y = αxβ e–γx (1) this model can be linearized by the expression: 1n(y) = 1nα + β1n(x) – γx (2) to analyze the data, a multilevel regression model varying regression coefficients (gelman and hill, 2007) from the wood model for each treatment and trial was considered, generating the following mixed model (sorensen and gianola, 2002). 1n(y) = 1nα + 1n(t)β + tγ + z1a + z2b + z3c + z4u + e (3) where α, β and γ are the average regression coefficient vectors for each treatment; a, b and c are the vector deviations for each trial of average regression coefficients, u is the vector of coefficients of error due to the effect of blocks within the sampling and trial, e is the vector of residual effects of the error, 1n is a vector of each size “n”, 1n(t) is a vector with the logarithm of the thermal time, t is a vector with the thermal time and z1, z2, z3 and z4 are the incidence matrices of the random effects, a, b, c and u respectively. it was assumed that the random effects and the residual error followed a normal distribution with zero mean and variance σ2a, σ 2 b , σ2c, σ 2 u and σ2e (searle et al., 1992). finally, y is the vector with the answer variable to consider, that is, lf, dwt, dwl, dws, dwr, dwst, dwtb, dwf, dwfr. because variable measurements are made on the same individual, a multi-characteristic model was considered: (4) 325saldaña, patiño, and cotes-torres: biomass distribution and allocation in diploid potato varieties (solanum phureja juz. et buk.) it was assumed that the vectors a, b, c, u and e, were normally distributed with zero mean and variance ra ⊗ ia, rb ⊗ ia, rc ⊗ ia, ru ⊗ ia and rc ⊗ ia respectively, with the covariance matrix r(·) expressed in the following form (eq. 5) (sorensen and gianola, 2002). (5) where, i is an identity of a size, a is the number of variables to evaluate, n indicates the number of data of each variable i, i = �1, ... , a� and ⊗ is the kronecker product. the bayesian estimation methodology for the previous model was used with the gibbs algorithm, generating a markov chain of a length of one million for each parameter. from every 10 samples, 1 was selected and the first 10,000 considered to be the burn-in period were removed. the mcmcglmm package (hadfield, 2010), of the r statistical environment (r core team, 2013), was used. the highest posterior density intervals of 0.90 were calculated with the coda package (plummer et al., 2006) and, with the bayes estimator, the average marginal posterior distribution was obtained, which minimizes the quadratic loss function. based on the markov chain of obtained parameters for the original variables (ttdw, ldw, sdw, rdw, stdw, tbdw, fdw, frdw), the ratio (pp) of dry matter was obtained in each organ for the evaluated time with the expression: pp(j) = dw(j) (6) ttdw where, (j) corresponds to ldw, sdw, rdw, stdw, tbdw, fdw, frdw. results and discussion to establish the existence of significant differences between the curves obtained for the leaf area and dry matter accumulation, a comparison of the highest posterior density intervals was made of the fitted model for each variety in each of the levels of fertilization. in this regard, each graph allowed for the determination of these statistical differences with the curves of the highest posterior density intervals of 0.90. the organs with the greater amount of dry matter accumulated over the crop cycle are the leaves, stems and tubers; however, the proportion of total plant biomass for each organ changes according to the variety, nutritional conditions and phenological stage; for example, in the vegetative phase, the leaves and stems demand assimilates, which changes to the f lowers and fruits in the reproductive phase. in addition, in crops like the one evaluated in this study, the greatest filling capacity corresponds to the tubers as the starch storage organ and the one of main economic interest. criolla colombia variety the fertilizing effect over this variety is not noticeable; however, it is possible to perceive differences in the proportion of stem in relation to the total of the plant, which increases with the highest dose. with the 7 g/site dose, in the early stages of the crop cycle, the roots were the ones that represented the greatest amount of accumulated biomass (52.34%) at 255 add, a decreasing value over time. this proportion decreased to half at 390.18 add (with a rapid decline) and by the end of the cycle at 1,252 add the roots represent only 1.98% total of the plant. stolons, throughout the cycle, represented a fraction of the total plant, reaching the maximum proportion at 643.66 add (2.66%), and, at the end of the cycle, the proportion of this organ was less than 1%. in the early stages of growth at 255 add, the leaves and stems were 33.99 and 13.65%, respectively. the highest proportion of leaves to total plant was registered at 508.47add (52.71%), but this time did not coincide with the maximum dry matter accumulation in the leaves or the maximum leaf area as recorded above 600 add. from that moment of maximum proportion leaves/total plant this begins to decrease, becoming almost 35% at 829.54 add and continued to slowly decrease until the end of the cycle, reaching 6.88% of the total. the largest proportion of stems was reached at 694.35 add (28.47%) and, as seen in the leaves, after the maximum ratio, it declined until the end, with 10.11% of the total plant (fig. 1). decreased dry matter proportion of the leaves and stems started when the emergence of the tubers at 440.88 add (0.61%). this organ rapidly increased its share in the plant, achieving a maximum of 72.32% at 1,252 add. in the corresponding dose of 21 g/site, the behavior of the proportions of the roots, stolons and stems was similar. in the leaves, the maximum rate was reached at 423.98 add with a value of 54.77% and, at the end of the cycle, 326 agron. colomb. 33(3) 2015 this organ represented 7.56%. the emergence of the first tubers was at 440.88 add (0.69%) and, at the end of the cycle, their ratio was 71.32%. although the behavior of the ratios of the organs in this study matches santos (2010), the proportions were lower in their experiment, reporting final proportions for the tubers at 50% of the total plant. in a study that determined the behavior of the distribution of biomass in varieties of s. tuberosum, ñústez et al. (2009) found similar results, where the highest proportion of leaves in the betina variety corresponded to a value close to 40% five weeks after emergence. but values above 80% were reported at the end of the cycle in tubers because the species we evaluated ended their cycle with total plant 600400 1,000800 1,200 0 0.8 0.4 0.2 0.6 1.0b 600400 1,000800 1,200 0 0.8 0.4 0.2 0.6 1.0a figure 1. distribution of biomass in the criolla colombia variety with two different doses of fertilizers in eastern antioquia (colombia). a, 7 g/site of fertilizer; b, 21 g/site of fertilizer. dry matter proportion is on the y-axis. time in add is on the x-axis. the dark green color corresponds to the leaves, light green color to the stems, yellow color to the roots, orange color to the stolons, white color to the flowers, red color to the fruits and brown color to the tubers. figure 2. distribution of biomass in the criolla guaneña variety with two different doses of fertilizers in eastern antioquia (colombia). a, 7 g/site of fertilizer; b, 21 g/site of fertilizer. dry matter proportion is on the y-axis. time in add is on the x-axis. the dark green color corresponds to the leaves, light green color to the stems, yellow color to the roots, orange color to the stolons, white color to the flowers, red color to the fruits and brown color to the tubers. 600400 1,000800 1,200 0 0.8 0.4 0.2 0.6 1.0b 600400 1,000800 1,200 0 0.8 0.4 0.2 0.6 1.0a 327saldaña, patiño, and cotes-torres: biomass distribution and allocation in diploid potato varieties (solanum phureja juz. et buk.) death, unlike the varieties of this study that ended their cycle alive since they did not have senescence. likewise, aguilar et al. (2006) reported a similar behavior in the alpha and milagros varieties. criolla guaneña variety the behavior for the assimilate distribution of the criolla guaneña variety did present differences regarding the fertilizer rate. at the beginning of the life cycle of the crop (255 add), the organ that occupied the largest proportion was the roots, with values of 52.70 and 50.98% for the doses of 7 and 21 g/site of fertilizer, respectively. the leaves followed the roots with a higher proportion at this time of the cycle, with values of 33.24 and 34.05%, respectively (fig. 2). the differences were noticed when the organs, such as the stems, reached their maximum proportion. for the low fertilizer dose, the stems reached their greatest proportion at 626.76 add, corresponding to 25.96%, while, in the highest dose, the maximum proportion (31.65%) was achieved 84.49 add later and this proportion was maintained longer. 152 add later, the proportion began to decrease until it reached 11.05% at 1,252 add and, in the low dose, at the end of the cycle the stems correspond to 25% of the plant. the leaves achieved the maximum proportion at 491.57 add with both fertilizer doses, 49.75 and 54.05% for the lowest and highest doses, respectively; at the end of the cycle at 1,252 add with the lower dose, the leaves occupied 19.73% and, with the higher dose, they occupied 7.41%. the most obvious difference was observed in the distribution of biomass in the tubers. with the 7 g/site dose, this organ emerged at 440.88 add at a rate of 1.09%. with the 21 g/site dose, the tubers emergence was recorded at 508.47 add at 1.36% of the plant. the increase in the proportion of this organ was a constant for the higher dose of fertilizer, which did not stop its progress and which corresponded to 74.38% of the plant at 1,252 add. at low doses, an increase in the proportion of the tubers went up to 40.81% at 1,066.11 add; this ratio dropped until the end of the cycle where it registered a value of 36.81%. in the low dose of fertilizer in this variety, the significant increase in the proportion of fruit in the final stage of the crop, which went from 0.42% (at 812.64 add) to 12.98% (at the end of the cycle), was noticable. this led to the conclusion that, with the lower fertilizer dose, tubers in the guaneña variety had to lose some of the filling capacity, leading to the sexual reproduction organs; in this case, the fruits have won this important total percentage of the plant. for the same variety, santos (2010), although not as clear as in this study, also reported an increase in the proportion of fruit and a stability in the increase of the proportion of tubers in the plant. the distribution of biomass in terms of other organs also differed since the author reported the highest proportion of leaves in the initial phase, with a 50% and continuously decreases until the end and the maximum proportion of tubers was recorded at the end of cycle, 77 d after sowing with a value of 50% as well. ñústez et al. (2009), for the pastusa suprema variety, reported a similar behavior where the leaves and stems gradually increased their share until the emergence of the tubers when they started to decrease. criolla latina variety this variety has a similar behavior to the guaneña variety at low and high doses of fertilizer. starting the cycle, at 255 add in the low dose of fertilizer the organ representing the largest proportion of the plant is the root (58.83%) followed by leaves and stems with values of 30.07 and 10.48% respectively. both the leaves and stems increased their proportion to reach a maximum and then decreased until the end of the cycle. the largest proportion of leaves, 57.16%, occurred at 423.98 add and the maximum proportion of stems, 25.46%, was seen at 694add. the decline in the proportion of these organs was constant until 1,252 add, with values of 10.27% in the leaves and 14.32% in the stems (fig. 3). in the high dose of fertilizer, at 255add, the organ that had the biggest proportion was the leaves (44.00%), followed by the roots (42.74%) and then the stems with a ratio of 12.77%. the maximum proportion of leaves was reached at 423.98 add, with a value of 57.16%, which dropped until 1,252 add, finishing with 4.90%. the stems reached the maximum proportion at 694.35 add with a 29.93% value and ended the cycle with 7.46% of the total plant. similar to the guaneña variety, differences in the distribution of biomass in the tubers can be seen when comparing the fertilizer dose. the emergence of the organ was recorded in both doses at 440.88 add, with a proportion of 1.56% with the 7 g/site dose and 0.21% with the 21 g/ site dose. at the high dose, the behavior of the distribution of the dry matter to the tubers progressively increased the proportion of this organ until the end of the cycle, with a value of 83.13% (increase that occurs until 1,184 add where it stabilizes). in this case, the fruits also showed an increase in the proportion, ending the cycle with a value of 13.57%. 328 agron. colomb. 33(3) 2015 according to the results of santos (2010), a higher proportion of tubers was obtained at the end of the cycle. this author reported a maximum proportion 77 d after sowing, with a value of 60%. however, in the behavior and progress of the distribution over time, these results agree with the findings of aguilar et al. (2006), mora et al. (2005), and ñústez et al. (2009) for each of the varieties of the s. tuberosum species. in general terms, the results of this study agree with meena et al. (2014), where the maximum tuber formation and tuber bulking rate were recorded from 60 to 90 d after crop sowing, during the large growth phase. this occurred because of the availability of nutrients for crop growth and development, as well as for partitioning of the dry matter production. similarly, the results of silva et al. (2013) showed that, in the bintje variety, tuber filling starts 60 d after sowing and the volume of the tubers is greater when applying more calcium than nitrogen, while in the atlantic variety, the largest volume of tubers occurs when there is more nitrogen than calcium. conclusion the expected results according to literature were obtained. in the vegetative phase of the plants, photosynthates are used for the formation of new stems and leaves and, in the reproductive phase, they tend to accumulate dry matter in the f lowers and fruits; in the particular case of this species, the reproductive organs had a lower filling capacity than the tubers, which are the organs used for the storage of starch. literature cited aguilar, m.g., j. carrillo, a. rivera, and v. gonzález. 2006. growth analysis and sink-source relationships in two potato (solanum tuberosum l.) varieties. rev. fitotec. mex. 29, 145-156. fourcaud, t., x. zhang, a. stokes, h. lambers, and c. körner. 2008. plant growth modelling and applications: the increasing importance of plant architecture in growth models. ann. bot. 101, 1053-1063. doi: 10.1093/aob/mcn050 foyer, c. and m. paul. 2001. source sink relationships. pp. 1-11. in: encyclopedia of life sciences. nature publishing group, london. doi: 10.1038/npg.els.0001304 gelman, a. and j. hill. 2007. data analysis using regression and multilevel/hierarchical models. cambridge university press, new york, ny. gutierrez, a.p. 1996. applied population ecology: a supply-demand approach. wiley, new york, ny. hadfield, j.d. 2010. mcmc methods for multi-response generalized linear mixed models: the mcmc glmm r package. j. stat. softw. 33, 1-22. doi: 10.18637/jss.v033.i02 holdridge, l. 1967. life zone ecology. tropical life science, san jose. kooman, p.l. and r. rabbinge. 1996. an analysis of the relation between dry matter allocation to the tuber and earliness of a potato crop. ann. bot. 77, 235-242. doi: 10.1006/anbo.1996.0027 larcher, w. 2003. physiological plant ecology. ecophysiology and stress physiology of the functional groups. 4th ed. annals of botany. springer, berlin. doi: 10.1007/978-3-662-05214-3 figure 3. distribution of biomass in the criolla guaneña variety with two different doses of fertilizers in eastern antioquia (colombia). a, 7 g/site of fertilizer; b, 21 g/site of fertilizer. dry matter proportion is on the y-axis. time in add is on the x-axis. the dark green color corresponds to the leaves, light green color to the stems, yellow color to the roots, orange color to the stolons, white color to the flowers, red color to the fruits and brown color to the tubers. 600400 1,000800 1,200 0 0.8 0.4 0.2 0.6 1.0b 600400 1,000800 1,200 0 0.8 0.4 0.2 0.6 1.0a http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcn050 http://dx.doi.org/10.1038/npg.els.0001304 http://dx.doi.org/10.18637/jss.v033.i02 http://dx.doi.org/10.1006/anbo.1996.0027 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-662-05214-3 329saldaña, patiño, and cotes-torres: biomass distribution and allocation in diploid potato varieties (solanum phureja juz. et buk.) manetsch, t.j. 1976. time-varying distributed delays and their use in aggregative models of large systems. ieee trans. syst., man, cybern. smc-6, 547-553. doi: 10.1109/tsmc.1976.4309549 meena, b.p., a. kumar, m.l. dotaniya, n.k. jat, and b. lal. 2014. effect of organic sources of nutrients on tuber bulking rate, grades and specific gravity of potato tubers. proc. natl. acad. sci., india, sect. b biol. sci., 1-7. doi: 10.1007/ s40011-014-0398-4 mora, r., j. ortiz, a. rivera, m. colinas, h. lozoya, and j. rodríguez. 2005. comportamiento de la acumulación y distribución de biomasa en genotipos de papa establecidos en condiciones de secano. rev. chapingo ser. hortic. 11, 135-142. ñústez, c., m. santos, and m. segura. 2009. dry matter allocation and partitioning of four potato varieties (solanum tuberosum l.) in zipaquirá, cundinamarca (colombia). rev. fac. nal. agr. medellin 62, 4823-4834. plummer, m., n. best, k. cowles, and k. vines. 2006. coda: convergence diagnosis and output analysis for mcmc. r news 6, 7-11. r core team. 2013. a language and environment for statistical computing. www.r-project.org rodríguez, d., j.r. cure, j.m. cotes, a.p. gutierrez, and f. cantor. 2011. a coffee agroecosystem model: i. growth and development of the coffee plant. ecol. model. 222, 3626-3639. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2011.08.003 santos, m. 2010. evaluación del crecimiento, desarrollo y componentes de rendimiento de cuatro cultivares de papa criolla en dos localidades del departamento de cundinamarca. msc thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. sea rle, s., g. casel la, a nd c .e . mccu l loch. 1992 . va ria nce components. jhon wiley and sons, new york, ny. doi: 10.1002/9780470316856 silva, j.g., m.g.c. frança, f.t.f. gomide, and j.r. magalhaes. 2013. different nitrogen sources affect biomass partitioning and quality of potato production in a hydroponic system. amer. j. potato res. 90, 179-185. 10.1007/s12230-012-9297-5 sorensen, d. and d. gianola. 2002. likelihood, bayesian, and mcmc methods in quantitative genetics (statistics for biology and health). springer, madison, ms. doi: 10.1007/b98952 taiz, l. and e. zeiger. 2010. plant physiology. 5th ed. sinauer associates, sunderland, ma. tekalign, t. and p.s. hammes. 2005a. growth and productivity of potato as inf luenced by cultivar and reproductive growth. i. stomatal conductance, rate of transpiration, net photosynthesis, and dry matter production and allocation. sci. hortic. 105, 13-27. doi: 10.1016/j.scienta.2005.01.029 tekalign, t. and p.s. hammes. 2005b. growth and productivity of potato as inf luenced by cultivar and reproductive growth. ii. growth analysis, tuber yield and quality. sci. hortic. 105, 29-44. doi: 10.1016/j.scienta.2005.01.021 van heemst, h.d.j. 1986. the distribution of dry matter during growth of a potato crop. potato res. 29, 55-66. doi: 10.1007/ bf02361981 vansickle, j. 1977. attrition in distributed delay models. ieee trans. syst., man, cybern. smc-7, 635-638. doi: 10.1109/ tsmc.1977.4309800 warren, j. 1981. analysis of growth, photosynthesis and light interception for single plants and stands. ann. bot. 48, 507-512. wood, p. 1967. algebraic model of the lactation curve in cattle. nature 216, 164-165. doi: 10.1038/216164a0 http://dx.doi.org/10.1109/tsmc.1976.4309549 http://doi.org/10.1007/s40011-014-0398-4 http://doi.org/10.1007/s40011-014-0398-4 http://www.r-project.org http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2011.08.003 http://dx.doi.org/10.1002/9780470316856 http://doi.org/10.1007/s12230-012-9297-5 http://dx.doi.org/10.1007/b98952 http://doi.org/10.1016/j.scienta.2005.01.029 http://doi.org/10.1016/j.scienta.2005.01.021 http://doi.org/10.1007/bf02361981 http://doi.org/10.1007/bf02361981 http://doi.org/10.1109/tsmc.1977.4309800 http://doi.org/10.1109/tsmc.1977.4309800 http://dx.doi.org/10.1038/216164a0 received for publication: 13 november, 2014. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.47199 1 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center (cenipalma). bogota (colombia). hromero@cenipalma.org 2 department of biology, faculty of science, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) agronomía colombiana 33(1), 36-42, 2015 phenology of the reproductive development of elaeis oleifera (kunth) cortes fenología del desarrollo reproductivo de elaeis oleifera (kunth) cortes leidy paola moreno1 and hernán mauricio romero1, 2 abstract resumen the phenological stages of oil palm can be coded using the bbch scale, which has three digits due to the inclusion of intermediate stages between the principal and secondary stages in order to provide greater detail on each developmental stage. for the phenological description of the reproductive development of elaeis oleifera, the principal stages used were emergence of inf lorescence, f lowering, fruit growth and development, and fruit ripening. the observations were made in colombia over a 12 month-period on e. oleifera palms planted in 1991; the observations were made on the daily course or depending on the development stage. the duration of each phenological stage was measured in days. thus, the appearance of new leaves took 20.1±2.8 days, reaching preanthesis i (601) took 145.09±19.61 days, from this stage to preanthesis ii (602) took 7.50±1.50 days, then to preanthesis iii (603) took 7.39±1.56 days and finally to anthesis (607) took 5.74±1.32 days. at the population level, it was found that the phenology cycle of inf lorescence is annual and that the production of f lowers and the opening of inf lorescences with pistils is asynchronous. los estadios fenológicos de la palma de aceite pueden ser codificados de acuerdo a la escala bbch, que consta de tres dígitos, debido a la inclusión de mesoestadios entre los estadios principales y secundarios con el fin de presentar más detalles de cada etapa de desarrollo. para la descripción fenológica del desarrollo reproductivo de elaeis oleifera se tomaron como base cuatro de estos estadios principales: emergencia de inf lorescencias, f loración, crecimiento y desarrollo de fruto y maduración del fruto. las observaciones se realizaron en colombia sobre palmas de e. oleifera sembradas en 1991, durante un período de 12 meses; las observaciones se realizaron diariamente o dependiendo de la etapa de desarrollo. la duración de cada etapa fenológica se midió en términos de días. así, la aparición de nuevas hojas tomó 20,1±2,8 días, llegar a preantesis i (601) 145,09±19,61, de allí a preantesis ii (602) 7,50±1,50 días, a preantesis iii (603) 7,39±1,56 y a antesis (607) 5,74±1,32 días. a nivel poblacional se encontró que el ciclo fenológico de inf lorescencias es anual y la producción junto con la apertura f loral de las inf lorescencias pistiladas fue asincrónica. key words: american oil palm, noli, bbch scale, arecaceae, colombia. palabras clave: palma de aceite americana, nolí, escala bbch, arecaceae, colombia. introduction according to the current classification of the elaeis genus, it belongs to the liliopsida class (monocotyledonous) of the arecaceae family (palmaceae). this family includes over 2,500 species distributed throughout all of the tropical and sub-tropical regions of the world. they also offer broad morphological diversity and are confined primarily to tropical rainforests in asia and the americas. though the genus elaeis has three species, only two are of agronomic and economic importance: elaeis guineensis, known as the african oil palm (combres et al., 2013; dransfield et al., 2005), and elaeis oleifera, native to tropical america, which is the second most important species in this genus and grows naturally from northern south america (brazil, colombia, ecuador, venezuela, guyana, and suriname) to central america (costa rica, nicaragua, and honduras) (rey et al., 2003; rey et al., 2004; rivera et al., 2013). the species elaeis odora is not cultivated and little is known about it. the american palm e. oleifera has single stalks that grow 1-3 m high and 25-30 cm wide, with erect or semi-erect growth habits, covered by strong petiole bases and crowned by a rosette of pinnate leaves arranged in a spiral shape; the leaf lets are regularly distributed along the rachis and inserted on a single plane (de andrade miranda, 2001; rocha et al., 2006). the f lowers, numerous and inconspicuous, are grouped in a sword-shaped inf lorescence (spadix) and are protected by two bracts, generally woody. the f lowers have three sepals and three petals, are generally single-sex, and may be found on the same tree. the fruit is a drupe, with a meaty and fibrous pericarp (de andrade miranda, 2001). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.47199 37moreno and romero: phenology of the reproductive development of elaeis oleifera (kunth) cortes most commercial plantations are planted with african genetic stocks (tenera hybrid); however, some commercial plantations are currently planted with inter-specific hybrids (oxg), obtained by crossing a e. oleifera mother and e. guineensis father, which apparently offer tolerance to the most damaging diseases. however, the hybrids obtained to date, in addition to having lower productivity than the african palms, have problems related to abnormal inf lorescences, low pollen viability, and some productivity limitations related to the development of bunches (sánchez, 2008). oil palm research has focused on materials produced through crosses with various parents, as in the case of the american palm e. oleifera, whose characteristics offer great potential for genetic improvement, especially because it can be easily crossed with african palms (meunier and boutin, 1975; meunier, 1991). studies of this species have been undertaken not only because of its genetic potential, but also because its biology is generally not well-known. for this reason, it is necessary to carry out detailed research on this species, particularly on the phenology of the plant development, in order to be able to predict its behavior in different environments. the bbch scale is used to identify the development of monoand dicotyledon plants. phenological stages are used in several scientific disciplines (crop physiology, entomology, etc.) and in the agricultural industry (application of agro-chemicals, fertilization, agricultural insurance policies, etc.). this scale establishes a coding system that divides growth into principal and secondary stages and is based on the system of zadoks et al. (1974) for cereals. the bbch scale offers numeric characteristics for each stage, is universal, and can be standardized for other species. the scale has 10 principal stages (seed germination, leaf development, tillers, stem elongation, development of the plant’s harvestable parts, emergence of inf lorescence, f lowering, fruit development, fruit ripening, seed formation, and senescence), of which 8 apply to oil palms according to forero et al. (2012). this paper establishes, in detail, the stages of female f loral development and fruit and bunch growth and development for the american oil palm as the first step to understanding how the plant phenology changes. materials and methods the study area was in the municipality of paratebueno (cundinamarca, colombia), at the cuernavaca estate of the unipalma plains plantation, plot cpt 18, with an altitude of 240 m a.s.l.; the e. oleifera (brazil) palms were planted in 1991. climate conditions in the study area are: average temperature of 27°c and average rainfall of 3,800 mm year-1, in a mono-modal distribution; the rainy season occurs from march to november and the dry season occurs from december to march, featuring a very marked drop in precipitation (ideam, 2012). five different codes were selected based on the different origins of the parent plants (codes 3531, 3530, 3527, 3551, 3557, and 3563) and a sample of six palms was taken for each one, for a total of 30 palms. the duration of the phenological stages of leaf opening and development of inf lorescence was measured in terms of days, as well as the phenological stages of f lower development, f lowering and producing fruit. they were described using the bbch general phenological scale of bleiholder et al. (1991), hack et al. (1992), and hess et al. (1997). phenological monitoring was performed on a weekly basis or as required by the speed of growth of the organs over a period of 12 consecutive months (december of 2010 to december of 2011) for 30 individuals (palms) randomly selected in the study area. data were collected for leaf growth, f lowering and fruit development. the bbc phenological scale has been used for the phenological description of the oil palm e. guineensis jacq. (forero et al., 2012) and the inter-specific hybrid oxg (e. oleifera × e. guineensis) (hormaza et al., 2012). for the estimation of leaf growth, data were taken for 5 months; the initial lanceolate leaf was labeled (h0) and the number of days it took to reach the position of leaf 1 was established (leaf with 70% of the leaf lets open); subsequent leafs were sequentially labeled (h2, h3, h4… etc.) for the description of the development of the f loral structures (inf lorescences), the phenological scale proposed by hormaza and romero (2012) was used, making appropriate adjustments to the morphological differences of the species e. oleifera. additionally, morphological recognition was carried out for the f loral structures. for each sample unit (palm), three consecutive inf lorescences were studied, beginning with stage 501 (undifferentiated, 10% growth) and starting on december 2, 2010. observations of the f lowering stage were taken on a weekly basis and occasionally more frequently, depending on the rate of changes in the f loral structures. a group of 50 inf lorescences was selected. once these inf lorescences entered the anthesis stage, the prophyll and peduncle bract were removed to expose the f lowers and assisted pollination was performed. the pollen applications were repeated due to the asynchrony in the opening of the stigmata. 38 agron. colomb. 33(1) 2015 results and discussion description of the bbch scale for e. oleifera the description of the reproductive phenology of e. oleifera showed four principal stages (emergence of inf lorescence, f lowering, fruit growth and development and fruit ripening) according to the bbch scale (tab. 1). table 1. description of the reproductive phenological stages of e. oleifera. decimal code phenological stage principal growth stage 5: emergence of female-male inflorescence 500 floral structure attached to the petiole base 501 emergence of 10% of the floral structure 502 emergence of 20% of the floral structure 505 emergence of 50% of the floral structure and tearing of the prophyll 509 emergence of 90% of the floral structure principal growth stage 6: female-male flowering female flowering 601 female pre-anthesis 1; the rachillae are tight toward the center 603 female pre-anthesis 2; flower buds begin to swell and can be seen in the axil of each flower bract 605 female pre-anthesis 3; greater separation of the rachillae and elongation of the inflorescence axis, causing a tear in the peduncle bract 607 female anthesis; opening of the stigma lobes 609 end of flowering; wilting of the stigmata male flowering 601 pre-anthesis i 603 pre-anthesis ii 605 pre-anthesis iii 607 anthesis 609 end of flowering principal growth stage 7: fruit development 700 fertilized female flower; enlargement of ovary 701 10% of final fruit size 703 30% of final fruit size 705 50% of final fruit size 709 90% of growth. fruit reaches normal size for species principal growth stage 8: fruit ripening 800 beginning of change to the characteristic ripe color 803 there is a range of green, yellow and orange colors 805 endocarp is fully developed 807 fruit ripens 809 over-ripening of the fruit principal growth stage 5: emergence of inflorescence a characteristic of the american oil palm is that it continuously produces inflorescence cycles. throughout the year of monitoring, the fruits developed at a different rate and at different proportions. this was a long and continuous reproductive pattern that also occurs in other palm species (barfod et al., 2011). inf lorescence is attached between the petiole base and the stem (stage 500); two fibrous bracts protect the f loral structure: the prophyll and the peduncle bract, which are joined in a thick and lignified consistency. later, the protective bracts that protect the f loral structure begin to lose their lignified consistency, and the base of the structure begins to thicken (stage 501). at stage 503, the inf lorescence is at nearly 30% of its growth. the f loral structure thickens and is also visible in the leaf axil (fig. 1). stage 501 stage 503 figure 1. growth and emergence of the inflorescence in the leaf axil stage. photos: l. chan and l. moreno (2011). the base and middle sections of the f loral structure continue to thicken; the f loral structure protrudes along the leaf axil in the opposite direction of the phyllotaxis position of the palm; the f loral structure begins to separate from the leaf petiole. the prophyll begins to shred and acquires a fibrous consistency, and both the prophyll and the peduncle bract continue to cover the f loral structure, which reaches 50% of its total size (stage 505). each leaf has a potential inf lorescence, which implies that, until the leaf completes its growth, the rapid growth phase of inf lorescence may not be started, which is the stage when the axil becomes visible in the leaf. when the f loral structure has reached close to 90% of its final size, two protection bracts are clearly differentiated, which provide adequate conditions for the development of the f lower buds; the first bract or prophyll tears and appears shredded; the end section of the second bract, called the peduncle bract, is visible; it is smooth and has no clefts stage 505 stage 509 39moreno and romero: phenology of the reproductive development of elaeis oleifera (kunth) cortes on the surface, which implies that, at this time, the sex of the structure is not yet visible although it has already been differentiated (stage 509). principal growth stage 6: flowering once growth of the inflorescence axis is finished, the flower buds begin to grow, starting with tearing of the bracts that cover the inf lorescence axis; between 10 and 30% of the peduncular bract is torn and the rachillae are visible. the sex of the inf lorescence can now be observed, male and/or female, the prophyll continues to cover the f loral structure, the rachillae are not visibly separated from one another, and the f lower buds are not yet clearly visible (stage 601). at stage 602, the peduncle bract opens further and the tear appears between 30 and 60%; the prophyll continues to cover the inf lorescence. inside, the separation between the rachillae and the f loral bract is visible, as are the f lower buds in the axil of the f loral bract (fig. 2). afterwards, the structure of the peduncle bract becomes fibrous and very strong and continues to cover the inf lorescence; cracks appear on the bract, but the rachillae are not visible because the peduncle bract is very thick. the f lower buds are observed to protrude and leave the brown tepals uncovered. the f loral bract breaks due to the growth of the f lower bud. the rachillae are very far apart (stage 603). at stage 607, the prophyll practically disappears and the peduncle bract is broken but remains firmly attached to the inf lorescence, fully covering it. the bract must be manually removed in order to clearly observe the opening of the f lower bud, exposing the stigma lobes, which are coated with a mucillagenous substance that facilitates adhesion to pollen (fig. 2). the f lower buds open into an acropetal and, in some cases, in an asynchronous manner, which causes lack of uniformity in the opening of the f lower buds. after pollination, the f lower secretes a reddish brown substance, possibly indicating the loss of receptivity in the stigma. this receptivity loss is due to the degradation of the pectineal layers of the cells in the stigma groove and the formation of compounds that prevent pollen germination (hormaza and romero, 2012). after this, the f lower takes on a black color, giving way to senescence (stage 609). principal growth stage 7: growth and development of oil palm bunches and fruits in e. oleifera during the growth and development of the bunches and fruits of the american oil palm, five significant phenological stages were defined with morphological changes between the different phenological stages, which occurred in a continuous and gradual manner. stage 700 begins stage 601 stage 603 stage 607 stage 609 figure 2. flowering principal stage: inner and outer appearance of the inflorescences. photos: l. chan and l. moreno (2011). 40 agron. colomb. 33(1) 2015 between 0 and 2 weeks after pollination. during this stage, the stigmata begin to wilt, taking on a brown to dark brown color and the petals and sepals protect the ovary. this is the early fruit development phase, phase i of rapid fruit growth (fig. 3). between 2 and 4 weeks after pollination, the fruits have reached close to 10% of their final size and are still protected by the sepals and petals; they are a shiny olive green color in the apical and central sections and a parchment color at the base (stage 701). the fruits continue to grow and, between approximately weeks 4 and 8, they reach 30% of their final size (stage 703). between 9 and 15 weeks after anthesis, the fruits grow to 50% of their size (stage 705). between 16 and 18 weeks after anthesis, the fruits reach the end of growth phase i and are 90% of their final size. the epidermis color changes slightly, losing the olive green shade and turning yellow (stage 709). principal growth stage 8: fruit ripening once the fruits have reached their maximum size, the ripening process begins, defined as the physiological, biochemical, anatomic and, in some cases, morphological transformations that lead to the ripe stage, when the fruit is harvested or falls from the tree and decomposes (gil-albert, 1995). at stage 800, the fruits are at the end of growth phase ii and at the beginning of ripening (approximately 18 wfp), when the color of the fruit epidermis begins to change to the typical ripe color, from olive green to lemon yellow (fig. 4). afterwards, a greater range of colors is seen with various shades of green, yellow and pale orange on the fruit epicarp (stage 803). at stage 805, the entire bunch is pale orange and the endosperm is completely developed; at stage 807, the fruits are very close to falling off or there are between 1 and 10 fruits per bunch already detached. the fruits have grown to their maximum size in weight, thickness and length; the epidermal color is bright orange and the surface of the fruit is smooth and shiny. afterwards, the over-ripening stage begins, when cracks are displayed in the apical section of the fruits, abscission from the rachis begins, and, consequently, all of the fruits begin to fall off from the bunch; saprophyte fungi begin to grow on the fruits, giving them a dark gray color (stage 809). figure 3. fruit and fruit bunch development and growth stage. photos: l. moreno (2011). figure 4. fruit and fruit bunch ripening stage. photos: l. moreno (2011). stage 700 stage 701 stage 703 stage 705 stage 709 stage 800 stage 803 stage 805 stage 807 stage 809 41moreno and romero: phenology of the reproductive development of elaeis oleifera (kunth) cortes duration of the phenological stages in days duration of leaf opening the average number of days in which the growth of new leaves was observed was 20.1±2.8 for e. oleifera (tab. 2) and the average rate of new leaf shoots was 1.4 leaves/ month. in contrast, for e. guineensis and the inter-specific hybrid, the duration of stage 159 was 12.4-14.3 and 14.4 d, respectively, with approximately 2.0-2.5 new leaf shoots emerging per month. duration of inflorescence stages inf lorescence involves a series of changes during development. table 3 shows the duration in days of the phenological stages of emergence and f lowering for oil palm. it was table 2. number of days±sd for leaf emergence in different accessions of palms in colombia. stage bbch* e. oleifera e. guineensis1 e. oleifera × e. guineensis2 code studied time in days cultivar time in days time in days north zone central zone leaf 70% open 159 3527 1 19.5±2.2 golden hope 13.4 14.1 14.4±0.3 3530 2 20.0±2.2 3557 3 19.7±2.2 guthrie 13.9 14.7 3551 4 19.7±1.7 united plantations 14.3 13.6 3563 5 20.5±2.6 3531 6 20.9±1.9 dami 13.4 12.4 * bbch, biologische bundesantalt, bundessortenamt und chemische industrie. 1 forero et al. (2012). 2 hormaza et al. (2012). table 3. number of days±sd between the changes in inflorescence and the phenological changes in different palm accessions of in colombia. stage bbch code e. oleifera e. guineensis1 e. oleifera × e. guineensis2 time in days cultivar time in days time in days north zone central zone leaf 1 to emergence of 10% of the floral structure 501 golden hope 250.3±2.2 233.8±3.2 229.7±1.0 guthrie 242.6±2.2 227.6±2.3 united plantations 241.3±2.4 218.3±2.2 dami 238.8±2.1 244.0±3.0 pre-anthesis i 601 145.09±19.61 golden hope 30.2±1.3 29.1±1.4 97.7±1.0 guthrie 27.8±1.3 31.2±1.3 united plantations 22.3±1.0 32.1±1.5 dami 28.8±1.3 31.8±1.6 pre-anthesis ii 602 7.50±1.52 golden hope 7.6±0.1 7.8±0.3 4.5±0.3 guthrie 7.6±0.1 8.1±0.3 united plantations 7.1±0.1 7.6±0.3 dami 7.2±0.1 8.4±0.3 pre-anthesis iii 603 7.39±1.56 golden hope 7.8±0.2 7.4±0.2 3.3±0.1 guthrie 8.0±0.2 7.6±0.2 united plantations 7.4±0.2 7.1±0.2 dami 7.1±0.2 6.6±0.1 anthesis 607 5.74±1.32 golden hope 5.1±0.2 7.9±0.2 2.3±0.1 guthrie 5.1±0.1 8.0±0.3 united plantations 4.9±0.1 7.3±0.2 dami 4.9±0.1 7.1±0.2 bbch, biologische bundesantalt, bundessortenamt und chemische industrie. 1 forero et al. (2012). 2 hormaza et al. (2012). observed that, in e. oleifera, it takes 166 d from when the undifferentiated structure is visible to the start of anthesis, where the period of rapid growth of inf lorescence lasts 145 d and f lowering lasts 21 d. according to studies by forero et al. (2012), the hybrid has intermediate characteristics at stage 601 of inf lorescence development, as compared to their parents, though there are similarities at stages 602 and 603 between e. oleifera and e. guineensis. conclusions the bbch scale provides a detailed description of the growth and development events of the various oil palm organs; this scale can be used to facilitate understanding of the various developmental stages and, thereby, widely 42 agron. colomb. 33(1) 2015 disseminate the findings. the phenological analysis of the reproductive stages of the american oil palm and their coding using the bbch phenological scale make it possible to standardize the language of the different disciplines involved in growing oil palm. the rate of leaf emission for the e. oleifera oil palm is 1.43 leaves per month and a new leaf emerges approximately every 20.1 d, which implies that 18 leaves are produced per year. the period from when the undifferentiated structure is visible (stage 501) to the start of anthesis lasts 166 d, where the inf lorescence rapid growth period lasts 145 d and f lowering lasts 21 d. acknowledgements the authors wish to thank the unipalma s.a. plantation for allowing us to use its facilities to carry out this study. this work was funded by the oil palm development fund (ffp) managed by fedepalma. literature cited barfod, a.s., m. hagen, and f. borchsenius. 2011. twenty-five years of progress in understanding pollination mechanisms in palms (arecaceae). ann. bot. 108, 1503-1516. doi: 10.1093/ aob/mcr192 bleiholder, h., h. kirfel, p. langelüddeke, and r. stauss. 1991. codificação unificada dos estádios fenológicos de culturas e ervas daninhas. pesq. agropec. bras. 26, 1423-1429. combres, j.-c., b. pallas, l. rouan, i. mialet-serra, j.p. caliman, s. braconnier, j.c. soulié, and m. dingkuhn. 2013. simulation of inf lorescence dynamics in oil palm and estimation of environment-sensitive phenological phases: a model based analysis. funct. plant biol. 40, 263-279. doi: 10.1071/fp12133 de andrade miranda, i.p. 2001. frutos de palmeiras da amazônia. presidência da república, ministério da ciência e tecnologia, instituto nacional de pesquisas da amazônia (inpa), manaus, brazil. pp. 65-68. dransfield, j., n.w. uhl, c.b. asmussen, w.j. baker, m.m. harley, and c.e. lewis. 2005. an outline of a new phylogenetic classification of the palm family, arecaceae. kew bull. 60, 559-569. forero, d.c., p. hormaza, and h.m. romero. 2012. phenological growth stages of african oil palm (elaeis guineensis). ann. appl. biol. 160, 56-65. doi: 10.1111/j.1744-7348.2011.00520.x gil-albert l., f. 1995. tratado de arboricultura frutal. vol. i: morfología y fisiología del árbol frutal. 3th ed. ministerio de agricultura, pesca y alimentación; ediciones mundi-prensa, madrid. hack, h., h. bleiholder, l. buhr, u. meier, u. schnock-fricke, e. weber, and a. witzenberger. 1992. einheitliche codierung der phänologischen entwicklungsstadien mono-und dikotyler pf lanzen-erweiterte bbch-skala, allgemein. nachrichtenbl. deut. pf lanzenschutzd. 44, 265-270. hess, m., g. barralis, h. bleiholde, l. buhr, th. eggers, h. hack, and r. stauss. 1997. use of the extended bbch scale-general for the descriptions of the growth stages of mono-and dicotyledonous weed species. weed res. 37, 433-441. doi: 10.1046/j.13653180.1997.d01-70.x hormaza, p., e. mesa-fuquen, and h.m. romero. 2012. phenology of the oil palm interspecific hybrid elaeis oleifera × elaeis guineensis. sci. agric. 69, 275-280. hormaza, p. and h.m. romero. 2012. escala bbch para la descripción del desarrollo reproductivo del híbrido oxg. pp. 105-120. in: romero, h.m. (ed.). generalidades sobre la morfología y fenología de la palma de aceite. cenipalma, bogota. ideam, instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales de colombia. 2012. balance hídrico climático de las estaciones aeropuerto vanguardia, barranca de upía, carimagua, lejanías y villavicencio. bogota. meunier, j. 1991. una posible solución genética para el control de la pudrición de cogollo en la palma aceitera. híbrido interespecífico elaeis oleifera × elaeis guineensis. palmas 12, 39-42. meunier, j. and d. boutin. 1975. l’elaeis melanococca et l’hybride elaeis melanococca × e. guineensis. oléagineux 30, 5-8. rey b., l., i. ayala, w. delgado a., and p.j. rocha s. 2003. colecta de material genético de la palma americana nolí elaeis oleifera (h.b.k.) cortez en el trapecio amazónico. ceniavances 101, 1-4. rey b., l., p.l. gómez c., i.m. ayala d., w. delgado a., and p.j. rocha s. 2004. colecciones genéticas de palma de aceite elaeis guineensis (jacq.) y elaeis oleifera (h.b.k.) de cenipalma: características de importancia para el sector palmicultor. palmas 25, 39-48. rivera m., y.d., g. cayón s., and j.e. lópez m. 2013. physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids (elaeis oleifera × elaeis guineensis) on the indupalma plantation. agron. colomb. 31, 314-323. rocha s., p.j., f. prada c., l. rey b., and i.m. ayala d. 2006. caracterización bioquímica parcial de la colección de elaeis oleifera de cenipalma proveniente de la amazonía colombiana. palmas 27, 35-44. sánchez ch., g. 2008. repetibilidade da produção de cachos, anomalias f lorais e germinação de pólen de híbridos interespecíficos entre o caiaué e o dendezeiro. msc thesis. instituto nacional de pesquisas da amazônas, universidade federal do amazonas, manaus, brazil. zadoks, j.c., t.t. chang, and c.f. konzak. 1974. a decimal code for growth stages of cereals. weed res. 14, 412-421. doi: 10.1111/j.1365-3180.1974.tb01084.x http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcr192 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcr192 http://dx.doi.org/10.1071/fp12133 http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.2011.00520.x http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-3180.1997.d01-70.x http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-3180.1997.d01-70.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-3180.1974.tb01084.x received for publication: 11 february, 2011. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). vjflorezr@unal.edu.co 2 department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). agronomía colombiana 30(3), 379-387, 2012 aspects to consider for optimizing a substrate culture system with drainage recycling aspectos a tener en cuenta para optimizar un sistema de cultivo en sustrato con reciclaje de drenajes william j. cuervo b.1, víctor j. flórez r.1, and carlos a. gonzález m.2 abstract resumen in colombia, the soilless system has been implemented in the cut flowers industry, among others, due to soil limitations. the use of substrates as growing media implies to drain around 30% of the applied fertigation solution to avoid the rhizosphere salinization. the drainage solution is spilled out to the soil producing environmental hazards and it might reach the water table; although the drainage solution could be recycled or reuse, depending upon their chemical characteristics. the nutrient uptake by the plants depends upon their phenological stage and the nutrient concentration in the solution; which could lead to ion depletion or accumulation. in general, monovalent ions are withdrawn faster than divalent ones. an efficient drainage treatment involves the automation of sensing and evaluation of ion concentration and recycling the drainage solution. the system should take into account the chemical aspects in the recycled and the new solutions in order to predict the life time of the drainage solution from their ec and ph. the system must be integrated with disinfection methods to avoid the spreading of plant pathogens. this review point out the physiological and technical bases that should be taking into account in a drainage recycling system in established crops under substrates, as a tool to take decisions more efficiently. en colombia, el sistema de cultivo sin suelo es una práctica común en los cultivos de flores de corte, debido entre otras causas, a las limitaciones de algunos suelos para la producción. utilizar sustratos como medio de crecimiento implica generar como drenaje aproximadamente el 30% del total del fertirriego aplicado, para evitar la salinización de la rizosfera. comúnmente estos drenajes son vertidos al suelo con los consecuentes problemas de contaminación, que podría alcanzar el nivel freático; aunque sus características químicas son apropiadas para ser recirculados o reutilizados. la absorción de nutrientes por la planta depende del estadio fenológico y de la concentración de iones en la solución; lo que puede llevar al agotamiento o acumulación de iones. de forma general, los iones monovalentes son removidos más rápido de la solución que los divalentes. un reciclaje eficiente requiere captar, evaluar y reciclar la solución automáticamente; para lo cual es necesario considerar aspectos químicos de las soluciones nueva y reciclada, para estimar la vida útil de la solución drenada a partir de ce y ph. así mismo, integrar métodos de desinfección para evitar la dispersión de patógenos. esta revisión presenta las bases técnicas, avances tecnológicos y fundamentos fisiológicos que enmarcan y definen las características de un sistema de reciclaje de drenajes en cultivos establecidos en sustratos, como herramienta en la toma de decisiones de manera eficiente. key words: leaching, pollution, automation and control, soilless cultivation, ion imbalance. palabras clave: lixiviados, contaminación, automatización y control, cultivo sin suelo, desbalance iónico. control of fertilizer solution variables, such as ph, electrical conductivity (ec) and ion concentration, improving productivity (olympios, 1999). the trend to increase productivity for agriculture is encompassed by the growing use of fertilizers, particularly inorganic nitrogen. use of this component peaked at 11 million t annually in the mid-1980s and recently dropped to about 9 to 10 million t (european commission, 2000). since 2000 year, in the netherlands, the law establishes the use of closed systems or recycling of the nutrient solution introduction the rising costs of production due to increased use of protected agriculture have foster the farmers to increase productivity using different technological advances, including the use of substrates (raviv and lieth, 2008). one reason that justifies the change from soil culture to substrate cultivation is the proliferation of diseases, as in the case of vascular wilt in cut carnations in colombia (pizano de marquez, 2001). in order to control the causative agent (fusarium oxysporum f.sp. dianthi), expensive chemical applications were used (patiño, 2000). another factor is the 380 agron. colomb. 30(3) 2012 in 100% of cultivated areas to mitigate pollution, particularly of surface waters (van os, 1999). in mediterranean countries, the law states that leaching from soilless culture systems (scs) should be treated as industrial discharge. for crops growing in nitrate vulnerable zones, it should be applied irrigation methods allowing maximum water use efficiency (marfà et al., 2000). in carnation production with open substrate culture systems, it is estimated that 4,200,000 m3 year-1 of water and 2,000 t year-1 of salt fertilizers are applied, based upon 30 to 40% leaching solution (van kooten et al., 2004). fate of contaminant in water solution legislation in colombia (vélez, 2010) points out during the diagnostic phase, it should be identified and characterized the problems caused by imbalances in the natural environment as well as the natural and man-made degradation in quality or quantity of renewable natural resources and environmental impacts, among others. the regulation seeks to establish the parameters and maximum permissible values for discharge to surface and groundwater. it refers to pollution produced by activities such as growing cut flowers and sets up maximum allowable limits for many of the common effluent substances in agroindustrial processes (ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, 2011). the aim of this review is to show the technical basis, technological advances and physiological fundamentals framing the characteristics of a recycling drainage system in substrate cultivation, as a tool for more efficient use of resources in horticultural production. soilless culture from 2,000 m3 ha-1 of waste water (with 20% sewage) and fertilizer losses up to 5 t ha-1 in the netherlands and belgium (marins et al., 1998), they have implemented rules forcing producers to recycle drained solutions. in the netherlands, the discharge of nutrient solution is allowed only if the sodium in the drainage solution is between 3 and 8 mm, depending upon the crop species, with drainage of sodium concentrations greater than 4 mm for roses and 8 mm for tomatoes (baas and berg, 1999). implementing a scs leads to a more rational use of water, fertilizers and pesticides, hence reducing pollution and production costs (gent and short, 2012). an automation of recycling for tomato crop, achieved percentages of water savings in the fertigation (31.5), phosphorus (31.4), nitrogen (29.9), potassium (29.8) and calcium (28.2) (dhakal et al., 2005). according to martinez and morard (1999), the scs with appropriate recycling of the nutrient solution, could be achieved savings up to 30 and 50% for water and fertilizers, respectively. richard et al. (2001), in a rose cultivation system using low-tech drainage recycling based on ec control, obtained savings of 42% in water and 55% in nutrients, without affecting the quality of the flowers. closed scs in mediterranean conditions can produce excellent quality carnation flowers using water with average chemical characteristics, with low concentrations of sodium and chlorine, maximizing water and nutrients use efficiency. the recycling system and disinfection of the solution did not require great technical deal, but weekly analysis of the solution and leaching was needed for a proper management (marfà, 1999). the yield of plants in scs is higher than the traditional soil system, which makes this cultivation technique of interest for increasing the food supply (raziq, 2007). substrate culture systems use organic or inorganic substrates to replace the soil as mean of anchorage and provider of nutrients to the plants. the physical, chemical and microbiological properties of the substrates are essential, because, due to the reaction with the nutrient solution in the root environment, their characteristics vary over time and may affect the availability of nutrients and water retention (martínez and roca, 2011). a growth media that has a proper balance between water availability and aeration of the roots will optimize the yield and quality of horticultural crops (casadesus et al., 2007). for proper management of fertigation, it is important to understand the factors affecting the availability of air and water in a substrate. the water retention curve (wrc) establishes the relationship between the matric potential and volumetric water content and is used to estimate the availability of water and air in substrates (wallach, 2008). in addition, from the wrc is obtained the container capacity, the pore space occupied by air and water, as well as, the readily and not readily water available to the plant (murray et al., 2004). the importance of these soil hydraulic functions and their difference with values obtained for mineral soils are described by gonzález et al. (2006a) and the effect of the temporal variation of these features on the substrate, by gonzález et al. (2006b). in colombia, since 1992, open systems cultivation in substrates has been used for the production of cut flowers. previously, scs was used to produce hydroponic vegetables and forage. the most widely used substrate for growing cut 381cuervo b., flórez r., and gonzález m.: aspects to consider for optimizing a substrate culture system with drainage recycling flowers has been burnt rice husk (brh), at the beginning was used rice husk not burnt; afterwards, it was subjected to fermentation and aging aiming to improve the water retention capacity (calderón and cevallos, 2001). the mixture of rice husk with other materials such as coal slag, river sand and husk ash has also been used to improve moisture retention. due to higher quantity of fine particles of brh, it shows higher water holding capacity than coconut fiber (cf), which has coarser particles size, henceforth lower holding retention capacity. in the substrate mixtures studied by quintero et al. (2009), there was a reduction in the rate of decomposition and washing of brh; and the variations in volume of air and the amount of readily available water aided the definition of the appropriate conditions in water management for production. recycling drainage one way to counter the environmental pollution generated by the scs is the use of drainage recycling techniques, which take advantage of their fertilizer potential. this is achieved by implementing a suitable system for drainage isolation and subsequent treatment for recycling the saline solution (gent and short, 2012). success of closed scs depends on knowledge and management of the nutrient solution. most of the water used for irrigation has high concentrations of salts, especially sodium and chloride, elements that are poorly absorbed by most plants, which can affect the reduced volume of roots, characteristic of scs (sonneveld and van der burg, 1991). this accumulation can be prevented by washing with additional water applications, which also leads to considerable losses of nutrients (sonneveld, 2000). the non-absorbed salts by the crop are drained and tend to accumulate in the recirculating nutrient solution; therefore it must be frequently leached (removed from the system), particularly under high temperature environments where salt accumulation can reach 2 ds m-1 (incrocci et al., 2006). maas and hoffman (1977) modeled salt tolerance with the following characteristics: (1) salinity threshold value (stv), which is the maximum value of salinity which does not present a significant reduction in growth or yield and (2) the salinity yield decrease (syd), a value that indicates the percentage of decrease in yield per unit increase in ec over stv. sonneveld et al. (1999) concluded that the sodium and chloride absorption by plants increase with increasing concentrations in the root environment, henceforth counteract their accumulation in the rhizosphere, would be an advantage, however, it depends on the species. for carnation the calculated values were: stv of 4.3 ds m-1 and syd of 3.9% per ds m-1; and for rose: stv of 2.1 ds m-1 and syd of 5.3% per ds m-1. low ec values can produce inadequate input elements and nutritional deficiencies (graves, 1983). in contrast, ec values over the stv decrease performance due mainly to osmotic effects which are influenced by the composition of the nutrient solution (savvas, 2003). salinity affects the quality of cut flowers, decreasing the length and diameter of the stem, firmness and vase life (de kreij and van den berg, 1990). in the case of gerberas and roses, these species respond by reducing the number of flowers more than the average weight of the flower, while in carnations and bouvardias the opposite occurs (sonneveld et al., 1999). in some growers of cut flowers in the bogota plateau, leaching eff luent is conducted to the reservoir water supply. this water is used to prepare a new fertigation solution. this is not considered properly recycling since the chemical composition of the reservoir water is altered with ions poorly absorbed by plants. according to this, is necessary to develop techniques of recycling that isolate drainage solutions for recomposition. in this context, a crop system based on the reuse of the leaching solution or recycling of the drainage solution would contribute to the optimization of the scs technique in protected agriculture. a cleaner production technique benefits the marketing of products since this production system involves the use of good agricultural practices, which is certifiable by green labels. by adopting this technique, the discharge of water and fertilizer salts will be reduced, especially of nitrate, phosphorus and potassium, mitigating environmental impact, reducing costs and preserving water sources (sengupta and banerjee, 2012). basic concepts some of the most important variables to consider in scs are: the rhizosphere temperature, ph solution, concentrations and ratios of nitrate and ammonium, container size or root volume, growth media, ec and root aeration (kafkafi, 2001). in addition to ec and ph to prepare the initial solution, the concentration ratios of nutrients and water quality must be taken into account (savvas and adamidis, 1999). 382 agron. colomb. 30(3) 2012 some important concepts for managing closed scs are defined (stanghellini and kempkes, 2002). they are variables that depend on the type of substrate, the weather and the phenological state of the plant; and they are important for determining the water relations and balances over time. volume of water used (vu): volume that is used to restore the system volume, equals the volume of the new nutrient solution; irrigation volume (vi): volume of solution applied to the crop in a time interval; pulse volume (vp): volume of solution applied in an irrigation event; volume absorbed (va): the amount of water used by the crop at a particular time and is equal to the transpiration plus growth in biomass increase, which is usually less than the 10% of the transpiration; drained volume (vd): amount of water flowing out of the root zone; leachate volume (vl): amount of water leaving the system; leaching fraction (lf ≡ vl / vu): ratio between the volume exiting the system and the volume of water used in a given period; leaching requirement (lr ≡ vl / va): ratio between the volume exiting the system and the volume of water absorbed by the plant, in a given period, operational ec (eco): average of the ec desired for the system, leachate ec (ecl): ec at which the system solution should be discarded. variations in ph the ph in the root zone for most hydroponics is between 5.5 to 6.0. values between 5.0 to 5.5 and from 6.5 to 7.0 would not cause problems in most crops (graves, 1983), while values greater than 7.0 may cause problems in the absorption of p, fe and mn; and sometimes deficiency symptoms for cu and zn (de rijck and schrevens, 1997). the ph values in a substrate system have large variations during the growing season, partly due to small volume, especially when the substrate used has a low buffering capacity. however, ph variations are greater in inert substrates, and more stable in organic substrates. the buffering capacity of the nutrient solution used is very low and almost only determined by the phosphorus concentrations (sonneveld, 2002). vélez (2012) evaluated recirculation rates and substrates based on brh and cf in culture system for carnation, and found that the ph in the leachates tended to decrease and in the substrates, was constant during the study period but increased with a rise in percentage of brh. in periods of high growth rate with sufficient light intensity, anion absorption normally exceeds cation absorption, which is due to high absorption of nitrate and its use in plant metabolism. this difference in rate of absorption of ions is compensated by the release of hco3and ohto rhizosphere (ben-zioni et al., 1971), increasing the ph of the root zone. however, under conditions of low light intensity, this situation is reversed, thus reducing the use of nitrate and increasing the cation:anion absorption ratio; rapid uptake of cations is compensated by the release of h+ by the roots (graves, 1983). the ph in the solution can be controlled by: (i) modification of the nh4:no3 ratio in the recycled solution and (ii) application of the required nitrogen in nitrate form and reducing the ph with acid. by not adding acid, the first method reduces the salt load in the system, however, ammonium may inhibit absorption of ca, mg and k and impair the development of the roots at high substrate and solution temperatures (bar-yosef, 2008). physiological considerations – concentration of elements in the solution the composition of the nutrient solution is defined by the known total salt concentration, ph, micronutrients concentrations, and the ratios between the macronutrients and the irrigation water composition (savvas and adamidis, 1999). it has been established that the absorption of nutrients by the plant is specific for each solute and follows the michaelis-menten dynamic (claassen and barber, 1974). in this regard, based on the rate of absorption of the solution, bugbee (2003) placed essential nutrients into three categories (tab. 1), wherein the monovalent ions are more efficient (schippers, 1980). however, the ion uptake mechanisms are different for each ion and each species of plant and therefore the passive and active absorption terms should not be taken literally as plant chemistry plays an important role (marschner, 1995) through the stoichiometry of some elements (ågren, 2008). one drawback in single ion monitoring is the concentrations of the elements n, p, k, and mn, which should be kept low to prevent toxic accumulation in plant tissues. the total amount of the nutrient solution can be determined easily and with some precision from the ec of the solution. however, because of the differential removal rate through the absorption of nutrients, ec mainly measures the concentration of calcium, magnesium and sulfate remaining in the solution. micronutrients contribute less than 0.1% to the ec (bugbee, 2004). 383cuervo b., flórez r., and gonzález m.: aspects to consider for optimizing a substrate culture system with drainage recycling table 1. classification of elements in the nutrient solution according to their rate of absorption. removal rate elements active absorption, quick removal no3, nh4, p, k, mn intermediate absorption mg, s, fe, zn, cu, mo, cl passive absorption, slow removal ca, b source: bugbee (2004). when irrigation water is poor in quality there is a rapid increase in ec due to the accumulation of sodium, chloride and sulfate. in the case of hard water is due to the accumulation of calcium and magnesium. the bicarbonates commonly present in groundwater are neutralized with acid. on the other hand, micronutrients such as boron or heavy metals may accumulate to toxic levels, even though their concentrations are in the order of micromoles per liter; unlike other ions that are determined indirectly by measuring the ec, these have to be monitored by expensive laboratory analysis (olympios, 1999; carmassi et al., 2003). one reason for the rapid buildup of chloride is owed to its weak retention in soil and subsequent leaching due to high mobility (marschner, 1995). it is an essential element for all plants and its addition may be a strategy to reduce nitrate levels in accumulator crops, due to the antagonistic effects between these two ions (chapagain et al., 2003). according to savvas (2003), in the case of actively absorbed macronutrients such as n, p and k, maintaining low concentrations could be obtained good yields; with the best results when the concentrations of elements in solution correspond roughly to the absorption ratio nutrient: water (sonneveld, 1981; graves, 1983). under these conditions, plants do not consume energy to actively take or exclude ions (steiner, 1980), however, the absorption ratio nutrient:water fluctuates in response to weather conditions, which makes difficult the preparation of a solution consistent with that ratio (savvas, 2003). the excess of nitrate in the restitution solution increases dry mass allocation to the leaves at expense of shoots and inflorescences. ph values between 3 and 4 increase the absorption of p, and its concentration in leaves, reducing the biosynthesis of sucrose and adversely affecting the yield of flowers. bar-yosef et al. (2009), using appropriate mixtures of no3, nh4 and urea reduced the harmful effects caused by changes in ph, which produce ionic imbalances and competition for absorption of ca, p, mn, and other elements. in practice, in systems based on organic substrates is difficult to track the variation of microelements concentration (cu, fe, mn, zn and b), likely due to changes in physical, chemical and microbiological properties of the substrates. in carnation established system under brh and cf substrates, with three recycling percentages of the drained solution, mesa et al. (2011) reported increases in ec and cu concentration along with a trend of ph reduction during the transition between vegetative and reproductive stages. in the same experiment, vélez et al. (2012) showed the nitrate concentration in the leaching solution was influenced by levels of recirculation and for the substrates factor this concentration decreased as the brh content increased. for phosphate, the concentration in the leaching solution was influenced by the brh percentage. while the potassium concentration in the leachated tended to increase with age of the plant after the “transition” stage; only influenced by the substrates, with significantly higher concentrations in treatments with higher brh contents. in a hydroponic system, the lowest nutrient absorption happened when rose flower stems reached the maximum elongation rates; with the reduction in the growth rate nutrient uptake increased, reaching the maximum when the stems were ready to harvest. this contrasts with the common belief that the absorption rate is linked to the phenological development of rose flower stems (cabrera and solís, 2011). the temperature and oxygen concentration of the solution also require control. for instance, the production of brassica chinensis l. in the nutrient film technique system (nft), 10°c increase in environment temperature (25 to 35°c) decreased the percentage of dissolved oxygen from 80 to 30% (kao, 2002). in a nutrient solution containing ammonium and nitrate, the absorption of ammonium is favored when the temperature in the root zone is low, between 3 and 11°c (clarkson et al., 1986). during the winter season, rouphael et al. (2008) find out that concentration of the fertigation solution may be reduced about 50% without adversely affecting the plant. they considered the association of the growth index as a function of water use efficiency and the parameters solar radiation, average air temperature and vapor pressure deficit as a tool to reassess fertilizer formulas. quantitative information is needed from the absorption of water and ions during crop development. in addition of essential ions, is necessary to consider the absorption of other ions such as sodium and chloride to avoid accumulation in the root environment. ratios and the amounts of nutrients absorbed vary with the stage and conditions of the plant 384 agron. colomb. 30(3) 2012 development. unexpected changes in the composition of the nutrient solution frequently arise in commercial systems, that is why is necessary to analyze the root environment (sonneveld, 2000). similarly, the composition and volume of the drained nutrient solution will vary over time and it would affect the number of cycles of reuse. the correction procedure of the nutrient solution can be performed in two ways: by conventional control based on the adjustment of ec or by programing addition of nutrients. kläring (2001) provided three ways to control these supplies: adding water and nutrient amounts that are expected to be taken by the plant, control of water content and concentration of nutrients in the root zone as well as in the tissues. one of the requirements for the proper replenishment of drained solution is the addition of nutrients in an appropriate ratio (savvas and gizas, 2002). according to van noordwijk (1990), it was critical to synchronize demand and supply of nutrients to increase their use efficiency. one tool is the mathematical modeling in controlled conditions. models of nutrient uptake have been proposed, such as, barber cushman model (cushman, 1979; barber, 1995), the mobile limit (reginato et al., 2000) and one that considers the increase in root density and competition between them (hoffland et al., 1990). carmassi et al. (2005) developed a model for the tomato crop to predict changes in ion concentration and the ec of the recycled solution. it was designed based on a balanced nutrient absorption equation and simulates the accumulation of salts in the solution when it is prepared with low quality water, in order to schedule the solution disposal. silberbush et al. (2005) proposed a model of water and nutrient flow, and their uptake by the plant. it takes into account the loss of water through transpiration and the accumulation of salts in the solution, including the interaction of this effect with the absorption of water and nutrients. by developing a similar model and integrating it with a computer-aided control, it is feasible the automation of a closed scs. gieling et al. (1997) proposed controlling closed scs by maintaining the flow rate and concentration of the drained solution at a fixed point. this concept has the ability to compensate for changes in the absorption of water. if absorption by the plant decreases, the drained volume will be increased, thereby compensating with a low volume. pathogen control it is perceived that one of the common problems in drainage recycling systems is the spread of pathogens in the liquid medium, since the reapplication of a contaminated solution facilitates their dispersal throughout the crop (poncet et al., 2001). passive disinfection techniques such as slow sand filtration leave part of the resident microflora alive, while active methods such as uv, pasteurization and chemical products control harmful and beneficial organisms. the use of microbiological methods is environmentally friendly, microorganisms are active throughout the system, but more knowledge is needed about the whole process in the growth media and nutrient solution (van os and alsanius, 2004). ozonation, thermal and uv disinfection methods require a large investment and therefore are used when production justifies the cost; furthermore, they must be used in conjunction with sand filters to increase effectiveness (ehret et al., 2001; barth, 1999). the effectiveness of slow flow sand filter (ssf) has been verified at different latitudes (hoitink and krause, 1999) as an appropriate method for the control of microorganisms present in the solution; it is a low cost system whose action lies in natural control exercised physically and biologically (calvo-bado et al., 2003). koohakan et al. (2004) found that cropping systems such as nft and dft (deep flow technique) contained high amounts of pythium sp. compared with substrate systems. the nft contained the largest population of fusarium sp. when compared to other scs. one of the risks of using chemicals for disinfecting nutrient solutions is chemical residue in the leaching solution. the use of compounds with chlorine is not justified due to the environmental and health risks. uv disinfection and ssf appear to allow for a chemical-free management of the recycled solution. garibaldi et al. (2004) concluded that among the best controls for the incidence of phytophthora cryptogea in gerbera cv. goldie cultivated in a recycling system were ssf filter and uv radiation system. it has been found that the proliferation of strains of pseudomonas fluorescens colonizing roots has controlled pathogens such as sclerotinia sclerotiorum (li et al., 2011) and fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici (m’pinga et al., 1997). furthermore, the substances exuded by the roots of the plants could become a major problem in closed hydroponic systems. temperature and photoperiod are related 385cuervo b., flórez r., and gonzález m.: aspects to consider for optimizing a substrate culture system with drainage recycling to the quality and quantity of root exudates, and these compounds can inhibit the growth of roots and produce autotoxicity (pramanik et al., 2000). conclusions local research results show the farmers need to know the hydrophysical characteristics of the substrate as well as the interaction of nutrients with the drained solution and the substrate itself in order to improve fertigation application processes. it is necessary to establish guidelines for the design, monitoring and control of scs according to their minimum components: substrate, plant, nutrient solution and environment. understanding the variations in the physical, chemical and biological characteristics, according to the environmental and sustainability standards, will make possible the implementation of controlled systems. studies must address the system components in order to: define the physical, chemical and biological characteristics for setting up an appropriate substrate; understand the dynamics of recycled nutrient solutions and thereby control the useful life of the drainage without affecting yields; and determine the influence of the components on the productivity of cultivated plants. literature cited ågren, g.i. 2008. stoichiometry and nutrition of plant growth in natural communities. ann. rev. ecol. evol. syst. 39, 153-170. baas, r. and d. berg. 1999. sodium accumulation and nutrient discharge in recirculation systems: a case study with roses. acta hort. 507, 157-164. barber, s.a. 1995. soil nutrient bioavailability: a mechanistic approach. 2nd ed. john wiley & sons, new york. bar-yosef, b. 2008. fertigation management and crops response to solution recycling in semi-closed greenhouses. pp. 383-388. in: raviv, m. and j.h. lieth (eds.). soilless culture: theory and practice. elsevier, london. bar-yosef, b., n.s. mattson, and h.j. liet h. 2009. ef fects of nh4:no3:urea ratio on cut roses yield, leaf nutrients content and proton efflux by roots in closed hydroponic system. sci. hortic. 122(4), 610-619. barth, g. 1999. slow flow sand filtration (ssf) for water treatment in nurseries and greenhouses: the nursery papers. in: nursery and garden industry australia, www.ngia.com.au/files/ nurserypapers/np_1999_03.pdf; consulted: october, 2012. ben-zioni, a.y., y. vaadia, and s.h. lips. 1971. nitrate uptake by roots as regulated by nitrate reduction products of the shoots. plant physiol. 24(2), 288-290. bugbee, b. 2004. nutrient management in recirculating hydroponic culture. acta hort. 648, 99-112. cabrera, r.i. and a.r. solís p. 2011. particularidades de fisiología vegetal y nutrición mineral, con énfasis en estreses, en rosas de invernadero. pp. 91-105. in: flórez r., v.j. (ed.). avances sobre fisiología de la producción de flores de corte en colombia. editorial universidad nacional de colombia, bogota. calderón, f. and f. cevallos. 2001. los sustratos. p. 21. in: memorias primer curso de hidroponía para la floricultura. bogota. calvo-bado, l.a., t.r. pettitt, n. parsons, g.m. petch, j.a.w. morgan, and j.m. whipps. 2003. spatial and temporal analysis of the microbial community in slow sand filters used for treating horticultural irrigation water. appl. environ. microbiol. 69(4), 2116-2125. carmassi, g., l. incrocci, r. maggini, f. malorgio, f. tognoni, and a. pardossi. 2005. modeling salinity build-up in recirculating nutrient solution culture. j. plant nutr. 28, 431-445. carmassi, g., l. incrocci, m. malorgio, f. tognoni, and a. pardossi. 2003. a simple model for salt accumulation in closed-loop hydroponics. acta hort. 614, 149-154. casadesus, j., r. caceres, and o. marfà. 2007. dynamics of co2 efflux from the substrate root system of container-grown plants associated with irrigation cycles. plant soil 300(1-2), 71-82. chapagain, b.p., z. wiesman, m. zaccai, p. imas, and h. magen. 2003. potassium chloride enhances fruit appearance and improves quality of fertigated greenhouse tomato as compared to potassium nitrate. j. plant. nutr. 26(3), 243-658. clarkson, d.t., m.j. hopper, and l.h.p. jones. 1986. the effect of root temperature on the uptake of nitrogen and the relative size of the root system in lolium perenne. i. solutions containing both nh4+ and no3-. plant cell environ. 9(7), 535-545. claassen, n. and s.a. barber. 1974. a method for characterizing the relation between nutrient concentration and flux into roots of intact plants. plant physiol. 54(4), 564-568. cushman, j.h. 1979. an analytical solution to solute transport near root surfaces for low initial concentration: i. equations development. soil. sci. soc. amer. j. 43 (6), 1087-1090. de kreij, c. and t.h.j.m. van den berg. 1989. nutrient uptake, production and quality of rosa hybrida in rockwool as affected by electrical conductivity of the nutrient solution. p. 519. in: proceedings of the eleventh international plant nutrition colloquium. kluwer academic, wageningen, the netherlands. de rijck, g. and e. schrevens. 1998. elemental bioavailability in nutrient solutions in relation to precipitation reactions. j. plant nutr. 21(10), 2103-2113. dhakal, u., v. salokhe, h. tantau, and j. max. 2005. development of a greenhouse nutrient recycling system for tomato production in humid tropics (on line). cigr ejournal 7, http://ecommons.library.cornell.edu/bitstream/1813/10429/1/bc%20 05%20008%20salokhe%20final%206dec2005.pdf; consulted: october, 2012. ehret, d.l., b. alsanius, w. wohanka, j.g. menzies, and r. utkhede. 2001. disinfestation of recirculating nutrient solutions in greenhouse horticulture. agronomie 21(4), 323-339. european commission. 2000. aplicación de la directiva 91/676/ cee del consejo relativa a la protección de las aguas contra la contaminación producida por nitratos utilizados en la 386 agron. colomb. 30(3) 2012 agricultura. in: european commission, http://eur-lex.europa. eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=celex:31991l0676:es: html; consulted: october, 2012. garibaldi, a., a. minuto, and d. salvi. 2004. disinfection of nutrient solution in closed soilless systems in italy. acta hort. 644, 557-562. gent, m.p.n and m.r. short. 2012. effect on yield and quality of a simple system to recycle nutrient solution to greenhouse tomato. hortscience 47(11), 1641-1645. gieling, th.h., j. bontsema, t.w.b.m. bouwmansandand, and r.h. steeghs. 1997. modelling and simulation for control nutrient application in closed growing systems. neth. j. agr. sci. 45(1), 127-142. gonzález m., c.a., h. tafur h., v.j. flórez r., and r. burbano. 2006a. modelación del movimiento del agua en el suelo. pp. 359-376. in: flórez r., v.j., a. de la c. fernández m., d. miranda l., b. chaves c., and j.m. guzmán p. (eds.). avances sobre fertirriego en la floricultura colombiana. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. gonzález m., c.a., m.f. quintero, and v. meneses. 2006b. determinación de algunas propiedades hidrofísicas de los sustratos utilizados en cultivos de flores en la sabana de bogotá. pp. 427450. in: flórez r., v.j., a. de la c. fernández m., d. miranda l., b. chaves c., and j.m. guzmán p. (eds.). avances sobre fertirriego en la floricultura colombiana. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. graves, c.j. 1983. the nutrient film technique. hort. rev. 5, 1-44. hoffland, e., h.s. bloemhof, p.a. leffelaar, g.r. findeneggy, and j.a. nelemans. 1990. simulation of nutrient uptake by a growing root system considering increasing root density and inter-root competition. plant soil 124(2), 149-155. hoitink, h. and m. krause. 1999. new approaches to control of plant pathogens in irrigation water. special circular no. 173-00. landscape, and turf team, ohio state university extension nursery, wooster, oh. incrocci, l., f. malorgio, a. della bartola, and a. paradossi. 2006. the influence of drip irrigation or subirrigation on tomato grown in closed-loop substrate culture with saline water. sci. hortic. 107(4), 365-372. kafkafi, u. 2001. root zone parameters controlling plant growth in soilless culture. acta hort. 554, 27-38. kao, t.c. 2002. the dynamic root floating hydroponic technique: year-round production of vegetables in roc on taiwan. in: food & fertilizer technology center, http://www.agnet.org/ htmlarea_file/library/20110801154442/eb330.pdf; consulted: october, 2012. kläring, h.p. 2001. strategies to control water and nutrient supplies to greenhouse crops. a review. agronomie 21(4), 311-321. koohakan, p., h. ikeda, t. jeanaksorn, m. tojo, s. kusakari, k. okada, and s. sato. 2004. evaluation of the indigenous microorganism in soilless culture: occurrence and quantitative characteristics in the different growing systems. sci. hortíc. 101(1-2), 179-188. li, h., h. li, y. bai, j. wang, m. nie, b. li, and m. xiao. 2011. the use of pseudomonas fluorescens p13 to control sclerotinia stem rot (sclerotinia sclerotiorum) of oilseed rape. j. microbiol. 49(6), 884-889. maas, e.v. and g.j. hoffman. 1977. crop salt tolerance current assessment. j. irr. drain. div. 103(2), 115-134. marfà, o. 1999. soilless culture and fertilizer efficiency. p. 105. in: ifa agricultural conference on managing plant nutrition. barcelona, spain. marfà, o. 2000. la recirculación en los cultivos sin suelo. elementos básicos. pp. 21-27.in: marfà, o. (ed.). recirculación en cultivos sin suelo. compendios de horticultura. 2nd ed. ediciones de horticultura, reus, spain. marins-peil, r., j. lópez gálvez, and a. martins. 1998. cultivo de pepino con técnica de solución nutritiva recirculante. p. 160. in: i congreso ibérico sobre gestión y planificación de aguas. universidad de zaragoza, zaragoza, spain. martinez, s. and p. morard. 1999. réduction de la consommation en eau d'une culture hors sol de tomates par recyclage de la solution nutritive. pp. 531-536. in : 3ème congrès international de recherche: l’eau et sa réutilisations. insa, toulouse, france. martínez, p.f. and d. roca. 2011. sustratos para el cultivo sin suelo. materiales, propiedades y manejo. pp. 37-78. in: flórez r., v.j. (ed.). sustratos, manejo del clima, automatización y control en sistemas de cultivo sin suelo. editorial universidad nacional de colombia, bogota. ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. 2011. decreto 3939 del 2010: plan de gestión del riesgo para el manejo de vertimientos. in: http://www.minambiente.gov. co/documentos/documentosbiodiversidad/110211_ter_ref_ manejo_vertimientos.pdf; consulted: october, 2012. marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, london. mesa, j.m., m.c. henao, and v.j. flórez. 2011. comportamiento de los microelementos en un sistema de cultivo de clavel en sustrato con recirculación de lixiviados. pp. 72-90. in: flórez r., v.j. (ed.). avances sobre fisiología de la producción de flores de corte en colombia. editorial universidad nacional de colombia, bogota. murray, j.d., j.d. lea-cox, and d.s. ross. 2004. time domain reflectometry accurately monitors and controls irrigation water applications in soilless substrates. acta hort. 633, 75-82. m’pinga, p., r.r. belanger, t.c. paulitz, and n. benhamou. 1997. increased resistance to fusarium oxysporum f.sp. radicislycopersici in tomato plants treated with the endophytic bacterium pseudomonas fluorescens strain 63-28. physiol. mol. plant p. 50(5), 301-320. olympios, c.m. 1999. overview of soilless culture: advantages, constraints, and perspectives. pp. 307-324. in: choukr-allah, r. (ed.). protected cultivation in the mediterranean region. vol. 31. colloque sur les cultures protégéesdans la région méditerranéenne. ciheam agadir, marocco. patiño, m. 2000. cultivo de clavel sobre sustrato de cascarilla de arroz. pp. 41-43. in: pizano de márquez, m. (ed.). el clavel. ediciones hortitecnia, bogota. pizano de márquez, m. 2001. floriculture and the environment growing flowers without methyl bromide. united nations environment programme division of technology, industry and economics. nairobi. 387cuervo b., flórez r., and gonzález m.: aspects to consider for optimizing a substrate culture system with drainage recycling pramanik, m.h.r., n. masayuki, a. toshiki, and m. yoshihisa. 2000. effects of temperature and photoperiod on phytotoxic root exudates in hydroponic culture. j. chem. ecol. 26(8), 1953-1967. poncet, c., m. offroy, s. antonini, a. bettachini, g. bonnet, j.m. drapier, d. hericher, and p. julien. 2001. disinfection systems of recycled effluents in flower crops. acta hort. 554, 349-354. quintero, m.f., c.a. gonzález-murillo, v.j. flórez, and j.m. guzmán. 2009. physical evaluation of four substrates for cutrose crops. acta hort. 843, 349-358. raviv, m. and h. lieth. 2008. significance of soilless culture in agriculture. pp. 1-10. in: raviv, m. and j.h. lieth (eds.). soilless culture: theory and practice. elsevier, london. raziq, a. 2007. can we solve the problem of hunger and malnutrition? in: food and agriculture organization of the united nations, km.fao.org/fileadmin/user_upload/fsn/docs/canwesolvetheproblemof hungerandmalnutrition.doc; consulted: october, 2012. reginato, j.c., m.c. palumboc, i.s. moreno, i.ch. bernardo, and d.a. tarzia. 2000. modeling nutrient uptake using a moving boundary approach comparison with the barber-cushman model. soil sci. soc. amer. j. 64(4), 1363-1367. richard, b., s. andré, and c. corinne. 2001. recycling of nutrient solutions for rose (rosa hybrida) in soilless culture. acta hort. 554, 183-191. rouphael, y., m. cardarelli, e. rea, and g. colla. 2008. the influence of irrigation system and nutrient solution concentration on potted geranium production under various conditions of radiation and temperature. sci. hortic. 118(4), 328-337. savvas, d. and k. adamidis. 1999. automated management of nutrient solutions based on target electrical conductivity, ph, and nutrient concentration ratios. j. plant nutr. 22(9), 1415-1432. savvas, d. and g. gizas. 2002. response of hydroponically grown gerbera to nutrient solution recycling and different nutrient cation ratios. sci hortic. 96(1-4), 1-14. savvas, d. 2003. nutritional management of vegetables and ornamental plants in hydroponics. pp. 37-87. in: dris, r. and r. niskanen (eds.). crop management and postharvest handling of horticultural products fruits and vegetables. vol. 1 quality management. science publishers. enfield, nh. sengupta, a. and h. banerjee. 2012. soil-less culture in modern agriculture. world j. sci. technol. 2(7), 103-108. schippers, p.a. 1980. composition changes in the nutrient solution during the growth of plants in recirculating nutrient culture. acta hort. 98, 103-117. silberbush, m., j. ben-asher, and j.e. ephrath. 2005. a model for nutrient and water flow and their uptake by plants grown in a soilless culture. plant soil 271(1-2), 309-319. sonneveld, c. 1981. items for application of macro-elements in soilless culture. acta hort. 126, 187-195. sonneveld, c. and a.m.m. van der burg. 1991. sodium chloride salinity in fruit vegetable crops in soilless culture. neth. j. agr. sci. 39, 115-122. sonneveld, c., r. bass, h.m.c. nijssenand, and j. de hoog. 1999. salt tolerance of flower crops grown in soilless culture. j. plant nutr. 22(6), 1033-1048. sonneveld, c. 2000. effects of salinity on substrate grown vegetables and ornamentals in greenhouse horticulture. ph.d. thesis. university of wageningen, the netherlands. sonneveld, c. 2002. composition of nutrient solutions. pp. 179-210. in: savvas, d. and h. passam (eds.). hydroponic production of vegetables and ornamentals. embryo publications, athens. steiner, a.a. 1980. the selective capacity of plants for ions and its importance for the composition and treatment of the nutrient solution. acta hort. 98, 87-97. stanghellini, c. and f.l.k. kempkes. 2004. a blueprint for optimal management of multiple-quality water-resources. deliverable 8. in: hortimed, http://www.aua.gr/ns/project/hortimed/ deliverable_8.pdf; consulted: october, 2012. van kooten, o., e. heuvelink, and c. stanghellini. 2004. nutrient supply in soilless culture: on demand strategies. acta hort. 659, 533-540. van noordwijk, m. 1990. synchronization of supply and demand is necessary to increase efficiency of nutrient use in soilless horticulture. pp. 525-531. in: proceedings of the eleventh international plant nutrition colloquium. plant nutrition -physiology and applications. wageningen, the netherlands. van os, e.a. 1999. closed soilless growing systems: a sustainable solution for dutch greenhouse horticulture. water sci. technol. 39(5), 105-112. van os, e. and b. alsanius. 2004. disinfestation of recirculated nutrient solution towards new approaches? acta hort. 644, 605-607. vélez c., n.a. 2012. comportamiento de macronutrientes en un sistema de cultivo sin suelo para clavel estándar cv. delphi con recirculación de drenajes en la sabana de bogotá. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. vélez c., n.a., v.j. flórez r., and s.e. melo m. 2012. comportamiento de npk en un sistema de cultivo sin suelo para clavel estándar cv. delphi con recirculación de drenajes en la sabana de bogotá. in: encontro brasileiro de hidroponia. florianópolis, brazil. vélez o., m.v. 2010. guía metodológica para la formulación de planes de manejo ambiental de acuíferos. in: ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, http://www. minambiente.gov.co/documentos/documentosbiodiversidad/ recurso_hidrico/280111_prop_guia_met_pma_acui_280211. pdf; consulted: october, 2012. wallach, r. 2008. physical characteristics of soilless media. pp. 41116. in: raviv, m. and j.h. lieth (eds.). soilless culture: theory and practice. elsevier, london. received for publication: 9 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.46086 1 department of agronomy, faculty agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). aqedarghanco@unal.edu.co 2 institute for applied statistics and computers, universidad de los andes. merida (venezuela). 3 department of mathematics, faculty of science, universidad de pamplona. pamplona (colombia). agronomía colombiana 32(3), 417-422, 2014 a score test for the agronomical overlap effect in a two-way classification model test score para el efecto del solapamiento agronómico en un modelo de clasificación de dos vías aquiles darghan1, sinha surendra2, and julio monroy3 abstract resumen in some agricultural research, a treatment applied to an experimental unit may affect the response in the neighboring experimental units. this phenomenon is known as overlap. in this article, a test to evaluate this effect in the draper and guttman model was developed by imposing side conditions on the parameters of a two-way classification model to obtain a re-parameterized model which can be used in different neighboring patterns of experimental units, usually plants within a crop, whenever the nearest neighbor is considered a directly affected experimental unit and the two-way model is used. three methods, namely maximum likelihood, least squares with side conditions and generalized inverse, were used to estimate the parameters of the original model in order to calculate the value of the test statistics for the null hypothesis associated with the absence of the overlapping effect. the three alternatives were invariant with respect to the use of test. the proposed test is simple to adopt and can be implemented in agronomy since its asymptotic nature is in agreement with the large number of experimental units which generally exist in this type of research, where each plant represents the experimental unit being assessed. en algunas investigaciones agrícolas, un tratamiento aplicado sobre una unidad experimental puede afectar la respuesta de unidades experimentales vecinas. este fenómeno es conocido como solapamiento. en este artículo se desarrolló un test para evaluar este efecto, sobre el modelo de draper y guttman, mediante la imposición de condiciones laterales sobre los parámetros del modelo de clasificación de dos vías para obtener un modelo reparametrizado, el cual puede usarse bajo diferentes patrones de vecindad de las unidades experimentales, usualmente plantas dentro de un cultivo, siempre y cuando sea considerado el vecino más cercano como la unidad experimental directamente afectada y el modelo sea de dos vías. fueron usados tres métodos para estimar los parámetros del modelo original, a saber, el método de máxima verosimilitud, el método de mínimos cuadrados con imposición de condiciones laterales y el uso de una inversa generalizada para calcular el valor del estadístico de prueba para la hipótesis nula asociada a la ausencia del efecto de solapamiento. las tres alternativas resultaron invariantes con respecto al uso del test. la prueba propuesta es sencilla de adoptar y se puede implementar en el campo de la agronomía, ya que su naturaleza asintótica está de acuerdo con el gran número de unidades experimentales que generalmente existen en este tipo de investigaciones, donde cada planta representa la unidad experimental evaluada. key words: perpendicular projection operator, side conditions, experimental design. palabras clave: operador de proyección perpendicular, condiciones laterales, diseño experimental. introduction in some agricultural tests, a treatment that is applied to an experimental unit may affect the response in the neighboring experimental units. this phenomenon is known as overlap. for example, in variety testing, the effect of a neighbor can be attributed to differences in height between plants, strength of roots, and date of germination, among others. hide and read (1990) discussed this situation in potato cultivation. the treatments applied to crops for fertilization plans, irrigation and pesticide applications can be dispersed to other plots or adjacent experimental units, which can affect the response in the neighboring units. an example of this situation for an irrigation experiment can be found with bhalli et al. (1964). this overlapping phenomenon has been modeled by several researches; for example, pearce (1957) considered a model in which each treatment had a direct inf luence on the plot in which they were applied and an overlap effect on the neighboring plots. draper and guttman (1980) also considered such a 418 agron. colomb. 32(3) 2014 model, discussing some approximate testing methods as well as a confidence interval for the overlap effect. draper and guttman (1980) used a nonlinear model in which the overlapping was attributed to all the effects considered in the model. such a model is written as: y = xβ + αwxβ + ε (1) where the random vector y denotes the response of nexperimental units, x is a known design matrix of dimension n × p with rank q > p, β is a p-dimensional vector of unknown parameters consisting of the effects of blocks and treatments, a is the overlapping coefficient, and w = (wij) is a matrix of known weights of dimension n × n, where wij denotes the effect of unit j on unit i; such that 1 1 n ijj w = = for all i; and wii = 0, wij ≥ 0 for all i and j. the fact that the x matrix is of an incomplete rank generates the possibility of imposing side conditions on the parameters so that an estimator for the β vector can be obtained. finally, it is assumed that the distribution of the error vector ε is normal and independent with an expected value of zero (e(ε) = 0) and variance of s2i, where i is an identity matrix. shukla and subrahmanyan (1999) considered a generalization of the first model represented by (1), which only included a subset of all the direct effects inf luencing the neighboring plots. in the following sections of the article, some important results which allowed the construction of rao’s score test for a of model (1) are presented; in the methods section, we explain the side condition technique, the obtainment of several matrices associated with the model of draper and guttman (1980) and, finally, we present rao’s score test under the imposition of side conditions. methods side conditions and associated matrices in the draper and guttman model the technique to impose side conditions is very well-known in the area of experimental design since it provides the necessary (linear) restrictions which can assure that the estimation of the parameters is unique. another use of side conditions is the imposition of arbitrary restrictions on the estimators so that the normal equations can be simplified. in this case, the estimators have exactly the same behavior when a generalized inverse of xtx is used to obtain the vector of parameters. let q be the rank of the design matrix x where q<p<n in (1), then xtxβ represents a set of p estimable functions of β. the side conditions must be non-estimable functions of β. since the rank of x is q and, hence, the deficiency of this rank is p-q; conditions such as lβ = 0 or lβ̂ = 0 to obtain a unique solution for β̂ should be defined where l is a matrix of dimension (p-q) × p with a rank of l being p-q such that lβ is a set of non-estimable functions. the (1) model under the null hypothesis a = a0 along with the side conditions is written as: 11 101 11 pnpn nlnnnn pp plpl lllnll ++= xxy w 0 ll0 0 0 0 or = + +0a a ay u w u (2) where ut = [xt lt] has rank p, wa is a matrix of weights with l additional rows, and where l represents the number of imposed linear restrictions. the utu matrix is of a p × p dimension and rank p, which generate the system of normal equations ut uβ̂ = ut ya, where ya is the vector of responses expanded with zeros and has a unique solution for β̂ (graybill, 1976). in order to illustrate the above described procedure, let us suppose that we have a two-way classification model (treatments and blocks) which will be written as yij = μ + τi + δj + εij; (i = 1, 2,..., t >1); (j = 1, 2,..., b >1) with τi as the effect of the ith treatment and δj as the effect of the jth block, which in matrix form is written as y = xβ + ε. in this model, there is a deficiency in rank p-q = 2, with p = t + b + 1 and q = t + b-1. in order to solve this problem of rank deficiency in this design model, the usual non-estimable functions 1 0 t ii= = and 1 0 b jj= = can be used, which can be expressed in the matrix form as the following set of non-estimable functions: 00 0 00 0 t t t b = = j l j denoting jt and jb as the vectors of ones of the t and b elements, respectively. the matrices utu, (utu)-1, (utu)1xt and x(utu)-1xt are needed in the estimation of the vector of parameters β, error variance and, therefore, for obtaining rao’s score test for overlapping. however, here, we only present the final expression (darghan, 2010); it is the comprehensive development of related matrix calculations), namely: ( ) 1 1 1 1t t t t t jb t n= + = +x u u x x x x x jj m m m (3) with n=bt, x = (j xτ xδ), where xτ and xδ are the submatrices of the design matrix associated with the effects of the treatments and blocks respectively, 1 tb=m x x , 1 tt=m x x and m jj1 tj n= , which are all perpendicular projection matrices onto the column spaces of xτ, xδ β̂ 419darghan, surendra, and monroy: a score test for the agronomical overlap effect in a two-way classification model and j, respectively, denoted with c(xt), c(xd) and c(j). this last statement is shown in a later theorem. the space spanned by the columns of a vector or matrix called a column space is written as c( ), placing in the brackets the vector or matrix of interest. another interesting use of side conditions for obtaining the re-parameterization of a model can be described as follows: let lβ = 0 define the side conditions in the model (1). if lβ = 0 holds, then β belongs to the orthogonal (⊥) complement of c(lt), namely β∈c(lt)⊥. let z be such that c(lt) = c(z), then β = zγ for some γ; then, by substituting β with zγ and defining x0 = xz in model (1), we get 0 0= + +y x wx (4) besides, if lβ is not estimable, then c(x) = c(x0) and the third model represented by (4) is a re-parameterization of model (1) (christensen, 2011). rao’s score test this section summarizes the theory of likelihood for the score test. further information about score tests can be found in (rao, 1973) and (cox and hinkley, 2000). the article published by (rao, 1948) introduced the fundamental principle of a test based on the score function as an alternative method to the likelihood ratio test and to wald’s method. several authors have described the attractive properties of the method; among them, chandra and joshi (1985), bera and mckenzie (1986) and bera and bilias (2001). for a better understanding of the test, we introduce its notation, which is maintained until the development of the test for a. suppose there are n independent observations y1,..., yn identically distributed with a density function of f(y; θ) that satisfies the conditions of a regularity given by (rao, 1973), where θ is a vector of parameters of dimension p × 1, with p . the log-likelihood function, the score function and the expected information matrix are defined respectively as ( ) ( )( )1log ; n ii l f y = = , ( ) ( ) /s l= , f( ) ( )( )2 / te l= . the hypothesis to test is h0: h(θ) = c, where h(θ) is a rdimensional vector function of θ with r ≤ p and c is a vector of known constants. in addition, it is assumed that h(θ) = дh(θ)/дθ is a full column rank matrix. in the onedimensional case of c, when p = 1 with h0: θ = θ0 and using the neyman-pearson lemma, (rao and poty, 1946) proved that the most powerful local test for h0 is ks(θ0)>λ, where λ is determined such that the size of the test is equal to a pre-assigned value of the significance level, with k as +1 or -1, respectively for alternatives θ > θ0 or θ < θ0 (wald, 1941), and as the result of which under h0, s(θ0) has asymptotically normal distribution with a mean of zero and a variance of f(θ). this result led (rao, 1948) to suggest a test based on s2(θ0) / f(θ)-1 as a χ21 variable when n is large. the generalization of the test when p ≥ 2 was developed by (rao, 1948), which led him to the statistical test based on s(θ0)t f(θ)-1 s(θ0), which has a χ2g distribution with g degrees of freedom. results here, the results obtained by applying rao’s test score to the overlap model are presented as well as some theorems generated as a result of the partition of the design matrix to solve the problem of incomplete rank in the estimation process and the statistic test to evaluate the effect of overlapping. suppose we want to test the hypothesis h0: a=0 against h0: a≠0 in model (1), under h0, this model is the usual linear model y= xβ+ε; however, x is not of a full column rank; in this sense, the p parameters in β are not unique. we then ascertained whether β could be estimated. using least-squares in (1), we obtained the normal equations xtxβ̂ =xty. however, since x was not of a full column rank, xtx had no inverse; as a consequence, the normal equations did not have a unique solution, despite the fact that this system was consistent if and only if xtx(xtx)-xty( xty), where (xtx)is a generalized inverse of (xtx). since the normal equations were consistent, a solution is: β̂ = (xtx)-xty (5) for a particular generalized inverse (xtx)-, the expected value of β̂ in (1) under h0 is e(β̂) = (xtx)-xtyβ, thus β̂ is not an unbiased estimator of β; furthermore, the expression (xtx)-xtyβ is not invariant to the choice of (xtx)-, thus, β̂ in (5) does not estimate β. with respect to the estimation of s2, in model (1), we define: ( ) ( )2ˆ /t t tn n q= _ y i x x x x y (6) where n is the number of rows of x which has rank q. the estimator in (6) is unbiased for s2 and invariant to the choice of β̂ and to the choice of generalized inverse (xtx)-. for the non-full column rank model (1), under h0, we now assume that ε is distributed as nn(0; s2i). with the normality assumption we can obtain a maximum likelihood estimator for (1) under h0. in this case, we have the same estimator for β which is given by the least square estimation but a biased estimator for s2 is obtained, which can be written as s2ˆ =[n–1ytin–x(xtx)–xt]y. the lack of uniqueness in the estimate for β using two different estimation methods 420 agron. colomb. 32(3) 2014 in (1) leads us to the use of (2). in this model, the problem of the rank of x is solved with the imposition of side conditions to proceed with the estimation of the parameters using least squares. using model (2) restricted by h0 we obtain β̂ = (utu)–1 utya = (utu)–1 uty and s2ˆ = yt[in–x(utu)–xt] y / (n – q), which are unique and unbiased. also the error vector has two interesting features: it has singular normal distribution and, therefore, the log-likelihood function doesn’t exist and contains the matrix given in (3), which is very important in the development of the theorems presented below and can be extended in the balanced two-way classification model with more than one observation per cell by just modifying the design and weight matrices in order to adjust for the replications of each treatment. theorem 1. let mt = b–1 xt xtt , md = t–1 xd xtd and mj = n–1jjt be perpendicular projection matrices onto the respective column spaces of xt, xd and j, such that c(mt) = c(xt), c(md) = c(xd), and c(mj) = c(j). proof. an inspection of the matrices mt, md and mj allows for a verification of the symmetry and idempotent properties, which is enough to prove that these matrices are all perpendicular projection matrices onto the respective column spaces of xt, xd and j. to prove that c(mt) = c(xt), we can refer to the b.51 proposition in (christensen, 2011). in the cases where c(md) = c(xd) and c(mj) = c(j), the same procedure can be followed. theorem 2. for matrices mt, md and mj, it holds that if mtmd = mj, mt mj = mj and md mj = mj, then c(i–x(utu)– xt ) = c(i–m)⊂c(mj)⊥. proof. the proof is obvious by the very definition of the matrices mt, md, and mj in the two-way classification design without interaction. to prove that c(i–m)⊂c(mj)⊥, it is sufficient to multiply i–m with mj and observe that their product is zero. in addition, the rank of c(mj)⊥ as n – 1 is greater than the rank of c(i–m), whose value is n – q, whenever q > 1 in the two-way classification model without interaction. theorem 3. m is the perpendicular projection matrix on c(x), where m = x(utu)–1xt. proof. in order to prove that m is the perpendicular projection matrix on c(x), it is necessary to verify that m is symmetric and idempotent. the symmetry obviously results from equation (3) when verifying that m = mt. so we only have to prove idempotence (m = m2). since m = mt + md – mj, therefore m2 = (mt + md – mj)2, and using the previous theorems, we have m = m2. theorem 4. the matrix (utu)–1 = (xtx + ltl)–1 is a ginverse of xtx. proof . a generalized inverse of xtx is any g matrix such that xtxgxtxx = xtx. let g = (xtx + ltl)–1, then xtxgxtx = xtx(xtx + ltl)–1, but replacing m with theorem 3, we have xtxgxtx = xtmx and as mx = x for the same theorem, we have xtxgxtx = xtx. theorem 5. the matrices ma = mt– mj and mh = md – mj are perpendicular projection operators; additionally, c(ma)⊥ c(mh), c(ma)⊥ c(md) and c(mh)⊥ c(mt). proof . to start, we will prove that maand mh are idempotent matrices, which we obtain by verifying that (mt– mj)2 = m2t + m2j –mtmj – mjmt = mt–mj . the symmetry of mt– mj, obviously results when we substitute mt with b–1 xt xtj and mj with n–1 jjt, from which we obtain mta = ma. the same procedure may be used in the case of mh. in order to prove that c(ma) ⊥ c(md) or, in other words, to prove that c(ma) is contained in the orthogonal complement of c(mh), it should be sufficient to verify that the product of the matrices associated with these spaces is null. in the first case, we have (mt– mj) (md– mj) = mt md – mtmj – mj md + m2j = 0; for the cases c(ma) ⊥ c(md) and c(mh) ⊥ c(mt) the same procedure is followed. to develop rao’s score test for overlapping, we need the expected information matrix which is constructed from the log-likelihood function. in the (1) model, the log-likelihood is singular due to the deficiency in the rank of x. thus, models (1) and (2) are not used in the construction of the test, but we still use their estimates for β and s2. the loglikelihood function for (4) is: ( ) ( ) ( ) ( ) 222 0 0, , log 2 / 2 log / 2 / / 2l n n= +y x wx from which, under h0, we obtain: ( ) 1 0 0 0ˆ t t= x x x y and [ ]2 1 0ˆ t nn= y i m y as the perpendicular projection matrix on c(x0). the score vector is: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 2 02 2 1 , , / 2 / / 2 t ts n = + wx y q x y q y q with q = (in + aw)x0. if we denote sa(a, γ, s2) the component of the score vector corresponding to the parameter of interest (a), the score statistic to test h0: a = 0 is: 421darghan, surendra, and monroy: a score test for the agronomical overlap effect in a two-way classification model matrix or singular normal distribution. thus, the test was developed by re-parameterization of the original model. the natural maximum likelihood estimators were obtained for the parameters γ and s2 under h0 and, with these same estimators, the score test for overlapping was evaluated. the dependence of the statistical test on the parameters allows for replacing the two sets of estimators obtained by least square estimation: one for β and another for s2 in each studied model. the statistical test was invariant, which was expected because models (1) and (4) were equivalent and model (2) provided an estimate for β, belonging to the same estimation space of models 1 and 4. the statistical test for overlapping should be of wide application in agronomical research and has extensive practical value because the application of a variance analysis on a data set that was collected in the field has experienced the effect of overlap, generating spurious results as the effect of the treatments is confused since the same experimental unit could be receiving more than one treatment at a time. this test is easy to adopt as long as the layout of the used experimental design involves a model similar to that of draper and guttman whenever the nearest neighbor is considered a possible source of overlapping. although the used example involved a test of overlapping by means of only the effects included in the two-way model, it can also be tested for any number of factors and their interactions as well as for a subgroup of effects and not only the use of the nearest neighbor by just modifying the design matrix and the matrix of the weights in the re-parameterized model. statistics have been tested in various agricultural applications (darghan et al., 2012) as well as in the area of education (darghan et al., 2014) not only in design models, but also in the context of response surface modeling (darghan et al., 2011), obtaining similar results as observed in the field (darghan, 2010). conclusions and recommendations the developed overlap test can be used in the field of agronomy where it is increasingly suspected that applied treatments can move from one experimental unit to that of the nearest neighbor and that the presence of overlap may invalidate the comparison of treatments when using the analysis of variance associated with a linear model, in this case, a two-way classification model. the asymptotic nature of the test requires a large amount of experimental units for it to be valid. the results obtained in applications using linear models have been similar to those observed in field results. once the overlap coefficient has been estimated, the analysis of variance can be corrected by the overlap effect. monte carlo simulation studies as well as agricultural applications in the field of information technology ( )2ˆ ˆ0, , t ovps s= 11f̂ ( ) ( )2 2ˆ ˆˆ ˆ0, , 0, ,s where γ̂ and s2ˆ are the maximum likelihood estimators of γ, s2 in (4) and f11 (0, γ̂, s2ˆ ) is the component in the expected information matrix evaluated at a = 0. the expected information inverse matrix is: 1f̂ ( ) 2222 000 2 2 2 0 2 ˆˆˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ 0 ˆ ˆˆ ˆˆ ˆ ˆ0, , ˆ /20 ttt t n + = h h h x gx h h h h x g h gx h g 0 0 where ĥ = wx0γ and ĝ = (xt0 (in–mh)x0)–1 with mh = ĥ||ĥ||-2ĥt (mh as the perpendicular projection operator on c(ĥ)). now, when evaluating sa(a, γ, s2) in sa(0, γ̂, s2ˆ ) and grouping terms, we obtain: h h h i x gx h m i m y( ) ( ) ( ) 1 22 ˆ 000 ˆˆ ˆ ˆ ˆˆ t t t nnpvo hs = + (7) the score statistic test for overlap has a χ2 distribution with a g =1 degree of freedom, which tests a in the draper and guttman model. the statistic in (7) depends on β̂ only through ĥ (and hence ĝ). the estimates for β and s2 in models (1) and (4) can be substituted in (7), verifying that the same value of the statistic is obtained. such a result is not surprising given that models (1) and (4) have the same estimation space c(x). darghan (2010) showed the invariance property of sovp using (xtx + ltl)–1 or (xtx)–. discussion a statistical test based on rao’s score test has been developed for the overlapping effect in a re-parameterization of the draper and guttman model (draper and guttman, 1980). although the phenomenon of overlap is not new in agricultural sciences, evaluation by means of a model is relatively new. few authors have modeled this phenomenon. in 1999, shukla and subrahmanyam (1999) proposed an exact test and confidence intervals to assess the overlap coefficient using the model of draper and gutman, but using the likelihood ratio rest. despite the side conditions imposed in the original model to resolve the no-full-rank restriction in the design matrix and obtain unique and unbiased estimated parameters in (2), the error vector introduced the singular normal distribution; so, in this case, it is not defined as a log-likelihood function and, hence, it was impossible to obtain the estimators by maximum likelihood as it was not possible to apply the methodology of rao to build the hypothesis testing. so far, we can say that the original model and the extended model by side conditions presented the respective restrictions of not being able to obtain the inverse of the expected fisher information 422 agron. colomb. 32(3) 2014 and communication will complement the properties of the test, which can be extended to more complex experimental designs using neighboring patterns that cover all of the experimental units that are being studied. literature cited bera, a.k. and y. bilias. 2001. rao’s score, neyman’s c(a) and silvey’s lm tests: an essay on historical developments and some new results. j. stat. plan. infer. 97, 9-44. doi: 10.1016/ s0378-3758(00)00343-8 bera, a.k. and c.r . mckenzie. 1986. a lternative forms and properties of thescore test. j. appl. stat. 13, 13-25. doi: 10.1080/02664768600000002 bhalli, m.a., a.d. day, h. tucker, r.k. thompson, and g.d. massey. 1964. endborder effects in irrigated barley yield trials. j. appl. stat. 56, 346-348. doi:10.2134/agronj1964.00021962005600 030028x chandra, t.k. and s.n. joshi. 1985. comparison of the likelihood ratio, rao’s and wald’s tests and a conjecture of c.r. rao. shankhyã: the indian j. stat. ser. a 45, 226-246. christensen, r. 2011. plane answers to complex questions. the theory of linear models. 4th ed. springer-verlag, new york, ny. cox, d.r. and d.v. hinkley. 2000. theoretical statistics. chapman and hall; crc, london. darghan, a.e. 2010. test score de rao para el modelo de solapamiento de draper y guttman. phd thesis. faculty of sciences, universidad de los andes, merida, venezuela. darghan, a.e., p. sinha, and a. goitia. 2011. score test para el coeficiente de solapamiento en modelos de superficies de respuesta de primer y segundo orden. dyna 165, 234-245. darghan c., a.e. p. sinha s., and a. goitia a. 2012. una aplicación del test de solapamiento en un modelo de clasificación de dos vías reparametrizado. rev. f. agron. (luz) 29, 124-137. darghan, a.e., c. monroy, and g. montañez. 2014. evaluación del solapamiento de información en las investigaciones que comparan modalidades de enseñanza asociados a las tecnologías de información y comunicación. bistua: rev. fac. cienc. básicas 12, 3-15. draper, n.r. and i. guttman. 1980. incorporating overlap effects from neighbouring units into response surface models. appl. statist. 29, 128-134. graybill, f.a. 1976. theory and application of the linear model. duxbury press, north scituate, ma. hide, g.a. and p.j. read. 1990. effect of neighbouring plants on the yield of potatoes from seed tubers affected with gangrene (phoma foveata) or from plants affected with stem canker (rhizoctonia solani). ann. appl. biol. 116, 233-243. doi: 10.1111/j.1744-7348.1990.tb06603.x pearce, s.c. 1957. experimenting w it h organisms as blocks. biometrika 44, 141-149. rao, c.r. 1948. large sample tests of statistical hypothesis concerning several parameters with applications to problems of estimation. math. proc. camb. phil. soc. 44, 50-57. doi: 10.1017/ s0305004100023987 rao, c.r. 1973. linear statistical inference and its applications. 2nd ed. wiley, new york, ny. doi: 10.1002/9780470316436 rao, c.r. and s.j. poty. 1946. on locally most powerful tests when alternative are one sided. shankhya 7, 439. shukla, g.k. and g.s.v. subrahmanyan. 1999. a note on a test and confidence interval for competition and overlap effects. biometrics 55, 273-276. doi: 10.1111/j.0006-341x.1999.00273.x wald, a. 1941. some examples of asymptotically most powerful tests. ann. math. statist. 12, 396-408. doi: 10.1214/aoms/1177731678 received for publication: 25 july, 2011. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 faculty of science, universidad militar “nueva granada”. bogota (colombia). juan.filgueira@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 30(2), 172-178, 2012 phenotypic evaluation of the resistance in f1 carnation populations to vascular wilt caused by fusarium oxysporum f.sp. dianthi evaluación fenotípica de la resistencia a fusarium oxysporum f.sp. dianthi en poblaciones f1 de clavel johana carolina soto-sedano1, myriam judith clavijo-ortiz1, and juan josé filgueira-duarte1 abstract resumen one of the most important phytosanitary problems of the carnation crops in colombia and in the entire world is vascular wilting produced by fusarium oxysporum f.sp. dianthi. currently, an effective treatment against the pathogen does not exist; the search for resistant varieties has been the most successful method for control of this disease. breeding programs are vital to solving the problem of the carnation fusariosis. the objective of this research was the phenotypic evaluation of carnation f1 populations, products of contrasting crossing, resistant per susceptible to f. oxysporum f.sp. dianthi, in order to determine if the resistance is inherited in the lines. this information will contribute to the selection of material and to the successful introduction of the resistant characteristic, whose expression is commercially acceptable, to the gene pool. the methodology adopted was a phenotypic evaluation of the response to the parasite in the population (450 individuals) and in the parental. this evaluation estimated the area under the curve (audpc), using a scale of symptoms reported for carnation vascular wilt. three different phenotypes were established with this evaluation. the moderately susceptible one is the predominant phenotype and an analysis of phenotypic frequencies was carried out on it. the results show that the individuals of the evaluated f1 population were distributed between two extreme ranges, resistant and susceptible; this shows that there is segregation for the trait resistant to f. oxysporum f.sp dianthi. we did not observe clearly differentiated classes, i.e. with complete absence or presence of the disease, indicating a possible control of the resistance in the evaluated carnation material, governed by more than one gene and with a possible additive genetic action. uno de los problemas fitosanitarios de mayor importancia para los cultivadores de clavel en colombia y el mundo, es la marchitez vascular del clavel producida por fusarium oxysporum f.sp. dianthi. en la actualidad no existen métodos eficaces para el control de este patógeno, sólo la búsqueda de variedades resistentes ha sido el método más eficaz para el control de esta enfermedad. los programas de fitomejoramiento tienen gran importancia en la solución del problema de la fusariosis en clavel. así, el objetivo de esta investigación, fue evaluar fenotípicamente poblaciones f1 de clavel, producto entre cruces contrastantes, resistente por susceptible a f. oxysporum f.sp dianthi, con el fin de profundizar en el modo en que se hereda la resistencia en las líneas. esta información contribuirá en la selección del material comercial y a la exitosa introducción del carácter de resistencia dentro del pool de genes cuya expresión determine características comercialmente aceptadas. la metodología constó de una evaluación fenotípica de la respuesta al patógeno, de las poblaciones (450 individuos) así como de sus parentales. esta evaluación se realizó estimando el área bajo la curva del progreso de la enfermedad (audpc), usando una escala de síntomas reportada para la marchitez vascular en clavel. con esta evaluación, se establecieron tres fenotipos diferentes, siendo medianamente susceptible el predominante y se realizó un análisis de frecuencias fenotípicas. los resultados muestran, que los individuos de las poblaciones f1 evaluadas, se distribuyen entre los dos rangos extremos, resistente y susceptible, así como en el rango intermedio de medianamente susceptible, mostrando que hay segregación para el rasgo de resistencia a f. oxysporum f.sp dianthi. no se presentó el caso de clases claramente diferenciable como ausencia o presencia total de la enfermedad, este hecho presume un posible control de la resistencia en el material de clavel evaluado, gobernado por más de un gen y con una posible acción genética aditiva. key words: dianthus caryophyllus, audpc, vascular wilt, polygenic. palabras clave: dianthus caryophyllus, audpc, marchites vascular, poligénia. introduction colombia has a great tradition in flower production and is the second largest exporter of cut fresh flowers in the world, after holland, and the largest in the case of the carnation (salinger, 1991; asocolflores, 2011), thanks to the weather conditions and labor costs (pizano, 1987). of the total cultivated flower area in the country, 18% corresponds to 173soto-sedano, clavijo-ortiz, and filgueira-duarte: phenotypic evaluation of the resistance in f1 carnation populations to vascular wilt caused by fusarium... the carnation; and the principal countries of importation of this flower are the united stated, japan and holland (asocolflores, 2011). carnation crops have been threatened for decades by the most limiting disease, vascular wilt, caused by fusarium oxysporum f.sp. dianthi (prill and delacr) w.c. snyder and h.n. hansen. the loss caused by this disease may exceed 10% of total production. chemical management is expensive and inefficient. the most successfully form to address the problem is the cultivation of resistant varieties, obtained by traditional breeding methods (arbeláez, 1987; filgueira, 2009). so, the crop of resistant varieties in our country will produce an important reduction of production costs and avoid losses by the disease (filgueira, 2011). at the world level, fusarium pathogens have increased in importance, putting flower-growers and growers in general on alert, because these pathogens have expanded their range of hosts and developed resistance to chemical treatment (abeywickrawa and beal, 1992). depending on the host that is attacked by f. oxysporum, the resistance of plants can be controlled by a simple gene (monogenic), by a few genes (oligogenic), or by multiple genes (multigenenic), (berrocal-lobo and molina, 2007). in the particular case of a host affected by f. oxysporum, different types of inheritance have been described, monogenic and polygenic; and different resistant genes on different crops, including the tomato, melon, cucumber and kidney beans (michielse and rep, 2009). knowing that the resistant type depends on the vegetal material, the objective of this study was to determinate the form in which the resistance is inherited in lines of carnation, in our breeding program; in order to guide the adequate selection of proposed crosses to introduce genetic resistance to vascular wilt into the gene pool, whose expression determines accepted commercial characteristics. likewise, this knowledge will contribute to future studies, which could address the identification and location of genes involved in resistance to f. oxysporum f.sp. dianthi in the carnation. knowledge of the genetics and inheritance of carnation resistance to f. oxysporum f.sp. dianthi will be a useful tool in the breeding program of the molecular phytopathology group of universidad militar nueva granada (umng). the principal target of the carnation breeding program is to obtain commercial plants resistant to fusarium. material and methods biological material we used three f1 populations of carnation, each one with 150 individuals, corresponding to contrasting crosses, between resistant parental plants (r) and susceptible plants (s) to f. oxysporum f.sp. dianthi. these population were: kaly (s)(♀) × candy (r)(♂), um503 (r)(♀) × um226 (s) (♂), and candy (r)(♀) × um226 (s)(♂); representing the different possible combinations of the material in the carnation breeding programs of the umng. the resistant and susceptible characteristics of the commercial carnation varieties kaly and candy and the lines um503 and um226 were used as parental lines and all of them were evaluated in greenhouse and laboratory conditions (soto et al., 2009). the f. oxysporum f.sp. dianthi inoculums that we used for the evaluation were obtained from commercial carnation plants; we used these inoculums to produce a monosporic culture, following the methodology described by soto et al. (2009). parental response evaluation of the f1 population to vascular wilt the response evaluation of the parental and f1 populations to f. oxysporum were observed simultaneously in all parental and for all the plants of the f1 populations. for the evaluation of the parental, we took 30 plants (clones) of each commercial variety and parental line. for the evaluation of the f1 population, we took three plants (clones) of each one. after 4 weeks, we inoculated them through immersion of the root for 30 s in a conidial suspension with a 1∙106 conidia/ml concentration, from the monosporic isolate of f. oxysporum f.sp. dianthi. once we inoculated the cuttings, the plants were planted in 8 oz plastic cups, in a substrate mix of sterile soil and rice hulls (3:1). for the negative control, 30 plants (clones) were taken of each parental line and three plants (clones), for each one of the f1 populations. these plants were submerged at the same time in sterile distilled water (sdw). simultaneous to the f1 evaluation, a test was done to control infection and invasion by the pathogen. it consisted on the inoculation of 20 root cuttings of the susceptible kaly commercial variety (with the same methodology and conditions). each week, we took a plant at random; from this plant, we registered the internal and external symptoms and we reinsulated the pathogen. all the work was done under greenhouse conditions, keeping the sequence, tracking climate and 174 agron. colomb. 30(2) 2012 results and discussion the infection and invasion of the positive control by the pathogen, showed that the infection and the invasion, occurred successfully after the inoculation, because the pathogen was isolated from plants of the kaly variety which is the commercial, susceptible plant, corroborating the pathogenicity of the fusarium used in the evaluation. in the evaluations of the response to vascular wilt in parental and f1 population, different categories of symptoms were identified that describe the fusariosis disease in the carnation (cevallos et al., 1990; arbeláez et al., 1993; benavides et al., 1995). the phenotype evaluation was based on the symptom scale and on the register of the biological response of the different materials to the pathogen, in order to establish possible phenotype ranges in the population. some plants of the population presented category 3 in the severity scale, surpassing the wilting level but they did not reach level 4, or dead. in this case, plants with unilateral wilt were observed. the wilt in other reports was attributed to a response of the plant to occlude and limit the advance of the pathogen with gels (beckman and halmos, 1962; misaghi et al., 1978; baayen, 1986). baayen (1986) showed that in moderately susceptible varieties of the carnation, there could be regeneration of the vascular tissue, after inoculation, infections and symptoms of wilt produced by f. oxysporum. those events would be related to the resistant response in the fusarium-carnation interaction. the results of the estimation of the audpc in the evaluation of the parental lines, showed values of the audpc between 34 and 37 for the resistant parental lines, with presented audpc values between 0 and 3 for the particular case of the um503 line (tab. 1). meanwhile, the negative temperature conditions and relative humidity. irrigation was done using micro filter and uv treated water and fertilization was done using pre-established carnation management plans. characteristic vascular wilt symptoms were evaluated one week after the inoculation, every 7 d for 18 weeks, according to the following symptoms scale (modified by cevallos et al., 1990; arbeláez et al., 1993; benavides et al., 1995): 0, healthy plants without symptoms; 1, plants with symptoms of turgor loss; 2, plants with yellowing symptoms; 3, plants with severe wilting; 4, dead plants. when the time of symptom registration was finished, the pathogen was isolated from each inoculated plant to corroborate plant infection. with the registered symptoms and using the severity scale over the time of the experiment, the area under the disease progress curve (audpc) was calculated using this equation (1). audpc =∑((xi +x i+1)/2) x ((t (i + 1) ti)), (1) where i=1, ti= no. days between inoculation and the sampling date, xi = the rating using the symptoms scale, (t(i + 1) ti) = time in days between two readings, (jeger y viljanen-rollinson, 2001). with the data for the audpc for each parental and each f1 plant, as well as with the detailed observation of the symptoms over time, the phenotypes were established in ranges using frequency analysis. finally, a variance analysis (anova) was carried out between the audpc values obtained in the evaluation of f. oxysporum in the f1 population, with the purpose of establishing whether there were significant differences between them. then, a genetic analysis of the resistance was performed; the normality distribution of the segregation characteristic was evaluated using the phenotypic frequencies and a shapiro wilks test of data normality. table 1. weekly monitoring of the parental lines, response to vascular wilt, across the register of symptom categories and estimation of audpc. 0, healthy plant without symptoms; 1, plant with symptoms of turgor loss; 2, plant with yellowing symptoms; 3, plant with symptoms of sever wilt; 4, death of plant. parental week of symptom observation audpc characteristic 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 kaly 0 0 0 0 1 1 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2-2 1-2-3 1-2-3-4 37 susceptiblelady green 0 0 0 0 0 1 1 1 1-2 1-2 1-2 1-2-3 1-2-3 1-2-3 1-2-3-4 34 um 226 0 0 0 0 1 1 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2-3 1-2-3 1-2-3 1-2-3 1-2-3-4 34 um 503 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 3 resistantcandy 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 bagatel 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 175soto-sedano, clavijo-ortiz, and filgueira-duarte: phenotypic evaluation of the resistance in f1 carnation populations to vascular wilt caused by fusarium... controls showed audpc values of zero, which present no symptoms related to the vascular wilt. the symptoms began to be evident in the susceptible parental lines, starting with the 5th week of evaluation. the death of the plants was seen at the 14th week (tab. 1). the time in which the symptoms were present, both in parental plants and in the three evaluated populations, was variable, which shows that there is a varietal reply in the pathogen response. the time of evaluation of the symptomatology (18 week) and also the size of the three populations evaluated (150 plants each) allowed us to find a wide variety of situations, from plants that did not present any symptoms to plants that died from vascular wilt. from the observation and detailed tracking of the symptomatology over time, for each plant of the three evaluated populations, the phenotype ranges were estimated as resistant (r), moderately susceptible (ms) and susceptible (s). in the range r, plants that at the end of the symptom register time did not present any symptoms were placed. in the range ms, plants that presented symptoms in numbers one and two were placed. and finally, in the range s, the plants that presented symptoms in numbers 3 and 4 were placed, namely wilting and death. the audpc information of each plant of the different evaluated populations was used to support each phenotypic range (r, ms and s) for each population. these ranges describe the phenotypes of vascular wilt response that are evident in the populations across the symptomatology, and the time in which those symptoms are present. the results of the evaluations of vascular wilt response for the population from the kaly♀ × candy♂ cross, showed that the first symptoms were evident at the 2nd week of evaluation; while, week 8 was the average time in which the symptomatology in the susceptible plants was evident. of 150 plants, 19 were in the range r, 47 in the range s, and the main proportion, 84 plants; were, in the range ms. the pattern of segregation in the population from the kaly♀ × candy♂ cross was 0.13r: 0.56ms: 0.31s (tab. 2). according to the results, it was observed that the phenotype is distributed in the two extreme ranges, resistant and susceptible, and also in the intermediate range of moderately susceptible, showing that segregation for the resistance characteristic to f. oxysporum f.sp. dianthi exists. the frequency analysis of the audpc for the different populations produced three intervals which are based on the range of the set of values of audpc. the use of audpc has increased and it is recommended when the phenology or host growth does not determinate the increase of the disease progress (jeger and viljanen-rollinson, 2001). likewise, the estimation of audpc has different applications in evaluation of resistance levels in the field, and also in the evaluation of quantitative resistance in different pathosystems (das et al., 1992; singh, 1993; birhman and singh, 1995; ma et al., 1995; broers et al., 1996; jeger and viljanen-rollinson, 2001), in particular for f. oxysporum investigations on watermelon (perchepied and pitrat, 2004; navas et al., 2000) and the carnation (cooke, 2006; benyephet, 1996). table 3 shows the audpc behavior for the population from the kaly♀ × candy♂ cross. in this case, of 150 plants, 46 were in the low interval with a value of 8.5, 55 plants were placed in the middle interval with a value of 25.5 and 40 plants had a media value for audpc of 42.5 (tab. 3). the distribution of the plants in the media value intervals for audpc, presented a high similarity with the results obtained in the evaluation of the response to vascular wilt, based on the phenotypic ranges. in both cases, the main proportion of the plants was placed in the intervals of audpc with a media value of 42.5 and (ms) moderate susceptible plants for the evaluation of phenotype ranges. the rest of the plants were at the end intervals, showing that the distribution of the phenotype response to vascular table 2. phenotypic evaluation of the resistance to f. oxysporum f.sp dianthi, in f1 populations of carnation, based on phenotypic ranges with the observed phenotype proportions, r= resistant, ms= moderately susceptible and s= susceptible. population phenotype range plants (150) phenotype proportions (150 plants) kaly♀ (s) × candy♂ (r) r 19 0.13r: 0.56ms : 0.31sms 84 s 47 candy♀(r) × um226♂ (s) r 21 0.14r: 0.59ms : 0.27sms 89 s 40 um503♀(r) × um226♂(s) r 10 0.07r: 0.7ms : 0.23sms 105 s 35 176 agron. colomb. 30(2) 2012 wilt, presents a tendency toward a normal distribution for the population from the kaly♀ × candy♂ cross, these results made a curve with a media value in the peak and values in the ends. likewise, in that population, it was observed that some plants present a more susceptible phenotype compared with the susceptible parental, estimated across the audpc. the susceptible parental was kaly with an audpc of 37, of the 150 plants that were evaluated, 28 presented a higher audpc, the highest value was 51. in the population of plants obtained from the cross candy♀ × um226♂, the first symptoms were presented in the 4th week of evaluation. the 8th week was the average time in which the symptomatology in the susceptible plants was evident, this characteristic was presented in a similar way in the population from the cross kaly♀ × candy♂. from this population, of 150 plants, 21 plants were in the range r, 40 plants in the range s and 89 plants with the highest proportion in the range ms. the pattern of segregation for this population was, 0.14 r: 0.59 ms: 0.27 s (tab. 2). in a similar way as the population from the cross kaly♀ × candy♂, the population form the cross candy♀ × um226♂ had plants that were distributed in the intervals resistant and susceptible and also in the middle interval ms. this distribution also showed segregation for the characteristic of resistance to fusarium. the audpc analysis on the progeny from the cross candy♀ × um226♂ gave the following results: from this population, 43 plants were in the lower interval with a media value of 8.5, 70 plants were in the middle interval with a media value of 25.5 and finally 37 plants were in the interval with a media value of 42.5 (tab. 3). the similitude between the normal distribution for the audpc of the plants in the population and the result of the evaluation of the response to vascular wilt based on the phenotypic ranges is also conserved for the population from the cross candy♀ × um226♂. likewise, in this population, we also observed that some of the plants showed a phenotype more susceptible compared with the susceptible parental, which in this case was um226; this was measured thought the audpc. the media value for the audpc of the susceptible parental um226 was 34 and this value was also the upper limit in the evaluation of the progeny and it correlated with the ms phenotype and also the lower limit of this study correlated with phenotype s. likewise, in the evaluation of the plants progeny, there were higher values of audpc in 39 plants of 150 in the population, with a maximum audpc of 51. finally, in the population from the cross um503♀ × um226♂, the first symptom presented in the 3rd week of evaluation, and week 6 was the average week for the onset of symptoms; therefore, this cross presented symptoms earlier. of the 150 plants of this population, 10 plants were in the range r, 35 plants in the range s, and 105 plants in the range ms; the segregation pattern of the population from the um503♀ × um226♂ cross was 0.07r:0.7ms:0.23s. of the three populations, this last one presented the highest number of plants with the phenotype ms (tab. 2). the population from the um503♀ × um226 cross presented a distribution of the plants in the ranges r and s and a higher part of the population was placed in the ms range in the same way as the populations from the kaly♀ × candy♂ cross and the candy♀ × um226 cross. this showed again that there is segregation for the resistance characteristic to f. oxysporum f.sp. dianthi. the analysis of the audpc on the progeny from the um503♀ × um226 cross, showed that the amplitude of the three intervals had a value of 18, the lower value for audpc was 0 and the highest was 53. for this population, table 3. phenotypic resistance evaluation to f. oxysporum f.sp. dianthi in f1 carnation, populations based on the analysis of frequencies for the audpc variable. population lower limit upper limit media value audpc frequency (plants/150 in range) kaly♀ (s) × candy♂ (r) 0 17 8,5 46 17 34 25,5 55 34 51 42,5 49 candy♀(r) × um226♂ (s) 0 17 8,5 43 17 34 25,5 70 34 51 42,5 37 um503♀(r) × um226♂(s) 0 18 8,8 30 18 35 26,5 72 35 53 44,2 48 177soto-sedano, clavijo-ortiz, and filgueira-duarte: phenotypic evaluation of the resistance in f1 carnation populations to vascular wilt caused by fusarium... 30 plants were in the lower interval, with a media value of 8.8, 72 plants where in the middle interval with a media value of 22.5, and 48 plants were in the interval with a media value of 44.2 (tab. 3). the similitude between the normal distribution of the plants in the intervals obtained from the media values for audpc, and the result of the evaluation of vascular wilt response, based on phenotypic ranges, was again conserved for the cross um503♀ × um226♂. likewise, in this population, it was observed that some plants showed a more susceptible phenotype, compared with the susceptible parental, in the um226 case. the value of audpc of the susceptible parental um226, was 34 and in the evaluation of the progeny, some plants presented values of audpc higher than 49 with a maximum audpc value of 53. the population from the um503♀ × um226♂ cross showed that some of the plants had a audpc value lower compared with the resistant parental, in this case um503, with a audpc value of 3; therefore, there were plants in the progeny, with a more resistant phenotype than the resistant parental. none of the control plants showed a symptom related with vascular wilt, and the isolation of the pathogen from all the inoculated material, including the three repetitions, controls and parental lines at the end of the register time, corroborated the entry of the pathogen into the plants that were symptomatic. the analysis of variance, established significant differences in the audpc variable, between the different individuals in each population and also that, between the three f1 populations, significant differences does not exist. this suggests that although the parental origin is not the same, since kaly and candy are standard commercial type varieties and um226 and um 503 are lines produced by the cross between commercial parental, the obtained populations share the same response tendency, to f. oxysporum f.sp. dianthi. the distribution of the segregation of the characteristic in the phenotype frequencies for the three populations presented a normal distribution tendency, as well as, the tendency of the audpc in the shapiro wilks test, which was significant, with values of 0.92 for the population from the kaly♀ × candy♂ cross; 0.76 for the candy♀ × um226♂ cross and 0.91 for the um503♀ × um226♂ cross. an important characteristic seen in the results of the evaluation of the f1 populations was that part of the progeny is out of the audpc range of the parents. this characteristic is known as transgressive segregation in the literature. in this case, plants of the f1 populations presented audpc values higher than the susceptible progenitor (tab. 1 and 3). it is known that when the inheritance of a trait is governed in a qualitative way, the phenotypes of the individuals are easily distinguishable in two different classes. for the case of resistance, they would be resistant and susceptible. however, characteristics that are controlled by multiples genes cannot be classified into simple classes (agrios, 2005; brown and caligari, 2007). the genetics of the inheritance of resistance in the carnation have been little explored. there are only some published studies that had the intention to deepen the knowledge of the genetics of this pathosystem. the first of them corresponds to the work of sparnaaij and demmink (1977), they proposed that resistance to f. oxysporum f.sp. dianthi raze 2 is polygenic and additive. in addition, bayeen et al. (1966) and scovel et al. (2001), worked with populations, produced by the cross of different populations, they proposed that the inheritance of resistance in the carnation is additive and at least two genes exist. an investigation developed in spain for carnation crops evaluated populations, generated by crossing susceptible and resistant varieties, proposed that resistance in the carnation is produced by several genes but is only expressed when all of them are heterozygote for the allele that produces the resistance, and susceptibility is determined by the presence of one or more homozygote recessive loci (arus et al., 1992). the carnation is a highly heterozygote species, due to its condition as an allogamus plant, due to its long history of breeding and selection (baayen et al., 1991). however, segregation analysis in the carnation, as we present in this study, should be developed by crossing or autopollination between commercial varieties. on the other hand, it is known that the carnation genome is diploid, with a chromosomal formulate of 2n=30 (gatt et al., 1998; castilla et al., 2009), meaning that the number of diploid allelic combinations in the crosses would be three. finally, the present study established three different phenotypes but the predominant phenotype was (ms) moderately susceptible. neither complete absence nor complete presence of the disease was observed for the range or intervals. these facts presume a possible control of resistance in 178 agron. colomb. 30(2) 2012 carnation plants which is governed by more than two genes and with a possible additive genetic action. acknowledgment thanks to the universidad militar “nueva granada” and the “ministerio de agricultura y desarrollo rural” of colombia for financial support through the cias-302 project and contract umng-madr 008-200887271-3244. literature cited abeywickrawa, a. and s. beal. 1992. the fusarium relation races. physiol. mol. plant pathol. 32, 89-92. agrios, g. 2005. plant pathology. 5th ed. elsevier academic press, san diego, ca. pp. 952-953. arbeláez, g., o. calderón, f. cevallos, and d. gonzález. 1993. determinación de las razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel en la sabana de bogotá. agron. colomb. 10, 19-32. arbeláez, g. 1987. fungal and bacterial disease on carnation in colombia. acta hort. 216, 151-157. arus, p., m. llaurado, and j. pera. 1992. progeny analysis of crosses between phenotypes resistant and susceptible to fusarium oxysporum f.sp. dianthi race 2. acta hort. 307, 57-64. asocolflores, colombian association of flower exporters. 2011. floriculture for export. in: http://w w w.asocolf lores.com; consulted: march, 2012. baayen, r. l. sparnaaij, j. jansen, and g. niemann. 1991. inheritance of resistance in carnation against fusarium oxysporum f.sp. dianthi races 1 and 2, relation to resistance components. neth. j. plant pathol. 97, 73-86. baayen, r. 1986. regeneration of vascular tissues in relation to fusarium wilts resistance of carnation. neth. j. plant pathol. 92, 273-285. beckman, c. and s. halmos. 1962. relation of vascular occluding reactions in banana roots to pathogenicity of root-invading fungi. phytopathology 52, 893-897. benavides, j., e. garcés, g. arbeláez, and f. dukuara. 1995. determinación de razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en suelos cultivados y en variedades de clavel en la finca “flores las palmas”. agron. colomb. 12(1), 21-26. ben-yephet, y., m. reuven, a. zveibil, and d. shtienberg. 1996. effects of abiotic variables on the response of carnation cultivars to fusarium oxysporum f.sp. dianthi. plant pathol. 45(1), 98-105. berrocal-lobo m. and a. molina. 2007. arabidopsis defense response against fusarium oxysporum. trends plant sci. 13(3), 145-150. birhman r. and b. singh. 1995. path-coefficient analyses and genetic parameters of the components of field resistance of potatoes to late blight. ann. appl. biol. 127, 353-362. broers, l. x. cuesta, and r. lopez. 1996. field assessment of quantitative resistance to yellow rust in ten spring bread wheat cultivars. euphytica 90, 9-16. brown, j. and p. caligari. 2007. an introduction to plant breeding. blackwell publishing, ames, ia. pp. 209-212. castilla, y., m.e. gonzález, x. xiques, and a. pinares. 2009. establecimiento de una metodología para el conteo de cromosomas en el clavel español (dianthus caryophyllus l.). rev. cultivos trop. 30(1), 65-68. cevallos, j., d. gonzález, and g. arbeláez. 1990. determinación de razas fisiológicas de fusarium oxysporum f.sp. dianthi en clavel en la sabana de bogotá. agron. colomb. 7, 40-46. cooke, b., d. gareth, and b. kaye. 2006. the epidemiology of plant diseases. 2nd ed. springer-verlag, new york, ny. pp. 600-602. das, m., s. rajaram, c. mundt, and w. kronstad. 1992. inheritance of slow-rusting resistance to leaf rust in wheat. crop sci. 32, 1452-1456. filgueira, j. 2011. experiencias en mejoramiento del clavel (diantus caryophyllus). universidad militar nueva granada, bogota. pp. 183-185. filgueira, j. 2009. estudio y manejo de la pudrición basal producida por hongos del complejo fusarium en clavel comercial en la sabana de bogotá. revista de la asociación colombiana de exportadores de flores (asocolflores) 72, 53-54. gatt, m., k. hammett, k. markham, and b. murray. 1998. yellow pinks: interspecific hybridization between dianthus plumarius and related species with yellow flowers. scientia hort. 77(3), 207-218. jeger, m. and s. viljanen-rollinson. 2001. the use of the area under the disease-progress curve (audpc) to assess quantitative disease resistance in crop cultivars. theor. appl. genet. 102, 32-40. ma, h. and a. mujeeb-kazi. 1995. resistance to stripe rust in triticum turgidum, t. tauschii, and their synthetic hexaploids. euphytica 82, 117-124. michielse, b. and m. rep. 2009. pathogen profile. pathogen profile update: fusarium oxysporum. mol. plant pathol. 10(3), 311-324. misaghi, i., j. de vay, and j. duniway. 1978. relationship between occlusion of xylem elements and disease symptoms in leaves of cotton plants infected with verticillium dahliae. can. j. bot. 56, 339-342. navas, j. b. hau, and r. jiménez. 1998. effect of sowing date, host cultivar, and race of fusarium oxysporum f.sp. ciceris on development of fusarium wilt of chickpea. phytopathology 88, 1338-1346. perchepied, l. and m. pitrat. 2004. polygenic inheritance of partial resistance to fusarium oxysporum f.sp. melonis race 1.2 in melon. phytopathology 94, 1331-1336. pizano, m. 1987. carnation culture in colombia: state of the art. acta hort. 1, 5-6. salinger, j. 1991. el clavel. producción comercial de flores. editorial acribia, zaragoza, spain. scovel, g. m. ovadis, and a. vainstein. 2001. market assisted selection for resistance to fusarium oxysporum in the greenhouse carnation. acta hort. 552, 151-156. singh, r. 1993. resistance to leaf rust in 26 mexican wheat cultivars. crop sci. 33, 633-637. shaner, g. and r. finney. 1977. the effect of nitrogen fertilization on the expression of slow-mildewing resistance in knox wheat. phytopathology 67, 1051-1056. sparnaaij, l. and j. demmink. 1977. progress towards fusarium resistance in carnations. acta hort. 71, 107-113. soto, j., f. pabón, and j. filgueira. 2009. relación entre el color de la flor del clavel (dianthus caryophyllus) y la tolerancia a patógenos del género fusarium. rev. fac. cienc. básicas 5, 116-129. agronomía colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pag.211-223 bases para la configuracion del sistema de investigacion de la cadena de la papa en colombia* bases for the development of a national research system for the potato crop in colombia luis felipe rodriguez e.,' rafael vásquez o.1 resumen en torno a la investigación sobre la problemática del sector papicultor en colombia se han dado cita gran número de entidades, dentro de las cuales son de destacar institutos de investigación como eiica, universidades como la universidad nacional de colombia, específicamente la facultad de agronomía en sus programas de pre y postgrado, fedepapa, casas comerciales, sociedades de investigación, etc. de las investigaciones adelantadas sobre tal problemática, muchas no han repercutido en un mejoramiento de la población involucrada a lo largo de los eslabones que conforman la cadena de este importante rubro de producción, en razón, en gran parte, a la carencia en el país de un sistema "" de investigación que regule y coordine acciones atinentes a enfrentar los problemas más relevantes y prioritarios de orden técnico y socioeconómico que afectan el gremio papicultor. sin embargo, no se puede desconocer que la cadena de la papa se ha beneficiado de algunos programas de investigación, especialmente realizados por el ica a lo largo de su existencia, tal es el caso del desarrollo de variedades, muchas de las • recibido en octubre de 1998 profesores asociados. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. santafé de bogotá. cuales mantienen su vigencia comercial, por ser apropiadas para las condiciones ambientales colombianas. palabras claves: eslabones de la cadena, problemas relevantes y prioritarios, desarrollo de variedades. summary several research organizations, including the u.n., especifically the agriculture school in its undergraduate and graduate programs, ica, the federation of potato growers, comercial agrochemical companies, research associations, etc have joined forces around the problems that plague the potato growers in colombia. much research has been carried out on this issue, but relatively few has had an impact on the improvement of living conditions for the peasantry involved along the chain of production and marketing processes, due to the lack of a system that coordinates actions regarding the most relevant and urgent problems of the potato guild in the technical and socioeconomic spheres. nonetheless, the potato growers have undoubtedly benefitted from the achievements of past research, especially by the colombia n agricultural institute (ica) regarding the development of improved potato varieties, several of them still used for commercial purposes. 211 key words: urgent problems, production and marketing processes, potato guild, improved potato varieties. introduccion en colombia, la falta de sistemasde información de estadísticas continuadas sobre el sector agropecuario que involucren, una información periódica y actualizada de los factores biológicos, físicos, económicos y sociales y de los efectos de éstos en la productividad agrícola, la rentabilidad de la actividad productiva y sus implicaciones en el marco del desarrollo económico del país reflejan, en su operatividad, la inconsistencia de las políticas de investigación. este estado de cosas no es extraño para el cultivo de la papa tan notable en la economía colombiana y, en cuya actividad productiva, se tiene que aceptar, como un hecho, que la gran atomización de las explotaciones paperas, la poca eficiencia en los canales de información, el elevado costo de los insumos y los escasos recursos económicos de la gran mayoría de los cultivadores, han sido factores determinantes del desarrollo y racionalidad del nivel tecnológico de los diversos sistemas de producción como tiene lugar su cultivo en las diversas zonas del país. la investigación al interior de la totalidad del sistema configurado por los distintos componentes de la cadena de la papa se ha realizado en una forma descoordinada, promoviendo, de hecho, una baja eficiencia en la utilización de los recursos que, para tal efecto, están dispuestos. en el marco de la investigación de la cadena de la papa, se dan cita un gran numero de entidades, dentro de las cuales se deben destacar las universidades, los institutos de investigación, las sociedades especializadas de investigación, fedepapa, profesionales independientes, casas comerciales productoras de agroquímicos, etc., las cuales constituyen todo un conglomerado de recursos materiales, humanos y financieros que no interactuan bajo la configuración de un organismo de investigación, que funcione armónica y coordinadamente con un marco de referencia estructurado como plan de investigación y que interactuando como cuerpo y alma configure un verdadero sistema de investigación para la cadena agroalimentaria de este producto tan fundamental en la economía colombiana. 1. evolucion y desarrollo de la investigacion en la cadena de la papa el acervo investigativo de este cultivo en el país se extiende aproximadamente a 50 años, a lo largo de los cuales se han adelantado investigaciones en distintos campos de la configuración del perfil tecnológico de éste destacándose la investigación en variedades y mejoramiento, en una forma autónoma al interior del país. como resultado de tal proceso se ha llegado al hecho de disponer de un número amplio de variedades con destacadas características y cualidades que las hacen técnicamente muy eficientes. aunando a esta situación, el sector productor de papa no depende de importación de semillas y posee un representativo inventario de recursos genéticos. por otra parte, la papa es un cultivo que, desde el punto de vista biotecnológico, posee condiciones óptimas para hacerlo transgénico. al efectuar una descripción simple del comportamiento y evolución del cultivo de la papa entre 1950 y la actualidad, se puede • percibir que este importante renglón muestra un incremento destacable en su superficie cultivada, su productividad por unidad de superficie, pasando de cinco ton/ha a, aproximadamente, 18 ton/ha. igualmente, se ha observado un incremento más que significativo en su consumo, desplazándose, en el período en mención, de 20 a 75 kg/persona. este comportamiento puede considerarse como una expresión de que la investigación adelantada en este cultivo ha surtido efectos de importancia, a pesar de que en este aspecto se han presentado altibajos de prosperidad y decaimiento, como resultado de las coyunturas económicas en el contexto nacional. 212 según investigadores de connotada dedicación a este rubro de producción, la época de oro de la investigación en el cultivo de la papa se presentó entre 1950 y 1970 con la presencia en el país de la misión rockefeller y la alianza con el ica que se formalizó en la década del 1960. en este período, es relevante la autonomía que los investigadores en el marco de convenios entre tales instituciones estuvieron, apoyados, básicamente, en la financiación para sus programas y proyectos de investigación. a partir de 1970, la investigación en este cultivo ha tenido grandes altibajos, provocados, principalmente, por la burocratización de los procesos de gestión para el logro de la financiación y asignación de recursos y por la ausencia de un organismo coordinador que desempeñe funciones de ente articulador entre las verdaderas necesidades tecnológicas del sector y la voluntad y disposición de los investigadores por solucionar tales falencias. posterior a 1970, se llevaron a cabo esfuerzos muy destacados de mencionar, pues colocaban sobre el tapete la problemática tecnológica del cultivo en el país y la importancia de articular la demanda con la oferta tecnológica, para mantener el nivel de desarrollo tecnológico de este rubro con el momento. es así como, en 1978, el ica en coordinación con una comisión de técnicos delllca lleva adelante una investigación tendiente a levantar el inventario tecnológico del cultivo de la papa en colombia, incluyendo el correspondiente análisis económico de algunas técnicas propuestas en pro de la configuración de un paquete tecnológico acorde con las necesidades del gremio productor en ese momento. otro hecho importante de resaltar en el marco de la evolución de la investigación en el cultivo de la papa, hace relación con el plan nacional de investigación en papa formulado por el ica en el año de 1981, como componente del plan nacional de investigación agropecuaria de este instituto (plania), elaborado para el quinquenio 1983-1988. el objetivo general del plan en mención era formular un paquete de proyectos de investiqacion mediante los cuales se pretendía buscar soluciones a los factores limitantes de la producción .. para la formulación de este plan, se integró un grupo multidisciplinario el cual estructuró; una zonificación de la producción papera en el país; las diversas disciplinas involucradas, los métodos de cuantificación de la oferta tecnológica disponible y los factores limitantes en cada caso, los criterios para determinar prioridades, la formulación de proyectos de mayor importancia y la asignación del presupuesto requerido. en la década del 80, también, es de destacar como un programa organizado y coherente, pero con carácter regional y sectorial específico en el contexto de la agricultura campesina, el constituido en el marco del convenio internacional entre las universidades uptc de tunja y la facultad de desarrollo agrícola internacional de la universidad técnica de berlín (alemania), cuyo objetivo general fue el análisis de la problemática de la producción y mercadeo de la papa en el departamento de boyacá, del cual se derivaron varias investigaciones realizadas, como tesis de grado de doctorado, lo mismo que trabajos de grado a nivel de maestría para estudiantes alemanes y colombianos. de este programa fueron editados 2 documentos. en el primero, se concentraron los proyectos y, en el otro, los resultados más destacados de dicho programa. a lo largo del perfil histórico de la investigación en el cultivo de la papa en colombia, se ha notado un gran énfasis en algunos aspectos de las distintas fases de su cadena. cabe destacar que, con mayor ímpetu, se ha adelantado investigación sobre los aspectos genéticos y de mejoramiento del cultivo, e, igualmente, en temas circunscritos sobre las áreas de patología.y de plagas y de suelos y fertilizantes. fundamentalmente, la investigación en la cadena de la papa en colombia desde la década del 70, se ha venido concentrando en diversos trabajos de grado efectuados en facultades de agronomía, e ingeniería, en especialidades de agrícola, alimentos, química e industrial y ciencias económicas y 213 administrativas, de universidades localizadas en las zonas de producción del cultivo, destacándose, desde luego, la universidad nacional de colombia, principalmente en su sede de santafé de bogotá, la universidad pedagógica y tecnológica de colombia, con sus facultades de ciencias agropecuarias y ciencias administrativas y económicas, la universidad de caldas, la universidad de nariño y universidades privadas, como la universidad javeriana, de américa y la de los andes. además, los estamentos estatales de investigación, tampoco, han sido ajenos a efectuar investigación al interior de la problemática de la cadena de la papa, destacándose el papel del ica y, en forma más reciente, de corpoica. las sociedades nacionales de especialistas en mejoramiento, fitopatología, entomología, fisiología y suelos, también, han colocado su aporte y contribución a la expansión de la investigación en esta importante cadena. tampoco, se puede excluir el papel de fedepapa como organismo aglutinador del gremio, aportando apoyo, tanto material, como financiero, en la realización de investigaciones claves en la problemática tecnológica del cultivo, y, así mismo, promoviendo y divulgando los resultados de investigaciones relevantes para los productores, mediante boletines y revistas. a raíz de la reestructuración delica, se abre camino a la creación de nuevas instituciones dedicadas a la investigación agropecuaria, implicando, en efecto, una mayor participación de diversos sectores, como el sector privado, las universidades y los gremios. con la desaparición de los programas nacionales por especie que mantenía el ica, éstos no quedaron a la deriva, ni muchos menos se truncaron importantes investigaciones que, al comienzo de la década del 90, se tenían en mira. es así como, para mantener la importancia económica, social y política del cultivo de la papa en colombia, surge unipapa, inicialmente como convenio especial de cooperación para la investigación y desarrollo del cultivo de la papa, firmado entre la universidad nacional de colombia, la federación de cultivadores de papa, (fedepapa)y el ica como representante, aún, del ministerio de agricultura en los convenios de investigación. este convenio fue firmado el 16de septiembre de 1994 y el propósito fundamental era convertirlo, en el futuro, en un organismo que se constituyese en el ente rector que aglutinara y coordinara las actividades de investigación y desarrollo del cultivo de la papa a nivel nacional, a semejanza de algunos organismos que operan en otros países con un gran nivel de éxito y eficiencia, redundando en favor, tanto de productores, como de consumidores. la configuración del grupo inicial de trabajo estaba conformada por personal altamente calificado en investigación del antiguo programa de papa del ica, docentes de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia y técnicos de fedepapa. este equipo partió del análisis detallado de la problemática, tanto tecnológica como socioeconómica, del cultivo, obteniendo criterios y recomendaciones de gran transcendencia y utilidad para esbozar y estructurar un plan de investigación que se denominó "plan de trabajo, proyeccion año 2000", el cual hace énfasis en tres áreas consideradas de gran transcendencia estratégica para la vida y prevalencia del cultivo en el país. las áreas configuradas se aprecian en el cuadro 1 . dentro del marco de unipapase definieron y formularon 22 proyectos que tienden a resolver los aspectos claves de la problemática del eslabón de la producción en el contexto de la cadena de este importante producto de la economía nacional. indudablemente, los proyectos requieren de un apoyo institucional importante, basado, fundamentalmente, en infraestructura, personal capacitado y presupuesto para gastos de funcionamiento. para concentrar más eficientemente los esfuerzos interinstitucionales en este convenio, fue constituida la granja experimental san jorge como sede, a la vez que se configuró un comité técnico triestamental que se encarga de 214 cuadro 1. areas estratégicas de investigación del plan de trabajo. proyección año 2000. convenio unipapa. area de investigacion objetivo basico 1. mejoramiento de las especies solanum obtener variedades para la industria y/ tuberosum spp andigena y solanum o consumo fresco. phureja 2. manejo integrado de enfermedades y generar técnicas y mecanismos para plagas. el control de la "gota de la papa", del gusano blanco y las polillas, con énfasis en el control biológico. 3. manejo técnico-económico y sostenielaborar paquetes tecnológicos de cable del cultivo, tanto para s. tuberosum rácter sostenible para adelantar la (papa de año), como para s. phureja producción del cultivo de la papa, uti(papa criolla). lizando semilla básica. coordinar las diversas acciones, tanto administrativas, como de investigación, de acuerdo con un cronograma de trabajo trazado y avalado por el ministerio de agricultura. resultados de tales proyectos ya han comenzado a ser presentados y divulgados. una lista detallada de los nombrados proyectos en el marco del convenio unipapa, se presenta en el cuadro 2. 2. situacion actual de la investigacion de la cadena de la papa en colombia 2.1. generalidades la historia del desarrollo económico va acompañado de avances tecnológicocientíficos. no obstante, en el caso de colombia y gran parte de los países latinoamericanos, el desarrollo científico-tecnológico se ha marginado en términos generales, del marco de la política económica. solamente, a partir de los años 60, empezó a considerarse este elemento como esencial en el desarrollo económico de los pueblos. el propósito fundamental que debe orientar la investigación agrícola en un país en vía de desarrollo, como colombia, ha de ser el lograr un balanceado uso de los recursos escasos, mediante el seguimiento de líneas de política que consulte con metas de tipo socioeconómico tendientes a mejorar las condiciones de vida de la gran masa de la población del campo y de ahí que el esfuerzo y la inversión que se hagan en la investigación debe ser para obtener un mayor provecho, tanto desde el punto de vista de los beneficios privados que acompañan a los incrementos en productividad como desde el punto de vista del beneficio social que se obtiene de ésta. en el país, la investigación agraria cuenta con enormes y marcadas limitaciones en recursos, tanto físicos, como financieros, por lo cual es necesario efectuar una adecuada selección de prioridades que permita la orientación de los recursos escasos hacia la búsqueda de soluciones a los problemas más apremiantes que aquejan a los productos agrícolas de mayor significancia socioeconómico. lo anterior no es ajeno para el cultivo de la papa en colombia, rubro de producción que posee importantes y significativas fortalezas en el contexto de la investigación científica. al estudiar un perfil de la situación actual de la investigación en la cadena de la papa en el país, se observa un importante fortalecimiento de ésta hacia tópicos básicos en las áreas de mejoramiento y sanidad vegetal, destacándose el papel de la universidad, a través de las facultades de agronomía de la universidad nacional-de co215 cuadro 2. portafolio de proyectos de investigación del convenio interinstitucional unipapa. codigo titulo 95-01-01 95-01-02 95-01-03 95-01-04 95-01-05 95-01-06 95-01-07 95-01-08 95-01-09 95-01-10 95-01-11 95-02-01 95-02-02 95-02-03 95-02-04 95-04-01 95-04-02 95-04-03 95-05-01 95-05-02 95-05-03 95-05-04 96-06-01 96-06-02 introducción, colección, mantenimiento y evaluación de germoplasma. * obtención de variedades de papa con resistencia duradera a p. infestans .• obtención de cultivares resistentes a enfermedades virosas. * obtención de clones resistentes a las heladas. * obtención de clones precoces de papa. * obtención de variedades de papa aptas para la industria. * evaluación de clones de papa para industria en la zona marginal alta investigación para la obtención de semilla sexual, híbrida de papa. mejoramiento genético para cultivares de s. phureja. * evaluación de clones promisorios de papa en pruebas regionales. * caracterización morfológica y evaluación fitosanitaria de algunas tuberosas andinas cultivadas en colombia. * evaluación de estrategias de control biológico para el manejo del gusano blanco p. vorax h. * estudios sobre biología, hábitos y fluctuación poblacional de la polilla guatemalteca (tecia solanivora). * evaluación de tácticas y procedimientos de manejo para el control de la polilla guatemalteca (tecia solanivora). estudio de la dinámica poblacional de áfidos en las principales zonas productoras de papa. evaluación de la calidad para procesamiento industrial de variedades de papa en diferentes zonas productoras. estudio de la extracción, translocación y asimilación de nutrientes en variedades de papa. identificación, evaluación y utilización de nuevas fuentes de nutrición de la papa. * evaluación técnico-económica de sembradoras, aporcadoras y cosechadoras en zonas planas .• desarrollo y evaluación de maquinaria para zonas de ladera moderada. determinación de densidades de población, fuentes y niveles de fertilización óptima en papa criolla, s. phureja .• técnicas de aplicación terrestre de agroquímicos en papa. identificación de los factores limitantes para la producción de semilla de papa en zonas bajas. análisis socio-económico del sistema de producción, comercialización . • proyectos en desarrollo 216 lombia de bogotá y de medellín lo mismo que de las universidades de caldas, universidad pedagógica tecnológica de colombia y de nariño. a éstas, se agrega el esfuerzo de los institutos de biotecnología y de biología de la universidad nacional de colombia y dellca y de corpoica. las sociedades de mejoramiento, fitopatología, fisiología, entomología y suelos, tampoco se quedan atrás y vienen aportando importantes y significativos esfuerzos en la investigación en torno a la problemática de este importante renglón de producción. fedepapa, como entidad aglutinadora del gremio productor, también, esta desempeñando un papel fundamental en el contexto de la investigación, apoyando estudios puntuales a la solución de problemas básicos del eslabón de producción de la cadena de la papa en el año 1997, se configuró un portafolio de proyectos sobre diversos aspectos de la cadena de la papa en colombia, el cual incluyó aproximadamente 80 proyectos, con la participación de 57 profesionales con dedicaciones que van desde tiempo parcial a tiempo completo y en los cuales se utiliza un importante equipo de soporte, como son ocho estaciones experimentales, ocho invernaderos y 19 laboratorios y contándose con el apoyo parcial del personal de las umatas de los municipios de las zonas productoras de papa y de técnicos vinculados con el dr!. una estimación del presupuesto para el desarrollo de tales proyectos se calculó en, aproximadamente, 700 millones de pesos. este monto incluye las partidas que conforman los salarios de los profesionales, ayudantes y obreros, materiales de campo requeridos para el montaje de los experimentos de campo, invernaderos y laboratorio, equipo, reactivos, personal administrativo, procesamiento y análisis de información y otros rubros de importancia en el marco del proceso de investigación. 2.2. lineas destacadas de investigacion (fortalezas) en el marco de la investigación en la cadena del cultivo de la papa en colombia, se han destacado algunas líneas de investígación, que, en cierta medida, han definido un derrotero y una tendencia para constituirse en los campos con mayor fortaleza, como lo muestra el documento elaborado por la federación colombiana de productores de papa (fedepapa) con el auspicio del iica, oficina en colombia y prociandino en el año de 1996, cuya redacción estuvo coordinada por el doctor hernán chaverra gil, trabajo de gran importancia como catálogo bibliográfico colombiano sobre la papa y que en los actuales momentos, sirve como documento base para reordenar la investigación en la cadena papera e, igualmente, se constituye en una fuente de transcendental relevancia para cualquier proyecto de investigación en el marco de la problemática de la cadena del cultivo de la papa. es indudable reconocer que, para adelantar, con mayor acierto, los futuros trabajos de investigación, se deben conocer las experiencias del pasado. este documento muestra la historia de la investigación en la cadena papera, destacándose las áreas trabajadas con énfasis y las débiles. igualmente, se puede derivar cuán importante y destacada ha sido esta cadena para las diversas instituciones que, como las universidades, los institutos deilnvestigación, la industria, casas productoras de insumes, consideran este cultivo como objeto y prioridad en sus programas de investigación. también, merece observación especial, determinar en cuales instituciones se nota una mayor concentración de la investigación. al respecto es la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia , sede bogotá, la que presenta una mayor dedicación en la investigación de este cultivo, seguida de la facultad de ciencias agropecuarias de la universidad pedagógica y tecnológica de colombia. además, es de destacar el papel de la facultad de ciencias agrarias de la universidad de nariño y la facultad de agronomía de las universidad de caldas. dentro de los institutos de investigación, se resalta el liderazgo que siempre ha tenido el ica y, actualmente, corpoica en el desenvolvimiento de la investigación en el contexto nacional para este cultivo. 217 en lo relativo a la cobertura geográfica, y en lo que respecta a la gama de proyectos de investigación que se ha pretendido alcanzar, es de resaltar que los departamentos reconocidos como tradicionales zonas productoras del tubérculo se constituyen en los epicentros geográficos donde se han realizado, con mayor énfasis, tales investigaciones y, en efecto se destacan los departamentos de antioquia, boyacá, cundinamarca y nariño. se puede afirmar con un alto grado seguridad, que no ha habido aspecto de la cadena de la papa en el cual no haya sido efectuado algún proyecto de investigación. indudablemente, la problemática de tipo tecnológico ha sido la más favorecida, destacándose, en su orden por el número de estudios, las áreas de enfermedades, mejoramiento genético, insectos plagas, fertilización, semillas y aspectos socioeconómicos. dentro de las áreas nombradas, se observa que han sobresalido los estudios orientados al análisis de la problemática de tópicos muy particulares y de vital importancia para la cadena, sobre todo, en lo que concierne a la fase del ciclo productivo del cultivo. también, se resalta que, dentro del área de enfermedades, la mayor fortaleza, en cuanto a número de investigaciones, es la gota de la papa (phythoptora infestans mont de bary) la cual marca la pauta. en el área de plagas, los mayores esfuerzos han sido hacia el gusano blanco y las palomillas, notándose que, en los últimos tiempos, la atención en investigación en esta área se ha encaminado hacia las últimas y, sobre todo, a lo relacionado con la problemática suscitada con la polilla guatemalteca. en el área de fertilización, la atención se ha centrado en primera instancia, en el uso y manejo de fertilizantes químicos y, en un segundo plano, en foliares y orgánicos. 2.3. lineas debiles de investigacion en la formación del p.i.b. de la economía nacional, el sector agropecuario contribuye en un porcentaje representativo, razón por la cual se debe concebir como un sector cuyo desarrollo requiere esfuerzos para consolidar y modernizar su estructura productiva, y por lo tanto, los procesos, tanto productivos, como de comercialización, requieren una dinamización. un ejemplo claro de esta situación se presenta en los productos perecederos, como la papa, en cuyo cultivo los problemas de producción no presentan mayor controversia, pues, en este ámbito, la investigación ha sido abundante y eficiente, generando paquetes tecnológicos que han venido aportando soluciones a los problemas presentados en las distintas fases del ciclo de precosecha. situación distinta se presenta en la fase de comercialización, en la cual la investigación no ha sido muy prolifera y no se han logrado extraer elementos de juicio aplicables para ofrecer soluciones a los diversos cuellos de botella que afectan a los agentes involucrados. el sistema de comercialización de la papa es ineficiente y desorganizado y caracterizado por la hegemonía de los intermediarios y el desconocimiento de técnicas de mercadeo para el producto, a los cuales se adicionan las variaciones anuales en la oferta del producto, originadas por las condiciones agroecológicas de las regiones de producción. quizá, el primer error del funcionamiento del sistema de mercadeo se centra en la prevalencia del paradigma tradicional de que "todo el que siembra vende", especialmente en el segmento de los agricultores de la economía campesina. no sobra precisar que, si bien es cierto que las áreas técnicas han sido las más investigadas, se observan algunos vacíos y debilidades, dentro de los cuales es importante llamar la atención, pues se constituirían .en los propósitos en los cuales cualquier ente u organismo de investigación debe centrarse para realizar proyectos que generen conocimiento y recomendaciones concretas para mejorar las eficiencias técnica, financiera y económica de la cadena de la papa. a lo largo de la historia investigativa de tal cadena, cabe destacar que en áreas tan importantes de la ciencia básica, como la fisiología y la virología no se han efectuado estudios de gran transcendencia e importancia para generar un paquete de ele218 mentos de conocimiento fundamental para el manejo del cultivo, como para explicar comportamientos y mecanismos que faciliten su manejo y defensa contra fenómenos que, como las heladas, se constituyen en factores de gran preocupación para el productor. otro campo digno de mencionar, en el cual la investigación tecnológica ha sido débil, se centra en la mecanización, sobre todo en zonas de laderas, que son las áreas geográficas donde se encuentra el mayor número de pequeñas explotaciones insertadas en el marco de la economía campesina. en los últimos tiempos, el área de mecanización, recobra una importancia sustancial, en consideración al hecho de que el cultivo de la papa es, quizá, el de mayor uso intensivo de mano de obra, pues, aproximadamente se utilizan 130 jornales por hectárea para el ciclo de producción del cultivo. además, a la anterior premisa, se adiciona la problemática laboral que se viene viviendo en las zonas productoras de papa a causa de la inmigración del habitante rural a las ciudades, convirtiéndose las poblaciones infantil y adolescente, con edades alrededor de 12 a 15 años, en la única mano de obra de mayor disponibilidad para el cultivo en consideración. sería deseable que se impulsaran estudios de investigación tendientes a buscarle soluciones a la baja mecanización que presentan la mayoría de las operaciones de campo que se desarrollan en el transcurso del ciclo de precosecha en sus fases de preproducción y producción. no sobra mencionar, que a pesar de que las zonas productoras de papa en el país, en general, poseen buena disponibilidad de agua, salvo algunas zonas muy pequeñas, los recursos hídricos, drenajes y riego no se han constituido en epicentro importante para constituir una línea de investigación. quizá los campos, en los cuales la investigación, dentro de la cadena de la papa, han tenido las más grandes debilidades corresponden a los de gestión y administración de las unidades productivas o fincas productoras. en estos aspectos, se puede afirmar que la investigación es casi nula, situación que se refleja en la operatividad de las umatas, las cuales nunca han intentado organizar programas de capacitación que ilustren y culturicen a los pequeños productores a utilizar técnicas sencillas de acopio y manejo de información contable económica, sobre la cual el productor esté potenciado para tomar decisiones básicas sobre el manejo de su explotación. otra área bastante débil ha sido la de investigación social, en aspectos tales como precisar cuáles factores se han constituido en barreras infranqueables para la adopción de tecnología y aceptación de las recomendaciones técnicas que los funcionarios de entidades de transferencia y difusión tecnológica imparten. otros tópicos en el campo social que han sido huérfanos en investigación en el cultivo de la papa son los relacionados con la seguridad social del productor y así mismo lo relativo a los mercados de fuerza laboral, que, como ya se mencionó, están afectados por la migración de fuerza laboral en las zonas paperas, donde es bastante drástica, causando problemas de carencia de recursos humanos para laborar en esta actividad productiva. en el eslabón de transformación o industrial de la cadena, es de resaltar el hecho de la gran carencia de investigaciones en el procesamiento del tubérculo, lo cual implica una grave problemática para el sector procesador, pues, con la entrada de empresas multinacionales al mercado de los productos procesados derivados de la papa en el país, éste está quedando bastante desprotegido, constituyéndose en un sector de baja competitividad y de una supervivencia muy difícil y riesgosa. quizá, el campo de investigación más desfavorecido ha sido el aspecto ambiental, debido a lo reciente y novedoso del tema y que es urgente abordar, por el hecho de la agresividad como la que la industria de agroquímicos ha mantenido y hecho coexistir en el sector papicultor, suministrando soluciones de índole química a los problemas de sanidad del cultivo. 219 4, prospectiva de la investigacion en la cadena de papa como se ha expuesto en el contexto del diagnóstico de la investigación en la cadena de la papa en colombia, se han presentado en ciertas coyunturas, problemas de tipo tecnológico que han ameritado la concentración de esfuerzos para solucionarlos, pero que, en absoluto, se ha llegado a la obtención de una solución definitiva y que, en última instancia, se ha observado que muchos de ellos se han venido perpetuando y consolidando. los principales problemas que, actualmente se vienen constituyendo en prioridad para llegar a una solución urgente, son los siguientes: 1. la polilla guatemalteca (tecia solanivora), la cual viene generando enormes pérdidas en la producción nacional. esta plaga ha llegado a ocasionar daños hasta del 100% de la cosecha en algunas regiones de boyacá. 2. el phthorimea (phthorimea operculella), (zeller), también ha sido un insecto-plaga que por una parte, ha causado enormes perdidas a los cultivadores paperos y, por otra, ha implicado que su control eleve los costos de producción. ambos insectos se caracterizan por ser perforadores del tubérculo y, en síntesis, se puede estimar que en los cultivos, generan daños de alrededor de un 15%. 3. se destaca el phytophthora infestans (mont.) de bary o "gota de la papa" que exige de 8 15 aplicaciones de fungicidas para poder rescatar la cosecha. indudablemente, su control representa un porcentaje bien representativo de los costos del cultivo, estimándose entre 8 a 10%, es decir, alrededor de $300.000/ha. 4. el gusano blanco (premnotrypes vorax), (hustache), insecto perforador del tubérculo. a lo largo de los últimos 25 años, se le han dado algunas soluciones parciales, por medio del control químico o mediante prácticas culturales, como la utilización de cultivos trampas localizados en los bordes del cultivo de papa. su control parcial con carbofuran representa aproximadamente un 5% del costo de producción del cultivo. 5. un problema algo diferente a los cuatro anteriores es el relativo al uso irracional y, por no decirlo desmesurado, de fertilizantes y enmiendas, factor que se constituye en aproximadamente el 20-25% de los costos de producción. los productores paperos vienen utilizando aplicaciones de estos agroquímicos que corresponden hasta tres veces las recomendaciones del ica para este cultivo. 6. otros problemas menores en el aspecto fitosanitario y que son dignos de mencionar porque, de una u otra forma, afectan el manejo agronómico del cultivo se enuncian a continuación. • la roña polvosa (spongospora subterranea (wallr.)johnson) ataca la raíz y el tubérculo, reduciendo, desde luego, la producción en cantidad y calidad. • la macana o mortaja causada por rosellinia spp. y que produce la pudrición del tubérculo. • la dormidera causada por la bacteria pseudomona soteneceerum. (e.f.s.) stevens. esta enfermedad se localiza en regiones paperas localizadas por debajo de los 2550 m.s.n.m. • el tirotiador (naupactus, sp). (haupactini cerca macrostylus) .' roya de la papa (puccinia pitteriana henn.) la baja resistencia a los virus pvx, pvy, pvs, y plrv, también, es problema estratégico de importante connotación, pues estos virus provocan la degeneración de la papa y bajan la calidad de la semilla. se estima que este problema puede estar causando una reducción del 15% de la producción anual, aspecto que, en términos de pesos, significaría un equivalente a $450.000/ha. 220 cabe subrayar que los problemas que afronta el sector papicultor, no sólo se engloban en el campo fitosanitario, sino que, también, se presentan problemas que afectan fuertemente el manejo agronómico del mismo y, por esto, son dignos de destacar los relativos a la precocidad del cultivo, aspecto en el cual se desea que las nuevas variedades acorten su período vegetativo por debajo de cinco meses (preferible cuatro meses). igualmente, es urgente buscar soluciones al problema de las heladas. estas son imprevisibles, y, hasta el momento, no se ha llegado a configurar un control práctico, fuera de la resistencia genética. el daño causado por este tipo de problemas representa unos $150.000/ha (5% del costo de producción). las sequías en los últimos años se han venido constituyendo en problema importante, a causa del famoso fenómeno del pacífico. este puede causar reducciones hasta del 5% en la producción nacional. al respecto, no se han realizado estudios juiciosos que faciliten estimar sus repercusiones económicas en forma precisa, ni cuáles son las variedades y regiones más afectadas por este fenómeno. el sector papicultor, también, es fuertemente afectado por problemas de comercialización, dentro de los cuales son dignos de destacar la baja estabilidad de los precios, el cual se constituye en factor de alto riesgo para el cultivador en el momento de definir las épocas de siembra y, en general, al configurar la programación de las diversas operaciones que conforman el proceso de producción del cultivo hasta su cosecha. otro problema, dentro del eslabón de comercialización y su articulación con el de consumo en el marco de la integridad de la cadena de este importante cultivo, tiene que ver con la calidad del producto para el consumo. existe mercado para el producto en fresco y para el producto procesado. para cada uno de ellos existen ciertas exigencias a las que, desde el punto de vista tecnológica y agronómico en la fase de precosecha, hay necesidad de dar respuesta. el mercado del producto en fresco prefiere papas harinosas, no muy compactas. la agroindustria papera, la cual representa aproximadamente, el 15% del mercado del sector papicultor, requiere papas de alto porcentaje de sólidos totales (mayores del 22%) y muy bajo contenido de azucares reductores. como se puede observar existe una amplia gama de aspectos investigativos que deben constituirse en líneas de investigación prioritarias que permitan configurar un plan de investigación en el cultivo de la papa, en torno al cual deben enfocarse acciones estratégicas para los próximos años. el diseño de líneas de investigación que lleven a configurar un plan de investigación coherente en la cadena de la papa en colombia, debe tomar como punto de referencia los problemas enumerados atrás, e igualmente los vacíos que se han venido dejando en las diversas áreas de investigación a lo largo de la trayectoria de la misma en el contexto del desarrollo tecnológico del cultivo. las políticas, los objetivos y las estrategias sobre las cuales se deben fundamentar el plan de investigación en la cadena de la papa deben orientarse hacia el fortalecimiento de las líneas de investigación (áreas) en las cuales se ha percibido mayor debilidad y, entre ellas, se destacan las de fisiología, virología, riego, mecanización, procesamiento, manejo de poscosecha y, en el campo socioeconómico, los aspectos que tienen que ver con la comercialización y el manejo y gestión de la unidad productora. los proyectos que, en el área fitosanitaria, tendrán prioridad deben enmarcarse en el contexto del control integrado. así, para el caso particular de la investigación en las polillas, también se deberá dar prioridad a aspectos, como el uso de bioinsecticidas, de feromonas, la calidad de semilla, la destrucción de residuos, y tubérculos en campo y el control genético y la resistencia de variedades. en lo concerniente a la gota, se hace urgente investigar sobre el empleo racional de fungicidas, y el diseño de estrategias para 221 hacer eficientes las aplicaciones de tales productos. igualmente, promover el desarrollo de variedades resistentes a esta enfermedad. en el campo de investigación relacionado con el gusano blanco, se debe dar prioridad al empleo de bioinsecticidas, al uso y manejo de barreras, zanjas y trampas que faciliten su control. también, se hace necesario el fomento de la investigación que propenda por el desarrollo de plantas (variedades) transgénicas. una línea fundamental que se debe fortalecer es la relacionada con el empleo de fertilizantes y análisis de fertilidad de los suelos paperos. esta se debe orientar hacia la búsqueda de un balance de elementos menores, como el ca, b, zn, cu y s que, en última instancia, implique la reducción o el mejor uso racional de las aplicaciones de npk, que tanto vienen influyendo en la elevación de los costos de producción del cultivo. también, dentro de esta línea, se hace urgente investigar sobre el uso y empleo de rizobacterias y material orgánico. según la industria, la investigación en el área del manejo postcosecha y procesamiento amerita una alta prioridad, pues se viene careciendo de tecnología que permita actualizar el eslabón agroindustrial de la cadena de la papa, para, así, evitar que, en el corto plazo, se vean presionados a importar el producto, máxime cuando se está enfrentando a una competencia internacional en el marco de la apertura y globalización de la actividad empresarial y mercantil. se puede concluir que la prioridad fundamental en el aspecto tecnológico es la investigación encaminada a la búsqueda de variedades resistentes, mejoramiento de semilla y prácticas agronómicas que, en última instancia, se orienten a una mayor competitividad de la cadena ante los retos que demanda el mercado de la papa y, para lo cual en el medio colombiano, se cuenta con los recursos genéticos básicos de especies con alta resistencia. quizá, un renglón bastante importante en el cual se ha adelantado poca investigación y que requiere de una atención inmediata, concierne al eslabón de los insumos que, para la producción, se constituye en el soporte fundamental. vale la pena investigar sobre la calidad y disponibilidad de semilla, calidad de los agroquímicos y empaques e, igualmente, sobre su comercialización y distribución. otra línea que amerita especial interés la constituyen las técnicas de gestión y manejo de la agroempresa productora de papa, sus diversos problemas de administración, financiamiento, crédito, asistencia técnica, adopción de tecnología y su relación con el gremio y el papel de la política agraria hacia este tipo de rama productiva en el contexto del desarrollo rural y su dinámica. bibllografia corpoica. análisis de la problemática del cultivo de la papa. taller interregional de papa. fusagasugá: corpoica, noviembre de 1995. corpoica. red nacional de investigación y transferencia de tecnología en los sistemas de producción de papa. informe de 1996. tibaitatá: corpoica, 1997. departamento nacional de planeacion .. indicadores físicos nacionales de productos agrícolas. unidad de estudios agrarios. tabulados. santafé de bogotá. colombia.1994. instituto colombiano agropecuario. plan nacional de investigación en papa. tibaitatá: ica. 1981. instituto interamericano de cooperacion para la agricultura iica, ministerio de agricultura. proyecto de análisis de competitividad del sector agropecuario colombiano. competitividad de la producción de papa. bogotá, colombia.1995. muñoz, j.r. florentino y m. pineiro. inventario tecnológico del cultivo de la papa en colombia y aspectos económicos de las nuevas técnicas propuestas. tibaitatá: ica, 1978. 222 propapa s.a. estudio para la organización de la gestión administrativa y operativa del centro de comercialización de papa en villapinzón. bogotá: propapa, 1993. rodriguez, b.a.. algunos logros en el cultivo de papa fruto de la investigación del ica. santafé de bogotá, colombia.1992 rodriguez, p. comportamiento del cultivo de la papa en colombia. santafé de bogotá: corpoica, 1995. triana y antovenza, a.. aspectos económicos del desarrollo del cultivo y la agroindustria de la papa en colombia. departamento nacional de planeación. bogotá, colombia.1984. 223 received for publication: 15 july, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.51896 1 faculty of basic sciences, universidad el bosque. bogota (colombia); agricultural research group (grupo de investigaciones agricolas in spanish), faculty of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia (uptc). tunja (colombia). hbalaguera@unbosque.edu.co 2 centro josé acevedo y gómez, universidad nacional abierta y a distancia. bogota (colombia) 3 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) agronomía colombiana 33(3), 356-364, 2015 refrigeration affects the postharvest behavior of 1-methylcyclopropenetreated cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits with the calyx la refrigeración afecta el comportamiento poscosecha de frutos de uchuva (physalis peruviana l.) con cáliz y tratados con 1-metilciclopropeno helber enrique balaguera-lópez1, claudia andrea martínez2 and aníbal herrera a.3 abstract resumen cape gooseberry fruits are highly perishable with a limited shelf-life. the objective of this study was to evaluate the effect of refrigeration on the postharvest behavior of 1-methylcyclopropene-treated cape gooseberry fruits with the calyx. a completely randomized design with six treatments was used. the treatments were three storage temperatures (2, 6 and 16ºc [ambient temperature]) and the application or absence of 1-methylcyclopropene (1-mcp; 1 µl l-1). the fruits were stored for 35 days. the fruits without refrigeration lasted 21 days. during the 35 days of refrigerated storage, the fruits at 2ºc with 1-mcp showed a significantly lower respiration rate, color index and total soluble solids content and a higher firmness value and total acidity. storage at 6ºc also generated a favorable effect on the postharvest preservation of cape gooseberry fruits. los frutos de uchuva son altamente perecederos con limitada vida útil. el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la refrigeración sobre el comportamiento poscosecha de frutos de uchuva con cáliz tratados con 1-metilciclopropeno. se utilizó un diseño completamente al azar con seis tratamientos, correspondientes a tres temperaturas de almacenamiento (2, 6 y 16°c [ambiente]), y la aplicación o no de 1-metilciclopropeno (1-mcp; 1 µl l-1). los frutos fueron almacenados por 35 d. se encontró que los frutos sin refrigeración tuvieron una duración de 21 d. durante los 35 días de almacenamiento refrigerado, los frutos a 2ºc con 1-mcp presentaron significativamente menor tasa respiratoria, índice de color y sólidos solubles totales, mayor firmeza y acidez total titulable. el almacenamiento a 6ºc también generó un efecto favorable en la conservación poscosecha de los frutos de uchuva. keywords: keeping quality, cold storage, ripening, ethylene, respiration rate, andean region. palabras clave: capacidad de conservación, almacenamiento en frío, maduramiento, etileno, tasa de respiración, andes. germany, belgium, luxembourg and france, among others (garcía et al., 2008; fischer et al., 2011). the cape gooseberry is a perishable fruit with a limited shelf-life that exhibits a climateric behavior (novoa et al., 2006; gutiérrez et al., 2008) with an increase in ethylene synthesis at the climaterium stage (gutiérrez et al., 2008; valdenegro et al., 2012). therefore, the evaluation of different technologies such as refrigeration and 1-methylcyclopropene (1-mcp) is necessary in order to preserve fruit quality for a longer time (balaguera-lópez et al., 2014a). in this regard, losses in quality and quantity between the moment of harvest and consumption affect the profitability of horticultural production. postharvest losses in tropical countries have been estimated to exceed 50% of production (paliyath et al., 2008). introduction novoa et al. (2006) mentioned that colombia is the biggest producer of cape gooseberries (physalis peruviana l.) in the world. the colombian ecotype has excelled in the world market because of its characteristic sweet taste, aroma and shiny color (galvis et al., 2005). in 2013, colombia had a production of 12,873 t over an area of 880 ha, giving a yield of 14.6 t ha-1, with the boyaca department being the biggest producer, followed by the departments of antioquia, cundinamarca and nariño (agronet, 2015). the cape gooseberry is considered a “superfruit” because of its functional and medicinal properties (fischer et al., 2011). these fruits are appreciated for their organoleptic properties, they are commercialized at national markets and exported as well to countries such as the united states, canada, holland, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.51896 357balaguera-lópez, martínez and herrera a.: refrigeration affects the postharvest behavior of 1-methylcyclopropene-treated cape gooseberry (physalis peruviana l.)... ethylene has an important role in the maturation and senescence processes of agricultural products that, depending on the case, produce desirable (faster and more uniform maturation) or undesirable effects (accelerated maturation and senescence that reduces shelf-life) (balaguera-lópez et al., 2014a). different studies have indicated that ethylene could accelerate certain processes during the maturation of cape gooseberry fruits such as softening, antioxidant activity, and color change, among others (trinchero et al., 1999; majumder and mazumdar, 2002; gutiérrez et al., 2008; valdenegro et al., 2012). serek et al. (2006) and watkins (2006) mentioned that 1-mcp is highly effective in protecting many agricultural species from the action of ethylene. 1-mcp occupies ethylene receptors in the membrane and thus prevents the binding of ethylene with the receptor and its action (serek et al., 2006). in cape gooseberry fruits, the application of 1-mcp has shown to reduce ethylene production and respiration rates (gutiérrez et al., 2008; valdenegro et al., 2012). in the same way, storage at low temperatures is the most important option for decelerating fruit deterioration (téllez et al., 2007). refrigeration is used to reduce respiration rates, which preserves fruit quality and delays senescence because respiration reductions also reduce the fruit metabolic and enzymatic activity (silva et al., 2013). refrigerated preservation under optimal conditions allows for the reduction of qualitative and quantitative losses due to physiological disorders or diseases, delaying maturation and senescence and extending the shelf-life of horticultural products with suitable quality for fresh consumption or industrial use (paull, 1999; martínez-jávega, 1997). the correct use of refrigeration is one of the most effective ways of maintaining fruit quality (kader, 2008). however, many tropical and subtropical fruits are sensitive to low temperatures, which becomes evident through different alterations and marks on the skin, generally known as lesions or chilling injuries, which can cause a big loss in commercial quality (martínezjávega, 1997). in the cape gooseberry, studies on storage have been conducted at temperatures of 12°c (novoa et al., 2006), 7°c (lanchero et al., 2007) and 1.5ºc (alvarado et al., 2004), in which the importance of refrigeration in the postharvest preservation of this species has been highlighted. according to fischer et al. (1997; 2014), cape gooseberry fruits are harvested with a calyx that protects them, acting as a natural package. during the growing and maturation stage, the calyx protects the fruit from radiation and phytosanitary problems, acting as well as a mechanical barrier. after harvest, the calyx gives protection to the fruit against mechanical and pathogenic damage and reduces ethylene production and weight loss, extending the postharvest life, which is significant in relation to fruits without calyx (fischer et al., 1997; balaguera-lópez et al., 2014b). in colombia and the united states, consumers prefer fruits without the calyx, while exporting to europe and canada requires the presence of the calyx. given that the conditions and requirements set forth for exporting to europe and the united states are different, the special conditions at the moment of harvest, postharvest handling and commercialization have to be taken into account for each of these two markets (garcía et al., 2008). in light of the above, the objective of this study was to evaluate the effect of refrigeration on the postharvest behavior of 1-methylcyclopropene-treated cape gooseberry (p. peruviana) fruits with the calyx. materials and methods cape gooseberry fruits of the ecotype colombia were harvested from a commercial plantation in the municipality of ventaquemada, boyaca-colombia, located at 2,630 m a.s.l., with an ambient temperature of 12°c. fruits of a homogeneous size and in good phytosanitary and quality conditions were harvested at the green-yellow maturity stage, with a color index (ci) = 2.37, total soluble solids (tss) = 13.37 brix degrees and total titratable acidity (tta) = 2.78%. a completely randomized design with six treatments was used. the treatments were three storage temperatures (2, 6°c and ambient temperature (16°c)) and the application or absence of 1-methylcyclopropene (1-mcp; 1 µl l-1). each treatment had four repetitions. each of the 24 experimental units was composed of 125 g of fruits with the calyx. 1-mcp (rohm and haas, bogota) was weighted in a beaker, which was placed inside a hermetic 20l chamber together with the fruits and hot water (45-50°c) was injected using a septa. the dissolution of 1-mcp in hot water liberated the gaseous 1-mcp to the headspace. the fruits were exposed to the treatment for 12 h at ambient temperature. when all the treatments had been applied, all of the fruits were packed in thermoformed polyethylene terephthalate (pet) packages and stored for 35 d at the chosen temperatures. the relative humidity was 90±5%. the respiration rate was calculated for approx. 100 g of fruit in a 2 l hermetic chamber using a co2 infrared sensor and a labquest data collection device (vernier, beaverton or). the co2 values were registered every 4 s for 5 min. these 358 agron. colomb. 33(3) 2015 values were used to calculate the slope that corresponded to the respiration rate and, in order to convert the data to co2 kg-1 h-1, the fruit weight and chamber volume were taken into account. the color was measured using the cielab system parameters l*, a* and b* with a minolta digital colorimeter (konica minolta, hong kong). these data were used to calculate the color index applying the following equation: ci = (1000 x a*)/(l* x b*). the firmness of the fruits (n) was determined using a lloyd ls1 digital texture analyzer (lloyd ls1, bognor regis, uk) with a 1 kn load cell, 3 mm cylindrical die and nexygen plus software. the weight loss (%) was calculated from a fruit sample of 100 g, with which the fresh weight was determined using a 0.001 g precision scale. the total soluble solids (tss) were determined by measuring the brix degrees using a hanna digital refractometer (hanna, woonsocket, ri) with a range of 0 to 85% and 0.1ºbrix precision. the total titratable acidity (tta) was determined using a 916 food ti-touch 120 automatic titrator (metrohm, herisau, suiza). for the extraction and quantification of carotenoids, approx. 1 g of pulp was weighed, then 5 ml of acetone were added and the ingredients were mixed in a vortex for 1 min, after which the mixture was centrifuged for 10 min at 4,000 rpm. then the supernatant was poured into a 25 ml volumetric f lask, after which the acetone again was added to the pellet and the components were mixed again in a vortex and subsequently centrifuged. this procedure was repeated three times. the obtained supernatant was brought to 25 ml using acetone and the absorbancy was determined using a spectrophotometer at 450 nm. the quantification was done using a calibration curve with different concentrations of β-carotene. the total carotenoids were expressed as µg β-carotene/g fw (fresh weight). the obtained data underwent normality tests (shapirowilk test) and homogeneity of variance (levene’s test). then an analysis of variance and tukey’s multiple comparison test (p≤0.05) were performed using the sas v. 9.4 software. results and discussion respiration rate: the lowest respiration rate was obtained with the refrigeration at 2ºc and application of 1-mcp. as the refrigeration temperature decreased, the respiration rate decreased. even at 2ºc, the respiration rate was close to zero until 26 days after harvest (dah), after which the respiration rate increased until 35 dah. furthermore, the fruits left at the ambient temperature had a shorter postharvest life of 21 d (fig. 1). in line with this, the refrigerated storage of the cape gooseberry fruits at 7°c resulted in a longer shelf-life of more than 40 days (garcía et al., 2014). similarly, alvarado et al. (2004) subjected cape gooseberry fruits to a temperature of 1.5ºc for 16 d. the results of this showed that the fruits extended their postharvest shelflife because, during the cold treatment, the fruits had a very low metabolic activity, which notoriously delays the normal processes that lead to advance in maturity. studies conducted by parra-coronado et al. (2008) on plums made it possible to determine that respiration is related to temperature, where low temperatures inhibit respiration; this agrees with the results obtained for the cape gooseberry fruits. figure 1. respiration rate (rr) of the cape gooseberry fruits with the calyx stored at different temperatures, with and without the application of 1-methylcyclopropene (1-mcp). * significant at p≤0.05; ** significant at p≤0.01; ns, no significant. barry and giovannoni (2007) mentioned that ethylene has a close relationship with the respiration rate of fruits, which is why applications of 1-mcp are effective at reducing the respiration rate in different fruits, as has been reported for the tomato (choi et al., 2008) and guava (cerqueira et al., 2009), among others. the obtained results coincide with what has been reported for cape gooseberry fruits in previous studies, where the application of 1-mcp notably reduced the respiration rate (gutiérrez et al., 2008; valdenegro et al., 2012). taking into account the fact that the respiration rate has a direct relationship with fruit perishability, refrigeration together with an application of 1-mcp could become a viable alternative for improving the preservation of cape gooseberry fruits with the calyx. skin color: the calyx had a ci value of -7.45 at the beginning of storage. this value became more negative with time in all the treatments, with the highest ci value observed at r r ( m g c o 2 kg -1 h -1 ) 2°c + 1-mcp 2°c 1-mcp 6°c + 1-mcp 6°c 1-mcp 16°c + 1-mcp 16°c 1-mcp 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 20 25 30 35 days after harvest ns ** * * * * * * * * * * ns ns 359balaguera-lópez, martínez and herrera a.: refrigeration affects the postharvest behavior of 1-methylcyclopropene-treated cape gooseberry (physalis peruviana l.)... 21 dah in the fruits stored at 16°c without 1-mcp. at 35 dah, the fruits at 6ºc without 1-mcp showed the highest calyx ci value (1.69), while the lowest calyx ci value during the entire storage was obtained in fruits refrigerated at 2°c+1-mcp with a value of -0.78 (fig. 2a). in this same treatment, the lowest fruit skin ci value was obtained, where the ci value was always positive and continuously increased until the end of storage (fig. 2b). the results show that, during storage, the green color of the calyx diminished and developed a brownish color, just as it is reported by balaguera-lópez et al. (2014b), possibly due to chlorophyll degradation (taiz and zeiger, 2006). in this respect, ligarreto et al. (2005) mentioned that, when the calyx matures, it gains a texture similar to parchment paper and becomes “straw-colored.” fischer et al. (2011) stated that the change in the calyx and fruit color is synchronic, which agrees with the results of this study because the general tendency in relation to the color change of the calyx and skin was similar (fig. 2). color changes of cape gooseberry fruits are due to chlorophyll degradation and accumulation of carotenoids in plastids (trinchero et al., 1999), mainly β-carotene (fischer et al., 2000), and they are related to the presence of ethylene (gutiérrez et al., 2008; valdenegro et al., 2012). it is possible that the lower ci value in the fruits refrigerated at 2ºc+1mcp may have been due to a lower carotenoid accumulation as a result of a slower maturation process. gutiérrez et al. (2008) reported that 1-mcp delays color change in cape gooseberry fruits, mainly in green-yellow fruits, which coincides with the results of this study. several studies have shown that applications of 1-mcp reduce the chlorophyllase activity and loss of chlorophyll (watkins, 2006; sun et al., 2012). tomatoes treated with 1-mcp showed a low lycopene accumulation and slower color change (zhang et al., 2009). in addition, it is possible that refrigeration in cape gooseberry also may reduce the enzymatic activity related to color changes. in tomatoes, refrigerated storage was found to reduce the color change, expressed as hue angle, which was due to a lower carotenoid accumulation (rugkong et al., 2011). weight loss: a continuous increase in weight loss was observed, which was greater during the 1st d of storage, after which the loss rate became smaller, mainly under refrigeration conditions. the calyx can be considered a gas exchange organ, as has been reported by kitagawa and glucina (1984) for japanese persimmon fruits (diospyros kaki thunb.). this is why, during the first days of storage, weight loss in fruits with the calyx depends more on the calyx than on the fruit, but, when the calyx is already dry, weight loss is almost entirely due to the fruit (balagueralópez et al., 2014b). statistical differences were obtained at all samplings, except at 35 dah. a bigger weight loss was observed in fruits stored at the ambient temperature (11.65%), while a smaller weight loss was obtained with refrigeration at 6°c without 1-mcp (fig. 3a). at a lower temperature water, loss is smaller, which becomes evident through a low reduction in fresh weight and in appearance and quality properties, just as was found in this c i ( 10 00 xa *) /( l* xb *) 2°c + 1-mcp 2°c 1-mcp 6°c + 1-mcp 6°c 1-mcp 16°c + 1-mcp 16°c 1-mcp 0 10 20 30 40 days after harvest a -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 b c i ( 10 00 xa *) /( l* xb *) 2°c + 1-mcp 2°c 1-mcp 6°c + 1-mcp 6°c 1-mcp 16°c + 1-mcp 16°c 1-mcp 0 10 20 30 40 days after harvest 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ** ** ** ** ** ** ** ** figure 2. color index (ci) of a. calyx, b. skin of the cape gooseberry fruits with the calyx stored at different temperatures, with and without the application of 1-methylcyclopropene (1-mcp). the bar indicates the least significant difference (lsd) for comparing averages according to the tukey’s test. if the difference between the two averages at each sampling point is greater than the lsd, then there is a difference p≤0.05. * significant at p≤0.05; ** significant at p≤0.01. 360 agron. colomb. 33(3) 2015 study. 1-mcp is able to reduce ethylene action (serek et al., 2006) and, as a result, fruit degradation is slower and respiration and transpiration decrease. therefore, the cape gooseberry fruits with 1-mcp and refrigeration (2 or 6ºc) have a smaller chance of losing weight through respiration and transpiration, which in turn indicates that the fruits can exhibit a good postharvest behavior. refrigeration also reduced weight loss in tomatoes (javanmardi and kubota, 2006) and banana passion fruits (passif lora tripartita var. mollissima bailey) (téllez et al., 2007). chiabrando and giacalone (2011) obtained similar results, with a smaller weight loss with the application of 1-mcp in blueberry fruits without generating undesirable changes in quality properties. carrillo et al. (2011) found that 1-mcp (1 µl l-1) combined with storage at 7ºc reduced weight loss in arazá (eugenia stipitata mc vaug) fruits. firmness a continuous reduction in firmness was observed. significant differences were observed at all sampling points. the biggest softening occurred when the fruits were stored at the ambient temperature without 1-mcp. in turn, the fruits stored at 2ºc and treated with 1-mcp showed the highest firmness value during the entire storage (fig. 3b). it is well known that one of the main causes of loss of firmness in fruits is the activity of enzymes that hydrolyze structural and reserve polysaccharides (kays and paull, 2004). in the cape gooseberry, the activity of polygalacturonases, pectin methylesterases and some glycosidases appears to be related to the loss of firmness in fruits (majumder and mazumdar, 2002). the depolymerization of pectins and xyloglucans has been found to be regulated by the presence of ethylene (nishiyama et al., 2007; pech et al., 2008). in the cape gooseberry, the pg enzyme (polygalacturonase) correlates with the presence of ethylene in fruits (majumder and mazumdar, 2002), which indicates the probable relationship that exists between the presence of ethylene and the loss of firmness in cape gooseberry fruits. in line with the abovementioned, tomatoes treated with 1-mcp were firmer and the polygalacturonase (pg) activity was suppressed (choi and huber, 2008). a smaller loss of firmness in cape gooseberry fruits as a result of the application of 1-mcp was also found by gutiérrez et al. (2008). osterloh et al. (1996) stated that a high reduction in fruit firmness is due to a high metabolism and accelerated maturation derived from high temperatures. as a result, the genes related to the cell wall, pg (polygalacturonase), pe1 (pectin methylesterase 1), tbg4 (β-galactosidase 4), leexp1 (expansin1), and xth5 (xyloglucan endotransglucosilase/hydrolase 5) degradation in tomatoes were found to have a lower expression as a consequence of low temperatures (rugkong et al., 2011). this shows the importance of refrigeration in maintaining firmness in cape gooseberry fruits. total carotenoids: statistical differences were found at 20 dah in fruits with the calyx. refrigeration at 2ºc with and without applications of 1-mcp and refrigeration at 6ºc with 1-mcp resulted in cape gooseberry fruits with the lowest figure 3. a. weight loss and b. firmness of the cape gooseberry fruits with the calyx at different temperatures, with (+1-mcp) and without (-1mcp) application of 1-methylcyclopropene. the bar indicates the least significant difference (lsd) for comparing averages according to the tukey’s test. if the difference between the two averages at each sampling point is greater than the lsd, then there is a difference p≤0.05. * significant at p≤0.05; ** significant at p≤0.01; ns, no significant. w ei gh t l os s (% ) 2°c + 1-mcp 2°c 1-mcp 6°c + 1-mcp 6°c 1-mcp 16°c + 1-mcp 16°c 1-mcp 0 10 20 30 40 days after harvest a b fi rm ne ss ( n ) 2°c + 1-mcp 2°c 1-mcp 6°c + 1-mcp 6°c 1-mcp 16°c + 1-mcp 16°c 1-mcp 0 10 20 30 40 days after harvest 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 2 4 6 8 10 12 ** ** ** ns ** ** ** ** 361balaguera-lópez, martínez and herrera a.: refrigeration affects the postharvest behavior of 1-methylcyclopropene-treated cape gooseberry (physalis peruviana l.)... total carotenoid content and the highest carotenoid content was obtained in the fruits stored at 16 °c without 1-mcp. in turn, at 35 dah, the fruits with 1-mcp at 2 or 6ºc showed the lowest concentration of total carotenoids (fig. 4). figure 4. total carotenoids of the cape gooseberry fruits with the calyx stored at different temperatures, with and without the application of 1-methylcyclopropene (1-mcp). means with different letters indicate significant differences according to the tukey’s test (p≤0.05). refrigeration affects the reduction in carotenoid synthesis (javanmardi and kubota, 2006). in the tomato, refrigeration was found to decrease the synthesis of carotenoids, such as lycopenes and phy toenes, as a result of the lower expression of the genes psy1 (phytoene synthase), crtiso (carotenoid isomerase), ggpps2 (geranylgeranyl pyrophosphate synthase 2), and dxs (xylulose 5-phosphate synthase) (rugkong et al., 2011). many of these enzymes are also involved in β-carotene synthesis, the main carotenoid in cape gooseberry fruits (fischer et al., 2000), which would explain the reduction in synthesis of this carotenoid in the cape gooseberry. additionally, in oranges (citrus sinensis l. osbeck) var. navelate, ethylene increased the total carotenoid content in the skin because it takes part in the expression of genes that codify for the synthesis of these pigments (rodrigo and zacarías, 2007). it is possible that carotenogenesis in cape gooseberry fruits also may be regulated by ethylene, which is why the application of 1-mcp reduced carotenoid synthesis. similar results were observed in tomatoes, where 1-mcp significantly delayed lycopene accumulation (choi et al., 2008). however, the highest reduction in carotenoid accumulation occurred when 1-mcp was combined with refrigeration at 2ºc. total soluble solids: the tss increased as a function of storage time. statistical differences were found at 14 and 35 dah. at 21 dah, the fruits stored at the ambient temperature without 1-mcp showed the highest tss content and, at 35 dah, the same was observed in fruits refrigerated at 6ºc without 1-mcp. on the contrary, during the entire storage, the lowest tss content was observed in the fruits with 1-mcp and stored at 2ºc (fig. 5a). as fruits mature, part of the reserve polysaccharides are transformed into simple sugars such as glucose, fructose and sucrose, probably due to an increase in the activity of c ar ot en oi ds ( µ g/ g fw ) 20 35 days after harvest 0 20 40 60 80 100 120 140 2°c + 1-mcp 2°c 1-mcp 6°c + 1-mcp 6°c 1-mcp 16°c + 1-mcp 16°c 1-mcp b b b a b ba aa a ts s ( °b ri x) 2°c + 1-mcp 2°c 1-mcp 6°c + 1-mcp 6°c 1-mcp 16°c + 1-mcp 16°c 1-mcp 0 10 20 30 40 days after harvest a b tt a (% ) 2°c + 1-mcp 2°c 1-mcp 6°c + 1-mcp 6°c 1-mcp 16°c + 1-mcp 16°c 1-mcp 0 10 20 30 40 days after harvest 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 ns ** ns ** ** ** ** ** figure 5. a. total soluble solids (tss) and b. total tritatable acidity (ta) of cape gooseberry fruits with the calyx stored at different temperatures, with and without the application of 1-methylcyclopropene (1-mcp). the bar indicates the least significant difference (lsd) for comparing averages according to the tukey’s test. if the difference between the two averages at each sampling point is greater than the lsd, then there is a difference p≤0.05. * significant at p≤0.05; ** significant at p≤0.01; ns, no significant. 362 agron. colomb. 33(3) 2015 starch hydrolase enzymes (kays and paull, 2004; paliyath et al., 2008), generating an increase in the tss content. with refrigeration and 1-mcp, the increase in the tss was lower because it was delayed by the maturation process. in pears, a lower increase in the total sugar content was also found using refrigeration and 1-mcp. the favorable effect of low temperatures on the tss has been reported by getinet et al. (2008) in the tomato and by téllez et al. (2007) in banana passion fruits. similarly, marin et al. (2009) mentioned that 1-mcp can affect the metabolism of carbohydrates, just as was observed in this study. in turn, singh and pal (2008) found in “safed” guava fruits that treatment with 1-mcp reduced the increase in the tss. however, a greater response was expected with the application of 1-mcp and refrigeration, which may have been due to the fact that low temperatures can reduce the affinity or interaction of 1-mcp with ethylene receptors or maybe because the solubility of 1-mcp in the cytoplasm is reduced, as has been suggested by some studies (mir et al., 2001; villalobos et al., 2011). total tritatable acidity: the tta diminished continuously. however, the general reduction was slower in fruits treated with 1-mcp and refrigerated at 2ºc, while fruits without refrigeration and 1-mcp showed a greater reduction in the ta (fig. 5b). the organic acids are the second most important energy deposit for fruits, after carbohydrates (osterloh et al., 1996). in this way, acidity is reduced because organic acids are respiration substrates (kader, 2008) and/or are converted into sugars by means of gluconeogenesis (paliyath et al., 2008). taking into account the fact that refrigeration and the use of 1-mcp reduced the respiration rate in the cape gooseberry fruits (fig. 1) and that silva et al. (2013) mentioned that, with respiration reductions, both the fruit metabolic and enzymatic activity are reduced, it is possible to state that the reduction in the ta in this study was lower because the consumption of organic acids in respiration was probably lower. in this respect, zhang et al. (2009) observed that 1-mcp delayed the reduction in the ta in tomatoes, while refrigeration did the same in curuba fruits (téllez et al., 2007). conclusions during the 35 d of storage, refrigeration at 2ºc and the application of 1-mcp was the best preservation alternative for the cape gooseberry fruits with the calyx. with this treatment, the cape gooseberry fruits showed a lower respiratory rate, lesser loss of firmness, weight and total acidity, lower increase in total soluble solids, total carotenoids and color index in comparison with the control fruits. the storage at 6ºc also enhanced the postharvest behavior of the cape gooseberry fruits. literature cited agronet. 2015. producción nacional por producto, uchuva. in: www. agronet.gov.co; consulted: jun, 2015. alvarado, p.a., c.a. berdugo, and g. fischer. 2004. efecto de un tratamiento de frío (a 1,5ºc) y la humedad relativa sobre las características físico-químicas de frutos de uchuva physalis peruviana l. durante el posterior transporte y almacenamiento. agron. colomb. 22, 147-159. balaguera-lópez, h.e., f. salamanca-gutiérrez, j.c. garcia, and a. herrera. 2014a. etileno y retardantes de la maduración en la poscosecha de productos agrícolas. una revisión. rev. colomb. cienc. hortic. 8, 302-313. doi: 10.17584/rcch.2014v8i2.3222 balaguera-lópez, h.e., c.a. martínez, and a. herrera. 2014b. papel del cáliz en el comportamiento poscosecha de frutos de uchuva (physalis peruviana l.) ecotipo colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 8, 181-191. doi: 10.17584/rcch.2014v8i2.3212 barry, c.s. and j.j. giovannoni. 2007. ethylene and fruit ripening. j. plant. grow th. regul. 26, 143-159. doi: 10.1007/ s00344-007-9002-y carrillo, m.p., m.s. hernández, j. barrera, o. martínez, and j.p. fernández-trujillo. 2011. 1-methylcyclopropene delays arazá ripening and improves postharvest fruit quality. lwt food sci. technol. 44, 250-255. doi: 10.1016/j.lwt.2010.05.029 cerqueira, t.s., a.p. jacomino, f.f. sasaki, and l. amorim. 2009. controle do amadurecimento de goiabas ‘kumagai’ tratadas com 1-metilciclopropeno. rev. bras. frutic. 31, 687-692. doi: 10.1590/s0100-29452009000300010 chiabrando, v. and g. giacalone. 2011. shelf-life extension of highbush blueberry using 1-methylcyclopropene stored under air and controlled atmosphere. food chem. 126, 1812-1816. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.12.032 choi, s.t. and d.j. huber. 2008. inf luence of aqueous 1-methylcyclopropene concentration, immersion duration, and solution longevity on the postharvest ripening of breaker-turning tomato (solanum lycopersicum l.) fruit. postharvest biol. technol. 49, 147-154. doi: 10.1016/j.postharvbio.2008.01.003 choi, s., p. tsouvaltzis, c.ii lim, and d.j. huber. 2008. suppression of ripening and induction of asynchronous ripening in tomato and avocado fruits subjected to complete or partial exposure to aqueous solutions of 1-methylcyclopropene. postharvest biol. technol. 48, 206-214. doi: 10.1016/j.postharvbio.2007.10.008 fischer, g., p. lüdders, and f. torres c. 1997. inf luencia de la separación del cáliz de la uchuva (physalis peruviana l.) sobre el desarrollo del fruto. rev. comalfi 24, 3-16. fischer, g., g. ebert, and p. lüdders. 2000. provitamin a carotenoids, organic acids and ascorbic acid content of cape gooseberry (physalis peruviana l.) ecotypes grown at two tropical altitudes. acta hortic. 531, 263-267. doi: 10.17660/ actahortic.2000.531.43 fischer, g., a. herrera, and p.j. almanza. 2011. cape gooseberry (physalis peruviana l.). pp. 374-396. in: yahia, e.m. (ed.). http://www.agronet.gov.co/ http://www.agronet.gov.co/ http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2014v8i2.3222 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2014v8i2.3212 http://dx.doi.org/10.1007/s00344-007-9002-y http://dx.doi.org/10.1007/s00344-007-9002-y http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2010.05.029 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452009000300010 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.12.032 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2008.01.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2007.10.008 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2000.531.43 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2000.531.43 363balaguera-lópez, martínez and herrera a.: refrigeration affects the postharvest behavior of 1-methylcyclopropene-treated cape gooseberry (physalis peruviana l.)... postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. acai to citrus. woodhead publishing, cambridge, uk. fischer, g., p.j. almanza-merchán, and d. miranda. 2014. importancia y cultivo de la uchuva (physalis peruviana l.). rev. bras. frutic. 36, 1-15. doi: 10.1590/0100-2945-441/13 galvis, j.a., g. fischer, and o. gordillo. 2005. cosecha y poscosecha de la uchuva. pp. 165-190. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. garcía b., h.r., a.c. peña, and c. garcía. 2008. manual de práctica de cosecha y acondicionamiento de la uchuva con fines de exportación. corpoica; ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr), bogota. garcía, m.c., a.c. peña, and b. brito. 2014. desarrollo tecnológico para el fortalecimiento del manejo poscosecha de la uchuva (physalis peruviana l.). pp. 80-112. in: carvalho, c.p. and d.a. moreno (eds.). physalis peruviana: fruta andina para el mundo. programa iberoamericano de ciencia y tecnología para el desarrollo (cyted), alicante, spain. getinet, h., t. seyoum, and k. woldetsadik. 2008. effect of cultivar, maturity stage and storage environment on quality of tomatoes. j. food eng. 87, 467-478. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2007.12.031 gutiérrez, m.s., g.d. trinchero, a.m. cerri, f. vilella, and g.o. sozzi. 2008. different responses of goldenberry fruit treated at four maturity stages with the ethylene antagonist 1-methylcyclopropene. postharvest biol. technol. 48, 199-205. doi: 10.1016/j.postharvbio.2007.10.003 javanmardi, j. and c. kubota. 2006. variation of lycopene, antioxidant activity, total soluble solids and weight loss of tomato during postharvest storage. postharvest biol. technol. 41, 151-155. doi: 10.1016/j.postharvbio.2006.03.008 kader, a.a. 2008. flavor quality of fruits and vegetables. j. sci. food agric. 88, 1863-1868. doi: 10.1002/jsfa.3293 kays, s.j. and r.e. paull. 2004. postharvest biology. exon press, athens, ga. kitagawa, h. and p.g. glucina. 1984. persimmon culture in new zealand. sci. inf. publ. cent., wellington, new zealand. lanchero, o., g. velandia, g. fischer, n.c. varela, and h. garcía. 2007. comportamiento de la uchuva (physalis peruviana l.) en poscosecha bajo condiciones de atmósfera modificada activa. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 8, 61-68. ligarreto, g., m. lobo, and a. correa. 2005. recursos genéticos del género physalis en colombia. pp. 9-27. in: fischer g., d. miranda, w. piedrahíta, and j. romero (ed.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. majumder, k. and b. mazumdar. 2002. changes of pectic substances in developing fruits of cape-gooseberry (physalis peruviana l.) in relation to the enzyme activity and evolution of ethylene. sci. hortic. 96, 91-101. doi: 10.1016/s0304-4238(02)00079-1 mir, n.a., e. curell, n. khan, m. whitaker, and r.m. beaudry. 2001. harvest maturity, storage temperature, and 1-mcp application frequency alter firmness retention and chlorophyll f luorescence of ‘redchief delicious’ apples. j. amer. soc. hort. sci. 126, 618-624. marin, a.b., a.e. colonna, k. kudo, e.m. kupferman, and j.p. mattheis. 2009. measuring consumer response to “gala” apples treated with 1-methylcyclopropene (1-mcp). postharvest biol. technol. 51, 73-79. doi: 10.1016/j.postharvbio.2008.06.008 martínez-jávega, j.m. 1997. la frigoconservación en naranjas y mandarinas. phytoma 90, 136-140. nishiyama, k., m. guis, j.k.c. rose, y. kubo, k.a. bennett, l. wangjin, k. kato, k. ushijima, r. nakano, a. inaba, m. bouzayen, a. latche, j.-c. pech, and a.b. bennett. 2007. ethylene regulation of fruit softening and cell wall disassembly in charentais melon. j. exp. bot. 58, 1281-1290. doi: 10.1093/ jxb/erl283 novoa, r., m. bojacá, a. galvis, and g. fischer. 2006. la madurez del fruto y el secado del cáliz inf luyen en el comportamiento poscosecha de la uchuva, almacenada a 12°c (physalis peruviana l.). agron. colomb. 24, 77-86. osterloh, a., g. ebert, w.-h. held, h. schulz, and e. urban. 1996. handbuch der lebensmitteltechnologie. lagerung von obst und südfrüchten. verlag ulmer, stuttgart, germany. paliyath, g., d.p. murr, a.k. handa, and s. lurie. 2008. postharvest biology and technology of fruits, vegetables, and f lowers. wiley-blackwell publishing, new delhi. parra-coronado, a., j. hernández-hernández, and j. camachotamayo. 2008. estudio fisiológico poscosecha y evaluación de la calidad de la ciruela variedad horvin (prunus domestica l.) bajo tres condiciones de almacenamiento refrigerado. ing. investig. 28, 99-104. paull, r. 1999. effect of temperature and relative humidity on fresh commodity quality. postharvest biol. technol. 15, 263-277. doi: 10.1016/s0925-5214(98)00090-8 pech, j.c., m. bouzayen, and a. latché. 2008. climacteric fruit ripening: ethylene-dependent and independent regulation of ripening pathways in melon fruit. plant sci. 175, 114-120. doi: 10.1016/j.plantsci.2008.01.003 rodrigo, m.j. and l. zacarias. 2007. effect of postharvest ethylene treatment on carotenoid accumulation and the expression of carotenoid biosynthetic genes in the f lavedo of orange (citrus sinensis l. osbeck) fruit. postharvest biol. technol. 43, 14-22. doi: 10.1016/j.postharvbio.2006.07.008 rugkong, a., r. mcquinn, j.j. giovannoni, j.k.c. rosee, and c.b. watkins. 2011. expression of ripening-related genes in coldstored tomato fruit. postharvest biol. technol. 61, 1-14. doi: 10.1016/j.postharvbio.2011.02.009 serek, m., e.j. woltering, e.c. sisler, s. frello, and s. sriskandarajah. 2006. controlling ethylene responses in f lowers at the receptor level. biotechnol. adv. 24, 368-381. doi: 10.1016/j. biotechadv.2006.01.007 silva, d.f.p., m.r. ribeiro, j.o.c. silva, r.g.p. matias, and c.h. bruckner. 2013. cold storage of peaches cv. aurora grown in the zona da mata mineira, minas gerais state, brazil. rev. ceres 60, 833-841. doi: 10.1590/s0034-737x2013000600012 singh, s.p. and r.k. pal. 2008. response of climacteric-ty pe guava (psidium guajava l.) to postharvest treatment with 1-mcp. postharvest biol. technol. 47, 307-314. doi: 10.1016/j. postharvbio.2007.08.010 sun, b., h. yan, n. liu, j. wei, and q. wang. 2012. effect of 1-mcp treatment on postharvest quality characters, antioxidants and glucosinolates of chinese kale. food chem. 131, 519-526. doi: 10.1016/j.foodchem.2011.09.016 http://dx.doi.org/10.1590/0100-2945-441/13 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.12.031 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2007.10.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2006.03.008 http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.3293 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(02)00079-1 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2008.06.008 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erl283 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erl283 http://dx.doi.org/10.1016/s0925-5214(98)00090-8 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2008.01.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2006.07.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2011.02.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2006.01.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2006.01.007 http://dx.doi.org/10.1590/s0034-737x2013000600012 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2007.08.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2007.08.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.09.016 364 agron. colomb. 33(3) 2015 taiz, l. and e. zeiger. 2006. plant physiology. 4th ed. sinauer associates, sunderland, ma. téllez, c.p., g. fischer, and o. quintero. 2007. comportamiento fisiológico y fisicoquímico de frutos de curuba (passif lora mollissima bailey) encerados y almacenados a dos temperaturas. rev. colomb. cienc. hortic. 1, 67-80. trinchero, g.d., g.o. sozzi, a.m. cerri, f. vilella, and a. fraschina. 1999. ripening-related changes in ethylene production, respiration rate and cell-wall enzyme activity in goldenberry (physalis peruviana l.), a solanaceous species. postharv. biol. technol. 16, 139-145. doi: 10.1016/s0925-5214(99)00011-3 valdenegro, m., l. fuentes, r. herrera, and m.a. moya-león. 2012. changes in antioxidant capacity during development and ripening of goldenberry (physalis peruviana l.) fruit and in response to 1-methylcyclopropene treatment. postharvest biol. technol. 67, 110-117. doi: 10.1016/j.postharvbio.2011.12.021 villalobos a., m.g., w.v. biasi, e.j. mitcham, and d. holcroft. 2011. fruit temperature and ethylene modulate 1-mcp response in ‘bartlett’ pears. postharvest biol. technol. 60, 17-23. doi: 10.1016/j.postharvbio.2010.11.005 watkins, c.b. 2006. the use of 1-methylcyclopropene (1-mcp) on fruits and vegetables. biotechnol. adv. 24, 389-409. doi: 10.1016/j.biotechadv.2006.01.005 zhang, z., d.j. huber, b.m. hurr, and j. rao. 2009. delay of tomato fruit ripening in response to 1-methylcyclopropene is inf luenced by internal ethylene levels. postharvest biol. technol. 54, 1-8. doi: 10.1016/j.postharvbio.2009.06.003 http://dx.doi.org/10.1016/s0925-5214(99)00011-3 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2011.12.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2010.11.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2006.01.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2009.06.003 agronomlacolombiana, 1994. volumenx!no.2;pág 118-130 influencia del tipo de planta, respuesta del hospedante a la infeccion y tratamiento del suelo sobre la dinamica de la poblacion de fusadumo.xysporumf. sp. dianthí, en un suelo colombiano effect of plant type, hos~ response to infection and soil treatment on population dynamics of fusarium o.xysporum f. sp. dianthi in a colombian soil oliverio camargo 1 , juan carlos sanabria 1 , germán arbeláez2 y juan ospina3 resumen. este estudio se condujo para determinar la influencia de dos tipos de plantas (cultivares estándar y miniatura), dos respuestas del hospedante a la infección (resistencia y susceptibilidad), dos tratamientos al suelo con fumigantes (dazomet y formol) y dos tipos de testigos {absoluto [parcelas sin aplicación de fumigantes y sin plantas enfermas, ta] y relativo [parcelas sin aplicación de fumigantes y con plantas enfermas, t r]) sobre la densidad de la población de fusarium oxysporumf.sp. dianthíy la incidencia de la enfermedad en un suelo de un cultivo comercial de clavel, localizado en el municipio de gachancipá, cundinamarca. el diseño experimental utilizado fué completamente_ al azar en un arreglo factorial2 x 2 x 4, con cuatro replicaciones, para un total de 118 ingeniero agrónomo, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, aa 14490, santaté de bogotá d.c. profesor titular, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, a.a. 14490, santafé de bogotád.c. profesor asistente. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, aa 14490, santafé de bogotá d.c. 16 tratamientos. el procedimiento consistió en el conteo de unidades formadoras de colonias del hongo a partir de muestras de suelo tomadas bimensualmente de la rizósfera de las plantas. el muestreo del suelo se desarrolló en tres áreas: planta foco (f) o planta infectada (o una planta al azar en caso de t a), plantas adyacentes 1 o plantas inmediatamente vecinas a la planta foco (at) y plantas adyacentes 2 (a2) o plantas inmediatamente vecinas a las plantas a1. las poblaciones del hongo en el suelo fueron similares en los dos tratamientos al suelo y en los dos testigos utilizados, pero descendieron durante el tiempo de muestreo. las poblaciones mas altas del hongo se presentaron, inicialmente, en las parcelas asignadas a los tratamientos con formol y dazomet y las poblaciones mas bajas se observaron en los testigos absoluto y relativo. la mayor tasa de descenso de la población se presentó en el tratamiento con formol al suelo. de acuerdo con el tipo de cultivar, la población mas alta del hongo se presentó en los cultivares estándar y la menor población, en los cultivares miniatura. la mayor población del hongo en el suelo se presentó en los cultivares resistentes y la menor población se encontró en los cultivares susceptibles. la población del hongo en el suelo no presentó un gradiente espacial consistente entre las áreas foco. at y a2. en las pruebas de patogenicidad, en donde se inocularon 90 aislamientos del hongo, solo 18 de ellos fueron capaces de ocasionar enfermedad en plantas de clavel. este resultado muestra la abundancia de formas no patógenas de fusadum oxysporum en cultivos de clavel. palabras claves: clavel, dianthus caryophyllus, marchitamiento vascular, epidemiología. summary this study was conducted to assess changas in density of fusadum oxysporum f.sp. dianthi and disease incidence in the soil of a camation crop in gachancipá, cundinamarca, colombia, effected by ptant type (standard vs. miniatura), host response to infection (resistant vs. susceptible), and soil treatment (dazomet vs. formaline) vs. "absoluta control" (non-fumigated plots without disease plants, ta) vs. "relativa control" (non-fumigated plots with disease plants, t r). the experiment consisted of sixteen treatments arranged as 2 x 2 x 4 factorial with four replications in a completely randomized design. the procedure was to count colony forming units (cfu) of the fungus from soil samples taken bimontly from the rhizosphere of ptants. sampling areas within each experimental plot were defined as disease progressed, with the view to allow the establishment of three sampling units: at site f, an infectad plant (or at random plant in the case of ta), at site a1, an ímmediate neighbor plant taken at random, and at site a2, one plant taken at random from the next-to-i11mediate row or column in the plant grid. the largest initial cfu densities were observad in plots assigned to dazomet and formaline, and the smallest in plots assigned to control treatments. cfu vatues decreased over time in the treatments with dazomet and forrnaline. regarding host factors, the largest densities of the fungus in the soil ocurred around resistant ptants. no consistent spatial gradient in cfu density could be discemed among sampling sites f, at and a2. pathogenicity tests using 90 isolates of fusatium oxyspolllm revealed that only 18 were capable of infecting carnation. this result points at the relatíve abundance of non-pathogenic forms of fusarium oxyspolllm in camation farms. keywords carnation, dianthus caryophyllus, vascular wilt, epidemiology. introduccion el marchitamiento vascular del clavel, causado por el hongo fusarium oxysporum f.sp. dianthi, constituye un factor limitante en la producción y causa pérdidas muy importantes en el cultivo del clavel en colombia. el conocimiento del comportamiento de la población del hongo en el suelo es de primordial importancia para lograr un manejo adecuado de la enfermedad. la mayoría de las empresas productoras de clavel estándar y miniatura, localizadas en la sabana de bogotá, se encuentran afectadas por la enfermedad en mayor o menor grado. muchas de las medidas de control aplicadas no han resultado efectivas en el pais, debido al sistema de cultivo utilizado, a las variadas formas de diseminación del patógeno y a su alta persistencia en el suelo (arbeláez et al, 1993). la incidencia de la enfermedad depende de la concentración de inóculo del patógeno en el suelo, presentándose una relación directa entre su densidad en el suelo antes de la siembra y la incidencia posterior de la enfermedad (parra, 1988); dicha incidencia puede modificarse, también, por las condiciones ambientales {vanderplank, 1963). la estimación periódica de la población del hongo en el suelo permite predecir la futura incidencia de la enfermedad en un área determinada y, además, permite tomar decisiones sobre las medidas de control para aplicar. el hongo fusarium oxysporum f.sp. dianthipuede diseminarse, principalmente, por esquejes infectados, por movimiento de suelo infestado de un área a otra a través de maquinaria, herramientas y equipos de labranza, mangueras de riego y fumigación, de los trabajadores y por el agua de riego (baker, 1980; rattink, 1977). el estudio epidemiológico de la enfermedad permite conocer la interacción de las poblacipnes del patógeno en el suelo con las poblaciones de 119 la planta hospedante para entender el comportamiento de la enfermedad en el tiempo y en el espacio y, así, aplicar las medidas más convenientes para la reducción de la cantidad de inóculo inicial y de la tasa de desarrollo de la enfermedad (berger, 1977; zadoks y schein, 1979). los objetivos del trabajo fueron: 1. estimar la densidad de población de fusarium oxysporum en el suelo donde se presentó la enfermedad y en la zona de erradicación de las plantas afectadas, en donde, previamente, se realizaron tratamientos para reducir el inóculo del patógeno. 2. determinar la patogenicidad de 90 aislamientos de fusarium oxysporum obtenidos de diversas muestras de suelo. 3. estudiar la dinámica de la enfermedad en el tiempo y en el espacio de un bloque comercial de clavel. materiales y metodos el trabajo, en su parte de campo se llevó a cabo en la finca de la empresa queen's flowers de colombia, localizada en el municipio de gachancipá, cundinamarca. la determinación de las poblaciones del hongo en el suelo se hizo en el laboratorio de microbiología de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, en santafé de bogotá. estimación de las poblaciones de fusarium oxysporum en el suelo las muestras de suelo para el análisis de la población de fusarium oxysporum se tomaron en 96 sitios seleccionados de acuerdo con los tratamientos previamente realizados al suelo con formol y con dazomet. también, se tomaron muestras de las plantas donde recientemente se había detectado la enfermedad, o sea, un foco nuevo. y a las cuales no se realizó tratamiento alguno (testigo relativo, tr).igualmente, se obtuvieron muestras de plantas aparentemente sanas y que no presentaron algún síntoma de la enfermedad y sin aplicación de fumigantes (testigo absoluto, ta). 120 las muestras de suelo se tomaron con un barreno holandés, desinfestado con formol al 5% y se obtuvieron alrededor de la rizósfera de las plantas a una profundidad no mayor de diez centímetros. para la toma de las muestras de suelo se consí"deraron tres áreas de muestreo, de la manera siguiente (figura 1 ): x x x x a2 x x x x ~~x x x 1 1 x x x x x x -x x x x x x callo x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x figura 1. esquema de la distribución de las áreas de muestreo [en las camas]. x = representa la planta de clavel. f= planta afectada por la enfermedad (planta foco). a 1 =plantas vecinas a la planta foco. a2 =plantas vecinas a las plantas adyacentes 1. planta foco: planta afectada por la enfermedad (f). 2. plantas adyacentes 1: plantas vecinas a la planta foco (a1). 3. plantas adyacentes 2: plantas vecinas a las plantas adyacentes 1 (a2). el muestreo de suelo se efectuó tres veces, a los 11, 13 y 15 meses de edad de las plantas. para las plantas foco, se tomó un cuarto muestreo a los 17 meses de edad de las mismas. el muestreo se realizó en plantas de variedades de clavel estándar y de clavel miniatura, las cuales presentaban diferentes respuestas de resistencia o susceptibilidad a la enfermedad. el tratamiento con formol se hizo en la planta foco y en las 29 plantas aledañas a la misma, es decir, por cada planta enferma se trataron ésta y las plantas de los dobles surcos vecinos, o sea, se trataron 30 plantas de los tres dobles surcos; estas plantas recibieron formol a razón de 30 cm. por planta, se cortaron por la base y el suelo se tapó con polietileno negro; las muestras se tomaron a los siete meses de haber realizado el tratamiento descrito. otras muestras se tomaron de los sitios donde previamente se habían detectado plantas enfermas y, después de su arranque, se trataron con dazomet en dosis de 70 g/m 2 antes de la siembra del nuevo cultivo de clavel. la población del hongo se determinó mediante el método de las diluciones decimales, utilizando el medio selectivo para fusarium oxysporum de komada (1975). el diseño experimental empleado fué completamente al azar en un arreglo factorial de 2 x 2 x 4, con cuatro repeticiones y cuatro épocas de muestreo. las variables estudiadas fueron dos tipos de cultivares de clavel {estándar y miniatura), dos niveles de respuesta de los cultivares a la infección (resistente y susceptible), dos tratamientos al suelo con fumigan tes (dazomet y formol) y dos tipos de testigos (absoluto y relativo). pruebas de patogenicidad para determinar la patogenicidad de los aislamientos de fusarium oxysporum obtenidos del suelo, se inocularon 90 aislamientos en la variedad de clavel estándar u conn., la cual es susceptible a las razas 2 y 4 del patógeno. de los 90 aislamientos seleccionados, 15 correspondieron a tratamientos con formol, 28 a tratamientos con dazomet, 17 al testigo relativo y 30 al testigo absoluto. la inoculación de cada aislamiento a probar se hizo mediante la inmersión de las raíces de los esquejes en una suspensión de un millón de esporas por mililitro, durante 15 segundos. los esquejes se sembraron individualmente en bolsas de polietiteno que contenían un kilogramo de suelo esterilizado y se mantuvieron en un invernadero de vidrio durante 16 semanas; observaciones semanales para registrar los síntomas de la enfermedad se hicieron hasta la finalización del experimento. cada aislamiento se inoculó en cinco plantas de clavel. estudio epidemiológico el área de estudio se localizó en el bloque 5 de la finca en donde se realizó la investigación, por presentar una infestación alta de la enfennedad y un gran número de focos de plantas enfermas en las dos siembras de clavel realizadas anteriormente. los muestreos para la observación de las plantas enfermas se hicieron cada 15 días, al igual que la determinación del avance de los focos de plantas enfermas; para el efecto se realizaron mapas y, mediante un estudio epidemiológico, se realizó un diagnóstico de la dinámica de la enfermedad en el campo, con la estimación de la tasa de incremento y de la dispersión de la enfennedad. los modelos matemáticos seguidos fueron el monomolecular, el logístico y el de gompertz. los datos se transformaron para determinar el modelo o modelos que se ajustaron a la prueba estadística. los parámetros epidemiológicos, dentro de los modelos, se usaron para el análisis del comportamiento de la enfermedad en el tiempo. el estudio espacial se hizo a nivel descriptivo, mediante el método de la varianza del cuadrante, el cual determinar el patrón seguido por el en el espacio. los datos se procesaron con el paquete estadístico sas. resultados y discusion dinámica poblacional de fusariumoxysporumen la rizósfera de cultivares estandar y miniatura las poblaciones iniciales de fusarium oxysporumen la rizósfera de las plantas aparentemente sanas (testigo absoluto) mostraron un deseen-. so en su densidad y fluctuaron entre 1.490 y 2.700 ufc/g de suelo para los cultivares miniatura 121 resistentes y, para los cultivares estándar resistentes, variaron entre 1.970 y 3.600 ufc/g de suelo. la tasa de descenso de la población del hongo fué de -31 o ufc/mes para los cultivares miniatura resistentes y de -413 ufc/mes para los cultivares estándar resistentes (figura 2). meses después de siembro -xest. resistentes -a.min. resisten les figura 2. dinámica poblacional de fusarium oxysporum en el área de influencia de la planta foco para los cultivares de clavel estándar resistentes y miniatura resistentes, en el tratamiento testigo absoluto. o estondor eil minio1ura figura 3. población de fusarium oxysporum en la rizosfera de las plantas foco, adyacentes 1 y adyacentes 2, de acuerdo con el tipo de cultivar en el testigo relativo a los 13 meses después de la siembra. 122 .. se presentaron diferencias altamente significativas entre los dos cultivares. en cuanto el tipo de cultivar, los cultivares estándar, que son los más susceptibles a la enfermedad, presentaron una mayor población del hongo a nivel de la rizósfera que los cultivares miniatura (cuadro 1 y figura 3). cuadro 1. población de fusarium oxysporum para el tratamiento testigo absoluto, expresado en unidades formadoras de colonías por gramo de suelo, de acuerdo con el tipo de cultivar de clave. en las tres fechas de muestreo. 3 meses de edad del cultivo están minia t. están dar dar foco 3289+ 3004 3505 adyac ·3477 3015 3100 entes 1' 1 adyac 3184 3206 2935 entes 2 miniat. 1767 15 meses de edad del cultivo están miniat. dar 1989 1704 +=cada dato es el promedio de cuatro replicaciones por área de muestreo. ** = se presentaron diferencias altamente significativas entre los dos cultivares. la comparación de las curvas de densidad de población del hongo en el tiempo, de acuerdo con el tipo de cultivar, presentó una respuesta de tipo lineal. en los cultivares estándar, la población del hongo tendió, inicialmente, a mantenerse constante en el curso de las dos primeras fechas de muestreo, pero, luego, mostró un descenso marcado. estos mismos cultivares presentaron las poblaciones más altas del hongo en las tres fechas de muestreo {cuadro 2 y figura 4). este hecho parece deberse a que los cultiva res estándar producen mayor cantidad de exudados en sus raíces, los cuales estimulan un aumento en la población del hongo y, además, producen un mayor volumen de raíces que los cultivares miniatura. al comparar las tasas de la población del hongo, los cultivares miniatura mostraron un descenso más rápido (b=-343 ufc/mes}, que los cultivares estándar (b=-331 ufc/mes) (figura 4). meses después de siembra eslóndar ··x··minioluto figura 4. dinámica poblacional de fusarium oxysporum en el tiempo para los cultivares estándar y miniatura, en el tramiento testigo absoluto. la población del hongo en la rízósfera de los cultivares estándar resistentes, después de haberse registrado una planta enferma nueva, aumentó en los dos meses subsiguientes (11 a 13 meses) y, luego, descendió rapidamente con una tasa de -376 ufc/mes. en los cultivares estándar susceptibles, la población del hongo, desde el momento en que la planta manifestó los 15 meses después de siembra ·xest. resisfent --.1..-esf. suscept ·{1--mín. resisten!. ·-0-mín. suscep!. figura 5. dinámica poblacional de fusarium oxysporum en el área de influencia de la planta foco para los cultivares estándar y miniatura, de acuerdo con el tipo de respuesta diferencia de resistencia o susceptibilidad al hongo en el tratamiento testigo relativo. síntomas de la enfermedad, comenzó a descender lentamente con una tasa de -337 ufc/mes. el descenso en la población del hongo en los cultivares miniatura no fue tan pronunciado. la tasa de descenso de la población del hongo para los cultivares miniatura resistentes y susceptibles fue de -283 y 89 ufc/mes, respectivamente {cuadro 2 y figura 5). cuadro 2. población de fusaríumoxysporumpara el tratamiento testigo relativo, expresada en unidades formadoras de colonias por gramo de suelo, de acuerdo con el tipo de cultivar, en las cuatro fechas de muestreo. meses de edad del 15 meses de edad del cultivo cultivo estándar miniatura estándar miniatura estándar miniatura foco 3727+ 2352 3910. 2198 2453 1849 1831 259 adyacentes 2 3496 2266 3508 2479 3089 1675 tes 1 4683 3508 4592. 2116 •• 1861 2278 + == cada dato es el promedio de cuatro replicaciones por área de muestreo. • y ... = se presentaron diferencias significativas y allamente significativas entre los dos cultivares. 123 tanto en el grupo de cultivares estándar. como en el de cultivares miníatura. la población del hongo en la rizósfera de los cultivares resistentes fue mayor que aquélla de los cultivares susceptibles. este fenómeno lo explica baayen (1988). quien observó que la resistencia del clavel a fusarium oxysporum f.sp. dianthi se fundamenta en la localización física del patógeno dentro de las raíces y tallos de la planta y en la producción de fitoalexinas. las poblaciones del hongo fusarium oxysporum en la rizósfera de los dos cultivares de clavel, en las tres áreas de muestreo, no presentaron diferencias significativas (cuadro 2}. por consiguiente, se puede observar que, a partir de la planta foco. no se encontró un gradiente espacíal de aumento en la población del hongo hacía las áreas vecinas (figura 6). las plantas situadas en las áreas adyacentes 1 y adyacentes 2 se mantuvieron aparentemente libres de la enfermedad, o sea. que no presentaron algún tipo de síntoma de la enfermedad. e ~c':o íi ¡;z.::.u:j u= '-:>.m " '3zdj estondor ~ figura 6. población de fusaríum oxyspo124 rum en la rizosfera de la foco, adyacentes 1 y a los 13 meses de edad del de acuerdo con el tipo de cultivar en el tratamiento testigo relativo. *y** se presentaron diferencias significalivas y altamente signíficativas entre los dos cultivares. en general, la dinámica de la población para el t esligo relativo fue similar a los otros tratamientos observados. en la primera fecha de muestreo, se observó una población alta (2.936 ufc/g de suelo). la cual continuó su aumento. alcanzando, en la segunda fecha de muestreo, 3.117 ufc/g de suelo; a partir de la segunda fecha (13 meses), la población comenzó a descender, debido. posiblemente, al agotamiento de los patios de infección. la tasa de descenso del hongo fué de -252 ufc/mes (figura 7}. .. =·-··--· .9 :[0: w:n 11 ij 15 11 meses después de siembra figura 7. dinámica poblacional de fusaríumoxysporumen el tiempo para el tratamiento testigo relativo. los muestreos para la determinación de la población del hongo se iniciaron a los 11 meses de edad del cultivo y la aplicación de formol se hizo siete meses antes de comenzar el muestreo. es decir. que las plantas tenían cuatro meses de edad cuando expresaron los primeros síntomas de la enfermedad. para este tratamiento, los cultivares estándar resistentes mostraron una población inicial de 5.209 ufc/g de suelo a los 11 meses, la cual descendió hasta 1.792 ufc/g de suelo a los 17 meses de edad del cultivo. la población inicial registrada para los cultivares miniatura resistentes fue de 4.363 ufc/g de suelo y la población final, a 17 meses de edad del cultivo, fué de 1.832 ufc/g de suelo (figura 8). la tasa de descenso de la población para los cultivares estándar resistentes fue de -663 ufc/mes y la misma, para los cultivares miniatura resistentes, fue de -455 ufc/mes. ~~~~------~----~------~~ h 13 hl 11 mesas después de síembro ·x· estóndor resistente ·a.· minia furo res!stenle figura 8. dinámica poblacional de fusarium oxysporumen el área de influencia de la planta foco para los cultivares estándar y miniatura resistentes en el tratamiento con formol. ~.-------------------------~ ooooi----~~ ------------------~ s~i--~~~~--~~~ -------~~1---~------~:~~--------------~ 11 13 15 it mesas después de síeml:xo ·x· est. res. formol ··x·· mn. res. formol ··1·· est. res. tes. rebtlvo .(jmin. res. tes. rebt. ···x··· est.res. tes absolut ··.&. •• min.res. tes. absolut figura 9. comparación de la dinámica poblacional de fusarium oxysporum en el área de influencia de la planta foco para los cultivares estándar y miniatura resistentes en los tratamientos formol, testigo relativo y testigo absoluto. la población de fusarium oxysporumen el tratamiento con formol comparada con aquellas poblaciones encontradas en los tratamientos testigo absoluto y testigo relativo en los cultivares resistentes fué más alta al iniciar los muestreos {figura 9). en general, en el tratamiento con formol, se encontró una población inicial más alta, alcanzando 4.115 ufc/g de suelo y, a partir de este dato, comenzó el descenso de la población, el cual fuá más apreciable entre los 13 y 15 meses de edad; lo anterior permitió que la tasa de aumento fuera la mayor, en comparación con los tres tratamientos en estudio; la tasa de descenso de población para el tratamiento con formol fué de -463 ufc/mes y, para el testigo relativo, fué de -252 ufc/mes (figura 10}. .._ 1 111 ' ~ \t.=-463 .. '1 \ ~ 1 ~ 11 13 ltl 11 mesas aespués de sleml:xa figiura 10. dinámica poblacional de fusorium oxysporum en el tiempo pasra el tratamiento con formol al suelo. las poblaciones de fusarium oxysporum en la rizósfera de los cultivares resistentes y susceptibles para las tres áreas de muestreo no presentaron diferencias significativas (cuadro 3). por consiguiente, no se observó un gradiente de aumento de la población del hongo a partir del sitio donde estuvo la planta foco hacía las áreas vecinas {figura 11). 125 de acuerdo con el tipo de cultivar, tampoco, se presentaron diferencias, por b cual, no se observó un gradiente espacial de aumento de la población del hongo a partir de la planta foco (cuadro 4}. en la mayoría de los casos, al comparar las poblaciones entre los cultivares estándar y miniatura, la t: -]a--~1·.1---_,ild-----l .. ;' ':s:oo ,, r----~,-------i ;: = ¡¡----~:,-----f'i ------i nj'(.j n:tf.2 lwj cult. resls!ente 1 cult. susceptible figura 11. población de fusariumoxysporumen el tratamiento con formol al suelo de acuerdo con el tipo de respuesta diferencial de resistencia o susceptibilidad al ho"ngo en las tres áreas de muestreo, a los 11 meses de edad del cultivo. *se presentaron diferencias significativas entre los dos cultivares. densidad más alta se obtuvo en los cultivares estándar. en el tratamiento con formol, este fenómeno, también, se observó en las evaluaciones efectuadas a los los 11 y a los 13 meses de edad del cultivo (cuadro 4), excepto para el muestreo realizado a los 15 meses (agura 12). m stóndor 0 mlniafi.no figura 12. población de fusariumoxysporum en el tratamiento con formol al suelo de acuerdo con el tipo de cultivar en las tres áreas de muestreo, a los 15 meses de edad del cultivo. *se presentaron diferencias significativas entre los dos cultivares. cuadro 3. población de fusarium oxysporumpara el tratamiento con formol al suelo, expresada en unidades formadoras de colonias por gramo de suelo, de acuerdo con el tipo de respuesta diferencial de resistencia o susceptibilidad al hongo, en las cuatro fechas de muestreo (meses de edad del cultivo) 11 meses de edad del 13 meses de edad del 15 meses de edad del cultivo cultivo cultivo resistente susceptible resistente susceptible resistente susceptible foco 4786+ 3278 4396" 2914 2129 2342 adyacentes 2 5050 3569 4683 3323 1686 2551 adyacentes 1 4683 3323 4205"" 3002 1573 2350 + = cada dato es el promedio de cuatro replicaciones por área de muestreo. • se presentaron diferencias significativas entre los dos cultivares. 126 17 meses de edad del cultivo resislente !susceptible • 1812 1352 cuadro 4. población de fusanijm oxysporumpara el tratamiento con formol al suelo, expresada en unidades formadoras de colonias por gramo de suelo, de acuerdo con el tipo de cultivar, en las cuatro fechas de muestreo (meses de edad del cultivo) 11 meses de edad del 13 meses de edad del 15 meses de edad del 17 meses de edad del cultivo cultivo cultivo cultivo estándar miniatura estándar iminiatura estándar miniatura estándar ~atura foco 4377+ 3686 4204 * 3106 2007 2464 1380 1784 adyacentes 1 4376 4243 4584 3421 1602. 2635 adyacentes 2 4584 3421 4216*" 2989*" 2233 1689 + = cada dato es el promedio de cuatro replicaciones por área de muestreo. • se presentaron diferencias significativas entre los dos cultivares. el tratamiento con dazomet al suelo, efectuado antes de la siembra de los cultivares de clavel, pretendió reducir significativamente el inóculo del patógeno, formado en el ciclo anterior de pro· ducción de clavel. la población promedia de fusaríum oxysporum registrada en el área de la rizósfera fue dex 3.749 ufc/g de suelo en la primera fecha de muestreo para los cultivares miniatura susceptibles y de 3.393 ufc/g de suelo para los cultivares estándar susceptibles (figura 13). 1:ao~~----l 111 '~j~----~~~---------------1 i~~--------~~=-~~--~-4 j1~--------------~-~~-----4 h 13 111 t1 meses después de s~mbro -xestóndar ·susceptible ---x··· miniatura susceptible figura 13. dinámica poblacional de fusarium oxysporum en el tiempo en el área de influencia de la planta foco para los cultivares estándar y miniatura susceptibles en el tratamiento con dazomet. a pesar de las altas poblaciones del hongo en la rizósfera, en la mayoría de los casos no se re gis· traron nuevos focos de infección. sólo, en algu· nos cultivares miniatura susceptibles, se registraron plantas enfermas en la última fase del muestreo. de acuerdo con lo anterior, en los dos tipos de cultivares se presentó un descenso en la población del hongo hasta los 15 meses de edad del cultivo, cuando se registró, en los cultivares estándar susceptibles, 1.848 ufc/g de suelo y. en los cultivares miniatura susceptibles, 1.293 ufc/g de suelo. a partir de esta fecha, la población del hongo mostró un aumento en los dos tipos de cultivares. los cultivares estándar susceptibles alcanzaron una población de 2.324 ufc/g de suelo a los 17 meses de edad del cultivo y los cultivares miniatura susceptibles alcanzaron una densidad de 1.943 ufc/g de suelo. la mayor tasa de descenso de la población, en este caso, la presentaron los cultivares miniatura susceptibles (b= -336 ufc/mes) y la menor tasa se presentó en los cultivares estándar susceptibles (b= -175 ufc/mes). la población del hongo, registrada en el tratamiento con dazomet, en la primera fecha de muestreo fue muy similar a la población observada en el tratamiento con formol, aunque lapoblación final sufrió un aumento en la cuarta fecha de muestreo, como consecuencia de algunas infecciones tardías. 127 cuadro 5. población de fusarium oxysporumpara el tratamiento con dazomet al suelo, expresada en unidades formadoras de colonias por gramo de suelo, de acuerdo con el tipo de respuesta diferencial de resistencia o susceptibilidad, en las cuatro fechas de muestreo 11 meses de edad del 13 meses de edad del 15 meses cultivo resistente foco 4544" 3571 1397 adyacentes 1 4015 3990 adyacentes 2 4381 4141 1950 2339 1393 + = cada dato es el promedio de cuatro replicaciones por área de muestreo. * =se presentaron diferencias significativas entre los dos cultivares. las poblaciones de fusarium oxysporum en la rizósfera, tanto en los cultivares resistentes, como en la de los cultivares susceptibles, para las tres áreas de muestreo no presentaron diferencias significativas (cuadro 5}. por consiguiente, a partir de la planta foco no se observó un gradiente de aumento de la población del hongo hacia las áreas adyacentes. en la comparación de las poblaciones del hongo por cultivar de clavel ~ cull. resistente o cutt. susceptible figura 14. población de fusadum oxysporumen el tratamiento con dazomet al suelo, de acuerdo con el tipo de respuesta diferencial de resistencia o susceptibilidad al hongo, a los 11 meses de edad del cultivo. *se presentaron diferencias signitivativas 128 resistente o susceptible, sólo se determinaron diferencias en el estrato foco, presentando, nuevamente, los cultivares resistentes la mayor población (figura 14). de acuerdo con el tipo de cultivar y el tipo de respuesta diferencial de resistencia o susceptibilidad al hongo, se observó que los cultivares estándar resistentes presentaron la mayor densidad del hongo en la rizósfera de la planta foco. en cuanto a los cultivares miniatura, a los 11 meses, en los estratos adyacentes 1 y 2, se presentó un resultado inverso, o sea, los cultivares susceptibles presentaron una mayor población que los resistentes {cuadro 6 y figura 15). en cuanto a la comparación de las poblaciones del hongo dentro de estos mismos parámetros, sólo, se determinaron diferencias a los 11 meses de edad en los estratos adyacentes 1 y adyacentes 2, siendo las diferencias significativas en el primero y altamente significativas en el segundo (rgura 15). la mayoría de los aislamientos de fusarium oxysporum fueron no patogénicos en plantas de clavel, encontrándose que 72 de los 90 aislamientos inoculados fueron no patogénícos (77%), y solamente 18 aislamientos fueron patogénicos (23%.). este resultado muestra la abundancia de aislamientos de fusaríum oxysporum no patogénicos o de formas especiales diferentes a la forma dianthíen los suelos en donde se realizó la investigación. esta alta población de cuadro 6. población de fusarium oxisporum para el tratamiento con dazomet al suelo, expresada en unidades formadoras de colonias por gramo de suelo, de acuerdo con la interacción típo clavel por tipo de respuesta diferencial de resistencia o suscectibilidad al hongo, en las cuatro fechas de muestreo. oco dyacentes 1 11 meses de edad del cultivo 1 estándar ! estándar ! miniatura resistente j susceptible resisten 4379+ 3393 4349 4422 2863 3607 •• 3005 4884 dyacentes 2 1 4884 3186 3879 •• 3104 i 2138 2369 15 meses de edad del cultivo 2183 1991 'niatura miniatura est sistente susceptible res 1805 1293 1298 2095 1142 2309 795 13 meses de edad del cultivo miniatura estándar miniatura susceptible resistente susceptible 2145 1495 2603 3186 3879 5096 1724 1400 2176 17 meses de edad del cultivo estándar miniaturaiminiatura susceptible resistente 1 susceptible 2324 1495 •y"* presentaron diferencias significativas y altamente significativas entre los cuatro cultivares. +=cada dato es el promedio de cuatro replicaciones por área de muestreo. 6coo .. ]&m 10 40co ti '-...;;oco o 'ero)) t:t ,91ro::l o foco ady.1 ady. 2 figura 15. población de fusarium oxysporum las tres áreas de muestreo para el tratamiento con dazomel al suelo, a los 11 meses de edad del cultivo . .. yh se presentaron diferencias significativas y altamente significativas entre los cuatro cultivares. 129 cuadro 7. origen, patogenicidad e incidencia de los 90 aislamientos de fusarium oxysporuminoculados. tratamiento tratamiento formol zomet ¡ número y porcentaje 8-53,4% 24 85.7% 1 de aislamientos no · palogénicos , número y porcentaje 7-46,6% 4-14,3% de aislamientos patogénicos ' incidencia 1580"/o 28-60% formas no patógenas del hongo debe evaluarse más profundamente para establecer la potencialidad de algunos de esos aislamientos en el control biológico de la enfermedad. la incidencia promedia de enfermedad fue del 65 %, coincidiendo, nuevamente, que los aislamientos provenientes de los sitios tratados con formol mostraron el nivel de incidencia más alto (80 %) (cuadro 7}. agradecimientos los autores expresan su agradecimiento a la empresa queens flower de colombia y a los doctores enrique garcía, alejandro saavedra y mauricio hernández por el apoyo brindado a la investigación, asi como a los profesores enrique torres, ernesto guevara y germán tovar por sus comentarios y sugerencias. literatura citada 1. arbelaez, g., guzman, s., leon, j., gonzalez, m., molina, j. c., parra, j., angulo, j. f., & alvaaez, j. d. 1993. control integrado del marchitamiento vascular del clavel ocasionado por fusarium oxysporumf. sp. dianthi agronomía colombiana 10: 68-89. 2. baayen, a. p. 1988. fusariumwilt of carnation. disease development, resistance mechanism of the host and taxonomy of pat130 testígo relativo testigo promedio soluto 14.82.4% 26 86,7% 77%(85%) 317,6% 4 13,3% 23%-(15%} 17 • 60"/o 30-60% 65°/o (60)% hogen. ph. d. thesis. university of utrecht, the netherlands. 3. baker, r. 1980. measures to control fusariumand phialophorawilt diseases of carnation. plant dísease 64: 743-749. 4. berger, a. d. 1977. application of epidemiological principies to achieve plant disease control. annual review of phytopathology 15: 165-183. 5. komada, h. 1975. oevelopment of a selectiva medíum for quantitatíve isolation of fusariumoxysporumfrom natural soil. rev. plant protect. res. 8: 114-125. 6. parra, j. 1988. efecto de la combinación de algunos tratamientos físicos y químicos sobre fusaríum oxysporum f. sp. dianlhi en el cultivo del clavel (dianthus caryophyllus} en la sabana de bogotá. tesis de grado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, santafé de bogotá. 7. rattink, h. 1977. spread of fusarium spp. in carnation by means of water. acta horticulturas 71. 103-1 065. 8. vanderplank, j. e. 1963. plant diseases: epidemics and control. academic press, new york. 9. zadoks, j. c. & r. d. schein. 1979. epídemics and plant disease management. oxford university press, oxford. received for publication: 20 november, 2012. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 program of agricultural engineering, department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). bcastilloh@unal.edu.co 2 external consultant. bogota (colombia). agronomía colombiana 31(2), 201-207, 2013 mechanical properties of rosemary (rosmarinus officinalis l.) stalks propiedades mecánicas de los tallos de romero (rosmarinus officinalis l.) césar andrés arévalo1, bernardo castillo1, and maría teresa londoño2 abstract resumen rosemary is an aromatic herb exported by colombia. it is a perennial aromatic bush that can grow up to 2 m high. its leaves are narrow, thin, shiny and strongly scented; the stems are woody and resinous, branched and slightly bitter. for harvesting, it should be cut manually, plant by plant, however product damage may occur during this process as the collector is pushing the branches to make the cut or when cut stems are placed in transport baskets. tests were carried out on romero stalks to investigate the physical and rheological characteristics in order to make recommendations for harvest and post-harvest operations and to find design parameters for harvesting tools. the following rheological tests were performed: unidirectional compression, cutting, bending and tension of the bunches of stems, the manipulated structures. it was found that the compression forces that result in unrecoverable deformations are really small, approximately 2 n. the cutting force needed to fracture the bundle at the point of harvest is 30 to 50 n on average, depending on whether it is in the middle or at the base. the mechanical behavior of rosemary leaves corresponds to a viscoelastic, anisotropic and highly variable material. el romero es una hierba aromática de importancia entre las exportadas por colombia. es un arbusto aromático perenne, que puede crecer hasta 2 m de alto, de hojas delgadas estrechas de aspecto brillante, fuertemente perfumadas; los tallos son leñosos resinosos, ramificados y levemente amargos. para su recolección el corte se realiza de forma manual y planta por planta; en la cosecha del romero el daño al producto se puede presentar cuando el recolector hace presión en algún brote para efectuar el corte, o cuando deposita los brotes (tallos) cortados en las canastillas de transporte. se realizaron ensayos reológicos de compresión unidireccional, corte – flexión y tracción a los manojos de tallos que son las estructuras que se manipulan. se realizaron ensayos a tallos de romero con el fin de investigar características físicas y reológicas y dar recomendaciones para las labores de cosecha y pos-cosecha así como para encontrar parámetros de diseño de herramientas de cosecha. se encontró que las fuerzas de compresión que inician las deformaciones irrecuperables son muy bajas, 2 n aproximadamente. la fuerza de corte para fracturar un tallo en el sitio de cosecha es de 30 a 50 n en promedio, dependiendo de sí es en la mitad o en su base. el comportamiento mecánico de los tallos de romero corresponde a un material viscoelástico, anisotrópico y de muy alta variabilidad. key words: rheology, uniaxial compression, tension, postharvest, handling, aromatic herbs. palabras clave: reología, compresión unidireccional, tensión, poscosecha, manejo, plantas aromáticas. postharvest physiology and technology introduction the export of colombian fresh herbs has increased significantly in recent years, thanks to the positioning of these products in markets such as the united states and the european community. the exportation of rosemary (rosmarinus officinalis l.) from colombia comprises 12% of total exports of herbs (bareño and clavijo, 2005). rosemary is a perennial aromatic shrub native to the coasts of the mediterranean sea. the plant achieves a height of 2 m, is characterized by erect, narrow, thin, glossy, strongly scented leaves (similar to eucalyptus, camphor) that are 1-3 cm long, usually grouped, coriaceous (consistency leather), green or yellowish green on the upper leaf and whitish on the underside; the stems are woody resinous, branched and slightly bitter (sanabria, 2004). rosemary achieves an appropriate physiological state for harvest before blooming. furthermore, new buds are harvested when they only have a length between 10 and 20 cm. new or young shoots that are harvested have more turgidity and hence a higher water content in the cellular structures. rosemary responds better to selective tip cuttings. the cutting is done manually and intensively, plant by plant. 202 agron. colomb. 31(2) 2013 scissors that are specific to gardening are used because they prevent rips in stem tissues and thus pathogen attacks (sanabria, 2004). the harvesting of sprouts can also be done manually (without using scissors) when the operators have the skill and experience necessary to separate the stems of rosemary plants, but this is inefficient and difficult because the stems of the plants are rigid and difficult to break. the collection container is a plastic basket with a capacity of 5 kg of fresh grass. during collection and the further stages of handling, transport, packaging and storage, vegetable products are subject to mechanical loads of various kinds, which can cause significant damage and losses (mohsenin, 1986; ciro et al., 2005; singh and reddy, 2006; ospina et al., 2007). in particular, in rosemary harvesting, product damage can occur when the collector squeezes a sprout while cutting it or when depositing cut shoots (stems) in the transport baskets. the response of biological materials to applied loads requires knowledge of their mechanical properties, that is to say, it is essential to study rheological behavior, furthermore, mechanical behavior is one expression of the broader term of fruit and vegetable quality, that is, texture (szczesniak, 2002; peleg, 2006; newman et al., 2005; bentini et al., 2009). in general terms, the mechanical behavior of any material, including organic ones, can be established from a relationship of force vs. deformation for different modes of load application (tension, compression, bending, shear, torsion), in which can be identified: parameters such as maximum force, bioyield point, point of rupture or fracture in various material tissues and the slope of the functional relationship in different ranges (stiffness or modulus of deformability) that relates the quantity of the deformation to an applied force produced according to whether the material behaves as an elastic solid, such asa viscous liquid or mixture of the two and in general with large plastic deformations (peleg, 1987, 2006; steffe, 1996; buitrago et al., 2004; singh and reddy, 2006; aviara et al., 2007). the mechanical response of biological materials is influenced by the anatomy of the plant tissues, particularly the size of the cells, their shapes and packaging, by the thickness and strength of the cell walls and by the mechanisms of cellular adhesion together with the state of turgidity of the cells (chanliaud et al., 2002; waldron et al., 2003; zdunek and umeda, 2006; oey et al., 2007; van zeebroeck et al., 2007; toivonen and brummell, 2008). it has been studied extensively the rheology of fruits and some vegetables; onion (sagsoz and alayunt, 2001). lettuce (toole et al., 2000; newman et al., 2005; martín-diana et al., 2006). peppers (castro et al., 2007). carrot (ormerod et al., 2004; rastogi et al., 2008). celery (raffo et al., 2006). pumpkin (mayor et al., 2007). cucumber (kohyama et al., 2009). potato (buitrago et al., 2004; sadowska et al., 2008; bentini et al., 2009). tomato (van linden, 2007; arazuri et al., 2007; van linden et al., 2008; li et al., 2010). however, studies on the mechanical properties of herbs are scarce. we found, in particular, references to the mechanical properties in tensile and shear tests of some grasses (wright and illius, 1995) or leaves of various plants (lucas and pereira, 1990; lucas et al., 1991; choong et al., 1992; king and vincent, 1996; aranwela et al., 1999; read and sanson, 2003). in this regard, niklas (1999) made an interesting review on the mechanical behavior of foliages. all these studies on the mechanical properties of herbs tried to find an explanation of the rheological behavior in terms of the characteristics of tissues and the components of cells, leaves, stems and petioles, see also waldron et al. (2003). the aim of this study was to determine the mechanical properties in compression, tension, shear and bending tests of stems (shoots), leaves and bunches of stems of freshly collected rosemary that received further handling in the packaging and marketing process. the rheological characteristics studied here can be used as a criterion for the design of harvesting tools and packing and of methodologies for postharvest handling and transport. materials and methods plant materials the rosemary used for the rheology testing was acquired from a specialized trading company. the tests were done on rosemary stems because this is the part of the plant that is marketed. the stems used belonged to adult plants in the full production stage. the diameters of the stems were 3 to 5 mm, which are common commercial diameters. the literature does not report a typical number of stems in commercial presentations or the number of stems that collectors normally take in their hands while cutting. therefore, the number of stems and the weight of the bundles chosen for testing were based on typical amounts observed in visits to crops on the bogota plateau. usually, collectors grab about six stalks of commercial crops per cut with subsequent placement in the transport 203arévalo, castillo, and londoño: mechanical properties of rosemary (rosmarinus officinalis l.) stalks containers. in addition, a typical commercial package of rosemary stems weighs 83 g. these same amounts of plant material were used in the tests mentioned below. rheological testing a stable micro systems® ta.xt plus texture analyzer was used. the following tests were carried out: unidirectional compression of 6-stalk-bundles, 50 random bundles were prepared and tested, each of 6 stems; a cylindrical probe of 75 mm in diameter was used at a speed of 2 mm s-1. unidirectional compression of 83 g bundles, 50 random bundles of stems were prepared and tested, each of 83 g; a cylindrical probe of 75 mm in diameter was used at a speed of 2 mm s-1, shear and bending tests at the half-height of the stem and the base of the stem, 50 stalks were prepared for the half-height test of the stem and another 50 stems for the stem base test; a fracture wedge tool was used as a probe at a speed of 10 mm s-1. finally, tension test of one leaf and tension test of one stem, 50 trials were conducted in each case with special devices gripping the leaf and stem at a pulling tension rate of 5 mm s-1 in the case of leaves and 1.5 mm s-1 for the stems. in all tests, a force time curve (with strain measurement) was determined for each of the 50 bundles of stems or stem δl and leaf samples depending on the test (sample size). for lthe first two and the last test, the measured deflection was converted to hencky strain from the increase or decrease in the size of the sample δl (distance traveled by the probe in the compression or tensile grippers) and the initial height of the sample l with the following expressions for tension and compression, respectively: ε = ln [1+ δl ]l (1) ε = −ln [1− δl ]l (2) for both compression trials, force vs. hencky strain graphs were analyzed and, considering their shape of concavity, continuous increase up to a maximum without breaking, the typical strain was selected in which the force/deflection ratio remained straight, marking the initiation of final damage in the stem bunches; for this purpose, force and strain increases were obtained at each reading of the texturometer; subsequently, the relationship between the increase of the force and the corresponding strain was obtained to acquire the slope of the graph at each point. these tests achieved the end without rupture under a certain deformation limit through the movement of the compression tube. moreover, for the shear bending and tension tests of one leaf, the average maximum force and the actual deformations at rupture (the latter only in the tensile tests) were determined. shear – bending tests simulate the effect of scissors cutting at harvest time. with tensile testing of one stem and one leaf, the effect that collectors can exercise at any time on these organs at the time of harvest and further handling is approximated. results and discussion the functional relationships (forces hencky strain) obtained for the compression loading mode of bundles of 6 stalks and 83 g of stems can be seen in fig. 1 and fig. 2, respectively. these relationships are of the exponential or potential type with upward concavity, i.e. with an increasing continuous slope, which, taking into account that the deformation is corrected, indicates that the material is compressible (peleg, 1987), that, in bundles, there is rearrangement of the stems and that, in each one, there can be a reorganization of tissues and changes in the packaging cells, possibly with the start of water flow inside them. the elastic linear portion is small and unclear, so the above procedure was used to identify the values of force and deformation at which this behavior occurs. in tab. 1, it can be seen that the forces in bundles that are handled in harvesting and in the stacking of boxes are very small, on the order of 2 n, although deformations are already significant. for comparison, tab. 1 shows the maximum forces with suspended compression tests. while compression forces supported by the bunches tended to increase considerably in the range of unrecoverable deformations, need to be identified at any time the type of damage to the internal structures of rosemary leaves for each force level achieved, moreover it could not be reached rupture force value of the bundles. in particular, when dealing with groups of 6 stems, the collector exerts a gripping force on the bunch of an unknown magnitude, but typical values are cited by wells and greig, 2001; mcgorry, 2001; edgren et al., 2004; welcome et al., 2004; koley et al., 2009; dewangan et al., 2010. these forces may vary between 50 and 300 n and are above the final test values (fig. 1) when the hencky strain already reached 70%, suggesting that the forces applied to the bundles as one hand holds them and the other cuts them produce high plastic deformations that should cause damage to the internal structures of rosemary leaves. in the case of 83 g bundles, stacking should not exceed contact forces of 2 n if you do not want to produce plastic deformations, though can carry loads of 35 n (fig. 2 and tab. 1.), but 204 agron. colomb. 31(2) 2013 at the risk of incurring large deformations with damage not yet quantified. moreover, fig. 3 and fig. 4 show the shear and bending force variation over time of one stem, at half its height and at its base, respectively. a first maximum rupture force corresponding to the first epidermal tissue and vascular tissue of the bundles was seen which then fell slightly to the pith and then back up through the vascular tissues and with output in the epidermal tissue, according to the structure of a dicot stem. from the corresponding values presented in tab. 1, it can be inferred that the force exercised by the collector to cut the bunch must be about 30-50 n, depending on whether the cut is made in the middle of the stem or at the base thereof, respectively, normal values for this type of manual action. this value is very similar to that found in a shear test of ten celery petioles reported by raffo et al. (2006), however the tests were performed with probes of different types and with shear and shear – bending tests. it should be noted that, according to aranwela et al. (1999) and niklas (1999), the determination of the fracture characteristics in this type of biomaterials is complex, magnitudes of the forces are relatively small, leaves are composite materials, laminated tissues and veins with a variable proportion of cellulose, hemicellulose, lignin, pectin, etc., and like the majority of biological materials, are anisotropic and viscoelastic; and the size of the biological structures in test samples has an effect. figure 5 shows a typical curve for the tensile strength of one leaf of rosemary, showing a stable stiffness behavior of brittle character similar to that found for leaves of grass by wright and illius (1995). tab. 1 reports the average value of tensile rupture force for one leaf of rosemary, 3.5 n, similar to the values for five different types of grasses reported by wright and illius (1995), who attributed the tensile strength characteristics of these pasture leaves to the amounts of structural tissue, particularly sclerenchyma, which is consistent with king and vincent (1996) and lucas et al. (1991) although the latter added vascular tissue properties. in fig. 6, it is observed that the tensile behavior of a stalk of rosemary is similar to that of a leaf, although, of course, with magnitudes greater in force but lower in hencky strain, that is, a much greater stiffness. for this organ, the rupture force reaches 160 n on average; this value can also easily be applied by a harvesting operator. it should be added that, in both cases (leaf and stem), tension rupture is immediate. in summary, this plant, as most biological materials including vegetables do, behaves as a nonlinear viscoelastic material, which, according to the above report by peleg (2006), when subjected to large deformations, may suffer very important internal structural changes. moreover, according to the values reported in tab. 1, all tests showed high variability reflected in coefficients of variation between 22 and 65%. at the time of collection of rosemary, the collector must manipulate stem bunches carefully, however, further studies on the damage that occurs in the stems and leaves once it reaches the all plastic strain range are recommended because it is certain that the collector will apply a force equal to or greater than this range of behavior of stem bunches of rosemary. the same advice holds for stacking bundles in containers or boxes. finally, it is necessary to consider that the values mentioned here do not refer to dynamic loading or impact. table 1. maximum elastic and test force in mechanical tests of compression and maximum rupture force in shear-bending and tension testing. test type maximum force in elastic zone and maximum force test (n) hencky strain at maximum force in elastic zone and for test compression with bundles of 6 stems 1.84±0.51 11.98±6.18 0.327 ± 0.211 0.693 compression with bundles of 83 g 2.06±0.50 36.41±10.31 0.311±0.071 0.999 rupture force (n) hencky strain at rupture force shear and bending in the middleheight of the stem 32.66±9.53 na shear and bending at the stem base 47.85±12.61 na tension in one stem 159.69±56.55 0.035±0.010 tension in one leaf 3.45±1.46 0.111±0.051 the values presented are means ± standard deviation. na: not available 205arévalo, castillo, and londoño: mechanical properties of rosemary (rosmarinus officinalis l.) stalks 0 10 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 fo rc e (n ) hencky deformation 0 2 4 6 8 10 12 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 fo rc e (n ) hencky deformation 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 fo rc e (n ) hencky deformation 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 fo rc e (n ) hencky deformation 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 fo rc e (n ) test time (s) 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 fo rc e (n ) test time (s) literature cited aranwela, n., g. sanson, and j. read. 1999. methods of assessing leaf-fracture properties. new phytol. 144, 369-393. arazuri, s., c. jarén, j.i. arana, and j.j. pérez de ciriza. 2007. influence of mechanical harvest on the physical properties of processing tomato (lycopersicon esculentum mill.). j. food eng. 80, 190-198. aviara, n.a., s.k. shittu, and m.a. haque. 2007. physical properties of guna fruits relevant in bulk handling and mechanical processing. int. agrophysics 21, 7-16. bareño, r.p. and j. clavijo p. 2006. hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. pp. 7-9. in: últimas tendencias en hierbas aromáticas para exportación. universidad nacional de colombia. bogota. figure 1. typical force hencky deformation curve for unidirectional compression test with a bundle of 6 stems. figure 2. typical force hencky deformation curve for unidirectional compression test with 83 g bundles. figure 3. typical force time curve for shear bending test in the middle-height of a stem. figure 4. typical force time curve for shear and bending test at the base of a stem. conclusions rosemary stems, when subjected to quasi-static loads, behave as a viscoelastic material with high variability, anisotropic properties. the compressive forces that are withstood by stem bundles in the elastic range are very low and high irrecoverable deformations occur at the typical level of handling forces. the forces supported by the stem bundles of rosemary to shear bending to break are between 30 and 50 n, magnitudes that are easy achieved by collectors with a common cutting device. the rigidity of rosemary stems is much higher than that of the leaves when loaded with tension. figure 5. typical force hencky deformation curve for tension test in one leaf. figure 6. typical force hencky deformation curve for tension test in one stem. 206 agron. colomb. 31(2) 2013 bentini, m., c. caprara, and r. martelli. 2009. physico-mechanical properties of potato tubers during cold storage. biosystems eng. 104, 25-32. buitrago, g.v., a.p. lópez, a.p. coronado, and f.l. osorno. 2004. determinación de las características físicas y propiedades mecánicas de papa cultivada en colombia. rev. bras. eng. agríc. ambient. 8(1), 102-110. castro, s.m., a. van loey, j.a. saraiva, c. smout, and m. hendrickx. 2007. effect of temperature, pressure and calcium soaking pre-treatments and pressure shift freezing on the texture and texture evolution of frozen green bell peppers (capsicum annuum). eur. food res. technol. 226, 33-43. chanliaud, e., k.m. burrows, g. jeronimidis, and m.j. gidley. 2002. mechanical properties of primary plant cell wall analogues. planta 215, 989-996. choong, m.f., p.w. lucas, j.s, yong, b. pereira, h.t.w. tan, and i.m. turner. 1992. leaf fracture toughness and sclerophylly: their correlations and ecological implications. new phytol. 121(4), 597-610. ciro, h.j., d.l. vahos, and c.j. márquez. 2005. estudio experimental de la fuerza de fractura en frutas tropicales: el tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt). dyna 72(146), 55-64. dewangan, k.n., g. gogoi, c. owary, and d.u. gorate. 2010. isometric muscle strength of male agricultural workers of india and the design of tractor controls. int. j. ind. ergonom. 40, 484-491. edgren, c.s. 2004. grip force vectors for varying handle diameters and hand sizes. hum. factors 46(2), 244-251. king, m.j. and j.f.v. vincent. 1996. static and dynamic fracture properties of the leaf of new zealand flax phormiumte nax (phormiaceae: monocotyledones). proc. r. soc. lond. b 263, 521-527. kohyama, k., a. nagataa, y. tamakib, and n. sakurai. 2009. comparison of human-bite and instrument puncture tests of cucumber texture. postharv. biol. technol. 52, 243-246. koley, s., n. kaur, and j.s. sandhu. 2009. a study on hand grip strength in female labourers of jalandhar, punjab, india. j. life sci. 1(1), 57-62. li, z., p. li, and j. liu. 2010. effect of tomato internal structure on its mechanical properties and degree of mechanical damage. afr. j. biotechnol. 9(12), 1816-1826. lucas, p.w. and b. pereira. 1990. estimation of the fracture toughness of leaves. funct. ecol. 4(6), 819-822. lucas, p.w., m.f. choong, h.t.w. tan, i.m. turner, and a.j. berrick. 1991. the fracture toughness of the leaf of the dicotyledon calophyllum inophyllum l. (guttiferae). philos. trans. r. soc. lond. b biol. sci. 1269, 95-106. martín-diana, a.b., d. rico, j. frías, g.t.m. henehan, j. mulcahy, j.m. barat, and c. barry-ryan. 2006. effect of calcium lactate and heat-shock on texture in fresh-cut lettuce during storage. j. food eng. 77, 1069-1077. mayor, l., r.l. cunha, and a.m. sereno. 2007. relation between mechanical properties and structural changes during osmotic dehydration of pumpkin. food res. int. 40, 448-460. mcgorry, r.w. 2001. a system for the measurement of grip forces and applied moments during hand tool use. appl. ergon. 32, 271-279. mohsenin, n. 1986. physical properties of plant and animal materials: structure, physical, characteristics and mechanical properties. gordon and breach science publishers, new york, ny. newman, j.m., h.w. hilton, s.c. clifford, and a.c. smith. 2005. the mechanical properties of lettuce: a comparison of some agronomic and postharvest effects. j. mater. sci. 40, 1101-1104. niklas, k.j. 1999. a mechanical perspective on foliage leaf form and function. research review. new phytol. 143(1), 19-31. oey, m.l., e. vanstreels, j. baerdemaeker, e. tijskens, h. ramon, m.l.a.t.m. hertog, and b. nicoläi. 2007. effect of turgor on micromechanical and structural properties of apple tissue: a quantitative analysis. postharv. biol. technol. 44, 240-247. ormerod, a.p., j.d. ralfs, r. jackson, j. milne, and m.j. gidley. 2004. the influence of tissue porosity on the material properties of model plant tissues. j. mater. sci. 39, 529-538 ospina, d.m., h.j. ciro, and i.d. aristizábal. 2007. determinación de la fuerza de la fractura superficial y fuerza de firmeza en frutas de lulo (solanum quitoense x solanum hirtum). rev. fac. nal. agr. medellín 60(2), 4163-4178. peleg, m. 1987. the basics of solid food rheology. pp. 3-34. in: moskowitz, h.r. (ed.). food texture: instrumental and sensory measurement. marcel dekker, new york, ny. peleg, m. 2006. on fundamental issues in texture evaluation and texturization. a view. food hydrocoll. 20, 405-414. raffo, a., f. sinésio, e. moneta, n. nardo, m. peparaio, and f. paoletti. 2006. internal quality of fresh and cold stored celery petioles described by sensory profile, chemical and instrumental measurements. eur. food res. technol. 222, 590-599. rastogi, n.k., l.t. nguyen, and v.m. balasubramaniam. 2008. effect of pretreatments on carrot texture after thermal and pressure-assisted thermal processing. j. food eng. 88, 541-547. read, j. and g.d. sanson. 2003. characterizing sclerophylly: the mechanical properties of a diverse range of leaf types. new phytol. 160, 81-99. sadowska, j., j. fornal, and k. zgórska. 2008. the distribution of mechanical resistance in potato tuber tissues. postharv. biol. technol. 48, 70-76. sagsoz, s. and f.n. alayunt. 2001. comparison of some methods to determine the modulus of elasticity of some onion variables. j. biol. sci. 1(9), 798-800. sanabria, b. 2004. caracterización física y fisiológica postcosecha de dos hierbas aromáticas condimentarias: cebollín (allium shoenoprasum) y orégano (origanum vulgare l.) a tres temperaturas, almacenado con y sin empaque. undergraduate thesis. faculty of engineering, universidad nacional de colombia, bogota. singh, k.k. and b.s. reddy. 2006. post-harvest physico-mechanical properties of orange peel and fruit. j. food eng. 73, 112-120. steffe, j.f. 1996. rheological methods in food process engineering. freeman press, east lansing, mi. szczesniak, a.s. 2002. texture is a sensory property. food qual. prefer. 13, 215-225. toivonen, p.m.a. and d.a. brummell. 2008. biochemical bases of appearance and texture changes in fresh-cut fruit and vegetables. review. postharv. biol. technol. 48, 1-14. 207arévalo, castillo, and londoño: mechanical properties of rosemary (rosmarinus officinalis l.) stalks toole, g.a., m.l. parker, a.c. smith, and k.w. waldron. 2000. mechanical properties of lettuce. j. mater. sci. 35, 3553-3559. van linden, v. 2007. identification of fruit parameters responsible for impact-bruising of tomatoes. ph.d. thesis. katholieke universiteit leuven, leuven, belgium. van linden, v., d.n. sila, t. duvetter, j. de baerdemaeker, and k. hendrickx. 2008. effect of mechanical impact-bruising on polygalacturonase and pectinmethylesterase activity and pectic cell wall components in tomato fruit. postharv. biol. technol. 47, 98-106. van zeebroeck, m., v. van linden, h. ramon, j. de baerdemaeker, b.m. nicolaï, and e. tijskens. 2007. impact damage of apples during transport and handling. review. postharv. biol. technol. 45, 157-167. waldron, k.w., m.l. parker, and a.c. smith. 2003. plant cell walls and food quality. compr. rev. food sci. food saf. 2, 101-119. welcome, d., s. rakhejab, r. donga, j.z. wua, and a.w. schoppera. 2004. an investigation on the relationship between grips, push and contact forces applied to a tool handle. int. j. ind. ergon. 34, 507-518. wells, r. and m. greig. 2001. characterizing human hand prehensile strength by force and moment wrench. ergonomics 44(15), 1392-1402. wright, w. and a.w. illius. 1995. a comparative study of the fracture properties of five grasses. funct. ecol. 9, 269-278. zdunek, a. and m. umeda. 2006. extension and fracture of cell walls after parenchyma tissue deformation. biosystems eng. 93(3), 269-278. received for publication: 12 march, 2010. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 department of basic sciences, faculty of naturals sciences and engineering, universidad de bogotá jorge tadeo lozano. bogota (colombia). 2 center for bio-systems, faculty of sciences naturales and engineering, universidad de bogotá jorge tadeo lozano. chía (colombia). 3 corresponding author. rodrigo.gil@utadeo.edu.co agronomía colombiana 29(3), 423-431, 2011 effect of aluminized screens on greenhouse tomato (solanum lycopersicum l.) production systems at the high tropical conditions efecto del uso de pantallas aluminizadas sobre la producción de tomate (solanum lycopersicum l.) bajo invernadero en el trópico alto andino rodrigo gil 1, 3, nadia yurani luque2, and carlos ricardo bojacá1 abstract resumen currently, colombia has 3,390 ha cultivated with tomato under greenhouse conditions characterized by their low level of climate control. in areas where low night temperatures limit tomato production, we evaluated the effect of aluminized screens on the production of the crop. this work was conducted in two greenhouses planted with tomato in susa and chía (cundinamarca). each greenhouse was divided in two sections, one half covered with the screen and the other not. screens at both locations were closed between 5:00 pm and 6:00 am. inside each greenhouse section, temperature (t, °c) and relative humidity (hr, %) were recorded during the production cycle, as well as the external climate conditions. the effect of aluminized screens on tomato production was compared against the simulation output of the tomato potential growth model “tomgro”. in both locations the covered section with the screen yielded the highest temperatures during the night. at chia, the night temperature increase due to the screen effect was 1.5±0.10°c, while in susa the temperature increase was 1.1±0.1°c. recorded yield under the screened sections showed increments of 6.6% (chia) and 3.3% (susa). simulation results suggest that yield increments of about 15.7 and 13.6% are achievable under potential conditions in chia and susa, respectively. the use of thermal screens during night hours helps to retain heat, which in turn is reflected in production increments. actualmente en colombia se siembran aproximadamente 3.390 ha de tomate dentro de invernaderos caracterizados por un bajo nivel de control de clima. en zonas donde las bajas temperaturas nocturnas limitan la producción de tomate, el uso de pantallas térmicas puede ser una alternativa orientada a mejorar las condiciones de producción del cultivo. el trabajo se realizó en dos invernaderos ubicados en chía y susa (cundinamarca). cada invernadero fue dividido en dos secciones, una de las cuales se cubrió con una pantalla aluminizada. en ambas localidades las pantallas se extendieron sobre el área de cultivo durante las horas de la noche (5:00 pm 6:00 am). en cada sección de invernadero y durante un ciclo de cultivo se registraron la temperatura (t, °c) y la humedad relativa (hr, %) de forma permanente al igual que las condiciones climáticas externas. el efecto de las pantallas térmicas en campo sobre la producción de tomate se comparó con los resultados de simulaciones realizadas por el modelo potencial de crecimiento del tomate “tomgro”. en ambas localidades la sección con pantalla registró las temperaturas más altas durante la noche. en chía, el aumento de temperatura nocturna por efecto de la pantalla fue de 1,5±0,1°c mientras que en susa el aumento fue de 1,1±0,1°c. los registros de producción indicaron incrementos del 6,6% (chía) y 3,3% (susa) con el uso de la pantalla. los resultados del tomgro sugieren la posibilidad de alcanzar incrementos en la producción potencial de hasta 15,7 y 13,6% debida al uso de pantallas en las localidades chía y susa, respectivamente. el uso de pantallas térmicas en las horas de la noche logra retener el calor dentro del invernadero, lo cual se ve reflejado en un incremento de la producción. key words: climate control, tomgro, heat loss, protected horticulture, night temperature. palabras clave: control climático, tomgro, pérdida de calor, horticultura protegida, temperatura nocturna. introduction in colombia, the area cultivated with tomato (solanum lycopersicum l.) under greenhouse conditions has increased for the last two decades. according to cooman (2002), from 10 ha cultivated in 1996 the area under greenhouse conditions has expanded to around 200 ha in 2002. currently this activity takes place in an area of approximately 3,390 ha (miranda et al., 2009). greenhouse tomato cropping has boosted production levels and helped reducing the risks related to phytosanitary problems while generating higher economic returns for growers (cooman, 2002). in marginal areas for tomato production, the use of greenhouses has made possible the establishment of crops 424 agron. colomb. 29(3) 2011 due to the improvements obtained in climatic conditions (bojacá, 2009). the features of the greenhouses used for growing tomatoes are similar to those of the structures used for the ornamental production. one important aspect is that these local greenhouses require a low investment compared to those used in other regions (cooman, 2002). the main reason for this feature is that the local greenhouses generally, do not have active climate control systems. this restriction to control the environmental variables, contrasts with the objectives of protected agriculture, in which one of the principles is to increase the control of biological processes (cooman, 2002). one major problem in some greenhouse tomato production areas in colombia is the low temperatures during the night hours. tomato is cultivated in these areas with environmental constraints due to factors such as: proximity to market centers (e.g., bogota) and the high pressure of pests and diseases that it is subjected to cultivation in lower regions (rodríguez and cardona, 2001). firstly, these low temperatures are due to external weather conditions that occur during the night. secondly, the limited ability of greenhouses to store the heat gained during the day resulting in its rapid loss to the atmosphere (teitel et al., 2009). these low temperatures limit crop potential production by affecting the development rate of many biological processes (trudgill et al., 2005). one of the main tools to retain the radiation captured in the day during the night hours and to reach more appropriate temperatures for the crop inside the greenhouse is the use of mobile thermal screens. the thermal screens are netting of filaments made from aluminum or acrylic sheets and plastic polymers. the thermal screens are used to reduce the loss of energy through long wave radiation conduction and convection during the night (papadopoulos and hao, 1997). this type of screens causes an increase in the minimum nighttime temperatures of the greenhouse, the crop and the soil. in developed countries, research related to the use of these screens indicated that when used during the night in order to reduce heat losses it was possible to obtain heating savings between 21 and 33% (bailey, 1988). recently, research related to such screens have become important mainly due to the increments in fuel costs in temperate zones, where it is necessary the use of heating systems at night (teitel et al., 2009). the magnitude of energy savings varies considerably when comparing the results of different studies. teitel et al. (2009) report an energy savings of around 40% with the use of aluminized screens, because of the lower heating demand during the night. on the other hand, kittas et al. (2003), studying the influence of an aluminized thermal screen on the energy balance and microclimate in greenhouses, found that energy savings with an aluminized screen (65% shading) was only 15%. besides the discrepancies in the magnitude of energy savings, okada (1985) indicates the existence of another problem in the evaluation of thermal screens; that the assessments have been done using heat balance models. these models are based on assumptions such as constant thermal state, absence of latent heat flux, no air infiltration and no presence of crops in the greenhouse. an alternative for assessing the effectiveness of the screens is the application of models to consider its effect on the development and production of the crop. based on the foregoing, the present work used the second version of the tomato crop growth model “tomgro” (bertin, 1993; gary et al., 1995, 1996), which was calibrated for the high andes tropical conditions by cooman (2002). tomgro describes the phenological development and dry matter accumulation in different plant organs from the time of transplanting until the end of the growing season. cooman and schrevens (2007) analyzed the effect of variations in air temperature, carbon dioxide concentrations and the intensity of radiation on the sensitivity of this model. as a result of this work, the authors concluded that the temperature is the most significant variable that affects the total leaf area, the weight of vegetative organs and the dry weight of the fruit. these results were in agreement with other studies that have also shown that temperature is the main variable that determines the crop development rate (zhao et al., 2001). based on the foregoing, the present study was undertaken to determine the effect using thermal screens on greenhouse tomato production in tropic highlands areas with low night temperatures. it also examines the feasibility of using crop growth models to determine the potential effect of thermal screens. material and methods study zone the present work was carried out in two municipalities: chia (04°53’03.29’’ n and 74°00’48.96’’ w) and susa (5°27’12.88’’ n and 73°48’10.98’’ w), both located in the department of cundinamarca. chia is placed at an average altitude of 2,650 m a.s.l., with an average temperature of 13.4°c and an average global radiation of 12.3 mj m-2 d-1 (bojacá, 2009). in chia, the study was conducted within a greenhouse of 3 spans, each one of 6.8 m wide and 55 m 425gil, luque, and bojacá: effect of aluminized screens on greenhouse tomato (solanum lycopersicum l.) production systems at the high tropical conditions long (total area of 1,122 m2). this greenhouse had vents on all sides (170 m2) operated through moveable curtains and permanent ventilation through an open fixed ridge on each span (100 m2). the minimum height of the greenhouse under the gutter was 3 m and the maximum was 6 m. susa is located at an altitude of 2,549 m a.s.l., the mean temperature is 15°c and the average global radiation is 13.1 mj m-2 d-1 (bojacá, 2009). in susa, the study was conducted in a two span greenhouse, each span measuring 7 m wide and 75 m long (1,050 m2). the greenhouse was ventilated by means of plastic windows in all sides with a maximum area of 125 m2 ventilation, while the permanent open fixed ridge ventilation was 30 m2. the minimum height of the greenhouse under the gutter was 3 m and the maximum was 4 m. both areas are considered marginal to tomato production because average temperatures are below the optimal for growing tomatoes (18-22°c). additionally, low night temperatures (<10°c) can potentially cause pollination problems and fruit setting (maisonneuve and philouze, 1982). installation and operation of thermal screens at each location, a thermal screen type alumitex® (tesicol s.a., bogota) with 65% shading was evaluated. the screens were made of high-density polyethylene with additives to increase resistance to ultraviolet rays damage and an aluminum layer. each greenhouse was split transversely into two sections of equal area by a plastic wall. in one of the sections, the thermal screen was installed at a height of 3 m above ground covering the entire cropping area. at both locations, the section with the screen was opened and closed manually through a system of pulleys, without making structural changes to the greenhouse. the screens were closed at 5:00 pm and opened at 6:00 am; this procedure was performed during the whole production cycle. crop management in chia, the length of the cultivation cycle was 232 d (30/12/2008 to 19/08/2009) using the cultivar sheila® (sakata, japan). in susa the cultivar rocio® (rogers/syngenta, usa) was planted and the cultivation cycle had a duration of 190 d (29/12/2008 to 07/07/2009). fertilization in both locations was done based on the results of the soil chemical analysis. the results of these analyses are shown in tab. 1. at both locations it was used a typical planting density for the study area: 2,7 plants/m. transplant was carried out when the plants showed an average of 10 nodes. at both locations the plants were managed with a single stem by removing all lateral shoots. the fruit pruning scheme was as follows: the first four clusters were pruned to six fruits, the next four were pruned to five fruits and after the eight cluster only three fruits were left per cluster. the crop management was carried out following the recommendations made by escobar and lee (2010). table 1. soil chemical characterization of the two experimental greenhouses where the study was conducted. factor unit chia susa ph 6.2 5.6 ec* ds m-1 0.55 1.37 n-min** mg kg-1 32.9 62.8 p mg kg-1 466 182 k mg kg-1 264 539 ca mg kg-1 1.851 2.179 mg mg kg-1 293 485 na mg kg-1 17 93 s mg kg-1 105.8 215.0 fe mg kg-1 134.5 285.0 mn mg kg-1 10.7 4.53 cu mg kg-1 1.6 0.6 zn mg kg-1 7.9 14.7 b mg kg-1 0.27 0.64 ca/mg cmol+ kg-1 3.84 2.73 ca/k cmol+ kg-1 13.67 7.89 mg/k cmol+ kg-1 3.56 2.89 cec*** 14.9 16.6 * ec: electrical conductivity; ** n-min: mineral nitrogen; cec ***: cation exchange capacity. data acquisition during the cultivation cycle, at each section of the two greenhouses, temperature and relative humidity were recorded. for this purpose two thermocouples (type-t, measuring range -40 to 70°c, resolution 0.1°c and an accuracy of 0.3°c) were installed around the central area of each greenhouse section. a thermocouple recorded the air temperature (dry bulb) while the other one was covered with a wet wick (wet bulb) for subsequent calculation of the relative humidity (alliston and wolfe, 1973). thermocouples were placed inside reflective white capsules, which were artificially ventilated by a fan (air speed between 1 and 3 m s-1). although the spatial variation of the temperature inside a greenhouse and its effect on plant development is an unavoidable fact (bojacá, 2009), only one sensor was installed per section, and was considered sufficient to reach the objectives of this work. the sensors were carefully placed at an intermediate location between the edge and the center of each section. as the central areas tend to have highest temperatures rather than the edges (bojacá, 2009), this would lead to a model over-or underestimation. 426 agron. colomb. 29(3) 2011 thermocouples have a measurement range between -40 and 70°c and, those were calibrated before installation. the calibration was performed according to the procedure suggested by the manufacturer (dls escort, auckland, new zealand), in which the temperature readings recorded by the sensors were compared with the ice melting point, to obtain a measurement accuracy of ±0.01°c. according to the manufacturer’s quality certificate, the thermocouples have a resolution of 0.1°c and an accuracy of 0.3°c. at each section, the thermocouples were connected to data loggers (ej-2e, dls escort, auckland, new zealand) that stored temperature measurements every 10 min. climatic conditions outside the greenhouses were recorded by weather stations with sensors located 2 m in height. at both locations, weather stations (imetos® compact, pessl instruments gmbh, weiz, austria) that recorded data every 10 min were used. the stations were equipped with temperature (range: -30 to 99°c and 0.1°c accuracy), relative humidity (range: 10 to 95% ± 1%) and solar radiation sensors (range: 0 to 2,000 w m-2 and an accuracy of ± 0.1%). at each section, for both locations, 40 plants were randomly selected in order to record the fruit production. since the beginning of harvest until the end of the cycle, fruit production was recorded on a weekly basis for each plant (kg/plant). a digital scale lbk-6a (adam equipment co, danbury, usa) with a measuring range from 0 to 6 kg and accuracy of 0.05 kg was used to make those measurements. the fruit production obtained on each pass was accumulated to obtain the total plant productivity for the entire production cycle. based on the planting density, yields were calculated in terms of kg per square meter for each greenhouse sections. exploratory data analysis the first step in data analysis was to conduct an exploratory analysis, which aimed to extract preliminary information about the effect of the thermal screens. some graphs were constructed to compare radiation levels and to establish the temperature variations for each greenhouse section (with and without screen). average and standard deviation for temperature (°c) and relative humidity (%) were calculated for each hour of the day considering the entire production cycle and for each greenhouse section. finally, we calculated the correlation between minimum night temperature (tmin) and temperature differential (∆tem, maximum nighttime temperature minus nighttime minimum temperature) in order to establish the effectiveness of thermal screens. crop growth model in order to determine the potential effect that the use of thermal screens would have on tomato production, the second version of the model “tomgro” was used. tomgro is a deterministic model (not consider the variability present in real systems) used to simulate the development and growth of a tomato plant. the model describes, from planting until the end of the cycle, the phenological development and dry matter accumulation for all plant organs in response to variations in climatic variables such as: radiation, air temperature, co2 concentration and so vapor pressure deficit. tomgro is a photosynthesis driven model and, both organogenesis and senescence are temperature dependents. however, the model also includes interactions with other factors such as plant age and source/sink relationship. in tomgro, the accumulation and distribution of dry matter is considered potential because the model assumes optimum production conditions meaning that limitations imposed by e.g. nutrient deficiencies, pest incidence, drought stress are absent. a detailed explanation of the model calibration and validation for tropical high andean conditions and a complete description of its parameters can be found at cooman (2002). tomgro requires hourly weather data including the intensity of global solar radiation (r, w m-2), temperature (t, °c), the vapor pressure deficit (vpd, kpa) and carbon dioxide concentration in the environment (ca, mg kg-1). for each one of the four simulated environments (both sections at two study zones) one input climate file was built based on the measurements registered inside and outside each greenhouse. the global solar radiation was obtained from the stations located outside of greenhouses in each study zone. as the model requires solar radiation inside the greenhouse, it was assumed a 75% transmission rate of the plastic cover for both sections. the air temperature was obtained from the dry bulb temperature and, using the formula suggested by irigoyen et al. (2005), the vpd calculated was calculated. the level of ca in all environments was assumed constant and set to a value of 350 mg kg-1 for the entire production cycle. the plant development as function of the temperature was measured using the response variable dry weight of mature fruits on each greenhouse section. in order to calculate the fruit fresh weight, an assumption of 95% fruit water content was made, and afterwards yield was estimated in terms of area (kg m-2) and multiplied per plant density. based on the above, comparisons were made between climatic conditions for both locations and within greenhouse 427gil, luque, and bojacá: effect of aluminized screens on greenhouse tomato (solanum lycopersicum l.) production systems at the high tropical conditions sections (i.e. with and without thermal screen). the effect of these variations on tomato production was assessed by a comparative analysis of yields (kg m-2) measured in the field versus the potential yield simulated with the tomgro model. results and discussion next we present and discuss the results showing that the use of thermal screens inside greenhouses can retain heat during night hours, allowing increased yields, especially in areas where night temperatures are a constraint for tomato crop. additionally, we illustrate the utility of using models as an alternative to the classical methods applied in agricultural research. exploratory data analysis both locations exhibited similar climatic conditions, but daily global radiation averages showed a significant difference (fig. 1). at susa an average of 424.3 w m-2 for i was observed, while chia registered an average of 284.7 w m-2. air temperature differences between sections with and without screen were dependent on the hour of day. fig. 2 shows the temperature differences for each section throughout the day, indicating the highest differences during the night when the screens were deployed. in chia, average temperature difference between sections with and without the aluminized screen was 1.5±0.1°c, while in susa the average difference was 1.1±0.1°c. these increments in night temperature caused by the use of aluminized screens are similar to those reported in other studies. kittas et al. (2003) reported average increases of 2.5°c while abak et al. (1994) reported increases between 2.5 and 3.4°c. for the bogota plateau, cooman et al. (1999) determined that the installation of plastic screens inside greenhouses increased the average temperature about 2°c compared to greenhouse without screens. fig. 2 shows that during the day, temperatures in both type of sections did not differ because the thermal screen was extended only during nighttime. besides, increased nighttime temperatures, the use of thermal screen resulted in lower rh (tab. 2) also. based on the climatic conditions registered in the sections with thermal screens, it is possible to infer a faster plant development, with a lower pathogens incidence due to lower moisture levels (kim et al., 2008). for the correlation between tmin and δtem, we found a linear negative association for all cases (fig. 3). in both locations, the highest correlation was found in the section with aluminized screen, which indicates that its use increases δtem in comparison with the section without the screen. in consequence, thermal screens will exhibit a higher capacity to retain heat inside the greenhouse in colder nights. the use of thermal screens during nighttime reduced the heat loss from the crop, soil and in general of the greenhouse structure in both localities. heat loss is due to transfers from inside to outside of the greenhouse by processes such as radiation, conduction and convection (teitel et al., 2009). the temperature differences because of the thermal screens between two locations are explained by the specific climatic conditions of each locality. 0 5 10 15 20 0 200 400 600 800 hour r ad ia tio n susa chia table 2. temperature (°c) and relative humidity (%) averages and standard deviations during day and night for the two tomato experimental cycles, carried out in the localities of chia and susa (cundinamarca). locality temperature (ºc) rh (%) day night day night chia without thermal screen 17.7±4.4 10.5±1.9 69.3±15.2 91.6±4.8 with thermal screen 17.5±4.4 12.0±1.8 67.6±13.5 89.9±5.5 susa without thermal screen 19.1±4.7 11.2±2.3 68.3±15.8 93.0±5.9 with thermal screen 19.4±4.6 12.3±2.3 67.5±16.1 91.9±6.4 figure 1. average outside radiation (w m-2) registered during the experimental production cycles in both locations. shaded areas correspond to night hours. 428 agron. colomb. 29(3) 2011 cooman (2002), indicates that during the night the temperatures inside the greenhouses located in chia are below the optimum for tomato production. due to the altitude at which both locations are placed, these are considered marginal for growing tomatoes because of the aforementioned reason. in temperate regions, the technological solution used to solve this issue has been the installation of heating systems that use fossil fuels (teitel et al., 2009). however, the results of this study showed that the thermal screens are a relatively cheap alternative for increasing nighttime temperatures in areas with similar conditions to those considered in the present study. an additional benefit achieved with the use of thermal screens is the frost risk reduction (teitel et al., 1996; sethi and sharma, 2008). the highest temperature sums inside the sections with thermal screen should be reflected in higher productivity levels. to determine this effect, next are presented the yield results obtained in the experimental greenhouses and contrasted it with those simulated with the tomgro model. effect of thermal screens on yield the harvest in chia began 104 days after transplanting (dat) and ended at 232 dat, with the maximum production level between 153 and 168 dat. in this locality, average yields of 9.9±0.8 kg m-2 in the section without the screen and of 10.6±0.2 kg m-2 in the thermal screen section were registered during a harvest period of 19 weeks (fig. 4). in susa, the harvest was carried out between the 95 and 190 dat. in susa the section without screen showed an average yield of 6.6±0.8 kg m-2 while the section with the screen yielded an average of 6.9±0.3 kg m-2, during a harvest period of 14 weeks. the maximum production period in both sections was between 109 and 130 dat. although susa has more favorable climatic conditions for tomato production, chia yields and harvest periods were upper. this is mainly associated with socio-economic characteristics of the figure 2. average hourly temperatures (°c) for the greenhouse sections with and without screen at (a) chia and (b) susa. shaded areas correspond to the hours at which the screen was deployed. 5 10 15 20 10 15 20 25 a hour te m pe ra tu re 5 10 15 20 10 15 20 25 b hour without thermal screen with aluminized thermal screen ∆ temperature (°c) m in im um te m pe ra tu re ( °c ) 5 10 15 5 10 15 � � � � � �� � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��� �� � � � �� � chia scp r = −0.79 5 10 15 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��� � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � �� � � � � � � � � � �� � � � �� � � chia ssp r = −0.75 5 10 15 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� �� � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � susa scp r = −0.67 � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � susa ssp r = −0.66 figure 3. relationship between night minimum temperatures and difference between minimum and maximum night temperatures (δ temperature), for the sections with thermal screen (scp) and without it (ssp) in both locations. 429gil, luque, and bojacá: effect of aluminized screens on greenhouse tomato (solanum lycopersicum l.) production systems at the high tropical conditions growers. in susa, the low investment capacity diminishes the efficiency with which they can perform activities such as hanging and fruit, stems or leaves pruning. this low investment capacity also affects the pest management, because the growers do not have enough products to spray at the appropriate times and do not have adequate equipment to perform this task in an effective way. on the other hand, in chia although environmental conditions are less favorable, all necessary practices were carried out on time while supplies and equipment were in place in order to make an efficient management of the crop. when making a yields comparison with tomgro, the model simulated a higher yield for the section where the thermal screen was deployed during nighttime versus the section without the screen (fig. 4). the simulation results suggest a yield increase in chia from 21.5 kg m-2 in the non-screen section to 25.5 kg m-2 in the section with the thermal screen. on the other hand, in susa the simulations indicated a yield increase from 19.6 kg m-2 in the non-screen section to 22.7 kg m-2 in the section with the thermal screen. in terms of percentage, chia and susa reported yield increments of 6.6 and 3.3%, respectively, for the sections with the screens versus those without the screens. the tomgro model simulated yield increments of 15.7 and 13.6% with the use of thermal screens in the localities of chia and susa, respectively. these results does not account for radiation losses that may be about 5% of photosynthetic active radiation, which would reduce potential output in both areas (cooman, 2002). the differences between simulated and observed data are explained by the fact that tomgro is a potential model that does not include any biophysical limitation on plant health and/or nutrition. this is a proof that we need to develop appropriate research to decrease the gap between potential yields and those currently achieved. although most of the research studies are focused on pest management and nutrient supply issues, this work shows that climatic improvements made through structural changes can help to reduce the gap between potential and actual yields. on the other hand, it is evident that the use of thermal screens in localities with lower nighttime temperatures increases the production. in other studies, thermal screens has increased up to 30% the production of tomatoes and other crops such as paprika, eggplant and cucumber (pérez-rojas and paul-cortés, 2007). grange and hurd (1983) found slighter increments in tomato production carried out in greenhouses using thermal screens compared with greenhouses that do not use it, however the data was not shown. callejón-ferre et al. (2009) highlight the importance of greenhouse shading but they do not discuss the differences between the effects of aluminized screen 100 120 140 160 180 200 220 0 5 10 15 20 25 a days after transplanting a cc um ul at ed p ro du ct io n � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ssp scp ocp osp 100 120 140 160 180 0 5 10 15 20 25 days after transplanting b � � � � � � � � � � � � � figure 4. cumulative production (kg m-2) simulated by the tomgro model (scp: with thermal screen, ssp: without thermal screen) and measured in the field (ocp: with thermal screen, osp: without thermal screen) for each one of the sections. a. simulation for chia. b. simulation for susa. 430 agron. colomb. 29(3) 2011 compared with the shading obtained by techniques such as bleaching. this technique consists of painting white bands along the roof of the greenhouse. the results of the present study showed a positive effect due to the use of thermal screens as a strategy to improve the heat retention during nighttime, and subsequently reflected in higher yields. however, the production potential increments were different for each study areas. the greatest potential for increasing production was found in chia that has less favorable climatic conditions for the development of tomatoes, such as lower average radiation (fig. 1) and lower night temperatures. therefore we can say that, the better effects on yield due to the use of thermal screens can be achieved in areas where climatic conditions are less favorable. callejón-ferre et al. (2009) evaluated the use of aluminized screens on greenhouse tomato production in almeria, spain. their results found that during the months of october to march (fall and spring) when temperatures are low, the use of screens during the night resulted in higher production (from 17.2 kg m-2 to 18.5 kg m-2 with the screen). in the months from april to september when nighttime temperatures are appropriate for the crop, the screens slightly increased production (from 20.8 kg m-2 to 21.4 kg m-2 with the screen). however, during this period the production increase was due to the deployment of the screens during midday hours to reduce the adverse effect of high temperatures (>26°c). jaramillo (2009) says that in colombia multiple research actions have been undertaken to improve tomato production. generally topics such as phytosanitary constraints or genetic material selection in terms of geographical areas, fertilizer strategies, have been prioritized. nevertheless, the results of the present study demonstrate how the improvement of greenhouse climatic conditions can result in significant yield increments. conclusions the use of thermal screens was able to increase nighttime temperatures in a range from 1.1 to 1.5°c with respect to the sections that did not use it. these increments in temperature were accompanied by reductions in the relative humidity during the night. the use of thermal screen allows heat retention during nighttime that were ref lected in the yield increments observed for both locations (chia: 6.6% and susa: 3.3%). simulations carried out with the tomgro model made possible to detect and confirm the positive effect in the use of thermal screens on tomato yields. acknowledgements this work was carried out under the framework of the project “desarrollo de alternativas de manejo integrado del cultivo del tomate en sistemas de producción bajo invernadero en los municipios de chía y susa en cundinamarca y piedecuesta en santander” co-funded by the “ministerio de agricultura y desarrollo rural” and “fondo nacional de fomento hortofrutícola”, and executed by researchers of the “facultad de ciencias naturales e ingeniería” of the “universidad jorge tadeo lozano”. literature cited abak, k., a. basçetinçelik, n. baytorun, ö. altuntas, and h.h. öztürk. 1994. influence of double plastic cover and thermal screens on greenhouse temperature, yield and quality of tomato. acta hort. 366, 149-154. alliston, c.w. and s.a. wolfe. 1973. computation and summary of psychrometric data from dry bulb and dew point temperatures. agr. meteorol. 11, 169-176. bailey, b.j. 1988. control strategies to enhance the performance of greenhouse thermal screens. j. agr. eng. res. 40(3), 187-198. bertin, n. 1993. environnementclimatique, competition pour les assimilats et modélisation de la nouaison de la tomate en culture sousserre. ph. d. thesis. institut national agronimique paris-grignon, france. bojacá, c.r. 2009.generic modeling approaches to technical sustainability on field level for farming systems in the high andean tropics. ph. d. thesis. katholieke universiteit leuven, leuven, belgium. callejón-ferre, a.j., f. manzano-agugliaro, m. díaz-pérez, a. carreño-ortega, and j. pérez-alonso. 2009. effect of shading with aluminized screens on fruit production and quality in tomato (solanum lycopersicum l.) under greenhouse conditions. span. j. agric. res. 7(1), 41-49. cooman, a. 2002. feasibility of protected tomato cropping in the high altitude tropics using statistical and system dynamic models for plant growth and development. ph. d. thesis. katholieke universiteit leuven, leuven, belgium. cooman, a. and e. schrevens. 2007. sensitivity of the tomgro model to solar radiation intensity, air temperature and carbon dioxide concentration. biosyst. eng. 96, 249-255. cooman, a., m. salamanca, e. schrevens, and g. de rijck. 1999. influence of different greenhouse adaptation strategies on the greenhouse climate in the bogota plateau. acta hort. 482, 377-386. escobar, h and r. lee. 2010. manual de producción de tomate bajo invernadero. universidad de bogotá jorge tadeo lozano, bogota. gary, c., j.f. barczi, n. bertin, and m. tchamitchian. 1995. simulation of individual organ growth and development on a 431gil, luque, and bojacá: effect of aluminized screens on greenhouse tomato (solanum lycopersicum l.) production systems at the high tropical conditions tomato plant: a model and user-friendly interface. acta hort. 399, 199-205. gary, c., n. bertin, and m. tchamitchian. 1996. tomgro, un modèle explicatif de fonctionnement de cultures sous serre : un outil pour la recherche et pour l’aide à la décision. pp. 90-99. in: baille, a. (ed.). actes du séminaire de l’aip intersectorielle “serres”, inra, avignon, france. grange, r.i. and r.g. hurd. 1983. thermal screens—environmental and plant studies. sci. hort. 19(3-4), 201-211. irigoyen, a.i., a.d. maggiora, and j.m. gardiol. 2005. métodos de cálculo del déficit de presión de vapor medio diario y su efecto sobre la de referencia en la localidad de balcarce, argentina (online). in: xiv congreso brasileiro de agro-meteorología. campinas, sp, brasil. jaramillo, j. 2009. el estado de la investigación en tomate en colombia. acta hort. 821, 47-52. kim, k., j. yoon, h. kwon, j. han, j. son, s. nam, g.a. giacomelli, and i. lee. 2008. 3-d cfd analysis of relative humidity distribution in greenhouse with a fog cooling system and refrigerative dehumidifiers. biosyst. eng. 100, 245-255. kittas, c., n. katsoulas, and a. baille. 2003. influence of an aluminized thermal screen on greenhouse microclimate and canopy energy balance. transactions of the asae 46(6), 1653-1663. maisonneuve, b. and j. philouze. 1982. effect of low night temperature on a collection of varieties of tomato (l. esculentum). i. study of pollen quantity and quality. agronomie 2, 453-458. miranda, d., g. fischer, j.c. barrientos, c. carranza, m. rodríguez, and o. lancheros. 2009. characterization of productive systems of tomato (solanum lycopersicum l.) in production zones of colombia. acta hort. 821, 35-46. okada, m. 1985. an analysis of thermal screen effects on greenhouse environment by means of a multi-layer screen model. acta hort. 174, 139-144. papadopoulos, a.p. and x. hao. 1997. effect of three greenhouse cover materials on tomato growth, productivity, and energy use. sci. hort. 70, 165-178. pérez-rojas, h. and m. de paul-cortés. 2007. simulación y control de la temperatura dentro de un invernadero. undergraduate thesis. faculty of engineering design and automation electronics, universidad de la salle, bogota. rodríguez, i. and c. cardona. 2001. problemática de trialeurodes vaporariorum y bemisia tabaci (homoptera: aleyrodidae) como plagas de cultivos semestrales en el valle del cauca. rev. colomb. entomol. 27(1-2), 21-26. sethi, v.p. and s.k. sharma. 2008. survey and evaluation of heating technologies for worldwide agricultural greenhouse applications. solar energy 82, 832-859. teitel, m., u.m. peiper, and y. zvieli. 1996. shading screens for frost protection. agr. for. meteorol. 81, 273-286. teitel, m., m. barak, and a. antler. 2009. effect of cyclic heating and a thermal screen on the nocturnal heat loss and microclimate of a greenhouse. biosyst. eng. 102, 162-170. trudgill, d.l., a. honek, d. li, and n.m. van straalen. 2005. thermal time: concepts and utility. ann. appl. biol. 146(1), 1‐14. zhao, y., m. teitel, and m. barak. 2001. vertical temperature and humidity gradients in a naturally ventilated greenhouse. j. agr. eng. res. 78, 431-436. received for publication: 22 july, 2009. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. lerodriguezmo@unal.edu.co agronomía colombiana 29(3), 447-454, 2011 effect of edaphic and foliar management of manganese on the yield of the criolla colombia cultivar efecto del manejo edáfico y foliar de manganeso sobre el rendimiento del cultivar criolla colombia martin rodrigo villa1, luis ernesto rodríguez1, 2, and manuel iván gómez1 abstract resumen this research was conducted in the district of el rosal (cundinamarca) in a typic hapludand soil and sought to evaluate the effect of foliar and soil applications of different doses of manganese (mn) (0, 1, 2 and 3 kg ha -1) on the potential yield of the criolla colombia cultivar. sulphate mn granules (microman®) and chelated mn (mf-mn®) were used as sources. we used a split-plot, randomized complete block design with four replications per treatment. the variables studied were: weight and number of tubers per category. the results show that the application of both soil and foliar mn exerts a positive response in the criolla potato, with increases of 52% in commercial yield and more than 100% in first category yield with respect to traditional fertilization. the optimal dose is between 1.5 to 2.0 kg ha-1 for both soil and foliar mn, with an economic optimum between 0.8 to 1 kg ha-1 mn, edaphically applied. the results showed no differences between the techniques of foliar and soil application for yield potential, but did for number of tubers. esta investigación se realizó en el municipio de el rosal (cundinamarca), en un suelo typic hapludand y tuvo como objetivo evaluar el efecto de la aplicación edáfica y foliar de diferentes dosis de manganeso (mn) (0, 1, 2 y 3 kg ha-1) sobre el potencial de rendimiento del cultivar criolla colombia. como fuente se aplicó sulfato de mn granulado (microman®) y quelato mn (mf-mn®). se utilizó el diseño de parcelas divididas con bloques completos al azar y cuatro repeticiones por tratamiento. las variables evaluadas fueron: peso y número de tubérculos por categorías. los resultados muestran que la aplicación de mn tanto edáfico como foliar ejerce una respuesta positiva en el cultivo de papa criolla, con incrementos de un 52% en el rendimiento comercial y más del 100% en el rendimiento de categoría primera con respecto a la fertilización tradicional. la dosis optima está entre 1.5 a 2.0 kg ha-1 de mn tanto edáfico como foliar, con un óptimo económico entre 0.8 a 1.0 kg ha-1 de mn aplicado edáficamente. los resultados no demostraron diferencias entre las técnicas de aplicación edáfica y foliar para el potencial de rendimiento, pero si para el número de tubérculos. key words: diploid potato, foliar and soil fertilization, yield, tubers. palabras clave: papa diploide, fertilización edáfica y foliar, rendimiento, tubérculos. introduction in colombia, the name of the “criolla” potato corresponds to the morphotypes of the tubers, a yellow skin and flesh color (egg yolk phenotype) (rodríguez et al., 2009). it has been classified as solanum phureja (hawkes, 1990), solanum tuberosum group phureja (huamán and spooner, 2002), and most recently as solanum tuberosum group andigenum (spooner et al., 2007; rodríguez et al., 2010). according to madr (2006) the criolla potato has recently acquired large interest in its export potential, being one of the potentially promising exportable products in colombia, which affirms the need to improve research and transfer of culture technology and adopt good agricultural practices with emphasis on the proper use of water and management of soil fertility. the rising price of agricultural inputs and agronomic crop mismanagement create low productivity and threatens the competitiveness of the production system (martínez et al., 2006), and so it is important to identify limiting yield factors and develop innovative practices for managing crop fertility, such as integrated and balanced nutritional management, which is one of the most efficient practices to ensure the plant the opportunity to express its genetic potential that will eventually be reflected in better quality and yield (gómez, 2005). soils, fertilization and management of water 448 agron. colomb. 29(3) 2011 mn as an essential nutrient: soil and plant factors in the context of nutritional balance, micronutrients have become important due to their physiological effects on the expression of structure, photosynthetic activity and crop quality; for mn, management should relate the soil with the availability of this mineral element (gómez et al., 2006). factors affecting the availability of mn to plants are presented in tab. 1. mn is essential as a constituent metal, active in 35 enzymes, including phosphotransferase, oxidase, decarboxylase, dehydrogenase, arginase, phosphomutase, peroxidase and kinase, involved in the synthesis of chlorophyll, active in enzymes of the krebs cycle, metabolism of n2 (nitrate reduction) and glycolysis (taiz and zeiger, 2006; marschner, 2006 ; fageria et al., 2007). it is involved in the photolysis of water, electron transport in photosynthesis and is a structural component in chloroplast, in addition, along with micronutrients such as cu, zn and b; it is involved in reproductive growth through hormone balance, in the oxidation of auxin and biosynthesis of secondary metabolites; its deficiency retards the development of anthers and affects the rate of seed germination (kirkby and römheld, 2007). when the photolysis reaction is interrupted, it affects electron transport, photophosphorylation and reduction of no2, co2 and so4, resulting in decreased photosynthesis and disruption of the thylakoid membrane system (containing enzymes that control photosynthesis) (salisbury and ross, 2000; clavijo, 2001; marschner, 2006; kirkby and römheld, 2007). mn is part of an enzyme of superoxide dismutase (sod) to counteract effects of oxidative degradation of the tissue located in chloroplasts and mitochondria and is important in the protection of biomembranes and the photosynthetic apparatus (marschner, 2006; kirkby and römheld, 2007). mn acts as an important co-factor for several enzymes essential in the biosynthesis of secondary metabolites associated with the plant via shikimic acid, including phenolic aromatic amino acids, coumarins, lignans and flavonoids. we found lower concentrations of phenolic compounds, lignin and flavonoids in mn-deficient tissues, which may be partly the cause of lower resistance against biotic and abiotic (kirkby and römheld, 2007; marschner, 2006). a slight mn deficiency affects photosynthesis and reduces the level of soluble carbohydrates in the plant, but the supply of this reactive contributes to the photosynthetic evolution of oxygen; a severe deficiency disrupts the structure of chloroplasts and this condition is irreversible (kirkby and römheld, 2007). by contrast, a high concentration of mn may be accumulated in vacuoles or other cellular compartments such as the golgi, and/or decrease net photosynthesis by inhibiting the reaction of the rubp carboxylase (marschner, 2006). the ph and redox conditions of the soil are predisposing factors for mn deficiency in extremely acidic soils; deficiency manifests itself when fe dominates, even under anaerobic conditions especially in acidic soils, and can reach toxic levels (bennett, 1996; prasad and power, 1997). according to clark and baligar (2000), mn availability to plants decreases in soils with neutral or alkaline ph. since fertilization is not a practice that can be considered independently, it is important to understand the interactions between factors and elements, which can induce synergistic or antagonistic relationships, nitrogen sources such as the acid reaction sam favors the assimilation of mn, as well as maintain an adequate soil mn-fe ratio (león, 2001; sabino et al., 2007). gómez (2005) referenced the critical level of manganese soil at 20 mg l-1 (olsen), but more important is the relative ion in the soil, fe/mn> 15 mg kg-1, which can cause a deficiency of mn, or a ratio <10 mg kg-1 induces fe deficiency as has been observed in rice and potatoes; as this interaction can interfere with absorption as well as metabolic sites, inactivating said processes by reducing the concentration of fe in the plant (shuman, 2000; fageria et al., 2007). table 1. factors affecting mn availability to plants. factor (+) factor (-) organic matter in reduced media ligands phenolic suitable fe / mn ratio in the soil 1:1, 2:1 excess npk fertilization, dilution effect high organic matter ph <5.5 with low contents of fe reduction or flooding oxidation of mn by microflora at ph> 6.0 oxidation and well drained synergism with n, nitrification and absorption of ammonia fertilizer application of acid reactions such as sam excessive liming, magnesium soil ph> 6.0 and alkalinity high temperatures joint application with kcl, map antagonism: al, fe, cu, zn, mg, p and ca lower luminosity and / or low temperatures nutritional balance chelating agents dtpa, edta clays (allophanes) dry soils and low native content adapted from clark and baligar (2000); malavolta (2005); fageria et al. (2007). 449villa, rodríguez, and gómez: effect of edaphic and foliar management of manganese on the yield of the criolla colombia cultivar soil salinity causes mn deficiency (depending on the radical and common transpiration pressure) and decreases the rate of photosynthesis and growth, on the other hand, an increase in atmospheric co2 concentration increased the foliar uptake of mn (shuman, 2000). in acidic soils, mn is involved with the retention of phosphates, so that excessive application of p compounds mn deficiency. the application o f acidic fertilizer or products containing ammonium (nh4+) decreases soil ph and increases the availability of mn, for example ammonium sulfate [(nh4)2 so4] probably produces less mn deficiency than fertilizers with nitrate ( no3-) (prasad and power, 1997; clark and baligar, 2000; espinosa, 2001). the application of potassium chloride (kcl) increases the availability of mn-reducing the effect of chloride ion (prasad and power, 1997; clark and baligar, 2000; espinosa, 2001). foliar and soil absorption of mn mn is the third most important micronutrient used in plant tissue in most species after fe and cl, the proper content in plants is 50 mg kg-1, with a critical level of: <25 mg kg-1; sufficient at 25 300 mg kg-1 and toxic at > 300 mg kg-1 (shuman, 2000; ulrich, 1996; bennett, 1996; salisbury and ross, 2000). the passive transport of mn2+ in leaves is much faster than other micronutrients (eg zn+2 and cu2+), entry into the cytoplasm and vacuole is an active process similar to what occurs in absorption by the roots, the overall absorption is ion exchange between h+ and a cation and ohfor a anion (malavolta, 2001). temperature affects foliar uptake of mn, decreasing the amount absorbed by 60% more at 10°c compared to 30°c, in addition, the absorption rate (time at which 50% of mn is absorbed) is between 24 and 48 h, which is mainly transported over long distances as chelate due to the transpiration stream (malavolta, 2001). the foliar nutrient supply is useful in situations such as low nutrient availability in soil (3-5 mg kg-1), very dry soil, decreased root activity during the reproductive stage (competition for carbohydrates, foliar application can compensate decreased root activity), which is recommended for foliar sprays such as mn sulfate or chelate type edta or dtpa at a concentration of 0.30.6% (malavolta, 2001; arjona, 2003). the cationic divalent form (mn2+) is mobile in acidic soils with organic matter and dynamics of oxide reduction, and is readily translocated through the xylem from roots to buds and shoots of the plant, but transportation is limited in phloem (prasad and power, 1997; marschner, 2006; kirkby and römheld, 2007; fageria et al., 2007), however, other authors like salisbury and ross (2000) and malavolta (2001) reported that depending on the species the element has an intermediate mobility in the plant and its immobility in the phloem causes deficiency as shown in the young parts of the plant (marschner, 2006). under conditions of mn retention in the soil, the roots may exude organic substances which are able to reduce mn and improve the availability of the micronutrient to the plant (clark and baligar, 2000). mn deficiency can cause the roots to become dark in color, the main root’s longitudinal growth stops and lateral roots are usually not formed, however, excess mn stops the growth of the main root and increases the number and density of lateral roots (clark and baligar, 2000). gómez et al. (2006) indicate that the response to the application of mn depends on the efficiency of absorption of the crop, nutrient content and native soil characteristics, eg, in soil with a low level of this element and slightly acid to neutral can increase potato yield 10% compared to conventional fertilization, however, in an acidic soil reaction, high in organic matter and fe can increase potato yield by 17% by applying low doses of mn (2 to 3 kg ha-1), due to improved nutritional balance especially the fe/mn ratio. the recommended mn fertilization for the potato in the highland conditions of cundiboyacense can vary from 3 to 6 kg ha-1 (gómez, 2005; gómez et al., 2006), while in the criolla potato (criolla colombia) application of mn was associated with an increase in dry matter (dm) (pérez et al., 2008). mn fertilization can be applied to the soil or foliarly; the application of mn as mn sulfate (mnso4 · 4h2o) in the soil can be between 5 and 25 kg ha-1, while the foliar applied solution is from 0.2 to 0.5%, with a higher rate of translocation as chelated mn as mnedta than mnso4 (kirkby and römheld, 2007). the aim of this study was to evaluate the effect of foliar and soil applications of mn on tuber yield potential in criolla colombia, under the soil conditions of the bogota plateau. materials and methods the study was conducted in san gabriel in the municipality of el rosal-cundinamarca (2,685 m s.a.l.), precipitation (825 mm/year), temperature (13°c), relative humidity 450 agron. colomb. 29(3) 2011 (81%), in a soil classified as typic hapludand, with the presence of amorphous materials with andic and organometallic complexes, strongly acidic soil reaction, low cation exchange capacity, high ca, ideal for al, but with mg imbalances. the native mn showed medium and low levels (12.7 mg kg-1), the fe/mn ratio is greater than 30, which induces mn deficiencies (tab. 2). plant material we used tuber seeds (2-4 cm) of the criolla colombia cultivar, with tubers characterized as round, semi-deep eyes, deep yellow skin and flesh, early maturation (120 d), specific gravity of 1.088, no rest period and an average yield of 13-15 t ha-1 (rodríguez et al., 2009). the application of mn was performed as a complement to conventional fertilization plans according to soil analysis and comprehensive diagnosis of fertility (88.39 kg ha-1 n, 232.09 kg ha-1 p2o5, 113.29 kg ha-1 k2o, 56 kg ha-1 cao, 70.75 kg ha-1 of mgo and 6.6 kg ha-1 s), the mn sources used were: microman® (mn sulfate granules at 20%) and mf-mn® (chelate edta-mn, 12% soluble powder). the granulate mnso4 was applied in conjunction with other fertilizers at planting time, equivalent to total doses of 0, 1, 2 and 3 kg ha-1 of mn, likewise, foliar application was done with fractionated chelate mn in 5 foliar applications starting at 30 dap and on days 37, 44, 51 and 58 dap. foliar applications were made with a backpack sprayer (royal condor® 20 l), which contained 300 l ha-1 of water treated with the addition of 0.25 g l-1 of acidurez® mf-sp (corrector reducing hardness and ph) and 0.75 ml l-1 of herbox-sl (adjuvant-hypotensive). experimental design we used a randomized complete block design with split plots and four replications, considering factor a as the application rate (0, 1, 2, 3 kg ha-1 mn) and factor b as the application technique (soil and foliar). the experimental unit consisted of 21.6 m with 0.9 m between rows and 0.3 m between plants. variables assessed we determined the number and weight of tubers per category, for the variables: first yield category (yc1) (diameter> 4 cm), second yield category (yc2) (2-4 cm) and commercial yield (cy) (category 1 and 2). the harvest took place at 105 dap. statistical analysis was performed with analysis of variance (anova), comparing two factors: dose of mn (0, 1, 2, 3 kg ha-1) and application technique (foliar and soil) and their interactions; for comparison of means, the duncan test was used along with statistical polynomial regression analysis to establish the optimal dose. table 2. chemical analysis of soil. texture om (%) exchangeable al (cmol kg-1) ph ec (ds m-1) oc (%) nt (%) bd (g cm-3)sand silt clay classification % 54.0 30.0 16.0 sandy silt 6.95 0.0 5.57 0.09 4.04 0.35 0.99 exchangeable bases (cmol kg-1) cice (cmol kg-1) microelements (mg kg-1) p s ca mg k na mn fe zn cu b (mg kg-1) 4.94 0.56 0.25 0.11 5.85 12.7 407.6 5.7 4.2 0.45 99.2 16.7 om, organic matter; ec: electrical conductivity; bd: bulk density; nt: total nitrogen; texture: bouyoucos; organic carbon (oc): walkley-black; exchangeable al: extraction with kcl; phosphorus: bray ii; exchangeable bases: ammonium acetate; microelements: olsen modified; boron and sulphur: calcium phosphate monobasic. source: gómez (2005). table 3. analysis of variance squared means for yield potential. vs df yc1 yc2 cy mn dose (kg ha-1) 3 76.45* 4.27 ns 78.69* error (a) 9 1.18 4.44 8.22 application technique (soil and foliar) 1 10.81 ns 0.30 ns 15.12 ns error (b) 12 5.34 3.09 10.07 interaction (dose vs. application technique) 3 1.13 ns 0.63 ns 0.96 ns yc1: yield first category, yc2: yield second category; cy: commercial yield. * significant difference (p≤0.05). ns: not significant. 451villa, rodríguez, and gómez: effect of edaphic and foliar management of manganese on the yield of the criolla colombia cultivar results and discussion the yc1 significant differences were found between doses of mn ha for cy. however, there were no statistical differences for the application technique or for interactions between the evaluated factors (tab. 3). this shows a positive response to mn regardless of application technique, with high efficiency in foliar and soil absorption. the positive response in yc1 is possibly due to increased synthesis of chlorophyll, n2 metabolism, photophosphorylation and electron transport in photosynthesis; confirming the observations of (marschner, 2006; fageria et al., 2007; kirkby and römheld, 2007), which favored higher tuber quality. similar results were obtained in criolla colombia where the application of mn increased the dm content, possibly due to increased net photosynthesis (pérez et al., 2008). a similar response was reported by gómez et al. (2006) in potato parda pastusa and diacol capiro cultivars, as well as in onion (allium cepa) (gómez et al., 2007). in the mean comparison test (duncan p≤0.05) for doses of mn, there were differences between the control and treatments, with greater increases in yc1 at a dose of 2 kg ha-1 mn and significant decreases above this; applying 3 kg ha-1 decreased production to below that obtained in 1 kg ha-1 of mn, possibly due to a negative response or phytotoxicity, interfering with the normal function of enzymes, reducing respiration and photosynthesis and producing disorganization of the thylakoid membranes, consistent with that described by marschner (2006). additionally, in potato, the application of high concentrations may reduce net photosynthesis, corroborating results reported by shuman (2000). similarly, casierra-posada and poveda (2005) found that in strawberry, high concentrations of mn reduce the diameter, chlorophyll and carotenes of the leaves; affecting leaf area, dry matter production and fruit quality. in yc2, there were no significant differences for the evaluated factors or their interaction (tab. 3), possibly because the highest yield potential is expressed in yc1. the cy significant differences were found between doses of mn ha for cy (tab. 3), but not for the application technique, but the foliar application showed higher yield than the soil application. there was no evidence of an interaction between the evaluated factors, which means that for this variable, responses were independent. like yc1, the largest increase in cy was seen with the dose of 2 kg ha-1 mn, although there was no statistical difference with respect to 1 kg ha-1 of mn, in addition, treatments 1, 2 and 3 kg ha-1 of mn were not significantly different, ie for doses above 1 kg ha-1, yield increase was not significant. this positive response is possibly due to the high fe-mn ratio in the soil, limiting the availability of mn for plant nutrition because of antagonism with the corroborating fe as observed by shuman (2000), gómez et al. (2006) and fageria et al. (2007). thus, the application of mn in doses of 1 kg ha-1 increases the content of the micronutrient in the ground and improves the fe-mn ratio, finally generating greater availability of the improved conversion of mn and the like. additionally, the percentage of change in yield in the categories (tab. 4), indicates that the application of mn exerts a positive response in yield and quality, 52% in cy table 4. variation of yield (t ha-1) under foliar and soil applications of mn (kg ha-1). treatment soil application foliar application yc1 % yc2 % cy % yc1 % yc2 % cy % control 5.8 0 8.1 0 13.9 0 6.2 0 9.1 0 15.4 0 1 10.4 79.3 8.1 0 18.5 33.0 11.6 87.0 8.1 -10.9 19.7 27.9 2 12.3 112.0 8.9 9.8 21.2 52.5 14.5 133.8 8.9 -2.1 23.4 51.9 3 8.9 53.4 9.9 22.2 18.9 35.9 9.7 56.4 9.7 6.5 19.4 25.9 yc1: yield first category, yc2: yield second category; cy: commercial yield. table 5. change in number of tubers under foliar and soil application of mn (kg ha-1). treatment soil application foliar application yc1 % yc2 % cy % yc1 % yc2 % cy % control 118.5 0 454.6 0 573.2 0 127.3 0 491.9 0 619.2 0 1 203.3 71.6 413.2 -9.1 616.4 7.5 214.1 68.2 435.2 -11.5 649.3 4.9 2 215.3 81.7 430.8 -5.2 646.1 12.7 271.3 113.1 530.1 7.8 801.4 29.4 3 111.6 -5.8 461.8 1.6 573.4 0 131.7 3.4 502.5 2.1 634.3 2.4 yc1: yield first category, yc2: yield second category; cy: commercial yield. 452 agron. colomb. 29(3) 2011 and over 100% in yc1; similar results were reported by gómez et al. (2006) in solanum tuberosum, where the application of mn increased yield between 10 and 17% over conventional fertilization (macronutrients) in two soils of the cundiboyacense highlands. the percentage of change in the number of tubers per categories (tab. 5) indicates that application of mn exerts positive feedback on the yield of criolla colombia, increasing by 13% in cy by applying mn, soil and 29% foliar; and an increase of 82% in yc1 with soil application and more than 100% with foliar application. optimal technique: to establish the optimal dose technique, polynomial type regression was performed (figs. 1 and 2), finding incremental responses as the dose of mn increases, but the increase is marginal at doses higher than 2 kg ha-1 mn. figure 1. model of the response to soil application of mn on yield of criolla colombia. figure 2. model of the response to foliar application of mn on yield of criolla colombia. the optimal dose for both soil and foliar applications was seen between 1.5-2.0 kg ha-1 mn. in turn, gómez (2005) and gómez et al. (2006) found that the optimal dose technique of mn in solanum tuberosum ranged between 3 and 6 kg ha-1 in cundiboyacense highland soils. this shows that the requirement of mn in criolla colombia (diploid) was approximately half that required in the varieties diacol capiro and parda pastusa (tetraploid cultivars); these results are similar to those reported by becerra et al. (2007) for the application of macronutrients (p and k) in the criolla guanena cultivar. additionally, for yield by category, the application of mn increased the production of yc1 in doses of 1 and 2 kg ha-1 mn, possibly due to the integrated and balanced nutrition which is reflected in better yield and increased expression of productive stolons, similar to that described by gómez (2005). for the variable yc1, there were no significant differences between doses of mn ha-1 or application technique (tab. 6). in addition, there was no interaction between the evaluated factors, which means, that for this variable, responses were independent. table 6. squared means for the variable: number of tubers per category. vs df yc1 yc2 cy mn dose (kg ha-1) 3 30.283* 6.045 ns 27.435* error (a) 9 318 5.073 5.680 application technique (soil and foliar) 1 4.579* 19.865 ns 43.564* interaction (dose vs. application technique) 3 963 ns 2.307 ns 6.167 ns * significant difference (p≤0.05). ns: not significant. in means comparison test (duncan p≤0.05) for doses of mn, differences were found between the control and the application of 2 kg ha-1, but not between the control and 3 kg ha-1. by applying 3 kg ha-1, production was significantly decreased compared to that obtained with the control, with negative trends related to the marginal dose (figs. 1 and 2), which could be due to a negative response or phytotoxicity from decreased net photosynthesis, being consistent with that reported by shuman (2000) and marschner (2006). by comparing the application technique, foliar mn was statistically different for the number of tubers in the first category compared to soil application, possibly because the foliar application of mn acted on young leaves terminals that are usually bronze, making them bright green, which can have a positive effect on the translocation of photoassimilates to the tubers, the normal functioning of the photosynthetic process (kirkby and römheld, 2007). thus, to improve the bronze bud, leaves photosynthesized more efficiently which could translate into an increase in yield potential or possibly in the differentiation of stolons. y = -1,736x2 + 6,967x + 13,73 = 0,983 optimal technique: 2,0 kg ha-1 12 14 16 18 20 22 0 1 2 3 yi el d (t h a1 ) dose of mn (kg ha-1) r2 yi el d (t h a1 ) dose of mn (kg ha-1) y = -2,054x2 + 7,748x + 15,04 r2 = 0,922 optimal technique: 1,9 kg ha-1 14 16 18 20 22 24 0 1 2 3 453villa, rodríguez, and gómez: effect of edaphic and foliar management of manganese on the yield of the criolla colombia cultivar the cy showed significant differences between doses of mn and the application techniques (tab. 6), but there was no interaction between the evaluated factors. the comparison of means (duncan p≤0.05) for doses of mn presented differences between the control and the application of 2 kg ha-1 but not with 3 kg ha-1, with the maximum in cy trending toward the dose of 2 kg ha-1, with significant decreases above this, a model that relates to the marginal dose trends observed in the polynomial model (figs. 1 and 2). comparing the application techniques, treatments with foliar applications of mn had higher cy than the ones with soil applications, possibly owing to foliar applications that were frequent and had doses in agreement with nutritional extraction, providing an effective method for providing mn in a fast and efficient manner. foliar application may cause more efficient transport, uptake and translocation of micronutrients in the plant than soil application due to reactions occurring in the ground, similar to that reported by clark and baligar (2000), arjona (2003), malavolta (2005) and fageria et al. (2007). conclusions soil applications of 2 kg ha-1 of mn are recommended for the criolla colombia cultivar to obtain the best yield potential for the first and commercial categories. this result may be related to the medium to low mn content found in the native soil and the imbalance of the fe/mn ratio, which is why the application of mn increases the content of mn, improves the fe/mn ratio and makes mn more available to the crop. the optimal dose technique was found at 2 kg ha-1 mn, while the most economical dose (optimal economic) for soil application is between 0.8 and 1.0 kg ha-1. the positive response to foliar and soil applications of mn found in this research represents an alternative that could be widely implemented in farming for producers of criolla colombia on the bogota plateau to optimize yield potential. however, to improve integrated management of plant nutrition in the criolla potato, the responses to the mn-fe, mn-b, and mnzn interactions in the soil should be evaluated to measure the influence on solids and dry matter, and to measure chlorophyll a, b and carotene content in leaf tissue. acknowledgments the authors express their gratitude to manuel caicedo, general manager of sociedad agraria de transformación (el rosal), for his collaboration and to microfertisa sa for the technical and financial support. literature cited arjona, h. 2003. fertilización foliar. pp. 135-138. in: manejo integral de la fertilidad del suelo. sociedad colombiana de ciencia del suelo (sccs), bogota. becerra, l., s. navia, and c. ñustez. 2007. efecto de niveles de fosforo y potasio sobre el rendimiento del cultivar “criolla guaneña” en el departamento de nariño. rev. latinoam. papa 14(1), 51-60. bennett, w. 1996. nutrient deficiencies y toxicities in crop plants. aps press, st. paul, mn. casierra-posada, f. and j. poveda. 2005. la toxicidad por exceso de mn y zn disminuye la producción de materia seca, los pigmentos foliares y la calidad del fruto en fresa (fragaria sp. cv. camarosa). agron. colomb. 23(2), 285-289. clark, r. and v. baligar. 2000. acidic and alkaline soil constraints on plant mineral nutrition. pp. 133-177. in: plant-environment interactions. 2nd ed. marcel dekker, new york, ny. clavijo, j. 2001. metabolismo de los nutrientes en las plantas. pp. 11-28. in: fertilidad de suelos, diagnóstico y control. 2nd ed. sociedad colombiana de la ciencia del suelo (sccs); editorial guadalupe, bogota. espinosa, j. 2001. acidez y encalado de los suelos. pp. 113-128. in: fertilidad de suelos, diagnóstico y control. 2nd ed. sociedad colombiana de la ciencia del suelo (sccs); editorial guadalupe, bogota. fageria, n., v. baligar, and r. clark. 2007. physiology of crop production. crc press, new york, ny. gómez, m. 2005. guía técnica para el manejo nutricional de los cultivos: diagnostico, interpretación y recomendación de planes de fertilización. microfertisa, bogota. gómez, m., m. lópez, and c. cifuentes. 2006. el manganeso como factor positivo en la producción de papa (solanum tuberosum l.) y arveja (pisum sativum l.) en suelos del altiplano cundiboyacense. agron. colomb. 24(2), 340-347. gómez, m., h. castro, c. gómez, and f. gutiérrez. 2007. optimización de la producción y calidad en cebolla cabezona (allium cepa) mediante el balance nutricional con magnesio y micronutrientes (b, zn y mn), valle alto del rio chicamocha, boyacá. agron. colomb. 25(2), 339-348. hawkes, j.g. 1990. the potato: evolution, biodiversity and genetic resources. belhaven press, washington dc. huamán, z. and d.m. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (solanum sect. petota). amer. j. bot. 89, 947-965. kirkby, e. and v. römheld. 2007. micronutrientes na fisiología de plantas: funcoes, absorcao e mobilidade. informações agronômicas 118(2), 1-24. león, l. 2001. evaluación de la fertilidad del suelo. pp. 155-186. in: fertilidad de suelos, diagnóstico y control. 2nd ed. sociedad colombiana de la ciencia del suelo (sccs); editorial guadalupe, bogota. 454 agron. colomb. 29(3) 2011 madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. apuesta exportadora agropecuaria 2006-2020. departamento nacional de planeación (dnp), bogota. malavolta, e. 2001. fertilización foliar. pp. 305-341. en: fertilidad de suelos, diagnóstico y control. 2nd ed. sociedad colombiana de la ciencia del suelo (sccs); editorial guadalupe, bogota. malavolta, e. 2005. nutricäo mineral de plantas: principios e perspectivas. informações agronômicas 111(3), 10-11. marschner, h. 2006. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, new york, ny. martínez, h., n. pinzón, and c. barrios. 2006. la cadena de la papa en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. documento de trabajo no. 100. ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr); instituto interamericano de cooperación agropecuaria (iica), bogota. pérez, l., l. rodríguez, and m. gómez. 2008. efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes b, mn y zn en el rendimiento y calidad de papa criolla (solanum phureja) variedad “criolla colombia”. agron. colomb. 26(3), 477-485. prasad, r. and j. power. 1997. soil fertility management for sustainable agriculture. crc press, new york, ny. rodríguez, l.e., c.e. ñústez, and n. estrada. 2009. criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla para el departamento de antioquia (colombia). agron. colomb. 27(3), 289-303. rodríguez, f., m. ghislain, a. clausen, s. jansky, and d. spooner. 2010. hybrid origins of cultivated potatoes. theor. appl. genet. 121, 1187-1198. sabino, h., j. lavres, and m. ferreira. 2007. azufre como nutriente y agente de defensa contra plagas y enfermedades. international plant nutrition institute-ipni. latino américa. quito. informaciones agronómicas 65(2), 1-4. salisbury, f. and w. ross. 2000. fisiología de las plantas. thomson editores spain paraninfo, madrid. spooner, d.m., j. núñez, g. trujillo, m. del r. herrera, f. guzmán, and m. ghislain. 2007. extensive simple sequence repeat genotyping of potato landraces supports a major reevaluation of their gene pool structure and classification. pnas 104, 19398-19403. shuman, l. 2000. mineral nutrition. pp. 65-109. in: baluška, f. (ed.). plant-environment interactions. 2nd ed. marcel dekker, new york, ny. taiz, l. and e. zeiger. 2006. plant physiology. 4th ed. sinauer associates, sunderland, ma. ulrich, a. 1996. potato. pp. 149-155. in: bennett, w.f. (ed.). nutrient deficiencies y toxicities in crop plants. aps press, st. paul, mn. impacts of different coffee systems on soil microbial populations at different altitudes in villavicencio (colombia) received for publication: 27 january, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.55420 1 grupo de investigación “innovación en sistemas agrícolas y forestales isaf”, faculty of agricultural sciences and natural resources, universidad de los llanos (unillanos). villavicencio (colombia). asilvap@unillanos.edu.co agronomía colombiana 34(2), 285-291, 2016 impacts of different coffee systems on soil microbial populations at different altitudes in villavicencio (colombia) impactos de diferentes sistemas de café sobre las poblaciones microbiales del suelo a diferentes altitudes en villavicencio (colombia) carlos hernando colmenares p.1, amanda silva p.1, and ángela maría mogollón o.1 abstract resumen coffee in colombia has favorable characteristics for agroforestry practices; farmers traditionally grow coffee under various types of organic coffee systems, mainly dominated by associated systems coffee with shade leguminous tree species, making it one of the essential ecosystems for microorganisms life. this research was developed in the coffee region of puente abadia, villavicencio, colombia; the objective was to evaluate the heterotrophic aerobic microbial population in coffea arabica var. castilla of bacteria (bp), fungi (fp) and actinomycetes (ap), due to the combined effect of three factors. factor a was related to two bioclimates zones: low altitude zone <700 m a.s.l. (z1) and high altitude zone >700 m a.s.l. (z2); factor b corresponded to two coffee systems: coffee monoculture system (unshaded) (s1), associated coffee system (shaded) (s2) and control treatment of fruit monoculture system (s3). on the other hand, factor c referred to two sampling depth, corresponding to a 0-20 cm depth (d1) and 20-30 cm depth (d2). significant differences (p≤0.05) between the z2*s2*d2 factor interaction caused the highest (bp) and (ap); (ap) also was positively inf luenced by the z2*s2*d1, z1*s2*d2 and z1*s2*d1 interactions (p≤0.05). the (fp) was affected positively by the z1*s2*d2 and z1*s2*d1 interactions. the (s2) (shade) had comparative advantages for the soil microbial population, as compared with (s1) and (s3). el café en colombia presenta favorables características para prácticas agroforestales, los agricultores tradicionalmente cultivan el café bajo diferentes tipos de sistemas de café orgánico, principalmente dominados por sistemas de café asociado bajo sombra con especies de árboles tipo leguminoso, siendo uno de los ecosistemas importantes para la vida de microorganismos. esta investigación fue desarrollada en la región cafetera de puente abadía, villavicencio, colombia. el objetivo fue evaluar la población de organismos heterotróficos aeróbicos en coffea arabica var. castilla de bacterias (bp), hongos (fp) y actinomicetos (ap), debido al efecto combinado de tres factores. el factor a fue relacionado con dos zonas bioclimáticas: zona de baja altitud < 700 msnm (z1) y zona de alta altitud >700 msnm (z2); el factor b correspondió a dos sistemas de café siendo que fue sistema de monocultivo sin sombra (s1) y sistema asociado con sombra (s2), y un tratamiento control de sistema de frutales (s3). por otra parte, el factor c fue referido a dos profundidades de muestreo, correspondiendo a una profundidad de 10-20 cm (d1) y a una profundidad de 20 a 30 cm (d2). diferencias significativas (p≤0.05) entre la interacción de factores z2*s2*d2, causó las más altas de bp, pero también de ap; a su vez la variable actinomicetos también fue positivamente inf luenciada por las interacciones z2*s2*d1, z1*s2*d2 y z1*s2*d1 (p≤0.05). las poblaciones de hongos (fp) fueron afectados positivamente por las interacciones z1*s2*d2 y z1*s2*d1. el sistema con sombra (s2) tuvo ventajas comparativas sobre la población de microorganismos del suelo comparado con s1 y s3. key words: actinomycete, bacteria, coffea arabica l., fungi, soil quality, soil diversity. palabras clave: actinomiceto, bacteria, calidad del suelo, coffea arabica l., hongo, diversidad del suelo. which in turn play a vital role in microbial conversion of complex organic compounds into simple inorganic compounds (evizal et al., 2012; nigussie and kissi, 2012), so it could improve its productive capacity (haggar et al., 2011; evizal et al., 2012; bagyaraj et al., 2015; salgado et al., 2006). it has been found that the bioclimatic characteristics of a region can inf luence the dynamics of soil microorganisms (criquet et al., 2004; srivastava et al., 2014). generally, introduction worldwide, coffee systems are important natural resources that need to be preserved (souza et al., 2012; evizal et al., 2012; srivastava et al., 2014; cardona and sadeghiankh, 2005). soil microorganisms control the functioning of coffee ecosystems through decomposition and nutrient cycling, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.55420 286 agron. colomb. 34(2) 2016 bacteria are the dominant group followed by actinomycetes and fungi are the least dominant among the three groups of microorganisms (bagyaraj et al., 2015). srivastava et al. (2014) reported higher microbial populations in a subhumid (moist) zone than in sub-humid (dry) and semi-arid zones. on the other hand, depending on the coffee systems, the type can result in different substrate availabilities that affect the establishment of different microbial groups. studies have revealed that the agroforestry coffee systems are more effective in promoting soil microbial population than conventional monoculture (unshaded) coffee systems (evizal et al., 2012; notaro et al., 2014; bagyaraj et al., 2015). the denomination of associated coffee production mainly involves agroforestry based systems, where coffee grows beneath various shade trees (mainly tree legumes), and are well suited for sustainable production compared with conventional (unshaded) coffee monoculture systems (salgado et al., 2006; haggar et al., 2011; nigussie and kissi, 2012; bagyaraj et al., 2015). agroforestry coffee systems can increase microbial populations and soil nutrient availability that are characterized by a complex and diverse interrelationship among and between the microorganisms (evizal et al., 2012; souza et al., 2012); affecting directly the beneficial soil populations of fungi, bacteria and actinomycetes (beer et al., 1998). the result of the vertical distribution of bacteria, fungi and actinomycetes in coffee systems was observed by notaro et al. (2014). the surface soils (0-30 cm) recorded higher bacteria (41.3%), actinomycetes (38.4%) and fungi (26.1%) as compared to the subsurface horizons (srivastava et al., 2014). understanding that worldwide the coffee ecosystems need to be preserved, the aim of this study was to research the microbial population of bacteria (bp), fungi (fp) and actinomycete (ap) that can be explained by a combination of coffee system types, soil and climatic factors in puente abadia-villavicencio (colombia). methodology the study site was in the puente abadia region, which is part of villavicencio (4º08’33” n, 73º37’46” w), colombia. the area is a tropical rainforest (holdridge, 1947). the research factors were as follows: two bioclimatic zones were defined with cartography in puente abadia, villavicencio municipality corresponding to factor a. low zone of puente abadia (z1): this area is characterized by an altitude of < 700 m a.s.l., temperature >24ºc, humidity of 76%, average annual rainfall of 2,080 mm, located on the alluvial plain of the guaitiquia river, which is less susceptible to erosion problems. high zone of puente abadia (z2): this area is characterized by an altitude > 700 m a.s.l., temperature 18-20ºc, humidity of 85%, average annual rainfall of 3,663 mm, slopes greater than 30% and high susceptibility to erosion, soils characterized by layers of silt alluvium. two types of coffee production used in organic coffee producing systems, monoculture coffee system (40%) and associated coffee system (60%), were found in both zones, together with a monoculture fruit system, that was next to the production fields which constituted a control. the system types were as follows: coffee monoculture system (s1): the cultivation of coffee was the conventional type (unshaded), the variety is the coffea arabica ‘castilla’, with a spacing of 2.5 m between plants, made up of six-year-old coffee trees . conventional tillage only in the first year. associated coffee system (s2): the cultivation of coffee had been associated type (shaded), the plants responsible for the shading are banana (musa paradisiaca), guamo (inga spp.), legumes (leucaena leucocephala) and native trees of the region, even citrus; made up of six-year-old coffee trees. without planning shading with coffee trees. zero tillage. monoculture fruit system (s3): this area was investigated for comparative purposes and served as the control treatment. the area was made up of guamo (inga spp.), citrus plants (citrus sinensis and citrus latifolia), guava (psidium guajava) and other fruit trees typically found in the zone. in addition, systems of the same age as s1 and s2 were selected. in all evaluated systems predominate the application of organic matter, formed by the pulp of c. arabica and residues of musa paradisiaca (banana), being the major constituents of organic amendments, as implemented in most coffee areas of colombia (cardona and sadeghiankh, 2005). farmers usually do not apply agrochemicals in the s2 and s3 systems. 287colmenares p., silva p., and mogollón o.: impacts of different coffee systems on soil microbial populations at different altitudes in villavicencio (colombia) in each zone, three farms were selected including the three researched systems (s1, s2, s3); in 1,000 m2 sub-areas,10 soil sub-samples were extracted from the first 0-20 cm (d1) and 20-30 cm of depth (d2), which were mixed until obtaining a homogeneous sample of the soil, this procedure was performed in triplicate for microbiological and physico-chemical soil analysis purposes (tab. 1). the d1 and d2 corresponding to factor c. statistical analysis corresponded to a factorial design (2 zones x 3 systems x 2 depth) in a random arrangement unrestrictedly, with three replications for a total of 36 experiment units, composite soil samples were stored in a deep freezer to control microbial activities for soil dilution, plating and biological analysis. a microbial analysis was carried out within 48 to 72 h. the variables analyzed were bacteria, fungi and actinomycetes population (bp, fp, ap), determined by serial dilution plate count method (notaro et al., 2014). soil dilution (10-1) prepared by 10 g of soil sample was transferred into 90 ml sterile water and mixing the solution for few seconds. then, 1 ml of dilution was transferred into 9 ml of sterile peptonized water test tube (10-2) and a soil serial dilution was prepared, up to 10-5. spread 0.1 ml of diluted soil suspension from each serial dilution (10-6 for bacteria, 10-4 for fungi, 10-5 for actinomycetes) on different selective media, nutrient agar (na) medium for bacteria, potato dextrose agar (pda) medium for fungi and starch ammonia (sa) medium for actinomycetes and the plates in triplicate were incubated at optimum temperature between 25ºc and 30ºc at the duration of 5-7 d for fungi, 1-2 d for bacteria, 12-14 d for actinomycetes. for determine fungal growth was added chloramphenicol 30 mg l-1. the colony forming units are expressed as cfu 10n/g of soil on a moisture basis. the number of microorganisms were used in the following formula: population = number of colonies × dilution factor × 10. expressed as colony forming units per gram of soil (cfu/g soil) (notaro et al., 2014). all the experimental data were analyzed using infostat. the variations among microbial population by effect of impact of different coffee systems were analyzed by one table 1. physic-chemical characterization of soil for coffee producing systems, at different depths and two bioclimatic zones of puente abadiavillavicencio (colombia). systems ph sand1 silt1 clay1 som p3 cdc4 ca5 mg5 k5 al6 (%) (%) (%) (%)2 (mg kg-1) (%) cmol (+) kg-1 low altitude (z1) 0-20 cm (d1) s17 4.5 35 55 20 6.22 10.80 14.90 1.80 0.40 0.20 1.70 s28 4.5 23 61 16 6.43 22.5 4.88 5.40 0.85 0.40 0.80 s39 5 50 50 25 4.64 7.80 20.0 2.85 0.80 0.14 0.25 20-30 cm (d2) s1 4.5 30 50 20 5.59 6.20 28.25 4.30 0.50 0.16 0.50 s2 5 8 66 26 6.00 21.20 8.50 5.60 0.90 0.41 0.85 s3 5 10 63 27 5.22 5.70 29.60 4.80 0.40 0.21 0.75 high altitude (z2) 0-20 cm (d1) s1 5 42 50 8 10.74 26.60 30.09 0.70 0.25 0.21 0.40 s2 4 40 52 8 17.44 28.50 12.25 10.05 1.30 0.40 0.70 s3 4.5 37 55 8 11.57 17.80 12.27 16.59 0.91 0.24 1.95 20-30 cm (d2) s1 4 40 50 10 10.76 16.50 46.70 2.80 0.90 0.23 1.90 s2 5 20 53 27 14.75 22.0 9.88 5.60 6.20 0.22 0.35 s3 5 31 44 25 10.44 19.50 8.04 2.50 0.85 0.21 1.20 1textural bouyucos method; 2soil organic matter, walkley black method; 3bray ii method; 4clay dispersion coefficient, comparison between bouyucos method and method without dispersant; 5extraction by ammonium acetate method 0.1 n; 6extraction by kcl method 0.1 n; 7monoculture coffee system (unshaded); 8associated coffee system (shade); 9monoculture fruit system (control treatment). 288 agron. colomb. 34(2) 2016 way anova test. the treatment means were compared using fisher‘test (comparison of means least significant difference lsd) at 5% level of confidence. results and discussion bacterial population (bp) the bp was significantly higher (p≤0.05) in s2, 98.0 x 106 cfu/g, than in s1 and s3, accounting for 51.0 x 106 cfu/g and 9.57 x 106 cfu/g, respectively (fig. 1). it demonstrated that (bp) in associated coffee system (shaded) has a role in nutrient cycling and soil fertility through biochemical processes which preserve the source of soil mineral nutrients (garcia et al., 2010; evizal et al., 2012; bagyaraj et al., 2015). on the other hand, these differences in (bp) in (s1) and (s3) may be driven, in part, by differences in agriculture intensification and anthropogenic activities that affected the soil quality, as demonstrated also by ademir et al. (2009) (fig. 1). additionally, (bp) showed significant variation due to sampling depth (p<0.05), it was higher in (d2) than in (d1) accounting for 71.18 x 106 cfu/g compared with 40.44 x 106 cfu/g (fig. 1). this response coincided with the results obtained by srivastava et al. (2014), while the maximum microbial communities were restricted at 0-30 cm depth (surface horizon). higher populations of heterotrophic (bp) in (s2) can be attributed to their higher tolerance and adaptation to (z2), accounting for 141.73 x 106 cfu/g (fig. 2) probably can be due to the availability of soil for c accumulation occasioned in high humidity and low temperature of the site, as stated by bardgett et al. (2005), as suggested also by criquet et al. (2004). the (bp) was more or less same in humid and subhumid dry bioclimates humid zones directly inf luences b a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 d1 d2 10 6 c fu /g depth b a c 0 20 40 60 80 100 120 s1 s2 s3 1 0 6 c fu /g coffee systems a b c c c c 0 50 100 150 200 s2*d2 s1*d1 s3*d1 s1*d2 s3*d2 s2*d1 10 6 c fu /g coffee systems*depth a b b bc bc c 0 20 40 60 80 100 120 140 160 z2*s2 z1*s1 z1*s2 z2*s1 z1*s3 z2*s3 10 6 c fu /g zones*coffee systems figure 1. soil bacterial population in coffee producing systems and depth of soil in puente abadia, villavicencio, 2015. means with a common letter are not significantly different (p≤0.05). lsd due to systems = 25.61 x 106 cfu/g. lsd due to depth = 20.91 x 106. figure 2. soil bacterial population for factor interaction producing coffee systems (s1monoculture coffee system, s2: associated coffee system, and s3: control treatment) altitude (z1: low zone and z2: high zone) and sample depth (d1: 0-20 cm and d2: 20-30 cm) in puente abadia, villavicencio, 2015. means with a common letter are not significantly different (p≤0.05). lsd for zone*systems = 20.91 x 106 cfu/g; lsd for systems*depth = 36.21 x 106 cfu/g. 289colmenares p., silva p., and mogollón o.: impacts of different coffee systems on soil microbial populations at different altitudes in villavicencio (colombia) higher soil humid for movement and nutrient acquisition of (bp) through of soil profile (srivastava et al. 2014). the maximum (bp) in (s2) was restricted to (d2) (188.0 x 106 cfu/g), the (bp) of this study is similar to that (bp) found by muhammed et al. (2015) in a culture with different coffee systems. however, a similar concept of sustainability of the systems was applied. the low amount of (bp) found in the (s2) at the 0-20 cm depth (d1) (7.07 x 106 cfu/g) was similar when compared to data found by notaro et al. (2014) in biodynamic coffee plantations (bs) at 0-10 cm depth (8.1 x 106 cfu/g). the (bp) had a decline in (s1) and (s3) with an increase in d1 (p≤0.05) (fig. 2), possibly related with the deficiency of soil nutrients through of soil profile in more simplified coffee production systems (unshaded), as demonstrated by notaro et al. (2014). the (bp) had a significant difference among the various factors (p≤0.05). the (z2) cultivated with coffee under the shade of fruit trees (s2), resulted in a high (bp) at a 20-30 cm depth (d2) (280 x 106 cfu/g). the increase in (bp) may be explained by a combination of high additions of som in the (s2) in surface soil, mulching with fruit and coffee residues, leaves, nourishes the rhizosphere and positively inf luences the (bp), making this an important practice for maintaining high levels of soil carbon (cardona and sadeghiankh, 2005), improving the soil fertility and soil microbial activity, as supported by beer et al. (1998); notaro et al. (2014); bagyaraj et al. (2015). but also, (bp) may benefit more from elevated precipitation and soil moisture, because they are more abundant in surface soils (srivastava et al. 2014). actinomycetes population (ap) the (ap) increased from (s3) to (s2) accounting for 11.80 x 105 cfu/g; (s3) and (s1) were statistically similar (p≤0.05) accounting for 1.60 and 1.90 x 105 cfu/g (p<0.05), respectively (fig. 3). this study proved that (s2) increased the (ap) as demonstrated by bagyaraj et al. (2015). biological indicators are extremely sensitive when attempting to detect changes in soil quality, as showed in (s3) and (s1) (fig. 3). the increase in (ap) of (s2) in z1 and z2 can be attributed to their higher tolerance and adaptation to wide variations of climate and soil in tropical conditions, accounting for 12.27 and 11.3 x 105 cfu/g respectively, with equal significance (p≤0.05) (fig. 4) which was different to conditions found in temperate zones (srivastava et al., 2014). reduction in soil organic matter (som) in monoculture systems regardless of the area in which it is, may have had a negative effect on (ap) as showed for the z1*s3, z1*s1, z2*s1, z2*s3 interactions that recorded the lowest count of 2.87, 1.93, 1.53 and 1.27 x 105 cfu/g, respectively, with no statistically differences (p<0.05) (fig. 4). the content of (ap) in the (s2) at (d1) and (d2) was not different (13.93 and 9.67 x 105 cfu/g) (p<0.05) (fig. 4). on the other hand, the s3*d2, s1*d1, s3*d1, s1*d2 interactions can affect the establishment of (ap) (3, 1.87, 1.40 and 1.33 x 105 cfu/g), respectively (fig. 4). the surface soils recorded higher (ap) compared to the subsurface horizons (srivastava et al. 2014; hartmann et al. 2009). the results of (ap) in the z1*s2*d1 and z2*s2*d2 interactions responsible for 16.40, 11.47, 11.47 and 11.20 x 105 cfu/g, respectively, with no significant difference (p>0.05) between them, but different to the other interactions (p≤0.05) which demonstrate the similarity of (s2) between the areas and soil depths studied. the increase in (ap) under associated coffee systems may be explained by a combination of system types than can markedly benefit the activity of soil microorganisms and their diversity (evizal et al., 2012; notaro et al., 2014) and climatic factors (bagyaraj et al., 2015). fungus population (fp) our (s2) maintained an almost consistent (fp) (39.50 x 104 cfu/g) than (s1) (13.83 x 104 cfu/g), but the lowest (fp) count was recorded in (s3) accounting for 4.50 x 104 cfu/g (fig. 5). all of the systems were statistically different (p≤0.05). various coffee management systems can result in different substrate availabilities that affect the establishment of a fungal population (notaro et al., 2014). a b b 0 2 4 6 8 10 12 14 s2 s1 s3 10 5 c fu /g coffee systems figure 3. actinomycetes population of soil in producing coffee systems in puente abadia, villavicencio, 2015. s1: monoculture coffee system, s2: associated coffee system, and s3: control treatment. means with a common letter are not significantly different (p≤0.05). lsd due to systems = 3.46 x 105 cfu/g. 290 agron. colomb. 34(2) 2016 a a b b b b 0 2 4 6 8 10 12 14 16 z1*s2 z2*s2 z1*s1 z1*s3 z2*s1 z2*s3 10 5 c fu /g zones*coffee systems a a b b b b 0 2 4 6 8 12 10 14 16 s2*d1 s2*d2 s1*d2 s3*d2 s1*d1 s3*d1 10 5 c fu /g systems*depth figure 4 actinomycetes population of soil for factors interaction producing coffee systems (s1monoculture coffee system, s2: associated coffee system, and s3: control treatment) altitude (z1: low zone and z2: high zone) and sample depth (d1: 0-20 cm and d2: 20-30 cm) in puente abadia, villavicencio, 2015. means with a common letter are not significantly different (p≤0.05). lsd for zone*systems interaction = 4.89 x 105 cfu/g. lsd for systems*depth interaction = 4.89 x 105 cfu/g. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 s1 s2 s3 coffee systems 10 4 c fu /g a b c figure 5. fungal population of soil in producing coffee systems in puente abadia, villavicencio, 2015. means with a common letter are not significantly different (p≤0.05). lsd due to systems = 6.81 x 104 cfu/g. a a b bc c c 0 10 20 30 40 50 z1*s2 z2*s2 z2*s1 z1*s1 z2*s3 z1*s3 10 4 c fu /g zone*coffee systems a a b bc bc c 0 10 20 30 40 50 s2*d1 s2*d2 s1*d1 s1*d2 s3*d2 s3*d1 10 4 c fu /g coffee systems figure 6. fungal population of soil for factors interaction producing coffee systems (s1monoculture coffee system, s2: associated coffee system, and s3: control treatment) altitude (z1: low zone and z2: high zone) and sample depth (d1: 0-20 cm and d2: 20-30 cm) in puente abadia, villavicencio, 2015. means with a common letter are not significantly different (p≤0.05). lsd for zone*systems interaction = 9.63 x 104 cfu/g lsd for systems*depth interaction = 9.63 x 104 cfu/g. (z2) (p≤0.05) (fig. 6). our results no corroborate with the findings of srivastava et al. (2014) and mogollón and martinez (2009); due to the fact that (fp) was more tolerant to variations of weather conditions. soil fungi can extend hyphae through air-filled pore spaces to access moisture and nutrients and can translocate these resources to water and nutrient-limited cells within their mycelia network (muleta et al., 2007; srivastava et al., 2014). comparatively, (s2), which are better managed, are rich in (fp) showing more diversity through the soil profile (39.67 and 39.63 x 104 cfu/g) indicate a significant difference than in the poorly managed systems (s1) and (s3) (p<0.01) (figure 6). the (s1) and (s3) require different adaptation strategies of (fp) to soil edaphic factors with emphasis on the rhizosphere; biological indicators are extremely sensitive when a higher (fp) was observed in (s2) of the z1 and z2 (43 and 36 x 104 cfu/g) respectively (fig. 6), indicating a similar trend with (ap). the lowest (fp) was observed in (s3) of z2 and z1, but equal to the (s1) of the (z1), in turn this did not have a significant difference with the (s1) of the 291colmenares p., silva p., and mogollón o.: impacts of different coffee systems on soil microbial populations at different altitudes in villavicencio (colombia) attempting to detect changes in soil quality (bardgett et al., 2005; muleta et al., 2007). reduction in soil carbon, may have had a negative effect on (fp). the z2*s2*d2 and z1*s2*d1 interactions had a higher (fp) accounting for 46.67 and 39.33 x 104 cfu/g, respectively; confirming that there has been a growing interest in the (s2). (s2) is based on principles of diversification, recycling, biological processes and the imitation of natural habitats, as demonstrated by beer et al. (1998); notaro et al. (2014); evizal et al. (2012); garcia et al. (2010) and cardona and sadeghiankh (2005). conclusions the data so generated on microbial population of (s1), (s2) and (s3) can be considered part of the soil information for monitoring the soil quality and sustainability of coffee systems in puente abadia, villavicencio. the (z2) in puente abadia are zones that are highly susceptible to environmental degradation (erosion), and can be used for the (s2) because it potentiated a greater number of (bp), and (ap) to a 20-30 cm depth (d2); that stimulates growth of (s2) in (z1), which generated major (ap) and (fp) at both depths evaluated. agroforestry can be an interesting alternative for improving soil quality in marginal coffee areas in colombia, due to the increase in soil microbial activity. literature cited ademir, a., l. leite., v. santos, and r. carneiro. 2009. soil microbial activity in conventional and organic agricultural systems. sustainability 1, 268-276. doi: 10.3390/su1020268 bagyaraj, d.j., g. thilagar, c. ravisha, c.g. kushalappa, k.n. krishnamurthy, and p. vaast. 2015. below ground microbial diversity as inf luenced by coffee agroforestry systems in the western ghats, india. agric. ecosyst. environ. 202, 198-202. doi: 10.1016/j.agee.2015.01.015 bardgett, r.d., w.d. bowman., r. kaufmann, and s.k. schmidt. 2005. a temporal approach to linking aboveground and belowground ecology. ecol. evol. 20, 634-641. doi: 10.1016/j. tree.2005.08.005 beer, j., r. muschler, d. kass, and e. somarriba. 1998. shade management in coffee and cacao plantations. agrof. syst. 38, 139-164. doi: 10.1023/a:1005956528316 cardona, d.a. and s. sadeghiankh. 2005. evaluación de propiedades físicas y químicas de suelo establecidas con café bajo sombra y a plena exposición solar. cenicafe 56, 348-364. criquet, s., a.m. farnet, e. ferre, and j. le petit. 2004. annual dynamics of phosphatase activities in an evergreen oak litter: inf luence of biotic and abiotic factors. soil biol. biochem. 36, 1111-1118. doi: 10.1016/j.soilbio.2004.02.021 evizal, r., i.d. tohari, j.w. prijambada, and d. widianto. 2012. soil bacterial diversity and productivity of coffee shade tree agro-ecosystem. j. trop. soils 17, 181-187. garcia, c.a., s.a. bhagwat, j. ghazoul, c.d. nath, k.m. nanaya, c.g. kushalappa, y. raghuramulu, r. nasi, and p. vaast. 2010. changelles and opportunities of coffee agroforests in the western ghats, india. conserv. boil. 24, 479-488. doi: 10.1111/j.1523-1739.2009.01386.x haggar, j.p., m. barrios, m. bolanos, m. merlo, p. moraga, r. munguia, a. ponce, s. romero, g. soto, c. staver, and e.m. de virginio. 2011. coffee agroecosystem performance under full sun, shade, conventional and organic management regimes in central america. agroforest. syst. 82, 285-301. doi: 10.1007/ s10457-011-9392-5 ha r t ma nn, m., s. lee, s.j. ha l la m, a nd w.w. mohn. 20 09. bacteria l, archaea l and eukar ya l communit y structures throughout soil horizons of harvested and naturally disturbed forest stands. environ. microbiol. 11, 3045-3062. doi: 10.1111/j.1462-2920.2009.02008.x holdridge, l. 1947. determination of world plant formations from simple climatic data. science 105, 367-368. doi: 10.1126/ science.105.2727.367 mogollón, j. and a. martinez. 2009. variation of soil biological activity in an altitudinal transect of la sierra de san luis, falcon state. agron. trop. 59, 469-479. muhammed, u.p.f.b., p.v., sindhu, k.s. gopal, and c.g. thomas. 2015. inf luence of mulches on rhizosphere microf lora, yield and weed competition in okra abelmoschus esculentus (l.) moench. j. trop. agric. 53, 70-74. muleta, d., f. assefa, s. nemomissa, and u. granhall. 2007. composition of coffee shade tree species and density of indigenous arbuscular mycorrhizal fungi (amf) spores in bonja natural coffee forest southwestern ethiopia. for. ecol. manage. 241, 145-154. doi: 10.1016/j.foreco.2007.01.021 nigussie, a. and e. kissi. 2012. the contribution of coffee agroecosystem to soil fertility in southwestern ethiopia. afr. j. agric. res. 7, 74-81. doi: 10.5897/ajar11.1566 notaro, k., e.v. de medeiros., g. duda., a. silva, and p. de moura. 2014. agroforestry systems, nutrients in litter and microbial activity in soils cultivated with coffee at high altitude. sci. agric. 71, 87-95. salgado, b.g., r.l.g. macedo., m.i.n. alvarenga, and n. venturin. 2006. evaluation of soil fertility in agroforest systems with coffee trees (coffea arabica l.) in lavras, mg. rev. árvore 30, 343-349. doi: 10.1590/s0100-67622006000300004 souza, h.n.d., r.g. de goede, l. brussaard, i.m. cardoso, e.m. duarte, r.b.a. fernandes, and m.m. pulleman. 2012. protective shade, tree diversity and soil properties in coffee agroforestry systems in the atlantic rainforest biome. agric. ecosyst. environ. 146, 179-196. doi: 10.1016/j.agee.2011.11.007 srivastava, a.k., k. velmourougane, t. bhattacharyya, d. sarkar, d.k. pal, j. prasad, g.s. sidhu, k.m. nair, a.k. sahoo, t.h. das, r.s. singh, r. srivastava, t.k. sen, s. chatterji, p. chandran, s.k. ray, n.g. patil, g.p. obireddy, s.k. mahapatra, and k.s. kumar. 2014. impacts of agro-climates and land use systems on culturable microbial population in soils of the indogangetic plain, india. current sci. 107, 1464-1469. https://doi.org/10.3390/su1020268 https://doi.org/10.1016/j.agee.2015.01.015 https://doi.org/10.1016/j.tree.2005.08.005 https://doi.org/10.1016/j.tree.2005.08.005 https://doi.org/10.1023/a:1005956528316 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.02.021 https://doi.org/10.1111/j.1523-1739.2009.01386.x https://doi.org/10.1007/s10457-011-9392-5 https://doi.org/10.1007/s10457-011-9392-5 https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2009.02008.x https://doi.org/10.1126/science.105.2727.367 https://doi.org/10.1126/science.105.2727.367 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2007.01.021 https://doi.org/10.5897/ajar11.1566 https://doi.org/10.1590/s0100-67622006000300004 https://doi.org/10.1016/j.agee.2011.11.007 respuesta al glifosato de un aislamiento de rhizoctonia solani'agente causal del anublo de la vaina del arroz, y de cuatro aislamientos de trichoderma, bajo condiciones in vitro' in vitro response of one isolate of rhizoctonia solani, the pathogen of the rice sheath blight and four isolates of trichoderma to glyphosate amparo vargas de álvarez/ , cilia l. fuentes' y enrique torrestorres' resumen el añublo de la vaina del arroz (orysa saliva l.), cuyo agente causal es rhizoctonia solani kuhn, es una de las enfermedades más importantes en el cultivo del arroz en colombia. en los cultivos de arroz con frecuencia se aplica glifosato ((ácido n-(fosfonometil) glicina) para controlar las malezas, particularmente el arroz rojo (o. saliva), antes de la siembra del arroz. observaciones de campo anteriores parecían indicar relación entre el uso intensivo del glifosato y el incremento en la incidencia del añublo de la vaina del arroz. por tanto, se propuso el presente trabajo con el fin de dilucidar los posibles efectos del glifosato sobre r. solani y trichoderma sp., conocido éste como antagonista de r. solani. se determinó, bajo condiciones de laboratorio, el efecto del glifosato en el crecimiento, en medio líquido y sólido pda, de r. solani y de trichoderma. se encontró que la dosis más alta de glifosato sin efecto detrimental sobre r. solani, fue de 300 mg/l y la dosis más baja del herbicida que causó la mayor inhibición del crecimiento del hongo fue de 2500 mg/l. por otra parte, no se encontró que el glifosato estimulara el crecimiento de r. solani. en teoría, en una aplicación comercial de glifosato de 1,5 kg ia/ha y asperjando directamente al suelo sin vegetación, el glifosato en el suelo estaría a una concentración de 0,75 mg/kg de suelo (suponiendo que la capa arable de una hectárea de suelo pesa 2.000.000 de kg); por tanto, la concentración de glifosato después de una aplicación comercial, está muy por debajo de la concentración a la cual se inicia la reducción del crecimiento de r. solani. por su parte, la respuesta de trichoderma al glifosato fue similar a la de r. solani; además, se encontró que el glifosato no afecta la capacidad antagonista de trichoderma sobre r. sotaní. estos resultados no apoyan la hipótesis que el glifosato, bajo las condiciones de uso en cultivos de arroz para el control de las malezas, estuviera afectando el crecimiento de r. solani o de su antagonista trichoderma. una posible relación entre el uso intensivo del herbicida y la incidencia del añublo de la vaina del arroz, debería investigarse en términos de supervivencia y germinación de esclerocios del patógeno. palabras claves: epidemiología, herbicidas, hongos fitopatógenos. abstract rhizoctonia solani kuhn is the causal agent ofthe sheath blight of rice (orysa saliva l.), one of the most important rice diseases in colombia. g1yphosate (n-phosphonomethyl glicine acid) is sprayed in rice fields as a preplant herbicide, specially aimed at red rice (o. saliva). preliminary field observations in tolima, colombia suggested a relationship between intensive use of glyphosate and sheath blight incidence. thus, the present study was undertaken to shed light on the effect of glyphosate on r. solani and thrichoderma sp., a.putative antagonist, under laboratory conditions. the effect of the herbicide was assessed on the growth ofr. solani in summerged culture and solid media and of thrichoderma on solid media. r. sotaní withstood up to 300 mg l-! without expressing reduction in growth, increasing concentrations of the herbicide caused growth reduction, and the detrimental effect reached a plateau at 2500 mg l-!. rhizoctonia growth was not enhanced ~t any herbicide concentration. the expected concentr<l:tlonof glyphosate in the soil after spraying at commercial dosages would be o, 75 mg kg', which is well below the observed in vitro threshold. the response of thr~choderma was similar to that of r. sotaní. glyphosate did not affect the antagonistic ability of thrichod~rma against r. solani. these results do not support the view that glyphosate, as an herbicide treatment in rice field, may affect in any way the population densities of r. sotaní or its antagonist thrichoderma sp. therefore, the postulated connection between intensive herbicide use and increased sheath blight incidence is not substantiated on m~celial growth alone. this relationship should be explored 111 terms of sclerotial survival and germination. key words: epidemiology, herbicides, fungal plant pathogens. 'basado en la tesis de grado m. se, de ava. :profesora de la universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca), facultad de ciencias agropecuarias, carrera de agronomía. bogotá, colombia . . profesores asociados. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. a.a. 14490. bogotá, colombia. e-mail: cilia_fuentes@lettera.net agronomía colombiana, 2002. 19 (1-2): 43-55 introduccion el añublo de la vaina, cuyo agente causal es rhizoctonia solani kuhn, grupo de anastomosis ag 1 (silva, 1996) (estado perfecto thanatephorus cucumeris frank (donk)), es una de las enfermedades más importantes en el cultivo .de arroz en colombia, ya que ataca las plantas en cualquier estado de desarrollo y reduce drásticamente los rendimientos y la calidad en molinería (schreiber y hemández, 1992). en los cultivos de arroz en colombia, con frecuencia se aplica glifosato para controlar las malezas emergidas antes de la siembra del arroz. en los últimos años, se ha observado alguna relación entre el uso intensivo del glifosato y el incremento en la incidencia del añublo de la vaina del arroz. los conceptos y los registros de interacciones entre herbicidas, microorganismos y enfermedades de plantas, así como la protección o predisposición de cultivos a las enfermedades observadas después del uso de herbicidas han sido ampliamente revisadas por varios autores (lévesque y rahe, 1992, entre otros). de acuerdo con lévesque y rahe (1992), los herbicidas pueden alterar el ecosistema del suelo, debido al efecto directo sobre varios componentes de la microflora, como patógenos de plantas, antagonistas o micorrizas, efectos que pueden resultar en incremento o reducción de la incidencia de enfermedades en plantas. sin embargo, las revisiones de fletcher en 1960 y bollen en 1961 (citados por rodriguez-kabana et al., 1966), revelaron que casi todos los herbicidas desarrollados antes de 1961, han tenido poco efecto sobre microorganismos del suelo. rodriguez-kabana et al. (1966) determinaron el efecto de atrazina, diuron, eptc y paraquat, representantes de diferentes grupos químicos de herbicidas, sobre el crecimiento de r. solani en cultivo líquido. en los tratamientos de atrazina y paraquat, el hongo presentó un retraso de 8 a 10 días, el cual atribuyeron los autores a un período de adaptación del hongo, seguido de crecimiento acelerado; este retraso no se observó en el testigo. se ha encontrado que la densidad de fusarium spp. en suelos tratados con el herbicida atrazina fue menor que en suelos tratados con simazina, pero la atrazina estimulaba el crecimiento de trichoderma sp, conocido hongo antagonista de fusarium. por su parte, herbicidas fenilúreas redujeron las poblaciones de fusarium spp. en suelos cultivados con soya, pero no en suelos cultivados con maíz (rodriguez-kabana et al. 1966). lévesque et al. (1987) estudiaron el efecto del glifosato sobre varias malezas colonizadas por fusarium spp. y observaron que el uso de este herbicida para el control de malezas incrementaba la densidad de propágulos de fusarium en el suelo. los autores se basaron en las siguientes razones que les permitieron llegar a dicha conclusión. (1) in vitro, glifosato inhibía el crecimiento de muchos patógenos incluyendo fusarium; (2) cuando se incorporó glifosato en los diferentes tipos de suelos, no tuvo efecto significativo sobre el número total de microor~~nismos, emis!ó~ de co2 o n; (3). la movilidad de glifosato es muy limitada en el suelo, y además, una fracción muy pequeña del producto aplicado es exudado por las raíces de las malezas tratadas. cuando se aplica glifosato a la dosis estándar bajo condiciones de campo, es dificil que inhiba más a los antagonistas o competidores de fusarium que al mismo fusarium; (4) el incremento de fusarium se observó en sitios con condiciones diferentes; (5) después de la aplicación de glifosato se incrementó la proporción de plantas colonizadas por fusarium en la mayoría de las malezas estudiadas. como todas las plantas murieron, las especies de fusarium probablemente explotaron su ventaja como colonizadoras pioneras para construir su propia densidad de inóculo. lévesque y rahe (1992) observaron que la colonización de las raíces de plántulas de fríjol y trigo por pythium spp. tuvo un incremento 24 horas después de la aplicación de glifosato. por su parte, johal y rahe (1984), demostraron claramente que la muerte de plantas de fríjol tratadas con glifosato se debió a la colonización de raíces, principalmente por pythium spp. y fusarium spp. lévesque y rahe (1992), aceptaron que el daño inducido a la planta por el herbicida, puede predisponerla a la infección por patógenos facultativos. en un ensayo realizado bajo condiciones de laboratorio, se evaluaron los herbicidas glifosato, paraquat, metsulfuron-metil, picloran, 2-4 d sal-ami na, oxidazon y butaclor, solos y en mezcla, con el fin de conocer el efecto de estos productos sobre la viabilidad de los esclerocios de r. solani; se encontró que todos los productos estimulaban la germinación de los esclerocios, excepto la mezcla paraquat + butaclor (guzmán y nieto, 1992). black et al. (1996), evaluaron el efecto de acifluorfen, alaclor, glufosinato, glifosato, paraquat y pendimetalina, en el crecimiento micelial y la producción de esclerocios en medio de cultivo de r. solani ag-i la yib, obtenidos de soya. todos estos herbicidas redujeron el tamaño de la colonia de r. solani. las reducciones de crecimiento para ag-ib fueron más grandes que para ag-la, en presencia de pendimetalina, alaclor y acifluorfen, pero glufosinato redujo el crecimiento de ag-la más que el de ag-ib. glifosato redujo el tamaño de la colonia en los aislamientos ag-i a y ag-l b en un 11 y 23 % respectivamente. la producción de esclerocios en los dos grupos de anastomosis se suprimió con paraquat, se redujo notoriamente con glufosinato y fue menos afectado con los demás herbicidas evaluados. el presente trabajo tuvo como objetivos, determinar bajo condiciones de laboratorio: (1) el efecto del glifosato en el crecimiento de r. solani y de trichoderma sp., conocido antagonista de r. solani; (2) establecer la concentración del herbicida a la cual se inicia reducción en el crecimiento de r. solani (dosis umbral), y la concentración que causa la máxima inhibición en el crecimiento del hongo (dosis de estabilización); (3) determinar la persistencia de efectos detrimentales causados por glifosato en subcultivos sucesivos de r. solani provenienagronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 tes de cultivos tratados con el herbicida, en términos de crecimiento y patogenicidad del hon.go; y (4) ev~luar el efecto del herbicida sobre la capacidad antagonista de trichoderma. mate riale s y metodos la investigación se realizó en. los .laborato~ios de la facultad de agronomía de la universidad nacional, sede bogotá entre 1997 y 1999. obtención de aislamientos de rhizoctonia. se colectaron de plantas de arroz de la variedad ory~ica 1 de 110 días de edad afectadas por el añublo de la vama, en un lote comercial localizado en la vereda "el cairo", municipio de purificación, tolima, colom?ia. en e~te cultivo se había aplicado glifosato a la dosis comercial para el control de malezas. para aislar rhizoctonia se cortaron trozos de 4 cm de hojas afectadas de plantas de arroz, y se col~caron adheridos con cinta transparente, en la tapa de cajas de petri con medio pda (papa-dextrosa-agar), las c~ale~ se incubaron a 270 c. el micelio desarrollado se punfico en el mismo medio. determinación del número de núcleos. los aislamientos de rhizoctonia se cultivaron en cajas de petri con una capa delgada (aproximada!llente 7 m~ por caja) de agar-agua al 2%. a los dos días de crecímiento y con la ayuda de un sacabocado, se cortaron discos de 1cm de diámetro de las márgenes de las colonias los cuales se fijaron, durante 10 minutos, en ~na mezcla 3: 1 de etanol del 95%:ácido acético glacial, seguido de las siguientes trans~erencias: etanol. del 95% (15 minutos ), acetona ( 20 mmutos ), y 15 mmutos en cada solución de etanol del 95%, etanol del 70%, etanol del 50% etanol del 25% y agua destilada. luego se hidrolizaron los discos sumergidos en una solución de hcl in por 8 minutos en incubadora a 60 oc. después de la hidrólisis, los discos se lavaron con agua destil~da mediante tres cambios de 5 minutos cada uno. postenormente se colocaron, durante 5 minutos, en una mezcla 1:1 de buffer fosfato ph 6,8: agua destilada, y luego otros por 10 minutos en el mismo buffer. este buffer se preparó como una mezcla 1:1 de nahp0 4 (2,8 gil 000 ml de agua destiladaj.kl-l, p04 (2,4 gil 000 ml de agua destilada). para la tinción del micelio, los discos se sumergieron durante 2 horas en una solución colorante de giemsa (15 ml de buffer fosfato con 1 ml de solución stock colorante). la solución stock de tinción se prepar~ mezclando 3 8 g de giemsa en polvo, con 250 ml de ghcenna pura y' 250 ml de alcohol metílico absoluto. d~spués de l~ tinción los discos se colocaron en agua destilada, de 2 a 5 minu'tos, para finalmente dejarlos .en el buffer fosfato durante 1 á 3 horas, tiempo determmado por chequeos periódicos de diferenciación de núcleos en el i?ic~?scopio, con un aumento de 100x. este proceso de tmcion, es el indicado por herr (1979) y el commonwealth mycological institute (cmi, 1968). obtención de aislamientos de trichoderma. el procedimiento para aisla¡: t:~choderma, hon~os .antagonistas de r. solani, consistió en prepara~ diluciones seriadas de suelo procedente del lote comefc1al donde se tomaron las muestras de material vegetal (1 g de suelo en 10 ml de agua hasta obtener una dilución 10-4), >: se colocaron 9 gotas de cada dilución por caja de petn e.n agar acuoso (agar 2%: extracto de m.al!a 2%: estr~pto.r~llcina 1 gil (rifai, 1969), c~n 3 repeticione.spor dilución. de los aislamientos obtenidos, se seleccionaron cuatro con las características de trichoderma sp. los cuales se llamaron arbitrariamente al, a2, a3 ya4. efecto del glifosato sobre el crecimiento de r. so/ani, en medio líquido y sólido. se efectuaron varias pruebas con el fin de evaluar el efecto de concentraciones variables de glifosato, desde muy altas a muy bajas, sobre el crecimiento de r. solani. determinación del efecto del herbicida a concentraciones entre 1 y 100.000 mg/l en medio líquido y sólido. se evaluó el efecto de siete concentraciones de glifosato (glifosol sl®, 480 g i.a. il): o, 1, 1.0,_l 00, 1.000, 10.000 y 100.000 mg/l), sob~e el crecim~ent? de r. solani en medio liquido. el ghfosato se diluyó en medio líquido esterilizado de peptoi.la:dextr~sa: fosfato ácido de potasio: sulfato de magnesio pentahidratado (10: 15:0,50:0,25 gil), utilizando _frascos erle~n:eyers de 500 ce con 200 ml de medio líquido y 3 repeticiones por tratamiento, en un diseño completamente al azar. en cada frasco con 200 ml de la mezcla de glifosato en medio líquido, se depositó un disco de cultiv? ~e r. solani de 1 cm de diámetro de cinco días de crecirruento en pda, y los frascos se dejaron en. agitación du~ante cinco días a 28°c y 60 rpm en un agitador de ambiente controlad~ marca lab-line. después de cinco días, se recuperó el crecimiento micelial filtrando el contenido de cada frasco, a través de papel filtro whatman no. 1 colocado sobre un filtro microporo wheaton no. 40/35, mediante la acción de una bomba de vacío marca buchi modelo b-169. se realizaron dos lavados con agua destilada con el fin de extraer residuos de medio. el micelio se pesó cuando se interrumpió la caída de líquido a través del papel filtro. con el objeto de conocer el efecto del glifosato sobre el tiempo que se requiere para que r. solani fo~e escl~rocios en medio líquido, se realizaron observacione~ ~ajo concentraciones entre o y 100.000 mg/l del herbicida. los frascos se dejaron en observación hasta la aparición de esclerocios. también se realizó una prueba de dosis de respuesta de 2002 álvarez et al: respuesta al glifosato de un aislamiento de ... r. solani a las mismas concentraciones de glifosato antes indicadas, pero en medio sólido pda en cajas de petri. se colocó en el centro de cada caja de petri un disco de medio más micelio de 1 cm de diámetro, obtenido de un cultivo de 5 días del hongo en medio sólido. se tomó la medida del diámetro de la colonia a las 24, 48 y 72 horas. determinación del efecto del herbicida a concentraciones entre 100 y 1.000 mg/l en medio líquido. con el fin de determinar la concentración más alta del herbicida sin que cause efecto inhibitorio sobre el crecimiento del hongo, se evaluaron seis concentraciones de glifosato: o, 100, 300, 600, 900 y 1.000 mg/l, en erlenmeyers con 200 ml de medio líquido. se colocaron discos de cultivo de r. solani de 1 cm de diámetro, obtenidos de colonias de cinco días de crecimiento en pda, y se dejaron en agitación durante cinco días a 28 c y 60 rpm, en el mismo agitador mencionado anteriormente. después de la extracción del líquido con la ayuda de la bomba de vacío, se pesó el micelio. determinación del efecto del herbicida a concentraciones entre 100 y 10.000 mg/l en medio líquido. esta prueba tenía como objetivo determinar la dosis más baja del herbicida que causa la mayor inhibición del crecimiento del hongo. se prepararon soluciones de glifosato a concentraciones de o, 1.000, 2.500, 5.000, 7.500 y 10.000 mg/l, en frascos erlenmeyers, con 200 ml de medio líquido. los frascos se dejaron en agitación durante cinco días, y se pesó el micelio siguiendo el procedimiento antes descrito. determinación del efecto del herbicida a concentraciones entre 0,0001 y 1,0 mg/l en medio líquido. en teoría, en una aplicación comercial de glifosato de 1,5 kg ialha y asperjando directamente al suelo sin vegetación, el glifosato en el suelo estaría a una concentración de 0,75 mg/kg de suelo en la capa arable (20 cm superiores) de una hectárea de terreno, suponiendo que la capa arable de una hectárea de suelo pese 2.000.000 de kg. para examinar el posible efecto deletéreo o estimulante de glifosato sobre el crecimiento de r. solani a concentraciones inferiores a 1 mg/l, que podrían ocurrir en el suelo bajo aplicaciones comerciales del herbicida, se evaluaron concentraciones del compuesto de o, 10-4, 10-3, 10-2, 10-1 y 1 mg/l, en frascos erlenmeyers con medio líquido. al igual que en las pruebas anteriores, se pesó el micelio a los cinco días. en todos los ensayos se utilizó un diseño completamente al azar con tres repeticiones. la variable de respuesta fue el peso del micelio del hongo. se efectuó análisis de varianza por separado para cada experimento. una vez se constató que las varianzas de los experimentos con r. solani en medio líquido eran homogéneas, se combinaron los datos de estos experimentos. posteriormente, se ajustó un modelo exponencial para el crecimiento en peso, respecto al logaritmo de la dosis de glifosato. evaluación de la persistencia del efecto de glifosato sobre r. solani. para examinar la persistencia del efecto del glifosato en el micelio, se colocaron en cajas de petri con pda, trozos del micelio recuperado del medio líquido proveniente de los tratamientos con glifosato a concentraciones de 1, 10 y 100 mg/l. se midió el diámetro de la colonia a las 24, 48, 72 y 96 horas. del micelio obtenido en estas cajas con pda, el cual se denominó arbitrariamente ciclo 1, se tomaron discos de 1 cm de diámetro, se colocaron en cajas de petri con pda y se registró nuevamente el diámetro de la colonia a las 24, 48, 72 y 96 horas, fase que se denominó ciclo 2. los datos fueron sometidos a análisis de varianza para cada subcultivo por separado, denominados ciclo 1 y ciclo 2. se consideraron como factores, la dosis de glifosato y el tiempo de evaluación. efecto del glifosato sobre el crecimiento de trichoderma sp. se preparó medio de cultivo agar-malta con glifosato en concentraciones de o, 1, 10, 100, 1.000, 10.000 y 100.000 mg/l, y se sirvió en cajas de petri. en el centro de la caja se colocó un disco de 1 cm de diámetro de cada uno de los cuatro aislamientos de trichoderma sp. de 10 días de crecimiento en medio agar-malta; se tuvieron 4 repeticiones por tratamiento. se tomaron medidas del diámetro de la colonia a las 24, 48 y 72 horas, y los datos se sometieron a análisis de regresión. treinta días después de someter los aislamientos de trichoderma al herbicida, se efectuó una segunda lectura del diámetro de la colonia y se observó la esporulación. efecto del glifosato sobre la capacidad antagonista de trichoderma. para examinar el comportamiento del antagonismo de trichoderma sobre r. solani bajo el efecto de diferentes concentraciones de glifosato, se emplearon las técnicas de aislamientos enfrentados y del papel celofán. prueba de aislamientos enfrentados. se tomaron discos de 1 cm' de diámetro de aislamientos de r. solani con cinco días de crecimiento en pda, y se colocaron en cajas de petri con medio pda con el herbicida, a una distancia de 4,5 cm de un disco de 1 cm de diámetro obtenido de cultivos de cada uno de los cuatro aislamientos de trichoderma, al, a2, a3 y a4. las concentraciones de glifosato fueron de 100.000, 10.000, 1.000, 100, 10, 1 y o mg/l, con cuatro repeticiones por tratamiento. se midió el diámetro de las colonias de r. so/ani y trichoderma, a las 24, 48 y 72 horas. los datos de esta prueba se sometieron a análisis de varianza y regresión. con base en los resultados del aislamiento a3 de trichoderma, se calculó un índice de crecimiento relativo, dividiendo el valor del diámetro de la colonia de r. solani entre el valor del diámetro de la colonia de trichoderma sp. prueba con papel celofán. en cajas de petri con medio agronomía colombiana vol.19 . nos. 1-2 poa y glifosato, se colocó un disco de papel celofán de 9 cm de diámetro, previamente humedecido con agua destilada estéril. un día después, al lograr completa adhesión del papel con el medio y evaporación del agua del papel celofán, se colocó un disco de 1 cm de diámetro de cada uno de los cultivos de trichoderma con 10 días de crecimiento en poa. el papel celofán se retiró 10 días después, cuando se logró obtener abundante crecimiento de micelio y esporulación del hongo. enseguida, se colocó en el centro de la caja un disco de 1 cm de diámetro de un cultivo de cinco días de r. solani en poa. se consideraron concentraciones del herbicida de 1.000, 100, 10, 1 yo mg/l, con 4 repeticiones por tratamiento; concentraciones de 100.000 y 10.000 mg/l no se incluyeron en este caso, pues en la experiencia anterior se observó inhibición completa del crecimiento de ambos hongos a estas concentraciones de glifosato. se tomaron medidas del diámetro de las colonias a las 24, 48 y 72 horas. resultados aislamiento de rhizoctonia. en el aislamiento obtenido se observó ramificación cercana al septo distal en las hifas vegetativas, constricción de la ramificación y doliporo presente en el septo, características que corresponden a la señalada para el género rhizoctonia, según parmeter et al. (1969), sherwood (1969) y ogoshi (1987). determinación del número de núcleos. la tinción de núcleos con giemsa, permitió constatar la condición de multinucleado (6 a 8 núcleos), lo cual permite aseverar que corresponde a un aislamiento de r. sotaní (herr, 1979). aislamiento de trichoderma. en todas las diluciones de suelo, se obtuvo elcrecimiento de colonias con micelio compuesto de hifas hialinas, septado, muy ramificado, conidióforos altamente ramificados, con anillos concéntricos en las zonas de producción de conidias, identificadas por la clave de rifai (1969) como trichoderma sp. en casi en todos los sitios de la caja, donde se colocó la gota de suspensión. respuesta de r. so/allí a concentraciones variables de glifosato en medio líquido. los análisis de varianza detectaron diferencias significativas del peso del micelio de r. solani debidas a la dosis de glifosato, excepto en las dosis bajas entre o y 1 mg/l, en las cuales las diferencias no fueron significativas. se ajustó una curva de respuesta considerando todas las pruebas que se realizaron con los diferentes rangos de dosis del herbicida (figura 1). el intervalo de concentración de glifosato estuvo entre 100 y2.500 mg/l, pues dosis mayores causaron inhibición total del crecimiento del hongo (figura 1). los pesos de 0,2 g en la prueba con rango de o a 100.000 mg/l y de 0,1 g en la prueba con rango de o a 10.000, correspondieron al peso del disco de medio con micelio, colocado inicialmente como inóculo (cuadro 1). en el tratamiento de 1.000 mg/l del herbicida, el crecimiento se redujo entre el 84 y el 65 % respecto al testigo. en los tratamientos con dosis de 300 mg/l o inferiores el crecimiento del hongo no fue inhibido, si se compara con el testigo sin tratar. se registró completa inhibición del crecimiento de las colonias del hongo cultivado en medio líquido, a partir de 2.500 mg/l del herbicida (cuadro 1, figura 1). cuadro l. respuesta de r. solani a dosis variables de glifosato creciendo en medio líquido, medida como el peso (g) del micelio a los 5 días. rango de concentración m /l peso de micelio + medio pda (g) concentración de glifosato (rng/l) 0-100.000 010.000 01.000 0-1,0 o i 10 100 1.000 10.000 100.000 o 1.000 2.500 5.000 7.500 10.000 o 100 300 600 900 1.000 o 0,0001 0,001 0,01 0,1 1,0 1.83 1,70 1.70 1.76 0.30 0,20 0.20 1,23 0.43 0,10 0,10 0,10 0,10 5,30 5,00 5,40 3,50 1,50 1.30 1,26 1.13 1.23 1,40 1,20 1,16 2002 álvarez et al: respuesta al glifosato de un aislamiento de ... 1.00e+04 1.20 1.00 .q 0.80 q) o e~ 0.60o (f) q) o, 0.40 0.20 0.00 1.00e+02 1.00e+03 dosis (mg/l) figura l. respuesta de r. solani a concentraciones variables de glifosato, creciendo en medio líquido. la curva de respuesta de peso de micelio (y) respecto a dosis de glifosato (x), se ajustó al modelo: y = e ·8.456270 + 3,385788 in x 0.337275 (in x)2; r2 = 0,96. así, se puede decir que la dosis más baja del herbicida que causó máxima inhibición del crecimiento del hongo, estuvo alrededor de 2.500 mg/l del herbicida, y la concentración de cerca de 300 mg/l, sería la dosis más alta sin efecto sobre el crecimiento de r. solani. en cuanto al aspecto de la masa micelial, cinco días después del tratamiento y antes de la extracción, se observó un crecimiento más redondeado y de textura aparentemente más suave en los tratamientos de 1.000, 900 y 600 mg/l, comparados con 300, 100 y o mg/l, bajo los cuales no hubo efecto del herbicida sobre el crecimiento del hongo. en la prueba con concentraciones bajas, entre oy l mg/l, no hubo diferencias entre estos tratamientos en el crecimiento de las colonias (cuadro 1), lo cual podría explicar el desarrollo de la enfermedad en presencia de concentraciones muy bajas del herbicida, que corresponden a las concentraciones del herbicida en el suelo esperadas después de una aplicación comercial. formación de escierocios de r. solani en medio líquido. después de 36 días, se registró formación normal de esclerosios bajo tratamientos de glifosato en dosis de oa 100 mg/l. a partir de 1.000 mg/l no se formaron estas estructuras. respuesta de r. solani a concentraciones variables de glifosato en medio sólido. se realizó análisis de varianza considerando como factores la concentración del herbicida y el tiempo de exposición. el análisis de varianza indicó que el glifosato afecta el diámetro de las colonias del hongo. para los tres momentos de observaciones, el análisis de regresión fue significativo para las 24 y 48 horas. la curva de respuesta se ajustó a un modelo cuadrático semi logarítmico de tipo y = a + b (1n x)2 donde y es el crecimiento en diámetro de la colonia, y x es la concentración de glifosato, a un tiempo determinado de exposición al compuesto (figura 2). el crecimiento de las colonias de r. solani, mostraron completa inhibición del crecimiento a concentraciones superiores a 10.000 mg/l (figura 2), resultados similares a los obtenidos en medio líquido (cuadro 1). a las 24 y 48 horas, las colonias de r. solani a concentración de 100 y 1000 ppm de glifosato tenían un diámetro inferior a las del testigo sin tratar, pero a las 72 horas todos los tratamientos fueron similares (figura 2). evaluación de la persistencia del efecto del glifosato sobre r. solani. en los dos ciclos, el análisis de varianza indicó efecto significativo de la concentración del herbicida, del tiempo de evaluación y de la interacción de estos dos factores; se analiza la interacción (figura 3). en los dos ciclos, el tamaño de las colonias del hongo que provenían de tratamientos con glifosato a 100 mg/l, fue reducido durante las primeras 72 horas, si se compara con los tratamientos entre oy 10 mg/l del herbicida. sin embargo, este efecto desapareció a las 96 horas de incubación, y el crecimiento de las colonias bajo cualquier dosis del herbicida fue igual al testigo sin tratar. por otra parte, el diámetro de las colonias hasta las 48 horas después de la incubación, en el ciclo 2 en todas las dosis fue entre 2 y 3 cm menor respecto al ciclo 1 (figura 3). agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 -------------(b) 24 horas -, 12.0 y = 8,741 0,0754 (lnx)": r2 = 0,857 i i i i i i ¡ i 1.00e+03¡ i _j 10.0 -e.s .~ e 52 o o ~ (!) 'o g (!) e ·ro es 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 ---------1.00e+00 1.00e+01 1.00e+02 dosis (mg/l) l_..____ _ i i ._---12.0 (a) 48 horas y=5,112-0,074(lnx)2; r2=0,830 10.0 e ~ 8.0ro 'c o (5 6.0u .ll1 al 4.0 --o ~ ~ 2.0 'ro ci 0.0 1.00e+00 dosis (mg/l) i 1.00e+031 i i ! -------.----___j 1.00e+01 1.00e+02 ,----_.-----• • • • • •...... • •••• 11111 i _.-------l i i i • 12.0 _ 10.0 _ e • •~ 8.0 _ ro 'c o (5 6.0 _u .ll1 al 4.0 _-o o ~ 2.0 'ro ci i 0.0 -i 1.00e+00 i l______ (e) 72 horas y = 9,024 0,0035 (inx)2; r2 = 0,224 1.00e+01 dosis (mg/l) 1.00e+02 i i i 1.00e+031 i-, figura 2. respuesta de r. solani a concentraciones variables de glifosato, creciendo en medio sólido pda, 24, 48 y 72 horas después del tratamiento; se expresa como diámetro de la colonia (cm) del hongo, que se ajustó a los modelos especificados en las gráficas. la respuesta a las 72 horas no fue significativa. 2002 álvarez et al: respuesta al glifosato de un aislamiento de ... jll 4 (a) ciclo 1 2 --+-24h ... ;. ... 72 h _+_48h _.*. _96 h 1.00e+00 o~ ~~ ~ ~ o.ooe+oo 1.00e+021.00e+01 dosis de glifosato (mg/l) 10 (a) ciclo 2 ---+-24 h ... ;. ... 72 h _+_48 h _.*._ 96 h ._.-. -. -. -. -. -.-.*. _.-.-. -. -. -.-. -.*.-. -. -. -. -. -. -. -·x :[ 8 ;. _ _. 4 ·s 6 ~ ------------~---_--------~-2r---------~--------~------~'~-~~-. 1.00e+00 o~--------------~--------------r-------------~ o.ooe+oo 1.00e+021.00e+01 dosis de glifosato (mg/l) figura 3. diámetro de colonias de r. solani creciendo en pda, a partir de micelio recuperado que había sido expuesto directamente a dosis variables de glifosato en medio líquido, en dos ciclos, (a) ciclo l y (b) ciclo 2). en la gráfica se especifica los modelos que se ajustaron en cada caso. efecto de glifosato sobre el crecimiento de trichoderma sp. de acuerdo con el anova, en los cuatro aislamientos de trichoderma se detectó efecto significativo de dosis del herbicida, del momento de evaluación y de la interacción de estos dos factores. bajo el efecto de 10.000 mg/l de glifosato, todos los aislamientos de trichoderma tuvieron solamente un leve crecimiento de sus colonias, y completa inhibición a 100.000 mg/l por tanto, se ajustó un modelo cuadrático semilogarítmico entre o y 10.000 mg/l del herbicida, para expresar el crecimiento de la colonia en función de la dosis de glifosato (figura 4 y cuadro 2). los modelos propuestos se presentan en el cuadro 2. las colonias de trichoderma sometidas a dosis inferiores a 100 mg/l tuvieron un crecimiento similar al testigo a las 24, 48 y 72 horas, pero a partir de 1.000 mg/l del herbicida se inicia inhibición del crecimiento en diámetro de las colonias del hongo. hubo diferencias entre los aislamientos; esto es, a las 72 horas los aislamientos al y a2 alcanzaron un diámetro de 9,0 cm mientras los aislamientos a3 y a4 crecieron hasta 6,5 cm. los aislamientos a3 y a4 tuvieron menor crecimiento que los aislamientos al y a2 (figura 4). en cuanto a la esporulación, también se observaron diferencias por la presencia de círculos concéntricos en los aislamientos a3 y a4. los círculos concéntricos no se formaron en las colonias sometidas a los tratamientos de 10.000 y 100.000 mg/l de glifosato. treinta días después del tratamiento con el herbicida, fue notable el efecto inhibitorio del compuesto a una concentración tan alta como de 100.000 mg/l, sobre el diámetro de las colonias y la producción de esporas en los cuatro aislamientos; así, el diámetro de las colonias fue de 1,0 cm. bajo concentraciones de 10.000 mg/l e inferiores, el diámetro de las colonias y la esporulación fue similar al testigo sin tratar (los datos presentados no muestran estas observaciones). agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 cuadro 2. modelos de crecimiento en diámetro de las colonias de cuatro aislamientos de trichoderma bajo el efecto de glifosato, incubadas en pda durante 24, 48 y 72 horas. aislamiento al tiempo de incubación (horas) modelo* r' 24 y = 3,105 0,0251. (in x)' 0,805 48 y = 7,782 0,0824. (in x)' 0,922 72 y = 9,686 0,1019. (in x)' 0,938 24 y = 2,939 0,0218. (in x) 2 0,820 48 y = 7,334 0,0701. (in x)' 0,905 72 y = 9,640 0,0916. (in x) 2 0,945 24 y = 1,525 0,0063. (in x) 2 0,546 48 y = 4,629 0,0410. (in x)' 0,863 72 y = 7,043 0,0664. (in x)' 0,911 24 y = 1,430 0,0053. (in x)2 0,477 48 y = 4,637 0,0412. (in x)' 0,873 72 , y = 6,900 0,0646. (in x) 0,914 a2 a3 a4 *todos los parámetros fueron significativamente diferentes de cero según la prueba de t al 5%. efecto del glifosato sobre la acción antagonista de trichoderma sp. prueba de antagonismo con aislamientos enfrentados. el crecimiento de r. solani se inhibió ante la presencia de los cuatro aislamientos de trichoderma sp., y en algunos casos se observó el halo de inhibición. con esta prueba de aislamientos enfrentados se logró establecer la capacidad antagonista de los cuatro aislamientos de trichoderma, aún en presencia de glifosato, la figura 4 contiene los resultados que se obtuvieron con el aislamiento a3 de trichoderma. se observó completa inhibición del crecimiento de los dos hongos, creciendo solos, en los tratamientos de 100.000 y 10.000 mg/l de glifosato. bajo la concentración de 1,000 mg/l se registraron diámetros de las colonias de trichoderma del orden de 4,3 cm, mientras que en r. solani solamente se alcanzaron diámetros de 2,2 cm. no hubo diferencias en el crecimiento de las colonias de los hongos bajo los tratamientos de 10 y 1 mg/l del herbicida, con relación al tratamiento sin glifosato. para cada tiempo de evaluación, se ajustaron modelos del diámetro de la colonia de r. solani con y sin la presencia de trichoderma (figura 5). la misma tendencia en la respuesta del crecimiento de r. solani con relación a las diferentes concentraciones de glifosato se pudo apreciar a las 24, 48 y 72 horas cuando r. solani creció solo (figura 5 a) como enfrentado a trichoderma (figura 5 b). así, bajo el efecto del glifosato hasta una concentración de 10 mg/l, trichoderma mostró la misma capacidad antagonista sobre r. solani que se registró en el tratamiento testigo, sin aplicación del herbicida. se calculó un índice de crecimiento relativo dividiendo la medida de crecimiento de r. solani entre la medida de crecimiento de trichoderma en cajas de petri, creciendo independientes (solos) y en la misma caja (enfrentados) (cuadro 3). este índice permitió precisar mejor el grado de antagonismo de trichoderma, y si esta capacidad antagonista era afectada por el herbicida. el anava detectó efecto significativo de la dosis. del herbicida y del método de siembra de los hongos (esto es, creciendo solos y enfrentados), así como la interacción de los dos factores también resultó significativa. el crecimiento de las colonias de r. solani y trichoderma en cultivos separados, comienza a disminuir a partir de 100 mg/l de glifosato. igualmente, a partir de esta dosis del herbicida (100 mg/l), el índice de crecimiento relativo de los aislamientos enfrentados, fue similar al calculado en los cultivos solos o de cajas separadas, debido al efecto inhibitorio del glifosato sobre el crecimiento de r. solani y trichoderma sp. que impide observar cualquier efecto antagonista (cuadro 3). la capacidad antagonista de trichodema no se afecta bajo dosis del herbicida inferiores a los 100 mg/l (cuadro 4). prueba con papel celofán. los aislamientos de trichoderma sp. crecieron y esporularon normalmente sobre el papel celofán. al realizar la siembra de r. solani en cajas en donde se había inoculado trichodema, se registró que r solani no creció más allá de un diámetro de l cm, tamaño del disco con el cual se efectuó la siembra del micelio, bajo todos los tratamientos con el herbicida. r. solani creció normalmente en los cultivos solos, aún sometidos hasta 10 mg/l del herbicida, alcanzando un diámetro máximo de ca. 9 cm a las 72 horas. sin embargo, en todos los tiempos de evaluación y dosis del herbicida no se registró crecimiento de r. solani en las colonias inoculadas con el antagonista; la inhibición del crecimiento fue total y similar a la obtenida en el testigo sin glifosato (cuadro 3). 2002 álvarez et al: respuesta al glifosato de un aislamiento de ... o oo:; ¡;;' <n o.. (1) (:, o m + ::; oo w (/j' o. ro <q. ~ (:,w oq) mo+ 3' on (!j i: (:, o m +o '" (:, o m +::; o o w (/j' o. ro (:,<q. o ~ m w + q) o on 3' (!j i: (:, o m i + o co diametro de colonia (cm) o d__.l,. nw..4ulq)'"'-jco c.oo ~ t'"ó \ o i \ i i i i t ... \ i \ diametro de colonia (cm) (:, o m +o () o o » sn(/j' (ij' ~ o. ñl ro 3 <q. (:, ro' ~ om ::::¡ sn + 6' q) oon» 3'w (!j i: (:, o m +o '" i~ i f:ti ¡ '"" i -'" re n ce -'" zr :ti (:, o m +o ._-~~"". --__.¡:. (:, o m + ::; g o » o'"(ij' (/j' ñl o. 3 ro o <q. oro' ~ m::::¡ + 6' w o q) n l: o3' (!j i: (:, o m +o '" o o n +:a. o m +o o i i .' i ',. ~ i .1 : 1 : i : / : / ' 1,: diametro de colonia (cm) o o o m +o o '" .¡,. ()1 en.._¡t \ i \ i \ i i \• en <xl t ... i \ i i i \ i i t .... \ i i i i / / 1,. .,;. i i .., i "i, (:, o , m \ + i 1-~ ._---------------_j o o m +o_ _j>. . --.(:, o m +o .¡,. i t ... / 1 i i 1 1 1 1 ' t~ 1 : 1 ' 1 : 1: / ' / ' /,: diametro de colonia (cm) ~o o....,¡"f\..)w~ulo'>~co<.do o m +o o t i i i i i i i i t \ i i i i i i / t, 1 i i i , 1 : i :+~ 1 : t » / : 1: / .' /' 1: ,: agronomía colombiana i i i \ i i i f i i i i~ i,, i f lo> i fii~ t ', i-'" n' n ce -"', :;¡zr i i 1 _j vol.19 , nos, 1-2 (a) r. solani creciendo solo 8.0 7.0~ 72 horas; y = 6.921 0.1059 (in x)' ; r2= 0,84 ---.&_------.--....... ....... "~ figura 5. capacidad antagonista de lhchoderma-aislamiento a3 sobre r. solani, medida mediante el diámetro de las colonias de r. solani a las 24, 48 y 72 horas, y usando la técnica de aislamientos enfrentados creciendo en medio pda. (a) r. solani creciendo solo, y (b) r. solani creciendo enfrentado con trichoderma. e ~ <j) .~ e o (5 o <j) ~ q) u e id e 'ro (5 6.0 5.0 4.0 48 horas; y=3.129 0.0369 (in xl' , r2= 0,78 cuadro 3, índice de crecimiento relativo de r. solani y trichoderma sp. solos y enfrentados, después de 72 horas bajo el efecto de concentraciones variables de glifosato, usando la técnica de los aislamientos enfrentados. (n=4), 3.011-..--_------""' ...... """24 horas; y= 2.038 0.0205 (in x)' ; r2 = 0,77 ....... 2.0 •• ~-----....1o----.....r_ --. 1.0. r. solani i trichodenna sp. cultivos r. solani i trichoderme sp. cultivo glifosato (m_gll) separados enfrentados o 1,66 1,22 1 1,63 1,09 10 1.40 1,09 100 0,64 0,64 l.000 0,38 0,37 10.000 o o 100000 o o 2002 0.0 o .. ~_._~ •__ ~ _. • __ .~~ .. .• ~ __ ._. • •• .. 1.00e+00 1.00e+01 1.00e+02 concentración de glifosato (mg/l) (b) r. solani creciendo con tricboderme 8.0 7.0 _ e .s 6.0 <j) ro 'c o (5 o cj) .!2 id -o e oí e 'roo 72 horas; y = 4.739 -0.0557 (in x)' ; r2= 0,82 5.0~ ~ --..,_-.-._ -.""\'-' ..... 48 horas; y = 3.370 0.0418 (in x)' ; r2 = 0,94 .~-11_'_--""'24 horas; y = 2.198 0.0228 (in x)'; r2 = 0,86 ~~ ..... 2.0 ....._'-------_ ..... -:-.::!i • 4.0 _... 3.0 _ 1.0 0.0 .__ 1.00e+00 1.00e+01 1.00e+02 1 00e+03 concentración de glifosato (mg/l) perilla et al. :evaluación y selección preliminar por ... cua~ro 4. diámetro de la~ colonias (cm) de r. solani (r. s) creciendo solo y en antagonismo con trichoderrna (r. s /t), en medio pda y usando el metodo del papel celofan, bajo el efecto de concentraciones variables de glifosato y tres tiempos de exposición. (n=4). , i24 horas 48 horas 72 horas glifosato (mg/l) r. sojani r.sli i r. sojani r.sli r. solani i r.sli o 1,85 1,00 i 4,80 1,00 8,90 ! 1,00 1 1,70 1,00 i 4,30 1,00 8,90 i 1,00 10 1,70 i 1,00 1 4,60 1,00 i 8,80 i 1,00i 100 i 1,40 1,00 i 3,50 i 1,00 7,50 i 1,00i i l.000 1,40 1,00 i 2,30 i 1,00 3,40 i 1,00i discusion de acuerdo con los resultados de las pruebas en medio líquido, la dosis más alta de glifosato a la cual el herbicida no tuvo efecto sobre el crecimiento de r. solani, estuvo alrededor de 300 mg/l. a partir de 600 mg/l se observó apariencia diferente del micelio y textura suave, debido posiblemente a cambios en la disposición de las hifas; esto, considerando las dosis evaluadas, la concentración o dosis más baja del herbicida que causó máxima inhibición del crecimiento del hongo fue de 2.500 mg/l. esta respuesta coincide con los trabajos de black et al (1.996), quienes registraron reducción del tamaño de la colonia de r. solani con seis herbicidadas, entre ellos glifosato. altman (1969) por su parte, encontró que 25 herbicidas de uso convencionales en agricultura estimularon el crecimiento de r. solani in vitro; así, rhizoctonia creció mejor en medio suplementado con herbicidas en concentraciones de 1, 100 y 1.000 mg/l.; este efecto estimulante del crecimiento de r. solani no se registró en las diferentes pruebas realizadas en este trabajo, por otra parte, en el presente trabajo concentraciones de 1.000 mg/l del herbicida o superiores, inhibieron la formación de esclerocios, similares resultados obtuvieron black et al (1996), especialmente con paraquat y glufosinato de amonio, herbicidas que inhibieron drásticamente la producción de esclerocios en dosis de 0,28 y 0,84 kg/ha, respectivamente. en estudios realizados por guzmán y nieto (1992) con esclerocios de r. solani en suelos arroceros de colombia indican que ocurre estimulación de la germinación de los esclerocios por acción de los diferentes herbicidas ensayados, entre ellos el glifosato, con 51% de germinación de esclerocios, comparado con el 6% de germinación del testigo. en nuestro trabajo, no se consideró el efecto del herbicida sobre la germinación de los esclerocios; se sugiere entonces su evaluación en trabajos futuros, dada la alta cantidad de esclerocios que posiblemente se forman cuando terminan las cosechas de arroz. silva (1996) al evaluar la variabilidad patogénica en poblaciones de r. solani provenientes de cultivos de arroz de diferentes partes de colombia, encontró que las 11 cepas estudiadas pertenecen al grupo de anastomosis ag 1, entre los interrogantes para futuros trabajos queda la investigación del efecto del glifosato en aislamientos pertenecientes a otros grupos de anastomosis. no se registró efecto inhibitorio en el crecimiento del antagonista trichoderma hasta una concentración del herbicida de 100 mg/l. aún a una dosis del herbicida tan alta, de 10.000 mg/l, se detectó un leve crecimiento del trichoderma, mientras que r. solani fue completamente inhibido a esa misma dosis, lo cual sugiere de una mayor tolerancia de trichoderma al glifosato. es importante resaltar que después de una aplicación comercial del herbicida en dosis de 1,5 kg i.a., el glifosato quedaría a una concentración de 0,75 mg/kg de suelo, considerando que la capa arable de 1 ha de suelo pese 2 millones de kg. por tanto, la dosis de glifosato a la cual se inicia efecto inhibitorio sobre el crecimiento de los dos hongos, es muy superior (más de 300 veces) a la concentración del herbicida después de un tratamiento comercial. al evaluar el crecimiento de trichoderma sometido a diferentes dosis de glifosato después de un mes, bajo los tratamientos de 1.000 y 10.000 mg/l no hubo inhibición del crecimiento, tal como ocurrió durante las primeras 72 horas después del tratamiento. el hongo logró crecer posiblemente debido a la pérdida de actividad del glifosato después de 30 días, en el medio de cultivo. se ha estimado la vida media del glifosato en 40 días (ahrens, 1994). posiblemente la concentración de glifosato, debido a su degradación, no es suficiente para causar efectos inhibitorio s en el crecimiento de r. solani después de 30 días, en el medid de cultivo. los resultados de nuestro trabajo no indicaron estímulo del glifosato sobre el crecimiento ni de r. sotaní ni de trichoderma. sin embargo, otros autores han informado del efecto "estimulante" de los herbicidas sobre fitopatógenos del suelo. lévesque y rahe (1992) detectaron la colonización por pythium spp. de plántulas de trigo y fríjol, después de la aplicación de glifosato. lévesque et al (1987) también observaron aumento de fusarium spp. en malezas infectadas después del tratamiento con glifosato. asimismo, se ha encontrado que herbicidas fenilúreas estimularon hongos antagonistas de fusarium sp., y a trichoderma sp. cuando se incrementó la concentración de atrazina (rodríguezkabana et al, 1966). la inhibición inicial agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 del crecimiento a dosis altas (>1ooomg/l)observada en trichoderma y el crecimiento normal posterior, puede explicarse también por el efecto inhibitorio o inicial del herbicida y la posterior "adaptación" del hongo a la presencia del herbicida, como lo observaron rodríguez-kabana et al (1966) con los herbicidas atrazina, diuron paraquat y eptc, al registrar activo crecimiento del micelio de r. solani después de 22 días. los microorganismos del suelo juegan un papel muy importante en la degradación de los herbicidas y en general de los pesticidas en el suelo; gran número de trabajos así lo referencian (hance, 1988). es bien conocida la capacidad de trichoderma de producir inhibidores volátiles, no volátiles y su interacción hifal. la técnica del papel celofán utilizada para medir el efecto antagonista de trichoderma y descrita por dennis & webster (1971), muestra esa capacidad antagonista contra botrytis cinerea y mucor mucedo. sobre r. solani también se ha observado esta inhibición del crecimiento, debido al paso de los metabolitos inhibidores no volátiles producidos por trichoderma a través del papel celofán. r. solani y trichoderma crecieron normalmente bajo concentraciones de glifosato de 10 mg/l o inferiores en cultivos separados; sin embargo, hubo completa inhibición del crecimiento de r. solani debido a trichoderma, aún bajo el efecto del herbicida (lo mg/l o menos), y similar a la obtenida en el testigo sin glifosato. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos al organismo internacional de energía atómica (iaea) por la financiación y al biólogo osear darío bermudez por su colaboración en la parte experimental de este trabajo. literatura citada ahrens, w. h. 1994. herbicide handbook. weed science society of america. t' edición. champaing, illinois. 352 p. black, d., j. russin, j. griffin y j. snow. 1996. herbicide effects on rhizoctonia solani in vitro and rhizoctonia foliar blight ofsoybean (glycine max). weed science 44:711-716. commonwealth mycological institute. 1968. plant pathologists pocketbook. 2a edición. dennis, c. y l webster. 1971. antagonistic properties of species-groups of trichoderma. 1 production of no volatile antibiotics. transactions of the brithish mycological society 57:25-39. guzmán, p. y nieto, l. 1992. dinámica de la enfermedad añublo de la vaina causada por el hongo rhizoctonia solani y la presencia de esclerocios en suelos arroceros. en: foro nacional de rhizoctonia en arroz. federación nacional de arroceros de colombia. bogotá, p.9. herr, l. 1979. practical nuclear staining procedures for rhizoctonia like fungi. phytopathology 69: 958-961. iwasawa, h. 1992. el añublo de la vaina del arroz. en: foro nacional de rhizoctonia en arroz. federación nacional de arroceros de colombia. bogotá. p.l4. johal, g.s. y le. rahe. 1984. effect of soil borne plant pathogenic fungi on the herbicidal action of glyphosate on bean seedlings. phytopathology 74:950-955. lévesque, c.x. y j.e. rahe. 1987. effects of glyphosate on fusarium spp.: its influence on root colonization of weeds, proppagule density in the soil, and crop emergence. an j. microbiology. 33:354-360. lévesque, c.a. y le. rahe. 1992. herbicide interactions with fungal root pathogens, with special reference to glyphosate. annual review of phytopathology 30:579-602. ogoshi, a. 1987. ecology and pathogenicity of anastomosis and intraespecific groups of rhizoctonia solani khun. annual review of phytopathology 125: 143. parmeter, j.r., r.t. sheerwood y w.d. planti. 1969. anastomosis grouping among isolates of thanathephorus cucumeris. phytopathology 59: 1270-1278. rifai, m. 1969. a revision ofthe genus trichoderma. commonwealth mycological institute. 116 p. rodriguez-kabana, r., e.a. curl y h.h. funderburk, jr. 1966. effect of four herbicides on grouth of rhizoctonia solani. phytopathology 56: 1332-1333. rovira, a.d. y h.j. mcdonald. 19s6. effects of the herbicide chlorsulfuron on rhizoctonia barepatch and take -all ofbarley and wheat. plant disease 70:879-882. \ sheerwood, r.t. 1969. morphology and phyiology in four anastomosis groups of thanatephorus cucumeris. phytopathology 59: 1924-1929. silva, m. r. 1996. evaluación de la variabilidad fisiológica presente en la población de rhizoctonia solani kuhn agente causal del añublo de la vaina en arroz. 33 p. 2002 álvarez et al: respuesta al glifosato de un aislamiento de... identificacion y analisis de la variabilidad morfologica de 59 cultivares de papa criolla (solanum phureja juz. et buk.) identification and morphological variability analysis of 59 creole potato cultivars (solanum phureja juz. el buk.) guiliano a. martin 1, diana s. bonilla c.i, gustavo a. ligarreto m.i y diego a. fajardo' resumen la identificación de la diversidad morfológica de 59 cultivares de so/anum phureja juz. el buk. se realizó mediante los descriptores estandarizados por el cip (centro internacional de la papa) en 1994. los datos se tomaron a partir de los cultivares establecidos en los centros de investigación tibaitatá y san jorge, ubicados en los municipios de mosquera y soacha respectivamente; los datos fueron sometidos a análisis simples y multivariados tales como: correlación, componentes principales, análisis cluster y análisis de escalamiento multidimensional. los primeros 10 componentes principales expresaron el 76% de la variabilidad total, mientras el análisis cluster y de escalamiento multidimensional discriminaron los cultivares en ocho grupos los análisis multivariados mostraron que las variables más importantes para la caracterización e identificación de los grupos son: v25 forma general del tubérculo, v26 formas raras del tubérculo, v18 color primario de la piel del tubérculo, v20 color secundario de la piel del tubérculo, v34 grado de floración y v9 pigmentación del pistilo. palabras claves: variabilidad genética, so/anum phureja, escalamiento multidimensional. summary the goal of this research was to identify the morphological diversity of 59 genotypes of so/anum phureja juz. el buk. according to the descriptors of the cip (lnternational potato center) the data were evaluated in two research centers ofcorpoica (mosquera) and ica (soacha) villages. the data was analyzed through simple and multivariate statistics such as: correlation, principal components, cluster, and multidimensional analyses. the first ten principal components give 76% of the total variability. the cluster analysis and multidimensional scaling refereed eight genotypes groups. the multivariate analysis showed the most important variables for the characterization and identification, which were (v25 tuber's general shapes), v26 (tuber's races shapes), v18 (tuber's skin primary color), v20 (tuber's skin secondary color), v34 (flowering level) and v9 (pistil pigmentation). key words: genetic variability, so/anum phureja, multidimensional scaling introduccion la papa posee los mayores recursos genéticos conocidos para un cultivo, unas 200 especies silvestres con gran diversidad de caracteres y con la ventaja de poder incorporar dicho germoplasma en cultivares, mediante cruzamientos o manipulaciones genéticas. por otra parte, la riqueza enorme del germoplasma cultivado o primitivo de los andes está representada por siete especies cultivadas en una serie poliploide (2n=24; 36; 48; 60), la cual incluye unos 4000 cultivares diferentes conservados por el cip con la característica de ser cercanos a los cultivares modernos, los cuales se pueden cruzar con facilidad (estrada, 2000). la especie so/anum phureja juz. el buk., es una papa diploide que se distribuye geográficamente, desde el norte de bolivia hasta el sur-occidente venezolano, con un centro de diversidad genética al sur de colombia en el departamento de nariño y el norte del ecuador. la papa criolla como alimento, ofrece a la dieta del consumidor un excelente valor nutricional de vitaminas a, b, y c, niacina, tiamina, carbohidratos y minerales como el sodio, potasio, calcio, hierro, magnesio y fósforo, aporte nutricional importante en la dieta diaria (horton, 1992). colombia es el primer productor de papa criolla en latinoamérica, con un buen mercado interno en los departamentos de antioquia, valle del cauca y cundinamarca. en la actualidad existe el interés de ampliar la frontera agrícola de la especie y sustituir parcialmente algunos cultivos de clima frío en los departamentos de boyacá y cundinamarca e, igualmente, se están abriendo las puertas al procesamiento industrial del tubérculo como papas frítas y conservas, y se empieza a incursionar en los mercados europeos, con presentaciones enlatadas y en vidrio (pino, 1995; corabastos, 1996). los recursos genéticos de la papa criolla, existentes en la colección central colombiana, constituyen un gran potencial de rendimiento que puede ayudar a solucionar las deficiencias de alimentos para la creciente población. de la misma manera, el germoplasma se debe conservar evitando pérdidas de variabilidad y diversidad genética. el objetivo de esta investigación fue estimar la variabilidad genética de 59 cultivares de so/anum phureja juz. el buk., con base en la aplicación de descriptores morfológicos. investigadores programa nacional de recursos genéticos y biotecnología agrícola, corpoica, a.a. 240142 las palmas, bogotá, colombia. agronomía colombiana, 2000. 17: 49-60 50 agronomía colombiana vol. 17 materiales y metodos el trabajo se realizó en el centro de investigación tibaitatá de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) localizado en mosquera (cundinamarca) a 2.650 msnm con una temperatura promedia de 13 "c y precipitación pluvial anual promedia de 750 mm. la estación experimental san jorge del instituto colombiano agropecuario (lca) segundo lugar de estudio se encuentra localizada en el municipio de soacha (cundinamarca) a 3.000 msnm con una temperatura promedia de 9°c y precipitación pluvial de 1.600 mm por año. durante el segundo semestre de 1996, se sembraron en campo 59 colectas de papa criolla (s. phureja) de la colección central colombiana (cuadro 1). las parcelas las conformaron surcos de cuatro metros de largo con 10 plantas, con distancia entre surcos de un metro y entre plantas de 40 cm, para cada uno de los ambientes. los ajusten de fertilización se realizaron de acuerdo con los análisis de suelos. la caracterización de las colectas se realizó con base en los descriptores propuestos por el cip (1994). los caracteres con datos relativos a colores se registraron de acuerdo con la tabla de colores munsell para tejidos vegetales (munsell, 1996)" en el cuadro 2, se relacionan las 31 variables con sus respectivos valores de los descriptores, los cuales se midieron sobre la colección en estudio. al iniciar el período de floración se tomaron los datos de cinco plantas por accesión de las varíables cuantitativas v15, vl6 y vl7 relacionadas con la forma de la hoja. los datos de todas las variables se analizaron por estadísticas simples con promedio de variables cuantitativas y multivariados de componentes principales. los caracteres cualitativos' se transformaron a variables cuantitativas, mediante rangos sugeridos por eskridge (1995) y se procesaron con el procedimiento rank (sas versión 6.10, 1996). el análisis por componentes principales contribuyó a la selección de aquellos componentes cuyo valor característico fue superior a uno, donde a partir de estos componentes y sus vectores asociados, se seleccionaron las variables más sobresalientes por sus altos coeficientes. otro de los análisis realizados fue escalamiento multidimensional, en el cual se buscó seleccionar el número de variables eficientes en el estudio. se estimó mediante el cálculo de bondad de ajuste o stress uno y los valores característicos de los componentes uno y dos con las variables de mayor peso, valores característicos superiores a 0,50. este procedimiento se realizó en el programa de computación nt -sys versión 1.7 (1989). cuadro j. colectas de papa (solanum phureja juz. et buk.) del banco de germoplasma de corpoica utilizados en el estudio. accesión procedencia accesión procedencia l-uva nariño 40-soliman sin dato 2-chaucha crespa blanca nariño 42-criolla rosada boyacá 3-borrega amarilla nariño 45-chaucha nariño 4-chaucha colorada nariño 46-chaucha romesa nariño 5-mambera nariño 47-chaucha carilla r nariño 6-chaucha ratona nariño 49-chaucha negra nariño 7-borrega blanca nariño 51-luki 11 bolivia 8-chaucha mambera nariño 52-s.n. sin dato 10-borrega amarilla nariño 53-s.n. u.v. usa ll-mambera nariño 54-s.n. nariño 12-borrega amarilla nariño 57-guayaba caldas 13-chaucha ratona nariño 60-s.n. bolivia 14-borrega blanca nariño 63-pepina amarilla santander 16-yema de huevo nariño 64-chaucha nariño 17-ratona nariño 65-chaucha ratona nariño 20yema de huevo nariño 66-chaucha nariño 21algodona nariño 68-careta cauea 22-borrega nariño 70-s.n. cauea 23-naranjilla nariño n-criolla maravilla boyacá 24-ratona roja nariño 73-criolla boyacá 25-borrega blanca nariño 74-s.n. boyacá 26-uva nariño 75-criolla negra valle 27-ratona chinqueña nariño n-s.n. aldana 28-chaucha botella amarilla nariño 78-chaucha negra cauea 30-borrega negra nariño 79-chaucha ojona cauea 31-chaucha morada nariño 81-ch.colorada-redon. valle 32-algodona nariño 83-silviana quindio 35-puenda nariño 85-mambera cauca 36-s.n.fdr3 cip-lima 87turma de perro" quindio 37-s.n.fdr:34 cip-lima 11 solanum curúlobum (hawkes)," solanum estradae (lópez), (corpoica, 2000). 2000 martín et al.: identificación y análisis de la variabilidad ... 51 cuadro 2. variables cuantitativas evaluadas en 59 colectas de solanum phureja luz. el buk. variable vl5 no. folíolos laterales v16 no. interhojuelas entre foliolos vl7 no. interhojuelas sobre peciolulo vii habito de la planta v12 .color del tallo v13 forma de alas del tallo v34 grado de floración v6 color del pedicelo vio color del cáliz v7 forma de la corola v2 color primario de la flor v3 intensidad color primario flor v4 color secundario de la flor v5 distribución del color 2° flor v8 pigmentación anteras v9 pigmentación pistilo v31 color de la baya v32 forma de la baya vl8 .color primario piel .tubérculo vl9 intensidad color primopiel tuber. v20 color secundopiel tubérculo v21 distrib. color secundo piel tuber. v22 color primario carne tubérculo v23 color secundo carne tubérculo v24 distrib. color 2° carne .tuber.. v25 forma general tubérculo v26 formas raras v27 profundidad de los ojos v28 color primario del brote v29 color secundario del brote v30 distrib. color secundodel brote escala de evaluacion número de pares número de pares número de pares 1.erecto 2.semi-erecto 3.decumbente 4.postrado 5.semi-arrosetado 6.arrosetado. 1.verde 2. verde con pocas manchas 3.verde con muchas manchas 4.pigm. con abundante verde 5.pigm. con poco verde 6.rojizo 7.morado. o.ausente 1.recto 2.ondulado 3.dentado o.sinbotones 1.aborte de botones 3.floración escasa 5.moderada 7.profusa. 1.verde 2.sólo articul. pigmento 3.liger. pigm. a lo largo 4.liger. pigm. a lo largo yen articul. 5.pigm. sobre la artic. 6. pigm. debajo de la arttic. 7.mayor/te pigm. y artic. verde 8.completamente pigmentado. 1.verde 2.verde con pocas manchas 3.verde con abundo manchas 4.pigm. con abundo verde 5.pigm. con poco verde 6. rojizo 7. morado. 1.estrella 2.semi-estrella 5.pentagon. 7.rotácea 9. muy rotada 1.blanco 2.rojo-rosado 3.rojo-morado 4.celeste 5.azui-morado 6.lila 7.morado 8.violeta. o.ausente 1.pálido 2.1ntermedio 3.0scuro. o.ausente 1.blanco 2.rojo-rosado 3.rojo-morado 4.celeste 5.azui-morado 6.lila 7.morado 8.violeta. i.acúmen blanco-haz 2.acúmen blanco-envez 3..acúmen blanco-ambos 4.en la estrella 5.bandas en el haz 6.bandas en el envez 7.bandas en ambas caras 8.manchas salpicadas 9.en muy pocos puntos. o. sin antocianinas 1.rayas pigm. 2.manchas pigm. en ápice 3. rayas y manchas pigm. 4.anteras rojo-marron. o.ausente i.estigma pigm.(ps) 2.0vario pigm. (po) 3.pigm.en la pared interna del ovario (pow) 4.ps+po 5.ps+pow 5.po+pow 7.ps+po+pow 8.otro. 1.verde 2.verde puntos blancos 3.verde bandas blancas 4. abundan. puntos blancos 5. verde áres pigm. 6.verde bandas pigm. 7. pigmentado 1.globoso 2.globoso muerón terminal 3.0voide 4.0voide con muerón termo 5.cónico 6.cónico alargado 7.piriforme . 1.blanco crema 2.amarillo 3.naranja 4.marrón 5.rosado. 6.rojo 7.rojo-morado 8.morado 9.negruzco. o.ausente 1.pálido 2.1ntermedio 3.0scuro o.ausente 1.blanco 2.amarillo 3.naranja 4.marrón 5.rosado 6.rojo 7.rojomorado 8.morado 9.negruzco 1.en ojos 2.en cejas 3.alrededor ojos 4.manchas dispersas 5.como anteojos 6.manchas salpicadas 7.pocos puntos. 1.b1anco2.crema 3. amarillo claro 4.amarillo 5.amarillo intenso 6.rojo 7.morado 8. violeta. o.ausente i.blanco 2.crema 3.amarillo claro 4.amarillo 5amarillo intenso 6.rojo 7.morado 8. violeta. , o.ausente i.pocas manchas 2.areas 3.anillo vascular angosto 4.anillo vasco amplio 5.a nillo vasc. y médula 6.todo menos médula 7.otro (salpicado). 1.comprimido 2redondo 3.0valado 4.0bovado 5.eliptico 6.0blongo 7.0blongoalargado 8. alargado. o.ausente 1.aplanado 2.clavado 3.reniforme 4.fusiforme 5.falcado 6.enroscado 7.digitado 8.concertinado 9. tuberosado. 1.sobresaliente 3.superficiai5.medio 7.profundo 9.muy profundo 1.blanco verdoso 2.rosado 3.rojo 4.morado 5.violeta o.ausente 1.blanco-verdoso 2.rosado 3.rojo 4.morado 5.violeta o.ausente i.en la base 2.en el ápice 3.pocas manchas a lo largo 4.muchas manchas a lo hrrgo. 52 agronomía colombiana vol. 17 cuadro 3. estadísticas simples de caracteres cualitativos y cuantitativos de 59 colectas de (solanum phureja juz. el buk.) evaluadas en dos ambientes de siembra. variable valor valor modaó c.v. mínimo máximo promedio! (%) v34 grado de floración 1 7 7 35,85 v6 color pedicelo 2 8 4 39,15 vio color de cáliz 2 7 5 28,32 v7 forma de la corola 3 5 3 18,23 v2 color primario de la flor 1 8 7 18,82 v3 intensidad color primario flor 1 3 2 29,30 v4 color secundario de la flor o 8 7 65,36 v5 distribución color secundario flor 1 7 6 37,86 v8 pigmentación de la antera o 3 o 213,36 v9 pigmentación del pistilo o 5 o 161,41 vii hábito de la planta 1 3 2 28,95 v12 color del tallo 1 7 2 64,25 v13 forma alas del tallo o 3 1 52,74 vi5 número de folíolos laterales 2,8 6 4,1 16,95 v16 número de interh. entre folíolos o 3,8 1,39 59,33 vi7 número interh. sobre peciolulos o 1 0,09 249,32 v3i color de la baya o 7 5 41,63 v32 forma de la baya 1 7 5 34,80 v18 color primario de piel tubérculo 1 9 2 57,68 v 19 intensid. color 10piel tubérculo 1 3 3 31,33 v20 color secundario piel tubérculo o 9 o 164,25 v21 dist. color secund piel tubérculo o 7 o 118,94 v22 color primario carne tubérculo 1 5 2 45,34 v23 color secundar. carne tubérculo o 8 o 73,60 v24 distrib. color 2° carne tubérculo o 7 3 68,58 v25 forma general del tubérculo i 8 2 60,45 v26 formas raras del tubérculo o 8 o 129,29 v27 profundidad de los ojos 3 9 7 33,18 v28 color primario del brote 1 5 i 61,68 v29 color secundario del brote o 5 1 101,32 v30 dist. color secundario del brote o 3 2 72,69 i moda para descriptores cualitativos y promedio para variables cuantitativas. resultados y discusion descripción de la colección por variables los promedios, modas, valores mínimo y máximo, de las 31 variables muestran que existe un alto grado de variación en las 59 colectas de papa criolla, donde el carácter más variable fue vi7 (número de interhojuelas sobre peciolulos) con c.v. de 249,3% y la variable más estable vis (número de folíolos laterales) con un 17%de coeficiente de variabilidad; otras variables importantes de la flor y tubérculos presentaron altos coeficientes de variación como v8 (pigmentación dela antera) con 213,36%, v20 (color secundario de lapiel del tubérculo) con 164,25%,v9 (pigmentación del pistilo) con 161,41% yv26 (formas raras del tubérculo) con 121,29%, v21 (distribución del color secundario de la piel del tubérculo) con 118,94%, y v29 (color secundario del brote) con 35,85% (cuadro 3). el alto grado de variación de los caracteres puede ser debido a una alta variabilidad genética al interior de la colección y/o al efecto ambiental sobre el genotipo para algunas caracteristicas evaluadas, lo cual se confirma con la descripción de los grupos genéticos por variables morfológicas. lo anterior a su vez indica, que existe variación posible de medir a través de los análisis multivariados de agrupamientos por componentes principales y escalamiento multidimensional. en cada uno de los ambientes se encontró alto grado de asociación entre las variables. los coeficientes de correlación de mayor peso en el ambiente de tibaitatá los describen las variables v6 yvi °(color del pedicelo y color del cáliz, respectivamente), con r = 0,84; vis y vi6 (número de folíolos laterales y número de interhojuelas entre folíolos, respectivamente), con r=0,74, seguida, en el ambiente de san jorge por las variables v4 y vs (color secundario de la flor y distribución del color secundario de la flor, respectivamente), con r = 0,82; vis yvi6 (número de folíolos laterales y número de interhojuelas entre folíolos, respectivamente), con r=0,76; todos los valores «o) presentaron diferencias altamente significativas. por la alta asociación entre las variables se aplicaron análisis multivariados. con el objetivo de reducir información redundante se eliminó la variable vi6 (número de interhojuelas entre folíolos) la cual presentó para los dos ambientes, alta correlación con el número de folíolos laterales. descripción de la colección por grupos de variables morfológicas en el cuadro 4, se observa como losprimeros 10componentes expresan para las 30 variables de las 59 colectas, el 76% de la variabilidad total, según el criterio que existe para seleccionar el número de componentes a partir de aquellos valores propios (a.) que sean mayores a l. el valor caracteristico del primer componente es 4,5 i mientras que los valores de los componentes seleccionados llegan hasta 2,3. cada valor característico presenta un vector propio asociado, el cual contiene coeficientes que representan a los caracte2000 martín et al.: identificación y análisis de la variabilidad ... 53 res, de tal forma que la magnitud de éstos permite relacionar las variables de mayor peso sintetizando la mayor variabilidad residual contenida en los datos (pia, 1986). las variables en su orden son: v18, v12, v26, v25, v6, v21, v20, v29, v28, v34, v7, v17, v24, v9, 19, y vii ubicadas en sus respectivos componentes con el valor acumulado, como se observa en el cuadro 5. la varianza del primer componente principal será la mayor y cada uno de los siguientes componentes tendrá una varianza menor hasta que el último componente sea el que posee menor varianza. de acuerdo con el número de variables relacionadas por el órgano de la planta, fueron de gran importancia las variables relacionadas con el tubérculo y el tallo, mientras que en un segundo plano encontramos las componentes principales relacionadas con características de la flor. con los coeficientes de los 10primeros componentes principales asociados a cada accesión, se realizó el cálculo de las distancias euclidianas estandarizadas agrupadas por el método upgma (sneath and sokal, 1973) obteniendo como resultado el dendograma de los 59 genotipos (figura 1). el dendograma resultante representa 76% de la varianza total e incluye las 31 variables. teniendo en cuenta las distancias euclidianas estandarizadas menores a 0,97 unidades se identificaron siete grupos generales. grupo l. constituido por el cultivar: 42criolla rosada, con una distancia 1,23 unidades taxonómicas, siendo genéticamente, el más lejano en relación con los demás grupos de cultivares. es una planta con hábito decumbente, tallo pigmentado con poco verde, forma de la corola pentagonal (los otros seis grupos presentan corola en semi-estrella), sin pigmentación en el pistilo, color primario de la piel del tubérculo rojo morado, color secundario de la piel del tubérculo amarillo distribuido en forma de anteojos, forma general redonda a ovalada y color primario del brote morado. grupo 2. constituido por los genotipos: 12-borrega amarilla, 35-puenda, 7-borrega blanca, 14-borrega blanca, 36-s.n.-lima, 60s.n.bolivia, con una distancia de 0,938 unidades taxonómicas entre sí. en este grupo se encuentran plantas con hábito semi-erecto, color del tallo verde con pocas' manchas, floración escasa, sin pigmentación en el pistilo, color primario de la piel del tubérculo blanco crema, intensidad pálida, color secundario de la piel del tubérculo morado, distribución del color secundario de la piel en manchas dispersas, forma general del tubérculo alargada y forma rara concertinada, color primario del brote violeta. grupo 3. constituido por los genotipos: 49-chaucha negra, 74s.n.boyacá, 81-chaucha colorada redonda, 32 algodona, con una distancia de 0,908 unidades taxonómicas entre sí. en el grupo se encuentran plantas de hábito semi-erecto a decumbente, con color del tallo morado, pedicelos pigmentados, sin pigmentación en el pistilo, color primario de la piel del tubérculo negruzco, rojo morado, color secundario blanco crema distribuido en manchas dispersas, cuadro 4. componentes principales para caracteres morfológicos de solanum phureja luz. el buk. componente valor característico diferencia proporción acumulado a 1/ % % l 4,51 1,03 15,0 15,0 2 3,48 0,34 12,0 27,0 3 3,14 0,27 10,0 37,0 4 2,87 0,76 9,0 47,0 5 2,1 0,47 7,0 53,0 6 1,6 0,27 5,0 59,0 7 1,36 0,09 5,0 64,0 8 1,27 0,03 4,0 68,0 9 1,24 0,14 4,0 72,0 10 1,09 0,17 3,7 76,0 11 0,93 0,13 3,0 79,0 12 0,8 0,03 2,7 82,0 13 0,77 0,06 2,6 84,0 14 0,71 0,06 2,4 87,0 15 0,65 0,06 2,2 89,0 16 0,6 0,012 2,0 91,0 17 0,48 0,07 1,6 92,0 18 0,41 0,03 1,4 94,0 19 0,38 0,03 1,3 95,0 20 0,35 0,09 1,2 96,0 21 0,26 0,05 0,9 97,0 22 0,22 0,05 0,7 97,7 23 0,17 0,02 0,6 98,0 24 0,14 0,03 0,5 98,7 25 0,11 0,01 0,4 99,0 26 0,09 0,02 0,3 99,4 27 0,07 0,02 0,2 99,6 28 0,05 0,008 0,16 99,8 29 0,04 0,02 0,1 99,9 '30 0,02 0,07 100,0 11 se seleccionaron los valores característicos a.2: l 54 agronomía colombiana cuadro 5. selección de variables de mayor peso en los vectores asociados a los primeros 10 componentes principales. variable vectores caracteristicos comp.l comp.2 comp.3 comp.4 comp. s comp.6 comp.7 comp.s comp.9 com_j)_10 v.18 0,31 -0,2 0,04 -0,18 -0,13 0,08 0,17 -0,19 -0,06 0,23 v.12 0,32 -0,07 0,14 -0,29 0,01 0,05 -0,1 -0,07 -0,005 -0,05 v.26 -0,11 0,43 0,07 -0,15 0,003 0,005 -0,03 -0,04 0,03 0,09 v.25 -0,18 0,41 0,04 -0,14 0,04 0,03 -0,05 -0,04 0,07 0,1 v.6 0,2 -0,03 0,42 -0,007 0,13 0,14 -0,06 0,02 0,15 -0,05 v.21 0,19 0,17 0,06 0,41 0,07 -0,14 0,26 -0,006 -0,08 -0,06 v.20 0,17 0,2 0,06 0,43 0,08 -0,16 0,15 0,05 0,005 -0,11 v.29 0,05 0,18 -0,19 0,06 0,48 0,009 -0,27 -0,19 -0,02 0,07 v.28 0,16 0,12 0,03 -0,02 -0,48 -0,1 0,13 0,08 0,17 0,18 v.34 -0,02 0,11 -0,08 -0,05 0,02 0,5 0,08 -0,02 -0,25 -0,1 v.7 0,17 0,05 0,03 0,11 0,14 -0,16 0,52 0,11 -0,13 0,1 v.17 0,01 0,13 0,26 -0,23 0,19 -0,13 0,14 0,44 -0,04 -0,05 v.24 0,18 -0,02 -0,29 -0,02 0,14 0,16 -0,01 0,44 0,25 -0,03 v.9 0,19 0,05 -0,2 -0,14 -0,05 0,06 -0,04 0,32 -0,4 -0,1 v.19 0,19 -0,21 0,01 0,002 0,2 -0,002 0,16 -0,17 0,13 0,42 v.11 0,07 0,08 0,007 0,17 -0,08 0,36 0,18 -0,12 0,22 -0,41 vol. 17 distancia euclidiana estandarizada 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 42 criolla rosada 35 puenda 12 borrega amarilla 60 sn bolivia 36 fdr3 lima 14 borrega blanca 7 borrega blanca 81 chaucha colorada ~~ ~~a~~h~~egra 32 algodona 77 sn nariño 75 crtollanegra 68 careta 46 chaucha romesa 40 soliman 31 chaucha morada 78 chaucha negra 26 uva 79 chaucha ojona 23 naranjilla 4 chaucha colorada 64 chaucha 63 pepina amarilla 13 chaucha ratona 6 chaucha ratona 28 chaucha botella 25 borrega blanca 22 borrega 10 borrega amarilla 3 borrega amarilla 83 silvia na 8 chaucha mambera 11 mambera 5 mambera 87 turma de perro ~~~~a~~tau 52sn 73 criolla ~~ ~~~:ao~ravilla 27 ratona chinqueña 24 ratona roja 17 ratona 20 yema de huevo 16 yema de huevo 65 chaucha ratona 37 frd34 cip lima 2 chaucha crespa b 51 luki 70 sn cauca 47 chaucha redonda 45 chaucha 30 borrega negra 66 chaucha 54 sn nariñc 1 uva i i 11 iii r-i ..._ iv y ii i v i _. i ... .___ -rl vi y i i vii figura l. dendograma de 59 colectas de so/anm phureja juz. el buk. 2000 martín et al.: identificación y análisis de la variabilidad ... 55 1.2 figura 2. colecta de solanum phureja juz. el buk. representadas mediante escalamiento multidimensional. 11 e!l 60 045 030 $351 *68¡ ·85 ············~··iii..······· ···..·········•i' .l.?.. . !*·s···· h................. ··t;·70·..· · ····..·..·..· ·· .. "'16 183*i *11 *5 e!l36 0.6 e!l 25 e!l7 e!l 14 ,6 ,46 ,13 ,22 078 ,40 e!l 12 x 3 , 65 0.0 -. x 28 '64 '63 73 -0.6 026 o 27 '"20 iii o g. i tubérculos oblongo-alargado, color 10 de la piel morado eti g. 2 tubérculos alargados. color 1° de la piel blanco-crema x g. 3 tubérculos alargado, color 10 de la piel amarillo • g. 4 tubérculos elfptico. color 10 de la piel amari 110 01 • g. 5 tubérculos redondos, color 16 de la piel amarillo 075 /;. 49 o g. 6 tubérculos elíptico, color jo de la piel rojo-morado /;.74 /;.54 .. g. 7 tubérculos redondos, color 10 de la piel rojo. rojo-morado *4 *23 a g. 8 tubérculos redondos. color 1° negro, morado á66 iv -1.2 1 -0.6 0.0 1.2-1.2 valor caractelstico i distribución del color secundario de la carne en anillo vascular y médula, forma general redonda, formas raras ausentes, color primario del brote blanco verdoso y color secundario violeta. grupo 4. constituido por genotipos: 4-chaucha colorada, 23naranjilla, 46-chaucha romesa, 68-careta, 26-uva, 78-chaucha negra, 75-criolla negra, 77s_n.-nariño, 79-chaucha ojona, 40soliman, 85-mambera, 3l-chaucha morada, con una distancia de 0,8956 unidades taxonómica entre sí. el grupo se caracteriza por tener plantas con hábito semi-erecto, color del tallo verde con pocas manchas, color del pedicelo ligeramente pigmentado a lo largo, pigmentación del pistilo presente en el estigma y pared interna del ovario, color primario de la piel rojo, color secundario amarillo, distribuido en forma de 23 manchas dispersas, la distribución del color secundario de la carne en anillo vascular angosto o anillo vascular y médula, forma general redonda, formas raras ausentes, color primario y secundario del brote blanco verdoso. grupo 5. constituido por 28 genotipos que poseen una distancia entre 0,555 y 0,964 unidades taxonómica entre sí, en este grupo se encuentran plantas con hábito semi erecto, color de tallo verde, pedicelo ligeramente pigmentado a lo largo, pigmentación del pistilo ausente, piel del tubérculo amarillo, con intensidad oscura, sin color secundario, distribución del color secundario de la carne del tubérculo en anillo vascular angosto, forma general redonda, formas raras ausentes y color primario del brote blanco verdoso. cluster 6. constituido por las siguientes colectas: 47-chaucha redonda, 70-s.n.-cauca, 5l-lukí, con una distancia de 0,878 unidades taxonómicas entre sí y distante del grupo 7 a 1,06 unidades. en este grupo se encuentran plantas con hábito decumbente, color del tallo pigmentado con poco verde, grado de floración esca-0.6 sa, pedicelo completamente pigmentado, presenta pigmentación del pistilo en el estigma, color primario de la piel del tubérculo negruzco, color secundario de la piel ausente a'blanco crema y con distribución en formade cejas, distribución del color secundario carne en anillo vascular angosto o anillo vascular y médula, forma general redonda, color primario del brote rriorado, color secundario del brote ausente. cluster 7. constituido por las siguientes colectas: 54-s.n_nariño, 66-chaucha, 30-borrega negra, 45-chaucha, l-uva, con una distancia 0,954 unidades taxonómicas entre sí. se encuentran plantas con hábito semi-erecto, color del tallo morado, grado de floración profusa, color del pedicelo completamente pigmentado, sin pigmentación en el pistilo, color primario de la piel del tubérculo morado, sin color secundario de la piel, distribución del color secundario de la carne en anillo vascular angosto, forma general oblongo alargado y forma rara concertinada, color primario y secundario blanco verdoso. el análisis de escalamiento multidimensional se realizó sobre las 31 variables, y se presentó un valor de bondad de ajuste o estrés 1de 0,29 de la correlación entre las variables en la configuración espacial y en una función monotónica (esta [unción asume que sí el coeficiente de regresión incrementa entonces la variable de respuesta incrementa o permanece constante). el grado de bondad de ajuste fue aceptable para una representación espacial, pues los valores pequeños en el estrés, son más eficientes para el número de dimensiones a graficar (manly, 1994). las variables más importantes en el análisis fueron v13, v25, v26, v18, v8, v9, v34, v30, v32, v3, v20,y22 las cuales presentaron valores característicos superiores a 0,5. las variables de mayor importancia en los análisis de componentes principales y de escalamiento multi-dimensional, fueron 56 agronomía colombiana vol. 17 las referentes al tubérculo, como órgano de la planta con mayor aporte en la discriminación de los diferentes genotipos de la colección de papa criolla. por otra parte, al realizar el análisis con las distintas colectas se lograron diferenciar ocho grupos de colectas, a partir del cálculo de la matriz de distancias euclidianas con valores de bondad de ajuste de 0,27; valor aceptable para la representación de las colectas en dos dimensiones con base a los valores característicos 1y 2 (figura 2). la representación gráfica de las colectas presenta en los cuadrantes i y iv tubérculos con forma general redondo-elípticos, y color primario de la piel del tubérculo, rojo, rojo-morado, morado o negro y en los cuadrantes 11y i1i, tubérculos en su mayoría alargados, oblongo-alargados, algunos pocos redondos, con color de la piel del tubérculo blanco, crema, amarillo, y en forma general, cada grupo corresponde a unas características muy especificas en cuanto a forma general del tubérculo y color primario de la piel del tubérculo. en general, los genotipos fueron agrupados en el análisis de componentes principales y análisis de escalamiento multidimensional por dos variables de peso v25 forma general del tubérculo y variable v 18 color primario de la piel del tubérculo. el análisis de escalamiento multidimensional representó los grupos genéticos posibles de 59 genotipos evaluados con un 100% de la variabilidad genética total, mientras que el análisis de componentes principales expresó el 76% de esta variabilidad. la relación existente entre el análisis de escalamiento multidimensional y el análisis por componentes principales es que ambas técnicas no necesitan de un modelo estadístico para explicar la estructura probabilística de acuerdo con la similitud de las accesiones. la identificación y análisis de la variabilidad morfológica de los 59 cultivares de papa criolla solanum phureja luz el buk. evidenció la existencia de alta variabilidad genética representada en ocho grupos con características típicas. dentro de las características morfológicas evaluadas se destacaron como variables importantes, v25 forma general del tubérculo, v26 formas raras del tubérculo, v 18 color primario de la piel del tubérculo, v20 color secundario de la piel del tubérculo, v34 grado de floración y v9 pigmentación del pistilo. los genotipos sobresalientes por sus caracteres fueron: 51luki, 70-s.n.-cauca, 32-algodona, 74-s.n-boyacá, 54-s.n.-nariño, 49-chaucha negra 66 chaucha, con forma general redonda color primario de la piel morado; 60-s.n.-bolivia, 36-s.n. cip-lima, 14borrega blanca, 7-borrega blanca, 25-borrega blanca, 12-borrega amarilla, 35-puenda, que presentan forma general del tubérculo alargada, color primario de la piel del tubérculo blanco-crema, color secundario de la piel morado; 16-yema de huevo, 21-algodona, 73-criolla, 20-yema de huevo, los cuales presentan forma general del tubérculo redonda, color primario de la piel del tubérculo amarillo y sin color secundario de la piel. para el mercado, se considera importante conocer nuevas variedades de papa criolla, ya que hasta hoy sólo es comercializada la variedad yema de huevo; nuevas variedades de papa criolla con formas redondeadas, de color de la piel amarillo o rojo, pueden innovar en un mercado competitivo creciente. se debe tener en cuenta la evaluación de la calidad industrial de los genotipos que presentaron forma general del tubérculo redondeada y profundidad superficial de los ojos tales como las colectas: 16-yema de huevo, 21-algodona, 73-criolla y 20 yema de huevo, 8chaucha mambera, 52-s.n., 53-s.nu.v. usa, 54-s.n. -nariño, y 72-criolla maravilla. literatura citada cip. descriptores de papa. lima, perú. 20 pp. 1994. corabastos. hablemos de papa criolla. en: agricultura al día, santafé de bogotá. septiembre, p. 11. 1986. corpoica. datos de pasaporte de la colección central colombianade papa (ccc). vol. 2-5. 2100 pp. 2000. chapman, c. principies of germplasm evaluation in: scientific management of germplasm: characte-rization, evaluation and enhancement ibpgr training courses: lecture series 2, p 5563.1981. estrada, n. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. proinpa/cid/cip. la paz, bolivia. 372 pp. 2000. eskridge, k.m. statistical analysis of disease reaction data using nonparametric methods. hortscience 30(3): 478-481. 1995. horton, d. e. la papa verdadero cultivo mundial. en: revista papa. no. 6. p. 4 9. 1992 manl y, b. f.j. multivariate statistical methods. a primer. london: chapman and hall. 2l5pp. 1994. munsell, a.r. munserll book ofcolor. new york: kallmargen, newborg, 2 vols. 1996. pino, m. proceso de industrialización de papa criolla precocida congelada. en: revista papa. no. 13, p. 15-24. 1995. pla, l. análisis multivariado: métodos de componentes principales. washigton: oea. serie de matemática, no. 27, 94 pp. 1986. sas. procedures guide release 6.10 edition. sas, institute inc. cary n.c., u.s.a. 1003 pp. 1996. sneath, h. a. y r. r., sokal. numerical taxonomy. freeman and company, san francisco, usa. 573 pp. 1973. torregroza c. m. fundamentos del mejoramiento genético de las plantas cultivadas. ica / un. 257 pp. 1989. editorial tenemos el gusto de informar a nuestros lectores que después de los 31 años de la creación de la revista agronomía colombiana y la publicación de 830 artículos sobre temas de la agronomía tropical, la revista considera no cobrar a sus autores los derechos de publicación a partir del tercer número de 2014 y durante el año 2015. esto con de fin de facilitar la publicación de los resultados de investigación a un mayor número de autores, aumentar la cantidad de artículos publicados y el impacto de los mismos. desde la inclusión de agronomía colombiana en scopus a finales del 2012, scimago journal & country rank presenta algunos indicadores bibliométricos de impacto en este índice bibliográfico. además inició la indexación en la base proquest y los artículos del volumen 32, número 1 se encuentran disponibles en formato e-book. para este número se presenta los resultados de diferentes investigaciones para distintos cultivos de interés de la agronomía tropical. en la sección de fitomejomiento, recursos genéticos y biología molecular se presenta una caracterización de una colección de fríjol común desde diferentes temáticas de la agronomía. estos resultados significan un mayor conocimiento de esta especie para su empleo en programas de mejoramiento. la embriogénesis somática del lulo fue el tema central del artículo de la sección de propagación y cultivo de tejidos. esta importante técnica permitirá, además de propagar esta especie, ayudar en otras metodologías de mejoramiento genético del cultivo. para la sección de fisiología de cultivos se cuenta con diferentes trabajos como las podas, evaluadas en viñedos de boyacá, con el fin de determinar el mejor equilibrio productivo y vegetativo de las variedades cabernet sauvignon y sauvignon blanc. por otro lado, se presentan como reaccionan las semillas y plántulas de la gulupa a concentraciones crecientes de nacl. también se determinó para el clavel cv. delphi un modelo de crecimiento potencial en condiciones de invernadero para la sabana de bogotá. por último, en esta sección, se estudia como la agronomía colombiana 32(2), 157-158, 2014 we have the pleasure of informing our readers that after 31 years since the creation of the journal agronomia colombiana and the publication of 830 tropical agronomy articles, the journal will no longer charge authors for the privilege of publication beginning with issue three of 2014 and for the year 2015. the aim is to facilitate the publication of research results from a higher number of authors, increase the quantity of published articles, and increase the impact of these articles. since the inclusion of agronomia colombiana in scopus toward the end of 2012, scimago journal & country rank has presented some bibliologic impact indicators for this bibliographic index. furthermore, the journal has been included in the proquest database and the articles of volume 32, issue 1 can be found in the e-book format. this issue presents the results of different studies of distinct crops of tropical agronomy interest. the plant breeding, genetic resources and molecular biology section offer a characterization of a common bean collection using different agronomic themes. these results provide a better understanding of this species for use in breeding programs. somatic embryogenesis in lulo is the main topic of the article found in the propagation and tissue culture section. this significant technique will aid in the propagation of this species as well as in other genetic breeding methodologies of this crop. the crop physiology section contains different studies, for example an evaluation of pruning on vineyards of boyaca in order to determine the best vegetative and productive equilibrium in the cabernet sauvignon and sauvignon blanc varieties. also, there is an article on the reaction of purple passionfruit seeds and plantlets to different concentrations of nacl. in addition, a model of potential growth is presented for the carnation cv. delphi under greenhouse conditions on the bogota high plateau. finally, there is a study on the effects of light quality on chard plant growth and water consumption. agron. colomb. 32(2) 2014158 calidad de luz afecta el crecimiento de plantas de acelga y el consumo de agua. la sección de protección de cultivos contiene los resultados de un estudio sobre la co-infección de dos virus en cultivares de papa. esta evidencia es un precedente para el diagnóstico de enfermedades y la certificación de semillas. así mismo, en un segundo artículo se determina las poblaciones de las plagas strategus aloeus and rhynchophorus palmarum ante siete métodos de renovación de la palma de aceite. dentro de los temas, tratados en la sección de fisiología y tecnología poscosecha, se realizó un análisis de los antioxidantes del fruto de la uchuva ante un sistema de conservación de aire forzado. en otro artículo se determinan las mejores condiciones para el tratamiento de frutos de tomate de árbol con cacl2 usando diferentes temperaturas de almacenamiento. en la sección de suelos, fertilización y manejo de agua, un primer artículo menciona el uso de modelos digitales de elevación (dem) en parámetros del relieve para evaluar la aptitud del suelo para el cultivo de mango. en un segundo artículo, se cuenta con los resultados de una investigación acerca de la fertilización con nitrógeno y potasio en la calidad del aceite proveniente de jatropha en la zona de el espinal (colombia). los temas de la sección de economía y desarrollo rural, incluyen un trabajo sobre el papel de la familia campesina en el rol de la agricultura para los países de bolivia, colombia y perú. también, un segundo artículo aplica un análisis multivariado al sistema de producción del lulo en el departamento de nariño (colombia), departamento que se destaca por una producción importante de este cultivo. por último, el desperdicio de comida fue la temática analizada para países en vía de desarrollo comparado con aquellos considerados en primera línea de desarrollo. agronomía colombiana seguirá trabajando para aumentar la cantidad de sus artículos con el fin de que los investigadores de diferentes áreas de la agricultura tropical puedan difundir los resultados de sus estudios y que puedan tener la seguridad que sus publicaciones tengan la visibilidad que requieran. the crop protection section offers the results of a study on the co-infection of two viruses in potato cultivars. this study sets a new precedent for the diagnosis of diseases and for seed certification programs. similarly, a second article shows the population determination of the pests strategus aloeus and rhynchophorus palmarum in seven renewal methods of oil palm. among the topics found in the postharvest physiology and technology section, there is an analysis of the antioxidants of cape gooseberry fruits in a forced-air preservation system. another article presents a determination of the best conditions for the treatment of tree tomato fruits with cacl2 using different storage temperatures. this issue contains an article on the use of digital evaluation models (dem) with relief parameters for determining the suitability of soil for mango cultivation in the soils, fertilization, and management water section. the second article in this section contains the results of a study on fertilization with nitrogen and potassium on the quality of jatropha oil from the el espinal zone (colombia). the economy and rural development section includes a study on the role of rural families in agriculture in the countries of bolivia, colombia, and peru. the second article in this section deals with the application of multivariate analysis to the lulo production system in the nariño department (colombia), a region that is noted for significant production of this crop. lastly, this section analyzes the issue of food wastage in developing countries as compared to developed countries. agronomia colombiana shall continue to strive toward an increase in the number of articles, it contains so that the results of studies from different tropical agriculture areas can be disseminated and so that the necessary visibility of the journal’s articles can be ensured. gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias introduction in colombia the name “creole potato” corresponds to morphotypes that develop tubers with yellow skin color and pulp (“yema de huevo” or egg yolk phenotype) (rodríguez et al., 2009). it has been classified as solanum phureja (hawkes, 1990); solanum tuberosum phureja group (huamán and spooner, 2002) and recently as solanum tuberosum andigenum group (spooner et al., 2007; rodríguez et al., 2010). this group is conformed by a number of native potato varieties extensively grown in the andes from the west part of venezuela to the center of bolivia (ghislain et al., 2006). creole potatoes are grown between 2.000 and 3.000 m.a.s.l. being the optimal growing height between 2.300 and 2.800 m.a.s.l. (becerra et al., 2007), temperature values ranging between 10 and 20° c and loamy soils with ph between 5,2 and 5,9 (pérez et al., 2008). it’s been estimated that in 2010, 136,664 ha potato year-1 were sown of which creole potato represented approximately 6% with about 8,000 ha year-1 located in the colombian departments of cundinamarca, boyacá and nariño (ministry of agriculture and rural development, 2011). the total exportations ascended to about 1.000 t year-1 (fedepapa, 2010). the creole potato stands out for its culinary properties having pleasant flavor and texture, easy cooking, good market acceptance and high exportation potential under various received for publication: 27 august, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1  agronomy department, agronomy faculty, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 2  corresponding author: aoherreraa@unal.edu.co agronomía colombiana 29(1), 73-81, 2011 assessment of the processing profile of six “creole potato” genotypes (solanum tuberosum phureja group) evaluación de la aptitud de procesamiento en seis genotipos de papa criolla (solanum tuberosum grupo phureja) jesús elías rivera1, anibal orlando herrera1, and luis ernesto rodríguez1,2 abstract resumen six diploid potato (“creole potato”, solanum tuberosum phureja group) genotypes were grown at the localities of soacha, duitama and mosquera (colombia) and were assessed for their suitability for industrial processing using individual quick freezing (iqf) as pickled and dehydrated (flakes) potatoes. the following variables were assessed: percentage of defective tubers, dry weight, specific gravity, “eye” depth, skin type, shape, appearance, color, aroma, flavor and texture. cultivar criolla colombia and clone 98-71.26 showed the best behavior for precooking processing. the best characteristics for iqf and pickling corresponded to tubers with yellow colored peel, round shape, shallow “eyes”, 16 to 20.5% dry weight, 2.5 to 3.5 cm diameter and less than 0.1% reducing sugars. for dehydrated flakes the tubers with 21-25% dry weight, large size and reducing sugars below 0.1% exhibited the best processing behavior. in addition, it was observed that the cultivar’s environmental conditions affect tuber quality and processing type to be performed. se sembraron seis genotipos diploides de papa criolla (solanum tuberosum grupo phureja) en los municipios colombianos de soacha, duitama y mosquera a fin de obtener información acerca de su aptitud para el procesamiento industrial mediante los métodos de congelamiento rápido individual (cri), papas en encurtido y hojuelas deshidratadas. se evaluaron las variables siguientes: porcentaje de tubérculos defectuosos, peso seco, gravedad específica, profundidad de “ojos”, tipo de piel, forma, apariencia, color, aroma, sabor y textura. el cultivar criolla colombia y el clon 98-71.26 mostraron el mejor comportamiento para el procesamiento previo a la cocción. las características principales para cri y encurtido correspondieron a tubérculos con piel de color amarillo, forma redondeada, “ojos” poco profundos, entre 16 y 20,5% de peso seco, 2,5 a 3,5 cm de diámetro y menos de 0,1% de azúcares reductores. con relación a las hojuelas de papa deshidratadas los mejores tubérculos para procesamiento presentaron entre 21 y 25% de peso seco, tamaño grande y pocos azúcares reductores (bajo 0,1%). además, se observó que las condiciones ambientales de los cultivares afectan la calidad del tubérculo y el tipo de procesamiento que se debe implementar. key words: diploid potato, industrial processing, precooked potato, frozen potato. palabras clave: papa diploide, procesamiento industrial, papa precocida, papa congelada. 74 agron. colomb. 29(1) 2011 forms of processing (rivera et al., 2006). it is equally worth to highlight as well its nutritional value because there are several genotypes with high contents of protein and dry matter (dm) (rodríguez et al., 2006) which provide carbohydrates, proteins of high biological value, vitamins (c and b complex), minerals (fe, zn, cu and ca) and carotenoids (bonierbale et al., 2004). the creole potato is considered a functional foodstuff due to the presence of secondary metabolites like phenolic compounds, carotenoids and alkaloids (cisneros-cevallos, 2008). according to the ministry of agriculture and rural development (2006) the creole potato has awaken interest due to its potential as an exportation product, it’s considered promissory for its eventual positioning on international markets which confirms the necessity of promoting research on it. the industry of creole potato is a recent activity in expansion although this is not yet evident in the international statistics (bonilla et al., 2009). colombia’s economical opening has generated opportunities for its commercialization as processed product, in presentations ranging from frozen potatoes packed in plastic bags to canned potatoes, contained using high standards. however, one of the processing constraints is the fact of not having rest period which makes it a very perishable product (rivera et al., 2006). the consumption of processed potato has increased in the last decades due to changes in markets, the adoption of new dietary patterns, the trend of using precooked food products or of easy preparation and the incorporation of women to the labor market (bonierbale et al., 2004). culture is done on small land extensions generating a variable market in volumes and prices which affects the availability of raw material for the industry and to satisfy the potential international demand (fedepapa, 2009). parameters for processing quality is a concept associated with the form in which a product satisfies the requirements imposed by a specific use. potato processing requires that quality has certain attributes related to external and internal quality of the tubers (bonierbale et al., 2001; gould, 1999), two complementary aspects that constitute key factors for processing companies (borruey et al., 2001). the demands of consumers and industry are crucial for researching the population demands in relation to the characteristics of the type of potato that has to be produced and its quality requirements (moreno, 2000). among the attributes characterize the culinary quality of potato texture, aroma, taste and color are considered (trinchero et al., 2008). texture is one of the most important parameters for determining sensory quality (ross and scanlon, 2004). external quality it is defined by the color of skin and pulp, form and size of the tuber, eye depth and absence of greening and physical defects. tubers that are deformed, with holes, hollow core, rots or cracks caused by drought are undesirable (storey, 2007). size is also important and varies according to the type of product (andrade, 2002; bonierbale et al., 2001; rivera et al., 2006). in creole potatoes the brightness and intense yellow color of the skin and pulp together with absence of defects are the main attributes for both the market of fresh products and processing; sizes may vary from 2 to 6 cm in diameter. in precooked and frozen potatoes the absence of defects, taste and color of skin and pulp are the attributes that determine the sensory quality of the product while in pickle preparation these are the absence of defects, appearance and color of tuber as well as a translucent brine and in the processing for mashed potatoes the most important one is the texture of the final product (rivera et al., 2006). gómez and wong (2000) indicate that tubers with a diameter from 2,5 to 4,5 cm must be used for the elaboration of precooked and frozen creole potato. for pickling and preserved food a mean diameter of 2,5 cm and tubers of round and compressed shape are preferred (iica, 1999). potatoes for industrial use must possess good flavor, low levels of glycoalkaloids, without darkening and low levels of reducing sugars (rs) (bonierbale et al., 2001). internal quality it depends on the chemical composition. dry matter (dm) has influence on consistency, texture and mealiness and at the same time it determines the value of specific gravity (sg). high contents of dm and low levels of rs are important factors for fresh consumption and constitute an important quality criterion for the majority of processed products (bonierbale et al., 2001). rs are responsible for the darkening and bitterness of potato, not only when newly harvested but also during postharvest. according to moreno (2000) and rodríguez et al. (2006) potatoes of phureja group that are found in colombia’s central collection have a dm content oscillating between 16% and 27.26 %. in the majority of cases the dm determines the efficiency of the finished product (moreno, 2000). 75rivera, herrera, and rodríguez: assessment of the processing profile of six genotypes of “creole potato” (solanum tuberosum phureja group) due to the diversity of options for processing and culinary preparation it is very difficult that a sole cultivar can be absolutely suitable for a specific type of use (borruey et al., 2001). for the industry of potato chips dm contents of maximum 25% are required (moreno, 2000) while estrada (2000), guerra (1989) and gould (1999) mutually agree to state that potato for canning has to contain less than 18,10% (1,070 sg) being 16.84% the ideal value (1.060 sg). on the other hand guerra (1989) and borruey et al. (2001) conclude that for elaboration of precooked frozen potato the amount of solids has to be lower than 20.50% (1.070 sg). glycoalkaloid levels have to be lower than 13 mg/100 g fresh weight; higher levels produce a bitter taste being chaconine and solanine the most frequent glycoalkaloids (gómez and wong, 2002). phenolic compounds work on the browning of fresh potatoes and in the blackening after cooking or during dehydration. this blackening is caused by the presence of thyroxine and chlorogenic acid in the tuber reacting with iron ions (estrada, 2000), the immersion of peeled creole potato in a water solution with citric acid avoids this blackening without altering product quality (fano et al, 1998). in cooked potatoes the internal quality is determined by consistency, mealiness, humidity, color, aroma, taste and discoloration (moreno, 2000). disintegration, consistency and mealiness are related with starch content and separation of cells when cooking the product (andrade, 2002). potatoes suitable for cooking have been classified into four types: firm (for potato salad), mealy, very mealy (for soups, consommés and mashed potatoes) and for various purposes (estrada, 2000). products elaborated from dehydrated potatoes comprise flakes, flour, granules, slices and cubes among others. these products can be used as thickeners, cohesive agents, bakery ingredients, as central ingredient of certain dishes or as a secondary ingredient in main dishes. dehydrated flakes can be used in culinary recipes that require mashed potatoes; they are useful as a base for products such as instant mashed potatoes, croquettes, pasta dishes and processed appetizers. moreover, they are a convenient ingredient to include in bakery products as well as in the snack industry (potatoes. com, 2000). some companies use mashed potatoes in the fabrication of pies or “empanadas”, a product offered in the principal cities of the country (corporación colombia internacional, 2000). however, there is still need for getting deeper into aspects related with quality parameters both internal and external and in the different processing options taking into account the demands of both national and international markets. the objective of this study was to assess the physicochemical and morphological characteristics of six creole potato clones originating from three localities to determine the potential of use in the production of precooked potato (frozen or vacuum packed), pickled potato, in stripes and in dehydrated flakes for mashed potatoes. materials and methods six round yellow genotypes originating from the program for genetic improvement of colombia’s national university were used (tab. 1); they were cultivated in the localities of mosquera and soacha (cundinamarca) and duitama (boyacá) and were previously selected by their skin color and pulp, shape and eye depth and by yield potential (gutiérrez and medina, 2000). assessed variables a physicochemical and morphological characterization was made for each material by taking 20 representative tubers by genotype and locality. the following parameters were determined on them: dry matter (dm), specific gravity (sg), tuber shape, skin type, eye depth, and color of skin and pulp. dry weight was measured by means of drying at 105 ºc during two days. on the other hand, sg was determined by the use of the following relationship: sg= weight in air / weight in water – weight in air table 1. genealogy of the evaluated genotypes and yield potential. genotype genealogy yield potential t ha-1 98-71.26; 98-71.9 {s. phu (“clon 1”) x s. gon (“amarilla tumbay”} 19.4 ; 15.3 98-70.17 {s. gon (“amarilla tumbay”) x s. phu (“clon 1”)} 14.5 98-69.6; 98-69.9 s. gon (var. “amarilla tumbay”) x s. phu (var. “clon 1”) 12.2 ; 13.9 criolla colombia clonal selection of round and yellow “egg yolk” (yema de huevo) cultivars 13.8 source: gutiérrez and medina, 2000. 76 agron. colomb. 29(1) 2011 the morphological description scales proposed by huamán (1994) were used to define parameters as tuber shape, skin type and eye depth. the methodology for evaluating color is described by rivera (2002). data on eye shape and depth was converted to the numerical ranking system and analyzed by friedman’s test. variables such as specific gravity, fresh weight and dry weight were studied with a completely randomized design with factorial arrangement 3×6 (three localities and six genotypes). in addition, tukey’s test was carried out and a correlation analysis was made. results and discussion external quality of the materials tuber shape and size, eye depth and absence of damage and physical defects were assessed. results on the assessment of color of skin and pulp are reported by rivera (2002). despite the pre-selection made on the field, percentage differences in external quality of the materials were found. fig. 1 shows that the tubers originating from duitama and soacha are more suitable for processing. the tubers originating from mosquera showed lower quality possibly due to poor management of insect pests and higher soil compactation. this induced a higher deformation of tubers with malformations and damage caused by insects. the tubers originating from duitama showed a larger diameter while those from soacha were smaller and uniform which agrees with the reports of rodríguez et al. (2006) on this last locality. the tubers originating from mosquera showed elliptical, oblong, oval and elongated shapes which could have been caused by an extended drought period and/or clay soil. although statistical differences weren’t found between the different tuber shapes (tab. 2) round tubers were predominant (tab. 3). genotypes 98-70.17 and 98-69.9 showed compressed shapes as a consequence of the sustained pulp loss which is inconvenient for the peeling process. in contrast, genotypes 98-71.9, 98-71.26 and 98-69.6 produced round tubers, a characteristic that favors their use for precooked and frozen or pickled potatoes as well as a good acceptance for fresh consumption. kirkman (2007), referring to white potatoes, states that in order to process them as chips they have to show a relationship near 1.25 between their longitudinal and transverse axis. table 2. mean squares for internal and external tuber quality variables. source of variation df tuber shape1 eye depth1 dry matter specific gravity genotype (a) 5 4.45 13.75* 15.4028 ** 0.0004698** locality (b) 2 6.73 6.00* 397.8004** 0.0116461** a × b 10 3.2813 0.0001188 error 90 4.4643 0.0001208 cv (%) 16,02 41.05 9.87 1.01 df: degrees of freedom; cv: coefficient of variation; *: significance at 5%; **: significance at 1%. 1 x2 values determined by friedman’s test. eye depth varied statistically between genotypes and localities (tab. 2) indicating that this character, despite being dependant on genotype as indicated by li et al. (2005), is influenced by environment. genotypes 98-71.9 and 98-69.6 showed superficial eyes, a characteristic favoring cleaning and peeling while 98-69.9 and 98-70.17 showed medium to deep eyes. the materials originating from soacha showed more superficial eyes than those from duitama, a condition that probably is determined by differences in soil texture, taking into account that soils of soacha are silt loamy, which generates more tension to tubers when there are changes in soil humidity content (gómez, 2005). 0 10 20 30 40 50 c. colombia 98-69.6 98-69.9 98-71.26 98-70.17 98-71.9 soacha duitama mosquera figure 1. percentage of defective tubers in fresh condition from each of the evaluated genotypes and localities. 77rivera, herrera, and rodríguez: assessment of the processing profile of six genotypes of “creole potato” (solanum tuberosum phureja group) according to tab. 3 all genotypes showed smooth skin, a favorable characteristic for processing. summarizing, genotypes 98-71.9, 98-69.6, 98-71.26 and criolla colombia offer the best conditions for peeling processes which are natural in the preparation of chips and mashed potatoes. internal quality highly significant differences were observed in the analysis of variance between genotypes and localities for dm and sg (tab. 3). the differences found at genotype level suggest that the materials have different dm accumulation potential which are probably caused by the origin of the parents with different photoassimilate accumulation capacity. that is how genotypes 98-98-70.17 and 98-71.9 originating from the parental s. goniocalyx with high dm content (fano et al. 1998), showed the highest values for this variable as well as for sg. meanwhile, the control and genotype 0 10 20 30 soacha duitama mosquera assessed clones d ry m at te r (d m )% 98-70.17 98-69.9 98-71.9 98-71.26 c. colombia 98-69.6 1.050000 1.060000 1.070000 1.080000 1.090000 1.10000 1.110000 98-70.17 98-69.9 98-71.9 98-71.26 c. colombia 98-69.6 soacha duitama mosquera s pe ci fic g ra vi ty ( s g ) assessed clones figure 2. average contents of dry matter (a) and specific gravity (b) showed high correlation, ratifying the observations of gutiérrez and medina (2000), suárez (2001) and storey (2007). 98-69.6 showed the lowest levels (fig. 2). these results, while confirming the findings of gutiérrez and medina (2000) and monroy and reynales (2001) who tested and initially selected these genotypes in the field, agree with the dm data reported for potatoes for industrial use, this is, between 18% and 26%. the genotypes from soacha and duitama where statistically similar unlike those from mosquera which showed the lowest levels for these two variables probably due to a higher content of nitrates in soil. this factor stimulates growth of vegetative organs and affects photoassimilate translocation to the tubers preventing their maturation (monroy and reynales, 2001). exempting genotypes 98-69.6 and criolla colombia which were cultivated in mosquera the other genotypes coincide with the sg range (between 1.060 and 1.110) found by lulai and orr (1979) in norchip potatoes for industrial use. a b 78 agron. colomb. 29(1) 2011 table 3. genotype external quality characteristics in fresh condition. genotypes locality fresh weight (g) shape skin type eye depth criolla colombia soacha 25.35 2 smooth 4 mosquera 31.84 2 smooth 4 duitama 37.20 2 smooth 4 98-71.9 soacha 29.78 2 smooth 3 mosquera 31.52 2 smooth 3 duitama 30.94 2 smooth 4 98-70.17 soacha 23.23 2 smooth 4 mosquera 28.70 3 smooth 5 duitama 30.94 3 smooth 7 98-71.26 soacha 23.64 2 smooth 3 mosquera 25.65 3 smooth 5 duitama 35.93 2 smooth 6 98-69.6 soacha 23.33 2 smooth 3 mosquera 19.34 3 smooth 3 duitama 34.68 2 smooth 5 98-69.9 soacha 38.02 2 smooth 5 mosquera 25.84 3 smooth 6 duitama 34.90 3 smooth 7 shape: 2 round, 3 compressed; eye depth: 3 superficial, 5 medium, 7 deep. table 4. potential use for the tested genotypes. locality or genotype dehydrated products pickles precooked vacuum packed chips (flakes) french fries duitama x x x x x soacha x x x x mosquera c. colombia x x 1 x1 x x 98-70.17 x* x1 x1 x x * x* 98-71.9 x x1 x1 x x x 98-71.26 x x1 x1 98-69.6 x x1 x1 x x 98-69.9 x1 x1 * if it peels chemically. 1 cultivated under conditions of mosquera. potential use for the tested genotypes taking into account the different sources consulted and the observations of the present study (tab. 4) as well as the characteristics of external quality, values of sg and contents of dm, starch and rs reported for these genotypes by gutiérrez and medina (2000)5 the following potential uses are proposed. the materials growth in duitama and soacha, according to the analysis performed, are suggested to be the most suitable for elaboration of dehydrated products, vacuum packed potato, flakes and french fries due to sg values being higher than 1,080. in turn, the tubers originating from mosquera showed an average value of 1,066 which makes them suitable for elaboration of pickles or precooked frozen potatoes because of presenting sg values lower than 1,080. genotypes 98-71.26, 98-69.6, 98-69.9 and criolla colombia are considered suitable for elaboration of refrigerated and vacuum packed potatoes due to their sg of 1,100 (25 % dm). genotype 98-70.17 is considered suitable for dehydration as long as it is peeled chemically since its eye depth and compressed shape determine considerable pulp losses. all genotypes can develop the characteristics necessary for elaboration of precooked frozen potatoes if they are cultivated under height and soil conditions similar to those of mosquera so that a product which sg is lower than 1,080 (21,05 % dm) can be obtained. genotype 98-71.26 is not considered suitable for the industry of chips or french fries because it exceeds 0,1 % rs (moreno, 2000) although internationally it is accepted 0,2% to 0,3% for chips and from 0,3% to 0,5% for french fries (storey, 2007). for the elaboration of dehydrated products and french fries it wouldn’t be convenient to use genotype 98-69.9 because of its compressed shape and medium depth eyes which causes losses in peeling besides of its pale yellow color. quality parameters for different processing options because of the possibilities of industrialization shown by creole potato, of the niches that are being established on the internal and external market of processed products and the necessity of establishing parameters able to define product quality (which at the present time are very scarce or have been defined in independently) the following requirements for external and internal quality that creole potatoes have to meet for elaboration of the products presented in tab. 5 0% for genotypes 71.9, 69.9 and 69.6; 0.1% for 70.17 and 0.25 % for 71.26. fig. 3 shows the differences in dm and sg contents between localities. the tuber growth in the localities of duitama and soacha produced more dm than those from mosquera. the results suggest that under the actual experimental conditions the genotypes produced in the regions of duitama and soacha would be more suitable for dehydrated products such as mashed potatoes, chips and snacks. in turn, the genotypes produced in mosquera would be suitable for canning or other processes involving cooking. as stated by storey (2007) these variations in dm content between localities can be the result of the action of environmental factors such as intercepted solar radiation, soil temperature, water availability and agricultural practices. 79rivera, herrera, and rodríguez: assessment of the processing profile of six genotypes of “creole potato” (solanum tuberosum phureja group) c. colombia 98-69.6 98-69.9 38-71.26 38-70.17 98-71.9 c. colombia 98-69.6 98-69.9 38-71.26 38-70.17 98-71.9 c. colombia 98-69.6 98-69.9 38-71.26 38-70.17 98-71.9 y = 193.81x 189.21 r = 0.96846 15 17 19 21 23 25 27 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.1 1.11 d ry m at te r (% ) specific gravity mosquera soacha duitama figure 3. relationship between dry matter and specific gravity. table 5. parameters of external and internal quality for creole potatoes for some industrial processes. quality parameters product to be obtained dehydrated (flakes or flour) canned or bottled precooked and frozen chips and french fries vacuum packed and refrigerated internal dm (%) 21-25 16-19 18,5-20,5 > 23 > 25 sg 1,080-1,100 1,055-1,070 1,068-1,070 1,089 > 1,100 starch content (%) 14.5-18.5 9.85-12.70 12-14 >16.61 >18,5 rs < 1 < 1 < 1 < 0,1 < 1 external ø ( (mm) > 4,5* or > 3** 2,5-3.5 2,5-3,5 *** > 4,5 3-3,5 shape round round to compressed round to compressed round round to compressed eye depth superficial* to medium depth ** superficial to medium depth superficial to medium depth superficial* to medium depth ** superficial to medium depth sensory product appearance flakes of uniform size, without strange particles or pieces of skin. good distribution liquid potato, translucent and clear brine uniform tubers with low presence of frost. smooth and turgid skin product not greasy or excessively dry. uniform sticks with absence of spots good distribution of the potatoes in the package without evidence of water or vacuum losses color uniform, intense or opaque yellow (y12a – yo 15b)1 intense uniform yellow in skin and pulp (y13a – yo 15b) intense uniform yellow in skin and pulp (y13a – yo 15b) homogeneous color without evidence of darkening intense uniform yellow in skin and pulp. (y13a – yo 15b) b2 > 34,00 b > 34,01 b > 34.02 b > 34.03 b > 34.04 saturation %2 > 30% saturation % > 30% saturation % > 30% saturation % > 30% saturation % > 30% aroma and taste nice and balanced, characteristic of creole potatoes nice, characteristic of vinegar or brine and as creole potatoes nice, characteristic of creole potatoes nice, characteristic of creole potatoes. slightly salty taste nice, characteristic of creole potatoes texture soft, homogeneous, compact and without clots firm and turgid. not wrinkly nor slippery consistent or rigid, slightly sandy crackling and firm without crumbling. consistent or rigid, slightly sandy * if abrasive peeling is applied. ** in case of peeling with lye or others. *** average sizes found in the products for sale at the present time. 1 royal horticultural society colour chart. 2 color parameter for the cie lab’s system. 80 agron. colomb. 29(1) 2011 5 are suggested. this suggestion is sustained by the results obtained in the present study, by the sources consulted for its development and by the experienced acquired by the authors through the processing of these materials in ways of precooked, pickled and dehydrated potatoes, which results are presented in detail by rivera (2002). conclusions and recommendations raw material for processing purpose has to be selected according to specifications of size and physicochemical characteristics of the product that is going to be elaborated in order to optimize yield and avoid cost overruns in labor at the factory. the majority of variables, despite being determined by genotype, are affected by environmental conditions. because of producing tubers with low dry mat-ter contents the locality of mosquera turned out to be the most suitable for producing tubers destined to the elaboration of precooked potatoes which is the reason why the culture locality had a marked effect on the characteristics and quality of the processed tubers. on the other hand, genotypes criolla colombia and 98-71.26 show high potential for being processed as precooked-frozen or pickled potato because of presenting low precooking loss and good organoleptic characteristics. for the producer it is important to know the characteristics of the cultivar he is going to sow as well as the adequate culture techniques for obtaining a product that meets market demands. in turn, the industry must know if the tuber acquired is adequate for the process that is going to be performed. different quality parameters are proposed for creole potatoes which should be taken into account in the different transformation processes in order to obtain higher yields and quality. acknowledgements the authors express their thanks to engineer rolando mendoza, to the institute of science and food technology of colombia’s national university, to the ministry of agriculture and rural development and to asohofrucol for the support given to this study. literature cited andrade, b.h. 2002. requerimientos cualitativos para la industrialización de la papa. instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias-iniap, ecuador. in: http://www. redepapa.org/culinaria.pdf; recovered: june, 2010. becerra, l., s. navia and c. ñustez, 2007. efecto de niveles de fosforo y potasio sobre el rendimiento del cultivar “criolla guaneña” en el departamento de nariño. revista de la asociación latinoamericana de la papa 14(1), 51-60. bonierbale, m., w. amoros, j. espinoza, e. mihovilovich, w. roca, and r. gómez. 2004. recursos genéticos de la papa, don del pasado, legado para el futuro. pp. 3-14. in: suplemento revista latinoamericana de la papa, valdivia, chile. bonierbale, m., w. amoros, j. espinoza, x.q. li, and t. walker. 2001. estrategias y desafíos para el mejoramiento de papa para procesamiento. in: centro internacional de la papa, http:// www.redepapa.org/boletindieciseis.html; recovered: july, 2010. bonilla, m.e., f. cardozo, and a. morales. 2009. agenda prospectiva de investigación y desarrollo tecnológico para la cadena productiva de la papa en colombia con énfasis en papa criolla. ministerio de agricultura y desarrollo rural. bogota. borruey, a., f. cotrina, j. mula and c. vega. 2001. calidad industrial y culinaria de las variedades de patata. in: http://www. redepapa.org/culinaria.pdf; recovered: july, 2010. cisneros-cevallos, l. 2008. las papas como alimentos funcionales. in: memorias xxiii congreso de la asociación latinoamericana de la papa. mar de plata, 2008. pp. 52. corporación colombia internacional, cci. 2000. exportaciones de chontaduro y papa criolla congelada a japón. in: inteligencia de mercados, no. 26. corporación colombia internacional. bogota. estrada, n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. cip, ipgri, pracipa, ibta, proinpa, cosude and cid. fano, h., g. carmona, m. ordinola and g. scott. 1998. experiencias de exportación de la papa amarilla peruana. cip. lima. fedepapa. 2010. recopilación de la investigación del sistema productivo de papa criolla. bogota. ghislain, m., d. andrade, f. rodriguez, r.j. hijmans and d.m. spooner. 2006. genetic analysis of the cultivated potato solanum tuberosum l. phureja group using rapds and nuclear ssrs. theor. appl. genet. 113, 1515-1527. gómez, m. 2005. guía técnica para el manejo nutricional de los cultivos: diagnostico, interpretación y recomendación de planes de fertilización. microfertisa. bogota. 52p. gómez, r. and d. wong. 2002. procesamiento de la papa. revista indoagro (1) 5 in: http://www.redepapa.org/culinaria.pdf; recovered: july, 2010. gould, w. a. 1999. potato processing, and technology. cti publications, inc. oakway road, timonium, maryland, usa. guerra, l.p. 1989. análisis de algunos componentes químicos y tecnológicos relacionados con la calidad de la papa (solanum tuberosum, l.). o letin no.5. instituto nacional de ciencias agrícolas (inca). la habana, cuba. gutiérrez, b.a. and r.j. medina 2000. ensayos preliminares de rendimiento en veintiseis clones f1 provenientes de hibridación interespecífica en papa. tesis de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogota. hawkes, j.g. 1990. the potato: evolution, biodiversity and genetic resources. belhaven press, washington dc. 81rivera, herrera, and rodríguez: assessment of the processing profile of six genotypes of “creole potato” (solanum tuberosum phureja group) huaman, z. 1994. descriptores de papa para la caracterización básica de colecciones nacionales. cip, lima. huaman, z. and d. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (solanum sect. petota). am. j. bot. 89,947-965. iica. 1999. acuerdo de competitividad de la cadena agroalimentaria de la papa. folleto no. 14. bogota. kirkman, m. 2007. global markets for processed potato products. in: potato biology and biotechnology advances and perspectives. edited por dick vreugdenhil. amsterdam. pp. 39-42. li, x.q., h. de jong, d.m. de jong and w.s. de jong, 2005. inheritance and genetic mapping of tuber eye depth in cultivated diploid potatoes. theor. appl. genet . 110 (6), 1068-73. lulai, e. and p. orr. 1979. influence of potato specific gravity on yield and oil content of chips. amer. j. potato research. 56, 8. martínez, h., n. pinzón and c. barrios. 2006. la cadena de la papa en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. documento de trabajo n° 100. ministerio de agricultura y desarrollo rural-madr. observatorio agrocadenas colombia e instituto interamericano de cooperación agropecuaria-iica. bogota. 37p. ministry of agriculture and rural development. 2006. i censo departamental del cultivo de papa – nariño, iv separata de resultados, producción y rendimiento, semestre a de 2006. ministerio de agricultura y desarrollo rural; gobernación departamental de nariño, centro virtual de investigación de la cadena agroalimentaria de la papa (cevipapa), bogota. monroy, l.p. and s.d. reynales 2001. evaluación de variables agronómicas y fisiológicas de mejoramiento de papas diploides en dos localidades de cundinamarca. tesis de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogota. moreno, j.d. 2000. calidad de la papa para usos industriales. in: papas colombianas 2000 con el mejor entorno ambiental, 2ª ed. pp. 44-47. pérez, l., l.e. rodríguez and m. gómez. 2008. efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes b, mn y zn en el rendimiento y calidad de papa criolla (solanum phureja) variedad “criolla colombia”. agronomía colombiana 26(3), 477-485. potatoes.com. (2001). in: http//www.potatoes.com; recovered: june, 2010. rivera, j.e. 2002. evaluación de diferentes opciones de procesamiento industrial de seis colones de papa diploide. tesis de grado, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. bogota. rivera, j.e., a. herrera and l.e. rodriguez. 2006. evaluación sensorial en productos procesados de papa criolla (solanum phureja) y su importancia para el fitomejoramiento. fitotecnia colombiana 6(2), 9-25. rodríguez, d., l.e. rodríguez and c.e. ñustez. 2006. heredabilidad y evaluación del contenido de proteínas totales de la colección de papa criolla (solanum phureja juz. et buk.) de la universidad nacional de colombia. pp 71. in: memorias del xxii congreso de la asociación latinoamericana de la papa (alap). 30 july 4 august. toluca, mexico. rodríguez, f., m. ghislain , a.m. clausen, s.h. jansky and d.m. spooner. 2010. hybrid origins of cultivated potatoes. theor appl genet 121:1187-1198. rodríguez, l.e., c.e. ñustez and n. estrada. 2009. criolla latina, criolla paisa y criolla colombia: nuevos cultivares de papa criolla para el departamento de antioquia (colombia). agronomía colombiana 27(3), 289-303. ross, k.a. and m.g. scanlon. 2004. a fracture mechanics analysis of the texture of fried potato crust. j. food engineering 62, 417 -423. spooner, d., j. nuñez, g. trujillo, m. del r. herrera, f. guzmán, and m. ghislain. 2007. extensive simple sequence repeat genotyping of potato landraces supports a major reevaluation of their gene pool structure and classification. pnas 104(49), 19398-19403. storey, m. 2007. the harvested crop. in: potato biology and biotechnology advances and perspectives. edited by dick vreugdenhil. amsterdam. pp. 421-448. suarez, c.m. 2001. evaluación de la calidad industrial de 50 accesiones de papa criolla (solanum phureja) de la colección central de colombiana. tesis de grado, facultad de ciencias técnicas de ingeniería de alimentos; universidad incca de colombia, bogota (colombia). trinchero j., p. ceroli, m.c. monti, p. daniel, m. huarte. 2008. memorias xxiii congreso de la asociación latinoamericana de la papa. mar de plata, argentina. autor invitado anotaciones sobre la politica agraria colombiana periodo 1990-2000 the agriculture policy in colombia during 1990-2000 rafael vásquez i resumen la apertura económica, la reforma agraria, los convenios de absorción y el crédito agrícola, han sido los instrumentos de política agraria más utilizados por las diferentes administraciones a lo largo de la década 1990-2000, a fin de solucionar problemas existentes en el sector agrario colombiano. el presente artículo describe y analiza la evolución y desarrollo de dichos instrumentos durante el período considerado, así como los resultados obtenidos mediante su utilización. palabras claves: agricultura. desarrollo rural. balanza de pagos. aranceles. reforma agraria. convenios de absorción. crédito agrícola. summary this article deals with the agriculture policy in colombia during 1990-2000. founded on sorne indicators such as growth of the production, land reform, credits, prizes, balance ofpayment, etc. it gathers information and analyses the mains economics and management techniques carried out by agriculture ministery, to garantee an appropriate administration of the agricultural sector in colombia. it has also been consideret the suitable actions to solve the mains problems ofthe agricultural sector. key words: agriculture. land reform. credit. prizes. payment balance. agriculture policy. rural development. apertura economica y rebaja de aranceles con la posesión de la administración del presidente gaviria en agosto de 1990, la política económica se orientó hacia la promoción de un menor intervencionismo del estado en los asuntos económicos, la apertura e intemacionalización de la economía y su modernización. el esquema aperturista planteado por el gobierno insistía en la necesidad de reorientar la política económica para permitir que el sector externo se convirtiera en el factor dinámico del crecimiento, estableciendo un marco de liberación gradual del comercio para garantizar la inserción del país en los mercados mundiales. según la nueva administración, el modelo anterior de sustitución de importaciones o desarrollo hacia adentro, con sus políticas asistencialistas y de fomento, había beneficiado preferencialmente a los medianos y grandes productores del campo al permitir la concentración de créditos, tasas de interés subsidiadas, condonación de deudas, control de precios de los insumos, altos precios de sustentación, régimen de licencias previas, cupos y altos aranceles, investigación con recursos públicos, distritos de riego subsidiados, etc .. ahora, la exposición al mercado junto al apoyo complementario del estado serían llaves del proceso para permitir alejarse del modelo proteccionista por el que se regía el sector agropecuario. la mayor eficiencia, competitividad y desempeño exportador de la producción agrícola debía ser el resultado, de un lado, de los apoyos selectivos del estado en los aspectos cruciales de largo plazo, tales como, inversión en infraestructura, investigación y asimilación de tecnología, disponibilidad de crédito y desarrollo del sistema de comercialización; y de otro lado, del incremento gradual de la exposición a la competencia internacional, estableciendo las debidas salvaguardas frente a intervenciones desleales de otros países. el plan de desarrollo definía, entonces, el esquema de liberación al que serían sometidos los productos del sector, estableciendo un cronograma y una categorización en 5 grupos de acuerdo a las características de éstos. el proceso de liberación se realizaría entre 1990 y 1991, siempre que para productos expuestos a gran inestabilidad de precios internacionales se dispusiera de la herramienta de los aranceles variables. una vez liberado el sector, el proceso de apertura debería continuar de manera integrada con el resto de los sectores productivos, hasta alcanzar, hacia 1994, una estructura arancelaria racional y con niveles de arancel nominal que en promedio se ubicaran alrededor del 20-25% (incluída la sobre tasa) y que en todo caso no fueran inferiores a los industriales. el proceso de eliminación de restricciones al comercio internacional se llevó a cabo en dos períodos. entre 1990-1992 se eliminaron todas las restricciones cuantitativas a las importaciones y se programó un cronograma proyectado hasta 1994, año en el cual, tras la disminución de los aranceles, todos los sectores de la economía debían estar nivelados. a su vez se desmontó el régimen de licencia previa de modo que los productos agropecuarios quedaron en condiciones de libre importación. en 1991, se dió comienzo a la privatización de las importaciones y al desmonte del mecanismo de intervención del instituo de mercadeo agropecuario (idema). se le despojó del monopolio de importación para la leche, azúcar, sorgo, cebada, maíz, arroz y soya. se impulsó la búsqueda de espacios en el mercado internacional para los productos y se realizaron negociaciones dirigidas a crear condiciones externas adecuadas y necesarias para el proceso de apertura e internacionalización. profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. sede bogotá agronomía colombiana, 2001. 18 (1-2): 7-13 8 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 en 1992, se aceleró el cronograma de desgravación arancelaria, abandonando el gradualismo y se rechazó el tratamiento especial otorgado al agro en este sentido. la protección efectiva para los bienes con producción nacional se redujo en el mismo lapso de más del 90% a un 35% y con la adopción del arancel común colombo-venezolano en 1992 la protección nominal yefectiva se redujeron al12 y 29% respectivamente. del proceso de apertura se esperaban, entre otros, los siguientes beneficios: la disminución de los costos de producción debidos a la disminución en el pago de aranceles de insumos y maquinaria agrícola importados. el mejoramiento de los precios relativos de productos agrícolas, al mantener una tasa de cambio real de paridad y eliminar los controles de precios. aumentos de la productividad que conllevarían incrementos en la competitividad y por ende en la rentabilidad. se disminuiría la transferencia de recursos hacia otros sectores de la economía, induciendo el incremento del ahorro y la inversión en el sector. se induciría un mayor cambio técnico y se dinamizaría el mercado de bienes agrícolas. dada la coincidencia de la apertura con la descentralización se lograría un mejor desarrollo de infraestructura a nivel rural, con lo cual se haría más eficiente la comercialización de los productos del agro. finalmente, se sostenía que la apertura comercial y las reformas estructurales sobre el sector serían benéficas aunque algunas actividades individuales de productos importables pudieran sufrir un desestímulo. se esperaba que el impacto negativo sobre unos productos se viera compensado por los estímulos a la producción competitiva de otros, de tal suerte que globalmente ni el uso de la tierra, ni el empleo, ni los ingresos de los agricultores, se verían afectados negativamente. según la misión rural, algunos de los resultados obtenidos fueron los siguientes: el sector sufrió un cambio estructural. los cultivos permanentes y pecuarios intensivos crecieron más rápidamente que los cultivos extensivos de ciclo corto y la ganadería extensiva, cultivos y práctica ganadera, propios de la economía campesina. si bien el área cultivada disminuyó, la producción fisica y el valor de la producción total no lo hicieron significativamente y en algunos casos aumentaron, exceptuando cereales y oleaginosas cuyo descenso fue crítico. se redujo gradualmente el apoyo y los subsidios recibidos por el sector agropecuario. fue claro en cultivos tales como frutas y hortalizas. sin embargo, en otros como la leche, el azúcar y el arroz se concentraron los apoyos. también, fue claro, cómo, sin subsidios, los cereales no pueden competir con sus similares importados (maíz, sorgo, cebada, trigo). . los productores de bienes agrícolas importables, recibieron pérdidas en el ingreso por cambios en los precios relativos y con ello disminución en las transferencias a través de los precios de sustentación y restricciones arancelarias a las importaciones, reducción en los subsidios directos y disminución en el márgen de preferencia de los productos agropecuarios a través de la tasa de interés de los créditos. el ingreso agropecuario acusó redistribuciones diversas, de acuerdo a condiciones agroecológicas distintas, a patrones de tenencia y distribución de la tierra, de desarrollo empresarial y de las capacidades de ajustarse a los cambios producidos y requeridos por el modelo de apertura. así, regiones como la costa atlántica, registraron caídas dramáticas de la producción y laimposibilidad de ajustarse al modelo, mientras que regiones con mayor acceso y disponibilidad de capital y mano de obra pudieron sobrellevar el cambio ajustando la caída en la producción de algunos cultivos con el aumento de otros. la economía campesina con pocas posibilidades de acumulación de capital y de no uso intensivo de mano de obra tuvo grandes dificultades para reconvertir sus sistemas productivos hacia unos de tipo más intensivo. en nuestra opinión, a pesar de los esfuerzos, en los últimos diez años la producción agrícola de colombia no ha sido buena debido a decisiones equivocadas en cuanto a las importaciones de bienes agropecuarios, a la falta de investigación y desarrollo tecnológico y, en general, a la inexistencia de políticas agrarias coherentes y efectivas. ante la apertura, se incrementaron la importaciones de alimentos y materias primas. cultivos como trigo, maíz, algodón, cebada y sorgo casi han desaparecido. colombia pasó de importar un millón de ton. de bienes agrícolas en 1990 a casi 5 millones de ton. en el año de 1998. en 1998, el crecimiento del pib agrícola cayó a 1%, el desempleo rural superó el 15% y solo algunos cultivos mostraron resultados positivos: la caña, la palma, el banano, el café y las flores. otros como el algodón, la soya, el sorgo y el maíz registran una caída impresionante. la papa, el arroz y las hortalizas, por su parte, han logrado mantenerse estables. de autosuficiente el país pasó a depender de importaciones en varios productos. las exportaciones no aumentaron y sí las importaciones. reforma agraria la nueva ley 160/94 de reforma agraria, octavo intento histórico que se realizaba en el país, señalaba un límite de 16 años para concluirla en su totalidad. según sus objetivos, se debían comprar 4,5 millones de hectáreas en estos 16 años. se introducía el mecanismo del mercado de tierras y se desestimulaba la expropiación y las invasiones o recuperaciones de tierras. los recursos para su financiación serían de dos clases: del presupuesto nacional y de la banca internacional mediante un préstamo por cuantía de us$300 millones. en 1995, se comprarían 150.000 ha, en el 96, 225.000 yentre el97 y 98 las restantes 625.000 ha., con lo cual se completaría el programa de reforma agraria del gobierno. el programa contemplaba un subsidio para los campesinos sin tierra del 70% del costo total de la tierra. se buscaba ampliar la propiedad de los minifundistas, bien a través de compra a los vecinos para ampliación de la propiedad o bien mediante translado de algunos a otras tierras. la fragmentación de la propiedad no se recomendaba, pues superficies muy pequeñas se tornaban inexplotables. en realidad, la ley pretendía impulsar el mercado de tierras en el campo mediante la negociación directa entre propietarios y campesinos sin tierra. el instituto colombiano para la reforma agraria (incora) ya no intervendría directamente en el proceso; solo asesoraría a los campesinos cuando ellos lo solicitaran, evaluaría técnicamente los predios y concedería subsidios para su adquisición. se trataba de dinamizar el mercado de tierras de tal manera que los grandes propietarios pudieran 2001 vásquez: anotaciones sobre la política agraria ... 9 vender con avalúos privados y sin amenazas de expropiación o extinción de dominio. cuadro 1. reforma agraria. ley 160. programa 1995-1998. meta: i millón de ha año n° de ha compra valormillones $ 1995 150.000 82.500 1996 225.000 123.750 1997 312.500 171.600 1998 312.500 171.600 total 1.000.000 549.300 fuente: incora. estimativos ley 160/94 cuadro 2. ¡neora,_ población objetivo, área requerida (1994-2010) concepto población area objetivo (flias) requerida (ha) demanda de tierra. frontera agrícola 721.000 4.704.800 minifundistas 555.000 2.331.000 baldíos por legalizar 25.900.000 total área requerida 30.604.800 fuente: el tiempo. mayo 24 de 1995 las inmobiliarias rurales (entre 10 y 12 en el país) quedaban facultadas por la ley para negociar voluntaria y directamente entre campesinos y propietarios. los interesados en comprar predios podían adelantar negociaciones con los propietarios y las inmobiliarias podían ofrecer en venta predios rurales. como comisión se cobraría un 10 o 12 % sobre el valor del predio. se eliminaba la escritura de propiedad a favor del incora y la resolución de adjudicación de la institución a los campesinos para hacer menos demorada la entrega de los predios a los compradores. así mismo, el incora quedaba facultado para adquirir las tierras o mejoras requeridas para adelantar la reforma, mediante negociación directa o por expropiación. el 60% del valor del avalúo comercial se cancelaría en bonos agrarios y el 40% restante en efectivo. el proceso era el siguiente: avalúo, oferta de compra, discusión de la oferta y expropiación. los campesinos compradores recibirían un subsidio equivalente al 70% del costo del predio. la extinción del dominio operaría cuando no fueran explotados los predios durante tres años consecutivos y/o cuando no se cumplieran disposiciones sobre conservación, manejo, etc. de otra parte, la titulación de predios baldíos (unos 178.000 en el país) se agilizaría, especialmente en la orinoquía, la amazonía y el litoral pacífico. a pesar del consenso general sobre la necesidad de la reforma agraria, las organizaciones campesinas, a través de sus voceros, expresaron algunas inconsistencias de la ley: la no asignación de un presupuesto real para los 16 años de su ejecución, la falta de participación de las organizaciones campesinas en su planeación y reglamentación, el problema de los grupos armados, la elección de representantes campesinos, indígenas y gremios, fueron algunas de las más importantes. en los años 90s, fue lento el proceso de reforma en materia de tierras. sólo a partir de 1994, se adelantó el proceso de reglamentación de la ley 160 y la readecuación institucional del incora. el nuevo enfoque pretendía que mediante los mecanismos de mercado los pequeños productores tuviesen acceso a la tierra. en sentido estricto, no se trataba de reformar la estructura de tenencia de la tierra mediante la intervención directa del estado, sino mediante los mecanismos del mercado. entre 1994-1997 los campesinos colombianos habían recibido 170.000 ha., es decir, menos de la meta anual (250.000 ha) prometida por el gobierno. ajulio del 98, de los 26.559 millones de pesos asignados para la negociación voluntaria de tierras solo se habían ejecutado $804 millones. así mismo de una meta de 250.000 ha. para 1997, enjulio solo se habían entregado 13.818 ha. incluyendo la adjudicación a indígenas, reinsertados, zonas plante, compra directa y negociación voluntaria entre campesinos y finqueros. cesar gaviria adjudicó unas 250.000 ha. y virgilio barco 300.000. el presupuesto para este programa ha ido en descenso año tras año, debido principalmente a los problemas fiscales que enfrenta el gobierno. en 1997 se efectuaron dos recortes presupuestales que suman $60.000 millones, es decir, la mitad de lo asignado a comienzos de año. la ley 160/94 que dió inicio al esquema de mercado de tierras, es decir, a la negociación directa entre campesinos y finqueros tiene más trabas que las anteriores: las cifras sobre adjudicación de tierras (no se cumplió ni una cuarta parte de la meta) son una prueba de ello. de otra parte, un fenómeno nuevo tiene que ver con la alta participación del narcotráfico en la propiedad de las tierras o "contrareforma agraria", fenómeno que ha generado. un proceso regresivo en la distribución de la propiedad rural. en efecto, el narcotráfico posee actualmente mucha más tierra que la que el i~cora ha adquirido en los últimos 25 años. en estas zonas de conflicto agrario y de concentración de la propiedad, dificilmente puede operar el mercado y el libre acceso de los pequeños productores a la tierra. un estudio realizado por el minagricultura hacía las siguientes revelaciones. los narcotraficantes tienen en su poder entre dos y cuatro millones de ha. esto significa para el productor del campo, grande o pequeño, incrementos en el precio de la tierra, de los costos de producción y de la violencia. la superficie de cuatro millones sería, más o menos, la mitad de la tierra que el país dedica a la actividad agrícola, que en total es de alrededor de ocho millones de ha. además, la presencia de los narcodineros, ha incrementado el valor de la tierra, dificultado el mercado de la misma entre campesinos y propietarios, así como elevado los niveles de concentración de la tierra en pocas manos y acelerado el desplazamiento de campesinos hacia las fronteras de colonización y hacia las ciudades. las tierras se han sobrevalorado, lo cual ha desestimulado la entrada de empresarios e inversionistas en el sector. además, ha acelerado la tendencia hacia la extensión de la ganadería en el país, en detrimento de la agricultura y de los bosques. los narcodineros han financiado también la contrainsurgencia (paramilitares, autodefensas, etc.) quienes le disputan dominio territorial a las guerrillas y aterrorizan a la población civil. la compra de tierras con narcodineros ha sido mayor en el occidente del 10 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 país, principalmente en la cuenca del río cauca. también, en las cuencas alta y media del río magdalena, en la costa atlántica, donde hay mayor concentración de haciendas ganaderas, y en la orinoquia hacia donde se expande la frontera agrícola. al finalizar la década, la concepción de reforma agraria de la administración pastrana cambia nuevamente. esta, aparte de financiar la consecución de la tierra, financiará proyectos productivos para esos predios. se pretende convertir al campo en un negocio productivo para todos, impulsando proyectos de inversión descentralizados que permitan un desarrollo en el que exista una estrecha asociación entre los diferentes actores de la cadena productiva y con un alto nivel de participación de los productores en el proceso de definición de su futuro. se buscará la vinculación de capital privado a través de recursos financieros o tierras bajo la modalidad de alianzas productivas para la reactivación del agro colombiano. la reforma agraria que el gobierno pondrá en marcha no consistirá en regalarles tierra a los campesinos que carezcan de ella sino más bien en que los propietarios les cedan parte de su tierra para que éstos la trabajen durante tres o cuatro años, al término de los cuales tendrían acceso a créditos subsidiados del estado. el programa se iniciaría en la costa atlántica, en donde habita el 65% de los 7 millones de habitantes más pobres del país. se centrará en los siguientes puntos: el responsable y coordinador del programa será el instituto colombiano de la reforma agraria (incora) pero, de los seis subsistemas en que está dividido el proceso (compra de tierras, educación, infraestructura, comercialización, asistencia técnica y financiación), solo los primeros cuatro entrarán a depender directamente del instituto. la asistencia técnica seguirá en manos de la corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica) en tanto que la financiación tendrá un órgano autónomo que no dependa de los intermediarios financieros. la idea es que los campesinos tengan acceso al crédito sin tener que acudir a un banco comercial. se propone la creación de un fondo, un mecanismo de fiducia o una cuenta aparte manejada por finagro, con el fin de que los subsidios para la reforma agraria se manejen de manera independiente. se propone, además, la expedición de bonos agrarios para la compra de tierras que los bancos y las corporaciones han recibido en dación de pago y de bonos de deuda pública para comprar las tierras de los narcotraficantes que se encuentran en proceso de expropiación o extinción de dominio a fin de que sean entregadas de una vez. si el propietario actual gana el proceso se le pagaría el predio con bonos. el objetivo es iniciar ya un plan de adjudicación de predios a campesinos sin tierra y no esperar a que los tribunales fallen los procesos. uno de los aspectos novedosos en la financiación es la creación de subsidios para capital de trabajo, es decir, que los campesinos que tienen tierra pero que no tienen los recursos para su explotación tendrán el mismo derecho que un labriego sin tierra. a propósito de este nuevo intento de reforma agraria en el país (el noveno en el siglo xx), vale la pena señalar la opinión del expresidente y autoridad en la materia alfonso lopez michelsen: " ...10 que debe ser materia de reforma agraria son aquellos predios en producción, rentables, para que se pueda hablar no ya de reparto de tierrras sino de reparto de ingreso rural, o sea, que precisamente los predios adecuadamente explotados son los primeros que deberían entrar a formar parte de la tierra por repartir. pedirles a los campesinos que no solo hagan producir la tierra sino que conquisten mercados en donde vender sus productos para poder obtener un ingreso digno, es una utopia. la misma de la cual se habla cuando con cultivos transitorios en el vaupés y el vichada se intenta sustituir la coca y la amapola. qué podría conseguir como ingreso un colono sembrando maíz, yuca, plátano, algodón o frijol, en departamentos periféricos, sin mercados y sin vías de comunicación, o en calidad de pioneros cultivando maracuyá, melón, pitaya y otras frutas exóticas? no. si se quiere solucionar el problema del campesino tiene que dotarse a los agricultores pobres de tierras con ingreso inmediato, en donde sean útiles los conocimientos agrícolas, la destreza en el oficio, inclusive asesorados por agrónomos, pero ante todo, que a la vuelta de la esquina, sean vendidos sus productos. mientras se sigan realizando repartos de tierra sin tener en cuenta el ingreso vigente al momento de la entrega, no llegaremos a ninguna parte". convenios de absorcion de cosechas, precios y aranceles desde 1994, se iniciaron los convenios de absorción para las cosechas de sorgo, cebada, trigo y maíz. con base en ellos, los agricultores (fenalce para el caso) y los agroindustriales acordaban un plan, según el cual, se absorbería la cosecha a un precio preestablecido, el cual debía revisarse cada seis meses. se diseñaron para cuatro años. el precio de absorción se reajustaría cada semestre con base en el indice de precios al productor. mediante la figura del visto bueno, expedido por el ministerio de comercio exterior para las importaciones de productos agrícolas (para algunos reestablecimiento de la licencia previa), éstas se controlarían una vez se firmaran los acuerdos de absorción. los vistos buenos de importación, aunque no habían sido reglamentados, tal como lo exige la organización mundial del comercio (omc), fueron utilizados en los convenios de absorción. en efecto, en los convenios de trigo, soya, cebada y palma africana, los vistos buenos eran otorgados a los industríales de acuerdo con los volúmenes de compra de cosechas nacionales. de esa manera, obtenían un permiso para importar las materias primas deficitarias. sin embargo la omc indicó que si colombia seguía aplicándolos debía reglamentarios, ya que esta organización prohibe los sistemas de importación en los que se exige la compra de producción nacional como condición para traer bienes del exterior, tal como ocurre en los convenios de absorción. en consecuencia el gobierno los suspendió temporalmente y presentó una propuesta. en opinión de los industriales, el gobierno debía eliminar los vistos buenos porque, así, lo disponían los compromisos internacionales sobre comercio y los agricultores opinaban que debían mantenerse. según minagricultura, los vistos buenos se podrían mantener siempre y cuando se aclarara que su aplicación obedecía al criterio de "correcta absorción" aceptado en el comercio internacional. en primer lugar, se buscaba garantizar la compra de las cosechas nacionales a buenos precios, para lo cual se conformaban mesas de negociación coordinadas por el ministerio de agricultura. el programa fijaba un plazo de 15 días para que agricultores e industriales acordaran la compra de las cosechas de trigo, cebada, sorgo, maíz, soya y aceite de palma. 2001 vásquez: anotaciones sobre la política agraria ... 11 con relación a los precios, éstos se reajustaron de la siguiente manera: en trigo se aumentó de $ 175.300 a $190.000 la tonelada. en sorgo de $168.000 a $180.000 y en cebada, de $177.000 a $189.000. los aumentos oscilaban entre el 7 y e19% y sólo rigieron para la segunda cosecha de 1994. así mismo, se diseñó un mecanismo de compensación arancelaria consistente en que, si, por ejemplo, un producto aumentaba su precio interno en cierta cantidad, ésta se dividía entre las cantidades importadas del mismo, con lo cual se compensaba el sobre costo y se eliminaba el ajuste inflacionario. para las empresas que no adquirieran productos nacionales, los aranceles de productos importados se incrementarían. se determinó, también, exigir un visto bueno del ministerio de comercio exterior para toda importación de productos agropecuarios, mientras se firmaban los convenios de absorción. en caso de no lograrse estos convenios, se acudiría a una revisión de los aranceles. el primer acuerdo sobre precios de absorción correspondió al sorgo. fabricantes de alimentos concentrados y productores acordaron que la tonelada sería comprada en el segundo semestre de 1994 a $163.000 (5% de aumento). este precio estaría sujeto a castigo por calidad. los empresarios avícolas, como contraprestación, solicitaron una rebaja de aranceles (se encontraban en el 15%), mayor protección arancelaria para todos los productos avícolas y el desmonte del 20% en el precio piso del maíz en la franja de precios. el consumo de sorgo en el país es de 1,4 millones de toneladas, de las cuales 50% son importadas. para el caso de la cebada, ésta se consideraba no rentable en las tierras en que estaba localizada y, por ello, se buscaba su sustitución. entonces, la agroindustria nacional iría disminuyendo su absorción poco a poco. para el arroz, se aprobó un reajuste del arancel, alza del 20 al 30%, para protegerlo del proveniente de vietnam. los frecuentes cambios en la dirección del minagricultura fueron adversos al funcionamiento de los convenios, porque con frecuencia se cambiaron los criterios de la política de absorción. esto le restó seriedad a algunos de los compromisos asumidos por el gobierno, como en el caso de los vistos buenos de importación, los cuales aunque constituían la principal herramienta de los convenios, no se manejaron con claridad y no sirvieron para controlar las importaciones de quienes no contribuían a los propósitos de absorción acordada. tres de las más grandes firmas del mercado de aceites y grasas, lloreda grasas, grasas s.a. y unilever andina, por ejemplo, "persistieron en su negativa a suscribir los convenios y el ministerio no pudo aplicar los mecanismos disponibles para persuadirlas". en 1996, se eliminaron los convenios de absorción agrícola. estos se reemplazaron por los acuerdos de competitividad. estos acuerdos consisten en que los agricultores y los industriales se ponen de acuerdo para producir alimentos de mejor calidad y a menores precios. el objetivo es modernizar la producción agrícola e industrial, elevar la rentabilidad en todos los eslabones de la cadena productiva y conservar el empleo y el crecimiento de la economía. los nuevos acuerdos se firman por cadenas de producción, es decir, vinculando a agricultores, industriales y, si es posible, comercializadores. antes de finalizar el mismo año, debían establecerse los compromisos por parte de los sectores que intervienen en la cadena alimentaria. ellos no conducirán al cierre del mercado interno, sino que se mantendrá el criterio de libre comercialización de productos. en principio, se trabajaría con oleaginosas, arroz y concentrados. mientras se aprobaban estos convenios, se mantenían vigentes los de absorción para trigo, cebada, sorgo y soya. acuerdos de competitividad en relación con los acuerdos de competitividad, veamos con algún detenimiento los realizados durante el año de 1999. para el caso del arroz, la industria molinera reconocería a los productores del llano un precio de $50.000 por la carga de arroz paddy, con condiciones de 25% de humedad y 5% de impurezas, para los arroces del grupo l. para los arroces del grupo 2 se fijó un precio de 48 mil pesos la carga de arroz paddy. las condiciones de pago eran: el 30% a los 15 días de realizarse la entrega del grano y el 70% restante a los 45 días. el incentivo de almacenamiento era de alrededor de $12.000 por ton. almacenada, con 10 cual se esperaba guardar unas 200.000 ton. en el meta y casanare como mecanismo para regular los precios. este pacto nunca se cumplió pues la molinería ofrecía a los productores, precios por debajo de los acordados ($46.000 la carga). argumentaba que para la molinería era muy dificil comprar y almacenar arroz cuando el precio del blanco estaba en $57.000 es que el negocio del arroz opera en forma oligopsónica, es decir muchos vendedores ante pocos compradores, quienes manejan el mercado a su antojo. esta situación amerita una intervención estatal que contrareste y ponga en condiciones de igualdad a los diferentes actores en conflicto. miles de toneladas de arroz no se recolectaron a tiempo dado que los productores no encontraron sitio donde les recibieran su cosecha. tal espera ocasionó su deterioro y pérdidas para los agricultores. otro gran volúmen de toneladas depositadas en los camiones, al tener que soportar tumos de varios días para ser recibidas por los molinos se calentaron y se perdieron. los molineros crearon falsas expectativas en tomo al volúmen de la producción como mecanismo para justificar el incumplimiento en los compromisos de absorción de la cosecha y los agricultores ante la opción de pérdida de su cosecha tuvieron que aceptar precios por debajo de los acordados. para el caso de la leche, los ganaderos y procesadores de leche pusieron en marcha un nuevo mecanismo de fijación de los precios del producto que se negocia en la finca. el esquema 70-30 que venía operando en el país (se le reconocía a los finqueros el 70% del valor del litro al público. si la bolsa de 1000 ce. puesta en la planta valía $700 al consumidor, el productor recibía el 70% ($490) y el resto 30% ($210) correspondía al margen de operación de los pasterizadores) sería sustituído por un mecanismo que incentivara la calidad y la estabilidad en los volúmenes de producción, mediante la fijación de tablas de bonificaciones por parte de la industria procesadora. de esta forma, los precios de la leche quedarían bajo el esquema de libre fijación, pero siguiendo unos parámetros que le permiten al ganadero obtener mejores ingresos por la calidad del producto que le vende a la pasterizadora. el cambio en la fórmula fue definido en el acuerdo de competitividad de la cadena láctea que entrará en vigencia en el 2002 ahora. uno de los objetivos es combatir el mercado de la leche cruda cuyo producto abastece alrededor del 40% del consumo nacional, pese a que su comercialización está prohibida por la autoridades de salud. en colombia se venden 15 millones de litros de leche diarios. según cálculos unos 6 millones de litros corresponden a leche cruda. 12 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 también se busca fomentar las exportaciones, mejorar la calidad y evitar enfrentamientos entre ganaderos y pasterizadoras. el acuerdo vincula a toda la cadena láctea: producción, procesamiento, transporte, distribución y comercialización del producto. se trata de modernizar el sector desde el hato hasta las plantas procesadoras a fin de lograr economías de escala que hagan competitivo el sector frente a las importaciones. para exportar, se espera que el gobierno venezolano permita el ingreso de la leche colombiana a su territorio y, además, el certificado de país libre de aftosa, el cual otorgó la organización internacional de epizootia con sede en parís. el credito agropecuario los elementos centrales de la problemática del crédito en el sector y en particular para los pequeños agricultores, (la cual se agudiza durante la década en estudio), se ubican en varios niveles. al nivel de la política macroeconómica sobresalen: el prolongado proceso de revaluación del peso, los índices elevados de inflación y el encarecimiento de los costos internos de producción, la tendencia a la baja de los precios de los productos agropecuarios, el fuerte incremento de las importaciones y la pérdida de competitividad de la producción nacional. el menor costo del crédito externo originó, además, el que las importaciones de materias primas se convirtieran en una actividad rentable y que su volúmen se hubiese incrementado. las líneas de crédito del fondo financiero agropecuario (finagro) son: capital de trabajo, producción, sostenimiento, comercialización, servicios de apoyo, inversión, siembras, compra de animales, maquinaria y equipo, infraestructura, adecuación de tierras, vivienda rural, compra de finca por parte de profesionales, estudios de factibilidad y, asistencia técnica agropecuaria. el fondo agropecuario de garantía (fag) es la entidad que responde ante los bancos hasta por el 80% de los créditos que los productores no pueden pagar por diversos motivos. son beneficiarios los pequeños productores y las empresas asociativas y comunitarias. califica como pequeño agricultor quien como persona natural posea activos totales no superiores a una determinada suma ($20'000.000 por ejemplo) obtenga no menos de las dos terceras partes de sus ingresos del sector agropecuario y, mantenga invertido por lo menos el 75% de sus activos en la actividad rural. el crédito más alto que se otorga a un pequeño agricultor también es limitado ($15 '000.000 por ejemplo) sin embargo, es conocido que en colombia no hay un verdadero crédito de fomento, toda vez que los recursos de la así denominada banca no llegan a la población que verdaderamente requiere de los recursos intermediados bajo los criterios de apoyo e impulso a nuevos sectores de producción. apenas el 19% de los créditos de finagro en 1995 tuvo entre sus beneficiarios a pequeños productores y el restante 81% financió a medianos y grandes. la caja agraria, por su parte, desembolsó el 33,6% de sus créditos a pequeños y el 66,4% a medianos y grandes productores. además, la mayor proporción de los créditos es descontada por intermedio de los bancos comerciales, cuyas tasas de interés son más altas de las que se podrían encontrar en establecimientos como las cooperativas. en relación con los programas de refinanciación veamos dos de los ensayos que se realizaron en la década, así como algunos de los resultados obtenidos. en marzo de 1995, el gobierno presentó el programa de refinanciación para normalizar la cartera vencida de unas 70.000 familias campesinas. el minhacienda aprobó una partida de $8.000 millones para el mismo año. para 1996, se apropiaron $17.933 millones y para el 97, $20.083 millones. serían beneficiarios los pequeños productores agropecuarios con créditos vencidos al 31 de diciembre de 1994, con mora no inferior a 180 días. se consideraron pequeños productores aquéllos cuyos activos totales no superaban los $20 millones. a cada deudor que no superara los $3 millones se le perdonaban los intereses corrientes y penales y se le consolidaban sus obligaciones, incluyendo el capital más los intereses contabilizados y pendientes de pago. se les otorgaba un plazo de 10 años con tres de gracia para el pago del capital. la tasa de interés sería del dtf-21 puntos para el primer año, dtf-16 para el segundo, dtf -14 para el tercero, dtf -4 para el cuarto y dtf para el quinto. para los cinco años restantes, la tasa sería de dtf+2, con abonos a capital e intereses vencidos anualmente. la tasa actual de dtf estaba cerca del 30%. el capital se pagaría en cuotas de 15%, para el cuarto año, del 10%, para el quinto, 15%, del sexto al octavo y de 20%, del noveno al décimo año. para quienes adeudaban más de $3 millones, se otorgaba un plazo de 10 años con tres de gracia para capital. el pago de intereses sería de dtf -16 puntos, para el primer año, dtf-8, para el segundo, dtf-2, para el tercero, dtf, para el cuarto y dtf+6, para los restantes seis años con abonos a capital e intereses vencidos anualmente. el gobierno, retribuiría a los bancos el dinero no percibido al reducir sus tasas de interés. según el programa, por cada millón de pesos adeudado, los pequeños deudores agropecuarios, sólo pagarían $646.590 (53,9% menos del valor actual de la deuda) y los grandes $753.576 (62,8% menos). en agosto de 1999, nuevamente, fue necesario ampliar a diez años el plazo a los morosos. se buscaba rehabilitar a unos 200.000 agricultores y ganaderos del país que se encontraban atrasados en el pago de sus créditos destinados a la actividad rural. con esta ampliación podrían ser aceptados como beneficiarios de los fondos departamentales de reactivación agropecuaria, creados por el gobierno y que entrarían en vigencia una vez reglamentados. los fondos tendrán dos objetivos centrales: comprar cartera morosa para rehabilitar agricultores y promover proyectos productivos. estas actividades serían financiadas con aportes de la nación, los departamentos, los municipios y los propios agricultores, en montos definidos previamente. de acuerdo con lo anterior, se ampliaría la cobertura del fondo agropecuario de garantías (fag), organismo que respalda los créditos que el sector financiero otorga a los productores rurales. el fag sólo respaldaba los préstamos para los pequeños productores y ahora lo haría con los medianos y grandes. con esto se quería incentivar al sector financiero para que participara en la intermediación del crédito del fondo de financiamiento del sector agropecuario (finagro). este fondo sería un instrumento importante para la reducción del riesgo, al igual que el crédito asociativo y la agricultura por contrato y estaría abierto a inversionistas extranjeros. también se reactivaría el incentivo para la capitalización rural, mediante la simplificación del acceso a este beneficio y la ampliación del monto de su financiación del 30 al 40% con una tasa de interés equivalente al dtf más un punto. así mismo, la unidad de valor real (uvr), unidad de referencia para fijar los intereses de los créditos hipotecarios, se utiliza2001 vásquez: anotaciones sobre la política agraria ... 13 ría en el campo para financiar proyectos de producción agropecuaria de largo plazo. finagro abriría una nueva línea de crédito para la financiación, en unidades de valor real, de cultivos de tardío rendimiento tales como frutales, palma africana, caucho, cacao y otros. con lo anterior, se trata de estabilizar el costo del dinero para proyectos agropecuarios de siete años y más, ya que la uvr se fija de acuerdo con la inflación y no, como anteriormente, con base en la dtf, la cual no garantizaba estabilidad en el costo del dinero. el inversionista rural debe aportar al menos el 20% del valor inicial del proyecto, el fondo el 30% y el 50% restante será financiado a plazos entre 7 y 15 años, a una tasa equivalente a la . uvr más unos puntos. los créditos estarán abiertos a pequeños, medianos y grandes agricultores pero para financiar cultivos de tardío rendimiento. cuando el cultivo empiece a producir el agricultor tiene la opción de sustituir la participación del fondo y quedarse como único dueño del proyecto. para los pequeños, el aporte estatal podrá donarse, cuando el proyecto comience a producir. se espera, con lo anterior, reactivar el fondo financiero agropecuario (finagro). además, en el futuro, con los programas de refinanciación, los deudores morosos no quedarán en la base de datos cuando se pongan al día. esto es parte del plan de reactivación agropecuaria. el fondo de inversiones es un fondo de finagro de riesgo compartido. el empresario coloca un dinero para un proyecto productivo, el estado se asocia y el fondo le presta el resto. arranca con 100.000 millones de pesos de finagro y se tramita un crédito con el bid de us$200 millones. la capitalización de la caja agraria, el mantenimiento del subsidio a la tasa de interés para los pequeños productores, la puesta en marcha del fondo de solidaridad agropecuaria, el cual permitió comprar parte de la cartera vencida, la reactivación del fondo agropecuario de garantías (fag), aunque con limitada cobertura, así como, la incorporación de otros actores del sistema financiero, en especial del sector solidario, como fuentes alternas para acceder al crédito, no fueron suficientes para resolver la problemática del crédito. en nuestra opinión, ninguna refinanciación de las deudas podrá solucionar el problema, mientras no se actúe simultáneamente sobre los costos de producción y los precios de los bienes agrícolas. es que ningún agricultor podrá cancelar sus obligaciones mientras los precios de los bienes producidos no permitan amortizar las inversiones en capital y en general los costos de la producción, incluidos aquí, los intereses altos o bajos de sus créditos. literatura citada balcazar, a. la agricultura colombiana y las políticas de apertura económica. coyuntura agropecuaria, vol. 1o ( 3), 1993 balcazar, a, vargas, a., orozco, m.l. del proteccionismo a la apertura. el camino a la modemización agropecuaria?, iica, tm editores, bogotá, 1998 contraloria general de la republica. balance del cuatrienio, en: rev. economía colombiana, n° 248, bogotá, julio-agosto de 1994 departamento nacional de estadistica, dane. encuesta nacional agropecuaria. ed. dane, bogotá, octubre 1996 departamento nacional deplaneacion, dnp. programa de modernización agropecuaria y rural. documento conpes 2725, bogotá, 1996 departamento nacional de planeacion, dnp. plan de desarrollo. cambio para construir la paz. dnp, bogotá, 1999 ministerio de agricultura. estudio sobre expropiación de tierras. ed. minagricultura, bogotá 1996 ministerio de agricultura. plan de reactivación del sector agropecuario. minagricultura, bogotá,1993 ministerio de agricul tura-dnp. el desarrolloagropecuario en colombia, informe final. misión de estudios del sector agropecuario, bogotá, 1990 ocampo, la la crisis y la política de reactivación del sector agropecuario, en: desarrollo y sociedad, n°32 cede, universidad de los andes, facultad de economía, bogotá, 1993 ocampo, j.a lecciones internacionales de la apertura económica, en: rev. virajes, bogotá, n°l, junio-julio de1992 ocampo, la la internacionalización de la economía colombiana, en: colombia ante la economía mundial, tm editoresfedesarrollo, bogotá, marzo 1993 ocampo, la., perry, s. el giro de la política agropecuaria, tercer mundo editores-fonadednp., santafé de bogotá, septiembre 1995. presidencia de la republica-dep artamento nacional de planeacion. plan de desarrollo, la revolución pacífica. modernización y apertura de la economía. dnp, bogotá,1991 presidencia de la republica-dep artamento nacional de planeacion. el salto social. bases para el plan nacional de desarrollo 1994-1998, dnp' bogotá, 1994 presidencia de la republicaministerio de agricultura y desarrollo rural. política agropecuaria 19982002, minagricultura, dirección de política sectorial, bogotá, 1999 perfetti, j.j. la agricultura en el marco de la apertura: transformaciones y retos, economía colombiana, n° 242, bogotá, mayo-junio de 1993 perry, s. cuatro ensayos sobre política agraria, el ancora editores, bogotá, 1990 revist a nacional de agricultura. coyuntura agroeconómica. 1998-1999, w 924-928, bogotá 1999 frequencies and population densities of plant-parasitic nematodes on banana (musa aaa) plantations in ecuador from 2008 to 2014 received for publication: 1 november, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.53915 1-2 laboratorio de analisis agricola (nemalab). machala (ecuador) 3 amvac chemical corporation. grecia (costa rica). marioa@amvac-chemicalcr.com agronomía colombiana 34(1), 61-73, 2016 frequencies and population densities of plant-parasitic nematodes on banana (musa aaa) plantations in ecuador from 2008 to 2014 frecuencias y densidades poblacionales de los nematodos parásitos en banano (musa aaa) en plantaciones de ecuador desde 2008 hasta 2014 orlando aguirre1, césar chávez2, alejandro giraud3, and mario araya3 abstract resumen an analysis of the plant-parasitic nematodes found on the banana (musa aaa) plantations in the provinces of cañar, el oro, guayas, los rios and santo domingo of ecuador from 2008 to 2014 was carried out. the nematode extraction was done from 25 g of fresh roots that were macerated in a blender and from which nematodes were recovered in a 0.025 mm (no 500) mesh sieve. the data were subjected to frequency analysis in pc-sas and the absolute frequency was calculated for each individual genus. four plant parasitic nematodes were detected and, based on their frequencies and population densities, the nematode genera in decreasing order was: radopholus similis > helicotylenchus spp. > meloidogyne spp. > pratylenchus spp. radopholus similis was the most abundant nematode, accounting for 49 to 66% of the overall root population, followed by helicotylenchus spp. with 29 to 45% of the population throughout the different analyzed years. from a total of 13,773 root samples, 96% contained r. similis, 91% helicotylenchus spp., 35% meloidogyne spp., and 25% pratylenchus spp. and, when all of the nematodes that were present were pooled (total nematodes), 99.9% of the samples had nematodes. a large number of samples with a nematode population above the economic threshold suggested by agrocalidad, iniap and anemagro (2,500-3,000 nematodes/100 g of roots) was observed in all of the years, the months and the five sampled provinces. the statistical differences (p<0.0001) detected for the nematode frequencies among the years, months and provinces, more than likely, were associated with the high number of samples included in each year, month and province because the variations in the frequencies for each nematode genus were small. se realizó un análisis de los nematodos parásitos encontrados en las plantaciones de banano (musa aaa) en las provincias de cañar, el oro, guayas, los ríos y santo domingo de ecuador desde 2008 hasta 2014. la extracción de nematodos se hizo de 25 g de raíces frescas que fueron maceradas en una licuadora y los nematodos recuperados en la criba no 500 mesh (0,025 mm). los datos se sometieron a un análisis de frecuencias en pc-sas y se calculó la frecuencia absoluta para cada género. cuatro géneros de nematodos parásitos de plantas fueron detectados, y basado en sus frecuencias y densidades poblacionales, los géneros de nematodos en orden decreciente sería: radopholus similis > helicotylenchus spp. > meloidogyne spp. > pratylenchus spp. radopholus similis fue el nematodo más abundante contabilizando de 49 a 66% de la población total de las raíces, seguido por helicotylenchus spp. con 29 a 45% de la población a través de los diferentes años analizados. de un total de 13,773 muestras de raíces, 96% tenían r. similis, 91% helicotylenchus spp., 35% meloidogyne spp., 25% pratylenchus spp., y cuando se agrupó todos los nematodos presentes (nematodos totales) 99,9% de las muestras tenían nematodos. un gran número de muestras con poblaciones de nematodos superior al umbral económico sugerido por agrocalidad-iniap y anemagro (2,500-3,000 nematodos/100 g de raíces) fueron observadas en todos los años, meses y en las cinco provincias muestreadas. la diferencia estadística (p<0.0001) detectada en la frecuencia entre años, meses y provincias muy probablemente esté asociada con el alto número de muestras incluidas en cada año, mes y provincia, ya que las variaciones en las frecuencias en cada género fueron pequeñas. key words: helicotylenchus spp., meloidogyne spp., pratylenchus spp., radopholus similis, population distribution, pests of plants palabras clave: helicotylenchus spp., meloidogyne spp., pratylenchus spp., radopholus similis, distribución de lapoblación, plagas de plantas. agricultural gross national product. in 2014, 286 million boxes of 43 pound were exported (aebe, 2015), produced on 266,124 ha, which gave a total income of us $2.300 million fob. introduction bananas (musa aaa cv. grande naine, valery, and williams) are cultivated in ecuador for export markets. it is the most important crop, accounting for almost 25% of the http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.53915 62 agron. colomb. 34(1) 2016 besides the constraints of the banana market requirements and demands, there are other factors that limit production. among the important abiotic factors constraining banana yield are reduced radiation, low temperatures for part of the year, a shallow soil water table level and edaphic conditions, mainly due to clay texture, poor structure and high sodium (na) content. these constraints differ between the farms and provinces and not all happen on a specific farm. plantations are found in f lat areas with no more than 4% slope, with the cultivated area close to sea level, no more than 100 m a.s.l. within the biotic factors, phytonematodes are second, after black sigatoka, caused by mycosphaerella fijiensis. on local plantations, usually only polyspecific communities occur, consisting mainly of a mixture of r. similis, and helicotylenchus spp., with very low populations of meloidogyne spp., and pratylenchus spp. nematodes increase the time for leaf emission, reduce the bunch weight and plant longevity, and increase the crop cycle duration (quénéhervé et al., 1991a; araya, 2004). to avoid or reduce nematode damage, the only management strategy currently available is the regular application of non-fumigant nematicides, which growers know is economically feasible. however, a nematicide application is done only on farms with high yields, in an intensive manner. then, there are many large, medium and small farms that have low yields due in part to severe nematode root damage because nematode control measurements are not used. economic and environmental constrains dictate the rational use of non-fumigant nematicides at the recommended dosages. to achieve this, more research is needed for the evaluation of biocontrol agents, cultural practices, nematicide rotations, number of cycles per year, and application systems to prevent nematode population build up and root damage. the objective of this study was to provide quantitative information on population densities and frequencies of the major nematode pests on ecuadorian banana plantations from 2008 to 2014. this information will be useful for identifying more appropriate research areas for nematode management and as a basis to justify more investment. materials and methods the nematode data included in the analysis were from root samples of long-term commercial banana plantations of the provinces of cañar, el oro, guayas, los ríos and santo domingo, where the crop is cultivated in the country. the farms vary in soil type, texture, structure, content of macro and micro nutrients and climatic conditions. the age of the plantations ranged from 5 to 40 years with a plant density of 1,300 to 1,700 plants/ha and the sown cultivars were mainly of the cavendish subgroup: grande naine, valery, and williams. the bunching plants were supported by tying them to adjacent plants with double polypropylene twine, propping them with wood poles or by aerial gugying. various banana cultural practices (fertilization, control of weed and nematodes and aerial spraying of fungicides to control black sigatoka) were carried out during the years, which may have inf luenced the nematode population behavior reported in this paper. desuckering was carried out every six to eight weeks throughout the years, leaving the production unit with a bearing mother plant, a large daughter sucker, and a small grand-daughter. usually, the water requirement was supplied by rainfall during the rainy season, from january to april, while, from may to december, sprinkle irrigation was necessary each year. the average rainfall (2008-2014) varied from 672 to 4,024 mm. a complex system of primary, secondary and tertiary drains was installed to carry off excess water, lower the water table and prevent waterlogging. the data of the samples recorded by nemalab s.a. from 2008 to 2014 were used for this study. a total of 13,773 root samples were processed from january 2008 to december 2014 and entered into a computer database along with the farm identity, province, month and year of sampling. each root sample consisted of the roots of ten randomly selected stools, which consisted of a mother plant and follower sucker. the samples were taken either from the follower sucker, 1.25 to 1.75 m height, or from the area between the recently f lowered plant (within 8 d of f lower emergence) and its follower sucker, 1.25 to 1.75 m of height. a hole about 30 cm long, 30 cm wide and 30 cm deep (soil volume of 27 l) was dug with a shovel at the plant base. roots from each hole were collected, placed in labeled plastic bags, and delivered to the laboratory in coolers. in the lab, the root samples were registered and processed as soon as possible, and when it was necessary, stored in a refrigerator (general electric) adjusted to 6-8oc until being processed. the roots were rinsed free of soil, separated in functional (living roots, either healthy or with symptoms of nematode damage, but without necrosis or root decay) and non-functional roots (dead, snapping or very extensively 63aguirre, chávez, giraud, and araya: frequencies and population densities of plant-parasitic nematodes on banana (musa aaa) plantations in ecuador... necrotic root tissue), left to dry off the surface moisture and weighed. during the root separation process, in some roots, it was necessary to cut some damaged parts, which were classified as non-functional roots. the remaining part was the functional root. the nematode extraction was made from 25 g of fresh functional root subsamples by the taylor and loegering (1953) method, as modified by araya (2002). the nematodes were identified at the genus and species level when possible, based on the morphological characteristics under a light microscope, following the key of siddiqi (2000). the population densities of all of the present plant-parasitic root nematodes were determined and the values were converted to numbers per 100 g of fresh roots. the data were subjected to a frequency distribution analysis for each particular nematode by year, month, and province in pc-sas (sas institute, cary, nc). the absolute frequency was calculated as no. samples containing a species / no. samples collected * 100 (barker, 1985). additionally, in each nematode genus, the samples were distributed according to specific ranges of population densities as follows: free of nematodes, from 1 to 2,500, from 2,501 to 5,000, from 5,001 to 10,000, from 10,001 to 20,000, from 20,001 to 30,000, and samples over 30,000 individuals per 100 g of fresh root. the percentage of samples containing a nematode genus was compared between the years, months and provinces by proc gmod of sas using the log transformation as the link function and the negative binomial probability distribution to model the errors. results irrespective of the year, the major plant-parasitic nematodes present in the sampling areas were r. similis, which varied from 49 to 66%, and helicotylenchus spp., varying from 29 to 45% (fig. 1). meloidogyne spp. and pratylenchus spp. contributed with 3 to 8% and 2 to 3% to the total nematode population, respectively (fig. 1). even though a difference (p<0.0001) was detected between the years for the frequency of the different nematode genera, the values for each genus were very similar in the different studied years (tab. 1). the highest frequency was always found in r. similis, above 92%, followed by helicotylenchus spp. which ranged from 74 to 94%, then meloidogyne spp. which varied from 28 to 44% and pratylenchus spp. from 11 to 34%. considering all of the nematodes, all of the samples in every year had at least one nematode genus reaching a frequency of 100%. by month, again r. similis (> 86%) and helicotylenchus spp. (>84%) were the main nematodes in the samples, followed by meloidogyne spp. (28-48%) and pratylenchus spp. (1331%) at smaller proportions and, in practically all of the samples (> 99%), at least one of those nematodes was present (tab. 2). although statistical differences (p<0.0001) were reported for those frequencies between the months, their variations were small. a similar trend was observed for the frequencies (p<0.0041) among the provinces, where the variation within each genus was small (tab. 3). in descending order, the highest frequency was detected for total nematodes with 100% followed by r. similis above 90%. for helicotylenchus spp., it varied from 64% in cañar to 95% in los ríos, for meloidogyne spp. it varied from 29 to 44%, while for pratylenchus spp. with the exception of santo domingo that reached 8% in the other provinces was very similar varying from 25 to 28%. the distribution of the root samples for each nematode population density clearly indicated that r. similis showed the highest population (fig. 2). from the 13,773 recorded root samples, only 4.2% were free of nematodes and 45.3% were above 5,000 per 100 g of roots (fig. 2). for helicotylenchus spp., only 9.3% of the samples were found to be negative and 31.1% had levels above 5,000 nematodes. more than 64.7% of the smaples were free of meloidogyne spp. and 1% showed densities higher than 5,000 nematodes. pratylenchus spp. was present in 25.4% of the samples, with only 0.2% above 5,000 nematodes. when all of the nematodes were pooled (total nematodes), it was observed that only nine samples (0.07%) were free of nematodes and 79.3% contained more than 5,000 nematodes per 100 g of roots. because r. similis comprised more than 49% of the overall nematode population and all four cause damage to the banana root system, it was decided to show the total nematode density ratios distribution by year, month and province. a stable trend in the number of samples (67-87.3%), with levels higher than 5,000 nematodes was observed among the different analyzed years (fig. 3). in every month of the year, between 70 and 87.7% of the samples had a high nematode content and less than 0.14% of the samples were nematode free (fig. 4). a similar pattern was detected in the provinces, where 64.8 to 91.9% of the samples showed populations over 5,000 individuals per 100 g of roots (fig. 5). discussion the four detected nematode genera are well known pathogens in banana roots (sarah, 1989; gowen and quénéhervé, 1990; fogain, 1994; gowen, 1995; davide, 1996; sarah et 64 agron. colomb. 34(1) 2016 figure 1. nematode population distribution in banana plantations between 2008 to 2014 (ecuador). radopholus similis pratylenchus spp.meloidogyne spp. helicotylenchus spp. 2008 2010 2011 2012 2013 2014 2009 61 2 8 29 55 3 5 38 49 25 45 50 2 8 40 49 35 43 50 3 4 44 66 23 29 al., 1996; bridge et al., 1997; marin et al., 1998; de waele and davide, 1998; gowen, 2000a, 2000b; de waele, 2000; gowen et al., 2005; dubois and coyne, 2011; volcy, 2011). these nematodes continue to be a serious threat to banana production in latin america and the caribbean (dita et al., 2013). 65aguirre, chávez, giraud, and araya: frequencies and population densities of plant-parasitic nematodes on banana (musa aaa) plantations in ecuador... the nematode genera encountered in this study are consistent with those found earlier in ecuador by quimí (1981), asanza et al. (1994), gómez (1997), jiménez et al. (1998), and chávez and araya (2001, 2010) and also with those reported in colombia (volcy 2011), venezuela (haddad et al., 1975), bolivia (quispe, 2004), brasil (lima et al. 2013), méxico (guzmán et al., 1995), costa rica (araya et al., 2002), belize (ramclam and araya, 2006), martinique (chabrier et al., 2002), australia (jackson et al., 2003), phillipines (davide, 1994), india (gantait et al., 2011), ivory coast (quénéhervé et al., 1991a, 1991b), south africa (daneel et al., 2015), democratic republic of congo (kamira et al., 2013), and other african countries (dubois and coyne, 2011; blomme et al., 2013). nematodes were present in all of the years, provinces and months because of the continual monoculture of bananas and favorable edaphic and climatic conditions. the statistical significance that was detected in all frequencies by year, month and province more likely came from the high number of observations in each case. the low variation in the nematode frequencies may have been due in part to the stable soil moisture since, in the dry season, water was supplied by sprinkle irrigation, which also reduces the soil temperature variation. table 1. percentage of banana (musa aaa) root samples per year from which various plant-parasitic nematodes where recorded on ecuadorian plantations from 2008 to 2014. nematode years 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 mean p>f number of root samples 1,322 1,396 1,840 2,744 2,799 1,685 1,987 1,3773 radopholus similis 97 99 99 96 95 92 92 96 p<0.0001 helicotylenchus spp. 74 85 90 94 94 94 94 89 p<0.0001 meloidogyne spp. 34 33 32 28 39 44 37 35 p<0.0001 pratylenchus spp. 11 11 21 25 35 28 34 24 p<0.0001 total nematodes 100 100 100 100 100 100 100 100 p=0.0034 total nematodes = r. similis + helicotylenchus spp. + meloidogyne spp. + pratylenchus spp. table 2. mean percentage per month (2008-2014) of banana (musa aaa) root samples from which various plant-parasitic nematodes were recovered from ecuadorian plantations. nematode months jun feb mar apr may june july aug sept oct nov dec p>f number of root samples 1,093 667 965 754 887 825 881 1,117 1,235 3,139 1,017 1,193 radopholus similis 95 97 97 98 86 96 96 95 95 98 96 97 p<0.0001 helicotylenchus spp. 92 92 84 92 86 92 92 88 92 94 89 89 p<0.0001 meloidogye spp. 33 28 28 33 39 35 39 36 37 31 39 48 p<0.0001 pratylenchus spp. 13 21 25 22 28 23 25 22 24 31 26 30 p<0.0001 total nematodes 100 100 100 100 99 100 100 100 100 100 100 100 p<0.0001 total nematodes = r. similis + helicotylenchus spp. + meloidogyne spp. + pratylenchus spp. table 3. mean percentage per province (2008-2014) of banana (musa aaa) root samples from which various plant-parasitic nematodes were recovered on ecuadorian plantations. nematode provinces cañar el oro guayas los ríos santo domingo p>f number of root samples 162 8,328 1,925 3,287 71 radopholus similis 96 97 90 96 100 p<0.0001 helicotylenchus spp. 64 91 86 95 94 p<0.0001 meloidogyne spp. 44 36 41 29 31 p<0.0001 pratylenchus spp. 28 25 27 26 8 p=0.0041 total nematodes 100 100 100 100 100 p<0.0001 total nematodes = r. similis + helicotylenchus spp. + meloidogyne spp. + pratylenchus spp. 66 agron. colomb. 34(1) 2016 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 10,0008,0006,0004,0002,000 12,000 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 10,0008,0006,0004,0002,000 12,000 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 10,0008,0006,0004,0002,000 12,000 n em at od e nu m be rs p er 1 00 g o f r oo ts to ta l n em at od es r ad op ho lu s si m ili s p ra ty le nc hu s sp p. m el oi do gy ne s pp . h el ic ot yl en ch us s pp . 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 10,0008,0006,0004,0002,000 12,000 1 2,500 2,501 5,000 5,001 1,0000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 10,0008,0006,0004,0002,000 12,000 frequency 9 (0.07%) 1,669 (12%) 4,094 (30%) 5,114 (37%) 1,655 (12%) 60 (0.5%) 1,172 (8.5%) 577 (4.2%) 2,856 (20.7%) 3,511 (25.5%) 2,095 (15.2%) 604 (4.4%) 35 (0.2%) 4,095 (29.7%) 1,276 (9.3%) 3,387 (24.6%) 3,079 (22.3%) 1,059 (7.7%) 153 (1%) 1 (0.01%) 4,818 (35%) 8,920 (64.7%) 476 (3.5%) 108 (0.8%) 25 (0.2%) 4 (0.03%) 0 (0%) 4,240 (38.8%) 10,273 (74.6%) 141 (1%) 28 (0.2%) 1 (0.01%) 1 (0.01%) 0 (0%) 3,329 (24.2%) figure 2. frequency of nematodes according to the specific ratios per 100 g of fresh roots in 13,773 banana (musa aaa) root samples recorded from 2008 to 2014. total nematodes = r. similis + helicotylenchus spp. + meloidogyne spp. + pratylenchus spp. 67aguirre, chávez, giraud, and araya: frequencies and population densities of plant-parasitic nematodes on banana (musa aaa) plantations in ecuador... 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,200 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,200 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,200 20 11 20 08 20 09 20 10 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,200 frequency frequency 0 (0%) 188 (6.9%) 718 (26.2%) 1,066 (38.8%) 565 (20.6%) 47 (1.7%) 160 (5.8%) 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,200 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,200 20 12 20 13 20 14 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,200 1(0.5%) 256 (12.9%) 632 (31.8%) 684 (34.4%) 201 (10.1%) 3 (0.2%) 210 (10.6%) 1 (0.1%) 235 (13.9%) 508 (30.1%) 624 (37%) 123 (7.3%) 0 (0%) 194 (11.5%) 7 (0.3%) 226 (8.1%) 625 (22.3%) 1,187 (42.4%) 580 (20.7%) 10 (0.4%) 164 (5.9%) 0 (0%) 265 (14.4%) 630 (34.2%) 711 (38.2%) 85 (4.6%) 0 (0%) 149 (8.1%) 0 (0%) 235 (16.8%) 498 (35.7%) 472 (33.8%) 68 (4.9%) 0 (0%) 123 (8.8%) 0 (0%) 264 (20%) 483 (36.5%) 370 (28%) 33 (2.5%) 0 (0%) 172 (13%) figure 3. sample distribution by total nematode population densities (sum of r. similis + helicotylenchus spp. + meloidogyne spp. + pratylenchus spp.) per 100 g of fresh banana (musa aaa) roots in the different analyzed years. 68 agron. colomb. 34(1) 2016 frequency 0 500400300200100 600 0 500400300200100 600 0 500400300200100 600 0 500400300200100 600 0 500400300200100 600 0 800400 1,6001,200 a ug us t 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,6001,200 s ep te m be r 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,6001,200 o ct ob er 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,6001,200 n ov em be r 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 16001200 ju ly 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 500400300200100 600 1 2,500 2501 5,000 5001 10,000 10001 20,000 20001 30,000 0 >30,000 m ay 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 ju ne 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 fe br ua ry 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 m ar ch 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 a pr il ja nu ar y 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 800400 1,6001,200 d ec em be r 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 frequency ba 0 (0%) 114 (10.4%) 316 (28.9%) 416 (38.1%) 147 (13.4%) 7 (0.6%) 93 (8.5%) 1 (0.1%) 94 (14.1%) 242 (36.3%) 258 (38.7%) 40 (6%) 4 (0.6%) 28 (4.2%) 1 (0.1%) 150 (15.5%) 298 (30.9%) 340 (35.2%) 67 (6.9%) 1 (0.1%) 108 (11.2%) 1 (0.1%) 86 (11.4%) 271 (35.9%) 324 (43%) 31 (4.1%) 0 (0%) 41 (5.4%) 6 (0.7%) 99 (11.2%) 210 (23.7%) 323 (36.4%) 88 (9.9%) 0 (0%) 161 (18.2%) 0 (0%) 70 (8.5%) 249 (30.2%) 379 (45.9%) 76 (9.2%) 0 (0%) 51 (6.2%) 0 (0%) 99 (11.2%) 285 (32.3%) 387 (43.9%) 65 (7.4%) 0 (0%) 45 (5.1%) 0 (0%) 162 (14.5%) 396 (35.5%) 360 (32.2%) 63 (5.6%) 0 (0%) 136 (12.2%) 0 (0%) 197 (16%) 438 (35.5%) 411 (33.3%) 65 (5.3%) 0 (0%) 124 (10%) 0 (0%) 242 (7.7%) 617 (19.7%) 1169 (37.2%) 920 (29.3%) 47 (1.5%) 144 (4.6%) 0 (0%) 158 (15.5%) 334 (32.8%) 338 (33.2%) 47 (4.6%) 0 (0%) 140 (13.8%) 0 (0%) 198 (16.6%) 438 (36.7%) 409 (34.3%) 46 (3.9%) 1 (0.1%) 101 (8.5%) figure 4. sample distribution by total nematode population densities (sum of r. similis + helicotylenchus spp. + meloidogyne spp. + pratylenchus spp.) per 100 g of fresh banana (musa aaa) roots in the different analyzed months. 69aguirre, chávez, giraud, and araya: frequencies and population densities of plant-parasitic nematodes on banana (musa aaa) plantations in ecuador... 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 3,0002,5002,0001,5001,000 3,500500 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 3,0002,5002,0001,5001,000 3,500500 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 3,0002,5002,0001,5001,000 3,500500 s an to d om in go lo s r ío s c añ ar el o ro g ua ya s 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 3,0002,5002,0001,5001,000 3,500500 1 2,500 2,501 5,000 5,001 10,000 10,001 20,000 20,001 30,000 0 >30,000 0 3,0002,5002,0001,5001,000 3,500500 frequency 0 (0%) 5 (7%) 21 (29.6) 32 (45.1) 9 (12.7) 0 (0%) 4 (5.6%) 1 (0.03%) 144 (4.4%) 477 (14.5%) 1,375 (41.8%) 1,111 (33.8%) 50 (1.5%) 129 (3.9%) 7 (0.4%) 263 (13.7%) 534 (27.7%) 675 (35.1%) 125 (6.5%) 0 (0%) 321 (16.7%) 1 (0.01%) 1227 (14.7%) 3009 (36.1%) 2988 (35.9%) 402 (4.8%) 10 (0.1%) 691 (8.3%) 0 (0%) 30 (18.5%) 53 (32.7%) 44 (27.20%) 8 (4.9%) 0 (0%) 27 (16.7%) figure 5. sample distribution by total nematode population densities (sum of r. similis + helicotylenchus spp. + meloidogyne spp. + pratylenchus spp.) per 100 g of fresh banana (musa aaa) roots in the different analyzed provinces (ecuador). 70 agron. colomb. 34(1) 2016 the high population densities and frequencies found for r. similis are encouraged by the long time banana monoculture and coincided with other local studies (asanza et al., 1994; gómez, 1997; jiménez et al., 1998; chávez and araya, 2001, 2010) and with studies from colombia (jaramillo and quirós, 1984), costa rica (araya et al., 2002), belize (ramclam and araya, 2006) and with studies from philippines (davide, 1994). the lack of nematode control measures, superficial water table level, and inadequate knowledge of the farmers could also have contributed to the heavy infestations. high nematode population densities were found in all of the provinces, which calls for research on how to control them. however, it is advisable first to run experiments on the largest banana producing province. based on the observed nematode frequency and population densities, the relative importance of the nematode genera in the commercial banana clones appeared to decrease in the following order: r. similis > helicotylenchus spp. > meloidogyne spp. > pratylenchus spp., in agreement with that found earlier by chávez and araya (2001, 2010). individual and in concomitancy pathogenicity studies are necessary to verify if this relative importance corresponds with the damage caused by each pest and with the established economic threshold. the behavior of r. similis as the principal banana root nematode was confirmed by the observations of blomme et al. (2013) in african countries, stanton (1994) in australia, davide (1994) in philippines, pone (1994) in the pacific islands, jiménez et al. (1998) in ecuador, gómez (1980) in colombia, and araya et al. (2002) in costa rica. the high frequency and population density of r. similis could be a consequence of the affinity between this nematode and the commercial banana (musa aaa), its type host (baker et al., 2014). the high levels of r. similis agree with the high reproductive fitness of r. similis on banana plants cultivates under controlled conditions (stoffelen et al., 1999a) and in vitro on carrot disc cultures (stoffelen et al., 1999b). the different parasitic habits of the present nematode genera, migratory endoparasites: radopholus and pratylenchus, sedentary endoparasite: meloidogyne and ectoendoparasite, feeding on subsurface tissue helicotylenchus are likely to exacerbate root damage, because lesions can develop at feeding sites in the root cortex and through the root tissue. the helicotylenchus spp. levels were lower than the r. similis populations, in agreement with other results (araya et al., 2002). more likely, this is because banana roots are not as good of a host for this nematode as they are for r. similis. also, there is a difference in the life cycles. for example, in h. multicinctus, the life cycle has taken 42 days at 28 oc on arabidopsis thaliana, the adult females laid eggs at the rate of 4 per day for a period of 10-12 days (orion and bar-eyal, 1995), while in r. similis, the life cycle has been completed in 20-25 days at 24-32oc on banana roots, and the adult females laid 4-5 eggs per day during 15 days (loos, 1962). this means that more generations and more individuals per generation could be expected in the same period of time in the case of r. similis. the low frequency and population density of meloidogyne spp. could be related to the feeding behavior of r. similis. santor and davide (1992) found that the presence of r. similis on the galls caused deterioration and desintegration of the giant cells, which affected the development and reproduction of m. incognita. pratylenchus spp. were rarely present and in low densities, which is reasonable because it has the same habitat as r. similis and a longer life cycle (siddiqi, 1972). for the local conditions, the instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias-iniap (2015) has recommended the application of non-fumigant nematicides when r. similis is over 10,000 individuals per 100 g of total roots in samples taken between the mother plant and its follower sucker, or over 2500 per 100 g of total roots in samples taken from follower suckers. the local laboratory, anemagro (2014) suggested that the use of non-fumigant nematicides when r. similis is over 10,000 individuals per 100 g of total roots, or over 2,000 per 100 g of functional roots in samples taken from recently f lowered plants and, when samples are taken from follower suckers, over 3,000 per 100 g of total roots or over 1,000 per 100 g of functional roots. the agencia ecuatoriana de aseguramiento de la calidad del agro (agrocalidad, 2014) promotes nematicide applications when r. similis is over 10,000 per 100 g of total roots, obtained from samples taken in the interspace between the mother plant and its follower, or over 2,500 per 100 g of roots if samples are taken from the follower sucker. these economic thresholds considers only r. similis; however, there is scientific knowledge that h. multicinctus and h. dihystera (mcsorley and parrado, 1986; davide, 1996; mani and al hinai, 1996; chau et al., 1997; hartman et al., 2010; das et al. 2014) damage the banana root system and reduce yield by between 19% (speijer and fogain, 1999) and 34% (reddy, 1994). also, it is well known that meloidogyne spp. (santor and davide, 1992; davide and marasigan, 1992; fogain, 1994; patel et al., 1996; moens and araya-vargas, 2002) and pratylenchus spp. (pinochet, 1978; tarté, 1980; rodríguez, 1990; bridge et al., 1997; moens 71aguirre, chávez, giraud, and araya: frequencies and population densities of plant-parasitic nematodes on banana (musa aaa) plantations in ecuador... and araya-vargas, 2002) damage banana roots and reduce yield. therefore, deciding on the nematode management depends on the total phytonematode population because all four genera damage the banana root system. conclusion the main nematodes that parasitize banana roots around the world are found in the banana production provinces of ecuador and, in many cases, reach population densities above the economic threshold at any month of the year, which cause damage to the banana root system, restricting water and nutrient up take, increasing time for leaf emission, reducing bunch weight and plant longevity and increasing the crop cycle duration. literature cited anemagro, análisis nematológico para el agro. 2014. resultados de calidad de raíces y nematodos en raíces totales. duran, ecuador. agrocalidad, agencia ecuatoriana de aseguramiento de la calidad del agro. 2104. laboratorio de nematología. quito. araya, m. 2002. metodología utilizada en el laboratorio de nematología de corbana s.a. para la extracción de nematodos de las raíces de banano (musa aaa) y plátano (musa aab). corbana 28, 97-110. araya, m. 2004. situación actual del manejo de nematodos en banano musa aaa y plátano musa aab en el trópico americano. pp. 79-102. in: rivas, g. and f. rosales (eds.). manejo convencional y alternativo de la sigatoka negra, nematodos y otras plagas asociadas al cultivo de musáceas en los trópicos. international plant genetics resources institute, guayaquil, ecuador. araya, m., d. de waele, and r. vargas. 2002. occurrence and population densities of nematode parasites of banana (musa aaa) roots in costa rica. nematropica 32, 21-33. aebe, asociación de exportadores de banano del ecuador. 2015. estadísticas. in: www.aebe.com.ec/; consulted: march, 2016. asanza, p., f. venegas, and j. behm. 1994. uso continuo de counter® (terbufos) para controlar radopholus similis en banano en el ecuador. pp. 489-494. in: xi reunión acorbat. san josé, costa rica. barker, k.r. 1985. sampling nematode communities. pp. 3-17. in: barker, k.r., c.c. carter, and j.n. sasser (eds.). an advanced treatise on meloidogyne. vol. 2: methodology. united states agency for international development (usaid); north carolina state university graphics, raleigh, nc. baker, r., c. bragard, t. candresse, g. gilioli, j.-c. grégoire, i. holb, m.j. jeger, o.e. karadjova, c. magnusson, d. makowski, c. manceau, m. navajas, t. rafoss, v. rossi, j. schans, g. schrader, g. urek, i. vloutoglou, s. winter, w. van der werf. 2014. scientific opinion on the pest categorization of radopholus similis (cobb) thorne and radopholus citrophilus huettel, dickson and kaplan. efsa j. 12, 3852. doi: 10.2903/j. efsa.2014.3852 blomme, g., r. ploetz, d. jones, e. de langhe, n. price, c. gold, a. geering, a. viljoen, d. karamura, m. pillay, w. tinzaara, p.-y. teycheney, p. lepoint, e. karamura, and i. buddenhagen. 2013. a historical overview of the appearance and spread of musa pests and pathogens on the african continent: highlighting the importance of clean musa planting materials and quarantine measures. ann. appl. biol. 162, 4-26. doi: 10.1111/aab.12002 bridge, j., r. fogain, and p. speijer. 1997. the root lesion nematodes of banana. pratylenchus coffeae (zimmermann, 1898) filip. & schu. stek., 1941 pratylenchus goodeyi sher & allen, 1953. musa pest fact sheet no. 2. inibap, montpellier, france. chabrier, c., j. hubervic, and p. quénéhervé. 2002. evaluation of fosthiazate (nematorin® 10g) for the control of nematodes in banana fields in martinique. nematropica 32, 137-147. chau, n.n., n.v. thanh, d. de waele, and e. geraert. 1997. plantparasitic nematodes associated with banana in vietnam. int. j. nematol. 7, 122-126. chávez, c. and m. araya. 2001. frecuencia y densidades poblacionales de los nematodos parásitos de las raíces del banano (musa aaa) en ecuador. nematrópica 31, 25-36. chávez, c. and m. araya. 2010. spatial-temporal distribution of plant-parasitic nematodes in banana (musa aaa) plantations in ecuador. j. appl. biosci. 33, 2057-2069. daneel, m., k. dejager, i. van den bergh, m. de smet, and d. de waele. 2015. occurrence and pathogenicity of plant-parasitic nematodes on commonly grown banana cultivars in south africa. nematrópica 45, 118-127. das, s.c., t.n. balamohan, k. poornima, n. seenivasan, r. velalazan, i. ven den bergh, and d. de waele. 2014. screening of banana hybrids (phase ii hybrids) for resistance to helicotylenchus multicinctus. acta hortic. 1026, 37-45. doi: 10.17660/ actahortic.2014.1026.3 davide, r.g. 1994. status of nematode and weevil borer problems affecting banana in the philippines. pp. 79-88. in: valmayor, r.v., r.g. davide, j.m. stanton, n.l. treverrow, and v.n. roa (eds.). banana nematodes and weevil borers in asia and the pacific. inibap; aspnet, los baños, philipines. davide, r. 1996. overview of nematodes as a limiting factor in musa production. pp. 27-31. in: frison, e.a., j.p. horry, and d. de waele (eds.). proceedings of the workshop on new frontiers in resistance breeding for nematode, fusarium and sigatoka. kuala lumpur, malaysia. davide, r.g. and l.q. marasigan. 1992. yield loss assessment and evaluation of resistance of banana cultivars to the nematodes radopholus similis and meloidogyne incognita. pp. 79-93. in: davide, r.g. (eds.). studies on nematodes affecting bananas in the philippines. philiphine agriculture and resources research foundation, los baños, philippines. de waele, d. 2000. root knot nematodes. pp. 307-314. in: jones, d.r. (ed.). diseases of banana, abacá and enset. cabi-cab international, wallingford, uk. de waele, d. and r.g. davide. 1998. the root-knot nematodes of banana. meloidogyne incognita (kofoid & white, 1919) chitwood, 1949. meloidogyne javanica (treub, 1885) chitwood, 1949. musa pest factsheet no. 3. inibap, montpellier, france. dita, m.a., h. garming, i. van den vergh, c. staver, t. lescot. 2013. banana in latin america and the caribbean: current http://www.aebe.com.ec/ http://dx.doi.org/10.2903/j.efsa.2014.3852 http://dx.doi.org/10.2903/j.efsa.2014.3852 http://dx.doi.org/10.1111/aab.12002 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2014.1026.3 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2014.1026.3 72 agron. colomb. 34(1) 2016 state, challenges and perspectives. acta hortic. 986, 79-86. doi. 10.17660/actahortic.2013.986.39 dubois, t. and d.l. coyne. 2011. integrated pest management of banana. pp. 121-144. in: pillay, m. and a. tenkouano (eds.). banana breeding: progress and challenges. crc press, washington dc. doi: 10.1201/b10514-8 fogain, r. 1994. root knot nematodes: a serious threat to banana productions in cameroon? musafrica 4, 3. gantait, v.v., t. bhattacharya, and a. chatterjee. 2011. temporal variation in abundance of nematodes in a banana plantation of west bengal, india. nematol. medit. 39, 9-15. gómez, j.t. 1980. determinación de la infestación de fitonematodos en plantaciones bananeras de urabá, colombia. fitopatol. colomb. 9, 19-32. gómez, j.t. 1997. dispersión y niveles de infestación de radopholus similis cobb en algunas plantaciones bananeras del ecuador. nematrópica 27, 111. gowen, s.r. 1995. pests. pp. 382-402. in: gowen, s. (eds.). bananas and plantains. springer netherlands, dordrecht, the netherlands. doi: 10.1007/978-94-011-0737-2_13 gowen, s.r. 2000a. nematode pathogens: root-lesion nematodes. pp. 303-306. in: jones, d.r. (ed.). diseases of banana, abacá and enset. cabi international, wallingford, uk. gowen, s.r. 2000b. nematode pathogens: spiral nematode. pp. 306307. in: jones, d.r. (ed.). diseases of banana, abacá and enset. cabi international, wallingford, uk. gowen, s. and p. quénéhervé. 1990. nematodes parasites of bananas, plantains and abacá. pp. 431-460. in: luc, m., r.a. sikora, and j. bridge (eds.). plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture. cabi international, wallingford, uk. gowen, s.r., p. quénéhervé, and r. fogain. 2005. nematode parasites of bananas and plantains. pp. 611-643. in: luc, m, r.a. sikora, and j. bridge (eds). plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture. 2nd ed. cabi international, wallingford, uk. doi: 10.1079/9780851997278.0611 guzmán, g.s., s.m. orozco, l.j. farias, and r.m. bibián. 1995. efecto del fosthiazate sobre la población del nematodo radopholus similis en banano gran enano. pp. 495-502. in xi reunión acorbat, san josé, costa rica. haddad g., o., j.a. meredith, and g.j. martínez. 1975. nematodos parasíticos asociados a cultivares y clones de bananos en venezuela. nematrópica 5, 33-39. hartman, j.b., d. vuylsteke, p.r. speije, f. ssango, d.l. coyne, and d. de waele. 2010. measurement of the field response of musa genotypes to radopholus similis and helicotylenchus multicinctus and the implications for nematode resistance breeding. euphytica 172, 139-148. doi: 10.1007/s10681-009-0104-4 iniap, instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias. 2015. diagnóstico nematológico. estación experimental del litoral sur, cantón yaguachi, ecuador. jackson, g.v.h., t.k. ruabete, and j.g. wright. 2003. burrowing and lesion nematodes of banana. 2nd ed. pest advisory leaf let no 5. secretariat of pacific community, nouméa, new caledonia. jaramillo, r. and j. quirós. 1984. evaluación de cinco nematicidas en el control de radopholus similis (cobb) thorne en la zona bananera de urabá, colombia. augura 10, 73-88. jiménez, f., i. ma, c. triviño, and l. velasco. 1998. inf luencia de la temperatura y la precipitación en la f luctuación poblacional de radopholus similis en las zonas oriental y central del ecuador. pp. 547-555. in: hidalgo a., l. (ed.). memorias xiii reunión acorbat. conaban, guayaquil, ecuador. kamira, m., s. hauser, p. van asten, d. coyne, and h.l. talwana. 2013. plant parasitic nematodes associated with banana and plantain in eastern and western democratic republic of congo. nematrópica 43, 216-225. lima, r.s., m.f.s. muniz, j.m.c. castro, e.r.l. oliveira, p.g. oliveira, k.m.s. siqueira, a.c.z. machado, and j.g. costa. 2013. frequencies and population densities of the major phytonematodes associated with banana in the state of alagoas, brazil. nematrópica 43, 186-193. loos, c.a. 1962. studies on the life-history and habits of the burrowing nematode, radopholus similis, the cause of black-head disease of banana. proc. helminthol. soc. wash. 29, 43-52. mani, a. and m.s. al hinai. 1996. population dynamics and control of plant parasitic nematodes on banana in the sultanate of oman. nematol. medit. 24, 295-299. marin, d.h., t.b. sutton, and k.r. barker. 1998. dissemination of bananas in latin america and the caribbean and its relationship to the ocurrence of radopholus similis. plant dis. 82, 964-974. doi: 10.1094/pdis.1998.82.9.964 mcsorley, r. and j.l. parrado. 1986. nematological reviews. helicotylenchus multicinctus on bananas: an international problem. nematrópica 16, 73-91. moens, t. and m. araya-vargas. 2002. efecto de radopholus similis, meloidogyne incognita, pratylenchus coffeae y helicotylenchus multicinctus en la producción de musa aaa cv. grande naine. corbana 55, 43-56. orion, d. and m. bar-eyal. 1995. observations on the life cycle and behavior of helicotylenchus multicinctus in monoxenic culture on arabidopsis thaliana. nematrópica 25, 67-70. patel, b.a., r.v. byas, d.j. patel, and r.s. patel. 1996. susceptibility of banana cultivars to root-knot nematodes (meloidogyne spp.). infomusa 5, 26-27. pinochet, j. 1978. histopathology of the root lesion nematode, pratylenchus coffeae, on plantains, musa aab. nematologica 24, 337-340. doi: 10.1163/187529278x00344 pone, s. 1994. status of nematode and weevil borer problems affecting banana in some of the pacific islands. pp. 90-105. in: valmayor, r.v., r.g. davide, j.m. stanton, n.l. treverrow, and v.n. roa (eds.). banana nematodes and weevil borers in asia and the pacific. inibap; aspnet, los baños, philippines. quénéhervé, p., p. cadet, t. mateille, and p. toport. 1991a. population of nematodes in soils under bananas, cv. poyo, in the ivory coast. 5. screening of nematicides and horticultural results. revue of nématol. 14, 231-249. quénéhervé, p., t. mateille, and p. topart. 1991b. effect of cadusafos compared with three other non-fumigant nematicides on the control of nematodes and on the yield of banana cv. poyo in the ivory coast. revue nématol. 14, 207-211. quimí, v.h. 1981. empleo de tres dosis de ethoprop, phenamiphos y carbofuran en el control de radopholus similis en bananeras http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2013.986.39 http://dx.doi.org/10.1201/b10514-8 http://dx.doi.org/10.1007/978-94-011-0737-2_13 http://dx.doi.org/10.1079/9780851997278.0611 http://dx.doi.org/10.1007/s10681-009-0104-4 http://dx.doi.org/10.1094/pdis.1998.82.9.964 http://dx.doi.org/10.1163/187529278x00344 73aguirre, chávez, giraud, and araya: frequencies and population densities of plant-parasitic nematodes on banana (musa aaa) plantations in ecuador... establecidas. beletín técnico no. 41. instituto nacional de investigaciones agropecuarias (iniap), guayaquil, ecuador. quispe, g.j.l. 2004. densidad poblacional de nematodos fitoparásitos en plantaciones de banano (musa aaa) en alto beni, la paz. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad mayor de san andrés, la paz, bolivia. ramclam, w. and m. araya. 2006. frequency of occurrence and abundance of root nematodes on banana (musa aaa) in belize. int. j. pest manage. 52, 71-77. doi: 10.1080/09670870600581009 reddy, p.p. 1994. status of banana nematodes in india. pp. 247-254. in: valmayor, r.v., r.g. davide, j.m. stanton, n.l. treverrow, and v.n. roa (eds.). banana nematodes and weevil borers in asia and the pacific. inibap; aspnet, los baños, philippines. rodríguez r., r. 1990. los nematodos de la platanera (musa acuminata aaa, subgrupo cavendish enana) en canarias (19631984). xoba: rev. agric. monografía no. 4. universidad de las palmas de gran canaria, las palmas de gran canaria, spain. santor, r.w. and r.g. davide. 1992. interrelaionship of radopholus similis and meloidogyne incognita in banana. pp. 71-77. in: davide, r.g. (ed.). studies on nematodes affecting bananas in the philippines. philippine agriculture and resources research foundation, los baños, philippines. sarah, j.l. 1989. banana nematodes and their control in africa. nematological review. nematrópica 19, 199-216. sarah, j.l., j. pinochet, and j. stanton. 1996. el nematodo barrenador del banano (radopholus similis cobb.). hoja divulgativa no. 1. inibap, montpellier, france. siddiqi, m.r. 1972. pratylenchus coffeae. c.i.h. description of plantparasitic nematodes. set 1, no 6. commonwealth institute of helminthology, st. albans, uk. sidd iqi, m.r . 20 0 0. tylenchida: pa rasites of pla nts a nd insects. 2nd ed. cabi bioscience, egham, uk. doi: 10.1079/ 9780851992020.0000 speijer, p.r. and r. fogain. 1999. musa and ensete nematode pest status in selected african countries. pp: 99-108. in: frison, e.a., c.s. gold, e.b. karamura, and r.a. sikora (eds.). mobilizing ipm for sustainable banana production in africa. proceedings of a workshop on banana ipm held in nelspruit, south africa, 23-28 november 1998. inibp, montpellier, france. stanton, j.m. 1994. status of nematode and weevil borer problems affecting banana in australia. pp. 48-56. in: valmayor, r.v., r.g. davide, j.m. stanton, n.l. treverrow, and v.n. roa (eds.). banana nematodes and weevil borers in asia and the pacific. inibap; aspnet, los baños, philippines. stoffelen, r., t.v.t. tam, r.l. swennen, and d. de waele. 1999a. host plant response of banana (musa spp.) cultivars from southeast asia to nematodes. int. j. nematol. 9, 130-136. stoffelen, r., m.i. jiménez, c. dierckxsens, v.t.t. tam, r. swennen, and d. de waele. 1999b. effect of time and inoculum density on the reproductive fitness of pratylenchus coffeae and radopholus similis populations on carrot disks. nematology 1, 243-250. doi: 10.1163/15685411-00002935 tarté, r. 1980. la importancia del conocimiento de la biología y comportamiento de los nematodos parásitos del banano en el desarrollo de métodos eficientes de control. augura 6, 13-21. taylor, a.l. and w.q. loegering. 1953. nematodes associated with root lesions in abacá. turrialba 3, 8-13. volcy, c. 2011. past and present of the nematode radopholus similis (cobb) thorne with emphasis on musa: a review. agron. colomb. 29, 433-440. http://dx.doi.org/10.1080/09670870600581009 http://dx.doi.org/10.1079/9780851992020.0000 http://dx.doi.org/10.1079/9780851992020.0000 http://dx.doi.org/10.1163/15685411-00002935 received for publication: 3 january, 2013. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). ovbautistac@unal.edu.co 2 master program in agrarian sciences, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 31(1), 48-57, 2013 cadmium and chromium effects on seed germination and root elongation in lettuce, spinach and swiss chard efecto del cadmio y cromo sobre la germinación y elongación radical de lechuga, espinaca y acelga oscar v. bautista1, gerhard fischer1 and julián f. cárdenas2 abstract resumen the la ramada district and the bogota river are the principal water resources used for horticultural crop production on the bogota plateau, which contain channel pollutant materials, including heavy metals due to domestic and industrial activities on the plateau. these materials have effects on crop production in this zone. the present research, under laboratory conditions, aimed to evaluate the effect of three concentrations (25, 35 and 50 µm l-1) of cadmium (cd) and chromium (cr) on imbibition, seed germination and root elongation in lettuce (lactuca sativa var. batavia), swiss chard (beta vulgaris var. cicla ‘white ribbed’), and spinach (spinacia oleracea hib. 424), three species widely cultivated on the plateau. the three species used for evaluation showed a differential susceptibility response to cd and cr. in lettuce, fresh weight increase (imbibition) was lower with all cd concentrations at the last day of observation and at 25 µm l-1 of cd in swiss chard. cadmium reduced seed germination by up to 46%, 97% and 8% in swiss chard, lettuce and spinach, respectively. also, root elongation decreased in cd treatments by up to 57%, 89% and 56%, for swiss chard, lettuce and spinach, respectively. chromium, which showed fewer negative effects, decreased germination by up to 29% in swiss chard, 6% in lettuce and 34% in spinach, as compared to the control. la producción hortícola en la sabana de bogotá tiene como principales fuentes hídricas al distrito de riego la ramada y al rio bogotá, el cual lleva en su cauce materiales contaminantes como metales pesados, provenientes de las diferentes actividades industriales y domésticas de la sabana. estos contaminantes afectan la producción de cultivos en esta zona. en el presente estudio, bajo condiciones de laboratorio, se evaluó el efecto del cadmio (cd) y cromo (cr) en tres concentraciones (25, 35 y 50 µm l-1), sobre la imbibición, germinación y elongación radical de lechuga (lactuca sativa var. batavia), acelga (beta vulgaris var. cicla ‘white ribbed’) y espinaca (spinacia oleracea híbrida 424), tres especies que son ampliamente cultivadas en la zona. se encontró una susceptibilidad diferente a los dos compuestos metálicos en cada especie. en lechuga, en el último día de la observación, las tres soluciones de cd disminuyeron el aumento del peso fresco de las semillas (imbibición), mientras este ocurrió en acelga solamente a 25 µm l-1 de cd. cadmio afectó la germinación en 46%, 97% y 8% en acelga, lechuga y espinaca, respectivamente; también, este metal redujo la elongación radical hasta un 57%, 89% y 56% en las tres especies, respectivamente. el cr no mostró efectos tan negativos, pero redujo la germinación de acelga (29%), lechuga (6%) y espinaca (34%), comparado al control. key words: heavy metals, water contamination, imbibition, protrusion. palabras clave: metales pesados, contaminación de agua, imbibición, protrusión. introduction lettuce (lactuca sativa, asteraceae), swiss chard (beta vulgaris, var. cicla, amarantaceae), and spinach (spinacia oleracea, amarantaceae) have 78%, 95%, and 81%, respectively, of their domestic production in the department of cundinamarca (ministry of agriculture and rural development, 2009). on the bogota plateau, horticultural production is one of the many economic activities that take place in the region, and is carried out in smalland medium-scale farms, which supply the local market as well as providing a significant amount of production for international markets (miranda et al., 2008). it is estimated that the la ramada irrigation district, located in the middle basin of the bogota river, provides about 6.6% of the total water demand for irrigation of the plateau while 93.4% comes from derivations on the banks of the river (siac, 2002). the bogota river, along its course, drains the water of 6,000 km2, where about 8 million inhabitants live. in this basin, about 26% of the country’s economic activity is generated. the industrial type wastewater discharges release grease, oil and heavy metals such as cadmium (cd), chromium (cr), copper (cu), lead (pb), nickel (ni) and other hazardous wastes (conpes, 2004) into the river water. the sources of the cd contaminants are predominantly restricted to industries 49bautista, fischer, and cárdenas: cadmium and chromium effects on seed germination and root elongation in lettuce, spinach and swiss chard of textiles, packaging materials, chemicals, fertilizers, paints, cements, machinery, electronics and automotive (ideam and dama, 2003). traditional and continuous use of bogota river water as a source of irrigation for crops is considered a source of contamination of soil and plants (gonzalez and mejia, 1995). heavy metals are defined as elements having a density greater than 5 g cm-3, such as copper, nickel, iron, zinc, manganese, molybdenum which are considered essential, and cobalt as beneficial to plants (marschner, 2012); for their growth, senescence and energy processes. however, when the concentration of heavy metals exceeds the specified threshold, the levels lead to the malfunction of enzymes, oxidative stress, replacement of essential nutrients and other toxic effects on plants. within the group of heavy metals, cd is particularly toxic to the majority of plants and animals even at low concentrations (shukla et al., 2007). it has been shown that the effect of trace metals on imbibition, germination and root length may be linked to the ability of compounds to penetrate the seed coat and affect physiological processes associated with germination, growth and development (seregin and kozhevnikova, 2005). according to kranner and colville (2011), germination is affected in two ways by metals; the first is due to its toxicity and the second by the effect on water uptake during imbibition. the objective of this study was to determine the effect of the heavy metals cd and cr on the germination of seeds of lettuce, swiss chard and spinach in regards to imbibition, germination percentage and radical elongation, in order to have a reference of early stage adaptability to the conditions of irrigation with contaminated water. materials and methods seeds of lettuce lactuca sativa var. batavia, swiss chard beta vulgaris var. cicla ‘white ribbed’ and spinach spinacia oleracea hybrid 424 were obtained from impulsemillas (bogota). treatments and variables treatments consisted of imbibition of 50 seeds of each species in 2 ml of the solutions presented in tab. 1. all seeds were treated with solutions of cd and cr and a control (distilled water) for a period of 12 d for lettuce and swiss chard, and in the case of spinach, 15 d. seeds were placed in petri dishes of 7 cm in diameter. germination took place on a filter paper disc no. 3 in a growth chamber (versatile environmental test chamber, sanyo, san diego, ca). temperatures in the chamber were, for lettuce and spinach, 20°c and for spinach, 15°c, while relative humidity was 70%. heavy metal solutions were replaced every third day to keep the concentration of the solutions constant and, also, to provide appropriate moisture for imbibition and germination of the seeds. the imbibition curve of the seeds was determined for each treatment through registration of seed fresh mass at intervals of 24 h for 3 d for lettuce and 5 d for swiss chard and spinach. the protrusion (visible emergence of the radicle through the seed coat) and germination (radicle size ≥ 5 mm length) of the seeds were measured daily for the first 7 d, thereafter, they were recorded at 9, 12 and 15 d. the germinated seeds were removed from the petri dishes, leaving only the seeds that were still in the process of germination. the mean and variation of germination time of a population of seeds are useful parameters to determine the response of the population to environmental influences. for this reason, we calculated the percentage of protrusion (pp) and percentage of final germination (pg), the mean protrusion time (mpt) and mean germination time (mgt) and the mean velocity of protrusion (mvp) and mean velocity of germination (mvg), in accordance with ranal and santana (2006) and anjum and bajwa (2005), as follows: mgt = σ =1 ni ti /σ =1 ni (1) mvg = σ =1 ni / ti (2) where: ni = number of protruding or germinated seeds at the ith data collection ti = time (days) of the ith data collection k = time (days) of test duration of protrusion or germination table 1. utilized solutions for the different cadmium and chromium treatments. concentration cadmium (mg l-1) chromium (mg l-1) cdcl2·h20 crcl3·6 h20 high 50 µm 136.30 187.75 medium 35 µm 95.41 131.28 low 25 µm 68.15 93.77 control 0 µm 0 0 50 agron. colomb. 31(1) 2013 the percentage of protrusion (pp) and the percentage of germination (pg) were taken as the sum of protruding or germinated seeds over the number of seeds per petri dish as a percentage (equations 3 and 4), as according to akinci and akinci (2010): pp = σ (p/t) * 100 (3) pg = σ (g/t) * 100 (4) where: p = total number of protruding seeds g = total number of germinated seeds t = total number of seeds per petri dish. experimental design we used a completely randomized design with four replicates, applying the sas statistical analysis software; an anova was carried out and the treatment means were evaluated by the tukey test (p≤0.05) to determine differences between treatments for each of the variables assessed. results lettuce in both heavy metal solutions, the fresh weight (imbibition) of lettuce seeds increased with time of observation (fig. 1). at the third day of the treatments, all cd solutions decreased seed fresh weight significantly (p≤0.05), as compared to the control, while with cr, only 25 µm l-1 tended to reduce imbibition of the seeds. concerning the effect of the two metals on lettuce protrusion percentage (pp), the results showed no significant difference between the control and the treatments; the maximum difference was at the highest dose of cr with a reduction of 5.5%, as compared to the control. the largest effect of cd was evident at the highest concentration applied, with a decrease of 4.5%. there was a slight tendency for the application of cd and cr to increase the number of protruding seeds per day and decrease protrusion time, but these variables did not show significant differences. the peak of mean velocity of protrusion (at 23.91 protruding seeds/day) was caused by the treatment of the highest cd concentration, while the control treatment resulted in the lowest mvp (22.93). moreover, the lowest mpt was seen with the medium concentration of cd, with an average value of 2.16, and the highest mpt was obtained with the low cd concentration. figure 1. effect of cd (a) and cr (b) solutions of 0, 25, 35 and 50 µm l-1 concentrations on the increase in fresh weight of lettuce seeds. 0 1 2 3 0 0.10 0.20 0.30 0.35 0.05 0.15 0.25 time (d) fr es h w ei gh t (g ) 0 µm 25 µm 35 µm 50 µm a 0 1 2 3 0 0.10 0.20 0.30 0.35 0.05 0.15 0.25 time (d) fr es h w ei gh t (g ) 0 µm 25 µm 35 µm 50 µm b a a a a a b c c 0 25 35 50 0 40 80 120 20 60 100 concentration (µm l-1) g er m in at io n (% ) cd cr figure 2. effect of solutions of 0, 25, 35 and 50 µm l-1 of cd and cr on the percentage of germination (pg) of lettuce seeds. means with different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). the results of germination percentage (pg) in lettuce (fig. 2) showed significant differences (p≤0.05) between the treatments and the control at all levels of cd, which caused a reduction of 64%, 82.5% and 92.5% for the concentrations of 25, 35 and 50 µm l-1, respectively. the maximum effect 51bautista, fischer, and cárdenas: cadmium and chromium effects on seed germination and root elongation in lettuce, spinach and swiss chard and the differences were shown throughout the experiment (fig. 4). swiss chard the swiss chard seed imbibition showed statistically significant differences in the 5th and last days of the test. the difference was recorded between the lowest concentrations of cd vs. cr (fig. 5), with a difference between them of 0.894 g in seed weight. the maximum value of pp reached by swiss chard seeds was 74% in the control, cd caused the decline of this variable by 18%, 24% and 20% with the low, medium and high concentrations, respectively. chromium caused a reduction of this variable by 1%, 10% and 18% with the low, medium and high concentrations, respectively (fig. 6). a significant difference from the control was observed only in the case of the treatment with 35 µm cd l-1. the mvp and mpt of swiss chard seeds were altered most by the application of 35 mm l-1 of cd (7.1 seeds/day and 5 d, respectively), while the most severe effect of cr on these variables was caused by the concentration of 50 µm l-1 , which resulted in a mvp value of 8.1 seeds/day and 4.7 d for mpt. the pg of swiss chard seeds coincided with the behavior of pp, mvp and mgt, with the most severe effect of cd at the dose of 35 µm l-1 (43, 5%), and for cr at the highest dose, with a pg of 50%; despite the variation caused, neither treatment was significant. the maximum root length of swiss chard was achieved by the low concentration of cr with a value of 3.7 cm, which was 0.05 cm above the control (fig. 7). the treatment of figure 3. effect of solutions of 0, 25, 35 and 50 µm l-1 of cd and cr on (a) mean velocity of germination (mvg) and (b) mean germination time (mgt) of lettuce seeds. means with different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). a a a a a b b b 0 25 35 50 0 4 10 16 2 6 14 8 12 concentration (µm l-1) m v g (g er m in at ed s ee ds /d ) cd cr a a a a b b b b b 0 25 35 50 0 4 10 2 6 8 concentration (µm l-1) m g t (d ) b figure 4. effect of three concentrations of cd and cr on the root elongation of lettuce. means with different letters indicate significant differences (p≤0.001). a a b b b 3 6 9 12 0 1.0 2.0 3.0 4.0 0.5 1.5 2.5 3.5 time (d) r oo t l en gt h (c m ) 0 µm 25 µm cd 35 µm cd 50 µm cd 25 µm cr 35 µm cr 50 µm cr of cr caused a decrease in the pg of only 5.5% with the medium concentration. cadmium significantly reduced mvg by up to between 9.3 and 11.1 seeds/day (p≤0.05) (fig. 3a), while the cr increased mvg by between 1 and 2 seeds/day. the mgt increased with the application of cr for 3 d whereas mgt with cd was lower than in the control until 1 d, showing a statistical difference for all concentrations applied (fig. 3b). the root elongation of lettuce was affected differently by each metal. all cd treatments interfered visibly and significantly (p≤0.0001) with root elongation at the highest concentration (50 mm l-1). at 12 d of the experiment, the growth restriction was up to 2.7 cm, as compared to the control. chromium did not cause adverse effects on this variable and even the concentration of 35 µm l-1 showed a stimulatory effect, which was significant when compared to the control. the effect of the two metals was constant 52 agron. colomb. 31(1) 2013 50 µm l -1 reached a maximum value of 1.5 cm, causing a 2.1 cm reduction with respect to the control and the treatment of low cr concentration. the treatments showed a highly significant difference (p≤0.0001) which occurred from day 6 to 12. spinach the spinach seed imbibition, using solutions of cd and cr, had no significant effect on the increase in seed weight (fig. 8), nor was a differential effect from the metals or the different concentrations found. the protrusion of the spinach seeds revealed no significant difference between the treatments; however, the cd application of 25 µm l-1 decreased pp by up to 19%. on the other hand, the effect of cr on the inhibition of pp was greatest at 35 mm l-1 , reducing this variable by 4% and being less harmful when compared to cd at the same concentration. the mvp and mpt of spinach were affected similarly by cd and cr. the low cd concentration (25 µm l-1) had the greatest effect on the two variables, decreasing by 3.1 the number of protruding seeds each day and delaying the protrusion by 1.8 d. the other treatments showed a similar behavior to each other, but none of the effects were statistically significant. the maximum pg observed in spinach was 88.5%, achieved by the treatment of 25 µm l-1 of cr, which despite being 2.5% higher than the control seeds, was not statistically significant nor was the treatment of 25 mm l-1 of cd which reduced the pg of spinach by 22%. the mgt and mvg of spinach showed a similar behavior to that described for protrusion of these variables, where the greatest effect was generated by the cd treatment at a concentration of 25 µm l-1. figure 5. effect of solutions of 0, 25, 35 and 50 µm l-1 of cd (a) and cr (b) on the increase in weight of swiss chard seeds. 0 1 3 52 4 0 1.0 2.0 3.0 0.5 1.5 2.5 time (d) fr es h w ei gh t (g ) 0 µm 25 µm 35 µm 50 µm a 0 1 3 52 4 0 1.0 2.0 3.0 0.5 1.5 2.5 time (d) fr es h w ei gh t (g ) 0 µm 25 µm 35 µm 50 µm b figure 6. effect of solutions of 0, 25, 35 and 50 µm l-1 of cd and cr on the percentage of protrusion (pp) of swiss chard seeds. means with different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). a a abab ab b a ab 0 25 35 50 0 20 40 70 10 30 60 80 50 concentration (µm l-1) p ro tr us io n (% ) cd cr a c bc ab 3 6 9 12 0 1.0 2.0 3.0 4.0 0.5 1.5 2.5 3.5 time (d) r oo t l en gt h (c m ) 0 µm 25 µm cd 35 µm cd 50 µm cd 25 µm cr 35 µm cr 50 µm cr figure 7. effect of three concentrations of cd and cr on the root elongation of swiss chard. means with different letters indicate significant differences (p≤0.001). 53bautista, fischer, and cárdenas: cadmium and chromium effects on seed germination and root elongation in lettuce, spinach and swiss chard the root elongation of spinach was affected greatest at concentrations of 35 and 50 µm l-1 of cd, with a growth reduction of 1.7 cm. chromium also caused the reduction of spinach roots by 1.2 cm in comparison with the control, but significant differences only were recorded with the treatment of 25 mm l-1. the graphic record of the experiment (fig. 10) shows the symptomatology of the treatments. in general, we can appreciate the crinkling caused by treatments of cd and their intensity in inhibiting elongation. in the case of cr necrosis, it is evident in some tissues of the radicle and also, a positive effect can be seen at low concentrations. discussion the toxic effects of cd had a greater impact than those of cr. during germination, the lettuce showed a greater sensitivity to this heavy metal toxicity than swiss chard and spinach. the results obtained in this investigation confirm the protective function of the living endosperm tissues that completely enclose the embryo (sung et al., 2008; kranner and colville, 2011; li et al., 2005), as it was observed that although the swiss chard and spinach seeds were exposed to metal concentrations of up to 50 µm l-1, the germination percentages reached 46% and 85%, respectively. however, the subsequent process (root growth) was seriously affected and these effects were positively correlated with the concentration of the metal, which was observed more clearly in cd treatments than with cr. effects of cd and cr on seed imbibition the water intake by the seeds was different between the species due to the distinct seed morphology of the species considered in this study and the protection that the seed coat gives against stressors, wherein, different degrees of permeability for different trace elements exist (li et al., 2005). in this study, significant differences were observed between the treatments in the case of lettuce and swiss chard, while spinach showed no significant difference, contrary to the increased sensitivity of seeds to stress after imbibition observed by li et al. (2005). the effect of cd on the water intake of lettuce seed was significant on the 3rd day; all treatments of cd caused an increased reduction of seed weight as compared to the control; these results may be due to the interference of cd in water uptake by seeds, which has also been demonstrated in sorghum and pea seeds (siddiqui et al., 2009). there exists evidence that cadmium permeates the cytosol through calcium channels in the plasmalemma resulting in changes of the cell-water relationship (perfus-barbeoch et al., 2002; milone et al., 2003). figure 8. effect of solutions of 0, 25, 35 and 50 µm l-1 of cd (a) and cr (b) on the increase in weight of spinach seeds. 0 1 3 52 4 0 0.4 0.8 1.4 0.2 0.6 1.0 1.2 time (d) fr es h w ei gh t (g ) 0 µm 25 µm 35 µm 50 µm a 0 1 3 52 4 0 0.4 0.8 1.2 0.2 0.6 1.0 1.4 time (d) fr es h w ei gh t (g ) b 0 µm 25 µm 35 µm 50 µm a ab b b 6 9 12 15 0 1.0 2.0 3.0 3.5 0.5 1.5 2.5 time (d) r oo t l en gt h (c m ) 0 µm 25 µm cd 35 µm cd 50 µm cd 25 µm cr 35 µm cr 50 µm cr figure 9. effect of three concentrations of cd and cr on the elongation of spinach roots. means with different letters indicate significant difference (p≤0.005). 54 agron. colomb. 31(1) 2013 in our study, the cd concentration effects on seed imbibition did not differ from each other. these results are contrary to li et al. (2005) who used concentrations between 0.2 and 10 mm, finding a correlation between the concentration of the metal and its effect on water uptake by seeds. the absence of cr treatment effects on seed imbibition may be due to several factors, such as lower toxicity of chromium in the cr3+ state as compared to cr6+ (scoccianti et al., 2006). according to our results, it is not possible to state that the observed inhibition of pg is due to a deficient water uptake, since some treatments showed a certain inhibition in this variable but others did not. these results have to be further validated in future studies. also, mihoub et al. (2004) found no reduction in water uptake by pisum sativum seeds; however, these authors observed that cd interferes with the transport and the mobility of reserve nutrients present in the seeds. effects of cd and cr on protrusion the metals tested caused no significant effects on the protrusion of lettuce and spinach seeds. heavy metals inhibit cell division but not necessarily protrusion, which is carried out by this process and therefore might not be affected (li et al., 2005). furthermore, the permeability of seed coats can restrict the entry of heavy metals to the cells to avoid affecting the metabolism of the seed (kozhevnikova and seregin, 2005). effects of cd and cr on germination germination was one of the variables most affected by the application of cd and cr, in general, different concentrations showed distinct behaviors, which may be associated with differences in the permeability of the species seed coat. the seeds appear to be designed to closely monitor environmental conditions; germination inhibition appears to be the first defense mechanism that a seed exhibits when environmental conditions are adverse (li et al., 2005). the effect of metals on the previously explained protrusion have obvious implications for germination, there were seeds that showed successful protrusion but did not reach the stipulated radicle length (≥5 mm) to be considered germinated, behavior that has been reported by li et al. (2005) in arabidopsis thaliana. this result may be due to toxic effects of metals that come into direct contact with the tissues of the developing seedling once protrusion occurs because prior to this, embryo tissues are not in direct contact with the metal due to the existing protection offered by the seed coat, which can prevent the concentration from entering the seed and, more specifically, the tissues of the embryo, and thereby reaching a level high enough to cause toxicity and affect pp (kranner and colville, 2011; seregin and kozhevnikova, 2005). cadmium decreased germination of all three species, but its effect was only significant in lettuce seeds. in general, accumulation of heavy metals differs between species; ramos et al. (2002) demonstrated that the accumulation of heavy metals not only differs between species but also between the plant organs of the same species, with greater accumulation in tissues of roots than in other tissues. shaukat et al. (1999) reported cd toxicity in the seeds of two species. cadmium toxicity in the seed may be associated with its interaction with calmodulin, causing inhibition of the transport of reserve substances in the seed and/or interference with the hormonal status of the seed during germination (raouhi et al., 2010). chromium affected germination of swiss chard seeds to a greater degree. rout et al. (2000) obtained similar results with 200 µm cr, which reduced the pg of the weed species echinochloa colona by 25%. moreover, the spinach and swiss chard pg were not as severely affected, which is consistent with results obtained by akinci and akinci (2010) who found no significant differences in the pg of cucumis melo when applying a cr concentration of 24 µm. the above mentioned observations suggest a difference in the level of susceptibility to cr of the assessed species. effects of cd and cr on root elongation we found that in addition to the effects that the two metals could cause on pg, the seeds that reached the state of germination were then subjected to stress caused by continuous exposure to applied metal salts, showing visible signs of darkening of the plumule and radicle and the stunting of the latter with all treatments of cd and the higher concentrations of cr. the root elongation of the lettuce decreased significantly (p≤0.0001) in all treatments and samplings of cd with respect to the control, showing a relationship between the metal concentration and degree of growth inhibition. root elongation was the variable most affected by the application of cd in lettuce and swiss chard. the results in the three species studied showed a similar behavior for root elongation, as seen in previous studies, for example bowiea volubilis had an inhibited root size when treated with cd at concentrations of 3 µm l-1 (street et al., 2007), and the inhibition of wheat elongation appeared only at concentrations as low as 4.4 µm l-1 (liu et al., 2008). 55bautista, fischer, and cárdenas: cadmium and chromium effects on seed germination and root elongation in lettuce, spinach and swiss chard figure 10. effect of different concentrations of cd and cr on the root elongation of: a and b): lettuce seedlings, c and d): swiss chard seedlings, and e and f): spinach seedlings. a-d): 12-d treatments, e-f): 15-d treatments. line –: 1 cm. (photos: bautista, o.v.). (a) (b) (c) (d) (e) (f) 56 agron. colomb. 31(1) 2013 in lettuce, chromium, instead of inhibiting root growth, tended to stimulate it at 35 µm. also, jun et al. (2009), found that, in six species of legumes, root elongation of seedlings presented a higher sensitivity to cr than that of germination. lintschinger et al. (1997) reported that cr can stimulate plant growth, which can be confirmed in our study for the case of lettuce (35 µm) and swiss chard (25 µm) but not for spinach, which had a root growth that was reduced by cr applications. previous studies support this difference in behavior between species, e.g. scoccianti et al. (2006) found that the application of crcl3 in concentrations from 0.1 to 10 mm l-1 reduced the root growth of celery seedlings (apium graveolens), while pennisetum americanum and parkisonia aculeate roots treated with 160 µm l-1 of cr were not affected by this metal (shaukat et al., 1999). barceló et al. (1993) clearly demonstrated the beneficial influence of cr on the chloroplast ultrastructure in fe-deficient plants. conclusions the obtained results show that the processes of germination and root elongation are affected differently in lettuce, swiss chard and spinach; cd being more toxic than cr in the three species tested. the germination of lettuce was more severely affected than the other two and the level of inhibition of germination percentage was related to the concentration of cd. root elongation was the variable most affected by the heavy metals applied, with lettuce being more susceptible to cd than swiss chard and spinach. the latter two responded similarly to the application of cd. spinach root elongation was more susceptible to cr that those of swiss chard and lettuce. the results of this study, under laboratory conditions, suggest that germination processes will be severely affected when heavy metal-contaminated water is used. cited literature akinci, i. and s. akinci. 2010. effect of chromium toxicity on germination and early seedling growth in melon (cucumis melo l.). afr. j. biotechnol. 9(29), 4589-4594. anjum, t. and r. bajwa. 2005. importance of germination indices in interpretation of allelochemical effects. int. j. agr. biol. 7(3), 417-419. barceló, j., c. poschenrieder, m.d. vazquez, b. gunse, and j.p. vernet. 1993. beneficial and toxic effects of chromium in plants: solution culture, pot and field studies. studies in environmental science no. 55. 5th international conference on environmental contamination, morges, switzerland. conpes. 2004. estrategia ambiental para el manejo del río bogotá. documento conpes 3320. consejo nacional de política económica y social. departamento nacional de planeación. ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, bogota. gonzález, s. and l. mejía. 1995. contaminación con cadmio y arsénico en suelos y hortalizas de un sector de la cuenca del río bogotá. suelos ecuatoriales 25, 51-56. ideam and dama. 2003. vi fase de seguimiento de efluentes industriales y corrientes superficiales de bogotá d.c. instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales (ideam) y departamento técnico administrativo del medio ambiente (dama), bogota. jun, r., t. ling, and z. guanghua. 2009. effects of chromium on seed germination, root elongation and coleoptiles growth in six pulses. int. j. environ. sci. tech. 6(4), 571-578. kranner, i. and l. colville. 2011. metals and seeds: biochemical and molecular implications and their significance for seed germination. environ. exp. bot. 72, 93–105. li, w., m. khan, s. yamaguchi, and y. kamiya. 2005. effects of heavy metals on seed germination and early seedling growth of arabidopsis thaliana. plant growth regul. 46, 45-50. lintschinger, j., n. fuchs, h. moser, r. jager, t. hlebeina, g. markolin, and w. gossler. 1997. uptake of various trace elements during germination of wheat, buckwheat and quinoa. plant food hum. nutr. 50(3), 223-237. liu, d., j. zou, m. wang, and w. jiang. 2008. hexavalent chromium uptake and its effects on mineral uptake, antioxidant defence system and photosynthesis in amaranthus viridis l. bioresour. technol. 99, 2628-2636. marschner, p. (ed.). 2012. marschner’s mineral nutrition of higher plants. 3rd ed. academic press, london. mihoub a., a. chaoui, and e. el ferjani. 2005. changements biochimiques induits par le cadmium et le cuivre au cours de la germination des graines de petit pois (pisum sativum l.). c.r. biologies 328, 33-41. milone, m.t., c. sgherri, h. clijsters, and f. navari-izzo. 2003. antioxidative responses of wheat treated with realistic concentration of cadmium. environ. exp. bot. 50, 265-276. ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2009. anuario estadístico de frutas y hortalizas 2004-2008 y sus calendarios de siembras y cosechas. bogota. miranda, d., c. carranza, c. rojas, g. fischer, and j. zurita. 2008. acumulación de metales pesados en suelo y plantas de cuatro cultivos hortícolas, regados con agua del río bogotá. rev. colomb. cienc. hortic. 2(2), 180-191. perfus-barbeoch, l., n. leonhardt, a. vavasseur, and c. forestier. 2002. heavy metal toxicity: cadmium permeates through calcium channels and disturbs the plants water status. plant j. 32, 539-548. ramos, i., e. esteban, j. lucena, and a. garate. 2002. cadmium uptake and subcellular distribution in plants of lactuca sp. cd-mn interaction. plant sci. 162, 761-767. 57bautista, fischer, and cárdenas: cadmium and chromium effects on seed germination and root elongation in lettuce, spinach and swiss chard ranal, m. and d. de santana. 2006. how and why to measure the germination process? rev. brasil. bot. 29(1), 1-11. rahoui, s., a. chaoui, and e. el ferjani. 2010. membrane damage and solute leakage from germinating pea seed under cadmium stress. j. hazardous materials 178, 1128 -113. rehman, f., n. ahmad, k. masood, j. peralta-videa, and f. ahmad. 2009. heavy metal toxicity in plants. pp. 71-98. in: arshraf, m., m. ozturk, and m. ahmad (eds.). plant adaptation and phytoremediation. springer science, london. rout, g., s. sanghamitra, and p. das. 2000. effects of chromium and nickel on germination and growth in tolerant and nontolerant populations of echinochloa colona (l.). chemosphere 40, 855-859. scoccianti, v., r. crinelli, b. tirillini, v. mancinelli, and a. speranza. 2006. uptake and toxicity of cr(iii) in celery seedling. chemosphere 64, 1695-1703. seregin, i. and d. kozhevnikova. 2005. distribution of cadmium, lead, nickel, and strontium in imbibing maize caryopses. russ. j. plant physiol. 52, 565-569. shaukat, s., m. mushtaq, and z. siddiqui. 1999. effect of cadmium, chromium and lead on seed germination, early seedling growth and phenolic contents of parkinsonia aculeata l. and pennisetum americanum (l.) schumann. pak. j. biol. sci. 2, 1307-1313. shukla, p., s. dubey, and u. rai. 2007. preferential accumulation of cadmium and chromium: toxicity in bacopa monnieri l. under mixed metal treatments. b. environ. contam. toxicol. 78, 252-257. siac. 2002. rio bogotá, un recurso hídrico en recuperación. sistema de información ambiental de colombia. http://www.siac. gov.co/contenido/contenido.aspx?catid=322&conid=415; consulta 25 de agosto de 2011. siddiqui, s., m. meghvansi, m. wani, and f. jabee, 2009. evaluating cadmium toxicity in the root meristem of pisum sativum l. acta physiol. plant. 31, 531-536. srivastava, s., r. nigam, s. prakash, and m. srivastava. 1999. mobilization of trivalent chromium in presence of organic acids: a hydroponic study of wheat plant (triticum vulgare). bull. environ. contam. toxicol. 63, 524-530. street, r., g. kulkarni, w. stirk, c. southway, and j. van staden. 2007. toxicity of metal elements on germination and seedling growth of widely used medicinal plants belonging to hyacinthaceae. b. environ. contam. toxicol. 79, 371-376. sung, y., d.j. cantliffem r.t. nagata, and w.m. nascimento. 2008. structural changes in lettuce seed during germination at high temperature altered by genotype, seed maturation temperature, and seed priming j. amer. soc. hort. sci. 133(2), 300–311. melanagromyza obtusa (diptera: agromyzidae), a new record for colombia received for publication: 11 abril, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.56958 1 grupo sistemática de insectos agronomía (sia). museo entomológico unab, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jomartineza@unal.edu.co agronomía colombiana 34(2), 292-294, 2016 melanagromyza obtusa (diptera: agromyzidae), a new record for colombia melanagromyza obtusa (diptera: agromyzidae), nuevo registro para colombia javier o. martínez-alava1, francisco serna1, and a. lucía pérez b.1 abstract resumen melanagromyza obtusa (diptera: agromyzidae) is recorded for the first time in colombia. distribution of this species is mainly asiatic although it has been recently reported in florida (the united states of america), the dominican republic, puerto rico, haiti, panama, and peru. in countries such as india, indonesia (java) and malaysia, it is recognized as an important pest in economic crops of cajanus cajan (fabaceae) and, to a lesser degree, in other fabaceae, such as flemingia macrophylla. melanagromyza obtusa (diptera: agromyzidae) se registra por primera vez para colombia. esta especie de distribución principalmente asiática presenta registros recientes para florida (estados unidos), república dominicana, puerto rico, haití, panamá y perú. en países como india, indonesia (java) y malasia se conoce como plaga de importancia económica en cultivos de cajanus cajan (fabaceae) y en menor grado en otras fabáceas como flemingia macrophylla. key words: taxonomy, geographic distribution, invasive species. palabras clave: taxonomía, distribución geográfica, plaga introducida. and in a lesser degree in other fabaceae, including flemingia macrophylla (willd.) kuntze ex merr., and phaseolus radiatus l. (kulkarni, 1966; spencer, 1973; ipe, 1974; singh and gupta, 1981; shanower et al., 1998; sharma et al., 2003; moudgal et al., 2008; palacios-torres et al., 2010; araúz et al., 2013; korytkowski, 2014; eppo, 2016). larvae of m. obtusa are borer of seeds and pods of f. macrophylla. adults were obtained from the seeds inside pods of f. macrophylla, maintained in the lab of the unab museum. biological material was collected at the macagual research center of the universidad de la amazonia (uniamazonia), in the municipality of florencia, department of caqueta, colombia. morphological characteristics of the specimens were studied with the aid of a nikon smz-1 stereomicroscope (nikon gmbh, düsseldorf, germany). for taxonomic identification, keys, descriptions and diagnosis in spencer (1961, 1963, 1983, 1984), spencer and steyskal (1986), sanabria (1994), boucher (2010), korytkowski (2014), lonsdale (2014), and shi and gaimari (2015) were employed; and for the species level identification, malloch (1914) and spencer (1961, 1973) were followed. in order to examine the male genitalia, the methodology in korytkowski (2014) and shi and gaimari (2015) was melanagromyza hendel, 1920 is distributed worldwide, being one of the more species-rich genus among the family, with more than 380 described species (boucher, 2010; koçak and sasakawa, 2010; shi and gaimari, 2015). approximately 160 species of this genus are recorded from the new world (shi and gaimari, 2015). they are borers in roots, stems, trunks, branches, f lower petioles, fruits, ovaries or seeds (korytkowski, 2014; shi and gaimari 2015). characteristics used to recognize this genus can be found in shi and gaimari (2015). melanagromyza obtusa (fig. 1) is characterized by a green-coppery color; ocellar triangle green, well developed, anteriorly limiting with the margin of the lunule, and with its anterior edge blunt and f lat; fronto-orbital bristles numerous, with the anterior ones proclinate; arista long, with conspicuos pubescence; wing length 2.4 to 2.8 mm; hypandrium and aedeagal apodeme long; apodeme of the hypandrium very long. projection at tip of epandrium rounded, with long hairs; aedeagus hyaline; basiphallus with unusual long side arms, which are extending up to the distiphallus; dorsal bridge of basiphallus seems to be missing (malloch, 1914; spencer, 1961, 1973; dempewolf, 2004). melanagromyza obtusa (malloch, 1914) is recognized as an important economic pest in crops of cajanus cajan (l.) huth (fabaceae) in india, indonesia (java) and malaysia, scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56958 http://wbd.etibioinformatics.nl/bis/agromyzidae.php?selected=beschrijving&menuentry=soorten&id=99 http://wbd.etibioinformatics.nl/bis/agromyzidae.php?selected=beschrijving&menuentry=soorten&id=99 http://wbd.etibioinformatics.nl/bis/agromyzidae.php?selected=beschrijving&menuentry=soorten&id=99 http://wbd.etibioinformatics.nl/bis/agromyzidae.php?selected=beschrijving&menuentry=soorten&id=99 http://wbd.etibioinformatics.nl/bis/agromyzidae.php?selected=beschrijving&menuentry=soorten&id=99 http://wbd.etibioinformatics.nl/bis/agromyzidae.php?selected=beschrijving&menuentry=soorten&id=99 293martínez-alava, serna, and pérez b.: melanagromyza obtusa (diptera: agromyzidae), a new record for colombia employed. in the unab museum, voucher specimens were deposited, following the curatorial procedures suggested in martínez and serna (2015). this is the first record of m. obtusa for colombia. the species distribution is known from asia (china-taiwan), flores island (indonesia), india (assam, bihar, delhi, maharashtra, uttar pradesh), java (indonesia), malaysia, sri lanka, bangladesh, burma, nepal, pakistan, philippines, thailand, vietnam, new guinea, and japan); also it is known in australia (queensland), papua new guinea, and in recent years records of this species are known from florida (usa), the dominican republic, puerto rico, haiti, panama, and peru (kulkarni, 1966; spencer, 1973; ipe, 1974; singh and gupta, 1981; shanower et al., 1998; spencer, 1999; sharma et al., 2003; palacios-torres et al., 2010; araúz et al., 2013; korytkowski, 2014; eppo, 2016). material examined: melanagromyza obtusa, 6♀♀ 5♂♂, colombia, caqueta, florencia, macagual research center, 1º29’58.70’’ n and 75º39’46.49’’ w, 12-sep-2014, in flemingia macrophylla (willd.) kuntze ex merr. (fabaceae), j. martinez [unab no. catal. 1826]; 1♀ 1♂, putumayo, villagarzon, vda. san rafael, fca. el escondite, 0º47’41’’ n 76º35’8’’ w, 317 m a.s.l., in: flemingia macrophylla (fabaceae), 29-feb-2016, j. martinez [unab no. catal. 1833]. acknowledgements the authors thank the unab (universidad nacional de colombia, bogota) entomological museum for providing the necessary tools for the rearing and the identification of specimens, and for the curatorial procedures and colciencias and the universidad nacional de colombia for sponsoring the first author for his doctorate under the doctoral training program in colombia. literature cited araúz, n., a. santos m., r.a. cambra t., and j.a. bernal v. 2013. insectos plagas y parasitoides asociados al cultivo de guandú (cajanus cajan (l.) millsp. fabaceae) en chiriquí, república de panamá. tecnociencia 15, 5-18. boucher, s. 2010. family agromyzidae (leaf-mining f lies). pp. 1057–1071. in: brown, b.v., a. borkent, j.m. cumming, d.m. wood, n.e. woodley, and m. zumbado (eds.). manual of central american diptera. vol. 2. nrc research press, ottawa. dempewolf, m. 2004. arthropods of economic importance agromyzidae of the world. in: http://wbd.etibioinformatics.nl/ bis/agromyzidae.php?selected=beschrijving&menuentry=soo rten&id=99; consulted: february, 2016. eppo. 2016. eppo global database. in: https://gd.eppo.int; consulted: february, 2016. ipe, i.m. 1974. morphological, behavioural and biological studies of melanagromyza obtusa (malloch) (diptera: agromyzidae) on cajanus indicus spreng. zeitschr. angew. entomol. 75, 89-98. koçak, e. and m. sasakawa. 2010. two species of melanagromyza (diptera: agromyzidae), with descriptions of immature stages from hera cleum (apiaceae) and new records from turkey. entomol. news 121, 262-266. korytkowski, c.a. 2014. contribución al conocimiento de los agromyzidae (diptera: muscomorpha) en el perú. rev. peru. entomol. 49, 1-106. kulkarni, s.m. 1966. infestation, sex-ratio and damage by melanagromyza obtusa (diptera: agromyzidae) to moghania macrophylla seeds in the field. entomol. exp. appl. 9, 323-326. lonsdale, o. 2014. redefinition and synonymy of genera in the ophiomyia genus group, with the description of euhexomyza new genus (diptera: agromyzidae). can. entomol. 146, 481513. doi: 10.4039/tce.2014.2 malloch, j.r. 1914. formosan agromyzidae. annales musei nationalis hungarici 12, 306-36. martínez a., j.o. and f. serna. 2015. managing insect collections. micropezidae (diptera: nerioidea) of the entomological museum unab. agron. colomb. 33, 339-347, doi: 10.15446/ agron.colomb.v33n3.52432 figure 1. melanagromyza obtusa (malloch, 1914). a, female, lateral view; b, male phallic complex, lateral view. a b http://wbd.etibioinformatics.nl/bis/agromyzidae.php%3fselected%3dbeschrijving%26menuentry%3dsoorten%26id%3d99 http://wbd.etibioinformatics.nl/bis/agromyzidae.php%3fselected%3dbeschrijving%26menuentry%3dsoorten%26id%3d99 http://wbd.etibioinformatics.nl/bis/agromyzidae.php%3fselected%3dbeschrijving%26menuentry%3dsoorten%26id%3d99 https://gd.eppo.int http://dx.doi.org/10.4039/tce.2014.2 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.52432 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.52432 294 agron. colomb. 34(2) 2016 moudgal, r.k., r.k. lakra, b. dahiya, and m.k. dhillon. 2008. physico-chemical traits of cajanus cajan (l.) millsp. pod wall affecting melanagromyza obtusa (malloch) damage. euphytica 161, 429-436. doi: 10.1007/s10681-007-9601-5 palacios-torres, r.e., j.m. valdez-carrasco, j. étienne, r. vegamuñoz, j. marín-sánchez, a. castañeda-vildozola, and c. nava-díaz. 2010. nuevos registros de plantas hospederas y distribución geográfica de melanagromyza f loris spencer, m. tomaterae steyskal, m. viridis (frost) y ophiomyia lantanae (froggatt) (diptera: agromyzidae) en méxico. acta zool. mex. new ser. 26(1), 59-71. sanabria, a. 1994. insectos minadores (diptera: agromyzidae) de la sabana de bogotá (cundinamarca colombia). rev. colomb. entomol. 20(1), 61-100. sha nower, t.g., s.s. la lt, a nd v.r . bhag wat. 1998. biolog y a nd ma nagement of melanag romyza obtu sa (ma l loch) (diptera:agromyzidae). crop prot. 17(3), 249-263. sharma, h. c., g. pampapathy, and l.j. reddy. 2003. wild relatives of pigeonpea as a source of resistance to the pod f ly (melanagromyza obtusa malloch) and pod wasp (tanaostigmodes cajaninae la salle). gen. res. crop evol. 50, 817-824. shi, l. and s.d. gaimari. 2015. revision of the genus melanagromyza in california, with descriptions of three new species (diptera: agromyzidae). zootaxa 4005(1), 1-102. singh, o. p. and j.p. gupta 1981. contribution to the cytogenetics of an indian insect pest. i. karyotype and salivary chromosomes of melanagromyza obtusa malloch (diptera: agromyzidae). caryologia: int. j. cytol. cytosyst. cytogen. 34(3), 275-282, doi: 10.1080/00087114.1981.10796892 spencer, k.a. 1961. a synopsis of the oriental agromyzidae (diptera). trans. royal entomol. soc. london 113, 55-100. spencer, k.a. 1963. a synopsis of the neotropical agromyzidae. trans. royal entomol. soc. london 115, 291-389. spencer, k.a. 1973. the agromyzidae (diptera) of economic importance. ser. entomol. 9, i–xi + 1-418. spencer, k.a. 1983. leaf mining agromyzidae (diptera) in costa rica. rev. biol. trop. 31(1), 41-67. spencer, k.a. 1984. the agromyzidae (diptera) of colombia, including a new species attacking potato in bolivia. rev. colomb. entomol.10(1-2), 3-33. spencer, k.a. 1999. family agromyzidae (australasian/oceanian diptera catalog). en: http://hbs.bishopmuseum.org/aocat/ agromyzidae.html; consulted: february, 2016. spencer, k.a. and g.c. steyskal. 1986. manual of the agromyzidae (diptera) of the united states. u.s.d.a. agriculture handbook 638, 1-478. http://dx.doi.org/10.1007/s10681-007-9601-5 http://dx.doi.org/10.1080/00087114.1981.10796892 http://hbs.bishopmuseum.org/aocat/agromyzidae.html http://hbs.bishopmuseum.org/aocat/agromyzidae.html received for publication: 26 march, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49846 1 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) 2 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center (cenipalma). bogota (colombia). hromero@cenipalma.org; hmromeroa@unal.edu.co agronomía colombiana 33(2), 164-173, 2015 physiological effects of water deficit on two oil palm (elaeis guineensis jacq.) genotypes efectos fisiológicos del déficit hídrico en dos genotipos de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) seyed mehdi jazayeri1, 2, yurany dayanna rivera2, jhonatan eduardo camperos-reyes2, and hernán mauricio romero1, 2 abstract resumen water supply is the main limiting factor that affects oil palm (elaeis guineensis jacq.) yield. this study aimed to evaluate the gas exchange and photosynthetic capacity, determine the physiological effects and assess the tolerance potential of oil palm genotypes under water-deficit conditions. the two oil palm commercial genotypes irho1001 and irho7010 were exposed to soil water potentials of -0.042 mpa (field capacity or well-watered) or -1.5 mpa (drought-stressed). the leaf water potential and gas exchange parameters, including photosynthesis, stomatal conductance, transpiration and water use efficiency (wue), as well as the photosynthesis reduction rate were monitored at 4 and 8 weeks after treatment. the irho7010 genotype showed fewer photosynthesis changes and a smaller photosynthetic reduction under the prolonged water deficit conditions of 23% at 4 weeks after the treatment as compared to 53% at 8 weeks after treatment, but the irho1001 genotype showed 46% and 74% reduction at the two sampling times. ‘irho7010’ had a higher stomatal conductance and transpiration potential than ‘irho1001’ during the water shortage. the wue and leaf water potential were not different between the genotypes during dehydration. the data suggested that ‘irho7010’ had a higher photosynthetic capacity during the drought stress and was more drought-tolerant than ‘irho1001’. el suministro de agua es la limitante principal del rendimiento de la palma de aceite (elaeis guineensis jacq.). el objeto de este trabajo fue estudiar el intercambio de gases y la capacidad fotosintética para determinar los efectos fisiológicos y evaluar el potencial de la tolerancia de dos genotipos de palma de aceite bajo condiciones de déficit de agua. dos genotipos comerciales de palma aceitera, irho1001 e irho7010 fueron expuestos a -0.042 mpa (capacidad de campo o bien regado) y -1.5 mpa (estrés de sequía). el potencial hídrico de la hoja y los parámetros de intercambio de gases, incluyendo la fotosíntesis, conductancia estomática, transpiración y eficiencia del uso del agua (eua) se revisaron a las 4 y 8 semanas después de iniciado el tratamiento considerando el porcentaje de reducción de fotosíntesis en cada tiempo. el genotipo irho7010 mostró menos cambios en la fotosíntesis y en la reducción fotosintética a las 4 semanas (23%) y 8 semanas (53%) de iniciado el tratamiento de déficit hídrico prolongado, en comparación al genotipo irho1001 que presentó una reducción de 46 y 74% para los muestreos de las 4 y 8 semanas, respectivamente. ‘irho7010’ tuvo mayor conductancia estomática y transpiración que ‘irho1001’ durante el déficit hídrico. la eua y el potencial hídrico de la hoja no mostraron ninguna diferencia entre los dos genotipos durante la sequía. los datos sugieren que ‘irho7010’ tiene mayor capacidad fotosintética durante el estrés por sequía y por tanto puede ser más tolerante a la sequía que ‘irho1001’. key words: african oil palm, drought stress, photosynthesis capacity, susceptible, tolerant. palabras clave: palma de aceite africana, estrés hídrico, capacidad de fotosíntesis, susceptible, tolerante. to tolerate water deficits and, therefore, are of interest and importance for further studies. research examining the soil-water-plant relationship during drought conditions improves our understanding of the physiological responses of plants to water deficits. these studies are important because the results can be used to genetically improve drought tolerance by discriminating among introduction during plant evolution, physiological regulators, such as stomatal and guard cell adjustment, chloroplast reactions, membrane depolarization and expression-to-function signaling, have been developed to save water and optimize water use for subsequent periods (wasilewska et al., 2008; sirichandra et al., 2009). these mechanisms enable plants http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49846 mailto:hromero@cenipalma.org mailto:hmromeroa@unal.edu.co 165jazayeri, rivera, camperos-reyes, and romero: physiological effects of water deficits on two oil palm (elaeis guineensis jacq.) genotypes tolerant genotypes that behave better and more efficiently in terms of drought response (zlatev and lidon, 2012). photosynthesis is the process that plants employ to fix energy; so, a plant’s yield and survival depend on their photosynthetic capacity (lauteri et al., 2014; ambavaram et al., 2014). drought causes stomatal closure, available water reduction and impaired physiological reactions, reducing the photosynthetic rate (mafakheri et al., 2010). thus, the study of photosynthetic rates in stressed plants will help us to understand how plants tolerate water deficit conditions (graça et al., 2010). stomatal closure is the first line of defense against dehydration (hopper et al., 2014). stomata are regulated based on the level of the water deficit and may partially close, allowing carbon fixation during drought conditions with improved water use efficiency (benešová et al., 2012). these changes are caused by the low availability of water in the soil, resulting in plants retaining water and not losing it to the atmosphere. water conservation prevents dryness, regulates the co2 content with chemical and biochemical mechanisms and fixes more carbon with distinct pathways, such as stomatal adjustment (gilbert et al., 2011; nilsen et al., 2014). thus, plants that possess better control of the stomatal function (closure/apertures) are more drought-tolerant. drought tolerance does not depend on a single physiological trait and is instead the relative contribution of several tolerance mechanisms functioning at different stages of plant development (jaleel et al., 2009). there is a network of different mechanisms, such as stomatal conductance, photosynthetic potential, root system, osmotic adjustment and reserves of assimilates that plants adopt during drought conditions to survive and reduce the effects of water deficits (nieto-garibay et al., 2009; farooq et al., 2009; rivera et al., 2012). water deficit stress reduces plant yield and production and is the main limiting factor for oil palm productivity (kallarackal et al., 2004; rivera et al., 2012). oil palms need 4-5 mm of water daily and demand 1,800-2,000 mm of annual precipitation for optimum production. there is a 10% decrease in oil palm production for every 100 mm of water reduction due to rainfall shortages (carr, 2011). thus, long-term drought periods drastically reduce oil palm productivity. oil palm cultivated areas worldwide are suffering from water availability problems. colombia is the fourth oil palm producing country worldwide, after indonesia, malaysia and thailand, and the leading producer in latin america (fao, 2013). three of the four oil palm-growing zones, including the northern, eastern and central regions, face prolonged drought periods of 4 to 8 months (romero et al., 2007; rivera et al., 2012). there is a direct reduction of up to 20% in the yield of fresh fruit bunches (caliman and southworth, 1998) and oil (cornaire et al., 1994) due to water deficits. drought periods may affect the male and female inf lorescence ratio, decreasing the bunch number and, accordingly, production (corley and tinker, 2015). the water problem for oil palms is the result of climate changes that reduce precipitation and increase drought seasons. additionally, it is difficult to develop and utilize irrigation systems for large areas to avoid water deficit problems or to reduce drought period impacts on oil palms because of economic, technical and agricultural limitations (rivera et al., 2012). understanding oil palm behavior and responses to water deprivation is very important and can explain oil palm physiological patterns and responses upon exposure to drought conditions. therefore, physiological and genetic studies that examine how oil palm genotypes respond to droughts constitute one of the better options for identifying high-performing plants that tolerate water shortages (silva et al., 2013). this comparative study examined the gas exchange responses and photosynthetic capacity of two commercial oil palm genotypes cultivated under water deficit conditions during their initial growth phase. the two oil palm genotypes, known as ‘irho7010’ and ‘irho1001’, are cultivated in colombia due to their potential production ability and disease tolerance (louise et al., 2007). we determined which genotype performed better physiologically under a prolonged water shortage; that is, which was more drought-tolerant. these findings can be used in subsequent studies on oil palm drought stress, such as genetic, transcriptomic and breeding programs to evaluate the molecular responses of oil palms to water deficits and to screen for tolerant genotypes. materials and method study location and plant materials the study was conducted in a mesh house located at the “el palmar de la vizcaína” experimental field, barrancabermeja-santander, colombia. the tropical agroecological 166 agron. colomb. 33(2) 2015 attributes included an average temperature of 34ºc, 70.5% relative humidity and precipitation of 3,800 mm yr-1. two oil palm genotypes that were bred by the cirad institute (france) and that are cultivated in colombia were used in the present study: irho 7010 ((da 115 d × da 3 d) × lm 2 t × lm 10 t) and ‘irho1001’ (da 115 d af x lm 2 t af) (louise et al., 2007). the pre-germinated palm seeds were planted in plastic containers consisting of a tube with a diameter of 25 cm and a length of 50 cm filled with a soil composed of 18.6% fine sand, 40.7% clay and 40.7% silt. the density of the soil was 1.2 g cm-3. saturating irrigation was performed for 3 d to compact the soil and homogenize the soil structure. the irrigation system was then installed, and the soil was kept at fc (field capacity) for further treatments. the fc and wilting point (wp) or permanent wilting point (pwp) were calculated according to saxton and rawls (2006); the fc and wp were approximately 38% (%v) and 22%, respectively, considering the silty clay loam texture of the studied soil. these values were used to determine the nonstress and severe drought condition for the study. the soil water retention was determined based on the equation introduced by da silva et al. (1994) (eq. 1). the water content at fc was calculated by saturating the soil using either volumetric or weight-based methods and then the pwp or wp was calculated. pwp (% dw) = – 5 + 0.74 fc (% dw) (1) where, pwp is the permanent wilting point, dw is the dry weight of the soil and fc is the field capacity. drought treatment the irrigation system for each of the containers was an 8 l h-1 capacity dropper connected to a 3-mm drip hose. each container was irrigated with four droppers installed in four corners of the container to ensure a maximum irrigation depth of 10 cm and to maximize and homogenize the irrigation coverage. the pre-germinated seeds were maintained in a prenursery bag for 30 d until two lanceolate leaves appeared, according to phenology growth stage 102 (hormaza et al., 2012). the plants were transplanted to the containers, where they were maintained at fc for 30 d to adapt to the new condition. to maintain a constant soil tension and water potential, the irrigation program applied in each of the planned water potentials was calculated considering the effective root depth and physical characteristics of the soil, including texture, bulk density and moisture retention curve. the soil moisture was monitored daily using an sm200 (delta t-devices, cambridge, uk) sensor coupled to a manual data logger hh2 (delta t-devices, cambridge, uk). the fc was measured on a dry basis and its equivalence was set to a water potential of -0.042 mpa. following the adaptation period, the plants were subjected to two soil water potentials: -0.042 mpa (as the field capacity or control, well-watered: ww) and -1.50 mpa (as severe water deficit, drought treatment: dt) by withholding water. the evaluated time points were 4 and 8 weeks after treatment (wat). a completely randomized 2 x 2 factorial design array experiment was used with three replications and 4 plants per replication. leaf water potential the leaf water potential was determined using the plant water status console device, model 3005 (soilmoisture equipment, santa barbara, ca). the measurements were taken in the third leaf between 9:00 and 11:30 am. gas exchange measurements the measurements of photosynthesis (pn) (µmol co2 m-2 s-1), stomatal conductance (gs) (mol h2o m-2 s-1) and transpiration (e) (mmol h2o m-2 s-1) were recorded using an li-6400xt open-path portable photosynthesis system (li-cor, lincoln, ne). the following parameters were fixed during the measuring points: co2 concentration in the chamber: 400 mg l-1; flux: 170 mol s-1, and par: 1,000 µmol m2 s-1. the measurements were taken on the third leaf of the palms in the morning between 9:00 and 11:30 am. the water use efficiency (wue) (mol co2/mmol h2o) (pn/e) was calculated. the reduction in the photosynthetic rate was determined at the desired time points in order to differentiate the two genotypes. statistical analyses the experimental data were subjected to analyses of variance and mean comparison using the student’s t-test with a 5% probability, employing sas® statistical software, version 9.1 (sas institute, cary, nc). multibase2015 (www.numericaldynamics.com) was used to discriminate the plant genotypes using the pca (principal component analysis) option. http://www.numericaldynamics.com 167jazayeri, rivera, camperos-reyes, and romero: physiological effects of water deficits on two oil palm (elaeis guineensis jacq.) genotypes results soil water retention the water potentials for the fc and wp of the soil were calculated as -0.042 and -2.400 mpa, respectively. these values were equivalent to an fc (%volumetric) of approximately 39% and a wp of approximately 23% (tab. 1). after calculating the wp for the soil, -1.5 mpa was considered severe drought, which was the preferred point used to determine the physiological parameters. thus, the drought treatment corresponded to a soil water potential greater than the wp; so, the oil palm tolerance level to drought was assessed before reaching the wp. figure 1 shows the soil water-retention curve obtained for the studied soil in accordance with eq. 1. table 1. field capacity (fc) and wilting point (wp) values for the studied soil for the oil palm in colombia. the water potential of the fc and wp was calculated with both the volumetric and weight-based water content using eq. 1 and a soil density of 1.2 g cm-3. point percentage (w/w) percentage volumetric water content water potential (mpa) estimated fc 33.08 39.70 0.042 estimated wp 19.48 23.38 2.4 there were no differences in the leaf water potentials between the sampling times, i.e. 4 and 8 wat, in the genotypes (fig. 2). the leaf water potential for the ww plants of both genotypes was approximately constant and did not show any significant difference during the sampling times, 0, 4 and 8 wat (fig. 2). h um id ity ( % ) water potential (mpa) 0 10 20 30 40 50 60 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.60 0.2 y = 26.19x-0.131 r² = 0.9921 field capacity a a a a a a a a b b b b le af w at er p ot en tia l ( m p a) -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0 ww dt ww dtww dt 0 wat 4 wat 8 wat ‘irho1001’ ‘irho7010’ figure 1. soil water retention curve for the oil palm in colombia. field capacity of the soil was around 50% humidity. the wp was calculated as -2.4 mpa to determine the drought-treatment water potential in the soil. -1.5 mpa was selected as a severe drought point for the oil palms before reaching the wp. leaf water potential there was a significant difference for both genotypes at the studied times in terms of leaf water potential between the well-watered and drought-treated plants. the dt plants reached more negative potentials in the prolonged drought condition (fig. 2). however, they decreased after 4 weeks of treatment in both genotypes and were constant during the stress between 4 to 8 weeks, indicating that, during this time, the water potential in the soil was maintained as a constant; the leaf water potential also remained constant. figure 2. leaf-water potential of two oil palm genotypes, i.e. irho7010 and irho1001, subjected to drought in colombia. ww, well-watered (field capacity -0.042 mpa); dt, drought treatment (-1.50 mpa); wat, weeks after beginning of the treatment. means±sd with different letters indicate significant differences according to the student test (p≤0.05) (n=12). measurements were taken at 4 and 8 weeks after exposure to the treatments. gas exchange parameters the gas exchange parameters differed between the two genotypes in both the ww and dt plants at both time points, i.e. 4 and 8 wat. at the beginning of the study, all values were similar and there were no significant differences for the two genotypes and two conditions. the ww treatment did not cause any significant differences during the study (in 0, 4 and 8 wat) for any of the studied parameters in either genotype. the two genotypes experienced a reduction in photosynthesis during the prolonged water shortage, but there were different gradients and rates (fig. 3). the ‘irho1001’ plants exhibited a faster decline in the photosynthetic rate, from 13.34 to 6.72 µmol co2 m-2 s-1 (46% reduction), after 4 weeks of drought treatment. photosynthesis continued to decline during the additional 4 weeks of drought and reached 3.03 µmol co2 m-2 s-1 (74% reduction). the ‘irho7010’ plants lost photosynthetic activity slowly. photosynthesis changed from 13.03 at zero point to 8.25 µmol co2 m-2 s-1 (23% reduction) and 5.73 µmol co2 m-2 s-1 (53% reduction) at 4 and 8 weeks of water shortage, respectively. the ww plants 168 agron. colomb. 33(2) 2015 did not have a significant change in their photosynthesis during the period of measurements. comparing the ww and dt samples of both genotypes and also when comparing the two genotypes with each other in the drought condition of the same time, i.e. the dt plants in 4 and 8 wat. no difference was seen between the genotypes for field capacity (ww). the ‘irho1001’ plants showed a decrease in water use efficiency (wue) of approximately 20%, and ‘irho7010’ exhibited a 6% reduction after 4 wat. at 8 wat, ‘irho7010’ showed an increase of 12% and a 14% decrease was observed wat 0 4 2 6 8 10 12 14 80 4 p n (µ m ol c o 2 m -2 s -1 ) ww_‘irho7010’ dt_ ‘irho7010’dt_ ‘irho1001’ ww_‘irho1001’ figure 4. stomatal conductance (gs) of two oil palm genotypes, i.e. irho7010 and irho1001, subjected to drought. ww, well-watered (field capacity -0.042 mpa); dt, drought treatment (-1.50 mpa); wat, weeks after beginning of the treatment. results are mean±sd (n=12). measurements were taken at 4 and 8 weeks after exposure to the treatments. wat 0 0.10 0.05 0.15 0.20 0.25 0.40 0.35 0.30 0.45 80 4 gs ( m ol h 2o m -2 s -1 ) ww_‘irho7010’ dt_ ‘irho7010’dt_ ‘irho1001’ ww_‘irho1001’ figure 5. transpiration (e) of two oil palm genotypes, i.e. irho7010 and irho1001, subjected to drought in colombia. ww, well-watered (field capacity -0.042 mpa); dt, drought treatment (-1.50 mpa); wat, weeks after beginning of the treatment. results are mean±sd (n=12). measurements were taken at 4 and 8 weeks after exposure to the treatments. wat 0 1 2 3 6 5 4 7 80 4 e (m m ol h 2o m -2 s -1 ) ww_‘irho7010’ dt_ ‘irho7010’dt_ ‘irho1001’ ww_‘irho1001’ figure 3. photosynthetic response of two oil palm genotypes, i.e. irho7010 and irho1001, subjected to drought in colombia. ww, wellwatered (field capacity -0.042 mpa); dt, drought treatment (-1.50 mpa); wat, weeks after beginning of the treatment. results are mean±sd (n=12). measurements were taken at 4 and 8 weeks after exposure to the treatments. the drought treatment caused a decreased in stomatal conductance(gs) in the ‘irho1001’ plants, from 0.35 mol h2o m-2 s-1 to 0.15 mol h2o m-2 s-1, after 4 weeks of treatment. in the same treatment period, the ‘irho7010’ gs dropped from 0.36 mol h2o m-2 s-1 to 0.20 mol h2o m-2 s-1 (fig. 4). at 8 wat, the gs was further reduced in both genotypes, reaching 0.05 mol h2o m-2 s-1 in ‘irho1001’ and 0.07 mol h2o m-2 s-1 in ‘irho7010’. a significant difference was seen for gs between the two genotypes in the drought condition. there was also a difference between the genotypes at different times. the gs for the two genotypes behaved differently between the ww and dt. thus, the irho7010 genotype more efficiently adjusted its stomata and was able to maintain the stomata opened, resulting in continued gas exchange and co2 assimilation. the transpiration (e) was also affected by the drought treatment. in ‘irho1001’, it fell more rapidly than in ‘irho7010’ at 4 and 8 wat. the ‘irho1001’ dt plants showed 5.21, 2.83 and 1.38 mmol h2o m-2 s-1 for the transpiration values at 0, 4 and 8 wat, respectively. the values for the ww ‘irho1001’ plants at 0, 4 and 8 wat were 5.32, 4.14 and 4.59 mmol h2o m-2 s-1, respectively (fig. 5). for the ‘irho7010’ plants, e was 5.44, 3.20 and 1.87 mmol h2o m-2 s-1 for the dt plants and 5.12, 3.90 and 4.19 mmol h2o m-2 s-1 for the ww plants at 0, 4 and 8 wat, respectively. a significant reduction was seen at each time point when 169jazayeri, rivera, camperos-reyes, and romero: physiological effects of water deficits on two oil palm (elaeis guineensis jacq.) genotypes for ‘irho1001’ (fig. 6). these data indicate that ‘irho1001’ experienced a reduced photosynthetic rate while maintaining high transpiration, which caused the wue to decrease. conversely, ‘irho7010’ controlled the transpiration rate more efficiently and maintained a high net photosynthesis rate and wue. grouping genotypes photosynthesis (pn) and its reduction rate percentage, as well as e and gs, were the parameters that showed significant differences between the ww and dt samples for each genotype as depicted in fig. 7. the two genotypes were found to be very different based on the dt samples and they behaved differently in terms of drought responses, as they were separately grouped by their physiological parameters (fig. 7). the ww samples for both genotypes ranged very near each other, indicating that the ww samples behaved similarly in both genotypes. the results indicate that the ww plants were similar for all of the studied physiological parameters (fig. 7). discussion a water potential less than -1.5 mpa has been considered as severe drought condition for many plants because it can affect physiological variables harshly, decreasing photosynthesis and stomatal conductance, changing some metabolites and regulating gene expression to mitigate water deficit effects (vásquez-robinet et al., 2010; liu et al., 2011; kakumanu et al., 2012). in the current study, the soil water potential of -1.5 mpa was considered a severe drought condition as previously reported for oil palms (rivera et al., 2012) and showed the analogous response patterns for physiological parameters, confirming its severity for oil palms as well. photosynthesis was used as the main parameter to evaluate tolerance levels to water deficits and to screen droughttolerant genotypes because this parameter is directly related to plant water shortage responses (pinheiro and chaves, 2011; zlatev and lidon, 2012; ashraf and harris, 2013; zhou et al., 2013). the results showed that it can indeed be used to discriminate oil palm genotypes with different drought tolerance. the studied parameters for the ww oil palm plants of both genotypes were stable during the study, confirming that the ww plants were in similar optimum conditions and maintained acceptable water contents. significant differences were observed for the photosynthetic parameters, which suggested that ‘irho7010’ decreased its photosynthesis activity by around 50% during the prolonged water deficit period and could perform photosynthesis better than ‘irho1001’, which reduced its photosynthesis efficiency by more than 74% (fig. 3). during the prolonged drought, ‘irho7010’ significantly exhibited a smaller decrease in the photosynthetic rate than ‘irho1001’ for the same drought treatment and time. these findings indicate that wat 0 0.5 1.0 1.5 3.0 2.5 2.0 3.5 80 4 w u e (m ol c o 2/ m m ol h 2o ) ww_‘irho7010’ dt_ ‘irho7010’dt_ ‘irho1001’ ww_‘irho1001’ figure 6. water use efficiency (wue) of two oil palm genotypes, i.e. irho7010 and irho1001, subjected to drought in colombia. ww, wellwatered (field capacity -0.042 mpa); dt, drought treatment (-1.50 mpa); wat, weeks after beginning of the treatment. results are mean±sd (n=12). measurements were taken at 4 and 8 weeks after exposure to the treatments. figure 7. discriminating the oil palm genotypes irho7010 and irho1001 by multibase2015 in colombia. the physiological parameters, including pn, e, gs, wue, leaf water potential and %pn, were used to differentiate the samples. the pca analysis showed that the parameters, including pn, %pn, gs and e, were more effective in grouping the samples as they showed previously significant differences. the two genotypes were grouped in four apparently separate sets by their ww and dt physiological datasets. the two assessment times for the two genotypes were grouped as the dt groups: dt_1001 and dt_7010 and the ww groups: ww_1001 and ww_7010. 3.535 pc1 (79.4%) pc 2 (1 4. 9% ) dt_‘irho7010’ww_‘irho1001’ dt_‘irho1001’ -1.78 -2.21 ww_‘irho7010’ 0.982 170 agron. colomb. 33(2) 2015 the ‘irho1001’ genotype is less tolerant to water shortages and reacted to water availability by substantially decreasing its photosynthesis rate, while the ‘irho7010’ genotype, as a tolerant genotype, managed a better photosynthesis performance under the water deficit conditions. water deficit conditions inf luence plants in terms of the physiological processes involved in growth, development and production. droughts can drastically reduce plant yield by impacting the principal gas exchange mechanisms and photosynthesis (lawlor and tezara, 2009; centritto et al., 2009). thus, tolerant plants can manage their physiological parameters, especially photosynthesis, better (hura et al., 2007; chaves et al., 2009; pinheiro and chaves, 2011; ji et al., 2012; barnaby et al., 2013), as was observed in the present study. the results indicate that ‘irho7010’ could adjust stomatal conductance better than ‘irho1001’ (fig. 4). thus, the irho7010 genotype, with a higher stomatal control was more drought-tolerant. this kind of behavior has been reported previously in other plants, in which tolerant plants maintained photosynthesis and more gas exchanges to have enough co2 for photosynthetic reactions than non-tolerant plants (heschel and riginos, 2005; gilbert et al., 2011; zhou et al., 2013). drought-tolerant plants can employ stomata in favor of making co2 more available, which is used to perform photosynthesis under drought conditions as seen in ‘irho7010’, but not in ‘irho1001’. the changes in transpiration followed the same patterns as photosynthesis and stomatal conductance in the two genotypes. the ‘irho7010’ plants exhibited a higher transpiration rate than the ‘irho1001’ plants at both assessment time points (fig. 5). however, the difference between the values of e and gs for the ww and dt plants showed less change in ‘irho7010’, indicating that it could control gas exchange more effectively than ‘irho1001’. these results suggest that ‘irho7010’ could manage the drought condition better than ‘irho1001’ by adjusting its gas exchange and stomatal control. there was a positive relationship between the stomatal conductance and transpiration in response to the low water availability. this behavior has been evaluated and reported previously in different plant genotypes under water shortage conditions (cha-um et al., 2010; rahbarian et al., 2011; silva et al., 2013). the parallel changes in the studied parameters improved the efficiency of the physiological responses in the irho7010 genotype, found as the tolerant genotype. these data are concordant with previously reported data for sugarcane (silva et al., 2013), soybean (fenta et al., 2012) and maize (benešová et al., 2012), where more tolerant plants showed less inhibition of the transpiration and stomatal conductance and a smaller decrease of photosynthetic performance during droughts. as shown in fig. 6, the wue did not show any significant differences between the two studied oil palm genotypes. these non-significant changes could be caused by the relationship between photosynthesis and stomatal and the non-stomatal control of co2 diffusion. the wue of the irho7010 genotype after 4 wat started to increase; however, it was not significantly different. the data suggest that the ‘irho7010’ plants could employ other internal mechanisms to maintain photosynthesis, transpiration and stomatal conductance efficiency. these mechanisms could include molecular agents that mitigate the effects of drought on these variables, such as transcription factors involved in stomatal activity and regulation of photosynthesis, photosystem ii repair, rubisco activity and scavenging of reactive oxygen species (ros) (saibo et al., 2009). the wue can reveal how a plant is able to fix carbon during drought conditions based on the water used (bacon, 2004), but it varies because of different factors, such as leaf spatial orientation, seasonal effects, nocturnal and diurnal molecular responses, and single leaf vs. whole plant study scale, etc. (medrano et al., 2015). because of its variation, the wue cannot be used solely to determine drought tolerance as other variables can, i.e. photosynthesis and transpiration, but it may be used to complete the results of photosynthesis and transpiration studies during water shortages. as shown in fig. 7, the samples were successfully categorized by multibase2015 using a pca analysis according to their physiological responses into four different groups, including two genotypes by two water treatments separately. the ww plants were completely different from the dt plants in both genotypes and the dt plants were totally distinct between both genotypes. these findings suggest that the two genotypes behaved differently in terms of the studied physiological parameters and were successfully classified based on their drought-tolerance levels, i.e. ‘irho7010’ as tolerant and ‘irho1001’ as susceptible. conclusion this study examined two oil palm genotypes for their drought tolerance by eva luating physiologica l variables, including photosynthesis, stomatal conductance, 171jazayeri, rivera, camperos-reyes, and romero: physiological effects of water deficits on two oil palm (elaeis guineensis jacq.) genotypes transpiration, water use efficiency and leaf water potential. the photosynthetic rate was used to differentiate the genotypes. this characteristic was ascribed to the ability of ‘irho7010’ to control water in the leaves. higher stomatal conductance and transpiration were observed during the prolonged water shortage in ‘irho7010’. the photosynthesis reduction rate showed a slower diminishing rate in the ‘irho7010’ plants than those of ‘irho1001’. thus, our results suggest that ‘irho7010’ was able to mitigate the prolonged drought conditions more effectively than ‘irho1001’ during the initial phase of development. ‘irho7010’ is considered as more drought-tolerant than ‘irho1001’, according to the obtained results. these results can be used in downstream studies on these oil palm genotypes in omics studies, such as genomics and transcriptomics to find likely genes, pathways, processes and mechanisms which are involved in oil palm drought tolerance and in terms of oil palm plant breeding programs based on molecular responses. the strategy of studying changes of desired physiological parameters between ww and dt plants (i.e. reduction percent of photosynthesis, transpiration and stomatal conductance) as a whole package seems more efficient for deducing tolerance levels in different genotypes, rather than studying each parameter individually and separately. ‘irho7010’, as the more tolerant genotype, can be recommended for cultivation in colombian oil palm plantations, where water deficits are a regional problem. of course, the production and yield potential of both genotypes should be taken into account in further studies to more effectively support this suggestion. acknowledgments research at cenipalma is funded by the colombian oil palm promotion fund (ffp), administered by fedepalma (federación nacional de cultivadores de palma de aceite). the authors would like to thank mr. cristihian jarri bayona rodriguez for his scientific support, mr. wilson diaz castillo for his field assistance at cenipalma and mrs. eloina mesa fuquen for her assistance with the statistical analyses. literature cited ambavaram, m.m.r., s. basu, a. krishnan, v. ramegowda, u. batlang, l. rahman, n. baisakh, and a. pereira. 2014. coordinated regulation of photosynthesis in rice increases yield and tolerance to environmental stress. nat. commun. 5, 1-14. doi: 10.1038/ncomms6302 ashraf, m. and p.j.c. harris. 2013. photosynthesis under stressful environments: an overview. photosynthetica 51, 163-190. doi: 10.1007/s11099-013-0021-6 bacon, m.a. 2004. water use efficiency in plant biology. pp. 1-26. in: bacon, m.a. (ed.). water use efficiency in plant biology. blackwell publishing, oxford, uk. barnaby, j.y., m. kim, g. bauchan, j. bunce, v. reddy, and r.c. sicher. 2013. drought responses of foliar metabolites in three maize hybrids differing in water stress tolerance. plos one 8(10), e77145. doi: 10.1371/journal.pone.0077145 benešová, m., d. holá, l. fischer, p.l. jedelský, f. hnilička, n. wilhelmová, o. rothová, m. kočová, d. procházková, j. honnerová, l. fridrichová, and h. hniličková. 2012. the physiology and proteomics of drought tolerance in maize: early stomatal closure as a cause of lower tolerance to short-term dehydration? plos one 7(6), e38017. doi: 10.1371/journal. pone.0038017 caliman, j.-p. and a. southworth. 1998. effect of drought and haze on the performance of oil palm. in: international oil palm conference. iopri, bali, indonesia. carr, m.k.v. 2011. the water relations and irrigation requirements of oil palm (elaeis guineensis): a review. exp. agric. 47, 629-652. doi: 10.1017/s0014479711000494 centritto, m., m. lauteri, m.c. monteverdi, and r. serraj. 2009. leaf gas exchange, carbon isotope discrimination, and grain yield in contrasting rice genotypes subjected to water deficits during the reproductive stage. j. exp. bot. 60, 2325-39. doi: 10.1093/jxb/erp123 cha-um, s., t. takabe, and c. kirdmanee. 2010. osmotic potential, photosynthetic abilities and growth characters of oil palm (elaeis guineensis jacq.) seedlings in responses to polyethylene glycol-induced water deficit. afr. j. biotechnol. 9, 6509-6516. chaves, m.m., j. flexas, and c. pinheiro. 2009. photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms from whole plant to cell. ann. bot. 103, 551-60. doi: 10.1093/aob/mcn125 corley, r.h.v. and p.b.h. tinker. 2015. the oil palm. 5th ed. wileyblackwell, oxford, uk. cornaire, b., c. daniel, z. fodil, and e. lamade. 1994. comportamiento de la palma de aceite bajo estrés hídrico. palmas 15, 61-70. da silva, a.p., b.d. kay, and e. perfect. 1994. characterization of the least limiting water range of soils. soil sci. soc. am. j. 58, 1775-1781. doi: 10.2136/sssaj1994.03615995005800060028x fao. 2013. faostat. in: http://faostat.fao.org/default.aspx; consulted: may, 2015. farooq, m., a. wahid, n. kobayashi, d. fujita, and s.m.a. basra. 2009. plant drought stress: effects, mechanisms and management. agron. sustain. dev. 29, 185-212. doi: 10.1051/ agro:2008021 fenta, b.a., s.p. driscoll, k.j. kunert, and c.h. foyer. 2012. characterization of drought-tolerance traits in nodulated soya beans: the importance of maintaining photosynthesis and shoot biomass under drought-induced limitations on nitrogen metabolism. j. agron. crop sci. 198, 92-103. doi: 10.1111/j.1439-037x.2011.00491.x gilbert, m.e., m.a. zwieniecki, and n.m. holbrook. 2011. independent variation in photosynthetic capacity and stomatal http://dx.doi.org/10.1038/ncomms6302 http://dx.doi.org/10.1007/s11099-013-0021-6 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0077145 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0038017 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0038017 http://dx.doi.org/10.1017/s0014479711000494 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erp123 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcn125 http://dx.doi.org/10.2136/sssaj1994.03615995005800060028x http://faostat.fao.org/default.aspx http://dx.doi.org/10.1051/agro:2008021 http://dx.doi.org/10.1051/agro:2008021 http://dx.doi.org/10.1111/j.1439-037x.2011.00491.x 172 agron. colomb. 33(2) 2015 conductance leads to differences in intrinsic water use efficiency in 11 soybean genotypes before and during mild drought. j. exp. bot. 62, 2875-2887. doi: 10.1093/jxb/erq461 graça, j.p. da, f.a. rodrigues, j.r.b. farias, m.c.n. de oliveira, c.b. hoffmann-campo, and s.m. zingaretti. 2010. physiological parameters in sugarcane cultivars submitted to water deficit. braz. j. plant physiol. 22, 189-197. doi: 10.1590/ s1677-04202010000300006 heschel, m.s. and c. riginos. 2005. mechanisms of selection for drought stress tolerance and avoidance in impatiens capensis (balsaminaceae). am. j. bot. 92, 37-44. doi: 10.3732/ajb.92.1.37 hopper, d.w., r. ghan, and g.r. cramer. 2014. a rapid dehydration leaf assay reveals stomatal response differences in grapevine genotypes. hortic. res. 1, 2. doi: 10.1038/hortres.2014.2 hormaza, p., e.m. fuquen, and h.m. romero. 2012. phenology of the oil palm interspecific hybrid elaeis oleifera × elaeis guineensis. sci. agric. 69, 275-280. doi: 10.1590/ s0103-90162012000400007 hura, t., s. grzesiak, k. hura, e. thiemt, k. tokarz, and m. wedzony. 2007. physiological and biochemical tools useful in drought-tolerance detection in genotypes of winter triticale: accumulation of ferulic acid correlates with drought tolerance. ann. bot. 100, 767-775. doi: 10.1093/aob/mcm162 jaleel, c.a., p. manivannan, a. wahid, m. farooq, r. somasundaram, r. panneerselvam, and f.l. article. 2009. drought stress in plants: a review on morphological characteristics and pigments composition. int. j. agric. biol. 11, 100-105. ji, k., y. wang, w. sun, q. lou, h. mei, s. shen, and h. chen. 2012. drought-responsive mechanisms in rice genotypes with contrasting drought tolerance during reproductive stage. j. plant physiol. 169, 336-344. doi: 10.1016/j.jplph.2011.10.010 kakumanu, a., m.m.r. ambavaram, c. klumas, a. krishnan, u. batlang, e. myers, r. grene, and a. pereira. 2012. effects of drought on gene expression in maize reproductive and leaf meristem tissue revealed by rna-seq. plant physiol. 160, 846-67. doi: 10.1104/pp.112.200444 kallarackal, j., p. jeyakumar, and s.j. george. 2004. water use of irrigated oil palm at three different arid locations in peninsular india. j. oil palm res. 16, 45-53. lauteri, m., m. haworth, r. serraj, m.c. monteverdi, and m. centritto. 2014. photosynthetic diffusional constraints affect yield in drought stressed rice cultivars during f lowering. plos one 9(9), e109054. doi: 10.1371/journal.pone.0109054; 10.1371/ journal.pone.0117631 lawlor, d.w. and w. tezara. 2009. causes of decreased photosynthetic rate and metabolic capacity in water-deficient leaf cells: a critical evaluation of mechanisms and integration of processes. ann. bot. 103, 561-579. doi: 10.1093/aob/mcn244 liu, c., y. liu, k. guo, d. fan, g. li, y. zheng, l. yu, and r. yang. 2011. effect of drought on pigments, osmotic adjustment and antioxidant enzymes in six woody plant species in karst habitats of southwestern china. environ. exp. bot. 71, 174-183. doi: 10.1016/j.envexpbot.2010.11.012 louise, c., p. amblard, h. de franqueville, d. benavides, and c. gallardo. 2007. investigaciones dirigidas por el cirad sobre las enfermedades del complejo pudrición del cogollo de la palma aceitera en latinoamérica. palmas 28(special issue), 345-362. mafakheri, a., a. siosemardeh, b. bahramnejad, p.c. struik, and y. sohrabi. 2010. effect of drought stress on yield, proline and chlorophyll contents in three chickpea cultivars. aust. j. crop sci. 4, 580-585. medrano, h., m. tomás, s. martorell, j. flexas, e. hernández, j. rosselló, a. pou, j.-m. escalona, and j. bota. 2015. from leaf to whole-plant water use efficiency (wue) in complex canopies: limitations of leaf wue as a selection target. crop j. 3, 220-228. doi: 10.1016/j.cj.2015.04.002 nieto-garibay, a., e. troyo-diéguez, j.l. garcía-hernández, b. murillo-amador, f.h. ruiz-espinoza, and e. pimientabarrios. 2009. efecto del estrés hídrico edáfico en emergencia y desarrollo de plántula en las especies de chile (capsicum frutescens l. y capsicum annuum l.). trop. subtrop. agroecosyst. 10, 405-413. nilsen, e.t., j. freeman, r. grene, and j. tokuhisa. 2014. a rootstock provides water conservation for a grafted commercial tomato (solanum lycopersicum l.) line in response to mild-drought conditions: a focus on vegetative growth and photosynthetic parameters. plos one 9(12), e115380. doi: 10.1371/journal. pone.0115380 pinheiro, c. and m.m. chaves. 2011. photosynthesis and drought: can we make metabolic connections from available data? j. exp. bot. 62, 869-882. doi: 10.1093/jxb/erq340 rahbarian, r., r. khavari-nejad, a. ganjeali, a. bagheri, and f. najafi. 2011. drought stress effects on photosynthesis, chlorophyll f luorescence and water relations in tolerant and susceptible chickpea (cicer arietinum l.) genotypes. acta biol. cracov. ser. bot. 53, 47-56. doi: 10.2478/v10182-011-0007-2 rivera m., y.d., l. moreno ch., c.j. bayona, and h.m. romero. 2012. physiological response of oil palm interspecific hybrids (elaeis oleifera hbk cortes versus elaeis guineensis jacq.) to water deficit. braz. j. plant physiol. 24, 273-280. doi: 10.1590/ s1677-04202012000400006 romero, h.m., i.m. ayala d., and r. ruíz r. 2007. ecofisiología de la palma de aceite. palmas 28(special issue), 176-184. saibo, n.j.m., t. lourenço, and m.m. oliveira. 2009. transcription factors and regulation of photosynthetic and related metabolism under environmental stresses. ann. bot. 103, 609-623. doi: 10.1093/aob/mcn227 saxton, k.e. and w.j. rawls. 2006. soil water characteristic estimates by texture and organic matter for hydrologic solutions. soil sci. soc. am. j. 70, 1569-1578. doi: 10.2136/sssaj2005.0117 silva, m. de a., j.l. jifon, c.m. dos santos, c.j. jadoski, and j.a.g. da silva. 2013. photosynthetic capacity and water use efficiency in sugarcane genotypes subject to water deficit during early growth phase. braz. arch. biol. technol. 56, 735-748. doi: 10.1590/s1516-89132013000500004 sirichandra, c., a. wasilewska, f. vlad, c. valon, and j. leung. 2009. the guard cell as a single-cell model towards understanding drought tolerance and abscisic acid action. j. exp. bot. 60, 1439-1463. doi: 10.1093/jxb/ern340 vásquez-robinet, c., j.i. watkinson, a.a. sioson, n. ramakrishnan, l.s. heath, and r. grene. 2010. differential expression of heat shock protein genes in preconditioning for photosynthetic acclimation in water-stressed loblolly pine. plant physiol. biochem. 48, 256-264. doi: 10.1016/j.plaphy.2009.12.005 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erq461 http://dx.doi.org/10.1590/s1677-04202010000300006 http://dx.doi.org/10.1590/s1677-04202010000300006 http://dx.doi.org/10.3732/ajb.92.1.37 http://dx.doi.org/10.1038/hortres.2014.2 http://dx.doi.org/10.1590/s0103-90162012000400007 http://dx.doi.org/10.1590/s0103-90162012000400007 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcm162 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2011.10.010 http://dx.doi.org/10.1104/pp.112.200444 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0117631 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0117631 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0117631 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcn244 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.11.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.cj.2015.04.002 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0115380 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0115380 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erq340 http://dx.doi.org/10.2478/v10182-011-0007-2 http://dx.doi.org/10.1590/s1677-04202012000400006 http://dx.doi.org/10.1590/s1677-04202012000400006 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcn227 http://dx.doi.org/10.2136/sssaj2005.0117 http://dx.doi.org/10.1590/s1516-89132013000500004 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/ern340 http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2009.12.005 173jazayeri, rivera, camperos-reyes, and romero: physiological effects of water deficits on two oil palm (elaeis guineensis jacq.) genotypes wasilewska, a., f. vlad, c. sirichandra, y. redko, f. jammes, c. valon, n. frei dit frey, and j. leung. 2008. an update on abscisic acid signaling in plants and more... mol. plant 1, 198-217. doi: 10.1093/mp/ssm022 zhou, s., r.a. duursma, b.e. medlyn, j.w.g. kelly, and i.c. prentice. 2013. how should we model plant responses to drought? an analysis of stomatal and non-stomatal responses to water stress. agric. for. meteorol. 182-183, 204-214. doi: 10.1016/j. agrformet.2013.05.009 zlatev, z. and f.c. lidon. 2012. an overview on drought induced changes in plant growth, water relations and photosynthesis. emir. j. food agric. 24, 57-72. http://dx.doi.org/10.1093/mp/ssm022 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2013.05.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2013.05.009 genetic structure of a colombian cape gooseberry (physalis peruviana l.) collection by means of microsatellite markers received for publication: 8 september, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.52960 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). michacons@unal.edu.co 2 tibaitata research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia) agronomía colombiana 34(1), 5-16, 2016 genetic structure of a colombian cape gooseberry (physalis peruviana l.) collection by means of microsatellite markers estructura genética de la colección colombiana de uchuva (physalis peruviana l.) por medio de microsatélites maría isabel chacón s.1, yubelly del pilar sánchez1, and luz stella barrero m.2 abstract resumen the cape gooseberry (physalis peruviana l.), a fruit species cultivated in the andes, is one of the major fruit exports of colombia. we hypothesized that the andean cordilleras in colombia play a role in structuring the genetic diversity of this crop. for addressing this hypothesis, a set of 85 colombian cape gooseberry accessions from different departments and cordilleras was analyzed by means of 15 ssr markers. amova, clustering and bayesian analyses were applied. the results showed the presence of two major groups related to geography: one consisting of cultivated and non-cultivated accessions from the eastern andes (norte de santander, santander, boyaca and cundinamarca) and the other one consisting of cultivated and non-cultivated accessions from the central and western andes (antioquia, caldas, cauca and nariño). the genetic relationships between the accessions suggested that the movement of cape gooseberry seeds may be more frequent between neighboring regions, thus explaining the existence of these two major groups. the results also showed lower levels of genetic diversity in this sample (he=0.223), as compared to other physalis species and other studies on the cape gooseberry that used different molecular markers. it is recommended that future evaluation studies include both cultivated and non-cultivated genotypes from the two major groups detected in this study in order to better represent the genetic diversity available in this crop. la uchuva (physalis peruviana l.), una de las frutas más importantes para la exportación en colombia, es cultivada en las tres cordilleras de los andes. este patrón de distribución geográfica nos lleva a formular que las cordilleras de los andes juegan un papel importante en la estructura genética de este cultivo. para abordar esta hipótesis, la estructura genética en un conjunto de 85 accesiones cultivadas y no cultivadas de uchuva se estudió por medio de 15 loci ssr y se aplicaron análisis de amova, agrupamiento y métodos bayesianos. los resultados muestran la existencia de dos grupos de accesiones cultivadas y no cultivadas: uno ubicado en la cordillera oriental de los andes (norte de santander, santander, boyacá y cundinamarca) y el otro en la cordillera central y occidental de los andes (antioquia, caldas, cauca y nariño). las relaciones genéticas entre accesiones sugieren que las semillas de uchuva son transportadas preferiblemente entre regiones cercanas, generando así la estructura genética observada. se observaron niveles de diversidad genética más bajos (he=0,223) en la muestra analizada que en otras especies de physalis o en otros estudios de uchuva con diferentes marcadores moleculares. se recomienda que futuros estudios de evaluación de la uchuva incluyan accesiones cultivadas y no cultivadas que representen los dos grupos observados en la presente investigación con el fin de representar mejor la diversidad genética disponible en esta especie. key words: germplasm, cultivars, andean region, genetic diversity as resource, genetic distance, molecular markers. palabras clave: germoplasma, cultivares, adean region, diversidad genética como recurso, distancia genética, marcadores moleculares. chromosome number of 2n=48 for p. peruviana (menzel, 1951), but recent studies have demonstrated polymorphism in the chromosome number. rodríguez and bueno (2006) observed three different chromosome numbers in five individuals that were analyzed; 2n=24 for wild genotypes, 2n=32 for the colombia ecotype and 2n=48 for the kenya ecotype. lagos et al. (2008) investigated the mating system in the cape gooseberry under greenhouse conditions and introduction the cape gooseberry (physalis peruviana l.), a species of the solanaceae family and native to the andes of south america (cailes, 1952; legge, 1974; council, 1989), is an economically important fruit crop in colombia. two important life history traits that can affect genetic diversity, namely the ploidy level and mating system, have been previously studied in this species. in 1951, menzel reported a http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.52960%20 6 agron. colomb. 34(1) 2016 observed a mixed mating system with 54% outcrossing and the absence of mechanisms promoting self-incompatibility. in colombia, the cape gooseberry grows as a wild plant in the andes at elevations ranging from1,500 to 3,000 m and as a cultivated plant between 2,400 and 3,400 m, at average temperatures between 8 and 14ºc (fischer and almanza, 1993; fischer, 2000). according to records from the colombian government, during the years 1995-2000, the cape gooseberry production in colombia was concentrated in the departments of cundinamarca and tolima and starting in the year 2000, its cultivation spread to boyaca, antioquia, valle del cauca, cauca, nariño and norte de santander (agronet, 2015). in the year 2013, a total of 880 ha were cultivated with a production of 12,873 t and a yield of 14.6 t ha-1 (agronet, 2015). with the expansion of the cultivated area, many agronomical limitations have arisen; among the most limiting factors is the disease caused by the soilborne fungus fusarium oxysporum (gonzález and barrero, 2011). more knowledge and conservation of the native cape gooseberry germplasm is needed to overcome the current agronomical problems. the national germplasm bank of colombia, managed by the corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica), holds a collection of 57 cape gooseberry accessions, of which 48 are native to colombia, mainly from antioquia, boyaca, caldas, cundinamarca and nariño, and nine are from other countries (valencia et al., 2010). the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia (unal) in bogota holds a collection of 54 accessions obtained from cultivated fields and from plants growing spontaneously (wild or feral) in cundinamarca, boyaca, santander and norte de santander. likewise, unal in palmira holds a collection of nearly 200 accessions from southwestern colombia. the universidad de nariño (udenar) holds a collection of about 50 accessions of cape gooseberry, mainly from nariño and cauca. these cape gooseberry collections have been partly evaluated for morpho-agronomic variables and resistance to f. oxysporum, a key trait to improve the production of cape gooseberries in colombia. udenar and unal in palmira have pioneered the study of the genetic and agro-morphological diversity of cape gooseberries from southwestern colombia (criollo et al., 2001a; criollo et al., 2001b; lagos et al., 2001; bonilla and espinosa, 2003; bonilla et al., 2008) and unal in bogota and corpoica have mainly studied accessions from antioquia, cundinamarca, boyaca, santander and norte de santander (herrera et al., 2011; herrera et al., 2012; enciso-rodríguez et al., 2013; berdugo et al., 2015; garzón-martínez et al., 2015). these studies have shown that cultivated accessions are superior in terms of yield and fruit weight, while wild accessions are superior in terms of number of fruits per plant, absence of fruit cracking and high concentration of total soluble solids (herrera et al., 2011; herrera et al., 2012). additionally, wild accessions from certain geographic regions exhibit a tolerance response to f. oxysporum under specific experiment conditions, specially one from the department of nariño (enciso-rodríguez et al., 2013). in spite of being an economically important species, only recently have some studies documented the genetic diversity of the colombian cape gooseberry using molecular markers. among the most useful molecular markers for the study of plant germplasm are the microsatellites or ssr (short sequence repeats), which are tandem repeats of dna motifs that consist of one to six nucleotides (kalia et al., 2011). two main properties have made ssr the markers of choice for population genetic studies in many organisms: they are highly polymorphic and codominant. among the studied organisms are andean crops of the genera solanum, rubus and passif lora, among others (ortiz et al., 2012; bushakra et al., 2015; juyó et al., 2015). for the cape gooseberry, simbaqueba et al. (2011) developed a set of ssr markers from the cape gooseberry leaf transcriptome sequenced by garzón-martínez et al. (2012). from these sequences, ssr loci were detected in coding and noncoding regions with a bioinformatics approach and then pcr primer pairs were designed for 162 ssr loci located in non-coding regions. these 162 loci were evaluated in seven cape gooseberry accessions and the species physalis f loridana rydb., and of these loci, 30 were identified as polymorphic. other studies have explored the genetic diversity of the colombian cape gooseberry with molecular markers of different natures. enciso-rodríguez et al. (2013) sequenced 74 genes related to plant immunity in six physalis sp. accessions with variable responses to f. oxysporum and detected one single-nucleotide polymorphism (snp) candidate related to resistance. osorio-guarín et al. (2016) analyzed the genetic diversity of a collection of around 100 cape gooseberry accessions from different departments and biological statuses by means of about 5,000 snp markers and concluded that the genetic structure was mainly associated with the state of cultivation (wild and cultivated) and not to geography. on the other hand, garzón-martínez et al. (2015) studied the genetic diversity and population structure of 47 accessions of p. peruviana, mainly from the 7chacón s., sánchez, and barrero m.: genetic structure of a colombian cape gooseberry (physalis peruviana l.) collection by means of microsatellite markers departments of cundinamarca, boyaca and antioquia, and 13 related taxa. these authors analyzed 642 snp markers and 24 indels (insertion or deletion) loci and concluded that the genetic diversity was organized into two main groups, corresponding to the cultivation status (wild and cultivated) and not to the geographic origin. as mentioned before, wild and cultivated cape gooseberries in colombia are found in the andean region, a region that is separated into three mountain chains or cordilleras (western, central and eastern andes). therefore, we hypothesized that the genetic diversity in this species is inf luenced by the topography of the colombian andes. previous studies have reported that the genetic structure is related mainly to the state of cultivation and not to geography. in this research, we used the ssr loci reported by simbaqueba et al. (2011) to further investigate the role of the colombian andes and the geographic origin of the accessions in determining the genetic structure of the cape gooseberry. we also took advantage of morphoagronomical data generated in previous studies in some of these accessions (herrera et al., 2011; herrera et al., 2012) to carry out association tests between ssr polymorphisms and variables related to yield and fruit quality. these results will enhance our understanding of how diverse the cape gooseberry germplasm of colombia is and will give insights on how future collection, conservation and improvement activities should be conducted to better exploit the genetic diversity present in this species. materials and methods plant material a total of 345 individuals, distributed into 32 cultivated and 53 non-cultivated accessions, was analyzed, with an average of four individuals per accession. of these, 54 accessions were obtained from unal in bogota, seven accessions from corpoica in mosquera (cundinamarca), 18 accessions from corpoica rionegro (antioquia) and six accessions from universidad de nariño. the distribution of these accessions by department and by andean cordillera can be seen in tab. 1. cultivated accessions are those collected in cultivated fields for commercialization purposes. noncultivated accessions are those collected outside cultivated fields from plants growing spontaneously (either wild or feral), mostly in disturbed areas near gardens and roads. we prefer to use the term non-cultivated to include wild and feral populations of the cape gooseberry. molecular analyses genomic dna was extracted for each individual from young leaves using the protocol reported by vega-vela and chacón-sánchez (2011). a total of 15 ssr loci that proved to be polymorphic in a previous study (simbaqueba et al., 2011) were analyzed in the cape gooseberries. the ssr loci were: ssr1, ssr2, ssr10, ssr11, ssr15, ssr54, ssr72, ssr77, ssr112, ssr118, ssr121, ssr123, ssr126, ssr138 and ssr146. information about primers, melting temperature and conditions for pcr amplification can be found in simbaqueba et al. (2011). the forward primer of each locus was f luorescently labeled at the 5’ end. after amplification, pcr products were separated in an abi prism® 3500 (applied biosystems, foster city, ca) through services provided by the institute of genetics at unal in bogota. allele calling and genotyping were carried out with the program genemapper® v. 4.0 (applied biosystems, 2006). genetic structure analyses to quantify the genetic diversity of the accessions according to their geographic origin and biological status (cultivated and non-cultivated), we calculated the number of alleles per locus (na), effective number of alleles (ne), observed heterozygosity (ho), expected heterozygosity (he = 1– pi2 n i =1 ) and fixation index (f=(he-ho)/he) with the program genalex v. 6.5 (peakall and smouse, 2012). for each locus, the polymorphism information content (pic) was also calculated. table 1. distribution by andean cordillera and department of cultivated and non-cultivated individuals and accessions of the cape gooseberries included in this study. andean cordillera department cultivated non-cultivated total accessions individuals accessions individuals accessions individuals eastern norte de santander 4 16 7 41 11 57 santander 0 0 5 20 5 20 boyaca 7 27 11 48 18 75 cundinamarca 16 61 11 36 27 97 central antioquia 0 0 8 34 8 34 caldas 1 3 4 13 5 16 western cauca 0 0 1 3 1 3 nariño 4 18 6 25 10 43 total 32 125 53 220 85 345 8 agron. colomb. 34(1) 2016 in order to evaluate the genetic relationships between the accessions by geographic origin and biological status, two matrixes of genetic distances were calculated. nei’s genetic distance assumes the mutational model of infinite alleles (nei, 1987) and the chord distance (cavalli-sforza and edwards, 1967) does not assume any specific mutational model. from these distances, neighbor-joining topologies were generated with the phylip package v. 3.5c (felsenstein, 1993) and the topologies were visualized with the software figtree (rambaut and drummond, 2014). the genetic structure was investigated by means of analysis of molecular variance (amova) (excoffier et al., 1992) with 1,000 permutations as implemented in the program genalex v. 6.5 (peakall and smouse, 2012). for this purpose, we used the state of cultivation (cultivated and noncultivated), department of origin and andean cordillera (western, central and eastern andes) as sources of variation. the genetic structure was also investigated by means of a bayesian approach implemented in the software structure (pritchard et al., 2000) and by means of a principal coordinate analysis (pco) implemented in genalex v. 6.5 (peakall and smouse, 2012). for the bayesian approach, individuals were assigned to a number of k populations and q-matrixes of global ancestry were obtained. in this analysis, the k from 2 to 6 was analyzed in a total of 20 simulations with a burnin period of one million and one million mcmc (markov chain monte carlo) steps after burnin. the program clumpp (jakobsson and rosenberg, 2007) was used to obtain a single qmatrix for each k and from all of the 20 independent simulations. the optimum k was chosen according to evanno et al. (2005) using the structure harvester program (earl and vonholdt, 2012). bar plots for the ancestry coefficients of individuals were drawn using the distruct software (rosenberg, 2007). the admixture and correlated allele frequency models were used because they are more appropriate for outcrossing species such as the cape gooseberry (lagos et al., 2008). for the pco analysis, the individuals were grouped according to their geographic origin and biological status and a matrix of genetic distance was calculated with the program genaiex v. 6.5 (peakall and smouse, 2012). morpho-agronomical traits and association analyses herrera et al. (2011, 2012) carried out a morpho-agronomical evaluation of a collection of 54 cape gooseberry accessions held at the unal, bogota, with 23 quantitative variables related to yield and fruit quality, among them the most important variables were: yield, total soluble solids, percentage of fruit cracking, fresh fruit weight with the calyx, fresh fruit weight, dry fruit weight with the calyx, dry fruit weight, fruit volume, ph and maturity index. in this study, association tests were carried out between the ssr allele diversity and these ten phenotypic variables for a sample of 187 individuals from which these data were available. for this, mixed linear models implemented in the software gapit (lipka et al., 2012) were used, controlling for the population structure and genetic relatedness among the individuals by incorporating a pca and a kinship matrix also calculated in gapit (lipka et al., 2012). box-cox transformations of variables were done with the appropriate lambda values with the software r (team, 2014) to reach the optimal fit against the normal distribution. p-values were corrected using the false discovery rate (fdr) criterion. results polymorphisms in ssr loci a total of 50 alleles was observed in the whole sample, between two and five alleles per locus and an average number of alleles per locus of 3.059 (tab. 2). it can be seen that the observed allele sizes were close to the expected allele sizes, that many alleles were rare (frequency <5%) and that many rare alleles were unique to either cultivated or non-cultivated accessions. the most polymorphic ssr locus was ssr15 with a pic of 0.568, the remaining ssr loci showed pic values between 0.043-0.067, 0.101-0.132 and 0.317-0.344. the expected heterozygosity ranged from 0.026 for locus ssr121 and ssr10 to 0.641 for locus ssr15, with an average expected heterozygosity of 0.223. the inbreeding coefficients (f) for these loci were mostly negative, indicating an excess of heterozygotes, as can be expected for a self-compatible but outcrossing species (lagos et al., 2008). genetic structure when comparing the accessions from different biological statuses (tab. 3), we saw that the cultivated and non-cultivated accessions were very similar in terms of different indexes related to genetic diversity (na, ne, ho, he and f). the genetic differentiation among the cultivated and non-cultivated accessions as measured by the amova was small but significant (fst = 0.058, p = 0.001). table 3 also shows the genetic diversity values estimated according to the department of origin. the expected heterozygosity (he) values ranged from 0.173 for antioquia to 0.229 for boyaca and norte de santander. the genetic differentiation among the departments (fst = 0.106, p= 0.001), as indicated by the amova, was significant and larger than between the biological statuses. 9chacón s., sánchez, and barrero m.: genetic structure of a colombian cape gooseberry (physalis peruviana l.) collection by means of microsatellite markers table 2. polymorphism and genetic diversity data for the ssr15 loci that were used and the 345 individuals analyzed in this study. locus n observed allele sizes in bp (frequency) expected allele size (bp) na ne ho he pic f* ssr1 3 177 (0.161) 197 (0.052) 205 (0.787) 206 3 1.543 0.371 0.352 0.317 -0.054 ns ssr2 4 212 (0.003) a 219 (0.001) b 232 (0.017) 238 (0.978) 237 4 1.045 0.043 0.043 0.042 -0.018 ns ssr10 4 169 (0.010) 172 (0.001) b 184 (0.987) 188 (0.001) b 185 4 1.026 0.020 0.026 0.025 0.214*** ssr11 2 168 (0.486) 178 (0.514) 180 2 1.998 0.971 0.500 0.375 -0.944*** ssr15 3 169 (0.310) 181 (0.233) 184 (0.457) 172 3 2.785 0.899 0.641 0.568 -0.402*** ssr54 3 188 (0.022) 198 (0.965) 204 (0.013) b 197 3 1.073 0.052 0.068 0.067 0.229*** ssr72 3 154 (0.944) 160 (0.053) 166 (0.003) b 158 3 1.118 0.076 0.105 0.101 0.278*** ssr77 5 201 (0.007) 206 (0.020) 210 (0.929) 214 (0.035) 218 (0.009) a 216 5 1.156 0.093 0.135 0.132 0.314*** ssr112 3 192 (0.001) a 195 (0.320) 201 (0.678) 203 3 1.777 0.638 0.437 0.344 -0.458*** ssr118 4 154 (0.015) b 174 (0.003) 178 (0.978) 181 (0.004) b 180 4 1.045 0.044 0.043 0.043 -0.017 ns ssr121 2 174 (0.987) 178 (0.013) b 189 2 1.026 0.026 0.026 0.025 -0.013 ns ssr123 5 191 (0.001) a 195 (0.037) 201 (0.247) 205 (0.713) 210 (0.001) b 216 5 1.752 0.234 0.429 0.366 0.455*** ssr126 2 193 (0.014) b 196 (0.986) 202 2 1.029 0.029 0.029 0.027 -0.015 ns ssr138 4 130 (0.717) 136 (0.139) 140 (0.039) 148 (0.104) 138 4 1.830 0.542 0.454 0.421 -0.195*** ssr146 3 180 (0.485) 183 (0.514) 188 (0.002) b 187 3 2.004 0.970 0.501 0.378 -0.935*** total 50 3.059 1.424 0.295 0.223 0.2154 -0.104 n, number of observed alleles; na, average number of alleles per locus; ne, effective number of alleles; ho, observed heterozygosity; he, expected heterozygosity; pic, polymorphic information content; f, inbreeding coefficient (* the upper index shows the results of the chi-square test of hardy-weinberg equilibrium for each locus: ns, non-significant and *** highly significant with p≤0.001). the expected allele size was taken from simbaqueba et al. (2011). in the observed allele size and frequency, a means alleles unique to cultivated accessions and b means alleles unique to non-cultivated accessions. 10 agron. colomb. 34(1) 2016 in regards to the andean cordilleras, the he values ranged from 0.137 for the central andes to 0.192 for the eastern andes. the level of differentiation between the andean cordilleras (fst = 0.174, p = 0.001) was significant and larger than between the departments and biological statuses. the genetic structure was also investigated by means of genetic distances, pco and structure analyses. the average nei’s genetic distance among the accessions was 0.13, with a minimum value of 0 and a maximum value of 0.503. figure 1 shows a histogram of genetic distance values among the analyzed accessions. most of the pairwise comparisons showed genetic distance values between 0.1 and 0.15. the genetic distance was also calculated for the accessions from different departments and biological statuses (13 different groups). the department that showed the highest average genetic distance was cauca with 0.19, much higher than the average of 0.13. the pairwise comparison between the accessions that showed the largest genetic distance (0.50) was between one accession from cauca (non-cultivated) and one accession from norte de santander (non-cultivated), two departments that are at the two extremes of the analyzed geographical range. figure 2 shows the genetic relationships among the accessions according to the department of origin and biological table 3. genetic diversity values in the cape gooseberry by biological status (cultivated versus non-cultivated) and geographic origin (departments and andean cordillera) as measured by the set of 15 ssr loci used in this study. biological status n na ne ho he f cultivated 125 2.353 1.403 0.268 0.209 -0.134 non-cultivated 220 2.824 1.428 0.310 0.227 -0.124 department norte de santander 57 2.294 1.415 0.297 0.229 -0.136 santander 20 1.765 1.381 0.291 0.209 -0.309 boyaca 75 2.235 1.437 0.309 0.229 -0.209 cundinamarca 97 2.294 1.390 0.265 0.212 -0.093 antioquia 34 1.765 1.320 0.293 0.173 -0.368 caldas 16 1.588 1.328 0.301 0.182 -0.543 cauca 3 1.353 1.353 0.353 0.176 -1.000 nariño 43 1.824 1.385 0.330 0.211 -0.310 andean cordillera eastern 249 2.733 1.351 0.230 0.192 -0.049 central 50 1.667 1.246 0.231 0.137 -0.256 western 46 1.800 1.319 0.254 0.179 -0.179 total population 345 3.059 1.424 0.295 0.223 -0.104 n, sample size; na, average number of alleles per locus; ne, effective number of alleles; ho, observed heterozygosity; he, expected heterozygosity; f, inbreeding coefficient. figure 1. histogram showing the nei’s genetic distance values observed for the set of cape gooseberry accessions analyzed with a set of 15 ssr loci. 0. 05 -0 .1 00. 05 0. 10. 15 0. 25 -0 .3 0. 20. 25 0. 15 -0 .2 0. 30. 35 0. 45 -0 .5 0. 40. 45 0. 50. 55 0. 35 -0 .4 0 1,600 1,400 1,200 1,000 800 400 200 600 1,800 n um be r of p ai rw is e co m pa ri so ns genetic distance status by means of a neighbor joining (nj) topology based on nei’s genetic distances (similar results were obtained with the chord distance). it can be seen that, on the one hand, cultivated and non-cultivated accessions from the eastern andes tended to cluster together (group 1) and, on the other hand, cultivated and non-cultivated accessions from the central and western andes tended to cluster together (group 2). the accession from cauca (non-cultivated) appeared as the most distant accession. 11chacón s., sánchez, and barrero m.: genetic structure of a colombian cape gooseberry (physalis peruviana l.) collection by means of microsatellite markers the three axes of pco explained 57.36%, 24.04% and 10.20% of variation, respectively, for a cumulative 91.60%. the pco analysis also suggested the existence of two main groups of accessions (fig. 3), similar to the nj topology. the non-cultivated accession from cauca was separated from the two groups, a pattern also observed in the nj topology. for the bayesian analysis in the structure, 13 groups were defined according to the department of origin and biological status (see legend of fig. 4). the optimum k was 4 according to the method proposed by evanno et al. (2005). figure 4 shows the plot of ancestry coefficients from k 2 to 4 for each of the 13 groups. figure 5 shows the ancestry coefficients for each of the 13 groups from each of the four populations defined by the structure (k = 4). it can be seen in fig. 5 that the ancestry coefficients of the departments norte de santander cult nor te d e s anta nde r no n-c ult cundinam arca cult bo ya ca n on -c ul t cu nd ina m arc a n on -c ult boyaca cult na riñ o n on -c ult antioqu ia noncult nariño cult ca uc a no ncu lt caldas non-cult caldas cult santander non-cult 1 2 505634 483 870 462 853 669 644 figure 2. neighbor-joining topology showing the genetic relationships among the cape gooseberry accessions built on the basis of a nei’s genetic distance matrix of ssr polymorphisms. each unit of analysis consisted of accessions from the same department and biological status (cultivated or non-cultivated). two major groups (1 and 2) can be obseved. numbers on the topology indicate boostrap support. 2 1 principal coordinates (pcoa) caldas, nc antioquia, nc nariño, nc nariño, c boyaca, nc cundinamarca, nc boyaca, c norte de santander, c cundinamarca, c santander, nc norte de santander, c caldas, c cauca, nc coord, 1 c oo rd , 2 figure 3. pco analysis showing the genetic relationships among the cape gooseberry accessions. each unit of analysis consisted of accessions from the same department and biological status (cultivated or non-cultivated). two major groups (1 and 2) can be observed. 12 agron. colomb. 34(1) 2016 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 k=2 k=3 k=4 2. boyaca, cultivated 3. boyaca, non-cultivated 4. caldas, cultivated 5. caldas, non-cultivated 6. cauca, non-cultivated 7. cundinamarca, cultivated 8. cundinamarca, non-cultivated 9. nariño, cultivated 10. nariño, non-cultivated 11. norte de santander, cultivated 12. norte de santander, non-cultivated 13. santander, non-cultivated 1. antioquia, non-cultivated 1 2 figure 4. plots of global ancestry for cultivated and non-cultivated physalis peruviana from different departments in colombia obtained from the structure. results for k = 2, k = 3 and k = 4 are shown from top to bottom. a total of 13 groups were assessed: 1. antioquia, non-cultivated; 2. boyaca, cultivated; 3. boyaca, non-cultivated; 4. caldas, cultivated; 5. caldas, non-cultivated; 6. cauca, non-cultivated; 7. cundinamarca, cultivated; 8. cundinamarca, non-cultivated; 9. nariño, cultivated; 10. nariño, non-cultivated; 11. norte de santander, cultivated; 12. norte de santander, non-cultivated; 13. santander, non-cultivated. figure 5. pie graphs that show the percentages of global ancestry from each of the four hypothetical populations, k = 4 (according to the results shown in fig. 4) for different units of analysis. each unit of analysis consisted of accessions from the same department and biological status (cultivated or non-cultivated). 13chacón s., sánchez, and barrero m.: genetic structure of a colombian cape gooseberry (physalis peruviana l.) collection by means of microsatellite markers from the eastern andes (group 1) were different from those at the central and western andes (group 2).the differentiation between these two groups as measured by the amova (fst = 0.181, p = 0.001) was significant. association analyses among the ssr alleles and morpho-agronomical variables no associations were detected among the ssr alleles and the ten analyzed phenotypic variables. for comparison purposes, association analyses were carried out with raw data and transformed data. with the raw data, two alleles in the locus ssr2 were associated with the fruit weight, fruit weight with the calyx and fruit volume, and one allele in the locus ssr54 was associated with the maturity index and ph, but these associations did not hold when the transformed data were used. discussion documenting genetic diversity patterns in an economically important species is key for future applications and conservation of the germplasm. for example, when selecting parental genotypes for breeding programs or qtl mapping, it is very useful to know how distantly related the selected genotypes are. also, for ex situ conservation purposes and for germplasm collection activities, it is important to know how the genetic diversity available in situ is structured. hopefully, the information generated in this study will help future investigators make informed decisions about the use of the cape gooseberry germplasm. the main purpose of this study was to assess the genetic structure of the colombian cape gooseberries from different geographic regions (departments and andean cordilleras). we start this section by discussing the polymorphisms observed in the ssr loci, then we examine the levels of genetic diversity found in p. peruviana and we end our discussion by comparing the role of the biological status and geographic origin in the organization of genetic diversity. polymorphism of ssr loci in this study, a set of 15 microsatellite markers were used to assess the genetic diversity patterns in cape gooseberries from different geographic regions in colombia. in this study, pic values for the 15 ssr loci ranged from 0.043 to 0.568, with an average of 0.215, and only six loci showed moderately high pic values ranging from 0.317 to 0.568. these pic values are similar to those reported by garzónmartínez et al. (2015) (pic values from 0.094 and 0.663) who analyzed a set of 47 p. peruviana accessions and 13 related taxa with 24 indel markers derived from single copy genes in the nuclear genome. although the ssr loci used here proved to be useful for genetic diversity studies on this species, further studies should screen a larger number of ssr loci in order to identify markers with high pic values (pic of 0.6 and above) that would be useful for germplasm identification purposes (for example, variety identification). genetic diversity of cape gooseberries in colombia when interpreting the genetic diversity values obtained in one study, it is misleading to refer to those values in absolute terms and, therefore, it is better to make comparisons with previous studies on the same or related species with similar molecular markers. by doing so, we found that the colombian cape gooseberry accessions analyzed here contained slightly lower or similar numbers of alleles per locus (na = 3.059) than other physalis species. wei et al. (2012) studied a collection of 22 physalis philadelphica lam. (or tomatillo) accessions, mainly from mexico, and 14 accessions of other physalis species, including three of p. peruviana, by means of 25 ssr loci developed by simbaqueba et al. (2011). for these 25 ssr loci, the authors reported na values of 3.3 for p. philadelphica and 4.44 for the other physalis species. when comparing the nei’s genetic distances, we observed that, while in cape gooseberry the average nei’s genetic distance was 0.13, for the tomatillo, the average nei’s genetic distance was almost double (0.22) (wei et al., 2012). in other types of comparisons, we found that the expected heterozygosity (he = 0.223) estimated in the present study was lower than in previous studies involving the colombian cape gooseberry. for example, osorio-guarín et al. (2016) studied a set of 100 wild and cultivated cape gooseberry accessions from different regions in colombia with more than 5.000 snp markers and reported a he value of 0.647, almost three times the one reported here. this strong discrepancy may be explained by the kind of marker used in each study, the differences in accessions used, and the amount of loci analyzed, with the study by osorio-guarín et al. (2016) using a more complete genomic sampling. on the other hand, garzón-martínez et al. (2015) reported he values for the colombian cape gooseberry of 0.30 for indel markers and 0.41 for snp markers, again he values higher than the one reported here. in summar y, we can see t hat t he magnitude of t he genetic diversity estimators may differ greatly among studies a nd t his depends on ma ny factors, such as sample size, origin accessions and molecular markers that are used. so far, the most complete genomic s a mpl i ng of t he c olombi a n c ap e go o s e b er r y h a s 14 agron. colomb. 34(1) 2016 been the one reported by osorio-guarín et al. (2016), where higher values of genetic diversity were reported (he = 0.647). this suggests that the potential of the colombian cape gooseberry to harbor alleles that are useful for a variety of breeding purposes is promising and still to be exploited. genetic structure of the colombian cape gooseberry the genetic structure of the colombian cape gooseberry by biological status and geography was explored in this study. the genetic relationships among the different geographical regions and biological statuses shown in fig. 2 and the clustering patterns shown by the pco and structure analyses suggest that the colombian cape gooseberry could be clustered into two groups, mainly by geography. group 1 contained accessions from the eastern andes (from cundinamarca to norte de santander) and group 2 contained accessions from the central and western andes (from antioquia to nariño). these results suggest that the andean cordilleras play an important role in structuring the genetic diversity in this species and that cape gooseberry seeds may be preferentially exchanged between neighboring regions, with very little exchange between these two main groups. we have personally observed how growers have transferred cape gooseberry seeds between neighboring departments to establish new cultivated areas in order to overcome biotic and abiotic pressures found during the production cycle (personal observations in cundinamarca and boyaca). the results also show that, although there is some degree of differentiation among the cultivated and non-cultivated accessions of the same department, this level of differentiation is not as important as the one observed among the departments or cordilleras. this may suggest that cape gooseberry cultivation activities may be initiated either from cultivated or non-cultivated materials originating in the same or in neighboring departments. these results of the genetic structure, mainly by geographic region, contrast with the study by bonilla et al. (2008), who investigated the genetic structure of a collection of the colombian cape gooseberry from the southwestern part of the country (departments of nariño, cauca and valle del cauca), caldas and cundinamarca. the authors did not observe any relationship between the genetic structure and geography, maybe because their sampling was mainly focused on the departments of the southwest of colombia (western andes, group 2 in this study), with very few accessions from the central and eastern andes. the present results also contrast with the studies by osorio-guarín et al. (2016) and garzón-martínez et al. (2015) who did not find any relationship between the genetic structure and geography but rather with the biological status. osorioguarín et al. (2016) found three groups of accessions, one group containing mainly wild accessions, another group with cultivated accessions from traditional farmers, and a third group with accessions from commercial cultivated fields. one important observation was that, in the study by osorio-guarín et al. (2016), most of the wild genotypes came from the departments of cundinamarca, boyaca, santander and norte de santander (eastern andes), most of the materials from traditional farmers came from antioquia (central andes), and most of the commercial varieties came from cundinamarca and boyaca (eastern andes), which could explain why the clustering pattern was not clearly related to geography. in the study by garzónmartínez et al. (2015), the number of analyzed accessions was half of those analyzed here, with a poorer geographical representation compared with the present study. one interesting result of the present study was the large average genetic distance of the non-cultivated accession from cauca, as can be seen in fig. 2. however, the fact that cauca was represented by only one accession did not allow us to reach any conclusion. these results are certainly important for future breeding activities for the cape gooseberry. it is recommended that future evaluations of germplasm for agronomical traits and disease resistant traits should include wild and cultivated accessions from the two groups identified in this study because some traits might be present in one of the groups and absent in the other. for example, osorio-guarín et al. (2016) assessed resistance to f. oxysporum in a set of 100 cape gooseberry cultivated and non-cultivated accessions from different regions in colombia and found 16 accessions that showed a tolerance response to the fungus, mainly wild accessions from the departments of antioquia, cundinamarca and boyaca. conclusions in general, we can say that the genetic diversity estimators reported here for the colombian cape gooseberry were lower than those reported in previous studies on the same or related physalis species. we believe these discrepancies were mainly due to the different genomic coverages in the studies, the type of markers used and the analyzed populations. we can conclude that the andean cordilleras played a more important role in structuring the genetic diversity in the colombian cape gooseberry than the biological status (wild versus cultivated). these results have important implications for future studies that aim to evaluate the 15chacón s., sánchez, and barrero m.: genetic structure of a colombian cape gooseberry (physalis peruviana l.) collection by means of microsatellite markers genetic diversity available in this species and should include samples from the eastern, central and western andes. the fact that different studies reached different conclusions in relation to genetic structure patterns in the colombian cape gooseberry leads us to propose that we still need a more comprehensive study with better genomic and geographical sampling. acknowledgments we would like to thank tulio cesar lagos for providing the germplasm material from nariño that was used in this study. we would also like to thank the funding support received from ministerio de agricultura y desarrollo rural (colombia), contract no. 054/08072-2008l4787-3281. literature cited agronet. 2015. cifras agropecuarias. in: www.agronet.gov.co; consulted: december, 2015. applied biosystems. 2006. user bulletin genemapper® software version 4.0. paisley, uk. berdugo c., j.a., f. enciso r., c. gonzález a., and l.s. barrero m. 2015. variabilidad genética de parentales y poblaciones f1 inter e intraespecíficas de physalis peruviana l. y p. f loridana rydb. rev. bras. frutic. 37, 179-192. doi: 10.1590/0100-2945-002/14 bonilla b., m.l. and k. espinosa p. 2003. colección, caracterización fenotípica y molecular de poblaciones de uchuva physalis peruviana l. undergraduate thesis. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. bonilla b., m.l., k. espinosa p., a.m. posso t., h.d. vásquez a., and j.e. muñoz f. 2008. establecimiento de una colección de trabajo de uchuva del suroccidente colombiano. acta agron. 57, 95-99. bushakra, j.m., k.s. lewers, m.e. staton, t. zhebentyayeva, and c.a. saski. 2015. developing expressed sequence tag libraries and the discovery of simple sequence repeat markers for two species of raspberry (rubus l.). bmc plant biol. 15, 258. doi: 10.1186/s12870-015-0629-8 cailes, r.l. 1952. the cultivation of cape gooseberry. j. agric. west. aust. 1, 363-365. cavalli-sforza, l.l. and a.w.f. edwards. 1967. phylogenetic analysis: models and estimation procedures. amer. j. hum. genet. 21, 550-570. doi: 10.2307/2406616 council, n.r. 1989. lost crops of the incas: little-known plants of the andes with promise for worldwide cultivation. national academy press, washington d.c. criollo e., h., t.c. lagos b., c.p. criollo v., and m. guerrero b. 2001a. caracterización de materiales de uvilla (physalis peruviana l.) por sus características de calidad. rev. cienc. agr. 18, 168-180. criollo e., h., t. lagos b., h. ruiz e., and c. mosquera q. 2001b. evaluación de cultivares de uvilla (physalis peruviana) con base en su capacidad productiva. rev. cienc. agric. 18, 70-85. earl, d.a. and b.m. vonholdt. 2012. structure harvester: a website and program for visualizing structure output and implementing the evanno method. conservation genet. resour. 4, 359361. doi: 10.1007/s12686-011-9548-7 enciso-rodríguez, f.e., c. gonzález, e.a. rodríguez, c.e. lópez, d. landsman, l.s. barrero, and l. mariño-ramírez. 2013. identification of immunity related genes to study the physalis peruviana fusarium oxysporum pathosystem. plos one, 8, e68500. doi: 10.1371/journal.pone.0068500 eva nno, g., s. regnaut a nd j. goudet. 20 05. detect ing t he number of clusters of individuals using the software structure: a simulation study. mol. ecol. 14, 2611-2620. doi: 10.1111/j.1365-294x.2005.02553.x excoffier, l., p.e. smouse, and j.m. quattro. 1992. analysis of molecular variance inferred from metric distances among dna haplotypes: application to human mitochondrial dna restriction data. genetics 131, 479-491. felsenstein, j. 1993. phylip: phylogenetic inference package, version 3.5 c. university of washington, washington dc. fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo. pp. 9-26. in: flórez, v.j., g. fischer, and a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. fischer, g. and p.j. almanza-merchán. 1993. nuevas tecnologías en el cultivo de la uchuva physalis peruviana l. agro-desarrollo 4, 292-304. garzón-martínez, g.a., z.i. zhu, d. landsman, l.s. barrero and l. mariño-ramírez. 2012. the physalis peruviana leaf transcriptome: assembly, annotation and gene model prediction. bmc genom. 13, 151. doi: 10.1186/1471-2164-13-151 garzón-martínez, g.a., j.a. osorio-guarín, p. delgadillo-durán, f. mayorga, f.e. enciso-rodríguez, d. landsman, l. mariñoramírez, and l.s. barrero. 2015. genetic diversity and population structure in physalis peruviana and related taxa based on indels and snps derived from cosii and irg markers. plant gene 4, 29-37. doi: 10.1016/j.plgene.2015.09.003 gonzález g., c. and l.s. barrero m. 2011. estudio de la marchitez vascular de la uchuva para el mejoramiento genético del cultivo. corpoica, mosquera, colombia. herrera m., a.m., j.d. ortiz a., g. fischer, and m.i. chacón s. 2011. behavior in yield and quality of 54 cape gooseberry (physalis peruviana l.) accessions from north-eastern colombia. agron. colomb. 29, 189-196. herrera m., a.m., g. fischer, and m.i. chacón s. 2012. agronomical evaluation of cape gooseberries (physalis peruviana l.) from central and north-eastern colombia. agron. colomb. 30, 15-24. jakobsson, m. and n.a. rosenberg. 2007. clumpp: a cluster matching and permutation program for dealing with label switching and multimodality in analysis of population structure. bioinformatics 23, 1801-1806. doi: 10.1093/bioinformatics/btm233 juyó, d., f. sarmiento, m. álvarez, h. brochero, c. gebhardt, and t. mosquera. 2015. genetic diversity and population structure in diploid potatoes of group phureja. crop sci. 55, 760-769. doi: 10.2135/cropsci2014.07.0524 kalia, r.k., m.k. rai, s. kalia, r. singh, and a.k. dhawan. 2011. microsatellite markers: an overview of the recent progress in plants. euphytica 177, 309-334. doi: 10.1007/s10681-010-0286-9 http://www.agronet.gov.co http://dx.doi.org/10.1590/0100-2945-002/14 http://dx.doi.org/10.1186/s12870-015-0629-8 http://dx.doi.org/10.2307/2406616 http://dx.doi.org/10.1007/s12686-011-9548-7 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0068500 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-294x.2005.02553.x http://dx.doi.org/10.1186/1471-2164-13-151 http://dx.doi.org/10.1016/j.plgene.2015.09.003 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/btm233 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2014.07.0524 http://dx.doi.org/10.1007/s10681-010-0286-9 16 agron. colomb. 34(1) 2016 lagos b., t.c., h. criollo e., and c. mosquera q. 2001. evaluación preliminar de cultivares de uvilla (physalis peruviana l.) para escoger materiales con base en la calidad del fruto. rev. cienc. agric. 18, 82-94. lagos b., t.c., f.a. vallejo c., h. criollo e., and j.e. muñoz f. 2008. biología reproductiva de la uchuva. acta agron. 57, 81-87. legge, a.p. 1974. notes on the history, cultivation and uses of physalis peruviana l. j. roy. hort. soc. 99, 310-314. lipka, a.e., f. tian, q. wang, j. peiffer, m. li, p.j. bradbury, m.a. gore, e.s. buckler, and z. zhang. 2012. gapit: genome association and prediction integrated tool. bioinformatics 28, 2397-2399. doi: 10.1093/bioinformatics/bts444 menzel, m.y. 1951. the cytotaxonomy and genetics of physalis. proc. amer. phil. soc. 95, 132-183. nei, m. 1987. molecular evolutionary genetics. columbia university press, new york, ny. ortiz, d.c., a. bohórquez, m.c. duque, j. tohme, d. cuéllar, and t. mosquera v. 2012. evaluating purple passion fruit (passif lora edulis sims f. edulis) genetic variability in individuals from commercial plantations in colombia. genet. resour. crop evol. 59, 1089-1099. doi: 10.1007/s10722-011-9745-y osorio-guarín, j.a., f.e. enciso-rodríguez, c. gonzález, n. fernández-pozo, l.a. mueller, and l.s. barrero. 2016. association analysis for disease resistance to fusarium oxysporum in cape gooseberry (physalis peruviana l.). bmc genomics. 17, 248. doi: 10.1186/s12864-016-2568-7 peakall, r. and p.e. smouse. 2012. genalex 6.5: genetic analysis in excel. population genetic software for teaching and researchan update. bioinformatics 28, 2537-2539. doi: 10.1093/ bioinformatics/bts460 pritchard, j.k., m. stephens, and p. donnelly. 2000. inference of population structure using multilocus genotype data. genetics 155, 945-959. rambaut, a. and a.j. drummond. 2014. figtree version 1.4.2. in: http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/; consulted: january, 2016. rodríguez c., n.c. and m.l. bueno a. 2006. study of the cytogenetic diversity of physalis peruviana l.(solanaceae). acta biol. colomb. 11, 75-85. rosenberg, n.a. 2007. distruct: a program for the graphical display of structure results. in: https://rosenberglab.stanford.edu/ distruct.html; consulted: january, 2016. simbaqueba, j., p. sánchez, e. sánchez, v.m. núñez z., m.i. chacón, l.s. barrero, and l. mariño-ramírez. 2011. development and characterization of microsatellite markers for the cape gooseberry physalis peruviana. plos one 6, e26719. doi: 10.1371/ journal.pone.0026719 team, r.c. 2014. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna, austria. valencia r., r.a., m. lobo a., and g.a. ligarreto m. 2010. estado del arte de los recursos genéticos vegetales en colombia: sistema de bancos de germoplasma. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 11, 85-94. vega-vela, n.e. and m.i. chacón-sánchez. 2011. isolation of highquality dna in 16 aromatic and medicinal colombian species using silica-based extraction columns. agron. colomb. 29, 349-357. wei, j., x. hu, j. yang, and w. yang. 2012. identification of singlecopy orthologous genes between physalis and solanum lycopersicum and analysis of genetic diversity in physalis using molecular markers. plos one 7, e50164. doi: 10.1371/journal. pone.0050164 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/bts444 http://dx.doi.org/10.1007/s10722-011-9745-y http://dx.doi.org/10.1186/s12864-016-2568-7 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460 http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/ https://rosenberglab.stanford.edu/distruct.html https://rosenberglab.stanford.edu/distruct.html http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0026719 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0026719 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0050164 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0050164 received for publication: 22 november, 2013. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 research group andean fruit production, faculty of agricultural sciences, universidad de nariño. pasto (colombia). 2 department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 research group andean fruit production, faculty of agricultural sciences, universidad de nariño. pasto (colombia). hcriolloescobar@gmail.com agronomía colombiana 32(2), 276-282, 2014 technical-economic characterization of the lulo production system (solanum quitoense lam.) in the department of nariño caracterización técnico-económica del sistema de producción de lulo (solanum quitoense lam.) en el departamento de nariño johanna muñoz b.1, luis felipe rodríguez c.2, and hernando criollo3 abstract resumen nariño is a significant producer of lulo in colombia, with the producers of the region found in the northern part of the department. the principal problems for the producers are the low levels of productivity and profit, which have led to increasing abandonment of this crop, losses of manual labor, and a reduction in the standard of living. the general objective of the present study focused on the application of multivariate analysis in order to reveal the characteristics of the production system, such as the elements of decisions. the results of surveys, interviews, and direct observations of the production units were analyzed through principal component and grouping analyses, using the ward distance criterion. the studied lots were between 1,788 m a.s.l. in the la florida district of the municipality of colón and 2,480 m a.s.l. in the botanilla district of the municipality of cartago. yields were low, although the majority of the producers in colón obtained yields over 7.0 kg/ plant with a shared production system. the plantlets used for the establishment of the crops are produced by the farmers, few in number, and rarely bought. chemical fertilization and phytosanitation predominate, although, in san lorenzo, only organic fertilizers are applied during sowing; microelements are not applied in any of the municipalities. the harvest is commercialized by agrobusinesses with prices fixed by the venders. the analysis of the economic variables showed that those producers with a high number of plants were more efficient and obtained a profit of 488.4%, higher than the general average which was 202.5%. nariño es un productor importante de lulo en colombia, localizándose la región productora en el norte del departamento. el principal problema de los productores se centra en los bajos niveles de productividad y rentabilidad, lo cual ha provocado el abandono progresivo del cultivo, pérdida de mano de obra y reducción de su nivel de vida. el objetivo general del presente estudio se centró en la aplicación del análisis multivariado para el conocimiento de las características de este sistema productivo; como elementos de juicio, se analizaron los resultados de encuestas, entrevistas y observaciones directas de las unidades productivas, mediante un análisis de componentes principales y de agrupamiento utilizando como criterio las distancias de ward. los predios investigados se ubicaron entre 1.788 msnm en la vereda la florida, municipio de colón y 2.480 msnm en botanilla, municipio de cartago. los rendimientos son bajos, aunque la mayoría de los productores de colón obtienen rendimientos superiores a 7,0 kg/planta en un sistema de producción compartido. las plántulas utilizadas para el establecimiento del cultivo, son producidas por los productores y solo unos pocos, las compran en casas especializadas. predominan los controles fitosanitarios y la fertilización química, aunque en san lorenzo se aplica solo abono orgánico en la siembra y no se aplican microelementos en ningún municipio; la cosecha se comercializa en la agroempresa con precios fijados por el comercializador. el análisis de las variables económicas mostró que aquellos productores con mayor número de plantas, fueron más eficientes y alcanzaron una rentabilidad de 488,4%, por encima del promedio general que fue de 202,5%. key words: fruits, descriptive analysis, principal component analysis, cluster analysis. palabras clave: frutas, aná lisis descriptivo, aná lisis de componentes principales, análisis de agrupamiento. introduction globalization has made economies more dependent and demands a higher level of competitiveness in order to gain and maintain market share (arredondo and hernández, 2012). it has increased competition at the national and international levels; production regions must implement technology and strategies that aim to reach the maximum levels of competitiveness (encinas et al., 2011). this scenario requires knowing the current competiveness level of a product or region to form the baseline for the design of policies and strategies that correct weaknesses or 277muñoz b., rodríguez c., and criollo: technical-economic characterization of the lulo production system (solanum quitoense lam.) in the department of nariño strengthen successful situations (lascano, 2002; lombana and rozas, 2008). colombia is an agricultural country; however, this sector presents worrying productivity indices, mostly due to conditions of low technology, low innovation abilities, and high production costs, resulting in lacking competiveness for access to national and international specialty markets (arredondo and hernández, 2012). lulo is considered a promising crop with potential due to its nutritional value and its organoleptic properties that make it desirable in national and international markets (denis, et al., 1985; lobo and medina, 2000; huertas et al., 2011). colombia is part of the origin center of this fruit and offers optimal environments for the crop; however, the desired degree of development has not been reached due to the difficulty in obtaining materials with desirable characteristics that would allow for exploiting the genetic potential of the fruit and for competition in markets (heiser, 1985; tafur, 2006). cultivated areas are located in hillside zones between 1,200 and 2,800 m a.s.l., offering an alternative with potential for diversifying the production systems of the coffee-growing zone or in those zones with illicit crops (franco et al., 2002). profitability is closely linked to the use of familial manual labor and crop yields vary between 3 and 18 t ha-1, due to factors such as the climatic characteristics of the cultivation zone, soil fertility, technology level, and the limited offering of genetically superior cultivars (lobo, 2004; angulo, 2008; huertas et al., 2011). lulo cultivation is an area of great importance to the municipalities of northern nariño due to the fact that it generates employment, provides income, and improves the standard of living for the producers. however, multiple problems of a technological, phytosanitary, and commercial nature threaten its sustainability (ciat, 2007). according to agronet (2012), between the years 2010 and 2012, nariño presented a decreased annual lulo production rate of 16.71%, decreased harvested area (18.70%) and a slight increase in yield (1.99%). the low profitability of the producers is a consequence of the low productivity, deficient quality, and disorganization of the production and the producers, which make them vulnerable to the intermediaries with whom they do not have the ability to negotiate (muñoz et al., 2013). in colombia, there are 7,559 ha cultivated with lulo (2012) and, for the year 2025, it is estimated that there will be a need for another 10,000 ha (tafur, 2006). according to agronet (2012), if the average production of 5.3 t ha-1 of nariño, the average national production of 8.9 t ha-1 and the 27 t ha-1 fresh fruit production potential of the species are taken into account, the technological gap is around 18.1 t ha-1; that is to say, between 27 and 45 million colombian pesos are lost out on per hectare by the farmers. agricultural production can be understood as the ability to achieve higher production with the desired quality at a low cost in order to increase customer satisfaction and profitability (lascano, 2002). when production is higher, it benefits the community through the creation of new jobs and taxes. if the concept of sustainability over time is added to this definition, it is possible to speak about the competitiveness of agricultural businesses (pannell et al., 2013; escudero, 2002). competiveness in this context must be understood as the ability of lulo producers to remain in the market in the long-term through the continuous improvement of technology in order to offer quality products at a reasonable price for the consumer. in the current conditions, the low level of technology among the lulo producers of the municipalities of northern nariño impedes competiveness at the national and international levels, which could result in the disappearance of these cultivated areas in the immediate future (huertas et al., 2011). this study of the production system allowed for the identification of the activities from the start of production until harvest and commercialization; it also revealed the strengths and weaknesses that can be found within a determined production system (huertas et al., 2011). according to pedraza et al. (2011), a system is composed of interactive components, such as the agricultural production of a country, a region, or even small levels such as farms. agrobusinesses are systems with different types of resources, processes and production components that the farmers, individually or collectively, combine to form subsystems; at the same time, they convert the resources into products and the products into resources through the systematic action of the resources, the systematic collection of the products and systematic exchange of both within the socioeconomic context of the system in a manner that sustains all (homolka and bubeníková, 2013; tang, 2013). the role of agrobusinesses as socioeconomic systems is limited by the broadness of the decisions permitted to the producers by the social system, by the value assigned by the economic system to the resources and products, by the availability of land, manual labor, and technology, 278 agron. colomb. 32(2) 2014 and the information on how to combine the components available in the agrobusinesses (de groote et al., 2010; asfaw et al., 2012). with these considerations, this study aimed to use multivariate analysis techniques in the technical-economic characterization of the lulo production system (solanum quitoense lam.) in the municipalities of cartago, colón and san lorenzo in the department of nariño in order to identify the factors with more inf luence on the system’s competitiveness. materials and methods the present study employed a descriptive-type non-experimental methodological design that was carried out in the municipalities of cartago, colón and san lorenzo, located in the northern section of the department of nariño, where 45% (307 ha) of the cultivated area for lulo for this department is located (madr, 2010). the municipality of cartago is located at 01°55’25’’ n and 77°07’55’’ w, at a distance of 84 km from the department’s capital, with an altitude of 2,000 m a.s.l. and average temperature of 18oc. the municipality of colón is located at 01°38’12’’ n and 76°58’0’’ w, 127 km from the town of pasto, at 1,750 m a.s.l., with an average temperature of 17oc; the municipality of san lorenzo is located at 1°44’32’’ n and 77°19’51’’ w, 104 km from the town of pasto, at 2,150 m a.s.l., with an average temperature of 16oc. the economy of these municipalities is principally based on agriculture and the principal products are coffee, mora, lulo, corn, cane and fique. the agriculture is carried out by families on a small scale for self-consumption and the excess is sold in local, departmental and national markets (departamento de nariño, 2011). this technical-economic study of the lulo production system of the mentioned municipalities started with information from the directors of umatas to determine the name of the producer, the number of plants per productive unit, and the location of the farm; 215 productive units were identified, distributed as follows: cartago (103), colón (42) and san lorenzo (70). the number of plants was stratified as follows: less than 1,000 plants, between 1,000 and 2,000 plants, and productive units with more than 2,000 plants. stratified random sampling was carried out with allocation for the municipalities and the size of the productive units according to the number of plants. the number of farm units to survey was calculated using the formula proposed by scheaffer et al. (2007) and ríos et al. (2004), resulting in 59 farms that were distributed according to the participation of each municipality in the number and size of crops. furthermore, information was gathered with interviews, visits to the farms, and official statistics and reports from the ministerio de agricultura, secretaría de agricultura de nariño and developmental plans of the municipalities. the obtained information was evaluated with the spad v5.6 software through a principal component analysis (pca) and a cluster analysis using ward distances as a classification criterion (ríos et al., 2004; chávez et al., 2010). results and discussion the analysis of the information obtained with the surveys established that 55.9% of the crops are located above 2,000 m a.s.l., 23.7% are between 2,000 and 1,900 m a.s.l., and 20.3% are below 1,900 m a.s.l., a condition that is highly related to the time required from sowing to harvesting of the product, according to medina et al. (2009). small crops predominate, with less than 2,000 plants (86.4%), resulting in high heterogeneity in the production and quality which causes disadvantages in the ability to negotiate in the commercialization process (aubron et al., 2009). the majority of the productive units are owned (81.4%), 5.1% are rented and 13.5% are used by companies. a 42.3% of the sowing of the crops coincides with the rainy season, 47.5% do not use any programming type, and only 10.2% use interval sowing which allows for production year-round; resulting in the vast majority of the producers being at risk due to variations from climatic changes and the lack of adapted cultivars, as expressed by brown and funk (2008). due to its treatment as a crop that does not allow for direct sowing, the quality of the plants is of great importance to the future performance of farms; however, 89.8% of the producers carry out their own seeding and only 10.2% buy plants produced by specialized companies in la unión and popayán. the preparation of the soil is usually (84.7%) done by only tilling the sowing site, which improves soil behavior in terms of erosive factors, principally by water; 15.3% prefer to prepare all of the land. in terms of crop management, high variabilit y was observed in the aspects related to density, fertilization, irrigation, and sanitation management, which made it difficult to standardize the technical norms and, in general, presented heterogeneity in all the aspects related 279muñoz b., rodríguez c., and criollo: technical-economic characterization of the lulo production system (solanum quitoense lam.) in the department of nariño to production. 47.5% of the surveyed producers use sowing densities below 2,000 plants/ha, 32.2% use densities between 2,000 and 3,000 plants/ha, and 20.3% use high sowing densities (>3,000 plants/ha); resulting in different degrees of susceptibility to phytosanitary problems because high densities facilitate humidity levels that lead to the development of diseases (santos et al., 2010), such late blight (phytophthora infestans), white mold (sclerotinia sclerotiorum) and black spot disease (colletotrichum sp.), thereby limiting production (ica, 2011). the sowing of the plants is done with the application of just organic fertilizers (50.8%), only chemical fertilizers (30.5%) or with a mixture of both (18.6%). a 54.2% use spray irrigation, 30.5% use localized irrigation with conventional hoses and 15.3% do not use irrigation. 30.5% apply fertilizers every month, 64.4% do so every two months, and 5.1% do it every four months. 74.6% only apply chemical fertilizers and 25.4% use a mixture of organic and chemical fertilizers. the majority of these fertilizers are compound (50.8%), 8.5% simple, or the indiscriminate use of compound and simple fertilizers (40.7%). the application quantities vary and depend on the age of the crop: in the adult stage, 81.4% apply 100 g/plant, 8.5% apply 150 g/plant, and 10.1% apply 200 g/plant. the vast majority of lulo producers of this zone do not apply microelements (78.0%), leading to the supposition that, during growth, the lulo presents nutritional deficits that affect productivity because, according to moreno et al. (2011), the use of only macroelements leads to misbalances in the chemicals of the cultivated soil, directly affecting productivity. for pests and diseases controls, it was found that 30.5% carry out weed management with mechanical methods, 18.6% with manual methods, and 50.8% with integrated methods. the use of mowers predominates, with occasional combinations with chemical products, practices that are favorable for avoiding the erosive deterioration of the soil (romero and díaz, 2011). in terms of phytosanitation controls, chemical controls predominate (76.3%), followed by methods that combine chemicals with traps in the case of pests (23.7%). biological controls and resistant varieties are not used conscientiously. according to casierra-posada et al. (2004), the efforts of lulo producers are decreasing due to the losses caused by multiple factors that affect the fruit during the preharvest, harvest and postharvest, with producers of the zone being characterized by harvests every 15 d (50.8%), every 21 d (40.7%), and every 30 d (8.5%). frequent harvests are an important factor in the definition of the uniformality in the maturation points, which is key for classification. the classification of the lulo in the zone is principally done by size (78%), which is important to take into account when new crops are going to be programmed. genotypes with a high production of small fruits, such as la selva lulo, tend to have commercialization problems, principally because the price categories are defined by the size of the fruit. fruit presentation is very important for commercialization. however, only 11.9% of the producers wash the fruit, while the rest confirm that the fruit loses quality during the packing and transport process. similarly, the harvest method helps to determine the quality, with 37.3% using plastic buckets, 11.9% using small baskets, and there is still a high percentage of producers that harvest with sacks (50.8%), increasing the physical damage through squashing. another aspect that determines the postharvest quality is the type of transport from the harvest site to the point of sale, with 54.2% transporting the lulo in sacks carried on the shoulder, 37.3% use horses, and only 8.5% use mechanical methods. the producers are aware that this type of postharvest management causes problems for lulo quality and 79.7% consider transport to be the most critical factor, while 13.6% consider sanitation problems to be more critical, and 6.8% attribute quality losses to over-maturation of the plants. fruit that is rejected by buyers due to low quality has no application in the zone and becomes a contamination problem with 76.3% thrown away at the point of sale and 23.7% buried. significant problems that are faced by lulo producers in the north of nariño are related to economic difficulties and limited access to credit (69.5%). other notable problems include difficulties in finding manual labor, especially during the coffee harvest (10.2%). the number of workdays is a little-identified variable in the zone because a lot of familial labor is used (producer, wife, children) and it is an aspect that the producers do not consider a cost. the analysis of the survey established that 47.5% use less that 250 workdays/ha per year and 22.0% use more than 300 workdays/ha per year, with the majority of the labor being male (91.5%) and only 8.5% is female. wages that include room and board are more common than those that do not, 66.1% and 33.9%, respectively. wages for lulo work are relatively high when considering the average wage in the zone is $10,000 colombian pesos with room and board; 25.4% of the producers pay less than $10,000, 66.1% pay between $10,000 and $15,000, and 8.5% pay more than $15,000. 280 agron. colomb. 32(2) 2014 the commercialization of lulo in the zone is principally done through intermediaries that transport it to supply centers in pasto and cali, principally, with 86.4% of the producers using this method without any ability to negotiate the purchase price. a 5.1% of the producers sell in markets that demand less quality and with a lower ability to negotiate price and 8.5% of the producers transport the product directly to the consumption centers in pasto and cali. as a consequence, only 8.5% of the producers consider researching the lulo prices in other regions. knowledge and application of modern agricultural production principles, such as clean production, good agricultural practices, the ntc standard, and the iso 14000 standard, are not very significant for lulo producers in the north of nariño, with 32.2, 11.9, 8.5 and 6.8%, respectively; ignorance and non-application of these rules produce less competitive producers in specialized markets (lópez and correa, 2006). the producers are generally dissatisfied with the support they receive from the financial, institutional, commercial, and private entities. the financial support is considered deficient by 50.8%, the institutional support is considered deficient by 91.5% and the private company support is considered deficient by 61%. the principal component analysis determined, according to the histogram of the eigen values (tab. 1), a large contribution of the factors that explained the total variability, with the first three factors sufficiently explaining 96.01% of the total variability. factor 1 represented 66.14% of the total variability and constituted all of the variables except for investment/plant (invpl) and cost/ton (cton), with demonstrated low correlation with this factor. the largest contribution to factor 2 came from cost/ton and the largest contribution to factor 3 came from the investment/plant variable (tabs. 1 and 2). the grouping analysis of the surveyed producers resulted in four groups. group 1 had 13 producers, corresponding to 22.03% of the surveyed population. of these producers, 92.3% came from the municipality of cartago and 7.7% from colón. this group of producers was the least efficient from the point of view of investments and attained profitability (tab. 3). it presented an investment/plant and a cost/ton higher than the general average but profitability (122.63%) lower than the population average (202.5%). table 2. contribution of the quantitative variables to the formation of the first three principal factors for lulo production system in nariño (colombia). variable coordinates 1 2 3 ppl -0.84 -0.34 -0.42 nopl -0.80 0.49 0.31 pn -0.97 0.22 0.04 invpl 0.10 0.51 -0.84 ct -0.79 0.56 0.17 cton 0.65 0.66 -0.02 in -0.98 0.13 0.00 prof -0.85 -0.49 -0.11 ppl, plant production; nopl, number of plants; pn, yield; invpl, plant investment; ct, total cost; cton, cost/ton; in, net income; prof, profitability. group 2 had 24 producers, representing 40.7% of the surveyed population. 29.16% came from the municipality of cartago, 16.66% from the municipality of colón, and 54.16% from san lorenzo. it was characterized by having low values for investment/plant ($3287), yield/plant (6.79 kg), and profitability (156.79%), as compared to the average values of the population (tab. 3). in contrast, group 3 presented a high profitability (269.74%), high yield/plant (10.26 kg) and a low cost/produced ton ($547167), making it efficient. this group contained 19 producers, representing 32.2% of the surveyed population. 42.10% came from the municipality of cartago, 31.57% from colón and 26.31% from san lorenzo (tab. 3). group 4 had three producers, distributed in three of the studied municipalities, representing 5.1% of the population. this group represented the most efficient producers with the highest economic indices. they possessed a number of plants (4,000 plants) that was higher than the table 1. histogram of the eigen values that demonstrated the distribution of the observed variable with the quantitative variables for lulo production system in nariño (colombia). no. eigen values percentage cumulative percentage histogram 1 5.952 66.14 66.14 *********************************** 2 1.665 18.51 84.65 ******************* 3 1.922 11.36 96.01 ********** 4 0.303 3.37 99.38 ** 281muñoz b., rodríguez c., and criollo: technical-economic characterization of the lulo production system (solanum quitoense lam.) in the department of nariño average (1,194 plants), with a yield (16.67 kg/plant) higher than the average of 8.56 kg/plant. they had the highest total costs ($22,077,503 in comparison with the average of $6,785,871) and reached net incomes of $97,922,496, well above the average of $15,797,179. this group was characterized by having the highest profitability with a value of 488.4% in comparison with the general profitability of the surveyed population (202.5%) and a high competitiveness rate (352.04). in addition, the cost/ton ($367958) was lower than the general average ($725996) (tab. 3). it is clear that the multivariate analysis identified variables that potentialize the productivity of lulo producers, indicating where efforts should be directed for the improvement of the yield (ríos et al., 2004). in this case, sowing more plants can reduce the cost/ton and the three producers that formed the group with high yields can serve as a model in campaigns to increase lulo yield in the northern zone of the department of nariño. conclusions in the production system of lulo crops in the northern zone of nariño, there are problems related to the low technology levels that are typical and characteristic of the rural agricultural subsector, the small size of the lots, the predominance of rudimentary irrigation systems, the absence of soil analysis and the absence of microelement applications. the low technological level that predominates in the agrobusinesses of lulo production is associated with low productivity levels, high investment per plant, and high cost per ton of produced fruit. producers with low costs per ton possess a high number of plants and obtain higher revenue and higher profitability, which make them more competitive. the grouping analysis identified the producers with more than 3,000 plants as more efficient, with higher profitability and competitiveness (group 4), which only represented 5.1% of the total population. literature cited agronet. 2012. área cosechada, producción y rendimiento de lulo, 2012. in: agronet, http://w w w.agronet.gov.co; consulted: june, 2014. angulo, r. 2008. el cultivo de lulo. colciencias, universidad jorge tadeo lozano, bogota. arredondo, s. and d. hernández, 2012. la integración productiva como factor de competitividad en el sector agropecuario colombiano. libre empresa 9, 83-97. table 3. description of the product groups formed in the grouping analysis based on the quantitative variables. test probab means variable class general class 1 of 4 5.65 0.000 4692.3 3703.4 invpl 3.94 0.000 947241.6 725996.9 cton -3.14 0.001 122.6 202.5 prof class 2 of 4 -2.80 0.003 156.76 202.5 prof -3.70 0.000 3287.5 3703.4 invpl -3.91 0.000 6.79 8.56 ppl class 3 of 4 3.43 0.000 269.74 202.5 prof 3.14 0.001 10.26 8.56 ppl -4.13 0.000 547167.1 725996.9 cton class 4 of 4 6.83 0.000 352.04 42.77 comtg 6.72 0.000 95922496.6 15797179.39 in 6.56 0.000 60.0 11.29 pn 5.02 0.000 24077503.4 6785871.45 ct 5.02 0.000 16.67 8.56 ppl 5.02 0.000 4000.0 1194.4 nopl 4.09 0.000 488.41 202.5 prof -2.78 0.003 367958.7 725996.9 cton ppl, plant production; nopl, number of plants; pn, yield; invpl, plant investment; ct, total cost; cton, cost/ton; in, net income; prof, profitability. 282 agron. colomb. 32(2) 2014 asfaw, s., b. shiferaw, f. simtowe, and l. lipper. 2012. impact of modern agricultural technologies on smallholder welfare: evidence from tanzania and ethiopia. food policy 37, 283-295. aubron, c., h. cochet, g. brunschwig, and c. moulin. 2009. labor and its productivity in andean dairy farming systems: a comparative approach. hum. ecol. 37, 407-419. brown, m. and c. funk. 2008. food security under climate change. science 319, 580-581. casierra-posada, f., e. garcía, and p. lüdders. 2004. determinación del punto óptimo de cosecha en el lulo (solanum quitoense lam. var. quitoense y septentrionale). agron. colomb. 22, 32-39. chávez, d., i. miranda, m. varela, and l. fernández. 2010. utilización del análisis de cluster con variables mixtas en la selección de genotipos de maíz (zea mays). rev. invest. operac. 30, 209-216. ciat, international center for tropical agriculture. 2007. ecofisiología del lulo y modelos de interacción planta-ambiente para el desarrollo de la agricultura específica por sitio. cali, colombia. de groote, h., b. vanlauwe, e. rutto, g. odhiambo, f. kanampiu, and z. khan. 2010. economic analysis of different options in integrated pest and soil fertility management in maize systems of western kenya. agric. econ. 41, 471-482. denis, f., r. herner, and s. camacho. 1985. naranjilla a potential cash crop for the small farmer in latinoamerica. acta hortic. 158, 475-481. departamento de nariño. 2011. municipios nariñenses. pasto, colombia. encinas, b., e. calatayud, and g. garcía, 2011. las cooperativas hortofrutícolas frente a la crisis. la necesaria apuesta por la competitividad. aspectos económico financieros. rev. econ. pública social coop. 72, 125-156. escudero, a. 2002 evaluación de la competitividad del sistema agroalimentario del tomate de riñón. undergraduate thesis. faculty of economics, pontificia universidad católica del ecuador, quito. franco, g., m. bernal, a. giraldo, l. tamayo, j. gallego, e. botero, j. rodríguez, e. guevara, l. morales, g. londoño, l. ríos, h. rodríguez, j. cardona, j. zuleta, c. castaño, and c. ramírez, c. 2002. el cultivo del lulo. corpoica, manizales, colombia. heiser, c. 1985. ethnobotany of the naranjilla solanum quitoense and its relatives. econ. bot. 39, 4-11. homolka, j. and v. bubeníková. 2013. economic evaluation of intensive growing of selected crops. econ. inform. 5, 47-58. huertas, i., m. verástegui, l. ariza, and l. fernández. 2011. modelo de dinámica de sistemas para las frutas orgánicasel lulo. pp. 1-8. in: 9o encuentro colombiano de dinámica de sistemas. universidad colegio mayor de nuestra señora del rosario. bogota. ica, instituto colombiano agropecuario. 2011. manejo sanitario del cultivo de lulo (solanum quitoense lam). medidas para temporada invernal. bogota. lascano, v. 2002. estudio de competitividad del tomate de árbol. undergraduate thesis. faculty of economic, potificia universidad católica del ecuador, quito. lobo, m. and c. medina. 2000. solanum quitoense lam. pp. 41-43. caracterizacao de frutas nativas da américa latina. in: edicao comemorativa do 30 aniversario da sociedade brasileira de fruticultura. funep, jaboticabal, brazil. lobo, m. 2004. posibilidades y perspectivas del desarrollo de programas de mejoramiento en frutales andinos. visión conceptual. pp. 463-471. in: memorias 5o seminario nacional e internacional de frutales. universidad nacional de colombia; cdc; universidad de caldas; corpoica, manizales, colombia. lombana, j. and s. rozas, 2008. marco analítico de la competitividad. fundamentos para el estudio de la competitividad regional. pensam. gest. 26, 1-40. lópez, f. and l. correa. 2006. caracterización agronómica de la adopción de buenas prácticas agrícolas (bpa) en el cultivo de café en el municipio de manizales, caldas (colombia). agronomía 14, 85-104. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2010. consolidado agropecuario acuícola y pesquero 2009. san juan de pasto, colombia. medina, c., m. lobo, and e. martínez. 2009. revisión del estado de conocimiento sobre la función productiva del lulo (solanum quitoense lam.) en colombia. corpoica cienc. tecnol. agropec. 10, 167-179. moreno p., r., t. garcía m., j.m. storch de gracia y asensio, e. yáñez c., m. muñoz h., and e. pérez a. 2011. fertilización y corrección edáfica de suelos agrícolas con productos orgánicos. tecnol. desarro. 9, 1-34. muñoz, j., l. rodríguez, and l. bermúdez, 2013. análisis de competitividad del sistema de producción de lulo (solanum quitoense lam.) en tres municipios de nariño. rev. colomb. cienc. hortic. 7, 173-185. pannell, d., r. llewellyn, and m. corbeels. 2013. the farm-level economics of conservation agriculture for resource-poor farmers. agric. ecos. environ. 187, 52-64. pedraza, j., s. carrazana, e. martell, and e. gonzález. 2011. gestión tecnológica y del conocimiento para el incremento de la competitividad de la empresa azucarera “perucho figueredo”. cent. azúcar 38, 13-19. ríos, g., m. romero, m. botero, g. franco, j. pérez, j. morales, j. gallego, and d. echeverry. 2004. zonificación, caracterización y tipificación de los sistemas de producción de lulo (solanum quitoense lam.) en el eje cafetero. corpoica cienc. tecnol. agropec. 5, 22-30. romero, l. and m. díaz. 2011. control de malezas por medios mecánicos en el cultivo de arroz en el sector no especializado. rev. cienc. téc. agropecu. 20, 12-15. santos, m., f. diánez, m. de cara, f. camacho, and j. tello. 2010. el control biológico de plagas y enfermedades. un encuadre crítico. cuad. estud. agroaliment. 1, 61-72. tafur, r. 2006. propuesta frutícola para colombia y su impacto en la actividad económica nacional, regional y departamental. pp. 44-46. in: proc. 1er congreso colombiano de horticultura. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. tang, y. 2013. on rural financial and accounting work under the background of rapid agricultural economic development. asian agric. res. 5, 140-143. scheaffer, r., w. mendenhall, and o. lyman. 2007. elementos de muestreo. 6th ed. international thomson editors, madrid. para la dieta comercial, el valor fue de 53,5. la suplementación mejoró la calidad del concentrado protéico de clavel. teniendo en cuenta los resultados de n.p.u., se procedió a realizar un ensayo biológico de eficiencia alimenticia, utilizando, en la dieta experimental, una inclusión del 10% de concentrado protéico integral de clavel y, asl, se sustituyó, en parte, la soya y el sorgo que son las fuentes proteicas más comunes. el resultado muestra que no existe diferencia significativa alguna. el análisis de residuos de insecticidas organofosforados y organoclorados se realizó en el laboratorio de insumos agrlcolas dellca y se emple6la técnica de multireslduos. la técnica de extracción y preparación del concentrado proteico integral elimina, en gran parte, los insecticidas presentes en los desechos de clavel. • facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogota d.c. estudio de la accion del cu++yio mn++sobre algunas enzimas de esporas de la roya del clavel que intervienen en el proceso de germinacion isabel bravo, virginia montes de gomez y marco quijano. 1988. el resumen de la tesis se encuentra en los resúmenes de los trabajos del simposio. contribucion al estudio de la actividad de la pollfenoloxidasa y de compuestos con actividad oxidativa presentes en claveles infectados con fusarium oxysporum f. sp. dianthi. beatriz e. rendon y maria ines silva. 1990. el resumen de la tesis se encuentra en los resúmenes de los trabajos del simposio. resumenes de las tesis de grado en floricultura realizadas en el programa de estudios para graduados en ciencias agricolas, universidad nacional de colombia instituto colombiano agropecuario estudios sobre la "roya negra" del crisantemo, puccinia chrysanthemi roze, en colombia. edgar orjuela' y cesar escobar-. 1974. los estudios realizados con puccinia chrysanthemi roze muestran que la amplitud óptima de temperatura para la germinación de las uredosporas es de 9 a 24°c; el porcentaje de germinación se reduce considerablemente fuera de esta amplitud y, durante las primeras 30 horas, no se presenta germinación a 1 y 30°c. el promedio de germinación de las uredosporas fue de 95% en ausencia de luz y, sólo, de tres por ciento en presencia de ésta. las plantas que permanecen en cámara húmeda por periodos mayores a 24 horas logran infecciones mayores al 18%; en periodos de 12 horas o menores, hay reducción en el número de plantas infectadas y el indice de infección es menor. la mejor concentración para la inoculación y la infección fue de 40 mg de uredosporas en 25 mi de agar-agua de 0,1%. por 289 resistencia a la enfermedad, se evaluaron 25 variedades comerciales de crisantemo, encontrándose diferencias apreciables. las pérdidas ocasionadas por este parásito se estimaron entre 2 y 35% y la edad en que se alcanzó el mayor indice de infección fue a las seis semanas después de la siembra. 'ins,ituto colombiano agropecuario. nbarrata "facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. estudio de la juvenilldad en diecinueve variedades de crisantemo (chrysanthemum morifo/ium ramat y hemfl.). luz marina montoya'y guillermo riveros·. para determinar la duración del periodo juvenil de diecinueve variedades comerciales de crisantemo, se realizó una investigación y, para el efecto, se hicieron observaciones de los meristemos apicales y, dependiendo de su morfologla, se asignó una calificacion de o a 10, según la escala establecida por cathery y borthwick. en las variedades, se observó un periodo vegetativo completamente diferente, el cual es de 11 dlas para las variedades más tempranas y de 19 dlas para la variedad más tardla. de estos resultados, se puede concluir que, al menos durante los primeros dlas de enraizamiento, es posible suprimir la iluminación suplementaria para interrumpir el periodo oscuro. se encontraron correlaciones significativas entre la edad de la planta y su altura y el área foliar de la misma y una correlación entre la altura y. el área foliar. en lo relacionado con la morfologla, las hojas de la planta localizadas en la parte basal presentan caracterlsticas de fácil enraizamiento, lo cual sugiere que dichas hojas son las de mayor juvenilidad. además, se pudieron observar diferencias morfológicas entre hojas basales y hojas localizadas en los ápices reproductivos. estos hechos coinciden con lo expuesto por leopold, con respecto a la distribución de las zonas juveniles dentro de la planta y las diferencias morfológicas y fisiológicas entre dichas zonas y las regiones adultas. 'instituto colombiano agropecuario. tibaitata. 290 bases para el manejo de liriomyza trifo/ii (burgess) minador de la hoja de crisantemo (chrysanthemum sp.). homero ricardo mora' y felipe mosquera". 1982. uriomyza trifo/ii burgess es la especie de minador prevalente, más importante y generalizada en los cultivos de crisantemo y de pompón de la sabana de bogotá. los estudios sobre la biologla de l. trifo/ii indican que la oviposición se realiza debajo de las células epidermales del haz de la hoja y su eclosión se presenta entre 6 y 10 dlas (promedio 8,26). la fase larvaria tiene 3 instares diferenciables por el tamaño de los ganchos bucales; las larvas, al alimentarse del parénquima de la hoja, dejan galerlas en forma de serpentina y completan su desarrollo de 14 a 31 dlas (promedio 22,5). la prepupa tiene una duración de 5 a 8 horas (promedio 6.88) y la pupa, de 15 a 18 dlas (promedio 16,2). la longevidad de las hembras es de 2 a 33 dlas (promedio 11,0) y, de los machos, de 2 a 18 dlas (promedio 5,0). las hembras copulan desde el dla de su emergencia y pueden realizar la copulación repetidas veces con diferentes machos. la oviposición se inicia a partir del segundo dla de la emergencia, alcanzando el mayor porcentaje a los 5 dlas; una hembra puede poner un promedio de 78 huevos. la evaluación de métodos flsicos de control de l. trifo/ii en la fase de huevo y larvas del primer instar mostraron que el almacenamiento de esquejes a temperaturas bajas por periodos mayores de 14 dlas previene la formación de galerlas y ocasiona la mortalidad del 100% de las larvas. en igual forma, el tratamiento de esquejes, mediante inmersión en soluciones de pirazofos 30 ce, en dosis de 0,8 a 15,0 cm3 de producto comercial por litro de agua durante 1 a 5 minutos, previene la formación de galerlas. el control qulmico de larvas del primer instar, evaluado a las 72 horas, fue total (100%) con pirazofos 30 ce, en dosis de 0,8; 1,2 y 1,5 cm3 por litro de agua y del 89, 88 y91 % para clorpirifos 4e, en dosis de 2,5; 3,0 y 3,5 cm3 por litro de agua, respectivamente. los adultos fueron controlados en un 100% con permetrin, en dosis de 0,39 y 0,79 cm? por litro de agua y con ciflutrin cs, en dosis de 0,79 cm! por litro de agua. el clorpirifos, en dosis de 0,5 y 1,0 cm3 por litro de agua, dió un control del 72 y 100%, respectivamente. se pudo establecer, además, que el material de desecho es una fuente importante de reinfestación, ya que se llegaron a encontrar hasta nueve larvas por hoja. los resultados de este trabajo se presentaron como una contribución para el. establecimiento de programas de control de l. trifolll en sus estados de huevo, larva y adulto, tanto en esquejes como en plantas en cultivo establecido. 'instituto colombiano agropecuario. tibaitata. "dow auimica. bogota d.c. estudio de razas del hongo botrytis cinerea pers, y su patogenicidad en algunas especies de flores de exportacion. emira garces de granada· y german arbelael. 1983. para la realización del estudio sobre la presencia de posibles razas fisiológicas del hongo botrytis cinerea, se utilizaron flores cortadas tipo exportación de las especies: dianthus caryophyllus l. (clavel), variedades improved white, lena, csu red y chrysanthemum morito/ium ram. (crisantemo), variedades red flamenco, fire brand y deep telstar. las flores con los sintomas tipicos de la enfermedad se colectaron en cultivos de clavel y crisantemo, ubicados en los municipios de madrid y mosquera. después de obtenidos los aislamientos del patógeno, se hicieron estudios macroscópicos y microscópicos y se determinó la tasa de crecimiento micelial. las diferencias encontradas en los aislamientos obtenidos permitieron separarlos en tres tipos: esporulante, esclerocial e intermedio entre esporulante y esclerocial. de cada tipo de aislamientos, se preparó una suspensión de esporas, las cuales se inocularon en variedades de clavel y crisantemo. para las pruebas de patogenicidad, se utilizó un díseñc de bloques al azar con tres repeticiones. cada 24 horas, se hicieron observaciones del número de pétalos afectados, tomando sobre los mismos el área afectada. en cada variedad se midió el periodo de incubación de la enfermedad. no se encontró una relación entre el periodo de incubación y la patogenicidad del hongo. los aislamientos tipo esporulante y esclerocial fueron más agresivos y presentaron el periodo de incubación más corto. por el contrario, el aislamiento tipo intermedio fué el menos agresivo para las variedades de clavel y crisantemo y presentó el periodo de incubación más largo. la variedad del clavel lena fué más susceptible al ataque del hongo y la menos afectada csu red. asi mismo, la variedad de crisantemo red flamengo fue más susceptible y la menos afectada fire brand. no se observó especificidad patogénica entre los aislamientos, lo cual demuestra la amplia patogenicidad de la especie botrytís cinerea. se concluyó que en variedades de clavel y crisantemo parecen existir razas morfológicas y patogénicas del hongo botrytis cinerea. 'facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. bogota d.c. -facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. influencia de la temperatura en el desarrollo de la arañita roja del clavel. nhora ruiz* y felipe mosquera". 1984. con el fin de establecer la temperatura óptima de desarrollo, elaborar tablas de fertilidad, curvas de supervivencia y desarrollo y para determinar el umbral minimo del mismo, se realizaron, en "tibaitatá', estudios sobre el ciclo de vida y otros aspectos de la biologia de la arailita roja del clavel, a temperaturas controladas (17,5: 22,5 y 27,5·c) y un régimen de luz 12: 12. estos trabajos se llevaron a cabo en cámaras de cria, con control de temperatura y de luz y una humedad relativa de 25 a 27%. la especie encontrada y que ataca el clavel en los invernaderos es tetranychus cinnabarinus (boisduval) (acari: tetranychidae). de las tres temperaturas estudiadas, la más favorable para el ácaro fué la de 27,5·c, en la cual la duración del ciclo de huevo a adulto fue de 11,20 dias y se obtuvo una fecundidad total de 110,50 huevoslhembra, con un promedio de 7,92 huevos/hembra/dia. a 17,50c, el ciclo duró 27,91 dias y la fecundidad total bajó a 81,12 huevoslhembra y la rata de fecundidad, s610, fue de 2,37. de la tabla de fertilidad, se deduce que la tasa de producción fue de 60,35 y la tasa intrinseca de crecimiento de 0,48. las curvas de desarrollo de todos los estados, con excepción de la protoninfa y la deutocrisálida, se ajustaron al modelo cuadrático propuesto. los umbrales minimos de desarrollo obtenidos para t. cinnabarinus indicaron que el desarrollo biológico de esta especie cesa entre los 8 y 13°c, con excepción del estado de deutoninfa, que detiene su actividad a 4,46°c. 'instituto colombiano agropecuario. tibaitata. "dowauimica. bogota. d.c. 291 evaluacion y comportamiento de la resistencia de tetranychus cinnabarinus boisduval a tres acaricidas en cultivos de clavel en la sabana de bogota. alberto murlllo· y feupe mosquerah• 1986. con el fin de evaluar, en los cultivos de clavel para exportación en la sabana de bogotá, la resistencia en poblaciones de la arañíta roja (tetranychus cínnabarinus) a ometoato, dienochlor y cyhexatin, se tomaron muestras en los cultivos comerciales inversiones targa, flores del rlo, flores achalay, agrlcola de occidente y flores toyu. con las poblaciones de estos cultivos, se efectuaron pruebas de susceptibilidad para determinar la clso, en condiciones de laboratorio. para obtener la población susceptible de referencia, fue necesario tomar muestras en diferentes ambientes y huéspedes, pero no fue posible encontrar t. cinnabarinus en cultivos a libre exposición. para la determinación de la especie, se tomó, como base de diferenciación, los cruces efectivos entre las colonias desconocidas y una población de t. cínnabarinus plenamente identificada. como población de referencia, se tomó la del cultivo comercial flores toyu, en el cual se suspendieron las aplicaciones de plaguicidas durante un ano y medio, donde se observó la susceptibilidad más alta a los tres acaricidas. en los cultivos estudiados, se encontraron diferencias de 1 8 a 3,2 veces en la clso t. cínnabarinus al ometdato de 0,7 a 1,8 al dienochlory de 8,2 a 9,4 al cyhexatin: por los valores de susceptibilidad relativa, se deduce que no existe una amplia resistencia de la aranita roja del clavel al ometoato, ni al dienochlor; sin embargo, los valores de resistencia al cyhexatin son más altos. a partir de la novena generación, la colonia mostró una disminución significativa en la clso,tomándose tan susceptible al ometoato como la población susceptible de referencia. hasta la generación 17a, la población mostró un descenso grande en el nivel de resistencia al cyhexatin. sin embargo, el nuevo valor de la clso no alcanzó a ser significativamente igual a la población susceptible. al someter la generación 17a. a una dosis discriminante de 0,062% de i.a., se presentó una mortalidad d.el 97,4% y dejó un remanente de 2,6% de individuos resistentes, en contraste con la población original, en la cual la dosis discriminante sólo causa una mortalidad del 66,6% y dejó un remanente del 33,4% de individuos resistentes. la f1 mostró una disminución de 6,3 veces en la clso, con relación a la población resistente original y se puede considerar en un lugar intermedio entre las poblaciones parenterales. a una dosis discriminante de °062% de ingrediente activo, dosis a la cual se muere más del 99% de la población susceptible y, solo, el 66,6% de la población resistente original, en la población f1 se presenta una mortalidad del 99,8%. las generaciones f2, f3, primero y segundo retrocruzamiento, no produjeron poblaciones mas susceptibles que la f1 . los cruzamientos de poblaciones resistentes con poblaciones susceptibles producen una disminución más rápida en el nivel de resistencia al cyhexatin que cuando ésta se presenta al suspender la presión de selección en varias generaciones de autocruzamiento. los resultados obtenidos proporcionan informaciones básicas para la obtención de métodos de manejo de la población de la aranita roja resistente a los acaricidas. . insntuto colombiano agropecuario, tibaitata. dow auimica, bogota, d.c. resumenes de otros trabajos en floricultura realizados en la universidad nacional de colombia problemas fitopatologicos en flores de exportacion. german arbelaez". 292 la problemática de las flores de exportación en colombia es bastante compleja y se caracteriza por un aumento en el número de enfermedades y por el cambio en la importancia relativa de algunas de ellas (roya del clavel, uromyces caryophyljinus; mancha foliar. anillada del clavel, heterosporium echinulatum), lo mismo que por la introducción de received for publication: 29 october, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 department of chemistry, faculty of sciencies, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). cenarvaezc@unal.edu.co agronomía colombiana 32(2), 232-237, 2014 antioxidant capacity and total phenolic content of air-dried cape gooseberry (physalis peruviana l.) at different ripeness stages capacidad antioxidante y contenido total de fenoles de uchuva (physalis peruviana l.) secada al aire en diferentes estados de maduración carlos eduardo narváez-cuenca1, ángela mateus-gómez1, and luz patricia restrepo-sánchez1 abstract resumen because the use of drying at high temperatures might negatively affect the functional properties of fruits, the effect of air-drying at 60°c on the total phenolic content (tpc) and antioxidant capacity (aoc) of cape gooseberry fruit was evaluated at three ripeness stages. the aoc was evaluated with 2,2’-azino-bis(3ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (abts), ferric reducing ability of plasma (frap), 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (dpph), and β-carotene-linoleate assays. the tpc and aoc increased in the fresh fruit as the ripeness stage increased. the tpc increased from 401.8±19.8 to 569.3±22.3 mg gae/100 g dry weight (dw). the aoc values obtained with abts in the fresh fruit (ranging from 79.4±4.5 to 132.7±12.9 µmol trolox/g fruit dw) were comparable to those obtained with frap (ranging from 82.9±16.3 to 153.9±31.7 µmol trolox/g fruit dw). the values assessed with dpph ranged from 21.0±3.2 to 34.1±5.1 µmol trolox/g fruit dw. the β-carotene-linoleate assay gave values ranging from 5.8±1.1 to 12.7±2.0 µmol α-tocoferol/g fruit dw. air-drying the cape gooseberry fruit had a small inf luence on the tpc. the air-dried fruit had aoc values ranging from 27 to 164% of the value of the fresh fruit. while the abts assay produced higher values in the air-dried fruit than in the fresh fruit, the frap, dpph, and β-carotene-linoleate assays resulted in lower values in the air-dried fruit. debido a que el secado a altas temperaturas puede afectar negativamente las propiedades funcionales de las frutas, se evaluó el efecto del secado con aire a 60°c sobre el contenido total de fenoles (ctf) y la capacidad antioxidante (cao) de frutos de uchuva en tres estados de madurez. cao se evaluó por los métodos ácido 2,2’-azino-bis(3-etilbenzotiazolin-6-sulfonico) (abts), habilidad reductora de hierro en plasma (frap), 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (dpph) y β-caroteno-linoleato. en la fruta fresca los valores de ctf y cao se incrementaron al aumentar el estado de madurez. ctf se incrementó desde 401,8±19,8 hasta 569,3±22,3 mg gae/100 g peso seco, ps. los valores de cao obtenidos por abts en la fruta fresca (desde 79,4±4,5 hasta 132,7±12,9 µmol trolox/g fruta ps) fueron similares a los obtenidos por frap (desde 82,9±16,3 hasta 153,9±31,7 µmol trolox/g fruta ps). los valores obtenidos por dpph variaron entre 21,0±3,2 a 34,1±5,1 µmol trolox/g fruta ps. el ensayo de β-caroteno-linoleato arrojó valores entre 5,8±1,1 a 12,7±2,0 µmol α-tocoferol/g fruta ps. el secado con aire tuvo una inf luencia pequeña en los valores de ctf. la fruta seca tuvo valores de cao que representaron entre 27 a 164% de los valores obtenidos en la fruta fresca, con valores mayores en la fruta seca que en la fresca para abts y valores menores para frap, dpph y β-caroteno-linoleato. key words: tropical fruit, functional food, polyphenols. palabras clave: fruta tropical, alimento funcional, polifenoles. postharvest physiology and technology introduction the cape gooseberry (physalis peruviana l.), native to the andean region, is a berry with an ovoid shape and 1.2-2.5 cm diameter, containing 100-300 seeds in a calyxcovered fruit (fischer et al., 2011). the cape gooseberry is a climacteric fruit grown in countries such as colombia, peru, venezuela, egypt, south africa, and australia, among others (ramadan, 2011). the cape gooseberry is the second most exported fruit from colombia, after the banana, with european countries as the main customers: 3,225 t being exported to the netherlands, 1,610 t to germany, 966 t to belgium, 115 t to luxemburg, 214 t to sweden, and 130 t to france (fischer et al., 2011). in colombia, an area of 1,000 ha is estimated to be dedicated to cape gooseberry plantations, with fresh fruit production ranging from 15 to 28 t ha-1 (fischer et al., 2011). the cape gooseberry is commercialized in the domestic and international colombian markets as fresh fruit. in colombia, the cape gooseberry fruit is sold at three different ripeness stages according to the color of the peel (light orange, stage 4; orange, stage 5; and deep orange, stage 6) (icontec, 1999). commercialization of the air-dried fruit is a 233narváez-cuenca, mateus-gómez, and restrepo-sánchez: antioxidant capacity and total phenolic content of air-dried cape gooseberry (physalis peruviana l.)... growing marketing niche. air-drying fruits and vegetables is a relatively inexpensive technique that extends shelf-life due to the reduction of water activity. as a negative effect, air-drying fruits and vegetables can negatively affect their nutritional and sensorial characteristics (santos and silva, 2008). a recent study showed that both oven drying and drum drying of frozen-stored whole fruit and frozenstored slurry of the cape gooseberry fruit reduce the total phenolic content and the antioxidant activity as measured with a dpph assay (valdenegro et al., 2013). air-drying fresh cape gooseberry at temperatures ranging from 50 to 100°c changed the total phenolic content and the antioxidant capacity as measured with dpph and frap assays (izli et al., 2014; lópez et al., 2013). no attempts on gauging the effect of air-drying fresh cape gooseberry fruit at different ripeness stages on the antioxidant activity have been made. the objective of this research was, therefore, to evaluate the effect of air-drying cape gooseberry fresh fruit in three different ripeness stages (light orange, stage 4; orange, stage 5; and deep orange, stage 6) on the total phenolic content and antioxidant capacity. materials and methods reagents all trans-β-carotene; α-tocopherol; 6-hydroxy-2,5,7,8tetramethylchroman-2-carboxylic acid (trolox); 2,2′-azinobis-(3-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (abts); dithiothreitol; 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (dpph); 2,4,6-tripyridyl-s-triazine (tptz); and folin ciocalteauphenol reagents were supplied by sigma (st. louis, mo) and were used as they were received. other chemicals came from panreac quimica (barcelona, spain). plant material the cape gooseberry fruits were randomly collected from a commercial plantation in the municipality of ramiriqui (boyaca department), located in the central part of colombia, 148 km northeast of bogota, at 2,313 m a.s.l. with an average temperature of 16°c. the cape gooseberry fruits were visually selected at three degrees of ripeness, according to the color of the peel. this selection was based on the color specifications given in the colombian technical standard ntc 4580 (instituto colombiano de normas técnicas y certificación, icontec, 1999). the fruits were allowed to mature on the plants and harvested at the ripeness stages: 4, light orange; 5, orange; and 6, deep orange. the samples were immediately transported to bogota and processed. preparation of samples and processing the calyces were carefully removed from the fruit by hand. the fruit samples were washed with tap water and gently wiped with paper tissue. fresh samples (without cutting them, 500 g fruit) were placed on 40 x 30 cm stainless steel food trays and loaded into a tangential air-flow cabinet. natural gas-heated air at 60°c, at a f low of 1,200-1,500 m3 h-1, with a relative humidity ranging from 40 to 60%, was used. the samples were removed from the air-f low cabinet after 16 h, allowed to cool to room temperature, packed in polyethylene bags, and stored at -20°c until the analyses. the fruits were also analyzed before air-drying. compositional indexes water content, total titratable acidity (tta), and total soluble solids (tss, °brix) were measured in the fresh fruit. water content was determined using the official aoac (2000) method 934.06.27. tta was measured by titrating the samples (2 g of homogenate plus 25 ml of co2-free distilled water) with standardized 0.1 m naoh to ph 8.2 using an orion advanced ph meter, model orion 2-star (thermo scientific, boston, ma). because citric acid is the main non-volatile carboxylic acid in the cape gooseberry (fischer et al., 2000), the tta was expressed as mg of citric acid/100 g of fruit fresh weight (fw). the tss was assessed using a digital refractometer abbe ii (reichert-jung, leica inc., buffalo, ny). the tss/tta ratio was calculated. total phenolic content and antioxidant capacity the extraction was performed according to previous studies (restrepo-sánchez et al., 2009). a 1 g fruit sample was placed in a f lask, equipped with a ref lux condenser, and extracted with 20 ml of 50% (v/v) aqueous methanol by stirring on a magnetic stir plate for 30 min at 50°c. after cooling to room temperature, the mixture was centrifuged (4,000 x g, 10 min, 4 °c) and the supernatant was kept at 4°c. the pellet was extracted four times with 5 ml of 70% (v/v) aqueous acetone for 30 min at 50°c. the five supernatants were mixed, the volume was graduated to 50 ml in a volumetric f lask with distilled water, and used for the analysis of the total phenolic content (tpc) and antioxidant capacity (aoc). the tpc was determined using the folin-ciocalteu (fc) method as described by velioglu et al. (1998). a 100 µl extract was mixed with 750 µl of 10% (v/v) fc reagent. after 5 min, 750 µl of a 6% (w/v) na2co3 solution were added. after 90 min, the absorbance of the reaction mixture was measured at 725 nm. the results were expressed as gallic acid equivalents (mg gae/100 g of dry weight (dw) of fruit). calibration curves for gallic acid were performed in concentrations ranging from 0.01 to 0.30 mg ml-1 (five data points, r2 = 0.996). 234 agron. colomb. 32(2) 2014 the aoc of the extracts was measured by the abts, frap, dpph, and β-carotene-linoleate bleaching assays. the abts assay was based on re et al. (1999). a mixture of 7.0 mm abts and 2.45 mm potassium persulphate was prepared and stored in dark conditions for 16 h. the resulting abts+• solution was diluted with ethanol to reach an absorbance of 0.70 at 734 nm. aliquots of 10 µl of extracts were incubated with 1,000 µl of the abts+• solution at 30°c and the absorbance was monitored at 734 nm every 5 s over a period of 60 min. the frap assay was carried out according to the method described by benzie and strain (1996). the frap reagent was prepared by mixing 25.0 ml of a 300 mm sodium acetate buffer (ph 3.6) with 2.5 ml of 10 mm tptz in 40 mm hcl, and 2.5 ml of 20 mm ferric chloride. the frap reagent (900 µl), distilled water (90 µl), and extract (30 µl) were mixed. the mixture was incubated at 37°c and the absorbance was monitored at 593 nm every 5 s over a period of 45 min. the dpph assay was performed according to sánchezmoreno et al. (1998). a methanolic stock solution of 50 mm dpph was diluted with methanol to obtain a working dpph solution with absorbance of 1.10 at 515 nm. the extract (25 µl) was mixed with 975 µl of working dpph solution. the mixture was incubated at 20°c and its absorbance was measured every 5 s for 1 h at 515 nm. the scavenging effect (in percentage) was calculated as (a1-a2/a0)*100, where a0 was the absorbance of the control (without extract), a1 was the absorbance in the presence of the extract once the steady state plateau was reached, and a2 was the absorbance without dpph. in the abts, frap, and dpph assays, standard curves were generated with trolox in concentrations ranging from 100 to 1,500 µm (five data points, r2 = 0.999, 0.989, 0.975, respectively). in all cases, the absorbance reached the steady state within the given incubation time. results from the abts, frap, and dpph assays were expressed as µmol of trolox/g of dw fruit. the β-carotene-linoleate bleaching assay was performed according to velioglu et al. (1998). first, 500 µl of a 0.4 mg/ml β-carotene solution in chloroform was placed in a 100 ml plastic container and dried under n2. next, 20 µl of linoleic acid, 200 µl of tween® 20, 200 µl of the extract, and 50.0 ml of water saturated with air were added. the mixture was vigorously shaken, sonicated at 36 khz for 10 min (ultrasonic lc60h, elma gmbh & co., singen, germany), and incubated at 50°c for 2 h. the absorbance of the mixture was measured at 470 nm every 10 min during the given incubation time. the absorbance was plotted versus incubation time and the slope was calculated. a zero order kinetics was observed, which indicates that the depletion on the absorbance was caused by β-carotene bleaching and not by β-carotene precipitation (first order kinetics). the bleaching assay was also tested with a 50 µm α-tocoferol solution. the antioxidant activity of the extracts measured by the β-carotene-linoleate bleaching assay was expressed as µmol α-tocoferol/g of dw fruit. statistical analyses the statistical analyses were performed using statgraphics plus® 5.1 for windows (manugistics, rockville, md). the mean values and their standard deviations were reported. one-way analyses of variance were performed for the compositional index results. two-way analyses of variance were performed for the tpc and aoc. comparisons among means were performed by tukey’s-test (p≤0.05). results and discussion compositional indexes as shown in tab. 1, as the ripeness stage of the cape gooseberry increased (evaluated by its color), the tss increased and the tta decreased. the tss/tta ratio of each stage was in agreement with the specifications given in ntc 4580 (icontec, 1999). the tss values of the cape gooseberry fruit were comparable to those of the tropical fruits mango (mangifera indica) (14.2-21.7°brix, depending on cultivar and storage temperature) and papaya (carica papaya) (8.8-14.3 °brix, depending on cultivar and geographical location), but the tta values were higher than those of the mentioned fruits (0.03-0.42 g citric acid/100 g fw in mango and 0.09-0.19 g citric acid/100 g fw in papaya) (vazquez-salinas and lakshminarayana, 1985; wall, 2006; schweiggert et al., 2012). the relatively high tss/tta ratio of the cape gooseberry agrees with the high-sour/low-sweet taste of the fruit. table 1. compositional indexes of the cape gooseberry fruit. compositional index ripeness stage 4 5 6 tss1 14.5±0.2 b 15.0±0.1 a 15.4±0.6 a tta2 1.85±0.01 a 1.76±0.02 b 1.68±0.04 c tss/ ta 7.8±0.1 c 8.5±0.1 b 9.2±0.5 a water content3 79.6±1.7 b 85.0±2.9 a 85.0±2.5 a 1 total soluble solids (tss), expressed as °brix. 2 titratable acidity, expressed in g citric acid/100 g fresh weight. 3 expressed in g water/100 g fresh weight. means with different letters in the same row indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 235narváez-cuenca, mateus-gómez, and restrepo-sánchez: antioxidant capacity and total phenolic content of air-dried cape gooseberry (physalis peruviana l.)... total phenolic content (tpc) as shown in fig. 1, the tpc (in mg gae/100 g dw) increased in the fresh fruit as the ripeness stage increased, from 401.8±19.8 (stage 4) to 569.3±22.3 (stage 6). when expressed in fresh weight (fw), the tpc (in mg ga/100 g fw) was 82.0±4.0 (stage 4), 81.0±2.8 (stage 5), and 85.4±3.3 (stage 6). the tpc values obtained in the current research were lower than those previously reported in cape gooseberry grown in peru (154±3 mg gae/100 g fw) (repo and encina, 2008), comparable to that grown in ecuador (87±19 mg gae/100 g fw) (vasco et al., 2008), and greater than previous reports for colombia (39±5 mg gae/100 g fw) (restrepo, 2008) and chile (321.0±31.4 mg gae/100 g dw) (lópez et al., 2013). the higher values reported here might be related, in addition to differences in geographic origin, to the extraction method. besides a methanolic extraction, a more lipophilic extraction solvent, 70% (v/v) aqueous acetone, was also used. the increase in the tpc as the ripeness stage increased was in agreement with previous results for some mango cultivars (sulaiman and ooi, 2012). figure 1. total phenolic content of fresh (white bars) and dried (grey bars) cape gooseberry fruit maturity stage 4, light orange; 5, orange; 6, deep orange. means with different letters in the same row indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n=3). error bars indicate standard error. air-drying the cape gooseberry fruit had a small inf luence, but statistically significant (p≤0.05), on the tpc. these values were reduced to 95, 86, and 92% of the original values after air-drying of the fruit at stages 4, 5, and 6, respectively. the moderate reduction in the tpc after air-drying the cape gooseberry was in contrast to the strong reduction in the tpc after air-drying in previous results on the type of fruit grown in turkey (ripeness stage not reported) (izli et al., 2014) and chile (lópez et al., 2013), red pepper (capsicum annuum) (vega-gálvez et al., 2009), saskatoon fruit (amelanchier alnifolia) (kwok et al., 2004), and apricots (prunus armeniaca) (madrau et al., 2009). interestingly, lópez et al. (2013) reported that the modification of the tpc of air-dried cape gooseberry is temperature-dependant in a way that its content can be decreased but also increased. furthermore, the stability in the air-drying of phenolic compounds observed in the cape gooseberry does not agree with the expected heat-degradation of the f lavonols rutin (quercetin-3-o-rutinoside), myricetin, and kaempferol present in cape gooseberry fruit (licodiedoff et al., 2013). it has been shown that rutin and other phenolics (e.g. chlorogenic acid and catechin) are susceptible to high temperatures (55°c) during the air-drying of apricots (madrau et al., 2009). likewise, the air-drying of mulberry (morus alba) leaves (katsube et al., 2009) at 70°c induces degradation of rutin, a kaempferol glycoside, and other phenolics. we hypothesize that the low reduction in the tpc of the air-dried fruit might be explained by the presence of other compounds, different from the aforementioned phenolics, that are stable under heat treatments and rencting to the fc reagent or that degradation products of the native phenolic compounds after air-drying have similar reactivity towards the fc reagent. antioxidant capacity (aoc) figure 2 shows the aoc of the cape gooseberry fruit as measured by the abts, frap, dpph, and β-carotenelinoleate assays. the aoc values (expressed as µmol trolox/g fruit dw) obtained by abts in the fresh fruits (ranging from 79.4±4.5 in ripeness stage 4 to 132.7±12.9 in ripeness stage 6) were comparable to those obtained by frap (ranging from 82.9±16.3 in ripeness stage 4 to 153.9±31.7 in ripeness stage 6). in contrast, those values assessed by dpph (ranging from 21.0±3.2 in ripeness stage 4 to 34.1±5.1 in ripeness stage 6) were much lower. when the aoc was evaluated by the β-carotene-linoleate assay, values ranging from 5.8±1.1 (ripeness stage 4) to 12.7±2.0 µmol α-tocoferol/g fruit dw (ripeness stage 6) were obtained. furthermore, the aoc measured by the abts, fr ap, dpph, and β-carotene-linoleate assays increased as the ripeness stage of the fruit increased. the increase in the aoc observed as the ripeness stage of the cape gooseberry increased agrees with results of aocfrap measured in papaya fruits during ripening when stored at 25°c (ong et al., 2013). the greater antioxidant activity as the ripeness stage advanced observed in the cape gooseberry fruit was opposite to the trend described in guava and durian fruits (arancibia-avila et al., 2008; gull et al., 2012). as a result of air-drying, the aoc measured by the frap, dpph, and β-carotene-linoleate assays decreased, contrasting with the increase observed when the aoc was e e ab d bc a 0 100 200 300 400 500 600 g al lic a ci d (m g/ 10 0 g fr ui t d w ) maturity stage 4 5 6 236 agron. colomb. 32(2) 2014 measured by the abts assay at ripeness stages 4 and 6. a decrease of the tpc, together with an increase of the aoc has been described when the aoc was evaluated by the dpph assay during the air-drying of apricots (madrau et al., 2009), mulberry leaves (katsube et al., 2009), and red pepper (vega-gálvez et al., 2009). it would be possible that reaction products of the maillard type or degradation products of phenolic compounds were generated during the air-drying and that those compounds, resulting in a low reaction to the fc reagent, contributed to the controlling power of the abts+•. it is unknown, nevertheless, why these compounds enhanced the aoc-abts, but decreased the aoc-frap, considering the fact that, in both methods, the redox potential involved was similar (prior et al., 2005). it might be that the compounds responsible for the divergent behavior in these two assays have a differential behavior at the different ph values that each assay involves (prior et al., 2005). the decrease in the aoc as measured by the dpph and frap methods after air-drying was in agreement with previous results from cape gooseberry fruit (lópez et al., 2013; izli et al., 2014). conclusions the total phenolic content (tpc) as well as the antioxidant capacity (aoc), as measured by the abts, frap, dpph, and β-carotene-linoleate assays, increased as the ripeness stage of the cape gooseberry increased. while the tpc in the air-dried fruits represented values ranging from 86 to 95% of the fresh fruit, the aoc in the air-dried fruits produced values ranging from 27 to 164%, with abts giving higher values in the air-dried than in the fresh fruits and the frap, dpph, and β-carotene-linoleate assays giving lower values in the air-dried fruits. the differential behavior of the aoc (large variation after air-drying) as compared to the tpc (small variation after air-drying) might indicate a large transformation of phenolic compounds, yielding reaction products with different behaviors c bc b b a b c e b e d a c de b d cd a c d b d d a α -t oc of er ol ( µ m ol /g fr ui t d w ) maturity stage 4 5 64 5 6 d tr ol ox ( µ m ol /g fr ui t d w ) 4 5 6 tr ol ox ( µ m ol /g fr ui t d w ) 4 5 6 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 ba 0 10 20 30 40 tr ol ox ( µ m ol /g fr ui t d w ) maturity stage c 0 5 10 15 figure 2. antioxidant capacity of fresh (white bars) and dried (grey bars) cape gooseberry fruit. a, abts; b, frap; c, dpph; d, β-carotene-linoleate assays. maturity stage 4, light orange; 5, orange; 6, deep orange. means with different letters in the same row indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n=3). error bars indicate standard error. 237narváez-cuenca, mateus-gómez, and restrepo-sánchez: antioxidant capacity and total phenolic content of air-dried cape gooseberry (physalis peruviana l.)... towards the chemicals used to access the aoc, but with similar reactivity towards the fc reagent. literature cited aoac, association of official analytical chemists international. 2000. moisture in dried fruits. method 934.06.27. in: horowitz, w. (ed.). official methods of analysis of aoac international. 17th ed. gaithersburg, md. arancibia-avila, p., f. toledo, y.-s. park, s.-t. jung, s.-g. kang, b.g. heo, s.h. lee, m. sajewicz, t. kowalska, and s. gorinstein. 2008. antioxidant properties of durian fruit as inf luenced by ripening. lwt food sci. tech. 41, 2118-2125. benzie, f.f. and j.j. strain. 1996. the ferric reducing ability of plasma (frap) as a measure of ‘‘antioxidant power’’: the frap assay. anal. biochem. 239, 70-76. licodiedoff, s., l.a.d. koslowski, and r.h. ribani. 2013. flavonol rates of gosseberry fruits physalis peruviana determined by hplc through the optimization and validation of the analytic method. int. j. food sci. nutr. eng. 3, 1-6. ramadan, m.f. 2011. physalis peruviana: a rich source of bioactive phytochemicals for functional foods and pharmaceuticals. food rev. int. 27, 259-273. fischer, g., g. ebert, and p. lüdders. 2000. provitamin a carotenoids, organic acids and ascorbic acid content of cape gooseberry (physalis peruviana l.) ecotypes grown at two tropical altitudes. acta hort. 531, 263-267. fischer, g., a. herrera, and p.j. almanza. 2011. cape gooseberry (physalis peruviana l.). pp. 374-396. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 2. acai to citrus. woodhead publishing, oxford, uk. gull, j., b. sultana, f. anwar, r. naseer, m. ashraf, and m. ashrafuzzaman. 2012. variation in antioxidant attributes at three ripening stages of guava (psidium guajava l.) fruit from different geographical regions of pakistan. molecules 17, 3165-3180. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 1999. norma técnica colombiana uchuva ntc 4580. bogota. izli, n., y. gökçen, h. ünal, e. işik, and v. uylaşer. 2014. effect of different drying methods on drying characteristics, colour, total phenolic content and antioxidant capacity of goldenberry (physalis peruviana l.). int. j. food sci. technol. 49, 9-17. katsube, t., y. tsurunaga, m. sugiyama, t. furuno, and y. yamasaki. 2009. effect of air-drying temperature on antioxidant capacity and stability of polyphenolic compounds in mulberry (morus alba l.) leaves. food chem. 113, 964-969. kwok, b.h.l., c. hu, t. durance, and d.d. kitts. 2004. dehydration techniches affect phytochemical contents and free radical scavenging activities of saskatoon berries (amelanchier alnifolia nutt.). j. food sci. 69, 122-126. lópez, j., a. vega-gálvez, m.j. torres, r. lemus-mondaca, i. quispe-fuentes, and k. di scala. 2013. effect of dehydration temperature on physico-chemical properties and antioxidant capacity of goldenberry (physalis peruviana l.). chilean j. agric. res. 73, 293-300. madrau, m.a., a. piscopo, a.m. sanguinetti, a. del caro, m. poiana, f.v. romeo, and a. piga. 2009. effect of drying temperature on polyphenolic content and antioxidant activity of apricots. eur. food res. tech. 228, 441-448. ong, m.k., c.f. forney, p.g. alderson, and a. ali. 2013. postharvest profile of a solo variety ‘frangi’ during ripening at ambient temperature. sci. hortic. 160, 12-19. prior, r.l., x. wu, and k. schaich. 2005. standardized methods for the determination of antioxidant capacity and phenolics in foods and dietary supplements. j. agric. food chem. 53, 4290-4302. re, r., n. pellegrini, a. proteggente, a. pannala, m. yang, and c. rice-evans. 1999. antioxidant activity applying an improved abts radical cation decolorization assay. free radical bio. med. 26, 1231-1237. repo, de c.r. and z.c.r. encina. 2008. determinación de la capacidad antioxidante y compuestos bioactivos de frutas nativas peruanas. rev. soc. quím. perú 74, 108-124. restrepo, a. 2008. nuevas perspectivas de consumo de frutas: uchuva (physalis peruviana l.) y fresa (fragaria vesca l.) mínimamente procesadas fortificadas con vitamina e. m.sc. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. restrepo-sánchez, d.-c., c.-e. narváez-cuenca, and l.-p. restreposánchez. 2009. extracción de compuestos con actividad antioxidante de frutos de guayaba cultivada en vélez-santarder, colombia. quim. nova, 32, 1517-1522. sánchez-moreno, c., j.a. larrauri, and f. saura-calixto. 1998. a procedure to measure the antiradical efficiency of polyphenols. j. sci. food agric. 76, 270-276. santos, p.h.s. and m.a. silva. 2008. retention of vitamin c in drying processes of fruits and vegetables-a review. dry. technol. 26, 1421-1437. schweiggert, r.m., c.b. steingass, p. esquivel, and r. carle. 2012. chemical and morphological characterization of costa rican papaya (carica papaya l.) hybrids and lines with particular focus on their genuine carotenoid profiles. j. agric. food chem. 60, 2577-2585. sulaiman, s.f. and k.l. ooi. 2012. polyphenolic and vitamin c contents and antioxidant activities of aqueous extracts from mature-green and ripe fruit f leshes of mangifera sp. j. agric. food chem. 60, 11832-11838. vasco, c., j. ruales, and a. kamal-eldin. 2008. total phenolic compounds and antioxidant capacities of major fruits from ecuador. food chem. 111, 816-823. vazquez-salinas, c. and s. lakshminarayana. 1985. compositional changes in mango fruit during ripening at different storage temperatures. j. food sci. 50, 1646-1648. valdenegro, m., s. almonacid, c. henríquez, m. lutz, l. fuentes, and r. simpson. 2013. the effects of drying processes on organoleptic characteristics and the health quality of food ingredients obtained from goldenberry fruits (physalis peruviana). open access scientific reports 2, 1-7. vega-gálvez, a., k. di scala, k. rodríguez, r. lemus-mondaca, m. miranda, j. lópez and m. perez-won. 2009. effect of air-drying temperature on physico-chemical properties, antioxidant capacity, colour and total phenolic content of red pepper (capsicum annuum l. var. hungarian). food chem. 117, 647-653. velioglu, y.s., g. mazza, l. gao, and b.d. oomah. 1998. antioxidant activity and total phenolics in selected fruits, vegetables, and grain products. j. agric. food chem. 46, 4113-4117. wall, m.m. 2006. ascorbic acid, vitamin a, and mineral composition of banana (musa sp.) and papaya (carica papaya) cultivars grown in hawaii. j. food comp. anal. 19, 434-445. received for publication: 5 may, 2013. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). galigarretom@unal.edu.co agronomía colombiana 31(2), 243-252, 2013 economy and rural development considerations on the research and dissemination of agricultural knowledge by the facultad de agronomía consideraciones sobre la orientación de la investigación en la facultad de agronomía y la difusión del conocimiento agrícola gustavo a. ligarreto m.1 abstract resumen in order to mark the 50-year-histor y of the facultad de agronomía of the universidad nacional de colombia, this article reviews the beginning of agronomy in colombia, the creation of the facultad de agronomía, the development of the escuela de posgrados, and the launching of the journal agronomia colombiana; and analyzes the prioritization of research as a function of undergraduate thesis and theses from 1970 to 2012 and of the articles published in agronomia colombiana for 30 years. the fruits of its labor show that the facultad strengthened the discipline of crop protection in its first two decades with important advances in crops of flowers and cacao and went on to strengthen the fields of crop physiology, plant breeding, soil and water, economy and rural development, resulting in diversification to fruits, vegetables, the potato, flower species and perennial crops, showing how the facultad's mission of teaching, research and continuing education has contributed to the development of the agricultural sector in colombia. con ocasión de los 50 años de creación de la facultad de agronomía de la universidad nacional de colombia, se hace una mirada al inicio de la agronomía en colombia, a la creación de la facultad de agronomía, al desarrollo de la escuela de posgrados y a la consolidación de la revista agronomía colombiana; se analiza la priorización de la investigación como consecuencia de trabajos de grado y tesis desde 1970 a 2012 y de los artículos publicados en agronomía colombiana durante 30 años. los productos generados muestran que la facultad desde sus dos primeras décadas alcanzó fortaleza disciplinar en protección de cultivos con avances importantes en los cultivos de flores y cacao y posterior fortalecimiento en la fisiología de cultivos, en fitomejoramiento, en suelos y aguas, en economía y en desarrollo rural; a su vez, presentó diversificación a especies de frutales, hortalizas, papa, flores y cultivos perennes, aportes que la facultad desde sus actividades misionales de docencia, investigación y extensión ha realizado para contribuir al desarrollo del sector agrícola del país. key words: study plans, agronomy, agricultural research, dissemination of knowledge. palabras claves: planes de estudio, agronomía, investigación agrícola, divulgación de conocimiento. introduction in the 91 years of agronomy in colombia and the 50 years of the facultad de agronomía of the universidad nacional de colombia, bogota, obstacles have been overcome and great achievements have been accomplished, forming part of colombia’s legacy by contributing to the development of the country through the formation of the agronomic profession and transformations in agricultural productive systems, research and the dissemination of knowledge related to the agricultural sciences in the rural sectors. this article contains some aspects related to the development of the facultad de agronomía of the universidad nacional de colombia, bogota and of its principal tool for the dissemination of knowledge: the technical-scientific journal agronomia colombiana, 50 years and 30 years ago, respectively. the complete history of agronomy in colombia and of the facultad de agronomía is too long and would require a more detailed and precise article that documented activities in colombia, including those of international foundations that contributed to the creation of agronomy schools. rather, the present article provides a reference for the development and sources of this development as related to the process of academic formation, research and continuing education in the agricultural sector of colombia. one can get a feel for the specialized agronomic knowledge that has consistently guided the formation of the policies of the national system of science and technology through the thematic classification of the articles published by the journal agronomia colombiana from 1983 to 2012 and of the 244 agron. colomb. 31(2) 2013 dissertation and theses studies produced by the maestría en ciencias agrarias, geomática and the doctorado en ciencias agropecuarias, área agraria from 1970 to 2012. methodology archived documents of the universidad nacional de colombia, bogota, self-evaluations of the facultad de agronomía master programs and reviews published in the journal agronomia colombiana were reviewed to gain an understanding of the circumstances that led to the beginning of agronomy in colombia, the creation of the facultad de agronomía, the formation of the escuela de posgrados and the start of agronomia colombiana. a data base was created for the quantification of the articles published in agronomia colombiana, starting with the first number in 1983 and ending with the third number in 2012. the 755 articles related to the seven disciplines found in the journal were classified by product, with 550 articles defined by a crop. the articles were grouped into three ten-year periods: 1983-1992, 1993-2002 and 2003-2012. the data base of archived undergraduate thesis dissertation and theses studies carried out by students of the facultad de agronomía as found in the bibliotecas central and the facultad de agronomía, bogota, was consulted to form an understanding of said studies. the data base contains 1821 studies that cover the years of 1970 to 2012. the data found in the articles and dissertation and theses studies were complied and analyzed with simple statistics, such as frequencies and means, pearson correlations, analysis of variance and tukey test of mean comparisons. the software sas®, version 9.2 was used. the start of agronomy in colombia the formation of agronomic engineering started in colombia in the year 1915 with different regional influences, such as the escuela superior de agricultura de bogota, which graduated the first agronomic engineers of the country in 1920: jorge díaz sierra, roberto pedraza a., luís castañeda rey, julio piñeros, félix díaz granados, ramón ríos c., nicolás collazos ll., raúl varela m., emiliano pereañes, santiago abadía jiménez and maceo c. jiménez. of these graduates, only four worked in the agricultural sector, the rest continued on in civil engineering (personal information, j. díaz-valderrama, 2013.). another important agronomic institution in this time period was the escuela de agronomía y medicina veterinaria de antioquia, founded in 1916, which later became the facultad de ciencias agropecuarias of the universidad nacional en medellín (cuéllar, 1995). the agronomic knowledge that pervaded the world came from europe and was based on european agriculture and the experiences of european colonies. this knowledge, along with the basic sciences, formed the foundation for the first agro-professionals in colombia. organizing and starting agronomic and veterinarian studies was not easy; there were no professors. and so, the government signed an agreement with a belgian foundation headed by professor charles denemoustier to help start agronomy. charles denemoustier had already started the agricultural school santa bárbara in lima, perú (macias, 1978). the escuela superior de agricultura in bogota disappeared around 1922 due to contradicting policies and social. meanwhile, in antioquía, the poor economy led to the closure of the escuela de agricultura after only two and half years; after overcoming the difficulties of 1920, the first seven students graduated in september of 1922 (macias, 1978). the first class of the escuela superior de agricultura tropical de cali was organized based on decreto 262 del 20 de agosto de 1934 of the gobernación del valle del cauca; and today is known as the facultad de ciencias agropecuarias of the universidad nacional, palmira (ibarra, 1966). due to the fact that the relationship between education and production was insufficient and that there was no apparatus for generating technology at that time, the government, through the ministerio de agricultura and the agricultural secretaries of the country’s departments, created agricultural farms where a weak process of technology diffusion began. as stated by balcázar (1986), during this time, the generation and transfer of agricultural technology was principally furthered by international entities of agrochemical supplies and machinery. this process started in the countries where the modernization and industrialization of agriculture had reached a high level. as a consequence, the production methods and combinations of resources, land, work, supplies and equipment among others were related to the problems specific to those countries, which were very distinct from those of colombia. in the first half of the last century, the pedagogical systems of the universities focused on the quality of the teachers, who were well-regarded and had a wealth of experience in 245ligarreto m.: considerations on the research and dissemination of agricultural knowledge by the facultad de agronomía other areas. in colombia, many of the teachers were cuban, puerto rican and mexican for the technical professional areas and european for the basic sciences; brought by the sugar refineries, tobacco companies and coffee producers in missions contracted by the government (macias, 1978). after the second world war and the “época de la violencia” in colombia, the process of intensive production began in order to feed the growing urban population. furthermore, a large offering started with an emphasis on technological machines such as tractors and motor pumps, along with the construction of districts of risk, the use of agrochemicals such as fertilizers, insecticides and fungicides and an offering of technology, principally of improved seed varieties developed on the experimental farms of the departamento de investigaciones agropecuarias (dia), with the objective of increasing quality and yield and broadening the agricultural frontier. creation of the facultad de agronomía the sixties were pivotal for the rural sector because there were important events as the beginning of the agrarian reform. it was discovered that small producers provided close to 60% of the food needed by the colombian population; the insufficiency of the knowledge of the production and agrarian sectors was evident (cuéllar, 1995). in 1960, the number of spaces for students in the agronomic faculties in the country did not meet the demand, leading to the universidad nacional de colombia, at the instigation of the professors of the facultad de medicina, forming the first class of agronomy in bogota. this allowed the faculties of palmira and medellín to add to the number spaces for the second year (macías, 1978). in 1962, the consejo superior universitario (csu) authorized the running of the third year of agronomy with a branch at the instituto de ciencias naturales, a decision leading to the creation of the facultad de agronomía in bogota (torres, 2013) through acuerdo 048 del 12 de junio de 1963 with the rectoría of professor josé félix patiño (bermúdez, 1983). 1965 saw the graduation of the first class of the facultad de agronomía with 52 students. the agronomic engineers of the sixties sought to integrate research with teaching and continuing education in agriculture. this goal started to come to fruition in 1962, giving rise to the instituto colombiano agropecuario (ica) on june 15 through decree 1562, using the existing departamento de investigaciones agropecuarias (dia) as a basis. halfway through the same year, representatives of ford, kellogg and rockefeller arrived in colombia in order to promote the development of the ica, taking advantage of the works carried out by the dia with the latter. as a result, the establishment of the first school in colombia for postgraduates in agronomy and veterinary sciences was studied with the support of the three foundations (macias, 1978). opening of the escuela de posgrados the needs of producing food for a growing urban population and of developing technology in the agricultural sector brought about diverse consequences in the study of agronomy: the strengthening of the relationship between theory and practice, the establishment in some faculties of the “practical semester”, highlighting the importance of regional knowledge especially for climate and soil, emphasizing the need for masters and specialized degree programs in various disciplines and the need to strengthen technological and scientific research (cuéllar, 1995). in this vein, the universidad nacional de colombia and the ica came to an important agreement that involved the faculties of agronomía y medicina veterinaria and zootecnia in bogota. this agreement gave birth to the programa de estudios para graduados (peg) with the goal of preparing professionals with advanced university education in the field of agricultural sciences in accordance with acuerdos 82 de 1969 and 76 de 1980 of the consejo superior universitario (csu). the peg was a successful enterprise and marked the wellexecuted training of professionals who were specialized in the agriculture of colombia and various latin american countries. the agreement lasted until 1983. in the last year, the agreement was modified and, through acuerdo 175 de 1983 of the csu, formally started the programs: magister en fitotecnia, magister en sanidad vegetal and magister en suelos in the facultad de agronomía, forming today the escuela de posgrados (facultad de agronomía, 2004a). in 1994, the consejo superior universitario, with acuerdo 88, approved the creation of the magister en ciencias agrarias program with research on entomology, crop physiology, phytopathology, integrated phytoprotection, genetics and plant breeding, malherbology and soils and water. the name programas de magister was replaced with programas de maestría en ciencias agrarias by the consejo superior universitario through acuerdo 47 de 1995. in the same year, the csu used acuerdo 65 to approve the creation of the doctorado en ciencias agropecuarias, área 246 agron. colomb. 31(2) 2013 agraria and, in 1998, the incorporation of the desarrollo empresarial agropecuario into the maestría en ciencias agrarias with acuerdo 39 de 1998 of the consejo de sede. the creation of postgraduates programs at the facultad de agronomía strengthened research, which increased starting in 1983. in 2001 and 2002, programs that specialize in horticultura and desarrollo rural were approved by agreements 07 and 08 in order to broaden the coverage of the discipline areas and to support the regions. furthermore, in 2003, the concejo académico, with acuerdo 06, authorized the opening of the maestría en geomática through an interinstitutional agreement with the instituto geográfico agustín codazzi. in conjunction with the universidad de córdoba, in 2001 and 2002, the maestría en ciencias agrarias offered studies in crop physiology and agricultural company development; the latter was also offered by the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) in 2002 and 2003. the offering of regional postgraduate programs was increased in 2005 when the palm producers represented by fedepalma encouraged the start of the especialización en cultivos perennes industriales, which is rotated between the branches of: the universidad de los llanos, the universidad cooperativa del cesar, the universidad de la paz and the universidad de pamplona (facultad de agronomía, 2004a; facultad de agronomía, 2012). in the same vein, the escuela de posgrados offers advanced training geared towards updating, delving into and the development of basic research and as applied in different areas of the academic programs in order to generate the needed foundation for the broadening, adaptation and application of the knowledge inherent to the field of agriculture. undergraduate thesis for the development of agricultural research and knowledge dissemination for the facultad de agronomía, agriculture is an essential human activity with a social function, forms civilization and is necessary for the survival and well-being of humanity (facultad de agronomía, 1999). the mission of the facultad, as far as the training of professionals is concerned, is to contribute to the nation, to the articulation of the regions of the country and to the connection with the international scene; to preserve, assimilate, develop and share universal agricultural knowledge, which are facilitated by the facultad’s research, teaching, continuing education and interaction with the academic community and the production sector for the benefit of society and the government. in regards to the mentioned aspects that bring an outlook of science, autonomy and social commitment, it will be seen that dissertations have been a basis for the growth of research and the dissemination of knowledge. in the beginning of the facultad, the professor-student relationship was not very close, generally speaking, in the first semesters but the development of dissertations and the participation in elective courses have led to closer relationships. however, this relationship was restricted by the removal of the dissertation requirement in 1969. the reform of the study plan in 1977 aimed to transform the unidirectional professor-student relationship by incorporating research processes into teaching. the plan sought to strengthen the relationship between theory and practice and, in this vein, reestablish dissertations and stimulate course research. fieldwork was increased and part of the research developed by the facultad was linked to the curriculum (cuéllar and mosquera, 2001). the reorientation of dissertations towards the study of specific, local problems was part of the integral and practical solutions that were thought of as policy in the attempt to form professionals capable of regional development (pérez, 1991). as a result, in the late eighties, laboratory and greenhouse research weakened, as in the case of the centro experimental marengo. the implementation of dissertations in the reform of 1977 generated a process of approximation of the agrarian sector and of the study of and contribution to the solutions of production problems. this process facilitated the continuation of postgraduate programs in the maestría en ciencias agrarias and doctorado en ciencias agropecuarias (cuéllar and mosquera, 2001). nevertheless, postgraduate theses and dissertations have not been the only opportunity to draw students closer to research. in fact, an important tool has been placing students in group projects related to the formal research of the facultad. the need for resources resulted in professors doing research in association with producers on their farms, with the entailing problems and lack of resources. this model predominated until 1994 when changes brought a new focus to the financing system for research by introducing competitions, both open and by invitation, for example by colciencias, the ministerio de agricultura, fontagro and the university. said competitions were first for individual projects and later for research programs. this mode of 247ligarreto m.: considerations on the research and dissemination of agricultural knowledge by the facultad de agronomía financing opened the confines to the strengthening of national doctorate programs with vital support for financing researchers in training, visiting researchers and for acquiring infrastructure that is useful in basic and applied research. incentivizing research has been a fundamental principle in the developmental plans of the facultad with a clear, strategic and visible result in the strengthening of the escuela de posgrados and the centro de investigación y extensión rural (cier), the consolidation of research lines and groups and the dissemination of knowledge through the journal agronomia colombiana. currently, the facultad has ten research groups and two interfaculty research groups that are recognized by colciencias and that carry out a number of projects, achieving an essential position due to the investigative function and dissemination of knowledge that has been recognized by different associations, research agencies and academics. the research of the facultad continues to advance. it has prioritized significant contributions to high-level human resource training, to the production of knowledge and to the development of current technology and to a bright future for the development of agriculture in the country, such as: biotechnology, molecular biology, identification of promising genetic resources and of species with a potential for exportation, production of new varieties of food security species such as the potato and the pea, ecophysiology, postharvesting, application of new foci of interdisciplinary management, environmental relationships and impacts of agriculture, implementation of new methods of soil and water management, integrated pest, disease and weed management techniques, and incorporation of geographical information systems and geo-positioning technologies; aspects that are fundamental in the search for competiveness and sustainability in agriculture (facultad de agronomía, 2007). significant successes have been achieved in the continuous activities of disclosure in aromatic species, production, postharvest and exportation of fruits, genetic breeding of horticultural species, fertirrigation equipment, geographic information systems, urban agriculture, biosupplies, crop protection, biotechnology and molecular biology, natural resource management and sustainability projects, among others. similarly, continuing education courses have increased in their offering, for which cier labor has been vital; such as a support center, management and execution of outreach in the facultad and the continuous investment of efforts with the expectation that they will produce a greater development or impact (facultad de agronomía, 2004b). the journal agronomía colombiana as a tool for disseminating knowledge chronological development of the journal in august of 1983, the first number of the journal agronomia colombiana was edited as a commemoration of the 20th anniversary of the founding of the facultad de agronomía of the universidad nacional de colombia, bogota. since then, and for 30 years, the journal has been a tool for sharing and giving visibility to the technical-scientific contents with the goal of indirectly and directly participating in the solution of those problems that negatively affect the agriculture of colombia and of the tropical region. the journal agronomia colombiana was registered in the national science and technology system as a scientific publication in 1989. initially, the journal was printed at the half-letter size until 1988. afterwards, the publication was changed to the letter size with the facultad de agronomía building on the cover. in 2002, the cover varied for each publication, with photographs of subjects that were related to the content. later, in 2005, the comité editorial decided to change the presentation of the journal to an international format, arranging the articles in the following disciplines: plant breeding, genetic resources and molecular biology, propagation and tissue culture, crop physiology, crop protection, postharvest physiology and technology, soils, fertilization and management of water and economy and rural development. the journal was published biannually until 2008 and, since then, every four months. the indexing process of the journal started in 2002. initially, the journal garnered a c classification in the índice nacional de publicaciones seriadas, científicas y tecnológicas –publindex. its entrance in the scientific electronic library online scielo started in 2007 and the journal was given a b classification in 2008. in 2010, the journal was placed in the a2 category in publindex. the journal is also found in: network of latin-american institutions for the dissemination of scientific publications– latindex and the network of scientific journals of latin america, the caribbean, spain and portugal– redalyc, agris (fao), cabi full tex and cab abstracts. recently, in october of 2012, the journal was accepted into the international index scopus and the directory open access journal – doaj. 248 agron. colomb. 31(2) 2013 considering the importance of academic and scientific visibility in the open access for the contents of the journal and that, in recent years, the number of articles by external authors, both domestic and foreign, that have been submitted and published has increased, the comité editorial prioritized publishing in the english language. this involved a gradual process that attained 80% of total content in volume 28, number 3 of 2010 and 100% of total content since volume 29, number 1 of 2011. in the growth and scientific contribution to the journal agronomia colombiana, has done to society has been essential interest, effort and dedication of 10 teachers of the facultad de agronomia that have been editors of the journal, and recently directors editorial center of the faculty. orientation of the journal publications the publication of technical-scientific articles in serial and index publications along with postgraduate theses and dissertations reflects the orientation of the generated scientific knowledge, here agricultural science (arango, 2005). the orientation of the publications of the journal agronomia colombiana corroborates the disciplinary emphasis established in the facultad de agronomía, which has outlined the very specific norms of the theses and dissertations in agronomic engineering and related postgraduates and reflected the development of the productive sector and the financial sources of the research. table 1 shows the participation percentage by discipline in the numbers of research, review, revision and scientific note articles published during the three ten-year periods; there were no statistical differences between the first and second periods with 145 and 185 articles respectively in agronomia colombiana. in contrast, the third period had 425 published articles, a number that has statistically significant differences with the numbers from the first two periods. the significant increase in the number of articles published in the last period (2003-2012) is due to the incentivizing state policies that, in recent years, have been instated to stimulate expenditures in science and technology (s&t) of the agricultural sector in colombia, representing: an average annual increase of 2.6% in the total of full-time equivalent (fte) agricultural researchers in the public sector, growing from 540 in 1981 to 999 in 2006 and a progressive increase in total expenditures for s&t from 300 billion colombian pesos in 1998 to 423 billion pesos in 2003 (as adjusted to 2003 prices) (stads and romano, 2008). additionally, in 2012, colombia invested 0.45% of its gross domestic product (gdp) in s&t, an increase from 0.39% in 2004 and 0.30% in 1995 (ocyt, 2012). another factor that has favored an increase in published articles is the diversification of institutional structure and of the focus of agricultural research and development (r&d) in colombia. in the early eighties, there was almost exclusive dependence on only one national agricultural research institute. in addition, there has been an increase in the research activities undertaken by producer associations and universities. in 1981, the researchers of the ica/corpoica represented 71% of the agricultural r&d personal. this percentage has progressively fallen in the passing years with 53% in 1991, 36% in 2001 and 27% in 2006 (stads and romano, 2008). it is worth mentioning that, in the 2003-2012 period, the higher education sector reached the highest percentage of researchers with doctorates. in regards to other research institutes, such as corpoica and producer entities, the registration of research groups in the national system of science and technology has grown from 725 in 2003 to 12,774 in 2011, accelerating the bibliographic production of authors linked to colombian institutions in the journals indexed in the web of science of the agricultural sector, table 1. disciplinary classification of the revista agronomia colombiana articles during the three ten-year periods. discipline period 1983-1992 period 1993-2002 period 2003-2012 all 30 years number % number % number % number % plant breeding, genetic resources and molecular biology 22 15.17 25 13.51 56 13.18 103 13.64 propagation and tissue culture 5 3.44 13 7.02 18 4.26 36 4.77 crop physiology 24 16.55 33 17.84 98 23.06 155 20.53 crop protection 61 42.06 61 32.97 91 21.41 213 28.21 postharvest physiology and technology 3 2.06 7 3.78 28 6.59 38 5.03 soils, fertility and management of water 16 11.03 19 10.27 72 16.94 107 14.17 economy and rural development 14 9.66 27 14.59 62 14.59 103 13.64 total 145 b 100.00 185 b 100.00 425 a 100.00 755 100.00 values in the last row with the same letter do not have significant differences according to the tukey mean comparison test (p≤0.05). 249ligarreto m.: considerations on the research and dissemination of agricultural knowledge by the facultad de agronomía increasing from 895 articles in 2003 to 3,462 in 2011; and in the journals indexed in scopus, increasing from 1,022 articles in 2001 to 5,047 articles in 2011 (ocyt, 2012). the disciplines with the two higher numbers of article contributions in agronomia colombiana from 1983 to 2012 were crop protection with 28.21% and crop physiology with 20.53%, as compared to the other topics (table 1). it is noteworthy that the contributions from the field of crop protection decreased from 42.06% in the first period to 32.97% in the second period and further decreased to 21.41% in the period of 2003-2012. this was due to the fact that, during the first two periods, the publications were the products of dissertations and of professors and researchers of the projects developed by the facultad. in this period, research on phytosanitary problems in flowers and cacao predominated, with a contribution of 33.92% for crops and 29.20% for flowers during the first and second periods and with 20.54% for perennial species of warm climates, mostly for cacao in the first period but with a drastic decrease in the second period (tab. 2). in the third period, the scientific divulgence for flowers in agronomia colombiana decreased to 7.64%, a result of the importation of foreign technology by ceniflores (stads and romano, 2008). on the other hand, crop physiology, in the first period, contributed 16.55% of the articles published in agronomia colombiana with articles on vegetable species, cereals in cold climates and grasses. this percentage increased to 23.06% in the third period with contributions principally on flowers, vegetables, fruits, the potato and perennial species (tab. 2). the prioritization of species depends on the financial support of production chains and on the specialization of teachers and researchers; on the diversity of the other institutes that submit their products for publication in the journal and on the limitations imposed on the production sector by the market changes that regulate the export prices. the increase in the percentage of publications related to fruits is noteworthy, with increases from 8.04 to 24.09 and to 27.57% from the first to second period and from the second to the third, respectively. this coincides with the results of surveys carried out by ifpri 2007-2008 for 38 agricultural research agencies (seven of which were governmental agencies), 13 national research centers, and 18 higher education agencies in colombia. said results showed that fruits in the country receive the focus of most research in the higher education sector, with 55% of all research being carried out on fruit. similarly, 23% of the researchers at corpoica are primarily focused on fruits, followed by the potato and vegetables, products that also stand out for the growth in number of publications in agronomia colombiana (stads and romano, 2008). the development of the areas of agronomic disciplines depends on the application of new knowledge as implemented by external development and research agencies and the need to construct agricultural development of the country by the production chains. in this sense, the seven topics and the nine product groupings, as related in tab. 3, comprise the 30 years of contributions to the journal agronomia colombiana for the dissemination of agricultural knowledge in the tropical zone. table 3 shows, for the publications in the journal agronomia colombiana, the highly significant associations between the disciplines plant breeding, genetic resources and molecular biology in the potato; the physiology of crops with fruits, vegetables and aromatic species; crop protection with flowers and warm climate crops; postharvest with fruit species and the area of soils, fertilization and management of water with fruits and aromatics. an table 2. crop classification of the articles of the journal agronomia colombiana during the three ten-year periods. crop period 1983-1992 period 1993-2002 period 2003-2012 all 30 years number % number % number % number % flowers 38 33.92 40 29.20 23 7.64 101 18.36 vegetables 7 6.25 20 14.60 67 22.26 94 17.09 fruits 9 8.04 33 24.09 83 27.57 125 22.73 potato 2 1.79 23 16.79 49 16.28 74 13.45 cold climate cereals 12 10.71 9 6.57 9 2.99 30 5.45 warm climate annuals 8 7.14 4 2.92 14 4.65 26 4.73 warm climate perennials 23 20.54 5 3.65 40 13.29 68 12.36 forest 13 11.61 3 2.19 4 1.33 20 3.64 aromatics 0 0 0 0 12 3.97 12 2.18 total 112 b 100.00 137 b 100.00 301 a 100.00 550 100.00 values in the last row with the same letter do not have significant differences according to the tukey comparison of means test (p≤0.05). 250 agron. colomb. 31(2) 2013 table 3. degree of association between the disciplines, crops and disciplines and between the crops, according to the articles published in the journal agronomia colombiana. 1983-2012. p ro pa ga ti on p hy si ol og y p ro te ct io n p os th ar ve st s oi ls ec on om y an d ru ra l de ve lo pm en t fl ow er s v eg et ab le s fr ui ts p ot at o c ol d cl im at e ce re al s w ar m c lim at e a nn ua ls w ar m c lim at e pe re nn ia ls fo re st a ro m at ic plant breeding 0.23 0.07 -0.06 0.10 -0.01 -0.03 -0.11 0.08 0.16 0.42** 0.25 0.23 0.03 0.00 -0.03 propagation 1.00 0.04 -0.22 0.01 0.00 -0.13 0.02 0.13 0.24 0.04 -0.01 -0.17 -0.05 0.09 0.15 physiology 1.00 -0.33* 0.17 0.31* 0.08 0.34* 0.58 ** 0.44 ** 0.21 0.02 0.10 0.14 -0.03 0.39 ** protection 1.00 -0.29* -0.17 -0.16 0.51 ** -0.20 -0.24 -0.04 -0.24 0.01 0.36 ** 0.06 -0.02 postharvest 1.00 0.25 0.02 -0.27 0.21 0.51 ** 0.13 -0.12 0.08 0.07 0.07 0.16 soils 1.00 0.11 -0.27 0.11 0.39 ** 0.32* 0.04 0.27 0.08 0.03 0.39 ** economy and rural development 1.00 -0.16 -0.03 0.03 -0.03 0.04 0.25 -0.15 -0.14 0.01 flowers 1.00 -0.28 * -0.36 ** -0.29 * -0.13 -0.20 -0.28 * 0.16 -0.21 vegetables 1.00 0.33 * 0.12 -0.22 -0.11 0.03 -0.26 0.32 * fruits 1.00 0.30 * -0.05 0.05 0.01 -0.12 0.28 * potato 1.00 -0.08 0.22 -0.01 -0.29 * 0.36 ** cold climate cereals 1.00 0.22 -0.10 -0.06 -0.14 warm climate annuals 1.00 0.03 -0.03 0.01 warm climate perennials 1.00 -0.07 0.11 forest 1.00 -0.12 significance of the pearson coefficient of correlation, * significant (p≤0.05), ** highly significant (p≤0.01); observed correlations = 53. opposite response occurred in the fields plant propagation and economy and rural development, which did not correlate with the crops. that is to say, they are transversals without specificity by plant species. the grouping of the disciplines of the journal presented isolated foci with limited complementation because, of the 21 possible associations between the seven fields, there were significant degrees of association in only three of them: crop physiology and soils attained a positive coefficient of correlation (r = 0.31), the opposite occurred with the association between physiology and postharvest with crop protection, that is to say, with publications in the first two areas, there is a decrease in protection publications. the other possible relationships were not statistically significant or the relationship was independent where the agrarian disciplines contribute to each other, aside from the purpose of being a new agricultural science (tab. 3). when observing the association between the articles published in the journal by products, it appeared that flowers were the product that presented the highest significant relationship, with a negative relationship with the publication of articles on vegetables, fruits, the potato and warm climate crops, possibly because, in the first two periods, the journal was dependent on the results of the research of the facultad, with the primary topic being research on flower crops and, in the third period, the research diversified towards vegetables, the potato, fruits and aromatics with notable positive associations between the publications on vegetables with those of fruits and aromatics; those of fruits with those of the potato and those of aromatics and those of the potato with those of aromatics; a response to the contribution of the products of the research of the facultad de agronomía and to the high number of external researchers that contributed their publications to agronomia colombiana (tab. 3). figure 1 presents the percentage of participation in the undergraduate thesis and theses for the period of 1970 to 2012. the high level of contribution from the fields of crop protection with 31% of the 1821 publication sample and of soils, fertilization and management of water with 19% was notable. furthermore, fig. 2 shows the contribution seen from fruit crops with 22%, from vegetables with 18%, from flowers with 16% and from the potato with 12%, products that, as previously mentioned, capture a high percentage 251ligarreto m.: considerations on the research and dissemination of agricultural knowledge by the facultad de agronomía figure 1. undergraduate thesis and theses according to the disciplines of the ingeniería agronómica, facultad de agronomía, bogota, 19702012. sample size = 1,821. figure 2. undergraduate thesis and theses according to the crops or products, facultad de agronomía, bogota, 1970-2012. sample size = 1,821. 6% 5% 13% 31% 6% 19% 10% 5% 5% plant breeding, genetic resouces and molecular biology propagation and culture of tissues crop physiology crop protection postharvest technology and physiology soils, fertilization, management of water economy and rural development production others 16% 18% 22% 12% 8% 5% 4% 7% 4% 4% flowers vegetables fruits potato warm weather crops perennial pasture and forage herbs and medicinal cold weather cereal warm weather crop transition average weather crops of the financial resources and scientific personal dedicated to research and to the development of the country (stads and romano, 2008). after the growth of the capacity for research reflected in the protection of crops and in the development of flower and perennial cultivation in the eighties in the facultad de agronomía, research stabilized in the nineties and, in the first decade of the new millennium, research with an emphasis on fruits, vegetables, the potato, flowers and perennial crops increased. when considering the contributions in research and knowledge sharing, it is evident that the facultad, since its creation, has produced significant contributions to the process of integration in the colombian agricultural sector and to the increase in productivity and competiveness of the sector through the pursuit of its academic, research and continuing education missions. acknowledgements the author wishes to thank doctor jorge díaz valderrama, who was the principal inspiration for and interested party in the present article, for generously allowing access to his archive. thanks also to the professors of the facultad de agronomía david cuéllar and gerhard fischer, who facilitated the production of this article with their appraisals. literature cited arango, m. 2005. la revista facultad nacional de agronomía, medellín como indicador del fraccionamiento especializado del saber agronómico. rev.fac. nal. agr. medellín 58(2), 2801-2811. balcázar, a. 1986. cambio climático en la agricultura. pp. 208-210. in: machado, a. (ed.). problemas agrarios colombianos. siglo xxi editores, bogota. bermúdez, l.a and j.f. clavijo. 1983. a propósito de los 20 años. agron. colomb. 1(1), 7-8. cuéllar, d. 1995. los planes de estudio de agronomía y el componente ambiental. agron. colomb. 12(1), 94-101. cuéllar, d. and t. mosquera. 2001. análisis para la elaboración del proyecto pedagógico de facultad. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. facultad de agronomía. 1999. plan de desarrollo 1999-2003. universidad nacional de colombia, bogota. facultad de agronomía. 2004a. informes de autoevaluación. escuela de posgrados. universidad nacional de colombia, bogota. facultad de agronomía. 2004b. plan de desarrollo 2004-2006. universidad nacional de colombia, bogota. facultad de agronomía. 2007. plan de desarrollo 2007-2009. universidad nacional de colombia, bogota. facultad de agronomía. 2012. informe de autoevaluación del programa curricular de maestría en ciencias agrarias, vicedecanatura. universidad nacional de colombia, bogota. 252 agron. colomb. 31(2) 2013 ibarra c., á. 1966. reseña histórica de la fundación de la escuela superior de agricultura tropical de cali, hoy facultad de ciencias agropecuarias de la universidad nacional, palmira. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. macías, d. 1978. 50 años de agronomía en colombia. editorial duplolito, bogota. ocyt, observatorio colombiano de ciencia y tecnología. 2012. indicadores de ciencia y tecnología. colciencias, bogota. pérez, w. 1991. docencia, investigación y problemática agraria. agron. colomb. 8(2), 389-393. stads, g.j. and l. romano. 2008. colombia. asti cuaderno de país no. 39. instituto internacional de investigaciones sobre políticas alimentarias. washington dc. torres, j. 2013. la creación de la facultad de agronomía en la universidad nacional. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. agtrjt?omls colombians, 1995, voiumsn xii no.1,. pij[j 72-76 politica agraria de la administracion del presidente sam per rafael vasquez ord6iiez1 introoucci6n ei 17 de agosto de 1994, diez dias despues de iniciada la administraci6n del presidente samper, el consajo nacional de pontica econ6mica y social -conpesaprob6 un paquete de medidas orientadas a solucionar los problemas del sector agropecuario. en primer tugar, sa buscaba garantizar la compra de las cosechas nacionales a buenos precios. para 10 cual se conformarian mesas de negociaciones coordinadas por el ministerio de agricultura a fin de firmar convenios de absorci6n de cosechas. ei anterior programa fijaba un plazo de 15 dias pa~ ra que agricultores e industriales aeordaran la compra de las cosgehas de trigo, cebada. sorgo. maiz, soya y sceite de palma. para el arroz, s9 aprob6 un reajuste del arancel, alza del 20 al 30%. para protegerfo del proveniente de vietnam. se determin6. tamblen, exigir un visto bueno del ministerio de comerclo exterior para toda importaei6n de productos agropeeuarios, mientras se firmaban los convenios de absord6n. en caso de no lograrse estos convenios, s9 acudir'la a una revisi6n de los aranceles. de otra parte. se aprob6 un conjunto de inversiones par valor de 1,2 billones de pesos. para producci6n. vivienda rural y generaci6n de empleo a trav~s de proyectos, se aprobaron $111.000 mi1i0nes. para generar empleo rural en las areas mas enticas. sa apropiaron $6.000 millones. para respatdar cr~ditos del sector, sa emitirian par parte del fondo agropecuario da garanlias titulos por valor de $45.000 millones. par su parte. la caja agraria deslinaria $30.000 millones para actividades rurales diferenres de las de prodljcci6n. asi mismo, la adecuaci6n de tierras y la reforma agraria senan objetivos principales para los pr6ximos cuatro anos. para el primero, el conpes daddi6 destinar us$500 millones (aproximadamente profesor asociado. facuttad de agronomia. universidad nacional de colombia. 72 407.000 millones de pesos) para invertir prioritariamente en proyaetos de riego en pequena y gran escala. en cuaoto a la reforma agraria, se proyectaba la compra da un mlh6n de heetaraas en el cuatrienio, para 10 cual se destinaban $500.000 millones. otros objetivos prioritarios de la pontiea agraria de la administraci6n serian: definir la situaci6n juridiea de miles de poseedores de cerea de cinco millones de hectc1reas en el pais. sa esperaba conseguir us$300 miilones con e\ bid (banco interamericano de desarrollo) para tal fin. capitalizar el campo, a fin de alcanzar compatitividad an al largo plaza y en el marco de una economia abiarta. solucionar los problemas de competencia desleal (dumping). dotar de recursos a la economia campesina mediante programas de adecuaci6n de tierras, mayor eapacidad empresarial. modemizaci6n de la comercializaci6n. transferencia de tecnologia, credilo y reforma agraria. transformaci6n delldema en un instituto de intervenci6n y no de gesti6n y la caja agraria en un eficiente banco rural. para la iniciaci6n de los programas anteriores, se realizaria una adici6n presupuestal de $45.000 mi!jones y sa utilizarian recursos inmovijizados del fondo nacional agropecuario. convenios de absorci6n de cosec has, precios y aranceles en agosto de 1994,ia propuesta del conpes fue de concertar convenios de absorci6n para las cosechas de cebada, trigo. maiz y sorgo. can base en elias. los agricultores (fenalce para el caso) y los agroindustriales acordarian un plan, segun el cual so absorberian todas las cosechas a un precio preestablecido, el cual debia revisarse cads seis mesas. ei primer acuerdo sobre precios de absorci6n co~ rrespondi6 al sorgo. fabricantes de alimenlos concentrados y productores acordaron que la tonelada seri a comprada en el segundo semestrs de 1994 a $163.000 (5% de aumento). este precio estaria sujeto a castigo por calidad. los empresarios avicolas, como contrapreslaci6n, solicitaron una rebaja de aranceles (se econtraban en el 15%), mayor protecci6n arancelaria para todos los productos avicolas y et desmonte del 20'% en el predo piso del malz en la franja de precios. ei consumo de sorgo en el pais es de 1,4 millones de toneladas, de las cuales 50% son importadas. los acuerdos sobre absorci6n de cosechas se di· senaron para cuatro anos. su predo de absorci6n se reajustaria cada samestre con base en ellndice de precios al productor. mediante la figura del visto bueno expedido par el ministerio de comercio exterior para las importaciones de productos agricolas (para algunos reestablecimiento de la licencia previa), estas sa controlarian una vez se firmaran los acuerdos de absorci6n. can relaci6n a los precios, estos se reajustaron de la siguiente manera: en trigo se aument6 de $175.300 a $190.000 la tonelada. en sorgo de $168.000 a $180.000 y en cebada, de $177.000 a $189.000. los aumentos oscitaban entre el7 y el 9% y 5610 regian para la segunda cosecha de 1994. asi mismo, se disei'l6 un mecanisme de compensaci6n arancelaria consistente en que, si. por ejemplo, un producto aumentaba su precio interno en cierta cantidad, esta se dividia entre las canlidades importadas del mismo, con 10 cual se compensaba el sobrecoslo y se eliminaba el ajuste inflacio· nario. para las empresas que no adquirieran productos nacionales, los aranceles de productos importados se incrementarian. para el caso de la cebada, esta se consideraba no rentable en las tierras en que estaba localizada y, por ell0, se buscaba su sustituci6n. entonces, la agroindustria nacional iria disminuyendo su absorci6n poco ~ poco. adecuaci6n de tierras ei gobierno, mediante la ley de adecuaci6n de tierras. aspera adecuar 300.000 hectcireas a traves de la ejecuci6n y mejoramiento de 23 distritos de riego con inversiones cercanas a los $820.000 millones. se abrira una iicitaci6n internacional para la ejecuci6n de los proyectos y las empresas ejacutoras podren recuperar la inversi6n cobrando las tarifas por el servicio de agua acordadas can el go· biemo. para los pequenos produetores, se impulsaran programas de autoconstrucci6n de canuales de riego subsidiados en un 50% a fin de adecuar 60.000 hectareas entre 1995-98. de los 6,6 millo· nes de hectareas con vocaci6n agricola del pais, 5610, 750.473 (11,4%) poseen riego y drenaje y de los 1,5 millones de hectareas de minifundio. s610 44.713 poseen riego en pequena escala. en major situaci6n se encuantran paises como surinam, pe· ru, chile, ecuador y venezuela. para 10 anterior. el bid prest6 us$140 millones los cuales se destinaran a programas y proyeetos de adecuaci6n y mejoramiento de tierras mediante irrigaci6n, drenaje y protecci6n de inundaciones. se promovere la participaci6n de asociaciones agricolas en proyectos de mejoramiento de tierras, nuevas teenologias y tecnicas de producci6n rentables y conservaci6n del medio ambiente. en realidad, can estos proyectos se busea satisfacer la demanda agricola del pais, incrementando la producci6n en las actuales tierras cultivables en lugar de expandir la fronlera agricola. 10 cual. casi siempre, se traduce en deforestaci6n y uso de suelos de baja productividad. de otra parte, finagro e incora aprobaron $40.000 miljones de pesos para rompra de tierras, los cubles se distribuiran asi: 70% en subsidios y 30% en credito manejados por la caja agraria. los $40.000 millones deben alcanzar para comprar 80.000 ha, es decir beneficiar entre 5.000 y 6.000 familias campesinas. asl mismo, finagro aprob6 tambien un cupo de $16.500 millones para credito de producci6n a usuarios de reforma agraria. reforma agraria aelorma agraria. ley 160 programa 1995·1998 mela: 1 milt6n de ha ano nrdeha valor compra millones$ 1995 150.000 82.500 1996 225.000 123.750 1997 312.500 171.600 1998 312.500 171.600 total 1.000.000 549.300 fuente: incora. estimativos ley 160/94 73 la nueva ley 160/94 de refonna agraria, octavo intento hist6rico que se realiza en el pais, senala un 11 mite de 16 anos para conclui ria en su totalidad. segun sus objetivos, se deben comprar 4.5 millones de hecla.reas en estos 16 anos. se introduce 81 mecanismo del mercado de tierras y se desestimula la expropiaci6n y las invasiones 0 recuperaciones de tierras. los recursos para su financiaci6n seran de dos clases: del presupuesto nacional y de la banea internacional mediante un prestamo por cuantia de us$300 millones. en 1995. se compraran 150.000 ha, en el 96, 225.000 y entre el97 y 98 las restantes 625.000 ha., con 10 cual se completara el programa de reforma agraria del presente gobierno. ei programa contempla un subsidio para los campesinos sin tierra del 70% del casto total de la tierra. se buscara ampliar la propiedad de los minifundistas, bien a lravels de compra a los vecinos para ampliaci6n de la propiedad 0 bien mediante traslado de algunos a otras tierras. la fragmentaci6n de la propiedad seria ir en contravia de la tendencia mundial: cada vez hay un menor numero de fincas. perc con un mayor tamaiio. en realidad, la ley pretende impulsar el mercado de tierras en el campo mediante la negociaci6n directa entre propielarios y campesinos sin tierra. ei lncora ya no intervendra directamente en el proceso; asesorara a los campesinos cuando elias asi 10 soliciten, evaluara tecnicamente los predios y con· cedera subsidios para su adquisici6n. 5e trata de dinamizar el mercado de tiarras de tal manera que los grandes propielarios puedan vender con avaluos privados y sin amenazas de expropiacl6n 0 extinci6n de dominio. a pesar del consenso general sobre la necesidad de la relorma agraria, las organizaciones campesinas, a traves de sus voceros, expresaron algunas inconsistencias de la ley: la no asignaci6n de un presupuesto real para los 16 anos de su ejecuci6n, la falta de participaci6n de las organizaciones campesinas en su planeaci6n y regtamentaci6n, el problema de los grupos armados, la elecci6n de representantes campesinos, indigenas y gremios han sido algunas de las mas conocidas. las inmobiliarias rurales (entre 10 y 12 en el pais) quedaron facultadas por la ley para negociar vo· luntaria y direclamente entre campesinos y propietarios. los interesados en comprar predios pueden adelantar negociaciones con los propietarios y las inmobiliarias pueden ofrecer en venta predios rurales. como comisi6n sa cobra un 10 0 12 did sobre el valor del predio. sa elimina la escritura de propiedad a favor dellneora y la resoluci6n de adjudi74 eaeion de la instituei6n a los campesinos para hacer menos demorada la entrega de los predios a los compradores. asi mismo. ellncora qued6 faeultado para adquirir, las tierras 0 mejoras que se requieran, mediante negociaci6n directa 0 por expropiaci6n para adalantar reforma agraria. ei 60% del valor del avaluo comereial se cancela en bonos agrarios y el 40% reslante en efectivo. ei proceso es el siguiente: avaluo, oferta de compra, discusi6n de la oferta y expropiaci6n. los campesinos compradores recibiran un subsidio equivalente al 70% del costo del predio. la exlinci6n del dominio operara cuando no sean explotados los predios duranle tres anos consecutivos y/o cuando no se cumplan disposiciones sobre eonservaci6n, manejo, etc. de olra parte. la titulaci6n de predios baldios (unos 178.000 en el pais) se agilizara, especialmente en la orinoquia, la amazonia y ellitoral pacifico. refinanciaci6n agraria en marzo de 1995, el gobierno present6 el programa de refinanciaci6n para normalizar la cartera vencida de unas 70.000 familias campesinas. ei minhacienda aprob6 una partida de $8.000 mitlones para el mismo ano. para. 1996, se apropiaron $17.933 mi1i0nes y para el 97, $20.083 millones. seran beneficiarios los pequenos productores agropecuarios con creditos vencidos al 31 de diciembre de 1994, con mora no inferior a 180 dias. sa consideraron pequenos produetores aquellos cuyos actives totales no superaran los $20 millones. a cada deudor que no supere los $3 mijlones se ie perdonan los intereses corrienles y penales y se ie consolidan sus obligaciones. incluyendo el capital mas los inlereses contabilizados y pendientes de pago. se les otorga un plazo de 10 anos con tres de gracia para el pago del capital. la tasa de interes sera del dtf-21 puntas para el primer ano, dtf-16, para el segundo, dtf-14, para el tercero, dtf-4, para el cuarto y dtf. para at quinto. para los cinco anos restantes, la tasa sera de dtf+2, can abonos a capital e inlereses vencidos anualmente. la tasa actual de dtf esla cerca del 30%. ei capital se pagaria en cuotas de 15%. para el cuarto ano. dell 0%, para el quinto, 15%. del sexlo al octavo y de 20%. del novena al decimo ano. para quienes adeudan mas de $3 millones, sa olorga un plazo de 10 anos can tres de 9 racia para capital. ei pago de interases sera de dtf-16 puntos, para at primer ano, dtf-8, para el segundo, otf-2, para el tercero, dtf, para el guarto y otf+6, para los reslanles seis aoos con abonos a capital e intereses vencidos anualmenle. ei gobierno. retribuira a los bancos el dinero no percibido al reducir sus tasas de interes. segun el programa, por cada mll16n de pesos adeudado, 105 pequenos deudores agropecuarios, 5610 pagaran $646.590 (53,9% menos del valor actual de su deuda) y los grandes $753.576 (62,8% menos). credito agropecuario finagro cuenta con $775.000 millones para atender la demanda. ademes, en bonos de prenda posee $134.000 mi1lones. durante el primer trimesire de 1995, los creditos de finagro crecieron 59%, al pasarde $68.641 millones a $109.169 millones. los credilos para comercializaci6n crederon en 462,4% al pasar de $490 millones a $2.755 millo· nes y los de capital de trabajo, en 54,2%, al pasar de $33.678 millones a $51.918 millones. por su parte. el dri posee fondos para olorgar eredilos, pero, debido a 10 engorroso de su lramitaci6n, no 58 solicitan. asi, para 1995, dispone de $164.017 millones. ei proceso para su soticitud as el siguiente: la comunidad genera la iniciativa, luego, la presenla a1 alcalde municipal, este la jleva a la unidad departamental de cofinanciaci6n (udeco) la cual debe aprobarla. finalmente, para disponer del dinero se requiere el conceplo previo del dnp y de fa direcci6n nacional de presupuesto. faanjas de precios dian. cuando se presenten importaciones de un producto en franja de un pais del grupo andino que aplique gravamenes inferiores a los de colombia, se podran aplicar derechos correctivos automaticos a las importaciones de este tipo. a parti r del 1$ de ab ril de 1995 las franjas de precios regirim para venezuela, ecuador y colombia, segun la junta del acuerdo de cartagena. can ello, se trata de homologar los costas de importaci6n en los tres paises y asi evitar posibles problemas de iriangulaci6n. precios piso y techo abril 1995·marzo 1996 aceite crudo de palma 401 444 aceite crudo de soya 479 523 artoz blanco 328 373 azl/car crudo 282 344 cebada 142 154 leche enlera 2.090 2.310 maiz amarillo 146 156 maiz blanco 154 166 soya en grana 263 280 trigo 164 188 trozos de lx3110 1.377 1.452 carne de cerda 1.806 2.169 fuente: diarie ei tiempo. noviembre 2 de 1995 fuente: diana el tiempo, marzo 31 de 1995 colombia adopt6 el sistema andino de franjas de precios a fin de estabilizar los costos de importad6n de 13 produclos agropecuarios: cerda, trozos de pallo, leche, trigo, cebada, malz amarillo, maiz blanco, arroz. frijol, soya, aceite de soya. aceite de palma, azucar crudo y azucar blanco. mediante el decrelo 547 del 31 de marzo de 1995 (decisi6n 371 de la comisi6n del acuerdo de cartagena), se eslableci6 que a las importaciones de dichos productos originarios de terceros paises se aplicarlan derechos variables adicionales al arancel ad-valorem vigente cuando los precios internacionales de referencia (cif puertos cotombianos) sean superiores a determinados niveles piso 0 precio minimo. tambien se aplicarlan rebajas al gravamen ad-valorem vigente para lareeros palses a fin de reducir el cosio de importaci6n cuando los precios internacionales de referencia (elf) sean superiares a determinados niveles lecho 0 predo maxi· mo. la junac carcula los precios y los remite a la precios de referencia us ton aceile crudo de palma aceile crudo de soya arroz blanco azticar blanco azucar crudo cebada leche entera maiz amarillo maiz blanco soya en grana trigo trozos de pallo cerdo 725 692 271 415 344 141 77 126 152 240 180 969 1.301 75 los precias de referencia citadas sa divulgaran cada 15 dias y se cruzaran con los precios minimos y maximos de las franjas de precios para aplicarles descuentos 0 mayoras aranceles en cada pais andina. bolsa nacional agropecuaria durante 1994, en la balsa sa negociaron $611.000 millone~,casi tres vaces mas de 10 nego~ ciado el ana anterior. la transparencia, is formaci6n de precios. gracias a la oferta y la demanda, la exenci6n de la retenci6n en la fuente para las negociaciones. el sistema de reposici6n mediante el cual quien tiene almacenado un producto puede negociar el certificado de dep6sito en la bolsa con la posibilidad de volver a comprarlo en un tiempo detenninado, 10 cual permite disponer de recursos sin recurrir a tereeros, el contrato can pago de retracto can elldema (el productor tiene la opci6n de vender su producci6n a un mejor postor asi haya convenido su venta can el inslituto), la negociaci6n o transferencia del contralo con tereeras personas, el mercado diferido 0 a plazos, 10 cual impliea estandarizar precios can base en registros de hasta tres anos anteriores para fijar precios de referencia en compras de cosechas futuras (inicio del mercado de futuros) son algunas de las ventajas que, ac~ tualmente, ofrece la balsa nacional agropecuaria. conclusiones algunos de los resultados obtenidos por la politica agraria, transcurrido un ana de la administraci6n samper, podriamos sintetizarlos asi: nuevamente, se impulsa la inversi6n social en el sector rural. el plan de desarrollo del "saito social" plantea, explicitamente, que la politica agraria debe estar encaminada a favorecer a los sectores mas pobres 'i necesitados del campo. los programas de refonna agraria, de vivienda rural ($27.000 millones para su financiaci6n) y de refinanciaci6n de los agricullores mas endeudados can las instituciones bancarias, son muestra de la nueva politica agropecuaria del gobierno. los precios de intervenei6n para el sorgo, el algo~ d6n, el arroz y el malz se incrementaron y el cert para las exportaciones de tabaca, frulas. camar6n 76 y pescado y se prohibieron las importaciones de arroz venezolano. este, en buena parte proveniente de tereems paises, inundaba el mercado nacional. asi mismo, se fij6 un nuevo predo interno de $243.300 la tonelada (8,6% mas elevado) para al arroz nacional, se impusieron correctivos para el easo del azuear, sorgo, maiz y sus derivados debi· do a que en venezuela los aranceles para estos productos son infenores a los colombianos. (no se aplica en venezuela el sistema de las franjas de precios). ei presupuesto de inversiones para el cuatrienio se aprob6, el cual sera de $2.5 billones. para transferencia de tecnologia, apoyo a la inves~ tigaci6n y consolidaci6n y desarrollo de las umatas, se aprob6 un prestamo del banco mundial por us50 millones. finalmente, sa recapitaliz6 ala caja agraria con la suma de $30.000 millones. bibllografia 1. contraloria general de la republica. "revista economia colombiana", varios numeros de 1990 a 1995. 2. diarios ei tiempo, ei espectador y la republica. varias ediciones de 1990 a 1995. 3. g6mez, j. alcldes., "economla campesina y condiciones agroalimentarias. el saito social y el reto de los problemas estructurales", santafe de bogota, octubre 4 de 1995. 4. minagriculturadnp., ~ei desarrollo agropecuario en colombia", informe final. misi6n de estudios del sector agropecuario, bo~ gota, 1990. 5. perry, s., "cuatro ensayos sobre politica agraria", ei ancora editores, bogota, 1990 6. salgado, c., "ei manejo agricola en el campo de la apertura", semina rio: tres anos de la administraci6n gaviria, en mimeo, un. 1993 7. ocampo, j.a., perry,s., "ei giro de la politiea agropecuaria", tercer mundo ediloresfonadednp., santafe de 80gota, septiem· bre 1995. received for publication: 30 may, 2013. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 technical department, interoc. cota (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). gfischer@unal.edu.co 3 advisory of research projects. bogota (colombia). agronomía colombiana 32(2), 188-195, 2014 effect of nacl salinity on seed germination and seedling emergence of purple passion fruit (passiflora edulis sims) efecto de la salinidad por nacl sobre la germinación de semillas y emergencia de plántulas de gulupa (passiflora edulis sims) luis ariel montaña1, gerhard fischer2, stanislav magnitskiy2, and guillermo zuluaga3 abstract resumen the purple passion fruit is propagated by seeds, but factors, such as hardiness and impermeability of the testa and salinity and ph of the soil, give rise to problems in germination and uniformity of seedlings. the objectives of the study were to evaluate the effect of different nacl concentrations (0, 30, 60, 90, and 120 mm, corresponding to 0.8, 3.0, 6.0, 9.0, and 12.2 ds m-1) on the germination and emergence of purple passion fruit seeds. for the germination test, 50 seeds per petri dish were used, which were watered with a saline solution weekly. a seed was considered germinated when the radicle reached 2 mm. in the case of seedling emergence, 50 seeds were sown in cleaned river sand at a 1 cm depth on polystyrene trays, covered with transparent plastic film. they were irrigated weekly with different nacl concentrations and the electrical conductivity (ec) of the substrate was measured. a seedling was considered emerged when the hypocotyl was fully erect. the results showed significant differences, with germination being higher in seeds treated with 30 mm nacl than in the control seeds, and no statistical differences for the 60 and 90 mm nacl treatments. the emergence was significantly higher in the 0 (0.05 ds m-1 of the substrate) and 30 mm nacl (0.71 ds m-1) treated seeds when compared with 60 mm (1.25 ds m-1), 90 mm (1.69 ds m-1) and 120 mm nacl (2.30 ds m-1 of the substrate). there was a decline in the chlorophyll contents of the seedling cotyledons and an increased substrate ec with increasing nacl concentrations. la gulupa se propaga mediante semilla, pero factores como la dureza e impermeabilidad de la testa, o edáficos como salinidad o ph del suelo, originan problemas de germinación y uniformidad de las plántulas. con el objeto de evaluar la adición de nacl en concentraciones de 0, 30, 60, 90, 120 mm, correspondiente a 0,8; 3,0; 6,0; 9,0 y 12,2 ds m-1, se midió su efecto en germinación y emergencia de la semilla de gulupa. para la evaluación de la germinación se usaron 50 semillas por caja de petri y se regaron hasta humedecer el papel filtro con las soluciones salinas semanalmente. se consideró una semilla germinada cuando la radícula tuvo 2 mm. para estudiar emergencia se sembraron 50 semillas a 1 cm de profundidad, en bandeja de icopor, llena de arena lavada de rio y cubierta con plástico transparente, haciendo semanalmente los riegos de nacl por tratamiento y a su vez midiendo la conductividad eléctrica (ce) del sustrato. se consideró una plántula emergida cuando el hipocótilo estuvo completamente erecto. se encontraron diferencias significativas en germinación, siendo mayor en las semillas tratadas con 30 mm de nacl que las del control, sin diferencias estadísticas con las de 60 y 90 mm de nacl. la emergencia fue significativamente más alta en semillas regadas con 0 (0,05 ds m-1 del sustrato) y 30 mm de nacl (0,71 ds m-1) en comparación con 60 mm (1,25 ds m-1), 90 mm (1,69 ds m-1) y 120 mm nacl (2,30 ds m-1 del sustrato). se presentó una disminución de clorofilas en cotiledones de las plántulas y aumento de la ce del sustrato a medida que aumentó la concentración de nacl. key words: propagat ion, seed lings, sa lt st ress, rad icle, hypocotyl, chlorophyll index. palabras clave: propagación, plántulas, estrés por salradícula, hipocótilo, índice de clorofila. introduction passif lora cultivation in colombia is of great importance because it represents an important line in the fruit production sector (jiménez et al., 2012). also, this genus has a lot of diversity, which allows for providing a wide range of plants for the domestic and international markets. purple passion fruit seeds are considered orthodox (costa et al., 1974; ibpgr, 1985), implying that they can be dried to a 6-8% moisture content without affecting their viability and storage potential. the emergence of seedlings is phanerocotylar and epigeal. passif lora sp. seed exogenous dormancy probably has combined mechanical and chemical dormancies (miranda et al., 2009). they usually germinate 189montaña, fischer, magnitskiy, and zuluaga: effect of nacl salinity on seed germination and seedling emergence of purple passion fruit (passiflora edulis sims) between 20 and 30 d (morton, 1987), with a germination percentage of 80-85%. in the field, the seedling emergence from fresh passion fruit seeds starts between 11 and 12.5 d after sowing (miranda et al., 2009). in general, the germination of passif lora sp. seeds is slow (delanoy et al., 2006; meza et al., 2007). taiz and zeiger (2010) described two components of salinity stress (mostly high na+ and clconcentrations) which are nonspecific (osmotic stress that causes water deficits) and specific (accumulation of toxic ions that disturb nutrient acquisition and that are cytotoxic (munns and tester, 2008). salt stress induces various morphological, physiological and biochemical responses from plants, depending on the genotype and the stage of plant development (willadino and camara, 2003). plant growth is retarded by physiological processes, such as photosynthesis, stomatal conductance, osmotic adjustment, ion uptake, protein synthesis, nucleic acid synthesis, enzymatic activity, and hormonal balance (parés et al., 2008). it also affects the transport process of water and ions, resulting in ion toxicity and nutritional imbalance (larcher, 2003) and, consequently, vegetative growth variables, such as dry mass, plant height, and leaf area, are severely affected (parés et al., 2008). plants exposed to saline conditions are affected from germination to more advanced stages of development. in the case of seeds, saline conditions slow down seed imbibition and, hence, there is a decrease in the speed of germination, because of the osmotic effect. the processes of cell division and elongation may also have abnormalities as well as the mobilization of reserves necessary for the germination process (gonzález and ramírez, 1996). in general, nacl could affect seed germination in several ways: 1) generate enforced seed dormancy, such as in atriplex prostrata (chenopodiaceae), a salt tolerant plant species (khan et al., 2003), 2) provoke a delay in germination and a slow rate of germination (kudred and sener, 1990), and 3) cause seed death. in seeds of halophyte species, secondary dormancy could be induced when seeds are exposed to 1% nacl (ungar, 1991). in the passion fruit, meza et al. (2007) observed that, at increasing salt concentrations of nacl and kio3 the germination percentage was significantly and negatively affected. emergence initiation and the time that elapses for the period of 10 to 90% emergence were unaffected; whereas, the percentage of total emergence tended to decrease significantly with an increasing total concentration of salts (meza et al., 2007). according to nyagah and musyimi (2009), sodium chloride solutions reduced radicle growth and plumule growth in passion fruit seedlings. there was no seed germination at nacl concentrations of 3.6, 5.4, or 7.2 ds m-1. the seed tolerance to salinity in germination is an ability to withstand the effects of high concentrations of soluble salts in the medium (taiz and zeiger, 2010; goykovic and saavedra, 2007). the presence of salts in the medium decreases water potential, which results in a reduced availability of water for the seeds, so seeds must generate a sufficient osmotic potential to improve the water status of embryos and allow growth (jones, 1986). years ago, it was found that the majority of plants are more sensitive to salinity processes during germination and emergence than during the subsequent stages of growth and development (ayers, 1950). although there are several studies related to the effect of salt on different stages of development in passif loraceae, in the purple passion fruit, this aspect has been little studied, that is, the tolerance to salinity at the early stages of growth and development of this plant is unknown. materials and methods this research was conducted in the laboratory and greenhouses of plant physiology at the faculty of agronomy of the universidad nacional de colombia, bogota. purple passion fruit seeds extracted from fruits at maturity stage 3 were used (pinzón et al., 2007). thirty fruits were used in the extraction of the seeds and the pulp was allowed to ferment for 4 d; then, the seeds were washed and allowed to dry for 4 d. the seeds were sterilized for 10 s with 5% sodium hypochlorite and, then, washed with distilled water. germination for the evaluation of germination, 50 seeds were placed in petri dishes and watered to moisten the filter paper with different concentrations of nacl (0, 30, 60, 90, or 120 mm) (tab. 1). then, the petri dishes were taken to a growth chamber with temperatures of 23/20°c day/night, 80% relative humidity and 12 h light (sanyo versatile test environment chamber-kasay, ettern leur, the netherlands). once a week, the moistened filter paper was changed, according to each treatment, and the counting of germinated seeds was done every 4 d, starting from the baseline. a seed was considered germinated when a radicle length of 2 mm was obtained. 190 agron. colomb. 32(2) 2014 emergence in the greenhouses, emergence tests were conducted. for this purpose, 20x20x5 cm polystyrene trays and cleaned river sand substrate were used. fifty purple passion fruit seeds were planted per treatment at a depth of 1 cm and covered with a transparent plastic. the average temperature and relative humidity under the plastic cover were 16.8°c and 76%, respectively. the trays were watered once a week with nacl salt solutions, according to the treatment (tab. 1), ensuring that they were watered at near field capacity with additional irrigation with distilled water. the electrical conductivity (ec) of the substrate was measured weekly (konduktometer schott, schott geräte gmbh, hof heim, germany). normal seedlings were considered as those that showed the potential for further development and gave rise to healthy plants when transplanted to a good soil and favorable environmental conditions. a seedling was considered emerged when the hypocotyl was fully erect. this factor was measured every 4 d from the start of the experiment. table 1. treatments and description of nacl solutions used during the study. nacl (mm) electrical conductivity (ds m-1) osmotic potential (mpa) 0 0.8 -0.02 30 3.0 -0.10 60 6.0 -0.21 90 9.0 -0.32 120 12.2 -0.43 measurement of imbibition, electrical conductivity, and chlorophyll content at the baseline, the imbibition of the purple passion fruit seeds was assessed, with four seeds as a replicate taken for each treatment, from which the weights were obtained and averaged for each treatment. this measurement was performed every 4 d before the first seed germination. the rationale for this measurement was to show how the concentration of the nacl solution affected the water absorption of the seeds and what impact this had on the germination. the measurement of the chlorophyll index content (spad units) was done with minolta spad equipment at the end of the experiment. for this, in each treatment, two emerged seedlings were taken per replicate and the chlorophyll content index was measured directly in the cotyledon of each seedling, obtaining an average per treatment. experimental design the design used a randomized complete block with five treatments and five replicates, for a total of 50 experimental units, using a petri dish (germination) and polystyrene tray with cleaned sand (emergence) as the experimental unit and the number of sampling times as blocks. the imbibition and ec data were analyzed using sampling as a replicate. verification tests were performed on assumptions for parametric analysis and processing of data for the variables that showed lack of normality. once parametric assumptions of the evaluated variables were verified, descriptive statistics and analysis of variance, using the sas® 9.0 statistical software (sas institute, cary, nc), were carried out. for variables that showed evidence of significant differences, a tukey’s multiple comparison test was used. in all tests, a significance level of (p≤0.05) was used. results and discussion imbibition and germination seed imbibition was measured until 16 das (days after sowing), before germination, during which five samplings were taken to measure seed weight per treatment. in seed imbibition, there were no significant differences between the treatments for seed weight, using anova. however, when performing data descriptive statistics (tab. 2), the control and 30 mm nacl treatment had the higher weight variation coefficients, at 10 and 9%, respectively, and the other treatments had a variation exceeding 6%. this shows that, with an increasing nacl concentration, the process of seed imbibition decreased because the osmotic potential decreased in the growth medium and, hence, the water table 2. imbibition (expressed in seed fresh weight, mg/100 seeds) of purple passion fruit seeds subjected to different nacl concentrations, as compared to the control (0 mm). descriptor 0 mm nacl 30 mm nacl 60 mm nacl 90 mm nacl 120 mm nacl minimum 19.30 19.30 19.30 19.30 19.30 maximum 23.10 22.90 22.00 21.40 20.60 mean 20.94 20.76 20.56 20.42 20.06 variance 2.01 1.84 1.13 0.61 0.23 cv (%) 10 9 6 3 1 191montaña, fischer, magnitskiy, and zuluaga: effect of nacl salinity on seed germination and seedling emergence of purple passion fruit (passiflora edulis sims) potential decreased (martínez et al., 2011; zekri, 2002), represented in the seed weight due to water absorption. according to our data, the treatment with the highest imbibition was the control, with a maximum of 23.10 mg, and the lowest weight was in the 120 mm nacl treatment, with 20.6 mg, showing a trend in decreasing weight in inverse proportion to the nacl concentration in the medium. however, the average values of all treatments were found in a range of from 20 to 21 mg in weight, which was not statistically different. figure 1 shows the cumulative germination in the treatments with different concentrations of nacl in nine samples, performed at 48 d after placement in the petri dishes. the germination presented sigmoid curves over time for each of the salinity treatments. the germination started at 16 das with the 0, 30, and 60 mm nacl treatments and later for the 90 to 120 mm nacl treatments, at 20 and 24 das, respectively. these results indicate that, as the nacl concentration increased, there was a decrease in germination. after performing the analysis of variance, with germination data transformed by the square root function, there was a highly significant difference (p≤0.0001) between the treatments, showing a higher germination for the treatments of 60, 30, and 90 mm nacl than the control, with the lowest at 120 mm (fig. 2). according to larcher (2003), germination is more successful in salt-free settings or in those having extremely low saline conditions, but, in our experiment, the purple passion fruit seeds in the 30, 60 and 90 mm nacl concentrations did not germinate any differently than in the control, especially after 24 d, confirming the germination tolerance of this species to low and moderate salt concentrations as miranda et al. (2010) observed in the cape gooseberry (physalis peruviana). figures 1 and 2 show important reductions in germination rates in the purple passion fruit seeds subjected to the 120 mm nacl concentration. in this case, miranda et al. (2010) supposed that the seed osmotic adjustment was affected and that stress had possibly favored the entering of other ions into the seeds. the low humidity content of the seeds may have increased saline stress, causing a cessation of metabolism or inhibition of certain stages in the germination metabolic sequence (smith and comb, 1991). meza et al. (2007), in passif lora edulis f. f lavicarpa, observed the same trend and found that the germination decreased with increased salt concentrations. studies in brazil, using eight water ec levels (ecw) of between 1 and 8 ds m-1, showed that the seeds of passion fruits are moderately tolerant to salinity in terms of vigor and initial development of the plants (loureiro et al., 2002). however, ecw of from 4.43 ds m-1 showed adverse effects on the germination of this species. studies, in which seeds of various cultivars of solanum lycospersicum were treated with increasing concentrations of nacl, have shown that the germination rate decreased with increasing salinity and the germination period took longer (singer, 1994; el-habbasha et al., 1996; cuartero and fernández-muñoz, 1999). in this study, the germination was slow, since, in the best of cases, it reached 50% in 48 das (fig. 1), demonstrating that the purple passion fruit seed germination was 16 20 28 44403624 32 48 0 100 140 20 120 80 60 40 time (days) a cc um ul at ed g er m in at io n 0 mm 120 mm 90 mm 60 mm 30 mm a ab ab bc c y=-2.7302x2+15.621x-4.8844 r2=0.922 0 mm 30 mm 90 mm60 mm 120 mm 0 16 20 8 6 4 2 18 14 12 10 n um be r of g er m in at ed s ee ds real data transformed data figure 1. accumulated germination in each treatment calculated as a number of germinated seeds per 250 seeds subjected to different nacl concentrations. figure 2. averages and trends in germinated purple passion fruit seeds subjected to different concentrations of nacl, with real average data transformed by the square root function. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). 192 agron. colomb. 32(2) 2014 delayed. cárdenas (2011) mentioned that passif loraceae seed germination is slow. delanoy et al. (2006) reported that curuba seeds began to germinate 9 d after the beginning of the trial and reached 50% germination after 1 month. however, the period and the germination percentage varied considerably according to the conditions under which the test was performed (aular et al., 1996; meza et al., 2007). it is noteworthy that the results of seed imbibition (tab. 3) might have had a direct effect on the duration of the germination process and that, at concentrations above 60 mm nacl, there was a substantially reduced variation coefficient of seed weight (imbibition). this might have reduced the osmotic and water potentials in the petri dishes, affecting normal water uptake in seeds, and was ref lected in the final percentage of germination, as shown by meza et al. (2007) and gonzález and ramírez (1996). nacl inhibits germination, not only due to the physiological drought caused by the reduced water potential in the medium, but also due to an increasing concentration of toxic ions in the embryo (prisco and o’leary, 1970). electrical conductivity and emergence analyzing the ec values of the cleaned sand substrate from the beginning, it was observed that there was an increase in ec as the nacl concentration increased (fig. 3). the anova evidenced significant differences between the treatments (p≤0.0001) for ec of the substrate, showing that 120 mm nacl had the highest ec as compared to the other treatments that had an average value of 2.30 ds m-1. the control had the lowest ec compared to the other treatments, with a value of 0.05 ds m-1. the 60 and 90 mm nacl treatments differed significantly from each other, showing values of 1.25 and 1.69 ds m-1, in addition, the 60 and 30 mm nacl treatments had values of 1.25 and 0.71 ds m-1, respectively (fig. 3). the general trend of ec in the substrate was to increase in accordance with the nacl concentration (fig. 4 and tab. 3). the general trend during the emergence matched a simple sigmoidal curve, with a slow phase at the beginning followed by a fast phase that varied according to the treatment (fig. 4). in other words, the beginning of germination for the 0 mm nacl treatment occurred at 30 das, at 38 das for the 30 and 60 mm nacl treatments, and at 46 das for the 90 and 120 mm nacl treatments, which affected the emergence percentage at 58 das, when they reached the maximum percentage of germination. analysis of variance of the emergence showed a highly significant difference (p≤0.0001) between the treatments, with the treatments of 30 and 0 mm nacl having the better figure 3. average electrical conductivity (ec) and trendline in cleaned sand substrate during the emergence of purple passion fruit seeds subjected to different nacl concentrations. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). table 3. descriptive statistics of electrical conductivity (ec) in the substrate (ds m-1) during seedling emergence from purple passion fruit seeds. descriptor 0 mm nacl 30 mm nacl 60 mm nacl 90 mm nacl 120 mm nacl maximum 0.06 1.04 1.61 2.13 2.75 minimum 0.05 0.55 1.03 1.33 1.83 mean 0.05 0.71 1.25 1.69 2.30 variance 0.00 0.05 0.06 0.12 0.15 cv (%) 0.03 7.25 5.14 7.23 6.64 0 mm 30 mm 90 mm60 mm 120 mm 0 15 25 20 10 5 ec ( ds m -1 ) a b bc c d y=-0.0128x2+0.6238x-0.5314 r2=0.9969 figure 4. accumulated emergence of seedlings of purple passion fruit per total of 250 seeds in daily samplings, sown in polystyrene trays with cleaned sand and subjected to different nacl concentrations. 30 38 44504634 42 58 0 160 200 80 60 40 20 180 140 120 100 days a cc um ul at ed e m er ge nc e of s ee dl in gs 0 mm 120 mm 90 mm 60 mm 30 mm 193montaña, fischer, magnitskiy, and zuluaga: effect of nacl salinity on seed germination and seedling emergence of purple passion fruit (passiflora edulis sims) emergences, while the treatments of 90 and 120 mm nacl had the lower emergences. the treatments of 60 and 0 mm nacl did not present differences (fig. 5). increasing nacl concentrations in the substrate caused a negative effect on the emergence percentage and rate of the purple passion fruit seeds, which was more noticeable starting at thirty days after planting. some authors have reported the same, such as meza et al. (2007), who studied passion fruit seeds sown in coconut fiber and cleaned river sand at a 2:1 ratio with different levels of salinity, finding significant differences between the treatments. salinity produced an appreciable effect on the duration of the emergence, which was, ultimately, negative, i.e. the total emergence had a inversely proportional trend to the increase in nacl concentration , especially when it exceeded 90 mm in the substrate (figs. 6 y 7). in this regard, zekri (2002) reported that the emergence in citrus sp. seeds decreased directly proportional to increasing salinity levels, noting that this trend was less consistent in ‘cleopatra’ mandarin because this rootstock exhibited a higher salt tolerance. hadas (1977) reported that the germination process is inhibited from the time the seed is not able to take up water by imbibition, causing delays in the metabolic activation necessary for the emission of the radicle and subsequent mobilization of reserves in different seed parts (jamil et al., 2006), and by excessive absorption of toxic ions, specifically na+ and cl(prisco and o’leary, 1970). therefore, a positive relationship can be seen between germination and y=-0.6982x2+0.4068x-16.735 r2=0.9092 ab a b c c 0 mm 30 mm 90 mm60 mm 120 mm 0 16 20 18 14 12 10 8 6 4 2 n um be r of e m er ge d se ed lin gs y=-3.1429x2+12.717x-32.94 r2=0.9687 0 mm 30 mm 90 mm60 mm 120 mm 0 40 50 45 35 30 25 20 15 10 5 c hl or op hy ll in de x figure 5. number of emerged purple passion fruit seedlings in cleaned sand substrate under different nacl concentrations. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05) figure 6. purple passion fruit seedlings subjected to different nacl concentrations at 58 das. figure 7. chlorophyll content index (in units spad) in emerged cotyledons of purple passion fruit seedlings in cleaned sand under different nacl concentrations. o mm 3o mm 6o mm 9o mm 12o mm 194 agron. colomb. 32(2) 2014 seedling emergence, which is demonstrated by the data in this study, which show that the increasing nacl concentration (in the petri dishes and in the substrate) not only affected the germination percentage but also negatively impacted the emergence of the seeds, which may indicate the toxic effects of nacl. chlorophyll in cotyledons the measurement of chlorophyll content in the cotyledons at the end of the experiment indicated that, as the nacl concentration increased in the substrate, there was a clear decrease in the index of chlorophyll content (fig. 7). some studies have shown that salinity affects the chlorophyll content in plants of agricultural interest. argentel et al. (2009) determined the chlorophyll content and ion accumulation in various organs of wheat plants of the variety cuban-c-204 by applying different levels of nacl, adjusted to 4.8 and 12 ds m-1; they found a decrease in the chlorophyll contents as the salt concentrations increased, which was significant only between the control (0.02 ds m-1) and the 12 ds m-1 treatment; the chlorophyll content decreased significantly when the ec exceeded 8 ds m-1. studies on the effect caused by salinity on the photosynthetic pigment concentration are abundant and coincident and tend to show that the damage is mainly due to the destruction of chloroplasts and increased activity of the enzyme chlorophyllase, affecting the synthesis of chlorophyll (flowers and yeo, 1986; appels and lagudah, 1990). conclusions increasing nacl concentrations significantly affected the accumulated germination and the percentage of germination in the purple passion fruits, especially at the higher levels of 90 and 120 mm, equivalent to 9.0 and 12.2 ds m-1, respectively. the nacl concentration in the substrate had significant differences for the ec, showing a proportional trend between treatments, being higher for the 120 mm nacl treatment with 2.3 ds m-1 and lower for the control with 0.05 ds m-1. the emergence of purple passion fruit seedlings was significantly affected by increasing salinity levels in the substrate, with the lower percentages of emergence occurring with the 90 and 120 mm nacl treatments, equivalent to 1.69 and 2.3 ds m-1 in the substrate, respectively. the different nacl concentrations in the substrate had negative effects on the chlorophyll content in the seedlings, showing a clear decrease with increased nacl concentrations, with the lowest rate at 120 mm. the ability to germinate and emerge under low saline stress conditions could indicate that the purple passion fruit possesses a genetic potential for salt tolerance, at least during the first developmental stages. according to miranda et al. (2010), this behavior does not necessarily suggest that plantlets initiated in saline stress conditions can continue to grow and complete their adult plant life cycle under these conditions. literature cited appels, a. and h.e. lagudah. 1990. manipulation of chromosomal segments from wild wheat for the improvement of breadwheat. aust. j. plant physiol. 17, 253-266. argentel, l., d.r. lópez, l.m. gonzález, r.c. lópez, e. gómez, r. girón, and i. fonseca. 2009. contenido de clorofila e iones en la variedad de trigo harinero cuba-c-204 en condiciones de estrés salino. cultivos trop. 30, 32-37. aular, j., a.d. bautista, and n. maciel. 1996. inf luencia de la luz, la profundidad de siembra y el almacenamiento sobre germinación y emergencia de la parchita. agro. trop. 46, 73-83. ayers, a.d. 1950. seed germination as affected of soil moisture and salinity. agron. j. 44, 82-84. cárdenas, j. 2011. morfología y tratamientos pre-germinativos de semillas de granadilla (passif lora ligularis juss.). m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. costa, c.f. da, e.l.p.g. de oliveira, and w.t. lellis. 1974. persistence of the germinating capacity of passion fruit seeds. boletim do instituto biologico da bahia 13, 76-84. cuartero, j. and r. fernández-muñoz. 1999. tomato and salinity. sci. hortic. 78, 83-125. delanoy, m., p. van damme, x. scheldeman, and j. beltran. 2006. germination of passif lora mollissima (kunth) l.h. bailey, passif lora tricuspis mast and passif lora nov sp. seeds. sci. hortic. 110, 198-203. el-habbasha, k.m., a.m. shaheen, and f.a. rizk. 1996. germination of some tomato cultivars as affected by salinity stress condition. egyp. j. hort. 23, 179-190. flowers, t.j. and a.r. yeo. 1986. ion relations of plants under drought and salinity. aust. j. sci. res. 13, 75-91. gonzález, l. and r. ramírez. 1996. respuesta de terannus labilis a diferentes niveles de salinidad durante la germinación y crecimiento. cultivos trop. 17, 17-19. goykovic, v. and g. saavedra. 2007. algunos efectos de la salinidad en el cultivo del tomate y prácticas agronómicas de su manejo. idesia 25, 47-58. 195montaña, fischer, magnitskiy, and zuluaga: effect of nacl salinity on seed germination and seedling emergence of purple passion fruit (passiflora edulis sims) hadas, a. 1977. water uptake and germination of leguminous seeds in soils of changing matrix and osmotic water potential. j. exp. bot. 28, 977-985. ibpgr. 1985. passif loraceae. in: ellis, r.h., t.d. hong, and e.h. roberts (eds.). handbook of seed technology for genebanks. vol. 2: compendium of specific germination information and test recommendations. intl. plant genet. resources inst., rome. jamil, m., d.b. lee, k.y. jung, a. muhammad, s.ch. lee, and e.s. rha. 2006. effect of salt (nacl) stress on germination and early seedling growth of four vegetables species. j. centr. europ. agr. 7, 273-282. jiménez, y., c. carranza, and m. rodríguez. 2012. gulupa (passif lora edulis sims.). pp. 579-599. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. jones, r.a. 1986. high salt tolerance potential in lycopersicon species during germination. euphytica 35, 575-582. khan, m.a., i.a. ungar, and b. gul. 2003. alleviation of salinityenforced seed dormancy in atriplex prostrata. pak. j. bot. 35, 906-912. kudred, k. and b. sener. 1990. effects of kinetin and gibberellic acid in overcoming high temperature and salinity (nacl) stresses on the germination of barley and lettuce seeds. phyton 30, 65-74. larcher, w. 2003. physiological plant ecology. 4th ed. springerverlag, berlin. loureiro, f., h. gheyi, s. batista, c. uyeda, and p. fernandes. 2002. water salinity and initial development of yellow passion fruit. sci. agric. 59, 491-497. martínez, n., c.v. lópez, m. basurto, and r. pérez. 2011. efectos por salinidad en el desarrollo vegetativo. tecnociencia 5, 156-161. meza, n., m. arizaleta, and d. bautista. 2007. efecto de la salinidad en la germinación y emergencia de semillas de parchita (passif lora edulis f. f lavicarpa). rev. fac. agron. (luz) 24, 69-80. miranda, d., m. perea, and s. magnitskiy. 2009. propagación de especies pasif loráceas. pp. 69-96. in: miranda, d., g. fischer, c. carranza, s. magnitskiy, f. casierra, w. piedrahíta, and l.e. flórez (eds.). cultivo, poscosecha y comercialización de las pasif loráceas en colombia: maracuyá, granadilla, gulupa y curuba. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. miranda, d., ch. ulrichs, and g. fischer. 2010. imbibition and percentage of germination of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seeds under nacl stress. agron. colomb. 28, 29-35. morton, j.f. 1987. fruits of warm climates. creative resources systems, winterville, nc. munns, r. and m. tester. 2008. mechanisms of salinity tolerance. annu. rev. plant biol. 59, 651-681. nyagah, a.w. and d.m. musyimi. 2009. effects of sodium chloride solution on germination and growth of fruits seedlings. arpn j. agric. biol. sci. 4, 49-53. parés, j., m. arizaleta, m.e. sanabria, and g. garcía. 2008. efecto de los niveles de salinidad sobre la densidad estomática, índice estomático y el grosor foliar en plantas de carica papaya l. acta bot. venez. 31, 27-34. pinzón, i.m.p., g. fischer, and g. corredor. 2007. determinación de los estados de madurez del fruto de la gulupa (passif lora edulis sims). agron. colomb. 25, 83-95. prisco, j.t. and j.w. o’leary. 1970. osmotic and “toxic” effects of salinity on germination of phaseolus vulgaris l. seeds. turrialba 20, 177-184. singer, s.m. 1994. germination responses of some tomato genotypes as affected by salinity and temperature stress. egyp. j. hort. 21, 47-64. smith, p.t. and b.g. comb. 1991. physiological and enzymatic activity of pepper seeds (capsicum annuum) during priming. physiol. plant. 82, 71-78. taiz, l. and e. zeiger. 2010. plant physiology. 5th ed. sinauer associates publishers, sunderland, ma. ungar, i.a. 1991. ecophysiology of vascular halophytes. crc press, boca raton, fl. willadino, l. and t. camara. 2003. origen y naturaleza de los ambientes salinos. pp. 303-330. in: reigosa, m.j., n. pedrol, and a. sánchez (eds.). la ecofisiología vegetal. international thomson editores spain paraninfo, madrid. zekri, m. 2002. salinity and calcium on emergence, growth and sodium and chloride concentrations of citrus rootstocks. proc. fla. state hort. soc. 106, 18-24.   recceived for publication: 14 july, 2009. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 department of chemistry, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author. lfigueroad@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 413-420, 2010 suelos, fertilización y manejo de aguas 14c-glyphosate mineralization and follow up of the dynamics of pseudomonas sp. populations in three soils under different uses in tolima (colombia) mineralización de 14c-glifosato y seguimiento de la dinámica de las poblaciones de pseudomonas sp. en tres suelos del departamento del tolima (colombia) sometidos a diferente uso liliana figueroa del castillo1, 3, myriam rocío melgarejo p.1, cilia l. fuentes de piedrahíta1, and amanda lozano de yunda2 abstract resumen the capacity of pseudomonas sp. to degrade different pesticides has been the object of numerous studies; due to this, its dynamics was evaluated and the effect of the application of glyphosate (roundup®) in soils of tolima, taxonomically classified as entic haplustolls, typic ustipsamments, and inceptic haplustalfs with coverage of secondary forest, stubble and sorghum crop, respectively, through the in vitro 14c-glyphosate mineralization. these soils were subjected to presence/absence of heat, and were denominated with heat treatment (ht) and without heat treatment (wht). in both cases a solution of glyphosate roundup sl® and radioactive was applied. the statistical design was used at random and the response parameter was the quantification of pseudomonas sp. viable cells (cfu) during the mineralization process, for the three soils up to 120 days. it was found that adding glyphosate stimulated the increase of pseudomonas sp., correlated significantly with the production of 14co2. the rates of mineralization and the bacterial populations in wht soils were significantly (p≤0.05) greater with respect to ht soils. finally, the higher averages for mineralization and bacterial dynamics were in the soils under use of secondary forest (63% and 26.8·107). la capacidad que poseen las pseudomonas sp. de degradar diferentes plaguicidas ha sido objeto de numerosos estudios, razón por la cual se evaluó su dinámica y el efecto de la aplicación del glifosato (roundup®), en suelos del tolima, clasificados taxonómicamente como entic haplustolls, typic ustipsamments e inceptic haplustalfs, con cobertura de bosque secundario, rastrojo y cultivo de sorgo, respectivamente, a través de la mineralización de 14c-glyphosate in vitro. estos suelos fueron sometidos a presencia/ausencia de calor, y se denominaron con tratamiento térmico (ct) y sin tratamiento térmico (st); en ambos casos se aplicó solución de glyphosate roundup sl® y radiomarcado. se utilizó un diseño estadístico completamente al azar, y el parámetro de respuesta fue la cuantificación de células viables (ufc) de pseudomonas sp., durante el proceso de mineralización, para los tres suelos hasta 120 días. se encontró que la adición de glifosato estimuló el incremento de las pseudomonas sp., correlacionado significativamente con la producción de 14co2. las tasas de mineralización y las poblaciones bacterianas en los suelos st fueron significativamente (p≤0,05) mayores con respecto a los suelos ct. finalmente, los promedios más altos para mineralización y dinámica bacteriana fueron en el suelo con cobertura de bosque secundario (63% y 26,8·107). key words: degradation, herbicide, microbial action, biometers. palabras clave: degradación, herbicida, acción microbiana, biómetros. introduction in general terms, according to world literature, glyphosate has been considered an environmentally safe compound because of its rapid inactivation in the soil, attributed to its degradation and its strong adsorption to colloids. however, recent studies in france, in 2004, indicate that this is the fourth most frequent agricultural pesticide in surface waters, and the tenth in subterranean waters (calvet et al., 2005). once the herbicide is applied, the main routes of degradation and dissipation are water and soil. the dissipation processes that can occur are the formation of complexes with ca2+ and mg2+ ions, adsorption on clays, organic matter, sediments, and suspended particles in water or in the soil solution (grossbard and atkinson, 1985). different research has found that glyphosate is used by bacteria as the sole source of phosphorus or carbon, and that the herbicide is mineralized from the first moment of application, i.e., during the first week (araújo et al., 2003; 414 agron. colomb. 28(3) 2010 de andréa et al., 2003). this rapid degradation of the herbicide, during the initial phase, is attributed to microbial action and occurs on the fraction of the glyphosate available; the subsequent decrease in the rate of degradation may be the product of microorganisms attacking the glyphosate adsorbed (franz et al., 1997; de andréa et al., 2003), i.e., if the glyphosate is available for the microorganisms, it can be degraded, but if the adsorption in the soil is strong and rapid, and the desorption is slow, the degradation decreases (araújo et al., 2003; gimsing et al., 2004). robertson and alexander (1994) found that glyphosate was rapidly mineralized during the first application, as well as during the second. after the second application, the bacterial populations remained high and the herbicide disappeared more rapidly than during the first application. this may be because pesticides serving as carbon sources are affected by accelerated biodegradation, which is typical of organisms that have adapted to continuous exposure to the product and, hence, the decomposition of the glyphosate is so quick that its residual effect and its risk of contamination of soil and groundwater is drastically reduced. it is worth highlighting that studies of glyphosate-degrading microorganisms in the laboratory commonly point to bacteria of the gender of pseudomonas sp., which are characterized by their enormous metabolic potential; this permits their occupying a predominant place in the cycling of elements, primarily of carbon and nitrogen, or as promoters of plant growth. several species of the pseudomonas sp. gender are, apparently, capable of growing in the presence of some pesticides as sole sources of carbon and energy; they are also the most studied organisms as far as their capacity to degrade sugars, amino acids, alcohols, and aldoses (paul and clark, 1998; madigan et al., 2000). for those reasons, this work found it important to evaluate the behavior of the bacterial population of pseudomonas sp. as possible participants of metabolism of herbicide glyphosate in soils of the department of tolima, with diverse vegetal coverage: secondary forest, stubble, and sorghum crop, through follow up of the dynamics of said population during 14c-glyphosate mineralization for 120 d. materials and methods sampling of soils the municipality of el espinal, in the department of tolima, constitutes an area of great agricultural interest with cultivation of rice, where glyphosate is frequently used in the so-called “chemical burnings” for weed control. to conduct this research, we selected three kinds of soils from this municipality (fig. 1), contrasting in coverage and in history of pesticide application, among them glyphosate. the composed samples were taken at a depth of 20 cm. the characteristics for each of the three soils evaluated were as follows: coverage of secondary forest (csf) located on the road to the municipality of coello, town of potrerillo, its geographical coordinates are: 04°13’36.6’’ n and 74°58’37.9’’ w, at a height of 400 m a.s.l. there is no record of application of any pesticide, or agronomic management. coverage of stubble (cs) belongs to the usocoello irrigation district, adjacent to the corpoica – nataima iv-6 lot; southwest boundaries with dindalito and guasimal, northwest boundaries with la trinidad and san francisco; its geographical coordinates are: 04°10’54,2’’ n and 74°57’46,4’’ w, at a height of 395 m a.s.l. for the last four years, it has not presented direct application of glyphosate. coverage of sorghum cultivation (csc) commercial lot located in the town of agua blanca, guayabal creek, el edén farm; its geographical coordinates figure 1. location of the veredal map municipality of el espinal. scale: 1:100.000. source: cor tolima (n.d.). 4152010 figueroa del castillo, melgarejo p., fuentes de piedrahíta, and lozano de yunda: 14c-glyphosate mineralization... are: 04°10’36,7’’ n and 74°55’03,4’’ w, at a height of 355 m a.s.l. it has an intense history (over 30 years) of pesticide application, among them glyphosate, i.e., there is permanent anthropic and agronomic management. to prove that the degradation of glyphosate occurs mainly through microbial action, two treatments were used in each soil, a non-thermal and a thermal treatment. the latter procedure consisted of subjecting the soil to autoclave for one hour at 120°c and pressure at 20 psi (137 kpa), during three consecutive days. the soils with their treatments were identified in the following manner: • csfht: coverage secondary forest without heat treatment. • csfwht: coverage secondar y forest with heat treatment. • csht: coverage stubble without heat treatment. • cswht: coverage stubble with heat treatment. • cscht: coverage sorghum cultivation without heat treatment. • cscwht: coverage sorghum cultivation with heat treatment. ten different times were established to take the samples during the mineralization process of 14c glyphosate, and the viable cell count of the gender of pseudomonas sp., thus: (day) 1, 4, 8, 14, 28, 42, 70, 84, 98 and 120. glyphosate mineralization for the mineralization experiment, we quantified the formation of 14co2 from 14c-glyphosate (iaea, 1991). we took 100 g of soil, applied a mixture of commercial glyphosate (roundup sl®, monsanto, 480 g l-1 of glyphosate isopropylamine salt and radio-labeled glyphosate) (sigma chemicals, glyphosate in its acid form, 0.1 mci ml-1, 2.2 mci mmol-1) to reach a value near the commercial dose of the product, and these were placed, in triplicate, inside sealed biometers. then, flasks with 10 ml of naoh 2m were incorporated to trap the 14co2 formed during the process, and they were incubated at 25ºc during 120 d. an initial observation was made of the amount of 14c placed in each biometer. on the days established to gather samples, the flasks with naoh were extracted and replaced again. from each incubated flask, 1 ml of naoh 2m was taken and mixed con 5 ml of scintillation liquid (scintisafe plustm 50%, fischer chemical) in vials for liquid scintillation reading in an ls 6500 beckman scintillation counter. the percentage of 14co2 was evaluated through the ratio between the disintegrations per minute (dpm) read each time and the amount initially placed as 14c-glyphosate. quantification of cultivable populations of pseudomonas sp. during the 14c-glyphosate mineralization process a count was made of initial cultivable bacterial populations of the soils collected in the three sampled zones, with different history of glyphosate (roundup®) application and corresponding to coverage of secondary forest, stubble, and sorghum through the technique proposed by madigan et al. (2000) of dilution series (105 and 106) and surface seeding in king b (kb) media. the results of the total count were reported in cfu/g of soil; hereinafter called “bacterial population control” (day 0). parallel to measuring the 14c glyphosate mineralization rate, a sample was extracted from each of the biometers on days 1, 4, 7, 14, 28, 42, 70, 84, 98, and 120 to count bacterial populations in the king b (kb) culture medium, through the technique proposed by madigan et al. (2000) of dilution series (105 and 106), and surface seeding, in triplicate. later, the samples were incubated at 25ºc during 3 d; then, a fluorescent pigment reading was done of the colonies with the aid of ultraviolet light, and the macroscopic and microscopic descriptions were conducted. a control was used for each of the three study zones, which did not receive a dosage of glyphosate or thermal treatment in the laboratory. results and discussion physicochemical characteristics of soils table 1 shows the results obtained from some physicochemical properties of soils tested. the ph values for the three soils permit inferring appropriate conditions for growth of mesophilic microorganisms. regarding the textural conditions, it is worth mentioning that soils with stubble and sorghum coverage, with high sand content and low content of organic matter, can facilitate the herbicide wash and its subsequently reaching groundwater. this situation may occur in lower proportions in forest soils, as a consequence of lower sand content, higher percentage of organic matter and cation exchange capacity, which permits suggesting higher adsorption of glyphosate into the soil. 416 agron. colomb. 28(3) 2010 table 1. physicochemical characteristics of soils evaluated. property coverage secondary forest (csf) coverage stubble (cs) coverage sorghum (csc) ph (potentiometric 1:1) 6.7 7.4 5.7 sands (%) (bouyoucos) 65.6 73.9 77.9 organic matter (%) (walkley black) 2.93 0.93 1.06 cic (cmol kg-1) (ammonium acetate 1n ph 7) 10.70 2.90 3.00 electrical conductivity (ds m-1) 0.55 0.32 0.20 p (mg kg-1) (bray ii) 61 15 30 structural stability (dpm: mm) 4.5 4.2 0.4 state of aggregation (mm) 80 76 25 it should be mentioned that the phosphorous content of forest soil, whose value is notably greater than that of the two other tested soils and which, according to gimsing et al. (2004), can promote glyphosate desorption by competing with the common sites where it could be adsorbed while facilitating herbicide degradation by soil microorganisms. regarding structural stability values and the state of aggregation for forest and stubble, it may be inferred that they fulfill the appropriate conditions to host microorganisms, while for sorghum conditions are much more limited due to soil management, which is subjected to high mechanization. 14c-glyphosate mineralization figure 2 shows the evolution of glyphosate mineralization over time. note that in the three soils, the greatest mineralization rate is present in those without heat treatment with relationship to those with heat treatment; a situation showing the degradation of this herbicide, primarily via microbial processes. in soils with heat treatment, the highest mineralization rate was present in the stubble soil (cswht), reaching average values of 18%, in contrast to soil cultivated with sorghum (cscwht) where the values obtained do not exceed 1%. regarding soils without heat treatment, the mineralization rate in the soil cultivated with sorghum (cscht) with a history of glyphosate application was the lowest, with percentages below 10%, while in the forest soil (csfht) without history of pesticides, it was the highest, with values close to 63%. in the three soils without heat treatment, there was a high rate of glyphosate mineralization during the first 14 d and diminished over time, according to that found by gimsing et al. (2004). in soils without heat treatment the forest soil (csfht) stands out; the amount of herbicide initially applied is reduced by approximately 50% at 32 d (fig. 2), which is related to its physicochemical properties and to the high populations of pseudomonas sp. the least favorable conditions for glyphosate degradation were manifested in soil cultivated with sorghum, probably because of soil management along the years, which has led to its deterioration; that is, tillage and continuous seeding of yearly crops (rice-sorghum-cotton), high use 0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 % 14 c o 2 days csfwht csfht cswht csht cscwht cscht figure 2. accumulated 14c-glyphosate mineralization rate. csfht, coverage secondary forest without heat treatment; csfwht, coverage secondary forest with heat treatment; csht, coverage stubble without heat treatment; cswht, coverage stubble with heat treatment; cscht, coverage sorghum cultivation without heat treatment; cscwht, coverage sorghum cultivation with heat treatment. 4172010 figueroa del castillo, melgarejo p., fuentes de piedrahíta, and lozano de yunda: 14c-glyphosate mineralization... 0 5 10 15 20 25 0 1·107 2·107 3·107 4·107 5·107 1 4 7 14 28 42 70 84 98 120 % 14 c o 2 c fu /g days cfu/g csfht cfu/g csht cfu/g cscht 14co 2 csht 14co 2 cscht 14co 2 cscht figure 3a. pseudomonas sp. populations without heat treatment during 14c-glyphosate mineralization at 120 d. csfht, coverage secondary forest without heat treatment; csht, coverage stubble without heat treatment; cscht, coverage sorghum cultivation without heat treatment. 0 5 10 15 20 25 0 1.107 2.107 3.107 4.107 5.107 1 4 7 14 28 42 70 84 98 120 % 14 c o 2 c fu /g days cfu/g csfwht cfu/g cswht cfu/g cscwht 14co 2 csfwht 14co 2 cswht 14co 2 cscwht figure 3b. pseudomonas sp. populations with heat treatment during 14c-glyphosate mineralization at 120 d. csfwht, coverage secondary forest with heat treatment; cswht, coverage stubble with heat treatment; cscwht, coverage sorghum cultivation with heat treatment. of agricultural inputs and lack of practices to restitute organic matter, among others. de andréa et al. (2003), for example, report the significant decrease of glyphosate mineralization in soil treated with repeated applications of the herbicide, against its mineral-ization with only one application. relationship between cultivable pseudomonas sp. populations and the 14c glyphosate mineralization process figure 3 illustrates changes in the size of the pseudomonas sp. populations, without heat treatment (fig. 3a) and with heat treatment (fig. 3b), during the process of 14c glyphosate mineralization, on the ten sampling dates. note that day 14 is shown as the date of maximum growth of bacterial populations (fig. 3a), from which the values of viable cells, expressed in colony formation units (cfu), decrease until day 120. considering this result, we conducted an analysis of variance (sas® system version 9) with a completely randomized design, seeking to identify significant effects of soil coverage or thermal treatment on the pseudomonas sp. populations at this date of the process of 14c glyphosate mineralization (tabs. 2 and 3). additionally, we conducted a duncan multiple compar-ison test (p≤0.05) to find significant differences among viable cell bacterial populations in king b (kb) medium, according to the distinct coverage and the treatments evaluated (tab. 4). table 2. effect of soil coverage on pseudomonas sp. populations on day 14 of the 14c glyphosate mineralization process. description of treatment n mean coverage of secondary forest 6 4.17689 a coverage of stubble 6 3.81128 b coverage of sorghum cultivation 6 2.89083 c means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05). table 3. effect of thermal treatment on pseudomonas sp. populations on day 14 of the 14c glyphosate mineralization process. description of treatment n mean without heat treatment 9 3.8159 a with heat treatment 9 3.4367 b means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05). 418 agron. colomb. 28(3) 2010 table 4. accumulated values of the percentage of 14c-glyphosate mineralization at 120 d and of cfu/g of soil in the treatments tested. identification 14cglyphosate mineralization (%)* cfu/g (107) csfht 63.00 26.8 csfwht 5.00 16.2 csht 41.4 25.3 cswht 19.00 19.1 cscht 4.15 11.1 cscwht 0.58 6.80 * total accumulated from the relationship between dpm (disintegrations per minute) and the amount with which it was initially treated like 14cglyphosate, at 120 d. the analysis of variance indicated highly significant differences between the soils and the heat treatment. thus, the number of pseudomonas viable cells was markedly different among the three soils, with the highest number in the secondary forest soil compared to the two other soils; for its part, the thermal treatment significantly reduced these bacterial populations, in contrast to not applying heat to the soil. figure 3a shows that the degree of mineralization agrees with the growth of the pseudomonas sp. populations; that is, with a greater value of viable cells, in general, there is greater mineralization. in fig. 3b, the 14c glyphosate mineralization presents a different behavior of bacterial growth, especially in soils with secondary forest and stubble coverage. the bacteria with the capacity to degrade the herbicide, apparently, were inactivated through the effect of heat, inactivity that ceased on day 28 when mineralization began. table 4 presents the values accumulated at 120 d, the percentage of 14cglyphosate mineralization, and the bacterial cfus. the highest values of herbicide mineralization were for the csfht system, followed in order by the csht, cswht, csfwht, cscht, and cscwht systems. the same situation was obtained for the pseudomonas sp. populations, evidencing microbial intervention in the glyphosate degradation process, as reported by cheah et al. (1998) and gimsing et al. (2004). correlation coefficients were calculated with a 5% significance level (r2) between the bacterial populations cultivable in king b (kb) medium and 14c glyphosate mineralization (expressed in percentage) over time, in the three tested soils and with thermal and without heat treatments. the percentage of 14co2 glyphosate and the number of colonies were transformed to validate the normality assumptions, through equation (1). from the box cox algorithm (yλ-1/λ) (1) low correlation values (r2 p<0.55 and negative) were found between el process of mineralization of herbicide and la population of pseudomonas sp. subjected to thermal treatments, while with those without heat treatments, the values were over 0.7. in the first case, glyphosate mineralization occurred late, toward day 28, given that prior to this day the remnant populations of the thermal process were not evidently intervening in the degradation (table 4). the best correlation coefficient between the pseudomonas sp. populations and mineralization was present in the csht soil (r2 = 0.78) (fig. 4), which indicates that said bacteria genus present in this soil is actively participating 0 5 10 15 20 25 0.00e+00 1.00e+07 2.00e+07 3.00e+07 4.00e+07 c fu /g days cfu/g csht 14co 2 csht % 14 c o 2 1 4 7 14 28 42 70 84 98 120 figure 4. correlation between the pseudomonas sp. populations during 14c-glyphosate mineralization process in coverage of stubble without heat treatment (csht). 4192010 figueroa del castillo, melgarejo p., fuentes de piedrahíta, and lozano de yunda: 14c-glyphosate mineralization... in 14c-glyphosate mineralization, while upon applying thermal treatment, the resistant populations of the cswht system (r2 = -0.27) do not participate in the process of herbicide mineralization, as apparently being done to some extent by the thermal resistant populations present in the two other soils. table 5. correlation coefficients (r2) between the pseudomonas sp. populations and 14c glyphosate mineralization. description of treatment r2 csfht 0.74 csfwht 0.73 csht 0.78 cswht -0.27 cscht 0.51 cscwht 0.55 in general, it may be said that the 14c glyphosate was mineralized by the bacteria, and that this process is subject to the physicochemical conditions and management of the soils tested and herbicide availability. with the results obtained, it was determined that the soil with forest coverage without heat treatment registered the highest mineralization rate, probably due to the availability of the glyphosate for the microorganisms (ph neutral) and due to the greater number of viable cells compared to the two other soils, perhaps because it is a suitable environment for growth and development of bacteria, a product of the high content of organic matter (om: 2.93%) and better physicochemical properties. the soil with sorghum coverage presented the lowest number of viable cells and the lowest mineralization rate, likely caused by deterioration of the soil, and particularly due to the low content of organic matter and to the loss of soil structure (tab. 1), which limited the growth of bacterial populations. although the works by robertson and alexander (1994) and racke et al. (1997) revealed increased microbial activity in exposed soils for a long time to repeated applications of glyphosate (6 -11 years); a product of microorganism adaptability (accelerated biodegradation), compared to soils where bacterial populations were always lower and the ph was slightly acid, did not favor the availability of glyphosate. in this study, the microbial populations were low in soils seeded with sorghum, and the behavior found is more similar to that proposed by karpouzas and singh (2006), who stated that frequent applications of glyphosate will lead to the bacterial population’s decreased capacity to degrade the herbicide over time. conclusions it was possible to conclude that the populations of pseudomonas sp. actively participate in 14c glyphosate mineralization, particularly in low-intervention systems: secondary forest and stubble. the latter presented a better correlation with mineralization; said population was thermo-sensitive under experimental conditions. glyphosate was highly mineralized in the soil with forest coverage: at 120 d of incubation, the herbicide mineralization was 1.5 and 6.0 times greater with relation to soils of stubbles and sorghum, respectively. the results obtained in the work with the soil cultivated with sorghum confirm that frequent applications of glyphosate will lead to decreased herbicide degrading capacity by the bacterial populations. nevertheless, apparently because of the behavior of stubble soil, recovery is possible by allowing the soil to rest for several years. it was evidenced that, under laboratory conditions, the bacterial populations were significantly stimulated with the addition of glyphosate to the study soils, with respect to the soil that did not get application of the herbicide, possibly because it was used as a substrate. the bacterial populations that most actively participated in 14c glyphosate mineralization were present in the secondary forest and stubble systems, possibly because of the greater amount of microorganisms and the availability of the herbicide compared to sorghum. in in vitro degradation tests, the use of isotopic techniques permits reliable monitoring of the degrading activity of the pesticides in the soil. acknowledgements this work was conducted at the malherbology laboratory of the faculty of agronomy, within the framework of the research group “residual and environmental fate of pesticides in agricultural systems”, from the department of chemistry and the faculty of agronomy at universidad nacional de colombia, bogotá branch, with the auspices of the branch research division (dib). likewise, we thank the international atomic energy agency (iaea) for the equipment donated, which permitted us to carry out this work. literature cited araújo, a.s.f., r.t.r. monteiro, and r.b. abarkeli. 2003. effect of glyphosate on the microbial activity of two brazilian soils. chemosphere 52, 799-804. calvet, r., e. barriuso, c. bedos, p. benoit, m.-p. charnay, and y. coquet. 2005. les pesticides dans le sol: conséquences agronomiques et environnementales. editions france agricole. paris. 420 agron. colomb. 28(3) 2010 cheah, u., r. kirkwood, and k. lum. 1998. degradation of four commonly used pesticides in malaysian agricultural soils. j. agr. f. chem. 46, 1217-1223. cortolima, corporación autónoma regional del tolima. n.d. mapa veredal municipio del espinal. in: http://www.unibague.edu. co/sitios/biblioteca/tolima/espinal/mapa.html; consulted: december of 2011. de andréa, m.m., t.b. peres, l.c. luchini, s. bazarin, s. papini, m.b. matallo, and v.l. savoy. 2003. influence of repeated applications of glyphosate on its persistence and soil bioactivity. pesq. agropec. bras. 38(11), 1329-1335. franz, j.e., m.k. mao, and j.a. sikorski. 1997. glyphosate: a unique global herbicide. monograph 189. american chemical society, washington dc. gimsing, a.l., o.k. borggaard, o.s. jacobsen, j. aamand, and j. sørensen. 2004. chemical and microbiological soil characteristics controlling glyphosate mineralisation in danish surface soils. appl. soil ecol. 27, 233-242. grossbard, e. and d. atkinson. 1985. the herbicide glyphosate. butterworth and co., london. iaea, international atomic energy agency. 1991. laboratory training manual on the use of nuclear and associated techniques in pesticide research. technical reports series no. 329. vienna. karpouzas, d. and s. singh. 2006. microbial degradation of organophosphorus xenobiotics: metabolic pathways and molecular basis. adv. microb. physiol. 51, 20-225. madigan, m., j. martinko, and j. parker. 2000. brock biology of microorganism. 8th ed. prentice hall, englewood cliffs, nj. paul, e.a. and f.e. clark. 1998. soil microbiology and biochemistry. 2nd ed. academic press, new york, ny. racke, k.d., m.w. skidmore, d.j. hamilton, j.b. unsworth, j. miyamoto, and s.z. cohen. 1997. pesticide fate in tropical soils. pure appl. chem. 69(6), 1349-1371. robertson, b. and m. alexander. 1994. growth-linked and cometabólic biodegradation: possible reason for occurrence or absence of accelerated pesticide biodegradation. pestic. sci. 41, 311-318. efecto de inhibidores de etileno en la longevidad floral del clavel (dianthus caryophyllus l.) como probables sustitutos del tiosulfato de plata (sts) effect of ethylene inhibitors in extending the vase life of camation idianthus caryophyllus l.) cut flowers as substitutes of silver thiosulfate (sts) eliberto cubillos i, viviana melina', víctor julio flórez/ y gerhard fischer' resumen en colombia el sector de flores de corte para exportación se ha constituido en un renglón de gran importancia económica. sin embargo, los altos costos de producción y los bajos precios han hecho que la rentabilidad de esta industria haya decaído en los últimos años. el tiosulfato de plata (sts) es uno de los productos más empleados en poscosecha de flores, pero en la actualidad es visto como un posible contaminante ambiental. con el objetivo de comparar la respuesta de productos tradicionales en poscosecha, cuyo ingrediente principal es el ion ag", con otros de mayor degradabilidad, se llevó a cabo un ensayo con clavel estándar de la variedad 'nelson '. los tallos florales fueron cosechados en cultivo bajo condiciones de invernadero en una finca comercial de la sabana de bogotá, seleccionados y sometidos a diferentes soluciones de poscosecha para prolongar la vida en florero. posteriormente, se les realizó la simulación de transporte durante un periodo de diez días y, en seguida, llevados al laboratorio de fisiología de cultivos de la universidad nacional de colombia, sede bogotá, en donde, se monto el ensayo para realizar las respectivas mediciones. en el laboratorio, los tallos se mantuvieron hidratados en agua destilada, en condiciones de 12 h de fotoperiodo (luz artificial de 6 a.m. a 6 p.m.) y con ventilación de 30 min en las horas de la mañana para evitar la acumulación del etileno. las condiciones ambientales promedio del laboratorio fueron de 19°c y h. r. de 75%. los productos comerciales empleados fueron tiosulfato de plata (sts) elaborado en la finca, l-metilciclopropano (1mcp), chrysal avb, chrysal evb, florissima 125, florissima 135 y florissant 100. los mejores resultados en longevidad floral se obtuvieron con la combinación de 1-mcp + florissima 135 (22 días), florissima 125 (21, 7 días) y sts finca (21 ,5 días). se comprobó que algunos productos que no contienen el ion ag ' (florissima 135 y chrysal evb) presentaron resultados similares a los compuestos que contenían dicho ion y, por lo tanto, pueden ser eficientes en el reemplazo del sts, que es potencialmente un contaminante ambiental. palabras claves: poscosecha, tratamientos antietilénicos, 1mcp, ag", aoa, senescencia. summary in colombia the sector of cut flower exportation has great economic importance. however, high production costs and low prices have reduced the profitability offlowers in the last years. with the objective of compared the response of traditional products in postharvest, whose main ingredient is the ag" ion, with other products ofmore degradability, a research was carried out with standard carnation variety 'nelson'. the floral stalks were harvested in a crop under greenhouse conditions in a commercial production farm ofthe bogotá plateau. flowers were graded and treated with different postharvest solutions in order to pro long vase life. later on, they were kept in simulated transport conditions during a period of ten days; then, postharvest measurements were made in the laboratory of plant physiology of the national university of colombia, bogotá. in the laboratory stems were kept in distilled water, under photoperiod conditions of 12 h (artificiallight from 6 a.m. to 6 p.m.) and with ventilation of 30 min in the morning hours to avoid ethylene accumulation. environmental conditions of the laboratory were 19°c and relative humidity of75%. the commercial preservative products used were: silver thiosulfate (sts) elaborated in the farm, 1methylcyclopropene (i-mcp), chrysal avb, chrysal evb, florissima 125, florissima 135 and florissant 100. the best results in florallongevity were obtained with the combination of l-mcp + florissima 135 (22 days), florissima 125 (21,7 days) and sts (21,5 days). it was proven that sorne products that not contain the ag ' ion (florissima 135 and chrysal evb) presented similar results as compared to the compounds that contained the ag" ion. therefore, florissima 135 and chrysal evb can be efficient in the substitution of sts which is potentially an environmental pollutant. key words: postharvest, anti-ethylenic treatments, l-mcp, ag", aoa, senescence. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. profesor asistente, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, sede bogotá. e-mail:vjflorez@bacata.usc.unal.edu.co profesor asociado, facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, sede bogotá. e-mail: gerfis@impsat.net.co agronomía colombiana, 2001. 18 (1-2): 7-13 90 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 introduccion en colombia el sector de flores de corte para exportación se ha constituido en un renglón de gran importancia económica, con un área aproximada de 4900 ha. es el subsector agroindustrial más dinámico en generación de empleo permanente para la población semirural no calificada, generando alrededor de 75.000 empleos directos, de los cuales el 70% corresponde a mano de obra femenina. en 1998, el sector florícola alcanzó un volumen en ventas de 146.562 ton, equivalentes a us$ 554 millones (agricultura de las américas, 1998). para 1999, la participación en el volumen total de flores de exportación fue de 22,5% de clavel estándar y 11,4% de clavel miniatura, siendo 'nelson' una variedad tradicional de color rojo, de las que más se cultiva y más se exporta. sin embargo, los altos costos de producción y los bajos precios han hecho que la rentabilidad de esta industria haya decaído en los últimos años. el clavel (dianthus caryophyllus l.) pertenece a la familia caryophyllaceae, presenta hojas opuestas, decusadas por pares y glaucas, tallo herbáceo de forma lineal y con un terminal floral, cuya inflorescencia es una cima. las especies nativas de clavel son de origen mediterráneo, sin embargo, a mediados del siglo xix se desarrollo el híbrido americano tipo estándar, de los cuales el grupo' sim' fue el más difundido (bunt y cockshull, 1983), pero hoy poco cultivado, debido a la susceptibilidad a patógenos. el clavel es considerado una especie muy sensible al etileno, tanto en el tipo estándar como en el miniclavel, y sus síntomas más frecuentes son adormecimiento del botón floral y marchitamiento de los pétalos (salisbury y ross, 1994). las flores de clavel producen pequeñas cantidades de etileno, observándose un pico de su producción pocos días después de la cosecha, antes de que los pétalos empiecen a marchitarse. el etileno se deriva de los carbonos 3 y 4 del aminoácido metionina, donde interviene un compuesto similar a un aminoácido, el ácido l-amino-ciclopropano-l-carboxílico (ace) como precursor cercano al etileno (yang, 1980). el átomo de azufre de la metionina se conserva en un proceso cíclico de ahorro, sin el cual el azufre reducido podría limitar la cantidad de metionina y la velocidad de la síntesis del etileno. otras características importantes son la esencialidad de atp, para la conversión de metionina en s-adenosinmetionina (sam), y la necesidad de oxígeno para la conversión final del acc en etileno. los requerimientos de atp y o 2 explican el porque la producción de etileno llega a un punto mínimo en condiciones hipóxicas severas. las flores sintetizan etileno, en especial antes de marchitarse, y en la mayoría de las especies causa senescencia y abscisión. además, el etileno está involucrado en la inducción de cambios en la permeabilidad de las membranas celulares, que incluyen modificaciones en composición, propiedades físicas y funcionales: un ligero aumento en la permeabilidad de la membrana es característico de las flores en estados avanzados de senescencia (faragher y mayak, 1984). el etileno, además de ser producido por las plantas también está presente en la atmósfera, aumentando en órganos vegetales en respuesta a condiciones adversas, tales como estrés hídrico, baja intensidad lumínica, daños mecánicos y enfermedades. la reacción del tallo floral, al ser cortado de la planta, es incrementar la producción de etileno, para que los órganos reproductivos maduren con mayor rapidez y así asegurar su sobrevivencia. sin embargo, ésta es una característica indeseada en flores de corte, ya que disminuye su longevidad floral y, por lo tanto, su valor comercial. la tendencia de las investigaciones actuales es generar nuevos productos que actúen contra el etileno endógeno y exógeno, cuyos ingredientes sean fácilmente degrádables, para así emplearlos a nivel comercial no solo en poscosecha de flores sino también en otros productos de origen vegetal. en el caso del clavel, la ingeniería genética ha creado plantas transgenicas cuyos receptores no responden al etileno y se puede esperar que sean de real interés comercial pese a sus elevados costos de producción (bouzayen y pech, 1997). el etileno como hormona vegetal, además de la senescencia floral, también está involucrado en otros procesos fisiológicos, principalmente en situaciones de estrés. estaría por verificarse el comportamiento de éstas plantas transgenicas en condiciones de invernadero y producción comercial (flórez, 1998). tanto el etileno que se encuentra en el aire como el sintetizado por la planta son responsables de la disminución en la longevidad floral y, por lo tanto, de la pérdida o reducción del valor comercial. para reducir sus efectos, se emplean distintas alternativas y tratamientos. para prevenir los daños ocasionados por el etileno se pueden emplear los inhibidores de su síntesis y/o de su acción. el tiosulfato de plata (sts) tiene amplia aplicación en productos de tipo comercial porque retarda los efectos deletéreos del etileno en plantas florecidas (cameron y reid, 1981). su ingrediente activo como inhibidor de la acción del etileno es el ion ag". se puede emplear en solución acuosa o aplicado en aspersión en plantas florecidas y ha respondido muy bien combinado con sacarosa. pese a que el sts tiene amplia aplicación en la poscosecha de flores de corte, es visto como un posible contaminante ambiental, y su uso en plantas florecidas en macetas ha sido restringido en algunos países (serek y reid, 1993). se encontró que la aminoetoxivinilglicina (avg) y el ácido aminooxacético (aoa) son potentes inhibidores de la síntesis de etileno. éstos compuestos actúan inhibiendo de forma competitiva enzimas que necesitan fosfato de piridoxal como coenzima, bloqueando la conversión de la sam en acc (yang, 1985; taizyzeiger, 1991). se han reportado resultados positivos con productos a base de aoa aplicados en clavel, sin embargo, la longevidad floral de claveles tratados con aoa ha sido siempre menor que la de los tratados con sts (staby el al. 1993). esto se debe a que como el aoa es un inhibidor de la síntesis de etileno, no impide el efecto del etileno proveniente de otras fuentes. además, los mejores resultados se han obtenido cuando el tratamiento es prolongado y no parece tener efectos positivos en otras especies susceptibles al etileno. sin embargo, como no es nocivo al medio ambiente, se ha convertido en una de las alternativas viables ecológicamente. el l-metilciclopropano (l-mcp) es un compuesto orgánico volátil relativamente simple que modifica la unión del etileno al sitio activo y, por lo tanto, previene la acción del etileno exógeno que pueda actuar en la senescencia floral. inhibe la acción del etileno cuando las plantas son tratadas con concentraciones bajas (0.5 nlll) (sisler, 1993, datos no publicados; sisler y serek, 1997), y el efecto de inhibición del etileno se incrementan linealmente con la concentración de l-mcp. tampoco es tóxico al 2001 cubillos et al.: efecto de inhibidores de etileno ... 91 medio ambiente y puede ser el sustituto del sts en la industria ornamental (nell, 1992). su aplicación comercial podría ser antes del empaque, en los vehículos de transporte o en áreas de almacenamiento. el i-mcp ha dado buenos resultados en flores como gypsophila y clavel (peiser, 1986). el objetivo de este trabajo fue evaluar la eficacia del tiosulfato de plata (sts), del i-metil ciclopropano (l-mcp) y del ácido aminooxacético (aoa) en la inhibición de la síntesis y/o la acción del etileno, midiendo su efecto en la longevidad floral del clavel estándar, var. 'nelson', proveniente de cultivo hidropónico. materiales y metonos el ensayo se llevó a cabo en dos etapas: en la primera, realizada en la finca sagaro, ubicada en la vía suba-cota, a 2600 msnm, se aplicaron los tratamientos poscosecha; en la segunda etapa se realizaron las respectivas mediciones y ésta se llevó a cabo en el laboratorio de fisiología de cultivos, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, sede bogotá. material vegetal se utilizaron tallos florales de clavel estándar, tipo mediterráneo, variedad 'nelsori', pertenecientes a un mismo bloque de producción y cultivados con el sistema hidropónico. en el cultivo, la densidad de siembra fue de 42 plantas/mvcama y los tallos florales se cosecharon en primer pico de producción, aproximadamente a las 26 semanas de edad de las plantas. una vez en la poscosecha, los tallos florales se clasificaron y se procedió a confeccionar ramos de porte 'fancy', observando, entre otros parámetros de calidad, la longitud de 65 cm. metodología para los tratamientos antietilénicos se emplearon productos a base de sts, aoa y l-mcp, según la dosis comercial recomendada (cuadro 1). el sts y el aoa se diluyeron en agua deionizada, mientras que ell-mcp se aplicó en una cámara sellada de 1m3, elaborada con plástico calibre seis, la cual se colocó sobre una tina, con una lamina de agua de aproximadamente 10 cm de altura, para impedir el escape del gas. el i-mcp se colocó, en la dosis recomendada, en un recipiente apropiado, y se agregó agua caliente de tal forma que cubriera el producto. en seguida, se mezcló ligeramente y se procedió al tratamiento en condiciones herméticas. en la etapa de laboratorio, los tallos florales se cortaron a 62 cm y se colocaron en agua destilada. en promedio, las condiciones del laboratorio fueron: fotoperiodo de 12h (luz artificial de 6 a.m. a 6 p.m.), temperatura de 19°c y h.r. del 75 %. el laboratorio se ventiló durante 30 min en las horas de la mañana para remover etileno. cuadro /. productos, dosis y tiempos empleados en la evaluación de longevidad floral de clavel estándar var. «nelson», sometido a diferentes tratamientos en poscosecha. tratamientos (productos) dosis tiempo de tratamiento (horas) sts finca iomu-1hp l i-mcp 0,5 g.m' 4 chrysal avb (sts) 2mll-1hp 2 chrysal evb (aoa) iomll·1 hp l florissima 125 (sts) 30mll·1hp 1 florissima 135 (aoa) ioml.l-1hp 4 florissant 100 (sts) 2,5 ml l-1hp+ agral lmf..l:' i i-mcp+ chrysal evb (aoa) (0,5 g.rrr-j+ (5 ml l·1hp) 4 l-mcp+ florissima 135 (aoa) (0,5 g.m·3)+( ioml l-1hp) 4 testigo (agua deionizada) i variables medidas se midieron las variables longevidad floral, grado de apertura, color, manchas en el tallo, pétalo quemado en el borde, daño por etileno, consumo de agua, masa fresca y masa seca total, de la flor, del tallo y de las hojas. en la evaluación de la longevidad floral se descartaron los tallos que presentaron síntomas de daños por etileno, pétalos quemados en los bordes y tallo quebrado. el tratamiento se dejó de evaluar cuando más del 50 % de los tallos florales se descartaron por alguno de los motivos anteriores. el grado de apertura se midió teniendo en cuenta la posición de los pétalos más externos con relación a la parte superior del cáliz y observando, como parámetro, una escala con 5 grados de apertura (figura 1), así: grado 1, flor cerrada hasta pétalos rectos; grado 2, de pétalo recto hasta los 22,5° de apertura; grado 3, de 22,5° hasta los 67° de apertura floral; grado 4, de 67° de apertura floral hasta los 90° y el grado 5 más de 90° de apertura floral. el color se comparó a través de las cuadros de colores de la royal horticultural society, tomando como color de partida el 144 b. se consideró la aparición de manchas de tejido necrótico en el tallo, las cuales fueron coalesciendo formando manchas mayo92 agronomía colombiana análisis estadístico 0° 22,5° 67° 90° >90" ~[._,\ /,/ 1'< v , \",'\1 \~ ,_j gr ado 1 grado 2 grado 3 grado 4 grado 5 figura 1, grados de apertura para la evaluación del clavel estándar var, 'nelson'. res. éstas solo se presentaron en los tratamientos a base del ion ag", las manchas en el tallo se evaluaron desde el día de su aparición, mediante una escala con tres grados: grado 1, presencia de las manchas hasta 1 cm; grado 2 manchas de 1 a 2 cm y grado 3, manchas de más de 2 cm. los pétalos quemados en los bordes se evaluaron desde su observación, a través de una escala visual con tres grados: grado 1, desde la aparición hasta menos del 10% de la flor afectada; grado 2, menos del 20% de la flor con el síntoma y el grado 3,30% de la flor con este fenómeno. los tallos florales en grado 3 fueron descartados del experimento. los síntomas por etileno se evaluaron mediante 2 grados. el grado 1, para las flores que presentaron deshidratación leve de los pétalos externos y el grado 2, para las flores con pétalos externos y centrales deshidratados. éste grado causó el descarte del tallo floral. el síntoma de daño por etileno también se observó por entorchamiento de los pétalos y adormecimiento del botón floral. el consumo de agua se midió mediante el uso de una bureta, completando diariamente a un volumen de 2,5 litros, que se había marcado previamente en los floreros. para ésta evaluación se descontó la evaporación promedio del laboratorio, mediante el uso de dos floreros, los cuales no contenían tallos florales. la masa fresca y la masa seca total, de la flor, del tallo y de las hojas se cuantificaron mediante el uso de una balanza digital. la masa fresca total se evaluó diariamente y la masa seca total, de la flor, del tallo y de las hojas con un intervalo de tres días, está evaluación fue de tipo destructivo. para la masa seca se utilizó una estufa de secado marca thelco modelo 27 a 105 ocdurante 24 h, cuando se obtuvo masa constante. vol. 18· nos. 1-2 se utilizo un diseño completamente al azar, con 6 repeticiones por tratamiento, para un total de 240 flores a evaluar. las variables longevidad floral y masa fresca total se sometieron a análisis de varianza. las demás variables se analizaron mediante la prueba no paramétrica de kruskal-wallis, dado el hecho que son variables de tipo categórico y con residuales del modelo no susceptibles de ser normalizados. para el análisis se tuvieron en cuenta las evaluaciones realizadas los días 1,6, 11, 16 y21. en función del balanceo de los datos se utilizaron las pruebas de comparación de medias por contrastes ortogonales o por student newman keuls, y para longevidad floral y grado de apertura la prueba de duncan. se uso el programa estadístico sas, v 6.12. las variables grado de apertura, manchas en el tallo y pétalo quemado en el borde también se evaluaron evolutivamente los días 6, 11, 16 y21. se consideró evolución, el comportamiento diferencial y progresivo, en un rango de tiempo con una duración de 5 días. el grado 5 de apertura, que es el que se busca por su valor decorativo (flor completamente abierta), las manchas en el tallo, los pétalos quemados en los bordes y los daños por etileno, también se evaluaron en cuanto a su día de aparición. resultados y discusion longevidad floral en la cuadro 2 se puede observar que, a excepción del florissant 100, los tratamientos con los productos a base del ion ag" (florissima 125, sts finca y chrysal avb) presentan una diferencia positiva con respecto al promedio de la longevidad floral. en la cuadro 2 también se observa que entre los tratamientos a base de aoa (florissima 135 y chrysal evb) los mejores resultados se obtuvieron con florissima 135, pues con este tratamiento se prolongó la longevidad floral en relación con chrysal evb. los productos a base de aoa son más costosos que los a base de sts. cuadro 2. longevidad floral en clavel estándar varo 'nelson' sometido a diferentes tratamientos antietilénicos en poscosecha. tratamientos ingrediente activo longevidad floral (días) diferencia respecto a la media i-mcp+ florissima 135 i-mcp+aoa 22,00 a +3,25 florissima 125 ag ' 21,75a +3,00 sts finca ag" 21,50a +2,75 florissima 135 aoa 21,00 ab +2,25 i-mcp+chrysal evb i-mcp+aoa 20,20 abe + 1,50 chrysalavb ag' 19,00bc +0,25 chrysalevb aoa 18,50c -0,25 i-mcp l-mcp 16,25 d -2,50 florissant 100 ag+ 15,75 d -3,00 testigo ----------~gua dei0.!li~ada ----11,50e --------_ .._---------7,25 -----------promedio hel c.v. (%) = 7,1 2001 cubillos et al.: efecto de inhibidores de etileno ... 93 el i-mcp requiere para su aplicación de una infraestructura de cámara sellada, con tiempo de tratamiento de cuatro horas. sin embargo, este tratamiento presentó una longevidad floral inferior al promedio (cuadro 2). la aplicación simultanea de productos de modo de acción diferente: aoa inhibidor de la síntesis y sts inhibidor de la acción del etileno, era innovadora porque se pretendió inhibir tanto el etileno endógeno como el exógeno, esperándose prolongar significativamente la vida en florero. sin embargo, la aplicación de los tratamientos i-mcp + florissima 135 y i-mcp + chrysal evb no difirieron significativamente de tratamientos tradicionales a base de sts (florissima 125 y sts finca) o mismo del tratamiento con florissima 135, a base de aoa (cuadro 2). la duración del tratamiento testigo estuvo por debajo del promedio de longevidad floral, seguido por el tratamiento con florissant 100 (cuadro 2). grado de apertura en el análisis estadístico no paramétrico para los días 1,6, 11, 16 y21 no se presentaron diferencias estadísticamente significativas. en cuanto al número de días necesarios para la aparición del grado 5 de apertura floral, se verificaron diferencias significativas entre tratamientos y por los contrastes se observa (cuadro 3) que el tratamiento testigo (agua deionizada) alcanza más rápido el grado 5 de apertura floral. esto probablemente es debido a que el etileno influye en la apertura floral y al no presentarse inhibición, las flores abren en menor tiempo. entre las combinaciones i-mcp + chrysal evb y i-mcp + florissima 135 también se presentan diferencias significativas: se observa una apertura más uniforme y en menor tiempo con el tratamiento i-mcp + chrysal evb. el florissant 100 es el tratamiento con sts que alcanza más rápido el grado 5 de apertura floral. los productos basados en aoa no presentaron diferencias significativas cuanto a este parámetro. en el análisis de tipo evolutivo para el día 6 no se presentaron diferencias significativas. en el día 11 los tratamientos florissima 135, sts finca y florissant 100 presentaron mayor grado de apertura floral (cuadro 3). para los días 16 y 21 no se presentaron diferencias significativas. no parece existir relación entre ingrediente activo y apertura floral, ya que algunos tratamientos con el mismo ingrediente activo logran la misma apertura en tiempos diferentes. por ejemplo, con el tratamiento florissant 100 (sts) se logra el grado 5 de apertura floral a los 11,25 días y con chrysal avb (sts) se obtiene el mismo grado de apertura a los 15,75 días de vida en florero. esta velocidad de apertura floral podría estar influenciada por otros ingredientes de los productos comerciales diferentes al ion ag". los botones florales afectados por el etileno tienden a cerrarse progresivamente, pierden volumen y las flores no abren cuando inicialmente no fueron protegidas por los inhibidores de etileno. cuadro 3. tiempo necesario para que las flores de clavel estándar var. 'nelson', sometidas a diferentes tratamientos poseoseeha, obtuvieran el mayor porcentaje de flores en grado 5 de apertura floral y porcentaje de apertura al día 11 de vida en florero. tratamientos ingrediente activo días a grado grado 5 de apertura floral 5 de apertura floral en el día 11 (%) testigo agua deionizada 8,75 a 0,00 i-mcp i-mcp 11,25 b 87,50 florissant 100 ag ' 11,25 b 93,75 florissima 135 aoa 11,50b 100,00 florissima 125 ag ' 12,00b 87,50 i-mcp + chrysal evb i-mcp+aoa 12,00b 87,50 chrysalevb aoa 12,25 b 75,00 sts finca ag' 12,50b 93,75 i-mcp + florissima 135 i-mcp+ aoa 15,25 e 62,50 chrysalavb ag ' 15,75c 25,00 promedio 12,24 c.v (%) = 25,2 grado 5 de apertura floral = flor completamente abierta. color en la cuadro 4 se presentan los resultados de la evaluación de color correspondiente a 11, 16 y21 días de vida en florero. para esta variable, el análisis estadístico no paramétrico correspondiente a los días i y 6 no presenta diferencias significativas, debido a que las flores de clavel apenas iniciaban su vida en florero y no presentaban decoloración. para el día ii se presentan diferencias significativas y los tratamientos que presentan mejor color son: chrysal evb, el testigo y el l-mcp, en relación con los demás tratamientos, que van perdiendo el color. en los días 16 y 21 el mejor color lo presenta el tratamiento con florissima 135. como 94 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 cuadro 4. análisis no paramétrico para la variable color en clavel estándar var. 'nelson', sometido a diferentes tratamientos poscosecha. los resultados se presentan en forma descendente. díall día 16 día 21 chtysalevb florissima 135 florissima 135 testigo l-mcp + florissima 135 l-mcp+chtysal evb i-mcp i-mcp sts finca sts finca i-mcp + chrysal evb l-mcp + florissima 135 florissima 135 chtysalavb florissima 125 i-mcp+ florissima 135 sts finca florissant 100 chtysalevb florissima 125 florissima 125 i-mcp + chrysal evb florissant 100 chtysalavb consecuencia de la perdida de turgor, la flor empieza a marchitarse, lo que frecuentemente va acompañado por modificaciones en el color (paulin, 1997). los pétalos senescentes pierden su brillo y los afectados por el etileno se toman de color rojo oscuro. manchas en el tallo en el análisis estadístico no paramétrico para el día 1 no se presentaron diferencias significativas. para los días 6, 11, 16y21, el tratamiento sts finca presentó el mayor porcentaje de manchas en el tallo, seguido por el florissima 125 (cuadro 5). para los días 6 y 1i los tratamientos chrysal avb no presentaron este fenómeno. cuadro 5. porcentaje de manchas en los tallos florales del clavel estándar var. 'nelson', sometidos a tratamientos en poscosecha a base de sts. tratamientos días de evaluación (%) 1 6 11 16 21 sts finca 0,0 29,1 29,1 35,2 38,4 chrysalavb 0,0 0,0 0,0 0,0 6,25 florissima 125 0,0 8,3 12,5 19,0 20,0 florissant 100 0,0 0,0 0,0 7,1 estas manchas solo se presentaron en productos que contienen sts y parecen estar influenciadas por su concentración, ya que el tratamiento con florissant 100 presentó bajo porcentaje de manchas y demoró más tiempo en evidenciarlas, pero también fue uno de los tratamientos con menor longevidad floral (cuadro 2). las alteraciones en los tallos de clavel se han observado utilizando soluciones de sts a razón de 0.2 mm agno] y 25 mm de na 2 s0 4 0j5hp, aplicadas durante dos horas (stadcn y armitage, 1994). pétalo quemado en el borde en las evaluaciones correspondientes a los días 1, 6 y 11 no se presentaron diferencias significativas para esta variable. para el día 16, el tratamiento con florissima 135 presentó el mayor porcentaje de pétalos quemados en el borde. en el día 21, los tratamientos con florissima 125, florissima 135, 1-mcp + florissima 135 y sts de la finca, en orden descendente, presentaron el mayor porcentaje de flores con presencia de pétalo quemado. en el análisis de tipo evolutivo y día de aparición de la anomalía, no se presentaron diferencias significativas. la aparición de este síntoma se presentó más rápido en el testigo que en los demás tratamientos. los bordes quemados en los pétalos de la flor son una consecuencia de la senescencia, que se asocia con la pérdida progresiva y general del rna celular (woodson, 1987). daños por etileno los daños por etileno representan un porcentaje alto cuando se consideran las variables observadas en el descarte de los talios florales. en cuanto al análisis estadístico de esta variable para los días 1, 6, 11, 16 y21 ydía de aparición de la sintomatología, se presentaron diferencias significativas entre los tratamientos (cuadro 6). el tratamiento testigo fue uno de los que presentó estos síntomas en mayor porcentaje y en el menor tiempo, debido, probablemente, a la ausencia de inhibidores de la síntesis y/o de la acción del etileno. en consecuencia, fue el tratamiento que más rápido se descartó. consumo de agua en cuanto al consumo de agua no se presentaron diferencias significativas en los días 1,6, 11, 16 y21 de vida en florero. tampoco se verificaron diferencias significativas entre los tratamientos con igualo diferente ingrediente activo y según los resultados, el consumo de agua fue homogéneo para todos los trata2001 cubillos et al.: efecto de inhibidores de etileno ... 95 cuadro 6. porcentaje de daño causado por etileno, en el día del descarte o al final de la evaluación, en flores de clavel estándar var. 'nelson' sometidas a diferentes tratamientos en poscosecha. tratamiento ingrediente activo daño por etileno (%) sts finca ag ' 18,70 l-mcp , l-mcp 43,75 chrysalavb ag+ 37,50 chrysalevb aoa 50,00 florissima 125 ag ' 12,50 florissima 135 aoa 18,75 florissant 10o ag" 50,00 l-mcp+chrysal evb l-mcp+aoa 50,00 i-mcp + florissima 135 l-mcp+aoa 0,00 testigo agua deionizada 50,00 mientos. esto podría indicar que el consumo de agua no tuvo relación con los diferentes ingredientes de los productos y que este se realizó de manera independiente. masa fresca y masa seca total de flor, tallo y hojas en cuanto a la masa fresca total no se presentaron diferencias significativas en las evaluaciones de los días 1,6, y 11 (cuadro 7). para la evaluación del día 16, el tratamiento con sts finca presentó diferencias significativas, en comparación con los demás tratamientos, siendo éste el de menor masa. para el día 21 no se presentaron diferencias significativas entre los tratamientos que aún quedaban en evaluación (sts finca, florissima 125, florissima135 y l-mcp + florissima 135). cuadro 7. promedios de masa fresca total en clavel estándar var. 'nelson' sometido a diferentes tratamientos poscosccha, en diferentes días de evaluación. días de evaluación tratamientos 1 6 11 16 21 sts finca 24,9 27,3 27,4 26,6 26,1 l-mcp 25,6 27,5 27,5 27,1 chrysalavb 26,0 27,8 28,0 28,2 chrysal evb 24,9 28,1 28,6 27,8 florissima 125 24,4 28,7 29,0 28,5 27,1 florissima 135 25,4 27,6 27,7 27,1 26,4 florissant 100 24,5 27,1 27,5 1-mcp + chrysal evb 25,9 28,7 29,0 28,4 i-mcp + florissima 135 24,2 27,0 27,4 27,2 26,6 testigo 25,1 27,0 27,1 en cuanto a masa fresca no se verificaron diferencias significativas para los tratamientos en ninguna de las evaluaciones. el material dentro de cada tratamiento se mantuvo homogéneo, independiente del ingrediente activo utilizado. para la variable masa fresca de la flor, del tallo y de las hojas no se presentaron diferencias significativas para ninguna de las evaluaciones y la ganancia en masa fresca se presentó sobre todo en el segundo día de evaluación. con relación a la masa seca total, de la flor, del tallo y de las hojas no se presentaron diferencias significativas para ninguno de los días de evaluación. así, los tratamientos de poscosecha empleados no parecen influir en el aumento ni de masa fresca ni de masa seca. de forma general, los productos a base de sts requieren para su acción de 1 ó 2 horas, son de fácil aplicación y la duración del producto una vez en solución de hasta una semana, los hacen eficaces en la poscosecha, pese a sus desventajas ambientales. en poscosecha también se mide la efectividad de un producto por la duración del tratamiento, para así evitar acumulación de la flor, sobre todo en temporadas de alta demanda. pese a las ventajas ambientales dell-mcp, por la duración prolongada del tratamiento, su acción efectiva seria de dificil adopción. además, presentó longevidad floral inferior al promedio. considerando que las variables de color y grado de apertura forman en su conjunto el valor decorativo, se notó que el florissima 135 y las combinaciones de i-mcp + florissima 135 y l-mcp + chrysal evb son tratamientos que podrían reemplazar a los compuestos con el ion ag" como ingrediente activo, el cual es visto como un posible contaminante ambiental. agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos a los doctores hermes valderrama, gerente general, y hernando callejas, jefe de poscosecha. a los ingenieros agrónomos rafael la rotta y pedro bolívar. al señor juan garcía y a los trabajadores de la finca sagaro, por su colaboración para la realización de este trabajo. 96 agronomía colombíana vol. 18· nos. 1-2 literatura citada bouza yen, m. y pech, 1.c. from weeds spring eternal flowers. nature biotechnology 15:418. 1997 bunt, a. c. y cockshull, k. e. dianthus caryophyllus l. in: handbook offlowering. vol.il. p. 433-439. 1983 cameron, a. c. y reld, m. s. the use ofsilver anionic complex as a foliar spray to prevent flower abscission of zigocactus. hortscience 16:761-762. 1981 faragher, 1. d. y ma yak, s. physiological responses of cut rose flowers to exposure to low temperature: changes in membrane permeability and ethylene production. 1. expt. bot. 35: 965-974. 1984 florez r., v. 1. biosíntesis de etileno y. su regulación. acopaflor 5(5):49-55.1998 impacto de las flores colombianas en el exterior. agricultura de las américas. edición 265:26-28. 1998 nell, t. a. taking silver safely out of the longevity picture. growertalks. june: 35-38. 1992 paulin, a. la poscosecha de las flores cortadas bases fisiológicas. ediciones hortitecnia ltda. bogotá, p. 142. 1997. peiser, g. levels of l-aminocyclopropane-l-carboxilic acid (acc) synthase activity, acc and acc-conjugate in cut carnation flowers during senescence. acta horticulturae, 181:99-103. 1986 salisbury, f. b. y ross, c. w. fisiología vegetal. grupo editoriallberoamérica. méxico, p. 435-438 y 441-442. 1994 serek, m., sisler, e. c. y reid, m. s. novel gaseous ethylene binding inhibitor prevents ethylene effects in potted flowering plants. journal of the american society for horticultural science, 119(6): 1230-1233. 1994 sisler, e. c. y serek, m. inhibitors of ethylene responses in plants at the receptor level: recent developments. physiologia plantarum 100:557-587.1997 serek, m. y reid, m. s. anti-ethylene treatments for potted flowering plants-relative efficacy of inhibitors of ethylene action and biosynthesis. hortscience 28: 1180-1181. 1993 staby, g., basel, r., reld, m. y dodge, l. efficacy of commercial anti-ethylene products for fresh cut flowers. hort. tech.3: 199-202. 1993 staden, j. v. y armit age, a. e. stem bending in carnation flowers subjected to senecense delaying treatments. 1. south. afr. socohort. sci. 4(2): 19-20. 1994 taiz, l. y zeiger, e. introduction to plant physiology. the benjamin/cummings publishing company, redwood city, p. 565.1991 woodson, w. r. changes in protein and mrna populations during carnation petal senescence. physiologia plantarum 71: 445-502.1987 yang, s. f. regulation of ethylene biosynthesis. hortscience, 15(3):238-243. 1980 yang, s. f. biosynthesis and action of ethylene. hortscicncc, 20(1):41-45. 1985 evaluacion de la densidad de siembra y el tamaño del tuberculo semilla en la produccion de semilla basica de papa criolla, variedad «yema de huevo» (solanum phureja juz. et buk.) effect of plant density and tuber-seed size in basic seed production of creole potato «yema de huevo» cultivars (solanum phureja luz. el buk.) jose m. cotes t.', carlos e. ñustez l.2 y javier 1. pachón) resumen la producción de semilla básica es fundamental en la cadena de producción de semillas de alta calidad. en solanum phureja juz. el buk., los factores densidad de siembra y tamaño de tubérculo semilla óptimos para su producción no han sido evaluados hasta el momento. el presente trabajo tuvo como objetivo evaluar estos dos factores en condiciones de la estación experimental san jorge jca. la investigación se realizó bajo un diseño en bloques completos al azar con arreglo factorial 4 x 3. se encontró que las distancias entre plantas evaluadas (15; 20; 25 y30 cm) no afectan la producción de semilla por unidad de área y que la utilización de tubérculos-semilla entre 1,27 y2,00 cm de diámetro es la más recomendada. palabras claves: tasa de multiplicación, fisiología de cultivos, competencia. abstract the production ofbasic seed is a very important factor, for the seed production chain looking for high quality. the sowing density and the tuber size have not been researched for solanum phureja juz. el buk. the evaluation ofthese factors was conducted at experimental center san jorge jca. randomized complete block design with factorial array (4x3) was used in this assay. it was found that the distance among plants (15; 20; 25 and 30 cm) did not modify the seed production per unit of area. the tuber diameter between 1,27to 2,00 cm., is the best choose in production of basic seed. key words: multiplication rate, plant physiology, competition. introduccion la densidad de tallos afecta el rendimiento, pues es determinado por el número y tamaño de los tubérculos. el número de tubérculos que empiezan a crecer depende de la competencia que existe entre los tallos. a menor densidad se obtiene un mayor número de tubérculos por tallo y a mayor densidad se incrementa la producción, pero se disminuye el tamaño y número de los tubérculos por tallo (wiersema, 1981). arias el al., (1996) encontraron que, para distancias entre surcos menores a un metro, se incrementaron, significativamente, el peso total de los tubérculos, pero se redujo el tamaño promedio de éstos y, además, se obtuvo mayor número (cantidad) y peso de los tubérculos de tercera. fedepapa (1996) encontró que la mejor producción de papa gruesa, pareja y total correspondió al tratamiento de un tubérculo semilla por sitio (tamaño mediano), cada 0,20 m entre plantas por 1,0 m entre surcos. ivins y bremner (1965) sugieren que la tasa (rata) de desarrollo por tallo varía inversamente con el número de tallos por tubérculo semilla. wiersema (1981) define la densidad de tallos como el número de tallos por unidad de área. la planta proveniente de tubérculo semilla está formada por un conjunto de tallos aéreos y subterráneos y cada tallo crece y se comporta como una planta individual. en consecuencia, la densidad de un cultivo de papa está definida por el número de plantas por unidad de área y el número de tallos aéreos por planta. bustos el al., (1996) encontraron que la densidad de tallos se incrementa cuando se disminuye la distancia entre plantas y entre surcos, hallando una relación directamente proporcional entre el número de ojos sembrados por m2 y la densidad de tallos y, paralelamente, al aumentar la densidad se incrementa el número y peso de tubérculos de tercera. la tasa de multiplicación es una variable importante en los sistemas de producción de semilla. esta se define como el número de tubérculos cosechados por cada tubérculo semilla (wiersema, 1981). según bustos el al., (1996), la tasa de multiplicación se ve afectada, en forma significativa, por la distancia entre plantas, no así por la distancia entre surcos. distancia entre plantas mayores . a 0,2 m aumenta la tasa de multiplicación. en la actualidad, no existen estudios agronómicos sobre la producción de semilla básica en papa criolla. así, este trabajo de investigación pretendió resolver problemas básicos de tipo agronómico, como es el caso de la densidad de siembra y el tipo de tubérculo semilla para utilizar y para producir semillas básicas de alta calidad del cultivar yema de huevo. instructor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. e-mail: jmcotes@usa.net profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. e-mail: cnustez@bacata.usc.unal.edu.co ingeniero agrónomo. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá. agronomía colombiana, 2000. 17: 57-57 58 agronomía colombiana vol. 17 materiales y metodos el ensayo se realizó en la estación experimental san jorge del instituto colombiano agropecuario (ica), ubicada a una altura de 2.800 msnm el genotipo utilizado en el trabajo fue el denominado «clon 1» de la especie solanum phureja juz. el buk.), conocido comúnmente como «papa criolla». se aplicaron 1000 kg/ha. de calfos paz del río y 500 kg/ha de 10-30-10 al fondo del surco en el momento de la siembra. durante el desarrollo del cultivo, se realizaron dos aplicaciones de dithane m45, para el control de gota (p. infestansi. las variables evaluadas fueron: número de tubérculos totales por m2 (nt), número de tubérculos menores de 2 cm de diámetro por m2 (n3), número de tubérculos entre 2 y 4 cm de diámetro por m2 (n2), número de tubérculos entre 4 y 6 cm de diámetro por m2 (n 1),y número de tubérculos mayores de 6 cm de diámetro por m2 (no). además, se calculó la tasa de multiplicación para cada una de las variables anteriores (tm, tm3, tm2, tmi y tmo, respectivamente). se empleó un diseño en bloque completamente al azar con arreglo factorial (4 x 3) y tres repeticiones, utilizando, como criterio para realizar los bloques, la pendiente del terreno. el primer factor fue el diámetro del tubérculo (1,27; 2,00 y 4,00 cm) y el segundo la densidad de siembra (15; 20; 25 y 30 cm). la combinación de los anteriores factores permitió obtener 12 tratamientos. la unidad experimental estuvo constituida por cuatro surcos de cinco metros de largo, espaciados un metro. los surcos efectivos de cosecha fueron los dos centrales, obteniendo, así, un área efectiva de 10m2• se realizó el análisis estadístico correspondiente al diseño experimental planteado, con su respectivo anov a y prueba de comparación múltiple (duncan) para la variables de número de tubérculo. según cotes el al., (1999), la tasa de multiplicación es función de la producción por metro cuadrado. así, para las condiciones de este ex erimento, la fórmula ara obtener la tasa de multiplicación es: tm = (prod/m2)*j.o*d· donde d es la distancia entre planta en cm en este experimento, la producción por m2 es estimada por:y¡jk=¡.t+p¡+d/'\ +.(d*0) k+e¡jk;donde, ¡.t es la ~edia ~eneral, (p.es el efecto de tratamiento, d es el efecto de la distancia entre pl~ntas, o es el efecto del diámetro del tubérculo semilla y e¡kes el error exp;rimental. por lo tanto, a partir de la estimación que iealice el modelo estadístico, basado en medias, se calculó la tasa de multiplicación estimada. resultados y discusion variables de producción los tubérculos se cosecharon a los 152 días después de siembra, período considerado tardío teniendo en cuenta, como referencia que, fedepapa (1988) reportó 120 días después de la siembra como período vegetativo para s. phureja, y rodríguez el al., (1993), en pruebas realizadas en la estación experimental san jorge, encontraron 144 días. ésto puede ser debido al pequeño tamaño (diámetro) del tubérculo semilla utilizada, lo cual hace el desarrollo del cultivo más lento. para el análisis de la información, se realizó la transformación raíz cuadrada a todas las variables de número de tubérculos. en las variables número de tubérculos totales (nt), número de tubérculos entre 2 y 4 cm de diámetro (n2) y número de tubérculos entre 4 y 6 cm de diámetro (ni) ninguno de los dos factores (distancia entre plantas y tamaño del tubérculo semilla) presentaron efecto sobre las variables evaluadas. por ello, bajo las condiciones de la estación experimental san jorge, se puede escoger la alternativa de 1,30 m entre surcos y 3.0cm entre plantas, utilizando tubérculo semilla con un diámetro entre 1,27 y 2,00 cm, la cual presenta los menores costos y requiere la menor cantidad de tubérculo-semilla prebásico. para las variables número de tubérculos menores de 2 cm de diámetro (n3) y número de tubérculos mayores de 6 cm (no), se encontraron diferencias significativas al 5% para el factor tamaño del tubérculo semilla. al realizar la comparación de medias (cuadro 1), se encontró que la mayor cantidad de tubérculos menores de 2 cm de diámetro (n3) se obtiene cuando el tamaño del tubérculo semilla está entre 4 y 6 cm de diámetro (el de mayor tamaño evaluado) y la mayor cantidad de tubérculos mayores de 6 cm de diámetro (no) se obtiene cuando el tamaño del tubérculo semilla está entre 1,27 y 2,00 cm de diámetro (pequeños). cuadro l. prueba de duncan para el promedio del número de tubérculos (transfo_!mación-rx). diámetro tubérculo diámetro tubérculo tuber. por m' duncan· cosechado (cm) semilla (cm) (promedio de 3 rep.) 1.21·2 1.5079 a >6 :!·4 1.402l ''0 4· • (i,99k7 "4·. s.1426 a <2 :! .4 4.4519 "1.27-2 ",j4s6 b el comportamiento del número de tubérculos por m', según su clasificación por diámetro, con respecto a las densidades evaluadas evidencia, claramente, que la distancia de siembra no afecta el número de tubérculos para obtener, corroborando, así, los resultados estadísticos obtenidos (figura 1). 16 14 12 e 10 .; '[ 8.. e 6'::j ~ 4 2 o 15 • total (nt) • mayores de 6 crn (i'() o entre 4 y 6 crn (ni) o entre 2 y 4 crn 1", (n2) .• manares de 2 crn (n3) 25 3020 dis tanela e ntre plantas (cm.) figura l. media del número de tubérculos, según su clasificación por diámetro, para diferentes densidades de siembra. en el experimento de campo, se encontró que los tubérculos semilla entre 4 y 6 cm de diámetro producen mayor proporción de tubérculos de tercera (menores de 2 cm de diámetro) que los demás tratamientos. esto puede deberse a que los tubérculos semilla más grandes tienen mayor número de yemas (ojos) y, por lo tanto, de tallos por unidad de área (bustos el al., 1996), aumentando, así, la densidad y este efecto explica el mayor número de tubérculos de tercera (menores de 2 cm de diámetro). el caso contrario lo encontramos con los tubérculo semilla pequeños (1,27 y 2,00 cm de diá2000 cotes et al.: evaluación de la densidad de siembra y el tamaño ... metro), los cuales tuvieron mayor producción de tubérculos de primera, debido a la densidad de siembra, pues al tener menor número de yemas producen menos tallos y, por lo tanto, la densidad es baja, disminuyendo la competencia y aumentando la capacidad de la planta para llenar una mayor proporción de tubérculos de primera (entre 4 y 6 cm de diámetro). tasas de multiplicación debido a que para las variables número de tubérculos totales (nt), número de tubérculos entre 4 y 6 cm de diámetro (n 1) y número de tubérculos entre 2 ya cm de diámetro, el modelo estadístico (b.c.a.) no arrojó diferencias significativas, la tasa de multiplicación para estas categorías de tubérculos cosechados (figura 2) se basa en la utilización de la media general, así (d = distancia entre plantas): tmt = (7,80772)* 1,o*d tml = (4,93742)* 1,0*d tm2 = (3,37252)* 1,o*d en el caso de las variables número de tubérculos mayores de 6 cm de diámetro (no)y menores de 2 cm (n3), al encontrar diferencias estadísticas para el tamaño del tubérculo semilla, la tasa de multiplicación se obtiene, tomando como base, el promedio de producción para cada uno de ellos, así: tubérculos mayores de 6 cm de diámetro (no) (figura 3). tmo = (5,14262)* l,o*d para tubérculo semilla entre 4 y 6 cm de diámetro. tmo = (4,45192)* l,o*d para tubérculo semilla entre 2 y 4 cm de diámetro. tmo=(4,34562)* 1,o*dpara tubérculo semilla entre 1,27 y 2 cm de diámetro. en el caso de las variables número de tubérculos mayores de 6 cm de diámetro (no)y menores de 2 cm (n3), al encontrar diferencias estadísticas para el tamaño del tubérculo semilla, la tasa de multiplicación se obtiene, tomando como base, el promedio de producción para cada uno de ellos, así: tubérculos mayores de 6 cm de diámetro (no)(figura 3). tmo = (5,14262)* i,o*d para tubérculo semilla entre 4 y 6 cm de diámetro. tmo = (4,45192)* 1,o*d para tubérculo semilla entre 2 y 4 cm de diámetro. tmo= (4,34562)* 1,o*dpara tubérculo semilla entre 1,27 y 2 cm de diámetro. 30 e 25 'o 'c:; ro 20.!:! ii :e 15::j e al 10'o ro '"~ 5 o 15 • •••• totales (tmt) entre 4 y6 cm. (tm1) --entre 2 y 4 cm. (tm2) • • 20 25 30 35 distancia entre plantas (cm.) figura 2. tasa de multiplicación para los tubérculos cosechados, clasificados según su diámetro a diferentes distancia entre plantas. 59 1.2 c x entre 4 y 6'o -.¡::; '" 0.8 cm. .~ q. . entre 2 y 4 :2 cm. ::j e -entre 1.27 '"'ti 0.4 y2cm. '"'"~ 0.2 o+--___,r----+----+----i 15 20 25 30 35 . distancia entre plantas (cm.) figura 3. tasa de multiplicación para distintos diámetros de tubérculo semilla, a diferentes distancias entre plantas en la producción de tubérculos mayores de 6 cm (tmo). . tubérculos menores de 2 cm de diámetro (n3) (figura 4). tm3 = (0,99872)* 1,o*d para tubérculo semilla entre 4 y 6 cm de diámetro. tm3 = (l,40252)* 1,o*d para tubérculo semilla entre 2 y 4 cm de diámetro. tm3 = (1,50792)* 1,o*dpara tubérculo semilla entre 1,27y 2 cm de diámetro. 12 e 10 ,., 'o ,., 'ü .,/ •iv 8 -entre 4y 6.!:! q. cm. e 6 • • entre 2 y 4::j e .> cm. al 4"c --entre 1.27 iv 1/1 y2cm. iv 21o 15 20 25 30 35 distancia entre plantas (cm.) figura 4. tasa de multiplicación para distintos diámetros de tubérculo semilla, a diferentes distancias entre plantas en la producción de tubérculos menores de 2 cm (tm3). las conclusiones, para la tasa de multiplicación y para las variables de producción de tubérculos, se relacionan directamente y, como vemos, la tasa de multiplicación es función lineal de la distancia entre plantas, pues a mayor distancia entre plantas mayor es la tasa de multiplicación. la correlación se presenta, también, para todos los tamaños del tubérculo semilla, comportándose la tasa de multiplicación igual que las variables de producción, donde tubérculo semilla grande (entre 4 y 6 cm de diámetro) produce mayor número de tubérculos pequeños (menores de 2 cm de diámetro) y viceversa. de esta manera, se consolida, como resultado más importante de esta investigación, que el utilizar una distancia de 30 cm entre plantas y tubérculo semilla (prebásico) con un diámetro entre 1,27 y2,00 cm es la mejor alternativa para optimizar la tasa de multiplicación y el número de tubérculos por unidad de área. 60 agronomía colombiana vol. 17 literatura citada arias, v. e., p. bustos y c. e. ñustez. evaluación del rendimiento en papa criolla (s. phureja) variedad «yema de huevo» bajo diferentes densidades de siembra en la sabana de bogotá. agronomía colombiana 13(2): 152-161. 1996. bustos, p., v.e. arias. y c. e. ñustez. interrelación entre la densidad de tallos y la tasa de multiplicación de tubérculos en papa criolla (s. phureja) variedad «yema de huevo». agronomía colombiana 13(2): 162-198. 1996. cotes, l, c. ñustez, e 1.pachon. establecimíento de una metodología para la producción de semilla prebásica de papa criolla variedad «yema de huevo» (solanumphureja juz. et buk.) a partir deminitubérculos. agronomía colombiana 16(1-3): 5 -12,1999. fedep apa. la papa criolla una alternativa agroindustrial. boletín informativo 10:3. bogotá. 1988. fedepapa. evaluación de distancias de siembra y número de tubérculos semilla por sitio en la producción de papa criolla. memorias ii simposio de papa criolla. bogotá. 1996. ivins, 1. d. y p. m brernner. growth, development and yield in the potato. outlook agric. 4: 211 217. 1965. rodriguez, m y c. torres. estudio de los factores que determinan el patrón de precocidad en papa s. tuberosum tesis de grado. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. bogotá. 1993. wiersema, s. g. efectos de la densidad de tallos en la producción de papa. boletín de información técnica no 1. centro internacional de la papa. (cip) lima, perú. 16p. 1981. received for publication: 14 november, 2014. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.47236 1 faculty of agricultural sciences, universidad de cordoba. monteria (colombia). ecombatt@fca.edu.co agronomía colombiana 33(2), 253-260, 2015 methods of mechanical dispersion for determining granulometric fractions in soils using four dispersant solutions métodos de dispersión mecánica en la determinación de fracciones granulométricas del suelo utilizando cuatro soluciones dispersantes katerine borja1, jaime mercado1, and enrique combatt1 abstract resumen sieve analysis studies depend on obtaining suspensions of fully-dispersed and stable samples to facilitate the quantification of the fractions of soil aggregates. the aim of this study was to compare the percentage of fractions obtained with four chemical dispersants and two methods of mechanical dispersion. to carry out this investigation, nine soils were selected from the departments of cordoba and sucre and four methodologies using chemical dispersions: ((napo3)6 + na2co3), (naoh) 1m, (na4p2o7) 0.1m ph 10, and ch3coona 1m, and two methodologies of mechanical dispersion were evaluated: a slow one at 60 rpm for 6 hours and another at 4000 rpm for 15 minutes. the results were analyzed using a correlation test and contrasts. it was verified that the highest content of clay in the soil samples was found when using the 60 rpm agitation methodology, due to greater dispersion of the granulometric fractions. likewise, when comparing the different methods of chemical dispersion, it was determined that naoh had the highest dispersing ability and sodium acetate presented a low efficiency in the separation of soil particles. el estudio de un análisis granulométrico depende de la obtención de suspensiones de suelo completamente dispersas y estables para facilitar la cuantificación de las fracciones de los agregados del suelo. el objetivo de este trabajo fue comparar el porcentaje de fracciones obtenido con cuatro dispersantes químicos y dos métodos de dispersión mecánica. para la realización de esta investigación fueron seleccionados nueve suelos de los departamentos de córdoba y sucre, en ellos se evaluaron cuatro metodologías de dispersión química: ((napo3)6 + na2co3), (naoh) 1m, (na4p2o7) 0,1 m a ph 10, ch3coona 1m y dos metodologías de dispersión mecánica, una lenta a 60 rpm durante 6 horas y la otra a 4000 rpm durante 15 minutos. los resultados obtenidos fueron analizados mediante una prueba de correlación y contrastes. se encontró que la agitación a 60 rpm durante 6 horas genera una mayor dispersión del suelo, al ser comparada con la agitación a 4000 rpm durante 15 minutos y el mayor contenidos de arcilla en las muestras de suelo se encontró cuando se utiliza agitación a 60 rpm. de igual forma al comparar los diferentes métodos químicos de dispersión, se determinó que el naoh tiene la mayor capacidad dispersante y el acetato de sodio presenta poca eficiencia en la separación de fracciones granulométricas. key words: granulometric analysis, clay, texture, mechanical agitation. palabras clave: análisis granulométrico, arcilla, textura, agitación mecánica. the agricultural soils of the department of cordoba, which may seem similar in their physical properties, may have differences; because of this, they tend to have different properties and performances when they are fertilized and mechanized. this is explained by their intrinsic characteristics and by the heterogeneity that exists in their physical properties; among these, soil texture has great relevance to appropriate agronomic management plans. determining clay, sand and silt contents of soils is of great importance for agricultural production because, based on the percentage of each of these fractions, the appropriate management of irrigation, fertilization and acidity correction practices, among others, can be applied. introduction soil texture is an important physical property that helps determine appropriate soil management for increasing soil porosity and water infiltration. silva et al. (2008) indicated that soil particle size has been used as an independent variable in pedotransfer functions to estimate more complex physical properties. santos et al. (2010a) expounded that the determination of granulometric fractions allows the use of more rational and efficient fertilizers. according to silva et al. (2004), the granulometric quantification of soils is obtained with textural analyses, which contribute to the description, classification and identification of soils. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.46839 mailto:ecombatt@fca.edu.co 254 agron. colomb. 33(2) 2015 the study of granulometric fractions carried out in laboratories is based on the velocity of particle sedimentation in a suspension or a solution (soils, dispersant and water) and after chemical and physical dispersants have been applied. rodrigues (2008) stated that, in various experiments, these methodologies have been carried out, seeking to establish appropriate methods and procedures, but only a few have considered dispersion mechanisms and the diverse types of clay minerals present in each soil type. ferreira (1999) explained that the complete dispersion of a soil sample is obtained with the integration of physical and chemical methods. concerning chemical dispersion, the most used agents are composed of a sodium salt, such as hexametaphosphate and sodium hydroxide, but, without question, the selection of the dispersant will depend on the cations that are present in the exchange complex and on the relation between the permanent and dependent charges of the ph which are found in the soil colloids. rodrigues et al. (2011) found that the application of naoh was efficient in many soils due to the increase of ph, by generating negative charges on the surface of the colloids and displacing cations with the na in oxisoles soils. corá et al. (2009) stated that the size and stability of aggregates increase with concentrations of humic and fulvic acids and, in tandem, with increases of oxides and hydroxides, fe and al, respectively; therefore, the use of a dispersant such as sodium hexametaphosphate is recommended because na diminishes the osmotic pressure of the suspension, which contributes to the dispersion of the aggregates present in the soil. on the other hand, mechanical dispersion procedures have been used at different levels of agitation with the objective of finding the greatest percentage of dispersion of the aggregates. to obtain these results, propeller type shakers have been used in the routine methodologies of soil laboratories because of the ease and speed of the processes. oliveira et al. (2002), when comparing various methods of mechanical dispersion associated with chemical treatments, concluded that the process of slow agitation, with a horizontal helicoidal movement for three hours with an addition of 30 g of thick, course sand as an abrasive, was more efficient than the fast agitation method, with electrical mixer type equipment for the dispersion of oxisol particles that are rich in gibsites. dourado et al. (2012) found satisfactory efficiency when using a slow reciprocating shaker for mechanical dispersion of soil samples of different texture classes. mechanical analysis, even though being a traditional method used in soil sample laboratories, still presents a significant disparity in its results, mainly due to the high heterogeneity among the different analytical methodologies employed (rodrigues et al., 2011). in colombia, soil sample laboratories determine granulometric fractions using the same analytic methodologies without bearing in mind factors that gain inf luence during quantification, such as the different sizes of particles and aggregation which are conditioned by the presence of elements such as ca, al, fe, mn and different organic compounds generated from the synthesis of microorganisms. the purpose of this study was to compare the dispersion capacity of two methods of mechanical agitation, using different chemical solutions as dispersing agents. materials and methods for this experiment, nine soil samples of approximately 10 kg were collected from several municipalities in the departments of cordoba and sucre. sub-samples of 1 kg from each soil sample were processed at the soil and water laboratory of the faculty of agricultural sciences of the universidad de cordoba, according to the norms established by the igac (2006) (instituto geográfico agustín codazzi) for their chemical characterization with the following parameters: ph; organic matter by the walkley-black test; ca2+, mg2+, na+, k+ extracted with 1m ammonium acetate ph 7 and quantified by spectrophotometric absorption and by atomic emission, respectively, with a perkins-elmer 3110 spectrophotometer (norwalk, ct); exchangeable acidity extracted with kcl 1 m. in addition, the samples were subjected to mineralogical analysis for clay and sand (igac). to carry out the soil texture analysis, 60 g of each soil sample were placed in plastic containers; the soils were dried, ground and screened at 2 mm. to this quantity of soil, 10 ml of solution, depending on the type of chemical dispersant used, were added. the chemical dispersion of the samples was done using four dispersing agents: calgon ((napo3)6 + na2co3), sodium hydroxide (naoh) 1m, sodium pyrophosphate (na4p2o7) 0.1 m at ph 10, and sodium acetate (ch3coona) 1 m. in addition to the chemical dispersants, 200 ml of water were added to each of the treatments. for the mechanical dispersion using a slow agitation process at 60 rpm, the soils, dispersants and water were placed in a polypropylene container, adding approximately 200 ml of water. then, the containers with soils and dispersants (treatments) were allowed to settle for 24 h and, after this time, each treatment was subjected to agitation, using an agitator for a period of 6 h. 255borja, mercado, and combatt: methods of mechanical dispersion for determining granulometric fractions in soils using four dispersant solutions the fast mechanical dispersion was carried out with a jika-trademarked, propeller-equipped device for a period of 15 min. at 4000 rpm. the suspension was placed in a polypropylene container adding 200 ml of water. after this time, each soil was subjected to agitation and, after this process, the soil samples were allowed to settle for 24 h. for the quantification of the granulometric fractions obtained after the agitation processes (slow and fast), the solutions were transferred to a sedimentation cylinder and water was added to bring the volume to 1000 ml with the hydrometer inside. following this, the suspensions were manually agitated for approximately 2 min and the hydrometer was read at 40 s and 2 h after the agitation process, reading the temperatures at both times to obtain the correction factor. with this procedure, it was possible to determine the percentages of clay and sand in each of the treatments using chemical and mechanical dispersants whit three repetitions per treatment. to compare the dispersion capacity of the chemical agents within each of the mechanical agitation procedures, the procedure proposed by leite and oliveira (2002) was used. contrasts and comparisons between the tested dispersants were also carried out (p≤0.05). the leite and oliveira (l&o) test consisted of a decision rule built upon an f statistics basis as proposed by graybill (1976) in the evaluation of the medium error in the analysis of the coefficients of the lineal correlation. according to the authors, yj and yi are two quantitative vectors, in which j indicates an alternative method, procedure or treatment and i is the treatment standard. according to the authors, the two methods are considered statically equal if, simultaneously after the lineal regression adjustment, yi = β0 + β1 yi, β0 = 0 and β1 = 1, with the ryjyi value very close to 1. because this situation does not really occur, the authors carried out a more exhaustive statistical analysis, in which tests of t and f were done simultaneously, evaluating their significance; furthermore, a medium error test and a correlation analysis were carried out, where r should have been close to one. when evaluating all these factors, the following rules of test decision were present in tab. 1. results in the characterization analysis carried out (tab. 2), it can be observed that soils with different ph levels were used, which varied between 4.7 and 8.0; including the following variations: organic matter of 0.5 to 2.9%; calcium between 0.4 and 87.0 cmol+ kg-1; magnesium between 0.1 and 10.0 cmol+ kg-1 and an exchangeable acidity of 0.4 to 6.2 cmol+ kg-1. when carrying out the mineralogical analysis of the clays, one can observe, in the same table, that the predominant minerals in the clay fraction were kaolinite and quartz. this demonstrates the high acidification and state of edaphological development of the soils, due to the intemperization that occurred in the rocks or parent materials that gave rise to soils and where the samples were collected. the presence of kaolinite and the high quantity of quartz present in these soils, conferred physical and chemical properties that resulted in a low or nil expansibility and a low capacity of cationic exchange in some of the samples; furthermore, there was gibbsite in the other soils, which provided oxide properties. the presence of these minerals contributed to the fact that these soils presented dependent ph charges, elevated points of zero charges and a high degree of f locculation of clays, which may have reduced the effect of desf locculant ions. according stumm and wieland (1990), the occurrence of phpzc is fundamentally important to many processes occurring in the mineral-water interface, including adsorption, dissolution, precipitation, and colloid formation. upon observing the results obtained in the quantification of the clays, independent of the chemical dispersants, it can be indicated that the highest content of this fraction was found when using the mechanical agitation methodology at 60 rpm (tab. 3). this was due to the mechanical dispersion capacity, which was based on two principal factors: the elevated kinetic energy that the particles acquired and the greater contact time between the dispersant and the soil sample during the agitation process. vitorino et al. (2007) explained that the granulometric analysis of soils requires sufficient energy to overcome the bonding forces of the aggregates. table 1. decision rules of the leite and oliveira test for the statistical analysis of the two compared methods for determining granulometric fractions in soils. situation f(h0) t(e) ryjyi decision 1 ns ns ryjyi≥(1-|e|) yj=yi 2 ns ns ryjyi≤(1-|e|) yj≠yi 3 ns * ryjyi≥(1-|e|) yj≠yi 4 ns * ryjyi≤(1-|e|) yj≠yi 5 * ns ryjyi≥(1-|e|) yj≠yi 6 * ns ryjyi≤(1-|e|) yj≠yi 7 * * ryjyi≥(1-|e|) yj≠yi 8 * * ryjyi≤(1-|e|) yj≠yi ns: not significant f and t tests; *:significant at p≤0.05 and |e|: average error. 256 agron. colomb. 33(2) 2015 it should be noted that the movement generated by the slow rotation of 360° resulted in a collision between the particles, which caused a separation of the aggregate particles. furthermore, with the six hours that this process required; the phenomenon of disintegration increased throughout the whole sample. tavares-filho and magalhães (2008) explained that the slow agitation methodology generates a greater dispersion due to the homogeneity in the process, which obtains smaller-sized aggregates and, consequently, a greater clay content. santos et al. (2010b) observed that slow agitation provides a greater physical dispersion compared with fast agitation, demonstrating a greater exactness and precision when observing the texture class of a soil. when comparing the effects of mechanical agitation at 60 and 4000 rpm with the chemical dispersants, one can observe that the sand contents diminished when increasing the ph of the dispersants. on average, in all of the evaluated soils with the dispersants, the sand percentage went from 35 to 30% for the agitation at 60 rpm and from 42 to 35% using agitation at 4000 rpm (fig 1a and b). in regards to the chemical dispersants, it was found that ch3coona presented the lowest ability of granulometric fraction separation of the soils. this was due to the low sodium concentration present in the solution and the accompanying anion because this compound had acidic properties. a condition that was verified by quantifying the ph of the suspensions, which had an average of 6.1 for ch3coona, ((napo3)6 + na2co3), 8.42 for na4p2o7 and 8.47 for naoh 11.51, independent of the agitation. this increase in acidity countered the particle dispersion due to the electrostatic attraction that can be generated among and between aggregates; this promoted the table 2. chemical and mineralogy characterization of the soil samples collected in departments of cordoba and sucre (colombia). soils ph mo ca mg k na al+h ecec clay mineralogy 1:1 % cmol kg-1 mica kaolinite quartz 1 7.8 0.51 87.4 1.7 0.83 0.30 90.2 ++ tr ++ 2 4.8 0.66 0.4 0.1 0.09 0.11 6.20 6.9 + +++ + 3 6.6 2.93 13.0 6.7 0.45 0.35 20.4 ++ +++ ++ 4 4.7 0.98 1.5 0.8 0.21 0.11 0.40 3.0 tr ++ ++++ 5 5.1 1.15 0.5 0.8 0.13 0.09 0.62 2.1 ++ ++++ 6 6.5 0.99 11.0 5.8 1.54 0.20 18.5 +++ ++ + 7 5.0 2.77 10.5 10.0 0.51 0.33 0.70 22.0 ++ ++ + 8 7.5 1.20 45.0 10.0 0.28 0.43 55.7 + tr + 9 8.0 1.20 42.5 0.8 0.32 0.11 43.7 tr + + minimum 4.7 0.50 0.4 0.1 0.09 0.09 0.40 2.1 ---maximum 8.0 2.93 87.4 10.0 1.54 0.43 6.20 90.2 ---average 6.2 1.40 23.5 4.1 0.50 0.20 2.00 29.2 ---standard deviation 1.3 0.90 29.3 4.1 0.50 0.10 2.80 29.1 --- clay mineralogy: ++++ dominant (>50%); +++ abundant (30-50%); ++ common (15-30%); + present (5-15%); tr, traces (<5%). table 3. descriptive statistics for the clay (%) determined through the use of different methods of chemical and physical dispersion for determining granulometric fractions in soils. soils agitation at 60 rpm for 6 h agitation at 4000 rpm for 15 min calgon ch3coona naoh na4p2o7 calgon ch3coona naoh na4p2o7 1 37.45 2.69 38.40 39.36 29.67 2.05 30.14 30.62 2 51.26 8.40 61.26 50.79 38.50 6.60 57.55 42.31 3 33.40 6.42 38.88 35.39 30.10 2.56 38.52 29.55 4 15.79 8.64 18.17 16.74 14.14 6.52 17.48 13.19 5 22.45 10.55 24.83 23.40 17.00 7.95 22.24 18.43 6 35.31 2.93 36.74 35.79 32.69 2.21 31.74 27.93 7 49.76 11.67 52.62 50.71 43.95 16.33 45.38 42.52 8 53.10 14.05 50.71 47.86 35.55 16.50 45.07 40.31 9 48.33 3.10 46.43 45.95 34.60 2.69 35.07 37.93 minimum 15.79 2.69 18.17 16.74 14.14 2.05 17.48 13.19 maximum 53.10 14.05 61.26 50.79 43.95 16.50 57.55 42.52 average 38.54 7.60 40.89 38.44 30.69 7.05 35.91 31.42 standard deviation 13.28 4.13 13.61 12.05 9.63 5.75 12.38 10.49 257borja, mercado, and combatt: methods of mechanical dispersion for determining granulometric fractions in soils using four dispersant solutions formation of f locculants. these results coincide with those reported by medina and grohmann (1962), who wrote that the stability in the solutions for the dispersion of the clays requires high ph levels to obtain an increase in the negative charges of the solution. the maximum chemical dispersion grade was obtained using naoh as a dispersant in the two mechanical methods, where the ph level in the solution was greater than 11.0. the dispersant effect of this chemical agent was due to a sodium concentration that permited an increase in the expansion of the diffuse double layer, which in turn, allowed an increase in the dispersion of the granulometric fractions. according to ruiz (2005), chemical dispersion is based on increasing the repulsion between particles and processes, which occurs by increasing the diffuse double layer by saturation of the complex cations exchange with na. furthermore, the chemical properties, such as the ionic radius, that na has allow the ion to have a greater range of hydration, which contributes to the separation of particles in the soil. according to spera et al. (2008), the thickness of the diffuse double layer is altered by the concentration and type of electrolytes, mainly by ions such as na and k. the percentages of the evaluated clays indicated that there was a greater content of this fraction with the use of the naoh dispersant, reaching values of 45 and 38% for agitation at 60 and 4,000 rpm, respectively (fig. 1a and b). these results can be explained by the dispersant capacity of sodium present in this chemical solution, which contributed to the movement and exchange of the divalent and trivalent ions present in the diffuse double layer, which resulted in a greater repulsion among particles. these results coincide with those expressed by tavares-filho and magalhães (2008), who concluded that the greatest dispersion occurred when using naoh and slow agitation, but are different from those found by jucksch (1995), who worked with concentrations of 0.01 m naoh; he determined that the formation of f loccules existed and explained that this was due to the concentration of naoh, which caused a contraction of the diffused double layer and f locculation of the colloids. c (napo 3 ) 6 + na 2 co 3 ch 3 coona na 4 p 2 o 7 naoh c la y (% ) 0 40 35 30 25 20 10 5 15 45 d (napo 3 ) 6 + na 2 co 3 ch 3 coona na 4 p 2 o 7 naoh s an d (% ) 0 40 35 30 25 20 10 5 15 45 (napo 3 ) 6 + na 2 co 3 ch 3 coona na 4 p 2 o 7 naoh c la y (% ) 0 40 35 30 25 20 10 5 15 45 b (napo 3 ) 6 + na 2 co 3 ch 3 coona na 4 p 2 o 7 naoh s an d (% ) 0 40 35 30 25 20 10 5 15 45 a figure 1. granulometric fraction quantities of the clay and sand as determined by chemical dispersants and agitation at 60 (a and b) and at 4,000 (c and d) rpm. 258 agron. colomb. 33(2) 2015 concerning the capacity of the chemical dispersants (fig. 1b and d), one can observe that naoh was able to quantify a greater quantity of clay than the calgon standard ((napo3)6 + na2co3) used in colombia. this efficiency can be attributed to the ph level that was in this solution, which had an approximate value of 11.0. calvacante (2010) indicated that the optimum ph achieving the greatest level of dispersion occurs when solutions achieve a ph level near 12. jucksch (1995) concluded that naoh has a better dispersant action with an elevated ph function, up to a determined concentration where exchange reactions with absorbed cations exist. mauri (2011), after evaluating different dispersion methods, stated that the greater the clay content extracted by chemical and physical dispersion methods, the better the method. bearing this in mind and concerning the present study of different soils in cordoba and sucre, we can indicate that the method with the best dispersant capacity was 1.0 m naoh. when comparing the chemical dispersant calgon with ch3coona, it was found that the latter dispersant quantified the least percentage of clay, obtaining values that were quite inferior to the other dispersants. a low concentration of negative charges depends on ph, which is generated with ch3coona, which in turn has an acidity that generates a reduction of the thickness of the diffused double layer, thereby causing a grouping of the particles and generating a f locculation phenomenon. almeida neto et al. (2009) explained that when the soil ph is close to the ph of the zero charge point, the positive and negative charges are equal; thus, the electrostatic repulsion powers are very weak, which tends to provide a reduced electric potential with many ions that remain in the diffused double layer. the statistical analysis, by means of the leite and oliveira test, of the data that were obtained with the mechanical dispersion method that used agitation at 60 rpm and chemical dispersants to determine the sand fraction demonstrated that equality existed between the dispersants calgon ((napo3)6 + na2co3) and naoh and with na4p2o7, with correlation coefficients of 0.97 and 0.99, respectively. spera et al. (2008) found that the thickness of the diffused double layer was altered by the concentration and types of electrolytes, mainly by ions such as na and k. these results indicated that an elevated relationship exists between the studied methodologies; therefore, these chemical dispersants can be used for the quantification of the sand fraction with mechanical agitation at 60 rpm (tab. 4). the study of granulometric fractions with an agitation at 4000 rpm presented approximate correlations of 0.85 between the calgon standard and the other methods used to determine the sand content. with this agitation method, there was an equality of methods between (napo3)6 + na2co3 and na4p2o7. these results indicate that, with an agitation of 60 and 4000 rpm and using the chemical dispersant na4p2o7, similar amounts of sand can be found. rodrigues (2008) found that the addition of po4 improves the dispersion of clay in oxisols, alfisols and mollisoles. upon determining the quantity of clay used in the agitation methodologies at 60 and 4000 rpm, no equality of methods was found between the standard procedure and the other methods of chemical dispersal. these results can be explained because significant differences were found for table 4. identity test among the chemical dispersion methods in the quantification of the clay and sand fractions using agitation at 60 and 4,000 rpm, according to the leite and oliveira test. fractions yj yi r 2(1) f(h0) 2 t(e) 3 ryjyi≥1-|e| decision sand agitation at 60 rpm (napo3)6 + na2co3 ch3coona 0.99 11.35* 3.35* si yj≠yi (napo3)6 + na2co3 naoh 0.97 3.15 ns 2.26 ns si yj=yi (napo3)6 + na2co3 na4p2o7 0.99 1.22 ns 1.53 ns si yj=yi clay (napo3)6 + na2co3 ch3coona 0.02 21.9* 3.55* si yj≠yi (napo3)6 + na2co3 naoh 0.92 1.83 ns 2.44* si yj≠yi (napo3)6 + na2co3 na4p2o7 0.97 0.90 ns 0.37 ns no yj≠yi sand agitation at 4,000 rpm (napo3)6 + na2co3 ch3coona 0.85 0.79 ns 0.13 ns no yj≠yi (napo3)6 + na2co3 naoh 0.83 4.89* 2.08 ns si yj≠yi (napo3)6 + na2co3 na4p2o7 0.86 1.18 ns 1.20 ns si yj=yi clay (napo3)6 + na2co3 ch3coona 0.10 26.76* 3.50* si yj≠yi (napo3)6 + na2co3 naoh 0.74 6.99* 3.17* no yj≠yi (napo3)6 + na2co3 na4p2o7 0.90 1.02 ns 0.38 ns no yj≠yi ns: not significant f and t tests; *:significant at p≤0.05 and |e|: average error. 259borja, mercado, and combatt: methods of mechanical dispersion for determining granulometric fractions in soils using four dispersant solutions the t test, which was done in the statistics test, comparing (napo3)6 + na2co3 with ch3coona, (napo3)6 + na2co3 and naoh (tab. 4). the data on the amount of sand, clay and silt were also analyzed statistically through contrast analysis (tab. 5); the chemical dispersants were compared among the mechanical agitation methodologies. the statistical analysis indicated that significant differences did not exist between the quantities of the three granulometric fractions. these results coincide with those of ferreira (1999), who found that no statistically significant differences existed between the fast and slow agitation methods. but, the slow agitation method had a superior dispersant power. sousa neto et al. (2009), using naoh and na16p14o3 as dispersants and methods of fast and slow mechanical agitation, indicated that they did not find efficiency in the dispersion of clay with the use of these dispersants and that there were no differences among the mechanical agitations. table 5. orthogonal contrast between the chemical dispersants with different agitation times. contrasts sand clay silt 60 rpm 4000 rpm % (napo3)6 + na2co3 (napo3)6 + na2co3 -8.23 ns 7.85 ns 0.38 ns ch3coona ch3coona -6.75 ns 0.56 ns 6.20 ns naoh naoh -4.88 ns 4.99 ns -0.10 ns na4p2o7 na4p2o7 -5.35 ns 7.02 ns -1.67 ns ns, not significant. mauri et al. (2011), working with alternative dispersants, found that a mixture of ((napo3)n + naoh) showed results close to the referenced dispersants, such as naoh, evidence that stresses the importance of elevated ph values, up to or around 12.0. conclusions sodium hydroxide at 1.0 m is the most efficient dispersant for the quantification of tropical clay contents. the increase of the ph level in the solution favored the dispersion of the granulometric fractions, increasing the clay content. sodium acetate is not efficient as a dispersant agent because it is not efficient in the separation of granulometric fractions. agitation at 60 rpm for 6 h generated a greater dispersion of the soils when compared with agitation at 4000 rpm for 15 min (napo3)6 + na2co3 and na4p2o7 presented a similar behavior for their dispersant capacities. literature cited almeida neto, o.b., a.t. matos, w.a.p. abrahão, l.m. costa, and a. duarte. 2009. inf luência da qualidade da água de irrigação na dispersão da argila de latossolos. rev. bras. ciênc. solo 33, 1571-1581. doi: 10.1590/s0100-06832009000600006 corá, j.e., c. fernandes, j.m.g. beraldo, and a.v. marcelo. 2009. adição de areia para dispersão de solos na análise granulométrica. rev. bras. ciênc. solo 33, 255-262. doi: 10.1590/ s0100-06832009000200003 dourado, t.a., l.f.s. silva, and m.a. marinho. 2012. performance of a reciprocal shaker in mechanical dispersion of soil samples for particle-size analysis. rev. bras. ciênc. solo 36, 1131-1148. doi: 10.1590/s0100-06832012000400008 ferreira, m.m., b. fernandez, and n. curi. 1999. inf luência de mineralogia de fração argila nas propriedades físicas de latosolo de região sudeste do brasil. rev. bras. ciênc. solo 23, 515-524. doi: 10.1590/s0100-06831999000300004 graybill, f.a. 1976. theory and application of the linear model. duxbury press. belmont, c.a. igac, instituto geografico agustin codazzi. 2006. métodos analíticos del laboratorio de suelos. 6th ed. subdirección de agrologia, bogota. jucksch, i. 1995. meios mecânicos e concentrações de naoh na dispersão e estabilidade de suspensões de argila. phd thesis. universidade de viçosa, minas gerais, brazil. leite, h.g. and f.h.t. oliveira. 2002. statistical procedure to test identity between analytical methods. commun. soil sci. plant anal. 33, 1105-1118. doi: 10.1081/css-120003875 mauri, j., h.a. ruiz, r.b.a. fernandes, j.c. ker, and l.r.m rezende. 2011. dispersantes químicos na análise granulométrica de latossolos. rev. bras. ciênc. solo 35, 1277-1284. doi: 10.1590/ s0100-06832011000400021 medina, m. and f. grohmann. 1962. contribuição ao estudo da análise granulométrica do solo. pp. 29-38. in: congresso brasileiro de ciência do solo, 6, sociedade brasileira de ciência do solo, rio de janeiro, brazil. oliveira, g.c., m.s.d. júnior, a.c.t. vitorino, m.m. ferreira, m.a.c. sá, and j.m. lima. 2002. agitador horizontal de movimento helicoidal na dispersão mecânica de amostras de três latossolos do sul e campos das vertentes de minas gerais. ciênc. agrotec. 26, 881-887. rodrigues, c. 2008. avaliação de dispersantes químicos e pretratamentos na determinação de argila de solos de mineralogia distinta. msc thesis. masters in agricultural sciences, universidade federal de goiás, goiânia, brazil. rodrigues, c., v.a. oliveira, p.m. silveira, and g.g. santos. 2011. chemical dispersants and pre-treatments to determine clay in soils with different mineralogy. rev. bras. ciênc. solo 35, 1589-1596. doi: 10.1590/s0100-06832011000500013 ruiz, h.a. 2005. incremento da exatidão da análise granulométrica do solo por meio da coleta da suspensão (silte + http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832009000600006 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832009000200003 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832009000200003 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832012000400008 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06831999000300004 http://dx.doi.org/10.1081/css-120003875 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832011000400021 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832011000400021 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832011000500013 260 agron. colomb. 33(2) 2015 argila). rev. bras. ciênc. solo 29, 297-300. doi: 10.1590/ s0100-06832005000200015 tavares-filho, j. and f.s. magalhães. 2008. dispersão de amostras de latossolo vermelho eutroférrico inf luenciadas por prétratamento para oxidação da materia orgânica e pelo tipo de agitação mecânica. rev. bras. ciênc. solo 32, 1429-1435. doi: 10.1590/s0100-06832008000400007 santos, g.a., a.b. pereira, and g.h. korndörfer. 2010a. uso do sistema de análises por infravermelho próximo (nir) para análises de matéria orgânica e fração argila em solos e teores foliares de silício e nitrogênio em cana-de-açúcar. biosci. j. 26, 100-108. santos, l.n.s., r.r. passos, l.v.m. silva, p. p.p. oliveira, g.o. garcia, and r.a. cecílio. 2010b. avaliação de alguns atributos físicos de um latossolo vermelho-amarelo sob diferentes coberturas vegetais. biosci. j. 26, 940-947. silva, e.m., j.e.f.w. lima, l.n. rodrigues, and j.a. azevedo. 2004. comparação de modelos matemáticos para o traçado de curvas granulométricas. pesq. agropec. bras. 39, 363-370. doi: 10.1590/s0100-204x2004000400010 silva, a.p., c.a. tormena, j. fidalski, and s. imhoff. 2008. funções de pedotransferência para as curvas de retenção de água e de resistência do solo à penetração. rev. bras. ciênc. solo 32, 1-10. doi: 10.1590/s0100-06832008000100001 spera, s.t., j.e. denardin, p.a.v. escosteguy, h.p. santos, and e.a. figueroa. 2008. dispersão de argila em microagregados de solo incubado com calcário. rev. bras. ciênc. solo 32, 2613-2620. doi: 10.1590/s0100-06832008000700002 sousa neto, e.l., l.h.a. figueiredo, and a.n. beutler. 2009. dispersão da fração argila de um latossolo sob diferentes sistemas de uso e dispersantes. rev. bras. ciênc. solo 33, 723-728. doi: 10.1590/s0100-06832009000300024 stumm, w. and e. wieland. 1990. dissolution of oxide and silicate minerals: rates depend on surface speciation. pp. 367-400. in: stumm, w. (ed.). aquatic chemical kinetics. wiley-interscience, new york. vitorino, a.c.t., m.m. ferreira, n. curi, j.m.d. lima, and z.f. montezano. 2007. uso de energia ultra-sônica e turbidimetria na análise textural de pequenas amostras de solo. rev. ciênc. téc. agropec. 16, 43-48. http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832005000200015 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832005000200015 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832008000400007 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-204x2004000400010 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832008000100001 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832008000700002 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832009000300024 received for publication: 18 january, 2014. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 faculty sectional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). duitama (colombia). clevesalejandro@yahoo.com 2 faculty of agricultural sciences, universidad de córdoba. monteria (colombia). agronomía colombiana 32(1), 113-121, 2014 characterization and typification of citrus production systems in the department of meta caracterización y tipificación de los sistemas de producción citrícola en el departamento del meta josé alejandro cleves-leguízamo1 and alfredo jarma-orozco2 abstract resumen agriculture is a co-evolutionary process between society and nature. agroecology is an environmental science which focuses on ecosystem-culture and society-nature interactive systems, the effect of human intervention in the transformation of ecosystems. the central objects are agroecosystems and the units of study are production units. these production units are conceived of as agricultural systems and are found in the crossroads of multiple interactions between biophysical, socioeconomical, cultural, and production components, which must be analyzed with an integrated concept. in the present study, a characterization and typification of the citrus agroecosystems of the department of meta were pursued (colombia). the pertinence of implementing the methodology designed by the latin-american center for rural development (centro latinoamericano para el desarrollo rural-rimisp) was evaluated, grouping the variables with a focus on an analysis of livelihoods. a survey and interview were defined as methods of collecting the primary information in the municipalities of puerto lópez, villavicencio, granada, lejanías, guamal and san martin, where 78.4% of the citrus area of the department is found. this study involved the selection and definition of the evaluation variables, validation and adjustment of said variables, collection of primary and secondary information, and the application of multivariate statistical analysis techniques to conform and characterize the recommendation domains or groups. the more important results indicated that it is possible to increase knowledge of the interrelations that exist between the different components of farm agroecosystems and their relationship with the principal agroecological structure. the existence of six agricultural groups or recommendation domains was established, with some productive characteristics very similar within the group but very heterogeneous to the outside of the group, with particular necessities. la agricultura es un proceso de coevolución entre las sociedades y la naturaleza, la agroecología es una ciencia ambiental, en donde se privilegia el estudio de las complejas interacciones ecosistema-cultura o sociedad-naturaleza; es el efecto de la intervención humana para transformar los ecosistemas, su objeto central y unidad de estudio son los agroecosistemas y la unidad productiva respectivamente. estas unidades productivas conceptualmente se conciben como sistemas agropecuarios complejos, y se constituyen en el lugar donde se presentan múltiples interacciones entre los componentes biofísicos, socioeconómicos, culturales y productivos, los cuales deben ser analizados bajo un concepto integrador. en el presente trabajo, se avanzó en la tipificación y caracterización de los agroecosistemas citrícolas del departamento del meta (colombia); se evaluó la pertinencia de implementar la metodología diseñada por el centro latinoamericano para el desarrollo rural-rimisp agrupando las variables con el enfoque análisis de medios de vida. se definió la encuesta y la entrevista como medios de captura de información primaria, en los municipios de puerto lópez, villavicencio, granada, lejanías, guamal y san martin, donde se concentra el 78,4% del área citrícola del departamento. el trabajo investigativo comprendió la selección, definición de las variables a evaluar, validación y ajuste de las mismas, recolección de información primaria y secundaria, y la aplicación de técnicas de análisis estadístico de tipo multivariado para la conformación y caracterización de los grupos o dominios de recomendación. los resultados más importantes indicaron que es posible ampliar el conocimiento de las interrelaciones que se presentan entre los diferentes componentes del agroecosistema finca y su relación con la estructura agroecológica principal. se estableció que existen seis grupos de agricultores o dominios de recomendación, con unas características productivas muy semejantes al interior del grupo y muy heterogéneas al exterior de los grupos, con necesidades particulares. key words: cropping systems, production structure, farm surveys, agricultural statistics, citrus sp. palabras clave: sistemas de cultivo, estructura de la producción, encuestas de fincas, estadísticas agrícolas, citrus sp. economy and rural development 114 agron. colomb. 32(1) 2014 introduction in recent decades, the focus on production systems has grown in importance as a tool for the characterization of productive processes and rational planning of labor, research and continuing education (miranda et al., 2012). a production system is a collection of activities that a group of people organizes, directs, and carries out in accordance with their objectives, culture, and resources, implementing practices with respect to the environment where they are located (duarte, 1990). the relevance of the ecosystemculture interaction has proven itself, considering the latter as an adaptation strategy implemented by humans in order to meet their social needs, such as food, clothing, and industry (ángel, 1996). citrus originated in the subtropics and have developed well in the region called the “citrus belt”, found between 25° and 40° latitude, north and south, even though the tropics offer good production. flowering and production are markedly stimulated by environmental factors and temperatures in subtropical conditions and water stress under tropical conditions (aguilar et al., 2010). in colombia, they are grown from sea-level up to 2,000 m a.s.l. it is the most cultivated group of fruits and occupies the second largest area after the banana, with 62,409 ha (orduz and mateus, 2012). one of the biggest challenges faced by researchers and continuing education teachers in promoting sustainable agricultural development is designing programs that are adjusted to the conditions of producers (jänicke and klaus, 2006). historically, designed policies have tackled agricultural problems independently and without any connection; no efforts have been made to identify the interrelations between the availability of resources, developmental practices, and the environmental damage caused by said practices. knowledge of these interactions is useful for the design of rational management strategies and the sustainability of the available natural resources (escobar and berdegué, 1990; larrea et al., 1998) and the basic requirement for their adequate diagnosis of the availability of excellent quality information based on a suitable collection methodology that starts with the selection of the objet population of the study and the classification factors in accordance with the established hypothesis (garcía and calle, 1998). cabrera et al. (2004) indicated that characterization and typification studies on agroecosystems must have eight stages: i) describe the population; ii) selection of the simple collection tool and its construction; iii) processing of the information; iv) review and selection of variables; v) application of multivariate statistical techniques; vi) determination of types or subsystems; vii) description of types or groups; viii) validation of typology. agroecology studies the structure and functioning of agroecosystems from the point of views of cultural and ecological interactions (león and altieri, 2010). agroecosystems are subsystems of farms (hart, 1985) with a focus on interactions on the farm (upper agroecosystem) and the lots (lower agroecosystem) (león, 2012). the term principal agroecological structure (pas) is an evolutionary concept that defines the integration of farms as well as their interconnection and interaction with the agroecosystem, the landscape, and society. the pas is related to communication, connectivity, and functions that are called functional biodiversity. the level of interconnectivity of the farm with the principal ecological structure of the landscape (support infrastructure) can offer higher possibilities for climatic and biological regulation and management in comparison with farms where the pas is simple or disarticulated (león, 2010). there are no exact reference data for the area sown with citrus in meta; however, the ministerio de agricultura y desarrollo rural of colombia estimates this area at between 8,500 and 10,104 ha (madr, 2006) and the secretaría de agricultura the department of meta (gobernación del meta, 2012), reported area statistics (4,767 ha) for seven municipalities with an average yield of 23.5 t ha-1. these production areas are characterized by the utilized technology, which has a large empirical component, by erratic production, by high production costs and by the eventual environmental damage that will be caused by the excessive use of pesticides. production is geared toward fresh consumption. the excessive offering during harvests lowers prices. no postharvest process exists (cleves et al., 2012). the development of the citrus sector in the country depends on the specialization of the regional offering following the pattern of competitive and comparative advantages in a clustered form, as seen in meta (caicedo, 2004). the pluviometric regime is monomodal; the rainy season is from march to november. the average annual precipitation oscillates between 2,500 and 3,800 mm. the temperature (±26ºc) is constant throughout the day, year-round (davies and albrigo, 1994). 4,930 heat units/year are seen (orduz and avella, 2008). the soils are deep with a clay loam texture, classified as class iv and are recommended for citrus (orduz and baquero, 2003); these low tropic climatic conditions correspond to the vegetative formation of a tropical moist forest mt-f (igac, 2004). 115cleves-leguízamo and jarma-orozco: characterization and typification of citrus production systems in the department of meta considering the cultural and ecological relationships that are found, the productive processes must be taken in a holistic and environmental view in order to understand the totality of the system, and not just partially; the present study aimed to characterize and typify the citrus production systems in the department of meta, colombia. materials and methods this study was carried out in the second semester of 2012 in the municipalities of lejanías, villavicencio, guamal, granada and puerto lópez, which constitute 78.4% of the citrus production of meta. utilizing different sources of primary information, 51 lots were selected and isolated, covering an area of 650.8 ha, equivalent to 11.88% of the total cultivated surface in the department of meta. compilation of information by reviewing primary and secondary sources, general information on the production zones was compiled, such as the varieties, volumes, area, etc., through the use of surveys and interviews. afterwards, a conceptual framework was created to determine the particular characteristics of the productive units, following the proposal of garcía and ramírez (2011). with the goal of facilitating an understanding of the numerous factors that determine the different production systems (alwang et al., 2005; bermúdez, 2008; mora et al., 2011), the variables were selected and grouped in indices composed of capital, as indicated in tab. 1. for the determination of the variables: pas, sanitation evaluation of the cultivation and definition of the production systems, rounds were carried out in the field, compiling this information in formats specifically designed for this task; rounds were also carried out in the field with functionaries of the meta region ica, conducting pilot tests for the validation of the survey’s relevance. data processing an excel® (microsoft corporation, washington df) archive base was constructed which was analyzed using multivariate analysis. in order to reduce the dimensionality of the database, the categorical variables used in the qualitative-type description were purified. some qualitative-type variables were transformed into quantitative ones through the introduction of categories. in total, 26 quantitative variables were defined, which were used for the descriptive statistical analysis, using version 9.0 of the statistix program (analytical software, tallahassee, fl), which calculated means, standard deviation, and coefficients of variation. with the retained variables, the correlation analysis was carried out; conducting the calculation of the correlation matrix with the respective degrees of association. based on the correlation matrix, the analysis of principal components (apc) was carried out, determining in each the value, variance percentage, and accumulated variance. using the licensed software ibm spss statics (ibm, armonk, ny), the grouping of the farms was graphed based on the second and third most significant components. in each of the primary vectors or synthetic variables that retained 72.2% of the accumulated variance of the data, the significant variables were selected, which were used for the cluster analysis (ca). in order to determine the euclidian distance, the grouping or algorithmic ward method was table 1. differentiating criteria of the selected and evaluated variables. system components criteria variables natural capital biodiversity farm area. area sown with citrus. production system. pas configuration. productivity, production preference. phytosanitation. limitations. vegetative material. water resource availability. source. irrigation system type. soil cover, diagnostics. weed control. fertilizer type. climate climatic variations. adjustments to the productive system. prognosis. availability of climatic information. relationship with pathogens. use of bio-indicators. human capital work force availability. training. health services. health status. level of agrochemical protection. consideration of the effect of pesticides. experience. type of records. recording keeping. relationship with the land ownership. relationship with the administration of the lot. protection. education. principal activity. land ownership. social capital organization associations. technical assistance. type of technical assistance. offering of the technical assistance. perspectives. delivery of administrative services. infrastructure level. physical capital infrastructure house area. economic capital resources saving capacity. available credit. profitability. destination of the production. revenue source. level of the potential revenue of the activity. 116 agron. colomb. 32(1) 2014 used, which produces the maximization of the homogeneity between the compact groups of a similar size, calculating the distance as a measurement of similarity (a lesser distance indicating high similarity). for the standardization of the variables, the “zeta” normal table was used. thereby, the quantity of the production system groups that represented the problematic existence was defined. the results were graphed in a dendrogram. finally, the description of the six groups or recommendation domains that were obtained was carried out, followed by verification. results table 2 presents the coefficients of variation, standard deviation, and means of the evaluated variables. it was observed that the variables were effectively contributing to the differentiation of the productive units, some with more intensity than others. the variables with a high coefficient of variation were: farm area (282.87%); cultivated citrus area (211.93%); record keeping (177.73%), productivity (108.75%); total revenue (102.82%), level of protection in the control of pathogens (77.822%), record type (65.397%); and offering of technical assistance (64.005%). although the review indicated that it would be necessary to discard the variables with a coefficient of variance under 40%, the decision was made to continue the multivariate analysis with all the variable (independent of their discriminatory power), the reasoning was that a significant number of original variable had been previously isolated and it was desirable to rely on a high quantity of information, in accordance with bermúdez (2008) who reported that the utilized variables must have characteristics such as sensitivity for the detection of differences, ability to integrate system components and ease of measurement and interpretation. correlation matrix of variables (cmv) the analysis of the correlation matrix of the retained variables indicated a correlation (highly explicative) between the farm area sown with citrus and the pas, which demonstrated that a productive unit that has a reserve area potentialized the connectivity between the lower and upper ecosystems and between these and the landscape. an identical relationship was seen between the productivity and the records, demonstrating that the administrative organization is associated with the exploitation of the resources; the same occurred between the profitability and productivity variables. table 2. means, standard deviation, and coefficients of variation of the evaluated variables of the citrus production systems of meta. variable mean sd cv minimum maximum citrus area 12.653 26.815 211.93 1.0000 120.00 principal activity 0.8235 0.4339 52.683 0.0000 2.0000 house area 106.90 64.075 59.938 0.0000 350.00 farm area 20.692 58.532 282.87 1.0000 365.00 weed control 1.7255 0.8962 51.938 1.0000 3.0000 organic matter availability 2.8039 0.5664 20.200 1.0000 3.0000 principal agroecological structure 2.2353 1.0879 48.669 1.0000 4.0000 crop age 9.5490 5.7422 60.134 3.0000 30.000 education level 1.1765 0.4777 40.608 1.0000 3.0000 experience 2.6667 0.6831 25.617 1.0000 3.0000 use of agrochemicals 2.0588 0.5801 28.174 1.0000 4.0000 farm 26.000 14.866 57.177 1.0000 51.000 water source 1.7059 0.5018 29.414 1.0000 3.0000 infrastructure 2.6275 1.0190 38.784 1.0000 4.0000 total revenue 3.944e+07 4.055e+07 102.82 1.313e+06 2.466e+08 prospective 2.5882 1.0035 38.772 1.0000 4.0000 number of lots 2.0196 0.9485 46.963 1.0000 5.0000 productivity 8.1761 8.8916 108.75 0.2000 46.970 fumigation protection 1.0980 0.8545 77.822 0.0000 3.0000 technical assistance 2.0588 1.3178 64.005 1.0000 4.0000 bookkeeping records 1.5098 0.9874 65.397 1.0000 4.0000 profitability 2.6667 0.8869 33.260 1.0000 4.0000 phytosanitation 2.2941 0.8554 37.288 1.0000 4.0000 land ownership 2.8431 0.4636 16.305 1.0000 3.0000 record type 0.3725 0.6621 177.73 0.0000 2.0000 type of technical assistance 1.1961 0.5299 44.302 1.0000 3.0000 se, standard error; cv, coefficient of variation. 117cleves-leguízamo and jarma-orozco: characterization and typification of citrus production systems in the department of meta there was no significant relationship between the cultivated citrus area and the availability of manual labor, which was explained by the fact that agroindustrial lots are worked by families. the same tendency was seen in the municipalities where oil exploration and production are carried out. likewise, there was no relationship between the sanitation level of the crops and the type of technical assistance, worrisome due to the fact that technology transference is offered at 82.5% by the commercial organizations, supply warehouses, and intermediaries, which affect the activities of suppliers and purchasing of the production. principal component analysis (pca) the results indicated that the eight primary principal components (compound or synthetic variables) explained 77.2% of the variance accumulated in the data. these were retained for the later analysis of conglomerates (ac). the results are presented in tab. 3, also known as the contingency table. table 3. accumulated variances of the synthetic variables of the multivariate analysis of the citrus production of the department of meta. vectors eigenvalues variance percentage cumulative variance percentage 1 2 3 4 5 6 7 8 7.08165 2.67543 2.23684 1.96151 1.73770 1.44001 1.15847 1.01753 28.3 10.7 8.9 7.8 7.0 5.8 4.6 4.1 28.3 39.0 48.0 55.8 62.8 68.5 73.2 77.2 in each vector (cp), the variables (factors) with higher representativeness within the same were selected (variables with high weight/component), selecting 16 variables, which are indicated in tab. 4. table 4. extracted variables/citrus characterization vector of the department of meta. vector variables 1 cultivated citrus area, farm area, productivity 2 house area, level of education 3 principal activity, agricultural experience, technical assistance supply 4 land ownership type 5 water source, type of technical assistance 6 type of weed control, fumigation protection 7 principal agroecological structure, fertilizer type 8 availability of manual labor analysis of conglomerates (ac) from the principal components analysis, the more significant variables were selected. afterwards, a multivariate cluster analysis of the hierarchical nature was carried out, comparative, with which the data maximizing the homogeneity between the groups of the productive units were classified, at the same time the heterogeneity was maximized. of the variables, 50% came from compound indices of a capital nature, 31.5% of a human nature, 12.5% of a socialcapital nature, and 6.25% of a physical-capital nature. the groupings in the economical capital index were not significant in the typification process. with the relationship with the technical assistance, only 41.75% of the farmers stated that they had received some type of technical assistance, which coincides with the low level of protection in the applications for phytosanitary control (54.73%). the phytosanitation problems gain influence every day. the principal phytosanitation limitations were pests 56.31% (white mites) and black spot. the use of chemical controls is indiscriminate; the environmental repercussions have not yet been evaluated and, therefore, must be determined in subsequent studies. on the other hand, the education level was low, with 83.12% of those interviewed with an incomplete primary education. dendrogram in order to determine the association or similarity measurement, the concept of euclidian distance was used, based on the ward method, according to which, at a shorter distance between the productive units, there was higher similarity and, therefore, they came from the same group. for the differences (greater distance), this analysis clearly indentified six groups or recommendation domains, each one with particular characteristics, which are described below (fig. 1). description of the groups the description of the conforming groups was carried out through the calculation of the descriptive statistics of the original variables/group. the particular characteristics of the production systems were indicated, along with the principal differences between the groups. the selected variables indicated the characteristics that differentiated the production systems (variability between the groups). the grouping was validated with field observations and the results were fitted to the actual conditions of the citrus systems in the different production zones. the formed groups had the following characteristics: 118 agron. colomb. 32(1) 2014 group 1 contained 8 farms: 2, 8, 12, 17, 20, 24, 28 and 29. corresponded to 15.68% of the farms, 90% were found in the municipality of lejanías. lots with an average area of 6.33 ha, characterized by a low or nonexistent principal agroecological structure, due to the fact that the lots use monocultivation, with intense cultivation; preference for the tangelo crop (citrus reticulata × citrus paradisi) and sweet orange (citrus sinensis), deficient phytosanitation management level, very low education level (incomplete primary), absence of associations, no technical assistance, receive indications from the sellers of supplies, low productivity and revenue, availability of manual labor is exclusively familiar. group 2 contained 9 farms: 4, 13, 14, 21, 27, 30, 31, 35 and 42. corresponded to 17.64 % of the productive units, located in the municipality of lejanías (95%). lots with an average area of 2.3 ha. average availability of infrastructure, medium and upper education levels (bachelors, technical), technical assistance has never been received; the level of protection in the chemical control practices is zero, without administrative organization, the principal agroecological structure is low, a high level of articulation between the agroecosystems (upper and lower) was observed and was reflected in a regular phytosanitary evaluation of the crops, considered to be affected by the climatic variations that have occurred in recent years. group 3 contained 11 farms: 1, 5, 22, 23, 25, 26, 40, 41, 43, 45, and 47. corresponded to 21.56% of the lots, 100% located in the municipality of lejanías, with an average area of 9.6 ha. the infrastructure is high, tangelo, ‘arrayana’ mandarin (citrus reticulata) and sweet orange are cultivated, use of dwarfing patterns, 60% are articulated with some type of association and receive or have received technical assistance from an agricultural expert; despite the above, the use of protection in the application of agrochemicals is low, vast experience in the management of the crop, proprietors with direct administration of their lots, the principal agroecological structure is nonexistent in 40% of the lots and low in 60% of the lots, 50% have the ability to save and 40% have credit available, never have received climatic information, relationship between high temperatures and the occurrence of pathogens, principally mites. group 4 contained 3 farms: 9, 10 and 11. corresponded to 5.88% of the farms, 100% located in the municipality of puerto lópez-villavicencio; agroindustrial farms, with an average figure 1. conformation of the groups or recommendation domains in citrus production systems in the department of meta. 5 10 15 20 25 0 d en do gr am o bt ai ne d us in g w ar d' s m et ho d, co ng lo m er at ed d is ta nc e co m bi na tio n, i. e. , s ca le d 52 2 29 28 20 12 24 8 17 27 31 21 30 35 42 13 14 4 22 26 43 5 25 1 47 41 40 23 45 9 10 11 34 39 37 44 46 48 51 50 6 7 3 49 36 32 19 38 33 15 18 16 0 119cleves-leguízamo and jarma-orozco: characterization and typification of citrus production systems in the department of meta area of 117.33 ha, one solid logistical, administrative, technical, financial infrastructure with significant articulation with specialized markets, processed climatological information and incorporated in the phytosanitary management, gallery forests, high principal agroecological structure, without phytosanitary limitations, investment in their own nurseries, which guarantee an adequate quality in the propagation material, presented the highest productivity and profitability, administration handled by agronomic engineers who report to the investors, quality assurance processes being developed. group 5 contained 8 farms: 34, 37, 39, 44, 46, 48, 50 and 51. corresponded to 15.68% of the lots, located in granada and lejanías, mostly young crops (5 years), average area 4.25 ha. the renewal is fundamentally with tangelo (citrus reticulata × citrus paradisi) with dwarfing patterns, ‘flying dragons’ and sweet orange (citrus sinensis), the available infrastructure level is low. the level of education is low (incomplete primary), the experience is intermediate (between 5-10 years), no type of technical assistance has been received, the level of protection in the application of agrochemicals is low, likewise for the productivity (the crops are reaching physiological maturity), no organizational articulation, no saving capacity, no credit, climatological information has not been received. group 6 contained 12 productive units: 3, 6, 7, 15, 16, 18, 19, 32, 33, 36, 38 and 49. corresponded to 23.52% of the cultivation, located in guamal and lejanías, with an average area of 6.79 ha. the average cultivation age is 16 years, the technical assistance is provided by commercial organizations, there are associations for other crops (legumes and cacao), there is a medium principal agroecological structure, climatological information has been received by television. the farmers of guamal are changing activities, deciding to focus more on touristic work; in this municipality, there are a lot of oil extraction activities, the cultivation is mostly sweet oranges, lime and mandarins. discussion the present study is the second one to be carried out in colombia for the typification of citrus production; the first one was done by pulido et al. (2009), both recognize the importance of surveys for obtaining quality information. in accordance with the results of escobar and berdegué (1990) and garcía and calle (1998), who indicated that typification is the establishment and construction of possible types of producers (grouped) based on their characteristics, this study complied with said expectations; in accordance with the studies mora et al. (2011), verifying that the grouping of the variables in the study of “livelihood indices” was a suitable methodology for clearly differentiating six types of producers. in this process, the systematic focus was definitive, as established by mantilla et al. (2000) because, as indicated by pulido et al. (2009); garcía and calle (1998); and ríos et al. (2004), the conceptual organization of the diversity that exists in the lots is facilitated, defining the interactions of the variables, and, finally, proposing (according to the priorities) future management alternatives (escobar and berdegué, 1990). similarly, as indicated by moreno (2011), it was possible to confirm that this methodology was also useful for evaluating the performance of the producers within their environments, identifying strengths, possibilities, and limitations. among the latter, it was possible to determine the absence of technical assistance as the greatest failure, among other circumstances that manifested in the field with a disproportionate use of chemical supplies. in the postharvest, the situation was equally limiting, 61.7% of the producers did not use any type of transformation; therefore, the generation of the aggregated value was also zero. the commercialization process was done by intermediaries who also handle the assistance process. only one producer possessed his own commercialization channel. 63.11% of the production volume is commercialized in bogota, 29.13% is distributed in the region and 7.77% is sold locally. exports are zero. commercial articulation is nonexistent, 47.57% of the citrus producers do not have the capacity to save, 48.57% do not fulfill the requirements of banks to have credit. the level of commercial organization is incipient; only 7.8% of the productive units have some type of organizational and functional scheme that is common to any agribusiness; if this situation was broader, without a doubt, the situation of the producers would improve significantly with the standardization of the production and commercialization parameters. it is important to note that 75% of the highly technological producers are located in the municipality of puerto lópez-villavicencio, characterized by having links with specialized markets, maintaining systematic records, interpreting and processing climatological information, external consultants, and higher productivity. in the studies of orduz and avella (2008), it was found that the principal weakness of citrus cultivation was a dependence on just one variety/crop species; this situation has 120 agron. colomb. 32(1) 2014 not been changed in the last five years and was confirmed in the present study, finding that the species with the larger cultivation areas were sweet orange (45.69%), tangelo (22.43%) and 'arrayana' mandarin (14.59). it was found that the most used pattern independent of the species was ‘cleopatra’ (82.5%) and, in accordance with orduz (2012) it is not suitable due to its high behavior which reduces the number of trees/ha, impedes the entrance of production, presents an erratic behavior and affects the quality of the fruits. on the other hand, mateus et al. (2010) indicated that the cultivated area of tangelo (citrus reticulata × citrus paradisi) has doubled in just 2 years, this tendency was verified principally in the municipality of lejanías, where a growth in interest for the cultivation of this species with a flying dragon dwarfing pattern was confirmed, the waiting list for nurseries is very long. it is important to note that the first typification study in the citrus sector was carried out by pulido et al. (2009) in the department of casanare, finding that the average cultivation area was only 5 ha; mostly, the farmers have increased livestock and limited the cultivated area. this study confirmed that, in the department of meta, the producers prefer agricultural activities, 77.67% demonstrated a long history with their lots, with a dedication of more than 10 years, 89.32% are proprietors, 90.19% directly administer their lot, the soil quality is better and a marked presence of vendors is seen, who guarantee the purchase of the harvests. conclusions the methodology proposed by the international network of production system research methodology, red internacional de metodología de investigación de sistemas de producción (rimisp), based on the multivariate analysis technique, proved to be a useful tool in the classification and typification process for production units, in this case citrus production, which allowed for grouping the producers by their characteristics of homogeneity and, at the same time, discriminate differences between the six defined groups. this, without a doubt, will contribute to the efficient and strategic planning for the citrus sector of the department of meta, although further similar studies are recommended for other citrus producing areas of the country. as a function of their productivity and area, 24% of the farms are entrepreneurial in nature, characterized by high productivity, suitable phytosanitation conditions, analysis of climatological information, high principal agroecological structure, use of ecosystems (gallery forests) that encourage biodiversity, and high connectivity between upper and lower agroecosystems and those of the landscape (functional biodiversity). these productive units in their totality are located in the municipality of puerto lópez. on the other hand, 76% of the farms practice rural economics, have a principally agricultural activity and use this for their subsistence. the organizational level requires a better institutional accompaniment. the climatic variations that have occurred in the last five years have significantly affected producers in terms of obtained quality and volume. literature cited aguilar, p., m. escobar, and c. passaro. 2010. situación actual de la cadena de cítricos en colombia: limitantes y perspectivas. ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr); asohofrucol. bogota. alwang, j., p. siegel, f. pichon, and m. raine. 2005. understanding the drivers of sustainable rural growth and poverty reduction in guatemala. en breve 67. world bank, washington dc. ángel, a. 1996. el reto de la vida. ecosistema y cultura: una introducción al estudio del medio ambiente. ecofondo; instituto de estudios ambientales (idea), bogota. bermúdez, m. 2008. determinación de indicadores agroecológicos en sistemas agroforestales y medios de vida en fincas cafeteras de colombia, costa rica y nicaragua. m.sc. thesis. catie, turrialba, costa rica. cabrera, d., a. garcía, r. acero, a. castaldo, j. perea, and j.peinado. 2004. metodología para la caracterización y tipificación de sistemas ganaderos (online). producción animal y gestión. in: departamento producción animal, universidad de córdoba 1, http://www.uco.es/zootecniaygestion/img/pictorex/14_19_10_ sistemas2.pdf; consulted: february, 2014. caicedo, a. 2004. criterios básicos para fortalecer el programa de certificación de plántulas de cítricos libres de enfermedades virales en colombia. innovación y cambio tecnológico 3, 24-44. cleves, j., j. orduz, and j. fonseca. 2012. aportes de la investigación en cítricos al manejo agroecológico del cultivo en el piedemonte del departamento del meta, colombia. revista de investigación agraria y ambiental 3(2), 85-97. davies, f. and l. albrigo. 1994. citrus. cab international, wallingford, uk. duarte, o. 1990. tipificación de fincas en la comarca de san gil, colombia, con base en una encuesta dinámica. pp. 201-220. in: escobar, g. and j. berdegué (eds.). tipificación de sistemas de producción agrícola. rimisp, santiago. 121cleves-leguízamo and jarma-orozco: characterization and typification of citrus production systems in the department of meta escobar, g. and j. berdegué. 1990. conceptos y metodología para la tipificación de sistemas de finca: la experiencia de rimisp. pp. 13-44. in: escobar, g. and j. berdegué (eds.). tipificación de sistemas de producción agrícola. rimisp, santiago. garcía, c. and l. calle. 1998. consideraciones metodológicas para la tipificación de sistemas de producción bovina a partir de fuentes secundarias. rev. corpoica 2(2), 6-15. garcía, i. and l. ramírez. 2011. tipificación de sistemas de producción ganadera del municipio de bolívar, valle del cauca, colombia. rev. colomb. cienc. animal 4(1), 107-113. gobernación del meta. 2012. indicadores y esadísticas. in: http:// www.meta.gov.co/es/el-meta/; consulted: february, 2014. ha r t, r . 1985. ag roecosistemas: conceptos básicos. cent ro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie), turrialba, costa rica. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2004. formaciones vegetales de colombia. bogota. jänicke, m. and j. klaus. 2006. lead markets for environmental innovations: a new role for the nation state. global environ. polit. 4(1), 29-46. larrea, f., s. cachay, c. flora, m. ordoñez, s. báez, and f. guerrero. 1998. una tipología de las estrategias productivas familiares para la agricultura sustentable y el manejo de los recursos naturales. in: iii simposio latinoamericano de investigación y extensión en sistemas agropecuarios (iesa-al-iii). lima. león, t. 2010. agroecología: desafíos de una ciencia ambiental en construcción. pp 53-77. in: altieri, m.a. (ed.). vertientes del pensamiento agroecológico. fundamentos y aplicaciones. instituto de estudios ambientales, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. león, t. 2012. agroecología: la ciencia de las agroecosistemas – la perspectiva ambiental. instituto de estudios. ambientales (idea), universidad nacional de colombia, bogota. león, t. and a. altieri. 2010. enseñanza, investigación y extensión en agroecología. pp. 11-52. in: altieri, m.a. (ed.). vertientes del pensamiento agroecológico. fundamentos y aplicaciones. instituto de estudios ambientales, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2006. diagnóstico y análisis de los recursos para la fruticultura en los llanos orientales. fondo nacional de fomento hortofrutícola (fnfh); asociación hortofrutícola de colombia (asohofrucol), bogota. mantilla, j., a. argüello, and h. méndez. 2000. caracterización y tipificación de los productos de cacao del departamento de santander. corpoica, bucaramanga, colombia. mateus, d., x. pulido, a. gutiérrez, and j. orduz. 2010. evaluación económica de la producción de cítricos cultivados en el piedemonte del departamento del meta durante 12 años. orinoquia 14(1), 16-26. miranda, d., g. fischer, and c. carranza. 2012. los frutales caducifolios en colombia: situación actual, sistemas de cultivo y plan de desarrollo. sociedad colombiana de ciencias hortícolas (scch), bogota. mora, j., m. ibrahim, and m. bermúdez. 2011.tipificacion de hogares campesinos con base en indicadores de medios de vida en la zona cafetera de colombia, costa rica y nicaragua. manejo agroecológico como ruta para lograr la sostenibilidad de fincas con café y ganadería. centro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie), turrialba, costa rica. moreno, e. 2011. caracterización y análisis de los sistemas de alteridad en el parque nacional natural selva de florencia universidad de caldas. m.sc. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad de caldas, manizales. orduz, j. 2012. cítricos (citrus spp.). pp. 393-420. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. orduz, j. and j. baquero. 2003. aspectos básicos para el cultivo de cítricos en el piedemonte llanero. rev. achagua 7(9), 7-19. orduz, j. and f. avella. 2008. comportamiento de 26 cultivares de naranja en condiciones del piedemonte del meta, colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 2(2), 157-172. orduz, j. and d. mateus. 2012. generalidades de los cítricos y recomendaciones agronómicas para su cultivo en colombia. pp. 49-88. in: garcés g., l.f. (ed.). cítricos: cultivo, poscosecha e industrialización. caldas: corporación universitaria lasallista. serie lasallista investigación y ciencia. ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr), corporación universitaria lasallista; universidad de antioquia, itagui, colombia. pulido, s., j. argüelles, b. alvarado, and n. polanco. 2009. tipificación de productores de cítricos en el departamento del casanare. pp. 31-45. in: evaluación de la citricultura del departamento del casanare y recomendaciones para su mejoramiento productivo. corpoica; gobernación del casanare, villavicencio, colombia. ríos, g., m. romero, m. botero, g. franco, j. pérez, j. morales, j. gallego, and d. echeverry. 2004. zonificación, caracterización y tipificación de los sistemas de producción de lulo (solanum quitoense lam.) en el eje cafetero. rev. corpoica 5(1), 22-30. effect of eucalyptus globullus biochar addition on the availability of phosphorus in acidic soil received for publication: 27 june, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.58671 1 chemistry department, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). mjmartinezc@unal.edu.co agronomía colombiana 35(1), 75-81, 2017 effect of eucalyptus globullus biochar addition on the availability of phosphorus in acidic soil efecto de la adición de biocarbonizados de eucalyptus globullus en la disponibilidad de fósforo en suelos ácidos maría josé martínez c.1, julio césar españa a.1, and josé de jesús díaz v.1 abstract resumen phosphorus (p) is one of the primary nutrients limiting crop production. the application of phosphate fertilizers in acidic soils leads to the formation of secondary insoluble compounds that reduces the effectiveness of the fertilizer. the addition of biochar may represent a solution to the problem of nutrients bioavailability, especially p. in this study, tests were performed to determine the effects of amending soil with five different percentages of biochar (0, 5, 10, 20, and 35% w/w) on the phenomena of p sorption and desorption. the effect of soil/ biochar contact treatments on p availability was also examined. phosphorus sorption was lower in the soils containing biochar compared to normal soil. the accumulated desorption quantity after eight consecutive extractions was 85% higher when 35% biochar was added to the soil than soil alone. moreover, the application of 35% biochar increased the concentration of soluble p up to 38% after 30 days of incubation. based on these results, we deduced that biochar induces changes in p retention soil properties that may be beneficial for agricultural soils. el fósforo (p) es uno de los principales nutrientes que limita el crecimiento de los cultivos. la aplicación de fertilizantes fosfatados en los suelos ácidos deriva en la formación de compuestos secundarios insolubles, que disminuyen la eficiencia del fertilizante. la adición de biocarbonizados, puede ser una solución al problema de disponibilidad de nutrientes, especialmente de fósforo. en este estudio se realizaron ensayos para determinar el efecto de un suelo enmendado con cinco niveles de biocarbonizado (0, 5, 10, 20 y 35% p/p) sobre los fenómenos de adsorción y desorción de p. también se evaluó el efecto del tiempo de contacto de las mezclas suelo/biocarbonizado sobre la disponibilidad de p. se encontró que la adsorción es menor en suelos que contienen carbonizados frente al suelo sin tratamientos. la cantidad desorbida acumulada, después de ocho extracciones consecutivas fue 85% superior cuando se agregó biocarbonizado en 35% p/p. además, la aplicación de biocarbonizados aumentó la concentración de p soluble hasta 38% después de 30 días de incubación cuando se añade 35% p/p. los resultados muestran que los biocarbonizados inducen cambios en las propiedades de retención de fósforo del suelo que pueden ser benéficas para los suelos agrícolas. key words: biocha r a mend ment, phosphate fer t i lizers, agricultural soils, desorption, sorption, incubation. palabras clave: enmiendas con biocarbonizados, fertilizantes fosfatados, suelos agrícolas, desorción, adsorción, incubación. to plants, and while p is added as a fertilizer, it is transformed into forms that are minimally available to crops, even under more favorable conditions such as slightly acidic ph (daza-torres et al., 2008; navarro and navarro, 2013). the addition of biochar to improve the physical and chemical properties of soil is an ancient practice (denevan, 1996; steiner et al., 2007; gul et al., 2015). recent studies indicated that in very low-fertility soils, such as in the south american and amazonian savannas, the addition of biochar improves the availability of p (lehmann et al., 2003; steiner et al., 2007; de luca et al., 2009; yao et al., 2012; siddiqui et al., 2016). however, other studies of soil columns demonstrate that the application of biochar significantly introduction phosphorus is one of the most important nutrients contributing to plant growth (ritcher and rao, 2005; steiner et al., 2007). preliminary studies show that a majority of highly weathered tropical, equatorial, and volcano-ash derived soils suffer limitation of p which is found mostly in inert forms (ranno et al., 2007; quesada et al., 2011). the occurrence of inert forms can be attributed to the ability of many soil constituents to bind p: clay minerals, iron and aluminum hydroxides, hydroxyl-al polymers, organomineral complexes and carbonates (gérard, 2016). these interactions with soil leads to the p being unavailable 76 agron. colomb. 35(1) 2017 increases the retention of p in the soil (novak et al., 2009; zhao et al., 2016). there have been few studies on the longterm impacts of biochar amendments and how these may inf luence both p sorption and other soil properties (de luca et al., 2009; yao et al., 2012; gul et al., 2015). thus, the effect of the application of plant-origin carbon is variable and depends on the type of biochar used, and the reaction conditions during the process of pyrolysis and the soil type (yao et al., 2012; mukherjee and zimmerman, 2013). eucalyptus globulus is one of the most planted tree species in the world, mainly in temperate regions. in colombia, it has become the second most planted tree species and principally is used in wood production. the e. globulus plantations in colombia, although generally with good volumetric growth, are phenotypically, quite heterogeneous. in the same plantation are outstanding trees with good development and individuals of poor growth and twisted bark, among other characteristics not desirable in a commercial plantation (sánchez-buitrago, 2013). these no commercial trees could be employed in the production of biochar for new applications in agriculture. the aim of this study was to evaluate the effect of adding different proportions of eucalyptus globullus biochar to an acidic soil on the phenomena of p sorption and desorption, as well as to characterize the long-term availability of p by incubating p in different soil/biochar treatments in laboratory conditions. materials and methods soil and biochar soil samples were collected at the “marengo agricultural center” located in the bogota savanna (cundinamarca, colombia), with an approximate altitude of 2,543 m a.s.l. according to usda, the soil is a fluventic humic dystrudepts, with a thick and dark a horizon originating in lake sediments with a sprinkling of volcanic ash and alluvial clay contributions (malagón, 2003). a soil sample made up of 20 subsamples was taken in a 1.0 ha area, to a depth of 20 cm (in a zig-zag sampling pattern across the area). physicochemical properties were evaluated and are shown in table 1. in general, the soil presents a certain amount of fertility problems, such as acidity and the presence of excessive amounts of aluminum and iron. the ph value indicates that the soil is sufficiently acidic for this property to govern the retention of p through a combination of sorption mechanisms of clays and colloidal fe and al colloids (dazatorres et al., 2008; navarro and navarro, 2013; quesada et al., 2011). the biochar used was obtained from eucalyptus globullus, at a finally temperature of 450°c for 3 h, the pyrolysis methodology has been previously described (jiménez et al., 2006). the main parameters of this biochar are summarized in table 1. before beginning the p tests, biochar particle size was reduced and filtered through a sieve below 150 μm in mesh size. four treatments with different soil/biochar percentages and one treatment control (only soil) were prepared. the percentages of biochar in the four treatments were 5, 10, 20, and 35% w/w. table 1. physicochemical characterization of the soil and biochar. soil biochar parameter1 parameter2 sand (%) 20.6 c (%) 82.4 clay (%) 41.2 h (%) 4.0 lime (%) 38.2 n (%) 0.1 mo (%) 7.7 o (%) 13.7 fe (mg kg-1) 18.1 p (mg kg-1) 49.5 al (mg kg-1) 23.9 ecec (cmol+ kg-1) 47.0 ecec (cmol+ kg-1) 12.7 ph 7.0 ph 5.4 in (mg g-1) 265.5 p (mg kg-1) 12.3 ssa (m2 g-1) 6.4 1 2 the biochar characterization methods are described in detail in a prior study (jiménez et al., 2006). carbon, hydrogen phosphorus sorption and desorption to obtain p-sorption isotherms, 2.5 g of each soil treatment (three repetitions) were weighed in 60 ml polyethylene bottles. then, 25 ml p solution (kh2po4) was added to each bottle, prepared in cacl2 0.01 mol l-1 and agitated over 24 h. the tested concentrations were c1: 10 mg kg-1, c2: 100 mg kg -1, c3: 250 mg kg-1; c4: 500 mg kg-1; c5: 1000 mg kg-1, and a control series without added p. the normal p field application dose is between the values for c1 and c2. after the samples reached equilibrium (24 h), they were centrifuged for 10 min at 3,000 rpm, and a 1.0 ml aliquot of the clarified supernatant was taken to determine the amount of p. inhibition of microbial growth using toluene or chloroform was not applied to any of the tests because this inhibition can increase the solubility of p via processes of cellular lysis (reddy et al., 1998). 77martínez c., españa a., and díaz v.: effect of eucalyptus globullus biochar addition on the availability of phosphorus in acidic soil once the sorption test was completed, the supernatant was removed via filtration, and the solid remainders were extracted using 20 ml bray ii solution (gómez and rojas, 2006) and filtered again using whatman paper no 42. the extraction process was repeated sequentially eight times for each concentration level and for each soil/biochar mix. this number of extractions was selected based on prior work on the same soils using these treatments. the sigmaplot 12.0 program (systat software, san jose, ca, usa) was used to fit the sorption isotherms to the langmuir equation (1), which has been used successfully in other studies of this type (ranno et al., 2007; zhang et al., 2012; xu et al., 2014; guedes et al., 2016): pads = kcpmax / (1+kc) (1) where pads is the sorbed quantity in the solid phase (mg kg-1), c is the concentration in solution (mg l -1) in equilibrium in the aqueous phase, pmax is the maximum sorption or capacity (mg kg-1), and k is a constant related to the energy of p retention (l mg-1). effect of contact time the effect of time on the availability of added p, equivalent to a field dose of 32 kg ha-1 p2o5, was tested. the soils (20 g) were incubated aerobically in 100 ml polyethylene plastic containers at 19±2°c and 75% of field capacity. the soil/ biochar/p contact times were 0, 7, 14, 21, and 30 d for all treatments. a 2.5 g sample was taken for each incubation time and treatment. available p was determined using the bray ii method (gómez and rojas, 2006). all the values were corrected subtracting edaphic p extracted from control soil whit no p exogenous addition. the test was conducted three times. sample analysis p concentrations in solution (1 ml) were determined spectrophotometrically, using the blue molybdenum method with 2% reproducibility (murphy and riley, 1962). the adsorbed/desorbed p was calculated as the difference between the quantity of initial p added and the remaining quantity in solution. statistical analysis of the data all determinations were made in triplicate and the data were treated statistically using spss 23.0 software for windows, (spss inc. il, usa). analysis of variance (anova) was performed at a 95% confidence level (p≤0.05). results and discussion phosphorus sorption and desorption the data obtained for the sorption isotherms were sufficiently fitted to the langmuir equation, with an r2 in all cases of upper to 0.9925 (tab. 2). table 2. parameters of the langmuir isotherm, describing sorption in different soil/biochar treatments. soil/biochar treatment pmax (mg kg -1) k (l mg-1) r2 biochar 0% 1513.75±70.07 a 6.97±0.66 a 0.9985 biochar 5% 1279.71±62.66 b 5.55±0.17 b 0.9968 biochar 10% 1003.26±67.60 c 5.04±0.81 b 0.9927 biochar 20% 651.37±18.43 d 1.80±0.16 c 0.9970 biochar 35% 540.27±16.77 f 1.56±0.17 c 0.9959 figure 1 shows the data for the sorption and desorption isotherms (average of the three assays, with standard deviations below the size of the symbol). sorption increases when the concentration of p in solution increases for all the treatments. p sorption in this soil and soil/ biochar mixtures is characterized by l-type isotherms, showing a progressive saturation of the solid phase when p in solute concentration increases, this behavior is more evident when biochar is added to soil. the comparison of isotherms graphics suggests that the inf luence of biochar is greater at higher p levels and high percentages of added biochar. in the lowest p concentration, sorption did not vary appreciably with biochar addition. however, when the p concentration increases, sorption is more sensitive to the addition of biochar, especially at the 35% proportion. the langmuir isotherm parameters (tab. 2) indicate that this soil presents high phosphorus fixation capacity and shown that p sorption decreases when the proportion of biochar increases, as pmax varies from 1,513.75 to 540.27 for biochar percentages from 0 to 35%. this behavior is analogous to that found in other types of biochar applied to acidic soils (nelson et al., 2011; xu et al., 2014; soinne et al., 2014). a decrease in soil acidity is frequently reported after biochar applications (xu et al., 2014; gul et al., 2015). a lower adsorbed quantity could be attributed to an increase in soil ph values with the addition of biochar (ph 7, tab. 1). the ph determinations for different samples showed an increase from 5.4 in the soil up to 6.3 in the treatment with 35% biochar. the increase in ph value for acidic soils translates into an increase in the number of negative charges of soil colloids, leading to an increase in anionic repulsion and reduction of sorption of phosphate 78 agron. colomb. 35(1) 2017 anions (murphy and stevens, 2010; mukherjee et al., 2011). k values showed a decrease as the percentage of biochar increased in the treatment, indicating that sorption is lower and interactions between quantities of adsorbed p and the biochar are weaker. the suggested mechanism for interactions between phosphate anions and the surface of the biochar is the formation of hydrogen bridges with functional elements of the biochar surface: hydroxyl groups, carboxyl groups, carbonyl groups, and even phenolics (chun et al., 2004; chen et al., 2008); however, the capacity of biochar to retain phosphates is much lower than that of the soil because the biochar was obtained at high temperatures, high heating velocities, and long contact periods. under these conditions, the volatile matter and surface functional groups decreased, with an increase in less-acidic oxygenated groups (jiménez et al., 2006; lehmann, 2007). figure 1 also shows along with p-sorption isotherms, the desorption points for each concentration and percentage of biochar. in the desorption process, one may infer that desorbed concentrations are low in all cases, including for greater concentrations. the generally low phosphate desorption rates indicated the strong interaction between soil and p (ren et al., 2015). to better observe the effect of the presence of biochar, the accumulated desorbed p concentration was calculated (eight extractions) expressed as mg kg-1 of soil (fig. 2). the results demonstrate that the presence of biochar favors p desorption, leading to a greater figure 1. p sorption isotherms and phosphorus desorption points for each concentration of soil/biochar treatments. p s or be d (m g kg -1 s oi l) d p equilibrium concentration (mg l-1) p s or be d (m g kg -1 s oi l) d p equilibrium concentration (mg l-1) 0 200 400 600 800 1000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 biochar 35% p s or be d (m g kg -1 s oi l) c p equilibrium concentration (mg l-1) p s or be d (m g kg -1 s oi l) b p equilibrium concentration (mg l-1) p s or be d (m g kg -1 s oi l) a p equilibrium concentration (mg l-1) biochar 5% 0 5 10 15 20 0 200 400 600 800 1000 0 2 4 6 8 10 12 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 800 1000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 200 400 600 800 1000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 biochar 10% biochar 20% sorpion desorption c 1 desorption c 2 desorption c 3 desorption c 4 desorption c 5 biochar 0% 79martínez c., españa a., and díaz v.: effect of eucalyptus globullus biochar addition on the availability of phosphorus in acidic soil quantity of free p in the soil solution, prior studies shown the same tendency (de luca et al., 2009). the accumulated quantity of desorbed edaphic p increases from 46.90±1.92 to 79.71±2.32 mg kg-1 when adding 35% biochar, indicating that plant char favors the bioavailability of p to 85%, even when p has not been added in exogenous form to the soil. in this case, the increase could be due to the liberation of p by the biochar itself, as it contains available p (tab. 1) at an increased ph value. this behavior has been described by other researchers (lehmann et al., 2003; steiner et al., 2007; de luca et al., 2009). except at the highest concentration, no statistically significant differences between the concentrations were found by adding low proportions of biochar to soil (5 and 10%). for greater concentrations of added p, the values are in the range of 73.36±2.23 to 113.75±3.40 mg kg-1 from 0 to 35% biochar in the treatment, supposing an increase close to 78%. the results indicate that the presence of biochar favors a slow and gradual availability of p in soil solution. these results are also consistent with sorption isotherms and with what has been found with other soils amended with biochar (de luca et al., 2009; mukherjee and zimmerman, 2013). over 30 d (from 8.14±0.51 at the beginning of incubation until 8.92±0.57 mg kg-1). to the extent that the percentage of added biochar increases, the concentration of free p is greater at both the outset and at the end of the contact period. the greatest effects on availability are for the 20 and 35% biochar treatments, in which the p concentrations in solution after incubation increased from 10.90±0.66 to 13.70±0.80 mg kg-1 (25%) and from 12.60±0.79 to 17.4±0.95 mg kg-1 (38%), respectively. the treatments free greater concentrations of p slowly and progressively, maintaining sufficient p in solution for plants to use. this process could take place under natural conditions and lead to better crop performance in fields where biochar is applied along with fertilizers (steiner et al., 2007). still, great care should be taken in extrapolating lab results to the field because, under natural conditions, a greater concentration of p in soil solution can also lead to greater losses through leaching, depending on the precipitation that takes place. figure 2. desorbed phosphorus in different concentrations and treatments. 1: 0% biochar; 2: 5% biochar; 3: 10% biochar; 4: 20% biochar, and 5: 35% biochar. a b b c d a b b c d a b b c d a b b c d a b b c d a c b d e p s or be d (m g kg -1 s oi l) edaphic p c 1 c 2 c 3 c 4 c 5 0 20 40 60 80 100 120 140 1 2 3 4 5 time (days) 0 5 10 15 20 25 30 35 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 p s or be d (m g kg -1 s oi l) 0% biochar 20% biochar 5% biochar 35% biochar 10% biochar figure 3. concentrations of desorbed phosphorus during incubation for different soil/biochar treatments. effect of contact time normally, it is recommended to fertilize with p when the nutrient concentrations in solution are below 15 mg kg−1, and production output increases considerably when phosphorated fertilizers are added to soils containing 10 mg kg−1. in the incubation test (fig. 3) for soil that was not amended with biochar, the results demonstrate that only 8.14±0.51 mg kg-1 of the p is in useable form by plants, indicating that 18.6% of the p added as a fertilizer has reacted with the free aluminum and iron in the soil (tab. 1), as is typical in this type of soil (quesada et al., 2011). the liberation of p during the test period is low, with a slight increase conclusions this study was able to confirm that the application of biochar from eucalyptus globullus obtained at high temperatures, high heating velocity, and long contact periods improves the availability of p in acidic soils. the interactions between p and biochar are weaker than with the soil itself and the sorption capacity is nearly one hundred times less when biochar at 35% is added. this phenomenon could be explained by the increase in negative charges in soil with biochar, which repels phosphated species and liberates them into the soil solution. using desorption tests, it was demonstrated that the presence of biochar increases the liberation of phosphorus compared to natural soil, in percentages between 78 and 80 agron. colomb. 35(1) 2017 84% after eight consecutive desorptions. thus, we would expect that under field conditions, an acidic soil with biochar amendment would more easily liberate this nutrient when post-fertilization precipitation takes place. in light of the incubation results, the presence of biochar favors the slow liberation of phosphorated fertilizers into the soil solution, thus maintaining the necessary quantity over time for correct plant nutrition. the results indicate that biochar, especially at 20 and 35%, leads to changes in soil properties that might be of benefit for agricultural soils, accordingly we conclude that eucalyptus globullus biochar is promising to potentially improve soil p availability in acidic soils. still, tests under field conditions are recommended, where other natural phenomena such as leaching might affect the final concentration of p in soil solution. literature cited chen, b.l., d.d. zhou, and l.z. zhu. 2008. transitional adsorption and partition of nonpolar and polar aromatic contaminants by biochars of pine needles with different pyrolytic temperatures. environ. sci. technol. 42, 5137-5143. doi: 10.1021/es8002684  chun, y., g.y. sheng, c.t. chiou, and b.s. xing. 2004. compositions and sorptive properties of crop residue-derived chars. environ. sci. technol. 38, 4649-4655. doi: 10.1021/es035034w daza-torres, m.c., j.g. álvarez-herrera, and j.h. camacho-tamayo. 2008. aplicación de materiales orgánicos e inorgánicos en la adsorción de fósforo en un oxisol. rev. bras. eng. agríc. ambient. 12, 451-457. doi: 10.1590/s1415-43662008000500002 de luca, t.h., m.d. mackenzie, and m.j. gundale. 2009. biochar effects on soil nutrient transformations. pp. 251-270. in: lehmann, j. and s. joseph (eds.) biochar for environmental management: science and technology. earthscan publisher, london, uk. denevan, w.m. 1996. a bluff model of riverine settlement in prehistoric amazonia. ann. assoc. am. geogr. 86, 654-681. doi: 10.1111/j.1467-8306.1996.tb01771.x gérard, f. 2016. clay minerals, iron/aluminum oxides, and their contribution to phosphate sorption in soils a myth revisited. geoderma. 262, 213-226. doi: 10.1016/j.geoderma.2015.08.036 guedes, r.s., l.c.a melo, l. vergütz, a. rodríguez-vila, e.f. covelo, and a.r. fernandes. 2016. adsorption and desorption kinetics and phosphorus hysteresis in highly weathered soil by stirred f low chamber experiments. soil tillage res. 162, 46-54. doi: 10.1016/j.still.2016.04.018  gul, s., j. k. whalen, b.w. thomas, v. sachdeva, and h. deng. 2015. physico-chemical properties and microbial responses in biochar-amended soils: mechanisms and future directions. agric. ecosyst. environ. 206, 46-59. doi.org/10.1016/j. agee.2015.03.015 icontec. 1998. ntc 4467. métodos de ensayo productos químicos industriales. carbón activado. icontec, bogotá. instituto colombiano de normas técnicas y certificación, bogotá, colombia. jiménez l.f., m.c. baquero, and j. j. díaz. 2006. carbonizados de origen vegetal (cov) para la generación de antroposoles. obtención y caracterización fisicoquímica. r. col. quim. 35, 177-190. lehmann, j. 2007. bio-energy in the black. front. ecol. environ. 5, 381-387. doi: 10.1890/1540-9295(2007)5[381: bitb]2.0.co;2 lehmann, j., j.p. silva, c. steiner, t. nehls, w. zech, and b. glaser. 2003. nutrient availability and leaching in an archaeological anthrosol and a ferralsol of the central amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. plant soil 249, 343-357. doi: 10.1023/a:1022833116184 malagón, c.d. 2003. ensayo sobre tipología de suelos colombianosenfasis en génesis y aspectos ambientales. rev. acad. colomb. cienc. 27, 319-341. mukherjee, a. and a.r. zimmerman. 2013. organic carbon and nutrient release from a range of laboratory-produced biochars and biochar-soil mixtures. geoderma 193/194, 122-130. doi: 10.1016/j.geoderma.2012.10.002 mu k herjee, a., a.r . zimmerman, and w. harris. 2011.surface chemistr y variations among a series of laborator yproduced biochars. geoderma 163, 247-255. doi: 10.1016/j. geoderma.2011.04.021 murphy, j. and j.p. riley. 1962. a modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. anal. chim. acta. 27, 31-36. doi: 10.1016/s0003-2670(00)88444-5 murphy, p.n.c. and r.j. stevens. 2010. lime and gypsum as source measures to decrease phosphorus loss from soils to water. water air soil pollut. 212, 101-111. doi: 10.1007/s11270-010-0325-0 navarro, g. and s. navarro. 2013. química agrícola química del suelo y de nutrientes esenciales para las plantas. mundi-prensa, madrid, spain. nelson, n.o., s.c. agudelo, w.q. yuan, and j. gan. 2011.nitrogen and phosphorus availability in biochar-amended soils. soil sci. 176, 218-226. doi.org/10.1097/ss.0b013e3182171eac novak, j.m., i. lima, b. xing, j.w. gaskin, c. steiner, k. das, m. ahmedna, d. rehrah, d.w. watts, and w.j. busscher. 2009. characterization of designer biochar produced at different temperatures and their effects on a loamy sand. ann. environ. sci. 3, 195-206. quesada, c.a., j. lloyd, l.o. anderson, n.m. fyllas, m. schwarz, and c.i. czimczik. 2011. soils of amazonia with particular reference to the rainfor sites. biogeosci. 8, 11415-11440. doi: 10.5194/bg-8-1415-2011 ranno, s.k., l.s. silva, l.c. gatiboni, and a.c. rhoden, 2007.capacidade de adsorção de fósforo em solos de várzea do estado do rio grande do sul. r. bras. ci. solo. 31,21-28. doi: 10.1590/ s0100-06832007000100003 reddy, k.r., g.a. o`conner, and p.m. gale. 1998. phosphorus sorption capacities of wetland soils and stream sediments impacted by dairy eff luent. j. environ. qual. 27: 438-447. doi: 10.2134/ jeq1998.00472425002700020027x ren, j., n. li, l. li, j.k. an, l. zhao, and n.q. ren. 2015. granulation and ferric oxides loading enable biochar derived from cotton 81martínez c., españa a., and díaz v.: effect of eucalyptus globullus biochar addition on the availability of phosphorus in acidic soil stalk to remove phosphate from water. bioresour. technol. 178, 119-125. doi: 10.1016/j.biortech.2014.09.071 ritcher, a.m. and i.m. rao. 2005. role of phosphorus in photosynthetic carbon metabolism. pp. 122-125. en: pessarakli, m. (ed.) handbook of photosynthesis. crc press, boca raton, fl, usa. doi: 10.1201/9781420027877.ch7 sánchez-buitrago. 2013. estudio de la diversidad genética en eucalyptus globulus (labill.) empleando marcadores moleculares tipo microsatélite (ssr). msc. thesis. universidad nacional de colombia, bogota, colombia. siddiqui a.r., s. nazeer, m.a. piracha, m.m. saleem, i. siddiqi, s.m. shahzad, and g. sarwar. 2016. the production of biochar and its possible effects on soil properties and phosphate solubilizing bacteria j. appl. agric. biotechnol. 1, 27-40. soinne, h., j. hovi, p. tammeorg, and e. turtola. 2014. effect of biochar on phosphorus sorption and clay soil aggregate stability. geoderma 219/220, 162-167. doi: 10.1016/j. geoderma.2013.12.022 steiner, c., w.g. teixeira, j. lehmann, t. nehls, j.l.v. macêdo, w.e.h. blum, and w. zech. 2007. long term effects of manure, charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered central amazonian upland soil. plant soil 291, 275-290. doi: 10.1007/s11104-007-9193-9 xu, g., j. sun, h. shao, and s.x. chang. 2014. biochar had effects on phosphorus sorption and desorption in three soils with differing acidity. ecol. eng. 62, 54-60. doi: 10.1016/j. ecoleng.2013.10.027 yao, y., b. gao, m. zhang, and a.r. zimmerman. 2012. effect of biochar amendment on sorption and leaching of nitrate, ammonium, and phosphate in a sandy soil. chemosphere 89, 1467-1471. doi: 10.1016/j.chemosphere.2012.06.002 zhang, b., f. fang, j. guo, y. chen, z. li, and s.s. guo. 2012. phosphorus fractions and phosphate sorption-release characteristics relevant to the soil composition of water-level-f luctuating zone of three gorges reservoir. ecol. eng. 40, 153-159, 2012. doi: 10.1016/j.ecoleng.2011.12.024 zhao, l., x. cao, w. zheng, j.w. scott, b.k. sharma, and x. chen. 2016. copyrolysis of biomass with phosphate fertilizers to improve biochar carbon retention, slow nutrient release, and stabilize heavy metals in soil. acs sustainable chem. eng. 4, 1630-1636. doi: 10.1021/acssuschemeng.5b01570 received for publication: 24 june, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.50756 1 department of civil and agricultural engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jevelezs@unal.edu.co 2 department of plant physiology-biochemistry, instituto nacional de ciencias agrícolas (inca). san jose de las lajas (cuba). agronomía colombiana 33(3), 330-338, 2015 effect of regulated deficit irrigation on tree growth of pear cv. triunfo de viena efecto del riego deficitario controlado en el crecimiento de la planta de pera cv. triunfo de viena maría jaqueline molina-ochoa1, javier e. vélez-sánchez1, and pedro rodríguez2 abstract resumen the deficit irrigation controlled (rdi) as reducing water in phases of the crops where it is less sensitive to water stress, three different drip irrigation treatments were applied in pear tree crop of triunfo de viena variety. control, irrigated throughout the year at 100% of estimated crop evapotranspiration (etc); 67%etc and 55%etc treatments were irrigated at 67 and 55% of the (etc), respectively during the period of rapid fruit growth (from december 28, 2011 until february 29, 2012) and at 100% (etc) during the rest of the season. reference evapotranspiration (eto) was determined by the penman-monteith, with hourly weather data collected in a nearby meteorological station. during the test total precipitation was 53.8 mm and the water application in the control treatments was 683.0 mm. the results indicate that none of the treatments differed significantly (p≤0.05) from control in terms of yield and quality, resulting in water savings of 33 to 45% in 67%etc and 55%etc respectively compared to the control. the vegetative growth of shoots had a behavior defined by a sigmoid curve fitted to a four parameter logistic equation, and it was significantly reduced in the 67%etc and 55%etc, respect to control, at the end of the restriction. el riego deficitario controlado (rdc) como la reducción de agua en fases de los cultivos en los que es menos sensible al estrés hídrico, se aplicó en tres tratamientos de riego por goteo en un cultivo de pera, variedad triunfo de viena. control, regado durante todo el año al 100% de la evapotranspiración del cultivo etc, los tratamientos 67%etc y 55%etc fueron regados durante la etapa de crecimiento rápido del fruto (28 de diciembre 2011 hasta el 29 de febrero 2012) al 67 y 55% de la etc, respectivamente, y el resto del año al 100% de la (etc). la evapotranspiración potencial o de referencia (eto) se determinó mediante la ecuación de penman-monteith, con datos climáticos que fueron recolectados cada hora mediante una estación meteorológica cercana a la parcela. durante el ensayo la precipitación total fue 53,8 mm y la aplicación de agua en el tratamiento control 683,0 mm. los resultados indicaron que ninguno de los tratamientos difirió significativamente (p≤0,05) del control en cuanto a producción y calidad, obteniéndose un ahorro de agua del 33 y 45%, respecto al control en los tratamientos 67%etc y 55%etc, respectivamente. el crecimiento vegetativo de los brotes tuvo un comportamiento definido por una curva sigmoide ajustada a una ecuación logística de cuatro parámetros, con diferencias significativas entre los tratamientos 67%etc y 55%etc, respecto al control, al final de la restricción. key words: supplemental irrigation, pome fruits, vegetative growth, drip irrigation, soil water balance. palabras clave: riego complementario, frutas de pepita, crecimiento vegetativo, riego por goteo, balance hídrico del suelo. water consumption in agriculture represents about 87% of the total in the world and its demand is increasing (fao, 2011). since the 70 s̀ the concept of regulated deficit irrigation controlled (rdi) defined as “reducing water input in those phases of the crops where it is less sensitive to water stress” was introduced (chalmers et al., 1986). several studies have been done since then using this rdi technique in pear tree crops (marsal et al., 2002 and 2012; wu et al., introduction given the nutritional and medicinal properties of pear, planting and consumption has increased worldwide (li et al., 2014). climate change, rainfall, globalization of markets, and increasing costs of water and energy, require improvements in the development and utilization of water resources and irrigation equipment (vélez et al., 2013). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.50756 331molina-ochoa, vélez-sánchez, and rodríguez: effect of regulated deficit irrigation on tree growth of pear cv. triunfo de viena 2013; naor et al., 2006) to achieve significant water savings without affecting yield and fruit quality and allowing some control of vegetative growth. the initiation, and differentiation of vegetative and reproductive structures, and cell elongation, once the cells were differentiated, are very sensitive to water stress, but they are not necessarily affected with the same intensity as other physiological processes (barlow et al., 1980). the vegetative development is very sensitive to water deficit, which normally reduces leaf surface area. this is a mechanism adopted by the plant to reduce water loss through transpiration (el-sharkawy and cock, 1987; tudela and primo-millo, 1992). it is considered that the growth and crop productivity is proportional to the efficient use of water and a moderate water deficit in some cases may improve the quality of the product (vélez et al., 2007a). the indirect measurement of the water content of the plant has been performed by various techniques: using microvariations of leaf thickness or of diameters of branches, stems and fruits (kozlowski and winguet, 1964; kozlowski, 1967; klepper et al., 1971; huguet, 1985; intrigliolo and castel, 2006; vélez et al., 2007b). during the day, when transpiration exceeds the capacity of roots for providing water to the plant, tissues dehydrated and the stem shrinks. overnight, when transpiration ceases the diameter of the stem increases gradually until it reaches a maximum degree of hydration at dawn. the most frequently parameters used as indicators of water stress on trees are: maximum daily trunk shrinkage (mds), trunk growth rate (tgr) and, maximum diameter of the trunk (mdt) which is reached by the end of the night when hydration is maximum. minimum trunk diameter is (mndt) normally observed at sunset. mds is equal to the difference between mdt and mndt of the day (garnier and berger, 1986; huguet et al., 1992; cohen et al., 1997). the difference of mdt between one or more consecutive days is the tgr (goldhamer et al., 1999; goldhamer and fereres 2001; moriana and fereres, 2002; vélez et al., 2011). the mds can be used as a measure of the degree of dehydration of the plant, because it is closely related to water potential (so et al., 1979). kozlowski (1967) was one of the first researchers to observe the shrinkage of the trunk diameter throughout the day; however garnier and berger (1986) were among the first ones who proposed automation of irrigation scheduling based on the data generated by trunk diameter variations. the trunk growth from medium to long term is reduced in proportion to the reduction of water supply (hilgeman and sharp, 1970). reductions in stem growth by deficit irrigation have been reported in several fruit tree species (conejero et al., 2007 in peach; vélez et al., 2007a in clementina de nules; intrigliolo and castel, 2010 in plum). however, trunk growth is not always affected when the water deficit is low (domingo et al., 1996). a water deficit in adult pear trees during the stage of cell division, which corresponds to the period of vegetative growth, can restrict the growth of stems without affecting fruit size (wu et al., 2013). the aim of this study was to determine the effect of reducing the volume of water applied during the period of rapid fruit growth on yield and vegetative growth of shoots in a pear crop cv. triunfo de viena. materials and methods the experiment was performed from december 2011 to february 2012 in an orchard planted with pear cv. triunfo de viena. the trees have been planted in 1998 at a spacing of 4 x 4 m in box and were drip irrigated by six emitters per tree, each giving 8.0 l h-1. the orchard is located 5º02’53.65” n; 73º48’12.78 “w at the sesquile city (cundinamarca, colombia), elevation 2,595 m a.s.l. and mean temperature of 14ºc. the soil is of clay loam texture, with an effective depth of 1.0 m. field capacity and wilting point are 26.9 and 15.3% by volume, respectively. the ph is 4.6. the soil is rich in available potassium (78.2 mg kg-1), organic matter (5.06%) and phosphorus (23.9 mg kg-1). the irrigation water used had an average electrical conductivity (at 20ºc) of 2 ds m-1 and a ph of 5.9. three different irrigation treatments were applied: control, drip irrigated throughout the year at 100% of estimated crop evapotranspiration (etc) using an average kc of 0.43 (allen et al., 1998); treatments 67%etc and 55%etc that were irrigated during the period of rapid fruit growth (from december 28, 2011 to february 29, 2012) at 67% and 55% of the etc, respectively and at 100% of etc during the rest of the season, estimated values as a starting point to find a threshold. all treatments were irrigated at the same frequency which was two to three times a week. effective rainfall during the period (53.8 mm) was considered and substracted from the irrigation estimates. 332 agron. colomb. 33(3) 2015 the statistical design was a randomized complete-block with four replicates per treatment. the experimental unit had four or five rows with three, four or five trees per row. in all cases perimeter trees were used as guard. yield was determined as an average of all rows of the experimental units. water meters (contagua, s.a., model 13.115) were used to measure irrigation applied to each experimental unit. the water volume applied to each treatment was controlled by varying the run time, with a common frequency for all treatments of two to three days a week. reference evapotranspiration (eto) was determined by the penmanmonteith (allen et al., 1998), with hourly weather data collected at an automated weather station located about 100 m away from the orchard. the matric potential of soil water (ψs) was measured with watermark sensors (watermark, irrometer company, riverside, ca), which were installed at 30 cm deep and separated 25 cm from the irrigation line. thirteen units were installed for each of the 67%etc and 55%etc treatments, and only 10 in the control. mid-day stem water potential (ψstem) was measured since 16 december 2011 (34 days after full bloom (dafb)) until 21 april 2012 (160 dafb) with a scholander pressure chamber mod. 600 (soilmoisture equip. corp., santa barbara, ca), following procedures described by scholander et al. (1965) and turner (1981). the determinations of ψstem were performed in three leaves per tree and two trees per treatment and were carried out (between 12:00 and 13:00 hr solar time, approximately, every 15 d) in mature leaves from the north quadrant close to the trunk, enclosed in plastic bags covered with silver foil at least 2 h prior to the measurements. for vegetative growth of shoots, in 12 november 2011, 12 young shoots were selected for uniformity with an average length of 10 cm, in each experimental unit of each replicate for a total of 48 per treatment, and every 15 d their length and diameter of the base were measured, with a manual f lexometer and caliper, respectively. the behavior of a plant over time in a particular ecosystem is ref lected by its growth curves. they constitute an essential tool for the rational implementation of agricultural work at the right time, and to ensure optimal response according to the crop demand (casierra-posada et al., 2003). the phases of growth and development depend largely on the water status of the plant and environmental conditions such as: temperature, relative humidity and solar luminosity (casierra-posada, 2012). plant growth is more commonly expressed by the absolute growth rate (agr) and by the relative growth rate (rgr) (hunt, 1990). the absolute growth rate (agr) indicates the size change per unit time, corresponding to the first derivative of growth with respect to time (hunt, 2003) (eq. 1). agr = бl (1) бt where, dl/dt is the derivative of the dimension evaluated with respect to time, cm d-1 the relative growth rate (rgr) indicates the variation of size per initial unit size, cm cm-1 d-1 (hunt, 2003) (eq. 2). rcr = � 1 � � бl � (2) l бt where, l: is the dimension evaluated, cm. the growth curves were adjusted to sigmoid equations of three or four parameters. trunk diameter variations (tdv) were measured from december 2011 in three selected trees per treatment (to wich are also measured the ψstem). on each experimental tree, an linear variable differential transformer-lvdt sensor was fixed to the main trunk by a metal frame of invar (a metal alloy with a minimal thermal expansion) located about 20 cm from the ground. other details on sensors installation and calibration, and data recording were given in vélez et al. (2007a). from tdv, we calculated the maximum daily trunk shrinkage (mds) obtained as the difference between the maximum daily trunk diameter (mdt), reached early in the morning, and the minimum trunk diameter is (mndt) normally observed at sunset. trunk growth rate (tgr) is calculated as the difference between the mdt in two consecutive days (intrigliolo and castel, 2006). at the end of the season april 2012, yield and yield components were determined by commercial harvest. statistical analysis was performed by analysis of variance (anova) and multiple comparison test lsd. using spss statistics 20.0 ibm program (ibm corporation, 2011). 333molina-ochoa, vélez-sánchez, and rodríguez: effect of regulated deficit irrigation on tree growth of pear cv. triunfo de viena results and discussion irrigation applied during the experiment the estimated reference evapotranspiration (eto), was 2.84 mm d-1 in january and 3.17 mm d-1 in february. the average kc used was 0.43 considering type of crop (allen et al., 1998), percentage of area measured and irrigation efficiency, and given that the effective precipitation was 53.8 mm, the resultant water application was 683, 460 and 377 l/tree, in the control, 67%etc and 55%etc, respectively. this represented water saving of 33 and 45% in 67%etc and 55%etc, respectively compared to the control during the period of the differential application of irrigation. growth of the shoots the vegetative growth (length and basal diameter) was determined in the selected shoots. the maximum growth was obtained in the control, similar to what was found in cherry by (podesta et al., 2010). the equation that best represents the growth pattern of shoots is a sigmoid of three parameters which had values of the coefficient of determination greater than 0.99 (eq. 3). y = α (3)1 + e –� х– х0 � ь where, y, is the dimension of the shoots; a, the maximum dimension reached by the shoots; x, days after f lowering; x0, time when the absolute maximum growth rate is achieved and b, constant of proportionality. the values of the adjusted parameters and the coefficient of determination, r2 are shown in tab. 1. when treatments started the shoots had already reached about 60% of its final length. in the period of restriction, growth per day decreased more in 67%etc and 55%etc treatments than in the control. however, differences were only significant between control and 67%etc for days 111, 125, 139, 153 and 168 dafb but not between 55%etc and control and more surprisingly 67%etc and 55%etc also did not differ. according to the findings of chalmers et al. (1986) in pear and of wu et al. (2013) in ‘bretschneideri’ pear, vegetative growth is affected by water deficit thereby reducing the final length of the shoots (fig. 1). the growth of the shoot basal diameter before and during the period of restriction was similar. only after finishing table 1. growth regression equations of shoot length and diameter for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). treatment model length model diameter control a = 89.216; b = 30.765; x0 = 47.124; r 2 0.998 a =8.98; b =57.96; x0 = -2.14; r 2 0.996 67%etc a = 69.178; b = 27.130; x0 = 37.984; r 2 0.997 a =8.24; b =58.83; x0 = -15.84; r 2 0.992 55%etc a = 79.262; b = 27.148; x0 = 40.793; r 2 0.998 a =8.37; b =48.89; x0 = -8.28; r 2 0.994 control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. a, length (cm) and diameter (mm) dimensionless; x0, days. 500 100 250200150 300 0 90 80 70 60 50 30 20 10 40 100 s ho ot le ng th ( cm ) days after full bloom control 67%etc 55%etcperiod of restriction ********* figure 1. growth curve of shoot length for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. * and ** significant at p≤0.05 and p≤0.01, respectively with respect to control according to the lsd test. figure 2. growth curve of shoot basal diameter for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. control 67%etc 55%etcperiod of restriction 0 100 200 300 0 9 8 7 6 5 3 2 1 4 10 s ho ot d ia m et er ( cm ) days after full bloom 334 agron. colomb. 33(3) 2015 this water restriction period a decrease in 67%etc and 55%etc was observed, finally reaching a smaller diameter than in the control treatment, with no significant differences (fig. 2). in deriving eq. 3, the agr of shoot length is obtained (eq. 4). дy х– х0 (4)= α*e ь дx х + х0 2х 2х0 2b*e ь +b*e ь + b*e ь the values of the parameters obtained from the regression for each treatment are shown in tab. 2. table 2. parameters of the absolute growth rate (agr) model of shoot length for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). treatment model control x0 = 47.124; a = 89.216; b = 30.765 67%etc x0 = 37.984; a = 69.178; b = 27.13 55%etc x0 = 40.793; a = 79.262; b = 27.148 control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. a, length (cm) and diameter (mm) dimensionless; x0, days. the absolute minimal longitudinal shoot growth rate occurs in the 67%etc treatment (0.64 cm d-1), while in control and 55%etc treatments it reached similar values (0.72 and 0.73 cm d-1 dafb). the maximum agr took place before starting the restriction period on 41, 38 and 47 dafb for control, 67%etc and 55%etc, respectively, coinciding with the onset of rapid fruit growth (50 dafb). after the restriction period 67%etc and 55%etc treatments had similar behavior, with lower values than the control (fig. 3). the agr of the basal shoot diameter is calculated by derivation of eq. 3 and 4. the value of the parameters obtained from regression for each treatment are indicated in tab. 3. table 3. parameters of the absolute growth rate model (agr) of basal shoot diameter for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). treatment model control x0 = -2.14; a = 8.98; b = 57.96 67%etc x0 = -15.84; a = 8.24; b = 58.83 55%etc x0 = -8.28; a = 8.37; b = 48.89 control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. a, length (cm) and diameter (mm) dimensionless; x0, days. the highest growth rate of shoot diameter occurred in the 55%etc treatment (dafb 0.045 cm d-1), while the control and 67%etc treatments had similar values (0.039 and 0.036 cm d-1 dafb). the maximum agr occurred before starting the restriction period on days 1, 12 and 8 dafb for control, 67%etc and 55%etc, respectively, before the onset of rapid fruit growth (50 dafb). during and after the period of restriction the variation of shoot diameter on control and 67%etc treatments was similar, while 55%etc treatment had reduced values from mid restriction period onwards (fig. 4). the rgr of shoots was calculated with eq. 2. the values of the parameters for shoot length and diameter models are shown in tabs. 4 and 5. figures 5 and 6 show the decreasing trend during the assessment period for both length and diameter, with no significant differences among treatments, p≤0.05. figure 3. behavior of absolute growth rate (agr) of shoot length for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. control 67%etc 55%etcperiod of restriction 0 100 200 300 a g r s ho ot le ng th ( cm d -1 ) days after full bloom 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 control 67%etc 55%etcperiod of restriction 0 100 200 300 a g r s ho ot d ia m et er ( cm d -1 ) days after full bloom 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 figure 4. behavior of absolute growth rate (agr) of shoot diameter for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. 335molina-ochoa, vélez-sánchez, and rodríguez: effect of regulated deficit irrigation on tree growth of pear cv. triunfo de viena variation of the trunk diameter once the restriction finished on 110 daf, the daily variation of the trunk diameter, clearly shows vegetative growth, which is directly related to the water status of the plant. the maximum trunk diameter in the control treatment was greater than in 67%etc and 55%etc treatments, and the maximum daily trunk shrinkage (mds) was significant difference (p≤0.05) between the control and 55%etc treatments at 116 dafb, coinciding with the less negative soil (ψs) and plant (ψstem) water potential. this pattern is similar to that found by several authors in other fruit tree species (huguet et al., 1992; goldhamer et al., 1999; table 4. values of the parameters of the relative growth rate models (rgr) of shoot length for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). treatment model control x0 =47.124; a = 89.216; b = 30.765 67%etc x0 = 37.984; a = 69.178; b = 27.13 55%etc x0 = 40.793; a = 79.262; b = 27.148 control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. a, length (cm) and diameter (mm) dimensionless; x0, days. table 5. values of the parameters of the relative growth rate models (rgr) of shoot diameter for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). treatment model control x0 =-2.14; a = 8.98; b = 57.96 67%etc x0 = -15.84; a = 8.24; b = 58.83 55%etc x0 = -8.28; a = 8.37; b = 48.89 control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. a, length (cm) and diameter (mm) dimensionless; x0, days. control 67%etc 55%etcperiod of restriction 0 100 200 300 r g r s ho ot le ng th ( cm c m -1 d -1 ) days after full bloom 0 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 control 67%etc 55%etcperiod of restriction 0 100 200 300 r g r s ho ot d ia m et er ( cm c m -1 d -1 ) days after full bloom 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 figure 5. relative growth rate (rgr) of shoot length for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. figure 6. relative growth rate (rgr) of shoot diameter for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. figure 7. evolution of trunk diameter for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). a, precipitation; b, solar radiation. control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. v ar ia tio n of tr un k di am et er ( m m ) p re ci pi ta tio n (m m ) days after full bloom r ad ia tio n (w m -2 ) 111 112 113 114 115 116 117 118111 112 113 114 115 116 117 118 98.2 98.4 98.6 98.8 99.0 99.2 0 200 400 600 800 0 1 2 3 4 5 control 67%etc 55%etc precipitation radiation moriana and fereres, 2002; intrigliolo and castel, 2006; vélez et al., 2007a). the evolution of the trunk diameter is very sensitive to the evaporative demand, and to the use of the tree’s water 336 agron. colomb. 33(3) 2015 reserves. the response of the trunk diameter of pear ‘triumph vienna’ to water loss is rapid, in the control treatment the shrinking phase beginning with a delay of about 2 h respect to the solar radiation, while in the deficit treatment 67%etc, the shrinkage was even faster. figure 7 shows the daily variations of the trunk diameter during a typical period of about a week. at noon, when the higher evaporative demand occurs, the smallest value of trunk diameter is reached and at midnight, the highest for all treatments is observed. a similar behavior was observed by hilgeman (1963) in valencia orange and by ginestar and castel (1996) and vélez et al. (2007a) in clementine nules. water relations the vegetative shoot growth f luctuated according to the water volume application to each of the treatments. the ψs of control treatment was maintained during the period of restriction between -20 and -60 kpa, higher than 67%etc and 55%etc; being more negative in the higher restriction treatment and differences among treatments disappearing after periods of rain (fig. 8). with the imposition of the water restrictions the ψstem, as expected, tended to decrease (fig. 8). the 55%etc treatment, which was the less irrigated, had lower values than the control and 67%etc treatments, although the differences were not significant, p≤0.05). the minimum ψstem value observed, -0.65 mpa, occurred after 33 d of starting the water restriction (83 dafb) and was indicative of only mild plant water stress. yield and quality yield and fruit quality data are described in detail elsewhere (molina et al., 2015). here it should be remarked that there were no significant differences (p≤0.05) in the yield and quality parameters, possibly due to the fact that the level of water stress originated by the deficit treatments was only mild. thus, control treatment had a yield equal to treatment 55%etc and only 4.4% higher than 67%etc. conclusions deficit irrigation applied during the period of rapid fruit growth in this experiment produced a reduction of vegetative growth of trees. however, yield and fruit quality were not significantly affected. the vegetative growth was adjusted to a logistic model in all treatments, allowing to observe the coincidence of completion of the rapid growth of the shoots with the onset of rapid fruit growth. the lvdt measurements allowed clear differentiation of tree growth among treatments, which was proportional to the amount of water applied to each treatment. therefore, these instruments show promise for scheduling irrigation based on plant water status estimated in real time and continuously. acknowledgements this research was supported by funds from hermes, project 20719 and acqua irrigation ltda. thanks also to dr. juan ramón castel for his help. literature cited allen, r.g., l.s. pereira, d. raes, and m. smith. 1998. crop evapotranspiration, guidelines for computing crop water requirements. irrigation and drainage paper no. 56. fao, roma. figure 8. water relations for pear ‘triunfo de viena’ crop with regulated deficit irrigation (bogota plateau, colombia). a, soil water potential (ψs); b, stem water potential (ψstem, averages of three leaves per tree and three trees per treatment). control, irrigation with 100% etc; 67%etc, irrigation with 67% etc during the period of rapid fruit growth; 55%etc, irrigation with 55% etc during the period of rapid fruit growth. days after full bloom 20 40 60 80 100 120 140 160 180 p re ci pi ta tio n (m m ) 180 0 10 20 30 40 20 40 60 80 100 120 140 160 control 67%etc 55%etc precipitation -0.70 -0.65 -0.60 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40 -0.35 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 ψ s (k p a) ψ s te m ( m p a) b 337molina-ochoa, vélez-sánchez, and rodríguez: effect of regulated deficit irrigation on tree growth of pear cv. triunfo de viena barlow, e.w.r., r.e. munns, and c.j. brady. 1980. drought responses of apical meristems. pp. 191-205. in: turner, n.c. and p.j. kramer (eds.). adaptation of plants to water and hight temperature stress. wiley, new york, ny. casierra-posada, f. 2012. manzano y peral (malus domestica borkh. y pyrus communis l.). pp. 657-681. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. casierra-posada, f., d.i. hernández, p. lüdders, and g. ebert. 2003. crecimiento de frutos y ramas de manzano ‘anna’ (malus domestica borkh.) cultivado en los altiplanos colombianos. agron. colomb. 21, 69-73. chalmers, d.j., g. burge, p.h. jerie, and p.d. mitchell. 1986. the mechanism of regulation of ‘barlett’ pear fruit and vegetative growth by irrigation withholding and regulated deficit irrigation. j. amer. soc. hort. sci. 111, 904-907. cohen, m., t. ameglío, p. cruisiat, p. archer, c. valancogne, and s. dayau. 1997. yield and physiological responses of walnut trees in semiarid conditions: application to irrigation scheduling. acta hort. 449, 273-280. doi: 10.17660/actahortic.1997.449.39 conejero, w., j.j. alarcón, y. garcía-orellana, e. nicolás, and a. torrecillas. 2007. evaluation of sap f low and trunk diameter sensors used for irrigation scheduling in early maturing peach trees. tree physiol. 27, 1753-1759. doi: 10.1093/ treephys/27.12.1753 domingo, r., m. ruiz-sánchez, m. sánchez-blanco, and a. torrecillas. 1996. water relations, growth and yield of fino lemon trees under regulated deficit irrigation. irrig. sci. 16, 115-123. doi: 10.1007/bf02215619 el-sharkawy, m.a. and j.h. cock. 1987. response of cassava to water stress. plant and soil 100, 345-360. doi: 10.1007/bf02370950 fao. 2011. the state of food insecurity in the world. rome. garnier, e. and a. berger. 1986. effect of water stress on stem diameter changes of peach trees growing in the field. j. appl. ecol. 23, 193-209. doi: 10.2307/2403091 ginestar, c. and j.r. castel. 1996. us of stem dendrometers as indicators of water stress in drip-irrigated citrus trees. acta hort. 421, 209-219. goldhamer, d.a. and e. fereres. 2001. irrigation scheduling protocols using continuously recorded trunk diameter measurements. irrig. sci. 20, 15-125. doi: 10.1007/s002710000034 goldhamer, d.a., e. fereres, m. mata, j. girona, and m. cohen. 1999. sensitivity of continuos and discrete plant and soil water status monitoring in peach trees subjected to deficit irrigation. j. amer. soc. hort. sci. 124, 437-444. hilgeman, r.h. 1963. trunk growth of the ‘valencia’ orange in relation to soil moisture and climate. proc. amer. soc. hort. sci. 82, 193-198. hilgeman, r.h. and f.o. sharp. 1970. response of ‘valencia’ orange trees to four soil water schedules during 20 years. j. amer. soc. hort. sci. 95, 739-745. huguet, j.g. 1985. appréciation del´ état hydrique d´ une plante á partir des variations micrométriques de la dimension des fruits ou des tiges au cours de la journée. agronomie 5, 733-741. doi: 10.1051/agro:19850809 huguet, j.g., s.h. li, j. lorendeau, and g. pelloux. 1992. specific micromorphometric reactions of fruit trees to water stress and irrigation scheduling automation. j. hort. sci. 67, 631-640. hunt, r. 1990. basic growth analysis. plant growth analysis for beginners. unwin hyman, boston. doi: 10.1007/978-94-010-9117-6 hunt, r. 2003. growth analysis, individual plants. pp. 579-588. in: encyclopaeida of plant sciences. academis press, london. doi: 10.1016/b0-12-227050-9/00028-4 ibm corporation. 2011. ibm spss statistics for windows. version 20.0. armonk, ny. intrigliolo, d.s. and j.r. castel. 2006. performance of various water stress indicators for prediction of fruit size response to deficit irrigation in plum. agri. water manage. 83, 173-180. doi: 10.1016/j.agwat.2005.12.005 intrigliolo, d.s. and j.r. castel. 2010. response of plum trees to deficit irrigation under two crop levels: tree growth, yield and fruit quality. irrig. sci. 28, 525-534. doi: 10.1007/s00271-010-0212-x klepper, b., d.v. browning, and h.m. taylor. 1971. stem diameter in relation to plant water status. plant physiol. 48, 683-685. doi: 10.1104/pp.48.6.683 kozlowski, t.t. 1967. diurnal variations in stem diameter of small trees. bot. gaz. 123, 60-68. doi: 10.1086/336380 kozlowski, t.t. and c.h. winguet. 1964. diurnal and seasonal variation in radio of tree stems. ecology 45, 149-155. doi: 10.2307/1937115 li, x., t. wang, b. zhou, w. gao, j. cao, and l. huang. 2014. chemical composition and antioxidant and anti-inf lammatory potential of peels and f lesh from 10 different pear varieties (pyrus spp.). food chem. 152, 531-538. doi: 10.1016/j. foodchem.2013.12.010 marsal, j., m. mata, a. arbone ś, j. rufat, and j. girona. 2002. regulated deficit irrigation and rectification of irrigation scheduling in young pear trees: an evaluation based on vegetative and productive response. eur. j. agron. 17, 111-122. doi: 10.1016/ s1161-0301(02)00002-3 marsal, j., g. lópez, m. mata, and j. girona. 2012. postharvest deficit irrigation in ‘conference’ pear: effects on subsequent yield and fruit quality. agri. water manage. 103, 1-7. doi: 10.1016/ s1161-0301(02)00002-3 molina, j., j. vélez, and a. galindo. 2015. resultados preliminares del efecto del riego deficitario durante el periodo de crecimiento rápido del fruto (pero, cv. triunfo de viena) en la producción y calidad del fruto. rev. colomb. cienc. hortíc. 9, 38-45. doi: 10.17584/rcch.2015v9i1.3744 moriana, a. and e. fereres. 2002. plant indicators for scheduling irrigation of young olive trees. irrig. sci. 21, 83-90. doi: 10.1007/ s00271-001-0053-8 naor, a., r. stern, m.a. flaishman, y. gal, and m. peres. 2006. effects of postharvest water stress on autumnal bloom and subsequent-season productivity in mid-season ‘spadona’ pear. j. hortic. sci. biotech. 81, 365-370. podesta, l., e. sánchez, r. vallone, and j.a. morabito. 2010. efecto del riego deficitario controlado sobre el crecimiento vegetativo en plantaciones jóvenes de cerezo (prunus avium l.). rev. fca. un. cuyo. 42, 73-91. http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.1997.449.39 http://dx.doi.org/10.1093/treephys/27.12.1753 http://dx.doi.org/10.1093/treephys/27.12.1753 http://dx.doi.org/10.1007/bf02215619 http://dx.doi.org/10.1007/bf02370950 http://dx.doi.org/10.2307/2403091 http://dx.doi.org/10.1007/s002710000034 http://dx.doi.org/10.1051/agro:19850809 http://dx.doi.org/10.1007/978-94-010-9117-6 http://dx.doi.org/10.1016/b0-12-227050-9/00028-4 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2005.12.005 http://dx.doi.org/10.1007/s00271-010-0212-x http://dx.doi.org/10.1104/pp.48.6.683 http://dx.doi.org/10.1086/336380 http://dx.doi.org/10.2307/1937115 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.12.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.12.010 http://dx.doi.org/10.1016/s1161-0301(02)00002-3 http://dx.doi.org/10.1016/s1161-0301(02)00002-3 http://dx.doi.org/10.1016/s1161-0301(02)00002-3 http://dx.doi.org/10.1016/s1161-0301(02)00002-3 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2015v9i1.3744 http://dx.doi.org/10.1007/s00271-001-0053-8 http://dx.doi.org/10.1007/s00271-001-0053-8 338 agron. colomb. 33(3) 2015 scholander, p.f., h.t. hammel, e.d. bradstreet, and e.a. hemmingsen. 1965. sap presure in vascular plants. science 184, 339-346. doi: 10.1126/science.148.3668.339 so, h.b., d.c. reicosky, and h.m. taylor. 1979. utility of stem diameter changes as predictors of plant canopy water potential. agron. j. 71, 707-713. doi: 10.2134/agronj1979.00021962007100050004x tudela, d. and e. primo-millo. 1992. 1-aminocyclopropane1-carboxylic acid transported from roots to shoots promotes leaf abscission in cleopatra mandarin (citrus reshni hort. ex tan.) seedlings rehydrated after water stress. plant physiol. 100, 131-137. doi: 10.1104/pp.100.1.131 turner, n.c. 1981. techniques and experimental approaches for the measurement of plant water status. plant and soil 58, 339-336. doi: 10.1007/bf02180062 vélez, j., d.s. intrigliolo, and j.r. castel. 2007a. scheduling deficit irrigation of citrus trees with maximum daily trunk shrinkage. agri. water manage. 90, 197-20. doi: 10.1016/j. agwat.2007.03.007 vélez, j., d.s. intrigliolo, and j.r. castel. 2007b. programación del riego deficitario en clementina de nules, mediante dendrómetros. int. mag. citrus 38, 313-317. vélez, j., d.s. intrigliolo, and j.r. castel. 2011. programación de riego en base a sensores de medida del estado hídrico del suelo y de la planta. rev. cient. u.d.c.a. 14, 197-20. vélez, j., h. camacho, and j. álvarez. 2013. evaluación de goteros utilizados en micro irrigación en colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 7, 186-200. doi: 10.17584/rcch.2013v7i2.2234 wu, y., z. zhao, w. wang, y. ma, and x. huang. 2013. yield and growth of mature pear trees under water deficit during slow fruit growth stages in sparse planting orchard. sci hort. 164, 189-195. doi: 10.1016/j.scienta.2013.09.025 http://dx.doi.org/10.1126/science.148.3668.339 http://dx.doi.org/10.2134/agronj1979.00021962007100050004x http://dx.doi.org/10.1104/pp.100.1.131 http://dx.doi.org/10.1007/bf02180062 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2007.03.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2007.03.007 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2013v7i2.2234 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2013.09.025 received for publication: 17 february, 2015. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.49245 1 department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jhcamachot@unal.edu.co 2 institute of terrestrial ecosystems, swiss federal institute of technology (eth); swiss federal institute for forest, snow and landscape research. zurich and birmensdorf (switzerland) agronomía colombiana 33(1), 99-106, 2015 mid-infrared spectroscopy for the estimation of some soil properties espectroscopia de infrarrojo medio para la estimación de algunas propiedades del suelo johana p. bonett1, jesús h. camacho-tamayo1, and leonardo ramírez-lópez2 abstract resumen techniques such as mid-infrared (mir) spectroscopy can be used to identify the classes and properties of soils with high precision. in the present study, 312 soil samples of different orders, which were representative of colombian agricultural zones, were studied, including inceptisols and vertisols of the sinú valley (cordoba), andisols of the eastern andes mountain range (cundinamarca), and oxisols of the eastern plains of colombia (meta), with the aim of evaluating the ability of mid-infrared spectroscopy to estimate soil properties such as organic carbon, ca, mg, na, k, p, al, and ph. the results obtained through the analysis of the curves led to the observation that the greatest number of properties are ref lected in the spectral region between 400 and 850 cm-1. in the analysis through infrared mir spectroscopy, the spectrum for the three soils were manifested in similar spectral regions, but with different levels of ref lectance, mainly due to the content of mo. in the descriptive analysis, the observed values showed a behavior similar to the values predicted with the models for those properties with representative spectral models. the majority of the properties did not show a normal distribution and the coefficients of variation were very high. técnicas como la espectroscopia en el infrarrojo medio (mir) pueden ser utilizadas para identificar las clases y propiedades de suelos con gran precisión. en el presente estudio se analizaron 312 muestras de suelos de diferentes órdenes, representativos de zonas agrícolas de colombia, entre los que se encuentran inceptisoles y vertisoles del valle del sinú (córdoba), andisoles de la cordillera oriental (cundinamarca) y oxisoles de la altillanura colombiana (meta), con el objetivo de evaluar la capacidad de la espectroscopía de infrarrojo medio para la estimación de propiedades del suelos como carbono orgánico, ca, mg, na, k, p, al y ph. los resultados obtenidos en el análisis de las curvas, permiten observar que el mayor número de atributos están ref lejados en la región espectral comprendida entre 400 y 850 cm-1. en el análisis obtenido por medio de la espectroscopia mir, las tres clases de suelos presentaron regiones similares del espectro, pero con diferentes niveles de ref lectancia, debido principalmente a los contenidos de mo. en el análisis descriptivo, los valores observados presentaron un comportamiento similar a los valores predichos a partir de los modelos, para aquellas propiedades con modelos espectrales representativos. la mayoría de las propiedades no presentaron una distribución normal y los coeficientes de variación fueron muy altos. key words: soils analysis, spectroscopy, pedometrics, modeling. palabras clave: análisis de suelos, espectroscopia, pedometría, modelamiento. introduction across time, man has used different methods of soil evaluation and quantification of the elements found in soil. this has been done through field evaluations and laboratory analysis in order to know and evaluate the quality of the soil, a procedure that in most cases is expensive and lengthy and requires a large amount of investment (ge et al., 2011). furthermore, the use of chemical reactives for laboratory analyses generates residues, which cause environmental contamination (zornoza et al., 2008) because some of the consumables used are corrosive, toxic, and f lammable and they even represent biological and infectious risks for living beings (viscarra-rossel et al., 2006). diffuse ref lectance spectroscopy is a method that can be used to support or replace conventional methods of soil analysis. this technique has undergone a great deal of development during the last two decades, overcoming some limitations and acquiring a greater diversity of robust statistical methodologies that are able to more precisely relate the variability of the spectrum to the variability of the characteristics of the soil. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.49245 100 agron. colomb. 33(1) 2015 soil spectroscopy is fast and convenient, less expensive, non-destructive, simple, and, on occasion, more precise than conventional analysis, intensified with the use of other techniques, such as multivariate statistics and geostatistics (tittonell et al., 2008). the techniques involved in the use of soil spectroscopy can be adjusted for use by researchers, technicians, and farmers, thus supplying an adequate alternative for the study of the spatial variability of soil properties, as well as the characteristics and development of crops. at present, infrared (ir) spectroscopy can be summarized as spectra, which, afterwards, are interrelated by means of calibration models on the basis of the behavior of the properties of interest in samples and with the obtained data and a mathematical model is established, which is used for the prediction of the properties of the samples that were not used for the calibration of the model (cobo et al., 2010). this is a non-destructive, quick technique. only one spectrum allows for the simultaneous establishment of multiple physical properties of crops and biochemical properties of soils (cozzolino and morón, 2006). it is also less expensive than conventional laboratory analyses, especially when it is necessary to analyze a large number of samples (viscarrarossel et al., 2006; camacho-tamayo et al., 2014). the ir technique has the additional advantage of being able to use the spectral information as a measure of the integration of the soil quality and, therefore, can be used as a tool for the evaluation of the conditions of the soil. spectroscopy in the mid-infrared (mir) region is one of the most important analytical techniques available for gathering information about qualitative and quantitative aspects of analytes in real time (fuentes et al., 2008). the range of the wavelength is between 400 and 4,000 cm-1, equivalent to a wavelength of 2.5 to 25 nm. this range is especially important because it provides direct information about the constituents of a sample, as well as its characteristic molecular structure (etzion et al., 2004). although nir is most commonly used, mir spectroscopy is becoming more common, due to the specificity of the absorption bands in this spectral range (du et al., 2008). linker et al. (2006) showed that mid-infrared spectroscopy can be used for identifying the types of agricultural soils associated with characteristic elements of a soil (for example, calcium carbonate minerals, clay, and organic components). such identification of the soil types is aimed toward a significant improvement in the determination of the nitrate bases in the soil (linker et al., 2006). different studies have shown how mir sensor data models outperform those using vis-nir. this may be explained by the fact that the fundamental molecular vibrations of soil components occur in the mir range, while only their overtones and combinations are detected in the vis-nir range (viscarra-rossel et al., 2006). the mir multivariate calibrations are consequently more robust, which makes sense because the organic carbon and clay minerals are the principal constituents of soils and have well-defined absorption regions, particularly in the mir range. the present research aimed to evaluate the potential of mid-infrared ref lectance (mir) spectroscopy for the determination of organic carbon, ca, mg, na, k, p and al in samples of agricultural soils of various zones in colombia. materials and methods sampling and laboratory analysis. from 312 soil samples of different orders were analyzed, which were representative of the agricultural zones of colombia, comprising 62 inceptisols and vertisols from the sinú valley (córdoba), 90 andisols from the eastern andes moun-tain range (silvania, cundinamarca) and 160 oxisols from the eastern plains of colombia plain (puerto lópez, meta), taken from the first 20 cm. before obtaining the spectral responses of the soil samples, they were dried at a temperature of 35ºc until they reached equilibrium moisture and then they were sifted using a 2 mm mesh, to analyze the fine fraction of the soil. in the soil samples, the organic carbon was determined through the wet extraction method (walkley and black + volumetry), the ca, mg, na and k contents were determined through extraction with ammonium acetate and analyzed by atomic absorption spectrophotometry, the phosphorus was determined through bray ii extraction, and the al was determined through extraction with a neutral solution of nacl. the spectral responses were acquired by means of a prestige 21 (shimadzu corporation, kyoto, japan) sensor, which covered a range between 2.5 and 25 µm (500 to 4,000 cm-1) in the mid-infrared (mir) range. three readings were carried out for each soil sample and each point of the spectral response was the result of 128 scans, using as a pattern potassium bromide (kbr). calibration and validation of the models. the calibration of the models was carried out by means of partial least squares regression (plsr) (jöreskog and wold, 1982), a procedure that is widely used in chemometrics and that represents a better approach to quantitative models among the variables of prediction (x) and response (y), exhibiting a higher degree of performance than multiple linear regression (mlr). for this, 260 samples were considered, 101bonett, camacho-tamayo, and ramírez-lópez: mid-infrared spectroscopy for the estimation of some soil properties leaving 52 samples for validation. the formation of each group was carried out using the conditioned latin hypercube sampling (clhs) method (minasny and mcbratney, 2006), which consists of selecting initial values for generating a model and stratifying the range of each of the entry data of the model in order to guarantee that initial values of each range of entry data are selected. the models were constructed with parles software, developed by viscarrarossel (2008). the selection of the best model was done according to the value of the residual prediction deviation (rpd), the coefficient of determination (r2), and the rootmean-square error (rmse). descriptive analysis. once the models were constructed, descriptive analysis was carried out for each property, for the data observed in the laboratory as well as that predicted from spectral models, in order to establish the similarity between them as well as the behavior and tendency of the data. the parameters calculated for the properties were mean, median, coefficient of variation (cv), minimum and maximum, standard deviation, skewness, and kurtosis. for the cv, the classification given by pimentel-gomes and garcía (2002), who considered a low variability less than 10%, cv between 10 and 30% medium variability, cv between 30 and 60% high variability, and greater than 60% very high variability. the normality was also verified by means of a kolmogorov-smirnov test. results and discussion analysis of the spectral responses. in the spectral curves of the analyzed soils, there were differences between the spectra (fig. 1). on analyzing the spectra by type of soil, a greater expression in the spectral region of 466 cm-1 and 70% ref lectance was observed. according to madari et al. (2006), this region corresponds to the expression of primary minerals such as nontronite, moscovite, and ch groups. on observing the spectra for each soil, bands were observed, where greater expression of some properties was exhibited. it can be inferred that, for the inceptisols and vertisols, the spectral region of greatest relevance was between 500 and 700 cm-1, with a ref lectance of 63%. according to mcdowell et al. (2012), the region of the spectral signature of soils is found between 600 and 1500 cm-1, where the greatest characteristics of the fundamental vibrations of silicate minerals in the soil are exhibited. the oxisols as well as the inceptisols and vertisols showed their maximum expression in the spectral region of 466 to 680 cm-1 and 69% ref lectance. in the oxisols of meta, the spectral characteristics caused by iron oxides had great particularity, since they caused an increase in the ref lectance for short wavelengths and a diminishing of the ref lectance for slightly longer wavelengths (mcdowell et al., 2012). in general, highly weathered soils exhibit greater ref lectance, while darker soils, generally with a greater organic matter content, exhibit smaller ref lectance values (demattê et al., 2012; camacho-tamayo et al., 2014). figure 1. spectra of some soils from colombia. there is a strong relationship between degrees of soil weathering and spectral information. the oxisols, developed from sediments, showed the highest ref lectance intensities, with ascending spectral curves in the 900-1,400 cm-1 wave number region, contrary to the clay soils from volcanic residue in andisols. using the descriptive aspects of the spectra, it is possible to detect the inf luence of the presence of 1:1 minerals (kaolinite and gibbsite), 2:1 minerals, iron oxides (hematite and goethite) and organic matter in andisols and vertisols, components that predominant these soils (malagón, 2003). calibration and validation of the models. the models of calibration and validation showed the prediction potential of mir, which varies with the soil property to be evaluated and is indicated by the fit of the different models and the coefficient of determination (cobo et al., 2010). according to minasny et al. (2009), for agricultural applications, values of rpd greater than 2 indicate that the models provide precise predictions, values of rpd between 1.4 and 2 are considered to be reasonably representative, and values less than 1.4 indicate poor predictive value. the soil property of best behavior was co, with excellent values of rpd ≥ 4.14/3.26 and r2 of 0.94/0.91, results similar to those reported by mouazen et al. (2010), followed by ca with rpd ≥ 3.22/2.32 and r2 0.90/0.81, an excellent value according to conzen (2003), who indicated that an r2 close to one (1) indicates the construction of good models (tab. 1). r ef le ct an ce ( % ) 3,900 3,400 2,900 1,4001,9002,400 900 400 0 10 40 30 20 50 vertisol andisol oxisol wavenumber (cm-1) 102 agron. colomb. 33(1) 2015 table 1. calibration and validation results to predict some soil properties. property calibration validation r2 rmse rpd r2 rmse rpd al 0.77 0.26 2.04 0.70 1.35 1.38 ca 0.90 1.52 3.22 0.81 2.01 2.32 co 0.94 0.45 4.14 0.91 0.68 3.26 k 0.64 0.22 1.66 0.79 0.16 2.16 mg 0.88 1.28 2.84 0.74 1.41 1.92 na 0.62 0.09 1.61 0.62 0.07 1.59 p 0.36 6.71 1.25 0.57 6.36 1.51 ph 0.86 0.19 2.61 0.70 0.24 1.64 the ph, al, mg, k, and na exhibited an acceptable behavior. these values coincided with those reported by cobo et al. (2010). the soil property where the models showed poor predictions was p, with values of rpd 1.25/1.51 and r2 0.36/0.57, parameters of models that indicate a poor prediction of this property, a result similar to that found by cobo et al. (2010). in the crossed validation of the observed and predicted data, it was verified that the best r2 was for co with 0.95, followed by ca with 0.94, ph with 0.91, al with 0.89, and mg with 0.89 (fig. 2), the latter cations being of great importance because they are dominant at the interchange sites. these results show that co, ca, al, mg and ph enjoy good prediction, in contrast to the properties p, k, and na, which showed an r2 of 0.43, 0.74, and 0.69, respectively, being the lower values. similar results were reported by minasny et al. (2009), reeves et al. (2001), mccarty et al. (2010), and mcdowel et al. (2012). the soil properties with models of low predictive value such as na and p can be attributed to low concentrations, at which the element is found in the soil, and for k, which also showed unreliable results, it is generally due to the fact that they are affected by their high mobility in the soil solution, which easily varies their content, providing less certain prediction results; nevertheless, similar results were reported by cobo et al. (2010) in another soil class. other causes of low representative models for these properties include the absence of sensitivity in routine analyses that are employed in laboratories and errors in the execution of routines (cantarella et al., 2006). descriptive analysis. the al presented contents that varied from 0.10 to 5.40 cmolc kg-1 with a mean lower than 1.2 cmolc kg-1 (tab. 2). this value is similar to that reported by casierra-posada and aguilar-avendaño (2007) for the concentration of al3+ in a soil solution when a ph less than 5.0 was exhibited, where al was found in the range of 0.1 to 1.0 cmolc kg-1. with these contents, this property is the principal limiting factor for agricultural production and should be taken into account for the management of soils in the production of crops (camacho-tamayo et al., 2010). the ca and mg exhibited maximum contents of 24 and 17 cmolc kg-1 and minimum contnents of 0.2 and 0.07 cmolc kg-1, respectively. it can be affirmed that, of the analyzed properties, the soils exhibited the highest contents of ca and mg (martins et al., 2011). habitually, these contents in the soil depend on the materials of origin, the degree of weathering, and the lixiviation process and, thus, their contents can vary widely in soils. it is of note that ca and mg are better expressed in soil solutions when the ph is table 2. descriptive analysis of the observed (obs) and predicted (pred) properties from the spectral models. property units mean median cv minimum maximum skewness kurtois alobs cmolc kg-1 1.19 1.26 59.10 0.10 5.40 1.88 9.91 alpred cmolc kg-1 1.16 1.31 45.82 -0.19 2.66 -0.41 -0.43 caobs cmolc kg-1 3.91 0.70 132.06 0.20 24.00 1.55 1.59 capred cmolc kg-1 3.94 1.54 125.93 -1.78 22.75 1.32 0.99 coobs % 2.73 1.74 70.72 0.17 8.50 1.19 0.12 copred % 2.72 1.78 68.60 -0.31 7.44 0.97 -0.54 kobs cmolc kg-1 0.31 0.09 122.75 0.03 1.90 1.82 3.30 kpred cmolc kg-1 0.31 0.12 98.20 -0.04 0.92 0.59 -1.33 mgobs cmolc kg-1 1.94 0.19 185.02 0.07 17.50 2.40 4.99 mgpred cmolc kg-1 1.87 0.60 177.35 -3.82 16.04 2.21 4.19 naobs cmolc kg-1 0.12 0.07 115.04 0.01 0.91 3.00 10.35 napred cmolc kg-1 0.12 0.08 99.26 -0.03 0.61 2.08 3.34 pobs mg kg-1 7.80 4.20 110.20 0.60 46.30 2.54 6.48 ppred mg kg-1 7.72 5.69 70.94 -2.85 23.38 0.87 -0.25 phobs 5.11 4.90 9.87 4.21 7.07 1.05 0.98 phpred 5.10 4.91 9.22 4.01 6.56 0.66 -0.41 103bonett, camacho-tamayo, and ramírez-lópez: mid-infrared spectroscopy for the estimation of some soil properties y = 0.8994x + 0.1252 r² = 0.8961 y = 0.9312x + 0.2951 r² = 0.9412 y = 0.9421x + 0.1521 r² = 0.9475 y = 0.8176x + 0.0715 r² = 0.7392 y = 0.8649x + 0.1751 r² = 0.8871 y = 0.8828x + 0.0175 r² = 0.6922 y = 0.4174x + 4.4615 r² = 0.4299 y = 0.9514x + 0.2488 r² = 0.907 ph p re di ct ed 4 5 6 7 4 6 5 7 observed p re di ct ed 0 10 20 4030 50 0 21 14 7 28 observed p na p re di ct ed 0 0.2 0.4 0.6 0 0.4 0.2 0.6 p re di ct ed 0 5 10 15 0 12 8 4 16 mg k p re di ct ed 0 0.5 1.0 1.5 0 0.8 0.4 1.2 p re di ct ed 0 2 4 86 10 0 6 4 2 8 co ca p re di ct ed 0 5 10 2015 25 0 16 8 24 p re di ct ed 0 0.5 1.0 2.01.5 2.5 0 2 1 3 al figure 2. correlation between the predicted and measured values of the soil properties. above neutrality, in soils that are moderately alkaline or alkaline. the coefficients of variation for the ca and mg were high and did not show a normal distribution (p>0.05). the co contents varied from 0.17 to 8.5%, with a very high coefficient of variation. it can be said that the low contents of this attribute belonged to the oxisols and inceptisols and 104 agron. colomb. 33(1) 2015 the high ones to the andisols. according to carvajal et al. (2009), variations of co are exhibited depending on the altitude, even with the same land use. the mean of the co had a value of 2.73%. according to this, it can be said that the co contents in various colombian soils are of medium values. the total co is an indicator of the effect of different productive systems on the organic fraction of the soil and is used to evaluate the changes in mo associated with the labor systems, use, and productive capacity of the soils (martínez et al., 2008), because of which it is inferred that, in colombia, the soils are being exploited with agricultural activities that, little by little, are causing the organic layer of the soil to deteriorate. the k varied its content from 0.03 to 1.9 cmolc kg-1. the availability of this nutrient can change, depending on various factors, including the moisture of the soil (roldán et al., 2004). it is to be expected that, in colombia, because of its location in the tropical zone, the climate will be tropical and have uniform climactic conditions, but the inclusion of mountain ranges in the topography results in a variety of climates that inf luence the formation of soils, where the highly weathered one, such as oxisols, contrast with the young soils, such as inceptisols and vertisols, which are found closer to sea level and are derived from volcanic materials, in those that the contents of clay and of k are generally high (mengel and kirkby, 2000). this diversifies the availability of certain properties of the soil, which is ref lected in the high coefficients of variation, which, like the former properties, are high. the asymmetry and kurtosis in the predicted k were closer to zero and the k-s test did not exhibit normal distribution (p>0.05). the na had a minimum of 0.01 and a maximum of 0.91 cmolc kg-1, with a median of 0.07 cmolc kg-1. these contents are adequate for soils of agricultural production. excess na is one of the principal factors that affect plant growth. according to muñoz et al. (2000), saline sodium soils exhibit an interchangeable concentration of sodium of 15% and a ph between 8.5 and 10.0, a situation in which the majority of crops begin to have problems in their development. in colombia, there are zones where the soils are affected by excess na (laegdsmand et al., 2005) and, in the worst cases, there is incrustation caused by dispersion in kaolinitic soils under conditions of exposure to erosion (summa et al., 2006). otero et al. (2002) recommended special handling for these soils, above all for dispersion, which should be analyzed by ranges of indicators of electric conductivity and the relation of the activity of na+ (ca2+) -0.5, keeping in mind the particularities of the ionic species. the p presented contents from 0.6 to 46.0 mg kg-1, with a mean of 7.8 mg kg-1 and high values for the coefficient of variation. these results are similar to those reported by martins et al. (2011). as previously discussed, the principal chemical limitation in the expression of p is directly related to the ph and the content of allophane, which can be present in andean soils and which, having an acidic tendency, can fix or immobilize up to 90% of the phosphorus that exists in the soil solution (alcalá et al., 2002). on the other hand, according to igac (1988), in approximately 85% of the national territory, the soils have ph values below 5.5 and 57.6% have a ph > 5, in which case there are no great limitations on agricultural activity. it should be emphasized that the analyzed samples came from zones dedicated to farming and the corrections, performed over time, have changed the conditions of the soil. the coefficient of variation was low and the skewness and kurtosis were close to zero in the values of the measurements and estimations. this is similar to what garzón et al. (2010) and peña et al. (2009) reported for colombian soils. conclusions with the analysis through infrared mir spectroscopy, the properties of the soils were manifested in similar spectral regions, but with different levels of ref lectance. this difference was notable principally in the spectrum of the andisols, where the spectral peaks were the lowest, a fact attributable to the compounds of mo, which tend to darken the soil, absorbing the infrared light, principally in the regions between 400 700 and 900 1,300 cm-1. on the other hand, the results of this paper show that, through the technique of mid-infrared (mir) ref lectance spectroscopy, a great quantity of samples can be processed, whose spectral responses provide information about various parameters in only one spectrum. in the present case, co and ca were those with the best prediction results, with r2 0.94 and 0.90, respectively, and rpd ≥ 3. the quantification of the soil properties using this method allowed for a high degree of confidence in the measurements, although it could be adversely affected when the contents are low or show a small degree of variability. this quantification, with the calibration and validation of models, is less wasteful and faster and generates less environmental impacts, over conventional methods. this technique can partially replace conventional laboratory methods since it requires them to prepare models and feedback from these in time. moreover, further studies are needed that include alternative methods of quantification of soil properties in the laboratory, which may permit 105bonett, camacho-tamayo, and ramírez-lópez: mid-infrared spectroscopy for the estimation of some soil properties an improvement of models of calibration and validation, especially for those properties whose models were not representative. acknowledgements the authors thank the direccion de investigacion sede bogota (dib; universidad nacional de colombia) for the partial financial support of project code 13140. literature cited alcalá j., m., c. ortiz s., and c.m. gutiérrez c. 2002. clasificación de los suelos de la meseta tarasca, michoacán. terra 19, 227-239. camacho-tamayo, j.h., c.a. luengas-gómez, and f.r. leiva. 2010. análisis multivariado de propiedades químicas en oxisoles con diferentes niveles de intervención agrícola. acta agron. 59, 273-284. camacho-tamayo, j.h., y. rubiano s., and m.p. hurtado s. 2014. near-infrared (nir) diffuse ref lectance spectroscopy for the prediction of carbon and nitrogen in an oxisol. agron. colomb. 32, 86-94. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n1.38967 cantarella, h., j.a. quaggio, b. van raij, and m.f. abreu. 2006. variability of soil analysis in commercial laboratories: implications for lime and fertilizer recommendations. commun. soil sci. plant anal. 37, 2213-2225. doi: 10.1080/00103620600817523 carvajal, a.f., a. feijoo, h. quintero, and m.a. rondón. 2009. carbono orgánico del suelo en diferentes usos del terreno de paisajes andinos colombianos. j. soil sci. plant nutr. 9, 222-235. doi: 10.4067/s0718-27912009000300005 casierra-posada, f. and o. aguilar-avendaño. 2007. estrés por aluminio en plantas: reacciones en el suelo, síntomas en vegetales y posibilidades de corrección. una revisión. rev. colomb. cienc. hortic. 1, 246-257. cobo, j.g., g., dercon, t. yekeye, l. chapungu, c. kadzere, a. murwira, r. delve, and g. cadisch. 2010. integration of midinfrared spectroscopy and geostatistics in the assessment of soil spatial variability at landscape level. geoderma 158, 398-411. doi: 10.1016/j.geoderma.2010.06.013 conzen, j.-p. 2003. multivariate calibration: a practical guide for the method development in the analytical chemistry. bruker optik gmbh, ettlingen, germany. cozzolino, d. and a. morón. 2006. potential of near-infrared ref lectance spectroscopy and chemometrics to predict soil organic carbon fractions. soil till. res. 85, 78-85. doi: 10.1016/j. still.2004.12.006 demattê, j.a.m., f.s. terra, and c.f. quartaroli. 2012. spectral behavior of some modal soil profiles from são paulo state, brazil. bragantia 71, 413-423. doi: 10.1590/s0006-87052012005000038 du, c., r. linker, and a. shaviv. 2008. identification of agricultural mediterranean soils using mid-infrared photoacoustic spectroscopy. geoderma 143, 85-90. doi: 10.1016/j. geoderma.2007.10.012 etzion, y., r. linke, u. cogan, and i. shmulevich. 2004. determination of protein concentration in raw milk by mid-infrared fourier transforms infrared/attenuated total ref lectance spectroscopy. j. dairy sci. 87, 2779-2788. fuentes n., m., c. bosch o., and f. sánchez s. 2008. aplicación de la espectroscopia del infrarrojo medio en química analítica de procesos. bol. soc. quím. méx. 2 93-103. garzón g., c.a., c.a. cortés, and j.h. camacho-tamayo. 2010. variabilidad espacial de algunas propiedades químicas en un entisol. rev. udca act. div. cient. 13, 87-95. ge, y., c.l.s. morgan, s. grunwald, d.j. brown, and d.v. sarkhot. 2011. comparison of soil ref lectance spectra and calibration models obtained using multiple spectrometers. geoderma 161, 202-211. doi: 10.1016/j.geoderma.2010.12.020 igac, instituto geográfico agustín codazzi. 1988. suelos y bosques de colombia. bogota. jöreskog, k.g. and h. wold. 1982. systems under indirect observation: causality, structure, prediction, north-holland. elsevier, amsterdam. laegdsmand, m., l.w. de jonge, and p. moldrup. 2005. leaching of colloids and dissolved organic matter from columns packed with natural soil aggregates. soil sci. 170, 13-27. doi: 10.1097/00010694-200501000-00003 linker, r., m. weiner, i. shmulevich, and a. shaviv. 2006. nitrate determination in soil pastes using attenuated total ref lectance mid-infrared spectroscopy: improved accuracy vía soil identification. biosyst. eng. 94, 111-118. doi: 10.1016/j. biosystemseng.2006.01.014 madari, b.e., j.b. reeves iii, p.l.o.a. machado, c.m. guimarães, e. torres, and g.w. mccarty. 2006. midand near-infrared spectroscopic assessment of soil compositional parameters and structural indices in two ferralsols. geoderma 136, 245-259. doi: 10.1016/j.geoderma.2006.03.026 malagón c., d. 2003. ensayo sobre tipología de suelos colombianos énfasis en génesis y aspectos ambientales. rev. acad. colomb. cienc. 27, 319-342. martínez h., e., j.p. fuentes e., and e. acevedo h. 2008. carbono orgánico y propiedades del suelo. r.c. suelo nutr. veg. 8, 68-96. martins, a.l.s., e.g. de moura, and j.h. camacho-tamayo. 2011. evaluation of corn production parameters and their spatial relationship with chemical attributes of the soil. agron. colomb. 29, 99-106. mccarty, g.w., j.b. reeves iii, r. yost, p.c. doraiswamy, and m. doumbia. 2010. evaluation of methods for measuring soil organic carbon in west african soils. afr. j. agric. res. 5, 2169-2177. mcdowell, m.l., g.l. bruland, j.l. deenik, s. grunwald, and n.m. knox. 2012. soil total carbon analysis in hawaiian soils with visible, near-infrared and mid-infrared diffuse ref lectance spectroscopy. geoderma 189-190, 312-320. doi: 10.1016/j. geoderma.2012.06.009 mengel, k. and e.a. kirkby. 2000. principios de nutrición vegetal. instituto internacional de la potasa. basel, switzerland. minasny, b. and a.b. mcbratney. 2006. a conditioned latin hypercube method for sampling in the presence of ancillary information. comp. geosci. 32, 1378-1388. doi: 10.1016/j. cageo.2005.12.009 minasny, b., g. tranter, a.b. mcbratney, d. brough, and b.w. murphy. 2009. regiona l transferabilit y of mid-infrared http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.38967 http://dx.doi.org/10.1080/00103620600817523 http://dx.doi.org/10.4067/s0718-27912009000300005 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2010.06.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.still.2004.12.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.still.2004.12.006 http://dx.doi.org/10.1590/s0006-87052012005000038 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2007.10.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2007.10.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2010.12.020 http://dx.doi.org/10.1097/00010694-200501000-00003 http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2006.01.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2006.01.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2006.03.026 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2012.06.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2012.06.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.cageo.2005.12.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.cageo.2005.12.009 106 agron. colomb. 33(1) 2015 diffuse reflectance spectroscopic prediction for soil chemica l proper t ies. geoderma 153, 155-162 . doi: 10.1016/j. geoderma.2009.07.021 mouazen, a.m., b. kuang, j. de baerdemaeker, and h. ramon. 2010. comparison among principal component, partial least squares and back propagation neural network analyses for accuracy of measurement of selected soil properties with visible and near infrared spec-troscopy. geoderma 158, 23-31. doi: 10.1016/j. geoderma.2010.03.001 muñoz, i., c.a. mendoza, g.f. lópez, a.a. soler, and m.m.m. hernández. 2000. manual de análisis de suelo. edafología. escuela nacional de estudios profesionales iztacala, unam, mexico df. peña, r., y. rubiano, a. peña, and b. chaves. 2009. variabilidad espacial de los atributos de la capa arable de un inceptisol del piedemonte de la cordillera oriental (casanare, colombia). agron. colomb. 27, 111-120. pimentel-gomes, f. and c.h. garcía. 2002. estatística aplicada a experimentos agronômicos e f lorestais; exposição com exemplos e orientações para uso de aplicativos. fundação de estudos agrários luiz de queiroz, piracicaba, brazil. otero g., j., c. gómez, and r. sánchez. 2002. zonificación de los procesos de salinización de los suelos de colombia. instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales (ideam), bogota. reeves iii, j.b., g.w. mccarty, and v.b. reeves. 2001. mid-infrared diffuse ref lectance spectroscopy for the quantitative analysis of agricultural soils. j. agric. food chem. 49, 766-772. doi: 10.1021/jf0011283 roldán, m.f., c.a. venialgo, and n.c. gutiérrez. 2004. potasio disponible, de reserva y energía de reemplazamiento en suelos y el nivel foliar en rye-grass. universidad nacional del nordeste, comunicaciones científicas y tecnológicas a-072. summa, v., f. tateo, l. medici, and m.l. giannossi. 2006. the role of mineralogy, geochemistry and grain size in badland development in pisticci (basilicata, southern italy). earth surface processes and landforms 32, 980-997. doi: 10.1002/esp.1449 tittonell, p., k.d. shepherd, b. vanlauwe, and k.e. giller. 2008. unravelling the effects of soil and crop management on maize productivity in small-holder agricultural systems of western kenya: an application of classification and regression tree analysis. agric. ecosyst. environ. 123, 137-150. doi: 10.1016/j. agee.2007.05.005 viscarra-rossel, r.a. 2008. parles: software for chemometric analysis of spectroscopic data. chemometr. intell. lab syst. 90, 72-83. doi: 10.1016/j.chemolab.2007.06.006 viscarra-rossel, r.a., d.j.j. walvoort, a.b. mcbratney, l.j. janik, and j.o. skjemstad. 2006. visible, near infrared or combined diffuse ref lectance spectroscopy for simultaneous assessment of various soil properties. geoderma 131, 59-75. doi: 10.1016/j. geoderma.2005.03.007 zornoza, r., c. guerrero, j. mataix-solera, k.m. scow, v. arcenegui, and j. mataix-beneyto. 2008. near infrared spectroscopy for determination of various physical, chemical and biochemical properties in mediterranean soils. soil biol. biochem. 40, 1923-1930. doi: 10.1016/j.soilbio.2008.04.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2009.07.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2009.07.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2010.03.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2010.03.001 http://dx.doi.org/10.1021/jf0011283 http://dx.doi.org/10.1002/esp.1449 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2007.05.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2007.05.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemolab.2007.06.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2005.03.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2005.03.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.04.003 impacts of the dry season on the gas exchange of oil palm (elaeis received for publication: 02 february, 2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.55565 1 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center (cenipalma). bogota (colombia). 2 unipalma de los llanos s.a. bogotá (colombia). 3 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center (cenipalma). bogota; department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). hmromeroa@unal.edu.co agronomía colombiana 34(3), 329-335, 2016 impacts of the dry season on the gas exchange of oil palm (elaeis guineensis) and interspecific hybrid (elaeis oleifera x elaeis guineensis) progenies under field conditions in eastern colombia impacto de la época seca sobre el intercambio de gases en progenies de palma de aceite (elaeis guineensis) y del híbrido interespecífico (elaeis oleifera x elaeis guineensis) bajo condiciones de campo en la zona oriental de colombia cristihian jarri bayona-rodríguez1, iván ochoa-cadavid2, and hernán mauricio romero3 abstract resumen elaeis guineensis palms and its interspecific hybrid (e. oleifera × e. guineensis) were planted in 2004 in the cuernavaca farm of unipalma s.a., located in the municipality of paratebueno (cundinamarca, colombia). the palms were planted in two fields: mecasaragua and aurora. the first field has never been irrigated, and the second one (aurora) has always been f loodirrigated during the dry season according to the parameters of the plantation. in this study, physiological parameters (gas exchange and water potential) were assessed in three seasons of the year 2013 (dry season, dry-to-wet transition season and wet season). significant gas exchange differences were found among the seasons in the field with no irrigation (mecasaragua). likewise, differences between the genetic materials were observed during the dry season. for example, the photosynthesis decreased by 75% compared with the palms planted in the irrigated field. no differences among seasons or materials were found in the irrigated field (aurora). e. guineensis palms were more sensitive to water stress compared with the o×g interspecific hybrid. both genetic materials responded rapidly to the first rains by leveling their photosynthetic rates and demonstrated an excellent capacity to recover from water stress. en la hacienda cuernavaca de la plantación unipalma s.a. ubicada en el municipio de paratebueno (cundinamarca, colombia) se encuentran sembradas desde el año 2004 palmas de la especie elaeis guineensis y del híbrido interespecífico (e. guineensis × e. oleifera). las palmas están ubicadas en dos lotes mecasaragua y la aurora, estos sitios han presentado la siguiente condición durante las épocas secas: el primero nunca ha tenido suministro de agua y el segundo siempre ha tenido riego por inundación de acuerdo a los parámetros de la plantación. en este trabajo se evaluaron parámetros fisiológicos (intercambio de gases y potenciales hídricos) en tres épocas del año 2013 (época seca, transición seca-húmeda y época húmeda). en el lote sin suministro de agua se encontraron diferencias en el intercambio de gases entre épocas, adicionalmente hubo diferencia entre materiales durante la época seca, periodo en el cual la fotosíntesis disminuyó hasta en un 75% comparada con palmas del lote con suministro de agua. en la aurora no se encontraron diferencias entre épocas ni entre materiales. la especie e. guineensis mostró ser más sensible al efecto del déficit hídrico comparada con el híbrido interespecífico o×g. ambos materiales, respondieron satisfactoriamente al inicio de lluvias nivelando sus tasas fotosintéticas evidenciando una excelente recuperación al evento estresante. key words: photosynthesis, transpiration, water deficit, eastern plains. palabras clave: fotosíntesis, transpiración, déficit hídrico, llanos orientales. to the advantages that it offers, especially those related to disease resistance (zambrano and amblard, 2007). despite the high yield potential of both the hybrid and e. guineensis (bastidas et al., 2007), it has been determined that the oil production is associated with soil nutrient and climate conditions, which have f luctuations throughout the year. this variation is ref lected in the concentration of most of introduction the african oil palm (elaeis guineensis jacq.) has become one of the most important industrial crops in colombia and worldwide. additionally, the interspecific hybrid [elaeis oleifera (h.b.k.) cortés × elaeis guineensis jacq. (o×g)] has gained importance over the last decade due 330 agron. colomb. 34(3) 2016 the harvest in short periods of time, largely associated with the rainfall patterns (henson and chai, 1998). water is the main factor involved in the biochemical processes of photosynthesis and plays an essential role in the absorption and transport of nutrients from the soil (cao et al., 2011). photosynthesis may be inhibited during dry periods due to an increased vapor pressure deficit that forces the stomata closing (dufrene and saugier, 1993). additionally, dry seasons are associated with higher temperatures, which may induce a reduction in the photochemical efficiency (corley, 1982). however, according to corley and tinker (2008) high yields can still be obtain from palms that grow in suboptimal conditions due to the f lexibility of this species to withstand adverse conditions over extended periods. in the eastern plains of colombia, almost the entire annual rainfall occurs during seven to eight months and a four-month dry season receives less than 50 mm of monthly rainfall (rippstein et al., 2001). considering that an adequate water supply and temperature are the most important factors that determine the performance of oil palms in the tropics and subtropics (barrios et al., 2003; corley et al., 1971), low rainfall, affects the oil production due to its effects on the fruit filling, abortion of inf lorescences and sexual differentiation, among other processes (corley and tinker, 2008; henson et al., 2005). to avoid the adverse effects of dry seasons, growers use a variety of irrigation methods. empirical methods are the most widely used, although they are not the most advisable (lascano 1998). there are structured irrigation systems (gated pipe, spray, drip irrigation, etc.) that could be more expensive (monroy 2010). additionally, the irrigation practices depend on the increasingly limited availability of water (domínguez et al., 2008), which makes harder watering the plantations. these situations lead basically to two options: finding materials tolerant to water deficit or the implementation of efficient, low-cost irrigation systems. therefore, it is necessary to understand the physiological response of different materials to water deficit events. material and methods location the research was conducted in the mecasaragua and aurora fields in the cuernavaca estate of unipalma s.a. plantation. this farm is located in the foothills of the eastern plains (4°19” n and 73°13” w), in the municipality of paratebueno (cundinamarca, colombia), at an altitude of 245 m a.s.l. the annual average temperature is 28°c, the annual rainfall is 2,800 mm and the relative humidity is 80%. plant material nine-year old e. guineensis and o×g interspecific hybrid palms (planted in 2004) were planted with at 9×9 m staggered spacing. palms planted in the aurora field were f lood-irrigated during the dry seasons. palms planted on the mecasaragua field were maintained under rain-fed only conditions and were never artificially irrigated. evaluation was performed over 16 palms per material type in each field during three seasons (wet season, dry season and dry-towet transition season). for the dry season, the assessments were performed after 70 d with no rain. plant water potential the leaf water potential was determined by using a pressure chamber (schölander pump, pms instrument, albany, or) (bayona et al., 2007). the operating principle consists of introducing leaf lets in an airtight chamber immediately after being cut; the lid has a small opening where the base of the leaf central vein is exposed; pressure is applied inside the chamber by injecting nitrogen gas to counteract the negative pressure of the water column on the leaf until a drop is observed in the exposed base of the vein. the pressure is recorded on a built-in pressure gauge. this measurement was performed between 4:00 and 6:00 h (predawn) to verify whether the plants were stressed. gas-exchange measurements to quantify the gas exchange (photosynthesis, transpiration and stomatal conductance) a portable photosynthesis meter was used (licor 6400xt, li-cor biosciences, lincoln, ne) with the following benchmark parameters: 400 ppm co2 and 1,000 μmol m-2 s-1 par radiation. the maximum photosynthesis was measured between 8:30 and 11:30 h. and the instantaneous water-use efficiency to photosynthesis (wuep) was determined by the ratio of pn to e. chlorophyll fluorescence the chlorophyll f luorescence was determined using a portable photosynthesis system with an integrated f luorescence chamber (6400-40) licor 6400xt (li-cor biosciences, lincoln, ne); suresh et al. (2010) methodology was used with some modifications over time to adapt to darkness and saturating light pulse. we recorded the parameters of the maximum quantum yield (fv/fm), the photochemical efficiency of photosystem ii (φpsii) and the electron transfer rate (etr). three leaf lets from leaf 17 were taken from each palm and adapted to the darkness for 2 h; the fv/fm 331bayona-rodríguez, ochoa-cadavid, and romero: impacts of the dry season on the gas exchange of oil palm (elaeis guineensis) and interspecific hybrid... was measured; the leaf let was then saturated with 3,000 μmol m–2 s–1 radiation for 1 min, after which time the etr and φpsii data were recorded. the measurements were performed only during the dry and wet seasons. statistical analysis the information was obtained by sampling, in a completely randomized design, and analyzed using the sas software. we performed an analysis of variance and a comparison of means with the tukey test. results water potential figure 1 shows the predawn water potential of the palms evaluated in different seasons. significant differences were found between the dry season and the dry-to-wet transition season in the hybrid material planted in the field with irrigation; the recorded values in each season were -51±13 kpa and -118±35 kpa, respectively. in the field with no irrigation, the water potential pattern was different and showed more negative values during the dry and dry-to-wet transition seasons compared with the wet season. however, no statistically differences were found in this field, where the reported values were -143±100 kpa, -160±52 kpa and -84±53 kpa, respectively. e. guineensis palms recorded the most negative values during the dry season in the field with no irrigation (-509±95 kpa), which indicates a severe stress. these values showed significant differences with respect to the seasons and the other groups evaluated. gas exchange figure 2 shows the behavior of the materials evaluated in the two fields (irrigated and non-irrigated) over time during three different seasons (dry, transitional and wet seasons) with respect to photosynthesis (asat) and water-use efficiency to photosynthesis (wuep). significant differences in photosynthesis were found between the irrigated and nonirrigated treatments in the dry season for both e. guineensis and the hybrid. during the transitional season there were also differences in the hybrid but not in e. guineensis. no differences were found between the two treatments during the wet season. in a separate evaluation of the two fields, with an average asat of 11.81±2.4 μmol co2 m-2 s-1 for e. guineensis and 11.64±2.3 μmol co2 m-2 s-1 for the hybrid, no significant differences between materials over time were found in the irrigated field. however, significant differences were found among seasons in the field without irrigation. the asat averages reported for e. guineensis were 4.52±1.08; 10.41±0.86 and 13.14±0.99 μmol co2 m-2 s-1, in the dry, transitional and wet seasons, respectively, and 6.52±1.45; 9.44±1.07 and 12.98±0.89 on average for the hybrid during the same seasons. however, no statistical significant differences were found between the two materials. the transpiration rate (e) of the materials showed a similar pattern. statistically significant differences were found for e. guineensis between the dry season and the transitional season, while for the hybrid, differences between fields were found only during the dry season. in a separate analysis of the two fields, no statistically significant differences were found between materials over time in the field with irrigation, with an average transpiration rate of 3.37±0.58 mmol h2o m-2 s-1 for e. guineensis and 3.34±0.33 mmol h2o m-2 s-1 for the hybrid. in the field without irrigation, no differences were found for e. guineensis between the dry and the transition seasons, where the transpiration rate raised to 1.67±0.23 mmol h2o m-2 s-1. instead, during the wet season, the transpiration rate was 3.54±0 64 mmol h2o m-2 s-1. the transpiration rate of the hybrid le af w at er p ot en tia l ( m pa ) without irrigation 0.0 -0.1 -0.2 -0.4 -0.3 -0.5 -0.6 -0.7 d ry tr an si tio n w et d ry tr an si tio n w et d ry tr an si tio n w et d ry tr an si tio n w et guineensis hybridguineensis hybrid irrigated * figure 1. predawn leaf water potential (ψf) of the oil palm e. guineensis and the e. oleifera x e. guineensis hybrid in contrasting seasons. means marked with * indicate significant differences according to the tukey test (p . ). ertical bars represent for n=16. 332 agron. colomb. 34(3) 2016 showed an interesting pattern because significant differences were found between the dry and wet seasons, but with an intermediate transpiration rate values during the dry-to-wet transition season. the values reported for the dry, transitional and wet seasons were 1.52±0.67; 2.62±0.70 and 3.53±0.48 mmol h2o m-2 s-1, respectively. the ratio of the photosynthetic rate to the transpiration rate determines the efficient use of water by the process of photosynthesis (wuep; blum, 2009). this ratio is basically the ratio of the water released by the plant to fix a given amount of co2. therefore, a higher wuep value means a greater efficiency in the use of water for photosynthesis. * * * * * * * w u e p ( μ m ol c o 2 /m m ol h 2o ) d ry tr an si tio n w et d ry tr an si tio n w et guineensis hybrid without irrigation w u e p ( μ m ol c o 2 /m m ol h 2o ) 7 6 5 3 4 2 1 0 7 6 5 3 4 2 1 0 d ry tr an si tio n w et d ry tr an si tio n w et guineensis hybrid irrigated e (μ m ol h 2o / m -2 s -1 ) d ry tr an si tio n w et d ry tr an si tio n w et guineensis hybrid without irrigation e (μ m ol h 2o /m -2 s -1 ) 5 4.5 4 3 3.5 2.5 2 1.5 1 0.5 0 5 4.5 4 3 3.5 2.5 2 1.5 1 0.5 0 d ry tr an si tio n w et d ry tr an si tio n w et guineensis hybrid irrigated a sa t ( μ m ol c o 2 /m -2 s -1 ) 16 14 12 8 10 6 4 2 0 d ry tr an si tio n w et d ry tr an si tio n w et guineensis hybrid without irrigation a sa t ( μ m ol c o 2 /m -2 s -1 ) 16 14 12 8 10 6 4 2 0 d ry tr an si tio n w et d ry tr an si tio n w et guineensis hybrid irrigated figure 2. response of the gas exchange, maximum photosynthesis (asat), transpiration rate (e), and water-use efficiency to photosynthesis (wuep) in the oil palm e. guineensis and the e. oleifera x e. guineensis hybrid in contrasting seasons. means marked with * indicate significant differences according to the tukey test (p . ). ertical bars represent for n=16. 333bayona-rodríguez, ochoa-cadavid, and romero: impacts of the dry season on the gas exchange of oil palm (elaeis guineensis) and interspecific hybrid... in the field with irrigation, significant differences in both materials were found between the dry and wet seasons, with values of 4.47±0.68 and 2.96±0.60 μmol co2 /mmol h2o, respectively. instead, the transition season showed intermediate values. no significant differences were found between the materials, which during the dry season were more efficient in the use of water. the field without irrigation showed different responses. no significant differences were found for the hybrid with respect to the wuep over time, with an average value of 3.89±0.78 μmol co2/mmol h2o. however, the wuep of e. guineensis decreased significantly in the wet season. chlorophyll fluorescence the maximum quantum efficiency (fv/fm) showed no significant differences in any of the comparisons (fig. 3). the average value was 0.81±0.02, and no trends related to the field or the seasons were found. in the field with irrigation, the non-photochemical quenching (npq) of the palms showed no significant variations and was slightly higher in both materials during the wet season. however, the npq differences among seasons were found in the field with no irrigation for both materials and reached the highest values during the wet season. the photochemical efficiency of photosystem ii (øpii) and the electron transfer rate (etr) responded similarly. these variables are closely related and no significant differences were found among seasons for e. guineensis in the field with irrigation. however, the values for the wet season were lower than those found in the dry season. discussion the carbon dioxide fixation by palms planted in aurora field (irrigated) did not change with respect to the season of the year or the rainfall rate. under optimal conditions for healthy, well-irrigated palms, the co2 fixation rate showed a tendency to increase during the dry season, a b c d * et r fv /f m * * n p q p s ii 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.4 0.3 0.2 0.1 0.5 0 drywetdrywetdrywetdrywet guineensis hybrid irrigated without irrigation guineensis hybrid 0.050 0.045 0.040 0.035 0.030 0.020 0.025 0.015 0.010 0.005 0 drywetdrywetdrywetdrywet guineensis hybrid irrigated without irrigation guineensis hybrid 70 60 50 40 30 10 20 0 drywetdrywetdrywetdrywet guineensis hybrid irrigated without irrigation guineensis hybrid 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.4 0.5 0.3 0.2 0.1 0 drywetdrywetdrywetdrywet guineensis hybrid irrigated without irrigation guineensis hybrid figure 3. a. maximum quantum efficiency (fv/fm); b. electron transfer rate (etr); c. photochemical efficiency of photosystem ii (φpsii); d. nonphotochemical quenching (npq) in the oil palm e. guineensis and the e. oleifera x e. guineensis hybrid in two contrasting seasons. means marked with * indicate significant differences according to the tukey test (p . ). ertical bars represent sd for n=16. 334 agron. colomb. 34(3) 2016 which suggests that the water supplied by irrigation not only offsets the lack of rain but also creates a synergy with the weather conditions that stimulate the gas exchange. henson and mohd hanif (2005) confirmed that, during the dry season, the most immediate response is the stomatal closure and thus the reduction of the transpiration rates. however, as shown in figure 2, although there is a decrease in the transpiration rates during the dry season, there were no significant differences among seasons for both e. guineensis and the hybrid. with an efficient irrigation system, the plants had enough water available to keep the stomata open and prevent a reduction in the photosynthesis. this outcome is reinforced by the increase in the proportion of absorbed energy for the photosynthetic process with an increased φpsii (fig. 3). additionally, the maximum variable f luorescence of chlorophyll (fv/fm) remained unchanged, which suggests that the dry season did not create stress on the palms in the field with irrigation. however, the availability of water during the dry season led to a significant increase in the efficient use of water for photosynthesis, which had previously been reported for other species in which the wuep increases with irrigation during droughts (avola et al., 2008; kiziloglu et al., 2009; singh and reddy, 2011). moreover, the water potential data showed that, with f lood irrigation, the water potential remained similar between materials and sampling periods, which suggest that, during the dry season, the plants did not experience water deficit stress. in the field with no irrigation (mecasaragua), the lack of water available during the dry season had a strong impact on the physiology of the palms. the gas exchange was heavily affected, and the leaf water potential significantly decreased, particularly in e. guineensis. the photosynthetic rates were reduced by 66% in the non-irrigated field compared with the irrigated field, and the photosynthesis rate decreased by 70% compared with the palms of that same field during the wet season. similar results had been obtained in nursery plants under water deficit, in e. guineensis progenies (jazayeri et al., 2015) and interspecific oxg hybrids (rivera et al., 2013). however, the fv/fm had no significant changes, which suggest that the palms may have adaptive or early recovery mechanisms in the photosystem ii, which was not affected by the water stress. furthermore, the amount of energy received during the dry season cannot be used by palms in the same way in which well-irrigated palms use it, especially because of the effects that the water stress can have on the cellular biochemistry (silva et al., 2013). therefore, there is a significant decrease in the φpsii (fig. 3) related to problems in the electron transfer rate (etr). this decline is closely related to the stomatal closure because the transpiration rate went from 3.8 mmol m-2 s-1 in the wet season to 1.5 mmol m-2 s-1 during the dry season. the dry-to-wet transition season is a ref lection of the metabolic plasticity of the palms in their rehydration process. the recovery of the photosynthesis and transpiration levels in the field without irrigation suggests the presence of biochemical mechanisms that allow the cells to rapidly return to their normal state after water stress events. these results had been observed in young palms (suresh et al., 2010) and other species such as olives (sofo et al., 2009) that were subjected to water stress and then returned to an appropriate level of soil moisture. under these conditions cases an excellent recovery of the plants after a severe stress was observed and the plants reached normal levels of the different variables measured in a short period of time. these findings support the need for irrigation to prevent palms from being affected by the lack of rain. kallarackal et al. (2004) found that regardless of the microclimate observed in three oil palm-growing regions of india, irrigation prevented a negative effect on the production during dry periods. however, determining the best irrigation system has been a widely discussed topic. for example, a review of 15 years of irrigation in southern thailand (tittinutchanon et al., 2008) showed no differences among four irrigation systems. moreover, favoring any type of irrigation is associated with the cost of implementation. hence, irrigation must always be aimed at increasing the production potential of oil palms (mejía 2000). conclusions the comparison of the gas exchange in the fields with and without irrigation in three contrasting seasons showed the drastic impact of the dry season on the photosynthesis rate in both the hybrids and e. guineensis, with a reduction of up to 70%. in addition, the capacity of the palms to recover after a period of water deficit stress was confirmed. considering these results, it is recommended to supply irrigation to avoid a drastic reduction in the carbon sequestration. future works may study the impact of irrigation on the bunch production to quantify the fruit loss caused by periods of water stress. 335bayona-rodríguez, ochoa-cadavid, and romero: impacts of the dry season on the gas exchange of oil palm (elaeis guineensis) and interspecific hybrid... literature cited avola, g., v. cavallaro, c. patanè, and e. riggi. 2008. gas exchange and photosynthetic water use efficiency in response to light, co2 concentration and temperature in vicia faba. j. plant physiol. 165, 796-804. doi: 10.1016/j.jplph.2007.09.004 barrios, r, a. arteaga,. a. florentino, and g. amaya. 2003. evaluación de sistemas de subirrigación y de aspersión en suelos cultivados con palma aceitera. rev. multidiscipl. esc. ing. agron. univ. oriente 3, 39-46. bastidas, s., e. peña, r. reyes, j. pérez, and w. tolosa. 2007. comportamiento agronómico del cultivar híbrido rc1 de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) corpoica cienc. tecnol. agropecu. 8, 5-11. doi: 10.21930/rcta.vol8_num1_art:77 bayona, c.j., i.m. ayala, and h.m. romero. 2007. relaciones hídricas en ocho materiales de palma de aceite en el campo experimental palmar de la vizcaína. ceniavances 1-4. cao, h., c. sun, h. shao, and x. lei. 2011 effects of low temperature and drought on the physiological and growth changes in oil palm seedlings. afr. j. biotechnol. 10, 2630-2637. doi:10.5897/ ajb10.1272 corley, r.h.v. 1982. germination and seedling growth. pp. 23-26. in: corley, r.h.v., j.j. hardon, and b.j. woods (eds.) oil palm research. elsevier scientific publishing, amsterdam, the netherlands. corley, r.h.v. and p.b. tinker. 2008. the oil palm. 4th ed. blackwell science, oxford, uk. corley, r.h.v., j.j. hardon, and y. tang. 1971. analysis of growth of the oil palm (elaeis guineensis jacq.) i. estimation of growth parameters and application in breeding. euphytica 20, 307-315. doi: 10.1007/bf00056093 domínguez, e., h.g. rivera, r. vanegas, and p. moreno. 2008. relaciones demanda-oferta de agua y el índice de escasez de agua como herramientas de evaluación del recurso hídrico colombiano. rev. acad. colomb. cienc. exact. fís. nat. 32,195-212. dufréne, e. and b. saugier.1993. gas exchange of oil palm in relation to light, vapour pressure deficit, temperature and leaf age. funct. ecol. 7(1), 97-104. doi: 10.2307/2389872 henson. i.a., m.n.m. roslan, m.h. harun, z. yahya, and a.m.s. nor. 2005. stress development and its detection in young oil palms in north kedah, malaysia. j. oil palm res. 17, 11-26. henson, i.e. and s.h. chai. 1998. analysis of oil palm productivity. iii. seasonal variation in assimilate requirements, assimilation capacity, assimilation late storage and apparent photosynthetic conversion efficiency. j. oil palm res. 10, 35-51. jazayeri, s.m., y.d. rivera, j.e. camperos-reyes, and h.m. romero. 2015. physiological effects of water deficit on two oil palm (elaeis guineensis jacq.) genotypes. agron. colombia. 33(2), 164-173. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49846 kallarackal, j., p. jeyakumar, and s.j. george. 2004. water use of irrigated oil palm at three different arid locations in peninsular india. j. oil palm res. 16, 45-53. kiziloglu, f.m., u. sahin, y. kuslu, and t. tunc. 2009. determining water-yield relationship, water use efficiency, crop and pan coefficients for silage maize in a semiarid region. irrig. sci. 27, 129-137. doi:10.1007/s00271-008-0127-y lascano, r. 1998. bases tecnológicas para el riego en palma de aceite. rev. palmas 19, 229-241. mejía, j. 2000. consumo de agua por la palma de aceite y efectos del riego sobre la producción de racimos: una revisión de literatura. rev. palmas 21, 51-58. monroy, j.j. 2010. sistema de riego por superficie mediante el metodo de tuberia de ventanas en palma de aceite (elaeis guineensis jacq.). rev. palmas 31, 36-44. rippstein, g., g. escobar, and f. motta. 2001. agroecología y biodiversidad de las sabanas en los llanos orientales de colombia. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali, colombia. rivera, y.d., d.g. cayón, and j.e. lópez. 2013. physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids (elaeis oleifera × elaeis guineensis) on the indupalma plantation. agron. colomb. 31(3), 314-323. singh, s.k. and k.r. reddy. 2011. regulation of photosynthesis, f luorescence, stomatal conductance and water-use efficiency of cowpea (vigna unguiculata [l.] walp.) under drought. j. photochem. photobiol. b biol. 105, 40-50. doi: 10.1016/j. jphotobiol.2011.07.001 silva, m. de a., j.l. jifon, c.m. dos santos, c.j. jadoski, and j.a.g. da silva. 2013. photosynthetic capacity and water use efficiency in sugarcane genotypes subject to water deficit during early growth phase. braz. arch. biol. technol. 56, 735-748. doi: 10.1590/s1516-89132013000500004 sofo, a., b. dichio, g. montanaro, and c. xiloyannis. 2009. shade effect on photosynthesis and photoinhibition in olive during drought and rewatering. agric. water manag. 96, 1201-1206. doi:10.1016/j.agwat.2009.03.004 suresh, k., c. nagamani, k. ramachandrudu, and r.k. mathur. 2010. gas-exchange characteristics, leaf water potential and chlorophyll a f luorescence in oil palm (elaeis guineensis jacq.) seedlings under water stress and recovery. photosynthetica 48, 430-436. doi:10.1007/s11099-010-0056-x tittinutchanon, p., c. nakharin, j.h. clendon, and r.h.v. corley. 2008. a review of 15 years of oil palm irrigation research in southern thailand. planter 84(989), 537-546. zambrano, j.e. and p. amblard. 2007. resultados de los primeros ensayos del cultivo de híbrido interespecifico de elaeis oleifera x elaeis guineensis en el piedemonte llanero colombiano (hacienda la cabaña s.a.). rev. palmas 28, 234-240. agronomía colombiana, 1998 volumen xv no. 2, 3 pag.224-233 situacion actual y perspectivas de industriallzacion de los citricos en la hoya del rio minero. (occidente del departamento de boyaca)* actual situation and industrial perspectives of citrus fruit at the basin of the "rio minero" (western region of the departament of boyaca) luis felipe rodríguez c 1 lilia teresa bermúdez c.2 resumen la hoya del "río minero" se localiza en la región oriental de departamento boyacá; comprende nueve municipios reconocidos por su explotación minera. la producción agrícola en esta región se basa en cultivos frutícolas particularmente cítricos tales como naranjas y tangelos que son la base económica de pequeños y medianos agricultores. este sistema de producción es no tecnificado al igual que la de otros productos no frutícolas. su mercadeo muestra un porcentaje alto de pérdidas de la producción como resultado de un manejo postcosecha inadecuado. sin embargo, la producción de fruta muestra unos potenciales importantes para llevar a cabo proyectos agroindustriales de producción de jugo lo cual mejoraría el desarrollo de la región. palabras claves: pequeños agricultores, sistema de producción, pérdidas en postcosecha, comercialización, proyecto agroindustrial, sociedad, almacenamiento, estructura de comercialización. • recibido en octubre de 1998. profesor asociado, facultad de agronomía universidad nacional de colombia. sede santafé de bogotá. 2 profesora asistente. facultad seccional duitama.u.p.t.c. summary the "río minero" basin is located in the west province of boyaca. it comprises nine municipalities very well known because of its mining exploitation. the agricultural production in this region is focused on fruits harvesting particulary citrus such as oranges and tangenines which are the economic base of small and medium farmers. this production system is similar to the non technifield traditional production of non fruit crops. its marketing shows a high percentage of production losses as a result of inadequate post-harvesting management. however, fruit production shows an important potencial for implementing agroindustrial projects for juice production which will improve the development of the region. key words: small farmers, production system, post-harvesting losses, comercialization, agroindustrial project, partnership, storing, marketing structure . introduccion de las principales actividades económicas de los campesinos de la zona del río minero se destacan la agricultura y la gana224 dería, en donde el cultivo de los cítricos se constituye en el cuarto renglón en cuanto a producción y área cultivada y del cual se destaca como aspecto característico en la zona la estacionalidad de la producción de tal especie cultivada. tal evento se origina en una sobreproducción en determinadas épocas del año, la cual hace que gran parte de la cosecha se pierda como consecuencia de las pésimas condiciones de manejo en su proceso de comercialización (deficientes centros de acopio, no existe clasificación del producto, empaques inadecuados, vías de comunicación en mal estado e inexistencia de información de precios, etc.), lo cual sumado al inadecuado y permanente manipuleo a que son sometidos los productos, genera pérdidas en calidad, y mermas físicas, que alcanzan en ocasiones la abrumadora cifra de hasta el 40% del total comercializado, hecho que redunda en el deterioro de los ingresos del productor de la región, que en última instancia opta por desplazarse a otras actividades como la minería, actividades ilícitas, y/o migrando a las grandes ciudades. en el contexto de la caracterización de la región de la hoya del río minero es de resaltar su vocación agrícola, y en ella la transcendencia del cultivo de los frutales especialmente los cítricos como la naranja y la mandarina, los que se constituyen en productos de connotada importancia en la economía de los pequeños y medianos productores de la región. cabe destacar que las especies citrícolas ocupan el cuarto renglón en la región en cuanto a la producción y área cultivada con aproximadamente 800 hectáreas después del café, la caña de azúcar y el plátano. dentro del grupo de los cítricos, sobresale el cultivo de la naranja común, en el cual la más conocida es la naranja museña, que por sus características organolépticas es muy apetecida en el mercado y que muestra una buena proyección para la industrialización. también se destacan la mandarina arrayana y en baja proporción los limones dulce y agrio. teniendo en cuenta que los cítricos son productos de alta perecibilidad y que existe una sobreproducción en épocas de cosecha, se requiere de una alternativa de solución a los cultivadores de estos productos, a través del establecimiento de una planta procesadora que permita utilizar la totalidad de la producción con el consiguiente aumento de ingresos para los campesinos de la región. la hoya del río minero, zona de localizacion para posibles proyectos agroindustriales, es bastante privilegiada, por sus condiciones agroecológicas, para el desarrollo y fomento de esta clase de cultivos, ya que en ella se da la presencia de una amplia red de ríos, que se constituyen en fuentes de agua, elemento fundamental para el desarrollo e implementación de procesos agroindustriales. con el establecimiento de proyectos agroindustriales se pretende hacer resaltar la importancia que dicha región representa dentro del contexto del departamento de boyacá, ya que se constituye en una despensa de cítricos para otras áreas circunvecinas; además del impacto que se lograría con el incremento del valor agregado del producto, el cual en última instancia iría a favorecer a los medianos y pequeños productores de cítricos, elevando su nivel de ingresos y por ende mejorando su calidad de vida. este escrito es un sencillo panorama descriptivo y analítico elaborado a partir de la experiencia y la labor de los autores, en estudios y proyectos adelantados en esta zona esmeraldífera del occidente de boyacá. el enfoque aplicado se fundamenta básicamente en la observación y conocimiento pleno de la problemática del sistema de producción de cítricos y en el acopio de información de fuentes primarias y secundarias a partir de la cual se han efectuado importantes estudios de diagnóstico sobre la situación de la producción agrícola de la provincia del occidente de boyacá. 225 1. panorama nacional de los citricos en colombia la producción de cítricos es dispersa y se lleva a cabo en estado semisilvestre y es proveniente en su gran mayoría de siembras por semilla. el área plantada en colombia para el año 1997 fue de 46.073 hectáreas, sobresaliendo la zona central cafetera: caldas, quindío, risaralda, antioquía y norte del valle del cauca, donde hay 10.558 hectáreas tecnificadas, o sea, el 23% del área sembrada en el país. otras zonas igualmente importantes son: el centro del valle del cauca, meta, la costa atlántica, cundinamarca, tolima, santander y la orinoquía (corpoica, 1998). la producción de cítricos a nivel nacional por especies se distribuye así: naranja dulce 75%, mandarinas, tangelos y otros 15% y limas ácidas 10%. se puede afirmar que la cítricultura en colombia ha venido creciendo al 30% anual desde 1965. (corpoica, 1998). dentro de los frutales los cítricos ocupan el primer lugar en el consumo con una participación de 35% del mercado en fresco, lo que demuestra el potencial de las zonas productoras y la posibilidad de adquirir ventajas competitivas estables para este sector. igualmente en colombia se muestra un consumo, creciente de jugos del 500% en los últimos cinco años, lo cual augura un enorme potencial para estos productos y las conservas de frutas.(corpoica, 1.998). el cultivo de los cítricos en boyacá ocupa un área de 2.396 hectáreas, con una producción promedio para el año de 1997 de 45.000 toneladas y un rendimiento de 24.000 kg. por hectárea. (secretaría de agricultura de boyacá urpa, 1998). las zonas más representativas del departamento son pauna con un área plantada de 255 hectáreas, un área en producción de 190 hectáreas y una producción anual de 4.465 toneladas para un rendimiento promedio de 23.500 kg. por hectárea; buenavista con un área plantada de 122 hectáreas, con un área en producción de 104 hectáreas y una producción de 5.200 toneladas año; coper con 186 hectáreas en .área plantada y 172 hectáreas en producción y una producción aproximada de 8.728 toneladas al año; maripí con 55 hectáreas en área plantada y 50 en producción y una producción promedio al año de 2.300 toneladas. otras de las regiones importantes productoras de cítricos en el departamento son el bajo ricaurte, especialmente moniquirá con una producción de 630 toneladas año y un área sembrada de 105 hectáreas; además, se presentan cultivos en menor proporción en los municipios de almeida, berbeo, boavita, campohermoso, chiscas, chitaraque, garagoa, soatá, somondoco y togüi, entre otros. sin embargo, la producción de la naranja y de los cítricos en general no ha obedecido en el departamento a ningún plan preconcebido de carácter nacional o regional. en boyacá, la producción proviene principalmente de huertas caseras y árboles diseminados en las parcelas, cuya siembra desordenada obedece más a una necesidad doméstica que a una explotación comercial. 2. la produccion de citricos en la hoya del rio minero 2.1. caracteristicas fisicas de la zona la zona que abarca la hoya del río minéro se localiza en el occidente del departamento de boyacá. básicamente los municipios de la hoya del río minero, que por sus características agroecológicas se han convertido en los principales centros de producción de los cítricos en el departamento, en orden de importancia se listan así: coper, buenavista, pauna, borbur, otanche, tunungua, briceño, maripí y muzo. la zona limita por el norte con el departamento de santander, al sur con el departamento de cundinamarca, al occidente con el municipio de puerto boyacá y al oriente con los 226 municipios de saboyá, chiquinquirá, caldas y simijaca municipios del departamento de boyacá. la región está conectada con chiquinquirá, centro regional localizado fuera de la misma, por una carretera sin pavimentar y de mantenimiento muy deficiente, lo cual ocasiona frecuentes interrupciones y dificultades en el transporte y por lo tanto tiene incidencia en el aislamiento del resto del país, a pesar de estar relativamente cerca de la capital del país. la zona tiene una extensión aproximada de 205.660 hectáreas. la lluvia en la zona es relativamente abundante durante todo el año, no hay un mes estrictamente seco y se distinguen dos máximos y dos mínimos de lluvia. un máximo se presenta en el primer semestre, en los meses de abril o mayo, y el otro en el segundo semestre en los meses de octubre o noviembre. debido a la abundante precipitación y a la condición de vertiente, en la región hay numerosas corrientes superficiales las cuales tienden a formar valles estrechos y profundos. el principal río es el minero, el cual corre de sur a norte. en la región predominan los suelos de ladera, superficiales, de pendientes fuertes de textura media, de reacción fuertemente ácida, bien drenados y fertilidad baja. dado el tipo de explotación existente en la región se aprecia un proceso progresivo de degradación del medio natural, siendo inestimables en el largo plazo los efectos de la minería, no solamente en la devastación del bosque y las laderas, sino en el aporte de una gran cantidad de sedimentos sobre el río minero y sus afluentes; además, se está presentando una acelerada eliminación de la flora y vegetación natural ante el avance de la extracción de maderas y el desarrollo de la agricultura de tumba y quema. 2.2. perfil socioeconomico de la zona seg ún el censo de 1993, los municipios que conforman la cuenca del rio minero, tienen un total de 80.084 habitantes, que representan el 6,2% de la población departamental, con una densidad poblacional de 37.57 habs/krn", más baja que la del departamento de boyacá (46.97 habs/km2). (dane 1996). dentro de los frutales los cítricos ocupan el primer lugar en el consumo con una participación de 35% del mercado en fresco, lo que demuestra el potencial de las zonas productoras y la posibilidad de adquirir ventajas competitivas estables para este sector. igualmente en colombia se muestra un consumo, creciente de jugos del 500% en los últimos cinco años, lo cual augura un enorme potencial para estos productos y las conservas de frutas.(corpoica, 1.998).la región es básicamente rural, puesto que la actividad agropecuaria es la que genera el mayor número de empleos y la que cubre la mayor parte del territorio. esta actividad se centra en una economía campesina, la que actúa con su propia racionalidad y en la que se presentan dos tipos de campesinos, unos que se están vinculando de alguna u otra manera al sistema de mercadeo, es decir, están generando excedentes para el mercado y otros que solamente producen para subsistir. en la zona existe un predominio de la pequeña propiedad, con un alto grado de concentración de la tierra. el 24,95% son predios menores de 1 hectárea, los cuales ocupan una extensión de 2.388 hectáreas; predios comprendidos entre 1 y 3 hectáreas los que presentan el 41,01 % del total de la extensión de la región, y predios de 3 a 5 hectáreas los que representan el 15,41 % del área de la región. (instituto geográfico agustín codazzi, 1995). esta estructura de propiedad explica en gran medida, no solamente las desigualdades sociales que existen al interior de la región sino las condiciones generales de pobreza dada la baja potencialidad del suelo. tanto los cultivos de pancoger como los comerciales se caracterizan por su baja productividad debido entre otros factores: a la no realización de labores de cultivos el bajo nivel de tecnología utilizada 227 y especialmente porque no se consigue mano de obra, fenómeno causado por la emigración de la fuerza de trabajo más productiva. en orden de importancia por superficie ocupada, los cultivos transitorios más representativos son: maíz, yuca, papa y arveja. respecto a los cultivos semipermanentes en orden de importancia son la caña mielera, el plátano, el café. de los cultivos permanentes, resaltan los cítricos y el cacao. 3. el sistema de produccion comerciallzacion de los citricos 3.1. forma de tenencia y explotacion la forma predominante de la tenencia de la tierra en la.región del río minero, da pie para hacer una tipología de los productores de la región. en general en la zona no existen fincas de gran tamaño, presentándose una presión sobre la tierra especialmente en los municipios orientales de la zona (tunungua, briceño, parte de pauna, maripí y buenavista). esta situación identifica socio-culturalmente a la región en tres categorías de productores agropecuarios: el empresario semicomercial, el aparcero o arrendatario y el pequeño propietario. en la categoría del empresario semicomercial o pequeño empresario, se incluyen por lo general los dueños de las fincas de mayor tamaño, los que ratan de intensificar la explotación de sus fincas utilizando tecnologías ahorradoras de mano de obra. por las condiciones topográficas, la inestabilidad de los precios de los productos agrícolas y la disponibilidad de mano de obra, optan por utilizar la aparcería para llevar a cabo la actividad empresarial. junto con los pequeños propietarios de la tierra, los aparceros configuran el conjunto de productores típicamente campesinos. se diferencian en que su actividad es efectuada en propiedad de otros. en la zona se observa un establecimiento de aparcería por parte del campesino con tierra en propiedad, notándose una marcada tendencia de nuevos aparceros con tierra, lo cual refleja de alguna medida un proceso de acumulación simple. la característica de la forma de actuar de la aparcería, especialmente en los cultivos transitorios o semipermanentes como el de la caña panelera, se da a través de los siguientes procedimientos: el propietario de la tierra o cultivo aporta además de la tierra, la mitad de los costos de la arada, la mitad del abono y fertilizantes. por su parte, el aparcero pone la totalidad del trabajo requerido desde la preparación de la tierra y algunos pesticidas. la capacidad de un aparcero para hacerse cargo de cierta extensión de cultivo está determinada por su habilidad y disponibilidad de recursos para contratar y administrar trabajadores, puesto que el dueño de la tierra no anticipa ninguna suma de dinero para cubrir los costos que corren por cuenta del aparcero. la remuneración del aparcero (quien es el que cubre finalmente la mayor parte de los costos), se reduce proporcionalmente ante la incertidumbre de la producción (riesgos en las cosechas por eventos climáticos o de plagas) y de los precios del mercado (estacionalidad de la producción). lo anterior conlleva a que con precios elevados de los productos se socializan las ganancias entre las dos partes (dueño de la tierra y aparcero), llevándose una mayor proporción el dueño de la tierra; y con precios bajos se socializan las pérdidas, asumiendo la peor parte el aparcero. la característica fundamental del pequeño productor desde el punto de vista económico, es el de no contratar todos los factores de producción (trabajo, capital, tierra y tecnología), puesto que para él, la tierra y su mano de obra familiar son los factores primordiales de la producción, por lo cual su costo de oportunidad está con frecuencia muy por debajo de los valores nominales cotizados en el mercado, pero a la vez, el pequeño productor debe adquirir en el mercado alguno de los insumas requeridos para 228 su producción, especialmente agroquímicos, lo cual implica que vende en el mercado al menos una parte de su producción con el fin de adquirir estos insumas. las características anotadas de los diferentes productores hace que el cultivo de cítricos se lleve a cabo más bien como una actividad. coyuntural y no como una labor netamente comercial, ya que la explotación de cítricos especialmente de los pequeños productores se constituye en un ingreso adicional para la familia. para este tipo de explotación no se realizan inversiones, relacionadas con mano de obra y aplicación de agroquímicos, más sin embargo, se mantiene una producción constante a lo largo del año. 3.2. sistemas de produccion los cítricos se presentan o se cultivan bajo dos sistemas de producción: tradicional y tecnificado. los citricos en forma silvestre aparecen a través de los años sin ninguna intervención directa por parte del agricultor, como consecuencia de la germinación espontánea de semillas; estos árboles dan apariencia de bosque y no presentan ninguna simetría. los cultivos asociados con cítricos, especialmente con los naranjos, son sembrados a distancias caprichosas, con el fin de dar sombrío al café, lo mismo ocurre con los cultivos de caña y pasto. aproximadamente el 95% de los cultivos de los cítricos se presentan en esta forma. las siembras se efectúan, sin ninguna consideración técnica con relación a las distancias, encontrándose huertos en donde se aprecia espaciamiento entre 3 y 20 mts. dentro de los cultivos asociados o intercalados, existen en la zona el asocio de los cítricos con café, caña de azúcar, cacao, yuca, plátano, guayaba y aguacate, sin tener en cuenta ninguna selección, ni el nivel de competencia (nutrientes) entre ellos, lo cual ha conllevado a un alto grado de infestación de plagas y enfermedades por la misma heterogeneidad en el sistema de explotación. en la región, a los cítricos no se les adelanta labores de fertilización, sin embargo, los agricultores son consientes de la importancia y necesidad de realizar esta práctica. debido a que en la región no se hace ninguna práctica de control de plagas, ha prosperado la más amplia gama de insectos, perjudicando de esta manera tanto a la planta como al fruto. las plagas que con mayor frecuencia se presentan son: el piojo blanco, escamas, afidos, mosca blanca, mosca de la fruta, ácaros, hormigas y comejenes. es típico que el agricultor no realice labores culturales de control como la limpieza del huerto, la destrucción y quemado de ramas y la eliminación de frutas caídas y dañadas. 3.3. produccion de citricos la producción de cítricos en los 9 municipios de la zona para el año 95 ascendió a 22.009 toneladas año, ocupando un área plantada de aproximadamente 772 hectáreas y un área de producción de 663 hectáreas, para alcanzar un rendimiento promedio de 11.000 kg./hectárea. (estadísticas agropecuarias de boyacá urpa). en la zona existen aproximadamente unos 70.000 árboles, cuyo rendimiento promedio es de 300 kg. al año para obtenerse una producción aproximada en el año de 21 '000.000 kg./año o 21.000 ton/año. de este total, el 95% son árboles de naranja común o museña y el resto corresponde a otras especies como limón y mandarina. el mayor porcentaje de los árboles en producción, (70%) tienen edades que oscilan entre los 11 y 20 años de edad en tanto que entre 8 y 11 años de edad se encuentra el 12% de los árboles. (latorre y sánchez, 1996). se pudo aseverar que la producción de cítricos en la zona proviene principalmente de huertas y árboles diseminados por todo el territorio, cuya siembra desordenada obedece más a una necesidad doméstica que a una explotación de carácter comercial. en la zona se presentan dos épocas definidas de cosecha; cosecha de año grande y cosecha 229 de mitaca o traviesa. la cosecha de año grande representa el 70% de la producción, constituyéndose los meses de mayo, junio y julio en los más representativos, en tanto que la cosecha de mitaca se presenta en los meses de septiembre, octubre, noviembre y diciembre. sin embargo, es característico en la región que la producción de cítricos se presente durante todas las épocas, lo cual garantizaría un abastecimiento normal de materia prima para futuros proyectos agroindustriales a desarrollar, siendo necesario establecer medidas muy concretas para éstos, respecto a los precios especialmente en los meses de enero, febrero, agosto y septiembre, puesto que se constituirían en los meses más críticos para el suministro oportuno de la materia prima. es importante aclarar, que el comportamiento de las dos cosechas para cada uno de los municipios de la zona varían de uno a otro, debido básicamente a que están situados sobre diferentes pisos térmicos, así mismo sobre suelos de calidades distintas. entre los municipios con mayor producción anual están coper con 8.728 toneladas/año, buenavista con 5.200 toneladas, pauna con 4.465, maripí con 2.300 toneladas y san pablo de borbur con 750 toneladas. la mayor producción (30.5%) se da en fincas con una extensión entre 5 y 10 hectáreas. el 22% se logra en aquellas fincas con extensiones entre 10 y 20 hectáreas, el 18% en fincas con extensión entre el 0.5 y 5 hectáreas, y el porcentaje restante se produce en fincas mayores de 20 hectáreas. (urpa, boyacá). anualmente del total de la producción de la zona, se dejan de recolectar aproximadamente unas 5.000 toneladas de cítricos, las que representan el 11.2% del total. (latorre y sánchez, 1996). la causa más sobresaliente por la cual no se recolecta parte de la producción, es principalmente: el bajo nivel de los precios en épocas de cosecha, lo cual según los productores, lleva a la no justificación de contratar obreros para la recolección. otra causa (de menor importancia) es la baja calidad del producto en cuanto a tamaño y estado de madurez en el cual es comercializado. también son de resaltar entre otras causas los daños provocados por la acción de pájaros y enfermedades. 3.4. sistema de comerciallzacion 3.4.1. generalidades es sabido que la ventaja comparativa de un producto está dada en la diversidad de su uso. para el caso de los cítricos se da una importante ventaja por su uso tanto en estado natural como para procesamiento de jugos con destino básicamente para el consumo humano y.para la industria en la obtención de aceites esenciales con destino a la fabricación de perfumes. sin embargo, la mayor parte de la producción nacional y específicamente la de la zona en consideración, es consumida casi en su totalidad en estado natural y en un porcentaje relativamente bajo es demandada por la industria de jugos. la demanda de cítricos a nivel nacional de la producción de la zona, mantiene una buena respuesta en las plazas mayoristas de bogotá y bucaramanga y en las plazas intermedias de tunja, sogamoso, duitama y especialmente chiquinquirá. el proceso de comercialización de los cítricos de la zona, se realiza bajo pésimas condiciones físicas, improvisados centros de acopio, carencia de una verdadera clasificación del producto, lo cual aunado al permanente e inadecuado manipuleo a que son sometidos, genera considerables pérdidas reflejadas en el deterioro de la calidad del producto y las mermas físicas que llegan a alcanzar en promedio un 25% del total comercializado. para el análisis de las pérdidas es fundamental no solamente verlas desde el punto de vista cuantitativo sino cualitativamente. de los factores relevantes motivadores de mermas físicas se destaca el mal estado de las vías, puesto que es trascendental para la región poder contar con una infraestructura vial que permita mejorar la comercialización 230 de los cítricos. actualmente, las carreteras que unen la zona con los mercados terminales, son destapadas y de especificaciones mínimas, lo cual hace que el tiempo de recorrido sea bastante largo, además de los consecuentes daños que sufre la fruta en estado fresco. el modelo de compraventa de los cítricos predominante en la zona, con frecuencia exige el traslado del producto en su totalidad al lugar de su transacción, en donde concurren vendedores y compradores o sus representantes para inspeccionar en su totalidad la mercancía y efectuar la respectiva operación de intercambio. en toda la zona el precio aparentemente se «regatea» entre los productores y compradores, pero, de acuerdo a la estructura de mercado existente, dicha negociación es en la mayoría de las veces desfavorable al pequeño agricultor. por un lado, las condiciones de la producción tradicional y de pequeña propiedad, se refleja en el mercado con una oferta atomizada, donde cada productor mercadea su producto en forma individual, lo cual lo ubica en posición débil frente al intermediario quien es el que impone las condiciones de negociación. por otra parte no existe en la región un sistema de información de precios y mercados que oriente al agricultor acerca del destino más favorable de su producción y la cotización a que debe colocar sus productos. los factores anteriormente mencionados colocan al agricultor en una posición desfavorable en el mercado, lo cual se manifiesta en los bajos precios que recibe por su cosecha, lo que, muchas de las veces apenas le alcanzan para cubrir los costos directos de cultivo y obtener una mínima utilidad. es bueno anotar, que en los demás niveles de comercialización, la fijación del precio es menos drástica y generalmente hay un grado de acuerdo entre compradores y vendedores. " 3.4.2. acopio de la producción citrícola. una vez realizada la recolección, la naranja y la mandarina son empacadas respectivamente en sacos de fique y en cajas de madera, para luego ser trasladadas a lomo de mula a los centros de acopio rural localizados en casas al pie de la carretera y cuya función se limita a concentrar la producción de diferentes fincas, con el fin de facilitar el posterior transporte a los mercados municipales (regional). en estas viviendas el producto se almacena bajo la sombra o en su defecto se deposita en enramadas construidas rudimentariamente. generalmente, en los días de mercado, parte de la producción es llevada a lomo de mula o en vehículos hasta las cabeceras municipales. como en el caso anterior, tampoco se da lugar en el acopio, al almacenamiento, clasificación u otra función distinta a la concentración de volúmenes, debido a que la infraestructura disponible se reduce a cobertizos, enramadas y otras construcciones primarias de carácter muy rudimentario. a estos sitios acuden los compradores, generalmente negociantes regionales e intermediarios provenientes de bogotá, tunja y chiquinquirá, quienes transportan el producto a esos mercados, en vehículos por lo general de su propiedad. la carencia de técnicas de manejo físico en cuanto a cosecha, empaques, selección, se presenta también en el transporte de los cítricos a los diferentes mercados terminales. es muy frecuente observar, como encima de los bultos de naranja o cajas de mandarina se colocan toda clase de volúmenes (personas, animales, otros productos agrícolas, etc.) que lesionan severamente las frutas lo cual generan elevadas mermas físicas. cuando se realiza la transacción en las cabeceras municipales, los intermediarios transvasan los productos a costales de fique o cajas de madera de su propiedad, con el fin de suministrarle al aqricultor el empaque inicial y adecuar mínimamente la fruta para el traslado a los centros de acopio secundarios y primarios. con la operación anterior, se efectúa una primera y muy somera clasificación denominada en la región chacha reo, consistente en la eliminación de la fruta dañada durante el traslado de las fincas a los centros de acopio locales. 231 cuando el comprador no cuenta con local para la clasificación, debe realizar dicha actividad en la misma plaza de mercado, en donde se efectúa la separación de los productos deteriorados e inmediatamente procede a cargar el vehículo que habrá de transportarla. algunos agricultores y compradores de la región, transportan los cítricos a la plaza de mercado de chiquinquirá, en cuyos locales, además de facilitar la función de acopio se dan las funciones de almacenamiento y clasificación de la fruta. parte de estos volúmenes son sacados a la venta los días martes y miércoles en el mercado de chiquinquirá, en la plaza local, donde son adquiridos por detallistas que distribuyen el producto en la ciudad y algunas veces lo llevan al mercado de tunja. realizada una segunda clasificación, la mayor parte de los volúmenes que llegan a chiquinquirá son transportados al mercado mayorista de corabastos en la capital del país, a partir del cual, se origina una numerosa red de distribución urbana a través de supermercados, tiendas, graneros, industrias de alimentos, para llegar finalmente al consumidor final quien en la mayoría de las veces adquiere las frutas por kilo o docenas a precios que alcanzan hasta cuatro veces el pagado al productor. 3.4.3. estructura del mercado. como se mencionó anteriormente el punto más débil de la estructura de mercadeo a nivel de la zona de producción es el de presentar una oferta atomizada, la cual se enfrenta a una demanda concentrada. en lo que se refiere a la oferta, por el mismo carácter de la explotación agrícola, atomizada y de pequeña propiedad, presenta a unos productores que al movilizar individualmente pequeñas cantidades de cítricos, tienen también escaso poder de negociación para la fijación del precio. no ocurre lo mismo con los compradores (intermediarios), cuyo grado de concentración, permite lograr acuerdo no sólo en cuanto a precios y condiciones generales de negociación, sino también, para conservar su participación en el mercado, dificultando la entrada de los nuevos compradores al mercado. en estas condiciones, la iniciativa en lo referente a precios, formas de pago, cantidades y otros, siempre la lleva el comprador, ocasionando una limitada eficiencia en el mercado de los cítricos de la zona, y el cual repercute desfavorablemente en la posición del agricultor, desestimulando el fomento de la producción, la incorporación de nueva tecnologia e incluso impulsando el abandono parcial del cultivo de los cítricos, para centrar su atención a otros productos de su parcela con mejores perspectivas en el mercado. en los períodos de cosecha abundante, se presentan precios irrisorios que no compensan ni siquiera los jornales pagados para la recolección de la fruta, situaciones en las cuales ante la ausencia de formas alternativas de acopio, almacenamiento apropiado o bien de transformación, el resultado es que la fruta se pudre. 3.4.4. viabilidad de industrialización el consumo per cápita de jugos de naranja es todavía bajo, comparado con otros países, pero aun así se consumen 2.500 toneladas de concentrados de naranja por parte de la agroindustria y se tienen proyectadas unas 6.000 toneladas para el año 2002 (corpoica, 1998). estos requerimientos son atendidos en buena parte por concentrados importados debido principalmente a la alta acidez de nuestras naranjas y a la falta de una estrategia de producción como realización que ofrezca excedentes para la agroindustria. no obstante lo anterior, el consumo en fresco ha crecido significativamente en los últimos años al pasar de 8,7 a 12 kilos por persona y por año. en la cuenca del río minero la viabilidad de implementación de proyectos agroindustriales se sustenta en el hecho de que ésta cuenta con un gran potencial de producción de naranja, la cual afronta grandes problemas de mercadeo porque no se emplean sistemas de clasificación, almacenamiento y transporte adecuado a las características de esta importante especie citricola. 232 análisis físicos y químicos practicados a la naranja en los laboratorios del instituto de tecnología de alimentos de la universidad nacional, han demostrado que esta es apta para la industrialización. una importante amenaza para tales proyectos radica en el hecho de que existe en la actualidad una fuerte competencia por controlar el mercado de jugos, por parte de empresas monopólicas como es el caso de postobón (organización ardila lule) y bavaria (grupo santo domingo), que dificultarían el ingreso al mercado de los productos provenientes de una futura factoría agroindustrial de la zona del río minero. por demás no se puede dejar de lado el montaje de una planta agroindustrial para procesar los cítricos, lo que traería grandes beneficios sociales que contribuirían al desarrollo de esta importante región, generando empleo directo e indirecto e incrementando los ingresos de los productores de estas especies y permitiendo en última instancia un incremento en su nivel de vida. finalmente la tendencia que se visualiza actualmente en colombia respecto a el incremento del consumo per cápita de jugos, se constituye en una ventaja comparativa para la iniciativa que llevaría a favorecer el montaje de una planta agroindustrial procesadora de cítricos en la zona de la hoya del río minero. bibllografia acosta, g. n. y a. moreno, mercadeo de frutas, tunja.idead u.p.t.c., 1989. caja popular cooperativa. construcción de un centro de acopio en buenavista. tunja: unidad de asistencia técnica, 1991. cecora, diagnóstico socioeconómico distrito pnr, occidente de boyacá, 1988. corpoica. plan operativo 1998. bogotá: corpoica, 1998. federacion nacional de cafeteros. el cultivo de cítricos, programa de desarrollo y diversificación de zonas cafeteras, 3ra. edición, litocea, 1.995. informativo agropecuario de boyaca, secretaría de agricultura y ganadería de boyacá, años 1989-1996, estadísticas agrícolas. icta, instituto de ciencia y tecnología de alimentos de la u.n., seminario de obtención y conservación de fruta, bogotá, 1995. iica-icfes-colciencias, curso sobre preparación y evaluación de proyectos agropecuarios y agroindustriales, tunja, noviembre de 1980. iica, estudio de mercados y fundamentos de mercadeo agropecuario. bogotá: iica,1995. mendoza, g. y j. moreno, consideraciones metodológicas para el estudio de post-cosecha en productos perecederos. bogotá: iica, 1980. 233 evaluacion de inductores de la floracion en tres cultivares de mango (mangifera indica l.) evaluation offlowering inductive substances in three mango (mangifera indica l.) cultivars diego miranda' resumen con el fin de determinar la importancia de dos sustancias promotoras de la inducción floral en el cultivo del mango, durante el semestre 1994b y 1995a, se estableció un experimento en el centro de investigaciones corpoica nataima, ubicado en el departamento del tolima a 420 msnm, con precipitación promedia de 1300 mm y temperatura de 28 oc. las sustancias evaluadas fueron paclobutrazol (pbz), del 25% de i.a. en dosis de 32 ml por litro de agua y el nitrato de potasio (kno) en concentración del 2%, aplicados solos o en mezcla, con 2 formas de aplicación, foliar y en "drench" al suelo. los cultivares evaluados fueron vandyke, haden y kent de cinco años de edad. se utilizó un diseño de parcelas subdivididas. la respuesta de los cultivares al efecto del tratamiento con los inductores, se manifestó en la reducción del crecimiento vegetativo que fue visible hasta la etapa de diferenciación floral, siendo el cultivar kent el de mejor respuesta, 5,1 cm de longitud, el haden 11,0cm y finalmente el vandyke con 15,0 cm. existieron diferencias significativas entre los cultivares en el número de hojas producidas por cada flujo, siendo mayor el cultivar vandyke (18 hojas), haden (13) ykent con 7 hojas en promedio. el mayor número de panículas lo produjo vandyke 199 racimos florales, comparado con kent 24 y con haden 33. existió una interacción significativa entre los cultivares y la forma de aplicación del inductor en lo que respecto al número de racimos florales producidos, lográndose el mayor número 31% más racimos florales cuando la aplicación se hizo en forma foliar comparado con la aplicación en solución al suelo. en el número de frutos producidos por cada cultivar, el mayor número de frutos lo produjo el cultivar vandyke (192 frutos), haden (29 frutos) y (16 frutos) para kent. en el número final de frutos retenidos, también presentó diferencias significativas entre cultivares, encontrándose que en promedio cuando se aplicó kn03 se favoreció la retención de 71frutos, en segundo lugar el pbz que amarró 67 frutos, el testigo 42 y la mezcla de inductores solo 28 frutos. la mezcla de inductores, si bien produjo una reducción del crecimiento vegetativo en los cultivares evaluados, no incrementó en forma significativa el número de estructuras reproductivas (número de racimos florales) y al final parece ir en detrimento del número final de frutos producidos y retenidos. palabras claves: paclobutrazol, nitrato de potasio, cuajamiento, fructificación. summary in order to determine the effect of two promoting substances on the flowering induction ofmango cultivars, an experiment was carried out at the nataima research center during the second semester of 1994. nataima is located at espinal (municipality of the tolima state) and has the following geographic characteristics: altitud aboye sea level420 m, average annual rain fall 1300 mm, average annual temperature 28°c. the substances evaluated were paclobutrazol (pbz) at 25% active ingredient, with a dosage of 32 mlll h 2 0 and 2% potasium nitrate (kno). they were applied solely or mixed, two application forms were used: foliar and drench to the soil. the evaluated cultivars were vandyke, haden and kent, with five years of age. the statistic design used was split plots. the cultivars response to the treatments was a reduction of the vegetative growth, visible until the floral differentiation fase; the best response showed kent cultivar with a length of 5,1 cm, haden had 11,0 cm and finally vandyke with 15,0 cm. significant statistical differences were found between the cultivars with respect to the number of leaves produced within each growth flush. vandyke produced the highest leafnumber (l8), haden (l3) and kent (7.1). vandyke has the largest number ofpanicles with 199, compared with kent (24) and haden (33). there was a significative interaction between the cultivars and application form ofthe flowering inductor regard the number of panicles produced with an increase of 31 % when the application were made on the leaves compared to the soil treatment. with respect to the number of fruits produced by each cultivar highest fruit number had vandyke (192), haden (29) and 16 fruits with kent. also, the number of fruits retained by each cultivar was another variable with significant differences between cultivars. it was observed, when kn0 3 where applied, 71 fruits where retained, whereas with pbz 67 fruits, with the check 42 fruits, and with the mixed application 28 fruits presented fruit setting. the mixed treatment showed a vegetative growth reduction but did not increase significantly the number offloral panicles and finally no favoured the number of produced and retained fruits. key words: paclobutrazol, potasium nitrate, fruit set, fructification. profcsor asistcntc. dcpartamcnto de fisiología de cultivos. facultad de agronomía. universidad nacional dc colombia. sede bogotá. e-mail: dmiranda(itbacata.usc.unal.cdu.co agronomía colombiana, 2001.18 (1-2): 7-13 vol. 18· nos. 1-226 agronomía colombíana materiales y metodosintroduccion el mango t mangifera indica l.) es uno de los renglones frutícolas de mayor importancia para colombia, donde existen alrededor de 8.300 hectáreas plantadas, de las cuales e135% están en el interior del país en los departamentos del tolima, huila y cundinamarca. dentro de los problemas que afectan actualmente la producción de mango en las diferentes zonas productoras están, la floración errática, la alternancia de la producción, el bajo porcentaje de cuajamiento y el bajo amarre de los frutos, en consecuencia los rendimientos actuales son bajos del orden de 8 a 10 toneladas por hectárea por año. (bertwart, 1993; corpoica, 1995). dentro de las alternativas de solución propuestas para esta problemática, se encuentra el uso de sustancias inductoras de la floración las que se pueden aplicar a los cultivares kent, haden y vandyke, que han mostrado con mayor intensidad los problemas antes mencionados. entre los reguladores de crecimiento utilizados, se han ensayado productos capaces de inducir la floración en mango, con el objetivo de reducir la alternancia, adelantar o ampliar el período de cosecha y aún para acortar lajuvenilidad del mango.(chacko el al., 1971; pandey el al., 1973; nuñez el al., 1979.) en un estudio de niveles de etileno, utilizando cromatografia de gases, se observaron incrementos progresivos en los niveles internos de etileno en las fases críticas de iniciación de yemas florales y en la floración. (chacko, 1984.). la aplicación de nitrato de potasio solo o en combinación con reguladores de crecimiento tiende a estimular en el mango la formación de panículas. el ácido giberélico por el contrario, presenta un efecto antagónico y el crecimiento vegetativo puede reducirse con el uso de inhibidores la síntesis de giberelinas; cycocel y paclobutrazol. (bertwart, 1993). en la ruta de síntesis de las giberelinas el paclobutrazol inhibe la elongación celular bloqueando las reacciones de oxidación entre el kaureno y el ácido kaurenoico, la acción inhibitoria del paclobutrazol es sobre monoxigenasas pm 50, enzimas esenciales en la síntesis de giberelinas. ( salisbury y ross, 1994). en méxico, mosqueda y de los santos (1980), encontraron que la aspersión al follaje de ethrel y kn03 han inducido y adelantado la floración en el cultivar manila, siendo el kn0 1 el más efectivo, ya que, permitió adelantar la floración con respecto a la fecha normal en 37 días y, además, incrementó en 50% los racimos florales. estudios reportados por chacko, (1984), en filipinas, con el cultivar "carabao", mostraron que aplicaciones foliares de kn0 1 en dosis de 12,5 gl-1 inducen una alta floración. navio y vargas (1992), en colombia, con la variedad tommy atkins, encontraron que la respuesta de este cultivar a la aplicación de nitrato de potasio como inductor, fue irregular y que comparadas con un testigo existieron diferencias entre el número de panículas producidas aunque no fueron significativas. los objetivos de este estudio fueron evaluar comparativamente la efectividad de dos productos químicos inductores florales (paclobutrazol y nitrato de potasio), en concentraciones y dosis comerciales, aplicados solos o en mezcla, en aspersión foliar o en "drench" al suelo, sobre el crecimiento vegetativo (cambios en longitud de los flujos), en la inducción de floración y en el número final de frutos producidos y retenidos por árbol. el experimento se realizó durante el período 1994b y 1995a, en éí centro de investigaciones nataima, de la corporación colombiana de investigación agropecuaria corpoica, ubicado en el espinal tolima colombia, a 420 msnm, con una precipitación promedia de 1300 mm y temperatura media de 28°c, perteneciente a la formación bosque seco tropical. los suelos pertenecen a la formación "dindalito" y son de textura franco arcillosa. los cultivares evaluados fueron "vandyke", "haden" y "kent" de 5 años de edad y las sustancias inductoras de floración el paclobutrazol (pbz) conocido comercialmente como cuitar, del 25% de i.a. en dosis de 32 ml por litro de agua y nitrato de potasio (kno) en concentración del 2%; aplicados solos o en mezcla, comparados con un testigo (agua); en dos formas de aplicación, aspersión foliar yen" drench" al suelo. los tratamientos evaluados aparecen en el cuadro l. las soluciones en las dosis y concentraciones mencionadas se prepararon al momento de la aplicación, se utlizó como coadyuvante carrier 1cm' por litro; la aplicación foliar se dirigió a todo el follaje del árbol, utilizando un bomba a motor. para la aplicación en drench, se abrió una zanja en la zona de mayor actividad radical del árbol (a 2 m en distancia radial del tronco del árbol), se removió el suelo y se aplicó la solución. se utilizaron 24 tratamientos, un árbol como parcela experimental y tres repeticiones, para un total de 72 árboles en el experimento. se utilizó un diseño factorial en arreglo de parcelas subdivididas, donde las parcelas mayores correspondieron a los cultivares, las sub-parcelas los inductores de floración y las subsub-parcelas a las formas de aplicación. la toma de información se hizo cada 15 días, realizándose en totalidad 10 lecturas, 5 en la fase vegetativa ( fase de alargamiento del flujo) y 5 en la fase reproductiva (desde la di ferenciación de yemas florales). la primera comprendió el período día cero (aplicación del inductor) hasta el día 75 de desarrollo del flujo. la fase reproductiva desde el día 75 hasta el día 115. las mediciones se hicieron directamente sobre el flujo vegetativo (en mango cada crecimiento vegetativo se le denomina un flujo), utilizando un pie de rey, para determinar las longitudes del flujo por cada lectura y contando simultáneamente el número de hojas por cada flujo. en la fase reproductiva se tomo la información del número de racimos florales (panículas) por árbol, el número de frutos producidos y el número de frutos cuajados y amarrados por planta. resultados fase vegetativa a los 15 días posteriores a la aplicación no se observaron diferencias significativas, entre los cultivares con respecto a la longitud del flujo. entre los tratamientos, la mezcla de inductores (pbz + kn0 3 ) mostró los mejores resultados en la disminución de la longitud del flujo y no se observaron diferencias entre las formas de aplicación de los productos (figuras 1a 3). 2001 miranda: evaluación de inductores de la floración ... 27 cuadro /. tratamientos diseñados para evaluar el efecto de inductores florales en tres cultivares de mango. cultivar tratamiento -, inductor dosis forma de aplicación vandyke i pbz 32mljl aspersión al follaje2 "drench" al suelo 3 __ knoj 2% aspersión al follaje_. -------------._-_._--------_.4 "drench" al suelo 5 pbz+kn03 32mlll+2% aspersión al follaje 6 "drench" al suelo _. .._.. _-_ .. ____ o. ._---_. __ o 7 testigo 32mljl aspersión al follaje. _. . -----------__ o ____ •• __ ._. __ ._ 8 "drench" al suelo haden 9 pbz 32mia aspersión al follaje ---------_ .._. --_.-. ------.__ -10 "drench" al suelo ii kn0 3 2% aspersión al follaje 12 "drench" al suelo -.__ .. _ .. ---_ .. -_ .. ----_._--------13 pbz+kn0 3 32 mlll+ 2% aspersión al follaje 14 "drench" al suelo 15 testigo 32mljl aspersión al follaje 16 "drench" al suelo kent 17 pbz 32mljl. aspersión al follaje 18 "drench" al suelo 19 kn0 3 2% aspersión al follaje 20 "drench" al suelo 21 pbz+kn0 3 32 mlll+ 2% aspersión al follaje 22 "drench" al suelo 23 testigo 32mljl aspersión al follaje_. 24 "drench" al suelo 16 14 12 10 8 6 4 2 o 15 30 45 60 75 90 días -o-pbz _'_kno, _pbz+kno, -g-testigo figura /. longitud del flujo vegetativo cn mango cultivar "haden" en respuesta a la aplicación de paclobutrazol (pbz). nitrato de potasio (kno) y la mezcla de ambos. 30 r------------------------------------, 25 20 15 10 5 15 30 450ías 60 75 90 '.....0:. pb~__ •. k~0__•__~~bz+i<_n()3_~testtg_~j figura 2. longitud del flujo vegetativo en mango cutivar "vandyke" en respuesta a la aplicación de paclobutrazol (pbz), nitrato dc potasio (kn01) y la mezcla de ambos. vol. 18' nos. 1-228 agronomía colombiana 9 8 7 kenl 6 5 4 3· 2 1 o 15 30 45 . 60 olas 75 90 figura 3. longitud del flujo vegetativo en mango cultivar "kent" en respuesta a la aplicación de paclobutrazol (pbz), nitrato de potasio (kno) y la mezcla de ambos. a los 30 días, se observaron diferencias altamente significativas entre las longitudes de los flujos de los cultivares, siendo mayor la reducción en kent, seguido' de vandyke y haden. el mayor efecto sobre la disminución en la longitud del flujo se logró cuando se utilizó la mezcla de inductores, en segundo lugar cuando se aplicó el paclobutrazol, seguido del nitrato de potasio y por último el tratamiento testigo cuyo crecimiento en longitud siguió en forma normal. a los 45 días, se verificaron diferencias significativas en la longitud del flujo en los cultivares evaluados, siendo mayor la reducción en el cultivar kent. de los inductores, el nitrato de potasio ocasionó la mayor reducción del flujo en kent, mientras que para haden y vandyke, la mezcla de (pbz + kno) dio .ios mejores resultados, cuando su aplicación se hizo en forma foliar. a los 60 días, existieron diferencias significativas entre las longitudes del flujo de los cultivares, siendo menor la longitud del kent, y el mayor efecto se logró cuando se aplicó el kno j . para el haden, la mayor reducción se obtuvo con la aplicación de la mezcla de inductores. los inductores presentaron diferencias significativas comparados con el testigo y la mejor forma de aplicación fue la foliar. a los 75 días, se observaron diferencias significativas entre las longitudes de flujo, presentando el cultivar kent la menor longitud, posteriormente el haden y vandyke. el efecto. de la aplicación de la mezcla de inductores fue mayor en los cultivares haden y vandyke. el kno, presentó su mayor efecto cuando se aplicó en forma foliar sobre el cultivar kent. ai.final de lafase vegetativa del flujo (90-100 días), la mayor longitud del flujo s.e obtuvo con el cultivar vandyke con 18 cm, seguido por el cultivar haden con 1i cm y finalmente el kent 6 cm en promedio (figuras 1,2,3). . existieron diferencias significativas entre el número de hojas emitidas en el flujo, siendo mayor en el cultivar vandyke (18 hojas), seguido del haden (12 hojas) y finalmente el kent con 7 hojas en promedio, cuando se utilizó pbz. con el kno, el cultivar haden produjo el mayor de hojas en el flujo, sin embargo no tuvo dlfer~ncias con vandyke, pero si con el cultivar kent quc produjo 6 hojas en promedio. en los tres cultivares cl testigo superó en número de hojas a los tratamientos con los inductores (figura 4). 20 15 en ti!.c' 10..c: gi "c ó 5z o pbz kn03 pbz+kn03 testigo l.vandyke slhaden dkent i figura 4. efecto de la aplicación de inductores florales sobre el número de hojas producidas por flujo vegetativo en tres cultivares mango. c.1. nataima, 1995. fase reproductiva en esta fase de desarrollo, el número de racimos florales producidos por los árboles (figura 5), como resp~esta a .iaaplicación de los inductores de floración, presentaron diferencias significativas entre los cultivares evaluados. respuesta a paclobutrazol . el cultivar que produjo el mayor número de racimos florales fue el vandyke con 199 racimos florales, obtenidos cuando se utilizó el pbz aplicado al suelo. cuando se aplicó al follaje, también el cultivar vandyke presentó mejor respuesta con 156 raermos florales, presentándose diferencias entre los tratamientos y entre cultivares. el cultivar de menor respuesta fue kent, con 14 panículas cuando la aplicación se hizo foliar y 24 cuando se aplicó al suelo. respuesta a nitrato de potasio cuando se utilizó el kno aplicado al follaje, el vandyke produjo 196 frutos y 104 cuando ~e aplicó al suelo. el cul~iva~!"laden fue el de menor respuesta en los dos sistemas de aplicación con 12 panículas cuando se aplicó al suelo y 0.5 cuando la aplicación se hizo foliar. respuesta a la mezcla de inductores . con la mezcla de inductores, el cultivar vandyke produjo 122 frutos cuando se aplicó en "drench" al suelo, superando ampliamente a haden y a kent. en la aplicación foliar de la mezcla, ?o hubo diferencias en la respuesta entre los cultivares que produjeron en promedio 54 panículas (cuadro 2). con respecto al tratamiento testigo, la producción de flores fue muy baja en haden y kent, lo que comprueba el bajo porcentaje de floración y cuajamiento de frutos en estos m~teri~les en condiciones naturales. la respuesta de vandyke, fue inferior a la que se obtuvo con la aplicación de los inductores .en los dos sistemas de aplicación. esto demuestra que este cultivar, en las condiciones de la zona en estudio presenta menos inconvenientes para florecer. comparado con los haden y kent. 2001 miranda: evaluación de inductores de la floración ... cuadro 2. efecto de dos formas de aplicación de dos inductores de floración sobre la producción de racimos florales en tres cultivares de mango. tratamiento formas de número de panículas (inductor) aplicación haden vandyke kent paclobutrazol foliar 24,6 a 156,ob 14,oa (pbz) suelo 33,3 a 199,0b 24,3 a nitrato de potasio foliar 0,5 b 104,oab 113,a (kno j ) suelo 12,oc 196,oa 68,6a mezcla foliar 55,3a 54,3 a 53,oa (pbz+kno) suelo 3,6e 122,ob 35,3 b v testigo foliar 2,3 b 111,3a o,ob (agua) suelo 6,6b 165,3a 8,6b nota: promedios entre columnas seguidos de la misma letra no difieren significativamente entre si al 5% de probabilidad. se presentaron diferencias estadísticas significativas entre los cultivares cuando se evaluó el número de frutos producidos y retenidos por árbol, por efecto de los tratamientos. el cultivar de mejor respuesta fue vandyke eon 192 frutos producidos cuando se utilizó el kn03, 166 frutos cuando se aplicó el pbz, comparados con el tratamiento testigo que produjo 92 frutos, con la mezcla de inductores, los árboles produjeron 57 frutos en promedio. estos valores superan ampliamente el número de frutos producidos por haden y kent (cuadro 3). cuadro 3. promedio de frutos producidos por árbol, en tres cultivares de mango en respuesta a tratamientos con inductores de floración. cl natairna, 1995b. número de frutos producidos/árbol tratamientos haden vandyke kent paclobutrazol (pbz) 19,8b 165,8a 16,3b nitrato de potasio (kn0 3 ) 8,6b 192,5a 10,3b mezcla (pbz+kno) 29,3 ab 57,1 a o,03b testigo 31,6ab 92,6 a 2,5 b nota: promedios entre columnas seguidos de la misma letra no difieren significativamente entre si al 5% de probabilidad. al final de la fase reproductiva, se presentaron diferencias significativas entre los cultivares. con respecto al número de frutos retenidos por árbol, se encontró que en el cultivar vandyke el kno, favoreció el amarre de 71 frutos por árbol, el pbz 67 frutos, el testigo sin inductor 42 frutos y la mezcla de los inductores solo 28 frutos en promedio (figura 5). 29 111 o 'o 'c iv qj... 111o ~ iv 'o o z pbz pbz+kn03 testigo figura 5. efecto de la aplicación de inductores florales sobre el número de frutos retenidos por árboles en el cultivar vandyke. c}. nataima, 1995. discusion en la fase vegetativa del desarrollo de los cultivares evaluados, se observó que los inductores influyeron disminuyendo el crecimiento longitudinal del flujo, en los tres cultivares, comparados con el tratamiento testigo, que no mostró modificaciones. este efecto es debido a la acción antigiberélica de los productos, cuando se aplicaron solos o en mezcla. los tres cultivares respondieron significativamente a la aplicación foliar de los inductores; los de mejor respuesta fueron el kn0 3 , seguido del pbz y por último la mezcla de inductores que favorecieron la disminución del crecimiento longitudinal del flujo. estos resultados concuerdan con los obtenidos por otros investigadores (bertwart, 1993; val mayor, 1987; mosqueda el al., 1980) quienes afirman que cuando se asperjan los árboles con kno), se asume que el nitrato acelera la formación de la nitrato reductasa cuya acción enzimática forma un producto intermedio la metionina que es el precursor directo del etileno, el que a la vez inhibe la elongación de tallos e induce la floración. el paclobutrazol inhibió la elongación del tallo y parece haber influido en el numero final de hojas (fuentes) por flujo, que son las que al final son las responsables del amarre y posterior llenado del fruto. las aplicaciones de kno) solo o en combinación con pbz si inducen la formación de panículas en los tres cultivares, destacándose su efecto en el cultivar vandyke, que fue el de mejor respuesta a la inducción. el mayor número de frutos producidos y amarrados correspondió al cultivar vandyke que fue el que mejor respuesta presentó a las aplicaciones de kno), y de pbz, pero no ocurrió lo mismo cuando se utilizó la mezcla de inductores que afectó el número de frutos, comparado con el testigo no tratado. al utilizar la mezcla de inductores se presentó una posible potenciación o sinergismo entre los inductores (pbz + kn03) que inhibió el alargamiento de los flujos y el número de hojas por flujo. este efecto parece ser benéfico en la fase vegetativa, más no en la fase reproductiva, en la que, índices de rendimiento como el número de panículas por árbol, el número de frutos producidos y el número final de frutos amarrados tuvieron una respuesta contraria, en detrimento del rendimiento final. 30 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 otro efecto del inductor sobre el flujo vegetativo, fue disminuir el desarrollo foliar y el número de fuentes para el llenado del fruto. el mayor número de frutos amarrados por el cultivar vandyke, parece estar relacionado con el mayor número de fuentes disponibles que contribuyen al llenado de los mismos. faltan más evidencias que nos permitan afirmar el número de fuentes requeridas para el llenado de las demandas (frutas) existentes. la acción de estas sustancias promotoras de la floración nitrato de potasio y paclobutrazol se centró en tres aspectos: 1) la reducción de la longitud de los flujos vegetativos, 2) facilitar el proceso de diferenciación de las yemas florales y 3) el aumento de la floración. de ahí que, puede afirmarse que los dos actúan como un inductores florales. conclusiones los tres cultivares presentaron una respuesta diferencial a la acción de sustancias promotoras de la inducción floral. los inductores kn0 3 y pbz en efecto, reducen el crecimiento longitudinal de los flujos (alargamiento del flujo) en los tres cultivares, siendo mayor su efecto sobre el cultivar kent. el mayor número de hojas producidas por flujo se obtuvo en el cultivar vandyke, lo cual le permitió una mayor cantidad de fuentes (hojas) para el sostenimiento de las demandas (frutos). en este caso se observó el efecto importante de las hojas en respuesta al estimulo químico para floración. el cultivar de mejor respuesta en cuanto al número de frutos producidos y amarrados por árbol fue el vandyke esto significa que de los tres cultivares evaluados este es el de menor problema para florecer, amarrar y sostener un mayor número de frutos por árbol. de acuerdo con los resultados observados, se observó que en la mezcla de inductores se presenta un fenómeno de potenciación o sinergismo entre los productos (kn0 3 + pbz) que inhibe la elongación de los flujos debido a su acción antigiberélica, pero, parece ir en detrimento del desarrollo reproductivo afectando índices de rendimiento como el número de panículas por árbol, el número de frutos producidos y el número final de frutos amarrados por árbol. las hojas juegan un papel crítico en la inducción floral, principalmente por el suministro de asimilados hacia los sitios de diferenciación floral. se requieren evidencias adicionales que permitan determinar el efecto de la disminución en el número de fuentes (hojas) y su influencia sobre el número de demandas producidas (frutos). literatura citada bertw art, c.f. control de la floración en mango. 11conferencia internacional del mango. fedemango, bogotá. 1993 bondad, n.d. and linsangan, e.. flowering in mango induced with potassium nitrato. hortscience, 14(4) :527-528. 1979 coy arrubilas, aguirre rafael. influencia del nitrato de potasio sobre la floración en mango manila en el estado de veracruz. méxico. pp. 60. 1986 chacko, e.k. kohli, r.r. and randha wa, g.s. flower induction en mango (mangifera indica l.) by 2 etiloro etahane phosphonic acid and ist possible use in control of biennal bearing. currosci: 41 (13): 500-505.1971 davies, p.j. the plant hormones: their nature, ocurrence, and functions. in: plant hormones and their role in plant growth and development. ed. martin nijhoffpublishers. p. 1-11. 1987 guerrero, r. el nitrato de potasio y la fertilización foliar en mango. mimeografiado. bogotá. 1990 mosqueda, v.r. y santos de la rosa, f. aspersiones de nitrato de potasio para adelantar e inducir la floración del mango en cv. manila en méxico. proc. trop. reg. am. socohort. sci. 25: 311-316.1980 navio, r.l., vargas, l.r. inducción floral en mango (mangifera indica l.) variedad tommy atkins, con nitrato de potasio. guamo.tolima. tesis de grado, facultad de agronomía, u.n. bogotá. 1992 nuñez, elisea y caldeira m. adelanto de la floración y cosecha en mango haden, con aspersiones de nitrato de amonio. ix congreso brasilero de fruticultura campinas, brazil, pp. 52.71987 reece, p.c., furr, lr., and cooper, w.c. further studies of floral induction in the «haden» mango (mangifera indica) amer. 1. bot 36: 734-740.1949 salisbury b.f. y ross c.w. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamericana s.a. de c.v. 4a. edición. 759 pp. 1994 valma yor, m.a.l. role of ethylene in potasium nitrate induced flowering in mango mangifera indica cv. carabao. philippines. univ. philippines los bahos. college laguerme. 101 pp. 1987 received for publication: 23 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.46240 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). ebenitez@unal.edu.co agronomía colombiana 32(3), 390-398, 2014 the history of research on oil palm bud rot (elaeis guineensis jacq.) in colombia historia de las investigaciones en pudrición del cogollo de la palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) en colombia édgar benítez and celsa garcía1 abstract resumen this article presents an overview of the main results obtained from research on oil palm bud rot. aetiologic studies with biotic and abiotic approaches were explored, aiming for a model that would help in the understanding of the ethology of this disease. it also discusses how the results of the studies are contradictory and how the arguments for biological causes have not shown progress. furthermore, the results of measuring the inf luence of abiotic factors, where there is greater consensus, are discussed; however, there is controversy due to the fact that different researchers placed different weight on the final model of this disease. this situation has led to controls being directed toward potential pathogens associated with the disease, as determined by circumstantial evidence, wherein the positive or negative response to the control may be confused with extrinsic factors such as disease escape or foci formation. even the role played by the insect rhynchophorus palmarum (l.) in the death of palms affected by this disease is in doubt. finally, this paper shows how the process of general disease research has important biases arising from the risk aversion of palm producers or the lack of continuity in results obtained by different research groups. en este artículo se exploran los estudios etiológicos bajo enfoques bióticos y abióticos de la enfermedad pudrición del cogollo de la palma de aceite. también se muestran las diferencias en los análisis y resultados de las investigaciones en la etiología biótica, así como sus sesgos. por otro lado se discute sobre los resultados que miden la inf luencia de factores abióticos, resultados que tampoco se libran de ser controvertidos y que dependiendo del investigador reciben diferentes niveles de ponderación en el modelo final de la enfermedad. esta situación ha generado que los controles dirigidos a los posibles patógenos asociados a la enfermedad, se tengan que basar en evidencias circunstanciales, donde la respuesta se confunde con factores extrínsecos a esta. inclusive la responsabilidad del insecto rhynchophorus palmarum (l.) en la muerte de las palmas afectadas por la enfermedad se puede considerar que está en duda. se muestra finalmente cómo el proceso de investigación general de la enfermedad presenta sesgos importantes que surgen de la presión de los agricultores a este sistema, el cual se da ante la inminencia de pérdidas económicas o a la falta de continuidad en el aprovechamiento de los resultados obtenidos por diferentes grupos de investigación. key words: epidemiology, tropical diseases, aetiology, abiotic stress, biotic stress. palabras clave: epidemiología, enfermedades tropicales, etiología, estrés abiótico, estrés biótico. introduction oil palm bud rot (br) is a disease that destroys the young tissue of palms. the initial lesions (fig. 1a) descend from the middle of unopened internal leaves (spears) towards the meristematic zone. the progress of the lesions leads to colonization by several pathogenic and saprophytic organisms, thereby completing the symptomatology (sarria et al., 2008). depending on the quantity of affected tissue and whether or not the infection reaches the meristem (fig. 1b), br can be a lethal disease (lethal bud rot, lbr) or a disease that only inhibits the growth of the palm for some period (chinchilla and durán, 1998). the former has been seen in the brazilian and ecuadorian amazon, certain zones of suriname, and the colombian western zone (wz) (franqueville, 2003; corredor et al., 2008). the latter (fig. 1c) has been reported in the eastern plains of colombia (epc) (fig. 2). a unique case occurred in the middle magdalena river valley (mmrv), where the infections did not reach the meristem, but, despite this, effective recovery did not occur (benítez, 2015). it was stated that the insect rhynchophorus palmarum l. (coleoptera: curculionidae) was the reason why the palms were unable to recover, due to its direct damage to the bud (hurtado et al., 2009; aldana de la torre et al., 2010; quintero, 2010; montes and ruiz, 2014). 391benítez and garcía: the history of research on oil palm bud rot (elaeis guineensis jacq.) in colombia figure 1. symptomology of oil palm bud rot. a, initial lesions in unopened leaves. b, necrosis descending toward the meristematic zone: b1 =petiolar bases, b2 = rotted tissue, b3 =meristematic zone; c, recovering palms with the production of new leaves after being affected by br. photographs: a and b were provided by cenipalma to the mire-pc project. figure 2. map of colombia showing the locations of the principal palm cultivation areas. a, uraba zone (uz); b, north coast zone (ncz); c, south of cesar zone (scz); d, middle magdalena river valley (mmrv) zone; e, eastern plains of colombia zone (epcz); f, western zone (wz). a b c a b c d e f 392 agron. colomb. 32(3) 2014 despite the fact that br symptoms are easy to recognize in productive plantations, there are two main reasons why diagnostic confirmation through the isolation of the causal agent with koch’s postulates has not been possible: first of all, contradictory studies on the causal agent and second, the fast growth of saprophytic and opportunistic organisms over rooted tissue make the isolation of any causal agent difficult. this is why only when the disease has disseminated throughout a population and formed foci is possible to differentiate it from other similar types of pathologies that have a lesser impact on the crop, such as juvenile disease, spear rot (martínez et al., 2014), or abiotic disorders (renard and quillec, 1984; villanueva, 1988; breure and soebagjo, 1991; louise et al., 2007). this fact has led to the development of breeding programs in colombia that use epidemiological approaches rather than direct inoculation for resistance selection (navia et al., 2014). economic importance the colombian association of palm producers recognizes the fact that one of the biggest challenges for sustainability in this agroindustry is diseases control (fedepalma, 2007; kraul, 2010). it was reported that, in 2007, the two more notable diseases, lethal wilt (lw) and br, resulted in losses of up to us$58.5 million (fedepalma, 2007) through a reduction in oil production that oscillated between 2.3 and 9.9% in the case of br (acevedo et al., 2000) and through palm deaths caused by lbr and lw. plantations have been devastated by br in the wz, affecting the economy of this region. reports for 2008 stated that 1,540 direct jobs were lost due to this disease, with reductions in the potential revenue of the region of up to 46%, amounting to close to us$ 120 million (corredor et al., 2008), and, according to fedepalma (2014a) for the regions puerto wilches (santander) and cantagallo (bolivar) in mmrv, br has resulted in losses of more than us$2.85 billion and more than 8,000 direct and indirect jobs. history br, as compared with other plant diseases, has had a short and accidental history that started at the beginning of the twentieth century. reinking made one the first reports in 1928 in panama (franqueville, 2003); nevertheless, van hall mentioned a similar symptomatology in india starting in 1920 (van hall, 1922). this disease has affected palm crops in latin american, part of africa (franqueville, 2003) and apparently in india (van hall, 1922). its effects have varied from lower production to the complete destruction of crops. in colombia, recent reports have been made for the mmrv zone where, in 2006, the first foci for the disease appeared (silva and martínez, 2009). this disease has demonstrated different levels of aggressiveness throughout the geography of colombia. it started in the uz in the 1960s, where its effects were devastating (franqueville, 2003). afterwards, the disease appeared in the 1990s in the epcz (tovar, 2014) and, although its incidence almost reached the entire zone in a period of three to four years (tovar, 2014), the recovery of the palms was high. this phenomenon has been explained by the fact that, in this zone, the wet and dry seasons are well-defined; however, this explanation has not been demonstrated. in this region, the producers initially started to eradicate diseased palms, but, once recovery of the palms was observed, they developed a practice called surgery, which consisted of removing all of the affected tissue in the bud area with the objective of giving way to healthy tissue and favoring the natural processes of recovery in the diseased palm. this practice was implemented by producers in subsequently affected zones: the mmrv and wz zones. however, the expected recovery was not seen in these two regions. it was speculated that the failure of this practice in these two zones was associated with the fact that, in the first years of the disease’s appearance, there were historically high rainfalls resulting from the la niña phenomenon between the years of 2005 and 2008 (noaa, 2014) and that there was a lack of coordination between the affected plantations, which impeded the implementation of opportune, coordinated and effective regional activities. at the beginning of the current decade, this disease was reported in the ncz; nevertheless, the evolution of this disease in this zone has yet to show the exponential behavior that has been seen in the rest of the country. this has facilitated the development of regional work incentives that, with coordination among the plantations, generate preventive and curative management plans, similar to the work done by plantations in the scz under the regional initiative called “palmeros unidos” (fedepalma, 2014b). parallel to the advance of the disease, an interaction has been reported with r. palmarum, wherein palms are being destroyed through the invasion of this insect (martínez et al., 2009). in this sense, r. palmarum adults are considered an opportunistic organism that detect the odor of rotting tissue and initiate the colonization of palm buds. their larvae can destroy internal structures and eventually reach the meristem, resulting in the death of the palm (fig. 3). however, to date, no study has been conducted to measure their impact on palm crops and those that have been published only offer circumstantial evidence. on the other hand, in evaluations carried out by the first author (unpublished data) on 11,000 palms affected by this disease 393benítez and garcía: the history of research on oil palm bud rot (elaeis guineensis jacq.) in colombia in the mmrv zone between 2008 and 2009, in the exponential phase of the epidemic, only 2.2% were infested with this insect: 0.3% with pupae, 0.9% with larvae, and 0.9% with adults, which is a very low incidence rate that did not demonstrate the superposition of generations and that, as a result, was not conclusive for determining this insect as a significant factor in palm deaths. figure 3. presence of r. palmarum larvae in oil palm plants affected by bud rot. photograph provided by cenipalma to the mire-pc project. aetiology of the disease the history of the aetiology of this disease has been approached from two angles: the infectious approach with koch’s postulates and the abiotic approach that considers br a physiological result of the palm’s interaction with adverse environmental conditions. franqueville (2003); bergamin filho et al. (1998), franqueville (2003), and bergamin et al. (1998) argued for abiotic origins; however, van der lande (1993) and van der lande and zadoks (1999) concluded that this disease is biotic in nature. biotic aetiology in the biotic discussion, there has been an abundance of hypotheses, arguments, contradictions, and conclusions for the responsibility attributable to the organisms involved in this pathogenic process. fig. 4 shows how, after almost a century of studies on this disease, sarria et al. (2008) agreed with reinking’s 1928 report, who stated that phytophthora sp. is the causal agent of this disease; nevertheless, it is important to emphasize that this genus is the only one to have been explicitly discarded by quillec (1983). there are also contradictions between the findings; for example, ploetz (2007a) reported thielaviopsis paradoxa as a possible casual agent but later discarded this idea in the same year (ploetz, 2007b), even suggesting that this disease does not have a biotic origin. interestingly, with the exception of viruses, viroids, phytoplasma (dollet, 1991, 1992; dollet et al., 1994) and nematodes (guevara and nieto 1999), almost all of the taxonomic groups of pathogenic microorganisms have been associated in one form or another with the pathogenesis of this disease (franqueville, 2003) (fig. 4). specifically, in regards to casual agents, the following have been implicated: erwinia sp. for bacteria (quillec et al., 1984; allen et al., 1995); thielaviopsis and fusarium for fungi (vargas, 1992; nieto, 1996; sánchez, 1990; gómez et al., 2000); and pythium and phytophthora for oomycete (quillec et al., 1984; nieto, 1996; sánchez et al., 1999; sarria et al., 2008). abiotic aetiology in the abiotic debate, the majority of authors have used the approach that nutritional factors have an effect on the increase or decrease of this disease. however, there are exceptions from authors such as pacheco et al. (1985), gómez (1995) and van slobbe, (1996), who indicated that the incidence of this disease is independent of the nutritional state of the soil or of the plant. notably, at the foliar level, the research results have indicated that the disease develops under conditions of high levels of the macroelements nitrogen, calcium, and magnesium and the microelement iron, and with deficiencies of the macroelements phosphorus and potassium in conjunction with the microelements zinc, copper, iron, and manganese. in regards to the soil values, it has only been reported that a general deficiency of nutrients is correlated with a higher incidence of the disease. for the other physicochemical properties of the soil, the findings agree on the idea that all of the variables associated with drainage problems, including porosity, water conductivity, clay content, and compaction, facilitate the development of br; likewise, the concentration of exchangeable aluminum and ph are variables that are highly correlated with this disease (fig. 5, tab. 1). all of these findings led to the development of the first disease management programs in colombia (munévar et al., 2001). in order to evaluate the inf luence of humidity on the development of epidemics, martínez (2010) reported that the disease has been more severe in regions with high precipitation, where the dry season is not well-defined, such as in the wz or the mmrv zone. this author noted that one or two weeks without precipitation results in a reduction in the number of lesions in the first stages of the disease, which shows that there is a relationship between precipitation and the advance of br; however, this assertion is not supported by any particular analysis. on the other hand, venturieri et al. (2009), in the pará zone of brazil, found negative correlations between water balance and incidence of the disease 394 agron. colomb. 32(3) 2014 figure 4. history of research on the biotic aetiology of bud rot disease in oil palm in colombia. dotted lines indicate that the study only found an association between the organism and the disease; solid lines indicate that the author(s) concluded that the organism is the causative agent. reinking(1928) as cited by franqueville(2003). 1928 reinking 1935 ghesquière 1954 bachy 1952 kovachich 1957 kovachich 1963 duff 1964 renard 1974 chavez 1976 renard 1979 ochoa, bustamante 1981 turner 1982 harper et al. 1983 quillec 1984 quillec et al. 1990 sánchez 1991 nieto, gomez 1992 vargas 1995 allen et al. 1996 nieto 1999 sánchez et al. 2000 gómez et al. 2008 sarria et al. first half of the 20th century second half of the 20th century 21st century phytophthora sp. erwinia sp. fusarium sp. bacteria bacillus sp. fungi pythium sp. thielaviopsis sp. when analyzing the moisture parameters with the use of geographic information systems. when the results from the biotic and abiotic approaches are compared, the first shows a larger number of inconsistencies than the second. this is the reason why opportune management based on agronomic and cultivation practices, including drainage management and improvement of the soil fertility, has been the only method that has demonstrated adequate control, as has been reported for the epz in colombia (munévar et al., 2001; fedepalma, 2008). agroecological factors, such as the reduction of possible inoculum through the eradication of diseased palms and the existence of vectors of the orthoptera order, have not been the object of systematic studies (gómez, 1995; franqueville, 2003; torres et al., 2008a, 2008b; martínez et al., 2009). genetic resistance advances have been slow for producing material in palm genetic breeding programs; since no protocols exist for the infection of the disease, breeders cannot clearly identify 395benítez and garcía: the history of research on oil palm bud rot (elaeis guineensis jacq.) in colombia porosity (1) drainage (3) compaction (2) hydraulic conductivity (1) aluminium (3) ph (2) clays (1) br n ut ri tio na l s ta te o f t he s oi l p hy si ca l p ro pe rt ie s of th e so il n ut ri tio na l s ta te o f t he le av es macroelements microelements n utritional factors in the soil nitrogen (2) zinc (2) cuprus (3) iron (1) phosphorus (2) potassium (2) calcium (2) magnesium (2) manganese (1) sulfur (2) potassium (1) calcium (1) zinc (1) cuprus (2) iron (2) manganese (2) borum (2) figure 5. diagram representing the studies that have been carried out on the relationship between abiotic factors and the oil palm bud rot. solid lines indicate an inverse relationship between the factor and oil palm bud rot and dotted lines indicate a direct relationship. the numbers in parentheses indicate the number of authors that repor ted the results, which can be seen in tab. 1. table 1. summary of the principal studies on the relationship between physicochemical variables of the soil and foliar nutrients with the incidence of oil palm bud rot. site author variable association with the development of br foliar chinchilla-lópez and durán(1999); acosta and munévar(2003) phosphorus chinchilla-lópez and durán(1999); acosta and munévar (2003) potassium chinchilla-lópez and durán(1999); viégas et al. (2000) zinc chinchilla-lópez and durán (1999); viégas et al. (2000); acosta and munévar (2003) copper viégas et al. (2000) manganese chinchilla-lópez and durán (1999); acosta and munévar (2003) calcium + chinchilla-lópez and durán (1999); acosta and munévar (2003) magnesium + de rojas peña and ruiz (1972); gómez et al. (2000) nitrates + chinchilla-lópez and durán (1999) nitrogen + viégas et al. (2000) iron + soil de rojas peña and ruiz (1972); gómez et al. (2000); rodrigues et al. (2000); hartley (1965); franqueville (2003) drainage rodrigues et al. (2000) water conductivity acosta and munévar (2003) porosity silveira et al. (2001); acosta and munévar (2003) sulfur silveira et al. (2001) calcium cristancho et al. (2007) potassium silveira et al. (2001); acosta and munévar (2003) boron silveira et al. (2001); acosta and munévar (2003) copper silveira et al. (2001); acosta and munévar (2003) iron silveira et al. (2001); cristancho et al. (2007) manganese acosta and munévar (2003); franqueville (2003) ph de rojas peña and ruiz (1972); gómez et al. (2000) clay + rodrigues et al. (2000); franqueville (2003) compaction + acosta and munévar (2003); franqueville (2003); cristancho et al. (2007) aluminum + 396 agron. colomb. 32(3) 2014 resistant genotypes. furthermore, in the cases that have shown a possible resistance response, it could have been the result of disease escape (louise et al., 2007; chinchilla et al., 2007). however, despite these disadvantages, the hybrid material elaeis oleifera h.b.k. × e. guineensis jacq. has been reported to be resistant (amblard et al., 2004; louise, et al., 2007; zambrano and amblard, 2007; navia et al., 2014), as well as seeds with parental sources from material of the ekona region of the democratic republic of the congo (chinchilla et al., 2007). these resistant materials are being planted in the most affected zones, wz and mmrv, with positive results to date. another interesting methodology was reported by navia et al. (2014), wherein they used the epidemiological approach to select for resistant materials. they calculated the disease progress rate (r) for different genetic materials and defined the resistance based on this value. however, possible disease escape cannot be ruled out. final considerations this framework of inconsistencies and reformulations in the the aetiological question could be caused by the failure of the classic phytopathological model to give a conclusive answer, resulting in divergent approaches for this type of pathosystems. furthermore, the debate has been centered on the circumstances of the disease rather than on the analysis of experimental information. another factor revealed in this analysis was the little coordinated work of the research groups, within and between the institutions that decided to conduct studies on this disease. there are plantations that, due to their size, can support research infrastructure and, as a management strategy, have decided to conduct their own research, leading to a high number of studies on the disease, generating redundant studies and contradicting results, in short, disarticulation between the research groups. producer associations exert pressure on research institutes because of the lack of convincing short-term results and demand changes in research priorities. research processes for this pathosystem require years to obtain results and are halted under this situation. as a result, the logic of the studies is based on fears of imminent losses rather than on technical scientific discussion. br is a disease that differs in many aspects from the more well-known common diseases, including the group of diseases considered by forest pathologist as declines (manion, 1991; chinchilla, 2011, personal communication) that has characteristics that vary from those of br, mainly in terms of the temporal and spatial speed of propagation (manion, 1991; ostry et al., 2011). however, it is plausible that a study on br could be focused on a complex analysis scheme as proposed by wallace (1978) and ostry et al. (2011), who agreed with franklin et al. (1987), and hyink and zedaker (1987) that this type of disease has both pathological and ecological problems and that, in order to establish diagnostic methods, studies must be carried out with a synoptic approach with multiple regression equations. nevertheless, wallace (1978) recommended that, in order to decide whether or not to consider determinant factors of the disease, researchers must select the more probable; in this sense, there has been a return to the report by sinclair (1967) and ostry et al. (2011), who summarized declines into three groups: predisposing factors, inciting factors, and contributing factors, which can be used as a study scheme for future research on br. finally, as with decline diseases, it is clear that it is not necessary to create a group of different diseases for their classification and that the concept of a disease triangle as proposed by ostry et al. (2011) and scholthof (2007) is sufficient for explaining any pathogenic process; therefore, and by way of summary, considering that the cause and effect relationship between the elements of the triangle of the disease are not being fully quantified or validated and a comprehensive view of the problem is not being undertaken, the aetiology of this disease will not be fully understood, culminating in the consequences already seen in the devastated regions. literature cited acevedo a., n.j., p. buriticá c., j.a. garcía n., and n. gálvis d. 2000. valoración económica de las pérdidas en aceite generadas por la pudrición de cogollo en los llanos orientales de colombia. palmas 21, 53-62. acosta, a. and f. munévar. 2003. bud rot in oil palm plantations: link to soil physical properties and nutrient status. better crops int. 17, 22-25. aldana de la torre, r.c., j.a. aldana de la torre, and o.m. moya. 2010. biología, hábitos y manejo de rhynchophorus palmarum l. (coleoptera: curculionidae). tech. bull. 23 cenipalma, bogota. allen, w., a. paulus, s. van gundy, t.r. swinburne, m. ollagnier, and j.l. renard. 1995. report on the mission to ecuador. palmeras del ecuador-palmoriente. 13th-20th february 1995. document cirad-cp, montpellier, france. amblard, p., n. billotte, b. cochard, t. durand-gasselin, j.c. jacquemard, c. louise, b. nouy, and f. potier. 2004. el mejoramiento de la palma de aceite elaeis guineensis y elaeis oleifera por el cirad-cp. palmas 25(special issue ii), 306-310. 397benítez and garcía: the history of research on oil palm bud rot (elaeis guineensis jacq.) in colombia benítez, e. 2015. epidemiología de la pudrición del cogollo de la palma de aceite. phd thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota. bergamin filho, a., l. amorim, f.f. laranjeira, r.d. berger, and b. hau. 1998. análise temporal do amarelecimento fatal do dendezeiro como ferramenta para elucider sua etiología. fitopatol. bras. 23, 391-396. breure, c.j. and f.x. soebagjo. 1991. factores relacionados con la incidencia del arco defoliado en la palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) y su efecto sobre el crecimiento y la producción. palmas 12, 47-58. chinchilla, c. and n. durán. 1998. manejo de problemas fitosanitarios en palma de aceite: una perspectiva agronómica. palmas 19(special issue), 242-256. chinchilla-lópez, c.m. and n. durán. 1999. nature and management of spear rot-like problems in oil palm: a case study in costa rica. pp. 97-126. in: proc. 1999 porim int. palm oil cong.: emerging technologies and opportunities in the next millennium (agriculture). kuala lumpur. chinchilla, c., a. alvarado, h. albertazzi, and r. torres. 2007. tolerancia y resistencia a las pudriciones del cogollo en fuentes de diferente origen de elaeis guineensis. palmas 28(special issue i), 273-284. corredor r., a., g. martínez l., and a. silva c. 2008. problemática de la pudrición del cogollo en tumaco e instrumentos para su manejo y la renovación del cultivo. palmas 29, 11-16. cristancho r., j.a., c.e. castilla c., m. rojas m., f. munévar m., and j.h. silva ch. 2007. relación entre la saturación de al, mg, k y la tasa de crecimiento de la pudrición de cogollo de la palma de aceite en la zona oriental colombiana. palmas 28,25-35. de rojas peña, e. and e. ruiz. 1972. factores predisponentes a la pudrición de cogollo en la palma africana (elaeis guineensis jacq.) en turbo, colombia. igac, bogota. dollet, m. 1991. etiología de la pudrición de cogollo. investigaciones virológicas conducidas por el irho. palmas 12, 33-37. dollet, m. 1992. stratégies used in etiological research on coconut and oil palm diseases of unknown origin. pp. 95-114.in: maramorosh, k. (ed.). plant diseases of viral, viroid, mycoplasma and uncertain etiology. oxford & ibh pub. co. pvt., nueva deli. dollet, m., l. mazzolini, and v. bernard. 1994. research on viroidlike molecules in oil palm. coconut improvement. pp. 62-65. in: foale, m.a. and p.w. lynch (ed.). coconut improvement in the south pacific: proceedings of a workshop in taveuni, fiji islands. proc. 53. aciar, canberra. fedepalma. 2007. enfermedades en palma de aceite: un reto a la sostenibilidad de la agroindustria. palmas 28, 5-8. fedepalma. 2008. acercamiento científico a la solución del problema de la pudrición del cogollo de la palma de aceite. palmas 29, 5-6. fedepalma. 2014a. avanza consolidación de franja sanitaria para contener la pudrición del cogollo. in: http://web.fedepalma. org/node/699; consulted: november, 2014. fedepalma. 2014b. palmeros unidos, unión de voluntades para enfrentar la pc. in: http://palmaldia.org/xii-reunion-tecnica/ consuelo; consulted: november, 2014. fra n k lin, j.f., h.h. shuga r t, a nd m.e . ha rmon, 1987. tree death as an ecological process. bioscience 37, 550-556. doi: 10.2307/1310665 franqueville, h. 2003. oil palm bud rot in latin america. exp. agric. 39, 225-240. doi: 10.1017/s0014479703001315 gómez c., p.l. 1995. estado actual de la investigación sobre pudrición de cogollo. palmas 16, 9-23. gómez, p., l. ayala, and f. munévar. 2000. characteristics and management of bud rot, a disease of oil palm. pp. 545-553. in: pushparajah, e. (ed.). plantation tree crops in the new millennium: the way ahead. vol. 1. the incorporated society of planters, kuala lumpur. guevara á., l.a. and l.e. nieto p. 1999. nematodos asociados con palmas de aceite (elaeis guineensis jacq.) afectadas con pudrición de cogollo. palmas 20, 93-99. hartley, c.w.s. 1965. some notes on the oil palm in latin america. oléagineux 20, 359-363. hyink, d.m. and s.m. zedaker. 1987. stand dynamics and the evaluation of forest decline. tree physiol. 3, 17-26. doi: 10.1093/ treephys/3.1.17 hurtado c., r., v. rincón r., and l.c. martínez.2009. análisis exploratorio de las capturas de rhynchophorus palmarum l. (coleoptera: curculionidae) en lotes afectados por pudrición del cogollo en la zona occidental palmera colombiana. palmas 30, 36-50. kraul, c. 2010. disease lays waste to colombia oil palms. in: los angeles times, http://articles.latimes.com/2010/apr/07/world/ la-fg-colombia-palms8-2010apr08; consulted: november, 2014. louise, c., p. amblard, h. franqueville, d. benavides, and c. gallardo. 2007. investigaciones dirigidas por el cirad sobre las enfermedades del complejo pudrición del cogollo en la palma aceitera en latinoamérica. palmas 28 (special issue i), 345-362. manion, p.d. 1991. tree disease concepts. 2nd ed. prentice-hall, englewood cliffs, nj. martínez, g., n.a. arias, g.a. sarria, g.a. torres, f. varón, c. noreña, s. salcedo, h. aya, j.g. ariza, r. aldana, l.c. martínez, o. moya, and c.a. burgos.2009. manejo integrado de la pudrición del cogollo (pc) de la palma de aceite. fedepalma; cenipalma; sena, sac, bogota. martínez l., g. 2010. pudrición del cogollo, marchitez sorpresiva, anillo rojo y marchitez letal en la palma de aceite en américa. palmas 31, 43-53. martínez, g., g.a. sarria, g.a. torres, f. varón, a. drenth, and d.i. guest.2014. nuevos hallazgos sobre la pudrición del cogollo de la palma de aceite en colombia: biología, detección y estrategias de manejo. palmas 35, 11-17. montes, l. and e. ruiz. 2014. eficacia y costo del trampeo para capturar rhynchophorus palmarum (l.) usando caña de azúcar y melaza aislada. palmas 35, 33-40. munévar m., f., a. acosta g., and p.l. gómez c. 2001. factores edáficos asociados con la pudrición del cogollo de la palma de aceite en colombia. palmas 22, 9-19. navia, e.a., r.a. ávila, e.e. daza, e.f. restrepo, and h.m. romero. 2014. assessment of tolerance to bud rot in oil palm under field conditions. eur. j. plant pathol. 140, 711-720. doi: 10.1007/ s10658-014-0491-9 398 agron. colomb. 32(3) 2014 nieto p., l.e. 1996. síntomas e identificación del agente causal del complejo pudrición de cogollo de la palma de aceite, elaeis guineensis jacq. palmas 17, 57-60. noaa, national oceanic and atmospheric administration. 2014. changes to the oceanic niño index (oni) in: national weather service, http://www.cpc.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml; consulted: november, 2014. ostry, m.e., r.c. venette, and j. juzwik. 2011. decline as a disease category: is it helpful? phytopathology 101, 404-409. doi: 10.1094/ phyto-06-10-0153 pacheco, a.r., b. tailliez, r.l. rocha de souza, and e.j. de lima. 1985. les déficiences minérales du palmier à huile (elaeis guineensis jacq.) dans la région de belém (parà, brésil). oléagineux 40, 295-309. ploetz, r. 2007a. diseases of tropical perennial crops: challenging problems in diverse environments. plant dis. 91, 644-663. doi: 10.1094/ pdis-91-6-0644 ploetz, r.c. 2007b. manejo de enfermedades en cultivos perennes tropicales. palmas 28 (special edition i), 326-338. quillec, g. 1983. etude de la pourriture du cœur de shushufindi (equateur). institut de recherches pour les huileset oléagineux (irho), paris. quillec, g., j.-l. renardand h. guesquière. 1984. le phytophthora heveae du cocotier: son rôle dans la pourriture du cœur et dans la chute des noix. oléagineux 34, 477-485. quintero r., j.l. 2010. dinámica de captura de adultos de rhynchophorus palmarum l. (coleoptera: curculionidae) en la red de monitoreo de la zona occidental. palmas 31, 17-27. renard, j.l. and g. quillec. 1984. enfermedades destructoras de la palma africana en el áfrica y suramérica. palmas 6, 9-16. rodrigues, t.e., i. de j.m. viegas, d.r. trindade, h.m. martins, and r. cordeiro. 2000. inf luência das propriedades físicas do solo na ocorrência do amarelecimento fatal do dendezeiro. fitopatol. bras. 25, 350-351. sarria, g.a., g.a. torres, h.a. aya, j.g. ariza, j. rodríguez, d.c. vélez, f. varón, and g. martínez. 2008. phytophthora sp. es el responsable de las lesiones iniciales de la pudrición de cogollo (pc) de la palma de aceite en colombia. palmas 29(special issue), 31-41. sánchez p., a. 1990. enfermedades de la palma de aceite en américa latina. palmas 11, 5-38. sánchez, n.j.,l. ayala s.,e. álvarez, and p.l. gómez c. 1999. patogenicidad, identificación y caracterización molecular de phytophthora spp. en palma de aceite. ceniavances 60, 1-4. scholthof, k.b. 2007. the disease triangle: pathogens, the environment and society. nat. rev.microbiol.5: 152-156. doi: 10.1038/ nrmicro1596 silva c., a. and g. martínez l. 2009. plan nacional de manejo de la pudrición del cogollo fedepalma – cenipalma. palmas 30, 97-121. silveira, r., a. vieiga, e. ramos, and j. parente. 2001. evolução da sintomatología do amarelecimento fatal a adubações com omissão de macro e micronutientes. denpasa, belém, brazil. sinclair, w.a. 1967. decline of hardwoods: possible causes. proc. int. shade tree conf. 42, 17-32. torres, g.a., g.a. sarria, f. varón, and g. martínez. 2008a. evidencias circunstanciales de la asociación de especies de la familia tettigoniidae con el desarrollo de lesiones iniciales de la pudrición del cogollo de la palma de aceite. palmas 29(special issue), 53-61. torres, g.a., g.a. sarria, s. salcedo, f. varón, h.a. aya, j.g. ariza, l. morales, and g. martínez. 2008b. opciones de manejo de la pudrición del cogollo (pc) de la palma de aceite en áreas de baja incidencia de la enfermedad. palmas 29(special issue), 63-72. tovar, j. 2014. comportamiento de la enfermedad pudrición del cogollo (pc) de la palma de aceite en las plantaciones ubicadas en los llanos orientales colombianos. coordinación de manejo sanitario núcleos palmeros zona oriental, fedepalma, bogota. van der lande, h.l. 1993. studies on the epidemiology of spear rot in oil palm (elaeis guineensis jacq.) in suriname. landbouw universiteit, wageningen, the netherlands. van der lande, h.l. and j.c. zadocks. 1999. spatial patterns of spear rot in oil palm plantations in surinam. plant pathol. 48, 189-201.doi: 10.1046/j.1365-3059.1999.00331.x van hall, c.j.j. 1921. diseases and pests of cultivated plants in the dutch east indies in 1920. med. van het inst. voor plant. 46. 50 p. in: imperial bureau of mycology. 1922. rev. appl. mycol. 1, 18-20. van slobbe, w.g. 1996. oil palm estate denpasa and other oil palm plantings in parana. ii. second interim report of short-term consultancy on the progress of fatal yellowing disease (amarelecimento fatal – af). belém, brazil. vargas, m. 1992. fusarium solani: agente causal del complejo pudrición de cogollo? palmas 13, 59-67. venturieri, a., w.r. fernandes, a.j. boari and m.a. vasconcelos. 2009. relação entre ocorrência do amarelecimento fatal do dendezeiro (elaeis guineensis jacq.) e variáveis ambientais no estado do pará. pp. 523-530. in: anais xiv simpósio brasileiro de sensoriamento remoto. inpe, natal, brazil. viégas, i.j.m., j.j. furlan, d.a.c. frazão, and m.m.f. batista. 2000. inf luência do micronutriente ferro naocorrência do amarelecimento fatal do dendezeiro. tech. bull. 32 embrapa amazônia oriental, belém, brazil. vi l lanueva g., a. 1988. apreciaciones acerca del seminario internacional sobre identificaciones y control de organismos y/o factores causantes del síndrome conocido como spearrot en palma de aceite. palmas 9, 37-46. wallace, h.r. 1978. the diagnosis of plant diseases of complex etiology. annu. rev. phytopathol. 16, 379-402.doi: 10.1146/ annurev.py.16.090178.002115 zambrano r., j.e. and p. amblard. 2007. resultados de los primeros ensayos del cultivo de híbrido interespecífico de elaeis oleifera x elaeis guineensis en el piedemonte llanero colombiano (hacienda la cabaña s.a.). palmas 28(special issue i), 234-240. introduction farmers have observed variations in the soil across the centuries that are attributes of the management of their crops; nevertheless, their areas under cultivation are managed as if they were uniform. during the last few decades, with the realization that these areas are not uniform, these variations in the soil are taken into consideration, changing the management for each one of them and adopting modern technologies to increase the crops productivity and optimize the use of fertilizers and other external inputs. these changes have led to a search for new alternative technologies and new concepts for the management of the productive process, due to large amounts of information, which vary in space and time. the soil variability occurs due to factors that act at different spatial and temporal scales, produced by natural, complex pedagogical processes (relief and moisture regimes) or induced by human actions (molin et al., 2008), as happens in the crops production, which modify the variability of thea soil (burgos et al., 2006), especially in tasks such as tilling and fertilization, principally on the surface (camacho-tamayo et al., 2008). the characterization of the spatial variability of the soil allows a better understanding of the complex relationships received for publication: 6 november, 2009. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 centro nacional de pesquisa de solos embrapa/cnps, río de janeiro-rj, brasil. 2 professor doutor, universidade estadual del maranhão, são luis – ma, brasil. 3 professor, departamento de engenharia civil y agrícola, universidade nacional da colômbia, bogotá. 4 corresponding author: jhcamachot@unal.edu.co agronomía colombiana 29(1), 99-106, 2011 evaluation of corn production parameters and their spatial relationship with chemical attributes of the soil evaluación de parámetros productivos de maíz y su relación espacial con atributos químicos del suelo alba leonor da s. martins1, emanoel g. de moura2, and jesús h. camacho-tamayo3, 4 abstract resumen the characterization of the soil spatial variability allows a better understanding of the relationships between the soil attributes and the environment. the objective of the study was to evaluate the spatial variability of corn production parameters and their relationship with soil chemical attributes. the study was carried out in the municipality of miranda do norte (ma, brazil) in a typic plinthaquults. a mesh of 113 points was designed, taking samples at regular distances of 10 m, determining ph, organic material, p, k, ca, mg, and exchangeable acidity. the corn production parameters were ear weight, weight of 100 grains, and yield. the results were analyzed by means of descriptive statistics and geostatistical techniques. the ph and the weight of 100 grains were the only attributes with low variability. the sum of the bases did not show spatial dependence. the corn yield and the ear weight showed similar high correlation and spatial dependence. the production parameters showed a significant influence of the soil chemical attributes, principally those that define the acidity and the cations presence. the contour maps allowed the identification of the soil spatial attributes and their relationship to corn yield. la caracterización de la variabilidad espacial del suelo permite una mejor comprensión de las relaciones entre las características del suelo y el ambiente. el objetivo del trabajo fue evaluar la variabilidad espacial de parámetros productivos del maíz y su relación con atributos químicos del suelo. el estudio se realizó en el municipio de miranda do norte (ma-brasil) en un typic plinthaquults. se diseñó una malla de 113 puntos, tomando muestras cada 10 m y determinando ph, materia orgánica, p, k, ca, mg y ac.i. los parámetros productivos del maíz fueron peso de la espiga, peso de 100 granos y productividad. los resultados fueron analizados mediante estadística descriptiva y técnicas de geoestadística. el ph y el peso de 100 granos fueron los únicos atributos con baja variabilidad. la suma de bases no presentó dependencia espacial. la producción de maíz y el peso de la espiga presentaron alta correlación y dependencia espacial similares. los parámetros productivos presentaron influencia significativa de los atributos químicos del suelo, principalmente aquellos que definen la acidez y la presencia de cationes. los mapas de contorno permitieron verificar la distribución espacial de los atributos del suelo y su relación con la productividad de maíz. key words: precision agriculture, spatial structure, zea mays l., semivariogram, kriging. palabras clave: agricultura de precisión, estructura espacial, zea mays l., semivariograma, kriging. 100 agron. colomb. 29(1) 2011 between the soil attributes and the environment (goovaerts, 1998), helping decision-making for the adequate soil use and crops production (bouma et al., 1999). interest in information relevant to the soil spatial attributes has increased, resulting in the development of models and management systems (godwin and miller, 2003). however, site specific management of the soil by can be unviable if the cost of the required analyses is high (bongiovanni and lowenberg-deboer, 2000). determining the variability of the soil attributes by means of appropriate sampling and processing of the results using tools such as geostatistics can establish optimum distances and the dependence between two or more variables can lead to a reduction of the sampling costs. geostatistics is a tool that is adequate for understanding the variation of the soil attributes, and can be used at different scales on the basis of precise initial data, depending on the desired resolution of the study (webster, 2008). šamonil et al. (2010) affirm that there exists a heterogeneity of the attributes in different types of soils, and that the spatial dependence is influenced by the relief, which leads to establishing areas of management differentiated on the basis of each attribute analyzed, and also indicates the necessity of carrying out studies of the different classes of soil. this study had the aim of evaluating the spatial variability of some corn production parameters and their relationship with the chemical attributes, in a typic plinthaquults, by means of statistical and geostatistical techniques. materials and methods area of study the study was carried out in the municipality of miranda do norte (ma, brazil), in 1 ha cultivated with corn (zea mays l.) under an agroforestry system, a zone where family agriculture predominates, located at 3° 36’ 47” south latitude, 44° 34’ 30” west longitude and 53 m.a.s.l. the soil is a typic plinthaquults, with medium texture and flat relief. according to köppen classification, the region is aw’tropical humid climate, with an average temperature of 27°c and precipitation between 1600 and 2000 mm annually, concentrated in the months of december and june, a dry climate predominating in other months. sampling and laboratory analysis for the sampling, a mesh of 113 points was designed, regularly distanced each 10 m. at each point, soil samples were taken at a depth of 0 0.20 mm, which were air dried until they reached an equilibrium point and later were passed through a sieve of 2 mm, for the performance of the analysis, obtaining ph (cacl2 0.01m), available p content (resin), organic matter (om), k, ca, mg and exchangeable acidity ac.e, according to the methodology proposed by raij et al. (2001). on the basis of these results the cation exchange capacity (cec) was calculated, the sum of the bases (sb) and base saturation (v%) of the soil. corn productivity was evaluated by collecting ears in an area of 8 m2 at intervals of 10 x 10 m, in order to estimate the average ear weight (ew), crop yield (cy) and weight of 100 grains (gw). processing and data analysis initially an exploratory study of data was carried out, calculating average, median, minimum and maximum, coefficient of variation (cv), skewness and kurtosis. additionally the kolmogorov-smirnov test was carried out in order to evaluate the normality. all of the statistical analyses were processed using the software spss™ 17.0. for the analysis of the cv, the warrick and nielsen classification (1980) was considered, with low variability for values lower than 12%, medium between 12 and 60%, and high for values greater than 60%. for the fit of the experimental data to the theoretical semivariogram models, the regionalized variable theory was considered, which uses different methods of analysis of spatial variation, one of them being the semivariogram (webster and oliver, 2007). on the basis of the fit to these models, the nugget (c0), sill (co+c) and range (a) were determined, besides the degree of spatial dependence (dsd) as the ratio between the nugget and the sill (c/co+c), being considered strong for dsd above 0.75, moderate for dsd between 0.25 and 0.75 and weak for dsd below 0.25 (cambardella et al., 1994). the semivariograms were calculated using the program gs+. for the selection of the theoretical semivariogram models, the least sum of squared residuals (ssr), the coefficient of determination (r2) of the equation of fit and similar values obtained between the real and the estimated value were considered, which are obtained in the crossed validation, appropriate indicators for such purpose (faraco et al., 2008; johann et al., 2010). on the basis of the semivariogram models of the attributes that expressed spatial dependence, interpolation by ordinary kriging was carried out, which is considered the best unbiased linear estimator and that of least variance (diggle and ribeiro, 2000), for making a prediction at non-sampled sites, the results being shown by means of contour maps. this procedure was performed using the program surfer v.9 (golden software inc., 2008). 101s. martins, de moura, and camacho-tamayo: evaluation of corn production parameters and their spatial relationship with chemical attributes of the soil results and discussion statistical analysis according to the kolmogorov-smirnov test, not all the attributes approach normal distribution (tab. 1), in that the p, ph, cation exchange capacity (cec) and base saturation (v) showed great differences between the mean and the median and high values of skewness in relation to the other attributes analyzed. a similar situation was observed for the production values of the ear weight (ew) and crop yield (cy). according to cressie (1993), more than normality it is convenient to verify that the distribution does not show long tails, in order not to compromise the results, especially when kriging is carried out, where the estimations are based on mean values (warrick and nielsen, 1980). another important fact is the occurrence of the proportional effect between the mean and the data variance, along a surface, which permits estimating defined sills in the theoretical semivariogram models. for the other attributes and gw, the values found for the mean and the median are similar, indicating symmetric distributions, which are verified by the values close to zero for skewness and kurtosis, approaching normal distribution, which is confirmed by the normality test. crop yield and ew showed medium variability. in the case of these parameters, it is convenient to consider that their behavior depends not only on the edaphic conditions and that their variability can be affected by environmental conditions (i.e. wind and relative humidity) which influence the process of pollination (ortega and santibañez, 2007). according to the coefficient of variation (cv), the ph and gw showed low variability. this characteristic of low variability of the ph is reported by several authors in different soil classes (camacho-tamayo et al., 2008; cruz et al., 2011). the other attributes showed medium variability, highlighting the fact that the p and the k were the attributes with the greatest variability (cv of 45.90% and 38.80% respectively), explained by the incorporation of these elements in agricultural production (camacho-tamayo et al., 2008). geostatistical analysis the sum of the bases was the only attribute that did not show a fit to the theoretical semivariogram models, indicating that their behavior in the soil is random, showing a seed effect (tab. 2). the attributes fit different models, with a predominance of spherical and exponential models. because of the values obtained for the coefficient of determination (r2) and the crossed validation coefficient (cvc), it can be seen that the fit to the models was adequate, with values close to one in the majority of the attributes analyzed, as is also reported by silva et al. (2003), in that ca and mg exhibited the lowest values of r2, possibly influenced by the anthropic management, occasioned by the surface distribution of amendments, a practice that is carried out in this zone with frequency in corn cultivation, which modifies the natural distribution of the attributes (camacho-tamayo et al., 2008). the greatest ranges were observed for ph, ac.e, cec and v, attributes that are strongly correlated. of the production table 1. descriptive statistics of organic matter (om), ph, p, k, ca, mg, exchangeable acidity (ac.e), sum of bases (sb), cation exchange capacity (cec), base saturation (v), weight of 100 grains (gw), ear weight (ew) and crop yield (cy). attribute mean median cv, % minimum maximum skewness kurtosis k-s om, g kg-1 38,188 38,00 18,76 25,00 58,00 0,56 0,00 ns ph 47,541 46,00 8,60 42,00 59,00 0,85 -0.06 * p, mg dm-3 16,505 14,00 45,90 5,200 39,00 0,8 0.01 * k , mmolc dm -3 19,32 20,00 38,80 0,2 38,00 -0,20 0.07 ns ca, mmolc dm -3 20,503 20,45 30,40 8,00 33,60 0,11 -0.69 ns mg, mmolc dm -3 21,924 21,70 17,65 12,20 32,00 0,23 0.19 ns ac.e, mmolc dm -3 33,98 34,00 31,29 13,00 58,00 0,21 -0.39 ns sb, mmolc dm -3 44,83 44,50 18,50 26,40 66,00 0,06 -0.65 ns cec, mmolc dm -3 79,67 77,6 15,14 58,1 111,8 0,66 -0.16 * v, % 57,186 56,00 17,98 36,60 81,30 0,38 -0.59 * gw, g 25,79 25,80 5,96 21,90 29,40 -0,08 -0.27 ns ew, g 87,23 78,3 37,13 40,00 154,4 0,63 -0.65 * cy, kg ha-1 3,01 2,70 39,5 1,10 5,40 0,56 -0.63 * cv: coefficient of variation; k-s: kolmogorov-smirnov test (p ≤ 0.05), *: significant. 102 agron. colomb. 29(1) 2011 table 2. parameters of the variogram models obtained of organic matter (om), ph, p, k, ca, mg, exchangeable acidity (ac.e), sum of bases (sb), cation exchange capacity (cec), base saturation (v), weight of 100 grains (gw), ear weight (ew) and crop yield (cy). atributte model co co+c range, m c/co+c r2 cvc om exponential 17,03 38,35 76,80 0,56 0,90 0,90 ph exponential 0,06 0,29 103,20 0,78 0,97 0,95 p spherical 23,14 46,29 92,20 0,50 0,91 0,94 k spherical 0,16 0,38 39,00 0,59 0,83 1,01 ca exponential 3,20 29,77 21,60 0,89 0,69 0,97 mg exponential 5,16 12,59 60,30 0,59 0,78 0,92 ac.e gaussian 21,00 100,34 99,94 0,79 0,99 1,01 sb ne 51,05 51,05 cec gaussian 51,40 114,30 107,04 0,55 0,81 0,83 v gaussian 46,80 130,10 98,73 0,64 0,99 1,00 gw spherical 0,80 1,86 45,80 0,57 0,94 0,93 ew spherical 0,05 0,12 106,20 0,62 0,93 1,09 cy exponential 0,66 1,46 107,70 0,85 0,84 1,00 ne: nugget effect; r2: coefficient of determination; cvc: cross validation coefficient. parameters, ew and cy showed similar ranges, and a strong correlation can be seen between them, indicating that the greater the ear weight the greater the productivity. no attribute or production parameter showed weak dsd. the variables that fit to spherical models showed moderate dsd. the attributes ph, ca and ac.e, as well as cy, showed strong dsd. a moderate dsd of ph, p, k and mg is also reported for oxisols (camacho-tamayo et al., 2008), indicating that it is a common characteristic in soils undergoing crop production. lineal correlation and kriging the correlation analysis revealed that of the greatest coefficients found among the attributes (tab. 3), those that explain the linear relationship of the soil acidity (ph and ac.i) to the contents of ca and mg stand out, and as a consequence the sum of bases, cation exchange capacity (cec) and base saturation (v). this behavior is confirmed in the contour maps, where areas of high values of ph (fig. 1d) showed the greatest values of v (fig. 1e) and the least values of ac.e. the om also showed a significant correlation with v, which is reasonably verified in the contour maps (figs. 1e and 1f). according to canellas et al. (2000), the om directly influences the behavior of v and cec. another important fact is the strong influence of the ac.e on cec, attributes that showed high positive correlation and that can be seen in the maps (figs. 2e and 2f) and in the semivariograms obtained for these attributes, which fit the same model (tab. 2), with similar range. this behavior is also reported by salviano et al. (1998) and is explained by the greater presence of this cation in the soil, with respect to the others used in the calculation of the cec (tab. 1). for the production parameters, it can be seen that only gw showed a significant correlation with the content of k, indicating that k directly influences gw. this significant correlation is reflected in the contour maps, where areas with greater grain weight correspond to areas of greater k content (figs. 1a and 2b), being divergent at the bottom right of the maps. corn productivity is strongly affected by ew, as is proven in the significant correlation and the resemblance of the contour maps between these parameters (figs. 1b and 1c). the influence of the om on the formation of the ears and corn yield is also verified, parameters that showed a positive correlation. the attributes related to the soil acidity also influenced cy and the ears formation. the low relationship between production and the p and k contents is also reported by other authors (santos et al., 2001), but does not correspond to the majority of the studies of fertility, which show a direct relationship between these attributes and grain production. a possible explanation for these results is the high rate of fertilization with nutrients applied homogeneously by the farmers of the zone, which can hide the effects of the inherent fertility of the soil. another explanation could be that the level of fertility of the soil at the time of the study was not a limiting factor for yield, and that possibly there are other determining attributes of the soil for crop production, such as the physical attributes or the presence of microorganisms (ortega and santibáñez, 2007). 103s. martins, de moura, and camacho-tamayo: evaluation of corn production parameters and their spatial relationship with chemical attributes of the soil figure 1. contour maps obtained by kriging of weight of 100 grains (gw) (a), ear weight (ew) (b), crop yield (cy) (c), ph (d), base saturation (v) (e) and organic matter (om)(f). 104 agron. colomb. 29(1) 2011 figure 2. contour maps obtained by kriging of p (a), k (b), ca (c), mg (d), exchangeable acidity (ac.e) (e) and cation exchange capacity (cec) (f). 105s. martins, de moura, and camacho-tamayo: evaluation of corn production parameters and their spatial relationship with chemical attributes of the soil conclusions the attributes showed low or medium variability, the cation exchange capacity (cec) being the only attribute that did not show spatial dependence. the other attributes showed spatial dependence, fitting semivariogram models, with a strong or moderate degree of dependence. the production parameters showed defined variability and spatial dependence. corn productivity and ear weight are highly correlated attributes, with a similar behavior relative to variability and spatial dependence. the use of different statistical tools helped to identify the spatial variability of the soil, as well as an understanding and establishment of the various relationships between the attributes that characterize the soil, techniques that can support decision making, for a better administration and control of agricultural production. literature cited bongiovanni, r. y j. lowenberg-deboer. 2000. nitrogen management in corn using site-specific crop response estimates from a spatial regression model. in robert, p.c., r.h. rust y w.e. larson (eds.). proceedings of the fifth international conference on precision agriculture. asa/cssa/sssa, st. paul, minnesota, usa. bouma, j., j. stoorvogel, b.j. van alphen y h.w.g. booltink. 1999. pedology, precision agriculture, and the changing paradigm of agricultural research. soil sci. soc. am. j. 63(6), 1763-1768. table 3. linear correlation of organic matter (om), ph, p, k, ca, mg, exchangeable acidity (ac.e), sum of bases (sb), cation exchange capacity (cec), base saturation (v), weight of 100 grains (gw), ear weight (ew) and crop yield (cy). attribute mo ph p k ca mg ac.e sb cec v gw ew ph 0,37** 1,00 p -0,12 -0,21* 1,00 k -0,02 -0,23* 0,20* 1,00 ca 0,32** 0,64** -0,07 -0,29** 1,00 mg 0,37** 0,35** -0,04 0,04 0,15 1,00 ac.e -0,18 -0,77** 0,29** 0,26** -0,34** -0,11 1,00 sb 0,45** 0,66** -0,05 -0,08 0,83** 0,67** -0,30** 1,00 cec 0,27** -0,15 0,26** 0,19* 0,29** 0,41** 0,66** 0,47** 1,00 v 0,34** 0,92** -0,25** -0,24* 0,64** 0,41** -0,88** 0,70** -0,26** 1,00 gw -0,04 -0,12 0,05 0,19* -0,12 -0,18 0,05 -0,17 -0,06 -0,14 1,00 ew 0,33** 0,44** -0,12 -0,02 0,24** -0,00 -0,40** 0,19* -0,19* 0,39** 0,06 1,00 cy 0,34** 0,43** -0,10 -0,00 0,25** -0,02 -0,39** 0,18 -0,18 0,38** 0,10 0,97** * p ≤ 0.05. ** p ≤ 0.01. burgos, p., e. madejón, a. pérez-de-mora y f. cabrera. 2006. spatial variability of the chemical characteristics of a trace-elementcontaminated soil before and after remediation. geoderma 130(1-2), 157-175. camacho-tamayo, j.h, c.a. luengas y f.r. leiva. 2008. effect of agricultural intervention on the spatial variability of some soils chemical properties in the eastern plains of colombia. chilean j. agric. res. 68(1), 42-55. cambardella, c.a., t.b. moorman, j.m. novak, t.b. parkin, d.l. karlen, r.f. turco y a.e. konopka. 1994. field-scale variability of soil properties in central iowa soils. soil sci. soc. am. j. 58(5), 1501-1511. canellas, l.p., p.g. berner, s.g. da silva, m.b. silva y g.a. 2000. santos. frações da matéria orgânica em seis solos de uma toposseqüência no estado do rio de janeiro. pesq. agropec. bras. 35(1),133-143. cressie, n. 1993. statistics for spatial data. john wiley & sons, new york. 928 p. cruz, j.s., r.n. de assis júnior, s.s.r. matias y j.h. camachotamayo. 2011. spatial variability of an alfisol cultivated with sugarcane. cien. inv. agr. 38(1), 155-164. diggle, p.j. y j.r. ribeiro, j.r. 2000. model based geostatistics. 1ed. são paulo: associação brasileira de estatística. 129 p. faraco, m.a., m.a. uribe-opazo, e.a. silva, j.a. johann y n.n. borssoi. 2008. seleção de modelos de variabilidade espacial para elaboração de mapas temáticos de atributos físicos do solo e produtividade da soja. rev. bras. ciênc. solo 32(2), 463-476. godwin, r.j. and p.c.h. miller. 2003. a review of the technologies for mapping within-field variability. biosyst. eng. 84(4), 393-407. golden software inc. (2008). surfer v.9, golden, co goovaerts, p. 1998. geostatistical tools for characterizing the spatial variability of microbiological and physico-chemical soil properties. biol. fertil. soils 27(4), 315-334. 106 agron. colomb. 29(1) 2011 johann, j.a., m.c.a. silva, m.a. uribe-opazo and g.h. dalposso. 2010. variabilidade espacial da rentabilidade, perdas na colheita e produtividade do feijoeiro. eng. agríc. 30(4), 700-714. molin, j.p., f.r. leiva and j.h. camacho-tamayo. 2008. tecnología de la agricultura de precisión en el contexto de la sostenibilidad. en: leiva, f.r. (ed.). agricultura de precisión en cultivos transitorios. bogotá, universidad nacional de colombia. pp. 13-41. ortega, r.a. and o.a. santibáñez. 2007. determination of management zones in corn (zea mays l.) based on soil fertility. comput. electron. agric. 58(1), 49-59. raij, van b., j.c. andrade, h. cantarella and j.a. quaggio. 2001. análise química para avaliação da fertilidade de solos tropicais. campinas: instituto agronômico. 285 p. šamonil, p., k. král and l. hort. 2010. the role of tree uprooting in soil formation: a critical literature review. geoderma 157(3-4), 65-79. salviano, a.a.c., s.r. vieira and g. sparovek. 1998. variabilidade espacial de atributos de solo y de crotalaria juncea l em área severamente erodida. r. bras. ci. solo 22(1), 115-122. santos, a.o., j.v.g. maziero, a.c. cavalli, m.m. valeriano, h. oliveira, j.f.l. moraes and k. yanai. 2001. monitoramento localizado da produtividade de milho cultivado sob irrigação. rev. bras. eng. agríc. ambient. 5(1), 88-95. silva, v.r., j.m. reichert, l. storck and s. feijó, s. 2003. variabilidade espacial das características químicas do solo e produtividade de milho em um argissolo vermelho-amarelo distrófico arênico. r. bras. ci. solo 27(6), 1013-1020. warrick, a.w. and d.r. nielsen. 1980. spatial variability of soil physical properties in the field. in: hillel, d. (ed.) applications of soil physics. new york: academic press. p. 319-344. webster, r., and oliver, m.a. 2007. geostatistics for environmental scientists. john wiley & sons inc., hoboken, nj. webster, r. 2008. soil science and geostatistics. in: krasilnikov, p., f. carré y l. montanarella (eds.). soil geography and geostatistics concepts and applications. european commission, joint research centre, institute for environment and sustainability, p. 1-11. economy and rural development received for publication: 23 august, 2010. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 comité de cafeteros de cundinamarca, federación nacional de cafeteros de colombia. bogota (colombia). 2 department of agronomy, faculty de agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author. fapachona@unal.edu.co agronomía colombiana 30(1), 133-140, 2012 impact of coffee crop renewal program on small producers in department cundinamarca (colombia) impacto del programa de renovación de cafetales en pequeños productores en cundinamarca (colombia) carlos andrés guarín n.1 and fabio alberto pachón a.2, 3 abstract resumen the modernization of crops through renewal is a vital option for the restoration of the productivity and competitiveness of the coffee crop. the federación nacional de cafeteros (national federation of coffee) is banking on a strategy that promotes renewal by providing resources to stimulate growers. as a result of the implementation of the program, it is hoped that it will reverse the aging process of coffee crops, consolidate a productive and competitive market, provide appropriate ages and densities and promote the use of coffee rust resistant varieties. similarly, it is expected that small producers, who constitute the majority of farmers and who presumably suffer major limitations to independent renewal, will be the main beneficiaries. la tecnificación de los cultivos a través de la renovación, constituye una decisión crucial para el restablecimiento de la productividad y de la competitividad de la caficultura. la federación nacional de cafeteros le apuesta a una estrategia que promueve la renovación mediante la entrega de recursos para estimular la decisión del caficultor. se espera, como resultado de la implementación del programa, revertir el proceso de envejecimiento de la caficultura, consolidando un parque productivo y competitivo, en edades apropiadas, con densidades adecuadas y con el uso de variedades resistentes a la roya. de igual manera, se espera que los pequeños productores, que son la mayoría de caficultores y de quienes se presume adolecen de mayores limitaciones para renovar autónomamente, sean los más beneficiados. key words: technification, competitiveness, productivity, coffee varieties. palabras clave: tecnificación, competitividad, productividad, variedades de café. introduction in response to the difficulties faced by the coffee sector in the nineties characterized by a sharp drop in international coffee prices and its subsequent effects on regions where coffee represents an important economic sector (e.g. reduction of income for farming families, impossibility of renewal or modernization of crops, reduced quality of life, among others), the national federation of coffee growers intervened with the implementation of a strateg y called “program for colombian coffee competitiveness through modernization” with the goal of restoring the income of producers and restitution of the competitiveness of the national coffee crop through renewal of aged coffee farms. the nineties represented a critical juncture for the coffee industry. the elimination of market management instruments that producing countries maintained for 30 years led to a price war by industry players and disruption of production policies in countries, whose effects were reflected in the steep fall in international prices in subsequent years. disorderly and excessive growth in crops and coffee production, especially in countries like brazil and vietnam, had destabilizing effects on the market equilibrium. in reviewing the statistics of the international coffee organization (ico), the lack of coordination and policy manifested itself in an increase of 21% in global production during the nineties, while global demand only grew 10% in the same period. the decrease in revenue due to low coffee prices impacted colombian coffee through a profound process of crop aging. of course, lower incomes limit investment decisions, which affects the productivity of the farms. 134 agron. colomb. 30(1) 2012 in fact, the behavior of coffee production throughout the nineties showed a downward trend, going from 14.1 million 60 kg bags at harvest in 89/90 to 10.6 million in 99/00 (pizano, 2001), attributed to, among other reasons, the existence of aged coffee farms. to address this problem, the institution decided to implement an intervention policy for aged crops as a tool to restore income and coffee production. the strategy, launched in 1998 by the national federation of coffee growers, was called “program for colombian coffee competitiveness through modernization” and was aimed at encouraging the renewal of aged coffee farms through the introduction of resources. the resources devoted to the program amount to 25 billion colombian pesos per year for the whole country. the farmers have access to the program with the following requirements: possess aged cultivars (aged past their optimal output level: 9 years in the case of coffee produced in the sun and 12 years for shaded coffee production), located in an optimal area (between 1,200 and 1,800 m), and renew at least 400 plants (for farms under five hectares the renewed coffee may be up to one hectare, and for farms larger than five hectares, 20% of the total area is the maximum). after completion of these requirements, and after verification of the work, the incentive is given until depletion of the resources, as provided in the respective operating regulations. the program seeks to consolidate a competitive coffee industry through renewal, a concept associated with “the ability of a producer to differentiate himself from other products, regions or countries; the differentiation may be due among other factors to the quality of the product, the amount thereof, the convenience of delivery, production or harvest periods, the ability to produce coffee under certain conditions (regional, organic, environmentally friendly, etc.), the exchange rate in the country, the infrastructure of roads and ports, among others” (duque, 2002). a crucial aspect of differentiation corresponds to the levels of production and productivity, since they determine cost. “productivity” is defined as production levels (kg of dry coffee beans) obtained per unit of resources used (arcila, 2007a). however, productivity levels are associated with the level of “modernization” of the crop, conceived as a set of practices and existing technologies, connected or associated with crop management during its production cycle. in an effort to carry out the analysis, since the decision to renew encompasses a wide range of concepts related to modernization, three aspects that are considered crucial in perennial crops such as coffee, according to duque (2002), were referenced: first, the “age” of the coffee. establishing renewal cycles is one of the most important decisions. renewal stimulates the production capacity of the plant, which can be affected by aging, unnecessarily extending production cycles. due to the growth of the coffee tree, production increases to a certain age, and then decreases (point of inflexion or slope change of the yield curve). modernization unquestionably includes periodic renewal to establish high and constant production, since with free growth the plants present strong fluctuations in yields (mestre and arboleda, 1999). second, the use of resistant “varieties”. the development of the colombia variety, (and later the regional castle varieties) as a result of years of research, allowed the introduction of plants resistant to coffee rust (hemileia vastatrix). the benefits to the farmer are manifold: eliminates the costs associated with disease management (sierra and montoya, 1993); avoids economic losses ensuring higher productivity (farfán, 1998; alvarado, 2002), and finally, increases grain quality, which has been sufficiently tested (alvarado and puerta, 2002). finally, maintaining “high density” brings undeniable advantages: high productivity, reduced erosion by full terrain coverage, low weeding costs, better use of resources and increased labor efficiency, to name a few (arcila, 2007b). duque and bustamante (2002) demonstrated, in a study of the determinants of productivity, that sowing density, compared with other variables, had the highest partial elasticity, indicating that the largest changes in productivity depended on sowing density variations, or in other words, the percentage of increased sowing density will have the greatest effect on the percentage of increased productivity compared to the other variables studied by the model. the model includes seven variables that were significant in productivity outcomes: availability of working capital, hectares of coffee, average lot age, average sowing density, labor (wages per hectare), kilograms of fertilizer applied per hectare, and the percentage of the property used for coffee. although all showed positive relationships with respect to the response variable (productivity), the greatest response came from sowing density. consequently, this paper aims to determine the benefits of the implementation of the program during the years 2005 to 2008, in two ways: first, because small farmers account for 135guarín n. and pachón a.: impact of coffee crop renewal program on small producers in department cundinamarca (colombia) the largest proportion of farmers, it seeks to establish their participation in the overall resources for the program, and secondly, determine the impact on their crops in terms of strategic indicators of modernization (densities, varieties and age). methodology to accomplish the proposed objectives, a detailed exploration of the sica (coffee information system) platform was used as an official source of information on coffee production, with the aim of establishing and consolidating all comparative indicators for the study periods (area, farmers, densities, age, varieties), and in addition, we performed a thorough analysis of the files for the renewal program in the department of cundinamarca. finally, to analysis the impact the program implementation has had on small farms, we worked with aggregated results (averages) of the characteristics of the crops of the farmers that were found in both sources. we chose the study period 2005 to 2008 because the information from previous years to 2005 does not possess the needed conditions and quality to establish the necessary comparison. of course, the established period is short taking into account the perennial condition of the coffee crop which influences decisions about renewal and technological adoption; however, it can be a reference for further analysis. finally, although the classification of producers has many differences, this paper sets the size of the plantation for categorization as: small farmers (up to 5 ha of coffee), medium (greater than 5 and up to 10 ha) and large (greater than 10 ha). as a supplement to the considerations, staff from the servicio de extensión y de la división técnica del comité de cafeteros de cundinamarca (extension and technical division service of the committee of coffee growers of cundinamarca) was informally interviewed. results and discussion the impact of coffee renewal is considered in two aspects. first, the cundinamarca department spent about $ 1.5 billion pesos annually during the four years of study. since coffee growing in cundinamarca is supported by small farms, as will be shown later, and since the conferred benefit is not exclusive, the involvement of these structures in total renewed area and resources has not been quantified. the emphasis is on small farmers not only because they represent most producers, but also because they suffer from a reduced ability to undertake the renewal processes. if the above is true, it must be assumed that they have been, or should be, the most benefited. secondly, the impact can be measured under the conditions of cultivation. renewal processes of modernization bring determinant decisions for farms and farmers’ incomes, such as the use of suitable varieties, optimum densities and timely renewal cycles (age). for this reason, the intention is to establish what changes benefit small farmers for these specific indicators. participation of small farmers in the renewal program to establish the participation of small farmers in the program, for a first step, their participation in the productive structure of the department was defined. table 1. general indicators of coffee in cundinamarca. year coffee total area (ha) producers farm size (ha, average) 2005 58,958.3 50,414 1.17 2006 51,022.3 40,931 1.25 2007 48,195.7 40,284 1.20 2008 48,989.1 41,593 1.18 source: coffee information system (sica). committee of coffee growers of cundinamarca (fnc). authors’ calculation. cundinamarca has, on average, 50,000 ha, as seen in tab. 1. during the years 2005 to 2008, changes in area and in the number of farmers were very low, another reason for the very short period of analysis. initially, the average size demonstrates the conformity of a market sustained by small producers. crop participation by size, in total area and number of reported farmers (fig. 1), shows that small farms (up to 5 ha) compose 98.2% of producers and contribute 86.6% to the planted area in the department, confirming their significant contribution to the market. this evidence must affect the access that the distinct structures of the programs designed by the institutions can have. in the case of the renewal program, of the 6 billion pesos for the program from 2005 to 2008 (tab. 2), 87% actually reached small coffee farms. participation included 95% of the registered farmers and 86% of the renewed area. generally speaking, the program has clearly focused on small producers, but probably due to their majority position and not exactly due to an institutional decision. when comparing the percentage of area of land intervened on by the program in each structure with respect to the 136 agron. colomb. 30(1) 2012 total area of coffee held, the result shows that of the 23,000 ha of benefited small farmers (those with up to 5 ha in coffee), 30% (6772 ha) has been renewed, while for the other structures the percentage was lower (11% for medium-sized producers, and 9% for large). however, the average large farmer received 5 times more than a small one. these differences may arise from the area restrictions of the regulation, and may correspond to the renew decision of small producers to not contemplate the possibility of intervening on the entire crop, since this would decrease their ability to generate revenue. while it is true that under the initial analysis small coffee farmers benefited the most by concentrating a greater share of resources and renewed area, the participation rate of those farmers with respect to their total registered number in each year reflects a different situation (tab. 3). as noted, the program was used by an average of 10% of total registered small farmers in the study years. for the same period, about 30% of medium and nearly half of large (44%) farmers participated in the program annually. the reality is that, with the small producers representing such a significant proportion, it is expected that the program’s coverage will not reach the desired values. as an interim conclusion, it can be established that small producers represent a majority of users of the resources for the program, but since it is a world of big farmers, the coverage of the program is tiny. table 2. program participation by size (cumulative 2005/2008). crop size (ha) benefit producers (a) total coffee area (ha) coffee renewed area (ha) incentive total cost (millons colombian pesos) (b) value for coffee producers (colombian pesos) (b/a) less than 1 ha 9,009 5,170 2,756 2,213 245,665 between 1 to 3 ha 7,239 12,618 3,194 2,452 338,693 between 3 to 5 ha 1,433 5,446 822 619 432,240 between 5 to 10 ha 665 4,523 506 381 572,782 more than 10 ha 288 6,457 571 421 1,463,542 total 18,634 34,214 7,849 6,087 326,650 source: coffee information system (sica). committee of coffee growers of cundinamarca (fnc) years 2005, 2006, 2007 and 2008. authors’ calculation. table 3. ratio of total number of producers to beneficiaries by size. crop size total producers per year benefit producers per year participation average (05/08) 2005 2006 2007 2008 2005 2006 2007 2008 less than 5 ha 49,488 40,106 39,602 40,961 4,521 5,251 3,840 4069 10.4% between 5 to10 ha 728 646 542 501 228 165 131 141 27.5% more than 10 ha 198 179 140 131 108 72 45 63 44.4% total 50,414 40,931 40,284 41,593 4,857 5,488 4,016 4,273 10.8% source: coffee information system (sica). committee of coffee growers of cundinamarca (fnc) years 2005, 2006, 2007 and 2008. authors’ calculation. figure 1. distribution of area and farmers by size (average 2005/08). source: coffee information system (sica). committee of coffee growers of cundinamarca (fnc). authors’ calculation. 0 10 20 30 40 50 60 less than 1 ha between 1 to 3 ha between 3 to 5 ha coffee crop area coffee producers more than 10 habetween 5 to 10 ha % 70 137guarín n. and pachón a.: impact of coffee crop renewal program on small producers in department cundinamarca (colombia) it is also relevant to frame the above results in the global scope of the coffee sector and the possible repercussion of the consolidation of a modernized and competitive production market. renewal processes are not determined exclusively by the implementation of the program. some farmers renew their crops themselves without relying on the resources allocated in the program. the possibility and the ability of the farmers to make this decision independently has been the subject of many discussions within the coffee institution. for many analysts, renovation is part (or should be) of the technology package developed by cenicafé, reason enough to prevent farmers from depending on resources, which could create a culture of welfarism for crucial decisions. one of the recommendations of the comisión de ajuste de la institucionalidad cafetera on this topic was: “regarding the renewal program that provides subsidies, there are questions as to its nature as a public good. the commission considers that these programs should be integrated with technical assistance to the extent they are part of the technology transfer package that seeks greater competitiveness for the coffee crop and not through the provision of direct incentives. in the past, to the extent that these programs encouraged and subsidized, there was a distortion of market signals and direct interference in the private decision making of producers... in that vein, the commission recommends suspending the incentive for coffee renewal...” (silva et al., 2002). on the other hand, renewal involves investments that are not available to the small farmer, and in that sense, removing the incentive could mean a stagnation of renewal and a probable loss of competitiveness for coffee. the incidence of the departmental renewal program, as shown in tab. 4, is not negligible. on the contrary, it can be assumed that the program determines a good percentage of annual renewals (70%). while it is true that the percentage of areas renewed under the program has decreased slightly, it can be concluded that the decision is not being made independently as hoped. the consequences of such a close relationship can be detrimental to the competitiveness of coffee: prompting a welfare culture that has not internalized the benefits of renewal, and, as explained above, eliminating help can generate unexpected difficulties in productivity and competitiveness. it is noteworthy that there is a greater propensity for small producers to decide to renew independently (tab. 5): as the size of the crop grows, increasing the ratio of renewal by the program. this result counters the argument that small farmers, due to their income, face greater difficulties in renewing. table 4. ratio of annual renewals and program participation. producers 2005 2006 2007 2008 average total renewed (ha) 2,349 3,008 2,837 2,912 2,779 renovation by programm (ha) 2,067 2,225 1,701 1,856 1,962 total producers who renewed 5,423 6,920 6,199 5,720 6,066 total producers who renewed by programm 4,857 5,488 4,016 4,273 4,659 percentage renewed by programm (ha) 88.0 74.0 60.0 63.7 70.6 percentage producers who renewed by programm 89.6 79.3 64.8 74.7 76.8 small producers 2005 2006 2007 2008 average total renewed (ha) 2,093 2,725 2,595 2,678 2,523 renovation by programm (ha) 1,691 1,950 1,517 1,615 1,693 total producers who renewed 5,240 6,729 6,016 5,565 5,888 total producers who renewed by programm 4,521 5,251 3,840 4,069 4,420 percentage renewed by programm (ha) 80.8 71.5 58.5 60.3 67.1 percentage producers who renewed by programm 86.3 78.0 63.8 73.1 75.1 source: coffee information system (sica). committee of coffee growers of cundinamarca (fnc) years 2005, 2006, 2007 and 2008. authors’ calculation. table 5. renewal ratio by size (cumulative 2005/08). cumulative renewed (ha) crop size total (a) by programm (b) ratio (b/a) less than 1 ha 4,180 2,756 65.9% between 1 to 3 ha 4,684 3,194 68.2% between 3 to 5 ha 1,092 821,7 75.2% between 5 to 10 ha 569,1 506,0 88.9% more than 10 ha 589,8 571,1 96.8% total 11,114 7,849 70.6% source: coffee information system (sica). committee of coffee growers of cundinamarca (fnc). authors’ calculation. 138 agron. colomb. 30(1) 2012 one reason for the above trend could be the area restriction established by the program. however, it is not clear that the regulation is linked to this behavior. what is clear is that small farmers, in the light of these figures, have understood the need to make better decisions without exclusive attachment to renewal incentives, contrary to what happens with the larger farmers, where the level of dependence is greater. impact of the program on crop modernization of small farmers after verifying that indeed small farmers constitute the largest percentage of participation for total approved resources, renewed area and producers who have agreed to the renewal program for the years 2005-2008; it is essential to analyze what impact this participation has had on characteristics of the crop in terms of age, density and variety; criteria related to modernization and the pursuit of competitiveness for coffee. to avoid distorting the findings detailed here, the analysis was performed only with small-scale farmers who have accessed the program at least once during those years and renewed part of their crops. the deductions from the figures are only a partial reference for the real impact access to this program has had for farmers, since the period of analysis is short. however, some trends can be identified that will serve as reference for future studies. the testing procedure was to review the information given by the sica platform and compare it with the files of small growers who participated in the renovation program. subsequently, sica information was screened for 2005 and 2008 to determine which farmers had complete information (specifically age, variety and density indicators) for comparison as to the variation that may occur in these indicators. finally, we worked with aggregated results (averages) of the characteristics of the crops of the farmers that were found in both time periods. because sica was still perfecting the platform in 2005, many farmers who renewed in subsequent years (20062008), did not have complete information for that year, preventing the comparative performance of the entire scope of registered farmers as beneficiaries of the program (17,681 cumulative 2005/2008). only 44% of these growers had complete indicator crop structures. that is, the results shown below correspond to data collected from 7,770 small producers. according to tab. 6, the increase in area under cultivation can be considered a primary benefit. although this variation is minimal (2%), changes presented in the use of varieties within farms is significant: 23% reduction in typical variety area, representing an increase in variety caturra (5%) and a significant increase in 'variety colombia' area (12%). table 6. consolidated variety area*. coffee crop (ha) 2005 2008 change (%) total area 12,594 12,850 2.0% tipica area 2,701 2,083 -22.9% caturra area 4,889 5,147 5.3% colombia area 5,004 5,620 12.3% * for 7,770 small producers. source: coffee information system (sica). committee of coffee growers of cundinamarca (fnc). authors’ calculation. it is worth noting that the use of variety caturra, susceptible to attack by coffee rust and prone to difficulties arising from the disease (cost, volume and quality), still represents a valid option to many. the servicio de extensión del comité departamental considers that this trend may be due to cultural conditions of fear of risk until other farmers blaze the path and demonstrate the benefits of adopting new technology. another way to establish the benefits can be checking the “level of adoption” (tab. 6), a concept related to the percentage of area for the variety. in this case, 44% of the study area is planted with 'variety colombia', with a variation of 10% in four years. having almost half the area for this variety and with such growth rates in such short periods is a good indication of adoption. but it would be interesting to analyze the rate of adoption of the farmers, which would depend on statistical analysis over longer periods of time, at least 20 years. table 7. participation by variety in the total study area*. variety use (%) 2005 2008 change (%) típica 21.4 16.2 -24.3 caturra 38.8 40.1 3.4 colombia 39.7 43.7 10.1 * for 7,770 small producers. source: coffee information system (sica). committee of coffee growers of cundinamarca (fnc). authors’ calculation. as for the status of the other two variables, average density and age, the results of the coffee renewal program (tab. 7) show a change in their representative structures. while it is true that the average density increased slightly (5%), the variation in the average age is significant for all varieties. 139guarín n. and pachón a.: impact of coffee crop renewal program on small producers in department cundinamarca (colombia) the process of modernization is especially reflected in indicators such as age (timely renewal cycles) due to its relationship with the productive capacity of the plant, and the population of trees per unit area (density) since this variable is especially related to farm productivity (duque and bustamante, 2002). table 8. average age and density of the total study area*. average ages variety (years) 2005 2008 change (%) típica 28.8 22.6 -21.5 caturra 10.4 6.5 -37.5 colombia 9.9 6.1 -38.4 average density area** 2005 2008 change (%) plants/ha 4,233 4,460 5.4 * for 7,770 small producers; ** density is related with total area. source: coffee information system (sica). committee of coffee growers of cundinamarca (fnc). authors’ calculation. overall, it can be argued that the strategy of modernization through the coffee farm renewal program has brought many benefits to small farmers who have accessed it, at least, concerning the indicators studied here. on one hand, the mean area of their farms for use with variety colombia has grown significantly, demonstrating a significant level of adoption, which can be strengthened in the coming years. in addition, the improvement of the indicators of average age and average crop density demonstrates the positive impact that the presence of the program has had, stimulating modernization of the coffee crop. conclusions by way of conclusion we can say that the timely renewal of crops is a crucial decision that restores the productive capacity of the plant and can maintain long-term stable production. although the “program for colombian coffee growing competitiveness through modernization” has contributed substantially to the reversal of the aging process of coffee production, it has also generated undisputed reliance on a decision that hopefully will be made independently by the producers (about 70% of the total area renewed in cundinamarca is done this way). removal of the program would likely be detrimental to the sustainability of the sector in the long term, and paradoxically, while increasing the size of the crop, would increase reliance on incentives for the renewal: in the total renewed area by small producers each year, 30% is done independently, meanwhile, for medium and large producer 11% and 3% are renewed without incentive, respectively. this allows us to infer that small producers have internalized the benefits of the renovation, consolidating a positive culture at the time the help is discontinued. on the other hand, medium and large producers use the program for renewal decisions, with a high degree of dependency. it can be argued, in general terms, that small farmers are the main beneficiaries of the program: 87% of the resources are appropriated for them, and they make up 95% of registered growers and 86% of the total renewed area. however, if these numbers are transferred to the coverage of the program with the total number of reported farmers for this activity, the results are not very encouraging: on average, the program serves 10% of all small farmers, 30% of medium and 44% of those considered large. finally, it is unquestionable that the program has brought benefits to farmers who have participated. despite the short period of analysis, production systems have improved in conditions of modernization, at least for the studied variables (age, variety and density). the benefits are summarized as follows: increase of 2% of the total planted area; significant increase in the use of coffee rust resistant varieties (12% increase in the area cultivated with variety colombia); increase in average sowing densities (5%), and decreased average age of the coffee (about 35%). it is interesting that despite the introduction of coffee rustresistant varieties (colombia and regional castillo), variety caturra still has a place with farmers (up to 5% of the area for this variety). the servicio de extensión del comité departamental considers this to be due to risk aversion of the producers. somehow, the caturra variety has generated confidence with them (relatively good production levels), and they assume that it is a variety better suited to the topographical conditions that occur in the growing areas. acknowledgements the authors thank the following persons who contributed substantial guidance, reviews and information for the development of the document: dr. anyul del pilar mora, manager at (sica) in the department of cundinamarca; dr. alejandro vacca, statistician at gerencia técnica de la federación nacional de cafeteros, and the team at división técnica del comité de cafeteros de cundinamarca, headed by dr. luis francisco useche. 140 agron. colomb. 30(1) 2012 literature cited alvarado, g. 2002. mejoramiento de las características agronómicas de la variedad colombia mediante la modificación de su composición. avances técnicos 304, 1-8. alvarado, g. and g. puerta. 2002. la variedad colombia y sus características de calidad física y en taza. avances técnicos 303, 1-4. arcila, j. 2007a. factores que determinan la productividad del cafetal. pp. 61-86. in: arcila, j., f. farfán, a. moreno, l. salazar, and e. hincapié (eds.). sistemas de producción de café en colombia. cenicafé, chinchiná, colombia. arcila, j. 2007b. densidad de siembra y productividad de los cafetales. pp. 131-144. in: arcila, j., f. farfán, a. moreno, l. salazar, and e. hincapié (eds.). sistemas de producción de café en colombia. cenicafé, chinchiná, colombia. duque, h. 2002. como reducir los costos de producción en la finca cafetera. cenicafé, chinchiná, colombia. duque, h. and f. bustamante. 2002. determinantes de la productividad del café. cenicafé, chinchiná, colombia. farfán, f. 1998. impacto económico de la investigación en café. el caso de la variedad colombia. ensayos sobre economía cafetera 13(1), 21-41. ico, international coffee organization, 2009. estadísticas históricas sobre el mercado mundial del café. in: www.ico.org; consulted: march, 2012. mestre, a. and c. arboleda. 1999. aumente la densidad de población de los cafetales y la productividad, sin costos adicionales. avances técnicos 263, 1-4. pizano, d. 2001. el café en la encrucijada. evolución y perspectivas. ediciones cambio-alfaomega, bogota. sierra, c. and e. montoya. 1993. control de la roya del cafeto en los niveles de infección. avances técnico 195, 1-8. silva, g., l. ramírez, l. valenzuela, a. villegas, and l. villegas. 2002. el café, capital social estratégico. informe final de la comisión de ajuste de la institucionalidad cafetera. federación nacional de cafeteros de colombia, bogota. 29(2)_07 proteomica.indd recceived for publication: 17 february, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 2 corresponding author. lpmorenof@unal.edu.co agronomía colombiana 29(2), 221-230, 2011 proteomics: a tool for the study of plant response to abiotic stress la proteómica: herramienta para el estudio de la respuesta de las plantas al estrés abiótico gabriel roveda-hoyos1 and liz p. fonseca-moreno1, 2 abstract resumen due in part to human activity, changes in global climate behavior have manifested in an increase in extreme temperature related events such as drought, salinization, contamination and flooding of vast areas of the planet. regarding agricultural activity, these uncertain climatic scenarios are likely to cause biotic and abiotic stress increases, which must be dealt with through science and technology. holistic approaches, also known as “omics”: proteomics, genomics, transcriptomics, and metabolomics offer new ways of facing these coming climate changes. proteomics provide a new approach to the identification of proteins of interest and to carry out a functional analysis of the genome and its relationship with the environment. new advances in proteomics include the use of highly efficient techniques such as bi-dimensional electrophoresis, multi-dimensional chromatography, mass spectrometry and second generation technologies for the analysis of polypeptides and proteins at tissue, organ, organelle and membrane levels, as well as bioinformatic tools. this review article is comprised of aspects related to the general model of stress in plants, and advances in proteomics which contribute to the understanding of water and salt stress in cereals of economic importance. los cambios en el comportamiento climático global, como consecuencia en parte de la actividad humana, se manifiestan con el incremento en la intensidad de eventos relacionados con temperaturas extremas, sequía, salinización, contaminación y anegación de extensas áreas del planeta. estos nuevos escenarios climáticos de mayor incertidumbre para la actividad agrícola se relacionan con el aumento en la incidencia de estreses bióticos y abióticos, que deberán ser abordados desde el conocimiento científico y la tecnología. las aproximaciones de carácter holístico, conocidas como “ómicas”, genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica ofrecen nuevas oportunidades para enfrentar los cambios climáticos venideros. la proteómica proporciona una nueva aproximación que permite identificar proteínas de interés y realizar un análisis funcional del genoma y de su relación con el ambiente. los nuevos avances en proteómica incluyen el uso de tecnologías de alta eficiencia como la electroforesis bidimensional, la cromatografía multidimensional, la espectrometría de masas y tecnologías de segunda generación, que junto con herramientas de bioinformática permiten el análisis de polipéptidos y proteínas a nivel de tejidos, órganos, organelos y membranas. este artículo de revisión, comprende aspectos relacionados con el modelo general de estrés en plantas y avances de la proteómica en la comprensión del estrés hídrico y salino en cereales de importancia económica. key words: water deficit, salinity, omics, aba. palabras clave: déficit hídrico, salinidad, ómicas, aba. introduction the steady increase in demand for food and the presence of abiotic stresses such as drought, salinity, floods and desertification which affect the planet, due in part to climate change, create a new challenge for modern agriculture. according to fao data (2006 and 2011) during the 70s, the problem of malnutrition in the world affected about 850 million people, today the situation has worsened and it is estimated that by the end of 2010 with 925 million inhabitants, with 52.5 million in latin america. this will have major implications for food demand and the supply of natural resources. much evidence confirms the increase of concentrations of co2 and other greenhouse gases such as methane and nitrous oxide resulting from burning fossil fuels (ipcc, 2007). these changes are responsible for large increases in temperature, observed in the second half of the twentieth century, as reported by the international panel on climate changes (ipcc) (2007). studies based on climate models predict changes in average temperatures between 4.0 and 6.4°c at the surface during the next six decades. global warming will cause drastic changes in rainfall patterns, with significant consequences for agriculture, wildlife and life in general on the planet (wwf, 2008). 222 agron. colomb. 29(2) 2011 under future climate conditions, global agricultural production is increasingly considered a high risk activity, competition for natural resources like water and agricultural land will become more critical due to increased desertification and floods (kundzewicz et al., 2005). the increase in the intensity of events related to extreme temperatures: drought, salinization and water logging of large areas of the planet, will significantly affect agricultural production. it is estimated that the production of cereals such as maize will be reduced by 1.5% on average for each acre planted per increments of 0.8ºc over the next 30 years (fao, 2009). given this scenario the new agricultural revolution must consider the selection of genetic material of plants adapted to different environmental stresses, a strategy that will be an essential part in facing the problems of securing food. the identification of desirable genes related to adaptation to stress in crops of importance should be included in breeding programs (hashiguchi et al., 2009). the study of the ecophysiological behavior of species, including the mechanisms of adaptation to different conditions of abiotic and biotic stress, will be of fundamental importance (hashiguchi et al., 2009). recent research related to the study of comparative proteomics between stressors and agriculturally important crops such as oryza sativa (agrawal et al., 2009), hordeum vulgare (finnie and svensson, 2009), triticum sativum (caruso et al., 2009) and glycine max (komatsu and ahsan, 2009; tobari et al., 2009) contribute to the proper use of genetic diversity of cultivated plants for adaption to various ecosystems (hashiguchi et al., 2009). this article presents an updated review of proteomics with an emphasis on understanding water and salt stress, starting with a general model of stress. general model of stress in plants there is now strong evidence to consider various factors that cause stress in plants, with common routes for similar responses, and presenting specific effects. these observations were initially made by selye (1936) and are known as “general adaptation syndrome“ (gas). this concept evolved into a term coined as co-stress (prasad and rengel, 1998), which means that resistance to a particular type of stress can contribute to the co-resistance to other stresses for a mechanism of resistance to multiple stresses. this condition can be very beneficial to plant growth and development, in natural conditions, plants are exposed to various adverse factors that cause stress, simultaneously or alternately, so that a stress factor can confer or increase the tolerance of the plant to different stress (shinozaki and yamaguchi-shinozaki, 2007). this system of multiple integration has been the subject of current research interest and understanding it is a pillar for a better comprehension the physiological behavior of plants and the mechanisms of adaptation to environmental changes (shinozaki and yamaguchi-shinozaki, 2007). possibly, during the process of evolutionary selection, direct responses of plants to each environmental factor (drought, cold, heat, radiation intensity, salinity, etc.) were gradually replaced by means of perception/signal transduction and gene expression regulation, which formed an adaptation strategy that was more efficient and economical in biological terms (leshem et al., 1998). this general model at the cellular level in response to stress, including perception, signal transduction and regulation of gene expression, allows a physical stimulus generated from a biochemical response (goday and pagés, 2004). the perception of stress depends on the stimulus and in the case of water deficit may be related to changes in turgor cell pressure, which is converted into a cellular signal, with the participation of secondary messengers, initiating the transduction processes which amplifies and translates the signals into the cell nucleus. there are other signaling mechanisms where plant hormones such as abscisic acid (aba) and jasmonic acid (ja) are involved in responses to water stress, salinity and wounds (shinozaki and yamaguchi-shinozaki, 2007). among the molecules related to signal transduction pathways mediated by aba are protein kinases, phosphates and other molecules such as phospholipids c and d, calcium binding proteins, farnesyl transferase and hydrogen peroxide (goday and pagés 2004). a major common response of plants, considered a co-stress, is related to the detoxification of free radicals by the antioxidant activity of enzymes such as ascorbate peroxides (apx) and cu/zn superoxide dismutase (sod) by qureshi et al. (2007). similarly, the expression of several enzymes involved in the synthesis of compounds such as poly osmoregulatores (mannitol and sorbitol) and non-protein amino acids preserve the plant metabolism. other common responses are associated with heat shock proteins (hsp), proteins involved in the transport of water, ions and other compounds and lea proteins (late embryogenesis abundant proteins) that appear to have protective functions for different types of stress (goday and pagés, 2004). other strategies to adapt to various stress conditions include mechanisms such as the formation of phenols and flavonoids in the epidermis to protect the photosynthetic apparatus from uv rays, water stress or nitrogen deficiency (schwieger et al., 1996). a response mechanism to high lighting reduces zeaxanthin in the photoreduction of the 223hoyos-roveda and fonseca-moreno: proteomics: a tool for the study of plant response to abiotic stress carotenoid violaxanthin (lichtenthaler and schindler, 1992) and in response to high light and high temperatures shows the emission of a volatile gas, isoprene, with the formation of a photochemical smog that contributes to ozone formation (zeidler and lichtenthaler, 2001). proteomics in understanding abiotic stress water stress drought is a problem of great importance in world agriculture, especially in arid and semiarid regions, which represent a third of the world (caruso et al., 2009). the availability to use water in agriculture will be a key factor in future agricultural production. predictive models of climate change estimate that global warming will become more frequent with severe droughts (ipcc, 2007). the economic impact of water deficit in agricultural production, may cause losses close to 50% (kreps et al., 2002), as a result of reduced photosynthesis for one. for example, water stress inhibits co2 fixation in soybean leaves in just a few days, reducing carbon assimilation rates to almost zero (ribas-carbo et al., 2005). plants respond to water deficit through a series of processes at the physiological, cellular and molecular levels, which can lead to stress tolerance. the effect of water stress on physiological terms has been extensively researched and plant responses include stomatal closure, reduction in cell growth, decreased photosynthetic activity and increased respiration. among the most common responses highlighted are the damage to chlorophyll, decreased antioxidant system, increase in the production of hydrogen peroxide (h2o2) and the o2-ion, lipid peroxidation, decreased photosynthesis (qureshi et al., 2007), increased oxidative stress and alterations in cell wall elasticity (caruso et al., 2009). at the cellular level, plants respond and adapt to a water deficit by accumulating osmolytes and synthesizing specific proteins. the comparative analysis of water stress induced on genes of arabidopsis and o. sativa using microarrays, revealed a high degree of similarity between the two genomes at the molecular level, 73 genes were identified in o. sativa (rabbani et al., 2003) as water stress-inducible, 51 had been reported with similar functions in arabidopsis (shinozaki et al., 2003). these results confirm that there are common genes that are induced during stress in species that have evolved separately for more than a million years, such as arabidopsis and o. sativa (shinozaki and yamaguchi-shinozaki, 2007). the identified gene products induced by water stress in arabidopsis and o. sativa can be classified into two groups. the first group encodes proteins that probably function as tolerance mechanisms to abiotic stress, such as lea proteins and hsp to water, salt and high temperature stress, antifreeze proteins (afp antifreezing proteins), which act as chaperones and proteins involved in the transport of water, ions and other compounds. in addition to enzymes involved in the biosynthesis of osmolytes (mannitol, trehalose, galactinol and raffinose), amino acids (proline), amines (glycinabetaina and polyamines) and detoxification enzymes (timperio et al., 2008). the second group of genes induced by water stress allows the expression of proteins involved in signal transduction pathways mediated by aba, including protein kinases, protein phosphates and other molecules such as phospholipids, protein bound calcium and hydrogen peroxide (umezawa et al., 2006). experimental results suggest the existence of a common regulatory system in which signaling pathways are shared in the water and salinity stress induced aba pathway, while there is a minor relationship between signaling pathways for water stress and the response to low temperatures (rabbani et al., 2003). at least six signaling pathways have been reported by shinozaki and yamaguchi-shinozaki (2007) in the activation of genes induced by conditions of water stress, salt stress and low temperature stress. three of which are dependent on aba (tracks i, ii and iii), and three independent pathways iv, v and vi (fig. 1). the water and saline stress depend on aba (pathways i, ii and iii) inducing genes that encode transcription factors, myb, myc, nac and raeb/abf. the first factors, such as myb (atmyb2) and myc (rd22bp1), which function in the regulation of abard22 inducible gene in arabidopsis, have conservation motives (abe et al., 1997; shinozaki and yamaguchi-shinozaki, 2007). recently, it was found that the nac transcription factor encoded by the rd26 inducible gene is drought and salinity based (fujita et al., 2004). two transcription factors of the leucine zipper type, raeb/abf, can bind to abre (aba-responsive element) to activate the expression of rd20a and rd29b (choi et al., 2000; uno et al., 2000). water stress is not only mediated by an aba-dependent pathway, but also by an aba-independent pathway. nac transcription factors and genes involved in dreb2b induce tolerance to drought and salinity on the iv and v tracks and in dreb1/cbf related to low temperature stress (via vi) independent of aba. a conserved sequence of 9 bp, taccgacat, known as a response to drought (dre), 224 agron. colomb. 29(2) 2011 is required for the regulation of rd29a gene induction in water stress by drought and low temperature stress in a pathway independent of aba (via v) (shinozaki and yamaguchi-shinozaki, 2007). the factors that interact with the dre sequence were detected in nuclear extracts prepared from dehydrated arabidopsis plants. over expression of the dreb2a transcription factor, a member of the dreb gene family, produces a degree of drought tolerance in arabidopsis with over-regulation of many genes related to water stress and those encoding hsps. plants over-expressing the gene dreb2b showed high tolerance, suggesting that dreb2a is a central factor for the multiple signaling pathway (sakuma et al., 2006). multiple efforts to clarify the operation of the integrated response system of plants to water stress are being made by analyzing the proteome in species such as upland rice (rabello et al., 2008; ke et al., 2009), wheat (hajheidari et al., 2007; caruso et al., 2009), maize (álvarez et al., 2008) and melon (yoshimura et al., 2008). the results of proteomics research in plants with different drought tolerance could be used in breeding plans. recent research on proteomics in wheat (triticum durum) (caruso et al., 2009) and rice (o. sativa) (ke et al., 2009) under water stress conditions, using the techniques of 2-de and mass spectrometry, maldi-tof, show changes in protein expression, 36 to 18 for wheat and rice, with 12 proteins over-regulated and 24 sub-regulated in wheat, and 12 over-regulated and 6 sub-regulated in rice. in the case of t. durum, 36 reproducible protein spots were detected in response to water stress. this study identified 21 different proteins, including some isoforms and subunits of enzymes that change their expression under water stress. eighteen percent of the proteins identified were related to the “primary” metabolism, particularly with the routes of glycolysis and gluconeogenesis, demonstrating that the primary metabolism can be modulated to establish a new homeostasis under water stress. fifteen percent of the proteins were associated with the removal of reactive oxygen species (ros), 12% amino acid biosynthesis, 9% in the calvin cycle, 6% with defense mechanisms and the remaining 3% related to post-transcriptional regulation, these biological mechanisms are involved with drought stress in plants (caruso et al., 2009) (tab. 1). water stress can affect homeostasis and cause severe toxic effects in plants through complex mechanisms that have not yet been fully characterized. the water deficit stress can affect the photosynthetic activity more than other types of abiotic stress, possibly this involves the synthesis and degradation of enzymes related to the light-dependent reactions and calvin cycle (caruso et al., 2009). in research done by caruso et al. (2009), they found a differential response to water stress of six proteins involved in photosynthesis, including rubisco isoforms (1, 5-bisphosphate carboxylase/ oxygenase), a protein involved in photosystem ii (ps ii), two proteins related to atp synthesis and fosforibulosa kinesis involved in the calvin cycle. other effects of water stress on the proteome of wheat are the biosynthesis of enzymes related to ros detoxification mechanisms (ascorbate peroxidase-apx, cu/zn superoxide dismutase-sod, carbonic anhydrase) and enzymes involved in proline biosynthesis (s-adenosylmethionine synthesize and glutamine synthesize), involved in osmoprotection and osmoregulation. additionally, we found a protein involved in the pathogen defense reaction (β-glucosidase) (caruso et al., 2009). the identification of differential expression of proteins and phosphoproteins induced by water stress in o. sativa, using a proteomic approach, allowed the detection of 18 proteins with changes in expression (ke et al., 2009). we low temperature stress biotic stress and wounds water and salt stress transduction signals transcription factors cis elements gene expression function genes proteins involved in responses stress tolerance factors perception signals vías independientes de aba biosíntesis de aba myb2, myc2 (myb,myc) mybrs, mycrs (yaacr,canntg) rd22 gly nac (rd26) areb/abf (bzip) abre (acgtggc) rd29b, rd20a nac hd-zip dreb2 ap2/erf dreb1/cbf (ap2/erf erd1 dre/crt (g/accgac) rd29a ja i iii iv vii vi figure 1. transcriptional regulatory network of abiotic stress signals and genes involved in responses to stress tolerance. six transduction pathways in response to water stress, salt stress and low temperature stress: three aba-dependent (via i, ii and iii) and three aba independent (iv, v and vi). i and ii pathways include transcription factors myb2, myc2 and nac (rd26), inducible by ja (jasmonic acid) and aba (abscisic acid), involved in the expression of rd22 and gly, in response to biotic stresses and water and saline stress, respectively. in iii pathway, abre functions as the element that responds to aba. abre/abf are transcription factors involved in the expression of the genes rd20a and rd29b. in the aba-independent pathways are the transcription factors nac, dreb2 (ap2/erf) that are involved in responses to dehydration and salt stress, the dre1/cbf factor (ap2/erf) that is related to low temperature stress. nac and hd-zip are involved in the gene expression of erd1, while both factors dre1 and dre2 are related to the gene expression of rd29a. translated and modified by yamaguchi-shinozaki and shinozaki, 2007. 225hoyos-roveda and fonseca-moreno: proteomics: a tool for the study of plant response to abiotic stress tabla 1. identification of proteins related to the response to water stress (adapted caruso et al., 2009; ke et al, 2009). no.a expression levelb protein identification specie no. accession authors function 1 ↓ glycine dehydrogenase hordeum sp./triticum sp. t46636 caruso et al., 2009 nitrogen metabolism 2 ↓ atp synthase cf1 alpha subunit triticum aestivum gij14017569 caruso et al., 2009 calvin cycle 3 ↓ beta-glucosidase triticum aestivum q1xir9 caruso et al., 2009 defense-related protein 4 ↓ atp1 triticum aestivum gij81176509 caruso et al., 2009 calvin cycle 5 ↓ phosphoglycerate mutase, (fragment) triticum aestivum q7x yd2 caruso et al., 2009 rubisco degradation 6 ↓ rubisco subunit binding-protein beta subunit secale cereale gij2493650 caruso et al., 2009 calvin cycle 7 ↓ phosphopyruvate hydratase zea mays t02221 caruso et al., 2009 glycolysis and gluconeogenesis 8 ↑ phosphopyruvate hydratase zea mays t02221 caruso et al., 2009 glycolysis and gluconeogenesis 9 ↓ glucose-6-phosphate dehydrogenase triticum aestivum q9lrj0 caruso et al., 2009 glycolysis and gluconeogenesis 10 ↓ s-adenosylmethionine synthetase 1 triticum monococcum gij115589744 caruso et al., 2009 amino acid biosynthesis 11 ↑ s-adenosylmethionine synthetase 1 triticum monococcum gij115589744 caruso et al., 2009 amino acid biosynthesis 12 ↑ phosphoglycerate kinase triticum aestivum gij129915 caruso et al., 2009 glycolysis and gluconeogenesis 13 ↓ rubisco activase isoform 1 hordeum vulgare subsp. vulgare gij167096 caruso et al., 2009 calvin cycle 14 ↓ plastid glutamine synthetase isoform gs2b triticum aestivum q45nb3 caruso et al., 2009 nitrogen metabolism 15 ↓ plastid glutamine synthetase isoform gs2a triticum aestivum gij7136245 caruso et al., 2009 nitrogen metabolism 16 ↑ plastid glutamine synthetase isoform gs2c triticum aestivum q45nb2 caruso et al., 2009 nitrogen metabolism 17 ↓ phosphoribulokinase triticum aestivum s16585 caruso et al., 2009 calvin cycle 18 ↓ ferredoxin-nadp(h) oxidoreductase triticum aestivum q8rvz9 caruso et al., 2009 19 ↓ fructose 1,6-bisphosphate aldolase avena sativa q9lld7 caruso et al., 2009 20 ↑ rubisco large subunit, (fragment) triticum aestivum rkwtlc caruso et al., 2009 rubisco degradation 21 ↑ rubisco large subunit, (fragment) triticum aestivum q37335 caruso et al., 2009 rubisco degradation 22 ↑ photosystem ii oxygen-evolving complex protein 1 tobacco t02066 caruso et al., 2009 light reactions 23 ↑ carbonic anhydrase hordeum vulgare gij729003 caruso et al., 2009 ros removal 24 ↓ ascorbate peroxidase hordeum vulgare o23983 caruso et al., 2009 ros removal 25 ↓ carbonic anhydrase hordeum vulgare gij729003 caruso et al., 2009 26 ↓ triosephosphate-isomerase triticum aestivum q9fs79 caruso et al., 2009 glycolysis and gluconeogenesis 27 ↑ triosephosphate-isomerase secale cereale s53761 caruso et al., 2009 glycolysis and gluconeogenesis 28 ↑ triosephosphate-isomerase secale cereale s53761 caruso et al., 2009 glycolysis and gluconeogenesis 29 ↓ ascorbate peroxidase hordeum vulgare q945r5 caruso et al., 2009 ros removal 30 ↓ nucleic acid-binding protein hordeum vulgare t05727 caruso et al., 2009 31 ↑ thiol-specific antioxidant protein hordeum vulgare gij2499477 caruso et al., 2009 posttranscriptional regulation 32 ↑ thiol-specific antioxidant protein hordeum vulgare gij2499477 caruso et al., 2009 posttranscriptional regulation 33 ↓ cold-responsive lea/rab-related cor protein triticum aestivum gij7716956 caruso et al., 2009 lea protein 34 ↓ cu/zn superoxide dismutase triticum aestivum gij1568639 caruso et al., 2009 ros removal 35 ↓ rubisco small subunit triticum aestivum q9frz4 caruso et al., 2009 calvin cycle 36 ↓ rubisco small subunit triticum aestivum q9frz4 caruso et al., 2009 calvin cycle 2 ↑ lea-like protein oriza sativa tmr|q40741 ke et al., 2009 11 ↓ rieske fe–s precursor protein oriza sativa tmr|q9zsu7 ke et al., 2009 18 ↑ superoxide dismutase [cu–zn], chloroplast precursor oriza sativa tmr|p93407 ke et al., 2009 1 ↑ nad-malate dehydrogenase oriza sativa trm|q941v4 ke et al., 2009 2 ↑ osjnba0084k20.14 protein oriza sativa rm|q7x7h3 ke et al., 2009 3 ↑ abscisic acidand stressinducible protein oriza sativa trm|o49149 ke et al., 2009 4 ↑ ribosomal protein oriza sativa gb|aao37485.1 ke et al., 2009 5 ↓ trm|q9fty4 oriza sativa trm|q9fty4 ke et al., 2009 6 ↓ osjnbb0039l24.13 protein oriza sativa trm|q7xmk5 ke et al., 2009 1 ↑ drought-induced s-like ribonuclease oriza sativa trm|q8rya7 ke et al., 2009 2 ↑ ethylene-inducible protein oriza sativa trm|q8w3d0 ke et al., 2009 3 ↑ guanine nucleotide-binding protein beta subunit-like protein oriza sativa spt|p49027 ke et al., 2009 4 ↓ germin-like protein oriza sativa trm|o49001 ke et al., 2009 a number of spot b comparison between the control treatment and treatment under conditions of stress. ↑: over-regulation, ↓: sub-regulation 226 agron. colomb. 29(2) 2011 found three proteins related to the chloroplast, an lea and sod that were over-regulated, whereas the protein precursor of rieske fe-s was under-regulated, the latter may be involved in reducing rates of photosynthesis. of the ten phosphoproteins identified in response to drought, seven had not been previously reported under conditions of water stress. these results suggest the involvement of currently unidentified proteins in the mechanisms that regulate responses to water stress (ke et al., 2009). protein phosphorylation is considered an important signaling mechanism of environmental stress, and is one of the most important post-translational modifications (pmt) that modulate the activity of proteins, protein-protein interaction and cellular localization (khan et al., 2005). saline stress the salinity of the soil by the presence of toxic levels of sodium, chloride and sulfate, representing 800 million hectares (ha) in the world (6% of total cultivated land), and an estimated 397 million ha are associated with sales and 434 million ha to sodium (fao, 2005). abiotic stress, including salinity, has reduced agricultural production in the world by over 50% (bray et al., 2000). salts in the soil inhibit plant growth for two reasons: first, by an osmotic effect that reduces the capacity of plant water uptake and causes a slow plant growth as a result of water stress in response to salinity of the external environment, and second, by the toxic effect due to the entry of salts that cause tissue damage of the leaves (khan et al., 2007). the probable cause of damage is that the high flux of ions and salts exceeds the ability of the cell to compartmentalize them in the vacuole, with the rapid entry of salts and ions into the cytoplasm, enzyme activity is inhibited, the cell wall is altered and the cells become dehydrated and die (munns, 2005). plants under saline conditions generally have an osmotic imbalance, which causes a nutritional imbalance. the osmotic imbalance mainly causes changes in ion concentration in the cytoplasm, particularly potassium and calcium, to be replaced by higher levels of na+ and cl-, which have toxic effects on the membrane structure and the enzyme systems (ashraf and harris, 2004). the latter effect is related to a secondary stress, such as oxidative stress caused by the production of toxic reactive oxygen which in turn leads to lipid peroxidation (lp) production (qureshi et al., 2005). several studies related to the comparative analysis of proteome between plants subjected to salt stress and control treatments have been performed in species like rice (o. sativa) (abbasi and komatsu, 2004; yan et al., 2005), wheat (triticum sp.) (huo et al., 2004), sorghum (sectarian italics l.) (veeranagamallaiah et al., 2008) and a. thaliana (ndimba, 2005), using the techniques of 2-de and mass spectrometry, maldi-tof/tof-ms. the results show changes in expression of proteins related to the response to salt stress, 1,100 proteins were detected in rice, including 34 over-regulated proteins and 20 sub-regulated, while 175 proteins were detected in sorghum, most of them overregulated (veeranagamallaiah et al., 2008). salt stress causes changes in more than 1,100 proteins of the proteome of roots in rice var. nipponbore. twelve different proteins have been identified using the methodology of peptide fingerprint identification by ms and searching databases (yan et al., 2005). three of these proteins were identified as enolase, four of them were previously confirmed as proteins in salt stress response, and the remaining six were new proteins involved in regulating metabolism energy, nitrogen and carbon in the removal of ros and the stability of the cytoskeleton. this study gave further signs of the responses to salinity in rice roots and showed the extent of the proteomic approach in studies of stress in plants (yan et al., 2005). in the proteome analysis of mutant plants in tolerant (rh8706-49) and susceptible (h8706-34) to salinity wheat, five proteins located in the chloroplast, were identified as an atpase transporter h+, a glutamine synthetic 2, a precursor protein (33kda) involved in photosystem ii and rubisco (1.3-bisphosphate carboxylase/oxygenase) (huo et al., 2004). these proteins probably play a crucial role in maintaining chloroplast function in plants under salt stress in leaves and roots of three cultivars of rice of the subspecies indica, nipponbare, ir36 and pokkali (abbasi and komatsu, 2004). eight proteins demonstrated over-regulation in leaves in response to 50 mm nacl for 24 h. these proteins were identified as lsy081, lsy262 and lsy363, while five proteins were identified as fructose bisphosphate aldose, a protein complex of ps ii, a protein 2 (oee2) (oxygenevolving enhancer protein 2) and superoxide dismutase (sod). the latter enzyme has been reported in response to drought, low temperatures, salinity and aba, whereas the expression of lsy081, lsy363 and oee2 is increased by salt stress and aba. lsy262 was expressed in leaves and roots, the aldose bisphosphate and two proteins related to ps ii were expressed in leaf veins and sheath. lsy363 expressed in veins, but was not detected in the leaf sheath and not in the root. these results indicate that specific proteins are expressed in specific organs of rice plants, 227hoyos-roveda and fonseca-moreno: proteomics: a tool for the study of plant response to abiotic stress suggesting a coordinated response to salt stress (abbasi and komatsu, 2004). furthermore, comparative proteome analysis of sorghum under different sodium chloride concentrations (100, 150 and 200 mm) and control treatments showed temporal changes in total protein profile (veeranagamallaiah et al., 2008). the results showed 175 reproducible and detectable protein spots. through ms analysis, 29 different proteins were identified that are expressed in response to salt stress, involved in various processes such as photosynthesis (31.0%), nitrogen metabolism (13.8%) lipid metabolism (6.8%), carbohydrate metabolism (6.8%), nucleotide metabolism (6.8%), cell wall biogenesis (6.8%) and signal transduction (10.3%), stress-related proteins (10.3%) and proteins with unknown functions (7.4%). the first group represented by proteins of photosynthesis (31%) and nitrogen metabolism (13.8%), includes enzymes such as cytochrome p450 71d, phytochrome 1, proteins associated with photosystem i (ps i), chloroplast precursor (psi.eb and ec 1.14.99) and atp synthesis among others. in the second group, enzymes include those related to nitrogen metabolism such as glutamine synthetic, an isoform at the roots of sorghum (ec 6.3.1.2), urease (ec 3.5.1.5) and glutamate synthesis dependent ferredoxin (ec 1.4.7.1) (fd-gogat) (veeranagamallaiah et al., 2008) (tab. 2). tabla 2. identification of proteins related to the response to salt stress (adapted veeranagamallaiah et al., 2008). no.a expression levelb protein identification specie no. accession authors function 1 ↑ isovaleryl-coa dehydrogenase 2, mitochondrial precursor (ec 1.3.99.10) setaria italica q9fs87 veeranagamallaiah et al., 2008 lipid metabolism 2 ↑ cytochrome p450 71d9 (ec 1.14.-.-) (p450 cp3) setaria italica o81971 veeranagamallaiah et al., 2008 photosynthesis 3 ↓ atp synthase subunit beta (ec 3.6.3.14) (atpase subunit beta) (atp synthase f1 sector subunit beta) setaria italica p00826 veeranagamallaiah et al., 2008 photosynthesis 4 atp synthase subunit beta, mitochondrial precursor (ec 3.6.3.14) setaria italica p29685 veeranagamallaiah et al., 2008 photosynthesis 5 inositol-3-phosphate synthase (ec 5.5.1.4) (myo-inositol-1-phosphate synthase) (mi-1-p synthase) (ips) setaria italica q9lw96 veeranagamallaiah et al., 2008 signal transduction and storage phosphor 6 ↑ glutamine synthetase root isozyme 4 (ec 6.3.1.2) (glutamate– ammonia ligase) (gs107) setaria italica p38562 veeranagamallaiah et al., 2008 nitrogen metabolism 7 ↓ putative 3,4-dihydroxy-2-butanone kinase setaria italica o04059 veeranagamallaiah et al., 2008 signal transduction 8 ↓ phytoene dehydrogenase, chloroplast precursor (ec 1.14.99.-) (phytoene desaturase) setaria italica p49086 veeranagamallaiah et al., 2008 biosynthesis of carotenoids 9 ↑ 26s protease regulatory subunit 6a homolog (tat-binding protein homolog 1) (tbp-1) (mg(2+)-dependent atpase 1) (lema-1) setaria italica prs6a veeranagamallaiah et al., 2008 stress proteins 10 → adenosyl homocysteinase (ec 3.3.1.1) (s-adenosyl-l-homocysteine hydrolase) (adohcyase) setaria italica p50246 veeranagamallaiah et al., 2008 metabolism of nucleic acids 11 ↑ caffeoyl-coa o-methyltransferase 2 (ec 2.1.1.104) (trans-caffeoylcoa 3-o-methyltransferase 2) (ccoamt-2) (ccoaomt-2) setaria italica o65922 veeranagamallaiah et al., 2008 cell wall biogenesis 12 ↓ naringenin, 2-oxoglutarate 3-dioxygenase (ec 1.14.11.9) (flavonone3-hydroxylase) (f3h) (fht) setaria italica p28038 veeranagamallaiah et al., 2008 biosynthesis of flavonoids 13 ↓ (q43155) ferredoxin-dependent glutamate synthase, chloroplast (ec 1.4.7.1) (fd-gogat) setaria italica q43155 veeranagamallaiah et al., 2008 nitrogen metabolism 14 ↓ urease (ec 3.5.1.5) (urea amidohydrolase) setaria italica p07374 veeranagamallaiah et al., 2008 nitrogen metabolism 15 ↓ metallothionein-like protein type 2 setaria italica o22319 veeranagamallaiah et al., 2008 stress proteins 16 ↑ atp synthase subunit beta (ec 3.6.3.14) (atpase subunit beta) (atp synthase f1 sector subunit beta) setaria italica o47037 veeranagamallaiah et al., 2008 photosynthesis 17 ↓ phytochrome 1 setaria italica p42496 veeranagamallaiah et al., 2008 photosynthesis 18 → ribonucleoside-diphosphate reductase small chain (ec 1.17.4.1) (ribonucleotide reductase small subunit) (ribonucleosidediphosphate reductase r2 subunit) setaria italica p49730 veeranagamallaiah et al., 2008 nucleotide metabolism 19 ↓ photosystem i reaction center subunit iv b, chloroplast precursor (psi-e b) [contains: photosystem i reaction center subunit iv b isoform 2] setaria italica q41229 veeranagamallaiah et al., 2008 photosynthesis 20 ↓ udp-glucose 4-epimerase gepi42 (ec 5.1.3.2) (galactowaldenase) (udp-galactose 4-epimerase) setaria italica o65780 veeranagamallaiah et al., 2008 carbohydrate metabolism continúa 228 agron. colomb. 29(2) 2011 tabla 2. identification of proteins related to the response to salt stress (adapted veeranagamallaiah et al., 2008). no.a expression levelb protein identification specie no. accession authors function 21 → probable aldehyde dehydrogenase (ec 1.2.1.3) (flax-inducible sequence 1) setaria italica q40255 veeranagamallaiah et al., 2008 lipid metabolism 22 ↓ 40s ribosomal protein s12 setaria italica q9xhs0 veeranagamallaiah et al., 2008 protein synthesis 23 ↑ atp synthase subunit beta (ec 3.6.3.14) (atpase subunit beta) (atp synthase f1 sector subunit beta) setaria italica p26530 veeranagamallaiah et al., 2008 photosynthesis 24 → beta-amylase (ec 3.2.1.2) (1,4-alpha-d-glucan maltohydrolase) setaria italica p55005 veeranagamallaiah et al., 2008 carbohydrate metabolism 25 ↓ ferredoxin-dependent glutamate synthase (ec 1.4.7.1) (fd-gogat) (fragment) setaria italica q08258 veeranagamallaiah et al., 2008 nitrogen metabolism 26 ↓ glycine dehydrogenase [decarboxylating] a, mitochondrial precursor (ec 1.4.4.2) (glycine decarboxylase a) (glycine cleavage system p-protein a) setaria italica p49361 veeranagamallaiah et al., 2008 stress proteins 27 ↓ pyruvate kinase isozyme a, chloroplast precursor (ec 2.7.1.40) setaria italica q43117 kpya veeranagamallaiah et al., 2008 photosynthesis 28 → glycine dehydrogenase [decarboxylating], mitochondrial precursor (ec 1.4.4.2) (glycine decarboxylase) (glycine cleavage system p-protein) setaria italica o49954 veeranagamallaiah et al., 2008 stress proteins 29 ↑ caffeic acid 3-o-methyltransferase (ec 2.1.1.68) (s-adenosysl-lmethionine:caffeic acid 3-o-methyltransferase) (comt) (caomt) setaria italica o23760 veeranagamallaiah et al., 2008 cell wall biogenesis a number of spot b comparison between the control treatment and treatment under conditions of stress 150 mm de nacl. ↑: over-regulation, ↓: sub-regulation y →: no change conclusions and perspectives proteomics has proved to be a valuable tool to identify proteins involved in abiotic stress responses in plants, allowing functional genome analysis. proteins have been identified as common mechanisms of response to various abiotic stress factors (water and salt), which are expressed in different parts of the cell, such as enzymes related to the removal of ros and protein heat shock (hsp), hsp70 is particularly common in water and salt stress. specific response mechanisms to stress have also been identified, such as the expression of proteins involved in the synthesis of osmolytes, aquaporins and lea proteins related to water stress. therefore, this omic approach contributes to the understanding of the complex mechanisms of plant response to environmental factors. comparative proteomic studies on different tissues, organs, organelles and membranes, using different biological models (mutant or transgenic plants) allow monitoring of protein expression during different times, contributing significantly to the understanding of the mechanisms of adaptation of plants under certain stress conditions. other research on protein-protein and proteinligand interactions and advances in approaches such as genomics, transcriptomics and metabolomics, will help to establish networks of interaction between genes, proteins and metabolites involved in stress response mechanisms. with the goal to improve protein extraction techniques in plant tissues, considered to be recalcitrant, reduce the effect of abundant proteins such as rubisco, which hinder the display of other proteins of interest and resolve proteins with pi (s) ends. quantitative studies of protein may increase with the development of new methodologies, known as second generation proteomics, which solve some limitations associated with the analytical variability of the technique, allowing the attainment of results with greater reproducibility, in stages of development and protein comparison of organs and between genotypes. the improvement of new computing platforms will support the rapid advancement and exchange of information between different groups in proteomics research worldwide. cited literature abbasi, f. and s. komatsu. 2004. a proteomic approach to analyze salt responsive proteins in rice leaf sheath. proteomics 4, 2072-2081. abe, h.k., t. yamaguchi-shinozaki, k. urao, t. iwasaki, d. hosokawa, and k. shinozaki.1997. role of arabidopsis myc and myb homolog’s in droughtand abscísico acid regulated gene expression. plant cell 9, 1859-68. agrawal, g.k., n.s. jwa, and r. rakwal. 2009. rice proteomics: ending phase i and the beginning of phase ii. proteomics 9, 935-963. álvarez, s., e.l. marsh, s.g. schroeder, and d.p. schachtman. 2008. metabolomic and proteomic changes in the xylem sap of maize under drought. plant cell environ. 31, 325-340. ashraf, m. and p.j.c. harris. 2004. potential biochemical induction of salinity tolerance in plants. plant sci. 166, 3-16. 229hoyos-roveda and fonseca-moreno: proteomics: a tool for the study of plant response to abiotic stress bray, e.a., j. bailey-serres, and e.weetilnyk. 2000. responses to abiotic stresses. pp. 1158-1249. in: gruissem, w., buchannan, b. and r. jones, (eds.). biochemistry and molecular biology of plants. american society of plant physiologists, rockville, md. caruso, g., c. cavaliere, p. foglia, r. gubbiotti, c. guarino, r. samperi, and a. laganà. 2009. analysis of drought responsive proteins in wheat (triticum durum) by 2d-page and malditof mass spectrometry. plant sci. 177(6), 570-576. choi, h., j.h. hong, j. ha, j.y. kang, and s.y. kim. 2000. abfs, a family of aba-responsive elements binding factors. j. biol. chem. 275, 1723-1730. fao. 2011. crop prospects and food situation. rome. fao. 2009. crop prospects and food situation. rome. fao. 2006. the state of food insecurity in the world. rome. fao. 2005. global network on integrated soil management for sustainable use of salt-affected soils. fao land and plant nutrition management service, rome. finnie, c. and b. svensson. 2009. barley seed proteomics from spots to structures. j. proteomics 72, 315-324. fujita, m., y. fujita, k. maruyama, m. seki, k. hiratsu, m. ohmetakagi, l.s.p. tran, k. yamaguchi-shinozaki, and k. shinozaki. 2004. a dehydration-induced nac protein, rd26, is involved in a novel aba-dependent stress-signaling pathway. plant j. 39, 863-876. goday, a. and m. pagés.2004. proteínas de respuesta al estrés hídrico. pp. 791-832. in: reigosa, m.j., n. pedrol, and a. sánchez-moreiras (eds.). la ecofisiología vegetal: una ciencia de síntesis. paraninfo, madrid. hajheidari, m., a. eivazi, a.b. buchanan, j.h. wong, i. majidi, and g.h. salekdeh. 2007. proteomics uncovers a role for redox in drought tolerance in wheat. j. proteome res. 6, 1451-1460. hashiguchi, a., n. ahasan, and s. komatsu. 2009. proteomics application of crops in the context of climate changes. food res. intl. 43(7), 1803-1813. huo, c.m., b.c. zhao, r.c. ge, y.z. shen, and z.j. huang. 2004. proteomic analysis of the salt tolerance mutant of wheat under salt stress. yi chuan xuebao 31, 1408-1414. ipcc, international panel on climate change. 2007. climate change 2007. in: www.ipcc.ch; consulted: june, 2011. khan, s.v., l. hoffmann, j. renauty, and j.f. hausman. 2007. current initiatives in proteomics for the analysis of plant salt tolerance. curr. sci. 93(6), 807-817. khan, m., j. jan, h. karibe, and s. komatsu. 2005. identification of phosphoproteins regulated by gibberellins in rice leaf sheath. plant mol. bio. 58, 27-44. ke, y., g. han, h. he, and j. li. 2009. differential regulation of proteins and phosphoproteins in rice under drought stress. biochem. biophys. res. comm. 379, 133-138 kreps, j.a., y. wu, h.s. chang, t. zhu, x. wang, and j. harper. 2002. transcriptoma changes for arabidopsis in response to salt, osmotic, and cold stress. plant physiol. 130, 2129-2141. komatsu, s. and n. ahsan. 2009. soybean proteomics and its application to functional analysis. j. proteomics 72, 325-336. kundzewicz, z., u. ulbrich, t. brücher, d. graczyk, a. krüger, and g. leckebusch. 2005. summer floods in central europe – climate change track? nat. hazards. 36, 165-189. leshem, y., y. kuiper, p.j.c. erdei, s. lurie, and r. peri-treves. 1998. d selye’s mammalian “gas” concept and “co-stress” response exist in plants? pp. 199-208. in: csermely, p. (ed.). stress of life: form molecules to man. vol. 851. new york of academy of sciences, new york, ny. lichtenthaler, h.k. and c. schindler. 1992. studies on the photoprotective function of zeaxanthin at high-light conditions. pp. 517-520. in: murata, n. (ed.). research photosynthesis. vol. 4. kluwer academic publisher, dordrecht, the netherlands. mozarfar, a. and j.j. oertly. 1990. multiples stress and growth of barley: effect of salinity and temperature shock. plant soil 128, 153-160. munns, r. 2005. genes and salt tolerance: bringing them together. new phytol. 167, 645-663. ndimba, b.k., s. chivasa, w.j. simony, and a.r. slabas. 2005. identification of arabidopsis salt and osmotic stress responsive proteins using two dimensional difference gel electrophoresis and mass spectrophotometry. proteomics 5, 4185-4196. prasad, m.n.v. and z. rengel. 1998. plant acclimation and adaptation to natural and antropogenic stress. pp. 216-223. in: sermely, p.c. (ed.). stress of life: form molecules to man. new york of academy of sciences. new york, ny. qureshi, m.i., s. qadir, and l. zolla. 2007. proteomics-based dissection of stress-responsive pathways in plants. j. plant physiol. 164, 1239-60. qureshi, m.i., m. israr, m.z. abdin, and m. iqbal. 2005. responses of artemisia annual l. to lead and salt-induced oxidative stress. environ. exp. bot. 53, 185-195. rabbani, m.a., k. maruyama, h. abe, m.a. khan, k. katsura, y. ito, k. yoshiwara, m. seki, k. shinozaki, and k. yamaguchishinozaki. 2003. monitoring expression profiles of rice (oryza sativa l.) genes under cold, drought and high-salinity stresses, and aba application using both cdna microarray and rna gel blot analyses. plant physiol. 133, 1755-1767. rabello, a.r., c.m. guimarães, p.h. rangel, f.r. da silva, d. seixas, and e. de souza. 2008. identification of drought-responsive genes in roots of upland rice (oryza sativa l.). bmc genomics 9, 485-497. ribas-carbo, m., n.l. taylor, l. giles, s. busquets, p.m. finnegan, and d.a. day. 2005. effects of water stress on respiration in soybean leaves. plant physiol. 139, 466-473. sakuma, y., k. maruyama, y. osakabe, f. qin, m. seki, k. shinozaki, and k. yamaguchi-shinozaki. 2006. functional analysis of an arabidopsis transcription factor, dreb2a, involved in drought responsive gene expression. the plant cell 18, 1292-1309. schwieger, j., m. lang, and h.k. lichtenthaler. 1996. differences in fluorescence excitation spectra of the leaves between stressed and non-stressed plants. j. plant physiol. 148, 536-547. shinozaki, k. and k. yamaguchi-shinozaki. 2007. gene networks involved in drought stress response and tolerance. j. exp. bot. 58(2), 221-227. shinozaki, k., k. yamaguchi-shinozaki, and m. seki. 2003. regulatory network of gene expression in the drought and cold stress responses. curr. opin. plant biol. 6, 410-417. 230 agron. colomb. 29(2) 2011 timperio, a.m., m.g. egidi, and l. zolla. 2008. proteomic applied on plant abiotic stresses: role of the heat shock proteins (hsp). j. proteomics 71, 391-411. tobari, s., m. wissuwa, m. heidari, and m.r. naghavi. 2009. a comparative proteome approach to decipher the mechanism of rice adaptation to phosphorous deficiency. proteomics 9, 159-170. umezawa, t., m. fujita, y. fujita, k. yamaguchi-shinozaki, and k. shinozaki. 2006. engineering drought tolerance in plants: discovering and tailoring genes unlock the future. curr. opin. biotechnol. 17, 113-122. uno, y., t. furihata, h. abe, r. yoshida, k. shinozaki, and k. yamaguchi-shinozaki. 2000. arabidopsis basic leucine zipper transcriptional transcription factors involved in an abscisic acid-dependent signal transduction pathway under drought and high-salinity conditions. proc. natl acad. sci. usa 97, 11632-11637. veeranagamallaiah, g., g. jyothsnakumari, m. thippeswamy, p. chandra obul reddy, g. sriranganayakulu, y. mahesh, b. rajasekhar, ch. madhurarekha, and c. sudhakar. 2008. proteomic analysis of salt stress responses in foxtail millet (setaria italica l. cv. prasad) seedlings. plant sci. 175, 631-641. wwf, world wild foundation. 2008. the 2008 living planet report. switzerland. yan, s., z. tang, w. su, and w. sun. 2005. proteomic analysis of salt stress-responsive proteins in rice roots. proteomics 5, 235-244. yoshimura, k., a. masuda, m. kuwano, k. yokota, and k. akashi. 2008. programmed proteome response for drought avoidance/ tolerance in the root of a c(3) xerophyte (wild watermelon) under water deficits. plant and cell physiol. 49, 226–241. zeidler, j.g. and h.k. lichtenthaler. 2001. biosynthesis of 2-metyl3-buten-2-olemitted from needles of pinus ponderosa via the non-mevalonato doxp/mep pathway of isoprenoid formation. planta 231, 323-326. first record of takecallis taiwana (takahashi) and t. arundinariae (essig) (hemiptera: aphididae) in colombia received for publication: 11 april, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.57030 1 sistemática de insectos agronomía (sia); línea taxonomía de insectos de importancia agrícola; museo entomológico unab, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). simbaquebacortes@gmail.com 2 systematic entomology laboratory, united states department of agriculture (usda). belsville, md (united states). agronomía colombiana 34(2), 295-299, 2016 first record of takecallis taiwana (takahashi) and t. arundinariae (essig) (hemiptera: aphididae) in colombia primer reporte de takecallis taiwana (takahashi) and t. arundinariae (essig) (hemiptera: aphididae) en colombia ronald simbaqueba1, francisco serna1, and gary l. miller2 abstract resumen the aphids takecallis taiwana (takahashi, 1926) and t. arundinariae (essig, 1917) were collected from two locations in the department of cundinamarca (colombia) and one location within 90 km of the city of bogota on plants of the phyllostachys sp. (poaceae: bambusoideae). this represents the first record of these species from the northern half of south america. key diagnostic morphological characterisitcs are given to help distinguish these species. a list of the species and a summary of their distributions are provided.  los áfidos takecallis taiwana (takahashi, 1926) y t. arundinariae (essig, 1917) fueron recolectados en dos localidades en el departamento de cundinamarca (colombia) y otra localidad a 90 km de la ciudad de bogotá, en la planta phyllostachys sp. (poaceae: bambusoideae). estos hallazgos representan los primeros registros de estas especies en el norte de sudamérica. como apoyo para la distinción de estas especies, se proporcionan características diagnósticas. se proporciona también una lista de las especies de takecallis y su distribución. key words: phyllostachys sp., aphids, bamboo, identification. palabras clave: phyllostachys sp., áfidos, bambú, identificación. in the great smoky mountains national park, usa. all takecallis species have been collected on species of bamboo (poaceae: bambusoideae). in some parts of colombia, these plants are of ornamental importance, used as living fences or to conserve natural aquifers (salas, 2006). the life cycle of takecallis is apparently anholocyclic (qiao and zhang, 2004). adults are mostly known from alate viviparae (qiao and zhang, 2004). ghosh (1986), when describing t. affinis, reported two apterous viviparae collected from arundinaria jounsarensis in association with a single alate vivipara, and vagrant alate males. leclant (1966) observed alate viviparae throughout the year and collected ovipara from arundinaria sp. in montpellier. samples were found during a field trip conducted in february 2014 in the municipalities of fusagasuga and cachipay, cundinamarca, and bogota dc, colombia. the specimens were collected in ethanol [76%] and the specimens were slide-mounted, chief ly following the method of blackman and eastop (2000). we identified the species using the keys of higuchi (1968), blackman and eastop (1984, 1994), and qiao and zhang (2004). photomicrographs were taken using an olympus®cx31 microscope (olympus corporation, japan) with a magnification: 10x; camera: at infinity, and introduction takecallis matsumura belongs to the tribe panaphidini, subfamily calaphidinae (favret, 2014). matsumura (1917) proposed the genus takecallis for the single species t. bambusae matsumura, 1917 (= callipterus arundicolens clarke, 1903), collected in hokkaido, japan, which he described as being similar to myzocallis passerini, 1860. takecallis and myzocallis share several diagnostic characteristics, but takecallis differs from myzocallis for the following: i) by having an anteriorly directed tubercle with two setae on the clypeus (myzocallis with clypeus smooth, without an anteriorly directed tubercle with two setae); ii) the base of vi antennal segment about equal to the processus terminalis in length (the slender apical part of the sixth antennal segment distal to the primary sensorium on the thickened base); iii) and the rostrum short, extending slightly beyond the forecoxae (higuchi, 1968; qiao and zhang, 2004). the genus takecallis is represented by six, mostly oriental and palaearctic species, but several species are now widely distributed (tab. 1). favret et al. (2010) observed t. taiwana and inferred the presence of t. arundinariae (essig, 1917) scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.57030 296 agron. colomb. 34(2) 2016 organized image-pro® insight software (media cybernetics, bethesda, md). material studied takecallis taiwana (takahashi, 1926). colombia: cundinamarca, fusagasuga, avenida de las palmas, barrio potosí, 04°20’14”n, 74°21’52”w, 1,700 m a.s.l., 11.ii.2014, coll. r. simbaqueba, ex leaves of phyllostachys sp. (poaceae), 5 slides and 5 specimens in alcohol [76%]; takecallis arundinariae (essig, 1917). colombia: cundinamarca, fusagasuga, avenida de las palmas, barrio potosi, 04°20’14”n, 74°21’52”w, 1,700 m a.s.l., 11.ii.2014, coll. r. simbaqueba, ex leaves of phyllostachys sp. (poaceae) 5 slides and 5 specimens in alcohol [76%]: colombia: cundinamarca, bogota, park way, 04°38’n, 74°04’w, 2600 m a.s.l., 20.iii.2014, coll. r. simbaqueba, ex leaves of phyllostachys sp. (poaceae), 5 slides and 5 specimens in alcohol [76%]; colombia: cundinamarca, cachipay, san jose, 04°43’n, 74°26’w, 1100 m a.s.l., 20.iv.2014, coll. r. simbaqueba, ex leaves of phyllostachys sp. (poaceae), 5 slides and 5 specimens in alcohol [76%], unab catalogue numbers 884 and 885, respectively. all material deposited at the museo entomologico unab, universidad nacional de colombia, facultad de ciencias agrarias, bogota, colombia. biology. collected in small, scattered “colonies” (1–3 individuals per leaf ) composed of nymphs and adults on phyllostachys sp. takecallis taiwana (takahashi, 1926) (fig. 1) diagnosis. alate vivipara, length 1.57-1.83 mm. head smooth, without antennal tubercles, clypeus with an anteriorly directed tubercle with 2 setae (fig. 1). antenna 0.8x the body length. usually, 5–6 secondary rhinaria, organized toward first third of iii. rostrum short, extending slightly beyond the forecoxae. first tarsal segments with 5–7 setae. abdominal segments i–iv with a pair of dorsal tuberculate processes, markedly long on i and ii, each possessing a seta. siphunculi short, without setae. cauda knobbed with 14–16 setae. anal plate bilobed. genital plate with 17–20 setae (blackman and eastop, 1994). table 1. distribution and hosts of takecallis matsumura species (matsumura 1917; gomez-menor, 1965; paik, 1965; takahashi, 1965; higuchi, 1968, 1972; higuchi and miyazaki, 1969; stroyan, 1977; blackman and eastop, 1984; ghosh and quednau, 1990; tao, 1990; chan and frazer, 1993; blackman and eastop, 1994; remaudière and remaudière, 1997; foureaux and kato, 1999; noemberg et al., 1999; gonzales et al., 2000; halbert et al., 2000; delfino 2001; ortego et al., 2004; qiao and zhang, 2004; mondor et al., 2006; delfino and buffa, 2008; laamari et al., 2010). species distribution host t. affinis (ghosh, 1986) china, europe, india, japan, korea, new zealand, north america, taiwan. arundinaria jounsarensis, bambusa sp. t. arundicolens (clarke, 1903) china, europe, hawaiian islands, japan, korea, north america, new zealand, taiwan. phyllostachys sp., pleioblastus chino, sasaella ramosa, sasa nipponica, s. paniculata, s. palmate and s. senaanensis t. arundinariae (essig, 1917) argentina, brazil, china, europe, hawaiian islands, india, japan, korea, new zealand, north america, south africa, taiwan. arundinaria sp, a. graminea, a. japonica, b. lapidea, bambusa sp., b. rigida, b. stenostachya, b. textilis, dendroclamus sp., merostachys sp., phyllostachys sp., p. aurea, p. castillonis, p. cf. aurea, p. dulcis, p. edulis, p. puberula, p. viridiglaucescens, pleioblastus amarus, s. palmate, s. senaanensis, sasa nipponica, sinobambusa tootsik, t. assumenta (qiao and zhang, 2004) china, europe, india, japan, korea, taiwan, new zealand, north america. bambusa sp. t. sasae (matsumura, 1917) europe, hawaiian islands, japan, korea, new zealand, north america, phyllostachys sp., pleioblastus sp., sasa nipponica, s. paniculata t. taiwana (takahashi, 1926) africa, algeria, argentina, brazil, chile, china, europe, hawaiian islands, india, japan, korea, new zealand, north america and south taiwan. arundinaria anceps, a. gigantean, bambusa sp., b. stenostach, phyllostachys sp., p. arcana, p. aurea, p. bambusoides, p. castukkinis, p. dulcis, p. nigra, p. sulphurea, pleioblastus amarus, sasa sp. figure 1. takecallis taiwana (takahashi, 1926), alate vivipara, clypeus with an anteriorly directed tubercle with two setae. 297simbaqueba, serna, and miller: first record of takecallis taiwana (takahashi) and t. arundinariae (essig) (hemiptera: aphididae) in colombia takecallis arundinariae (essig, 1917) (fig. 2) diagnosis. alate vivipara, length 1.5–2.0 mm. head smooth, without antennal tubercles, with a brown medial longitudinal line. antenna 1.2x length of the body. usually having 4–8 secondary rhinari. rostrum short, just reaching the forecoxae. first tarsal segments with 9 setae. abdomen with two brown, dorsomedial rows of tuberculate processes, each with 1 seta (fig. 2), abdominal segment viii with 2–4 setae. siphunculi short, with 1 seta. cauda knobbed with 12–15 setae. anal plate bilobed. genital plate with 18–24 setae (blackman and eastop, 1994). t. taiwana for mendoza (argentina), on an unidentified bamboo. ortego et al. (2004) recorded t. arundinariae for chile (san fernando province of rancagua), on an unidentified bamboo. delfino and buffa (2008) identified two species of aphids for argentina, on phyllostachys aurea (poaceae), a plant of ornamental importance. we do not know with certainty when these aphid species were introduced to the southern part of the south american continent. we can infer that their arrival was through transport of their host plants (bambusoideae). it can be said that weather conditions do not limit the presence of t. arundinariae and t. taiwana, given the wide variety of environments in the countries where they have been found. apparently, these species have no difficulty in establishing colonies in new environments and it can be assumed that they exist throughout the continent (fig. 3). acknowledgments we thank the unab museum for allowing use of its facilities and providing access to the voucher collection, and figure 2. takecallis arundinariae (essig, 1917), alate vivipara, abdomen with two brown, dorsomedial rows of tuberculate processes, each with one seta. takecallis taiwana and t. arundinariae are recorded in the south american countries argentina, brazil, chile and now in colombia (fig. 3), associated with hosts belonging to the subfamily bambusoideae (poaceae). in colombia, associated with bambusa vulgaris plants, the aphid hysteroneura setariae (thomas 1978) has also been recorded on this host (gallego and velez, 1992; madrigal, 2003). genus takecallis matsumura, particularly t. taiwana (takahashi), was recorded for the first time in south america by foureaux and kato (1999), found in minas gerais (brazil), on phyllostachys cf. aurea (poaceae). the same year, noemberg et al. (1999) reported t. arundinariae, in são paulo (brazil), collected on dendroclamus sp. and merostachys sp. (poaceae). further south on the continent, in the metropolitan area of chile, gonzales et al. (2000) found t. taiwana on bambusoideae (poaceae). for argentina (provinces of cordoba, mendoza and buenos aires city), delfino (2001) recorded t. arundinariae for the first time, collected on arundinaria sp. (poaceae), and on another unidentified bamboo. meanwhile, saini et al. (2002) records figure 3. distribution records of takecallis taiwana and t. arundinariae in south america. t. taiwanus t. arundinariae, t. taiwanus t. arundinariae 298 agron. colomb. 34(2) 2016 housing specimens; valentina vergara for help with the curatorial process in unab; and mark a. metz for editing, formatting, fact-checking, and reviewing the manuscript. thanks to the anonymous reviewers for reviewing the manuscript. literature cited blackman, r.l. and v.f. eastop. 1984. aphids on the world’s crops: an identification guide. john wiley & sons, new york, ny. blackman, r.l. and v.f. eastop. 1994. aphids on the world’s trees. an identification guide. cab international, wallingford, uk. blackman, r.l. and v.f. eastop. 2000. aphids on the world’s crops, an identification and information guide. 2nd ed. john wiley & sons ltd., chichester, uk. chan, c.k. and b.d. frazer. 1993. the aphids (homoptera: aphididae) of british columbia 21. further additions. j. entomol. soc. brit. columbia 90, 77-83. clarke, w.t. 1903. a list of california aphididae. can. entomol. 35(9), 247-254. culjak, t.g. and j.i. barcic. 2002. a check-list of aphid species superfam. aphidoidea (hemiptera, homoptera, sternorrhyncha) in croatia. nat. croat. 11(2), 243-264. delfino, m.a. and l.m. buffa. 2008. áfidos en plantas ornamentales de córdoba, argentina (hemiptera: aphididae). neot. ent. 37(1), 74-80. doi: 10.1590/s1519-566x2008000100011 delfino, m.a. 2001. first record of the genus takekallis matsumura, 1917 (hemiptera: aphididae) in argentina. in: abstracts from the xiii annual scientific meeting, cordoba biology society (sociedad de biología de córdoba). biocell 25(3), 301. essig, e.o. 1917. aphididae of california: new species of aphididae and notes from various parts of the state, but chief ly from the campus of the university of california, berkeley, california. university of california publications, technical bulletins, college of agriculture, agricultural experiment station, entomology 1 (7), 301-346. favret, c., j.j. duggan, n.j. sanders, and l.r. phillippe. 2010. actual and inferred checklist of the aphids (hemiptera: aphididae) of the great smoky mountains national park, with attendant ant and host plant associations. proc. entomol. soc. wash. 112 (3), 381-403. doi: 10.4289/0013-8797.112.3.381 favret, c. 2014. aphid species file. version 5.0/ 5.0. in: http://aphid. speciesfile.org; consulted: january, 2016. foureaux, l.v. and c.m. kato. 1999. primeiro registro de takecallis taiwana (ta ka hashi) (homoptera: aphididae) no brasil. an. soc. entomol. bras. 28(1), 183-184. doi: 10.1590/ s0301-80591999000100021 gallego, f.l. and r. vélez a. 1992. lista de insectos que afectan los principales cultivos, plantas forestales, animales domésticos y al hombre en colombia. centro de publicaciones de la universidad nacional de colombia, medellin, colombia. ghosh, l.k. 1986. a conspectus of aphididae (homoptera) of himachal pradesh in northwest himalaya, india. zoological survey of india, technical monograph. 16, 1-282. ghosh, a.k. and f.w. quednau.1990. fauna part 5. subfamily drepanosiphinae. zoological survey of india, xv+336pp. gòmez-menor, j. 1965. los callaphididae de españa (ins. homoptera). bol. r. soc. esp. hist. nat. sec. biol. 63, 105-172. gonzales, w.l., e. fuentes-contreras, and h.m. niemeyer, 2000. registro de un nuevo áfido introducido en chile: takecallis taiwana (takahashi) (hemiptera: aphididae: drepanosiphinae). rev. chil. entomol. 26, 53-55. halbert, s.e., g. remaudiere, and s.e. webb. 2000. newly established and rarely collected aphids (homoptera: aphididae) in florida and the southeastern united states. fla. entomol. 83(1), 79-91. higuchi, h. 1968. a revision of the genus takecallis matsumura (homoptera: aphididae). insecta matsumurana 31(4), 25-33. higuchi, h. 1972. a taxonomic study of the subfamily callipterinae in japan (homoptera: aphididae). insecta matsumurana 35(2), 19–126. higuchi, h. and m. miyazaki. 1969. a tentative catalogue of host plants of aphidoidea in japan. insecta matsumurana (suppl.) 5, 1-66. laamari, m., e. jousselin, and a. coeur d’acier. 2010. assessment of aphid diversity (hemiptera: aphididae) in algeria; a fourteenyear investigation. faunistic entomol. 62(2), 73–87. leclant, f. 1966. contribution a l’étude des aphidoidea du languedoc meridional. i note. annales de la société d’horticulture et d’histoire naturelle d’hérault. 106 (2), 119-139. madrigal, a. 2003. insectos forestales en colombia, biología, hábitos, ecología y manejo. ed. marín vieco ltda., medellin, colombia. matsumura, s. 1917. a list of the aphidideae of japan, with description of new species and new genera. journal of college of agriculture, tohoku imperial university, sapporo 7(6), 351-414. mondor, e.b., m.n. tremblay, and r.h. messing. 2006. morphological and ecological traits promoting aphid colonization of the hawaiian islands. biol. invas. 9, 87-100. doi: 101007/ s10530-006-9010-z noemberg l., s.m., zonta de carvalho, r.c., and j.t. cardoso. 1999. takecallis arundinariae (essig) (aphididae, drepanosiphinae, phyllaphidini) first record in brazil and comparison to takecallis taiwana (takahashi). rev. bras. zool. 16(3), 865-870. ortego, j., m.e. difabio, and m.p. mier d. 2004. nuevos registros y actualización de la lista faunística de los pulgones (hemiptera: aphididae) de la argentina. rev. soc. entomol. argent. 63 (1-2), 19-30. paik, w.h. 1965. aphids of korea. seoul national university, korea. passerini, g. 1860. gli afidi con un prospetto dei genri de alcune specie nuove italiane. tipografia carmignani, parma, italy. qiao, g.x. and g.x. zhang. 2004. review of the genus takecallis matsumura (homoptera: aphididae: myzocallidinae) from china and description of one new species. raff les bull. zool. 52(2), 373-378. remaudiere, g. and m. remaudiere. 1997. catalogue des aphididae du monde. homoptera aphidoidea. institut national de la recherche agronomique, paris. saini, e. d., r. la rossa, and s. bado. 2002. myzocallidinae (homoptera: aphididae) recientemente registradas en argentina. pp. http://dx.doi.org/10.1590/s1519-566x2008000100011 http://dx.doi.org/10.4289/0013-8797.112.3.381 http://dx.doi.org/10.1590/s0301-80591999000100021 http://dx.doi.org/10.1590/s0301-80591999000100021 http://dxdoi.org/101007/s10530-006-9010-z http://dxdoi.org/101007/s10530-006-9010-z 299simbaqueba, serna, and miller: first record of takecallis taiwana (takahashi) and t. arundinariae (essig) (hemiptera: aphididae) in colombia 237. in: resumos de xix congreso brasileiro de entomología, manaus am, brazil, 2002. salas d., e. 2006. actualidad y futuro de la arquitectura de bambu en colombia. phd thesis. universidad politécnica de cataluña, barcelona, spain. stroyan, h.l.g. 1977. homoptera: aphidoidea (part), chaitophoridae and callaphididae. handb. identification brit. insects 2, 1-127. takahashi, r. 1926. the aphids of myzocallis infesting bamboo. proc. entomol. soc. wash. 28(7), 159-162. takahashi, r. 1965. some new and little-known aphididae from japan (homoptera). insecta matsumurana. 28(1), 19-61. tao, c.c. 1990. aphid-fauna of taiwan province. taiwan provincial museum, china. received for publication: 22 april, 2010. accepted for publication: 2 november, 2011. 1 agricultural engineering programme, faculty of agricultural sciences, universidad de la salle. yopal (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author. jhcristhian@gmail.com agronomía colombiana 29(3), 387-397, 2011 phyllochron and differential growth between plants of french tarragon (artemisia dracunculus l.) with different source of propagation filocrono y crecimiento diferencial entre plantas de estragón (artemisia dracunculus l.) con diferente origen de propagación john cristhian fernández-lizarazo1, 3, teresa mosquera-vásquez2, bernardo chaves2, and felipe sarmiento2 abstract resumen french tarragon is included within the brochure of herbs that colombia is offering to export. although renewal is recommended every three or four years, in colombia there are crops more than eight years of age and with low yield because its traditional vegetative propagation is difficult, therefore it is necessary to establish alternative propagation methods to improve its yield. in order to analyze the phyllochron and growth between french tarragon plants with different origin of propagation (micropropagation and traditional propagation), parameters to simulate field behavior from a model was estimated. from cardinal temperatures, a quadratic function of tarragon’s phyllocron, whose rate was higher in plants from micropropagation during establishment, was determined.  the  general meristematic activity in plants of in vitro treatment shown to be greater than plants of field treatment, as well as leaf area index (lai), fraction of intercepted light (flint) extinction coefficient (k) and radiation use efficiency (rue), which involved differences in the architecture of plants in both treatments. distribution of biomass to leaves and stems was similar in both treatments. this is the first study using a deterministic model to analyze the effect of micropropagation in field tarragon’s growth. estragón está en el portafolio de hierbas aromáticas para exportación que ofrece colombia. aunque se recomienda su renuevo cada tres o cuatro años, en colombia hay cultivos de más de ocho años de edad y con bajo rendimiento, por cuanto su propagación vegetativa tradicional es difícil, por lo tanto es necesario establecer métodos alternativos de propagación para mejorar su rendimiento en campo. con el objetivo de analizar el filocrono y el crecimiento entre plantas de estragón con diferente origen de propagación (micropropagación y propagación tradicional), se estimaron los parámetros para simular su comportamiento en campo a partir de un modelo. a partir de las temperaturas cardinales, se determinó que el filocrono de estragón obedeció a una función cuadrática cuya tasa fue mayor para las plantas provenientes de micropropagación. adicionalmente, la actividad meristemática general de las plantas provenientes de micropropagación mostró ser mayor, así como el índice de área foliar (iaf), fracción de luz interceptada (flint), coeficiente de extinción (k) y uso eficiente de la radiación (uer), lo que implicó diferencias en la arquitectura de estas plantas. esta es la primera investigación que utiliza un modelo determinístico para analizar el efecto de la micropropagación en el crecimiento en campo de estragón. key words: radiation use efficiency, growth model, growth rates, cardinal temperatures. palabras clave: uso eficiente de la radiación, modelo de crecimiento, índices de crecimiento, temperaturas cardinales. introduction tarragon is a perennial, creeping, herbaceous plant with alternate leaves of linear shape and light green color (morales, 2008). under tropical conditions the plant does not flower, while in its place of origin, russia and siberia, it produces flowers but sterile seed (bareño, 2006). this happens as a consequence of meiotic alterations during microsporogenesis (rousi, 1968). in colombia tarragon is cultivated in open grounds from 0-1,800 m a.s.l. and from 1,900-2,800 m a.s.l. under greenhouse conditions (bareño and clavijo, 2006). tarragon is propagated by rooted cuttings or by rhizome division (mackay and kitto, 1988). although it is difficult to achieve rooting. consequently, in colombia there are tarragon crops with more than eight years of age, even though renewal is recommended every three or four years (small and deutsch, 2001; bareño and clavijo, 2006), which reduces its yield. currently, there is a need of establishing alternate methodologies for tarragon propagation, as part of the strategies to optimize its yield. crop modeling has become an important tool both in research and in other areas of production focused on solving 388 agron. colomb. 29(3) 2011 operational problems in the field, especially taking into account climate change indicating the richness and versatility of this technique (gary et al., 1998). crop modeling is a valuable low cost tool that generates results in little time (pereyra and aguirrezábal, 2007) and provides quantitative information from which decisions can be taken for productive system management that ranges from planting date to crop protection (gary et al., 1998). a model is an abstraction of an existing system, or a system that could become real. its aim is to explain a system and predict its responses so that it can be managed (lentz, 1998). mathematical models in plant physiology can be divided into empirical (descriptive) and causal (mechanistic), the latter based on physiological processes (garbeya et al., 2006; prusinkiewicz, 1998; hunt, 1982). empirical models represent the data acquired from a convenient and useful to make predictions based on interpolation practices of such data. empirical models represent data acquired in a convenient way, and are useful for practical predictions based on data interpolation. in contrast, mechanistic models follow the traditional reductionist model of natural sciences and give explanations and answers that integrate the mechanism and contribute to understand any studied process (prusinkiewicz, 1998). this research analyzed the phyllochrom and growth between tarragon plants (artemisia dracunculus l.) from different propagation origins through a model. materials and methods the investigation was carried out in the production greenhouses of the agronomy school of the universidad nacional de colombia (bogota), located at 2,556 m a.s.l. with coordinates 4°35’56.57” n. relative humidity was 42%, average temperature of 16.94°c and average photosyntetically active radiation (par) was 11.22 mj m-2 (fig. 1). two treatments were evaluated: first, plants coming from micropropagation (m) and second plants coming from conventional propagation (cp). m plants were obtained from rooted cuttings of micropropagated plants previously hardened in a propagation greenhouse. cp plants were obtained from rooted cuttings of plants in a production greenhouse. micropropagation protocols, micropropagated plantlets-hardening protocols and shoot rooting protocols were described previously (fernández, 2009). planting was performed in a 20 m2 soil-bed divided into two plots (treatments), each of 10 m2, with a plant density of 160,000 plants/ha. irrigation was 2 l m-2 and fertilization was done according to soil analysis (tab. 1), referring to n: 250 kg ha-1; p2o5: 100 kg ha-1; k2o 120 kg ha-1 (arjona, 2006). this is the same procedure performed for tarragon cultivation in the greenhouses of the faculty of agronomy of the universidad nacional de colombia, bogota. management of pests and diseases was timely done according to populations, levels and symptoms. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 5 10 15 20 25 te m pe ra tu re ( ºc ) dat temperature par pa r ( m j m 2 ) 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 figure 1. photosynthetic active radiation (par) and average daily temperature during the course of the field phase. 389fernández-lizarazo, mosquera-vásquez, chaves, and sarmiento: phyllochron and differential growth between plants of french tarragon (artemisia dracunculus l.) phyllochron the phyllochron parameter, or thermal time between the appearance of two successive tarragon leaves (≥ 1cm) was determined by calculating the accumulated degrees per day with the following formula (dellai et al., 2005): add= ((top-tb)*(tm-tb))/(top-tb) (1) where add are the accumulated degrees-day, top and tb are the optimal and base temperatures of tarragon respectively, and tm is the mean daily field temperature. tm was measured in 1 h intervals with a datalogger 3m® located at 25 cm above ground. the top and tb were previously determined in the lab from a non-linear regression from the daily foliar emission rate at 10.5°c, 13.5°c, 18.8°c, 22.7°c and 35°c. for this a lab-line ® growth chamber was used, and 28 in vitro rooted and homogenous plants sown in nine flasks per temperature. the maximal growth temperature (tmax) was also estimated but it was not included in the add formula since temperatures above this value were never registered in the field. growth model a multiplicative deterministic model that simulates daily growth rate and biomass distribution per organ was developed to analyze plant growth. to accomplish this, plant material was harvested each two weeks from the tenth day after transplanting (dat) until day 67, for a total of four evaluations. leaf area was measured with a planimeter li-cor 3000®. leaf and stem biomass was determined after drying the material at 104°c for 24 h until a constant weight. the components of the model were: photosynthetically active radiation (par) in mj, intercepted light fraction (flint) and radiation efficient use (rue) in mg mj-1. the par during the experiment was obtained from the daily sunshine hours transformed according to angstrom (1924) and the flint was determined according to spitters et al. (1989): flint: 1 – e-k.lai (2) where k is the light extinction coefficient and lai is the leaf area index, which was calculated as the coefficient between the leaf area and the ground surface unit (hunt, 1978). estimation of rue and k parameters, biomass distribution coefficient per organ, daily growth rate (g m-2 d-1), daily total dry matter, and its distribution per organ were done according to salazar et al. (2008). growth analysis total dry matter, foliar dry matter and foliar area simulated by the model described above were modeled empirically, and from these values, next instantaneous values were derived according to hunt (1978): leaf area ratio (lar), specific leaf area (sla), net assimilation rate (nar), relative growth rate (rgr), absolute growth rate (agr) and crop growth rate (cgr). results phyllochron daily foliar emission rate (measured as nodes/day), used for the determination of cardinal temperatures, displayed a quadratic curve (y = ax2 + bx + c) with r2 = 0.78 (fig. 2). the optimal temperature (top) was determined by deriving the equation and equaling it to zero; the value was 30.1364°c. the base and maximal growth temperatures (tb and tm respectively) were calculated equaling “y” to zero; the resulting values were 9.5491°c and 50.7237°c respectively. according to this, in spite of not testing higher temperatures and if the response is completely quadratic, it is expected that at 50.72°c the growth of tarragon ceases. the field comparison of the two evaluated treatments showed that the number of leaves produced by m and cp plants with respect to accumulated degrees per day (add) described quadratic curves with an estimated r2 of 0.9645 and 0.9993 respectively (fig. 3). the phyllochron or thermal time between the appearance of two successive leaves (≥ 1cm) did not present a constant value for either treatment. however, from the 248 add (31 dat), the rate of plant leaf emission m exceeded the cp plants (fig. 3) and the derivative or daily rate of leaf showed a slope lower in cp plants (0.0016) than in m plants (0.0046). table 1. soil analysis used for the comparison of in vitro and field treatments. ph oc n ca k mg na al cec p cu fe mn zn b clay silt sand texture (%) (cmol+ kg-1) (mg kg-1) (%) 5 4.91 44 16 2.26 5.3 0.59 0.16 28 >116 8.42 340 6 15 0.82 19 35 46 loan oc, organic carbon. 390 agron. colomb. 29(3) 2011 growth model during this investigation no asymptotic lai or flint values were observed for any treatment (fig. 4). nonetheless, maximal lai and flint values for m plants (6.3524 and 0.5811 respectively; fig. 4), almost doubled the same values obtained for cp plants (3.9102 and 0.3261 respectively; fig. 5). moreover, the functional curve form for both treatments was similar. both k and rue values presented higher values in m plants (tab. 2). the leaf and stem dry mass distribution coefficients were similar and showed a higher proportion of assimilates in leaves than in stems. figure 2. number of tarragon nodes produced at a 10.5ºc, 13.5ºc, 18.8ºc, 22.7ºc and 35ºc. y = 0.0023x2 0.7024x + 58.823 r2 = 0.9645 y = 0.0008x2 + 0.0399x 2.1507 r2 = 0.9993 0 50 100 150 200 250 300 350 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 add m pc le af n um be r y = -0.0011x2 + 0.0663x 0.5328 r2 = 0.78 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 n od es /d ay temperature (ºc) figure 3. curve fitting to the number of leaves in response to thermal time for tarragon plants under the treatments m and cp. 391fernández-lizarazo, mosquera-vásquez, chaves, and sarmiento: phyllochron and differential growth between plants of french tarragon (artemisia dracunculus l.) figure 4. leaf area index (lai) and intercepted light fraction (flint) in tarragon under m and cp treatments. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 80 130 180 230 280 330 380 430 480 d ry w ei gh t ( g) add 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 1 2 3 4 5 6 7 80 130 180 230 280 330 380 430 480 530 fl in t la i add iaf m iaf pc flint m flint pc stem m stem m leaf m leaf m stem pc stem pc leaf pc leaf pc rsme 0.02585rsme 0.07303 rsme 0.01876rsme 0.06828 figure 5. accumulation and distribution of total dry mass in leaves and stem of tarragon under m and cp treatments based on the parameters of the model. table 2. estimated parameters for the model in tarragon for the treatments in vitro and field. parameter m pc k 0.14 0.1 rue (mg mj-1) 32.86 24.25 αl 0.52 0.54 αs 0.48 0.46 k: coefficient of extinction; rue: efficient use of radiation; αl: leaf distribution coefficient, and αs = stem distribution coefficient. 392 agron. colomb. 29(3) 2011 leaf and stem dry mass accumulation curves in m and cp plants displayed similar tendencies with root mean square error (rmse) close to zero, which indicate a good adjustment of the simulated data for aerial parts (fig. 5). the dry mass of the root was not taken into account because it is difficult the complete extraction of roots from the ground, and there could be a source of variation between treatments and even among plants. the accumulated dry mass in the aerial part of the plants was similar until the 394 add (52 dat). however, the final dry mass in stems was higher in m plants (1.72 g) than in cp plants (0.99 g). moreover, final dry mass in the leaves of m plants (1.82 g) was higher than in cp plants (1.14 g). the final dry weight for the aerial parts for m plants was of 3.54 g while for cp plants were 2.13 g. all total dry mass and dry foliar mass values simulated by the model, as for foliar area, adjusted to exponential models, except for foliar area of cp plants that adjusted to a quadratic model. the r2 in all cases was 0.99, which evidences good data adjustment. the growth indexes were derived from the adjusted simulated data. growth analyses plants’ lar and sla in both treatments displayed a tendency towards increment through thermal time. thermal time values were lineal for m plants (fig. 6). lar and sla values for cp plants had a minimal value at 118 add (15 dat) (lar 68.90 cm2 g-1 and sla 136.37 cm2 g-1) and a maximal at 357 add (47 dat) (235.87 cm2 g-1) for lar and at 365 add (48 dat) for sla (124.29 cm2 g-1). despite that end values of lar and sla were higher in m plants its average values were lower compared to cp plants (tab. 3). rgr for plants under both treatments was constant throughout the data gathering time. m plants had a rgr of 0.0696 g g-1 d-1 and cp plants had a rgr of 0.0487 g g-1 d-1. figure 6. leaf area ratio (lar) and specific leaf area (sla) for tarragon under m and cp treatments. 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 s la ( cm 2 g1 ) add sla m sla pc lar m lar pc la r ( cm 2 g1 ) table 3. final values and average growth rates of tarragon plants from in vitro propagation (m) and field cuttings (pc) treatments. index m pc final value average final value average lar (cm2 g-1) 113.06 83.62 108.1 103.76 sla (cm2g-1) 216.11 170.69 200.24 198.69 nar (g cm-2 d) 0.000616 0.000862 0.00045 0.000489 cgr (g cm-2 d) 0.0039 0.001 0.0018 0.0006 agr (g d) 0.2346 0.06 0.1057 0.037 rgr (g g-1 d) 0.0696 0.0487 393fernández-lizarazo, mosquera-vásquez, chaves, and sarmiento: phyllochron and differential growth between plants of french tarragon (artemisia dracunculus l.) figure 7. net assimilation rate (nar) and crop growth rate (cgr) for tarragon under m and cp treatments. 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004 0.0045 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 a g r ( g cm -2 d -1 ) add m cp 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004 0.0045 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 n a r ( g cm -2 d -1 ) c g r ( g cm -2 d -1 ) add cgr m cgr pc nar m nar pc this is a constant value because in y= e(b*(x-c)) exponential curve, the “b” value corresponds to rgr as constant value. plants’ nar in both treatments had a descending tendency, more constant for m plants (fig. 7). for cp plants, nar incremented until 0.00071 g cm-2 d-1 when the plants accumulated 118 add (15 dat). in spite of this, m plants had a higher average and final nar than cp plants (tab. 2, fig. 7). the cgr tendency for plants under both treatments was similar until 231 add (30 dat), when its values were around 0.0003 g cm-2 d-1. the average and maximal cgr registered for m plants were higher than for cp plants (tab. 3, fig. 7). the agr for plants under both treatments incremented in time and was similar for the plants until 248 add (31 dat) where its value was of 0.02 g d-1 (fig. 8). afterwards, figure 8. absolute growth rate (agr) of tarragon for m and cp treatments. 394 agron. colomb. 29(3) 2011 the agr in m plants incremented in a higher proportion than that of cp plants (tab. 3, fig. 8). discussion this study developed the first guidelines for prediction, under different environments, of the response of tarragon plants in the field to propagation methods applied. this was achieved through the development of a tarragon potential growth model, without water or nutrient limitation, or dry mass reduction because of pests or sicknesses. taking into account that metabolic and cell division and elongation processes are temperature-dependent (yuan and bland, 2004), data are presented based on degrees per day or physiological time because, in general terms, enhances the adjustment and gives better growth parameter estimates (tei et al., 1996). phyllochron cardinal temperatures were determined based on the foliar emission rate using in vitro plants grown in a phytotron. to date, according to the literature, neither cardinal temperatures, nor the methodology developed for tarragon research have previously been reported. the obtained values for tb (9.5491°c), tmax (50.7237°c) and top (30.1364°c) (fig. 2), are consistent with the corresponding temperatures at the height above sea level where tarragon growth in the field is possible in colombia, this is between 0 and 1,800 m a.s.l. (bareño, 2006). the minimal and maximal temperatures for these regions are around 12.5 and 38°c respectively, and it is possible to record temperatures of 52°c at ground level (humboldt and bonpland, 1985). the applied methodologies using a mathematical approach from data obtained in the field or from physiological simulations of data obtained with a phytotron (pulido, 2008), with plants grown in soil, do not allow full control of additional variables such as plant homogeneity, nutrition, water availability, topographical conditions, pests, sicknesses, vapor pressure deficit and radiation. in contrast, in this report, the highly controlled conditions that offered the sowing pots and the phytotron, as the plant homogeneity, allowed a better control of these variables which constitutes an advantage of the method. however in an effort to optimize the adopted methodology in this study, it would be important to develop protocols that include plants of a similar size as the ones normally used in the field. in this sense, pietka (1998) states that the outlining of standard environmental conditions play an important role in the theoretical analysis of plant growth and in its practical application. the phyllochron has been estimated as a constant value in several species (bassu et al., 2008; dellai et al., 2005; ishag et al., 1998), in a similar way non-linear functions have been determined (kovács, 2005). the tarragon phyllochron was described with quadratic curves in both treatments during the measured period (fig. 3), which might be explained by the fact that the phyollochron depends on the genotype (ishag et al., 1998), or because this characteristic was estimated during its establishment phase which involved initially a transplantation from the propagation greenhouse to its final place in the field (bareño, 2006). this implies that root manipulation and root hair loss could have brought an initial water stress in both treatments even though water supply was optimal. during water stress, abscisic acid levels increase, which might induce, among others, dormancy and/or an increase in the root/shoot rate (nielsen and orcutt, 1996). for tarragon, this could mean an increase in assimilate translocation to the root, especially given its tendency to rhizome formation. the initial low leaf number, which could have increased exponentially as the plants overcame the initial water stress, could have caused a variable phyllochron number. however, the magnitude of a possible water stress was not tested and it should be subject of further studies. in wheat, the phyllochron interval is also affected by water stress and temperature (baker, 1986). the m plants came from environments with a high relative humidity under in vitro and propagation greenhouse conditions, which may have affected the amount of leaf cuticle and made them more susceptible to a higher transpiration. indeed, loss of turgency and leaf death was observed, accompanied by the growth of new leaves that support the initial growth and production of more leaf area, which required more time. despite of the possible higher transpiration in m plants, the increase in the leaf emission rate starting from 248 add (fig. 3) above cp plants, showed a better resilience and a higher meristematic activity in the shoot. growth model the flint is profoundly related with the leaf area index that was bigger for m plants, although no asymptotic values were calculated (fig. 4). tarragon is a plant of continuous growth in the tropics and extremely sensitive to the environmental conditions (rutskikh et al., 1998). tarragon is also a “ramet” type plant, with a strong tendency to axillary 395fernández-lizarazo, mosquera-vásquez, chaves, and sarmiento: phyllochron and differential growth between plants of french tarragon (artemisia dracunculus l.) shoot and rhizome development, which makes maximal flint value susceptible to change depending on the field conditions. that is why the maximal flint must be analysed in detail in further investigations the lai and the flint were higher for m plants, not only because of its higher leaf emission rate, but also because there were more branches per plant that, for m plants, were 21.6 branches against 13.6 for cp plants at the end of the measurements. the branches as a whole might be considered a reflection of a particular meristematic activity state (prusinkiewicz, 1998). this suggests that the meristematic activity of m plants is much higher than in cp plants. “ramet” type plants such as tarragon have a reiterative programmed activation of apical and/or axillary meristems (zang et al., 2002). this program was faster in m plants, which translated in an incremented lai and a change in the plant architecture concerning light capturing and extinction through the canopy (salazar, 2008). in consequence, there were differences in light distribution in the canopy between plants of both treatments (ruíz and bertero, 2008), and a higher extinction coefficient (k) for m plants (0.14) than for cp plants (0,10) (tab. 2). however further research must be carried out to study plant architecture based in other parameters, such as leaf and branch angle in longer time frames and different sowing densities. the rue was relatively low in both treatments (tab. 2) compared with broccoli (228 mg mj-1), cabbage (118 mg mj-1) (carranza et al., 2008), cape gooseberry (460 mg mj-1) (salazar et al., 2008) and mitostachys mollis (6,220 mg mj-1), estimated by the same methodology (suarez, 2009). this was due to the low sowing density (160,000 plants/ha), the small size of the plants and that there was no competition between them (salazar, 2008). furthermore, the rue varies between crops and varies with cultural practices (rosati and dejong, 2003); its values could also vary depending on the radiation intensity and temperature (olesen and grevsen, 1997). because of the total incident par is a function of location, year, planting date and crop phenology (ruiz and bertero, 2008) is important to validate the tarragon model in other locations and planting dates. meanwhile, m plants had higher k values (resource capture) and rue (transformation of the resource) (tab. 2), indicating greater efficiency in the conversion of photoassimilates. growth analysis overall, both the lar and sla, cp plants showed two points of accumulation of reserves of assimilates in stem and possibly in root from transplant until 118 add (15 dat) and from the 357 add (47 dat) onwards, and also a clear trend of assimilate distribution to increase leaf area between these points. by contrast, m plants showed constant distribution of assimilate values towards increased leaf area (fig. 6). nar indicates the photosynthetic efficiency of plants. the tendency of nar in plants of both treatments is to decrease (fig. 7), due, firstly, to the relative capacity of daily production respecting to existing leaf area is lower and secondly to self-shadowing. despite this, nar values were higher in m plants (fig. 7). nar has a constant tendency in m plants and a variable tendency in cp plants. in the latter, nar increases may be associated with the distribution of assimilates to storage organs such as root or stem, which in some species, is related to the increase of photosynthetic activity (midmore et al., 2007). additionally, the inverse relationship between sla and nar (figs. 6 and 7) suggests that there was a process of assimilates accumulation in leaves, variations in the level of light interception and reduction of the photosynthetic apparatus per unit area when the sla was higher (jaimez et al., 2008; liu et al., 2007), which could be compensated by increases in leaf area (richards, 2000). however cp plants had lower rates of leaf emission and leaf area than m plants; therefore its nar and consequently its rue were lower. the translocation of resources ramet-plants like tarragon, is highly dependent on environmental conditions, developmental state (wang et al., 2004; li et al., 2008), i.e. mothers, daughters or granddaughters plants and is also genetically determined (liu et al., 2007). however, these patterns of distribution are not yet completely clear. the slight nar increase and the decrease in the values of the lar and the sla at the end of the period measured in cp plants indicates dry matter accumulation in leaves and stems and reflects a different physiological age, given their tendency to store assimilates contrary to the m plants whose tendency is to invest assimilates constantly in leaf area, which may be evidence of juvenility at a physiological level, although this requires further investigation. an index that can reflect the juvenility of the plant material coming from in vitro propagation is the rgr, because it indicates the efficiency of the plants to produce biomass with respect to the existing (hunt, 1978). moreover, it is regarded as a crucial value in mechanistic models (tei et al., 1996). 396 agron. colomb. 29(3) 2011 for plants under both treatments the rgr showed constant values. however, in m plants, the rgr was higher than in cp plants. the close relationship between the lar, rgr and nar, (gary et al., 1998; hunt, 1982), and the highest values of these ratios in m plants suggest greater vigor in terms of leaf area and biomass production, which is reflected on agr (fig. 8), which increases substantially from the 248 add (31 dat), and coincides with the point at which the leaf emission rate of m plants exceeds that of the cp plants (fig. 3). cgr (fig. 7), which is the product of lai and nar (hunt, 1982) reflects a similar behavior to agr (fig. 8). nevertheless, the difference between the magnitudes of both treatments is evident from the 231 add (30 dat), which coincides with the point at which the negative slope of the nar of both treatments has its greatest separation (fig. 7), i.e. the point at which the reduction of photosynthetic efficiency of cp plants is greater than that of the m plants. according to the literature review to date, there has not been reported the use of empirical or deterministic models to analyze the growth of plants in field previously propagated in vitro. this is the first report that uses a deterministic model to analyze the effect of in vitro propagation in growth and biomass distribution of tarragon. literature cited arjona, h. 2006. fisiología de la nutrición vegetal en frutas y hortalizas. in: últimas tendencias en hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. baker, j.t., p. printer, r. reginato, and e.t. kanemasu. 1986. effects of temperature on leaf appearance in spring and winter wheat cultivars. agron. j. 78, 605-613. bareño, p. 2006. estragón (artemisia dracunculus). pp. 97-99. in: últimas tendencias en hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. bareño, p. and j. clavijo, 2006. hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco in: últimas tendencias en hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. bassu. s., s. asseng, r. motzo, and f. giunta. 2008. optimising sowing date of durum wheat in a variable mediterranean environment. field crops res. 111(1-2), 109-118. carranza, c., o. lanchero, d. miranda, m. salazar, and b. chavez. 2008. modelo simple de simulación de masa seca en brócoli (brassica sp.) variedad coronado y repollo (brassica oleraceae) híbrido delus cultivados en la sabana de bogotá. agron. colomb. 26 (1), 23-31. dellai, j., g. trentin, d. bisognin, and n. streck. 2005. filocrono en diferentes densidades de plantas de batata. ciênc. rural 35(6), 1269-1274. fernández, j. 2009. evaluación del efecto de la micropropagación en el enraizamiento y producción de biomasa de estragón (artemisia dracunculus linn.) en campo a través de un modelo de crecimiento. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. gamba, y. and n. ramírez. 2006. aspectos biológicos de la roya del estragón puccinia tanaceti d.c. var. dracunculina (fahrend) cummins. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. garbeya, c., m. garbey, and s. mullera. 2006. using modelling to improve models. ecol. mod. 197, 303-319. gary, c., j. jones, and m. tchamitchian. 1998. crop modelling in horticulture: state of the art. sci. hortic. 74, 3-20. humboldt, a. and a. bonpland. 1985. geografía de las plantas. jardín botánico josé celestino mutis, bogota. hunt, r. 1978. plant growth analysis. edward arnold publishers, london. hunt, r. 1982. plant growth curves: the functional approach to plant growth analysis. edward arnold publishers, london. ishag, h., b. mohamed, and k. ishag. 1998. leaf development of spring wheat cultivars in an irrigated heat-stressed environment. field crops res. 58, 167-175. jaimez, r., n. santos, b. añez, j. vásquez, and w. espinoza. 2008. photosynthesis of field-grown arracacha (arracacia xanthorriza bancroft) cultivars in relation to root-yield. sci. hortic. 118, 100-105. kage, h. and h. stützel. 1999. a simple empirical model for predicting development and dry matter partitioning in cauliflower (brassica oleracea l. botrytis). sci. hortic. 8, 19-38. lentz, w. 1998. model applications in horticulture: a review. sci. hortic. 74, 151-174. li, p., n. wang, w. he, b. krüsi, s. gao, s. zhang, f. yu, and m. dong. 2008. fertile islands under artemisia ordosica in inland dunes of northern china: effects of habitats and plant developmental stages. j. arid environ. 72, 953-963. liu, f., j. liu, f. yu, and m. dong. 2007. water integration patterns in two rhizomatous dune perennials of different clonal fragment size. flora 202, 106-110. mackay, w. and s. kitto. 1988. factors affecting in vitro shoot proliferation of french tarragon. hortscience 113, 282-287. midmore, d.j. 2007. review of physiology of crop production. pp. 405-406. in: fageira, n.k., v.c. baligar, and r.b. clark (eds.). experimental agricultura. haworth press, new york, ny. morales, a.j. 2008. biogeografía y aprovechamiento de la flora autóctona valenciana: el caso de las plantas aromáticas, medicinales y condimentarias. in: facultad de geografia e historia, universidad de valencia, http://site.ebrary.com/lib/unalbogsp/ doc?id=10204172&ppg=267; consulted: november, 2011. nielsen, e. and d. orcutt. 1996. physiology of plant under stress, abiotics factors. john wiley & sons, new york, ny. olesen, j. and k. grevsen. 1997. effects of temperature and irradiance on vegetative growth of cauliflower (brassica oleracea l. botrytis) and broccoli (brassica oleracea l. italica). j. exp. bot. 48, 1591-1598. pereyra, g. and l. aguirrezábal. 2007. sunflower yield and oil quality interactions and variability: analysis through a simple simulation model. agr. forest meteorol. 143, 252-265. 397fernández-lizarazo, mosquera-vásquez, chaves, and sarmiento: phyllochron and differential growth between plants of french tarragon (artemisia dracunculus l.) pietka, j. 1998. plant growth influenced by photosynthetic irradiance and temperature part i: mathematical model for standard conditions. biosystems 45, 11-20. pulido, s. 2008. desarrollo de un modelo fenológico de lulo (solanum quiétense var. septentrionales lam.). m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. prusinkiewicz, p. 1998. modelling of spatial structure and development of plants: a review. sci. hortic. 74, 113-149. richards, r. 2000. selectable traits to increase crop photosynthesis and yield of grain crops. j. exp. bot. 51, 447-458. rosati, a. and t. dejong. 2003. estimating photosynthetic radiation use efficiency using incident light and photosynthesis of individual leaves. ann. bot. 91, 869-877. rousi, a. 1968. cytogenetic comparison between two kinds of cultivated tarragon (artemisia dracunculus). hereitas 10, 194-213. rutskikh, i., m. khanina, e. serykh, l. pokrovsky, and a. tkachev. 1998. chemical composition of essential oil of artemisia dracunculus l. from siberia. chemistry of plant raw material 4(3), 65-76. salazar, m., j. jones, b. chaves, and a. cooman. 2008. a model for the potential production and dry matter distribution of cape gooseberry (physalis peruviana l.). sci. hortic. 115, 142-148. small, e. and g. deutsch. 2001. herbes culinaires pour nos jardins de pays froid. nrc research press, ottawa. spitters, c., h. vab-keulen, and d. van-kraalingen. 1989. a simple and universal crop growth simulator: sucrop87. pp. 107-122. in: rabinge, r., s. ward, and h. van laar (eds.). simulation and system management in crop protection. pudoc, wageningen, the netherlands. suárez, d. 2009. análisis de crecimiento y composición de aceites esenciales en plantas de minthostachys mollis en dos ambientes contrastantes. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. tei, f., a. scaife, and d. aikman. 1996. growth of lettuce, onion and red beet. 2. growth modelling. ann. bot. 78, 645-652. yuan f. and w. bland 2004. light and temperature modulated expolinear growth model for potato (solanum tuberosum l.). agric. forest meteorol. 121, 141-151. wang, z., l. li, x. han, and m. dong. 2004. do rhizome severing and shoot defoliation affect clonal growth of leymus chinensis at ramet population level? acta oecol. 26, 255-260. zhang, c., c. yang, and m. dong. 2002. the significance of rhizome connection of semi-shrub hedysarum leave in an inner mongolian dune, china. acta oecol. 23, 109-114. received for publication: 3 december, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). camilosanc@gmail.com 2 faculty of science and technology, universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca). bogota (colombia). agronomía colombiana 31(1), 38-47, 2013 stomatal behavior in fruits and leaves of the purple passion fruit (passiflora edulis sims) and fruits and cladodes of the yellow pitaya [hylocereus megalanthus (k. schum. ex vaupel) ralf bauer] comportamiento estomático en frutos y hojas de gulupa (passiflora edulis sims) y en frutos y cladodios de pitahaya amarilla [hylocereus megalanthus (k. schum. ex vaupel) ralf bauer] camilo sánchez1, gerhard fischer1, and danny wilson sanjuanelo2 abstract resumen plants as c3 and cam react photosynthetically different but both can grow in the same agroecological zone in the tropics. therefore we studied the behavior of stomatal opening in fruits and leaves of the purple passion fruit and fruits and cladodes of the yellow pitaya was studied under natural growing conditions in granada and fusagasuga, cundinamarca (colombia). imprints were made on the surface of leaves, fruits and cladodes using cosmetic enamel impressions. three cycles were carried out, each cycle took 72 hours, obtaining three different samples every 3 hours; then the impressions were observed by microscope and the opened and closed stomata were counted in each species. in each sampling, data of solar radiation, temperature and relative humidity (rh) were measured. the purple passion fruit had the typical behavior of a c3 plant in the leaves as well as the fruits, and a positive correlation between the stomatal aperture and radiation and temperature was found, along with a negative correlation between stomatal aperture and rh. the pitaya showed the typical behavior of a cam plant with a negative correlation between the stomatal opening and radiation and temperature, as well as a positive correlation between stomatal opening and rh. radiation, temperature and rh affected the stomatal opening in the fruits and cladodes. stomatal densities differed greatly between the species and plant organs. in the purple passion fruit, 106.53 stomata per mm2 leaf surface were found, but only 12.64 stomata per mm2 fruit surface; whereas in the pitaya, 11.28 and 1.43 stomata per mm2 were found on the cladodes and fruits, respectively. las plantas c3 y cam reaccionan fotosintéticamente diferentes, sin embargo, ambas pueden crecer en la misma zona agroecológica en los trópicos. por esta razón se evaluó el comportamiento de estomas en frutos y hojas de gulupa y en frutos y cladodios de pitahaya amarilla bajo condiciones naturales en los municipios de granada y fusagasugá, departamento de cundinamarca (colombia). se hicieron improntas sobre la superficie de las hojas, frutos y cladodios. se realizaron tres lecturas, cada una duró 72 horas, haciendo impresiones cada 3 horas sobre tres muestras diferentes para luego observarlas en microscopio, haciendo un conteo de estomas abiertos y cerrados en cada especie. en cada muestreo se obtuvieron datos de radiación solar, temperatura y humedad relativa (hr). en gulupa se encontró un comportamiento típico de una planta c3 tanto para las hojas como para los frutos, además de encontrar una correlación positiva entre la apertura estomática y la radiación y temperatura, así como una correlación negativa entre la apertura estomática y la hr. en pitahaya se encontró un comportamiento típico de una planta cam, observando una correlación negativa entre la apertura estomática y la radiación y temperatura, así como una correlación positiva entre apertura estomática y hr. la radiación, la temperatura y la hr afectaron la apertura estomático en frutos y cladodios. las densidades estomáticas contrastaron altamente entre las especies y los órganos de la planta. en gulupa fueron encontrados 106,53 estomas/mm2 en la superficie de las hojas, pero solo 12,64 estomas/mm2 en la del fruto; mientras que en pitahaya fueron encontrados 11,28 y 1,43 estomas/mm2 en cladodios y frutos, respectivamente. key words: tropical fruits, c3 plants, cam plants, stomata, stomatal movement. palabras clave: frutas tropicales, plantas c3, plantas cam, estomas, movimiento estomático. by more flowering species than probably any other plant family (menzel and simpson, 1994). it is an exotic fruit from the region between the brazilian amazon, the north of argentina and paraguay (morton, 1987). in colombia, introduction the purple passion fruit (passiflora edulis sims) is a vigorous woody perennial vine which belongs to the passifloraceae family, which includes 550 species and is represented crop physiology 39sánchez, fischer, and sanjuanelo: stomatal behavior in fruits and leaves of the purple passion fruit (passiflora edulis sims) and fruits and cladodes... the production area of the purple passion fruit was estimated by agronet (2012) for 2011 at 520 ha, principally in the departments of antioquia, boyacá, cundinamarca, huila, quindío and santander. these areas are located at altitudes between 1,800 and 2,400 m, with a medium temperature range of 15-20°c (jiménez et al., 2012) and 1,500-2,200 mm of rainfall per year (fischer et al., 2009). the pitaya or dragonfruit [hylocereus megalanthus (k. schum. ex vaupel) ralf bauer], from the tropical americas, was introduced to colombia in the mid 1980s due to the interest of japanese experts and the federación nacional de cafeteros de colombia. production in colombia is concentrated in the departments of boyacá, huila, santander, valle del cauca, cundinamarca, tolima, caldas, bolivar, and quindío, reaching an area in 2011 of 691 ha (agronet, 2012). the best cultivating areas are located at altitudes between 1,500 and 1,850 m, with a medium temperature range of 18-21°c and 1,500-2,000 mm of rainfall per year (corredor, 2012). stomata are formed in the epidermis of all plant organs, except the roots (kramer, 1989), preferentially on the leaves. stomata are small pores or valves that control the entry of carbon dioxide assimilated in photosynthesis and optimize water use efficiency, essential for plant survive and performance (bergmann and sack, 2007). adjusting the number or movements (opening and closing) of stomata is essential for regulating the water use of crop plants (pritchard and amthor, 2005). as specialized structures in the epidermis, they are formed by two elongated guard cells enclosing a pore between them, across which plants absorb co2 and liberate o2 to the environment (hetherington and woodward, 2003). each stoma is surrounded by two guard (occlusive) cells, which change their shape to open and close the pores (evert and eichhorn, 2012). the apertures are so small that at most 3% of the total leaf surface is occupied by the pores (öpik and rolfe, 2005). the stoma opens due to water absorption by the guard cells (assmann, 1993; wang et al., 1998), which in turn is caused by an increase in the solute; potassium ions moving towards the occlusive cells as the stoma opens (salisbury and ross, 1992). this behavior is the result of interactions between physiological factors and environmental conditions (assmann and wang, 2001; hetherington and woodward, 2003). environmental factors that affect stomatal movement include light, temperature and co2 concentration (evert and eichhorn, 2012). also, the stomatal response plays a key role in the economy of water in plants, since more than 90% of plant water is lost through leaf stomata (hess, 2004). when stomata are closed, the main pathway for water loss is through cuticles (fageria et al., 2006). wong et al. (1978) described three mechanisms which cause stomatal response to light. first, the guard cells seem to possess receptive pigments of light that directly detect changes in light intensity and change the stomatal conductance accordingly. second, the guard cells can indirectly feel a change in the intensity of light through a change in the partial pressure of intercellular co2 (ci) that is caused by a change in the photosynthetic rate of the mesophyll tissue. third, the guard cells can indirectly respond to changes in the rate of photosynthesis by a chemical transmissible signal that is transported from the mesophyll cells to the guard cells. in many species, stomata show a diurnal rhythm, opening by day and closing by night, with light stimulating stomatal opening, with blue wavelengths being most effective (öpik and rolfe, 2005). within normal ranges (10-25°c), changes in temperature have little effect on stomatal behavior (evert and eichhorn, 2012), but temperatures higher than 30 to 35°c can lead to stomatal closure which can be due to an indirect response from the water stress or from an increase in the respiratory rate that induces an increase in the co2 inside the leaf (salisbury and ross, 1992). stomata regulate water loss (pospílová and dodd, 2005), and stomatal closure responds to the decrease of the moisture in the environment (kearns and assmann, 1993). mott and parkhurst (1991) suggested that a stomatal closing in response to increasing water stress involves a diminished availability of water for the guard cells and thus the turgor decreases. the apoplastic abscisic acid (aba) concentration around the guard cells is crucial in determining stomatal responses; when roots are stressed through water deficit, aba travels by the xylem to the leaves, signaling stomata closure (pospílová and dodd, 2005). in almost all plants, low concentrations of co2 cause the opening of stomata, even in darkness (kramer, 1989); if co2 circulates freely through the leaves, they will open more. on the contrary, a high concentration of co2 in the leaves can provoke stomatal closing, in the presence of light or darkness (salisbury and ross, 1992; kearns and assmann, 1993). the number of stomata varies greatly (kramer, 1989). lake et al. (2001) determined that stomatal density (or 40 agron. colomb. 31(1) 2013 frequency) is influenced by an environmental signal perceived in mature leaves and transmitted to young leaves. the stomatal frequency is affected by gaseous exchange, transpiration and stomatal conductance (woodward and bazzaz, 1988). usually, the stomatal frequency per mm2 of leaf surface ranges from 10 to 2,000 (öpik and rolfe, 2005). in fruits, the number of stomata is determined in anthesis and remains constant during development (hieke et al., 2002); nevertheless, with the expansion of the fruit, the stomata are diluted on the surface, causing a decrease in stomatal density (blanke, 1992). after anthesis, fruit stomata appear as regulatory as in the respective leaf, but some stomata may lose their regulatory ability towards maturation (blanke, 1990). cam (crassulacean acid metabolism) plants are different from c3 or c4 plants, in which the stomata typically open at night (when temperatures are lower and humidity higher) and close by day, an adaptive strategy of succulent plants to conserve water in the heat of the day (hess, 2004; taiz and zeiger, 2006). each of these plant types develops in different climates, and each one represents an adaptation to the respective climate (salisbury and ross, 1992). the purpose of this research was, therefore, to improve knowledge on the behavior of stomatal opening in the fruits and leaves of the purple passion fruit, a c3 plant, and in the fruits and cladodes of the yellow pitaya, a cam plant, under natural growing conditions in order to better understand their adaptation to their environments and analyze the reaction of stomata to different environmental factors. materials and methods location: the study was developed in the cundinamarca department of colombia, in the municipalities of granada and fusagasuga, on the farms: “chinchiri” and “el jardin”, respectively. the purple passion fruit farm “chinchiri” is located on the granada-silvania road, el ramal district, at an altitude of 2,150 m with an average temperature of 18°c. the yellow pitaya farm “el jardin” is located on the fusagasuga-silvania road, jordan alto district, at 1,200 m from fusagasuga, at an altitude of 1,700 m, with 20°c medium temperature. plant material: the plant species were purple passion fruit (passiflora edulis sims) planted in december 2003 at a distance of 8 x 2 m and yellow pitaya [hylocereus megalanthus (k. schum. ex vaupel) ralf bauer] planted in december 2005 at 1 x 3.2 m. experiment design: the experiment was developed in a spatial arrangement of unique plots for each of the species. the experimental unit constituted all of the plants planted on each farm, 450 plants of the purple passion fruit and 1,980 plants of the yellow pitaya. stomatal behavior: the evaluation of the closing and opening of the stomata was carried out by making impressions on the surface of the leaves and cladodes (flattened stems of pitaya) and green fruits. in the purple passion fruit, the chosen leaf was located around the middle-third of the plant and the fruits were completely developed green fruits. in the yellow pitaya, the fruits were completely developed green fruits. the impressions were obtained during cycles of 72 h, gathering samplings every 3 h and repeating the cycle three times every 8 d. in the purple passion fruit, the experiment started at 0:00 am (midnight) and in the yellow pitaya at 12:00 m (midday). the technique of enamel imprints (nail polish) (brewer, 1992) was used, applying enamel on the central part of the abaxial (lower) leaf surface, beside the principal vein, and on the surface of the cladodes and the fruits, allowing it to dry for 10 min. the enamel was applied on the leaf and the cladode nearest to the target fruit. a completely developed leaf and a cladode were taken from the external part of the plant, and three different plants were sampled following a random systemic sampling. the already dry enamel was removed with an adhesive double sided tape, and the imprints were placed on glass plates. the identification of the opening and closing states of the stomata was done with the visual scale established by laurin et al. (2006). opened stomata were grouped by completely opened (100-90%) and partially opened (8940%), and closed ones by partially closed (39-10%) and completely closed (9-0%). environmental variables: the environmental variables like solar radiation, temperature and relative humidity (rh) were recorded at the moment of gathering each impression. solar radiation was measured using a li-cor lqa 1319 quantic bar connected to a li-cor l1-189 digital radiometer. temperature and rh were measured with a cole-parmer higrotermograph. stomatal density: the stomatal density (number of stomata per mm2) in the leaves, fruits and cladodes was recorded by observing the imprints under a microscope and counting the stomata in a 1 cm2 area. 41sánchez, fischer, and sanjuanelo: stomatal behavior in fruits and leaves of the purple passion fruit (passiflora edulis sims) and fruits and cladodes... statistical analysis: the sas® v. 8.0 analytical program was used and an analysis of variance (anava) following the normal glm procedure and duncan’s test was realized to show the differences between the variables of the study. results and discussion stomatal behavior on fruits and leaves of the purple passion fruit stomata on the fruits and leaves of the purple passion fruit had a very similar behavior (fig. 1), opening stomata from very early in the morning, reaching maximum opening about noon and initiating closing during the entire afternoon (salisbury and ross, 1992; willmer and fricker, 1996), the same behavior reported guaquetá (2007) in the leaves and fruits of banana, starfruit, guava, lime, calamondin and grapefruit. with respect to solar radiation, the opening of the stomata, both in fruits and leaves, responded positively to the change of radiation (fig. 2), so as the radiation increased, the number of opened stomata also increased (guaqueta et al., 2007). light has an important effect on stomata, possibly acting on the cells of the mesophyll which send a message to the occlusive cells that lead to opening (salisbury y ross, 1992; taiz y zeiger, 2006). also, sharkey and ogawa (1987) demonstrated that cloroplast is the major recipient of blue light, which stimulates stomatal opening. nevertheless, willmer and fricker (1996) reported that stomata can open and close in response to an endogenous rhythm, the so-called circadian rhythm (brinker et al., 2001). light not only regulates stomata movements on the purple passion fruit plant, but, in general, passion fruit species are very exigent in light conditions, only flowering with full light, producing the highest yield, whereas leaf area growth and floral bud production are stimulated by ≥60% of full light; and for net co2 assimilation, >25% is necessary (menzel and simpson, 1994). the stomata of leaves and fruits responded to temperature just as with radiation, i.e. they opened with increasing temperatures (fig. 3), a result which is confirmed by hall (2001), who described that over a certain range of temperatures (which probably varies from crop to crop), temperature increases cause stomata to open, increasing conductance. zeiger et al. (1987) reported that foliar temperatures lower than 30°c lead to stomatal opening, and temperatures higher than 30°c almost always lead to stomatal closing (brewer, 1992). also, a positive correlation (r2 0.78840) was observed between radiation and temperature, suggesting that each variable depends on the other (tabs. 1 and 2). it was observed that when there were more open stomata, the percentage of rh was the lower (fig. 4), as confirmed by kearns and assmann (1993). salisbury and ross (1992) attributed this to the fact that when the gradient between the content of the air water vapor and that of the intercellular spaces is high, stomatal closing is induced; but when the co2 content in the leaves is exhausted, in turn causes the opening of the stoma. closed stomata during dry air conditions at noon reduce photosynthesis of fruit plants figure 1. opened stomata in fruits and leaves of the purple passion fruit over 72 h. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am o pe ne d st om at a (% ) r ad ia tio n (µ m ol m -2 s1 ) time radiation fruit leaf 0 20 40 60 80 90 10 30 50 70 100 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am o pe ne d st om at a (% ) time fruit leaf figure 2. opened stomata in fruits and leaves of the purple passion fruit over 72 h, as related to solar radiation. 42 agron. colomb. 31(1) 2013 table 1. pearson correlation coefficients for fruits of the purple passion fruit. radiation temperature rh opened stomata closed stomata stomata/ mm2 time radiation 1.00000 0.78840 -0.85376 0.14880 -0.21898 -0.03855 0.06863 <0.0001 <0.0001 0.0256 0.0009 0.5651 0.3054 temperature 0.78840 1.00000 -0.86755 0.41173 -0.37490 0.07456 0.33620 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.2654 <0.0001 relative humidity -0.85376 -0.86755 1.00000 -0.29251 0.35986 0.02040 -0.16227 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.7609 0.0148 opened stomata 0.14880 0.41173 -0.29251 1.00000 -0.29710 0.66239 0.30875 0.0256 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 closed stomata -0.21898 -0.37490 0.35986 -0.29710 1.00000 0.51853 -0.32176 0.0009 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 stomata/ mm2 -0.03855 0.07456 0.02040 0.66239 0.51853 1.00000 0.02403 0.5651 0.2654 0.7609 <0.0001 <0.0001 0.7199 time 0.06863 0.33620 -0.16227 0.30875 -0.32176 0.02403 1.00000 0.3054 <0.0001 0.0148 <0.0001 <0.0001 0.7199 table 2. pearson correlation coefficients for leaves of the purple passion fruit. radiation temperature rh opened stomata closed stomata stomata/ mm2 time radiation 1.00000 0.78840 -0.85376 0.38434 -0.34447 0.00297 0.06863 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.9647 0.3054 temperature 0.78840 1.00000 -0.86755 0.57620 -0.54830 -0.06717 0.33620 <.00001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.3159 <0.0001 relative humidity -0.85376 -0.86755 1.00000 -0.52124 0.48086 0.02674 -0.16227 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.6900 0.0148 opened stomata 0.38434 0.57620 -0.52124 1.00000 -0.89552 0.00941 0.46015 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.8883 <0.0001 closed stomata -0.34447 -0.54830 0.48086 -0.89552 1.00000 0.43657 -0.47317 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 stomata/mm2 0.00297 -0.06717 0.02674 0.00941 0.43657 1.00000 -0.13297 0.9647 0.3159 0.6900 0.8883 <.0001 0.0463 time 0.06863 0.33620 -0.16227 0.46015 -0.47317 -0.13297 1.00000 0.3054 <0.0001 0.0148 <0.0001 <0.0001 0.0463 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 o pe ne d st om at a (% ) te m pe ra tu re ( ºc ) time temperature fruit leaf 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am figure 3. opened stomata in fruits and leaves of the purple passion fruit over 72 h, as related to temperature. figure 4. opened stomata in fruits and leaves of the purple passion fruit over 72 h, as related to relative humidity (rh). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 20 40 60 80 90 10 30 50 70 100 o pe ne d st om at a (% ) r h (% ) time rh fruit leaf 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 43sánchez, fischer, and sanjuanelo: stomatal behavior in fruits and leaves of the purple passion fruit (passiflora edulis sims) and fruits and cladodes... (fischer and orduz-rodríguez, 2012). at noon, mild water stress prevails, which causes stomatal closure to reduce water loss, simultaneously decreasing the co2 influx and limiting photosynthesis (pospísilová and dodd, 2005). in the fruits, a negative small interrelation was found between the rh and stomatal opening (r2 -0.29251 for opened stomata and 0.35986 for closed stomata), which can suggest a low influence of rh on the opening and closing mechanism of stomata in this organ. with the leaves, the correlation (r2) between opened stomata and rh was -0.52124 and 0.48086 for closed stomata (tabs. 1 and 2). variance analysis shows for the radiation variable p 0.0001 and p 0.0005 indicating that the stomatal opening of fruits of the purple passion fruit depends on radiation and temperature (evert and eichhorn, 2012).shows that for the radiation variable, p>f is less than 0.0001 and 0.0005 for temperature, varia nce a na lysis shows for t he radiation variable, p≤0.0001and p≤0.0005 for temperature, indicating that the stomatal opening of fruits of the purple passion fruit depends on radiation and temperature (evert and eichhorn, 2012). also in the leaves, with p≤0.0001 for radiation, p≤0.0005 for rh, and p≤0.05 for temperature, showing that the variables radiation and relative humidity have a significant effect on the stomatal opening of this species. stomatal behavior on the fruits and cladodes of the yellow pitaya in the case of the cladodes, a typical behavior of a cam plant was observed (fig. 5), in which stomata were opened at night and completely closed in the day (wilkins, 1959, 1962; salisbury and ross, 1992). in the fruits, the behavior was not so clear but an increase of stomatal opening was observed at night and a small decrease of pore closing during the day, although the closing never appeared to be total. in leaves of the orchid arachnis cv. maggie oei (cam plant), goh et al. (1977) observed that the stomata started opening at about 14 h, with a maximum opening at 18 and 20 h; but the stomata of aranda cv. deborah started opening at 20 h, reaching the maximum opening between 21 and 24 h and closing at 4 h; and in cattleya, the stomata started opening at 21 h, reaching the maximum opening at 3 h. in this case, the behavior was the same as in cattleya, where the stomata opening started at 21 h, reaching the maximum opening at 3 h and closing at 6 h. with respect to solar radiation, the opening of the stomata, both in fruits and leaves, responded negatively to the change of the radiation (fig. 6), r2 -0.47694 for cladodes and r2 -0.27155 for fruits (tabs. 3 and 4) where the stomata stayed closed in the presence of light and began opening in the absence of light, as reported taiz and zeiger (2006). radiation had a very high positive correlation (r2 0.80790) with the temperature, a value that indicates that the one depends on the other, therefore, temperature is going to have a similar effect on the stomata as radiation. temperature had a negative correlation (r2 -0.67165 for cladodes and r2 -0.17615 for fruits) (tab. 3 and 4) with the aperture, which is shown in fig. 7, where the stomatal aperture began when the temperature decreased. figure 5. opened stomata in fruits and cladodes of the pitaya over 72 h. 0 20 40 60 80 90 10 30 50 70 100 o pe ne d st om at a (% ) time fruit cladode 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 o pe ne d st om at a (% ) r ad ia tio n (µ m ol m -2 s1 ) time radiation fruit cladode 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m figure 6. opened stomata in fruits and cladodes of the yellow pitaya over 72 h, as related to solar radiation. 44 agron. colomb. 31(1) 2013 table 3. pearson correlation coefficients for fruits of the yellow pitaya. radiation temperature rh opened stomata closed stomata stomata/ mm2 time radiation 1.00000 0.80790 -0.71824 -0.27155 0.25068 -0.00906 0.04260 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.0001 0.8925 0.5250 temperature 0.80790 1.00000 -0.71944 -0.17615 0.14181 -0.02778 0.34362 <0.0001 <0.0001 0.0081 0.0335 0.6785 <0.0001 relative humidity -0.71824 -0.71944 1.00000 0.18535 -0.18938 -0.01306 -0.18472 <0.0001 <0.0001 0.0053 0.0044 0.8455 0.0054 opened stomata -0.27155 -0.17615 0.18535 1.00000 -0.52859 0.44873 0.07375 <0.0001 0.0081 0.0053 <0.0001 <0.0001 0.2706 closed stomata 0.25068 0.14181 -0.18938 -0.52859 1.00000 0.52141 -0.02232 0.0001 0.0335 0.0044 <0.0001 <0.0001 0.7391 stomata/ mm2 -0.00906 -0.02778 -0.01306 0.44873 0.52141 1.00000 0.05064 0.8925 0.6785 0.8455 <0.0001 <0.0001 0.4498 time 0.04260 0.34362 -0.18472 0.07375 -0.02232 0.05064 1.00000 0.5250 <0.0001 0.0054 0.2706 0.7391 0.4498 table 4. pearson correlation coefficients for cladodes of the yellow pitaya. radiation temperature rh opened stomata closed stomata stomata/ mm2 time radiation 1.00000 0.80790 -0.71824 -0.47694 0.36916 0.08468 0.04260 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.2057 0.5250 temperature 0.80790 1.00000 -0.71944 -0.67165 0.54322 0.15415 0.34362 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.0207 <0.0001 relative humidity -0.71824 -0.71944 1.00000 0.45065 -0.26229 0.04934 -0.18472 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.4615 0.0054 opened stomata -0.47694 -0.67165 0.45065 1.00000 -0.74931 -0.14060 -0.55519 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.0351 <0.0001 closed stomata 0.36916 0.54322 -0.26229 -0.74931 1.00000 0.76100 0.39707 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 stomata/ mm2 0.08468 0.15415 0.04934 -0.14060 0.76100 1.00000 0.04975 0.2057 0.0207 0.4615 0.0351 <0.0001 0.4578 time 0.04260 0.34362 -0.18472 -0.55519 0.39707 0.04975 1.00000 0.5250 <0.0001 0.0054 <0.0001 <0.0001 0.4578 figure 7. opened stomata in fruits and cladodes of the yellow pitaya over 72 h, as related to temperature. figure 8. opened stomata in fruits and cladodes of the pitaya over 72 h, as related to relative humidity (rh). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 o pe ne d st om at a (% ) te m pe ra tu re ( ºc ) time temperature fruit cladode 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 20 40 60 80 90 10 30 50 70 100 o pe ne d st om at a (% ) r h ( % ) time rh fruit cladode 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 45sánchez, fischer, and sanjuanelo: stomatal behavior in fruits and leaves of the purple passion fruit (passiflora edulis sims) and fruits and cladodes... rh had little variation over time during the experiment, but a positive correlation (r2 0.45065 for cladodes and r2 0.18535 for fruits) (tab. 3 and 4) with the stomatal aperture was found, which indicates that stomata respond positively to a rh increase (fig. 8) as confirmed by salisbury and ross (1992), a different situation from that found in the purple passion fruit. according to variance analysis, the p was less than or equal 0.0001 in all the factors, which indicates that significant differences exist between the variables, therefore the three measured environmental factors have an effect on stomatal aperture in yellow pitaya fruits. the analysis for cladodes showed a p≤0.0001 for the three environmental variables, which indicates that radiation, as well as temperature and rh, had an effect on stomatal aperture in pitaya cladodes. comparison of stomatal behavior between the purple passion fruit and the yellow pitaya stomatal behavior, both of yellow pitaya and purple passion fruit fruits, is shown in fig. 9, where we can see the behavior of a c3 and a cam plant, showing that while the stomata of purple passion fruit fruits are opening, the stomata of pitaya fruits are closing, therefore the purple passion fruit behavior is totally opposite to the pitaya behavior (salisbury y ross, 1992). we suppose that the certain percentage of opened stomata in the day of the pitaya fruit (fig. 9) signifies that the fruit (fig. 10) has a higher ability of fixing co2, in contrast to the cladode, via the calvin cycle, especially at the end of the day; and this behavior is encouraged by the wet conditions (taiz and zeiger, 2006) in which the studied pitaya plants were grown. the stomatal behavior of purple passion fruit leaves as compared to pitaya cladodes is illustrated in fig. 10, where the behaviors are a lot more contrasting then in fruits, where the behaviors are exclusively, totally inverse, while the stomata of pitaya cladodes are closed, the stomata of purple passion fruit leaves are opened and vice versa (osmond, 1978; salisbury y ross, 1992; winter y smith, 1996). stomatal densities in studied c3 and cam species in the two species, stomatal density was much lower in fruits than in leaves, however, these are two different co2fixing plant types, a similar fruit/leaf stomata frequency rate was observed (tab. 5). our results coincide with blanke (1990), that the stomatal frequency is 5-10 fold lower in subtropical fruits than in the abaxial epidermis of their respective leaves. a similar rate (8.57) was observed by moreshet and green (1980) in ‘shamouti’ oranges with 70 stomata/mm2 in fruits and 600 in leaves, whereas blanke (1990) reported 60 and 730 stomata per mm2 in fruit and leaves of the avocado (rate: 12.17), respectively. table 5. average stomatal densities (per mm2) in abaxial leaf, cladode and fruit surface of the purple passion fruit and the yellow pitaya. species leaf cladode fruit leaf (cladode)/fruit stomata density rate purple passion fruit 106.53 12.64 8.43 yellow pitaya 11.28 1.43 7.89 according to the analysis, the cv of the stomatal density of the fruits and leaves in the purple passion fruit were very low (tab. 6), which indicates a low variation between the data found. a similar situation with the fruits and cladodes of the pitaya was found (tab. 7). the standard deviation, both of the purple passion fruit and the pitaya, was very figure 9. stomata behavior in fruits of the purple passion fruit and the yellow pitaya over 72 h. 0 20 40 60 80 90 10 30 50 70 100 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am o pe ne d st om at a (% ) time purple passionfruit pitaya 0 20 40 60 80 90 10 30 50 70 100 o pe ne d st om at a (% ) time purple passionfruit pitaya 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am 12 :0 0 m 00 :0 0 am figure 10. stomata behavior in leaves of the purple passion fruit and cladodes of the yellow pitaya over 72 h. 46 agron. colomb. 31(1) 2013 low too, indicating a very large similarity between the data and a high correlation between them. table 6. standard deviation, mean and coefficient of variation of stomatal density (number/mm2) in fruit and leaves of the purple passion fruit. organ standard deviation (sd) mean (x) coefficient of variation (cv) fruit 3.28 12.64 0.29 leaf 14.78 106.53 0.14 table 7. standard deviation, mean and coefficient of variation of stomatal density (number/mm2) in fruit and cladodes of the yellow pitaya. organ standard deviation (sd) mean (x) coefficient of variation (cv) fruit 0.30 1.43 0.21 cladode 2.05 11.28 0.19 the stomatal density in purple passion fruit leaves (106.53) was similar to those commonly found in plant leaves (100), as reported salisbury and ross (1992). also in pitaya cladodes, the stomata frequency agrees with those of other cam plants. goh et al. (1977) observed, in orchids arachnis cv. maggie oei, aranda cv. deborah, cattleya howringiana, arundina graminifolia, bromheadia finlaysoniana and spathoglottis plicata, densities of 4, 3, 11, 18, 18 and 14 stomata/mm2, respectively. these low stomatal densities (and water conserving big vacuoles) allow these plants to achieve higher water-use efficiency than c3 or c4 plants (evert and eichhorn, 2012) and to inhabit arid environments with seasonal water availability (taiz and zeiger, 2006). in studies of this kind, it should be taken into account that stomatal densities can be influenced by a lot of factors such as: genetic (variety) and environmental, including co2 concentration, irradiancy and humidity (royer, 2001). generally, few studies about plant photosynthesis have included stomata on fruit surfaces although they are very important in the initial stages of fruit development where gas exchange can compensate for the respiration loss of this organ through photosynthesis (blanke and lenz, 1989). conclusions stomata behave in a similar way between the same species, with a rhythm of stomatal closing and opening almost coordinated between their organs. a high correlation between radiation and temperature with stomatal aperture was found, suggesting the influence of these on stomata, but was not found with rh. the pitaya stomata show a typical behavior of a cam plant, in which they open their stomata at night and close them during the day as a adaptation mechanism to environmental conditions. the stomatal density in the leaves and cladodes was almost 10 times higher than in fruits in each species, which shows the functional differentiation of these organs in plants. changes in the stomatal aperture grade reflect the cumulative effect of many physiological responses by a leaf or a fruit to the environment, meaning that knowledge of the stomatal response increases the understanding of the rates of carbon dioxide assimilation and transpiration, as well as the nature of the ecophysiological adaptations of plants to their environment. acknowledgements the authors wish to thank to dr. tom lee davenport (university of florida) and nelson guaquetá for their important advice in planning and executing this ecophysiological study. literature cited agronet. 2012. producción de gulupa en colombia,  2007-2011; producción de  pitahaya en colombia,  1992-2011. in: http:// www.agronet.gov.co/www/htm3b/reportesajax/parametros/ reporte16_2011.aspx?cod=16; consulted: march, 2013. assmann, s.m. 1993. signal transduction in guard cells. annu. rev. cell. biol. 9, 345-375. assmann, s.m. and x.q. wang. 2001. from milliseconds to millions of years: guard cells and environmental responses. curr. opin. plant biol. 4, 421-428. bergmann, d.c. and f.d. sack. 2007. stomatal development. annu. rev. plant biol. 58, 163-81. blanke, m.m. 1990. photosynthesis in subtropical fruits. acta hort. 275, 435-439. blanke, m.m. 1992. photosynthesis of avocado fruit. pp. 179-189. in: proc. second world avocado congress. vol. i. university of california, davis, ca. blanke, m.m. and f. lenz. 1989. fruit photosynthesis a review. plant cell environ. 12, 31-44. brewer, c.a. 1992. responses by stomata on leaves to microenvironmental conditions. pp. 67-75. in: goldman, c.a. (ed.). tested studies for laboratory teaching. vol. 13. proc. 13th workshop/ conference of the association for biology laboratory education. http://www.ableweb.org/volumes/vol-13/3-brewer.pdf; consulted: february, 2013. brinker, m., w. engelmann, j.w. kellmann, and b. piechulla. 2001. circadian rhythms of leaf and stomatal movements in gymnosperm species. biol. rhythm res. 32(4), 471-478. corredor, d. 2012. pitahaya amarilla (hylocereus megalanthus [k. schum. ex vaupel] ralf bauer). pp. 802-824. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. 47sánchez, fischer, and sanjuanelo: stomatal behavior in fruits and leaves of the purple passion fruit (passiflora edulis sims) and fruits and cladodes... evert, r.f. and s.e. eichhorn. 2012. raven biology of plants. 8th ed. w.h. freeman, new york, ny. fageria, n.k., v.c. baligar, and r.b. clark. 2006. physiology of crop production. food products press, new york, ny. fischer, g., f. casierra-posada, and w. piedrahíta. 2009. ecofisiología de las especies pasifloráceas cultivadas en colombia. pp. 45-67. in: miranda, d., g. fischer, c. carranza, s. magnitskiy, f. casierra, w. piedrahíta, and l.e. flórez (eds.). cultivo, poscosecha y comercialización de las pasifloráceas en colombia: maracuyá, granadilla, gulupa y curuba. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. fischer, g. and j.o. orduz-rodríguez. 2012. ecofisiología en frutales. pp. 54-72. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. goh, c.j., p.n. avadhani, c.s. loh, c. hanegraaf, and j. arditti. 1977. diurnal stomatal and acidity rhythms in orchid leaves. new phytol. 78, 365-372. guaquetá, n.o. 2007. comportamiento estomatal en frutas y hojas de banana, carambola, guayaba y cítricos en condiciones naturales y bajo almacenamiento hipobárico. undergraduate thesis. agronomy faculty, universidad nacional de colombia, bogota. hall, a.e. 2001. crop responses to environment. crc press, boca raton, fl. hetherington, a.m. and f.i. woodward. 2003. the role of stomata in sensing and driving environmental change. nature 424, 901-908. hess, d. 2004. allgemeine botanik. verlag eugen ulmer, stuttgart, germany. hieke, s., c.m. menzel, and p. lüdders. 2002. effects of leaf, shoot and fruit development on photosynthesis of lychee trees (litchi chinensis). tree physiol. 22, 955-961. jiménez, y., c. carranza, and m. rodríguez. 2012. gulupa (passiflora edulis sims). pp. 579-599. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. kearns, e.v. and s.m. assmann. 1993. the guard cell-environment connection. plant physiol. 102, 711-715. kramer, p.j. 1989. relaciones hídricas de suelos y plantas. harla, méxico df. lake, j.a., w.p. quick, d.j. beerling, and f.i. woodward. 2001. plant development. signals from mature to new leaves. nature 411, 154. laurin, é., m.c.n. nunes, j.p. emond, and j.k. brecht. 2006. residual effect of low-pressure stress during simulated air transport on beit alpha-type cucumbers: stomata behavior. postharv. biol. technol. 41, 121-127. menzel, c.m. and d.r. simpson. 1994. passionfruit. pp. 225-241. in: schaffer, b. and p. andersen (eds.). handbook of environmental physiology of fruit crops. vol. ii. sub-tropical and tropical crops. crc press, boca raton, fl. moreshet, s. and g.c. green. 1980. photosynthesis and diffusion conductance of valencia orange fruit under field conditions. j. exp. bot. 31, 15-27. morton, j.f. 1987. fruits of warm climates. creative resources systems, winterville, nc. mott, k.a. and d.f. parkhurst. 1991. stomatal responses to humidity in air and helox. plant cell environ. 14, 509-515. öpik, h. and s. rolfe. 2005. the physiology of flowering plants. cambridge university press, cambridge, uk. osmond, c.b. 1978. crassulacean acid metabolism: a curiosity in context. annu. rev. plant physiol. 29, 379-414. pritchard, s.g. and j.s. amthor. 2005. crops and environmental change. food products press, new york, ny. pospísilová and dodd. 2005. role of plant growth regulators in stomatal limitation to photosynthesis during water stress. pp. 811-825. in: pessarakli, m. (ed.). handbook of photosynthesis. 2nd ed. crc press, boca raton, fl. royer, d.l. 2001. stomatal density and stomatal index as indicators of paleoatmospheric co2 concentration. rev. palaeobot. palynol. 114, 1-28. salisbury, f. and c.w. ross. 1992. plant physiology. 4th ed. wadsworth publishing, belmont, ca. sharkey, t.d. and t. ogawa. 1987. stomatal response to light. pp. 195-208. in: zeiger, e., g.d. farquhar, and i.r. cowan (eds.). stomatal function. stanford university press, stanford, ca. taiz, l. and e. zeiger. 2006. plant physiology. 4th ed. sinauer associates, sunderland, ma. wang, x.q., w.h. wu, and s.m. assmann. 1998. differential responses of abaxial and adaxial guard cells of broad bean to abscisic acid and calcium. plant physiol. 118, 1421-1429. wilkins, m.b. 1959. an endogenous rhythm in the rate of dark fixation of carbon dioxide in leaves of bryophyllum: ii. the effects of light and darkness on the phase and period of the rhythm. j. expl. bot. 10, 377-390. wilkins, m.b. 1962. an endogenous rhythm in the rate of dark fixation of carbon dioxide in leaves of bryophyllum: iii. the effects of temperature changes on the phase and period of the rhythm. proc. royal soc. london b 156, 220-241. willmer, c. and m. fricker. 1996. topics in plant functional biology, 2. stomata. 2nd ed. chapman and hall, london. winter, k. and j.a.c. smith. 1996. crassulacean acid metabolism: biochemistry, ecophysiology and evolution. ecological studies vol. 114. springer-verlag, berlin. wong, s.c., i.r. cowan, and g.d. farquhar. 1978. leaf conductance in relation to assimilation in eucalyptus pauciflora sieb. ex spenge. influence of irradiance and partial pressure of carbon dioxide. plant physiol. 62, 670-674. woodward, f.i. and f.a. bazzaz. 1988. the responses of stomatal density to co2 partial-pressure. j. expl. bot. 39, 1771-1781. zeiger, e., g.d. farquhar, and i.r. cowan. 1987. stomatal function. stanford university press, stanford, ca. received for publication: 15 july, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.51900 1 program of environmental and health engineering, faculty of engineering, universidad del magdalena. santa marta (colombia). sonia.aguirre.forero@gmail.com 2 program of agricultural engineering, faculty of engineering, universidad del magdalena. santa marta (colombia). 3 program of biology, faculty of basic sciences, universidad del magdalena. santa marta (colombia). agronomía colombiana 33(2), 348-355, 2015 relationship between the nutritional status of banana plants and black sigatoka severity in the magdalena region of colombia relación entre estado nutricional de plantas de banano y la severidad de sigatoka negra en el magdalena colombia sonia esperanza aguirre1, nelson virgilio piraneque2, and javier rodríguez3 abstract resumen the association between the severity (average percentage of infection-api) by mycosphaerella fijiensis morelet and the plant nutrient content in the banana growing zone of the department of magdalena (colombia) was established. between 2011 and 2012, the foliar contents of n, p, k, ca, mg, na, s, cu, fe, b, zn, and mn were determined in sectors with high, medium, and low incidences in order to establish their relationships with the api. severity was determined with the stover and dickson methodology, modified by gauhl for bananas, in order to obtain sanitary information for the zone. with the obtained data, a correlation analysis was completed and the ordination technique was utilized to establish the relationships between farms and variables using an euclidean distance. the differences between the farms and years were estimated with a two way analysis of variance with permutations and a canonical discrimination analysis in order to differentiate the farms using the measured foliar variables. the results highlighted the importance of the appropriate and balanced management of site-specific nutritional plans for the management of black sigatoka. en la zona bananera del departamento del magdalena (colombia), se determinó la asociación entre parámetros nutricionales y la severidad (porcentaje promedio de infección-ppi) producido por mycosphaerella fijiensis morelet. entre 2011 y 2012 en sectores de alta, media y baja incidencia del patógeno, se determinó contenidos foliares de n, p, k, ca, mg, na, s, cu, fe, b, zn y mn para establecer su relación con el ppi. la severidad se determinó con la metodología de stover y dickson, modificado por gauhl para banano, obteniéndose información sanitaria de la zona. con los datos se realizó análisis de correlación, se empleó la técnica de ordenación para establecer las relaciones entre fincas y variables mediante la distancia euclidiana. las diferencias entre fincas y años se estimaron mediante análisis de varianza a dos vías con permutaciones y análisis discriminante canónico para determinar las diferencias entre fincas a partir de las variables foliares medidas. los resultados obtenidos ponen de manifiesto la importancia del manejo sitio-específico de planes nutricionales adecuados y balanceados para reducir la severidad de la sigatoka negra. key words: mycosphaerella f ijiensis morelet, mu sa sp., integrated disease management, leaf tissue analysis. palabras clave: mycosphaerella fijiensis morelet, musa sp., manejo integrado de enfermedades, análisis de tejido foliar. mycosphaerella fijiensis morelet is the causal agent of black sigatoka (black leaf streak) in the majority of the cultivars of edible banana (blomme et al., 2011; churchill, 2011; niño et al., 2011; cordoba and jansen, 2014); in favorable conditions, it is destructive and reduces yield by between 35-50% in susceptible cultivars. annually, a typical plantation is submitted to 24-50 sprayings of fungicides, which is equivalent to approximately 30% of the production costs (hall et al., 2006; churchill, 2011). over time, this pathogen has increased its resistance to chemicals and its distribution in productive areas (ganry et al., 2012; guzmán, 2012). management strategies that introduction the banana (musa aaa simmonds) is cultivated in tropical and subtropical regions (marín et al., 2003; blomme et al., 2011; churchill, 2011). it is a staple food in many countries, a source of income for farmers, and an important export product that generates foreign exchange income in developing countries (cordoba and jansen, 2014). in colombia, 48,325 ha of banana are cultivated (36,325 ha in the uraba zone and 12,000 ha in the magdalena zone), with an average production of 95 million exported boxes per year, with a value of us$736 million per year, making it the third-largest exporter in the world (dane, 2013). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.51900 349aguirre, piraneque, and rodríguez: relationship between the nutritional status of banana plants and black sigatoka severity in the magdalena region of colombia allow for the aggressiveness of the pathogen to be confronted and for the chemical load to be reduced are necessary (orozco-santos et al., 2013). pseudomonas, bacillus, and serratia sp. have been used as biological alternatives for this purpose, but investigations on their effectiveness are in the preliminary phases and are not yet viable for commercial use (hall et al., 2007; blomme et al., 2011; gutiérrez-román et al., 2015). another strategy is to increase the resistance of the host, but high sterility levels and large generation times (from seed to seed) are obstacles for breeding programs (irish et al., 2013). until recently, plant nutrition was considered to be an exogenous factor, with production as the main objective; but, today, it is considered to be a complementary strategy in disease management used to obtain products that are beneficial, since nutriments participate in the growth and survival of pests, predispose or increase plant resistance to pathogens, alter plant systems of defense, and increase the formation of mechanical barriers (lignification) and the synthesis of phytoalexins (moreira et al., 2008). as such, the effect a nutrient element can have on diseased plants depends on the species, phenological stage, pathogen, environment, agricultural management, and nutriment availability (jones and huber, 2007; marschner, 2012; aguirre et al., 2012). although resistance is genetically controlled, it is mediated by complexes and physiological processes that are affected by the nutritional state of the plant (datnoff et al., 2007). although biotic diseases cannot be completely eliminated due to the presence of a specific nutrient, their severity or incidence may be reduced. in this study, the relationship between the nutrient content in banana plants and the percentage of infection (api) produced by black sigatoka (m. fijiensis) was evaluated, as part of a macroproject that determined the associations between climate, soil properties and foliar content with black sigatoka (aguirre, 2014). materials and methods study area. this study took place in the magdalena department, geographical coordinates: 10º46’00” n and 74º8’00” w, in an area composed of 11,000 ha situated at 20 m a.s.l., with an annual mean temperature of 27ºc; relative humidity of 82%, evaporation of 1,500 mm year-1, and precipitation of 1,371.7 mm year-1 (igac, 2009). the study area is classified as tropical dry forest and tropical very dry forest in accordance with the holdridge life zones (chica et al., 2004). the region is recognized for its export banana production: 60% of the territory of the banana growing zone has optimal soils for agriculture, with the inf luence of the tucurinca, sevilla, and frio rivers providing water for most of the year. in the low zone, the water table is near the surface and close to the cienaga grande (large swamp) and, in the rainy season, there are f loods caused by the overf low of water ways (igac, 2009). the areas in which the study was conducted belong to eight farms: la vega, eva and manuel in the low incidence zone (aguja), olga and eufemia in the middle incidence zone (orihueca); and don faud, fortuna, and ovidio in the high incidence zone (sevilla). the spatial location of transects and the edaphic and climatic characteristics of the region were described by aguirre et al. (2012). soils in the zone correspond to dystric haplustepts, typic dystrustepts, and typic endoaquepts and are mineralogically dominated by kaolinite (50%), quartz (5-15%), feldspar (5-15%), interbedded (trace), micas (5-30%), montmorillonite (30-50%) and vermiculite (5-30%) (igac 2009; aguirre et al., 2012). measurement of average percent of infection (api). the cultivars most representative of the cavendish (large, dwarf and valery) banana were used in the study due to their production and adaptability. ten plants per farm were used to determine the api weekly during 2011 and 2012, with the stover methodology as modified by gauhl (1989) (fouré, 1985). the sanitary information for the youngest leaves (1, 2 and 3), growing normally, as measured by visual estimation as a function of six degrees of disease development in plants close to f lowering, was registered using the biological prewarning system (marín et al., 2003). the foliar emission (number of leaves) of the plants; state of the leaf primordium; level of leaf infection (ii, iii, and iv); and state of development of black sigatoka were evaluated, with the objective of the estimating the weighted percentage of infection (api). measurement of foliar variables. for the foliar analysis, samples of healthy fresh leaves and leaves in different states of disease were collected. these were processed and analyzed in the ciat (valle del cauca) and western hemisphere analytical laboratory honduras laboratories, where the foliar element content was determined (tab. 1). information analysis. with the records from the production units, a database matrix of the health and foliar 350 agron. colomb. 33(2) 2015 analysis was constructed. with the objective of determining the existing relationships between the foliar variables and api, a graphic and numerical interpretation of the api was made for the different variables tested on the eight farms during the periods 2011 and 2012. a multivariate analysis was used, as well as its spatial-temporal variation with a factorial design in which the factors were constituted of the eight farms and the years 2011 and 2012. the api was considered to be the biotic variable and values for the twelve foliar variables were established (tab. 1). as the assumptions of normality and homogeneity were not met, non-parametric tests were run. for the characterization of the farms and sample periods, exploratory multivariate techniques were utilized, followed by multivariate analysis of variance permanova (mccune et al., 2002). -spearman’s correlation analysis: statistical procedure applied to determine the level of association between the api and foliar variables. -ordination of farms and variables: the multivariate ordination technique was utilized, applying euclidian distances and the r function scale in order to standardize the magnitudes and units of measure of the evaluated variables. -analysis of hypothesis checking (permanova): due to a lack of compliance with the supposed parameters of multivariate normality and homogeneity of covariance required for a multivariate variance analysis (manova), a two way analysis of multivariate variance with permutations (permanova) was utilized to evaluate the differences between farms and years (factors). -canonical discriminant analysis (cda): done with data obtained from a lineal multivariate model. transformation of continuous variables was done in a canonical space controlling the terms of the model. the r statistical program, version 3.02, was utilized for the analyses (r development core team 2015). results relationships between the foliar nutrient content and api were established. the data showed (tab. 2) that the zone with the lowest api showed the lower values of foliar levels of mg (2.56-2.98 mg kg-1) in comparison with 3.046 mg kg-1, the average shown by the zone with the highest api. on the other hand, the analyses showed that the zone with the lowest api showed higher foliar levels of n (27.97 mg kg-1), p (1.99 mg kg-1), k (39.44 mg kg-1), ca (9.004 mg kg-1), fe (583.67 mg kg-1), b (22.71 mg kg-1), and zn (30.72 mg kg-1), values with direct relationships between these nutrients and the api (tab. 3), suggesting that these nutrients play a fundamental part in the resistance and tolerance of the banana to black sigatoka. ordination of farms and variables. the ordination done permitted the farms to be associated with variables that characterized them. the variance explained by the table 1. determined element contents and methods used in the foliar samples of banana plats in the magdalena region of colombia. element symbol unit method nitrogen n mg kg-1 acid digestion, automated spectrophotometry phosphorous p mg kg-1 potassium k mg kg-1 atomic absorption spectrophotometry calcium ca mg kg-1 magnesium mg mg kg-1 sodium na mg kg-1 sulfur s mg kg-1 manual spectrophotometry iron fe mg kg-1 atomic absorption spectrophotometry manganese mn mg kg-1 zinc zn mg kg-1 copper cu mg kg-1 boron b mg kg-1 manual spectrophotometry table 2. levels of the nutrients (mg kg-1) and average percent of infection (api) in the banana leaves with presence of black sigatoka in farms the magdalena region of colombia. farms donfuad fortuna ovidio olga eufemia eva manuel la vega api 3.22±0.53 3.68±0.67 3.04±0.54 3.89±0.94 3.49±0.93 1.99±0.43 1.97±0.4 2.35±0.35 k 36.2±4.4 29.7±4.4 32.87±4.16 32.7±1.42 38.49±2.04 39.44±3.88 40.5±2.3 44.62±5.59 n 29.2±2.2 24.57±4.54 23.94±4.23 27.17±1.35 26.15±1.08 27.85±2.44 27.65±2.96 28.43±2.61 p 1.79±0.16 1.56±0.37 1.51±0.29 1.92±0.13 1.74±0.12 1.82±0.17 1.74±0.27 1.99±0.15 ca 8.26±1.3 8.17±0.76 6.8±1.03 7.97±1.0 6.56±0.55 8.69±1.78 9.06±1.27 9.26±1.01 mg 3.03±0.59 3.13±0.34 3.13±0.49 3.2±0.18 2.74±0.17 2.56±0.34 2.98±0.45 2.62±0.28 fe 108.0±43.21 164.9±94 166.2±15.7 88.79±26.4 82.87±29.05 166.6±62.03 1364.2±136.5 220.2±23.7 zn 24.53±7.17 34.5±15.5 28.15±10.16 16.06±1.1 16.65±2.8 32.91±14.54 31.36±11.54 27.9±10.33 b 18.83±6.9 18.9±5.46 18.49±5.64 12.47±2.12 14.02±2.06 17.5±1.96 29.95±13.38 20.69±3.96 means±sd. 351aguirre, piraneque, and rodríguez: relationship between the nutritional status of banana plants and black sigatoka severity in the magdalena region of colombia analysis of hypothesis testing (permanova). significant differences were found in the studied foliar variables between the farms and years, as in the interactions of the following factors (farm:year). in summary, it was shown that there are nutritional variables that inf luence the api, but they must be identified, which is why the canonical discriminant analysis (cda) was run. canonical discriminant analysis (cda). in the first discriminant function (can1), or canonical axis, 73.9% of the variation was captured (fig. 2). the manuel, eva, and vega farms, which had the lowest api, were completely differentiated from the rest. the variables that most clearly differentiated these farms were the foliar contents of k, fe, b, and ca. the don fuad, fortuna, ovidio, olga and eufemia farms, with the higher apis (3.22, 3.68, 3.04, 3.89 and 3.49%, respectively), were differentiated from the rest of the farms and were directly associated with the mg content. figure 1. ordination of the farms and variables for the years 2011-2012 with presence of black sigatoka in banana plantation the magdalena region of colombia. the average percent of infection (api) was inversely correlated to the foliar contents of k, ca, b, and fe. the left side shows the level of relationship of the farms based on different samples in linear relations, while the right shows the vectorial projection of the measured variables and their relationships with the api. a b d=2 d=0.2 don fuad eufemia manuel fortuna vega eva olga ovidio api zn mg cu fe mn ca b k n s p farm canonical score structure don fuad eufemia manuelfortuna vegaeva olga ovidio 2 0 -2 -4 -6 4 c an 1 (7 3. 9% ) ap i m g fe c a b k figure 2. contribution of the variables to the discriminant capacity of the analysis between the presence of black sigatoka and the foliar nutrient content in banana plantations of the department of magdalena. canonical punctuation (left) represents their differences. structure (right) corresponds with vectorial projections of foliar variables to identify their relationships with the farms. table 3. correlational analysis between the average percent of infection (api) and foliar nutrient contents in the banana leaves with presence of black sigatoka in farms the magdalena region of colombia. var 1 var 2 spearman p-value api k -0.47 <0.0001 n -0.15 <0.0001 p -0.08 0.0402 ca -0.28 <0.0001 mg 0.26 <0.0001 fe -0.41 <0.0001 zn -0.16 <0.0001 b -0.38 <0.0001 correlation is significant at the 0.01 level two first principal components (inertia) was 52.3%, and showed significant patterns of ordination (fig. 1) in which the smallest api was established, which was found on the eva, manuel, and vega farms whit 1.99, 1.97 and 2.35%, respectively, and was determined by greater foliar contents of k, ca, mg, and b. 352 agron. colomb. 33(2) 2015 discussion the dynamics of growth and development of the banana are a product of the relationships that occur during its cycle with different biotic and abiotic conditions; thus, the yield is determined by interactions between the genotype and the environment (hay and porter, 2006; turner et al., 2007) and it is precisely in this last aspect where nutrition is found, immersed as a productive factor (marschner, 2012). as a result of the pathogenic infection, physiological damage that affects the absorption, assimilation, transport, and redistribution of nutrients may happen (marschner, 2012, wang et al., 2013). adequate nutrition diminishes the development of diseases through changes in plant physiology or direct effects on the pathogen (dordas, 2008; spann and schumann, 2013). in this study, it was shown that a high foliar content of k is associated with a low api in the field. many crops, among them banana, are strong nutrient extractors, requiring the application of k in every fertilization program (bernstein et al., 2011). it is the most abundant cation in higher plants and plays an important role in essential processes, such as enzymatic activation (cakmak, 2005; zafar and, 2013), protein synthesis, photosynthesis, transport of solutes by the phloem, osmoregulation (moreira et al., 2008), and stomatic regulation (blatt, 2000; cochrane and cochrane, 2009). because the pathogen enters the plant through the stomata (manzo et al., 2012; li et al., 2010; manzo et al., 2005), proper attention must be given to potassium fertilization. the authors found that the incidence of black sigatoka was low when the k: mg ratio was high in the soil, whereas a low k: mg ratio increased the disease (aguirre, 2014). furthermore, vermiculite clays, as reported by aguirre et al. (2012), may be fix potassium and a high mg content could be generating a k induced deficiency, a phenomenon explained by marschner (2012) and sharma et al. (2005) and expanded in the study area. other authors have reported that this element helps to reduce the incidence of pests and diseases (cakmak, 2005; datnoff et al., 2007; dordas, 2008; sharma et al., 2006; sharma and duveiller, 2004; sharma et al., 2005). reports have been made on the existence of a complex relationship between potassic nutrition and specific metabolic functions that alter the compatibility of the host-parasite-environment relationship, which thus reduces the susceptibility of at least 140 diseases caused by fungi, bacteria, viruses, and nematodes as long as k remains in the tissues and helps thicken cellular walls (wang et al., 2013; römheld and kirkby, 2010). furthermore, perrenoud (1977) revised 2,450 references and concluded that the use of k decreases the incidence of fungal diseases in more than 70% of the cases. the low api value obtained in the aguja zone (including: manuel, eva and vega) and that which showed the highest content leaf k, may be associated to better control of the permeability of the cytoplasmic membrane, thus avoiding the output of sugars and amino acids (pathogens feeds) to the apoplast or intercellular space and formation of phenolic compounds with different fungistatic properties. furthermore, it may be highlighted that, in photosynthesis, k regulates the opening and closing of stomata and thus the absorption of co2, triggering the activation of enzymes and is essential for the production of adenosine triphosphate (atp), a source of energy for chemical processes in plant cells. it also plays an important role in water regulation in terms of absorption through the roots and loss through stomata, and may be measured by the k content in the plant (aguilar et al., 2003). in this sense, and using as a premise that the pathogen enters the plant through the stomata (manzo et al., 2012; manzo et al., 2005), it is necessary to emphasize care in potassium fertilization. likewise, for the synthesis of proteins and starches, plants require k. deficiencies in this element bring about the accumulation of amino acids (contributing to the degradation of phenols) and soluble sugars (nutrients for pathogens), and its deficiency slows down the scarring of wounds, favoring the entrance of pathogens (römheld and kirkby, 2010; wang et al., 2013). therefore, k addition is only effective in disease control if it alleviates k deficiency (huber and jones, 2013). the results of this study showed that an increase in mg at the foliar level increases the api. little information exists about the role of mg in plant diseases. however, its role is attributed to indirect effects (ex. the absorption of other nutrients such as k) and direct effects on physiological functions in which the element acts (huber and jones, 2013; jones and huber, 2007). dordas (2008) explained its link to the metabolism of other nutrients, in that it diminishes the content of calcium in peanuts and thus predisposes the plant to rhizoctonia and pythium. in the same sense, persson and olsson (2000) affirmed that increases in mg may inhibit the absorption of k, ca, and mn. in this respect, piraneque et al. (2007) and aguirre et al. (2012), reported that an increased mg content in onion bulbs reduced k uptake and increased the damage caused by sclerotium 353aguirre, piraneque, and rodríguez: relationship between the nutritional status of banana plants and black sigatoka severity in the magdalena region of colombia cepivorum. thus, it is generally accepted that the optimal nutrient supply improves disease resistance in plants (huber and jones, 2013, marschner, 2012; katan, 2009), a situation that could also be ref lected in the case of m. fijiensis in the high api zone, where there are possible k induced deficiencies that should be investigated. higher levels of foliar ca were correlated with a reduction in the api for black sigatoka, which was shown in the ordination of the farms and in the canonical discriminant analysis (figures 1 and 2). this is a vital element with many functions and essential in the development of a firm structure due to its role in the construction of the cellular membrane (marschner, 2012; merhaut, 2006; sugimoto et al., 2010; sugimoto et al., 2008; springer, 2009; azofeifa, 2007). if there is not a sufficient concentration of the element in the plant tissues, it causes losses of cellular compounds and consequently the death of the plant. calcium functions as a secondary messenger for the absorption of other nutrients and is linked with processes that allow the plant to escape environmental stress (marschner, 2012), an example is the heat stress that leads to long stems and small leaves, a circumstances present in the study area where temperatures exceeded 28°c. boron is the least understood essential micronutrient in the development and growth of plants, but at the same time, among the micronutrients, its deficiency is the most extensive throughout the world (blevins and lukaszewski, 1998; brown et al., 2002). it has a direct function in the structure and stability of cell walls and cellular membranes, in the metabolism of phenols and lignin, and in diminishing the severity of diseases (brown et al., 2002). also, this element is essential for the optimal functioning of atpase and the redox systems of the plasmatic membrane, in which the activity of polyphenol oxidase and peroxidase is increased. rajaratnam and lowry (1974), working with seedlings of oil palm, demonstrated that an increase in the content of foliar b reduced the infestation of red mites (tetranichuspioroei) and reported that there is a correlation between b and the production of cyanide, a toxic polyphenol that forms complexes with nitrogenated compounds that are indigestible for mites. these results correspond with marschner (2012), who affirmed that this micronutrient diminishes the severity of diseases caused by plasmodiophora brassicae in crucifers, fusarium solani in beans, verticillium albo-atrum in tomato and cotton, mosaic virus in tobacco and beans, yellow stripe virus in tomato, and blumeria graminis in wheat; and by rolshausen and gubler (2005), who affirmed that applications of b are an alternative to the use of benlate. little is known about the role of fe in resistance to plant pathogens. certain pathogens, such as fusarium, have high requirements for this element, but there is still no certainty on the extent of iron contribution to the resistance (dordas, 2008). however, expert et al. (2012), and kieu et al. (2012) made clear that new regulation cascades and virulence mechanisms inf luenced by iron levels have been discovered and pointed out the importance of the strict control of iron levels in the plant-pathogen subsystem, as this element is related to metabolic activities during infection. graham (1983) and graham and webb (1991) reported a diminished severity of diseases such as rust, wheat rot, sphaeropsis malarum in apples and pears, olpium brassicae in cabbage, and colletotrichum musae in banana after an increased absorption of fe. kieu et al. (2012) and expert et al. (2012) posited that fe promotes antimycosis without interfering in the synthesis of lignin although it is a fundamental part of peroxidase and stimulates other enzymes involved in the biosynthetic pathway that is responsible for generating compounds charged with the defense of the plant, such as polyphenols. conclusion high levels of foliar potassium, calcium, boron, and iron are associated with a low disease severity, whereas high levels of magnesium correlate with a high disease severity. also, the evaluated farms were differentiated, where the higher apis and higher mg contents characterized the don fuad, fortuna, eufemia, olga and ovidio farms, while the lower apis and higher contents of k, ca, fe and b characterized the manuel, vega and eva farms. these results highlight the importance of an appropriate and balanced management and site-specific nutritional plans to manage black sigatoka. acknowledgements the authors would like to thank the engineers yesid chávez and fabián fonseca from the c.i técnicas baltime de colombia s.a company. literature cited aguilar, e.a., d.w. turner, d.j. gibbs, w. armstrong, and k. sivasithamparam. 2003. oxygen distribution and movement, respiration and nutrient loading in banana roots (musa spp. l.) subjected to aerated and oxygen-depleted environments. plant soil 253, 91-102. doi: 10.1023/a:1024598319404. aguirre, s. 2014. relación entre parámetros edáficos y nutricionales con la severidad de daño producida por micosphaerella fijiensis en la zona bananera departamento del magdalena. phd thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. http://doi.org/10.1023/a:1024598319404 354 agron. colomb. 33(2) 2015 aguirre f., s.e., n.v. piraneque g., and j.c. menjivar f. 2012. relación entre las propiedades edafoclimáticas y la incidencia de sigatoka negra (mycosphaerella fijiensis morelet) en la zona bananera del magdalena-colombia. rev. investig. agrar. ambient. 3, 13-25. azofeifa a., d. 2007. efecto de la fertilización foliar con ca, mg, zn y b en la severidad de la sigatoka negra (mycosphaerella fijiensis morelet), en el crecimiento y la producción del banano (musa aaa, cv. grande naine). undergraduate thesis. school of agronomy, instituto tecnológico de costa rica, santa clara de san carlos, costa rica. bernstein, n., m. ioffe, g. luria, m. bruner, y. nishri, s. philosophhadas, s. salim, i. dori, and e. matan. 2011. effects of k and n nutrition on function and production of ranunculus asiaticus. pedosphere 21, 288-301. doi: 10.1016/s1002-0160(11)60129-x blatt, m.r. 2000. cellular signaling and volume control in stomatal movements in plants. annu. rev. cell dev. biol. 16, 221-241. doi: 10.1146/annurev.cellbio.16.1.221 blevins, d.g. and k.m. lukaszewski. 1998. boron in plant structure and function. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 49, 481-500. doi: 10.1146/annurev.arplant.49.1.481 blomme, g., s. eden-green, m. mustaffa, b. nwauzoma, and r. thangavelu. 2011. major diseases of banana. pp. 85-119. in: pillay, m. and a. tenkouano (eds.). banana breeding: progress and challenges. vol. 1. crc press, boca raton, fl. doi: 10.1201/b10514-7 brown, p.h., n. bellaloui, m.a. wimmer, e.s. bassil, j. ruiz, h. hu, h. pfeffer, f. dannel, and v. römheld. 2002. boron in plant biology. plant biol. 4, 205-223. doi: 10.1055/s-2002-25740 cakmak, i. 2005. the role of potassium in alleviating detrimental effects of abiotic stresses in plants. j. plant nutr. soil sci. 168, 521-530. doi: 10.1002/jpln.200420485 chica, r., m. herrera, i. jiménez, s. lizcano, j.a. montoya, l.f. patiño, p.a. rodríguez, and l.h. ruiz. 2004. impacto y manejo de la sigatoka negra en el cultivo de banano de exportación en colombia. pp. 53-62. in: memorias 16th reunión internacional acorbat. oaxaca, mexico. churchill, a.c.l. 2011. mycosphaerella fijiensis, the black leaf streak pathogen of banana: progress towards understanding pathogen biology and detection, disease development, and the challenges of control. mol. plant pathol. 12, 307-328. doi: 10.1111/j.1364-3703.2010.00672.x cochrane, t.t. and t.a. cochrane. 2009. the vital role of potassium in the osmotic mechanism of stomata aperture modulation and its link with potassium deficiency. plant signal behav. 4, 240-243. cordoba, d. and k. jansen. 2014. same disease-different research strategies: bananas and black sigatoka in brazil and colombia. singap. j. trop. geogr. 35, 345-361. doi: 10.1111/sjtg.12072 dane, departamento nacional de estadísticas. 2013. encuesta nacional agropecuaria ena (estadísticas). bogota. datnoff, l.e., w.h. elmer, and d.m. huber. 2007. mineral nutrition and plant disease. american phytopathological society press, st. paul, mn. dordas, c. 2008. role of nutrients in controlling plant diseases in sustainable agriculture. a review. agron. sustain. dev. 28, 33-46. doi: 10.1051/agro:2007051 expert, d., t. franza, and a. dellagi. 2012. iron in plant-pathogen interactions. pp. 7-39. in: expert, d. and m.r. o’brian (eds.). molecular aspects of iron metabolism in pathogenic and symbiotic plant-microbe associations. springerbriefs in molecular science. springer netherlands, dordrecht, the netherlands. doi: 10.1007/978-94-007-5267-2_2 fouré, e. 1985. black leaf streak disease of bananas and plantains (mycosphaerella fijiensis morelet), study of the symptoms and stages of the disease in gabon. irfa, paris. ganry, j., e. foure, l.l. bellaire, and t. lescot. 2012. an integrated approach to control the black leaf streak disease (blsd) of bananas, while reducing fungicide use and environmental impact. in: d. dhanasekaran (ed.). fungicides for plant and animal diseases. intech, rijeka, croatia. doi: 10.5772/29794 gauhl, f. 1989. untersuchungen zur epidemiologie und ökologie der schwarzen sigatoka-krankheit (mycosphaerella fijiensis morelet) an kochbananen (musa sp.) in costa rica. phd thesis. university of göttingen, göttingen, germany. graham, r.d. 1983. effects of nutrient stress on susceptibility of plants to disease with particular reference to the trace elements. adv. bot. res. 10, 221-276. doi: 10.1016/s0065-2296(08)60261-x graham, r.d. and r.m. webb. 1991. micronutrients and disease resistance and tolerance in plants. pp. 329-370. in: micronutrients in agriculture. 2nd ed. soil science society of america, madison, wi. gutiérrez-román, m.i., f. holguín-meléndez, m.f. dunn, k. guillén-navarro, and g. huerta-palacios. 2015. antifungal activity of serratia marcescens cffsur-b2 purified chitinolytic enzymes and prodigiosin against mycosphaerella fijiensis, causal agent of black sigatoka in banana (musa spp.). biocontrol 60, 565-572. doi: 10.1007/s10526-015-9655-6 guzmán, m. 2012. control biológico y cultural de la sigatoka-negra. trop. plant pathol. 37(suppl.), 1-4. doi: 10.13140/2.1.2927.7442 hall, r.j., s. gubbins, and c.a. gilligan. 2007. evaluating the performance of chemical control in the presence of resistant pathogens. bull. math. biol. 69, 525-537. doi: 10.1007/ s11538-006-9139-z hay, r.k.m. and j.r. porter. 2006. the physiology of crop yield. 2nd ed. wiley-blackwell, singapore. huber, d.m. and j.b. jones. 2013. the role of magnesium in plant disease. plant soil 368, 73-85. doi: 10.1007/s11104-012-1476-0 igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2009. estudio general de suelos y zonificación de tierras departamento del magdalena. bogota. irish, b.m., r. goenaga, c. rios, j. chavarria-carvajal, and r. ploetz. 2013. evaluation of banana hybrids for tolerance to black leaf streak (mycosphaerella fijiensis morelet) in puerto rico. crop prot. 54, 229-238. doi: 10.1016/j.cropro.2013.09.003 jones, j.b. and d.m. huber. 2007. magnesium and plant disease. pp. 95-100. in: datnoff, l.e., w.h. elmer, and d.m. huber (eds.). mineral nutrition and plant disease. aps press, st. paul, mn. katan, j. 2009. mineral nutrient management and plant disease. ipi k centre newsletter e-ifc 21, 6-8. http://doi.org/10.1016/s1002-0160(11)60129-x http://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.16.1.221 http://doi.org/10.1146/annurev.arplant.49.1.481 http://dx.doi.org/10.1201/b10514-7 http://dx.doi.org/10.1055/s-2002-25740 http://doi.org/10.1002/jpln.200420485 http://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2010.00672.x http://doi.org/10.1111/sjtg.12072 http://doi.org/10.1051/agro:2007051 http://dx.doi.org/10.1007/978-94-007-5267-2_2 http://dx.doi.org/10.5772/29794 http://dx.doi.org/10.1016/s0065-2296%2808%2960261-x http://doi.org/10.1007/s10526-015-9655-6 http://dx.doi.org/10.13140/2.1.2927.7442 http://doi.org/10.1007/s11538-006-9139-z http://doi.org/10.1007/s11538-006-9139-z http://dx.doi.org/10.1007/s11104-012-1476-0 http://doi.org/10.1016/j.cropro.2013.09.003 355aguirre, piraneque, and rodríguez: relationship between the nutritional status of banana plants and black sigatoka severity in the magdalena region of colombia kieu, n.p., a. aznar, d. segond, m. rigault, e. simond-côte, c. kunz, m.-c. soulie, d. expert, and a. dellagi. 2012. iron deficiency affects plant defence responses and confers resistance to dickeya dadantii and botrytis cinerea. mol. plant pathol. 13, 816-827. doi: 10.1111/j.1364-3703.2012.00790.x li, w., p. he, and j. jin. 2010. effect of potassium on ultrastructure of maize stalk pith and young root and their relation to stalk rot resistance. agr. sci. china 9, 1467-1474. doi: 10.1016/ s1671-2927(09)60239-x manzo s., g., s. guzmán g., c.m. rodríguez g., a. james, and m. orozco. 2005. biología de mycosphaerella fijiensis morelet y su interacción con musa spp. rev. mex. fitopatol. 23, 87-96. manzo s., g., h. carrillo m., s. guzmán g., and m. orozco s. 2012. análisis de la sensibilidad in vitro de mycosphaerella fijiensis, agente causal de la sigatoka negra del banano a los fungicidas benomyl, propiconazol y azoxistrobin. rev. mex. fitopatol. 30, 81-85. marín, d.h., r.a. romero, m. guzmán, and t.b. sutton. 2003. black sigatoka: an increasing threat to banana cultivation. plant dis. 87, 208-222. doi: 10.1094/pdis.2003.87.3.208 marschner, p. (ed.). 2012. marschner's mineral nutrition of higher plants. 3rd ed. elsevier, amsterdam, the netherlands. mccune, b., j. grace, and d.l. urban. 2002. analysis of ecological communities.: mjm software design, gleneden beach, or. merhaut, d.j. 2006. magnesium. pp. 146-181. in: barker, a.v. and d.j. pilbeam (eds.). handbook of plant nutrition. crc press, boca raton, fl. moreira, c.g.á., k.r.f. schwan-estrada, s.m. bona ldo, j.r. stangarlin, and m.e.s. cruz. 2008. caracterização parcial de frações obtidas de extratos de cymbopogon nardus com atividade elicitora de fitoalexinas em sorgo e soja e efeito sobre colletotrichum lagenarium. summa phytopathol. 34, 332-337. doi: 10.1590/s0100-54052008000400006 niño, j., y.m. correa, and o.m. mosquera. 2011. in vitro evaluation of colombian plant extracts against black sigatoka (mycosphaerella fijiensis morelet). arch. phytopathol. plant prot. 44, 791-803. doi: 10.1080/03235401003672939 orozco-santos, m., k. garcía-mariscal, g. manzo-sánchez, s. guzmán-gonzález, l. martínez-bolaños, m. beltrán-garcía, e. garrido-ramírez, j.a. torres-amezcua, and b. canto-canché. 2013. la sigatoka negra y su manejo integrado en banano. secretaría de agricultura, ganadería, desarrollo rural, pesca y alimentación (sagarpa); instituto nacional de investigaciones forestales, agrícolas (inifap); centro de investigación regional pacífico centro (cirpac), tecoman, mexico. perrenoud, s. 1977. potassium and plant health. neth. j. plant pathol. 85, 82. doi: 10.1007/bf02349770 persson, l. and s. olsson. 2000. abiotic characteristics of soils suppressive to aphanomyces root rot. soil biol. biochem. 32, 1141-1150. doi: 10.1016/s0038-0717(00)00030-4 piraneque, n., s. aguirre, and j.c. menjivar f. 2007. evolución del contenido de elementos nutrientes en suelos cultivados con cebolla de bulbo. acta agron. 56, 37-42. rajaratnam, j.a. and j.b. lowry. 1974. the role of boron in the oilpalm (elaeis guineensis). ann. bot. 38, 193-200. rolshausen, p.e. and w.d. gubler. 2005. use of boron for the control of eutypa dieback of grapevines. plant dis. 89, 734-738. doi: 10.1094/pd-89-0734 römheld, v. and e.a. kirkby. 2010. research on potassium in agriculture: needs and prospects. plant soil 335, 155-180. doi: 10.1007/s11104-010-0520-1 sharma, r.c. and e. duveiller. 2004. effect of helminthosporium leaf blight on performance of timely and late-seeded wheat under optimal and stressed levels of soil fertility and moisture. field crops res. 89, 205-218. sharma, s., e. duveiller, r. basnet, c.b. karki, and r.c. sharma. 2005. effect of potash fertilization on helminthosporium leaf blight severity in wheat, and associated increases in grain yield and kernel weight. field crops res. 93, 142-150. doi: 10.1016/j. fcr.2004.09.016 sharma, p., e. duveiller, and r.c. sharma. 2006. effect of mineral nutrients on spot blotch severity in wheat, and associated increases in grain yield. field crops res. 95, 426-430. doi: 10.1016/j.fcr.2005.04.015 spann, t.m. and a.w. schumann. 2013. mineral nutrition contributes to plant disease and pest resistance. publication #hs1181. cooperative extension service, institute of food and agricultural sciences, university of florida, gainesville, fl. springer, y.p. 2009. edaphic quality and plant-pathogen interactions: effects of soil calcium on fungal infection of a serpentine f lax. ecology 90, 1852-1862. doi: 10.1890/08-0740.1 sugimoto, t., k. watanabe, s. yoshida, m. aino, k. irie, and a.r. biggs. 2008. select calcium compounds reduce the severity of phytophthora stem rot of soybean. plant dis. 92, 1559-1565. doi: 10.1094/pdis-92-11-1559 sugimoto, t., k. watanabe, s. yoshida, m. aino, m. furiki, m. shiono, t. matoh, and a.r. biggs. 2010. field application of calcium to reduce phytophthora stem rot of soybean, and calcium distribution in plants. plant dis. 94, 812-819. doi: 10.1094/pdis-94-7-0812 turner, d.w., j.a. fortescue, and d.s. thomas. 2007. environmental physiology of the bananas (musa spp.). braz. j. plant physiol. 19, 463-484. doi: 10.1590/s1677-04202007000400013 wang, m., q. zheng, q. shen, and s. guo. 2013. the critical role of potassium in plant stress response. int. j. mol. sci. 14, 73707390. doi: 10.3390/ijms14047370 zafar, z.u. and h.r. athar. 2013. reducing disease incidence of cotton leaf curl virus (clcuv) in cotton (gossypium hirsutum l.) by potassium supplementation. pak. j. bot. 45, 1029-1038. http://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2012.00790.x http://doi.org/10.1016/s1671-2927(09)60239-x http://doi.org/10.1016/s1671-2927(09)60239-x http://dx.doi.org/10.1094/pdis.2003.87.3.208 http://doi.org/10.1590/s0100-54052008000400006 http://doi.org/10.1080/03235401003672939 http://dx.doi.org/10.1007/bf02349770 http://doi.org/10.1016/s0038-0717(00)00030-4 http://doi.org/10.1094/pd-89-0734 http://doi.org/10.1007/s11104-010-0520-1 http://doi.org/10.1016/j.fcr.2004.09.016 http://doi.org/10.1016/j.fcr.2004.09.016 http://doi.org/10.1016/j.fcr.2005.04.015 http://doi.org/10.1890/08-0740.1 http://doi.org/doi:10.1094/pdis-92-11-1559 http://doi.org/10.1094/pdis-94-7-0812 http://doi.org/10.1590/s1677-04202007000400013 http://doi.org/10.3390/ijms14047370 evaluación y selección preliminar por rendimiento de tubérculo y potencial industrial de 36 clones de papa (solanum tuberosum l.) preliminary evaluation and selection of yield and industrial potential of 36 potato clones (solanum tuberosum l.) alexánder perilla el, néstor cifuentes o. i, luis e. rodríguez m.2 y carlos e. nústez l.2 resumen se evaluaron 36 clones de papa por calidad para la industria, rendimiento, respuesta a gota y precocidad, utilizando como testigos las variedades cultivadas para procesamiento industrial, diacol capiro, diacol monserrate e lca unica. las variables evaluadas fueron porcentaje de tiras y hojuelas no quemadas, gravedad específica, rendimiento procesable, peso tamaño 2, área bajo la curva de la severidad de gota y días después de la siembra a maduración. el experimento se realizó en la estación experimental san jorge, municipio de soacha (cundinamarca), se analizó bajo una metodología estadística propuesta en el programa de fitomejoramiento de papa de la universidad nacional, que utiliza la suma de rangos en el análisis de diseños incrementados bajo bloques completos al azar para seleccionar clones por varias variables y no por una como el análisis tradicional. se seleccionaron 19 clones, de los cuales 7 son superiores para el conjunto de las variables: los clones 6.5 y 12.59 recomendables para procesamiento en forma de tiras; 2.14,6.8, 1l.35, 12.62 y 12.71 para hojuelas. entre los 7 clones se destacan el 6.8 y 2.14 por presentar menor susceptibilidad a gota y, el clon 6.5 por tener menor tiempo a maduración de tubérculo (15 días menos que capiro). palabras claves: diseño incrementado, subespecie tuberosum, gravedad específica, fritura. summary 36 clones ofpotato were evaluated for industrial quality, yield, late blight response and early ripen, using the varieties grew for industrial processing, diacol capiro, diacol monserrate and lca unica. data consisted ofthe percentage of french fries and chips than did not burn, specific gravity, useful yield, weight of second tubers, area under the curve for the severity of late blight and days to ripen. the experiment was carried out at san jorge experiment station, at soacha municipality (cundinamarca colombia), it was analyzed under a new sta~ tistic methodology proposed in the breeding program oí" the universidad nacional of colombia that uses ranks sum on the augmented designs analysis in randomized bloc s, in order to choose the clones for several variables and not for one as the traditional analysis. with the macro in the analysis procedure, were found 19 clones, 7 are superior in the group of the evaluated variables: the clones 6.5 and 12.59 are recommended for processing in french fries, 2.14, 6.8, 11.35, 12.62 y 12.71 for chips. between 7 clones mentioned stand out 6.8 and 2.14 for present an less susceptibility to late blight and, the clon 6.5 for having less time in the ripen of tuber (15 days less than capiro). key words: augmented designs, subespecie tuberosum, specific gravity, fry. introducción en colombia se estima que anualmente entre ello y 12% de la producción de papa se destina para la industria, la mayoría son empleadas en papas fritas en hojuelas (chips) y papas a la francesa (tiras). la falta de adaptación a todas las regiones productoras por la diversidad de las condiciones ecológicas y socioculturales de las variedades disponibles para procesamiento, y la creciente demanda de papa frita debido al auge de las comidas rápidas hacen que la disponibilidad de nuevas variedades para procesamiento industrial sea una alternativa más para productores y procesadores (moreno, 2000). s. tuberosum l. se divide en 2 subespecies: tuberosum y andígena. la subespecie tuberosum originada a partir de hibridación natural de la subespecie andígena con una especie silvestre desconocida (grun, 1990 citado por estrada 1999) es la papa más cultivada en el mundo, especialmente en norte américa y europa; mientras el cultivo de la subespecie andígena está limitado a centro y sur américa (camadro,1996). la subespecie tuberosum presenta: período vegetativo corto, de tres a cuatro meses, adaptación a días largos, floración escasa y por corto tiempo, polen estéril en muchas variedades, escasa o ninguna producción de bayas, período corto de reposo del tubérculo, baja calidad para el consumo fresco, baja calidad para almacenamiento, bajo porcentaje de almidón y de materia seca, 1 facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá d.c. 2 profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogota d. c. agronomía colombiana, 2002. 19 (1-2): 57-68 tubérculo de buena forma, ojos superficiales, resistencia a gota (phytophthora infestans) sólo a ciertas razas, generalmente poca resistencia parcial, tubérculos de tamaño grande y escasos (estrada, 1999). la subespecie andígena presenta: período vegetativo de 5 a 7 meses, adaptación a días cortos, floración abundante y por varios meses, polen fértil, abundante producción de bayas, período largo de reposo del tubérculo, buena calidad para el consumo fresco buena calidad para almacenamiento, alto porcentaje de almidón, tubérculo de forma defectuosa, ojos ligeramente profundos, resistencia parcial a la gota según las variedades, numerosos tubérculos pero de tamaño mediano o pequeño (estrada, 1999). los investigadores han mejorado algunas cualidades de la papa cultivada cruzándola con algunas de sus especies silvestres emparentadas, muchas de las cuales han desarrollado resistencia a agentes externos adversos y propiedades para procesamiento como profundidad de ojos, cantidad de azúcares reductores y contenido de materia seca que son altamente heredables (hernández, 19.89 y camadro, 1996). las variedades de papa para procesamiento industrial deben cumplir características de calidad externa e interna. la calidad externa esta determinada por efectos ambientales y genéticos. dentro de las características determinadas por el ambiente es deseable que no presenten: verdeamiento del tubérculo, tubérculos deformados, agujeros, pudriciones ni rajaduras por sequía; y en cuanto a las determinadas por efectos genéticos varietales, deben presentar color de piel y carne claros, ojos superficiales y no presentar corazón hueco (moreno, 2000). la clasificación de tubérculos en función del producto que se vaya a elaborar es otro factor en la calidad externa. para hojuelas se exige una forma redondeada ligeramente ovalada con un tamaño de tubérculo entre 50 y 70 mm de diámetro, para papas a la francesa formas oblongas alargadas superiores a 50 mm de largo (gómez y ramírez, 2000). la calidad interna está determinada por la composición química de los tubérculos que incluye, el contenido de azúcares, materia seca, almidón y coloración interna, entre otros (cacace, 1996 citado por gómez y ramírez, 2000). los azúcares hexosas reductores (fructosa y glucosa) tienen un papel crítico en el proceso industrial ya que al freír se produce una reacción entre estos azúcares y los grupos de aminoácidos de las células, resultando un producto de color oscuro y sabor amargo (schallenberg et al. 1959 citado por dale y mackay, 1994). por eso la papa para industria debe poseer baja concentración de azúcares reductores, menor de 0.25% para papa a la francesa y menor de 0.2% (preferible menor de 0.1%) para papa en hojuelas, niveles superiores a 0.33% son inaceptables (hernández 1989). el nivel de sacarosa en papas jóvenes es más alto que el de azúcares reductores y normalmente varía con la variedad. en los primeros días después de la cosecha hay un cambio rápido de exceso de sacarosa hacia azúcares reductores. temperaturas inferiores a 8°c del suelo incrementan el nivel de azúcares reductores (pineda, 1996). cuando es baja (menor de 0.06%), la concentración de azúcares reductores no es suficiente para explicar o predecir la calidad del color final de las papas fritas. otros compuestos como ácido ascórbico, un isómero del ácido clorogénico y glutamina tienen un papel importante en el color de la papa frita (rodríguez y wrolstad, 1997). el contenido de materia seca establece el rendimiento del producto terminado y la retención de aceite en la fritura (gould, 1988). para determinar el contenido de materia seca y almidón en los tubérculos se utiliza la gravedad específica; las variedades que tienen una gravedad específica baja tienden a acumular más azúcares que variedades de alta gravedad específica (talburt y smith, 1975). un contenido de materia seca mayor de 20.2% o alta gravedad específica (mayor de 1.085) son ideales para el proceso de fritura, el rendimiento industrial esperado debe ser un kilogramo por cada cuatro a cinco kilogramos de papa fresca (inca, 1989). no hay un valor constante de materia seca para una variedad, pues hay variación entre años, localidades, tipos de suelo, y otras condiciones de crecimiento, incluso los tubérculos de la misma planta varían en el total de sólidos (cole, 1975 citado por hernández, 1989) un factor para la elección de materiales promisorios es el rendimiento, sus componentes son el tamaño y el número de tubérculos por planta, estos están genéticamente controlados y dependen del número de tallos por planta (estrada, 1999). el desarrollo de nuevos genotipos de papa para uso industrial con mayores niveles de resistencia a gota y menor período vegetativo para reducir número de aplicaciones de agroquímicos y como mecanismo de escape a las heladas, contribuirá a la solución de adaptación específica de las variedades disponibles (moreno, 1999). la precocidad de la subespecie tuberosum está determinada por el patrón de comportamiento de sus principales componentes de rendimiento: estolones y tubérculos, acompañados por un llenado y maduración temprana (rodríguez y torres, 1993). avella y parra (1997), al evaluar la colección central de papa s. tuberosum spp andlgena encontraron que el número de días después de la siembra (dds) a madurez se correlacionó en forma directa con las variables número de dds a inicio de tuberización y número de dds a presencia de estolones. teniendo en cuenta que en papa, la maduración del tubérculo es la variable que define si el agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 material es precoz, se puede deducir que, las variables de mayor asociación e importancia para su estimación son dds a inicio de tuberización y dds a presencia de estolones. tabla l. principales variedades de papa para procesamiento en colombia en la tabla 1 se muestran características de las principales variedades usadas por los procesadores de papa frita en colombia. i materla azúcares rendimiento ivariedad tubérculos seca reductores otros aspectos grandes numerosos, redondos diacol ligeramente aplanados, ojos 22 % inferior a 25 ton/ha alta susceptibilidad a capiro superficiales ge' 1.085 0,1 % gota grandes poco numerosos, por la redondez de sus diacol ovalados o redondos y algo 23.2 % inferior a 0,1% 30 ton/ha tubérculos el rendimiento monserrate aplanados, ojos superficiales ge 1.094 en papa francesa es bajo grandes o muy grandes por contenido variable ica unica numerosos redondos y algo 21.5 % promedio 0.1 % i 37 ton/ha i de azúcares reductores alargados, ojos superficiales g.e 1.086 no es usada para chips * g.e = gravedad específica actualmente se adelantan programas de mejoramiento en empresas privadas y estatales que incluyen ensayos de adaptación y obtención de nuevas variedades para producir materiales de buena calidad industrial que se adapten a las condiciones de la producción nacional. el objetivo de este trabajo fue evaluar y seleccionar materiales de papa provenientes de la hibridación de la subespecie tuberosum y la subespecie andígena de buen rendimiento y precocidad que respondan a los principales requerimientos de la industria procesadora. materiales y métodos el presente ensayo se realizó en la estación experimental ica san jorge, en el municipio de soacha (cundinatabla 2. genealogía de los clones y variedades utilizados. adaptado de fedepapa, 1999. marca) a 3100 m.s.n.m. en un suelo franco-arcilloso. se realizaron las labores culturales propias del cultivo y los controles fitosanitarios, excepto el uso de fungicidas para favorecer la epidemia de gota. la densidad de siembra fue de 40 cm entre plantas y 1m entre surcos, para un total de 40 tubérculos por parcela de 16 m2, la cosecha se realizó cuando todos los materiales presentaron follaje seco. se utilizaron 36 clones de once familias pertenecientes a un grupo de semilla botánica provenientes de hibridación de parentales de la subespecie tuberosum y la subespecie andígena, obtenidos por el cip y seleccionados preliminarmente en el programa de mejoramiento de la universidad nacional por forma de tubérculo, color de piel y profundidad de ojos. como testigos se usaron las variedades comerciales: diacol monserrate, diacol capiro e ica unica (tabla 2). genealogia familia clones y variedad cip 993021 yungay * 104.12lbt i 1.51 cip 993022 yungay* c compis 2 2.14 cip 985001 atzimba * 104.12lb' 3 3.1, 3.11, 3.22, 3.30, 3.38, 3.39 cip 990008 cew-69-1 * 104.12lb' 4 4.21, 4.22, 4.5, cip 987004 cfk-69-1 * 104.12lg 5 5.9 cip-ip 88008 * hps 25/67 tps 25 * tps-67 6 6.5, 6.8 cip-ip 88004 * hps 11167 mf 11 * tps-67 7 7.1 c1p 991007 mf11 * ts-9 lo 10.60, 10.61 cip 9930014.1 di * c compis 11 11.35, 11.40,11.41, 11.43 cip 993017 rso * 104.02lb 12 12.53, 12.59, 12.60, 12.62, 12.64, 12~ 12.66, 12.71, 12.72, 12.75, 12.76 cip-ip 88006 * hps 7/67tps 7 * tps67 13 13.86, 13.73, 13.77, 13.91 branca cascuda * pana blanca diaco1 monserrate ccc751 * tuquerreña andigena diacol capiro comellt * masal de polen andigcna ica unica t =subespecie tuberosum 2002 perilla et al. : evaluación y selección preliminar por. .. variables evaluadas: calidad en frito comportamiento del color en frito: se obtuvo la hojuela de la parte central de 10 tubérculos y se fritaron durante 2 minutos en aceite industrial a l80ac. para frito a la francesa se obtuvo la tira central de otros 10 tubérculos con un grosor de 1 cm2 y se fritaron durante 3 minutos en aceite industrial a 180ac. se determinó el porcentaje de hojuelas y tiras no quemadas. gravedad específica: se tomaron 3 repeticiones de 5 tubérculos limpios por cada material, a cada una se le determinó el peso en agua y en aire, parámetros usados posteriormente en la fórmula de gravedad específica (ge= paire /[paire pagua)) (talburt y smith, 1975). rendimiento: los tubérculos fueron clasificados según su tamaño: cero (diámetro mayor a 9cm), primera (diámetro entre 6 y 9cm), segunda (diámetro entre 4 y 6cm) y tercera (diámetro menor a 4cm), se determinó el rendimiento total. la sumatoria de las variables peso tamaño o y peso tamaño 1 resultó una nueva denominada rendimiento procesable. respuesta a gota: se evaluó la severidad de la enfermedad estimando visualmente el área de tejido afectada con respecto al área total por parcela. se usó la escala citada por pérez y pinzón (1999) propuesta por el cip en 1987. las evaluaciones se hicieron periódicamente desde la aparición de los síntomas de la enfermedad y se interpretaron como área bajo la curva (abc) de la infección. precocidad días después de la siembra a tuberización: se marcaron al azar 3 plantas por parcela y se observó el desarrollo de la zona radicular periódicamente. el inicio de tuberización se determinó cuando el ápice del estolón comenzó a ensancharse. días después de la siembra a madurez fisiológica: se marcaron al azar 3 plantas por parcela, se observó los tubérculos y se tomó como parámetro de madurez fisiológica el momento en el cual la corteza al ejercer presión con los dedos no se desprendía del tubérculo. diseño experimental se utilizó un diseño aumentado bajo bloques completamente al azar el cual permite comparar nuevos materiales (clones) con semilla insuficiente que sólo alcanza para realizar una repetición (federer y raghavarao,1975). el análisis se desarrolla mediante la metodología tradicional propuesta por federer y se combina con la suma de rangos de kang para poder seleccionar los genotipos por más de una vanable de acuerdo con los objetivos propuestos así: se obtiene la anova para las variedades testigo. se calcula el factor de corrección (fc) para cada bloque: fc = (bj-m)/c donde: "bj" es la sumatoria de todos los testigos en el j-esímo bloque, "m"es el promedio de los bj y "c" el número de variedades testigo. ajustar el valor observado de cada clon: valor ajustado=valor observado-fc de su bloque. ordenar los valores ajustados de menor a mayor. se ranquea el clon de menor valor con 1, el siguiente con 2 y así sucesivamente, obteniendo la variable rank. se calcula la "diferencia" del promedio de los testigos (testigo a probar) contra los clones ajustados. obtener la diferencia mínima significativa (dms) ajustada: dms = t(a/2, gle)* v((r+ l)*(c+ 1)*cme/(r*c)) , donde: "t" es el valor de student, "gle" son los grados de libertad del error para la anova de las variedades testigo, "cme" es el cuadrado medio del error para la misma anova y "r" el número de bloques. obtener el ranking ajustado de acuerdo a la dms (rdms), asignando ± 1, cuando la "diferencia" del genotipo ajustado este entre o y ±1 dms, asignando ±2 , cuando la "diferencia" del genotipo ajustado este entre ±1 y ±2 dms, y así sucesivamente. obtener el is (índice de selección), para lo cual se suman el rango ajustado (rdms) y el rango natural (rank) de cada genotipo. se calcula el promedio del is y se seleccionan los genotipos cuyo valor sea superior a este lo cual permite hacer inferencias por variable individual. se suman los is de cada variable se obtiene el estadístico isg (índice de selección general), se calcula el promedio del isg y seleccionan los genotipos cuyo valor sea superior a este. en este ensayo se calculó el isg así:isg = [is % tiras no quemadas + is % hojuelas no quemadas + is gravedad específica + is rendimiento procesable + is pes02 ] se puede direccionar la selección con la asignación de coeficientes lineales (ponderación) a cada is en la obtención del isg. así, el uso de los isg permite una selección multivariada de los materiales promisorios. en este trabajo se calcularon 3 isg, cada uno con una diferente ponderación de las variables para dirigir la selección hacia los objetivos propuestos. el diseño tuvo 6 repeticiones cada una con 9 parcelas (3 testigos y 6 clones diferentes). el análisis estadístico se realizó con la macro de sas propuesta por cotes y ñústez (2000). agronomía colombiana vol.19 . nos. 1-2 resultados y discusion la tabla 3 muestra que no hay diferencias significativas entre bloques, manifestando homogeneidad del lote en cuanto a las condiciones que afectan las variables evaluadas e indicando que las diferencias entre las magnitudes de las variables se deben principalmente a los genotipos. los coeficientes de variación más altos se presentan en las variables rendimiento procesable y peso tamaño 3, evidenciando mayor dispersión de los datos; para las demás variables se obtienen coeficientes de variación adecuados para las condiciones de campo y laboratorio (tabla 3). los coeficientes de determinación (r2) de las variables: peso total de tubérculos, peso tamaño 2 y de gravedad específica oscilan entre 0.58 y 0.60, es decir, que menos del 60% de la variación puede atribuirse o explicarse por el modelo (bloques y tratamientos) y el 40% restante de la variación total se debe a factores aleatorios, haciendo evidente un ajuste intermedio del modelo a los datos experimentales para estas variables. para las demás variables el coeficiente de determinación es alto, o sea, que más del 70% de la variación de los datos experimentales se puede explicar por el modelo; esto implica que el modelo de bloques completamente al azar fue adecuado para el experimento (tabla 3). tabla 3. cuadrados medios de las variables evaluadas para los testigos f.v. g.l. peso tamaño 2 peso tamaño 3 0.9 peso total rendimiento procesable bloque 5 35.06 52.23 11.07 gravedad especifica %tirasno quemadas %hojuelas no quemadas 346.5* 465.5"variedad 2 22.84 2.31 0.0000101 116.67 45.56 error 10 61.74 40.07 7.08 4.28* 0.0000521* 11216.67" 4938.89'* c.v. 24.09 32.84 24.30 0.73 0.0000103 123.33 112.22 r2 (%) 0.58 0.75 0.59 35.62 0.2957 18.01 16.58 0.73 0.6001 0.95 f. v'=fuente de variación. g.l.=grados de libertad. c.v=coeficiente de variación expresado en porcentaje, f. r2=coeficiente de determinación .• =significancia estadística al 5% ... =significancia estadística al 1% calidad en frito para la variable porcentaje de tiras no quemadas el análisis tradicional de diseños aumentados elige 7 clones (los iguales y superiores); mientras que el análisis de suma de rangos elige 11, aquellos que tienen más del 8.3% de tiras no quemadas, debido probablemente a su menor contenido de azúcares reductores y/o componentes que provocarían algún tipo de pardeamiento (figura 1). 140 ,---~,--~_. __ ••• ._-_._--_ ...._--"--,--....._-----._(f)« 100 ;¡¡ :2 w :::j o o 60 z (f) -c g;; >-*' 20 ec ·20 -~¡ ! ~ ::l :<! ¡ :ji g; promedio más dms ~ ; '" ~ i'" ~ :ji 1;¡; i'" '":'l i 1 promedio menos oms m m m m m i m m m ~ ~ oflllljoru1uj1lo_ i~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ o o jjjjjjijjj1j1o_.djj .. seleccionados por suma de rangos genotipos ~ :; ~ -c ~ <ri 8 :¡¡ <ri ~ ~ ~ ~~ m ~ ~ i= ~ ~ ~ ~ ~ ~"~ o" figura l. selección por métodos tradicional y de suma de rangos para la variable % de tiras no quemadas. para la variable porcentaje de hojuelas no quemadas el análisis tradicional de diseños aumentados elige 6 clones (los iguales y superiores); mientras que el análisis de suma de rangos elige 10, aquellos que tienen más del 2002 17.22% de hojuelas no quemadas, probablemente por su menor contenido de azúcares reductores y/o componentes que provocarían pardeamiento (figura 2). perilla et al. : evaluación y selección preliminar por ... -----.._. --'! e: r-1 ~oo ~ ~ l':;;, promedio más dms m ~ ---------------------------------------------------------~----m--m-~~.,~oft1 i ~ rill~~aa i~~ . i:5 ~ ~ q~ --------------------------------------------~m-~n;~~~r.~rit+ttrh~itfrttti • promedio menos dms ~ ';:: r r i ~20 00 00 00 00 00 co ~ il\ ir ~ ifi ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ n n n i * 15 6 6 non o o n b o n n o b n n non n o lliuulujj.,..ll..iillu....u._u_..lll!...j...l.ll...u-j..j..,..j..ji -20 ol·!.dmw.-<nm ... cnl.d..-ol·i,o" .-nni()mn 1.01''1" 1.0 ~ ~ ; m ~ ~ : : m ~ ~ ; ~ n ~ ; ~ ~ ~ w ~ ; ~ ; 8 ~ ~; 140 ------..---------.-----------.--------.-.seleccionados por suma de rangos genotipos ~ -c i2 o ;:: ~ o 00 w() a: ; ; q <d ~z :i ~ 1l >" () ~ a:ii5 " zo 9le figura 2. selección por métodos tradicional y de suma de rangos para la variable % de hojuelas no quemadas. aunque se esperaba que los clones que no se quemaron en hojuelas se comportaran igual en tiras, por su menor exposición al aceite caliente por unidad de peso, los clones 2.14,11.4,12.72,12.76, y 13.73 se quemaron en tiras mas no en hojuelas; esto probablemente por que el contenido de materia seca es variable entre tubérculos incluso de la misma planta. para la variable gravedad específica, que determina el contenido de materia seca, el promedio de las variedades es 1.0871 y la dms ajustada es de 0.0072, por lo cual el análisis tradicional de diseños aumentados elige 14 clones (los iguales); mientras que el análisis de suma de rangos elige 18, aquellos que tienen un valor superior a 1.0739 (figura 3). 1.100 _. nrnmp.d~o más dms _._.__. -_.._~ 00 ª ~ ::l ;s; ~ ~ ~ ~ :" ~ :" § ~ iil 00 § :g:" o s~ ~ -~ ill :¡-c 1.080 o promedio menos dms ~ ¡¡¡ § § ~ ~ r :" s.¡¡: s u re ~ i'! :" -w ~(l 00 ili ili § :"(/) :ji :s ~ ;: ;: "w 1.060 § § ls! o w ~ 1.040ü 1.020 "s ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ m :; " :3 ~ ; 5 ~ ~ ~ ~ ~ 8~ ~ ~ ~ .. m n .. ~ ~ n 5 ~ ~ <5 ~ &~ ~ z ¡; genotipos o a~ seleccionados por suma de rangos figura 3. selección por métodos tradicional y de suma de rangos para la variable gravedad específica de los 18 clones elegidos por gravedad específica los clones: 10.6,4.5,12.64,12.65,11.41,12.6,12.53 y 11.43 no son elegidos por porcentaje de tiras y hojuelas no quemadas, probablemente por el contenido variable de sólidos entre tubérculos o por que se quemaron debido a la presencia de otros componentes diferentes de azúcares reductores. de los clones seleccionados por tiras no quemadas y por hojuelas no quemadas el 72% y el 70% respectivamente, fueron elegidos por gravedad específica, coincidiendo con lo reportado talburt y smith cuando aseguran que materiales con mayor contenido de materia seca (determinada por la gravedad específica) tienden a acumular menor cantidad de azúcares reductores. dentro de los testigos, para las tres variables, unica fue la variedad de menor valor por haber presentado una ge inferior (1.083) a la requerida (1.085) y, menor porcentaje de tiras y hojuelas no quemadas; comprobando lo reportado por fedepapa, que su contenido de azúcares reductores es más alto y su porcentaje de materia seca agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 más bajo respecto a los otros testigos.es evidente que las variedades unica y capiro presentaron niveles de azúcares reductores superiores al requerido, que significaron porcentajes importantes de hojuelas y tiras quemadas. esto se puede explicar probablemente por la altitud y la temperatura promedio en la que se desarrollo el cultivo, y es de esperar que cuando las variedades y los clones se cultiven en una temperatura mayor, su contenido de azúcares reductores baje. rendimiento para la variable peso total de tubérculos el promedio de las variedades es 20.38 tonlha y la dms ajustada es 11.1 tonlha, por lo que el análisis tradicional elige 35 clones (los iguales y superiores); mientras el análisis de suma de rangos elige 17, los que rinden más de 16.39 ton/ha (figura 4). 40 i" s<:: ::ig_ promedio más dms :g g:(j) 30 ee ;;, ~ eeo ;5 ~ :g :g...j ::i ;i ;i oí ;i::j :;; :gu ¡¡; '" ~ n ;¡ :;¡j :;¡j :;¡j n'ljj o ~ce 20 ;5 s ;l; iil :;¡ ~ ~ ~ ~ ~::j m o ~t:li ~ .; s :é :e ~ ~ ~w m ;\ ~ ~ z oj_ oj_ :é :éo 2 ~ ~ ~ ~ ;;, ...j ;;..: ;¡;t10 '" '"otjss p ~i t:> n w , <l. :e ~ :;: ~ s iil n o :g ec ~ i;l ~ ~ 8 m ~ ~ ee -c m¡;; ;¡; ~ ~ " . .,; ;; 9; .,; m m m ~ m ::l º "' nm :! ;; :o' :o' :! :o' ~ :o' ~ :o' m ~ ~ :o' :o' ¡;; z~ ~ ::> ~ i!'"genotipos s ~ seleccionados por suma de rangos figura 4. selección por métodos tradicional y de suma de rangos para la variable peso total de tubérculos. las variedades testigo presentaron rendimientos inferiores a los comerciales debido probablemente a condiciones medioambientales desfavorables; esto lleva a pensar que en mejores condiciones, los clones 2.14 y 5.9 alcancen rendimientos por encima de 37 ton/ha. el promedio de la variable rendimiento procesable de las variedades testigo es 12 tonlha y la dms ajustada es de 8.93 ton/ha, por lo cual el análisis tradicional de diseños aumentados elige 32 clones (los iguales), mientras que el análisis de suma de rangos elige 17, los que presentan más de 7.7 tonlha de tubérculos con diámetro superior a 6 cm (figura 5). la familia 3 fue la de mejor comportamiento junto con las familias 2,5, y 6 evidenciando el carácter de la subespecie tuberosum de sus parentales para esta variable. 25 ----------promedio más dms -------¡ d ~i seleccionados por suma de rangos figura 5. selección por métodos tradicional y de suma de rangos para la variable rendimiento procesable. 2002 perilla et al. : evaluación y selección preliminar por ... los clones 2.14 y 5.9, además de tener un rendimiento alto, presentan rendimiento procesable superior a unica que es el mejor de los testigos para esta característica, mostrando el potencial de estos clones como parentales y/o variedades. respecto al rendimiento total, el 68.7 % en unica, el 63.4 % en monserrate y sólo el 39.7 % en capiro corresponden a rendimiento procesable. capiro es la de menor rendimiento procesable, quizá por presentar predominancia del tamaño primera, mientras que en las variedades unica y monserrate predominan los tamaños cero y primera como lo reporta fedepapa. a pesar que una proporción del tamaño 2 (entre 40mm y 50mm de diámetro) no es deseable en papas producidas para fritar, en el análisis ponderado se incluye como una característica de signo positivo (sin darle mucha importancia en las diferentes ponderaciones) por no descartar que puedan ser usadas en el procesamiento industrial. el promedio para la variable peso tamaño 2 de las variedades testigo es 6.87 ton/ha y la dms ajustada es 3.75 ton/ha, por lo que el análisis tradicional elige 35 clones (los iguales y superiores) mientras el análisis de suma de rangos elige 19, aquellos que superan las 7.19 ton/ha (figura 6). 16 -_.~--_._-_.-.~..__ ._..~-~_.-_'__._._--_--·------~i ~ 12 :;l ~ ~ ~ i nromedio más dms :<l ;; ;; ;;s ;; n o 1:<l ro ci.s: :;; ro rooc ~ " " ro i8 8 ~ ;¡, " " " " " "w ~ g¡ s '" '" '"s ~~ ~ ~ .n .n .n .n '" i.n .n .n .no ~ io ~ \() ;¡, m :¡: i(j) m w 4 o m ~ z; ~ i a. m j~ i~iiirl ti n s m ;¡; n ~ <d :;; ~ ~ ~ ~ ill -c :>l 8 m :¡: ~ ~ ~ ~ ~ ro :g ~ :ji ~ ~'" !:1 .n ~ '" ~ "'~ ~ -i ~ ~ ~ m ~ '" m " ~ ~ ;; ~ ~ ~ -i ~ ~ n '" ~g; " ~ 6liiz a o ~ genotipos" seleccionados por suma de rangos figura 6. selección por métodos tradicional y de suma de rangos para la variable peso tamaño 2. los clones 2.14 y 5.9, y los testigos unica y monserrate presentan valores en este tamaño que sumados a rendimiento procesable dan valores superiores al 93% del rendimiento total, significando que la cantidad de producto no procesable es baja. la variable peso tamaño 3 no se incluye dentro este análisis ni dentro del ponderado debido a que hace parte del rendimiento no procesable y por ello no es una característica importante dentro de los objetivos de este trabajo. respuesta a gota pese a que las condiciones ambientales no fueron óptimas para un desarrollo considerable de la epidemia de gota, en la medición del día 111 después de la siembra hubo un aumento de la enfermedad, la cual incrementó considerablemente los datos de severidad de la infección sobre las plantas. en las mediciones posteriores se halló que las lesiones encontradas anteriormente cesaron su crecimiento. podemos evidenciar una respuesta diferencial de clones y variedades con relación a la severidad de la enfermedad, pero por ser los datos tan bajos (la severidad más alta fue de 9% para capiro y de 5% para el clon 3.3 en la escala cip en el día 111) no podemos deducir que materiales son o no resistentes, y, así descartar cualquier material es riguroso; por ello la variable área bajo la curva de severidad de la epidemia no fue tenida en cuenta en el análisis estadístico. el promedio del área bajo la curva de severidad fue de 35.45, sólo 5 clones lo superaron (grupo.í), los cuales fueron tanto y mas susceptibles a la enfermedad que el testigo capiro (figura 7), que tal como reporta fedepapa y otros autores es susceptible al ataque de p infestans. los clones del grupo 1 no presentaron la enfermedad durante el cultivo probablemente por que tienen una resistencia al patógeno de tipo vertical mientras que los del grupo 2 quizás presenten resistencia horizontal. para la realización de estudios posteriores, es conveniente llevar a cabo mediciones de gota en un lugar con mayor incidencia de la epidemia. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 160 140 ;¡¡ 120 id o:: w ~ 100 w o :;: 80 o:: i3 60 ::; o ~ 40 id l:í ~ 20 grupo 2 grupo 1 ~ ~ .~ ~ ~ ~ p ~ -i ~ ~ ~ " ; • ~ ~ ~5 n n ~ n .. ~ ~ ~ e n genotipos [ precocidad, aunque no estadísticamente puesto que cada variedad testigo maduró al mismo tiempo en todos los bloques. figura 7. respuesta de los materiales a la infección de gota precocidad se tomó la variable dds a inicio de tuberización, ya que según avella y parra (1997), la precocidad se puede estimar utilizándola, con la ventaja de poderse evaluar en etapas intermedias del ciclo y no al final. se comparó esta variable con dds a maduración fisiológica y no se encontró correlación entre ellas, lo cual se puede explicar probablemente por pertenecer estos clones predominantemente a la subespecie tuberosum; por lo anterior se analizó la variable dds a maduración como parámetro de los clones 3.38, 4.22, 6.5, 7.1, 11.40, 12.75, 13.73 y 13.77 maduraron quince días más temprano que la variedad capiro que maduró a los 169 días, evidenciando el carácter de precocidad de la subespecie tuberosum; se espera que su maduración se produzca en menor tiempo, dependiendo de la altitud «31 oomsnm)y temperatura en la que se desarrolle el cultivo. (figura 8). 200 -------.-.--------.----,,__ •., " p._~._--¡ i ~i ~ ~ l' ~ ~ ~ ~ § ~ ~ ~ ~ § § § ~ § ~ _ § § ~ _ m § ~ i ; 3 ;; ~ 1) 5 :;: ~ ! ill ~ ~ ~ § ~ e ~ .~ .~n ;; ,.; ; 0 " ~ ~ 0 ~ a ¡¡ m "genotipos ~ e[ figura 8. días después de la siembra a madurez fisiológica. análisis ponderado el análisis de los diseños aumentados mediante la suma de rangos propuesta por cotes y ñústez (2000), agilizado por la macro "da". dentro del análisis ponderado la variable peso total de tubérculos no es incluida debido a que es una variable que depende de la suma de los pesos de los tamaños o, 1,2 y 3, y para efectos de calidad para frito se requie2002 ren papas idealmente de los tamaños oy 1 (rendimiento procesable), aunque se aceptan también del tamaño 2 (dependiendo de la necesidad), es decir, es mejor tener un bajo rendimiento con alto porcentaje de tubérculos de los tamaños oy 1, que uno alto con bajo porcentaje de estos tamaños. las diferentes ponderaciones posibles permiten dar la importancia adecuada a las variables que son secundarias o que pasan a serlo por circunstancias adversas al experimento. además, al comparar las selecciones de las perilla et al. : evaluación y selección preliminar por ... ponderaciones se puede concluir qué clones son mejores dado que se mantienen como superiores en todas las ponderaciones. en el primer isg su ponderación (1: 1:1:1:1) asigna igual importancia a cada una de las variables para seleccionar los clones que se comportan bien para el conjunto de todas las variables (figura 9). entre los 19 clones seleccionados (lsg superior a 54.94) se destacan: 6.8 por porcentaje de tiras y hojuelas no quemadas, gravedad específica y regular comportamiento para las demás variables; 2.l4 por gravedad específica, rendimiento procesable y regular comportamiento en porcentaje de hojuelas no quemadas y peso tamaño 2. 120,-------------------100 & w as 80 el z o ü ~ 6~ ...j wen ur o en 40 w üo.. '~ i 20 o -;~-~~ ~ n ~ m o ee m o m~ '" ec m m m m::' n <;.' m .. ~ ~ ~ ~ o ~ o m o o n o ~ n o ~ o n ~ ~ o~ ~ ~ m ~ ~ ~ ~ ~ m ~ ~ ~ cen oó n m :i n ~m .. oó ~ m ,_: n n ó ~ ~ n oó clones ! i i ---------1 figura 9. selección de clones por la ponderación 1 200 .---------------------------------; 180 ~ i ~ 160 w dj 140 el c/) • en o ..... (o i ~' ... ;:g '" (o (o i ~ 40j t ~ :; ~ i ':!_--__i en el segundo isg su ponderación (1: 1:1:3:1) asigna ei42.8% de importancia a la variable rendimiento procesable y 14.2% a cada una de las restantes variables para seleccionar los clones que presentan tubérculos grandes ideales para la industria (figura 10). entre los 15 clones ;¡; o ~ ! ~ o m s o m o :'l :;; ¡;j f1 o o o ~ ~ ~ ~ ~ ~ n ~ ;;; m m :; ~ n m n n 0 ~ m ~ .; 0 m .; ~ n " '" m m '" ~ '" ~ m .; ori m '" nclones seleccionados (isg superior a 89.66) se destacan: 2.l4 y 6.8 por las mismas características de la selección 1; 3.11 por la variable resaltada y regular comportamiento en porcentaje de tiras no quemadas, y 5.9 por la variable resaltada y regular comportamiento en peso tamaño 2. figura 10. selección de clones por la ponderación 2 en la ponderación del tercer isg (5:5:5: 1:1) se asigna el 29.4% de importancia a cada variable de calidad en frito y 5.8% a cada una de las restantes variables para seleccionar los clones que además de tener alto rendimiento en producto terminado no presenten pardeamiento al ser freídos (figura 11). entre los 17 clones seleccionados (lsg superior a 135.05) se destacan: 10.61 por porcentaje de tiras no quemadas, gravedad específica y regular comportamiento en porcentaje de hojuelas no quemadas y peso tamaño 2, y 6.8 por las mismas razones que en el isg1. agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 350 -----------------------------------..---------------l>¡:jh -50 .~_. m m m m o ~ ~ o n o o o ~ ~ oro ;; m lb o ~ o ~ ~ o ;¡ ~ '" 8 ~ eq~ "1 8 ::l 2 :;: ::l " ::: ':i "" ~ ~ ::l m '" ~ ~ "1 :¡ ~ :l ~ ..: -: tim ~ m n clones figura 11. selección de clones por la ponderación 3 pese a que la correlación entre las tres variables de calidad en frito es baja, el análisis multivariado en esta ponderación establece un equilibrio y permite saber qué clones se comportan mejor para estas variables. los clones que deben continuar en el programa de mejoramiento son los seleccionados por la ponderación 1, en total 19 (figura 9), de los cuales los clones 2.14, 6.5, 6.8, 11.35, 12.59, 12.62 y 12.71 son los mejores pues se destacan por tener papas grandes, alta gravedad específica, alto porcentaje de tiras y hojuelas no quemadas (ponderaciones 2 y 3) lo que hace que en las tres ponderaciones sean seleccionados. en la tabla 4 se muestran las principales características externas de calidad de los mejores clones, según los descriptores morfológicos propuestos por huaman el al. (1977). el clon 12.59 a pesar de su color de carne tiene un buen color de frito tanto en tiras como en chips al igual que los demás. por la forma de tubérculo de los clones 6.5 y especialmente 12.59 se convierten en recomendables para procesamiento en forma de tiras, mientras que los otros son recomendables para hojuelas. entre los 7 clones destacados los clones 6.8 y 2.14 presentan respuesta a gota desfavorable y, el clon 6.5 es uno de los más precoces (15 días menos que capiro). los clones destacados en cada variable o en el conjunto de variables (análisis ponderado) son importantes para trabajos posteriores como parentales o como nuevas variedades. tabla 4. algunas características de calidad de los mejores clones. 23.7% crema elípticacrema redonda clon textura y color profundidad g especifica y % color de carne forma de de piel de ojos materia seca tubérculo 6.5 lisa color amarillo superficiales 1.079 6.8 lisa color pardo y media morado confinado a los ojos 1.094 crema redonda 11.35 parcialmente reticulada. superficiales color morado y rosado confinado a los ojos 1.077 20,51% 12.59 lisa color amarillo 12.71 lisa color amarillo con manchas moradas :;.14. lisa color amarillo y rosado confinado a los ojos 12.62 parcialmente rcriculada, color morado y amarillo aleatorizado. superficiales 1.072 19.6[.~j amarillo pálido con oblonga medula y anillo alargada. vascular violeta claro media 1.079 21% blanco redonda media 1.087 22.5% amarillo pálido redonda media 1.079 21 {~/o crema redonda 2002 perilla et al. : evaluación y selección preliminar por ... literatura citada avella a. y parra m. 1997. evaluación de la colección central de papa solanum tuberosum spp andigena por parámetros de precocidad y calidad industrial. trabajo para obtener título de ingeniero agrónomo, universidad nacional de colombia facultad de agronomía. santafé de bogotá. camadro e. 1996. especies silvestres y mejoramiento genético de la papa. revista ciencia hoy. vol. 5 (35). cotes j. m. y ñústez c. 2000. propuesta para el análisis de diseños aumentados en fitomejoramiento. revista latinoamericana de la papa. en impresión. bogotá d.c. dale m. y mackay g. 1994. inheritance of table and processing quality. en: potato genetics. edited by bradshaw j. dundee uk. p.285-315. estrada n. 1999. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. proinpa-cid-cip. la paz. bolivia. p. 43-57, p. 213-215. federer y raghavarao. 1975. on augmented designo biometrics.n° 31. p. 29-35. fedepapa. 1999. variedades colombianas de papa. revista papa. n° 19. bogotá d.c. colombia. gómez l. y ramírez j. 2000. manejopostcosechay comercialización de la papa (solanum tuberosum l.). convenio sena, natural resource institute y departament for intemational development. mosquera. colombia. gould w. 1988. quality of potatoes chip manufacture. en: potato quality, industry needs for growth. fort collins, colorado. hernández e. 1989. herencia de los factores de calidad para procesamiento de papas autotetraploides. universidad nacional agraria la molina. lima. perú. huaman z, william t y sahuana w. 1977. descriptor for cultivate potato and for the maintenance and distribution of germoplasm collection. ibpgr. roma. p. 47. instituto nacional de ciencias agrarias. inca. 1989. análisis de algunos caracteres químicos y tecnológicos relacionados con la calidad de la papa (solanum tuberosum) boletín informativo. n° 5. p. 10-21. la habana. cuba. moreno j. 1999. producción de variedades mejoradas de papa para la industria con resistencia durable a gota. p infestans y adaptación a las regiones paperas de colombia. corpoica regional uno. tibaitatá. mosquera. colombia. moreno j. 2000.calidad de la papa para usos industriales. en: papas colombianas con el mejor entorno ambiental. fedepapa. bogota d.c. pérez s. y pinzón c. 1999.componentes de la resistencia parcial a p infestans en el desarrollo de la epidemia de gota en papa. trabajo para obtener título de ingeniero agrónomo, universidad nacional de colombia facultad de agronomía. bogotá dc. pineda r. 1996. perspectivas para el desarrollo agro industrial del cultivo de la papa en colombia. en: papas colombianas con el mejor entorno ambiental. bogotá. colombia. rodríguez m. y torres a. 1993. estudio de los factores que determinan el patrón de precocidad en papa solanum tuberosum spp andlgena. universidad nacional de colombia. bogotá. rodríguez e. y wrolstad r. 1997. inftuence of potato composition on chip color quality. en: american potato joumal. 74 (2). maine. usa. talburt w. y smith o. 1975. potato processing. westport connecticut the avipublish.company. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 received for publication: 2 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.45931 1 advisory of research projects, tibu (colombia). 2 school of agricultural business administration, universidad pedagogica y tecnologica de colombia. duitama (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). lfrodriguezc@unal.edu.co agronomía colombiana 32(3), 432-439, 2014 an analysis at the technology level of the oil palm (elaeis guineensis jacq.) plantations in the municipality of tibu (colombia) análisis del nivel tecnológico de las plantaciones de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) en el municipio de tibú (colombia) elías rangel l.1, gloria acened puentes m.2, and luis felipe rodríguez c.3 abstract resumen in the municipality of tibu, a process of strategic alliances was started for smalland medium-sized oil palm producers with the support of a private company, the international agency for development (usaid), and the national government, incentivizing the creation of small-producer associations. this project has performed well in the region, generating positive effects for the region’s economy. however, it has been observed that, among the small producers, some have good productivity and others have low productivity. the plantations share the same vegetative material, dami-las flores, which was planted in 2005 and now has 8 years of production. the survey was conducted in october of 2013 on each of the plantations. after conducting the survey and processing the information with an evaluation matrix at the technology level, it was determined that the general technology adoption level of these plantations was 72.6%. it is recommended that the plantations increase characterization studies of the soil, conduct topographical studies, suitably prepare the soil, and design drainage systems where they are needed based on the studies. en el municipio de tibú se inició un proceso de alianzas estratégicas con pequeños y medianos productores de palma de aceite, con el apoyo de la empresa privada, de la agencia internacional para el desarrollo (usaid), y el gobierno nacional, incentivando la creación de asociaciones de pequeños productores. este proyecto ha venido teniendo en la región un buen desempeño generando efectos positivos a la economía regional. sin embargo, se ha observado que dentro de estos pequeños productores se destacan unos por ser más productivos y se encuentran otros con producciones muy bajas. las plantaciones tienen en común el material vegetal dami-las flores, siembra 2005 y 8 años en producción. se aplicó la encuesta en el mes de octubre del 2013, en cada una de las plantaciones. al aplicar la encuesta y procesar la información mediante una matriz de evaluación del nivel tecnológico se determinó que el nivel de adopción de tecnología general de estas plantaciones es del 72.6%. se recomienda a las plantaciones incrementar los estudios de caracterización de suelos, hacer los estudios topográficos, preparar adecuadamente los suelos incorporando las enmiendas y diseñar los sistemas de drenajes donde se requieran con base a los estudios. key words: strategic alliances, plantation audit, agronomic phases, agronomic components. palabras clave: alianzas estratégicas, auditoría de plantaciones, fases agronómicas, componentes agronómicos introduction the cultivation of oil palm, elaeis guineensis jacq., is one of the more dynamic agricultural activities of the country. it has provided an excellent opportunity for economic and social development. it is characterized by being a crop that is not seasonal, that is prodigious, and that provides yields over the long term, generating a stable economic activity, permanent employment, infrastructure development, and new investment in areas that lack it (mosquera and fontanilla, 2008; castiblanco et al., 2013). recently, oild palm crop has been gaining inf luence in the cataumbo community, especially in tibu zona, with oil palm becoming a production alternative that counteracts the effects of illicit activities and offers the opportunity to work on a legal, profitable, and sustainable option that guarantees benefits for the future of the producers and their families. an evaluation at the technology level requires tools for valuing and scoring the processes of a production system and identifying the critical points. until now, the processes for oil palm crops have not been standardized or strictly followed due to the absence of reliable and systematic strategies and methodologies (kamarulzaman and mohayidin, 2011). however, each technical assistant, assessor, or auditor considered qualitative parameters based on their 433rangel l., puentes m., and rodríguez c.: an analysis at the technology level of the oil palm (elaeis guineensis jacq.) plantations in the municipality of tibu (colombia) experience in the agronomic management of crops in order to determine if the adoption level for technology was satisfactory or not, as contrasted with the production levels (khorramnia et al., 2014). the results of the evaluation are fundamental for the improvement, modification, and implementation of new agricultural tasks and operations (franco, 2012). oil palm plantations in the tropical americas present a broad range of yields, even in the same country or region. notably, when there are low prices with high production costs, the sustainability of the crop for many producers and their opportunities are at risk (lukauskis, 2008). the small producers of the tibu region have responded favorable to this business opportunity but have seen varying production amounts despite the fact that they have the same access to credit, use the same supplies, and have the same soil, weather, and technology, giving rise to the present evaluation at the technology level of the oil palm crops in production in this region of the country. the technical quality management given to crops throughout their lifecycleis recovered from the production in the short-, medium-, and long-terms. this is due to the fact that raceme production starts at 24 months after the palm is planted in the field and that this production process is permanent and continues throughout the useful life of the crop (bernal, 2003). in order to increase the yield of oil palm, it is imperative that the mindset of “little effort” that exists in the management of many producers be changed to a planned, demanding, and precise management of the crops with adoption of technology, continuous comparison with more advanced producers, and an inclination for innovation; that is to say, a profound change in the production management of the palm business is needed (fedepalma, 2008; khorramnia et al., 2014). toward this aim, organized management must be promoted among small producers, otherwise it will be very difficult for them to attain the high standards of production and low cost of production that allow for survival in the periods of low prices if they continue to act alone (fairhurst, 2012). the production of oil palm per hectare is highly associated with the yield that can be obtained for the production of fruit racemes, which depends on the technology found on the plantation (fedepalma, 2012a; kamarulzaman and mohayidin, 2011) an evaluation at the technology level is a process of control and supervision that contributes to the creation of a culture of continuous improvement based on discipline and organization, revealing failures in the structures or vulnerabilities that exist in each of the agronomic phases of the crop (cimmyt, 1993). this process has also been called technology diagnosis and is focused on the description of the technology process of crops through auditing. in this case, the auditors described the technology level used by the producer in order to differentiate the different agronomic tasks and agricultural operations of the crop; however, this depended on the person’s experience and knowledge of the desirable conditions for each task or operation. the description was carried out in a field visit which offered the opportunity to systematically observe the outcomes of the agronomic tasks (franco, 2012). it is important to carry out a technology diagnosis on a plantation to describe the technology being used in order to produce and know the production levels that can be reached with its implementation and thereby strengthen the capacity for technology innovation and adoption by the producers with the aim of overcoming the problems of pests and diseases that affect palm cultivation (gonzález, 2012). the scoring of the tasks and operations was carried out with field evidence; that is to say, the manner of execution was not audited but their status or quality was audited at the time of the field visit (ardón, 2003). the average oil palm yield varies significantly within the regions, between the regions, and between the producers (lukauskis, 2008; garcía, 2014). production is a parameter for measuring efficiency with the expression of the production potential of a crop, according to the results of the agronomic management, the climatic conditions, and the soil of the planted area. the production of a palm crop is measured in terms of tons of racemes of fresh fruit harvested per hectare per year (arias, 2009). according to garcía-tenorio ronda (2014) a high production will almost always be linked to the use of a high technology level, while a low production will almost always be linked to low adoption of technology. in order to determine if the crop presented a good production level, the following ranges were considered (franco, 2012): crops of 3 to 7 years: 20 t ha-1year crops of 8 to 10 years: 20 25 t ha-1year 434 agron. colomb. 32(3) 2014 crops of 11 to 20 years: 26 30 t ha-1year crops > 20 years: 22 26 t ha-1year according to muñoz and aldana (2012), the description of technology used by a producer can be used to make comparisons with other producers, which can help achieve better production and agronomic results. considering that innovation in addition to being an economic phenomenon, is also a complex social phenomenon, it is determined that innovation is knowledge in distributed interactive and collective action, which results in meta invention and meta innovation (lópez-isaza, 2013). this means that palm growers can be proactive in terms of production even though there are still many obstacles to overcome (fedepalma, 2011a). everything that can be done should be done in order to close the production gap. the use of tools such as crop auditing can help to practically solve this problem, revealing the technology levels used by good producers and transferring them to other producers (sagastume et al., 2006). the general objective of the present study was to analyze the technology level of the oil palm plantations (e. guineensis) in the municipality of tibu (colombia). materials and methods the municipality of tibu is located in the northern part of the department of norte de santander (colombia) with an area of 2,768 km2 and a population of 39,997 inhabitants distributed as follows: 33% urban and 67% rural. the area is divided into three special precincts and nine annexed precincts with 186 districts. this zone is characterized as a tropical moist forest with an annual precipitation of between 2,200 and 2,800 mm, an average maximum temperature of 28 to 32°c, a relative humidity of 82% and an altitude that varies from 75 to 120 m a.s.l. the districts of this study included serpentino, refineria and m-24, located in the tres bocas precinct of the municipality of tibu, and contained the agroecological characteristics for the development of oil palm crops. according to a report from the agronomic department of promotora hacienda las flores de tibu, seven small oil palm producer associations have been established in the zone selected for this study through social and strategic alliance projects, with a potential area of 5,100 ha, of which 4,700 ha have been planted. for this study, a methodology was developed for the evaluation at the technology level of the oil palm production system, which started with a rigorous selection of the producers and, with the use of a survey (audit), presented the operations they carry out in the production process of this species, showing which ones were better in comparison to the others as evidenced by the state of the plantations and the production obtained. the source for the primary information was the producers who were responsible for the plantations selected for the evaluation at the technology level. archives and documents from studies of the associations and the department of agronomy of the promotora hacienda las flores were used as a source for secondary information, which facilitated access to information for completing the forms and scoring each of the producers. the guide for technologies in the oil palm agro-industry published by cenipalma was used as a supporting document; furthermore, information provided by fedepalma, cenipalma and sena as a result of a special cooperation agreement called “establishment, transfer, and implementation of good agricultural practices” which contains the evaluation of production parameters of small oil palm producers affiliated with unidades de asistencia, auditoria técnica ambiental y social (uaatas abbreviation in spanish) was also used; this evaluation reported the technology balance indices for each agronomic phase (fedepalma, 2010). in the present study, the information of the oil palm plantations was collected in 2013 using a tool called “format for the evaluation of the technology level of producing oil palm crops” and produced by cenipalma in 2009 for auditing oil palm plantations, a methodological guide that provides key elements for carrying out auditing processes: primary general diagnosis, scoring, and evaluation of the level of technology adoption of a crop of producing oil palm (fedepalma, 2011b). auditing can be defined as “a systematic process that consists of obtaining and objectively evaluating evidence of the technology level of the agronomic management of producing oil palm crops in order to determine the degree of correlation that exists between said level and the desirable conditions of the crop with subsequent communication 435rangel l., puentes m., and rodríguez c.: an analysis at the technology level of the oil palm (elaeis guineensis jacq.) plantations in the municipality of tibu (colombia) of the results to interested parties as carried out by independent, qualified personnel in compliance with technical procedures and requirements” (fedepalma, 2010). the sampled population in this study was defined as part of those listed in the seven associations established in the studied districts. two associations were selected (asopalcat uno and asopaltibu) due to their age and stable production. these associations possess a planted area of 1,500 ha. the studied districts contain 640 ha that correspond to 63 producers or plantations, of which a sample of 20 plantations planted in the year 2005 and consisting of 221 ha was selected. these plantations are 8-years-old and the vegetative material is dami las flores; the minimum area was 10 ha and the maximum area was 20 ha with a plant density of 143 palms/ha, planted in triangles with a distance of 9 x 9 m. the producers were selected and an agricultural association was established; subsequently, an oil palm production project was created, which was presented to a bank to know the amount of available credit. once approved, there were only six months to carry out and demonstrate the establishment of the project plantation, which required eight months to secure the material. once the credit was received, the other activities related to the cultivation of oil palm were initiated. the information compiled in the forms was interpreted using the values of each of the components and transforming them into a resulting percentage, called the technology balance index (tbi) for each component with the following formula: technology balance index (tbi) = current score x 100 (1) maximum score using this formula, the technology balance index was calculated for each component in the establishment phase of the crop (fig. 1). the agronomic phases of the oil palm crops were considered and each of their components were scored based on the methodology proposed by cenipama (franco, 2012). in order to apply the forms, the auditors conducted visits to each of the plantations to make the information reliable. table 1 presents the agronomic phases that were evaluated in the auditing forms for the plantations along with the maximum scores possible. in the present study, a database was created for the information that was complied, providing the technology balance indices for each of the plantations. table 1. agronomic phases of a producing crop and the maximum score possible. agronomic phase of the crop maximum points possible establishment 20 work ethic 10 nutritional management 30 vegetative sanitation management 25 harvest and production 15 total points 100 source: franco (2009). once all the information was tabulated for all of the plantations, the level of technology adoption of each of the plantations and the value for the group were established. subsequently, the technology level was related to the average obtained production for each of the plantations for the last three years of production and the results were scored using tab. 2 as a reference, which presents the productivity scoring scale along with the age of the plantations in tibu. table 2. productivity scoring scale for tibu, taking into account the age range of the plantations. score evidence number of points maximum the productivity range for palm in crops with more than 7 years: more than 30 t ha-1 year 10 intermediate the productivity range of palm for crops with more than 7 years: 21 to 30 t ha-1 year 5 minimum the productivity range of palm for crops with more than 7 years; less than 20 t ha-1 year 0 result and discussion the process of strategic alliances is improving for small and medium-sized producers in the tibu region. in this agronomic phase, the establishment of the crop presented a deficient technology adoption score for the studied components: soil characterization, topographical studies, and soil preparation, with 0%, and 30%, respectively; a medium score for the agronomic management unit design (amud); and a score of 50% for the drainage and irrigation design component. there was only one acceptable score: 60% for the establishment of cover. in general, the score for technology adoption was deficient with respect to the establishment phase of the plantations. the technology balance index for each of the components of the work ethic phase of the crop (fig. 2). in this agronomic phase, there was a notably deficient technology adoption score for the pruning component: 48.75%. the frond cleaning component had a medium score of 57.5%. 436 agron. colomb. 32(3) 2014 p er ce nt ag e soil studies drainage of unit drainage and irrigation design topographic studies soil preparation cover establishment 0 10 20 30 40 50 60 70 obtained points suggested points p er ce nt ag e frond cleaning pruninginter-row cleaning disposal of pruned leaves infrastructure maintenance 0 10 20 30 40 50 90 80 70 60 100 obtained points suggested points p er ce nt ag e foliar sampling production registration soil sampling fertilizer period fertilizer division fertilizer efficiency mvgc 0 20 40 120 100 80 60 140 obtained points suggested points p er ce nt ag e registration and treatment of the diseases and pests foliage qualityopportunity for control of diseases and pests foliar area 75 80 85 105 100 95 90 110 obtained points suggested points adoption for the foliar area component and the other components all had excellent values. figure 5 contains the tbi of the components in the harvest and production phase of the crop, wherein a deficient technology adoption score can be seen for the harvested fruit quality component according to the reports from the evaluations carried out by the fruit quality department of the promotora hacienda las flores. the values were high for the percentages of green fruit and long peduncle, presenting a value of 38%. the technology adoption score was acceptable for the fruit collection component with a value of 68%. notably, there was a good technology adoption score for the harvest cycle and criteria component with a value of 85% and the production component presented an excellent value of the levels of production obtained in the zone. figure 1. technology balance index for the components of the agronomic phase of establishment of oild palm in tibu (colombia). figure 2. technology balance index for the components of the agronomic phase work ethic for the crop of oild palm in tibu (colombia). figure 3. technology balance index for the components of the agronomic phase nutritional management of oild palm in tibu (colombia). mvgc, measurement of vegetative growth component. figure 4. technology balance index for the components of the sanitation management phase of oild palm in tibu (colombia). the infrastructure maintenance component received an acceptable score of 70% and the disposal of pruned leaves and the inter-row cleaning components had good scores of 82.5 and 85%, respectively. figure 3 shows the technology balance index for each of the components of the nutritional management of the crop. a value of 0% was determined for the measurement of vegetative growth component because this task is not carried out. for the measurement of the fertilizer efficiency component, the score was 80%. in the other components, the values were excellent. the technology balance index for each of the components of the sanitation management phase of the crop (fig. 4). in this agronomic phase, there was a good score for technology 437rangel l., puentes m., and rodríguez c.: an analysis at the technology level of the oil palm (elaeis guineensis jacq.) plantations in the municipality of tibu (colombia) knowing the differences between the producers allows for the classification of the producers according to the level of technology adoption and the respective responses in production and production costs. the benefit is obtained from the adjustment of some cultivation practices, applying successful experiences in other locations, and taking advantage of the best of what one has without the need to buy a lot of machinery or large quantities of fertilizer (muñoz and aldana, 2012) a fundamental result would be the closing of the existing production gap, as compared to countries that are leaders in the oil palm agro-industry such as malaysia and indonesia, as a consequence of free trade (gonzález, 2012; khorramnia et al., 2014). it was possible to determine the tbi for each of the lots using the information obtained for each lot and scoring the components and agronomic phases. after the scoring of the agronomic phases and their components was completed, a general score was assigned to the tibu region. for this, the values of each of the plantations were taken and transformed into percentages, called the general technology balance index (tbi), which are shown for each of the agronomic phases of the oil palm in the municipality of tibu (fig. 6), with a notable general technology balance index for the establishment phase of 39%, a deficient value that is very close to the technology balance indices reported for the core palm producers of the central zone (special cooperation agreement n. 00432/12), whose values are between 38 and 49%. there were acceptable scores for work ethic, a good score for the agronomic phases of nutritional management and harvest and production, and an excellent score for the agronomic phase sanitation management due to the fact that there is commitment from the producers to the care of their plantations. taking into account the results provided by the formula that determined the technology balance indices, a score of 72.6% was seen for the evaluated plantations, which, according to the technology balance score scale based on the percentage attained with the sum of all the agronomic components, is a good score. table 3. values of the general technology balance indices for agronomic phases for 4 core palm producers of the central zone and for the plantations of oild palm in tibu (colombia). agronomic phase and component oleaginosas las brisas oleaginosas bucarelia extractora san fernando palmares el pórtico tibú crop establishment 46 41.2 49 48 39 work ethic 75 69 74 71 68 nutritional management 84 80.2 79 81 83 phytosanitation management 91 92.7 97 98 98 harvest and production 80 86.5 94 82 75 total score for core producers 376 369.6 393 380 363 average score for core producers 75.2 73.92 78.6 76 72.6 p er ce nt ag e harvest cycle and criteria harvested fruit quality fruit collection production 0 50 40 30 20 10 60 100 90 80 70 110 obtained points suggested points p er ce nt ag e crop establishment sanitation management nutritional management work ethic harvest and production 0 20 100 80 60 40 120 140 obtained maximum figure 5. technology balance index for the components of the harvest and production phase of oild palm in tibu (colombia). figure 6. general technology balance index for the agronomic phases of the oil palm plantations in the municipality of tibu. 438 agron. colomb. 32(3) 2014 the technology balance index of 72.6% for the plantations in tibu is very close to the technology balance indices reported for the core palm producers in the central zone (special cooperation agreement n. 00432/12), with a tbi of 75.2% for oleaginosa las brisas, a tbi of 73.92% for oleaginosa bucarelia, a tbi of 78.6% for the extractora san fernando, and a tbi of 76% for palmares el portico, values higher than that obtained from the tibu plantations. table 3 compares the general technology balance indices determined in the evaluations of the agronomic phases for 5 core palm producers in the central zone, including the results of the present study, with the observation that, in the five cases where the percentages were over 70%, there was an indication that the obtained values received a good score for the adoption of technology and that they coincided with the lower values for the establishment phase and the higher values for the phytosanitation management phase.the components that had a low degree of technology adoption corresponded to studies on soil characterization, topographical studies, soil preparation, design of agronomic management units (umas) and design of drainage and irrigation. in order to precipitate the improvement of the plantations that presented a low degree of technology adoption, the technology level of the more efficient plantations and more noteworthy production levels must be used as a baseline. consequently, more work is need to improve the technology adoption in the components of soil characterization studies, topographical studies, soil preparation, design of agronomic management studies (uaatas), and design of drainage and irrigation. as a result, soil characterization studies and topographical studies should contract professionals to carry out these tasks, as well as the tasks of adequate soil preparation and the design of drainage systems where needed, as indicated by topographical studies (khorramnia et al., 2014). to further this goal, suitable agronomic management should be implemented that considers geographical information systems, efficient management of water resources, suitable land, and sanitation control programs. it is also of vital importance that the technical auditing and assistance units of the core palm producers, or something similar, play a principal role in accomplishing this goal (fedepalma, 2012b). furthermore, better technology adoption is needed for pruning in the evaluated plantations through direct training and farmer-to-farmer technology transfers, which would help close the productivity gap using the knowledge of the technology levels achieved by the producers with good and excellent scores for the adoption of technology by other producers, by example or with demonstrations on their plantations (castiblanco et al., 2013; halbleib and jepson, 2014). when it is possible to apply a high level of technology in the management of soil, nutrition, water, pest and diseases, combinations that compete for water and nutrients, harvest, and other crop tasks, it is possible to have productivity around 10 t of fruit/ha between the ages of 24 and 36 months of the palms (fedepalma, 2010). it is important to note that the technical team must commit to the task in order to increase the tbi values, which would allow for good or excellent score for the level of technology adoption in the components of growth measurement and fertilizer efficiency measurement, which are the components that are more pertinent to the technicians. for the improvement of the plantations that presented a low degree of technology adoption in the harvest and production phase, it is necessary to continue training programs, apply eca models (escuelas de campo de agricultores in spanish), continue with evaluations for fruit quality and consider the implementation of fines in the form of “fruit discounts” as done in core palm producers (halbleib and jepson, 2014). finally, it was clear that none of the palm producers have a clear idea of how much it costs to produce a kilogram of oil palm fruit; so, it is necessary to conduct a socio-business study that would motivate the producers to open their accounts and register the information corresponding to their production activities, using administrative tools offered by field schools for farmers, which teach them how to carry out tasks using the example of leading producers for each of the topics that require improvement (halbleib and jepson, 2014). in terms of production for oil palm, the goal is to increase the levels by at least 50% through the generalized and systematic incorporation of technology of crops with high yield that are currently available and the addition of good practices at all levels (fedepalma, 2011b; kamarulzaman and mohayidin, 2011). conclusions it was determined that the general technology adoption level of the tibu plantations was 72.6%. according to the 439rangel l., puentes m., and rodríguez c.: an analysis at the technology level of the oil palm (elaeis guineensis jacq.) plantations in the municipality of tibu (colombia) technology score table, this score is good, with a notably high percentage of acceptance in the agronomic phase of sanitation management at 98%. in the individual technology balance indices, only one producer received a medium score of 51%, two producers received acceptable scores of 69% and the other 17 producers received good scores with values between 70 and 90%. in relating the technology adoption level with the average obtained production for each of the plantations, it was seen that 15% of the producers saw production that was under 20 t ha-1, receiving minimum scores, 65% of the plantations had production that was between 20 and 30 t ha-1, receiving medium scores, and 20% of the plantations received a maximum score with production over 30 t ha-1. none of the producers had a clear idea of how much it costs to produce one kilogram of oil palm fruit, making it necessary to conduct a socio-business study that would motivate the producers to open their books and register the financial-economic information that corresponds to their production activities. literature cited ardón m., m. 2003. las escuelas de campo agricultores (ecas) en el desarrollo rural. una propuesta metodológica coherente. coherente, tegucigalpa. arias a., nn.a. o. bermúdez, o. motta v., d. mosquera m., m. gómez c., p.l. franco b., p.n. álvarez s., m. betancourt m., f. díaz r., d.f. bernal h., paloma. 2009. principios agronómicos para el establecimiento de una plantación de palma de aceite. cenipalma, bogota. bernal n., f. 2003. el cultivo de la palma de aceite y su beneficio. guía general para el nuevo palmicultor. 2nd ed. fedepalma, bogota. castiblanco, c., a. etter, and t.m. aide. 2013. oil palm plantations in colombia: a model of future expansion. environ. sci. policy 27, 172-183. doi: 10.1016/j.envsci.2013.01.003 cimmyt, international maize and wheat improvement center. 1993. la adopción de tecnologías agrícolas: guía para el diseño de encuestas. mexico df. fairhurst, t. and r. härdeter. 2012. palma de aceite: manejo para rendimientos altos y sostenibles. international plant nutrition institute (ipni), quito. fedepalma. 2008. es urgente mejorar el desempeño productivo del sector. rev. palmas 29, 5-6. fedepalma. 2010. unidades de asistencia y auditoria técnica, ambiental y social (uaatas): una estrategia para el manejo sanitario y para incrementar la productividad y competitividad palmera. rev. palmas 30, 5-6. fedepalma. 2011a. fundamentos de extensión rural para transferencia y adopción de tecnología en el sector palmero. bogota. fedepalma. 2011b. documento de interpretación nacional de los principios y criterios de rspo para colombia. fedepalma, bogota. fedepalma. 2012a. la caída de precio de los aceites de palma se percibe más grave en colombia por la revaluación. rev. palmas 33, 5-7. fedepalma. 2012b. guía de prácticas agrícolas en el cultivo de palma de aceite ya establecido. sena, bogota. franco b., p.n., n.a. arias a., and j.a. beltrán g. 2012. calificación del nivel tecnológico de las plantaciones de palma de aceite. tecnología para la agroindustria de la palma de aceite. cenipalma, bogota. garcía r., p. 2014. tierra, palma africana y conf licto armado en el bajo atrato chocoano. una lectura desde el cambio en los órdenes de extracción. estudios socio-jurídicos 16, 209-2014. doi: 10.12804/esj16.1.2014.05 garcía-tenorio ronda, j., i. sánchez q., and m.j. pérez r. 2014. compromiso y f lexibilidad en organizaciones innovadoras. rev. innovar 14(special issue), 7-32. doi: 10.15446/innovar. v24n1spe.47527 gonzález, j. 2012. competitividad, el reto de la agroindustria palmera. bull. el palmicultor, fedepalma, bogota. halbleib, m.l. and p.c. jepson. 2014. adapting an outcome-based education development process to meet near real-time challenges to sustainable agricultural production. j. agr. educ. ext. doi: 10.1080/1389224x.2014.927377 kamarulzaman, n.h. and m.g. mohayidin. 2011. application of knowledge management systems in malaysian oil palm plantations’ supply chain. int. j. busin. syst. res. 5, 104-121. doi: 10.1504/ijbsr.2011.037293 khorramnia, k., a.r.m. shariff, a. abdul rahim, and s. mansor. 2014. toward ma laysian sustainable agriculture in 21st century. iop conf. ser. earth environ. sci. 18, 012142. doi: 10.1088/1755-1315/18/1/012142 lópez-isaza, g.a. 2013. aportes teóricos para la gestión y política de innovación en función de la ciudadanía. rev. innovar 23, 5-17. lukauskis, f. 2008. cerrando brechas de productividad. fondo latinoamericano de innovación en palma de aceite, cali, colombia. mosquera, m. and c. fontanilla. 2008. estudios de cosecha en palma de aceite. cenipalma, bogota. muñoz, c. and e. aldana. 2012. aplicar tecnología es clave para cerrar brechas de productividad. bull. el palmicultor. fedepalma, bogota. pacheco, j. 2014. diversidad y estructura genética de accesiones de palma de aceite provenientes de camerun. rev. colomb. biotecnol. 16, 57 67. doi: http://dx.doi.org/10.15446/rev.colomb. biote.v16n2.40132 sagastume, n., r. rodríguez, m. obando, h. sosa, and m. fishler. 2006. guía para elaboración de estudios de adopción de tecnologías de manejo sostenible de suelos y agua. documento no. 499. programa para la agricultura sostenible en laderas de américa central (pasolac), tegucigalpa. postharvest physiology and technology received for publication: 15 june, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 department of chemistry, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). lprestrepos@unal.edu.co lipophilic antioxidant activity of guava fruit varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca in four ripening stages actividad antioxidante lipofílica de guayaba variedades palmira ica i, regional roja y regional blanca en cuatro estados de maduración mauricio espinal r.1, jorge iván daza a.1, and luz patricia restrepo s.1 abstract resumen we determined the lipophilic antioxidant activity and β-carotene content with hplc-uv in guava fruit psidium guajava l.) varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca in the ripening stages: green, semi-ripe, mature and senescent. it was established that the β-carotene content and lipophilic antioxidant activity increased during the ripening process up to the climacteric maximum and decreased during senescence; lipophilic antioxidant activity being higher in the varieties palmira ica i (13.06 µmol a-tocopherol/g fruit) and regional roja (14.08 µmol a-tocopherol/g fruit) and lower in the regional blanca variety (7.04 µmol a-tocopherol/g fruit), while β-carotene content was highest in the regional roja variety (85.26 eq. retinol/100 g fruit) followed by the varieties palmira ica i (10.53 eq. retinol/100 g fruit) and regional blanca (5.78 eq. retinol/100 g fruit). the best correlation between lipophilic antioxidant activity and β-carotene content was observed in the ‘regional roja’ (r2 = 0.830), while the varieties palmira ica i and regional blanca showed no correlation. se determinó la actividad antioxidante lipofílica y el contenido de β-caroteno por hplc-uv en frutos de guayaba (psidium guajava l.) variedades palmira ica i, regional roja y regional blanca en los estados de maduración verde, pintón, maduro y senescente. se estableció que el contenido de β-caroteno y la actividad antioxidante lipofílica aumentaron durante el proceso de maduración hasta el máximo climatérico y disminuyó durante la etapa de senescencia, siendo la actividad antioxidante lipofílica mayor en las variedades palmira ica i (13,06 µmol a-tocoferol/g fruta) y regional roja (14,08 µmol a-tocoferol/g fruta) y menor en la variedad regional blanca (7,04 µmol a-tocoferol / g fruta), mientras que el contenido de β-caroteno fue mayor en la variedad regional roja (85,26 eq. retinol/100 g fruta), seguido de las variedades palmira ica i (10,53 eq. retinol/100 g fruta) y regional blanca (5,78 eq. retinol/100 g fruta). la mejor correlación obtenida entre la actividad antioxidante lipofílica y el contenido de β-caroteno fue observada en ‘regional roja’ (r2 = 0,830), mientras que en las variedades palmira ica i y regional blanca no se observó ninguna correlación. key words: psidium guajava l., β-carotene, postharvest, regional varieties. palabras clave: psidium guajava l., β-caroteno, poscosecha, vaiedades regionales. introduction guava (psidium guajava l.) is a fruit from countries located in the tropics and subtropics and is attributed with a large number of functional properties such as antioxidant, antidiarrheal, anti-malarial, anti-cancer, anti-inflammatory and others (pérez-gutiérrez et al., 2008). guava is a climacteric fruit, having high levels of ascorbic acid, polyphenolics, carotenoids, pectin, carbohydrates and some minerals (el-bulk et al., 1997). it is well known that the guava fruit contains a very high antioxidant potential and has a great ability to prevent diseases associated with oxidative stress. β-carotene is the most common carotenoid with lipophilic antioxidant activity and pro-vitamin a activity (alquezar et al., 2008). the lipophilic antioxidant activity of β-carotene has been associated with the ability to induce protection against ionizing radiation, a singlet oxygen neutralizing capacity and a peroxyl radicals neutralization capacity (miller et al., 1996). the benefits that have been associated with vitamin a include: intervention in the processes of bone and soft tissue and mucous membrane formation, antioxidant activity, pigment generation necessary for the functioning of the retina such as retinoic acid, reduction of the risk of chronic diseases such as cardiovascular diseases, cancer and diabetes and participation in the processes of reproduction and lactation (burri, 1997). this research aimed to study the behavior of β-carotene during the maturation process and its relation to the lipophilic antioxidant activity of agronomía colombiana 30(2), 251-259, 2012 252 agron. colomb. 30(2) 2012 the guava fruit varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca. materials and methods plant material guava fruit varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca were used in the ripening states: green, semi-ripe, mature and senescent. these stages of maturity were initially selected for their color; where the green stage has a 100% green color, the semi-ripe stage has a 50% green and 50% yellow color, the mature stage has a 100% yellow color and the senescent stage has a 100% ocher color, characterized by enzymatic browning. the fruits of the palmira ica i variety were purchased in the town of puente nacional (1,625 m a.s.l. average temperature of 19°c) and the varieties regional roja and regional blanca were acquired in the municipality of barbosa (1,610 m a.s.l. and average temperature of 21°c), located in the velez province of the santander department, colombia. all fruits were collected in the month of january (precipitation of 137.6 mm/month). physicochemical characterization of the maturity stages in order to characterize the maturity stage of the fruits used, the following determinations were made: respiratory intensity: respiratory intensity was measured according to the amount of o2 consumed by a pre-weighed fruit (n = 9) for 1 h during storage in a 1 l hermetic chamber. the translocation was carried out during the day with an average temperature of 19°c. measurement of o2 uptake was performed using a selective electrochemical o2 sensor o2-bta vernier of 0 to 27 ppt coupled to a texas instrument ti 83 plus calculator. the results were expressed as mg o2/kg fruit per hour. maturity index: the maturity index was calculated as the ratio of soluble solids and titratable acidity (°brix /% citric acid). soluble solids were measured using a atago 8382 manual sucrose refractometer and expressed as °brix at a temperature of 18°c. titratable acidity was measured by titration with a standard solution of 0.05 m sodium hydroxide with about 1 g of sample until the phenolphthalein endpoint. the titratable acidity was expressed as %w/w of citric acid because it constitutes the majority of organic acid of guava fruits (wilson et al., 1982). color: the color measurement was taken using a minolta cr-300 reflectance colorimeter with a c light source. nine replications were performed on three fruits of the same maturity stage (n = 27). the color measurement was taken in the epicarp and the mesocarp of the fruit. in the epicarp, the measurement was taken directly on the fruit surface whereas in the mesocarp, the color measurement was done using a cut parallel to the equatorial axis of the fruit, avoiding the seeds. the results were expressed with the color index for red grapes (cirg), defined as cirg = (180 h *) / (l * + c *), where h * corresponds to the hue, l * to luminosity and c * to chroma value (carreño et al., 1995). firmness: the compression force profiles were measured with a ta xt plus texturometer (stable micro systems, new york, ny). there were nine replications with three fruits of the same maturity stage (n = 27). we used a stainless steel probe p/2 of 2 mm diameter. the piston speed before the compression test was 1 mm/s, during the test, it was 0.2 mm/s, and after the test, it was 10 mm/s. the piston penetration distance was 15 mm with a trigger force of 100 g. the compression force for the epicarp and the mesocarp was expressed as kilograms force (kgf). determination of b-carotene with hplc-uv extraction of β-carotene was performed with the procedure established by bueno (1997). approximately 5 g of fruit (edible part of the fruit excluding seeds) was added to 10 ml of acetone with 1% bht and agitated for 24 h at 4°c under dark conditions and centrifuged at 5,550 gn and 4°c for 15 min. the supernatant was filtered with a 0.45 µm target® pvdf filter and injected into the chromatograph. the finetuning of the rp-hplc-uv methodology for the detection and quantification of β-carotene was performed with the procedure established by gartner and restrepo (1997). the parameters were determination of the linearity interval, correlation coefficient and confidence limits, sensitivity (limit of detection and quantification), precision (coefficient of variation and confidence limits) and accuracy (relative error and percentage recovery ). the calibration curve was performed in triplicate (n = 3), while for the determination of accuracy and precision of the standard and the sample, five injections were performed (n = 5). we used a shimadzu lc-20at high efficiency liquid chromatograph with a uv / vis spd-20a detector. the chromatographic method used was a reversed-phase method with the following chromatographic conditions: rp-18 column of 150 mm x 4 mm x 5 µm, isocratic elution with a mobile phase of acetonitriledichloromethane 75:25% v/v with 1% bht, flow of 0.5 ml min-1, uv / vis detector at 450 nm, injection loop of 20 ul and run time of 13 min (xu et al., 2006). the calibration curve was performed using a 95% i sigma type b-carotene chromatographic pattern at concentrations between 0.24 and 60.56 equivalents of retinol ml (eq. retinol/ml). β-carotene was expressed as equivalents of retinol/100 g of fruit (eq. retinol/100 g fruit). the measurements of the 253espinal r., daza a. and restrepo s.: lipophilic antioxidant activity of guava fruit varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca in four ripening stages samples were performed in triplicate in three fruits of the same maturity stage (n = 9). measurement of lipophilic antioxidant activity lipophilic antioxidant activity was determined with the β-carotene bleaching method (velioglu et al., 1998). approximately 0.2 g of sample (edible part of the fruit of guava excluding seeds) was added to 4 ml of an extractant solution (hcl-methanol-water 80:19:1%) and agitated at room temperature at 200 rpm in a vortex for 120 min and centrifuged at 5,550 gn and 4°c for 10 min. the supernatant was stored at -20°c under dark conditions during the analysis, for which 500 ml of a b-carotene solution was taken in chloroform at 0.4 mg ml-1 and the chloroform was evaporated at room temperature. 20 ml of linoleic acid, 200 m l of tween®-20 and 200 ml of an antioxidant compounds extract were added, followed by 50 ml of deionized water saturated with oxygen by bubbling air, and it was incubated at 50°c for 2 h. absorbance was read at 470 nm for 2 h every 10 min. the sample (extract), a target (extraction solution) and a standard of a-tocopherol 50 µg ml-1 were measured. the lipophilic antioxidant activity was expressed as µg α-tocopherol/g fruit. the measurements were performed in triplicate on three samples of fruit with the same maturity stage (n = 9). data analysis the average was used as a measure of centralization and standard deviation was used as a measure of dispersion. to determine significant differences between the measured response variables for each of the maturity stages and for each of the analyzed guava varieties, we performed an analysis of variance (anova) of two factors with multiple samples per group including a fisher lsd multiple comparison test (least significant difference) with a significance level of p≤0.05. results and discussion physicochemical characterization of the maturity stages the physicochemical characterization of the maturity stages of the guava fruits was performed as a control of the maturation process, in order to ensure that the fruits did not suffer metabolic disorders associated with physical damage and that the lipophilic antioxidant activity and the β-carotene concentration during the maturation process corresponded to changes of metabolic alterations of normal fruit development and ripening and were not generated by responses to stress associated with metabolic alterations due to physiological damage (nerd and mizrahi, 1999). the parameter most commonly used as a control of the ripening process in fruit is the maturity index. it was found (fig. 1) that with increases in the maturity stage of the guava fruit varieties palmira ica, regional roja and regional blanca, from the green stage through semi-ripe and ripe stages, until the senescent stage, the maturity index increases progressively, allowing the maturity index to be used as a physicochemical parameter control of the fruit maturity stage. the maturity index will be used hereafter to characterize the maturity stage of the three guava fruit varieties. due to the progressive increase in soluble solids, resulting from the hydrolytic degradation of carbohydrate polymers such as pectin and starch and the appearance of soluble monosaccharides such as glucose and galacturonic acid and the titratable acidity reduction caused by the metabolism of organic acids, the maturity index can be used as a physicochemical parameter control of the maturity stage figure 1. maturity index behavior during fruit ripening of the guava varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca. average measurements (n = 9)±sd. different letters indicate significant differences between the maturity stages, calculated with fisher’s least significant difference test (p≤0.05). d c b a d c b a d c b a 0 10 20 30 40 50 green semi-ripe mature senescent m at ur ity in de x (º b ri x/ % c itr ic a ci d) ripening stages palmira ica i regional roja regional blanca 254 agron. colomb. 30(2) 2012 of the guava fruit since both soluble solids and titratable acidity are chemical parameters characteristic of the normal metabolism of the fruits, because they represent the metabolic processes of the major substrates involved in the process of obtaining energy from the fruit during maturation (saradhuldhat and paull, 2007). th is behavior of the maturity index in guava fruit has been reported by el-bulk et al. (1997), mercado-silva et al. (1998) and bashir et al. (2003), and other fruits such as melon (villanueva et al., 2004), pitaya (nerd and mizrahi, 1999), banana (palomar et al., 2005), pineapple (saradhuldhat and paull, 2007) and mango (montalvo et al., 2007). since the climacteric respiratory pattern of the guava fruit is well known (bashir et al., 2003), this physicochemical parameter can also be used as a suitable process control of fruit ripening. in guava fruits of the three varieties (fig. 2), it was found that with the increasing maturity of the fruit, the respiratory rate of the three varieties of guava increased to the climacteric maximum in the maturity stage of the fruit, where the best sensory characteristics are found, and decreased during the senescent phase of the fruits. it was observed that the guava variety palmira ica i showed the highest respiration intensity throughout the maturation process, followed by regional roja, while the lowest respiration intensity was in regional blanca. th e relationship between respiration intensity and fruit ripening and senescence has been widely studied by elbuluk et al. (1995), mercado-silva et al. (1998), bashir et al. (2003), bassetto et al. (2005) and singh and pal (2008), while climacteric behavior in other fruits has been found to be: in mango 19.73 mg o2/kg fruit per hour (ravindra and goswami, 2008), tomato (21 mg o2/kg fruit per hour), apple (28.4 mg o2/kg fruit per hour), strawberry (18.0 mg o2/kg fruit per hour) and blackberry (21.0 mg o2/kg fruit per hour) (fonseca et al., 2002). because the metabolic processes associated with the degradation of carbohydrates responsible for the structural conformation of the cellular wall such as pectic substances, starch and cellulose, and the appearance of soluble carbohydrates, the fruits suff er enzymatic soft ening during ripening (ali et al., 2004). fig. 3 shows that as the guava fruit matures, both the fi rmness of the epicarp and of the mesocarp decrease; the decrease being higher in mesocarp fi rmness than in the epicarp, probably due to its high content of pectin, starch, cellulose and other polysaccharides responsible for the structural conformation of the cell wall (duan et al., 2008). in the epicarp of the guava fruit variety regional roja, a signifi cant change in fi rmness during the ripening process was not seen, being the least fi rm variety. in the epicarp of the guava variety regional blanca, we observed no signifi cant diff erence in the fi rmness of the green or semi-ripe stages, while the mature and senescent stages showed a signifi cant decrease in fi rmness, while the variety palmira ica i presented a signifi cant decrease between the green stage and the semi-ripe stage, and remained constant for the mature and senescent stages (fig. 3a), suggesting that the guava variety palmira ica i is more resistant to soft ening than the regional roja and regional blanca varieties. in fig. 3b, one can see that the behavior of mesocarp fi rmness of the fruit of the three guava varieties behaved in the same way as in the epicarp, but that values are lower figure 2. behavior of respiratory intensity during fruit ripening of the guava varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca. average measurements (n = 9)±sd. different letters indicate significant differences between the maturity stages, calculated with fisher’s least significant difference test (p≤0.05). c b a c c b a c c b a c 0 10 20 30 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 r es pi ra to ry in te ns ity ( m g o 2/ k g fr ui t p er h ou r) maturity index (ºbrix / % citric acid) palmira ica i regional roja regional blanca 255espinal r., daza a. and restrepo s.: lipophilic antioxidant activity of guava fruit varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca in four ripening stages in mesocarp fi rmness than in the epicarp. since there was no anomalous behavior in the process of fruit soft ening, we can say that the studied guava fruits did not have any metabolic disorders and had a process of maturation and senescence characteristic of the guava fruit (muruyama et al., 1998). chemical and biochemical changes occurring during the fruit ripening process can be evidenced visually by the color change in the epicarp and the mesocarp. th e color changes of the fruits may be used as one indicative factor of the normal maturation process of the guava fruit, and allows for the correlation of color change with the appearance of functional characteristics such as antioxidant activity due to the appearance of carotenoids and anthocyanins. fig. 4 shows that the index cirg progressively increases during the maturation process in the three varieties of guava, where the color change in the epicarp (fig. 4a) is more signifi cant than the color change in the mesocarp (fig. 4b ). it can be seen that in the mesocarp of the guava fruit varieties palmira ica i and regional roja, color changes are more signifi cant than the color change that occurs in the variety regional blanca while the color change occurring in the epicarp of the variety palmira ica i is greater than the color change which occurs in the regional blanca variety, followed by regional roja. in varieties palmira ica i and regional roja, it was observed that the epicarp of the fruit was green in the green maturity stage, changing to yellow in the semi-ripe and mature stages, turning brown in the senescent stage, which is a color characteristic of the appearance of melanin due to the enzymatic browning process (quevedo et al., 2009), while the mesocarp was red in all maturity stages, only increasing in intensity during the ripening process. th e epicarp of the regional blanca variety was green in the green maturity stage, changing to yellow in the semi-ripe and mature stages, turning brown in the senescent stage, while its mesocarp was white throughout the process of maturation, indicating a low carotenoid content in this strain. because there were no strange colors characteristic of physiological damage and there was only damage due to senescence in the fruits of the three varieties, it can be suggested that all the color changes that occurred in the fruit were due to the fruit maturation process and none showed the presence of metabolic disorders such as the appearance of necrotic spots. quantification of b-carotene and lipophilic antioxidant activity analytical methodology was established with hplc-uv for reliable quantifi cation of β-carotene in guava samples a b b c a a a a a a b c 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 fi rm ne ss ( kg f) palmira ica i regional roja regional blanca fi rm ne ss ( kg f) a b b b a a a a a a b c 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 maturity index (ºbrix/% citric acid) figure 3. behavior of firmness in the epicarp (a) and mesocarp (b) during fruit ripening of the guava varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca. average measurements (n = 27)±sd. different letters indicate significant differences between the maturity stages, calculated with fisher’s least significant difference test (p≤0.05). a b 256 agron. colomb. 30(2) 2012 of the varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca. tab. 1 shows the chromatographic parameters evaluated for the development of the analytical methodology for quantification of β-carotene in the red guava variety because this variety has the highest concentrations of b-carotene. at the upper limit of the linear interval of the curve (18.36 eq. retinol/ml), precision, accuracy, the recovery rate and the confidence intervals of the chromatographic system were established as well as the precision and confidence intervals of the extraction method of β-carotene for the regional roja variety because it has the highest contents of b-carotene. with the development of the analytical methodology, it can be established that the linearity interval of the method is between 1.21 and 18.17 eq. retinol/ml with a pearson correlation coefficient (r2 = 0.9994), the confidence intervals were found to be 3.13% for the slope and 45.93% for the intercept, figure 4. color behavior of the (a) epicarp and mesocarp (b) during fruit ripening of the guava varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca. average measurements (n = 27)±sd. different letters indicate significant differences between the maturity stages, calculated with fisher’s least significant difference test (p≤0.05). c c b a c c b a c c b a 0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 in de x c ir g palmira ica i regional roja regional blanca c c b a c c b a c c b a 0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 in de x c ir g maturity index (ºbrix / % citric acid) table 1. evaluated chromatographic parameters to determine b-carotene in the regional roja guava variety. evaluated parameter result pattern linearity interval 1.21-18.17 eq. retinol/ml correlation coefficient (r2) 0.9994 slope confidence interval 3.13% intercept confidence interval 45.93% detection limit 0.558 eq. retinol/ml quantification limit 1.106 eq. retinol/ml system precision (n=5) 1.86% (2.77%)* accuracy (n=5) 96.07% recovery 103.93% confidence interval 1.78% samples system method precision (n=5) 5.99% (1.90%)* confidence interval 5.71% * precision acceptance value (gartner and restrepo, 1997). which means that the maximum probability of finding the values of the slope and intercept of the calibration curve a b 257espinal r., daza a. and restrepo s.: lipophilic antioxidant activity of guava fruit varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca in four ripening stages of the chromatographic method is 96.87% and 54.04% respectively. th e sensitivity found for the method was 0.558 eq. retinol/ml for the detection limit and 1.106 of eq. retinol/ml for the quantifi cation limit. one can see that the accuracy of the chromatographic system (1.86%) is below the minimum acceptable precision value of a hplc chromatographic method (2.77%), indicating that the methodology used for the quantifi cation of β-carotene meets the required analytical requirements of accuracy. furthermore, it was estimated that the accuracy of the method was 96.07%, obtaining β-carotene recoveries of 103.93% with a confi dence interval of 1.78%, indicating that the chromatographic methodology also meets the required analytical requirements of accuracy. similarly, it was determined that the accuracy of the extraction method for β-carotene in the sample had a precision of 5.99% with a confi dence interval of 5.71%, the accuracy of the extraction method for β-carotene in the sample was higher than the required minimum acceptable value (1.90%). guavas of the palmira ica i and regional blanca varieties have β-carotene concentrations close to the detection limit of the chromatographic method, while the regional roja variety fruits have higher β-carotene concentrations. during the ripening process of regional roja fruits, it was observed that β-carotene content increased until the mature stage and diminished during the senescence stage of the fruit, while in the regional blanca and palmira ica i varieties, b-carotene content increases throughout the entire process of fruit ripening (fig. 5). th e highest concentration of β-carotene in the guava fruit is found in the regional roja variety, followed by the palmira ica i variety, and the lowest β-carotene concentration is found in the regional blanca variety. one can establish that fruits that had redder colors in the mesocarp (regional roja and palmira ica i varieties) had higher concentrations of carotenoids than in the regional blanca variety which was white in the mesocarp during the maturity process. th e results may also suggest that the red mesocarp in the regional roja variety is mainly due to the presence of carotenoids, including β-carotene, while the red color in the palmira ica i variety may be associated with other carotenoid compounds, with lycopene having the highest concentration (wilberg and rodríguez, 1995). lipophilic antioxidant activity as measured with the β-carotene bleaching method showed that the regional roja and palmira ica i varieties had the highest lipophilic antioxidant activity, while the lowest antioxidant activity was observed in the regional blanca variety (fig. 6). it was also observed that as the maturity increases, lipophilic antioxidant activity increases until the mature stage, and decreases during the senescence stage in all guava varieties. due to the similarity between the behaviors of lipophilic antioxidant activity and β-carotene concentration during the entire maturation process, linear correlations were established to determine the contribution of β-carotene to antioxidant activity of diff erent varieties of guava fruits. we found that the correlation coeffi cient was higher in the regional roja variety (r2 = 0.830), while in the palmira ica i (r2 = 0.112) and regional blanca (r2 = 0.002) varieties a signifi cant linear correlation was not found. th is result suggests that β-carotene helps the lipophilic antioxidant activity of the regional roja guava fruit variety, while in the guava fruit varieties palmira ica i and regional blanca, antioxidant activity may be infl uenced by other carotenoid compounds that were observed at higher concentrations in figure 5. b-carotene content behavior during fruit ripening of the guava varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca. average measurements (n = 9)±sd. different letters indicate significant differences between the maturity stages, calculated with fisher’s least significant difference test (p≤0.05). d c b a d c a b c a a b 0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 βca ro te ne (e q. r et in ol /1 00 g fr ui t) maturity index (ºbrix/% citric acid) palmira ica i regional roja regional blanca 258 agron. colomb. 30(2) 2012 the chromatographic profiles of the samples (wilberg and rodríguez, 1995). conclusions with this study, it was determined that the increased use of nutritional and functional properties such as lipophilic antioxidant activity of guava fruit is in the mature stage (about 25.96°brix/% citric acid), where one sees the highest β-carotene concentration and lipophilic antioxidant activity, and that the regional roja and palmira ica varieties have lipophilic antioxidant activity that is very high compared to the regional blanca variety; and furthermore, that the lipophilic antioxidant activity of the regional roja variety is strongly influenced by β-carotene content, whereas in the palmira ica i and regional blanca varieties, lipophilic antioxidant activity may be more influenced by other carotenoid compounds that were observed in higher concentrations in the chromatographic profiles. acknowledgements the authors are thankful for the financial support of the ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia (ministry of agriculture and rural development) and asohofrucol through the project “obtaining antioxidants and dietary fiber from the guava” from the research program “development of promising functional products from the guava to strengthen the supply chain”, and to the dirección de investigación, bogota (dib) of the universidad nacional de colombia. figure 6. lipophilic antioxidant activity behavior during fruit ripening of the guava varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca. average measurements (n = 9)±sd. different letters indicate significant differences between the maturity stages, calculated with fisher’s least significant difference test (p≤0.05). c b a b c b a b d c a b 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 li po ph ili c an tio xi da nt a ct iv ity (µ m ol α -t oc op he ro l/ g fr ui t) maturity index (ºbrix/% citric acid) palmira ica i regional roja regional blanca literature cited ali, z.m., l.h. chin, and h. lazan. 2004. a comparative study on wall degrading enzymes, pectin modifications and softening during ripening of selected tropical fruits. plant sci. 167, 317-327. alquezar, b., m.j. rodrigo, and l. zacarías. 2008. regulation of carotenoid biosynthesis during fruit maturation in the red fleshed orange mutant cara cara. phytochemistry 69, 1997-2007. bashir, h.a., a. bakr, and a. goukh. 2003. compositional changes during guava fruit ripening. food chem. 80, 557-563. bassetto, e., a.p. jacomino, a.l. pinheiro. and r.a. kluge. 2005. delay of ripening of pedro sato guava with 1-methylciclopropene. postharv. biol. technol. 35, 303-308. bueno, m. 1997. collaborative study: determination of retinol and carotene by high performance liquid chromatography. food chem. 59, 165-170. burri, b.j. 1997. beta-carotene and human health: a review of current research. nutr. res. 17, 547-580. carreño, j., a. martínez, l. almela, and j.a. fernández-lópez. 1995. proposal of an index for the objective evaluation of the colour of red table grapes. food res. intl. 28(4), 373-377. duan, x., g. cheng, e. yang, c. yi, n. ruenroengklin, w. lu, y. luo, and y. jiang. 2008. modification of pectin polysaccharides during ripening of postharvest of banana fruit. food chem. 111, 144-149. el-buluk, r.e., e.e. babiker, and a.h. el-tinay. 1995. biochemical and physical changes in fruits of four guava cultivars during growth and development. food chem. 54, 279-282. el-bulk, r.e., e.f. babiker, and a.h. el-tinay. 1997. changes in chemical composition of guava fruits during development and ripening. food chem. 59, 395-399. fonseca, s.c., f.a. oliveira, and j.k. brecha. 2002. modelling respiration rate of fresh fruits and vegetables for modified atmosphere packages: a review. j. food eng. 52, 99-119. 259espinal r., daza a. and restrepo s.: lipophilic antioxidant activity of guava fruit varieties palmira ica i, regional roja and regional blanca in four ripening stages gartner, d.m. and p. restrepo. 1997. determinación de vitamina a por cromatografía líquida de alta eficiencia (clae) en bienestarina cruda. rev. colomb. quím. 26, 31-41. mercado-silva, e., p. benito-bautista, and m.a. garcía-velasco. 1998. fruit development, harvest index and ripening changes of guavas produced in central mexico. postharv. biol. technol. 13, 143-150. miller, n.j., j. sampson, l.p. candeias, p.m. bramley, and c. riceevans. 1996. antioxidant activities of carotenes and xanthophylls. febs lett. 384, 240-242. montalvo, e., h.s. garcía, b. tovar, and m. mata. 2007. application of exogenous ethylene on postharvest ripening of refrigerated atulfo mangoes. food sci. technol. 40, 1466-1472. muruyama, h., t. takahashi, r. honda, and t. fukushima. 1998. cell wall changes in pear fruit softening on and off the tree. postharv. biol. tecnol. 14, 143-149. nerd, a. and y. mizrahi. 1999. the effect of ripening stage on fruit quality after storage of yellow pitaya. postharv. biol. technol. 15, 99-105. palomar, x., i. roig, d. grima, and m. vendrell. 2005. effects of nitrous oxide (n2o) treatment on the postharvest ripening of banana fruit. postharv. biol. technol. 36, 167-175. pérez-gutiérrez, r.m., s. mitchell, and r. vargas-solis. 2008. psidium guajava: a review of its traditional uses, phytochemistry and pharmacology. j. ethnopharmacol. 117, 1-27. quevedo, r., o. díaz, b. ronceros, f. pedreschi, and j.m. aguilera. 2009. description of the kinetic enzymatic browning in banana (musa cavendish) slices using non uniform color information from digital images. food res. intl. 42(9), 1309-1314. ravindra, m.r. and t.k. goswami. 2008. modelling the respiration rate of green mature mango under aerobic conditions. biosyst. eng. 99, 239-248. saradhuldhat, p. and r.e. paull. 2007. pineapple organic acid metabolism and accumulation during fruit development. scientia hort. 112, 297-303. singh, s.p. and r.k. pal. 2008. response of climacteric-type guava (psidium guajava l.) to postharvest treatment with 1-mcp. postharv. biol. technol. 47, 307-314. velioglu, y.s., g. mazza, l. gao, and b.d. oomah. 1998. antioxidant activity and total phenolics in selected fruits, vegetables and grain products. j. agric. food chem. 46, 4113-4117. villanueva, m.j., m.d. tenorio, m.a. esteban, and m.c. mendoza. 2004. compositional changes during ripening of two cultivars of muskmelon fruits. food chem. 87, 179-185. wilberg v.c. and d.b. rodríguez. 1995. hplc quantitation of major carotenoids of fresh and processed guava, mango and papaya. lebensm. wiss. technol. 28, 474-480. wilson, c.w., p.e. shaw, and c.w. campbell. 1982. determination of organic acids and sugars in guava (psidium guajava l.) by high performance liquid chromatography. j. sci. food agric. 33(8), 777-780. xu, f., q.p. yuan, and h.r. dong. 2006. determination of lycopene by high performance liquid chromatography using sudan i as internal standard. j. chromatogr. b 838, 44-49. received for publication: 27 february, 2015. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.49855 1 faculty of agricultural engineering, universidad del tolima. ibague (colombia). eaavila@ut.edu.co 2 department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) 3 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) 4 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. palmira (colombia) agronomía colombiana 33(1), 92-98, 2015 effect of aggregate size and superficial horizon differentiation on the friability index of soils cultivated with sugar cane: a multivariate approach efecto del tamaño de los agregados y la diferenciación de horizontes superficiales en el índice de friabilidad de suelos cultivados en caña de azúcar: un enfoque multivariante edgar alvaro avila p.1, fabio rodrigo leiva2, enrique darghan c.3, and raúl madriñán m.4 abstract resumen soil friability is a physical property that provides valuable information for minimizing energy consumption during soil tillage and for preparing the edaphic medium for plant development. its quantitative determination is generally carried out with aggregates obtained from soil blocks taken at fixed depths of profiles without considering the superficial horizons of the soil. the objective of the this study was to determine the effect of aggregate size and superficial horizon differentiation on the friability index (fi) of some soils cultivated with sugar cane in the geographic valley of the cauca river (colombia), using univariate (cvu) and multivariate (cvm) coefficients of variation. the fi was evaluated using a compression test with four aggregate-size ranges taken from the ap and a1 superficial horizons of 182 sampling sites located on 18 sugar cane farms. of the five types of studied soils (inceptisols, mollisols, vertisols, alfisols and ultisols), 7,280 aggregates were collected that were air dried and subsequently dried in a lowtemperature oven before determining the tensile strength (ts), which was in turn used to calculate the fi using the coefficient of variation method. this study found that the fi varied with the aggregate size and the soil depth (first two horizons). only three of the four size ranges initially selected were relevant. the cvm proved to be very useful for the selection of a more relevant value from the confidence interval of the ts from the cvu method for friability and established that the lower limit value (fii) of the ts cvu was the fi value that was closest to the multivariate measurement. la friabilidad del suelo es una propiedad física que proporciona valiosa información para minimizar el consumo de energía durante la labranza del suelo y adecuar el medio edáfico para el desarrollo de las plantas. su determinación cuantitativa se realiza generalmente a partir de agregados obtenidos de bloques de suelo tomados a profundidades fijas en el perfil sin considerar los diferentes horizontes superficiales del suelo. el objetivo de esta investigación fue determinar el efecto del tamaño de los agregados y la diferenciación de los horizontes superficiales en el índice de friabilidad (if) de algunos suelos bajo caña de azúcar en el valle geográfico del río cauca (colombia), usando el coeficiente de variación univariante (cvu) y multivariante (cvm). el if se evaluó mediante una prueba de compresión de cuatro rangos de tamaño de agregados tomados de los horizontes superficiales ap y a1 de 182 sitios de muestreo, provenientes de 18 fincas dedicadas al cultivo de caña de azúcar. de los cinco tipos de suelos estudiados (inceptisoles, molisoles, vertisoles, alfisoles y ultisoles), se colectaron 7.280 agregados que fueron secados al aire y posteriormente en horno a baja temperatura, previamente a la determinación de la rc, y a partir de esta, se calculó el if usando el método del coeficiente de variación. el estudio encontró variación del if con el tamaño de los agregados y con la profundidad del suelo (dos primeros horizontes); de cuatro rangos de tamaño inicialmente seleccionados, solo tres fueron relevantes. la utilización del cvm resultó bastante útil en la selección de un valor más conveniente dentro del intervalo de confianza de la rc del método del cvu para la friabilidad y permitió establecer que el valor del límite inferior (ifi) del cvu de la rc, fue el valor del if más cercano a la medida multivariante. key words: soil quality, aggregates, tensile strength, compressive strength, coefficient of variation. palabras clave: calidad del suelo, agregados, resistencia al rompimiento, resistencia a la compresión, coeficiente de variación. introduction friability is synonymous with quality for the physical condition of a soil and indicates the structural state (macks et al., 1996; watts and dexter, 1998). this physical property provides valuable information for making the soil a physically suitable medium for the development of roots and for http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.49855 mailto:eaavila@ut.edu.co 93avila p., leiva, darghan c., and madriñán m.: effect of aggregate size and superficial horizon differentiation on the friability index of soils cultivated with sugar cane... minimizing the energy required during farming of the soil (munkholm, 2011). friability has been defined as a tendency of a unconfined soil mass to break down into a particular range of smallsized aggregates under an applied stress (dexter and watts, 2001); therefore, a friable soil is characterized by an ease of fragmenting large aggregates, which have little value to sowing, and resistance to fragmentation seen in small-sized aggregates of undesired small elements. in order to estimate the friability, qualitative, semi-quantitative and quantitative methods are used (munkholm, 2011); of these, the quantitative method based on the tensile strength (ts) of aggregates proposed by dexter and watts (2001) is one of the more common ones. ts, described as the force necessary to cause failures or ruptures in a soil mass (dexter and watts, 2001), is probably the most useful measurement of the individual strength of aggregates due to the ease with which it is carried out with simple tests and diverse aggregate sizes (dexter and kroesbergen, 1985). the coefficient of variation is widely used to measure the relative variation of a random variable in its measurement or to evaluate and compare the performance of analytical techniques (rencher, 2002). in the case of determining friability, the method proposed by watts and dexter (1998) for determining the friability index (fi) of soils using the cvu of the ts has been recommended as a standard method due to its reliability and ease of calculation (dexter and watts, 2001). however, when the friability index is determined in the same soil with different aggregate sizes, the friability can be calculated using a multivariate approach, which possesses desirable properties from the statistical point of view (rencher, 2002). the cvm only requires the calculation of the mean vector and a covariance matrix of the ts. in biometry, genetics and edaphology, multiple characteristics are usually measured in individuals or in experiment units of various population, resulting in difficulty in evaluating the relative variability of each population. clearly, calculating the cvu of each characteristic is not sufficient because the structure of the correlation between the measurements is not taken into account, associated in this particular case with the different aggregate sizes. the cvm can be obtained by eq. 1. cvm = y t s y / y t y 2 1 2 (1) where, y t represents the transpose (t) of the sample mean vector of the ts and y represents the variance-covariance matrix of the samples, which in this case had a 10 × 10 dimension due to the 10 repetitions obtained for the ts of each sample and in each horizon (albert and zhang, 2010). friability and, therefore, ts depend on the soil structure and particularly on the fissures of the soil structure (dexter, 2004). dexter (1988a) discussed a hierarchy in the soil structure, the stable micro-aggregate part that is grouped into aggregates and their lumps. as an aggregate gets bigger, it is weaker than its constituents because they contain larger-sized fissures; therefore, the ts also depends on the aggregate size. the majority of research that estimates soil friability using the ts only evaluates one range of aggregate size, which is generally between 12.5 and 19.0 mm (imhoff et al., 2002; tormena et al., 2008; guimarães et al., 2009; seben et al., 2013). according to imhoff et al. (2002), this aggregate-size range is easier to manually separate and measure and predominates in the soil after farming operations. furthermore, studies have reported on aggregate-size ranges between 13.2 and 19.0 mm (watts and dexter, 1998) and between 2 and 4 mm (rahimi et al., 2000). other studies have used more than one aggregate-size range; chan (1989), for example, used four ranges between 2.8 and 12.7 mm, munkholm et al. (2002a, 2002b) also used four ranges but between 2 and 16 mm and macks et al. (1996) used eleven ranges between 1.4 and 50.0 mm. ts and friability are affected by other physical, chemical, and mineralogical properties of the soil (macks et al., 1996; munkholm et al., 2002, 2012), properties that maintain a close relationship with the soil genesis and the soil horizons (kempen et al., 2011). often, when taking samples for a friability study, one or various fixed soil depths are used, but sometimes samples are taken from the horizon differentiation in which the properties maintain a certain homogeneity. the objective of this study was to determine the effect of the aggregate size and the superficial horizon differentiation on the friability index of some soils cultivated with sugar cane in the geographic valley of the cauca river (colombia), using the multivariate coefficient of variation. materials and methods description of the sample-site locations this study was carried out on 18 farms dedicated to sugar cane cultivation, with similar mechanical management practices for the soil, located in the central and southern regions of the valle del cauca department and the northern 94 agron. colomb. 33(1) 2015 region of the cauca department (colombia). the boundary coordinates of this area were: 3º3’1” and 4º4’59” n latitude and 76º14’12.5” and 76º30’43.2” w longitude. following the köppen climate classification, the study area corresponded to a tropical wet savanna (awi). distribution of the observation sites and soil types a soil taxonomic unit was placed on each of the farms, with which five observation sites were selected that were approximately 100 m apart. in each sampling point, a 50 x 50 x 50 cm opening was made and the first and second horizons were delineated (ap and a1, respectively). the weighted average thickness of ap varied between 7.4 and 19.4 cm and, for a1, it varied between 7.2 and 24.4 cm. a soil block was taken from each horizon (approximately 30 cm long x 18 cm wide x 12 cm thick); however, in those sites where the horizons were thinner, the thickness of the collected blocks were adjusted to 7 cm. the soils were taxonomically classified as inceptisol, mollisol, vertisol, alfisol and ultisol (soil survey staff, 2010) and characterized as presenting organic carbon contents that varied between 8.61 and 34.01 g kg-1, clay contents that varied between 240 and 674 g kg-1, lime contents that varied between 263 and 545 g kg-1, and sand contents that varied between 36 and 336 g kg-1. aggregate separation in total, 182 soil blocks were collected, 91 from the ap horizon and 91 from the a1 horizon. in the laboratory, the soil blocks had their aggregates separated along their natural weakness plains. afterwards, the aggregates were dried in a greenhouse for 5 d at an average daily temperature of 29ºc. subsequently, the samples were sieved with a set of sieves (1, 2, 4.7, 9.5, 12.5, 19, 25, 37.5 and 50 mm), where it was found that four aggregate-size ranges predominated: 2.0 to 4.7 mm, 4.8 to 9.5 mm, 9.6 to 18.9 mm and 19.0 to 35.7 mm. the aggregate sizes over 19 mm were in agreement with the report from macks et al. (1996), who used an aggregate-size range of up to 50 mm. from each size range, 10 aggregates were selected and, in accordance with the suggestions of guimarães et al. (2009), dried in an oven at a constant temperature of 40ºc for 48 h. the remaining moisture of the aggregates after the drying was 3.3% (2.0-4.7 mm), 3.4% (4.8-9.5 mm), 3.8% (9.6-18.9 mm) and 4.1% (19.0-35.7 mm). determination of the friability index the fi was initially determined from the ts of each aggregate by the cvu method proposed by dexter and watts (2001). for the measurement of the ts, 10 aggregates were used for each size range, for a total of 3,640 aggregates per horizon. each aggregate was subjected to unconfined compression in loading equipment for cbr tests (soiltest cf410) at two speeds, consisting of two parallel plates, between which the aggregates were compressed. in each of the tests, the inferior plate had a constant rate of deformation of 0.07 mm s-1 (watts and dexter, 1998). the ts was calculated with the eq. 2 described by utomo and dexter (1981); dexter and kroesbergen (1985) and dexter and watts (2001). ts= 0.576 (p/de 2) (2) where, ts (kpa) is the ts, p (n) the peak strength value registered at the moment of aggregate failure and de (mm) the effective diameter of the aggregates. the 0.576 value corresponded to a constant proportionality. with the ts of each aggregate, the fi was determined with the cvu method proposed by dexter and watts (2001) (eq. 3). fii ; fis = sy y – sy y 2n ; sy y + sy y 2n (3) which relates the standard deviation of the measured ts values (sy) and the mean of the measured ts values (y) for size samples = 10. in this equation, (fii; fis) represents the lower and upper limits of the friability index. this method is based on the confidence interval of the cvu of the ts measurements (eq. 4). fi: fii+fis 2 fimfii fis sy y – sy y 2n sy y – sy y 2n lower interval value (inferior friability index) mean interval value (mean friability index) upper interval value (superior friability index) con�dence interval of the ts for the friability index (4) in many studies that have determined the fi using the cvu method, the value normally employed corresponded to the mean of the ts confidence interval, that is to say, the mean friability index (fim). statistical analysis the analysis of the data involved descriptive and inferential components. the statistical descriptive was associated with the mean fi and the ts per horizon (ap and a1) and per aggregate-size range (2.0 to 4.7 mm, 4.8 to 9.5 mm, 9.6 to 18.9 mm and 19.0 to 35.7 mm). furthermore, using the univariate friability (for each range of aggregate size), the fi was determined based on the cvm method (albert 95avila p., leiva, darghan c., and madriñán m.: effect of aggregate size and superficial horizon differentiation on the friability index of soils cultivated with sugar cane... and zhang, 2010) from the variance-covariance matrix of the measured ts of all of the aggregate sizes separated by horizon. in addition, the marginal and set means of the horizons and the aggregate sizes were determined. for the inferential approach, the lineal friability model was used with a profile analysis (statistical analysis system, v. 9.3), which, with a sequential contrast hypothesis (khattree and naik, 1999), resulted in more information than the hypothesis normally associated with the equality of fi means. at the start, a profile test for parallelism was used for each aggregate-size range and, afterwards, coincidence and horizontality tests were used. the profile analysis was carried out to justify joining the smaller aggregate-size ranges (2.0 to 4.7 mm and 4.8 to 9.5 mm). results and discussion table 1 shows the means of the fim based on the cvu per horizon and per aggregate-size range. the results demonstrated that the aggregate sizes at or below 9.5 mm presented very similar fim values in each of the two horizons, while the aggregate sizes over 9.5 mm had a higher friability, both in ap and a1. as a result, the fim value in the ap horizon was progressively higher (between 0.05 and 0.06, respectively) with the increase in the aggregate size, while in the a1, this increase was approximately between 0.04 and 0.07. in general, the profiles of the fim demonstrated a certain parallelism and the friability values of the first horizon were higher than those that followed (tab. 1 and fig. 1); the latter agrees with the results of watts and dexter (1998) in clay and sandy loam soils in the united kingdom, in which the aggregates of the superficial horizon were more friable, attributed to the additional confinement tensions of overloading and to the lower inf luence from the penetration of roots into the aggregates of the deeper horizons. table 1. fim means per horizon and aggregate-size range for soils cultivated with sugar cane (colombia). horizon size range ap a1 2.0 to 4.7 mm 0.451 0.383 4.8 to 9.5 mm 0.454 0.386 9.6 to 18.9 mm 0.503 0.450 19.0 to 35.7 mm 0.565 0.496 figure 1 shows that the highest fim value in both horizons was from the 9.5 mm aggregate-size range, which coincided with the results of dexter and watts (2001), who found that strength and, therefore, friability depended on the aggregate size, with the bigger aggregates being weaker due to the fact that they contained bigger fissures. due to these fissures, the large aggregates of a sample commonly have a porosity that is higher than those of the small aggregates (dexter, 1988b). according to schjǿnning et al. (2011), in general, the fi of the natural aggregates of well-managed soils is higher as the aggregate size increases. figure 1. distribution of the fim per horizon for the different aggregatesize ranges (confidence interval 95%) for soils cultivated with sugar cane (colombia). figure 2 shows that the ts of the studied soils had an inverse relationship with the fi; the smaller aggregates (2.0-9.5 mm) registered the higher ts values of between 77.4 and 92 kpa, while the larger sizes (19.0-35.7) had a ts that was lower, with values between 31.07 and 33.35 kpa. in general, a decrease was observed for the ts when the sized increased for the aggregates in both horizons, ap and a1, and a tendency to present similar ts values in the larger-sized aggregates in the two horizons. figure 2. distribution of the ts per horizon for the different aggregatesize ranges (confidence interval 95%) for soils cultivated with sugar cane (colombia). figure 3 presents the inferior and superior quartiles, the measurement and the interquartilic range of the mean of the fim for each aggregate-size range in each horizon. as a result, for all of the considered sizes at a large volume of the utilized aggregates, only apparently atypical observations fi m ap a1 0.30 0.60 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.65 aggregate-size ranges (mm) 2.0-4.7 4.8-9.5 9.6-18.9 19.0-35.7 te ns ile s tr en gt h (k p a) 30 20 90 40 50 60 70 80 100 aggregate-size ranges (mm) 2.0-4.7 4.8-9.5 9.6-18.9 19.0-35.7 ap a1 96 agron. colomb. 33(1) 2015 were collected, which were not considered extreme. it was sufficiently clear that there was similarity of the interquartilic range in all of the compared groups, which was relevant to the requirement for homoscedasticity of the fi per treatment (horizon and aggregate-size range). this same figure supports the descriptive idea that the aggregate-size range partitioning did not present differences in the smaller aggregates (2.0 to 4.7 and 4.8 to 9.5 mm). of the ts per aggregate size and per horizon into account, as well as the correlations that could have existed in the measurements associated with the aggregate size. in order to justify the separation by horizon, a profile analysis was carried out with the help of sas (statistical analysis system, v. 9.3). the profile analysis also allowed for the evaluation of the fi behavior in the four studied size ranges with a multivariate approach. in this study, it was found that the multivariate friability measurement by horizon and by aggregate size presented a value very close to the fii of the confidence interval of the cvu method (tabs. 2 and 3); this suggests that the univariate evaluation probably overestimated the fi, considering that the fim is usually used in the determination of friability (imhoff et al., 2002; dexter, 2004; tormena et al., 2008; guimarães et al., 2009). in this sense and to avoid a possible overestimation of the friability, this study calculated the profile analysis with the lower limit of the confidence interval (fii) as developed by dexter and watts (2001). figure 4 presents the distribution of the fi taken from the lower limit of the confidence interval (fii) proposed by dexter and watts (2001). these values were similar to the multivariate values of tabs. 2 and 3. the profiles of fig. 4 are equal to those of fig. 1, but were transferred with respect fi m 0,0 1,0 0,8 0,2 0,4 0,6 1,2 horizon ap a1 aggregate-size ranges 9.6-18.9 mm 19.0-35.7 mm 2.0-4.7 mm 4.8-9.5 mm fi i 0.25 0.45 0.30 0.35 0.40 0.50 aggregate-size ranges (mm) 2.0-4.7 4.8-9.5 9.6-18.9 19.0-35.7 ap a1 table 3. lower (fii), mean (fim) and upper (fis) measurements of the multivariate and univariate friability, separated by aggregate size in each horizon for soils cultivated with sugar cane (colombia). aggregate size (mm) univariate measurement multivariate measurement ap a1 ap a1 fii fim fis fii fim fis 2.0-9.5 0.38 0.48 0.60 0.32 0.42 0.51 0.40 0.32 9.6-18.9 0.39 0.50 0.62 0.35 0.45 0.55 0.54 0.44 19.0-35.7 0.44 0.56 0.69 0.39 0.50 0.61 0.40 0.38 table 2. lower (fii), mean (fim) and upper (fis) measurements of the multivariate and univariate friability, separated by horizon for soils cultivated with sugar cane (colombia). horizon approach ap a1 multivariate 0.380 0.308 univariate, lower limit of the ts confidence interval (fii) 0.395 0.347 univariate, mean value of the ts confidence interval (fim) 0.505 0.447 univariate, upper limit of the ts confidence interval (fis) 0.625 0.545 ts, tensile strength. figure 3. box-plot of the mean friability index (fim) per horizon for the different aggregate-size ranges for soils cultivated with sugar cane (colombia). the use of four aggregate-size ranges and two horizons allowed for the construction of a unique mean for the multivariate friability per horizon, also based on the ts of the soil. the multivariate measurement took the covariance figure 4. distribution of the fii for each horizon in the different aggregate-size ranges (confidence interval 95%) for soils cultivated with sugar cane (colombia). 97avila p., leiva, darghan c., and madriñán m.: effect of aggregate size and superficial horizon differentiation on the friability index of soils cultivated with sugar cane... to the y-axis using a value corresponding to the standard error of the cvu, taking into account that, in this case, the friability measurements corresponded to the fii. the profile analysis for the four aggregate-size ranges allowed for parallel contrast hypothesis (null hypothesis: non-parallelism), horizontality and coincidence tests. in the case of parallelism, a wilks lambda statistical test (a) presented significance at p = 0.9233 (p>5%), which confirmed the parallelism of both profiles (fig. 4), which in practical terms meant that the differences in the fii for each aggregate-size range were constant. furthermore, it confirmed the hypothesis of coincidence (p<1%), indicating that the differences in the fii in each horizon were constant (around 0.05), but not null, that is to say that each horizon was differentiated in the fii measurement. finally, the hypothesis of horizontality (p<1%) was rejected, which indicates that the fii means of the four aggregate-size ranges could not be considered equal within the same horizon. the two larger aggregate sizes presented high friability (fig. 4), similar to the findings of fig. 1, demonstrating that, starting at the aggregate sizes greater than 9.5 mm, the fii values were progressively higher. this behavior was associated with the soils with moderate to high friability and that had a high ts in the small aggregates and a low ts in the large aggregates (macks et al., 1996). given the similarity of the values obtained for the fii of the two smaller aggregate-size ranges (2.0 to 4.7 mm and 4.8 to 9.5 mm), a horizontality profile analysis was carried out on them, which presented a p>0.05, confirming their horizontality. this allowed for the statistical grouping of the fii of these size ranges into only one group, based on the mean of the two measurements separated by horizon. this suggests the use of only 3 of the four initial ranges for the determination of the friability of the studied soils: 2.0 to 9.5 mm, 9.6 to 18.9 mm and 19.0 to 35.7 mm. conclusions the multivariate analysis showed that the lower value of the confidence interval of the tensile strength used in the univariate coefficient of variation method proposed by dexter and watts (2001) was the value that best represented the friability index value of the studied soils. with the significant volume of soil samples used in this study, a higher fii value was seen with an increase in the aggregate size in the soils of different typology but the same cultivation. only three of the initial four aggregate-size ranges that were separated by their predominance in the soil proved to be relevant because the two ranges of the smaller aggregate sizes presented closeness to the fii value. there were differences in the friability of the soils due to depth. the friability of the ap horizon was higher than the friability seen in the a1 horizon. as a result, this study confirmed the need to consider the limits of the superficial horizons of a soil when carrying out field sampling for the purpose of evaluating friability so that the friability can be determined for each superficial horizon. acknowledgements the authors wish to thank the universidad del tolima, colciencias and the dirección de investigaciones (research department) of the universidad nacional de colombia for their financial support; the farmers that offered their fields for sampling; cenicaña for providing information; and the soil laboratories of the universidad nacional de colombia and the instituto geográfico agustín codazzi for their support in the analytical phase of the research. also, we thank professors francisco josé martín peinado and lars j. munkholm for their comments on different aspects of this research. literature cited albert, a. and l. zhang. 2010. a novel definition of the multivariate coefficient of variation. biometrical j. 52, 667-675. doi: 10.1002/bimj.201000030 chan, k.y. 1989. friability of a hardsetting soil under different tillage and land use practices. soil till. res. 13, 287-298. doi: 10.1016/0167-1987(89)90004-4 dexter, a.r. 1988a. advances in characterization of soil structure. soil till. res. 11, 199-238. doi: 10.1016/0167-1987(88)90002-5 dexter, a.r. 1988b. strength of soil aggregates and of aggregate beds. pp. 35-52. in: drescher, j., r. horn, and m. de boodt (eds.). impact of water and external forces on soil structure: selected papers of the 1st workshop on soilphysics [sic] and soilmechanics [sic], hannover 1986. catena, cremlingendestedt, germany. dexter, a.r. 2004. soil physical quality. part ii. friability, tillage, tilth and hard-setting. geoderma 120, 215-225. doi: 10.1016/j. geoderma.2003.09.005 dexter, a.r. and b. kroesbergen. 1985. methodology for determination of tensile strength of soil aggregates. j. agri. eng. res. 31, 139-147. doi: 10.1016/0021-8634(85)90066-6 dexter, a.r. and c.w. watts. 2001. tensile strength and friability. pp. 405-433. in: smith, k.a. and c.e. mullins (eds.). soil and environmental analysis: physical methods. 2nd ed. marcel dekker, new york, ny. guimarães, r.m.l., c.a. tormena, s.j. alves, j. fidalski, and e. blainski. 2009. tensile strength, friability and organic carbon http://dx.doi.org/10.1002/bimj.201000030 http://dx.doi.org/10.1016/0167-1987(89)90004-4 http://dx.doi.org/10.1016/0167-1987(88)90002-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2003.09.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2003.09.005 http://dx.doi.org/10.1016/0021-8634(85)90066-6 98 agron. colomb. 33(1) 2015 in an oxisol under a crop-livestock system. sci. agri. 66, 499505. doi: 10.1590/s0103-90162009000400011 imhoff, s., p.a. da silva, and a.r. dexter. 2002. factors contributing to the tensile strength and friability of oxisols. soil sci. soc. am. j. 66, 1656-1661. doi: 10.2136/sssaj2002.1656 kempen, b., d.j. brus, and j.j. stoorvogel. 2011. three-dimensional mapping of soil organic matter content using soil type-specific depth functions. geoderma 162, 107-123. doi: 10.1016/j. geoderma.2011.01.010 khattree, r. and d.n. naik. 1999. applied multivariate statistics with sas® software. 2nd ed. sas institute, cary, nc. macks, s.p., b.w. murphy, h.p. cresswell, and t.b. koen. 1996. soil friability in relation to management history and suitability for direct drilling. aust. j. soil res. 34, 343-360. doi: 10.1071/ sr9960343 munkholm, l.j. 2011. soil friability: a review of the concept, assessment and effects of soil properties and management. geoderma 167-168, 236-246. doi: 10.1016/j.geoderma.2011.08.005 munkholm, l.j., r.j. heck, and b. deen. 2012. soil pore characteristics assessed from x-ray micro-ct derived images and correlations to soil friability. geoderma 181-182, 22-29. doi: 10.1016/j.geoderma.2012.02.024 munkholm, l.j. and b.d. kay. 2002. effect of water regime on aggregate-tensile strength, rupture energy, and friability. soil sci. soc. am. j. 66, 702-709. doi: 10.2136/sssaj2002.0702; 10.2136/sssaj2002.7020 munkholm, l.j., p. schjønning, and b.d. kay. 2002a. tensile strength of soil cores in relation to aggregate strength, soil fragmentation and pore characteristics. soil till. res. 64, 125-135. doi: 10.1016/s0167-1987(01)00250-1 munk holm, l.j., p. schjønning, k. debosz, h.e. jensen, and b.t. ch r istensen. 20 02b. ag g regate st reng t h a nd mechanical behaviour of a sandy loam soil under long-term fertilization treatments. eur. j. soil sci. 53, 129-137. doi: 10.1046/j.1365-2389.2002.00424.x rahimi, h., e. pazira, and f. tajik. 2000. effect of soil organic matter, electrical conductivity and sodium adsorption ratio on tensile strength of aggregates. soil till. res. 54, 145-153. doi: 10.1016/ s0167-1987(00)00086-6 rencher, a.c. 2002. methods of multivariate analysis. 2nd ed. j. wiley & sons, new york, ny. schjǿnning, p., l.w. de jonge, l.j. munkholm, p. moldrup, b.t. christensen, and j.e. olesen. 2011. clay dispersibility and soil friability testing the soil clay-to-carbon saturation concept. vadose zone j. 11. doi: 10.2136/vzj2011.0067 seben jr., g.f., j.e. corá, c. fernandes, and r. lal. 2013. aggregate shape and tensile strength measurement. soil sci. 178, 301-307. doi: 10.1097/ss.0b013e3182a4a0a6 tormena, c.a., m.a. araújo, j. fidalski, s. imhoff, and a.p. da silva. 2008. quantificação da resistência tênsil e da friabilidade de um latossolo vermelho distroférrico sob plantio direto. rev bras. ciênc. solo 32, 943-952. doi: 10.1590/ s0100-06832008000300004 soil survey staff. 2010. keys to soil taxonomy. 11th ed. natural resources conservation service, united states department of agriculture (usda), washington dc. utomo, w.h. and a.r. dexter. 1981. soil friability. eur. j. soil sci. 32, 203-213. doi: 10.1111/j.1365-2389.1981.tb01700.x watts, c.w. and a.r. dexter. 1998. soil friability: theory, measurement and the effects of management and organic carbon content. eur. j. soil sci. 49, 73-84. doi: 10.1046/j.1365-2389.1998.00129.x http://dx.doi.org/10.1590/s0103-90162009000400011 http://dx.doi.org/10.2136/sssaj2002.1656 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2011.01.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2011.01.010 http://dx.doi.org/10.1071/sr9960343 http://dx.doi.org/10.1071/sr9960343 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2011.08.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2012.02.024 http://dx.doi.org/10.2136/sssaj2002.0702 http://dx.doi.org/10.2136/sssaj2002.7020 http://dx.doi.org/10.1016/s0167-1987(01)00250-1 http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-2389.2002.00424.x http://dx.doi.org/10.1016/s0167-1987(00)00086-6 http://dx.doi.org/10.1016/s0167-1987(00)00086-6 http://dx.doi.org/10.2136/vzj2011.0067 http://dx.doi.org/10.1097/ss.0b013e3182a4a0a6 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832008000300004 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-06832008000300004 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2389.1981.tb01700.x http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-2389.1998.00129.x received for publication: 6 february, 2013. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 forestry research center (cifor) (centro de investigación forestal), national institute for agronomic research (inia). madrid (spain). 2 landscape ecology and ecosystem modeling laboratory, department of biology, faculty of science, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). darmenterasp@unal.edu.co agronomía colombiana 31(2), 234-242, 2013 a new algorithm for mapping burned areas in colombia un nuevo algoritmo para el mapeo de áreas quemadas en colombia federico gonzález-alonso1, carol franco2, fredy vargas2, and dolors armenteras2 abstract resumen every year, between 2.5 and 4.0 million km2 of vegetation are burned around the world, emitting an annual average of 2,013 tg of c, at least 50% of which is estimated to represent net emissions that are not compensated for by the regeneration of vegetation. in colombia, the official statistics of burned areas are not well known, but it is estimated that burned areas vary between 15,000 and 20,000 km2 per year. the main objective of this study was the development and application of a new algorithm for mapping burned areas in colombia, using a synergistic combination of reflectance images and thermal anomalies detected by the modis sensors installed on nasa’s terra and aqua satellites. upon applying the developed algorithm, a burned surface area in orinoquía of 998,473 ha was obtained for the month of february, 2007. the validation of the algorithm was performed using high spatial resolution landsat images and the comparison of the data with the global modis mcd45a1 burned area product. the developed algorithm performed very similar to mcd45a1, with an overall accuracy of 79% in both cases. the new algorithm, which was developed for the mapping of burned areas in colombia, can be used to complement deforestation and forest degradation monitoring procedures that are being implemented in colombia in the context of the redd+ mechanism initiation. cada año se queman en el mundo entre 3,5 y 4,0 millones de km2, que emiten como media anual 2.013 tg de c, de las cuales se estima que el 50% al menos corresponden a emisiones netas no compensadas por la regeneración de la vegetación. en el caso de colombia las estadísticas oficiales de área quemada no son bien conocidas pero se estima que el área quemada puede oscilar entre 15.000 y 20.000 km2 al año. el objetivo principal de este trabajo es el desarrollo y aplicación de un nuevo algoritmo para cartografiar el área quemada en colombia a partir de imágenes de reflectancia procedentes del sensor modis, instalado en los satélites terra y aqua de la nasa, y de las anomalías térmicas, también detectadas por dichos sensores, combinadas de forma sinérgica. al aplicar el algoritmo desarrollado, se ha obtenido una superficie de área quemada para orinoquia de 998.473 ha en el mes de febrero 2007. la validación del algoritmo se ha realizado mediante la utilización de imágenes de alta resolución espacial landsat y su intercomparación con el producto global de área quemada mcd45a1 de modis con una precisión del 79% en ambos casos. el nuevo algoritmo desarrollado para realizar la cartografía de las áreas quemadas en colombia puede tener un gran interés y ser complementario con los procedimientos de monitoreo de la deforestación y degradación de los bosques que se están empezando a implementar en colombia en el contexto de la puesta en marcha del mecanismo redd+. key words: modis, fire detection, remote sensing, savannas. palabras clave: modis, detección de incendios, teledetección, sabanas. introduction the conservation and sustainable use of natural resources in latin america is fundamental within the current context of accelerated climate change caused by global warming. spatial remote sensing, owing to its special characteristics (i.e., the repetition, comprehensiveness, homogeneity, and objectivity of the information obtained regarding the surface of the earth), is an indispensable tool for the sustainable management of global natural resources and for the establishment of systematic monitoring that supports an operational knowledge of these resources. for thousands of years, fire has ceased to be a natural force that modifies landscapes, and in the majority of cases, fire has become a human tool used to quickly and easily modify the environment to meet the needs of humans. these anthropogenic fires have not only become more frequent and extensive, but also increasingly affect natural ecosystems by diminishing their resilience (roberts et al., 2000). although fire equally affects nearly all regions on the planet (with the exception of areas without vegetation, such as deserts and the poles), historically, fire research has been focused on subtropical and temperate ecosystems. only 235gonzález-alonso, franco, vargas, and armenteras: a new algorithm for mapping burned areas in colombia during the last decade, has research on tropical regions, including forests and savannas as well as the impact of fire on land use and ground cover, been developed (roberts, 2000). forest fires and vegetation burns also have substantial impacts on the level of greenhouse gas emissions (van der werf et al., 2010). remote sensors, such as modis, spot-vegetation and atsr-2, have indeed facilitated the study and spatiotemporal monitoring of forest fires on a global scale. this type of information has allowed for the generation of statistics that describe the global incidence of forest fires (giglio et al., 2005; tansey et al., 2004; simon et al., 2004). in addition to global products showing burned areas, regional products have also been generated. for example, a burned area product was generated for latin america for the year 2004, called aql2004, in which it was estimated that the area burned across all of latin america was 153,215 km2 (chuvieco et al., 2008). of this total area, 19,449 km2 were located in colombia (i.e., 12.69% of the area burned in latin america in 2004). the comparison of global products indicating burned areas is problematic because the values that have been obtained with different products are, in some cases, highly variable for instance global burned area products l3jrc (tansey et al., 2004) and mcd45a1 (roy et al., 2008), were compared for the period of 2000-2006, and average global burned areas of 4,010,858 and 3,465,434 km2, respectively, were obtained. the average burned area for this period in south america, according to the l3jrc estimates, was 360,882 km2, which represents 8.99% of the total global burned area. in the case of the mcd45a1 product, the average amount of burned area for 2000-2006 for south america was 176,601 km2, which represents 5.09% of the burned areas in the world. according to the l3jrc estimates, an average of 2% of south america is burned every year, whereas according to the mcd45a1 estimates, 0.99% of the continent is burned (chang and song, 2009). for colombia, the l3jrc product indicates that the average burned area for 2001-2006 was 14,807 km2 (anaya-acevedo and chuvieco-salinero, 2010). according to the mcd45a1 product (quality level 1), the average annual burned area was 4,856 km2 for the same period (armenteras-pascual et al., 2011). these global burned area products tend to significantly underestimate the burned area. for example, for colombia, it was estimated that the l3jrc product undervalued the burned area by 45-50% (anaya-acevedo and chuvieco-salinero, 2010). for this reason, burned areas in global products should be corrected according to the results of the appropriate validations. in giglio et al. (2010), it was estimated that during 19972008 an average of 3.71 million km2 were burned annually around the world, 210,000 km2 of which were in south america (5.81% of the total). in van der werf et al. (2010), it was estimated that during 1997-2009, an annual average of 2,013 tg of c were emitted as a consequence of biomass burning throughout the world. based on this quantity, it is estimated that at least 500 tg were “net” emissions that were not compensated by vegetation regeneration, which represents approximately 50% of the global emissions produced by land-use changes (lucs). these lucs are mainly attributed to the deforestation and degradation of tropical forests. from these figures, one can deduce the enormous importance of forest fires as a factor in the deforestation and degradation of the world’s forests; therefore, there is great interest in monitoring and studying forest fires within the implementation of the redd+ mechanism. with respect to south america, during the above-mentioned period (1997-2009), biomass burning led to the emission of an average of 271 tg of c, which represents 13.46% of global emissions, or double the proportion corresponding to the burned areas, owing to the substantial accumulation of biomass in existing tropical forests in the region. according to gfed3 estimates (van der werf et al., 2010), the impact of c emissions resulting from biomass burning is between 241.6 tg of c in brazil, with up to 4 tg of c in colombia, and 0.2 tg of c in ecuador. in absolute terms, the largest emitters due to biomass burning are brazil (241.6 tg of c), bolivia (36.8 tg of c ), argentina (16.8 tg of c), paraguay (14.4 tg of c ), and mexico (11.8 tg of c). nevertheless, the relative impacts in terms of the amount of above-ground burning per c stock in 2000-2005 rank the following countries in decreasing order of importance: guatemala (1.13%), bolivia (0.82%), cuba (0.61%), mexico (0.58%), and argentina (0.54%). according to van der werf et al. (2010), the gfed3 model estimates average annual emissions from biomass burning for colombia in 1997-2009 to be 5 tg of c, with maxima of 10 tg of c in 2004 and 9 tg of c in 2007 and a minimum of 2 tg of c in 2006. these estimates are in agreement with the burned area in colombia, which illustrates the great importance of having precise estimates of burned areas that are derived from correct algorithms. 236 agron. colomb. 31(2) 2013 statistics concerning forest fires in colombia are not well known, and concurrent data on the magnitude of forest fires do not exist. the globscar2000 project (simon et al., 2004) estimates a burned area of 15,000 km2, whereas the gba2000 (tansey et al., 2004) and aql2004 (chuvieco et al., 2008) projects cite values of 8,015 and 19,500 km2, respectively. for the specific area comprising the colombian plains, 4,882 km2 were mentioned by armenteras et al. (2005) for the year 2001, and romero-ruiz et al. (2010) indicated an annual average of 27,500 km2 for 2000-2008. in anaya-acevedo and chuvieco-salinero (2010), the burned area in colombia was studied based on the global burned area product l3jrc for the period of 2001-2007. the years with the greatest amount of burned area were 2004 and 2007 at approximately 20,000 km2; the year with the least amount of burned area was 2006 with 9,000 km2. the average annual area burned in colombia in the aforementioned period (2001-2007) was 14,807 km2. in armenteras et al. (2009), the geographical and temporal distribution of fires in colombia was studied using thermal anomaly data deduced from the modis sensors during the 2001-2009 period, which allowed for the determination of the spatial and temporal distribution patterns of thermal anomalies in colombia for different types of vegetation cover, natural regions, and administrative regions. the years with the greatest number of active fires were 2004 and 2007; the lowest number was observed in 2006 and 2002. the type of vegetation cover with the greatest presence of active fires was grassland, followed by pasture and natural forest with approximately half of the incidence rate. the departments with the greatest number of cumulative active fire during the studied period were meta, vichada, arauca, casanare, and caquetá. in armenteras-pascual et al. (2011), the incidence of forest fires by ground cover type in colombia during the 2000-2009 period was studied using the global burned area product mcd45a1deduced from modis sensor images. the years 2003, 2004, and 2007 had the greatest amount of burned area, whereas 2008, 2005, and 2006 had the least. by natural region, orinoquía had the greatest burned area, followed by the amazonia and the andes. mapping burned areas has been mainly based on either postfire reflectance remote sensing images by using spectral indices (such as the normalized difference vegetation index (ndvi)) or active fire remote sensing data. those two types of data can be used separately or in combination (merino-de-miguel et al., 2011). when an area of vegetation is burned, the resulting near infrared (nir) surface reflectance is reduced; and the shortwave-infrared (swir) reflectance increases and an integration of data from both these two bands has been used to develop several indices (e.g., the normalized burn ratio (nbr) and the differenced nbr (dnbr)) (loboda et al., 2007). on the other hand, active fires are detected using the thermal bands of satellites. however, since the timing of a satellite passing oven an area might not match the time of an active fire, this kind of thermal data has to be used with caution (roy et al., 2002). in order to overcome these difficulties, several algorithms have been developed at the global level, combining both types of remote sensing data (giglio et al., 2006; loboda et al., 2007). the algorithms that synergistically combine information stemming from the various infrared regions of the electromagnetic spectrum (near, medium, and thermal) have been of great interest (roy et al., 1999; fraser et al., 2000; giglio et al., 2006, 2009; gonzález-alonso et al., 2009; gonzález-alonso and merino-de-miguel, 2009). in particular, the burned area synergic algorithm (basa) (gonzález-alonso and merino-de-miguel, 2009) as well as its variations (huesca et al., 2008; merino-de-miguel et al., 2010, 2011) have provided the following advantages in applications used in spain and colombia: a) data can be preprocessed and processed rapidly, b) field data are not required, c) significant human input is not required, and d) these algorithms are easy to implement. the primary objective of this study was the development and application of a new algorithm for mapping the burned area in colombia using a synergistic combination of reflectance images and thermal anomalies detected by the modis sensors installed on nasa’s terra and aqua satellites. the existing global burned area algorithms mentioned above (mcd45a1, l3jrc, globcarbon) do not adapt well to the environmental characteristics of colombia, primarily due to the substantial cloud cover. for this reason, it is necessary to adopt new strategies when developing algorithms that are more efficient and precise in the specific case of colombia. materials and methods in the development of the present study, a variation of the basa (gonzález-alonso and merino-de-miguel, 2009; merino-de-miguel et al., 2011) was refined and specifically adapted to the environmental conditions of colombia. the main steps of the present algorithm were as follows: 237gonzález-alonso, franco, vargas, and armenteras: a new algorithm for mapping burned areas in colombia daily modis images of colombia, collected by the terra and aqua satellites, corresponding to the month of february, 2007, were downloaded from the modis-team webpage. for the refinement and testing of the algorithm, only the territory including the natural region of orinoquía, 17,140,218 ha, was considered. in addition, the month of february, 2007 was selected because it showed a large amount of burned area according to the mcd45a1 product and, therefore, was ideal for performing the relevant test and trials. the daily terra and aqua images were calculated based on the normalized burn ratio (nbr) index, which is a good indicator of the burned area (loboda et al., 2007): nbr= (r_swirr_nir) / (r_swir + r_nir) (1) where, r_swir is the reflectance in modis sensor band 7 and r_nir is the reflectance in modis sensor band 2. in fig. 1, the nbr image corresponding to the aqua satellite image for julian day 33 is presented for the orinoquía region. in fig. 2, the nbr image corresponding to the terra satellite image for julian day 33 is presented for the orinoquía region. the daily maximum nbrs from the terra and aqua images were selected for the month of february, 2007. a maximum monthly nbr composite was generated based on these maximum daily nbr values for the month of february, 2007 in orinoquía, which we called “nbr max”. figure 3 presents the nbr max data for february, 2007 for the orinoquía region. the darknest colors correspond to the greatest nbr max values that indicate where burned areas are likely located, i.e., fires in these areas have a large effect on the reflective characteristics, which results in high nbr values. the nbr max image is specifically adapted for the discrimination and mapping of burned areas. this aspect is especially important because standard composites are not specifically designed for these objectives. in colombia, this problem is compounded by the relative large number of days with high cloud cover. modis thermal anomalies for february, 2007 in the orinoquía region were downloaded from the modis-team webpages. a confidence level of greater than 80% was used, and a 500-m radius area of influence was generated for each active fire, thereby eliminating any overlaps. this process generated a mask of active fires for february, 2007. in fig. 4, active modis fires superimposed on the nbr max image are represented for february, 2007 for orinoquía. one can see that active fires are associated with high nbr max values (dark colors) and this is also observed with the histogram that shows the frequency of nbr values for the active fires. the mapped burned area, deduced from the interval of nbr max that showed the greatest burned signal, was determined based on the active fire mask for february, 2007. the basic working hypothesis was that a burned area (i.e., a high nbr max value) should demonstrate thermal anomalies at some point, provided that the active fire coincided with the passing of the satellite and had a footprint of sufficient size. the determination of the nbr max interval that defined the burned area was conducted using the nbr max histogram for the active fire mask and by calculating its average. the burned area was defined by values of nbr max that were greater than the average on the active fire mask for february, 2007. in our case, nbr max > 0.2271. the burned area in orinoquía for february 2007 was cleaned up by eliminating patches of less than 1 pixel (500 x 500 m) to avoid false detection or errors that can occur due to the spatial resolution of the modis sensor. in order to further validate the results of the inia-unal algorithm, we used data derived from higher spatial resolution images as one of the most common means. in this case, we processed the landsat-7 etm (path 4 row 56, 11th february, 2007) image that partially covered the study area to produce a high-spatial-resolution burned area map that we used as a reference map. the processing of the landsat image consisted of a visual interpretation of the burned polygons. in a second step, we compared both the inia-unal algorithm and the mcd45a1 burned area map with this reference map by means of cross tabulation and we built an error matrix. we calculated three validation parameters: overall accuracy, kappa coefficient, and omission and commission errors for the burned class. 238 agron. colomb. 31(2) 2013 pacific ocean colombia venezuela brazilecuador panama 74°w 74°w 4° n 4° n e pacific oc ean atlantic oc ean 0 180 km legend aqua value high : 1.92166 low : 0 figure 1. aqua satellite nbr image corresponding to julian day 33, orinoquía region. the limit of the study area is shown in red. pacific ocean colombia venezuela brazilecuador panama 74°w 74°w 4° n 4° n e pacific oc ean atlantic oc ean 0 180 km legend terra value high : 1.30769 low : 0 figure 2. terra satellite nbr image corresponding to julian day 33, orinoquía region. the limit of the study area is shown in red. figure 3. nbr max image for february, 2007 for orinoquía. colombia venezuela 74°w 74°w 4° n 4° n e 0 100 km legend nbr max value high : 0.915152 low : -0 ! ! ! ! ! !!!!! !! !!!! !! ! !!! ! !!!! !! !! !! !!!! !! !!!! !!! !! ! !! !! ! !!!! !! !! !!! !!! ! !!! !!! !! !!!! ! ! !! !!!! ! !!! !!! !! ! ! !!!!! !!! ! !!!!!! !! !!! ! !! !! !!! !!!! ! ! !! !! !!! ! !! ! !!! ! !!! ! !!! ! !! !! !!! !!! ! !!!! !! !! ! !! !! ! !!! ! !! ! !! !! ! !! !! ! !!! !! ! !! !!! !!! ! !! !! ! !! !! !! !! !!!!!!!! ! !! !!! !! !!! ! !! ! !! !! !! ! !!! !! !!! ! !!!!! ! ! !! ! !!! ! !! !! !!!! !! ! !!! !! !! ! !!! !! !!! !! !! !!! !!! !!!!!!!!! !! ! !!! !! !! ! !! !!! !!!! !!!!! !!! !! ! !! !! ! !!!! !!!! !!!!! !! !! !! !! !! !!! ! !!! ! !! !!!!! !! !! !! !!! !!!! !!!! ! !!!!! !! ! !! ! !!!! !!!!! ! !! ! !!! ! !!! ! !! !!! ! !!!! ! !! ! ! !! ! ! !! !! ! !! !! !!!! !! ! !! ! !!!! !!!!! !! ! ! !! !! !! !! !! !!!!! ! !! !! !!! !!! ! !!! !! !!!!! !!! ! !!! ! !! !!! !! !! !! ! !! ! ! !!! !!!! ! ! ! !!!!!! !!! !!!! !! !!! ! ! !!!! !!!! !!! !!! !!!! !! ! !!! ! !! !! !!!!!!! !!!!! !! ! !! !! ! !!! !! !!! !! !! !! !! ! !! !!!!!! !!! ! !!!!!! !! ! ! !! !!! ! !!!! !!!!!!! !! !!! !!! !! !!! ! !!! !!! !!! !! !! !!!!!!! !! !! !! ! !! !!! ! !! ! !! !!! ! !! !!! ! !! ! !!!!!!! !! ! !!! !!!!! !! ! ! !!!!!! !!! !! ! ! ! !!! !!! !! ! ! ! !! ! ! !! ! !!! !!!! !!! !! !! !!! !!! !! !!! !!! !!!!!! ! !! ! !!! ! !!!! ! !! !!! !! !! ! !! !!! !! !! ! ! !! !!!!!! !! ! ! !!! !!! !! !!!! ! !! !!! !!!!! !! !! !! !!!! ! ! !! !! !! !!! !!! !! ! ! !! !!! ! ! !!! ! !! !! ! !!! !! ! !!!! !!! ! !! !! ! !! !! !! !! !!! !! !! ! ! !! !!! !!! !! !!! !!! ! !! !! !! ! !!!!! ! !!! !!!! ! !! !!! ! ! ! !!!! !! ! !!!!! ! !! !! !!! ! !!! !! !!! !! ! !! !!! !!!! ! ! !!! ! !! ! !!!!!! ! !!!! ! !!! !! ! !! !! !!! ! !! !! !! !! ! !!! !!!! !!! !! !!! !! !! !! !! !!!!!!!!! !!! !!! !! !!! !! !!! ! ! !! !!! ! ! !!! !! !! ! ! ! !! !! !!!! ! ! !! ! !! !! !!! !!! !! ! ! !! !! !!! !!! !!!!! !! !! ! ! !! ! ! !!! !!!! ! !! ! !! !! !!! !! !!! !! !! !!! !! !! !!! ! ! ! !!! !! ! !!!! !!!! !! !!! !! ! !! !! !!!! !!!! !! !!!! !!!! !! !! !!!!! !! !! !! !!! !! ! !!!! !!!! ! ! ! ! !! !!!! !! !!!! !! !! ! !! !! !! ! !!! !! !! !!! ! ! !!! !! !! ! !!!! !! !! !!! !! !! !! !!!!!! !! !!! !! !!!! !!!!!! ! !!! !!! ! !! !! !!!! ! !! !! ! ! !! !!! !! !!! !! !!! !! ! !! ! !! ! !! ! !!!!! !! !! !! !! !! !! ! !! !!! !! !!!! !! !! !! !! !!!! !!!! ! ! !!! ! !!! ! !!!!! !! !! !!!! !! !!!! !!!! !! !!!! !! !! !! ! !!! ! ! !!!! ! !! !! !!!! ! !!! !! !! ! !! ! !! !! !!!! !! !! ! !!! !! ! ! !! ! ! !!! !!!! ! !! ! ! !! !! !!! !!!! !!! ! !!!! !! !!! ! !! !! !!! !! !!! ! !! !!!! !!!!! !! ! !!! !! !! ! !! !!! !! !!!! !! !! !!! ! !! ! !!!! !!! !!!! !!! !!! !!!!! ! !! !!!! !! !!!!! ! ! !! !!!! !! !! !! ! !! !! ! ! ! !!!! !! ! !! ! !! !! ! !!! ! !! ! !! !! ! ! !! !! !! !!! !!! !!!! !! !! !! !!! !!!!! !! !! !! ! !!! !!!! !! !! ! !! ! !! !! !! !!!! !! ! ! ! !! !! ! !! !!! !!!! !! ! !!! !! !!! !!! !! ! !! ! !! !!!! !! ! ! !! !!!! !! !! !! !!! ! !! ! !! !!!! !! !!!!!!! !! !! !! !! ! !!! !!!! !! ! !!! !! !!! !! !!! !!! !! !! !! !! ! ! ! !!! !!!!! !! !!! !! !! !!! !! ! !! !!! ! !! ! ! ! !!!! !! !!!! !! !! !! !!! ! ! ! !! ! !! !!! !!!!!!!! !! !! !! !! ! ! !! ! !!! !! !!! !!!! !! !! !!!!! ! !! ! ! !!! !! !! !! ! !!!! ! !!!! !!! !! ! !!!! ! !! !!! !! !! !!! !! !!!!! !!!!! !!!! ! ! !!! !!! !! !!!!! !!! !!!! !! !! ! ! !! !! !!! !! !!! ! ! !! ! !! ! !! ! !! !! ! !! ! !!!! !! !! !! ! !! !! ! ! !! !! !!! !! !! !! ! !! !!! !! !!! !!!! !! !! !! !!! !! !! !!!!! !! !!! ! !!! ! !! ! !!!! !! ! ! ! !! !!!!! !!! !!! !!! !! ! !! !! !! !!!! ! !! !!!! !! !! !!! ! ! !! !! !!! ! ! ! ! !! !! !!!!! !! !! !!!! ! !!!!!! !! !!! ! ! !!!!!!!!!!! !!! !!!!!! !!!! !! !! ! !!!!!! ! !! !!! ! !!!! !!! !!! ! !! !!!! !! !! !!!!! !!! ! !! !! !!! !!! !! !! !!! !!!!!! !! !!! ! !!!! ! !! !!! !! ! ! !!! !!! !! !!!! ! !! !! !! ! !!! ! !!! !! !!!! !! ! !!! !! !!!! !!! !!! !!!!!! !! ! !!!!! ! !! ! !!! !!! !!!! !!! !!! colombia venezuela 74°w 74°w 4° n 4° n e 0 100 km legend ! hotspot nbr max value high : 0.915152 low : -0 ! figure 4. actives fires in february, 2007 for orinoquía superimposed on the nbr max image and frequency of nbr max values for the active fires (n=2616). results upon applying the algorithm explained above, a burned surface area of 998,473 ha was obtained for orinoquía for february, 2007. the burned area obtained using the iniaunal algorithm is presented in fig. 5 for february, 2007 in orinoquia. the validation of the algorithm was conducted through the use of high spatial resolution landsat images and their comparison with other existing burned area products, such as the mcd45a1 modis product (roy et al., 1999). a validation image search was conducted using the freeaccess landsat archives. the results were unsatisfactory colombia venezuela 74°w 74°w 4° n 4° n e 0 100 km legend burned area figure 5. burned area obtained using the inia-unal algorithm for february 2007 in orinoquía. 239gonzález-alonso, franco, vargas, and armenteras: a new algorithm for mapping burned areas in colombia !. !. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !.!.!. !. !. !.!. !. !. !. !.!. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. 0 5 km !. !. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !.!. !. !. !.!. !. !. !.!.!. !. !. !.!. !. !. !. !.!. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !. !. !. !. !. !. !. landsat 4-56 (8/02/2006) landsat 4-56 (11/02/2007) !. !. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !.!. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !. 67°50'w 67°50'w 68°w 68°w 5° 3 0' n 5° 3 0' n 5° 2 0' n 5° 2 0' n e 0 5 km legend !. active fires burned area area influence active fire !. !. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !.!. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !.!. !. !. !. !. !. !. !. 67°50'w 67°50'w 68°w 68°w 5° 3 0' n 5° 3 0' n 5° 2 0' n 5° 2 0' n e 0 5 km legend !. active fires mod45 area influence active fire figure 6. landsat image for february 8, 2006 and february 11, 2007 (spectral band combination 5-4-3). a large burned area in the 2007 image corresponds to the dark purple areas, flames are in red, forests in green. figure 7. in addition to the active fires (blue circles), the results of the inia-unal algorithm have been superimposed (in yellow) on the burned zone (grey-black) that appears in the landsat image (spectral band combination 5-4-3) from february 11, 2007. figure 8. the mcd45a1 product (white vectors) for february, 2007 superimposed over the corresponding landsat image. due to the presence of clouds and the banding effect. thus, it was not possible to conduct a rigorous validation based on high-resolution spatial images. figure 6 presents a portion of the landsat image for february 11, 2007, in which a large burned area shown in dark colors was probably initiated in the preceding days. the figure also includes active flame fronts recorded on february 11 at the time that the satellite passed, as shown by the bright orange at the bottom left corner of the image. the active fires detected by modis on the same day have been superimposed on the image; some of these active fires coincide with the aforementioned flame fronts, which provides a form of validation for these modis active fires. in fig. 7, in addition to the active fires, the result of the inia-unal algorithm has been superimposed (in yellow) over the previously mentioned burned zone. one can observe that the burned area that appears in the february 240 agron. colomb. 31(2) 2013 11, 2007 image is identified with considerable precision. the active fires and burned area that appear in the upper left corner correspond to zones burned between the 12th and 30th of february, 2007, which do not appear in the february 11 image. the results were also validated by comparison with the mcd45a1 burned area product for february, 2007. fig. 8 presents the mcd45a1 product for february, 2007 (white vectors) laid over the february 11, 2007 landsat image. this figure shows that although the adjustment is fairly good, there are burned area zones that are not included in the burned area perimeter belonging to the mcd45a1burned area product. by comparing figs. 7 and 8, one may deduce that the iniaunal algorithm better fits the burned area observed in the february, 2007 landsat image and incorporates the areas burned between the 12th and 30th of february 2007 that do not appear to have been captured by the mcd45a1 product. table 1 shows the comparative results of the validation of algorithms and mcd45a1 inia-unal in our study area. from this table it follows that the mapping algorithm unal inia maps better the burned areas than the mcd45a1 algorithm, since the sum of their errors of omission and commission is lower (119.26% compared to 140.95%). from the point of view of estimating burned area surfaces the inia-unal algorithm also provides better results than the mcd45a1, since it has a difference in the errors of omission and commission more balanced (1.42% vs. 13.19%) and consequently its estimate of burned area is closer to the real figure estimated reference landsat image. chuvieco et al. (2008) obtained some omission and commission errors for colombia similar to those obtained in the present work when validated their algorithm aql2004, though their errors were less balanced than the case of inia-unal algorithm. the advantage of the algorithm inia-unal against mcd45a1 and aql2004 algorithms is that its operational implementation in colombia can be easier to be a less complex algorithm thus requiring less computational effort. conclusions in the present study, a new algorithm was developed to support the mapping of burned areas in colombia using information available in images produced by the modis sensors installed on the terra and aqua satellites. to develop and test the algorithm, the orinoquía region in the month of february, 2007 was used as a reference; this reference presented the greatest extent of burned areas during the 2000-2010 period. upon applying the inia-unal algorithm, a burned area of 998,473 ha was obtained for orinoquía for february, 2007. a rigorous validation of the algorithm was not possible due to an insufficient number of cloud-free landsat tm images for february, 2007 in the orinoquía region. however, the analyzed examples and the validation with one of the best landsat images available (11th feb, 2007) appear to demonstrate that the algorithm works reasonably well in the region. the comparison with the mcd45a1 burned area product appears to demonstrate that the inia-unal algorithm performs better, as it presents less errors of omission and commission and maps burned area patches larger than 25 ha better. thus, with the aforementioned caveat, the inia-unal algorithm might be a good alternative for operationally mapping burned areas in orinoquía due to its simplicity and ease of implementation. for future research, it would be prudent to investigate the application of the algorithm in other natural regions of table 1. error matrix for inia-unal and mcd45a1 burned area with landsat 7 etm (path 4 row 56, 11th february, 2007) reference burned area data reference burned area data (from landsat) unburned (ha) burned (ha) total user’s accuracy commission error inia-unal burned area (ha) unburned (ha) 1,468,921 224,856 1,693,777 86.72 13.28 burned(ha) 211,968 147,458 359,426 41.03 58.97 total 1,680,889 372,314 2,053,203producer’s accuracy 87.39 39.61 omission error 12.61 60.39 mcd45a1 burned area (ha) unburned (ha) 1,529,864 286,934 1,816,798 84.21 15.79 burned (ha) 151,025 85,380 236,405 36.12 63.88 total 1,680,889 372,314 2,053,203 producer’s accuracy 91.02 22.93 omission error 8.98 77.07 241gonzález-alonso, franco, vargas, and armenteras: a new algorithm for mapping burned areas in colombia colombia, especially in the amazonía, where a different problem likely exists due to the smaller size of the burned areas. the smaller size might make the identification of burned areas more difficult because of the 500 m spatial resolution of the modis sensor. this procedure for monitoring burned areas in colombia may be of significant interest and could be used to complement procedures for monitoring deforestation and forest degradation that are being implemented in colombia within the context of the initial phases of the redd+ mechanism. acknowledgements the authors wish to thank the spanish ministry of education for the salvador de madariaga grant provided to dr. federico gonzález-alonso, and nasa for providing free access to the modis and landsat images. finally, we want to thank the vicerrectoría de investigación of the universidad nacional de colombia for providing support for the english revision of the manuscript. literature cited anaya-acevedo, j.a. and e. chuvieco-salinero. 2010. validación para colombia de la estimación de área quemada del producto l3jrc en el periodo 2001-2007. actu. biol. 32(92), 29-40. armenteras, d., f. gonzález-alonso, and c. franco. 2009. distribución geográfica y temporal de incendios en colombia utilizando datos de anomalías térmicas. caldasia 31(2), 291-306. armenteras, d., m. romero, and g. galindo. 2005. vegetation fire in the savannas of the llanos orientales of colombia, difference between global and regional estimates. world res. rev. 17(4), 531-543. armenteras-pascual, d., f. gonzález-alonso, and m. morales-rivas. 2011. incidencia de los incendios forestales sobre la cubierta del suelo de colombia a partir de información derivada de imágenes modis del periodo 2000-2009. pp. 167-184. in: parra l., a. de c. (ed.). incendios de la cobertura vegetal en colombia. tomo 1. universidad autónoma de occidente, cali, colombia. armenteras-pascual, d., j. retama-alumbreros, r. molowny-horas, r. roman-cuesta, f. gonzález-alonso, and m. morales-rivas. 2011. characterising fire spatial pattern interactions with climate and vegetation in colombia. agric. for. meteorol. 151(3), 279-289. chang, d. and y. song. 2009. comparison of l3jrc and modis global burned area products from 2000 to 2007. j. geophys. res. 114(d16), ht tp://d x.doi.org /10.1029/20 08jd011361; consulted: june, 2013. chuvieco, e., s. opazo, w. sione, h. del valle, j. anaya, c. di bella, i. cruz, l. manzo, g. lópez, mari, f. gonzález-alonso, f. morelli, a. setzer, i. csiszar, j.a. kanpandegi, a. bastarrika, and r. libonati. 2008. global burned-land estimation in latin america using modis composite data. ecol. appl. 18(1), 64-79. fraser, r.h., z. li, and j. cihlar. 2000. hotspot and ndvi differencing synergy (hands): a new technique for burned area mapping over boreal forest. remote. sens. environ. 74, 362-376. giglio, l., g.r. van der werf, j.t. randersron, g.j. collatz, and p. kasibhatla. 2006. global estimation of burned area using modis active fire observations. atmos. chem. phys. 6, 957-974. giglio, l., j.t. randerson, g.r. van der werf, d.s. kasibhatla, g.j. collatz, d.c. morton, and r.s. de fries. 2010. assessing variability and long-term trends in burned area by merging multiple fire products. biogeosciences. 7, 1171-1186. giglio, l., t. loboda, d.p. roy, b. quayle, and c.o. justice. 2009. an active-fire based burned area mapping algorithm for the modis sensor. remote sens. environ. 113, 408-420. gonzález-alonso, f. and s. merino-de-miguel. 2009. integration of awifs and modis active fire data for burn mapping at regional level using the burned area synergic algorithm (basa). int. j. wildland fire 18(4), 404-414. gonzález-alonso, f., m. huesca, and s. merino-de-miguel. 2009. estimación del área quemada en los incendios de galicia 2006 utilizando imágenes. modis y meris. pp. 2-13. in: v congreso forestal español, ávila, spain. huesca, m., f. gonzález-alonso, j.m. cuevas, and s. merino-demiguel. 2008. estimation of burned surface in 2007 forests fires in canarias synergically using modis images and thermal anomalies. invest. agr.: sist. recur. for. 17, 308-316. loboda, t., k.j. o´neal, and i. csiszar. 2007. regionally adaptable dnbr based algorithm for burned area mapping from modis data. remote sens. environ. 109, 429-442. merino-de-miguel, s., f. gonzález-alonso, m. huesca, d. armenteras, and c. franco. 2011. modis reflectance and active fire data for burn mapping in colombia. earth interact. 15(10) 1-17. merino-de-miguel, s., m. huesca, and f. gonzález-alonso. 2010. modis reflective and active fire data for burn mapping and assessment at regional level. ecol. model. 221, 67-74. roberts, s.j. 2000. tropical fire ecology. prog. phys. geog. 24(2), 281-288. romero-ruiz, m., a. etter, a. sarmiento, and k. tansey. 2010. spatial and temporal variability of fires in relation to ecosystems, land tenure and rainfall in savannas of northern south america. glob. change biol. 16, 2013-2023. roy, d.p., l. giglio, j.d. kendall, and c.o. justice. 1999. multitemporal active-fire based burn scar detection algorithm. int. j. remote sens. 20, 1031-1038. roy, d.p., p.e. lewis, and c.o. justice. 2002. burned area mapping using multi-temporal moderate spatial resolution data—a bi-directional reflectance model-based expectation approach. remote sens. environ. 83, 263-286. roy, d., l. boschetti, c.o. justice, and j. ju. 2008. the collection 5 modis burned area product. global evaluation by comparison with the modis active fire product. remote sens. environ. 112, 3690-3707. simon, m., s. plummer, f. fierens, j.j. hoelzemann, and o. arino. 2004. burnt area detection at globa l sca le using atsr-2: the globscar products and their qualification 242 agron. colomb. 31(2) 2013 (on line). j. geophys. res. 109(d14), s02, http://d x.doi. org/10.1029/2003jd003622; consulted: june, 2013. tansey, k., j.-m. gre ǵoire, d. stroppiana, a. sousa, j. silva, j.m.c. pereira, l. boschetti, m. maggi, p. brivio, r. fraser, s. flasse, d. ershov, e. binaghi, d. graetz, and p. peduzzi. 2004. vegetation burning in the year 2000: global burned area estimates from spot vegetation data. j. geophys. res. 109(d14), s03, http://ba1.geog.umd.edu/papers/tansey_gba_jgr.pdf; consulted: june, 2013. van der werf, g.r., j.t. randerson, l. giglio, g.j. collatz, p.s. kasibhatla, d.c. morton, r.s. de fries, y. ju, and t.t. van leeuwen. 2010. global fire emissions and the contribution of deforestation, savanna, forest, agricultural and peat fires (1997-2009). atmos. chem. phys. 10, 11707-11735. evaluacion y comportamiento de la resistencia de tetranychus cinnabarinus boisduval a tres acaricidas en cultivos de clavel en la sabana de bogota. alberto murlllo· y felipe mosquera-. 1986. con el fin de evaluar, en los cultivos de clavel para exportación en la sabana de bogotá, la resistencia en poblaciones de la aranita roja (tetranychus cinnabarinus) a ometoato, dienochlor y cyhexatin, se tomaron muestras en los cultivos comerciales inversiones targa, flores del rlo, flores achalay, agrlcola de occidente y flores toyu. con las poblaciones de estos cultivos, se efectuaron pruebas de susceptibilidad para determinar la cl50, en condiciones de laboratorio. para obtener la población susceptible de referencia, fue necesario tomar muestras en diferentes ambientes y huéspedes, pero no fue posible encontrar t. cinnabarinus en cultivos a libre exposición. para la determinación de la especie, se tomó, como base de diferenciación, los cruces efectivos entre las colonias desconocidas y una población de t. cinnabarinus plenamente identificada. como población de referencia, se tomó la del cultivo comercial flores toyu, en el cual se suspendieron las aplicaciones de plaguicidas durante un ano y medio, donde se observó la susceptibilidad más alta a los tres acaricidas. en los cultivos estudiados, se encontraron diferencias de 1 8 a 3,2 veces en la cl50 t. cinnabarinus al ometo~to de 0,7 a 1,8 al dienochlory de 8,2 a 9,4 al cyhexatin: por los valores de susceptibilidad relativa, se deduce que no existe una amplia resistencia de la arañita roja del clavel al ometoato, ni al dienochlor; sin embargo, los valores de resistencia al cyhexatin son más altos. a partir de la novena generación, la colonia mostró una disminución significativa en la cl50, tomándose tan susceptible al ometoato como la población susceptible de referencia. hasta la generación 17a, la población mostró un descenso grande en el nivel de resistencia al cyhexatin. sin embargo, el nuevo valor de la cl50 no alcanzó a ser significativamente igual a la población susceptible. al someter la generación 17a. a una dosis discriminante de 0,062% de l.a., se presentó una mortalidad d.el 97,4% y dejó un remanente de 2,6% de individuos resistentes, en contraste con la población original, en la cual la dosis discriminante sólo causa una mortalidad del 66,6% y dejó un remanente del 33,4% de individuos resistentes. la f1 mostró una disminución de 6,3 veces en la cl50, con relación a la población resistente original y se puede considerar en un lugar intermedio entre las poblaciones parenterales. a una dosis discriminante de 0,062% de ingrediente activo, dosis a la cual se muere más del 99% de la población susceptible y, solo, el 66,6% de la población resistente original, en la población f1 se presenta una mortalidad del 99,8%. las generaciones f2, f3, primero y segundo retrocruzamiento, no produjeron poblaciones mas susceptibles que la f1. los cruzamientos de poblaciones resistentes con poblaciones susceptibles producen una disminución más rápida en el nivel de resistencia al cyhexatin que cuando ésta se presenta al suspender la presión de selección en varias generaciones de autocruzamiento. los resultados obtenidos proporcionan informaciones básicas para la obtención de métodos de manejo de la población de la arañita roja resistente a los acaricidas. • instituto colombiano agropecuario, tibaitata. dow auimica, bogota, d.c. resumenes de otros trabajos en floricultura realizados en la universidad nacional de colombia problemas fitopatologicos en flores de exportacion. german arbelaet. 292 la problemática de las flores de exportación en colombia es bastante compleja y se caracteriza por un aumento en el número de enfermedades y por el cambio en la importancia relativa de algunas de ellas (roya del clavel, uromyces caryophyllinus; mancha foliar anillada del clavel, heterosporium echinulatum), lo mismo que por la introducción de nuevos patógenos de otros países en materia! de propagación infectado (fusarium oxysporum f.sp. dianthi, phialophora einereseens y algunos virus en clavel, agrobaeterium tumefaeiens y peronospora sparsa, en rosa, erwinia cnr ysanthemj y el virus del mosaico en crisantemo), por la adaptación de patógenos de otras plantas a cultivos de flores (selerotinia selerotiorum, selerotium rolfsti, b~trytis einerea, me/oidogyne sp.), por la presencia de nuevas razas fisiológicas de los patógenos (botrytis einerea, uromyees earyophyllinus, agrobaeterium tumefaciens), por un diagnóstico incompleto de las enfermedades (virus y viroides) y por el manejo inadecuado de algunas enfermedades. 'facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en memorias seminario plagas en cultivos de flores. sociedad colombiana de entomología, abril 30, 1982, bogotá. efectos de la edad del rosal sobre la arañita verde bimaculada. marcela isaacs·, uriel leon· y alfredo acosta·. la arañíta verde bimaculada tetranyehus urlieae koch (acari: tetranychidae) es uno de los ácaros más cosmopolitas, debido a su alta prolificidad y fácil adaptación a una amplia gama de ambientes y especies vegetales. en el mercado internacional de flores, no se permite la presencia de este ácaro, debido a la rigidez de la sanidad portuaria. el objetivo del trabajo fué establecer la forma en que la edad de la planta de rosa puede influir sobre la biologla de t. urlieae. este trabajo se realizó, bajo condiciones controladas de temperatura y humedad relativa (24°c y 88%), en la facultad de agronomía de bogotá, con plantas de edades de 13, 28, 35, 40 y 52 meses. dos ensayos se realizaron, en los cuales se utilizó la técnica del disco de hoja con modificaciones. en el primero, se midió la duración del ciclo de vida, las relaciones de sexo y la mortalidad y, en el segundo, la mortalidad de hembras y machos y la oviposición diaria hasta los doce días de edad. la mortalidad obtenida en ambos casos fué en promedio del 28% y estadlsticamente igual para ambos sexos. la relación hembra-macho obtenida fué de 1 : 0,84 en el primer ensayo y de 1 : 0,74, en el segundo. las edades del rosal influyeron en la duración del ciclo de vida del ácaro, pero sin mostrar tendencias definidas ni consistentes. la duración promedia total del ciclo fué de 8,16 dlas, que es bastante corta, si se compara con los registros de la literatura al respecto. la oviposición diaria no mostró n,ayores diferencias entre edades de la planta y su tendencia fué similar a través del tiempo. , facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en memorias ix congreso sociedad colombiana de entomología, julio 21-23, 1982, cali. comparacion de dos tipos de poda a dos edades en cinco variedades de clavel estandar. ricardo martinez· y mario eduardo gonzalez"". en dos lotes del área de producción de clavel de la empresa floramérica s.a., se determinó el efecto de poda alta y poda baja a las semanas 69a, y 91a., en las variedades de clavel estandar u. conn, improved white, red gayety, peterson y dusty. los tratamientos se distribuyeron bajo un diseño de parcelas divididas con tres replicaciones, al realizar la poda a las 69 semanas de cultivo, la producción se inició 12 semanas más tarde, en cambio, al podar a las 91 semanas, ésta se presentó a las 14 semanas. a las 38 semanas de producción del cultivo, luego de la poda, el testigo (sin poda) produjo mayor cantidad de flores, comparado con los tratamientos con poda (alta y baja) a las dos edades (69 y 91 semanas) en las variedades improved white, red gayety, peterson y dusty. sin embargo, la poda alta fue superior a la poda baja en todas las variedades, excepto en red gayety a las 69 semanas de cultivo y, en todas las variedades excepto red gayety y u. conn, a las 91 semanas de cultivo. en promedio, sobre todas las variedades, la producción "select" por cama no presentó diferencias significativas (0,05) entre el testigo y la poda alta a las 69 semanas, pero superaron a la poda baja. a las 91 semanas, la producción "select" del testigo fue superior a las de las podas altas y bajas. para el grado "fancy", en todas las variedades y promediando para las edades de cultivo en que se hizo poda, el testigo presentó mayor producción que las podas alta y baja y se observó que la poda alta fue superior a la baja para las variedades u. conn, improved white, peterson y dusty. actualmente, no se justifica efectuar la poda a las 91 semanas de edad del cultivo, puesto que los ciclos de cultivo son, aproximadamente, de 104 semanas. 293 • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. " floramerica s.a., funza, cundinamarca publicado en agronomia colombiana (1): 21-34. 1983. perspectivas y realidades del cultivo de tejidos en plantas ornamentales en colombia. german arbelaer. en colombia, las perspectivas del cultivo de tejidos en plantas ornamentales son muy halagadoras y pueden constituir un apoyo para la industria. un aspecto muy importante de su uso es la propagación clonal rápida de un gran número de plantas seleccionadas y adaptadas a las condiciones colombianas. el cultivo de tejidos puede combinarse con diversos métodos para obtener material libre de patógenos, entre otros, el tratamiento del material básico a alta o baja temperatura y la adición al medio de substancias antivirales. la asesorla nacional o extranjera no debe consistir en una simple transferencia de tecnologla, sino que, también debe impulsar la investigación bajo condiciones colombianas. tanto a nivel directivo, como a nivel técnico, debe tenerse un mayor conocimiento de las posibilidades del uso del cultivo de tejidos en plantas ornamentales, como, también, de sus limitaciones y de sus riesgos. . facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en nueva agricultura tropical 35(7): 14-17. 1984. control biologico de fusarium oxysporum y phialophora cinerescens en el cultivo del clavel en la sabana de bogota. german arbelaez*. actualmente, las enfermedades vasculares, ocasionadas por fusarium oxysporum f. sp. dianthi y phia/ophora cinerescens, constituyen el problema fltosanitario más limitante en el cultivo del clavel en la sabana de bogotá. dichas enfermedades oca294 sionan una gran mortalidad de plantas y los diferentes métodos utilizados para su control no han dado resultados satisfactorios. el experimento se llevó a cabo, bajo condiciones de invernadero comercial, para evaluar el efecto del aislamiento t-95 de trichodenna harzianum y de la aplicación conjunta de dicho aislamiento con 30 ppm de benomil. en ninguno de los tratamientos realizados, el control de las dos enfermedades fué satisfactorio y, ocho meses después de la siembra, las pérdidas fueron de 73% para el testigo y trichodenna harzianum y de 62% para t. harzianum + benomil. la mayor producción de flores ocurrió en las parcelas tratadas con t. harzianum + benomil. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en memorias vi congreso asociación colombiana de fitopatologia y ciencias afines, ascolfi. mayo 30-junio 2, 1984, santa marta. control de fusarium oxysporum f. sp. dianthi en el cultivo del clavel mediante tratamiento del suelo y apllcacion de antagonistas. german arbelaez·. actualmente, el marchitamiento vascular, ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi, es la enfermedad más limitante en el cultivo del clavel en la sabana de bogotá. dicha enfermedad se introdujo al país a través de material de propagación infectado y su incidencia está aumentando progresivamente por la rápida diseminación del patógeno y por la poca eficiencia yel alto costo de las medidas de control utilizadas. en 1983, se estableció un experimento para evaluar el efecto de algunos tratamientos del suelo antes de la siembra y su combinación con la aplicación de trichodenna harzianum, trichodenna harzianum + benomil y pseudomonas putida en el control de la enfermedad en plantas de clavel de la variedad "white cc". el tratamiento del suelo con vapam + vapor de agua antes de la siembra ocasionó la menor mortalidad de plantas y la mayor producción de flores. los tratamientos con trichodenna harzianum presentaron el indice de enfermedad más bajo, seguidos por t. harzianum + benlate, pseudomonas putida y el testigo, pero no se presentaron diferencias significativas entre dichos tratamientos. • facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en memorias vi congreso asociación colombiana de fitopatologla y ciencias afines, ascolfi. mayo 30-junio 2, 1984, santa marta. respuesta de tres tipos de aislamientos de bofryfis cinerea pers. a algunos fungicidas "in vitro". luz marina olarte', emira garces de granada" y german arbelaez'. una de las enfermedades que afectan los cultivos de flores para exportación es la causada por el hongo botrytis cinerea pers. la enfermedad se presenta sobre una gran diversidad de especies vegetales y se manifiesta, principalmente, sobre las flores durante el periodo de poscosecha. este hongo presenta una gran variabilidad moñológica y patogénica. el manejo de este organismo se hace cada vez, más complejo, debido, principalmente, a la susceptibilidad de algunas especies y variedades y a la posible tolerancia desarrollada por el hongo a algunos fungicidas, por su continua aplicación. el objetivo de este trabajo fué comprobar la efectividad "in vítro" de algunos fungicidas comúnmente usados para el control de la enfermedad. se estudió su efecto e~ la .inhibición del crecimiento del micelio y i~ ger~lnaclón de las esporas en tres tipos de aislamientos. los tres tipos de aislamiento fueron esporulante, esclerocial e intermedio entre los dos anteriores. como fungicidas, se utilizaron benomil, captan, clorotalonil y zineb en la dosis comercial la mi~a~ y el doble de dichas dosis. los fungicidas 'se adtcionaron al medio de cultivo pda y se incubaron a 24 grados centigrados. todos los fungicidas, en ~astr.e~ dosis utilizadas, presentaron algún grado de inhibición del crecimiento de micelio. el orden de efectividad fué captan, clorotalonil, benomil y zineb. el aislamiento tipo esporulante fué el menos afectad~ ~n el creci~iento micelial por los cuatro fungicidas utilizados, mientras que el aislamiento tipo intermedio presentó la mayor inhibición. la germinación de las esporas fué inhibida por los cuatro fungicidas en las tres dosis utilizadas y el orden de efectividad fué captan, benomil, zineb y clorotalonil. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. .. facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogota d.c. publicado en memorias vi congreso asociación colombiana de fitopatología y ciencias afines, ascolfi. mayo 30-junio 2, 1984, santa marta. el nematodo quiste heferodera frito/hg., una nueva enfermedad del clavel en colombia. german arbelaez', emira g. de granada" y alfredo acosta·. actualmente, el clavel constituye el cultivo de flores de corte más importante con destino a la exportación. el material básico de propagación se importa de algunos paises, como estados unidos, israel, holanda y alemania y constituye el medio más importante para la introducción de nuevos problemas fltosanitarios. a principios de 1984, se detectó de material procedente de israel, en un cultivo de clavel mini~tura, ubicado en la sabana de bogotá, la presencia del nemátodo quiste heterodera trito/ii g., lo cual constituye el primer registro de este nemátodo atacando plantas de clavel en colombia y en américa. dicho nemátodo habla sido registrado anteriormente en israel. los sfntomas de la enfermedad se caracterizan por un amarillamiento prematuro del follaje y por la reducción del tamaño normal de las plantas. estos sfntomas se observaron en diversas variedades, pero son, especialmente severos en la varledad "red baron", en observaciones realizadas en el laboratorio, se encontraron en las. rafees hasta 100 quistes por planta y hasta 2,4 quistes por gramo de suelo. los quistes tienen forma de limón y su color, en hembras jóvenes, varfa de blanco a amarillo y hasta café oscuro, en hembras maduras. el tamaño de los quistes varió entre 700 950 x 450 700 micras. dentro de los quistes se observaron numerosos huevos de forma oval. además de las plantas de clavel, se observaron quistes con las mismas caracterlsticas en plantas de trébol rojo (trito/ium pratense l.) y trébol blanco (trito/ium repens l.) que se desarrollaban cerca de los invernaderos. 'facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. "facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogota d.c. publicado en agronomla colombiana 2(1-2): 97100, 1984 y en revista asocloflores 5: 17-18 1985. ' 295 evaluacion de la presen,; cia de micorrizas en clavel (dianfhus caryophyllus l.), bajo condiciones de cultivo comercial y de jardin. jorge a. baquero', martha orozco de amezquita· y maria isabel arango". para evaluar la presencia de micorrizas veslculoarbusculares (mva) en clavel (dianfhus caryophyllus l.), como posible forma de aplicar su inoculación masiva para controlar algunas enfermedades causadas por patógenos presentes en el cultivo, se realizaron observaciones microscópicas del sistema radical de plantas que crecían en condiciones de invernadero comercial y de jardln natural, localizados en diferentes zonas de la sabana de bogotá. para realizar los muestreos se tuvo en cuenta la cultivariedad, la fenologla, la edad, la presencia de mva y de otras asociaciones en la raiz de las plantas de clavel. el suelo de las zonas de estudio se sometió a análisis qulmico y de microorganismos visibles al microscopio de luz. en las raíces muestreadas, no se encontraron mva, pero si se observaron hongos patogénos asociados con las ralces del material proveniente de invernaderos comerciales y de jardines naturales. en los suelos de los invernaderos comerciales, no se presentaron esporas de mva. el suelo de los jardines naturales se caracterizó por la presencia de esporas de hongos con capacidad de formar mva, quistes de nemátodos y otros microorganismos tlpicos del medio. • facultad de ciencias. universidad nacional de co. lombia, bogota d.c. "horticultura de la sabana s.a., bogota d.c. publicado en revista asocolflores 6: 3-8. 1985. estudio comparativo de la genitalla de las hembras de liriomyza huidobrensis (blanchard) y liriomyza frito/ii (burgess) (diptera: agromyzidae). pablo saray, judith sarmiento·, alfredo acosta". 296 las caracterlsticas morfológicas de la gen italia de hembras de uriomyza huidobrensis (blanchard) y uriomyza frifo/ii (burgess) son de gran importancia para la identificación de estas especies. al comparar las genitalias de estas dos especies, se puede observar que, en l. huídobrensis, la genitalia es de mayor tamaño, las gulas de los huevos son más largas y anchas, los "peqs" son de menor tamañc. rectos y localizados en un mismo nivel sobre una zona demarcada en la parte distal del noveno segmento abdominal. • facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogota d.c. •• facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en agronomía colombiana 3 (1-2): 97-104. 1986. efecto del manejo de liriomyzahuidobmns~ (blanchard) (diptera: agromyzidae) en un cultivo comercial de gypsophi/a panicu/ata l. (caryophyllaceae ). pablo saray, judith sarmiento·, y alfredo acosta-. puesto que los niveles de la población de uriomyza huidobrensís (blanchard) (diptera: agromyzidae) afectan el desarrollo de gypsophi/a panicu/ata l. (caryophyllaceae), su control y manejo es importante, especialmente, durante la fase vegetativa, ya que su producción futura depende de esta fase. la población de l. huidobrensis se localizó en los tercios inferior y medio de las plantas. en general, el desarrollo de la población de este minador bajo invernadero depende del desarrollo de las plantas, las hojas minadas y la densidad de la población de sus parasitoides. 'facultad de ciencias, universidad nacional de co· lombia, bogota d.c. " facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogota d.c. publicado en memorias xiii congreso sociedad colombiana de entomología, julio 16-18. 1986. cali. patrones de busqueda y respuesta funcional de los acaros phytoseidae amblyseius herbicolus (chant) y neoseiulus chuenens~(doose)depredando a tetranychus urticae (koch). mauricio sancher, gabriel paramo' y darlo corredor". las respuestas de hembras adultas de tetranychus urticae (koch) a condiciones variables de luz y topografla se estudiaron, con el objeto de compararlas con los patrones de búsqueda desarrollados por amblyseius herbico/us (chant) y neoseiu/us chi/enensis doose en las mismas condiciones. el área de búsqueda de cada depredador fué mayor para a. herbico/us. también, se estudió la respuesta funcional de dos depredadores a densidades variables de huevos de t. urticae, mostrando n. chi/enensls mejor respuesta a densidades bajas y a. herbico/us, a densidades altas. amb/yseius herbico/us parece que necesita de una dieta complementaria al consumo de huevos de su presa. • facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogota d.c. facultad de agronomia. universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en revista colombiana de entomología 12 (7): 32-40. 1986. patrones de busqueda y respuesta funcional del acaro phytoseiidae neoseiulus anonymus (chant & baker), depredando a tetranychus urticae (koch). mauricio sanchez', gabriel paramo' y darlo corredor-. las respuestas de hembras adultas de tetranychus urticae (koch) a condiciones variables de luz y topografla fueron comparadas con los patrones de búsqueda, desarrollados por neoseíu/us anonymus (chant & baker) bajo las mismas condiciones experimentales. con la medida de tales patrones, se determinó la velocidad de búsqueda y se multiplicó por el campo de percepción, con el fin de determinar el área total de búsqueda del depredador. en una segunda parte, se examinó la respuesta funcional del depredacor a varias densidades de huevos de t. urticae (1; 2; 4; 7; 10; 13; 19 y 30 huevos por disco de hoja de rosa de dos centfmetros de diámetro). en general, el presente estudio determina los potenciales de búsqueda y depredación de n. anonymus y los compara con los de amblyseíus herbicolus (chant) y neoseiulus chilenensls (desse), determinados y publicados previamente. 'facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. -facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en agronomía colombiana 4 (1-2): 915. 1987. enfermedades fungosas y bacteriales del clavel en colombia. german arbelaez·. el clavel es el cultivo más importante dentro de las flores de exportación cultivadas en colombia. dicho cultivo es afectado por un número importante de enfermedades fungosas. la enfermedad más importante y de mayor distribución en colombia es la ocasionada por fusarlum oxysporum f.sp. díanthi, en forma similar a como ocurre en la mayorla de los paises productores de clavel del mundo. la enfermedad vascular ocasionada por phia/ophora cinerescens se presenta, también, pero con una distribución muy limitada. la pudrición del tallo, causada por fusarlum roseum, se presenta en cultivos deficientemente manejados y, principalmente, después de cosechas abundantes. otros patógenos del suelo, tales como rhizoctonia solani, sclerotinia sclerotiorum, pythium sp. y phytophthora sp. se han reconocido, pero muy ocasionalmente. entre las enfermedades que atacan el follaje, la más importante es la ocasionada por heterosporlum echinulatum, principalmente en clavel miniatura y en algunas variedades mediterráneas de clavel estándar. la roya causada por uromyces caryophyllinus ocasiona pérdidas importantes en algunas zonas de la sabana de bogotá y en épocas de alta humedad. la mancha de la hoja, causada por altemarla dianthí, tiene muy poca importar cia y se presenta, principalmente, durante el enraizamiento de los esquejes. el mildeo velloso, ocasionado por peronospora dianthicola, se presenta con muy baja incidencia. la pudrición de las flores, causada por botrytis cinerea, se presenta con mediana incidencia principalmente en épocas de alta humedad y tiene mayor importancia en algunas variedades susceptibles. sin embargo, su 297 importancia es mucho menor, en comparación con otros tipos de flor, tales como estatice y crisantemo. entre las enfermedades bacteriales, solamente, se ha reconocido la mancha bacterial ocasionada por pseudomonas woodsii, pero su importancia es mucho menor. 'facultad de agronomia, universidad nacional de col::jmbia, bogota d.c. publicado en acta horticulturae 216: 151-157. 1987 yen agronomia colombiana 4 (1-2): 3-8. 1987. control de fusarium oxysporum y fhialophora cinerescens en clavel mediante la combinacion de tratamiento de suelo y apllcacion de antagonistas. german arbelaer. las enfermedades vasculares ocasionadas por fusarium oxysporom f. sp. dianthi y phialophora cinerescens constituyen un aspecto importante en el cultivo del clavel en la sabana de bogotá. dichas enfermedades se introdujeron de diversos paises, mediante material de propagación infectado y su incidencia ha aumentado por la rápida diseminación de los patógenos, por su persistencia en el suelo y por la poca eficiencia y el alto costo de las medidas de control utilizadas. entre 1983 y 1986, se realizaron cinco experimentos en diferentes cultivos, utilizando la combinación de vapor de agua, fumigantes, fungicidas sistémicos y la aplicación de algunos aislamientos de trichoderma harzianum, pseudomonas putida y se"atia liquefasciens, para evaluar el control de las enfermedades vasculares. la aplicación de metan-sodio + vapor de agua antes de la siembra y de vapor de agua ocasionaron la menor mortalidad de plantas y la mayor producción de flores. la aplicación de antagonistas al suelo no ocasionó un control satisfactorio de las enfermedades, como tampoco la aplicación de fungicidas sistémicos. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia,bogota d.c. publicado en acta horticulturae 216: 77-84. 1987 y en agronomia colombiana 6(1-2): 3-9. 1989. incidencia del almacenamiento en la calidad y en 298 la duracion de la flor en clavel estandar. ricardo martiner. entre mayo y junio de 1979, en las instalaciones de floramérica s.a., se realizó un ensayo para evaluar la incidencia del almacenamiento en la duración y en la calidad de la flor abierta de cinco variedades de clavel estándar, para los grados selecto, fantasla, estandar y corto y para una edad del cultivo de treinta y seis semanas, cuando se inició el trabajo. la variedad scania resultó ser la más susceptible al almacenamiento, presentando encrespamiento y decoloración de los pétalos y con abertura lenta de la flor, luego de quince dlas de almacenamiento; la variedad improved white adquirió un aspecto cualitativo inferior a las variedades improved new pink y portrait y, además, presentó cierta decoloración en la flor. la variedad que mejor conservó la buena calidad de la flor fue sir arthur y le siguieron las variedades improved new pink y portrait, las cuales no presentaron diferencias significativas entre si, para la duración en florero. este hecho fue consistente para los diferentes grados de clasificación. la mayor duración de la flor, para todas las variedades en sus distintos grados, se logró para el almacenamiento entre cero y diez dlas en cuarto fria. además, se logró detectar que, a mejor calidad de la flor de las variedades para los diferentes perlados de almacenamiento, hubo mayor duración en florero. en general, para la flor sin almacenamiento de sir arthur y portrait, en sus diferentes grados, se apreció una mayor duración. sin embargo, no se observaron diferencias significativas entre cero y cinco dlas de almacenamiento. bajo las condiciones de empaque de la empresa, en el tiempo en que se realizó el experimento, se determinó un perrada máximo de quince dlas en almacenamiento para una duración y calidad deseables. . facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en agronomía colombiana 4(1-2): 6372.1987. efecto de la fertillzacion sobre la incidencia de fusarium oxysporum f. sp. dianthi en clavel. german arbelaez', martha orozco de amezquita-, emira garces de granaday carlos noreña-. en el presente trabajo, se evaluó el efecto de fusarium oxysporum f. sp. dianthi sobre las variedades de clavel scania y peterson, sembradas en invemadero y sometidas a los tratamientos de desinfección del suelo con dazomet (basamid, basf) + vapor de agua (t,) y formol + vapor de agua (t2)' dos niveles de fertilización con sulfato de calcio 56 kglha y 112 kglha (~ y ~, respectivamente) y la aplicación de nh.n03 (53,6 kglha), ca(n0:j2 (97,6 kglha) , ca(n03)2 (190,2 kglha), (nh.)2po. (78,1 kg/ha) y (nh.)2po. (153,7 kglha), los cuales, en su orden, se denominaron de n, a ns' el diseno del experimento fué de parcelas subsubdivididas. ocho dlas después de la siembra, se inició el registro semanal del número de plantas enfermas por tratamiento. la producción de flores se evaluó durante tres meses. la variedad de clavel peterson fué más susceptible al ataque del patógeno. la aplicación de dazomet + vapor de agua ocasionó el menor número de plantas enfermas y la mayor producción de flores. los niveles de potasio aplicados no presentaron diferencias significativas en relación con el número de plantas enfermas por fusarium oxysporum. la respuesta de la producción en relación con los niveles de fertilización fue diferente para cada variedad. la variedad scania produjo un mayor número de flores. en los suelos fertilizados con nitratos, se presentó una menor incidencia de la enfermedad, en comparación con la aplicación de nitrógeno en forma amoniacal. el mayor número de plantas enfermas no coincidió en todos los casos con la menor producción de flores, lo cual parece indicar que las necesidades nutricionales del hospedante y del patógeno son diferentes. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogota d.c. "facultad de ciencias. universidad nacional de calombia, bogota d.c. -agrosuba s.a .• bogota d.c. publicado en revista asocolfores, trimestre 1: 3-9. 1988. desarrollo embrionario de tetranychus cinnabarinus (boisduval) (acari: tetranychidae), plaga del clavel (dianthus caryophyllus l.) l1l1ana rosero', mariela torres' y alfredo acostah• el seguimiento de las diferentes etapas del desarrollo embriológico de tetranychus cinnabarinus (boisduval) (acari: tetranychidae) se realizó, utilizando microscopia óptica y electrónica.· el huevo es de tipo centrolecltico, de forma esférica, superficie externa suave y consistencia blanda. su cubierta consta de tres capas o estratos de ultraestructura diferente. su tamal'lo varia de 125 a 150 micras de diámetro. la etapa inicial del desarrollo es el clivaje de combinación, al final del cual (12 horas) se forma la blástula, constituida por una capa uniestratificada. luego, entre las 24 y 34 horas, sigue la formación de la banda germinativa por proliferación celular del blastodermo. la metamerización de la banda germinativa comienza a las 36 horas y, a las 60 horas, resulta la formación de seis segmentos prosomáticos. estos segmentos, a las 96 horas, dan origen a los apéndices definitivos de la larva. el sistema nervioso central se forma hacia las 72 horas, durante el retraimiento de la banda germinativa. a partir de las 96 horas del desarrollo, se pudo visualizar el sistema respiratorio embrionario. en la formación del sistema digestivo y excretor participan células endodérmicas de la proliferación posterior y vitelófagas. en la formación de las partes bucales, intervienen los dos primeros pares de apéndices. a las 144 horas, la musculatura está completamente formada en la cual se diferencian tres grupos principales de músculos. estructuras con manchas oculares y el tegumento, de origen ectodérmico, sólo se observaron hasta las 144 horas. la etapa completa de huevo tiene una duración de 168 horas. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c . -facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en memorias xv congreso sociedad colombiana de entomología, julio 27-29. 1988. manizales. constituyentes antifungicos en nodulos radicales de alnus acur.ninata h.b.k. jaime gonzaler, margoth suarer, emira garces de granada' y martha orozco de amezquita·. alnus acuminata h.b.k. es una especie nativa de importancia económica, la cual se caracteriza por tener nódulos radicales fijadores de nitrógeno. la composición qulmica de los nódulos no se ha establecido, sin embargo, se ha observado que actúa sobre la microflora del suelo. con el fin de establecer la composición qulmica de las fracciones obtenidas, se realizaron extracciones a partir de nódulos 299 de aliso. los compuestos aislados fueron xilosa y ribosa; además, se caracterizaron un ácido carboxllico aromático, un ácido graso, un biariheptanoide fenólico y un glicósido de flavonoide. esta última sustancia inhibió el crecimiento de fusarium oxysporum y pythium sp. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. bogota d.c. publicado en agronomía colombiana 5(1-2): 83-85. 1988. muestreo poblacional de onychiurus armatus tulberg (col.lembola: onychiuridae) en cultivos 'de clavel y crisantemo bajo invernadero, jorge roatta', diana luz acosta' y alfredo acosta". durante el ano 1984, se estudió la distribución poblacional de artrópodos en suelos de plantaciones de clavel y crisantemo, cultivados bajo un invernadero comercial, ubicado en la zona de madrid, cundinamarca. una baja diversidad de artrópodos se encontró, pero con dominancia, de onychiurus armatus tullberg, el cual prefiere desarrollarse en la zona de rizósfera, de o a 20 cm de profundidad, aunque puede encontrarse a mayor profundidad. se confirma que este colémbolo hace dano en las ralces de las plantas y afecta la altura y el peso de las plantas de crisantemo y disminuye la cantidad de esquejes producidos por plantas de clavel. la gravedad del daño depende de la densidad de colémbolos presente. 'facultad de ciencias. universidad nacional de colombia, bogota d.c. "facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en agronomía colombiana 6 (1-2): 6470.1989. control quimico y cultural de la mancha anillada del clavel miniatura causada por heterosporium echinulatum, mario ortlr y german arbelaez". actualmente, la mancha anillada del clavel, ccasío300 nada por el hongo heterosporium echinu/atum, constituye el problema fitosanitario más limitante del cultivo del clavel miniatura bajo invernadero en colombia. a partir de 1988, se establecieron varios experimentos semicomerciales en la empresa innovación andina s.a., ubicada en el municipio de cota, cundinamarca, para determinar el efecto de algunos fungicidas sistémicos y protectores y el uso de podas de hojas enfermas en el control de la enfermedad en variedades susceptibles. el tratamiento más eficiente fué la mezcla de los fungicidas triforine y propineb, con un total de hojas esporulantes de 39%, en comparación con el testigo que alcanzó el 100%. la poda del 30% de hojas afectadas en los estratos superiores de la planta redujo la infección en un 25%, en comparación con el testigo. la combinación de la poda de hojas enfermas y la aspersión foliar de los fungicidas triforine y propineb constituye, hasta el momento, el método más eficiente para el manejo de la enfermedad. 'innovacion andina s.a., cota, cundinamarca. "facultad de agronomia, universidad nacional de colombia. bogota d.c. publicado en memorias x congreso asociación colombiana de fitopatología y ciencias afines. julio 10 14. 1989. cali. respuestas de crecimiento y desarrollo en gypsophila paniculata a la ubicacion de los esquejes en la planta madre y a tratamientos con bajas temperaturas, adriana diaz' y martha orozco de amezquita·. teniendo en cuenta el auge que ha tenido en los últimos anos la producción de flores no tradicionales para exportación (estatice, gerbera, fresia, gypsophila), se propuso el presente trabajo, con el fin de establecer, en gypsophi/a panicu/ata, el efecto del almacenamiento y de la localización de los esquejes en la planta madre, sobre algunos aspectos de su crecimiento y desarrollo. para el experimento, se obtuvieron esquejes a partir de los tercios medio, superior e inferior de las plantas madres y se realizaron, con este material, dos ensayos: en el primero, se sometieron las plantas enraizadas de cada uno de los tres estratos a enfriamiento a odc durante un mes y en el segundo ensayo, se almacenaron durante dos meses y se compararon las respuestas con las de los testigos no almacenados. las variables evaluadas fueron: longitud de la planta, diámetro de la base del tallo vegetativo, número de ramificaciones, diámetro de cada ramificación floral y peso de las ramas florales. al finalizar los ensayos, se observó que el tratamiento de vemalización por un mes no afecta significativamente la calidad de los esquejes enraizados, ni su establecimiento posterior en el invernadero. las tasas de crecimiento de las plantas vernalizadas por uno o dos meses de tratamiento, siempre fueron superiores a las de aquéllas no almacenadas en frlo, independientemente de su localización original en la planta madre. el almacenamiento en frlo por un mes no afectó la altura de las plantas, pero si incrementó el grosor de los tallos vegetativos, especialmente de las plantas provenientes de los tercios medio e inferior; además, en estos mismos grupos, disminuyó el número de ramificaciones vegetativas; las plantas más productivas en el primer ensayo . provenlan de la zona media y se hablan sometido durante un mes a ooc. en el segundo ensayo, los resultados no fueron concluyentes, ya que por efecto de enfriamiento durante dos meses, se presentaron diferencias en cuanto al número de plantas establecidas, lo cual originó una densidad de siembra desigual. sin embargo, el tratamiento con frlo adelantó la floración en quince dlas. • facultad de ciencias. universidad nacional de colombia. bogota d.c. publicado en agronomía colombiana 7 (1-2): 47 -53. 1990. algunos aspectos sobre la biologia de heterosporium echinulatum (berk) cooke. carlos novoa", jorge casallas", guillermo briceño", martha orozco de amezquita" y emira garces de granada". con este trabajo, se confirmó que el agente causal de la enfermedad de la mancha anillada del clavel es heterosporlum echinulatum (berk) cooke. se examinaron los cambios morfológicos de las hojas, como también, la proliferación de las estructuras reproductivas del hongo y su invasión y penetración a través de los estomas. se analizó "in vitro' el ciclo de vida del patógeno, el cual, bajo condiciones de laboratorio, tuvo una duración de 40 horas. con base en medios de cultivo preparados con pda (papa-dextrosa-agar), a los cuales se agregó doble concentración de dextrosa y se enriqueció con hojas y pétalos de 4 variedades de clavel con diferente grado de susceptibilidad a la enfermedad, se evaluó el crecimiento micelial y la producción de conidias y se obtuvieron respuestas diferenciales. también, se evaluaron medios con diferente concentración de nutrientes y ph colocados bajo distintas condiciones de luz y temperatura. el medio que permitió un mejor crecimiento del hongo fue el enriquecido con extracto de pétalos de la variedad candy y, bajo condiciones de invernadero, el nitrógeno en forma de amonio, el ph ácido y la temperatura de 22'lc favorecieron el crecimiento micelial y la producción de conidias. cuatro variedades de clavel fueron inoculadas con una suspensión de 50.000 conidiaslml y se determinó que el periodo de incubación del patógeno fue de 6 a 9 dlas. • facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en acta horticulturae 307: 233-240. 1992 evaluacion de dos sistemas de desinfeccion del suelo y su interaccion con algunas formulaciones de microelementos sobre la incidencia de fusarium oxisporum f. sp. dianthi en dos variedades de clavel. angela chaparro de barrera", martha orozco deamezquita", emira garces de granada" y gfrman arbelaez-. la presente investigación se realizó con el fin de evaluar la interacción de dos sistemas de desinfección del suelo y el efecto que la aplicación foliar de zinc, cobre, manganeso, boro y molibdeno tienen sobre la incidencia de la enfermedad ocasionada por el hongo fusarlum oxysporum f. sp. dianthi en clavel. el ensayo se realizó en la sabana de bogotá, en un cultivo comercial de flores para exportación, bajo condiciones de invernadero, usando un diseno de parcelas sub-subdivididas. en las parcelas principales se colocó el tratamiento al suelo (metan sodio + vapor de agua y dazomet + vapor de agua) y, en las subparcelas, las variedades (new pink ember y scania) y, en las subsubparcelas, cinco formulaciones de micronutrientes. el efecto de los 301 tratamientos se evaluó sobre el número de plantas enfermas, producción de flores y población del hongo en el suelo. el efecto de 10$tratamientos o su interacción no presentó diferencias estadlsticamente significativas sobre las variables analizadas. la tendencia de una mayor producción en la variedad new pink ember y un mayor control del número de plantas enfermas con dazomet + vapor de agua son hechr s para destacar. sajo condiciones de este ensayo, no fue claro el efecto de la aplicación foliar o al suelo de la solución de micronutrientes. 302 • facultad de ciencias, universidad nacional de co lombia, bogota d.c. • facultad de agronomia, universidad nacional de colombia, bogota d.c. publicado en memorias xiii congreso asociación colombiana de fitopatologia y ciencias afines. agosto 12-14. 1992. villavicencio. received for publication: 23 august, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 external assessor. bogota (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). gaplazat@unal.edu.co agronomía colombiana 32(1), 36-43, 2014 evaluation of various conventional methods for sampling weeds in potato and spinach crops evaluación de diferentes metodologías convencionales de muestreo de malezas en cultivos de papa y espinaca david jamaica1 and guido plaza2 abstract resumen this study aimed to evaluate (at an exploratory level), some of the different conventional sampling designs in a section of a potato crop and in a commercial crop of spinach. weeds were sampled in a 16 x 48 m section of a potato crop with a set grid of 192 sections. the cover and density of the weeds were registered in squares of from 0.25 to 64 m2. the results were used to create a database that allowed for the simulation of different sampling designs: variables and square size. a second sampling was carried out with these results in a spinach crop of 1.16 ha with a set grid of 6 x 6 m cells, evaluating the cover in 4 m2 squares. another database was created with this information, which was used to simulate other sampling designs such as distribution and quantity of sampling squares. according to the obtained results, a good method for approximating the quantity of squares for diverse samples is 10-12 squares (4 m2) for richness per ha and 18 or more squares for abundance per hectare. this square size is optimal since it allows for a sampling of more area without losing sight of low-profile species, with the cover variable best representing the abundance of the weeds. este estudio tuvo como objetivo evaluar (a un nivel exploratorio), algunos de los diferentes diseños de muestreo convencionales en una sección de un cultivo de la papa, y en un cultivo comercial de espinacas. se realizó un muestreo de malezas en una sección de 16 x 48 m de un cultivo de papa, en red rígida de 192 secciones, en las que se registró la cobertura y la densidad de malezas, en tamaños de cuadro desde 0,25 m2, hasta 64 m2, con esta información se conformó una base de datos que permitió simular diversos diseños de muestreo como: variables y tamaño de cuadro. con estos resultados se realizó un segundo muestreo en un cultivo de 1,16 ha de espinaca, en la cual se estableció una red rígida de 6 x 6 m, evaluando la cobertura en cuadros de 4 m2. con esta información se conformó otra base de datos con la cual se simularon otros diseños de muestreo como distribución y cantidad de cuadros muestreados. según los resultados obtenidos, una buena forma de aproximarse a la cantidad de cuadros para los diversos muestreos es: 10-12 cuadros de 4 m2 por ha, para riqueza; 18 o más cuadros para abundancia. este tamaño de cuadro resulta óptimo, debido a que permite muestrear más área sin perder de vista especies de porte bajo, siendo la cobertura la variable que mejor representa la abundancia de las malezas. key words: vegetables, weed science, crop weed competition, cover, abundance, density. palabras clave: hortalizas, malherbología, competencia de maleza-cultivo, cobertura, abundancia, densidad. introduction an integrated weed management plan must include a diagnostic stage, which starts with a sampling. in a conventional sense, it is common to use a number of randomly distributed squares in a field, systematic samples such as transects in the shape of an “x”, “zigzag” or, in some cases, uniform sampling with a fixed grid and to register variables such as density, cover and frequency of the different encountered weed species (fuentes, 1986; gold et al., 1996; clay and johnson, 2002). however, there are situations that must be considered before sampling is started: the selection of the diverse variants of the methodologies depends on the objective of the sampling and the characteristics of the populations (richness and distribution) to be evaluated in each particular agroecosystem (braun-blanquet and oriol de bolòs, 1979; matteucci and colma, 1982; mostacedo and fredericksen, 2000). for matteucci and colma (1982), vegetation studies have an objective of: detecting spatial and vertical patterns of the populations, studying population processes that affect 37jamaica and plaza: evaluation of various conventional methods for sampling weeds in potato and spinach crops them and establishing correlations between the influences of the community and the environment on the distribution of the object population. for fuentes (1986), the objectives of weed sampling are autoecological studies, production studies and studies on the effects of management practices. meanwhile, for leguizamón (2005), they are to detect the presence and abundance of weeds, to obtain information to make management decisions, to construct the “history” of the lot for designing long-term management plans, to detect the appearance of invading species and to provide data for the production of maps that are useful for precision agriculture and supply specific-site management. taking these authors’ contributions together, weed sampling has two objectives: to reveal the richness and/or the abundance and, in turn, these variables have the objective of providing information for: biodiversit y studies: r ichness a nd structure of t he communities. short-term management: measurements of abundance for making immediate decisions for the current cycle of the crop. long-term management plans: measurements of richness and abundance for preventative management and evolution of the weed flora. mapping: dynamic spatial studies, site-specific management, patch management. currently, in countries with industrial agriculture on a grand scale, different sampling methodologies (e.g., remote perception and continuous sampling) have been evaluated in order to measure their precision in the estimation of abundance and position of the different species (barroso et al., 2005; lamastus and shaw, 2005). however, in the case of colombia and specifically of the bogota plateau where agriculture is non-technical and is carried out in lots of less than 2 ha (dane, 2001), conventional methodologies for the estimation of the variables of abundance (density, cover, biomass), frequency and distribution (maps) have not been evaluated. for example, for the number of sampling points, the conventional methodologies for sampling weed populations assume that the populations are distributed homogeneously or randomly (mostacedo and fredericksen, 2000; bautista, 2004) but this is not always the case (booth et al., 2003) because numerous studies have confirmed that weeds are distributed in patches (gonzález-andújar and saavedra, 2003; heijting et al., 2007; jurado-expósito et al., 2004; marshall, 1988; rew and cousens, 2001). the distribution of evaluation points in lots should be done with the completely random distribution method when the objective is to evaluate the richness of the species, given the species-area curve; or the minimum area sampling method (fuentes, 1986). if random (throwing squares), systematic, or uniform sampling schemes are established, the species-area curve stabilizes in a small region of the lot, due to the aggregated distribution of the populations (rew and cousens, 2001). if the objective is the quantification of the populations, the use of layered or slanted sampling distributions is not suitable due to the possibility of overor underestimating the measured variables because samples may be taken from areas that are overly “representative” (bautista, 2004), thereby skewing the results. in this case, one must take into account the spatial distribution of the populations: aggregation or “patchiness” (colbach, et al., 2000); requiring the use of uniform sampling (grids), interpolation and mapping (rew and cousens, 2001) or remote sensors (feyaerts and van gool, 2001; okamoto et al. 2007; sui et al., 2008). the size of the sampling unit and the utilized variable mainly depend on the populations that exist in the study area. if it is possible to count individuals in an easy and quick manner, small squares (0.10 to 0.25 m2) can be used to register the density; otherwise, the cover can be registered with medium squares (0.25 to 4.00 m2). if the objective requires higher precision in the estimation of abundance, one can register biomass; and if the populations and areas are large, one can register frequency with methods different from squares or with large squares (>4 m2) (braun-blanquet and oriol de bolòs, 1979; fuentes, 1986; matteucci and colma, 1982; mostacedo and fredericksen, 2000; bautista, 2004). for these reasons, the study aimed to evaluate (at an exploratory level), some of the different conventional sampling designs in a section of a potato crop and in a commercial crop of spinach, in order to determine their precision in the estimation of the variables of richness and abundance. materials and methods the present study was carried out in two localities: a potato crop, 4 months after sowing, on the alcalá farm in the municipality of cota (cundinamarca), at an altitude of 2,550 m a.s.l., and with an average temperature of 13oc 38 agron. colomb. 32(1) 2014 and a bimodal rainfall regime with 700 mm year-1. different square sizes, variables and sampled areas were evaluated. the second area consisted of a crop of spinach, 4 weeks after sowing, located at the centro agropecuario marengo (cam) in the municipality of mosquera (cundinamarca), at an altitude of 2,542 m a.s.l. and with an average temperature of 13°c and a bimodal rainfall regime of 669 mm year-1. here, the distribution of the squares and the number of sampling squares were evaluated. the potato lot was examined and a 16 x 48 m area was selected, which represented the weed conditions of the lot. in this area, a fixed grid of 2 x 2 m cells was constructed. four samplings were carried out, which are described in tab. 1 and fig. 1. figure 2. description of the sampling in the spinach crop. sampling simulation the information from the sampling points of the fixed grids in the crops was used to produce databases. with the use of coordinates (x, y), evaluated points that correspond to a particular methodology can be extracted. evaluation of the number of squares for the estimation of richness. first, the minimum squares technique was simulated, which allows for the detection of the species richness of a community and the minimum number of samples to carry out a subsequent sampling (fuentes, 1986). one to ten squares were used with ten repetitions for each one in order to obtain the number of registered species with different quantities of squares and to establish the number of squares needed to stabilize the number of species in addition to variance. this process was carried out for both crops. furthermore, a comparison was carried out in the spinach crop for this technique between a completely randomized distribution, using randomness to select particular data from a group of data, and the random “throwing of the squares” from point to point (fig. 3). evaluation of the square sizes. as can be seen in tab. 1 and in fig. 1, the sampling in the potato crop was done with four table 1. characteristics of the different samples taken in the potato crop. characteristic sample squares 50 x 50 cm squares 2 x 2 m squares 4 x 4 m squares 8 x 8 m variable (s) density and cover cover cover cover square size (m2) 0.25 4.00 16.00 64.00 number of sampling squares 225 192 48 12 sampled area (%) 7.32 100.00 100.00 100.00 2 m 2 m 0.5 m 2 m 48 m 4 m 8 m 16 m 150 m 70 m bed 2 m row 1 m 2 m 4 m 10 11 squares per bed 64 m 25 evaluated beds 269 evaluated squares random throwing of the squaresrandomness between the evaluation points figure 3. difference between completely randomized distribution and random throwing from point to point. based on the results of the potato crop, a grid of 6 x 6 m cells was established in the spinach crop in a lot of approximately 1.16 ha. in fig. 2, one can observe the arrangement of the squares. this type of grid was used because the crops beds were 2 m wide and with 1 m between them, therefore the grid lined up with the spacing of two beds. at each intersection, a 2 x 2 m sample square was used, using the weed cover present in the lot as the measuring variable. a total of 269 squares was used. figure 1. dimensions of the square sizes utilized in the potato crop samples. 39jamaica and plaza: evaluation of various conventional methods for sampling weeds in potato and spinach crops different square sizes, from 0.25 to 64 m2. in this regard, one can observe the differences in the number of registered species and their covers (abundances). evaluation of the utilized variable. the density and cover results were compared in the potato crop as variables of abundance in the 0.25 m2 squares because, in the larger sized squares, it is impractical to measure this variable by taking the quantity of individuals of the registered species. evaluation of the distribution and quantity of squares in the lot in the determination of abundance. in the spinach crop, data were extracted from their respective database to simulate various distributions of the sampling squares in the lot in accordance with the minimum quantity of squares established by the previously-mentioned technique. the simulation contained zigzag, x, random and uniform sampling. in addition, the number of evaluated squares was doubled and tripled. results and discussion tables 2 and 3 show the encountered weed species with a mean of abundance, in this case cover. table 2. cover (%) of the different registered weed species in the potato crop. common name scientific name cover (%) common chickweed stellaria media l. 14.9 lamb’s quarters chenopodium petiolare l. 4.2 creeping woodsorrel oxalis corniculata l. 2.2 quickweed galinsoga ciliata l. 2.9 pigweed amaranthus hybridus l. 2.2 annual blue grass poa annua l. 1.4 table 3. cover (%) of the various registered weed species in the spinach crop. common name scientific name cover (%) wild radish raphanus raphanistrum l. 7.04 field smartweed polygonum segetum kunth. 4.64 malva fuertesimalva limensis (l.) fryxell 4.44 lamb’s quarters chenopodium petiolare l. 4.33 pigweed amaranthus hybridus l. 1.23 curley dock rumex crispus l. 1.20 other species with a mean cover value below 1%: shepherd’s purse (capsella bursa-pastoris l.), common sowthistle (sonchus oleraceus l.), curly dock (rumex crispus l.), groundsel (senecio vulgaris), common cotula (cotula australis [sieber ex spreng.] hook. f.), ragweeds (ambrosia sp.), annual nettle (urtica urens l.), field smartweed (polygonum segetum kunth.), corn spurrey (spergula arvensis l.), morning glory (ipomoea sp.), common field speedwell (veronica persica poir.), pepperweed (lepidium bipinnatifidum desv.) and white clover (trifolium repens l.); for a total of 19 species. other species with a percentage of cover below 1%: annual nettle (urtica urens l.), common cotula (cotula australis (sieber ex spreng.) hook. f.), knotweed (polygonum aviculare l.), english canola (brassica campestris subsp. rapa (l.) hook. f), sheep sorrel (rumex acetosella l.) and yellow sorrel (oxalis corniculata l.); for a total of 12 species. evaluation of the number squares and estimation of the richness nineteen weeds species were found with the 0.25 m2 sampling squares. meanwhile, with the 4, 16 and 64 m2 squares, 17, 16 and 16 species were found, respectively. afterwards, 20 samplings were simulated, randomly taking 1 to 10 squares for each of the square sizes in accordance with the minimum square technique described by fuentes (1986) and mostacedo and fredericksen (2000). the following results were obtained (fig. 4 and tab. 4). table 4. comparison of the richness (median of the number of species in the 20 repetitions), standard deviation and sample area (%), using 10 squares for each square size. richness (sp.) square size (m) squares 0.5 x 0.5 squares 2 x 2 squares 4 x 4 squares 8 x 8 median 13 14 16 16 standard deviation 1.18 1.05 0.89 0.47 sample area (%) 0.3 5.2 20.8 83.3 in the evaluation of richness by square sizes, the 0.25 m2 squares obtained the highest number of registered species (19) due to the fact that 225 squares were used and 7.32% of the area was sampled (tab. 1). in addition, smaller squares can reveal in more detail the weed plants that are found in a lot, including the smaller and scarcer plants. on the other hand, with the larger squares, observation was more difficult especially for individuals of the lower layers or of populations of lower abundance, even though the sample area was greater (100%). however, if the number of observations for all the square sizes is maintained (tab. 4), the sampled area increases with the size of the squares; and the number of encountered species increases and the standard deviation decreases. but, in the best cases (16 and 64 m2 squares), 16 of the 20 total encountered species were registered. 40 agron. colomb. 32(1) 2014 the three square sizes were fitted to models for richness (logarithmic) and for variance (negative exponential) and high r2 values (>96%) were obtained (fig. 4). according to fuentes (1986), the minimum number of squares is found where the curve stabilizes for more than three consecutive squares. in this case, the curves stabilized after six squares for all the square sizes, obtaining a richness of 12 species. for the spinach crop (fig. 5), high r2 values were observed in the fitting to the models: logarithmic for richness and negative exponential for variance. here, the curve presented three consecutive results with six squares; however, the total quantity of species was twelve. assuming in this case that finding 80% of the species present is acceptable, according to the adjusted models, the number of squares for registering 80% of the species present can be seen in tab. 5. as can be seen in fig. 6, the randomized distribution method requires more squares to stabilize the species-area curve y = 2.505ln(x) + 9.081 r2 = 0.972 y = 1.856e-0.08x r2 = 0.961 y = 2.534ln(x) + 8.506 r2 = 0.961 y = 3.248e-0.13x r2 = 0.828 y = 3.073ln(x) + 6.352 r2 = 0.989 y = 3.212e-0.13x r2 = 0.983 r ic hn es s (# sp .) number of squares 0 14 10 16 12 8 6 4 2 1 98765432 10 squares 16 m2 0 1.8 1.4 2.0 1.6 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 va ri an ce r ic hn es s (# sp .) 0 14 10 16 12 8 6 4 2 1 98765432 10 squares 4 m2 0 3.5 3.0 2.0 4.0 2.5 1.5 1.0 0.5 va ri an ce r ic hn es s (# sp .) 0 14 10 16 12 8 6 4 2 1 98765432 10 0 3.0 2.0 3.5 2.5 1.5 1.0 0.5 squares 0.25 m2 va ri an ce exponential (variance) logarithmic (mean) variance mean figure 4. richness and variance for the samples that used squares of 0.25, 4 and 16 m2, with 1 to 10 squares for each one. y = 2.1623e-0.272x r2= 0.9684 y = 1.598ln(x) + 4.1964 r2= 0.9935 number of squares en co un te re d sp ec ie s 0 2 4 6 8 10 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 va ri an ce var. mean exponencial (var.) logarithmic (mean) table 5. characteristics of the sampling to obtain 80% of the species in the different crops. square size (m2) species total species to be found no. of squares that must be taken minimum sampled area (m2) sampled area (%) potato 0.25 20 17 32 8 1.04 potato 4 20 17 28 112 14.58 potato 16 20 17 24 384 50.00 spinach 4 12 10 36 144 1.36 0 1 2 3 4 5 6 7 8 randomized distribution random “throwing the square” stop sampling in square number no. species figure 5. richness and variance for the samples of one to ten squares in the spinach crop. figure 6. comparison of the determination of the minimum number of squares through the use of two methodologies in the spinach crop. 41jamaica and plaza: evaluation of various conventional methods for sampling weeds in potato and spinach crops and so registered more species than the randomly-thrown squares method with a statistically significant difference according to a tukey test. these differences were due to the fact that, for the thrown squares, the evaluated points were not sufficiently separated to capture other species given the spatial dependence of the variable, which is to say the distribution in patches. meanwhile, for the evaluation points of the randomized distribution method, the position of the squares did not depend on the spatial position of the other points. evaluation of the square sizes the cover variable was compared in three square sizes (0.25, 4 and 16 m2) for the crop species and two weed species (s. media and c. petiolare) because s. media was the dominant species (14.9%) in the lot, followed by c. petiolare (4.2%), albeit at a far lower rate than s. mediai, the other weed species had low cover values in the lot. table 6. cover (%) by species with the use of different square sizes. square size crop s. media c. petiolare 0.25 m2 21 c 18 a 4.20 a 4 m2 44 b 14 ab 0.19 b 16 m2 52 a 13 b 0.08 b means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). table 6 shows that the crop plants had higher cover estimation in the larger square sizes due to their age and profile, rather than the fact that they were the crop, which covered the weeds present in the lot that had smaller sizes than the crop at the sampling time. for the same reason, the estimation of the cover of the weed plants decreased with increases in the square sizes. evaluation of the utilized variable the cover variable was compared to the density variable for the 0.25 m2 square sampling for the two previouslymentioned weed species and the crop species. table 7. cover (%) and density (no. individuals/square area) for three species of plants in the 0.25 m2 square sampling. variable s. media c. petiolare potato cover 18.0 4.2 21.0 density 22.0 17.0 2.5 as can be seen in tab. 7, there was a relationship between the number of plants and their cover, because it is intrinsic to each species and to the phenological state. however, the plants that dominated the lot were the potato crop and s. media, and c. petiolare was less competitive due to the state it was found in. for this reason and in this particular case, cover was more appropriate as a variable of abundance because it better approximated the true state of the lot. the cover variable, in a qualitative manner, better explained the abundance of the populations. however, certain situations exist where the cover of the community is very high and very low, cases that increase the observational error of the evaluator for the cover of each species. in these cases, it is better to use another variable (e.g., reproductive structure counts) with smaller squares. evaluation of the quantity and distribution of the squares in the lot for the determination of abundance the lowest value for the coefficient of variation was presented by the general sample with 268 evaluation points. however, the coefficient increased when a species with a higher aggregation index was evaluated; with a correlation of 0.9991. this indicates that when a species has a higher degree of aggregation, the sampling will be less reliable in the estimation of the abundance variable for the entire lot (cottam et al., 1957). as a result, it is vital to find these types of populations and use site-specific management (wiles, 2005). for species with a more uniform distribution, the distribution method of the evaluation points is not so important in the estimation of this variable. the quantity of the evaluation points does affect the reliability of the results. this can be seen in tab. 8 in the upper-left square, which corresponds to the crop species (cottam et al., 1957). with an increase in the degree of aggregation, the reliability of the estimation of cover in the zigzag, x and randomized distribution methods depends on the position of the weed patches in the lot and on how many points can be registered; as in the case of u. urens, which was not registered in the randomized distribution, x and zigzag methods that had the lowest quantities of points or the zigzag method with the highest number of points; the zigzag method with a medium quantity of points only registered it in one of the 12 sites. the grid method with a high quantity of points generally presented low coefficients of variance and a value close to that of the general sample because it guarantees a more uniform sample and a high probability of finding patches of aggregated species. however, for species with a high or medium degree of aggregation, an abundance value of a lot lacks the reliability needed for any decision-making process. 42 agron. colomb. 32(1) 2014 conclusions when estimating the richness of a weed species in a lot, it is preferable to use a large quantity of small squares (<4 m2) because they allow for a more detailed exploration of the lower layers and for finding species that have a low profile or that are scarcer. for the estimation of richness, the minimum square technique must use the randomized distribution method and not the randomly-thrown method in order to be effective. that is to say, the squares must be randomly dispersed throughout the entire lot and not just thrown or spread out from the starting point of the sampling. this is because weeds have a spatial dependence (aggregation) which makes the species-area curve arrive at its limit quickly, without registering other species. according to the results, in these cases, a good method of approximating the quantity of squares for diverse samples is: (10-12) 4 m2 squares per ha for richness samples and 18 or more squares for abundance. in general, cover is a variable that is easy to measure, fast and reliable because large squares can be used (>4m2) which allows for the sampling of a larger area. in addition, as observed with c. petiolare in the potato crop, cover estimates the abundance of the weeds better than density because the latter depends on the phenological state of the plants. for the estimation of abundance variables, the zigzag, x, and randomized samplings depend on luck for obtaining information of the different patches and precision is lower when the populations are more aggregated. for example, u. urens, the species with the highest aggregate index, was not reported in the x and zigzag samplings with low numbers of points. on the other hand, the uniform samples find the principal weed patches. and so, it is better to use systematic and uniform (grids) samplings, table 8. mean, standard error and coefficients of variance of the cover (%) of four plant species with diverse indices of aggregation, obtained in the different distributions and numbers of sampling squares in the spinach crop. s. oleracea (morisita:1.19) p. segetum (morisita:1.68) method mean se cv method mean se cv all samples 5.95 0.22 3.70 all samples 4.64 0.27 5.78 grid 12 5.83 0.74 12.63 x 18 4.33 0.54 12.52 x 12 5.08 0.69 13.58 grid 18 4.83 0.89 18.34 grid 18 5.94 0.81 13.63 x 12 5.50 1.01 18.39 zigzag 18 6.28 0.87 13.92 zigzag 18 5.06 0.99 19.55 x 18 5.28 0.78 14.76 zigzag 6 3.83 0.83 21.74 grid 6 5.00 0.77 15.49 zigzag 12 5.33 1.18 22.06 random 6 6.67 1.05 15.81 random 18 2.61 0.60 22.99 random 18 6.50 1.06 16.28 random 12 2.83 0.75 26.37 zigzag 12 6.50 1.08 16.56 random 6 4.17 1.40 33.61 random 12 5.75 1.05 18.31 grid 6 4.50 1.52 33.82 zigzag 6 6.00 1.29 21.52 grid 12 4.75 1.62 34.10 x 6 6.33 1.76 27.85 x 6 3.83 1.35 35.27 f. limensis (morisita: 3.45) u. urens (morisita: 9.48) method mean se cv method mean se cv all samples 4.44 0.44 9.99 all samples 0.61 0.12 19.37 x 18 3.50 0.74 21.20 random 18 0.78 0.35 44.78 x 12 3.42 0.87 25.34 x 18 0.61 0.38 62.25 zigzag 18 3.00 0.84 28.13 grid 6 1.67 1.05 63.25 random 18 7.17 2.65 36.96 grid 18 0.39 0.28 72.43 zigzag 12 6.92 2.97 42.88 grid 12 0.58 0.43 74.48 x 6 4.67 2.17 46.51 zigzag 12 0.50 0.42 83.48 grid 12 4.17 2.07 49.77 random 12 0.08 0.08 100.00 random 6 5.67 2.99 52.68 x 12 0.83 0.83 100.00 random 12 6.08 3.27 53.74 random 6 0 0 na grid 18 3.83 2.18 56.84 x 6 0 0 na grid 6 4.83 3.11 64.42 zigzag 6 0 0 na zigzag 6 4.67 4.08 87.42 zigzag 18 0 0 na method: distribution and the amount of the samples. se: standard error. cv: coefficient of variation. 43jamaica and plaza: evaluation of various conventional methods for sampling weeds in potato and spinach crops working down in the size of the squares in accordance with the characteristics of the lot and the size and profile of the weeds and the crop. in accordance with the results obtained for the potato crop, 4 m2 squares are appropriate for diverse sampling circumstances because smaller squares do not register a sufficient area and can result in numerous empty squares. very large squares (16 m2) overestimate the abundance value of the dominant population and underestimate the values of the scarce populations. using a general value for abundance is not advisable because of the aggregation of the weeds. that is to say, a given value could have a degree of statistical reliability but from the technical point of view that value will be representative for only a fraction of a lot. for example, in the present study, for u. urens, whose average cover was 0.12%, this value was too low to be considered a threat to the crop but there was a 90% patch value at harvest. as a result, in this particular area, this species became more important, highlighting the importance of site-specific or patch-specific management. acknowledgements the authors wish to thank the división de investigación sede bogota of the universidad nacional de colombia for their support through the project: “dinámica de las poblaciones de malezas en el cultivo de espinaca (spinacea oleracea l.), en la hacienda marengo, mosquera-cundinamarca” code 10952 from the conference on “apoyo a tesis de programas de posgrado sede bogotá año 2009”. literature cited barroso, j., d. ruiz, c. fernandez-quintanilla, e.s. leguizamon, p.j. hernaiz, a. ribeiro, b. diaz, b.d. maxwell, and l.j. rew. 2005. comparison of sampling methodologies for site-specific management of avena sterilis. weed res. 45(3), 165-174. bautista z., f. 2004. técnicas de muestreo para manejadores de recursos naturales. universidad nacional autónoma de méxico (unam), mexico df. booth, b., s. murphy, and c. swanton. 2003. weed ecology in natural and agricultural systems. cab international, wallingford, uk. braun-blanquet, j. and j.l.j. oriol de bolòs. 1979. fitosociología. bases para el estudio de las comunidades vegetales. h. blume ediciones, madrid. clay, s. and g. johnson. 2002. scouting for weeds (on line). crop manage. 1(1). colbach, n., f. dessaint, and f. forcella. 2000. evaluating field-scale sampling methods for the estimation of mean plant densities of weeds. weed res. 40(5), 411-430. cottam, g., j.t. curtis, and a.j. catana. 1957. some sampling characteristics of a series of aggregated populations. ecol. 38(4), 610-622. feyaerts, f. and l. van gool. 2001. multi-spectral vision system for weed detection. pattern recogn. lett. 22(6-7), 667-674. fuentes, c.l. 1986. metodología y técnicas para evaluar las poblaciones de malezas y su efecto en los cultivos. rev. comalfi 13, 29-50. gold, h.j., j. bay, and g.g. wilkerson. 1996. scouting for weeds, based on the negative binomial distribution. weed sci. 44, 504-510. gonzález-andújar, j.l. and m. saavedra. 2003. spatial distribution of annual grass weed populations in winter cereals. crop prot. 22(4), 629-633. heijting, s., w. van der werf, a. stein, and m.j. kropff. 2007. are weed patches stable in location? application of an explicitly two-dimensional methodology. weed res. 47, 381-395. jurado-expósito, m., f. lopez-granados, j.l. gonzález-andújar, and l. garcía-torres. 2004. spatial and temporal analysis of convolvulus arvensis l. populations over four growing seasons. eur. j. agron. 21(3), 287-296. lamastus, f.e. and d.r. shaw. 2005. comparison of different sampling scales to estimate weed populations in three soybean fields. precis. agric. 6(3), 271-280. leguizamón, e.s. 2005. el manejo de malezas en el campo. rev. agromensajes 17, 26-29. marshall, e.j.p. 1988. field-scale estimates of grass weed populations in arable land. weed res. 28(3), 191-198. matteucci, s.d. and a. colma. 1982. metodología para el estudio de la vegetación. biology series no. 22. the general secretariat of the organization of american states, washington dc. mostacedo, b. and t.s. fredericksen. 2000. manual de métodos básicos de muestreo y análisis en ecología vegetal. bolfor, santa cruz de la sierra, bolivia. okamoto, h., t. murata, t. kataoka, and s.i. hata. 2007. plant classification for weed detection using hyperspectral imaging with wavelet analysis. weed biol. manage. 7(1), 31-37. rew, l.j. and r.d. cousens. 2001. spatial distribution of weeds in arable crops: are current sampling and analytical methods appropriate? weed res. 41(1), 1-18. sui, r., j.a. thomasson, j. hanks, and j. wooten. 2008. groundbased sensing system for weed mapping in cotton. comput. electron. agric. 60(1), 31-38. wiles, l.j. 2005. sampling to make maps for site-specific weed management. weed sci. 53(2), 228-235. temporal shifts of nitrite reducing communities in a rice field soil in ibague (colombia) received for publication: 10 september, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.52993 1 department of biology, faculty of sciences, universidad del tolima. ibague (colombia). mcastro@ut.edu.co 2 brazilian agricultural research corporation (embrapa). manaus (brazil) agronomía colombiana 34(1), 82-91, 2016 temporal shifts of nitrite reducing communities in a rice field soil in ibague (colombia) cambios temporales de las comunidades reductoras de nitrito en un campo de suelo arrocero en ibagué (colombia) maribeb castro-gonzález1 and amanda lima2 abstract resumen denitrification and nitrification are microbial processes that regulate the cycle of nitrogen and nitrous oxide, which is considered an important greenhouse gas. rice field soils have been known to have strong denitrifying activities; however, the microorganism structure that is responsible for denitrification and the temporal variation of these communities in the agricultural soils of ibague (colombia) is not well known. in this study, the denitrifying community composition was compared between a rice field soil and an uncultivated soil at three different times during the year using a terminal restriction fragment length polymorphism analysis of the nirs functional gene, which codes the enzyme that reduces nitrite, one of the key steps in the denitrification process. the results showed changes in the richness, relative abundance and diversity of the operational taxonomic units between the soils and sampling times. the canonical correspondence analysis indicated that the moisture and the ph were the environmental factors that explained the observed changes in the nirs-type denitrifiers’ community composition in the studied soils. la desnitrificación y la nitrificación son procesos microbianos que regulan el ciclo del nitrógeno y del óxido nitroso, el cual es considerado como un importante gas invernadero. los suelos cultivados con arroz presentan una fuerte actividad desnitrificante, sin embargo, la estructura de los microorganismos responsables de la desnitrificación y la variación temporal de estas comunidades en suelos agrícolas de ibagué (colombia) no es muy conocida. en este estudio se comparó la composición de la comunidad desnitrificante entre un suelo cultivado con arroz y uno no cultivado, en tres épocas del año, usando el análisis del polimorfismo de los fragmentos de restricción terminal del gen funcional nirs que codifica la enzima que reduce el nitrito, uno de los pasos claves del proceso de desnitrificación. los resultados mostraron cambios en la riqueza, abundancia relativa y diversidad de unidades taxonómicas operacionales entre los suelos y épocas de muestreo. el análisis de correspondencia canónica indicó que la humedad y el ph fueron los factores ambientales que explicaron los cambios observados en la composición de las comunidades desnitrificantes tipo nirs en los suelos estudiados. key words: denitrification, nitrogen cycle, soil microorganisms, nirs gene, diversity. palabras clave: desnitrificación, ciclo del nitrógeno, microorganismos del suelo, gen nirs, diversidad. nitrogen plays an important role in agricultural production and different microbial communities regulate its transformation in the soil through the expression of functional genes within the resident microbial community. for denitrification, the genes that code for nitrite reductase (nirs and nirk) and nitrous oxide reductase (nosz) have been used for accessing the denitrifying community diversity (horn et al., 2006). the nirs gene has been widely used to detect the denitrifiers responsible for n2o production through nitrifier-denitrification and heterotrophic nitrification (braker and conrad, 2011) and also to determine that the nirs abundance is more related to the nitrate and organic carbon levels and soil water content than to n2o emissions (dandie et al., 2011). other researchers have reported the existence of a relationship between the nirs introduction denitrification is a microbial process that occurs predominantly in f looded soils with 60-90% pore-water (bateman and baggs, 2005). during this process, a sequential reduction of nitrate, nitrite, nitric oxide, and nitrous oxide to dinitrogen takes place under low oxygen conditions through different taxonomic groups, including bacteria, archaea and fungi (laughlin and stevens, 2002; zumft and kroneck, 2006). some studies suggest that biocides and pesticides additions, changes in soil use and irrigation type could inf luence the diversity (avrahami et al., 2002; zhou et al., 2002, 2011), composition (nüsslein and tiedje, 1999), microbial stability (girvan et al., 2005) and quantity of n2o emissions from soils (senbayram et al., 2009). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.52993 mailto:mcastro@ut.edu.co 83castro-gonzález and lima: temporal shifts of nitrite reducing communities in a rice field soil in ibague (colombia) gene copy number and the n2o/(n2o+n2) molar ratio (cuhel et al., 2010) and that the nirs, but not the nirk-type denitrifiers, is related to denitrifying activity, suggesting that the assembly of communities responds to distinct environmental gradients (enwall et al., 2010). moreover, it has been reported that nirs-type denitrifiers have the attributes for generating its own niches, which is not possible with the nosz gene (hallin et al., 2009), and that, with this functional gene, can be detected the nitrite reducers microorganisms laking of nitrite reductase, and consequently generating n2o as a denitrification final product (jones et al., 2008). in general, studies of the denitrifier community diversity in soils have been developed with different molecular approaches, including the terminal restriction fragment length polymorphism (trflp) (rösch and bothe, 2005), rflp (priemé et al., 2002; stress et al., 2004), cloning (rösch et al., 2002), qpcr and rt-pcr (kandeler et al., 2006; philippot et al., 2009; cuhel et al., 2010), functional microarrays (berthrong et al., 2009) pyrosequencing (palmer et al., 2012) and, more recently, stable isotopes probing (ishii et al., 2011). but, despite advances in studies on the denitrifying diversity in soils, knowledge on how the structure of the community is related to its function is still scarce (braker and conrad, 2011). in colombia and specifically in the department of tolima, a large part of the land is used for growing rice, sorghum and corn. these soils are classified as “entichaplustolls”, characterized by moderate levels of organic matter, low phosphorous, nitrogen and ph; and high levels of fertilization (igac, 2004). the soils in this area are inf luenced by strong temperature fluctuations (between 25 and 35ºc) and by effects from the “niño-niña” event that alter the raindry seasons. the studies developed in colombia involving microbial communities in agricultural areas have focused on the isolation of contaminant-degrading bacteria from soils (arbeli and fuentes, 2010), on the composition and enzymatic activity of soil communities (vallejo et al., 2012), on characterization of microbial communities in relationship with agricultural practices (avellaneda-torres, 2014), on the study of microbial communities in the rhizosphere (vanegas et al., 2013) and on activity of some nitrogen cycling microorganisms in soils with different uses (cañoncortázar et al., 2012; avellaneda-torres, 2014). however, at present, there are no studies on the structure and temporal variation of denitrifiers despite their crucial role in the n2o emissions and nutrient recycling into the soil. given the lack of studies in this area, the main objective of this research was to analyze the composition of nitrite reducing denitrifying communities in rice field soils at different times during the year, in comparison with uncultivated soils, and determine which environmental factors could drive its structure. materials and methods collection and manipulation of samples soils samples were taken at ibague (tolima) from an area cultivated with rice (4º25’30” n 75º09’27.5” w), which was irrigated regularly and was in the growing phase during the different samplings. the other soil samples were taken from one non-agricultural area or control (4º25’29.3” n 75º11’59” w), which was near the rice field with similar geomorphological conditions. the sampling was done during the rainy season (october 2008), samples denominated al08 (agricultural area) and cl08 (control area); in the rain-dry transition (march 2009), samples denominated at09 and ct09; and during the dry season (july 2009), samples denominated as09 and cs09. for the soil sample collection, a 10 x 10 m quadrant was established in each area, from which six soil cores (2.5 cm diameter) were taken at random at a depth of 0-20 cm during each sampling time in the same quadrant. subsequently, the samples were mixed, homogenized, sieved (for 4 mm diameter) and subdivided for the physical-chemical and molecular analyses (0.25 g sample) in sterile whirlpack bags that were frozen at -20ºc until their use. analysis of physical and chemical variables the following parameters were determined according to the protocols described by igac (2006) for the soil analysis. the soil moisture was determined by drying samples at 100ºc for 48 h. the content of soil organic matter was reported as the difference between the dry weight (60ºc/24 h) and weight of the residue after combustion at 450ºc. the content of total nitrogen was determined by the kjeldahl method. the content of soil organic carbon was determined by combustion. nitrate quantification was done with the spectrophotometric-selective electrode method and ph determination was done by the potentiometric method. dna extraction and amplification of the nitrite reductase gene for the dna extraction, triplicate samples of 0.25 g were homogenized for a total of 3 g of soil, from which dna was extracted using a mobio kit following the manufacturer’s instructions. subsequently, 10 ng µl-1 of dna were used to perform the nirs-gene amplification using the primers cd3af-fam and r3cd (michotey et al., 2000; throbäck et al., 2004). the pcr protocol was standardized under the following conditions: 94ºc-5 min, 10 cycles at 94ºc30 s, alignment beginning at 58ºc-30 s with subsequent 84 agron. colomb. 34(1) 2016 declining of 0.5ºc in each cycle, and extension at 72ºc40 s; the remaining 30 cycles were done at 94ºc-30 s, 55ºc-30 s and extension at 72ºc-40 s. the mixture of pcr reagents (25 µl) included: 200 µm of dntps, 10 pmol of each primer, 1.25 u red accutaq polymerase and 1 µl (10 ng µl-1) of dna. the products of the three replicate pcrs were combined. the pcr-products were purified with the quiaquick pcr purification kit (qiagen, chatsworth, ca) and quantified by spectrophotometry at 230, 260 and 280 nm. amplicon digestion purified nirs-amplicons (100 ng), marked with f luorescence, were digested with enzymes mspi and haeiii at 37ºc-1 h following the manufacturer’s instructions. the digested products were purified with columns autoseq g-50 (amersham biosciences, piscataway, nj). from 2 µl of the digested product were mixed with 12 µl of deionized formamide (applera, darmstadt, germany) and 0.2 µl of a dna standard (50-1,000 pb marker x-rhodamine, bioventures, murfreesboro, tn). trflp were separated by electrophoresis in a dna 310 sequencer (applied biosystems, foster city, ca). this analysis was performed in duplicate to verify reproducibility of the trflp on each assay and sample. analysis of trflp from the electropherograms, the size (in base pairs) of each trf marked with f luorescence was determined by comparison with the dna internal standard using genescan 3.71 (applied biosystems). in this analysis, each trf was equivalent to a specific operational taxonomic unit (otu) within each sample and the f luorescence detected for each trf corresponded to the abundance of each otu within each sample. for the subsequent data analysis, only the trf, with a f luorescence of > 70 units over the background f luorescence and > 69 bp over the size of primer dimers, was taken into account. the results obtained for all samples were normalized to the total units of f luorescence using the iterative standardization procedure described by dunbar et al. (2001). the relative abundance of each trf (%) was determined by calculating the ratio between the height of each trf and the total height of the normalized trfs from each sample. analysis of trf in relation with the environmental parameters since the trf patterns corresponded to different otus in each community, the richness, relative abundance and diversity of the otus were assessed within them. the diversity of each community was calculated using the shannon diversity index. the similarity between the communities was calculated using the bray curtis index with biodiversity pro 4.0 (the scottish association for marine science, uk). the relationship between the nirs-gene composition and the soil environmental parameters was carried out through a correspondence canonical analysis (cca) using pc-ord version 4.01 (mjm software, gleneden beach, or). results the nirs gene amplicons (490 bp) were successfully amplified for all of the dna extracts obtained from the soil samples. the minor resolution for the structure of the nirs-communities in the soils was obtained with the haeiii enzyme (16 otus, fig. 1) in comparison with the enzyme mspi (21 otus, fig. 2). the results showed that, although many nirs-otus were shared between the cultivated and uncultivated soils (75, 113, 116, 132, 136, 224 and 257), there were also unique otus in each sample and/or sampling time. for example, the otu 210 was only observed in the transition time (at09) and the otus 363 and 275 were only observed during the rainy season (al08) in the cultivated soil. in the rice field soil, the otu 116 presented a higher relative abundance (~ 70%) during the dry season, whereas the transitional period was dominated by otu 190 (~ 35%). in the uncultivated soil, 50% of the nirs-community corresponded to otus 116 and 132, which were observed during the rainy season; while, in the transition time and dry season, the relative abundance of otus was mostly equally distributed among them, with the exception of a slight abundance (~ 25%) of otu 257. on the other hand, the wide distribution of some otus was also confirmed with the similarity analysis, which showed 86% relationship between the nirs-denitrifying communities between the rice field soil during the transition time (at09) and the uncultivated soil during the rainy season (cl08). however, between both communities, the otu’s relative abundance variation and a higher richness of otus in the cultivated soil (10 otu) than in the control soil (8 otu) was observed. the communities inhabiting the cultivated area during the dry season (as09) presented the lowest similarity (40%) and otu richness (4) and diversity (h’ = 0.69) (tab. 1). the digestion of the amplicons with the mspi enzyme (fig. 2) generated a higher richness of the otus (21) distributed in the studied soils. the nirs-type denitrifier community profile obtained with this enzyme showed that both soils also share otus, had specific otus, and presented changes 85castro-gonzález and lima: temporal shifts of nitrite reducing communities in a rice field soil in ibague (colombia) in the relative abundance (ra) of trfs, like the ones observed using the haeiii enzyme. from these otus, it was observed that nine (69, 111, 177, 205, 219, 224, 258, 315 and 406) of them were distributed in both soils (cultivated and control). in the rice field soil, the otus 420 (< 8% ra) and 380 (< 1% ra) were found only in the transition season; and otu 412 was found in the dry season (~ 15% ra) and also in the transition time (< 2% ra). for the uncultivated soil, otu 366 (< 1% ra) was typical of the dry season, 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 at09 cl08 ct09 cs09 al08 as09 r el at iv e flu or es ce nc e (% ) 409 363 275 257 227 224 210 190 187 157 136 132 116 113 99 75 75 86 40 100 s im ila ri ty ( % ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 at09 cl08ct09 cs09al08 as09 r el at iv e flu or es ce nc e (% ) 420 412 406 380 366 319 315 273 262 258 250 224 219 205 199 189 177 171 115 111 69 88 61 100 s im ila ri ty ( % ) figure 1. similarity dendrogram and t-rflp profile showing the relative abundance of each trf obtained by nirs-amplicon digestion with the haeiii enzyme in rice soils from ibague-colombia. soil samples of the agricultural (a) and control (c) areas in the rainy (al08 and cl08), transition (at09 and ct09) and dry seasons (as09 and cs09). the size (bp) of each trf is presented in the legend. figure 2. similarity dendrogram and t-rflp profile showing the relative abundance of each trf obtained by nirs-amplicon digestion with mspi enzyme in rice soils from ibague-colombia. soil samples of the agricultural (a) and control (c) areas in the rainy (al08 and cl08), transition (at09 and ct09) and dry seasons (as09 and cs09). the size (bp) of each trf is presented in the legend. table 1. estimation of nirs-otus diversity from the rice soil samples (ibague-colombia) digested with the enzymes haeiii and mspi, based on the shannon index (h’) log base 10. enzyme samples at09 ct09 al08 cl08 as09 cs09 haeiii 1.08 1.08 1.00 0.95 0.69 1.00 mspi 1.15 1.11 1.08 1.11 1.04 1.11 soil samples of the agricultural (a) and control (c) areas in the rainy (al08 and cl08), transition (at09 and ct09) and dry seasons (as09 and cs09). 86 agron. colomb. 34(1) 2016 otu 189 was found during the rainy (1% ra) and dry seasons (5% ra); and otu 199 (1% ra) appeared only in the rainy season. the similarity analysis of the trfs obtained from the nirstype denitrifier community with the mspi enzyme showed a different association than the ones observed using enzyme haeiii. in this case, for example, a greater similarity (88%) of communities was detected between samples ct09 and al08, given that they shared 10 of 13 otus. this analysis confirmed that the nirs-type denitrifier communities inhabiting the agricultural soil during the dry season (as09) were different from the other communities (63% similarity) given its lowest richness of otus (10) (tab. 1) and the dominance of otu 224 (60% ra), which confirmed the variability in the structure of this community between the different seasons analyzed. the results of the chemical and physical parameters measured in each soil showed that the soil moisture values were between 4.5 and 17.7% for the rice field soil and 3.1 to 18.6% for the control soil; the highest value of the soil moisture was recorded during the transition season (18.6% in control soil). the quantity of organic matter ranged from 1.4 to 9.0% with the highest and lowest values recorded in the as09 and at09 samples, respectively (tab. 2). table 2. chemical factors quantified in the rice soils (ibague-colombia) for each sampling time. sample moisture (%) organic matter (%) organic carbon (%) organic nitrogen (%) ph nitrate (mg l-1) al08 10.0 8.6 4.9 0.4 6.4 nd cl08 8.7 2.2 1.2 0.1 5.7 nd at09 17.7 1.4 0.8 0.09 6.5 0.38 ct09 18.6 2.6 1.5 0.1 5.7 0.43 as09 4.5 9 5.2 0.4 5.2 0.3 cs09 3.1 4.6 2.6 0.2 6.4 0.5 soil samples of the agricultural (a) and control (c) areas in the rainy (al08 and cl08), transition (at09 and ct09) and dry seasons (as09 and cs09). the soil organic carbon was also lower in the control soil (1.2 2.6%) when compared to the agricultural soil, where this parameter ranged between 0.8% (at09 sample) and 5.2% (as09 sample). this result was similar to the one observed for the soil organic nitrogen, which was higher in the cultivated soil during the dry and rainy seasons at09 cl08 ct09 cs09 al08 as09 t69 t75 t99 t111 t113 t115 t116 t132 t136 t157 t171 t177 t187 t189 t190 t199 t205 t210 t219 t224 t224 (2) t227 t250 t257 t258 t262 t273 t275 t315 t319 t363 t366 t380 t406 t409 t412 t420 moisture (%) ph axis 1 axis 2 figure 3. canonical correspondence analysis between the nirs-otus (crosses) and environmental parameters determined in the different soil types and sampling times for rice soils from ibague-colombia. soil samples (triangles) of the agricultural (a) and control (c) areas in the rainy (al08 and cl08), transition (at09 and ct09) and dry seasons (as09 and cs09). 87castro-gonzález and lima: temporal shifts of nitrite reducing communities in a rice field soil in ibague (colombia) (0.4%). the ph varied between 5.2 (dry season) and 6.5 (transition time) in the agricultural soil; and between 5.7 (rainy season) and 6.4 (dry season) in the control soil. the nitrate concentration showed a slight decrease between the transition time until the dry season in the rice field soil, contrarily to the one observed for control soil, where a slight increase was detected. in general, the results showed that the agricultural soil during the dry season (as09) was characterized by the lowest percentage humidity, a low ph, and a high percentage of soil organic matter, carbon and organic nitrogen, while, during the transition time, the same area (at09) was quantified by high values of moisture and ph, and low values of organic matter and organic nitrogen and carbon. the results of the cca showed a significant effect (p=0.010 by monte carlo permutation test) from the examined environmental variables on the nirs-type denitrifier community structure in both soils (fig. 3). the data showed that the ph (correlation of 0.66) and soil moisture content (correlation of 0.58) explained 82.6% of the nirs-type denitrifier community structure found in each soil sample. the cca grouped and separated the unique otus (380, 420 and 210) found in the agricultural soils in the at09 sample, indicating that the nirs-type communities were characteristic of this area during this time; also, the cca separated the otu 412, which was detected only in the cultivated soil and was dominant in the as09 sample. the otus 113, 116 and 224 were positioned around the as09 sample, suggesting the importance of these otus in the structure of this community. the other otus were homogeneously distributed, suggesting that these denitrifiers were part of the permanent community which could be adapted to environmental changes during the year. discussion the results showed that the nirs-type denitrifier community was diverse and occupied stable niches in both soils. the richness of the nirs-otus was similar to that reported for agricultural soils in china (zhou et al., 2011; yuan et al., 2012) and, in comparison with the other functional genes of denitrification, the richness was lower than previously reported for nirk communities in soils (bremer et al., 2007) and similar to that reported for nosz communities in forest soils (rich et al., 2003). although some studies have reported similarity in the composition of denitrifying communities between agricultural and natural areas (dandie et al., 2011) observed in the present research, other studies have found greater diversity in cultivated areas (enwall et al., 2005, 2010). this observation corroborates results found in this study in the rice field soil during the rainy and transition seasons, where a higher otu richness was detected in both seasons when the rice was in the growing phase. also, it has been suggested that soil cultivation may create new environmental niches that support a greater diversity (zhou et al., 2002; stress et al., 2004) despite the use of pesticides and herbicides (griffiths et al., 2000), contributing to a major n2o emission by microbial communities inhabiting the so-called hotspots (kong et al., 2010). one has to bear in mind that, in soils, it is usual the heterogeneity and the presence of many microhabitat and that in this case, our data are only a snapshot of the nirs-type community composition in specific points and times, for which is difficult to generalize the results. likewise, although functional genes have helped in the understanding of the composition of this polyphyletic community, limitations exisit in its use that are related to the amplification from the environmental dna extracts, which could include dna from dead microorganisms, dna adsorbed by clays, variation in the number of copies of genes, presence of microorganisms in very low abundance that cań t be detected, preferential amplification of specific dna depending on the selected primer and formation of pseudo-terminal trf (egert and friedrich, 2003). currently, many of the technical limitations (dna extraction, pcr amplification and t-rflp analysis) have been minimized and diversity studies have focused on analyzing all functional genes (narg, nirs, nirk, nosz, norb) in each denitrifying community; however, the biggest challenge has been to find a better way to relate the structure and function of these microbial communities in the environment. in general, the results obtained with both tetrameric restriction endonucleases showed that the mspi enzyme produced a higher richness of otus than the haeiii enzyme probably because in the environmental nirs-sequences predominate the appropriate restriction place for the first one (5́ ...c↓cgg…3´), which has also been observed in other studies (avrahami et al., 2002; castro-gonzález, 2014). the data indicated that the dry season had a stronger impact on the nirs-type denitrifier community structure inhabiting the soil cultivated with rice, which decreased the richness and diversity of the otus and favored the dominance of particular otus (224 and 116) that were probably better adapted to the conditions of water stress. the results also indicated that the nirs-type denitrifier community structure (richness and abundance) was mainly dependent on two environmental parameters, the soil moisture and ph. these data supported previous studies where the structure of the nirk and nirs denitrifier communities was strongly 88 agron. colomb. 34(1) 2016 associated with the ph and soil water content in temperate agricultural soils (enwall et al., 2010; dandie et al., 2011), tropical soils (carney and matson, 2006); and even, on a continental scale (fierer and jackson, 2006; lauber et al., 2009). changes in ph has been associated with decreases in nosz community diversity in native soils (stress et al., 2004), with changes in the nirk and nosz community compositions in soils exposed to intensive monoculture (dell et al., 2010), with the niche separation of the nirs-type denitrifier communities (stress et al., 2004; enwall et al., 2010; dell et al., 2010), and with the n2o/n2 ratio that is generated during the denitrification process (philippot et al., 2009). however, ph and soil moisture change the richness, diversity and abundance of denitrifying communities in agricultural soils. in this respect, it has been reported that rice soils fertilized for decades (chen et al., 2010) and hundreds of years (bannert et al., 2011) presented less variation in the composition and diversity of the nirs-type than nirk-type denitrifier community; that the quality of irrigation water has impacted the composition of nirs and nirk communities (zhou et al., 2011); that organic and chemical fertilization determine the abundance of nirs and nirk genes in tropical soils (hai et al., 2009), and that the soil organic carbon (chen et al., 2012) and organic nitrogen (seo et al., 2014) have controlled the composition of nirk, nirs and nosz genes in rice field soils. in the same sense, and although the cca did not show a significant contribution of organic matter content to the composition of community, this is a key factor for the denitrification, which is an anaerobic organoheterotrophic process. we speculate that perhaps the high levels of organic matter, organic carbon and organic nitrogen recorded in the agricultural soil during the dry season could favor the increase of the otus, and consequently slightly diminished the nitrate levels in the same area with respect to the other soil samples; however, this hypothesis awaits further detailed investigation because the results in general did not reveal a significant effect of nitrate and organic matter on the structure of the community. our results are in accordance with some studies that demonstrated that even with nitrate additions, the changes in the structure, abundance and copy number of genes on the nirs-community were observed only when the anaerobic condition was fully developed in the anoxic rice soil after 20 d of incubation (yuan et al., 2012); that the abundance and diversity of the nirs community presented less variation than the nirk community due to the effect of longterm additions of balanced mineral fertilizers (chen et al., 2010) and that the activity of the nirs community and the composition of this community were correlated with the nitrate levels in a global study developed by enwall et al. (2010). these reports, along with our data, suggest that the nitrate levels are more related to the activity and expression of functional genes than with the composition of these denitrifying communities. the dominance of some otus in the agricultural soil during the dry season (as09) could be explained by the presence of some denitrifying microorganisms with type r survival strategies, which are characterized by rapid responses to the availability of substrate with a high growth rate and therefore competes with carbon or nitrogen sources, as has been suggested by stress et al. (2004) and yoshida et al. (2009). on other hand, although seo et al. (2014) reported that temporality does not affect the abundance of denitrifying genes of areas cultivated with rice, castro et al. (2010) indicated that the precipitation changes if have a very strong effect on the composition of the microbial communities in soils favoring the abundance of some acidobacteria during the dry season, which supports our observations. likewise, yoshida et al. (2009) and yuan et al. (2012) also reported changes in the composition, diversity, and abundance of nirs and nirk genes in relation to the sampling time of rice field soils. conclusion in general, the results of this study suggest that nirs-type denitrifier communities that inhabited a rice field soil and uncultivated soil in ibague (colombia) responded with changes in the relative abundance to soil chemical variations produced during each of the seasons, without affecting the diversity, except in the dry season. our data suggested that the nirs-type denitrifier community from rice field soils could be severely affected if the area is subjected to a prolonged dry season because it could drastically diminish the diversity of this community. future studies should focus on the analysis of the impact of global warming on the diversity of microbial communities and how this might translate into changes in the function of the community, specifically in the n2o production and/ or denitrification. acknowledgements thanks to the office of research and scientific development of the university of tolima for funding this research, to l. londoño for her help in the dna extraction and to dr. g. braker for supporting the trflp analysis. 89castro-gonzález and lima: temporal shifts of nitrite reducing communities in a rice field soil in ibague (colombia) literature cited arbeli, z. and c. fuentes. 2010. prevalence of the gene trzn and biogeographic patterns among atrazine-degrading bacterium isolated from 13 colombian agricultural soils. fems microbiol. ecol. 73, 611-623. doi: 10.1111/j.1574-6941.2010.00905.x avellaneda-torres, l.m. 2014. caracterización de comunidades microbianas asociadas a prácticas agrícolas y usos del suelo de la verada el bosque-parque nacional natural de los nevados. phd thesis. doctorate in agroecology, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. avrahami, s., r. conrad, and g. braker. 2002. effects of soil a m mon iu m concent rat ion on n2o relea se a nd on t he community structure of ammonia oxidizers and denitrifiers. appl. environ. microbiol. 68, 5685-5692. doi: 10.1128/ aem.68.11.5685-5692.2002 bannert, a., k. kleineidam, l. wissing, c. mueller-niggemann, v. vogelsang, g. welzl, z. cao, and m. schloter. 2011. changes in diversity and functional gene abundances of microbial communities involved in nitrogen fixation, nitrification, and denitrification in a tidal wetland versus paddy soils cultivated for different time periods. appl. environ. microbiol. 77, 61096116. doi: 10.1128/aem.01751-10 bateman, e.j. and e.m. baggs. 2005. contributions of nitrification and denitrification to n2o emissions from soils at different water-filled pore space. biol. fert. soils 41, 379-388. doi: 10.1007/s00374-005-0858-3 berthrong, s.t., c.w. schadt, g. piñeiro, and r.b. jackson. 2009. afforestation alters the composition of functional genes in soil and biogeochemical processes in south american grasslands. appl. environ. microbiol. 75, 6240-6248. doi: 10.1128/ aem.01126-09 braker, g. and r. conrad. 2011. diversity, structure and size of n2oproducing microbial communities in soils-what matters for their functioning? adv. appl. microb. 75, 33-70. doi: 10.1016/ b978-0-12-387046-9.00002-5 bremer, c., g. braker, d. matthies, a. reuter, c. engels, and r. conrad. 2007. impact of plant functional group, plant species, and sampling time on the composition of nirk-type denitrifier communities in soils. appl. environ. microbiol. 73, 6876-6884. doi: 10.1128/aem.01536-07 cañon-cortázar, r.g., l.m. avellaneda-torres, and e. torres-rojas. 2012. microorganismos asociados al ciclo del nitrógeno en suelos bajo tres sistemas de uso: cultivo de papa, ganadería y páramo en el parque los nevados, colombia. acta agron. 61, 371-379. carney, k.m. and p.a. matson. 2006. the inf luence of tropical plant diversity and composition on soil microbial communities. microb. ecol. 52, 226-238. doi: 10.1007/s00248-006-9115-z castro, h.f., a.t. classen, e.e. austin, r.j. norby, and c.w. schadt. 2010. soil microbial community responses to multiple experimental climate change drivers. appl. environ. microbiol. 76, 999-1007. doi: 10.1128/aem.02874-09 castro-gonzález, m. 2014. evaluación de la comunidad desnitrificante tipo nosz en la columna de agua de isla del sol, embalse de prado, tolima. rev. acad. colomb. cienc. ex. fis. nat. 38, 385-392. doi: 10.18257/raccefyn.134 chen, z., x. luo, r. hu, m. wu, j. wu, and w. wei. 2010. impact of long-term fertilization on the composition of denitrifier communities based on nitrite reductase analyses in a paddy soil. microb. ecol. 60, 850-861. doi: 10.1007/s00248-010-9700-z chen, z., j. liu, m. wu, x. xie, j. wu, and w. wei. 2012. differentiated response of denitrifying communities to fertilization regime in paddy soil. microbiol. ecol. 63, 446-459. doi: 10.1007/ s00248-011-9909-5 cuhel, j., m. simek, r.j. laughlin, d. bru, d. cheneby, c.j. watson, and i. philippot. 2010. insights into the effect of soil ph on n2o and n2 emissions and denitrifier community size and activity. appl. environ. microbiol. 76, 1870-1878. doi: 10.1128/ aem.02484-09 dandie, c.e., s. wertz, c.l. leclair, c. goyer, d.l. burton, c.l. patten, b.j. zebarth, and j.t. trevors. 2011. abundance, diversity and functional gene expression of denitrifier communities in adjacent riparian and agricultural zones. fems microbiol. ecol. 77, 69-82. doi: 10.1111/j.1574-6941.2011.01084.x dell, e.a., d. bowman, t. rufty, and w.t. shi. 2010. the community composition of soil-denitrifying bacteria from a turfgrass environment. res. microbiol. 161, 315-325. doi: 10.1016/j. resmic.2010.03.010 dunbar, j., l.o. ticknor, and c.r. kuske. 2001. phylogenetic specificity and reproducibility and new method for analysis of terminal restriction fragment profiles of 16s rrna genes from bacterial communities. appl. environm. microbiol. 67, 190-197. doi: 10.1128/aem.67.1.190-197.2001 egert, m. and m.w. friedrich. 2003. formation of pseudo-terminal restriction fragments, a pcr-related bias affecting terminal restriction fragment length polymorphism analysis of microbial community structure. appl. environ. microbiol. 69, 2555-2562. doi: 10.1128/aem.69.5.2555-2562.2003 enwall, k., l. philippot, and s. hallin. 2005. activity and composition of the denitrifying bacterial community respond differently to long-term fertilization. appl. environ. microbiol. 71, 8335-8343. doi: 10.1128/aem.71.12.8335-8343.2005 enwall, k., i.n. throbäck, m. stenberg, m. söderström, and s. hallin. 2010. soil resources inf luence spatial patterns of denitrifying communities at scales compatible with land management. appl. environ. microbiol. 76, 2243-2250. doi: 10.1128/aem.02197-09 fierer, n. and r.b. jackson. 2006. the diversity and biogeography of soil bacterial communities. proc. natl. acad. sci. usa 103, 626-631. doi: 10.1073/pnas.0507535103 girvan, m.s., c.d. campbell, k. killham, j.i. prosser, and l.a. glover. 2005. bacterial diversity promotes community stability and resilience after perturbation functional. environ. microbiol. 7, 301-313. doi: 10.1111/j.1462-2920.2005.00695.x griffiths, b.s., k. ritz, r.d. bardgett, r. cook, s. christensen, f. ekelund, s.j. sørensen, e. bååth, j. bloem, p.c. de ruiter, j. dolfing, and b. nicolardot. 2000. ecosystem response of pasture soil communities to fumigation-induced microbial diversity reductions: an examination of the biodiversityecosystem function relationship. oikos 90, 279-294. doi: 10.1034/j.1600-0706.2000.900208.x hai, b., n.h. diallo, s. sall, f. haesler, k. shauss, m. bonzi, k. assigbetse, j.-l. chotte, j.c. munch, and m. schloter. 2009. http://dx.doi.org/10.1111/j.1574-6941.2010.00905.x http://dx.doi.org/10.1128/aem.68.11.5685-5692.2002 http://dx.doi.org/10.1128/aem.68.11.5685-5692.2002 http://dx.doi.org/10.1128/aem.01751-10 http://dx.doi.org/10.1007/s00374-005-0858-3 http://dx.doi.org/10.1128/aem.01126-09 http://dx.doi.org/10.1128/aem.01126-09 http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-387046-9.00002-5 http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-387046-9.00002-5 http://dx.doi.org/10.1128/aem.01536-07 http://dx.doi.org/10.1007/s00248-006-9115-z http://dx.doi.org/10.1128/aem.02874-09 http://dx.doi.org/10.18257/raccefyn.134 http://dx.doi.org/10.1007/s00248-010-9700-z http://dx.doi.org/10.1007/s00248-011-9909-5 http://dx.doi.org/10.1007/s00248-011-9909-5 http://dx.doi.org/10.1128/aem.02484-09 http://dx.doi.org/10.1128/aem.02484-09 http://dx.doi.org/10.1111/j.1574-6941.2011.01084.x http://dx.doi.org/10.1016/j.resmic.2010.03.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.resmic.2010.03.010 http://dx.doi.org/10.1128/aem.67.1.190-197.2001 http://dx.doi.org/10.1128/aem.69.5.2555-2562.2003 http://dx.doi.org/10.1128/aem.71.12.8335-8343.2005 http://dx.doi.org/10.1128/aem.02197-09 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0507535103 http://dx.doi.org/10.1111/j.1462-2920.2005.00695.x http://dx.doi.org/10.1034/j.1600-0706.2000.900208.x 90 agron. colomb. 34(1) 2016 quantification of key genes steering the microbial nitrogen cycle in the rhizosphere of sorghum cultivars in tropical agroecosystems. appl. environ. microbiol. 75, 4993-5000. doi: 10.1128/aem.02917-08 hallin, s., c.m. jones, m. schloter, and l. philippot. 2009. relationship between n-cycling communities and ecosystem functioning in a 50-year-old fertilization experiment. isme j. 3, 597-605. doi: 10.1038/ismej.2008.128 horn, m.a., h.l. drake, and a. schramm. 2006. nitrous oxide reductase genes (nosz) of denitrifying microbial populations in soil and the earthworm gut are phylogenetically similar. appl. environm. microbiol. 72, 1019-1026. doi: 10.1128/ aem.72.2.1019-1026.2006 igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2004. estudio general de suelos y zonificación de tierras. departamento del tolima. bogota. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2006. métodos analíticos del laboratorio de suelos. 6th ed. bogota. ishii, s., s. ikeda, k. minamisawa, and k. senoo. 2011. nitrogen cycling in rice paddy environments: past achievements and future challenges. microb. environ. 26, 282-292. doi: 10.1264/ jsme2.me11293 jones, c.m., b. stres, m. rosenquist, and s. hallin. 2008. phylogenetic analysis of nitrite, nitric oxide, and nitrous oxide respiratory enzymes reveal a complex evolutionary history for denitrification. mol. biol. evol. 25, 1955-1966. doi: 10.1093/ molbev/msn146 kandeler, e., k. deiglmayr, d. tscherko, d. bru, and l. philippot. 2006. abundance of narg, nirs, nirk, and nosz gene of denitrifying bacteria during primary successions of a glacier foreland. appl. environ. microbiol. 72, 5957-5962. doi: 10.1128/aem.00439-06 kong, a.y.y., k. hristova, k.m. scow, and j. six. 2010. impacts of n different management regimes on nitrifier and denitrifier communities and n cycling in soil microenvironments. soil biol. biochem. 42, 1523-1533. doi: 10.1016/j.soilbio.2010.05.021 lauber, c.l., m. hamady, r. knight, and n. fierer. 2009. pyrosequencing-based assessment of soil ph as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale. appl. environ. microbiol. 75, 5111-5120. doi: 10.1128/aem.00335-09 laughlin, r.j. and r.j. stevens. 2002. evidence for fungal dominance of denitrification and codenitrification in a grassland soil. soil sci. soc. am. j. 66, 1540-1548. doi: 10.2136/sssaj2002.1540 michotey, v., v. méjean, and p. bonin. 2000. comparison of methods for quantification of cytochrome cd1-denitrifying bacteria in environmental marine samples. appl. environ. microbiol. 66, 1564-1571. doi: 10.1128/aem.66.4.1564-1571.2000 nüsslein, k. and j.m. tiedje. 1999. soil bacterial community shift correlated with change from forest to pasture vegetation in a tropical soil. appl. environ. microbiol. 65, 3622-3626. palmer, k., c. biasi, and m.a. horn. 2012. contrasting denitrifier communities relate to contrasting n2o emission patterns from acidic peat soils in arctic tundra. isme j. 6, 1058-1077. doi: 10.1038/ismej.2011.172 philippot, l., j. cuhel, n.p.a. saby, d. chèneby, a. chronáková, d. bru, d. arrouays, f. martin-laurent, and m. simek. 2009. mappping field-scale spatial patterns of size and activity of the denitrifier community. environ. microbiol. 11, 1518-1526. doi: 10.1111/j.1462-2920.2009.01879.x priemé, a., g. braker, and m. tiedje. 2002. diversity of nitrite reductase (nirs and nirk) gene fragments in forested upland and wetland soils. appl. environ. microbiol. 68, 1893-1900. doi: 10.1128/aem.68.4.1893-1900.2002 rich, j.j., r.s. heichen, p.j. bottomley, k. cromack jr., and d.d. myrold. 2003. community composition and functioning of denitrifying bacteria from adjacent meadow and forest soils. appl. environ. microbiol. 69, 5974-5982. doi: 10.1128/ aem.69.10.5974-5982.2003 rösch, c., a. mergel, and h. bothe. 2002. biodiversity of denitrifying and dinitrogen-fixing bacteria in an acid forest soil. appl. environ. microbiol. 68, 3818-3829. doi: 10.1128/ aem.68.8.3818-3829.2002 rösch, c. and h. bothe. 2005. improved assessment of denitrifying, n2-fixing, and total-community bacteria by terminal restriction fragment length polymorphism analysis using multiple restriction enzymes. appl. environm. microbiol. 71, 20262035. doi: 10.1128/aem.71.4.2026-2035.2005 senbayram, m., r. chen, k.h. mühling, and k. dittert. 2009. contribution of nitrification and denitrification to nitrous oxide emissions from soils after application of biogas waste and other fertilizers. rapid commun. mass spectrom. 23, 2489-2498. doi: 10.1002/rcm.4067 seo, j., i. jang, g. gebauer, and h. kang. 2014. abundance of methanogens, methanotrophic bacteria, and denitrifiers in rice paddy soils. wetlands 34, 213-223. doi: 10.1007/s13157-013-0477-y stress, b., i. mähne, g. avgustin, and j.m. tiedje. 2004. nitrous oxide reductase (nosz) gene fragments differ between native and cultivated michigan soils. appl. environ. microbiol. 70, 301-309. doi: 10.1128/aem.70.1.301-309.2004 throbäck, i.n., k. enwall, a. jarvis, and s. hallin. 2004. reassessing pcr primers targeting nirs, nirk, and nosz gene for community surveys of denitrifying bacteria with dgge. fems microbiol. ecol. 49, 401-417. doi: 10.1016/j.femsec.2004.04.011 vallejo, v.e., z. arbeli, w. terán, n. lorenz, r.p. dick, and f. roldan. 2012. effect of land management and prosopis julif lora (sw.) dc trees on soil microbial community and enzymatic activities in intensive silvopastoral systems of colombia. agric. ecosyst. environ. 150, 139-148. doi: 10.1016/j.agee.2012.01.022 vanegas, j., g. landazabal, l.m. melgarejo, m. beltran, and d. uribe-vélez. 2013. structural and functional characterization of the microbial communities associated with the upland and irrigated rice rhizospheres in a neotropical colombian savannah. eur. j. soil biol. 55, 1-8. doi: 10.1016/j.ejsobi.2012.10.008 yoshida, m., s. ishii, s. otsuka, and k. senoo. 2009. temporal shifts in diversity and quantity of nirs and nirk in a rice paddy field soil. soil biol. biochem. 41, 2044-2051. doi: 10.1016/j. soilbio.2009.07.012 yuan, q., p. liu, and y. lu. 2012. differential responses of nirk and nirs-carrying bacteria to denitrifying conditions in the anoxic rice field soil. env. microbial. rep. 4, 113-122. doi: 10.1111/j.1758-2229.2011.00311.x http://dx.doi.org/10.1128/aem.02917-08 http://dx.doi.org/10.1038/ismej.2008.128 http://dx.doi.org/10.1128/aem.72.2.1019-1026.2006 http://dx.doi.org/10.1128/aem.72.2.1019-1026.2006 http://dx.doi.org/10.1264/jsme2.me11293 http://dx.doi.org/10.1264/jsme2.me11293 http://dx.doi.org/10.1093/molbev/msn146 http://dx.doi.org/10.1093/molbev/msn146 http://dx.doi.org/10.1128/aem.00439-06 http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2010.05.021 http://dx.doi.org/10.1128/aem.00335-09 http://dx.doi.org/10.2136/sssaj2002.1540 http://dx.doi.org/10.1128/aem.66.4.1564-1571.2000 http://dx.doi.org/10.1038/ismej.2011.172 http://dx.doi.org/10.1111/j.1462-2920.2009.01879.x http://dx.doi.org/10.1128/aem.68.4.1893-1900.2002 http://dx.doi.org/10.1128/aem.69.10.5974-5982.2003 http://dx.doi.org/10.1128/aem.69.10.5974-5982.2003 http://dx.doi.org/10.1128/aem.68.8.3818-3829.2002 http://dx.doi.org/10.1128/aem.68.8.3818-3829.2002 http://dx.doi.org/10.1128/aem.71.4.2026-2035.2005 http://dx.doi.org/10.1002/rcm.4067 http://dx.doi.org/10.1007/s13157-013-0477-y http://dx.doi.org/10.1128/aem.70.1.301-309.2004 http://dx.doi.org/10.1016/j.femsec.2004.04.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2012.01.022 http://dx.doi.org/10.1016/j.ejsobi.2012.10.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.07.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.07.012 http://dx.doi.org/10.1111/j.1758-2229.2011.00311.x 91castro-gonzález and lima: temporal shifts of nitrite reducing communities in a rice field soil in ibague (colombia) zhou, j., b. xin, d.s. treves, l.-y. wu, t.l. marsh, r.v. o’neill, a.v. palumbo, and j.m. tiedje. 2002. spatial and resource factors inf luencing high microbial diversity in soil. appl. environ. microbiol. 68, 326-334. doi: 10.1128/aem.68.1.326-334.2002 zhou, z.f., y.-m. zheng, j.-p. shen, l.-m. zhang, and j.-z. he. 2011. response of denitrification genes nirs, nirk, and nosz to irrigation water quality in a chinese agricultural soil. environ. sci. pollut. res. 18, 1644-1652. doi: 10.1007/s11356-011-0482-8 zumft, w.g. and p.m.h. kroneck. 2006. respiratory transformation of nitrous oxide (n2o) to dinitrogen by bacteria and archaea. adv. microb. physiol. 52, 107-227. doi: 10.1016/ s0065-2911(06)52003-x http://dx.doi.org/10.1128/aem.68.1.326-334.2002 http://dx.doi.org/10.1007/s11356-011-0482-8 http://dx.doi.org/10.1016/s0065-2911%2806%2952003-x http://dx.doi.org/10.1016/s0065-2911%2806%2952003-x received for publication: 28 march, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 program of agronomy, centro de investigacion de la caña de azucar de colombia (cenicaña). cali (colombia). malopez@cenicana.org 2 agweathernet, washington state university. prosser, wa (usa). 3 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 32(2), 196-204, 2014 potential growing model for the standard carnation cv. delphi modelo del crecimiento potencial de clavel estándar cv. delphi miguel ángel lópez m.1, bernardo chaves c.2, and víctor julio flórez r.3 abstract resumen the cut f lower business requires exact synchronicity between product offer and demand in consumer countries. having tools that help to improve this synchronicity through predictions or crop growth monitoring could provide an important advantage to program standards and corrective agronomic practices. at the centro de biotecnología agropecuaria, sena (sena’s biotechnology, agricultural and livestock center), located in mosquera, cundinamarca, a trial with standard carnation cv. delphi grown under greenhouse conditions was carried out. the objective of this study was to build a simple model of dry matter (dm) production and partition of on-carnation f lower stems. the model was based on the photosynthetically active radiation (par) mj m-2 d-1 and temperature as exogenous variables and assumed no water or nutrient limitations or damage caused by pests, disease or weeds. in this model, the daily dm increase depended on the par, the light fraction intercepted by the foliage (flint) and the light use efficiency (lue) g mj-1. the lue in the vegetative and reproductive stages reached values of 1.31 and 0.74 g mj-1, respectively. the estimated extinction coefficient (k) value corresponded to 0.53 and the maximum flint was between 0.79 and 0.82. partitioning between the plant vegetative and reproductive stages was modeled based on the hypothesis that the partition is regulated by the source sink relationship. the estimated partition coefficient for the vegetative stage of the leaves was 0.63 and 0.37 for the stems. during the reproductive stage, the partitioning coefficients of leaves, stems and f lower buds were 0.05, 0.74, and 0.21, respectively. el negocio de las f lores de corte requiere una estricta sincronía entre la oferta del producto y la demanda en los sitios de consumo. contar con herramientas que ayuden a mejorar esta sincronía mediante predicciones o monitoreo del cultivo puede significar una ventaja importante a la hora programar prácticas de manejo rutinarias o correctivas. en el centro de biotecnología agropecuaria del sena, ubicado en mosquera, cundinamarca, se estableció un ensayo en clavel estándar cv. delphi en condiciones de invernadero. el objetivo del estudio fue construir un modelo simple de producción y distribución de masa seca en tallos f lorales de clavel. el modelo se basó en la radiación fotosintéticamente activa (par) mj m-2 d-1 y la temperatura como variables exógenas y asume que no hay limitantes de agua, nutrientes o daño por plagas, enfermedades o malezas. en este modelo el incremento diario de masa seca dependió de la par, la fracción de luz interceptada por el follaje (flint) y la eficiencia en el uso de la luz (lue) g mj-1. el lue para la etapa vegetativa y reproductiva alcanzó valores de 1.31 y 0.74 g mj-1, respectivamente. el valor estimado de k correspondió a 0,53 y la máxima flint estuvo entre 0,79 y 0,82. la distribución entre las etapas vegetativa y reproductiva de la planta se modeló basada en la hipótesis de que la partición está regulada por la relación fuente vertedero. el coeficiente de distribución estimado para la etapa vegetativa para las hojas fue 0,63 y para el tallo 0,37. los coeficientes de distribución en la etapa reproductiva fueron para hojas 0,05; tallos 0,74 y botón f loral 0,21. key words: dianthus caryophyllus, prediction, dry matter, partition coefficient, stems. palabras clave: dianthus caryophyllus, predicción, materia seca, coeficiente de partición, tallos. introduction colombia is the main provider of cut f lowers in the united states and the second exporter in the world with 205,407 t of fresh f lowers, which have all been produced in an area of 7,200 ha, employing about 220,000 persons, directly and indirectly (asocolf lores, 2009). the standard carnation and mini carnation are the most important f lower crops in the country, after roses, accounting for 18% of the cultivated area and with an export of 37,855 t (asocolf lores, 2009). the demand for f lowers in north america, europe and asia is closely linked to special celebrations; a market characteristic that forces a special coordination between the national supply and international demand. in order to maintain this synchronicity, it is necessary to have a deep knowledge of the growth and development dynamics of the 197lópez m., chaves c., and flórez r.: potential growing model for the standard carnation cv. delphi species of interest as well as on the use of different tools that are intended for monitoring the production related physiological processes and for collaborating with making agronomic and administrative decisions. crop modelling gives quantitative information for the decision making of, for example, sowing season, irrigation, fertilizing, and pest and disease management, among others. in addition, it serves as a tool for estimating yield potential, water needs, fertilizer losses and other factors (penning de vries et al., 1989; gary et al., 1998; meira and guevara, 2000). models are tools used to summarize knowledge, test hypothesis, describe and understand complex systems, and compare different situations; they are used as support for making decisions concerning production management and planning (lentz, 1998; marcelis and gijzen, 1998). modelling simplifies, as much as possible, a situation that is being studied (monteith, 1969) by representing, generally in a mathematical way, the system of interest (goudriaan and van laar, 1994). the objective of modelling is to create a model that can work and imitate, as closely as possible, the real world or a real situation by means of a process known as simulation (salazar, 2006). a crop model predicts the final biomass production or the harvestable yield and facilitates the processes involved in plant growth and development (jame and cutforth, 1996), including phenology (jones and ritchie, 1990). accumulation of dry matter (dm) or crop growth can be modeled as a function of the photosynthetically active radiation (par), light use efficiency (lue) and the extinction coefficient of light (k) (tsubo et al., 2005). the objective of this study was to generate a model that simulates the potential yield and the total dry matter accumulation as well as per organ (stem, leaves and buds) of the f loral stems of the carnation cv. delphi. materials and methods the investigation was carried out in the greenhouses of the centro de biotecnologia agropecuaria of sena in the municipality of mosquera (colombia). the geographical coordinates are 74.2° w, 4.7° n, with an altitude of 2,556 m a.s.l., mean annual precipitation of 645 mm, mean annual temperature of 14.7°c and 80% relative humidity. the data used in this research was gathered between june 28th and november 15th, 2008. rooted cuttings of standard carnation (dianthus caryophyllus l.) variety delphi (white color flowers) were used, which were donated by suata plants in bogota. sowing took place on may 15th on elevated beds measuring 15.00 x 0.85 m. each bed consisted of two plastic containers. in this way, each bed was sown with 540 plants giving a sowing density of 24.7 plants/m2 per greenhouse. pinching was done on june 25th upon the 6th node, when the central lateral stems showed approximately four nodes. these results come from a trial where the effect in growth and production of carnation were evaluated using three differences substrates: 1) 100% burned rice husk (100brh); 2) mixture of 65% burned rice husk 35% coconut fiber (65brh); and 3) mixture of 35% burned rice husk 65% coconut fiber (35brh). since no statistical differences between the substrates were found, the information from all the treatments was compiled into a unique data base with nine replications. the experimental unit was 12.8 m2. fertigation was applied using an automatized irrigation equipment with four drip lines of 17 mm of diameter on each bed and type hydro pcad drippers incorporated every 20 cm and a f low rate of 1.2 l h-1. the climate variables were obtained from the agroclimatological station hobo (onset computer corporation, bourne ma) located at the experimental site (in the greenhouse). the photosynthetically active radiation (par) was used for building the dm production and partition model. the par data were registered every 30 min obtaining 48 readings per day, of which 24 (light hours) were used to calculate the average and obtain the daily par value. the sampling method applied to the research was of a destructive nature and each experimental unit was subdivided into 15 squares. therefore, in each sampling, one square was randomly selected and two plants under perfect competition where plucked (central line and central row). samplings were carried out every 15 d. from the sampled plants the variables total dm and dm per organ was determined (stem, leaves, bud). the obtained data were used to generate the dm production and partition model. a total of 11 destructive samplings were performed during the whole growing cycle until the first harvest peak. these variables were determined after separating the different organs (leaves, stem and bud) from the f lower stems: leaf area: obtained through direct measurement from the planimeter. a licor li 3100 leaf area meter (licor, lincoln, ne) was used. the obtained readings were expressed as cm2 of leaf blade. 198 agron. colomb. 32(2) 2014 dry matter: the different organs of the f lower stem were dried in oven at 80°c until reaching constant weight (96 h). once dry, the stems, leaves and f lowers were weighed using a precision scale, determining the dm by organ and the total dm for each of the sampled plants according to the treatment. model description for the development of the dm production and partition model data for the leaf area index (lai) and photosynthetically active radiation (par) in mj m-2 d-1 was used. the average daily data (12 h) were used for the par. daily growth rate according to tsubo et al. (2005), the daily increase in dm on a potential growth model can be directly calculated out of the received par, the fraction of intercepted light by the foliage (flint) and the light use efficiency (lue) (eq. 1). δwt = lue flintpart (1) where, δwt is the daily growth increase expressed as g m-2 d-1, lue is the light use efficiency in g mj-1, flint is the fraction of light intercepted by the crop and par is the photosynthetically active radiation expressed as mj m-2 d-1 (monteith, 1969; gosse et al., 1986; kooman and jones, 1995; salazar et al., 2007). equation 1 includes two estimated parameters, lue and flint, since the par was a direct measuring variable obtained from the hobo station. lue is an important parameter in crop development because it represents the balance between photosynthesis and respiration. factors affecting these processes also affect lue and, hence, crop growth and development. lue changes according to crop development (kooman and spitters, 1995). equation 2 was used for calculating flint, since light interception by the foliage can be described as a function of the leaf area index (lai) increase (kooman and spitters, 1995; salazar et al., 2007). flint = 1–e–klai (2) where k is the extinction coefficient of the light and lai is the leaf area index. estimation of the parameters k and lue was performed using a non-lineal iterative procedure that minimized the sum of squares between the observed values and the simulated values using the solver tool of microsoft excel®. using the nlin procedure of the sas statistical package, the variable lai was modeled from the leaf area (la) data, which were obtained directly from the destructive sampling. the adjusted model was logistic, y=α/1+e-β(t-γ), where α is the maximum leaf area value, β is the parameter determining the slope of the growth curve, and γ is the moment at which maximum growth rate was achieved (sas institute, 2003). dry matter simulation once the daily dm growth rate model was developed (eq. 1), the simulation of total daily dm was carried out (eq. 3) using the euler method: wt = wt–1 + δwt δt (3) where, wt is the total dm at time t (g m-2), wt-1 is the total dm at time t-1 (g m-2), δwt is the daily dm growth rate at time t (g m-2 d-1), and δt is the increase over time (1 d) (van kraalingen, 1991; salazar et al., 2007). dry matter partitioning the total dm was distributed among the different organs of the f lower stem according to the vegetative (before onset of f lower bud) and reproductive (from onset of f lower bud until harvest) stages. the biomass partitioning was calculated on the supposition of competition for assimilates between the different plant organs in a way in which each organ receives a proportion of the total dm. partitioning varies according to the developmental stage of the crop (marcelis, 1994). the partitioning coefficients αo were the proportions of the total dry matter that were assigned to the stems, leaves and buds. estimation of the αo values was performed using a non-lineal iterative procedure that minimized the sum of squares between the observed values and the simulated values using the solver. the simulation of dm partitioning on the different plant organs was carried out applying the euler method through eq. 4. wot = wo(t–1) + αo δwt δt (4) where, wot is the total dm of an organ: stems (wst), leaves (wsh) or buds (wsb), at day t (g m-2 d-1); wo(t-1) is the dm of each organ as follows: stems (wst-1), leaves (wsh-1) or buds (wsb-1) at day t-1 (g m-2 d-1), αo is the partitioning coefficient in stems (αt), leaves (αh) or buds (αb); δwt is the total daily dm growth rate (g m-2 d-1) and δt is the growth over time (1 d). 199lópez m., chaves c., and flórez r.: potential growing model for the standard carnation cv. delphi results leaf area the leaf area (la) of the carnation f lower stems was adjusted to a logistic growth model using a general formula: y=α/1+e-β(t-γ). tab. 1 and fig. 1 show the estimated values of the parameters α, β and γ as well as the behavior of la over time. table 1. estimated values for the logistical model parameters regarding the variable leaf area of flower stems of the standard carnation cv. delphi. parameter estimated ul ll α 232.4 226.0 238.7 β 0.061 0.054 0.069 γ 47.6 45.3 50.0 α = maximum value of leaf area; β = curve slope; γ = dap, when maximum agr (absolute growth rate) is achieved. ul, upper limit (95% confidence interval); ll, lower limit. the maximum la of the f lower stems was 232.4 cm2, with a critical period for growth at around 48 dap, where the highest absolute growth rate (agr) of leaf expansion was reached. on the other hand, the leaf area index (lai) and (la) presented similar behaviors with maximum lai values of 3.14, which were reached around 90 dap. this lai level was maintained until the f lowers stems were cut. photosynthetically active radiation and fraction of intercepted light the photosynthetically active radiation (par) received in the greenhouse showed a f luctuation between 2.46 and 13.99 mj m-2 d-1 (fig. 2). during the production cycle, the crop received 989.18 mj m-2 par with a daily average of 7.01 mj m-2 d-1. in turn, la ( cm 2 ) a b 0 50 100 150 200 250 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 la i 0 30 60 90 120 150 0 30 60 90 120 150 days after pinchingdays after pinching figure 1. behavior of leaf area (la) and leaf area index (lai) of flower stems of the standard carnation cv. delphi as a function of the days after pinching. pa r ( m j m -2 d -1 ) days after pinching 0 30 60 90 120 150 0 2 4 6 8 10 12 14 16 figure 2. behavior of the photosynthetically active radiation (par) during the months of june and november 2008 at the centro de biotecnología agropecuaria of sena in mosquera, cundinamarca. f l in t days after pinching 0 30 60 90 120 150 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 figure 3. behavior of the fraction of intercepted light (flint) by flower stems of the standard carnation cv. delphi. the fraction of intercepted light flint (fig. 3), calculated according to eq.2, showed a similar behavior as that of the lai (fig. 2), with maximum values of 0.80, which were reached around 80 dap. 200 agron. colomb. 32(2) 2014 extinction coefficient (k) and light use efficiency (lue) in this study, k was determined through the iterative minimization method using the solver, which reported a value of 0.53 (tab. 2). table 2. values of the extinction coefficient of the light (k) and light use efficiency (lue) for the carnation crop. developmental stage parameter k lue (g mj-1) vegetative 0.53 1.31 reproductive 0.53 0.71 under this research, the growing cycle was divided into two stages and a lue value was calculated for each of them. however, the two stages do not correspond to the vegetative and reproductive phases but to the initial and lineal growth phases on the curve (lue1) and to the maintenance phase (lue2). this division was done in order to determine the dm production in a more fitted way through the simulation model. therefore, the values of lue1 and lue2 determined in this research correspond to 1.31 and 0.71 g mj-1, respectively (tab. 2). dry matter growth, production and partitioning the total dm growth rate was calculated from eq. 1. the average rate during this trial was 4.96 g m-2 d-1, showing maximum and minimum values of 12.70 and 0.68 g m-2 d-1. during the vegetative stage (71 d), the rate reached average values of 4.31 g m-2 d-1; whereas, during the reproductive stage (70 d), it reached 5.63 g m-2 d-1. both absolute maximum and minimum levels in the growth rate were achieved during the vegetative stage of the crop. in turn, the values of the minimum and maximum growth rate during the reproductive stage corresponded to 1.40 and 12.10 g m-2 d-1, respectively. total dm partitioning was carried out for both the vegetative and reproductive stages. during the vegetative stage, the dm of the leaves and stem was considered; while during the reproductive stage leaves, the stem and f lower bud were considered. figure 4 shows the observed and simulated total dm values of the carnation f lower stems as well as their different constituent organs (stems, leaves and f lower buds). regarding dm accumulation in the leaves, a constant biomass can be observed after 80 dap. table 3 shows the estimated values for the main parameters of the dm production and partitioning model. during the vegetative stage (71 d), 37% of the dm produced by the plant was assigned to stem growth, while the remaining 63% was directed to leaf growth. table 3. estimated values of dry matter partitioning coefficients in the standard carnation cv. delphi. developmental stage parameter αt αh αb vegetative 0.37 0.63 --reproductive 0.74 0.05 0.21 αt: partitioning coefficient for the stem; αh: partitioning coefficient for leaves; αb: partitioning coefficient for the flower bud. seventy days after pinching, the f lower bud appeared as a new sink organ on the stem, a phenomenon that modifies the dm partitioning on the inside of the plant and, thus, the partition coefficients varied. therefore, during the vegetative stage, 74% of the produced dm was assigned to the stem, with 5% to the leaves and the remaining 21% was directed to the f lower bud (tab. 3). finally, fig. 4e shows the integrated models (dm of stems, leaves, f lower buds and total dm). the observed and simulated values are presented in an integrated manner for the different organs of the carnation f lower stem. the simulated values show the same trend as the observed values. in the same way, fig. 4 shows the root square mean error for each case (rsme), a statistical parameter with values considered low since their size was generally below 10% of the variable’s maximum value. discussion leaf area the maximum la value in the stems that was determined in this research is comparable with the values obtained by cárdenas et al. (2006), who reported maximum leaf areas in whole plants of the carnation cv. nelson (five f lower stems) ranging from 995.9 to 1172.0 cm2, which means between 199.2 and 234.4 cm2 per f lower stem. from the lai values, it is possible to state that, in a carnation crop for each m2 of sown soil or area, there are 3.14 m2 of leaves responsible of taking part in the photosynthetic process. the observed lai values are lower than the value of 6.0 determined by partridge et al. (1983) for carnations grown in california and the lai values between 4.0 and 5.0 reported by cárdenas et al. (2006) in the carnation cv. nelson grown with the same types of substrate. likewise, these lai values are lower than the ones reported by lee et al. (2002) for other ornamental species, such as the chrysanthemum, who determined lai values from 4-8 using plant densities of 32-64 plants/m2. dennett and ishag (1998), working with the pea (pisum sativum) 201lópez m., chaves c., and flórez r.: potential growing model for the standard carnation cv. delphi rsme=23.9 rsme=15.1 rsme=19.5 rsme=12.1 d ry m at te r (g m -2 ) e 0 400 300 200 100 500 600 700 800 0 80604020 100 120 140 160 days after pinch odmf sdmf odml sdml odms sdms odmt sdmt d ry m at te r (g m -2 ) d ry m at te r (g m -2 ) c d 0 250 200 150 100 50 300 350 400 450 0 80604020 100 120 140 160 0 80604020 100 120 140 160 days after pinchdays after pinch obs sim 0 50 40 30 20 10 60 70 80 90 d ry m at te r (g m -2 ) d ry m at te r (g m -2 ) a b 0 400 300 200 100 500 600 700 800 0 80604020 100 120 140 160 0 80604020 100 120 140 160 days after pinchdays after pinch 0 50 100 150 200 250 figure 4. observed and simulated values of total dry matter of complete flower stems. a, stem dry matter; b, dry matter of leaves; c, dry matter of flower buds; d, whole dynamic; e, as a function of days after pinching (dap). obs, observed values; sim, simulated values; t, total; s, stems; l, leaves; f, flower buds. and broad bean (vicia faba), reported maximum indexes of 6.3 and 4.2, respectively, using plant densities of 80 plants/m2 in the pea and 20 plants/m2 in the broad bean. in horticultural species such as broccoli and cabbage, carranza et al. (2008) showed maximum lai values of 1.76 and 5.17, respectively. photosynthetically active radiation and fraction of intercepted light the mean value for the par of 7.01 mj m-2 d-1 determined in this research is similar to the 7.24 mj m-2 d-1 found by salazar (2006) in chía, cundinamarca, also under greenhouse conditions. 202 agron. colomb. 32(2) 2014 the fraction of intercepted light “flint” presented a similar behavior to lai (fig. 2), a response that can be attributed to the fact that the extinction coefficient of light (k) together with the lai are the only variables that flint depends on. at the end of the growing cycle, the f lower stems of the carnation captured 80% of the incident par. the maximum flint values in the carnation were higher than those found in species such as quinoa, where only values from 0.33 to 0.51 were achieved, with lai values from 0.61 to 1.38 (ruiz and bertero, 2008). extinction coefficient and light use efficiency the extinction coefficient k determines the rate at which solar radiation is absorbed by unit of leaf area and depends on the inclination angle of the incident rays and the position and orientation of the leaves. the extinction coefficient of the light of 0.53 determined for the carnation indicates that, for each lai unit that is penetrated by par radiation in the canopy of carnation, 40.9% (1-e-k) of the light will be absorbed. the lue values of 1.31 and 0.71 g mj-1 indicate that, during the initial and lineal growth phases, the carnation f lower stems produced 1.31 g of dm for each mj of light intercepted by their leaves. in the maintenance phase of the growth curve, these same stems produced 0.71 g of dm for each mj of intercepted light. this response indicates that the dm production efficiency in the carnation stems was higher during the first growth phases, which explains the fast development of the leaves and stems, which were the only organs present at this stage. in the final stage of the cycle, the dm production efficiency decreased, consistent with the growth reduction of the leaves and stems, but in contrast to the accelerated growth of the f lower bud. it is worth noticing, that the lue value determined here is lower than in other cut f lowers. this event is due to the fact that f lower stems of carnation do not show an elevated dm accumulation during their whole cycle. therefore, the maximum dm values of 5.0 to 5.3 g were obtained after 144 d, while, in other species of f lowers such as chrysanthemum, lee et al. (2003) reported dm accumulation of 500-600 g in approximately 80 days, with estimated lue values at different light and plant density levels ranging from 3.47 and 6.91 g mj-1. the maximum dm values in the stems found in this study are lower than the values of 10 g per stem that were published by partridge et al. (1983) in the carnation variety davies in the united states of america. the lue value depends on the crop, management, sowing density and temperature. in this way, haxeltine and prentice (1996) stated that, as temperature increases, lue decreases; a fact that is explained by the balance change between photosynthesis and respiration (decrease in photosynthesis and increase in respiration). the lue values estimated in this research are lower than those for other species of cut f lowers, such as the chrysanthemum, reporting values of 3.4 (summer) and 5.3 (winter) g mj-1 (lee et al., 2002). in the cape gooseberry, salazar et al. (2007) determined lue values of 0.46 and 2.62 g mj-1 for the vegetative and reproductive stage, which are much higher values than those found in the carnation cv. delphi. these results, as well as those with chrysanthemum, broccoli and cabbage, are consistent with the elevated dm accumulation rates of 8,000-9,000 g in 400 d. the lue levels in g mj-1 reported for other species are diverse. for example, in the potato, it is possible to find values between 2.1 and 3.2 (kooman and spitters, 1995), and at 1.6 and 1.25 in maize and sorghum, respectively (muchow and davies, 1988); 3.5 and 4.0 in barley and pea, respectively (berntsen et al., 2004), 1.81±0.05 in wheat (o’connell et al., 2004); between 1.98 and 5.03 for caulif lower (kage and stützel, 1999), 1.80 for sugar cane (keating et al. 1999), and between 1.25±0.09 and 2.68±0.15 for quinoa (ruiz and bertero, 2008). according to the obtained results, it is possible to infer that either days with higher par levels or light management techniques could help increase biomass production in flower stems and, hence, favor the improvement of variables of agronomic interest, such as length, width, weight and postharvest life of stems. dry matter growth, production and partition rate the total dm production and accumulation, as well as partitioning to the different constituent organs of the f lower stem (stem, leaves and f lower bud), presented a distinct equivalence between the simulated and observed values, which is a characteristic that, together with the low total and per organ values of the root square mean error (rsme), indicates a satisfactory adjustment of the model in all of the cases. the pattern of dm partitioning during the vegetative stage of the carnation crop indicates that, during the initial growth stages, matter increase is a priority and, hence, leaf area. this behavior can be attributed to the necessity of the crop to favor its growth by capturing the highest amount of par in the shortest time possible. achieving the aforementioned guarantees that the crop can rapidly reach the 203lópez m., chaves c., and flórez r.: potential growing model for the standard carnation cv. delphi critical lai or the lai value by which 95% of the incident radiation is captured. for the reproductive stage the largest proportion of dm was assigned to the stems, a behavior indicating active growth that is mainly directed to increasing the length and diameter of this organ. apart from that, the leaves drastically reduced the amount of dm received (63 to 5%), which indicates a reduced growth during this stage due to the accelerated dm accumulation that took place during the vegetative stage. on the carnation stems, the onset of nodes and, therefore, leaves stops when the f lower bud appears, i.e. after 18-19 nodes or 1363.2 degree day (lópez et al., 2010). finally, the f lower bud is, after the stem, the biggest dm sink at this stage, which is an unexpected characteristic considering that the f lower is the reproductive organ of the plant and that its growth happens in a shorter period of time in relation to the stem and leaves. the severe reduction in the proportion of dm distributed to the leaves has also been documented by authors such as salazar et al. (2007) in the cape gooseberry, who showed a reduction from 72 to 9% of the distributed dm due to the shift from the vegetative to reproductive stage. a similar situation was also reported in broccoli with a reduction from 46.6 to 14.2% due to the same phenomenon (carranza et al., 2008). the comparison between the simulated and observed values as well as the low rsme values indicates a satisfactory adjustment of the simulation model for any of the studied organs. according to these results, the model developed in this research project could be a potentially useful tool for predicting dm production and partitioning in the carnation cv. delphi. conclusions the efficiency in dm production during the first development stages of the f lower stem was higher than in the final stages, which was verified by the higher lue values during the first months of the growing cycle. in this way, during the first developmental stages, water management, nutrients and par radiation are factors that are especially critical in relation to the accumulation of high dm contents in f lower stems. in general, the simulated data in each of the models followed the same trend as the observed data, as supported by the low rsme values. in this way it can be concluded that the fit of all the models was satisfactory and, therefore, they can be used to predict dm production and partitioning in the standard carnation cv. delphi under the prevailing conditions of the savanna of bogota in the absence of limitations such as water, nutrients and biomass reduction caused by pests and diseases. literature cited asocolf lores, asociación colombiana de productores de flores. 2009. colombian floriculture: 2009 statistics. bogota. berntsen, j., h. hauggard-nielsenb, j.e. olesena, b.m. petersena, e.s. jensenb, and a. thomsena. 2004. modelling dry matter production and resource use in intercrops of pea and barley. field crops res. 88, 69-83. cárdenas, c.a., i.f. rivera, v.j. flórez, w. piedrahíta, and b. chaves. 2006. análisis de crecimiento en clavel estándar variedad ‘nelson’ cultivado en sustratos. pp. 111-127. in: flórez, v., a. de la c. fernández, d. miranda, b. chaves, and j.m. guzmán (eds.). avances sobre fertirriego en la f loricultura colombiana. universidad nacional de colombia, bogota. carranza, c., o. lanchero, d. miranda, m.r. salazar, and b. chaves. 2008. modelo simple de simulación de distribución de masa seca en brócoli (brassica sp.) variedad coronado y repollo (brassica oleracea) híbrido delus cultivado en la sabana de bogotá. agron. colomb. 26, 23-31. dennett, m.d and k.h.m. ishag. 1998. use of the expolinear growth model to analyse the growth of faba bean, peas and lentils at three densities: fitting the model. ann. bot. 82, 497-505. gary, c., j.w. jones and m. tchamitchian. 1998. crop modelling in horticulture: state of the art. sci. hortic. 74, 3-20. gosse, g., c. varlet-grancher, r. bonhomme, m. chartier, j. allirand, and g. lemaire. 1986. production maximale de matiere seche et rayonnement solaire intercepte par un couvert vegetal. agronomie 6, 47-56. goudriaan, j and h.h. van laar. 1994. current issues in production ecology. modelling potential growth processes. kluwer academic publishers, london. haxeltine, a. and i.c. prentice. 1996. a general model for the lightuse efficiency of primary production. funct. ecol. 10, 551-561. jame, y.w. and h.w. cutforth. 1996. crop growth models for decision support systems. can. j. plant sci. 76, 9-19. jones, j.w. and j.t. ritchie. 1990. crop growth models. pp. 63-69. in: hofman, g.j., t.a. howell, and k.h. solomon (eds.). management of farm irrigation systems. asae, st. joseph, mi. kage, h. and h. stützel. 1999. a simple empirical model for predicting development and dry matter partitioning in caulif lower (brassica oleracea l. botrytis). sci. hortic. 80, 19-38. keating, b.a., m.j. robertson, r.c. muchow, and n.i. huth. 1999. modelling sugarcane production systems i. development and performance of the sugarcane module. field crops res. 61, 253-271. 204 agron. colomb. 32(2) 2014 kooman, p.l. and j.w. jones. 1995. report on theoretical studies with potencial yield and shooting models for banana. florida university, gainesville, fl. kooman, p.l. and c.j.t. spitters. 1995. coherent set of models to simulate potato growth. pp. 253-274. in: kaba, p., b. marshall, b.j. van den broek, j. vos, and h. van keulen (eds.). modelling and parameterization of the soil-plant-atmosphere system. a comparison of potato growth models. wageningen press, wageningen, the netherlands. lee, j.h., e. heuvelink, and h. challa. 2002. effects of planting date and plant density on crop growth in cut chrysanthemum. j. hort. sci. biotechnol. 77, 238-247. lee, j.h., j. goudriaan, and h. challa. 2003. using the expolinear growth equation for modelling crop growth in year-round cut chrysanthemum. ann. bot. 92, 697-708. lentz, w. 1998. model applications in horticulture: a review. sci. hortic. 74, 151-174. lópez, m.a., b. chaves, v.j. flórez, and m.r. salazar. 2010. modelo de aparición de nudos en clavel (dianthus caryophyllus l.) cv. delphi cultivado en sustratos. agron. colomb. 28, 47-54. marcelis, l.f.m. 1994. a simulation model for dry matter partitioning in cucumber. ann. bot. 74, 43-52. marcelis, l.f.m. and h. gijzen. 1998. evaluation under commercial conditions of a model of prediction of the yield and quality of cucumber fruits. sci. hortic. 76, 171-181. meira, s. and e. guevara. 2000. uso de modelos de simulación de cultivos como herramienta para la toma de decisiones en el cultivo de soja. inta, pergamino, argentina. monteith, j.l. 1969. the quest for balance in crop modelling. agron. j. 88, 695-697. muchow, r.c. and r. davies. 1988. effect of nitrogen supply on the comparative productivity of maize and sorghum in a semi-arid tropical environment. radiation interception and biomass accumulation. field crops res. 18, 17-30. o’connell, m.g., g.j. o’leary, d.m. whitfield, and d.j. connor. 2004. interception of photosynthetically active radiation and radiation-use efficiency of wheat, field pea and mustard in a semi-arid environment. field crops res. 85, 111-124. partridge, p.l., m.s. reid, and h.c. kohl. 1983. a productivity and partitioning approach to carnation production. acta hort. 141, 173-180. penning de vries, f.w.t., d.m. jansen, h.f.m. ten berger, and a. bakema. 1989. simulation of ecophysiological processes of growth in several annual crops. centre for agricultural publishing and documentation-pudoc, wageningen, the netherlands. ruiz, r.a. and h.d. bertero. 2008. light interception and radiation use efficiency in temperate quinoa (chenopodium quinoa willd.) cultivars. eur. j. agron. 29, 144-152. salazar, m.r. 2006. un modelo simple de producción potencial de uchuva. ph.d. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. salazar, m.r., j.w. jones, b. chaves, and a. cooman. 2007. a model for the potential production and dry matter distribution of cape gooseberry (physalis peruviana l.) sci. hortic. 115, 142-148. sas institute. 2003. the nlin procedure. sas/stat user’s quick start guide, version 9.1. and online support. cary, nc. tsubo, m., s. walker, and h.o. ogindo. 2005. a simulation model of cereal-legume intercropping systems for semi-arid regions. i. model development. field crops res. 93, 10-22. van kraalingen, d.w.g. 1991. the fse system for crop simulation. centre for agrobiological research-cabo; department of theoretical production ecology-tpe, wageningen agricultural university. wageningen, the netherlands. recceived for publication: 25 february, 2009. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 centro de investigaciones y asesorias agroindustriales (ciaa), universidad de bogota jorge tadeo lozano. chia (colombia). 2 corresponding author. afforero@gmail.com agronomía colombiana 28(3), 421-427, 2010 effect of conventional and organic vegetable production systems on soil chemical properties in the bogota plateau (colombia) efecto de los sistemas de producción convencional y orgánico de hortalizas en las propiedades químicas del suelo en la sabana de bogotá (colombia) andrés fernando forero1, 2 and hugo escobar1 abstract resumen at present there are two systems of vegetable production in the bogota plateau, the conventional production systems (cps) and the organic production systems (ops). soil samples were collected from both production systems. each soil sample was performed and analyses of fertility based on data mining of nutrients were diagnosed with various aspects of the fertility of the soil chemistry. these were compared them with the standards of fertility and to supply tools to increase the productivity organic production system. the two systems of vegetables productions present ph adapted that fluctuant between 5.5 and 6.6. in the ops presented deficient contents of phosphorus in the 92% of the soil samples, objected to cps where it prevailed the deficiency in 73 % of the soil samples. in the ops presented deficient contents of sulphur in the 81% of the soil samples, contrasted with the 19% of cps. the two systems of vegetables productions present deficient contents of manganese, reflecting the low contribution of this element in the plan nutrition, since the zone is deficient the contents natural. en la actualidad se identifican dos sistemas de producción de hortalizas destacados en la sabana de bogotá, el convencional (spc) y el sistema de producción ecológica (spe). en cada sistema se tomaron muestras de suelo a las que se les realizó un análisis de fertilidad y en base a los datos de extracción de nutrientes se les diagnosticaron diferentes aspectos de la fertilidad química del suelo con el fin de compararlo con los estándares de fertilidad y suministrar herramientas para incrementar la productividad bajo el esquema ecológico. se encontró que en ambos sistemas se presentan ambientes adecuados cultivo de hortalizas ya que el ph fluctúa entre 5,5 y 6,6. se presentaron excesos de fósforo en el 92% de las muestras del spe, lo cual es totalmente opuesto a lo ocurrido en el spc donde predomina la deficiencia en el 73% de las muestras. en el spe el 81% de las muestras presentaron deficientes contenidos de azufre en el suelo, mientras en el spc el 19% las presenta. ambos sistemas de producción presentan deficiencias en contenidos de manganeso reflejando el bajo aporte de estos elementos en el plan de manejo de fertilidad ya que los contenidos naturales de las zonas son deficientes. key words: ecologic, conventional, excesses, deficiencies, nutrition. palabras claves: ecológico, convencional, excesos, deficiencias, nutrición. introduction the world population growth has brought along an increasing demand for food, which led to the development of modern forms of agriculture and an increased use of soil resources. this has gradually led to “intensive management” with the use of highly developed technology and tools, inevitably resulting in the process of soil degradation in agricultural systems (mileti et al., 1998). these intensive cropping systems seek for better results through optimizing the use of resources, which allows them to yield more annual crops out of a smaller selection of products. repeated nutrient extraction by these products naturally determines a gradual impoverishment of the elements found in the soil. located west of the bogota plateau in the department of cundinamarca, the municipalities with larger acreage in vegetable production systems are madrid (436.3 ha), mosquera (304.8 ha), cota (263.6 ha), cajicá (207.6 ha), facatativá (140.1 ha) and soacha (133.71 ha), which stand out for their yields and cultivated areas in swiss chard, celery, broccoli, coriander, cauliflower, spinach, lettuce, parsley and cabbage (dane, 2002). these cultivated species are highly nutrient demanding (tab. 1), especially regarding nitrogen, which is a very important element for successful development of the aerial part of the plant. this element is extracted at an average of 590 kg ha-1 year, depending on crop species and rotation (ciaa, 2008). repeatedly planting the same crops over time generates nutrient imbalances and results in yield reductions that in turn determine economic losses. 422 agron. colomb. 28(3) 2010 direct indicators commonly used to measure edaphic constraints correspond to physical, chemical and biological soil properties (sag, 2005). said constraints should always be viewed altogether and never separately, because they are closely related to one another, and combine to create specific functions such as soil stability, potential production, plant growth limitations, microbial activity and nutrient availability (sag, 2005). chemical indicators of soil quality include properties that affect soil-plant relation, water quality, soil buffering capacity and availability of water and nutrients for plants and microorganisms. since these important fertility standards determine crop productivity (tab. 2), this work intends to lay the groundwork for a diagnosis of the processes that affect such standards, in order to increase productivity under the organic farming scheme. two vegetable production systems can be current ly identified in the bogota plateau: the conventional system (cps), which is the most representative; and the organic production system (eps), whose acreage has increased considerably. description of the production systems conventional production system, cps the priority in conventional agriculture is productivity. consequently, its purpose is to increase yield per unit area. this implies a high dependence on external inputs such as synthetic fertilizers and agrochemicals, in order to control the threat posed by pests and diseases on productivity. however, this production system has shown serious problems of sustainability, as observed after twenty or thirty table 1. soil extraction of macronutrients (kg ha-1) by the main leafy vegetables and brassicas (cycle). crop n p2o5 k2o cao mgo s swiss chard 150 70 220 128 50 10 celery 200 80 300 175 25 13 broccoli 198 65 295 172 20 13 coriander 130 55 55 32 8 cauliflower 250 100 350 204 30 16 spinach 120 45 200 116 35 8 lettuce 90 40 160 90 20 10 parsley 130 55 55 32 8 radish 276 89 389 76 226 18 cabbage 120 35 110 21 5 8 source: ciaa (2008). table 2. general criteria for the interpretation of soil analysis results. element units deficient optimum excess min-n mg kg-1 50 60 70 p (bray ii) mg kg-1 20 30 40 s mg kg-1 45 60 75 k cmol kg-1 1 1.4 1.8 ca cmol kg-1 6 10 14 mg cmol kg-1 3 4 5 na cmol kg-1 0.2 cic cmol kg-1 10 15 20 fe mg kg-1 15 20 25 mn mg kg-1 11.3 15.0 18.8 cu mg kg-1 1.1 1.5 1.9 zn mg kg-1 3.4 4.5 5.6 b mg kg-1 0.34 0.45 0.56 source: gómez (2005); ciaa (2008). 4232010 forero and escobar: effect of conventional and organic vegetable production systems on soil chemical properties... years of intensive use in cotton growing areas in central america, banana plantations in the south of costa rica or onion fields in the department of boyaca in colombia. the cps is also credited to have caused not only the destruction of natural resources and landscape, but also the disappearance of small farmers in some areas (fida, 2003). as for fertilization, there is a wide variety of products available in the market of the bogota plateau, but the use of poultry manure mixed with compound fertilizers clearly stands out, especially 15-15-15, which is used by 84% of the producers applying synthetic fertilizers, while the remaining 16% uses 13-26-6 and ammonium nitrate (escobar et al., 2008). ecological production systems, eps ecological production constitutes a trend framing all agricultural systems (epss) devoted to the healthy and safe production of food and fibers as assessed from an environmental, social and economical standpoint. these systems base agricultural production on soil fertility (coag, 2006). organic farming greatly reduces the need for external inputs by not using pesticides and synthetic fertilizers. on the other hand, consumers of organic products are guaranteed that all techniques used in the production process are consistent with a certification system. colombia has been making inroads in the market of organic agricultural products since 1998. in 1999, the country had 20,000 ha certified as organic; in 2001, they were 25,000 ha; in 2003, they reached close to 30,000 ha, and in 2005, almost 37,000 ha (mard, 2005). organic production systems lack adequate technologies to address production problems, especially those regarding nutrition and plant health. producers working under this scheme compensate for this deficiency with scarcely validated information usually transmitted orally among producers, without the corresponding scientific support. developments in nutrition of organic crops are scarce. farmers generally use an ample variety of organic materials, which, together with the broad biodiversity of the tropics, hinders the process of scientific validation. materials and methods fifty-two soil samples were collected from organic and conventional production systems in different places of the bogota plateau, specifically the municipalities of madrid, subachoque, sopó, cajicá, soacha, chía, cota and sibaté. the samples were taken from plots with more than three years producing tomato in greenhouse, leafy vegetables, brassicas or onion. eps soil samples were taken from farms belonging to “asociación de productos ecológicos huertos verdes”1 and “ cooperativa de trabajo asociado para el desarrollo integral del tequendama coomutsoa”. information about the cps soil samples was obtained from the database of the ciaa2 soils laboratory, making sure the plots had been devoted to the conventional production of the crops in question for at least three years. soil sample fertility was analyzed in the soils laboratory of the ciaa, in order to determine ph, electrical conductivity, cec, cationic ratios and macro and micronutrients. the methodologies implemented for the assessment of these parameters were: ph in water (1:1), cec and exchangeable bases in ammonium acetate (1:20), minor elements in dtpa (1:2), boron (b ) and ec in saturation extract, s by turbidimetry, phosphorus (p) by bray ii and mineral n in kcl (1n). based on soil nutrient uptake and optimum level data for each crop, which were taken from the database of the laboratory, we diagnosed different aspects of soil fertility such as acidity and alkalinity, salinity, sodicity, cationic balances, and nutrient levels and excesses or deficiencies. results and discussion the results of each production system, namely a) conventional, b) ecological, are then discussed in terms of the parallel between them. cps the soils of the sampled cpss of the bogota plateau exhibit moderately acid ph values averaging 5.8, and an electrical conductivity of 1.01 ds m-1. in 88% of the sampled farms we found nutrient excesses caused by at least one of the major elements. fifty percent of these excesses correspond to n, mainly resulting from the contribution of large doses of n-based fertilizers. this situation is caused by ignorance about the availability and efficiency of existing fertilizer sources, and about the actual fertilizer needs of the different crop cycles. tagliavini et al. (2004) mentions that fertilizer amount reduction 1 “green gardens”, ecological product association 2 ciaa stands for “centro de investigaciones y asesorías agroindustriales”, that is, “centre for agroindustrial research and consulting” 424 agron. colomb. 28(3) 2010 soils. as the content of boron (b) is deficient in about half of the samples, it is necessary to supply this element in the fertilizing programs at the recommended doses, since it easily passes from deficiency to excess, and is likely to be toxic for the crop. eps the sampled soils under this production system are characterized by ph values around 6.0 and an average electrical conductivity of 0.58 ds m-1. it is worth noting the poor nitrogen content of these soils, which was observed in 77% of the samples. under this system n is supplied through a continuous provision of different organic materials, among whose disadvantages when compared to synthetic chemical fertilizers is their uncertain contribution of mineralized n. this is so because the availability of this element after the application of an organic fertilizer cannot be estimated from total n content in the added material, but is conditioned by a number of factors affecting its release, which are capable of either slowing or speeding it up. the use of organic materials in different production systems has spread widely. however, no scientific or technical criteria have been developed to base their application on their chemical properties, specifically the contribution of n, which is the most appreciated element when assessing the quality of an organic fertilizer (gómez, 2000). forero et al. (2008) mention that in the case of the bogota plateau, the most representative total n contents can be found in rabbit (2.43%) and cow (2.40%) manures, and in rose compost (2.27%). in 96.1% of the samples we found major element excesses mainly due to phosphorus (92% of the cases). the most common source of this element is phosphate rock (23% p2o5, 18% cao), which is provided in doses above 100 g m-2, ya que el fósforo no es disponible por la planta. only a few productive units under this production system proved to be p, k or mg deficient, reaching respective percentages of 3.85, 3.85 and 11.54% of all sampled units. these numbers are consistent with findings by fao (2005), in the sense of the accumulation of 50 to 75% of these elements in the soil surface due to the decomposition of crop residues, which takes place mainly at this level. sulfur (s) deficiency was detected in 81% of the sampled farms. this being a mobile element in soil (gómez, 2005), it is easily lost by leaching, runoff or volatilization (burbidge, 2001). although the application of sulfates such as agricultural gypsum and magnesium sulfate are allowed constitutes part of the process leading to the sustainable production of vegetables. as for the contents of p in soil, 73% of the samples proved to be deficient. these systems are receiving low contributions of this element, mainly because of the high prices of phosphorus fertilizers, among which that of triple superphosphate has been observed to rise by nearly 315% in several south american countries along a period of 8 years (saldías, 2008). in the case of the bogota plateau, p-based fertilizer compounds such as 10-30-10 increased their prices by 224% over a period of two years (sipsa, 2008 and sipsa, 2006). also noteworthy is to recall that vegetable producers in cundinamarca have reduced the use of synthetic fertilizers by 26% in recent years (escobar et al., 2008). in this system, the contribution of organic material mainly comes from poultry manure, as the agroindustry of the region and its surroundings is permanent supplier of this material (forero et al., 2008). as for the minor elements, we could observe a consistent excess of iron (fe), which is a common feature in these table 3. percentage of cps soil samples found to have excesses or deficiencies in farms of the bogota plateau. element excess (%) adequate (%) deficiency (%) min-n 65.38 23.08 11.54 p 7.69 23.08 69.23 k 61.54 26.92 11.54 ca 15.38 57.70 26.92 mg 23.08 61.54 15.38 s 26.92 53.85 19.23 fe 100.00 0.00 0.00 mn 3.85 61.53 34.62 cu 23.08 50.00 26.92 zn 46.15 42.31 11.54 b 0.00 46.15 53.85 table 4. percentage of eps soil samples found to have nutrient excess or deficiency in vegetable farms of the bogota plateau. element excess (%) adequate (%) deficiency (%) min-n 38.46 38.46 23.08 p 65.38 19.24 15.38 k 53.85 42.3 3.85 ca 34.62 46.15 19.23 mg 42.31 46.15 11.54 s 7.69 11.54 80.77 fe 92.31 7.69 0 mn 0 23.08 76.92 cu 23.08 34.61 42.31 zn 61.54 26.92 11.54 b 7.69 19.23 73.08 4252010 forero and escobar: effect of conventional and organic vegetable production systems on soil chemical properties... by the regulations of these systems, ignorance about timing and doses has determined the prevalence of this deficiency. on the other hand, it is worth mentioning the deficiencies of mn (77% of the samples) and b (73% of samples), resulting from the scarce sources of these elements that are allowed under the ecological scheme of production. currently, products such as manganese sulfate (30% mn) and boraxita® (13% b) are being incorporated into the development of fertilization strategies for these systems, in order to correct these deficiencies in the soil. parallel between cps and eps the optimum ph value for leafy vegetable production is 6.6, an infrequent value in the farms under either of the studied production systems. in most organic production systems ph ranges from 5.5 to 6.6, whereas under the conventional scheme it oscillates between 5.5 and 6.3. in the conventional system this parameter fluctuates more than in the organic one because most nitrogen fertilizers used in the conventional scheme such as ammonium nitrate and ammonium sulfate, which have an acidifying effect (burbidge, 2001). according to medina (2005), under the cps usual doses of poultry manure in vegetable crops can vary between 15 and 70 t ha-1, depending on the crop and the area. in characterizing the organic materials used as fertilizers in the bogota plateau, this author has established that this type of manure has respective k and ca average contents of 1.8 and 8.4% (dry basis), thus corroborating that the application criteria of the producers are quite empirical. escobar et al. (2008) mention that 83% of vegetable growers are using organic materials, out of which poultry manure corresponds to 63% of the cases. these inputs produce a moderate soil ph increase, reflected in our cps ph records. electrical conductivity in conventional production systems is higher than that of organic production systems, driven primarily by excessive liming and synthetic fertilization in some areas of the bogota plateau, resulting in soil ca surplus. this has led to increased cationic ratios, namely ca to mg in conventional production systems, and k to ca and mg in organic production systems. in turn, sodium (na) excessive levels were observed to be proper of farms under the conventional scheme. in some cases the content of this mineral, whose excess comes from irrigation water, can be found above 1,000 mg kg-1. sodium surplus has an adverse effect on soil structure and makes it more difficult to manage fertility, as the soil contents of ca, mg and k have to be concomitantly raised, with the consequent alteration of their cationic balance. in the organic production systems 27% of the farms showed excessive na levels, which has favored the emergence of symptoms of ca deficiency in species such as swiss chard and spinach. ca being an immobile element in the plant (medina, 2003), its deficiency determines curled and sizereduced young leaves. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 spc spe fi nc as c on e xc es o de n a (% ) figure 1. sodium excesses in the vegetable production systems of the bogota plateau. the soils of the surveyed organic production systems have an average organic matter content of 6.8%, which is high and is reflected in correspondingly elevated cec and total nitrogen records. in the conventional production systems cec averaged 39.3, a lower value than that of the organic production systems, explained by the continuous supply of organic materials that is proper of the eps. there was a sharp contrast in the management of p in the studied systems. it was in excess in 92% of the soils sampled in the eps, and deficient in 73% of cps samtable 5. analysis of variance for ph, ec and min-n assessed in vegetable production farms of the bogota plateau. fv df mean square values ph ec min-n tratament 1 0.8125 0.2490* 2.4645* variation coefficient 9.2594 20.8352 22.9617 * significant differences p≤0.05; table 6. behavior of ph, ec and min-n average values in ecological and conventional production systems in the bogota plateau. system ph ce min-n cps 5,7846 a 0,8894 a 68,2635 a eps 6,0346 a 0,6471 b 35,3872 b means in the same column followed by different letter indicate a significant difference accordihg to tukey test (p≤0.05). 426 agron. colomb. 28(3) 2010 ples. soil p is mostly unavailable to plants, as it is in the form of iron and aluminum phosphates. for this reason, phosphate rock amendments considerably increase the content of this element, but do not guarantee the correction of its deficiency. a similar situation was observed with regards too s, whose deficiency was observed in 81% of the eps samples, and in 19% of the cps ones. this is mainly due to the fact that s contents rarely reach values higher than 0.2% in organic materials (cuesta, 1990), and therefore is a low-value parameter in these materials (gómez, 2000). s content (dry basis) of the organic materials obtained in the surroundings of the bogota plateau reaches an average 0.29% (forero et al. 2008). compound fertilizers such as 15-15-15 and 10-30-10, widely used in the cultivation of leafy vegetables, have no s in their chemical composition. this has led to the use of sources such as ammonium sulfate (21-0-0 -24s) and agricultural lime (0-0-0-26ca-14s) to meet the need for this element. the organic production systems were found to be deficient in mn, mainly due to misinterpretation of fertility analyses and to the products used to supply it to the soil. a continuous input of organic materials, mainly rabbit, pig and poultry manure, among others, imply an elevated zn supply, which is reflected in the excesses of this element that we found in both systems. gómez (2000) mentions that among the strengths of poultry manure is an elevated zn content, ranging between 250 and 450 mg kg-1, while forero et al. (2008) found that when this type of manure is obtained in the surroundings of the bogota plateau it has zn contents of 307 mg kg-1 in average, reaching maximum values of 542 mg kg-1. conclusiones the results reflect a contrasting management of p in the two systems. in the cps soils it was found to be deficient due to the limited use of fertilizing materials containing this element; while in the excesses found in the organic scheme are due to continuous inputs of phosphate rock. it is important to highlight the n deficiencies found in the eps, since this is a very mobile soil nutrient that is lost mainly by leaching and crop harvesting. on the other hand, there is very little research on the mineralization of this element in colombian soils. n excesses are more common than deficiencies in the conventional scheme as the management of fertility is very empirical and does not take into account the needs of the crop or the properties of each soil. sulfur is the most commonly observed deficiency in the organic production farms. this indicates the lack of soil analyses, since this deficiency can be fairly corrected through the use of agricultural lime and sulfates, which are authorized for these systems. the elevated na contents detected in the cps soils are mainly due irrigation water. most of the farms studied in both production systems in the bogota plateau showed deficiencies in the contents of mn and b, mainly due to the lack of chemical analyses and inadequate soil fertility management with the products that have been traditionally used. it is necessary to supply these elements at recommended doses. literature cited ciaa, centro de investigaciones y asesorías agroindustriales. 2008. tablas de extracción de cultivos. soils laboratory of ciaa, chia, colombia. coag, coordinadora de organizaciones de agricultores y ganaderos. 2006. de la producción agraria convencional a la ecológica. madrid. pp. 1-16. dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2002. el censo hortícola de la sabana de bogotá 2002. ministerio de agricultura y desarrollo rural madr; sistema de información del sector agropecuario y pesquero colombiano – sisac, bogota. pp. 1-27. cuesta, a. 1990. tabla de contenido nutricional en productos y subproductos agroindustriales. ica, bogota. escobar, h., a. forero, and a. medina. 2008. metodología para la caracterización del manejo de la fertilidad del suelo y el uso de materiales orgánicos en sistemas de producción de hortalizas de hoja y brasicas en cundinamarca. in: xiv congreso colombiano de la ciencia del suelo. villavicencio, colombia. fao, food and agriculture organization of the united nations. 2005. the importance of soil organic matter. fao soils bulletin 80. rome. fida, fondo internacional de desarrollo agrícola. 2003. una herramienta para el desarrollo rural sostenible y la reducción de la pobreza. in: taller agricultura orgánica. ruta; catie; fao. turrialba, costa rica. forero, a., h. escobar, and a. medina. 2008. caracterización de materiales orgánicos con aplicación potencial en la producción de hortalizas de hoja y brasicas en la sabana de bogotá. in: xiv congreso colombiano de la ciencia del suelo. villavicencio, colombia. gómez, j. 2000. abonos orgánicos. universidad nacional de colombia, bogota. pp. 49-69. gómez s. m.i. 2005. guía técnica para el manejo nutricional de los cultivos: diagnostico, interpretación y recomendación de planes de fertilización. microfertiza, bogota. pp. 3-21. 4272010 forero and escobar: effect of conventional and organic vegetable production systems on soil chemical properties... medina, a. 2006. métodos de diagnóstico nutricional para fertirriego utilizados en colombia. experiencias y perspectivas. pp. 191-216. in: flórez, v., a. fernández, d. miranda, b. chávez, and j. guzmán (eds.). avances sobre fertirriego en la floricultura colombiana. universidad nacional de colombia. bogota. mileti, m., r. suarez, j.m. malgioglio, and a.m. berri. 1998. sostenibilidad económico ambiental: un enfoque conceptual de la depreciación del factor tierra agrícola y su incidencia en la contabilidad. pp. 125-132. in: terceras jornadas investigaciones en la facultad de ciencias económicas y estadística, rosario, argentina. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2005. la cadena de cultivos ecológicos en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. documento de trabajo 68. bogota. raaa, red de acción en agricultura alternativa.. 2007. resumen ejecutivo: diagnóstico sobre la situación de la agricultura orgánica ecológica en el perú. unidad de incidencia política. lima. pp. 9-11. sag, servicio agrícola y ganadero. 2005. calidad de suelo de uso agrícola. report: criterios de calidad de suelo agrícola. ministerio de agricultura de gobierno de chile. santiago. pp. 42-51. saldías, r. 2008. situación y perspectiva de los fertilizantes. ministerio de agricultura de gobierno de chile. pp. 1-34. in: seminario maule región semillera. talca, chile. sipsa, sistema de información de precios del sector agropecuario. 2006. precios de insumos y factores de producción agrícolas. monthly bulletin 11(5), 9-11. sipsa, sistema de información de precios del sector agropecuario. 2008. precios de insumos y factores de producción agrícolas. boletín mensual 11(7), 7-9. tagliavini, m., e. baldia, p. lucchic, m. antonellia, g. sorrentia, g. baruzzib, and w. faedib. 2005. dynamics of nutrients uptake by strawberry plants (fragaria × ananassa dutch.). grown in soil and soilless culture. europ j. agron. 23, 15-25. received for publication: 5 july, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 plant genetic resources, tibaitatá research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). lerodriguezmo@unal.edu.co agronomía colombiana 32(1), 70-77, 2014 effect of edaphic and foliar applications of different doses of zinc on the yield of the criolla colombia cultivar efecto de la aplicación edáfica y foliar de zinc sobre el rendimiento del cultivar criolla colombia andrés lópez 1, manuel iván gómez2, and luis ernesto rodríguez2 abstract resumen the present study was carried out in a typic hapludand soil in the municipality of ‘el rosal’ (colombia) and aimed to compare the yield performance of the cultivar criolla colombia under foliar applications of zn chelate (0, 1, 2 and 3 kg ha-1) and edaphic applications of granulated zn sulfated (0, 1, 2 and 3 kg ha-1). a split-plot, randomized complete block design, with four repetitions per treatment, was employed. in each category, the evaluated variables were: tuber weight and number of tubers. the results revealed that the 3.0 kg ha-1 edaphic application rendered a quadratic yield behavior with a relative increase of 7.9 t ha-1 (136%) for the first category tuber weight and 9.5 t ha-1 (68%) for total weight. in turn, the foliar application of the same dose resulted in a 5.8 t ha-1 (93%) relative increase and a first category tuber total weight increase of 3.8 t ha-1 (24%). under the edaphic and foliar zn applications, the number of tubers underwent 77 and 86% increases, respectively, with respect to the control. these results show the importance of zn in photoassimilate accumulation efficiency, structure differentiation and tuber quality in this short-cycle crop. esta investigación se realizó en el municipio de el rosal (colombia), en un suelo typic hapludand y tuvo como objetivo evaluar el efecto de la aplicación edáfica de sulfato de zn granulado (0, 1, 2 y 3 kg ha-1), comparado con la aplicación foliar de quelato de edta zn (0, 1, 2 y 3 kg ha-1) sobre el potencial del rendimiento del cultivar criolla colombia. se utilizó un diseño de parcelas divididas en bloques completos al azar y cuatro repeticiones por tratamiento. las variables evaluadas fueron: peso y número de tubérculos por categorías. los resultados muestran que ante la aplicación edáfica de una dosis de zn de 3,0 kg ha-1, el rendimiento presenta un comportamiento cuadrático, con un incremento relativo de 7,9 t ha-1 (136%) para el peso de los tubérculos de categoría primera, y de 9,5 t ha-1 (68%) para el peso total. ante la aplicación foliar de la misma dosis, se observó un incremento relativo de 5,8 t ha-1 (93%) para el peso de los tubérculos de categoría primera y de 3,8 t ha-1 (24%) para el peso total. el número de tubérculos registró un aumento de 77% y de un 86% en la aplicación edáfica y foliar, con respecto al testigo, estos resultados muestran la importancia que tiene el zn en la eficiencia de acumulación de fotosíntatos, diferenciación de sus estructuras y calidad de los tubérculos en un cultivo de ciclo corto como criolla colombia. key words: fertilization, diploid potato, micronutrients, tubers, andean crops. palabras clave: fertilización, papa diploide, micronutrientes, tubérculos, cultivos andinos. introduction in colombia, the name “yellow diploid potato” (papa criolla) refers to those morphotypes that exhibit yellow rind and flesh (egg yolk phenotype) (rodríguez et al., 2009). this type of potato was initially classified as solanun phureja (hawkes, 1990), later on as the solanun tuberosum phureja group (huamán and spooner, 2002), and, recently, as the solanun tuberosum andigenum group (spooner et al., 2007, rodríguez et al., 2010). although it can be cultivated between 2,000 and 3,000 m a.s.l., its optimum range is from 2,300 to 2,800 m a.s.l. (becerra-sanabria et al., 2007). colombia is known as the number one diploid potato producer worldwide, planting 8,500 ha a year, from which a hundred thousand tons are harvested in the departments of cundinamarca, nariño and boyaca (herrera and rodríguez, 2012), producing exports of 1,000 t yearly (fedepapa, 2012). those who have managed to export this product report promising experiences due to its good international acceptance, resulting from its unique taste. however, it is necessary to solve problems related to a homogeneous, constant and sufficient supply, in order to adequately satisfy the demands of international contracts. for this reason, it is necessary to 71lópez, gómez, and rodríguez: effect of edaphic and foliar applications of different doses of zinc on the yield of the criolla colombia cultivar improve the production, transformation and commercialization processes (herrera and rodriguez, 2012), stressing the call for crop technology research and dissemination and for the adoption of good agricultural practices (gap) with an emphasis on the proper management of soil fertility and water. the variety criolla colombia exhibits an erect growth habit, intense lilac flowers, and good development of its light green foliage. having no dormant period and a tuber potential yield of 15 t ha-1, this plant produces rounded tubers with half-depth eyes and an intense yellow rind and flesh (rodríguez et al., 2009). within potato cropping, fertilization is one of the most remarkable production costs, reaching figures of about 39% (porras, 2005). although colombia has developed a strong tradition for the modernization of this crop, which has good industrialization and exportation potential (martínez et al., 2006), supply price increments and inadequate crop management limit productivity and threaten the competitiveness of the system (rodríguez et al., 2009). for this reason, current research aims to identify yield limiting factors and innovative cropping practices. among the latter, those dealing with soil fertility strive for an integral and balanced nutritional management with special emphasis on micro-nutrients, an aspect that has been insufficiently investigated. integral fertilization is one of the most efficient practices for assuring the full expression of a plant’s genetic potential, resulting in better yields, both in terms of quality and quantity (castro and gómez, 2010). interest in micro-nutrients has recently captured the attention of plant nutrition and physiology specialists, since, in many agro-ecosystems, these minerals limit productivity, although this is frequently not so evident (kirkby and römheld, 2007). hence, their adequate supply does not only determine considerable yield increments, but also an advantageous utilization of nitrogen and phosphorus fertilization (kirkby and römheld, 2007). micro-nutrients in potato crop fertilization (the case of zn) the fact that micro-nutrients are present in much lower concentrations than macro-nutrients in plant tissues indicates that they are likely to play different roles in growth and metabolism (kirkby and römheld, 2007), which is the most frequent case. these low concentrations reflect the role played by these nutrients as enzymatic reaction activators and as part of the prosthetic groups of metalloproteins, which are capable of catalyzing redox processes through electron transference (mainly the transition elements: fe, mn, cu and mo). micro-nutrients are also likely to form complexes, linking an enzyme to a substrate, which is the case with fe and zn. some of these minerals, such as mn, zn and cu, are known to be present in superoxido diminutasa (sd) isozymes, which act as sweeping systems that eliminate toxic oxygen radicals, thus protecting biomembranes, dna, chlorophyll and proteins (kirkby and römheld, 2007). the main functions of micro-nutrients are presented in tab. 1. table 1. main functions of micro-nutrients in plants (kirkby and römheld, 2007). micronutrients function fe, mn, cu, ni constitutive part of enzymes (metalloproteins) mn, zn enzyme activation fe, cu, mn, (cl) involvement in electron transportation during photosynthesis mn, zn, mo involvement in tolerance to stress cu, mn, zn, b involvement in reproductive growth (floral induction, pollination, fruit set) b, zn constitutive part of cell walls and cell membrane zinc is absolutely essential to healthy plant growth and optimum yields in all agricultural and horticultural crops (alloway, 2004). in contrast with fe, mn, cu and mo, zn is a transition element that is, therefore, not subjected to valence changes. zn is absorbed as a divalent cation (zn+2) and transported through the xylem either freely or as a part of organic acids. not oxidized or reduced by plant metabolism, zn+2 acts as an enzymatic cofactor or metallic component (marschner, 1995). some of these metalloenzymes bind to other enzymes and their substrates, while, in other cases, zn forms tetrahedral complexes with n and o, which are particularly coupled to s in a variety of organic compounds (vallee and auld, 1990; kochian, 1991; kirkby and römheld, 2007). higher plants produce few zn containing enzymes, which play catalytic, coactivating and structural roles (vallee and auld, 1990; vallee and falchuk, 1993). among these enzymes, we can count carbonic anhydrase (ca), rna polymerase and alcohol dehydrogenase; the latter promoting the production of ethanol from aldehyde in root apexes under anaerobic conditions (clavijo, 2001). when this mineral is coupled to catalytic enzymes, its atoms are separated from one another by chains of three amino acids; the most frequent one being histidine, followed by glutamine and asparagine. zn atoms with structural functions are usually coordinated with s groups, together with cystein. these complexes constitute stable structures that play important roles in dna replication and genetic expression (coleman, 1992). 72 agron. colomb. 32(1) 2014 the biochemical paths involving zn affect plants in several ways, such as protein and sugar metabolism (the latter comprising photosynthesis and the conversion of starch into sugars), auxins (a growth regulator) synthesis, pollen formation (sharma et al., 1990) and membrane integral maintenance (brown et al., 1987; alloway, 2004). many zn dependent enzymes play important roles in the metabolism of proteins, carbohydrates and auxins. for example, a deficiency of this element reduces the activity of carbonic anhydrase (ca), which, being present in chloroplasts and the cytoplasm, facilitates the transference of co2/hco3 for the photosynthetic fixation of co2 (marschner and cakmak, 1989; cakmak, 2000). also affected by zn deficiency, the enzyme 1,6 bifosfato regulates c6 sugars in the chloroplast and the cytoplasm, where it is located; while aldolasa promotes the transference of c3 photosynthates from chloroplasts to the cytoplasm, where it regulates metabolite flow via glycolytic processes (marschner and cakmak, 1989; cakmak, 2000). auxin (specifically iaa) metabolism alterations are closely associated with zn deficiency symptoms such as intervein chlorosis (which goes from green to light yellow) and short internodes (arce et al., 1991), as well as delayed growth, small leaves, and leaf necrosis as secondary effects of p and fe toxicity (ramírez, 2004). if the auxin metabolism route is affected by zn is not clear yet, but tryptophan, whose production requires this mineral, is a likely precursor of iaa synthesis. anyway, it is clear that zn deficiency diminishes the amount of synthesized iaa, which is, additionally, subjected to more intense oxidative degradation processes (premature tissue ageing) (kirkby and römheld, 2007). zinc deficiency is also closely related to n metabolism, in as much as it reduces the concentration of proteins and increases that of aminoacids (kirkby and römheld, 2007; bell and dell, 2008); thus, determining disease propensity through a higher exudation of these low molecular weight components (phytosiderophores) and turning over in the plant resulting from altered root and shoot growth patterns (ramírez, 2004). there is growing evidence that the cell membrane structural integrity and permeability maintenance roles played by zn protect the plant against the attack of pathogens on roots and new sprouts (kirkby and römheld, 2007; bell and dell, 2008). protein synthesis inhibition resulting from zn deficiency is largely determined via rna reduction, which is, in turn, provoked by a lower zn polymerase activity, reduced structural integrity of ribosomes and higher rna degradation. with this mineral’s deficiency, the mentioned growth arrestment brings along lower carbohydrate consumption levels and, consequently, lower photosynthetic rates. this leads to a larger production of oxygen radicals, which, not being removed, intensify zn deficiency symptoms, especially under intense luminosity (kirkby and römheld, 2007). marschner (1995) suggests that the isozyme superoxido dismutasa (sod or cu-zn-sod), which contains zn, plays an important role in the removal of superoxidized radicals (o2-) and, therefore, in protein and membrane protection against oxidation. zinc controls the production of free radicals, which are toxic, by interfering in nadph oxidation and in their actual removal. through the action of these radicals, zinc deficiency leads to the breakage of the double bonds of phospholipids and polyunsaturated fatty acids in the cell membrane, which, in this way, becomes more permeable and tends to allow the loss of sugars, aminoacids and potassium. the damaged lipid membrane and iaa oxidation produce chlorophyll destruction and, thus, necrosis and atrophied growth of the leaves (marschner and cakmak, 1989). foliar and edaphic zn absorption the approximate zn concentrations in the granitic, igneous rock and basaltic fractions of the earth’s crust are, respectively, 40, 70, and 100 mg kg-1 of soil (taylor, 1964); while sedimentary rocks such as limestone, sandstone and shale contain 16, 20 and 95 mg kg-1 of soil, respectively (turekian and wedepohl, 1961). the total zn content in soils varies from 3 to 770 mg kg-1, whereas the world average is 64 mg kg-1 (kabata-pendias and pendias, 1992). soil fertility is usually measured in terms of nutrient availability for plants. however, a soil with elevated mineral levels is not necessarily fertile because several factors, such as compaction, drainage, drought, diseases or pests, may limit nutrient availability. for this reason, the concept of fertility should also include chemical, physical and biological criteria (pumisacho and sherwood, 2002). regarding soils, zn deficiency is caused in crops by low native levels of this element, a lack of associated minerals in the pedogenetic process, basic or calcareous reaction media, a lack of organic matter, salinity, downpouring, a loss of the arable layer due to erosion, which in turn results from steep topography or continuous tillage, and possible antagonisms between p and fe. although low zn availability may occur in an ample series of soils, the deficiency of this nutrient is more thoroughly expressed in sandy soils (alloway, 2008; bell and dell, 2008). 73lópez, gómez, and rodríguez: effect of edaphic and foliar applications of different doses of zinc on the yield of the criolla colombia cultivar with zinc sulphate being the most frequent zn compound employed in fertilization, other important fertilizers are: znedta (zn chelate) and zn nitrate (alloway, 2008). these fertilizers can be applied to the soil or directly to the plant (foliar application). zinc sulphate (znso4 4h2o) applications to the soil range between 2 and 20 kg ha-1, while foliar applications use 0.3 to 0.5% solutions, with the highest zn chelate translocation rates being obtained with edta-zn and znso4. foliar fertilization is actually a complement to soil fertilization. it is intended for the correction of micronutrient deficiencies and the recovery of the plant when affected by adverse biotic or abiotic conditions. the efficiency of this fertilization method is a function of crop age, foliar area, time of year, application method and mobility of the mineral in question (pumisacho and sherwood, 2002). under full foliar fertilization, potato yield has been reported to increase by 5 t ha-1. zinc chelate applications have been found to increase yield by up to 2.6 t ha-1. positive responses to foliar fertilization are mainly attributed to low sulphur, zinc and manganese levels. two to four fertilizer doses at intervals of 21 d starting at flowering are usually recommended for micronutrient deficiency correction via foliar application (pumisacho and sherwood, 2002). in this context, the objective of the current study was to evaluate the effects of edaphic and foliar zn applications on the yield of the variety criolla colombia under the conditions of a bogota plateau soil. this will facilitate formulating fertilization strategies under which this plant is capable of satisfying its need for specific nutrients, such as zn in this case, when they are not available. materials and methods this research was conducted on the san gabriel farm, in the municipality of el rosal (cundinamarca, colombia) (2,685 m a.s.l.; with a precipitation of 825 mm year-1; annual average temperature of 13°c; and 81% relative humidity) on a typic hapludand loamy soil with strongly acid reaction and low cationic exchange capacity; but with good levels of ca, probably due to the effects of previous soil amendments. showing no aluminum limitations, it did present mg misbalances. native zn was at moderate to adequate levels (4-6 mg kg-1), but the p/zn ratio, which was above 10, might have absorbed the mineral in question. regarding other ionic ratios, the p and ca levels might have determined the k, mg, b and zn deficiencies. these analyzes were performed in the universidad nacional de colombia, soils laboratory, bogota (tab. 2). plant material the experiment made use of 2-4 cm seed-tubers of the cultivar criolla colombia, which are typically round shaped and feature medium-depth eyes, an intense yellow flesh and rind, an early maturation (120 d), a specific gravity of 1.088, no dormant period, and an average yield of 13-15 t ha-1 (rodríguez et al., 2009). the zinc application was intended as a complement to the conventional fertilization plan (kg ha-1): n, 88.39; p2o5, 232.09; k2o, 113.29; cao, 56; mgo, 70.75; and s, 6. the zinc sources employed for the trial were microzinc® (microfertisa, bogota) (20% granulated zn sulphate) and edtazn chelate, 12% soluble powder. the band application of znso4 to the plot was carried out together with that of the other fertilizers. thus, the zn doses were 0, 1, 2 and 3 kg ha-1. likewise, each foliar zn dose was fractioned into five applications starting on day 30 after planting and continuing on days 37, 44, 51 and 58. the foliar applications were carried out with a 20 l royalcondor® sprayer pump (progen, bogota). each dose was applied with 300 l ha-1 of water. additionally, the water was treated with mf-acidurez® sp, 0.25 g l-1 (microfertisa, bogota) (hardness corrector and ph reducer) and herbox-sl (exro, bogota) 0.75 cm3 l-1 (hypotensive coadjuvant) to improve the application efficiency of the element in question. table 2. chemical analysis of the soil (el rosal, colombia). texture mo (%) exchangeable al (cmol kg-1) ph ec (ds m-1) oc (%) tn (%) ad (g cm-3) (%) classification sa si c 54.0 30.0 16.0 sl 6.95 0.0 5.57 0.09 4.04 0.35 0.99 exchangeable bases (cmol kg-1) ecec (cmol kg-1) micronutrients (mg kg-1) p s ca mg k na mn fe zn cu b (mg kg-1) 4.94 0.56 0.25 0.11 5.85 12.7 407.6 5.7 4.2 0.45 99.2 16.7 sa, sand; si, silt; c, clay; sl, sandy loam; ecec, effective cationic exchange capacity; ad, apparent density; ec, electrical conductivity; oc, organic carbon; tn, total nitrogen. 74 agron. colomb. 32(1) 2014 experiment design the experiment was carried out under a split-plot, randomized complete block design with four repetitions, considering the zn application dose as factor a (0, 1, 2, 3 kg ha-1) and the application technique (edaphic or foliar) as factor b. the experimental units corresponded to 21.6 m2 plots with 0.9 m between furrows and 0.3 m between plants. studied variables the yield was assessed in terms of number of tubers and tuber production weight in two size categories. thus, the following variables were measured: class 1 yield (c1y, corresponding to the weight of those tubers with a diameter larger than 4 cm); class 2 yield (c2y, 2-4 cm tubers); and commercial yield (cy), which grouped categories 1 and 2. regarding the number of tubers in 120 m2, nc1t represented class 1 tubers (diameter > 4 cm); nc2t, 2-4 cm diameter tubers; and ntt, classes 1 and 2. the harvest took place on day 105 after sowing. statistical analysis the statistical treatment of the data consisted of an analysis of variance (anova) carried out in sas v9.0 (sas institute, cary, nc) and office excel® (microsoft corporation, washington dc), comparing two factors: zn dose (0, 1, 2, 3 kg ha-1) and application technique (edaphic and foliar) with their corresponding interactions. as the data passed the normality test, each variable was further scrutinized by bartlett’s variance homogeneity test, which indicated the general fulfillment of this assumption except for the total number of tubers. the homogeneous variables were evaluated through analysis of variance. those showing significant differences were further analyzed through orthogonal contrasts. finally, a tendency line was adjusted for those variables showing zn dose effects. the variable total number of tubers (tn1) was elevated to the power of two, thus stabilizing its variances, which allowed for proceeding to the anova. results and discussion provided that, except for the total number of tubers (tc), all variables showed normal behavior, we resorted to levene and bartlett’s homogeneity tests. as this variable showed no variance homogeneity, it required a transformation to stabilize the data. the remaining variables were found to be homocedastic. as a consequence, the analysis of variance was carried out with the original data. class 1 yield (c1y) this variable revealed significant differences between zn doses within both foliar and edaphic application methods. however, no such difference was found between them or resulting from their interaction with the mineral doses. the contrast analysis showed how this variable was positively correlated to the zn dose for each application technique. table 3 shows how the 3 kg ha-1 dose had a positive effect on the crop, as can be seen from the yield increase data: 7.9 t ha-1 (136%) for the edaphic application and 5.8 t ha-1 (93%) for the foliar application. this positive effect exerted by zn on total yield indicates a better efficiency in the growth processes and assimilate conversion, translocation and accumulation (gómez et al., 2007). in working with the stubborn onion, gómez et al. (2007) observed that the simultaneous application of zn and mn resulted in better class 1 yields (35.36 t ha-1) than those obtained without the incorporation of these micronutrients in the n p k mg fertilization program. class 2 yield (c2y) this variable presented a linear interaction between the studied factors. that is to say, each application method had a different behavior in face of the zn dose. tab. 3 allows one to observe how yield was still positively correlated to the edaphic zn dose, albeit not as strongly as in class 1. the 3 kg ha-1 zn dose gave the best result, with a 1.9 t ha-1 yield increase (19%) with respect to the control. the foliar zn application had a different behavior. the dose that allowed the best results was 2 kg ha-1, which resulted in an increase of 1.3 t ha-1 (14%). this difference between the treatments was probably due to the foliar p/zn ratio, which has been investigated by marschner (1995) and by khan and ajakaiye (1976). these authors detected an antagonism between these two minerals, resulting from the fact that excessive amounts of p (p/ zn ratios above 55) reduce yield. specifically, p excesses lead to the production of zn metabolic disorders consisting of the synthesis of insoluble compounds containing this mineral, all of which limit its long distance absorption (marschner, 1995). pumisacho and sherwood (2002), stated that, in the case of the potato, p is a critical nutrient for the initial yield and development of the plant, in as much as it promotes root growth and rapid tuber formation. commercial yield (cy) as in the case of c1y, cy only revealed significant differences between the zn dose treatments, but not between their application methods, which exhibited a linear behavior, 75lópez, gómez, and rodríguez: effect of edaphic and foliar applications of different doses of zinc on the yield of the criolla colombia cultivar as in cy1. said differences were observed within both the foliar and edaphic application techniques. table 3 shows how the edaphic application rendered a 9.5 t ha-1 (68%) yield increase with the 3.0 kg ha-1 zn dose, while the foliar application resulted in a 4.5 t ha-1 (29%) increase with the 2.0 kg ha-1 dose. the observed yield increases in c1y, c2y and cy were probably caused by correlated photosynthesis and hormone synthesis increments. among the latter, auxins are particularly important, as far as they participate directly in root development, in agreement with similar remarks by gómez (2005). in addition, auxin metabolism not only promotes stem and coleoptile elongation through better solute intake and protein and polysaccharide synthesis and storage, but – as stated by salisbury and ross (2000) – adventitious root formation and vascular differentiation as well. number of class 1 tubers (nc1t) although the studied zn doses had significant effects on this variable, the application techniques did not, just as they showed no mutual interaction as well, which implies that they had an independent behavior. the contrast analysis applied to this data highlights the important role played by zn in short-cycle crops such as the diploid potato, in which this nutrient allows better structure differentiation and filling due to more efficient assimilate accumulation (gómez et al., 2007). the percent variation in the number of tubers revealed a positive effect of zn fertilization on diploid potato yield (tab. 4), as far as the greatest variations were observed in the class 1 tubers, in agreement with the nc1t and nt data. in effect, a 77% increase was observed in the class 1 tubers with the edaphic application treatment, while the foliar one resulted in a 86% increase. in contrast, the class 2 tubers were found to decrease, even to a level below that of the control under both application methods. since commercial yield contains more class 1 than class 2 tubers, these data indicate that the plant is behaving more efficiently in terms of tuber filling. the observed increase in the number of class 1 tubers might be associated with a positive response to mg, as also reported by pérez et al. (2008). in evaluating this same variety, these authors suggest that zn stimulates mg utilization because they both play active roles in photosynthesis. the results of the present research correspond with those of gómez (2006), who reported a 25% yield increase with regards to the control in zn treated stubborn onions. similarly, peña et al. (1999) found that 7 kg ha-1 doses of this mineral increase onion yield (gómez et al., 2007). technical optimum as the observed crop response correlates to zn dose, its optimum was sought with a polynomial regression (fig. 1). however, under the foliar application method, this increase was only marginal with the 3 kg ha-1 dose (fig. 2), implying that, at elevated doses, plant yield diminishes, probably due to a phytotoxic reaction or to the p/zn ratio. in turn, a linear response was observed under the edaphic application method (fig. 2), which suggests that the optimum dose has table 3. yield variation of diploid potato tubers with the foliar and edaphic zn applications. zinc dose (kg ha-1) edaphic foliar c1y c2y cy c1y c2y cy (t ha-1) % (t ha-1) % (t ha-1) % (t ha-1) % (t ha-1) % (t ha-1) % 0 5.8 0 8.1 0 13.9 0 6.2 0 9.1 0 15.4 0 1 8.1 39.6 8.6 6.2 16.7 20.1 7.9 27.4 8.8 -3.3 16.7 8.4 2 9.5 63.8 9.0 11.1 18.5 33.1 9.5 53.2 10.4 14.3 19.9 29.2 3 13.7 136.2 9.7 19.7 23.4 68.3 12.0 93.5 7.2 -20.9 19.2 24.8 c1y, tuber production weight with a diameter larger than 4 cm; c2y, tuber production weight with a diameter than 2-4 cm; cy, commercial yield weight. table 4. variation in number of diploid potato tubers with the foliar and edaphic zn application methods. zinc dose (kg ha-1) edaphic foliar nc1t nc2t ntt nc1t nc2t ntt no. % no. % no. % no. % no. % no. % 0 118.5 0 454.6 0 573.1 0 127.3 0 491.9 0 619.2 0 1 149.5 26.2 443.5 -2.4 593 3.5 120.8 -5.0 453.7 -7.7 574.5 -7.22 2 157.2 32.6 439.1 -3.4 596.3 4.0 168.5 32.3 431.7 -12.2 600.2 -3.07 3 210.6 77.8 478.9 5.4 689.6 20.3 237.0 86.2 450.9 -8.33 687.9 11.1 nc1t, number of class 1 tubers; nc2t, number of class 2 tubers; ntt, number of total tubers. for 120 m2. 76 agron. colomb. 32(1) 2014 to be sought by increasing the zn application until there is a yield decline. the positive response obtained in the current study with the 3 kg ha-1 dose corroborates reports by gómez et al. (2007) and murphy and walash (1972), according to which the best yield response was found with the 3.5 kg ha-1 dose; therefore, resulting in a recommended zn dose of 3.4 to 4.5 kg ha-1. conclusions zinc is an important nutrient, as far as it enhances crop efficiency by improving both p absorption and size and weight quality. the positive response obtained in the current foliar and edaphic zn application trial could be fruitfully applied by diploid potato growers on the bogota plateau in order to optimize crop yield. however, a comprehensive evaluation of plant nutrition in this case calls for an assessment of dry weight productivity and zn interaction with other elements. the application technique is of great interest, as far as it is part of an integrated plant nutrition management strategy. although the edaphic method is the most frequent, economical and efficient one, foliar applications are also attractive after considering the series of soil factors that limit zn absorption, which make them a means of quick micronutrient supply. based on the linear behavior exhibited by the edaphic zn fertilization, future research should aim at determining an optimum zn application level by taking into consideration marginal points and further elevated doses, so as to find toxicity levels, which are observable through yield decreases. acknowledgements the authors express their gratitude to manuel caicedo, general manager of sociedad agraria de transformación (agrarian society for transformation at el rosal, cundinamarca), for his collaboration and to microfertisa for its technical and economic support. literature cited alloway, b. 2004. zinc deficiency in crops: causes and corrections. department of soil science, the university of reading, reading, uk. alloway, b.j. 2008. zinc in soils and crop nutrition. 2nd ed. international zinc association (iza); international fertilizer industry association (ifa), brussels. arce, j.p., b. storey, and c.g. lyons. 1991. effectiveness of three different zn fertilizers and two methods of application for the control of ‘little-leaf ’ in peach trees in south texas. hortscience 26(5), 497. becerra-sanabria, l.a., s.l. navia-de mosquera, and c.e. ñústezlópez. 2007. efecto de diferentes niveles de fósforo y potasio sobre el rendimiento del cultivar “criolla guaneña” en el departamento de nariño. rev. latinoam. papa 14(1), 51-60. brown, p.h., r.m. welch, and e.e. cary. 1987. nickel: a micronutrient essential for higher plants. plant physiol. 85(3), 801-803. cakmak, i. 2000. possible roles of zinc in protecting plant cells from damage by reactive oxygen species. new phytol. 146, 185-2005. clavijo, j. 2001. metabolismo de los nutrientes en las plantas. pp. 11-28. in: silva m., f. (ed.). fertilidad de suelos, diagnóstico y control. 2nd ed. sociedad colombiana de la ciencia del suelo (sccs), bogota. figure 1. polynomial model accounting for the response of the diploid potato variety criolla colombia to the foliar zn application. figure 2. linear model accounting for the response of the diploid potato variety criolla colombia to the edaphic zn application. y = 3,03x + 10,55 r2= 0,9594 y ie ld ( t h a1 ) zn dose (kg ha-1) 0 1 2 3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 y = -0,5x2 + 3,96x + 11,65 r2= 0,8739 y ie ld ( t h a1 ) zn dose (kg ha-1) 0 1 2 3 10 12 14 16 18 20 22 77lópez, gómez, and rodríguez: effect of edaphic and foliar applications of different doses of zinc on the yield of the criolla colombia cultivar bell, r.w. and b. dell. 2008. micronutrients for sustainable food, feed, fibre and bioenergy production. international fertilizer industry association (ifa), paris. coleman, j.e. 1992. zinc proteins: enzymes, storage proteins, transcription factors, and replication proteins. annu. rev. biochem. 61, 897-946. hawkes, j.g. 1990. the potato: evolution, biodiversity and genetic resources. belhaven press, smithsonian institution press, london, washington dc. fedepapa, federación colombiana de productores de papa. 2012. indicadores 2012. rev. papa 25, 45-46. herrera, a.o. and l.e. rodríguez. 2012. tecnologías de producción y transformación de papa criolla. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. huamán, z. and d.m. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (so lanum sect. petota). amer. j. bot. 89(6), 947-965. gómez, m. 2005. guía técnica para el manejo nutricional de los cultivos: diagnostico, interpretación y recomendación de planes de fertilización. microfertisa, bogota. gómez, m. 2006. manual técnico de fertilización de cultivos. microfertisa, bogota. gómez, m., h. castro, c. gómez, and f. gutiérrez. 2007. optimización de la producción y calidad en cebolla cabezona (allium cepa) mediante el balance nutricional con magnesio y micronutrientes (b, zn y mn), valle alto del rio chicamocha, boyacá. agron. colomb. 25(2), 339-348. castro, h. and m.i. gómez, m. 2010. fertilidad de suelos y fertilizantes. pp. 217-303. in: burbano o., h. and f. silva m. (eds.). ciencia del suelo. principios básicos. sociedad colombiana de la ciencia del suelo (sccs), bogota. kabata-pendias, a. and h. pendias. 1992. trace elements in soils and plants. 2nd ed. crc press, boca raton, fl. kirkby, e. and v. römheld. 2007. micronutrientes na fisiologia de plantas: funções, absorção e mobilidade. informações agronômicas no. 118. internacional plant nutrition institute (ipni), norcross, ga. kochian, l. 1991. mechanism of micronutrient uptake and translocation in plants. pp. 229-296. in: mortvedt, j.j., f.r. fox, l.m. shuman, and r.m. welch (eds.). micronutrients in agriculture. book series no. 4. soil science society of america, madison, wi. marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, san diego, ca. marschner, h. and i. cakmak. 1989. high light intensity enhances chlorosis and necrosis in leaves of zinc, potassium and magnesium deficient beans (phaseolus vulgaris) plants. j. plant physiol. 134(3), 308-315. martínez, h., n. pinzón, and c. barrios. 2006. la cadena de la papa en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. observatorio agrocadenas colombia, ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr); inter-american institute for cooperation on agriculture (iica), bogota. murphy, l.s. and l. m. walsh. 1972. correction of micronutrient deficiencies with fertilizers. pp. 371-381. in: micronutrientes in agriculture zn, fe, b, mo, cu, mn. soil science society america, madison, wi. pérez, l.c., l.e. rodríguez, and m.i. gómez. 2008. efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes b, mn y zn en el rendimiento y calidad de papa criolla (solanum phureja) variedad criolla colombia. agron. colomb. 26(3), 477-486. porras, p. 2005. problemática general del sistema productivo de papa con énfasis en fisiología y manejo de suelos. pp. 1-4. in: i taller nacional sobre suelos, fisiología y nutrición vegetal en el cultivo de papa. centro virtual de investigación de la cadena agrolimentaria de la papa (cevipapa), bogota. pumisacho, m. and s. sherwood. 2002. el cultivo de la papa en ecuador. instituto nacional de investigaciones agropecuarias (inap); international potato center (cip), quito. ramírez, c. 2004. nutrición mineral y producción vegetal. pp. 57-68. in: manejo productivo, poscosecha y exportación en fresco de hierbas aromáticas culinarias, temporada 2004-2005. universidad nacional de colombia, bogota. rodríguez, l.e., c. ñústez, and n. estrada. 2009. criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de criolla para el departamento de antioquia (colombia). agron. colomb. 23(3), 287-301. rodríguez, f., m. ghislain, a.m. clausen, s.h. jansky, and d.m. spooner. 2010. hybrid origins of culti vated potatoes. theor. appl. genet. 121, 1187-1198. salisbury, f. and w. ross. 2000. fisiología de las plantas. células: agua, soluciones y superficies. thomson editors spain; paraninfo, madrid. sharma, p.n., c. chatterjee, s.c. agarwala, and c.p. sharma. 1990. zinc deficiency and pollen fertility in maize (zea mays). plant soil 124, 221-225. spooner, d.m., j. núñez, g. trujillo, m. del r. herrera, f. guzmán, and m. ghislain. 2007. extensive simple sequence repeat genotyping of potato landraces supports a major reevaluation of their gene pool structure and classification. pnas 104, 19398-19403. taylor, s. 1964. abundance of chemical elements in the continental crust: a new table. geochim. cosmochim. acta 28, 1273-1286. turekian, k. and k. wedepohl. 1961. distribution of the elements in some major units of the earth’s crust. geol. soc. amer. bull. 72(2), 175-192. vallee, b. and d. auld. 1990. zinc coordination, function and structure of zinc enzymes and other proteins. biochemistry 29, 5647-5659. vallee, b. and k. falchuk. 1993. the biochemical basis of zinc physiology. physiol. rev. 73, 79-118. agfol1omls colombians, 1995, volumen xii no, '''p8g 77-88 politica agraria colombiana perf000 1990-1994 rafael vasquez ordonez1 antecedentes2 durante el periodo 1986-1990. las acciones relativas al sector agricola del pals se orientaron. fundamentalmente. a recuperar el crecimiento de la producci6n agropecuaria, a canalizar recursos para invertir en el mejoramiento de vida campesina. a incrementar la oferta de productos exportables mediante la modernizaci6n y la recapitalizaci6n del sector y. finalmente. a garantizar una oferta adecuada de blimentos y malerias primas para abastecer el mercado nacional. para 10 anterior, sa tral6, primeramente, de asegurar precios estables y remunerativos a los productores a traves de los liamados precios de sustentaci6n y. luego, de reducir costos de produc:ci6n y comercializaci6n mediante diferentes estrategias. de esta manera, sa esperaba reslituir la rentabilidad disminuida de la agricultura, asi como motivar e incrementar la inversi6n privada en el sector.con relaci6n al mejoramiento de vida campesina y rural. se rediseflaron los planes nacionales de rehabilitaci6n y de desarrollo rural campesino. tipo pnr ydri, yse canalizaron recursos para ello a traves de tas entidades agricolas especializadas gubemamental as: minagricultu ra. fonda dri. incora, etc. los primeros resultados de las acciones anteriores sa raflejaron en 1987 en una mayor producci6n. sustituci6n de importaciones de materias primas y recuperaci6n de los precios agricolas. sin embar· go, en el primer semestre de 1988, faclores c1im~­ ticos advarsos ocasionaron descensos en la produccl6n. en especial de los productos de la canasta profesor. facultad de agronomia, universidad naclonal de colombia. santa'~ de bogota. salvo indicacl6n contraria las clfras aqui mencionadas provlenen de: economla colombiana. revista de la contraloria general de la republica. varies numeros. minagrlcultura. resoluc16n n$ 00140 y decreto 672 de 1991 (sabre franjas de proclos). dnp-minagricultura. oocumento on? 2511.1991 dlarios ei tiampa , ei espectador y la republica. verlas ediclones de 1990 a 1995. de consumo familiar (arroz. lrijol. maiz) con at con· sabido incremento de los preclos, 10 cual obhg6 1a apertura de importaciones por parte del goblerno. para el segundo semestre de 1988. se reajustaron los precios de sustentaci6n y ello indujo una respuesta favorable de los productores con un incremento significativq del 42% en los volumenes de producci6n con respecto al ano inmediatamenta anterior. en 1989. se reforzaron las acciones anteriores con el hamado -plan de oferta selectiva". con dicho plan se trataba de estimular y apoyar tecnica y iinancieramente la produc:ci6n de oeho productos agropecuarios: maiz, arroz, yuca. came, horlanzas, trijol, leche, soya y tres oleaginosas de cicio corto: la canola, et girasol y el ajonjoll. ei resultado fue un aumento considerable de la produccl6n de dichos bienes asi como la reducci6n de sus importaciones. igualmente, los precios de sustentaci6n se mantuvieron por encima del indice de inflaci6n y del aumento de los costos de producci6n, 10 cual mejor6 la renlabilidad y elev6 los ingresos de los agricultores productores. sin embargo. el apoyo a los productos de oferta selectiva ocasion6, tambian, sobreproducci6n (caso del arroz) y desviaci6n del credito total hacia ellos "i en desmedro de los demas (caso del algod6n). los costos de producci6n, tales como e1 arrendamiento de la lierra. se dispararon y el precio para el consumidor no acus6 disminuciones signifjcativas. por euo. fedesarrollo anotaba como, para el pa'is...... en lugar de apl icar la politica de olerts selectiva era mas importante emplesr los recursos del idama y de otros organismos en programas de majora del transporte y la comerciallzaci6n y de incremento de is produclividad de los cultivos". en materia de reforma agraria, muy pocas acciones se adelantaron "i las principales sa orientaron a garantizar a los productores, situados en zonas de clara yoeaci6n agricola, la propledad sobre sus lierras 8decuadamente explotadas. en relaci6n con las bxportaclones e importaclones del sector, en oetubre de 1990, el conpes aprob6 la eliminaci6n del regimen de licencla previa para la gran mayoria de los productos agricolas. sa ar77 gumentaba c6mo la sustituci6n del mecanismo de restricci6n cuantitativa de las importaciones por e1 de su iiberaci6n producirla seiiales elaras en el mercado, las euales permilifjan al productor y a los importadores tamar mejores decisiones en cuanto ala asignaci6n de sus recursos. como los precios agricolas variaban mucho mas que los de los productos manufacturados, se justificaba disenar un mecanismo para su estabilizaci6n. asi nacieron las franjas de precios. estas deb'lan evitar la transmisi6n de las variaciones extemas de los precios intemacionales al mercado interno casi que automaticamente. de otra parte, debian posibilitar la toma de decisiones de inversi6n a largo plazo. incrementando con ello la produetivjdad, la eficiencia y el crecimiento sectorial. a mediano plazo, el equilibrio entre los precios do· mesticos y los internacionales llevaria a la competitividad en el mercado externo, a la promoci6n de las exportaciones y/o a un mejor abastecimiento del mereado domestico a precios favorables para el consumidor. otras acciones de politica agraria durante estos anos 87-90 fueron: la creaci6n de los fondos de estabilizaci6n de ?roductos agropecuarios de exportaei6n, del sistema nacional de transferencia de tecnologia (sintap). del fondo para el financiamiento del sector agropecuario (finagro) y del sistema nacional de credito ag'ropecuario. asi mismo y segun el minagricultura, los esfuerzos se orientaron hacia la mademizaci6n y eapilalizaci6n del campo, al illcremento del ingraso de los produclores. la reducci6n de los costas de produccion, mejores precios de sustentaci6n, incrementos en la productividad, abastecimiento del mercado inter~ no e incentivos a la sustituci6n de importaciones y promoci6n de las exportaciones. introducci6n con la posesi6n de la administraci6n del presiden~ te gaviria en agosto de 1990,ia polhica econ6mica en general se orient6 hacia la promoci6n de un menor intervencionismo del estado en los asuntos econ6micos, la apertura e internacionalizaci6n de la economia y su modemizaci6n. concretamente, para el sector agropecuario, se planteaba como este ", ••pionero en la inserci6n del 3 minagricultura., 1991., "memorias al congreso naciona1199o-1991", bogoia. pp:14. 78 pais en los mercados externos y tradicionalmente responsable de la mayor parte de nuestras exportaciones encontrara, en la polhica de internaeionalizaci6n y modemizaei6n de la economia, un aeicate para fortalecer su presencia exportadora. la competencia que debera afrontar estimulara el incremento de su productividad y eficiencia y la mejora de su competilividad. en consecuencia, una politica de apertura integral como la efectuada por colombia, que no discrimine contra el sector agropecuario, ie brinde unas reglas de juego e1aras y transparentes. fijadas, en buena madida, por al mercado y uti lice herramienlas sectoriales que, como la investigaci6n y transferencia de tecn%gia, la inversi6n en riego y drenaje. la disponibilidad de credito oportuno y suficiente y la mejora en la comercializaci6n, ataquen los tradlcionales cuellos de botella del sector, contribuira a la obtenci6n de una mayor eficiencia det aparalo productivo3 en realidad, asi, se abandonaban los anteriores planes sectoriales de desarrollo agropecuario, los cuales. mal que bien, trataban de identifiear y de priorizar los problemas estructurales a fin de buscarles soluci6n y se optaba par una formulaci6n de uinstrumentos" encaminados a coo"rdinar y racionalizar las inversiones publicas en el sector. seguramente, el nuevo modelo de intemacionalizaci6n de la economia, para el cual el mercado es et mecanismo clave en la asignaci6n de los recur50s, as', como la experiencia hist6rica, mostraban la imposibilidad e innecesariedad de programar sectorialmente dada la inexislencia de mecanis~ mes institucionares y legales, asi como de una esi(uelura econ6mica y estatal que permitiera. tanto el control de los niveles de inversi6n, como de los volumenes de producci6n de manera sectorial. entonces. el organismo de planeaci6n (on? y/o minagricullura) debia limitarse a regular las actividades econ6micas ordinarias y de funcionamlento del sector, a fin de armonizar los diferentes intereses que se manifestaran en su interior, en efecto, ' al no contar con mecanismos efectivos y compulsivas al nivel de la programaci6n sectorial, el estado podia realizar solamente una funci6n coordinadora y raclonalizadora de las actividades econ6micas. dados los supuestos anteriores. ia nueva planificaci6n agropecuaria era 5610 una 10rrnulaci6n de polilica sectorial encaminada a coordinar la inversi6n publica en la agricultura. no pretendla una programaci6n detailada y se limitaba a operar con el sector tomado globalmente en su acepci6n mas general. acciones iniciales la nueva administracion incluy6, entonces, a ta agricultura en el proceso de apertura e internacionalizaci6n de la economia. un primer paso para eliminar efeclos inflacionarios causados por los produclos agricolas fue la congelaci6n de los precios de sustentaci6n. 5egun minagricultura. el obletivo del gobiemo era hacer competitiva la producci6n. fomentar las exportaciones y disminuir los costos de producci6n mediante la liberaci6n de las importaciones de insumos y equipos de uso agricola. en adelante, los precios de los productos agropecuarios serian los del mercado. cualquier brote especulativo se contrarrestaria can lmportaciones. sin embargo, se mantenian ciertos niveles de protecd6n para productos competitivos externamente y el sistema de franjas de precios para disminuir las oscijaciones del mercado internacional y los etectos de los subsidios aplicados par los paises industrializados simultaneamente can 10 anterior el gobierno tij6 la politica de eredito agropecuario para ejecutar en 1991: liber6 los intereses sobre los prestamos agropecuarios, ampli6 a $350.000 millones (32% de aumento) et presupuesto para fomentar la producci6n rural, conserv6 sin alteraci6n las tasas de interes para los pequenos produclores y facilil6 la participaei6n de todas las entidades financieras en este tipo de operaciones. la junta monetaria. al configurar el nuevo esquema de ch~dito del fondo de financiamiento agropecuario (finagro), diseii6 un plan cuatrienal hasta 1994. suprimi6 las inversiones forzosas previslas en la ley sa y en los thulos de resoluci6n 57. ahora estas inversiones sedan mas rentables, pues et interes pasaba del 20 a129% anua!. dichos titulos se dividian en dos grupos: titulos a para pequeiios productores (32% de interes) y titulos b para me~ dianos y grandes con un interes tres puntos por debajo del de los creditos comerciates. de otra parte, se desmont6 el regimen de iicenda previa. en etecto, todos los productos agropecua~ rios quedaron de libre importaci6n. en adelanle, su grade de protecci6n se establecer'la mediante franjas de precios y aranceles variables. los cuales serian aumenlados 0 reducidos segun las cotizaciones internacionales del producto que se deseara importar. elldema perdia el monopolio que habia tenido en la importaci6n de alimentos. el estatuto antidumping protegeria, !ambien, a los agricultores, pues se aplicaria cuando se detectaran practicas comereiales desleales. con relad6n al programa nacional de transferencia de tecnologia (pronata), asta seria financiado por el banco mundial (us$92 millones = $50.000 millones) y la naci6n ($40.000 miltones) y se dirigiria hada la aplicabilidad de las investigaciones en el campo productivo y la conservaci6n de los recur~ sos naturales. se proyect6 para 5 anos y debia atender a 300.000 agricullores a traves de las unidades de asistencia tecnica municipal (umatas). algunos de los productos incluidos en al programa eran la papa. el maiz, el frijol, la yuca, los frutales, las hortalizas. el platano, la ganaderia de doble prop6sito. el arroz, la soya, el sorgo y la cebada. en sintesis. las acciones iniciates podian resumirse asi: eredito a traves del fondo de financiamiento agropecuario (finagro), transterencia de tecno10g1a mediante el programa pronata y modernizaci6n y reconversi6n de cultivos agrieolas a traves de nuevas peliticas arancelarias y de co~ me rcializaci6n. la sac y fenalce criticaron dichas acciones por insuficientes y solicitaron al gobierno la declaratoria de emergencia econ6mica para el sector. dados los multiples problemas por los cuares, segun elias, atravesaba. por et contrario,otros gremios como los bananeros. los avieultores y los procesadores de materias primas agricolas. expresaron su apoyo a la nueva politica agraria. franjas de precios sobre la determinaci6n de las franjas de preeios vale la pena senatar: tos productos escogidos tueron el trigo, la cebada, el maiz, el arrol, el sorgo y el frijol de soya, los cuales son basicos en el con~ sumo nacional y presentan grandes ftuctuaciones en sus precios. ei minagricullura se encargaba de catcular la franja para cada producto segun el siguiente procedimiento: a. se tomaban los promedios mensuates para los ultimos cinco anos de los precios internacionales registrades en los mercados relevantes. b. a los promedios mensuates indicados se aplicaba, como deflactor el indice de precios al consumidor de los usa para el periodo correspondienle. c. estos precios ya deflactados se ordenaban de mayor a menor, etiminando los 15 mayores y los 15 menores. d. los precios maximos y minlmos resultantes se denominaban predo techo y precio piso, res· peclivamente y constituian los i1mites de la 79 franja y sabre los cuales 58 calculaban los aranceles variables. la metodotogla para iiquidar los aranceles variables de los productos era la siguiente: 1. cuando el precio oficial de importaci6n del producto se ubicaba dentro de los iimites de la franja, unicamente se aplicaba el gravamen arancelario ad-valorem sabre el precio oficial del producto importado. 2. cuando el precio ofidal de importaci6n del producto era inferior al seiialado en el precio piso de la franja: a. se iiquldaba el arancel ad-valorem sabre el precio oficial del producto. b. se liquidaba el arancel ad-valorem sobre el precio piso respectivo. c. se adicionaba al precio piso de la franja el resullado de la liquidaci6n de su arancel ad-valorem seiialado en b. d. sa adicionaba al precio oficial el resullado obtenido en el literal a. e. sa calculaba la diferencia entre los resultados obtanidos en tos litarales c. y d. f. finalmente, el arancel variable resultaba de adicionar las cifras obtenidas en los literales a. ye. cuando el precio oficial de importaci6n del producto era superior ai precio techo de la franja: a. se iiquidaba el arancel ad-valorem sabre el precio oficial del producto. b. sa iiquidaba el arancel ad-valorem sabre el precio techo-respectivo. c. se adicionaba al precio techo de la franja el resultado de la liquidaci6n de su arancal ad-va~ lorem seiialado en elliteral b. d. se adicionapa al precio olicial el resultado ob· tenido en el literal a. e. se calculaba la diferencia entre los resultados obtanidos en los literales d. y c. f. finalmente, el arancel variable resultaba de restar de la cifra obtenida en elliteral a. la cifra obtenida en elliteral e., sin que, en ningun caso, sa pudiese aplicar un arancel variable inferior a cera. ei penodo de vigencia de la franja de precios estaba relacionado can el cicio de producci6n de los productos sujetos a este mecanismo. para el caso 80 colombiano, correspondia a cultivos transitorios de cicio semestral, por ello las franjas deblan revisarse cada seis meses. los rangos de las franjas comenzaban a regir a partir del1 $ de julio de 1991. ei piso de las diferen· tes franjas se ubicaba por encima de los precios internos, 10 cual permitia un nivel de protecci6n similar al que disfrutaban los productos. para las matarias primas basicas sa fijaba un arancel ad-valorem del 30%. para los produclos con algun grado de procesamiento uno dal 50%. la franja de precios de cada producto se calculaba de manera automatica en cada semestre y se anunciaba con la debida anlicipacl6n a la toma de decisi6n de siembra de los productores. ei consejo superior de comercio exterior suministraba a la aduana nacionallas distintas cotizaciones posibles para cada producto, asi como su correspondiente arancel. 19ualmente, suministraba semanatmente las colizaciones internacionales vigentes. a fin de que la entidad recaudadora aplica~ ra las adiciones 0 reducciones en funci6n a dichas cotizaciones semanales y fornando como fecha la del embarque del producto. asi. por ejemplo, para el arroz, el mas importante de los productos del grupo da alimentos, se fijaron los precios internacionales minimos y maximos so~ bre los cuales se aplicaria el arancel variable. teniendo en cuenta el precio de la tonelada en el mercado de bangkok (primer exportador mundial) mas fletes, seguros y otros. es decir, el costo del grano importado puesto en puerto colombiano (elf), el predo promedio minimo de los ultimos 5 anos fue de us$266 la tonelada. mientras que al maximo fue de us$350. si los precios del arroz blanco en bangkok oscilaban entre estas dos cifras el impuesto de ingreso al pais seria del 50%. para el arroz en cascara s8 fij6 un arancel del 30%. cuando los precios del mercado de bangkok sa situaran por encima a por debajo de los minimos 0 maximos eslablecidos, los aranceles se modifiearian asi: si la tonelada de arroz blanco puesta en puerto eolombiano (cif) costaba menos de us$266. el arancel del 50% se incrementaria automaticamente hasta colocar los precios extemos a nivel competitivo can los internos. esto evitaria la importaci6n masiva del grana extranjero. ai contra· rio, si el precio extarno se situaba por encima de us$350 la tonelada, el arancel disminuiria para evitar la especulaci6n de productores y comercializadores nacionales. crecimiento agropecuario 1990-1992 ano crecimiento fuente: mlnlsterio de agrlcultura. marzo, 1993 la crisis de la agrictiltura para todos los cullivos los rendimientos por hectarea (productividad) acusaron crecimlentos. seguramente, ello se debi6 a una selecci6n mtis cuidadosa de las areas para cultivos par parte de los ag ricultores. en al primer semestre de 1993, algunas cifras del sector agropecuario son negativas. ei area sembrada de los principales cultivos comerciales cae 4,7% y la producci6n, 12,14% can relaci6n al primer semestre de 1992. segun la bolsa nacional agropecuaria, esta reducci6n se debe a la sustituci6n de cultivos transitorios por el azucar (en el valle del cauea) la ganaderia y otros. los cultivos de arroz, sorgo, soya, algoo6n, maiz tecnificado y tradicional, y ajonjoli parecen ser los mas afactados. en efecto, el ajonjoli cae en un 46,15%, el sorgo, en 21,7% y el arroz en 17,12%. par et contrario, 81 al9oo6n del interior aument6 su producci6n en 22,7% al pasar de 58.056 a 71.281 tons. ei area se increment6 en 0,53%. sin embargo, para el algoo6n de la costa atlantica la situaci6n sigui6 critica. la soya tuvo, tambil~n, un buen resultado. en al primer semestre de 1992. se produjaron 24.461 tons. y, en el mismo par'iodo de 1993,47.252 tons. un crecimiento del 93,17%. par su parte, el ~rea sembrada creci6 93.87% al pasar de 12.310 a 47.000 hectareas. con relaci6n a los eeraales, los cultivadares aseguraban que no podian eompetircon los produclos importados subsidiados. los costas de la maquinaria, los insum09, el valor de la tierra y su costo de oportunidad, ademas del costa del capital, eran demasiado altos en colombia, en comparaci6n con otros paises productores. se agregaba que los precios nacionales estaban sujetos a los precios establecidos por el mercado internacional. por to· do 10 anterior, durante 1991 y 1992, afirmabsl') los cerealeros los preeios intemos de los earaales perpor encima del valor de las de 1991. en otros terminos, en el periodo 1991·92, las importaciones de matarias p"rimas agropecuarias ascendieron un 60%, los alimentos para animales, un 87% y los atimentos destinados a matarias primas, un 18%. en tenninos de empleo, ia reducci6n del area sembrada de los cultivos transitorios an 220.000 ha (9,9"/0 menos) signific6 una disminucl6n de 10.4% en el nivel de empleo rural. par su parte, las importaciones de alimentos alcanzaron el mip6n de toneladas. las cuales eran producidas intemamente y sustituyeron mas de 100.000 ha sembradas de sorgo, malz, alg0d6n, trigo, cebada, soya, arroz y frijol. 6,6% 3,3% -0,9 1990 1991 1992 segun el ministerio de agricultura, la producci6n agropecuaria registr6 en 1992 un decrecimiento del-o,9%, cifra muy inferior a la del ano inmediata~ mente anterior: 3,3%. en realidad y segun este mismo ministerio una recesi6n asi no se registraba desda 1982 : -1 ,0%. los cultivos semestrales tales como el maiz, arroz, sorgo, soya, trigo, cebada, algod6n, frijal y ajonjoli decrecleron en un 11.8%. par su parte, la producci6n pecuaria, s610 aument6 un 0,34% y los cultivas permanentes compensaron un tanto el deerecimiento total del sector al crecer en un 7,4%. entre las causas de esta dificil situaci6n agricola y siempre, segun al ministerio, sa mencionaban: la inseguridad,la sequ'la. la crisis de la caja agraria, los bajos precios intemacionales, la revaluaci6n del peso y algunas decisiones adoptadas par el gobiemo en el marco del proceso de apertura econ6mica. la sequla de 1992 fue una de las mas intensas del presente siglo. esto hizo que muchos agricuttores no pudieran sembrar durante el primer semestre. de otm parte, productos como el cafe, el banano, el azucar, el algod6n y las flares acusaron bajos precios intarnacionales. las importaciones de maiz (400.000 tons) y de arroz obedecieron a decisiones gubemamentales equivocadas y, final~ mente, la revaluaci6n, ellibre mercado y el desmonte de aranceles provocaron incertidumbre en los agricultores, 10 cual incidi6 en la reducci6n del ~rea sembrada. con relaci6n a las importaciones, cega con base en las cifras de aduana, anotaba c6mo estas mostraban niveles superiores a los normales an maiz amarillo, tortas olaaginosas, hannas de soya, frijoles rojos, lentejas y otras leguminosas secas. ei total de importaciones de malarias primas agropecuarias. alimentos para animales, tabaeo y bebidas fue de 1.806.098 tons. es decir, us$854 millones 81 manecieron estancados y los estlmulos para su producci6n desaparecieron. en realidad, en colombia, el mercadeo de cereales es incierto e imperfecto. los intermediarios y los procesos de intermediaci6n encarecen el producto, reducen el ingreso de los productores y afectan el presupuesto del consumidor. la politica gubernamental ha sido err6nea; e1 desmonte del idema y la mayor participaci6n del sector privado en el proceso de comercializaci6n ha favorecido el ingreso de mas agentes e intermediarios. ei mecanismo de las franjas de precios, 10 ha mostrado la experiencia de mas de un ano, no es suficiente para proteger adecuadamente la agricultura y los cereales en particular, pues estos deben enfrentar practicas inlernacionales, como los subsidios, el dumping y los precios externos notoriamente artifidales. sobre la necesidad de disminuir los costos, fenalce recomendaba, enlre otras acciones las siguientes: racionalizar la aplicaci6n de insumos y labores de manera que conduzcan a una reduccion fisica de dosis y tareas, un manejo caliricado del cultivo con mas eficiencia en las labores, controles previos, utilizaci6n y selecci6n de insumos de alta ca· lidad. desarrollo de nuevos metodos y tecnologias y el establecimiento de una adecuada infraestructura de riego y drenaje. en relad6n con la adjudicaci6n de tierras. otro aspecto mencionado de la crisis del sector, esta ha sido lenta en el perlodo. hasta septiembre, 5610 se habian negociado 17.768 ha de un total de 1.25.256 proyectadas. mas de 4.000 millones de pesos se dejaron sin comprometer por lentitud en los tramites. igualmente, la extinci6n del dominic 0 saneamiento de lierras apenas alcanz6 un 4% de los predios (232) programados para ef periodo. finalmente, vate la pena seiiatar que el seclor mas dinamico fue el avicola can un crecimiento cercano al 9,3%. en efecto. en 1992 se produjeron 5.400 millones de huevos y 223 millones de pollos. los concentrados crecieron, tambiem, pues la sequia hizo necesario sustituir pastos por aquellos. en cuanto a productos agricolas. el azucar creci6 en aproximadamente un 3%. tambiem. crederen. aunque en pequeiias proporciones, el aceite crudo de palma africana, el platano, la yuca y algunos frutales. ei banano de exportaci6n, en el periodo, pas6 de 1.521.332 tons. a 1.673.465 tons. resumida. as!. la situad6n del sector y cada vez mas crecientes las quejas de los agricultores y sus agremiaciones el gobiemo decidi6 modifiear su 82 politica agricola a partir del segundo semestre de 1993. acciones emprendidas y plan de reactivacion las principales acciones emprendidas por el gobierno, a partir de junio de 1993. para sortear la crisis del sector agrario podemos sintetizarlas asi: establecimiento de una lista de precios minimos de importaci6n a lin de solucionar los problemas de subfacturaci6n. modificaci6n del sistema de franjas de precios para adecuarlo a las condiciones de la produccion interna. asi se modificaron las franjas de precios para nueve productos. los subproduc~ tos quedaron con el mismo arancel que los productos basicos para evitar que las materias primas agrlcolas ingresaran al pais despues de procesadas pagando menes impuestos. disminucion de los aranceles de algunos insumas (plaguicidas de 10 a 5%) y eliminaci6n de los mismos para los principios activos de agroa quimicos a fin de rebajar costes y facllitar la competitividad. determinacion de precios minimos de importacion para los siguientes productos negocia a bles en bolsa: trigo,cebada, tortas. soya, arroz. teche en polvo. semillas de oleaginosas. acei a les vegetales. harinas de cereales, tortas oleaginosas, glucosas. almidones y alimentos para ani males. et objelivo es liegar a una lista que incluya 50 productos mas. invertir $449.000 millones durante el periodo 93-94 en el desarrollo rural campesino. capitalizar [a caja agraria en $39.700 millones. veamos con mayor detenimiento algunas de las acciones seiialadas. se adopt6 un nuevo mecanismo de protecci6n para et sector. el cual consisti6 en el establecimiento de precios oficiales para la importaci6n de 60 productos de origen agricola. se buscaba con ella proteger al productor nacional de casos de dumping y subfacturaci6n asegurando que los productos ingresaran al pais a los precios del mercado internaclonal. para fijar dichos precios oficiales se tendrla en cuenta la informaci6n de las bolsas intemacionales y de las publicaciones especializadas. este instrumento de protecci6n es diferente al de las franjas de precios,las cuales establecen aranceles variables segun las oscilaciones de los precios internacionales. ei mecanismo de los precios oficiales garantiza que, cuando el producto sa importe a un valor inferior al fijado por el gobierno, el arancel se hquide en base a la colizaei6n oficia!. por ejemplo, si el precio m'lnimo para la importaci6n de una tonelada de arroz es de $250.000, pera ingresa al pais a un precio de $200.000, el arancel se cobrara en base a los $250.000. las cottzaciones oficiales que fije el consejo superior de comerdo exterior seran revisadas cada 15 dias y, ademas, se publicaran las bases sabre las cuales se iiquide el arancel. ai programa de desarrollo rural campesino sa asignaba un subsidio directo para pequenos usuarios de credito haste de cuatra puntos en la tasa de interes. para elias se destinaron $7.500 mittones disponibles a traves de finagro. por su parte, para el programa de reforma agraria, el conpes aprob6 $70.000 millones para la compra de 1,2 millones de heclareas en el ano 93, las cuales, sumadas a las 5 millones de heclareas que se adquiririan en 1994, permitiria eumplir con el 73% del o,bjetivo fijado por et gobierno. plan de reactivaci6n este plan contemplaba dos tipos de acciones: para el corto y para el mediano plazo. dentro de las primeras, se contemplaba restituir la rentabilidad sectorial y la confianza de los productores mediante medidas, tales como la correcci6n de la competencia desleal de las importaciones, la refinanciacion de los pasivos, el aceeso a nuevos capitales de trabajo, senales positivas de precios y de garantia de compra de los productos y reducci6n de los cos· tos de producci6n y comercializaci6n. en el mediano plazo, dichas medidas se orienlarian hacia el fortalecimiento de los programas de generaei6n y transferenda teenologiea, irrigacion y adeeuaci6n de tierras, ampliaci6n de la oferta de las mismas. mayor competencia en los mercados, aumento de la cobertura crediticia, mas eficiencla en la comercializaci6n intema y extema y mayor informaci6n y disponibilidad de la misma para la toma de decisiones de las autoridades y los pro~ duetores. aeorde con 10 anterior, sa decret6 un reajuste adi~ cional de los precios minimos de garantia a partir de junio de 1993 para el sorgo. maiz amarillo, maiz blanco, soya y frijol. can diehos incrementos, se esperaba superar los niveles proyectados de inf1acion. ai sistema de las franjas de precios se ie introdujeron dos modificaclones metodologicas importantes: la conversi6n de derechos especificos a ad-valorem para los preduetos de la franja y la inclusion dentro del predo elf de costos tales como los seguros y los de embarque en el puerto de origen. asi mismo, para los productos agropecuarios y pesqueros, sa mantuvo el cert 10 mismo que el fondo de estabilizaci6n del cacao, mecanisme que se buscaba extender al algod6n y a otros productos can problemas. en cuanto a las negociaciones inlernacionales a9ropecuarias, se manten'la el sistema de las franjas de precios, medios adecuados de negociaci6n, macanismos automaticos de protecci6n y normas estrictas de origen contra producciones subsidiadas. ei plan de choque tecnol6gico, cuyo objelivo principal era la reducci6n de costos, se iniciaria en cui· tivos sembrados en donde existian deficiencias teenol6gicas en los sistemas de cosecha. ei arroz, por ejemplo, acusaba perdidas hasta del 30% en su recolecci6n, posteriormente, se extenderia a los cultivos del segundo semestre y se actuar'la en las variables de preparaci6n de suelo, fertilizaci6n y manejo integrado de plagas. jgualmente, se eximia del iva a los sarvicios intermedios de la producci6n agropecuaria y se eliminaba la retencion en la fuente para toda transacci6n inferior a $400.000. de otra parte, se reducirian los aranceles a los plaguicidas y a sus principios activos y se haria efectiva la libre importaci6n de agroquimicos. con relaci6n al credito y sus costos, 1a caja agraria estudiaba la posibilidad de adoptar la "librate agraria" o cupo rotatorio de credilo ajustado regularmente de acuerdo con la inflaci6n, ej cual una vez asignado podria retirarse can la sola presentacion de esta "iibreta". ello permiliria reducir los tramites y los costos de acceso al erectito. asi mismo, se reducir'ia en tres puntos ia tasa de interes det erectito de tomento para medianos y grandes productores. la refinanciaci6n de las deudas para los productores afectados por problemas climaticos, fitosanitarios y de mercado, al igual que /a creaci6n del fonda agropec.uario de garantias (fag). administrado par finagro, la recuperaci6n de la caja agraria y el segura agropecuario para riesgos asociados al clima, catastrofes naturales y problemas biol6gieos graves eran. tambien, parte del conjunto de medidas que se tomarian para la reaetivaci6n del sector. 83 con relaci6n a la comercializaci6n, elldema mantendria una presencia activa en zonas de eeono. mia comerela!. en las marginales, tendria una actividad mayor. sa propuso la pr6rroga automatica de los cr$ditos otorgados con recursos de finagro para aquellos productores que almacenaran sus cosechas directamente y, ademas, la obligaci6n delldema de adquirir las cosechas una vez vencido e1 crl~(mo adicional de comercializaci6n 8 un precio equivalente al precio m'mimo de garantia mas los costos de almaeenamiento, si antes el agricultor no las hubiera vendido a precios mas remuneralivos. es decir, deberia actuar como un comprador de ultima instancia. sobra la generaci6n y transferencia de tecnologia, el plan proponia la aplicaci6n de nuevos enloques de invesligaci6n y de una estructura institucional para superar el modele de desarrollo tecnol6gico de la revoluci6n verde y reemplazarlo par uno mas integral que incluyera los diversos componentes del sistema produclivo y su relaci6n can los aspectos socioecon6micos y ecol6gicos. ello permitiria generar tecnologias mas econ6micas y mas adecuadas a las caracteristicas de los ecosislemas nacionales e introducir nuevas eslrategias y tecnicas menos costosas, tales como el manejo integrado de plagas, la incorporaci6n natural de nutrientes al suelo,la labranza minima. etc. por su parte, el sistema nacional de transferencia de tecnologia agropecuaria (sintap) contribuiria a que las tecnologias generadas liegaran oportunamente a los productores y a que los asistentes tecnicos estuvieran actualizados en los liltimos desarrollos tecnol6gicos. para adecuaci6n de tierras y de acuerdo con el plan de desarrollo, se aceleraria la ejecuei6n de los programas de pequeno riego can tecnologias apropladas para el manejo de aguas y la ulilizaci6n del riego en cada cultivo, asi como la orientaci6n de las inversiones hada las regiones donde se ha adecuado un menor porcentaje de tierras, como es el caso de la costa atlanlica y la orinoquia. adiclonalmente, para medianos y grandes productores, finagro olorgaria creditos de inversi6n para riego. incluida la construcci6n de pozos profundos. finalmente. en cuanlo al sistema de informaci6n, su mejoramiento y el de las estadisticas agrapecuarias, mediante el disei'io de un moderno sistema de recoleccian y difusi6n de la informaci6n 50bre la producci6n, area y rendimiento. serla un objetivo prioritario. este sistema integral de informatica para el sector y la conformacion de un grupo especial de winteligencia de mercados· deberian 84 servir para evaluar las posibilidades y los riesgos del mercado internacional de productos agropecuarios. algunos resultados seguros para los agrlcultores una de las acciones principales de pontica agraria de la administraci6n gaviria lue la creaci6n del se· guro agropecuario contra los fen6menos naturales y climaticos. la ley sancionada par el presidente gaviria permite que las companias de seguros estrueturen el segura agropecuario. entidades oliciales, como la caja agraria y otras instituciones financieras, estan ahora obligadas a expedir este tipo de p6lizas. asi mismo, la ley cre6 el fonda nacional de riesgos agropecuarios. entidad raaseguradora y, par 10 tanto, garante de los seguros que emitan las empresas oficiales y privadas. ei fondo de riesgos se alimentara can aportas del presupuesto nacional. con el 2% del subsidio destinado a la asistencia tecnica y can parte de las utilidades de las sociedades de economia mixta y compaftias industriales y comerciales del estado. ei monlo de las primas de los seguros dependera de las zonas, c1imas y cultivos. con el seguro. no seran cubiertas las cosechas que atenten contra el medio ambiente ni los riesgos biol6gicos de ataques de plagas y enfermedades. credito agricola los cullivos para los cuales el credito present6 una significativa disminuci6n lueron el arroz secane (17,2%), el maiz (-10,2%) y el sorgo (-9,7%). en total, cl credito agr'lcola descendi6 en -6,2"10 al pasar de $70.932,5 miijones a $66.477,7 miltones. asl mismo en el area financiada los cultivos mas afeclados por su disminucion fueron el algod6n (. 69.9%), el arroz secano (-50,4%), el arroz con riego (-40.8%) y el maiz (-40,6%). en total, el area financiada se redujo en un 40,8%. segun los agri· cultores.la disminuc16n en los creditos y en el area financiada se debi6 a la baja renlabilidad asi como al incremento en las tasas de interes para medianos y grandes productores, quienes desde enero del 93 pagaban el equivalente al dtf mas seis puntos. los bajos precios internos de los productos impedian. enlonces. cancelar los creditos y obtener utilidades. ei credilo para inversion se increment6 en 50% durante el primer semestre de 1993. segun finagro, la demanda de capital para inversi6n pas6 de $66,304 millones a $99.253 millones. se utiliz6, principalmente, en la compra de animales, la comercializaci6n y el montaje de infraestructura: riego, renovaci6n de pastos y construcci6n de pozos profundos. en 1993 (ler semestre) la demanda para capital de trabajo tuvo un crecimiento de 3,6% comparada can el mismo per'iodo de 1992 (ler semestre). en cullivos semestrales. e1 credita para soya se increment6 en 82%, para producci6n de semillas en 74% y para eltabaco en 46%. hubo decrecimienta en algod6n (40%). ajonjoli (28%), frijal (13%), arroz secane (12%) y maiz (45%). de los $209.685 millones colocados par finagro durante el primer semestre de 1993, el 25% ($51.397 millones) correspondi6 a pequenos agricultores. por su parte, a los medianos y grandes se les adjudic6 el 75% restante: $158,288 millones. la ganaderia bobina y porcina tam bien present6 crecimientos significativos con relaci6n al primer semestre de 1992. para ganaderia de leche, los prestamos para retenci6n de vientres pasaron de $7.500 millones a $12.600 millones. para porcinos. los cn~ditosascendieron de $847 millones a $1.072 millones. comerclo exterior segun el gobierno, las importacianes comenzaron a descender gracias a medidas tales, como el eslablecimiento de las franjas de precias. relinanciaci6n de los crediias y planes de modernizaci6n y reconversi6n para el trigo.la cebada, el tabaca negro y el fique, convenios con los industriales para la compra de la producci6n nacional y con venezuela para la fijaci6n de cuotas de importaci6n al arroz. segun cega durante 1993, las importaciones en valor aumentaron un 40.9% y en volumen un 60,3%, mientras las exportaciones disminuye ron 11 % en valor, aunque aumentaron 33,5% en volumen. lo anterior. debido a los bajos preclos intemacionafes. asl mismo, el algoo6n, et sorgo, el arroz. la cebada. el maiz y el trigo, todas ellos enfrentados a la competencla internacional, disminuyeron considerablemente sus areas de siembra. la demanda inlerna de estos cultivos fue atendida por importaciones. para competir con elias. anotaba cega, se requerlan cambios en la productividad interna, los cuales no s8 producirian en ef corto plaza. respecto a los subsidios agricalas de los pa'ises desarrollados. la politica de los paises en desarrollo debera ser convivir can ellos, dado que su desmonte en la comunidad econ6mica europea y, en los estados unidos de america, es practicamente imposible, entre otras razones porque la situadon del sector agropecuario para estos paises es astramgica y se considera de interes nacional. segun la oede, los principales paises desarrollados gastaron en 1992. us$ 300.000 millones en apaya a sus agrlculturas, de los cuales us$176.oo0 millones correspondieron a subsidios. cerea de la mitad de estas sumas correspondi6 a la comunidad econ6mica europea. por su parte, estados unidos ha gastado en los ultimos 3 anos eerea de us$20.000 millones en subsidios. de cada d61ar recibido por los agricultores americanos por euenta de sus produclos us$o.30 provienen del tesoro de los eslados unidos. de otra parte, jap6n, corea del sur. malasia, singapur, indonesia y taiwan pagan el arroz a sus agricultores ocho veces por encima de su precio internacional. conceden prestamos a largo plazo con bajos intereses, compran ei20'% de la produccion en epoea de cosecha para evitar la ca'ida de los precios y mantiene arancel cero para los insumos agropecuarios. entonces. esperar el desmonte de subsidios en el corto plazo as irrealista. en la ronda uruguay del gait existen dos propuestas: la dunkel, la cual preve un descenso del 20% de las ayudas internas en seis anos. una disminuci6n del 24% en volumen y del 36% en los gastos directos de apoyo a las exportaciones. la otra propuesla as fa del acuerdo de btair house firmada enlre los estadas unidos y la comunidad econ6mica europea. esta prey€! bajas del 21% a ia producci6n y del 36% a las ayudas directas a las exportaciones. tambien, en un periodo de seis anos. aun, en caso de aprobarse dichas propuestas usa y la cee aplicarian impuestos sobre sus importacianes segun el valor del producta (gravamenes de hasta 150 a 250%). asi la mayoria de los praductas quedarian con proteccianes exageradamente elevadas. entonces, parece ser mas realista et establecimiento de franjas de precios. en efecta. el pais esia diseiiando para mas de 100 productos agropecuarios andinos. entre los cuales se incluyen el arroz, la cebada. el maiz. ellrigo, la reche. el azucar. el aceite de soya, la soya y algunas carnes, franjas de precios. dichas fraojas comenzaran a regir en abril de 1994 para prateger el mercado camun andino de las importaciones subsidiadas de olros paises. 85 si tomamos como ejemplo el grupo de los eereales (arroz. maiz, sorgo, eebada y trigo) es claro que el pais no podria competir internacionalmente debido a sus altos costos de producci6n. en efecto, si comparamos, por ejemplo los costos colombianos con los de mexico encontramos que el costo par hectarea de maiz en colombia es de us$124 mienlras en mexico es de us$107, el del sorgo de us$108 en colombia y de us$80 en mexico, el del trigo, de us$162 y de us$99 y el de la cebada, de us$158 en colombia y de us$122 en mexico. en mexico, es conocido que el estado subsidia la producci6n de maiz: compra a los agricultores a us$242 el kilogramo y vende a los agroindustriales a us$145. dentro del posible acuerdo de participaci6n en el g·3 (grupo de los tres: mexico, venezuela y colombia), se teme al problema de la triangulaci6n: mexico podria exportar su producci6n de eereales e importarlos subsidiados para su consumo intemo de los eu y/o canada, paises con los cua/as ha firmado ya el tratado de libre comerdo (tlc). esta triangulaci6n seria muy difieil de controlar y, si ocurre, es casi imposible de comprobar. un criterio que parece imponerse en tales casos es el de que un pais deficitario en un producto no puede expedir certificado de origen en dicho producto. presupuesto agrfcola ei presupuesto de inversi6n agropeeuaria para el aiio de 1994 serl a de $371.244 miltones, un 26,7% por encima de 10 presupuestado en 1993. el creeimienlo real (descontada la inflaei6n) sera de 6%. ei fondo dri presenta el incremento mas importante en su presupuesto (145,6%) 10 cualle permitira aumeniar su cobertura nacional, cofinanciar programas de subsidio a la vivienda rural, electrificaci6n, adquisici6n de tierras y control de inundaciones. por su parte, el himat aumenla, tambien, su presu· puesto en un 48,8% 10 cualle permitira invertir en estudios, diseiio y construcci6n de distritos de rie86 go, programas de pequeiia irrigaci6n y otras obras complementarias. ellncora dispondra de un 29% mas que en el ana anterior para la adquisici6n y adjudicaci6n de tierras. para los ereditos de inversi6n, los pequenos productores y las actividades con mayor potencial de desarrollo agricola y pecuario recibiran subsidios. as!, par ejemplo, en el futuro seran subsidiadas la adecuaci6n de tierras, la infraestructura de comercializaci6n y producci6n y la modernizaci6n y reconversi6n de cullivos. los incentivos s8 concentraran entre los pequenos productores y en la capitalizacion rural. sera un subsidio del estado a los nuevos proyectos de inversi6n agricola. bibliograffa 1. contraloria general de la republica. wrevista economia colombiana", varios numeros de 1990 a 1995. 2. diarios ei tiempo. ei espectador y la rs· publica. varias ediciones de 1990 a 1995. 3. gomez, j. alcides., "economia campesina y condiciones agroalimentaria!. ei sallo social y el relo de los problemas estructurales". santafe de bogota, octubre 4 de 1995. 4. minagricultura· dnp•• "ei desarrollo agropecuario en colombia", informe final. misi6n de estudios del seelor agropecuario, bogota,1990. 5. perry, s., ucuatro ensayos sobre politica agraria", ei ancora editores, bogota. 1990 6. salgado, c., wei manejo agricola en el campo de la apertura ft , seminario: tres anos de la administraci6n gaviria, en mimeo, un, 1993 7. ocampo, j.a., perry, s., "ei giro de la pontiea agropecuaria", tercer mundo editoresfonadednp., santaf~ de bogota, septiembre 1995. identification and freedom to operate analysis of potential genes for drought tolerance in maize received for publication: 25 october, 2016. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.60706 1 plant genetic engineering group, biology department, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). achaparrog@unal.edu.co agronomía colombiana 35(2), 150-157, 2017 identification and freedom to operate analysis of potential genes for drought tolerance in maize identificación y analisis de libertad de operación en genes potenciales de maíz para la tolerancia a sequía andrea carreño-venegas1, julián mora-oberlaender1, and alejandro chaparro-giraldo1 abstract resumen drought tolerance is an important character for agricultural crops, particularly corn. genes confering this feature can be patented, thus hindering their use. from a thorough analysis, three genes (dreb, zat10 and cspb) were identified and their sequences were captured in the ncbi database. from these sequences and using free software tools, expression cassettes -including regulatory regions (promoters e35s + pleader, ubi-1, rab17; terminators trub, tnos)were designed. patent searches were conducted in international databases (the lens and patentscope). four patents and an application were found. in the colombian national database of the superintendence of industry and commerce (sic), only the application made through pct was identified. the claims and nucleotide sequences contained in the application were analyzed and it was found that they do not affect the expression cassettes designed. there is freedom to operate for these constructs and it is possible to continue developing drought-tolerant gm maize lines for the domestic market. la tolerancia a sequía es un carácter importante para los cultivos agrícolas, en particular para el maíz. los genes que confieren esta característica pueden estar patentados, dificultando así su uso. a partir de un análisis exhaustivo se identificaron tres de tales genes (dreb, zat10 y cspb) y se capturaron las secuencias en las bases de datos del ncbi. a partir de estas secuencias y mediante herramientas de software libre se diseñaron casetes de expresión que incluyeron regiones regulatorias (promotores e35s+pleader, ubi-1, rab17; terminadores trub, tnos). a continuación se realizaron búsquedas de patentes en bases de datos internacionales (the lens, y patenscope). se encontraron cuatro patentes y una solicitud. en la búsqueda en la base de datos nacional de la superintendencia de industria y comercio, se identificó solo la solicitud realizada por ptc. analizadas las reivindicaciones y secuencias nucleotídicas contenidas en la solicitud, se encontró que no afectan los casetes de expresión diseñados. se comprueba la libertad de operación para estos constructos, y la posibilidad de desarrollar líneas. gm tolerantes a sequía para el mercado nacional. key words: intellectual property, gm crops, gene design. palabras clave: propiedad intelectual, cultivos gm, diseño de genes. growers (fenalce) has research programs for the development of tropical maize hybrids in order to increase the competitiveness of yellow maize in four regions across the country, as well as projects that promote the use of maize in combination with other crops and technical support for areas with unfavorable climatic conditions. there are, however, no known initiatives to obtain drought tolerant varieties in colombia. in other countries, both public and private sector programs have advanced in conferring abiotic stress resistance to maize using conventional breeding, molecular markers, phenotypical characterization and transgenesis. public sector efforts using genetic engineering are scarce and have reached only an exploratory stage so far. most resources for research in this area come from the private sector (edmeades, 2013). maize event mon introduction maize (zea mays) is a fundamental crop as it is a staple food for both humans and animals due to its high nutritional content and its relatively low cost when compared with other agricultural products. it is also used globally for the production of ethanol, an alternative use that may reduce its availability as a food source (viveros, 2007). maize is susceptible to stress due to water deficit (boyer and westgate, 2004), particularly during pollination, f lowering and embryo development stages (grant et al., 1989; bolaños and edmeades, 1996). in colombia, almost 72% of internal demand for this cereal is supplied by imports (fenalce, 2014). the national federation of cereal and legume http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n1.60706 151carreño-venegas, mora-oberlaender, and chaparro-giraldo: identification and freedom to operate analysis of potential genes for drought tolerance in maize 87460, droughtgard™, from monsanto, was the first genetically modified (gm) maize to be commercially planted in the united states with an initial planted area of 50 000 ha in 2013. in 2014, this area increased to 275 000 ha. in cooperation with basf and evogene (an israeli company specialized in computational genomics), monsanto continues searching for and validating genes that confer drought tolerance (edmeades, 2013). the event mon 87460 was donated to the “water efficient maize for africa” (wema) project, a public-private association. the wema project aims to provide maize hybrids with insect resistance and drought tolerance to south africa, kenya, uganda, mozambique and tanzania. drought tolerance in general can reduce water requirements in irrigation systems and has the potential to increase crop yields in dry areas, as well as in dryland farming systems by reducing the negative effects derived from sporadic drought (edgerton, 2009); therefore, it is expected to have great impact on sustainable crop systems, in particular in developing countries where drought will probably be more severe and prevalent than in industrialized countries (james, 2014). one major obstacle in access to drought tolerance technologies which have been proven are patents that protect the different components involved, such as elements of expression cassettes, genetic transformation protocols, and media and conditions for in vitro plant regeneration (hincapié and chaparro-giraldo, 2014). to overcome this issue it is necessary to identify reported genes that confer drought resistance and,among them, select those with a greater freedom to operate (fto) through a detailed analysis of the patents and patent applications involved. this process also entails a computer-based design of expression cassettes, the identification of genetic regulatory elements required to obtain gm lines with drought resistance, and their respective fto analysis. the genes selected here for the design of expression cassettes and their introduction into colombian maize genotypes have been extensively studied and therefore can be expected, on a scientific base, to confer drought resistance and to have the maximum fto possible. materials and methods drought tolerance genes search and selection genes used in this analysis were selected from scientific literature based on the relevance of the studies and their results. nucleotide and amino acid sequences were obtained from patent databases (https://www.lens.org/lens/) and from the national center for biotechnology information (ncbi) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene). in total, 105 papers reporting transgenesis to confer drought tolerance to model plants or cultivated species, including maize, were considered. papers published between 1995 and 2013 were accessed through the national university of colombia database, mainly using academic search complete, science direct, springer journal, journal storage and nature.com. genes were sorted into four groups according to their biological function in relation to drought tolerance: i) osmoprotectants, molecular chaperones and metabolites; ii) stress response transcriptional regulators; iii) post-translational modifications (phosphorylation/ dephosphorylation, farnesylation); and iv) detoxification systems and genetic control. a data base was constructed considering the source organism from which the drought tolerance genes were derived, the organisms transformed by genetic engineering or target organisms, gene name, codified protein, transformation vector, and promoter region. information concerning physiological parameters for the evaluation of drought tolerance such as germinating capacity under drought conditions or their equivalent (in soil or in vitro), cell damage, photosynthetic activity, osmotic potential, phenology and yield was also included, as well as a brief description of the most relevant aspects of each study, its authors and year of publication. freedom to operate analysis once the components were selected, an fto analysis was carried out for all the elements of the expression cassettes and for the pcambia 1301 transformation vector in order to determine which of them can be used freely or require some sort of licensing from the technology developers or patent holders if commercial transgenic lines are set to be developed. for the patents, their respective number was recorded, as well as the date of issue and the name of the patent holder. the claims were analyzed for the object or innovation subject of protection. patents were searched for mainly in three databases: the lens (https://www.lens. org/lens/), which specializes in plant genetic engineering; patentscope, from the world intellectual property organization (wipo, http://www.wipo.int/patentscope/en/), which contains applications or issued patents in several countries through the patent cooperation treaty (pct); and the database from the colombian superintendence of industry and commerce (sic) (http://serviciospub.sic. gov.co/~oparra/serv_57/externas/datospatente.php), which contains information on applications or granted patents in the country. https://www.lens.org/lens/ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene https://www.lens.org/lens/ https://www.lens.org/lens/ http://www.wipo.int/patentscope/en/ http://serviciospub.sic.gov.co/~oparra/serv_57/externas/datospatente.php http://serviciospub.sic.gov.co/~oparra/serv_57/externas/datospatente.php 152 agron. colomb. 35(2) 2017 results and discussion selected drought tolerance genes the overexpression of genes that code for transcription factors (tfs) has shown positive results in conferring drought tolerance in gm plants. some tfs regulate several genes located downstream in signaling cascades involved in stress response, so their manipulation has effects over different genes at the same time. this can also cause unwanted effects due to other biological processes that may be regulated by the same tfs. the most commonly used tfs in transgenic-induced drought tolerance are dreb/ cbf and zinc-finger proteins (zfp252, wrki, zpt2-3, sap, stz, azf2 , zat10 and others). other tfs or transcription activators such as ap37 (oh et al., 2009), areb1 (kang et al., 2002; fujita et al., 2005), nac (hu et al., 2006), hardy (karaba et al., 2007), myb (ding et al., 2009), and nf-y (nelson et al., 2007; li et al., 2008) have been used to increase drought tolerance through genetic engineering. tfs from the dreb/cbf family modulate a group of genes that define the main metabolic pathways related to stress tolerance (long and ort, 2010). different types of dreb have been described, and their role in stress response seems to be different too. expression of dreb1 is strongly regulated by low temperature, while that of dreb2 responds more specifically to drought, salt (liu et al., 1998) and heat (sakuma et al., 2006b). even though dreb2 has been described to play an important role in drought-related gene expression, dreb2 from arabidopsis, which is a member of group iv from the dreb/cbf subfamily, is only a weak inductor of downstream genes when overexpressed and causes a minimum increase in drought tolerance, apparently due to post-translational modifications or its rapid degradation by proteasome 26s (qin et al., 2008). nonetheless, the dreb2 protein can be made constitutively active through the deletion of specific residues, in which case the overexpression of dreb2aca significantly increases drought tolerance in arabidopsis, despite a delay in growth, an effect that has also been found by the constitutive expression of other drebs and its association to delayed growth (sakuma et al., 2006a). overexpression of dreb1a improves coldand dehydration-stress tolerance, while dreb2aca improves dehydration tolerance and only slightly cold tolerance in transgenic plants (nakashima et al., 2014). in contrast with these results, constitutive ectopic expression, or stress-induced expression of maize zmdreb2a (qin et al., 2008) and soybean gmdreb2 (chen et al., 2008) in arabidopsis results in better drought, heat and salt stress tolerance in transgenic plants, without growth defects. this suggests that zmdreb2a and gmdreb2 do not require modification (yang et al., 2010). barley plants transformed independently with tadreb3 and tadreb2 and evaluated for drought and frost tolerance showed similar results (morran et al., 2011). a transgenic population constitutively overexpressing these factors showed slow growth, a delay in f lowering and less grain yield than their untransformed counterparts. however, plants transformed with either of these two genes showed better survival than control plants under severe drought. this study also evaluated the expression of tadreb2 and tadreb3 in well-hydrated plants and under different types of stress. under no biotic stress, their expression was low, while they were highly induced by drought, especially tadreb2; cold conditions only activated them weakly; tadreb2 was strongly activated in seeds by mechanical damage; no activation was detected by saline stress; and tadreb3 was weakly induced in leaves by aba (morran et al., 2011). taking all these results into account, tadreb2 was chosen for the design of an expression cassette using the drought-inducible promoter rab17 (al-abed et al., 2007) to avoid the deleterious effects described by wang et al. (2003). a second selected gene is zat10, which acts as a transcriptional regulator and seems not to cause any negative effects in transformed plants that express it constitutively. zat10 is a member of a group of transcriptional suppressors from the zinc finger gene family c2h2, which have a characteristic erf-associated amphiphilic repression (ear) motif and appear to have a key role in modulating plant response to abiotic stress (meissner and michael, 1997; englbrecht et al., 2004; ciftci-yilmaz and mittler, 2008). zinc finger proteins play a critical role in many cellular functions, including transcriptiona l regulation, r na binding, apoptosis regulation and protein-protein interactions. a study by xiao et al. (2009) thoroughly evaluates drought resistance in transgenic rice (var. zhonghua 11) under field conditions using plants independently transformed with seven genes that had been previously documented for their relation to drought tolerance (cbf3, sos2, nced2, npk1, los5, zat10 and nhx1), under the control of the actin 1 constitutive promoter and the stress-inducible promoter of a rice hva22 homolog. the main criteria to evaluate the performance of plants and their tolerance to drought were their relative yield and the relative fertility of the panicle. in general, plants from transgenic families with the constructs hva22p:cbf3, hva22p:npk1, actin1:los5, hva22p:los5, actin1:zat10, and hva22p:zat10 showed significantly higher yield and fertility than untransformed plants, while transgenic families with the remaining four constructs (actin1:sos2, actin1:nced2, 153carreño-venegas, mora-oberlaender, and chaparro-giraldo: identification and freedom to operate analysis of potential genes for drought tolerance in maize hva22p:nced2, and hva22p:nhx1) showed no drought tolerance according to the criteria used. genes los5 and zat10 showed better effects than the other five, and no negative phenotypic effects were reported when zat10 was constitutively expressed. the product of this gene acts in the stress signaling cascades, downstream from dreb (yang et al., 2010), apparently regulating the expression of genes involved in the ros defense system, mainly ascorbate peroxidase 2 (apx2) and ferro-superoxide dismutase (fsd1) (mittler et al., 2006). the third selected gene is cspb, which codes for a coldshock induced protein involved in cellular adaptation to low temperature in escherichia coli and saccharomyces cerevisiae and has also been identified in bacillus subtilis (willimsky et al., 1992). cold-shock proteins are nucleic acid-binding chaperones that are induced to stabilize mrna after a significant drop in temperature (mazzon et al., 2012). the transcriptome from b. subtilis was analyzed by kaan et al. (2002) using dna macrochips at different times after a temperature drop from 37 to 18°c, and they found a cold-shock induced increase in the mrna levels of genes cspb, cspc and cspd. the gene cspb was used in the first drought tolerant gm crop that was commercially released in the united states in 2013 by monsanto, the event mon 87460 or droughtgard™ maize, which provides strong empirical evidence of its effectiveness. the three genes selected for the fto analysis, cspb, dreb and zat10, come from b. subtilis, wheat (triticum aestivum) and arabidopsis thaliana, respectively. the criteria used to select them were: i) strong empirical evidence of their role in drought tolerance according to physiological parameters evaluated in vitro, in greenhouse or in the field; ii) yield values measured in field studies for crops; iii) gene products that o not act in early stages of stress signaling cascades and absence of undesired pleiotropic effects; and iv) availability of recent studies. expression cassettes were designed in silico. in general terms, they were composed of a promoter sequence, an open reading frame (orf) and a 3’ untranslated terminator region, which, in eukaryotes, contains a polyadenylation site (cai et al., 2008). the following constructs with the genes cspb, zat10 and dreb were designed (tab. 1): i) cspb with an enhanced 35s caulif lower mosaic virus (camv e35s) promoter and a petunia leader sequence (pleader), ii) zat10 with the zea mays ubiquitin 1 gene promoter region (ubi-1), and iii) dreb with the drought-inducible promoter rab17 followed by a guanine to adjust the reading frame. for cspb and dreb the rubisco terminator sequence (trub) was used and for zat10 the nopaline synthase terminator sequence (tnos). design of the expression cassettes was done using gene designer 2.0 (https:// www.dna20.com/resources/genedesigner) (villalobos et al., 2006). as a transformation vector, the plasmid pcambia 1301 (http://www.snapgene.com/resources/plasmid_files/ plant_vectors/pcambia1301/) was selected. freedom to operate analysis a proper fto analysis reduces the risk of infringing third-party rights and possible future lawsuits, which can table 1. elements of the constructs designed to confer drought resistance to maize. # id, corresponds to the genbank accessions for the sequences. construct promoter drought tolerance gene terminator cspb e35s+pleader cspb trub # id hc051893.1, sequence 28 from patent wo2009126896 gene # id and size x59715.1 (660bp) orf size 204 bp # id and size hc510453 (643bp) sequence 43 from patent wo2010036946 size 1156bp protein # id and size caa42235.1 (67 a.a) dreb rab17+pleader tadreb trub # id ja780212.1 sequence 1 from patent ep2421979 or from patent us20120102592 gene # id and size dq35385.(1004bp) size 628bp orf size 675bp # id and size hc510453 (643bp) sequence 43 from patent wo2010036946protein # id and size abc86564.1 (224 a.a). zat10 ubi1 atzat10 tnos # id jx947345.1 gene # id and size x98671.1 (1231 bp) size 2015bp orf size 684 bp # id and size hc510454.1 (253bp) sequence 44 from patent wo2010036946protein # id and size caa67229.1 (227a.a) https://www.dna20.com/resources/genedesigner https://www.dna20.com/resources/genedesigner http://www.snapgene.com/resources/plasmid_files/plant_vectors/pcambia1301/ http://www.snapgene.com/resources/plasmid_files/plant_vectors/pcambia1301/ 154 agron. colomb. 35(2) 2017 be expensive and may even impede the commercialization of an innovation (kowalski, 2002; wolff, 2008). some authors argue that doing an fto analysis from the onset of a research project allows developers to plan intellectual property (ip) rights management strategies, which can lead to the redesign of expression cassettes, negotiate royalty-free licenses for humanitarian purposes, negotiate individual licenses or the formation of consortia (kryder et al., 2000; chi-ham et al., 2010). several aspects need to be taken into account for an fto analysis: patents are issued for specific jurisdictions, there are no international patents; regulation on what can and cannot be patented may vary from one country to another; patents expire after a certain time or if a maintenance fee is not payed; there are exceptions and limitations for certain uses of patents; and patents from different countries may have a varying range of claims (hincapié and chaparro-giraldo, 2014). an fto analysis must be periodically updated as at a given time there may be applications under study that are not yet published. in analyzing a patent, special attention must be given to the claims, as they define the scope of the protection and the rights of the patent holder (hincapié and chaparro-giraldo, 2014). four granted patents and one pct application for the elements of the expression cassettes designed for drought tolerance were found in the databases. one of them (us5510474a) protects the ubi1 promoter and expires in 2016, as 20 years have passed since its initial application. the remaining three (us7,786,353b2; us20120102592 and us7663025 b2) are more recent and should expire in 2030. only one patent application through pct was found (pct/us2013/036011 wo2013158442 a1), which was also submitted in colombia on november 12th 2014 (sic file 14-250283) and refers to plant regulatory elements and uses thereof. this invention “provides dna molecules and constructs, and their nucleotide sequences, useful for modulating gene expression in plants”. it also claims the “transgenic plants, plant cells, plant parts, and seeds comprising the dna molecules operably linked to heterologous transcribable polynucleotides”, and methods of their use (sic file 14-250283). the pct patent application (pct/us2013/036011) presents a “transgene selection cassette used for selection of transformed plant cells that confers resistance to the herbicide glyphosate driven by the camv 35s promoter, expcamv.35s: 1 : 1 (seq id no: 15), and a left border region from a. tumefaciens. the resulting plasmid was used to transform corn plants.” the claims protect any transformed plant (monocotyledonous or dicotyledonous plant cells): “comprising a heterologous dna molecule while comprising a sequence selected from the group consisting of: (a) a sequence with at least about 85 percent sequence identity to any of seq id nos: 1, 2, 3, 4, 6, or 8; (b) a sequence comprising any of seq id nos: 1, 2, 3, 4, 6, or 8; and (c) a fragment of any of seq id nos: 1, 2, 3, 4, 6, or 8, wherein the fragment has generegulatory activity, wherein said sequence is operably linked to a heterologous transcribable polynucleotide molecule.” (pct/us2013/036011) the patent application in colombia (sic file 14-250283) apparently does not include the exp camv35s or the e35s+pleader sequences used in the design of the cspb expression cassette, because, even though they are mentioned in the field of the invention as seq id no:15, they are not included in the claims. the claims do include a sequence referred to as 3’ utr region t-agrtu.nos-l : l : 13 (seq id no: 10) which could affect the zat10 expression cassette. however, when the sequence used in the design of the expression cassette is compared to the sequence in the patent application by a blastn (zhang et al., 2000), no significant identity is found. this is also the case when the sequence e35s+pleader is compared to seq id no:15. there were no other patent applications and no issued patents in colombia (sic) that relate to the elements of the expression cassettes that may confer drought resistance (tab. 2). conclusions carrying out a fto analysis is a key part of research and design of a technological innovation with the possibility of reaching a commercial stage. here, we show the design of expression cassettes with genes that have the potential to confer drought tolerance for maize in colombia. most of the elements of the expression cassettes that were designed are protected by patents, but not in colombia. only one pct patent application was found (pct/us2013/036011 wo2013158442 a1), which is under study in the country (sic file 14-250283) and corresponds to regulatory elements that may cover the promoter of the cspb and the t-nos terminator region of the zat10 expression cassettes. an analysis of the claims in this application and a comparison of the nucleotide sequences through a blastn reveal that they do not cover the sequences used in the design of the expression cassettes. a preliminary fto analysis of the elements of the designed expression cassettes shows that, although most are protected in other jurisdictions, in colombia there are no 155carreño-venegas, mora-oberlaender, and chaparro-giraldo: identification and freedom to operate analysis of potential genes for drought tolerance in maize granted patents or pending requests that may restrict their use. as patent rights are strictly territorial, this analysis suggests that it is therefore feasible to continue with the research process in order to obtain commercial transgenic maize lines with drought tolerance for the country without infringing third-party rights. this fto analysis reduces the risk of infringing an existing patent during research activities and the eventual commercialization of drought-tolerant maize, an important step in this type of development (hincapié and chaparro-giraldo, 2014). it is also important to consider the legal and ip landscape as dynamic and evolving, so fto analyses must be continuous in time and their results should be validated and updated periodically. change can come from expired, published, invalidated or reassigned patents; licenses can be issued or terminated (kowalski, 2002). this preliminary analysis of the ip status of the selected genes and all related elements in the designed expression cassettes suggests that they can be used in colombia. commercial development of gm crops from domestic varieties by public-sector institutions or universities is enabled and could be successful considering that tested inventions are used and adapted to specific needs. these inventions may be protected, but have no current valid patents in colombia or have soon-to-expire patents. if this were not the case, however, patents can be licensed. acknowledgments this work is part of the project “climate change and agriculture: development of semi-synthetic versions of genes that confer droughtand ammonium glufosinate-tolerance to maize (zea mays)”. the authors wish to thank the financing entities colciencias, fenalce and the national university of colombia. literature cited al-abed, d., p. madasamy, r. talla, s. goldman, and s. rudrabhatia. 2007. genetic engineering of maize with the arabidopsis dreb1a/cbf3 gene using split-seed explants. crop sci. 47(6), 2390-2402. doi: 10.2135/cropsci2006.11.0712 bolaños, j. and g.o. edmeades. 1996. the importance of the anthesis-silk ing inter va l in breeding for drought tolerance in tropical maize. field crops res. 48(1), 65-80. doi: 10.1016/0378-4290(96)00036-6 boyer, j.s. and m.e. westgate. 2004. grain yields with limited water. j. exp. bot. 55(407), 2385-2394. doi: 10.1093/jxb/erh219 cai, b., r.h. peng, a.s. xiong, j. zhou, j.g. liu, f. xu, z. zhang, and q.h. yao. 2008. identification of polyadenylation signals and alternative polyadenylation in vitis vinifera based on ests data. sci. hortic. 115(3), 292-300. doi: 10.1016/j.scienta.2007.10.009 chen, j.q., x.p. meng, y. zhang, m. xia, and x.p. wang. 2008. over-expression of osdreb genes lead to enhanced drought tolerance in rice. biotechnol. lett. 30(12), 2191-2198. doi: 10.1007/s10529-008-9811-5 chi-ham, c., k. clark, and a. bennett. 2010. the intellectual property landscape for gene suppression technologies in plants. nat. biotechnol. 28(1), 32-36. doi: 10.1038/nbt0110-32 ciftci-yilmaz, s. and r. mittler. 2008. the zinc finger network of plants. cell. mol. life sci. 65(7-8), 1150-1160. doi: 10.1007/ s00018-007-7473-4 ding, z., s. li, x. an, x. liu, h. qin, and d. wang. 2009. transgenic expression of myb15 confers enhanced sensitivity to abscisic acid and improved drought tolerance in arabidopsis thaliana. j. genet. genomics 36(1), 17-29. doi: 10.1016/ s1673-8527(09)60003-5 edgerton, m.d. 2009. increasing crop productivity to meet global needs for feed, food, and fuel. plant physiol. 149(1), 7-13. doi: 10.1104/pp.108.130195 edmeades, g.o. 2013. progress in achieving and delivering drought tolerance in maize–an update. isaaa, ithaca, new york, usa. englbrecht, c.c., h. schoof, and s. böhm. 2004. conservation, diversification and expansion of c2h2 zinc finger proteins table 2. summary of the fto analysis of the elements of the expression cassettes that may confer drought resistance. element patent / application number application date issue date assignee pct applications status in colombia ubi1 promoter patent us5510474a 25/08/1994 23/04/1996 mycogen plant science, inc., san diego, calif. wo1999043838 ó pct/ us1999/003863 not in colombia no patent no application cspb y e35s+pleader patent us7786353b2 29/10/2004 31/09/2010 monsanto technology llc, st. louis, mo (us) ep1668141 ó wo/2005/033318 or pct/us2004/031856 colombia no patent no application exp camv35s and leader us20130283478 application 24/10/2013 monsanto technology llc, st. pct/us2013/036011 wo2013158442 a1 colombia application under study, file 14-250283 tadreb and rab17 promoter patent us20120102592 23/04/2010 26/04/2012 australian centre for plant functional genomics pty ltd wo2010/121316 or pct/ au2010/000460 colombia no patent no application zat10 (g545) patent us7663025b2 15/05/2006 16/02/2010 mendel biotechnology, inc., hayward ca (us) wo2005047516 or pct/ us2004/037584 colombia no patent no application https://doi.org/10.2135/cropsci2006.11.0712 https://doi.org/10.1016/0378-4290(96)00036-6 https://doi.org/10.1093/jxb/erh219 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2007.10.009 https://doi.org/10.1007/s10529-008-9811-5 https://doi.org/10.1038/nbt0110-32 https://doi.org/10.1007/s00018-007-7473-4 https://doi.org/10.1007/s00018-007-7473-4 https://doi.org/10.1016/s1673-8527(09)60003-5 https://doi.org/10.1016/s1673-8527(09)60003-5 https://doi.org/10.1104/pp.108.130195 156 agron. colomb. 35(2) 2017 in the arabidopsis thaliana genome. bmc genomics 5(1), 39. doi: 10.1186/1471-2164-5-39 fenalce. 2014. importaciones de cerales y leguminosas 2010-2014. in: índice cerealista. retrieved from: http://www.fenalce.org/ nueva/pg.php?pa=19; consulted: october, 2016. fujita, y., m. fujita, r. satoh, k. maruyama, m.m. parvez, m. seki, and k. yamaguchi-shinozaki. 2005. areb1 is a transcription activator of novel abre-dependent aba signaling that enhances drought stress tolerance in arabidopsis. plant cell 17(12), 3470-3488. doi: 10.1105/tpc.105.035659 grant, r.f., b.s. jackson, j.r. kiniry, and g.f. arkin. 1989. water deficit timing effects on yield components in maize. agron. j. 81(1), 61-65. doi: 10.2134/agronj1989.00021962008100010011x hincapié, v. and a. chaparro-giraldo. 2014. estudio de libertad de operación para una línea genéticamente modificada de papa (solanum tuberosum l.). rev. colomb. biotecnol. 16(1), 119128. doi: 10.15446/rev.colomb.biote.v16n1.44260 hu, h., m. dai, j. yao, b. xiao, x. li, q. zhang, and l. xiong. 2006. overexpressing a nam, ataf, and cuc (nac) transcription factor enhances drought resistance and salt tolerance in rice. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 103(35), 12987-12992. doi: 10.1073/pnas.0604882103 james, c. 2014. global status of commercialized biotech/gm crops: 2014. isaaa brief no.49. isaaa, ithaca, new york, usa. kaan, t., g. homuth, u. mäder, j. bandow, and t. schweder. 2002. genome-wide transcriptional profiling of the bacillus subtilis cold-shock response. microbiol. 148(11), 3441-3455. doi: 10.1099/00221287-148-11-3441 kang, j.y., h.i. choi, m.y. im, and s.y. kim. 2002. arabidopsis basic leucine zipper proteins that mediate stress-responsive abscisic acid signaling. plant cell 14(2), 343-357. doi: 10.1105/ tpc.010362 karaba, a., s. dixit, r. greco, a. aharoni, k.r. trijatmiko, n. marsch-martinez, and a. pereira. 2007. improvement of water use efficiency in rice by expression of hardy, an arabidopsis drought and salt tolerance gene. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 104(39), 15270-15275. doi: 10.1073/pnas.0707294104 kowalski, s.p., r.v. ebora, r.d. kryder, and r.h. potter. 2002. transgenic crops, biotechnolog y and ownership rights: what scientists need to know. plant j. 31(4), 407-421. doi: 10.1046/j.1365-313x.2002.01367.x kryder, r., p. stanley, s. kowalski, and a. krattiger. 2000. a preliminary freedom-to-operate. the intellectual and technical property components of pro-vitamin a rice (golden ricetm): review. isaaa briefs 20. isaaa, ithaca, ny, usa. li, w.x., y. oono, j. zhu, x.j. he, j.m. wu, k. iida, and j.k. zhu. 2008. the arabidopsis nfya5 transcription factor is regulated transcriptionally and posttranscriptionally to promote drought resistance. plant cell 20(8), 2238-2251. doi: 10.1105/ tpc.108.059444 liu, q., m. kasuga, y. sakuma, h. abe, s. miura, k. yamaguchishinozaki, and k. shinozaki. 1998. two transcription factors, dreb1 and dreb2, with an erebp/ap2 dna binding domain separate two cellular signal transduction pathways in drought-and low-temperature-responsive gene expression, respectively, in arabidopsis. plant cell 10(8), 1391-1406. doi: 10.1105/tpc.10.8.1391 long, s.p. and d.r. ort. 2010. more than taking the heat: crops and global change. curr. opin. plant biol. 13(3), 240-247. doi: 10.1016/j.pbi.2010.04.008 mazzon, r.r., a.s. lang, c. silva, and m.v. marques. 2012. cold shock genes cspa and cspb from caulobacter crescentus are posttranscriptionally regulated and important for cold adaptation. j. bacteriol. 194(23), 6507-6517. doi: 10.1128/jb.01422-12 meissner, r. and a.j. michael. 1997. isolation and characterisation of a diverse family of arabidopsis two and three-fingered c2h2 zinc finger protein genes and cdnas. plant mol. biol. 33(4), 615-624. doi: 10.1023/a:1005746803089 mittler, r., y. kim, l. song, j. coutu, a. coutu, s. ciftci-yilmaz, and j.k. zhu. 2006. gain-and loss-of-function mutations in zat10 enhance the tolerance of plants to abiotic stress. febs lett. 580(28), 6537-6542. doi: 10.1016/j.febslet.2006.11.002 morran, s., o. eini, t. py vovarenko, b. parent, r. singh, a. ismagul, and s. lopato. 2011. improvement of stress tolerance of wheat and barley by modulation of expression of dreb/cbf factors. plant biotechnol. j. 9(2), 230-249. doi: 10.1111/j.1467-7652.2010.00547.x nakashima, k., k. yamaguchi-shinozaki, and k. shinozaki. 2014. the transcriptional regulatory network in the drought response and its crosstalk in abiotic stress responses including drought, cold, and heat. front. plant sci. 5, 170. doi: 10.3389/ fpls.2014.00170 nelson, d.e., p.p. repetti, t.r. adams, r.a. creelman, j. wu, d.c. warner, and j.e. heard. 2007. plant nuclear factor y (nf-y) b subunits confer drought tolerance and lead to improved corn yields on water-limited acres. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 104(42), 16450-16455. doi: 10.1073/pnas.0707193104 oh, s.j., y.s. kim, c.w. kwon, h.k. park, j.s. jeong, and j.k. kim. 2009. overexpression of the transcription factor  ap37  in rice improves grain yield under drought conditions.  plant physiol. 150(3), 1368-1379. doi: 10.1104/pp.109.137554 qin, f., y. sakuma, l.s. tran, k. maruyama, s. kidokoro, y. fujita, m. fujita, t. umezawa, y. sawaño, k.i. miyazono, m. tañokura, k. shinozaki, and k. yamaguchi-shinozaki. 2008. arabidopsis dreb2a-interacting proteins function as ring e3 ligases and negatively regulate plant drought stress–responsive gene expression. plant cell 20(6), 1693-1707. doi: 10.1105/tpc.107.057380 sakuma, y., k. maruyama, y. osakabe, f. qin, m. seki, k. shinozaki, and k. yamaguchi-shinozaki. 2006a. functional analysis of an arabidopsis transcription factor, dreb2a, involved in drought-responsive gene expression. plant cell 18(5), 12921309. doi: 10.1105/tpc.105.035881 sakuma, y., k. maruyama, f. qin, y. osakabe, k. shinozaki, and k. yamaguchi-shinozaki. 2006b. dual function of an arabidopsis transcription factor dreb2a in water-stress-responsive and heat-stress-responsive gene expression. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 103(49), 18822-18827. doi: 10.1073/pnas.0605639103 villalobos, a., j. e. ness, c. gustafsson, j. minshull, and s. govindarajan.  2006.  gene designer: a synthetic biology tool for constructing artificial dna segments. bmc bioinformatics 7, 285-292. doi: 10.1186/1471-2105-7-285 https://dx.doi.org/10.1186%2f1471-2164-5-39 http://www.fenalce.org/nueva/pg.php%3fpa%3d19 http://www.fenalce.org/nueva/pg.php%3fpa%3d19 https://doi.org/10.1105/tpc.105.035659 https://doi.org/10.2134/agronj1989.00021962008100010011x https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v16n1.44260 https://doi.org/10.1073/pnas.0604882103 http://dx.doi.org/10.1099/00221287-148-11-3441 https://dx.doi.org/10.1105%2ftpc.010362 https://dx.doi.org/10.1105%2ftpc.010362 https://doi.org/10.1073/pnas.0707294104 https://doi.org/10.1046/j.1365-313x.2002.01367.x https://dx.doi.org/10.1105/tpc.108.059444 https://dx.doi.org/10.1105/tpc.108.059444 https://doi.org/10.1105/tpc.10.8.1391 https://doi.org/10.1016/j.pbi.2010.04.008 https://doi.org/10.1128/jb.01422-12 https://doi.org/10.1023/a:1005746803089 https://dx.doi.org/10.1016%2fj.febslet.2006.11.002 https://doi.org/10.1111/j.1467-7652.2010.00547.x https://dx.doi.org/10.3389/fpls.2014.00170 https://dx.doi.org/10.3389/fpls.2014.00170 https://doi.org/10.1073/pnas.0707193104 https://doi.org/10.1104/pp.109.137554 https://doi.org/10.1105/tpc.107.057380 https://dx.doi.org/10.1105/tpc.105.035881 https://doi.org/10.1073/pnas.0605639103 https://doi.org/10.1186/1471-2105-7-285 157carreño-venegas, mora-oberlaender, and chaparro-giraldo: identification and freedom to operate analysis of potential genes for drought tolerance in maize viveros, n. 2007. del maíz y la seguridad alimentaria. in: fenalce. retrieved from: http://www.fenalce.org/nueva/pg.php?pa=40; consulted: october, 2016. wang, w., b. vinocur, and a. altman. 2003. plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance. planta 218(1), 1-14. doi: 10.1007/s00425-003-1105-5 willimsky, g., h. bang, g. fischer, and m.a. marahiel. 1992. characterization of cspb, a bacillus subtilis inducible cold shock gene affecting cell viability at low temperatures. j. bacteriol. 174(20), 6326-6335. wolff, t. 2008. freedom-to-operate: my six basis ruler. searcher 16(5), 34-39. xiao, b.z., x. chen, c.b. xiang, n. tang, q.f. zhang, and l.z. xiong. 2009. evaluation of seven function-known candidate genes for their effects on improving drought resistance of transgenic rice under field conditions. mol. plant 2(1), 73-83. doi: 10.1093/mp/ssn068 yang, s., b. vanderbeld, j. wan, and y. huang. 2010. narrowing down the targets: towards successful genetic engineering of drought-tolerant crops. mol. plant 3(3), 469-490. doi: 10.1093/ mp/ssq016 zhang z., s. schwartz, l. wagner, and w. miller. 2000. a greedy algorithm for aligning dna sequences. j. comput. biol. 7(12),203-14. doi: 10.1089/10665270050081478 http://www.fenalce.org/nueva/pg.php?pa=40 https://doi.org/10.1007/s00425-003-1105-5 https://dx.doi.org/10.1093%2fmp%2fssn068 https://doi.org/10.1093/mp/ssq016 https://doi.org/10.1093/mp/ssq016 https://doi.org/10.1089/10665270050081478 received for publication: 24 february, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49324 1 area of agriculture and food sovereignty, fundacion instituto de estudios avanzados (idea). caracas (venezuela, república bolivariana de). ramonrea@hotmail.com 2 department of sugarcane, local station yaracuy, instituto nacional de investigaciones agrícolas (inia). yaritagua (venezuela, república bolivariana de) 3 department of sugarcane, local station portuguesa, instituto nacional de investigaciones agrícolas (inia). araure (venezuela, república bolivariana de) 4 faculty of natural sciences and mathematics, escuela superior politécnica del litoral (espol). guayaquil (ecuador) agronomía colombiana 33(2), 131-138, 2015 assessment of yield stability in sugarcane genotypes using non-parametric methods evaluación de la estabilidad del rendimiento en genotipos de caña de azúcar mediante métodos no paramétricos ramón rea1, orlando de sousa-vieira2, alida díaz2, miguel ramón3, rosaura briceño2, josé george2, and jhonny demey4 abstract resumen the evaluation of performance stability and high yields is essential for yield trials in different environments. this study was carried out to identifysugarcane genotypesthat have both a high mean cane yield, mesured in tons of cane per hectare (tch), and stability across seven different environments, using 11 non-parametric statistical methods: si(1), si(2), si(3), si(6), npi(1), npi(2), npi(3), npi(4), rs, top and de. the data came from acane yield of 20 genotypes, as measured at seven locations over three crop-years in the sugarcane regional trials of the instituto nacional de investigaciones agrícolas (inia) of venezuela. the genotypes v99-213, v99-236 and v00-50 showed promising yields and stability according to all of the non-parametric statistics. the tch presented a positive association with the top, npi(2), npi(3) and si(6) statistics. the analysis distinguished two groups of statistics using a principal component analysis (pca). the first group (g1) was composed of the top, npi(4), npi(2), npi(3), si(3) and si(6)statistics, which were located under the concept of dynamic or agronomic stability because they are associated with yield. the other group (g2) was composed of the npi(1), si(1), si(2), de and rs statistics, which fell within the static or biological stability concept. la evaluación de la estabilidad y el alto rendimiento es esencial en los ensayos varietales de caña de azúcar conducidos en diferentes ambientes. este trabajo fue realizado con el objeto de identificar genotipos de caña de azúcar de alto rendimiento, medido en toneladas de caña por hectárea (tch), y estables en siete diferentes ambientes mediante el uso de 11 métodos estadísticos no paramétricos: si(1), si(2), si(3), si(6), npi(1), npi(2), npi(3), npi(4), rs, top y de. los datos provienen del rendimiento en caña de 20 genotipos medido en siete localidades durante tres años en los ensayos regionales del instituto nacional de investigaciones agrícolas (inia) de venezuela. los genotipos v99-213, v99-236 y v00-50 mostraron ser promisorio por su rendimiento y estabilidad de acuerdo a todos los estadísticos no paramétricos. tch presentó asociación positiva con los estadísticos top, npi(2), npi(3) y si(6). el análisis de componentes principales (cp) distinguió dos grupos. el primer grupo (g1) formado por los estadísticos top, npi(4), npi(2), npi(3), si(3) y si(6) que se encuentran bajo el concepto de estabilidad dinámica o agronómica puesto que están asociados con el rendimiento. el otro grupo (g2) formado por npi(1), si(1), si(2) , de y rs que ubican dentro del concepto de estabilidad estática o biológica. key words: adaptability, genotype × environment interaction, saccharum sp., dynamic stability, static stability. palabras clave: adaptabilidad, interacción genotipo × ambiente, saccharum sp., estabilidad dinámica, estabilidad estática. statistical assumptions about the distribution of genotypic, environmental and gei effects (akcura and kaya, 2008). two frequently used parametric statistical analyses are the additive main effects and multiplicative interaction (ammi) model and the genotype main effects and genotype × environment interaction effects (gge) model (gauch, 2006). this type of estimated stability may not behave well if the statistical assumptions are violated by such factors as outliers. another approach uses non-parametric procedures that are easy to interpret and do not require introduction in venezuela, sugarcane is cultivated under different soil conditions, fertility levels and humidity. the selection of new sugarcane genotypes in breeding programs has been evaluated in different environments to determine its degree of adaptability and stability (rea et al., 2014). there are different methodologies for the study of the genotype × environment interaction (gei). the most common approach uses parametric analyses, which are based on http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49324 mailto:ramonrea@hotmail.com 132 agron. colomb. 33(2) 2015 assumptions in the distribution of the observed values; the addition or deletion of one or a few genotypes does not cause much variation in results (huehn, 1990; segherloo et al., 2008; balalić et al., 2011; parmar et al., 2012). for an initial look, the non-parametric methods, based on the order of merit of the genotypes, constitute a valid and useful tool (sabaghnia et al., 2012). a genotype will be stable if its position in the general order of all the genotypes is similar across different environments. several non-parametric methods have been used for the interpretation of gei (delić et al., 2009; sabaghnia et al., 2014; sadeghi and farshadfar, 2014). nassar and hühn (1987) and huehn (1990) proposed four non-parametric measurements for phenotypic stability: si(1) calculates the average of the absolute differences in the orders of a genotype in all environments, si(2) is the variance between the ranks in all environments, and si(3) and si(6) are the sum of the absolute deviation and sum of squares of ranks for each genotype relative to the average of the ranks, respectively. with these indices, a variety is classified as stable if their ranks are similar across environments and have minimal variance. thennarasu (1995) proposed the following non-parametric statisticsas a measure of stability: npi(1), npi(2), npi(3), and npi(4), which are based on orders or ranks of adjusted mean of the genotypes in each environment. stable genotypes are defined according to the methodology of nassar and hühn (1987). fox et al. (1990) proposed a non-parametric superiority method for general adaptability using stratified ranking of cultivars. a genotype that occurred mostly in the top third (high topvalue) was considered a widely-adapted cultivar. kang’s (1988) rank-sum (rs) is another non-parametric stability procedure where both yield and shukla’s (1972) stability variance were used as selection criteria. in this method, both the highest yielding genotype and the genotype with the lowest stability variance are ranked 1 and the genotype with the lowest rs value is considered the most desirable (akcura and kaya, 2008; farshadfar et al., 2012). the non-parametric technique, called relative consistency performance and proposed by ketata et al. (1989), represents an option for the behavior interpretation of genotypes in different environments. this method is based on the simultaneous use of the mean and standard deviation of the genotypic ranks from different locations. there is an increasing number of non-parametric stability methods to evaluate genotypes grown in different environments. it is therefore useful to study the statistical relationships between these parameters to find the most appropiate one for testing genotypes in breeding programs. one approach is to calculate the rank correlations between different stability stastitics on the basis of empirical data sets (mohammadi and amri, 2008). the objectives of this study were to evaluate the stability of the performance of twenty sugarcane genotypes, seventeen experimental and three commercial, in seven locations in venezuela, using methods of non-parametric stability and spearman’s rank correlation coefficients between the different nonparametric stability statistics for the mean yield. materials and methods genetic material and experimental locations evaluations of the genotypes were conducted in regional trials of the sugarcane breeding program from the instituto nacional de investigaciones agrícolas (spanish acronym inia). the experimental design used in each trial was a randomized complete block with three replicates. the plots were three rows wide, which were 10.0 m long with 1.5 m between the rows. the evaluated experimental genotypes were: v91-1, v91-2 , v91-6, v91-8, v91-15, v98-62, v98-86, v98-120, v99-117, v99-190, v99-203, v99-208, v99-213, v99-217, v99-236, v99-245 and v00-50. the control cultivars were: b80-408, c323-68, and cp74-2005. all of the materials were evaluated at seven locations: carora and montaña verde in the state of lara; majagua, finca ivonne and finca castillera in the state local of portuguesa; and santa lucia and fundacaña in the state of yaracuy, each with three crop-years (plant crop, first and second ratoon) during 2008-2010. some environmental conditions of the seven experimental sites of venezuela can be seen in tab. 1. the plots had conventional managment and followed the established local practices. all three rows were harvested to measurethe cane yield (tch). the cane was burned, cut by hand and weighed. table 1. some climatic and soil characteristics of the testing environments for sugarcane cultivation in venezuela. location soil texture annual precipitation (mm) ph quebrada arriba clay loam 1,101 7.7 santa lucía silty clay loam 700 8.0 montaña verde loam 1,048 7.3 las majaguas clay loam 1,500 7.0 finca ivone clay loam 1,500 7.0 finca castillera clay loam 1,500 7.0 fundacaña silty loam 1,111 8.1 statistical analysis the non-parametric statistics si(1), si(2), si(3) and si(6) (nassar and hühn, 1987; sabaghnia et al., 2006; mohammadi et al., 133rea, de sousa-vieira, díaz, ramón, briceño, george, and demey: assessment of yield stability in sugarcane genotypes using non-parametric methods 2007), npi(1), npi(2), npi(3), and npi(4) (thennarasu, 1995; mohammadi et al., 2007), rs (kang, 1988), top (fox et al., 1990) and relative consistency performance (ketata et al., 1989 and ostengo et al., 2011) were used. rank measurements and means of the cane yields were used for the graphical depiction. additionally, the stability parameters were compared using spearman’s rank correlation and principal component analysis (pca). all of the analyses were performed using infostat software (di rienzo et al., 2015). results and discussion the analysis of variance showed that the genoty pic, environmental effects, and gei were significant. the significance of the gei indicated that the response of the genotypes was variable, depending on the environmental conditions (tab. 2). since the gei interaction was significant, it was possible to proceed and calculate the phenotypic stability. the graphs of the tch vs. non-parametric measurements were used to improve the efficiency for the visual selection and recommendation of genotypes across the locations (balalić et al., 2011). each graph was divided into four sectors: (i) sector i (high yield and stable); (ii) sector ii (high yield and unstable); (iii) sector iii (low yield and unstable) and (iv) sector iv (low yield and stable). low values for the “ranking” statistical stability and high cane yield in the genotypes indicated better positioning in the yield. the fig. 1 presents the results of the parameters si(1), si(2), si(3) and si(6) vs. the mean yield of the genotypes. the genotypes figure 1. mean yield (tch) vs. huehn’s (1979) non-parametric stability statistics. a, si (1); b, si (2); c, si (3); d, si (6) for sugarcane genotypes in venezuela. table 2. combined analysis of variance for the cane yield (tch) in venezuela. fv df ms f p-value environment (e) 6 42537.55 46.34 <0.0001 genotype (g) 19 13272.66 14.46 <0.0001 e × g 114 973.72 1.14 <0.0048 error 1120 917.91 df: degrees of freedom; p≤0.05 highly significant difference i iiiii iv 9080 110100 130120 140 s i(3 ) 0 20 15 5 10 25 c tch 9080 110100 130120 140 s i(6 ) 0 4 3 1 2 5 d tch i iiiii iv i iiiii iv 9080 110100 130120 140 s i(1 ) 0 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.1 0.2 0.8 a tch 9080 110100 130120 140 s i(2 ) 0 70 60 50 40 30 10 20 80 b tch i iiiii iv v91-1 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68v91-2 cp74-2005 v91-6 v91-8 v91-15 v98-62 v98-86 v98-120v99-117 v99-203 v99-208 v91-1 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-6 v91-8 v91-15 v98-62 v98-86 v98-120 v99-117 v99-203 v99-208 v91-1 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-6 v91-8 v91-15 v98-62 v98-86 v98-120 v99-117 v99-203 v99-208 v91-1 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-6 v91-8 v91-15 v98-62 v98-86 v98-120 v99-117 v99-203 v99-208 134 agron. colomb. 33(2) 2015 figure 2. mean yield (tch) vs. thennarasu’s (1995) non-parametric stability statistics. a, npi(1); b, npi(2); c, npi(3); d, npi(4) for sugarcane genotypes in venezuela. were distributed in the different sectors. in fig. 1a, for the si(1) statistic, section 1 contained the following genotypes: v99-236, v98-62, v00-50, v99-190, v99-213 and v98120, which are considered clones with high yield and high adaptability. for the statistic si(2) , the genotypes v00-50, v99-213, c323-68, v99-236, v98-120 and v99-120 were found in section 1 (fig. 1b). the si(1) statistic is preferred for practical applications because it is very easy to calculate and allows a clear and objective interpretation. it represents the mean absolute rank difference between the environments. furthermore, an efficient test of significance is available for this statistic (farshadfar et al., 2012). two other non-parametric statistics described by huehn (1990), si(3) and si(6), combine yield and stability based on the yield ranks of genotypes in each environment. these statistics measure stability in units of the mean rank of each genotype, described in more detail in the original paper by huehn (1990) with the lowest value for each of these statistics indicating maximum stability for a certain genotype. the genotypes v98-120, v99-236, v00-50, v98-62, c323-62, v99-213, v99-208 and v99-203, based on the parameters si(3) and si(6) and cane yield, were identified similarly as the best in section 1. the clones seen in section 2 are assumed to be sensitive to environmental changes or to have specific adaptability. in these cases, it is necessary to check the ranking that occupied the genotype in that specific environment to make a more precise recommendation (akcura and kaya, 2008). the clones cited in sections 3 and 4 have low-yields. kang and pham (1991) reported that si(6) isstrongly correlated with the mean yield. the results of thennarasu’s non-parametric stability statistic (thennarasu, 1995), which were calculated from the ranks of the adjusted yield means (fig. 2). according to the first method, npi(1) (fig. 2a), the genotypes v00-50, v99-213, v98-120, v99-236, c32-369 and v99-203 were stable, with high yield. in section 2, for this statistic, there was a concentration of three genotypes: v99-190, v98-62 and v99-208, with high yields but unstable behaviors. the parameters npi(2), npi(3), and npi(4), for section 1, had the following clones: v99-203, v99-208, c323-68, v98-62, i iiiii iv i iiiii iv 9080 110100 130120 140 n pi (3 ) 0 3 2 1 4 c tch 9080 110100 130120 140 n pi (6 ) 0 0.10 0.08 0.06 0.02 0.04 0.12 d tch i iiiii iv 9080 110100 130120 140 n pi (1 ) 0 7 6 5 4 3 1 2 8 a tch 9080 110100 130120 140 n pi (2 ) 0 6 5 4 3 1 2 7 b tch i iiiii iv v91-1 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-6 v91-8 v91-15 v98-62 v98-86 v98-120 v99-117 v99-203 v99-208 v91-1 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-6 v91-8 v91-15 v98-62 v98-86 v98-120 v99-117 v99-203 v99-208 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-8 v91-15 v98-62 v98-86 v98-120v99-117 v99-203 v99-208 v91-1 v99-190 v99-213v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-6 v91-8 v91-15 v98-86 v98-120 v99-117 v99-203 v99-208 135rea, de sousa-vieira, díaz, ramón, briceño, george, and demey: assessment of yield stability in sugarcane genotypes using non-parametric methods v00-50, v99-213, v98-120, v99-190 and v99-236 (fig. 2b, c and d). these genotypes expressed good yield and stability. the coincidence of the npi(2), npi(3), and npi(4) parameters was also seen by sabaghnia et al. (2006) and farshadfar et al. (2014) in wheat and lentils, respectively. figure 3 presents four graphs: 3a, maximum index of superiority (top); 3b, statistical rank sum (rs); 3c, relative consistency performance (ketata et al., 1989) and 3d, principal component analysis (pca). according to the non-parametric (top) superiority index (fox et al., 1990), the better genotypes were v99-208, v98-62, v00-50, v99-213, v98-120, v99-190 and v99-236 (fig. 3a). these genotypes ranked in the top-third of the genotypes in a high percentage of the environments. this method is very simple and independent of any scale that sorts individuals according to their adaptation to all environments. this statistic has been related to the concept of dynamic stability (kaya and taner, 2003). according to the rank-sum (rs) statistic (kang, 1988), the genotypes v00-50, v99-213, v99-236, v99-208 and v99-213 presented a low rank-sum and, therefore, were regarded as more desirable. this method has been recommended for selecting cultivars with a good yield and stability in several crops (kang and pham, 1991; abdulahi et al., 2007; kiliç, 2010). this procedure also has been employed for screening stability criteria and quantitative indicators for drought tolerance in wheat (mohammadi et al., 2007; farshadfar et al., 2012) and in chickpeas (zali et al., 2011; mahtabi et al., 2013). the results of this method for stable and unstable genotypes are in relative agreement with the top procedure. kang and pham (1991) and sabaghnia et al. (2014) reported that rs statistics study the dynamic aspect of stability because it is related to high yield. because of integrating yield and stability, rs is probably one of the more important criteria for selecting varieties, as compared with other methods under low-intensity humidity stresses (sabaghnia et al., 2014). the method of relative stability consistency performance, based on both the mean yield and the standard deviation of each individual rank (fig. 3c). the genotypes v99-203, v99-208, v99-236 and v00-50 were grouped in sector 1, figure 3. mean yield vs. non-parametric stability statistics. a, top; b, rs; c, de; d, biplot for ranks of the mean yield and eleven non-parametric statistics for sugarcane genotypes in venezuela. rank tch rank top rank n1 rank n4 rank s2 rank s3 rank de rank kang rank n2 rank n3 rank s1 rank s6 group 2 group 1 i iiiii iv 9080 110100 130120 140 r an k d e 0 18 16 14 12 10 8 6 4 2 20 c tch -2-4 0 2 4 p c 2 (1 8. 7% ) -4 2 0 -2 4 d pc1 (52.9%) i iiiii iv 9080 110100 130120 140 r an k to p 0 5 4 3 1 2 6 a tch 9080 110100 130120 140 r s -k an g 10 35 30 25 20 15 40 b tch i iiiii iv v91-1 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-6 v91-8 v91-15 v98-86 v98-120 v99-117 v99-203 v99-208 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-6 v91-8 v91-15 v00-50 v98-86 v98-120 v99-117 v99-203 v99-208 v99-190 v99-213 v99-217 v99-236 v99-245 v00-50 b80-408 c323-68 v91-2 cp74-2005 v91-8 v91-15 v98-62 v98-86 v98-120 v99-117 v99-203 v99-208 v91-6 v91-1 136 agron. colomb. 33(2) 2015 classified by ketata et al. (1989) as superior consistency, which had the more stable and better yields, followed by a group in sector 2 with superior inconsistency (v98-62, v99-213, v99-190, v98-120 and c323-62) of high yield but unstable behavoirs, which can be adapted to favorable or specific locations. ostengo et al. (2011) recommended this method as a further measure in trials of sugarcane varieties in order to quickly and easily assess the behavior of genotypes in different environments. simultaneous consideration of both the mean yield and stability would be useful for selecting the most favorable genotypes (kang, 1998; sabaghnia et al., 2012). it seems that plotting the mean yield versus each of the non-parametric stability statistics helps to identify high mean yield and stable genotypes. our results demonstrated the utility of this hypothesis and determined the most favorable genotypes. in each graph, the studied genotypes were classified into four distinct groups, with only one group that could be regarded as the most favorable genotype (high mean yield and most stable genotype). this study suggested that the non-parametric stability analysis could contribute to supplementary information on the performance of genotypes and enable their recommendation to sugarcane producers. association between non-parametric statistical methods spearman’s coefficient of rank correlation was employed to statistically compare the stability indices used in this study. all of the evaluated genotypes were respectively assigned stability values according to the procedure and definitions that were used and then ranked in order to determine spearman’s rank correlation coefficient between the different procedures (tab. 3). the tch ranks were significantly correlated with the statistics top, npi(2), npi(3), and si(6) (p≤0.01) and associated with npi(1) and si(2); si(3) and si(6); npi(3) and npi(4) (p≤0.01). these types of associations have also been reported by akcura and kaya (2008); kiliç et al. (2010) in wheat. sabaghnia et al. (2006) and mohammadi and amri (2008) indicated that the top procedure is associated with yield and the concept of dynamic stability and, therefore, can be used to recommend cultivars adapted to favorable conditions. significant and positive correlations between si(3) and si(6); si(6) with npi(2) and npi(3) were also reported by kang and pham (1991), segherloo et al. (2008) and mohammadi et al. (2007). statistics with positive and significant correlation between them, selected genotypes stable and high yield in the same way (farshadfar et al., 2014). to better understand the relationships between the rankbased statistics, a principal component analysis (pca) was performed on the rank correlation matrix (tab. 4). the first two components accounted for 62.8% (cp1 = 43.9, and cp = 18.9%) of the variances of the original variables. these relationships between the statistics are represented in a biplot (fig. 3d). there, we can distinguish two groups of statistics: the first group (g1) formed by the top, npi(4), npi(2), npi(3), si(3)and si(6) statistics were located under the concept of dynamic or agronomic stability since they are associated with yield (sabaghnia et al., 2006; mohammadi et al., 2007). the other group (g2), formed by the npi(1), si(1), si(2), de and rs statistics, fell within the static or biological stability concept. this concept of stability is based on the idea that a genotype is stable if it has minimum variance for yield throughout different environments (akcura and kaya, 2008). this concept of static stability is not acceptable for the majority of breeders and agronomists who prefer high yield genotypes that have the potential to respond to inputs or environmental conditions (farshadfar et al., 2012). the stability estimators of each group discriminated on the basis of stable genotypes in the same manner. this table 3. spearman’s rank correlation coefficients between the different non-parametric stability parameters for mean yield of twenty sugarcane genotypes evaluated in seven environments of venezuela. measure tch top kang si (1) si (2) si (3) si (6) npi (1) npi(2) npi (3) top 0.90** kang 0.44 0.52 si (1) 0.06 0.18 -0.02 si (2) -0.05 0.02 0.02 0.23 si (3) 0.65 0.72 0.41 0.12 0.33 si (6) 0.84** 0.80** 0.45 0.17 0.38 0.82** npi (1) -0.12 -0.04 0.31 0.22 0.99** 0.26 0.30 npi(2) 0.86** 0.84** 0.50 0.40 0.40 0.75 0.95** 0.34 npi (3) 0.86** 0.85** 0.58 0.19 0.39 0.76 0.93** 0.31 0.98** npi (4) 0.68 0.70 0.37 0.62 0.33 0.46 0.73 0.26 0.78 0.81** de -0.06 0.13 0.39 0.14 0.06 0.04 0.06 0.31 0.03 0.01 ** significant at the p≤0.01. 137rea, de sousa-vieira, díaz, ramón, briceño, george, and demey: assessment of yield stability in sugarcane genotypes using non-parametric methods study demonstrated that simultaneously considering both yield and stability in a graph helps to identify genotypes with high yield and a stable behavior, as kang (1998) and karimizadeh et al. (2012) pointed out. the non-parametric methods used here can be used in any other crop where genotypes are evaluated in different environments (locations or years). conclusions the genotypes v99-213, v99-236 and v00-50 proved to be promising due to their yield and stability according to all of the non-parametric statistics. the mean cane yield (tch) presented a positive association with the top, npi(2), npi(3)and si(6) stastitics. the principal component analysis grouped the statistics into two groups. the first group (g1), formed by the top, npi(4), npi(2), npi(3), si(3) and si(6) statistics, was located under the concept of dynamic or agronomic stability since they are associated with yield. the other group (g2), formed by the npi(1), si(1), si(2), de and rs statistics, fell within the static or biological stability concept. literature cited abdulahi, a., r. mohammadi, and s.s. pourdad. 2007. evaluation of saff lower (carthamus spp.) genotypes in multi-environments trials by nonparametric methods. asian j. plant sci. 6, 827-832. doi: 10.3923/ajps.2007.827.832 akcura, m. and y. kaya. 2008. nonparametric stability methods for interpreting genotype by environment interaction of bread wheat genotypes (triticum aestivum l.). genet. molec. biol. 4, 906-913. doi: 10.1590/s1415-47572008005000004 balalić, i., m. zorić, v. miklič, n. dušanić, s. terzić, and v. radić. 2011. nonparametric stability analysis of sunf lower oil yield trials. helia 34, 67-77. doi: 10.2298/hel1154067b delić, n., g. stanković, and k. konstatinov. 2009. use of non parametric statistics in estimation of genotypes stability. maydica 54, 155-160. di rienzo, j.a., f. casanoves, m.g. balzarini, l. gonzález, m. tablada, and c.w. robledo. 2015. infostat versión 2014. in: grupo infostat, fca, universidad nacional de córdoba, www. infostat.com.ar; consulted: may, 2015. farshadfar, e., n. mahmudi, and a. sheibanirad. 2014. nonparametric methods for interpreting genotype×environment interaction in bread wheat genotypes. j. bio. & env. sci. 4, 55-62. farshadfar, e., s.h. sabaghpour, and h. zali. 2012. comparison of parametric and non-parametric stability statistics for selecting stable chickpea (cicer arietinum l.) genotypes under diverse environments. aust. j. crop sci. 6, 514-524. fox, p.n., b. skowmand, b.k. thompson, h.-j. braun, and r. cormier. 1990. yield adaptation of hexaploid spring triticale. euphytica 47, 57-64. doi: 10.1007/bf00040364 gauch, h.g. 2006. statistical analysis of yield trials by ammi and gge. crop sci. 46, 1488-1500. doi: 10.2135/cropsci2005.07-0193 huehn, m. 1990. nonparametric measures of phenotypic stability: ii. applications. euphytica 47, 195-201. doi: 10.1007/bf00024242 kang, m.s. 1988. a rank-sum method for selecting high-yielding, stable corn genotypes. cereal res. comm. 16, 113-115. table 4. ranks of the genotypes according to the eleven non-parametric stability statistics of twenty sugarcane genotypes evaluated in seven environments of venezuela. genotypes tch ranktch top rs npi(1) npi(2) npi(3) npi(4) si (1) si (2) si (3) si (6) de v91-1 99.66 14 11 18 11 13 16 20 20 13 14 13 7 v99-190 122.56 7 3 14 14 7 6 1 7 14 10 8 14 v99-203 114.70 9 8 1 9 8 8 10 15 10 13 9 5 v99-208 126.68 3 2 7 20 9 9 12 18 20 8 7 6 v99-213 124.50 5 1 2 5 1 2 1 2 5 6 5 12 v99-217 96.67 17 11 16 15 18 17 7 2 15 20 18 13 v99-236 125.95 4 3 4 8 4 3 1 1 7 2 2 2 v99-245 81.64 20 11 20 18 20 20 18 2 19 11 19 15 v00-50 123.99 6 3 2 2 1 1 1 7 2 5 3 3 b80-408 105.52 11 11 7 17 16 13 13 16 17 16 16 18 c323-68 119.28 8 8 10 6 5 5 7 14 4 3 3 20 v91-2 93.12 19 11 14 6 19 19 13 7 8 18 20 1 cp74-2005 94.83 18 11 11 2 14 14 16 12 3 7 10 4 v91-6 100.32 13 11 19 4 10 12 10 7 6 15 12 16 v91-8 99.41 15 11 7 1 11 10 7 2 1 12 11 9 v91-15 102.38 12 11 16 16 14 14 18 18 16 17 15 18 v98-62 129.10 1 3 12 18 6 7 1 1 18 9 6 10 v98-86 96.95 16 11 6 11 17 18 13 12 11 19 17 8 v98-120 129.00 2 3 12 9 3 4 1 11 9 1 1 17 v99-117 105.92 10 8 4 11 12 11 16 17 12 4 14 11 http://dx.doi.org/10.3923/ajps.2007.827.832 http://dx.doi.org/10.1590/s1415-47572008005000004 http://dx.doi.org/10.2298/hel1154067b http://www.infostat.com.ar http://www.infostat.com.ar http://dx.doi.org/10.1007/bf00040364 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2005.07-0193 http://dx.doi.org/10.1007/bf00024242 138 agron. colomb. 33(2) 2015 kang, m.s. and h.n. pham. 1991. simultaneous selection for high yielding and stable crop genotypes. agron. j. 83, 161-165. doi: 10.2134/agronj1991.00021962008300010037x karimizadeh, r., m. mohammadi, n. sabaghnia, and m.k. shefazadeh. 2012. using huehn’s nonparametric stability statistics to investigate genotype × environment interaction. not. bot. horti. agrobo. 40, 195-200. kaya, y. and s. taner. 2003. estimating genotypic ranks by nonparametric stability analysis in bread wheat (triticuma estivum l.). j. central eur. agric. 4, 47-54. ketata, h.y., s.k. yau, and m. nachit. 1989. relative consistency performance across environments. pp. 391-400. in: proc. international symposium on physiology and breeding of winter cereals for stressed mediterranean environments. montpellier, france. kiliç, h., m. akçura, and h. aktaş. 2010. assessment of parametric and non-parametric methods for selecting stable and adapted durum wheat genotypes in multi-environments. not. bot. horti. agrobo. 38, 271-279. mahtabi, e., e. farshadfar, and m.m. jowkar. 2013. non parametric estimation of phenotypic stability in chickpea (cicer arietinum l.). intl. j. agri. crop sci. 5, 888-895. mohammadi, r. and a. amri. 2008. comparison of parametric and nonparametric methods for selecting stable and adapted durum wheat genotypes in variable environments. euphytica 159, 419-432. doi: 10.1007/s10681-007-9600-6 mohammadi, r., a. abdulahi, r. haghparast, m. aghaee, and m. rostaee. 2007. nonparametric methods for evaluating of winter wheat genotypes in multi-environment trials. world j. agric. sci. 3, 137-142. nassar, r. and m. hühn. 1987. studies on estimation of phenotypic stability: tests of significance for nonparametric measures of phenotypic stability. biometrics 43, 45-53. doi: 10.2307/2531947 parmar, d.j., j.s. patel, a.m. mehta, m.g. makwana, and s.r. patel. 2012. non parametric methods for interpreting genotype x environment interaction of rice genotypes (oryza sativa l.) j. rice res. 5, 17-25. ostengo, s., m.b. garcía, c. díaz r., n. delgado, j.v. díaz, and m.i. cuenya. 2011. evaluación de la estabilidad de un cultivar de caña de azúcar (saccharum spp.) en diferentes ambientes agroecológicos a través de una técnica no paramétrica en tucumán, r. argentina. rev. ind. agric. tucumán 88, 21-26. rea, r., o. de sousa-vieira, a. díaz, m. ramón, r. briceño, j. george, and m. niño. 2014. interacción genotipo-ambiente en caña de azúcar mediante los modelos ammi y regresión de sitios en venezuela. rev. fac. agron. (luz) 31, 362-376. sabaghnia, n., h. dehghani, and s.h. sabaghpour. 2006. nonparametric methods for interpreting genotype × environment interaction in lentil genotypes. crop sci. 46, 1100-1106. doi: 10.2135/cropsci2005.06-0122 sabaghnia, n., r. karimizadeh, and m. mohammadi. 2012. the use of corrected and uncorrected nonparametric stability measurements in durum wheat multi-environmental trials. span. j. agric. res. 10, 722-730. doi: 10.5424/sjar/2012103-384-11 sabaghnia, n., r. karimizadeh, and m. mohammadi. 2014. graphic analysis of yield stability in new improved lentil (lens culinaris medik.) genotypes using nonparametric statistics. acta agric. slov. 103, 113-127. doi: 10.14720/aas.2014.103.1.12 sadeghi, m. and e. farshadfar. 2014. locating qtls controlling adaptation in agropyron using nonparametric stability statistics. int. j. biosci. 4, 208-216. segherloo, a.e., s.h. sabaghpour, h. dehghani, and m. kamrani. 2008. non-parametric measures of phenotypic stability in chickpea genotypes (cicer arietinum l.). euphytica 162, 221229. doi: 10.1007/s10681-007-9552-x shukla, g.k. 1972. some aspects of partitioning genotype-environmental components of variability. heredity 28, 237-245. doi: 10.1038/hdy.1972.87 thennarasu, k. 1995. on certain non-parametric procedures for studying genotype-environment interactions and yield stability. indian j. genet. 60, 433-439. zali, h., e. farshadfar, and s.h. sabaghpour. 2011. non-parametric analysis of phenotypic stability in chickpea (cicer arietinum l.) genotypes in iran. crop breed. j. 1, 85-96. http://dx.doi.org/10.2134/agronj1991.00021962008300010037x http://dx.doi.org/10.1007/s10681-007-9600-6 http://dx.doi.org/10.2307/2531947 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2005.06-0122 http://dx.doi.org/10.5424/sjar/2012103-384-11 http://dx.doi.org/10.14720/aas.2014.103.1.12 http://dx.doi.org/10.1007/s10681-007-9552-x http://dx.doi.org/10.1038/hdy.1972.87 determinacion del acido abscisico en papa (solanum sp.) como respuesta a bajas temperaturas abscisic acid determination in potato (solanum sp.) as a response to low temper~ture luz yineth ortiz 1, alejandro lópez.', clemencia gómez de encizo 2 y víctor julio flórez .' resumen en colombia, existen importantes áreas con amplio potencial agrícola, las cuales presentan restricciones ambientales para su utilización durante determinadas épocas del año, a causa de las heladas que provocan las bajas temperaturas. éste es el caso del altiplano cundiboyasence, en el cual el fenómeno en mención afecta, drásticamente, los cultivos hasta ocasionar disminución del rendimiento o perdidas totales. el presente trabajo tuvo como finalidad detectar la presencia de acido abscísico (aba) en las siguientes variedades de papa de la especie solanum sp.: 'capiro', 'única', 'chitagá', 'morita', 'pastusa', 'ica-zipa' y 'nativa' (silvestre). el análisis se hizo en el estadio de prefloración bajo condiciones de temperatura ambiente (-20°c) y expuestas a una simulación de helada (-4°c). para la extracción de aba, se recolectaron hojas del tercio superior de la planta y se sometieron a extracción líquido-líquido y, para su cuantificación, se utilizó el bioensayo de la inhibición del coleóptilo de trigo (triticun tensa vulgare l.), el cual se realizó por cromatografía de capa fina. entre las variedades estudiadas, se obtuvieron dos grupos de respuesta: susceptibles y tolerantes, las cuales están asociadas con la posible ausencia o presencia de aba. en las variedades 'ica-zipa' y 'chitagá' no se detectó la presencia de aba, como tampoco, se observó tolerancia a las bajas temperaturas. en las variedades 'capiro', 'pastusa', 'nativa', 'única' y 'morita', se observó mayor tolerancia a las bajas temperaturas. palabras claves: heladas, aba, bioensayo, cromatografía. summary there are many important geographical areas in colombia with a high agricultural potential. they have environmental constrains, however, to be used in certain periods during the year because of the low temperature. this happens in the cundiboyasence plateau, in which, this phenomenon affects dramatically the growing of potato crops up to the point of causing a decrease in production or total loss. the purpose of this trial was to determine the presence of aba in the following varieties of solanum sp.: 'capiro', 'única', 'chitagá', 'morita', 'pastusa', 'ica-zipa' and 'nativa'. the analysis was carried out in the pre-flowering period under an average environmental temperature of 20°c and exposed to simulated freezing conditions of -4°c. for the aba extraction, leaves were collected, and subjected to liquid-liquid extraction and to thin layer chromatography technique. for the quantification, the length inhibition of wheat coleoptile (triticum tensa vilgare l.) bioassay was used. in the study there were two kinds of response: susceptible and tolerant varieties. the varieties 'ica-zipa' and 'chitagá' form the first group in which tolerance to frost stress was not observed. the varieties of the second group: 'capiro ', 'pastusa', 'nativa', 'única' and 'morita' showed toíerance to low temperature. key words: frost, aba, chromatography, bioassay. introduccion en suramérica, el cultivo de papa se originó en la cuenca del lago titicaca (3.810 msnm), pero, aún, se desconoce su antigüedad. actualmente, la papa se cultiva para obtener el máximo rendimiento de tubérculos de alta calidad, es decir, con el objetivo final de producir tubérculos con el mayor contenido de masa seca (carbohidratos), depositada, en forma de almidón, el cual representa de 70 a 85% del peso del tubérculo. la papa es uno de los alimentos más importantes en el mundo y es un producto de consumo doméstico en los países productores. en colombia, la papa es el principal cultivo de producción de clima frío, ubicado en la región andina entre los 2000 y 3200 metros de altitud, la cual corresponde a los altiplanos fríos y a los páramos localizados, principalmente, en los departamentos de cundinamarca, boyacá, nariño y antioquía. en estas regiones, las bajas temperaturas son uno de los factores limitantes. además de la exclusión de extensas áreas para uso agrícola, cuando se presenta el fenómeno de la helada éste ocasiona pérdidas parciales o totales de las cosechas. entre los grupos de hormonas vegetales más estudiados en cuanto a estrés por enfriamiento se refiere, se encuentran el etileno y el ácido abscísico (aba); este último es una fitohormona que pertenece a los sesquiterpenoides de 15 carbonos, sintetizado por dos vías, una directa que parte del ácido mevalónico, la cual implica la ciclación y oxidación de un precursor de c 15 para formar al aba (davies, iq95). en la mayoría de las plantas superiores (quizás, en todas) la biosintesis del aba se realiza, por vía indirecta, o sea, por degradación de algunos carotenoides (c 40 ) presentes en plastidios. en la parte aérea, los cloroplastos contienen los carotenoides de los cuales se forma el aba, mientras que en raíces, frutos, embriones de semilla y otras partes del vegetal, los precursores del aba licenciado en química. universidad distrital francisco josé de caldas. e-mail: yineth_ortiz@latinmail.co corpoica. e-mail: menciso@corpoica.org.co profesor asistente facultad de agronomía. universidad nacional de colombia, a. a. 14490, bogotá. e-mail: vjflorez@bacata.usc.unal.edu.co agronomía colombiana, 2001.18 (1-2): 7-13 32 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 se encuentran en otros plastidios (zeervaart y creelman, 1988; azcon-bieto y talon, 1993). como, en las demás fitohormonas, la respuesta a aba depende de su concentración en el tejido, así como de la sensibilidad de éste a la hormona. los procesos de síntesis, catabolismo, compartimentación y transporte contribuyen a la concentración de la hormona activa en el tejido, en un determinado estadio de desarrollo de la planta (taiz y zeiger, 1998). los efectos que produce el aba en las plantas son: regulación y apertura estomática, latencia en yemas y semillas, inhibición de las síntesis de rna y proteínas e inhibición de muchas partes de la planta (coleóptilos, radículas, hojas, raíces, etc). las hormonas vegetales se encuentran en concentraciones muy bajas en las plantas y se caracterizan por poseer un bajo peso molecular. entre las propiedades conocidas del aba, la dispersión rotatoria (cornforth el al., 1965) y la espectropolarimetría (milborrow, 1967) resultan útiles para su identificación en muestras vegetales con bajo contenido de aba. para su separación y cuantificación, según flórez (1997), se utilizan técnicas que en orden creciente de eficiencia son los bioensayos (ohkuma el al., 1963; addicott el al., 1964; larque saavedra, 1975 y rodriguez el al., 1997), la cromatografia en sus diferentes modalidades y, en particular, la cromatografia líquida de alta eficiencia (hplc), siendo la más recomendada (during, 1977; durley el al., 1978), los inmunoensayos "enzyme likend immunosorbent assay" (ellsa) (weiler, 1984 y gutierrez, 1994), y los radioinmunoensayos (ria) (weiler, 1979). la inducción de la síntesis de aba es considerada como una adaptación al estrés por frío. en algunas localidades, el cultivo de la papa está expuesto a un estrés por enfriamiento, debido a las bajas temperaturas que producen las heladas, las cuales provocan daños en la planta, presentándose una flacidez en las hojas, debido a la infiltración del espacio intracelular con líquido y la pérdida de turgencia. algunas variedades son resistentes al frío, es decir, sobreviven a temperaturas de congelamiento inferiores a -40c. aunque muchas especies de papa pueden sobrevivir a varios grados bajo cero, aquéllas que mueren a temperaturas de congelamiento inferiores a -4°c son consideradas sensibles al frío. el presente trabajo se realizó con la finalidad de determinar cuáles variedades de papa (solanum sp.), de las sometidas a estudio, son tolerantes o susceptibles a bajas temperaturas, simulando una helada a -4°c y realizando, posteriormente, la extracción y cuantificación de aba en plantas de estas variedades. materiales y metodos el trabajo se realizó, bajo condiciones de casa de malla, en el centro de investigaciones de tibaitatá, corpoica, ubicado en el municipio de mosquera (cundinamarca) a 2550 msnm, con temperatura promedio anual de 14°c, 657mm anuales de precipitación pluvial, 9 horas de brillo solar de promedio diario y una humedad relativa del 80%. su ubicación geográfica es de 4° 42' latitud norte y 72° 12' longitud oeste. material vegetal para la extracción de aba, se utilizaron extractos foliares de las siguientes variedades de papa (solanum sp.): 'merita", 'capiro ', 'nativa' (silvestre), 'patusa', 'ica-zipa', 'chitagá' y 'única'. para el bioensayo, se utilizaron semillas de trigo (triticum tensa vulgare l.). tanto los tubérculos de las variedades de papa, como las semillas de trigo utilizadas, fueron suministrados por la colección de corpoica de tibaitata. químicos y equipos (±)ácido abscísico (aba) sigma, metanol 80%, polivinilpirrolidina (pvp), ácido sulfúrico 3n (h2s04), hidróxido de sodio in (naoh), acetato de plomo (coohpb), acetato de etilo (hcooch2ch3), hidroxitoluenobutilado (bth), solución tampón fosfato ph 8, ácido acético (cooh), sílica gel g60, isopropanol, amoníaco (nh 3 ), hipoclorito de sodio yagua destilada. para la simulación de la helada, se utilizó un fitotrón marca convirón. metodología en el método empleado para la extracción del aba en el presente trabajo, se tuvieron en cuenta las técnicas utilizadas por varios autores (milborrow y mallaby, 1975; dathe y semddner, 1978; glenm y kuo, 1972; passos, 1992; flórez y pereira, 1997 y rodriguez el al., 1997), lo mismo que para su cuantificación por medio del bioensayo de la inhibición del coleóptilo de trigo (triticum tensa vulgare l.)(passos, 1992; rodríguez et al., 1997 y flórez y pereira, 1997), en tejido vegetal de plantas de solanum tuberosum l. a temperatura ambiente (-20°c) y sometidas a una simulación de helada (-4°c). extracción y cuantificación para detectar la presencia de sustancias con actividad inhibitoria, como el aba, se recolectaron 5g de masa fresca de hojas del tercio medio de cada una de las plantas en estadio de prefloración. los extractos foliares se separaron por extracción líquido-líquido y por cromatografía de capa fina, sometiéndolos, posteriormente, al bioensayo de la inhibición en la enlogación del coleóptilo de trigo (triticum tensa vulgare l.). el material vegetal se maceró con ayuda de mortero y pistilo, agregando nitrógeno líquido. enseguida, la muestra macerada se colocó en un erlenmeyer con meoh 80% acidificado (0,5% ácido acético) más bth (40mg/l), en la proporción de 5g de masa fresca: 20ml de solución. la muestra se colocó en oscuridad y se agitó durante 24h a 4°c, se concentró en rotavapor, a temperatura inferior a 40°c, hasta la evaporación del metano!. se retomó a volumen conocido con solución tampón fosfato ph 8, se lavó tres veces con una solución de acetato de plomo al 4% y ácido acético al 0,5% y se filtró en cada lavado. al filtrado obtenido, se le adicionó pvp 50mg/ml de volumen original de la muestra y se filtró nuevamente. la solución obtenida se ajustó a un ph 2,5-3,0 con ácido clorhídrico o ácido sulfúrico 3n y se procedió a lavar la muestra tres veces con acetato de etilo, ester dietílico o cloroformo y se recolectó la fracción orgánica. por último, cl extracto se concentró hasta sequedad y se retomó a volumen conocido (2ml). para realizar el bioensayo de la inhibición del coleóptilo de trigo (triticum tensa vulgare l.) en cada una de las variedades, con los extractos obtenidos con la metodología ante2001 ortiz et al.: determinación del ácido abscísico ... 33 riormente descrita, se seleccionaron semillas de trigo por tamaño estándar y en buenas condiciones fitosanitarias. a continuación, se desinfectaron con hipoclorito de sodio al 10% durante 15 minutos y se lavaron cinco veces con agua destilada. el extracto se corrió en una placa de vidrio previamente preparada con 0,5mm de espesor de sílica gel g-60 (20g sílica:80ml agua) y activada a 110°c durante una hora. una vez aplicado el extracto en la placa, ésta se colocó en una cuba cromatográfica saturada, teniendo como fase móvil isopropanol con amoniáco yagua (6:2: 12 v/v). después de la evaporación de los solventes, la placa se dividió en cuatro columnas (repeticiones) y en diez filas, las cuales corresponden a los rfs o,l a 1,0. en cada uno de los rfs con su repetición correspondiente, se raspó la sílica de la placa y se colocó en una caja de petri de 8cm de diámetro, se pulverizó uniformemente, se cubrió con papel filtro no.1 y se adicionaron 4ml de agua destilada. para los tratamientos blanco y patrón, se tomaron ocho partes iguales: cuatro para el blanco y cuatro para el patrón. para el tratamiento blanco, solamente, se adicionó agua destilada y, para el patrón, se adicionó aba 10-3m; después de media hora, se procedió al montaje del bioensayo. se colocaron 10 semillas de trigo por caja de petri, las cuales se dejaron a temperatura ambiente y en oscuridad. la cuantificación de la fitohormona se realizó mediante una curva de calibración de aba (figura 1). para esta curva, se tuvieron en cuenta las concentraciones entre 20mg y 1oomga intervalos de 20mg, tres repeticiones y la longitud del coleóptilo de trigo. las mediciones de la longitud del coleóptilo, tanto para el bioensayo, como para la curva de calibración, se realizaron en tres muestreos (24h, 48h y 72h) y las muestras se compararon estadísticamente con el blanco y el patrón. 6 5 i 1( 8, '1: r = -o .831 07... os ·1 y = 3.7761 s + ·0.04486)( 'e 2... ~ <.'c¡ ...._______. .9 ==-----.o o 20 40 80 10060 concentración de aba(umoles} figura 1. regresión lineal de la curva patrón de aba. para su determinación en las siete variedades de papa isolanum sp.), antes y después de la simulación de la helada. análisis estadístico el diseño estadístico utilizado fue completamente al azar. se realizó un análisis de varianza (anov a) entre tratamientos y muestreos y se aplicó la prueba de comparación de tukey al 5% de probabilidad, utilizando el programa sas (statystical analysis system). cada bioensayo (experimento) constó de 12 tratamientos con cuatro repeticiones y tres muestreos (24h, 48h y 72h) por variedad, para antes y después de la simulación de la helada. la variable en estudio es la inhibición de crecimiento del coleóptilo de trigo, para la determinación de la concentración de aba. resultados y discusion teniendo en cuenta los promedios obtenidos entre los muestreos, en la prueba de tukey se observó que el mejor muestreo fue a las 72h (tercer muestreo), tanto antes, como después de la simulación de la helada, observándose las diferencias mínimas significativas (dms) entre muestreos; por esta razón, se presentan los resultados correspondientes a las 72h. se elaboraron gráficas con los porcentajes promedios de la inhibición del coleóptilo de trigo en relación con los rfs. en las gráficas, podemos observar que, por encima del blanco (100%) y hasta la línea superior del dms, corresponden los picos de promoción no significativos y, por encima de éste, corresponde a los picos de promoción significativos. por debajo del blanco y hasta la línea inferior del dms, corresponden a los picos de inhibición no significativos y por debajo de éste se encuentran los picos de inhibición significativos, que se pueden comparar con el patrón aba (lo-3m). variedades susceptibles la variedad 'chitagá', antes de la simulación de la helada (figura 2a), presenta una tendencia muy parecida al blanco, con ausencia de picos significativos de promoción o de inhibición. para la misma variedad, después de la helada (figura 2b), se presentó un pico promotor significativo en el rfo, 1con un porcentaje de 150% y, de forma semejante, a antes de la simulación de la helada, no se presentaron picos de inhibición significativos, ratificando, así, la ausencia de algún compuesto inhibitorio. para la variedad 'ica-zipa', antes de la helada (figura 2a), se presentan picos promotores significativos, con el mayor porcentaje de promoción (272,5%) en el rfo,6. después de la helada, no se observan picos de promoción ni de inhibición significativos (figura 2b), lo cual indica, también, que, en esta variedad, se presenta ausencia de aba con respecto al blanco. por la técnica utilizada, no se detectó la presencia de sustancias inhibitoras en las variedades 'chitagá' e 'ica-zipa'. entre estas sustancias, se destaca el aba, el cual promueve la síntesis de compuestos asociados con el ajuste osmótico y, por consiguiente, la planta carece de defensas contra los diferentes tipos de estrés ambientales, tales como el ocasionado por las bajas temperaturas (davies, 1995). experimentalmente, se observó que estas variedades murieron después de haber sido sometidas al estrés ocasionado por la simulación de la helada. la muerte en las plantas como respuesta al estrés por enfriamiento está relacionada con los cambios que experimentan las membranas cuando responden al frío. a medida que disminuye la temperatura de las plantas que son sensibles al enfriamiento, los lípidos de las membranas celulares se solidifican (se cristalizan) a una temperatura crítica que está determinada por la proporción que guarda entre 34 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 hio a 110 b ,~ 14(1 ..... ~ 12(1 .,;1(10 ~~ 'e i 80 ~~ 10 ~~ ~b4(1 ~ 2(l '" var. 'chitag a' ,~... var. 'ica-zipa' (l (1,(10.1 0.2 0.3 (la 0.5 (1.6 0.7 011 (l.9 1,(1 aba 10-~m rf 140 b figura 2. inhibición observada en la fracción ácida, por el bioensayo de la elongación del coleóptilo de trigo en extractos foliares de 5g de masa fresca de papa, en estadio de prefloración, en las variedades 'chitagá' e 'ica-lipa'. a = antes de la simulación de la helada. b = después de la simulación de la helada aba 10-~m e (l,(l 0.1 0.2 (1.3 oa 0.50.6 0.7 (l1l 0.9 1,(1 rf 30(1 a ,~... so o fl----r--¡ .ji n o lj o (figura 3b), se presentan picos de inhibición significativos entre los rfs 0,5 a 0,7 y 0,8 a 0,9, siendo el de mayor porcentaje de inhibición el rfo,5 a 0,6, con el45 %, evidenciando la probable presencia de un compuesto inhibidor estimulado por las bajas temperaturas simuladas. la variedad 'pastusa' (figura 3a), pese a que presentó picos de promoción significativos, no presentó picos de inhibición antes de la helada; sin embargo, después de la simulación de la helada, se observan picos de inhibición significativos entre los rfs 0,6 a 1,0 (figura 3b), con porcentajes de inhibición entre 41,7% y 51,0%. evidenciándose, también para esta variedad, la presencia de sustancias inhibitorias estimuladas por la simulación de la helada. para los extractos de la variedad 'única' antes de la simulación de la helada (figura 3 a), se observan picos de promoción los ácidos grasos saturados y los insaturados. esta temperatura crítica causada en la fase de transición que convierte el líquido en cristales resulta ser equivalente a la temperatura que causa el daño generado por el enfriamiento. el aumento en la proporción de los ácidos grasos insaturados o de la cantidad de esteroles hace que la membrana siga funcionando a temperaturas bajas (salisbury,1993). -~ o 0,(1 0.1 c z o s e a o.s o.g 0.7 e a 0.9 1,(1 ab a 10 m rf variedades tolerantes en el extracto correspondiente a la variedad 'nativa', antes de la simulación de la helada, no se observan picos de promoción, ni de inhibición significativos (figura 3a); entre tanto, en el cromatograma obtenido después de la simulación de la helada (l,(l (l.1 0.2 0.3 (la o.s 0,6 (l.7 0.8 0.9 1,(1 aba10-~m rf 2001 ortiz et al.: determinación del ácido abscísico ... 35 !j, .,;o b 8j 1-w a .e .e 1-wtlj} ~ ~ '{¡i} .2 »:jo .---. n lj o"e_lj c:j lf ~~ ~~ ~ j.:-.f.z.c3} .z. o 3}~ o ~ .......... ..... ""''l!= n:¡: €t}.z. 'o .z. 'o €t} 'o 'o lj l.....ic ;fl -*:lo c eo o -*:lo ..... .....z .l} zs.... .... .l} aba 1~rlll:c z o ~i} ~ 1 ~2 ~ ~ ~4 c:-!o~€o ~7'~:; ~'!ro asa 1~rill rf o o.oe, 1 c.. .20. ~ il4 c..o!ile. 0.7' 1}.:30. '!1.i} r1 .:iin ao ol }5!} .:¡;; .z. ~~~'o ~ .-. 2-!01}º-i:".t: c ¡'}i} 'o :3 <..' :¡: 1~' y. 'o 'o 11}1}s ~.__. "" -!oi} ..:..,.. o:¡; 0.0 e, 1 0..2 o. ~ 0.4 o. -!o o. e.0.7' 0.:3 o. '!1.0 r1 1} c:i} c:1 c:.2c:~ ~4 c:-!oc:e. ~ 7' c::3 c:'!ve rf v.u.r. 'nativa' o aba »-~rlll figura 3. inhibición observada en la fracción ácida, por el bioensayo de la elongación del coleóptilo de trigo en extractos foliares de 5g de masa fresca de papa, en estadio de prefloración, en las variedades 'nativa' 'pastusa' y 'única'. a = antes de la simulación de la helada. b = después de la simulación de la helada o var. 'pp, stusa' o --!oi} 0.0 o. 1 0..2o. ~ c..4 o.-!o o.€oo.7' 0.:3 o.'!1.0 r1 var. 'unicp,' 36 agronomía colombiana a lfio b ,...---, ,i 140 r==v b 't'!'n ~ 120.silo ~¡loo'63 's 80 :e:e fio~b~ 40 ~ .,; 20 140 vol. 18' nos. 1-2 120 :20 -3 o aba 10 m o.q 0.1 0.:2 0.3 0.4 0.5 (1.6 0.7 0.8 0.9 1.q rf o o.q 0.1 (1.:2 (1.3 0.4 (1.5 (1.6 (1.7 (1.8 (1.9 1.q aba 10-~m rf var 'ca piro' significativos entre los rfs 0,1 a 0,6, correspondientes a porcentajes entre 305,8% a 336,2%. en tanto que, después de la helada (figura 3b), se observan picos de inhibición significativos entre los rfs 0,0 a 0, 1;0,3 a 0,4; 0,5 a 0,7 y0,8 a 1,0, indicando síntesis de compuestos inhibidores después de producirse la simulación de la helada. en la variedad 'capiro', antes de la simulación de la helada (figura 4 a), no se presentan picos de inhibición significativos y se observa un pico de promoción significativo en el rfo,4 a 0,5, con un porcentaje del 134,9%. después de la helada (figura 4b), se evidencia un pico significativo de inhibición entre los rfs 0,8 a 0,9, con un porcentaje del 38,5%; indicando, también para esta is(l a lfi(l 14(l 2(1 (1 -3 aba 10 m (i.q (l.1 (1.:2 (1.3 (1.4 (i.s (1.6 (1.7 (1.8 (1.9 1.q rf b -l aba 10 m (1 (i.q (l.1 (1.:2 (1.3 (1.4 (1.5 (1.6 (1.7 (1.8 (1.9 1.q rf var 'morltai figura 4. inhibición observada en la fracción ácida, por el bioensayo de la elongación del coleóptilo de trigo en extractos foliares de 5g de masa fresca de papa, en estadio de prefloración, en las variedades 'capiro ' y 'merita'. a = antes de la simulación de la helada. b = después de la simulación de la helada variedad, la síntesis de compuestos con actividad inhibitoria específica para el bioensayo, como resultado del fenómeno de estrés simulado. la variedad 'morita', antes de la helada (figura 4 a), no presenta picos ni de promoción ni de inhibición significativos. sin embargo, después de la simulación de la helada (figura 4 b), presenta un pico de inhibición significativo entre los rfs 0,9 y 1,0, con un porcentaje del 74,9%, inhibición menor que la de las variedades anteriores, pero indicando que hubo síntesis de compuestos inhibidores. las variedades tolerantes a la helada fueron las de mayor concentración de sustancias inhibidoras entre los rfs 0,5 a 0,9 2001 ortiz el al.: determinación del ácido abscísico ... 37 (harbone, 1984 y saavedra, 1993), probablemente aba, registradas de acuerdo con la curva de calibración (figura 1). en orden descendente son: 'capiro', 75,93mm, en equivalentes de aba (rfo,9); 'pastusa', 68,35mm, en equivalentes de aba (rfo,8)? y 'nativa', 65,45mm, en equivalentes de aba (rfo,6). estas vanedades, experimentalmente, volvieron a las condiciones óptimas inmediatamente después del estrés. las variedades menos tolerantes fueron 'merita' y 'única' con 64,78mm, en equivalentes de aba (rfo,8) y 58,54mm, en equivalentes de aba (rfo,9), respectivamente. estas dos variedades, después de la simulación de la helada, volvieron a condiciones normales durante 15 días, muriendo poco después. por la especificidad de la extracción (fracción ácida) y del bioensayo de la inhibición del coleóptilo de trigo (triticum tensa vulgare l.), es posible asociar la actividad inhibitoria detectada entre los rfs 0,5 a 0,9, en cada una de las variedades, con la presencia de aba, ya que, según harbone (1984), ésta es la región donde se localiza el ácido abscísico, en un sistema de cromatografia de capa fina, similar al desarrollado en el presente trabajo. al someter las plantas a un estrés por enfriamiento, éstas pueden presentar una deformación biológica elástica,. produciendo cambios en la función de la planta, la cual restituye su nivel óptimo cuando el estrés biológico ha cesado (~evitt, 1980). la resistencia a las heladas se basa en la tolerancia a la formación del hielo extracelular (taiz y zeiger, 1998) y, por consiguiente, a la deshidratación severa o a evitar el congelamiento, en especial al sobreenfriamiento. una fitohormona que hace posible que la planta sea resistente es el aba; este compue~to actuaría como un mensajero bioquímico en la planta sornenda a condiciones de estrés y se ligaría a un receptor molecular específico localizado en el plasmalema celular y el complejo hormona-receptor desencadenaría una serie de pasos metabólicos en el citoplasma celular, hasta la síntesis de los compuestos encargados del ajuste osmótico, ciertamente prolina (ducan y widholm, 1991), permitiendo que la planta sobreviva al fenómeno. así, en principio, tanto mayor sea su capacidad de sintetizar estos compuestos, tanto mayor s~rá su capacidad de tolerancia y, en é.ste caso, al. estrés p.or bajas temperaturas. es común que los cnstales de hielo comiencen a formarse en los espacios extracelulares y que el agua, presente en las células, se salga al difundirse y se condense .en las crecientes masas de hielo. cuando estos cristales de hielo se funden en las plantas que son resistentes al frío, el agua regresa a las células y éstas reinician su metabolismo. en las plantas que no están aclimatadas, puede ocurrir algún ?año en la membrana y en otros componentes celulares y, por eso, el metabolismo no puede reiniciarse y el agua no vuelve a entrar íntegramente a la célula (sakai y larcher, 1987). agradecimientos los autores expresan sus agradecimientos al programa nacional de ecofisiología vegetal de corpoica. a los doctores marcos daquinta, director de biotecnología vegetal y romelio rodríguez, asistente del departamento de bioquímica y a todo el personal del programa de investigación y producci~n de biotecnología vegetal de la universidad de ciego de avda en cuba, por sus valiosos aportes de las investigaciones realizadas en este centro. literatura citada addicot, f. t., h. r. carns, 1. l. lyon, d. e. smith y 1.l. mcmeans. on the physiology of abscisins. proc. fifth intem. confo plant growth regulators. paris edition du cnrs. 687703.1964 alcon -bieto 1.y m. talon. fisiología y bioquímica vegetal. iberoamericana mcgraw-hill, nueva york, 581p. 1993 conforth,1. w, b. v. milborrow, g. ryback y p. f. wareing. chemistry and physiology of dormins in sycamore. nature, 205: 1269-1270. 1965 dathe, w. y g. semddner. distribution ofgibberellins and aba in different fruits parts of ryes (secale cereale l.). pftanzen physiol., 178:440-442. 1978 davies, p. plant hormones. physiology, biochemistry and molecular biology, kluwer academic publishers, london, p. 140-155.1995 ducan, d. r. y 1. m. widholm. proline is not the primary determinant of chilling tolerance induced by manitol or abscisic in regenerable maize callus cultures. plant physiol., 95: 128487.1991 düring, h. analysis of abscisic acid and 3 indole-aceti~ ac!d from fruits of vitis vinifera l. by high pressure liquid chromatography. experientia, 33: 1666-1667. 1977 durley, r. e,t. kannangara y g. m. simpson. analysis of abscisins and 3-indolacetic acid in leaves of sorghum bicolor by high performance liquid chromatography. can. 1. bot.,56:157-161.1978 florez r., v. 1.análisis hormonal en plantas: tendencias actuales. agronomía colombiana, 14(2):144-147. 1997 florez r., v. 1. y m. f. d. a. pereira. estudo do controle fotoperiódico e hormonal da floracao em solidago x l.uteus, tesis de doctorado, universidad estatal de campinas unicamp,campinas,brasil,154p.1997 . glenm,1. l. y c. c. kuo. use ofinsoluble polyvinylpyrrohdone for purification of plant extracts and chromatography of plant hormones. phytochemistry, 11:345-351. 1972 gutierrez, m. métodos avanzados en fisiología vegetal y e~perimental. méxico: instituto de recursos naturales. colegio de pos graduados en ciencias agrícolas, p. 43-~3. 1994 harbone, 1. b. phytochemical methods: a guide to modem techniques ofplant analysis. chapman and hall, hong kong, p.4-117.1984 . larque, a. studies on hormonal aspects of plant grow~h 111 relation to chemical and environmental treatments. tesisde doctorado, universidad de londres. 216p. 1975 levitt,1. response ofplants to environmental stresses. vol. 1-11, academy press, london, p.55-88. 1980 . . . milborrow, b. the identification of(±) abscisin ii (± dormin) in plants and measurement ofits concentrations. planta, 76:93113.1967 milborrow,b. yrmallaby. occurrenceofmethyl(±)abscisate as an artefact ofextraction. 1. exp. bot., 26:74 i-48. 1975 ohkuma, k., o. e. smith, j. l. lyon y f. t. addicott. abscisin 11,an abscision accelerating substance from young cotton fruit. science, 142:1592-1593. 1963 passos, p. métodos analíticos e laboratoriais em .fisiologia vegetal. embrapa. p. 187-190. 1992 38 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 rodrlguez, m. y a. saa vedra. el bioensayo de la inhibición del crecimiento del coleóptilo de trigo (triticum aestium l.). agrociencia, 42:27-34. 1980 rodriguez, r., 1. sanchez y o. gonzalez. empleo de reguladores del crecimiento en la adaptación de vitroplantas y estacas de ixora coccinea c.v. gullermina. agrícola vergel, 190:555-558.1997 saa vedra, a. aislamiento y cuantificación de los reguladores del crecimiento vegetal. fisiología vegetal experimental, trillas, méxico, p. 117-123. 1993 sakai, a. and w. larcher. frost survival ofplants. springerverlag, berlin, heidelberg. 1987 salisbury, f. b. y c. w. ross. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica. méxico. 759p. 1993 taiz, l.y e. zeiger.. plant physiology, 2a. ed., sinauer associates inc. publishers, massachusetts, 988p. 1998 weiler, e. w. inmunoassay of plant growth regulators. annual review ofplant physiology, 25:85-95. 1984 weiler, e. w. radioinmunoassay for the determination of free and conjugated abscisic acid. plant, 144: 255-263. 1979 zeevaart, j. a. y e. a. creelman. metabolism and physiology of abscisic acid. annual review ofplant physiology and plant molecular biology, 39: 439473.1988 received for publication: 14 november, 2014. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.47239 1 grupo de investigacion para el desarrollo empresarial agroindustrial sostenible (ideas), universidad pedagogica y tecnologica de colombia (uptc). tunja (colombia). soniaplizarazo@gmail.com 2 corporacion centro de innovacion del tropico alto sostenible (cei3tas), universidad pedagogica y tecnologica de colombia (uptc). tunja (colombia) 3 department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) agronomía colombiana 33(2), 244-252, 2015 physicochemical and morphological characterization of potato starch (solanum tuberosum l.) as raw material for the purpose of obtaining bioethanol caracterización fisicoquímica y morfológica del almidón de papa (solanum tuberosum l.) como materia prima con propósito de obtención de bioetanol sonia patricia lizarazo h.1, germán gonzalo hurtado r.2, and luis felipe rodríguez c.3 abstract resumen in colombia, there are geographic areas where the potato crop is the principal economic product. the diversity of potato varieties, has resulted in differences in sizes and in chemical and physical compositions. these variables are defined by genetic factors, agricultural practices, and climatic and soil conditions. the physical characteristics of the different potato varieties are directly related to aspects of production and performance, unlike the chemical composition and morphology of starch granules, which define the nutritional quality and industrial use. in this research, an analysis of the physicochemical and morphological properties of native starches from six potato varieties was carried out, forming a pilot study for the selection of promising varieties for ethanol production. for this purpose, the samples were dried to constant weight. the ash, amylose and amylopectin contents showed significant differences between the varieties. similarly, differences were observed in the shape and size of the granules, variables that inf luenced the gelatinization temperature and viscosity of the final products. these variations in the physicochemical properties and morphology of the starches may affect the use of starch and in the production of ethanol. en colombia existen zonas geográficas donde el cultivo de papa es el principal producto de su economía. la diversidad de variedades de papa, hacen que posean diferencias en tamaño, composición química y físicas. estas variables están definidas por el factor genético, prácticas de cultivo, condiciones climáticas y de suelo. las características físicas de las diferentes variedades de papa están directamente relacionadas con los aspectos de producción y rendimiento, a diferencia de la composición química y la morfología de los gránulos del almidón, los cuales definen la calidad nutritiva y su uso en la industria. en esta investigación se realizó el análisis de las propiedades fisicoquímicas y morfológicas de los almidones nativos provenientes de seis variedades de papa, constituyéndose en un estudio previo para la selección de variedades promisorias para la obtención de etanol. para lo cual, las muestras fueron secadas hasta alcanzar un peso constante. el contenido de cenizas, amilosa y amilopectina muestran diferencias significativas entre las variedades. igualmente, se observaron diferencias en la forma y tamaño del gránulo, variables que incidieron en la temperatura de gelatinización y la viscosidad de los productos finales. estas variaciones en las propiedades fisicoquímicas y morfología de los almidones, pueden incidir en el uso del almidón así como en la obtención de etanol. key words: starch gra nu les, potato products, v iscosit y, morphology, amylose, amylopectin. palabras clave: gránulos de almidón, productos de la papa, viscosidad, morfología, amilosa, amilopectina. the area’s soil type, climate and growing conditions. diseases, pests and duration of production cycles also affect potatoes (pertuz, 2004). in boyaca colombia, there are regions where different potato varieties are grown, characterized by their variability in size, density and chemical composition (barrientos and ñústez, 2014; lizarazo et al., 2015). these variables, if they are well defined by the genetic factor, also depend on agricultural practices, climatic conditions and soil type. introduction the potato (solanum tuberosum l .) is composed of components that provide energy to those who consume it, providing macro and micronutrients and substances such as water, cellulose, hemicellulose, pectin, glycoalkaloids, organic acids, and enzymes, among others. after a harvest, tubers contain on average 80% water and 20% dry matter (60% of which is starch (pertuz, 2004)). the composition can be modified by factors such as variety, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.47239 mailto:soniaplizarazo@gmail.com 245lizarazo h., hurtado r., and rodríguez c.: physicochemical and morphological characterization of potato starch (solanum tuberosum l.) as raw material... the variables that affect the suitability of a product for the potato processing industry are defined by the starch content (amylose and amylopectin), which inf luences the quality and classification for different industrial processes, in which sugars as the most important elements, it is found in greater amounts in the f lesh of the tuber (singh et al., 2005). with so many variations, it follows that a difference can be seen in the morphology of starch granules. starch possesses various applications: it is used for reinforcing fabrics, as an adhesive and binder, as a sizing agent (polishing, gloss and firmness) in the textile industry, paints, lacquers and varnishes and as a fermentation substrate, among others. among the advances in research, the use of “surrogates”, low calorie fat, thermoplastic and biodegradable materials has been reported. however, many of these uses, seen in the food industry and, others, depend on the properties of the colloids of two components, amylose and amylopectin, which behave as a molecular constituent determining to the size, structure and function that is intended to (wang and white, 1994; villacrés, 2004; costas, 2009). in general, native starches are used because they regulate and stabilize the texture of foodstuff and because of their thickening and gelling properties. however, when used under other conditions to produce other products, it is necessary to identify their performance against variables such as temperature, pressure and ph. it is important in determining its functionality, since it cannot infer the behavior against thermal decomposition, high retrogradation and syneresis (amani et al., 2005; bello-pérez et al., 2009). according to the above, the conditioning of potato starch is one of the more important phases of bioethanol production. dry starch must be hydrated, adding hot water, in order to obtain a mixture with not more than 40% solids, in a stage called gelatinization; its purpose is to make it more suitable for the availability of sugars (lucas et al., 2013). starch can be converted into glucose via hydrolysis. the main advantage of the enzymatic process, as compared to acid hydrolysis (sassner et al., 2006). the enzymatic process has two consecutive phases, denominated liquefaction and saccharification, where amylases and glucoamylases and, enzymes are involved, respectively. similarly, thermostable amylases act efficiently during the liquefaction process, producing molecules with a different number of glucose units (castaño and mejía, 2008). subsequently, in the saccharification stage, glucose syrup is produced from dextrins and finally the alcoholic fermentation, with the main purpose of obtaining ethanol and carbon dioxide. the overall objective of this study was to determine the physical, chemical and morphological characteristics of the starches from six potato varieties grown in boyaca (colombia), with the purpose of evaluating their viability as feedstock for the production of bioethanol under laboratory conditions. materials and methods the experiment and measurements were carried out at the biological control laboratory attached to the faculty of agricultural sciences of the universidad pedagogica y tecnologica de colombia (uptc) in tunja (boyaca, colombia). moreover, the morphological analysis of the starch granules with electronic scanning calorimetry and polarized light microscopy was carried out at the universidad nacional de colombia (bogota) in the laboratories of the faculty of sciences department of chemistry. this study used an experimental design with a bi-factorial arrangement completely random distribution. the first factor corresponded to the studied potato varieties and the second to the hydrolysis conditions for the production of bioethanol. the laboratory tests were developed in duplicate. we worked with six potato varieties, which came from the central province of boyaca, colombia. this area is characterized as being a potato production center, whose municipalities mostly have an altitude of around 2,843 m, a 12.9°c average temperature, 78% relative humidity and 700 and 2,000 rain of precipitation mm year-1 (porras and lópez, 2004). potato varieties were selected according to their productivity, agricultural supply commercial importance (tab. 1). the tubers were chosen plots established by producers recognized that it was harvested and randomly took 2 kg of tubers for the different experimental tests. table 1. origin of the studied potato varieties (s. tuberosum). variety hometown diacol capiro ventaquemada ica unica ventaquemada ica purace ventaquemada tuquerreña siachoque parda pastusa ventaquemada merengo o marenga* siachoque * clone not is registered as variety (ñústez, 2011). 246 agron. colomb. 33(2) 2015 process for the extraction of native starch the potato tubers were classified by health, cleaned and manually peeled. the starches were obtained according to the method described by singh and singh (2001), using 1 kg of each of the varieties, which was fractionated, and the product was placed in distilled water with sodium metabisulfite (35 g/100 l). then we proceeded to the extraction of starch, washed several times with distilled water until the eff luent was clear liquid (singh and singh, 2001). the starch was allowed to settle, decanted and filtered. the resulting paste was placed in a hot air oven at 40°c for 24 h. upon receiving the dry starch, it was passed through an attrition mill, cemotec® 1090 sample mill (höganäs, sweden), to reduce the particle size, sieved using a 100 mesh and, finally, stored in sealable bags, sealable, as described in fig. 1. the filtrate was allowed to stand and then it was decanted to recover the supernatant, the water was removed and filtered to remove the starch that may have been suspended in water. the resulting paste was spread out on trays that were placed in a hot air oven at 40 for 24 h. the obtained starch was transferred to a spray mill cemotec® 1090 sample mill (höganäs, sweden), to reduce the particle size. subsequently, the starch powder was sieved using 100 mesh to remove impurities. finally, it was stored in zip lock bags. the operations constituting this method are seen in fig. 1. physicochemical, compositional and morphological properties of the starches analysis the compositional analysis of the starches from the different varieties was conducted at the laboratory of food science, school of veterinary of the uptc using the aoac method (latimer, 2012). • ash: direct incineration (aoac 942.05) • crude fiber: weende (based on 668 ntc) • fat: soxhlet extraction (based on 668 ntc) • moisture and other volatile matter: thermogravimetry at 103°c (based on iso 6496). • crude protein: kjeldahl (based on ntc 4657) • carbohydrate: by difference. the bertrand volumetric method, which is based on precipitation separation after all reducing species different sugars (with saturated pb (ch3-coo)2 solution or hg (ch3-coo)2 was used for the determination of the total carbohydrates and na2co3). analysis of composition properties, morphological properties and gelatinization and retrogradation the evaluation of the functional properties was carried out using the following methodological procedure: quantification of amylose and amylopectin. the quantification of the amylose/amylopectin potato starch was performed by the calorimetric technique. the amylose fraction had affinity to the complex with iodine. the colored complex was quantified colorimetrically. starch granule morphology. this test was performed using the technique of high-resolution light microscopy, when preparing the solid tablet samples to facilitate the observation. polarized light microscopy. a microscope with polarized light, a 40x magnification and a digital camera were used. the starch samples were sprinkled on a microscope slide, a drop of distilled water was added, the samples were mixed with a spatula and a coverslip was positioned on top. the images were captured with pixel mixer, ver. 3.0 (pixela corporation, japan). gelatinization temperature. the grace technique was used (grace, 1977), 5 g of starch were weighed on a dry basis, which were dissolved in distilled water to a volume of 100 ml, the water was heated in a 250 ml beaker at figure 1. flow chart of the process for producing the potato starch. bare chopped bare rectificacion sedimentation extraction of starch fiber water washing the starch artificial drying reduction of particle dry starch reception raw materials washing classification 247lizarazo h., hurtado r., and rodríguez c.: physicochemical and morphological characterization of potato starch (solanum tuberosum l.) as raw material... 85°c and 50 ml of the suspension were placed in a 100 ml beaker, adding the sample in water at 85°c, and stirred constantly until the starch slurry until a paste is formed, continuously recording the temperature with a thermometer until it remained stable for several seconds, then the gelatinization temperature was read (grace, 1977). results and discussion the starch was obtained from the tubers in a state of optimum ripeness, which were harvested early in order to preserve the characteristics of the product. all of the starches were subjected to the same environment ensuring conditions of equilibrium in the laboratory. isolation of the native starch the results of the starch extraction, expressed as a percentage, are shown in tab. 2. the potato starch extracted from the different varieties presented a white except the merengo clone, which had a reddish color in solution, which was inhibited by the addition of metabisulfite at a concentration of 35 mg/100 ml. when drying the starch, it was ascertained that a temperature of 40°c is favored uniformly evaporating the water and higher temperatures formed a rigid surface (crust), which prevented uniform drying and enabled the growth of microorganisms that affect the lifespan of starches. table 2 shows that the yield of the native potato starch per 100 g of pulp on a dry basis was 8.79 g in ica unica variety and only 3.38 g for marengo variety. these results are relatively low, attributable to the characteristics of the variety (cáceres, 1991) and crop management (arias and arnaude de chacón, 2010). by contrast, the results found for the parda pastusa, diacol capiro and tuquerreña varieties were 14.04, 14.87 and 24.15 g, respectively, expressed as a high dry matter content, confirming a high correlation with the starch content (gómez and wong, 1998), which inferred its potential use in the production of bioethanol. analysis of composition properties, morphological properties and starch gelatinization physico-chemical properties. the tab. 3 presents the values for the composition of the native starches from the different potato varieties. the moisture content in the six potato starches ranged between 14.57 and 18.82% for the tuquerreña and marengo varieties, respectively. these results differ from information reported by other studies for native potato starches, ranging from 7.00 to 13.3% (hoover, 2001). this variation may be caused by the production system, low seed quality and improper use of crop management practices, among others (arias and arnaude de chacón, 2010; porras and lópez, 2004). the protein in the native starches showed no significant differences with values between 0.42 0.43%. the fat value was 0.35% for ‘tuquerreña’ and 0.32% in other varieties. these results are consistent with those reported in studies conducted on potato starch contents, which are between 0 and 0.05% (gunaratne and hoover, 2002). table 2. means, ranges, standard deviation and coefficient of variation of the starch extracted (g) from the five varieties and the potato clone. variety means minimum maximum standard deviation coefficient of variation* diacol capiro 14.87 14.02 15.72 0.85 0.7225 ica unica 8.79 8.33 9.25 0.46 0.2116 ica purace 13.81 13.10 14.52 0.71 0.5041 tuquerreña 24.15 23.26 25.05 0.89 0.8010 parda pastusa 14.04 13.03 15.05 1.01 1.0201 merengo o marenga 3.38 3.31 3.45 0.07 0.0049 * as we compare the dispersion between two or more variables together, or a single variable into two or more groups studied. table 3. proximate analysis of the native starch potato varieties. variety moisture (%) protein (%) fat (%) fiber (%) ash (%) total carbohydrates standard deviation coefficient of variation* diacol capiro 15.23 0.42 0.32 0.02 0.66 83.35 0.08 0.01 ica unica 17.20 0.43 0.32 0.02 0.87 81.15 0.33 0.11 ica purace 17.20 0.42 0.32 0.02 0.52 81.52 0.24 0.06 tuquerreña 14.57 0.43 0.35 0.02 0.53 84.09 0.94 0.88 parda pastusa 17.20 0.43 0.32 0.02 0.87 81.22 0.33 0.11 merengo o marenga 18.82 0.43 0.32 0.04 0.38 80.02 0.20 0.04 * as we compare the dispersion between two or more variables together, or a single variable into two or more groups studied. 248 agron. colomb. 33(2) 2015 values for the trace fiber of 0.015%, as reported by correa and giraldo (1995), were observed (correa and giraldo, 1995). the ash content in the starches showed highly significant differences, presenting a high content in ica unica and parda pastusa (0.87%). this increase in value, possibly related to the mineral content of the soil in which the plant material and product of the process of fertilization of the crop comes (devlin, 1989). these results are similar to those obtained in other studies, which have reported that the contents of phosphorus and calcium inf luence the final content of the ash (gunaratne and hoover, 2002). the ash content directly inf luences the content, product quality and suitability for industrial use of the starch (devlin, 1989). the reported ash values directly inf luenced the process of obtaining ethanol; some authors have indicated that interfere with the process of enzymatic hydrolysis; for this reason, it is essential to conduct an assessment of the gelatinization temperature. this ability is directly related to the process of enzymatic hydrolysis since it is difficult when there is a presence of amyl phosphoric ester (murgas and vásquez, 2013). functional properties. the proportion of amylose and amylopectin, affect the standing in the molecular structure of the granule, was closely related to the organization of these chains; the architecture of the granules and the presence of other substances that may interact and whose presence depends on the purity, efficiency extraction and affects its industrial uses (aparicio-trapala, 2003). table 4 presents the contents of amylose and amylopectin, highlighting the fact starch reached range of 9.95% for ‘diacol capiro’. for the ‘ica unica’, this value was 9.47% and the ‘ica purace’ had a range of 9.34%, presenting significant variations when compared with the tuquerreña, parda pastusa and marengo varieties since the values obtained corresponded to 18.13, 18.64 and 10.27%, respectively. table 4. contents of amylose and amylopectin in the starch of the potato variety tubers. variety amylose amylopectin diacolcapiro 9.95±0.26 90.15±0.42 ica unica 9.47±0.05 90.53±0.05 ica purace 9.34±0.07 90.66±0.06 tuquerreña 18.13±0.20 81.87±0.20 parda pastusa 18.64±0.06 81.34±0.03 merengo o marenga 10.27±0.78 89.03±0.18 the differences found in the amylose content, due to the variability between one variety and another, and how they do cultural practices, aspect affected by weather conditions and soil type (singh et al., 2003a). also, the amylose content is important because this potato component is responsible for gelling processes and starch retrogradation when a product undergoes a baking process (gunaratne and hoover, 2002), so that tubers with a low starch content, if diacol capiro variety possess ideal characteristics for industry pre-fried. therefore, it appears that the amylose/ amylopectin ratio was higher for the ‘parda pastusa’ and ‘tuquerreña’, and, therefore, stronger gels were obtained with a higher tendency for retrogradation, whereby the behavior of the starch paste in aqueous systems can depend on it, and other physical, chemical and mineral content features (sassner et al., 2006). the amylose and amylopectin chains of the potato starch differed not only in their physical properties but also in their proportions because the amylose was between 18.64 and 18.13% for the parda pastusa and tuquerreña varieties, respectively, as seen in tab. 4, while being compared with each other varieties showed that are mainly amylopectin sources. this indicates that glucose concentration is produced, as will hydrolyzing the starch to maltodextrins substrate necessary to be transformed by the yeast to ethanol in the fermentation stage. starch granule morphology. starch is composed of granules of different sizes (diameters between 10 to 100 µm) and shapes (round, elliptical, oval, lenticular or polygonal) depending on the biological source from which they are partly semi-crystalline and insoluble in water at room atmosphere (lideboom et al., 2004). its content of amylose and amylopectin, gelatinization temperature, gel consistency and texture, viscous behavior and thermal properties, allowing their use in the food industry (singh et al., 2005). figure 2 shows the images obtained through out the study of the micrographs for the native potato starches. as the regular forms of the native granules are round to ovoid and observed. these observations are consistent with those reported in the literature by various authors (gunaratne and hoover, 2002; singh et al., 2003b). in general, various sizes were found in the tested samples (4-20 μm), where larger granules predominated. several properties of starches are mainly related to the granule size, chemical composition, enzyme susceptibility, gelatinization crystallinity pulping properties, swelling and solubility (lideboom et al., 2004). polarized light microscopy. the native starch granules varied in shape and size from one species to another, but all of them had a common characteristic. thus, under the microscope and polarized light illumination, the starch 249lizarazo h., hurtado r., and rodríguez c.: physicochemical and morphological characterization of potato starch (solanum tuberosum l.) as raw material... grains stained with iodine presented a “maltese cross”, as illustrated in fig. 3, indicating the distinctive existence of a common internal order. when the granules were heated in excess water (pulping), the “cross” began to disappear, demonstrating that this molecular order is interrupted. the physical properties of starch -its stability and phase transformations, gels starch granules or raw, soft pastaare directly linked to the molecular order. figure 3, the native potato starch shows a typical ovoid and spherical forms; the analysis coincides with that reported by hoover (2001). similarly, starches showed a ‘diacol capiro’ ‘ica unica’ figure 2. morphology of the native starch granule of the potato varieties using the 500x high-resolution optical microscopy technique. ‘ica purace’ ‘tuquerreña’ ‘parda pastura’ clone merengo or marenga figure 3 granule morphology of the native potato starch using the technique of 40x polarized light microscopy. ‘diacol capiro’ ‘ica unica’ ‘ica purace’ ‘tuquerreña’ 250 agron. colomb. 33(2) 2015 birefringence, where the hilim was concentrically arranged and corresponded to the “maltese cross” (vásquez and tham, 2007). as a result, it follows that there was a high degree of molecular organization with radially arranged chains of amylose and amylopectin. the ‘capiro diacol’ and ‘ica purace’ starches presented a granule size larger than the other varieties, which was directly related to the variety. from observing the granules under a polarized light, it follows that the analyzed starches from the six potato varieties had their own distinctive characteristics. gelatinization temperature of the starch from the potato varieties. according to the temperatures reported in tab. 5, showed that inelastic pastes are still difficult to liquefy. this is due to the absence of the complexation phenomenon, aspects phenomenon is reported as occurring during cooking of starches from cereals, in which complexes are formed from fatty acid and amylose (singh et al., 2005). therefore, this phenomenon was evident in the obtained starches, with a high amylose content, when heated and carried gelatinization temperature, which gave more power to the gel form and this in turn required more energy to break (svegmark et al., 2002). table 5. gelatinization temperature for the potato starches according to the variety. variety initial gelatinization temperature (ºc) diacolcapiro 60 ica unica 55 ica purace 55 tuquerreña 50 parda pastusa 50 merengo o marenga 45 likewise, it was observed that, as the temperature increased, the starch granules increased in size due to their ability to swell to absorb water from the environment. notably, the initial size that is part differ from sample to sample as reported research sánchez and cardona (2005). therefore, it follows that the granule size inversely affects the gel point because, the greater the size of the smallest granule is the temperature, as in the marengo clone, in which the gel point reached 45°c, while for the ‘ica purace’ and ‘ica unica’ it was 55°c. for the parda pastusa and tuquerreña varieties showed a mean granule size among the six cultivars tested, as seen in fig. 3. also, the amylopectin hydrolyzed by chemical and enzymatic methods showed a reduced swelling power; swelling is a primary property of this and is controlled by the crystallinity of starches according to reports from tester and karkalas (1999). the slight difference in the solubility of the native potato starch with regard to cassava and maize, could be attributed to a lower amylopectin presence in the native corn and cassava starch. there is a possibility that the side branches (amylopectin) of the starch molecules and a lower grain size, facilitated the entry of water into the intermolecular spaces, increasing the solubility of the polymer, with a higher proportion of amylopectin the dissolution. this of course resulted in an increase of the solubility of the molecules in the water and in the stability of the viscosity. when starch granules are broken by agitation, this creates a number of fractions that play different roles, as well as properties of gelatinization and swelling of the granules; these fractions are: native granules, fragmented granules (ordered or gel forming) and soluble low molecular weight material. sorted fragments are derived from the broken walls of granules and have the highest level of integration in native structures; gel formers fragments behave as such in cold water and orderly lack integrity, while the produced fragments are broken, so it follows that branches formed from low molecular weight structures are produced. usable and necessary to perform the process of hydrolysis by action of the enzyme α-amylase (tester and karkalas, 1999), process required to obtain bioethanol condition. conclusions in general, the six analyzed potato varieties differed in terms of their shape, size, color and pulp, but the chemical composition did not change significantly, except for ash. the inferred a possible presence of amino phosphoric ester, which may interference with the action of the enzyme during the hydrolysis process, as reported by some authors. the starch content presented differences in the behavior of the physicochemical properties, the amylose/amylopectin ratio and the gelatinization temperature. this was directly related to the granule morphology, evidencing differences in the shape and size, as observed by using the high-resolution optical microscopy. from the results in potato varieties, it follows that the tested intrinsic and extrinsic properties of the potato varieties, behaved differently when exposed to temperatures, a prerequisite for obtaining ethanol. this is explained by the absorption capacity and the starch granule size in 251lizarazo h., hurtado r., and rodríguez c.: physicochemical and morphological characterization of potato starch (solanum tuberosum l.) as raw material... addition to the amylose, which can alter the structural order of resulting gels. in particularly, the starch content present in the different varieties showed versatility due to the physicochemical properties found for this functional polysaccharide. the parda pastusa and tuquerreña varieties, possessed the most desirable characteristics for the production of bioethanol at the absolute laboratory level. acknowledgement the authors acknowledge the support of the industrial economist and gladys cecilia funes. literature cited amani, n.g., a. kamenan, a. rolland-sabaté, and p. colonna. 2005. stability of yam starch gels during processing. afr. j. biotechnol. 4, 94 -101. aparicio-trapala, m.a. 2003. caracterización físico-química de los almidones nativos y modificadores de yuca (manihot esculenta crantz), camote (lpomeae batata (l) lam.) y plátano valery (musa cavendish). phd thesis. instituto tecnológico de veracruz, veracruz, mexico. arias, k. and o. arnaude de chacón. 2010. efecto de la fertilización química, orgánica y combinada sobre el rendimiento de la papa variedad granola. cultivos tróp. 60, 75-84. barrientos, j.c. and c.e. ñústez. 2014. difusión de seis nuevas variedades de papa en boyacá y cundinamarca (colombia) entre 2003 y 2010. rev. colomb. cienc. hortic. 8, 126-147. bello-pérez, l.a, e. agama-acevedo, l. sánchez-hernández, and o. paredes-lópez. 1999. isolation and partial characterization of banana starches. j. agric. food chem 47, 854-857. doi: 10.1021/jf980828t cáceres, j. 1991. aspectos tecnológicos del cultivo de la papa en el ecuador. fundagro, quito. castaño p., i.h. and c.e. mejía. 2008. producción de etanol a partir de almidón de yuca utilizando la estrategia de proceso sacarificación-fermentación simultáneas (ssf). vitae 15, 251-258. correa q., m.j. and j.a. giraldo o. 1995. diseño de un proceso batch para la obtención de dextrosa por hidrólisis enzimática del almidón. undergradute thesis. faculty of engineering, universidad del valle, cali, colombia. costas, g.b. 2009. structural transitions and related physical properties of starch. pp. 293-372. in: bemiller, j. and r. whistler (eds.). starch: chemistry and techonology. 3rd ed. academic press, oxford, uk. doi: 10.1016/b978-0-12-746275-2.00008-2 devlin, r. 1989. fisiología vegetal. 4rd ed. ediciones omega, barcelona, spain. gómez, r. and d. wong. 1998. procesamiento de la papa. rev. agroecol. indoagro 5, 4-7. grace, m. 1977. elaboración de la yuca. fao, rome. gunaratne, a. and r. hoover. 2002. effect of heat-moisture treatment on the structure and physicochemical properties of tuber and root starches. carbohydr. polym. 49, 425-437. doi: 10.1016/ s0144-8617%2801%00354-x hoover, r. 2001. composition, molecular structure, and physicochemical properties of tuber and root starches: a review. carbohydr. polym. 45, 253-267. doi: 10.1016/s0144-8617(00)00260-5 latimer, g.w. 2012. official methods of analysis of aoac international. 19th ed. aoac internationalm, gaithersburg, md. lideboom, n., p.r. chang, and r.t. tyler. 2004. analytical, biochemical and physicochemical aspects of starch granule size, with emphasis on small granule starches: a review. starch 56, 89-99. doi: 10.1002/star.200300218 lizarazo h., s.p., g.g. hurtado r., and l.f. rodríguez c. 2015. análisis técnico económico de la producción de bioetanol a partir de papa a nivel de laboratorio en boyacá. rev. colomb. cienc. hortic. 9, 97-111. doi: 10.17584/rcch.2015v9i1.3749 lucas a., j.c., c.a. cárdenas v., and v.d. quintero c. 2013. caracterización de harina y almidón obtenido a partir de plátano guineo aaaea (musa sapientum l.). acta agron. 62, 83-96. murgas t., j. and m. vásquez m. 2013. evaluación de la obtención de bietanol a partir del almidón de ñame (dioscorea rotundata, dioscorea alata y dioscorea trifida) mediante la hidrólisis enzimática y posterior fermentación. undergraduate thesis. faculty of engineering, universidad de san buenaventura, cartagena, colombia. ñústez l., c.e. 2011. variedades colombianas de papa. universidad nacional de colombia; fontagro; inia españa; red latinpapa, bogota. pertuz c., s.l. 2004. la papa (solanum tuberosum l.). composición química y valor nutricional del tubérculo. in: fedepapa, www. fedepapa.com/wp-content/uploads/pdf/memorias/podernutricional.pdf; consulted: may, 2015. porras, p. and g.y. lópez. 2004. guía ambiental para el cultivo de la papa. fedepapa; ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, bogota. sánchez, o.j. and c.a. cardona. 2008. trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks. bioresour. technol. 99, 5270-5295. doi: 10.1016/j.biortech.2007.11.013 sassner, p., m. galbe, and g. zacchi. 2006. bioethanol product ion ba sed on si mu lt a neou s saccha r i f ic at ion a nd fermentation of steam-pretreated salix at high dr y-matter content. enzyme microb. technol. 39, 756-762. doi: 10.1016/j. enzmictec.2005.12.010 svegmark, k., k. helmersson, g. ni lsson, p.-o. ni lsson, r . andersson, and e. svensson. 2002. comparison of potato amylopectin starches and potato starches inf luence of year and variety. carbohydr. polym. 47, 331-340. doi: 10.1016/ s0144-8617(01)00174-6 singh, j. and n. singh. 2001. studies on the morphological, thermal and rheological properties of starch separated from some indian potato cultivars. food chem. 75, 67-77. doi: 10.1016/ s0308-8146(01)00189-3 singh, n., j. singh, l. kaur, n. singh-sodhi, and b. singh-gill. 2003a. morphological, termal and rheologycal properties of starches from different botanical sources. food chem. 81, 219-231. doi: 10.1016/s0308-8146(02)00416-8 http://dx.doi.org/10.1021/jf980828t http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-746275-2.00008-2 http://dx.doi.org/10.1016/s0144-8617%2801%2900354-x http://dx.doi.org/10.1016/s0144-8617%2801%2900354-x http://dx.doi.org/10.1016/s0144-8617%2800%2900260-5 http://dx.doi.org/10.1002/star.200300218 http://dx.doi.org10.17584/rcch.2015v9i1.3749 http://www.fedepapa.com/wp-content/uploads/pdf/memorias/podernutricional.pdf http://www.fedepapa.com/wp-content/uploads/pdf/memorias/podernutricional.pdf http://www.fedepapa.com/wp-content/uploads/pdf/memorias/podernutricional.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2007.11.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.enzmictec.2005.12.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.enzmictec.2005.12.010 http://dx.doi.org/10.1016/s0144-8617(01)00174-6 http://dx.doi.org/10.1016/s0144-8617(01)00174-6 http://dx.doi.org/10.1016/s0308-8146(01)00189-3 http://dx.doi.org/10.1016/s0308-8146(01)00189-3 http://dx.doi.org/10.1016/s0308-8146(02)00416-8 252 agron. colomb. 33(2) 2015 singh, n., j. singh, l. kaur, n. singh-sadhi, and b. singh-gill. 2003b. morphological, thermal and rheological properties of starches from different botanical sources. food chem. 81, 219-231. doi: 10.1016/s0308-8146(02)00416-8 singh, n., l. kaur, n. singh-sodhi, and k. singh-sekhon. 2005. physicochemical, cooking and textural properties of milled rice from different indian rice cultivars. food chem. 89, 235259. doi: 10.1016/j.foodchem.2004.02.032 tester, r.f. and j. karkalas. 1996. swelling and gelatinization of oat starches. cereal chem. 73, 271-277. villacrés, e., b. brito, and s. espín. 2004. caracterización físico química, nutricional y funcional de raíces y tubérculos andinos. pp. 91-116. in: barrera, v.h., c.g. tapia, and a.r. monteros. raíces y tubérculos andinos: alternativas para la conservación y uso sostenible en el ecuador. instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias (iniap); centro internacional de la papa (cip), quito; lima. vásquez s., v.f. and t.r. tham. 2007. técnicas microscópicas y granos de almidón antiguos. archaeobios 1, http://dialnet. unirioja.es/descarga/articulo/2982291.pdf; consulted: may, 2015. wang, l.z. and p.j. white. 1994. structure and properties of amylose, amilopectin and intermediate materials of oat starches. cereal chem. 71, 263-268. http://dx.doi.org/10.1016/s0308-8146(02)00416-8 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2004.02.032 http://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/2982291.pdf http://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/2982291.pdf propagation and tisssue culture received for publication: 16 june, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 laboratory bioplasma, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). leidyrache@yahoo.com agronomía colombiana 30(2), 196-203, 2012 development of a germination protocol for blueberry seeds (vaccinium meridionale swartz) establecimiento de un protocolo para germinación de semillas de agraz (vaccinium meridionale swartz) camilo castro1, yamile olarte1, leidy rache1, and josé pacheco1 abstract resumen the blueberry is a plant with potential for national and international markets because its fruits have food and medicinal uses and it is an important source of sugars, antioxidants, vitamins and minerals. we developed a germination protocol of blueberry seeds, morphologically characterized the seeds, and assessed germination in vitro in four culture media (ms 1/3, 1/8 y 1/16 and distilled water) and ground mulch for ex vitro germination, taking into account: light conditions, temperature, seed storage periods and fruit ripening stage. we also assessed the hardening of the seedlings germinated in vitro in substrates with and without ground mulch. our results showed fruits with little seeds with 1.27±0.11 mm for length and 0.784±0.08 mm for width; and big seeds with 1.61±0.14 mm for length and 1.03±0.10 mm for width. the optimal conditions for seed germination were: in vitro culture using distilled water, continuous light and a temperature of 18±2°c, using stored seeds of a period less than one week from ripe fruits. the hardening and development of the seedlings was better using ground mulch. source photographic figs. 1-3: castro, c., y. olarte, l. rache, and j. pacheco. el agraz es una planta con potencial en los mercados nacionales e internacionales debido a que sus frutos tienen usos alimenticios, medicinales y son una fuente importante de azúcares, antioxidantes, vitaminas y minerales. se estableció un protocolo de germinación de semillas de agraz, caracterizando morfológicamente las semillas y evaluando su germinación in vitro en cuatro medios de cultivo (ms 1/3, 1/8 y 1/16 y agua destilada) y en tierra de capote para su germinación ex vitro, teniendo en cuenta: condiciones de iluminación, temperatura, periodos de almacenamiento de semillas y estado de madurez del fruto. además, se evaluó el endurecimiento de las plántulas procedentes de semillas germinadas in vitro en sustratos con y sin tierra de capote. los datos obtenidos indicaron que los frutos contienen semillas pequeñas de 1,27±0,11 mm de largo por 0,784±0,08 de ancho y grandes de 1,61±0,14 mm de largo por 1,03±0,10 mm de ancho. las condiciones óptimas para germinación de semillas fueron: cultivo in vitro en agua destilada, con iluminación continua y temperatura de 18±2ºc, utilizando semillas almacenadas durante un periodo menor a una semana y provenientes de frutos muy maduros. el sustrato tierra de capote fue más adecuado para el endurecimiento y desarrollo de plántulas. key words: in vitro, ex vitro, hardening, promising fruit. palabras clave: in vitro, ex vitro, endurecimiento, frutales promisorios. introduction vaccinium meridionale, known in colombia as blueberry, belongs to the ericacea family. it occurs in jamaica, venezuela, colombia and peru; growing at 1,800 (toro et al., 2002) to 3,500 m above sea level (m a.s.l.) (avila et al., 2007). v. meridionale is abundant in forests of pine and cypress, presenting an excellent development in acid soils with mycorrhizal associations (arjona, 2001). this species has a huge potential for the market because its fruits are an important source of sugar, antioxidants, vitamins b and c and minerals such as potassium, calcium and phosphorus. this fruits are used commercially (i.e. juices, jams, among others), medicinally (control of diabetes and digestive problems) in general by people and is a keystone species in restoration processes and soil remediation (vallejo, 2000; magnitskiy and ligarreto, 2007; avila et al., 2007; rache and pacheco, 2010). under natural conditions, the processes of seed germination and seedling development of the genus vaccinium are hampered by several factors such as fluctuating humidity, temperature and light; generating long germination processes and low numbers of seedlings (baskin et al., 2000). for satisfying the demand for seedling production 197castro, olarte, rache, and pacheco: development of a germination protocol for blueberry seeds (vaccinium meridionale swartz) of vaccinium, due to the fact that the organoleptic and nutritional properties of the fruit have attracted great interest in the establishment of commercial crops, it is necessary to develop new procedures for production of vegetative materials of this species. few studies have been reported on propagation from sexual seeds of this genus. studies on v. myrtillus, v. vitis-idaea (baskin et al., 2000), and v. reticulatum (yoshinaga, 1998) are known. on the other hand, for v. meridionale, there are no known in vitro studies on seed germination. currently, only some aspects have been studied about the morphology, anatomy and germination of the seeds (valencia and ramírez, 1993) and the effect of nitrate potassium, gibberellic acid and indoleacetic acid on the germination of colombian blueberry seeds under controlled conditions (magnitskiy and ligarreto, 2007). in this study, a protocol for the germination conditions in vitro and ex vitro of colombian blueberry seeds is reported for the first time, and appropriate conditions for the hardening of seedlings in a greenhouse were identified. materials and methods seeds. used in the different tests were obtained from blueberry fruits collected from plants in the municipality of ráquira (boyacá department). all samples were carried to the plants tissue culture laboratory (bioplasma) at universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) in tunja c ity. fruit pulps were fermented for 48 h to extract the seeds. to prevent contamination with fungi, all seed sets were cleaned for 10 min with carboxamide + dithiocarbamate (vitavax®) solution at 1 g l-1 with constant shaking. after that, we assessed the seed condition using a stereoscope, discarding the empty and smaller seeds. finally, the selected seeds were collected in glass containers and kept at ambient temperature (15-18°c daytime and 9-12°c nighttime). based on a set of 200 fresh extracted seeds, an amorphological analysis was carried out using an optic microscope (objective of 3.2, ocular x10 and micrometer). we assessed features such as: length, width, color, shape, and seed shell texture. furthermore, we took 100 fruits at random in order to determine the mean diameter of the fruit and mean amount of seeds per fruit. subsequently, the germination of the blueberry seeds was tested both in vitro and ex vitro as well as seedling hardening. in vitro germination. seed surface disinfection was carried out in a laminar flow chamber as follows: rinsed with tween® 20 solution (0.1%) for one min with constant shaking, rinsed with ethanol 70% (v/v) for one min, dipped in a mixed solution of sodium hypochlorite (0.525% w/v) and tween® 20 for 15 min, and finally two consecutive rinses with sterile distilled water. we carried out six tests as shown (tab. 1). the best processing for each test, that is the one that showed the highest percentage of germination and the least time of germination on the basis of the assessed variables (culture media, light conditions, seed storage, temperatures and state of fruit maturity), was used in the next test and so on, in order to determine the five most suitable conditions for seed germination. for each in vitro germination test, 600 seeds were randomly taken (big between 1.61 mm in length and 1.03 mm in width and small between 1.27 mm in length and 0.784 mm in width) and seeded in 12 glass bottles of 100 ml, with 50 seeds each. each test was repeated two times. the culture medium used was ms (murashige and skoog, 1962) with macroelements at 1/3 (rache and pacheco, 2010), 1/8 and 1/16 of its original concentration (nh4no3: 1650 mg l-1, kno3: 1900 mg l-1, kh2po4: 170 mg l-1, cacl2h2o: 440 mg l-1 and mgso4.7h2o: 370 mg l-1). the medium was adjusted to ph 5.8 and autoclaved 15 nain at 15 psi (121ºc). in the first test, the germination in 4 different culture media was assessed: sterile distilled water, ms 1/16, ms 1/8, ms 1/3 and ground-mulch (forest humus, tab. 1). in each culture medium, the seeds taken from very ripe fruit (referred fruit color) with one week of stored were seeded. these were kept with continuous light at 18±2°c. after five weeks, for each container with seeds seeded on ms, 2 ml of sterile distilled water was added. in the second test, the germination was assessed under 3 light conditions: continuous light, 16 h photoperiod (7080 μmol m² s-1; both provided by 75 w silvana lamps) and darkness. based on the results of the first test, the seeds were seeded in sterile distilled water; the other variables (temperature, seed storage and mature fruits) were the same as the first test (tab. 1). in the third test, germination was evaluated taking into account three periods of seed storage: one, four and 16 weeks under environmental laboratory conditions. the seeds were seeded in sterile, distilled water, were kept in continuous light with a temperature of 18±2°c; and seeds extracted from fruits very ripe were used (tab. 1). 198 agron. colomb. 30(2) 2012 of about 0.7 cm, colorless, undeveloped and without root hairs were replanted in each substrate in polystyrene trays (17 x 17 x 4 cm). the trays with seedling were covered with extensible, perforated paper and incubated for 12 weeks (in an incubation room) at a temperature of 22±2°c, with continuous illumination and irrigated every 48 h. in this study, we quantified features such as: percentage of viable seedlings, number of leaves, number of internodes, and seedling length. after 12 weeks, the seedlings that reached a length between 3 and 4 cm, with 8 to 10 short internodes and 10 to 13 leaves were transferred to a greenhouse. once transferred to a greenhouse, after one week, the extensible paper was gradually retired from the trays. subsequently, the seedlings were replanted in 8 x 15 cm plastic bags with substrate 3 (land: sand: rice hulls, 2:1:1), and irrigated weekly. after 12 weeks, we quantified the percentage of viable seedlings and the number and length increase of axillary shoots. statistical analysis. the set of experiments was conducted using a completely randomized design (dca). the obtained data were analyzed by anova and the f-test using the statistical package statgraphics® plus professional version 2.0 for windows. when the anova showed differences, a dhs tukey test (honestly significant difference) was applied with a confidence level of 95%. in the fourth test, we assessed the effects of four temperatures: 6, 18, 22 and 29±2°c, the seeds were seeded in sterile, distilled water and with continuous light. we used seeds stored for 1 week and extracted from very ripe fruits (tab. 1). in the fifth test, seeds from fruits in three maturity stages were used: immature (stage 1), mature (stage 2) and very ripe (state 3; fig. 1, tab. 1). the seeds were seeded in sterile, distilled water, with continuous light, a temperature of 18±2°c and stored for 1 week (tab. 1). in the sixth test, the best assessed conditions were determined for the five above tests, taking into account the highest germination percentage and the least time of germination; namely: sterile, distilled water, seeds extracted from very mature fruit, stored for 1 week, with continuous light and a temperature of 18±2°c (tab. 1). ex vitro germination. 600 seeds were planted in six polystyrene trays (17 x 17 x 4 cm), with ground-mulch and kept under greenhouse conditions (75-85% rh, day and nighttime mean temperatures of 18 and 12ºc, respectively). in both in vitro and ex vitro germination tests, the seeds were considered germinated when the radicle length reached 2 mm. we assessed the beginning of the germination (day when the first seed germinates) and its end (last day on which germinated seeds were recorded) and we calculated the total percentage of germination (ptg). the mean germination time (tmg) was calculated according to the equation 1 proposed by thompson (1970): tmg = ∑ niti / ∑ni (1) where, ti is the time elapsed in the culture and ni the number of germinated seeds in the time interval ti ti-1. we also recorded the period from seeding to the fall of the seed shell and cotyledon release. at the end of this period, the length of the germinated seedlings, the presence of root hairs, and the color of the hypocotyl and cotyledon were recorded. seedling hardening. we assessed the effect of three substrates carrying out replicates of each one: • only soil with abundant organic matter • land and soil with abundant organic matter, 3:1 • land, sand, and rice hulls, 2:1:1 from 200 vigorous seedlings of 1.0 to 1.5 cm of height which showed features such as fibrous roots, with a length table 1. tests for germination of colombian blueberry seeds. treatments tested test suitable conditions1 2 3 4 5 6 culture medium sterile distilled water x x x x x x x ms/16 x ms/8 x ms/3 x ground-mulch x light conditions continuous light x x x x x x x 16 h photoperiod x darkness x seed storage (weeks) one x x x x x x x four x 16 x temperature (ºc) 6 ± 2 x 18 ± 2 x x x x x x x 22 ± 2 x 29 ± 2 x state of maturity of fruit immature x mature x very mature x x x x x x x 199castro, olarte, rache, and pacheco: development of a germination protocol for blueberry seeds (vaccinium meridionale swartz) figure 1. colombian blueberry fruits at different stages of maturity. a, immature (state 1, green fruits); b, mature (stage 2, purple fruit); c, very mature (state 3, dark purple or black fruit). a b c table 2. size classes and number of seeds per colombian blueberry fruit. size classes length (mm) width (mm) seeds per fruit min mean max min mean max min mean max small 1.0 1.27±0.11 1.44 0.44 0.784±0.08 0.9 0 13.69 46 big 1.44 1.61±0.14 2.21 0.9 1.03±0.10 1.35 0 14.59 39 figure 2. chronological development of the germination process of colombian blueberry seeds. a and b: after day 14 of the culture, emergence of the radicle and hypocotyl elongation. c and d: after day 21, hypocotyl arcing formation and hypocotyl elongation. e and f: after day 28, hypocotyl arch straightens and cotyledons expand and begin rooting and g: after day 35 of the culture, seed coat falls, cotyledon leaves unfold and become green. figure 3. a, b and c. seedlings from newly germinated seeds. a. seedlings from small seeds (size one: 0.5 to 1.0 cm), b. seedlings from big seeds (size two: 1.0 to 1.5 cm), c. etiolated seedlings, these were gterminated from seeds in continuous darkness (size three: 1.5 to 2.0 cm). d, e and f. seedlings germinated in different substrates: d. substrate with abundant organic matter (1), e. land: substrate with abundant organic matter, 3: 1 (2) and f. land: sand: rice hulls, 2:1:1 (3). notice the differences in length and leaf development of seedlings in a substrate with abundant organic matter. a b c d e f a b c d e f g results morphological analysis showed four colombian blueberry seed shapes: oblong or ovoid, elliptical, orbed, and apiculate, with predominance from the oblong-elliptical shape (60%). given its size, a seed can be classified into two distinct groups: small with a mean dimension of 1.27 by 0.78 mm and big of 1.61 by 1.03 mm. in total, each fruit had 28 seeds (13.69 small ones and 14.59 big ones) on average (tab. 2); the fruits had a diameter from 7 to 11 mm with 28 seeds on average (maximum 64 and minimum 7). in vitro germination. the results obtained in the germination test are shown in tab. 3. in the first test, the total percentage of germination (tpg) and mean germination time (mgt) quantified in seeds cultured in different media and in a substrate with abundant organic matter showed differences that were statistically significant (p≤0,05). the highest tpg was obtained in seeds cultured in sterile, distilled water followed by ms/16 200 agron. colomb. 30(2) 2012 and ms/8, with a germinative expression embryo capacity inversely proportional to the concentration of salts in the medium. furthermore, the mgt in sterile, distilled water was the shortest (35.35 d), germination began at 14 d and ended at day 56, whereas in the ex vitro treatment with a substrate with abundant organic matter the mgt was 67.03 d, and germination began at day 35 and finished at day 126. in the second test, the light conditions positively affected the tpg (p≤0.05) but not the mgt, with continuous light giving a mgt shorter (34.38 d) than in darkness (45.51 d). germination began in continuous light and the photoperiod of 16 h at day 14 and in darkness at day 21 since these was cultured, whereas germination finished after day 84 in continuous light and at day 105 in the other photoperiod and darkness. in the third test, the different periods of seed storage significantly influenced the tpg (p≤0.05), which decreased drastically as the storage period increased. on the other hand, the mgt values were not affected by storage periods. the germination in seeds stored for 1 and 4 weeks began at d 14 of the culture and for 16 weeks, it began at day 21. in seeds stored for 1, 4 and 16 weeks, germination finished between days 91 and 98. table 3. in vitro germination of colombian blueberry seeds with different physical and chemical conditions. treatments tested onset of germination time (d ) end of germination time (d) tpg (%) mgt (d) culture medium sterile distilled water 14 56 640.00 c 35.35 a ms/16 42 105 63.50 c 61.01 c ms/8 42 105 63.00 c 64.28 d ms/3 42 77 48.00 b 58.48 b substrate with abundant organic matter 35 126 20.60 a 67.03 e light conditions continuous light 14 84 62.6 ns 34.38 a 16 h photoperiod 14 105 67.16 ns 36.03 a darkness 21 105 50.75 ns 45.51 b seed storage (weeks) one 14 98 72.66 c 36.94 ns four 14 91 37.50 b 38.24 ns 16 21 98 22.00 a 39.86 ns temperature (ºc) 6 ± 2 28 112 54.66 b 65.52 c 18 ± 2 14 91 81.00 c 33.50 a 22 ± 2 14 91 60.50 b 35.96 a 29 ± 2 14 119 10.83 a 58.62 b state of maturity of fruit immature 21 84 66.66 a 43.86 b mature 14 105 80.16 b 42.97 b very mature 14 84 83.50 b 33.26 a in the fourth test, the data showed an significant effect of the temperature on the tpg and mgt (p≤0.05); 18ºc showed the least performance of tpg and mgt than the others values assessed, in which tpg decreased and mgt was longer. the germination began at day 14 in treatments of 18, 22, and 29±2°c, and at day 28 for the treatment of 6±2°c. in seeds cultured at 18, 22 and 29±2°c, the germination finished between days 91 and 119 and for 6±2°c, it finished at day 112. in the fifth test, the seeds obtained from fruits in any of the three stages of maturity reached tpg up to 65%. significant differences were obtained between tpg and mgt (p≤0.05) (tab. 3), showing a positive correlation with the tpg and a negative relationship with the mgt. the germination began at day 14 in seeds of fruits in the 2nd and 3rd maturity states and day 21 in the 1st maturity state. in seeds of fruits of the first and third states, the germination finished at day 84and with the second maturity stage, at day 105; we observed that the seeds of fruits in the third maturity stage began and finished germination faster than the other stages. tpg, total percentage of germination; mgt, mean germination time. different letters within a column indicate significant difference (p≤0.05). ns, not significant. 201castro, olarte, rache, and pacheco: development of a germination protocol for blueberry seeds (vaccinium meridionale swartz) according to valencia and ramírez (1993), blueberry seeds show epigeal germination. in appropriate physicochemical conditions, the germination process begins with the emergence of the radicle between 14 and 21 d of culture and the cotyledon leaves are observed after 35 d (fig. 2). when the seed coat falls, the hypocotyl and cotyledon leaves exhibit a green color that changes to red. the roots were colorless, tiny, undeveloped and without root hairs. newly germinated seedlings reached a length between 0.5 and 2.0 cm and can be grouped as follows: from 0.5 to 1.0 cm (seedlings from small seeds, size 1, fig. 3a), 1.0 to 1.5 cm (seedlings from big seeds, size 2, and fig. 3b) and etiolated seedlings of 1.5 to 2.0 cm (size 3, fig. 3c). seedlings of the third size were obtained in treatments for germination in continuous darkness, showing elongated hypocotyl, a cotyledon leaf with limited development and almost complete absence of chlorophyll (yellowish seedlings). these abnormal characteristics disappeared when etiolated seedlings were exposed to light conditions, but some did not recover the color and died. seedling hardening. after 12 weeks in the incubation room, the viability percentage was higher in seedlings transplanted to substrate one (94%) than substrates two (36%) and three (44%). we found significant differences among the three assessed treatments, the seedlings transplanted to substrate 1 had the highest means in all the quantified variables (tab. 4). after 12 weeks in the greenhouse, seedlings showed vigorous growth with 99.5% of viability with a mean production of 1.12±1.39 of shoots and an increase in mean length of 4.31±2 cm. among the substrates used for hardening, the substrate with abundant organic matter showed a strong superiority in feasibility and development of seedlings than the other tested substrates (fig. 3d, e and f). discussion the size and shape variation observed in the colombian blueberry seeds agrees with that reported by valencia and ramírez (1993) for this species. according to dalling (2002), the variety of seeds of a species is the result of a series of adjustments to achieve a successful dispersion as well as of the seed space limitations for its development inside the fruit. therefore, the form of the blueberry seeds is related to space limitations within the fruit, with it being common to find a lot of seeds (x= 27 per fruit) in relatively small fruits (7 to 11 mm in diameter). besides, according to dalling (2002), fruits with several seeds have a higher likelihood of having at least one viable mature seed. mcginley (1993) indicates that environmental conditions can affect the number of seeds per plant and but not the size. on the other hand, dalling (2002) states that intraspecific variation of the seed size may be due to the number of seeds produced per fruit and particular environmental conditions. according to correa (2002), seeds of this species could be classified as not affected by light because they germinate in light and dark conditions. however, the differences between tpg and mgt quantified in continuous light, photoperiod and continuous darkness, indicate that the light factor affects the germination process. in turn, finch and leubner (2006) show that in most seeds, the germination is faster in conditions of light due to the presence of phytochrome in the seed embryonary axis. this pigment is presented two ways in the seed, pr (p660) is inactive and prf (p730) which induces germination. the tpg for the colombian blueberry was similar to that reported in previous studies in other species of the same genus such as v. myrtillus and v. vitis-idaea (tpg of 62 to 100%) in the presence of light and a temperature of 10 to 20°c (baskin et al., 2000). vadillo et al. (2004) highlighted the temperature and moisture of stored seeds as relevant variables to maintain seed viability. clearly, laboratory storage conditions are not suitable for seed maintenance for over a week, because when the storage period is prolonged, viability decreases. this decrease can be related, according to correa (2002), to the seminal deterioration during the storage, which produces strong changes in enzymatic amount and activity, degrading the nutritional reserves; according to pérez and martínez (1994), because of alterations in the substances responsible of metabolism. these effects may be related table 4. effects of substrate type on seedling viability, length, production of leaves and internodes. substrate type viability (%) leaves per seedling internodes per seedling length (cm) per seedling 1 94 c 10.77±4.29 c 8.68±2.93 c 2.58±1.13 b 2 36 a 6.15±1.92 b 3.77±1.90 b 0.68±0.32 a 3 44 b 4.47±1.59 a 2.27±1.61 a 0.46±0.36 a different letters within a column indicate significant difference (p≤0.05). 202 agron. colomb. 30(2) 2012 to the constant metabolic activity inside the seeds in the conditions of the study, which somehow, negatively influenced the process of seed germination of blueberries stored longer than one week. in previous studies carried out by medina and lobo (2006), the colombian blueberry was quantified in greenhouse conditions with 70% germination in seeds stored for four months in a cold room at 0°c and humidity of 5%, after 60 d of culture; magnitskiy and ligarreto (2007) in the same species, quantified 29 and 38% germination in seeds without pretreatment (seeds without imbibition in solutions with 200-500 mg l-1 of potassium nitrate or gibberellic acid) and stored during 30 d at 5°c, within the fruit or not, after 35 d of culture. yoshinaga (1998) recorded seeds of v. reticulatum with a good germination percentage after a storage period of 6 to 12 months to 1.1°c. obviously, temperature proved to be the most influential physical factor on blueberry seed germination. its effect is due to the ability to influence the activity of enzymes that regulate the rate of biochemical reactions that occur inside the seed after its rehydration. in blueberry seeds, 18°c was the most suitable temperature at which the enzyme activity was carried out efficiently, stimulating the highest percentage of germination. we found that seeds exposed to 29±2°c showed a relative dormancy and that a transfer to a temperature of 22±2°c, rebooted their germination. the physiological maturation of seeds is related to the ptg (correa, 2002). with the results obtained in this study, we evidenced a clear relationship between fruit maturity and seed physiological maturity. this result agrees with otegui et al. (2007), due to the fact that the germination rate increases with fruit maturity. bridgen (2001) highlights the importance of finding the optimum state for seed collection, because an immature embryo does not have an accurate development. however, some seeds are able to germinate long before reaching full maturity (correa, 2002). the ptg obtained in seeds from green blueberry fruit showed an early ripening even with an immature appearance. during seedling hardening, it was observed that the composition of the substrate is an important factor for the development of the cauline and radical. clearly, the substrate with abundant organic matter was the most suitable for hardening of colombian blueberry seedlings. these results can be associated with the features found in this kind of substrate such as high porosity, high water retention, good aeration, low ph and fine texture along with mycorrhizae, largely responsible for seedling vigor (valencia and ramírez, 1993). furthermore, these characteristics are part of the natural ground where colombian blueberry grows (subparamo and paramo) (rangel, 2000). moreover, the feasibility of colombian blueberry seedlings in the substrate with abundant organic matter during hardening is probably due to the facility to develop a fibrous, thin, shallow root system that is characterized by a shortage of root hairs (malik and cawthon, 1998). this helps to anchor and expand the roots among the fine particles. the protocol effectiveness of our work for hardening of colombian blueberry seedlings was evidenced by the high proportion (99.5%) of viable seedlings with vigorous development characterized by an adequate number of axillary shoots with sufficient elongation. conclusions the optimum conditions for in vitro germination of colombian blueberry seeds were: use of sterile, distilled water, continuous illumination and a temperature of 18±2°c, seeds stored for 1 to 7 d and from very mature fruit. the ex vitro establishment and development of colombian blueberry seedlings was successful when a substrate with abundant organic matter was used. acknowledgments the authors thank the universidad pedagógica y tecnológica de colombia-direction of investigation and the municipality of tinjacá (boyacá department, colombia) for financial support for the development of this research and the members of the research group bioplasma-uptc for their continued collaboration. literature cited arjona, b. 2001. el mortiño o agraz (vaccinium meridionale, ericacea): como planta promisoria en la región del parque arví (antioquia, colombia). in: seminario de plantas promisorias. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia. medellin (colombia). ávila, h., j. cuspoca, g. fischer, g. ligarreto, and m. quicazán. 2007. caracterización fisicoquímica y organoléptica del fruto de agraz (vaccinium meridionale sw) almacenado 1 a 2 °c. rev. fac. nal. agron. medellin 60(2), 4179-4193. baskin, c., p. milberg, l. andersson, and j. baskin. 2000. germination studies of three dwarf shrubs (vaccinium, ericaceae) of northern hemisphere coniferous forests. rev. can. j. bot. 78 (12), 1552-1560.  bridgen, m. 2001. a non destructive harvesting technique for the collection of native geophyte plant species. herbetia, j. bulb. soc. 56, 51-60. 203castro, olarte, rache, and pacheco: development of a germination protocol for blueberry seeds (vaccinium meridionale swartz) correa, j. 2002. fisiología de semillas y plántulas. monografía. universidad nacional de colombia, medellín. 153 p. 52-54. dalling, j. 2002. ecología de semillas. pp. in: guariguata, m. and g. kattan (eds.). ecología y conservación de bosques neotropicales. editorial tecnológica de costa rica, puerto rico. finch, w. and g. leubner. 2006. seed dormancy and the control of germination. new phytol. 171, 501-523. magnitskiy, s.v. and g.a. ligarreto. 2007. el efecto del nitrato de potasio, del ácido giberélico y del ácido indolacético sobre la germinación de semillas de agraz (vaccinium meridionale swartz). rev. colomb. cienc. hortíc. 1(2), 137-141. malik, r.k. and d.l. cawthon. 1998. effects of irrigation water quality, soil amendment, and surface mulching on soil chemical changes in a rabbiteye blueberry (vaccinium ashei) planting. in: http://www.tamucommerce.edu/coas/agscience/res-dlc/ blueberr/blue.html; consulted: march, 2012. mcginley, m.a. 1993. variation in reproductive characteristics of poa pratensis across a succesional chronosequence. tex. j. sci. 45, 105-108. medina, c. and m. lobo. 2006. colecta, conservación y caracterización de diversas poblaciones de vaccinium meridionale (mortiño), presentes en los bosques altoandinos de la jurisdicción de corantioquia para promover su utilización sostenible. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). rionegro (colombia). murashige, t. and f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bio-assays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 437-497. otegui, m., c. sorol, a. fleco, and g. klekailo. 2007. madurez fisiológica, germinación y conservación de semillas de guayabito (psidium cuneatum camb. myrtaceae). rev. bras. sementes 29 (3), 160-169. pérez, f. and j.b. martínez. 1994. introducción a la fisiología vegetal. ediciones mundi prensa, madrid. rache, l. and j.c. pacheco. 2010. propagación in vitro de plantas adultas de vaccinium meridionale (ericaceae). acta bot. bras. 24 (4), 1086-1095. rángel, o. 2000. colombia diversidad biótica iii: región de vida paramuna. unibiblos, instituto de ciencias naturales. universidad nacional de colombia, bogota. toro, j.l., g.l. vanegas, and peláez. 2002. flora de los páramos y bosques altoandinos del noroccidente medio de antioquia. corantioquia, medellin, colombia. thompson, p.a. 1970. characterization of the germination, response to temperature of species and ecotypes. nature. 225, 827-831. vadillo, g., m. suni, and a. cano. 2004. viabilidad y germinación de semillas de puya raimondii harms (bromeliaceae). rev. peru. biol. 11(1), 71-78. valencia, m.l. and f. ramírez. 1993. notas sobre la morfología, anatomía y germinación del agraz (vaccinium meridionale sw). agron. colomb. 10(2), 151-159. yoshinaga, a. 1998. storing seeds of some native rain forest plants: some simple methods. pp. 28-32. in: hawaiian native plant propagation database. college of tropical agriculture and human resources. university of hawaii, manoa. effects of land use on soil co2 flux in the paramo de guerrero, colombia received for publication: 01 july, 2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.58791 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). dcpenaq@unal.edu.co 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 3 department of geography, university of north carolina. chapel hill, nc (united states). agronomía colombiana 34(3), 364-373, 2016 effects of land use on soil co2 flux in the paramo de guerrero, colombia efectos del uso del suelo sobre el flujo de co2 del suelo en el páramo de guerrero, colombia diego peña-quemba1, yolanda rubiano-sanabria2, and diego riveros-iregui3 abstract resumen the andean paramo is an important global carbon sink and has a fundamental ecological function of capture, regulation and supply of water resources. the soil co2 eff lux is a natural process through which the carbon is released into the atmosphere by molecular diffusion. the aim of this study was to establish the effect of different land use and soil managements practices over co2 eff lux in the paramo de guerrero, using the soil respiration chamber technique. we evaluated five different land covers present in the paramo de guerrero (paramo vegetation, pasture, two tillage cover and potato crop). our results show that soil respiration was lower in the paramo (0.42 g co2 m-2 h-1) than in the others land uses, probably due to the higher moisture content (57.1% on average). the tillage practices showed a primary physical effect, continued by the increase of the velocity of biological and chemical processes drived by soil microorganisms, such as microbial respiration and organic matter mineralization. this study demostrates that moisture and soil temperature were not the main drivers of co2 f lux in the conditions of the paramo de guerrero, but the agricultural management and the land use affect differentially the accumulation and release dynamics of soil organic carbon to the atmosphere. el páramo es un importante sumidero de carbono global y además tiene funciones ecológicas fundamentales de captura, regulación y suministro del recurso hídrico. el f lujo de co2 del suelo es un proceso natural a través del cual el carbono es liberado a la atmosfera por difusión molecular. el objetivo de este trabajo fue establecer los efectos de diferentes usos y prácticas de manejo del suelo sobre el f lujo de co2 en las condiciones del páramo de guerrero, usando la técnica de cámara de respiración portátil de suelo. se evaluaron cinco diferentes coberturas del suelo presentes (vegetación de páramo, pastura, dos lotes arados recientemente y cultivo de papa). nuestros resultados muestran que la respiración en suelo fue más baja en el páramo (0.42 g co2 m-2 h-1) que en otros usos del suelo, probablemente debido al alto contenido de humedad (57,1% en promedio). las prácticas de labranza mostraron un efecto físico principal, seguido por el aumento de la velocidad de procesos biológicos y químicos conducido por los microorganismos del suelo, tales como la respiración microbiana y la mineralización de la materia orgánica. este estudio demuestra que la humedad y la temperatura del suelo no son los controladores principales del f lujo de co2 del suelo en condiciones del páramo de guerrero, pero el manejo agrícola y los cambios del uso del suelo afectan diferencialmente la dinámica de acumulación y liberación del carbono orgánico del suelo a la atmósfera. key words: agricultural soil management, carbon sinks, climate change, soil respiration, tillage. palabras clave: manejo agrícola del suelo, sumideros de carbono, cambio climático, respiración de suelos, arado. physical properties due to the breakdown and degradation of soil aggregates, which changes negatively the structure and the porosity, and generate a decreasing in the capacity of water retention and co2 capture, traits associated to high contents of organic matter, that play a key role in the function of water regulation (buytaert et al., 2006b) and carbon sequestration. in general, the soil is an important carbon (c) sink and under the paramo conditions this storage capacity is high, due to the low redox potential, water content and humid climate. the carbon dioxide (co2) f lux is a natural process by which c is released into the atmosphere through soil introduction the dense alpine vegetation called the “paramo” have a fundamental ecological function of capture, regulation and water resources provision as an important socio economic service of water supply in the andean ecosystem for different uses. however in the last decades, agricultural activities in these high mountain ecosystems have been dramatically intensified (buytaert et al., 2006a), becoming the main cause of paramos degradation (poulenard y podwojewski, 2000), altering and decreasing their potential for delivery of ecosystem services provision and regulation. agriculture at the paramos cause a damage in soil 365peña-quemba, rubiano-sanabria, and riveros-iregui: effects of land use on soil co2 flux in the paramo de guerrero, colombia respiration (rs) (fiener et al., 2012; oyonarte et al., 2012; pacific et al., 2008; riveros-iregui et al., 2008), which includes two components, autotrophic and heterotrophic respiration (balthazar et al., 2015; riveros-iregui et al., 2008). rs has a high spatial variability associated to changes in land use, geomorphological position and climate conditions (davidson, 2006; oyonarte et al., 2012). few studies have researched the inf luence of geomorphological position as a determining factor in soil respiration (fiener et al., 2012; riveros-iregui et al., 2008). likewise, the effects of land use changes over co2 f lux have been rarely analyzed (wang y fang, 2009). some authors report the inf luence of vegetation cover (iqbal et al., 2008; xiao-zeng et al., 2013), and the effects of the land use change from natural vegetation to agriculture with different management practices altering the co2 eff lux (liu et al., 2011; motavalli et al., 2000; oyonarte et al., 2012; zhang et al., 2013). in the surrounding paramos from bogota d.c., there are no studies that associate the soil respiration response to the different land use changes and soil management practices. the aim of this study was to establish the effect of different land use and soil managements practices, as also edaphoclimatics and geomorphologics conditions, on co2 eff lux in the paramo de guerrero located at the municipality of tausa, department of cundinamarca, colombia. thirty six measurement sites of rs were taken in a watershed of approximately 1,500 ha, to answer the following questions: 1) are the edaphoclimatic conditions and geomorphological position the main drivers of soil co2 f lux? and 2) are the land cover change and use the main regulators of soil co2 eff lux and c in the paramo de guerrero? materials and methods location this study was conducted in the watershed of guandoque’s river with a total extension of 1,508 ha. that fall into the neusa reservoir located at 7 km to the southeast (fig. 1). the watershed is located at 65 km to the north of bogota in the municipality of tausa, cundinamarca department, colombia. the climate is classified from a very cold to extremely cold, between semihumid, humid and very humid, with bioclimatic paramo’s f loor, low land paramo and andean highlands (igac, 1997). we selected thirty six measuring sites in transects (fig. 2) under five different vegetation covers based on cover and landuse classification map from the guandoque’s watershed (peña, 2015). the cover presented in the study area included, clean pasture (pennisetum clandestinum), potato crops (solanum tuberosum), paramo coverage (includes espeletia sp., shrubland or dense grassland cavendishia nitida, clusia multif lora, drimys granadensis. according to morales et al. (2007) other species are presented in the area miconia sp., weinmannia sp., clusia sp., ilex kunthiana y drimys granadensis. two field plots with different soil preparation management were included in this study. figure 1. location of the study area: municipality of tausa, cundinamarca (colombia). 366 agron. colomb. 34(3) 2016 figure 2. topographic profiles of the measuring transect. a. transect 1; b. transect 2, and c. transect 3. of 30-40 cm when starting the experiment, followed by 1 rotavator pass to a depth of 10-20 cm approximately one month after), pasture and paramo coverage. transect 3 (t3): tillage field plot (with previous potato crop coverage, 1 pass of rotavator to a depth of 10-20 cm, about three months after the potato crop harvesting, and 1 month after the beginning), potato crop and pasture. reference plot: fragmented forest coverage without agricultural intervention, situated in the same watershed and in the same altitudinal range of t2 and t3 (the reference plot was used just to compare the total organic carbon contents). edaphoclimatic and geomorphological characteristics soil sampling and description was done by means of detailed observations on excavated holes of 50 cm (width) × 50 cm (high) × 50 cm (deep). the internal characteristics were described (peña, 2015), and as a result we found majority of soil are derived from volcanic ashes, order andisol. for the external characteristics of soil, the methodology proposed by the instituto geográfico agustín codazzi was followed (igac, 2014). the transect 1 (t1) was located in the highest elevation area of the watershed, in artesa relief type, with a difference in elevation of 30 m, approximately, among the different sampling sites, while for the transects t2 and t3 the differences among sampling sites were 140 and 100 m, respectively (fig. 2), both transects in terraces relief type and f luvio-lacustrine hills. although there are differences in elevation, t2 and t3 are located in the same climate, classified as very cold (temperature between 8 and 12°c), while transect t1, is located in an extremely cold weather (temperature between 4 and 8°c). field measurements the experiment was conducted from january 12, 2014 until march 27, 2014. the rs was measured in the 36 sampling sites with three replicates per plot, every measurement was taken every 2-7 d, for a total of 1,620 co2 eff lux data. rs measurements were carried out with a portable infrared gas analyzer egm-4 with a 0-2.000 ppm range (environmental gas monitor, pp systems, uk) and the soil respiration chamber src-1 with a calibration range of 0-9,99 g co2 m-2 h-1 (pp systems, uk). measurements were performed after 120 s of co2 concentration stabilization in the src-1 chamber with f lux adjustment done by the quadratic regression (peña, 2015; riveros-iregui et al., 2008). on each monitored site the soil moisture (m3 m-3 × 100) was recorded with the hydrosense ii (cambell scientific) portable measurement system and the soil temperature was registered at 12 cm depth (reotemp). the rs was measured in the t1-11 t1-10 t1-9 t1-8 t1-7 t1-6 t1-5 t1-4 t1-3 t1-2 t1-12 t1-1 t2-11t2-10 t2-9 t2-8 t2-7t2-6 t2-5t2-4 t2-3 t2-2 t2-12 t2-1 topographic profile t2 el ev at io n (m a .s .l. ) distance (m) 3,450 3,425 3,400 3,475 3,525 3,500 3,550 0 200 400 600 800 1,000 b t3-11 t3-10t3-9 t3-8 t3-7 t3-6t3-5 t3-4t3-3 t3-2 t3-12 t3-1 topographic profile t3 el ev at io n (m a .s .l. ) distance (m) 3,350 3,325 3,300 3,375 3,425 3,400 3,450 0 200 400 600 800 1,000 c topographic profile t1 el ev at io n (m a .s .l. ) distance (m) 3,550 3,575 3,625 3,600 3,650 0 200 400 600 800 1,000 a transect 1 (t1): paramo coverage, without agricultural use. transect 2 (t2): tillage field plot (with previous fallow coverage, soil tillage was done with 1 pass of disc plow to a depth 367peña-quemba, rubiano-sanabria, and riveros-iregui: effects of land use on soil co2 flux in the paramo de guerrero, colombia multiple comparison of means from different levels of transect factor. results soil co2 eff lux variability associated with edaphoclimatic conditions in addition to the differences in altitude, the slopes recorded in t1 are lower than those of t2 and t3 (fig. 3), these slope conditions acting together with climate generated the differences in soil moisture. the soil moisture content (hs) and soil temperature (ts) showed a strong negative linear correlation (-0.78), and the transect t1 was the one with the highest moisture and lowest temperature (fig. 3). soil co2 eff lux in t1 was lower (0.42 g co2 m-2 h-1) than the f lux of t2 and t3 (0.48 y 0.43 g co2 m-2 h-1, respectively), also had the lowest variation coefficient (t1=30%, t2=46% and t3=43%), related with the homogeneity in cover type in t1, while t2 and t3 had 3 different covers (fig. 4). transect t1 registered the highest moisture content (57%) and the lowest average temperature (11.2 °c) between the three measuring transects. while the moisture recorded in transects t2 and t3 was 27% and 31% respectively and the averages temperature in both transects was 14ºc. the effect of the independent variable “transect” on the dependent variables co2 eff lux, ts and hs was significant, and based on the results of wilks’ lambda and pillai’s trace (pr>f = <0.0001) test, the null hypothesis was rejected, which indicated the inf luence that geomorphological position has on edafoclimatic conditions (ts and hs) for each site and co2 eff lux. 12-25% 25-50% 12-25% 12-25% 7-12%3-7% + 0-3% soil moisture through the slope transect s oi l m oi st ur e (% ) 40 30 20 50 70 60 80 t1 t2 t3 a soil temperature transect s oi l t em pe ra tu re ( °c ) 16 15 14 13 12 11 10 9 8 b 17 19 18 20 t1 t2 t3 c soil moisture transect s oi l m oi st ur e (% ) 60 50 40 30 20 10 0 70 90 80 100 t1 t2 t3 b soil respiration transect c o 2 ef flu x (g m -2 h -1 ) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.9 1.2 1.1 1.3 t1 t2 t3 a 36 sampling sites of 1×1 m approximately, marked with a colored ribbon to avoid disturbance. total organic carbon in addition to the description, disturbed samples were collected to measure the total organic carbon (toc) at different depths, 5, 20 and 50 cm, by using the dry total combustion method (elemental analyzer), the toc was also quantifying for the forest fragmented cover use as reference. data analysis to contrast the null hypothesis, which states that the independent variable transects (geomorphological position) has no effect on the response variables (co2 f lux, soil temperature and soil moisture), the multivariate analysis of variance manova was used as an extension of the analysis of variance (anova) for some response variables (peña, 2002). the bonferroni test was used to calculate figure 3. soil moisture content variability, in relation to the slope of transects t1, t2 and t3 in the paramo de guerrero (colombia). figure 4. co2 flux variability, soil moisture content and temperature in t1, t2 and t3 transects in the páramo de guerrero, colombia. 368 agron. colomb. 34(3) 2016 with the bonferroni test the effects among transects were contrasted for each soil variable. table 1 shows that co2 f lux in t1 transect had significant differences with the t2 transect, but not with the t3 transect, while t2 showed significant differences with t3 (fig. 4). in table 2 it was observed that there were significant difference regarding moisture content among transects, while tab. 3, shows that there were only significant differences in soil temperature between t1 and the other two transects (fig. 4), nevertheless, there was no difference in ts between t2 and t3 transects. table 1. bonferroni test for contrast among transects for co2 flux variable. transects comparison differences between means simultaneous confidence limits 95% t2 t3 0.05036 0.00284 0.09787 * t2 t1 0.05127 0.00195 0.10059 * t1 t3 -0.00091 -0.05036 0.04853 * p 0.05 table 2. bonferroni test for contrast among transects for hs variable. transects comparison differences between means simultaneous confidence limits 95% t1 t3 26.565 23.729 29.401 * t1 t2 29.936 27.107 32.764 * t3 t2 3.37 0.645 6.096 * * p 0.05 table 3. bonferroni test for contrast among transects for ts variable. transects comparison differences between means simultaneous confidence limits 95% t2 t3 -0.4216 -0.9233 0.0802 t2 t1 2.342 1.8212 2.8628 * t1 t3 -2.7636 -3.2857 -2.2415 * * p 0.05 although there were significant differences regarding the edaphoclimatic conditions among transects, the moisture (p=0.4397) and temperature (p=0.9421) variables did not show any linear relation with the co2 f lux variable (fig. 5). effect of land use and cover there were not found significant differences in co2 f lux among covers, although the emissions ranges might have showed a co2 f lux variability between them (fig. 6). fallow coverage in t2 was the one that registered a greatest co2 f lux (0.59 g co2 m-2 h-1), while the paramo cover in t2 recorded the lowest co2 f lux (0.31 g co2 m-2 h-1). the pasture cover in t2 and t3, did not have significant differences in co2 f lux. the tillage field plots in t2 and t3 (0.34 g co2 m-2 h-1) reported contrasting results of co2 f lux despite the similarity in external conditions of the plots (bared soils), but had differences. as the tow tillage plots has two different background agronomic management systems, was possible to identify two different periods of the co2 f lux behavior, after each soil tillage practices, with both tillage instrument (fig. 7). the a (raising) period corresponded to the significant increase in the co2 f lux, after some tillage practice was applied, and period e (stabilization) shows a co2 f lux reduction and regulation. in t2 disk plowing (fallow) it was identifying two a periods of significant co2 f lux raise, and two e periods following the a periods of co2 f lux increase (figure 7a), that coincide with the two tillage pass done on this plot. on the other hand, in the disk plow plot apply after potato in t3 there was only one considerable a period co2 f lux, associated to the tillage event, followed by an e period at the end of the study (fig. 7b). 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.9 soil temperature (c°) s oi l m oi st ur e (% ) 11 15141312 16 b soil moisture (%) c o 2 ef flu x (g m -2 h -1 ) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.9 0 605040302010 70 a r=0.018, p=0.4397 r=0.000, p=0.9421 figure 5. non significant linear regression of co2 flux with soil moisture in the three transects. a. no significant linear regression between co2 flux and b. temperature in the three transects. 369peña-quemba, rubiano-sanabria, and riveros-iregui: effects of land use on soil co2 flux in the paramo de guerrero, colombia during the first a period there was a maximum co2 total f lux between 2 and 4 kg ha-1 h-1 in t2 after the first disk plow coming from a long period of rest from agricultural activity. otherwise, after the second tillage, the maximum increase of co2 f lux was lower (1-3 kg ha-1 h-1 of co2). in t3, after the first tillage, the maximum co2 f lux was lower (2 to 3 kg ha-1 h-1 co2) compared to t2. the intensive tillage in annual and semi-annual crops accelerate the process of physical, chemical and biological rs at t3 c o 2 ef flu x (g m -2 h -1 ) tillage (potato) pasture potato crop c rs at t2 c o 2 ef flu x (g m -2 h -1 ) tillage (fallow land) pasture páramo b rs at t1 c o 2 ef flu x (g m -2 h -1 ) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.9 1.0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.9 1.0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.9 1.0 páramo a eaea ea t3 tillage (potato crop) c o 2 ef flu x (g m -2 h -1 ) 0.8 1.0 0.6 0.4 0.2 1.2 b 13/01r 19/0312/03 15/0310/0306/0302/0314/0212/0205/0202/0201/0221/0115/01 23/03 r t2 tillage (fallow land) c o 2 ef flu x (g m -2 h -1 ) 0.8 1.0 0.6 0.4 0.2 1.2 a 13/01r 16/03 24/0314/03 20/0313/0310/0307/0303/0316/0213/0205/0202/0230/0121/0115/01 27/03 r figure 6. soil co2 flux variability for each cover. a. transect t1; b. transect t2 and c. transect t3 at the guerrero’s páramo. figure 7. effects of soil management on co2 flux in t2 transects, two tillage labors with a disk plowing after a fallow cover, and the effects of one tillage labor on t3, in the paramo de guerrero. each labor represents a raising period (a) of co2 efflux. every line represents the co2 efflux through all the experiment for each plot with tillage cover. a. t1 and b. t2. 370 agron. colomb. 34(3) 2016 soil degradation, reducing the carbon stock due to the soil loss caused by the different types of erosion and oxidation (mineralization), especially in tropical and subtropical areas (silva et al., 1994; souza et al., 2014). the different types of cover had an effect on the total organic carbon content (fig. 8), the reference cover, which not have any kind of severe anthropogenic disturbance, was used to compare the effect of land use changes on total organic carbon content. in figure 8, toc contents of t1, t2 and t3 transects were observed for each of the measuring sites, the missing bars refer to sites in which the sampling could not be performed (due to plot conditions, plot close to crop (t2-8) or the soil from the sampling site did not have the requirement depth). it was observed that the toc contents in t1 (26.25% average) were higher than those recorded in t2 (18.28% average) and t3 (17.37% average), and even higher than those obtained in the reference plot, which could be related to the different covers and management practices, and also with the edaphoclimatic conditions of each site, in areas that presented higher moisture content at 5 and 20 cm depth the organic matter accumulation processes are preferred over the mineralization processes (fig. 9). the cover change effects and management in t1 and t2 transect caused a toc estimated loss of 5% for the first 5 cm depth, however to 20 cm depth toc losses are highest, and reach an mean of 8% (fig. 8) compared with the reference plot. in 50 cm depth, the toc contents were similar in t2, t3 and the reference. discussion although different authors report that the soil moisture content is the most important controlling co2 f lux factor (pacific et al., 2008; riveros-iregui et al., 2008; depth to c ( % ) 30 35 25 20 10 5 0 40 5 cmr 20 cm 60 cm rr r controlt3t2t1 30 25 20 15 10 35 soil moisture (%) to ta l o rg an ic c ar bo n 20 c m ( % ) 10 3020 70605040 80 b soil moisture (%) to ta l o rg an ic c ar bo n 5 cm ( % ) 35 30 25 20 15 10 40 10 706050403020 80 a y=8.999+0.32x r=-0.524, p 0.0001 y=5.555+0.48x r=-0.749, p 0.0001 figure 8. effects of the type of soil management on total organic carbon content in the t1, t2 and t3 transect, with forest reference in the paramo de guerrero (control). figure 9. relationship between the hs and the toc to the 5 cm (a) and 20 cm depth (b). 371peña-quemba, rubiano-sanabria, and riveros-iregui: effects of land use on soil co2 flux in the paramo de guerrero, colombia riveros-iregui et al., 2008) and others indicated that temperature is the main driver of this process (campos, 2006; iqbal et al., 2008; subke y bahn, 2010). in the present study no linear or polynomial relation between co2 f lux with hs or ts was found. but, it was observed that in wet conditions and low soil temperatures there was a positive relation (fig. 9) between the moisture content and the toc accumulation. the results endorsed the common knowledge that the paramo is a carbon storage ecosystem, which needs to be protected and preservate in order to help mitigate the effects of climate change. the investigation showed no significant difference in the co2 f lux among the transects. the results of co2 f lux are similar to those reported by shahidi et al. (2014) in two agricultural soils (alfisol and mollisol) with ranges of 0.4 to 1.2 g co2 m-2 h-1 under conventional tillage systems and non till, the greatest f lows were obtained in the mollisol order probably due to the highest content of organic carbon, compared to the alfisol order. liu et al. (2011) also reported similar values in an oxisol order of a bamboo plantations in the subtropical region of china. transects t1 and t2 have the same paramo cover, without any human intervention. the difference found between the co2 f lux values (fig. 6), are explained based on the differences in geomorphological traits and slope in t2. in the paramo cover of transect t1, the slopes are lower than 25% and soils are moderately deep, greater than 50 cm, compared to the paramo cover existing in the t2 transect, where slopes between 25% and 50% were found, with surface soils with less than 50 cm thickness. these conditions affect the process of organic materials accumulation (main input in co2 f lux). the immediate increases in co2 f lux after conventional tillage practices are the result of co2 physical release (fig. 7) stored in the pores of the soil as a result of microbial activity, these increases in the release of co2 are the evidence of the land use change and management practices (álvaro-fuentes et al., 2007). the increased accumulation of co2 f luxeswere greater than the reported by ellert y janzen (1999) who obtained increases of 3.3 kg ha-1 h-1 of co2, during the first 6 hours after tillage and increases of 0 to 0.5 kg ha-1 h-1 of co2 during the first week of monitored, related to aeration and residual mixture that increase microbial activity in the rhizosphere and soil aggregates. during these stages on which microbial activity is favored, the increase of co2 f lux is mediated by the rh on the ra (shahidi et al., 2014). the effects of tillage practices were also ref lected in the toc content in t2 and t3 transects (fig. 8) with an history of agricultural management, compared to t1 and the reference plot without agricultural intervention. the reduction in toc content is related mainly to the annual and semester crops, such as potatoes (solanum tuberosum) and some vegetables, or rotation such as pasture or fallow (wang et al., 2006). the different types of land use and management produced losses in the toc contents. this results are corroborated by lal (2003) who found that the management practices that commonly control the organic c storage are tillage, chemical fertilization, crop rotation and crop density. the reductions in the toc content were found at depths of 5 and 20 cm, associated with the direct inf luence of the different tillage practices, since the optimum depth for crop development, especially potatoes is 20 to 30 cm. the reduction in toc content is in the range of 5% to 5 cm deep and 8% at 20 cm depth (fig. 8), compared to the reference fragmented forest cover. the reductions in the toc are lower than those reported by motavalli et al. (2000) who found losses between 20 and 40% of the organic carbon in soils in which forest cover was change to agricultural crops. similar results were reported by dube et al. (2009) with losses of 44% of the organic carbon content in 10 cm soil surface, when natural forest was change to pine plantations. constant tillage techniques, particularly the use of moldboard plow in association with other types of plow (chisel, disk, rigid chisel), may have greatest negative impact on several soil quality indicators, in particular those associated with toc (karlen et al., 2013). after tillage, the mineralization of the organic matter increased rapidly due to changes in the amount of water, air and temperature effects in soil. a reduction in toc concentrations minimizes soil resilience, decreases its quality, reduces its productivity and buffering capacity (lal y bruce, 1999). when tillage practices are applied to fresh plant material with some degree of decomposition is incorporated into the soil, during oxygenation phase generated by the rupture and exposure of aggregates in the surface horizons, the process of organic matter mineralization is favored, allowing higher release of greenhouse gases (gei) (co2, ch4 and n2o) (álvaro-fuentes et al., 2007; datta et al., 2013; kutsch et al., 2010). the optimization of fertilizer management, irrigation and tillage operations or the adoption of non-till practices could contribute to reducing ghg emissions and the recovery of 60 to 70% of the organic matter content that has been lost from soil (chen et al., 2015; datta et al., 2013). 372 agron. colomb. 34(3) 2016 conclusions this investigation showed that moisture and soil temperature were not the main drivers of co2 eff lux in the climatic and edaphoclimatic conditions of the paramo de guerrero. nevertheless, the slope and the geomorphological position did contribute in the soil moisture content and temperature. although moisture content was positively related with the toc storage, this not affected the c dynamics emission into the atmosphere as co2, on the contrary high soil moisture means more c accumulation on soil, and high soil moisture is one of the principal characteristics of andean paramos, converting them in big sink of c in soil. the effects of land use and cover change on soil co2 f lux into the atmosphere indicated that conventional tillage practices, the tillage intensity and the management background, physically affected the co2 releases previously stored by microbiological processes in the soil pores, besides of increasing the microorganism’s activity on newly added organic materials or on the organic material stored in the soil. acknowledgments to the department of administrative science, technology and innovation of colombia (colciencias), for financing this study. to the universidad nacional de colombia and the university of north caroline at chapel hill. literature cited álvaro-fuentes, j., c. cantero-martínez, m.v. lópez, and j.l. arrúe. 2007. soil carbon dioxide f luxes following tillage in semiarid mediterranean agroecosystems. soil tillage res. 96, 331-341. doi: 10.1016/j.still.2007.08.003 balthazar, v., v. vanacker, a. molina, and e.f. lambin. 2015. impacts of forest cover change on ecosystem services in high andean mountains. ecol. indic. 48, 63-75. doi: 10.1016/j. ecolind.2014.07.043 buytaert, w., j. deckers, and g. wyseure. 2006a. description and classification of nonallophanic andosols in south ecuadorian alpine grasslands (páramo). geomorphol. 73, 207-221. doi: 10.1016/j.geomorph.2005.06.012 buytaert, w., r. célleri, r., b. de bièvre, f. cisneros, f., wyseure, g., deckers, j., and r. hofstede. 2006b. human impact on the hydrology of the andean páramos. earth-sci. rev. 79, 53-72. doi: 10.1016/j.earscirev.2006.06.002 campos, a.c. 2006. response of soil surface co2–c f lux to land use changes in a tropical cloud forest (mexico). for. ecol. manag. 234, 305-312. doi: 10.1016/j.foreco.2006.07.012 chen, z.-d., s.b. dikgwatlhe, j.-f. xue, h.-l. zhang, f. chen, and x.-p. xiao. 2015. tillage impacts on net carbon f lux in paddy soil of the southern china. j. cleaner prod. 103, 70-76. doi: 10.1016/j.jclepro.2014.05.014 datta, a., p. smith, and r. lal. 2013. effects of long-term tillage and drainage treatments on greenhouse gas f luxes from a corn field during the fallow period. agric. ecosyst. environ. 171, 112-123. doi: 10.1016/j.agee.2013.03.014 davidson, e.a., i.a. janssens, and y. luo. 2006. on the varia bi l it y of re s pi r at ion i n ter re s t r i a l e c o s y s tem s moving beyond q10. globa l change biol. 12, 154-164. doi: 10.1111/j.1365-2486.2005.01065.x dube, f., e. zagal, n. stolpe, and m. espinosa. 2009. the inf luence of land-use change on the organic carbon distribution and microbial respiration in a volcanic soil of the chilean patagonia. for. ecol. manag. 257, 1695-1704. doi: 10.1016/j. foreco.2009.01.044 ellert, b.h. and h.h. janzen. 1999. short-term inf luence of tillage on co2 f luxes from a semi-arid soil on the canadian prairies. soil tillage res. 50, 21-32. doi: 10.1016/s0167-1987(98)00188-3 fiener, p., v. dlugoß, w. korres, and k. schneider. 2012. spatial variability of soil respiration in a small agricultural watershed are patterns of soil redistribution important? catena 94, 3-16. doi: 10.1016/j.catena.2011.05.014 igac. 1997. plan de ordenamiento territorial municipio de tausa, cundinamarca. instituto geográfico agustín codazzi, bogota. igac. 2014. códigos para los levantamientos de suelos. 92. instituto geográfico agustín codazzi, bogota. iqbal, j., h. ronggui, d. lijun, l. d., lan, l. shan, c. tao, and r. leilei. 2008. differences in soil co2 f lux between different land use types in mid-subtropical china. soil biol. biochem. 40, 2324-2333. doi: 10.1016/j.soilbio.2008.05.010 karlen, d.l., c.a. cambardella, j.l. kovar, and t.s. colvin. 2013. soil quality response to long-term tillage and crop rotation practices. soil tillage res. 133, 54-64. doi: 10.1016/j. still.2013.05.013 kutsch, w.l., m. bahn, and a. heinemeyer. 2010. soil carbon dynamics: an integrated methodology. cambridge university press, new york, ny. doi: 10.1017/cbo9780511711794 lal, r. 2003. soil erosion and the global carbon budget. environ. int. 29, 437-450. doi: 10.1016/s0160-4120(02)00192-7 lal, r. and j.p. bruce. 1999. the potential of world cropland soils to sequester c and mitigate the greenhouse effect. environ. sci. policy 2, 177-185. doi: 10.1016/s1462-9011(99)00012-x liu, j., p. jiang, h. wang, g. zhou, j. wu, f. yang, and x. qian, x. 2011. seasonal soil co2 eff lux dynamics after land use change from a natural forest to moso bamboo plantations in subtropical china. for. ecol. manag. 262, 1131-1137. doi: 10.1016/j.foreco.2011.06.015 morales, m., j. otero, t. van der hammen, a. torres, c. cadena, c. pedraza, n. rodríguez, c. franco, j.c. betancourth, e. olaya, e. posada, and l. cárdenas, l. 2007. atlas de páramos de colombia. ed. iavh, bogota. motavalli, p.p., h. discekici, and j. kuhn. 2000. the impact of land clearing and agricultural practices on soil organic c fractions and co2 eff lux in the northern guam aquifer. agric. ecosyst. environ. 79, 17-27. doi: 10.1016/s0167-8809(99)00139-5 oyonarte, c., a. rey, j. raimundo, i. miralles, and p. escribano. 2012. the use of soil respiration as an ecological indicator in arid ecosystems of the se of spain: spatial variability and 373peña-quemba, rubiano-sanabria, and riveros-iregui: effects of land use on soil co2 flux in the paramo de guerrero, colombia controlling factors. ecol. indic. 14, 40-49. doi: 10.1016/j. ecolind.2011.08.013 pacific, v.j., b.l. mcglynn, d.a. riveros-iregui, d.l. welsch, and h.e. epstein. 2008. variability in soil respiration across riparian-hillslope transitions. biogeochem. 91, 51-70. doi: 10.1007/s10533-008-9258-8 peña, d.c. 2015. variabilidad del f lujo de co2 del suelo bajo diferentes coberturas vegetales en el páramo de guerrero. tesis de maestría. facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá. poulenard, j. and p. podwojewski. 2000. la degradación de los suelos de los páramos. en: los suelos del páramo. serie páramo 5(5), 27-36. riveros-iregui, d.a., b.l. mcglynn, h.e. epstein, and d.l. welsch. 2008. interpretation and evaluation of combined measurement techniques for soil co2 eff lux: discrete surface chambers and continuous soil co2 concentration probes. j. geophys. res 113, g04027. doi: 10.1029/2008jg000811 shahidi, b.m.r., m. dyck, and s.s. malhi. 2014. carbon dioxide emissions from tillage of two long-term no-till canadian prairie soils. soil tillage res. 144, 72-82. doi: 10.1016/j. still.2014.07.008 silva, j.e., j. lemanski, and d.v.s. resck. 1994. perdas de matéria orgânica e suas relações com a capacidade de troca de catiônica em solos da região de cerrados do oeste baiano. rev. bras. ciênc. solo 18, 541-547. souza, e.d., s.e.v.g.a. costa, i. anghinoni, m.a.c. carneiro, a.p. martins, and c. bayer. 2014. soil quality indicators in a rhodic paleudult under long term tillage systems. soil tillage res. 139, 28-36. doi: 10.1016/j.still.2014.02.001 subke, j.-a. and m. bahn. 2010. on the ‘temperature sensitivity’ of soil respiration: can we use the immeasurable to predict the unknown? soil biol. biochem. 42, 1653-1656. doi: 10.1016/j. soilbio.2010.05.026 wang, c.k., j.y. yang, and q.z. zhang. 2006. soil respiration in six temperate forests in china. global change biol. 12, 2103-2114. doi: 10.1111/j.1365-2486.2006.01234.x wang, w. and j. fang. 2009. soil respiration and human effects on global grasslands. global planetary change 67, 20-28. doi: 10.1016/j.gloplacha.2008.12.011 xiao-zeng, h., h.-b. li, and w.r. horwath. 2013. temporal variations in soil co2 eff lux under different land use types in the black soil zone of northeast china. pedosphere 23, 636-650. doi: 10.1016/s1002-0160(13)60056-9 zhang, t., y. li, s.x. chang, p. jiang, g. zhou, j. zhang, and j. liu, j. 2013. responses of seasonal and diurnal soil co2 eff luxes to land-use change from paddy fields to lei bamboo (phyllostachys praecox) stands. atmospheric environ. 77, 856-864. doi: 10.1016/j.atmosenv.2013.06.011 identification and distribution of whiteflies (hemiptera: aleyrodidae) in tomato crops (solanum lycopersicum) in cundinamarca (colombia) received for publication: 5 june, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.51077 1 national phytosanitary laboratory diagnosis, tibaitata research center, instituto colombiano agropecuario (ica). mosquera (colombia). jorge.angel@ica.gov.co; eeebraitr@unal.edu.co agronomía colombiana 34(1),42-50, 2015 identification and distribution of whiteflies (hemiptera: aleyrodidae) in tomato crops (solanum lycopersicum) in cundinamarca (colombia) identificación y distribución de moscas blancas (hemiptera: aleyrodidae) en cultivos de tomate de mesa (solanum lycopersicum) en cundinamarca (colombia) jorge e. ángel d.1, julián martínez h.1, maikol santamaria g.1, sandra parada p.1, and everth ebratt r.1 abstract resumen the main purpose of this study was to determine the presence, distribution and characterization of whitef lies in thirteen tomato-crop producing municipalities in cundinamarca (colombia). immature stages were collected and taken to the laboratory until adults emerged in order to establish their taxonomic identification. the mitochondrial regions were amplified with specific primers, which allowed for the allocation of biotypes in bemisia tabaci. genetic similarity analysis was performed in trialeurodes vaporariorum using rapd and phylogenetic analysis of the gene sequences mtcoi. the presence of t. vaporariorum was established in 100% of the municipalities visited and b. tabaci biotype b was detected in 32%, coexisting with t. vaporariorum. a wide distribution of t. vaporariorum was determined between 653 and 2,680 m a.s.l. b. tabaci was found between 653 and 1,940 m a.s.l distributed in four municipalities in the sumapaz, lower magdalena, and rio negro provinces. the rapd analysis established high genetic similarity between the t. vaporariorum insects. the phylogenetic analysis did not allow for the resolution of structured groups inside the analyzed t. vaporariorum samples. el presente trabajo tuvo como objetivo determinar la presencia, distribución y caracterización de moscas blancas en trece municipios productores del departamento de cundinamarca en cultivos de tomate de mesa. se recolectaron estados inmaduros, los cuales fueron llevados al laboratorio hasta la obtención de adultos para la identificación taxonómica de los mismos. la asignación de biotipos en bemisia tabaci se realizó mediante la amplificación de regiones mitocondriales con iniciadores específicos; se realizó un análisis de similitud genética en trialeurodes vaporariorum mediante rapds y un análisis filogenético de secuencias del gen mtcoi. se estableció la presencia de t. vaporariorum en el 100% de los municipios visitados y b. tabaci biotipo b en el 32%, coexistiendo con t. vaporariorum. se determinó una amplia distribución de t. vaporariorum entre los 653 y 2.680 msnm; b. tabaci se encontró entre los 653 y 1.979 msnm, distribuida en cuatro municipios ubicados en las provincias de sumapaz, bajo magdalena y rionegro. mediante análisis rapds se estableció una alta similitud genética entre individuos de t. vaporariorum. el análisis filogenético no permitió la resolución de grupos estructurados dentro de las muestras de t. vaporariorum analizadas. key words: trialeurodes vaporariorum, bemisia tabaci, biotyping, pest insects, solanaceae, geographical distribution. palabras clave: trialeurodes vaporariorum, bemisia tabaci, biotificación, insectos plaga, solanaceae, distribución geográfica. existence of morphologically indistinguishable biotypes in b. tabaci, it is necessary to utilize molecular techniques to identify these biotypes (mendoza et al., 1995; polston and anderson, 1999). until now, the existence of biotypes has not been reported for t. vaporariorum; similar research has shown no phylogenetic differentiation in t. vaporariorum populations (roopa, 2012). whitef ly populations constantly occupy new environments. t. vaporariorum was recorded beginning at 600 m a.s.l. (rodríguez and cardona, 2001) up to 3,000 m a.s.l. in the high tropics in the andean region (rendón et al., 2001). introduction the tomato (solanum lycopersicum l.) is one of the most important crops in colombia. it is estimated that more than 17,000 families are directly linked to its cultivation (jaramillo et al., 2006). trialeurodes vaporariorum (westwood) and bemisia tabaci (gennadius) (hemiptera: aleyrodidae) affect the production of this fruit. these whitefly species are considered the most important insect plague in colombia (cardona et al., 2005). these insects are efficient vectors in transmitting crinivirus and begomovirus and globally limit tomato production (wintermantel, 2004). due to the http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.51077 43ángel d., martínez h., santamaria g., parada p., and ebratt r.: identification and distribution of whiteflies (hemiptera: aleyrodidae) in tomato crops (solanum... the biotype b from b. tabaci has been recorded between 383 and 1,857 m a.s.l., sharing an ecological niche with t. vaporariorum from 832 m a.s.l. (martínez et al., 2012). due to the importance of the whitef ly as a viral vector, the large number of affected agriculturally important host plant species and the economic losses in vegetable and f lower crops (agrios, 2005), along with its wide altitudinal and potential distribution in cundinamarca, it is necessary to conduct further whitef ly species inspection and detection studies in the principal tomato production areas of colombia. this study aimed to determine the current status of t. vaporariorum and b. tabaci in cundinamarca by identifying its biotypes and analyzing the genetic polymorphisms obtained through rapds and mtcoi sequences in t. vaporariorum. materials and methods sampling zones. samples were collected from tomato crops in greenhouses and open-air exposed areas, in the vegetative or reproductive stages, in thirteen municipalities in cundinamarca located between 653 and 2,680 m a.s.l. coordinates were obtained from each farm (gps 40 garmin®, lenexa, ks) as well as information on the host range of tomato crop growth stage and crop type (tab. 1). the farm selection for sampling the tomato crops was performed according to information provided by the instituto colombiano agropecuario (ica) and regional farmers in each municipality. the number of sampling farms varied in some municipalities depending on the availability of tomato crops for analysis at the time of sampling. severity of whitef ly infestation. approximately 1,000 m2 of each tomato crop was inspected and 50 plants were selected at random. the infestation was determined according to the number of plants with whitef ly nymphs or adults in relation to the number of plants observed. % infestation = total number of affected plants/total number of plants (eq. 1) to determine the severity, the middle third leaf was chosen on each plant and the approximate area occupied by the underside of the whitefly nymphs was established (cardona et al., 2005). % severity = number four nymphal stage per leaf let/ total number of nymphs observed per leaf let (eq. 2) retrieval of adult whiteflies. seven plants were chosen from each farm in which two leaves with whitef ly nymphs were collected. the samples were labeled and transported in styrofoam boxes at 5°c until being stored at 4°c. the taxonomic identity of the whitef lies was established by analyzing the fourth instar nymph (caballero, 1994). the leaves of the nymphs were individually prepared on petri dishes with a substrate of absorbent paper moistened with distilled water. the emerged whitef ly adults were fed a 2% sugar solution (w/v). afterward, they were sexed and stored in 1.5 ml ependorff tubes in 95% ethanol at -20°c. extraction of dna from whiteflies. each female individual was soaked in 40 μl of lysis buffer (5 mm tris-hcl, ph 8.0, 0.5 mm edta, 0.5% nonidet p-40, 1 mg ml-1 proteinase k) in pcr tubes. the lysate was incubated for 15 min at 65°c and 10 min at 95°c. the supernatant was stored at -20°c until its use (frohlich et al., 1999). identification of bemisia tabaci biotypes. primers for specific detection of biotype b and q were used (shatters et al., 2009). the mixing conditions and amplification were performed in accordance with those reported by shatters et al. (2009) in a final volume of 12.5 ul of 1 u of taq polymerase. the pcr reaction was completed by a thermocycler pt200 (mj research, watertown, ma) using reagents from invitrogen. the results were corroborated by rapds with an opa4 primer (martínez et al., 2012). genetic variability analysis of t. vaporariorum by rapds. the dna amplification of 25 t. vaporariorum individual females was carried out with rapds primers: opa4, opa9, and opc2 (salas and arnal, 2001; martínez et al., 2012). the reproducibility of the technique was determined by parameters proposed by pérez et al. (1998) on three samples amplified five times. the genetic similarity was determined by the dice similarity coefficient (sneath et al., 1975) and a dendrogram was constructed using the upgma algorithm. the genetic similarity matrix was correlated with the matrix of geographical distances of the samples analyzed by the mantel test (mantel, 1967). the analysis was performed with the past program, version 1.34 (hammer et al., 2001). t. vaporariorum phylogenetic analysis. a 49 sequences were selected for the phylogenetic reconstruction. a 35 accessions of t. vaporariorum, t. ricini, and t. lauri were downloaded from the ncbi (www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/) and 14 came from the amplification and sequencing http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/ 44 agron. colomb. 34(1) 2016 of mitochondrial products obtained with primers c1-j2195 and tl2-n-3014 (simon et al., 1994). the obtained sequences were indexed in the ncbi database. sequence alignment was performed with muscle and the phylogenetic analysis was performed with mega.5.2 (tamura et al., 2011). a phylogenetic tree with the available sequences was constructed using the maximum parsimony method, excluding gaps analysis with 1,000 boopstrap replicates, using the nucleotide substitution model and the subtree-pruning-regrafting (spr) search method for tree inference. based on the phylogenetic results, the generated clades were selected to estimate the distances of evolutionary divergence between the group means; the analysis was conducted using the kimura-2-parameter (k2p) algorithm as a model of distance (kimura, 1980; saitou and nei, 1987), eliminating all positions with gaps (chu et al., 2010) with 1,000 bootstraps using mega.5.2 (tamura et al., 2011). discussion and results whitefly distribution. t. vaporariorum was found in 100% of the assessed farms distributed between 653 and 2680 m a.s.l. in tomato crops in greenhouses and open-air exposed areas in the tibacuy and caqueza municipalities, respectively. berrío (2007) and martínez et al. (2012) recorded t. vaporariorum in the la vega, san francisco, choachi, fomeque, ubaque, and caqueza municipalities. b. tabaci was recorded in coexistence with t. vaporariorum in 32% of the farms tested in the fusagasuga, guaduas, pacho, and tibacuy municipalities. it was distributed at altitudes between 653 and 1,940 m a.s.l. in greenhouse and open-air exposed crops (tab. 1). martínez et al. (2012) recorded the coexistence of both species up to an altitude of 1,857 m a.s.l. in several municipalities in cundinamarca. in colombia, the coexistence t. vaporariorum and b. tabaci was observed in the tolima, huila, and valle del cauca departments (quintero et al., 2001). infestation and severity. the highest percentages of infestation occurred when t. vaporariorum was recorded as a single species. in the municipalities of cundinamarca, where a great number of tomato farms reside, the average percentages of infestation were recorded between 46 to 100% and severity between 8.8 and 80%, respectively. in contrast, the average percentages of infestation were recorded from 40.25 to 69.80% and the severity from 25 to 49%, respectively, in the properties located in municipalities where t. vaporariorum and b. tabaci coexisted (tab. 2). frequent assessments are required to determine the inf luence of the coexistence of t. vaporariorum and b. tabaci in rates of infestation and severity. bemisia tabaci biotypes. in all of the individuals it was possible to unambiguously assign the identity of biotypes. amplicons of expected sizes 478 and 303 pb were obtained respectively for biotype b and q (fig. 1). a total of 52 table 1. distribution of t. vaporariorum and b. tabaci species in tomato crops in cundinamarca (colombia). municipality location altitude range (m a.s.l.) crop type1 number of farms variety 2 crop age (months) wf species3gre fre < 2 2.1 – 5.0 >5 caqueza g. de blancos 1,972-2,068 3 1 4 c, m, s 1 3 0 1 la jabonera 2,613-2,680 0 6 6 c, m 4 2 0 1 g. resguardo 1,609-1,657 0 4 4 c, r 0 4 0 1 la chapa 2,561 0 1 1 c 0 1 0 1 fomeque coasavista 1,890-1,950 3 0 3 l, i, m 2 0 1 1 susa 2,065-2,084 2 0 2 e, m, p 1 1 0 1 resguardo 1,873-1,884 0 2 2 r 0 2 0 1 chinia 2,021-2,107 4 0 4 m, s 0 2 2 1 el cerezo 2,038-2,050 4 0 4 s, a 0 4 0 1 choachi el resguardo 1,795-1,998 0 7 7 c, n 1 5 1 1 guasa 1,969 0 1 1 n 0 0 1 1 llanada 2,100-2,275 4 0 4 c, m 1 3 0 1 llanada baja 2,091-2,150 2 1 3 c 0 3 0 1 tena catalomonte 2,010 0 1 1 c 0 1 0 1 aguasimal 1,547 0 1 1 n 0 1 0 1 cattiva 2,067 0 3 3 c 1 2 0 1 pacho betania 1,849-1,940 7 0 7 z 3 2 2 1 2 la maquina 1,730-1,780 3 0 3 z 1 1 1 1 2 continúa 45ángel d., martínez h., santamaria g., parada p., and ebratt r.: identification and distribution of whiteflies (hemiptera: aleyrodidae) in tomato crops (solanum... municipality location altitude range (m a.s.l.) crop type1 number of farms variety 2 crop age (months) wf species3gre fre < 2 2.1 – 5.0 >5 fusagasuga el novillero 1,432-1,540 5 5 10 u, c 3 6 1 1 2 quebrajacho 1,698 1 0 1 c 1 0 0 1 2 usatama b. 1,581 0 1 1 t 1 0 0 1 2 chinauta 1,010 0 1 1 c 1 0 0 1 2 santa lucia 2,081 2 0 2 v 0 2 0 1 silvania subia 2,030 2 0 2 g 0 2 0 1 tibacuy piedra ancha 653-1,610 0 3 3 y, n 2 1 0 1 2 san luis 1,152 0 2 2 c 0 2 0 1 2 caracoli 1,590 0 2 2 g 2 0 0 1 2 granada sn. raimundo 2,316 0 1 1 c 0 1 0 1 santa helena 2,288 4 0 4 al 0 4 0 1 ubaque cacique 1,881-1,918 2 1 3 m, r 1 1 1 1 luciga 1,822-1,845 4 0 4 c, b 1 2 1 1 centroafuera 1,724-1,756 0 6 6 m 3 1 2 1 romero bajo 1,737 0 1 1 d 0 1 0 1 san agustín 1,758 1 0 1 m 0 1 0 1 quetame granadillo 1,695-1,814 5 0 5 l, x 2 3 0 1 totumito 1,694-1,802 3 1 4 c, m, s, l 1 3 0 1 tibrote bajo 1,855-1,925 6 0 6 s, m, l 1 5 0 1 guaduas granada 1,152-1,210 0 2 2 c 0 2 0 1 2 c. la paz 981-983 0 2 2 y 2 0 0 1 2 la palmita 948 0 2 2 y 2 0 0 1 2 paramillo 1,023 0 3 3 y 1 2 0 1 2 cucharal 953 0 3 3 y 1 0 2 1 2 el trigo 1,669-1,679 0 3 3 c 3 0 0 1 2 manta quimbita 1,978-1,987 2 0 2 r, m 2 0 0 1 salgado 1,619-1,810 3 2 5 h, c, b 1 4 0 1 manta g. a. 1,654 0 1 1 c 0 1 0 1 cubia 1,702-1,942 0 3 3 c 1 2 0 1 juan gordo 1,865 0 4 4 c 0 4 0 1 madrid 1,963 1 0 1 b 0 0 1 1 1 crop type: gre = greenhouses, fre = open-air exposed areas. 2 variety of tomato: c= calima, m = monterone, s = san nicolas, r = roque, l = charlestone, i = indava, e = elpida, p = platino, a = chailas, n = santa clara, z = cherry, u = cuerido, t = matador, v = don vitorio, g = gem 604, al = alboran, b = ichiban, d = daniela, x = sheila, y = carina ty, h = helos. different varieties separated by commas. 3 whitefly species found: 1 = t. vaporariorum, 2 = b. tabaci. different species separated by hyphen. table 2. percentage of infestation and severity of t. vaporariorum and t. vaporariorum + b. tabaci in cundinamarca (colombia). department municipality number of farms (n) t. vaporariorum t. vaporariorum + b. tabaci infestation % sd severity % sd infestation % sd severity % sd cundinamarca caqueza 15 92.67 15.30 57.73 33.09 choachi 15 100.00 0 49.80 28.21 fomeque 15 91.33 18.25 64.33 28.17 quetame 15 51.67 27.00 36.27 25.93 ubaque 15 94.67 13.63 63.33 34.27 manta 15 47.31 34.10 44.96 34.82 tena 5 46.00 44.41 25.00 18.57 granada 5 68.14 21.55 8.80 15.71 silvania 2 100.00 0.00 80.00 0.00 fusagasuga 15 65.13 38.14 36.00 32.63 guaduas 15 69.80 42.93 25.00 20.67 pacho 10 57.50 44.45 49.00 39.24 tibacuy 8 40.25 29.81 45.63 31.71 46 agron. colomb. 34(1) 2016 samples of b. tabaci from the fusagasuga, guaduas, pacho, and tibacuy municipalities were analyzed to identify biotypes. all samples corresponded to b. tabaci biotype b. in a study conducted in the valle del cauca department, the dominance of b. tabaci biotype b was observed in different crops (rodríguez et al., 2005). similarly, in 2012, no evidence of the presence of biotype a was found in 12 municipalities in the same department (rodríguez et al., 2012). in cundinamarca, a recent study (martínez et al., 2012) reinforced the findings in this research where the dominance of b. tabaci biotype b was determined table 4. origin of t. vaporariorum samples analyzed by rapds and mtcoi sequencing. rapds code of analysis ncbi accession number municipality location altitude percentage of infestation percentage of severity latitude n longitude w 5g granada betania 1,940 100 30 5° 09’ 12.4” 74° 11’ 15.6” 6g granada la maquina 1,739 10 10 5° 00’ 00” 74° 00’ 00” 1c kt235892 caqueza g. blancos 2,068 100 4 4° 44’ 2.62” 73° 93’ 1.29” 2c caqueza la jabonera 2,680 59 7 4° 21’ 55.78” 73° 59’ 06. 12” 3c kt235888 caqueza g. blancos 1,972 100 60 4° 43’ 8.94” 73° 94’ 2.21” 15t tena cattiva 2,067 10 10 4° 41’ 09.52” 74° 22’ 34.64” 16t kt235879 tena cattiva 2,067 10 10 4° 41’ 09.52” 74° 22’ 34.64” 17t tena aguasimal 1,547 100 45 4° 38.56’ 21” 74° 24’ 10.95” 18t tena aguasimal 1,547 100 45 4° 38.56’ 21” 74°24’ 10.95” 4f kt235886 fusagasuga el novillero 1,537 7 2 4° 20’ 14.53” 74° 24’ 02.59” 19i tibacuy san luis 1,152 30 10 4º 20’ 53.2” 74º 25’ 9.84” 20i kt235890 tibacuy san luis 1,152 30 10 4º 20’ 53.2” 74º 25́ 9.84” 10s kt235885 silvania subia 2,030 100 80 4° 29’ 28.7” 74° 22’ 05.1” 11s silvania subia 2,030 100 80 4° 29’ 28.7” 74° 22’ 05.1” 12s kt235887 silvania subia 2,030 100 80 4° 29’ 28.7” 74° 22’ 05.1” 13s kt235891 silvania subia 2,030 100 80 4° 29’ 28.7” 74° 22’ 05.1” 14s kt235884 silvania subia 2,030 100 80 4° 29’ 28.7” 74° 22’ 05.1” 7q quetame totumito 1,634 30 10 4º 20’ 18.9” 73º 51’ 09.2” 8q kt235880 quetame totumito 1,634 30 10 4º 20’ 18.9” 73º 51’ 09.2” 9q quetame totumito 1,634 30 10 4º 20’ 18.9” 73º 51’ 09.2” 21u ubaque centroafuera 1,724 100 60 4° 29’ 08.78” 73° 55’ 34.96” 22u kt235889 ubaque cacique 1,881 100 60 4° 29’ 08.67” 73° 56’ 10.78” 23u kt235883 ubaque cacique 1,881 100 60 4° 29’ 08.43” 73° 56’ 10.89” 24u kt235881 ubaque cacique 1,881 100 60 4° 29’ 08.43” 73° 56’ 10.89” 25u kt235882 ubaque cacique 1,881 100 60 4° 29’ 08.43” 73° 56’ 10.89” figure 1. identification of q and b biotype of b. tabaci with mitochondrial primers. column 1, molecular weight marker 100 pb promega; columns 2 to 4, positive controls of b. tabaci biotype b; columns 5 to 7, positive controls of b. tabaci biotype q; column 8, negative control. 500 pb 1 2 3 4 5 6 7 8 (rodríguez et al., 2012). in the analyzed samples, the presence of biotype q was not detected. genetic variability of t. vaporariorum. the rapd-pcr patterns with opa2, opc2, and opa4 primers were consistent in comparing the electrophoretic profiles between repetitions. the parameters for assessing the reproducibility of this technique were very similar with all three primers (tab. 3), which indicates the feasibility of their use for polymorphism analysis (pérez et al., 1998). table 3. rapds technique reproducibility with opa4, opa9, and opc2 primers. rapd primer average self-similarity (sxx) repeatability average of bands (rb) average frequency observed per band (fb) opa4 0.88 0.83 0.87 opa9 0.84 0.74 0.75 opc2 0.90 0.77 0.89 a 25 samples from eight municipalities in cundinamarca were selected for analysis using rapds. the samples came from locations where differences in the percentage of infestation and severity were established (tab. 4). 47ángel d., martínez h., santamaria g., parada p., and ebratt r.: identification and distribution of whiteflies (hemiptera: aleyrodidae) in tomato crops (solanum... in fig. 2, the electrophoretic patterns of the amplifications using the opc-2 primer are shown. similar amplification profiles are evident in samples tested as amplifications with opa-9 and opa-4 primers (figures not shown). as shown in the dendrogram (fig. 3), the samples are grouped with a percentage of similarity greater than 70%, which indicates a high genetic similarity among the analyzed individuals. the formation of two groups is evidenced by more than 80% similarity, comprised of samples from different municipalities. the groups do not ref lect the origin of the samples (tab. 4). by calculating the linear correlation between dice similarity matrices and geographical distances, a slight correlation r (a, b) of 0.2 (p-value <0.005; alpha = 0.05) was determined, which indicates a slight trend of an increase in genetic distances between individuals analyzed with respect to geographical distances. phylogenetic analysis of t. vaporariorum. diversity studies in agriculturally important insects have been used to identify new species, biotypes, and haplotypes, which are difficult to identify by morphological characteristics (perring, 2001; ball and armstrong, 2006). the cytochrome oxidase i gene (mtcoi) has been widely used as a molecular marker to identify whitef ly species and its variants that exhibit biological differences but no morphological differences (frohlich et al., 1999; maruthi et al., 2007). in this study, the topology of the phylogenetic analysis (fig. 4) shows the formation of clades, separating t. vaporariorum accessions of t. ricini and t. lauri species, which have been reported as phylogenetically similar (roopa et al., 2012). figure 2. amplification profile of t. vaporariorum with opc-2 primer. column 1, molecular weight marker hyperladder™ 100 bp; columns 2 to 19, samples of t. vaporariorum. dendrogram dice upgma s im ila ri ty 1.00 0.90 0.95 0.85 0.80 0.75 0.70 11 s 15 t 5g1c6g7q9q19 i 3c2c20 i 18 t 23 u 25 u 14 s 12 s4f 22 u 10 s8q24 u 21 u 13 s 16 t 17 t 300 pb 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 figure 3. dendrogram among 25 samples of t. vaporariorum individuals (tomato crops in cundinamarca, colombia) generated through rapd data using the upgma method. 48 agron. colomb. 34(1) 2016 accn|kt235884|t. vaporariorum accn|kt235879|t. vaporariorum accn|kt235887|t. vaporariorum accn|kt235888|t. vaporariorum accn|kt235885|t. vaporariorum accn|kt235880|t. vaporariorum accn|kt235889|t. vaporariorum accn|kt235886|t. vaporariorum accn|kt235890|t. vaporariorum gi|332329374|t. vaporariorum isolate cr5 accn|kt235891|t. vaporariorum gi|332329376|t. vaporariorum isolate cr6 accn|kt235892|t. vaporariorum accn|kt235881|t. vaporariorum accn|kt235883|t. vaporariorum accn|kt235882|t. vaporariorum gi|440631101|t. vaporariorum isolate orprp-21 gi|490305034|t. vaporariorum isolate cj gi|327387671|t. vaporariorum gi|440631089|t. vaporariorum isolate orprp-15 gi|327387669|t. vaporariorum gi|440631103|t. vaporariorum isolate orprp-22 gi|109637829|b. tabaci isolate nkosi2.1 gi|164510261|t. ricini isolate trci-4 gi|164510263|t. ricini isolate trci-5 gi|164510265|t. lauri isolate trci-6 gi|164510267|t. lauri isolate tr14148 gi|164510305|t. lauri isolate 1-trci gi|164510255|t. lauri isolate trci-1 gi|164510257|t. lauri isolate trci-2 gi|164510259|t. lauri isolate trci-3 gi|164510269|t. lauri isolate tr00432 gi|164510271|t. lauri isolate tregy-1 gi|164510273|t. lauri isolate tregy-2 gi|164510279|t. lauri isolate tl9265-3 gi|164510283|t. lauri isolate tl9265-5 gi|164510275|t. lauri isolate tl9265-1 gi|164510285|t. lauri isolate tl16157-1 gi|164510287|t. lauri isolate tl16157-2 gi|164510277|t. lauri isolate tl9265-2 gi|164510281|t. lauri isolate tl9265-4 gi|164510289|t. lauri isolate tlcr-1 gi|164510291|t. lauri isolate tlcr-2 gi|378835299|t. vaporariorum voucher orprp-15 gi|378835301|t. vaporariorum voucher orprp-16 gi|378835303|t. vaporariorum voucher orprp-17 gi|378835305|t. vaporariorum voucher orprp-18 gi|378835307|t. vaporariorum voucher orprp-19 gi|378835309|t. vaporariorum voucher orprp-20 90 99 100 100 100 100 99 70 60 100 clade ii clade i clade iii figure 4. cladogram of t. vaporariorum in tomato crops from cundinamarca, colombia. phylogenetic reconstruction (m.p) 1,000 bootstraps. the phylogenetic tree was divided into three highly supported clades by bootstrap separating the accessions of t. vaporariorum comprised of groups of samples from america and asia (clade i) with a support of 100%, t. lauri (clade ii), and t. ricini (clade iii). within clade i, accessions from costa rica and colombia are presented in the american group and the asian samples from india and china formed the t. vaporariorum clade. although the samples from america and asia appear in distinct clusters, the topology support by bootstrap analysis was 60%. t. ricini and t. lauri appeared in this analysis as sister groups (100% bootstrap) and samples of each species also appeared as monophyletic groups and supports of 100%. 49ángel d., martínez h., santamaria g., parada p., and ebratt r.: identification and distribution of whiteflies (hemiptera: aleyrodidae) in tomato crops (solanum... the estimation of evolutionary divergence distances between the groups (tab. 5) showed a distance of 24% between clade i that grouped the samples of t. vaporariorum and clade ii with the samples t. lauri. the difference of the evolutionary distance between the t. lauri and t. ricini species was 16%, which confirms the findings reported by chu et al. (2010), where high phylogenetic closeness between the two species was determined. table 5. interspecific average distance of whiteflies in tomato crops from cundinamarca (colombia) based on mtcoi sequences. group 1 group 2 distance se clade i clade ii 0.243 0.024 clade i clade iii 0.277 0.026 clade ii clade iii 0.167 0.017 studies of genetic diversity and phylogenetic reconstructions are virtually nonexistent in t. vaporariorum, as compared with b. tabaci, reported as a species complex in which 24 biotypes have been proposed to exist (de barro et al., 2011) although more detailed studies of reproductive isolation reduce this number to less than half. in the study conducted by roopa et al. (2012), in which a phylogenetic analysis of various species of the genus trialeurodes sp. was performed, no genetic structuring within the t. vaporariorum species was determined. the analysis conducted based on the sequences of mitochondrial and nuclear genes did not allow for the differentiation of any group in the phylogenetic reconstructions, from which it was concluded that this species does not constitute the species complex. in this study, the sequences of t. vaporariorum were from the american and asian continents. clearly, a phylogenetic separation between the american samples from colombia and costa rica and from the asian continent is provided although the node support between the groups was low, which may be due to the resolution of the gene or sample size. in this research, the existence of genetic structuring within t. vaporariorum was not apparent, far from suggesting the presence of biotypes in this species, but it exposes the need for further studies to elucidate the phylogenetic and ecological processes concerning this species on which so little information has been extracted. conclusions a wide distribution of t. vaporariorum and the presence of b. tabaci were recorded in four municipalities of cundinamarca. t. vaporariorum and b. tabaci coexisted in the fusagasuga, tibacuy, pacho, and guaduas municipalities. the infestation and severity in the tomato was higher when t. vaporariorum was presented as a single species. this finding is in accordance with previous observations that report whitef ly species in overlapping niches, which have demonstrated a displacement of t. vaporariorum by b. tabaci in interspecific competitive interactions (zhang et al., 2011). the increase of the biotic potential of whitef lies, depending on the interactions, is important in terms of virus epidemiology due to its role as a vector of plant viruses (wintermantel and hladky, 2010; navas-castillo et al., 2011). specimens collected from different geographical regions of cundinamarca showed high genetic similarity, >75%. in this study, the presence of possible biotypes was not evidenced in t. vaporariorum and, although a differentiation of the two groups within the t. vaporariorum clade was observed, it did not allow for assertions to be made about the genetic structure of the species at this level. acknowledgements this publication is a product of research project code: 2106521-28363, financed by colciencias, contract number: ctb796-2011, executed by the instituto colombiano agropecuario ica through the deputy manager of analysis and diagnosis, management of technical agriculture, national plant health diagnostic laboratory ci tibaitata. literature cited agrios, g.n. 2005. plant pathology. 5th ed. academic press, elsevier, burlington, ma. ball, s.l. and k.f. armstrong. 2006. dna barcodes for insect pest identification: a test case with tussock moths (lepidoptera: lymantriidae). can. j. for. res. 36, 337-350. doi: 10.1139/x05-276 berrío r., m.p. 2007. identificación y distribución de especies y biotipos de moscas blancas sobre hortalizas en cundinamarca. undergraduate thesis. faculty of sciences, pontificia universidad javeriana, bogota. caballero, r. 1994. clave de campo para inmaduros de mosca blancas en centroamérica (homóptera: aleyrodidae). ceiba 35, 47-51. cardona, c., a. lópez-ávila, and o. valarezco. 2005. colombia and ecuador. pp. 274-284. in: anderson, p.k. and f.j. morales (eds.). whitef ly and whitef ly-borne viruses in the tropics: building a knowledge base for global action. centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali, colombia. chu, d., g. liu, f. wan, y. tao, and r.j. gill. 2010. phylogenetic analysis and rapid identification of the whitef ly, bemisia afer, in china. j. insect sci. 10, 86. doi: 10.1673/031.010.8601 de barro, p.j., s.-s. liu, l.m. boykin, and a.b. dinsdale. 2011. bemisia tabaci: a statement of species status. annu. rev. entomol. 56, 1-19. doi: 10.1146/annurev-ento-112408-085504 http://dx.doi.org/10.1139/x05-276 http://dx.doi.org/10.1673/031.010.8601 http://dx.doi.org/10.1146/annurev-ento-112408-085504 50 agron. colomb. 34(1) 2016 frohlich, d.r., i. torres-jerez, i.d. bedford, p.g. markham, and j.k. brown. 1999. a phylogeographical analysis of the bemisia tabaci species complex based on mitochondrial dna markers. mol. ecol. 8, 1683-1691. doi: 10.1046/j.1365-294x.1999.00754.x hammer, ø., d.a.t. harper, and p.d. ryan. 2001. past: paleontological statistics software package for education and data analysis. paleontol. electron. 4, 9. jaramillo n., j., v.p. rodríguez, m. guzmán a., and m.a. zapata. 2006. el cultivo del tomate bajo invernadero (lycopersicon esculentum mill.). boletín técnico no. 21. corpoica, rionegro, colombia. kimura, m. 1980. a simple method for estimating evolutionary rate of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. j. mol. evol. 16, 111-120. doi: 10.1007/bf01731581 mantel, n. 1967. the detection of disease clustering and a generalized regression approach. cancer res 27, 209-220. martínez b., o.y., e.e. ebratt r., w. turizo a., o. guerrero g., and r. acosta a. 2012. presence of bemisia tabaci (hemiptera: aleyrodidae) and begomovirus, associated with tomato crops solanum lycopersicum l. in cundinamarca. agron. colomb. 30, 395-402. maruthi, m.n., a.r. rekha, p. sseruwagi, and r.j. hillocks. 2007. mitochondrial dna variability and development of a pcr diagnostic test for populations of the whitef ly bemisia afer (priesner and hosny). mol. biotechnol. 35, 31-40. doi: 10.1385/ mb:35:1:31 mendoza, j., m. arias, r. quijije, e. cañarte, and v. álvarez. 1995. reporte de ecuador. memorias iv taller latinoamericano sobre moscas blancas y geminivirus. ceiba 36, 13-15. navas-casti l lo, j., e . fia l lo-olivé, a nd s. sá nchez-ca mpos. 2011. emerging virus diseases transmitted by whitef lies. annu. rev. phytopathol. 49, 219-248. doi: 10.1146/annurev -phyto-072910-095235 pérez, t., j. albornoz, and a. domínguez. 1998. an evaluation of rapd fragment reproducibility and nature. mol. ecol. 7, 13471357. doi: 10.1046/j.1365-294x.1998.00484.x perring, t.m. 2001. the bemisia tabaci species complex. crop prot. 20, 725-737. doi: 10.1016/s0261-2194(01)00109-0 polston, j. and p. anderson. 1999. surgimiento y distribución de geminivirus transmitidos por mosca blanca en tomate en el hemisferio occidental. manejo integrado de plagas 53, 24-42. quintero, c., f. rendón, j. garcía, c. cardona, a. lópez-ávila, and p. hernández. 2001. especies y biotipos de moscas blancas (homoptera: aleyrodidae) en cultivos semestrales de colombia y ecuador. rev. colomb. entomol. 27, 27-31. rendón, f., c. cardona, and j.m. bueno. 2001. pérdidas causadas por trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) y thrips palmi (thysanoptera: thripidae) en habichuela en el valle de cauca. rev. colomb. entomol. 27, 39-43. rodríguez t., i., j.m. bueno m., c. cardona m., and h. morales m. 2012. biotipo b de bemisia tabaco (hemiptera: aleyrodidae): plaga de pimentón en el valle del cauca, colombia. rev. colomb. entomol. 38, 14-22. rodríguez, i.v. and c. cardona. 2001. problemática de trialeurodes vaporariorum y bemisia tabaci (homoptera: aleyrodidae) como plagas de cultivos semestrales en el valle del cauca. rev. colomb. entomol. 27, 21-26. rodríguez, i., h. morales, j.m. bueno and c. cardona m. 2005. el biotipo b de bemisia tabaco (homoptera: aleyrodidae) adquiere mayor importancia en el valle del cauca. rev. colomb. entomol. 31, 21-28. roopa, h.k., n.k. krishna kumar, r. asokan, k.b. rebijith, r. mahmood, and a. verghese. 2012. phylogenetic analysis of trialeurodes spp. (hemiptera: aleyrodidae) from india based on differences in mitochondrial and nuclear dna. fla. entomol. 95, 1086-1094. doi: 10.1653/024.095.0438 saitou, n. and m. nei. 1987. the neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. mol. biol. evol. 4, 406-425. salas, j. and e. arnal. 2001. bemisia tabaco (gennadius, 1899) biotipo b, primer registro para venezuela utilizando rapd’s pcr. entomotropica 16, 181-185. shatters, r.g., c.a. powell, l.m. boykin, h. liansheng, and c.l. mckenzie. 2009. improved dna barcoding method for bemisia tabaci and related aleyrodidae: development of universal and bemisia tabaci biotype-specific mitochondrial cytochrome c oxidase i polymerase chain reaction primers. j. econ. entomol. 102, 750-758. doi: 10.1603/029.102.0236 simon, c., f. frati, a. beckenbach, b. crespi, h. liu, and p. flook. 1994. evolution, weighting, and phylogenetic utility of mitochondrial gene sequences and a compilation of conserved polymerase chain reaction primers. ann. entomol. soc. am. 87, 651-701. doi: 10.1093/aesa/87.6.651 sneath, p.h.a., r.r. sokal and w.h. freeman. 1975. numerical taxonomy. the principles and practice of numerical classification. syst. zool. 24, 263-268. doi: 10.2307/2412767 tamura, k., d. peterson, n. peterson, g. stecher, m. nei, and s. kumar. 2011. mega5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. mol. biol. evol. 28, 2731-2739. doi: 10.1093/molbev/msr121 wintermantel, w. 2004. emergence of greenhouse whitef ly (trialeurodes vaporariorum) transmitted criniviruses as threats to vegetable and fruit production in north america. in: apsnet feature, www.apsnet.org/publications/apsnetfeatures/documents/2004/greenhousewhitef ly.pdf; consulted: march, 2016. wintermantel, w.m. and l.l. hladky. 2010. methods for detection and differentiation of existing and new crinivirus species through multiplex and degenerate primer rt-pcr. j. virol. methods 170, 106-114. doi: 10.1016/j.jviromet.2010.09.008 zhang, g.-f., d.-c. li, t.-x. liu, f.-h. wan, and j.-j. wang. 2011. interspecific interactions between bemisia tabaci biotype b and trialeurodes vaporariorum (hemiptera: aleyrodidae). environ. entomol. 40, 140-150. doi: 10.1603/en10135 http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-294x.1999.00754.x http://dx.doi.org/10.1007/bf01731581 http://dx.doi.org/10.1385/mb:35:1:31 http://dx.doi.org/10.1385/mb:35:1:31 http://dx.doi.org/10.1146/annurev-phyto-072910-095235 http://dx.doi.org/10.1146/annurev-phyto-072910-095235 http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-294x.1998.00484.x http://dx.doi.org/10.1016/s0261-2194%2801%2900109-0 http://dx.doi.org/10.1653/024.095.0438 http://dx.doi.org/10.1603/029.102.0236 http://dx.doi.org/10.1093/aesa/87.6.651 http://dx.doi.org/10.2307/2412767 http://dx.doi.org/10.1093/molbev/msr121 https://www.apsnet.org/publications/apsnetfeatures/documents/2004/greenhousewhitefly.pdf https://www.apsnet.org/publications/apsnetfeatures/documents/2004/greenhousewhitefly.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.jviromet.2010.09.008 http://dx.doi.org/10.1603/en10135 29(2)_11 microbial.indd recceived for publication: 22 january, 2010. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 department of basic science, universidad ean. bogota (colombia). 2 corresponding author. leceron@unal.edu.co agronomía colombiana 29(2), 257-263, 2011 microbial activity in soil and sediments of the upper arzobispo river basin actividad microbiana en suelos y sedimentos de la cuenca alta del río arzobispo laura emilia cerón r.1 and eduardo ramírez v.1 abstract resumen soil biochemical properties are indicators of its quality, properties related to biological cycles of the elements. the enzymatic activities play a key role in the biochemical functioning of soils, including the formation and degradation of organic matter, nutrient cycling and decomposition of xenobiotics. to understand the activity of microbial communities and their effect on the dynamics of organic soil matter, it is necessary to focus on two aspects of the dynamics of the biota and the matrix. this study consisted of an approach to identify the measures that cover the state of health and quality of soils and sediments: the enzymatic activities: acid phosphatase, alkaline phosphatase, dehydrogenase and o-diphenol oxidase. it can be seen that the response of the evaluated activities and their possible relationship to the gradient of pollution in the river upstream of arzobispo indicate a threat of degradation. las propiedades bioquímicas del suelo son indicadores de su calidad, propiedades relacionadas con los ciclos biológicos de los elementos. las actividades enzimáticas desempeñan un papel clave en el funcionamiento bioquímico de los suelos, incluidos los de formación y degradación de la materia orgánica, reciclaje de nutrientes y la descomposición de los xenobióticos. para entender la actividad de las comunidades microbianas y su efecto sobre la dinámica materia orgánica de suelo, es necesario enfocarse en dos aspectos la dinámica de la biota y de la matriz. este trabajo consistió en un acercamiento para identificar las medidas acerca del estado de salud y calidad de suelos y sedimentos: las actividades enzimáticas: fosfatasa acida, fosfatasa alcalina, deshidrogenasa y ο-difenol oxidasa. se puede considerar que la respuesta de las actividades evaluadas y su posible relación con el gradiente de contaminación presente en la cuenca alta de rio arzobispo, indican amenaza de degradación de los suelos. key words: gradient of pollution, acid phosphatase, alkaline phosphatase, dehyddrogenase, o-diphenol oxidase. palabras clave: gradiente de contaminación, fosfatasa ácida, fosfatasa alcalina, deshidrogenasa, ο-difenol oxidasa. introduction soil is a vital resource whose operation depends on the condition and ability to function as a filter, absorbing and transforming material to protect the environment and water sources from pollution (doran, 2002; doran and zeiss, 2000) among other functions, including microbial metabolic processes involved in the decomposition of organic materials and detoxification of xenobiotics, processes where catalysis of soil has a major role. to get closer to understanding the levels of microbial activity responsible for the processes involved in bioremediation and degradation of xenobiotics and pollutants and the status of nutrient cycling during the development of such processes enzymatic activities in the soil were studied because they relate to: soil biology, since their presence is directly dependent on continued release into the environment carried out by living organisms in the ecosystem (burns, 1982), and are related to ecological functions such as biomass production, remediation of contaminants and conservation of ecosystems. in addition, they are rapid and sensitive indicators to measure the level of soil degradation (cerón and melgarejo, 2005) in natural and agricultural ecosystems, and therefore are suitable for measuring the impact of pollution on the quality of this resource. anthropogenic factors have taken the lead role in the changes that ecosystems may suffer so it is necessary to define how and at what intensity they are affected. the main causes of degradation and reduced soil productivity are directly related to improper management and intensive cultivation without rotation and accidental or deliberate contamination with domestic and industrial wastes (gianfreda et al., 2005). to determine the impact of contaminants and potential remedial ecosystem measures needed related to the metabolic status of the community, since the influence of contaminants on microbial commusoils, plant nutrition & water management 258 agron. colomb. 29(2) 2011 nities, as well as the ability to use them as source nutrients, are related and dependent on other soil properties. river ecosystems around the world are impacted by activities such as agriculture, urbanization, domestic and industrial effluents and channel modification, resulting in alteration and destruction. in bogota, the rivers have been used as collectors of both wastewater and storm water in the city, whose highly concentrated flows greatly degrade the environment and water quality. to protect works civil from bordering rivers, sometimes gabion walls or dikes are constructed as corrective measures (jarillones) to avoid overflow, but these works reduce the cross sections, resulting in increases in flow velocity and water level rise. the arzobispo river is a principal environmental structure, as it is the main source of the river salitre or juan amarillo one of the three main drains of the city, originating in the eastern hills and entering the city limits between avenida circunvalar and avenida carrera 7, recovering and maintaining its abundance of water and biodiversity, means improving the quality of the water and reducing pollution from the bogotá river. the main sources of water pollution in this river come from the sewer system (olaya-álvarez, 2010): domestic sewage, industrial discharges and illegal connections to the sewer system, rain flow, bringing an increase of matter organic, pathogens, heavy metals and other pollutants. recently attention has been paid to the preservation of flood plains along rivers; given their importance in improving water quality and the biodiversity they support (subrahmanyan et al., 2011; kang and stanley, 2005). in addition, few studies have been done on the canalization of rivers and wetlands and their impact on ecosystem processes and degradation of natural resources. biochemical indicators are inherently more sensitive to environmental conditions than mineral properties which can be used to assess the state of soil degradation because they are sensitive to environmental stress conditions (chaer et al., 2009), and so provide information about the interactions between natural biochemical processes and the effects of anthropogenic activities. the variation in dehydrogenase activity reflects the status of degradation / rehabilitation of soils (doi and ranamukhaarachchi, 2009) and is considered as a measure of microbial activity that responds to environmental gradients an integrated measure of soil quality, so it is widely used (maliszewska-kordybuch and smreczek, 2003) in soil and ecotoxicological tests in aquatic ecosystems (weaver et al., 2011; hill et al., 2010; hill et al., 2006). the phosphatase activity catalyzes the hydrolysis of phosphate esters, released phosphate groups bound to be in more complex substrates such as soil organic matter, a relationship between this activity, the quality and quantity of organic matter and total phosphorus content has been found in aquatic ecosystems (wang and panta, 2010; cunqi et al., 2007; wilczek et al., 2005) as well as (cunqi et al., 2007) a mechanism of substrate induction and inhibition by product. the o-diphenol oxidase activity catalyzes oxidation of phenol compounds, the importance of phenol acids and microbiological released during hydrolysis of naturally occurring substances (plant residues and organic) in soils and synthetic compounds (waste industrial and pesticides) has been demonstrated in the formation of humic substances (perucci et al., 2000). phenol products are generally unstable and are subject to oxidative conversion by abiotic reactions or catalyzed by oxidative enzymes to produce quinones which polymerize or to humus-like macromolecules in the presence or absence of amino compounds. phenol compounds in soil are mainly transformed by oxidative processes catalyzed by phenolase and peroxidase produced by the microbiota present in soil. the aim of this study was to evaluate the effect of the pollution gradient on microbial activity present in sediments and soils adjacent to the upper basin of the arzobispo river and its relationship with the quality of water resources. method and materials study site and sampling soil and sediment samples were taken surrounding the upper reaches of the arzobispo river, that is from the point of entry to the city limits in olaya herrera national park to carrera 7ª, 250 m running along the river where it is partially channeled. from the convention 005 of 2006 made between the secretaría distrital de ambiente (sda) and the empresa de acueducto y alcantarillado de bogota (eaab), the first stretch of the river was named where the water quality ranges from questionable to acceptable (olaya-álvarez, 2010; eaab, 2007) generating a pollution gradient which results in the detriment of quality of water resources, as evaluated from water quality parameters reported by the sda and eaab (tab. 1), associated with a progressive increase in ph of the water and soils that are found in the present study, the discharges that contribute organic matter, total suspended solids and fecal coliform. in this first section of the river, three equidistant places were chosen and named: 1st avenue circunvalar, 2nd coliseum and 3rd cra 5a, samples were taken during two seasonal periods, the dry period in september and the rainy period in november 2009. the distribution throughout the year is bimodal in both the first half and the second half 259cerón r. and ramírez v.: microbial activity in soil and sediments of the upper arzobispo river basin of the year, the highest rainfall occurs in the second half of october and november, with a rainfall of around 110 mm, the driest months are july to early september with an annual rainfall of approximately 43 mm (olaya-álvarez, 2010). soil samples were taken at a depth of between 5 and 10 cm and surface sediment were taken from 0 to 5 cm, at each sampling site nine samples were taken in a w scheme to form three composite samples, which were then transported in bags and refrigerated at the laboratory. soils and sediments were passed through a sieve (2 mm), dissected and homogenized and then stored at -20ºc. water content was determined for each of the samples by observing the weight difference before and after drying in an oven at 72°c for 48 h. enzyme activities the enzyme activities evaluated were acid phosphatase (ec 3.1.3.2), alkaline phosphatase (ec 3.1.3.1), dehydrogenase (ec 1.1.1.1) and o-diphenol oxidase (ec 1.10.3.1) in soils and sediments, as they are parameters that relate to ecosystem properties and therefore provide information about the impact of pollution on the resource. evaluation of acid (ec 3.1.3.2) and alkaline (ec 3.1.3.1) phosphatase activities. the enzymatic assay was based on the determination of ρ-nitrophenol released by the enzyme from ρ-nitrophenyl phosphate substrate, which was incubated with a soil sample for 1 h at 37°c in a ph 6.5 buffer to determine acid phosphatase and ph 11 to determine alkaline phosphatase . the ρ-nitrophenol released by activity in alkaline medium and determined colorimetrically was extracted at 400 nm. dissolved humic substances increase in the alkaline medium and can interfere with the determination of ρ-nitrophenol, them calcium chloride is added to the samples to prevent dispersion of clay minerals (tabatabai, 1982; eivazi and tabatabai, 1977). evaluation of dehydrogenase activity (ec 1.1.1.1). the enzymatic assay was based on the determination of triphenyl formazan formed from to reduction of tpf chloride in the soil, the tcc serves as an electron acceptor for several dehydrogenase (casida et al., 1964). the measurement of this enzymatic activity in soil systems comprising different dehydrogenase s and its origin is biological oxidation by dehydrogenation processes of different organic compounds, which under aerobic conditions are linked electron transport chain coupled to the synthesis of atp, which has oxygen as the final acceptor, so it is considered a measure of microbial activity in situ. evaluation of o-diphenol oxidase activity (ec 1.10.3.1). the most important problem in the study of the oxidation of phenol compounds in soils is the low availability of oxidized substrate caused by the sorption of soil components at the interface with enzymatic catalysis because reactions occur immediately after catechol contact with the ground. the quinones formed by oxidation of phenol compounds are highly reactive and able to form various condensation products especially in the presence of compounds with free amino groups, this method is based on the formation of red compounds, through the development of the enzymatic oxidation of catechol and subsequent reaction with proline, using colorimetric determination at 525 nm of red compounds derived from the reaction between products of the enzymatic reaction and proline (perucci et al., 2000). evaluation of soil ph, we performed soil suspension in distilled water in a 1:2.5 ratio. statistical analysis to compare the effect of different sampling sites on the enzyme activities we tested for analysis of variance as a completely randomized design (p≤0.05), we used multiple comparison tests to determine differences between means, however small the significant difference. analyses were performed using spss 17.0 statistical software. results and discussion as we descended the study area 1st avenida circunvalar, 2nd coliseo and 3rd cra 5a , we found a progressive increase in ph in the samples of water and surrounding soils (tab. 1) and the presence of contaminants in the water. the increase in ph in the water of the river at cra 5a is related to the presence of misguided urban wastewater connections which provide organic matter, total suspended solids, nitrogen, phosphorus, ph, total and fecal coliforms, which decrease table 1. water quality parameters (red de calidad hídrica de bogotá –rchb, secretaria distrital de ambiente -sda) and ph of water samples and soil in the upper basin of the arzobispo river. parameters rchb, sda ph water ph soilsection of the river sda do (mg l-1) bod (mg l-1) cod (mg l-1) n total (mg l-1) p total (mg l-1) tss (mg l-1) fecal coliforms (mpn/100 ml) ph upper portion 8.3 nd 43 5 1 1 102 6.6 6.48 (circunvalar) 6.12 (circunvalar) before cra 7ª 7.7 24 54 20 6 60 106 7.72 7.42 (coliseum) 6.48 (coliseum) 9.34 (cra 5ª) 7.11 (cra 5ª) do, dissolved oxygen; bod, biochemical oxygen demand; cod, chemical oxygen demand; tss, total suspended solids; mpn, most probable number; nd, not determined. 260 agron. colomb. 29(2) 2011 dissolved oxygen and water quality. this gradient is also influenced by the degree of intervention by construction of dikes. urban waste water containing significant levels of nitrogen (ammonium, nitrite nitrate), phosphorus and micronutrients such as fe, cu and zn, which can be removed by irrigation to soil (brzezinska et al., 2001), as the soil can act as a sort of natural filter when irrigated with wastewater (chen et al., 2008). enzyme activities phosphatese activity catalyzes the hydrolysis of phosphate esters, releasing phosphate groups bound in more complex substrates such as organic soil matter, thus is responsible for the mineralization of organic phosphorus in the form of inorganic phosphorus which is available for the requirements of microorganisms and plants. this activity is classified as acidic (ph 6.5) or alkaline (ph 11) according to the optimal ph. the acid phosphatase are derived from both plants and microorganisms, while the alkaline are derived primarily from microorganisms. the results obtained for acid phosphatase activity (mol ρ-nitrophenol/g dry soil per h) in soils and sediments from the upper basin of the arzobispo taken in the two seasons, the dry and wet periods (fig. 1). the acid phosphatase activity was significantly higher (p≤0.05) in sediments from the cra 5a site, compared to the same sediments evaluated in circunvalar and coliseo, for the two sampling times. the activity was significantly higher in soils from cra 5a than in soils from circunvalar and coliseo in the dry period, while a significant increase was only observed in the activity at coliseo in the rainy season, compared to what was found for the same point in the dry season. the results obtained for alkaline phosphatase activity (mol of ρ-nitrophenol/g dry soil per h) in soils and sediments taken in the two seasons, the dry period and the wet period (fig. 2). the alkaline phosphatase activity was significantly higher (p≤0.05) in sediments from the cra 5a site, in relation to the same sediments evaluated at circunvalar for the two sampling times. while no differences were observed between circunvalar and coliseo for the two seasonal periods in which sampling was performed, significant differences were found in the assessed activity in soils among the three sampling points for the dry period, with the lowest activity found at coliseo and the highest at cra 5a. the activity showed a significant recovery with the effect of rainfall at coliseo, as compared to that found in the same place for the dry period, but no significant effect at the sampling site for alkaline phosphatase activity was observed for the rainy season. it has been reported (wilczek et al., 2005) that enzyme variation in river sediments due to seasonal variations, particularly the increase in total phosphorus, particulate carbon and phosphatase activity in surface sediments of rivers, naturally increases with the seasonal dynamics when in autumn plant material degradation as well as flooding predominant. it has also been used as an indicator of bioavailability of phosphorus in aquatic systems (wang and panta, 2010). dehydrogenase activity reflects the work of a group of intracellular enzymes that are present in the soil microbiota, these are part of the metabolic reactions involved in oxidative energy transfer and are considered a good indicator of microbial activity in addition to being sensitive to land degradation, and are also affected by seasonal changes. there is evidence (doi and ranamukhaarachchi, 2009) to consider dehydrogenase activity as an indicator figure 1. acid phosphatase activity in sediments and soils adjacent to the upper basin of the arzobispo river for two seasonal periods, the dry and wet periods. the bars to standard deviation. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 dry sediments wet sediments dry soil wet soil µ m ol  -n itr op he no l/ g dr y so il pe r h circunvalar coliceo cra 5a 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 dry sediments wet sediments dry soil wet soil circunvalar coliceo cra 5a µ m ol  -n itr op he no l/ g dr y so il pe r h figure 2. alkaline phosphatase activity in sediments and soils adjacent to the upper basin of the arzobispo river for two seasonal periods, the dry and wet periods. the bars to standard deviation. 261cerón r. and ramírez v.: microbial activity in soil and sediments of the upper arzobispo river basin of the condition of soil and seasonal changes in rainfall/ drought. the results obtained for this study (mg tpf/g dry soil per h) in soils and sediments taken in the two seasons seasonal, the dry and wet periods (fig. 3). dehydrogenase activity was significantly (p≤0.05) higher in sediments from the cra 5a site as compared to the circunvalar and coliseo sites, for the two sampling times. a significant effect was found by sampling location and time (rain) in the activity of the sediments at the cra 5a location, with a significantly higher value found, as compared to those recorded in different locations and sampling periods. in soils, a significant effect on the sampling site during the dry season was found, with the most recorded activity at cra 5a compared to that of circunvalar, but there was no difference between that of circunvalar and coliseo. no differences were found between the activities of the different soils sampled in the rainy season. the acid phosphatase activity, alkaline and dehydrogenase , present in the sediments of the upper basin of the arzobispo respond to a gradient of pollution in the river as observed in the present study, probably in response to increases in nutrients as noted above (hill et al., 2010; hill et al., 2006) of other river basins. increases were observed in the activities in soils and sediments with increased nutrients (carbon and nitrogen) in connection with the addition of organic amendments in agricultural soils (monkiedjea et al., 2006) and urban and industrial waste. singh and agrawal (2008) reported increases in these activities in relation to the presence of organic materials derived from municipal waste, it has been reported (jezierska-tys and frąc, 2009; singh and agrawal, 2008) that there are positive correlations between dehydrogenase activity, the ammonium (nh4+) concentration and ph in response to the daily application of different doses of sewage sludge rich in carbon and nitrogen, but the activities can be inhibited by applications over long periods and the presence of heavy metals, particularly dehydrogenase activity, alkaline phosphatase and ammonification rate. however, it was reported (carreira et al., 2008) that there is an inhibition of dehydrogenase and acid phosphatase activities in response to heavy metal pollution and recovery of the same after restoration of vegetation in the river floodplains. on the other hand, the canalization of rivers still brings with changes in water availability for surrounding soils and soil chemistry, as well as changes in the structure of plant communities, changes that led to a significant increase in dehydrogenase activities, β-glucosidase and phosphatase (kang and stanley, 2005), and changes in water regimes influence the vegetation composition and dynamics of organic matter. one can consider that the activities assessed in this study respond to the gradient of contamination present in the upper arzobispo river, indicating a threat of degradation. because on the one hand, the variation of soil dehydrogenase activity reflects the degradation/restoration of the land (doi and ranamukhaarachchi, 2009) significantly, given their correlation with decreasing density and increasing field capacity, as a criterion for measuring the status of land degradation and land rehabilitation. dehydrogenase activity is considered as a measure of microbial activity, a superior technique involving the observation threshold (soares et al., 2006), and responds to environmental gradients, serving as an integrated measure of soil quality. on the other hand, the importance of the phenols and acid products microbiological released during the hydrolysis of naturally occurring substances (plant residues and organic) in soil and synthetic compounds (pesticides and industrial waste), in forming humic substances (perucci et al., 2000) has been demonstrated. phenol products are generally unstable and are subject to oxidative conversion by abiotic reactions or catalyzed by oxidative enzymes to quinones and polymerize to humus-like macromolecules in the presence or absence of amino compounds. phenol compounds in soil are mainly transformed by oxidative processes catalyzed by phenolase and peroxidase produced by the microbiota present in the soil. the results obtained for o-diphenol oxidase activity (mol catechol oxidized/g dry soil per h) present in soils taken in the two seasons, the dry and wet periods (fig. 4). the rainy season showed a significant (p≤0.05) increase in activity at circunvalar and coliseo, but this effect was not found in the soils at 0 20 40 60 80 100 120 140 dry sediments wet sediments dry soil wet soil µ g tp f/ g dr y so il pe r h circunvalar coliceo cra 5a figure 3. dehydrogenase activity in sediments and soils adjacent to the upper basin of the arzobispo river for two seasonal periods, the dry and wet periods. the bars to standard deviation. 262 agron. colomb. 29(2) 2011 cra 5a. in the present study, the increase of dehydrogenase activity found in soils and sediments at cra 5a and decreased o-diphenol oxidase activity at the same place may be related to decreased water quality (tab. 1 ) and/or pollution of urban effluents. the o-diphenol oxidase activity is related to the degradation of vegetative material and is directly influenced by the type of vegetation and its expression is linked to the availability of nutrients, it has been observed (monkiedje et al., 2006) that increased nitrogen and phosphorus nutrients in the soil, have negative effects on the activity of o-diphenol oxidase. just as the introduction of these nutrients in natural aquatic ecosystems have negative influences on the activity (penton and newman, 2008), accompanied by decreased plant diversity. it is postulated that increasing plant community diversity can contribute to the enrichment of soil fertility and ecological structure (beare et al., 1995). in aquatic ecosystems the detritus food chain is a very important link, where microbial assimilation plays a fundamental role. to find the link between microbial variables and ecosystem processes it is necessary to understand the factors controlling the distribution of microbial biomass and activity involved in the acquisition of carbon and nutrients, which may contribute to a better understanding of the ecosystem-level interactions between nutrients and organic matter and microbial processes and mediate the flow of energy and nutrient recycling. enzymes are a measure of the availability of nutrients, so it has been proposed (hill et al., 2010; hill et al., 2006) that together with the chemical properties of water quality such as measures of the resource quality, measures of the microbial activity in sediments of rivers, integrated ecosystem conditions linking the concentration of nutrients in the water and the concentration of nutrients in the sediments. conclusions the acid phosphatase activity, alkaline and dehydrogenase, present in sediments was observed to respond to the gradient of pollution in the arzobispo river, probably in response to increases in nutrients and vegetation change. it can be seen that the response of the activities evaluated in this study indicate a threat of degradation which requires a restoration of environmental management practices to mitigate pollution where such activities can be used as indicators of resource recovery. acknowledgements the authors express their gratitude to the vice-rector of research at the universidad ean for funding this study. cited literature beare, m.h., d.c. coleman, d.a. jr. crossley, p.f. hendrix, and e.p. odum. 1995. a hierarchical approach to evaluating the significance of soil biodivesity to biogeochemical cycling. plant and soil 170, 5-22. brzezińska, m., z. stępniewska, and w. stępniewski. 2001. dehydrogenase and catalase activity of soil irrigated with municipal wastewater. pol. j. environ. stud. 10, 307-311. burns, r.g. 1982. enzyme activity in soil: location and a possible role in microbial ecology. soil biol. biochem. 14, 423-427. carreira, j.a., b. viñegla, r. garcía-ruiz, v. ochoa, and m.b. hinojosa. 2008. recovery of biochemical functionality in polluted flood-plain soils: the role of microhabitat differentiation through revegetation and rehabilitation of the river dynamics. soil biol. biochem. 40, 2088-2097. casida, l.e. jr., d.a. klein, and t. santoro. 1964. soil dehydrogenase activity. soil sci. 98, 371-376. chaer g.m., d.d. myrold, and p.j. bottomley. 2009. a soil quality index based on the equilibrium between soil organic matter and biochemical properties of undisturbed coniferous forest soils of the pacific northwest. soil biol. biochem. 41, 822-830. cerón r., l.e. and l.m. melgarejo. 2005. enzimas de suelo: indicadores de salud y calidad. acta biol. colomb. 10, 5-17. chen, w., l. wu, w.t. jr. frankenberger, and a.c. chang. 2008. soil enzyme activities of long-term reclaimed wastewater-irrigated soils. j. environ. qual. 37(supp. 5), 36-42. cunqi, l., l. jianjian, and l. hepeng. 2007. landward changes of soil enzyme activities in a tidal flat wetland of the yangtze river estuary and correlations with physico-chemical factors. acta ecol. sinica 27, 3663-3669. doi, r. and s.l. ranamukhaarachchi. 2009. soil dehydrogenase in a land degradation-rehabilitation gradient: observations from a savanna site with a wet/dry seasonal cycle. rev. biol. trop. 57, 223-234. doran j.w. and m.r. zeiss. 2000. soil health and sustaninability: managing the biotic component of soil quality. appl. soil ecol. 15, 3-11. 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 circunvalar coliceo cra 5a µ m ol c at ec ho l o xi di ze d/ g d ry s oi l 1 0 m in dry soil wet soil figure 4. diphenol oxides activity in soils adjacent to the upper basin of the arzobispo river for two seasonal periods, the dry and wet periods. the bars to standard deviation. 263cerón r. and ramírez v.: microbial activity in soil and sediments of the upper arzobispo river basin doran, j.w. 2002. soil health and global sustainability translating science into practice. agric. ecosyst. environ. 88, 119-127. eaab, empresa de acueducto y alcantarillado de bogota. 2007. plan de saneamiento y manejo de vertimientos (psmv). bogota. eivazi, f. and m.a. tabatabai. 1977. phosphatases in soils. soil biol. biochem. 9, 167-172. gianfreda, l., m.a. raoa, a. piotrowska, g. palumbob, and c. colombob. 2005. soil enzyme activities as affected by anthropogenic alterations: intensive agricultural practices and organic pollution. sci. total environ. 341, 265-279. hill, b.h., c.m. elonen, t.m. jicha, a.m. cotter, a.s. trebitz, and n.p. danz. 2006. sediment microbial enzyme activity as an indicator of nutrient limitation in great lakes coastal wetlands. freshw. biol. 51, 1670-1683. hill, b.h., c.m. elonen, t.m. jicha, d.w. bolgrien, and m.f. moffett. 2010. sediment microbial enzyme activity as an indicator of nutrient limitation in the great rivers of the upper mississippi river basin. biogeochem. 97, 195-209. jezierska-tys, s. and m. frąc. 2009. impact of dairy sewage sludge on enzymatic activity and inorganic nitrogen concentrations in the soils. int. agrophys. 23, 31-37. kang, h. and e.h. stanley. 2005. effects of levees on soil microbial activity in a large river floodplain. river res. appl. 21(1), 19-25. maliszewska-kordybuch, b. and b. smreczek. 2003. habitat function of agricultural soils as affected by heav y metals and polycyclic aromatic hydrocarbons contamination. environ. int. 28, 719-28. monkiedjea, a., m. spitellerb, d. fotioc, and p. sukulb. 2006. the effect of land use on soil health indicators in peri-urban agriculture in the humid forest zone of southern cameroon. j. environ. qual. 35, 2402-2409. olaya-álvarez, a.m. 2010. formulación del plan de ordenación y manejo de la cuenca del río salitre en el perímetro urbano del distrito capital. secretaría distrital de ambiente (sda); universidad militar nueva granada, bogota. penton, c.r. and s. newman. 2008. enzyme-based resource allocated decomposition and landscape heterogeneity in the florida everglades. j. environ. qual. 37, 972-976. perucci, p., c. casucci, and s. dumontet. 2000. an improved method to evaluate the o-diphenol oxidase activity of soil. soil biol. biochem. 32(1), 387-399. singh, r.p. and m. agrawal. 2008. potential benefits and risks of land application of sewage sludge. waste mgmt. 28, 347-358. soares, r.a., l.f.w. roesch, g. zanatta, f.a. camargo, and l.m.p. passaglia. 2006. occurrence and distribution of nitrogen fixing bacterial community associated with oat (avena sativa) assessed by molecular and microbiological techniques. appl. soil ecol. 33, 221-234. subrahmanyam, g., g. archana, and l.s. chamyal. 2011. soil microbial activity and its relation to soil indigenous properties in semi-arid alluvila and estuarine soils of mahi river basin, western india. int. j. soil sci. 6, 224-237. tabatabai, m.a. and j.m. bremner. 1969. use of p-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphataseactivity. soil biol. biochem. 1, 301-307. wang, j. and h.k. panta. 2010. enzymatic hydrolysis of organic phosphorus in river bed sediments. ecol. eng. 36, 963-968. weaver, m.a., r. zablotowicz, k. larry, l. martin, and b. charles. 2011. microbial and vegetative changes associated with development of a constructed wetland. ecol. indic. 13, 37-45. wilczek, s., h. fischer, and m.t. pusch. 2005. seasonal regulation and dynamics of extracellular enzyme activities in the sediments of a large lowland river. microb. ecol. 50, 253-267. received for publication: 10 december, 2012. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 program of agricultural engineering, department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). bcastilloh@unal.edu.co 2 external consultant. bogota (colombia). agronomía colombiana 31(2), 208-214, 2013 characterization of the mechanical properties of the sweet passion fruit (passiflora ligularis juss.) caracterización de propiedades mecánicas del fruto de la granadilla (passiflora ligularis juss.) jorge armando linares1, bernardo castillo1, and maría teresa londoño2 abstract resumen the sweet passion fruit figures prominently among the fruits exported by colombia. the fruit is an ovoid berry with a thick and brittle peel that changes from green to bright yellow, depending on the degree of maturity. the weight of the fruit is 113 grams on average and about 60% of the fruit is edible. the sweet passion fruit is harvested manually. during the harvest and the subsequent handling and transport to the places of packaging and marketing, the fruit is subjected to multiple loads which may cause deterioration in different ways, resulting in significant product losses. rheological tests were performed (unidirectional compression, puncture and shear) in order to determine the mechanical response of the fruit to the forces exerted on it during harvest and post-harvest handling. the tests were performed using a texture analyzer (ta.xt plus of stable micro systems®). for each type of rheological test, the specific conditions of the shape and size of the probe, and the speed and depth of penetration were defined. the tests were carry out with 35 fruits, with and without the polyethylene mallalon, at fruit maturity stages 4 and 5. it was found that the firmness of the fruits in the unidirectional compression, longitudinal direction and with a degree of maturity 4, was 117.4 n, similar to that found for the transversal direction but using “mallalón”. under these conditions, the contact stresses should not exceed 600 kpa, while the force required for a transversal shearing of the skin of the fruit was 43.8 n. the mechanical behavior of the sweet passion corresponds to a viscoelastic, anisotropic and variable material. la granadilla ocupa un lugar destacado entre las frutas exportadas por colombia. el fruto es una baya ovoide, de cáscara gruesa y quebradiza, que cambia de color de verde a amarillo intenso según el grado de madurez, con peso promedio de 113 gramos de los cuales aproximadamente el 60% es la parte comestible. su cosecha se realiza en forma manual, durante esta fase de recolección y en las posteriores de manipulación y transporte a los lugares de empaque y comercialización el fruto se ve sometido a múltiples cargas que pueden deteriorarlo de diversas maneras lo que resulta en pérdidas significativas de producto. se realizaron ensayos reológicos de compresión unidireccional, punción y corte, a fin de caracterizar su respuesta mecánica al tipo de fuerzas que soporta en su manejo cosecha y poscosecha. los ensayos se realizaron con un analizador de textura ta.xt plus de stable micro systems®. para cada tipo de ensayo reológico, se definieron condiciones específicas de forma y tamaño de la sonda, velocidad y profundidad de penetración. las pruebas se realizaron para 35 frutos con o sin él polietileno de protección (mallalón) en estado de madurez 4 y 5. se encontró que la firmeza del fruto en compresión unidireccional en dirección longitudinal y para grado de madurez 4 es de 117,4 n, valor similar al que se observa en la orientación transversal pero con mallalón; en estas condiciones los esfuerzos de contacto no deben exceder los 600 kpa, a la vez que la fuerza requerida para cortar transversalmente la cáscara del fruto fue de 43,8 n. el comportamiento mecánico del fruto de la granadilla corresponde a un material viscoelástico, anisotrópico y de muy alta variabilidad. key words: rheology, uniaxial compression, shear, harvest, postharvest, handling. palabras clave: reología, compresión unidireccional, corte, cosecha, poscosecha, manejo. introduction the sweet passion fruit is ranked fifth among exotic fruit exports in colombia for 2007, in which sales were valued at usd 705,701, (legiscomex, 2008). this passiflora fruit, native to the tropical americas, is a perennial, with a climbing habit and rapid growth. the heart-shaped leaves are bright green, the flowers are purple, and the diameter is between 7 and 10 cm. its fruit is an ovoid berry with a thick and brittle shell, which changes color from green to bright yellow, depending on maturity (cerdas and castro, 2002). the sweet passion fruit has, within its crust, a membranous sac with about 250 small seeds which are gray to dark brown 209linares, castillo, and londoño: characterization of the mechanical properties of the sweet passion fruit and covered with a gelatinous viscous pulp (fao, 2006). the average weight of one fruit is 113 g, of which approximately 60% is edible. this value varies depending on the stage of development and maturation (villamizar, 1994). a month after flowering, the fruit finishes the formation and growth process and initiates the ripening process, which leads to: reactions that convert starches and other polysaccharides into sugars; organic acids react with alcohols to help aroma formation, or simply degrade to carbon dioxide and water; chlorophylls disappear to make way for anthocyanins, carotenoids, xanthophylls and other compounds that cause the characteristic color of the ripe fruit; and pectic and hemicellulose compounds, which are part of the shell, degrade, reducing fruit firmness, favoring softening and improving texture, as published by garcía (2008). the detachment of the fruit is carried out by hand or with scissors. the cut is realized in the third node of the peduncle. once the fruit is removed from the plant, it is placed in a carton, which has an average capacity of 115 passion fruits and achieves a net weight of 13 kg. usually, four layers are separated by newspaper. once the fruit is removed from the plant, it is deposited in the collection container and transported to the gathering center. during collection and later stages of handling, transport, packaging and storage, the fruits are subjected to mechanical loads of various kinds, which can cause significant damage and loss (mohsenin, 1986; herold et al., 2001; ciro et al., 2005; singh and reddy, 2006; ospina et al., 2007; alamar et al., 2008). the response of biological materials (fruits and vegetables) to applied loads requires knowledge of their mechanical properties; in addition, the mechanical behavior, or the texture, is a limiting expression which highly influences the quality of fruits and vegetables. (szczesniak, 2002; peleg, 2006; newman et al., 2005; bentini et al., 2009). the mechanical characteristic of texture, which is commonly used to describe t he rheologica l behav ior of biological materials, is the firmness (or hardness) and is generally defined as the maximum force required to achieve a specific strain in compression, puncture and cut tests (rosenthal, 1999; abbott, 1999; valero and ruiz, 2000; szczesniak, 2002; tabilo and barbosa, 2005; lu et al., 2005; peleg, 2006). one can actually determine a complete force vs. deformation curve for biological materials, in addition to the maximum force, setting parameters such as the bioyield point, the point of rupture or fracture of the material in different tissues and the slope of the curve in several regions of the curve (stiffness or deformability modulus), relating the amount of deformation to an applied force produced according to whether the material behaves as an elastic solid, viscous liquid or as a mixture of the two and generally with large deformations of a plastic nature. if we also take into account the dimensions of the samples tested at each point of the test, a characterization in terms of stress vs. strain can be made (peleg, 1987, 2006; steffe, 1996; buitrago et al., 2004; singh and reddy, 2006; aviara et al., 2007). the firmness of fruits, and generally in all biological materials, is influenced by the anatomy of plant tissues, particularly the size of the cells, their shapes and packaging, by the thickness and strength of the cell walls and by cell adhesion mechanisms in conjunction with the turgor state of the cells (chanliaud et al., 2002; waldron et al., 2003; zdunek and umeda, 2006; oey et al., 2007; van zeebroeck et al., 2007 and toivonen and brummell, 2008). for the mechanical properties of the sweet passion fruit, references of studies were found only at the national university: one in medellin: the work of ciro et al. (n.d.), which is about the determination of the surface fracture strength of the passion fruit through unidirectional compression trials of fracture tests for two degrees of maturity and two load application methods; and the works of bogota: villamizar (1994) and mogollón (2010), in the first, firmness was measured by a puncture test with a manual penetrometer, while the second corresponds to a puncture test with a texturometer (cylindrical probe with a diameter of 4 mm and a speed of 3 mm s-1) during refrigerated storage of the fruit. furthermore, the firmness values of the ntc 4101 standard can be added, however this standard does not relate the measuring device used. the aim of this study was to determine the mechanical properties in compression puncture and shear the fruit of the sweet passion fruit for freshly harvested fruits and will receive further handling to the packaging and marketing process. materials and methods vegetal material sweet passion fruits were used that had a maturity degree of 4 or 5, according to the color chart, to ensure homogeneity in the whole sample and to comply with the general aspects of the ntc 4101 standard. 210 agron. colomb. 31(2) 2013 the sample size was determined by the procedure of the operation characteristic curves, taking a delta value of 1. there were no statistical tests to compare the values obtained from the two stages of maturity and the two directions of load application. rheological testing a stable micro systems® brand texture analyzer (ta.xt plus) was used . for the unidirectional compression test in the transversal direction (which is seen along the equator) on fruits, with mallalon (polyethylene mesh for packaging protection) and without mallalon, and the longitudinal direction (from pole to pole, placing the fruit peduncle opposite the compression plate) for fruits without mallalon, a cylindrical probe with a diameter of 75 mm was used at a speed of 2 mm s-1, to a depth of 20 mm, ensuring rupture of the fruit shell. in the puncture test, a cylindrical probe with a 5 mm diameter was used at a speed of 2 mm s-1 and a depth of 15 mm so that penetration of the fruit shell was ensured, in both the transversal and longitudinal directions (penetrating through the navel of the fruit), for the fruits without mallalon. for the transversal shear test, a probe was used with a cutting edge, made of transparent acrylic, at a speed of 8 mm s-1. all tests were done at fruit maturity stages 4 and 5. the laboratory temperature was between 20 and 22°c. in all tests, a force-time curve was determined (with deformation measurement) for each of the 35 fruits used in each test (sample size). for the first two trials, the force and deformation values were converted to real stress (σ) versus hencky deformation (εh) (or hencky strain) according to the methodology followed by olivera (2004). for the curves (force-time) in each of the tests, the average maximum force (firmness) was determined and from the true stress vs. hencky deformation curves, the real rupture stresses and break deformations were established. for the statistical analysis of each test, the samples were divided into two groups of 17 units of product and were tested to validate the correlation between sample independence. the hypothesis was corroborated by the f test and t-test and it was verified that there was no difference between the two samples and ensured that the conclusions of the experiment were valid. results and discussion the maximum forces are the firmness of the fruit for each of the two test types mentioned above: unidirectional compression and puncture. tab. 1 shows the mean and standard deviation of these maximum forces for each of these tests, including the transversal shear test. notably, the value of rupture or fracture force in the compression test was greater for the unidirectional load applied longitudinally in comparison with the transversal orientation, for each of the two stages of maturity and without the mallalon (117 n vs. 107 n for maturity stage 4 and 98 n vs. 84 n for grade 5). also, firmness was greater for compression when comparing the values reached for level 4 of maturity versus state 5. the effect of the fruit mallalon for the transversal orientation (as is done in current packaging) shows that the compressive force was increased slightly (114 n vs. 107 n) for maturity grade 4. the cause of the firmness value obtained with the transversal compression with mallalon and grade 5 maturity is unknown due to the fact that, at 119n, it cannot be solely attributed to the effect of the mallalon but can be in the fruit samples with an inferior maturity grade. in any event, these results suggest that fruits, with mallalon or not, should be packed longitudinally, but, of course, the problem is the upward stem, which makes it difficult to pack the top layer. the coefficients of variation observed in these tests were high, in the order of 20 to 25%, which are typical of those obtained in tests on biological materials of high heterogeneity. comparing with the values reported by ciro et al. (n.d.), the forces of surface fracture were very similar for probe speeds between 1 and 3 mm s-1 both in the transversal and longitudinal direction, between 88 and 95 n for fruit maturity degrees 4 and 5 and without mallalon, although these authors did not show differences between the two directions of load application. the fact that there was greater force in the longitudinal direction may be due to the location of the polysaccharide chains of the cell walls with respect to the load application, as suggested by vincent (1999), bruce (2003), dan and kohiama (2007) and mayor et al. (2007). it has also been widely reported that as fruit ripeness progresses, water loss occurs, which is associated with a loss of turgor of the cells, a decrease in adhesion between cells and changes in cell wall polysaccharides, among others (van linden, 2007; toivonen and brummell, 2008; goulao and oliveira, 2008). moreover, with regard to the results achieved in the puncture test, tab. 1, it was again shown that the firmness was greater for the longitudinal orientation of the applied load, 44.5 and 28.5 n, when compared to the transversal orientation, 16.8 and 14.3 n for maturity grades 4 and 5 respectively; and the force value for ripeness degree 4 was greater than the force of state 5, which confirms the previously-stated finding of the compression test. again, 211linares, castillo, and londoño: characterization of the mechanical properties of the sweet passion fruit there was high variability with the coefficients of variation, between 20 and 25%. the comparison made with the mogollón (2010) data showed an exact correspondence with fruit ripeness between 4 and 5 for the transversely applied load. figure 1 shows the typical stress vs. hencky deformation curve set for a unidirectional compression test in the transversal direction for two degrees of maturity without mallalon (top) and (bottom) with mallalon. table 1. maximum force in mechanical compression, puncture and shear tests in sweet passion fruit. test type degree of maturity maximum force (n) transversal compression 4 107.4 ± 19.5 transversal compression with mallalon 4 114.4 ± 23.9 longitudinal compression 4 117.4 ± 23.7 transversal compression 5 84.3 ± 18.8 transversal compression with mallalon 5 119.3 ± 29.0 longitudinal compression 5 98.4 ± 25.1 transversal puncture 4 16.8 ± 3.6 longitudinal puncture 4 44.5 ± 11.2 transversal puncture 5 14.3 ± 3.2 longitudinal puncture 5 28.5 ± 7.1 transversal shear 4 43.8 ± 7.6 transversal shear 5 34.4 ± 7.2 the values presented are means ± standard deviation. the form of the curves which shows how the fruits were deformed by the transversely-applied unidirectional compressive forces, initially presented an approximately linear behavior (elastic character); although, in the fruits with mallalon, an initial deformation was produced that delayed the elastic deformation of the fruits. in both cases (with and without mallalon), a bioyield point was seen, which is associated with tissue microfailures, but which corresponds to the resistance of the exocarp (husk), according to aviara et al. (2007). furthermore, it could also be said that at this point the internal fluid of a freshly squeezed fruit begins to ooze without tearing the epicarp; the strength then increases to a maximum value at rupture, with a breaking stress that completely breaks the epicarp and releases liquids; and the compression of the fibers are definitely noticeable. we must also add that after the elastic behavior and bioyield, the concavity of the curve is downward, showing that the prevailing situation was the internal fracture of all tissues, particularly the epicarp and mesocarp. furthermore, it shows that, after yield, there are several peaks, i.e. partial ruptures, until reaching final rupture. this behavior has already been reported in biological materials, especially in fruits, by herold et al. (2001), singh and redy (2006), aviara et al. (2007), chassagne-berces et al. (2009) and nguyen et al. (2010). in turn, it is already clear that fruits in maturity 4 have greater resistance than fruits of grade 5 and the mallalon effect increases rupture strength and increases deformation at the breaking point, especially for fruits with advanced maturity; see also the rheological parameters of tab. 2. figure 2 shows two typical stress strain curves for a unidirectional compressive load in the longitudinal direction for the two degrees of maturity considered. in the longitudinal orientation, the bioyield point is not marked or is very close to the peaks of failure or rupture. the breaking stresses in this direction are higher compared to the transversal direction, see tab. 2. in tab. 2, it can again be seen that resistance decreases with the advancement of the maturation process in either of two orientations, although, in the longitudinal orientation, the fruits were not tested with mallalon so the hencky strain at breaking for this orientation is less than 0.10 in the two degrees of maturity, values similar to those achieved in transversal load trials for fruits without mallalon. finally, fig. 3 shows typical stress-strain curves developed from the results of the puncture tests which show the rheological behavior of freshly-harvested sweet passion fruits for the two load application methods: transversely and longitudinally; and for two maturity states: 4 and 5. while there is some similarity in the curves found in the unidirectional compression tests, as for the bioyield and rupture points, the stress values are very different given the probe geometries, which presented the greatest difference between the two load methods. puncture tests represent a highly localized stress in a small area, while compressive stress is distributed over a larger area. thus, it is likely that the effect of stacked boxes better fits that represented by the unidirectional compression, while the puncture test might better represent the damage caused by manual handling of the fruits. these values are reported in tab. 2 and demonstrate the same higher resistance for longitudinally-applied forces and for fruits with a maturity grade of 4. it is notable that the puncture-rupture is set for very small strains, with a delicate behavior. the values in tab. 2, in terms of the puncture tests (firmness) expressed as the breaking stress, compare well with the 6 kgf cm-2 value reported by ntc 4101 (icontec, 1997) for grades 4 and 5 of color (except the value obtained in 212 agron. colomb. 31(2) 2013 figure 1. typical real stress-hencky strain curves for a unidirectional compression test, above: in the transversal direction, degrees of maturity 4 and 5 without mallalon; below: with mallalon, transversal direction, degrees of maturity 4 and 5 of sweet passion fruit. table 2. rheological parameters found with mechanical testing: unidirectional compression and puncture in sweet passion fruit. test type degree of maturity σr (kpa) εr (adim) transversal compression 4 10.9 0.10 transversal compression with mallalon 4 11.6 0.24 longitudinal compression 4 13.5 0.04 transversal compression 5 1.3 0.02 transversal compression with mallalon 5 5.4 0.25 longitudinal compression 5 9.9 0.09 transversal puncture 4 581 0.01 longitudinal puncture 4 1260 0.01 transversal puncture 5 409 0.05 longitudinal puncture 5 643 0.06 figure 2. typical real stress-hencky strain curves for unidirectional compression test, longitudinally, degrees of maturity 4 and 5 of sweet passion fruit. figure 3. typical real stress-hencky strain curves for puncture test, above: transversely, degrees of maturity 4 and 5; below: longitudinally, degrees of maturity 4 and 5 of sweet passion fruit. 0 0.2 0.80.60.4 1 1.2 0 4 14 2 6 12 10 8 hencky strain εh σ ( kp a) grade 5 grade 4 0 0.1 0.70.60.2 0.8 0.90.50.40.3 0 4 14 2 6 12 10 8 hencky strain εh σ ( kp a) 0 0.05 0.350.30.1 0.40.250.20.15 0 4 16 2 6 14 10 8 12 hencky strain εh σ ( kp a) grade 5 grade 4 0 0.05 0.10 0.250.200.15 0 300 900 200 400 800 600 500 700 100 hencky strain εh σ ( kp a) grade 5 grade 4 0 0.05 0.10 0.250.200.15 0.30 0 1,400 200 400 1,200 800 600 1,000 hencky strain εh σ ( kp a) the longitudinal puncture test for maturity 4), but not with the value obtained by villamizar (1994) of only 12 to 16 lbf/ pulg2 (0.84 to 1,13 kgf cm-2) which depend on the geometry of the probes used in each case. in summary, this fruit, as with most biological materials, in particular fruit and vegetables, behaves as a nonlinear, viscoelastic material which, according to peleg (2006), 213linares, castillo, and londoño: characterization of the mechanical properties of the sweet passion fruit when subjected to large deformations, may suffer important internal, structural changes. at the time of collection of the sweet passion fruit, the operator must manipulate the fruit lengthwise and take care not to exceed contact stresses of around 600 kpa for fruits with maturity 4 and 400 kpa for grade 5 mature fruits. the stacking of containers or boxes must be configured for pressures below 5 kpa and the fruit should be positioned longitudinally, with mallalon and preferably a fruit ripeness of 4. it should be noted that the values listed here make no reference to dynamic loading or impact or considerations on the effect of bruising in fruits. any cutting device for the separation of the fruit from the plant stalk must exert a shear force of 35 and 45 n for fruit maturity grades 5 and 4 respectively. conclusions the sweet passion fruit, when subjected to quasi-static loads, behaves as a viscoelastic material with highly variable, anisotropic properties. the firmness values obtained for both the unidirectional compression test and puncture test corresponded to the resistance of the fruit exocarp (shell). the polyethylene mallalon used in some marketing systems contributes to a greater strength of the fruits against breakage and to an increase in fruit deformation before this point. si harvest and postharvest management must be done with fruits that do not exceed maturity 4 (ntc 4101). sweet passion fruit manipulation must be done in the longitudinal direction with contact stresses that do not exceed 600 kpa. similarly, when fruits are stacked in containers or boxes, they must be configured so that the fruits are oriented lengthwise, with the stem directed upwards and with pressures below 5 kpa. for the packaging design, direct contact should be avoided between the stem and peel of fruits that are stacked in layers. literature cited abbott, j.a. 1999. quality measurement of fruits and vegetables. postharv. biol. technol. 15, 207-225. alamar, m.c. e. vanstreels, m.l. oey, e. moltó, and b.m. nicolaï. 2008. micromechanical behaviour of apple tissue in tensile and compression tests: storage conditions and cultivar effect. j. food eng. 86, 324-333. aviara, n.a. s.k. shittu, and m.a. haque. 2007. physical properties of guna fruits relevant in bulk handling and mechanical processing. int. agrophysics 21, 7-16. bentini, m., c. caprara, and r. martelli. 2009. physico-mechanical properties of potato tubers during cold storage. biosyst. eng. 104, 25-32. bruce, d.m. 2003. mathematical modelling of the cellular mechanics of plants. phil. trans. r. soc. lond. b 358, 1437-1444. buitrago, g.v., a.p. lópez, a.p. coronado, and f.l. osorno. 2004. determinación de las características físicas y propiedades mecánicas de papa cultivada en colombia. rev. bras. eng. agríc. ambient. 8 (1):102-110. cerdas, m. and j.j. castro. 2002. descripción botánica. pp. 13-15. in: cerdas, m. and j.j. castro (eds.). manual práctico para la producción, cosecha y manejo poscosecha del cultivo de granadilla (passiflora ligularis juss). convenio poscosecha cnp-ucr, san jose. chanliaud, e., k.m. burrows, g. jeronimidis, and m.j. gidley. 2002. mechanical properties of primary plant cell wall analogues. planta 215, 989-996 chassagne-berces, s., c. poirier, m. devaux, f. fonseca, m. lahaye, g. pigorini, c. girault, m. marin, and f. guillon. 2009. changes in texture, cellular structure and cell wall composition in apple tissue as a result of freezing. food res. int. 42, 788-797. ciro, h.j., d.l. vahos, and c.j. márquez. 2005. estudio experimental de la fuerza de fractura en frutas tropicales: el tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt). dyna. 72 (146): 55-64. ciro, h.j., d.l. vahos, and e. cortés, (n.d.) fuerza de fractura superficial engranadilla (passiflora ligularis juss) y tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt): estudio experimental. department of agricultural engineering and food, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. dan, h. and k. kohiama. 2007. characterization of cucumber cultivars by mechanical stress distributions during the compression process. rev. jarq 41(2), 115-121. fao. 2006. fichas técnicas, productos frescos y procesados: granadilla (passiflora ligularis). in: http://www.fao.org/ inpho_archive/content/documents/vlibrary/ae620s/pfrescos/ granadilla.htm; consulted; june, 2013. garcía, m.c. 2008. manual de manejo cosecha y poscosecha de la granadilla. corpoica; fontagro, bogota. goulao, l.f. and c.m. oliveira. 2008. cell wall modifications during fruit ripening: when a fruit is not the fruit. trends food sci. techl. 19, 4-25 herold, b., m. geyer, and c.j. studman. 2001. fruit contact pressure distributions equipment. comput. electron. agr. 32, 167-179. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 1997. norma técnica colombiana ntc. 4101. frutas frescas. granadilla. especificaciones. bogota. legiscomex. 2008. inteligencia de mercados frutas exóticas en colombia. in: http://www.legiscomex.com/bancomedios/ documentos%20pdf/est_col_frutas_exot_6.pdf; consulted: june, 2013. lu, r., a.k. srivastava, and r.m. beaudry. 2005. a new bioyield tester for measuring apple fruit firmness. appl. eng. agr. 21(5), 893-900. mayor, l., r.l. cunha, and a.m. sereno. 2007. relation between mechanical properties and structural changes during osmotic dehydration of pumpkin. food res. int. 40, 448-460. mogollón, m.r. 2010. informe técnico de pruebas de laboratorio de poscosecha: granadilla (passiflora ligularis j.). department of 214 agron. colomb. 31(2) 2013 agricultural engineering and food, universidad nacional de colombia, bogota. mohsenin, n. 1986. physical properties of plant and animal materials: structure, physical, characteristics and mechanical properties. gordon and breach science publishers, new york, ny. newman, j.m., h.w. hilton, s.c. clifford, and a.c. smith. 2005. the mechanical properties of lettuce: a comparison of some agronomic and postharvest effects. j. mater. sci. 40, 1101-1104. nguyen, l.t., a. tay, v.m. balasubramaniam, j.d.legan, e.j. turek, and r. gupta. 2010. evaluating the impact of thermal and pressure treatment in preserving textural quality of selected foods. lwt food sci. technol. 43, 525-534. oey, m.l. e. vanstreels, j. baerdemaeker, e. tijskens, h. ramon, m.l.a.t.m. hertog, and b. nicoläi. 2007. effect of turgor on micromechanical and structural properties of apple tissue: a quantitative analysis. postharv. biol. technol. 44, 240-247. olivera, l.m. 2004. efecto del tratamiento térmico sobre la textura de la murta (ugni molinae turcz) definida como resistencia a la ruptura. ungraduate thesis. universidad austral de chile, valdivia, chile. ospina, d.m., h.j. ciro, and i.d. aristizábal. 2007. determinación de la fuerza de la fractura superficial y fuerza de firmeza en frutas de lulo (solanum quitoense x solanum hirtum). rev. fac. nal. agr. medellín 60(2), 4163-4178. peleg, m. 1987. the basics of solid food rheology. pp. 3-34. in: moskowitz, h.r. (ed.). food texture: instrumental and sensory measurement. marcel dekker, new york, ny. peleg, m. 2006. on fundamental issues in texture evaluation and texturization-a view. food hydrocoll. 20, 405-414. rosenthal, a.j. 1999. food texture: measurement and perception. food science and technology, international series academic press, london. singh, k.k. and b.s. reddy. 2006. post-harvest physico-mechanical properties of orange peel and fruit. j. food eng. 73, 112-120. szczesniak, a.s. 2002. texture is a sensory property. food qual. prefer. 13, 215-225. steffe, j.f. 1996. rheological methods in food process engineering. freeman press. east lansing, mi. tabilo, g. and g.v. barbosa. 2005. rheology for the food industry. j. food eng. 67, 147-156. toivonen, p.m.a. and d.a. brummell. 2008. biochemical bases of appearance and texture changes in fresh-cut fruit and vegetables. review. postharv. biol. technol. 48, 1-14. valero, c. and m. ruiz. 2000. técnicas de medida de la calidad de frutas. vida rural 116, 60-64. van linden, v. 2007. identification of fruit parameters responsible for impact-bruising of tomatoes. ph.d. thesis. katholieke universiteit leuven, leuven, belgium. van zeebroeck, m., v. van linden, h. ramon, j. de baerdemaeker, b.m. nicolaï, and e. tijskens. 2007. impact damage of apples during transport and handling. review. postharv. biol. technol. 45, 157-167. villamizar, f. 1994. la granadilla, su caracterización física y comportamiento poscosecha. ing. investig. 28, 14-23. vincent, j.f.v. 1999. from cellulose to cell. j. exp. biol. 202, 3263-3268. waldron, k.w., m.l. parker, and a.c. smith. 2003. plant cell walls and food quality. comp. rev. food sci. food saf. 2, 101-119. zdunek, a. and m. umeda. 2006. extension and fracture of cell walls after parenchyma tissue deformation. biosyst. eng. 93(3), 269-278. received for publication: 23 october, 2014. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.46747 1 weed management supervisor, monsanto latin america north region. mexico df (mexico). javierramirezsuarez@gmail.com 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 33(1), 64-73, 2015 phytosociology of weeds associated with rice crops in the department of tolima, colombia fitosociología de malezas asociadas al cultivo de arroz en el departamento del tolima, colombia javier ramírez s.1, verónica hoyos c.2, and guido plaza t.2 abstract resumen phytosociological studies allow for the characterization and descriptive analysis of weed communities in crops. this study aimed to characterize the weed communities associated with weed crops in the “centro, meseta, and norte” zones of the tolima department. the study was conducted in 96 commercial lots, in which a 1 ha area was marked off for the sampling. the development stage, density and cover of the weeds were evaluated. the importance value index, the alpha diversity indices of shannon-wiener, simpson and uniformity as well as the similarity indices of jaccard, sorensen and steinhaus were calculated. for the entire department, 42 weed species were identified, with echinochloa colona being the principal one in all of the zones. in the centro zone, 27 species were identified; in the meseta zone, 31 species were identified; and, in the norte zone, 38 species were identified. the alpha indices demonstrated that the meseta zone was the most diverse. the jaccard and sorensen indices showed dissimilarity in the weed community for all of the comparisons of the zones. the steinhaus coefficient registered the highest similarity intensity between the centro and norte zones. los estudios fitosociológicos permiten caracterizar y hacer análisis descriptivos de las comunidades de malezas de cultivos. este trabajo tuvo como objetivo caracterizar las poblaciones de malezas asociadas a cultivos de arroz de las zonas centro, meseta y norte del departamento del tolima. los levantamientos fueron realizados en 96 lotes comerciales, en cada lote se demarcó un área de evaluación de 1 ha en la cual se realizaron los muestreos. se evaluó el estado de desarrollo, densidad y cobertura de las malezas. se calculó el índice de valor de importancia, los índices de diversidad alfa de shannon-wiener, simpson y de uniformidad así como los índices de similitud de jaccard, sorensen y steinhaus. en todo el departamento se identificaron 42 especies de malezas siendo echinochloa colona, la principal en todas las zonas. en la zona centro fueron identificadas 27 especies; en la zona meseta 31 y en la zona norte 38. los índices alfa registraron que la zona meseta fue la más diversa. los índices jaccard y sorensen mostraron disimilitud en la comunidad de malezas en todas las comparaciones de las zonas. el coeficiente steinhaus registró mayor intensidad de similitud entre las zonas centro y norte. key words: weed communities, importance value index, diversity index, cereals. palabras clave: poblaciones de malezas, índice de valor de importancia, índice de diversidad, cereales. introduction agricultural activities generate changes and filters for biological communities and weeds that are associated with crops are exposed to disruptive factors that make their populations dynamic over time (booth et al., 2003). in terms of responses to these agents of change, not all species in an agricultural system are equally important, with differences in frequency, density, and growth habit making some species the principal ones that generate economic and secondary effects that normally do not present problems for yield (pitelli, 2000). one of the more utilized methods for the analysis of weed communities in agricultural systems is the phytosociological study. phytosociology is defined as the science that studies plant communities from the f loristic, ecological, and dynamic points of view or as the science that studies plant groupings, their interactions, and their dependence on their environment (ferriol and merle, 2006). a quantitative phytosociological study of a weed community in a defined area and time provides a momentary analysis of the plant composition, providing a tool that supplies various inferences for a plant community (erasmo et al., 2004). the analysis of weed communities can be http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.46747 65ramírez s., hoyos c., and plaza t.: phytosociology of weeds associated with rice crops in the department of tolima, colombia approached with the description of their characteristics, employing tools such as similarity and diversity indices that clarify their performance. alpha diversity (α) in studies on weed populations measures the amount of diversity within a defined community in a zone (booth et al., 2003). for weed ecology, the margalef, shannon-wiener, and simpson indices are more commonly used. the margalef index focuses on the richness of the species found in a studied population. the shannon-wiener index is based on the proportional abundance of each species and the simpson index is based on the probability that two individuals in a community sample will be of the same species (booth et al., 2003). the study of the beta diversity (β) in weeds measures the change in weed species diversity between zones and samples the similarity of the composition of the community between location pairs through the calculation of similarity indices (booth et al., 2003). the jaccard and sorensen index and the steinhaus coefficient are more common in studies on weeds in agricultural systems. the jaccard and sorensen indices only consider how many species are in-common in a pair of evaluated communities and do not take into account the abundance of each species. for its part, the steinhaus similarity coefficient or index incorporates abundance data into its analysis, taking into account the differences that occur in this data, and so is considered more valuable than the other indices (booth et al., 2003). for its part, the importance value index (ivi) determines the dominance of the species and the degree of heterogeneity of the agroecosystem (pitelli, 2000), allowing for the evaluation of the horizontal structure of the community through the relative dominances, abundances, and frequencies (lamprecht, 1990). the relative density is the number of individuals of a species or absolute density of a species over the total number of individuals or total density of all of the species (brighenti et al., 2003). relative frequency is defined as the frequency of a species over the sum of the frequencies of all of the species or the total frequency of all of the species (mueller-dombois and ellenberg, 1976). relative dominance (relative cover) is defined as the absolute dominance of a species over the dominance of all of the species (mueller-dombois and ellenberg, 1976) or as the cover of a species over the total cover of all of the species, expressed as a percentage (cantillo et al., 2006). based on the these considerations and considering the evident importance that this type of study has for the characterization and study of plant communities associated with commercial crops, the present study was developed with the aim of identifying the f loristic composition and of characterizing the weed populations of commercial rice crops in the centro, meseta, and norte zones of the department of tolima in four evaluations carried out between emergence and formation of the f lower primordia in the crops. materials and methods the present study was carried out between july of 2012 and february of 2013 in commercial crops in the department of tolima, which were divided into three production zones in accordance with the different climatic, topographic, edaphical, and irrigation conditions. in each zone, the municipalities with the larger cultivated areas were used, with 96,319 ha of cultivated rice per year (fedearroz, 2008), distributed as follows: the norte zone (26% of the area), the meseta zone of ibague (21% of the area) and the centro zone (53% of the area) with the municipalities of purificación, guamo, espinal and saldaña (colombia) (tab. 1). the sample size was 0.1% (96 ha) of the total area in accordance with the following equation (spiegel, 1988): table 1. sampling proportional to the area cultivated with rice in the selected municipalities (tolima department, colombia). municipality n (ha) nh (ha) municipality n (ha) nh (ha) lerida 5,960 6 purificación 14,762 15 ambalema 9,294 9 guamo 13,620 14 venadillo 5,265 5 espinal 12,285 12 armero 4,711 5 saldaña 10,472 10 norte total 25,230 25 centro total 51,139 51 ibague 12,484 12 piedras 4,099 4 alvarado 3,367 4 department total 96,319 96 meseta total 19,950 20 n, cultivated hectares (fedearroz, 2008); nh, sampled hectares. 66 agron. colomb. 33(1) 2015 n = n × z2 p × qα d2 × (n – 1) + z2 p × q α (1) where, n = sample size. n = total of the universal sample (in this case the 96,319 ha cultivated per year). 1.962 with a confidence of 95%. p = expected proportion (5% = 0.05). q = 1-p (in this case: 1-0.05 = 0.95). d2 = precision (in this case 10%). the number of hectares sampled per zone and municipality was distributed in proportion to the stratum, using the cultivated area as the criterion (tab. 1). the methodology used to distribute the sampling units in the study area resulted in the sampling of an actual area of 384 ha for the entire study (0.4% of the total cultivated area in the selected municipalities) and 0.8 ha in each lot. for the phytosociological study and characterization of the weed communities, a 0.04 m2 sampling square was used, which was thrown randomly five times (5) within the marked off hectare in each lot, following a zigzag pattern. each hectare represented a commercial lot in accordance with reports from erasmo et al. (2004) and plaza and hernández (2014). four samples were conducted during the development of the crop: before the application of the first post-emergence control method (7 to 22 days after sowing, das), after the first control method (22-35 das), after the second post-emergence control method (37-52 das) and once the herbicide applications were finished, during the f lower primordia formation stage of the crop (52-65 das). in each sampling, the variables of density and cover were measured for each of the encountered weed species. the species were identified using the studies conducted by fuentes et al. (2006a), fuentes et al. (2006b) and montealegre (2011) as references. the importance value index (ivi) was calculated under the following parameters for each species: absolute density (da), relative density (dr), absolute frequency (fa), relative frequency (fr), cover (ca), and relative cover (cr), in accordance with curtis and mclntosh (1950) and muellerdombois and ellenberg (1976): da = number individuals per species (2) number sampling total dr = absolute density per species (3) density total for all of the species fa = number sites for each species (4) number total sites fr = frequency of each species (5) frequency total of all of the species ca = space occupied by each species (6) cr = cover of each species (7) total cover of all of the species ivi = fr + dr + cr (8) among the alpha diversity indices (α), the shannon-wiener index (h), the simpson dominance index (d) and the uniformity index (e) were calculated in accordance with the equations cited by booth et al. (2003). h = – σ[pi (ln pi)] (9) d = σ{[ni (ni 1)] / [n(n 1)]}; (10) e = h / ln s (11) where, pi = proportional abundance of each species ni = number individuals per species n = number total individuals s = number total of species richness h = shannon-wiener index on the other hand, of the beta diversity indices (β), the similarity indices of jaccard (sj) and sorensen (ss) and the steinhaus coefficient (sst) were calculated in accordance with the methodology cited by booth et al. (2003). sj = j/(a + b + j) (12) ss = 2j / (a + b + 2j) (13) sst = 2w / (a + b) (14) where, j = number of species found in both communities a = number of species found only in community a b = number of species found only in community b w = total of the lower abundances a and b = sum of the lower of the two abundances of each species results and discussion floristic composition in the rice production areas of tolima, 42 weed species were identified, grouped into 2 classes, 20 families, and 31 67ramírez s., hoyos c., and plaza t.: phytosociology of weeds associated with rice crops in the department of tolima, colombia genera. in the zones, the centro zone presented 27 weed species from 14 families and 21 genera; the meseta zone had 31 species from 12 families and 23 genera; and the norte zone contained 38 species from 18 families and 29 genera. in all of the zones, the poaceae family contributed the highest number of total species: 9 species in the centro zone, 12 species in the meseta zone and 12 species in the norte zone (tab. 2). the liliopsida class contributed the highest number of species, grouped into five (5) families, notably poaceae and cyperaceae. the poaceae family contributed 13 species to table 2. weed species present in the rice crops of the tolima department (colombia). class family genus scientific name bayer code life cycle centro meseta norte liliopsida commelinaceae commelina commelina diffusa burm. f. comdi annual/ perennial x x liliopsida commelinaceae murdannia murdannia nudiflora (l.) brenan. mudnu annual/ perennial x x x liliopsida cyperaceae cyperus cyperus esculentus l. cypes perennial x x x liliopsida cyperaceae cyperus cyperus iria l. cypir annual x x x liliopsida cyperaceae cyperus cyperus rotundus l. cypro perennial x x x liliopsida cyperaceae fimbristylis fimbristylis dichotoma (l.) vahl. fimdi annual/ perennial x x liliopsida cyperaceae fimbristylis fimbristylis miliacea (l.) vahl. fimmi annual x x x liliopsida cyperaceae torulinium torulinium odoratum (l.) s.s. hooper. torod* annual/ perennial x x liliopsida limnocharitaceae limnocharis limnocharis flava (l.) buchenau. limfl* perennial x liliopsida poaceae chloris chloris gayana kunth. chrga perennial x x liliopsida poaceae chloris chloris radiata (l.) sw. chrra annual/ perennial liliopsida poaceae cynodon cynodon dactylon (l.) pers. cynda perennial x x liliopsida poaceae digitaria digitaria bicornis (lam.) roemer & j.a. schultes ex loud. digbc perennial x x x liliopsida poaceae digitaria digitaria horizontalis willd. digho* annual x x x liliopsida poaceae digitaria digitaria ciliaris (retz.) koel. digsp annual x x liliopsida poaceae echinochloa echinochloa colona (l.) link. echco annual x x x liliopsida poaceae eleusine eleusine indica (l.) gaertn. elein annual x x x liliopsida poaceae ischaemum ischaemum rugosum salisb. iscru annual/ perennial x x x liliopsida poaceae leptochloa leptochloa scabra nees. lefsc* annual x x x liliopsida poaceae leptochloa leptochloa virgata (l.) p. beauv. lefvi* perennial x x x liliopsida poaceae paspalum paspalum boscianum flueggé. pasbo annual x x x liliopsida poaceae rottboellia rottboellia cochinchinensis (lour.) w.d. clayton. rotco annual x x x liliopsida pontederiaceae heteranthera heteranthera limosa (sw.) willd. hetli annual x x x magnoliopsida amaranthaceae amaranthus amaranthus dubius mart. ex thell. amadu* annual x x x magnoliopsida amaranthaceae amaranthus amaranthus spinosus l. amasp annual x magnoliopsida asteraceae eclipta eclipta alba (l.) hassk. eclal annual/ perennial x x x magnoliopsida caesalpiniaceae senna senna obtusifolia l. casob annual/ perennial x x magnoliopsida convolvulaceae ipomoea ipomoea triloba l. ipotr perennial x x x magnoliopsida cucurbitaceae cucumis cucumis melo l. cummd annual x x magnoliopsida euphorbiaceae phyllanthus phyllanthus niruri l. pylni annual x x magnoliopsida fabaceae aeschynomene aeschynomene rudis benth. aesru perennial x magnoliopsida lamiaceae hyptis hyptis brevipes poit. hypbr* annual x magnoliopsida lythraceae ammannia ammannia coccinea rottb. ammco annual x magnoliopsida lythraceae ammannia ammannia multiflora roxb. ammmu* annual x magnoliopsida malvaceae gossypium gossypium hirsutum l. goshi* annual/ perennial x magnoliopsida onagraceae ludwigia ludwigia decurrens walt. iusde annual/ perennial x x x magnoliopsida onagraceae ludwigia ludwigia leptocarpa (nutt.) h. hara ludle* annual/ perennial x x x magnoliopsida onagraceae ludwigia ludwigia linifolia vahl. ludli* x x x magnoliopsida portulacaceae portulaca portulaca oleracea l. porol annual x x x magnoliopsida rubiaceae spermacoce spermacoce verticillata l. speve* perennial x x magnoliopsida solanaceae physallis physalis minuta griggs. phymi* x x magnoliopsida tiliaceae corchorus corchorus hirtus l. corhi* annual/ perennial x total of the zones 27 31 38 * code assigned by the authors. 68 agron. colomb. 33(1) 2015 the total number of weed plants in the crop. the digitaria and leptochloa genera contributed the higher numbers of species, with 3 and 2, respectively. these results coincide with a report made by erasmo et al. (2004), evidencing the importance of weed species from the liliopsida class. rao et al. (2007) and erasmo et al. (2004) stated that the more damaging species in this region of colombia belong to the poaceae and cyperacea families. this situation is possibly due to the use of the same cultivation system for several years and to the phylogenetic relationship between the weeds and crops as they share the same requirements for resources (radosevich et al., 1997; puentes, 2003; cobb and reade, 2010). considering these facts as well as the revelations of inoue et al. (2012), the management of weeds in the rice crops of the tolima department must be directed toward this segment of plants. importance value index (ivi) the analysis of the ivi for the entire department demonstrated that 10 species made up 50% of the maximum importance value index, representing the more damaging weeds in the rice production systems of the region (tab. 3). e. colona was the most important species in the rice crops of tolima with an importance value index (ivi) of 30.4, a presence in 91.7% of the lots of the departments, a frequency of 0.39 and a density of 77.2 individuals/m2 (tab. 3). table 3. components and importance value index (ivi) for the species that made up 50% of the maximum ivi value both generally and in each of the sampled zones (tolima department, colombia). g en er al i v i species ivi f fr (%) d dr (%) c cr (%) echco 30.4 0.39 24.5 77.2 2.5 14.2 3.4 digsp 17.7 0.001 0.1 362.5 11.9 24.0 5.8 cypir 17.1 0.16 9.8 114.5 3.7 15.0 3.6 iscru 14.3 0.13 7.9 96.0 3.1 13.5 3.3 mudnu 13.2 0.14 9.0 74.6 2.4 7.6 1.8 casob 11.5 0.01 0.9 200 6.5 16.9 4.1 pasbo 11.3 0.08 5.1 92.4 3.0 13.2 3.2 rooex 10.9 0.01 0.8 167.3 5.5 19.0 4.6 digbc 10.9 0.1 6.5 71.4 2.3 8.6 2.1 cypes 9.7 0.07 4.3 52.1 1.7 15.4 3.7 c en tr o zo ne i v i echco 39.2 0.39 30 62.4 3.4 13.3 5.7 rooex 29.3 0.01 1.0 276.9 15.2 30.3 13.1 cypir 23.5 0.16 12.6 93.9 5.1 13.4 5.8 iscru 21.7 0.13 10.1 97.4 5.3 14.5 6.3 lefsc* 16.4 0.11 8.1 54.1 3.0 12.2 5.3 digbc 14.4 0.08 6.1 83.0 4.6 8.9 3.8 m es et a zo ne i v i echco 26.5 0.39 20.4 56.7 3.3 9.0 2.9 cypir 18.9 0.2 10.3 80.1 4.6 12.5 4.0 iscru 15.7 0.16 8.5 74.2 4.3 9.1 2.9 digbc 15.6 0.18 9.4 59.7 3.4 8.6 2.8 eclal 13.0 0.13 6.8 69.2 4.0 7.1 2.3 torod* 12.2 0.03 1.7 61.5 3.5 21.6 7.0 hetli 11.6 0.02 0.9 85.7 4.9 18.0 5.8 ludle* 11.5 0.01 0.5 106.3 6.1 15.3 4.9 cypes 11.4 0.08 3.9 63.3 3.6 11.9 3.8 mudnu 11.2 0.09 4.8 65.5 3.8 8.2 2.7 n or te z on e iv i digsp 29.7 0.002 0.1 700.0 20.8 40.0 8.7 echco 28.1 0.39 20.0 123.6 3.7 20.3 4.4 mudnu 17.8 0.26 13.5 83.0 2.5 8.6 1.9 cypir 17.5 0.11 5.5 228.7 6.8 23.8 5.2 pasbo 16.9 0.22 11.0 96.8 2.9 13.6 3.0 casob 15.0 0.03 1.6 310.9 9.3 18.9 4.1 cypes 13.4 0.15 7.8 53.0 1.6 18.5 4.0 iscru 11.9 0.09 4.5 123.9 3.7 17.1 3.7 f, absolute frequency; fr, relative frequency; d, absolute density (individuals/m2), dr, relative density; c, absolute dominance or cover; cr, relative dominance or cover (cr). 69ramírez s., hoyos c., and plaza t.: phytosociology of weeds associated with rice crops in the department of tolima, colombia the level of importance of the species was markedly inf luenced by the relative frequency, which indicated that it is a species that is adapted to the prevailing conditions of the crops. the importance of this species has been reported by different authors (holm et al., 1991; puentes, 2003; rao et al., 2007; chauhan and johnson, 2010a). erasmo et al. (2004) reported on the importance of this species in weed communities in rice crops of brazil through the use of phytosociological indices. for importance, the above species was followed by d. ciliaris, c. iria, i. rugosum and m. nudif lora, which presented ivis of 17.7, 17.1, 14.3 and 13.2%, respectively. these species together with d. bicornis and p. boscianum offered the higher values of frequency after e. colona (tab. 3). the important presence of these species coincides with findings for rice crops in colombia and in different locations in the world and are related to the adaptation of these species to humid conditions (erasmo et al., 2004; rao et al., 2007; chauhan and johnson, 2009a; montealegre, 2011). phytosociological indices and parameters, such as the importance value index (ivi), offer a view of the composition and the distribution of plant species in a community through ecological evaluation methods (concenço et al., 2013). ivi parameters contemplate the importance of populations within a weed community that, together with the analysis of the number of individuals and produced mass, allow for the inference of which species are more important in terms of infestation (pitelli, 2000). in the centro zone, six species represented 50% of the maximum importance value index, representing the principal problem for rice crops in this zone. e. colona was the most important species with an ivi value of 39.2 (tab. 3). it was reported in 88% of the lots of the zone with a frequency of 0.39 and a density of 62.4 individuals/m2 (tab. 3), with relative frequency being the most important variable. r. cochinchinensis, c. iria and i. rugosum presented the higher density values (tab. 3). r. cochinchinensis was the weed with the second highest importance in the centro zone, with an ivi of 29.3 and a density of 276.9 individuals/m2 (tab. 3). in meseta, the analysis of the zone’s data demonstrated that 10 species made up 50% of the maximum importance value index, where e. colona was the most important species of the zone with an ivi value of 26.5 (tab. 3), a presence in 90% of the lots, a frequency of 0.39, and a density of 56.7 individuals/m2 (tab. 3); again, the relative frequency was the component with the most inf luence on this level of importance. c. iria, i. rugosum and d. bicornis had frequency levels of 0.20, 0.16 and 0.18, and ivi values of 18.9, 15.7 and 15.6, respectively (tab. 3). the species with the higher densities included l. leptocarpa, h. limosa and c. iria (tab. 3). the ivi in the norte zone had 8 species that made up 50% of the maximum index. in this zone, d. ciliaris was the most important weed with an ivi of 29.7 (tab. 3). it was found in 4% of the area with a frequency of 0.002 and a density of 700 individuals/m2. the index for this species was inf luenced by the relative density by a high degree (tab. 3). s. obtusifolia and c. iria presented density values of 310.94 and 228.70 individuals/m2 (tab. 3). e. colona was registered in 100% of the cultivated area in the north, with a frequency of 0.39, a density of 123.60 individuals/m2 and an ivi of 28.1 (tab. 3). there was not a significant difference between the importance indices of e. colona and d. ciliaris due to divergences in the contribution of the components. the absolute density and the relative density were higher in d. ciliaris; while the absolute frequency and relative frequency were more important in e. colona (tab. 3). balduino et al. (2005), in sociological studies of tree species, suggested that relative density is the parameter that contributes the most to the importance of relevant species. however, the results of the present study demonstrate that the relative frequency was determinant in the importance of the principal species. the level of adaptation of the species to the ecological conditions of the agricultural environment determine the frequency of weeds in lots and the number of individuals that compete with the crop. this study verified that e. colona is the most important species in the rice zones of tolima. it is the most frequent weed with an average density of 77 plants/m2. its negative effect means that it is considered the most problematic weed of the graminea family in rice crops, with losses due to competition reported at 76% under densities of 280 plants/ m2 (mercado and talatala, 1977). chauhan and johnson (2010b) suggested that the shading effect caused by the aerial part of e. colona could be the principal mechanism responsible for yield losses. its level of predominance in rice crops was highlighted in colombia and latin america by plaza and hernández (2014), fuentes et al. (2010) and puentes (2003). this indicates that e. colona has the ability to colonize humid environments where rice crops are developed in the tropics (puentes, 2003). adaptive advantages such as a high capacity for production and for the germination of seeds under humid conditions (chauhan and johnson, 2010a, 2009a) and the plant’s metabolizing of c4 (halvorson and guertin, 2003; montealegre, 2011) 70 agron. colomb. 33(1) 2015 facilitate the adaptation and establishment of e. colona populations under the conditions of the agricultural system in tolima. the importance of e. colona in this region, even with the use of herbicides specific for its control, has been reported by puentes (2003). diversity indices alpha indices analyze the diversity within a weed community. taking into account the shannon-wiener (h), simpson and uniformity (e) indices, it was possible to observe that the zones considered in this study were differentiated by their diversity. the meseta zone was the most diverse (tab. 4). according to the shannon-wiener index, the three evaluated rice zones presented a low species diversity; however, the meseta zone possessed a proportionally higher species diversity, with the highest value at 2.7, followed by the norte zone with 2.6 and the centro zone with 2.3 (tab. 4). for its part, the lowest value for the simpson dominance index (0.09) indicated that the weed community in the meseta zone of ibague has a low probability of being dominated by few species; therefore, it was more diverse (tab. 4). for its part, the high value of the uniformity index was also seen in this zone (0.8) (tab. 4), suggesting a high species diversity (booth et al., 2003). table 4. shannon-wiener diversity index, simpson dominance index and uniformity index for the three rice producing zones in the tolima department (colombia). zone shannon-wiener diversity index simpson dominance index uniformity index centro 2.3 0.1 0.7 meseta 2.7 0.09 0.8 norte 2.6 0.1 0.7 the diversity of the meseta zone possibly presented itself in response to the fact that the number of individuals of each species was more balanced within the community (concenço et al., 2013). in a broad sense, the simpson dominance coefficient and uniformity coefficient indicated that the communities were dominated by various species. this could be the explanation for the number of applications and the quantity of active ingredients of the herbicides in use (data not shown) because it is thought that, when a weed community is more diverse, it tends to require complementary control treatments and that the weeds require a high quantity of herbicides due to the differential sensitivity of the species (kuva et al., 2007). similarity indices the beta diversity indices of jaccard and sorensen facilitate the comparison of areas in terms of composition of the weed communities (concenço et al., 2012a). according to felfili and venturoli (2000), these indices are considered elevated when they are above 0.5 (50%), at which a high similarity can be interpreted between areas. booth et al. (2003) indicated that the values must be interpreted on a scale of 0 to 1, where 0 indicates total dissimilarity and 1 indicates absolute similarity. the similarity indices of jaccard and sorensen seen in the present study showed that the composition was not homogenous, that is, there was dissimilarity for all of the comparisons carried out between the zones (tab. 5), suggesting dissimilarity in the composition of the weed communities between the centro, meseta, and norte zones despite the fact that underlying similarity factors were seen in the zones, such as the nonexistence of crop rotation and sowing intensification (erasmo et al., 2004). however, concenço et al. (2011) suggested that, in zones where a crop is developed in a continuous manner or with rotation over a long period of time, there will be disconnection (dissimilarity). the sampled lots in the department of tolima have been cultivated with rice for 60 years and, for the most part, have not been the subject of a crop rotation plan at any time of the year. table 5. similarity indices of the sampled rice producing zones in the tolima department (colombia). index centro-norte centro-meseta meseta-norte jaccard 0.28 0.28 0.30 sorensen 0.44 0.43 0.46 steinhaus 0.80 0.57 0.54 the literature contains results for the jaccard index that vary in accordance with the climatic and agronomic management conditions; hyvonen et al. (2003) and fried et al. (2008) demonstrated homogeneity in weed communities of cereal crops under conditions of a temperate climate in response to the selection effect of the seasons, registering values between 0.5 and 0.8. under tropical conditions, concenço et al. (2012a) and concenço et al. (2013) reported values between 0.2 and 1 due to variations in management. ramírez (2010), for tobacco crops in the department of huila (colombia), found high values for this coefficient, close to 1. for the sorensen index, concenço et al. (2012b) and concenço et al. (2011) reported low levels of 0.2 and high levels of 1 for tropical conditions. furthermore, erasmo et al. (2004) reported values between 0.22 and 0.75 in rotated rice crops: the low value was found when comparing areas of irrigated rice crops without rotation with areas with a rice-watermelon rotation, while the 0.75 value was found when comparing areas without rotation to areas with a 71ramírez s., hoyos c., and plaza t.: phytosociology of weeds associated with rice crops in the department of tolima, colombia rice-soy rotation. these authors noted the importance of the type of applied herbicide, the application timing, and the abundance of some species. the low similarity between the weed communities was possibly due to the differences in the management of the populations because divergences were seen between the zones at the time of post-emergence herbicide application, in the application equipment, in the volumes of utilized water, and in the provenience of the seeds (data not shown). in this sense, bernardes et al. (2011) stated that the dissimilarity of weeds between agricultural areas is explained by differences in the conditions of the soil, in the weed control methods (mechanical, cultivation, and chemical) and, mainly, in the utilization of herbicides with different mechanical actions that contribute to the selection of a more diverse f lora. the steinhaus coefficient calculates the similarity of communities, taking into account differences in the abundance of the species, making it more precise (booth et al., 2003). the results of the steinhaus index for the present study registered similarity in all of the zone comparisons because values above 0.5 were found in all of the cases. the similarity was higher in the comparison between the centro and norte zones, indicating a high quantity of in-common species with similar levels of abundance (tab. 5). this situation was possibly due to the similarity in the temperatures of the zones: the centro zone registered mean maximum and minimum temperatures of 33 and 23ºc, while the norte zone registered mean maximum and minimum temperatures of 35 and 23ºc. the climatic differences between the centro and norte zones and the meseta of ibague zone were clearly observed (mean maximum and minimum temperatures of 27 and 20ºc), determinant factors for the yield of the crops. the average production of the meseta zone was 8.7 t ha-1, while, in the centro and norte zones, it was 7.9 and 7.6 t ha-1, respectively (fedearroz, 2008). the critical temperatures (extremes), maximum and minimum, facilitated these divergences because they caused serious disturbances in the development of the plants. the average optimal temperature for the development of the rice plants in the vegetative phase was found between 21 and 31ºc (night/day) (yoshida, 1977). likewise, yoshida (1978) and nakayama (1974) observed that temperatures that are equal to or above 35ºc during the vegetative phase, which are common in the centro and norte zones, generate reductions in the tillering, plant height, and subsequent yield. on the other hand, and in agreement with reports from bernardes et al. (2011), andreasen and streibig (2010) and rao et al. (2007), the repeated use of herbicides, especially with the same action mechanism, may possibly be responsible for the similarity reported in the present study due to the fact that, in all of the zones of the department, only 4 action mechanisms are used for the post-emergence active ingredients. the similarity of the weed communities agree with the results of the species inventory because it revealed that the breadth of the weed problem is represented by the same species in all of the zones of the department. in regards to the obtained results, it was concluded that e. colona was the principal weed for the three evaluated zones due to the fact that it presented the highest value for the importance value index and frequency. in order of importance, the following species were observed: c. iria, i. rugosum, d. bicornis, p. boscianum and m. nudif lora. the weed community of the meseta zone was the most diverse, followed by the community of the norte zone. the composition of the weed community in the three zones was dissimilar according to the similarity coefficients of jaccard and sorensen. however, the steinhaus coefficient demonstrated that the weed communities in these rice producing zones were similar, with the highest level of similarity occurring between the communities of the centro and norte zones. literature cited andreasen, c. and j.c. streibig. 2010. evaluation of changes in weed f lora in arable fields of nordic countries based on danish long-term sur veys. weed res. 51, 214-226. doi: 10.1111/j.1365-3180.2010.00836.x balduino, a.p.c., a.l. souza, j.a.a.m. neto, a.f. silva, and m.c.s. júnior. 2005. fitossociologia e análise comparativa da composição f lorística do cerrado da f lora de paraopeba-mg. rev. árvore 29, 25-34. doi: 10.1590/s0100-67622005000100004 bernardes s., m.b., e.l. finoto, d. bolonhezi, w. carrega, j.a.a. albuquerque, and m.z. pirotta. 2011. fitossociologia de plantas daninhas sob diferentes sistemás de manejo de solo em áreas de reforma de cana crua. rev. agro@mbiente on-line 5, 173-181. booth, d. b., s.d. murphy, and c.j. swanton. 2003. weed ecology in natural and agricultural systems. editorial cabi publishing, wallingford, uk. doi: 10.1079/9780851995281.0000 brighenti, a.m., c. castro, d.l.p. gazziero, f.s. adegas, and e. voll. 2003. cadastramento fitossociológico de plantas daninhas na cultura de girasol. pesq. agropec. bras. 38, 651-657. ca nt i l lo, e .e ., f.a. l ozada, a nd j.d. pinzón. 20 06. diseño metodológico de restauración de la reserva forestal carpatos guasca-cundinamarca. undergraduate thesis. faculty of http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-3180.2010.00836.x http://dx.doi.org/10.1590/s0100-67622005000100004 http://dx.doi.org/10.1079/9780851995281.0000 72 agron. colomb. 33(1) 2015 environment and natural resources, universidad distrital francisco josé de caldas, bogota. concenço, g., j.c . sa lton, m.l . secret t i, p.b. mendes, r .c. brevilieri, and l. galon. 2011. effect of long-term agricultural management systems on occurrence and composition of weed species. planta daninha 29, 515-522. doi: 10.1590/ s0100-83582011000300005 concenço, g., c.j. silva, l.a. staut, c.s. pontes, l.c.a.s. laurindo, and n.c.d.s. souza. 2012a. weeds occurrence in areas submitted to distinct winter crops. planta daninha 30, 747-755. doi: 10.1590/s0100-83582012000400008 concenço, g., g. ceccon, r.c. sereia, i.v.t. correia, and l. galon. 2012b. phytosociology in agricultural areas submitted to distinct wintercropping management. planta daninha 30, 297-304. doi: 10.1590/s0100-83582012000200008 concenço, g., m. tomazi, i.v.t. correia, s.a. santos, and l. galon. 2013. phytosociological surveys: tools for weed science? planta daninha 31, 469-482. doi: 10.1590/s0100-83582013000200025 chauhan, b.s. and d.e. johnson. 2009a. ecological studies on cyperus difformis, cyperus iria and fimbristylis miliacea: three troublesome annual sedge weeds of rice. ann. appl. biol. 155, 103-112. doi: 10.1111/j.1744-7348.2009.00325.x chauhan, b.s. and d.e. johnson. 2009b. seed germination ecology of junglerice (echinochloa colona): a major weed of rice. weed sci. 57, 235-240. doi: 10.1614/ws-08-141.1 chauhan, b.s. and d.e. johnson. 2010a. growth and reproduction of junglerice (echinochloa colona) in response to water stress. weed sci. 58, 132-135. doi: 10.1614/ws-d-09-00016.1 chauhan, b.s. and d.e. johnson. 2010b. relative importance of shoot and root competition in dry-seeded rice growing with junglerice (echinochloa colona) and ludwigia (ludwigia hyssopifolia). weed sci. 58, 295-299. doi: 10.1614/ws-d-09-00068.1 c obb, a .h . a nd j.p.h . re ade . 2 010. herbic ide s a nd pla nt physiolog y. 2nd ed. j. wiley and sons, oxford, uk. doi: 10.1002/9781444327793 curtis, j.t. and r.p. mcintosh. 1950. the interrelations of certain analytic and synthetic phytosociological characters. ecology 31, 434-455. doi: 10.2307/1931497 erasmo, e.a.l., l.l.a. pinheiro, and n.v. costa. 2004. levantamento fitossociológico das comunidades de plantas infestantes em áreas de produção de arroz irrigado cultivado sob diferentes sistemas de manejo. planta daninha 22, 195-201. doi: 10.1590/ s0100-83582004000200004 fedearroz, federación nacional de arroceros. 2008. iii censo nacional arrocero. bogota. felfili, j.m. and f. venturoli. 2000. tópicos em análise de vegetação. comunicações técnicas florestais 2, 1-25. ferriol m., m. and h.b. merle f. 2006. el inventario fitosociológico. in: universitat politècnica de valència, http://hdl.handle. net/10251/16818; consulted: march, 2015 fuentes, c.l., a.s. osorio g., j.c. granados t. and w. piedrahita c. 2006a. flora arvense asociada con el cultivo del arroz en el departamento del tolima-colombia. bayer cropscience; universidad nacional de colombia, bogota. fuentes, c.l., a. fúquene, e.m. perdomo, and s.c. pinto. 2006b. plántulas de especies arvenses frecuentes en la zona centro de colombia. universidad nacional de colombia, bogota. fuentes, c.l., a. osorio, j.c. granados, and w. piedrahita. 2010. malezas de los arrozales de américa latina. pp. 387-341. in: degiovani b., v., c.p. martínez r., and f. motta o. (eds.). producción eco-eficiente del arroz en américa latina. internacional center of tropical agriculture (ciat), cali, colombia. fried, g., l.r. norton, and x. reboud. 2008. environmental and management factors determining weed species composition and diversity in france. agric. ecosyst. environ. 128, 68-76. doi: 10.1016/j.agee.2008.05.003 halvorson, w.l. and p. guertin. 2003. echinochloa beauv. spp. u.s. geological survey, southwest biological science center, university of arizona, tucson, az. holm, l.g., d.l. plucknett, j.v. pancho, and j.p. herberger. 1991. the world’s worst weeds: distribution and biology. university press of hawaii, malabar, fl. hyvonen, t., e. ketoja, j. salonen, h. jalli, and j. tiainen. 2003. weed species diversity and community composition in organic and conventional cropping of spring cereals. agric. ecosyst. environ. 97, 131-149. doi: 10.1016/s0167-8809(03)00117-8 inoue, m.h., b.e. silva, k.m. pereira, d.c. santana, p.a. conciani, and c.l. sztoltz. 2012. levantamento fitossociológico em pastagens. planta daninha 30, 55-63. doi: 10.1590/ s0100-83582012000100007 kuva, m.a., r.a. pitelli, t.p. salgado, and p.l.c.a. alves. 2007. fitossociologia de comunidades de plantas daninhas em agroecossistema cana-crua. planta daninha 25, 501-511. doi: 10.1590/s0100-83582007000300009 lamprecht, h. 1990. silvicultura en los trópicos: los ecosistemas forestales en los bosques tropicales y sus especies arbóreas; posibilidades y métodos para un aprovechamiento sostenido. deutsche gesellschaft für technische zusammenarbeit (gtz), eschborn, germany. mercado, b.l. and r.l. talatala. 1977. competitive ability of echinochloa colonum l. against direct-seeded lowland rice. pp. 161-165. in: proc. 6th asian-pacific weed sci. soc. conf. jakarta, indonesia. montealegre, f.a. 2011. morfología de plántulas de malezas de clima cálido. produmedios, bogota. mueller-dombois, d. and h. ellenberg. 1976. aims and methods of vegetation ecolog y. geogr. rev. 66, 114-116. doi: 10.2307/213332 nakayama, h. 1974. panicle senescence in rice plant. bull. hokuriku natl. agric. exp. stn. 16, 15-17. pitelli, r.a. 2000. estudos fitossociológicos em comunidades infestantes de agroecossistemas. j. conserb. 1, 1-7. plaza, g. and f.a. hernández. 2014. effect of zone and crops rotation on ischaemum rugosum and resistance to bispyribac-sodium in ariari, colombia. planta daninha 32, 591-599. doi: 10.1590/ s0100-83582014000300015 puentes, b. m. 2003. flora arvense asociada al cultivo de arroz (oryza sativa l.). msc thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. radosevich, s., j. holt, and c. ghersa. 1997. weed ecology: implications for management. 2nd ed. j. wiley and sons, new york, ny. http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582011000300005 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582011000300005 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582012000400008 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582012000200008 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582013000200025 http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.2009.00325.x http://dx.doi.org/10.1614/ws-08-141.1 http://dx.doi.org/10.1614/ws-d-09-00016.1 http://dx.doi.org/10.1614/ws-d-09-00068.1 http://dx.doi.org/10.1002/9781444327793 http://dx.doi.org/10.2307/1931497 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582004000200004 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582004000200004 http://hdl.handle.net/10251/16818 http://hdl.handle.net/10251/16818 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2008.05.003 http://dx.doi.org/10.1016/s0167-8809(03)00117-8 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582012000100007 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582012000100007 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582007000300009 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582007000300009 http://dx.doi.org/10.2307/213332 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582014000300015 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582014000300015 73ramírez s., hoyos c., and plaza t.: phytosociology of weeds associated with rice crops in the department of tolima, colombia ramírez, r.a. 2010. análisis de la composición f lorística de arvenses asociadas al cultivo de tabaco en cinco municipios del departamento del huila. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. rao, a.n., d.e. johnson, b. sivaprasad, j.k. ladha, and a.m. mortimer. 2007. weed management in direct-seeded rice. adv. agron. 93, 153-255. doi: 10.1016/s0065-2113(06)93004-1 spiegel, m. 1988. estadística: teoría y 875 problemas resueltos. 2nd ed. mcgraw hill, madrid. yoshida, s. 1977. rice. pp. 57-87. in: alvim, p. and t. kozlowski (eds.). ecophysiology of tropical crops. academic press. new york, ny. doi: 10.1016/b978-0-12-055650-2.50008-3 yoshida, s. 1978. tropical climate and its inf luence on rice. international rice research institute, los baños, philippines. http://dx.doi.org/10.1016/s0065-2113(06)93004-1 http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-055650-2.50008-3 received for publication: 27 february, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. ¹ department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jcbarrientosf@unal.edu.co ² institute for technology and resources management in the tropics and subtropics, cologne university of applied sciences. cologne (germany). agronomía colombiana 32(2), 266-275, 2014 socio-economic perspectives of family farming in south america: cases of bolivia, colombia and peru perspectivas socioeconómicas de la agricultura familiar en sudamérica: casos de bolivia, colombia y perú juan carlos barrientos-fuentes¹ and juan carlos torrico-albino² abstract resumen family farming is very important because it is, among other types, the principal source of food and employment, especially in developing countries. given the constant changes in the agrarian structure and environment, what are the prospects of family farming under current conditions in south america? to answer this question, we have chosen three countries from this continent: bolivia, colombia, and peru. based on a literature review of case studies in each country, a comparative analysis of the following topics was carried out: purpose of family farming, production unit, and agricultural production, integration with the market, income, and food security. many similarities were found in the studied countries, which allow for some generalizations in certain aspects related to the studied cases. family farming is largely moving to the rhythm of the markets. its transition from a condition of subsistence to commercial status depends mainly on the availability of sufficient resources for production: mainly land, labor, and financial capital. the scarcity of these resources is forcing farming families to seek other sources of income or to migrate. the monetization of farming is increasing. la agricultura familiar es muy importante porque es, entre otros tipos, la principal proveedora de alimentos y generadora de empleo, especialmente en los países en desarrollo. dados los constantes cambios en la estructura agraria y su entorno, ¿cuáles son las perspectivas de la agricultura familiar en las condiciones actuales en sudamérica? para responder a esta pregunta hemos escogido tres países del continente: bolivia, colombia y perú. con base en la revisión de literatura de estudios de caso en cada país, se hizo un análisis comparativo en torno a los siguientes temas: el propósito de la agricultura familiar, la unidad de producción, y la producción agrícola, la integración con el mercado, los ingresos y la seguridad alimentaria. se han encontrado muchas similitudes en los países estudiados, los cuales permiten hacer algunas generalizaciones en ciertos aspectos relacionados con los casos estudiados. la agricultura familiar se mueve en gran medida al ritmo de los mercados. su transición de una condición de subsistencia a una situación comercial depende principalmente de la disponibilidad de recursos suficientes para la producción: tierra, trabajo y capital financiero, principalmente. la escasez de estos recursos está llevando a las familias de agricultores a buscar otras fuentes de ingresos o emigrar. la monetización de la agricultura es cada vez mayor. key words: agricultural production, market integration, income, food security. palabras clave: producción agraria, integración de mercado, ingresos, seguridad alimentaria. economy and rural development introduction family farming in latin america around 3 billion people worldwide live in rural areas and 2.5 billion, circa 40% of the global population, depend on agriculture (fao, 2013). approximately 70% of the food production worldwide comes from family farms (world rural forum, 2014). in latin america, this contribution ranges from 27 to 67%. in this region, family farms constitute 80% of all farms, cover from 12 to 67% of the agricultural area, and generate between 57 and 77% of agricultural employment (fao and idb, 2007; fao, 2012). the role of family farming is to eradicate hunger and poverty, ensure food and nutrition, improve livelihoods, manage natural resources, protect the environment, create and strengthen social capital in rural areas, preserve and fortify culture and traditions and achieve sustainable development in agricultural and rural sectors. that is why the united nations organization in 2011 declared 2014 as the international year of family farming (fao, 2012; world rural forum, 2014; flexor and grisa, 2012). 267barrientos-fuentes and torrico-albino: socio-economic perspectives of family farming in south america: cases of bolivia, colombia and peru definition there are many definitions of family farming. they depend on the region of the world and the view of the authors. in a discussion seminar, garner and de la o gender (2013) presented an analysis of 36 definitions, 26 of them from developing countries and 13 from developed ones. the most common characteristics found in the definitions were: family as labor, household as management and size of farm, in other words land, production or both. for this paper, the definition of fao was used (2012), which is based on regional characteristics and proposed for the latin american and caribbean area. its content is used mostly as a guide. it is: family farming is the production by producers who, despite their great heterogeneity between countries and within countries, have the following key characteristics: a) limited access to land and capital resources; b) predominantly family labor is used with the head of the household participating directly in the production process; therefore; even when there is some division of labor, the head of the household does not just perform management responsibilities but is also a worker in the family unit; c) agriculture/ forestry/aquaculture/fisheries are the main source of income for the family nucleus, which may be complemented with other non-farming activities undertaken inside or outside the family unit (services related to rural tourism, environmental benefits, small-scale production, small agribusinesses, casual jobs, etc.). it is important to consider that this definition is static and generalized. that is why there are discussions, even now, among experts about different topics, such as land size, production technology and systems, diversity of production, size of patrimony, income sources, access to markets, and other topics. it is also important to note that this definition, although it contains many elements, is not synonymous with the definition of peasant farming. the latter contains sociocultural aspects such as attachment to the land, the relationship and interdependence with their communities, and their farming-based reproduction. these items will also be considered in the analysis. types family farming is not the same everywhere. after a study in brazil, chile, colombia, ecuador, mexico, and nicaragua carried out in 2007, fao and bid proposed a categorization for family farming in latin america: subsistence, transition, and consolidated family farming. subsistence family farming is the most common type. this is found in fragile zones of tropical and high mountain areas, has limited availability of land and capital as well as reduced access to markets and productive chains, and small production that does not guarantee food security for the farm family. these conditions perpetuate the poverty of the family farms and risk their continued existence. meanwhile, consolidated family farming has more land and capital than subsistence farming. this enables more access to markets and agricultural productive chains, generating more earnings for the farm family. these conditions allow agrarian families to overcome poverty and achieve a higher level of conservation of natural resources (secretaría general de la comunidad andina, 2011). in relation to socio-cultural and productive aspects, we can present four types of family farms: rural farms, indigenous-rural farms, afro-rural farms, and small farms. in recent years, afroand indigenous communities have regained importance in latin america. according to unicef et al. (2010), there are, in latin america, 522 different ethnic communities located in 12 geographical areas from patagonia to northern mexico. they constitute approximately 10% of the entire population, approximately 480 million people. brazil (241), colombia (83), mexico (67), and peru (43) have the higher numbers of indigenous communities per country, while bolivia (66%), guatemala (40%), and belize (17%) have the higher percentages of population. mexico, bolivia, guatemala, peru, and colombia have 87% of the indigenous population in latin america. rural, indigenous-rural, and afro-rural farms are characterized mainly by the same social and cultural origin and the interrelation with their community; the small farm does not necessarily follow this trend. rural inhabitants who belong to an organized community with a common origin or culture, such as indigenous or afro-, have a dependent relationship with their community. some decisions related to agricultural activities or common resources management have to pass through the community. the community, meanwhile, maintains among its members an interrelation of confidence, reciprocity, and cooperation. for their part, small farms, to improve supplying, production or marketing, can rely on cooperation forming organizations, such as associations or cooperatives (kervyn, 1987; breton, 1993, vegas, 1995; durston, 2002; gonzalves, 2007; kopp, 2011; forero-álvarez, 2013). what is the future of family farming in south america? the so-called modernization of agriculture in south america, since the middle of the last century, has polarized the production structure; on one extreme are the commercial enterprises, on the other one are the family farms at different stages of development (chumacero, 2013). despite its high relevance in food production, especially for local consumers, rural employment generation, land use efficiency, and others, family farming has been less favored by most agricultural policies in the region than industrial and commercial farming (araujo, 2009; fao, 2012). most policy makers have not understood, so far, 268 agron. colomb. 32(2) 2014 the importance, rationality, behavior, work and living conditions of family farmers; they frequently treat them as objects of corporatization or assistencialism (minag, 2001). approximately since the mid 1990s, there has been a political trend in south america, which is revaluing, promoting, and developing family farming. despite this effort, the agricultural markets have great inf luence on the development of farms (fao, 2012; flexor and grisa, 2012). however, the f lexibility and adaptation capacity of family farming have allowed for survival in adverse and changing conditions, which result in more monetization of production processes, more competition in supply, price drops, and increasing demands for consumers for quality, quantity, diversity, and low prices of products (breton, 1993; landini, 2011; zeballos and quiroga, 2010). the question and objective what are the perspectives of family farms in south america under current conditions? it means: globalization of agricultural markets, new tendencies of consumption, state policies oriented to markets, climate change, etc. this article attempts to answer this question, but not as a generalized prediction for the entire region, but as an information source to support the arguments that favor the development of sustainable family farms. the results also would serve as inputs to enrich the discussion and analysis of family farming theme. methodology this research is mainly based on a comparative analysis of case studies, which were carried out by different authors at different times and countries: bolivia, colombia, and peru. the reviewed case studies were taken according to their availability in the consulted literature. the criterion for choosing the countries was their geographical similarity; all possess an andean region and a lower region. the agricultural sector of these countries had many similarities until the mid-twentieth century, such as the hacienda system, low technological development, and weak foreign trade. since the second half of the last century, the agricultural development in each country has taken its own course, which has also affected family farming. the studies of each country were taken as an information source; they are the following: bolivia: a study of fundacion tierra titled: ¿comer de nuestra tierra? estudios de caso sobre tierra y producción de alimentos en bolivia (eating from our land? case studies on land and food production in bolivia). for this study, six different cases were taken: 1) communal indigenous territories of lowland areas; 2) rural communities in the industrial-agro territory of cuatro cañadas, santa cruz; 3) coca monoculture and gold mining in the yanacachi (yungas) department, la paz; 4) smallholdings and traditional agriculture in the villa serrano department, chuquisaca; 5) dairy farming in the tiwanaku department, la paz; and 6) sustainable production of fruit and vegetables in the comarapa department, santa cruz. the analysis was based on the livelihoods approach, that is on natural, human, social, physical and financial capital; the last is an interchangeable capital that allows for acquiring other capitals (chumacero, 2013). colombia: for this country, two studies were taken (thesis): análisis de la unidad productiva y del manejo de insumos en el cultivo de papa (solanum tuberosum l.) en el departamento de boyacá (analysis of production unit and input management in growing potatoes (solanum tuberosum l.) in the department of boyaca) by alba (2012), and análisis socioeconómico de los sistemas de producción agraria en los resguardos indígenas tamabioy y san félix de sibundoy, putumayo (socio-economic analysis of agricultural production systems on the indigenous reservations of tamabioy and san felix in sibundoy, putumayo) by palacios (2012). peru: a comparative study titled: una mirada de largo plazo a la economía campesina en los andes (a long-term look at the rural economy in the andes), which was developed with information for 1982-1983 and 2009 from two andean rural communities: pomacanchi, acomayo province, cuzco department, and yanamarca department, jauja province, junin department (escobal and ponce, 2009). additionally, general information was taken from the agricultural sector of each country. although this information is not the same for the studied countries, it gives an idea of the behavior of the considered variables. after seeing the trend of many variables, mainly time lapses of over ten years were used. for allowing a comparison between the countries, annual changes in percentage were used. moreover, family farming has many characteristics; of which the following were taken for the analysis: purpose, number, size, production characteristics, market integration, income, and food security of family farms. some characteristics of the agricultural sector from developed countries were taken as an initial comparison point for the analysis, namely germany and the usa. these countries had, at some point in the past, an agricultural sector in somewhat similar conditions as the current ones in latin america. 269barrientos-fuentes and torrico-albino: socio-economic perspectives of family farming in south america: cases of bolivia, colombia and peru results and discussion changing agricultural structure in developed countries: the case of germany and usa the structural change in german agricultural sector in the last 50 years (tab. 1) was characterized by reducing farm quantity, increasing the average farm area, having intensive technological improvement of production processes, increasing production as well as the productivity of crops and animals, and reducing the number of workers per farm and specializing and diversifying production. the profit per farm has increased, but not so much as the increasing of invested capital (planer, 2012). the agricultural structure in the usa has also been changing in the same way. the number of farms between 1930 and 2005 has been reduced by 67%, from 6,295,103 to 2,100,990 farms in 75 years and the average farm area has increased from 64 to 180 ha in the same period (brameier, and kreus, 2008). despite 91% of farms in the usa being small, they contribute only 23% of the entire production. just 40% of all small farms are commercial, with a gross cash income between 10,000 and 249,999 us dollars; the others are noncommercial with a gross cash income of less than 10,000 us dollars (hoppe et al., 2010). purpose of family farming: mostly subsistence but with tendency to changes the main objective of the family farm is still family production, or subsistence. an inclination to accumulate capital and grow the farm occurs in just a few cases. in bolivia, chumacero (2013) found that there is an increasing monetization of production, but the monetary income is mostly oriented toward covering family expenses. in colombian indigenous communities, palacios (2012) determined a transition of agricultural production systems, from subsistence to commercial. however, the acquired revenues with this technical-economical “improvement” are also basically used to support family expenses. escobal and ponce (2009), in peru, confirmed this condition, the rural rationality (mostly subsistence) has remained little changed during the last 30 years. but, according to fao and idb (2007), this country will see a reduction of subsistence family farming (tab. 2). garcía (2010) explained this as a process of pulling. the commercial and half-commercial agricultural enterprises pull family farms to the market, consolidating them into agribusiness. this phenomenon was favored by good political and market conditions of the country. in bolivia and colombia, this transition from subsistence to consolidated family farming has not prospered as in peru (tab. 2). fajardo (2002) explained this based on decreasing land by small producers, from 1.11 ha in 1984 to 0.99 ha in 1996. a reduction of land reduces production and, in consequence, financial capital for reinvestment in agribusiness. number, size and formality of farms: in opposite development in developed countries, such as germany and the usa, the trend is: fewer but larger farms (tab. 1). this trend also occurs in colombia, where, in the andean area, the number of farms is increasing but their area is reducing; but in the lowland, the phenomenon is the opposite: there is land concentration, which is currently a dominant trend of table 1. structural changes in the german agricultural sector from 1960 to 2010. factor years percentage of change 1960 2010 number of farms 1,500,736 299,134 80 total agricultural area (1,000 ha) 14,254 16,704 17 agricultural area per farm (ha) 10.9 56.0 414 workers per farm (family + foreign) 3.5 3.7 6 workers per 100 ha 18.4 3.1 83 milk cow per farm 4.5 46.4 931 feeding hogs per farm 8.4 176.2 1,998 laying hens per farm 10.8 626.8 5,704 milk production per cow (kg/year) 3,368 7,080 110 weight gain (g d-1) 542 761 40 piglets per sow (per year) 19 26 37 eggs per laying hen (per year) 140 294 110 assets/enterprise balance sheet (€) 31,185 785,931 2,420 profit /enterprise (€) 11,547 54,375 371 source: planer (2012). 270 agron. colomb. 32(2) 2014 land distribution (hurtado, 2010; palacios, 2012). in bolivia and peru, the trend is the opposite of colombia; there is an increasing number of farms and reducing area (tab. 3). in all these countries, the largest population of small farmers is located in the andean area, where agriculture is older and farms are smaller and poorer than in other regions. the increasing population, the limited availability of land, and the land distribution by inheritance have especially contributed to this situation. approximately 40% of agricultural farms in bolivia, 40% in colombia and 80% in peru are informal, meaning without property rights (titles); most of them are located in the andes region (inra, 2010; bolpress, 2013; minag, 2013a). this condition restricts the purchase or sale of land and obtaining credit to invest in agricultural activities. in the low lands (amazons, plains and coast), where the population density is less, most of the commercial farms and ranches can be found, which mostly have a property title and, therefore, more possibilities to obtain agricultural credit (zeballos and quiroga, 2010; dane, 2012; inei and mar, 2013; tapia and syndicus, 2012). the data in tabs. 3 and 4 present certain restrictions for the analysis. for example, the information is for the entire sector not only for the family farming subsector; the time range is not uniform for the studied countries and the promotion policies for agriculture have been different in each case. hence, the interpretation must be made carefully. agricultural production: oriented to specialization and to local and national markets the area of agricultural production is still increasing. the state is still delivering land; more in bolivia and colombia than in peru (tobasura, 2009). of the total area that plant production occupies only 5-15%. more than 75% of land table 2. percent distribution of subsistence, transition and consolidated family farming in the countries of the andean community. countries subsistence family farming transition family farming consolidated family farming bolivia 67.2 22.8 10.0 colombia 79.4 12.9 7.7 peru 45.5 35.4 19.1 sources: fao and idb (2007); secretaría general de la comunidad andina (2011). table 3. trends of rural populations and farms in bolivia, colombia and peru. factor bolivia colombia peru information of comparison years annual increase (%) information of comparison years annual increase (%) information of comparison years annual increase (%) rural population 1,995,597 (1950)1 3,504,047 (2010)2 1.26 10,304,543 (1985)5 11,121,571 (2010)5 0.32 5,533,466 (1970)8 7,990,227 (2010)8 1.11 percentage share of rural population 74% (1950) 34% (2010) 0.91 33% (1985) 24% (2010) 1.09 42% (1970)8 27% (2010)8 0.91 number of upas* 86,377 (1950)3 752,606 (2006)4 13.77 1,904,746 (1984)6 1,612,225 (2009)7 0.61 879,432 (1961)9 2,260,973 (2012)9 3.08 total area (ha) 654,258 (1950)3 2,625,935 (2006)4 5.38 35,490,910 (1984)6 50,941,744 (2009)7 1.74 17,722,000 (1961)9 38,742,500 (2012)9 2.33 average area per upa (ha) 7.57 (1950) 3.49 (2006) 0.96 18.63 (1984) 31.60 (2009) 2.78 20.15 17.14 0.29 * upa = unidad de producción agropecuaria (farming unit). sources: 1 ine (2013a). 2 ine (2013b). 3 fundación tierra (2009). only agricultural production is referenced, livestock production is not included. 4 zeballos and quiroga (2010). only agricultural production is referenced, livestock production is not included. rural agriculture is distributed in the lowlands (santa cruz, beni and pando) with 30,811 upas (27% of total) occupying 71,265 ha (4% of total), in valleys (cochabamba, sucre and tarija) with 213,530 upas (95% of total) occupying 276,994 ha (64% of total), and in the highlands (la paz, oruro and potosi) with 401,311 upas (97% of total) occupying 374,471 (91% of total). 5 dane (2013). these data belong only to agricultural production. 6 fajardo (2002). includes agricultural and livestock production. 7 madr and cci (2010). the area includes agricultural, livestock, forestry and other land uses. 8 inei (2001). the data for 2010 are projected. 9 inei and mar (2013). 271barrientos-fuentes and torrico-albino: socio-economic perspectives of family farming in south america: cases of bolivia, colombia and peru is destined for extensive cattle ranching. one thinks and hopes that this relationship may change in the future, favoring plant production. the entire production has increased; the permanent, industrial and exportation crops have increased more than the transitory, non-industrial, and locally-consumed crops. the animal husbandry has had a considerable increase in the three countries, 1 to 10% per year. cattle, pork, and poultry are the most important, notably cattle in colombia and chickens in peru. also, yields have increased due to technological development and increasing demand (miranda et al, 2009; hurtado, 2010; madr and dane, 2010; tab. 4). the small farms have concentrated more in producing vegetables, fruits, and grains for local and national consumption and animal husbandry has increased with commercial purposes (garay et al., 2010). in bolivia, it has been found that four of the six studied cases have specialized in one product: coca in yanacachi, soy beans in cuatro cañadas, milk in tiwanaku, and nut harvesting in the indian territory chácobo-pacahuara (chumacero, 2013). on the indigenous reservations tamabioy and san felix (colombia), this trend was also observed with the products: corn, beans, and milk (palacios, 2012). this specialization is more noticeable when considering colombian producers of onion, coffee, potato, cocoa, and others, who, between 2012 and 2013, conducted strikes and marches protesting for economic losses due to low prices and high production costs (arango, 2013). given the small size of land, the growing need for money, and the decreasing and aging of land populations, small producers have begun to concentrate on one or a few products, carrying out a more intensive and efficient use of soil, agrochemicals and labor to achieve higher yields with lower costs. in this sense, the relationship with the market is growing. also, there has been an increase of small farmer organizations (forero, 2003; escobal and ponce, 2009; alba, 2012; tapia and syndicus, 2012). it is noteworthy that agricultural growth is a ref lection of the growth of family farms but also of the great contribution and staking of the growth of industrial and commercial agriculture. table 4. trends of agricultural production in bolivia, colombia and peru. factor bolivia colombia peru comparison among years annual increase (%) comparison among years annual increase (%) comparison among years annual increase (%) agricultural area (ha) 32,749,850 (1950)9 57,305,323 (1993)10 1.74 41,162,633 (2000)3 42,503,277 (2010)3 0.33 17,722,000 (1961)6 38,742,500 (2012)7 2.33 crop area (ha) 557,706 (1950)1 2,593,219 (2008)2 6.29 3,759,174 (1999)3 3,876,899 (2010)3 0.28 3,897,372 (1961)6 7,125,007 (2012)7 1.62 crop production (t) 1,178,095 (1950)1 14,045,357 (2008)2 18.83 21,721,967 (1999)3 24,203,997 (2010)3 1.04 10,625,835 (1961)8 36,544,001 (2012)8 4.78 yield (t ha-1) 2.11 (1950)1 5.42 (2008)2 2.70 5.78 (1999)3 6.24 (2010)3 0.72 2.73 5.13 1.72 cattle 2,226,629 (1950)1 7,786,802 (2008)2 4.31 24,789,875 (2001)4 27,359,290 (2009)5 1.30 3,116,100 (1961)6 5,156,000 (2012)7 1.28 pork 508,782 (1950)1 2,501,931 (2008)2 6.75 1,935,287 (2001)4 1,634,640 (2009)5 1.94 1,074,500 (1961)6 2,224,300 (2012)7 2.10 poultry 1,760,229 (1950)1 6,097,791 (2008)2 4.25 33,553,506 (2001)4 25,926,019 (2009)5 2.84 18,883,980 (1961)6 121,394,062 (2012)7 10.64 others* 9,381,067 (1950)1 13,314,469 (2008)2 0.72 5,204,645 (2001)4 5,664,558 (2009)5 1.10 26,145,500 (1961)6 9,560,055 (2012)7 1.24 * in bolivia, sheep, goats, lamas and alpacas are included. in colombia, horses, mules, donkeys, sheep and goats are included. in peru, sheep and alpacas are included. sources: 1 fundación tierra (2009). 2 inei and mar (encuesta nacional agropecuaria 2008), 2013. 3 madr (2011). 4 madr and dane (2002). 5 madr and cci (2010). 6 and 7 inei and mar (2013). 8 minag (2013b). 9 fundación tierra (2009). 10 inra (2010). this area is divided into crop, livestock, crop and livestock, and other land uses. 272 agron. colomb. 32(2) 2014 integration with the market: increasing family farmers are integrated with the market through the purchase of inputs and consumer goods and the sale of goods (products) and services (labor). in bolivia, the production of coca in the yungas, milk on the high plateau, vegetables and fruits in the valleys, soy beans in santa cruz and nut harvesting (for export) in the indigenous communities of the amazon show a high degree of market integration, which is largely run by the urban consumer (chumacero, 2013). according to zonisig (2001), in southern bolivia (departments of potosi, tarija and chuquisaca), between 41 and 68% of products and labor are marketed; this occurs despite the traditional practicing of bartering. the yanamarca (peru) producers, who have more than 1 ha land to produce potatoes, market more than 60% of their production with a tendency to increase; likewise, they buy more than 90% of fertilizers and pesticides and pay for approx. 50% of the of non-family labor. by contrast, pomacanchi (peru) growers, who have less than one hectare to produce potatoes, market less than 10% of their production with a tendency to keep it. they also purchase fertilizers and pesticides and hire nonfamiliar labor, but to a lesser degree than in yanamarca. in both cases, the size of the land for producing potato is decreasing (escobal and ponce, 2009). in 2010, little more than 60% of the potato farmers of boyaca (colombia) had less than 1 ha crop area and over 78% less than 3 ha. the national potato census of 2002 (mard dnpdane, 2003) found that between 80 and 85% of potato produced in boyaca was going to the market. there, the farmers buy agrochemicals, pay non-familiar labor and use credit to cultivate potatoes (alba, 2012). on indigenous reservations in putumayo (colombia), it has been seen that, parallel to the transition from subsistence to commercial agriculture, there is a growing integration to markets: home garden 41-50% (< 1 ha), transition 44-58% (< 3 ha), monoculture 52-59% (< 1 ha), and dairy 99% (< 5 ha). sale of skilled and unskilled labor as well as handicrafts and agro-industrial products also integrate producers to the market (palacios, 2012). family farming is also integrated to export markets through export products such as coffee, bananas, brown sugar, dairy products, tobacco, tropical fruits and others (forero, 2003). however, an increasing integration with the market also means more dependence of producers on market prices, more business risk, more intensive use of natural resources and their consequent deterioration. the integration of agriculture with the market is determined by family farming, but also by commercial agribusinesses. family farming had been adapting to this trend to survive. income: there is a diversification of income sources and the non-farm income is increasing perceptually in 18 rural communities in southern bolivia (potosi, sucre and tarija), it was determined in 2001 that agricultural production generated 50 to 71% of the farmers’ income, livestock production reached 40%, and employment outside the farm reached 40%; the latter being an increasing income source. it was also found that, for 20% of the surveyed households, remittances were the main sources of income and, for 10%, handicrafts were (zonisig, 2001). in another case study, the indigenous communities of the amazon and chaco derive their income from chestnut harvest, agricultural production and employment in oil companies. rural communities in the agro-industrial zone of cuatro cañadas, santa cruz, derive their income from soybean production, cattle fattening and the sale of labor in the city. in yanacachi, la paz, they generate their income through the cultivation of coca and, as a second source, mining. in villa serrano, chuquisaca, the income source is non-farm employment and agriculture. in tiwanaku, la paz, the main income sources are the production of milk, vegetables, and dairy products. in comarapa, santa cruz, the main sources of income are agriculture and horticulture. in order to become the main source of income from agricultural activities, rural inhabitants must have fertile land, water, financial capital, and access to the market (fundación tierra, 2013). in yanamarca, peru, agricultural production generates 44% of rural income, livestock 18%, agricultural employment 11%, transfers, remittances and grants 11%, non-farm employment 9% and other activities 7%. in pomacanchi, agricultural production makes up 21% of rural family income, livestock 28%, other activities 14%, non-farm employment 9%, agricultural employment 10%, and remittance and transfers 19% (escobal and ponce, 2009). on the indigenous reserves of putumayo (colombia), palacios (2012) found that the sources of income are 49-50% farming, 39-42% non-farm employment, 6% handicrafts, 2-3% agribusiness and 0-4% other. moreover, forero (2003) has found, contrary to data from dane, that, in most cases, the daily income of farmers and farm laborers exceed the minimum wage, but just over 80% of cases exceed the minimum annual salary and just little more than 50% generate the required three minimum salaries to cover the basic needs of a family. the increasing of non-farm economic activities has the following causes: a decrease of land (smallholding) per family farm, a surplus of manpower, reduced accumulation of financial capital inside the farm, and losses in agribusiness. 273barrientos-fuentes and torrico-albino: socio-economic perspectives of family farming in south america: cases of bolivia, colombia and peru food security: the patterns of production and consumption are changing accordingly to market development in the rural areas of bolivia, farmers produce less and less food for their own consumption; they acquire (buy) it outside their farms. production factors such as labor, land and financial capital are used to produce what the market demands; for example, soy beans in cuatro cañadas, coca in yanacachi, milk in tiwanaku, vegetables and fruit in comarapa and chestnut in indigenous territory in the amazonas. the revenue from the sale of agricultural products is used to buy food in the market. food security depends on generated income in the rural family. consumption habits are also changing among the farmers. now, they consume more processed foods than before, such as f lour, noodles, oils, refined sugar, fats, dairy products, canned foods, candy, and soda (fundación tierra, 2013). in peru, the two studied cases did not elucidate if farmers produce or not their own food; however, the proportion of their own consumption of produced potatoes gives us an idea. in yanamarca, this proportion dropped from 21.2 in 1983 to 14.2% in 2009 and, in pomacanchi, it rose from 63.3 to 66.7% (escobal and ponce, 2009). also, in these cases, the food security depends on the income of the farm family and food offer in local markets. in colombia, palacios (2012) made a quantification of animals and plants that are produced on indigenous farms: energy and protein foods, fruits, vegetables, and medicinal plants. traditional systems have between 34 and 40 species per farm system, in transition between 7 and 26, and specialized systems have between 1 and 15. the great diversity of food benefits the community through bartering and sharing among families and friends and contributes to food security. according to garay et al. (2010), in colombia, the production of rural households contributes over 50% to the domestic food market. the study carried out by the research group for management and rural development (gigdr) of the national university of colombia in the provinces of cundinamarca and boyaca and the rural areas of bogota, meta and tolima (colombia) determined that 60% of fresh food in cities comes from small producers. also, it was found that farming families spend 39% of their income on food and less than 20% of their agricultural production is destined for their own consumption (unimedios, 2013). conclusions family farming in south america is being pushed and pulled more and more to the market and its rules. some of them will adapt and grow; others will perish along the way. these perspectives are explained in the following conclusions. in the agrarian structure of developed countries, the participation of smallholders in food production is reduced as compared to the one in developing countries. in the studied countries, family farms are still oriented to subsistence, but there is a gradual trend toward commercial forms, especially in colombia and peru. the production units tend to be reduced in number and increased in size in colombia, but in bolivia and peru they are still developing in the opposite direction. in production, the trend is towards specialization, producing what the market demands, intensifying the use of land, agrichemicals, labor and natural resources, and, in some cases, damaging the environment. the integration of smallholders into the market is growing; more and more buy agricultural inputs and sell a greater proportion of their production and services. agriculture is ceasing to be the only source of income. when production units are smaller and the financial capital less, the sources of income are more diversified. food security is increasingly dependent on the income of the farm family and food supply in local markets. literature cited alba c., a.f. 2012. análisis de la unidad productiva y del manejo de insumos en el cultivo de papa (solanum tuberosum l.) en el departamento de boyacá. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. arango a., m. 2013. ‘el campesino produce 25 cargas de café y solo le pagan por 20’. el tiempo, 10 july, 2013. bogota. araujo, s. 2009. family farmers feed brazil. grassroots international, boston, ma. bolpress. 2013. falta sanear 40 millones de hectáreas en todo el país. amplían hasta 2017 el saneamiento de tierras en bolivia. la paz. brameier, u. and a. kreus. 2008. räume und strukturen. terra erdkunde s ii, stuttgart, germany. breton s., v. 1993. ¿de campesino a agricultor? la pequeña producción familiar en el marco del desarrollo capitalista. not. hist. agrar. 5, 127-159. chumacero r., j.p. 2013. informe 2012 ¿comer de nuestra tierra? estudios de caso sobre tierra y producción de alimentos en bolivia. fundación tierra, la paz. dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2013. estimaciones de población 1985-2005 y proyecciones de población 2005-2020 nacional y departamental desagregado por área, sexo y grupos quinquenales de edad. bogota. dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2012. encuesta nacional agropecuaria ena-2012. bogota. durston, j. 2002. el capital social campesino en la gestión del desarrollo rural: díadas, equipos, puentes y escaleras. comisión económica para américa latina y el caribe (cepal), santiago. 274 agron. colomb. 32(2) 2014 escobal, j. and c. ponce. 2009. una mirada de largo plazo a la economía campesina en los andes. consorcio de investigación económica y social (cies); centro latinoamericano para el desarrollo rural (rimisp). lima. fajardo m., d. 2002. tierra, poder político y reformas agraria y rural. cuadernos tierra y justicia no. 1. bogota. fao. 2012. agricultura familiar en américa latina y el caribe 2012 ‐ 2015. documento aprobado por los países miembros en la xxxii conferencia regional de la fao. santiago. fao. 2013. fao statistical yearbook 2013: world food and agriculture. rome. fao and idb, inter-american development bank. 2007. family farming policies in latin america and the caribbean. santiago. flexor, g. and c. grisa. 2012. institutionalization of family farm policy in brazil: history, ideas and actors (online). in: public policies in latin america and the cognitive approach: paradigms, actors and coalitions. international conference on public policy, http://www.icpublicpolicy.org/img/pdf/ panel_26_s1_f lexor_grisa.pdf; consulted: june, 2014. forero a., j. 2003. economía campesina y sistema alimentario en colombia: aportes para la discusión sobre seguridad alimentaria. faculty of environmental and rural studies, pontificia universidad javeriana, bogota. forero-álvarez, j. 2013. the economy of family farming production. cuad. desarro. rural 10, 27-45. fundación tierra. 2009. i censo agropecuario de 1950: versión reeditada y digitalizada por la fundación tierra. la paz. fundación tierra. 2013. estudios de caso sobre tierra y producción de alimentos en bolivia. bulletin 1. comer de nuestra tierra, la paz. garay s., l.j., f. barberi g., and i. cardona l. 2010. impactos del tlc con estados unidos sobre la economía campesina en colombia. instituto latinoamericano para una sociedad y un derecho alternativos (ilsa) oxfam. bogota. garcía c., f. 2010. análisis comparativo de la competitividad exportadora de la agroindustria hortícola colombiana y peruana. m.sc. thesis, faculty of economic sciences, universidad nacional de colombia, bogota. garner, e. and a.p. de la o gender. 2013. identifying the family farm: an informal discussion on the concepts and definitions. esw seminar. fao, rome. gonzalves, g. 2007. economía campesina y economía comunitaria: apuntes para analizar las experiencias en proyectos de desarrollo rural. santa cruz, bolivia. hoppe, r.a., j.m. macdonald, and p. korb. 2010. small farms in the united states: persistence under pressure. economic information bulletin no. 63. united states department of agriculture; economic research service, washington dc. hurtado, c. 2010. cambio estructural en la agricultura colombiana 1980-2005. rev. esp. estud. agrosoc. pesq. 226, 151-176. ine, instituto nacional de estadística. 2013a. bolivia: población por censos según departamento, área geográfica y sexo, censos de 1950 1976 -1992 – 2001. la paz. ine, instituto nacional de estadística. 2013b. bolivia: población total proyectada, por área y sexo, según años terminados en 0 y 5, 2000-2030. la paz. inei, instituto nacional de estadística e informática. 2001. perú: estimaciones y proyecciones de población, 1950-2050. lima. inei, instituto nacional de estadística e informática; mar, ministerio de agricultura y riego. 2013. resultados definitivos iv censo nacional agropecuario – 2012. lima. inra, instituto nacional de reforma agraria. 2010. breve historia del reparto de tierras en bolivia: de la titulación colonial a la reforma agraria y ley inra; certezas y proyecciones de la ley de reconducción comunitaria en bolivia. ediciones excelsior srl, la paz. kervyn, b. 1987. la economía campesina en el perú: teorías y políticas. in: 2o seminario permanente de investigación agraria (sepia ii). ayacucho, peru. kopp, a.j. 2011. organizaciones campesinas indígenas y soberanía alimentaria: contexto boliviano e internacional. centro de servicios agropecuarios y socio-comunitarios (cesa), la paz. landini, f. 2011. racionalidad económica campesina (online). mundo agr. 12(23), http://www.mundoagrario.unlp.edu.ar/ article/view/v12n23a14/195; consulted: june, 2014. minag, ministerio de agricultura y riego de peru. 2001. la economía campesina en la última década. deutsche gesellschaft für internationale zusammenarbeit (gtz); centro panamericano de estudios superiores (cepes), lima. minag, ministerio de agricultura y riego de peru. 2013a. series históricas de producción agrícola: compendio estadístico. lima. minag, ministerio de agricultura y riego de peru. 2013b. impactos de la titulación de predios. lima. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia. 2011. anuario estadístico del sector agropecuario y pesquero 2010. bogota. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia; dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2002. encuesta nacional agropecuaria. resultados 2001. bogota. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia; cci, corporación colombia internacional. 2010. oferta agropecuaria ena cifras 2009. bogota. miranda, d., g. fischer; c. carranza; m. rodríguez; o. lanchero; and j.c. barrientos. 2009. characterization of productive systems of tomato (solanum lycopersicum l.) in producing zones of colombia. acta hort. 821, 35-46. palacios b., v.j. 2012. análisis socioeconómico de los sistemas de producción agraria en los resguardos indígenas tamabioy y san félix de sibundoy, putumayo. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. planer, j. 2012. landwirtschaft gestern und heute. aid, bonn. secretaría general de la comunidad andina. 2011. agricultura familiar agroecológica campesina en la comunidad andina: 275barrientos-fuentes and torrico-albino: socio-economic perspectives of family farming in south america: cases of bolivia, colombia and peru una opción para mejorar la seguridad alimentaria y conservar la biodiversidad. lima. tapia, n. and i. syndicus. 2012. procesos de transformación en la gestión de la tierra, el territorio y la producción agropecuaria. el caso del ayllu majasaya mujlli, prov. tapacari, depto. cochabamba-bolivia. agruco; plural editores, la paz. tobasura a., i. 2009. de campesinos a empresarios: la retórica neoliberal de la política agraria en colombia. agronomía 17, 21-34. unicef, united nations children’s fund. 2010. los pueblos indígenas en américa latina. funproeib andes; embajada de españa en colombia; ministerio de asuntos exteriores y de cooperación de españa, cochabamba, bolivia. unimedios. 2013. 60% de alimentos frescos en las ciudades son de pequeños productores. universidad nacional de colombia, bogota. vegas p., j. 1995. la economía campesina pequeño productora y el proceso de diferenciación social. rev. cienc. soc. 1, 57-67. world rural forum. 2014. international year of family farming iyff-2014. feeding the world, caring for the earth. arkaute, spain. zeballos h., h. and e. quiroga c. 2010. bolivia: avances en la economía campesina. plural editores, la paz. zonisig, proyecto de zonificación agroecológica y establecimiento de una base de datos y red de sistema de información geográfica en bolivia. 2001. sistemas de producción agropecuaria en el sur de bolivia. ministerio de desarrollo sostenible y planificación; viceministerio de planificación estratégica y participación popular; dirección general de planificación y ordenamiento territorial; unidad de administración territorial, la paz. received for publication: 2 october, 2014. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.45935 1 commercial agribusiness insurance, mapfre seguros generales de colombia. bogota (colombia) 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). dgcayons@unal.edu.co agronomía colombiana 33(1), 29-35, 2015 physiological attributes of banana and plantain cultivars of the colombian musaceae collection atributos fisiológicos de cultivares de plátano y banano de la colección colombiana de musáceas césar martínez c.1, gerardo cayón s.2, and gustavo ligarreto m.2 abstract resumen the colombian musaceae collection (cmc) contains 140 banana and plantain cultivars. for this study, twelve cultivars were selected when they were in the initial f lowering stage and the physiological attributes of the plants and some components of the bunches were studied. similar cultivar groups were determined in terms of the evaluated attributes with the use of a multivariate statistical analysis for principal components and grouping analysis. with 89.35% explanation of the total variance by the first five components, the variables fresh weight of the bunches, fresh weight of the fruit, number of fruits, specific leaf area, total dry weight of the plant, dry weight of the corms, and percentage of dry weight of the bunches represented the majority of the differentiation of the cultivars. this study allowed for the evaluation and comparison of the principal promising banana and plantain cultivars for use as basic tools in selection programs of the musaceae germplasm in terms of agronomic and productive behaviors. la colección colombiana de musáceas (ccm) cuenta con 140 cultivares de plátanos y bananos. para este trabajo se seleccionaron doce cultivares cuando se encontraban en la etapa inicial de f loración y se estudiaron los atributos fisiológicos de la planta y algunos componentes del racimo. a través de un análisis estadístico multivariado por componentes principales y análisis de agrupamientos, se determinaron grupos de cultivares similares en cuanto a los atributos evaluados. con una representación del 89,35% de la varianza total explicada para los primeros cinco componentes se identificó que las variables peso fresco del racimo, peso fresco total del fruto, número de frutos, área foliar específica, peso seco total de la planta, peso seco del cormo y porcentaje de peso seco del racimo fueron las que presentaron mayor discriminación de los cultivares. el estudio permitió evaluar y comparar los principales cultivares promisorios de plátano y banano para utilizarlos como herramienta básica en los programas de selección de germoplasma de musáceas relacionadas con el comportamiento agronómico y productivo. key words: plant genetic resources, plant physiology, yield components, biomass, leaf area, fruits. palabras clave: recursos genéticos vegetales, fisiología de plantas, componentes del rendimiento, biomasa, área foliar, frutas. of which the latter presents less variability (nadal-medina et al., 2009; agrawal et al., 2010). in order of economic importance, there are the triploid cultivars aaa, aab and abb, the diploids aa and ab, and the tetraploids aaaa, aaab and aabb (nadal-medina et al., 2009), which are indistinctive in their genome and are considered important nutritional sources for the latin-american population and in some african countries (orellana et al., 2002). in colombia, the plantain is mainly produced in the departments of antioquia, boyaca, caldas, cauca, cundinamarca, huila, nariño, quindio, risaralda, santander, tolima, valle del cauca and arauca. the cultivated area is equivalent to 23% of the permanent species and has 590,000 ha set aside for its cultivation (hoyos et al., 2008). introduction bananas (musa aaa simmonds) and plantains (musa aab, abb simmonds) are the principal basic food for millions of people in the countries of tropic zones and are considered, in terms of total production value, the fourth important global food, after rice, wheat, and milk (heslopharrison and schwarzacher, 2007). the total production of these crops exceeds 106 million t year-1. they are grown in more than 120 developing countries and are the basic food for 400 million people (perea et al., 2010; faostat, 2011). the edible banana and plantain species originated from interspecific crosses of the wild species musa acuminata colla (genoma a) and musa balbisiana colla (genoma b), http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.45935 30 agron. colomb. 33(1) 2015 in general, the production of edible musaceae is threatened by a series of pests and diseases of economic importance, especially due to low quality cultivars (belalcázar et al., 1998). since 1990, there has been an attempt to strengthen research on these crops, principally focusing on the maintenance of germplasm banks and genetic breeding with conventional and nonconventional methods. the colombian musaceae collection (cmc), under field conditions, previously located in the experimental center el agrado (montenegro, quindio) and currently located in the palmira research center (palmira, valle), contains 140 diploid (aa, bb, ab), triploid (aaa, aab, abb) and tetraploid (aaaa, aaab, aabb, abbb) cultivars, all of which have been characterized by morphological, agronomic, and molecular methods. the cmc, under in vitro conditions, is found in the tibaitata research center (mosquera, cundinamarca) and contains 145 clonal materials, the majority of which come from the cmc established in the field (giraldo et al., 2011). during recent years, plant breeding has implemented the use of morphological and molecular characteristics in order to register and protect some collections of agricultural interest (nadal-medina et al., 2009; giraldo et al., 2011). the musaceae breeding programs that are being developed in the world are seeking new cultivars with allometric relationship can be derived and used to assess biomass production and for developing banana growth models, which can help breeders and agronomists to further exploit the crop’s potential (nyombi et al., 2009). the morphological classification of the bananas and plantains was based on 117 descriptors of morphological characterization and 27 descriptors of morphological evaluation, such as height and color of the pseudostem, nature of the leaves, color, form, and position of the stigma, type and orientation of the bunch, length of the peduncle, form, size, number, and curvature of the fruit and presence of seeds (ipgri-inibap/cirad, 1996). with these descriptors, the use of morphological descriptors with high heritability was sought in order to ensure high stability in different environments (belalcázar et al., 1998). when studying the growth and development of large crops such as banana, these types of measurements are laborious and time consuming. an alternative to these measurements is the generation and use of empirical relationships, relating changes in biomass to thermal or physiological time or to simple measurable morphological traits (niklas, 2005). physiological variables, such as specific leaf area (sla), which expresses the mass per unit of foliar area (white and montes-r., 2005), or the relative thickness of the leaves, are very sensitive to external and environmental factors (ayala and gómez, 2000; santamaría et al., 2000; pérez et al., 2004). through the use of evaluations for the banana and plantain cultivar characterization it was possible to broaden the possibilities of selecting promising clones within the cmc. the present study aimed to evaluate and compare the principal physiological attributes that are present in promising banana and plantains clones for use as a basic tool in selection programs of the musaceae germplasm related to agronomic and productive behaviors. materials and methods musaceae collections exist around the world at altitudes below 1,000 m a.s.l.; however, the cmc, which was used in the present study, is located at 1,350 m a.s.l. with unique ecological altitude conditions in the experimental center “el agrado” in the municipality of montenegro, quindio department (colombia), at 4°28’ n, 75° 49’ w with an average annual temperature of 22°c, annual precipitation of 2,100 mm and relative humidity of 78%. the soil of the experiment field had a sandy loam texture, 6.0 ph and 5.7% organic material. twelve diploid, triploid and tetraploid materials were used (tab. 1), considered promising due to their general characteristics of the bunches and fruits. due to the lack of plants per cultivar in the cmc, only three plants per material were evaluated, selected when they were in the initial f lowering stage, corresponding to the apical appearance of the inf lorescence or f loral bud. when the plants reached the bunch harvest stage, data for height, pseudostem perimeter at 1.0 m, number, length, and width in the functional leaves, total foliar area, specific leaf area (sla, leaf area: leaf mass), and chlorophyll content (chl) of the leaves were taken. the leaf area (la) of each leaf was calculated with the formula laf= l x a x 0.80246, where l is the length of the leaf and a is the width of the middle part. in each bunch, the weight, number of hands, and length, weight, and number of the fruits of the 1, 3, and 5 hands were registered. during the har vest, the components of the bunches were registered: weight, number of hands, number of fruits, and weight and length of the fruits; along with the physiological variables of the plants: height, leaf area, and chlorophyll in leaf 3 (the chlorophyll concentration was determined with the ethanol extraction method using 1.3 cm2 foliar discs (wintermans and de mots, 1965), sla and dry weight. 31martínez c., cayón s., and ligarreto m.: physiological attributes of banana and plantain cultivars of the colombian musaceae collection the generated data were processed through the use of the sas® software, version 9.0. multivariate statistics of the principal components was applied, which generated characteristic vectors associated with the principal components, composed of the coefficients of all of the studied variables. in the selection of the variables, those that presented coefficients of a high absolute value were considered important due to a higher contribution to differentiation of the cultivars (chávez, 2003). the variables with a negative coefficient meant that they were characterized in a sense contrary to the relationship with the positive variables and vice versa. through the conglomerate analysis with a hierarchical method connected to the mean and the criteria of variation maximization between the groups and minimization within them, a dendrogram was generated using a pearson correlation distance that measured the degree of lineal association between two objects (until the two object points were proportional) and where the transverse of this coefficient varied between -1.0 and 1.0 (hidalgo, 2003). results and discussion physiological variation analysis the principal components analysis (tab. 2), which included 18 quantitative variables in order to differentiate the 12 banana and plantain genotypes, demonstrated that the first five components possessed a characteristic value (λ) over 1, being the more important ones in this study, representing 89.35% of the total variance. the first principal component contributed 32.58% of the total variance, while the distribution of the coefficients of the first fitted vector indicated that the physiological variables fresh weight of the bunches (fwb) and total dry weight of the plant (tdwpl) were the variables that provided more positive contribution to this component due to their high coefficients, 0.376 and 0.380, respectively; followed by the dry weight of the pseudostem (dwpseu) and the dry weight of the leaves (dwl). on the other hand, the percentage of dry weight of the corm (pdwcor) was the variable that contributed the most negatively (tab. 2). these results suggest that the first principal component allows for distinguishing the materials table 1. banana and plantain cultivars of the evaluated colombian musaceae collection (cmc). common name genome type bocadillo aa banana pisang mas aa banana gross michel coco aaa banana cachaco abb plantain pelipita abb plantain dominico aab plantain dominico-harton aab plantain africa 1 aab plantain orishelle aab plantain fhia-01 aaab banana fhia-03 aabb plantain fhia-21 aaab plantain table 2. variation represented by the coefficients of the physiological characteristics in the associated characteristic vectors in the five principal components of the 12 banana and plantain cultivars from the colombian musaceae collection (cmc). variables principal components 1 2 3 4 5 height, hei 0.127 0.247 0.268 -0.341 0.036 fresh weight of the bunches, fwb 0.376 -0.023 -0.167 0.076 -0.241 number of hands, nh 0.253 -0.307 -0.038 0.207 -0.158 number of fruits, nf 0.165 -0.397 -0.117 0.029 -0.074 total fresh weight of the fruits, fwf 0.065 0.444 -0.105 0.179 0.095 external length of the fruits, elf 0.057 0.390 -0.077 -0.004 0.255 average fruit weight, afw 0.270 0.348 -0.156 -0.003 -0.147 total leaf area, tla 0.304 -0.206 0.038 0.037 0.216 chlorophyll, chl 0.274 -0.039 -0.047 0.250 0.463 total dry weight of the corm, tdwcor 0.004 0.018 0.335 0.523 -0.145 dry weight leaf, dwl 0.321 -0.079 0.250 -0.148 -0.212 specific foliar area, sla 0.165 -0.218 -0.074 0.031 0.602 dry weight of the pseudostem, dwpseu 0.354 0.099 0.269 -0.054 -0.068 total dry weight of the plants, tdwpl 0.380 0.083 0.110 0.089 -0.217 percentage dry weight corm, pdwcor -0.257 -0.025 0.274 0.423 -0.053 percentage dry weight pseudostem, pdwpseu 0.142 0.090 0.454 -0.218 0.242 percentage dry weight leaves, ptdwl -0.085 -0.286 0.056 -0.448 -0.021 percentage dry weight bunches, pdwb 0.167 0.089 -0.537 -0.029 -0.094 contribution to variance (%) 32.58 24.88 14.72 11.01 6.16 32 agron. colomb. 33(1) 2015 that have a high fwb and high total dry biomass and low values of pdwcor. similarly, the positive contribution of the pdwpseu and the dwl negatively affected the dry weight of the corms. the number of hands (nh), average fruit weight (fw), sla and chl also positively contributed to the first component, but at a lower proportion than the previously mentioned variables, leading to the conclusion that the materials with a high biomass and that produce heavy bunches tend to have a high number of hands, a high average fruit weight, and present a high sla and chl concentration. the number of fruits per bunch and nutritional quality of the fruits are important horticultural and breeding selection indices in musa improvement programs (ndukwe et al., 2012). any crop management practice should aim to maintain the physiological processes of the plants in an active condition so that these plants can produce more biomass with the least destructive process. higher photosynthetic activity is a good indication of physiologically efficient plants in bananas. this primarily depends upon the leaf chlorophyll content. the chlorophyll content in leaves indicates the efficiency of photosynthesis, where the solar energy is converted into chemical energy (kuttimani et al., 2013). the second component explained 24.88% of the total variance (tab. 2). the descriptors with a high positive effect on the component included those related to the fruit, such as the total fresh weight of the fruit (fwf), the external length of the fruit (elf), and the average fruit weight (afw). on the other hand, the variables that presented a high incidence of negative values included the number of fruits (nf) and number of hands (nh). with this component, the banana and plantains can be differentiated by larger fruits with their fresh weights and lengths but with a lower number of fruits and hands. although the variables were selected to be mutually independent and non-correlated as much as possible, some morphological variables, such as bunch and hand weights, seemed to exhibit a similarly weighted contribution to the explanation of the variation (gibert et al., 2013). the third component contributed 14.72% of the total variance (tab. 2). the coefficients of the third fitted vector suggested that the contributing factors included the percentage of dry weight of the pseudostem (pdwpseu) and the total dry weight of the corm (tdwcor). as a consequence, this component allowed for the differentiation of the genotypes with plants with higher heights and larger pseudostems and corms, while the majority of the other variables had notably negative contributions. thereby, the percentage of dry weight of the bunches favored the production of plants with small bunches. the fourth component explained 11.01% of the total variance. the variable with the most contribution was total dry weight of the corm (tdwcor), while the variable with the most negative effect was the percentage of total dry weight of the leaves (ptdwl), a behavior that allowed for the differentiation of the samples through larger corm sizes and lower leaf biomass. the fifth and last component explained 6.16% of the total variance (tab. 2) and, contrary to the above components, it positively contributed to the variables of sla and chl and negatively contributed to the majority of the other variables. in general, the results demonstrated that, in the banana and plantain genotypes, the variables related to biomass were more important and more discriminating than the variables that described the fruit, which were more important and discriminating than the variables that described the sla and chl. among the variable related to biomass, the total dry weight of the plants and the fresh weight of the bunches of the first component reached first and second place, respectively. therefore, they were the more representative ones among the 18 analyzed quantitative characteristics for the differentiation of the studied cultivars, followed by the fruit quality variables total fresh weight of the fruit and number of fruits in terms of importance, with a behavior mainly dependent on the genotype. the dry matter content was confirmed as being an essential attribute for differentiating between groups, subgroups and genotypes (gibert et al., 2013). cluster analysis of the cultivars the dendrogram obtained with the pearson distance correlation and the connected mean algorithm (fig. 1) demonstrated a distance with a range of 0 and 1 because the r2 was graphed, indicating that the association of the cultivars with the r2 = 0 distance was completely distant and, with r2 = 1, they were similar materials, considering the data of the 18 analyzed quantitative variables. two sample groups appeared at the pearson correlation distance of 0.75 units, with the differentiation principally based on the variables of fresh weight of the bunches and the total dry weight of the plants. group 1, comprised of the cultivars fhia-03, pelipita and gross michel coco, presented the highest mean value for the variable of fresh weight of the bunches (35.0 kg), notably so in the cultivars fhia-03 (39.0 kg) and pelipita (37.8 kg), as compared to the general average of the 12 evaluated materials (21.4 kg). however, the fhia-01 hybrid, coming from sub-group 2b, obtained the highest registered average weight for this variable (41.7 kg), contrary to results obtained by belalcázar et al. (1998) 33martínez c., cayón s., and ligarreto m.: physiological attributes of banana and plantain cultivars of the colombian musaceae collection for the hybrids fhia-01 and fhia-03 in conditions of the coffee region, with bunch weights below 28.0 kg. nevertheless, the pelipita clone had one of the higher weights, reaching 32.0 and 39.6 kg in two production cycles. group 2 registered the highest total fruit weight with an average of 233.1 g, with a notably high value from sub-group 2a, as confirmed by the africa 1 material which obtained a total fruit weight of 445.3 g. the total fresh weight of the fruit for group 1, while not the highest, represented the highest fresh weight of the bunches, which indicated a high number of fruits per bunch (tab. 3). for gibert et al. (2009), hand weight, finger weight and finger density appeared to be the most relevant morphological traits contributing to the differentiation between the consumption subgroups of banana. the complementary characterization of bunch spatial dimensions (length, girth) highlighted within-bunch variability. thus, landraces with high productivity and low variability can be expected to exhibit a great potential for industrial application (gibert et al., 2013). in the variable of total dry weight of the plants, group 1 registered the highest value, with a notably high average of 24.2 kg in the pelipita material, followed by the fhia-01 hybrid with 21.1 kg. these two genotypes together with group 2c group 2 group 2b group 2a group 1 r 2 varieties 1.00 0.75 0.50 0.25 0 bocadillo pisang mas dominico cachaco orishelle dominico harton pelipitagross michel coco fhia-21 fhia-01 fhia-03africa 1 figure 1. dendrogram of the 12 banana and plantain cultivars generated from 18 quantitative variables. table 3. behavior of the banana and plantain cultivars by groups of similarity for the set of studied quantitative physiological variables. group cultivar fresh weight of the bunches (kg) no. fruits fresh weight of the fruits (g) dry weight of the corm (kg) specific leaf area (m2 g-1) dry weight of the plants (kg) dwb/tdwp (%) 1 fhia-03 39.0 39 180.3 2.7 0.3 18.0 38.0 pelipita 37.8 38 231.1 2.1 0.2 24.2 38.6 gross michel coco 28.3 180 126.8 3.0 0.6 18.7 28.9 average 35.0 86 179.4 2.6 0.4 20.3 35.1 2a africa 1 16.6 42 445.3 1.6 0.2 11.7 46.8 average 16.6 42 445.3 1.6 0.2 11.7 46.8 2b dominico-hartón 11.3 62 291.2 3.3 0.2 12.1 23.8 fhia-01 41.7 163 228.3 2.8 0.2 21.2 37.7 orishelle 15.0 49 306.9 3.8 0.3 19.2 15.5 fhia-21 25.9 137 302.9 2.0 0.3 16.1 31.6 cachaco 11.9 104 219.3 2.1 0.2 12.8 21.9 average 21.2 103 269.7 2.8 0.2 16.3 26.1 2c dominico 17.4 103 173.2 5.2 0.3 16.3 30.1 pisang mas 3.2 135 75.1 3.5 0.2 8.5 11.5 bocadillo 8.1 154 55.8 8.1 0.3 6.4 32.9 average 9.6 131 101.4 5.6 0.3 10.4 24.8 group 2 average 16.8 105 233.1 3.6 0.2 13.8 28.0 general average 21.4 100 219.7 3.4 0.3 15.4 29.8 dwb/ tdwp, bunch dry weight/plant dry weight. 34 agron. colomb. 33(1) 2015 fhia-03 were characterized by presenting the higher fresh weights of the bunches, as confirmed by the percentage of dry weight in said organ, distributed as dry material, with respect to the general average weight of the plants (tab. 3). group 2 of fig. 1 registered the highest average value for the variable dry weight of the corm, resulting in sub-group 2c with 5.6 kg; of this sub-group, the cultivars bocadillo and dominico presented the higher average values of 8.1 kg and 5.2 kg, respectively. the fhia-01 hybrid, as in the fhia-03 hybrid and pelipita cultivar, obtained the higher values for fresh weight of the bunches. in contrast, they registered a low value for the dry weight of the corm with respect to the other cultivars; inferring that a large-sized corm does not necessarily indicate bunches of an equal proportion or vice versa. for the sla, the values were similar for all of the cultivars with a general average of 0.3 m2 g-1, with a notable result for group 1 with the variety gross michel coco 0.6 m2 g-1, a value that indicates that the leaves were slightly thicker and possessed more square centimeters of area per units of weight with respect to the others banana and plantain cultivars (tab. 3). the distribution of dry material in the bunches with respect to the plant (dwb/tdwp) presented the highest value in group 1 (35.1%). however, the africa 1 material from subgroup 2a presented the highest individual value (46.8%). the diploid cultivar bocadillo, which presented the lowest plant dry weight (6.4 kg), obtained a percentage of dry material distribution (32.9%) above the average of its group (28.0%) and the general average (29.8%) (tab. 3). the distribution of dry material (algometric ratio) is explained as a plant distributing assimilates to each of its organs. the dry material of the bunches represented 45.28% of the total aerial dry material of the plantain plants. for this reason, the pseudostem and root structures had to be sufficient sources to support the bunches (cháves et al., 2009). to achieve this, before f lowering, plants direct half or more of the dry material towards the pseudostem and the leaves because the area in this part of the plant is highly capable of supporting large bunches; in order to produce this massive structure, plants produce dry material at a high rate, as seen among the tropical perennial cultivars (rodríguez et al. 2012). at harvest, more than 80% of the dry material is in the rhizome (10%), pseudostem (32%), and bunch (44%) and less than 20% is in the leaves 44% (cayón, 2004; cháves et al., 2009). among the plants, there are differences for the delivery of dry material. therefore, it is important to know the method, such as the produced biomass distributed among the organs of the plant in order to compare the growth of each organ with respect to the growth of the total plant (lacointe, 2000) and establish the physiological differences between the genotypes of a species. conclusions the banana and plantain cultivars of the evaluated cmc, which includes diploid, triploid, and tetraploid materials, had a significant aggregated value from the dry biomass and fruit physiological parameters; notably the distribution of dry material in the bunches with respect to the plant (dwb/tdwp). the group 1 plantains pelipita and fhia03 and banana gros michel coco reached values of 35.1% on average for the group. however, the africa 1 material from group 2 demonstrated the highest individual value with 46.8%. of the biomass and fruit physiological parameters, the variables related to biomass were the ones that contributed more to the differentiation of the genotypes through the contribution of a high percentage of the total accumulated variance of the studied variables. this study allowed for the evaluation and comparison of the principal promising banana and plantain clones for use as a basic tool in the selection programs of musaceae germplasm related to agronomic and productive behaviors. literature cited agrawal, a., r. sanayaima, r. tandon, and r.k. tyagi. 2010. costeffective in vitro conservation of banana using alternatives of gelling agent (isabgol) and carbon source (market sugar). acta physiol. plant. 32, 703-711. doi: 10.1007/s11738-009-0450-9 ayala, i.m. and p.l. gómez. 2000. identificación de variables morfológicas y fisiológicas asociadas con el rendimiento en materiales de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.). palmas, 21(special issue i), 10-21. belalcázar, s., j. valencia, and m.i. arcila. 1998. conservación y evaluación de la colección colombiana de musáceas. pp. 2532. in: memorias seminario internacional sobre producción de plátano. grupo de investigación en plátano, corpoica, armenia, colombia. cayón, g. 2004. ecofisiología y productividad del plátano (musa aab simmonds). pp. 172-183. in: memorias xvi reunión de la asociación para la cooperación en investigaciones de banano en el caribe y en américa tropical. inifap, oaxaca, méxico df. chávez, j.l. 2003. análisis estadístico de datos de caracterización morfológica. pp. 72-76. in: franco, t.l. and r. hidalgo (eds.). análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos filogenéticos. bol. téc. no. 8. ipgri, roma. http://dx.doi.org/10.1007/s11738-009-0450-9 35martínez c., cayón s., and ligarreto m.: physiological attributes of banana and plantain cultivars of the colombian musaceae collection cháves, b., g. cayón, and j.w. jones. 2009. modeling plantain (musa aab simmonds) potential yield. agron. colomb. 27, 359-366. faostat. 2011. fao database. food and agriculture organization of united nations. in: http://faostat.fao.org; consulted: march, 2015. gibert, o., d. dufour, a. giraldo, t. sanchez, m. reynes, j.p. pain, a. gonzalez, a. fernández, and a. díaz. 2009. differentiation between cooking bananas and dessert bananas. 1. morphological and compositional characterization of cultivated colombian musaceae (musa sp.) in relation to consumer preferences. j. agric. food chem. 57, 7857-7869. doi: 10.1021/jf901788x gibert, o., d. dufour, m. reynes, a. prades, l. moreno-alzate, a. giraldo, a. escobar, and a. gonzález. 2013. physicochemical and functional differentiation of dessert and cooking banana during ripening a key for understanding consumer preferences. acta hort. 986, 269-286. giraldo, m.c., g.a. ligarreto, g. cayón, and c. melo. 2011. análisis de la variabiliadad genética de la colección colombiana de musáceas usando marcadores isoenzimáticos. acta agron. 60, 108-119. heslop-harrison, j.s. and t. schwarzacher. 2007. domestication, genomics and the future for banana. ann. bot. 100, 1073-1084. doi: 10.1093/aob/mcm191 hidalgo, r. 2003. variabilidad genética y caracterización de especies vegetales. pp. 2-26. in: franco, t.l. and r. hidalgo (eds.). análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos filogenéticos. bol. téc. no. 8. ipgri, roma. hoyos, j.l., c. perea r., and r.j. velasco. 2008. evaluación del efecto de diferentes concentraciones de fitohormonas en la micropropagación del plátano dominico hartón (musa aab simmonds). biotecnol. sector agropec. agroind. 6, 99-104. ipgri-inibap/cirad. 1996. descriptores para el banano (musa spp.). instituto internacional de recursos fitogenéticos, roma, italia; red internacional para el mejoramiento del banano y el plátano, montpellier, francia; and the centre de coopération internationale en recherche agronomique por le développement, montpellier, francia. kuttimani, r., k. velayudham, e. somasundaram, and n. jagath jothi. 2013. effect of integrated nutrient management on corm and root growth and physiological parameters of banana. int. j. adv. res. 1, 46-55. lacointe, a. 2000. carbon allocation among tree organs: a review of basic processes and representation in functional-structural models. ann. for. sci. 57, 521-534. doi: 10.1051/forest:2000139 nadal-medina, r., g. manzo-sánchez, j. orozco-romero, m. orozco-santos, and s. guzmán-gonzález. 2009. diversidad genética de bananos y plátanos (musa spp.) determinada mediante marcadores rapd. rev. fitotec. mex. 32, 1-7. ndukwe, o.o., c.o. muoneke, k.p. baiyeri, and a. tenkouano. 2012. effect of organic and inorganic fertilizers on nutrient concentrations in plantain (musa spp.) fruit pulp. afr. j. biotechnol. 11, 1651-1658. doi: 10.5897/ajb11.2278 niklas, k.j. 2005. modelling belowand above-ground biomass for non-woody and woody plants. ann. bot. 95, 315-321. doi: 10.1093/aob/mci028 nyombi, k., p.j.a. van asten, p.a. leffelaar, m. corbeels, c.k. kaizzi, and k.e. giller. 2009. allometric growth relationships of east africa highland bananas (musa aaa-eahb) cv. kisansa and mbwazirume. ann. appl. biol. 155, 403-418. doi: 10.1111/j.1744-7348.2009.00353.x orellana p., p., i. bermúdez c., l. garcía r., and n. veitía r. 2002. evaluación de características agronómicas en clones híbridos de platanos (musa spp.). infomusa 11, 34-35. perea, m. and a. tirado. 2010. musa spp. bananos y plátanos. pp. 260-303. in: perea, m., l.p. matallana, and a. tirado (eds.). biotecnología aplicada al mejoramiento de los cultivos de frutas tropicales. universidad nacional de colombia, bogota. pérez a., j.a., e. garcía m., j.f. enríquez q., a.r. quero c., j. pérez p., and a. hernández g. 2004. análisis de crecimiento, área foliar específica y concentración de nitrógeno en hojas de pasto “mulato” (brachiaria híbrido, cv.). téc. pecu. mex. 42, 447-458. reyes-santamaría, m.i., a. villegas-monter, m.t. colinas-león, and g. calderón-zavala. 2000. peso específico, contenido de proteína y clorofila en hojas de naranjo y tangerino. agrociencia 34, 49-55. rodríguez g., c., d.g. cayón s., and j.j. mira c. 2012. effect of number of functional leaves at f lowering on yield of banana grand naine (musa aaa simmonds). rev. fac. nal. agr. medellin 65, 6585-6591. white, j.w. and c. montes-r. 2005. variation in parameters related to leaf thickness in common bean (phaseolus vulgaris l.). field crops res. 91, 7-21. doi: 10.1016/j.fcr.2004.05.001 wintermans, j.f.g.m. and a. de mots. 1965. spectrophotometric characteristics of chlorophylls a and b and their pheophytins in ethanol. biochim. biophys. acta 109, 448-453. doi: 10.1016/0926-6585(65)90170-6 http://faostat.fao.org http://dx.doi.org/10.1021/jf901788x http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcm191 http://dx.doi.org/10.1051/forest:2000139 http://dx.doi.org/10.5897/ajb11.2278 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mci028 http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.2009.00353.x http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2004.05.001 http://dx.doi.org/10.1016/0926-6585(65)90170-6 received for publication: 24 may, 2102. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 faculty of biological sciences, universidad militar nueva granada; centro de genómica y bioinformática-gebix. bogotá (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia; centro de genómica y bioinformática-gebix. bogotá (colombia). etorresr@unal.edu.co agronomía colombiana 30(3), 411-418, 2012 hydrolysis of cellulose and oil palm empty fruit bunches by using consortia of fungi isolated from the soil of colombian high andean forest hidrólisis de celulosa y tusa de palma de aceite usando consorcios de hongos aislados del suelo del bosque alto andino colombiano luz aida moya a.1 and esperanza torres r.2 abstract resumen hydrolytic activity was evaluated in a mixture of supernatants produced by filamentous fungi grown individually on microcrystalline cellulose and empty fruit bunches. the strains that were used correspond to two types of isolates; the first was made from soil samples from a transect of a high andean forest of colombia, in the parque natural nacional de los nevados, where, based on previous studies, we selected the strains b7, b11, b11m and b19. the second isolate was obtained from a pool of oil palm empty fruit bunches (eleaeis guinensis jacq.) in different states of decomposition on the unipalma plantation located in the eastern plains; strains ta1 and ta2. to perform the hydrolysis of cellulose and empty fruit bunches, the previously obtained supernatants from each of the selected strains were cultivated for 300 hours in cellulose and characterized individually by endoglucanase, exoglucanase, and β-glucosidase activity. individual supernatants were mixed at a 1:1 ratio to form consortia; and hydrolytic activity was evaluated in the substrates at two hours. the glucose concentration was determined by the 3,5-dinitrosalicylic acid (dns) method. the results show that hydrolysis of empty fruit bunch to glucose was favored by three pools of supernatants, with increases greater than 400% in comparison with the hydrolysis obtained by individual supernatants, demonstrating the potential to decompose palm empty fruit bunches; thereby contributing to the reduction of decay time of empty fruit bunches and the decrease of environmental and health problems. se evaluó la actividad hidrolítica a partir de la mezcla de sobrenadantes producidas por hongos filamentosos cultivados individualmente sobre celulosa microcristalina y tusa. las cepas utilizadas corresponden a dos tipos de aislamientos, el primero se realizó a partir de muestras de suelo de un transepto del bosque altoandino colombiano del parque natural nacional de los nevados, en donde con base en estudios previos, se seleccionaron las cepas b7, b11, b11m y b19. el segundo aislamiento se obtuvo a partir de un pool de tusas de palma de aceite (eleaeis guinensis jacq.) en diferentes estados de descomposición obtenidos de la plantación unipalma ubicada en los llanos orientales, cepas ta1 y ta2. para realizar la hidrólisis de tusa y celulosa, previamente se obtuvieron los sobrenadantes de cada una de las cepas seleccionadas a las 300 horas de cultivo en celulosa y se caracterizaron individualmente por su actividad endoglucanasa, exoglucanasa y β-glucosidasa. se mezclaron los sobrenadantes individuales en una proporción 1:1 para formar los consorcios y se evaluó la actividad hidrolítica sobre los sustratos a las dos horas. la concentración de la glucosa se determinó por el método ácido 3,5-dinitrosalicílico dns. los resultados muestran que la hidrólisis de tusa a glucosa fue favorecida por tres consorcios de sobrenadantes, con aumentos mayores al 400% en comparación con la hidrólisis obtenida por los sobrenadantes individuales, lo cual demuestra su potencial para degradar tusas de palma. de esta forma se pretende contribuir a la reducción en el tiempo de descomposición de las tusas y disminuir la fuente de problemas ambientales y sanitarios. key words: consortia, enzymatic hydrolysis, empty fruit bunches, cellulases, filamentous fungi, biomass. palabras clave: consorcios, hidrólisis enzimática, tusa, celulasas, hongos filamentosos, biomasa. introduction the biological conversion of cellulose, the insoluble, linear homopolymer constituting more than 40% of the ground biomass, occurs through hydrolysis, chemical or biological, by breaking β-1,4-glucosidic bonds. chemical methods involve the use of strong acids or bases in large quantities, which when released cause an environmental hazard (singh et al., 2010). in contrast, biological methods provide an alternative with the use of microorganisms or enzymes produced by same, which hydrolyze cellulose to obtain simpler molecules such as glucose. biological hydrolysis is generated by enzymes, cellulases, produced by highly diverse microorganisms, including, the most reported due to their ability to produce extracellular soils, fertilization and management of water 412 agron. colomb. 30(3) 2012 enzymes, the aerobic filamentous fungi trichoderma reesei and aspergillus niger, which play an important role in the recycling of this polymer in the biosphere (yang et al., 2011) and are used industrially in the production of cellulases for different uses. cellulases are complex enzyme systems consisting of three classes of enzymes: endoglucanases, exoglucanases and β-glucosidases, which are complementary and act synergistically during the degradation process (lynd et al., 2002). endoglucanase or cmcase (1,4-β-d-glucanglucanohydrolase, ec 3.2.1.4) breaks non-covalent interactions between linear cellulose chains and links of internal β-1,4-glycosidic leaving more free short cellulose chains, alters the crystalline structure of cellulose and exposes the polysaccharide chains of individual cellulose. exoglucanase (1,4-β-d-glucan-cellobiohydrolase, ec 3.2.1.91) forms from two or four glucose units from the ends of the exposed chains produced by endoglucanase and releases celotetrosa or cellobiose from non-crystalline cellulose. finally, β-glucosidase or cellobiase (β-d-glucoside glucohydrolase, ec 3.2.1.21) hydrolyses cellobiose units and short oligosaccharide, obtaining individual monosaccharide glucose (martins et al., 2008; lynd et al., 2002). the action of cellulases may be used for the transformation of certain substrates of agroindustrial interest, considering the high content of cellulose, as in the case of oil palm empty fruit bunches (eleaeis guinensis jacq.) (alam et al., 2009; umikalsom et al., 1997). this substrate is the main solid byproduct of the oil production process, which is of great importance within agribusiness in colombia, malaysia, indonesia, thailand and nigeria (garcía-núñez et al., 2008). the empty fruit bunch correspond to 23% of the weight of fresh fruit bunches processed into oil. just one oil production plant with a capacity of 60 t of fruit bunches per hour produces more than 54,000 t of empty fruit bunches per year, with reported cellulose content between 37 and 62% (chew and bhatia, 2008). in colombia, contents of cellulose and hemicellulose in empty fruit bunches have been reported at 47 and 21% respectively, with 41% c, 0.87% n and 0.09% s, and although some empty fruit bunches are used in boilers for steam production, a plant typically has 30% of the total biomass available for other uses (garcía, 1993). due to the heat sterilization process and the temperature to which the clusters are subjected for oil extraction, microorganisms such as enzymes involved in the natural decomposition process of empty fruit bunches are denatured, increasing decay time in the field, causing severe environmental and health problems (atlas, 2002; prasertsan and prasertsan, 1996). additionally, in many producing areas, environmental authorities increasingly restrict the direct disposal of empty fruit bunches in the field. cellulytic activity has been reported on in vitro for empty fruit bunches of a. niger (prasertsan and prasertsan, 1996; wen et al., 2005), trichoderma reesei (rodríguez and piñeros, 2007; wen et al., 2005) and chaetomium sp. (umikalsom et al., 1997), among others. however, none of the strains, including the best mutant, are capable of producing high concentrations of the three types of enzymes at the same time (zhou et al., 2008). for example, t. reesei produced cbh and egs in high quantities, but β-glucosidase activity was low in contrast to a. niger which produces more β-glucosidase but is limited for eg (dashtban et al., 2009). an alternative to supplement this deficiency is the use of enzymes for hydrolysis of vegetable biomass, either purified or in a culture of supernatants of cellulolytic fungi species, with an exogenous addition which depends on the purpose of the transformation and may be enhanced by glucosidases supplementation and commercial xylanases (kovacs et al., 2009). as part of the activities the colombian center for genomics and bioinformatics of extreme environments (gebix), the collection and characterization of filamentous fungi in different ecosystems of the high andean forest of the parque nacional natural de los nevados was carried out (pnnn) (avellaneda et al., 2009) in order to determine the feasibility of their use in biotechnological processes, in which isolates were obtained in vitro with high cellulolytic capacity, determined by activity curves for endoglucanase, exoglucanase, and β-glucosidase. the most promising strains, designated b7, b11, b11m and b19, along with two isolates obtained from palm empty fruit bunch decay (moya-álvarez, 2012), denominated ta1 and ta2, were characterized by activity curves for endoglucanase, glucosidase and β-exoglucanase, in a mandel’s medium with cellulose and empty fruit bunches as carbon sources. the most promising isolate corresponds to the strain b19 (penicillium sp.), having an endoglucanase activity of 277.88 nkat ml-1 and exoglucanase activity of 88.18 nkat ml-1 at 300 h of incubation in cellulose. likewise, it was found that the strain b7 has a potential β-glucosidase activity of 25.5 and 17.17 nkat ml-1, obtained in cellulose and empty fruit bunches, respectively (moya-álvarez, 2012). as a consequence of the information obtained from the isolates, we conducted the present study, which aimed to determine the ability of hydrolysis of empty fruit bunches and microcrystalline cellulose and the presence of an enzymatic synergy in vitro of the enzyme consortia obtained from the mixture of supernatants individually produced 413moya a. and torres r.: hydrolysis of cellulose and oil palm empty fruit bunches by using consortia of fungi isolated from the soil of colombian high andean forest from promising fungi of the pnnn soil and decaying palm empty fruit bunches of the eastern plains of colombia. materials and methods fungal strain the study employed four isolates of filamentous fungi from high-andean forests of the pnnn with a high activity of total cellulase, endoglucanase, exoglucanase and β-glucosidase, in accordance with a previous characterization performed at the agro-biotechnology lab, universidad nacional, called b-7, b-11, b-11m and b-19, corresponding to penicillium sp. (avellaneda et al., 2009); and two isolates from decaying palm empty fruit bunches called ta1 and ta2 and identified as emericella nidulans strain en-ksu-09 and aspergillus fumigatus, respectively (moya-álvarez, 2012). the initial inoculum was obtained from agar plates with cmc as a carbon source, incubated until the appearance of conidia at 25°c, suspended in water with 1% (v/v) tween® 80, and homogenized at a concentration of 2·106 spores/ml. culture medium a modified mandel’s medium was used, with the following composition: 0.004 g l-1 nh4cl, 2.1 g l-1 (nh4)2so4, 2.0 g l-1 kh2po4, 0.3 g l-1 cacl2 , 0.3 g l-1 mgso4 7h2o, 0.00156 g l-1 mnso4 5h2o, 0.0014 g l-1 znso4 7h2o, 0.00266 g l-1 cocl2 6h2o, 0.25 g l-1 yeast extract, 0.01 g l-1 succinic acid, 10 g l-1 microcrystalline cellulose powder (20  µ) (st. louis, mo) or empty fruit bunches pretreated with 0.5 m naoh and 0.5% (v/v) h2o2, 29.94 g l-1 with a content of 55.5% (w/v) cellulose, 20% (w/v) hemicellulose, and 18.2% (w/v) lignin (moya-álvarez, 2012). the ph was adjusted to 5.0 before sterilization (kumar, 2001; umikalsom et al., 1997). supernatants with cellulase activity used for hydrolysis were obtained in 15 ml tubes with 5 ml of culture medium and incubated at 25°c for 300 h with orbital shaking at 130 rpm. the consortia were prepared with a 1:1 mixture of the individual supernatants. determination of endoglucanase, exoglucansa and β-glucosidase activity before determining the hydrolysis of the supernatants, cellulolytic activity was determined. for endoglucanase activity, the study employed a 50 µl substrate of carboxymethyl cellulose (cmc), (sigma, st. louis, mo) 0.8% (w/v) in a sodium acetate buffer ph 5.0 with 50 µl of supernatant from each fungus, according to ghose (1987). for the exoglucanase determination, a substrate was used of 15 µl of p-nitrophenyl-β-d-cellobioside (pnpc) (sigma, st. louis, mo) at 1% (w/v) as a substrate under the same conditions and 100 µl of supernatant. both reactions were incubated at 40oc for 1 h and 4°c for 10 min. then, 50 µl of the solution was mixed with 50 µl of a dns solution (ghose 1987), 1% (w/v) naoh and 16% (w/v) sodium potassium tartrate, 43.8% (v/v) distilled water, for determination of released reducing sugars. the mixture was incubated for 5 min at 90°c and then cooled 10 min at 4°c. then, 50 µl of the above solution were added with 250 µl of distilled water. absorbance readings were made at 540 nm in a microplate reader model biorad 680xr (biorad laboratories, hercules, ca) from the biotechnology laboratory, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. calibration curves were made with glucose (0.1, 0.7, 1.5, 2.5 and 3 g l-1) for endo-and exoglucanases taking into account that one unit of enzymatic activity corresponds to 1 µmol min-1 of glucose released during hydrolysis. determination of β-glucosidase activity we used 180 µl of ρ-nitrophenyl-β-d-glicopiranósido (pnpg) (sigma, st. louis, mo) as a substrate and 50 µl of supernatant. following incubation with the substrate, 20 µl of this solution were added with 80 µl of 2% sodium carbonate and 180 µl water. we measured the release of p-nitrophenol as the increase in absorbance at 405 nm and used pnitrofenol (10, 20, 30 and 50 µg ml-1) for the calibration curve of β-glucosidases (sadana and patil, 1988). in all cases, the tests were performed in triplicate. determination of hydrolysis of supernatant consortia the fungal cellulases for the study were obtained from 15 ml falcon tubes with 4 ml of modified mandel’s medium with cellulose (umikalsom et al., 1997) as the carbon source, incubated under stirring at 130 rpm and 25°c for 300 h. each culture was centrifuged at 4.500 gn for 15 min. the supernatant corresponded to the crude enzyme extract. enzymatic hydrolysis was performed in triplicate in 1.5 ml tubes with 100 µl of acetate buffer and 100 µl of cell-free supernatants containing the enzyme, with 1% (w/v) microcrystalline cellulose and empty fruit bunches 5% (w/v) as the substrate at 45°c and 175 rpm on an orbital shaker maxq 4000 (barnstead/labline, melrose park, il) for 2 h. the total volume of enzyme extract was 100 µl, and was divided according to the number of strains in each mixture. thus, for the mixture of supernatants obtained from two strains each volume was 50 µl and for mixtures of four strains, it was 25 µl. a control with acetate buffer ph 5.0 was used. the glucose obtained was determined at 2 h of incubation with the dns method (ghose, 1987). a factorial model was used with carbon source as the main factor and strain as a secondary factor. 414 agron. colomb. 30(3) 2012 determination of synergy between the enzymes of the consortium the determination of the synergy between the enzymes when acting in consortium was performed as reported by andersen et al. (2008). wherein, a measure of synergy can be calculated as the ratio of the activity exhibited by a mixture of components divided by the sum of activities of the components separately and which may be obtained based on the product formation, or the extent of substrate conversion. this measure is called the degree of synergy (ds). when the ds is greater than 1, there is said to be synergy between the components of the consortium, and competition when it is less than one. statistical analysis statistical analysis of the data was performed using a factorial model with carbon source, as the main factor, at two levels: cellulose or empty fruit bunches called “tusa”. the secondary factor was strain with different levels according to the strains or consortia supernatants used. the evaluated variables correspond to protein biomass, endoglucanase, exoglucansa and β-glucosidase activity. then tukey and sheff method with a significance level of p ≤ 0.05 and 0.01 were used to detect statistically significant differences among of variable used. each experiment was done in triplicate and the analysis of variances was conducted using sas (v. 9.1) statistical software. results and discussion determining the hydrolyzing ability of the enzyme consortia the supernatants used for forming consortia were individually characterized by endoglucanase, exoglucanase, and β-glucosidase activity. the cellulase activity of the supernatants used for hydrolysis is seen in fig. 1. the results obtained from hydrolysis with the supernatants obtained from the individual strains and their mixtures (consortia) are presented in fig. 2. b19 was observed with the greatest hydrolysis compared with supernatants produced by the individual strains. given this fact, the hydrolysis of b19 was used as a comparison with that produced by the consortia and assumed to produce 100% hydrolysis. highly significant differences were observed in the microcrystalline cellulose hydrolysis due to the interaction consortium x substrate (p≤0.01). in the consortia that showed significant differences, most hydrolysis occurred in empty fruit bunches with less crystallinity than microcrystalline cellulose and possibly a lower degree of polymerization. in this regard, it has been reported that the microcrystalline cellulose is degraded more slowly to cellobiose and glucose than amorphous cellulose, which is more accessible to enzymatic action (yang et al., 2011). in empty fruit bunches, the consortia of b19b11, b19b11m and b19ta1 produced higher hydrolysis as compared to that of b19 individually at 86, 110 and 111%, respectively, as presented in tab. 1. there may be a synergistic effect between the supernatants mentioned. the hydrolysis of the more efficient consortia was close to that shown by the supernatant of b19 with 3.5 times greater enzymatic activity and was obtained from the individual supernatant of b19 at 300 h of growth, according to preliminary studies (moya-álvarez, 2012). a similar effect was reported by jørgensen et al. (2005) who, with increased β-glucosidase activity, obtained a saccharification of the substrate similar to that obtained with a lower activity. figure 1. enzymatic activity of the supernatants used for hydrolysis. the substrate used for determining the activity of each enzyme is indicated in the materials and methods section, carboxymethyl cellulose (cmc) for endoglucanase activity, ρ-nitrophenyl-β-d-cellobioside (pnpc) and ρ-nitrophenyl-β-d -glicopiranósido (pnpg) for β-glucosidase and exoglucanases respectively. values are mean of three determinations and error bars are standard deviations. andean forest strains: b19, b7, b11 and b11m. empty fruit bunch isolates: ta1 and ta2. different letters indicate significant differences in enzyme activity in evaluated substrates (p≤0.01). a b b ccc a a b b b b b b b b b b 5 10 c el lu la se a ct iv ity ( nk at m l1 ) 0 strain 30 20 35 betaglucosidase b19 ta1 ta2 b11m b11 b7 25 15 0,2 0,4 c el lu la se a ct iv ity ( nk at m l1 ) 0 strain 1,2 0,8 1,4 endoglucanase exoglucanase b19 ta1 ta2 b11m b11 b7 1,0 0,6 415moya a. and torres r.: hydrolysis of cellulose and oil palm empty fruit bunches by using consortia of fungi isolated from the soil of colombian high andean forest according to the results, consortia culture supernatants produced individually could reduce empty fruit bunch hydrolysis costs considering that supernatants are obtained with lower enzyme activity, requiring less time of incubation with the consequent reduction in consumption energy. when comparing the hydrolysis of each individual supernatant with that obtained when in consortium with b19 (tab. 2), it was observed in empty fruit bunches, that the consortium hydrolysis of the b19 supernatant with ta1 was 306% greater than that obtained individually for ta1. for b11m, hydrolysis with b19 was 441% higher compared to b11m individually. in cellulose, although in all cases hydrolysis increased, the rate of increase was smaller; only in the ta2 consortium was hydrolysis higher in cellulose than empty fruit bunches. with the information obtained from the hydrolysis of the individual strains and consortia, the degree of synergy was calculated for the consortia based on the glucose concentration obtained as a product of the hydrolysis of cellulose and empty fruit bunches by supernatants corresponding to a mixture of the enzymes endoglucanase, exoglucanase, and β-glucosidase produced by each strain (tab. 3). it was determined that consortium synergy occurs only in empty fruit bunches in the consortia b19b11, b19b11m and b19ta1 with ds values greater than 1. in other consortia, there was competition, both for empty fruit bunches and cellulose, as the ds was less than 1. interestingly, there was synergy between b19, the strain with the most endoglucanase and exoglucanase activity, and b11m and b11, the strains with the most β-glucosidase activity, as compared with ta1 and ta2. in these consortia, endoglucanase and exoglucanase initiated hydrolysis and β-glucosidase hydrolyzed cellobiose produced by the two primaries to produce glucose, as described in the literature as one of the possible action mechanisms of the cellulase enzyme complex. this effect has been observed in enzyme consortia of a. niger with t. reesei, the latter deficient in β-glucosidase, essential to convert cellobiose to glucose (alam et al., 2005). the synergy of endoglucanases and exoglucanases with β-glucosidase has been described in the enzyme interaction of p. pinophilum and t. koningii (wood and mccrae, 1986). b b b b a a a a ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns nsns nsnsnsns nsns nsns 0,5 1,0 g lu co se ( g l1 ) b7 b1 1 b1 1m b1 9 ta 1 0 consortia 2,0 1,5 2,5 ta 2 b1 9b 7 b1 9b 11 b1 9b 11 m b1 9t a1 b1 9t a2 b1 9b 11 b1 1m b7 19 a1 a2 ta 1t a2 b1 1b 11 m 7 ta 1b 11 b1 1m 7 ta 2b 11 b1 1m b7 celullose efb figure 2. empty fruit bunch (efb) and cellulose hydrolysis produced by consortia supernatants of homogeneous enzyme activity. andean forest strains: b19, b7, b11 and b11m. empty fruit bunch isolates: ta1 and ta2. different letters indicate significant differences (p≤0.01). ns: no significant differences. table 1. comparison of the percentage of hydrolysis of cellulose and empty fruit bunches of the b19 supernatant, with respect to the supernatant consortia. hydrolysis for 2 h in acetate buffer at 45°c with stirring at 175 rpm. each value is the average of three replicates. strain consortium hydrolysis with respect to b19 b19 (%) cellulose empty fruit bunch b19 b19 100.00 100.00 b11 50.08 62.27 b7 32.68 43.58 b11m 38.76 47.37 ta1 59.54 69.24 ta2 86.48 98.70 b19b7 89.86 127.13 b19b11 108.94 186.73 b19b11m 112.41 210.07 b19ta1 116.29 211.79 ta1 ta2 86.73 87.93 b11b11mb7 46.95 49.09 b19ta1ta2 90.28 90.78 b19b11 b11mb7 57.76 59.94 ta1b11b11mb7 38.51 42.97 ta2 11 b11mb7 51.34 61.84 416 agron. colomb. 30(3) 2012 the results obtained in this study do not agree with the claim of andersen (2008) that as a rule the highest ds occurs in highly crystalline substrates (such as crystalline cellulose and cotton) and decreases with the decrease of the crystallinity of the substrate. in this case, the higher obtained dss were in empty fruit bunch consortia, a substrate with crystallinity lower than microcrystalline cellulose, where dss were lower. the hydrolysis produced by b19, 0.721 and 0.707 g l-1, respectively for microcrystalline cellulose and empty fruit bunches, with supernatants with 5.001 nkat ml-1 of endoglucanase activity and nkat ml-1 of exoglucanase activity was similar to that obtained by ariffin et al. (2008) with 0.73 g l-1 of reducing sugars in untreated empty fruit bunches using a pure enzyme that contained 941.85 nkat ml-1 total cellulase, 2458.825 nkat ml-1 endoglucanase, and 280.05 nkat ml-1 β-glucosidase. considering the difference in the activity of enzymes used in this study, one can conclude that the b19 supernatants used in this study are highly efficient. the subsequent evaluation of pretreatments is also important, increasing availability of cellulose since the synergy could be modified with actions over the availability of cellulose in empty fruit bunches with pretreatments that reduce the concentration of lignin and hemicellulose as has been previously demonstrated (simarani et al., 2009). in this study, it was determined that the consortia b19b11, b19b11m and b19ta1 obtained 1.5 g of reducing sugars per g empty fruit bunches 5% (w/v) and 0.8 g g-1 of cellulose 5% (w/v) with supernatants for b19 with 1.02, 0.061, and 1.22 nkat ml-1 of endoglucanase and exoglucanase activity, respectively, 0.04 and 0.67 nkat ml-1 for the other strains (tab. 2). this result agrees with those previously obtained by umikalsom et al. (1997) who obtained 0.7 g reducing sugars per g of delignified empty fruit bunches (78% cellulose and 5.5% lignin) with enzymes of chaetomium globosum with 250 nkat ml-1 pfasa, 7134.7 nkat ml-1 , cmcase (endoglucanase) and 1500 nkat ml-1 β-glucosidase. the supernatant of b19, acting individually, produced 0.75 g of reducing sugars for both empty fruit bunches and cellulose. other authors reported that an endophytic fungus isolated from the paramo of cruz verde (cundinamarca) was able to produce more than 25 g l-1 of reducing sugars in 6 d with chemically pretreated empty fruit bunches as the carbon source, possibly due to the action of endo and exoglucanases (gonzález et al., 2008). these data, however, are not comparable with those obtained by the strains under the present study; the evaluation was performed at 2 h of incubation and cannot be extrapolated to 6 d since the linearity of the reaction is not known. in general, one could say that the time of empty fruit bunch digestibility is enhanced by a reduction in crystallinity index of cellulose and an increase in surface area (park et al., 2010). likewise, the evaluation would be needed over time, where factors of stability of the supernatant enzyme mixture would be related. it is possible that the consortia that effectively increased empty fruit bunch digestion contributed to the reduction of surface roughness of the crystalline cellulose with the increased traffic of cellulases, flattening the surface, removing obstacles and increasing the number of inputs and outputs of enzymes which reduce congestion, table 2. evaluation of b19 potentiation over the hydrolytic action of supernatants of five strains of fungi vs. the endoglucanase activity and hydrolytic activity ratio, individual and consortia. strain endoglu-canasa activity (nkat ml-1) exoglu-canasa activity (nkat ml-1) β-glucosidasa activity (nkat ml-1) hydrolysis of the individual strain (mg glucose/ml) consortium hydrolysis with b19 (mg glucose/ml) percentage of consortium hydrolysis with b19 (%) cellulose empty fruit bunch cellulose empty fruit bunch cellulose empty fruit bunch b19 1.0168 1.217 non detectable 0.721 0.707 ta1 0.683 0.683 non detectable 0.429 0.489 0.839 1.498 195.57 306.34 ta2 0.751 0.750 non detectable 0.624 0.698 0.708 0.646 113.461 92.550 c 11 0.600 0.650 11.352 0.361 0.44 0.786 1.32 217.72 300 c 7 0.567 0.617 15.670 0.235 0.308 0.64 0.89 272.34 288.96 b11m 0.567 0.667 22.888 0.279 0.335 0.81 1.48 290.32 441.79 table 3. degree of synergy of the evaluated consortia, corresponding to the activity of the mix/sum of observed individual activity. each measurement is the average of three replicates. consortium degree of synergy (ds) cellulose empty fruit bunch b19b7 0.670 0.877 b19c11 0.726 1.151 b19b11m 0.810 1.420 b19ta1 0.729 1.252 b19ta2 0.526 0.460 b19ta1ta2 0.367 0.339 b19b11b11mb7 0.261 0.237 ta1ta2 0.594 0.523 b11b11mb7 0.386 0.320 ta1 b11 b11m 7 0.213 0.193 ta2 b11 b11m 7 0.2467 0.245 417moya a. and torres r.: hydrolysis of cellulose and oil palm empty fruit bunches by using consortia of fungi isolated from the soil of colombian high andean forest improve mobility of cellulases and increase the efficiency of the hydrolysis (igarashi et al., 2011). conclusions the study allowed us to determine the ability of empty fruit bunch and cellulose hydrolysis, in vitro, by consortia of enzymes obtained from the mixture of supernatants produced by fungi from a high andean forest transect of the parque natural nacional de los nevados and decaying empty fruit bunches of individually cultivated oil palms. the efficiency of the hydrolysis of empty fruit bunches by supernatants of consortia of b11, b11m and ta1 with b19 is greater than that obtained by the supernatants produced by each strain individually, with hydrolysis capacity increases up to 400%. the action of such consortia could be complemented by the timely addition of supernatants of b7 due to the β-glucosidase activity. the dilution of the activity of the supernatant of b19, 5.001 to 1.002 nkat ml-1 of endoglucanase activity, does not reduce the capacity of hydrolysis in consortia. promising consortia here show great potential and the action can be optimized with the study of the characteristics of the enzymes involved and their interactions. thus, it would be possible to obtain a balanced synergy that takes into account: suitable combinations of enzymes, which maximize hydrolysis, achieve higher performance and reduced glucose production costs. it is necessary to take into account aspects such as the proportion of supernatants of each strain of the consortium, time in which they are added, ph, agitation, reaction temperature and reaction medium. it is also important to note that to completely disassemble heterogeneous structures of plant cell walls, reactions also require synergy with other enzymes such as hemicellulases and ancillary enzymes and modifying lignin (yang et al., 2011). the use of consortia of supernatants from cultivations of the studied fungi has great potential for the initial treatment of empty fruit bunches after oil extraction, considering that the temperature after the sterilization process in the processing plant may be optimal for the action of cellulases. thus, hydrolysis to glucose could be initiated more rapidly in empty fruit bunches, which could allow a faster colonization by decomposing microorganisms with an easily employed increase in substrate concentration and could therefore reduce decomposition time, which should be further tested. on the other hand, subsequent studies could be directed towards optimizing hydrolysis to glucose with different purposes. acknowledgements the authors wish to thank the colombian center for genomics and bioinformatics of extreme environments (gebix), colciencias; unipalma plantation, and the universidad nacional de colombia for financial support; the laboratory of biotechnology, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, particularly rosa mejía for management of the laboratory activities; and the plant biotechnology laboratory, faculty of agronomy for the use of equipment for enzymatic determinations. literature cited alam, m.z., a.a. kabbashi, s. nahdatul, and i.s. hussin. 2009. production of bioethanol by direct bioconversion of oil-palm industrial effluent in a stirred-tank bioreactor. j. ind. microbiol. biotechnol. 36, 801-808. alam, m.z., n. muhammad, and m. mahmat. 2005. production of cellulase from oil palm biomass as substrate by solid state bioconversion. amer. j. appl. sci. 2, 569-572. andersen, n., k. johansen, m. michelsen, e. stenby, m. krogh, and l. olsson. 2008. hydrolysis of cellulose using mono-component enzymes shows sinergy during hydrolysis of phosphoric acid swollen cellulose (pasc), but competition on avicel. enz. microb. technol. 42, 362-370. ariffin, h., m. hassan, m.s. umi kalsom, n. abdullah, f. ghazali, and y. shirai. 2008. production of bacterial endoglucanase from pretreated oil palm empty fruit bunch by bacillus pumilus eb3. j. biosci. bioeng. 106(3), 231-236. atlas, r. 2002. ecología microbiana y microbiología ambiental 4th ed. adisson wesley, madrid. avellaneda, m.l., c.p. guevara, r. mejía, and e. torres. 2009. determinación de la actividad celulolítica de microorganismos presentes en suelos del parque nacional natural de los nevados, colombia. p. 67. in: memorias primer congreso iberoamericano de química, bioquímica and vii congreso internacional de química y biología molecular. la habana. chew, t. and s. bhatia. 2008. catalytic processes towards the production of biofuels in a palm oil and oil palm biomass-based biorefinery. biores. technol. 99, 7911-7922. dashtban, m., h. schraft, and w. qin. 2009. fungal bioconversion of lignocellulosic residues; opportunities & perspectives. rev. intl. j. biol. sci. 5(6), 578-595. garcía, j. 1993. estado actual del manejo de efluentes en colombia. rev. palmas 14 (special issue), 141-148. garcía-núñez, j.a., m. garcia-pérez, and k.c. das. 2008. determination of kinetic parameters of thermal degradation of palm oil mill by products using thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry. trans. asabe 51(2), 547-557. ghose, v.k. 1987. measurement of cellulase activities. pure appl. chem. 59, 257-268. gonzález, a., i. jiménez, m. susa, s. restrepo, and j. gómez. 2008. biocombustibles de segunda generación y biodiesel: una mirada a la contribución de la universidad de los andes. rev. ing. 28, 70-82. 418 agron. colomb. 30(3) 2012 igarashi, k., t. uchihashi, a. koivula, m. wasa, s. kimura, t. okamoto, m. penttila, t., and m. samejima. 2011. traffic jams reduce hydrolytic efficiency of cellulase on cellulose surface. sience 333(6047), 1279-1282. jørgensen, h., a. mørkeberg, k.b.r. krogh, and l. olsson. 2005. production of cellulases and hemicellulases by three penicillium species: effect of substrate and evaluation of cellulase adsorption by capillary electrophoresis. enz. microb. technol. 36, 42-48. kovacs, k., s. macrelli, g. szakacs, and g. zacchi. 2009. enzymatic hydrolysis of steam-pretreated lignocellulosic materials with trichoderma atroviride enzymes produced in-house. biotechnol. biofuels 2, 1-14. kumar, r.s. 2001. semi-solid-state fermentation of eicchornia crassipes biomass as lignocellulosic biopolymer for cellulase and β-glucosidase production by cocultivation of aspergillus niger rk3 and mtcc164. appl. biochem. 96(1-3), 71-82. lynd, l.r., p. wimer, w.h. van zyl, and i.s. pretorius. 2002. microbial cellulose utilization: fundamentals and biotechnology. microb. mol. biol. rev. 66(3), 506-577. martins, l., d. kolling, m. carnassola, a. pinheiro-dillan, and l. pereira-ramos. 2008. comparison of penicillium echinulatum and trichoderma reesei cellulases in relation to their activity against various cellulosic substrates. bioresource technol. 99, 1417-1424. moya-álvarez, l. 2012. determinación de la capacidad celulolítica de consorcios de hongos provenientes de bosque altoandino in vitro en tusas de palma de aceite. m.sc. thesis. faculty of sci, universidad militar nueva granada, bogota. rodríguez g., i. and y. pineros. 2007. producción de complejos enzimáticos celulolíticos mediante el cultivo en fase sólida de trichoderma sp. sobre los racimos vacíos de palma de aceite como sustrato. vitae 14(2), 35-42. park, s., j. baker, m. himmel, p. parilla, and d. johnson. 2010. celulose crystallinity index: measurement techniques and their impact on interpreting cellulase performance. biotechnol. biofuels 3, 1-10. prasertsan, s. and p. prasertsan. 1996. biomass residues from palm oil mills in thailand: an overview on quantity and potential usage. biom. bioene. 11(5), 387-395. sadana, j.c. and r.v. patil. 1988. 1,4-β-d-glucan cellobiohydrolase from sclerotium rolfsii. meth. enzymol. 160, 307-314. simarani, k., m. hassan, s. abd-aziz, and m.s. wakisaka. 2009. effect of palm oil mil sterilization process on the physicochemical characteristics and enzymatic hydrolysis of empty fruit bunch. asian j. biotechnol. 1(2), 57-66. singh, p., o. sulaiman, and r. hashim. 2010. biopulping of lignocellulosic material using different fungal species: a review. rev. environ. sci. biotechnol. 9, 141-151. umikalsom, m.s., a. ariff, h. zulkifli, c. tong, m. hassan, and m. karim. 1997. the treatment of oil palm empty fruti bunch fibre for subsequent use as substrate for cellulase production by chaetomium globosum kunze. bioresource technol. 62, 1-9. wen, z., w. liao, and s. chen. 2005. production of cellulase/βglucosidase by the mixed fungi culture trichoderma reesei and aspergillus phoenicis on dairy manure. process biochem. 40, 3087-3094. wood, t. and s.i. mccrae. 1986. the cellulase of penicillium pinopilum synergism between enzyme components in solubilizing cellulose with special referencie to the involvment of two inmunologically distinct cellobiohydrolases. biochem. j. 234, 93-99. yang, b., z. dai, s.-y. ding, and c. wyman. 2011. enzymatic hydrolysis of cellulosic biomass. biofuels 2(4), 421-450. zhou, j., s.-l. si-liang zhang, and p. yin. 2008. identification and purification of the main components of cellulases from a mutant strain of trichoderma viride t 100-14. bioresource technol. 99, 6826-6833. fruit growth characterization of the tomato (solanum lycopersicum l.) hybrid ‘ichiban’ grown under cover received for publication: 28 april, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.57193 1 group of agricultural research (gia), faculy of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia (uptc). tunja (colombia). pedro.almanza@uptc.edu.co 2 research group gipso, faculty of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia (uptc). tunja (colombia). agronomía colombiana 34(2), 155-162, 2016 fruit growth characterization of the tomato (solanum lycopersicum l.) hybrid ‘ichiban’ grown under cover caracterización del crecimiento del fruto de tomate (solanum lycopersicum l.) híbrido ‘ichiban’ cultivado bajo cubierta pedro josé almanza-merchán1, yuly alexandra arévalo2, germán eduardo cely r.2, elberth hernando pinzón1, and pablo antonio serrano c.2 abstract resumen the tomato (solanum lycopersicum l.) is one of the more important crops that are consumed worldwide. in colombia, the department of boyaca is characterized as being the biggest producer of tomatoes, with production centered in the municipalities of sutamarchan, sachica, santa sofía and villa de leyva, where different cultivars and hybrids are produced that present different physiological behaviors, resulting in changes in conventional agronomic management. this study aimed to evaluate the growth and development of fruits from the tomato hybrid ichiban under greenhouse conditions. this study evaluated the parameters of polar and equatorial diameters, diameter ratio, fresh mass and dry mass, and absolute and relative growth rates. the results were subjected to a descriptive analysis. furthermore, the growth model was determined. the ichiban hybrid had a simple sigmoid behavior, common in f leshy fruits, while the fresh mass and dry mass were fitted to a logistic, nonlinear model. anthesis was seen at 50 days after transplant and the fruits reached physiological maturity 49 days after anthesis; during this period, 510.2 heating degree-days were accumulated. all of the variables presented significant differences (p≤0.01) and coefficients of determination above 0.9, indicating that the models are suitable for explaining the studied biological phenomena. dentro de las hortalizas consumidas en el mundo, el tomate (solanum lycopersicum l.) es una de las de mayor importancia. en colombia, el departamento de boyacá se caracteriza por ser el mayor productor de tomate centrando su producción en los municipios de sutamarchan, sachica, santa sofía y villa de leiva, en donde se producen diferentes cultivares o híbridos, que presentan diferente comportamiento fisiológico, lo que implica cambios en el manejo agronómico convencional. el objetivo del trabajo consistió en evaluar el comportamiento del crecimiento y desarrollo del fruto de tomate híbrido ichiban bajo condiciones de invernadero, para lo cual se evaluaron parámetros como diámetro polar y ecuatorial, relación entre diámetros, masa fresca y seca, y tasa absoluta y relativa de crecimiento, los resultados fueron sometidos a un análisis descriptivo. además, se determinó el modelo de crecimiento. se encontró que el hibrido ichiban presenta un comportamiento sigmoide simple común en frutos carnosos, los diámetros polar y ecuatorial se ajustaron a modelos polinómicos, mientras que la masa seca y fresca se ajustó a un modelo no lineal de tipo logístico. se presento antesis a los 50 días después del trasplante (ddt) y los frutos alcanzaron la madurez fisiológica 49 días después de la antesis, durante este período se acumularon 510,2 gdd todas las variables presentaron diferencias estadísticas (p≤0,01) y coeficientes de determinación superiores a 0,9, indicando, que los modelos son adecuados para explicar los fenómenos biológicos estudiados. key words: growth analysis, growth rate, logistic model. palabras clave: análisis de crecimiento, tasas de crecimiento, modelo logístico. opportunity for innovation (barrett, 2015). in colombia, 18 departments cultivate tomatoes, with 94.1% of the domestic production concentrated in boyaca, antioquia, norte de santander, cundinamarca, nariño, valle de cauca, huila, risaralda and caldas (miranda et al., 2009). the production in boyaca is distributed in the municipalities of sachica, sutamarchan, santa sofía, tenza, pachavita and introduction the tomato (solanum lycopersicum l.) is the second most consumed vegetable crop, after the potato (baracaldo et al., 2014). while tremendous improvements in efficiency and cost of production have been made in the tomato processing industry world-wide over the past 100 years, there is still http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.57193 156 agron. colomb. 34(2) 2016 villa de leyva; the latter is the biggest tomato producer at the domestic level (castellanos et al., 2014). the tomato is considered a species that has a high number of genotypes from conventional breeding programs, resulting in variation in the morphological, biochemical and physiological behaviors of the plants. knowledge on these aspects determines the biological efficiency and suitable agronomic management for achieving the best genetic and agronomic potential for new cultivars (ardila et al., 2011). the department of boyaca, since it is the biggest producer, is constantly introducing new cultivars and hybrids that have unknown physiological behaviors under the agroecological conditions of the zones where they are cultivated. among these, the ichiban hybrid has characteristics such as semif lat, round fruits that are extra-firm, uniform, smooth with a good appearance, green in color with a semi-dark to intense-red shine at maturation, and weights that oscillate between 160 and 250 g per fruit (semillas magna, 2015). analyzing the growth and development of species is essential for planning different agronomic practices in crops. according to rodríguez et al. (2006), this can be carried out taking into account the time intervals for generating calculations, which provides an analysis through a simple computation. furthermore, a series of growth rates has been created that can be used to interpret behaviors in the best way possible; these rates are calculated from the dry material accumulated by the organ of interest and analyzed with defined time intervals, chronological or physiological (hunt, 1990). according to this author, among these, the more representative ones in terms of the fruit growth dynamic are the absolute growth rate (agr) and the relative growth rate (rgr). the agr indicates the change in size per unit of time, while the rgr expresses the variation rate of the size per initial size unit. the growth conditions for plants have been improved significantly through understanding crop physiology in combination with new technologies (marcelis et al., 2014). the growth of any species or organ is calculated over time, which plays a very important role. however, when calculating from the net chronological point of view (hours, days, years etc.), this does not directly demonstrate the growth behavior of plants or some plant organs from the biological perspective because factors such as temperature are not taken into account. the use of thermal-time (growing day degrees) increases the precision in determining the duration of the development and growth cycle of the plant or organ (ruiz et al., 1998) because it takes into account the threshold temperatures (maximum and minimum) that control the development and growth of the species for the analysis (ruiz-corral et al., 2002), even more so if the fact that crop productivity is strongly driven by climatic variables is taken into account. some crops, such as the tomato, will suffer heavily with the predicted climate change for the current century due to their summer growing cycle (garofalo and rinaldi, 2015). studies carried out on these aspects have demonstrated that temperatures that exceed these limits impede plant development (trudgill et al., 2005). in the case of the tomato, the minimal threshold temperature or base temperature is found at 10ºc (zotarelli et al., 2009; ardila et al., 2011). considering the above, this study aimed to characterize, in thermal-time, the growth of fruits from the tomato hybrid ‘ichiban’ cultivated under a plastic cover with the agroecological conditions of the municipality of sachica (boyaca). materials and methods this study was conducted between the months of june and september of 2014 on the andalucia farm, located in the ritoque district of the municipality of sachica (boyacacolombia) and found at 05° 35’07” n and 73° 32’42” w with an altitude of 2,150 m a.s.l. a 1,960 m2 lot was covered with a plastic cover (greenhouse) and cultivated with a commercial ‘ichiban’ tomato crop, characterized by a high percentage of fruits with a mean weight of 250 g, uniform maturity, homogenous coloration and excellent postharvest behavior. the greenhouse had a mean temperature of 19.5°c, with daily temperature averaging maximums of 29.7°c and minimums of 10.4°c (tab. 1). the plants were sown at a distance of 0.3 m between the plants and 1.1 m between the rows, with a cultivation density of 30,303 plants/ha. the fertilization program was established through an analysis of the soil and was implemented through fertigation. the phy tosanitary table 1. maximums and minimums temperatures in the days after anthesis for the tomato hybrid ichiban crop in the municipality of sachica-boyaca. days after anthesis 14 21 28 35 42 49 56 63 maximum temperature (ºc) 31.6 28.7 29.5 27.7 28.2 28.7 34.2 29.1 minimum temperature (ºc) 11.5 8.8 9.6 11.4 12.0 9.4 10.7 9.6 157almanza-merchán, arévalo, cely r., pinzón, and serrano c.: fruit growth characterization of the tomato (solanum lycopersicum l.) hybrid ‘ichiban’ grown under cover management and other cultivation tasks were carried out with the technical recommendations of the plant physiology laboratory of the universidad pedagogica y tecnologica de colombia (uptc), tunja. three plants were taken per sampling unit, for a total of 24 plants, randomly marking four clusters in each one. of these, 30 f lowers in the anthesis stage were marked. after fruit set, five fruits were taken from each cluster for the respective physical evaluations, which were taken immediately under cold conditions to the uptc laboratory in tunja. the measurements were taken every 8 d for a total of eight samplings. the sampling started 14 d after anthesis (daa) and lasted until the fruits reached grade 5 according to ntc 1103-1 (icontec, 1995) with a completely red fruit epidermis color, 59 (daa), thereby completely encompassing the development and growth of the fruits. in order to determine the thermal-time (accumulation of heating degree-days (gdd)), a humidity/temperature datalogger rht-20 (extech instruments waltham, ma) was installed that registered the minimum and maximum temperatures from anthesis to harvest. with the obtained data, the gdd was calculated with eq. 1, used by rodríguez and flórez (2006): hdd = � tmax + tmin � – t base (1) 2 where t max is the maximum daily air temperature; t min is the minimum daily air temperature; and t base is the minimum temperature for the metabolic processes of the plant organs. in the particular case of tomato fruits, the latter is 10ºc when using studies conducted under conditions similar to those of the reference, zotarelli et al. (2009) and ardila et al. (2011). the variables evaluated to determine the growth of the fruits included: fresh mass (g), obtained immediately after collecting the samples; dry mass of the fruits (g), obtained after subjecting the fruits to 75ºc until reaching constant weight, taken with a 0.01 g precision balance (ohaus, model as-120s, parsippany, nj); and equatorial and polar diameters (mm), taken with a 0.05 mm precision digital vernier caliper (mitutoyo corporation, kanagawa japan). with these data, the absolute growth rate (agr) and the relative growth rate (rgr) were calculated with the methodology employed by carranza et al. (2009), using a functional approach for this model. the obtained data were analyzed with descriptive statistics by calculating the arithmetic mean and the standard error. the logistic, nonlinear model was created with sas® v.9.2e (sas institute inc., cary, nc). results and discussion the statistical analysis demonstrated that, in all of the evaluated variables, there were significant differences (p≤0.01) for the employed models. the variables fresh mass and dry mass were fitted to a logistic model; the polar and equatorial diameters were fitted to a polynomial model; and the polar and equatorial diameter ratio was fitted to a linear model. all of the parameters presented coefficients of determination (r2) higher than 0.9, indicating a high goodness of fit in each of the models for explaining the studied biological phenomena as a function of the chronological time and thermal-time (gdd) (tab. 2). ardila et al. (2011) found similar results when studying three tomato hybrids. in addition, casierra-posada et al. (2007) fitted the studied variables to a cubic model, except for the agr, which was fitted to an exponential model. however, the response was similar to the one found in the present study. growth and development the tomato hybrid ichiban, under the studied conditions, presented anthesis at 50 d after transplant (dat) and the fruits reached physiological maturity 49 daa, seen as the moment when the fruits had developed all of their organoleptic characteristics; during this period 510.2 gdd were accumulated. these results are similar to those reported by ardila et al. (2011), who studied three tomato hybrids and found that the accumulation was higher than 700 gdd when obtaining the physiological maturity of the fruits, demonstrating the envirogenomic relationship with the growth of fruits for each of the hybrids of a species. casierra-posada et al. (2009), in studies carried out on the tomato hybrids sofía, bravona and granitio under similar conditions, found that physiological maturity was reached at 64 daa, 5 d later than the hybrid in this study. this led to the conclusion that the studied hybrid could be considered an early-ripening tomato with very good characteristics of adaptation to zones over 2,200 m a.s.l. and a mean temperature of 24°c under a covered production system. according to de koning (1994) and islam (2011), temperature accelerates the fruit development rate, i.e. a high temperature results in an earlier attainment of the maximum growth rate and fruit maturation, in agreement with the present study. therefore, temperature is one of the more important ambient factors that determine the growth period of fruits, exercising inf luence on the sink strength of fruits through an increase in the development 158 agron. colomb. 34(2) 2016 rate and can be represented through an accumulation of degree-days throughout the fruit growth cycle, from fruit set to maturation (rodríguez-fuentes et al., 2012), which confirms the effect of temperature seen in the greenhouse during this research. according to jaramillo et al. (2013), tomato production depends mainly on two factors: the physiological condition of the plant and external conditions thereof. the external conditions include: soil and air moisture, radiation and temperature, which inf luence the physiological condition of the plant. the development of the cluster, f lower, pollen viability, fruit shape, plant growth and fruit set of the fruit are affected by temperature and thus affect production (hatfield and prueger, 2015). therefore, the temperature and climate are the main inf luential factors in most developmental stages and physiological processes of the plant, this depends on the thermal value reached in the greenhouse at each critical period. as the tomato crop of temperate climate, this benefits from mild temperatures. fluctuations of day-night temperatures (thermal period) or temperature swings (almanza et al., 2012) benefit growth and development in the case of the tomato, with differences of 6 and 7°c day/night (maroto, 2000); in the present study, 19°c temperature variations generated by the greenhouse environment were seen. likewise, an effect from the temperature oscillations, which can occur over short periods of time, was observed on the sink strength of the vegetative organs through modifications of the metabolic reaction rates, meaning biochemical reactions are accelerated with increases in temperature (de koning, 1994; gary et al., 2003). fruit diameter the polar and equatorial diameters of the ‘ichiban’ hybrid were fitted to a polynomial model, which described three growth stages: an initial cellular division phase, which coincided with an accumulation of 50 hdd; followed by a rapid accumulation of the diameter due to processes of cellular elongation, from 50 to 300 hdd; and a final phase in which the fruits reached maximum growth when they were harvested with a total accumulation of 510 hdd. the fruits achieved the maximum polar and equatorial diameters at 450 hdd (42 daa); this behavior was fitted to a simple sigmoid model, which is common in f leshy fruits. in fig. 1a, the primary low growth phase is not evident because, in order to clearly observe changes, more closely spaced samples must be taken, as indicated by casierra and cardoso (2009). an increase in the diameters and in the volume of tomato fruits depends on the epidermal extensibility (thompson, 2001). while the epidermal cells divide throughout the entire development of the fruits, the division in the pericarp is limited to a short period of fruit development and is located in the external tissues around which there is vascular tissue and, in the hypodermis once the cellular division is over, cellular expansion starts in order to increase the fruit size (bertin, 2005). the ratio between the polar diameter and equatorial diameter was fitted to a linear model with a coefficient of determination of 0.91. the ichiban hybrid was observed to have a fruit shape that was determined almost at the start of fruit set (fig. 1b). the fruit, when starting growth, presented a spherical shape in order to increase the polar diameter; therefore, a slightly elongated fruit shape was observed, which was lost during development, resulting in a final, slightly f lattened shape that is characteristic of this hybrid. some tomato hybrids cultivated under similar conditions as the present study present a differential behavior for this parameter, with oblong or f lattened fruits. this indicates that fruit shape, in addition to being linked to the solute and seed content, also results from the genetic characteristics of each hybrid (casierra-posada et al., 2010). fruit shape has a high correlation with the number of seeds, which is seen in some species of the solanacea family (peña et al., 2010). developing seeds is a strong sink for table 2. equations for the parameters evaluated in the determination of the development and growth of the tomato hybrid ichiban in the municipality of sachica-boyaca. parameter model r2 polar diameter (cm) y = -2e-05x2 + 0.0217x + 1.5066 0.99* equatorial diameter (cm) y = -0.0004x2 + 0.3249x + 17.717 0.99* polar diameter/equatorial diameter ratio y = -0.0002x + 0.8578 0.91* fresh mass (g) y = 246.7 / 1+ e(-0.0184*(gdd-173.7) 0.99* dry mass (g) y = 13.3108/ 1+ e(-0.0178*(gdd-160.7) 0.99* *= significance (p≤0.01) 159almanza-merchán, arévalo, cely r., pinzón, and serrano c.: fruit growth characterization of the tomato (solanum lycopersicum l.) hybrid ‘ichiban’ grown under cover carbohydrates that are provided as sucrose via the phloem (öpik and rolfe, 2005). the shape that is acquired by the fruit during the primary growth stages results from the effect of the growth regulators produced by immature seeds, in which, high quantities of abscisic acid (aba) have been found in the pericarp, in the axils, and in the loculal tissue during the early growth stages of the fruits; however, large quantities of indole acetic acid (aia) were subsequently seen, which determine the growth rhythm and the fruit shape, with the f low of photosynthates and water being the final determinates of fruit growth, both for size and shape (kojima, 2005). fresh mass and dry mass of the fruits the variables of fresh mass and dry mass of the fruits were fitted to a logistic, nonlinear model, describing the simple sigmoid type growth found in f leshy fruits (salisbury and ross, 1994; agusti, 2013). these results agree with those reported by casierra-posada et al. (2007) for tomatoes under conditions similar to those of the present study. it was observed that the fruits rapidly increased the accumulation of dry mass starting at an accumulation of 90 hdd (7 daa), achieving the maximum dry mass with the accumulation of 300 hdd (29 daa), followed by entrance into the maturation phase. ‘ichiban’ tomato hybrid fruits present three growth phases as described by opara (2000) both for the fresh mass and the dry mass: an initial phase with a low mass quantity, possibly due to the fact that this phase is dominated by cellular division; followed by fruit filling with a predominance of cellular elongation and a possible decrease in respiration (kays, 2004); and a final phase of slow growth (fig. 2), almost imperceptible; during this phase, fruits begin to present physical, physiological, and biochemical changes that are characteristic of the fruit maturation process (seymour et al., 2013). the dry mass accumulated by tomato fruits mostly results from the photoassimilates produced in the leaves and transported to the fruits, according to the dynamic of the source/sink ratio. therefore, the sink strength of an organ is the potential demand or capacity of the organ for the accumulation of assimilates (marcelis and heuvelink, 2007). as such, fruits are established as the principal sink organs and can compete with others, such as the vegetative organs, for the available assimilates (peil and gálvez, 2005). it is for this reason that these effects on yield are mainly due to a higher co2 concentration (marcelis et al., 2014). the tomato, in its early growth stages, accumulates a minimum amount of dry matter, but this is high when observed in the last stage of full production. this is due to the high metabolic demand that occurs during fruit filling and occurs even when there is a phenotypic difference between cultivars of the same species. this makes, that the order of priority in the allocation of assimilates change with the phenological stage (casierra-posada et al., 2007; andriolo and falcão, 2000; hernández et al., 2014). absolute growth rate and relative growth rate in terms of the absolute growth rate (agr), based on the dry mass of the ichiban hybrid tomato fruits, a bellshaped, typical behavior was observed, characteristic of this fruit type, demonstrating an increase from the start 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 p ol ar d ia m ./ eq ua to ri al d ia m . r at io heating degree-days after anthesis observed lineal (modeling) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 d ia m et er ( cm ) heating degree-days after anthesis equat. diam. (observed) pol. diam. (observed) polynomial (modeling) figure 1. polar and equatorial diameters of the tomato fruit (s. lycopersicum) hybrid ichiban under covered conditions in sachica-boyaca. a, polar diameter and equatorial diameter; b, polar diameter/equatorial diameter ratio. vertical bars represent the standard error (n=4). a b 160 agron. colomb. 34(2) 2016 of gdd accumulation in the fruit until reaching 150 gdd (16 daa), with a subsequent decrease until 400 gdd (89 daa), then stabilizing until harvest, accumulating 510.2 gdd in the chronological time of 49 daa (fig. 3a). according to hunt (2003), the agr is a reliable parameter in terms of the instantaneous accumulation of dry mass, as well as the sink strength of fruits, making it a very important parameter for the planning of agricultural tasks that must be carried out in crops because, when presenting the highest agr, the fruits are more sensitive to inf luences from activities such as foliar fertilization, providing water and a higher supply of solar energy (casierra-posada and cardozo, 2009). likewise, the agr can be used to investigate the ambient effect on growth and development, which results in a better understanding of the nature of the plant-environment interaction (mora-aguilar et al., 2005). studies carried out by mazorra et al. (2003) indicated that the agr, as a growth index used in fruits, is very useful for determining exact values for fruit growth over time, comparing locations and fruit placement on the plants, but demonstrates limitations for evaluating the efficiency of plants. the relative growth rate (rgr) for the ichiban hybrid under the conditions of the present study demonstrated a behavior similar to the one reported by ardila et al. (2011), presenting a constant decrease over time (fig. 3b) because the rgr is an index of the efficiency that expresses growth in terms of an increased rate in size per size unit over time. in the case of tomato fruits, it indicates the gains obtained as a sink, with the majority of the fruit photoassimilates coming from the leaves (casierra-posada and cardozo, 2009) and a smaller amount coming from the photosynthesis carried out by immature fruits. it is for this reason that the comparison of the growth curves of the agr and rgr turn out to be important for selecting promising materials for the different environments in which they develop (gómez de enciso, 2012), especially given the fact that light, as an important factor in all stages figure 2. fresh mass and dry mass of the tomato fruit (s. lycopersicum) hybrid ichiban under covered conditions in sachica-boyaca. a, fresh mass; b, dry mass. vertical bars represent the standard error (n=4). figure 3. absolute growth rate and relative growth rate of the tomato fruit (s. lycopersicum) hybrid ichiban under covered conditions in sachicaboyaca. a, absolute growth rate; b, relative growth rate. a b 0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 fr es h m as s (g ) heating degree-days after anthesis observed modeling 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 heating degree-days after anthesis observed modeling d ry m as s (g ) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 a g r ( g/ h d d ) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 r g r ( g g1 / h d d ) heating degree-days after anthesisheating degree-days after anthesis a b 161almanza-merchán, arévalo, cely r., pinzón, and serrano c.: fruit growth characterization of the tomato (solanum lycopersicum l.) hybrid ‘ichiban’ grown under cover of growth, is ref lected in the growth rates and production factor (flórez et al., 2012). conclusions the ichiban hybrid presented a simple sigmoid behavior that is common in f leshy fruits. the polar and equatorial diameters were fitted to polynomial models, while the fresh mass and the dry mass were fitted to a logistic, nonlinear model. all of the variables presented statistical differences (p≤0.01) and coefficients of determination above 0.9, indicating that the models are suitable for explaining the studied biological phenomena. the analysis of the growth and development for the thermal-time led to the conclusion that the studied hybrid could be considered an earlyripening tomato with good characteristics of adaptation to zones over 2,200 m a.s.l. and a mean temperature of 24°c under a covered production system. the logistic, nonlinear model facilitated a functional analysis with a high goodness of fit, indicating that it is suitable for estimating biological phenomena such as fruit growth and development. literature cited agusti, m. 2013. crecimiento y maduración del fruto. pp. 519-536. in: azcón-bieto, j. and m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. 2nd ed. interamericana-mcgraw-hill, madrid. almanza, p.j., p.a. serrano, and g. fischer. 2012. manual de viticultura tropical. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. andriolo, j.l. and l.l. falcão. 2000. efeito da poda de folhas sobre a acumulação de materia seca e sua repartição para os frutos do tomateiro cultivado en ambiente protegido. rev. bras. agrometeor. 8, 75-83. ardila, g., g. fischer, and h. balaguera. 2011. caracterización del crecimiento del fruto y producción de tres híbridos de tomate (solanum lycopersicum l.) en tiempo fisiológico bajo invernadero. rev. colomb. cienc. hortic. 5, 44-56. doi: 10.17584/ rcch.2011v5i1.1252 baracaldo, a., r. carvajal, a.p. romero, a.m. prieto, f.j. garcía, g. fischer, and d. miranda. 2014. el anegamiento afecta el crecimiento y producción de biomasa en tomate chonto (solanum lycopersicum l.), cultivado bajo sombrío. rev. colomb. cienc. hortic. 8, 92-102. doi: 10.17584/rcch.2014v8i1.2803 barrett, d.m. 2015. future innovations in tomato processing. acta hortic. 1081, 49-55. doi: 10.17660/actahortic.2015.1081.3 bertin, n. 2005. analysis of the tomato fruit growth response to temperature and plant fruit load in relation to cell division, cell expansion and dna end reduplication. ann. bot. 95,439-447. doi: 10.1093/aob/mci042 castellanos, j.n., j.k. moreno, and j.c. murcia. 2014. plan de negocio para la creación de una planta de poscosecha y transformación de tomate en el alto ricaurte de boyacá. undergraduate thesis. facultad de ciencias administrativas y contables, universidad de la salle, bogota. casierra-posada, f., o.j. alvarez, and n. luque. 2010. calidad de frutos en tomate (solanum lycopersicum l. cv. rocío) producidos bajo coberturas ref lectiva y plástica. rev. colom. cien. hort. 4, 67-80. doi: 10.17584/rcch.2010v4i1.1226 casierra-posada, f. and m.c. cardozo. 2009. análisis básico del crecimiento en frutos de tomate (lycopersicon esculentum mill, cv. ‘quindío’) cultivados a campo abierto. rev. fac. nal. agr. medellín 62, 4815-4822. casierra-posada, f., m. cardozo, and j. cárdenas-hernández. 2007. análisis del crecimiento en frutos de tomate (lycopersicon esculentum mill.) cultivados bajo invernadero. agron. colomb. 25, 299-305. carranza, c., o. lancheros, d. miranda, and b. chaves. 2009. análisis de crecimiento de lechuga (lactuca sativa l.) “batavia” cultivada en un suelo salino de la sabana de bogotá. agron. colomb. 27, 41-48. de koning, a.n.m. 1994. development and dry matter distribution in glasshouse tomato: a quantitative approach. phd thesis, wageningen agricultura l universit y, wageningen, the netherlands. flórez, l.e., g. gónzalez, s.p. pulido, k. wyckhuys, h. escobar. c. salamanca, a. zamudio, j. jiménez, r. gil, l.s. fuentes. n. niño, l. fuentes, and c. bojacá. 2012. tomate (solanum lycopersicum l.). pp. 498-528. in: pinzón, h. (ed.). manual para el cultivo de hortalizas. produmedios, bogota. gary, c., p. baldet, n. bertin, c. devaux, m. tchamitchian, and p. raymond. 2003.time‐course of tomato whole‐plant respiration and fruit and stem growth during prolonged darkness in relation to carbohydrate reserves. ann bot. 91, 429-438. doi: 10.1093/aob/mcq037 garofalo, p. and m. rinaldi. 2015. impact of climate change and adaptation strategies on irrigation and tomato productivity: a long-term case study in mediterranean environment. acta hortic. 1081, 89-96. doi: 10.17660/actahortic.2015.1081.8 gómez de enciso, c. 2012. ecofisiología de hortalizas. pp. 55-71. in: pinzón, h. (ed.). manual para el cultivo de hortalizas. produmedios, bogota. hatfield, j.l. and j.h. prueger. 2015. temperature extremes: effect on plant growth and development. weather and climate extremes 10, 4-10. doi: 10.1016/j.wace.2015.08.001 hernández, m., m. chailloux, v., moreno, m. mojena, and j.m. salgado. 2014. relaciones nitrógeno-potasio en fertirriego para el cultivo protegido del tomate (solanum lycopersicum l.) en la época de primavera-verano. cult. trop. 35, 106-105. hu nt, r . 1990. basic g row t h a na lysis. pla nt g row t h a na lysi s for b e g i n ner s . unw i n hy m a n , b o s ton , m a . d oi : 10.1007/978-94-010-9117-6 hunt, r. 2003. growth analysis, individual plants. pp. 579-588. in: thomas, b., d.j. murphy and d. murray (eds.). encyclopedia of applied plant sciences. academic press, london. doi: 10.1016/ b0-12-227050-9/00028-4 icontec. 1995. norma técnica colombiana ntc 1103-1, industrias alimentarias. tomate de mesa. instituto colombiano de normas técnicas y certificación, bogotá. http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2011v5i1.1252 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2011v5i1.1252 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2014v8i1.2803 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2015.1081.3 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mci042 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2010v4i1.1226 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcq037 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2015.1081.8 http://dx.doi.org/10.1016/j.wace.2015.08.001 http://dx.doi.org/10.1007/978-94-010-9117-6 http://dx.doi.org/10.1016/b0-12-227050-9/00028-4 http://dx.doi.org/10.1016/b0-12-227050-9/00028-4 162 agron. colomb. 34(2) 2016 islam, m.t. 2011. effect of temperature on photosynthesis, yield attributes and yield of tomato genotypes. int. j. expt. agric. 2, 8-11. jaramillo, n., g.d. sánchez, v.p. rodríguez, p.a. aguilar, m.a. zapata, and m. guzmán. 2013. tecnología para el cultivo del tomate bajo condiciones protegidas. ministerio de agricultura y desarrollo rural; corpoica, bogota. kays, s. 2004. postharvest biology. exon press, athens, ga. marcelis, l.f.m., f. buwalda, j.a. dieleman, t.a. dueck, a. elings, a. de gelder, s. hemming, f.l.k. kempkes, t. li, f. van noort, and p.h.b. de visser. 2014. innovations in crop production: a matter of physiology and technology. acta hortic. 1037, 39-45. doi: 10.17660/actahortic.2014.1037.1 marcelis, l.f.m. and e. heuvelink. 2007. concepts of modelling carbon allocation among plant organs. pp. 103-111. in: vos, j., l.f.m. marcelis, p.h.b. de visser, p.c. struik, and j.b. evers (eds.). functional-structural plant modelling in crop production. springer, amsterdam, the netherlands. maroto, j.v. 2000. horticultura herbácea especial. mundi-prensa, madrid. mazorra, m., a. quintana, d. miranda, g. fischer, and b. cháves. 2003. análisis sobre el desarrollo y la madurez fisiológica del fruto de la uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de sumapaz (cundinamarca). agron. colom. 21, 175-189. miranda, d., g. fischer., c. carranza., m. rodríguez., o. lanchero, and j.c. barrientos. 2009. characterization of productive systems of tomato (solanum lycopersicum l.) in producing zones of colombia. acta hort. 821, 35-46. doi: 10.17660/ actahortic.2009.821.2 mora-aguilar, r., j. ortíz-cereceres, m. mendoza, a. rivera-peña, h. lozoya-saldaña, and m. colinas-león. 2005. cinética de la acumulación y distribución de biomasa en genotipos de papa establecidos en condiciones de secano. rev. chapingo ser. hortic. 11, 135-142. rodríguez-fuentes, h., j.a. vidales-contreras, a.i. luna-maldonado, j.c. rodríguez-ortiz. 2012. total growth of tomato hybrids under greenhouse conditions. pp. 63-72. in: luna m., a.i. (ed.). horticulture. intech, rijeka, croatia. rodríguez, w.w. and v. flórez. 2006. comportamiento fenológico de tres variedades de rosas rojas en función de la acumulación de la temperatura. agron. colomb. 4, 247-257. rodríguez, m., h. arjona, and h. campos. 2006. caracterización fisicoquímica del crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa (acca sellowiana berg.) en los clones 41 (quimba) y 8-4. agron. colomb. 24, 54-61. opara, l.u. 2000. fruit growth measurement and analysis. hort. rev. 24, 373-431. doi: 10.1002/9780470650776.ch8 öpik, h. and s. rolfe. 2005. the physiology of f lowering plants. 4th ed. cambridge university press, cambridge, uk. doi: 10.1017/ cbo9781139164450 peil, r. and j. gálvez. 2005. reparto de materia seca como factor determinante de la producción de las hortalizas de fruto cultivadas en invernadero. rev. bras. agrociênc. 11, 5-11. doi: 10.18539/cast.v11i1.1171 peña, j., j. ayala, g. fischer, b. cháves, j. cárdenas, and p.j. almanza. 2010. relaciones semilla-fruto en tres ecotipos de uchuva (physalis peruviana l.). rev. colomb. cienc. hortic. 4, 43-54. doi: 10.17584/rcch.2010v4i1.1224 ruiz-corral, j., h. flores-lópez, j. ramírez-díaz, and d. gonzálezequiarte. 2002. temperaturas cardinales y duración del ciclo de madurez del híbrido de maíz h-311 en condiciones de temporal. agrociencia 36, 569-577. ruiz, c., j. sánchez, and m. goodman. 1998. base temperature and heat unit requirement of 49 mexican maize races. maydica 43, 277-282. salisbury, f.b. and c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica, mexico df. seymour, g.b., l. østergard, n.h. chapman, s. knapp, and c. martín. 2013. fruit development and ripening. annu rev plant biol. 64, 219-241. doi: 10.1146/annurev-arplant-050312-120057 semillas magna. 2015. características del hibrido de tomate ‘ichiban’. in: http://semillasmagna.com/index.php?page=shop.product_details&f lypage=f lypage.tpl&product_id=242&category_ id=28&opt ion=com _v ir tuema r t&itemid=71; consu lted: january, 2015. thompson, d. 2001. extensiometric determination of the rheological properties of the epidermis of growing tomato fruit. j. exp. bot. 52, 1291-1301. doi: 10.1093/jexbot/52.359.1291 trudgill, d., a. honek., d. li, and n. van straalen. 2005. thermal time concepts and utility. ann. appl. biol. 146, 1-14. doi: 10.1111/j.1744-7348.2005.04088.x zotarelli, l., j. scholberg, m. dukes, r. muñoz-carpena, and j. icerman. 2009. tomato yield, biomass accumulation, root distribution and irrigation water use efficiency on a sandy soil, as affected by nitrogen rate and irrigation scheduling. agr. water manage. 96, 23-34. doi: 10.1016/j.agwat.2008.06.007 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2014.1037.1 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2009.821.2 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2009.821.2 http://dx.doi.org/10.1002/9780470650776.ch8 http://dx.doi.org/10.1017/cbo9781139164450 http://dx.doi.org/10.1017/cbo9781139164450 http://dx.doi.org/10.18539/cast.v11i1.1171 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2010v4i1.1224 http://dx.doi.org/10.1146/annurev-arplant-050312-120057 http://semillasmagna.com/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypage.tpl&product_id=242&category_id=28&option=com_virtuemart&itemid=71 http://semillasmagna.com/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypage.tpl&product_id=242&category_id=28&option=com_virtuemart&itemid=71 http://semillasmagna.com/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypage.tpl&product_id=242&category_id=28&option=com_virtuemart&itemid=71 http://dx.doi.org/10.1093/jexbot/52.359.1291 http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.2005.04088.x http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2008.06.007 introduction the appropriate estimation of evapotranspiration (et) is necessary for the crop water requirement calculation, for climatic characterization and in the scheduling and management of the water resources (ramirez and harmsen, 2011). at the biological level, the knowing the et helps to understand the magnitude of the gas interchanges between the eco and agro ecosystems with the atmosphere. the calculation of the crop water requirement need an appropriate selection of method or model for the estimation. the direct measuring can be done with field lysimeters, which measure mass balance variables like rainfall, percolation, runoff and soil moisture changes and by default estimate the crop water requirement or the et (malone et al. 1999; howell, 2004), also the et estimation can be done using micrometeorological measurements, which are base on the energy balance equation, or methods based on gradients of air temperature and moisture, or the eddy covariance technique (meyer and baldocchi, 2005). all these direct methods in practice present some difficulties to be use, basically by his high cost of acquisition and keeping. received for publication: 3 february, 2010. accepted for publication: 2 february, 2011. 1 researcher in phytotechnics, coffe national research center (cenicafe). chinchina (caldas, colombia). 2 students, agricultural sciences faculty, universidad santa rosa de cabal (unisarc). santa rosa de cabal (risaralda, colombia). 3 corresponding author: victor.ramirez@cafedecolombia.com agronomía colombiana 29(1), 107-114, 2011 evaluation of models for estimating the reference evapotranspiration in colombian coffee zone evaluación de modelos para calcular la evapotranspiración de referencia en la zona cafetera de colombia víctor hugo ramírez1,3, alexandra mejía2, elsa viviana marín2, and rafael arango2 abstract resumen the reference evapotranspiration (eto) is an important variable for hydrological studies, crop water requirements estimations, climatic zonification and water resources management. the fao recommends the penman-monteith (p-m) and/or the hargreaves models as the worldwide useful for the eto calculation. the objective of this work was to test the performance of these models in one place of the colombian coffee belt, and identify limitations and proposes modifications. the eto calculation were compared with daily lysimeter measurements. the principal disadvantages of the p-m model were: the lack of calibrated coefficient for the long wave radiation estimation (rnl) which affected seriously the net radiation estimation and finally the eto, highly sensitivity at the wind speed changes, that make it inappropriate for locations without this data. the hargreaves model, as fao proposed, overestimate the eto, which made necessary a modification. the eto estimation for this location was most sensible to atmospheric vapour and air temperature than the available energy in the atmosphere (rn-g). la evapotranspiración de referencia (eto) es una variable de importancia en los estudios hidrológicos, en la estimación de los requerimientos de agua de los cultivos, en la zonificación climática y el manejo de los recursos hídricos. la fao recomienda los modelos penman-monteith (p-m) y/o hargreaves como los de mayor acogida mundial para calcular la eto. este trabajo evaluó el desempeño de estos modelos en una locación de la zona cafetera colombiana a fin de identificar sus limitantes y proponer modificaciones. el cálculo de la eto se comparó diariamente con las lecturas del lisímetro. las desventajas más notables del modelo p-m fueron: la falta de un coeficiente calibrado para la estimación de la radiación de onda larga (rnl), lo cual afectó seriamente la medición de la radiación neta y, como consecuencia la eto, que es altamente sensible a los cambios de velocidad del viento, lo que lo hace inapropiado para usarlo en locaciones en donde no se dispone de tales datos. como lo propone la fao, el modelo hargreaves sobre-estima la eto lo que hace necesario implementar una modificación. el cálculo de la eto para la locación estudiada es más sensible al vapor atmosférico y a la temperatura del aire que a la energía disponible en la atmósfera (rn-g). key words: evapot ra nspirat ion, at mospheric hu midit y, radiation, temperature. penman-monteith, hargreaves, garcia and lopez, lysimeter. palabras clave: evapotranspiración, humedad atmosférica, radiación, temperatura, penman-monteith, hargreaves, garcía and lópez, lisímetro. 108 agron. colomb. 29(1) 2010 the united nations food and agriculture organization (fao) recommend the method known like “the two steps” for the crop evapotranspiration (etc) estimation. this method is useful for condition without limitation of water and pest (allen et al., 1998; doorembos and pruitt, 1977). the “two steps” method consist in the estimation of the reference evapotranspiration (eto) times the crop coefficient (kc) which should be estimated in field using mass balance, energy balance, temperature and humidity gradient or eddy covariance methods. the fao approach is very usefully because is possible make water requirement estimation by phenological phases or discriminate water uses by crops, using common meteorological information that is the most available in our media. at global level the use of the fao approach has increasing the knowledge of the crop water uses, the knowledge of the water consumes of the different land covers, the precision of the climate and hydrological studies. at agronomical level, the fao approach is very useful in the estimation of the available water in the root zone, all this indicate a need a good estimates of the reference evapotranspiration (eto). the first step in the appropriated eto estimation is the local validation or calibration of the eto models (allen et al., 1998). in countries like colombia, where the studies that measure directly the crop evapotrasnpiration (etc) are scarce, the fao approach in an important alternative. few are the studies that evaluate the et models in colombia. in the case of the colombian coffee zone, can be mentioned the jaramillo (1977) and jaramillo (1989) studies that compared the class a pan evaporation with equations base on weather information. subsequently jaramillo (2006) calculated the eto variation with altitude in several locations of the colombian andes discriminating the cauca and magdalena river watershed, in that study he compare the relationship between the eto estimated by the penman-monteith (p-m) model and the class a pan evaporation. giraldo et al. (2008) compared several eto methods in the north of santander coffee zone (francisco romero station), in that work they compare the reference p-m model with the turc, linagre, hargreaves, jensen-haise and garcia and lopez modified by jaramillo, indicating not statistical differences between the garcia and lopez modified by jaramillo and the reference penman-monteith model. in that study they do not include direct measures with lysimeter or other micrometeorological methods. barco et al. (2000), made an a macro scale estimation of the evaporation in colombia, using several methods like the turc, morton, penman, holdridge and budyko, in that study they made an quantitative and qualitative analysis of these models, but do not include a comparison with direct field measures. the reference p-m model is the most useful method because include most climate variables that other models, and specially because include in his calculation the effect of the several factor in the et like the energy availability (rn-g), de water vapor pressure deficit (vpd) and the wind speed. the precision of the eto estimation by the p-m model, depends of the data quality. for the specific case of the colombia coffee zone, exist a potential limitation for the eto estimation using the p-m model, because some direct meteorological measurement are not available, like the net radiation (rn), soil heat fluxes (g), wind speed at 2 m level, and vapor pressure deficit (vpd). in the specific case of the rn and g, we use empirical relations base on sunshine measurements. similar situation has been reported by other author in other locations (yoder et al., 2005; liu et al. 2009). the fao-56 paper recommends the p-m model when is possible use the solar radiation, wind speed, temperature and air humidity information, or when the empirical models for the solar radiation has been previously calibrated, and then recommends the hargreaves model when only exist air temperature information (maximum and minimum). for these reason our objectives were evaluate the fao recommended models for the reference evapotranspiration (eto) with the garcia and lopez modified model and direct field measuring with lysimeter. materials and methods location this study was conducted in the campus of the university of santa rosa de cabal (risaralda-colombia), placed in the west slope of the cauca river watershed at 04° 55́ north, 75° 38´ west, at 1.600 m.a.s.l. the climate characteristics during the research period are listed in the tab. 1. the dominant soils are derivate for volcanic ash, classifieds as andisols (suarez, 1998), the main characteristics of this soils are: depth of the a horizon higher than 20 cm, high levels of organic matter, lower content of exchangeable bases, acid, with high infiltrations rates and high water retention capacity. the dominant crops in this area are the coffee and grass. 109ramírez, mejía, marín, and arango: evaluation of models for estimating the reference evapotranspiration in colombian coffee zone table 1. climatic conditions during the research period. september 2008 to september 2009. variable unit value range mean value sunshine hours 0.0 – 10.0 4.0 global radiation w m-2 101 – 297 173.1 mean temperature °c 17.3 23.2 20.5 mean relative humidity % 56.3 95.3 74.0 the penman-monteith model for this study we use the p-m model for the eto estimation recommended by the fao-56 paper (allen et al., 1998) and standardized by the american society of the civil engineers-asce (allen et al., 2005). the model calculations were based at daily level for a reference crop with 0.12 m height: eto  0.408(rn  g)g 900 t  273 u2 es  ea   g(1 0.34u2 ) ( 1 ) where rn is the net radiation (mj m-2 día-1), g is the soil heat fluxes (mj m-2 día-1) calculated as 0.1 of the rn, g is the psychometric constant (kpa °c-1), es is the saturated vapor pressure, ea is the actual vapor pressure (kpa), d is the slope of the vapor pressure curve (kpa °c-1), u2 is the wind speed at 2 m, t is the air temperature (°c) at 2 m level. for this study the ea, es, d y g were calculated how is describe by the fao-56 paper (allen et al., 1998). the mean air temperature was calculated using the average between the maximum and minimum. the net radiation (rn ) was calculated using the equation for solar radiation budget as follow: rn  ra 0. 26  0. 506 n n     1a       lt 4 0. 56  0. 079 ea  0.1 0. 9 n n           rn  ra 0. 26  0. 506 n n     1a       lt 4 0. 56  0. 079 ea  0.1 0. 9 n n           (2) where ra is the astronomic solar radiation (mj m-2 d-1) and calculated following the model presented by allen et al. (1998); n is the sunshine (h) measure by the heliograph, n is the astronomic sunshine (h), lt4 is the stefan-boltzman constant (w m-2), ea is the actual vapor pressure (mb). the a and b values are the ángstrom-prescott coefficients, we use a=0.26 and b=0.56 calculated by gómez and guzmán (1995) for the central coffee zone, a is the albedo we use 0.23 for wet grass used for the reference conditions. the solar radiation budget used in this study is different at the recommend by fao-56 paper, due that we use the ángstrom-prescott model for the calculation. the hargreaves model when some of the climate information for the p-m model estimation is not available, the fao-56 paper (allen et al., 1998) recommend the hargreaves model: eto  0.0023 tmean 17.8  tmax tmin  0.5 ra (3) where ra is the astronomical radiation in mm day-1. modified model of garcia and lopez garcía and lópez (1970) proposing a model for the reference evapotranspiration calculation in venezuela, that was later modified by jaramillo (1977) for the conditions of the central coffee zone (with elevation between 1.000-2.000 m), this model use the mean air temperature (tmean, °c) and the mean relative humidity (r.hmean, %) at daily level: eto  1.22 *10 n 1 0.01 * r.hmean  0.2 * tmean 1.80  eto  1.22 *10 n 1 0.01 * r.hmean  0.2 * tmean 1.80  (4) the lysimeter we used in this study a drainage type lysimeter, with 0.255 m2 of collecting area and 0.60 m of depth. for the lysimeter installation, the soil was excavated at 0.70 m depth, removing the soil in three layers with the aim to reduce the soil disruption by the excavation. one polyethylene container was placed in the hole with the installation to collect the drainage water. the drainage system was composed by 0.1 m of fine gravel and 0.1 m of large gravel, the system for the drainage water conduction was connected in the bottom of the lysimeter with a pvc tube connection to other small collector tank of 12 l of capacity. above the drainage system the soil was stockpiled in two layer of 0.10 m each one in the inverse order of excavation, and then a grass layer was installed (fig.1). the lysimeter was installed at side at weather station. once installed the grass cover, after the lysimeter installation we leave during fifteen for the grass installation inside and outside of the lysimeter. 110 agron. colomb. 29(1) 2010 the field capacity of the soil was 0,81 cm3 cm-3, the wilting point 0,48 cm3 cm-3, the bulk density 0,7 g cm-3, and the available water at 30 cm of 46.2 mm. before start the evapotranspiration reading we applied irrigation at the lysimeter at field capacity to reduce the influence of the soil moisture changes in the water balance calculation, the irrigation was applied the day before to allow the free drainage. the eto estimates were made daily after the lysimeter reached the field capacity. days without rain fall we applied a known irrigation. the eto calculation was made as follow: eto(i-1) = ii-1 – di+( r13:00(i-1)+r18:00(i-1) + r07:00 (i)) (5) where eto(i-1): is the reference et for the previous day in mm d-1; ii-1 is the irrigation applied in the previous day (mm), di is the drainage in the day i (mm), r13:00(i-1)+r18:00(i-1) are the rainfall measured at the previous day at 13:00 and 18:00 hours, and r07:00 (i) is the rainfall measured at the day i at the 07:00 hours that correspond at the night rainfall at the previous day. the lysimeter had a small trench 0,1 m wide and 0.15 m depth to prevent the entry of the runoff from the adjacent area (fig.1) measurement of meteorological variables since september 2008 to september 2009, the meteorological information was recorded as follow. the minimum temperature was measure in an alcohol thermometer, the maximum temperature in a mercury thermometer with strangulation, the relative humidity was measure in a thermo-hygrograph with bi metallic sensor and hair bundle for the air temperature and humidity respectively, these instruments were placed inside of a shelter at 2-m height of the ground. the sunshine was measure in a heliograph type campbell stokes. the rainfall was measured three time per day (07:00-13:00 and 17:00 hours) using a rain gage with 200 cm2 of collecting area and a pluviograph type hellman. all the instruments were placed at side of the lysimeter area following the specification of the world meteorological organization (wmo), and the weather station was operated by the national coffee research center (cenicafé-colombia). test for the reference conditions according with the fao-56 paper (allen et al. 2008), the references equations for the eto computing is base on requirements that weather data be measured in environmental conditions that correspond to the definition of reference evapotranspiration, that means that the weather variables figure 1. (a) cross section of the drainage lysimeter. (b) top view of the drainage system 0.1 m of fine gravel + 0.1 m of large gravel. (c) lysimeter with the soil layers stockpiled. (d) lysimeter with the grass cover. (a) (c) (d) (b) 111ramírez, mejía, marín, and arango: evaluation of models for estimating the reference evapotranspiration in colombian coffee zone are measure above extensive grass cover crop that is actively evaporating with constant leaf area, surface resistance and height, or in an environment with healthy vegetation not short of water, this mean that do no exist additional energy source for evaporation. allen (1996) proposed the difference between the minimum temperature and the dew point temperature to evaluate the reference conditions. if the difference is higher than +3°c, is not considered as a «reference» day (jia et al., 2005). the dew point temperature was computing using the tetens equation as follow: tpr  237.3ln ea 4.584       12.27  ln ea 4.584       (6) where ea is in mm hg. data analysis for the models comparison, we used the hypothesis test with a t-student as a statistical test and a linear regression analysis especially the slope of the line to identify sub estimation of overestimation, similarly how was used in similar studies by kjelgaard et al. (1994); rana et al. (1997); alves and pereira, (2000); prenger et al. (2002); ortega-farias et al. (2004), ortega-farias et al. (2006). results and discussion during the measured time, the differences between the minimum air temperature and dew point temperature was negative, indicating that all measurements were under references conditions (allen et al., 1998), with difference up to 11°c. eto methods comparison for wet tropical andean zone like the include in this study, the penman-monteith (p-m) model without wind conditions and the garcia and lopez modified, showing similar eto values that those measured in the lysimeter (tab. 2). the hargreaves model how is recommended by the fao-56 paper (equation 3), overestimated the eto values respect to the lysimeter and the garcia and lopez modified. similar results were reported in the coffee zone of brazil by souza et al. (2003), respect to the hargreaves model. when increasing the wind speed in the p-m model the eto is overestimated (tab. 2). this situation is associated at the fact that in this study the wind speed was not measured. as general term at meteorological level, when the wind speed increase the vapor pressure deficit increase and the air temperature decrease, increasing the eto rates. for these reason, is not recommended assume an arbitrary value for the wind speed when this in not measured because the eto is overestimated. by other hand, the results indicating that the model of the garcia and lopez modified by jaramillo is appropriated for the eto estimations without wind conditions. how the initial hargreaves model overestimated the eto values respect to the lysimeter measures and the p-m model without wind (tab. 2), we propose a modification at the hargreaves model as follow: eto  0.0018 tmean 17.8  tmax tmin  0.5 ra eto  0.0018 tmean 17.8  tmax tmin  0.5 ra (7) once the hargreaves model was modified (equation 7) we do not observed statistical differences between modified model and the lysimeter measures and the p-m model without wind (tab. 3), how the results indicate modification was appropriated for the local conditions. table 2. eto models comparisons for the colombian coffee zone. relation b s.e. t-test* eto-p-m-(0,0 m s -1 )/eto-lysimeter eto-garcía _ lópez _ mod/etolysimeter eto-hargreaves/etolysimeter eto-p-m-(2,0 m s -1 )/etolysimeter eto-p-m-(4,0 m s -1 )/etolysimeter eto-garcia _ lópez _ mod/eto-hargreaves 1,10 1,02 1,53 1,62 2,17 0,71 0,100 0,110 0,186 0,149 0,200 0,008 true true false false false false b is the relation between eto method.1/eto method. 2. s.e. is the standard error. * true hypothesis when b = 1.0; false hypothesis when b ≠ 1.0 112 agron. colomb. 29(1) 2010 restrictions for the penman-monteith model application in the colombian coffee zone. the p-m model is highly susceptible at the wind speed changes. in general, most of the weather stations installed in the colombian coffee zone, do not measure the wind speed and directions at 2-m height, for this reason is not appropriated the eto calculation with the p-m model if the wind speed at 2-m height is not measured. only the central colombian coffee zone has the ángstromprescott coefficients adjusted used in the equation 2 for the net solar radiation estimation base on sunshine readings, and is necessary derivative these coefficients for other locations for get more precise the calculations. when we compared the solar radiation estimation using the ángstrom-prescott relations using the fao-56 coefficients and those derivative by gómez y guzmán (1995), the difference in the estimation is low with a mean error of 0,53 mj m-2 d-1, equal to 0,22 mm d-1 indicating that the difference in the estimation is in the long wave radiation estimation, as is described as follow. how the difference in the short radiation is low, we analysed the long wave radiation using two models (equations 8 and 9). the long wave radiation model used for cloudy locations using sunshine readings is the penman model (equation 8) rnl  lt 4 0.56  0.079 ea   0.1 0.9 n n       (8) and, the fao-56 recommended model for the eto estimating is presented in the equation 9. rnl  lt 4 0.34  0.14 ea   1.35 rs rso  0.35       (9) where rso is the solar radiation for clear sky conditions (equation 10), rs is the solar radiation using the ángstromprescott model first part of the equation 2. rso  0.75  2x10 5 altitude  ra (10) the altitude is in meters and ra is the astronomical radiation. when compared the eto estimating with the long wave radiation models from the equations 7 and 8, we can see that the long wave radiation model proposed by fao-56 overestimate the net radiation up to 2,5 mj m-2 d-1 (figure 2a) and also the eto (fig. 2b), with difference in the estimation up to 0,9 mm d-1; similar results were reported in china by liu et al. (2009), who used uncalibrated fao-56 coefficients for the radiation model, reporting variations between –3% to 15% un the daily eto calculation. for these reason is necessary to conduct more field research for the colombian coffee zone that permit the development of the appropriated coefficients for the long wave radiation estimation and increase the precision of the eto calculation. faccioli et al. (2003) compared the eto calculations using the fao-56 model for net radiation using sunshine readings and direct solar radiation measurements in the brazilian coffee zone of vicosa-mina gerais, and they finding that under cloud conditions the eto was over estimated with the fao-56 model. conclusions the garcia and lopez modified model and the hargreaves modified model area usefully for the eto estimation for colombian coffee zone without wind or when only the air temperature and relative humidity data are available. the use of sunshine data in the angstrom-prescott solar radiation model can be use in the net radiation estimation for the eto estimation in the p-m model, the potential source of b table 3. statistical relationship for the eto estimated with the hargreaves model modified and the lysimeter measurements and penman-monteith estimation without wind and daily level. relation b s.e. t-test* eto-lysimeter /eto-hargreaves-modificated eto-p-m (0.0 m.s)/eto-hargreaves-modificated 1,14 1,03 0,117 0,016 true true b is the relation between eto method.1/eto method. 2 s.e. is the standard error. * true hypothesis when b = 1.0; false hypothesis when b ≠ 1,0. 113ramírez, mejía, marín, and arango: evaluation of models for estimating the reference evapotranspiration in colombian coffee zone variability of the estimation could be direct related with the long wave radiation stimation that affect the pression of the net radiation calculation (rn) and clearly the eto estimation. is necessary conduct studies that permit the long wave radiation coefficients estimation (rnl) in the colombian coffee zone with the aim to make more precise the eto estimation from the p-m model. also, is necessary study the short wave radiation coefficient for other location of the colombian coffee zone, especially in that zone were presumably the relationship ra/rg differs substantially from those estimated by gómez and guzmán (1995). acknowledgments to the unisarc for provide support for this research, specilly greatfully at the people of the agroclimatology discipline from cenicafé for provide meteorological information necessary in this study, and the anonimous evaluators for help in the improvement of this paper. y = 1.4088x 2.657 r2 = 0.9894 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 r nfa o ( m j/ m m /d ay ) rn p-m model at colombian coffe belt (mj/mm x m 2/day) y = 0,70x + 0,7273 r 2 = 0,9896 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 et o w ith r n f ro m p -m m od el ( m m /d ay ) et o with r n from fao-56 (mm/day) figure 2. (a) net radiation relationship estimated with the p-m model used in the colombian coffee zone and the fao-56 model. (b) eto relationship derivate from the p-m model and fao-56 solar radiation models. a b 114 agron. colomb. 29(1) 2010 literature cited allen, g.r., ; i.a. walter, r.l. ; elliot, t.a. ; howell.; d. itenfizu, m.e.; jensen and r.l snyder. 2005. the asce standarized reference evapotranspiration equation. comittee of standarization of reference evapotranspiration of the enviromental and water resources institute of the american society of civil engineers. allen, g.r., s.l. pereira, d. raes and m. smith. 1998. crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. food and agricultural organization of the united nations (fao). publication no. 56. rome. 300 p. allen, r.g. 1996. assessing integrity of weather data for reference evapotranspiration estimation. journal of irrigation and drainage engineering 122(2), 97-106. alves, l. and l.s. pereira. 2000. modeling surface resistance from climatic variables? agric. water manage. 42:371-385. barco, j., a. cuartas, o. mesa, g. poveda, i.j. velez, r. mantilla, a. hoyos, f.j. mejia, b. botero and m. montoya. 2000. estimación de la evaporación en colombia. avances recursos hidráulicos 7, 43-51. doorembos, j. and w.o. pruitt. 1977. guidelines for predicting crop water requirements. food and agricultural oeganization of the united nations (fao). publication no 24. rome.300p. faccioli, g.g., l.o.c. souza, a.s. mudrik and e.c. mantovani. 2003. efeito do balanco do radiacao utilizando rediacao medida e estimada por numero de horas de brilho solar na estimativa da evapotranspiracao de referencia pelo metodo de penman-monteith. pp. 560-568. em: ii simpósio de pesquisa dos cafés do brazil. viçosa, mg. garcia, b.j. and d.j. lopez. 1970. fórmula para el cálculo de la evapotranspiración potencial adaptado al trópico. agronomía tropical 20(5), 335-345. giraldo, j.a., l.a. lince, a.f. cuartas y h. gonzalez. 2008. evaluación de fórmulas empíricas para el cálculo de la evapotranspiración potencial. fitotecnia 141, 2. gómez, g.l. y m.o. guzmán. 1995. relación empírica entre la radiación global y el brillo solar en el área de cenicafé, chinchiná, caldas. cenicafé 46(4), 205-218. howell, t.a. 2004. lysimetry. pp. 379-386. en: hillel, d. (ed.). encyclopedia of soils in the environment. elsevier press, oxford, uk. jaramillo, r. a. 1977. comparación entre la evapotranspiración registrada en tanque y la calculada por diferentes fórmulas. cenicafé 28(2), 67-72. jaramillo, r. a. 1989. relación entre la evaporación y los elementos climáticos. cenicafé 40(3), 67-72. jaramillo, r. a. 2006. evapotranspiración de referencia en la región andina de colombia. cenicafé 57(4), 288-298. jia, x., e.c. martin and d.c. slack. 2005.temperature adjustment for reference evapotranspiration calculation in central arizona. journal of irrigation and drainage engineering 130(5), 384-390. kjelgaard, j.k., c.o. stockle., j.m. villar mir., r.g., evans and g.s. campbell. 1994. evaluation methods to estimate corn evapotranspiration from short-time interval weather data. trans. asae. 37(6), 1825-1833. liu, x.; x. mei, y. li, q. wang, y. zhang and j.r. porter. 2009. variation in reference evapotranspiration caused by ángstromprescott coefficient: locally calibrated versus the fao recommended. agricultural water management 96(7), 1137-1145. malone, r.w., d.j. stewardson, j.v. bonta y t. nelsen. 1999. calibration and quality control of the coshocton weighing lysimeters. transction of asae 42(3), 701-712. meyers, p.t. and d.d. baldocchi. 2005. current micrometeorological flux methodologies with applications in agriculture. pp. 381396. in: micrometeorology in agricultural systems. agronomy monogaph no. 47. american society of agronomy, crop science society of america, soil science society of america, madison (w., usa). ortega-farias, s.o., a. olioso, r. antonioletti and n. brisson. 2004. evaluation of the penmanmonteith model for estimatig soybean evapotranspiration. irrig. sci. 23, 1-9. ortega-farias, s.o., a. olioso, s. fuentes and h. valdes. 2006. latent heat flux over a furrowirrigated tomato crop using penmanmonteith equation with a variable surfaces canopy resistance. agric. water. manage. 82, 421-432. prenger, j.l., r.p. fynn. and r.c. hansen. 2002. a comparison of four evapotranspiration models in a greenhouse environmnent. trans. asae. 45(6): 1779-1778. ramirez, b.v.h. and w.e. harmsen. 2011. water vapor flux in agroecosystems: methods and models review. in: labedski, l. (ed.), evapotranspiration. intech open access publisher: 3-48. rana, g., n. katerji., m. mastrorilli, and m. el moujabber. 1997. a model for predicting actual evapotranspiration under soil water stress in a mediterranean region. theor. appl. climatol. 56:45-55. souza, l.o.c., g.g. faccioli, a.s. mudrik and e.c. mantovani. 2003. comparacao do evapotranpiracao de referencia (eto), estimada pelos modelos teóricos de penaman-monteith e hargreaves –samani, com uso do sofware sisda. pp. 506-511. in: ii simpósio de pesquisa dos cafés do brazil, viçosa (brazil). suárez, v.s. 1998. características físicas de los suelos del departamento de risaralda, relacionadas con el uso, manejo y conservación. avances técnicos-cenicafé. no 257. yoder, r.e. y l.o. odhiuambo and w.c. wright. 2005. effects of the water pressure deficit and the net-irradiance calculation methods on accuracy of standardized penman-monteith equation in a humid climate. journal of irrigation and drainage engineering 131(3), 228-237. received for publication: 10 april, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.52000 1 faculty of basic and applied sciences, agrobiology research group, universidad militar nueva granada, cajicá (colombia). carlmgrijalba@gmail.com, agrobiologia@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 33(2), 147-154, 2015 strawberry yields with high-tunnel and open-field cultivations and the relationship with vegetative and reproductive plant characteristics rendimiento del cultivo de fresa bajo macrotúnel y a campo abierto y su relación con aspectos vegetativos y reproductivos de la planta carlos mario grijalba1, maría mercedes pérez-trujillo1, diana ruiz1, and ana maría ferrucho1 abstract resumen in colombia, high-tunnel systems may be a viable alternative for increasing the yields of strawberry crops due to their ability to prevent fruit losses and plant damage caused during periods of high precipitation. this study aimed to compare the yield and its relationship with vegetative and reproductive components of albion and monterey strawberry cultivars, established in open-field and high-tunnel systems in cajica (colombia), at 2,562 m a.s.l. and 4°56´n, 74°00´w. a combined analysis of the environments was carried out. a random complete block design was used in each environment with six replications for each cultivar. this study evaluated the relationship between the leaf area, the number of crowns, the number of leaf lets, the number of f lowers, the number of inf lorescences, the number of f lowers per inf lorescence, the number of fruits, the incidence of foliar damage, the yield per plant and the fruit size. there were positive correlations between the vegetative variables and the reproductive variables, which explained why ‘monterey’, a cultivar with more vigor, presented a higher yield that ‘albion’. the growth conditions in the high-tunnel system promoted rapid vegetative growth in the ‘monterey’ plants, with an increase in yield and a decrease in losses. the ‘albion’ cultivar plants in the high-tunnel system presented a decrease in fruit losses; however, these plants did not present differences in the yield, as compared to the plants established in the open-filed system. despite the benefits of a decrease in fruit losses due to rot seen in the high-tunnel system, this system had an increase in powdery mildew and calcium deficiency. en colombia, los macrotúneles pueden ser una alternativa viable para aumentar los rendimientos en el cultivo de fresa debido a su capacidad para prevenir pérdidas de fruta y daños en las plantas ocasionados en las épocas de altas precipitaciones. el objetivo del estudio fue comparar el rendimiento y su relación con componentes vegetativos y reproductivos, de los cultivares de fresa albion y monterey establecidos en condiciones de campo abierto y bajo macrotúnel, en cajicá (colombia), 2.562 msnm y 4°56’n, 74°00’o. se realizó un análisis combinado de los ambientes. en cada ambiente se trabajó un diseño de bloques completos al azar con seis repeticiones para cada cultivar. se evaluaron las relaciones entre el área foliar, el número de coronas, de foliolos, de f lores, de inf lorescencias, de f lores por inf lorescencia, de frutos, la incidencia de daños foliares, el rendimiento por planta y el tamaño del fruto. se presentaron correlaciones positivas entre las variables vegetativas con las reproductivas, lo que explica porque ‘monterey’, un cultivar con mayor vigor, presentó un mayor rendimiento que las plantas del cultivar ‘albion’. las condiciones de crecimiento en el macrotúnel promovieron un rápido crecimiento vegetativo en las plantas de ‘monterey’ con un aumento en los rendimientos y disminución en las pérdidas. las plantas del cultivar ‘albion’ bajo macrotúnel presentaron una disminución en las pérdidas de fruta, sin embargo, no presentaron diferencias de rendimiento en comparación a las establecidas en campo abierto. a pesar de los beneficios que trae el macrotúnel en la disminución de pérdidas de la fruta a causa de pudriciones, se presentó un aumento en la incidencia de mildeo polvoso y la deficiencia de calcio. key words: fragaria x ananassa, ‘monterey’, ‘albion’, high tropics, crop protection, plant health. palabras clave: fragaria x ananassa, ‘monterey’, ‘albion’, trópico alto, protección de cultivos, fitosanidad. (halvorsen et al., 2006). in colombia, the cultivated area for strawberries drastically increased between 2000 and 2009, from 629 ha to 1,306 ha, and, starting this year, the cultivated area has remained constant, with yields between 30 and 40 t ha-1 yr-1 (agronet, 2014). in colombia, good yields are possible thanks to year-round production, with harvest introduction the strawberry (fragaria x ananassa) is considered the most economically important berry worldwide (hummer and hancock, 2009). its fruit is highly appreciated due to its organoleptic properties and phytochemical content http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.52000 mailto:carlmgrijalba@gmail.com mailto:agrobiologia@unimilitar.edu.co 148 agron. colomb. 33(2) 2015 peaks that occur approximately every 3 or 4 months, as has been reported for other high tropical zones of south america, such as ecuador (hancock, 1999; kirschbaum and hancock, 2000). one of the methods for increasing yields involves the use of plastic covers, which are designed to modify the environmental conditions in order to prolong the harvest period, increase early crops, increase yields, improve quality, reduce the mechanical damage caused by hail and/or strong rain, and reduce the incidence of phytopathogenic fungi, among others (wittwer and castilla, 1995; jiang et al., 2003). one such method is the high-tunnel system, which, when compared to greenhouses, is low-cost and provides a viable alternative due to its favorable technical/ economic optimization ratio (ferrato et al., 2003; lamont, 2009). high-tunnels are semi-permanent structures and, unlike some greenhouses, are not automated and do not use electrical systems for permanent heating or cooling, but instead use passive ventilation (wells, 1996; carey et al., 2009; lamont, 2009). the open-field system is the predominant strawberry production method in colombia (rubio et al., 2014); however, due to the high precipitation in the producing regions, high-tunnels could mitigate some phytosanitary problems by reducing the free water on the plants and fruits (jensen and malter, 1995; lamont, 2009). the most common disease in this fruit is caused by the phytopathogen botrytis cinerea and causes a significant decrease in yield (ceredi et al., 2009). high-tunnels have the ability to decrease losses because they generate an environment that is less conducive for this phytopathogen, as reported by xiao et al. (2001). this study aimed to evaluate the yield and its relationship with the vegetative and reproductive components of albion and monterey strawberry cultivars established under hightunnel and open-field systems. materials and methods this study was conducted in the municipality of cajica (cundinamarca, colombia), in the experimental fields of the universidad militar nueva granada, located at 4°56’n, 74°00’w and 2,562 m a.s.l. the vegetative material was composed of “frigo” strawberry plants of the albion and monterey cultivars, which were planted in september of 2012 in 6 beds (0.70 m wide, 0.40 m high, 13.5 m long), that were covered with black polyethylene mulch. each bed had two rows of staggered plants with a distance between the rows of 0.3 m and between the plants of 0.3 m. in each crop environment (high-tunnel and open-field), closed fertigation circuit was used with two drip lines per bed and daily irrigation at a volume of 200 ml/plant. the no. 2 nutritive solution of hoagland and arnon (1950) was used for the fertigation, as cited by cadahía (2005), which was adjusted in accordance with the soil analysis. this study used two environments: open-field and hightunnel; each one had an area of 200 m2. three high-tunnels were installed (2.7 m high, 4.0 m wide, 18.0 m long). taking into account the low seasonal temperature f luctuation seen in high tropical zones coupled with a big variation in temperature throughout the day, the design of the hightunnels used in this study employed passive ventilation to avoid temperatures over 28°c, which have been reported to negatively affect f lowering and yields in this crop (hancock, 1999; chen, 2013). a randomized complete block design was used in each crop environment with six replications for the two treatments, which corresponded to the albion cultivar and the monterey cultivar. each block had 30 plants, from which 10 uniform plants in full competition were selected for the respective response variable monitoring. the monitoring of the air temperature, relative humidity, and precipitation was carried out in each environment with meteorological stations, registering the information hourly. the leaf area was determined per plant with a nondestructive method using a previously adjusted model that estimated the leaf area from the length of the leaf lets with the equation y = 0.8316x1.0784 (r2=0.956), where y is the area of the leaf let (cm2) and x is the length of the leaf let (cm). the variables of leaf area, number of crowns (stems), number of leaf lets, number of f lowers, number of inf lorescences and number of f lowers per inf lorescence, were evaluated per plant during 10 samplings that were distributed over 202 das (days after sowing). all of the leaves of each plant were inspected to determine the number of leaves affected by biotic or abiotic factors. afterwards, using this information, the damage incidence was determined from the percentage of affected leaves in relation to the total number of leaves per plant. the yield was evaluated per plant during 54 weeks of harvesting. the fruit weight and diameter were evaluated with all of the harvested fruits per plant until 202 das. in order to evaluate the relationship between the vegetative and reproductive components of the plants (including the 149grijalba, pérez-trujillo, ruiz, and ferrucho: strawberry yields with high-tunnel and open-field cultivations and the relationship with vegetative and reproductive... yield), the data of the different variables were accumulated for each plant for 202 das, and spearman correlations were applied with sas® v.9.1.3 (sas institute, cary, nc). with the same data, a principal components analysis was carried out with statgraphics centurion® xvi v.16.2.04 (statpoint technologies, warrenton, va). furthermore, the yield results were subjected to a combined analysis of variance with sas and the multiple comparisons were evaluated using the lsmeans and diff commands of the proc glm procedure. results and discussion the majority of the vegetative variables (leaf area, number of crowns, number of leaf lets), were correlated with the reproductive variables (number of f lowers, number of inf lorescences, number of f lowers per inf lorescence), and with the yield (production and number of fruits), as can be seen in figs. 1 and 2. the entire variable block, from the crowns to the inf lorescences, presented highly significant correlations and, at the same time, the yield and number of fruits were highly dependent on the number of f lowers and the number of inf lorescences. the damage incidence in the strawberry leaves negatively affected the number of inf lorescences and, therefore, the yield. the variable of f lowers per inf lorescence presented a positive relationship with some of the vegetative variables and yield; however, their correlation coefficients were low. using the principal components analysis, the results were summarized in the correlations and the relationship with new variables was added. the first principal component 0.81943 0.73256 0.58126 0.51206 0.17747 -0.11097 0.18994 0.17545 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.0545 0.2316 0.0394 0.0574 0.83341 0.64084 0.59192 0.18007 -0.20396 0.24453 0.2703 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.051 0.0267 0.0076 0.0031 0.56355 0.4837 0.20622 -0.08977 0.23329 0.23777 <0.0001 <0.0001 0.0251 0.3337 0.011 0.0095 0.91509 0.27339 -0.11701 0.55631 0.55381 <0.0001 0.0027 0.207 <0.0001 <0.0001 -0.07788 -0.18426 0.48262 0.48579 0.4019 0.0458 <0.0001 <0.0001 0.06397 0.23184 0.23717 0.4913 0.0115 0.0097 -0.18512 -0.1896 0.0448 0.0397 0.89994 <0.0001 crowns leaflets leaf area flowers inflorescences leaflet damage production fruits production fruits leaflet damage inflorescences crowns leaflets leaf area flowers /inflorescence flowers flowers /inflorescence 1 1 1 1 1 1 1 1 1 figure 1. correlations between the variables evaluated in the albion cultivar until 202 d after sowing. the numbers in the upper row of each square indicate the coefficient of determination (r), and the numbers in the lower row indicate the significance according to the spearman method. the white color indicates that the correlation was not significant and the gray scale, from clear to darker, indicates greater significance. for all of the variables, the data collected from each plant were used: crowns, leaflets, flowers and inflorescences, which corresponded to the accumulated number of each of the structures per plant; the foliar area was expressed as cm2/plant; the production corresponded to the accumulate weight of the harvested fruit, expressed as g/plant; the fruits were expressed as the accumulet number of harvested fruits per plant; the leaflet damage corresponded to the accumulated number of leaflets per plant that were affected in some way by a biotic or abiotic factor. 150 agron. colomb. 33(2) 2015 figure 2. correlations between the vegetative and reproductive variable evaluated in the monterey cultivar until 202 d after sowing. the numbers in the upper row of each square indicate the coefficient of determination (r), and the numbers in the lower row indicate the significance according to the spearman method. the white color indicates that the correlation was not significant and the gray scale, from clear to darker, indicates greater significance. for all of the variables, the data collected from each plant were used: crowns, leaflets, flowers and inflorescences, which corresponded to the accumulated number of each of the structures per plant; the leaf area was expressed as cm2/plant; the production corresponded to the accumulet weight of the harvested fruit, expressed as g/plant; the fruits were expressed as the accumulet number of harvested fruits per plant; the leaflet damage corresponded to the accumulated number of leaflets per plant that were affected in some way by a biotic or abiotic factor. crowns leaflets leaf area flowers inflorescences leaf damage production fruits production fruits leaflet damage inflorescences crowns leaflets leaf area flowers /inflorescence flowers flowers /inflorescence 0.67085 0.56905 0.36923 0.35829 0.02869 0.13684 0.24137 0.11722 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.7661 0.154 0.0156 0.2226 0.8095 0.51841 0.53685 -0.04529 -0.20396 0.30024 0.26389 <0.0001 <0.0001 <0.0001 0.6385 0.0267 0.0024 0.0053 0.48341 0.43138 0.14143 -0.07499 0.32096 0.28441 <0.0001 <0.0001 0.1405 0.4362 0.0011 0.0026 0.90481 0.22721 -0.21468 0.56605 0.59855 <0.0001 0.017 0.0243 <0.0001 <0.0001 -0.17313 -0.26181 0.49813 0.5223 0.0705 0.0057 <0.0001 <0.0001 0.11952 0.16791 0.19216 0.2136 0.0949 0.0443 -0.19401 -0.321 0.0531 0.0006 0.94205 <0.0001 1 1 1 1 1 1 1 1 1 was weighted for the majority of the variables due to its correlation: number of crowns, number of leaf lets, leaf area, number of inf lorescences, number of f lowers, yield, and number of fruits; while the second principal component gave a high value to the fruit diameter and individual weight (fig. 3a). the leaf damage, as a harmful effect, presented negative values on the first principal component. the principal components analysis of the evaluated treatments showed that the highest values of the first principal component were seen in the high-tunnel environment with the monterey cultivar, indicating that these plants presented a higher vegetative vigor and a higher yield, followed by the ‘monterey’ plants found in the open-field system. for its part, the albion cultivar, in the high-tunnel and openfiled environments, presented the lower values in the first principal component (fig. 3b). there was a tendency for an increase in the second principal component in the treatments of the open-field environment, representing fruits with larger diameters and sizes (fig. 3b). the individual fruit weight had a negative relationship with the variables of yield and number of fruits, which is ref lected in the figure containing the principal component weight by being in opposing squares (fig. 3a). this could have been caused by a low number of fruits with a high capacity for filling and photoassimilate capture due to lower sink competition, as compared to a plant with a lot of fruits (taiz and zeiger, 2010; marschner, 2012). the vegetative component of strawberries and other species is important due to the fact that plants with a high vigor 151grijalba, pérez-trujillo, ruiz, and ferrucho: strawberry yields with high-tunnel and open-field cultivations and the relationship with vegetative and reproductive... -1.9-3.9 2.10.1 4.1 6.1 pr in ci pa l c om po ne nt 2 -3.4 2.6 0.6 -1.4 4.6 a principal component 1 pr in ci pa l c om po ne nt 2 -3.4 4.6 2.6 0.6 -1.4 b principal component 1 -1.9-3.9 2.10.1 4.1 6.1 a-of a-ht m-of m-ht cro lef inf afol damage dial yield fto indw figure 3. principal components in the yield variables evaluated in the strawberry plants until 202 d after sowing. a, weight of the components in each variable; b, principal components coded in accordance with the evaluated treatments. a-of, ‘albion’-open field; a-ht, ‘albion’-high-tunnel; m-of, ‘monterey’-open-field; m-ht, ‘monterey’-high-tunnel. damage, leaflet damage; indw, individual fruit weight; dial, fruit diameter; cro, number of crowns; lef, number of leaflets; afol, leaf area per plant; inf, number of inflorescences; yield, yield per plant; fto, number of fruits. 11 9 13 3 14 7 16 1 17 5 18 9 20 3 21 7 23 1 24 5 25 9 27 3 28 7 30 1 31 5 32 9 34 3 35 7 37 1 38 5 39 9 41 3 42 7 44 1 45 5 46 9 48 3 y ie ld ( g/ pl an t) 0 120 100 80 60 20 40 140 d das y ie ld ( g/ pl an t) 0 120 100 80 60 20 40 140 c 11 9 13 3 14 7 16 1 17 5 18 9 20 3 21 7 23 1 24 5 25 9 27 3 28 7 30 1 31 5 32 9 34 3 35 7 37 1 38 5 39 9 41 3 42 7 44 1 45 5 46 9 48 3 das 11 9 13 3 14 7 16 1 17 5 18 9 20 3 21 7 23 1 24 5 25 9 27 3 28 7 30 1 31 5 32 9 34 3 35 7 37 1 38 5 39 9 41 3 42 7 44 1 45 5 46 9 48 3 y ie ld ( g/ pl an t) 0 120 100 80 60 20 40 140 b das a-ht m-ht y ie ld ( g/ pl an t) 0 120 100 80 60 20 40 140 a a-of m-of 11 9 13 3 14 7 16 1 17 5 18 9 20 3 21 7 23 1 24 5 25 9 27 3 28 7 30 1 31 5 32 9 34 3 35 7 37 1 38 5 39 9 41 3 42 7 44 1 45 5 46 9 48 3 das 0 90 80 70 60 50 40 30 10 20 100 lo ss es ( g/ pl an t) 0 90 80 70 60 50 40 30 10 20 100 lo ss es ( g/ pl an t) los m-of los m-ht m-ht m-of los a-of los a-ht a-ht a-of figure 4. yield differences per plant between the strawberry cultivars in each environment (a-b), and yield and fruit loss differences between the environments for each cultivar (c-d). the bars indicate the quantity of harvest fruit losses due to different reasons. ht, high-tunnel; of, open-field; das, days after sow; los, losses. m, monterey cultivar; a, albio cultivar. 152 agron. colomb. 33(2) 2015 have the ability to produce more photoassimilates and, therefore, a higher ability to produce f lowers and fruits (albregts, 1968; lacey, 1973; cocco et al., 2011). although there is competition for assimilates between the vegetative and reproductive components, adequate vegetative growth after transplanting must be ensured in order to have sustained yield (shaw, 1993), which is vital in tropic conditions due to the year-round production that occurs there. at the statistical level, the yield presented an interaction between the evaluated factors (tab. 1) because the ‘monterey’ had a higher production in the high-tunnel system, as compared to the open-field system (p≤0.05), while the ‘albion’ did not have significant differences between the two environments. figure 5. mean weight of the harvested strawberry losses in each environment (mean of the two cultivars) and its relationship with the precipitation. ht, hightunnel; of, open-field; das, days after sow. lo ss es ( g/ pl an t) 0 60 50 40 30 10 20 70 11 9 13 3 14 7 16 1 17 5 18 9 20 3 21 7 23 1 24 5 25 9 27 3 28 7 30 1 31 5 32 9 34 3 35 7 37 1 38 5 39 9 41 3 42 7 44 1 45 5 46 9 48 3 das 0 100 80 60 40 20 120 p re ci pi ta tio n (m m ) mm of ht figure 6. mean daily air temperature and relative humidity registered in the high-tunnel and open-field systems during the harvest period. ht, high-tunnel; of, openfield; das, days after sow. table 1. yield during 54 weeks of harvesting in albion (a) and monterey (m) cultivars established in open-field (of) and high-tunnel (ht) systems. cultivar (cv) yield (g/plant) fruits (#/plant) losses (%) individual fruit weight (g/fruit) diameterb (cm/fruit) a 2056.63 131.70 13.12 18.08 3.22 m 2859.63 196.24 11.91 16.83 3.19 f-test *** *** ns ** ns environment (env) of 2394.36 163.01 16.61 18.34 3.33 ht 2521.89 164.93 8.42 16.56 3.07 f-test ns ns *** *** *** cv x env * ns ns ns ns cv (%)a 6.71 6.46 12.72 6.02 2.72 *, **, *** significance with p≤0.05, p≤0.01 and p ≤0.001, respectively. ns , not significant differences. a coefficient of variation corresponding to each analysis of variance. b mean diameter of the fruits was calculated with the data registered until 202 das. r el at iv e hu m id ity ( % ) 0 100 80 60 40 20 120 das te m pe ra tu re ( °c ) 11 9 13 0 14 1 15 2 16 3 17 4 18 5 19 6 20 7 21 8 22 9 24 0 25 1 26 2 27 3 28 4 29 5 30 6 31 7 32 8 33 9 35 0 36 1 37 2 38 3 39 4 40 5 41 6 42 7 43 8 44 9 46 0 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 % of % ht t° of t° ht 153grijalba, pérez-trujillo, ruiz, and ferrucho: strawberry yields with high-tunnel and open-field cultivations and the relationship with vegetative and reproductive... the production peaks of the ‘monterey’ were higher than those of the ‘albion’ (fig. 1a-b), results that agree with the reports for these materials in their respective patents, which describe ‘monterey’ as a cultivar with a higher vegetative vigor and yield than ‘albion’ (shaw and larson, 2006; shaw and larson, 2009). in the ‘monterey’, the production peaks were more evident and the two peaks that were registered over the course of the year were separated by approximately 5 months, a time period that differed from those reported by other authors who have stated that these peaks are seen every 3 months (hancock, 1999; kirschbaum and hancock, 2000). the high-tunnel environment produced a higher yield in the ‘monterey’, as compared with the production obtained in the open-field system, principally due to a reduction in losses (tab. 1; fig. 4b). the losses increased in the rainy seasons (fig. 5), and mainly resulted from rot caused by the phytopathogen botrytis cinerea. this beneficiary effect generated by high-tunnels has been reported in different locations around the world (xiao et al., 2001; kadir et al., 2006; carey et al., 2009; lamont, 2009). there was also a reduction in losses for the ‘albion’ in the high-tunnel system; however, the yield was similar to the yield seen in the open-field system. this result, along with a smaller fruit size (tab. 1), indicated the disadvantages that can be seen in high-tunnel conditions. the possible causes for this negative effect seen in high-tunnels include the plant damaged caused by the incidence of powdery mildew and deficiency of calcium. the latter results in leaf tip burning, a symptom that was higher in ‘albion’, a cultivar catalogued as being susceptible to this problem (krikke, 2011). the plants in the high-tunnel system had an increase in the incidence of this disorder due to the fact that their rapid growth, which has also been reported as a cause for increasing this problem, results in a higher demand for nutrients and a misbalance between the aerial and radicular parts (saure, 1998; palencia et al., 2010). the increase in the air temperature, the decrease in the relative humidity in the high-tunnel (fig. 6), and the f luctuation of these factors during the day also contributed to the presence of the symptoms of calcium deficiency, causing a higher stomatal closure, which affects the transport of this nutrient to new leaves (krikke, 2011), more so if the fact that its transport is mainly via the xylem in the transpiration process is taken into account (taiz and zeiger, 2010; marschner, 2012). among the symptoms of calcium deficiency, a reduction in fruit size is also seen (nestby et al., 2005), which, together with an increase in stomatal closure resulting from a water deficit, can decrease yield due to the fact that the water needed to optimize fruit filling is not provided (grant et al., 2012). according to the analysis of the soils, the high-tunnel system presented a texture with more clay (45% clay, 35% loam and 20% sand), as compared with the texture of the open-field system (30% clay, 50% loam, and 20% sand). clay soils reduce evaporation and transpiration due to a chemical interaction with water (bellingham, 2014) and, in general, present a higher capacity for moisture retention. nonetheless, the increase in the air temperature and the decrease in the relative humidity that were seen in the high-tunnel system may have promoted a water deficit in the strawberry plants despite irrigation applications that were similar in the two environments, which could explain the increase in the problems of calcium deficiency and fruit filling. conclusions the yield of the strawberry plants presented positive correlations with all of the vegetative and reproductive variables, except for the individual weight of the fruits, which presented a negative relationship. ‘monterey’ presented a higher yield than ‘albion’ due to a higher vegetative vigor represented in all of the evaluated variables, as well as a high number of reproductive structures. the technology of the high-tunnel system has the potential to increase yield through a reduction of losses and of damage mainly caused by precipitation; however, a preventative control of disease such as powdery mildew, a differential management in the fertigation and the selection of cultivars that are suitable for this environment are necessary, as seen in the case of ‘monterey’. acknowledgments the authors thank the universidad militar nueva granada for financing this study through the research projects cias 938 and cias 1179, and proplantas s.a., cvr and colpozos s.a. for their support. literature cited agronet. 2014. producción de fresa en colombia, 2000-2013. www. agronet.gov.co/agronetweb1/; consulted: may, 2015. albregts, e.e. 1968. inf luence of plant size at transplanting on strawberry fruit yield. proc. fla state hort. soc. 81, 163-167. 154 agron. colomb. 33(2) 2015 bellingham, b.k. 2014. foreward. pp. 27-31. in: goyal, m.r. and e.w. harmsen (eds.). evapotranspiration: principles and applications for water management. apple academic press, oakville, canada. cadahía l., c. 2005. cultivo de fresón. pp. 411-427. in: cadahía l., c. (ed.). fertirrigación de cultivos hortícolas, frutales y ornamentales. 3rd ed. editorial mundi-prensa, madrid. carey, e.e., l. jett, w.j. lamont jr., t.t. nennich, m.d. orzolek, and k.a. williams. 2009. horticultural crop production in high tunnels in the united states: a snapshot. horttechnol. 19, 37-43. ceredi, g., l. antoniacci, c. montuschi, e. de paoli, m. mari, and s. gengotti. 2009. ten years of field trials on grey mold control on strawberries. acta hortic. 842, 327-330. chen, d. 2013. the effect of heat on fruit size of day-neutral strawberries. msc thesis. university of guelph, guelph, canada. cocco, c., j.l. andriolo, f.l. cardoso, l. erpen, and o.j. schmitt. 2011. crown size and transplant type on the strawberry yield. sci. agric. 68, 489-493. doi: 10.1590/s0103-90162011000400015 ferrato, j., a. muguiro, f. tineo, r. grasso, a. longo, m.c. mondino, l. carrancio, and v. duarte. 2003. experiencias sobre nuevas tecnologías hortícolas en cultivos bajo cubierta. ministerio de educación, ciencias y tecnología; instituto nacional de educación tecnológica, buenos aires. grant, o.m., m.j. davies, a.w. johnson, and d.w. simpson. 2012. physiological and growth responses to water deficits in cultivated strawberry (fragaria × ananassa) and in one of its progenitors, fragaria chiloensis. environ. exp. bot. 83, 23-32. doi: 10.1016/j.envexpbot.2012.04.004 halvorsen, b.l., m.h. carlsen, k.m. phillips, s.k. bøhn, k. holte, d.r. jacobs jr, and r. blomhoff. 2006. content of redox-active compounds (ie, antioxidants) in foods consumed in the united states. am. j. clin. nutr. 84, 95-135. hancock, j.f. 1999. strawberries. crop production science in horticulture. vol. 11. cabi publishing, oxon, uk. hummer, k.e. and j. hancock. 2009. strawberry genomics: botanical history, cultivation, traditional breeding and new technologies. pp. 413-435. in: folta, k.m. and s.e. gardiner (eds.). genetics and genomics of rosaceae. vol. 7. springer, new york. doi: 10.1007/978-0-387-77491-6_20 jensen, m.h. and a.j. malter. 1995. protected agriculture: a global review. technical papel no. 253. world bank, washington dc. jiang, w.j., d.y. qu, d. mu, and l.r. wang. 2003. protected cultivation of horticultural crops in china. hortic. rev. 30, 115-162. doi: 10.1002/9780470650837.ch4 kadir, s., e. carey, and s. ennahli. 2006. inf luence of high tunnel and field conditions on strawberry growth and development. hortscience 41, 329-335. kirschbaum, d.s. and j.f. hancock. 2000. the strawberry industry in south america. hortscience 35, 807-811. krikke, r. 2011. news letter tip burn strawberry. relab den haan. texel, the netherlands. lacey, c.n.d. 1973. phenotypic correlations between vegetative characters and yield components in strawberry. euphytica 22, 546-554. doi: 10.1007/bf00036655 lamont jr., w.j. 2009. overview of the use of high tunnels worldwide. horttechnology 19, 25-29. marschner, p. (ed.). 2012. marschner's mineral nutrition of higher plants. 3rd ed. academic press, london. nestby, r., f. lieten, d. pivot, c.r. lacroix, and m. tagliavini. 2005. inf luence of mineral nutrients on strawberry fruit quality and their accumulation in plant organs. int. j. fruit sci. 5, 139-156. doi: 10.1300/j492v05n01_13 palencia, p., f. martinez, e. ribeiro, m. pestana, f. gama, t. saavedra, a. de varennes, and p.j. correia. 2010. relationship between tipburn and leaf mineral composition in strawberry. sci. hortic. 126, 242-246. doi: 10.1016/j.scienta.2010.07.024 rubio, s.a., a.m. alfonso, c.m. grijalba, and m.m. pérez. 2014. determinación de los costos de producción de la fresa cultivada a campo abierto y bajo macrotúnel. rev. colomb. cienc. hortic. 8, 67-79. doi: 10.17584/rcch.2014v8i1.2801 saure, m.c. 1998. causes of the tipburn disorder in leaves of vegetables. sci. hortic. 76, 131-147. doi: 10.1016/s0304-4238(98)00153-8 shaw, d.v. 1993. genetic correlations between vegetative growth traits and productivity at different within-season intervals for strawberries (fragaria × ananassa). theor. appl. genet. 85, 1001-1009. doi: 10.1007/bf00215040 shaw, d.v. and k.d. larson. 2006. strawberry plant named “albion”. patent us pp16228 p3. the regents of the university of california, oakland, ca. shaw, d.v. and k.d. larson. 2009. strawberry plant named “monterey”. patent us pp19767 p2. the regents of the university of california, oakland, ca. taiz, l. and e. zeiger. 2010. plant physiology. 5th ed. sinauer associates, sunderland, ma. wells, o.s. 1996. rowcover and high tunnel growing systems in the united states. horttechnol. 6, 172-176. wittwer, s.h. and n. castilla. 1995. protected cultivation of horticultural crops worldwide. horttechnol. 5, 6-23. xiao, c.l., c.k. chandler, j.f. price, j.r. duval, j.c. mertely, and d.e. legard. 2001. comparison of epidemics of botrytis fruit rot and powdery mildew of strawberry in large plastic tunnel and field production systems. plant disease 85, 901-909. doi: 10.1094/pdis.2001.85.8.901 http://dx.doi.org/10.1590/s0103-90162011000400015 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2012.04.004 http://dx.doi.org/10.1007/978-0-387-77491-6_20 http://dx.doi.org/10.1002/9780470650837.ch4 http://dx.doi.org/10.1007/bf00036655 http://dx.doi.org/10.1300/j492v05n01_13 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2010.07.024 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2014v8i1.2801 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(98)00153-8 http://dx.doi.org/10.1007/bf00215040 http://dx.doi.org/10.1094/pdis.2001.85.8.901 vegetative propagation of native fruit species of páramo thibaudia floribunda and cavendishia bracteata by cuttings received for publication: 29 december, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.61796 1 institute of biotechnology, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera (colombia). 3 universidad el bosque, bogota (colombia). 4 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). svmagnitskiy@unal.edu.co agronomía colombiana 35(1), 12-22, 2017 vegetative propagation of native fruit species of páramo thibaudia floribunda and cavendishia bracteata by cuttings propagación vegetativa de frutales nativas del páramo thibaudia floribunda y cavendishia bracteata por medio de estacas lina maría lópez c.1, mariam vásquez m.2, héctor lancheros r.3, and stanislav magnitskiy4 abstract resumen cavendishia bracteata and thibaudia floribunda (ericaceae) are wild fruit shrubs native to the andes region. this study aimed to characterize the rooting potential of basal and apical cuttings using naphthalene acetic acid (naa) in different concentrations (0, 200, 500, or 1,000 mg l-1). in c. bracteata, the cutting position on the branch affected its sprouting and rooting, with apical cuttings presenting the best performance with auxin application. the rooting of cuttings was more successful in c. bracteata than in t. f loribunda. naa applications between 200 to 500 mg l-1 were more suitable for the propagation of c. bracteata due to the higher percentages of rooting and shoot production. for propagation of t. f loribunda, the use of apical cuttings without the application of auxins is recommended. adventitious roots in cuttings of both species were originated from parenchyma cells of the stem. cavendishia bracteata y thibaudia f loribunda (ericaceae) son arbustos frutales silvestres nativos de los andes. el objetivo de este estudio fue caracterizar el potencial de enraizamiento de las estacas basales y apicales utilizando ácido naftaleno acético (ana) en diferentes concentraciones (0, 200, 500 o 1.000 mg l-1). en c. bracteata, la posición de la estaca en la rama afectó su brotación y enraizamiento, las estacas apicales presentaron el mejor rendimiento con aplicación de auxina. el enraizamiento de estacas tuvo más éxito en c. bracteata que en t. f loribunda. aplicaciones de ana entre 200 a 500 mg l-1 fueron más adecuados para la propagación de c. bracteata debido a los mayores porcentajes de enraizamiento y la producción de brotes. para la propagación de t. f loribunda, se recomienda el uso de estacas apicales sin la aplicación de auxinas. las raíces adventicias en estacas de ambas especies se originaron a partir de células del parénquima del tallo. key words: naphthalene acetic acid, rooting, ericaceae. palabras claves: ácido naftaleno acético, enraizamiento, ericaceae. regions, especially of paramo and subparamo, where they play an important ecological role in conservation of water resources (luteyn and pedraza-peñalosa, 2008; lagos-burbano et al., 2010). the f lowers produce nectar that feeds hummingbird pollinators and nectar robbers (rojas-nossa, 2013). in addition, many plants of this family have edible berries, which have been used for centuries as a source of food by the inhabitants of local and indigenous communities of the andes region (lagos-burbano et al., 2010). various native andean ericaceae have a potential as ornamental species or fruit crops, among which are plants of genera vaccinium, disterigma, and macleania, with fruits that are consumed fresh or in cakes, jams, drinks (luteyn, 1983; echeverri and lázaro, 2009; lópez et al., 2016) and used for ancestral medical practices (garcía, 1975; lópez et al., 2016). introduction the species cavendishia bracteata and thibaudia f loribunda belong to the family ericaceae, which, in the neotropics, is found in northeastern south america, mainly in colombia, ecuador, peru, and venezuela (luteyn, 1983). in the cundiboyacence plateau, the genus cavendishia is distributed between 1,900 and 3,500 m a.s.l. and thibaudia occupies areas between 2,300 and 3,600 m a.s.l. the species of these genera are frequently observed on exposed forest edges, roadsides, and roadside slopes (luteyn, 1983; vargas, 2002). the ericaceae plants in colombia are represented by the highest number of species among the neotropics (pedrazapeñalosa et al., 2015) and distributed in the mountain 13lópez c., vásquez m., lancheros r., and magnitskiy: vegetative propagation of native fruit species of páramo thibaudia floribunda and cavendishia bracteata... cavendishia bracteata, known locally as “uva de anís”, is a shrub of 0.5-4 m height, with lanceolate coriaceous leaves of rounded base and acute apex (toro and venegas, 2002; salinas and betancur, 2005; fig.1a and b); the newly emerged leaves have a bright red color. the inf lorescences are grouped in short axillary or terminal clusters protected by a numerous oblong and pink bracts, with 6 to 9 whitishred flowers. the flowers are pubescent, have tubular corolla typical of ericaceae (toro and venegas, 2002; salinas and betancur, 2005). the fruit is a globose glabrous berry, 8 to 15 mm in diameter, is pubescent when green and pink to purple when ripen, have pleasant anise taste and contains about 100 seeds (lagos-burbano et al., 2010). both leaves and fruits possess high levels of antioxidants (plazas et al., 2015; puertas-mejía et al., 2015). thibaudia f loribunda or “uvo” is a terrestrial or epithytic shrub of 1 to 3 m height (fig. 1c and d). its large petiolated leaves reach 30 cm length, have oblong to ovate lamina, acute to acuminate apex and straight margin figure 1. plants (a) and fruits (b) of cavendishia bracteata; plants (c) and fruits (d) of thibaudia floribunda. a b c d 14 agron. colomb. 35(1) 2017 (vargas, 2002). the pendulous inf lorescences are terminal or axillar and grouped in clusters, with 10-20 tubular f lowers of pink to red color; the pedicels are glabrous or frequently covered with thick pink to red hairs (salinas and betancur, 2005). the fruit is a berry, 4 to 6 mm in diameter, blankish-yellow when ripen and of slightly acid taste (vargas, 2002); the leaves are known as a source of antioxidants (plazas et al., 2015). at present, there is insufficient information about propagation methods that could facilitate introducing these fruit trees from the wild into the crop production; equally it is unknown the potential agronomic use of these native andean species, when exploring their opportunity to reache national and international markets. the propagation through cuttings allows reducing the time to f lowering and fructification in fruit trees and shrubs. the use of growth regulators, such as the exogenous applications of auxins, has become one of the most popular practices to ensure rooting (stuepp et al., 2017). these phytohormones stimulate root formation and growth (baldini, 1992; blakesley, 2013; braha and rama, 2016). due to the initiation of primordia of adventitious roots affecting root growth (druege et al., 2016). indole acetic acid (iaa) is the main auxin of plant origin, while indole butyric acid (iba), naphthalene acetic acid (naa), and indole propionic acid are often used in the practices of plants propagation (ludwig-müller and cohen, 2002). previous studies established the ranges in auxin concentrations useful for vegetative propagation of ericaceous species by cuttings. for rooting of native andean ericaceae, the application of auxins in concentrations of 400 mg l-1 naa assured rooting of 44% for agracejo (vaccinium f loribundum) and of 77% for ovo (disterigma alaternoides), with best results achieved on cuttings taken from the apical section of the branches (magnitskiy et al., 2011). the benefit of auxin use for rooting of uva camarona (macleania rupestris), where the treatments of 500 mg l-1 of iba or naa resulted in the maximum number of roots in apical or semi-hardwood cuttings (veloza et al., 2014). it is necessary to evaluate the effect of different concentrations of auxins (naa) in other undomesticated fruit species and, in turn, obtain the bases for the protocol that allows the use of potential fruit crops, such as t. f loribunda and c. bracteata, in efficient and practical way. in the present study, the origin of cuttings (apical and basal) and the concentration of naa were evaluated as factors that could inf luence the rooting process. materials and methods the plant material was recollected from the wild plants in vicinity of the cruz verde plateau in july, 2014. the collection site was located at an altitude between 3,300 and 3,400 m a.s.l. on highly steeped terrain and corresponding to the east andes of colombia in the municipality of choachí, cundinamarca province. in 17 mother plants of each t. floribunda (3,216 m a.s.l., 4º33’53.0” n and 73º58’36.9” w) and c. bracteata (3,246 m a.s.l., 4º33’51.22” n and 73º58’58.5” w), primary branches measuring from 20 to 40 cm in adult vegetative state were selected (without the presence of fruits), with no incidence of apparent diseases or damage due to the presence of insects. prior to cutting preparation, the branches were washed in soapy water and then stirred with abundant running water. all cuttings had an average length of 12 cm. two-thirds of the expanded leaves in each cutting were cut off with disinfected scissors in order to avoid cutting dehydration. fifty two cuttings of each species were taken to measure the initial characteristics (tab. 1). in both species, the apical cuttings had shorter internodes and, therefore, a higher number of nodes than the basal cuttings, where the internodes were longer. the branches of c. bracteata presented a narrowing in the apical part, which contributed to a lower weight of this segment of the branch (tab. 1). to the base of cuttings, naphthalene acetic acid (naa) (0.4% hormonagro 1®; colinagro, bogota, colombia) was table 1. initial characteristics of cuttings of c. bracteata and t. floribunda. specie position on the branch fresh weight (g) diameter in medium section (cm) number of nodes min max average min max average min max average c. bracteata apical 1.27 4.21 2.18 0.2 0.5 0.31 6 24 12 basal 2.04 7.42 2.73 0.3 0.7 0.44 6 15 10 t. floribunda apical 2.08 12.47 5.77 0.2 0.9 0.64 2 15 9 basal 2.57 13.27 6.75 0.4 1 0.80 1 11 6 15lópez c., vásquez m., lancheros r., and magnitskiy: vegetative propagation of native fruit species of páramo thibaudia floribunda and cavendishia bracteata... applied. kaolin was used to prepare a mixture with naa in order to produce the concentration of 0, 200, 500, or 1,000 mg l-1 naa; the mixture was applied as a paste to the cutting base. promix pgx® peat-based substrate in a 1:1 (volume/volume) mixture with burnt rice husk was used as the growth medium. previously to planting the growth medium (ph 5.96) was disinfected with a broad-spectrum fungicide with carboxin active ingredient (200 g a.i./kg) in a dose of 1 g l-1 and then washed abundantly with water. the study was developed in the greenhouses of the faculty of agricultural sciences (universidad nacional de colombia, bogota, colombia). the cuttings were placed in plastic trays of 8×8×8 cm cells under black plastic mesh allowing 30% light transmission to the cuttings. light conditions of 125.83 μmol m−2 s−1 (quantum sensor li-189; licor inc., lincoln, ne, usa), 17.3ºc average temperature (max. 32.4ºc, min. 10.3ºc) and 72.4% average relative air humidity (max. 96.6%, min. 34.6%) (datalogger watchdog® 100 t/rh, spectrum technologies, aurora, il, usa) were monitored. during the experiment, the cuttings were watered twice a day by microspray up to field water capacity. the variables evaluated before the establishment phase were the number of nodes, cutting diameter, and cutting fresh weight. after 120 d of the experiment, the variables determined were dry and fresh weight of cuttings, root fresh and weight, shoot fresh and dry weight, and number of shoots and roots. this last measurement was done through imagej (http://imagej.net/imagej). the dry weight of roots and shoots was determined by drying the plant organs at 65°c for 48 h. as indirect variables percentages of cutting survival (survived cuttings/planted cuttings * 100%), rooting (rooted cuttings/planted cuttings * 100%) and sprouting or emission of new shoots (sprouted cuttings/ viable cuttings * 100%) were determined at the end of the study. a histological analysis was carried out based on the methodology of permanent assembly of roots in paraffin of sass (1951) using basal segments of cuttings, in order to understand the origin of adventitious root formation and justify the success of rooting in cuttings. a randomized design with two factors was implemented: cutting position on the branch and concentration of naa applied to the cutting. the first factor had two levels (apical and basal position) and the second factor had four levels (0, 200, 500, and 1,000 mg l-1 of naa). the eight treatments corresponding to four naa concentrations and two cutting positions consisted in 13 replicates each for both species; each replicate was represented by one cutting. each species was evaluated separately following the same parameters. the assumptions of normality and homogeneity of variance were used; in case they were not met, box and cox parameters were used for data transformation. an anova test was performed for the analysis of treatments using sas 9.1.3 (sas institute, cary, nc). if significant differences were found, tukey’s test (p≤0.05) was applied to identify the treatments that differed from each other. results and discussion formation of new shoots at 120 d of the experiment, the cuttings of t. f loribunda did not produce new shoots. according to the analysis of variance, in cuttings of c. bracteata, it was observed the effect of naa concentration on sprouting percentage (fig. 2) as well as on fresh weight of shoots (tab. 2). from the transformed values of the variable number of shoots, according to analysis of variance, t. f loribunda did not produce new shoots in any treatment unlike c. bracteata. this can be explained by the differences in shoot production capacity, which varies according to the particular genotype of each parent plant (aparicio et al., 2009). also, application of auxins in excessive concentrations can inhibit the development of new shoots due to the stimulation of ethylene synthesis (hartmann et al., 2010), although no production of new shoots was equally detected in control t. f loribunda cuttings with no naa applied. according to the analysis of variance, the effects of cutting position, naa concentrations, and their interaction on shoot formation in cuttings were evidenced. the basal cuttings of c. bracteata sprouted better than the apical ones in the control treatment (0 mg l-1 naa), presenting a sprouting percentage of 58.3% (fig. 2). this may be due to the elimination of apical dominance, a natural process, where the apex inhibits growth of the buds located in the middle and basal areas of the branches, thus, avoiding excessive growth of axillary branches due to the relationship among auxins and strigolactones/cytokinins (shimizu-sato et al., 2009). c. bracteata presented a sprouting in the apical cuttings under the application of naa, with 58.3, 41.7, or 25% for the concentrations of 200, 500, or 1000 mg l-1 naa, respectively. otherwise, when applying naa to the basal cuttings, these had a lower percentage of sprouting compared to the 16 agron. colomb. 35(1) 2017 table 2. effect of naa application and cutting position on the weight of shoots, roots and total weight of cuttings of t. floribunda and c. bracteata at 120 d. shoots roots total cutting weight fresh weight dry weight fresh weight dry weight fresh dry thibaudia floribunda naa ns ns * ** ** * position ns ns * * ns ns naa x position ns ns ns ns ns ns cavendishia bracteata naa * ns * ns * ** position ns ns ns ns * *** naa x position ns ns ns ns ns ns significance levels ***p<0.001, **p<0.01,*p s pr ou tin g (% ) naa (mg l-1) 0 10 20 30 40 50 60 70 0 200 500 1,000 apical basal figure 2. percentage of sprouting in cavendishia bracteata cuttings treated with different concentrations of naa. control. the results demonstrated that the effect of naa on cutting ability to form new leaf area depends on the position of cuttings on mother plants (tab. 2 and fig. 2). in cuttings obtained from the base of the branch, the control treatment had the highest sprouting of 58.3%; it was also observed that increasing concentrations of naa resulted in reduced sprouting. in general, at 1,000 mg l-1 naa, the percentage of shoot formation decreased independently of the position of cutting on the mother plant (fig. 2), which indicates that high concentrations of naa had an inhibitory effect on sprouting. according to hartmann et al. (2010), the application of auxins on cuttings at high concentrations may inhibit the development of leaf buds. as for the fresh weight of shoots, according to the analysis of variance, it presented significant differences with the use of 500 mg l-1 naa (fig. 3), suggesting that when treated with 500 mg l-1 naa, in c. bracteata, there was a higher accumulation of water and photoassimilates in leaves. ab ab a b fr es h w ei gh t o f s ho ot s (g ) naa (mg l-1) 0 200 500 1,000 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 figure 3. fresh weight of shoots in cavendishia bracteata cuttings treated with different concentrations of naa. treatments with the same letter are not significantly different according to the tukey test (p 0.0 ). survival and rooting of cuttings the cuttings of c. bracteata had a higher percentage of survival than t. f loribunda (fig. 4). this can be attributed to the fact that t. f loribunda has larger diameter of cuttings, especially the basal ones (tab. 1), which were more susceptible to dehydration than those of c. bracteata and, therefore, had the higher mortality rates in all treatments. the cuttings of c. bracteata had the higher percentages of survival (75% basal and 83.33% apical) than those of t. f loribunda (33.3% basal and 58.3% apical) (fig. 4). no differences were found to establish an optimal range of naa concentrations that would facilitate the survival of cuttings for both species. in general, rooting of cuttings was more successful in c. bracteata than in t. f loribunda (fig. 5). for the latter species, the basal cuttings treated with 500 or 1,000 mg l-1 naa, obtained the same percentage of rooting (16.7%), however, better results were obtained when naa was not used. this occurred similarly in the apical cuttings of t. f loribunda since no positive effect of naa treatments was observed, which indicates that naa applied in concentrations ranging from 200 to 1,000 l-1 was not necessary for rooting in t. f loribunda. as for c. bracteata, the apical cuttings had a higher percentage of rooting with values between 58 and 75%, compared to the basal cuttings with values between 50 and 58%. the cuttings selected from the base of the branches were closer to the main stem, a position that might provide a higher accumulation of carbohydrates at the base of the shadow-grown branches and, thus, be of further importance for the formation of adventitious roots (murray et al., 2013). in both species, the apical cuttings had a greater number of nodes implying a higher synthesis of auxins compared to the basal ones. the position of cutting on the mother plant inf luenced the percentage of rooting (fig. 5). 17lópez c., vásquez m., lancheros r., and magnitskiy: vegetative propagation of native fruit species of páramo thibaudia floribunda and cavendishia bracteata... the diameter and number of nodes may inf luence on the rooting ability of cuttings. according to hartmann et al. (2010), rooting may be inf luenced by the type of branch from which the cuttings are taken due to its chemical composition. this was observed in rhododendron sp. (ericaceae), where cuttings obtained from thin branches showed a better rooting (hartmann et al., 2010). otherwise, the cuttings obtained from the basal branches might have greater capacity to root than the ones obtained from the terminal branches (baldini, 1992). this is due to the accumulation of carbohydrates in the base of the branches in woody stems older than one year, allowing formation of root primordia due to promoter substances originated from buds and leaves (hartmann et al., 2010). number and weight of adventitious roots in c. bracteata, with naa 200 mg l-1 it was obtained a higher number of roots compared to the other treatments (fig. 6). in t. f loribunda, apical cuttings treated with 1,000 mg l-1 naa obtained a higher number of roots (fig. 6), which shows that the effect of auxin concentration and its ability to produce roots depended on the species. for t. f loribunda, at the lowest naa dose corresponding to 200 mg l-1, total mortality of both apical and basal cuttings was observed. similarly, in t. floribunda, an increase in fresh and dry root weight with increasing naa concentration was observed, since the treatment of 1,000 mg l-1 yielded a significantly higher root weight, presenting very significant differences with values of 0.65 g and 0.18 g, respectively (tab. 2 and fig. 7), as well as the increased number of roots. according to the analysis of variance, this variable was very significant for apical cuttings with an average of 0.35 g for fresh weight and 0.09 for dry weight (tab. 2 and fig. 7). durán-casas et al. (2013) reported that at concentrations of 500 and 1,000 mg l-1 iba in native andean species macleania rupestris there were obtained up to two to three times as many roots as in control, similarly, these treatments had the highest dry root weight. both species belong to the tribe vaccinieae and naturally grew in the same environments, but their cuttings have different rooting capacity; this aspect was earlier shown for s ur vi va l ( % ) naa (mg l-1) 0 10 20 30 40 50 60 80 70 90 0 200 500 1,000 apical basal s ur vi va l ( % ) naa (mg l-1) 0 10 20 30 40 50 60 80 70 90 0 200 500 1,000 apical basal a b figure 4. survival percentage of apical and basal cuttings of c. bracteata (a) and t. floribunda (b) at different concentrations of naa. r oo tin g (% ) naa (mg l-1) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 200 500 1,000 apical basal r oo tin g (% ) naa (mg l-1) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 200 500 1,000 apical basal a b figure 5. rooting percentage of apical and basal cuttings of c. bracteata (a) and t. floribunda (b) treated with different concentrations of naa. 18 agron. colomb. 35(1) 2017 various woody species. thus, multiplication of disterigma alaternoides by cuttings had the higher potential than that of vaccinium f loribundum, since it was almost twice easier to root under the same conditions (magnitskiy et al., 2011). in some species, high concentrations of auxins are necessary at the stages of rooting induction and further growth of root primordia (hartmann et al., 2010). for example, biasi et al. (1990), in semi-hardwood cuttings, with a concentration of 2,000 mg l-1 iba, obtained a higher number of roots. however, c. bracteata cuttings treated with 200 mg l-1 naa had the highest (0.13 g) fresh weight of roots (fig. 7). this coincides with results found for v. f loribundum, where applications of naa between 200 and 400 mg l-1 were favorable for the rooting process (magnitskiy et al., 2011). the effect of auxins on increasing the number of roots and accelerating formation of roots has been observed in different plant species. burgos et al. (2005) observed a favorable action of hormone application on the total * 39 46 41 26 57 r oo t n um be r naa (mg l-1) 0 1 2 4 5 6 7 16 15 13 9 8 19 0 200 500 1,000 r oo t n um be r naa (mg l-1) 0 2 4 6 8 10 12 18 16 14 20 0 200 500 1,000 apical basal a b apical basal figure 6. number of adventitious roots in c. bracteata (a) and t. floribunda (b) cuttings treated with different concentrations of naa. the lower base of the box plot corresponds to q1, the upper base corresponds to q3, the line inside the box is the median or q2 and the point is the arithmetic mean, the upper limit corresponds to q3 + interquartile range (q3-q1) * 1.5, the lower limit corresponds to q1-interquartile range (q3-q1) * 1.5. b ab a ab b a b b b ab a b b a r oo t d ry w ei gh t ( g) naa (mg l-1) 0 500 1,000 r oo t f re sh w ei gh t ( g) naa (mg l-1) 0 500 1,000 c d r oo t d ry w ei gh t ( g) naa (mg l-1) 0 200 500 1,000 r oo t f re sh w ei gh t ( g) naa (mg l-1) 0 200 500 1,000 a b 0 2 4 6 8 10 12 14 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 figure 7. fresh (a) and dry (b) root weight of c. bracteata cuttings; fresh (c) and dry (d) root weight of t. floribunda cuttings. treatments with the same letter are not significantly different according to the tukey`s test (p 0.05). 19lópez c., vásquez m., lancheros r., and magnitskiy: vegetative propagation of native fruit species of páramo thibaudia floribunda and cavendishia bracteata... aerial biomass, root biomass, fibrous root biomass, and root length in manihot esculenta. olival and lópez (2005) found positive effect of 100 mg l-1 naa application on diameter, number of roots, and increased rooting percentages (24.47%). however, when naa concentration increased to 300 mg l-1, the rooting percentage decreased (olival and lópez, 2005). contrary results were observed in plants of the genus bougainvillea (nyctaginaceae), an exuberant subtropical vine, where the basal ends of the cuttings were immersed in naa solutions of 2,000, 4,000, or 6,000 mg l-1 (noor-un-nisa, 2013). the best result was obtained from the treatment at 6,000 mg l-1 naa, with the highest number of shoots, shoot length, root length and number (noorun-nisa, 2013). this data confirm that the response to the hormone application is determined by the species studied. additionally, the cuttings of woody species thicker than 1 cm in diameter might have been rooted better, because at larger diameter there are higher amounts of reserves and, therefore, a higher probability of rooting. total fresh and dry weight of cuttings for c. bracteata and t. f loribunda, there was an effect of naa concentration on both total fresh weight and total dry weight of cuttings at the end of the experiment (fig. 8). for these two variables in c. bracteata, there were significant differences of the treatment of 500 l-1 naa compared to the treatment of 1,000 l-1, however this last dose resulted in the highest fresh and dry weights of t. f loribunda cuttings being significantly higher in comparison with doses of 0 and 500 l-1 (for fresh weight) and dose of 0 l-1 (for dry weight). the fresh weights in c. bracteata increased for both apical (2.71 g) and basal cuttings (3.94 g), since their initial weights were 2.18 g and 2.73 g, respectively, showing a significant effect (p<0.01) of cutting position on this variable (tab. 2 and fig. 8). for t. f loribunda cuttings, there were no significant effects of cutting position on the final fresh weight of cuttings (tab. 2); however, there was a decrease in final fresh weights of cuttings after 4 months (4.38 g apical and 5.8 g basal) compared with the initial values (5.77 g apical and 6.75 g basal) (fig. 8). this data suggests that t. f loribunda cuttings were susceptible to dehydration independently of their position on the mother plant; the present feature, apparently, contributed to the low percentage of cutting survival in t. f loribunda. histological analysis of the origin of adventitious roots the transverse histological sections made at the base of cuttings of c. bracteata and t. f loribunda show that the adventitious roots originated from parenchyma cells of the cuttings (figs. 9 and 10). for both t. f loribunda and b b a ab ab a b ab a a b b ab a to ta l d ry w ei gh t ( g) naa (mg l-1) 0 500 1,000 to ta l d ry w ei gh t ( g) naa (mg l-1) 0 500200 1,000 c d to ta l f re sh w ei gh t (g ) naa (mg l-1) 0 500 1,000 to ta l f re sh w ei gh t (g ) naa (mg l-1) 0 200 500 1,000 a b 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 figure 8. total fresh weight of cuttings of c. bracteata (a) and t. floribunda (b) at 120 d. total dry weight of cuttings of c. bracteata (c) and t. floribunda (d) at 120 d. treatments with the same letter are not significantly different according to the tukey’s test (p 0.05). 20 agron. colomb. 35(1) 2017 c. bracteata, it was observed that the newly formed adventitious roots had an endogenous origin according to rudall (2007). this type of root formation occurs from the mitotic divisions of cambium cells and vascular tissues that differentiate into isodiametric cells that give rise to the root primordia (da costa et al., 2013). in stem cuttings, root primordia usually originate from the epidermis, cortical parenchyma, radial parenchyma, vascular cambium, and phloem parenchyma (hartmann et al., 2010). the species with easy rooting, as appeared to be the case of c. bracteata, develop their adventitious roots from the cells of parenchyma. the cells of meristematic zone are organized to form root primordia in the cortex and then a vascular connection is created between the root primordia and the vascular system of a cutting (hartmann et al., 2010). in c. bracteata cuttings, the vegetative point that gives origin to the root meristem (mrr) was located figure 9. transverse histological sections of the stem base of c. bracteata. fl (phloem). xi (xylem). par (parenchyma). zmr (root meristematic zone). ga (starch granules present in the parenchyma). pva (apical vegetative point). c’ (leafy primordia). pv (vegetative point). pva (apical vegetative point). pvr (root vegetative point-adventitious root primordia). clp (caliptra). mrr (root meristem) figure 10. transverse histological sections of the stem base of t. floribunda cuttings. esc (sclerenchyma). par (parenchyma). ctz (cortex). pvr (root vegetative point). xi (xylem). fl (phloem). mrr (root meristem-adventitious root emission). 21lópez c., vásquez m., lancheros r., and magnitskiy: vegetative propagation of native fruit species of páramo thibaudia floribunda and cavendishia bracteata... near parenchyma (fig. 9). additionally, it was possible to identify the vegetative radicular (pvr) point covered by the caliptra and the apical vegetative point (pva) that gives rise to formation of two leafy primordia (fig. 9). the formation of adventitious roots originated in woody species from latent root primordia in the stem nodes is stimulated by the high auxin concentrations in the adjacent meristematic cells of the stems (hartmann et al., 2010). separated cutting from the branch allows endogenous auxins and carbohydrates accumulation in its base, increasing respiration; contributing to cell division and development of root primordial. in addition, the wound at the cutting base stimulates ethylene synthesis that contributes to transport, signaling, and accumulation of auxins and, thus, participates in root formation (da costa et al., 2013; lewis et al., 2011). similarly, for t. f loribunda, emission of adventitious root primordia occurred from the cells of parenchyma (fig. 10). in general, in t. f loribunda, there was less adventitious root production than in c. bracteata (fig. 6). in addition, in t. f loribunda, it was evidenced the presence of angular sclerenchyma, a tissue characterized by thickened walls and thick cytoplasm (fig. 10). according to hartmann et al. (2010), the production of adventitious roots depends on the physiological and genetic conditions of species. juvenile cuttings, in woody plants, often present better rooting than adult cuttings (murray et al., 2013), such as the ones used in the present study. particularly, root formation may be reduced due to a ring of highly lignified sclerenchyma in the stem that impedes the rooting process or presents constraints for the newly formed roots to emerge. this tissue is usually present in mature stems (fahn, 1985) and can obstruct the emergence of roots that originated in the cambium and phloem (lodama et al., 2016). induction of root primordia in cuttings occurs once the auxins are applied exogenously and, in general, this process begins during the first 24 h after the application (hartmann et al., 2010). in this period of time, cellular dedifferentiation occurs, a process observed before the induction of root primordia in competent cells, such as in apple tree (de klerk et al., 1999). further research should be dedicated to elucidate the biochemistry of root formation, including the competence of cells to initiate root primordia, in ericaceae species that cań t reach rooting processes easily, such as t. f loribunda. conclusions although both species grew in similar environments, the application of auxins to the cuttings had different effects in these plants, both in shoot and root production and percentage of cutting survival at 120 d. in c. bracteata, the cutting position on the branch affected its sprouting and rooting, with apical cuttings presenting the best performance with auxin application. with 1,000 mg l-1 naa the sprouting in c. bracteata cuttings decreased regardless of cutting position on the mother plant. the rooting of cuttings was more successful in c. bracteata than in t. f loribunda. naa applications between 200 to 500 mg l-1 were more suitable for the propagation of c. bracteata due to the higher percentages of rooting and shoot production. for propagation of t. f loribunda, the use of apical cuttings without the application of auxins is recommended. the adventitious roots in cuttings of both species originated from parenchyma cells of the stem. acknowledgements the authors express their gratitude to dr. orlando rivera and dr. margarita perea (faculty of sciences, unal) for their orientation in the area of plant histology, to dr. sandra gómez for the help in the histological analysis and sr. wadith de león for his guide in the assembly of histological samples (faculty of agricultural sciences, unal). the authors thank dr. hernán cardozo for his help in plant acquisition for this study. literature cited aparicio, a., m. pastorino, a. martinez-meier, and l. gallo. 2009. vegetative propagation of patagonian cypress, a vulnerable species from the subantarctic forest of south america. bosque 30(1), 18-26. doi: 10.4067/s0717-92002009000100004 baldini, e. 1992. arboricultura general. mundi-prensa, madrid, spain. biasi, r., g. marino, and g. costa, 1990. propagation of hayward (actinidia deliciosa) from soft and semi-hardwood cuttings. acta hortic. 282, 243-250. doi: 10.17660/actahortic.1990.282.31 blakesley, d. 2013. auxin metabolism and adventitious root initiation. pp. 143-154. in: davis, t.d. and b.e. haissig (eds.). biology of adventitious root formation. springer, new york, usa. braha, s. and p. rama. 2016. the effects of indol butyric acid and naphthalene acetic acid of adventitious root formation to green cuttings in blueberry cv. vaccinium corymbosum l. int. j. sci. res. 5(7), 876-879. doi: 10.21275/v5i7.art2016324 burgos, a., p. cenoz, and j. prause. 2009. efecto de la aplicación de auxinas sobre el proceso de enraizamiento de estacas de dos 22 agron. colomb. 35(1) 2017 cultivares de mandioca (manihot esculenta crantz). revista udo agrícola 9(3), 539-546. da costa, c., m.r. de almeida, c.m. ruedell, j. schwambach, f.s. maraschin, and a.g. fett-neto. 2013. when stress and development go hand in hand: main hormonal controls of adventitious rooting in cuttings. front. plant sci. 4, 1-19. doi: 10.3389/fpls.2013.00133 de klerk, g.j., w. van der krieken, and j.c. de jong. 1999. the formation of adventitious roots: new concepts, new possibilities. in vitro cell. dev. biol. plant. 35(3), 189-199. doi: 10.1007/ s11627-999-0076-z durán-casas, s., c. veloza suan, s. magnitskiy, and h.o. lancheros. 2013. evaluation of uva camarona (macleania rupestris kunth a.c. smith) propagation with air layering.  agron. colomb. 31(1), 18-26. druege, u., p. franken, and m.r. hajirezaei. 2016. plant hormone homeostasis, signaling, and function during adventitious root formation in cuttings. front. plant sci. 7, 1-14. doi: 10.3389/ fpls.2016.00381 echeverri, a. and j. lázaro. 2009. conozcamos y usemos el mortiño. 3rd ed. ed. corantoquia, medellin, colombia.   fahn, a. 1985. anatomía vegetal. ed. pirámide, madrid, spain. garcía, h. 1975. flora medicinal de colombia. instituto de ciencias naturales, universidad nacional de colombia, bogota, colombia. hartmann, h.t., d.e. kester, f.t. davies, and r.l. geneve. 2010. plant propagation, principles and practices. 8th ed. prentice hall, upper saddle river, nj, usa. lagos-burbano, t., h. ordóñez, h. criollo, s. burbano, and y. martínez. 2010. descripción de frutales nativos de la familia ericaceae en el altiplano de pasto, colombia. rev. colomb. cienc. hortíc. 4(1), 9-18. doi: 10.17584/rcch.2010v4il.1221 lewis, d., m. ramirez, n. miller, p. vallabhaneni, w. ray, r. helm, b. winkel, and g. muday. 2011. auxin and ethylene induce f lavonol accumulation through distinct transcriptional networks. plant physiol. 156(1), 144-164. doi: 10.1104/pp.111.172502 lodama, k.e., e.s. du toit, j.m. steyn, h.t. araya, g. prinsloo, c.p. du plooy, and p.j. robbertse. 2016. improving rooting of lobostemon fruticosus l. cuttings with delayed auxin treatment. south afr. j. bot. 105, 111-115. doi: 10.1016/j.sajb.2016.01.005 lópez, c.r., l.j. navarro, and b. caleno. 2016. productos forestales no maderables de corpochivor. una mirada a los regalos del bosque. corporación autónoma regional de chivor, bogota, colombia. ludw ig-mü l ler, j. a nd j. c ohen . 2 0 02 . ident i f ic at ion a nd quantification of three active auxins in different tissues of tropaeolum majus. physiol. plant. 115, 320-329. doi: 10.1034/j.1399-3054.2002.1150220.x luteyn, j. 1983. ericaceae: part i. cavendishia. flora neotrop. monogr. 35, 1-289. luteyn, j. and p. pedraza-peñalosa. 2008. neotropical blueberries: the plant family ericaceae. en: www.nybg.org/bsci/res/lut2/; consulted: november 2016. magnitskiy, s., g. ligarreto, and h. lancheros. 2011. rooting of two types of cuttings of fruit crops vaccinium f loribundum kunth and disterigma alaternoides (kunth) niedenzu (ericaceae). agron. colomb. 29(2), 197-203. murray, j.r., m. concepcion sanchez, a.g. smith, and w.p. hacket. 2013. differential competence for adventitious root formation in histologically similar cell types. pp. 99-110. in: davis, t.d. and b.e. haissig (eds.). biology of adventitious root formation.. springer, new york, usa. noor-un-nisa, m., a. noman, m.a. baloch, and q. chachar. 2013. inf luence of naphthalene acetic acid (naa) on sprouting and rooting potential of stem cuttings of bougainvillea. sci. int. (lahore) 25(2), 299-304. olival, c. and a. lópez. 2005. efecto del ácido naftalenacético en el enraizamiento de estacas de  myrciaria dubia  (hbk.) mc vaugh, camu, camu. folia amazónica 14, 43-49. doi: 10.24841/fa.v14i2.146 pedraza-peñalosa, p., n. salinas, a. virnig, and w. wheeler. 2015. preliminary phylogenetic analysis of the andean clade and the placement of new colombian blueberries (ericaceae, vaccinieae). phytokeys 49, 13-31. doi: 10.3897/phytokeys.49.8622 plazas, e.a. 2015. tamizaje fitoquímico preliminar, evaluación de la actividad antioxidante in vitro y toxicidad de seis especies de ericaceas colombianas. rev. cuban. plant. med. 19(2), 182-199. puertas-mejía, m.a., s. rincón-valencia, and j.c. mejía-giraldo. 2015. screening of uva/uvb absorption and in vitro antioxidant capacity of bejaria aestuans, cavendishia pubescens and cavendishia bracteata leaf extracts. res. j. med. plant. 9, 435-441. doi: 10.3923/rjmp.2015.435.441 rojas-nossa, s.v. 2013. asociación entre el robo de néctar y las características f lorales en una comunidad montana de los andes colombianos. ecosist. 22(2), 107-112. doi: 10.7818/ ecos.2013.22-2.16 rudall, p. 2007. anatomy of f lowering plants: an introduction to structure and development. 3rd ed. cambridge university press, new york, usa. doi: 10.1017/cbo9780511801709 salinas, n.r. and j. betancur. 2005. las ericáceas de la vertiente pacífica de nariño, colombia. acta biol. colomb. 10(1), 98-99. sass, j. 1951. botanical microtechnique. 2nd ed. iowa state college press, usa. doi: 10.5962/bhl.title.5706 shimizu-sato, s., m. tanaka, and h. mori. 2009. auxin-cytokinin interactions in the control of shoot branching. plant mol. biol. 69(4), 429-435. doi: 10.1007/s11103-008-9416-3 stuepp, c.a., i. wendling, s.j. trueman, s.h. koehler, and k.c. zuffellato-ribas. 2017. the use of auxin quantification for understanding clonal tree propagation. forests 8(1), 27. doi: 10.3390/f8010027 toro, j. and g. venegas. 2002. flora de los páramos y bosques alto andinos del noroccidente medio de antioquia. corporación autónoma regional de antioquia, corantioquia, medellin, colombia. vargas, e. 2002. guía ilustrada de las plantas de las montañas del quindío y de los andes centrales. universidad de caldas. manizales, colombia. veloza, c., s. durán, s. magnitskiy, and h. lancheros. 2014. rooting ability of stem cuttings of macleania rupestris kunth a.c. sm., a south american fruit species. int. j. fruit sci. 14(4), 343-361. doi: 10.1080/15538362.2014.897889 received for publication: 23 february, 2010. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 center research tibaitatá, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agronomia, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 corresponding author. rvalencia@corpoica.org.co agronomía colombiana 30(1), 71-77, 2012 differential response of plants to aluminum. a review respuesta diferencial de las plantas a aluminio. una revisión rubén a. valencia r.1, 3 and gustavo a. ligarreto m.2 abstract resumen aluminum toxicity is a major limiting factor to the growth and development of plants in acidic soils worldwide, occurring in 40% of arable soils. the root seems to be the object of aluminum toxicity, particularly the apex, producing a rapid inhibition of cell division and elongation of the root. fortunately, plants differ in their ability to tolerate aluminum and grow in acidic soils. tolerance mechanisms have commonly been defined in genetic and physiological terms, however, tolerance mechanisms are not the same in all species, moreover, in certain species, mechanisms can operate simultaneously producing tolerance through their combined effects; the genetic control of tolerance can be very complex and involve many genes. the toxic action of aluminum, according to several studies, can be reduced by internal or external al chelation with different organic compounds such as organic acids, proteins and polysaccharides, although this type of tolerance mechanism is very controversial and highly debated. la toxicidad por aluminio es uno de los mayores limitantes para el crecimiento y desarrollo de las plantas en muchos suelos ácidos del mundo. el 40% de los suelos arables tiene este problema. la raíz parece ser el órgano de la planta objeto de la toxicidad de aluminio, particularmente el ápice, produciendo una rápida inhibición de la división celular y elongación de la raíz. afortunadamente, las plantas difieren en su habilidad para tolerar aluminio y crecer en suelos ácidos. los mecanismos de tolerancia comúnmente se han definido en genéticos y fisiológicos; sin embargo, el mecanismo de tolerancia no es igual en todas las especies, más aun, en ciertas especies pueden estar operando de manera simultánea una combinación de mecanismos para producir la tolerancia; el control genético de la tolerancia puede ser muy complejo e involucrar muchos genes. la acción tóxica del aluminio según varias investigaciones puede reducirse mediante procesos de quelatación interna o externa del al con diferentes compuestos orgánicos como los ácidos orgánicos, proteínas y polisacáridos, aunque son muy controversiales y discutidos este tipo de mecanismos de tolerancia a aluminio. key words: acidity, aluminum toxicity, aluminum tolerance. palabras clave: acidez, toxicidad por aluminio, tolerancia al aluminio. introduction aluminum toxicity is a major limiting factor for crop production in acid soils, present in more than 40% of the arable land in the world, particularly in the tropics and subtropics (kochian, 1995); about 64% of the tropics in south america, 32% of the asian tropics and 10% of central america, the caribbean and mexico, are considered to have acidic soils (salazar et al., 2003). in south america, approximately 250 million hectares in the neotropic savannas have al toxicity problems, including the colombian savannas of orinoquia (vera, 2000). the colombian orinoquia region encompasses 23% of the country’s total area, equivalent to 26 million hectares. in this region, two subregions have been defined: the piedmont plains and altillanura/well-drained, of high interest for the development of sustainable agricultural. however, altillanura/well-drained despite having conducive agroclimatic conditions, precipitation between 1,800 and 2,300 mm, average temperature of 26°c, easily managed topography, low relative cost of land and proximity to large cities as advantages over other regions of the country, its excess of aluminum in the soil presents one of its major limiting factors (valencia, 2002a; valencia and ligarreto, 2010a), however, these soils are of great importance for current and future economic development because in recent decades these soils have been studied, which has contributed to the understanding of their genesis and how to better manage and optimize their productivity (mejía, 1996; rincón and ligarreto, 2008). according to inostroza et al. (2008), one option to reduce the toxic effect of al is to neutralize the acidity with the use of liming; this practice is still very laborious, expensive and ineffective. 72 agron. colomb. 30(1) 2012 another alternative is to search for genetic variability for tolerance to al in the genome of cultivated species and / or their wild relatives. in general, the strategy for exploiting the savannas is based on the search for new technological patterns which utilize the use of adapted germplasm and integrated and efficient management of production resources, where the generation of new technologies allows for the improvement of the availability and productivity of the ecological capital of these regions. as for adapted germplasm, plant varieties and species differ in their tolerance to aluminum and the variations are an important source for crop production in acid soils (valencia and ligarreto, 2010b). considerable progress has occurred in identifying adapted germplasm to these soils in annuals, grasses and forage legumes in colombia (tab. 1), with little knowledge of the control mechanisms. considerable research has been done to elucidate the mechanisms of toxicity and tolerance of aluminum in the last decade. the study of differential tolerance mechanisms will allow for an improved, faster, more accurate varietal (valencia and leal, 2004). various methodologies for selecting al-tolerant genotypes have been developed (moustakas et al., 1993; horst et al., 1997; valencia et al., 1999; valencia, 2002b, basu et al., 1999), to reduce the time and cost of research. this article briefly describes the effects of aluminum and some mechanisms that may produce differential tolerance in plants. table 1. improved varieties from ica, ciat, corpoica, cimmyt, ffa, intsormil and alcaravan, released for cultivation in acid soils of colombia. crop variety year rice oryzica sabana 6 1991 oryzica sabana 10 1995 soybean soyica altillanura 2 1994 orinoquia 3 1999 corpoica libertad 4 2004 corpoica taluma 5 2006 corpoica superior 6 2009 sorghum sorghica real 40 1991 sorghica real 60 1991 icaravan 1 1993 corn sikuani v-110 1994 corpoica h-108 2000 grass and forages androgon gayanus carimagua 1 1981 stylosanthes capitata capica 1983 centrosema acutifolium centrosema vichada 1987 braquiaria dictyoneura pasto llanero 1987 arachis pintoi maní forrajero 1992 aluminum toxicity in plants aluminum toxicity is a major limiting factor for plants in acid soils with a ph below 5.0, but can occur at a ph as high as 5.5. this problem is particularly acute in extremely acid subsoils which are difficult to lime. these subsoils reduce the depth of plant roots, increase susceptibility to drought and decrease subsoil nutrient utilization (foy et al., 1978). according to wang et al. (2006), al toxicity is considered a complex disorder of growth and development of plants, which can manifest as a deficiency of essential nutrients such as calcium, magnesium, iron or molybdenum, reduced phosphorus availability or manganese and hydrogen toxicity. watanabe et al. (2006) found that the absence of phosphate in the presence of aluminum reduced the weight of roots of the hybrid brachiaria in a lesser proportion than in andropogon gayanus. according to mejía et al. (2009), plants respond to p deficiency by increasing the formation and elongation of lateral roots and reducing primary root elongation. changes in morphology and root growth are proportional to the concentrations of growth regulators, particularly auxin, cytokinins and ethylene. stimulated production of ethylene in plant roots with deficiencies of phosphorus (p) may be responsible for the formation of root hairs. levels of cytokinins decrease in p deficient plants. genes have been identified which influence expression of auxins and control the lateral development of the root (hammond et al., 2004). aluminum affects the plant from the standpoint of physiological and biochemical aspects as follows: structure and function of the cell membrane, by joining aluminum to the hydrophilic region of phospholipids and altering the natural interaction between lipids and proteins; dna synthesis and mitotic processes, increasing the rigidity of the double helix and inhibiting nucleic acid synthesis; cell elongation, by joining the free carboxylic groups of pectin, reducing the elasticity of the cell wall; mineral absorption and metabolism by interfering with the absorption and transport of essential plant elements (hamilton et al., 2001; taylor, 1989; wagatsuma et al., 1987), resulting in poor growth and production (wang et al., 2006). symptoms of aluminum toxicity in plants are not easily identifiable and resemble phosphorus deficiency, or in some cases calcium (ca) or iron (fe) deficiencies, such as in rice (oryza sativa), sorghum and wheat (rout et al., 2001). the main symptom of aluminum toxicity in plants is the 73valencia r., and ligarreto m.: differential response of plants to aluminum. a review rapid inhibition of cell division and elongation of the root (kochian, 1995 and wang et al., 2006), which is caused by different mechanisms, such as aluminum interaction with the cell wall, the plasma membrane and the root symplast. delhaize and ryan (1995) suggest that growth inhibition per se provides little information about the causes of stress that precede or coincide with changes in the growth and it is necessary to know the locations where the phytotoxicity occurs. cellular localization of aluminum in the roots electron microscopy and mass spectrometry have been used to provide direct evidence of quick al absorption at the intracellular level in roots. microanlytical techniques do not allow for the clear determination of whether al accumulates in the apoplast or symplast (silva et al., 2002). colorimetric methods based on fluorescence staining with al unions are widely used; the lumogallion fluorescence method has the highest sensitivity to al (3 [2.4 dihidroxiphenilazo]-2-hydroxy-5-chlorobenzene sulfonic acid), which permits ion mapping at the cellular level through microscopy (roos, 2000). although rangel (1996) reported that the highest amount of aluminum is found in the apoplast, this methodology is not only able to determine that al accumulates in greater proportion in the cellular apoplast but also that a substantial amount of al is found in the periphery symplast and the cellular nuclei in the root tissue of soybean (silva et al., 2002). with the use of isotope 26al and mass spectrometry, taylor et al. (2000), also showed that the cell wall of the species chara sp. was the site of highest al accumulation and its transport through the plasma membrane was fast, with al detected in the symplast only 30 min after exposure. the al concentration in the root depends on the differential sensitivity of plants to aluminum and its effect on growth is related to the content in the root, since tolerant plants have exclusion mechanisms for this metal (yamamoto et al., 1994). experiments conducted by the researchers delhaize et al., 1993, and sasaki et al., 1997 demonstrated that al accumulates at the apices of the root, including the cap and meristematic and elongation zones by applying hematoxylin staining techniques in different wheat varieties. aluminum tolerance mechanisms of plants the intra-and interspecific variability of species has provided a significant source of germplasm useful to breeding programs that aim to develop cultivars tolerant to aluminum (delhaize and ryan, 1995; valencia and ligarreto, 2010a). this variability has been studied from the genetic and physiological standpoint, searching for the mechanisms that control tolerance. genetic control of tolerance plants differ in their ability to grow in acid soils (kochian, 1995) and the mechanism of tolerance is probably not the same in all species, moreover in some species a combination of mechanisms may be operating simultaneously to produce tolerance, hence the genetic control of tolerance can be very complex and involve many genes (valencia and leal, 2004), other reports indicate that by altering the synthesis of citrate, transgenic plants can produce aluminum tolerance (de la fuente et al., 1997; de la fuente and herrera, 1999). differential tolerance has been reported in rice, soybeans, corn, sorghum, wheat, potatoes, alfalfa, tomato, sunflower and other species; intraspecific differences were found. in some plants such as maize, additive effects explain to a greater degree the tolerance to al than dominance or epistatic effects. arcos et al. (2007), in studies to determine the genetic effects of callose formation in root tips of maize of resistant and susceptible lines, found that the effects of additivity and nonadditivity were important. to mortvedt et al. (1983), this characteristic can be controlled by a single locus with multiple allelic series and there are no reports of cytoplasmic effects. major advances in genetics of tolerance have been achieved in wheat (triticum aestivum) (carver and ownby, 1995). in this species, differential tolerance has been attributed to a single dominant gene, although complex inheritance has also been suggested, as in soybean, alfalfa, tobacco, rye, sorghum and maize. tolerance in barley is controlled by a single locus on chromosome 4h. molecular markers linked to al tolerance loci have been identified and validated in a wide range of populations (wang et al., 2006). the wheat gene that confers resistance to aluminum, almt1, has been cloned and identified as a gene encoding malate transporter activated by aluminum, and the expression of this gene in other genotypes increases malate exudation and improves resistance to aluminum (delhaize et al., 2004). according to ma et al. (2000), organic acid release is stimulated by aluminum to express genes on the short arm of triticale chromosome 3r. physiological tolerance mechanisms tolerance mechanisms are commonly defined as internal and external mechanisms. internal tolerance would 74 agron. colomb. 30(1) 2012 be the compartmentalization of al in vacuoles such as organelles after being absorbed, reducing its toxic effect. outer tolerance is related to the ability of plants to prevent absorption and transportation of aluminum into the plant. according to silva et al. (2002) some of the physiological mechanisms are: apoplast properties and the cation exchange capacity (cec) of the root cells. the roots have a net negative charge and therefore a cation exchange capacity (cec). these negative charges come from the carboxylic groups associated with various components of the cell wall and outer face of the plasma membrane. among these components, peptic substances (extensive complex of polygalacturonic acid in 35% of cell wall material) have been associated with the root cec. cell walls with a lower content of pectin and high degree of methylation (low cec) bind less al and therefore are more resistant to damage from al. this low cec could contribute to a lower accumulation of al in the symplast because of a lower activity of al3+ on the surface of the plasma membrane (silva et al., 2002). according to blamey and breem (1990), a poor root cec characterizes plants adapted to soils with a high aluminum content. secretion of mucilage. secretion products of the root or mucilage contain polysaccharides with a high molecular weight (ray et al., 1988). mucilage can protect the root from al damage through its ability to form bonds with polyvalent cations. there is evidence that mucilage plays an important role in protection against al in soybean, cowpea, sorghum and wheat. root mucilage contains substantial amounts of proteins that can also contribute to the reduction of al toxicity. differential tolerance may be associated with the amount and composition of mucilage. the presence of organic acids in mucilage may chelate aluminum before it comes in contact with the cell surface (henderson and ownby, 1991). composition and permeability of the plasma membrane. the plasma membrane has been suggested as the primary site of al toxicity (barceló et al., 1996). the negative potential of the membrane has been suggested as a tolerance mechanism to al, where a membrane with a reduced negative charge lowers al activity and phytotoxicity, because of the lower amount of al that may attach to the membrane. tolerant genotypes can maintain membrane integrity and electrical balance through a net inflow of h+ and k+ flux compared to susceptible genotypes. it has been postulated that al can be metabolically excluded from the roots of resistant genotypes by the selective flow of al through the membrane by transport proteins. alkalinization of the rhizosphere. the change in ph induced by the rhizosphere of plants has been proposed as a mechanism for excluding al. the increased ph decreases the solubility and toxicity of al; plants that maintain a relatively high ph in the apoplast or the rhizosphere are exposed to a lower al3+ activity. degenhardt et al. (1998) uncovered direct evidence of the effect of ph on the activity of the rhizosphere with a study that determined the ph in a wild genotype and an aluminum-tolerant mutant of arabidopsis thaliana (alr104). although no differences were detected in the flow of h+ between roots of the wild type and the mutant in the absence of al, the ph of the rhizosphere of the mutant genotype was increased two-fold relative to the wild type when the plants were exposed to 300 um al. flow and concentration of organic acids anion of low molecular weight in the root. plants have mechanisms to reduce aluminum toxicity through the formation of complex aluminum chelate of low toxicity. tolerant plants contain or exude anions of organic acids or other ligands that can chelate aluminum at the root-soil interface or within the plant. it is contended that aluminum stimulates the exudation of organic acids such as citrate, malate and oxalate in the roots as an important aluminum tolerance mechanism. miyasaka et al. (1991) observed that tolerant varieties of bean plants released citrate 70 times higher in the presence of aluminum than in its absence; conversely, the more susceptible plants released citrate only 10 times higher in the presence of al than the controls, in a medium without aluminum. delhaize et al. (1993) obtained similar results in studies where tolerant wheat varieties exuded 5-10 times more malate than susceptible varieties. this exudation of malate was specific for aluminum and was produced in the root terminal, 5 to 10 mm from the apex. silva et al. (2002) reported citric acid associated with aluminum tolerance in soybeans, sorghum, papaya and tobacco; malic acid in alfalfa; citrate and malate exudation in maize; and malic and oxalic acids in wheat. delhaize and ryan (1995) suggest that the exudation of malate, present as divalent ions, from the cytoplasm to the external medium is achieved by an electrochemical gradient and could be mediated by channels in the plasma membrane. although the apices of aluminum tolerant seedlings synthesize more malate than susceptible ones in response to aluminum, the apices of both genotypes show similar activity for pep carboxylase (phosphoenolpyruvate carboxylase) and nadp-malate dehydrogenase, two 75valencia r., and ligarreto m.: differential response of plants to aluminum. a review important enzymes in the synthesis of malate. tolerant and susceptible genotypes have the same ability to synthesize malate, the difference lies in the ability to transport malate through the membrane in response to an aluminum inductor. for this, the almt1 gene in wheat is responsible for the tolerance; could be encoded to regulate the permeability of malate channels. according to delhaize et al. (2004), barley transgenic plants with the gene almt1 were consistent with tolerance to aluminum and malate exudation. these results demonstrate that almt1 is an important gene that confers a high tolerance to aluminum and basu et al. (2001) found that transgenic brassica napus plants over-expressing a mitochondrial manganese superoxide dismutase cdna are resistant to al. in sorghum, expression of the gene altsb responsible for tolerance is associated with citrate exudation in the root (magalhaes et al., 2007). silva et al. (2002) found a relationship between tolerance to aluminum and citrate release after four to six hours of exposure to aluminum stress in soybean; detected exudation of citric acid in 30 min. after exposure to al, maximum induction occurs after 6 h. however, root growth and citrate release were similar in susceptible and resistant genotypes in the first six hours of exposure to al and significant differences were only detected after 24 h of treatment. in research by delhaize et al. (2001) on transgenic tobacco with overexpression of the enzyme citrate (100 times more), the transformed plants showed no substantial improvement of root growth compared to the wild type when grown in the presence of aluminum. therefore, it is unknown whether the amount of organic acids released by the plant is a reliable variable for classifying genotypes of aluminum tolerance. nian et al. (2004) suggest that citrate secretion induced by aluminum stress may not be a differential tolerance mechanism of some soybean genotypes, finding susceptible soybean genotypes secreting more citrate than genotypes tolerant to aluminum. compartmentalization of aluminum in the vacuole. plants with a high tolerance to aluminum can accumulate large amounts of al. in many cases, high levels of al are not toxic to the plant because it is present as non-toxic organometallic complexes, located in some instances in cellular vacuoles (cuenca et al., 1990). however, there is little evidence that the tolerance mechanism by sequestration of al in the vacuole in the plant is occurring. in cells of the root apex at the primary site of al toxicity, only small vacuoles are present and according to silva et al. (2002), these small vacuoles accumulate significant amounts of al-p and al-si, in maize genotypes tolerant to aluminum. the vacuolar compartmentalization was accompanied by a reduction in the apoplast al and improved root elongation. however, in australian tolerant and susceptible perennial grasses, crawford et al. (1998) observed that most of the intracellular al was associated with apical cellular nuclei without evidence of accumulation of precipitates of al-p in the vacuole. despite the presence of barriers to al absorption, al sometimes enters the symplast, depending on the concentration of al and the cultivar. because of the strong affinity of aluminum for oxygen donor compounds such as inorganic phosphate, rna, dna, proteins, carboxylic acids, phospholipids, anthocyanins and other oxygen donor ligands, very low concentration of aluminum in the symplast is potentially toxic. therefore, internal mechanisms related to plant aluminum tolerance are: chelation of al in the cytoplasm, aluminum transport to the vacuole and aluminum complexes with proteins, which permit full or partial inactivation of toxic aluminum (taylor, 1989). conclusions the apex of the root is the primary site of toxicity and therefore the main effect of aluminum on plants is the inhibition of root growth and elongation. the aluminum binds to the cell wall, the plasma membrane, dna and other cellular components of the cytoplasm. plants differ in their ability to tolerate aluminum in acid soils and genetic and physiological mechanisms are not the same in all species. genetic control of tolerance can be very complex and involve many genes. the physiological mechanisms of tolerance are associated with: the apoplast and cec properties of the root cells, mucilage secretion of the root, composition and permeability of the plasma membrane, alkalization of the rhizosphere, concentration and flow of organic acid anion and compartmentalization of aluminum in the vacuole. the toxic effects of aluminum can be reduced by chelation processes, internal or external, of al with various cellular compounds such as organic acids, proteins and polysaccharides. however, there are still large discrepancies on the importance and value of these compounds to differential tolerance to aluminum. 76 agron. colomb. 30(1) 2012 literature cited arcos, l., l. narro, f. salazar, and c. caetano. 2007. efectos genéticos de la formación de calosa en ápices radicales de líneas de maíz resistente y susceptible a suelos ácidos. acta agron. 56(4), 157-164. barceló, c., m. vásquez, and b. gunsé. 1996. aluminium phytotoxicity. a challenge for plant scientists. fert. res. 43, 217-223. basu, u., a.g. good, t. aung, j.j. slaski, a. basu, k.g. briggs, and g.j. taylor. 1999. a 23 kd, aluminum-binding, root exudate polypeptide co-segregates with the aluminum-resistant phenotype in triticum aestivum. physiol. plant. 106, 53-61. basu, u., a.g. good, and g.j. taylor. 2001. transgenic brassica napus plants over-expressing a mitochondrial manganese superoxide dismutase cdna are resistant to al. plant cell environ. 24, 1269-1278. blamey, f. and m. breem. 1990. role of root cation exchange capacity in differential aluminium tolerance of lotus species. j. plant nutr. 13, 729-744. carver, f. and j. ownby. 1995. acid soil tolerance in wheat. adv. agron. 54, 117-173. crawford, a., a. marshall, and s. wilkens. 1998. localization of aluminium in root apex cells of two australian perennial grasses by x-ray microanalysis. aust. j. plant physiol. 25, 427-435. cuenca, g., r. herrera, and e. medina. 1990. aluminium tolerance in trees of the tropical cloud forest. plant soil 125, 169-175. de la fuente, m., v. ramirez, j.l. cabrera, and l. herrera. 1997. aluminum tolerance in transgenic plants by alteration of citrate synthesis. science 276(4518), 1566-1568. de la fuente m. and l. herrera. 1999. advances in understanding of aluminum toxicity and the development of aluminium-toleran transgenic plants. adv. agron. 66, 103-120. degenhardt, j., p. larsen, s. howell, and l. kochian. 1998. aluminum resistance in the arabidopsis mutant alr-104 is caused by an aluminium-induced increase in rhizosphere ph. plant physiol. 117, 19-27. delhaize, e., s. craig, c. beaton, r. bennet, v. jagadish, and p. randall. 1993. aluminum tolerance in wheat (triticum aestivum l.) i. uptake and distribution of aluminum in root apices. plant physiol. 103, 685-693. delhaize, e. and p. ryan. 1995. aluminium toxicity and tolerance in plants. plant physiol. 107, 315-321. delhaize, e., d. hebb, and p. ryan. 2001. expression of a pseudomonas aeruginosa citrate synthase gene in tobacco is not associated with either enhanced citrate accumulation or efflux. plant physiol. 125, 2059-2067. delhaize, e., p. ryan, d. hebb, y. yamamoto, t. sasaki, and h. matsumoto. 2004. engineering high-level aluminum tolerance in barley with the almt1 gene. proc. natl acad. sci. usa 101, 15249-15254. foy, c., r. chaney, and m. white. 1978. the physiology of metal toxicity in plants. annu. rev. plant physiol. 29(1), 511-566. hamilton, c.a., a.g. good, and g.j. taylor. 2001. induction of vacuolar atpase and mitochondrial atp synthase by aluminum in an aluminum-resistant cultivar of wheat. plant physiol. 125, 2068-2077. hammond, j., m. broadley, and p. white. 2004. genetic responses to phosphorus deficiency. ann. bot. 94, 323-332. henderson, m. and j. ownby. 1991. the role of root cap mucilage secretion in aluminium tolerance in wheat. curr. topics plant biochem. physiol. 10, 134-141. horst, w.j., a.k. puschel, and n. schmohl. 1997. induction of callose formation is a sensitive marker for genotypic aluminium sensitivity in maize. plant soil 192, 23-30. inostroza, c., b. soto, p. ulloa, f. aquea, and m. reyes. 2008. mecanismos de resistencia a la fítotoxicidad por aluminio (al3+) en cereales: bases fisiológicas, genéticas y moleculares. rev. cienc. suelo nutr. veg. 8(3), 57-71. kochian, l.v. 1995. cellular mechanisms of aluminium toxicity and resistance in plants. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 46, 237-260. ma, j.f., s. takeda, and z. yang. 2000. aluminium tolerance genes on the short arm of chromosome 3r are linked to organic acid release in triticale1. plant physiol. 122, 687-694. magalhaes, j.v., j. liu, c. guimarães, u. lana, p. alves, m. vera, y. wang, r. schaffert, o. hoekenga, m. piñeros, j. shaff, p. klein, i. carne, c. coelho, h. trick, and l. kochian. 2007. a gene in the multidrug and toxic compound extrusion (mate) family confers aluminum tolerance in sorghum. nature genet. 39, 156-1161. mejía, l. 1996. génesis y características de los oxisoles y suelos óxicos de los llanos orientales de colombia y su relación con la fertilidad. suelos ecuat. 26(1), 7-34. mejía, s., i. rao, h. ramírez, a. louw-gaume, a. gaume, and e. frossard. 2009. atributos morfológicos y fisiológicos de genotipos de brachiaria en un suelo con bajo fósforo disponible y alta saturación de aluminio. acta agron. 58(1), 1-8. miyasaka, s.c., j. buta, r. hotel, and c. foy. 1991. mechanism of aluminium tolerance in snapbean. root exudation of citric acid. plant physiol. 96, 737-743. mortvedt, j.j., p.m. giordano, and w.l. lindsay. 1983. micronutrientes en agricultura, agt editor, mexico df. moustakas, m., g. ouzounidou, and r. lannoye. 1993. rapid screening for aluminum tolerance in cereals by use the chlorophyll fluorescence test. plant breed. 3, 343-346. nian, h., z. yang, h. huang, x. yan, and m. hideaki. 2004. citrate secretion induced by aluminum stress may not be a key mechanism responsible for differential aluminum tolerance of some soybean genotypes. j. plant nutr. 27(11), 2047-2066. rangel, z. 1996. uptake of aluminium by plant cells. new phytol. 134, 389-406. ray, t.c., j. callow, and j. kennedy. 1988. composition of root mucilage polysaccharides from lepidium sativum. j. exp. bot. 39, 1249-1261. rincón, a. and g. ligarreto. 2008. fertilidad y extracción de nutrientes en la asociación maíz-pastos en suelos ácidos del piedemonte llanero de colombia. agron. colomb. 26(2), 322-331. roos, w. 2000. ion mapping in plant cells. methods and applications in signal transduction research. planta 210, 347-370. rout, g.r., s. samantaray, and p. das. 2001. aluminium toxicity in plants: a review. agronomie 21, 3–21. 77valencia r., and ligarreto m.: differential response of plants to aluminum. a review salazar, f., l. narro, and c. de león. 2003. híbridos de maíz tolerantes a suelos ácidos para los llanos orientales de colombia. fitot. colomb. 3(2), 95-102. sasaki, m., y. yamamoto, j. ma, and h. matsumoto. 1997. early events iduced by aluminium stress in elongation cells of wheat root. soil sci. plant nutr. 43, 1009-1014. silva, i.r., t. smyth, h. barros, and r. novais. 2002. physiological aspects of aluminum toxicity and tolerance in plants. tópicos ci. solo 2, 277-335. taylor, g. 1989. the physiology of aluminum phytotoxicity. pp. 123-163. in: siguel, h. (ed.). metal ions in biological systems. marcel dekker, new york, ny. taylor, g.j., j. macdonald-stephens, d. hunter, p. bertsh, d. elmore, z. rengel, and r. reid. 2000. direct measurement of aluminium uptake and distribution in single cell of chara coralline. plant physiol. 127, 1836-1844. valencia, r., m. gómez, and t. bueno. 1999. efficiency of two rapid screening methods for aluminum tolerance in soybean (glycine max (l) merril) genotypes. pp. 22-25. in: reddy, b.vs., h. ceballos, and r. ortíz (eds.). 2000. a research and network strategy for sustainable sorghum and pearl millet production systems for latin america. icrisat, villavicencio, colombia. valencia, r. 2002a. enfoque sistémico de la investigación para el desarrollo agropecuario sostenible de la altillanura colombiana. 2002. rev. achagua 6(8), 7-16. valencia, r. 2002b. método de selección rápida de genotipos de maíz (zea mays l.), tolerantes a aluminio. fitotec. colomb. 2(1), 35-46. valencia, r. and d. leal. 2004. genetic alternatives form production system in the acid-soil savannas of the colombian orinoquia. pp. 127-140. in: guimaraes, e.p., j.i. sanz, i.m rao, m.c. amézquita, and e. amézquita (eds.). agropastoral system for the tropical savannas of latin america. embrapa; ciat, cali, colombia. valencia, r. and g. ligarreto m. 2010a. mejoramiento genetico de la soya (glycine max [l.] merril) para su cultivo en la altillanura colombiana: una vision conceptual prospectiva. agron. colomb. 28(2), 155-163. valencia, r. and g. ligarreto m. 2010b. análisis de la interacción soya-cepa (bradyrhizobium japonicum) x ambiente, en oxisoles de la orinoquia colombiana. agron. colomb. 28(3), 361-371. vera, r. 2000. investigación en sistemas agropastoriles: antecedentes y estrategias. pp. 1-6. in: guimaraes, e.p., j.i. sanz, i.m rao, m.c. amézquita, and e. amézquita (eds.). agropastoral system for the tropical savannas of latin america. embrapa; ciat, cali, colombia. yamamoto, k., s. rikiishi, y. chang, k. ono, m. kasai, and h. matsumoto. 1994. quantitative estimation of aluminium toxicity in cultured tobacco cells: correlation between aluminium uptake and growth inhibition. plant cell physiol. 35(4), 575-583. wagatsuma, t., m. kaneko, and y. hayasaka. 1987. destruction process of plant root cells by aluminum soils. sci. plant nutr. 33(2), 161-175. wang, j.p., h. raman, g. zhang, n. mendha, and m. zhou. 2006. aluminium tolerance in barley (hordeum vulgare l.): physiological mechanisms, genetics and screening methods. j. zhejiang univ. sci. b 10, 769-787. watanabe, t., m. osaki, h. yano, and i. rao. 2006. internal mechanisms of plant adaptation to aluminum toxicity and phosphorus starvation in three tropical forages. j. plant nut. 29, 1243-1255. effect of organic fertilization on yield and quality of rosemary (rosmarinus officinalis l.) essential oil received for publication: 7 march, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.63155 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jacaceresz@unal.edu.co agronomía colombiana 35(2), 232-237, 2017 effect of organic fertilization on yield and quality of rosemary (rosmarinus officinalis l.) essential oil efecto de la fertilización orgánica sobre rendimiento y calidad del aceite esencial de romero (rosmarinus officinalis l.) jeimmy alexandra cáceres1, jairo leonardo cuervo a.1, and javier leonardo rodríguez c.1 abstract resumen rosemary production (rosmarinus officinalis l.) in colombia is destined mainly for international markets (2.898 t in 2006), although the national demand is low, this is a promising crop in some areas of the country, having potential to enhance producers life quality through the implementation of sustainable crops allowing the decrease of non-beneficial conditions in agriculture labors. studying the response to the application of biofertilizers as an alternative to implement rosemary organic crops has become an important tool for the integrated crop management. in this research three commercial biofertilizer applied to the soil were evaluated (azotobacter chroococcum, pseudomonas f luorescens, humic and fulvic acids) facing a control treatment, significant differences were found regarding the number of stems growth per plant, however variables as oil extract volume and plant height did not present significant differences when compared with control treatment. la producción de romero (rosmarinus officinalis l.) en colombia está destinada principalmente a la exportación (2.898 t para el 2006) pues la demanda a nivel nacional es baja, sin embargo este es un cultivo promisorio en ciertas zonas del país, siendo potencial para algunos productores debido al mejoramiento de la calidad de vida a través de la implementación de cultivos sostenibles que permitan disminuir la nocividad de las labores agrícolas. es así que conocer la respuesta de esta especie frente a la aplicación de biofertilizantes como alternativa para implementar cultivos de romero orgánicos se convierte en una herramienta base para el manejo integrado del cultivo. en esta investigación se evaluaron tres productos biofertilizantes comerciales aplicados al suelo (a. chroococcum, p. f luorescens, ácidos húmicos y fúlvicos) frente a un testigo, se encontraron diferencias significativas en el número de tallos generados por las plantas, sin embargo variables como el volumen de aceite esencial extraído y la altura de la planta no presentaron diferencias significativas con respecto al testigo. key words: biofertilizer, pgpr bacteria, nutrient solubilisation. palabras clave: biofertilzantes, bacterias pgpr, solubilización de nutrientes the total volume produced (madr et al., 2009). actually, the commercial and academic interest on rosemary (r. officinalis l.) oil, lays on its antioxidant and liposoluble capacity, cosmetic and pharmaceutic use, and food industry potential (peng et al, 2005; commission regulation (eu), 2011; yang et al., 2016). by the above, the investigation in this species has increased, with the objective of know more about the agronomic requirements to improve the yield in this crop. otherwise, it has been state that the production of secondary metabolites is highly related to genetic and environmental conditions, been affected by several abiotic factors as types of soil, water availability, nutrients solubility, light, uv radiation, among others (hamilton et al., 2001; ormeño et al., 2008; pavarini et al., 2012; nogués et al., 2015). introduction rosemary (rosmarinus officinalis l.) is a species member of the lamiaceae family, is a woody herb (avila et al., 2011) cultivated mainly for essential oil production; in colombia the commercialization of this product is performed through exporting trade, this activity had a growth of 6.5% between 2000 and 2006 (conpes, 2008) due to the low internal demand of aromatic herbs either the lack of fresh consume or essential oil production, about 5 t per year (barrientos et al., 2012). aromatic crop area (basil, thyme, rosemary, chives, oregano, mint, tarragon, marjoram, sage, calendula, chamomile, peppermint) in colombia was about 1200 ha by 2008 and it had a production of 72.8 t year-1, being cundinamarca department the most productive department with 62.8% of http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.63155 mailto:%20jacaceresz%40unal.edu.co?subject= 233cáceres, cuervo a., and rodríguez c.: effect of organic fertilization on yield and quality of rosemary (rosmarinus officinalis l.) essential oil actually, new alternatives for agriculture fertilization has been developed and researched, leading to the use of bio-stimulants with several benefits, among which are, tolerance to stress caused by biotic and abiotic factors, easy nutrient assimilation, efficient water use. the substance correspond to microorganisms, humic acids, fulvic acids, hydrolyzed proteins, amino acids and algae (calvo et al., 2014); the application of these substances has been converted into an important strategy for agriculture sustainability, since its properly use allow the combination of either pesticides and/or fertilizers of chemical synthesis without decreasing the crops yield (cordovilla et al., 1999; aseri et al., 2008; ambrosini et al., 2015). associated rhizosphere microorganisms play an important role over soil biodiversity, since they can inf luence positively the plants growth due to the provision of nutrients, antibiotics and phytohormones around the roots (vrieze, 2015). actually associated rhizosphere microorganisms are used frequently to solubilize compounds, to enhance element fixation, to promote growth through secondary metabolites or phytohormones induction, and to induce systematic resistance in plants of interest (aseriet al., 2008). this activity is a product of microbial decomposition, humic substances (humic and fulvic acids) (asli y neumann, 2010) wich play an important role in soil, through nutrient availability, soil/atmosphere oxygen and carbon interchange and toxic chemical transport and transformation (piccolo and spiteller, 2003). humic acids present in soils affect plant physiology and the composition and function of rhizosphere microorganism (varnini and pinton, 2001), additionally these substances comprise more than 60% of organic matter of the soil and are the lead component of organic fertilizers with a high nutrient content (stevenson, 1994). however it cannot be recommended as the only source of nutrients, as the plant response to these substances is associated to interactions between membrane transportations responsible of nutrient absorption from humic and fulvic acids (canellas et al., 2015). bacteria inoculation can generate a plant growth increase, germination percentage increase, benefic response to external stress factors and protection of plant diseases (lugtenberf et al., 2002). the most used fungi and bacteria as bio-stimulants are glomus (mycorrhizae), azotobacter, pseudomonas, bacillus, azospirrilum (wu et al., 2005; egamberdiyeva, 2007; aseri et al., 2008; cappellari et al., 2013). azotobacter, is a genus of aerobic bacteria which fixate atmosphere nitrogen (kizilkaya, 2008), decreasing the nitrogen loss by natural biochemical process and increasing its availability to the crop, several species of this genus are reported to be employed as biofertilizers, been the most recognized a. chroococcum, as being a plant growth promoting rhizobacteria (pgpr) through phytohormone production like auxins and gibberellins, it is recognized by its relations with other microorganisms like mycorrhizal fungi (kilam et al., 2015). other commonly used bacteria is pseudomonas f luorescenses, species reported as growth promotor, responsible for iron consumption increase and plant growth stimulator under drought conditions (sharma et al., 2013; calvo et al., 2014; gopalakrishnan et al., 2015). the objective of this research was evaluate the effect of solubilizing bacteria and humic substances on rosemary (rosmarinus officinalis l.) essential oil yield and production, with the end of stablish the best option of organic fertilization to rosemary production in guasca cundinamarca municipality. materials and methods cultivar of rosemary (rosmarinus officinalis l.) plants known as israeli were used as vegetal material , at the beginning of the experimental period plants with one year after seeding and seetled with drip irrigation tape system were employed. this assay was located in guasca-cundinamarca municipality (4°51’57.624’’ n and 73°52’9.919’’ w) at an altitude of 2,962 m a.s.l. average temperature of 20.9°c and relative humidity of 83% (ideam, 2016), the research was carried out in an area of 500 m2 and the soil was clasified to the taxonomic subgroup typic dystrudepts (igac, 2000). a completely randomized design (crd) was followed with four treatments and 6 repetitions, the experimental units correspond to a single plant. the four treatments correspond to: t0, organic soil conditioner (total n: 1%; p2o5: 1%; k2o: 1.5%; cao: 3%; mgo: 1.3%; c/n 11%; ph 8; ce: 5 ds m-1; cic: 70 meq/100 g); t1, organic soil conditioner + azotobacter chroococcum (7 × 105 cfu); t2; organic soil conditioner + pseudomonas f luorescens (9 × 105 cfu); t3, organic soil conditioner + humic and fulvic acids (1%). organic soil conditioner was applied in crown shape at the base of the plant accordingly to the fertilization used previously in the allotment, the treatments were applied four times every two weeks, using drench application with bug 234 agron. colomb. 35(2) 2017 bomb leading the spear directly to the plant root, seeking homogeneity in the application. data were taken 15, 30, 45, 60, 81 and 94 d after beginning the treatment application, considering variables like height (measured with a measuring tape ±1 cm) and stem number per plant, at 94 d after treatment application a 20-25 cm stem cuttings harvest was realized, to extract essential oils and evaluate the effect of treatments, for the steam distillation method, 266 g of r. officinalis l. fresh vegetal material was used, making the distillation during 120 min after obtaining the first distillate drop (cassel et al., 2009; yahya and mohd, 2013), after the oil extraction procedure the sample was retired with a pasteur pipette and left to decant during 2 d to eliminate the hydrolates of the sample and finally it was weighted with a denver scale (±0.1 mg), accomplishing percentages of oil yielding, finally, humidity data were taken founding vegetal material humidity of t0, 52.15%; t1, 53.834%; t2, 50.829%; t3, 52.494%. data analysis were analyzed with the statistical software sas 9.1.6, to ensure data normality and homogeneity and finally we use the tukey’s range test to conclude significant differences. results and discussion in general aromatic herbs have culinary, medicine, cosmetic and decorative uses, they are used in fresh, dehydrated and in some cases its essential oil is extracted (cardona and barrientos, 2011), for all those uses the aerial component of the plant (leafs) are very important. this is why during crop lifespan, management focused to reach plant vigor, aiming to achieve the most number of new branches for the next harvest. it was observed that plants presented a positive response to treatments 1, 2 and 23. the height of the plants was evaluated during the sampling observing significant differences only 60 d after treatment was applied, being the application of a. chroococcum the one that presented the best response with respect the other treatments (fig. 1.), however, there were not contrasting differences with control test. maheshwari et al. (2012) in researches conducted with sesamum indicum l., showed how the applications of a. chroococcum present results comparable with chemical synthesis substances fertilization, in parameters like, protein content and the essential oil yield and content. however abdel et al. (2014) reports how microbial colonization by a. chroococcum is significantly affected by factors like nitrogenous fertilization, plant growth state and soil moisture content, among others. for p. f lourescens it is reported how its application increases the roots elongation and the aerial component of canola, lettuce and tomato (hall et al., 1996; dadrasan et al., 2015), however the results of this research allow to conclude that for the r. officinalis var. israeli species at this agroclimatic and edaphic conditions, the treatments did not contribute to increase the plant height. referring the number of stems, the evaluation of plant branching as consequence of hormone production for a. chroococcum and p. fluorescens and how it affects the number of branchesis recorded in table 1, 30 d after treatment apply the effects of the applications can be observable, at the end of the experimental cycle the treatment with humic figure 1. stem height of r. officinalis after application of biofertilizers. means with different letters indicate significant difference according to tukey test (p≤0.05). a a a ab a a a a a a a a a a a b a a a a a b a a 15 30 45 60 81 94 days after treatment application st em h ei gh t (c m ) 0 10 20 30 40 50 60 70 t0 a. chroococcum p. fluorescens humic and fulvic acids 235cáceres, cuervo a., and rodríguez c.: effect of organic fertilization on yield and quality of rosemary (rosmarinus officinalis l.) essential oil and fulvic present an increment in the number of stems per plant of 55.5 % compared to control. this response can be related with the effects that humic and fulvic acids in the soil, on characteristics as nutrient bioavailability (principally phosphorus) and microbial population (delgado et al., 2002; canellas et al., 2015). puglisi et al. (2008) report an increase on the exudate productions through plant roots, as a consequence of substances application including humic and fulvic acids and the use of soil conditioner as compost, increasing the activity of some beneficial microorganism present naturally in cultivated soil. also it have been reported that an application effect of this substances is the production of phytohormones which promotes the growing (smolen et al., 2014), all this due to the capacity of this substances to generate soil aggregates, proteins, carbohydrates, aliphatic biopolymers and lignin content, thus favoring the microbial activity, improving soil structure and the development of several beneficial microorganism (calvo et al., 2014). chemical analysis conducted on rosemary plants show the presences of terpens and terpenoids, including components as camphor, 1,8-cineole, α-pinene, camphene, α-terpineol and borneol, with an average density of 0.877 g cm-3 (attisantos et al., 2005; moncada et al., 2016), secondary metabolites production in plants occur principally through the shikimate pathway (narwal and sampietro, 2009); the biosynthesis of terpenes occur through two pathways, mevalonate pathway and the non-mevalonate pathway also called the mep/doxp pathway (zuzarte and salgueiro, 2015), having as precursors compounds like isopentenyl pyrophosphate (ipp) and dimethylallyl pyrophosphate (dmapp), these compounds are originated from metabolic pathways in the plant that occurred in cell organelles as chloroplast, cytoplasm and mitochondria. however this results (tab. 2) doń t show the effect of treatments on the production of rosemary oil. table 2. production of essential oil of r. officinalis l. after application of biofertilizers. treatment volume (ml) weight (g) density (g ml-1) t0 1.00 a 0.98 a 1.04 a a. chroococcum 1.07 a 0.94 a 0.90 a p. fluorescens 0.70 a 0.75 a 1.17 a humic and fulvicacids 0.60 a 0.58 a 0.98 a means with different letters indicate significant difference (p≤0.05), according to tukey test. it is how the photosynthesis and nutrient efficiency absorption by plants are the first characteristic to accomplish an adequate working of the other metabolic pathways, where the availability and movement of the elements can activate and increase yield. conclusions the application of humic and fulvic acids did not show a positive effect in the increase of the height of the plants, however, we observed an increase of rosemary yield, due to the increase in the number of stems per plant, additionally changes were not observed regarding physical characteristics of the essential oil related to the fertilization treatments used conventionally, for which it is considered useful for the production of this aromatic plant. the health of the soil and the fertility base, depends of the food web in which the bacteria, micro-fauna (nematodes and protozoa) and earthworms plays a major role in the nutrient cycle (warldeet al., 2004), it is why the application of biofertilizers isn’t enough to a sustainable management of aromatic crops, it’s necessary the implementation of integral management plans that allow gradually reactivate such food web and allows the fertility and health of the soil. literature cited ávila, r., a. navarro, o. vera, r. davila, n. melgoza, and r. meza. 2011. romero (rosmarinus officinalis l.) un revisión de sus usos no culinarios. rev. cienc. mar. 43, 23-36. table 1. stem number of r. officinalis l. after application of biofertilizers. days after treatment application 15 30 45 60 81 94 t0 6 a 6 c 7 b 9 b 9 b 10 c a. chroococcum 7 a 7 bc 9 b 10 b 11 ab 12 bc p. fluorescens 8 a 8 ab 10 ab 11 ab 12 ab 13 ab humic and fulvicacids 8 a 10 ab 12 ab 14 a 14 a 15 a means with different letters indicate significant difference according to tukey test (p≤0.05). 236 agron. colomb. 35(2) 2017 abdel, s., w. eweda, m. girgis, and b. abdel. 2014. improving the productivity and quality of black cumin (nigella sativa) by using azotobacter as n2 biofertilizer. ann. agric. sci. 59(1), 95-108. doi: 10.1016/j.aoas.2014.06.014 ambrosini, a., r. de souza, and l. passaglia, l. 2015. ecological role of bacterial inoculants and their potential impact on soil microbial diversity. plant soil 400(1-2), 193-207 doi: 10.1007/ s11104-015-2727-7 aseri, g., n. jain, j. panwar, a. rao, and p. meghwal. 2008. biofertilizers improve plant growth, fruit yield, nutrition, metabolism and rhizosphere enzyme activities of pomegranate (punicagranatum l.) in indian thar desert. sci. hortic. 117(2), 130-135. doi: 10.1016/j.scienta.2008.03.014 asli, s. and p. neumann. 2010. rhizosphere humic acid interacts with root cell walls to reduce hydraulic conductivity and plant development. plant soil 336(1-2), 313-322. doi: 10.1007/ s11104-010-0483-2 atti-santos, a., m. rossato, g. fernandes, l. duarte, j. ciro, m. pansera, f. agostini, l. atti, and p. moyna. 2005. physicochemical evaluation of rosmatinus officinalis l. essential oils. braz. arch. biol. technol. 48(6), 1035-1039. doi: 10.1590/ s1516-89132005000800020 barrientos, j., m. reina, and m. chacón. 2012. potencial económico de cuatro especies aromáticas promisorias para producir aceites esenciales en colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 6(2), 225-237. doi: 10.17584/rcch.2012v6i2.1979 canellas, l., f. olivares, n. aguiar, d. jones, a. nebbioso, p. mazzei, and a. piccolo. 2015. review: humic and fulvic acids as biostimulants in horticulture. sci. hortic. 196, 15-27. doi: 10.1016/j.scienta.2015.09.013 cassel, e., r. vargas, n. martinez, d. lorenzo, and e. dellacassa. 2009. steam distillation modeling for essential oil extraction process. ind. crops prod. 29, 171-176. doi: 10.1016/j. indcrop.2008.04.017 calvo, p., l. nelson, and j. kloepper. 2014. agricultural uses of plant biostimulants. plant soil 383(1-2), 3-41. doi: 10.1007/ s11104-014-2131-8 caperalli, l., m. santoro, f. nievas, w. giordano, and e. banchio. 2013. increase of secondary metabolite content in marigold by inoculation with plant growth-promoting rhizobactera. appl. soil ecol. 70, 16-22. doi: 10.1016/j.apsoil.2013.04.001 commision regulation eu. 2011. no. 1130 of 11 november 2011. brussels, belgium. conpes. 2008. política nacional fitosanitaria y de inocuidad para las cadenas de frutas y de otros vegetales. retrieved from: https:// www.minambiente.gov.co/images/normativa/conpes/2008/ conpes_3514_2008.pdf; consulted: june, 2017. abdel, s., w. eweda, m. girgis, and b. abdel. 2014. improving the productivity and quality of black cumin (nigella sativa) by using azotobacter as n2 biofertilizer. ann. agric. sci. 59(1), 95-108. doi: 10.1016/j.aoas.2014.06.014 dadrasan, m., m. chaichi, a. pourbabaee, d. yazdani, and r. keshavarsz-afshar. 2015. deficit irrigation and biological fertilizer influence on yield and trigonelline production of fenugreek. ind. crops prod. 77, 156-162. doi: 10.1016/j. indcrop.2015.08.040 delgado, a., a. madrid, s. kassem, l. andreu, and m. campillo. 2002. phosphorus fertilizer recovery from calcareous soils amended with humic and fulvic acids. plant soil 245(2), 277286. doi: 10.1023/a:1020445710584 egamberdiyeva, d. 2007. the effect of plant growth promoting bacteria on growth and nutrient uptake of maize in two different soils. appl. soil ecol. 36(2-3), 184-189. doi: 10.1016/j. apsoil.2007.02.005 gopalakrshnan, s., a. sathya, r. vijayabharathi, r. varshney, c. gowda, and l. krishnamurthy. 2015. plant growth promoting rhizobia: challenges and opportunities. biotech. 5(4), 355-377. doi: 10.1007/s13205-014-0241-x hall, j., d. pierson, s. ghosh, and b. glick. 1996. root elongation in various agronomic crops by the plant growth promoting rhizobacteriapseudomonas putida gr12-2. isr. j. plant sci. 44, 37-42. doi: 10.1080/07929978.1996.10676631 hamilton, j., a. zangerl, e. delucia, and m. berenbaum. 2001. the carbon nutrient balance hypothesis: its rise and fall. ecol. lett. 4(1), 86-95. doi: 10.1046/j.1461-0248.2001.00192.x ideam. 2016. datos históricos climáticos estación climatológica completa 2120570 guasca. instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales de colombia, bogota, colombia. igac. 2000. estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento de cundinamarca. instituto geográfico agustin codazzi, subdirección de agrología, bogota, colombia. kilam, d., m. saifi, m. abdin, a. agnihotri, and a. varma. 2015. combined effects of piriformospora indica and azotobacter chroococcum enhance plant growth, antioxidant potential and steviol glycoside content in stevia rebaudiana. symbiosis 66(3), 149-156. doi: 10.1007/s13199-015-0347-x kizilkaya, r. 2008. yield response and nitrogen concentrations of spring wheat (triticumaestivum) inoculated with azotobacter chroococcum. ecol. eng. 33(2), 150-156. doi: 10.1016/j. ecoleng.2008.02.011 maheshwari, d., r. dubey, a. aeron, b. kumar, s. kumar, s. tewari, and n. kumar. 2012. integrated approach for disease management and growth enhancement of sesamumindicum l. utilizing azotobacter chroococcum tra2 and chemical fertilizer. j. micro. biotech. 28(10), 3015-3024. doi: 10.1007/ s11274-012-1112-4 madr. 2009. agenda prospectiva de investigación y desarrollo tecnológico para la cadena productiva de plantas aromáticas, medicinales, condimentarías y afines con énfasis en ingredientes naturales para la industria cosmética en colombia. ministerio de agricultura y desarrollo rural, universidad nacional de colombia, cámara de comercio de bogota. bogota, colombia. moncada, j., j. tamayo, and c. cardona. 2016. techno-economic and environmental assessment of essential oil extraction from oregano (origanum vulgare) and rosemary (rosmarinus officinalis) in colombia. j. cleaner prod. 112(1), 172-181. doi: 10.1016/j.jclepro.2015.09.067 narwal, s. and d. sampietro. 2009. allelopathy and allelochemicals. pp. 3-5. in: sampietro, d.a., c.a.n. catalan, m.a. vattuone, and s.s. narwal (eds.). isolation, identification and characterización of allelochemicals / natural products. science publishers. doi: 10.1201/b10195-3 https://doi.org/10.1016/j.aoas.2014.06.014 https://doi.org/10.1007/s11104-015-2727-7 https://doi.org/10.1007/s11104-015-2727-7 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2008.03.014 https://doi.org/10.1007/s11104-010-0483-2 https://doi.org/10.1007/s11104-010-0483-2 https://doi.org/10.1590/s1516-89132005000800020 https://doi.org/10.1590/s1516-89132005000800020 https://doi.org/10.17584/rcch.2012v6i2.1979 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.013 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2008.04.017 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2008.04.017 https://doi.org/10.1007/s11104-014-2131-8 https://doi.org/10.1007/s11104-014-2131-8 https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2013.04.001 https://www.minambiente.gov.co/images/normativa/conpes/2008/conpes_3514_2008.pdf https://www.minambiente.gov.co/images/normativa/conpes/2008/conpes_3514_2008.pdf https://www.minambiente.gov.co/images/normativa/conpes/2008/conpes_3514_2008.pdf https://doi.org/10.1016/j.aoas.2014.06.014 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2015.08.040 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2015.08.040 https://doi.org/10.1023/a:1020445710584 https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2007.02.005 https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2007.02.005 https://doi.org/10.1007/s13205-014-0241-x https://doi.org/10.1080/07929978.1996.10676631 https://doi.org/10.1046/j.1461-0248.2001.00192.x https://doi.org/10.1007/s13199-015-0347-x https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2008.02.011 https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2008.02.011 https://doi.org/10.1007/s11274-012-1112-4 https://doi.org/10.1007/s11274-012-1112-4 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.09.067 https://doi.org/10.1201/b10195-3 237cáceres, cuervo a., and rodríguez c.: effect of organic fertilization on yield and quality of rosemary (rosmarinus officinalis l.) essential oil nogués, i., v. muzzini, f. loreto, and m. bustamante. 2015. drought and soil amendment effects on monoterpene emission in rosemary plants. sci. total environ. 538, 768-778. doi: 10.1016/j. scitotenv.2015.08.080 ormeño, e., v. baldy, c. ballini, and c. fernandez. 2008. production and diversity of volatile terpenes from plants on calcareous and siliceous soils: effect of soil nutrients. j. chem. eco. 34, 1219-1229. doi: 10.1007/s10886-008-9515-2 pavarini, d., s. pavarini, m. niehues, and n. lopes. 2012. exogenous inf luences on plant secondary metabolite levels. animal feed sci. technol. 176(1-4), 5-16. doi: 10.1016/j. anifeedsci.2012.07.002 peng, y., j. yuan, f. liu, and j. ye. 2005. determination of active components in rosemary by capillary electrophoresis with electrochemical detection. j. pharm. biomed. anal. 39(3-4), 431-437. doi: 10.1016/j.jpba.2005.03.033 piccolo, a. and m. spiteller. 2003. electrospray ionization mass spectrometry of terrestrial humic substances and their size fractions. anal. bioanal. chem. 377(6), 1047-1059. doi: 10.1007/ s00216-003-2186-5 puglisi, e., g. fragoulis, a. del re, r. spaccini, a. piccolo, g. gigliotti, d. said, and m. trevisan. 2008. carbon deposition in soil rhizosphere following amenments with compost and its soluble fractions, as evaluated by combined soil-plant rhizobox and reporter gene systems. chemosphere 73(8), 1292-1299. doi: 10.1016/j.chemosphere.2008.07.008 smolen, s., i. ledwozy, and w. sady. 2016. the role of exogenous humic and fulvic acids in iodine biofortification in spinach (spinacia oleracea l.). plant soil 402(1-2), 129-143. doi: 10.1007/ s11104-015-2785-x sharma, s., g. lyons, c. mcroberts, d. mccall, e. carmichael, f. andrews, r. swan, r. mccormack, and r. mellon. 2012. biostimulant activity of brown seaweed species from strangford lough: compositional analyses of polysaccharides and bioassay of extracts using mung bean (vigno mungo l.) and pakchoi (brassica rapachinensis l.). j. appl. phycol. 24(5), 1081-1091. doi: 10.1007/s10811-011-9737-5 yang, y., x. song, x. sui, b. qi, z. wang, y. li, and l. jiang. 2016. rosemary extract can be used as a synthetic antioxidant to improve vegetable oil oxidative stability. ind. crop prod. 80, 141-147. doi: 10.1016/j.indcrop.2015.11.044 valadabadi, s. and h. farahani. 2011. investigation of biofertilizers inf luence on quantity and quality characteristics in nigella sativa l. j. hort. for. 3(3), 88-92. varanini, z. and r. pinton. 2001. direct versus indirect effects of soil humic substances on plant growth and nutrition. pp. 3-41 in: calvo, p., l. nelson, and j. kloepper (eds.). agricultural uses of plant biostimulants. marcel dekker, new york, usa. vrieze, j. 2015. the littlest farmhands. sci. 349(6249), 680-683. doi: 10.1126/science.349.6249.680 wardle, d., r. bardgett, j. klironomos, h. setälä, w. van der putten, and d. wall. 2004. ecological linkages between aboveground and belowground biota. sci. 304(5677), 1629-1633. doi: 10.1126/science.1094875 wu, s., z. cao, z. li, k. cheung, and m. wong. 2005. effects of biofertilizer containing n-fixer, p and k solubilizers and am fungi on maize growth: a greenhouse trial. geoderma 125(1-2), 155-166. doi: 10.1016/j.geoderma.2004.07.003 yahya, a. and r. mohd. 2013. inf luence of simple preparation and extraction time on chemical composition of steam distillation derived patchouli oil. procedia eng. 53, 1-6. doi: 10.1016/j. proeng.2013.02.001 zuzarte, m. and l. salgueiro. 2015. essential oils chemistry. pp. 1961. in: de sousa, d. (ed.). bioactive essential oils and cancer. springer. doi: 10.1007/978-3-319-19144-7_2 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.08.080 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.08.080 https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2012.07.002 https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2012.07.002 https://doi.org/10.1016/j.jpba.2005.03.033 https://doi.org/10.1007/s00216-003-2186-5 https://doi.org/10.1007/s00216-003-2186-5 https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2008.07.008 https://doi.org/10.1007/s11104-015-2785-x https://doi.org/10.1007/s11104-015-2785-x https://doi.org/10.1007/s10811-011-9737-5 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2015.11.044 https://doi.org/10.1126/science.349.6249.680 https://doi.org/10.1126/science.1094875 https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.07.003 https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.02.001 https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.02.001 https://doi.org/10.1007/978-3-319-19144-7_2 received for publication: 18 october, 2013. accepted for publication: 1 november, 2013. 1 master of museology, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 grupo sistemática de insectos agronomía (sia), museo entomológico universidad nacional agronomía bogotá (unab). faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). fjsernac@unal.edu.co. 3 department of biological sciences, the university of texas at el paso. el paso (tx, usa). agronomía colombiana 31(3), 324-342, 2013 a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country lista de las hormigas (hymenoptera: formicidae) del departamento de antioquia, colombia, y nuevos registros para el país erika valentina vergara-navarro1, 2 and francisco serna2, 3 abstract resumen antioquia is a state (department) of colombia, located in the northwestern andes of south america. geologically, the northwestern region of the western range in antioquia and chocó includes the fault resulting from the connection between the isthmus of panamá and south america. the occidental and central cordilleras in colombia are characterized by a number of reliefs, valleys and water basins, containing historical biological refuges and endemisms. in this study, we present the first species-level checklist of the 255 species (in 64 genera and 14 subfamilies) of ants currently known in antioquia. one hundred and fifty-two (152) species had previously been registered for the state in different publications. here, 103 additional species are recognized. most of these species are distributed in other bioregions of the country as well. forty-six percent are present in the amazon province and 36% in the colombian orinoco river basin. less than 3% are found in the arid lands of the colombian caribbean area, guyana, and the colombian pacific province, plus the caribbean islands. sixty-three percent of the species are shared with costa rica. our checklist constitutes the largest roster of ants at the species level for a state in colombia to date and constitutes the beginning of the assessment of ant diversity in antioquia. many more field trips are necessary to gain a better understanding of the ant composition of this state. the following 13 species are new to the records for colombia: azteca diabolica, camponotus amoris, c. eurynotus, c. pachylepis, c. propinquus, c. tonduzi, cerapachys toltecus, cylindromyrmex whymperi, myrmicocrypta urichi, pheidole angulifera, pseudomyrmex lisus, solenopsis subterranea and trachymyrmex zeteki. antioquia es un departamento de colombia localizado en los andes más noroccidentales de suramérica. geológicamente, la región noroccidental de la cordillera occidental en antioquia y chocó contiene la falla resultante de la unión entre el istmo de panamá y sudamérica. las cordilleras occidental y central de colombia se caracterizan por presentar una cantidad importante de relieves, valles y cuencas hidrográficas compuestas por refugios biológicos históricos y endemismos. en este estudio se presenta la primera lista de las 255 especies (64 géneros, 14 subfamilias) de hormigas hasta ahora conocidas para antioquia. ciento cincuenta y dos (152) especies están previamente registradas en diferentes publicaciones. aquí se reconocen otras 103 especies. la mayoría de las especies están también distribuidas en otras biorregiones del país. cuarenta y seis por ciento de las especies también se presentan en la provincia del amazonas, y 36% también en la orinoquía. menos del 3% son compartidas con las tierras áridas del caribe colombiano, provincia de la guyana y las islas colombianas del pacífico y el caribe. sesenta y tres porciento de las especies se comparten con costa rica. esta lista constituye el mayor registro de hormigas al nivel de especie para un departamento de colombia; aun así, éste es el inicio de la estimación de la diversidad de especies de hormigas de antioquia. muchos más trabajos de campo son necesarios para alcanzar un mejor entendimiento de la composición de la mirmecofauna de este departamento. las siguientes 13 especies son nuevos registros para colombia: azteca diabolica, camponotus amoris, c. eurynotus, c. pachylepis, c. propinquus, c. tonduzi, cerapachys toltecus, cylindromyrmex whymperi, myrmicocrypta urichi, pheidole angulifera, pseudomyrmex lisus, solenopsis subterranea and trachymyrmex zeteki. key words: taxonomy, composition, biodiversity, biogeography. palabras clave: ta xonomía, composición, biodiversidad, biogeografía. crop protection introduction the recognition of species is a primary necessity in biology. studies and programs in developmental, conservation and applied biology require taxonomy as a scientific foundation. species possess unique biological characteristics with regards to distribution, ecology, and behavior. ecological conclusions are partial or distorted if taxonomic information is incomplete (prance, 1986; vélez, 1990). 325vergara-navarro and serna: a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country out of the 21 worldwide ant subfamilies, 15 are recognized as being from the neotropics, including agroecomyrmecinae, amblyoponinae, paraponerinae, ponerinae, proceratiinae, cerapachyinae, ecitoninae, leptanilloidinae, pseudomyrmecinae, dolichoderinae, ectatomminae, heteroponerinae, formicinae, martialinae, and myrmicinae (bolton, 2003; ward 2007). within these subfamilies, 123 genera and 3,100 species are recognized as belonging to the neotropics (fernández and sendoya, 2004). colombia contains 14 subfamilies, 99 genera, and 806 species of ants (fernández et al., 1996a, 1996b; fernández and baena, 1997; palacio, 1997; brandão et al., 1999; fernández and palacio, 1999; ward, 1999; fernández, 2000, 2001, 2002a, 2002b, 2004a, 2004b; longino and snelling, 2002; serna, 2002; arias-penna, 2003, 2006, 2007; wilson, 2003; zabala et al., 2003, 2006; lapolla, 2004; feitosa and brandão, 2008; guerrero and olivero, 2007; lattke et al., 2007a,b; longino, 2007; mackay et al., 2007; sossa-calvo and longino 2007; vergara-navarro et al., 2007; wild, 2007; fernández and guerrero, 2008; guerrero and fernández, 2008; fernández and wilson, 2008; galvis and fernández, 2009; guerrero, 2009; guerrero et al., 2010; guerrero and sanabria, 2011). the first ant checklist for colombia was published by fernández et al. (1996b). for a particular state, chacón de ulloa et al. (1996) produced a list of 94 ant species for valle del cauca, another colombian state south of antioquia. antioquia is a state (department) of colombia, located in the northwestern andean region of the country, in the northwestern andes of south america (fig. 1). antioquia is part of the colombian andean block, where tectonic forces are released as a result of the collision of the nazca, caribbean, and south america plates. a subduction zone between the nazca and south america plates formed the western range (toro-villegas, 2006; igac, 2007). the northwestern region of the western range in the states of antioquia and chocó (colombia) contains the fault resulting from the connection between the isthmus of panamá and south america (parra, pers. comm. 2011). the western range is the new continental border with the pacific ocean. the antioquian territory and its location are the result of different confluent rock systems. the rocks were shaped through different geological periods, including the precambrian, proterozoic, paleozoic, mesozoic, and cenozoic periods (toro-villegas, 2006). the state occupies an area of approximately 63,000 km2 and comprises almost 6% of the colombian territory. eightyfive percent of the state is configured as mountains ranges (igac, 2007). from the southern to northern andes, two mountain ranges (western and central) enter antioquia, separated by the cauca river. the western range branches northward into three distinct serranías (mountain ranges): abibe (western), san jerónimo (central) and ayapel (eastern). the central cordillera branches into two mountain ranges separated by the porce river, forming a u-shaped valley where the city of medellín is situated. the valleys formed by the cauca and magdalena rivers in antioquia are located at around of 1,000 m a.s.l. the central cordillera fades out northward into the serranía of san lucas in southern bolivar, a state east of antioquia. the occidental and central cordilleras are characterized by a number of reliefs, valleys and water basins containing historical biological refuges and endemisms (espinal, 1992; hernández et al., 1992; lozano-zambrano et al., 2007; igac, 2007). antioquia is considered to be part of the biogeographical provinces of chocó, magdalena, and cauca (morrone, 2006). from an administrative point of view, antioquia encompasses nine subregions, with 125 municipalities (saa, 2002; igac, 2007). in the pertinent literature, 152 recorded species of ants from antioquia were found, belonging to 48 genera and 11 subfamilies (weber, 1940; brown, 1965; kempf, 1972; fernández, 1990, 1991; schneider, 1990; fernández et al., 1996b; lattke, 1997; brandão et al., 1999; palacio, 1999; serna, 1999; yepes et al., 1999; ward, 1999; gómez, 2001; serna and vergara-navarro, 2001; 2007a, 2007b; cárdenas, 2002; longino and snelling, 2002; serna, 2002; toro, 2002; longino 2003; wilson, 2003; lapolla, 2004; vahos, 2004; aponte-cubides, 2006; zabala et al., 2006; arias-penna, 2007; lattke et al., 2007a, 2007b; mackay et al., 2007; sossa-calvo and longino, 2007; vergara-navarro et al., 2007; wild, 2007). some of the aforementioned studies involved the recognition of a new species, octostruma impressa (myrmicinae) (palacio, 1997), and two recent species were registered for colombia: stegomyrmex manni (myrmicinae) (serna, 2002), and leptanilloides biconstricta (leptanilloidinae) (zabala et al., 2006). figure 1. location of the state of antioquia, colombia. antioquia colombia 326 agron. colomb. 31(3) 2013 several studies involving ant ecology have recently been carried out in the state, including vergara-navarro et al. (2007), vahos (2004), serna and vergara-navarro (2001, 2007a, 2007b), toro (2002), serna (1999), and amarillo (1999). despite our knowledge of species records for 75% of the municipalities, collections are still meager and the vast majority of these records does not follow the recommendations for standard ant sampling suggested in the all protocol (alonso and agosti, 2000). samplings adhering to the protocol, or nearly so, have been applied in the following localities: porce, the municipality of amalfi (serna, 1999), aburrá valley, municipalities of medellín and envigado (toro, 2002; vergara-navarro et al., 2007), and el retiro (vahos, 2004). in this paper, based on the project “ants of antioquia”, we present an ant checklist from 94 municipalities. the main aim of the present study was to produce the first taxonomic species-level checklist of the ants in antioquia. materials and methods within the elapsed period of 1995-2010, the authors of the present paper and collaborators collected and identified ant specimens from different localities. for curatorial process of dried and in-alcohol preserved specimens, we followed the standard procedures of the museo entomológico unab and lattke (2000). in addition, specimens housed in the following collections were examined: “museo entomológico unab” (universidad nacional agronomía bogotá); meflg (uncm) (“museo entomológico francisco luis gallego”, universidad nacional de colombia, medellín); iavh (“instituto alexander von humboldt”); ceua (“colección entomológica universidad de antioquia”); mepb (“museo entomológico piedras blancas”); memb (“museo entomológico marcial benavides”); laboratory of entomology (universidad de la paz, barrancabermeja); (instituto de ciencias naturales, universidad nacional de colombia, bogotá); mpuj (“museo de historia natural pontificia universidad javeriana”); mzsp (“museu de zoologia da universidade de são paulo”); cwem (william and emma mackay collection, the university of texas at el paso, tx). in 1999 and 2000, in the antioquian localities of porce, santo domingo, and santa fé de antioquia, serna and vergara carried out three studies based on the all protocol. the results of those studies were included in the present work as well. specimens representing 70% of the species herein recorded are housed in the unab museum. at different collections and museums, we were able to examine, compare, and confirm all species herein cited. in this study, previously recorded species were included for antioquia and the following literature was consulted to identify specimens of different subfamilies (ectatomminae, paraponerinae, proceratiinae, heteroponerinae, amblyoponinae and ponerinae): brown (1958, 1975, 1976), fernández (1990), wild (2005), lattke et al. (2007a,b); dolichoderinae: mackay (1993); formicinae: lapolla (2004); myrmicinae: brandão (1990), bolton (2000), longino (2003), and wilson (2003). for the recognized species, their geographic distribution in colombia was also of interest, based on the biogeographic units considered by hernández et al. (1992). for specieslevel identification, all the colombian states recorded in the literature were combed. maps of these states were superimposed onto the biogeographic unit maps of hernández et al. (1992). species are recorded for the following biogeographic units of colombia (see taxonomic checklist) considered by hernández et al. (1992): tioc “territorios insulares oceánicos caribeños”; tiop “territorios insulares oceánicos del pacifico”; cap, “cinturón árido precaribeño”; msn “macizo de la sierra nevada de santa marta”; pcm, “provincia del chocó-magdalena”; po, “provincia de la orinoquía”; pg, “provincia de la guyana”; pa, “provincia de la amazonía”; and pn, “provincia norandina”. results and discussion approximately 5,600 specimens were evaluated. in tab. 1, there is a comparison of genera and species richness for each subfamily involving antioquia, colombia and the neotropics (hernández et al., 1992; lozano-zambrano et al., 2007). it is striking that, excluding martialinae, the subfamilies recorded for the entire neotropics are present in antioquia. twenty two genera and 91 species are cited here as new records for antioquia. the composition (ant checklist) of species of antioquia is included in list 1. in this study, a species-level checklist for the 255 species currently known for antioquia, colombia is provided. considering the few studies carried out to date, this finding represents a significant number of species. the composition of species includes 93, 53 and 8% of the subfamilies, genera and species, respectively, known to exist in the neotropics, and 100, 65 and 30% of the subfamilies, genera and species of colombia. the subfamily myrmicinae, with 87 species, constitutes 34% of the species in antioquia. the poneroid and formicoids, ectaheteromorphs groups, sensu ward (2007): amblyoponinae, ponerinae, ectatomminae, heteroponerinae, paraponerinae, proceratiinae and agroecomyrmecinae, account for 18 genera and 68 species (26%). 327vergara-navarro and serna: a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country camponotus (31 species, 12%), pseudomyrmex (26 species, 10%), and pachycondyla (20 species, 8%) are the three most represented genera. fifty-nine percent of the species are shared with the north andean province (pn), 40% with the amazon province (pa), while 35% are shared with the orinoquia province (po). less than 25% of the species are shared with a belt of arid lands in the caribbean coast of colombia, guyana province, and the island territories. sixty-three percent of the species of antioquia are shared with costa rica, which is a country in close vicinity and the most consistently ant-surveyed country in latin american (longino 2011). close to 900 species are recorded for costa rica and 255 species are herein recorded for antioquia. despite the fact that 63% of the ants from antioquia are shared with costa rica, there exists a high likelihood that this shared percentage will be considerably reduced when more ants are identified and sampling in antioquia is intensified. the current wide distribution of several genera considered herein is recorded as the result of the great american biotic interchange of species, after the closing of the isthmus of panama in the late pliocene period (kimsey, 1992). brown (1973) recorded the following genera moving through the isthmus as a result of the interchange: atta, azteca, cylindromyrmex, ectatomma, acanthoponera, paraponera, and thaumatomyrmex. lozano-zambrano et al. (2007) studied the biogeography of the poneroids paraponera and thaumatomyrmex and the formicoids ectatomminae (ectatomma included) and heteroponerinae (acanthoponera included) in colombia. lozano-zambrano et al. (2007) found that there is not a clear correspondence between their study and hernández et al. (1992), regarding the colombian natural regions. there is a separation of two large groups of these ants with 50% similarity between the andean region, including biogeographic chocó (states of nariño through antioquia), the cauca river valley, and the central and eastern mountain ranges and a second group encompassing orinoquia and amazonia. our study was similar to that of lozanozambrano et al. (2007) because 40% of the species found in antioquia (andean region) are also present in the amazon (pa) and 35% in orinoquia (po). antioquia was part of the chocó-magdalena province (hernández et al., 1992). this province was subsequently divided into the present-day provinces of chocó, magdalena, and cauca (morrone, 2006). the chocó province extends from ecuador to panamá, the magdalena province extends from colombia to venezuela, and the cauca province is comprised of western colombia and ecuador (morrone, 2006). the recent geological events related to the closing of the panamanian isthmus, 2.5 mya (millions of years ago), and the elevation of the andes, which at least for the eastern cordillera was no more than 40% of its modern elevation at 4 mya (gregory-wodzicki, 2000), possibly account for an early wide-distribution of species in the lowlands and further isolation of the species due to the elevation of the andes and the climate changes in the pleistocene period (lattke, 2003). hypothetically, in the eastern territory of colombia (orinoquia, llanos and amazon), 35% of the species recorded herein and shared among antioquia (pcm), orinoquia (po) and amazonas (pa) may have been connected when low elevations dominated the landscapes between the central and oriental cordilleras during the middle of the miocene through the early pliocene periods (gregory-wodzicki, 2000; lozano-zambrano et al., 2007). the strategic geographical location of the state, between the isthmus of panama, the province of chocó, the andes range mountains, and the province of magdalena, provides antioquia with special conditions for biodiversity. the high representation of ant subfamilies and genera found in this study suggests that antioquia is a state remarkably rich in species and, therefore, it is necessary to intensify collecting trips to obtain a better understanding of the composition of these lineages in antioquia and colombia as a whole. thirteen species herein encountered for the state of antioquia are registered for the first time for colombia. the data of these new records are as follows: camponotus amoris. one worker. colombia. antioquia: alejandría, november 1974, r. vélez (meflg). antioquia: andes, may 1987, m. hernández (meflg) (previously recorded for brazil: forel, 1904). camponotus eurynotus. one worker, one gyne. colombia. antioquia: amalfi, cañón del porce, tenche, 6°46.3’ n 75°5.0’ w, bosque, 3 july, 1998, dosel, f. serna (meflg) (previously recorded for brazil: forel, 1907). camponotus integellus. one worker. colombia. antioquia: parque nacional orquídeas, 1,430 m a.s.l., 4 april 1996, e. palacio (iavh) (previously recorded for costa rica: forel, 1899). camponotus orthocephalus. three workers. colombia. antioquia: medellín, 29 may, 1940. cattleya pseudobulbs, eqa 72362, lot # 40-11865 (usnm). three workers. colombia. antioquia: without locality, 29 april 1941, cattleya, hoboken #1262, lot # 41-7365 (usnm) (previously recorded for brazil: emery, 1894). camponotus pachylepis. two workers, two gynes. colombia. antioquia: medellín, 1,800 m a.s.l., 23 july 1938, n. weber (mczc) (previously recorded for brazil: emery, 1894). camponotus propinquus. three workers, four gynes. colombia. antioquia: río porce, 1,020 m a.s.l., 328 agron. colomb. 31(3) 2013 23 july 1938, n. weber (mczc). camponotus tonduzi. one worker. colombia. antioquia: amalfi, cañón del porce, tenche, 6°46.3’ n 75°5.0’ w. forest, 3 agust 1998, f. serna (meflg) (previously recorded for costa rica: forel, 1899). pseudomyrmex lisus. one worker. colombia. antioquia: venecia, bolombolo rural lane, la cascada farm, 7 km to venecia, 1,350 m a.s.l., 5º58’ n 75º44’ w, august 2004, j.e. arango, in ceiba pentandra (bombacaceae)-ceiba de agua (unab 3191) (previously recorded for costa r ica: wa rd, 20 08). cerapachys toltecu s. 4 workers. colombia. antioquia: amalfi, cañón del porce, 980 m a.s.l. 6º 46,661’ n 75º 05,382’ w, 27 october 1997, f. serna (unab 3549, meflg 6936, 5714) (previously recorded for guatemala and belice: brown, 1975). cylindromyrmex whymperi. two workers. colombia. antioquia: amalfi, cañón del porce-normandía, 1,045 m a.s.l., 6º46,661’ n 75º 05,382’ w, 27 october 1997, f. serna (u nab 3550, meflg 5715) (previously recorded for panamá and ecuador: brown, 1975). myrmicocrypta urichi. 15 workers. colombia. antioquia: santafé de antioquia, el espinal rural lane, cotové farm, 6º33’32’’ n 77º04’51’’ w, 600 m a.s.l., 6 october 2000, e. vergara and f. serna (u nab) (prev iously recorded for trinidad: weber, 1945). solenopsis subterranea. ten workers. colombia, antioquia: carepa, 22 april 2010, d. restrepo (unab 3559) (previously recorded for texas: mackay and vinson, 1989; costa rica: longino, 2005). pheidole angulifera. five workers. colombia. antioquia: turbo, currulao, 13 may 2010, d. restrepo (unab 3560) (previously recorded for costa rica: wilson, 2003). azteca diabolica. one gyne. colombia. antioquia: amalfi, cañón del porce, 1997. f. serna (meflg) (previously recorded for panama: guerrero et al., 2010). trachymyrmex zeteki. four workers. colombia. antioquia: amalfi, cañón del porce, 1997. f. serna (unab) (previously recorded for panama: weber, 1940, 1958). list 1. taxonomic checklist of species of formicidae in antioquia, colombia, and the localities where they have been found. subfamilies, genera, and species are organized alphabetically. nomenclature is based on bolton et al. (2006). cap, msn, pa, pcm, pg, pn, po, tioc, and tiop indicate the biogeographic units of colombia (hernández et al., 1992) (explained in materials and methods) where species have been previously reported. “new records for colombia” and species without a citation reference are recorded here for the first time for antioquia. agroecomyrmecinae tatuidris tatusia brown and kempf, 1968. támesis, otra banda rural lane, el alcazar farm: 1,800 m a.s.l. amblyoponinae stigmatomma lurilabes lattke, 1991. fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (cap, pcm, po, pn and pg). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. prionopelta amabilis borgmeier, 1949. arias-pennas (2007) (pcm, pa and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. prionopelta antillana forel, 1909. serna and vergaranavarro (2007a) (cap, pcm, pa and pn) amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. table 1. number of genera (gen.) and species (spp.) of formicidae of each subfamily in the neotropics, colombia and antioquia. * indicates number of genera recorded for antioquia within each subfamily; ( ): between parentheses is the number of genera recorded for the first time for antioquia. region neotropics colombia antioquia subfamilies genera spp. genera spp. genera spp. martialinae 1 1 dolichoderinae 8 223 6 73 5 19 formicinae 15 416 8 92 5* (4) 37 pseudomyrmecinae 2 139 2 61 1 26 cerapachyinae 4 39 3 8 2 3 ecitoninae 5 137 5 43 5 13 leptanilloidinae 2 8 1 3 1 2 amblyoponinae 3 22 2 7 2 4 ponerinae 12 262 11 113 6* (5) 36 ectatomminae 3 121 3 65 3 20 heteroponerinae 2 17 2 6 2 3 paraponerinae 1 2 1 1 1 1 proceratiinae 3 32 3 14 3 3 agroecomyrmecinae 1 1 1 1 1 1 myrmicinae 58 1598 50 358 27* (13) 87 total 120 3018 98 845 64* (22) 255 329vergara-navarro and serna: a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country prionopelta modesta forel, 1909. arias-penna (2007), vergara-navarro et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, po and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. cerapachyinae cerapachys toltecus forel, 1909. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. cylindromyrmex schmidti (menozzi, 1931). amalfi, cañón del porce-normandia: 1,045 m a.s.l. cylindromyrmex whymperi cameron, 1891. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. dolichoderinae azteca diabolica guerrero, delabie and dejean, 2010. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce. 980 m a.s.l. dolichoderus attelaboides (fabricius, 1775) (pcm, pa and pn). santafe de antioquia: 550 m a.s.l. gómez plata: 1,828 m a.s.l. sopetrán: 750 m a.s.l. san luis: 1,075 m a.s.l. envigado: 1,573 m a.s.l. amagá: 1332 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-santa lucia: 950 m a.s.l. puerto triunfo: 115 m a.s.l. apartado: 5 m a.s.l. santo domingo: 1,100 m a.s.l. valdivia: 1,165 m a.s.l. dolichoderus baenae mackay, 1993. schneider (1990) (cap, pcm, po, pa and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. dolichoderus bispinosus olivier, 1792. serna (1999) (cap, pcm, po, pa and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. dolichoderus curvilobus (lattke, 1987) (pcm, pa, pn). anorí, estación biológica río anorí dolichoderus debilis (emery, 1890) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. dolichoderus decollatus smith, 1858. schneider (1990), serna (1999) (cap, msn, pcm, po, pa and pn). amalfi, cañón del porce: 970 m a.s.l. amalfi, cañón del porcesan ignacio: 970 m a.s.l. yolombó, porce (normandia): 1010 m a.s.l. cocorná, la vetá rural lane, san antonio stream, san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. dolichoderus diversus (emery, 1894) (pcm and pn). san luis, san pablo, san antonio stream: 780 m a.s.l. dolichoderus ghilianii emery, 1894. serna (1999) (pcm, pa and pn). santo domingo, porce: 1,000 m a.s.l., santo domingo: porce: 1,100 m a.s.l., amalfi, cañón del porcela calandría: 1,010 m a.s.l. dolichoderus gibbosus (smith, 1858) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. dolichoderus imitator emery, 1894. schneider (1990), serna (1999) (pcm, po, pa and pn) amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l., san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. dolichoderus piceus (mackay, 1993) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce-la calandría: 1,010 m a.s.l. dolichoderus quadridenticulatus roger, 1862. serna (1999) (pcm, pa and pn). puerto triunfo: 150 m a.s.l., mutata: 66 m a.s.l. san luis: 1,075 m a.s.l., puerto triunfo, rio claro: 200 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-fosforito: 945 m a.s.l. dolichoderus schulzi emer y, 1894. schneider (1990), fernández et al. (1996a) (pcm, pa and pn). medellin: 1540 m a.s.l. dolichoderus superaculus lattke, 1987. schneider (1990), fernández et al. (1996a) (pcm, pa and pn). remedios: 680 m a.s.l. dorymyrmex brunneus forel, 1908. vergara-navarro et al. (2007) (pcm, pa and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. linepithema iniquum mayr, 1870. wild (2007) (pcm, pn and cap). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. linepithema piliferum (mayr, 1870) (pcm and pn). medellin, alvernia: 2,400 m a.s.l. puerto nare, nare river: 800 m a.s.l. tapinoma melanocephalum fabricius, 1793. serna (1999), vergara-navarro et al. (2007) (pcm, po and pn). san carlos, el jordán rural lane: 1,010 m a.s.l. gómez plata, la clara rural lane, vegas de la clara farm: 1,080 m a.s.l. caucasia: 50 m a.s.l. medellin: 1,496 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-santa lucia: 950 m a.s.l. ecitoninae cheliomyrmex andicola emery, 1894. fernández et al. (1996a), serna (1999), toro (2002) (pcm, pa and pn). gómez plata: 1,828 m a.s.l. medellin: 1,538 m a.s.l. santafe de antioquia, la contadora, las flores farm: 550 330 agron. colomb. 31(3) 2013 m a.s.l. rionegro: 2,120 m a.s.l. santafe de antioquia: 550 m a.s.l. santo domingo porce: 1,300 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-tenche: 1,000 m a.s.l. medellín, santa elena rural lane: 2,300 m a.s.l. támesis, la virgen rural line: 1,500 m a.s.l. copacabana, el cabuyal rural line: 1650 m a.s.l. rionegro: 2,120 m a.s.l. eciton burchelli (westwood, 1842) (pcm, cap, po, pa and pn). palacio (1999), serna (1999). santafe de antioquia: 550 m a.s.l. santo domingo, porce: 1,100 m a.s.l. andes: 1,357 m a.s.l. cisneros: 1,038 m a.s.l. concepción: 1,862 m a.s.l. ebéjico: 1,150 m a.s.l. amalfi, cañón del porcela cancana: 1,010 m a.s.l. támesis, la matilde and la fabiola rural lanes: 1,770 m a.s.l. san luis: 1,050 m a.s.l. santa barbara, versalles rural lane, los naranjos farm: 1,700 m a.s.l. amagá: 1,332 m a.s.l. cocorná: 1,200 m a.s.l. eciton hamatum fabricius, 1782. palacio (1999) (pcm, cap, pa and pn). murindo: 23 m a.s.l. frontino: 900 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-normandia: 1,000 m a.s.l. puerto triunfo, río claro: 1,50 m a.s.l. san carlos: 1,010 m a.s.l. remedios: 580 m a.s.l. medellin, san antonio de prado: 1,800 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de río claro”: 515 m a.s.l. eciton jansoni forel, 1912. palacio (1999) (pcm and pn). la estrella: 1,775 m a.s.l. eciton vagans olivier, 1792. palacio (1999) (pcm, cap, po, pa and pn). santafe de antioquia, cotove farm: 607 m a.s.l. medellin: 1,496 m a.s.l. cocorná: 1,286 m a.s.l. támesis, el barro, la colina: 1,520 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. labidus coecus latreille, 1802. palacio (1999), serna (1999), toro (2002) (pcm, cap, pa and pn). amalfi, cañón del porce-fosforito: 970 m a.s.l. santafe de antioquia, cotove farm: 607 m a.s.l. copacabana: 1,425 m a.s.l. medellin: 1,538 m a.s.l. san luis: 1,075 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-la picardia: 975 m a.s.l. caldas: 1,789 m a.s.l. támesis, la virgen and la cumbre rural lanes: 1,610 m a.s.l. medellín: 1,445 m a.s.l. caucasia, la candelaria rural lane, la candelaria u de a farm: 80 m a.s.l. ciudad bolivar, alferez district: 1,500 m a.s.l. labidus praedator smith, 1858. palacio (1999), toro (2002) (pcm, pa and pn). amalfi, cañón del porce-fosforito: 970 m a.s.l. medellin: 1,538 m a.s.l. rionegro: 2,120 m a.s.l. amagá: 1,392 m a.s.l. andes: 1,357 m a.s.l. envigado: 1,575 m a.s.l. san francisco: 1,050 m a.s.l. san pedro: 2,000 m a.s.l. medellin, robledo la campiña district: 1,534 m a.s.l. cocorná: 1,200 m a.s.l. támesis: 1,200 m a.s.l. betania: 1,550 m a.s.l. santo domingo: 1,950 m a.s.l. amalfi, cañón del porce: 970 m a.s.l. labidus spininodis emery, 1890. palacio (1999) (pcm, pa and pn). támesis, la virgen and la cumbre rural lanes: 1,610 m a.s.l. támesis, hacha la miranda: 1,490 m a.s.l. neivamyrmex halidaii shuckard, 1840 (pcm and pn). medellin: 1,534 m a.s.l. bello fontidueño: 1,495 m a.s.l. caucasia, la candelaria rural lane, la candelaria u de a farm: 80 m a.s.l. santo domingo porce: 1,100 m a.s.l. neivamyrmex planidorsus (emery, 1906) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce-fosforito: 970 m a.s.l. neivamyrmex rosenbergi forel, 1911. palacio (1999) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. nomamyrmex esenbeckii westwood, 1842. palacio (1999), serna (1999) (cap, pcm, po, pa and pn). fredonia, marsella rural lane: 1,800 m a.s.l. titiribi, otra mina rural lane: 1,550 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-la calandría: 1,010 m a.s.l. san francisco: 1,050 m a.s.l. támesis, san nicolas rural lane: 1,510 m a.s.l. santa barbara: 1,846 m a.s.l. gómez plata, normandia farm: 1,000 m a.s.l. nomamyrmex hartigii (westwood, 1842) (pcm, po and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. ectatomminae ectatomma brunneum smith, 1858. fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn, pa, msn and po). san luis, san pablo rural lane, san antonio stream: 780 m a.s.l. ectatomma quadridens (fabricius, 1793). medellin: 1,538 m a.s.l. ectatomma ruidum roger, 1860. fernández, 1991, fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn, pa, msn, cap, po and pcm). cisneros: 1,038 m a.s.l. gómez plata: 1,828 m a.s.l. titiribi, otra mina rural lane: 1,550 m a.s.l. gómez plata, la clara rural lane, vegas de la clara farm: 1,080 m a.s.l. urrao: 1,800 m a.s.l. santo domingo: 1,100 m a.s.l. medellin: 1,538 m a.s.l. el retiro: 2,169 m a.s.l. sopetrán: 750 m a.s.l. san luis: 1,075 m a.s.l. san carlos: 1,010 m a.s.l. chigorodo: 34 m a.s.l. san jerónimo 820 m a.s.l. frontino, parque nacional natural las orquideas: 900 m a.s.l. apartado: 150 m a.s.l. concepción: 1,862 m a.s.l. santafe de antioquia, cotove farm: 600 m a.s.l. yolombó, cañón del porce-tenche: 1,010 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-la 331vergara-navarro and serna: a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country calandría: 1,010 m a.s.l. remedios: 680 m a.s.l. caucasia, la candelaria farm: 50 m a.s.l. turbo, currulao rural lane (urabá): 1 m a.s.l. caucasia, la candelaria u de a farm: 80 m a.s.l. barbosa, el hatillo rural lane: 1,308 m a.s.l. jerico, cauca viejo rural lane: 400 m a.s.l. bello fontidueño: 1,495 m a.s.l. cocorná, la veta rural lane: 1,000 m a.s.l. san jerónimo: 820 m a.s.l. santa barbara, la pintada rural lane: 900 m a.s.l. san luis, san pablo rural lane, san antonio stream: 780 m a.s.l. ectatomma tuberculatum olivier, 1792. fernández 1991, fernández et al. (1996a); serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn, pa, msn, cap, po and pcm). santafe de antioquia: 550 m a.s.l. támesis, san isidro rural lane: 1,200 m a.s.l. medellin: 1,538 m a.s.l. mutata: 66 m a.s.l. turbo: 2 m a.s.l. fredonia, puente iglesias rural lane: 1,800 m a.s.l. santa barbara, la pintada rural lane: 1,846 m a.s.l. sopetrán: 750 m a.s.l. remedios: 1,063 m a.s.l. turbo: 2 m a.s.l. mutata: 66 m a.s.l. yolombó, porce (normandia): 1,010 m a.s.l. caucasia, la candelaria rural lane, la candelaria u de a farm: 80 m a.s.l. maceo, reserve of alicante river canyon: 80 m a.s.l. cocorná, la veta rural lane: 1,000 m a.s.l. puerto raudal, 1,750 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-la calandría, carepa, tulenapa farm: 28 m a.s.l. gnamptogenys andina lattke, 1995. lattke et al. (2007) (pcm, pa, pn and po). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys annulata mayr, 1887. lattke et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a). (pcm, pn, pa and po). amalfi, cañón del porce: 970 m a.s.l. gnamptogenys continua mayr, 1887. lattke et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn and pa). amalfi, cañón del porce: 970 m a.s.l. gnamptogenys ejuncida lattke, 1995. lattke et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pa and pn). cocorná, la vetá rural lane, san antonio stream. gnamptogenys haenschei emery, 1902. lattke et al. (2007) (pa, pcm, po, cap and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys hartmani wheeler, 1915. lattke et al. (2007) (pcm and pa). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys horni santschi, 1929. lattke et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (pn, pa, pcm, po and pg). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys mecotyle brown, 1958. lattke et al. (2007) (pcm and pa). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys minuta emery, 1896. lattke et al. (2007) (pcm, pa, cap, msn and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys mordax smith, 1858. lattke et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a). (pcm, pn and pa). frontino: 900 m a.s.l. gnamptogenys porcata emery, 1896. lattke et al. (2007) (pcm, pa, cap and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys striatula mayr, 1884. lattke et al. (2007) (pcm, po, pa, pn, cap and pg). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys strigata norton, 1868. lattke et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn, pa and po). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys sulcata smith, 1858. lattke et al. (2007) (pcm, cap, pa, msn, po and pg). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. gnamptogenys triangularis mayr, 1887 lattke et al. (2007) (pcm and msn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. typhlomyrmex pusillus emery, 1894. brown 1965, fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn and pa). venecia: 1,350 m a.s.l. formicinae acropyga fuhrmanni forel, 1914. fernández et al. (1996a), lapolla (2004) (pcm and po). amalfi, cañón del porcela calandría: 990 m a.s.l. puerto de los pobres: 720 m a.s.l. acropyga goeldii (forel, 1893) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. acropyga smithii forel, 1893. lapolla (2004) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. brachymyrmex heeri (forel, 1874) (pcm and cap). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus amoris forel, 1904. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus atriceps smith, 1858. gómez (2001), vergaranavarro et al. (2007) (pcm, pn, pa and po). betania: 1,550 m a.s.l. sopetrán: 723 m a.s.l. amagá: 1,332 m a.s.l. 332 agron. colomb. 31(3) 2013 medellin, universidad nacional-núcleo el volador: 1,593 m a.s.l. fredonia: 1,900 m a.s.l. tarazá: 108 m a.s.l. san jerónimo: 750 m a.s.l. andes: 1,357 m a.s.l. vegachi: 980 m a.s.l. amalfi, “cañón del porce, campamento”: 990 m a.s.l. caucasia: 50 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. camponotus auricomus roger, 1862 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus blandus smith, 1858 (pcm). santafe de antioquia: 550 m a.s.l. camponotus brevis forel, 1899 (pcm). amalfi, cañón del porce: 1,020 m a.s.l. amagá: 1,332 m a.s.l. camponotus bugnioni forel, 1899. cárdenas (2002), vergara-navarro et al. (2007) (pcm, cap and msn). caucasia: 50 m a.s.l. barbosa: 1,308 m a.s.l. medellin: 1,538 m a.s.l. bello: 1,495 m a.s.l. arboletes: 10 m a.s.l. carepa: 10 m a.s.l. tarazá, rayo river: 100 m a.s.l. san pedro de uraba: 8 m a.s.l. camponotus canescens mayr, 1870 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus chartifex smith, 1860. fernández (2002a) (pcm, pa and pg). puerto triunfo, rio claro: 150 m a.s.l. camponotus coloratus forel, 1904 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus coruscus smith, 1862. cárdenas (2002) (pcm). amalfi, cañón del porce: 970 m a.s.l. camponotus eurynotus forel, 1907. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus excisus mayr, 1870 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus indianus forel, 1879 (pcm and pn). san andres de cuerquia: 1,530 m a.s.l. medellin: 1,700 m a.s.l. frontino: 1,350 m a.s.l. jardin: 1,805 m a.s.l. caldas: 1,797 m a.s.l. sopetrán, santa rita rural lane: 723 m a.s.l. santa barbara, versalles rural lane, los naranjos farm: 1,846 m a.s.l. camponotus integellus forel, 1899. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus lindigi mayr, 1870 (pcm and pa). santafe de antioquia: 550 m a.s.l. camponotus linnaei forel, 1886 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus mus roger, 1863 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus nitens mayr, 1870 (pcm and pn). san luis: 1,075 m a.s.l. camponotus nitidior santschi, 1921. fernández (2002a) (pcm). amalfi, cañón del porce-tenche: 1,000 m a.s.l. amalfi, cañón del porce: 990 m a.s.l. camponotus novogranadensis mayr, 1870 (pcm, po and pn). amalfi, cañón del porce-el encanto: 970 m a.s.l. camponotus orthocephalus emery, 1894. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus pachylepis emery, 1920. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus propinquus mayr, 1887. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus raphaelis forel, 1869 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus sericeiventris guérin-méneville, 1838 (pcm, pa and pn). bolívar: 1,250 m a.s.l. cáceres: 100 m a.s.l. san luis: 1,075 m a.s.l. valdivia: 1,165 m a.s.l. mutata: 66 m a.s.l. camponotus sexguttatus fabricius, 1793 (pcm, msn, pn). turbo: 10 m a.s.l. camponotus sphenoidalis mayr, 1870 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus striatus smith, 1862. vergara-navarro et al. (2007) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus substitutus emery, 1894 (pcm, msn, po and pa). sonson, la violeta stream: 1,000 m a.s.l. camponotus tonduzi forel, 1899. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. camponotus zoc forel, 1879 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. nylanderia nodifera mayr, 1870. fernández et al. (1996) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. paratrechina longicornis latreille 1802. amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. heteroponerinae acanthoponera mucronata roger, 1860. serna and vergaranavarro (2007a) (pcm, pn and pa). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. 333vergara-navarro and serna: a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country heteroponera inca brown, 1958. serna and vergara-navarro (2007a) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 1,000 m a.s.l. heteroponera microps borgmeier, 1957. kempf (1972), fernández (1990), fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. leptanilloidinae leptanilloides biconstricta mann, 1923. zábala et al. (2006) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. leptanilloides sculpturata brandão, diniz, agosti and delabie, 1999. brandão et al. (1999), delabie (1999) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. myrmicinae acromyrmex aspersus smith, 1858. fernández et al. (1996), toro (2002) (pcm and pn). granada: 2,050 m a.s.l. rionegro: 2,137 m a.s.l. caldas: 1,789 m a.s.l. la ceja: 2,180 m a.s.l. medellin, bocana: 1,486 m a.s.l. betania: 1,550 m a.s.l. granada: 2,050 m a.s.l. andes: 1,537 m a.s.l. guarne: 2,143 m a.s.l. marinilla: 2,100 m a.s.l. el peñol: 1,900 m a.s.l. santuario: 2,200 m a.s.l. la estrella: 1,764 m a.s.l. santuario: 2,200 m a.s.l. támesis, la matilde rural lane, la fabiola farm: 1,850 m a.s.l. acromyrmex coronatus fabricius, 1804. toro (2002) (pcm, po, pa and pn). concepción: 1,862 m a.s.l. acromyrmex landolti forel, 1885. serna (1999) (cap, pcm, po and pn). amalfi, cañón del porce: 970 m a.s.l. santafe de antioquia: 500 m a.s.l. santo domingo: 1,000 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-la picardia: 975 m a.s.l. sopetrán, santa rita rural lane: 723 m a.s.l. acromyrmex octospinosus reich, 1793. fernández et al. (1996a) (pcm, po, pa and pn). titiribi, otra mina rural lane: 1,550 m a.s.l. murindó, chageradó: 23 m a.s.l. bolívar: 1,230 m a.s.l. cisneros: 1,038 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-tenche: 1,000 m a.s.l. san luis: 1,050 m a.s.l. rionegro: 2,137 m a.s.l. san francisco: 1,250 m a.s.l. santafe de antioquia: 550 m a.s.l. yolombó: 1,495 m a.s.l. frontino, parque nacional natural las orquideas: 900 m a.s.l. cisneros: 1,038 m a.s.l. medellín: 1,560 m a.s.l. cocorná: 1,200 m a.s.l. dabeiba 450 m a.s.l. sopetrán: 723 m a.s.l. mutata: 66 m a.s.l. támesis, san nicolas farm: 1,500 m a.s.l. gómez plata: 1,080 m a.s.l. apartadó, “via a carepa, parque de los encuentros”: 30 m a.s.l. adelomyrmex myops wheeler, 1910. serna (1999) (pcm). amalfi, cañón del porce-normandia: 1,045 m a.s.l. apterostigma reburrum lattke 1997. lattke (1997) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. atta cephalotes linnaeus, 1758. fernández et al. (1996a), yepes et al. (1999), vergara-navarro et al. (2007) (cap, msn, pcm, po, pa and pn) angostura, santa ana rural lane: 1,637 m a.s.l. ituango: 1,550 m a.s.l. santafe de antioquia: 550 m a.s.l. arboletes: 10 m a.s.l. el bagre, arenales: 85 m a.s.l. guadalupe: 1,850 m a.s.l. medellin, universidad nacional-núcleo el volador: 1,493 m a.s.l. murindo, indian reservation of the embera eyabida rivers and chagerado turriquitado: 23 m a.s.l. gómez plata, la clara rural lane, vegas de la clara farm: 1,080 m a.s.l. granada, galilea rural lane: 2,050 m a.s.l. támesis, san isidro rural lane: 1,200 m a.s.l. argelia: 1,750 m a.s.l. san roque: 1,471 m a.s.l. san rafael: 1,000 m a.s.l. venecia: 1,350 m a.s.l. san luis: 1,075 m a.s.l. murindo: 23 m a.s.l. venecia: 1,350 m a.s.l. envigado: 1,575 m a.s.l. mutata: 66 m a.s.l. angostura: 1,637 m a.s.l. amalfi, cañón del porcetenche: 1,000 m a.s.l. san carlos: 1,036 m a.s.l. caucasia: 50 m a.s.l. san luis: 1,075 m a.s.l. fredonia: 1800 m a.s.l. amagá: 1,392 m a.s.l. copacabana el salado rural lane: 1,425 m a.s.l. caldas: 1789 m a.s.l. turbo: 2 m a.s.l. andes: 1357 m a.s.l. ituango: 1575 m a.s.l. frontino, “parque nacional natural las orquideas, cabaña venados” 900 m a.s.l. cisneros: 1,038 m a.s.l. san jerónimo, parc. las palmeras: 850 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-santa lucia: 1,020 m a.s.l. barbosa, yarumito: 1,308 m a.s.l. bello: 1,495 m a.s.l. caracolí: 651 m a.s.l. cocorná, la chonta: 1,286 m a.s.l. san carlos, urbana: 1,010 m a.s.l. san juan de uraba: 25 m a.s.l. santa barbara: 1,846 m a.s.l. yolombó: 1,450 m a.s.l. yondo: 80 m a.s.l. urrao: 1,790 m a.s.l. valparaiso la fabiana: 800 m a.s.l. caucasia, la candelaria rural lane, la candelaria u de a farm: 80 m a.s.l. puerto olaya, 112 m a.s.l. venecia, j.j. farm: 1,350 m a.s.l. titiribi: 1,550 m a.s.l. santo domingo: 1,000 m a.s.l. atta colombica guérin-méneville, 1844. serna (1999) (cap, msn, pcm, po and pn). tarazá, puerto valdivia: 100 m a.s.l. puerto nare: 140 m a.s.l. arboletes, caña brava rural lane: 10 m a.s.l. chigorodo: 12 m a.s.l. la estrella: 1,764 m a.s.l. puerto berrío: 123 m a.s.l. puerto triunfo, rio claro: 115 m a.s.l. san roque: 1,100 m a.s.l. san rafael: 1,000 m a.s.l. mutata: 66 m a.s.l. santo domingo: 1,100 m a.s.l. turbo: 4 m a.s.l. amalfi, cañón del porce: 950 m a.s.l. arboletes: 4 m a.s.l. caucasia 50 m a.s.l. el bagre, las claritas rual lane, las claritas farm: 85 m a.s.l. medellin, belen district: 1,538 m a.s.l. necoclí: 8 m 334 agron. colomb. 31(3) 2013 a.s.l. puerto berrío, guasimal rural lane: 112 m a.s.l. san pedro de uraba: 8 m a.s.l. vigia del fuerte, guaguando rural lane: 25 m a.s.l. carepa, tulenapa farm: 10 m a.s.l. cisneros: 1,038 m a.s.l. santafe de antioquia, cotove farm: 600 m a.s.l. yolombó, porce locality (la calandria): 1,010 m a.s.l. caracolí: 651 m a.s.l. puerto berrío, santa cruz: 112 m a.s.l. san juan de uraba: 25 m a.s.l. cardiocondyla nuda mayr, 1866 (pcm, po, pn). amalfi, cañón del porce-fosforito: 1,100 m a.s.l. marinilla: 2,100 m a.s.l. cardiocondyla wroughtonii forel, 1890. vergara-navarro et al. (2007) (pcm, pn). medellin, universidad nacional: 1,460 m a.s.l. cephalotes atratus linnaeus, 1758. fernández et al. (1996), serna (1999) (pcm, po, pa and pn). cáceres: 100 m a.s.l. dabeiba: 450 m a.s.l. mutata: 66 m a.s.l. arboletes: 4 m a.s.l. puerto triunfo, rio claro: 150 m a.s.l. san jerónimo: 750 m a.s.l. san luis: 1,075 m a.s.l. san roque: 1,100 m a.s.l. remedios: 680 m a.s.l. amalfi, cañón del porce: 1,045 m a.s.l. caucasia: 50 m a.s.l. puerto nare, caño loco rural lane, la brasilia farm: 160 m a.s.l. maceo cañon, alicante-guardasol river: 950 m a.s.l. támesis, el hacha rural lane, el nogal farm: 1,560 m a.s.l. caucasia: 80 m a.s.l. cephalotes basalis smith, 1876. sandoval (2005) (pcm and pn). caldas: 1,789 m a.s.l. tarazá: 108 m a.s.l. puerto triunfo: 115 m a.s.l. necoclí, el totumo rural lane: 4 m a.s.l. caucasia, la candelaria rural lane, la candelaria u de a farm: 80 m a.s.l. san carlos: 1,010 m a.s.l. cephalotes christopherseni forel, 1912. sandoval (2005) (cap, pcm, po and pn). amalfi, cañón del porcenormandia: 1,045 m a.s.l. maceo: 950 m a.s.l. mutata: 66 m a.s.l. cephalotes cristatus emery, 1890. sandoval (2005) (pcm and pn). amalfi, porce (la calandria): 1,010 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-fosforito: 970 m a.s.l. cephalotes femoralis smith, 1853. sandoval (2005) (cap, pcm and pn). medellín, universidad nacional-núcleo el volador: 1,538 m a.s.l. caucasia, la candelaria rural lane, la candelaria u de a farm: 80 m a.s.l. cephalotes maculatus smith, 1876. vergara-navarro et al. (2007) (cap, pcm, po, pa and pn). medellin, universidad nacional-núcleo el volador: 1,493 m a.s.l. fredonia: 1,800 m a.s.l. amalfi, “cañón del porce-tenche, santa lucia”: 1,000 m a.s.l. fredonia: 1,800 m a.s.l. santo domingo porce: 1,100 m a.s.l. gómez plata, la candelaria rural lane, vegas de la clara farm: 1,000 m a.s.l. cephalotes minutus fabricius, 1804. fernández et al. (1996) (pcm, po and pn). santafe de antioquia: 550 m a.s.l. amalfi, porce (la calandria): 1,010 m a.s.l. santo domingo porce: 1,100 m a.s.l. san jerónimo: 750 m a.s.l. la pintada: 630 m a.s.l. cephalotes pavonii latreille, 1809. sandoval (2005) amalfi (cap, pcm and pn). cañón del porce: 980 m a.s.l. cephalotes porrasi wheeler, 1942. de andrade and baroniurbani (1999) (pcm, cap and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. cephalotes pusillus klug, 1824. sandoval (2005) (cap, pcm, po, pa and pn). san luis: 1,075 m a.s.l. cephalotes targionii emery, 1894. sandoval (2005) (cap, pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. cephalotes umbraculatus fabricius, 1804. fernández et al. (1996a) (cap, pcm, po, pa and pn). santo domingo porce: 1,000 m a.s.l. sopetrán: 750 m a.s.l. san carlos: 1,100 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-tenche: 1,000 m a.s.l. santo domingo porce: 1,100 m a.s.l. caucasia, la candelaria rural lane, la candelaria u de a farm: 80 m a.s.l. crematogaster abstinens forel, 1899. fernández et al. (1996) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. crematogaster crinosa mayr, 1862. longino (2003) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. crematogaster curvispinosa mayr, 1862. longino (2003) (msn, pcm, pa and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. crematogaster distans mayr, 1870. fernández et al. (1996a), longino (2003) (cap, msn, pcm, po and pn). rionegro: 2,120 m a.s.l. támesis, san nicolas rural lane, san nicolas farm: 1,590 m a.s.l. crematogaster limata smith, 1858. fernández et al. (1996a), longino (2003) (msn, pcm, po and pn) turbo crematogaster montezumia smith, 1858 (msn, pcm and pn). amagá: 1,392 m a.s.l. crematogaster nigropilosa mayr, 1870 (msn, pcm, po and pn). valdivia: 1,102 m a.s.l. támesis, la virgen rural lane, la virgen de la peña farm: 1,470 m a.s.l. cyphomyrmex cornutus kempf, 1968 (pcm, pn, po and tiop). frontino, parque nacional natural las orquideas: 900 m a.s.l. cyphomyrmex costatus mann, 1922. weber (1940). note: c. colombianus is a junior synonymous of c. costatus 335vergara-navarro and serna: a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country (bolton et al., 2006) (pcm, cap and msn). san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. cyphomyrmex rimosus spinola, 1851 (pcm, cap, po, pn). sonson, llano cañaveral, la violeta stream: 1,000 m a.s.l. cyphomyrmex transversus emery, 1894. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. cyphomyrmex vorticis weber, 1940 (pcm). san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. eurhopalothrix bolaui mayr, 1870 (pcm, cap, msn). támesis, san nicolas rural lane, san nicolas farm: 1,590 m a.s.l. hylomyrma reitteri mayr, 1887 (pcm). frontino: 900 m a.s.l. megalomyrmex foreli emery, 1890. brandão (1990), fernández et al. (1996) (tioc, pcm, po and pn). medellin, universidad nacional-núcleo el volador: 1,538 m a.s.l. megalomyrmex incisus f. smith, 1947 (po, cap, pcm and msn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. megalomyrmex leoninus forel, 1885 (pcm, po, pn and pa). amalfi, cañón del porce-normandia: 1,045 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-san ignacio: 970 m a.s.l. megalomyrmex pacova brandao. amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. megalomyrmex poatan brandão, 1990 (msn and pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. megalomyrmex silvestrii wheeler, 1929 (cap, msn, pa and pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. megalomyrmex wallacei mann, 1916 (pcm and pa). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. monomorium floricola jerdon, 1851. fernández et al. (1996), vergara-navarro et al. (2007) (cap, pcm, po, pa and pn). santafe de antioquia, la contadora rural lane, las flores farm: 550 m a.s.l. medellin, universidad nacionalnúcleo el volador: 1,496 m a.s.l. monomorium pharaonis linnaeus, 1758. fernández et al. (1996) (pcm, po and pn). arboletes: 10 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. mycocepurus smithii forel, 1893 (pcm, pn and po). amalfi, cañón del porce-fosforito: 945 m a.s.l. myrmicocrypta urichi weber, 1937. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. nesomyrmex spininodis mayr, 1887. fernández et al. (1996). note: leptothorax spininodis is a junior synonymous of n. spininodis (bolton et al., 2006) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. octostruma balzani emery, 1894. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. (cap, msn, pcm, po and pn). amalfi, cañón del porce-tenche: 1,000 m a.s.l. octostruma iheringi emery, 1888 (msn, pcm). támesis, la virgen rural lane, la virgen no. 1 farm: 1,540 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. pheidole angulifera wilson, 2003. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pheidole biconstricta mayr, 1870 (pcm, po, pa and pn). amalfi, cañón del porce-san ignacio: 970 m a.s.l. pheidole bilimeki mayr, 1870 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pheidole browni wilson, 2003 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pheidole colobopsis mann, 1916. wilson (2003) amalfi (pcm). cañón del porce: 980 m a.s.l. pheidole guilelmimuelleri forel, 1886. fernández et al. (1996a) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pheidole quadriceps wilson, 2003. wilson (2003) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. procryptocerus attenuatus f. smith, 1876. amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. procryptocerus coriarius mayr, 1870. longino and snelling (2002) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. santa bárbara, versalles rural lane: 1,800 m a.s.l. procryptocerus ferreri forel, 1912 (msn, pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. procryptocerus hylaeus kempf, 1951 (msn, pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. procryptocerus pictipes emery, 1896. longino and snelling (2002) (pcm and po). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. procryptocerus scabriusculus forel, 1899. la pintada: 980 m a.s.l. procryptocerus schmitti forel, 1901. cañón del porce: 980 m a.s.l. pyramica grytava bolton, 2000. vergara-navarro et al. (2007) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. 336 agron. colomb. 31(3) 2013 pyramica laevipleura kempf, 1958. fernández et al. (1996). note: strumigenys laevipleura is a junior synonymous of p. laevipleura (bolton et al., 2006) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pyramica margaritae forel, 1893. bolton (2000) (pcm, po and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pyramica schulzi emery, 1894 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pyramica wheeleri smith, 1944 (pcm, pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pyramica xenognatha kempf, 1958 fernández et al. (1996), bolton (2000) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. rhopalothrix ciliata mayr, 1870 (pcm). támesis, la virgen rural lane, la cumbre farm: 1,610 m a.s.l. rogeria alzatei kugler, 1994. fernández et al. (1996a) (cap, msn, pcm, po and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. rogeria foreli emery, 1894. vergara-navarro et al. (2007) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. rogeria gibba kugler, 1994. fernández et al. (1996a) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. solenopsis gayi spinola, 1851. fernández et al. (1996a) (pcm, po, pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. solenopsis geminata fabricius, 1804. toro (2002), vergaranavarro et al. (2007) (cap, pcm, po, pa and pn). medellin, universidad nacional-núcleo el volador: 1,593 m a.s.l. santo domingo: 1,950 m a.s.l. caucasia: 80 m a.s.l. solenopsis laeviceps mayr, 1870 (pcm, msn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. solenopsis subterranea mackay and vinson, 1989. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. stegomyrmex manni smith, 1946. serna (2002) (pcm). amalfi, cañón del porce-san ignacio: 970 m a.s.l. strumigenys godmani forel, 1899 (pcm). san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. strumigenys margiventris santschi, 1931 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. strumigenys perparva brown, 1958. vergara-navarro et al. (2007) (pcm, po and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. trachymyrmex bugnioni forel, 1912 (msn and pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. trachymyrmex cornetzi forel, 1912 (msn and pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. trachymyrmex zeteki weber, 1940. amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. tranopelta gilva mayr, 1866. vergara-navarro et al. (2007) (pcm, pa and pn). medellin, universidad nacionalnúcleo el volador: 1,493 m a.s.l. támesis, el hacha rural lane, la miranda farm: 1,510 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. wasmannia auropunctata roger, 1863. serna (1999), vergara-navarro et al. (2007) (cap, msn and pcm). medellin: 1,538 m a.s.l. frontino, parque nacional natural las orquideas: 900 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. paraponerinae paraponera clavata fabricius, 1775. fernández (1993), fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (pn, pa, po, pcm and pg). urrao: 1,600 m a.s.l. urrao: 1,800 m a.s.l. dabeiba: 450 m a.s.l. turbo: 2 m a.s.l. mutata: 66 m a.s.l. frontino, parque nacional natural las orquideas: 1,350 m a.s.l. santa barbara: 1,846 m a.s.l. ponerinae anochetus diegensis forel, 1912. fernández (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (cap, pcm, msn, po and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. anochetus simoni emery, 1890. támesis, san nicolas rural lane, san nicolas farm: 1,510 m a.s.l. odontomachus affinis guérin-méneville, 1844. serna and vergara-navarro (2007a) (pcm). frontino: 900 m a.s.l. odontomachus bauri emery, 1892. fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (cap, pcm, pa, pn, msn, po and pg). venecia: 1,300 m a.s.l. cocorná, la veta rural lane: 980 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. odontomachus chelifer latreille, 1802. fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (cap, pcm, po, pn and msn). amalfi, cañón del porce: 1,000 m a.s.l. gómez plata: 1,828 m a.s.l. la ceja: 2,149 m a.s.l. santo domingo: 1,100 m a.s.l. medellin: 1,538 m a.s.l. guarne: 2,150 m a.s.l. porce: 990 m a.s.l. campamento: 1,750 m a.s.l. santa barbara: 1,846 m a.s.l. 337vergara-navarro and serna: a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country odontomachus erythrocephalus emery, 1890. fernández et al. (1996), toro (2002), vergara-navarro et al. (2007) (cap, pcm, pa and pn). donmatías, la frijolera rural lane: 2,156 m a.s.l. angostura, santa ana rural lane: 1,637 m a.s.l. ituango: 1,550 m a.s.l. arboletes: 10 m a.s.l. medellin: 1,493 m a.s.l. gómez plata, la clara rural lane, vegas de la clara farm: 1,080 m a.s.l. amalfi, cañón del porce: 970 m a.s.l. támesis, alacena rural lane, villa fatima farm: 1,870 m a.s.l. cocorná: 1,300 m a.s.l. envigado: 1,575 m a.s.l. bello fontidueño: 1,495 m a.s.l. itagui ferrara: 1,000 m a.s.l. guarne: 2,143 m a.s.l. caldas, reserve of alto de san miguel (lower), la estrella: 1,764 m a.s.l. copacabana, el cabuyal rural lane: 1,650 m a.s.l. gómez plata: 1,080 m a.s.l. el peñol, la veta, cocorná 970 m a.s.l. puerto nare, nare river: 1,800 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. odontomachus haematodus linnaeus, 1758. fernández et al. (1996), serna and vergara-navarro (2007a) ( pcm, po, pa, pn and pg). santo domingo porce: 1,100 m a.s.l. cocorná, la veta rural lane: 970 m a.s.l. odontomachus hastatus fabricius, 1804. serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pa and pn). urrao: 1,800 m a.s.l. odontomachus mormo brown, 1976. serna and vergaranavarro (2007a) (pcm and pn). san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. pachycondyla aenescens mayr, 1870. serna and vergaranavarro (2007a) (pcm and pn). sabaneta: 1,610 m a.s.l. pachycondyla apicalis latreille, 1802. fernández et al. (1996), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, po, pa, pn, msn, cap and pg) san pedro: 2,000 m a.s.l. gómez plata: 1,828 m a.s.l. puerto triunfo, rio claro: 150 m a.s.l. amalfi, cañón del porce: 1,100 m a.s.l. santafe de antioquia: 550 m a.s.l. pachycondyla arhuaca forel, 1901. serna and vergaranavarro (2007a) (cap, pcm, pa and pg). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pachycondyla atrovirens mayr, 1866. kempf (1972), fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pachycondyla carbonaria smith, 1858. fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn and pa). medellin, piedras blancas rural lane: 2,950 m a.s.l. carepa: 10 m a.s.l. pachycondyla carinulata roger, 1861. mackay et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pa, po, cap and pg). amalfi, cañón del porce-tenche: 1,000 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. pachycondyla constricta mayr, 1884. serna and vergaranavarro (2007a) (pcm, po, pn, pa, cap and pg) amalfi, cañón del porce-santa lucia: 1,020 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-tenche: 1,000 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro” 515 m a.s.l. pachycondyla crassinoda latreille, 1802. fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, po, pa, pn and pg) santo domingo porce: 1,000 m a.s.l. pachycondyla crenata roger, 1861. vergara-navarro et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, po, pa and cap) amalfi, cañón del porce-tenche: 1,000 m a.s.l. ituango: 1,575 m a.s.l. pachycondyla eleonorae forel, 1921. mackay et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn and pa) támesis, la virgen rural lane, la cumbre farm. 1,610 m a.s.l. pachycondyla fauveli emery, 1896. mackay et al. (2007) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pachycondyla ferruginea smith, 1858. mackay et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pa and pn). san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. pachycondyla foetida linnaeus, 1758. mackay et al. (2007) (po, pcm, pa and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pachycondyla harpax fabricius, 1804. mackay et al. (2007), vergara-navarro et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) (cap, pcm, po, pa, pn and pg). ituango: 1,550 m a.s.l. donmatías, la frijolera rural lane: 2,156 m a.s.l. amalfi, cañón del porce: 975 m a.s.l. gómez plata: 1,828 m a.s.l. medellin, el poblado district: 1,538 m a.s.l. bello: 1,495 m a.s.l. santafe de antioquia: 550 m a.s.l. el retiro, el barcino rural lane: 2,109 m a.s.l. támesis, la virgen rural lane, la virgen no. 1 farm: 1,500 m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. pachycondyla holmgreni wheeler, 1925. serna and vergaranavarro (2007a) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 990 m a.s.l. pachycondyla holcotyla brown. frontino: 900 m a.s.l. caldas: 1789 m a.s.l. concepción: 1862 m a.s.l. pachycondyla impressa roger, 1861. serna and vergaranavarro (2007a) (pcm, pn, pa, msn, cap and po). angostura, santa ana rural lane: 1,637 m a.s.l. cocorná: 1,300 m a.s.l. caldas: 1,750 m a.s.l. fredonia: 1,800 m 338 agron. colomb. 31(3) 2013 a.s.l. san carlos: 1,036 m a.s.l. amalfi, cañón del porcenormandia: 1,045 m a.s.l. envigado, el salado rural lane: 1,800 m a.s.l. pachycondyla obscuricornis emery, 1890, amalfi, cañón del porce: 970 m a.s.l. gómez plata 1,828 m a.s.l. amalfi, cañón del porce: 950 m a.s.l. cocorná, la veta rural lane: 980 m a.s.l. pachycondyla stigma fabricius, 1804. fernández et al. (1996), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn, pa, po, cap and pg). amalfi, cañón del porce: 970 m a.s.l. puerto triunfo, rio claro: 155 m a.s.l. cocorná, la veta rural lane: 980 m a.s.l. santafe de antioquia 550 m a.s.l. pachycondyla theresiae forel, 1899. serna and vergaranavarro (2007a) (pcm, pn). mutata 66 m a.s.l. pachycondyla verenae forel, 1922. fernández et al. (1996), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn, pg, pa and po). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pachycondyla villosa fabricius, 1804. fernández et al. (1996a), serna and vergara-navarro (2007a) (pcm, pn, pa, cap, po and pg). donmatías, la frijolera rural lane: 2,156 m a.s.l. cocorná: 1,300 m a.s.l. san luis: 1,075 m a.s.l. turbo 2 m a.s.l. chigorodo: 40 m a.s.l. mutata 66 m a.s.l. amalfi, cañón del porce: 1,100 m a.s.l. platythyrea sinuata roger, 1860. fernández et al. (1996), serna and vergara-navarro (2007a). (pcm, pn, pa, po). amalfi, cañón del porce: 1,100 m a.s.l. simopelta fernandezi mackay and mackay, 2008 (pcm and pa). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. thaumatomyrmex atrox weber, 1939 (pcm, pn and cap). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. thaumatomyrmex ferox mann, 1922. serna and vergaranavarro (2007a) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. thaumatomyrmex palludis weber amalfi, cañón del porce: 1,020 m a.s.l. proceratiinae discothyrea near isthmica weber, 1940. vergara-navarro et al. (2007), serna and vergara-navarro (2007a) medellin: probolomyrmex boliviensis mann, 1923. sossa-calvo and longino (2007), serna and vergara-navarro (2007a). támesis, la virgen rural lane, la cumbre farm: 1,610 m a.s.l. proceratium mancum mann, 1922. sossa-calvo and longino (2007). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmecinae pseudomyrmex boopis roger, 1863 (pcm, pn, pa, msn, po and cap). amalfi, cañón del porce-fosforito: 970 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-normandia: 1,045 m a.s.l. santafe de antioquia, cotove farm: 607 m a.s.l. pseudomyrmex cf. colei enzmann, 1944 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmex cubaensis forel, 1901. fernández et al. (1996a), vergara-navarro et al. (2007) (pcm, pn, pa, msn and po). medellin, universidad nacional-núcleo el volador: 1,493 m a.s.l. pseudomyrmex curacaensis forel, 1912 (pcm, pn, pa, msn, po and cap). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmex dendroicus forel, 1904. fernández et al. (1996a), ward (1999) (pcm, pn, pa, po). san jerónimo 780 m a.s.l. cocorná, la veta rural lane: 980 m a.s.l. san jerónimo 750 m a.s.l. pseudomyrmex elongatus mayr, 1870. vergara-navarro et al. (2007) (pcm, pn, pa and po). santafe de antioquia: 550 m a.s.l. medellin, universidad nacional-núcleo el volador: 1,493 m a.s.l. pseudomyrmex euryblemma forel, 1899. vergara-navarro et al. (2007) (pcm and msn). medellin: 1,496 m a.s.l. universidad nacional-núcleo el volador: 1,493 m a.s.l. pseudomyrmex faber smith, 1858. aponte (2006) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmex filiformis fabricius, 1804 (pcm, pn, pa, msn, po and cap). amalfi, cañón del porce-fosforito: 945 m a.s.l. pseudomyrmex gebellii forel, 1899 (pcm, pn and msn). anza: 620 m a.s.l. bolívar: 1,200 m a.s.l. santo domingo: 1,100 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-la calandría: 1,010 m a.s.l. santafe de antioquia, cotove farm: 607 m a.s.l. caucasia 50 m a.s.l. betulia, altamira rural lane, la hondura farm: 1,000 m a.s.l. pseudomyrmex gracilis fabricius, 1804. vergara-navarro et al. (2007) (pcm, pn, pa, msn, cap and po). santafe de antioquia: 600 m a.s.l. amalfi, cañón del porcefosforito: 970 m a.s.l. alejandría: 1,694 m a.s.l. támesis, la virgen rural lane, la virgen no. 1 farm: 1,440 m a.s.l. medellin, 2,000 m a.s.l. venecia: 1,335 m a.s.l. sopetrán: 750 m a.s.l. tarazá: 100 m a.s.l. guarne: 2,143 m a.s.l. santo domingo, termales: 1,000 m a.s.l. marinilla: 2,100 339vergara-navarro and serna: a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country m a.s.l. san luis “el refugio, cañón de rio claro”: 515 m a.s.l. pseudomyrmex ita forel, 1906 (pcm and msn). santafe de antioquia, cotove farm: 607 m a.s.l. pseudomyrmex laevivertex forel, 1906. vergara-navarro et al. (2007) (pcm and msn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmex lisus enzmann, 1944. new record for colombia (pcm). amalfi, cañón del porce 980 m a.s.l. pseudomyrmex mordax warming, 1894 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmex oculatus smith, 1855 (pcm, pn, pa and po). amalfi, cañón del porce-la calandría 1500 m a.s.l. pseudomyrmex oki forel, 1906 (pcm and msn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmex pallens mayr, 1870. vergara-navarro et al. (2007) (pcm, pn, pa and po). medellin, universidad nacional-núcleo el volador: 1496 m a.s.l. pseudomyrmex rochai forel, 1912. vergara-navarro et al. (2007) (pcm and pn). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmex sericeus mayr, 1870 (pcm, pn and pa). amalfi, cañón del porce-san ignacio: 970 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-fosforito: 945 m a.s.l. pseudomyrmex simplex smith, 1877 (pcm, pn, pa, po, msn and cap). medellin: 1,496 m a.s.l. pseudomyrmex subtilissimus emery, 1890. aponte-cubides (2006) (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmex tenuissimus emery, 1906 (pcm, pn, pa, msn and po). santafe de antioquia, cotove farm: 607 m a.s.l. pseudomyrmex termitarius smith, 1855 (pcm, pn, pa, msn and po). amalfi, cañón del porce-fosforito: 970 m a.s.l. amalfi, cañón del porce-la frijolera: 1,550 m a.s.l. pseudomyrmex urbanus smith, 1877 (pcm). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. pseudomyrmex viduus smith, 1858 (pcm, pn, pa and po). amalfi, cañón del porce: 980 m a.s.l. these results constitute the first approach to the general knowledge of the ant species-level of antioquia and contribute to the support of studies involving taxonomy, biodiversity, ecology, conservation, and applied entomology in colombia and the neotropics. acknowledgments the authors wish to thank the idea wild foundation for its co-financial support and all of the institutions, curators and directors of museums and collections that were visited, including the unab museum and the “laboratorio de ecología y conservación ambiental universidad nacional de colombia” for logistical support, professor norberto parra (universidad nacional de colombia, medellín), inbio (“instituto nacional de biodiversidad, costa rica”) for loaning the reference collection, fabio penati curator of entomology museo civico di storia naturale “giacomo doria”, the university of texas at el paso, texas, usa, and universidad nacional de colombia for supporting the postdoc position of the second author, the myrmecologists william mackay, phil ward, jeffrey sossa, jack longino, john lattke, carlos r. brandão, rodrigo m. feitosa, josé pacheco and monica ospina, all collectors who helped us with this study, especially francisco yepes and nathaly vergara-navarro, as well as professor hernán echavarría of “grupo sistemática de insectos agronomía (sia)”, who was a co-director of this project. literature cited alonso, l.e. and d. agosti. 2000. biodiversity studies, monitoring, and ants: an overview. pp. 1-8. in: agosti, d., j.d. majer, l.e. alonso, and t.r. schultz (eds.). ants: standard methods for measuring and monitoring biodiversity. smithsonian institution press, washington dc. amarillo s., a.r. 1999. hormigas (hymenoptera: formicidae) del cañón del río claro (antioquia, colombia). pp. 88-89. in: nates, g.p. (ed.). resúmenes y memorias. iii encuentro iussi bolivariana. unión internacional para el estudio de los insectos sociales (iussi); fondo fen; universidad nacional de colombia, bogota. aponte-cubides, l.p. 2006. hormigas de la subfamilia pseudomyrmecinae (hymenoptera: formicidae) en colombia. undergraduate thesis. facultad de ingeniería, administración y ciencias básicas, universidad incca de colombia, bogota. arias-penna, t.m. 2003. nuevos registros de especies de hormigas de la subfamilia ponerinae (hymenoptera: formicidae) para colombia. caldasia 25(2), 429-431. arias-penna, t.m. 2006. redescription of the ant ectatomma confine mayr, 1870 (hymenoptera, formicidae) and first record for colombia. entomol. news 117(4), 445-450. arias-penna, t.m. 2007. subfamilia amblyoponinae. pp. 41-51. in: jiménez, e., f. fernández, t.m. arias, and f. lozanozambrano (eds.). sistemática, biogeografía y conservación de las hormigas cazadoras de colombia. instituto de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. bolton, b. 2000. the ant tribe dacetini. vol. 65. memoirs of the american entomological institute, gainesville, fl. pp. 4921028. 340 agron. colomb. 31(3) 2013 bolton, b. 2003. synopsis and classification of formicidae. vol. 71. memoirs of the american entomological institute, gainesville, fl. pp. 1-369. bolton, b., g. alpert, p.s. ward, and p. naskrecki. 2006. bolton’s catalogue of ants of the world, 1758-2005 (cd-rom). harvard university press, cambridge, ma. brandão, c.r.f. 1990. systematic revision of the neotropical ant genus megalomyrmex forel (hymenoptera: formicidae: myrmicinae), with the description of thirteen new species. arq. zool. 31(5), 411-481. brandão, c.r.f., j.l.m. diniz, d. agosti, and j.h. delabie. 1999. revision of the neotropical ant subfamily leptanilloidinae. syst. entomol. 24, 17-36. brown, w.l. 1958. contributions toward a reclassification of the formicidae. ii. tribe ectatommini (hymenoptera). bull. mus. comp. zool. 118(5), 176-362. brown, w.l. 1965. contributions to a reclassification of the formicidae. iv tribe typhlomyrmecini (hymenoptera). psyche 72, 65-78. brown, w.l. 1973. a comparison of the hylean and congo-west african rain forest ant faunas. pp. 161-185. in: meggers, b.j., e.s. ayensu, and w.d. duckworth (eds.). tropical forest ecosystems in africa and south america: a comparative review. smithsonian institution press, washington dc. brown, w.l. 1975. contributions toward a reclassification of the formicidae. v. ponerinae, tribes platythyreini, cerapachyni, cilindromyrmecini, acanthostichini and aenictogini. search agric. 15(1), 1-116. brown, w.l. 1976. key to new world species of odontomachus workers. studia entomol. 19(1-4), 144-153. cárdenas g., j.e. 2002. algunos aspectos ecológicos y de manejo de cochinillas (homoptera: pseudococcidae) en la zona bananera de úraba (antioquia). undergraduate thesis. faculty of agriculture sciences, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. chacón de ulloa, p., m.l. baena, j. bustos, r.c. aldana, j.a. aldana, and m.a. gamboa. 1996. fauna de hormigas del departamento del valle del cauca (colombia). pp. 413-451. in: andrade, g., g. amat, and f. fernández (eds.). insectos de colombia, estudios escogidos. academia colombiana de ciencias exactas, físicas y naturales; facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota. de andrade, m.l. and c. baroni-urbani. 1999. diversity and adaptation in the ant genus cephalotes, past and present. in: stuttgarter beitrage zur naturkunde, serie b, geologie und paläontologie. vol. 271. staatliches museum für naturkunde in stuttgart, stuttgart, germany. emery, c. 1894. studi sulle formiche della fauna neotropica. boll. soc. entomol. ital. 26, 137-241. espinal t., l.s. 1992. geografía ecológica de antioquia. zonas de vida. editorial lealon; universidad nacional de colombia, medellin, colombia. feitosa, r.m. and c.r.f. brandão. 2008. a taxonomic revision of the neotropical myrmicine ant genus lachnomyrmex wheeler (hymenoptera: formicidae). zootaxa 1890, 1-49. fernández, c.f. 1990. hormigas cazadoras de colombia (hymenoptera: formicidae: ponerinae). undergraduate thesis. faculty of sciences, universidad nacional de colombia, bogota. fernández, c.f. 1991. las hormigas cazadoras del género ectatomma (formicidae: ponerinae) en colombia. caldasia 16(79), 551564. fernández, c.f. 1993. hormigas de colombia iii: los géneros acanthoponera mayr, heteroponera mayr y paraponera fr. smith (formicidae: ponerinae: ectatommini). caldasia 16(79), 249-257. fernández, c.f. 2000. estado del conocimiento de las hormigas (formicidae) en colombia. pp. 240-243. in: martín-piera, f., j.j. morrone, and a. melic (eds.). hacia un proyecto cyted para el inventario y estimación de la diversidad entomológica en iberoamérica: pribes-2000. vol. 1. sociedad entomológica aragonesa, zaragoza, spain. fernández, c.f. 2001. hormigas de colombia. ix: nueva especie de lenomyrmex (formicidae: myrmicinae). rev. colomb. entomol. 27(3-4), 201-204. fernández, c.f. 2002a. revisión de las hormigas camponotus subgénero dendromyrmex (hymenoptera: formicidae). pap. avulsos zool. 42(4), 47-100. fernández, c.f. 2002b. new ant records for colombia and south america (hymenoptera: formicidae). rev. colomb. entomol. 28(2), 215. fernández, c.f. 2004a. the american species of the myrmicine ant genus carebara westwood (hymenoptera: formicidae). caldasia 26(1), 191-238. fernández, c.f. 2007. subfamilia ponerinae s. str. pp. 123-218. in: jiménez, e., f. fernández, t.m. arias, and f. lozanozambrano (eds.). sistemática, biogeografía y conservación de las hormigas cazadoras de colombia. instituto de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. fernández, c.f. and m.l. baena. 1997. hormigas de colombia vii: nuevas especies de los géneros lachnomyrmex wheeler y megalomyrmex forel (hymenoptera: formicidae). caldasia 19(1-2), 109-114. fernández, c.f., m. baena, and e.e. palacio. 1996a. hormigas de colombia v: el género stenamma westwood (hymenoptera: formicidae: myrmicinae). tacaya 5, 9-10. fernández, f. and j. guerrero. 2008. technomyrmex (formicidae: dolichoderinae) in the new world: synopsis and description of a new species. rev. colomb. entomol. 34(1), 110-115. fernández, f. and e.e. palacio. 1999. lenomyrmex, an enigmatic new ant genus from the neotropical region (hymenoptera: formicidae: myrmicinae). syst. entomol. 24, 7-16. fernández, c.f., g.e.e. palacio, w.p. mackay, and e. mackay. 1996b. introducción al estudio de las hormigas (hymenoptera: formicidae) de colombia. pp. 349-399. in: andrade, g., g. amat, and f. fernández (eds.). insectos de colombia, estudios escogidos. academia colombiana de ciencias exactas, físicas y naturales; facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota. fernández, f. and s. sendoya. 2004. lista de las hormigas neotropicales. biota colomb. 5(1), 1-93. 341vergara-navarro and serna: a checklist of the ants (hymenoptera: formicidae) of the department of antioquia, colombia and new records for the country fernández, c.f. and e. wilson. 2008. josé celestino mutis, the ants, and pheidole mutisi sp. nov. rev. colomb. entomol. 34(2), 203-208. forel, a. 1899. biologia centrali-americana; or, contributions to the knowledge of the fauna and flora of mexico and central america. insecta. hymenoptera. 3 (formicidae). unknown publisher, london. pp. 111-111. forel, a. 1904. miscellanea myrmécologiques. rev. suisse zool. 12, 1-52. forel, a. 1907. formicides du musée nacional hongrois. ann. hist.nat. mus. natl. hung. 5, 1-42. galvis, j.p. and f. fernández. 2009. ants of colombia x. acanthognathus with the description of a new species (hymenoptera: formicidae). rev. colomb. entomol. 35(2), 2-9. gómez c., e.a. 2001. estudio de insectos, ácaros fitófagos y sus enemigos naturales asociadas a cinco especies forestales en el área de influencia del embalse porce ii. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. gregory-wodzicki, k.m. 2000. uplift history of the central and northern andes: a review. geol. soc. amer. bull. 112(7), 1091-1105. guerrero, r.j., j. delabie, and a. dejean. 2010. taxonomic contribution to the aurita group of the ant genus azteca (formicidae: dolichoderinae). j. hymenoptera res. 19(1), 51-65. guerrero, r.j. 2009. first record of the ant genus myrcidris (formicidae: pseudomyrmecinae) from colombia. rev. colomb. entomol. 35(1), 103-104. guerrero, r.j. and c.f. fernandez. 2008. a new species of the ant genus forelius (formicidae: dolichoderinae) from the dry forest of colombia. zootaxa 1958, 51-60. guerrero, r.j. and c. sanabria. 2011. the first record of the genus gracilidris (hymenoptera: formicidae: dolichoderinae) from colombia. rev. colomb. entomol. 37(1), 159-161. guerrero, r.j. and d.y. olivero. 2007. nuevos registros de hormigas del caribe colombiano, incluyendo claves taxonómicas para acanthoponera, heteroponera y platythyrea. rev. colomb. entomol. 33(2), 193-196. hernández, c.j., q.r. ortiz, t. walschburger, and g.a. hurtado. 1992. estado de la biodiversidad en colombia. pp. 41-43. in: halffter, g. (ed.). la diversidad biológica de iberoamérica i. special volume. acta zoológica mexicana; cyted, mexico df. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2007. antioquia. características geográficas. bogota. kempf, w.w. 1972. catalogo abreviado das formigas da regiao neotropical. studia entomol. 15, 3-344. kimsey, l.s. 1992. biogeography of the panamian regions, from ant insect perspective. pp. 14-24. in: quintero, d. and a. aiello (eds.). insects of panama and mesoamerica. oxford university press, oxford, uk. lapolla, j.s. 2004. acropyga (hymenoptera: formicidae) of the world. contrib. amer. entomol. inst. 33(3), 1-130. lattke, j. 1991. studies of neotropical amblyopone erichson (hymenoptera: formicidae). contrib. sci. 428, 1-7. lattke, j.e. 1997. revisión del género apterostigma mayr (hymenoptera: formicidae). arq. zool. 34(5), 121-221. lattke, j.e. 2000. specimen processing. building and curating an ant collection. pp. 155-171. in: agosti, d., j. majer, l. alonso, and t. schultz (eds.). ants standard methods for measuring and monitoring biodiversity. smithsonian institution press, washinghton dc; london. lattke, j.e. 2003. biogeografía de las hormigas neotropicales. pp. 65-85. in: fernández, f. (ed.). introducción a las hormigas de la región neotropical. instituto de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. lattke, j.e., f. fernández, t.m. arias-penna, e.e. palacio, w. mackay, and e. mackay. 2007a. género gnamptogenys roger. pp. 66-100. in: arias-penna, t.m. (ed.). subfamilia ectatomminae. pp. 53-107. in: jiménez, e., f. fernández, t.m. arias, and f.h. lozano-zambrano (eds.). sistemática, biogeografía y conservación de las hormigas cazadoras de colombia. instituto de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. lattke, j.e., f. fernández and e.e. palacio. 2007b. identification of species of gnamptogenys roger in the americas. pp. 254-270. in: snelling, r.r., b.l. fisher, and p.s. ward (eds.). advances in ant systematics (hymenoptera: formicidae): homage to e.o. wilson-50 years of contributions. vol. 80. memoirs of the american entomological institute. gainesville, fl. longino, j.t. 2003. the crematogaster (hymenoptera, formicidae, myrmicinae) of costa rica. zootaxa 151, 1-150. longino, j.t. 2005. solenopsis subterranea mackay and vinson 1989. in: the evergreen state college, http://academic.evergreen. edu/projects/ants/genera/solenopsis/species/subterranea/ subterranea.html; consulted: november, 2013. longino, j.t. 2007. a taxonomic review of the genus azteca (hymenoptera: formicidae) in costa rica and a global revision of the aurita group. zootaxa 1491, 1-63. longino, j.t. and r.r. snelling. 2002. a taxonomic revision of the procryptocerus (hymenoptera: formicidae) of central america. contrib. sci. 495, 1-30. longino, j.t. 2011. longino homepage. in: the evergreen state college, http://academic.evergreen.edu/projects/ants/home. htm; consulted: november, 2013. lozano-zambrano, f.h., e. jiménez, t.m. arias-penna, a.m. arcila, j. rodríguez, and d.p. ramírez. 2007. biogeografía de las hormigas cazadoras de colombia. pp. 349-406. in: jiménez, e., f. fernández, t.m. arias, and f. lozano-zambrano (eds.). sistemática, biogeografía y conservación de las hormigas cazadoras de colombia. instituto de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. mackay, w.p. 1993. a review of the new world ants of the genus dolichoderus (hymenoptera: formicidae). sociobiology 22(1), 1-148. mackay, w.p., e. mackay, f. fernández, and t.m. arias-penna. 2007. género pachycondyla. pp. 170-200. in: fernández, f. (ed.). subfamilia ponerinae s.str. pp. 123-218. in: jiménez, e., f. fernández, t.m. arias, and f. lozano-zambrano (eds.). sistemática, biogeografía y conservación de las hormigas cazadoras de colombia. instituto de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. mackay, w.p. and s.b. vinson. 1989. two new ants of the genus solenopsis (diplorhoptrum) from eastern texas (hymenoptera: formicidae). proc. entomol. soc. wash. 91, 175-178. 342 agron. colomb. 31(3) 2013 morrone, j.j. 2006. biogeographic areas and transition zones of latin america and the caribbean islands based on panbiogeographic and cladistic analyses of the entomofauna. annu. rev. entomol. 51, 467-494. palacio, e. 1997. hormigas de colombia iv. dos nuevas especies de octostruma (hymenoptera: formicidae: basicerotini). caldasia 19(3), 409-418. palacio, e. 1999. hormigas legionarias (hymenoptera: formicidae: ecitoninae) de colombia. pp. 117-189. in: amat, g., g. andrade, and f. fernández (eds.). insectos de colombia, estudios escogidos. vol. ii. academia colombiana de ciencias exactas, físicas y naturales; facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota. prance, g.t. 1986. la taxonomía y su relación con las ciencias agrícolas. rev. acad. colomb. cienc. exact. fís. natur. 16(61), 89-94. sandoval g., v.e. 2005. reconocimiento taxonómico de las especies de hormigas del género cephalotes latreille, 1802 (hymenoptera: formicidae: myrmicinae) de colombia. undergraduate thesis. faculty of natural sciences, exact and education. universidad del cauca, popayan, colombia. schneider, l. 1990. hormigas de la tribu dolichoderini (formicidae: dolichoderinae) en colombia. undergraduate thesis. faculty of sciences, universidad nacional de colombia, bogota. saa, secretaria de agricultura de antioquia. 2002. anuario estadístico del sector agropecuario en el departamento de antioquia. secretaria de agricultura y desarrollo rural, gobernación de antioquia, medellin, colombia. serna c., f.j. 1999. hormigas de la zona de influencia del proyecto hidroeléctrico porce ii. m.sc. thesis. faculty of sciences, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. serna c, f.j. 2002. primer registro de stegomyrmex (hymenoptera: formicidae: myrmicinae) para colombia. caldasia 24(1), 217-219. serna c., f.j. and e.v. vergara-navarro. 2001. claves para la identificación de subfamilias y géneros de hormigas de antioquia y choco, colombia. rev. inst. cienc. natur. ecol. 7(1), 5-41. serna c., f.j. and e.v. vergara-navarro. 2007a. hormigas cazadoras de porce (antioquia, colombia). pp. 553-572. in: jiménez, e., f. fernández, t.m. arias, and f. lozano-zambrano. (eds.). sistemática, biogeografía y conservación de las hormigas cazadoras de colombia. instituto de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. serna c., f.j and e.v. vergara-navarro. 2007b. historia natural de las hormigas cazadoras del departamento de antioquia (colombia). pp. 573-592. in: jiménez, e., f. fernández, t.m. arias, and f. lozano-zambrano (eds.). sistemática, biogeografía y conservación de las hormigas cazadoras de colombia. instituto de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. sossa-calvo, j. and j.t. longino. 2007. subfamilia proceratiinae. pp. 219-237. in: jiménez, e., f. fernández, t.m. arias, and f. lozano-zambrano (eds.). sistemática, biogeografía y conservación de las hormigas cazadoras de colombia. instituto de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. toro, e. 2002. composición y diversidad de hormigas en algunas áreas protegidas del valle de aburra. m.sc. thesis. department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. toro-villegas, g.e. 2006. geología del departamento de antioquia, pp. 77-83. in: hermelin, m. (ed.). geografía de antioquia. fondo editorial universidad eafit, medellin, colombia. vahos v., a.a. 2004. hormigas como indicadoras del grado de perturbación en fragmentos de bosque. undergraduate thesis. faculty of sciences agricultural, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. vélez, r. 1990. por qué es importante clasificar los organismos? colombia, ciencia y tecnología 8(3), 27-28. vergara-navarro, e.v., h. echavarría, and f. serna. 2007. hormigas (hymenoptera: formicidae) asociadas al arboretum de la universidad nacional de colombia, sede medellín. boletín de la sea 40, 497-505. ward, p.s. 2008. provisional key to the species of pseudomyrmex (hymenoptera: formicidae) of costa rica, based on the worker caste. in: the ward ant lab, http://wardlab.files.wordpress. com/2010/05/psecrkey.pdf; november, 2013. ward, p.s. 1999. systematics, biogeography and host plant associations of the pseudomyrmex viduus group (hymenptera formicidae), triplaris and tachigali-inhabiting ants. zool. j. linn. soc. 126, 451540. ward, p.s. 2007. phylogeny, classification, and species-level taxonomy of ants (hymenoptera: formicidae). zootaxa 1668, 549-563. weber, n.a. 1940. the biology of the fungus growing ants. part vi. key to cyphomyrmex, new attini and a new guest ant. rev. entomol. 11(1-2), 406-427. weber, n.a. 1945. the biology of the fungus growing ants. part viii. the trinidad, b.w.i., species. rev. entomol. 16(1-2), 1-83. weber, n.a. 1958. nomenclatural notes on proatta and atta (hym.: formicidae). entomol. news 69, 7-13. wild, a. 2005. taxonomic revision of the pachycondyla apicalis species complex (hymenoptera: formicidae). zootaxa 834, 1-25. wild, a. 2007. taxonomic revision of the ant genus linepithema (hymenoptera: formicidae). univ. calif. publ. entomol. 126, 1-162. wilson, e.o. 2003. pheidole in the new world. a dominant, hyperdiverse ant genus. harvard university press, cambridge, london. yepes r., f., f. serna c., and a. madrigal. 1999. anotaciones acerca de la hormiga arriera atta cephalotes (l.) (hymenoptera: formicidae). pp. 267-273. in: memorias de aconteceres entomológicos. para comprender los insectos: estudiarlos. grupo de entomología, universidad nacional de colombia, medellin, colombia. zabala, g.a., g. vargas, c. gutiérrez, w. cardona, m. chávez, k. fierro, and p. chacón de ulloa. 2003. hormigas cazadoras (formicidae: ponerinae) del museo de entomología de la universidad del valle. p. 104. in: resúmenes xxx congreso de la sociedad colombiana de entomología. socolen, cali, colombia. zabala g., m. vélez, and c. góngora. 2006. nuevos registros de especies de hormigas (hymenoptera: formicidae) para colombia. rev. colomb. entomol. 32(2), 227-229. variabilidad yenética en fríjol común tphuseolus vulgaris l.): 1. analisis de variables morfologicas y agronómicas cuantitativas. genetic variability on shrab bean (phaseolus vulgaris l.): 1. morphological and quantitative agronomicals analysis gustavo a. ligarreto mi , orlando martínez w2 resumen con base en la evaluacón de variables cuantitativas, se llevó a cabo la identificación de la variabilidad genética de una colección colombiana de fríjol de crecimiento arbustivo. la investigación se realizó con 30 accesiones, de las cuales tres son variedades mejoradas y una línea élite; las evaluaciones se realizaron en siete ambientes, seis de ellos en clima frío y uno en clima medio. los resultados se analizaron por métodos univariados y multivariados de componentes principales para el conjunto de variables y por análisis de conglomerados entre accesiones. en el análisis de componentes principales, los primeros seis representan el 87,31 % de la variación total, los cuales discriminaron a los cultivares de la colección por acervos genéticos andino y mesoamericano. las diferencias morfológicas y agronómicas fueron mayores entre las accesiones andinas, pues su grado de dispersión en los tres primeros componentes es más alto que en los mesoamericanos. la diversidad entre los acervos esta representada, principalmente, por el hábito de crecimiento, la precocidad, el área foliar, el rendimiento por planta y el número de semillas por vaina. las variables de mayor heredabilidad, representadas por alto coeficiente de repetibilidad r> 1 (goodman y paterniani, 1969), fueron número de nudos, longitud de las vainas, longitud del ápice de las vainas, el número de vainas por planta, la época a madurez fisiológica y el peso de 100 semillas, las cuales pueden utilizarse para estudios de similaridad morfológica y evolución. palabras claves: evaluación, caracterización, fríjol arbustivo, phaseolus vulgaris, estadística multivariada, germoplasma. summary based in the evaluation of quantitative variables it was carried out the identification of the genetic variability of a shrub bean colombian collection. the investigation was carried out with 30 accessions of which three are improved varieties and one is an elite line, the evaluations were carried out in seven environments, six of them in cold climate and one in template climate. the results were analyzed by univariated and multivariated methods by principal components analysis for the group of variables and cluster analysis among agreements. in the principal components analysis the first six components represented 87.31% of the total variation, which discriminated the cultivars of the coliection for andean and meso-american gene pool. the morphological and agronomical differences were bigger among the andean accessions, because of its dispersion degree in the first three components, which is higher than in the meso-american ones. the diversity among the gene pools is represented mainly by the growth habit, precocity, foliate area, yield per plant and the number of seeds by podothe variables of high heredability represented by high repetibility coefficient r> 1 (goodman and paterniani, 1969) were: number ofknots, pod length, pod apex length, the number of pods per plant, time to physiological maturity and the weight of 100 seeds which can be used for studies of morphological similarity and evolution. key words: evaluation, characterization, shrub bean, phaseolus vulgaris, multivariate statistic, germplasm. introducción las fuentes de variabilidad del fríjol común, una especie del nuevo mundo, se encuentran en sus formas silvestres en las regiones de los andes y mesoamérica, lo cual ha permitido detectar un flujo consecuente de genes, pudiendo producir recombinación de genotipos (singh et al., 1991). hasta mediados de la década de los 30, el mejoramiento genético del fríjol se limitaba a las presiones naturales de selección ya aquellas preferencias de los agricultores. 'profesor asistente. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. bogotá e.-mail: ga l igarm@bacata.usc.unal.edu.co 'profesor. instituto de genética, universidad de los andes. bogotá. agronomía colombiana, 2002. 19 (1-2): 69-80 la colección, evaluación y selección sistemática del germoplasma por los programas nacionales se inició en la década siguiente brasil, chile, colombia, costa rica, méxico y perú se encuentran entre los primeros países que establecieron programas de mejoramiento de fríjol (voysest, 1983). un aspecto que reviste importancia en relación con las características morfológicas es saber cuáles son apropiadas para encontrar diferencias y similaridades, ya que ellas tienen un efecto notable en el fenotipo de la planta entera. goodman y patemiani (1969) afirman que la selección de éstas se realiza con base en el efecto del ambiente y de su interacción, siendo los caracteres reproductivos los menos influidos, con excepción de los componentes de rendimiento, debido a que hay muchos factores que lo condicionan, como la interacción genotipo por ambiente y el ambiente mismo, lo cual ocurre, también, con la mayoría de los caracteres vegetativos. muchas han sido las investigaciones realizadas tratando de establecer criterios de clasificación de los bancos de germoplasma, buscando variabilidad en fríjol. tohme et al. (1993) determinaron como la variabilidad genética nos permite seleccionar una gama de individuos con caracteres de vital importancia en la selección de colectas para obtener variedades que sean del agrado de productores y consumidores. los datos generados acerca de los distintos atributos deben ser analizados con técnicas de estadística multivariada, la cual asume que hay dependencia entre las diferentes propiedades utilizadas para caracterizar una unidad. la independencia entre las unidades experimentales se conserva y pueden constituir una muestra aleatoria de una población (chalfield y collins, 1986; johnson y wichern, 1988). entre los métodos de análisis multivariado para detectar la interdependencia entre variables y, también, entre individuos se incluyen el análisis por conglomerados o "clusters", el de componentes principales, el de ordenamiento multidimensional y algunos métodos no paramétricos (manly, 1994). los componentes principales son un análisis de la estructura de variancia y covariancia, el cual busca transformar las variables observadas en un nuevo conjunto de variables no correlacionadas; las cuales representan combinaciones lineales de las variables originales (pla, 1986). los componentes principales permiten analizar la correlación entre variables, reducir un gran conjunto de variables a otro grupo más pequeño y de sentido biológico, examinar la agrupación taxonómica de individuos y construir índices para agrupar individuos (pielov, 1984; pla, 1986; onyilagha, 1986). los análisis de conglomerados permiten la conformación de grupos de individuos similares y los análisis discriminantes consisten en separar distintos conjuntos de objetos u observaciones y en asignar nuevos objetos a grupos previamente definidos como, también, permiten conocer qué tan distantes están dos o más poblaciones de interés (johnson y wichem, 1988). los objetivos de este estudio fueron: 1°. establecer la variabilidad genética en la colección de fríjol en estudio, mediante el análisis de variables morfológicas y agronómicas cuantitativas, 2°. proponer una clasificación de las accesiones en grupos genéticos homogéneos y 3°. hacer inferencias de la aplicación del método de clasificación a los recursos genéticos. materiales y métodos en el centro de investigación tibaitatá, de la corporación colombiana de investigación agropecuaria, corpoica, ubicado a 4° 42' de latitud norte y 74° 12' de longitud oeste, en el municipio de mosquera (cundinamarca, colombia), yen la estación experimental calima darién, del centro de agricultura tropical ciat, localizada a 3° 56' de latitud norte y 76° 31' de longitud oeste, en el municipio de calima (valle del cauca, colombia), se llevó a cabo un estudio de evaluación de fríjol en seis ambientes en la primera localidad y en un ambiente en la segunda (cuadro 1). cuadro l. localización y ambientes en los cuales se evaluaron los cultivos en estudio. localización año y semestre factures ambientales l' altitud (m) precipitación (mm) ternpcratur'a oc 1994 a 2540 1994 b 2540 1996 a 2540 1996 b 2540 1997 a 2540 1997 b 2540 1998a 1485 c.i. tibaitatá, corpoica, 4"42' n, 72"12' oe calima darién, ciar, 3° 56' n, 76°31' oc 473 292 396 242 267 149 13,2 12,8 13,2 12,8 13,5 13,4 495 20,0 11 precipitación acumulada por ciclo de cultivo y temperatura promedio diaria. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 los suelos de los lotes en el c.i. tibaitatá tuvieron niveles adecuados de fertilidad (estructura franco limosa, materia orgánica 3,7%, fósforo 30 ppm, capacidad de intercambio catiónico 31,8 y miliequivalentes en 100 g de suelo en los siguientes elementos: ca: 19,0, mg: 2, .8, k: 0,19 y na: 0,63) para el normal crecimiento y desarrollo de los cultivos (howeler y medina, 1977). se utilizaron semillas de 30 accesiones de fríjol común (phaseolus vulgaris l.), de hábito de crecimiento arbustivo tipo i y 11ypostrado tipo iii. de estas colectas, 16 corresponden a variedades regionales del nivel nacional, loa introducciones de centro y suramérica, y las variedades mejoradas de importancia comercial en colombia ica tundama (perú 5 x desconocido), ica cerinza «antioquia 10 x l-3043) x (ant. 8 x ant. 26)), diacol andino cultivada por más de 40 años por los agricultores y la línea élite l-34400 derivada de una línea mejorada por ica cerinza, usadas como testigos. las accesiones pertenecen a la colección colombiana de fríjol existente en el banco de germoplasma de corpoica, en el c.i. tibaitatá, conformada por 165 accesiones (cuadro 2). cuadro 2. accesiones de fríjol de la colección colombiana, estudiadas en la evaluación morfológica y agronómica en siete ambientes. corpoica c.t. tibaitatá, 1994 a-1997 a ycalima darién ciat, 1998 a. n°. ciat identificación origen" hábitos de ll semilla color 31 tamaño41 acervos 51 crecimiento g4698 tolima 16 clb 3 rjc p m g4674 nariño 7 a clb 3 rj p m -0* tolima 17-2 clb 1 rjc g a g4544 antioquia 20 clb 2 rjc g a gi1576 perú 5 per 3 rjc g a g4644 c/marca 148 clb 1 rjc g a -0* méxico 497 . mex 1 rj g a g4543 antioquia 19 clb 1 rsrj g a g4700 tolima 16 b clb 3 rj p m g4551 antioquia 27 a clb 1 rjc g a g7895 perú 40 per 1 rjc m a g4610 cauca 34 clb 3 rj p m g4545 antioquia 21 clb 3 rj p m g4648 huila 5 clb 3 rj p m -0* tolima 17-1 clb 2 rj p m -0* méxico 496 mex 1 rjc g a -0* méxico 171 mex 1 rj m a g4706 boyacá 18 clb 1 rj m a g11525 perú 154 per 1 rj m a g4706 to1ima43 clb 1 rj m a g5772 diaco1 andino clb 1 rsrj g a g14016 lca tundama clb 2 rjc m a -0línea 34400 clb 1 rj g a -0lca cerinza clb 1 rj m a gi1292 argentina 1 arg 2 c p m gi1293 bolivia 7 blv 1 cm g a -0* perú 224 per 3 cm g a g4679 nariño 12 clb 1 rj g a g4534 antioquia 10 clb 1 rjc g a g3729 argentina 2 arg 1 n m a 1/ clb = colombia; per= perú; mex= méxico; arg= argentina; blv= bolivia. 2/ 1 = arbustivo determinado, 2= arbustivo indeterminado, 3= postrado. 3/ rj = rojo; c= crema; m= morado; n= negro; rs= rosado 4 g =grande; m= mediano; p= pequeño, con peso de 100 semillas >40; 25-40 y <25g, respectivamente. 5/ acervo genético: a= andino; m= mesoamericano. * accesiones que no coinciden o no están en la colección mundial en el clat. 2002 ligarreto y martínez: viabilidad genética en el fríjol común ... las accesiones regionales e introducidas fueron tomadas al azar de la colección de trabajo del ica y corpoica para el mejoramiento de la especie con adaptación al clima frío y medio de colombia. todas las colectas se sembraron en los seis ambientes (diferentes lotes y semestres) en la localidad c.i. tibaitatá, y en calima darién bajo el diseño experimental de bloques completos al azar con 30 tratamientos y cuatro replicaciones. los tratamientos fueron las accesiones. la unidad experimental fue un área de 9,6 m2, constituida por cuatro surcos de 4 m de largo, distanciados 0,6m entre ellos, con distancia de 10 cm. entre plantas. la medición de los datos de las variables de respuesta se realizó con base en los descriptores propuestos por el ciat para la especie phaseolus vulgaris l. (muñoz el al., 1993). en cada parcela, a 10 plantas, en competencia con otras plantas dentro y entre surcos, se registraron, en forma individual, las variables en estudio. la clasificación de los materiales por acervo genético corresponde a la sugerida por ligarreto y martínez (2001). en el cuadro 3, se presentan los 23 caracteres cuantitativos evaluados, con sus respectivas unidades de medida y estado fenológico. cuadro 3. descriptores varietales usados en la caracterización morfológica y agronómica de 30 accesiones de fríjol. descriptores abrev. descriptores aabrev. plántula días a emergencia longitud de hipoccilo (cm.) longitud del epicotilo (cm) ancho hojas primarias (cm) longitud hojas primarias (cm) derne lhip lepi ahpr lhpr floración días a floración longitud del tallo principal (cm) altura de la cobertura (cm) numero de nudos longitud folíolo central (4". nudo) ancho foliolo cenral (4". nudo) área foliar folíolo central (crrí)* dilo ltpr acob nnud lfce afee afrc madurez fisiológica días a madurez fisiológica dmfi cosecha días a cosecha longitud de las vainas (cm) ancho de las vainas (cm) longitud del ápice vainas (cm) vainas por planta semillas por vaina número plantas por parcela rendimiento por planta (g) rendimiento por parcela (g) peso de 100 semillas (g) deos lvai avai lava vpla svai nppa rpla rpar psern * affc=lfce x afee x 0.75. análisis estadísticos los datos de las variables de respuesta se procesaron con el sistema sas (statistical analysis system), versión 6,12 (sas institute, 1994). con el procedimiento glm del sas, se realizaron los análisis de varianza para cada variable en la serie de ambientes de evaluación y con univariate, se obtuvo la prueba de normalidad del supuesto del modelo estadístico (eij "n 1(o, s2 )). a'= mi; a'"" = (m3-m2) i r; donde: g = accesión; a = ambiente; r = repetición; y los valores de m son los cuadrados rrcdios de cada fuente de variación. a'" = (m5m3-m4+m 1) ig .r.a.= (m3-m 2) i r. a ; los componentes de varianza se obtuvieron a partir de los cuadrados medios de las accesiones y del error experimental, como efectos aleatorios y repeticiones y ambientes, como efectos fijos del análisis de varianza presentado en el cuadro 4. este análisis se realizó con la aplicación del procedimiento varcomp del sas. los estimadores de los componentes se calcularon en la siguiente forma: fuentes de variación cuadro 4. forma de análisis de varianza para accesiones y ambientes, y estimación de cuadrados medios (e.m.e..) cuadrados medios c.m.e ambiente repetición (ambiente) genotipo genotipo x ambiente error experimental 11 g = accesión= a ambiente;' r repetición. m5 m4 m3 m2 ml cr2 + gr821111 a2 + gel rn al + ra2gu + racr\ 0 2+ ra2gu a' agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 con estos estimadores, se halló el coeficiente de repetibilidad (y) propuesto por goodman y patemiani (1969) para estudios de clasificación de colectas, el cual permite determinar las variables con bajo aporte ambiental sobre la expresión fenotípica de los materiales, los cuales pueden, a su vez, ser útiles para encontrar similitud y disimilitud entre accesiones. el coeficiente se representa como y = (s2g/ (s2a + s2ga )) > 1 los caracteres con j > i indican que la medida entre accesiones tiene más expresión genética que efecto de ambiente e interacciones. los análisis multivariados se aplicaron, primero, a todas las variables y, luego, a un grupo de seis variables seleccionadas por valor y > 1. para evitar el efecto debido a la magnitud de la escala de medida entre los caracteres, los datos se estandarizaron a valores z con promedio cero y varianza ( s2) uno (scholotzhauer y littell, 1987; steel y torrie, 1985). se usó el procedimiento princomp sobre las variables estandarizadas que aparecen en el cuadro 3, con el fin de elegir el número adecuado de componentes (131) que estiman la variancia y su contribución a la variabilidad total sugerida por los datos de la colección (chalfield y collins, 1986). también, se diseñó, mediante el procedimiento 3gd (sas institute, 1994), la discriminación de las accesiones con los coeficientes de los tres primeros componentes principales (13 1). en la selección de las variables más importantes en los componentes, se aplicó el método b4 propuesto por jolliffe (1972), citado por argüelles (1990), que favorece a las variables con mayor valor absoluto de los coeficientes en cada uno de los componentes. mediante el análisis cluster, usando el ligamiento promedio (upgma) y la distancia euclidiana entre pares de colectas, se construyó un dendograma que da información de la cercanía y disimilaridad entre los materiales. para el procesamiento se utilizaron los paquetes estadísticos syn-tax, versión 5,0 (podani,1993), y ntsys, versión 2,0 (rohlf, 1998). resultados análisis de la variabilidad genética basada en descriptores cuantitativos los promedios, varianza, desviación estándar y coeficiente de variación de los caracteres cuantitativos en los siete ambientes se presentan en el cuadro 5. cuadro 5. estadísticas simples de variables morfológicas cuantitativas de 30 accesiones de fríjol. intervalos variables n°. varianzas desviación. coeficient. normal.l! obs, mínimo máximo promedios estándar variación ('yt. ) dias emergencia 270 10,0 28,0 17,7 19,9 4,5 25,2 no longitud hipocótilo 390 1,0 5,7 4,6 1,3 1.1 24,6 no longitud cpicótilo 390 0,5 4,7 1,5 0,3 0.6 36,3 no ancho hojas primo 390 2,2 11,7 5,2 2,5 1.6 30,4 no long. hojas prim 390 32 10,7 5,4 1,3 1,1 21,0 !lo long. folíolo ccnt, 390 2,4 11,2 7,8 3,6 1,9 24,3 si ancho foliolo cent. 390 1.6 12,2 6,4 3,0 1.7 27.0 si long. tallo principal 390 15a 75,2 34,6 139,3 11.8 34,1 !lo altura cobertura 390 6.4 65.8 38.0 119,2 10,9 28,8 no número de nudos 390 3.2 17,2 8.5 10,0 3,2 37,2 no longitud de vainas 579 4,0 16,0 11,0 3,0 1,7 15,7 si ancho de vainas 579 0.5 1.7 1.3 0,0 0,2 14,7 no long. ápice vainas 579 0,3 2,1 1,3 0,3 0,5 41,6 no vainas por planta 579 3,4 67,2 15,8 69,6 8,3 52,9 no semillas por vaina 579 1,5 11,7 3.8 0,8 0,9 22,8 no arca foliolo central 390 3,0 92,9 40,1 324.8 18,0 44,9 no rend. por planta 430 2,9 54.6 15,5 81,5 9.0 58,1 no rcnd. por parcela 642 9,2 3813,8 1001.8 648886 805,5 80,4 no días a floración 642 38,0 120.0 67.5 426,1 20.6 30,6 no días madurez físiól. 276 107,0 152,0 127,7 106,9 10,3 8,1 no días a cosecha 561 65,0 175,0 124,6 10502 32.4 26,0 no peso 100 semillas 760 10,8 77,4 38,0 157,4 12,5 33,0 no no, plantas parcela 444 14.0 107,0 62,3 166,3 12,9 20,7 no 1/ prueba de normalidad de shapiro wilk (1965 ); distribución normal "si" corresponde a p > 0,01, "no" normalidad corresponde a p :::;0,0 l. 2002 ligarreto y martínez: viabilidad genética en el fríjol común ... 731 los coeficientes de variación fueron superiores al 8%, lo cual indica que para cada descriptor existe, un amplio rango de dispersión en la colección de fríjol en estudio, en especial, para el rendimiento por parcela, el cual presentó el valor más alto: 80,4 % de variación. las varianzas y desviaciones estándar para rendimiento por parcela y días a cosecha mostraron los valores más altos con respecto de los otros caracteres. la prueba de normalidad en el supuesto del modelo estadístico eij "n 1(o, s2 ) produjo respuestas favorables a las variables longitud y ancho del folíolo central y longitud de las vainas y no normalidad para las otras 20 variables, motivo por el cual, para estas últimas, fue necesario la transformación de los datos con raíz cuadrada para efectos de los análisis de varianza combinados de los ambientes. el grado de asociación entre pares de variables medidas en los siete ambientes presentó valores de correlación negativos y positivos con altos niveles de significancia estadística. se resaltan las variables número de nudos, longitud de las vainas, longitud del ápice de las vainas, número de vainas por planta, días a madurez fisiológica y peso de 100 semillas, por alcanzar los valores absolutos más altos en sus coeficientes de correlación, los cuales oscilaron entre -0,77 hasta 0,91, y fueron, a su vez, altamente significativos (p<o,oi). el número de observaciones para establecer el grado de asociación entre las 23 variables fue grande, entre 270 y 760 (cuadro 5), lo cual causó significancia para coeficientes bajos de correlación. debido a que existe una estructura de correlación importante entre las variables, es pertinente la aplicación de las estadísticas multivariadas como componentes principales, para conocer cuales variables discriminan a las accesiones de fríjol en estudio. en el análisis de componentes principales, se aprecia que los primeros seis componentes representan el 87.31% de la variación total (cuadro 6). cuadro 6. componentes principales seleccionados por su valor característico (1 31) a partir de 23 variables morfológicas cuantitativas evaluadas en siete ambientes. componentes valores característicos diferencias proporciones de la varianza total principales (a) de valores característicos absoluta acumulada (%) ('yo) l 10,089 5,571 43,86 43,86 2 4,518 2,658 19,64 63,51 3 1,859 0,428 8.08 71.60 4 1,43] 0,287 6,22 77,82 5 1,143 0,105 4,97 82,79 6 1.038 0,393 4,51 87,3j el primer componente aportó el 43,86%, el segundo, 19,64%, mientras que el componente seis contribuyó con 4,51 % de esta variación. el alto porcentaje de la variación total explicada por los primeros seis componentes sugiere que ellos contienen variables que discriminan bien la colección de fríjol. la representación gráfica de los componentes principales (figura 1) deja apreciar que en los cultivares andinos y mesoamericanos existen diferencias morfológicas y agronómicas, las cuales son mayores entre las accesiones andinas, pues su grado de dispersión en los tres primeros componentes es más alto que en los mesoamericanos. la diversidad entre los andinos esta representada por el hábito de crecimiento determinado e indeterminado y por su procedencia del norte y sur de los andes y perú. los caracteres cuantitativos que separan los cultivares en el primer componente incluyen longitud de epicótilo (coeficiente=0,267), ancho y longitud de las hojas primarias (0,275 y 0,268), número de nudos (-0,278 ) y de vainas por planta (-0,289), días a floración (-0,283) y a madurez fisiológica (-0,266) y peso de 100 semillas (0,251). las características que más aportan en la discriminación en el segundo componente son longitud, ancho y área del folíolo central (0,326, 0,348 y 0,356 respectivamente). en el ter¿er componente, la separación de las accesiones se debió, en especial, a la variable días a emergencia (-0,586). la longitud del hipocótilo (-0,564) fue la variable de estado de plántula que clasificó a las variedades de fríjol en el cuarto componente; en el quinto y sexto componentes, el número de plantas cosechadas por parcela (-0,564) y el de número de semillas por vaina (0,447) fueron los caracteres que mejor discriminaron las accesiones de fríjol (cuadro 7). agronomía colombiana vol. 19 . nos. 1-2 acervos oand. determin ~and. determin ~ meso y cultivado ~ sur andes cp3(8.1) i 2.99 : 0.65 -1.69 'i, 4.02 / figura l. dispersión de 30 accesiones de la colección colombiana de fríjol en los tres primeros componentes principales de 23 descriptores cuantitativos. las accesiones andinas indeterminadas son perú 5, tundama y perú 224; el cultivar argentina 2 constituye el grupo sur de los andes. los acervos genéticos se relacionan en el cuadro 2. cuadro 7. variación representada por los coeficientes de caracteres morfológicos en cada vector característico asociado a los seis componentes principales de 30 accesiones de fríjol. vectores característicos variables 111 2° 3° 4° 5° 6° días emergencia 0,009 0,179 -0,586 0,182 -0,106 -0,071 longitud hipocótilo 0.124 -0,096 0,161 0,586 0,083 0,320 longitud epicórilo 0,267 -0,017 0,225 0,101 0,003 -0,188 ancho hojas prim. 0,275 0,132 0,131 -0,107 0,089 -0,035 long. hojas primo 0,268 0,001 0.245 0,023 0,230 0.143 long. folíolo cent, 0,144 0,326 -0.1 06 -0,023 oj03 0,326 ancho folíol. cent. 0,158 0,348 -0,162 -0,042 -0,020 0,229 long. tallo ppal, -0,175 0,282 0,276 0,058 -0,199 0,002 altura cobertura -0,170 0.282 0,358 0,045 -0,087 -0,196 número de nudos -0,278 0,154 0,111 -0,050 0,021 0,067 long. de vainas 0,162 0,237 0,182 0,298 -0,434 0,088 ancho de vainas 0.189 0,118 -,cm -0,324 0,291 -0,339 long. ápice vainas 0,221 0,121 0,215 -0,021 -0,041 -0,044 vainas por planta -0,289 0,031 -0,073 -0,057 0.066 0,152 semillas por vaina -0.198 -,076 0,100 -0,153 0,013 0,447 arca folíol. central 0.158 0,356 -0,139 -0,042 0,128 0,296 rend, por planta -0,144 0,348 0,032 -0,022 0,166 -0,158 rend. por parcela -0,147 0,194 -0,253 0,321 -0,213 -0,246 días a floración -0,283 0.1 1] 0,090 -0,028 0,066 -0,015 días mad. fisiolog. -0,266 0.162 -0,059 0,086 0,226 0,058 días a cosecha -0.237 0,207 0,223 0.016 0,184 -0,117 peso 100 semillas 0,251 0.220 -0,061 0.084 0,045 -0.248 n°. plantas parco 0,091 0.144 0,005 -0.496 -0,564 0.176 2002 ligarreto y martínez:viabilidad genética en el fríjol común ... 75 1 el cuadro 8 contiene los estimadores de los componentes de varianza para los 23 descriptores cuantitativos sobre los siete ambientes de evaluación, con los cuales se obtuvo el coeficiente de repetibilidad. el valor más alto de este coeficiente correspondió al peso de 100 semillas (r=6,04) seguido por la longitud de las vainas (r=4,83). valores cercanos a la unidad los presentaron el número de nudos (r= 1,07) y el de vainas por planta (r= 1,08), la longitud del ápice de las vainas (r=1,33) y la época a madurez fisiológica (r=1,01). valores inferiores a 1 en éste parámetro implican diferencias entre las accesiones a través de los ambientes para el carácter medido, al respecto del cual, se presentó una baja de la repetibilidad en el rendimiento por parcela, época a floración, época a cosecha y número de plantas por parcela, con valores, en su orden, de r= 0,02, 0,05, 0,05 y 0,003. cuadro 8. componentes de varianza estimados de 30 accesiones de fríjol (s2g), ambientes (s2a), interacción accesiones x ambiente (s2g.a) y coeficientes de repetibilidad y = (s2g) / s2a+s2ga en 23 caracteres morfológicos 11. ambientes variable de evaluación 2 2 2 1cr g cr • rr ~.a días emergencia 3 1,121 7,479 2,1900 0,11 longitud hipocótilo 4 0,192 0,586 0,1220 0,27 longitud epicótilo 4 0,048 0,170 0,0004 0,28 ancho hojas primarias 4 0,449 2,115 0,1269 0,20 longitud hojas primarias 4 0,266 0,661 0,0522 0,37 longitud folíolo central 4 0,419 1,562 0,4320 0,21 ancho folíolo central 4 0,300 1,599 0,1582 0,17 longitud tallo principal 4 57,418 66,279 15,7040 0.70 altura cobertura 4 23,962 85,691 17,5160 0,23 número de nudos 4 5,262 3,817 1,0990 1,07 longitud de vainas 6 1,933 0,262 0,1370 4,83 ancho de vainas 6 0,008 0,016 0,0016 0,45 longitud ápice vainas 6 0,058 0,041 -0,0013 1,33 vainas por planta 6 21,548 9,924 9,9951 1,08 semillas por vaina 6 0,070 0,382 0,035 0,17 area folíolo central 4 41,542 176,220 29,835 0,20 rendimiento por planta 5 6,231 24,721 1,6596 0,23 rendimiento por parcela 5 11489,862 595647,026 41121,773 0,02 días a floración 6 23,667 434,586 16,0287 0,05 días maduro fisiológica 4 51,246 30,912 20,1550 1,01 días a cosecha 5 64,214 1200,901 28,3536 0,05 peso de 100 semillas 7 126,519 8,479 12,4494 6,04 n°. plantas por parcela 6 0,314 33,539 49,8135 0,003 1/ en todas las variables los componentes de varianza para accesiones, ambientes e interacción de accesiones x ambiente mostraron diferencias altamente significativas. variabilidad genética representada por variables cuantitativas de alto efecto genético. las seis variables cuantitativas que con coeficientes de repetibilidad altos (r> 1) se seleccionaron para discriminar la similaridad entre las accesiones, puesto que aseguran su estabilidad en los diferentes ambientes. como estas variables tienen alto grado de asociación entre sí, se les analizó mediante componentes principales, obteniéndose en los dos primeros componentes valores característicos mayores a uno que explican el 85,39 de la variación total, con contribución del 67,31 % para el primer componente y 18,07% para el segundo (cuadro 9). cada componente principal tiene un vector de variables asociado. este vector lo conforman los caracteres número de nudos (coeficiente = 0,422), longitud del ápice de las vainas (-0,381), vainas por planta (0,468), días a maduración fisiológica (0,427) y peso de 100 semillas (-0,413) los cuales son de mayor efecto en el primer componente en la clasificación de las variedades, en tanto que la longitud de las vainas (0,597) lo es en el segundo componente (cuadro 10). con los coeficientes resultantes de las salidas de los componentes principales, se establecieron relaciones de distancia entre pares de variedades, para, luego, conformar grupos mutuamente excluyentes y hacer inferencias de similitud. en efecto, se halló una matriz de distancias euclidianas y, mediante el método de distancia promedio (upgma), se construyó un dendograma (figura 2) (chatfield y collins, 1983). agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 cuadro 9. selección de valores característicos derivados de seis variables morfológicas con coeficientes de repetibilidad y> 1. componentes valores diferencias de proporciones de la varianza total principales característicos (a) valores característicos absoluta (%) acumulada (%) i 4,039 2,954 67,31 67,31 2 1,084 0,693 18,07 85,39 3 0,391 0,041 06,52 91,91 4 0,350 0,251 05,83 97,75 5 0,098 0,061 01,64 99,39 6 0,036 00,60 100,00 en la figura 2, a cinco unidades de distancia euclidiana aparecen tres grupos de accesiones con discriminación, principalmente, por acervo genético andino y mesoamericano y cada uno con subgrupos. el subgrupo andino al se encuentra cercano a los mesoamericanos con hábito de crecimiento indeterminado tipos 11 y iii, excepto la accesión l-34400 que es determinada, pero con alta producción de vainas por planta (20,1 vainas), el cual es otro de los caracteres que discrimina a este subgrupo y a los mesoamericanos (22,8 y 27,3 vainas por planta) de los otros andinos (a2 = 12,4 ya3 = 15 vainas por planta) (cuadro 11). cuadro 10. vectores característicos asociados a los dos componentes principales de seis variables morfológicas cuantitativas con y> 1. variables vectores característicos número de nudos longitud de las vainas longitud ápice de las vainas vainas por planta días madurez fisiológica peso de 100 semillas 0,422 -0,321 -0,381 0,468 0,427 -0,413 0,458 0,597 0,359 0,182 0,417 0,310 andino mex 171 arg2 ant 19 a3 pcr 154 tol43 ant 10 ant 27a ant20 mcx 496 tol 17-2 nar 12 cerinza mcx 497 pcr40 bi\' 7 boy 18 cun 148 ant2] hui 5 to117-1 tol16b nar7a arg 1 l-j4400 al pcr 224 pcr 5 tundama tlffililli 20 distancia 15 euclidiana 10 m a figura 2. dendograma de 30 accesiones de fríjol construido a partir de 6 variables cuantitativas seleccionadas usando el coeficiente de repetibilidad i > 1. acervos: a = andino, subgrupos al, a2, a3, m = mesoamericano, subgrupos mi, m2. 2002 ligarreto y martínez: vi a bi iid a d genética en el fr íj o i com ú n ... cuadro 11. promedios por grupos genéticos de la principales variables cuantitativas en caracterización morfológica de fríjol. 1/ andinos (a) mesoamericanos (m) variables al az aj 1111 mz días a emergencia 16,1 18,1 19,6 16,8 22,5 longitud de hipocótilo(cm) 4,5 4,6 5,4 4,1 4,5 ancho foliolo central (cm) 6,7 6,6 6,7 5,7 6,2 altura de cobertura (cm) 51,4 36,0 34,1 40,5 30,4 número de nudos 12,4 6,8 8,8 11,2 10,0 longitud de vaina (cm) 11,8 11,4 11,9 9,6 8,5 vainas por planta 20,1 12,4 15,0 22,8 27,3 long. ápice de vaina(cm) 1,3 1,6 1,3 1,0 0,6 semillas por vaina 3,7 3,7 3,9 4,2 4,0 area folíolo central (cm") 44,1 42,5 43,2 32,8 37,0 rendimiento por planta (g) 21,8 14,6 15,7 16,6 14,8 días a floración 74,0 64,0 66,0 74,0 70,0 días a madurez fisiológica 139,0 123,0 129,0 136,0 142,0 peso de 100 semillas 37,5 44,3 41,8 22,2 18,1 número plantas por parcela 64,1 62,s 63,3 60,6 58,9 1/ los grupos genéticos se encuentran relacionados en la figura 2 el acervo mesoamericano tiene dos subgrupos diferenciados por el tiempo tardío de la germinación y a la madurez fisiológica; el subgrupo m2, constituido por argentina 1, del sur de los andes, de h,ábito de crecimiento 11 presentó 22,5 días a emergencia y 142 días a la madurez fisiológica, mientras el subgrupo mi, procedente del norte de los andes, de crecimiento indeterminado tipo 1ii, con excepción de tolima 17-1 de hábito il, presentaron 16,8 días a emergencia y 136 días a la madurez fisiológica (cuadro 11). otras variables que permitieron clasificar las accesiones por acervo y los subgrupos respectivos se relacionan en el cuadro 11. se destaca la altura de cobertura que fue mayor para las plantas erectas del subgrupo al, con valor de 51,4, superando en altura a los demás subgrupos en más de 10 cm; el número de nudos fue mayor o igual a 10 para las accesiones meso americanas y el subgrupo al de hábitos de crecimiento ily iii e inferior a 9 en los subgrupos a2 y a3, con predominio del hábito de crecimiento 1en el acervo andino, se comprobó la mayor longitud de las vainas con v~lores entre 1~,4 y 11,9 ~m en promedio y el mesoamencano presento como mejor promedio 9,6 cm. el peso de 100 semillas fue inferior a 25 g en los subgrupos m1y m2, entre 25 y 40 g para el su.bgrupo al y superior a 40 g en lo~ subgrupo~ de andl.nos a2 y a3, correspondiendo a semillas pequenas, medianas y grandes, respectivamente (muñoz et al., 1993). discusión los resultados de las estadísticas univariadas revelan la existencia de heterogeneidad entre las accesiones para la variables en estudio, lo cual se explica por la acción poligénica de los caracteres cuantitativos de los cultivares, con diferentes grados de expresión en las evaluaciones en los siete ambientes. para emigh y goodman (1985), aquellos caracteres que s~n alt~?'lente variable~ son los más utilizados para la clasificación de las accesiones, en lugar de aquéllos que tienden a ser constantes. los valores mínimos para rendimiento y sus componentes se presentaron, en la época de siemb_ra, 1997b en la localidad c.l. tibaitatá, la cual se caractenzó por su 'fuerte sequía (cuadro 1)', la menor época en <;lías a cosecha del cultivo se presento en la localidad cahma darién con respecto a los otros ambientes de clima frío ya que es un ambiente con temperatura media de 20°c. una alta respuesta en rendimiento y sus componentes se observó en el ambiente cj. tibaitatá en la época 1997", con precipitación de 267 mm, adecuada para ~l desarrol~o del ciclo de vida del cultivo. este comportamiento refleja la variación de cada uno de los descriptores por efectos del ambiente, excepto caracteres como la long~t~d y el ancho de las vainas que presentaron poca plasticidad al cambio ambiental, reflejado en bajos coeficientes ~e variación (15,7 y 14,7%, respectivamente) y baja desviación estándar (1,7 y0,2) (cuadro 5). la mayoría de las distribuciones de las variable~ no mostraron normalidad, posiblemente, por la gran cantidad de datos en cada prueba, la cual osciló entre 270 y 760 observaciones. debido a que los métodos clásicos del análisis estadístico se basan en las asunciones de una distribución normal de las variables de respuesta, los datos se transformaron para determinar los componentes de varianza. por otra parte, los análisis multivariados de componentes principales y ag~pamientos. t!enen distribución libre que hacen posible describir la variabilidad presente en el germoplasma sobre los d~tos originales de los descriptores (chatfield y collins, 1980). agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 el análisis de componentes principales permitió identificar que las variables relacionadas con hábito de crecimiento, precocidad, área foliar, rendimiento por planta, y sus componentes están asociadas a los seis componentes de mayor importancia entre los 23 posibles. de igual manera, se identificaron las variables número de nudos, días a floración, tamaño de la hoja, número de semillas por vaina y rendimiento por planta como los caracteres de mayor aporte en la discriminación de los cultivares por acervo genético mesoamericano y andino. los anteriores resultados son semejantes a los reportados por singh et al. (1991), quienes informan que existe fuerte asociación entre los acervos genéticos con las características consideradas en este estudio, tales como hojas y semillas grandes en el acervo andino y de tamaño pequeño en el acervo mesoamericano. voysest (1991) menciona que el tamaño de la semilla es uno de los caracteres de mayor utilidad en la clasificación del fríjol, puesto que determina el grado de aceptabilidad de las variedades por parte del productor y consumidor. los subgrupos presentes en el acervo andino obedecen a las diferencias en hábito de crecimiento, con separación entre arbustivos determinados para los materiales de colombia, méxico y bolivia, perú de hábito indeterminado y una accesión (argentina 2) procedente del sur de los andes con hábito de crecimiento determinado, color negro de la semilla, y características morfológicas parecidas a las del .subgrupo de andinos determinados (figura 1), que, a su vez, se diferencia de este grupo por presentar época tardía en germinación de 30 o más días, aspecto que la hace cercana a algunos materiales silvestres. las variantes al interior del acervo andino se deben a la presión de selección por parte del productor, quien prefiere las variedades de fríjol por características fenotípicas que conlleven al predominio de ciertas variedades a nivel local o regional. no obstante, cultivares similares morfológicamente pueden ser distantes en su constitución genética. al realizar los análisis combinados de varianza por ambientes se encontraron diferencias significativas (p<0,05) y altamente significativas (p<o.oi) entre los cultivares, las localidades y para la interacción cultivar por localidad para las 23 variables de estudio, debidas a la alta variación entre las accesiones y al efecto del ambiente sobre los caracteres poligénicos. del mismo modo, al examinar los coeficientes de repetibilidad (y), se estableció que los valores bajos corresponden a caracteres vegetativos con evaluación en las fases vo de germinación hasta v5, cuando la planta presentó la tercera hoja trifoliolada desplegada y a los caracteres reproductivos como rendimiento con alto efecto de ambiente para su expresión (davis, 1985). como el valor del coeficiente de repetibilidad (y) depende de la variabilidad genética entre los cultivares evaluados por ciertas variables en diferentes ambientes, resulta viable el criterio de escoger, entre los caracteres cuáles pueden servir para hacer la clasificación de las accesiones. en este sentido, los caracteres con valores de y> 1 conllevan a estabilidad de los cultivares en los ambientes e indican alta heredabilidad, de tal manera, que los caracteres número de nudos, longitud de las vainas, longitud del ápice de las vainas, el número de vainas por planta, la época a madurez fisiológica y el peso de 100 semillas pueden utilizarse como variables importantes para estudios de medidas de similaridad morfológica y divergencias de evolución (goodman y patemiani, 1969). la consistencia en la selección de las variables por alto valor de y para discriminar la variabilidad morfo-agronómica, se confirma por los altos coeficientes del valor absoluto de todas las variables presentes en el análisis de componentes principales (cuadros 10 y 11), los cuales aportan 85,39% de la varianza total con los dos primeros componentes principales. para explicar el 85.39% de la variabilidad retenida por los dos primeros componentes principales, para las seis variables seleccionadas se elaboró el dendograma (figura 2) que permite visualizar dos grandes grupos con separación por acervo andino y mesoamericano con los subgrupos ya relacionados en el análisis de componentes principales para las accesiones, según su comportamiento en las 23 variables cuantitativas. la relativa cercanía entre el acervo mesoamericano con los materiales de perú e ica tundama, procedente de perú 5 se debe al hábito de crecimiento indeterminado tipos 11y iii predominantes en las accesiones del perú y en las del acervo mesoamericano y principalmente, al tamaño pequeño de la semilla. de igual manera, las accesiones de fríjol estudiadas del acervo mesoamericano y origen colombiano, junto con los materiales peruanos, comparten zonas geográficas comunes que ocasionan adaptaciones similares y evolución con posible paralelismo en los ciclos de domesticación. puede ser, también, que colombia actuó como lugar de posible domesticación de los dos acervos ancestrales de fríjol. bibliografía argüelles, j. 1990. selección de variables en cebada mediante el análisis de componentes principales. revista ica 25(4):355-365. chalfield, c. & collins, a.j. 1986. introduction to multivariate analysis. 3a edition. chapman and hall. new york, u.s.a. 246 p. davis, lh.c. 1985. conceptos básicos de genética de fríjol. en: fríjol investigación y producción. m. lópez; f. femández y a. van schoonhoven. ciat, cali, colombia. pp. 7-41. 2002 ligarreto y martínez:viabilidad genética en el fríjol común ... emigh, t.h. & goodman, m.m. 1985. multivariate analysis in nematede taxonomy. in: an advanced treatise on meloidogyne. vol ji methodology. barker, k.r., carter, c.e. and sasser, j.n. eds. nort carolina state university graphics. raleigh, n.c., p.197-204. flor, c.a. 1985. revisión de algunos criterios sobre la recomendación de fertilizantes en frijol. en: fríjol investigación y producción. m. lópez; f. femández y a. van schoonhoven. ciat, cali, colombia. p.287-312. goodman, m.m. & paterniani, .e. 1969. the races of maice iii choices appropriate characters for racial classification. economic botany 23 : 265-273. howeler, r. & medina, c.j .. 1977. la fertilización en el fríjol phaseolus vulgaris: elementos mayores y secundarios. en: curso intensivo de adiestramiento en producción de frijol para investigadores de américa latina. cali, colombia. 29 p. johnson, r.a. & wichern, d. 1988. applied multivariate statistical analysis. 2a• edition. prentice hall, englewood, new jersey, u.s.a. 607 p. ligarreto, g.a. & martínez, o. 2000. variabilidad genética en fríjol común (phaseolus vulgarisl.) : ji análisis de marcadores morfológicos y agronómicos cualitativos y cuantitativos. en publicación. manly, b.f. 1994. multivariate statistical methods. 2a edition. chapman and hall. new zealand. 215 p. muñoz, g.; giraldo, g. & fernández, de soto, j. 1993. descriptores varietales: arroz, fríjol, maíz, sorgo. publicación no 177. ciat, cali, colombia. 170 p. onyilagha, j.c. 1986. numerical analysis ofvariation among nigerian dioscorea rotundata accessions. euphytica 35: 413-419. pielov, e.c. 1984. the interpretation of ecological data. a primer on classification and ordination. john wiley & sonso new york. u.s.a., p. 136-151. iso pla, l.e. 1986. análisis multivariado: método de componentes principales, secretaria oea. washington, d.c. u.s.a., 94 . podani, j. 1993. syn-tax. computer programs for multivariate data analysis in ecology systematico version 5.0, scientia publishing. budapest, hungry. 104 p. rohlf, f.j. 1998. ntsys. numerical taxonomy and multivariate analysis system. version 2.0, exeter publ., setauket, n.y., u.s.a., 31 p. sas institute procedures guide. 1994. release 6.12 edition. sas, institute inc. cary n.c., u.s.a. 1080 p. scholotzhauer, s.d. & littell, r.c. 1987. sas system for elementary statistics analysis. sas institute, north carolina, usa, 417 pp. shapiro, s.s. & wilk, m.b. 1965. an analysis of variance test for normality (complete samples). biometrika 52:591-611. singh, s.p.; gutierrez, j.a.; molina, a; urea, e. & gepts, p. 1991. genetic diversity in cornmon beans : ii marker-based analysis morphological and agronomic traits. crop science 31 :23-49. steel, r. & torrie, j. 1985.bioestadística: principios y procedimientos. 2a editorial mc grawhill latinoamericana, bogotá, 622 p. tohme, j.; jones, p; beebe, s; 1wanaga , m. & toro, o. 1993. forming a core collection of phaseolus vulgaris l. in: phaseolus beans advanced biotechnology research network. ciat, cali, colombia. p. 118-122. voysest, o. 1983. variedades de fríjol en américa latina y su origen. ciat. cali, colombia. 87 p. voysest, o. 1991. bean cultivars: classes and comercial seed types. in: common beans: research for crop improvement. van schoonhoven, a. and voysest, o. eds. cali, colombia. p. 124. agronomía colombiana vo1.19· nos. 1-2 analisis genetico de la tolerancia al herbicida rimsulfuron en el maiz (zea mays l.) genetic analysis ofthe tolerance to rimsulfuron in maize (zea mays l.) cilia leonor fuentes l y gilles lerouxresumen se realizaron experimentos en el campus de la universidad nacional de colombia, en santafé de bogotá, para estudiar la naturaleza de la genética de la tolerancia del herbicida rimsulfuron en el maíz (zea mays l.). en una primera etapa, se seleccionaron lineas puras de maíz tolerantes y sensibles al herbicida, para ser cruzadas posteriormente. en una segunda etapa, dos lineas, una tolerante ('l-34 ') y otra sensible ('l31 '), fueron estudiadas, junto con sus progenies f l' f2' y retrocruzas al padre tolerante y al padre sensible, con el fin de determinar, bajo dos ambientes, las bases genéticas de la tolerancia al rimsulfuron. las plantas fueron tratadas con una dosis del herbicida de 60 g i.a. ha". esta dosis causó 60% de fitotoxicidad (daño visual) a la línea sensible. la fitotoxicidad visual y el porcentaje de reducción de la altura y del peso seco de la parte aérea de las plantas, expresado como porcentaje del testigo no tratado, fueron usados como indices de tolerancia al rimsulfuron. los resultados obtenidos del análisis de generación de media, indican que la tolerancia al rimsulfuron en el maíz se encuentra, principalmente, bajo el control genético de efectos aditivos y de dominancia. los resultados basados en el análisis mendeliano y los basados en comparaciones entre los padres y las poblaciones f l' derivadas de cruzamientos de lineas puras sensibles y tolerantes al herbicida, también, sugieren efectos de dominancia, orientados hacia la tolerancia. todas las poblaciones f l sufrieron un daño menor al 18% (evaluación visual). los valores estimados de herabilidad fueron, en general, negativos. cuando la evaluación visual fue usada como un índice de tolerancia, los valores estimados del número mínimo de genes en segregación (índice de castlewright), fue de 1,3. palabras claves: maíz, rimsulfuron, sulfonylureas, herencia, tolerancia. summary experiments were conducted on the campus of the national university of colombia, at bogotá, colombia to study the nature of genetic tolerance to rimsulfuron herbicide in maize (zea mays l.). in a first step, sensitive and tolerant lines were selected and crossed. in a second step, two inbred lines, one tolerant ('l-34') and one sensitive ('l-31 '), were studied with their f l' f2 and backcross progenies to determine the genetic basis for tolerance to rimsulfuron in two environments. plants were sprayed with 60 g a.i. ha" rimsulfuron. this dose caused 60% injury (visual phytotoxicity) in the sensitive lineo visual phytotoxicity, and height and shoot dry weight reduction, both expressed as percentage of check plants, were used as indices of tolerance to rimsulfuron. results obtained from generation mean analysis indicated that tolerance to rimsulfuron is mainly under the genetic control of additive and dominance effects. results from the mendelian analysis and from comparisons between parents and f l populations derived from tolerant and sensitive inbred lines crosses, also suggest dominance effects oriented toward tolerance. all f, populations were injured less than 18% (visual phytotoxicity). the estimates ofheritabilities were in general negative. when visual phytotoxicity was used as an index of tolerance to rimsulfuron, estimate of the minimum number of segregating factors (castlewright index) was 1.3. key words: maize, rimsulfuron, sulfonylureas, heredity, tolerance. introduccion es reconocido que los herbicidas son un componente necesario de programas de manejo de malezas en sistemas de intensivos y extensivos de cultivos. hasta hace aproximadamente una década, los herbicidas se percibían como la panacea para el control de las malezas. los beneficios para los agricultores, derivados del uso de herbicidas, incluyen: incremento en los rendimientos de los cultivos y en la calidad de las cosechas, debido a la reducción de la competencia de las malezas; manejo de especies de malezas dificiles de controlar por otros medios diferentes a los herbicidas; reducción de la labranza; mantenimiento del banco de semillas de malezas a bajos niveles de población; facilidad de la cosecha; reducción de costos (de energía) y maximización de los ingresos. esta larga lista de beneficios explica por que los herbicidas han resultado ser, en casi cualquier parte del mundo, una importante herramienta en el manejo de las malezas (norris, 1982; mazur y falco, 1989; zoschke, 1994). en algunos cultivos (en arroz en colombia), hay una completa dependencia de los herbicidas para el control de las malezas. en colombia, el 3,7% del costo total de producción en maíz tecnificado es destinado al control de malezas con herprofesor asociado. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, sede bogotá. a.a. 14490, sede bogotá. esmail cilia_fuentes@lettera.net. profesor. université laval, département de phytologie, g l k 7p4 québec, canada. agronomía colombiana, 2001.18 (1-2): 7-13 106 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 bicidas y se estima que las perdidas en los rendimientos de maíz causadas por las malezas pueden ascender al 56% (fuentes y romero, 1991).una encuesta, entre agricultores de maíz en diez estados del centro de estados unidos, mostró que el 96% del área sembrada con maíz fue tratada con herbicidas (lybecker et al., 1991). los agricultores en estos estados aplicaron herbicidas, en un promedio, de 1,3 veces por ciclo de siembra (lybecker et al., 1991). además, en 1988 se estimó que el uso de herbicidas fue del 60% del total de pesticidas aplicados por los agricultores en estados unidos en 1988, i.e. 102000 t (lybecker et al., 1991). en canadá en 1991, los herbicidas representaron más del 70% del total de ingredientes activos de pesticidas usados en ese país, y representaron ventas por valor de us $700 millones en 1991 (hamill et al., 1994). por otra parte, muchos agricultores aplican el mismo herbicida y a la misma. dosis cada estación de siembra, sin tener en cuenta las poblaciones de malezas presentes en el campo (martin et al., 1991). esta cantidad de herbicidas aplicada en maíz y en otros cultivos ha alarmado a los grupos ambientalisas, debido al posible impacto de estos compuestos en el ambiente, especialmente en el agua, la salud humana y en organismos que no son objetivo de los herbicidas (lybecker et al., 1991; zoschke, 1994). la racionalización en el uso de herbicidas permitiría reducir los daños potenciales que estos compuestos pueden causar al ambiente. de hecho, algunos países, como dinamarca, suecia, holanda, gran bretaña y canadá, han desarrollado programas enfocados hacia la reducción en el uso de pesticidas (o'sullivan ybouw, 1991; swantonyweise, 1991; bellinderetal., 1994;hamill etal., 1994; lawson, 1994). en suiza (bellinder el al., 1994) y en gran bretaña (lawson, 1994), la reducción en el uso de herbicidas (expresada como reducción en toneladas de ingrediente activo) en cultivos de cereales fue lograda cambiando de herbicidas de uso en altas dosis a herbicidas usados en bajas dosis, como lo son los del grupo químico de las sulfonylúreas (sus). además, en gran bretaña, muchos agricultores ya están aplicando los herbicidas en dosis más bajas a las de etiqueta (j. caseley, como pers.). sin embargo, el área tratada con herbicidas en esos paises no disminuyó (bellinder et al., 1994; lawson, 1994). varios autores están de acuerdo en que la introducción de nuevos grupos de herbicidas es uno de los medios para reducir las cantidades de herbicidas aplicados (lawson, 1994; peeples, 1994; zoschke, 1994). los herbicidas sus y otros herbicidas usados, también, en bajas dosis, como las imidazolinonas, son ejemplos de este nuevo grupo de compuestos. las sus es un grupo relativamente nuevo de herbicidas, comercializados desde 1982 (beyer el al., 1988; brown el al., 1995). una de las principales características de esta clase de herbicidas es su alta actividad biológica sobre las malezas, a dosis tan bajas, como de 5 g i.a. (ingrediente activo) ha') (beyer el al., 1988; zoschke, 1994; brown el al., 1995). esta característica ha permitido reducir las cantidades de i.a. aplicadas, y también, la reducción en los procesos de manufactura y empaque, en comparación con compuestos antiguos (brown el al., 1995). sin embargo, los herbicidas usados en bajas dosis no, necesáriamente, son menos tóxicos para el ambiente que sus pedecesores (peeples, 1994). estudios de las características toxicológicas y de comportamiento en el ambiente de las sus, revelaron un bajo nivel de toxicidad en un gran número de pruebas toxicológicas en animales expuestos a estos compuestos (beyer el al., 1988; brown el al., 1995). en ratas, por ejemplo, la dlso aguda oral es, en general, superior a 4 000 mg kg', en compación con la dlso aguda oral de la sal de cocina, que es de 3 000 mg kg'. la baja toxicidad de las sus en animales puede explicarse, en parte, por su mecanismo de acción; i.e. inhibición de la enzima als (acetolactato sintasa o als e.c. 4.1.3.18) (chaleffy mauvais, 1984; ray, 1985), la cual no existe en los animales y humanos. además, estos compuestos son excretados y metabolizados en los animales (beyer et al., 1988). por otra parte, las pequeñas cantidades de sus usadas para el control de las malezas bajo condiciones agrícolas, son no tóxicas, son rápidamente degradadas en el suelo por procesos químicos y microbiológicos y, practicamente no se han encontrado residuos significativos en las cosechas (e.g. grano de cereales) (beyer el al., 1988; schneiders el al., 1993; brown et al., 1995; vicari el al., 1996). algunas de las primeras sus, como el clorsulfuron, tienen problemas de residuos en el suelo, pero los nuevos compuestos, como el bensulfuron, tienen una vida media en el suelo muy corta y no tienen restricciones para su aplicación y de tipo de cultivo de rotación, haciendo seguro el uso de estos herbicidas (j. caseley, como pers.v. adicionalmente, la actividad biológica de las sus es compatible con las aplicaciones en posemergencia para el control de las malezas, permitiendo gran flexibilidad de las aplicaciones y la nó utilización de tratamientos profilácticos. las sus, son también, compatibles con sistemas de minima labranza (brown el al., 1995). por lo anterior, no es sorprendente que las sus hayan sido adoptadas en una gran variedad de condiciones y de ambientes a través de todo el mundo; desde las grandes áreas de cereales en norteamérica, las rotaciones intensivas de trigo/remolacha azucarera en europa, hasta los cultivos de arroz en zonas tropicales y subtropicales (brown el al., 1995). en 1994, se estimó que más de 57 millones de hectáreas en el mundo fueron tratadas con sus (brown et al., 1995). el rimsulfuron [(1-(4-6-dimetoxipirimidin-2-yl))3-« etilsulfonyl)2-piridilsulfonyl) urea] (figura 1) es un herbicida su registrado en 1990-1991 para ser usado en el control pos emergente de malezas gramíneas y algunas dicotiledóneas en maíz, en europa y norteamérica (obrigawitch el al., 1990). este herbicida ha sido registrado como una premezcla de nicosulfuron:rimsulfuron 1:1 (anteriormente dpx-79406) o, también, como rimsulfuron solo (anteriormente dpx-e9636). en colombia, el rimsulfuron aún no se vende comercialmente; actualmente se encuentra en etapa de desarrollo para ser registrado en papa. las dosis comerciales sugeridas en norteamérica y europa varían entre 5 a 20 g i.a. ha') (anónimo, 1996; palm el al., 1989). el rimsulfuron puede ser usado, también, en algunos cultivos de solanáceas como papa (reinke el al., 1991; ackley el al., 1996) y tomate (bewick el al., 1995). las características fisico-químicas y toxicológicas del rimsulfuron han sido revisadas por varios autores (palm el al., 1988; everaerer, 1991; worthing y hance, 1991; schneiders el al., 1993; onofri, 1996). estas propiedades se resumen en el cuadro l. la degradación del rimsulfuron es rápida, tanto en suelos alcalinos como en suelos ácidos, y es, moderádamente adsorbido por el suelo (vicari el al., 1996). el tiempo requerido para que el 50% del rimsulfuron desaparezca (vida media) de la capa superficial del suelo (o a 10 cm) es de 5 a 6 días (onofri, 1996). por tanto, hay un bajo riesgo de lixiviación en el perfil del suelo y, en consecuencia, 2001 fuentes y leroux: análisis genético de la tolerancia ... 107 de contaminación de las aguas subterráneas (schneiders el al., 1993; onofri, 1996; vicari el al., 1996). por otra parte, debido a su baja residualidad en el suelo, no presenta problemas de acumulación de residuos en el suelo, los cuales puedan causar fitotoxicidad a cultivos de rotación, susceptibles al rimsulfuron (onofri, 1996). .(lch ,n =:c::-::-" "so ¡ nlrcn o /'n' (1) grupo ar-yi (2) grupo sulfonilurea och ) r, (3) grupo heterociclico nitrogenado figura l. estructura molecular del rimsulfuron. cuadro 1. características fisico-químicas del rirnsulfuron. características fisico-químicas peso molecular: 431,44 punto de ebullición: 176-178°c constante de disociación (pka): 4, l solubilidad: <10 ppm en agua destilada no buffer, y 7 300 ppm en agua destilada buffer a 25°c. coeficiente de partición octanol-agua (koj: 0,034 a ph 7,0 y 1,94aph 5,0 presión de vapor: < ixl 0-7 mm hg a 25 "c propiedades toxicológicas dlso(rata) aguda oral: > 5000 mg kg' dlso(conejo) aguda dermal: >2000 mg kg-' irritación de ojos (conejo): moderadamente irritante irritación de la piel (conejo): no irritante test ames de mutagénesis (rata y conejo): negativo vida media en el suelo: 5,0 días (condiciones de campo) a 24,5 (laboratorio) días vida media en soluciones acuosas: 0,4 a 4,7 días fuente: palm el al., 1989; everearer, 1991; worthing y hance, 1991; schneiders el al., 1993; onofri, 1996. como muchos otros herbicidas sus posemergentes, el rimsulfuron requiere de un surfactante para lograr un control eficaz de las malezas (green y green, 1993; green, 1996). la absorción foliar del rimsulfuron se aumenta en 10 veces cuando se aplica con un surfactante nó iónico que tenga un hlb (balance hidro-lipofilico) comprendido entre 12 y 17 yque permita la formación de un gel de la solución asperjada, sobre la superficie foliar (green y green, 1993). el rimsulfuron tiene, bajo la mayoría de las condiciones, un relativamente amplio margen de selectividad en el maíz (green y ulrich, 1994). sin embargo, el maíz dulce es, por lo general, sensible al rimsulfuron (everaerer, 1991; green y ulrich, 1994); así, como también, algunos híbridos para la producción de grano han resultado ser sensibles a este herbicida (green y ulrich, 1994; fuentes, 1997). también, ha sido documentadas las diferencias en selectividad entre cultivares de maíz al nicosulfuron y al primisulfuron, dos herbicidas estrechamente relacionados con el rimsulfuron (monks el al., 1992; morton y harvey, 1992; o'sullivan el al., 1995). el mecanismo fisiológico que explica las diferencias en selectividad entre cultivares de maíz sensibles y tolerantes al rimsulfuron, se atribuye a diferencias en el metabolismo y en la absorción foliar (fuentes, 1997). diferencias en la sensibilidad del sitio activo (la enzima al s) no son importantes para explicar esta respuesta diferencial a nivel intra-específico (green y ulrich, 1994; fuentes, 1997). estudios realizados por green y ulrich (1993, 1994) relacionados con la herencia de la tolerancia al nicosulfuron, primisulfuron y rimsulfuron en maíz, indican que la sensibilidad a estos herbicidas está controlada por un gen nuclear recesivo. se obtuvieron híbridos tolerantes cuando uno o los dos padres eran tolerantes, pero resultaron híbridos sensibles cuando ambos pardres eran sensibles. la herencia de la tolerancia a los herbicidas en especies de cultivos y malezas ha sido extensamente revisada por snape et al. (1991), darmency (1994) y janisieniuk et al. (1996). también, se han establecido las bases genéticas de la tolerancia/ resistencia a varios herbicidas sus en líneas de tabaco (chaleff y ray, 1984), soya (sebastian el al., 1989) y canola (wiersma el al., 1989), así como en varias especies de malezas, entre ellas lactuca serriola l. (guttierri el al., 1992; mallory-smith et al., 1990 y 1991), kochia scoparia l. (guttierri el al., 1992; saari el al., 1990; thompson el al., 1994), salsola iberica sen y pau (guttierri et al., 1992) y arabidopsis thaliana l. (haughn et al., 1988). la herencia de la tolerancia a las sus ha sido, también, analizada en otros organismos, entre otros, la bacteria salmonella typhimurium (larossa et al., 1987), la levadura saccharomyces cerevisiae (falco y dumas, 1985) y el alga verde chlamydomonas reinhardtii (hartnett et al., 1987). en todos estos casos, se reporta que la tolerancia es controlada por un solo gen nuclear dominante o semidominante y que el origen de la tolerancia/resistencia se debe a la als alterada (fa leo y dumas, 1985; lee et al., 1988; christopher et al., 1992; guttierri el al., 1992; holt el al., 1993). diferentes alteraciones de la als conducen a que esta enzima sea resistente a las sus (stidham, 1991; hoit et al., 1993). por otra parte, estudios acerca de la herencia de la tolerancia a otros herbicidas han mostrado que ésta se encuentra bajo el control de dos o más pares genes. algunos ejemplos de herencia poligénica son la tolerancia del maíz al diclofop-metil (geadelman y anderson, 1977), del lino (linum usitatissimun l.) a la atrazina (comstock y anderson, 1968), de avenafatua al dialate (jacobsohn y anderson, 1968), y de convolvulus arvensis al glifosato (duncan y weller, 1987). en hordeum jubatum, la tolerancia al siduron es controlada por tres factores dominantes complementarios (schooler et al., 1972). 108 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 ' en la mayoría de los estudios del control genético de la tolerencia a las sulfonylúreas, el principal método de evaluación usado ha sido la calificación visual de la fitotoxicidad; además, éste caracter ha sido tratado como un caracter mendeliano (sebastian et al., 1989; mallory-smith et al., 1990 y 1991; green y ulrich, 1993 y 1994; hart et al., 1993). el enfoque cuantitativo para estudiar la herencia de la tolerancia a varios herbicidas ha sido empleado por varios investigadores (grogan et al., 1963; comstock y anderson, 1968; miller et al., 1973; faulkner, 1974). en trabajos anteriores, se observó un patrón de variación contínuo en la respuesta de cultivares de maíz al rimsulfuron (fuentes, 1997). este resultado dió pautas para iniciar el presente trabajo, el cual tuvo, como objetivo, explotar el enfoque cuantitativo para estudiar la herencia de la tolerancia al rimsulfuron en cruzamientos entre líneas de maíz colombianas tolerantes y sensibles al herbicida. por otra parte, en colombia hasta la fecha, no se ha realizado trabajo alguno que intente estudiar el control genético de la tolerancia/resistencia de cultivos o malezas a los herbicidas. mientras que el control genético de muchos caracteres agronómicos y de la resistencia a enfermedades y plagas en los cultivos ha recibido gran atención. dilucidar el control genético de la tolerancia a herbicidas en los cultivos es importante para la producción de cultivares tolerantes a estos compuestos (snape et al., 1991). en particular, en los casos de herbicidas con buenas características desde el punto de vista ambiental, pero con problemas de selectividad. también, es importante el estudio del control genético de la resistencia de las malezas a los herbicidas, debido a que permitiría comprender cómo evoluciona esta resistencia y cómo las prácticas de manejo pueden afectarla. materiales y metonos se realizaron experimentos en la universidad nacional de colombia, sede santafé de bogotá, bajo condiciones de invernaderos de plástico y de vidrio, con el objetivo de determinar: (1) la respuesta de lineas puras de maíz colombianas al rimsulfuron; (2) el control genético de la tolerancia al rimsulfuron en el maíz, mediante un enfoque biométrico; y (3) el comportamiento de poblaciones f¡provenientes de cruzamientos de padres con grados extremos de tolerancia al herbicida. respuesta de lineas puras de maíz al rimsulfuron en 1993, 26 lineas puras de maíz fueron evaluadas con respecto a su tolerancia al rimsulfuron. todas las líneas provenían de germoplasma colombiano. este experimento se realizó bajo condiciones de invernadero de plástico, en parcelas de dos surcos con longitud de dos metros. se sembraron dos semillas por sitio a 5 cm de profundidad y con 20 cm entre sitios. al establecimiento de las plántulas, se dejó una sola plántula por sitio. antes de la siembra, el lote experimental se fertilizó con n: 130, p: 130 y k: 60 kg ha'. dos semanas después de la emergencia del maíz, se aplicaron en los surcos 50 kg n ha'. el rimsulfuron fue aplicado en posemergencia del maíz en estado de 4 a 5 hojas. la aplicación del herbicida se realizó con una aspersora az accionada por co2, equipada con boquillas teejet 80015 (spraying systems co. wheaton, il 60187) ycalibrada para asperjar un volumen de 220 l ha'¡ a 200 kpa. el' herbicida se aplicó en dosis de o, 20 y 60 g a.i. ha'¡ en mezcla con un surfactante no iónico al 0,2% (v/v) (agrotin®, agrevo, grupo hoechst colombiana, bogotá, colombia). un testigo sin tratar, pero deshierbado manualmente, fue incluido. la condiciones del invernadero fueron 24°ci12°c (día/noche) de temperaturas promedias, 65% a 75% de humedad relativa, y fotoperíodo de 12 horas. el área experimental fue regada mediante un sistema de riego por goteo. el diseño experimental fue de bloques divididos, con dos factores. el factor a fueron los genotipos de maíz y el factor b la dosis del herbicida. las variables que se midieron fueron fitotoxicidad visual (con base en una escala de o a 100, donde o = sin daño y 100 = muerte de las plantas), altura y peso fresco de la parte aérea de las plantas. se seleccionaron al azar cinco plantas por parcela, las cuales se midieron durante el transcurso del experimento. los valores de altura y peso fresco se transformaron a porcentaje de reducción con relación al testigo. los datos se sometieron a análisis de varianza (ana va). análisis genético del cruzamiento 'l-31 x l-34' procedimiento general la selección de los genotipos en esta parte del estudio se basó en los resultados que se obtuvieron en el experimento anterior. se seleccionaron dos lineas sensibles y tres tolerantes para efectuar cruzamientos y producir generaciones f¡,f2 yretrocruzas. las lineas 'l-31' y'l-39' se escogieron como las más sensibles y las lineas 'l-34', 'l-318' y'l-320', como tolerantes. el cruzamiento 'l-34' (padre tolerante: p¡) x 'l-31' (padre sensible: p) se escogió para realizar el análisis genético. se analizó también, el comportamiento de la generación f ¡de otros cuatro cruzamientos ('l31' x 'l-318', 'l-31' x 'l-320', 'l-39' x 'l-318', 'l-39' x 'l-320'). las generaciones f¡, f 2 y retrocruzamientos (f¡ x padre tolerante o sensible) se produjeron en 1994 y 1995, bajo condiciones de aislamiento en el invernadero, mediante polinizaciones entre plantas tolerantes a las cuales se eliminó la espiga (madres) y plantas sensibles (padres) donadoras del polen. las plantas de la línea tolerante (madre) se polinizaron con una mezcla de polen proveniente de plantas de la linea sensible (padre). el procedimiento de polinización seguido fue el recomendado por joginder (1987). las mazorcas inmaduras (estigma no expuesto) se cubrieron con glacines, para prevenir la contaminación, hasta el momento de la polinización. después de la polinización, las mazorcas ya polinizadas se cubrieron con bolsas de papel encerado hasta el momento de la cosecha. se sembraron semillas de las lineas parentales 'l-34' (p¡) y 'l31' (p), y de las generaciones f¡ (p¡ x p 2 ), f 2 (f¡ x f¡) y retrocruzamientos (rc¡: f¡ x pi; rc 2 : f¡ x p) en potes de turba con una mezcla de suelo orgánico y arena en proporción de 1:1 vol! vol. los potes se ubicaron en un invernadero a 21°ci15°c (día/ noche), fotoperíodo de 12 horas y humedad relativa de 75 %. una vez las plántulas alcanzaron el estado de una hoja (aproximádamente, 10 días después de la siembra), se transplantaron en potes plásticos de 18 x 15 cm que contenían el mismo tipo de suelo especificado anteriormente. las plantas se fertilizaron antes y después del transplante. además, los potes se 2001 fuentes y leroux: análisis genético de la tolerancia ... 109 regaron regularmente para mantener capacidad de campo. este experimento se realizó en dos invernaderos diferentes y simultáneamente. la principal diferencia entre los invernaderos era la temperatura, siendo un invernadero más cálido que el otro. para evaluar el efecto del herbicida en las plantas de maíz provenientes de las diferentes familias, se asperjaron plántulas en estado de 4 hojas con 60 g a.i. ha·' de rimsulfuron, en mezcla con el mismo surfactante mencionado anteriormente. los potes se trataron individualmente usando una aspersora de laboratorio accionada con co2 y calibrada para aplicar 400 l ha' a 207 kpa. se usó una boquilla 8002-e (spraying systems co. wheaton, il 60187), ubicada a 48 cm por encima de las plantas. dentro de cada una de las generaciones, se ubicaron grupos de plantas tratadas y testigos (plantas no tratadas) en una proporción de 4 (tratadas): 1 (testigos), de manera que las comparaciones entre las plantas tratadas con el testigo se hicieron con referencia al testigo de cada grupo. tres semanas después del tratamiento con el herbicida, las plantas se evaluaron individualmente, midiendo las siguientes variables: (l) fitotoxicidad visual, con una escala de o a 100, igual a como se explicó anteriormente; (2) altura de las plantas y (3) peso seco de la parte aérea. la altura se expresó como la diferencia de altura entre los valores medidos un día antes del tratamiento y tres semanas después de la aplicación. el número de plantas testigo de cada generación fue de 20 para las familias pi' p2y f,; 40 para rc, y rc2, y 60 para r, los valores de altura y peso seco se transformaron a porcentaje de reducción con relación al testigo no tratado {% de reducción = [(testigo-planta tratada)/testigo] * loo}. análisis de las medias de generaciones el procedimiento biométrico utilizado consideró el análisis y el cálculo de: (1) componentes de medias, (2) estimación de la heredabilidad y (3) estimación del número mínimo de faétores en segregación. para cuantificar los efectos genéticos se utilizó el procedimiento descrito por mather y jinks (1982), modificado para incluir el efecto del ambiente (dos invernaderos). se utilizaron las siguientes ecuaciones en el análisis de las medias de generaciones: invernadero a: j.lp,= j.l+[d] + e + ed j.lp2= j.l[d] +e ed j.lf, = j.l+ [h] +e + eh j.lf 2 = j.l+ 0.5[h] +e + o.5eh invernadero b: j.lp,= u+ [d] e ed j.lp2= j.l[d] e + ed j.lf,=j.l+[h]-e-eh j.lf 2 = j.l+ 0.5[h] e 0.5eh donde: j.lp,:media generacional del padre tolerante j.lp2:media generacional del padre sensible j.lf,: media generacional de la f, j.lf 2 : media generacional de la f2 de acuerdo con este modelo, la media observada del padre tolerante (p ,), del padre sensible (p2)' y de las generaciones f, y f2, se describen como una combinación linear de los siguientes parámetros: la media de la población auto cruzada (fa) derivada de un cruzamiento entre dos lineas puras, ji, efectos aditivos; d; efectos de dominancia, h; efecto del ambiente, e; efectos de interacción aditivo por ambiente, de; efectos de interacción dominante por ambiente, he. las generaciones de retrocruzamientos no fueron tenidas en cuenta, debido a que sus varianzas fueron más altas que la varianza de la generación f2(cuadro 5). todos los anteriores parámetros fueron estimados por el método de mínimos cuadrados, usando el procedimiento mglh de syst at. el modelo fue probado mediante una prueba de significancia de la suma de cuadrados de los residuos, asumiendo que los residuos siguen una distribución de chi-cuadrado (c-), con los grados de libertad equivalentes al número de generaciones menos (-) el número de parámetros estimados. el peso usado en las regresiones fue el inverso del cuadrado del error estandard de la media de las generaciones. si el modelo de aditividad-dominancia, incluyendo las interacciones con el ambiente, no es adecuado, significa que existen efectos epistáticos o interaciones con el ambiente más complejos. análisis mendeliano basado en el análisis mendeliano clásico usado por varios investigadores al estudiar la herencia de la tolerancia de las sulfonylúreas (landi el al., 1989; sebastian el al., 1989; mallorysmith el al., 1990; green y ulrich, 1993 y 1994; hart el al., 1993), los valores de fitotoxicidad visual de las plantas individuales de las seis generaciones (p" p2' f" f2,rc, y rc2) fueron agrupados en tres clases arbitrarias, así: (l) plantas con 20% o menos de fitotoxicidad visual; (2) de 21% a 50%; y (3) con 50% o más de fitotoxicidad; se clasificaron como tolerantes, intermedias y sensibles, respectívamente. un nivel máximo de daño de 20% para las plantas clasificadas como tolerantes fue utilizado, debido a que ningún agricultor aceptaría una fitotoxicidad por herbicidas superior al 20%. los valores de fitotoxicidad de las plantas de la generación f2 fueron sometidos a una prueba de chi-cuadrado para encontrar el mejor ajuste de segregación; además, se uso el factor de corrección de yates (steel y torrie, 1980). estimación de la heredabilidad y del número efectivo de factores en segregación la heredabilidad se estimó en sentido amplio (h2) y estrecho (h') de las variables evaluadas y en los dos invernaderos. el error estandard de la heredabilidad en sentido estrecho (h2 e.s.), se calculó de acuerdo con werner y honma (1980). las siguientes ecuaciones se usaron: h2= (vf2-ve)nf2{sirnmonds, 1988) h2=(2 vf2-vrc,-vrc2)nf2 (warner, 1952;wemeryhonma, 1980) h2e.s.=...¡[((vrc,+vrc)2/glf)+((vrc,y/glbc,)+(vrc/gl rc2)/(vf2y] (werneryhonma,1980) donde: ve = variance ambiental = 0.25vp, + 0.25vp2 + 0.5vf, vp, = varianza del padre tolerante 110 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 vp2= varianza del padre sensible vf ¡=varianza de la generación f ¡ vf2= varianza de la generación f2 vrc¡ = varianza del rc¡ vrc2= varianza del rc2 gl = grados de libertad también, para todas las variables, se calculó el número efectivo de factores en segregación, en los dos invernadero, utilizando el método de segregación de castle-wright, corregido para efectos de dominancia y basado en los retrocruzamientos (wright, 1968). este método utiliza la expresión: k= [(j..lp¡j..lpl/ 8(vrc¡+ vrc2-ve)] x [1,5-2h(1-h)] donde: k = número efectivo de factores en segregación j..lp¡= media fenotípica del padre tolerante j..lp2= media fenotípica del padre sensible j..lf¡= media fenotípica de la generación f¡ vrc¡ = varianza de la generación rc¡ vrc2 = varianza de la generación rc2 ve = varianza ambiental = 0,25vp ¡+ 0,25vp 2+ 0,5vf ¡ vp ¡=varianza del padre tolerante vp2= varianza del padre sensible vf ¡= varianza de la generación f¡ h = (j..lf¡-j..lp¡)i(j..lp2-j..lp) análisis genético de otros cuatro cruzamientos entre octubre y diciembre de 1995, se realizó un experimento adicional con el objetivo de evaluar la respuesta al rimsulfuron de cuatro poblaciones f¡, provenientes de cruzamientos entre dos lineas tolerantes y dos sensibles. semillas de las ocho poblaciones (padres y poblaciones f¡) se sembraron en potes de turba, y luego, las plantulas fueron transplantadas en parcelas de seis surcos con longitud de 4m, en un invernadero de plástico. las parcelas de maíz se trataron en posemergencia con el herbicida en dosis de 60 g i.a. ha', cuando las plantas de maíz estaban en estado de 4 a 5 hojas. la aplicación del herbicida, así como la fertilización y el sistema de riego usado, fue igual al experimento l. un área de 1,6 m de longitud de los seis surcos de cada parcela no se trató con el herbicida, y fue mantenida libre de malezas mediante deshierbes manuales. un mínimo de 74 plantas de cada una de las ocho poblaciones fueron evaluadas individualmente. las variables que se midieron fueron la fitotoxicidad visual y la altura, usando los mismos procedimientos explicados anteriormente. la altura se expresó como porcentaje de reducción del promedio de 20 plantas no tratadas de cada población. resultados respuesta de líneas puras de maíz al rimsulfuron se encontraron diferencias significativas para las tres variables evaluadas respecto a los efectos de la dosis del herbicida y del genotipo; la interacción dosis x genotipo fue significativa para la variable fitotoxicidad visual (cuadro 2). la mayoría de las líneas se caracterizaron por un grado más bien alto de tolerancia al rimsulfuron (cuadro 3.) las líneas 'l31' y'l-39' fueron las más sensibles; la fitotoxicidad visual 30 cuadro 2. valor de f y cuadrado medio del error, en el análisis de varianza de las variables fitotoxicidad visual y reducción de la altura y del peso seco en lineas puras de maíz colombianas, evaluadas para la tolerancia al rimsulfuron. valor de f fitotoxicidad reducción t reducción del visual (%) de la altura (%) peso seco (%)t ddtt ddt ddt fuentes de variación gl 10 20 30 40 10 20 30 40 bloques 2 8,60 ** 3,63 * 1,80 0,92 2,22 0,16 0,009 1,35 genotipo 25 1,96 * 8,07** 12,15 ** 12,08** 1,82 * 4,25 ** 5,26 ** 4,03 ** cuadrado medio del error (a) 50 58,53 102,66 71,97 57,79 54,96 63,35 67,05 122,54 dosis 40,07 * 84,13* 90,37 * 54,07 * 30,89 * 15,45 32,84 * 26,21 * cuadrado medio del error (b) 2 20,04 38,20 28,43 39,27 23,42 80,89 40,65 103,87 genotipo x dosis 25 1,23 3,15 ** 5,26 ** 4,62** 0,92 0,49 0,86 0,88 cuadrado medio del error (e) 40 6,82 15,13 13,16 15,01 33,55 65,26 33,01 90,59 total 145 se usaron solo 146 observaciones en este análisis debido a 10 valores perdidos tddt: : días después del tratamiento posemergente de rimsulfuron tla reducción de la altura y del peso seco se expresaron como porcentaje del testigo no tratado y deshierbado a mano * **: valor de f significativo al nivel de 0,05 o 0,01, respectivamente 2001 fuentes¡ y leroux: análisis genético de la tolerancia ... 111 días después del tratamiento (ddt) fue de 65% y 52%, respectívamente; por su parte, al usar una dosis de 60 g i.a. ha"; la reducción del peso fresco 40 ddt fue de 48% y 43%. con excepción de la línea 'l-36', una línea con tolerancia intermedia, las restantes líneas sufrieron una fitotoxicidad menor al 30% a la dosis más alta utilizada. 'l-34', 'l-318' y'l-320' fueron los genotipos más tolerantes; no presentaron una reducción importante de la altura o del peso fresco y no mostraron síntomas de fitotoxicidad (cuadro 3). de acuerdo con estos resultados, los genotipos 'l-31' y'l-39' se seleccionaron como sensibles y los genotipos 'l-34', 'l-318' y 'l-320', como tolerantes, para efectuar cruzamientos. análisis genético del cruzamiento 'l-31 x l-34' se realizó un análisis de varianza (ana va) combinado de los dos invernaderos. la interacción invernadero x generación resultó significativa para las tres variables medidas. esto indica que ocurrió una interacción genotipo x ambiente (cuadro 4). por otra parte, las correlaciones entre las tres variable fueron todas significativas (p = 0,01). el coeficiente de correlación entre las variables reducción en altura y fitotoxicidad visual fue el más alto (fo,72). también, se calcularon las medias de las generaciones y sus errores estándar (cuadro 5). análisis de las medias de generaciones el cuadro 6 muestra los estimados de los efectos genéticos al probar el modelo de aditividad-dominancia, incluyendo las interacciones con el ambiente. en el invernadero a, la variabilidad observada para las tres variables evaluadas pudo ser satisfactóriamente explicada por medio de efectos aditivos y de dominancia; mientras que no se obtuvo un ajuste satisfactorio del modelo de aditividad-dominancia en el invernadero b; así, como tampoco, de los modelos que incluyeron efectos de interacción (ambiente x efectos aditivos y ambiente x efectos de dominancia). aunque el ana va (cuadro 4) mostró diferencias significativas entre los dos invernaderos; los efectos ambientales no se detectaron en el análisis de medias de generaciones. análisis mendeliano el número de plantas resistentes (~20% de fitotoxicidad), interniedias (21 % to 50% de fitotoxicidad) y sensibles (>50% de fitotoxicidad) de cada una de las familias evaluadas (padres, f" f2yretrocruzas), se registran en el cuadro 7. la distribución de las progenies f2no se ajustaron (ex: = 5%) al modelo de segregación 1:2: 1 (resistente:intermedio:sensible); los valores de chi-cuadrado fueron de 4,86 (p = 0,028) y288,8 (p < 0,0001) para el invernadero b y a, respectívamente. cuando las plantas tolerantes e intermedias se agruparon como tolerantes en una sola clase y se probó el modelo 3 (tolerante): 1 (sensible), la segregación de la generación f2 en el invernadero b se ajustó a este modelo, con un valor de c2 = 3,23 (p = 0,072). en contraste, este patrón de segregación 3: 1de la f2no se ajustó en el invernadero a (c2=32,94; p < 0,0001). en este último caso, el patrón de segregación de la f2mostró una desviación significativa de la relación 3: 1, debido a que un gran número de plantas fueron clasificadas como tolerantes en el invernadero a, en comparación con el invernadero b. estimación de la heredabilidad y del número efectivo de factores en segregación los valores estimados de herabilidad en sentido amplio (h2)y estrecho (h') se presentan en el cuadro 8. en la mayoría de los casos, los estimados de h2 fueron negativos o cercanos a cero, excepto para el valor estimado a partir de la fitotoxicidad visual en el invernadero b (h2= 0,28). los valores de herabilidad en sentido estrecho, también, fueron negativos o nó significativamente diferentes de cero. el valor de h2 obtenido con base en la reducción del peso seco en el invernadero b (0,142 ± 0,018), probablemente fue sobrestimado, pues resultó ser un valor mayor que el valor de heredabilidad en sentido amplio (-0,121). los anteriores.resultados pueden explicarse debido a que las varianzas ambientales y de los retrocruzamientos fueron mayores que las varianzas de las generaciones f2' cuando la fitotoxicidad visual se usó como un índice de tolerancia del rimsulfuron en el invernadero b, el número mínimo de factores en segregación fue de 1,3 (indice de castie-wright). se obtuvieron valores negativos en los otros casos. análisis de otros cuatro cruzamientos en este experimento, se evaluó el efecto del rimsulfuron en lineas parentales seleccionadas sensibles y tolerantes y en sus hibridos. se observó un bajo nivel de daño en todas las poblaciones f,; i.e la fitotoxicidad visual y la reducción del peso seco fue menor al 18%. los valores de las dos variables evaluadas del punto medio entre los padres fueron mayores a los observados en la poblaciones f l' lo cual indica la presencia de efectos de dominancia orientados hacia la tolerancia (cuadro 9). discusion en la mayoría de los estudios de tolerancia hacia sulfonylúreas, los valores de las mediciones se han agrupado en clases de tolerancia y se ha establecido una división arbitraria entre plantas tolerantes y sensibles; también, la respuesta al herbicida se ha medido usando una evaluación visual de la sobrevivencia/ mortalidad (sebastian el al., 1989; mailory-smith el al., 1990; green y ulrich, 1993 y 1994; hart el al., 1993). la tolerancia a los herbicidas ha sido considerada, también, como un caracter cuantitativo (landi el al., 1989; sebastian el al., 1989; mailory-smith el al., 1990; green y ulrich, 1993 y 1994; hart et al., 1993). el método, más frecuentemente usado, para estudiar la herencia de la tolerancia /resistencia a los herbicidas sulfonylúreas en especies de cultivos y malezas ha sido el análisis de la segregación de la f2para probar, mediante una prueba de chi-cuadrado, el ajuste a patrones de segregación 3 tolerante: 1 sensible (green y ulrich, 1993, 1994; widstrom y dowler, 1995) o 1tolerante:2 intermedio: 1 sensible (chaleffy ray, 1984; mailory-smith el al., 1990; hart el al., 1993). 112 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 cuadro 3. fitotoxicidad visual y reducción de la altura y del peso seto en lineas puras de maiz colombianas, evaluadas para la tolerancia al rimsulfuron. dosis del fitotoxicidad visual (%) _reducciónde la alturaf (%)_ reducción del línea rimsulfuron ddt+ ddt peso secot g i.a./ha (%) 10 20 30 40 10 20 30 40ddt 1. imbricado 20 10,0 6,7 1,7 1,7 4,7 7,7 5,7 8,3 60 13,3 15,0 5,0 1,7 5,9 9,3 4,1 9,8 2.capio 20 2,5 2,5 2,5 o o o o o 60 5,0 7,5 10,0 7,5 4,0 2,7 3,7 6,2 3. sabanero 20 10,0 5,0 3,0 o 2,3 1,4 5,8 6,2 60 15,0 13,3 15,0 15,0 8,8 7,0 4,4 21,7 4. pollo 20 15,0 8,3 5,0 o 4,4 1,9 1,8 o 60 23,3 18,3 11,7 11,7 8,1 7,7 5,1 8,1 5. clavo 20 11,6 1,7 1,7 o 7,4 4,7 3,5 5,0 / 60 16,6 8,3 6,7 3,3 9,1 6,9 5,1 18,9 6.ica-557 20 5,0 o 2,5 2,5 0,5 0,2 2,9 4,7 60 12,0 7,5 2,5 2,5 18,1 9,9 9,0 14,0 7.ica-506 20 7,5 2,5 o o 14,1 4,2 1,5 1,3 60 15,0 7,5 2,5 2,5 8,5 10,9 4,3 14,6 8. ica-508 20 2,5 o o o o o o o 60 5,0 5,0 2,5 o 7,3 5,5 7,0 15,7 9. cacao 20 11,0 8,3 8,3 8,3 5,0 2,9 3,5 5,9 60 23,3 20,0 20,0 16,7 14,6 13,7 9,6 18,3 10.amagoceño 20 11,6 10,0 3,3 3,3 1,5 3,3 3,4 8,3 60 16,6 18,3 11,6 10,0 3,6 7,0 2,8 10,9 11.pira 20 10,0 10,0 10,0 6,7 0,7 4,7 2,7 21,8 60 13,3 30,0 18,3 16,7 10,3 10,5 12,1 38,5 12:pira-naranja 20 15,0 6,7 8,3 6,7 11,9 4,3 1,0 2,6 60 18,3 20,0 11,7 10,0 14,5 5,8 13,7 18,7 13.guirua 20 10,0 10,0 6,7 3,3, 1,4 2,6 3,2 4,7 60 16,6 16,7 16,7 16,7 13,8 12,4 11,3 15,4 14.harinoso20 6,6 5,0 5,0 3,3 2,1 4,1 o 2,5 dentado 60 11,6 5,0 8,3 8,3 1,2 9,1 10,0 6,4 15.l-31 20 13,3 36,7 40,0 35,0 15,0 20,2 24,4 33,2 60 21,6 56,7 65,0 60,0 15,9 30,5 35,3 48,2 16.l-34 20 8,3 o o o o o o o 60 13,3 5,0 1,7 o o o o o 17.l-35 20 10,0 7,5 7,5 7,5 9,1 8,3 0,9 5,2 60 17,5 17,5 20,0 17,5 15,1 14,1 9,4 18,9 18.l-36 20 15,0 28,3 16,7 10,0 2,7 9,3 12,0 19,3 60 23,3 48,3 40,0 30,0 11,2 29,9 30,6 23,6 19.l-38 20 16,6 26,7 11,7 8,3 1,1 10,9 14,8 6,6 60 18,3 40,0 30,0 26,6 7,6 18,2 26,3 6,3 20.l-39 20 16,6 30,0 28,3 25,0 o 20,3 14,7 17,2 60 25,0 46,7 51,7 43,3 o 30,3 34,5 42,8 21.l-313 20 6,6 6,6 5,0 3,3 0,7 3,4 0,9 0,4 60 8,3 10,0 11,7 11,7 5,3 3,3 4,3 2,5 22.l-314 20 8,3 1,7 o o o 0,7 o 5,5 60 13,3 3,3 1,7 o o o o o 23.l-315 20 13,3 10,0 3,3 1,7 0,8 o 1,5 3,9 60 18,3 15,0 8,3 6,7 2,1 5,1 6,8 6,7 24.l-317 20 8,3 5,0 5,0 3,3 3,5 0,6 2,9 4,3 60 13,3 8,3 8,3 6,7 5,6 4,6 7,0 7,5 25.l-318 20 5,0 8,3 o o 2,7 o o o 60 10,0 16,6 6,7 5,0 13,4 11,5 9,3 20,4 26.l-320 20 15,0 3,0 o o o o o o las líneas i a 8 provienen de zonas entre i 000 a 2 000 m de altitud; las líneas 9 a 26de zonas> 2 000 m de altitud en colombia tddt : días después del tratamiento posemergente de rimsulfuron [la reducción de la altura y del peso seco se expresaron como porcentaje del testigo no tratado y deshierbado a mano [% red.= (testigo-tratamiento/ testigo)x i00] los datos son promedios de tres bloques 2001 fuentes y leroux: análisis genético de la tolerancia ... 113 cuadro 4. valor de f y cuadrado medio del error, en el análisis de varianza de las variables reducción de la altura y del peso seco y fitotoxicidad visual, medidas en seis familias tratadas con 60 g a.i. hao' de rimsulfuron, en dos invernaderos. estas familias provenían del cruzamiento 'l-34' (padre tolerante) x 'l-31' (padre sensible). valordef fuentes de variación gl reducción de t reducción del t fitotoxicidad la altura (%) peso seco (%) visual (%) invernadero 1 15,17** 2,63 63,81 ** familias 5 47,73 ** 33,82 ** 85,83 ** invernadero x familias 5 31,47** 11,94 ** 8,86 ** cuadrado medio del error 1585 167,85 373,42 425,55 total 15% t la reducción de la altura y del peso seco se expresaron como porcentaje del testigo no tratado de cada familia "": valor de. f significativo al nivel de 0,05 o 0,01, respectivamente cuadro 5. promedios de calculados para la reducción de la altura y del peso seco, y la fitotoxicidad visual, en seis generaciones provenientes del cruzamiento l-34' (tolerante) x 'l-31' (sensible), tratadas con 60 g i.a. ha" de rimsulfuron, bajo dos invernaderos. invernadero a invernadero b a yb en conjunto variable nt 'x±e.s. nt 'x±e.s. nt 'x±e.s. reducción de la altura (%)t (pj)l-34 80 16,25±1,43 84 7,89± 1,12 164 12,01±0,95 (p2)l-31 80 25,15± 1,78 76 39,47±3,01 156 32,1 ± 1,82 fj (l-34xl-31) 78 12,81± 1,34 80 19,51± 1,53 158 16,20± 1,05 f2(l-34 x l-31) x(l-34 xl-31) 240 18,41±0,85 238 13,72± 0,96 478 16,07±0,65 bcj (l-34) x (l-34xl-31) 160 19,39± 1,07 161 11,15± 1,20 321 15,26±0,84 bc2(l-31) x (l-34 x l-31) 160 11,75±0,92 160 18,81±1,64 320 15,28±0,96 reducción del peso seco (%)t (p)l-34 80 27,43±2,46 84 16,96±2,12 164 22,07± 1,66 (p2)l-31 80 34,96±3,18 76 51,87±3,24 156 43,20±2,36 fj (l-34xl-31) 78 25,40±2,52 80 26,73±2,37 158 26,07± 1,73 f2(l-34xl-31) x(l-34 x l-31) 240 28,49± 1,46 238 22,48± 1,37 478 25,50± 1,01 bcj (l-34)x(l-34xl-31) 160 17,60± 1,57 161 20,61 ± 1,65 321 19,11±1,14 bc2(l-31) x (l-34 x l-31) 160 24,10± 1,85 160 21,83± 1,94 320 22,92± 1,24 fitotoxicidad visual (%) (p,)l-34 80 8,62± 1,06 84 24,05± 1,42 164 16,52± 1,02 (p)l-31 80 56,5±3,73 76 63,49±2,66 156 59,90±2,32 f, (l-34xl-31) 78 14,74±2,45 80 39,00±2,36 158 27,02± 1,95 f2(l-34 x l-31) x(l-34 x l-31) 240 20,37± 1,30 238 37,02± 1,51 478 28,66± 1,07 bcj (l-34) x (l-34 x l-31) 160 24,62± 1,88 161 24,35± 1,87 321 24,48± 1,32 bc2(l-31) x (l-34 x l-31) 160 24,06±2,54 160 38,69±2,48 320 31,37±1,82 t la reducción de la altura y del peso seco se expresaron como porcentaje del testigo no tratado de cada familia t n: número de plantas inverbadcro a = to max: 30°c, to min: 10°c; invernadero b = to max: 39°c, to min: 15°c 114 agronomía colombíana vol. 18· nos. 1-2 cuadro 6. análisis de las medias de generaciones. estimados de los efectos genéticos obtenidos al ajustar el modelo de aditividad-dominancia incluyendo el efecto del ambiente, en el cruzamiento 'l-34' (tolerante) x 'l-31' (sensible), bajo dos invernaderos. parámeteros modelos [di [h] e ed eh r2 '1.,2 (gl) reducción de la alturaj (%) 'm+[d]+[h] invernadero a~ 21,41* -4,60* -7,61* 0,94 1,81 ± 1,36 ± 1,53 ±2,36 (1) invernadero b~ 19,03* -12,19 -3,83 0,74 28,95 ±7,22 ±7,85 ± 11,92 (1) m+[d]+[h]+e 19,19* -8,15* -4,52 1,04 0,64 59,06 ±2,99 ±3,35 ±5,13 ± 1,73 (4) m + [d] + [h] + e + ed + eh 20,22* -8,40* -5,72 1,19 3,79 -1,88 0,81 30,76 ±3,29 ±3,62 ±5,53 ±3,29 ±3,62 ±5,53 (2) reducción del peso secot (%) m+[d]+[h] invernadero a 31,27* -3,78* -5,74* 0,99 0,008 ±0,15 ±0.18 ±0,28 ( 1) invernadero b 30.82* -16,01* -9,49 0,82 15,51 ±6,73 ±7,49 ± 11,93 (1) m+[d]+[h]+e 30,73* -10,21* -7,16 1,64 0,64 35,18 ±3,65 ±4,08 ±6,50 ±2,15 (4) m + [d] + [h] + e + ed + eh 31,05* -9,89* -7,62 0,22 6,11 1,87 0,84 15,1 ±3,44 ±3,84 ±6,12 ±3,44 ±3,84 ±6,12 (2) fitotoxicidad visual (%) m + [d] + [17] invernadero a 31,08* -22,68* -18,71 * 0,98 2,56 ±2,74 ±2,85 ±4,95 (1) invernadero b 42,44* -19,25* -6.24 0.97 4,39 ±3,13 ±3,67 ±5,82 (1) m+[d]+[h]+e 36,33* -20,04* -11,83* -8,35* 0.97 16,04 ±2,16 ±2,31 ±4,01 ±1,29 (4) m + [d] + [17]+e+ed+eh 36,76* -20,97* -12,47* -5,68* -1.71 -6.23 0.99 6.98 ±2,12 ±2,23 ±3.87 ±2,12 ±2.23 ±:u\7 (2) lf invernadero a = to max: 30°(, to min: 10°(; invernadero b = to max: 39°c. t" min: 15cc t la reducción de la altura y del peso seco se expresaron como porcentaje del testigo no tratado de cada ianulia * valor estimado significativamente di fercntc de cero al nivel de 0,05 probabi lidad ~llndica falta de ajuste del modelo al nivel de 0,05 de probabilidad 2001 fuentes y leroux: análisis genético de la tolerancia ... 115 cuadro, 7. patrón de segregación observado respecto a la tolerancia al rimsulfuron en maíz en el cruzamiento 'l-34' (tolerante) x 'l-31' (sensible), en dos ambientes. invernadero a~ invernadero iw generación no. de plantas no. de plantas ~20% 21-50% >50% ~20% 21-50% >50% injuryt injury injury injury injury injury l-34 (tolerante) 76 4 o 41 43 o l-31 (sensible) 19 11 50 o 29 47 f¡(l-34 x l-3 1) 64 9 5 ti 31 22 f2(l-34 xl-3 1)x(l-34 x l-31) 174 45 21 71 120 47 bc i (l-34)x(l-34xl-31) 105 30 25 92 48 21 bc2 (l-31)x(l-34 x l-31) 115 7 38 70 45 45 tla fitotoxicidad fue medida visualmente tolerante: f20% de fitotoxicidad; moderadamente tolerante de fitotoxicidad: 21-50% ; sensitble: >50% de fitotoxicidad \ilnvemadero a = ro max: 30°c, ro min: 10°c; invernadero b = ro max: 39°c, ro min: 15°c cuadro 8. valores estimados de hcredabilidad y del número de factores en segregación, respecto a la tolerencia al rimsulfuron en maíz en el cruzamiento 'l-34' (tolerante) x 'l-3i' (sensible), en dos ambientes. invernadero a\f variable número de factores en segregación reducción de la altura] (%) reducción del peso seco] (%) fitotoxicidad visual (%) 0,005 -0,121 -0,300 0,181 ±0,143 0,142 ±0,018 * -1,895±0,075 -0,25 -2,97 invernadero iw variable número de factores en segregación reducción de la altura+ (%) reducción del peso seco] (%) fitotoxicidad visual (%) -0,330 -0,160 0,282 -1,025 ± 0,046 -0,328 ± 0,023 -0,843 ± 0,040 -1,76 -0,91 1,30 \i invemaderoa = to max: 30°c, to min: 10°c; invernadero b = to max: 39°c, to min: 15°c t la reducción de la altura y del peso seco se expresaron como porcentaje del testigo no tratado de cada familia ; h' (sentido amplio) = (vf, -ve)/vf, (simmonds, 1988) '1 h' (sentido estrecho) = (2 vf,-vrc,-vrc,)/vf, (warner, 1952; werner y honma, 1980) h' s.e. = o [«vrc, + vrc,)'/df f,) + «vrc,)'/df rc,) + vrc/df rc,) / (vf,)'] (wemer y honma. 1980) vf, = varianza de la f, ve = varianza ambiental = o,25vp, + 0.25vp, + 0,5vf, vbc, = varianza del rc,. vbc, = varianza del rc, _ valor inválido . • valor estimado significativamente diferente de cero al nivel de 0,05 de probabilidad 116 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 cuadro 9. valores promedios de las variables redución de la altura y fitotoxicidad visual, en cuatro lineas parentales y sus poblaciones f" 21 días después del tratamiento pos emergente con rimsulfuron (60 g i.a. ha'), líneas parentales y poblaciones f. 'x±e.s. punto medio entre padres redución de la altura (%)t l-31 (sensible) l-39 (sensible) l-318 (tolerante) l-320 (tolerante) l-39xl-318 l-39xl-320 l-31xl-318 l-31xl-320 75 71,2±4,2 75 43,1±4,4 86 2,6±0,6 89 7,6±1,1 95 8,1±1,3 22,8 so 15,3±2,3 25,3 93 9,4±1,1 36,9 74 14,7±2,1 39,4 fitotoxicidad visual (%) l-31 (sensible) l-39 (sensible) l-318 (tolerante) l-320 (tolerante) l-39xl-318 l-39xl-320 l-31xl-318 l-31xl-320 75 66,4±3,9 75 52,7±3,6 86 10,6±o,6 89 5,9±0,8 95 4,2±0,8 31,6 so 18,0±1,9 29,3 93 3,7±0,6 38,5 74 5,1± 1,2 36,1 t la reducción de la altura se expresó como porcentaje del testigo no tratado de cada familia ¡n: número de plantas además, el rango de la fitotoxicidad de las categorías, en las cuales han sido agrupadas las plantas, es reportado, sólo, en unos pocos trabajos (e.g. hart et al., 1993). por otra parte, los rangos de las categorías de tolerancia son arbitrarios y pueden variar dependiendo de la cantidad de herbicida aplicado, como lo informa janisieniuk et al. (1994) en su trabajo de resistencia a la trifluralina en la gramínea setaria viridis. en el presente estudio y de acuerdo con el análisis mendeliano, el patrón de segregación de la f 2 fue diferente en los dos invernaderos. en el invernadero b, la f2 segregó siguiendo el patrón 3 (tolerante): 1 (sensible). estos resultados están de acuerdo con los obtenidos por green y ulrich (1993, 1994) en sus estudios de la herencia de la tolerancia al nicosulfuron, primisulfuron y rimsulfuron en maíz. estos autores concluyeron que la sensibilidad del maíz a estos herbicidas sulfonylúreas está controlada por un gene recesivo. si los efectos del herbicida entre plantas tolerantes y sensibles son distintos, i.e. hay una clara separación entre plantas tolerantes y sensibles, el carácter de tolerancia puede ser interpretado de manera mendeliana y, probáblemente, es debido a un solo gene; aunque no se deberían excluir hipótesis que involucren más de un gene (snapeetal., 1991; darmency, 1994). los detalles de los procedimientos estadísticos, la teoría y los diseños experimentales utilizados para estudiar el control genético de caracteres agronómicos y obtener estimaciones de la heredabilidad y del número de factores en segregación han sido, ampliamente, reportados (e.g. falconer, 1981; mather y jinks, 1982; hallouer y miranda, 1988; hartl y clark, 1989; nyquist, 1991). además, el análisis de medias de generaciones y del cálculo de la heredabilidad de muchos caracteres agronómicos en especies cultivadas han sido, extensivamente utilizados en estudios genéticos (e.g. wemer y honma, 1980; mather y jinks, 1982 hallouer y miranda, 1988; collin et al., 1990; nyquist, 1991). también, se recomienda que en el estudio de la herencia de la tolerancia a herbicidas que no causan una rápida mortalidad, sinó que más bien, inhiben el crecimiento (e.g las sulfonylúreas), deben medirse parámetros que evalúen el crecimiento, y se recomienda además, el uso de técnicas de genética cuantitativa (darmency, 1994). otro aspecto para considerar es la variable o parámetro para medir la tolerancia a los herbicidas en las plantas. si al variable no es lo suficientemente sensible para detectar diferencias entre el homocigote y el heterocigote o la intensidad de la selección es insuficiente para permitir la expresión de esta diferencia, un carácter semi-dominante puede facilmente ser clasificado como completamente dominante. currie y regehr (1995) encontraron que la altura de planta y la absorción de la radiación fotosintéticamente activa (par) fueron índices sensibles al daño causado por imazethapyr en maíz. 2001 fuentes y leroux: análisis genético de la tolerancia ... 117 esto pudo caracterizar el gene xa-17 que confiere la resistencia de la als a los herbicidas imidazolinonas y sulfonylúreas, como semi-dominante. en otro caso, la tasa de inhibición del crecimiento de la tercera hoja fue usada por browran y blacklow (1987) para identificar diferencias entre cultivares de trigo al clorsulfuron. en el presente trabajo, se usó la altura de planta (medida como la diferencia de altura antes y después del tratamiento con rimsulfuron) y el peso seco, en adición a la evaluación visual de la fitotoxicidad, para evaluar el efecto del rimsulfuron en el maíz. de acuerdo con los resultados obtenidos en este trabajo, la evaluación visual de la fitotoxicidad parece ser el parámetro que mejor permitió caracterizar la respuesta del maíz al herbicida, ya que los estimados de heredabilidad en sentido amplio y del número de factores en segregación no fueron negativos, al menos en uno de los invernaderos, como ocurrió cuando la altura de planta y el peso seco se usaron como índices de tolerancia al rimsulfuron. i el análisis de medias de generaciones mostró que los e~ectos aditivos y de dominancia prevalecieron en el control genético de la tolerancia al rimsulfuron en el cruzamiento 'l-31' x 'l-34'. también, los resultados del análisis mendeliano (datos del invernadero b) y de las comparaciones entre lineas parentales y i sus híbridos, indicaron la presencia de efectos de dominancia orientados hacia la tolerancia; en todos los casos, las poblaciones f 1 fueron tolerantes, con menos de 18% de fitotoxicidad. en los estudios de green y ulrich (1993, 1994), los híbridos de maíz evaluados fueron también, tolerantes al nicosulfuron,; primisulfuron y rimsulfuron, cuando al menos uno de los dos padres era tolerante. el valor estimado del mínimo número de factores en segregación (índice de castlewright) calculado con base en la evaluación visual de la fitotoxicidad, fue de 1,3, lo cual sugiere que uno o dos genes podrían explicar la variabilidad genética observada. los resultados obtenidos a partir del análisis de componentes de medias en el cruzamiento 'l-31' x 'l-34' indican que la tolerancia del rimsulfuron en el maíz podría estar controlada por genes tanto dominates como por genes "menores" con efectos aditivos. esta hipótesis que considera efectos aditivos es soportada por los resultados obtenidos por otros autores. landi el al. (1989) sugieren que la acción aditiva prevalece en el control genético de la tolerancia del clorsulfuron en maíz. la heredabilidad de la tolerancia al glifosato en convulvulus arvensis es influida por varios genes con acción aditiva (duncan y weller, 1987). también, la tolerancia del diclofop-rnetil en maíz procede en términos de efectos aditivos (geadelmann y anderson, 1977). estos genes "menores" con acción aditiva pueden influir en el umbral ambiental por encima del cual la fitotoxicidad del herbicida ocurre o pueden interactuar en combinación con otros genes, lo cual se puede traducir en una reacción de susceptibilidad de la planta (snape el al., 1991; sixto el al., 1995). se ha sugerido, también, la existencia de genes "menores" de la tolerancia al difenzoquat (snape el al., 1987) y al clorotoluron (sixto el al., 1995) en trigo. en trabajos anteriores, encontramos que las bases fisiológicas de la tolerancia al rimsulfuron en maíz podrían ser, principalmente, explicadas por diferencias, tanto de la absorción foliar, como por la detoxificación del herbicida. también, encontramos que la detoxificación y la absorción foliar del rimsulfuron eran procesos afectados por la temperatura (fuentes, 1997). basados en estos resultados y en los obtenidos en el ¡presente estudio, se podría especular que factores con efectos dominantes y aditivos controlan el metabolismo y la absorción foliar del rimsulfuron. la absorción podría ser controlada mediante algunas características de la cutícula. se ha reportado que varios loci, al menos 13 genes independientes, pueden afectar la producción cualitativa y cuantitativa de las ceras epi cuticulares en el maíz. estos genes controlan diferentes etapas de la síntesis de los lípidos o de las clases de constituyentes de las ceras de la cutícula (avato el al., 1987). el metabolismo de los herbicidas en las plantas depende de la actividad enzimática (hatzios y penner, 1982). en particular, el sistema enzimático del citocromo p 450 está involucrado en la detoxificación de las sulfonylúreas en las plantas (werckreichhart, 1995). finalmente, es recomendable analizar más cruzamientos. los efectos genéticos pueden variar con el cruzamiento (collin el al., 1990). el conocimiento del mecanismo de la herencia de la tolerancia del rimsulfuron en el maíz es necesario antes de considerar la posibilidad de transferir el caracter de tolerancia a cualquier cultivar de maíz que sea sensible al herbicida. también, el éxito de la transferencia de la tolerancia al rimsulfuron a líneas de maíz sensibles dependerá de la expresión de esos genes de tolerancia en el banco de genes de esos cultivares sensibles. debido al bajo grado de heredabilidad, probáblemente, varios ciclos de selección sean necesarios. en la producción de híbridos, los mejoradores deberían considerar lineas parentales altamente tolerantes y, preferíblemente, que los dos padres sean tolerantes. agradecimientos los autores expresan sus más sinceros agradecimientos a los profesores jean collin (département de phytologie, université laval, québec, canadá) y orlando martínez (universidad nacional de colombia, facultad de agronomía, bogotá), por su ayuda en el tratamiento estadístico de los datos y por sus valiosos comentarios al manuscrito. la colaboración de la ing. maría del socoro cerón en la parte experimental de este trabajo, fue muy apreciada. literatura citada ackley, j.a., h. p. wilson y t. e. hines. efficacy of rimsulfuron and metribuzin in potato (solanum luberosum) weed technology 10: 475-480.1996 anonimo guide de lutte contre les mauvaises herbes. ontario. ministére de i'agriculture, de l'alimentation et des affaire s rurales. publication 75f. 1996 avato, p., g. bianchi, a. nayak, f. salamini y e. gentinett a. epicuticular waxes of maize as affected by the interaction ofmutants gl8 with g13,gl4 and g15.lipids 22: 1116.1987 bellinder, rr., g. gummesson y c. karlsson. percentagedriven government mandates for pesticide reduction: the swedish model. weed tecnology 8, 350-359. 1994 bewick, t. a., k. smith, w. m. stall y m. olson. tomato (lycopersicon esculentum¡ cultivars and weed sensitivity to dpx-e9636. weed technology 9: 499-503. 1995 118 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 beyer, e. m., m. 1. duffy, 1. v. hay y d. d. schlueter. sulfonylureas. herbicides chemistry, degradation and mode of action, vo13. (eds. pc. keamey y dd. kaufman), pp. 117189.marcelldekker, newyork. 1988 bowran, d. g. y w. m. blacklow. sensitivities ofspring wheat cultivars to chlorsulfuron measured as inhibition of leaf elongation rates and there were genotype x environment interactions. australian joumal of agricultural research 38, 253-262. 1987 brown, h. m., f. t. lichtner, 1. m. hutchison y j. a. saladini. the impact of sulfonylurea herbicides in cereal crops. (brighton, british crop protection council, 1995) proccedings of the british crop protection conferenceweeds 3,1143-1152.1995 burton, g. w. quantitative inheritance in pearl millet (pennisetum glaucum). agronomy joumal23, 409-17. 1951 chaleff, r. s. y c. 1. mauvais. acetolactate synthase is the site of action of two sulfonylurea herbicides in higher plants. science224, 1443-1445. 1984 chaleff, r. s. y t. b. ray. herbicide-resistance mutants from tobacco cell cultures. science 223, 1148-1151. 1984 christopher, 1. t., s. b. powles y j. a. m. hol tum. resistance to acetolactate synthase-inhibiting herbicides in annual rye grass (lolium rigidum) involves at least two mechanisms. plant physiology 100, 1909-1913. 1992 collin, 1.,a. comeau y c. a. st-pierre. tolerance to barley yellow dwarfvirus in triticale. crop science 30, 1008-1014. 1990 comstock, v. w. y r. n. anderson. an inheritance study of tolerance to atrazine in a cross of flax (linum usitatissimun l.).crop science 8, 508-509.1968 currle, r. s. y d. l. regehr. methods of measuring the impact ofthe xa 17 gene on imazethapyr injury in com (zea mays). weed thechnology 9, 676-681. 1995 darmency, h. genetics ofherbicides resistance in weeds and crops. in: herbicide resistance in plants. biology and biochemistry (eds. s. b. powles y 1.a. m. holtum), p. 263-297. lewis publishers-crc press, boca raton, florida. 1994 duncan, c. n. y s. c. weller. heritability of glyphosate susceptibility among biotypes offield binwed. the joumal of heredity 78, 257-260.1987 everaerer, l. le dpx-e9636 un herbicide du maís, phytoma. la défense des végétaux 433,65-7 1991. falco, s. c y k. s. dumas. genetic analysis of mutants of saccharomyces cerevisiae resistant to the herbicide sulfometuron methyl. genetics 109: 21-35. 1985 falconer, d. s. introduction to quantitative genetics. 2nd ed. longman, new york. 1981 faulkner, 1. s. heritability of paraquat tolerance in lolium perenne l. euphytica 23: 281-288. 1974 fuentes, c. l.y c. e. romero. una visión del problema de las malezas en colombia. agronomía colombiana 8: 364-378 1991 fuentes, c. l. mécanisme de sélectivité et hérédité de la tolérance au rimsulfuron chez lemaís (zea mays l.).ph. d. thesis, université laval, faculté des sciences de l' agriculture et de l'alimentation, département de phytologie, québec, canadá. 1997 geadelmann,1. l. y r. n. anderson. inheritance oftolerance ofhoe 23 408 in como crop science 17: 601-603.1977 green, j. m. y j. h. green. surfactant structure and concentration strongly affect rimsulfuron activity. weed technology 7: 633-648. 1993 green,1. m. y 1.f. ulrich. response ofcom (zea mays) inbred and hybrids to sulfonylurea herbicides. weed science 41 : 508516.1993 green,1. m. y 1. f. ulrich. response ofmaize (zea mays) inbreds and hybrids to rimsulfuron. pesticide science 4q: 187191. 1994 green, j. m. interaction of surfactant dose and spray volume ofrimsulfuron activity. weed technology 10: 5085511.1996 grogan,.c::.o., e. f..eastin_y r. d: pa~mer. inhe~itance of susceptibility of a ime of maize to simazme andatrazine. crop science 3: 451. 1963 guttleri, m. l., c. v. eberlein, c. a. mallory-smith, d. c. thill y d. l. hoffman. dna sequence variation in domain a of the acetolactate synthase genes of herbicideresistance and susceptible weed biotypes. weed science 40: 670-676. 1992 hallauer, a. r. y 1. b. miranda. quantitative genetics in maize breeding. 5th ed. iowa state university press, iowa. 1988 hamill, a. s., g. a. surgeoner y w. p. roberts. herbicide reduction in north america: in canada, an opportunity for motivation and growth in weed management. weed technology 8: 366-371. 1994 hart, s.e., 1.w. saunders y d. penner. semidominant nature of monogenic sulfonylurea herbicide resistance in sugarbeet (beta vulgaris). weed science 41: 317-324.1993 hartl, d. l. y a. g. clark. principies ofpopulation genetics. 2nd ed. sinauer associates, inc., sunderland, massachusetts. p. 430-511. 1989 hartnett, m. e., 1. r. newcomb y r. c. hodson. mutations in chlamydomonas reinhartii conferring resistance to the herbicide sulfometuron metyl. plant physiology 85: 898-901. 1987 hatzios, k. y d. penner. metabolism ofherbicides in higher plants. burgess publishing company, minneapolis, minnesota. 1982 haughn, g. w., 1. smithj, b. mazur y c. somerville. transformation with a mutant arabidopsis acetolactate synthase gene renders tobacco resistant to sulfonylurea herbicides. molecular general genetics 211 :266-271. 1988 holt, 1. s., s. b. powles y 1. a. m. holtum. mechanism and agronomic aspects ofherbicide resistance. annual review of plant physiology and plant molecular biology 44: 203-229. 1993 jacobsohn, r. y r. n. andersen. differential response of wild oat lines to diallate, triallate, and barban. weed science 16:491-494.1968 janisieniuk, m., a., l. brüle-babel y i.n. morrison. inheritance of trifluraline resistance in green foxtail (se/aria viridis). weedscience42: 123-127.1994 janisieniuk, m., a., l. brüle-babel y i.n. morrison. the evolution and genetics of herbicide resistance in weeds. weedscience44: 176-193. 1996 joginder, s. field manual ofmaize breeding procedures. food and agriculture organization of the united nations (fao), rome1987. landi, p., a. vicari y p. catizone. response ofmaize (zea mays l.) inbred lines and hybrids to chlorsulfuron. weed research 29: 265-271.1989 2001 fuentes y leroux: análisis genético de la tolerancia ... 119 larossa, r. a., t. k. van dyk y d. r. smulski. toxic accumulation of alfa-ketobutyrate caused by inhibition ofthe branched-chain amino acid biosynthetic enzyme acetolactate synthase in salmonella typhymurium. joumal ofbacteriology 169: 1372-1378.1987 lawson, h.. changes in pesticide usage in the united kingdom: polices, results, and long-term implications. weed technology 8: 360-365. 1994 lee, k. y., 1.townsend, 1.tepperman j el al. the molecular basis ofsulfonylurea herbicide resistance. the embo joumal 7: 1241-1248. 1988 lybecker, d. w., e. e. schweizer y r. king. weed management decisions in corn based on bioeconomic modeling. weed science 39: 124-129.1991 mahmud, 1. y h. h. kramer. segregation for yield, height and maturity following a soybean cross. agronomy joumal 43: 605-609.1951 mallory-smith, c. a., d. c. thill, m. 1. dial y r. s. zemetra. inheritance of sulfonylurea herbicide resistance in lactuca spp. weed technology 4: 787-790.1990 mallory -smith, c. a., d. c. thill, m. 1. dial y r. s. zemetra. inheritance of sulfonylurea herbicide resistance in prickly lettuce (lactuca serriola) and domestic lettuce (lactuca salica). herbicide resistance in weeds and crops. (eds. 1. c. caseley, g. w. cussans y r. k. atkin), p. 452-453. butterworth-heinemann, oxford, uk. 1991 martin, m. a., m. m. schreiber, 1. r. riepe y j. r. bahr. the economics of altemative tillage systems, crop rotations, and herbicide use on three representative east central com belt farm. weed science 39: 299-307. 1991 mather, k. y 1. l. jinks. biometrical genetics, 3rd ed. chapman y hall, london. 1982 mazur, b. 1. y s. c. falco. the development of herbicide resistant crops. annual review ofplant physiology and plant molecular biology 40: 441-470. 1989 miller, j. e,l. r. baker y d. penner. inheritance oftolerance to chloramben methyl ester in cucumber. joumal of american horticulture science 98: 386-389. 1973 monks, d., c. a. mullins y k. johnson. response ofsweet com (zea mays) to nicosulfuron and primisulfuron. weed technology 6: 280-283. 1992 morton, c. a y g. harvey. sweet com(zea mays) hybrids tolerance to nicosulfuron. weed technology 6: 91-96. 1992 norris, r. f. interactions between weeds and other pests in the agro-ecosystem. biometerology in integrated pest management (eds. 1. l. hatfield y 1. 1. thomason), p. 334-406. academic press, new york. 1982 nyquist, w. e. estimation of heritability and prediction of selection response in plant populations. critical reviews in plant sciences 10: 235-322. 1991 o'sullivan,1. y w. 1. bouw. reduced rates ofpostemergence herbicides for weed control in sweet com (zea mays). weed technology 7: 995-1000. 1991 o'sulliv an, 1.,r. a. brammally w. 1. bouw. response of sweet corn (zea mays) cultivars to nicosulfuron plus rimsulfuron. weed technology 9: 58-62. 1995 obriga witch, t. t., w. h. kenyon y h. kura tle. effect of application timing on rhizome johnsongrass (sorghum halepense) control with dpx-v9360. weed science 38: 4549.1990 onofri, a. biologica1 activity, fie1d persistance, and safe recropping intervals for imazethapyr and rimsulfuron on a siltyc1aysoil. weed research 36: 73-83. 1996 palm, h. l., p. h. liang, t. p. fuester el al. new low-rate su1fonylureas for post-emergence weed control in corno (brighton, british crop protection council, 1989) proccedings ofthe british crop protection conferenceweeds 2: 23-28. 1989 peeples, k. a. agriculture's challenge to develop a vision for the future. weed technology 8: 372-375.1994 ray, t. b. the site ofaction ofsu1fony1urea herbicides. (brighton, british crop protection council, 1985) proceedings of the british crop protection conferenceweeds 1: 131-138. 1985 reinke, h., a. rosenzweig, 1. claus, m. kreidi, c. chisholm y p. jensen. dpx-e9636. experimental su1fonylurea herbicide for potatoes. (brighton, british crop protection council, 1991) proccedings of the british crop protection conferenceweeds 1:445-451. 1991 saarl, l. l., 1. c.cotterman y m. m. primiani. mechanism of sulfonylurea herbicides resistance in the broadleaf weed kochia scoparia. p1ant physiology 93: 55-61. 1990 schneiders, g. e., m. k. koeppe mk, m. v. p. naidu, a. m. brow y c.e. mucha. fate ofrimsulfuron in the environment. joumal of agricultural and food chemistry 41: 2404-2410. 1993 schooler, a. b, a. r. bell y 1. d. nalew aja. inheritance ofsiduron tolerance in foxtail barley. weed science 20: 167169. 1972 sebastian, s. a., g. m. fader, 1.f. ulrich, d. r. forney y r. s. chaleff. semidominant soybean mutation for resistance to sulfonylurea herbicides. crop science 29: 1403-1408. 1989 simmonds, n. w. principes d'amélioration génétique des végétaux (trad. c. a. st-pierre). les presses de l'université laval, québec, canada. 1988 sixto, h., l. silvela, c. escorial, 1.n. g_arcia-baudiny m. c. chueca. on the inheritance of tolerance to chlorotoluron application in wheat using a very efficient score test. weed research 35: 7-13. 1995 snape,1. w., w. j. angus, b. parker y d. leckie. the chromosomal location in wheat of genes conferring differential response to the wild oats herbicide, difenzoquat. the journal of agricultural science (cambridge) 108: 543548.1987 snape,1. w., d. leckie, b. b. parker y e. nevo. the genetical analysis and exploitation of differential responses to herbicides in crop species. herbicide resistance in weeds and crops. (eds. j. c. case ley, g. w. cussans y r. k. atkin), p. 305-317. butterworth-heinemann, oxford, uk. 1991 steel, r. g. d. y 1. h. torrie jh. principies and procedures of statistics. 2nd ed. mcgraw-hill book co., new york. 1980 stidham, m. a. herbicides that inhibit acetohydroxyacid synthase. weed science 39: 428-434. 1991 swanton, c. 1. y s. f. weise. integrated weed managernent: the rationale and approach. weed tecnology 5: 657-663. 1991 thompson, c. r., d. c. thill, c. a. mallory-smith y b. shafii b. charaterization of chlorsulfuron resistant and susceptible kochia (kochia scoparia). weed technology 8: 470476.1994 vicari, a., r. l. zimdahl, b. k. cranmer y g. dinelli. primisulfuron and rimsulfuron degradation in aqueous solution and absorption in six colorado soils. weed science 44: 672677. 1996 120 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 warner,1. w. a method for estimating heritability. agronomy journal44:427-430.1952 werck-reichhart, d. c. herbicide metabolism and selectivity. role ofcytochrome p 450 • (brighton, british crop protection council, 1995) proceedings of the british crop protection conference-weeds 3: 813-822.1995 werner, d. j. y s. honma. inheritance of leaf geometry in cauliflower. the joumal ofheredity 71: 105-109.1980 widstrom, n. w. y c. d. dowler. sensitivity of selected field inbreds (zea mays) to nicosulfuron. weed technology 9: 779-782. 1995 wiersma, p. a., m. g. schmiemann, 1. a. condie, w. l. crosb y m. m. moloney. isolation, expression and phylogenetic inheritance of an acetolactate synthase gene frorn brassica napus. molecular general genetics 219: 413-420. 1989 worthing, c. r y r. 1. hance. the pesticide manual. 9th ed. british crop protection council publisher, united kingdom. 1991 wright, s. evolution and genetics of populations. vol 1. in: genetic and biometric foundations. p. 381-391. the university of chicago press, chicago. 1968 zoschke, a. toward reduced herbicides rates and adapted weed managment. weed technology 8: 376-386.1994 editorial este primer número del año 2015 volumen 33 de la revista agronomía colombiana contiene una mención (página 91) al fallecido ingeniero agrónomo y profesor asociado jorge humberto zurita (qepd) de la facultad de ciencias agrarias de la universidad nacional de colombia, bogotá; colega y amigo del área de la fisiología y poscosecha que dejó un vacío a la facultad y recuerdos a aquellos que tuvimos la oportunidad de conocerlo, convivir y recibir su amistad y conocimiento. asimismo y de nuevo la revista agronomía colombiana presenta diferentes temas de interés nacional e internacional, aportes significativos para el desarrollo y la investigación en la agricultura tropical. en la sección de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular se describe un trabajo de investigación para la diferenciación de plántulas de palma de aceite tipo dura, tenera y pisifera con herramientas moleculares, esto sin duda, reducirá el tiempo y los costos de identificar plántulas con mayor calidad en el contenido de aceite. para el caso de la sección de fisiología de cultivos se presentan diferentes tópicos de la agricultura como es la estimación y modelación de la humedad de la hoja de tomate bajo invernadero, con el propósito, de realizar un pronóstico y de esta manera un adecuado manejo de enfermedades, principalmente de tipo fúngico. por otro lado, se cuenta con un artículo donde se estudia la extracción de nutrientes en dos cultivares contrastantes de brachiaria sp. a la tolerancia al anegamiento, y cuyos aportes, ayudarán al manejo de las praderas que permanecen inundadas por efecto del cambio climático. en el caso de los bananos y plátanos, se realizó un seguimiento con diferentes accesiones de la colección colombiana de musáceas en relación a algunos atributos fisiológicos de la planta y componentes del racimo para su posterior uso en programas de mejoramiento genético de esta especie. en la línea de los cultivos perennes, en el cultivo de la palma de aceite, se describen los estados fenológicos de la etapa reproductiva de elaeis oleifera al ajustarse a la escala bbch. para finalizar esta sección, se incluye un estudio de diez años sobre el crecimiento, rendimiento y calidad de la fruta de naranja ‘valencia’ injertada agronomía colombiana 33(1), 3-4, 2015 the first issue of agronomia colombiana for 2015, volume 33, contains an article from the late jorge humberto zurita (page 91), agronomic engineer and associate professor from the faculty of agricultural sciences of t he universidad naciona l de colombia, bogota, and a friend and colleague from the physiology and postharvest field who will be dearly missed by the faculty and who has left fond memories for those that had the opportunity to know him and share his friendship and knowledge. this issue of the agronomia colombiana journal presents different topics of domestic and international interest that contribute significantly to the development and research of tropical agriculture. the plant breeding, genetic resources and molecular biology section contains a study on the differentiation of dura, tenera, and pisifera oil palm seedlings with molecular tools that will undoubtedly reduce the time and costs of identifying seedlings that have a higher quality in the oil content. various agricultural topics in the crop physiology are in this issue, such as estimating and modeling moisture for tomato plant leaves in greenhouses to carry out a prognosis for the management of diseases, mainly fungi. furthermore, there is an article on the extraction of nutrients from two contrasting brachiaria sp. cultivars to determine their contribution to water-logging tolerance and aid in the management of grasslands that remain flooded due to climate change. for bananas and plantains, there is a study on the different accessions of the colombian musaceae collection in terms of the physiological attributes of the plants and bunch components for later use in breeding programs for these species. for perennial crops, a oil palm cultivation was used for a description of the phenological stages of the reproductive phase of elaeis oleifera using the bbch scale. finally, this section includes a ten-year study on the growth, yield, and quality of ‘valencia’ orange fruits placed in nine different patterns, a strategy that will promote new technologies in this crop. agron. colomb. 33(1) 20154 en nueve patrones diferentes, estrategia que fomentará, nuevas tecnologías en este cultivo. dentro de la sección protección de cultivos se incluyen artículos que estudian posibles soluciones a problemas fitosanitarios como por ejemplo la hernia de las crucíferas con el encalamiento y su combinación con trichoderma koningiopsis; el aislamiento y caracterización de microorganismos antagonistas a diferentes enfermedades de aguacate a nivel in vitro y, la caracterización y análisis de las comunidades de malezas en el cultivo de arroz en el departamento del tolima. todos estos aportes aumentan el conocimiento para que otros grupos de investigación abran nuevas líneas en éstas áreas de investigación. de igual manera la sección de fisiología y tecnología poscosecha presenta dentro de sus artículos un análisis de los diferentes estados de maduración de la mora frente a lo descrito en la norma técnica colombiana (ntc) y los diferentes calidades de los mercados nacionales e internacionales. por otro lado, se estudió a través de diferentes recubrimientos la vida media de la arveja, con el objeto de aumentar su longevidad, mejorar su presentación y disminuir la presencia de enfermedades. las temáticas tratadas en la sección suelos, fertilización y manejo de aguas tienen en primera medida el estudio del índice de friabilidad a través del tamaño de agregados en los primeros horizontes de un suelo de caña de azúcar y el empleo de la metodología de la espectroscopía de infrarrojo medio en la determinación de algunas propiedades de muestras de suelo provenientes de diferentes lugares de colombia. se consideró para la sección de economía y desarrollo rural un trabajo realizado con inmigrantes latinos en los estados unidos en cuanto a cambios en la dieta y el estilo de vida en comparación a sus lugares de origen. la nota científica incluida en este número tiene por objeto el nuevo registro y la re-descripción de un pulgón formador de agallas de las raíces tetraneura fusiformis y su asocio con linepithema angulatum. esta variada lista de artículos considerados a nuestros lectores y demás investigadores es una muestra de las amplias y especializadas áreas publicadas en la revista agronomía colombiana y que muchos autores pueden considerar en el momento de publicar sus trabajos de investigación. the crop protection section contains articles that studied possible solutions for phytosanitation problems, for example, controlling club root disease with liming and liming combined with trichoderma koningiopsis; the isolation and characterization of microorganisms that are antagonistic to different diseases in the avocado at the in vitro level; and the characterization and analysis of weed communities in rice crops found in the department of tolima. these contributions add to the knowledge available to other research groups for use in news lines of research. in addition, in the postharvest physiology and technology section, there is an analysis of the different maturation stages in blackberries in light of the descriptions found in colombian technical standards (ntc) and the different qualities seen in the domestic and international markets. also, a study on the half-life of peas is included, which sought to increase longevity, improve appearance, and decrease diseases through the use of different coatings. this issue presents an article on the friability index for aggregate sizes in the superficial horizons of soils cultivated with sugar cane in the soils, fertilization, and management of water section, followed by an article on the use of the infrared spectroscopy methodology in the determination of properties of soil samples from different locations in colombia. the economy and rural development section presents a studied conducted with latino immigrants in the united states to determine their changes in diet and lifestyle in comparison to their countries of origin. the scientific note section included in this issue contains a new record and re-description of a gall-forming aphid in the roots of tetraneura fusiformis, along with its association with linepithema angulatum. this broad range of articles offered for our readers and fellow researchers is a sampling of the extensive and specialized fields that are published in the agronomia colombiana journal that authors can consult when writing up their research. gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias mechanisms for tolerance to water-deficit stress in plants inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi. a review received for publication: 2 february, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.55569 1 program of agricultural engineering, faculty of agricultural sciences, universidad de la salle. yopal (colombia). jofernandez@unisalle.edu.co 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 34(2), 179-189, 2016 mechanisms for tolerance to water-deficit stress in plants inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi. a review mecanismos de tolerancia al estrés por déficit hídrico en plantas inoculadas con hongos micorrízicos arbusculares. una revisión john cristhian fernández-lizarazo1 and liz patricia moreno-fonseca2 abstract resumen the expansion of areas affected by drought worldwide has a negative effect on yield and crops production, making water deficits the most significant abiotic stress that limits the growth and development of plants. the use of arbuscular mycorrhizal fungi (amf) is a strategy that mitigates the effects of this stress in a sustainable way, given the increase in the tolerance to water deficit stress in plants inoculated with these fungi; however, the exact mechanism is unknown because the response depends on the water-deficit stress type and is specific to the amf and the plant. this review describes the mechanisms that explain how the amf colonization of roots can modify the response of plants during a water deficit, as well as its relationship with physiological processes that determine yield, photosynthesis and photoassimilate partitioning. these mechanisms may include modifications in the content of plant hormones, such as strigolactones, jasmonic acid (ja) and absicic acid (aba). the ja appears to be involved in the stress signal in mycorrhizal plants through an increase of aba concentrations and, at the same time, aba has a regulating effect on strigolactone concentrations. also, there is improvement of plant water status, stomatal conductance, nutritional status and plant responses to cope with a water deficit, such as osmotic adjustment, and antioxidant activity. these modifications cause an increase in co2 assimilation and photoassimilate production, improving plant growth during a drought. la extensión de áreas afectadas por la sequía en todo el mundo tiene un efecto negativo en la producción y rendimiento de los cultivos, haciendo que el déficit hídrico sea el estrés abiótico más limitante del crecimiento y desarrollo de las plantas. el uso de hongos micorrízicos arbusculares (hfma) es una estrategia que mitiga los efectos de este estrés de una manera sostenible, numerosos estudios han demostrado un aumento en la tolerancia a déficit hídrico en plantas inoculadas con estos hongos. sin embargo, aún se desconoce el mecanismo exacto por el cual los hfma inducen esta tolerancia ya que se ha encontrado que la respuesta depende del tipo de estrés hídrico y además es específica, tanto a nivel del hfma como de la planta. esta revisión describe los mecanismos potenciales que explican cómo la colonización de las raíces por hfma puede modificar el comportamiento de la planta durante el estrés por déficit hídrico, así como su relación con procesos fisiológicos determinantes de la producción como la fotosíntesis y la partición de fotoasimilados. estos mecanismos incluyen modificaciones en las plantas en el contenido de hormonas como las estrigolactonas, el ácido jasmónico (ja) y el ácido absícico. the ja parece estar involucrado en las señales de estrés en las plantas micorrizadas incrementando la concentración del ácido abscísico (aba) y, a su vez el aba regula el efecto de las estrigolactonas. igualmente hay una mejora del estado hídrico de la planta, la conductancia estomática, el estado nutricional y un aumento de la respuesta de la planta para contender con el déficit hídrico como el ajuste osmótico y la actividad antioxidante. estas modificaciones causan un aumenta en la asimilación de co2 y la producción de fotoasimilados mejorando el crecimiento de las plantas en condiciones de sequía. key words: micorrhizae, hormonal control, stomatal conductance, nutritional status, antioxidants, photosynthesis. palabras clave: micorriza, control hormonal, conductancia estomática, estado nutricional, antioxidantes, fotosíntesis. under this scenario, the agricultural use of water is limited, resulting in an increase in areas affected by water deficits, causing significant losses in crops and reducing average yields by more than 50% (wang et al., 2003). for these reasons, water-deficit stress is the most important introduction currently, the scarcity of water is a problem seen around the world and it is expected that climate change will accelerate the severity of droughts (kahil et al., 2015). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.55569 180 agron. colomb. 34(2) 2016 abiotic stress that limits plants growth and development (yang et al., 2008). one of the main effects of water-deficit stress on plant development is related to a restriction in water uptake and, therefore, in the nutrient uptake (sardans et al., 2007). this restriction results from the decrease in transpiration rate and alteration in the active transport and permeability of membranes (sardans et al., 2007), which affect the biochemical and physiological processes as well as the metabolism of nutrients and plant growth regulators, photosynthesis, respiration, and translocation of photoassimilates, reducing plant growth (jaleel et al., 2008). since crops production and, therefore, food security depend on the management of limiting factors, it is necessary to develop efficient strategies that allow for the improvement of crop yield under water-deficit stress (fao, 2012). recently, it has been observed that the symbiotic interaction of plants with amf, in addition to being important from the agricultural and ecological point of view (yang et al., 2008), could be a sustainable mitigation practice for waterdeficit stress (aroca, 2012). amf are obligate symbiotic fungi that need host plants in order to complete their life cycles (schüßler et al., 2001) and colonize approximately 90% of plant species in the world and the majority of cultivatable species (bonfante and genre, 2010). this interaction is mainly based on the exchange of carbon from the host plant and nutrients from the fungi to the host plant in a symbiotic system (atul-nayyar et al., 2009). additionally, amf allow host plants to grow more efficiently under biotic and abiotic stress conditions (gholamhoseini et al., 2013). it has been reported that the amf effect increases with the intensity of water deficit (miransari et al., 2008); however, the effect is not predictable and the magnitude and type of response depend on the amf and plant species and on the degree of the prevailing water-deficit stress (zhongqun et al., 2007) (tab. 1). it has been reported that the response of the plant-amf symbiosis to a water deficit results from the combination of nutritional, physical, and cellular effects that mitigate this water deficit (augé, 2001). the mechanisms that explain how amf can affect the response of host plants coping with water deficit stress include, 1) modification of hormonal balance (estrada-luna and davies, 2003), 2) improvement of plant water status by increasing hydraulic conductivity through an increase of water absorption by the external hyphae (augé et al., 2007), 3) osmotic adjustment (porcel and ruiz-lozano, 2004), 4) increase in antioxidant activity (goicoechea et al., 2005) and 5) higher nutrients absorption (al-karaki, 2006). this paper describes these potential tolerance mechanisms for water-deficit stress in mycorrhizal plants and the relationship with the physiological process that determines the yield, photosynthesis and photoassimilate partitioning. modification of hormonal balances amf produce changes in isoprenoids content in leaves of tomato plants (solanum lycopersicum l.), favoring the production of essential instead of nonessential isoprenoids, especially in water stress conditions or after ja applications (asensio et al., 2012) (tab. 1). the increasing production of essential isoprenoids has been associated with the increasing demand and biosynthesis of compounds derived from carotenoids such as aba and strigolactones in mycorrhizal plants under water-deficit stress conditions (asensio et al., 2012). the literature mostly includes aba, strigolactones, and ja as the plant hormones related to the mycorrhizal interaction in water deficit conditions (ludwig-müller, 2010). abscisic acid and strigolactones. contrasting effects have been observed for aba concentrations in mycorrhizal plants in water deficit conditions, which ref lects the complexity of interactions. in some plants, the beneficial effect of symbiosis with amf in stress conditions has been attributed to increases of transpiration and water absorption by roots (augé, 2001) and it is associated with lower concentrations of aba (aroca et al., 2013); however, in plants such as tomato, a water stress significantly increases the aba content, with or without of mycorrhizal colonization (asensio et al., 2012). these changes in hormonal levels can be highly dependent on amf genotype (ludwig-müller, 2010); it has been determined that, in water-deficit stress conditions, the symbiosis with amf regulates the aba content (estrada-luna and davies, 2003). aba can be indispensable for sustaining amf colonization, particularly in unfavorable conditions for plants, such as water-deficit stress (ludwig-müller, 2010). in fact, in tomato, aba increases the susceptibility of plants to amf colonization and appears to play an important role in the development and functionality of arbuscules (herrera-medina et al., 2007). a significant correlation has been reported between aba production and strigolactones (aroca et al., 2013). strigolactones correspond to a new class of plant hormones that regulate the architecture and reproductive development of plants (foo and reid, 2013), but the function for which they were initially recognized for is the intermediation capacity 181fernández-lizarazo and moreno-fonseca: mechanisms for tolerance to water-deficit stress in plants inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi. a review in the mycorrhizal symbiosis process, where they act as a molecular signal in unfavorable conditions for plants (lópez-ráez et al., 2010). aba and strigolactones are apocarotenoids (auldridge et al., 2006) and their biosynthesis is analog (walter et al., 2010). one of the possible roles of aba comes from its regulating effect on the strigolactone concentrations. for example, tomato plants that were deficient in the synthesis of aba or treated with aba specific inhibitors demonstrated a reduced capacity for strigolactone biosynthesis(lópez-ráez et al., 2010). jasmonic acid and abscisic acid. the biochemical and molecular responses to amf colonization in host plants also include the activation of the ja signal pathway (tejeda-sartorius et al., 2008). particularly, ja appears to be involved in the stress signal in mycorrhizal plants through an increase of aba concentrations (asensio et al., 2012). other ja functions include the development and functionality of arbuscules together with aba (isayenkov et al., 2005). the increase of ja could be related to the variation of the root osmotic potential, caused by an increase of carbohydrates from shoots (ludwig-müller, 2010). it has been suggested that sugar could induce the expression of genes related to ja biosynthesis, which could elevate the ja level and produce an increase in the sink strength through the extracelular invertase, whose expression is induced in mycorrhizal roots (schaarschmidt et al., 2006). the narrow relationship found between aba and amf colonization in water deficit conditions, as well as the functionality of the arbuscules suggests that the association between amf and some plants could be one strategy to deal with a water deficit, probably regulated by the interaction of aba with other hormones. improvement of plant water status it has been demonstrated that amf participate in the uptake and transport of water in host plants (augé, 2004). in sunf lowers (helianthus annuus l.) with a water deficit, independently colonizing amf species (funneliformis mosseae or glomus hoi) had a positive effect that has been observed on the water use efficiency (wue), as compared to non-inoculated plants (gholamhoseini et al., 2013) (tab. 1). this suggests that the stomatal conductance, transpiration rate, hydraulic conductivity and water potential of leaves can be higher in mycorrhizal plants with a water-deficit stress (augé, 2004) and that the decrease in leaves and xylem water potentials, because of the decrease in the soil water potential, is lower in mycorrhizal plants (sánchez-blanco et al., 2004). as a consequence of a decrease in the soil water content, there is stomatal closure that decreases net photosynthesis in plants (goicoechea et al., 2005). in this way, amf could increase net photosynthesis by improving the plant water status because the increase of stomatal conductance could result in a greater diffusion of co2 within the mesophyll (boldt et al., 2011). hydraulic conductivity in extraradical hyphae and roots. one of the possible mechanisms for tolerance improvement of mycorrhizal plants to water deficit could be related to the increase in hydraulic conductivity of roots (augé et al., 2008). this increase results from a larger root system due to amf hyphae that increase the exploration area in soil, which has a direct effect on the relative water content (rwc) (meddich et al., 2015) (tab. 1), water potential, transpiration rate, and crop yield (augé, 2001). living hyphae that are involved in water transport (allen, 2009) possess a diameter between 2 µm and 5 µm and can penetrate smaller soil pores that are inaccessible to root hairs (10 µm to 20 µm diameter) and thereby absorb water that is not available to non-mycorrhizal plants (marulanda et al., 2003). in addition, amf have demonstrated a beneficial effect on soil structures, specifically generating stable aggregates due to the production of a glycoprotein known as glomalin (wu et al., 2008). as a consequence, soil colonization may be as important as root colonization in the amf effect on water relationship in host plants (augé et al., 2007). it has been postulated that differences between amf species regarding efficiency of irrigation water in production are due to differences in their ability to produce external mycelium (augé, 2004) and that the length of hyphae is an important parameter for the characterization of amf functionality (cseresnyés et al., 2013). stomatal conductance. the existence of variations in the stomatal conductance during water deficit periods has been demonstrated although the effect of amf is not always apparent and is unpredictable (augé et al., 2015). in mycorrhizal plants, such as rosemary (rosmarinus officinalis l.) (sánchez-blanco et al., 2004), tangerine (citrus tangerine) (wu and xia, 2006) and rice (oriza sativa l.) (ruíz-sánchez et al., 2011) under water deficit and inoculated with amf, an increase in the stomatal conductance has been observed 182 agron. colomb. 34(2) 2016 (table 1); however, white clover (trifolium repens l.) have displayed a decrease in stomatal conductance and an increase in the rwc in the same conditions (benabdellah et al., 2011), both associated with a more water use efficiency (tab. 1). however, this symbiosis does not always generate the expected results in terms of the water status of plants. for example, in roses inoculated with rhizophagus irregularis in water deficit conditions, the hydration of buds and the aesthetic appearance during water deficit did not significantly improve (klingeman et al., 2005). likewise, it has been reported that tomato plants inoculated with amf in water deficit conditions did not present differences in the rwc, as compared to non-mycorrhizal plants (garcíasánchez et al., 2014). membrane conductivity. some studies have demonstrated that the symbiosis with amf induces the expression of genes coding for aquaporins (ruiz-lozano, 2003). in tobacco plants (nicotiana tabacum l.), it has been demonstrated that inoculation with amf not only increases the expression of genes coding for aquaporins, but also ref lects a greater absorption of water by the plants (porcel et al., 2005). in contrast, it was found that, in lettuce (lactuca sativa l.) and soy plants (glycine max l.) inoculated with f. mosseae and r. irregularis, the water-deficit stress rapidly and intensely decreased the expression of some aquaporin genes (pip), as compared with non-inoculated plants, presenting a less negative hydric potential and higher rwc (porcel et al., 2006). these differences in the expression could indicate differential mechanisms for modifying the hydraulic conductivity and avoiding water loss at the cellular level. osmotic adjustment it has been observed that most mycorrhizal plants have a better osmotic adjustment than non-mycorrhizal plants (porcel and ruiz-lozano, 2004). for example, amf colonization of pistachio (pistacia vera l.) increased tolerance to water deficits by increasing accumulation of compounds for osmotic adjustment (abbaspour et al., 2012) (tab. 1). sweet potato (ipomoea batatas (l.) lam.) plants inoculated with a mix of glomus sp. and acaulospora sp. demonstrated a greater decrease in the osmotic potential than non-mycorrhizated plants, indicating higher osmotic adjustment ability (yooyongwech et al., 2016) (tab. 1.). however, inoculation of plants subjected to water deficit does not always induce osmotic adjustment (augé, 2001). proline is one of the most important osmolytes for osmotic adjustment and its accumulation has been reported in inoculated plants such as white clover (medina et al., 2010), sweet potato (yooyongwech et al., 2016), loquat (eriobotrya japonica lindl.) (zhang et al., 2015), rice (ruízsánchez et al., 2011) and pistachio (abbaspour et al., 2012) in water stress (tab. 1). nevertheless, some plants do not increase proline concentration as a tolerance mechanism to water deficits. for example, mycorrhizal plants of the indian coral tree (erythrina variegata l.) displayed high tolerance to a water-deficit stress, associated with an accumulation of chlorophylls and carotenoids, but not proline (manoharan et al., 2010). antioxidant activity two mechanisms have been proposed to explain the low oxidative damage in plants subjected to water deficits and inoculated with amf. the first consists of the direct water absorption by hyphae and its transfer to the host plant, increasing the water content and decreasing the generation of reactive oxygen species (ros). caravaca et al. (2005) reported that non-inoculated plants of myrtus communis and phillyrea angustifolia subjected to a drought increased their superoxide dismutase (sod) and total peroxidase (pox) activity as compared to inoculated plants because these plants had a lesser oxidative stress. the second mechanism entails an increase in the production of enzymatic and non-enzymatic antioxidants induced by the symbiosis with amf (abbaspour et al., 2012), especially in water-deficit conditions (zou et al., 2014; amiri et al., 2015). recently, maize plants under water deficit conditions have been found to be benefited by the amf symbiosis not only by a lower oxidative stress, but also by local restriction and non-systemic oxidative stress (bárzana et al., 2015) (tab. 1). however, the exact mechanism involved is not yet clear and requires further experiments to better understand the actual function of amf in the changes of reactive oxygen metabolism and antioxidants production. higher nutrients absorption it has been established that the increase of pigment levels, stomatal conductance, transpiration rate and co2 assimilation rate in mycorrhizal plants subjected to a water deficit is caused by a better nutritional supply. this would explain why host plants of corn (zea mayz l.) (zhao et al., 2015) and loquat (zhang et al., 2014) inoculated with different species 183fernández-lizarazo and moreno-fonseca: mechanisms for tolerance to water-deficit stress in plants inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi. a review of mycorrhizal fungi and subjected to moderate and severe water stress significantly improve contents of nitrogen (n), phosphorus (p) and magnesium (mg) among others in shoots, as compared to non-inoculated plants (tab. 1). however, this behavior has not been observed in all plants. for example, it has been determined that differences of various photosynthetic parameters observed in tomato plants, cv. ‘moneymaker’, inoculated with f. mosseae are not the consequence of increases in p induced by the fungi in the plants (boldt et al., 2011). phosphorus. since p is less mobile in soils with little water, an increase in its acquisition as a consequence of association with amf is important for improvement of water relations in host plants (augé, 2004). it has been observed that, although the p absorption during water deficit is reduced, the reduction rate is lower in inoculated plants. this has been observed in marigold (tagetes erecta l.) (asrar and elhindi, 2011), wheat (triticum aestivum l.), (al-karaki et al., 2004), tangerine (wu and xia, 2006), sorghum (sorghum bicolor l.) and squash (cucurbita pepo l.) (augé et al., 2007). these variations in the p absorption rate can increase roots growth in comparison with non-inoculated plants (miransari et al., 2007), which can be favorable for the uptake of water and nutrients. nitrogen. amf can make the assimilation of n more efficient in plants, increasing the activity of the enzyme nitrate reductase (nr), which is induced by the increase of the substrate (garg, 2013). increase in n status in mycorrhizal is due to increasing n transport through hyphae, which also increases p concentration, that is required for the phosphorylation of nr when there are low concentrations of n (caravaca et al., 2005). likewise, in mycorrhizal plants, aquaporins could be related to the increase in n due to its participation in the low affinity transport of ammonium (uehlein et al., 2007). photosynthesis, partitioning and production of photoassimilates it is known that plants subjected to water-deficit stress decrease photosynthesis because of an accumulation of ros that damages the photosynthetic apparatus (abbaspour et al., 2012), which can limit the supply of nadph and atp to the calvin cycle. as a consequence of amf symbiosis, plants improve the water status, which increases photosynthesis by increasing stomatal conductance and, therefore, co2 fixing (boldt et al., 2011). this relationship between the stomatal opening and the relative increase in the photosynthetic activity have been described in corn (estrada et al., 2013), guava (psidium guajava l.) (estradaluna et al., 2000) and rosemary (sánchez-blanco et al., 2004) although other plants, such as the ‘iceberg’ rose hybrid, do not present this relationship (klingeman et al., 2005). on the other hand, high photosynthetic rates in mycorrhizated plants subjected to water deficit can also be explained by non-stomatal factors (sánchez-blanco et al., 2004), mainly by photosynthetic pigments contents and efficiency of photosynthetic apparatus. the increase of photosynthetic pigments in plants inoculated with amf in a water deficit has been observed in the marigold (asrar and elhindi, 2011), indian coral tree (manoharan et al., 2010), sweet potato (yooyongwech et al., 2016) and tangerine (wu and xia, 2006). in this way, symbiosis avoids the photoinhibition and photodestruction of photosynthetic apparatus by ros in stress conditions (asrar and elhindi, 2011), which has been interpreted as a higher tolerance of mycorrhizal plants, as compared to non-mycorrhizal plants. a water stress decreases the efficiency of photosystem ii (psii) (fv/fm) and it has been reported that amf have a positive effect (sánchez-blanco et al., 2004) or no effect (garcía-sánchez et al., 2014) on this parameter. rice (ruíz-sánchez et al., 2010), sweet potato (yooyongwech et al. 2016), corn (estrada et al., 2013), tomato (boldt et al., 2011), olive (olea europaea l.) and black hawthorn plants (rhamnus lycioides l.) (caravaca et al., 2003) present significant increases in fv/fm, which probably decrease the photorespiration and ros production (estrada et al., 2013). as a consequence of this modification, there is an increase in the ability of the plant to use the excitation energy more efficiently for co2 assimilation. this increase in the co2 assimilation causes a higher accumulation of atp and reducing equivalents, which could result in a higher quantity of carbohydrates destined to ensure demands of amf (boldt et al., 2011). it has been observed that, in indian coral tree plants in a water deficit, the symbiosis with f. mosseae increases the contents of chlorophylls, carotenoids, and proteins, but also reduces the contents of sugars, starches and proline (manoharan et al., 2010). likewise, in trifoliate orange (poncirus trifoliata l.) in water stress, high chlorophylls and carotenoids contents and low sugars and starches quantities have been observed in plants inoculated with glomus versiforme (wu et al., 2006). these behaviors can be explained by the increase in the sink strength of amf, which conducts a greater removal of sugars from plants, 184 agron. colomb. 34(2) 2016 increasing the demand for photoassimilates (kaschuk et al., 2009). the transfer of organic carbon to amf is not necessarily an energy load for the plant if its photosynthesis is limited by the sink (smith and smith, 2012). the mutualistic relationship is only efficient if the gains in water and nutrients by the plant are greater than the carbon supply to the fungi (torres et al., 2011). this is possible through two mechanisms, the first involves competition from the amf for the carbon partitioned towards the fungi at expense of the production of other organs, such as roots, which can be beneficial due to a positive effect of extraradical colonization on the water status of the mycorrhizated plants (miransari et al., 2008). the second mechanism has amf that increase the growth of the roots and the level of carbohydrates in the organ, altering its morphology and producing a greater absorption area, which can be considered a mechanism of tolerance for water deficit (sánchez-blanco et al., 2004; caravaca et al., 2005; roldán et al., 2008; wu et al., 2008). finally, as has been demonstrated in numerous studies, amf positively affect plant growth (tab. 1), modifying the water balance and nutrient absorption in a water deficit (subramanian et al., 2006). as a consequence, amf are experiencing an increased use as an inoculum in sustainable production systems (jeffries et al., 2003) because of the fact that their application can produce economic benefits, especially in crops of high commercial value (borde et al., 2011). conclusion amf increase the tolerance of plants to a water deficit; however, the complexity and diversity of responses caused by the symbiosis against environmental stresses have prevented the establishment of a clear mechanism and appear to have differential modulations according to the species of amf, plant species and the conditions in which the symbiosis is set. another important component in the complexity of this relationship could be the susceptibility of the plant to a water deficit and the effect that this one has in its physiology and metabolism since the presence of an additional sink during a stress condition cannot always be supported by the plant. thus, it is probable that, only in a mild or moderate water stress, where the symbiosis quickly generates a benefit for the plant, the symbiotic association be advantageous. although the advances in the last decade have confirmed, for many mycorrhizal plants, an increase of tolerance to a water deficit as a result of multiple-level controlled mechanisms, a more holistic approach is required to understand this phenomenon. acknowledgments this work was supported by a study grant from a project co-financed by colciencias, code 1101-569-33833. table 1. recent studies (since 2011) showing the effect of amf on plants subjected to a drought stress. plant species amf effect reference increased decreased ipomoea batatas (l.) lam. commercial inoculum containing glomus sp. and acaulospora sp. growth chlorophyll degradation yooyongwech et al. (2016) p content proline soluble sugars leaf osmotic potential photosynthetic pigments maximum quantum yield of psii (fv/fm) photon yield of psii (фpsii) net photosynthetic rate tubers per plant tuber fresh weight eriobotrya japonica lindl. funneliformis mosseae growth lipid peroxides (leaf and root) zhang et al. (2015) leaf water (leaf) proline osmotic adjustment (root) 185fernández-lizarazo and moreno-fonseca: mechanisms for tolerance to water-deficit stress in plants inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi. a review plant species amf effect reference increased decreased zea mays l. rhizophagus irregularis growth c:p ratio n:p ratio zhao et al. (2015) p content wue rehydration rate leaf moisture percentage phoenix dactylifera l. funneliformis monosporum, rhizophagus clarus and glomus deserticola ¥ growth stomatal resistance meddich et al. (2015) nutrient absorption rwc water potential pelargonium graveolens (l.) herit. funneliformis mosseae, rhizophagus irregularis essential oil content and mda accumulation h2o2 accumulation amiri et al. (2015) oil yield catalase activity ascorbate activity peroxidase activity glutathione activity zea maiz l. rhizophagus irregularis proline systemically mda accumulation bárzana et al. (2015) aquaporins were differently regulated eriobotrya japonica lindl. acaulospora laevis, glomus mosseae, and glomus caledonium growth zhang et al. (2014) plant height, leaf area leaf number n, p, k, ca, mg, zn, cu content citrullus lanatus (thunb.) matsum. & nakai mixed inoculum of rhizophagus irregularis and funneliformis mosseae wue omirou et al. (2013)yield (fruit) p and n content (root) helianthus annuus l. funneliformis mosseae and glomus hoi ¥ growth gholamhoseini et al. (2013)seeds quality n and p content (leafs and seeds) knautia arvensis (l.) coult. glomus sp. and complex of amf inoculum obtained from rhizosphere soil of k. arvensis plants growth proline doubková et al. (2013) p content helianthus annuus l. funneliformis mosseae and claroideoglomus etunicatum p and n content heidari and karami (2012) oil percentage (seeds) solanum lycopersicum l. commercial inoculum containing funneliformis mosseae and rhizophagus irregularis foliar production of essentials isoprenoids asensio et al. (2012) pistacia vera seedlings l. claroideoglomus etunicatum growth abbaspour et al. (2012) p, k, zn and cu content soluble sugars proteins flavonoids proline peroxidase activity 186 agron. colomb. 34(2) 2016 plant species amf effect reference increased decreased poncirus trifoliata (l.) raf. rhizophagus diaphanus, funneliformis mosseae and glomus versiforme growth soil available p contents wu et al. (2011) hgher soil acid and total phosphatase activities p contents (leaf and root) oryza sativa l. rhizophagus irregularis growth glutathione lipid peroxidation ruíz-sánchez et al. (2011)efficiency of photosystem ii stomatal conductance ascorbate and proline trifolium repens l. mixture of glomus species rwc stomatal conductance benabdellah et al. (2011) cicer arietinum l. rhizophagus irregularis yield erman et al. (2011) p content (seed and root) tagetes erecta l. septoglomus constrictum growth asrar and elhindi (2011) photosynthetic pigments phosphorous content flower quality ¥ inidicates diferent responses among the amf; wue, water use efficiency; rwc, relative water content. literature cited abbaspour, h., s. saeidi-sar, h. afshari, and m. abdel-wahhab. 2012. tolerance of mycorrhiza infected pistachio (pistacia vera l.) seedling to drought stress under glasshouse conditions. j. plant physiol. 169, 704-709. doi: 10.1016/j.jplph.2012.01.014 al-karaki, g.n. 2006. nursery inoculation of tomato with arbuscular mycorrhizal fungi and subsequent performance under irrigation with saline water. sci. hortic. 109, 1-7. doi: 10.1016/j. scienta.2006.02.019 al-karaki, g., b. mcmichael, and j. zak. 2004. field response of wheat to arbuscular mycorrhizal fungi and drought stress. mycorrhiza 14, 263-269. doi: 10.1007/s00572-003-0265-2 allen, m.f. 2009. bidirectional water f lows through the soil-fungalplant mycorrhizal continuum. new phytol. 182, 290-293. doi: 10.1111/j.1469-8137.2009.02815.x amiri, r., a. nikbakht, and n. etemadi. 2015. alleviation of drought stress on rose geranium [pelargonium graveolens (l.) herit.] in terms of antioxidant activity and secondary metabolites by mycorrhizal inoculation. sci. hortic. 197, 373-380. doi: 10.1016/j.scienta.2015.09.062 aroca, r. (ed.). 2012. plant responses to drought stress: from morphological to molecular features. springer-verlag berlin; gmbh & co. k, heidelberg, germany. aroca, r., j.m. ruiz-lozano, a.m. zamarreño, j.a. paz, j.m. garcíamina, m.j. pozo, and j. a. lópez-ráez. 2013. arbuscular mycorrhizal symbiosis inf luences strigolactone production under salinity and alleviates salt stress in lettuce plants. j. plant physiol. 170, 47-55. doi: 10.1016/j.jplph.2012.08.020 asensio, d., f. rapparini, and j. peñuelas. 2012. am fungi root colonization increases the production of essential isoprenoids vs. nonessential isoprenoids especially under drought stress conditions or after jasmonic acid application. phytochemistry 77, 149-61. doi: 10.1016/j.phytochem.2011.12.012 asrar, a.-w. and k.m. elhindi. 2011. alleviation of drought stress of marigold (tagetes erecta) plants by using arbuscular mycorrhizal fungi. saudi j. biol. sci. 18, 93-98. doi: 10.1016/j. sjbs.2010.06.007 atul-nay yar, a., c. hamel, k. hanson, and j. germida. 2009. the arbuscular mycorrhizal symbiosis links n mineralization to plant demand. mycorrhiza 19, 239-246. doi: 10.1007/ s00572-008-0215-0 augé, r.m. 2001. water relations, drought and vesicular-arbuscular mycorrhizal symbiosis. mycorrhiza 11, 3-42. doi: 10.1007/ s005720100097 augé, r.m. 2004. arbuscular mycorrhizae and soil/plant water relations. can. j. soil sci. 84, 373-381. doi: 10.4141/s04-002 augé, r.m., h.d. toler, j.l. moore, k. cho, and a. m. saxton. 2007. comparing contributions of soil versus root colonization to variations in stomatal behavior and soil drying in mycorrhizal sorghum bicolor and cucurbita pepo. j. plant physiol. 164, 1289-1299. doi: 10.1016/j.jplph.2006.08.005 augé, r.m., h.d. toler, c.e. sams, and g. nasim. 2008. hydraulic conductance and water potential gradients in squash leaves showing mycorrhiza-induced increases in stomatal conductance. mycorrhiza 18, 115-21. doi: 10.1007/s00572-008-0162-9 augé, r.m., h.d. toler, and a.m. saxton. 2015. arbuscular mycorrhizal symbiosis alters stomatal conductance of host plants more under drought than under amply watered conditions: a meta-analysis. mycorrhiza 25, 13-24. doi: 10.1007/ s00572-014-0585-4 auldridge, m.e., d.r. mccarty, and h.j. klee. 2006. plant carotenoid cleavage oxygenases and their apocarotenoid products. curr. opin. plant biol. 9, 315-21. doi: 10.1016/j.pbi.2006.03.005 bárzana, g., r. aroca, and j.m. ruiz-lozano. 2015. localized and non-localized effects of arbuscular mycorrhizal symbiosis on accumulation of osmolytes and aquaporins and on antioxidant systems in maize plants subjected to total or partial http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2006.02.019 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2006.02.019 http://dx.doi.org/10.1007/s00572-003-0265-2 http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.2009.02815.x http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.062 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2012.08.020 http://dx.doi.org/10.1016/j.phytochem.2011.12.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.sjbs.2010.06.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.sjbs.2010.06.007 http://dx.doi.org/10.1007/s00572-008-0215-0 http://dx.doi.org/10.1007/s00572-008-0215-0 http://dx.doi.org/10.1007/s005720100097 http://dx.doi.org/10.1007/s005720100097 http://dx.doi.org/10.4141/s04-002 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2006.08.005 http://dx.doi.org/10.1007/s00572-008-0162-9 http://dx.doi.org/10.1007/s00572-014-0585-4 http://dx.doi.org/10.1007/s00572-014-0585-4 http://dx.doi.org/10.1016/j.pbi.2006.03.005 187fernández-lizarazo and moreno-fonseca: mechanisms for tolerance to water-deficit stress in plants inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi. a review root drying. plant, cell environ. 38, 1613-1627. doi: 10.1111/ pce.12507 benabdellah, k., y. abbas, m. abourouh, r. aroca, and r. azcón. 2011. inf luence of two bacterial isolates from degraded and non-degraded soils and arbuscular mycorrhizae fungi isolated from semi-arid zone on the growth of trifolium repens under drought conditions: mechanisms related to bacterial effectiveness. eur. j. soil biol. 47, 303-309. doi: 10.1016/j. ejsobi.2011.07.004 boldt, k., y. pörs, b. haupt, m. bitterlich, c. kühn, b. grimm, and p. franken. 2011. photochemical processes, carbon assimilation and rna accumulation of sucrose transporter genes in tomato arbuscular mycorrhiza. j. plant physiol. 168, 1256-1263. doi: 10.1016/j.jplph.2011.01.026 bonfante, p. and a. genre. 2010. mechanisms underlying beneficial plant-fungus interactions in mycorrhizal symbiosis. nat. commun. 1, 48. doi: 10.1038/ncomms1046 borde, m., m. dudhane, and p. jite. 2011. growth photosynthetic activity and antioxidant responses of mycorrhizal and nonmycorrhizal bajra (pennisetum glaucum) crop under salinity stress condition. crop prot. 30, 265-271. doi: 10.1016/j. cropro.2010.12.010 caravaca, f., m.m. alguacil, j.a. hernández, and a. roldán. 2005. involvement of antioxidant enzyme and nitrate reductase activities during water stress and recovery of mycorrhizal myrtus communis and phillyrea angustifolia plants. plant sci. 169, 191-197. doi: 10.1016/j.plantsci.2005.03.013 caravaca, m.f., e. díaz, j.m. barea n., c. azcón g.a., and a. roldán g. 2003. photosynthetic and transpiration rates of olea europaea subsp. sylvestris and rhamnus lycioides as affected by water deficit and mycorrhiza. biol. plant. 46, 637-639. doi: 10.1023/a:1024880121096 cseresnyés, i., t. takács, k.r. végh, a. anton, and k. rajkai. 2013. electrical impedance and capacitance method: a new approach for detection of functional aspects of arbuscular mycorrhizal colonization in maize. eur. j. soil biol. 54, 25-31. doi: 10.1016/j. ejsobi.2012.11.001 doubková, p., e. vlasáková, and r. sudová. 2013. arbuscular mycorrhizal symbiosis alleviates drought stress imposed on knautia arvensis plants in serpentine soil. plant soil 370, 149-161. doi: 10.1007/s11104-013-1610-7 erman, m., s. demir, e. ocak, ş. tüfenkçi, f. oğuz, and a. akköprü. 2011. effects of effects of rhizobium, arbuscular mycorrhiza and whey applications on some properties in chickpea (cicer arietinum l.) under irrigated and rainfed conditions 1—yield, yield components, nodulation and amf colonization. f. crop. res. 122, 14-24. doi: 10.1016/j.fcr.2011.02.002 estrada, b., r. aroca, j.m. barea, and j.m. ruiz-lozano. 2013. native arbuscular mycorrhizal fungi isolated from a saline habitat improved maize antioxidant systems and plant tolerance to salinity. plant sci. 201-202, 42-51. doi: 10.1016/j. plantsci.2012.11.009 estrada-luna, a.a., f.t. davies jr., and j.n. egilla. 2000. mycorrhizal fungi enhancement of growth and gas exchange of micropropagated guava plantlets (psidium guajava l.) during ex vitro acclimatization and plant establishment. mycorrhiza 10, 1-8. doi: 10.1007/s005720050280 estrada-luna, a.a., and f.t. davies. 2003. arbuscular mycorrhizal fungi inf luence water relations, gas exchange, abscisic acid and growth of micropropagated chile ancho pepper (capsicum annuum) plantlets during acclimatization and post-acclimatization. j. plant physiol. 160, 1073-1083. doi: 10.1078/0176-1617-00989 fao. 2012. coping with water scarcity an action framework for agriculture and food security. rome. foo, e. and j.b. reid. 2013. strigolactones: new physiological roles for an ancient signal. j. plant growth regul. 32, 429-442. doi: 10.1007/s00344-012-9304-6 garcía-sánchez, m., j.m. palma, j.a. ocampo, i. garcía-romera, and e. aranda. 2014. arbuscular mycorrhizal fungi alleviate oxidative stress induced by ador and enhance antioxidant responses of tomato plants. j. plant physiol. 171, 421-428. doi: 10.1016/j.jplph.2013.10.023 garg, s.k. 2013. role and hormonal regulation of nitrate reductase activity in higher plants: a review. plant sci. feed. 3, 13-20. gholamhoseini, m., a. ghalavand, a. dolatabadian, e. jamshidi, and a. khodaei-joghan. 2013. effects of arbuscular mycorrhizal inoculation on growth, yield, nutrient uptake and irrigation water productivity of sunf lowers grown under drought stress. agric. water manag. 117, 106-114. doi: 10.1016/j. agwat.2012.11.007 goicoechea, n., s. merino, and m. sánchez-díaz. 2005. arbuscular mycorrhizal fungi can contribute to maintain antioxidant and carbon metabolism in nodules of anthyllis cytisoides l. subjected to drought. j. plant physiol. 162, 27-35. doi: 10.1016/j. jplph.2004.03.011 heidari, m. and v. karami. 2012. effects of different mycorrhiza species on grain yield, nutrient uptake and oil content of sunf lower under water stress. j. saudi soc. agric. sci. 13, 10-14. doi: 10.1016/j.jssas.2012.12.002 herrera-medina, m.j., s. steinkellner, h. vierheilig, j.a. ocampo b., and j.m. garcía garrido. 2007. abscisic acid determines arbuscule development and functionality in the tomato arbuscular mycorrhiza. new phytol. 175, 554-64. doi: 10.1111/j.1469-8137.2007.02107.x isayenkov, s., c. mrosk, i. stenzel, d. strack, and b. hause. 2005. suppression of allene oxide cyclase in hairy roots of medicago truncatula reduces jasmonate levels and the degree of mycorrhization with glomus intraradices. plant physiol. 139, 14011410. doi: 10.1104/pp.105.069054.two jaleel, c.a., r. gopi, b. sankar, m. gomathinayagam, and r. panneerselvam. 2008. differential responses in water use efficiency in two varieties of catharanthus roseus under drought stress. c.r. biol. 331, 42-47. doi: 10.1016/j.crvi.2007.11.003 jeffries, p., s. gianinazzi, and s. perotto. 2003. the contribution of arbuscular mycorrhizal fungi in sustainable maintenance of plant health and soil fertility. biol. fertil. soils. 37, 1-16. doi: 10.1007/s00374-002-0546-5 kahil, m.t., a. dinar, and j. albiac. 2015. modeling water scarcity and droughts for policy adaptation to climate change in arid and semiarid regions. j. hydrol. 522, 95-109. doi: 10.1016/j. jhydrol.2014.12.042 kaschuk, g., t.w. kuyper, p.a. leffelaar, m. hungria, and k.e. giller. 2009. are the rates of photosynthesis stimulated by the http://dx.doi.org/10.1111/pce.12507 http://dx.doi.org/10.1111/pce.12507 http://dx.doi.org/10.1016/j.ejsobi.2011.07.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.ejsobi.2011.07.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2011.01.026 http://dx.doi.org/10.1038/ncomms1046 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2010.12.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2010.12.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2005.03.013 http://dx.doi.org/10.1023/a:1024880121096 http://dx.doi.org/10.1016/j.ejsobi.2012.11.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.ejsobi.2012.11.001 http://dx.doi.org/%2010.1007/s11104-013-1610-7 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2011.02.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2012.11.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2012.11.009 http://dx.doi.org/10.1007/s005720050280 http://dx.doi.org/10.1078/0176-1617-00989 http://dx.doi.org/10.1007/s00344-012-9304-6 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2013.10.023 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2012.11.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2012.11.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2004.03.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2004.03.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.jssas.2012.12.002 http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.2007.02107.x http://dx.doi.org/10.1104/pp.105.069054.two http://dx.doi.org/10.1016/j.crvi.2007.11.003 http://dx.doi.org/10.1007/s00374-002-0546-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.12.042 http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.12.042 188 agron. colomb. 34(2) 2016 carbon sink strength of rhizobial and arbuscular mycorrhizal symbioses? soil biol. biochem. 41, 1233-1244. doi: 10.1016/j. soilbio.2009.03.005 klingeman, w.e., m.w. van iersel, j.g. kang, r.m. augé, j.l. moore, and p.c. flanagan. 2005. whole-plant gas exchange measurements of mycorrhiza l “iceberg” roses ex posed to cyclic drought. crop prot. 24, 309-317. doi: 10.1016/j. cropro.2004.08.012 lópez-ráez, j., w. kohlen, t. charnikhova, p. mulder, a.k. undas, m.j. sergeant, f. verstappen, t.d.h. bugg, a.j. thompson, c. ruyter-spira, and h. bouwmeester. 2010. does abscisic acid affect strigolactone biosynthesis? new phytol. 187, 343-354. doi: 10.1111/j.1469-8137.2010.03291.x ludwig-müller, j. 2010. hormonal responses in host plants triggered by arbuscular mycorrhizal fungi. pp. 169-190. in: koltai, h. and y. kapulnik (eds.). arbuscular mycoorrhizas: physiology and function. springer netherlands, dordrecht, germany. doi: 10.1007/978-90-481-9489-6_8 manoharan, p.t., v. shanmugaiah, n. balasubramanian, s. gomathinayagam, m.p. sharma, and k. muthuchelian. 2010. inf luence of am fungi on the growth and physiological status of erythrina variegata linn. grown under different water stress conditions. eur. j. soil biol. 46, 151-156. doi: 10.1016/j. ejsobi.2010.01.001 marulanda, a., r. azcón, and j.m. ruiz-lozano. 2003. contribution of six arbuscular mycorrhizal fungal isolates to water uptake by lactuca sativa plants under drought stress. physiol. plant. 119, 526-533. doi: 10.1046/j.1399-3054.2003.00196.x meddich, a., f. jaiti, w. bourzik, a. el asli, and m. hafidi. 2015. use of mycorrhizal fungi as a strategy for improving the drought tolerance in date palm (phoenix dactylifera). sci. hortic. 192, 468-474. doi: 10.1016/j.scienta.2015.06.024 medina, a., a. roldán, and r. azcón. 2010. the effectiveness of arbuscular-mycorrhizal fungi and aspergillus niger or phanerochaete chrysosporium treated organic amendments from olive residues upon plant growth in a semi-arid degraded soil. j. environ. manage. 91, 2547-2553. doi: 10.1016/j. jenvman.2010.07.008 miransari, m., h.a. bahrami, f. rejali, and m.j. malakouti. 2008. using arbuscular mycorrhiza to alleviate the stress of soil compaction on wheat (triticum aestivum l.) growth. soil biol. biochem. 40, 1197-1206. doi: 10.1016/j.soilbio.2007.12.014 miransari, m., h.a. bahrami, f. rejali, m.j. malakouti, and h. torabi. 2007. using arbuscular mycorrhiza to reduce the stressful effects of soil compaction on corn (zea mays l.) growth. soil biol. biochem. 39, 2014-2026. doi: 10.1016/j.soilbio.2007.02.017 omirou, m., i.m. ioannides, and c. ehaliotis. 2013. mycorrhizal inoculation affects arbuscular mycorrhizal diversity in watermelon roots, but leads to improved colonization and plant response under water stress only. appl. soil ecol. 63, 112-119. doi: 10.1016/j.apsoil.2012.09.013 porcel, r., r. aroca, r. azcón, and j.m. ruiz-lozano. 2006. pip aquaporin gene expression in arbuscular mycorrhizal glycine max and lactuca sativa plants in relation to drought stress tolerance. plant mol. biol. 60, 389-404. doi: 10.1007/ s11103-005-4210-y porcel, r., m. gómez, r. kaldenhoff, and j.m. ruiz-lozano. 2005. impairment of ntaqp1 gene expression in tobacco plants does not affect root colonisation pattern by arbuscular mycorrhizal fungi but decreases their symbiotic efficiency under drought. mycorrhiza 15, 417-23. doi: 10.1007/s00572-005-0346-5 porcel, r. and j.m. ruiz-lozano. 2004. arbuscular mycorrhizal inf luence on leaf water potential, solute accumulation, and oxidative stress in soybean plants subjected to drought stress. j. exp. bot. 55, 1743-1750. doi: 10.1093/jxb/erh188 roldán, a., p. díaz-vivancos, j.a. hernández, l. carrasco, and f. caravaca. 2008. superoxide dismutase and total peroxidase activities in relation to drought recovery performance of mycorrhizal shrub seedlings grown in an amended semiarid soil. j. plant physiol. 165(7):715-722. doi: 10.1016/j.jplph.2007.02.007 ruiz-lozano, j.m. 2003. arbuscular mycorrhizal symbiosis and alleviation of osmotic stress. new perspectives for molecular studies. mycorrhiza 13, 309-317. doi: 10.1007/s00572-003-0237-6 ruíz-sánchez, m., e. armada, y. muñoz, i.e. garcía de salamone, r. aroca, j.m. ruíz-lozano, and r. azcón. 2011. azospirillum and arbuscular mycorrhizal colonization enhance rice growth and physiological traits under well-watered and drought conditions. j. plant physiol. 168, 1031-1037. doi: 10.1016/j. jplph.2010.12.019 ruíz-sánchez, m., r. aroca, y. muñoz, r. polón, and j.m. ruizlozano. 2010. the arbuscular mycorrhizal symbiosis enhances the photosynthetic efficiency and the antioxidative response of rice plants subjected to drought stress. j. plant physiol. 167, 862-869. doi: 10.1016/j.jplph.2010.01.018 sánchez-blanco, m.j., t. ferrández, m.a. morales, a. morte, and j.j. alarcón. 2004. variations in water status, gas exchange, and growth in rosmarinus officinalis plants infected with glomus deserticola under drought conditions. j. plant physiol. 161, 675-182. doi: 10.1078/0176-1617-01191 sardans, j., j. peñuelas, and r. ogaya. 2007. drought’s impact on ca, fe, mg, mo and s concentration and accumulation patterns in the plants and soil of a mediterranean evergreen quercus ilex forest. biogeochemistry 87, 49-69. doi: 10.1007/ s10533-007-9167-2 schaarschmidt, s., t. roitsch, and b. hause. 2006. arbuscular mycorrhiza induces gene expression of the apoplastic invertase lin6 in tomato (lycopersicon esculentum) roots. j. exp. bot. 57, 4015-4023. doi: 10.1093/jxb/erl172 schüßler, a., d. schwarzott, and c. walker. 2001. a new fungal phylum , the glomeromycota : phylogeny and evolution*. mycol. res. 105, 1413-1421. 10.1017/s0953756201005196 smith, s.e., and f.a. smith. 2012. fresh perspectives on the roles of arbuscular mycorrhizal fungi in plant nutrition and growth. mycologia 104, 1-13. doi: 10.3852/11-229 subramanian, k.s., p. santhanakrishnan, and p. balasubramanian. 2006. responses of field grown tomato plants to arbuscular mycorrhizal fungal colonization under varying intensities of drought stress. sci. hortic. 107, 245-253. doi: 10.1016/j. scienta.2005.07.006 tejeda-sartorius, m., o. martínez de la vega, and j.p. délano-frier. 2008. jasmonic acid inf luences mycorrhizal colonization in tomato plants by modifying the expression of genes involved http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.03.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.03.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2004.08.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2004.08.012 http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.2010.03291.x http://dx.doi.org/10.1007/978-90-481-9489-6_8 http://dx.doi.org/10.1016/j.ejsobi.2010.01.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.ejsobi.2010.01.001 http://dx.doi.org/10.1046/j.1399-3054.2003.00196.x http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.06.024 http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.07.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.07.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2007.12.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2007.02.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsoil.2012.09.013 http://dx.doi.org/10.1007/s11103-005-4210-y http://dx.doi.org/10.1007/s11103-005-4210-y http://dx.doi.org/10.1007/s00572-005-0346-5 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erh188 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2007.02.007 http://dx.doi.org/10.1007/s00572-003-0237-6 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2010.12.019 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2010.12.019 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2010.01.018 http://dx.doi.org/10.1078/0176-1617-01191 http://dx.doi.org/10.1007/s10533-007-9167-2 http://dx.doi.org/10.1007/s10533-007-9167-2 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erl172 http://dx.doi.org/10.1017/s0953756201005196 http://dx.doi.org/10.3852/11-229 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2005.07.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2005.07.006 189fernández-lizarazo and moreno-fonseca: mechanisms for tolerance to water-deficit stress in plants inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi. a review in carbohydrate partitioning. physiol. plant. 133, 339-353. doi: 10.1111/j.1399-3054.2008.01081.x torres, y.a., c. busso, o. montenegro, l. ithurrart, h. giorgetti, g. rodríguez, d. bentivegna, r. brevedan, o. fernández, m. de la merced mujica, s. baioni, j. entío, m. n. fioretti, and g. tucat. 2011. defoliation effects on the arbuscular mycorrhizas of ten perennial grass genotypes in arid patagonia, argentina. appl. soil ecol. 49, 208-214. doi: 10.1016/j.apsoil.2011.05.004 uehlein, n., k. fileschi, m. eckert, g.p. bienert, a. bertl, and r. kaldenhoff. 2007. arbuscular mycorrhizal symbiosis and plant aquaporin expression. phytochemistry 68, 122-129. doi: 10.1016/j.phytochem.2006.09.033 walter, m.h., d.s. floss, and d. strack. 2010. apocarotenoids: hormones, mycorrhizal metabolites and aroma volatiles. planta 232, 1-17. doi: 10.1007/s00425-010-1156-3 wang, w., b. vinocur, and a. altman. 2003. plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance. planta 218, 1-14. doi: 10.1007/ s00425-003-1105-5 wu, q.-s., and r.-x. xia. 2006. arbuscular mycorrhizal fungi inf luence growth, osmotic adjustment and photosynthesis of citrus under well-watered and water stress conditions. j. plant physiol. 163, 417-425. doi: 10.1016/j.jplph.2005.04.024 wu, q.-s., r.-x. xia, and y.-n. zou. 2006. reactive oxygen metabolism in mycorrhizal and non-mycorrhizal citrus (poncirus trifoliata) seedlings subjected to water stress. j. plant physiol. 163, 1101-1110. doi: 10.1016/j.jplph.2005.09.001 wu, q.-s., r.-x. xia, and y.-n. zou. 2008. improved soil structure and citrus growth after inoculation with three arbuscular mycorrhizal fungi under drought stress. eur. j. soil biol. 44, 122-128. doi: 10.1016/j.ejsobi.2007.10.001 wu, q.-s., y.-n. zou, and x.-h. he. 2011. differences of hyphal and soil phosphatase activities in drought-stressed mycorrhizal trifoliate orange (poncirus trifoliata) seedlings. sci. hortic. 129, 294-298. doi: 10.1016/j.scienta.2011.03.051 yang, y., y. chen, and w. li. 2008. arbuscular mycorrhizal fungi infection in desert riparian forest and its environmental implications: a case study in the lower reach of tarim river. prog. nat. sci. 18, 983-991. doi: 10.1016/j.pnsc.2008.02.009 yooyongwech, s., t. samphumphuang, r. tisarum, c. theerawitaya, and s. cha-um. 2016. arbuscular mycorrhizal fungi (amf) improved water deficit tolerance in two different sweet potato genotypes involves osmotic adjustments via soluble sugar and free proline. sci. hortic. 198, 107-117. doi: 10.1016/j. scienta.2015.11.002 zhang, y., q. yao, j. li, y. hu, and j. chen. 2014. growth response and nutrient uptake of eriobotrya japonica plants inoculated with three isolates of arbuscular mycorrhizal fungi under water stress condition. j. plant nutr. 37, 690-703. doi: 10.1080/01904167.2013.868478 zhang, y., q. yao, j. li, y. wang, x. liu, y. hu, and j. chen. 2015. contributions of an arbuscular mycorrhizal fungus to growth and physiology of loquat (eriobotrya japonica) plants subjected to drought stress. mycol. prog. 14(10). doi: 10.1007/ s11557-015-1108-1 zhao, r., w. guo, n. bi, j. guo, l. wang, j. zhao, and j. zhang. 2015. arbuscular mycorrhizal fungi affect the growth, nutrient uptake and water status of maize (zea mays l.) grown in two types of coal mine spoils under drought stress. appl. soil ecol. 88, 41-49. doi: 10.1016/j.apsoil.2014.11.016 zhongqun, h., h. chaoxing, z. zhang, z. zhirong, and h. wang. 2007. changes of antioxidative enzymes and cell membrane osmosis in tomato colonized by arbuscular mycorrhizae under nacl stress. colloids surf., b. biointerfaces. 59, 128-133. doi: 10.1016/j.colsurf b.2007.04.023 zou, y.n., y.m. huang, q.s. wu, and x.h. he. 2014. mycorrhizainduced lower oxidative burst is related with higher antioxidant enzyme activities, net h2o2 eff luxes, and ca2+ inf luxes in trifoliate orange roots under drought stress. mycorrhiza 25, 143-152. doi: 10.1007/s00572-014-0598-z http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.2008.01081.x http://dx.doi.org/10.1016/j.apsoil.2011.05.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.phytochem.2006.09.033 http://dx.doi.org/10.1007/s00425-010-1156-3 http://dx.doi.org/10.1007/s00425-003-1105-5 http://dx.doi.org/10.1007/s00425-003-1105-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2005.04.024 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2005.09.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.ejsobi.2007.10.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2011.03.051 http://dx.doi.org/10.1016/j.pnsc.2008.02.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.11.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.11.002 http://dx.doi.org/10.1080/01904167.2013.868478 http://dx.doi.org/10.1007/s11557-015-1108-1 http://dx.doi.org/10.1007/s11557-015-1108-1 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsoil.2014.11.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2007.04.023 http://dx.doi.org/10.1007/s00572-014-0598-z received for publication: 26 january, 2015. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.49368 1 sistemática de insectos agronomía (sia); línea taxonomía de insectos de importancia agrícola; museo entomológico unab, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). rrsimbaquebac@unal.edu.co 2 museo entomológico “francisco luis gallego” (meflg), faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellín (colombia). agronomía colombiana 33(1), 113-117, 2015 new record and re-description of a gall-forming aphid (hemiptera: aphididae), commonly confused in the north of south america, associated with an ant (hymenoptera: formicidae) nuevo registro y redescripción de un áfido formador de agallas (hemiptera: aphididae), comúnmente confundido en el norte de américa del sur, asociado con una hormiga (hymenoptera: formicidae) ronald simbaqueba-cortés1, francisco serna1, erika valentina vergara-navarro1, and john alveiro quiroz-gamboa2 abstract resumen the gall-forming aphid tetraneura fusiformis is recorded for the first time for northern south america. its identity is clarified, and descriptions of this species and that of t. nigriabdominalis, with which it is commonly confused, are offered. the association of this sap sucking insect with the ant linepithema angulatum (hymenoptera: formicidae) is recorded for the first time as well. se registra por primera vez para el norte de sudamérica el pulgón formador de agallas de las raíces tetraneura fusiformis. su identidad es precisada y se ofrecen las descripciones de esta especie y de t. nigriabdominalis, con la cual es comúnmente confundida. también se registra por primera vez la asociación de este insecto chupador de savia con la hormiga linepithema angulatum (hymenoptera: formicidae). key words: invasive species, insects-pla nts, ta xonomy, trophobiosis. palabras clave: especies invasoras, insecto-planta, taxonomía, trofobiosis. gall-forming aphids (eriosomatinae-eriosomatini) are commonly present in both primary and secondary hosts. usually, the hosts belong to highly unrelated botanical species, such as decidous trees as primary hosts and herbaceous plants as secondary hosts. in subtropical regions, both sexual and parthenogenetic generations of eriosomatini switch hosts, occupying species of ulmus and zelkova (ulmaceae). these aphids also attack the roots of secondary species (akimoto, 1985; sano and akimoto, 2011). along with other genera of the tribe eriosomatini, such as colopha, paracolopha, and kaltenbachiella. tetraneura is known to produce galls in its leaves. species are monophagous and have high specificity (akimoto, 1985; sano and akimoto, 2011). its evolution is closely linked to the host and its life cycle and distribution ranges depend on host evolution (akimoto, 1985; sano and akimoto, 2011). additionally, ant-aphid associations have been largely recognized worldwide (delabie, 2001; velasco et al., 2007). ants carry the aphid nymphs from one root to another, place them in open spaces for the development of the colony, and offer protection against natural enemies. in return, ants get honeydew excreted by the aphids (delabie, 2001). in the present study, we recorded the species t. fusiformis (hem. aphididae) for the first time in colombia and reported its association with l. angulatum (hym. formicidae). we also found that t. fusiformis has been commonly recorded as t. nigriabdominalis in latin america, according to blackman and eastop (2006). considering this situation, we emphasize that, for latin america, “t. nigriabdominalis” corresponds to t. fusiformis (correctly), and offer the redescription of t. fusiformis, as well as the description of t. nigriabdominalis. materials and methods we studied samples preserved in 70%-alcohol solution, housed in two insect museums at the universidad nacional scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.49368 mailto:rrsimbaquebac@unal.edu.co 114 agron. colomb. 33(1) 2015 de colombia: museo entomológico unab (universidad nacional agronomía bogotá), faculty of agricultural sciences, in bogota, and the museo entomológico “francisco luis gallego” (meflg), faculty of sciences, in medellin, colombia. m ater i a l st ud ie d . aph id s , te t ra n e u ra f u s ifo r mi s (eriosomatinae, aphididae, hemiptera). unab museum, ctc, no. catal. 701. colombia: antioquia, san pedro, 6º27’n, 75º33’w, 2,450 m a.s.l., jul. 1972, coll. j. medina ex kikuyo grass pennisetum clandestinum and melinis minutiflora, family poaceae. five slides, 5 alcohol-preserved specimens (apterous females). ants, linepithema piliferum. unab museum, ctc, no. catal. 997. same data. fourteen workers. tetraneura nigriabdominalis (eriosomatinae, aphididae, hemiptera). unab museum, no. catal. 815. colombia, cundinamarca, fusagasuga, sesquile. represa tomine, 5º1’55.96”n, 73º48’30.46”, 2,639 m a.s.l., 19-may2012, coll. a. caballero, ex roots of trifolium repens (white clover) family fabaceae. one slide (apterous female). for aphid clearing and mounting, we employed the procedure followed by simbaqueba et al. (2014), established at the unab museum, and posada-flórez et al. (2014). the curatorial process consisted of specimen-clearing, slide-mounting, collection data labeling (white label), identification, and cataloguing in a database. a green label was added, containing the corresponding catalogue number, taxon name and determiner. the alcohol preserved, slide-mounted and pinned ants were placed in the two central taxonomic collections (ctc) of both the unab and meflg museums. the aphids were determined following keys and descriptions in blackman and eastop (2000, 2006). for the identification of the ants, we followed the keys and descriptions shown in wild (2007) and longino (2010). the morphological terminology used for the ant diagnosis was adapted from serna and mackay (2010). results tetraneura fusiformis matsumura, 1899 (hemiptera: aphididae) (fig. 1; often recorded in latin america as t. nigriabdominalis (sasaki, 1899)). redescription. light green, light brown or white, apterous, globose, ovoid, appendages short; without waxy plates, or few and small when present, composed of one or two glands. dorsum membranous, except segments vii and viii. head distinctly separated from thorax. antenna 4-5 segmented, two proximal (scape and pedicel) short and wide, with one or two f lagellomeres much longer and tapering, ending in a short apical one. all segments with figure 1. a, tetraneura fusiformis (matsumura, 1899) adult; b, rostral segments iii (section) and iv+v; c, foreleg with a single tarsal segment and two claws; d, siphunculus (dorsal view); e, genital plate, anal plate and cauda. photos: r. simbaqueba. a b c d e 115simbaqueba-cortés, serna, vergara-navarro, and quiroz-gamboa: new record and re-description of a gall-forming aphid (hemiptera: aphididae)... tetraneura fusiformis, possibly of palearctic origin, has spread widely throughout warm regions of the world on poaceae, originally its secondary host (villalobos et al., 2010). tetraneura nigriabdominalis (sasaki, 1899) (hemiptera: aphididae) (fig. 2). this black aphid of the roots belongs to the subfamily eriosomatinae, tribe eriosomatini (blackman and eastop, 2006). apterous, white or brown, globose, ovoid, appendages (legs and antennae) short. dorsum membranous, except segments vii and viii. antenna 4-5-segmented (fig. 2b), shorter than foreleg. processus terminalis very short. rostrum 5-segmented, apex ending between coxae iii, with four accessory setae (fig. 2c). tarsus one-segmented (fig. 2d). abdomen with long lateral and stout setae, from segment i to vii. siphuncles short and conical, with distinctive rim (fig. 2e). with well-defined groups of waxy plates with 2 to 8 glands (fig. 2f). cauda rounded, possessing three setae, middle shorter (fig. 2g). alates. rostral segment iv + v shorter than tarsal segment 2. antennal segment v, 2-4x longer than antennal segment vi and same length as segment iii. median vein of forewing simple; posterior wing with one obliquos vein only. siphuncles very short, ringlike. cauda trapezoidal, short (cermelli, 1973). according to blackman and eastop (2006), this is an exoamerican species, distributed in africa, nepal, bangladesh, pakistan, sri lanka, thailand, indonesia, japan, korea, malaysia, philippines, nova britannia, australia, fiji, and tonga, colombia, venezuela, brazil, peru, argentina, and central america (posada, 1989; ortego et. al., 2004; delfino, 2005; quiros and emmen, 2006, foottit et al., 2012). t. nigriabdominalis is a known pest with a worldwide distribution, especially in rice crops (blackman and eastop, 2000). comments. blackman and eastop (2006) considered t. nigriabdominalis to be an exoamerican species, probably from the paleartic region and with a subcosmopolitan distribution (blackman and eastop, 2006). in light of this, they agreed with considering previous records of t. nigriabdominalis for central america (honduras, nicaragua and costa rica) as t. fusiformis. according to our results, we also agreed that previous records of t. nigriabdominalis for colombia, northern south america and central america (cermeli 1970, ica, 1972; bustillo and sanches, 1977; posada, 1989; ortego et. al., 2004; delfino, 2005; fine setae. processus terminalis almost same length as its base width. secondary rhinaria lacking, primary rhinaria arranged at the posterior margin of the previous segment to the apical one, and around the apical one. frons convex, nearly smooth, antennal tubercles not developed. eye reduced to one triommatidium. rostrum 5-segmented, iv and v partially or entirely fused, short and obtuse, anterior margin of the last rostral segment (iv + v) nearly equal or same length as its lateral margin, ending by the middle coxae (fig. 1b). thorax. pro, meso and metathorax clearly disctinct. mesothorax with a pair of spiracles, located at the anterior margin. metathorax with a pair of spiracles located at the posterior margin. legs. fore and middle legs same size, posterior slightly longer. tarsus one-segmented, with two claws, each with two unguitractor plates (fig. 1c). abdomen, membranous, except segments vii and viii; with a lateral row of long and thick setae; without spiracular sclerites. siphuncles with small preand postsiphuncular sclerite, short, similar to a low cone, wrinkled, and rimmed at the margin (fig. 1d). genital plate located in the segment vii, with a distinctive genital aperture. anal plate posterior to the genital plate, with a distinctive anal aperture. cauda semicircular, with two setae (fig. 1e). the biology of the species is not well understood. however, total viviparity is most likely since its life cycle is developed in both tropical and subtropical regions and off of its primary host ulmus japonica (ulmaceae) (blackman and eastop, 1994). the presence of this species is often indicated by a purple-reddish coloration on leaves (blackman and eastop, 2006). the species forms colonies on roots of poaceae, including the genera agropyron, axonopus, cenchrus, chloris, cynodon, dactyloctenium, echinochloa, eleusine, eragrostis, oryza, panicum, paspalum, pennisetum, saccharum, setaria, and sorghum. partenogenetic apterous forms of t. fusiformis and winged females have been reported in herbaceous neotropical plants, such as grasses. tetraneura fusiformis is a widely distributed species in the middle east, africa, india, nepal, bangladesh, pakistan, sri lanka, andaman islands, thailand, japan, korea, indonesia, malaysia, philippines, new britain, australia, fiji, and tonga. in the americas, it is recorded in brazil, argentina and central america (blackman and eastop, 2006; foottit et al., 2012) this is the first record of t. fusiformis matsumura, 1899 for colombia, as well as the first record of its association with linepithema angulatum (hymenoptera: formicidae). 116 agron. colomb. 33(1) 2015 quiros and emmen, 2006) correspond to t. fusiformis and t. nigriabdominalis. in the municipality of puerto boyaca (colombia), t. nigriabdominalis (=t. fusiformis, correctly) is known to be associated with paratrechina sp. (formicidae), in the grasslands of “puntero” (ica, 1972). linepithema angulatum (mayr, 1870) (hymenoptera: formicidae) (fig. 3). worker diagnosis (wild, 2007): notopropodeal groove strongly impressed; dorsopropodeum straight to slightly concave; mesopleuron and metapleuron lacking pubescence and strongly shining; frons usually lacking standing setae (occasionally with a pair of subdecumbent setae in central america); head width > 0.53 mm; color testaceous to medium brown. in ecuador, there is a record for one collection of ants tending root-aphids in a nest (wild, 2007). discussion of the l. angulatum identity. according to wild (2007), some worker specimens from central america are difficult to identify at the species level as they occasionally have a small pair of subdecumbent setae on the frons. figure 2. a, tetraneura nigriabdominalis (sasaki, 1899) adult; b, antenna; c, rostral segments iii (section) and iv+v; d, foreleg with a single tarsal segment and two claws; e, siphunculus (lateral view); f, glands wax group; g, genital plate, anal plate, and cauda. photos: r. simbaqueba. figure 3. linepithema angulatum (mayr, 1870) adult. the specific name refers to the distinctive angulate propodeum. photo by a. wild in: antweb, www.antweb.org; october, 2014 (creative commons attribution license). however, this setal character is easily seen in well-curated specimens. in south america, its absence is the most reliable characteristic for separating l. angulatum from the similar but more pilose l. piliferum and l. tsachila. central american specimens are variable in size and in color; a b c d e f g http://www.antcat.org/catalog/429108 http://angulatum 117simbaqueba-cortés, serna, vergara-navarro, and quiroz-gamboa: new record and re-description of a gall-forming aphid (hemiptera: aphididae)... some specimens have large eyes with nearly 70 ommatidia (elsewhere < 60), but otherwise are similar in body proportion and in the diagnostic shape of the dorsopropodeum and notopropodeal groove. pubescence varies within the species without much geographic variation from fine and appressed to longer and somewhat wooly. specimens from parts of colombia and costa rica are frequently darker in color than specimens from elsewhere. wild (2007) concludes that the species boundaries of l. angulatum are still somewhat unclear. although the broad sympatry of l. angulatum with the closely related species l. piliferum, l. tsachila and l. fuscum generally supports the recognition of these four species, variation among central american populations and between central american and south american populations suggests that further division of these species may become necessary. finally, wild stated that, given that most variations are allopatric, it is preferable to treat these ants as a single species until more material becomes available. acknowledgments we thank the museums unab and meflg and their students. literature cited akimoto, s. 1985. taxonomic study on gall aphids, colopha, paracolopha and kaltenbachiella (aphidoidea: pemphigidae) in east asia, with special reference to their origins and distributional patterns. insecta matsumurana. new series 31, 1-79. blackman, r.l. and v.f. eastop. 1994. aphids on the world’s trees. an identification guide. cab international, wallingford, uk. blackman, r.l. and v.f. eastop. 2000. aphids on the world’s crops. an identification and information guide. 2nd ed. j. wiley & sons, chichester, london. blackman, r.l. and v.f. eastop. 2006. aphids on de world’s herbaceous plants and shrubs. host lists and keys. vol. 1. j. wiley & sons, chichester, uk. bustillo p., a.e. and g. sánchez g. 1977. los áfidos en colombia: plagas que afectan los cultivos agrícolas de importancia económica. instituto colombiano agropecuario (ica), bogota. cermeli l., m. 1970. los áfidos (homoptera, aphididae) de venezuela y sus plantas hospederas. agron. trop. 20(suppl. 1), 249-256. delabie, j.h.c. 2001. trophobiosis bet ween formicidae and hemiptera (sternorrhy ncha and auchenorrhy ncha): an over view. neotrop. entomol. 30, 501-516. doi: 10.1590/ s1519-566x2001000400001 delfino, m.a. 2005. inventario de las asociaciones áfido-planta en el perú. ecol. apl. 4, 143-158. foottit, r.g., h.e.l. maw, k.s. pike, and r.h. messing. 2012. aphids (hemiptera: aphididae and adelgidae) of hawai‘i: annotated list and key to species of an adventive fauna. pac. sci. 66, 1-30. doi: 10.2984/66.1.1 ica, instituto colombiano agropecuario. 1972. notas y noticas entomológicas ica. bogota. longino, j.t. 2010. the ants of costa rica. in: the evergreen state college, http://academic.evergreen.edu/projects/ants/home. htm; consulted: march, 2015. ortego, j., m.e. difabio, and m.p. mier durante. 2004. nuevos registros y actualización de la lista faunística de los pulgones (hemiptera: aphididae) de la argentina. rev. soc. entomol. argent. 63, 19-30. posada o., l. 1989. lista de insectos dañinos y otras plagas en colombia. tech. bull. no. 43. instituto colombiano agropecuario (ica), bogota. posada-flórez, f.j., l. téllez-farfán, r. simbaqueba, and f. serna. 2014. reconocimiento y observaciones bionómicas de sipha f lava (hemiptera: aphididae) atacando el pasto kikuyo en dos zonas de colombia. rev. udca act. & div. cient. 17, 95-104. quiros, d.i. and d.a. emmen. 2006. diversidad biológica de los áfidos (hemiptera: aphididae) de panamá. tecnociencia 8, 63-75. sano, m. and s.i. akimoto. 2011. morphological phylogeny of gall-forming aphids of the tribe eriosomatini (aphididae: eriosomatinae). syst. entomol. 36, 607-627. doi: 10.1111/ j.1365-3113.2011.00589.x serna, f. and w. mackay. 2010. a descriptive morphology of the ant genus procryptocerus (hymenoptera: formicidae). j. insect sci. 10. doi: 10.1673/031.010.11101 simbaqueba c., r., f. serna, and f.j. posada-flórez. 2014. curaduría, morfología e identificación de áfidos (hemiptera: aphididae) del museo entomológico unab. primera aproximación. bol. cient. mus. hist. nat. 18, 222-246. velasco c., c., m.c. corona-vargas, and r. peña-martínez. 2007. liometopum apiculatum (formicidae: dolichoderinae) y su relación trofobiotica con hemiptera sternorrhyncha en tlaxco, tlaxcala, méxico. acta zool. mex. 23, 31-42. villalobos m., w., n. pérez h., m.p. mier d., and j.m. nieto n. 2010. aphididae (hemiptera: sternorrhyncha) from costa rica, with new records for central america. boln. asoc. esp. ent. 34, 145-182. wild, a.l. 2007. taxonomic revision of the ant genus linepithema (hymenoptera: formicidae). vol. 126. university of california press, berkeley, ca. http://dx.doi.org/10.1590/s1519-566x2001000400001 http://dx.doi.org/10.1590/s1519-566x2001000400001 http://dx.doi.org/10.2984/66.1.1 http://academic.evergreen.edu/projects/ants/home.htm http://academic.evergreen.edu/projects/ants/home.htm http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-3113.2011.00589.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-3113.2011.00589.x http://dx.doi.org/10.1673/031.010.11101 received for publication: 7 march, 2013. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). malizarazot@unal.edu.co agronomía colombiana 31(2), 184-194, 2013 response of the banana passion fruit (passiflora tripartita var. mollissima) to different levels of nitrogen, potassium and magnesium respuesta de la curuba (passiflora tripartita var. mollissima) a diferentes niveles de nitrógeno, potasio y magnesio miguel ángel lizarazo1, camilo andrés hernández1, gerhard fischer1, and manuel iván gómez1 abstract resumen in order to observe the effects of n, k, and mg on dry mass (dm) allocation, canopy growth and nutritional deficiency symptom expression of the banana passion fruit (passiflora tripartita  var.  mollissima), three levels of fertilization were evaluated: none (0), low (1) and high (2) of each element, and compared to complete fertilization (control), arranged in a randomized complete block design. banana passion fruit plants were transplanted to plastic pots, containing a substrate of quartz sand, with irrigation twice a week and fertigation once a week. the evaluated variables were total dry weight (tdw), percentage of dry mass allocation, leaf area (la), number of leaves (nl), specific leaf area (sla) and leaf area ratio (lar). in addition, a photographic record was taken to recognize the symptomatology in the leaves. the absence of n, k and mg affected the accumulation of dm, whereas the high nutrient level allowed for the greatest gain in dm only with n, while with k and mg, it was reduced, indicating that these doses may be too excessive. the distribution pattern of dm with the n treatments corresponded to the model proposed by thornley, accumulating more dm in the root. with the k and mg levels, the distribution pattern was similar with the absence of these nutrients causing higher dm accumulation in the above-ground plant parts. the leaf variables nl and la were reduced with all three elements at the zero nutrient level, whereas the high indices of sla and lar revealed a low gain of dm. deprivation of each nutrient showed characteristic symptoms on the leaves, mainly chlorosis with different patterns, necrosis and reduced la. para conocer el efecto de n, k y mg sobre la distribución de masa seca (ms), crecimiento foliar y expresión de síntomas de deficiencia nutricional en curuba (passiflora tripartita var. mollissima), se evaluaron tres niveles de fertilización: carencia (0), bajo (1) y elevado (2) para cada elemento, comparados con una fertilización completa (testigo), dispuestos en un diseño de bloques completamente al azar. las plantas de curuba fueron trasplantadas en materas plásticas, con un sustrato de arena cuarcítica, realizando un riego y dos fertirriegos cada semana. las variables evaluadas fueron peso seco total (pst), porcentaje de distribución de materia seca, área foliar (af), número de hojas (nh), área foliar específica (afe) y relación de área foliar (raf), además se realizó un registro fotográfico para reconocer la sintomatología de las deficiencias en hojas. la carencia de n, k y mg afectó la acumulación de ms, mientras que el nivel elevado el nutriente permitió la mayor ganancia de ms sólo en n, pues en k y mg no fue alta. el esquema de distribución de ms, en los niveles de n, correspondió al planteado en el modelo de thornley al acumular mayor ms en raíz, en los niveles de k y mg la distribución fue similar entre ellos, resaltando que bajo carencia se almacenó mayor ms en parte aérea. en todos los elementos, el nivel de carencia redujo el nh y af, mientras los índices afe y la raf fueron altos en este nivel, revelando una baja ganancia de ms en hojas y planta respectivamente. se observaron síntomas característicos en hojas, bajo el nivel de carencia, principalmente clorosis en distintos patrones, necrosis y af reducida. key words: plant nutrition, nutrient deficiency, dosage effects, tropical fruits, dry mass. palabras clave: nutrición de plantas, deficiencia de nutrientes, efectos de dosificación, frutas tropicales, masa seca. introduction within the genus passiflora, there are more than 20 species with edible fruits, of which half are grown commercially due to the characteristics of these fruits, such as the banana passion fruit (passiflora tripartita var. mollisima holmnielsen & møller jørgensen) (primot et al., 2005). it is native to the andean valleys of high mountainous areas and, in colombia, is grown throughout the three “cordilleras”, especially in the eastern and central ranges of the departments of boyaca, tolima, cundinamarca, santander, valle, caldas and antioquia, among others (campos, 2001), with boyaca being the principal producer with a harvested area of 663 ha and a production of 6,868 t, contributing 48% of the national production of the banana passion fruit (agronet, 2012). agro-ecological conditions in which the passion fruit grows naturally contain an altitude between 2,000 and 3,200 m a.s.l., an optimum temperature crop physiology 185lizarazo, hernández, fischer, and gómez: response of the banana passion fruit (passiflora tripartita var. mollissima) to different levels of nitrogen, potassium... between 13 and 16°c and rainfall of 1,000-1,500 mm year-1 (campos, 2001). dry mass (dm) yield is the result of the photosynthetic process; from the quantitative point of view, its accumulation, and hence plant growth, depends on the excess of synthesized carbohydrates in relation to those that are used as a respiration substrate. however, in the particular case of plant structures, this concept is not necessarily strict, because the photosynthate redistribution mechanism may increase or decrease the accumulated biomass in each of the structures (norero and pilatti, 2002). approximately 90% of accumulated dm during plant growth is the product of photosynthetic activity while the remaining percentage comes from mineral absorption (benincasa, 2003). for the banana passion fruit, montenegro (1991) determined that dm accumulation peaks when flowering starts. the leaves are the main organs that intercept photosynthetically active radiation (par) to produce carbohydrates that are then used to build new tissues and both vegetative and reproductive structures. the efficiency in the interception of the par and the leaf area are factors that influence the photosynthetic activity and thus, the formation of biomass (coombs and hall, 1982). specific leaf area (sla) is defined as the ratio of leaf area and dry weight of leaves, is a foliar thickness and density index or, in other words, is a measure of the plant leafiness based on dry weight (hunt, 2003). the leaf area ratio (lar) is the ratio of leaf area and total plant dry weight, a morphological index that indicates the size of the photosynthetic apparatus, and measures the balance between gains of the photosynthetic process and expenditures through respiration in different parts of the plant (hunt, 2003). as for the driving variables of plant growth, lambers et al. (1998) designated leaf area and net assimilation rate, as well as the plant’s nutrient concentration and nutrient productivity. in colombia, in the zones where banana passion fruits are commercially grown, deficiencies of nitrogen, potassium and magnesium have been observed (m.i. gómez, personal communication, 2010). when mineral nutrients are limiting, plants reduce growth and alter aspects of morphology, as well as acquisition and use of minerals in order to maximize acquisition of these scarce resources (schachtman and shin, 2007). thus, the visualization of plant symptomatology is a valuable tool for morphological characterization (lizarazo et al., 2013), basic to identifying nutrients as limiting the factors in plant growth and production, and is also useful to differentiate physiological disorders caused by abiotic factors such as climate or toxicities induced by fertilization, among other factors (gómez, 2012). this study aimed to establish the effect of different levels of nitrogen, potassium and magnesium fertilization on biomass, leaf growth and symptomatology of the banana passion fruit in order to better understand plant response to nutrition scale and to recognize deficiency and excess symptoms on leaves. materials and methods the experiment was conducted under greenhouse conditions at the faculty of agronomy of the universidad nacional de colombia, bogota, with an average greenhouse temperature of 20°c and relative humidity of 80%. banana passion fruit plants (‘curuba de castilla’ type) were obtained from a commercial nursery 35 d after seed emergence. the plants were pinched apically to encourage lateral budding and then a main stem of uniform height was selected. they were then transplanted into 5 kg plastic pots filled with an inert substrate of quartz sand (≤ 1 mm) and pure quartz (≤ 4 mm), 50% vol. each, and put on the greenhouse floor at 0.5 m between plants and 1.0 m between rows. we used a tutoring system in vertical trellis with two wire lines. the apical meristem was pruned when the plants reached the 2 m wire line to stimulate bud break of secondary stems, of which two were selected for each line wire (at 1 and 2 m). periodically, new side shoots were removed from the main stem to support the growth of the four lateral stems. the treatments were composed of three fertilizer levels for each of the elements n, k and mg, (0): total absence of the element; (1): each element at less (n, k 30% and mg 50%) than the commercially recommended dose; (2): each element at a greater proportion (n, k 30% and mg 50%) than the recommended dose and (control): commercially recommended dose; for a total of 10 (3 x 3 + 1) treatments. for the dosage of each nutrient, a tool guide for fertilization programs of commercial crops in the vegetative growth stage was used (tab. 1). (m.i. gomez, personal communication, 2010). the fertilizer sources used in the stock solutions were: urea (ch4n2o), monoammonium phosphate (nh4h2po4), 186 agron. colomb. 31(2) 2013 monopotassium phosphate (kh2po4), potassium chloride (kcl), potassium nitrate (kno3), potassium sulfate (k2so4), phosphoric acid (h3po4), magnesium sulfate heptah (mgso4 7h2o), magnesium nitrate (mg(no3)2 6h2o), sodium octaborate (na2b4o7 10h2o), zinc sulfate (znso4), ferrous sulfate (feso4), technical copper sulfate (cuso4 5h2o), calcium nitrate (ca(no3)2, calcium chloride (cacl2), manganese sulfate (mgso4 7h2o), sodium molybdate (na2moo4), cobalt sulfate (coso4), acid anhydrous citric (acidifier) (c6h8o7) and edta sodium salt (c10h14n2na2o8 2h2o). the evaluation involved a destructive sampling in the ninth month after transplant (at the end of the vegetative cycle of the banana passion fruits), i.e. when the main stems with its side shoots were formed and the emission of floral buds began. the application of nutrition treatments began 68 d after transplant. weekly irrigation was performed, including two ferti-irrigations, with an initial volume of 300 ml for each application per plant, which increased to 600 ml at the end of the cycle. the quantification of the number of leaves (nl), leaf area (la) and dry mass (dm) content was performed in the laboratory of plant physiology, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. through a visual count of mature, fully-expanded leaves, the nl was determined. for the dm content, the different plant organs (leaves, stems and roots) were taken separately and were placed in a drying oven at 70°c for 48 h for subsequent weighing on an analytical balance. the la was determined with a li-3100 planimeter (licor, lincoln, ne). with the information obtained from these measurements, the growth indices sla and lar were calculated, using the following formulas (hunt, 2003): specific leaf area (sla): relationship between total leaf area (la) and total dry mass of leaves (dml): sla = la (cm2 g-1) dml (1) leaf area ratio (lar): ratio of leaf area (la) and total dry mass of plant (dmp): lar = la (cm2 g-1) dmp (2) a visual characterization and photographic record of the symptoms presented in leaves of the different deficient nutrients were carried out. the trial was conducted as a randomized complete block design with four replications and one plant per experimental unit. for statistical analysis of the data, the sas® software, version 9.1 was used, from which analysis of variance (anova) and the multiple range test of duncan were performed to establish the statistical difference between the means. results and discussion dry mass accumulation nitrogen the absence of nitrogen fertilization (n0) presented a plant dm of 53.28 g, significantly lower (p≤0.05) than the plants of the other treatments and the control (fig. 1), a result similar to that reported by castaño et al. (2008) in the blackberry (rubus glaucus var. san antonio) under nitrogen-starved nutrition. this can be explained by the fact that n is one of the elements required in larger amounts in plants, especially in the vegetative stage. its absence limits the growth of all plant organs, affecting a wide range of organic molecules where n forms a part, such as in proteins, nucleic acids, purines, pyrimidines, coenzymes (vitamins), secondary metabolites and hormones, which are essential in the whole plant metabolism (barker and pilbeam, 2007). additionally, the nitrogen concentration in leaves is closely related to the contents table 1. concentration of mineral elements (mg l-1) in the stock solution (m.i. gómez, personal communication, 2010). treatment n p k ca mg s zn b cu mn fe mo co control 221.42 62.21 235.52 144.16 34.59 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 n0 0 62.21 235.52 144.16 34.59 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 n1 154.99 62.21 235.52 144.16 34.59 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 n2 287.85 62.21 235.52 144.16 34.59 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 k0 221.42 62.21 0 144.16 34.59 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 k1 221.42 62.21 164.87 144.16 34.59 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 k2 221.42 62.21 306.18 144.16 34.59 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 mg0 221.42 62.21 235.52 144.16 0 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 mg1 221.42 62.21 235.52 144.16 17.3 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 mg2 221.42 62.21 235.52 144.16 51.89 42.03 0.63 0.42 0.13 1.54 1.00 0.06 0.01 187lizarazo, hernández, fischer, and gómez: response of the banana passion fruit (passiflora tripartita var. mollissima) to different levels of nitrogen, potassium... of rubisco and chlorophyll, the rate of electron transport and the quantum yield of photosynthesis, which directly influence photosynthetic efficiency and in turn growth (pérez et al., 2007; sanclemente and peña, 2008). in fruit orchards, nitrogen deficiency can be found in soils due to low and incomplete decomposition of organic matter, water logging, a high degree of leaching and denitrification by soil microorganisms (rajendran et al., 2009). for the n1 level and complete fertilization, no significant differences (p≤0.05) in the total dm were registered, while the n2 plants recorded the highest dm yield with 380.63 g, confirming the statements of lambers et al. (1998) that plants with high nutrient concentrations can grow faster. also, vázquez et al. (2008) found a higher dm yield with an increasing nitrogen dose in strawberry plants (fragaria x ananassa). this high biomass accumulation may be due to enhanced photosynthetic efficiency which was found to be considerably higher in the leaves of plants with high n availability (pérez et al., 2007). potassium the lowest plant dm was obtained in the k0 treatment (53.35 g; fig. 1), probably because potassium fulfills the main functions in plants, such as enzyme activation, protein synthesis, osmoregulation, absorption, transport and ion balance, and is also involved in photosynthesis, respiration, transportation and long distance distribution of assimilates (barker and pilbeam, 2007; hawkesford et al., 2012). the amount of k absorbed by the plant is closely related to its growth since the accumulation of dm is influenced by its availability and the balance with other nutrients (baque et al., 2006). in orchards, potassium deficiency occurs in highly leached sandy soils, in red lateritic soils, with high (mg+ca)/k ratios in the soil and in cold/ wet or dry soils (rajendran et al., 2009). the plants of the k2 treatment accumulated lower dm contents (197.10 g) than the k1 and control plants did. although excess k is not common in plants since there are mechanisms in which its uptake is strictly regulated, excess k fertilizing, although it does not produce visible symptoms, can depress plant growth (barker and pilbeam, 2007). xu et al. (2011) found, in houttuynia cordata, that as the k level increased so did the plant dm, to a maximum value, after which, the higher the concentration, the more reduced the accumulation of dm was. these authors mentioned a low water status due to a failure in water absorption and accumulation of h2o2, suggesting oxidative stress, which increases the activity of catalase and peroxidase in response to this condition. magnesium plants of the mg0 treatment accumulated only 109.68 g dm, with a significantly lower value (p≤0.05) than the other treatments (fig. 1). the absence of this element affects many physiological and molecular processes in which it participates: as a structural component of the chlorophyll molecule, cofactor of various enzymatic processes associated with phosphorylation, dephosphorylation and hydrolysis of compounds, in the synthesis of protein, in addition to being a structural stabilizer of several nucleotides (barker and pilbeam, 2007). mg-deficiency also affects the photosynthetic capacity and in turn the accumulation of dm, it increases light sensitivity, which occurs due to reactive oxygen species (ros) that exceed the ability of detoxifying enzymes, leading to a photo-oxidation of chloroplast pigments, producing chlorosis and necrosis of the leaves (hawkesford et al., 2012). fruit plants suffer from mg deficiency in highly leached acid sandy soils, low soil ph, calcareous soils and through an imbalance of k/mg and ca/mg ratios in the soil (rajendran et al., 2009). the dm content of the mg1-plants did not show significant differences (p≤0.05) compared to the control plants, while the mg2-plants clearly accumulated less dm than the mg1 and control treatments. although no alterations in growth or in the normal leaf characteristics were observed in the mg2-treatment, there may be other factors that likely affect this variable, for example, a high concentration of mg2+ can induce deficiencies of other cations such as k+, nh4+, ca2+ and na+ due to competition with mg2+ for binding sites on soil colloids, a phenomenon known as ion antagonism (barker and pilbeam, 2007). dry mass distribution nitrogen the distribution (or allocation) of dm into the vegetative organs of the n0-plants was mainly towards the roots (60.79%) (fig. 2) because, under a deficiency of n, the majority of this nutrient is used for the growth of the root system (wilson, 1988). since one of the initial physiological effects of such deficiency is a change in the routing of the products of primary metabolism and of accumulated sugars in leaves, n deficiency can alter the partitioning of carbon, increasing its transport to the root, which increases the allometric root/shoot ratio and, in conjunction with changes in hormone levels, modifies the root morphology, allowing the plant to respond appropriately to nutritional 188 agron. colomb. 31(2) 2013 deficiency with a more efficient exploration of the rhizosphere in search of mineral elements (hermans et al., 2006). the pattern of dm allocation in the n1 plants was similar to the control, unlike the n2 plants whose dm was used in greater proportion in the above-ground part (64%) (tab. 2). this pattern is consistent with the mechanistic model of thornley, evaluated by wilson (1988), based on the supply, transport and utilization of carbon and nitrogen within the root/shoot ratio system. according to this, the conditions leading to an increased carbon concentration should therefore lead to an increase in the distribution of biomass towards the roots, while an increase in the concentration of nitrogen should contribute to biomass partition towards above-ground organs. potassium the distribution of dm in the non-k-fertilized plants showed that 62.29% of the dm was allocated towards the above-ground part, compared with only 24.44% towards to the roots (fig. 2). potassium deficiency alters the partition of assimilates and, in turn, the concentration of metabolites in the vegetative organs (hawkesford et al., 2012). in this sense, the distribution pattern can be explained by the sucrose accumulation in the leaves, affecting photosynthesis and disrupting the transport chain of sugar towards the root for its growth, due to the fact that k ions act in the loading and transport of sucrose from the mesophyll to the phloem and for this reason the plant cannot expand the exploring root volume (hermans et al., 2006). cabezas and sánchez (2008) found that, under k deficiency, the dm distribution pattern is unaffected in banana passion fruit plants, showing a proportional allometric root/shoot ratio. on the other hand, the k1 and k2 levels tended to accumulate more dm in the roots, as compared to the control plants. magnesium dry mass distribution in plants lacking mg, as in the case of k, tended to be higher in above-ground parts (tabs. 2, 3 and 4), confirming that the effect on root growth from these two elements is similar (hawkesford et al., 2012). in the physiological process, there is a particularly high accumulation of glucose, fructose and sucrose in the source leaves, which creates problems in phloem loading, apparently related to low concentrations of the mg-atp complex in sites where sucrose is loaded into the phloem, consequently altering photosynthesis and the remaining photosynthates for root growth (hermans and verbruggen, 2005). because of this fact, the export of other solutes such as k and particularly amino acids are also negatively affected (hermans et al., 2006). with a limited supply of mg, cabezas and sánchez (2008) found that 50% of the plants’ dm was distributed towards the roots in 1-year-old banana passion fruit plants, in contrast to the results of our study and to ericsson and kähr (1995), who reported that the partition of dm towards the root can decrease a plant’s dm by up to 8% in mg-deficient betula pendula seedlings. figure 1. effect of different levels of n, k and mg on the total dry weight of the banana passion fruit plants, as compared to the control (commercially recommended dose). means with different letters indicate significant differences between levels of the same element, according to duncan’s test (p≤0.05). the bars above the columns indicate standard deviation. c b a b c a b a c a b a to ta l dr y w ei gh t (g ) 50 100 0 350 150 450 300 250 200 400 n0 n1 n2 control k0 k1 k2 control mg0 mg1 mg2 control table 2. average values of dry mass accumulation (g) in vegetative organs under different levels of n in the banana passion fruit plants, as compared to the control (commercially recommended dose). organ treatments control n0 n1 n2 leaves 39.03 a 3.83 b 41.24 a 37.54 a stem 133.33 b 17.06 c 114.54 b 205.84 a root 152.48 a 32.4 b 154.49 a 137.26 a total 324.83 53.29 310.27 380.64 means with different letters between levels of the same element indicate a significant difference according to duncan’s test (p≤0.05). 189lizarazo, hernández, fischer, and gómez: response of the banana passion fruit (passiflora tripartita var. mollissima) to different levels of nitrogen, potassium... the distribution pattern of dm in the mg1 plants was similar to that observed in the k1 treatment, storing a high percentage of dm in the roots (fig. 2). the plants with the highest mg fertilization did not differ in the dm distribution pattern from the control plants. d is tr ib ut io n of d ry m as s ( % ) 20 30 0 80 40 100 70 60 50 90 10 n0 n1 k0 k1 mg0 mg1 controln2 k2 mg2 root stem leaves figure 2. effect of different levels of n, k and mg on the distribution of dm in organs of the banana passion fruit plants. the same result was found for the sla (specific leaf area) and lar (leaf area ratio) except for the non n-fertilized plants, which showed a higher magnitude (fig. 3c-d). the results suggest that with the reduction of the element concentration, number of leaves (nl) and la also decrease, similar to that found by sanclemente and peña (2008) in ludwigia decurrens, who stated that, although photochemical activity does not depend solely on the availability of nitrogen, its absence directly affects chlorophyll content and hence growth. compared to the control, nl and la were lower in the n1 and n2 treatments (fig. 3a-b), but dm accumulation was the same or higher than in the control plants (fig. 1), likely because these treatments used their photosynthetic apparatus more efficiently. castellanos et al. (2010) reported that a reduction in the number of source leaves, due to different causes, can lead to an increase in photosynthate production by the remaining leaves as a compensatory effect. as for the sla and the lar, n0 was notable because it showed significantly higher (p≤0.05) values than the n1, n2 and control plants (fig. 3c-d). these high values are the result of a limited accumulation of dm in the leaves and its increased fragility due to a smaller amount of structural tissue (consisting mainly of cellulose and lignin) per unit area (niinemets and kull, 1998; castro et al., 2000). it has to be taken into account that these values can vary between species and between leaves of the same plant, depending on their longevity or light exposure (björkman and holmgren, 1963). potassium the banana passion fruits without k fertilization, as in the case of n, had the highest sla and lar, 151.79 and 20.21 cm2 g-1, respectively, as compared with the k1, k2 and the control plants (fig. 3c-d and tab. 3). this indicates that table 3. average values of dry mass accumulation (g) in vegetative organs under different levels of k in the banana passion fruit plants, as compared to the control (commercially recommended dose). organ treatments control k0 k1 k2 leaves 39.03 a 7.08 c 17.22 b 16.94 b stem 133.33 a 33.23 c 60.5 b 63.83 b root 152.48 b 13.04 d 241.64 a 116.32 c total 324.83 53.35 319.36 197.09 means with different letters between levels of the same element indicate a significant difference according to duncan’s test (p≤0.05). table 4. average values of dry mass accumulation (g) in vegetative organs under different levels of mg in the banana passion fruit plants, as compared to the control (commercially recommended dose). organ treatments control mg0 mg1 mg2 leaves 39.03 a 10.66 c 26.42 b 27.20 b stem 133.33 a 73.57 c 40.02 d 111.27 b root 152.48 b 25.46 d 244.85 a 115.69 c total 324.83 109.69 311.29 254.16 means with different letters between levels of the same element indicate a significant difference according to duncan’s test (p≤0.05). leaf parameters of growth nitrogen the three levels of nitrogen fertilization showed statistically lower values (p≤0.05) for leaf number (ln) and leaf area (la) when compared to the control plants (fig. 3a-b). 190 agron. colomb. 31(2) 2013 le af a re a ra tio ( cm 2 g1 ) 5 10 0 15 25 20 n0 n1 n2 k0 k1 k2 mg0 mg1 mg2 controlcontrol control d a c c b a b b b a b b ab s pe ci fic le af a re a (c m 2 g1 ) 80 100 0 120 180 160 140 60 40 20 n0 n1 n2 k0 k1 k2 mg0 mg1 mg2 controlcontrol control c a d c b a b c d a a b b le af a re a (c m 2 ) 1000 1500 0 2000 3500 3000 2500 500 n0 n1 n2 k0 k1 k2 mg0 mg1 mg2 controlcontrol control b d c b a c b b a d b c a c c b a c b c a c b b a n um be r of le av es 50 100 0 150 300 250 200 n0 n1 n2 k0 k1 k2 mg0 mg1 mg2 controlcontrol control a figure 3. effect of different levels of n, k and mg on: a) number of leaves, b) leaf area, c) specific leaf area and d) leaf area ratio in banana passion fruit plants, as compared to the control (commercially recommended dose). means with different letters indicate significant differences between levels of the same element, according to duncan’s test (p≤0.05). the bars above the columns indicate standard deviation. 191lizarazo, hernández, fischer, and gómez: response of the banana passion fruit (passiflora tripartita var. mollissima) to different levels of nitrogen, potassium... dm production is low compared to its related leaf area because the absence of k limits stomatal conductance and the level of chlorophyll and photosynthesis, as found by barragán et al. (2009) in cotton (gossypium hirsutum) plants. also, wright and cannon (2001) registered lower rates of photosynthesis with a high sla and, therefore, a lower accumulation of dm. hawkesford et al. (2012) argued that when there is an adequate supply of k, leaves tend to be rather thick, which explains our finding of decreasing sla values with the increasing k supply (fig. 3c). magnesium the nl of the mg0 treatment was 67, equivalent to 1007.06 cm2 of la, values significantly lower (p≤0.05) than the higher mg levels (fig. 3a-b and tab. 4). this implies a greater dependency of the plants on these source organs and an effect on photosynthetic activity and subsequent accumulation of dm as mentioned above. no differences between the sla of mg0 and mg1 and of mg2 and the control plants were observed (fig. 3c), indicating that the leaves with low mg levels tend to be thinner than those with adequate levels, which is related (castro et al., 2000) to certain functional aspects of woody plants, such as gas exchange, photosynthetic rate and even the growth rate. the lar of the mg0plants was similar to that of the control (fig. 3d), although the latter showed values 2-3 times higher for the nl and la variables (fig. 3a-b), suggesting that the net production efficiency of the photosynthetic apparatus per unit leaf area in plants of the two treatments was similar. no differences (p>0.05) in lar between the control plants and mg treatments were registered, similar to the findings of troyanos et al. (1997) in two cultivars of the genus prunus, where different levels of mg did not alter the lar. however, in our trial, the plants without mgfertilization had a lar significantly higher than the mgfertilized ones (fig. 3d), confirming that the leaf surface of the mg0 plants produced significantly lower (p≤0.05) plant dm than the other treatments (fig. 1). symptoms of nutrient deficiencies nitrogen the symptoms of nitrogen deficiency corresponded to less vigorous plants as compared with the control. initially, the leaves developed a generalized chlorosis in mature leaves (fig. 4a) which then became evident in young leaves (fig. 4b), without any type of necrosis (fig. 4c). new shoots at the end of the vegetative cycle presented small leaves with interveinal chlorosis (fig. 4d) and early abscission. these symptoms coincided with the observations of cabezas and sánchez (2008) for the banana passion fruit, with widespread chlorosis of the older leaves and reduced leaf area with early foliar abscission, aspects which all affect the la (fig. 3b). gómez (2012) found similar symptoms in lulo (solanum quitoense) plants and martínez et al. (2009) in the cape gooseberry (physalis peruviana), while barker and pilbeam (2007) generalized that nitrogen deficiency produces a pale green or yellow leaf color due to a loss of chlorophyll that occurs simultaneously with the deterioration of membranes and proteins. potassium the plants with k deficiency demonstrated small speckled or chlorotic zones in the leaves that then formed necrosis as described by rajendran et al. (2009) (fig. 5a). typically, a progressive tissue death appeared at the leaf tip (fig. 5b), advancing along the margins, followed by leaf wilting (fig. 5c). these symptoms were observed initially in mature leaves and later in young ones, which in turn showed a clearer tone, light crinkling inward from leaf margins and fragile appearance. the advancement pattern of this deficiency can be explained by the high mobility of k in the phloem where it can be retranslocated due to a limited offering of the nutrient (barker and pilbeam, 2007). similarly, cabezas and sánchez (2008) observed smaller leaves and leaf blades of leathery consistence with necrotic margins in k-deficient banana passion fruits. magnesium magnesium deficiency initially resulted in a generalized chlorosis of adult leaves (fig. 6a) which then accentuated in the form of interveinal chlorosis (fig. 6b), forming necrotic areas bounded by the nerves of the leaves (fig. 6c). this pattern was then expressed in young leaves (fig. 6d) as reported by martínez et al. (2009) in the cape gooseberry. finally, the tendrils dried and premature leaf senescence started (fig. 6e). it has been shown that the symptoms of mg deficiency are highly dependent on light, because high light intensity increases interveinal chlorosis and tissue necrosis of leaves due to the production of reactive oxygen species (ros), which eventually produce peroxidative damage (cakmak and kirkby, 2008). conclusions the deficiency of n, k and mg in the banana passion fruits reduced the accumulation of dm, demonstrating the importance of these elements in the physiological processes involved in growth. 192 agron. colomb. 31(2) 2013 figura 4. symptoms of n deficiency in leaves of the banana passion fruit. a) adult leaves, b) young leaves, c) adult leaves without necrosis, d) young leaves with interveinal chlorosis. photos: 4a, 4b: s. hernández; 4c, 4d: g. sánchez. figure 5. symptoms of k deficiency in leaves of the banana passion fruit. a) adult leaves with chlorotic zones, b) young leaves with death of apex, c) young leaves with fragile appearance and necrosis advancement. photos: 5a: g. sánchez; 5b, 5c: s. hernández. figure 6. symptoms of mg deficiency in banana passion fruit leaves. a) adult leaves, chlorosis starting, b) adult leaves with interveinal chlorosis, c) adult leaves with necrotic tissue, d) young leaves with interveinal chlorosis, e) young leaves with premature abscission. photos: 6a,6c, 6d: s. hernández; 6b, 6e: g. sánchez. 4a 4c 4b 4d 5a 5c 5b 6b6a 6d 6c 6e 193lizarazo, hernández, fischer, and gómez: response of the banana passion fruit (passiflora tripartita var. mollissima) to different levels of nitrogen, potassium... the high nutrient level produced the highest gain of dm only with n because, in the high k and mg fertilization, the accumulated dm was not high, indicating that these doses may be excessive and cause metabolic problems. the allocation pattern of dm, in the case of n, corresponded to that proposed in thornley’s model where a higher concentration of nitrogen favors biomass partitioning towards above-ground plant parts. in the k and mg treatments, the dm distribution pattern was similar, indicating that most of dm is stored in the above-ground part under deficiency, basically due to problems of excessive accumulation and therefore failure of the mobilization of photosynthates towards different plant organs. the absence of the three elements in fertilization reduced nl and la but increased sla and lar to the highest levels, revealing a low dm gain in the leaves and plants, respectively. deprivation of the three nutrients expressed characteristic symptoms in the leaves, mainly chlorosis in different patterns, fragile appearance, crinkling, necrosis, growth restriction and reduced la. acknowledgements the authors thank microfertisa and ingeplant ingeniería en nutrición de cultivos, bogota for providing nutrient solutions; the department of research of bogota (dib) of the universidad nacional de colombia for co-financing this study; and gilberto sánchez of the research and rural extension centre (cier), faculty of agronomy, as well as sergio hernández, for taking photographs. literature cited agronet. 2012. comparativo en la producción de curuba por departamento 1992-2011. in: http://w w w.agronet.gov.co/ agronetweb1/estadísticas.aspx; consulted: august, 2012. baque, a., a. karim, a. hamid, and h. tedsushi. 2006. effects of fertilizer potassium on growth, yield and nutrient uptake of weath (triticum aestivum) under wáter stress conditions. s. pac. stud. 27(1), 25-35. barker, a. and d. pilbeam. 2007. handbook of plant nutrition. crc press, taylor and francis group, boca raton, fl. barragán, e., c.a. rosolem, and l.m. melgarejo. 2009. efecto de la nutrición con potasio en el crecimiento, partición de biomasa, tasa de fotosíntesis, y calidad de fibra en algodón (gossypium hirsutum l.). p. 176. in: book of abstracts, congreso colombiano de botánica, pasto, colombia. benincasa, m.m.p. 2003. análise de crescimento de plantas (noções básicas). 2a ed. funep, jaboticabal, brazil. björkman, o. and p. holmgren. 1963. adaptability of the photosynthetic apparatus to light intensity in ecotypes from exposed and shaded habitats. physiol. plant. 16, 889-914. cabezas, m. and c. sánchez. 2008. efecto de las deficiencias nutricionales en la distribución de la materia seca en plantas de vivero de curuba (passiflora mollissima bailey). agron. colomb. 26(2), 197-204. cakmak, i. and e. kirkby. 2008. role of magnesium in carbon partitioning and alleviating photooxidative damage. physiol. plant. 133(4), 692-704. campos, t. 2001. la curuba: su cultivo. iica, bogota. castaño, c.a., c. s. morales, and f.h. obando. 2008. evaluación de las deficiencias nutricionales en el cultivo de la mora (rubus glaucus) en condiciones controladas para bosque montano bajo. agronomía 16(1), 75-88. castellanos, m., m. segura, and c. ñústez. 2010. análisis de crecimiento y relación fuente-demanda de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en el municipio de zipaquirá (cundinamarca, colombia). rev. fac. nal. agr. medellin 63(1), 5253-5266. castro, p., j. puyravaud, and j. cornelissen. 2000. leaf structure and anatomy as related to leaf mass per area variation in seedlings of a wide range of woody plant species and types. oecologia 124, 476-486. coombs, j. and d.o. hall. 1982. whole plant photosynthesis and productivity. in: techniques in bioproductivity and photosynthesis. pergamon press, oxford, uk. ericsson, t. and m. kähr. 1995. growth and nutrition of birch seedlings at varied relative addition rates of magnesium. tree physiol. 15, 85-93. gómez, m.i. 2012. fertilización de frutales. pp. 141-168. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. hawkesford, m., w. horst, t. kichey, h. lambers, j. schjoerring, i. skrumsager møller, and p. white. 2012. functions of macronutrients. pp. 135-189. in: marschner, p. (ed.). marschner’s mineral nutrition of higher plants. 3rd ed. academic press, london. hermans, c., j. hammond, p. white, and n. verbruggen. 2006. how do plants respond to nutrient shortage by biomass allocation? trends plant sci. 11(12), 610-617. hermans, c. and n. verbruggen. 2005. physiological characterization of mg deficiency in arabidopsis thaliana. j. exp. bot. 56(418), 2153-2161. hunt, r. 2003. plant growth analysis: individual plants. in: thomas, b., d.j. murphy, and d. murray (eds.). encyclopedia of applied plant sciences. academic press, london. lambers, h., f.s. chapin iii, and t.l. pons. 1998. plant physiological ecology. springer, new york, ny. lizarazo, m.a., c.a. hernández, g. fischer, and m.i. gómez. 2013. biomasa, crecimiento foliar y symptomatología en curuba (passiflora tripartita var. mollissima) afectada por diferentes niveles de manganeso, zinc y boro. rev. colomb. cienc. hortic. 7(1), 31-45. martínez, f.e., j. sarmiento, g. fischer, and f. jiménez. 2009. síntomas de deficiencia de macronutrientes y boro en plantas de uchuva (physalis peruviana l.). agron. colomb. 27(2), 169-178. 194 agron. colomb. 31(2) 2013 montenegro, j.w. 1991. estudio de crecimiento de dos tipos de curuba (passiflora mollissima b.) en la zona de usme. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. niinemets, ü. and o. kull. 1998. stoichiometry of foliar carbon constituents varies along light gradients in temperate woody canopies: implications for foliage morphological plasticity. tree physiol. 18, 467-479. norero, a.l. and m.a. pilatti. 2002. enfoque de sistemas y modelos agronómicos. necesidades, métodos y objetos de estudio. universidad nacional del litoral, santa fe, argentina. pérez, j.m., e. peña, and c. torres. 2007. efecto del nitrógeno y la irradianza en la eficiencia fotosintética del anamú petiveria alliacea (phytolaccaceae). rev. acad. colomb. cienc. 31(118), 49-55. primot, s., v. rioux, g.c. d`eeckenbrugge, f. garcin, and j.a ocampo. 2005. variación genética de tres especies de curubas (passiflora tripartita var. mollissima, passiflora tarminiana y passiflora mixta) y sus híbridos en el valle del cauca. ciradflhor, ipgri, ciat, cali, colombia. rajendran, c., k. ramamoorthy, and s.j. hepziba. 2009. nutritional and physiological disorders in crop plants. scientific publishers, jodhpur, india. sanclemente, m.a. and e. peña. 2008. crecimiento y eficiencia fotosintética de ludwigia decurrens walter (onagraceae) bajo diferentes concentraciones de nitrógeno. acta biol. colomb. 13(1), 175-186. schachtman, d.p. and r. shin. 2007. nutrient sensing and signaling: npks. annu. rev. plant biol. 58, 47-69. troyanos, y.e, n.a. hipps, j. moorby, and m.s. ridout. 1997. the effects of external magnesium concentration on the growth and magnesium inflow rates of micropropagated cherry rootstocks ‘f.12/1’ (prunus avium l.) and ‘colt’ (prunus avium l. x prunus pseudocerasus l.). plant soil 197, 25-33. vázquez, g., r. cárdenas, and p. lobit. 2008. efecto del nitrógeno sobre el crecimiento y rendimiento de fresa regada por goteo y gravedad. agr. tec. mex. 34(2), 235-241. wilson, j.b. 1988. a review of evidence on the control of shoot: root ratio, in relation to models. ann. bot. 61, 433-49. wright, i.j. and k. cannon. 2001. relationships between leaf lifespan and structural defenses in a low-nutrient, sclerophyll flora. functional ecol. 15, 351-359. xu, y., y. zou, a. husaini, j. zeng, l. guan, q. liu, and w. wu. 2011. optimization of potassium for proper growth and physiological response of houttuynia cordata thunb. environ. exp. bot. 71, 292-297. received for publication: 26 august, 2013. accepted for publication: 1 november, 2013. 1 program of biology and plant breeding, corporación centro de investigación en palma de aceite (cenipalma). barrancabermeja (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). dgcayons@unal.edu.co 3 department of agriculture, indupalma. san alberto (colombia). agronomía colombiana 31(3), 314-323, 2013 physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids (elaeis oleifera × elaeis guineensis) on the indupalma plantation caracterización fisiológica y morfológica de palmas americanas de aceite (elaeis oleifera hbk cortés) y sus híbridos (elaeis oleifera × elaeis guineensis) de la plantación indupalma yurany dayanna rivera m.1, daniel gerardo cayón s.2, and jesús edgardo lópez m.3 abstract resumen the morphological and photosynthetic activity were characterized in six genotypes of american oil palm (e. oleifera) of different origins and three of their oxg hybrids (e. oleifera × e. guineensis) with a completely randomized experimental design, three replications and 16 palms per replication. determinations were made for: photosynthesis, internal co2 concentration, chlorophyll content, stomatal openings and density, specific leaf area, and measurements of vegetative growth. the genotypes were differentiated by growth rate, emission, area and dry weight of the leaves. the stomatal openings of all the genotypes were maximum in the morning hours, with partial closures at midday; therefore, the maximum rate of photosynthesis was between 9:00 and 12:00 hr. the ‘perú’ american oil palm and ‘hybrid 2’ (sinú-coarí × la mé) showed higher co2 internal concentrations, total chlorophyll contents, light saturation points and photosynthetic rates, even with low levels of photosynthetically active radiation; characteristics that indicate a high capacity for the fixation of co2. the photosynthetic rate showed a high positive correlation with the chlorophyll content and a negative correlation with the specific leaf area. in conclusion, the ‘perú’ american oil palm showed relevant characteristics for use in breeding programs as female parent of oxg hybrids, while ‘hybrid 2’, due to its outstanding morphophysiological characteristics, is considered a genotype with good agronomic performance. se caracterizó la actividad fotosintética y la morfología de seis genotipos de palma americana de aceite (elaeis oleifera) de orígenes diferentes y tres de sus híbridos interespecíficos oxg (e. oleifera × e. guineensis), en un diseño experimental completamente al azar, con tres repeticiones, y 16 palmas por repetición. se hicieron determinaciones de fotosíntesis, concentración interna de co2, contenido de clorofila, densidad y apertura estomática, área foliar específica y medidas vegetativas de crecimiento. los genotipos se diferenciaron en tasa de crecimiento, y emisión, área y peso seco de hojas. la apertura estomática de todos los genotipos fue máxima en horas de la mañana, con un cierre parcial al mediodía, y por tanto la máxima tasa fotosintética se presentó entre las 9:00 y 12:00 hr. la palma americana ‘perú’ y ‘el híbrido 2’ (sinú-coarí × la mé) registraron mayores concentraciones internas de co2 y contenido de clorofila, puntos de saturación lumínica y tasas fotosintéticas más altas, aún con niveles bajos de radiación fotosinteticamente activa, características que indican mayor capacidad para la fijación de co2. la tasa fotosintética mostró una alta correlación positiva con el contenido de clorofila, y negativa con el área foliar. en conclusión, la palma americana ‘perú’ presentó características relevantes para ser aprovechadas en un programa de mejoramiento como parental femenino de híbridos oxg, mientras el ‘híbrido 2’, por sus sobresalientes características morfofisiológicas puede considerarse un genotipo con un buen desempeño agronómico. key words: grow th, chlorophyll content, plant breeding, photosynthesis, stomata. palabras clave: contenido de clorofila, crecimiento, estomas, fitomejoramiento, fotosíntesis. introduction the genus elaeis has two species of economic importance for the oil palm agro-industry around the world: elaeis guineensis, native to central and western africa, and elaeis oleifera, native to the americas (rey et al., 2004). the most important difference between these two species lies in the formation of the bunches; e. oleifera shows a high percentage of parthenocarpic fruits due to pollination difficulties and, therefore, its ratio of normal fruit per bunch is approximately 30 45% (corley and tinker, 2003). however, e. oleifera constitutes a strategic genetic resource 315rivera m., cayón s., and lópez m.: physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids... for global oil palm development as a source of remarkable morphological and physiological characteristics: its adaptation to ecosystems that are normally marginalized by e. guineensis, its ability to be harvested over a long period of time due to its slow height growth (10 15 cm per year), its tolerance to pests and diseases common to e. guineensis, its oil with a high content of unsaturated fatty acids, its appreciable quantities of carotenes and vitamin e, and its ability to produce fertile hybrids with e. guineensis with intermediate characteristics of these two species and hybrid vigor for some traits of agronomic interest (le guen et al., 1993; rey et al., 2003, 2004; rocha et al., 2006). thus, the interspecific oxg hybrid has a lot of potential to improve the competitiveness and sustainability of the crop, mainly due to its partial resistance to the bud rot disease, which is perhaps the greatest threat to the oil palm industry in the americas (torres et al., 2010), and its high productivity, 28-33 t of fresh fruit bunches/ha per year with an oil extraction rate between 18 and 19% (corley and tinker, 2003). the biological basis for increasing productivity includes the maximization of the physiological processes that regulate and intervene directly in the oil palm production, for which an increase in the capacity of the palms to capture solar energy, its converting into carbohydrates and the efficient allocation of photoassimilates towards the bunches, are a priority (cayón, 1998; corley and tinker, 2003). in colombia, few studies have been directed toward research on the morphological and physiological behavior of oil palm genotypes; furthermore, subjects such as photosynthesis, transpiration and environmental factors affecting morpho-physiological processes have been little explored. these studies are potential tools for the rapid selection of highly productive oil palm genotypes (sterling, 1993) in a way in which differences in physiological behavior can be used as practical and efficient criteria for the selection and improvement of genetic materials (ayala and gómez, 2000). the objective of this study was to carry out a comparative characterization of the phenotype and the photosynthetic performance of six parental genotypes of the american oil palm (e. oleifera) from different origins and three of their oxg hybrids on the indupalma plantation (san alberto, cesar, colombia). material and methods the study was carried out on the indupalma plantation, located in the municipality of san alberto (colombia) at an altitude of 125 m a.s.l., with a maximum temperature of 34ºc and a minimum temperature of 22ºc, relative humidity of 72%, annual precipitation of 2,497 mm, annual evaporation of 1,208 mm and 2,130 h of solar radiation per year; agroecological conditions that correspond to a tropical moist forest life zone (tmf, holdridge). nine genotypes were compared: six american oil palm (e. oleifera): ‘coarí’, ‘perú’, ‘sinú’, ‘taisha’, ‘coarí-perú’, and ‘sinú-coarí’; and three of their oxg hybrids formed by crosses between some of these american oil palm and ‘la mé’ origin pollen: hibrid 1 (coarí-perú × la mé), hybrid 2 (sinú-coarí × la mé), and hybrid 3 (coarí × la mé). the ‘taisha’, hybrid 1, and hybrid 2 were the only young genotypes (3 years); the others were mature, more than 6-years-old. a completely randomized experimental design was used with three replications and 16 palms per replication. determinations of photosynthetic rate, internal co2 concentration, total chlorophyll content, stomatal area and density, stomatal opening, and vegetative growth (growth rate, stipe diameter, foliar emission, area and dry weight of leaf number 17, and specific leaf area) were made. the photosynthetic rate and the internal co2 concentration were determined by measuring the central leaflets of leaf number 17 with the portable photosynthesis system li6200 (licor, lincoln, ne), during two periods of the year with different photosynthetically active radiation (par) conditions. daily curves of the photosynthetic response to the par intensity were formed between 7:30 and 17:30 hr and were fitted with the analytical software statistix® v9.0 to a michaelis menten hyperbolic model: an = [(amax × par) / (b + par)] – rd (1) where, an is the rate of net photosynthesis (μmol co2 m-2 s-1); amax is the irradiance-saturated rate of gross photosynthesis (μmol co2 m-2 s-1); b is ½ of saturating par (μmol photon m-2 s-1), and rd is the dark respiration rate (μmol co2 m-2 s-1), corresponding to the value of an when par = 0 (μmol photon m-2 s-1) (rivera et al., 2012). the total chlorophyll content was determined by the acetone extraction method (flórez and cruz, 2004) with 0.8 cm2 foliar discs extracted from the center of the utilized leaflets for the measurement of photosynthesis. the stomatal area and density and daily stomatal opening were determined by microscopic observations at a 40x magnification of the impressions with transparent enamel on the back of the central leaflets of leaf number 17, according to flórez and cruz (2004). the growth rate, stipe diameter, foliar emission, and length of leaf number 17 were determined with the formulas pro316 agron. colomb. 31(3) 2013 posed by corley and tinker (2003). the growth rate was equal to the ratio between the height and age of the palm, where the height was the stipe length from ground level to the bottom of leaf number 33. the stipe diameter was estimated from the height: diameter = [height * 0.06 + 85]/2 (2) the foliar emission was the amount of new leaves produced from leaf number 1 during a period of time. the sum of rachis length and petiole length was the total length of leaf number 17. the specific leaf area (sla) was estimated by taking two central leaflets of each side of leaf number 17; in each one, a central section 10 cm in length was cut. afterwards, the sections were dried in an oven at 85°c for 24 h, until constant dry weight. the sla was calculated by dividing the areas of the foliar segments by their dry weight. the foliar area of leaf number 17 (fal17) and the dry weight of leaf number 17 (dwh17) were calculated with the formulas developed by contreras et al. (1999) for e. oleifera and oxg hybrids (tab. 1). table 1. foliar area and dry weight of leaf number 17 for e. oleifera and oxg hybrids. foliar area of leaf number 17 description e. oleifera: fal17 = 0.540 n(c3) oxg hybrids: fal17 = 0.639 n(c8) where ci is the mean of the length by its respective width of the 3 bigger leaflets in e. oleifera and of the 8 bigger ones in the hybrids, by ‘n’ the number of leaflets on this leaf dry weight of leaf number 17 e. oleifera: dwl17 = 0.085 (a*g) oxg hybrids: dwl17 = 0.064 (a*g) where a*g is the product of the width (g) and the thickness (a) of the section where the rachis meet the leaf petiole the generated data were subjected to an analysis of variance and the mean comparison was done by the least significant difference test (lsd), using the sas® statistical software v9.0 (sas institute, cary, nc). results and discussion stipe it is important to note that, since the rate of growth of the stipe in e. oleifera and in the oxg hybrids is low during the first 4 years (after transplant) and increases and remains constant from the 6 years (corley and tinker, 2003), the height, diameter and growth rate were not determined in the young genotypes, less than 6 years-old (hybrid 1, hybrid 2, and ‘taisha’). the stipes of the older american oil palms (‘coarí’ and ‘sinú’) showed a decumbent growth. the growth rate was different (p≤0,05) among the genotypes over 7 years (tab. 2); hybrid 1 showed a rate of 12 cm per year; for e. oleifera, the ‘perú’ registered the highest rate and ‘sinú-coarí’ the lowest. the stipe diameter did not vary significantly between the genotypes despite the difference in ages. therefore, this variable assumed the characteristics of a constant in the comparison tests with genetic materials (corley and tinker, 2003). table 2. stipe growth in e. oleifera palms and oxg hybrids (san alberto, colombia). genotype age (years) growth rate* (cm yr-1) diameter* (cm2) e. oleifera ‘coarí’ 31 13.2±2.3 b 52.8±1.2 a ‘perú’ 14 15±2.6 a 46.3±3.2 a ‘sinú’ 31 13±2.4 bc 46.9±3.0 a ‘coarí-perú’ 12 12.0±3.5 bc 46.8±1.3 a ‘sinú-coarí’ 10 9.4±2.0 c 44.7±1.2 a oxg hybrid 1 7 12.1±3.4 bc 44.4±1.1 a means with different letters indicate significant differences according to lsd test (p≤0.05) + standard deviation. * these variables were not determined in the young genotypes (hybrid 1, hybrid 2, and ‘taisha’ american oil palm). leaves the foliar growth variables showed statistically significant differences (p≤0.05) among all the genotypes (tab. 3). however, the analysis was performed for genotypes that were over 7 years because total biomass increases with the age of oil palms and, from 7 to 10 years in age, the foliar variables (area, emission and dry weight) are kept at a constant rate (corley and tinker, 2003). that is, young genotypes obtained lower values of leaf growth due to their young age (less than 7 years old). the foliar emission was higher in the young palms (hybrid 1, hybrid 2, and the ‘taisha’) than in the other genotypes. the ‘sinú-coarí’ showed the highest area for leaf number 17, mainly due to its wider and longer leaflets, in comparison with leaf number 17 of the ‘sinú’, which had the smallest and the lowest number of leaflets. leaf number 17 of the ‘sinú-coarí’ was the longest and showed the highest number of leaflets, although its area was not the biggest. the ‘coarí’ and ‘sinú-coarí’ presented the higher dry weights for leaf number 17. the specific leaf area (sla) was higher in the ‘sinú’ and ‘sinú-coarí’ and lower in the ‘perú’ and the young oxg hybrids. this can be explained by the fact that the number of new leaves produced by palms is low in the first year after transplant, high for the second and third years after transplant, and then decreases at a constant rate with age, stabilizing at between 8 and 12 years of age with around 20 to 25 leaves/ 317rivera m., cayón s., and lópez m.: physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids... year (corley and tinker, 2003) or less in the summer periods (torres et al., 2004; zambrano, 2004). the values obtained for leaf area were within the range reported by corley and tinker (2003) for e. oleifera and oxg palms. on the other hand, the foliar area is directly related to the growth and yield of oil palms and other crops (awal et al., 2004; cayón, 1998; xu and shen, 2002); but, vallejo (1976) indicated that an increase in the foliar area of e. oleifera caused a significant increase in bunch weights but a decrease in the proportion of fruits; so, a higher foliar area, as in the ‘sinú-coarí’, does not always indicate a good yield. additionally, the same genotype showed the highest quantity of foliar area per unit of foliar weight (pedraza and cayón, 2010; peláez et. al, 2010), which can be attributed to alterations in the anatomical morphological structures of the leaves with a decrease in the concentration of nutrients and the dry weight (ayala and gómez, 2000). therefore, the sla reduction seen in hybrid 1, hybrid 2, and the ‘perú’ indicates that their leaves have a thicker mesophyll due to the higher number and size of layers of palisade cells (rodríguez and cayón, 2008), which suggests that the amount of photoassimilates in these leaves is greater (ayala and gómez, 2000). finally, the high production of leaves in hybrid 2 could determine a high yield of bunches in the short-term because each leaf corresponds to an inflorescence whose size and development depend on the plant’s physiological state (hormaza et al., 2012). in other words, this genotype is probably more efficient in terms of physiological behavior due to its capacity for growth as a consequence of the photosynthetic activity and the absorption of nutrients by the roots (coto et al., 2002). photosynthetic and stomatal variables figures 1 and 2 show the photosynthetic response of the genotypes to the par. all the responses form a curve where the photosynthetic rates were lower for low par intensities table 3. foliar growth variables in e. oleifera palms and oxg hybrids (san alberto, colombia). genotype age (years) foliar emission (leaves/year) leaf number 17 length (m) area (m2) dry weight (kg) sla (cm2 g-1) e. oleifera ‘coarí’ 31 23±6 b 6.5±0.5 b 7.5±1.1 b 2.0±0.3 a 70.1±3.5 ab ‘perú’ 14 20±4 c 6.6±0.3 b 5.2±0.7 d 1.4±0.2 c 52.3±5.3 d ‘sinú’ 31 23±5 b 5.7±0.7 c 4.6±1.4 d 1.2±0.3 d 75.1±6.3 a ‘taisha’ 3 27±4 ab 3.1±0.3 e 1.6±0.3 f 0.4±0.1 f 54.4±4.3 cd ‘coarí-perú’ 12 20±3 c 7.5±0.5 a 7.4±1.0 b 1.8±0.2 b 68.1±6.3 b ‘sinú-coarí’ 10 20±3 c 6.6±0.6 b 8.0±1.0 a 2.0±0.2 a 69.3±5.4 ab oxg hybrids 1 7 22±5 bc 5.9±0.4 c 6.3±0.6 c 1.6±0.2 bc 57.7±3.6 cd 2 3 29±4 a 4.7±0.4 d 3.7±0.6 e 0.8±0.1 e 55.5±5.9 cd 3 4 26±5 ab 5.7±0.7 c 4.7±0.9 d 1.0±0.2 d 60.8±3.9 c means with different letters indicate significant differences according to lsd test (p≤0.05) + standard deviation. sla, specific leaf area. 800 1,400 1,600 1,8006004000 1,2001,000200 -2 8 4 6 10 12 14 2 0 hybrid 3 par (µmol quanta m-2 s-1) -2 7 1 13 4 10 16 900 1,200 1,500 1,8006003000 hybrid 2 p ho to sy nt he si s (µ m ol c o 2 m -2 s -1 ) 900 1,200 1,500 1,8006003000 -2 7 1 13 4 10 hybrid 1 figure 1. photosynthetic response of the oxg hybrids to increases in the photosynthetically active radiation (par) (san alberto, colombia). 318 agron. colomb. 31(3) 2013 and progressively increased with increases in the par until reaching the maximum values. the photosynthetic rates were within the intervals reported by peláez et al. (2010) for e. oleifera (6-13 μmol co2 m-2 s-1) and hybrids (2 12 μmol co2 m-2 s-1). hybrid 1, hybrid 2, and the ‘coarí’ and ‘perú’ presented the higher photosynthetic rates; however, only 800 1,400 1,600 1,8006004000 1,2001,000200 -2 8 4 6 10 12 14 2 0 ‘sinú-coarí’ par (µmol quanta m-2 s-1) ‘coarí-perú’ -2 10 6 14 8 12 4 2 0 1,200 1,400 1,600 1,8001,0008000 600400200 p ho to sy nt he si s (µ m ol c o 2 m -2 s -1 ) 1,200 1,400 1,600 1,8001,0008000 600400200 -2 10 6 14 8 12 4 2 0 ‘taisha’ 800 1,400 1,600 1,8006004000 1,2001,000200 -2 8 4 6 10 12 14 2 0 ‘sinú’ ‘perú’ -2 10 6 14 8 12 4 2 0 1,200 1,400 1,600 1,8001,0008000 6004002001,200 1,400 1,600 1,8001,0008000 600400200 -2 10 6 14 8 12 4 2 0 ‘coarí’ hybrid 2 and the ‘perú’ registered the maximum photosynthetic rate at high intensities of radiation and maintained it over a broad range of the par. so, these genotypes have a better adaptation to high radiation because they demonstrated higher rates of co2 assimilation with high levels of light saturation. figure 2. photosynthetic response of the e. oleifera american oil palm to increases in the photosynthetically active radiation (par) (san alberto, colombia). 319rivera m., cayón s., and lópez m.: physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids... table 4 shows the maximum photosynthesis, light saturation point (lsp), internal co2 concentration (ci) and total chlorophyll content in the leaves. the lsp, or saturating par, was significantly higher in the ‘perú’ and in hybrid 2, with high values for the photosynthetic rate; meanwhile, the ‘coarí’ and hybrid 1 demonstrated an elevated photosynthetic rate but were quickly saturated (at a lower par). the reduction of the photosynthetic rate in conditions of high solar radiation is due to the sudden blockage of the photosynthetic apparatus by the elevation of the foliar temperature, which causes an elevation in the internal co2 concentration in the mesophyll, impeding the exchange of gases in the leaves. this likely suggests that the ‘perú’ and hybrid 2 have a photosynthetic system that is more resistant to high air temperatures, thereby allowing for the assimilation of co2 for longer periods of time on sunny days and, therefore, they would have a higher biomass production due to a higher production that is achieved with a higher number of leaves exposed to moderate levels of radiation rather than few leaves exposed to intense illumination (cayón, 1998). the ci was statistically higher in the ‘perú’ and in hybrid 2, which also exhibited a higher photosynthesis; meanwhile, in the other genotypes, a lower ci coincided with lower photosynthetic rates. a decline in ci indicates that the principal cause of the reduction in the photosynthetic rate is a reduction in stomatal conductance; meanwhile, an increase in the ci suggests that a decrease in the photosynthetic activity of the mesophyll cells (a non-stomatal factor) is the principal cause of photosynthetic rate reductions (ainsworth and rogers, 2007; xu and shen, 2002). the association between a high ci and the photosynthesis of the ‘perú’ and hybrid 2 could indicate that these genotypes have a high capacity for the fixation of co2 when concentrating a high quantity of carbon dioxide in the foliar mesophyll. the total chlorophyll content in the leaves was significantly higher in hybrid 2 and in the ‘perú’ and ‘taisha’; however, only the first two genotypes also showed high photosynthetic rates, confirming that photosynthesis depends on the concentration of chlorophyll and the ontogeny of the leaves (arenas et al., 2004; cayón, 2001; gratani et al., 1998; reyes et al., 2000). these results are different to those reported by peláez et al. (2010), which showed that e. oleifera leaves with high photosynthesis had low chlorophyll contents. the stomatal variables were statistically different among the genotypes (tab. 5). in general, the oxg hybrids showed table 4. photosynthetic variables in e. oleifera and oxg hybrids (san alberto, colombia). genotype light saturation point (µmol m-2 s-1) maximum photosynthesis (µmol co2 m -2 s-1) internal co2 (µmol m-2 s-1) total chlorophyll content (mg g-1) e. oleifera ‘coarí’ 252±58 d 13.1±3.0 ab 362.5±83.4 bc 2.5±0.4 c ‘perú’ 790±103 a 13.2±1.7 ab 376.2±48.9 a 3.5±0.4 b ‘sinú’ 594±101 b 8.9±1.5 cd 355.6±60.5 bc 2.1±0.3 c ‘taisha’ 680±127 b 10.9±2.0 c 370.1±69.2 ab 3.8±0.4 b ‘coarí-perú’ 446±89 c 10.7±2.1 c 350.5±70.1 c 2.8±0.4 c ‘sinú-coarí’ 200±52 d 17.9±2.1 e 353.0±91.8 c 2.2±0.2 c oxg hybrids 1 325±62 c 14.2±2.7 a 363.1±69.0 bc 3.1±0.3 bc 2 790±111 a 13.4±1.9 ab 370.1±51.8 ab 4.3±0.1 a 3 377±83 c 9.1±2.0 d 357.4±78.6 bc 3.0±0.3 bc means with different letters indicate significant differences according to lsd test (p≤0.05) + standard deviation. table 5. stomatal area and density in e. oleifera and oxg hybrids. genotype area (µm2) density (stomata/mm) e. oleifera ‘coarí’ 1,601±275 d 184±29 d ‘perú’ 1,244±141 f 195±35 c ‘sinú’ 1,268±145 f 211±26 bc ‘taisha’ 1,279±199 f 167±14 e ‘coarí-perú’ 1,414±188 e 213±30 b ‘sinú-coarí’ 1,582±153 d 206±18 bc oxg hybrids 1 1,697±202 bc 194±24 c 2 1,734±134 a 183±28 d 3 1,717±173 ab 249±29 a means with different letters indicate significant differences according to lsd test (p≤0.05) + standard deviation. 320 agron. colomb. 31(3) 2013 bigger stomata and a higher stomatal density than the e. oleifera palms. hybrid 2 had the biggest stomata (the highest stomatal area) and hybrid 3 stood out for its stomatal density. in a similar study (peláez et al., 2010), the stomatal density of oxg hybrids was similar to that of e. oleifera. a higher density and a better distribution of stomata in the leaves guarantee higher water use efficiency, so it is expected that hybrid 2 and hybrid 3 would have a good hydraulic relationship and a very efficient mechanism of drought tolerance. figures 3 and 4 show the relationship between the photosynthetic rate and the daily stomatal opening in the genotypes. the curve for the stomatal openings in all genotypes presented two maximum points, the highest in the morning hours (between 9:00 and 11:00 hr) and the lowest in the middle of the afternoon (between 14:00 and 15:00 hr), with a partial closure at midday. between 6:00 and 7:30 hr, the majority of the stomata were closed, then the opening process was rapid until reaching the highest percentage of open stomata between 10:00 and 12:00 hr. due to the increase in the air and foliar temperatures and the decrease in the relative humidity at midday (between 12:00 and 13:30 hr), there was partial closure in the stomata, suggesting that total restriction for the exchange of gases does not exist. afterwards, the stomata began to open again until 15:30 hr; then, their closure progressed until 17:30 hr. although the e. oleifera palms and the oxg hybrids kept similar proportions of open stomata in the morning hours, the oxg hybrids maintained them for a longer period of time (2-3 h), but, at the peak of stomatal closures (17:30 hr), the e. oleifera palms maintained more open stomata than the oxg hybrids. this stomatal behavior has been reported by various authors (cayón, 1998; corley and tinker, 2003; peláez et al., 2010) and indicates that a correlation exists between the stomatal opening, the soil moisture, the relative humidity, and the air temperature. so, in the morning hours, the higher degree of stomatal opening is due to the presence of low temperatures and high relative humidity; at midday, stomatal closure is caused by the increase in the air temperature and the decrease in the soil moisture and the relative humidity, which avoids excessive transpiration and conserves maximum cellular turgency; at the end of the afternoon, fluctuations in the stomatal closure is mainly due to the rapid increase in the air and foliar temperature. on the same note, cayón (1998) indicated that the stomatal opening and closing in the oil palm during the day are more related to the daily variations in air temperature and soil moisture. hybrid 3 15:30 17:3013:3011:309:30 0 8 4 12 6 10 2 0 60 20 100 40 80 s to m at al o pe ni ng ( % ) hour hybrid 2 15:30 17:3013:3011:309:30 0 8 4 12 6 10 2 0 60 20 100 40 80 p ho to sy nt he si s (µ m ol c o 2 m -2 s -1 ) 15:30 17:3013:3011:309:30 0 8 4 12 6 10 2 hybrid 1 0 60 20 100 40 80 figure 3. relationship between the photosynthesis and stomatal openings in the oxg hybrids. photosynthesis ; stomatal opening . since the stomata have an essential function in maintaining the homeostasis of the plant, especially in the regulation of the transpiration and the intake of co2 required by photosynthesis (chaimsohn et al., 2008), the stomatal behavior displayed by hybrid 2 allowed it to have a longer photosynthetic process during the day, to keep a good transport system for the nutrients absorbed by the roots, that is, for their mobility through the transpiration current, and to reduce the water lost through excessive tran321rivera m., cayón s., and lópez m.: physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids... spiration, conditions that contribute to an increase in the productivity of this genotype. conclusions the significant correlation between the photosynthetic rates, stomatal behavior and some variables of vegetative growth of the oil palm genotypes (e. oleifera and oxg hybrids) indicates that the physiological and morphological characterization is a very important tool in the selection process of genotypes with promising traits. within this characterization, the photosynthetic rate has the advantage of being able to be used at different stages, allowing for comparisons in early stages of growth (if done on leaves of the same age), even including the nursery stage, and, thereby, the selection of advance genotypes that are photosynthetically more efficient. however, the characterization of vegetative growth in oil palms should be done when the figure 4. relationship between the photosynthesis and the stomatal openings in the e. oleifera palms. photosynthesis ; stomatal openings . ‘sinú-coarí’ 15:30 17:3013:3011:309:30 0 8 4 12 6 10 2 0 60 20 100 40 80 s to m at al o pe ni ng ( % ) ‘coarí-perú’ 15:30 17:3013:3011:309:30 0 8 4 12 6 10 2 0 60 20 100 40 80 15:30 17:3013:3011:309:30 0 8 4 12 6 10 2 ‘taisha’ 0 60 20 100 40 80 ‘sinú’ 15:30 17:3013:3011:309:30 0 8 4 12 6 10 2 0 60 20 100 40 80 hour ‘perú’ 15:30 17:3013:3011:309:30 0 8 4 12 6 10 2 0 60 20 100 40 80 p ho to sy nt he si s (µ m ol c o 2 m -2 s -1 ) 15:30 17:3013:3011:309:30 0 8 4 12 6 10 2 ‘coarí’ 0 60 20 100 40 80 322 agron. colomb. 31(3) 2013 elaeis oleifera y el híbrido interespecífico elaeis guineensis x elaeis oleifera. agron. colomb. 16(1-3), 24-29. corley, r. and p. tinker. 2003. the oil palm. 4th ed. blackwell science, oxford, uk. coto, e., c. chinchilla, j. bulgarlli, and t. palma. 2002. crecimiento vegetativo en previvero de cinco cruces comerciales de palma aceitera (elaeis guinensis jacq). asd oil palm papers 23, 14-19. flórez, v. and r. cruz. 2004. guías de laboratorio de fisiología vegetal. universidad nacional de colombia, bogota. gratani, i., p. pesoli, and m. crescente. 1998. relationship between photosynthetic activity and chlorophyll in an isolated quercus ilex l. tree during the year. photosynthetica 35(3), 445-54. hormaza, p., e. fuquen, and h. romero. 2012. phenology of the oil palm interspecific hybrid elaeis oleifera × elaeis guineensis. sci. agric. 69(4), 275-280. le guen, v., p. amblard, a. omore, a. koutonou, and j. meunier. 1993. programa del irho con híbridos interespecíficos elaeis oleifera x elaeis guineensis. palmas 14(4), 63-70. pedraza, e. and g. cayón. 2010. caracterización morfofisiológica de jatropha curcas l. variedad brasil cultivada en dos zonas de colombia. acta agron. 59(1), 30-36. peláez, e., d. ramírez, and g. cayón. 2010. fisiología comparada de palmas africana (elaeis guineensis jacq.), americana (elaeis oleifera h.b.k. cortés) e híbridos (elaeis oleifera x elaeis guineensis) en hacienda la cabaña. palmas 31(2), 29-38. rey, l., i. ayala, w. delgado, and p. rocha. 2003. colecta de material genético de la palma americana nolí (elaeis oleifera (h.b.k.) cortez) en el trapecio amazónico. ceniavances 101(1), 1-4. rey, l., p. gómez, i. ayala, w. delgado, and p. rocha. 2004. colecciones genéticas de palma de aceite elaeis guineensis (jacq.) y elaeis oleifera (h.b.k.) de cenipalma: características de importancia para el sector palmicultor. palmas 25(4), 39-48. reyes, m., a. villegas, m. colinas, and g. calderón. 2000. peso específico, contenido de proteína y de clorofila en hojas de naranjo y tangerino. agrociencia 34(1), 49-55. rivera, y., l. moreno, c. bayona, and h. romero. 2012. physiological response of oil palm interspecific hybrids (elaeis oleifera h.b.k. cortes versus elaeis guineensis jacq.) to water deficit. braz. j. plant physiol. 24(4), 273-280. rocha, p., f. prada, l. rey, and i. ayala. 2006. caracterización bioquímica parcial de la colección de elaeis oleifera de cenipalma proveniente de la amazonía colombiana. palmas 27(3), 35-44. rodríguez, p. and g. cayón. 2008. efecto de mycosphaerella fijiensis sobre la fisiología de la hoja de banano. agron. colomb. 26(2), 256-265. sterling, f. 1993. modelo de selección y mejoramiento de pipa/asd: objetivos y necesidades del palmicultor del futuro. palmas 14(4), 26-39. torres, m., l. rey, f. gelves, and l. santacruz. 2004. evaluación del comportamiento de los híbridos interespecíficos elaeis oleifera x elaeis guineensis en la plantación guaicaramo s.a. palmas 25(4), 351-57. torres, g, g. sarria, f. varon, m. coffey, m. elliot, and g. martinez. 2010. first report of bud rot caused by phytophthora palmivora on african oil palm in colombia. plant dis. 94(9), 1,163.1 palms are adults (≥ 7 years-old), in order to not only optimize the resources (human, financial or temporary) and to facilitate the measurements, but also to avoid the direct effect of age and to determine differences due to genotypes with a degree of certainty (treatments). the ‘perú’ presented relevant characteristics for use in breeding programs as female parent of oxg hybrids, such as high co2 internal concentrations, total chlorophyll contents, light saturation points, and photosynthetic rates, even with low levels of photosynthetically active radiation. furthermore, hybrid 2 (sinú-coarí × la mé), due to its outstanding morphophysiological characteristics such as a high production of leaves, a suitable regulation of transpiration, a high capacity for the fixation of co2 and, thereby, a high amount of photoassimilates in these leaves per unit of weight, is considered a genotype with a good agronomic performance in terms of biomass production, yield of bunches and mechanism of drought tolerance. acknowledgements the authors wish to thank the managerial and operational personal of indupalma for permitting the development of this research and rafael cruz (universidad nacional de colombia, bogotá) for technical assistance in the laboratory procedures and the management of the equipment. literature cited ainsworth, e. and a. rogers. 2007. the response of photosynthesis and stomatal conductance to rising [co2]: mechanisms and environmental interactions. plant cell environ. 30(3), 258-270. arenas, j., g. cayón, and o. agudelo. 2004. respuestas fisiológicas y acumulación de materia seca de genotipos de soya en el valle del cauca. fitotec. colomb. 4(2), 20-26. awal, m., i. wan, j. endan, and m. haniff. 2004. regression model for computing leaf area and assessment of total leaf area variation with frond ages in oil palm. asian j. plant sci. 3(5), 642-646. ayala, i. and p. gómez. 2000. identificación de variables morfológicas y fisiológica asociadas con el rendimiento en materiales de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.). palmas 21(4), 10-21. cayón, g. 1998. ecofisiología de la palma de aceite (elaeis guineensis jacq.). pp. 38-54. in: memorias, primer curso internacional de palma de aceite. cenipalma, bogota. cayón, g. 2001. evolución de la fotosíntesis, transpiración y clorofila durante el desarrollo de la hoja de plátano (musa aab simmonds). infomusa 10(1), 12-15. chaimsohn, f., m. montiel, e. villalobos, and j. mora. 2008. anatomía micrográfica del folíolo de la palma neotropical bactris gasipaes (arecaceae). biol. trop. 56(2), 952-959. contreras, a., o. martínez, g. cayón, and r. corchuelo. 1999. estimación del área y del peso seco foliar en elaeis guineensis, 323rivera m., cayón s., and lópez m.: physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids... vallejo, g. 1976. estudio de poblaciones espontáneas de la palma nolí elaeis oleifera en colombia. m.sc. thesis. programa de estudios para graduados (peg), universidad nacional de colombia, bogota. xu, d. and y. shen. 2002. photosynthetic efficiency and crop yield. pp. 821-834. in: pessarakli, m. (ed.). handbook of plant and crop physiology. marcel dekker, new york, ny. zambrano, j. 2004. híbridos interespecíficos elaeis oleifera x elaeis guineensis: una alternativa de renovación para la zona oriental de colombia. palmas 25(4), 339-349. received for publication: 27 march, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49856 1 agricultural research group (grupo de investigaciones agricolas in spanish), faculty of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia (uptc). tunja (colombia). jgalvarezh@gmail.com 2 program of biology, faculty of basic sciences, universidad el bosque. bogota (colombia). agronomía colombiana 33(2), 228-237, 2015 ethylene and changes during ripening in ‘horvin’ plum (prunus salicina lindl.) fruits el etileno y los cambios durante la maduración en frutos de ciruela (prunus salicina lindl.) ‘horvin’ lady ximena rozo-romero1, javier giovanni álvarez-herrera1, and helber enrique balaguera-lópez1, 2 abstract resumen the plum is a fruit prized for its nutraceutical properties because of its high content of fiber and sorbitol, which aid in digestion; furthermore, it is characterized as containing antioxidant pigments and an antiseptic action with anthocyanins. these fruits are classified as climacteric and continue the process of respiration and ripening after harvesting; because of this, it is necessary to harvest early so they can withstand transport, which often causes the fruits to not reach the consumption maturity required by consumers. the effect of ethylene on the ripening of plum fruits was evaluated, for which a completely randomized design with 10 treatments was used, which resulted from the combination of two factors plus a control without applications. the first factor was the ethylene dose (100; 1,000 and 2,000 mg l-1) and the second factor was the length of exposure to the ethylene (5, 10 and 15 minutes). the fruits were stored at room temperature for 9 days. in the fruits treated with ethylene, a significant increase in the respiration index and total soluble solids was observed. additionally, greater total titratable acids and firmness values were obtained with the control treatment than with the ethylene; similarly, the ethylene application increased the fresh mass loss in the plum fruits. overall, differences between the fruits treated with ethylene and the control were observed, but not between the doses, indicating that the lowest ethylene dose (100 mg l-1) can obtain the desired uniformity in plum fruits. la ciruela es un fruto muy apreciado por sus propiedades nutracéuticas, ya que por su alto contenido de fibra y sorbitol ayuda a la digestión, además se caracteriza por contener pigmentos de acción antioxidante y antiséptica como las antocianinas. estos frutos se clasifican como climatéricos, y continúan su proceso de respiración y maduración después de ser cosechados, debido a esto es necesario cosecharlos en etapas tempranas, para que puedan soportar el transporte, lo cual ocasiona que muchas veces los frutos no alcancen la madurez de consumo requerida por el consumidor. se evaluó el efecto del etileno sobre la maduración de frutos de ciruela, para lo cual se utilizó un diseño completamente aleatorizado con 10 tratamientos, los cuales resultaron de la combinación de dos factores más un testigo (sin aplicación). el primer factor fue la dosis de etileno (100, 1.000 y 2.000 mg l-1) y el segundo factor el tiempo de exposición al etileno (5, 10 y 15 minutos). los frutos fueron almacenados a temperatura ambiente durante 9 días. en los frutos tratados con etileno se observó un aumento significativo en el índice de respiración y los sólidos solubles totales. adicionalmente, en las variables de acidez total titulable y firmeza se obtuvieron valores mayores en el tratamiento testigo que en los tratamientos con etileno, del mismo modo la aplicación de etileno aumentó la pérdida de masa fresca en los frutos de ciruela. en general se observaron diferencias entre los frutos tratados con etileno y el testigo, pero no entre las dosis, lo que indica que con la menor dosis de etileno (100 mg l-1) se puede obtener la uniformidad deseada en los frutos de etileno. key words: postharvest, storage, peel color, fruits. palabras clave: poscosecha, almacenamiento, color de la epidermis, frutas. round, oblong or elliptical (baugher, 2003). their principal component is water and they are enriched with phosphorus, calcium and potassium (calvo-villegas, 2009). they also contain compounds that are of nutritional interest, including sorbitol, which promotes a laxative characteristic and a high fiber content (calvo-villegas, 2009). the same author also mentioned that they have antiseptic, antioxidant introduction the horvin plum fruit variety comes from a deciduous fruit tree widely cultivated in colombia (campos, 2013; álvarez-herrera et al., 2015); the fruit is a drupe that usually presents wax on the epidermis (baugher, 2003). plum fruits can measure between 2 and 8 cm and the shape can be http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49856 229rozo-romero, álvarez-herrera, and balaguera-lópez: ethylene and changes during ripening in ‘horvin’ plum (prunus salicina lindl.) fruits pigments, such as anthocyanins. however, their consumption is low, which is attributed to under ripe when marketed (crisosto et al., 2004) because consumers value the fruits of plum in color, f lavor and aroma (louw and theron, 2012) and even though they are many nutritional benefits they provide plums, postharvest handling is not appropriate because the fruits are often harvested early in order to facilitate transport and distribution (abdi et al., 2002). at present, deciduous fruit crops present several challenges, some related to the handling of fruit in the preand postharvest periods, due to the high demand for quality in specialized markets (fachinello et al., 2011) that obliges producers and marketers to implement appropriate technologies that help conserve the physical and chemical characteristics of fresh produce for a longer period of time. among the alternatives for fruit storage, the use of 1-mcp has presented major effects in terms of the preservation of the postharvest shelf-life of fruits. velardo et al. (2012) reported that 1-mcp treatments did not affect weight loss, but retained f lesh firmness; 1-mcp helped to maintain the characteristic fruit color regardless of the temperature for more than 30 d of shelf-life during storage. dong et al. (2001) reported in fruits of ‘red rosa’ plum was treated 1-mcp low ethylene production and softened more slowly than untreated fruits. they also showed lower exopolygalacturonase (exo-pg) and endo-glucanase (egase) activities and the respiration rates, pectin esterase (pe) and endo-pg were similar in 1-mcp-treated fruits and control. ozturk (2015) reported the effects of pre-harvest methyl jasmonate (mj) treatments on the ethylene production, respiration rate, bioactive compounds and physicochemical parameters of plum fruits (prunus salicina lindl. cv. fortune and friar); in both plum cultivars, 1,120 mg l-1 mj increased the hue angle of the fruits. the fruit mass and geometric mean diameter were lower in the mj treatments, while the f lesh firmness was higher, except on the initial harvest date. the soluble solids concentration increased and the titratable acidity decreased with the mj treatments. the mj-treated fruits exhibited higher levels of ethylene production and respiration rates. mj was more effective in increasing the water-soluble antioxidant activity, watersoluble phenolics and individual phenolics. the chlorogenic acid, caffeic acid, rutin, ferulic acid, naringenin and kaempferol contents increased significantly with 2,240 mg l-1 mj. in plum crops, fruit harvesting is done manually based on the fruit coloration, according to the proportion of color in the epidermis (green-red), which generates different organoleptic characteristics when marketing and harvest maturity plays a very important role in determining the quality and shelf-life of the product and consumer acceptance (singh and khan, 2010). in climacteric fruits such as the plum, ethylene is one of the promoters and coordinates the principal changes during the growth period; this action promotes fruit softening and accelerates the metabolic processes (palou et al., 2003). the action of this hormone is produced by the binding of the molecule and the receptors located in the endoplasmic reticulum membrane  (serek  et al., 2006). this process activates a receptor that sends transduction signals that generate a physiological and generic response (pereira et al., 2008). the ethylene presence before harvest improves the stimulation of maturation, offering consumers better tasting plums that are fully ripened (kader, 2008), because the marketing of plum fruits are valued for their color, f lavor and aroma (louw and theron, 2012). the side effects of ethylene doses on plums is unknown; as a perishable fruit, it can diminish its shelf-life, but, if the treatment is done after a prolonged refrigeration period or with crops recently harvested at different maturity levels, they are not ready to be commercialized. it could be a management option with greater opportunity for distributing products in the international market.  moreover, this study aimed to assess the effect of ethylene on harvested horvin variety plums and to establish the acceleration of fruit ripening through ethylene doses, as well as maintain the physical and organoleptic characteristics of plum fruits. materials and methods this study was performed at the vegetal physiology laboratory of the universidad pedagogica y tecnologica de colombia, in tunja (colombia). the plum fruit samples were taken from a commercial crop located at 2,600 m a.s.l., 05° 41’ 36”n and 73° 14’ 51’’w in the tuta municipality of the department of boyaca. furthermore, this location has an average precipitation of 935 mm and temperature between 12 and 14°c. the plum (prunus salicina lindl.) variety horvin was used, which was collected in four different maturity stages (2, 3, 4 and 5) according to the classification reported by sánchez and saavedra (2013). the fruits were selected with homogenous sizes, a lack of damage and clean conditions. a commercial ethylene was used, known as ethrel®. the fruits were disinfected with a 1% sodium hypochlorite solution, leaving them to air dry for 30 min, followed by 230 agron. colomb. 33(2) 2015 immersion in an ethylene solution, depending on the dose and time of the treatment. the storage of the plum fruits was done at room temperature (18°c). a completely random design was used, in which three different ethylene doses were used (100; 1,000 and 2,000 mg l-1), according to the doses used by arévalo-galarza et al. (2007) and balaguera-lópez et al. (2013), along with a control without any applications, for three different exposure times (5, 10 and 15 min), for a total of 10 treatments with four replications, corresponding to 40 experimental units (eu). each eu was composed of approximately 400 g of fruit.  the measurements were taken every 3 days after the harvest (dah) using the methodology described by deaquiz et al. (2014); the color was evaluated with a minolta cr 300 digital colorimeter (minolta, osaka, japan). the cielab “l”, “a” and “b” system parameters were determined with three readings for each fruit in the equatorial diameter. l indicates the brightness, where 0 is black and 100 white; values of “a” <0 indicate a tendency towards green and >0 towards red; “b” has the same range, but values <0 indicate a tendency towards blue and >0 towards yellow. for this variable, two fruits were labeled per experimental unit, with which the measurements were taken over time, always with the same fruits and the same area. the mass loss was measured with an acculab vic 612 electronic scale with 0.01 g precision (sartorius group, goettingen, germany), the respiratory intensity (ri) was measured with a labquest 2 (vernier software & technology, beaverton, or), the firmness was measured in the equatorial part of the fruit with a pce-ptr200 digital penetrometer digital (pce-iberica, tobarra, spain), and the total titratable acidity (tta) was determined using the formula: % acidity = (a * b * c) * 100/d, where: a = volume of spent naoh; b = normality of naoh (0.097); c = equivalent weight in g of the fruit’s predominant acid (0.067 g meq citric malic acid); and d = weight in grams of the sample (5 g) and total soluble solids (tss) using a refractometer hanna hi 96803 (hanna instruments, eibar, spain). this phase process lasted 9 d, in which the plum fruits lost their organoleptic quality. with the obtained data, a normality test and a homogeneity of variance test (bartlett) were carried out (shapiro-wilk). an analysis of variance (anova) was done to determine the statistical differences and establish better treatments through the comparisons of duncan (p≤0.05). this analysis and the statistics were done with the statistic program sas v. 9.2e (sas institute inc., cary, nc). results and discussion respiratory intensity (ri) the variance analysis showed significance differences between the control and the ethylene treatments (fig. 1). furthermore, at the beginning of the experiment, there were no significant differences due to the fact that all of the fruits were at the same ripening stage (stage 3: 50% v-50% r) with a starting ri average of 21.41 mg co2 kg-1 h-1. after the third day, there was an ri increase that continued on day 6 and day 9 of storage although some of the treatments had a decrease in their ri average. figure 1. effect of different concentrations of ethylene (0, 100; 1,000 and 2,000 mg l-1) and immersion times on the respiratory intensity of the plum fruits during the postharvest period. * significant at (p≤0.05); ** significant at (p≤0.01); ns, no significant according to the anova. on the other hand, the control treatment showed an ri increase of 19.10 mg co2 kg-1 h-1 after the third day of its storage, in contrast to the other treatments that showed a considerable increase in their respiratory rate, obtaining an average of 35.9 mg co2 kg-1 h-1. it was also observed that the same tendency occurred after the sixth day of storage of the control treatment, in which the ri was lower (29.08 mg co2 kg-1 h-1) in comparison with the other treatments (39.18 mg co2 kg-1 h-1). after the ninth day of storage, both the control treatment and the 100 mg l-1 treatment had an ri that decreased with 5 and 10 min of immersion due the natural behavior of the climacteric fruits. once fruits reach the highest climacteric, when the highest respiratory rate also occurs, the aging process and death of fruits starts and the ri decreases (rodríguez and restrepo, 2011). 30 6 9 r es pi ra to ry in te ns ity ( m g c o 2 kg -1 ) 0 45 40 35 30 25 20 15 10 5 50 time (dah) 2,000 mg l-1 10 min 2,000 mg l-1 15 min 1,000 mg l-1 15 min 2,000 mg l-1 5 min 1,000 mg l-1 5 min 1,000 mg l-1 10 min 100 mg l-1 10 min 100 mg l-1 15 min 0 mg l-1 100 mg l-1 5 min ** ** ns * 231rozo-romero, álvarez-herrera, and balaguera-lópez: ethylene and changes during ripening in ‘horvin’ plum (prunus salicina lindl.) fruits significant differences between the ethylene doses were observed on the third day of the fruit storage experiment, but not so much at the beginning nor on the sixth day or ninth day of the fruit storage. moreover, the anova showed that there was not a variant between the immersion time in which similar values were obtained, contrary to the control test that presented variants (fig. 2). based on the observations, it was clear that the physicochemical changes that took place during the ripening process of the plum fruits were initiated and coordinated by ethylene. in general, most of the fruits were very receptive to the endogenous ethylene and exogenous ethylene in which plum fruit was not different based on the results acquired in this study. it is known that the plum fruit is a climacteric fruit that starts its ripening process with the autocatalysis of ethylene production and an increase in the respiratory rate (park et al., 2006). in the beginning of the ripening phase, this translates into physical changes, such as a loss of firmness, loss of green color, decrease in acidity, development of a scent and irreversible aging (palou et al., 2003). in addition, according to the above, park et al. (2006) confirmed that the production of ethylene throughout the catalysis effect of the endogenous ethylene process is a well-known climacteric fruit trait found in kiwi and plum fruits. in this study, the respiratory behavior of the plum fruits treated with ethylene started with a prolonged increase during the first 6 d of storage, where it reached the climacteric peak; then, an ri decrease initiation was observed, which is consistent with the assertion of fonseca et al. (2002) that the rate of respiration in climacteric fruits is high in the early stages of fruit development, reaching peaks, but decreases as the fruit ripens, approaching senescence. larsen and vangdal (2013) evaluated the ri and ethylene production in nine plum cultivars that showed relatively high rates of respiration and were strongly inf luenced, more so by the storage temperature than by the production of endogenous ethylene, confirming the assertion of zuzunaga et al. (2001) that most plum cultivars exhibit typical climacteric changes of the ri; however, some cultivars show a different pattern called suppressed climacteric, which is not the case for the horvin variety, which presents the typical climacteric peak of the species, rather prematurely due applications of exogenous ethylene. fresh mass loss t here were no sig nif ica nt d if ferences bet ween t he treatments; however, a normal pattern occurred when the fruits were stored. as time passed, the percentage of loss increased 5.12% the first 3 d and 12.42% after 9 d of storage. on the other hand, in the plum fruits that were treated with 2,000 mg l-1 , the lost mass decreased 5.87% within the first 3 d and 14.34% after 9 d of storage (fig. 3). the increase in the mass loss of the fruits and vegetables during storage is a pattern that originates in the natural process of transpiration and respiration, in which water loss occurs (znidarcic et al., 2010), during the postharvest period, more so in climacteric fruits such as plum fruits. in addition, the use of exogenous ethylene can reduce the quality of fruits (wills and warton, 2004) due to the fact that it causes degradation of the cellular walls, speeding up the transpiration and respiration processes and leading to greater water loss (kader,  2002).  this greatly affected 30 6 9 r es pi ra to ry in te ns ity ( m g c o 2 kg -1 ) 0 40 35 30 25 20 15 10 5 45 time (dah) 10 min 15 min 0 min 5 min b 30 6 9 r es pi ra to ry in te ns ity ( m g c o 2 kg -1 ) 0 40 35 30 25 20 15 10 5 45 time (dah) 1,000 mg l-1 2,000 mg l-1 0 mg l-1 100 mg l-1 a a c b a ab b a a b b a b a b a b a b figure 2. respiratory intensity of ‘horvin’ plum fruits during the postharvest period with application ethylene. a, ethylene doses; b, immersion times. means with different letters in treatment indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05) (n=4). 232 agron. colomb. 33(2) 2015 the quality of the plum fruits tested due to the use of the ethylene (2,000 mg l-1), which caused greater mass loss over time. firmness this variable showed differences between the control and the ethylene treatment due to the fact that the fruits treated with ethylene had greater firmness loss over time, with 87.2% at 9 d of storage for 2,000 mg l-1, very similar to the data from the treatments with doses of 100 and 1,000 mg l-1 (87.34 and 88.01%, respectively). for the control treatment, the loss of firmness was less dramatic, with a reduction in the firmness of 64.40% (fig. 4). this behavior during the plum fruit ripening process has also been observed in several kinds of fruits and vegetables when treated with ethylene, its firmness was reduced this becoming in fruits acceptable to the market. however, when treated with ethylene for long periods of time, the ripening process could become more rapid and the aging could occur faster, leading to fruit pulp that is too soft and an unacceptable product for consumers. the degradation of the polymer carbohydrates, more precisely cellulose and pectin, weakened the cell walls and the cohesive forces that keep the walls together, producing firmness loss (reid, 2002). on this subject, sánchez and saavedra (2013) agreed that horvin fruits lose firmness at every stage of their 10 min 15 min 0 min 5 min b 30 6 9 m as s lo ss ( % ) time (dah) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 30 6 9 m as s lo ss ( % ) time (dah) 1,000 mg l-1 2,000 mg l-1 0 mg l-1 100 mg l-1 a 0 2 4 6 8 10 12 14 16 a a a a a a a a figure 3. mass loss of ‘horvin’ plum fruits during the postharvest period with application ethylene. a, ethylene doses; b, immersion times. means with different letters in treatment indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05) (n=4). 10 min 15 min 0 min 5 min b 30 6 9 fi rm ne ss ( n ) time (dah) 0 10 20 30 40 50 60 70 30 6 9 fi rm ne ss ( n ) time (dah) 1,000 mg l-1 2,000 mg l-1 0 mg l-1 100 mg l-1 a 0 10 20 30 40 50 60 70 a b a b a b a b c a b a b a b a b bc c figure 4. firmness of ‘horvin’ plum fruits during the postharvest period with application ethylene. a, ethylene doses; b, immersion times. means with different letters in treatment indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05) (n=4). 233rozo-romero, álvarez-herrera, and balaguera-lópez: ethylene and changes during ripening in ‘horvin’ plum (prunus salicina lindl.) fruits ripening process when the storage time is increased. the following values were taken for 100% red plum fruits: 27.21 n at the beginning of harvest and 3.61 n 15 d after they were harvested. in contrast, the 100% green plum fruits showed greater firmness, with a beginning value of 50 and a finishing value of 19 n at day 29 after the harvest. when comparing the above mentioned values with the obtained values in this study; it was perceived that, since the plum fruits were treated with ethylene, all of the values were lower in all of the treatments, except in the control treatment. in addition, park et al. (2006) observed that kiwi fruits treated with ethylene lost their firmness quickly during their ripening process. these values correlated with the results obtained by palou et al. (2003) in peach fruits treated with ethylene doses of 1, 10 and 100 µl l-1, which showed a softening in their texture in contrast to the fruits that were not treated. the occurrence of these changes is important because firmness is a key parameter in fruit quality that is directly related to maturity and is often a good indicator of the potential shelf-life in fruits such as plums (parracoronado et al., 2007; valero et al., 2007). in the specific case of plums, there have been no studies on ethylene applications to promote maturation, but with respect to the firmness, usenik et al. (2014) stated that, for good consumer acceptance, the firmness of the plum fruit must be close to 15 n, but also that these values depend not only on the cultivar but also to the environmental conditions because fruits harvested at periods of high rainfall showed values inferior to those obtained at periods of low rainfall. color when comparing the averages obtained in the different treatments, it was observed that there was only differences between the control treatment (without ethylene applications) and the treatments with ethylene applications, regardless of the dose used; therefore, it was inferred that either the lowest dose (100 mg l-1) or the highest dose (2000 mg l-1) can obtain the same results for the change in peel color (tab. 1). the data obtained for the color index (ci = 1000 x a/l x b) indicated that the application of ethylene accelerated the color change in the plum fruits, comparing the average of the control (33.79 and 69.42) at 3 and 6 d, respectively, with the averages obtained in the treatment with an ethylene dose of 100 mg l-1 on the same measurement day (84.03 and 111.81). in the plum fruits, the anthocyanin content increased during development and maturation, reaching a maximum at full maturity (hagen et al., 2006). in this period, synthesis is stimulated by light through two mechanisms: one due to an increase in the photosynthetic activity and the second by the activation of phytochrome, which is an intermediate in various processes (bastías and corelli-grappadelli, 2012). in the last measurement, no difference was observed between the treatments; therefore, it was inferred that, regardless of the application of ethylene, the color index will be the same as that obtained in the fruits without table 1. effect of ethylene dose and immersion time on the physical variables measured in ‘horvin’ plum fruits. variable dah ethylene dose (mg l-1) immersion time (min) 0 100 1,000 2,000 0 5 10 15 l 0 52.74 a 42.69 b 34.10 c 38.48 bc 52.74 a 38.01 b 39.55 b 37.7 b 3 37.50 a 21.21 b 20.21 b 22.91 b 37.5 a 20.91 b 22.35 b 21.07 b 6 23.53 a 19.32 b 20.28 b 21.65 ab 23.53 a 19.41 b 21.81 ab 20.03 b 9 19.49 a 20.46 a 20.29 a 21.55 a 19.49 ab 20.50 ab 22.48 a 19.31 b a 0 10.25 b 17.78 ab 22.65 a 22.61 a 10.25 b 23.27 a 18.14 a 21.63 a 3 21.43 a 22.99 a 17.7 a 22.16 a 21.43 a 21.76 a 20.63 a 20.46 a 6 24.09 a 12.74 b 9.48 b 11.32 b 24.09 a 11.72 b 10.87 b 10.94 b 9 18.14 a 7.14 b 7.17 b 7.28 b 18.14 a 7.60 b 7.04 b 6.95 b b 0 38.85 a 21.25 b 18.28 b 17.9 b 38.85 a 19.58 b 19.73 b 18.12 b 3 20.00 a 13.47 b 10.31 b 10.96 b 20.00 a 12.57 b 11.52 b 10.65 b 6 14.88 a 6.29 b 4.36 c 4.77b c 14.88 a 5.57 b 5.05 b 4.79 b 9 9.64 a 3.53 b 2.84 b 2.99 b 9.64 a 3.61 b 2.68 b 3.08 b ci 0 6.92 b 26.56 a 42.099 a 39.67 a 6.925 b 37.88 a 32.28 a 38.16 a 3 33.79 b 84.03 a 92.54 a 90.69 a 33.79 b 88.84 a 82.79 a 95.63 a 6 69.42 b 111.81 a 109.18 a 115.48 a 69.42 b 118.28 a 100.22 a 117.98 a 9 96.83 a 105.92 a 110 a 115.32 a 96.83 a 109.04 a 102 a 129.84 a dah: days after harvest; l: brightness; a: chromaticity from green to red; b: chromaticity from blue to yellow; ci: color index. n: no data on loss of organoleptic quality. means with different letters in each row indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05) (n=6). 234 agron. colomb. 33(2) 2015 applications. therefore, ethylene applications induce a color change more rapidly, coinciding with deaquiz et al. (2014) who studied pitahaya fruits where the application of ethylene accelerated the color change. total soluble solids (tss) the anova test only showed significant differences between the treatments with the 2,000 mg l-1 ethylene application and a 10 min immersion, which had a difference in the measurements taken at 6 d; in which, it showed a lower average than the other treatments. on the third day of the storage, a difference was observed between the control treatment with a value of 15.37 °brix and the 2,000 mg l-1 treatment with a value of 14.3; the other two treatments (100 and 1,000 mg l-1) do not show differences between them or with the other ones. in this same tendency, it was observed that the measurements taken on day 6 of storage presented a clear difference between the control treatment and the 2,000 mg l-1 treatment; however, the 100 mg l-1 treatment did not have any differences with the control. on day 9 of storage, there was not any difference between the average values of each treatment (fig. 5). a similar behavior was observed in degreening citrus fruits by being exposed to ethylene where it does not affect the quality parameters, when it’s compared against the de degreening citrus fruits without ethylene (sdiri et al., 2012).  other studies agree that fruits treated with ethylene present similar biochemical and physical changes as non-treated fruits (plaza et al., 2004; martínez-jávega et al., 2008; tietel et al., 2010). a considerable increase was noticed in the quantity of tss obtained on day 3 of storage in all of the treatments. on day 6, there was a small decrease in this value and at the end of the experiment, all of the treatment values had a similar tendency. this increase was attributed to starch hydrolysis and other carbohydrates during the produce ripening stage (goñi et al., 1997). the increase in this value during the ripening stage coincided with the results obtained by park et al. (2006), who found that the tss was significantly higher in kiwi treated with ethylene, while the tss gradually decreased independent of the applied treatments.  this behavior is important considering that the calculation of the tss content is a key variable for fruit quality (di miceli et al., 2010; infante et al., 2011), which, together with the acidity and the maturity index (tss/tta), has been established as one the most determining maturity indices for plums (prasanna et al., 2007; casquero and guerra, 2009). it was also observed that, the in the 2,000 mg l-1 ethylene treatment, the tss levels were lower than in the other treatments, which was attributable to an excess application; as stated by atta-aly et al. (2000), a large amount of exogenous ethylene may inhibit a proper maturation system. in general, excluding the data obtained in the treatment with the highest ethylene dose (2,000 mg l-1), there was no significant difference between the treatments with ethylene and the control, which coincided with the results of palou et al. (2003), where the internal quality of fruits exposed to ethylene as climacteric (grapes) and non-climacteric (stone fruits) were unaffected by treatment with exogenous ethylene. furthermore, singh and singh (2012) observed that there were no differences in the tss of japanese plums treated with 1-mcp in cool and controlled atmospheres, 10 min 15 min 0 min 5 min b 30 6 9 ts s ( °b ri x) time (dah) 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 30 6 9 ts s ( °b ri x) time (dah) 1,000 mg l-1 2,000 mg l-1 0 mg l-1 100 mg l-1 a 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 a a a a ab b a a a a ab ab b b figure 5. total soluble solids (tss) of ‘horvin’ plum fruits during the postharvest period with application ethylene. a, ethylene doses; b, immersion times. means with different letters in treatment indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05) (n=4). 235rozo-romero, álvarez-herrera, and balaguera-lópez: ethylene and changes during ripening in ‘horvin’ plum (prunus salicina lindl.) fruits as compared to the control. this contrasts with the report of park et al. (2006) who showed that the contents of fructose, glucose and sucrose in ethylene-treated kiwi fruits increased, as compared to the untreated samples, deducing that the ethylene treatment improved the free sugar by increasing the metabolism of the kiwis. total titratable acidity (tta) this variable showed the same behavior as the respiration, where, at the beginning of the experiment, there was no significant change between the treatments; however, from day 3 of storage, the fruit response was different according to the applied treatment.  the comparison between the results showed that, at day 3, there were significant differences in the control treatment, with a tta of 1.18 %, while the 2,000 mg l-1 ethylene treatment obtained 0.85%. in the other two treatments (100 mg l-1 and 1,000 mg l-1), there was no difference between them or with the other two treatments (fig. 6).  therefore, it was demonstrated that the highest ethylene dose helped to greatly reduce the tta, a factor that is very important because plums contain high levels of acids, mainly malic acid, which decrease during ripening as they are used as respiratory substrates, and with increasing ir by ethylene action, be increase spend of acid that are used in the respiration process (rodríguez et al., 2005), which benefits the fruits due to the fact that consumers prefer fruits with a great appearance and low levels of acids. these results agree sdiri et al. (2012) who evaluated the result of combined of degreening treatments with ethylene for the quality of ‘clementines’ tangerines and ‘navelina’ oranges, both of which showed an increase in the tss and a reduction in the tta during the entire shelf-life, in comparison to the initial harvest results. with respect to the immersion time factor, there was no statistical difference for the tta. conclusions the application of ethylene accelerated the plum fruit ripening, especially during the first days of storage (day 3 to 6). moreover, the application of ethylene increased the amount of tss, improved fruit color, and decreased the tta and firmness. obtaining good quality plum fruits can be achieved with the application of a dose of 100 mg l-1 ethylene. as for the immersion time, there was no difference in any of the variables, so a minimum of 5 min is recommended for treatments to be effective. literature cited abdi, n., p. holford, and b. mcglasson. 2002. application of twodimensional gel electrophoresis to detect proteins associated with harvest maturity in stonefruit. postharvest biol. technol. 26, 1-13. doi: 10.1016/s0925-5214(01)00197-1 álvarez-herrera, j.g., x. rozo-romero, and a.j. reyes. 2015. comportamiento poscosecha de frutos de ciruela (prunus salicina lindl.) en cuatro estados de madurez tratados con etileno. rev. colomb. cienc. hortic. 9(1), 46-59. arévalo-galarza, l., b. bautista-reyes, c. saucedo-veloz, and t. martínez-damían. 2007. almacenamiento refrigerado y aplicaciones de 1-metilciclopropeno (1-mcp) en frutos de chicozapote (manilkara sapota (l.) p. royen). agrociencia 41, 469-477. atta-aly, m.a., j.k. brecht, and d.j. huber. 2000. ripening of tomato locule gel tissue in response to ethylene. postharvest biol. technol. 19, 239-244. doi: 10.1016/s0925-5214(00)00099-5 figure 6. total titratable acidity (tta) of ‘horvin’ plum fruits during the postharvest period with application ethylene. a, ethylene doses; b, immersion times. means with different letters in treatment indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.05) (n=4). 10 min 15 min 0 min 5 min b 30 6 9 tt a ( % ) time (dah) 1,000 mg l-1 2,000 mg l-1 0 mg l-1 100 mg l-1 a 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 30 6 9 tt a ( % ) time (dah) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 ab b a a b a b a b http://dx.doi.org/10.1016/s0925-5214(01)00197-1 http://dx.doi.org/10.1016/s0925-5214(00)00099-5 236 agron. colomb. 33(2) 2015 balaguera-lópez, h., l. ramírez, m. espinal, and a. herrera. 2013. efecto del etileno y el 1-metilciclopropeno en la emisión de compuestos volátiles durante la poscosecha de frutos de uchuva. pp. 1736-1741. in: zacarías, l., a.r. ballester, j.f. marcos, and m.b. pérez-gago (eds.). avances en la postcosecha de frutas y hortalizas. fundación universidad-empresa adeit, valencia, spain. bastías, r.m. and l. corelli-grappadelli. 2012. light quality management in fruit orchards: physiological and technological aspects. chilean j. agric. res. 72, 574-581. doi: 10.4067/ s0718-58392012000400018 baugher, t.a. 2003. anatomy and taxonomy. pp. 3-10. in: baugher, t.a. and s. singha (eds.). concise encyclopedia of temperate tree fruit. food products press, new york, ny. calvo-villegas, i. 2009. el cultivo del ciruelo (prunus domestica l.). instituto nacional de innovación y transferencia en tecnología agropecuaria. proyecto microcuenca plantón. tech. bull. no. 9. san jose. campos, t.j. 2013. especies y variedades de hoja caduca en colombia. pp. 47-66. in: miranda, d., g. fischer, and c. carranza (eds.). los frutales caducifolios en colombia: situación actual, caracterización de sistemas de producción y plan de desarrollo. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. casquero, p.a. and m. guerra. 2009. harvest parameters to optimize storage life of european plum ‘qullins gage’. int. j. food sci. tech. 44, 2049-2054. doi: 10.1111/j.1365-2621.2009.02029.x crisosto, c.h., d. garner, g.m. crisosto, and e. bowerman. 2004. increasing ‘blackamber’ plum (prunus salicina lindl.) consumer acceptance. postharvest biol. technol. 34, 237-244. doi: 10.1016/j.postharvbio.2004.06.003 deaquiz, y., j. álvarez-herrera, and g. fischer. 2014. ethylene and 1-mcp affect the postharvest behavior of yellow pitahaya fruits (selenicereus megalanthus haw.) agron. colomb. 32, 44-51. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n1.41950 di miceli, c., r. infante, and p. inglese. 2010. instrumental and sensory evaluation of eating quality of peaches and nectarines. eur. j. hort. sci. 75, 97-102. dong, l., h.w. zhou, l. sonego, a. lers, and s. lurie. 2001. ripening of ‘red rosa’ plums: effect of ethylene and 1-methylcyclopropene. aust. j. plant physiol. 28, 1039-1045. doi: 10.1071/ pp00149 fachinello, j.c., m.s. pasa, j.d. schmitz, and d.l . betemps. 2011. situação e perspectivas da fruticultura de clima temperado no brasil. rev. bras. frutic. 33, 109-120. doi: 10.1590/ s0100-29452011000500014 fonseca, s.c., f.a.r., oliveira, and j.k. brecht. 2002. modelling respiration rate of fresh fruits and vegetables for modified atmosphere packages: a review. j. food eng. 52, 99-119. doi: 10.1016/s0260-8774(01)00106-6 goñi, i., a. garcía-alonso, and f. saura-calixto. 1997. a starch hydrolysis procedure to estimate glycemic index. nutr. res. 17, 427-437. doi: 10.1016/s0271-5317(97)00010-9 hagen, s.f., k.a. solhaug, g.b. bengtsson, g.i.a. borge, and w. bilger. 2006. chlorophyll f luorescence as a tool for nondestructive estimation of anthocyanins and total f lavonoids in apples. postharvest biol. technol. 41, 156-163. doi: 10.1016/j. postharvbio.2006.04.003 infante, r., l. contador, p. rubio, k. mesa, and c. meneses. 2011. non-destructive monitoring of f lesh softening in the blackskined japanese plums ‘angeleno’ and ‘autumn beaut’ on-tree and postharvest. postharvest biol. technol. 61, 35-40. doi: 10.1016/j.postharvbio.2011.01.003 kader, a.a. 2002. postharvest technology of horticultural crops. 3rd ed. publication 3311, agriculture and natural resources, university of california, oakland, ca. kader, a.a. 2008. flavor quality of fruits and vegetables. j. sci. food agric. 88, 1863-1868. doi: 10.1002/jsfa.3293 larsen, h. and e. vangdal. 2013. variation in ethylene production and respiration rate for norwegian grown plums (prunus domestica l.) in relation to packaging parameters. sci. hortic. 154, 109-114. doi: 10.1016/j.scienta.2013.02.029 louw, e.d. and k.i. theron. 2012. volatile dynamics during maturation, ripening and cold storage of three japanese plum cultivars (prunus salicina lindl.). postharvest biol. technol. 70, 13-24. doi: 10.1016/j.postharvbio.2012.03.007 martínez-jávega, j.m., a. monterde, p. navarro, and a. salvador. 2008. response of new clementines to degreening treatment. proc. int. soc. citriculture 11, 1342-1346. palou p., c.h. crisosto, d. garner, and l.m. basinal. 2003. effect of continuous exposure to exogenous ethylene during cold storage on postharvest decay development and quality attributes of stone fruits and table grapes. postharvest biol. technol. 27, 243-254. doi: 10.1016/s0925-5214(02)00112-6 park, y.s., s.t. jung, and s. gorinstein. 2006. ethylene treatment of ‘hayward’ kiwifruits (actinidia deliciosa) during ripening and its inf luence on ethylene biosynthesis and antioxidant activity. sci. hortic. 108, 22-28. doi: 10.1016/j.scienta.2006.01.001 pa r r ac oronado, a ., j.e . her ná nde z-her ná nde z , a nd j.h. camacho-tamayo. 2007. estudio de algunas propiedades físicas y fisiológicas en precosecha de la de la ciruela variedad horvin. rev. bras. frutic. 29, 431-437. doi: 10.1590/ s0100-29452007000300006 pereira, g.m., f.l. finger, v.w.d. casali, and s.h. brommonschenkel. 2008. inf luência do tratamento com etileno sobre o teor de sólidos solúveis e a cor de pimentas. bragantia 67, 1031-1036. doi: 10.1590/s0006-87052008000400027 plaza, p., a. sanbruno, j. usall, n. lamarca, r. torres, j. pons, and i. viñas. 2004. integration of curing treatments with degreening to control the main postharvest diseases of clementines mandarins. postharvest biol. technol. 34, 29-37. doi: 10.1016/j. postharvbio.2004.03.012 prasanna, v., t.n. prabha, and r.n. tharanathan. 2007. fruit ripening phenomena-an overview. crit. rev. food sci. nutr. 47, 1-19. doi: 10.1080/10408390600976841 reid, m.s. 2002. maturation and maturity indices. pp. 55-62. in: kader, a. (ed.). postharvest technology of horticultural crops. 3rd ed. publication 3311. agricultural and natural resources, university of california, oakland, ca. rodríguez, d.a., m.p. patiño, d. miranda, g. fischer, and j.a. galvis. 2005. efecto de dos índices de madurez y dos temperaturas de almacenamiento sobre el comportamiento en poscosecha de la pitahaya amarilla (selenicereus megalanthus haw.). rev. fac. nal. agr. medellin 58, 2827-2857. http://dx.doi.org/10.4067/s0718-58392012000400018 http://dx.doi.org/10.4067/s0718-58392012000400018 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.2009.02029.x http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2004.06.003 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.41950 http://dx.doi.org/10.1071/pp00149 http://dx.doi.org/10.1071/pp00149 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452011000500014 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452011000500014 http://dx.doi.org/10.1016/s0260-8774(01)00106-6 http://dx.doi.org/10.1016/s0271-5317%2897%2900010-9 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2006.04.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2006.04.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2011.01.003 http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.3293 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2013.02.029 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2012.03.007 http://dx.doi.org/10.1016/s0925-5214(02)00112-6 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2006.01.001 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452007000300006 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452007000300006 http://dx.doi.org/10.1590/s0006-87052008000400027 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2004.03.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2004.03.012 http://dx.doi.org/10.1080/10408390600976841 237rozo-romero, álvarez-herrera, and balaguera-lópez: ethylene and changes during ripening in ‘horvin’ plum (prunus salicina lindl.) fruits rodríguez, j.m. and l.p. restrepo. 2011. extracción de enzimas pécticas del epicarpio de lulo (solanum quitoense lam) involucradas en el proceso de ablandamiento. acta biol. colomb. 16, 193-204. sánchez, l. and g. saavedra. 2013. comportamiento poscosecha de frutos de ciruelo (prunus domestica l.) var. horvin cosechados en diferentes grados de madurez. msc thesis. universidad pedagogica y tecnologica de colombia, duitama, colombia. sdiri, s., p. navarroa, a. monterde, j. benabda, and a. salvador. 2012. new degreening treatments to improve the quality of citrus fruit combining different periods with and without ethylene exposure. postharvest biol. technol. 63, 25-32. doi: 10.1016/j.postharvbio.2011.08.005 serek, m., e.j. woltering, e.c. sisler, s. frello, and s. sriskandarajah. 2006. controlling ethylene responses in f lowers at the receptor level. biotechnol. adv. 24, 368-381. doi: 10.1016/j. biotechadv.2006.01.007 singh, z. and a.s. khan. 2010. physiology of plum fruit ripening. stewart postharvest rev. 6, 1-10. doi: 10.2212/spr.2010.2.3 singh, s.p. and z. singh. 2012. postharvest oxidative behaviour of 1-methylcyclopropene treated japanese plums (prunus salicina lindll) during storage under controlled and modified atmospheres. postharvest biol. technol. 74, 26-35. doi: 10.1016/j. postharvbio.2012.06.012 tietel, z., b. weiss, e. lewinsohn, e. fallik, and r. porat. 2010. improving taste and peel color of early-season satsuma mandarins by combining high-temperature conditioning and degreening treatments. postharvest biol. technol. 57, 1-5. doi: 10.1016/j.postharvbio.2010.01.015 usenik, v., f. stampar, and d. kastelec. 2014. indicators of plum maturity: when do plums become tasty? sci. hortic 167, 127134. doi: 10.1016/j.scienta.2014.01.002 valero, c., c.h. crisosto, and d. slaughter. 2007. relationship between nondestructive firmness measurements and commercially important ripening fruit stages for peaches, nectarines and plums. postharvest biol. technol. 44, 248-253. doi: 10.1016/j.postharvbio.2006.12.014 velardo, b., m. lozano, e. dupille, c.m. pintado, r. masegosa, and m.f. fernández-león. 2012. effect of 1-mcp and temperature on ‘songold’ plum postharvest quality (2) after shelf-life. acta hortic. 934, 289-295. doi: 10.17660/actahortic.2012.934.36 wills, r.b.h. and m.a. warton. 2004. efficacy of potassium permanganate impregnated into alumina beads to reduce atmospheric ethylene. j. amer. soc. hort. sci. 129, 433-438. znidarcic, d., d. ban, m. oplanic, l. karic, and t. pozrl. 2010. influence of postharvest temperatures on physicochemical quality of tomatoes (lycopersicon esculentum mill.). j. food agric. environ. 8, 21-25. zuzunaga, m., m. serrano, d. martinez-romero, d. valero, and f. riquelme. 2001. comparative study of two plum (prunus salicina lindl.) cultivars during growth and ripening. food sci. technol. int. 7, 123-130. doi: 10.1177/108201320100700204 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2011.08.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2006.01.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2006.01.007 http://dx.doi.org/10.2212/spr.2010.2.3 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2012.06.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2012.06.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2010.01.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2014.01.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2006.12.014 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2012.934.36 http://dx.doi.org/10.1177/108201320100700204 editorial la facultad de ciencias agrarias tiene el gusto de entregar el primer número de año 2016 de la revista agronomía colombiana. este el volumen 34, coloca al alcance de nuestros lectores los esfuerzos de grupos de investigación que también publican sus avances en artículos internacionales y posibilitan así, la citación de agronomía colombiana en bases e índices bibliográficos de alto impacto. por otro lado, el cambio y la variabilidad climática han causado grandes alteraciones en la ecofisiología de los cultivos que afectan su producción y calidad. debido a esta situación y a los agravantes de los fenómenos de “el niño” y “la niña”, los artículos sobre la ecofisiología y la adaptación de especies y variedades a estas condiciones de crecimiento cambiadas, son bienvenidos para publicar en agronomía colombiana. otros temas de gran interés son por ejemplo aquellos que tratan sobre la erradicación de la pobreza y el hambre en las poblaciones menos favorecidas. a continuación se enlistan los artículos incluidos en las diferentes áreas que aborda esta revista: la sección de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular contiene un trabajo que evalúa la estructura genética del germoplasma de uchuva (physalis peruviana) buscando una asociación entre rasgos morfo-agronómicos y microsatélites. en el caso de la sección propagación y cultivo de tejidos, se determinó en una investigación la respuesta a la germinación de semillas de anón (annona squamosa) procedente de dos zonas productoras a diferentes niveles de ácido giberélico. para la sección de fisiología de cultivos, se presenta un estudio sobre los mecanismos de adaptación al riego deficitario en la etapa de rápido crecimiento del fruto de pera (pyrus communis) variedad triunfo de viena. asimismo, la sección de fisiología y tecnología poscosecha contiene un artículo donde se describe la calidad del fruto agronomía colombiana 34(1), 3-4, 2016 the facultad de ciencias agrarias is pleased to an-nounce the first issue of the journal agronomia colombiana for 2016, volume 34, which provides our readers the work of research groups that also publish their progress in international publications, leading to citations for agronomia colombiana in well-known bibliographic indexes and databases. climate change and variability have caused major changes in the eco-physiology of crops, affecting their production and quality. due to this fact, along with the aggravating phenomena of “el niño” and “la niña”, articles on the ecophysiology and adaptation of species and varieties to these changed growth conditions are welcome for publication in agronomia colombiana. other topics of interest include, for example, those that seek to eradicate poverty and hunger from disadvantaged populations. the following articles, which deal with research areas that are relevant to agronomia colombiana, were included in this issue: the section on plant breeding, genetic resources and molecular biology contains a study that evaluated the genetic structure of a cape gooseberry germplasm (physalis peruviana), looking for an association between microsatellites and morpho-agronomic traits. the propagation and tissue culture section has a study that determined the response in the germination of sugar apple seeds (annona squamosa) from two production zones with different levels of gibberellic acid. a study on the mechanisms of adaptation to deficit irrigation in the rapid growth stage of pear fruits (pyrus communis), triunfo de viena variety, was included in the section on crop physiology. also, the postharvest technology and physiology section contains an article that describes the fruit quality of blueberry for the sharpblue and biloxi cultivars under high altitudinal tropic conditions. agron. colomb. 34(1) 20164 de arándano, para los cultivares biloxi y sharpblue en condiciones de trópico alto. por otro lado, la sección de protección de cultivos agrupa diferentes trabajos de investigación como es la determinación de biotipos en bemisia tabaco y trialeurodes vaporariorum en cultivos de tomate de mesa para cundinamarca (colombia); la caracterización del genoma para un variante del potato virus s (pvs) enfermedad prevaleciente en los cultivos de papa en colombia; las frecuencias y densidades de los nematodos parásitos en los cultivos de banano en ecuador; además, la evaluación de diferentes materiales de palma de aceite (elaeis guineensis e híbrido interespecífico elaeis oleifera × elaeis guineensis) en condiciones de campo con alta presión de la enfermedad pudrición de cogollo. los temas incluidos en la sección de suelos, fertilización y manejo de aguas, tratan en primer lugar los cambios temporales de las comunidades reductoras de nitrito en suelos arroceros y en segundo lugar, la degradación y adsorción de los plaguicidas carbofurano y oxadicil en un suelo agrícola. nuestra sección de biometría y diseño de experimentos, presenta en un estudio las bondades de los estimadores bayesianos y no-paramétricos en cuantificar la cantidad de especies arvenses en cultivo para el caso del crisantemo. la sección de economía y desarrollo rural publica una investigación acerca de la metodología para la valoración de los servicios ecosistémicos no-monetarios en diferentes comunidades indígenas de la amazonia colombiana. esta selección de artículos releva la cantidad de trabajos de investigación que se adelantan en las diferentes áreas de la agronomía tropical y que fueron llevados a cabo para enriquecer el conocimiento que abordan diferentes grupos de investigación dentro de sus instituciones. on the other hand, the crop protection section groups together different studies, such as a determination of biotypes in bemisia tobaco and trialeurodes vaporariorum in tomato crops in cundinamarca (colombia); a genome characterization of a variant of the potato virus s (pvs), which is prevalent in potato crops in colombia; the frequencies and densities of parasitic nematodes in banana crops in ecuador; and an evaluation of different oil palm materials (elaeis guineensis and elaeis oleifera × elaeis guineensis interspecific hybrid) under field conditions with high pressure from bud rot disease. the topics included in the soil, fertilizer and water management section deal with changes in nitrite reducing communities in rice-cultivated soils and with degradation and adsorption of the pesticides carbofuran and oxacillin in agricultural soil. the biometrics and experiment design section has a study on the benefits of bayesian and non-parametric estimators when quantifying the amount of weed species in a crop of chrysanthemum. the section on economics and rural development contains research on the methodology for valuing non-monetary ecosystem services in different indigenous communities of the colombian amazon. this selection of articles demonstrates the amount of research being carried out in different areas of tropical agronomy that was conducted to enrich the knowledge of different research groups. gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias received for publication: 6 july, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 technical assessor. bogota (colombia). 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). gaplazat@unal.edu.co agronomía colombiana 32(1), 78-85, 2014 technical evaluation of the fertilization of flue cured tobacco farming in campoalegre and garzon, huila evaluación técnica de la fertilización en el cultivo de tabaco virginia, en los municipios de campoalegre y garzón, huila verónica hoyos1 and guido plaza2 abstract resumen agricultural production changes constantly and producers have to be able to use resources more efficiently to obtain a greater yield and improve quality at the lowest possible cost. consequently, the objective of this paper was to carry out a technical evaluation of the fertilization programs for flue-cured tobacco farming in the municipalities of campoalegre and garzon, located in the department of huila, colombia. seven treatments, corresponding to six fertilization alternatives (three dosages and two application sources) and the conventional treatment carried out by producers (the control) were evaluated. when the leaves reached ripeness for harvest, they were harvested, cured and later classified and weighed to measure the yield and the quality obtained from the treatments. for the technical and economic analysis, the yield, fertilization cost, net and gross income, and the purchase quality were taken into account. the municipality of campoalegre showed a greater average yield (3,080 kg ha-1) over garzon (2,640 kg ha-1). for both municipalities, the highest costs were experienced with the 150% fertilization treatment and the use of ammonium sulphate (ams). for campoalegre, the greatest yield was obtained without the use of ammonium sulphate at all three dosages. in garzon, the greatest yield was obtained with the 100% dosage with or without the use of ams and the conventional treatment carried out by the producers. the best cost-benefit ratio in campoalegre was obtained with the 50% dosage of fertilization recommended without use of ams and, in garzon, it was obtained with the conventional treatment. la producción agrícola es dinámica y competitiva, y los productores deben ser más eficientes en la utilización de los recursos para obtener mayor rendimiento y mejor calidad al menor costo posible. por lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue realizar una evaluación técnica de programas de fertilización en el cultivo de tabaco virginia, en los municipios de campoalegre y garzón del departamento del huila. se evaluaron siete tratamientos correspondientes a seis alternativas de fertilización (tres dosis y dos fuentes de aplicación) y un testigo comercial. cuando las hojas alcanzaban la madurez de recolección, se cosecharon, se curaron y posteriormente se clasificaron y pesaron para obtener el rendimiento y la calidad por tratamiento. para el análisis técnico y económico se tuvo en cuenta el rendimiento, costo de la fertilización, ingreso bruto y neto, y calidad de compra. el municipio de campoalegre presentó mayor rendimiento promedio (3.080 kg ha-1) con respecto a garzón (2.640 kg ha-1). para los dos municipios los costos más altos se presentaron en los tratamientos con dosis del 150% de la fertilización y la utilización de sulfato de amonio (sam). para campoalegre, los mayores rendimientos se obtuvieron con la no utilización de sam a las tres dosis. en garzón, los mayores rendimientos se obtuvieron con la dosis al 100% con y sin aplicación de sam y el testigo comercial. la mejor relación beneficio-costo en campoalegre se obtuvo con la dosis al 50% de la fertilización recomendada sin aplicación de sam y en garzón se obtuvo con el testigo. key words: fertilization, economic analysis, cost benefit analysis, nicotiana tabacum l. palabras clave: fertilización, análisis económico, análisis beneficio costo, nicotiana tabucum l. introduction among the short-term crops grown in colombia, the cultivation of tobacco occupies eleventh place for importance by sown area (ena, 2009). in 2009, there were 9,829 ha of tobacco with 9,520 productive units in the country, showing an 11% increase in contrast to the year before. for the same year, the departments with the larger sown areas were: santander (51%), huila (17%), bolivar (15%), sucre (7%), with an average productive area of 1.0, 6.0, 4.0, 0.5, and 0.4 ha, respectively, and other departments such as boyaca, guajira, tolima, valle del cauca, cauca, quindio, risaralda and magdalena (10%) (ena, 2009). both bright leaf and dark leaf tobacco are cultivated in colombia; they differ from each other by their chemical 79hoyos and plaza: technical evaluation of the fertilization of flue cured tobacco farming in campoalegre and garzon, huila composition and organoleptic properties. among the bright leaf variety, three types are cultivated: flue-cured (virginia), burley, and air-cured virginia (espinal et al., 2005). fluecured tobacco has a soft flavor and aroma, medium nicotine level and high sugar content; its combustion fumes are sweet and acidic. it is harvested leaf by leaf and cured in barns with flues conveying heat into the barns; the cured leaves acquire a yellow tone (rojo, 2008). burley tobacco has a neutral flavor, good combustibility and stuffing capacity; the entire plant is harvested and dried or air-cured and the cured leaves acquire a reddish coloration (rojo, 2008). the production of bright leaf tobacco takes place in two regions that make up 81.3% of the production: the first region is composed of santanter, norte de santander and boyaca with 47.7% and the second is composed of huila and tolima with 37.0%. tobacco farming is also being implemented in quindio, risaralda, magdalena, guajira and valle del cauca with 18.7% of the production (espinal et al., 2005; zambrano and tovar, 2007). two types of dark leaf tobacco are cultivated: ‘garcia’ and ‘cubita’ (espinal et al., 2005; león and coronado, 2006). dark leaf tobacco usually has a strong flavor and aroma, high nicotine content and alkaline smoke; it is air cured under natural conditions and, after a fermentation process, it acquires tonalities which range from light to dark brown (rojo, 2008). dark leaf tobacco of the garcía variety has big, thick, broad leaves while ‘cubita’ has elongated narrow leaves; additionally, the tar and nicotine content is low compared to other colombian tobaccos (espinal et al., 2005; león and coronado, 2006). the production of ‘cubita’ dark leaf tobacco is done mainly in the departments of sucre (62%), bolivar (21%) and magdalena (17%) due to their proximity to seaports. the production of ‘garcia’ dark leaf tobacco is carried out mainly in santander (84.5%) and boyaca (15.5%) (espinal et al., 2005; zambrano and tovar, 2007). the socioeconomic importance of tobacco farming in colombia is based on the generation of employment due to the use of manual labor and the generation of extra income for the producing families. this crop adapts to poor soils with scarcity of water, providing reasonable economic income. it also has the advantage of a guaranteed sale and financing from purchasing companies; even though this may not often be enough to satisfy the families basic needs (cci, 2001; agrocadenas, 2004, 2005). the department of huila has been specializing in the production of flue-cured tobacco, which is cultivated mainly in the municipalities of campoalegre, garzon, rivera, altamira, agrado, algeciras, palermo, hobo, gigante, tesalia, villavieja, guadalupe, neiva, yaguara, baraya, and suaza, where campoalegre and garzon represent 49% of the cultivated area. this crop has played an important role in the regional economy because of the generation of direct employment and rural income, with approximately 260 daily wages/ha per crop, without taking into account indirect employment such as oil production, inputs, marketing, transport, among other. similarly, the department receives income tax revenues and foreign exchange currency through raw tobacco exports and/or from processed products. tobacco manufacturing generates technological advancements, employment and contributes to income generation in rural areas to the extent that it supports the production of raw material (zambrano and tovar, 2007). the tobacco production system in the department of huila is characterized by an average planting area of 7 ha in campoalegre and 8 ha in garzon, using mainly hired manual labor for cultivation work (temporary workers) and primarily leased plots for cultivation, having water available for irrigation, using surface irrigation, tillage practices, herbicides regularly, rotating crops such as corn, kidney beans, rice and/or sorghum and obtaining two crops a year; the first one in june-july and the second one between august-october (plaza et al., 2011b). within the cost structure of tobacco farming in the department of huila, the preharvest stage is responsible for 73.5% of the costs, followed by postharvest at 20.5% and the seedbed only takes up 6.0%. among the activities performed during the preharvest stage, fertilization is the most expensive with 26% of the costs, followed by crop set up which includes soil preparation and transplanting (plaza et al., 2011a). agricultural production changes constantly and producers have to be able to use resources more efficiently to obtain a greater yield and improve quality at the lowest possible cost (rojo, 2008). the profitability of the tobacco production system comes from the production (yield and quality) and from the costs paid by the producers related to the investment (chouteau and fauconier, 1993). an important task to accomplish the goal of better production and quality comes from a balanced and suitable management of the nutrients, as this will result in a healthier plant, capable of manifesting all of its genetic potential (rojo, 2008). for the establishment of an optimal fertilization program, one that provides the amount of nutrients plants need in a timely manner to reach the production potential, one must take into account the nutritional status of the soil, the maximum nutritional absorption, the rate of absorption of nutrients during the plant’s lifecycle and their distribution (leaves, stems, roots) (moustakas and ntzanis, 2005; rojo, 2008). 80 agron. colomb. 32(1) 2014 fertilization accounts for between 15 and 26% of tobacco production costs for the department of huila (garay, 2008; plaza et al., 2011a); this percentage highlights the importance of reducing or at least maintaining said costs and improving the profitability of the crop, which is fundamental to the sustainability of the production system (marín et al., 2008). as fertilization represents a high percentage of production costs, it is important to know the factors that influence the plant response to fertilizer applications in order to determine the proper amounts that should be applied to obtain the greatest technical and economic benefit (flórez et al., 1978). therefore, the objective of this paper was to provide a technical assessment of fertilization programs in the cultivation of flue-cured tobacco, in the municipalities of campoalegre and garzon in the department of huila, colombia. materials and methods the study was conducted on two tobacco farms located in the department of huila (colombia), in the municipalities of campoalegre (2°37.5’10’’ n and 75°21.7’73’’ w), located at 525 m a.s.l., with an average temperature of 28°c, relative humidity of 68% and average solar radiation of 32 mj m-2; and garzon (2°13.7’76’’ n and 75°36.1’66’’ w), located at 790 m a.s.l., with an average temperature of 25°c, relative humidity of 74% and average solar radiation of 28 mj m-2. these municipalities exhibited sandy loam soils with slight and moderate acidic phs respectively; p, k, mg, s and cl contents unsuitable for cultivation and an ideal texture, ph and n percentage (tab. 1). the material used was tobacco (nicotiana tabacum l.), virginia variety, nc297, and the seedbed was prepared and, when the plants had 5 true leaves, they were transplanted with a planting density of 20,833 plants/ha, distributed in rows 1.2 m wide and 0.4 m between plants. each experimental unit had an area of 57.6 m2. crop management was performed in accordance with the production practices of each study area. experiment design the trials were established under a completely randomized design with a 3 x 2 factorial arrangement. seven treatments and three replications per treatment were used; they corresponded to six fertilization alternatives and the conventional treatment. the conventional treatment (control) corresponded to the current treatment recommended by the protabaco company (plaza et al., 2011a) and used by the producers. the alternatives (tab. 2) corresponded to combining three fertilization doses (recommended dose, 50% of the recommended dose and 150% of the recommended dose) and two application source groups. a correct balance of nutrients when using the different fertilizer sources available for the tobacco producers was obtained by using or not using ammonium sulphate as a nitrogen source and by seeking to maintain the nitrogen ratio (no3 and nh4) at 50:50. the recommendations of fertility according to soil analysis following the methodology of ica (1992) and gómez (2005) were considered for selecting the dosage, which correspond to 100% or recommended dose (tab. 3). to make a recommendation on the amount of fertilizer, the levels of extraction for each mineral element were applied as reported by ballari (2005) and an expected production of 3,200 kg ha-1 was used. the fertilizers used were: • 17-9-18-3, containing the following elements in the proportion of n:p2o5:k2o:mgo:s as 17:9:18:3:6. ratio of ammonium and nitrate, n-nh4:n-n03 = 60:40. • 13:3:43, containing the following elements in the proportion of n:p2o5:k2o. ratio of n-nh4:n-n03 = 5:95. • 21:11:7.5, containing the following elements in the proportion of n:cao:mgo. ratio of n-nh4:n-n03 = 50:50. • ammonium sulphate (ams), containing the following elements in the proportion of n:s as 21:24. ratio of n-nh4:n-n03 = 100:0). table 1. physicochemical properties of the soil before planting in campoalegre and garzon. campoalegre ph n-no3 n-nh4 n-total p s ce ca k mg na al cice (mg kg-1) (ds m-1) (cmol kg-1) 6.3 3.49 4.51 8 44.1 5.52 0.74 5.52 0.19 1.54 0.08 0.00 7.33 garzon ph n-no3 n-nh4 n-total p s ce ca k mg na al cice (mg kg-1) (ds m-1) (cmol kg-1) 5.6 7.86 6.55 14.41 53.5 9.94 0.34 10.3 0.44 3.24 0.08 0.00 14.1 81hoyos and plaza: technical evaluation of the fertilization of flue cured tobacco farming in campoalegre and garzon, huila • sulfato k, containing the following elements in the proportion of k2o:s as 50:17. • dap, containing the following elements in the proportion of n:p2o5 as a 18:46. ratio of n-nh4:n-n03 = 100:0. fertilizer applications were conducted according to the different mineral absorption curves for the plant (rojo, 2008), split into two applications. the first application occurred 8 days after transplantation (dat) and the second 35 dat for both municipalities. yield and quality when the leaves had ripened, they were harvested and cured in barns heated by flues from coal furnaces. the cured leaves were then classified, taking into account parameters of physical quality such as leaf level (bottom-b, middle-m, superior-s, and top-c), the degree of ripeness of the leaf, its color (lemon-l, orange -n, red-brown-rc, green-sg), health, body or thickness of the leaf lamina, size (length), elasticity, shine and aroma, which were then grouped into four grades (1-first, 2-second, 3-third and others) (tab. 4); these parameters were evaluated from the protabaco company. subsequently, the leaves were weighed having been grouped by quality: first (b1l + m1l + s1l), second (b2l + m2l + s2l), third (b3l + m3l) and others (all other remaining qualities); and, afterwards, the total yield for all of the grades were tallied. since the production of the first grade quality was very low, the first and second grades were combined and analyzed as one. gross and net income gross income is the amount earned by calculating the yield (obtained per hectare) and the selling price for each grade according to leaf quality. net income is the difference between gross income and the total of production costs per treatment. the sale price was determined according to the grades obtained for each treatment at the time of sale of the cured leaves and is given by company buyers. protabaco company handles up to five grades and, within each grade, there are different prices depending on class. the average percentage difference in prices between classes of the same quality varies as follows: 15% in the 1st grade, 38% in the 2nd and 3rd and 46% to 51% in the 4th grade. the 1st grade has eight classes, the 2nd has 11, the 3rd has 11, and the 4th and 5th have 7 classes (plaza et al., 2011a). table 2. treatments for each study area in terms of amount applied per product. products (kg ha-1) treatments doses (%)* 17-9-18-3 13:3:43 21:11:7.5 ams sulfato k dap campoalegre a50 50 275 288 175 50 a100 100 550 575 350 100 a150 150 825 863 525 150 b50 50 550 163 75 b100 100 1100 325 150 b150 150 1650 488 225 control control 750 50 50 100 50 garzon a50 50 250 288 63 25 a100 100 500 575 125 50 a150 150 750 863 188 75 b50 50 475 125 150 b100 100 950 250 300 b150 150 1425 375 450 control control 790 105 155 155 * recommended dose. table 3. fertilizer recommendation to tobacco virginia for an expected production of 3,200 kg ha-1 in campoalegre and garzon. element n p2o5 k2o cao mgo s campoalegre requirement 181 23 250 141 31 31 soil analysis 8 44.09 0.19 5.52 1.54 5.52 application (kg ha-1) 256.1 52.7 347.5 90.7 25.7 47.39 garzon requirement 181 23 250 141 31 31 soil analysis 14.41 53.45 0.44 10.33 3.24 9.94 application (kg ha-1) 254.3 52.7 279.42 90.7 25.7 44.27 82 agron. colomb. 32(1) 2014 technical and economic analysis the criteria taken into account when choosing the optimal dose and combination of fertilizers for flue-cured tobacco were: yield, fertilization cost, gross income, net income and sale quality characteristics. similarly, an economic analysis was conducted with the cost-benefit ratio for all treatments, which resulted from dividing gross income by total production costs. fertilization costs were calculated from the commercial value of the fertilizer sources (tab. 5), the doses used and the manual labor for the treatments evaluated in each of the studied municipalities. all other factors involved in the production cost structure remained constant in each of the study areas as they shared the same crop management. table 5. commercial value of fertilizers for the year 2013. source value (us$) 17-9-18-3 37.6 13:3:43 67.5 21:11:7.5 24.6 ams 21.4 sulfato k 55.3 dap 30.5 all fertilizer are sold in amounts of 50 kg. statistical analysis an analysis of variance (anova) was conducted with the sas statistical software v. 8.1e (sas institute, cary, nc) and, when significance was found, an lsd (least significant difference) mean comparison test was conducted with a reliability of 95%. results and discussion yield the yield did not exhibit significant statistical differences for the factors evaluated (p≤0.05). the better results in the municipality of campoalegre were achieved without the use of ammonium sulphate (ams) at the three application doses of b50, b100 and b150, which presented yields of 39, 32 and 33%, respectively, higher than the conventional treatment (tab. 6). in garzon, the treatments that reported the higher yields were achieved through the use of ams at 100% of the dose (a100) (a dose 5% higher than the conventional treatment), at 100% of the dose without the use of ams (b100) (a dose 6% higher than the conventional treatment) and the conventional treatment (the fertilization performed by the producers) (tab. 6). on the other hand, it can be appreciated that the municipality of campoalegre showed a higher average yield of cured tobacco leaves (3,080 kg ha-1) with regard to garzon (2,640 kg ha-1). these results coincide with those reported by plaza et al. (2011a), who made a collection of yield and quality reports from raw material producers and suppliers for protabaco in the municipalities of campoalegre and garzon from 2005 to 2008; finding that campoalegre had an average yield of 2,545 kg ha-1, 2.3% higher than the departmental average (2,486 kg ha-1) and 6.2% higher than the garzon average which showed a yield of 2,396 kg ha-1, lower than the departmental average. the reasons for the higher yield of campoalegre include that this municipality has increased net photosynthesis, table 4. international criteria of the classifier or buyer to assign grades to flue-cured tobacco leaves by protabaco company. grade* leaf level level of maturity color % damage to the lamina uniformity size (cm) classification b1l lower part of the plant ripe distinctively lemon <5% 95% minimum 50 minimum first b2l lower part of the plant ripe distinctively lemon <10% 90% minimum 40 minimum second b3l lower part of the plant ripe distinctively lemon <15% 85% minimum 30 minimum third m1l middle part of the plant ripe distinctively lemon <5% 95% minimum 50 minimum first m2l middle part of the plant ripe distinctively lemon <10% 90% minimum 40 minimum second m3l middle part of the plant ripe distinctively lemon <15% 85% minimum 30 minimum third bmg lower and middle part of the plant mixed lemon and dark orange <15% 85% minimum 30 minimum other br lower and middle part of the plant ripe or slightly over-ripe dark <25% 90% minimum 30 minimum other s1l superior part of the plant ripe distinctively lemon <5% 95% minimum 50 minimum first s2l superior part of the plant ripe distinctively lemon <10% 90% minimum 40 minimum second s3l superior part of the plant ripe distinctively lemon <15% 85% minimum 30 minimum third c2l crown leaves slightly ripe distinctively lemon <10% 90% minimum 40 minimum second c3l crown leaves slightly ripe distinctively lemon <15% 85% minimum 30 minimum third sr superior part of the plant ripe or slightly over-ripe dark <25% 90% minimum 30 minimum other k4 leaves any level ripe or over-ripe dark orange <30% 70% minimum 30 minimum other *only the description of the grades obtained in the development of this research were included. 83hoyos and plaza: technical evaluation of the fertilization of flue cured tobacco farming in campoalegre and garzon, huila stomatal conductance and transpiration of the tobacco crop, because it has more solar radiation, a higher average temperature and lower relative humidity, as compared to garzon (hoyos, 2013). the growth and development of plants depends on various environmental variables, such as temperature, relative humidity, light intensity and availability of water and essential minerals (azcón-bieto et al., 2004; hermans et al., 2006). these environmental factors also modify the photosynthetic capacity of the plants. table 6. yields for the cultivation of flue-cured tobacco in campoalegre and garzon (colombia). treatment yield (kg ha-1) campoalegre garzon a50 2,714 a 2,665 a a100 3,292 a 2,873 a a150 2,687 a 2,585 a b50 3,540 a 2,115 a b100 3,371 a 2,914 a b150 3,402 a 2,573 a control 2,556 a 2,749 a a, utilization of ams; b, no utilization of ams. means with different letters indicate significant differences according to the least significant difference (lsd) test (p≤0.05). purchase quality tables 7 and 8 show the production of cured leaves according to purchase quality for both municipalities studied. as for the grades that represented the highest production for each of the treatments, in campoalegre, it was observed that the s2l grade (see characteristics in tab. 4) showed the greatest production outcomes for the treatments with a dosage of 150% of the recommended dose (a150 and b150) with values of 26 and 33%, respectively. the s3l grade (tab. 4) showed the highest percentages for the treatments with fertilization doses at 50% (a50 and b50), with the dose at 100% without using ammonium sulphate (b100) and with the conventional treatment with values of 45, 38, 44 and 29%, respectively (tab. 7). in garzon, it was observed that the s2l grade (see characteristics in tab. 4) showed the highest production values for the treatments with use of ammonium sulphate at 50% and 150% of the recommended dose (a50 and a150), with the dose at 100% without the use of ams and with a 150% dose (b100 and b150) with values of 21, 37, and 31% respectively. the m3l grade (see characteristics in tab. 4) showed the highest production outcome for the treatments without the use of ams at 50% of the dose (b100) and the conventional treatment with values of 25 and 18%, respectively. finally, m2l (see characteristics in tab. 4) had the highest production results for the treatment at 100% of the recommended dose with ams (a100) with an outcome of 22% (tab. 8) technical and economic analysis considering yield, fertilization cost, gross income, net income and the production quality for sale, it was observed that, for the municipality of campoalegre, the best results were achieved with the treatments: b50, b100 and b150, which corresponded to the recommended fertilization treatment with 17-9-18-3, 13:3:43 and 21:11:7.5 for the table 7. cured leaf production (kg ha-1) according to sale quality in campoalegre. treatment b1l m1l b2l m2l s2l b3l m3l s3l br k4 sr a50 23 98 260 29 112 1208 251 273 460 a100 92 48 282 73 131 788 224 288 1365 a150 53 35 711 42 24 496 224 393 710 b50 62 146 373 32 1339 414 392 783 b100 50 270 110 57 131 1491 405 340 517 b150 16 76 48 1139 92 428 171 609 823 control 70 48 680 13 31 733 155 228 596 a, utilization of ams; b, no utilization of ams. see abbreviations in tab. 4. table 8. cured leaf production (kg ha-1) according to sale quality in garzon. treatment b1l s1l b2l m2l s2l c2l b3l m3l s3l c3l bgm br k4 sr a50 82 393 549 336 146 453 235 472 a100 80 20 631 605 68 21 159 65 22 437 161 603 a150 945 55 16 340 54 293 159 723 b50 83 42 244 221 15 39 535 142 10 288 271 225 b100 86 438 665 316 65 36 428 346 532 b150 181 72 793 73 227 18 435 151 624 control 156 86 324 435 392 112 492 37 262 197 256 a, utilization of ams; b, no utilization of ams. see abbreviations in tab. 4. 84 agron. colomb. 32(1) 2014 three application doses (50, 100 and 150%). among the previous alternatives, b50 showed the highest yield, lowest fertilization cost, a high percentage of third quality leaves and the highest gross and net income; the alternative b100 showed a high yield, the highest percentage of third quality leaves, intermediate costs and income. the alternative b150 showed a high yield, the highest cost, the highest percentage of second quality leaves and an intermediate income. the other alternatives showed lower yield and income and greater variations in the sale quality (tab. 9). in garzon, the treatments a100 and b100 and the control achieved the better results with individual differences in cost, yield and sale quality percentage. the a100 treatment, which corresponded to the application of 17-9-18-3, 13:3:43, ams and 21:11:7.5 at 100% of the dose, showed a high yield, the highest cost, the highest percentage of second grade leaves, the highest gross income and an intermediate net income. the b100 treatment corresponded to the application of 17-9-18-3, 13:3:43 and 21:11:7.5 (100% of the dose); this alternative presented the highest yield, a high percentage of second grade leaves, and an intermediate cost and income. the control treatment, where fertilization was implemented by the tobacco producer, applying 17-9-18-3, 13:3:43, ams and potassium sulphate, had a high yield, lower costs, a high percentage of second grade leaves, an intermediate gross income and the highest net income. the other alternatives had lower yields and showed income variations at the time of sale (tab. 10). the analysis of the cost-benefit ratio is useful as an economic criterion for producers as it allows them to estimate the income received for each monetary unit spent on fertilizer (flórez et al., 1978; lópez, 1997). the cost-benefit ratio did not exhibit significant statistical differences for the evaluated factors (p≤0.05). the best treatment in financial terms is the one with the highest ratio of benefits to costs, which can be seen in tab. 11. for the municipality of campoalegre, the best treatment was without the application of ammonium sulphate, at 50% of the dose (b50), because for every monetary unit invested, a profit of 1.44 monetary table 9. technical and economic results for the fertilization alternatives of the trials in campoalegre. treatment yield (kg ha-1) fertilization costs (col$ ha -1) gross income (col$) net income (col$) purchase quality (%) 1st 2nd 3rd other a50 2,714 1,738,214 12,968,685 1,255,597 0.8 13.2 49.7 36.3 a100 3,292 3,076,429 15,107,903 2,056,600 0 12.8 30.2 57.0 a150 2,687 4,414,643 12,894,922 1,494,595 2.0 27.8 20.9 49.4 b50 3,540 1,712,367 16,849,832 5,162,591 1.8 14.6 38.7 44.9 b100 3,371 3,024,735 16,059,435 3,059,826 0 12.8 49.8 37.4 b150 3,402 4,337,102 16,493,125 2,181,149 0.5 37.1 15.3 47.1 control 2,556 1,717,802 12,581,965 889,289 0 31.2 30.4 38.3 a, utilization of ams; b, no utilization of ams, con: conventional table 10. technical and economic results for the fertilization alternatives from the trials in garzon. treatment yield (kg ha-1) fertilization costs (col$ ha-1) gross income (col$) net income (col$) purchase quality (%) 1st 2nd 3rd other a50 2,665 1,480,795 13,178,271 1,465,668 3.1 35.3 18.1 43.5 a100 2,873 2,661,590 14,476,347 1,582,949 2.8 46.1 9.3 41.8 a150 2,585 3,842,385 12,669,267 1,404,926 0.0 38.7 15.9 45.4 b50 2,115 1,449,492 10,236,369 1,444,931 3.9 24.7 33.8 37.6 b100 2,914 2,598,983 14,364,607 1,533,816 3.0 37.9 14.3 44.8 b150 2,573 3,748,475 12,810,088 1,170,195 7.0 36.4 9.5 47.0 control 2,749 1,996,881 14,017,041 1,788,352 8.8 41.9 23.3 26.0 a, utilization of ams; b, no utilization of ams. table 11. cost-benefit ratio for the fertilization alternatives in campoalegre and garzon. treatment cost/benefit campoalegre garzon a50 1.11 1.13 a100 1.16 1.12 a150 0.90 0.90 b50 1.44 0.88 b100 1.24 1.12 b150 1.15 0.92 control 1.08 1.15 a, utilization of ams; b, no utilization of ams. 85hoyos and plaza: technical evaluation of the fertilization of flue cured tobacco farming in campoalegre and garzon, huila units was obtained. for garzon, the best treatment was the control, because 1.15 monetary units were obtained per each unit invested. conclusions the findings of this study show that the municipality of campoalegre produced a better average yield of cured tobacco leaves (3,080 kg ha-1) than garzon (2,640 kg ha-1). the higher percentages among the quality grades in production for the municipality of campoalegre were in s2l, s3l and sr; for garzon, they were in s2l, m3l and m2l. for the municipality of campoalegre, the higher yields were obtained without the use of ammonium sulphate for the three application doses. for garzon, the higher yields were obtained with the dose at 100%, with and without ammonium sulphate and simultaneously with the control (conventional treatment). the best cost-benefit ratio in the municipality of campoalegre was obtained with the b50 treatment, in which there was no application of ammonium sulphate, at 50% of the dose. in garzon, this was obtained with the control. literature cited agrocadenas. 2004. cadena del tabaco. observatorio de agrocadenas colombia, ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. agrocadenas. 2005. la cadena del tabaco en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. observatorio de agrocadenas colombia, ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. azcón-bieto, j., a. pardo, n. gómez-casanovas, j.j. irigoyen, and m. sánchez-díaz. 2004. respuestas de la fotosíntesis y la respiración en un medio ambiente variable. pp. 873-900. in: reigosa m.j., n. pedrol, and a. sánchez (eds.). la ecofisiología vegetal: una ciencia de síntesis. thomson editores spain; paraninfo, madrid. ballari, m.h. 2005. tabaco virginia: aspectos ecofisiológicos de la nutrición en condiciones de cultivo. editorial alejandro graziani, cordoba, argentina. cci, corporación colombia internacional. 2001. acuerdo de competitividad de la cadena productiva del tabaco en colombia, bogota. chouteau, j. and d. fauconier. 1993. fertilizando para alta calidad y rendimiento: tabaco. instituto internacional de la potasa, basilea, switzerland. ena, encuesta nacional agropecuaria. 2009. oferta agropecuaria. ena cifras 2009. ministerio de agricultura y desarrollo rural; corporación colombia internacional, bogota. espinal, c.f., h.j. martínez, n. pinzón, and c.a. barrios. 2005. la cadena del tabaco en colombia. una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. observatorio agrocadenas colombia, ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. flórez, v., j.g. acosta, and j. navas. 1978. análisis agroeconómico de la fertilización en cultivos. instituto colombiano agropecuario, mosquera, colombia. garay, j. 2008. anuario estadístico agropecuario. 2008. secretaría de agricultura y minería, gobernación del huila, neiva, colombia. gómez, m.i. 2005. guía técnica para el manejo nutricional de los cultivos: diagnóstico, interpretación y recomendación de planes de fertilización. microfertisa, bogota. hoyos, v. 2013. respuesta fisiológica y de producción del tabaco tipo virginia bajo diferentes planes de fertilización en campoalegre y garzon, huila. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. hermans, c., j.p. hammond, p.j. white, and n. verbruggen. 2006. how do plants respond to nutrient shortage by biomass allocation? trends plant sci. 11(12), 610-617. ica, instituto colombia agropecuario. 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación. manual technical support no. 25. bogota. león, c.e. and r.a. coronado. 2006. fertilización orgánica y manejo del suelo en el sistema de producción tabaco asociado a frijol en santander. corpoica; ministerio de agricultura y desarrollo rural, bucaramanga, colombia. lópez, n. 1997. proyectos agropecuarios. teoría y casos productivos. universidad nacional de colombia, bogota. marín, n. g. plaza, and j. rojas. 2008. evaluación técnica y económica de alternativas de fertilización y enmiendas en tabaco virginia (nicotiana tabacum) en la región garcía rovira, santander (colombia). agron. colomb. 26(3), 505-516. moustakas, n.k. and h. ntzanis. 2005. dry matter accumulation and nutrient uptake in flue-cured tobacco (nicotiana tabacum l.). field crops res. 94, 1-13. plaza, g., j.c. barrientos, and s. magnitskiy. 2011a. evaluación técnica y económica de alternativas para el mejoramiento de la fertilización de tabaco (nicotiana tabacum) tipo virginia en los departamentos de santander y huila. universidad nacional de colombia; protabaco; ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. plaza, g., v. hoyos, l.m. rodríguez, s. magnitskiy, and j.c. barrientos. 2011b. manejo de la fertilización del cultivo de tabaco virginia en los municipios de campoalegre y garzon, huila. ministerio de agricultura y desarrollo rural; protabaco; universidad nacional de colombia, bogota. rojo, w. 2008. guía de manejo nutrición vegetal de especialidad, tabaco. sociedad química y minera de chile (sqm), santiago. zambrano, n. and g. tovar. 2007. acuerdo regional de competitividad para la cadena de tabaco en el departamento del huila. gobernación del huila; secretaria de agricultura y minería; cadena productiva del tabaco, neiva, colombia. received for publication: 4 may, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 research group andean fruit production, faculty of agricultural sciences, universidad de nariño. pasto (colombia). hcriolloescobar@gmail.com 2 miembro de número, academia colombiana de ciencias exactas, físicas y naturales. bogota (colombia). 3 plant tissue laboratory, instituto madrileño de investigación y desarrollo rural, agrario y alimentario (imidra). madrid (spain). 4 research group andean fruit production, universidad de nariño. pasto (colombia). agronomía colombiana 32(2), 170-179, 2014 effect of the combination of naa, kinetin and sucrose on the induction of somatic embryogenesis in lulo (solanum quitoense lam.) efecto de la combinación de ana, kinetina y sacarosa sobre la inducción de embriogénesis somática de lulo (solanum quitoense lam.) hernando criollo1, margarita perea2, mariano toribio3, and johanna muñoz4 abstract resumen lulo  is a species of great importance to the fruticulture of colombia, but has significant phytosanitary problems that require an aggressive breeding program oriented toward the production of genotypes with tolerance to phytopathogens. these programs need to establish highly efficient mass plant propagation protocols, such as somatic embryogenesis. this study focused on research on the somatic embryogenesis of lulo using kinetin, naphthalene acetic acid-naa (plant growth regulators, pgrs), and different sucrose concentrations in a ms medium. two lulo varieties, solanum quitoense var. septentrionale and s.  quitoense  var.  quitoense, and two explant types (hypocotyl and cotyledon) were used, incubated in dark conditions at 25±2°c. the highest production percentage of the embryos was obtained when 50 µm  of naa were added to the medium with sucrose (50.0 and 263.1 µm) for the two explant types used. in lulo with spines, the highest percentage of embryonic structures (50%) was observed with cotyledonary leaf explants and 50 µm of naa; while in the spineless lulo, the embryonic structures were observed in the same type of explant with 50 µm of naa + 263.1 µm of sucrose (32%). el lulo es una especie de gran importancia en la fruticultura colombiana, con grandes problemas fitosanitarios que requieren un agresivo programa de mejoramiento orientado a la producción de variedades tolerantes. estos programas necesitan establecer protocolos de propagación masiva de plantas de alta eficiencia como la embriogénesis somática. nuestras investigaciones se orientaron al estudio de la embriogénesis somática de lulo, mediante la interacción de los fitorreguladores kinetina y ácido naftalenacético (ana), y diferentes concentraciones de sacarosa en medio ms. se utilizaron dos variedades de lulo (solanum quitoense var. septentrionale y s. quitoense var. quitoense), dos tipos de explantes (hojas cotiledonares e hipocotilos), incubados en condiciones de oscuridad, a 25±2°c. el mayor porcentaje de producción de embriones se obtuvo cuando se adicionaron al medio 50 µm de ana además de sacarosa (50,0 y 263,1 µm), para los dos tipos de explantes utilizados. en lulo con espinas, el mayor porcentaje de estructuras embrionarias (50%) se observó con hojas cotiledonares y 50 µm de naa, mientras que en lulo sin espinas estos se observaron en el mismo tipo de explante con 50 µm naa + 263,1 µm sacarosa (32%). key words: embr yo culture, recalcitrance, plant grow th regulators, tissue culture, plant propagation, fruit. palabras clave: cultivo de embriones, recalcitrancia, reguladoras del crecimiento vegetal, cultivo de tejidos, propagación de plantas, fruta. introduction lulo (solanum quitoense lam.) originates from the andes and has great potential for the international markets. cultivation in colombia is carried out in marginal coffee regions, in small areas with low technology and with numerous phytosanitary problems. it is a species that is highly susceptible to diseases and pests that cause large losses for producers, which demonstrates the need to create breeding programs with tolerance characteristics, before starting an ambitious exportation program. the plant breeding programs require efficient methods of plant propagation that allow the mass propagation of selected genotypes. despite many difficulties, many authors, such as chandel and katiyar (2000), rout et al. (2006), george and debergh (2008), oláh et al. (2009), and parimalan et al. (2011) consider somatic embryogenesis to be the most efficient method, especially when it is necessary to regenerate plants using genetically modified cells, as expressed by nakagawa et al. (2001), and van der vyver (2010). rout et al. (2006) stressed that the regeneration of plants through somatic embryogenesis has big advantages, such propagation and tissue culture 171criollo, perea, toribio, and muñoz: effect of the combination of naa, kinetin and sucrose on the induction of somatic embryogenesis in lulo (solanum quitoense lam.) as high multiplication rates that can be used in bioreactors, the possibility of encapsulating the embryos and producing artificial seed, cryoconservation, genetic fidelity in the offspring and in vitro selection of tolerant plants. similarly, campbell et al. (2003) considered these processes as valuable complements to the regeneration of genetically transformed plants. however, the principal limitation is related to the genotypic dependence of the somatic embryonic production and its low germination power (wang et al., 2006), considering that the low germination power is not in all cases a generalized limitation of somatic embryogenesis. another significant limitation in addition to the genotypic dependence is that only a few species have protocols that are sufficiently refined for mass somatic embryonic multiplication. the use of somatic embryogenesis and the regeneration of plants have been studied for several cultivated species, with differing results. for example, the research of wang et al. (2006) on the regeneration of recalcitrant cotton genotypes, of nakagawa et al. (2001) and ren et al. (2012) on melon using cotyledonal tissue, and on citrus, cardoso et al. (2012) and nakano et al. (2013), and the cacao, tan and furtek (2003) and quainoo et al. (2008); there have been several studies on the somatic embryogenesis of cultivated plants, such as, strawberry (zhang et al., 2014), onion (ramakrishnan et al., 2013), carrot (li et al., 2013), sweet potato (santa-maria et al., 2009), chickpea (mishra et al., 2012), broccoli and cabbage (qin et al., 2007; yang et al., 2010; na et al., 2011), and groundnut (singh and hazra, 2009). in the solanaceae family, despite being considered a recalcitrant species for somatic embryogenesis, successful protocols have been produced by kaparakis and alderson (2002), kantharajah and golegaonkar (2004), mir et al. (2008), and ribeiro et al. (2009) for solanum melongena; jayasree et al. (2001), sánchez-enciso et al. (2005), vargas et al. (2005), and motallebi-azar et al. (2013) for solanum tuberosum; kintzios et al. (2000), bodhipadma and leung (2002), bárány et al. (2005), koleva-gudeva et al. (2007), kaparakis and alderson (2008), and solís-ramos et al. (2010) for capsicum annuum; chandel and katiyar (2000) and vinoth et al. (2014) for solanum lycopersicum; correia and canhoto (2009) and arahana et al. (2010) for cyphomandra betacea; dhavala et al. (2009) for solanum trilobatum; zapata-castillo et al. (2007) for capsicum chinense. however, there have been no reports for somatic embryogenesis in lulo (s. quitoense) and the attempts carried out by segovia (2002) using a cultivation medium appropriate for c. betacea failed. the present study aimed to evaluate the effect of different hormone combinations, explants and incubation conditions on the induction of somatic embryogenesis of two botanical varieties of lulo, s. quitoense var. septentrionale (with spines) and s. quitoense var. quitoense (without spines). materials and methods this study was carried out in the plant tissue laboratory of the biology program, faculty of science, universidad nacional de colombia, bogota and in the plant tissue laboratory of the instituto madrileño de investigación y desarrollo rural, agrario y alimentario (imidra-spain). the donor plants were obtained by germinating the seeds extracted of fruits of one lulo plant with spines and one lulo plant without spines, sterilized using soap, sterile water and 15 min in 1.5% sodium hypochlorite; followed by five washings with sterile water and transfer to a ms culture medium (murashige and skoog, 1962) in petri dishes and germination trays. after 30 d, hypocotyl and cotyledonary leaves were taken as explants from the lulo with spines and the lulo without spines and planted in a ms medium supplemented with different combinations of pgrs of naa (19.8, 31.9 and 50.0 µm) as factor a, kinetin (0 and 13.9 µm) as factor b and different sucrose concentrations (14.6, 58.4 and 263.1 µm) as factor c. the explants were kept in dark conditions at 25±2°c. at 30 d, the plants were evaluated and transferred to a ms medium without pgrs, with a 16/8 h photoperiod. each botanical variety and each of the experiments were subjected to an unrestrictive random experimental design with a factorial arrangement, with 10 repetitions with four explants each. a descriptive analysis was carried out on the characteristics of the produced calluses and the presence of roots and calluses was determined for each treatment. the average size of the formed calluses was determined by quantifying each callus using a scale of 1 to 5, determining the average for each experimental unit and transforming them to a percentage with 5 being 100% and 1 the absence of calluses; the embryos and embryo like structures formed in each experimental unit were counted. the experimental data were subjected to anova and a tukey mean comparison test for simple effects and interactions with p≤0.05. 172 agron. colomb. 32(1) 2014 results effect of the concentrations of naa, kinetin and sucrose on the growth of the explants of lulo with spines the use of cotyledonar y leaves from lulos with spines determined t he interactions: na a*k inetin a nd naa*sucrose, in the formation of roots, and naa*kinetin and kinetin*sucrose, in the formation of calluses. the naa*kinetin interaction was observed in the somatic embryo induction. as simple effects, the three factors significantly inf luenced the formation of the roots; with kinetin in the formation of the calluses; and naa and kinetin in the induction of embryos and embryo like structures after 30 d of incubation. root induction progressively decreased when the naa concentration increased from 19.8 and 50.0 µm (fig. 1a). kinetin exerted a strong inf luence in the low naa doses (19.8 µm), with statistical differences between the highest percentage of rooted explants without the addition of kinetin and that observed with kinetin (13.9 µm); with 31.9 µm of naa, there was also a significant reduction in the percentage of rooted explants with kinetin applications; however, with the highest naa dose (50.0 µm), the effect of the kinetin application was not significant. sucrose concentration behaved differently; with a low concentration of naa, the largest rooting was observed with 58.4 μm sucrose, while with the average dose of naa, the highest rooting was obtained with 58.4 and 263.1 μm sucrose; with the highest concentration of ana, the effect of the sugar concentration was not significant (fig. 1b). with the low and high naa concentrations, kinetin did not present a significant effect on the percentage of cotyledonary leaves with formed calluses but, in the medium dose (31.9 µm), the explants that grew in the absence of kinetin presented a higher induction of calluses than those obtained in the medium with kinetin (fig. 2a). in the kinetin*sucrose interaction, the influence of the sucrose concentration was not significant in the medium without kinetin, while, in the medium with kinetin, the medium sucrose concentration (58.4 µm) induced a higher production of explants with calluses (fig. 2b). the addition of kinetin to the cultivation medium reduced the induction of somatic embryos when it interacted with naa; with 19.8 µm of naa, with or without kinetin, embryos did not form, while, with 31.9 and 50.0 µm of naa, embryos were observed in 50 and 56% of the explants, respectively, with significant differences with respect to these naa treatments supplemented with 13.9 µm of kinetin (fig. 3). the presence of embryonic structures was characterized by the initial formation of white callus zones in the basal regions of the cotyledonary leaves, calluses of gelatinous textures and granular appearance; the aberrant embryo always started with an enlarged base structure making up the caulinar apex and giving rise to the cotyledonary leaves with a radical system immersed in the callus (fig. 4). when the explants were hypocotyls, interactions were observed in the formation of roots between naa and kinetin, naa and sucrose and kinetin*sucrose; during the development of embryonic structures, interactions were seen between naa with kinetin and sucrose and between kinetin and sucrose. the three factors inf luenced the formation of roots, the sucrose induced calluses and naa and sucrose induced embryos. figure 1. effect of different concentrations of naa, kinetin (kin) and sucrose (suc) on the percentage of root induction in cotyledonary leaves. a, naa*kinetin interaction; b, naa*sucrose interaction. naa1, 19.8 µm; naa2, 31.9 µm; naa3, 50.0 µm; kin0, 0 µm; kin1, 13.9 µm; suc1, 14.6 µm; suc2, 58.4 µm; suc3, 263.1 µm. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05) (n = 4). a a b a a b ab a ab bc a a a a a r oo t i nd uc tio n (% ) suc1 suc3suc2kin0 kin1 a b 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 naa1 naa2 naa3naa1 naa2 naa3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 r oo t i nd uc tio n (% ) 173criollo, perea, toribio, and muñoz: effect of the combination of naa, kinetin and sucrose on the induction of somatic embryogenesis in lulo (solanum quitoense lam.) roots did not present with the use of kinetin, especially with the medium (31.9 µm) and high naa dose (50.0 µm), while a reduction in rooting was seen with sucrose (263.1 µm) and naa (19.8 µm) and with sucrose (14.6 µm) and naa (58.4 µm). the interaction between kinetin and sucrose demonstrated an inhibitory effect on the roots with high concentrations of sucrose and kinetin but with a minor effect when the regulator was not applied. the formation of calluses in the hypocotyls with the application of pgrs was high and there were only statistical differences between the percentages of explants with calluses, seen in the low (77.9%) and the medium (79.3%) sucrose concentrations, and the percentages of hypocotyls with callus formation, seen in the high concentration of sucrose (52.6%). looking for the appearance of embryonic structures evaluated after 30 d of incubation, the higher percentages of explants with embryos (25%) were achieved without kinetin and a medium dose of naa. the same dose presented a higher percentage of embryos with the medium and high sucrose doses. similarly, with the cotyledonary leaf explants, the hypocotyl embryos originated in white, bright calluses that had a granular, gelatinous appearance and friable consistency with wide, round bases that surrounded the caulinar apex, submerged in the callus body (fig. 5). effect of naa, kinetin, and sucrose on the growth of explants of lulo without spines the results obtained with lulo without spines were very similar to those obtained from lulo with spines. the rooting of the cotyledonary leaves was inf luenced by the three studied factors and the naa*sucrose interaction. there were no significant differences between the factors for the formation of the calluses. the induction of embryonic structures was determined by the effect of naa, kinetin, sucrose and by the naa*kinetin, naa*sucrose and kinetin*sucrose interactions. the percentage of rooted explants was higher without the addition of kinetin. the sucrose concentrations did not affect the rooting percentages with the naa dose but, with the medium and high doses, the higher concentrations of sucrose significantly reduced the rooting. with the low and medium naa doses, the inclusion of kinetin reduced the formation of embryonic structures but, with the high dose, figure 2. effect of the different concentrations of naa, kinetin (kin) and sucrose (suc) on the percentage of cotyledonary leaves with callus induction. a, naa*kinetin interaction; b, kinetin*sucrose interaction. naa1, 19.8µm; naa2, 31.9 µm; naa3, 50.0 µm; kin0, 0 µm; kin1, 13.9 µm; suc1, 14.6 µm; suc2, 58.4 µm; suc3, 263.1 µm. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05) (n = 4). a a a b a a a aa a b b c al lu se s in du ct io n (% ) suc1 suc3suc2kin0 kin1 a b 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 kin0 kin1naa1 naa2 naa3 0 10 20 30 40 50 60 70 90 80 100 c al lu se s in du ct io n (% ) a a b b a a em br yo ni c st ru ct ur es ( % ) kin0 kin1 0 10 20 30 40 50 60 naa1 naa2 naa3 figure 3. effect of the addition of kinetin (kin) on the action of the different concentrations of naa (in a ms medium), in the emergence of embryonic structures on the explants of cotyledonary leaves of lulos with spines. naa1, 19.8 µm; naa2, 31.9 µm; naa3, 50.0 µm; kin0, 0 µm; kin1, 13.9 µm. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05) (n = 4). 174 agron. colomb. 32(1) 2014 figure 4. induction of somatic embryogenesis from cotyledonary leaves of lulo with spines. a, embryogenic callus obtained on medium with 31.9 µm of naa and 58.4 µm of sucrose showing a granular and gelatinous morphology; b, somatic embryos developing roots on medium with 31.9 µm of naa, 13.9 µm of kinetin and 263.1 µm of sucrose; c, a somatic embryo differentiating from embryogenic callus on medium with 50 µm of naa and 58.4 µm of sucrose; d, embryonic tissue subcultivated onto medium supplemented with low levels of pgrs. figure 5. induction of somatic embryogenesis from hypocotyls of lulo with spines. a, embryogenic callus obtained on medium with 31.9 µm of naa and 50 µm of sucrose; b and c, somatic embryos obtained on medium with 31.9 µm of naa and 10 µm of sucrose; d, somatic embryo induced on medium with 31.9 µm of naa and 263.1 µm of sucrose. a b c d a b c d 175criollo, perea, toribio, and muñoz: effect of the combination of naa, kinetin and sucrose on the induction of somatic embryogenesis in lulo (solanum quitoense lam.) the addition of kinetin did not affect the percentage of explants with embryos. similarly, the positive effect of the higher concentrations of sucrose on the appearance of embryos was obtained without kinetin in the medium (fig. 6). the formation of roots was higher (58.7%) with the hypocotyls of lulo without spines as explants with the lowest naa concentration (19.8 µm), as compared with the medium (31.9 µm) (34.17%) and high doses (50.0 µm) (24.89%), which did not differ. similarly, a kinetin and sucrose interaction was observed, presenting a higher inhibitory effect of the sucrose without kinetin in the medium. in the formation of calluses in the explants, marked effects were seen from naa and kinetin, without an interaction between them. the higher percentages of hypocotyls with the presence of calluses were observed with naa (19.8 and 31.9 µm) and without kinetin in the medium. each of the studied factors (naa, kinetin and sucrose) significantly affected the percentage of somatic embryos that appeared in the medium with interactions between naa and kinetin and between kinetin and sucrose. in all the naa concentrations, the addition of kinetin significantly reduced the presence of embryos (fig. 7a). with the 31.9 and 50 µm of naa concentrations, the higher percentages of somatic embryos were obtained (22.5 and 17.0%, respectively). the kinetin*sucrose interaction demonstrated a very significant effect on the sucrose when kinetin was not applied, with higher percentages of somatic embryos with 50.1 and 263.1 µm of sucrose in the ms medium (fig. 7b). a a a a b b a b a a b c b a b 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 30 25 35 em br yo ni c st ru ct ur es ( % ) suc1 suc3suc2kin1 kin0 a b naa1 naa2 naa3naa1 naa2 naa3 em br yo ni c st ru ct ur es ( % ) figure 6. effect of the different concentrations of naa, kinetin (kin) and sucrose (suc), on the frequency of embryonic structure induction in cotyledonary leaves of lulo without spines. a, naa*kinetin interaction; b, naa*sucrose interaction. naa1, 1.98 µm; naa2, 31.9 µm; naa3, 50.0 µm; kin0, 0 µm; kin1, 13.9 µm; suc1, 14.6 µm; suc2, 58.4 µm; suc3, 263.1 µm. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05) (n = 4). figure 7. effect of different concentrations of naa, kinetin (kin), and sucrose (suc) on the frequency of hypocotyls of lulos without spines that presented somatic embryo induction. a, naa*kinetin interaction; b, sucrose*kinetin interaction. naa1, 1.98 µm; naa2, 31.9 µm; naa3, 50.0 µm; kin0, 0 µm; kin1, 13.9 µm; suc1, 14.6 µm; suc2, 58.4 µm; suc3, 263.1 µm. means with different letters indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05) (n = 4). a a a b b b a a a b b b em br yo ni c st ru ct ur es ( % ) kin1 kin0kin0 kin1 a b suc1 suc2 suc3naa1 naa2 naa3 em br yo ni c st ru ct ur es ( % ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 176 agron. colomb. 32(1) 2014 the somatic embryos, as in the lulo with spines, originated from calluses with a friable appearance that were white to creamy and had a granular appearance. the embryos that germinated in the induction medium presented basal widening that culminated in the apex where the emergence of cotyledons started and, in the distal part, the radical grew through the calluses without achieving complete independence during the initial development (fig. 8). in all the cases in which the calluses were subcultures in a medium without regulators, problems of phenolization or growth detention were seen. discussion solanaceaes are considered recalcitrant species in studies related to somatic embryogenesis, although, currently, important species of this family have been cloned through embryonic induction, such as eggplant (s. melongena) (huda and bari, 2007; mir et al. 2008; ribeiro et al. 2009); tomato (s. lycopersicum) (kaparakis and alderson, 2002; vinoth et al., 2014), the potato (s. tuberosum) (jayasree et al., 2001; sánchez-enciso et al., 2005; vargas et al., 2005; sharma et al., 2008) and pepper (c. annuum) (kintzios et al., 2001; bodhipadma and leung, 2002; bárány et al., 2005; koleva-gudeva et al., 2007; solís-ramos et al., 2010). despite the importance of lulo (s. quitoense) as a fruit species of high nutritional value, there have been no successful reports on its cloning with somatic embryogenesis; only studies have been carried out by segovia (2002), who tried without success to regenerate lulo with embryogenic methods. levels of naa, kinetin and sucrose determined the induction rates of roots, callus and somatic embryos in both explants (cotyledonary leaves and hypocotyls) confirming that the addition of kinetin inhibited the rooting action of small naa doses and reduced the percentage of explants with calluses, which agrees with the findings of van staden et al. (2008), who confirmed that high cytokinin concentrations (0.5-10.0 mg l-1) prevented radical growth and the rooting promoting effects of auxins, but is contrary to the report of thornton et al. (2013), who stated that organogenic processes must be supplemented with auxins and cytokinins. the appearance of somatic embryos in the induction medium confirmed the recalcitrant characteristic of lulo and the presence of only a few embryonic cells in the differentiated cell medium. these observations agree with santos and fevereiro (2002), who stated that cells with an embryogenic capacity can coexist in the same callus with figure 8. induction of somatic embryogenesis from hypocotyl of lulo without spines. a, embriogenic callus differentiating roots on medium with 19.8 µm of naa and 50 µm of sucrose; b and c, embriogenic calluses differentiating somatic embryos on medium with 31.9 µm of naa, 261.3 µm of sucrose and 50 µm of naa, 50 µm of sucrose, respectively; d, somatic embryo at the torpedo stage of development (upperleft corner square) and germinating embryo isolated from embriogenic callus on medium with 31.9 µm of naa and 261.3 µm of sucrose. a b c d 177criollo, perea, toribio, and muñoz: effect of the combination of naa, kinetin and sucrose on the induction of somatic embryogenesis in lulo (solanum quitoense lam.) cells with no embryogenic capacity. according to gonzález et al. (2005), embryogenic cells originate in meristematic cells and from their division in specific meristematic tissues, as confirmed by permanent embryonic cells. similarly, a positive effect was observed from the sucrose on the appearance of embryogenic structures, possibly due to the fact that, in addition to being an energy source for the process, sucrose acts as an osmotic stress factor that improves the efficiency of somatic embryogenesis (daigny et al., 1996; iraqi and tremblay, 2001; jheng et al., 2006). hong et al. (2008) reported that the water stress originating from high sucrose concentrations induces the accumulation of protein and carbohydrates in the cells, which favors the induction of embryogenic cells and inhibits the early germination of embryos in s. melongena. this finding is contrary to the observations of the present study, which confirmed the recalcitrant characteristic of lulo, with embryos appearing sporadically in the calluses that grew in the induction medium without generating the continuation of the recurrent process; moreover, the lack of the embryogenic cell proliferation necessary for the formation of pems, despite the high hormone concentrations present in the medium, allowed for the appearance of fewer embryos in the cultured explants. when the regulators were eliminated from the medium, the calluses experienced necrosis without generating new embryonic structures or other organogenesis processes, as occurs in other species. it is possible that, as observed by arahana et al. (2010) in studies on the somatic embryogenesis of s. betacea, calluses with embryogenic potential do not form embryos due to a reduction in the cellular maturation due to a lack of sucrose at suitable concentrations, which allows for the induction of nutrient accumulation in embryogenic cells. conclusions lulo can be considered a recalcitrant species for the induction of somatic embryogenesis that does not respond suitably to protocols that are successful for other solanaceae species. in dark conditions at 25±2°c with a ms medium and young lulo explants, with or without spines (hypocotyls and cotyledonary leaves), it was possible, for the first time, to obtain germinated embryos in the induction medium with additions of naa (31.9 and 50 µm) and sucrose (50.0 and 263.1 µm), 30 d after sowing, that are easily reproduced in a ms medium. the elimination of pgrs from the cultivation medium caused a reduction in growth and necrosis in the calluses, completely eliminating the possibility of obtaining a recurrent embryogenic process. acknowledgements the authors express their gratitude to the universidad nacional de colombia, the universidad de nariño, the instituto madrileño de investigación y desarrollo rural, agrario y alimentario (imidra). literature cited arahana b., v., a.r. cabrera v., and m.l. torres p. 2010. propagación de tomate de árbol (solanum betaceum) vía embriogénesis somática. avances 2, b16-b21. bárány, i., p. gonzález-melendi, b. fadón, j. mitykó, m.c. risueño, and p.s. testillano. 2005. microspore-derived embryogenesis in pepper (capsicum annuum l.): subcellular rearrangements through development. biol. cell 97, 709-722. bodhipadma, k. and d.w.m. leung. 2002. factors important for somatic embryogenesis in zygotic embryo explants of capsicum annuum l. j. plant biol. 45, 49-55. campbell, m.m., a.m. brunner, h.m. jones, and s.h. strauss. 2003. forestry’s fertile crescent: the application of biotechnology to forest trees. plant biotechnol. j. 1, 141-154. cardoso, j.c., a.p. martinelli, and r.r. latado. 2012. somatic embryogenesis from ovaries of sweet orange cv. tobias. plant cell tiss. organ cult. 109, 171-177. chandel, g. and s.k. katiyar. 2000. organogenesis and somatic embryogenesis in tomato (lycopersicon esculantum mill.). adv. plant sci. 13, 11-17. correia, s. and j. canhoto. 2009. somatic embryogenesis induction is promoted in knocked-out lines of arabidopsis thaliana for a cdna identified in non-embryogenic calluses of tamarillo (cyphomandra betacea). new biotechnol. 25, s300-s301. daigny, g., h. paul, r. sangwan, and b.s. sangwan-narreel. 1996. factors inf luencing secondary somatic embryogenesis in malus x domestica borkh. (cv. ‘gloster 69’). plant cell rep. 16, 153-157. dhavala, v.n.c., r.d. tejeswara, v.r. yechuri, and k. prabavathi. 2009. effect of explant age, hormones on somatic embryogenesis and production of multiple shoot from cotyledonary leaf explants of solanum trilobatum l. afr. j. biotechnol. 8, 630-634. george, e.f. and p.c. debergh. 2008. micropropagation: uses and methods. pp. 29-64. in: george, e.f., m.a. hall, and g.-j. de klerk (eds.). plant propagation by tissue culture. vol. 1. springer, dordercht, the netherlands. gonzález, o.s., o. sam, m.m. hernández, m.j. coronado, and j.j. silva. 2005. caracterización histológica de la embriogénesis somática a partir de limbos foliares de boniato (hipomoea batatas l. lam.). cultivos trop. 26, 37-41. 178 agron. colomb. 32(1) 2014 hong, p.i., j.t. chen, and w.c. chang. 2008. promotion of direct somatic embryogenesis of oncidium by adjusting carbon sources. biol. plant. 52, 597-600. huda, a.k.m.n. and m.a. bari. 2007. production of synthetic seed by encapsulating asexual embryo in eggplant (solanum melongena l.). int. j. agric. res. 2, 832-837. iraqi, d., and f.m. tremblay. 2001. the role of sucrose during maturation of black spruce (picea mariana) and white spruce (picea glauca) somatic embryos. physiol. plant. 111, 381-388. jayasree, t., u. pavan, m. ramesh, a.v. rao, k. jagan mohan reddy, and a. sadanandam. 2001. somatic embryogenesis from leaf cultures of potato. plant cell tiss. organ cult. 64, 13-17. jheng, f.-y., y.-y. do, y.-w. liauh, j.-p. chung, and p.-l. huang. 2006. enhancement of growth and regeneration efficiency from embryogenic callus cultures of oncidium ‘gower ramsey’ by adjusting carbohydrate sources. plant sci. 170, 1133-1140. kantharajah, a.s. and p.g. golegaonkar. 2004. somatic embryogenesis in eggplant. sci. hortic. 99, 107-117. kaparakis, g. and p.g. alderson. 2002. inf luence of high concentrations of cytokinins on the production of somatic embryos by germinating seeds of tomato, aubergine and pepper. j. hort. sci. biotechnol. 77, 186-190. kaparakis, g. and p.g. alderson. 2008. role for cytokinins in somatic embryogenesis of pepper (capsicum annuum l.)? j. plant growth regul. 27, 110-114. kintzios, s., j.b. drossopoulos, e. shortsianitis, and d. peppes. 2000. induction of somatic embryogenesis from young, fully expanded leaves of chilli pepper (capsicum annuum l.): effect of leaf position, illumination and explant pretreatment with high cytokinin concentrations. sci. hortic. 85, 137-144. kintzios, s., j.b. drossopoulos, and ch. lymperopoulos. 2001. effect of vitamins and inorganic micronutrients on callus growth and somatic embryogenesis from leaves of chilli pepper. plant cell tiss. organ cult. 67, 55-62. koleva-gudeva, l.r., m. spasenoski, and f. trajkova. 2007. somatic embryogenesis in pepper anther culture: the effect of incubation treatments and different media. sci. hortic. 111, 114-119. li, j.-r., f.y. zhuang, ch.-g. ou, h. hu, z.-w. zhao, and j.-h. mao. 2013. microspore embryogenesis and production of haploid and doubled haploid plants in carrot (daucus carota l.). plant cell tiss. organ cult. 112, 275-287. mir, k.a., a.s. dhatt, j.s. sandhu, and s.s. gosal. 2008. genotype, explant and culture medium effects on somatic embryogenesis in eggplant (solanum melongena l.). hortic. environ. biotechnol. 49, 182-187. mishra, s., i. sanyal, and d.v. amla. 2012. changes in protein pattern during different developmental stages of somatic embryos in chickpea. biol. plant. 56, 613-619. motallebi-azar, a., s. kazemiani, and f. yarmohamadi. 2013. effect of sugar/osmotica levels on in vitro microtuberization of potato (solanum tuberosum l.). russ. agric. sci. 39, 112-116. murashige, t. and f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 473-497. na, h., j.-h. kwak, and ch. chun. 2011. the effects of plant growth regulators, activated charcoal, and agno3 on microspore derived embryo formation in broccoli (brassica oleracea l. var. italica). hort. environ. biotechnol. 52, 524-529. nakagawa, h., t. saijyo, n. yamauchi, m. shigyo, s. kako, and a. ito. 2001. effects of sugars and abscisic acid on somatic embryogenesis from melon (cucumis melo l.) expanded cotyledon. sci. hortic. 90, 85-92. nakano, m., k. kigoshi, t. shimizu, t. endo, t. shimada, h. fujii, and m. omura. 2013. characterization of genes associated with polyembryony and in vitro somatic embryogenesis in citrus. tree genet. genomes 9, 795-803. oláh, r., a. zok, a. pedryc, s. howard, and l.g. kovács. 2009. somatic embryogenesis in a broad spectrum of grape genotypes. sci. hortic. 120, 134-137. parimalan, r., a. venugopalan, p. giridhar, and g.a. ravishankar. 2011. somatic embryogenesis and agrobacterium-mediated transformation in bixa orellana l. plant cell tiss. organ cult. 105, 317-328. qin, y., h.-l. li, and y.-d. guo. 2007. high-frequency embryogenesis, regeneration of broccoli (brassica oleracea var. italica) and analysis of genetic stability by rapd. sci. hortic. 111, 203-208. quainoo, a.k., a.c. wetten, and j. allainguillaume. 2008. the effectiveness of somatic embryogenesis in eliminating the cocoa swollen shoot virus from infected cocoa trees. j. virol. methods 149, 91-96. ramakrishnan, m., s.a. ceasar, v. duraipandiyan, m.a. daniel, and s. ignacimuthu. 2013. efficacious somatic embryogenesis and fertile plant recovery from shoot apex explants of onion (allium cepa l.). vitro cell. dev. biol. plant 49, 285-293. ren, y., h. bang, i.s. curtis, j. gould, b.s. patil, and k.m. crosby. 2012. agrobacterium-mediated transformation and shoot regeneration in elite breeding lines of western shipper cantaloupe and honeydew melons (cucumis melo l.). plant cell tiss. organ cult. 108, 147-158. ribeiro, a.p.o., e.a.t. picoli, e.r.g. lani, w.a. vendrame, and w.c. otoni. 2009. the inf luence of f lask sealing on in vitro morphogenesis of eggplant (solanum melongena l.). in vitro cell. dev. biol. plant 45, 421-428. rout, g.r., a. mohapatra, and s.m. jain. 2006. tissue culture of ornamental pot plant: a critical review on present scenario and future prospects. biotechnol. adv. 24, 531-560. sánchez-enciso, m.c., l.j. rodríguez de la o., g.p. zárate-de lara, a. lópez-herrer, s. barrales-domínguez, and g. gonzález-de la cruz. 2005. embriogénesis somática en papa cvs. atlantic y fritolay-1867. rev. chapingo serie hortic. 11, 219-224. santa-maria, m., k.v. pecota, c.g. yencho, g. allen, and b. sosinski. 2009. rapid shoot regeneration in industrial ‘high starch’ sweetpotato (ipomoea batatas l.) genotypes. plant cell tiss. organ cult. 97, 109-117. santos, d. and p. fevereiro. 2002. loss of dna methylation affects somatic embryogenesis in medicago truncatula. plant cell tiss. organ cult. 70, 155-161. segovia b., v. 2002. optimización de la regeneración de lulo (solanum quitoense) orientada a la transformación genética de las plantas. m.sc. thesis. master in plant biotechnology, universidad internacional de andalucía; international center for tropical agriculture (ciat), huelva, spain. 179criollo, perea, toribio, and muñoz: effect of the combination of naa, kinetin and sucrose on the induction of somatic embryogenesis in lulo (solanum quitoense lam.) sharma, s.k., s. millam, p.e. hedley, j. mcnicol, and g.j. bryan. 2008. molecular regulation of somatic embryogenesis in potato: an auxin led perspective. plant mol. biol. 68, 185-201. singh, s. and s. hazra. 2009. somatic embryogenesis from the axillary meristems of peanut (arachis hypogaea l.). plant biotechnol. rep. 3, 333-340. solís-ramos, l.y., s. nahuath-dzib, a. andrade-torres, f. barredopool, t. gonzález-estrada, and e. castaño de la serna. 2010. indirect somatic embryogenesis and morphohistological analysis in capsicum chinense. biologia 65, 504-511. tan, c.l. and d.b. furtek. 2003. development of an in vitro regeneration system for theobroma cacao from mature tissues. plant sci. 164, 407-412. thornton, m.k., j. lee, r. john, n.l. olsen, and d.a. navarre. 2013. inf luence of growth regulators on plant growth, yield, and skin color of specialty potatoes. am. j. potato res. 90, 271-283. van der vyver, c. 2010. genetic transformation of the euploid saccharum officinarum via direct and indirect embryogenesis. sugar tech. 12, 21-25. van staden, j., e. zazimalova, and e.f. george. 2008. plant growth regulators ii: cytokinins, their analogues and antagonists. pp. 205-226. in: george, e., p. debergh, and g. de klerk (eds.). plant propagation by tissue culture. springer, dordercht, the netherlands. vargas, t.e., e. de garcía, and m. oropeza. 2005. somatic embryogenesis in solanum tuberosum from cell suspension cultures: histological analysis and extracellular protein patterns. j. plant physiol. 162, 449-456. vinoth, s., p. gurusaravanan, and n. jayabalan. 2014. optimization of somatic embryogenesis protocol in lycopersicon esculentum l. using plant growth regulators and seaweed extracts. j. appl. phycol. 26, 1527-1537. wang, y.-x., x.f. wang, z.-y. ma, g.-y. zhang, and g.-y. hang. 2006. somatic embryogenesis and plant regeneration from two recalcitrant genotypes of gossypium hirsutum l. agric. sci. china 5, 323-329. yang, j.l., e.s. seong, m.j. kim, b.k. ghimire, w.h. kang, w.y. yu, and ch.h. li. 2010. direct somatic embryogenesis from pericycle cells of broccoli (brassica oleracea l. var. italica) root explants. plant cell tiss. organ cult. 100, 49-58. zapata-castillo, p.y., a.-c. flick, g. lópez-puc, a. solís-ruiz, f. barahona-pérez, and n. santana-buzzy. 2007. somatic embryogenesis in habanero pepper (c. chinense jacq.) from cell suspensions. hortscience 42, 329-333. zhang, q., k.m. folta, and t.m. davis. 2014. somatic embryogenesis, tetraploidy, and variant leaf morphology in transgenic diploid strawberry (fragaria vesca subspecies vesca ‘hawaii 4’) (online). bmc plant biol. 14, http://www.biomedcentral. com/content/pdf/1471-2229-14-23.pdf; consulted: june, 2014. received for publication: 20 december, 2014. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.47988 1 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center (cenipalma). bogota (colombia)2 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hmromeroa@unal.edu.co agronomía colombiana 33(1), 5-10, 2015 development and validation of a bi-directional allele-specific pcr tool for differentiation in nurseries of dura, tenera and pisifera oil palms desarrollo y validación de una metodología basada en pcr alelo específica bidireccional para diferenciación en vivero de palmas de aceite tipo dura, tenera y pisifera paola a. reyes1, juan camilo ochoa1, carmenza montoya1, edison daza1, iván m. ayala1, and hernán mauricio romero1, 2 abstract resumen oil palm (elaeis guineensis jacq.) fruits are classified by shell thickness into three types: dura, pisifera, and tenera, the last one being the product of a dura × pisifera cross. the palm oil industry relies on the use of high-yield tenera plant material for production; however, it is usually generated with female infertile pisifera, so early identification of this trait is very important to oil production and breeding programs. recently, the mapping and sequencing of the shell gene, which is responsible for endocarp formation in oil palms, made it possible to identify two mutations (type snp, single nucleotide polymorphism) that affect its function and that are useful to developing molecular markers for predicting shell thickness. the aim of this study was to standardize pcr-based methodologies in order to detect the snp observed in codon 30 and validate it under our e. guineensis biological collections. we achieved the differentiation of shell alleles with both allele specific pcr and caps with the restriction enzyme hindiii in homozygous and heterozygous plants that contained the described mutation, and the prediction was correlated with the phenotype observed in oil palm fruits. these methodologies facilitated the discrimination of plants by fruit type in nursery and pre-nursery stages 24 months before production started, thereby reducing the time and area used in oil palm breeding programs. de acuerdo con el grosor del cuesco, los tipos de fruto de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) se clasifican en tres: dura, pisifera y tenera; siendo el último la variante heterocigoto de los alelos que generan los dos primeros. la mayor productividad, en términos de cantidad de aceite en el cultivo, se logra al sembrar únicamente materiales tipo tenera, sin embargo estos se generan utilizando como parental el material pisifera, el cual presenta en la mayoría de los casos infertilidad femenina. recientemente el mapeo genético y secuenciación del gen shell, el cual está involucrado en la formación del cuesco en el fruto, permitió determinar que las variantes fenotípicas en el fruto se deben a dos mutaciones tipo snp (polimorfismo de un solo nucleótido) en este, lo cual permitiría el desarrollo de marcadores moleculares capaces de diferenciar estas mutaciones. el objetivo de este trabajo es estandarizar una metodología basada en pcr, que permita identificar el snp observado en el codón 30 y validarlo en las colecciones biológicas con las que se trabajó. mediante pcr alelo específico y caps con la enzima de restricción hindiii, se logró identificar la mutación del codón 30 en individuos homocigotos y heterocigotos y el fenotipo predicho concordó perfectamente con el tipo de fruto observado. estas metodologías permiten la discriminación de plantas de palma de aceite por tipo de fruto en las fases de vivero y previvero, hasta 24 meses antes de que empiece la fase productiva, con la intención de reducir el espacio y el tiempo de los programas de mejoramiento vegetal. key words: shell gene, endocarp thickness, fruit type, oil yield, molecular breeding. palabras clave: gen shell, grosor de endocarpio, tipo de fruto, rendimiento de aceite, selección asistida por marcadores moleculares. introduction one of the more important traits that define oil yield in oil palms is the thickness of the endocarp, or shell. this economically important fruit trait is controlled by the shell gene, which exhibits a co-dominant monogenic inheritance (beirnaert and vanderweyen, 1941). shell (sh) encodes a transcriptional activator factor homologous to the gene seedstick, which is responsible for seed formation and ovule identity in arabidopsis thaliana (singh et al., 2013a). a single nucleotide change in codon 28 or 30 impairs the normal dna binding of shell (sh), leading to a shell-less phenotype (singh et al., 2013a). oil palm trees can be classified by shell genotype into: dura (sh/sh), http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.47988 6 agron. colomb. 33(1) 2015 which is characterized by the production of large fruits with a thick shell and a small proportion of oil-bearing mesocarp, and pisifera (sh/sh), which results in shell-less but mostly female sterile palms (beirnaert and vanderweyen, 1941; obasola,1973). in addition, hybrids (tenera) between dura and pisifera display a different phenotype, producing fruits with a thinner shell that are smaller and have a larger proportion of oil-bearing mesocarp. the hybrids are therefore associated with a higher oil yield, as compared to dura types. the hybrid vigor observed in tenera palms is associated with a phenomenon of hetero-dimerization, further described by singh et al. (2013a). given the central role that the shell gene plays in production, oil palm breeding uses a reciprocal recurrent selection of maternal (dura) and paternal (pisifera) pools. nonetheless, female infertile pisiferas are the most desirable pollen source for the production of high-quality teneras (sparnaaij, 1969) although use of female fertile pisiferas is gaining acceptance (corley and tinker, 2003). because infertile pisiferas usually do not produce ripe seeds, the availability of parental donors depends on a chance appearance during genetic segregation in tenera × tenera or tenera × pisifera crosses, requiring large field trials to increase their chance of appearance. because oil palm is a perennial species, it is impossible to determine the fruit phenotype until it is reproductively mature (at least 4 years after germination), so the selection of tenera and pisifera is always made in the field and is a current bottleneck for the optimal use of land and financial resources. here, we propose marker-assisted selection for the shell gene based on allelic-specific pcr, which is a rapid and cost-effective technology, would facilitate an effective selection of tenera and pisifera palms in nurseries. materials and methods single nucleotide polymorphism-snp identification in studied population and dna extraction we studied the snps in both codons reported to be responsible for the shell-less fruit phenotype in eight pisifera plants by sequencing exon 1 of shell from oil palm breeding populations including deli, ekona, nigeria, la mé, papua and avros established in the palmar de la vizcaina experimental field (cenipalma, barrancabermeja, colombia). dna extraction from plant leaf material was carried out with the dneasy plant mini kit (qiagen®, ref: 69106 courtaboeuf, france) according to the manufacturer’s instructions. exon 1 shell gene amplification was carried out with m13-shell primers according to singh et al. (2013a). primer design to distinguish between the sh and sh alleles, four modified allele-specific pcr primers were designed as left or right primers using the web-based software web snapper (drenkard et al., 2000), which introduces additional mismatches to enhance the specificity of the primers. the additional mismatch was selected according to the criteria described by liu et al. (2012), although primer egsnpshell20 lacks said additional mismatch. brief ly, because the mutation disrupting the shell development arises through an adenine to thymine substitution, the third base closest to the 3’-end of the as-pcr primers was replaced. primers egsnpshell22 and egsnpshell32 were designed for the sh allele while primers egsnpshell20 and egsnpshell33 anneal to the sh allele. both the egsnpshell31 and egsnpshell30 primers were designed using the primer blast web tool (ye et al., 2012) and function as forward and reverse primers, respectively. all of the primers were checked for primer dimers and hairpin loops both with themselves and all other designed primers using the oligoanalyzer web tool from idt scitools (owczarzy et al., 2008). details on the final primer sequence and other related information are listed in tab. 1. as-pcr conditions pcrs were performed with 25 µl volumes using taq® polymerase (thermo scientific, waltham, ma). the final concentrations were as follows: 1x taq buffer, 2.5 mm mgcl2, 0.32 mm dntp mixture, 0.5 µm for each primer, 0.5 u taq and 50 ng gdna. all reactions were performed using a c1000 thermal cycler (bio-rad, hercules, ca) with an initial denaturing cycle of 3 min at 95°c, 25 cycles of 30 s at 95°c, 1 min at 60.7°c, 1 min at 72°c, and a final extension cycle of 5 min at 72°c. the pcr products were visualized using ez-vision dna dye as a loading buffer (amresco®, solon, oh) in 2% agarose gels. caps analysis egsnpshell30 and egsnpshell31 primers were used for the initial amplification step to obtain a fragment of shell. the employed pcr protocol was modified using a touchdown gradient approach, decreasing the annealing temperature by 0.5°c each cycle, from 64 to 59°c, by running 10 cycles; then, the annealing was maintained at 59°c for the next 25 cycles. the primer concentration was 1 µm and the pcr products were visualized with 2.0% agarose gel electrophoresis. then, 20 µl of the pcr product were digested with 15 units of hindiii restriction enzyme (thermo scientific, waltham, ma) with an appropriated buffer at 37°c for 18 h. the digestion products were visualized with 2.3% agarose gel electrophoresis. 7reyes, ochoa, montoya, daza, ayala, and romero: development and validation of a bi-directional allele-specific pcr tool for differentiation in nurseries... results there was a single nucleotide difference between adenine (a) and thymine (t), encoding an amino acid substitution of lysine (aaa) with asparagine (aat) at residue 30 of the shell protein. however, no mutation was detected at codon 28 in the tested population. based on this nucleotide mutation, allele-specific primers were designed. primers egsnpshell30 and egsnpshell31 amplify a 446 bp fragment containing the mutation. as all plants should show this fragment, it can serve as an internal positive control. primers annealing to the sh and sh alleles specifically resulted in two other amplicons of 310 and 191 bp, respectively (fig. 1). primers were first tested in single reactions and all of them were able to discriminate between dura and pisifera dna as predicted by their initial design. the primers designed as left or right primers were combined in order to differentiate both alleles in a single reaction (fig. 1). the egsnpshell22-egsnpshell33 combination was unsuccessful in amplifying the allelic bands using dna from dura or pisifera plants as templates, probably due to competition between the primers for pcr amplification; therefore, the egsnpshell20-egsnpshell32 combination was selected for further optimization in tenera (data not shown). inclusion of multiple allele-specific primer sets in a single reaction tube requires the consideration of multiple experimental factors (henegariu et al., 1997). we tested three critical parameters whose interactions are most likely to affect the outcome of a bidirectional as-pcr (liu et al., 1997): primer set, dntps and mgcl2. the concentration of the primers was optimized by testing all possible combinations of concentrations of all primers at 0.5, 1.0 table 1. primers for sequencing and bidirectional as-pcr. primer set primer name and sequence (5’→3’) amplified target sense reference m13-shell-fw gttttcccagtcacgacgttgtattgcttttaattttgcttgaatacc shell exon1 r l singh et al. (2013a) m13-shell-rv aggaaacagctatgaccattttggatcagggataaaagggaagc singh et al. (2013a) egsnpshell30 tggcttggccatagaacaaa pisifera type shell specific l this study egsnpshell32 gccgaaatggactgctgaagcat this study egsnpshell30 tggcttggccatagaacaaa dura type shell specific l this study egsnpshell33 gccgaaatggactgctgaagaaa this study egsnpshell31 tttgttgcttttaattttgcttgaataccttttga pisifera type shell specific r this study egsnpshell20 tcagcatcacaaaggacagacaactcataatct this study egsnpshell31 tttgttgcttttaattttgcttgaataccttttga dura type shell specific r this study egsnpshell22 cagcatcacaaaggacagacaactcataagca this study egsnpshell30 tggcttggccatagaacaaa as-pcr control na this study egsnpshell31 tttgttgcttttaattttgcttgaataccttttga this study figure 1. schematic representation of bidirectional shell as-pcr. straight arrows indicate complementarities between the primer and template, whereas upward-/downward-facing arrows represent a single-based mismatch at the 3’ end of the allele-specific primer. the shspecific primer set and amplicon are shown in green, and the sh primer set and amplicon are shown in purple. the control amplicon generated by the outer primers is shown in blue. a, annealing of primers in dura type; b, annealing of primers in pisifera type; c, fragments generated using the combination egsnp20-egsnp32 in the tenera type. and 2.0 µm using the standard amplification conditions. genomic dna from tenera was added and each reaction was tested in a temperature gradient in order to assess the optimal annealing temperature. standard mgcl2 curves were also tested. a b c egsnp31 egsnp22 egsnp20 egsnp33 egsnp32 egsnp30 egsnp31 egsnp33 egsnp33 egsnp32 egsnp30 egsnp33 446 bp 310 bp 191 bp 8 agron. colomb. 33(1) 2015 the optimal conditions for zygosity discrimination are those that amplify each allele-specific amplicon at similar efficiencies as measured by band intensity from the gel. in this study, the maximum specificity and product yield were achieved with 2.5 mm mgcl2, and the excess of the forward primer (2:1:1:1 ratio) at 60.7°c gave optimal results, yielding products with similar efficiency. those conditions were set as the optimized discriminating conditions. the optimal nature of the discriminating conditions was confirmed unambiguously in a single blind trial of 38 samples of different zygosity. the segregating material for the single blind trial was obtained from the angola germplasm collection of the palmar de la vizcaina experimental field (barrancabermeja, colombia). this collection is composed of seeds from open-pollinated natural populations of dura and tenera palms (arias et al., 2013). a total of 38 palms, including 15 dura, 13 pisifera, and 10 tenera palms, were tested. the samples were classified based on the band profile only and the results were correlated with the fruit phenotype of each sample (fig. 2). further validation of this technique was done by identifying a restriction enzyme, which includes the snp observed in its recognition site. we found that the enzyme hindiii has a recognition site in the sh allele that is absent in the sh allele due to the a to t change observed in codon 30, so this could be used as a cleaved amplified polymorphic sequence (caps) marker for easy and highly reproducible detection of these alleles in both homozygous and heterozygous plants. all samples tested with caps confirmed both phenotypic and genotypic analysis with as-pcr (fig. 2), corroborating the effectiveness of either as-pcr or caps as a useful tool for discrimination of oil palm plants at the nursery stage if the snp of shell is in codon 30. discussion no discrepancies where found between our results and the observed fruit types, confirming that the primers or the restriction enzyme were capable of effective discrimination. however, a varied degree of shell thickness was observed in the dura and tenera samples, indicating that there is a thickness-related polygenic variation. because these techniques are gel based, they are cost effective and can be easily implemented in any laboratory. additionally, although gel-based assays are not usually suitable for large numbers of samples (bassam et al., 1996), the different pattern for each genotype facilitates the high-throughput application of this technique, allowing for fast and highly reproducible analysis. despite obtaining 100% phenotype genotype correlation in our experiments, there are other snps that may affect this trait, including the codon 28 snp reported by singh et al. (2013a). according to patent number us 20130247249a1, there is one genomic region of 3.4 mb that contains the shell gene, where more than 8,200 snps had been detected, and that can be used as a molecular marker for fruit type prediction with less accuracy (singh et al., 2013b). in previous studies, markers, such as aflp and rapd, were linked to this trait, but they were figure 2. gel image data from a small blind trial and their correlation with the fruit phenotype. as-pcr (top) and caps (bottom) from nine samples and three positive controls. both molecular markers showed correlation with fruit shell thickness. p, pisifera; t, tenera; d, dura. p p p t t t d d d +p +d +t mw c ap s as -p c r 9reyes, ochoa, montoya, daza, ayala, and romero: development and validation of a bi-directional allele-specific pcr tool for differentiation in nurseries... too far from the shell gene and it was impossible to apply these methodologies in oil palm breeding programs (moretzsohn et al., 2000; billotte et al., 2001; billotte et al., 2005). more recently, gan (2014) identified a set of closelylinked shell-thickness markers through saturation of the sh region with dartseq markers, as well as map integration around the sh regions in two f2 mapping populations. in addition, this study identified 32 snp and dart markers mapped within a 5 cm f lanking region of the sh gene. these markers could be valuable as a molecular screening tool for fruit form determination, but, at this time, there is not a publication based on pcr protocols to identify the fruit type. discrimination of shell alleles by means of molecular markers may benefit oil palm breeders and seed producers at several levels. for example, for the certification of high-yielding seed production by selective breeding of d×p crosses, particularly on plantations that lack stringent quality control and/or where natural pollination with small quantities of tenera or dura pollen can occur, the selection of true female sterile pisifera parentals and selection without recurring to the progeny of elite tenera from t×t or t×p crosses can be used. the oil palm industry will continue to grow due to the high global demand for its derivatives and its economic impact on countries such as indonesia, malaysia, thailand, nigeria, ecuador and colombia. however, one of the main challenges for the oil palm industry today is improving crop yield using limited land resources in order to maintain equilibrium with natural ecosystems. the results of the present study have demonstrated the capacity of a bidirectional as-pcr to detect the genetic variation of the shell gene, showing how a simple molecular marker can be successfully used to diagnose an oil palm characteristic in the nursery stage that was previously only observable at the production stage, favoring the selection of desirable high-yielding plant material or donor pollen and avoiding unnecessary land consumption in large field trials. acknowledgements this work was funded by the oil palm development fund (ffp) managed by fedepalma. literature cited arias, d., m. gonzález, f. prada, e. restrepo, and h. romero. 2013. morpho-agronomic and molecular characterisation of oil palm elaeis guineensis jacq. material from angola. tree genet. genomes 9, 1283-1294. doi: 10.1007/s11295-013-0637-5 bassam, b.j., t. allen, s. flood, j. stevens, p. wyatt, and k.j. livak. 1996. nucleic acid sequence detection systems: revolutionary automation for monitoring and reporting pcr products. aus. biotech. 6, 285-294. billotte, n., l. frances, p. amblard, t. durand-gasselin, j.l. noyer, and b. courtois. 2001. search for aflp and microsatellite molecular markers of the sh gene in oil palm (elaeis guineensis jacq.) by bulk segregant analysis (bsa) and by genetic mapping. pp. 442-445. in: proc. 2001 pipoc int. palm oil cong. cutting-edge technologies for sustained competitiveness. kuala lumpur. billotte, n., n. marseillac, a.-m. risterucci, b. adon, p. brottier, f.-c. baurens, r. singh, a. herrán, h. asmady, c. billot, p. amblard, t. durand-gasselin, b. courtois, d. asmono, s.c. cheah, w. rohde, e. ritter, and a. charrier. 2005. microsatellite-based high density linkage map in oil palm (elaeis guineensis jacq.). theor. appl. genet. 110, 754-765. doi: 10.1007/s00122-004-1901-8 beirnaert, a. and r. vanderweyen. 1941. contribution à l’étude genetique et biometrique des variétés d’ elaeis guineensis jacquin. institut national pour l’étude agronomique du congo belge (ineac), brussels. corley, r.h.v. and p.b. tinker. 2003. the oil palm. 4th ed. blackwell science, oxford, uk. doi: 10.1002/9780470750971 drenkard, e., b.g. richter, s. rozen, l.m. stutius, n.a. angell, m. mindrinos, r.j. cho, p.j. oefner, r.w. davis, and f.m. ausubel. 2000. a simple procedure for the analysis of single nucleotide polymorphisms facilitates map-based cloning in arabidopsis. plant physiol. 124, 1483-1492. 10.1104/pp.124.4.1483 gan, s.t. 2014. the development and application of molecular markers for linkage mapping and quantitative trait loci analysis of important agronomic traits in oil palm (elaeis guineensis jacq.). phd thesis. malaysia campus, university of nottingham. semenyih, malaysia. henegariu, o., n.a. heerema, s.r. dlouhy, g.h. vance, and p.h. vogt. 1997. multiplex pcr: critical parameters and step-bystep protocol. biotechniques 23, 504-511. liu, j., s. huang, m. sun, s. liu, y. liu, w. wang, x. zhang, h. wang, and w. hua. 2012. an improved allele-specific pcr primer design method for snp marker analysis and its application. plant methods 8, 34. doi: 10.1186/1746-4811-8-34 liu, q., e.c. thorland, j.a. heit, and s.s. sommer. 1997. overlapping pcr for bidirectional pcr amplification of specific alleles: a rapid one-tube method for simultaneously differentiating homozygotes and heterozygotes. genome res. 7, 389-398. doi: 10.1101/gr.7.4.389 moretzsohn, m.c., c.d.m. nunes, m.e. ferreira, and d. grattapaglia. 2000. rapd linkage mapping of the shell thickness locus in oil palm (elaeis guineensis jacq.). theor. appl. genet. 100, 63-70. doi: 10.1007/s001220050009 obasola, c.o. 1973. female sterility and fertility in variety pisifera and shell thickness in progenies of dura x pisifera crosses of the oil palm (elaeis guineensis jacq.). i. categories of variety pisifera. j. niger. inst. oil palm res. 5, 37-41. owczarzy, r., a.v. tataurov, y. wu, j.a. manthey, k.a. mcquisten, h.g. almabrazi, k.f. pedersen, y. lin, j. garretson, n.o. mcentaggart, c.a. sailor, r.b. dawson, and a.s. peek. 2008. idt scitools: a suite for analysis and design of nucleic acid oligomers. nucl. acids res. 36(suppl. 2), w163-w169. doi: 10.1093/nar/gkn198 http://dx.doi.org/10.1007/s11295-013-0637-5 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-004-1901-8 http://dx.doi.org/10.1002/9780470750971 http://dx.doi.org/10.1104/pp.124.4.1483 http://dx.doi.org/10.1186/1746-4811-8-34 http://dx.doi.org/10.1101/gr.7.4.389 http://dx.doi.org/10.1007/s001220050009 http://dx.doi.org/10.1093/nar/gkn198 10 agron. colomb. 33(1) 2015 singh, r., e.-t.l. low, l.c.-l. ooi, m. ong-abdullah, n.-c. ting, j. nagappan, r. nookiah, m.d. amiruddin, r. rosli, m.a.a. manaf, k.-l. chan, m.a. halim, n. azizi, n. lakey, s.w. smith, m.a. budiman, m. hogan, b. bacher, a. van brunt, c. wang, j.m. ordway, r. sambanthamurthi, and r.a. martienssen. 2013a. the oil palm shell gene controls oil yield and encodes a homologue of seedstick. nature 500, 340-344. doi: 10.1038/nature12356 singh, r., e.-t.l. low, l.c.-l. ooi, m. ong-abdullah, r. nookiah, r. sambanthamurthi, s.w. smith, n.d. lakey, r. martienssen, j.m. ordway, and m. hogan. 2013b. gene controlling shell phenotype in palm. patent application publication us 2013/0247249 a1. sparnaaij, l.d. 1969. oil palm (elaeis guineensis jacq.). pp. 339387. in: ferwerda, f.p. and f. wit (eds.). outline of perennial crop breeding in the tropics. miscelaneous papers in agriculture vol. 4. h veenman & zonen nv, wageningen, the netherlands. ye, j., g. coulouris, i. zaretskaya, i. cutcutache, s. rozen, and t.l. madden. 2012. primer-blast: a tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction. bmc bioinformatics 13, 134. doi: 10.1186/1471-2105-13-134 http://dx.doi.org/10.1038/nature12356 http://dx.doi.org/10.1186/1471-2105-13-134 fecha de recepción: 2 de agosto de 2010. aceptado para publicación: 13 de noviembre de 2010 1 investigador principal, rimisp. santiago (chile). aschejtman@rimisp.org agronomía colombiana 28(3), 445-454, 2010 elementos para una renovación de las estrategias de desarrollo rural elements for rural development strategies renewal alexander schejtman1 resumen abstract en el marco de los ajustes estructurales, el artículo aborda los condicionantes del desarrollo rural. a partir de ello se plantea una reformulación del enfoque tradicional de desarrollo rural que tenga en cuenta lo social, lo sectorial, lo temporal, lo institucional y lo espacial (vínculos urbanos rurales) y que sintetiza en el modelo de desarrollo territorial rural. in the framework of structural adjustments, this paper deals with rural development determinants. taking into account social, sectorial, temporal, institutional and spatial (urban rural links) aspects, it is outlined a new rural development approach which may be summarized in the territorial rural development model. palabras clave: desarrollo territorial rural, políticas públicas, ruralidad, transformación institucional y productiva. key words: rural territorial development, public policies, rurality, institutional and productive transformation. introducción en la última década han surgido, desde diversos ángulos, una serie de propuestas para la renovación de los enfoques tradicionales del desarrollo rural en américa latina. en la mayoría de los casos, dichas propuestas tienen en común un abordaje territorial de las políticas destinadas a mejorar las condiciones de vida y de trabajo de la población del mundo plural de las sociedades rurales. en este artículo se presentan los elementos principales de dicho abordaje. una vez examinados los desafíos y lecciones aprendidas del desarrollo rural, se profundiza en los que se podrían denominar vectores del desarrollo rural y se concluye con las características fundamentales del modelo de desarrollo territorial rural. este nuevo modelo recoge los elementos centrales que renuevan las estrategias tradicionales de desarrollo rural. desafíos condicionantes y lecciones aprendidas del desarrollo rural los desafíos ha cambiado el contexto en que se desenvolvía la agricultura en las etapas de desarrollo basadas en la sustitución de importaciones, y con ello también las exigencias a la que ésta actividad está sometida. a las demandas tradicionales de aportar alimentos, materias primas y divisas, se plantea ahora la necesidad de que la agricultura sea competitiva –como consecuencia de la apertura comercial y del abandono de los subsidios; que sea sustentable, no sólo por imposiciones de los mercados externos, sino por la creciente presión social en torno a los problemas del medio ambiente; que contribuya a la equidad y a la seguridad alimentaria. el combate a la persistente pobreza e indigencia rural ha adquirido una alta prioridad en las agendas de los gobiernos de la región. estos asuntos constituyen el centro de las reflexiones que aquí se hacen. en estos momentos resulta innecesario argumentar que la superación de la pobreza trasciende a una política sectorial concebida en términos estrechos y reducida al ámbito de la producción, y por lo tanto, al instrumental de políticas propio de los ministerios de agricultura, por amplio que aquel sea. lo que se plantea, más bien, es la urgente necesidad de un diseño que abarque tanto a la totalidad del ámbito de lo que comúnmente entendemos como rural, como a los vínculos entre lo rural y lo urbano, cuyos límites, sobretodo en términos de empleo, empiezan a desdibujarse cada vez más, pues no sólo ha ido aumentando con más velocidad el empleo rural no agrícola que el agrícola, sino que una parte creciente del empleo agrícola ha pasado a residir en núcleos urbanos. esta forma de enfocar el desarrollo rural y el empleo no niega la centralidad de la actividad agrícola, pues basta imaginar lo que ocurre, cuando esta actividad decae, con el conjunto de las actividades productivas, sociales, culturales, etc., en regiones donde una de las fuentes principales de empleo sigue siendo la agricultura. se trata más bien de fortalecer los vínculos de la agricultura con la agroindus446 agron. colomb. 28(3) 2010 se poseen, pasa a convertirse en un ámbito necesario de la acción de las políticas que tengan como norte la superación de la pobreza (o el crecimiento con equidad). aceptada la conveniencia de una reforma de las instituciones, es necesario explorar cuál es el significado de ello en el ámbito del desarrollo rural o si se quiere, cuáles son las orientaciones de estrategia o de políticas que se derivan de dicha necesidad, cuando se ha establecido como objetivo nacional de alta prioridad la reducción de la pobreza rural en un horizonte determinado. el propósito del resto del documento es precisamente intentar dicha exploración. los condicionantes del desarrollo rural condicionantes externos al sector rural como consecuencia de la aplicación en los países de la región de las reformas constitutivas de lo que se llamó el “consenso de washington”, las políticas sectoriales han quedado subordinadas a las macroeconómicas y al libre juego de las reglas del mercado. en efecto, la disciplina fiscal, la unificación de los tipos de cambio, el fortalecimiento de los derechos de propiedad, la desregulación de los mercados internos, la privatización, la liberalización comercial, la eliminación de barreras a la inversión extranjera y la liberalización financiera, han sido aplicadas, en distintos momentos y con diferente grado de profundidad, en cada uno de los países; en consecuencia, muchos de los instrumentos sectoriales del pasado como los subsidios, los tipos de cambio diferenciados, las franquicias, los poderes de compra de las empresas estatales, las fijaciones de precios a productos básicos, etc., han prácticamente desaparecido. el surgimiento de nuevos instrumentos como los estímulos al riego y a la forestación, los pagos directos a los productores, las desgravaciones progresivas a productos básicos sensibles, los fondos de tierra, entre otros, independientemente de sus virtudes, no parecen, sin embargo, suficientes para abordar la magnitud y complejidad de las demandas en materia de reducción de la pobreza rural y para generar capacidad competitiva entre los pequeños productores cuyo potencial está subutilizado. en la medida en que no se ha visto satisfecha la expectativa de que las políticas de ajuste estructural, además de reestablecer los equilibrios macroeconómicos básicos, permitieran retomar la senda del crecimiento de un modo sostenido y que por esta vía tuvieran un impacto significativo en la reducción de la pobreza, han surgido voces cuestionando la suficiencia e incluso la pertinencia de algunas de las medidas englobadas en el llamado “washington consensus”. tria, los servicios, la educación y el desarrollo tecnológico, con énfasis en aquellas áreas en que predomina la pequeña propiedad para permitir, por esta vía, tanto el fortalecimiento de las condiciones de vida de los productores agropecuarios, como el desarrollo de opciones de empleo no agrícola mejores que aquellas que hoy complementan sus escasos ingresos agrícolas. las reformas estructurales han hecho que muchos de los antiguos instrumentos de la política sectorial, cualquiera sea la opinión que se tenga sobre su eficiencia, hayan sido abandonados sin que su espacio haya sido cubierto por otros agentes o por el mercado. es así como se constata una carencia de mecanismos de financiamiento o de comercialización para la pequeña agricultura; una reducción del financiamiento a los institutos de investigación y de transferencia tecnológica, no compensada con la venta de servicios o con la transferencia de esta función a entes privados; una apertura comercial no acompañada de una mayor eficiencia en información y sistemas de apoyo a la inserción internacional; una insuficiente capacidad para satisfacer las mayores exigencias en sanidad agropecuaria, calidad e inocuidad de los alimentos; una apertura de mercados de tierra y expectativas puestas en una reforma agraria vía mercado que no han ido acompañadas de un proceso masivo de titulación y de consolidación de registros de propiedad, etc. estos desafíos están poniendo en tensión a la vieja institucionalidad sectorial, por lo que el tema de la reforma de las instituciones agrarias aparece en el primer plano de las tareas pendientes. los procesos de descentralización y de desconcentración son sólo una primera manifestación de respuesta a este requerimiento; pero reducidos al ámbito estricto de la burocracia estatal –centrados sólo en elevar la eficiencia gerencial de la gestión pública– no lograrán los objetivos esperados, pues elevar la efectividad y eficiencia de las políticas públicas supone su correcta adecuación a las idiosincrasias locales, lo que exige el desarrollo del capital social, entendido como el acervo de normas de reciprocidad y de redes de compromiso cívico entre el estado y las organizaciones sociales que supere el paternalismo y el autoritarismo. quienes sostienen la necesidad de una segunda o tercera fase de ajustes estructurales hacen hincapié en la necesidad de reformas de las instituciones, entendidas como las reglas formales e informales que asignan el control de recursos a los agentes y determinan la forma como se establecen las relaciones entre éstos. bajo ésta óptica, corregir las desigualdades en materia de acceso a activos productivos y/o a las condiciones para un cabal aprovechamiento de los que 4472010 schejtman: elementos para una la renovación de las estrategias de desarrollo rural detrás de dicha expectativa y de la idea de “establecer precios correctos” estuvo el supuesto de que los mercados, liberados de toda interferencia, asegurarían una asignación óptima de recursos (óptimo de pareto), sin considerar que aquello ocurre sólo bajo condiciones muy particulares, si es que no excepcionales, (información perfecta de los agentes, competencia perfecta y sobre todo, mercados plenos) en circunstancias que en el mundo real y en el ámbito rural especialmente, donde la información es asimétrica, los mercados o no existen, o son incompletos o fallan, y surgen en su reemplazo los más diversos arreglos institucionales no necesariamente conducentes a un crecimiento equitativo y sostenible. como si todo lo anterior no fuera suficiente, la reciente crisis financiera ha terminado de echar por tierra el supuesto de la capacidad incontestable de los mercados como un mecanismo infalible de regulación económica (krugman, 1995). otro de los factores condicionantes es el proceso acelerado de concentración de capital en las industrias agroalimentarias que han inducido la globalización de los sistemas agroalimentarios, a lo que se agregan los vínculos que dichos procesos tienen con la determinación de las normas y estándares de los alimentos. las posibilidades de regulación de dichas tendencias en función de objetivos nacionales supone la necesidad de crear una masa crítica de poder de negociación en las instancias centrales que se apoye en y dé apoyo a los sectores que se movilizan para frenar los efectos que los monopolios no regulados suelen tener sobre los niveles de bienestar de la población. a dicho proceso se agregan los de determinación de grados y estándares de los productos alimentarios, influidos crecientemente por los niveles establecidos por la agroindustria transnacional y convertidos en criterios de aceptabilidad en el comercio internacional. condicionantes internos en el sector agropecuario, las nuevas condiciones han sido aprovechadas por empresas con tierras de mayor potencial para la producción de productos exportables, con capacidad de acceder al crédito, a la tecnología y a la información sobre las condiciones de los mercados interno y externo, logrando que los beneficios se concentren en determinados productos, en algunas regiones, y en los productores medianos y grandes. esto ha dado lugar a un significativo crecimiento de las exportaciones, sobre todo no tradicionales. sin negar los elementos positivos de esta dinámica, ella tiene el riesgo potencial de acentuar el carácter excluyente y polarizador característico del proceso de modernización agraria de la región, con el agravante de que la apertura acelerará dicho proceso. los cambios en el entorno internacional y en las reglas del juego internas en las economías de la región, determinan que el incremento sostenido de la competitividad y su corolario, la amplia difusión del progreso técnico, hayan pasado a ser condición necesaria para el crecimiento y para la viabilidad de las unidades productivas. el caso de las políticas orientadas hacia los pequeños productores con poca o ninguna posibilidad de impulsar su “competitividad” en el actual contexto, supone generar incentivos y fortalecer capacidades o activos de éstos para que puedan avanzar en el mejoramiento de sus condiciones de trabajo y de vida. para ello, las estrategias de desarrollo rural deberán considerar en su diseño dos de los principales determinantes estructurales del funcionamiento del sector rural en la gran mayoría de los países de la región: la heterogeneidad de la estructura productiva y de la propia pobreza rural, y la presencia de fallas en los mercados de crédito seguro, tecnología, información, trabajo, o su franca inexistencia. las lecciones aprendidas al entender por estrategias de desarrollo rural el conjunto de acciones orientadas a mejorar las condiciones de vida y de trabajo de la población rural, en particular de los pequeños productores y de los trabajadores con poca o ninguna tierra, es posible advertir una serie de limitaciones en los enfoques tradicionales de dichas estrategias, entre otros: 1) hacer caso omiso del alto grado de heterogeneidad del mundo de la pequeña agricultura y, por tanto, de la necesidad de políticas diferenciales por tipo de productor. 2) estar centradas en la actividad agrícola sin considerar el empleo rural no agrícola, a pesar de que ha crecido en casi todos los países a ritmos mayores que la agrícola, ni el creciente trabajo a domicilio con participación de las mujeres. 3) no intervenir o hacerlo sólo fragmentariamente a la hora de corregir las fallas o ausencias de mercado en el ámbito de los pequeños productores (información, tecnología, mercados de insumos y de productos, crédito seguro, etc.).2 4) no considerar, salvo excepciones, la posibilidad de inducir a la agroindustria a asumir el papel de difusor de tecnología hacia segmentos de pequeños productores.3 2 los proyectos de desarrollo rural suelen reemplazar las fallas de mercado con la provisión directa de financiamiento, información o asistencia tecnológica, sin alterar las condiciones que los beneficiarios enfrentarán cuando se termine el proyecto. 3 ver al respecto la serie de trabajos sobre agroindustria y transformación productiva de la pequeña agricultura, elaborados por el convenio cepal/ 448 agron. colomb. 28(3) 2010 5) no adecuar las propuestas estratégicas a las potencialidades y restricciones de cada localidad. 6) no considerar los efectos potenciales que un determinado desarrollo del núcleo urbano pudiera tener tanto en la transformación productiva de la actividad agrícola, como en las condiciones de vida y de trabajo de la población rural.4 los cambios en los determinantes contextuales; la constatación de ciertos procesos relevantes y la insatisfacción con los resultados de los enfoques tradicionales, han estimulado la reformulación de los enfoques del desarrollo rural. estas notas forman parte de dicha reformulación. vectores de una reformulación estratégica del desarrollo rural en el enfoque alternativo se pretendería abordar el desarrollo rural como desarrollo de un espacio o territorio determinado, que supone construir una nueva especificidad rural al calor de la globalización, integrando las siguientes categorías: el vector social tradicionalmente, el grueso de las acciones está enfocado a las familias como productores agrícolas. así, pobre rural y productor pobre aparecen identificados. debe tenerse presente, en primer lugar, que el conjunto de familias con acceso a tierras no es por lo general un conjunto homogéneo en términos de sus activos en tierras, educación, migrantes, relación pasivos/activos, pues, por limitada que sea el área del proyecto, será un universo heterogéneo que incluya desde productores excedentarios y autosustentables, hasta productores con muy poca o sin tierra que dependen principalmente del trabajo extraparcelario. las diferencias en el potencial agroecológico y en acceso a mercados constituyen otro rasgo de diferenciación para la definición de opciones. en segundo lugar, sólo una de las fuentes de ingreso de los pobres rurales se deriva de su condición de productores agrícolas. el empleo agrícola extra parcela y el rural no agrícola fao/gtz para varios países de la región, sintetizados en schejtman (1998) y dirven (2001). 4 incluso las estrategias del llamado desarrollo rural integral se han circunscrito a la actividad de los pequeños productores como trabajadores agrícolas y sólo a los vínculos que, en cuanto tales, tienen con su entorno y en los trabajos sobre “estrategias de sobrevivencia”, aunque se incorpora lo urbano en el análisis de las opciones de empleo e ingreso, el examen de las potencialidades de la referida articulación queda reducido a ese ámbito. no sólo complementa al derivado del empleo parcelario, sino que son para algunos un mecanismo de superación de la pobreza que la sola actividad agrícola no ofrece. el empleo rural no agrícola, en particular, permite estabilizar los ingresos compensando la estacionalidad de la producción y del empleo agrícola; permite diversificar las fuentes de ingreso reduciendo los efectos de los riesgos inherentes a la agricultura o, en algunos casos, asumir innovaciones de mayor riesgo pero mejor rentabilidad que los cultivos tradicionales. incorporar la multiactividad supone pasar de la finca al hogar rural –y a familia ampliada– como unidad de análisis. el vector sectorial tradicionalmente, al seleccionar el área y definir las actividades, se supone que la pobreza es atribuible al potencial agropecuario subutilizado de las familias y que la tarea del proyecto es contribuir a superar los factores que determinan esta subutilización, frenar dicho deterioro o recuperar su potencial. por ello, el énfasis de las medidas es principalmente agropecuario o de sustentabilidad ambiental. otra limitación tiene que ver con el papel de los encadenamientos hacia adelante (con la agroindustria o el agrocomercio) y hacia atrás (con los proveedores de insumos, medios de producción y servicios) en el desarrollo de la actividad agropecuaria. los diagnósticos tradicionales se limitan a constatar su ausencia o a destacar la insatisfacción con la situación prevaleciente, y en respuesta establecen mecanismos ad hoc, en donde el propio proyecto provee insumos y financiamiento. las posibilidades de explorar la articulación de la actividad parcelaria a la agroindustria o al agrocomercio, ayudarían a romper la dependencia del proyecto cuya duración es siempre limitada. otro tanto ocurre con las posibilidades de institucionalizar formas de ahorro y de crédito a partir de los flujos financieros que, aún en regiones pobres, pueden adquirir magnitudes interesantes. el enfoque plantea la necesidad de considerar explícitamente los vínculos de la actividad agrícola con aquellos sectores que inciden en su comportamiento actual o potencial. las posibilidades de crecimiento de los espacios rurales pasan a depender de la forma en que estén articulados la actividad agrícola, industrial y los servicios. el vector temporal la duración de los proyectos, entendida como su presencia activa en el terreno, es muy variable. un número significativo se mueve en torno a los cinco años, sin perjuicio de posteriores renovaciones, pero, independientemente de su duración, la evaluación de su impacto se suele hacer en términos de lo obtenible y obtenido en ese lapso. la percepción de los tiempos por parte de los distintos participantes (los 4492010 schejtman: elementos para una la renovación de las estrategias de desarrollo rural técnicos, los políticos y los propios beneficiarios) no suele coincidir. para los primeros el horizonte está definido por la duración del proyecto, al cabo del cual esperan lograr los resultados programados; para los segundos, por la duración de su mandato (tres o cuatro años), tiempo en el que quieren mostrar logros que a juicio de sus electores, es el necesario para que de forma autosustentada, se mejoren las condiciones de vida y de trabajo de las familias. hay por lo tanto una tensión entre el tiempo del proyecto, el tiempo de los políticos electos y el tiempo de maduración de las medidas en el comportamiento de los beneficiarios. como se señala más adelante, la forma en que se concilien estos distintos tiempos dependerá de las características que tenga el vector institucional. el vector institucional la “arquitectura institucional”5 y los términos en que en ella se integra la participación del sector público, del privado y del sector voluntario (sector público no estatal) constituyen un factor crítico en la calidad de los resultados de sus programas y en su apropiación por la población involucrada. con este propósito han surgido muchas fórmulas de espacios de participación como las plataformas públicoprivadas, mesas, consejos. sin embargo, una abundante experiencia muestra que la gran mayoría de los casos terminan en experiencias frustradas, en la medida en que no toman decisiones sobre la orientación concreta de los recursos de inversión. en alguna medida, esta incapacidad de convertirse en herramienta de orientación de la actividad productiva no es ajena al hecho de que hasta la reciente crisis financiera, la política pública estuvo inspirada en el consenso de washington, con el mercado como la institución orientadora, y donde era anatema la idea de una política inductora de determinadas actividades por parte del estado, como la política de desarrollo productivo, que hoy es retomada por más de un país de la región. con este nuevo espíritu, reivindicando sus mejores tradiciones, la cepal acaba de publicar el libro de devlin y moguillansky (2009) “alianzas público-privadas para una nueva visión estratégica del desarrollo”. a partir de una revisión sistemática y una generalización de elementos claves 5 conjunto compuesto por las instituciones o “reglas formales e informales que asignan el control de recursos –a través de derechos y obligaciones– a las personas individuales” y por las organizaciones, entendidas como grupos de personas que trabajan juntas con un determinado propósito. del proceso de transformación productiva en europa y en asia, los autores llegan a la formulación de once principios que apuntan a dar sentido a las potencialidades transformadoras de las alianzas entre los sectores público y privado. leídos desde la perspectiva del desarrollo territorial rural (dtr) algunos de dichos principios serían los siguientes: 1) formulación de una estrategia territorial consensuada basada en políticas proactivas de desarrollo productivo (ejemplo: política agropecuaria e industrial). 2) concertación entre agentes del sector público y privado como elemento clave tanto para la formulación, como la implementación de la estrategia. 3) liderazgo del proceso en los ministerios y organismos encargados de actividades y sectores en la economía real (industria, agricultura, servicios, innovación); los encargados de las finanzas vigilan la congruencia con los equilibrios macroeconómicos, pero no pueden, so pretexto de ello, subordinar las orientaciones del desarrollo productivo. 4) superar la cultura “corto-placista” a través de la promoción de una cultura de pensamiento estratégico a mediano y largo plazo que sea movilizadora de las fuerzas vivas de los espacios rurales. 5) consolidar un servicio civil (en el sentido anglosajón de un civil service) altamente competente y alejado de las prácticas patrimonialistas y de prebendas. 6) evaluación sistemática y regular de la estrategia definida desde el inicio, con instrumentos que den cuenta de la coherencia del proceso. una alianza público-privada representativa de todos los sectores, en especial de los más vulnerables, puede “minimizar el riesgo de que el gobierno se vea capturado por el sector privado” y superar la contradicción entre los plazos políticos de los gobiernos locales y los plazos medianos o largos requeridos para un proceso de desarrollo inclusivo. es necesario señalar que dichas alianzas estarían dotadas del poder de definir la orientación de recursos concretos transformados en verdaderos pactos, contratos o convenios que comprometen a las partes. el vector espacial y los vínculos urbano-rurales al identificar el espacio rural con el agropecuario se reducen las potencialidades de las políticas de desarrollo rural y de combate a la pobreza. primero, por no considerar los factores de dinamización de la propia agricultura que resultan del fortalecimiento de sus vínculos con los núcleos urbanos 450 agron. colomb. 28(3) 2010 inmediatos y mediatos. un examen de las demandas recíprocas (actuales y potenciales) entre dicho(s) núcleo(s) y el hinterland de pequeños productores agrícolas pueden dar pistas sobre aquellas demandas críticas que no están siendo satisfechas (o lo están con altos costos de transacción). segundo, en el caso de las familias con poca o ninguna tierra, se debe mejorar sus oportunidades y/o capacidades de acceso a empleos mejor remunerados, con la reducción de sus costos de transacción en una gama amplia de actividades. tercero, para aquellas familias que no descubran alternativas de incremento de ingresos, se pueden mejorar sus condiciones de vida al reducir los costos (monetarios y de transacción) de acceso a algunos bienes básicos. sin embargo, diversos analistas coinciden en sostener que el fortalecimiento urbano-industrial beneficia al desarrollo agrícola; señalan que las ciudades han constituido un punto importante de origen y de difusión de la tecnología agrícola, y que los mercados de capital, de insumos, de trabajo y de productos, tienden a ser menos imperfectos en el entorno de núcleos urbano-industriales, y como una “dispersión” la agricultura adyacente pueda disfrutar de mayor mecanización, menos trabajo excedente, mejores precios a sus productos y, por tanto, mejor remuneración. según shultz: “el desarrollo económico suele darse en una matriz de localización específica; pueden haber una o más de estas matrices en una determinada economía lo que implica que el proceso de desarrollo no se da del mismo modo, al mismo tiempo o al mismo ritmo en distintos lugares. estas matrices son, en primer lugar, de carácter urbanoindustrial como centros en los que se da el desarrollo económico, o se ubican principalmente en áreas agrícolas aun cuando algunas de ellas pueden estar más favorablemente ubicadas que otras en relación a dichos centros; la organización económica funciona mejor en aquellas partes de actividad agrícola situadas favorablemente en relación a dichos centros, y ocurre lo contrario en las situadas en la periferia de dicha matriz”. en una estimación hecha para el estado de sao paulo de la correlación entre el valor agregado per cápita en la manufactura y ciertos cambios en la estructura agrícola, nicholls constata, para dos períodos, que dicha correlación es positiva con: el porcentaje de tierra arable utilizada, el número de tractores y camionetas, el uso de fertilizantes y pesticidas por hectárea, la densidad de maquinaria por trabajador, la producción por hectárea y por trabajador; y que es negativa o neutra respecto a la tierra por trabajador (o sea no parece afectar el grado de concentración). para méxico, al analizar los determinantes del crecimiento del empleo en servicios y manufacturas en municipalidades rurales y semi-urbanas, destacan la tendencia de los salarios rurales a converger con los urbanos, lo que indica las ventajas de la proximidad del hinterland rural a los núcleos urbanos (janvry y sadoulet, 2004). nadie pone en duda que la hiperurbanización tiene implicaciones no deseables y que es correcto plantear estrategias que reduzcan su crecimiento, pero si la hipótesis es que el desarrollo urbano estimula o puede, bajo determinadas circunstancias, estimular el desarrollo rural, se requiere entonces examinar críticamente si el actual patrón de poblamiento urbano contribuye efectivamente a estimular el rural,6 o puesto en un sentido positivo, qué medidas son necesarias impulsar para que los potenciales efectos benéficos se materialicen. el desarrollo territorial rural (dtr) el modelo de dtr a parir de la integración de los cinco vectores (social, sectorial, temporal, institucional y espacial) schejtman y berdegué (2004), han definido al dtr como “un proceso de transformación productiva e institucional en un espacio rural determinado, cuyo fin es reducir la pobreza y la desigualdad rural”. dicha conceptualización estaba construida sobre dos pilares interdependientes y necesarios: transformación productiva entendida como la incorporación de innovaciones en procesos, productos o formas de gestión, para acceder a mercados más dinámicos que los propios de los territorios rezagados; y la transformación institucional, entendida como un proceso de creación de plataformas público-privadas que conduzcan a la inclusión de los pobres en los beneficios de la transformación productiva. en dicho documento se señalaban un conjunto de criterios o condiciones del dtr que en lo fundamental apuntaban a: 1) destacar los vínculos urbano-rurales como constitutivos del territorio. 6 refiriéndose a perú, vergara (1992) señala al respecto: “... en realidad la gran catástrofe migratoria de la región (fue que) los campesinos de la sierra no migraron hacia sus ciudades sino hacia las de la costa. en consecuencia, el efecto modernizador que genera la urbanización fue monopolizado por la costa. las rentas de localización favorecieron a los campesinos costeños y no a los serranos; la oferta de los servicios existió para los costeños y no para los serranos; la modernización de las mentalidades, de las relaciones sociales de producción y de la tecnología fue ajena al espacio andino. sin ciudades, el espacio andino vegetó en el pasado”. 4512010 schejtman: elementos para una la renovación de las estrategias de desarrollo rural 2) enfatizar la intersectorialidad de las actividades económicas (lo rural es más que lo agrícola). 3) convocar a la diversidad de agentes del territorio (los pobres requieren de alianza con terceros para superar su condición). 4) gestar una compleja arquitectura institucional que dé cuenta de la gobernanza del territorio. en términos esquemáticos, el modelo detrás de la formulación correspondía a una variante del sugerido por rodrick (2003) en “in search of prosperity”. en el modelo aparecen destacados los dos procesos: la transformación productiva y el desarrollo institucional como pilares del proceso conducente al crecimiento con inclusión social (menor pobreza, más equidad) y sustentabilidad ambiental del territorio rural (fig. 1). en el espacio a, que representa la trama productiva del territorio, la cuestión central apunta a la necesidad de crear capacidades por la vía de mejorar la calidad y cantidad de los activos de la población (capital humano, natural, físico, social), cuyo rendimiento y distribución estarán determinados por las oportunidades que abra el desarrollo institucional. el cambio social sería la resultante, en términos de inserción social, del aprovechamiento de las capacidades y oportunidades por aquellas familias rurales que suelen excluir ciertos patrones de crecimiento. en el espacio b se destacan los mercados y en el c, las instituciones. ambos son desarrollos semiautónomos en el sentido de tener determinantes intra y extra territoriales (representados por la intersección parcial de los componentes). en general, el tipo de mercados internos de los territorios suelen no ser lo suficientemente dinámicos para constituir motores de transformación productiva, ya sea por escala o baja elasticidad ingreso de su demanda, condiciones que pueden ser superadas al acceder a mercados extra territoriales. el factor institucional hace referencia a los vínculos entre la matriz de instituciones económicas (derechos de propiedad, tenencia de la tierra, credibilidad de los contratos, crecimiento, inclusión social y ambiental propiedad capital natural humano material fiananciero social tipos de unidades productivas dominio tecnológico y organizacional mercado estructura de poder transformación productiva organización jurídico institucional desarrollo institucional ideología valores costumbre geografía a a b b c c figura 1. los dos pilares del desarrollo territorial rural. fuente: modificado de rodrik (2003). 452 agron. colomb. 28(3) 2010 convenios de colaboración, estándares) con las instituciones políticas, sociales y culturales (participación, transparencia, accountability vs paternalismo, clientelismo, corrupción). finalmente, fuera de a, b y c la geografía aparece como un determinante exógeno de las ventajas y desventajas derivadas de la localización del territorio dados sus recursos naturales, distancia a mercados, accesibilidad, etc. la circularidad de las relaciones entre los componentes aparece destacada por la reversibilidad de los vínculos y apunta a señalar que no existe una causalidad lineal o la primacía de un factor sobre otros. cualquiera sea la causa interna o externa que rompe un estado inicial, éste genera una dinámica de causalidad circular hasta un hipotético nuevo estado cuya orientación y grados de estabilidad dependen del tipo y magnitud de los shocks externos que lo afecten. las fuentes teóricas para la investigación en dtr la literatura sobre desarrollo económico local (del), en sus diversas versiones, construye sus fundamentos y sus propuestas de política a partir de una integración de los elementos presentados más arriba y que apuntan al carácter localizado del desarrollo económico7. está, en primer lugar, la referencia a las teorías sobre la aglomeración que buscan explicar las dinámicas diferenciadas entre territorios. nos limitamos en lo que sigue a la enumeración de vertientes y aportes que sirvieron para la conceptualización del dtr, y que aparecen detallados en schejtman y berdegué (2004). en el fig. 2 se integran los aportes referidos. una vertiente está centrada en las externalidades que generan economías de escala externas a la empresa, pero internas al territorio y que constituyen el eje de los trabajos sobre aglomeración industrial (hirschman, 1961; krugman, 1995), clusters (porter, 1998; schmitz y nadvi, 1999), nuevos distritos industriales (bagnasco, 1977; camagni, 2000). en segundo lugar está la literatura sobre entornos (territorios o regiones) de aprendizaje (milieu o learning regions) que definen el conocimiento y el aprendizaje colectivo generadores de la innovación como ejes 7 helmsig (2001) en lo que describe como “nuevas perspectivas del desarrollo económico local”, señala tres factores que explican el carácter localizado de dicho desarrollo: las externalidades, el aprendizaje y la gobernancia (governance). figura 2. fuentes teóricas del desarrollo territorial rural (dtr). 4532010 schejtman: elementos para una la renovación de las estrategias de desarrollo rural de la competitividad (maillat, 1995; storper y salais, 1997; scott, 1998). en tercer lugar están las consideraciones sobre gobernancia (governance)8 que hacen referencia a las rutinas, reglas, costumbres, valores, englobados en los activos institucionales de una región o territorio (north, 1998; mayntz, 2001; stiglitz, 2002). como puede apreciarse por la bibliografía referida, con la sola excepción de marshall, se trata de elaboraciones que empiezan a proliferar en la década de los noventa y son precisamente esos escritos los que influirán en la reflexión que sobre desarrollo económico local empezó a formularse en américa latina en la misma época. lo anterior no quiere decir que la preocupación por el desarrollo regional no hubiera estado presente con anterioridad entre algunos economistas de la región9, sino que los términos en que dichas preocupaciones pasaron a ser formuladas cambiaron, a nuestro juicio significativamente, al pasar a expresarse en términos de desarrollo económico local. en la mayoría de los trabajos sobre del que se elaboran a lo largo de la última década, el eje sigue siendo fundamentalmente urbano-industrial, con una particular preocupación por la competitividad de empresas pequeñas y medianas y con la descentralización (en algunos casos municipalización) como marco político-administrativo, lo que no impidió que temas como el vinculo entre el del y la pobreza estuvieran presentes en más de algún trabajo.10 sin perjuicio de lo anterior, los trabajos realizados en y fuera del ilpes por boisier (1997, 2001), alburquerque (1996); y los presentados al seminario internacional “hacia la construcción de territorios competitivos innovadores” en quito (2002), en particular los de carlos lópez, leandro sepúlveda, luis lira y sergio boisier, muestran el interesante nivel alcanzado, y se evidencia la influencia de los trabajos relacionados con nuevos distritos industriales y en particular a la experiencia italiana (bagnasco, sarraceno, camagni). 8 el programa de las naciones unidas para el desarrollo (pnud) incluye bajo este concepto al complejo de mecanismos, procesos e instituciones a través de los cuales los ciudadanos y los grupos articulan sus intereses, median sus diferencias y ejercen sus derechos y obligaciones legales. 9 véanse sobre todo los trabajos de la división de políticas y planificación regionales del ilpes, y en particular los de boisier (1981) que partía desde los desarrollos de la ciencia regional para, desde los inicios de la década de los noventa, ser un intelectual activista de los nuevos enfoques del desarrollo territorial (boisier et al., 1991). 10 ver al respecto la serie de interesantes trabajos presentados como parte del proyecto desarrollo económico local y descentralización, publicados por vázquez-barquero (2000), en que de los 22 estudios de caso sólo dos involucraban a pequeños productores agrícolas. conclusiones en síntesis, se plantea avanzar hacia una estrategia de desarrollo territorial rural que supone pasar: • del espacio agrícola al rural que incluya a núcleos urbanos de distinto rango, junto con su hinterland agrícola y de recursos naturales; • del pequeño productor agropecuario a la familia rural ampliada; • del empleo agrícola al multiempleo (agrícola, rural no agrícola, migración); • de la política agrícola a políticas diferenciadas por tipos de unidades familiares y de territorios; • de la producción agrícola a los encadenamientos con la agroindustria y los servicios; • de la antítesis entre mercado/estado como mecanismo de regulación a la combinación de formas en función de la naturaleza de los bienes en un contexto en que se ha fortalecido la capacidad de gestión de los poderes y agentes locales. literatura citada alburquerque, f. 1996. desarrollo económico local y distribución del progreso técnico: una respuesta a las exigencias del ajuste estructural.  documento lc/r 174. dirección de políticas y proyectos sociales, ilpes, santiago. bagnasco, a. 1977. tre italie. la problematica territoriale dello sviluppo italiano. ii mulino, bolonia, italia. boisier, s. 1981. chile: continuity and change. variations of centredown strategies under different political regimes. pp. 401-426. en: stöhr w. y d.f.r. taylor (eds.). development from above or below? j. wiley and sons, londres. boisier, s. 1997. sociedad civil, participación, conocimiento y gestión territorial. estudios sociales 94, 33-54. boisier, s. 2001. sociedad del conocimiento, conocimiento social y gestión territorial. estudios sociales 107, 95-140. boisier, s., f. sabatini, v. silva, a. sojo y p. vergara. 1991. la descentralización: el eslabón perdido de la cadena transformación productiva con equidad y sustentabilidad. cuaderno no. 36. ilpes, santiago. camagni, r. 2000. rationale, principles and issues for development policies in an era of globalisation and localization: spatial perspectives. pp. 17-26. en: seminar spatial development policies and territorial governance in an era of globalisation and localization. oecd, paris. devlin, r. y g. moguillansky. 2009. alianzas publico-privadas: para una nueva visión estratégica del desarrollo. onu, santiago. dirven, m. 2001. apertura económica y (des)encadenamientos productivos. reflexiones sobre el complejo lácteo en américa latina. cepal, santiago. 454 agron. colomb. 28(3) 2010 hirschman, a.o. 1961. la estrategia del desarrollo económico. fondo de cultura económica. méxico df. janvry, a. de y e. sadoulet. 2004. fitting the facts and capitalizing on new opportunities to redesign rural development programs in latin america. rev. econ. sociol. rural 42(3), 399-429. krugman, p. 1995. development, geography and economic theory. mit press. cambridge, ma. maillat, d. 1995. territorial dynamic, innovative milieus and regional policy. entrepreneurship and regional development 7, 157-165. mayntz, r. 2001. el estado y la sociedad civil en la gobernanza moderna. reforma y democracia 21, 1-8. north, d.c. 1998. the new institutional economics and third world development. pp. 17-26. en: the new institutional economics and third world development. library of congress cataloging, washington dc. porter, m.e. 1998. clusters and the new economics of competition. harvard business review 76(6), 77-90. schejtman, a. 1998. alcances sobre la articulación rural urbana y el cambio institucional. políticas agrícolas (número especial), 139-166. schejtman, a. y j.a. berdegué. 2004. desarrollo territorial rural. rimisp; centro latinoamericano para el desarrollo rural, santiago. schmitz, h. y k. nadvi. 1999. clustering and industrialization: introduction. world development 27(9), 1503-1514. scott, a.j. 1998. regions and the world economy. the coming shape of global production, competition, and political order. oxford university press, uk. stiglitz, j.e. 2002. reforming reform: towards a new agenda for latin america. prebisch lecture. cepal, santiago. storper, m. y r. salais. 1997. worlds of production. the action framework of the economy. harvard university press,  cambridge, ma. vázquez-barquero, a. 2000. desarrollo económico local y descentralización: aproximación a un marco conceptual. cepal; gtz, santiago. vergara, r. 1992. la ciudad y el campo ¿una danza eterna? debate agrario 13, 175-192. received for publication: 17 august, 2011. accepted for publication: 1 march, 2012. 1 department of ecophysiology, palmira research center, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). palmira (colombia). 2 department of plant biology, universidad politécnica de valencia. valencia (spain). 3 corresponding author. arebolledor@corpoica.org.co agronomía colombiana 30(1), 34-40, 2012 effect of 2.4-d exogenous application on the abscission and fruit growth in sweet orange. var. salustiana efecto de la aplicación exógena de 2,4-d en la abscisión y crecimiento del fruto de naranjo dulce var. salustiana alexander rebolledo r.1, 3, amparo garcía-luis2, and josé luis guardiola b.2 abstract resumen the effect of 2.4-d applications in full bloom on the abscission and fruit growth process was studied on sweet orange fruit in 20-year-old trees of citrus sinensis (l.) osbeck cv. salustiana with a high flowering level. abscission was determined on the whole tree and on the leafy inflorescences. growth variables of the fruit were characterized (diameter, fresh and dry weight). 2.4-d application (20 mg l-1, 3.6 l per tree) increased the growth rate of the fruits and fruits size at maturity, however reduced the number of fruits which kept constant the yield at harvest. differences between the diameter of the control fruits and the fruits treated with 2.4-d were observed during the early fruitlet development and until day 43 after anthesis. these differences increased with time following a linear relationship. for all the studied variables the diary increase level reaches the maximum by day 53, when the cell expansion of the vesicles starts. se evaluó el efecto de la aplicación de 2,4-d en floración completa sobre los procesos de abscisión y crecimiento del fruto del naranjo dulce citrus sinensis (l.) osbeck de la variedad salustiana, en árboles de 20 años de edad con un alto nivel de floración. se determinó la abscisión en todo el árbol, al igual que en inflorescencias con hojas, caracterizando las variables de crecimiento del fruto (diámetro, peso fresco y peso seco). la aplicación de 2,4-d (20 mg l-1, 3.6 l por árbol) incremento la velocidad de crecimiento del fruto y su tamaño final al momento de la cosecha, reduciendo su número pero sin modificarla. se presentaron diferencias en diámetro en relación con el testigo sin tratar, durante el desarrollo temprano del fruto y hasta el día 43 después de antesis. a partir de este momento estas diferencias se incrementaron con el tiempo. la tasa de aumento diaria para todas las variables estudiadas alcanzó un máximo el día 53, momento en que dio inicio el crecimiento en expansión de las vesículas. key words: citrus sinensis, flowering, set fruit, fruit growth and development. palabras clave: citrus sinensis, floración, cuajado del fruto, crecimiento y desarrollo del fruto. introduction the sweet orange citrus sinensis (l.) osbeck variety salustiana is a parthenocarpic cultivar (gonzález-sicilia, 1968). parthenocarpic cultivars usually show lower fruit set and fruit size than seeded cultivars. however, many citrus cultivars produce a high number of flowers that are enough to obtain a high yield. flower number is inversely correlated to the percentage of the final fruit set and fruit size (goldschmidt and monselise, 1977; agustí et al., 1981; becerra and guardiola, 1984). citrus trees show two successive abscission waves that affect flowering and fruit development. in some cases the abscission is a continuous process with the highest peak between 6 and 8 weeks after full flowering (duarte and guardiola, 1996; laskowski, 2006). the first wave induces a massive abscission of flowers and ovaries while the second reduces the fruit number, reaching a significant growth during june drop (goldschmidt, 1999; guardiola, 2000; goren et al., 2000; iglesias et al., 2006; pérez and jiménez, 2009). the abscission can appear in the flowers and ovaries around the pedicel zone (az-a) while in the developing fruit during june drop can appear around the calyx (az-c) (schneider, 1968; spiegel-roy and goldschmidt, 1996; guardiola and garcía-luis, 2000; iglesias et al., 2006; laskowski et al., 2008; pérez and jiménez, 2009). in both cases the abscission is mediated by ethylene synthesis (ortolá et al., 1991; burns et al., 1992; goren, 1993; iglesias et al., 2006). some authors had suggested in oranges an increase in fruit abscission by a direct or indirect stimulation in the ethylene production (goren, 1993; kazokas and burns, 1998). 35rebolledo r., garcía-luis, and guardiola b.: effect of 2.4-d exogenous application on the abscission and fruit growth in sweet orange. var. salustiana the first abscission wave does not seem to be correlated with the supply of carbohydrates. the reserves of carbohydrates in the tree stay high during the first abscission wave (garcía-luis et al., 1988; erner, 1989; ruiz and guardiola, 1994; ruiz et al., 2001). fruit drop in the early stages of fruit development in the first abscission wave is preceded by a reduction in the growth rate. the reduction in the transport of carbohydrates is related with lower sink strength and not with the supply of metabolites (limitation at the source) (ruiz and guardiola, 1994; garcía-luis et al., 2002). in citrus, the sink strength of the developing fruit as well as yield of commercially valuable large-size fruit increases with exogenous auxin applications (guardiola and garcíaluis, 2000; chao and lovatt, 2010). the result is a faster fruit growth until ripening (guardiola and lázaro, 1987; ortolá et al., 1988; agustí et al., 1994). the in vivo responses to exogenous auxin applications have been correlated with in vitro behaviour of fruit tissue. guardiola et al. (1993) provided evidence that the sensitivity of the fruit tissues to growth regulators changes markedly during early fruit development. studies made by laskowski et al. (2008) demonstrated a strong correlation of higher endogenous indole acetic acid content with the growth rate in the salustiana variety during early fruit development. the greatest response had been obtained when auxin was applied during the flowering period or short after (coggins and hield, 1968; duarte and guardiola, 1996). in clementine esbal mandarin, application of 2.4-d during flowering increased the fruit growing rate and delayed the abscission more intensely several weeks after application (duarte and guardiola, 1996). reduction in fruit number was compensated with an increased in fruit size. a similar response was found in nova mandarin (guardiola, 1996). in several orange cultivars 2.4-d application was effective in increasing fruit size. this response was obtained when the application was made 6-8 weeks after flowering (erner et al., 1993). applications of 2.4-d during the flowering period were not effective. we have found evidence that applications of 2.4-d during flowering increased fruit size in sweet oranges of the salustiana cultivar without affecting the yield. the object of this study was to evaluate the effect of 2.4-d on the abscission and fruit development in sweet orange. var. salustiana. materials and methods plant material the study was carried out in valencia (spain) and conducted on adult tress (20 years old) of salustina sweet orange (citrus sinensis (l.) osbeck) grafted on rootstock citrange troyer (citrus sinensis (l.) osbeck x poncirus trifoliata (l.) raf.). the trees displayed alternate bearing and its flowering intensity was determined by the previous flowering. in the orchard in a same year, trees with different flowering intensities were often present. hormone treatment the application of 2.4-d was made once the trees showed 50% of flowers in anthesis on single and multi flowered leafy inflorescences. the 2.4-d application (viriman, 10% (p/v) solution of isopropyl ester) was made on 11 trees. the concentration was 20 mg l-1 and 3.6 l/tree. the application was made to the entire tree foliar surface. a non-ionic etting agent, alkyl polyglycol ether, at a final concentration of 20% (p/v) was added to all solutions abscission and fruit growth abscission and fruit growth studies were conducted on single and multiple-flowered leafy inflorescences. hundred inflorescences of each type were tagged. the multipleflowered leafy inflorescences had five leaves and flowers respectively. it was taken into consideration that the final flower bud of each inflorescence was next to open. anthesis took place 7 d later. fruit number of each inflorescence was recorded every 10 d. these records were used to calculate the relative and absolute abscission rate. before the flower buds appeared, a canvas was installed underneath each tree. the flowers and developing fruit that felt on the canvas were collected periodically to determine the tree total abscission. the fruit variables were fresh and dry weight and diameter. measurements were made every 10 d when data were recorded. fruit diameter was determined measuring the equatorial region of the apical fruit in each inflorescence. twenty fruits were collected in order to determine fresh and dry weight and taking into reference the fruit diameter of the tagged inflorescences. statistical analyses the characteristics of the inflorescences, as related to fruit abortion, were compared using an anova. the statistical package ibm®-spss (ibm corporation, new york, ny) was utilised throughout. statistical analyses include dms and duncan. results effect of 2.4-d on abscission pattern the 2.4-d applications produced a reduction in the fruit number with an increase in the average weight without 36 agron. colomb. 30(1) 2012 0 20 40 60 80 100 -30 0 30 60 90 120 fl ow er a nd fr ui t a bs ci ss io n (% ) days after anthesis (daa) 0 2 4 6 -30 0 30 60 90 120 a bs ci ss io n ra te ( fr ui tle ts /d ) days after anthesis (daa) 20 40 60 80 -30 0 30 60 90 120 fl ow er a nd fr ui t a bs ci ss io n (% ) days after anthesis (daa) 0 0 20 40 60 80 100 120 -30 0 30 60 90 120 fl ow er a nd fr ui t a bs ci ss io n (% ) days after anthesis (daa) affecting the yield (p≤0.03; tab. 1). also the 2.4-d applications produced a delay in the abscission. until 42 daa (days after anthesis), the abscission was lower in the treated trees. from 42 daa, an increase in the accumulated abscission with a final fruit set of 3.1% in comparison with 3.7% in the control trees was observed (fig. 1). abscission occurred in two periods. the first period is related to flowers and fruit that fall only at the pedicel. this was presented from anthesis to 42 daa. the second period occurred between 42-74 daa. this period is related to fruit that fall from both the pedicel and calyx base (fig. 2). the change in the abscission pattern with 2.4-d applications was reflected as a differential effect in the abscission of both the pedicel and the calyx base. until 42 daa the abscission by the pedicel was higher in control trees. from 42 to 67 daa the abscission was presented by the calyx base being higher in the treated trees. between 42 and 52 daa a transition period was presented with fruits that fall by both abscission zones. in absolute terms (number of flowers/fruitlets shed per day), two main peaks of abscission occurred. the first one at 22 daa with 2.8 and 2.1% in untreated and 2.4-d treated trees respectively. the second main peak occurred at 42 daa with 3.8 and 4.7% in untreated and 2.4-d treated trees respectively (fig. 3). in multiple flowered leafy inflorescences, the abscission was slow until 22 daa. after 22 daa a considerable increase in the abscission was observed (fig. 4). differences in the time in which abscission stopped taking place were observed with 63 daa and 53 daa in untreated and 2.4-d treated trees respectively (fig. 4). figure 1. accumulated abscission in 2.4-d treated ( ) and untreated ( ) ‘salustiana’ trees. table 1. behaviour of the yield on 2.4-d treated and untreated ‘salustiana’ trees. fruit weight (g) yield (kg) fruit number/tree control 2.4-d control 2.4-d control 2.4-d 115±7 b 133±5 a 180±11 a 192±14 a 2,088±232 a 1,551±159 b mean values followed by distinct letters are significantly different according to duncan’s test (p≤0.05). figure 2. accumulated abscission of flowers and fruitlets in 2.4-d treated ( ) and untreated ( ) ‘salustiana’ trees according to the abscission zone. pedicel abscission zone ( ) and calyx abscission zone ( ). figure 3. daily absolute (fruitlets / d) abscission rates in 2.4-d treated ( ) and untreated ( ) ‘salustiana’ trees. figure 4. accumulated abscission in multiple-flowered leafy inflorescences on 2.4-d treated ( ) and untreated ( ) ‘salustiana’ trees. 37rebolledo r., garcía-luis, and guardiola b.: effect of 2.4-d exogenous application on the abscission and fruit growth in sweet orange. var. salustiana 0 2 4 6 -30 0 30 60 90 120 fl ow er a nd fr ui t n um be r days after anthesis (daa) figure 5. reduction in the fruit number per inflorescence in multiple – flowered leafy inflorescence on 2.4-d treated ( ) and untreated ( ) ‘salustiana’ trees. figure. 6. percentage of inflorescences with one fruit of multiple (a) and single (b) flowered leafy inflorescence on 2.4-d treated ( ) and untreated ( ) ‘salustiana’ trees. 0 20 40 60 80 100 120 -30 0 30 60 90 120 fl ow er a nd fr ui t p er in flo re sc en ce ( % ) days after anthesis (daa) 0 20 40 60 80 100 120 -30 0 30 60 90 120 fl ow er a nd fr ui t p er in flo re sc en ce ( % ) days after anthesis (daa) a b the abscission pattern was correlated with the reduction in the fruit number per inflorescence. until 33 daa a reduction from 5.5 fruit per inflorescence to 4.4 in untreated trees, and 4.7 in 2.4-d treated trees was observed. from this day the reduction increased to stabilized at 63 daa with an fruit average of 1.2 in untreated trees and 1 in 2.4-d treated trees (fig. 5). there was a different behaviour in the percentage of inflorescences that retain at least one fruit. the reduction in the number of multiple-flowered leafy inflorescences that retain at least one fruit occurred from 26 daa while in single flowered leafy inflorescences this occurred immediately after anthesis. in both inflorescence types this parameter stopped at 67 daa. the 55% of multiple-flowered leafy inflorescences retain at least one fruit in comparison with the 39% in single flowered leafy inflorescences (fig. 6). the 2.4-d applications increased the percentage of multiple-flowered leafy inflorescences that retain at least one fruit. between 33 and 53 daa this parameter increased to reach the maximum with 55% in untreated and 36% 2.4-d treated trees (fig. 6). in single flowered leafy inflorescences a delay occurred until 33 daa, with a first peak in the relative and absolute abscission rate of 2% in untreated and 1.1% in 2.4-d treated trees. from this day the abscission increased in treated trees to stop at 63 daa in untreated trees with 61% while in 2.4-d treated trees it stopped at 76 daa with 70% (fig. 6). effect of 2.4-d on fruit growth pattern the 2.4-d applications increased fruit size. the effect on the growth variables was observed immediately after anthesis. the differences between untreated and treated trees increased with the advance in the fruit developing stage. at time of harvest, the differences in diameter were of 5 mm in fruit of a single flowered leafy inflorescences and 4 mm in multiple-flowered leafy inflorescences (fig. 7a). there was a higher effect on fruit from single flowered leafy inf lorescences than multiple-f lowered leafy inflorescences. the increase in fresh weight was low throughout early fruit growth until 43 daa. from this day a lineal increase was observed until 240 daa as well as in the diameter. at the time of harvest, the differences in fresh weight were of 35.5 g in fruit of single flowered leafy inflorescences and 24 g in multiple-flowered leafy inflorescences, being higher in fruit treated with 2.4-d (fig. 7b). like the fresh fruit weight, the dry matter accumulation was low in the early fruit growth period until 43 daa. the differences during this time were kept close to zero. in fruit of single flowered leafy inflorescences there was a first period of slow accumulation of dry matter between 53 and 133 daa. in fruit of multiple-flowered leafy inflorescences this period was extended to 148 daa. from this day there was an increased, to stabilize at 198 daa in the first inflorescence type (single flowered leafy) and 40 d later in the other inflorescence type (fig. 7c).  38 agron. colomb. 30(1) 2012 discussion the early drop of flower and ovaries after flowering time occurs by abscission of the pedicel zone (az-a). once this zone becomes inactive, the calyx abscission zone (az-c) is activated during the june drop (schneider, 1968; spiegelroy and goldschmidt, 1996; guardiola and garcía-luis, 2000; iglesias et al., 2006). in both cases the abscission is mediated by the ethylene synthesis (goren, 1993; ortolá et al., 1997; burns et al., 1998; iglesias et al., 2006). the endogenous hormonal balance in the fruit controls the abscission process, especially auxins and ethylene. an additional contribution of auxins to the fruit can change the abscission process depending on the auxins concentration and type, as well as the fruit developing stage and type of cultivar (guardiola and garcía-luis, 2000). applications of 2.4-d produced a delay in the abscission until 42 daa reducing the drop of flower and small developing fruit of the az-a and increasing fruit drop of the az-c. this pattern was found also on clementine esbal mandarin (duarte and guardiola, 1996) as well as on 'owari satsuma' (ortolá et al., 1997). after the application of the auxins, the abscission delay occurs by the inhibition of enzymes that degrade the cell wall in the abscission zone (goren, 1993; goren et al., 2000). phenoxyacetic auxins were found to be more effective in delaying abscission (ortolá et al., 1997). although 2.4-d applications produced a reduction in the fruit set, the increase in fruit weight compensated this reduction without affecting the yield. this behaviour was previously reported in clementine esbal mandarin (duarte and guardiola, 1996) and nova mandarin (guardiola, 1996). in valencia and shamouti orange cultivars, 2.4-d applications were not effective in increasing the fruit size (erner et al., 1993). a higher response was obtained both in fruit set and fruit size when the applications were made 6-8 weeks after anthesis. the increase in the fruit sink strength produced by the auxins applications is reflected in a faster growth of the fruit until ripening (guardiola and lázaro, 1987; ortolá et al., 1988; agustí et al., 1994). in several cultivars, the maximum response had been obtained when the auxin application was made during or after flowering (coggins and hield, 1968; duarte and guardiola, 1996). most studies had focused in the characterization of the response of several mandarin cultivars to hormonal treatments before june drop (guardiola and lázaro, 1987; ortolá et al., 1991; agustí et al., 1991; georgiu, 1998). the effect on fruit growth when 2.4-d is applied at flowering time coincides with peak values in the endogenous content of iaa (laskowski et al., 2008). this effect was verified with the histological development pattern in different developing stages of the fruit. the maximum cell division rate in the explants was found in 6 d-old-fruits that produced callus with higher iaa concentration (rebolledo et al., 2007). the cell types of the callus were a key characteristic of the in vitro development pattern. in the untreated explants the callus cells were large, elongated and vacuole shaped. in the iaa treated explants the cell callus was small. this behaviour was related with the iaa action on cell division (krikorian, 1995; khan, 1996; laskowski et al., 2008; rebolledo et al., 2007). figure 7. difference in diameter (a), fresh (b) and dry (c) weight between 2.4-d treated and untreated ‘salustiana’ trees in single ( ) and multiple ( ) flowered leafy inflorescence. 0 2 4 6 d ry w ei gh t ( g) days after anthesis (daa) -30 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 0 10 20 30 40 fr es ch w ei gh t ( g) -30 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 0 2 4 6 8 -30 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 d ia m et er ( m m ) a b c 39rebolledo r., garcía-luis, and guardiola b.: effect of 2.4-d exogenous application on the abscission and fruit growth in sweet orange. var. salustiana there was a reduction in the capacity response when mesocarp explants were used. the mesocarp explants of 46 d-old-fruits showed a higher response with a minor concentration (10-6 m) than explants of 61 d-old-fruits that only were affected for the higher concentration of iaa (10-5 m). at 46 daa cell division activity was still observed in the external mesocarp (amo-marco and picazo, 1994; rebolledo et al., 2007). this activity can explain the effect of iaa on the callus growth. on 76 d-old-fruits the explants weren’t affected by the evaluated iaa concentrations. with the advance in the developing stage of the mesocarp there were only differentiated, vacuole-shaped and polygonal cells with large intercellular spaces. applications of 2.4-d increased fruit size in the sweet orange salustiana cultivar. this effect was evident immediately after anthesis and until harvest time when there was a difference of 5 mm in fruit size. this behaviour was previously reported in clementine esbal mandarin with the same 2.4-d concentrations used in this study (17 and 20 mg l-1). the same effect was reported in nova mandarin cultivar with a reduction in the final harvest (around 10%) (guardiola, 1996). applications of 2.4-d increased the fruit growth rate. the diameter differences between fruit treated and untreated with 2.4-d on single flowered leafy inflorescences and multiple-flowered leafy inflorescences were established from fruit early development. these differences increased linearly with the advance in the developing stage. during the fruit early development (43 daa) the fresh weight increased and the dry matter accumulation showed the lower values. from this time the growth rate increased but with a different trend. the fresh weight difference increased almost linearly while dry matter accumulation slowly increase until 63 daa, being constant until 150 daa and then increasing to stabilize at 240 dda. the same has been reported by chao and lovatt (2010) who found an increase of commercially valuable large-size fruit of “fina sodea” clementine mandarin using triclopyr. the daily increase rate in all variables reached a maximum at 53 daa when the cell expansion growth of the juice sacs began, being higher in fruit of 2.4-d treated trees. from this time, both the fresh fruit weight as well as the dry fruit weight showed other peaks, but in all cases were higher in the 2.4-d treatment. similar results concerning triclopyr treatment has been reported for mandarin (agustí et al., 2002; roussos and tassis, 2011). acknowledgements i am thankful to the memory of josé luis guardiola bárcena for his scientific guidance and input on a personal level. i was fortunate to work alongside a brilliant scientist. thankful to department of agriculture, fisheries and food of the valencian community for the grants awarded to professor dr. d. josé luis guardiola bárcena (r.i.p.), who have allowed the funding of this project and my time during the course of this research (project gv-capa00-11). literature cited agustí, m., v. almela, and j.l. guardiola. 1981. the regulation of fruit cropping in mandarins through the use of growth regulators. proc. int. soc. citricult. 1, 216-220. agustí, m., v. almela, and j. pons. 1991. efecto del 2,4-dp (ácido 2,4-diclorofenoxipropiónico) sobre el desarrollo y tamaño final del fruto de la mandarina clementina fina (citrus reticulata blanco). levante agrícola 307/308, 4-12. agustí, m., v. almela, m. juan, e. primo-millo, i. trenor, and s. zaragoza. 1994. effect of 3,5,6-trichloro-2-pyridyl-oxyacetic acid on fruit size and yield of clasellina mandarin. j. hort. sci. 69(2), 219-223. agustí, m., s. zaragoza, d.j. iglesias, v. almela, e. primo-millo, and m. talón. 2002. the synthetic auxin 3,5,6-tpa stimulates carbohydrate accumulation and growth in citrus fruit. plant growth regul. 36(2), 141-147. amo-marco, j.b. and i. picazo. 1994. in vitro culture of albedo tissue from fruits of citrus sinensis cv. washington navel: effect of fruit age and orange juice. j. hort. sci. 69, 929-935. becerra, s.r. and j.l. guardiola. 1984. inter-relationship between flowering and fruiting in sweet orange, cultivar navelina. proc. int. soc. citricult. 1, 190-194. burns, j.k., d. achor, and e. echeverria. 1992. ultrastructural studies on the ontogeny of grapefruit juice vesicles (citrus paradisi macf. cv star ruby). int. j. plant sci. 153(1), 14-25. burns, j.k., d.j. lewandowski, c.j. nairn, and g.e. brown. 1998. endo-1,4-glucanase gene expression and cell wall hydrolase activities during abscission in valencia orange. physiol. plant. 102, 217-225. chao, c.t. and c.j. lovatt. 2010. foliar applied 3,5,6-trichloro2-pyridoxylacetic acid (3,5,6-tpa) increases yield of commercially valuable large-size fruit of “fina sodea” clementine mandarin. acta hort. 884, 433-440. coggins, c.w. and h.z. hield. 1968. plant growth regulators. pp 371389. in: reuther, w., l.d. batchelor, and j. webber (eds.). the citrus industry. vol. 2. university of california, berkeley, ca. duarte, a.m. and j.l. guardiola. 1996. flowering and fruit set on fortune hybrid mandarin: effect of girdling and growth regulators. proc. int. soc. citricult. 1, 1069-1071. erner, y. 1989. citrus fruit set: carbohydrate, hormone and leaf mineral relationships. pp. 233-242. in: wright, c.j. (ed.). manipulation of fruiting. butterworth, london. erner, y., y. kaplan, b. artzi, and m. hamou. 1993. increasing citrus fruit size using auxins and potassium. acta hort. 329, 112-119. 40 agron. colomb. 30(1) 2012 garcía-luis, a., f. fornés, a. sanz, and j.l. guardiola. 1988. the regulation of flowering and fruit set in citrus: relationship with carbohydrate levels. israel j. bot. 37, 189-201. garcía-luis, a., m.e.e oliveira, y. bordón, d.l. siqueira, s. tominaga, and j.l. guardiola. 2002. dry matter accumulation in citrus fruit is not limited by transport capacity of the pedicel. ann. bot. 90, 755-764. georgiu, a. 1998. the use of 3,5,6,-tpa to improve fruit size of clementine mandarin. agr. med. 128, 307-312. goldschmidt, e.e. and s.p. monselise. 1977. physiological assumptions toward the development of a citrus fruiting model. proc. int. soc. citricult. 2, 668-672. goldschmidt, e.e. 1999. carbohydrate supply as a critical factor for citrus fruit development and productivity. hortscience 34, 1020-1024. goren, r. 1993. anatomical physiological and hormonal aspects of abscission in citrus. hort. rev. 15, 145-232. goren, r., m. huberman, and g.y. zhong. 2000. basics aspects of hormonal control of abscission. proc. int. soc. citricult. 9, 591-594. gonzález-sicilia, e. 1968. el cultivo de los agrios. 3rd ed. ed. bello, valencia, spain. guardiola, j.l. 1996. synthetic auxins and citrus fruit size. strategies of use and mechanism of action. proc. int. soc. citricult. 2, 953-960. guardiola, j.l. 2000. regulation of flowering and fruit development: endogenous factors and exogenous manipulation. proc. int. soc. citricult. 9, 342-346. guardiola, j.l. and e. lázaro. 1987. the effect of synthetic auxins on fruit growth and anatomical development in satsuma mandarin. scentia hort. 119-130. guardiola, j.l, m.t. barres, c. albert, and a. garcía-luis. 1993. effects of exogenous growth regulators on fruit development in citrus unshiu. ann. bot. 71, 169-176 guardiola, j.l. and a. garcía-luis. 2000. increasing fruit size in citrus. thinning and stimulation of fruit growth. plant growth regul. 31, 121-132 iglesias, d., f. tadeo, e. primo-millo, and m. talon. 2006. carbohydrate and ethylene levels related to fruitlet drop through abscission zone a en citrus. trees 20, 348-355. kazokas, w.c. and j.k. burns. 1998. cellulase activity and gene expression in citrus fruit abscission zones during and after ethylene treatment. j. amer. soc. hort. sci. 123(5), 781-786. khan, a. 1996. role of auxin, kinetin, gibberellic acid and lmethionine on cell division and tracheary element differentiation in c. limon juice vesicle culture. phytomorphology 46(4), 349-356. krikorian, a.d. 1995. hormones in tissue culture and micropropagation. pp. 774-796. in: davies, p.j. (ed.). plant hormones: physiology, biochemistry and molecular biology. kluwer acad. publ., amsterdam, the netherlands. laskowski, l. 2006. características de la abscisión del fruto de naranja citrus sinensis (l.) osbeck var. salustiana. bioagro 18, 25-30. laskowski, l., c. monerri, a. garcía-luis, and j.l. guardiola. 2008. vascularización del pedicelo y crecimiento del fruto de citrus sinensis var. salustiana y su relación con el contenido de ácido indolacético. bioagro 20(1), 11-20. ortolá, a., c. monerri, and j.l. guardiola. 1988. direct stimulation of fruit size in satsuma mandarin by the application of naphtalene acetic acid. acta hort. 1, 22-27. ortolá, a.g., c. monerri, and j.l. guardiola. 1997. fruitlet age and inflorescence characteristics affect the thinning and the increase in fruitlet growth rate induced by auxin applications in citrus. acta hort. 463, 501-508. pérez, m. and a jiménez. 2009. crecimiento y abscisión del fruto de naranja “valencia” (citrus sinensis l. osbeck) en un huerto del estado portuguesa, venezuela. bioagro 21(2), 133-137. rebolledo, a., a. garcía luis, and j.l. guardiola. 2007. efecto del ácido indolacético sobre el desarrollo in vitro de los tejidos del fruto del naranjo dulce. acta agron. 56(4), 177-185. roussos, p.a. and a. tassis. 2011. effects of girdling, nitrogen, zinc and auxin foliar spray applications on mandarin fruit “nova” quality characteristics. emir. j. food agric. 23, 431-439 ruiz, r. and j.l. guardiola. 1994. carbohydrate and mineral nutrition of orange fruitlets in relation to growth and abscission. physiol. plant. 90, 27-36. ruiz, r., a. garcía-luis, c. monerri, and j.l. guardiola. 2001. carbohydrate avaliability in relation to fruitlet abscission in citrus. ann. bot. 87, 805-812. schneider, h. 1968. the anatomy of citrus. pp. 1-86. in: reuther, w., l.d. batchelor, and h.j. webber (eds). the citrus industry. vol. 2. university of california, berkeley, ca. spiegel-roy, p. and e. goldschmidt. 1996. biology of citrus. cambridge, uk. received for publication: 12 december, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). bcastilloh@unal.edu.co 2 external consultant. bogota (colombia). agronomía colombiana 31(1), 76-82, 2013 characterization of the mechanical properties of the cape gooseberry fruit (physalis peruviana l.) caracterización de propiedades mecánicas del fruto de la uchuva (physalis peruviana l.) willian javier llanos1, bernardo castillo1, and maría teresa londoño2 abstract resumen colombia is the world’s leading producer of the cape gooseberry and it is a crop of great importance due to its high demand in the international market. the fruit, the part that is sold, is an ovoid-shaped, juicy berry, and its harvest starts when the fruit is orange-colored and the cap surrounding the fruit is yellowcolored. this labor is done manually. during this phase of collection, subsequent handling and transport to the places of packaging and marketing, the fruit is subjected to multiple loads which may deteriorate it in different ways, resulting in significant product losses. rheological tests of unidirectional compression, punctures, and cuts at the peduncle were performed in order to characterize the mechanical response of the fruit to the type of forces exerted at harvest and post-harvest handling. it was found that the fruit’s firmness in unidirectional compression in the axial direction, with a ripeness grade of four, was 38.6 n, while the force required to separate the fruit from the peduncle was 15.1 n. the mechanical behavior of the cape gooseberry corresponds to a viscoelastic, anisotropic, highly variable material. colombia es el principal productor mundial de uchuva y constituyéndose en un cultivo de gran importancia por su requerimiento en los mercados internacionales. el fruto, que es la parte que se comercializa, es una baya jugosa en forma de globo u ovoide. su cosecha se inicia cuando los frutos toman una coloración anaranjada y el capuchón o ‘capacho’ que encierra la fruta se torna de color amarillo, esta labor se realiza en forma manual. durante esta fase de recolección y en las posteriores de manipulación y transporte a los lugares de empaque y comercialización el fruto se ve sometido a múltiples cargas que pueden deteriorarlo de diversas maneras lo que resulta en pérdidas significativas de producto. se realizaron ensayos reológicos de compresión unidireccional, punción y corte en pedúnculo, a fin de caracterizar su respuesta mecánica al tipo de fuerzas que soporta en su manejo durante la cosecha y la poscosecha. se encontró que la firmeza del fruto en compresión unidireccional en dirección axial y para grado de madurez cuatro es de 38,6 n, a la vez que la fuerza requerida para separar el fruto del pedúnculo es de 15,1 n. el comportamiento mecánico del fruto de la uchuva corresponde a un material viscoelástico, anisotrópico y de muy alta variabilidad. key words: rheology, harvest, postharvest, handling. palabras clave: reología, cosecha, poscosecha, manejo. introduction colombia is the main producer of the cape gooseberry (physalis peruviana l.), and for the country, it is the second most important crop of fresh fruit for export, due to its nutritional and medicinal qualities, it is of great appeal to the international market (salazar et al., 2008). the fruit, which is the part that is marketed, is a juicy berry, ovoid or balloon-shaped, with an average diameter between 1.3 and 2.1 cm and an average weight of 1.3 to 5.9 g, depending on the production zone of colombia (fischer et al., 2007; bonilla et al., 2008; herrera et al., 2012). it contains about 245 to 310 small, lentil form seeds in the “colombia” ecotype (fischer et al., 2007) that are devoid of a placental thread. the internal structure of the fruit appears to be a miniature tomato; however, the pulp is formed from both the pericarp tissue and placenta, contrary to what happens in tomato pulp which comes mainly from the placenta. the parenchyma of the fruit is not compact and has many gaps (voids) of more than 4 mm in length, the number and size increases as the fruit ripens. the fruit develops for about 60 to 80 d, according to the agro-ecological conditions of the site (flórez et al., 2000). the calyx or cap of the cape gooseberry consists of five persistent sepals, and is hairy with prominent veins and a length of about 4-5 cm, completely covering the fruit postharvest physiology and technology 77llanos, castillo, and londoño: characterization of the mechanical properties of the cape gooseberry fruit (physalis peruviana l.) throughout its development and growing after fecundation of the fruit (flórez et al., 2000). during the first 40 to 45 d of development, it is green, but with fruit ripening, it loses chlorophyll and turns yellow-orange in the end. it is important because it protects the fruit from insects, birds, extreme weather conditions, as well as serving as an indispensable source of carbohydrates for the first 20 d of fruit growth. the cape gooseberry is considered a climacteric fruit, that is, once separated from the plant, it continues ripening, which is why it is important to identify the right time for harvesting. harvesting is done when the fruits start taking an orange color and the cap or ”calyx” enclosing the fruit turns yellow. this is done manually. during the collection and later in the stages of handling, transport, packaging and storage, the fruits are subject to mechanical loads of various kinds, which can cause significant damage and losses (mohsenin, 1986; herold et al., 2001; ciro et al., 2005; singh and reddy, 2006; ospina et al., 2007; alamar et al., 2008). when the cape gooseberry is collected, some harvesters exert pressure on the calyx for removal from the plant, causing compression injuries. it is necessary to be very careful at harvest to avoid tearing and cracking the branches and stems, and to ensure the longevity of the plant and the quality of the harvested fruits. the response of biological materials (fruits and vegetables) to applied loads requires knowledge of their mechanical properties, in generic terms, it is essential to study the rheological behavior, in addition, the mechanical behavior better expresses the quality of fruits and vegetables, that is, the texture (szczesniak, 2002; peleg, 2006; newman et al., 2005; bentini et al., 2009). the mechanical texture characteristic, which is commonly used to describe the rheological behavior of biological materials is the firmness (or hardness) and generally is defined as the maximum force required to achieve a specific strain in compression, puncture and shear tests (rosenthal, 1999; abbott, 1999; valero and ruiz, 2000; szczesniak, 2002; tabilo and barbosa, 2005; lu et al., 2005; peleg, 2006). currently, it can be determined by a complete curve of force vs. deformation for biological material; in addition at a higher force, one can set parameters such as a bioyield point, the point of rupture or fracture of the material in different tissues and the slope of the curve in several parts of the same (stiffness or deformability modulus), relating the amount of deformation to an applied force produced according to whether the material behaves like an elastic solid, viscous liquid or as a mixture of the two and generally with large deformations of the plastic character. if we also take into account the dimensions of the samples tested at each test point, a characterization in terms of stress vs. strain is made (peleg, 1987, 2006; steffe, 1996; buitrago et al., 2004; singh and reddy, 2006; aviara et al., 2007). the firmness of fruits and generally all biological materials is influenced by the anatomy of plant tissues, particularly the size of the cells, their shapes and packaging, the thickness and strength of the cell walls and by cell adhesion mechanisms in conjunction with the state of turgor of the cells (chanliaud et al., 2002; waldron et al., 2003; zdunek and umeda, 2006; oey et al., 2007; van zeebroeck et al., 2007; toivonen and brummell, 2008). for the mechanical properties of the cape gooseberry, study references were only found at the universidad nacional de colombia, medellín: the study of ciro et al. (2007), in which a rheological characterization of the cape gooseberry through unidirectional compression strength and fracture tests, for three degrees of maturity and days after harvest was carried out, and the research of ciro and osório (2008), which determined rupture and firmness forces using destructive techniques and low compression unidirectional loads with a constant speed. on the international scope, gutiérrez et al. (2008) described a test of firmness (not clear whether it was compression or puncture) with an instron® universal machine (barcelona, spain) and a flat probe of unspecified dimensions, at a very low speed of load application to four degrees of maturity of the cape gooseberry. the aim of this study was to determine the mechanical properties in compression, punctures and cuts of the peduncle of the cape gooseberry for freshly harvested fruits that will receive further handling in the packaging and marketing processes. material and methods plant material cape gooseberry “extra” fruits were used in which cap defects did not exceed 5% of the total area, there was an average equatorial diameter of 18.22 mm, the fruits were fully intact, with uniform coloration, stored in an environment free of excessive humidity and average temperatures of 18°c, with stem lengths ranging from 0.2 to 1.0 mm; these fruits were grouped by two degrees of maturity, determined 78 agron. colomb. 31(1) 2013 by the color according to the ntc 4580 standard (icontec, 1999): with a color 4 description of light orange fruits and a color 5 description of orange fruits; to better identify this product, a sample of 400 g was taken and the process described in the ntc 756 standard (icontec, 1977) was performed. the sample size was determined by the procedure of the operation characteristic curves, taking a delta value of 1. statistical tests to compare the values obtained from the two stages of maturity and the two directions of load application were not done. rheological tests a brookfield® (middleboro, ma) texture analyzer was used with texturepro ct v1.2 build 9 software, and a load cell of 5,000 g force. for testing unidirectional compression, a ta25/100 acrylic cylindrical probe with a diameter of 50.8 mm, length of 20 mm, at a speed of 2 mm s-1 was used. in the puncture test, a ta 39 steel cylindrical probe with a diameter of 2 mm, length of 20 mm, at a rate of 2 mm s-1 was used. for the shear stem test, a ta7 cutting edge probe, with a width of 60 mm, made of transparent acrylic, at a speed of 8 mm s-1 was used. in the first two tests, two perpendicular directions were set to apply force: axial and radial. all tests were done with fruits with the cap. in all trials by the software mentioned, a force time (with deformation measurement) curve was determined for each of the 50 fruits used in each test (sample size). for the first two trials, the force and deformation values were converted to real stress (σ) vr. hencky strain (εh) according to the methodology followed by olivera (2004). from the force versus time curves for each test, the average maximum force (firmness) was determined and from the true stress versus hencky strain curves, the actual rupture stresses and deformations at the break were established. results and discussion maximum forces are the firmness of the fruit according to each of the two types of tests mentioned above. tab. 1 shows the mean and standard deviation of these maximum forces for each of these tests, including the shear test of the peduncle from an assay as displayed and with a typical curve. the shape of the curve for the unidirectional compression test initially has an approximately linear behavior (elastic character) with increased resistance to the maximum rupture value. this value corresponds to the resistance of the exocarp (shell), including the defense provided by the calyx, which is consistent with what was found by ciro and osório (2008). the tissues that make this shell are parenchyma and sclerenchyma, the latter with cells that have secondary cell walls reinforced with lignin, as discussed by chiarini and barboza (2009), referring to the fruits of the solanaceae family and the comments of waldron et al. (2003). then, after this failure, resistance completely decreases when the placental tissue and pulp (mesocarp) have low or no resistance to compression, with a rapid and complete fracture. defining a bioyield point is difficult because there may be gradient increases at the end of the elastic, small part or close to the point of rupture after resistance. bioyield is associated with a micro tissue failure when the cells begin to break down and the rupture 0 200 400 800 1,000 600 0. 10 2. 09 4. 09 6. 09 8. 10 10 .1 0 20 .6 0 22 .6 0 24 .7 0 fo rc e ( gr am s fo rc e) time (s) 0 1,000 2,000 4,000 5,000 3,000 0. 1 1. 6 3. 09 9 4. 59 9 6. 09 9 7. 59 9 10 .6 13 .6 15 .19. 1 12 .1 16 .6 fo rc e ( gr am s fo rc e) time (s) figure 1. typical force time curve, for a unidirectional compression test, above: radial direction, degree of maturity 4, bellow: axial direction, degree of maturity 4 of cape gooseberry fruit. 79llanos, castillo, and londoño: characterization of the mechanical properties of the cape gooseberry fruit (physalis peruviana l.) point is a macro failure of tissues (mohsenin, 1986; van linden, 2007). table 1. maximum force in mechanical tests. compression, puncture and shear of cape gooseberry fruit. test type degree of maturity maximum force (n)* axial compression 4 38.6±6.2 radial compression 4 9.4±0.2 axial compression 5 34.9±4.5 radial compression 5 32.5±8.1 axial puncture 4 4.9±1.4 radial puncture 4 4.7±1.5 axial puncture 5 4.9±1.2 radial puncture 5 3.5±2.2 peduncle shear n/a 15.1±8.1 *the values presented are means ± standard deviation. table 1 shows that this rupture or fracture in the unidirectional compression test is similar for both directions of load application and the two stages of maturity (the radial compression value for maturity four was not take into account and the cause is unknown, outside of the normal value, thus corresponding to a state of very mature fruit), although slightly higher for axial compression and stage 4 maturity (greener). in comparison with the values reported by ciro and osório (2008), they agree as to degree of maturity between green and “pintón” and in the axial direction reported by these authors, i.e. the order of 35 n and high values of coefficient of variation (20%), which isn’t surprising in biological materials, which are very uneven. the fact that it has greater strength in the axial direction may be due to the location of the polysaccharide chains of the cell walls with respect to the load application as suggested by vincent (1999), bruce (2003), dan and kohyama (2007) and mayor et al. (2007). besides, it has been sufficiently reported by van linden (2007), toivonen and brummell (2008), goulao and oliveira (2008) that as ripeness of the fruits proceeds, there is a loss of water associated with a loss of turgor of the cells, a decrease in adhesion between cells and changes in cell wall polysaccharides. puncture tests produced the force time curves, which have similarity with the unidirectional compression, although the decrease in the shell ś firmness corresponding to the value of the resistance force exerted on the pulp is notable, as reported by ciro and osório (2008), however, the initial elastic character in the axially oriented load curve with stage four maturity is not evident. again, the firmness values recorded in the puncture tests are consistent with those obtained by ciro and osório (2008) for gooseberries with a state of maturity between green and “pintón”, around 4.5 n, with a coefficient of variation of 30%, as can be noted in tab. 1. similarly, the results are consistent with that 0 100 200 400 500 300 0. 10 1. 10 2. 09 3. 09 4. 09 5. 09 6. 09 7. 09 fo rc e ( gr am s fo rc e) time (s) 0 100 200 400 600 300 500 0. 1 1. 29 9 2. 29 9 3. 29 9 4. 3 5. 3 7. 3 9. 3 10 .36. 3 8. 3 13 .3 fo rc e ( gr am s fo rc e) time (s) figure 2. typical force time curve for a puncture test, above: radial direction, degree of maturity 4, bellow: axial direction, degree of maturity 4 of cape gooseberry fruit. figure 3. typical force time curve, for a shear test on the peduncle of cape gooseberry fruit. 0 400 1,200 1,600 800 0. 10 0. 60 1. 10 1. 60 2. 09 2. 59 3. 09 4. 59 fo rc e ( gr am s fo rc e) time (s) 80 agron. colomb. 31(1) 2013 reported by gutiérrez et al. (2008) who tested for firmness (assumed to be with punctures) for stage three maturity, i.e., yellow fruit, which is comparable to stage four of this paper. it is emphasized again that this value corresponds to the strength of the shell with the same connotation made in the unidirectional compression. the decrease until a residual force that can characterize the resistance force of the pulp, although not statistically recorded, was also consistent with that found by ciro and osório (2008), i.e. around 0.5 n. it should be noted that increasing maturity produces softening only for the radial direction of the load application, which does not seem logical in light of the physicochemical changes that occur in this process. figure 3 shows a typical force time curve for a cutting test at the peduncle. tab. 1 records the average value of the maximum shear force: 15.1 n and a coefficient of variation of 53.6%. finally, fig. 4 shows typical curves developed from the results of the unidirectional compression tests, which show the rheological behavior of freshly harvested cape gooseberry fruits with caps with a stress – hencky strain curve in order to determine the mechanical parameters of this fruit as a biological material. such values are listed in tab. 2 which also shows these values for the puncture test. from the curves shown in fig. 4, it may be noted that there is an initial strip more or less elastic, of very low stiffness, up to 20 to 50% of the strain; this stiffness is then increased until rupture at strains of 40 to 90%. no attempt was made to calculate a modulus of elasticity or apparent deformability of the cape gooseberry as a fruit with calyx, given the irregular behavior thereof. the mentioned curves exhibit an upward concave curvature for compressible materials, partly due to the increasing cross-section which supports the load and the nonlinearity of the strain, as stated by peleg (1987). in summary, this fruit, as with the majority of biological materials, in particular fruits and vegetables, behaves like a nonlinear, viscoelastic material that according to peleg (2006), when subjected to large deformations, may suffer important internal structural changes. for the cape gooseberry fruit, when subjected to quasistatic loads, such as those of collectors at the time of harvest, or when layers of cape gooseberry fruits are statically stacked, loads should not exceed 3-4 n when applied in puncture form or 20 to 30 n when applied in compression form, provided the degree of maturity does not exceed four. previous values involve actual compression stresses of 3 kpa (axial direction), 1.5 kpa (radial direction) and 200 kpa (axial direction), 15 kpa (radial direction) for puncture loads and stage four maturity fruit. from the above, it is necessary that the stacking of fruits, if possible, be done with axially oriented fruits. figure 4. typical stress – hencky strain curve for unidirectional compression test, above: radial direction, degree of maturity 4, below: axial, degree of maturity 4 of cape gooseberry fruit. 0 0.5 2.0 2.5 1.0 1.5 3.0 0. 00 65 3 0. 05 11 9 0. 09 70 1 0. 14 47 2 0. 19 40 3 0. 24 59 4 0. 29 88 7 0. 35 28 1 0. 41 03 8 0. 47 07 1 0. 53 21 9 0. 59 70 1 0. 66 41 5 0. 73 70 9 0. 81 11 9 0. 88 87 8 0. 97 14 3 0. 88 95 0 0. 71 91 1 0. 56 51 1 0. 42 73 5 0. 54 75 6 0. 38 64 6 σ f (k p a) 0 2 5 6 3 4 7 1 εh 0. 00 5 0. 02 9 0. 05 4 0. 08 0 0. 10 7 0. 13 5 0. 16 3 0. 19 2 0. 22 2 0. 25 2 0. 28 4 0. 31 8 0. 35 2 0. 38 7 0. 42 4 0. 46 2 0. 50 3 0. 54 4 0. 58 7 0. 63 1 0. 67 8 0. 72 9 0. 78 0 0. 83 8 0. 89 6 0. 95 9 σ f (k p a) table 2. rheological parameters from mechanical testing of unidirectional compression and punctures of cape gooseberry fruit. test type degree of maturity σr (kpa) εr (adim) axial compression 4 6.0 0.83 radial compression 4 2.8 0.41 axial compression 5 5.5 0.89 radial compression 5 3.4 0.35 axial puncture 4 440 0.53 radial puncture 4 32.5 0.72 axial puncture 5 140 0.41 radial puncture 5 62.0 0.48 81llanos, castillo, and londoño: characterization of the mechanical properties of the cape gooseberry fruit (physalis peruviana l.) it should be noted that the values listed here make no reference to dynamic loading or impact or considerations on the effect of bruising fruits. any cutting device for the separation of the fruit from the plant peduncle must exert a shearing force in the range of 5 to 25 n. conclusion the cape gooseberry fruit, when subjected to quasi-static loads, behaves as a viscoelastic material with high variability of anisotropic properties. the values obtained for firmness, both for the unidirectional compression and puncture tests, correspond to the resistance of the exocarp (shell) of the fruit, including the cap. harvest and postharvest management must be done with fruits that do not exceed stage four maturity, according to ntc 4580. similarly, when stacked, fruits should be axially oriented. literature cited abbott, j.a. 1999. quality measurement of fruits and vegetables. postharv. biol. tec. 15, 207-225. alamar, m.c., e. vanstreels, m.l. oey, e. moltó, and b.m. nicolaï. 2008. micromechanical behaviour of apple tissue in tensile and compression tests: storage conditions and cultivar effect. j. food eng. 86, 324-333. aviara, n.a., s.k. shittu, and m.a. haque. 2007. physical properties of guna fruits relevant in bulk handling and mechanical processing. int. agrophysics 21, 7-16. bentini, m., c. caprara, and r. martelli. 2009. physico-mechanical properties of potato tubers during cold storage. biosyst. eng. 104, 25-32. bonilla, m.l., k. espinosa, a.m. posso, h.d. vásquez, and j.e. muñoz. 2008. caracterización morfológica de 24 accesiones de uchuva del banco de germoplasma de la universidad nacional de colombia sede palmira. acta agron. 57(2), 101-108. bruce, d.m. 2003. mathematical modelling of the cellular mechanics of plants. phil. trans. r. soc. lond. b 358, 1437-1444. buitrago, g.v., a.p. lópez, a.p. coronado, and f.l. osorno. 2004. determinación de las características físicas y propiedades mecánicas de papa cultivada en colombia. rev. bras. eng. agr. amb. 8(1), 102-110. chanliaud, e., k.m. burrows, g. jeronimidis, and m.j. gidley. 2002. mechanical properties of primary plant cell wall analogues. planta 215, 989-996. chiarini, f.e. and g.e. barboza. 2009. fruit anatomy of species of solanum sect. acanthophora (solanaceae). flora 204, 146-156. ciro, h.j., d.l. vahos, and c.j. márquez. 2005. estudio experimental de la fuerza de fractura en frutas tropicales: el tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt). dyna 72 (146), 55-64. ciro, h.j., o.h. buitrago, and s.a. pérez. 2007. estudio preliminar de la resistencia mecánica a la fractura y fuerza de firmeza para fruta de uchuva (physalis peruviana l.). rev. fac. nal. agr. medellin 60(1), 3785-3796. ciro, h.j. and j.a. osório. 2008. avance experimental de la ingeniería de postcosecha de frutas colombianas: resistencia mecánica para frutos de uchuva (physalis peruviana l.). dyna 75(154), 39-46. dan, h. and k. kohiama. 2007. characterization of cucumber cultivars by mechanical stress sistributions during the compression process. rev. jarq 41(2), 115-121. fischer, g., g. ebert, and p. lüdders. 2007. production, seeds and carbohydrate contents of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits grown at two contrasting colombian altitudes. j. appl. bot. food qual. 81(1), 29-35. flórez, v., g. fischer, and a. sora. 2000. producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. goulao, l.f. and c.m. oliveira. 2008. cell wall modifications during fruit ripening: when a fruit is not the fruit. trends food sci. tech. 19, 4-25. gutiérrez, m.s., g.d. trinchero, a.m. cerri, f. vilella, and g.o. sozzi. 2008. different responses of goldenberry fruit treated at four maturity stages with the ethylene antagonist 1-methylcyclopropene. postharv. biol. tec. 48, 199-205. herold, b., m. geyer, and c.j. studman. 2001. fruit contact pressure distributions — equipment. comput. electron. agr. 32, 167-179. herrera, a.m., g. fischer, and m.i. chacón. 2012. agronomical evaluation of cape gooseberries (physalis peruviana l.) from central and north-eastern colombia. agron. colomb. 30(1), 15-24. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 1999. norma técnica colombiana ntc 4580. uchuva. icontec, bogota. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 1977. norma técnica colombiana ntc 756. frutas y hortalizas frescas. toma de muestras. icontec, bogota. lu, r., a.k. srivastava, and r.m. beaudry. 2005. a new bioyield tester for measuring apple fruit firmness. appl. eng. agric. 21(5), 893-900. mayor, l., r.l. cunha, and a.m. sereno. 2007. relation between mechanical properties and structural changes during osmotic dehydration of pumpkin. food res. int. 40, 448-460. mohsenin, n. 1986. physical properties of plant and animal materials: structure, physical, characteristics and mechanical properties. gordon and breach science publishers, new york, ny. newman, j.m., h.w. hilton, s.c. clifford, and a.c. smith. 2005. the mechanical properties of lettuce: a comparison of some agronomic and postharvest effects. j. mater. sci. 40, 1101-1104. oey, m.l., e. vanstreels, j. baerdemaeker, e. tijskens, h. ramon, m.l.a.t.m. hertog, and b. nicoläi. 2007. effect of turgor on micromechanical and structural properties of apple tissue: a quantitative analysis. postharv. biol. tec. 44, 240-247. olivera, l.m. 2004. efecto del tratamiento térmico sobre la textura de la murta (ugni molinae turcz) definida como resistencia a la ruptura. undergraduate thesis. universidad austral de chile, valdivia, chile. 82 agron. colomb. 31(1) 2013 ospina, d.m., h.j. ciro, and i.d. aristizábal. 2007. determinación de la fuerza de la fractura superficial y fuerza de firmeza en frutas de lulo (solanum quitoense x solanum hirtum). rev. fac. nal. agr. medellin 60(2), 4163-4178. peleg, m. 1987. the basics of solid food rheology. pp. 3-34. in: moskowitz, h.r. (ed.). food texture: instrumental and sensory measurement. marcel dekker, new york, ny. peleg, m. 2006. on fundamental issues in texture evaluation and texturization—a view. food hydrocolloid 20, 405-414. rosenthal, a.j. 1999. food texture: measurement and perception. food sci. technol. intl. ser. acad. press, london. salazar, m.r., j.w. jones, b. chaves, and a. cooman. 2008. a model for the potential production and dry matter distribution of cape gooseberry (physalis peruviana l.). sci. hortic. 115, 142-148. singh, k.k. and b.s. reddy. 2006. post-harvest physico-mechanical properties of orange peel and fruit. j. food eng. 73, 112-120. szczesniak, a.s. 2002. texture is a sensory property. food qual. prefer. 13, 215-225. steffe, j.f. 1996. rheological methods in food process engineering. freeman press, east lansing, mi. tabilo, g. and g.v. barbosa. 2005. rheology for the food industry. j. food eng. 67, 147-156. toivonen, p.m.a. and d.a. brummell. 2008. biochemical bases of appearance and texture changes in fresh-cut fruit and vegetables. review. postharv. biol. tec. 48, 1-14. valero, c. and m. ruiz. 2000. técnicas de medida de la calidad de frutas. department of rural engineering, universidad politécnica de madrid, madrid. van linden, v. 2007. identification of fruit parameters responsible for impact-bruising of tomatoes. ph.d. thesis. katholieke universiteit leuven, leuven, belgium. van zeebroeck, m., v. van linden, h. ramon, j. de baerdemaeker, b.m. nicolaï, and e. tijskens. 2007. impact damage of apples during transport and handling. rev. postharv. biol. tec. 45, 157-167. vincent, j.f.v. 1999. from cellulose to cell. j. exp. biol. 202, 3263-3268. waldron, k.w., m.l. parker, and a.c. smith. 2003. plant cell walls and food quality. rev. food sci. 2, 101-119. zdunek, a. and m. umeda. 2006. extension and fracture of cell walls after parenchyma tissue deformation. biosyst. eng. 93(3), 269-278. genome sequencing of two bell pepper endornavirus (bpev) variants infecting capsicum annuum in colombia received for publication: 19 october, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.60626 1 laboratory of industrial microbiology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia, medellin (colombia). 2 laboratory of cellular and molecular biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia, medellin (colombia). mamarinm@unal.edu.co agronomía colombiana 35(1), 44-52, 2017 genome sequencing of two bell pepper endornavirus (bpev) variants infecting capsicum annuum in colombia secuenciación del genoma de dos variantes de bell pepper endornavirus (bpev) que infectan capsicum annuum en colombia laura muñoz-baena1, mauricio marín-montoya2, and pablo a. gutiérrez1 abstract resumen transcriptome analysis of chili and bell pepper samples from commercial plots in the municipalities of santa fe de antioquia and el peñol in the province of antioquia revealed the presence of viral sequences with significant similarity to genomes of members of the genus endornavirus. assembly of the chili and bell pepper transcriptomes resulted in consensus sequences of 14,727 nt and 14,714 nt that were identified as bell pepper endornavirus (bpev). both sequences were nearly identical by 99.9 % at both nucleotide and amino acid levels. the presence of bpev was confirmed by rt-qpcr, rt-pcr and sanger sequencing using rdrp-specific primers designed from the assembled sequences in ten independent random samples taken from the investigated bell pepper stands. the phylogenetic analysis of both bpev variants and their affiliation within the genus endornavirus is discussed. for our knowledge, this is the first study on this group of viruses in colombia. el análisis de transcriptomas de ají y pimentón en muestras obtenidas de cultivos comerciales en santa fe de antioquia y el peñol en el departamento de antioquia, reveló la presencia de secuencias virales con similitud significativa con miembros del género endornavirus. el ensamblaje de los transcriptomas arrojó secuencias consenso de 14.727 nt y 14.714 nt que fueron identificadas como los genomas de la especie viral bell pepper endornavirus (bpev), al compartir con ésta un 99,9% de identidad a nivel de nucleótidos y aminoácidos. la presencia de bpev fue confirmada en diez muestras foliares de pimentón mediante pruebas de rt-qpcr, rt-pcr y secuenciación parcial de la región rdrp con cebadores específicos diseñados en este trabajo. la relación filogenética de ambas variantes de bpev con otros miembros del género endornavirus es analizada y discutida. para nuestro conocimiento, este es el primer trabajo reportado sobre este grupo de virus en colombia. key words: genomics, molecular biology, solanaceae, virus diseases. palabras clave: genómica, biología molecular, solanaceae, enfermedades virales. or oomycetes (straminipila) (roossinck et al., 2011). in general, endornaviruses do not cause visible disease symptoms (gibbs et al., 2000; fukuhara et al., 2006) but some evidence suggests their involvement in cytoplasmic male sterility in broad bean (vicia faba) (grill and garger, 1981; pfeiffer, 1998) and hypovirulence in the plant pathogenic fungi helicobasidium mompa (osaki et al., 2006). the first plant endornavirus genome sequence was obtained for oryza sativa endornavirus (osev) identified in cultivated rice (oryza sativa ssp. japonica), which was to become the type species of the genus (moriyama et al., 1995; fukuhara and moriyama, 2008). the existence of endornaviruses infecting other plants was subsequently confirmed in wild rice (oryza rufipogon; moriyama et al., 1999), broad bean (vicia fava; pfeiffer, 1998), kidney bean (phaseolus vulgaris; wakarchuk and hamilton, 1990) barley (hordeum introduction endornavirus is a recently approved (2006) genus within the family endornaviridae that comprises viruses characterized by a naked double-stranded rna (dsrna) genome of about 9.8–17.6 kb, a single open reading frame (orf) and a site-specific single chain break (nick) about 1.2-2.7 kbp from the 5’ end (king et al., 2012). the encoded polypeptide is a large multidomain protein of about 3,0006,000 amino acids that may contain methyltransferase (mt), viral rna helicase (hel), glucosyltransferase (gt) and rna-dependent rna polymerase (rdrp) domains; only the latter is observed across all species (roossinck et al., 2011). endornaviruses are normally found in low copy numbers (∼100 copies/cell), seem to lack cell-to-cell movement and, apparently, can only be transmitted vertically through seeds and pollen in plants and spores in fungi 45muñoz-baena, marín-montoya, and gutiérrez: genome sequencing of two bell pepper endornavirus (bpev) variants infecting capsicum annuum in colombia vulgare; zabalgogeazcoa and gildow, 1992), yerba mate (ilex paraguariensis; debat et al., 2014), malabar spinach (basella alba l.; okada et al., 2014), grapevine (vitis vinifera; espach et al., 2012), avocado (persea americana; villanueva et al., 2012), cucurbits (coutts, 2005) and various capsicum species (valverde and gutiérrez, 2007; jo et al., 2015). as indicated, endornaviruses are not exclusive to plants as they have been found infecting basidiomycetes: rhizoctonia solani (das et al., 2014), rhizoctonia cerealis (li et al., 2014), helicobasidium mompa (osaki et al., 2006); ascomycetes: rosellinia necatrix (yaegashi and kanematsu, 2016), erysiphe cichoracearum (du et al., 2016), alternaria brassicicola (shang et al., 2015), sclerotinia sclerotiorum (khalifa and pearson, 2014), tuber aestivum (stielow et al., 2011), gremmiella abietina (tuomivirta et al., 2009) and oomycetes within the genus phytophthora (hacker et al., 2005; kozlakidis et al., 2010). the first report regarding endornaviruses in capsicum annuum described them as large molecular weight dsrnas present in chloroplast fractions (valverde et al., 1990), however, these molecules were only classified as the genomes of endornaviruses 17 years later after cdna sequencing revealed their phylogenetic affinity to oryza sativa endornavirus (osev) and oryza rufipogon endornavirus (orev) in 2007 (valverde and gutiérrez, 2007). endornaviruses are ubiquitous in capsicum species (okada et al., 2011), as confirmed by in silico analysis of pepper transcriptomes deposited in public databases (jo et al., 2016) and nextgeneration sequencing (ngs) studies of total small rnas (sela et al., 2012; chen et al., 2015; jo et al., 2015; lim et al., 2015). in this work, we report the sequence of two bell pepper endornavirus (bpev) genomes naturally infecting capsicum annuum in the province of antioquia (colombia). rt-pcr, rt-qpcr and sanger sequencing using primers designed for this purpose confirmed the presence of bpev in field samples. materials and methods next-generation sequencing high-throughput sequencing of the c. annuum transcriptomes was performed on bulk leaf samples of chili pepper collected at the municipalities of santa fe de antioquia and bell pepper from el peñol (antioquia, colombia). after grinding the leaf tissue with liquid nitrogen, total rna was extracted with the genejet plant rna purification mini kit (thermo fisher scientific, usa) and rrna depleted with the truseq stranded total rna with ribozero plant kit (illumina, usa). libraries were constructed using the truseq rna sample preparation kit (illumina, usa) and sequencing performed with the illumina hiseq 2000 system service provided by macrogen (south korea). adapter sequences and low quality bases were removed with seqtk prior analysis (https://github.com/lh3/seqtk). sequence assembly was performed with trinity (grabherr et al., 2011) and endornaviral contigs were identified by a local blastn search using a database of endornavirus reference genomes. genome assemblies were confirmed by mapping with bowtie2 (langmead and salzberg, 2012) and checked for inconsistencies and assembly artifacts with tablet (milne et al., 2010). consensus sequences were deposited in genbank under accession codes kx977568 (bpev from bell pepper) and kx977569 (bpev from chili pepper). rt-pcr and rt-qpcr detection primers bpev_f (5’-agg cta aat gtg cac cta aaa ttg g-3’; tm = 60.3°c), bpev_r (5’-ttt ctc agc gac tgc tga cc-3’; tm = 60.3°c) and qbpev_r (5’ctt tac act gcc ata aca acg c-3’; tm = 58.5°c) were designed for specific amplification of bpev using rt-pcr (bpev_f and bpev_r) or rt-qpcr (bpev_f and qbpev_r) using the assembled genomes as reference. primer specificity was verified in silico using the program primer-blast (ye et al., 2012). experimental validation of primers was performed in ten random leaf samples collected in four commercial bell pepper fields from the municipalities of marinilla and el peñol (antioquia). the ngs samples and a reaction mix lacking template cdna were used as positive and negative controls, respectively. rna was extracted from 100 mg of ground tissue using the genejet plant rna purification kit (thermo fisher scientific, waltham, ma, usa) and eluted in 40 μl of depc treated water; the purity and concentration were determined by absorbance readings at 260 and 280 nm using a nanodrop 2000c (thermo fisher scientific). retrotranscription was performed for 30 min at 50°c in 20 μl containing 200 u of maxima reverse transcriptase (thermo fisher scientific), 1x rt buffer, 0.5 mm dntp mix, 100 pmol of specific reverse primer bpev_r, 20 u de ribolock rnase inhibitor and 100-500 ng of total rna. for the qpcr, the maxima sybr green/rox qpcr master mix (2x) kit (thermo fisher scientific) was used in 25 μl of reaction containing 12.5 μl mix, 10 μl depc water, primers bpev_f/ qbpev_r at 0.3 μm and 50-100 ng cdna. samples were considered positive if they exhibited f luorescence values higher than the threshold before the 35th cycle (schena et al., 2004). primer specificity was verified by high resolution melting (hrm) in the 50 and 99°c range and compared to melting temperature (tm) values from the positive controls (ngs samples). rt-pcr validation of primers bpev_f/bpev_r 46 agron. colomb. 35(1) 2017 was performed using cdna obtained as described above. the amplification mix included 17.8 μl water, 1x enzyme buffer, 1.8 mm mgcl2, 0.2 mm dntps, 0.2 μm primers, 1 u taq dna polymerase (thermo fisher scientific, usa) and 50-100 ng de cdna in a final volume of 25 μl. the amplification consisted of an initial 3 min incubation at 95°c, followed by 35 cycles that included denaturation at 94°c (30 s), annealing at 52°c (1 min) and extension at 72°c (1 min); the amplification ended with an extension cycle at 72°c for 5 min. amplicon size was determined by 1.8% agarose gel electrophoresis stained with gelred 1x (biotium, hayward, ca, usa) in bio doc analyze transilluminator (biometra, göttingen, germany). some sequences for qrt-pcr and rt-pcr amplification products were confirmed by the sanger method using an abi prism 3730xl sequencer (applied biosystems, carlsbad, ca, usa) at macrogen (south korea). sanger sequences were deposited in genbank under accession codes kx977563-kx977567. bioinformatic analyses the orf coding for the endornaviral polyprotein was identified using the dna translate program available at http://web.expasy.org. identification of protein motifs was performed in the conserved domain database at ncbi (marchler-bauer et al., 2015). evolutionary analyses based on the complete polyprotein were constructed by the jonestaylor-thornton model using a gamma distribution with five categories and a shape parameter of 1.09 (jones et al., 1992). evolutionary distances for the partial nucleotide sequences were computed using the tamura 3-parameter method, rate variation among sites was modeled with a gamma distribution with a shape parameter of 1.2. phylogenetic trees were calculated in mega7 using the neighbor-joining method with 1,000 bootstrap replicates (kumar et al., 2016). results and discussion next-generation sequencing of the c. annuum sample of chili pepper from santa fe de antioquia resulted in a transcriptome of 5,605,703 paired-end reads with a total of 1,121,140,600 nt. a local blastn search identified 1,033 reads (0.018%) with significant similarity to bell pepper endornavirus (bpev, nc_015781) with percent sequence identities between 82.5 and 100 percent (fig. 1a). similar results were obtained with the sample of bell pepper from el peñol. in this case, a transcriptome consisting of 6,901,644 paired-end reads (1,380,328,800 nt) was obtained of which 2,936 were classified as associated to the bpev genome (0.042%), with sequence identities ranging from 82.2 to 100 per cent (average of 95.2%) (fig. 1b). previous studies have shown the copy number of endornaviral sequences in c. annuum samples to be in the 0.01% to 0.18% range, which coincides with our results (jo et al., 2016). as the species demarcation criteria within the genus endornavirus has been set below 75% nucleotide sequence identity (king et al., 2012), it is clear that both viruses are bpev isolates. after confirming the presence of endornavirus in both samples, their genomes were assembled. the bpev sequence from santa fe de antioquia (bpev_santa_fe) resulted in a consensus of 14,727 nt with an average sequence depth of 48.25x and 34 polymorphic sites (fig. 2a). bpev_santa_fe encodes a putative protein of 4,885 amino acids between nucleotide positions 26 to 14,683 that contains viral methyltransferase (m, cl03298), viral rna helicase (h, pfam01443), glycosyltransferase (gt, cd03784) and rna-dependent rna polymerase (rdrp, cl03049) motifs at amino acid positions 327-562 (e-value: 3.98e-8), 1413-1649, (e-value: 2.23x10-6), 3,113-3,458 (e-value: 1.17x10-25) and 447-4,785 (e-value: 1.14x10-21), respectively. amino acid polymorphisms were observed at positions figure 1. frequency histograms showing the number of paired-end reads at different nucleotide sequence percent identity with respect to member of the genus endornavirus in the capsicum annuum transcriptomes from the municipalities of santa fe de antioquia (a) and el peñol (b) in antioquia (colombia). endornavirus reads: 1,033/5,605,703 endornavirus reads: 2,936/6,901,644 n um be r of r ea ds identity (%) 0 1000 500 1500 n um be r of r ea ds identity (%) 0 100 200 300 400 600 500 700 85 90 95 100 85 90 95 100 a b 47muñoz-baena, marín-montoya, and gutiérrez: genome sequencing of two bell pepper endornavirus (bpev) variants infecting capsicum annuum in colombia s293g, e813d, v823f, n1118d, e1129d, s1214l, e1720d, k1776r, i1887l, k3919r and s4350. the sample from el peñol resulted in a contig of 14,714 nt (bpev_peñol) with average sequence depth of 105.4x (max 290x) and 32 polymorphic positions (fig. 2b). an orf, encoding a protein of 4,884 residues with a similar domain structure as bpev_santa_fe was identified between positions 20 and 14,674. the following amino acid sequence variations resulting from polymorphisms in the assembly were observed: t345a, n1118h, e1129d, f1404l, k1776r, w2410c, e2578d, i3731v, c4775f. the consensus genomes of bpev_santa_fe and bpev_peñol were practically identical as only eight nucleotide changes (t23c, t3647c, c3666t, t4826c, a5684t, a7720g, c10033t and g11781a) and three amino acid substitutions (l1214s, l1887i, k3919r) were observed; additionally, a leucine codon (gct) is inserted in bpev_santa_fe at position 11,464. a survey of genbank sequences using bpev_santa_fe and bpev_peñol as query, resulted in significant matches with bpev isolates kyosuzu from japan (99.2%, ab597230), maor (99.3%, k p455654) and yolo wonder (88.3%, jn019858) from the united states, healey from canada (99.1%, kt149366), is from israel (99.2%, jq951943) and lj from china (98.1%, kf709944). isolate kyosuzu (bpev_ks) was shown to have 100% incidence in tested bell pepper cultivars in japan and some of its variants were found to infect other c. annuum genotypes as well as related capsicum species such as c. baccatum, c. chinense and c. frutescens (okada et al., 2011). bpev_ks can be transmitted through seed but not by graft inoculations and hybridization studies after denaturing agarose gel electrophoresis detected a nick in the plus strand at position 880 (okada et al., 2011). bpev yolo wonder (bpev-yv) was the first bpev to be sequenced (okada et al., 2011). the other complete bpev sequences have been only characterized in silico: isolate maor was identified from transcript shotgun assembly as a contig with strong sequence identity to bell pepper endornavirus (jo et al., 2016); isolate healey was identified in a ngs study of small rnas extracted from the leaves of a pepper plant (cultivar healey) with mild crinkling and chlorosis symptoms (chen et al., 2015) and m gth rdrp s293g s4350gk3919ri1887l k1776r e1720d s1214l e1129d n1118d v823fe813d m gth rdrp t345a c4775fi3731ve2578dw2410ck1776rf1404l e1129d n1118h r ea ds position (nt) bpev (el peñol) 300 200 100 0 0 10000750050002500 12500 15000 b r ea ds position (nt) bpev (santa fe) 200 150 50 100 0 0 10000750050002500 12500 15000 a figure 2. sequence coverage and variability of the bpev assemblies from santa fe de antioquia (a) and el peñol (b). the position of the open reading frame encoding for the endornaviral polyprotein is shown on top of each coverage graph and includes the location of predicted methyltransferase (m), helicase (h), glucosyltransferase (gt) and rna-dependent rna polymerase (rdrp) domains. nucleotide polymorphic sites are indicated as vertical bars; amino acid changes are explicitly indicated when applicable. 48 agron. colomb. 35(1) 2017 bpev_is was identified in asymptomatic c. annuum l. cv. yatir leaves in israel by ngs sequencing of viral small rna (sela et al., 2012). there are not published reports on isolate lj from china. outside the bpev group, the closest endornavirus species is hot pepper endornavirus (hpev, kr080326) a proposed species (lim et al., 2015) also infecting c. annuum that shares 78.8% nucleotide sequence identity with bpev_santa_fe and bpev_peñol. due to the high similarity between the colombian bpev isolates and bpev_ks, it is likely for them to share the same molecular and biological properties. a phylogenetic analysis using complete endornaviral proteins confirmed the previous analysis (fig. 3a). as expected, bpev_santa_fe and bpev_peñol clustered within the group of bell pepper endornaviruses (bootstrap of 100%) with hpev as a sister species. the capsicum-infecting endornaviruses are part of a larger clade of plant endornaviruses that includes pvev-2, infecting common bean and, more distantly, hvev infecting barley. a comparison of functional domains reveals that bpev, hpev, pvev2 and hvev share methyltransferase, helicase and rnadependent rna polymerase domains; however, hvev lacks a udp-glycosyltransferase present in the others (fig. 3b). it has been suggested that the udp-glycosyltransferase domain was transferred to endornaviruses from marine and freshwater bacteria (song et al., 2013) and it is likely that this event probably occurred after the split between hvev and the pvev2/bpev/hpev group. a global analysis of the phylogenetic relationships among endornaviruses, reveal two additional clades infecting plants. one of these clades has vicia faba endornavirus (vfev) as a sole member and, in spite of having the largest figure 3. evolutionary relationship of bpev_santa_fe and bpev_peñol to members of the genus endornavirus. a) neighbor-joining analysis of complete endornaviral polyproteins infecting plants, fungi (basidiomycetes and ascomycetes) and oomycetes (straminipila). the tree is drawn to scale with branch lengths in units of number of amino acids substitutions per site as indicated in the bar at the bottom. b) relative location of functional domains of the polyproteins depicted in the tree on the left. species abbreviations: persea americana endornavirus, paev; yerba mate endornavirus, ymev; lagenaria siceraria endornavirus, lsev; cucumis melo endornavirus, cmev; oryza sativa endornavirus, osev; phaseolus vulgaris endornavirus 1, pvev1; helicobasidium mompa endornavirus, hmev1; phytophthora endornavirus 1, pev1; rhizoctonia solani endornavirus 2, rsev2; rhizoctonia cerealis endornavirus 1, rcev1; grapevine endophyte endornavirus 1, geev; erysiphe cichoraceum endornavirus, ecev; vicia faba endornavirus, vfev; hordeum vulgare endornavirus, hvev; phaseolus vulgaris endornavirus 2, pvev2; hot pepper endornavirus, hpev; bell pepper endornavirus, bpev; alternaria brassicicola endornavirus, abev; tuber aestivum endornavirus, taev; rosellinia necatrix endornavirus 1, rnev1; sclerotinia sclerotiorum endornavirus 1; ssev1; sclerotinia sclerotiorum endornavirus 2; ssev2. domain abbreviations: putative methyltransferase, m; viral helicase, h; glycosyltransferase, g; rna-dependent rna-polymerase, r; glycosyltransferase sugar-binding, c; phospholipase a2, p; furin-like, f; neuromodulin, n and dead-like helicase, d. bootstrap values are shown above branches. paev ymev cmev osev pvev1 hmev1 pev1 rsev2 rsev1 geev ecev lsev vfev hvev bpev hpev pvev2 taev rnev1 ssev abev paev (aex28369) ymev (aid67139) cmev(alv83885) osev (baa06862) pvev1 (alj56097) pvev1 (bam68539) hmev1 (bae94538) pev1 (cai47561) rsev2 (amm45288) rsev1 (agy34962) geev (afv91541) ecev (alx17418) lsev (ahk22715) vfev (caa04392) hvev (alt66307) bpev (aek22062) bpev (akp92841) bpev (ajf48474) bpev (afm10600) bpev (bak52155) bpev (ahc56514) bpev santa fe(kx977568) bpev peñol(kx977569) pvev2 (bam68540) hpev (ald49085) pvev2 (alj56098) taev (adu64759) rnev1 (bat32944) ssev2 (and83000) ssev1 (agp03024) ssev2 (ahn50398) abev (aja41110) ssev1 (ajf94392) ba 73 100 100 56 92 88 75 100 99 100 100 50 23 47 12 32 42 100 58 60 100 89 100 100 100 1 plants ascomycetes basidiomycetes oomycetes basidiomycetes plants ascomycetes h c g r h c g r c g r h c g rc c g rh c g rh g rh g rh p rh m rh rh f rh rh m rh g m rh m rh g m rh g m r m r h nm rh nm rh 1 4000300020001000 5000 size (a.a.) 49muñoz-baena, marín-montoya, and gutiérrez: genome sequencing of two bell pepper endornavirus (bpev) variants infecting capsicum annuum in colombia polyprotein, has only two identifiable domains with helicase and rdrp function; vfev is more closely related to fungal endornaviruses. the third group of plant endornaviruses comprises pvev1, osev, cmev, lsev, ymev and paev, characterized by the lack of a methyltransferase domain and the presence of an additional glycosyltransferase sugar binding domain containing a dxd motif (cl19952; song et al., 2013). interestingly, members of the osev group have been shown to localize in microsomal fractions while members of the bpev group localize in the chloroplast, a fact that could be explained by their different domain structure (moriyama et al., 1996; okada et al., 2013). the polyprotein phylogenetic analysis confirms the complex evolutionary history of endornaviruses and suggests at least two independent origins of plant endornaviruses from fungi (roossinck et al., 2011; okada et al., 2013). it is likely that plant endornaviruses were first transferred to the plant kingdom from endornaviruses infecting ascomycetes fungi, all sharing methyltransferase domains. radiation of endornaviruses to basidiomycetes, oomycetes (straminipila) and other ascomycetes seem to derive from a genetic transfer from plants, an evolutionary event characterized by the loss of the methyltransferase domain. a second transfer to plants from basidiomycetes fungi seem to have occurred which later resulted in the incorporation of a second glycosyltransferase domain. it is interesting to note that all the hosts of non-plant endornaviruses have a close ecological relationship with plants as either pathogens (s. sclerotiorum, r. necatrix, a. brassicicola, e. cichoracearum, r. solani, r. cerealis, phytophthora sp., h. longisporum) or soil-inhabitants (t. aestivum). to confirm the widespread presence of endornaviruses infecting c. annumm cultivars in antioquia primers bpev_f, bpev_r and qbpev_r were designed using the sequenced genomes as reference (fig. 4a). primer bpev_f bpev_f 13664 13666 rdrp domain 13742 13763 qbpev_r 909bp 100bp 14553 14572 bpev_r aagctaaatgtgcacctgaaattgg aggctaaatgtacacctgaaattgg aggctaaatgtgcacctaaaattgg aggctaaatgtgcacctaaaattgg agattaaatgttcacctgaaattgg aaattaaacgtgcacttgaaattgg 5’-aggctaaatgtgcacctaaaattgg-3’ * ** ***** ** * ***** ** ***** **** ** *** * ******* bpev_f pvev-2 bpev_kyosuzu bpev-yw bpev_lj hpev_cs bpev_santa_fe gcattgctatggcagtgcaaag cgcaacaataccgtcacatttc gctttagtttggcagtgtaaag gcgttgttatggcagtgtaaag gcgttgttatggcagtgtaaag gcgttgttatggcagtgtaaag ggtcagcagtcgctgagaaa ggtcagcagtcgctgaaaaa ggtcagcagtcgctgagaaa ggtcagcagtcgctgagaaagcgttgttatggcagtgtaaag qbpev_r gatcagctgtggctgataaa gtagtgcaaccatgagtaaa gatcacgttggtactcattt bpev_r df /d t temperature (°c) 55 90858075706560 95 r el at iv e flu ro re sc en ce cycle number 0 30252015105 35 c d 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 cps1 ps2 p1a p1c p2c p3a c+ p3b cps1 (76.11 °c) ps2 (76.76 °c) p1a (76.47 °c) p1c (76.62 °c) p2c (76.18 °c) p3a (75.61 °c) c+ (77.12 °c) p3b (76.18 °c) ba p3bp3ap2bp2ap1b c1500 1000 500 100 figure 4. molecular detection of bpev in c. annuum samples from marinilla and el peñol. a. location of the bpev_f, bpev_r and qbpev_r primers described in the text with respect to the bpev_santa_fe consensus genome and the rdrp motif. the sequence alignment with selected endornaviral genomes highlights variable positions with respect to each primer. b. rt-pcr detection of bpev using the bpev_f/r primer set showing the expected amplification product of 909 bp in a subset of the field samples. c. validation of the bpev_f/ qbpev_r primer set in rt-qpcr. d. high resolution melting analysis of the amplification reactions shown in panel c. the positive control corresponds to the ngs sample sequenced from chili pepper. 50 agron. colomb. 35(1) 2017 p3b (kx977565) p1b (kx977566) p2b (kx977563) peñol (kx977569) santa fe(kx977568) p2a (kx977569) healey (canada, kt149366) maor (usa, kp455654) kyosuzu (japan, ab597230) atir (israel, jq951943) lj (china, kf09944) p3a (kx977564) yw (usa, jn019858) la-2 (usa, jn019860): c. frutescens la-1 (usa, jn019859): c. frutescens cs, south korea(kr080326): c. annuum pvev2 (kt456288): p. vulgaris la-3 (usa, jn019861): c. chinense la-5 (usa, jn019863): c. chinense la-4 (usa, jn019862) 86 66 99 99 85 96 95 100 77 59 79 antioquia (colombia) bpev (i) c. annuum bpev (ii) hpev 0.05 figure 5. evolutionary relationship between bell pepper endornavirus isolates using partial nucleotide sequences of the rdrp region for a subset of the field samples. sequences are labelled by the isolate name; location and genbank accession codes are shown in parentheses. phaseolus vulgaris endornavirus 2 was used as outgroup. the tree was constructed by the neighbor-joining method using distances calculated by the tamura 3-parameter method. the tree is drawn to scale with branch lengths in units of number of base substitutions per site as indicated in the bar at the bottom. bootstrap values are shown above the branches. binds to an internal segment of the rdrp domain which in combination with bpev_r gives an amplification product of 909 bp useful in rt-pcr detection; in combination with primer qbpev_r, bpev_f amplifies a 100 bp segment suitable for rt-qpcr. both primer sets were tested in c. annuum samples from different cultivation plots in marinilla and el peñol (antioquia). in eight foliage samples, out of ten tested, rt-pcr gave amplification products with the expected size and sequence (fig. 4b). similar results were obtained by rt-qpcr using the bpev_f/qbpev_r primer set, in this case, sigmoidal amplification profiles were found in all the ten samples with ct values in the 11.36-18.29 range (fig. 4c). hrm analysis of the amplification reactions demonstrates that the amplification was specific, as evidenced by the presence of single denaturation peaks and their similar tm values with respect to the ngs samples used as positive controls (fig. 4d). sanger sequencing confirmed the identity of the qrt-pcr amplicons. these results are in agreement with previous work suggesting a high incidence of bpev in different capsicum species such as c. annuum, c. frutescens and c. chinense (okada et al., 2011; sela et al., 2012; chen et al., 2015; jo et al., 2015; lim et al., 2015; jo et al., 2016). it has been shown the phylogenetic relationship between bpev sequences mirror the evolutionary history of their hosts and it is likely that bpev was present in the common ancestor giving rise to these three capsicum species but not in primitive capsicum species such as c. chacoense, c. annuum var. glabriusculum and c. pubescens (okada et al., 2011). with colombia being part of the center of origin of capsicum species, it would be interesting that future investigations address the appearance of endonarviruses within this plant genus as well as their incidence in domesticated and wild species. sequences derived from bpev_f/bpev_r amplicons (909 bp) were used to construct a phylogenetic tree with corresponding rdrp sequences of bpev and another capsicum-infecting endornaviruses like hpev, with pvev2 as outgroup (fig. 5). bpev sequences form two clusters that correlated well with the infection host. bpev group i comprises sequences infecting c. annuum cultivars and includes all the colombian sequences reported in this work. colombian sequences form a distinct group closely related to isolates healey (canada), maor (usa), kyosuzu (japan) and atir (israel) and more distantly to isolate lj from china. two divergent bpev sequences are observed within group i corresponding to isolates yw and la-4 from the united states. bpev group ii comprises isolates la-3 and la-5 infecting yellow lantern chili (c. chinense) and isolates la-1 and la-2 infecting c. frutescens, a chili pepper species. group ii is more closely related to hpev infecting c. annuum than to members of group i indicating that bpev is a paraphyletic group as it does not include all sequences derived from the same common ancestor. a taxonomic revision by ictv on the species comprising the bpev clade is probably required. 51muñoz-baena, marín-montoya, and gutiérrez: genome sequencing of two bell pepper endornavirus (bpev) variants infecting capsicum annuum in colombia conclusions ngs sequencing of the c. annuum transcriptome revealed the presence of bell pepper endornavirus (bpev) in antioquia (colombia) closely related to isolates with worldwide distribution. these results were confirmed by sequencing of the rdrp region using primers bpev_f/bpev_r and by rt-qpcr using primers bpev_f/qbpev_r. the results presented here are in agreement with previous genomic studies on bpev. further work should aim at characterizing the molecular features of bpev in different c. annuum cultivating regions in colombia and confirm completion of the 5’ and 3’ ends. acknowledgment this work was funded by universidad nacional de colombia (vri grant 34585) and international foundation for science (sweden, grant: c/4634-2). literature cited chen, b., m. bernards, and a. wang. 2015. complete genome sequence of a bell pepper endornavirus isolate from canada. genome announc. 3(4), pii:e00905-15. doi: 10.1128/ genomea.00905-15 coutts, r.h. 2005. first report of an endornavirus in the cucurbitaceae. vir us genes 31(3), 361-362 . doi: 10.10 07/ s11262-005-3255-y. das, s., r.e. falloon, a. stewart, and a.r. pitman. 2014. molecular characterisation of an endornavirus from rhizoctonia solani ag-3pt infecting potato. fungal biol. 118(11), 924-934. doi: 10.1016/j.funbio.2014.08.003. debat, h.j., m. grabiele, p.m. aguilera, r. bubillo, p.d. zapata, d.a. marti, and d.a. ducasse. 2014. the complete genome of a putative endornavirus identified in yerba mate (ilex paraguariensis st. hil.). virus genes 49(2), 348-350. doi: 10.1007/ s11262-014-1096-2 du, z., w. lin, p. qiu, x. liu, l. guo, k. wu, s. zhang, and z. wu. 2016. complete sequence of a double-stranded rna from the phytopathogenic fungus erysiphe cichoracearum that might represent a novel endornavirus. arch. virol. 161(8), 2343-2346. doi: 10.1007/s00705-016-2911-y. espach, y., h.j. maree, and j.t. burger. 2012. complete genome of a novel endornavirus assembled from next-generation sequence data. j. virol. 86(23), 13142. doi: 10.1128/jvi.02538-12. fukuhara, t, r. koga, n. aoki, c. yuki, n. yamamoto, n. oyama, t. udagawa, h. horiuchi, s. miyazaki, y. higashi, m. takeshita, k. ikeda, m. arakawa, n. matsumoto, and h. moriyama. 2006. the wide distribution of endornaviruses, large doublestranded rna replicons with plasmid-like properties. arch. virol. 151(5), 995-1002. doi: 10.1007/s00705-005-0688-5 fukuhara, t. and h. moriyama. 2008. endornaviruses. 109-116. mahy, b.w.j. and m.h.v. van regenmortel (eds.). encyclopedia of virology 3rd ed. elsevier, oxford, uk. gibbs, m.j., r. ryuichi, h. moriyama, p. pfeiffer, and t. fukuhara. 2000. phylogenetic analysis of some large double-stranded rna replicons from plants suggests they evolved from a defective single-stranded rna virus. j. gen. virol. 81(1), 227-233. doi: 10.1099/0022-1317-81-1-227. grabherr, m.g., b.j. haas, m. yassour, j.z. levin, d.a. thompson, i. amit, x. adiconis, l. fan, r. raychowdhury, q. zeng, z. chen, e. mauceli, n. hacohen, a. gnirke, n. rhind, f. di palma, bw. birren, c. nusbaum, k. lindblad-toh, n. friedman, and a. regev. 2011. full-length transcriptome assembly from rnaseq data without a reference genome. nat. biotechnol. 29(7), 644-652. doi: 10.1038/nbt.1883 grill, l.k. and s.j. garger. 1981. identification and characterization of double-stranded rna associated with cytoplasmic male sterility in vicia faba. proc. natl. acad. sci. usa. 78(11), 70437046. doi: 10.1073/pnas.78.11.7043 hacker, c.v., c.m. brasier, and k.w. buck. 2005. a double-stranded rna from a phytophthora species is related to the plant endornaviruses and contains a putative udp glycosyltransferase gene. j. gen. virol. 86(5),1561-1570. doi: 10.1099/vir.0.80808-0 jo, y., h. choi, and w.k. cho. 2015. de novo assembly of a bell pepper endornavirus genome sequence using rna sequencing data. genome announc. 3(2), pii: e00061-15. doi: 10.1128/ genomea.00061-1 jo, y., h. choi, j.y. yoon, s.k. choi, and w.k. cho. 2016. in silico identification of bell pepper endornavirus from pepper transcriptomes and their phylogenetic and recombination analyses. gene 575(2), 712-717. doi: 10.1016/j.gene.2015.09.051 jones, d.t., w.r. taylor, and j.m. thornton. 1992. the rapid generation of mutation data matrices from protein sequences. comput. appl. biosci. 8(3), 275-282. doi: 10.1093/ bioinformatics/8.3.275 khalifa, m.e. and m.n. pearson. 2014. molecular characterisation of an endornavirus infecting the phytopathogen sclerotinia sclerotiorum. virus res. 189, 303-309. doi: 10.1016/j. virusres.2014.06.010 king, a.m.q., e. lef kowitz, m.j. adams, and e.b. cartens. 2012. virus taxonomy: ninth report of the international committee on taxonomy of viruses. elsevier, san diego, ca, usa. doi: 10.1016/b978-0-12-384684-6.00048-3 kozlakidis, z., n.a. brown, a. jamal, x. phoon, and r.h. coutts. 2010. incidence of endornaviruses in phytophthora taxon douglasfir and phytophthora ramorum. virus genes 40(1), 130-134. doi: 10.1007/s11262-009-0421-7 kumar, s., g. stecher, and k. tamura. 2016. mega7: molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. mol. biol. evol. 33(7), 1870-1874. doi: 10.1093/molbev/msw054 langmead, b. and s. salzberg. 2012. fast gapped-read alignment with bowtie 2. nat. methods. 9(4), 357-359. doi: 10.1038/ nmeth.1923 li, w., t. zhang, h. sun, y. deng, a. zhang, h. chen, and k. wang. 2014. complete genome sequence of a novel endornavirus in the wheat sharp eyespot pathogen rhizoctonia cerealis. arch. virol. 159(5), 1213-1216. doi: 10.1007/s00705-013-1893-2 lim, s., k.h. kim, f. zhao, r.h. yoo, d. igori, s.h. lee, and j.s. moon. 2015. complete genome sequence of a novel endornavirus isolated from hot pepper. arch. virol. 160(12), 3153-3156. doi: 10.1007/s00705-015-2616-7 52 agron. colomb. 35(1) 2017 marchler-bauer, a., m.k. derbyshire, n.r. gonzales, s. lu, f. chitsaz, l.y. geer, r.c. geer, j. he, m. gwadz, d.i. hurwitz, c.j. lanczycki, f. lu, g.h. marchler, j.s. song, n. thanki, z. wang, r.a. yamashita, d. zhang, c. zheng, and s.h. bryant. 2015. cdd: ncbi’s conserved domain database. nucleic acids res. 43(database issue):d222-226. doi: 10.1093/nar/gku1221 milne, i., m. bayer, l. cardle, p. shaw, g. stephen, f. wright, and d. marshall. 2010. tablet-next generation sequence assembly visualization. bioinformatics 26(3), 401-402. doi: 10.1093/ bioinformatics/btp666 moriyama, h., t. nitta, and t. fukuhara. 1995. double-stranded rna in rice: a novel rna replicon in plants. mol. gen. genet. 248, 364-369. doi: 10.1007/bf02191603 moriyama, h., k. kanaya, j.z. wang, t. nitta, and t. fukuhara. 1996. stringently and developmentally regulated levels of a cytoplasmic double-stranded rna and its high-efficiency transmission via egg and pollen in rice. plant mol. biol. 31, 713-719. doi: 10.1007/bf00019459 moriyama, h., h. horiuchi, t. nitta, and t. fukuhara. 1999. unusual inheritance of evolutionarily-related double-stranded rnas in interspecific hybrid between rice plants oryza sativa and oryza rufipogon. plant mol. biol. 39(6), 1127-1136. doi: 10.1023/a:1006118304093 okada, r., e. kiyota, s. sabanadzovic, h. moriyama, t. fukuhara, p. saha, m.j. roossinck, a. severin, and r.a. valverde. 2011. bell pepper endornavirus: molecular and biological properties, and occurrence in the genus capsicum. j. gen. virol. 92(11), 2664-2273. doi: 10.1099/vir.0.034686-0 okada, r., c.k. yong, r.a. valverde, s. sabanadzovic, n. aoki, s. hotate, e. kiyota, h. moriyama, and t. fukuhara. 2013. molecular characterization of two evolutionarily distinct endornaviruses co-infecting common bean (phaseolus vulgaris). j. gen. virol. 94(1), 220-229. doi: 10.1099/vir.0.044487-0 okada, r., e. kiyota, h. moriyama, f. toshiyuki, and r.a. valverde. 2014. a new endornavirus species infecting malabar spinach (basella alba l.). arch. virol. 159(4), 807-809. doi: 10.1007/ s00705-013-1875-4 osaki, h., h. nakamura, a. sasaki, n. matsumoto, and k. yoshida. 2006. an endornavirus from a hypovirulent strain of the violet root rot fungus, helicobasidium mompa. virus res. 118(12),143-149. doi: 10.1016/j.virusres.2005.12.004 pfeiffer, p. 1998. nucleotide sequence, genetic organization and expression strategy of the double-stranded rna associated with the ‘447’ cytoplasmic male sterility trait in vicia faba. j. gen. virol. 79 (pt 10), 2349-2358. doi: 10.1099/0022-1317-79-10-2349 roossinck, m.j., s. sabanadzovic, r. okada, and r.a. valverde. 2011. the remarkable evolutionary history of endornaviruses. j. gen. virol. 92(11), 2674-2678. doi: 10.1099/vir.0.034702-0 schena, l., f. nigro, a. ippolito, and d. gallitelli. 2004. real-time quantitative pcr: a new technology to detect and study phytopathogenic and antagonistic fungi. eur. j. plant pathol. 110, 893-908. doi: 10.1007/s10658-004-4842-9 sela, n., n. luria, and a. dombrovsky. 2012. genome assembly of bell pepper endornavirus from small rna. j. virol. 86(14), 7721. doi: 10.1128/jvi.00983-12 shang, h.h., j. zhong, r.j. zhang, c.y. chen, b.d. gao, and h.j. zhu. 2015. genome sequence of a novel endornavirus from the phytopathogenic fungus alternaria brassicicola. arch. virol. 160(7), 1827-1830. doi: 10.1007/s00705-015-2426-y song, d., w.k. cho, s.h. park, y. jo, and k.h. kim. 2013. evolution of and horizontal gene transfer in the endornavirus genus. plos one 8(5):e64270. doi: 10.1371/journal.pone.0064270 stielow, b., h.p. klenk, and w. menzel. 2011. complete genome sequence of the first endornavirus from the ascocarp of the ectomycorrhizal fungus tuber aestivum vittad. arch. virol. 156(2), 343-345. doi: 10.1007/s00705-010-0875-x tuomivirta, t.t., j. kaitera, and j. hantula. 2009. a novel putative virus of gremmeniella abietina type b (ascomycota: helotiaceae) has a composite genome with endornavirus affinities. j. gen. virol. 90(9), 2299-2305. doi: 10.1099/vir.0.011973-. valverde, r.a., s. nameth, o. abdalla, o. al-musa, p.r. desjardins, and dodds j.a. 1990. indigenous double-stranded rna from pepper (capsicum annuum). plant sci. 67(2), 195-201. doi: doi:10.1016/0168-9452(90)90243-h valverde, r.a. and d.l. gutierrez. 2007. transmission of a dsrna in bell pepper and evidence that it consists of the genome of an endornavirus. virus genes 35(2), 399-403. doi: 10.1007/ s11262-007-0092-1 villanueva, f., s. sabanadzovic, r.a. valverde, and j. navas-castillo. 2012. complete genome sequence of a double-stranded rna virus from avocado. j. virol. 86(2), 1282-1283. doi: 10.1128/ jvi.06572-11 wakarchuk, d.a. and r.i. hamilton. 1990. partial nucleotide sequence from enigmatic dsrnas in phaseolus vulgaris. plant mol. biol. 14(4), 637-639. doi: 10.1007/bf00027512 yaegashi, h. and s. kanematsu. 2016. natural infection of the soilborne fungus rosellinia necatrix with novel mycoviruses under greenhouse conditions. virus res. 219, 83-91. doi: 10.1016/j. virusres.2015.11.004 ye, j., g. coulouris, i. zaretskaya, i. cutcutache, s. rozen, and t. madden. 2012. primer-blast: a tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction. bmc bioinformatics 13, 134. doi: 10.1186/1471-2105-13-134 zabalgogeazcoa, i.a. and f.e. gildow. 1992. double-stranded ribonucleic acid in barsoy barley. plant sci. 83, 187-194. editorial la agricultura es una actividad de trascendencia humana con función social, forjadora de civilización y esencial para la supervivencia y el bienestar de la humanidad, esta premisa es el fundamento que la facultad de agronomía ha seguido desde su creación hace 50 años, en su actividad misional que consiste en preservar, asimilar, desarrollar y divulgar el conocimiento agronómico universal, el cual elabora a través del ejercicio permanente de la investigación, la docencia, la extensión y la interacción con la comunidad académica global y los sectores productivos nacionales, para beneficio de la universidad, la sociedad y el estado. gracias al trabajo mancomunado de mucha gente y en especial a la confluencia de esfuerzos de los docentes, estudiantes, egresados y administrativos, la facultad desde la creación de su programa de ingeniería agronómica en 1963 ha graduado 3251 profesionales en 55 promociones, y a partir de 1969 está ofreciendo programas de posgrado, inicialmente maestrías en convenio con el instituto colombiano agropecuario ica y desde 1983 a través de la escuela de posgrados. posteriormente con base en investigación de alto nivel, en 1995 hace apertura de programas de doctorado, a la par, desde 1983 divulga el conocimiento mediante su revista agronomía colombiana que ha publicado 783 artículos técnico – científicos como resultado de la investigación que tanto estudiantes como profesores realizan en el departamento de agronomía y del conocimiento generado por entidades nacionales e internacionales. la facultad cuenta con infraestructura adecuada y destacado talento humano de profesores e investigadores con títulos de posgrado como soporte al liderazgo en docencia, investigación y extensión universitaria, pilares necesarios para aportar al proceso de integración internacional de la economía colombiana, y del sector agropecuario en particular, ya que se está en un contexto global en el que el conocimiento y la innovación y el desarrollo tecnológico son factores cada vez más importantes. en este número de agronomía colombiana se continúa con la difusión de los resultados de las investigaciones, que se tienen en la disciplina de fitomejoramiento para el departamento del valle del cauca (colombia), la selección agronomía colombiana 31(2), 143-145, 2013 agriculture is an essential human activity with a social function that shapes civilization; and is vital to the survival and well-being of humanity. this idea forms the cornerstone for the facultad de agronomía with its 50 years of pursuing the mission of preserving, assimilating, developing and sharing universal agronomic knowledge through its continuous research, teachings, continuing education and interactions with the global academic community and the national production sectors for the benefit of the university, society and the government. thanks to the combined endeavor of many people, especially the joint efforts of teachers, students, graduates and administrators, the facultad has graduated 3251 individuals in 55 classes since the creation of its ingeniería agronómica program in 1963 and has offered postgraduate programs since 1969, initially as master programs in conjunction with the instituto colombiano agropecuario ica and, starting in 1983, through the escuela de posgrados. in 1995, the doctorate program was opened with a basis in high-level research. furthermore, its journal agronomía colombiana has been sharing knowledge since 1983 and, in that time, has published 783 technical-scientific articles that were produced by the research of students and professors of the departamento de agronomía and by domestic and international entities. the facultad has the necessary infrastructure and the notable talent of its research professors who have postgraduate degrees and the required foundation to provide leadership in teaching, research and continuing education, thereby contributing the necessary support for the international integration of the colombian economy, especially the agricultural sector, due to the fact that, in the global context, knowledge, innovation and technological development are factors that are becoming more and more important. this edition of agronomía colombiana continues to share research results, including the study of plant breeing in the department of valle del cauca (colombia), the selection of a population of zapallo or squash (cucurbita moschata) with the potential for high yield and stability in various cultivation environments and the search for alternatives for agron. colomb. 31(2) 2013144 de una población de zapallo (cucurbita moschata) por alto potencial de rendimiento y estabilidad a ambientes de cultivo y en la búsqueda de alternativas de resistencia genética al pasador del fruto de tomate neoleucinodes elegantalis que causa pérdidas de hasta el 70% en zonas del departamento, se encontró que las especies silvestres introducidas que presentan algunos tipos de tricomas glandulares y sus sustancias químicas asociadas ejercieron un efecto antixenótico y antibiótico en el insecto. de otra parte, en estudios poblacionales y de variación genética del virus del amarillamiento de las venas de la papa (pyvv) infectando cultivos en colombia se encontró gran estabilidad genética espacial y temporal en la proteína mayor de la cápside. en especies de frutales tropicales se presentan avances importantes en sistemas de propagación de plantas de agraz (vaccinium meridionale), especie arbórea con potencial para repoblar hábitats de clima frío en la zona andina y con potencial como alimento por sus propiedades nutraceúticas, se reporta por primera vez un método fácil para realizar acodos aéreos en ramas de la planta utilizando como promotores de enraizamiento ana y en aloe vera. en anón (annonas quamosa), se determinaron los cambios morfológicos y anatómicos en el proceso de germinación. en la sección de fisiología de cultivos hay dos contribuciones, la primera sobre fisiología de la nutrición en curuba (passiflora tripartita var. mollissima) para conocer el efecto de n, k y mg sobre la biomasa de la planta y en la expresión de síntomas de deficiencias de nutrientes y la segunda sobre la respuesta agronómica en arroz (oryza sativa) debido al efecto de la baja intensidad lumínica en tres etapas fenológicas. en el campo de acción de la fisiología y tecnología poscosecha en la especie romero (rosmarinus officinalis) hierba aromática para mercados de exportación y en el fruto de granadilla (passiflora ligularis) se aporta en el análisis de las respuestas mecánicas al tipo de fuerzas que soporta en su manejo durante la cosecha y poscosecha. en el área temática suelos, fertilización y manejo de aguas se contribuye con aplicaciones de modelos nutricionales y del ambiente; se inicia con el sistema de diagnóstico y recomendación integral (dris) para evaluar el estado nutricional de los cultivos, como estudio de caso en caucho (hevea brasiliensis), el clon rrim 600 en la altillanura se encontró que el k es el elemento que más limita la producción; en seguida se muestra la aplicación del sensor modis que registra información con aplicación en estudios ambientales para medir la temperatura de la genetic resistance to the fruit borer in the tomato neoleucinodes elegantali, which causes losses of up to 70% in the department, with the finding that introduced wild species present some types of glandular trichomes and their chemical substances generate an antixenotic and antibiotic effect on the insect. furthermore, population studies and genetic variation studies of the potato yellow vein virus (pyvv), which infects crops in colombia, found notable spatial and temporal genetic stability in the principal capsid protein. important advances were made in the propagation systems of tropical fruit plants: for agraz (vaccinium meridionale), an arboreal species with the potential ability to repopulate cold climate habitats in the andean region and whose nutraceutical properties make it a viable food source, an easy method is reported for the first time that can be used to create air layering in branches using naa and aloe vera as rooting promoters. in addition, for the sugar apple (annona squamosal), morphological and anatomical changes were determined during the germination process. there are two contributions for the topic of crop physiology. the first looks at the effect of n, k, and mg on biomass and the expression of symptoms related to nutrient deficiencies in the banana passion fruit (passiflora tripartita var. mollissima). the second shows the agronomic response of rice (oryza sativa) in three phenological stages to the effect of low light levels. furthermore, this issue contains an analysis of the mechanical responses to the types of stresses that are encountered in harvest and postharvest management in sweet granadilla fruits (passiflora ligularis) and the aromatic herb rosemary (rosmarinus officinalis) for the export markets. the soil, fertilization and water management section, which contributes environment and nutritional model applications, starts with the integrated recommendation and diagnostic system (dris) in the evaluation of the nutritional state of crops, as in the study of the rubber tree (hevea brasiliensis muell. arg.) clone rrim 600 in the highlands, which found that k is the element that most limits production. this is followed by a study of the modis sensor, which registers information for use in environmental studies for the measurement of surface temperatures and is useful for real-time evaluations. other study also presents another application of said sensor with a new algorithm for the detection of burned areas in colombia. in recognition of the creation of the facultad de agronomía, the section on economy and rural development presents topics related to the start of agronomy in colombia and 145 gustavo a. ligarreto m. editor superficie y que es útil para evaluaciones en tiempo real. por último se presenta otra aplicación del mismo sensor para un nuevo algoritmo que sirve en la detección de áreas quemadas en colombia. en reconocimiento a la creación de la facultad de agronomía en el área de economía y desarrollo rural se compilan aspectos relacionados con el inicio de la agronomía en colombia, la creación de la facultad de agronomía, de sus posgrados y de la revista agronomía colombiana como medio de divulgación de los productos generados en investigación en el entorno nacional e internacional. como reporte último se tiene la nota científica en la descripción oficial de dasiops luzestelae (diptera: lonchaeidae) y sobre la distribución geográfica y cultivos de pasifloras asociados con la especie plaga. la facultad de agronomía ha alcanzado en 50 años significativos logros, se augura éxito frente a las grandes metas y posibilidades del futuro en sus actividades misionales en docencia, investigación y extensión y se expresa un reconocimiento a todas aquellas personas que de una u otra forma presentaron su concurso e interés en la consolidación de la facultad. the creation of the facultad de agronomía: its postgraduate programs and the journal agronomía colombiana as a method of sharing research results domestically and internationally. this issue ends with the official description of dasiops luzestelae (diptera: lonchaeidae) and the crops and geographic distribution of passion flowers associated with this pest species. the facultad de agronomía has accomplished many distinguished achievements, found success in the pursuit of its impressive goals and uncovered future possibilities for its mission of teaching, researching and continuing education in its 50 years; and recognizes all those who, in one way or another, have helped or taken an interest in the facultad. received for publication: 29 april, 2012. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 biology program and breeding palm, corporación centro de investigación en palma de aceite (cenipalma). barrancamermeja (colombia). 2 department of biology, faculty of science, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hmromeroa@unal.edu.co agronomía colombiana 30(2), 188-195, 2012 genetic similarity among commercial oil palm materials based on microsatellite markers similaridad genética entre materiales comerciales de palma de aceite basado en marcadores microsatélites diana arias1, carmenza montoya1, leonardo rey1, and hernán romero1, 2 abstract resumen microsatellite markers are used to determine genetic similarities among individuals and might be used in various applications in breeding programs. for example, knowing the genetic similarity relationships of commercial planting materials helps to better understand their responses to environmental, agronomic and plant health factors. this study assessed 17 microsatellite markers in 9 crosses (d x p) of elaeis guineensis jacq. from various commercial companies in malaysia, france, costa rica and colombia, in order to find possible genetic differences and/or similarities. seventy-seven alleles were obtained, with an average of 4.5 alleles per primer and a range of 2-8 amplified alleles. the results show a significant reduction of alleles, compared to the number of alleles reported for wild oil palm populations. the obtained dendrogram shows the formation of two groups based on their genetic similarity. group a, with ~76% similarity, contains the commercial material of 3 codes of deli x la mé crosses produced in france and colombia, and group b, with ~66% genetic similarity, includes all the materials produced by commercial companies in malaysia, france, costa rica and colombia. los marcadores moleculares son utilizados para determinar la similaridad genética entre individuos y podrían ser utilizados en diversas aplicaciones en los programas de mejoramiento. el conocer las relaciones de similitud genética de los materiales comerciales ayuda a entender mejor sus respuestas a los factores ambientales, bióticos y abióticos. este estudio evaluó 17 marcadores de microsatélites en 9 cruces (d x p) de elaeis guineensis jacq. de varias empresas comerciales en malasia, francia, costa rica y colombia, con el fin de encontrar posibles diferencias genéticas y/o similitudes. se obtuvieron 77 alelos, con un promedio de 4,5 alelos por cebador y una gama de 2-8 alelos amplificados. los resultados muestran una reducción significativa de los alelos, en comparación con el número de alelos reportados para las poblaciones silvestres de palma de aceite. el dendrograma obtenido muestra la formación de dos grupos con base a su similitud genética. el grupo a con similitud ~76% contiene material comercial de 3 códigos de cruzamientos deli x la mé producido en francia y colombia, y el grupo b con ~66% de similitud genética que incluye todos los materiales producidos por empresas comerciales en malasia, francia, costa rica y colombia. key words: elaeis guineensis jacq, breeding programs, alleles, genetic differences. palabras clave: elaeis guineensis jacq, programa de mejoramiento, alelos, diferencias genéticas. introduction the african oil palm (elaeis guineensis jacq.) is a species native to africa. it is very important because of the oil extracted from the endosperm of its fruits, which is refined to obtain products of great commercial value, which have multiple uses in the food industry and for biofuels. the oil palm has the highest yields per hectare of all the oil crops. the expansion of oil palm cultivation began to develop in africa and south-east asia around the colonial period because of its multiple industrial and food uses (corley and tinker, 2003). according to population growth estimates, global consumption of palm oil is expected to reach 37.9 million t by 2020. this represents an average annual growth rate of 3.3% (fedepalma, 2008). to meet these targets, it is necessary to produce improved, high-yielding genetic material with better oil quality, slower growth and high tolerance to pests and diseases; characteristics that are crucial to commercial plantations for ensuring adequate returns (bakoumé et al., 2007). the oil palm is normally monoecious, with male or female flowers, but sometimes both; with inflorescences developing in the axils of the leaves. it is an allogamous species and its diploid genome is comprised of 16 pairs of homologous chromosomes (singh et al., 2008). in oil palm, there are three types that produce different fruit, depending on the thickness of the shell and its ability to produce oil. the dura type has fruits with thick shells (2 to 8 mm), occasionally 189arias, montoya, rey, and romero: genetic similarity among commercial oil palm materials based on microsatellite markers less; accounting for 25-55% of the fruit weight, with 3570% pulp and 1-20% kernel. the pisifera type has shell less fruit and the plants generally exhibit female sterility, the total fruit pulp accounts for 82-99% of the total weight and the kernels 1-18%. the tenera type is a product of the intra-specific cross between the dura and pisifera types. its fruit has a thin shell, 0.5 to 4.0 mm, representing 5-30% of the fruit weight with 3-15 and 60-91% kernel pulp; and constitutes the material grown at the commercial level (corley and tinker, 2003). oil palm breeding programs are characterized by using the reciprocal recurrent selection scheme which uses two dura and pisifera-type starting populations to make the crossings and progeny testing of which the best parents are chosen; and tenera-type seeds are produced. subsequently, new starting populations are generated and the cycle is repeated (corley and tinker, 2003). history indicates that the oil palm material grown commercially in the world comes from four plants planted in the bogor botanical garden in java (indonesia) in 1884. this very narrow genetic base has led to uniformity in the production of the material that is distributed worldwide. therefore, planted materials share the same female parental stock, deli dura, with some introgressions, and are combined with three male parental stocks (pisiferas), the avros, la mé and yagambi (bakoumé, 2007; cochard, 2009). this narrow genetic base has driven oil palm breeders to plave greater importance ongenetic resources of the species to increase the genetic variability in breeding programs. due to the perennial nature and long generative cycles of oil palm, conventional breeding can take several years, which greatly hampers rapid and efficient progress in the selection of individuals. various molecular biology techniques are available today for detection of genetic variability and for establishing genetic similarity relationships among individuals and can be used in various applications in breeding programs. for example, microsatellite markers or ssr (simple sequence repeats) have been developed in oil palm since 1999 to carry out studies on genetic diversity (billotte et al., 2001; billotte et al., 2005; bakoumé et al., 2007; singh et al., 2008), varietal identification (norziha et al., 2008), pedigree analysis, genome mapping and qtl detection for molecular markerassisted selection (billotte et al., 2010). ssrs have great advantages over other markers such as isozymes (hayati et al., 2004), rapd (shah et al., 1994), restriction fragment length polymorphism (rflp; maizura et al., 2006) and amplified fragment length polymorphism (aflp; kularatne, 2001). ssrs have the highest polymorphism information content (pic) and high distribution of loci within the genome (ferreira and grattapaglia, 1998). additionally, mohammadi and prasanna (2003) underpin the importance of using microsatellite markers for the following reasons: i) each locus is defined as codominant, so they are ideal for marker-assisted breeding, genetic mapping and diversity measurements; ii) they are highly variable and can distinguish between closely related cultivars and iii) they are highly reproducible through pcr. additionally, it is a tool that would allow us to keep track of parents and their offspring. the aim of this study is the molecular characterization of 9 crosses (d x p) of elaeis guineensis jacq. from various commercial companies in malaysia, france, costa rica and colombia; planted in the palmar de la vizcaína research center (barrancabermeja, colombia), to find possible genetic differences and/or similarities among these commercial materials. materials and methods plant material and dna isolation plants of 189 commercial materials of 9 crosses of oil palm produced by commercial companies in malaysia, france, costa rica and colombia were used. the origins of the materials used are: deli dumpy × avros; deli × la mè; deli × avros; deli × ghana; deli × nigeria; deli × yagambi; deli (avros × yagambi); compact × ekona and compact × ghana. the materials were coded from 1 to 10 within the same cross and a letter of the alphabet was assigned to differentiate between commercial companies. the label of the materials is given by the name of their parents. thus, the individual deli × yagambi a10 represents the individual numbered ten from a deli × yagambi cross of commercial company a. these materials are planted in a cenipalma agronomic trial at the palmar de la vizcaína research center, barrancabermeja, colombia. total genomic dna was obtained from young leaflets. each leaf sample was macerated with liquid nitrogen and the dna was isolated using a qiagen extraction kit (ref: 69106, gentech, medellin, colombia)), following the manufacturer›s instructions. the dna was quantified using agarose gel and a spectrophotometer, and finally the samples were diluted to a concentration of 5 ng μl-1. pcr amplification the 189 dna samples were evaluated using polymerase chain reaction (pcr) with 17 microsatellite markers (tab. 1) according to the amplification conditions reported by billotte et al. (2001) and singh et al. (2008). to visualize the 190 agron. colomb. 30(2) 2012 to determine allele frequencies, number of alleles per locus and the list of single alleles per cross, the genalex ver. 6.0 program (genetic analysis in excel®) was used (peakall and smouse, 2006). results and discussion polymorphism the amplification patterns obtained from the 17 microsatellite markers showed that some markers had more polymorphism within and between genetic origins (fig. 1a), while other primers were polymorphic, but had fewer differences within and between genetic origins (fig. 1b). the 17 amplified microsatellite markers were polymorphic, the percentage of missing data was 0.9. a total of 77 alleles were obtained for the 189 assessed samples of oil palm e. guineensis, with an average of 4.5 alleles per primer and a range of 2-8 amplified alleles. the pic showed a maximum value of 0.822 for locus megcir1772, which suggests that this locus is highly informative and locus megcir0437 was the least informative (pic = 0.141) (tab. 2). however, only nine markers had a pic value = 0.5, which means they could be selected for studies on breeding oil palm material. results show a significant reduction of alleles as compared to the number of alleles reported by billotte et al. (2001) in 18 accessions of e. guineensis from germplasm collections of different origins and the number of alleles reported by singh et al. (2008) in 66 wild e. guineensis from seven product of the amplification, a denaturing polyacrylamide gel stained with silver nitrate was used. statistical analysis the number of amplified alleles was determined for each locus using the amplification patterns reported by billotte et al. (2001) and singh et al. (2008) as a reference. the total number of alleles and average polymorphic information content (pic) were calculated for each locus from the algorithms included in the fstat software (goudet, 2002). the data were analyzed using the ntsys pc 2.11l software (rohlf, 2000) to generate a similarity matrix according to nei and li’s (1979) definition as follows: sij: 2a/ (2a + b + c) (1) where sij is the similarity between individuals i and j; a is the number of bands present in both i and j; b is the number of bands present in i but absent in j; and c is the number of bands present in j but absent in i. from the similarity matrix, a dendrogram was generated using the unweighted pair-group mean arithmetic average method (upgma). additionally, a principal coordinate analysis was performed, based on which a diagram was generated so that the geometric distances among individuals might reflect genetic distances with minimal distortion. the aggregation patterns in the diagram reveal genetic similarity among individuals (mohammadi and prasanna, 2003). to this end, the statistical analysis program ntsys pc 2.11l (rohlf, 2000) was used. table. 1. list of the 17 microsatellite markers evaluated in oil palm. ssr locus motive forward primer (5´-3´) reverse primer (5´-3´) megcir0008 (ga)18 cggaaagagggaagatg accttgatgattgatgtga megcir0009 (ga)20 cagtctttaagtacggctatgat gaatttttagttcaaccaggtaga megcir0018 (ga)18 ccttattttctttgcttacc ttctattttattttcttcct megcir0046 (ga)19 agccttagtattttgttgat cctctgatttgtccttttgg megcir006 (ga)17 tacacaacccatgcacat aaaaacatccagaaataaaa megcir0219 (ga)17 tttgctcggcggatacat ctcactggcctctttctt megcir0221 (ga)11 tgccatgttccagagagc ttcagatttttccgacttc megcir0230 (ta)6gag(ga)19 ccctggccccgtttttc agcgctatatgtgattctaa megcir0254 (ga)18 ccttttgtgctttcttc gctgtgcactaggtttc megcir1772 (gt)22 accttgtattagtttgtcca cttccattgtctcattattctctta megcir0437 (ccg)6 ccaacccaacccaacataaa ggtcccgatcccgtctact megcir0465 (ccg)6 tcccccacgacccattc ggcaggagaggcagcattc seg00067 (tgta)6 gtcagcccgtagaagattgc ctttcggatagccaaaacga seg00090 (at)9 tatgcgggtgatcaagtgaa ccaccatggttctcaggaaa seg00125 (gcg)6 tacccttttccctccctccata catcatctccgttgccagtatt seg00126 (cgc)7 ccgtctcaaaagccctaaac ttgttgtcccactccctctt seg00127 (ttc)9 ctaaaattccctcatcgtctc ctcgaagctcatcgtctctc 191arias, montoya, rey, and romero: genetic similarity among commercial oil palm materials based on microsatellite markers countries (tab. 2). the low number of alleles found could be explained by the fact that the materials used as breeding material and the crosses are generally derived from a few individuals, which affects the population and decreases allele variability. table 2. comparison between the number of amplified alleles and the number of reported alleles. ssr locus pic number of amplified alleles number of reported alleles by author 1 % missing data megcir0008a 0.572 4 6 0.5 megcir0009a 0.679 5 4 1.0 megcir0018a 0.298 4 11 0.5 megcir0046a 0.378 3 5 2.1 megcir0067a 0.765 8 8 2.6 megcir0219a 0.714 7 7 1.0 megcir0221a 0.492 4 7 1.0 megcir0230a 0.682 5 6 0 megcir0254a 0.785 8 10 2.6 megcir1772a 0.822 7 12 4.7 megcir0437a 0.129 2 3 0 megcir0465a 0.539 5 4 0 seg00067b 0.500 2 4 0 seg00090b 0.390 4 8 0 seg00125b 0.340 3 4 0 seg00126b 0.451 2 2 0.5 seg00127b 0.141 4 6 0 total 77 107 average 4.5 6.3 0.9 pic: polymorphic information content. 1: a: (billotte et al., 2001), b: (singh et al., 2008). indeed, different studies show a general tendency of loss of diversity after several cycles of selection. bakoumè et al. (2007) determined the allelic diversity of 3 breeding materials, using 16 microsatellite markers and found that alleles that were rare in wild oil palm populations showed a reduction due to many years of selection in these materials. condón et al. (2008) studied the genetic diversity in improved barley varieties with 70 microsatellite markers and found that allelic diversity indices decreased from an average of 5.89 alleles per locus in the most ancestral group to 2.43 alleles per locus after four decades of breeding. fu et al. (2006) analyzed wheat cultivars released from 1845 to 2004 using 37 est-derived ssrs and found a significant reduction in the number of alleles (16 alleles in 14 loci found in pre-cultivars in 1910 were missing in cultivars released after 1990) and a reduction in variation in four ancestral families from 14.7 to 12.8% after six periods of breeding. therefore, the results of this study show a general trend of loss of genetic diversity caused by the genetic improvement of the oil palm. dendrogram and principal coordinates analysis the dendrogram (fig. 2) shows the formation of two groups based on their genetic similarity. group a, with ~76% similarity, contains commercial materials deli x la mé (3 different codes) produced by commercial companies in france and colombia. these materials have a high genetic similarity between themselves but low similarity with other commercial materials (~50%), reflecting a genetic gain in terms of heterozygosity. it is important to note that there were 7 private alleles in the cross: a single 225-bp allele at locus megcir0008 two single 175-pb and 168-pb alleles at locus megcir0067; a single 200-pb allele at locus megcir0221; a single 137-pb allele at locus megcir0465; a single 152-pb allele at locus seg00090 and a single 167-pb allele at locus seg00127. single alleles are important because they are the raw material of the evolutionary process and are likely to allow a population to respond to a change in the environment. group b, with ~ 66% of genetic similarity, is the largest one and comprises materials produced by commercial companies in malaysia, france, costa rica and colombia. this reflects the narrow genetic base of deli and avros populations used for these crosses. the high value of genetic similarity between all of the palms analyzed could be explained by different factors such as: a) the fact that they have the same female deli parent (deli figure 1. amplification pattern obtained from two microsatellite markers in the various origins of commercial oil palm materials. (a) amplification pattern of marker megcir0254. (b) amplification pattern of marker seg00126. locus megcir0254 (b) (a) locus seg00125 192 agron. colomb. 30(2) 2012 coefficient nei & li (1979) 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 d x a v ro se2 .1 0 mw ddumxavk1 dxyagh5 dxyagh7 dxyagh8 dxyagh10 dxavrosc3 dxavrosc4 ddumxavk6 ddumxavk2 ddumxavk5 dxavrosc7 d(avxyag)l2 dxavrosc6 dxyagi1 ddumxavk4 ddumxavk7 dxavrosc2 dxavrosc10 ddumxavo9 dxyagi5 ddumxavk9 ddumxavk8 dxnigb7 dxavrose1 dxavrose2 dxavrose5 dxavrose3. 1 dxavrose3. 3 dxavrose4 dxavrose3 dxavrose8 dxavrose7 dxavrose10 dxavrose2. 5 dxavrose2. 6 dxavrose2. 7 dxavrose6 dxavrose2. 4 dxavrose9 dxavrose3. 10 dxavrose2. 1 dxavrose2. 10 dxavrose2. 2 dxavrose2. 8 dxavrose2. 3 dxavrose2. 9 dxavrose3. 2 dxavrose3. 7 dxavrose3. 4 dxavrose3. 5 dxavrose3. 6 dxavrose3. 8 dxavrose3. 9 dxavrosc1 dxyagh4 d(avxyag)l1 d(avxyag)l6 dxyaga2. 1 dxyaga2. 4 ddumxavk3 dxghag9 dxghag1 dxghag6 dxghag8 dxghag7 dxghag5 dxghag10 dxghag3 dxghag4 dxavrosc8 dxavrosc9 ddumxavo8 d(avxyag)l10 dxyagi2 dxyagi3 dxavrosc5 ddumxavo10 dxyagi7 dxyagi6 dxyagi10 dxyagi8 ddumxavo3 dxyagi9 ddumxavo2 ddumxavo4 d(avxyag)l3 d(avxyag)l4 d(avxyag)l5 d(avxyag)l7 d(avxyag)l9 dxyagi4 d(avxyag)l8 ddumxavo5 ddumxavo6 dxyagh1 dxyagh3 dxyagh6 ddumxavo7 ddumxavk10 dxyagh9 dxyaga2. 2 dxyaga2. 3 dxghag2 dxnigb3 dxnigb1 dxnigb5 dxnigb9 dxnigb10 dxméf3. 3 dxméf3. 8 dxnigb4 dxnigb6 dxnigb8 cghanaj1 cghanaj8 cghanaj10 cghanaj2 cghanaj3 cghanaj4 cghanaj5 cghanaj6 cghanaj9 cghanaj7 dxyaga1 dxyaga6 dxyaga3 dxyaga4 dxyaga5 dxyaga8 dxyaga2 dxyaga10 dxyaga7 dxyaga9 dxnigb2 dxyaga2. 8 dxméf3. 1 dxméf3. 10 dxméf3. 2 dxméf3. 4 dxméf3. 7 dxméf3. 6 dxméf3. 5 dxméf3. 9 cekonam5 dxyaga2. 5 dxyaga2. 10 dxyaga2. 9 dxyaga2. 6 dxyaga2. 7 dxyagh2 cekonam1 cekonam8 cekonam4 cekonam10 cekonam2 cekonam3 cekonam6 cekonam7 cekonam9 dxméd1 dxméd4 dxméd8 dxméd2 dxméd7 dxméd5 dxméd3 dxméd6 dxméd10 dxméd9 dxméf1 dxméf3 dxméf10 dxméf4 dxméf5 dxméf6 dxméf7 dxméf8 dxméf9 dxméf2 dxméf2. 2 dxméf2. 3 dxméf2. 8 dxméf2. 6 dxméf2. 4 dxméf2. 9 dxméf2. 10 dxméf2. 5 dxméf2. 7 dxméf2. 1 g ro up a g ro up b figure 2. dendrogram for commercial oil palm e. guineensis individuals; obtained using nei and li’s genetic similarity coefficient and the upgma clustering method. 193arias, montoya, rey, and romero: genetic similarity among commercial oil palm materials based on microsatellite markers dura deli dumpy and compact), and different male parents (avros, yagamby, la mé, ghana, nigeria and ekona), b) the global exchange of plant resources that breeding programs of the various commercial companies have done for many years (richardson, 1995; sterling et al., 2002) and c) the limited origin of these populations, which has been described by several authors (bakoumé, 2007; dumortier, 2003; cochard, 2009). the analysis of principal coordinates (fig. 3) also shows the composition of these two groups (a and b). dimension 1 shows the separation of the genotypes deli × la mé (group a) from the other commercial genotypes: deli dumpy × avros; deli × avros; deli × ghana; deli × nigeria; deli × yagambi; deli (avros × yagambi); compacta × ekona and compact × ghana (group b). dimension 2 shows the distribution of each individual within each group. the high degree of observed genetic similarity is consistent with the results reported by different genetic diversity studies of wild e. guineensis, which include deli dura-type materials as a reference; and it could be concluded that genetically improved populations have less genetic diversity (expressed as heterozygosity values and the percentage of polymorphic loci). according to an analysis using rflp (restriction fragment length polymorphism) markers, improved materials are grouped with 80% of genetic similarity (mayes et al., 2000) and 17% of polymorphic loci, versus 65% in wild populations from cameroon (maizura et al., 2001). the study found a loss of genetic variability in terms of average number of alleles per locus and proportion of polymorphic alleles, but concludes that gene frequency differences among the populations is one of the main factors contributing to the expression of heterozygosity and increased genetic distance among the varieties. the differences between the two groups could be based on the origin and type of progenies. due to the selection process, different types of alleles have been fixed according to the objectives of each breeding program. for group a, the majority of seed production is based on the selection of dura-type genotypes of the deli base as almost their sole dura source, and selection of pisifera has been performed mainly from la mè and yangambi (corley and tinker, 2003). this selection is done through the subsequent evaluation of progenies for high oil yield, following the reciprocal recurrent selection (rrs) method (gascon and berchoux, 1964). for group b, the selection of dura-type genotypes has been based on the original bogor palms, but after four generations of breeding, the best progeny was established, the so called “ulu remis” populations from which many breeding programs in the world take the deli dura breeding population (corley and tinker, 2003). the method adopted for seed production was the family and individual selection (fis) method using phenotypic selection (hardon, 1970). a b figure 3. principal coordinate analysis of commercial oil palm (e. guineensis) materials. letters a and b represent the resulting groups. -0.65 -0.40 -0.16 dim-1 0.08 0.33 0.42 0.20 dim-2 -0.01 -0.23 -0.44 194 agron. colomb. 30(2) 2012 in the seed production of palm oil, the choice of parental lines is fundamental, representing a greater opportunity to recombine genes so that they can maintain and/or maximize the heterozygosity of the new materials, to develop in each cycle. this ensures a way of genetic variability and therefore new allelic combinations within a species. however, several generations of selection and selfing can reduce the number of alleles and increase the coefficient of inbreeding. this circumstance has prompted oil palm breeders to place greater importance on the genetic resources of the species, in order to increase the genetic variability of the base populations through crosses between populations with a wide range of origins, which allows for a rapid selection progress, exploiting the additive genetic variance to the fullest extent and therefore, significant genetic progress in their productive potential. wild populations of oil palm are found in central and western tropical africa and on the island of madagascar or kept in ex situ conditions in various germplasm banks (corley and tinker, 2003). two of the world’s most important ex situ collections are found in the mpob (malaysian palm oil board) and the nifor (nigeria institute for oil palm research) with natural populations of oil palm from more than 12 african countries, including tanzania and madagascar (rajanaidu, 1986; corley and tinker, 2003). conclusion the results obtained in this research show the conformation of two groups, which reflects the fixation of alleles depending on selection and breeding methods and the base breeding populations used. while it is true that the breeding programs carried out by commercial seed companies have introduced e. guineensis germplasm with excellent results, there is no doubt that this process must continue, because failure to do so could have negative effects on the required rapid development of new varieties with low vulnerability to adverse environmental factors. a successful breeding program depends on the available genetic variability and on how it is used during the selection process to find high quality palms. the importance of genetic diversity in breeding programs and the knowledge of plant genetic resources are of great social and scientific value for the economic development and food security of humankind. therefore, it is imperative to provide the greatest genetic diversity possible to breeders and farmers to obtain new cultivars that respond to different soil and weather conditions with enhanced resistance to biotic and abiotic stresses. literature cited bakoumé, c., r. wickneswari, n. raijanaidu, a. kushairi, p. amblard, and n. billotte. 2007. allelic diversity of natural oil palm (elaeis guineensis jacq.) populations detected by microsatellite markers. implication in conservation. rev. palmas 28(1), 149-158. billotte, n., a. rusterucci, e. barcelos, j. noyer, p. amblard, and f. baurens. 2001. development, characterization, and acrosstaxa utility of oil palm (elaeis guineensis jacq.) microsatellite markers. genome 44(3), 413-425. billotte, n., n. marseillac, a. risterucci, b. adon, p. brottier, f. baurens, r. singh, a. herrán, a. billotc, p. amblard, t. durandgasselin, b. courtois, d. asmono, s. cheah, w. rohde, e. ritter, and a. charrier. 2005. microsatellite-based high density linkage map in oil palm (elaeis guineensis jacq.). theor. appl. genet. 110, 754-765. billotte, n., m. jourjon, n. marseillac, a. berger, a. flori, h. asmady, b. adon, r. singh, b. nouy, f. potier, s. cheah, w. rohde, e. ritter, b. courtois, a. charrier, and b. mangin. 2010. qtl detection by multi-parent linkage mapping in oil palm (elaeis guineensis jacq.). theor. appl. genet. 120, 1673-1687. cochard, b., b. adon, s. rekima, n. billotte, r. desmier, a. koutou, b. nouy, a. omoré, a. razak, j. glazsmann, and j. noyer. 2009. geographic and genetic structure of african oil palm diversity suggests new approaches to breeding. tree genet. genomes 5(3), 493-504. condón, f., c. gustus, d. rasmusson, and k. smith. 2008. effect of advanced cycle breeding on genetic diversity in barley breeding germplasm. crop sci. 48, 1027-1036. corley, r.h.v. and p.b. tinker. 2003. the oil palm. 4th ed. world agricultural series. blackwell publishers, oxford, uk. dumortier, f. 2003. breeding for high yielding progenies at dami oprs. pp. 51-74. in: proc. agric. conf. palm oil: the powerhouse for the global oils & fats economy. malaysian palm oil board, kuala lumpur. fedepalma. 2008. statistical yearbook. kimpres, bogota. ferreira, m. and d. grattapaglia. 1998. introduction to the use of molecular markers in genetic analysis. embrapa; cenargen, brasilia. fu, y.-b., g. peterson, w. yu, j. gao, j. linfeng, and k. richards. 2006. impact of plant breeding on genetic diversity of the canadian hard red spring wheat germplasm as revealed by est-derived ssr markers. theor. appl. genet. 112, 1239-1247. goudet, j. 2002. institute of ecology. biology building, unil software (fstat), version 2.9.3.2. in: http://www2.unil.ch/ popgen/softwares/fstat.htm; consulted: july, 2012. hardon, j.j. 1970. inbreeding in population of the oil palm (elaeis guineensis jacq.) and its effects on selection. oléagineux 25, 449-456. hayati, a., r. wickneswari, i. maizura, and n. rajanaidu. 2004. genetic diversity of oil palm (elaeis guineensis jacq.) germplasm collections from africa: implications from improvement and conservation of genetic resources. theor. appl. genet. 108, 1274-1284. kularatne, r.s., f.h. shah, and n. rajanaidu, 2001. the evaluation of genetic diversity of deli dura and african oil palm germplasm collection by aflp technique. trop. agric. res. 13, 1-12. 195arias, montoya, rey, and romero: genetic similarity among commercial oil palm materials based on microsatellite markers maizura, i., s. c. cheah, and n. rajanaidu. 2001. genetic diversity of oil palm germplasm collections using rflps. pp. 526-535. proc 2001 pipoc intl palm oil congr–cutting-edge technologies for sustained competitiveness (agriculture). buenos aires. maizura, i., n. rajanaidu, a. zakri, and s. cheah. 2006. assessment of genetic diversity in oil palm (elaeis guineensis jacq) using restriction fragment length polymorphism (rflp). genet. resourc. crop evol. 53(1), 187-195. mayes, s., p. jack, and h. corley. 2000. the use of molecular markers to investigate the genetic structure of an oil palm breeding programme. genet. soc. great brit. her. 85, 288-293. mohammadi, a. and b. prasanna. 2003. analysis of genetic diversity in crop plants-salient statistical tools and considerations. crop sci. 43(4), 1235-1248. nei, m. and w.h. li. 1979. mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. proc. natl. acad. sci. 76, 5269-5273. norziha, a., m. rafii, i. maizura, and s. ghizan. 2008. genetic variation among oil palm parent genotypes and their progenies based on microsatellite markers. j. oil palm res. 20, 533-541. peakall, r. and p. smouse. 2006. genalex version 6.0: genetic analysis in excel. population genetic software for teaching and research. mol. ecol. 6, 288-295. pinto, r., c. souza, l. carlini-garcia, a. garcia, and p. souza. 2003. comparison between molecular markers and diallel crosses in the assignment of maize lines to heterotic groups. maydica 48, 63-73. rajanaidu, n. 1986. collection of oil palm (elaeis guineensis) genetic materials in tanzania and madagascar. isopb newsletter 3(4), 2-6. rajanaidu, n.a. kushairi, m. rafii, m. din, i. maizura, and b.s. jalani. 2000. oil palm breeding and genetic resources. pp. 171227. in: basiron, y., b.s. jalani, k.w. chan (eds.) advances in oil palm research. malaysian palm oil board, kuala lumpur. richardson, d. 1995. la historia del mejoramiento genético de la palma aceitera en la compañía united fruit en américa. asd oil plam papers 11, 1-22. rohlf, f. 2000. ntsyspc: numerical taxonomy and multivariate system, ver. 2.1, computer program, exeter publishing, setauket, new york, ny. shah, f.h., o. rashid, a.j. simons, and a. dunsdon, 1994. the utility of rapd markers for the determination of genetic variation in oil palm (elaeis guineensis). theor. appl. genet. 89, 713-718. singh, r., n. mohd, n. ting, r. rosli, s. tan, e. leslie, m. ithnin, and s. cheah. 2008. exploiting an oil palm est database for the development of gene-derived ssr markers and their exploitation for assessment of genetic diversity biol cel. mol. biol. 63(2), 227-235. sterling, f. and a. alvarado. 2002. historia de las colecciones de germoplasma de palma aceitera de asd de costa rica. asd oil palm papers 24, 17-23. received for publication: 17 may, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 research group in plant ecophysiology, faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). fanor.casierra@uptc.edu.co 2 faculty of industrial engineering, universidad tecnológica de pereira (utp). pereira (colombia). agronomía colombiana 32(2), 205-212, 2014 growth analysis in chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas) exposed to different light quality análisis del crecimiento en plantas de acelga (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas) expuestas a diferente calidad de luz fánor casierra-posada1, esteban zapata-casierra2, and daniel a. chaparro-chaparro1 abstract resumen to determine the effects of light quality on the growth indices of plants, pencas blancas cultivar chard plantlets were grown for 2 months under five different light treatments, obtained by filtering sunlight through colored polyethylene films. the treatments included: red, blue, green, yellow and transparent cover colors. a transparent cover (white light) was used as the control. the colored covers affected the plant growth. the plants grown under the yellow cover presented a better behavior with regards to growth, taken as: total dry weight per plant, leaf area, specific leaf area, absolute growth rate, relative growth rate, harvestable dry matter and root to shoot ratio. the dry matter partitioning in the leaves and roots was affected by the light quality, but not in the petioles, with a higher accumulation of dry mass in the leaves of plants grown under the yellow cover. as a consequence of the enhanced leaf area in the plants under the yellow cover, they also had the highest water uptake. on the other hand, the highest net assimilation rate value was found in plants grown under the transparent cover. these results open up the possibility of using yellow colored cover in leafy green vegetables, especially in chard plants grown under controlled conditions. para evaluar el efecto de la calidad de la luz sobre los índices de crecimiento en vegetales, plántulas de acelga, cultivar pencas blancas, crecieron durante 2 meses expuestas a cinco tratamientos diferentes de luz obtenidos mediante el filtrado de la luz solar a través de filtros de polietileno de diferentes colores. los tratamientos comprendieron coberturas de colores rojo, azul, verde, amarillo y transparente. la cobertura transparente (luz blanca) se tomó como control. las coberturas coloreadas afectaron el crecimiento vegetal. las plantas que crecieron bajo la cobertura amarilla mostraron mejor comportamiento en relación con el crecimiento, tomado como el peso seco total de las plantas, el área foliar, el área específica de las hojas, la tasa de crecimiento absoluto, la tasa de crecimiento relativo, la masa seca cosechable y la relación raíz/parte aérea. la acumulación de masa seca en hojas y raíces fue afectada por la calidad de la luz, no así en los peciolos. se encontró mayor acumulación de masa seca en hojas de plantas que crecieron bajo la cobertura amarilla. como consecuencia del incremento en el área foliar en plantas que estaban bajo la cobertura amarilla, estas presentaron mayor volumen de agua consumida. por otro lado, el mayor valor de la tasa de asimilación neta se encontró en plantas colocadas bajo la cobertura transparente. estos resultados abren la posibilidad de utilizar la cobertura amarilla en hortalizas de hoja y especialmente en plantas de acelga cultivadas bajo condiciones controladas. key words: color, dry weight, leaf area, light quality, leafiness indices, growth rates. palabras clave: color, peso seco, área foliar, calidad de luz, índices de foliación, tasas de crecimiento. introduction as a consequence of their sessile nature, plants need special plastics for their development; and so, show a vast range of adaptive responses to environmental cues (whitelam, 1995). the spectral irradiance of solar radiation is a mixture of uv-radiation, photosynthetically active radiation, far red and near infrared, ranging from 280 nm to 1,100 nm (grant, 1997). plants sense the properties of incident light, such as its intensity, quality, direction and duration, via photoreceptors categorized as phytochromes, cryptochromes and phototropins, and use this information to regulate developmental responses, to control their structure and to determine the onset of f lowering. the developmental responses of plants to the quality of the light environment are collectively referred to as photomorphogenesis (whitelam, 1995; lin, 2000). 206 agron. colomb. 32(2) 2014 most studies have only examined a few selected light qualities (red and blue) and there are very few reports examining the effects of all the important components of light quality, such as uv, blue, green, yellow, red and far red, affecting plant growth in plants growing under what are otherwise the same environmental conditions (li and kubota, 2009). macedo et al. (2011) indicated that alternanthera plants have strong morphological plasticity induced by light. their results suggest that high-quality alternanthera can be achieved by growing the plants in vitro under a combination of blue and red light. johkan et al. (2012) indicated that high-intensity green led (light-emitting diode) light was effective in promoting plant growth and, in particular, short-wavelength green light was available for active plant growth. lin et al. (2013) demonstrated that supplemental light quality can be strategically used to enhance the nutritional value and growth of lettuce plants grown under a combination of red, blue and white led lights. hultberg et al. (2014) in chlorella vulgaris, found a higher amount of biomass produced in treatments with yellow, red and white light, in comparison with blue, green and purple light. furthermore, in lettuce plants, f luorescent light plus red led and f luorescent light plus blue led resulted in the improved morphology, greater biomass and pigment contents of plants; more so than red, blue, f luorescent light or red plus blue light (chen et al., 2014). chard was selected as a model crop due to its extensive distribution and use as a cultured plant. the objective of the current study was to investigate the growth responses of chard plants to light quality. therefore, in this study, we analyzed the inf luence of sunlight filtered through colored filters on growth indices in chard plants using colored polyethylene plastic films. materials and methods plant material and growth conditions the experiment was done in a greenhouse in tunja, colombia (5°33’10.86” n; 73°21’24.21” w at 2,702 m a.s.l.). during the experiment, a 15.3°c average temperature and 71.4% humidity were registered in the greenhouse. twomonth-old chard seedlings (beta vulgaris l. var. cicla, cv. pencas blancas) were transferred to a nutrient solution with the following composition in mg l-1: nitric nitrogen 40.3; ammonium nitrogen 4.0; phosphorus 20.4; potassium 50.6; calcium 28.8; magnesium 11.4; sulfur 1.0; iron 1.12; manganese 0.11; copper 0.012; zinc 0.026; boron 0.106; molybdenum 1.2·10-3, and cobalt 3.6·10-4. hypoxia around the roots was avoided by pumping air into the nutrient solution of each plant with an aquarium pump. ten plants per treatment (color) were grown under solar light filtered with 15 µm polypropylene films of the colors: red, yellow, blue, green, or transparent (white light as control). to set changes in the light quality for the treatments, colored films were put on wooden frames so that each plant grew under a structure covered by the corresponding film. since the colored polypropylene films had different clearness levels and, in order to balance the reduction of light as much as possible, several layers of polypropylene of the same color were placed on wooden frames of the more transparent covers; in that way, the plants were mainly inf luenced by the color of the film, rather than by the light reduction. photosynthetic photon flux density (ppfd), light reduction (opacity), and the ratio of red to far-red light (measured at 660±20/730±15 nm) under the different covers are shown in tab. 1. the light /spectral transmittance of the different plastic films is presented in fig. 1. the ppfd was determined with a light scout quantum meter 3415 (spectrum technologies, inc. plainfield, il) and the r/fr ratio with a field scout red / far red meter 3412 (spectrum technologies, plainfield, il). table 1. characteristics of light measured under polypropylene films used as colored filters in chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas). light characteristics cover color yellow blue red green transparent (control) photosynthetic photon flux density ( µmol m-2 s-1) 234 185 278 261 265 opacity (light reduction) (%) 52.4 62.3 43.5 46.9 46.1 red/-far red ratio (at 660/730 nm) 0.88 0.85 1.15 0.88 1.00 growth measurements the experiment plants were harvested two months after transplanting and the dry mass (dm) of each plant organ (roots, leaves and petioles) was measured through oven drying. the leaf area was determined with a portable leaf area meter li-cor 3000-a (li-cor, lincoln, ne). at the beginning of the experiment, the dry weight and leaf area were measured in 20 plantlets to give an initial value for the calculation of the growth indices, according to the protocols reported by hunt (1990). the net assimilation rate (nar) was calculated according to gregory (1926). the water consumption (water uptake) was taken as the amount of water added weekly to the containers. statistical analysis the plants were arranged in groups, using cover color as the grouping factor. each treatment included 10 plants and each plant was taken as a replicate. the data obtained 207casierra-posada, zapata-casierra, and chaparro-chaparro: growth analysis in chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas) exposed to different light quality from the experiment were subjected to a classic analysis of variance and tukey range test. all statistical analyses were performed using ibm-spss version 19.0.0 (ibm corporation, somers, ny). results with a p value at or below (p≤0.05) were considered significant. results and discussion leafiness indices and ratios the value of the leaf area ratio (lar) in all the treatments with colored films exceeded the value found in the control plants grown under a transparent cover, with statistically significant differences (p≤0.01). the plants grown under the yellow cover exceeded the lar recorded in the control plants by 128.3%, while plants grown under the red, blue and green films outperformed by a range of 55.4 to 66.2% above the lar value of the control plants. on the other hand, all plants grown under colored covers, irrespective of the color of the cover, had a greater leaf area than plants of the control treatment (transparent cover), with significant differences (p≤0.01). the average value of leaf area registered in plants grown under yellow coverage exceeded the mean of the control plants by 361.1%. the observed increase of leaf area in plants under the blue, red and green films ranged from 80.5 and 101.8%, as compared to the control (tab. 2). macedo et al. (2011) recorded a smaller leaf blade area under green light in alternanthera brasiliana plants grown in vitro and a number of leaves/plant similar to those recorded under red light, in this way it is possible to infer that phytochromes and cryptochromes are also green-light receptors, as reported by folta and maruhnich (2007). therefore, it would be expected that the results for a. brasiliana under green light were similar to those under red light and blue light. consequently, in our work, the increased leaf area shown by plants under the yellow cover was a consequence of the phytochrome activity in the plants because the yellow cover presented a maximal transmittance above 540 nm, covering a larger spectrum bandwidth, but with a maximal transmittance of red cover at 630 nm (fig. 1). table 2. growth indices measured in chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas) exposed to different light quality. growth parameter cover color blue red green yellow transparent leaf area (cm2) 319.84,bc 356.70,b 357.88,b 817.87,a 177.34,c specific leaf area (m2 g-1) 0.013,ab 0.012,ab 0.012,b 0.018,a 0.007,b leaf weight ratio 0.41,ab 0.38,b 0.39,ab 0.48,a 0.47,ab leaf area ratio (m2 g-1) 0.0131,bc 0.0128,b 0.0123,b 0.0180,a 0.0079,c water uptake (l) 1.09,b 1.03,b 1.20,b 1.98,a 1.16,b net assimilation rate (g cm-2 d-1) 4.0 . 10-4,b 4.3 . 10-4,ab 4.6 . 10-4,ab 3.9 . 10-4,b 5.8 . 10-4,a relative growth rate (g g-1 d-1) 0.0226,b 0.0235,b 0.0239,b 0.0274,a 0.0222,b absolute growth rate (g d-1) 0.0390,b 0.0443,b 0.0462,b 0.0782,a 0.0380,b total dry weight (g) 2.44,b 2.76,b 2.87,b 4.80,a 2.38,b means with different letters indicate statistical differences according to tukey’s hsd test (p≤0.05). tr an sm itt an ce ( % ) 0 20 40 60 80 100 400 450 500 550 600 650 700 750 wavelength (nm) green yellow red blue transparent figure 1. transmittance of colored polyethylene films used to induce changes in the light quality in chard plants (beta vulgaris l. var. cicla, cv. pencas blancas). as expected, the behavior of the water uptake variable had a similar trend as leaf area, with significant differences. plants placed under the blue and red covers showed water consumption values 5.9 and 2.6% lower than those of the control plants. meanwhile, those plants grown under green and yellow cover presented average values of this variable in the order of 3.4 and 70.4% higher than the plants grown under the transparent cover (tab. 2). when stomata open, water is lost to the atmosphere due to the fact that stomata can function as hydraulic valves on the surface of aerial 208 agron. colomb. 32(2) 2014 plant parts with guard cells that surround each pore rapidly adjusting their turgor to optimize photosynthetic co2 uptake and minimize transpiration water loss from leaves (william and outlaw, 2003). blue light is important in stomata opening (kraepiel and mipiniac, 1997); however, blue light is regulated directly by phototropins and activates a signaling cascade that results in the rapid opening of stomata under a background of red light (shimazaki et al., 2007). on the other hand, wang et al. (2009), while studying the stomatal density and stomatal index (number of stomata per mm2) in cucumis sativus under different light qualities, found a lower stomatal density in plants grown under purple, yellow, green and red light than in plants grown under white light. meanwhile, plants grown under green, yellow and red light had a lower stomatal index as compared with that of plants grown under white light. in contrast, purple-grown plants had an increased stomatal index. these studies suggest that both stomatal density and stomatal index are light quality dependent and purple and blue light also up-regulate most of the genes which encode key enzymes in the calvin cycle, whereas green, yellow and red light down-regulate them. dry mass production and accumulation results of the biomass measurements and ratios of the chard plants inf luenced by the light spectra treatments are shown in tab. 2, and fig. 2, 3 and 4; the plants exhibited distinct growth responses to different light-quality treatments. the total dm production in the plants grown under the yellow cover increased 101.0% over the average value found in the plants under the transparent cover, with statistically significant differences. in the plants placed under the blue, red and green films, the increase in the production of dry matter in comparison to the control ranged from 2.3 to 20.4%. an increased leaf area and total dm per plant were reported by casierra-posada and rojas (2009) in brassica oleracea var. italica plants grown under a red cover in relation to yellow, blue, red, orange and transparent cover colors. li and kubota (2009) found a significantly increased dry weight, stem length, leaf length and leaf width in baby leaf lettuce plants with supplemental far red light, as compared to white light, apparently due to enhanced light interception by an enlarged leaf area under supplemental far red light. a mixture of different colored light sources may combine the advantages of light quality and such a mixture may overcome the individual disadvantages of these lights. therefore, the mixture of colored incident light with different band spectra (e.g. blue + red) promoted plantlet growth, but the best proportion of light colors may be specific to the plant species (li et al., 2010). a ab a b ab a a a a a ab b ab a ab d ry m at te r pa rt iti on in g ( % ) 0 20 40 60 80 100 cover color blue red green yellow transparent leaves rootspetiole b ab b a ab h ar ve st ab le d ry m at te r cover color blue red green yellow transparent 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 a ab a b ab r oo t t o sh oo t r at io cover color blue red green yellow transparent 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 figure 2. dry matter partitioning in the plant organs of chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas) exposed to different light qualities. means of the same plant part with different letters indicate statistical differences according to tukey’s hsd test (p≤0.01). bars represent the standard error. figure 3. harvestable dry matter (harvest index) in chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas) exposed to different light qualities. means with different letters indicate statistical differences according to tukey’s hsd test (p≤0.01). bars represent the standard error. figure 4. root to shoot ratio in chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas) exposed to different light qualities. means with different letters indicate statistical differences according to tukey’s hsd test (p≤0.01). bars represent the standard error. 209casierra-posada, zapata-casierra, and chaparro-chaparro: growth analysis in chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas) exposed to different light quality humbeck et al. (1988) reported that total irradiance is more important than spectral composition, and that, after acclimation, responses depend on the available light quantity and not quality. indeed, photomorphogenic responses to light quality in terms of factors such as nar are contradictory. while boccalando et al. (2009) reported that, in arabidopsis, a high red/far-red ratio increases stomatal index and photosynthetic rate, xiong et al. (2011) found a positive effect on nar when they exposed cucumis sativus plants to far-red light. therefore, our results showed that the yellow cover induced an evidently higher production of dm, as compared to other treatments (tab. 2); nevertheless, the nar in the plants under these cover colors was lower than under the transparent cover. the dm under the yellow cover presented this trend, although the light reduction under this cover color was higher (52.4%) than under the red, green and transparent films (from 43.5 to 46.9%). even the blue film induced a light reduction of 62.3% (tab. 1), but without statistical differences with the responses of plants grown under the red, green and transparent films in terms of total dm per plant, suggesting that phytochromes are involved in this response. certainly, light quantity determines plant growth, according to the plasticity of each plant material, while quality of light regulates the dm production in plants together with the light quantity. concerning dm partitioning in the different organs, significant differences for dm accumulation in the leaves and roots were found, but not in the petioles. compared with the control plants, under the yellow coverage, the plants reduced their dm content by 7.8% in the roots; while in those grown under the blue, red and green covers, the dm content in these organs ranged from 21.5 to 30.9% over the control. concerning the allocation of dm in leaves, the opposite trend of the roots was found. in this case, plants grown under the yellow cover showed an increase of 1.8%, as compared with the control, whereas in plants placed under the blue, red and green films, the reduction was in the range of 12.0 to 17.3%, as compared with the control plants under the transparent cover (fig. 2). casierra-posada et al. (2012a) reported that the exposure of zantedeschia aethiopica plants to colored covers changed their pattern of dm allocation to different organs, with statistical differences in the leaves, petioles and roots, but not in the f lowers. on the other hand, casierra-posada et al. (2011) reported the lowest percentage of dm allocation in roots of strawberry plants exposed to yellow and blue covers, while under the green cover, the plants presented the highest percentage. in this way, the architectural structure of plants is regulated, in part, by light signals from the environment. plant characteristics controlled by photoreceptors include size, shape, height, and insertion angles of organs (franklin et al., 2005). the value of the specific leaf area (sla) increased in all the plants grown under the colored films, with statistically significant differences from the control (transparent film). under the yellow cover this increase was 128%, while under the red, blue and green covers, this increase ranged from 55.4 to 66.2% (tab. 2), suggesting changes in the leaf thickness and the parenchyma induced by the quality of light. macedo et al. (2011) found an increased leaf weight ratio, specific leaf mass, and leaf density in alternanthera brasiliana plants exposed to green light. blue light induced the largest number of leaves/plant, thickness, and leaf blade area, while red light brought the lowest specific leaf mass, thickness, and leaf density. both red and green lights resulted in the smallest leaf areas. both red and white light increased the dry weight/fresh weight ratio of the leaves. garnier and laurent (1994) found that increases in specific leaf mass correlate with increases in leaf thickness; meanwhile macedo et al. (2011) reported that plants grown in the dark show a correlation between a higher specific leaf mass and leaf density and a lower mean leaf thickness. these results may indicate that photoassimilates were directed to increase the formation of cell structures, such as cell walls (brown and byrd, 1997). in addition, according to aranda et al. (2004) and gonçalves et al. (2008), specific leaf mass, leaf density, and leaf thickness were closely related. these authors attributed variations in leaf thickness mainly to differing proportions of mesophyll components in the leaves, according to the spectral quality used. the findings of previous studies in relation to the thickness of the leaves are contradictory, since, according to macedo et al. (2011), blue and green light induced a greater increase of palisade parenchyma than a decrease of spongy parenchyma, but red light induced a reduction in both types of parenchyma in alternanthera brasiliana leaves. on the other hand, haliapas et al. (2008) found that the total leaf thickness and photosynthetic tissue volume in petunia×hybrida plants appeared to be significantly increased by red light, as compared with white light. the harvestable dm (leaves+petioles/total dry mass) or harvest index rose 3.4% in plants under the yellow film color and fell in the range of 9.5 to 13.7% under the blue, red and green covers, as compared to the plants grown under the transparent cover (fig. 3). on the other hand, the leaf weight ratio (lwr) decreased between 12.0 and 17.3% in plants placed under the red, blue and green covers, as compared with the control; however, under the yellow cover, the lwr value showed an increase of 1.8%, 210 agron. colomb. 32(2) 2014 as compared to plants grown under the transparent film. a larger leaf area allows greater light interception, which may have led to a significant increase in biomass; a higher sla is a good indicator of higher photosynthetic surface area per unit investment in leaf tissue (kim et al., 2004). johkan et al. (2010) reported that vigorous roots support shoot growth by fully supplying the plant with water and nutrients. in contrast, poor roots cannot supply sufficient water for large shoots, so plants with high shoot to root ratios are unsuitable for active growth. nevertheless, our results showed a reduced root to shoot ratio in plants grown under the yellow cover, but, under this cover, the plants had an increased dm, leaf area and water uptake; in this way, the activity of the roots regarding water and nutrient uptake may be facilitated by means of an increased leaf area, which allowed for an increased transpiration. the mean of the root to shoot ratio increased in the range of 34.4 to 54.9% in plants grown under the red blue and green covers, as compared to plants placed under the transparent cover, while in plants under the yellow cover, the value of this variable was reduced by 10.3% as compared with the control (fig. 4). in lactuca sativa plants, johkan et al. (2012) found that blue light, which has a short wavelength, suppressed stem elongation; whereas, red light, which has a long wavelength, promoted stem and leaf elongation. on the other hand, nishimura et al. (2009) found enhanced leaf and stem dry weights in perilla plants grown under red-enriched light treatments, as compared with those in other treatments; moreover, the number of true leaves and leaf area of the plants were greater in the red-enriched light treatments than those in the other treatments. these results suggest that a greater leaf area and number of true leaves increase the amount of absorbed light (photons). therefore, the net photosynthesis rates of the plants may increase in the red-enriched light treatments, as compared with those grown in other treatments. hence, the growth of the plants in the red enriched light treatments was promoted, as compared with those in the other treatments. plant growth rates the net assimilation rate decreased in all the plants exposed to colored covers, irrespective of the film colors, as compared to plants under the transparent cover. this reduction ranged from 22.4 to 34.4%, as compared to the control (tab. 2). the absolute growth rate (agr) was considerably increased (105.8%) in the plants grown under the yellow cover in relation to the control; while, in plants under the blue, red and green covers, this increase was between 2.5 and 21.4% in comparison with the control plants. furthermore, the relative growth rate (rgr), like the agr, increased in all the plants grown under the colored covers, notably so for the plants that were under the yellow cover, with values that surpassed those of the control plants by 23.2%. on the other hand, the plants located under the red, blue and green covers presented rgr values in the range of 1.8 to 7.4% over the value of the control plants. similarly, casierra-posada et al. (2012b) reported an increased nar in strawberry plants grown under transparent cover in comparison to those under yellow, blue, green and red covers. nar is a useful indirect measure of the photosynthetic efficiency of plants; however, the nar values were greater in the plants grown under the transparent cover than under the yellow cover, but the total dry weight per plant showed the opposite trend. regarding these results, kim et al. (2004) reported that leaf co2 assimilation rates cannot fully explain the effect on dm accumulation. these authors suggested that the cause was photosynthetic rate (pn) measurements at a single point and that diurnal pn and dark respiration measurements of single leaves or whole canopies would be useful to determine the fate of carbon in plants grown under lights of different qualities. the application of supplemental lighting allows greenhouse crops to promote biomass accumulation by increasing photosynthetic carbon assimilation (hao and papadopoulos, 1999). plant growth and development is strongly influenced by light quality, which refers to the color or wavelength reaching the surface of plants (johkan et al., 2010). however, red and blue lights were reported as the light bands having the greatest impact on plant growth because they are the major energy sources for photosynthetic co2 assimilation in photosynthetic organisms. earlier studies examined the action spectra for photosynthesis of higher plants. it is well known that action spectra have action maxima in the blue and red ranges (cosgrove, 1981; kasajima et al., 2008). on the other hand, white light, combined with red and blue (red+blue+white) led lights, was proven to be an effective lighting source for producing many plant species in controlled environments (lin et al., 2013). despite these reports, our results indicated a better behavior for plants grown under a yellow cover in terms of dm per plant; this cover possibly presented a maximal transmittance from 540 nm onwards (fig. 1), covering a larger spectrum bandwidth and, in this way, several classes of photoreceptors were involved in this response. the bands of blue and far-red light present in white light are known to have an inf luence on genetic expression and photomorphogenesis (gupta et al., 2010). kegge and pierik (2010) reported that far-red light, despite its inefficiency for photosynthesis, gives plants relevant information on 211casierra-posada, zapata-casierra, and chaparro-chaparro: growth analysis in chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. pencas blancas) exposed to different light quality the surrounding environment. sensors for far-red light, stimulated by red radiation and the relation between red and far-red, drive activity in molecular, biochemical, and morphological processes (casal and yanovsky, 2005). in this way, certain light wavelengths that are not useful for plant metabolism can influence a plant’s morphology, composition, and adaptive strategy to optimize light capture when light quantity or quality is unfavorable. plant development is affected by the quality of light through photoreceptors known as phytocrome (which detects red and far red light), cryptochrome (blue and uv-b detector) and phototropin (blue and uv-a detector). all of these are involved in processes of photomorphogenesis, functioning independently or together to enable the plant to adapt as efficiently as possible to the environment (spalding and folta, 2005). all of these pigments show varying degrees of amino acid sequence identity and similarity and they induce the expression of several genes resulting in different plant responses to light quality (briggs and olney, 2001). we agree with the observation of liu et al. (2011) that, in relation to the light spectra, many reported experiments are inconsistent with light intensities that were non-uniform because the researchers were unable to precisely modulate and quantify the spectral energy parameters. furthermore, li and kubota (2009) mentioned that experimental results may be partially influenced by differences in light intensity; this often presents a problem when comparing results from experiments conducted under inconsistent light parameters. while it is widely understood that light intensity can positively affect photochemical accumulation, the effects of light quality are more complex and mixed results were often reported. conclusions the findings described here reveal controversial results for plant photomorphogenesis due to the fact that plants present a wide variety of photoreceptors responsible of growth and development under exposure to different light quality and, therefore, have different responses to an exposure to colored filters. comparing our findings with other studies to obtain more conclusive approaches for the effect of light quality on plant growth is quite difficult since plants differ in their plasticity for adapting to environmental cues and, in addition, several investigations were developed using different materials. however, the positive effect of the yellow cover on the growth of the chard plants was clear in terms of the harvestable dm and leafiness indices, allowing for the possibility of using this cover color in leafy green vegetables and, especially, in chard plants grown in a greenhouse, since precise management of the irradiance and wavelength may hold promise in maximizing the economic efficiency of plant production, quality, and nutrition potential of vegetables grown under controlled environments. acknowledgments this study was carried out with financing from the research directorate (din) of the pedagogical and technological university of colombia (uptc) and other support from the plant ecophysiological research group of the agronomic engineering program of the faculty of agricultural sciences of the same university. the authors also thank andrés f. vargas for assisting us in taking measurements. literature cited aranda, i., f. pardo, l. gil, and j.a. pardos. 2004. anatomical basis of the change in leaf mass per area and nitrogen investment with relative irradiance within the canopy of eight temperate tree species. acta oecol. 25, 187-195. boccalando, h., m.l. rugnone, j.e. moreno, e.l. ploschuk, l. serna, m.j. yanovsky, and j.j. casal. 2009. phytochrome b enhances photosynthesis at the expense of water-use efficiency in arabidopsis. plant physiol. 150, 1083-1092. briggs, w.r. and m.a. olney. 2001. photoreceptors in plant photomorphogenesis to date. five phytochromes, two cryptochromes, one phototropin, and one superchrome. plant physiol. 125, 85-88. brown, r.h. and g.t. byrd. 1997. relationships between specific leaf dry weight and mineral concentration among genotypes. field crops res. 54, 19-28. casal, j.j. and m.j. yanovsky. 2005. regulation of gene expression by light. int. j. dev. biol. 49, 501-511. casierra-posada, f. and j.f. rojas. 2009. efecto de la exposición del semillero a coberturas de colores sobre el desarrollo y productividad del brócoli (brassica oleracea var. italica). agron. colomb. 27, 49-55. casierra-posada, f., j. e. peña-olmos, and c. ulrichs. 2011. crecimiento y eficiencia fotoquímica del fotosistema ii en plantas de fresa (fragaria sp.) afectadas por la calidad de la luz: implicaciones agronómicas. rev. udca act. & div. cient. 14, 43-53. casierra-posada, f., p. j. nieto. and c. ulrichs. 2012a. crecimiento, producción y calidad de f lores en calas (zantedeschia aethiopica (l.) k. spreng) expuestas a diferente calidad de luz. rev. udca act. & div. cient. 15, 97-105. casierra-posada, f., j.e. peña-olmos, and c. ulrichs. 2012b. basic growth analysis in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to different radiation environments. agron. colomb. 30, 25-33. chen, x.l. w.z. guo, x.z. xue, l.c. wang, and x.j. qiao. 2014. growth and quality responses of ‘green oak leaf ’ lettuce as affected by monochromic or mixed radiation provided by 212 agron. colomb. 32(2) 2014 f luorescent lamp (fl) and light-emitting diode (led). sci. hortic. 172, 168-175. cosgrove, d. 1981. rapid suppression of growth by blue light. plant physiol. 67, 584-590. folta, k.m. and s.a. maruhnich. 2007. green light: a signal to slow down or stop. j. exp. bot. 58, 3099-3111. franklin, k.a., v.s. larner, and g.c. whitelam. 2005. the signal transducing photoreceptors of plants. int. j. dev. biol. 49, 653-664. garnier, e. and g. laurent. 1994. leaf anatomy, specific mass and water content in congeneric annual and perennial grass species. new phytol. 128, 725-736. gonçalves, b., c.m. correia, a.p. silva, e.a. bacelar, a. santos, and j.m. moutinho-pereira. 2008. leaf structure and function of sweet cherry tree (prunus avium l.) cultivars with open and dense canopies. sci. hortic. 116, 381-387. grant, r.h. 1997. partitioning of biologically active radiation in plant canopies. int. j. biometeorol. 40, 26.40. gregory, f.g. 1926. the effect of climatic conditions on the growth of barley. ann. bot. 40, 1-26. gupta, v., a. roy, and b.c. tripathy. 2010. signaling events leading to red-light-induced suppression of photomorphogenesis in wheat (triticum aestivum). plant cell physiol. 51, 1788-1799. haliapas, s., t.a. yupsanis, t.d. syros, g. kofidis, and a.s. economou. 2008. petunia × hybrida during transition to f lowering as affected by light intensity and quality treatments. acta physiol. plant 30, 807-815. hao, x. and a.p. papadopoulos. 1999. effects of supplemental lighting and cover materials on growth, photosynthesis, biomass partitioning, early yield and quality of greenhouse cucumber. sci. hortic. 80, 1-18. hultberg, m., h. larsson, k. j. bergstrand, and a. s. carlsson. 2014. impact of light quality on biomass production and fatty acid content in the microalga chlorella vulgaris. bioresour. technol. 159, 465-467. humbeck, k., b. hoffman, and h. senger. 1988. inf luence of energy f lux and quality of light on the molecular organization of the phytoplankton apparatus in scenedesmus. planta173, 205-212. hunt, r. 1990. basic growth analysis. plant growth analysis for beginners. unwin hyman, boston, ma. johkan, m., k. shoji, f. goto, s. hashida, and t. yoshihara. 2010. blue light-emitting diode light irradiation of seedlings improves seedling quality and growth after transplanting in red leaf lettuce. hortscience 45, 1809-1814. johkan, m., k. shoji, f. goto, s. hahida, and t. yoshihara. 2012. effect of green light wavelength and intensity on photomorphogenesis and photosynthesis in lactuca sativa. environ. exp. bot. 75, 128-133. kasajima, s., n. inoue, r. mahmud, and m. kato. 2008. developmental responses of wheat cv. norin 61 to f luence rate of green light. plant prod. sci. 11, 76-81. kegge, w. and r. pierik. 2010. biogenic volatile organic compounds and plant competition. trends plant sci. 15, 126-132. kim, h.h., g.d. goins, r.m. wheeler, and j.c. sager. 2004. greenlight supplementation for enhanced lettuce growth under redand blue-light-emitting diodes. hortscience 39, 1617-1622. kraepiel, y. and e. mipiniac. 1997. photomorphogenesis and phytohormones. plant cell environ. 20, 807-812. li, q. and c. kubota. 2009. effects of supplemental light quality on growth and phytochemicals of baby leaf lettuce. environ. exp. bot. 67, 59-64. li, h.m., z.g. xu, and c.m. tang. 2010. effect of light-emitting diodes on growth and morphogenesis of upland cotton (gossypium hirsutum l.) plantlets in vitro. plant cell tiss. organ cult. 103, 155-163. lin, c. 2000. photoreceptors and regulation of f lowering time. plant physiol. 123, 39-50. lin, k.-h., m.y. huang, w.d. huang, m.h. hsu, z.w. yang, and c.m. yang. 2013. the effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (lactuca sativa l. var. capitata). sci. hortic. 150, 86-91. liu, m., z. xu, and y. yang. 2011. effects of different spectral lights on oncidium plbs induction, proliferation, and plant regeneration. plant cell tiss. organ cult. 106, 1-10. macedo, a.f., m.v. leal-costa, e.s. tavares, c.l.s. lage, and m.a. esquibel. 2011. the effect of light quality on leaf production and development of in vitro-cultured plants of alternanthera brasiliana kuntze. environ. exp. bot. 70, 43-50. nishimura, t., k. ohyama, e. goto, and n. inagaki. 2009. concentrations of perillaldehyde, limonene, and anthocyanin of perilla plants as affected by light quality under controlled environments. sci. hortic. 122, 134-137. shimazaki, k., m. doy, s.m. assmann, and t. kinoshita. 2007. light regulation of stomatal movement. annu. rev. plant biol. 58, 219-247. spalding, e.p. and k.m. folta. 2005. illuminating topics in plant photobiology. plant cell environ. 28, 39-53. wang, h., m. gu, j. cui, k. shi, y. zhou, and j. yu. 2009. effects of light quality on co2 assimilation, chlorophyll-f luorescence quenching, expression of calvin cycle genes and carbohydrate accumulation in cucumis sativus. j. photochem. photobiol. b. 96, 30-37. whitelam, g. 1995. a green light for cryptochrome research. curr. biol. 5, 1351-1353. william, h. and jr. outlaw. 2003. integration of cellular and physiological functions of guard cells. crit. rev. plant sci. 22, 503-529. xiong, j., g.g. patil, r. moe, and s. torre. 2011. effects of diurnal temperature alternations and light quality on growth, morphogenesis and carbohydrate content of cucumis sativus l. sci. hortic. 128, 54-60. received for publication: 2 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.45939 1 faculty of agricultural sciences, universidad de nariño. san juan de pasto (colombia). javier@udenar.edu.co 2 plant physiology, centro nacional de investigaciones de cafe (cenicafe). chinchina (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). agronomía colombiana 32(3), 358-366, 2014 simulation of corn (zea mays l.) production in different agricultural zones of colombia using the aquacrop model simulación de la producción de maíz (zea mays l.) en diferentes zonas agrícolas de colombia con el modelo aquacrop javier garcía á.1, néstor riaño h.2, and stanislav magnitskiy3 abstract resumen due to climate changes and increasing food needs, it is important to develop simple models of wide application to determine the irrigation needs. the aim of this study was to calibrate and validate the aquacrop model in maize crop of the variety ica v156 in different locations of colombia, such as chinchina (caldas), palmira (valle del cauca) and cerete (cordoba), situated at altitudes of 20, 900, and 1,340 m a.s.l., respectively. as part of the model calibration, the biomass, harvest index, and grain yield were recorded. after the calibration, the pearson correlation coefficient and the respective analysis of variance were calculated for each variable. the biomass, harvest index and grain yield were different in each study site, with the highest grain obtained in cerete, followed by chinchina and, finally, palmira. the modeling in each of the locations showed similarity between the field data and the simulated data in each of the sites. in the calibration, palmira had the highest grain yield (4.9 t ha-1), followed by chinchina (4.83 t ha-1) and cerete (4.15 t ha-1). the validation in each location allowed for the determination of the grain yield, harvest index, biomass and the amount of water needed for crop growth, which averaged 3.45 kg of biomass per m3 of evapotranspired water and was ref lected in an average yield of 1.26 kg of grain per m3 of evapotranspired water. debido al cambio climático y el aumento de las necesidades de alimentos, es importante desarrollar modelos simples de amplia aplicación para determinar las necesidades de riego. el objetivo del estudio fue calibrar y validar el modelo aquacrop en el cultivo de maíz de la variedad ica v156 en las condiciones de tres localidades de colombia: chinchiná (caldas), palmira (valle del cauca) y cereté (córdoba), ubicadas a las altitudes de 20, 900 y 1.340 msnm, respectivamente. como parte de la calibración del modelo se registró la biomasa, el índice de cosecha y el rendimiento. después del calibrado, se realizó el cálculo de coeficiente de correlación de pearson y los respectivos análisis de varianza para cada una de las variables. la biomasa, el índice de cosecha y el rendimiento del grano fueron diferentes en cada sitio de estudio, siendo la localidad de cereté (córdoba) la de mejor rendimiento de grano, seguida de chinchiná y por último palmira. la modelación en cada una de las localidades mostró similitud entre la información de campo y la simulación en cada uno de los sitios evaluados. en la calibración, palmira mostró el mayor rendimiento de grano (4,9 t ha-1), seguido por chinchiná (4,83 t ha-1) y por último cereté (4,15 t ha-1). la validación en cada una de las localidades permitió determinar el rendimiento, el índice de cosecha, la biomasa y la cantidad de agua necesaria para el desarrollo del cultivo, la que fue en promedio de 3,45 kg de biomasa por m3 de agua evapotranspirada, la que se ref lejó en un rendimiento medio de 1,26 kg de grano por m3 de agua evapotranspirada. key words: irrigation, crop growth, yield, soil water, simulation. palabras clave: riego, crecimiento del cultivo, rendimiento, agua del suelo, simulación. introduction according to fenalce (2013), corn is the cereal crop which occupies the second largest area in colombia, with 538,569 ha and a production of around 1.8 million t. the area occupied by white maize corresponds to 33.2% and yellow corn occupies 66.8%; the 50% of these crops use technified production (use of certified seeds, application of agrochemicals and fertilizers) and the remaining area employs the traditional method (fenalce, 2013). technified production had a minor extension of its area, with a national average yield of 4.9 t ha-1, while the yields in traditional production were not higher than 1.5 t ha-1. therefore, it is important to increase production in traditional method areas. that is 359garcía á., riaño h., and magnitskiy: simulation of corn (zea mays l.) production in different agricultural zones of colombia using the aquacrop model why it is necessary to find the causes of production decline with the support of mathematical models that determine the factors that inf luence yield. the first models of agricultural prediction were used for the yield analysis of different crops (porter et al., 2010). over time, the models increased their complexity by including not only the deficiencies of nutrients and water but also the damage caused by pests, diseases, and abiotic processes that affect the dynamics of the nutrients in soil (smith et al., 2010) and inf luence plant development (porter et al., 2010). with the use of modeling in albacete (spain), the importance of the irrigation water level for yield was demonstrated, where the water level was able to increase yield performance by between 4 and 6.8% when the irrigation was modeled (lópez-mata et al., 2010). given that freshwater is important in agriculture and the role of irrigation is projected to increase in view of climate changes and increasing food needs, it is important to develop simple models of wide application to determine the irrigation needs over the short term and improve the management of water resources, a key factor in irrigation. for irrigation, modeling is necessary to determine corn development in many areas of the world (grassini et al., 2009). climate changes impact crop production; crop management has to adapt to these new conditions and models can be used to mitigate this situation. the inaccuracy of input data, such as precipitation values, implies that models do not work well and provide erroneous data. therefore, to be used properly, models must proceed through various stages, such as calibration and validation with experimental data (abedinpour et al., 2012). with the support of modeling, yield and water use by crops over time were determined (lópez-mata et al., 2010; ma et al., 2012). typically, growergenerated data are very inaccurate, which makes the use of models a tool to observe the actual information, for which calibration and adjustment (raman et al., 2011) are necessary. the aim of this study was to calibrate and validate the aquacrop model for maize var. ica v156 (zea mays l.) crops under the conditions of colombia. materials and methods the data used to run this model were obtained from corn (zea mays l.) cultures of variety ica v156 in three locations in colombia, i.e. chinchina (caldas), palmira (valle del cauca), and cerete (cordoba), selected for having different altitudes, light conditions, temperatures, relative humidity, and soils. plants were sown in the field at a rate of 44,444 plants/ha. the plant agronomic management involved timely phytosanitary control and plant nutrition, consistent with the results of foliar and soil analyzes in each site. the daily climate information during the crop development was taken from the corpoica (cerete, palmira) and cenicafe (chinchina) weather stations for the years 2003 and 2004. with the obtained agro-climatic information, this model was calibrated and validated in each location. the producing areas in chinchina, palmira, and cerete were located at altitudes of 20, 900, and 1,340 m a.s.l. the experimental plots consisted of plants sown under a split-plot design at each altitude with four replicates and two treatments that consisted of a combination of two genotypes and one sowing density. at each site, the phenological development of maize was studied by recording the days to plant emergence and time for vegetative and reproductive development, for which destructive and non-destructive samplings were performed weekly. the phenological characterization in marked plants was determined in days to plant emergence (50% of the population), days to male and female fertility (50% of f lowering plants with spikes and stigmas emitted), days of grain filling, and days of harvest. to establish the rate of growth and development, plant height from the ground to the point of insertion of last two leaves and upper ear (cm), stem diameter (at 20 cm from the ground), canopy diameter (cm), leaf area (cm), and total number of leaves were measured. the leaves (including leaf sheath and blade), stem, cob (including bracts and calyx weight, cobs, and grains), and spike were dried at 60°c and their dry weight was obtained. the yield (kg ha-1) of dry grains (11% water content) was measured at physiological maturity. to estimate the yield components, rows per ear, kernels per row, kernels per ear, kernels per plant, and dry weight of 100 grains were measured and the data were used to find the grain:cob ratio. the management of pests, diseases, and weeds was undertaken according to the local practices. the data were subjected to analysis of variance; the method used to compare the mean was the fisher significant difference (lsd) at 95% and the final data modeling was correlated by the spearman method. the pearson test (p≤0.05) was applied to determine the correlations between the experimental data and the data obtained from the model. for validation, different weather conditions and production were taken at the three altitudes. likewise, aquacrop (fao-italy) analyzed the canopy development starting from seedling emergence and lasting until the end of the cycle or harvest (raes et al., 2011). the starting point for 360 agron. colomb. 32(3) 2014 calculation of the physiological development of corn, according aquacrop, was 8°c, as it was below this temperature that the growth and development of the plants were inhibited (steduto et al., 2009). results and discussion calibration-biomass figure 1a shows the biomass in cordoba for the experimental and modeled data, with the experimental data of the final biomass at 12.48 t ha-1, whereas the model presented 14.49 t ha-1. the biomass increased daily until f lowering, which ceased vegetative growth and started reproductive growth. the measured and modeled biomass were not statistically different at the 5% level, which shows that the calibration was performed successfully (tab. 1). according to the experimental data and simulation of the biomass, the biomass increased at the final period of grain filling. it was found that aquacrop adequately simulated the biomass for the tested conditions, but a higher biomass performance could be possible with increased irrigation (araya et al., 2010). the relationship between biomass, yield and amount of water used to produce the grain for cerete indicated an increase in water consumption at the start of grain formation (fig. 2a). in maize, the aquacrop model, under conditions of drought and high soil moisture, showed that the highest water use efficiency by the plants was found in drought conditions (stricevic et al., 2011) and the higher variability was found with excessive moisture levels in the soil (salemi et al., 2011). the simulation provided a biomass potential of 16,248 t ha-1, which, possibly, could be ref lected in a higher yield. at the same time, the high amounts of biomass did not always result in a higher yield, as was found by salmerón et al. (2012), who simulated plant densities in maize and obtained an increase of biomass per unit of area, but the yield was not increased. similarly, garcía-vila and fereres (2012) calibrated aquacrop in southwestern spain for corn and found that the biomass produced by corn ranged between 25.07 and 30.94 t ha-1 for the observed values and between 28 and 30 t ha-1 for the simulated values, which differed from the observed values and showed a potential for biomass production that, possibly, ref lects a higher yield potential. calibration-harvest index the harvest index showed (figs. 1b, 2b) the affinity between the modeled and field data, giving rates of 33.9% (simulation) and 35.2% (obtained) of the final harvest. the calibration for the harvest index was confirmed with the analysis of variance, where no statistical difference between the measured and modeled values was found (tab. 1). c y ie ld ( t h a1 ) -1 4 2 1 0 6 3 5 days 40 60 80 100200 y= 0.1465x0.7082 r2=0.9666 b h ar ve st in de x (% ) -5 35 25 20 15 10 5 0 45 30 40 days 40 60 80 100200 y=1.0128x-2.1276 r2= 0.995 b io m as s (t h a1 ) 40 60 80 100200 0 12 8 6 4 2 16 10 14 a days measured modeled y=1.1327x-0.8306 r2= 0.9677 figure 1. comparison between estimation by aquacrop and experimental data of corn in cerete (cordoba, colombia) for model calibration. a, biomass; b, harvest index; c, yield. bars indicate standard error. table 1. anava variables for dry biomass, harvest index and yield in the calibration of the aquacrop model for corns crop (cordoba, colombia). source sum of squares g l quadratic mean f calculated p value between biomass 1.06818 1 1.06818 0.1435 0.7114 within biomass 89.30010 10 7.44168 between indices 0.401817 1 0.40181 0.02 0.8771 within indices 193.176 10 19.31 between yields 0.00225831 1 0.00225831 0.001 0.9710 within yields 19.617 10 1.63475 361garcía á., riaño h., and magnitskiy: simulation of corn (zea mays l.) production in different agricultural zones of colombia using the aquacrop model likewise (fig. 2b), the appearance of inf lorescences coincided with the cessation of canopy development, indicating the starting point for the formation of harvest index; for the current year, this value was obtained at day 62 after emergence. this information coincides with the start of the harvest index and the cessation of the leaf emission rate in plants of determinate growth, such as maize (fageria et al., 2006). equally, it was observed in maize that a longer grain filling was associated with a higher yield (bolaños, 1995). calibration-yield the calibrated and experimental values of yield were on average 4.9 and 4.3 t ha-1, respectively, in cerete (fig. 1c). the statistical analysis showed no difference between the yields (tab. 1). the modeling indicated a potential yield that could be obtained through crop management and fertilization, which is one of the advantages of the model, as suggested by sommer et al. (2007), who evaluated the importance of different forms of soil preparation and fertility for maize production in mexico. the modeling suggested potential increases in the biomass and harvest index consistent with the efficient use of water for conversion in the biomass (fig. 2c), with 3.45 kg of biomass produced per 1 m3 of evapotranspired water, this, in turn, resulted in an average yield of 1.26 kg grain per 1 m3 of evapotranspired water (figs. 2a, 2c). similarly, garcia and garcia et al. (2008), calibrating aquacrop for corn in spain, found that the observed yield varied between 12.7 and 16.9 t ha-1 and the yield simulated by the model was between 12.9 and 17 t ha-1, which indicated a potential production. table 2 shows the pearson rank correlations between each pair of variables, measured and modeled. the correlation coefficient ranged from 0.76 to 1.00 and measured the strength of the association between the variables (wilks, 2011), yielding positive values close to 1.00, which indicated that both variables (measured and simulated) were positively correlated with time. likewise, its proximity to 1.00 showed the high correlation between the field data and the data obtained in the calibration exercise for the variables of biomass, harvest index, and yield (tab. 2). validation-biomass figure 3a shows the development of corn biomass in the validation exercise in cordoba. the modeled biomass was high in both the calibration and validation, with values during the production cycle of 14.7, 14.48, and 12.49 t ha-1 for validated, calibrated, and measured biomass, respectively. figure 2. water consumption for corn in cerete (cordoba, colombia) during the calibration of the aquacrop model. a, biomass produced per 1 m3 of evapotranspired water (wpet) and transpired water; b, harvest index (hi) and canopy cover (cc); c, water use, yield and yield water consumption. c 0 6 4 3 2 1 8 5 7 days yield (t ha-1) yield water consumption (m3) water use (kg m-3) 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 38 b 0 80 60 50 40 30 20 10 100 70 90 days p er ce nt ag e 941 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 cc (%) hi (%) b io m as s 941 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 0 8 6 4 2 12 10 a days wpet(b) (kg m-3) water transpired (mm) table 2. pearson correlation coefficients (p≤0.05) for the variables of biomass, harvest index, and yield of corn in the calibration of the aquacrop model. simulated biomass measured biomass measured harvest index simulated harvest index simulated yield measured yield simulated biomass 1.00000 0.98372 0.91410 0.87096 0.87589 0.84830 measured biomass 0.98372 1.00000 0.84102 0.79156 0.79320 0.76701 measured harvest index 0.91410 0.84102 1.00000 0.98608 0.99115 0.97479 simulated harvest index 0.87096 0.79156 0.98608 1.00000 0.99738 0.99787 simulated yield 0.87589 0.79320 0.99115 0.99738 1.00000 0.99402 measured yield 0.84830 0.76701 0.97479 0.99787 0.99402 1.00000 362 agron. colomb. 32(3) 2014 in chinchina, which had a higher availability of soil water during the crop cycle, the highest biomass varied between 13.6 and 15.18 t ha-1 (fig. 3b), presenting, possibly, a more than sufficient consumption of water as found by steduto et al. (2009) in corn and other plant species with a high availability of water in the medium. the biomass validated for palmira was 10.2 t ha-1, while the measured and calibrated biomass were 9.73 and 14.48 t ha-1, respectively (fig. 3c). as seen in the validation, the biomass was lower, possibly, because of a water shortage observed in palmira at that time, with only 293 mm of rainfall, defining a low biomass as found by pérez et al. (2009). the trend in the validation and calibration was overestimating the biomass, possibly because the mathematical structure of the model assumes that the plant is constantly growing, even after the emission of the inf lorescence, which stops the leaf emission rate; the results were obtained not with aquacrop but with apex (wang et al., 2008) and other models (geerts et al., 2010; zhang et al., 2010; powers et al., 2011; coll et al., 2012). validation-harvest index the harvest index for cerete (cordoba) was 33.9% (validated), 35.2% (measured) and 34.9% (calibrated) (fig. 4a). echarte et al. (2011) mentioned that the harvest index depends on different factors, primarily genetic conditions of seed material and, secondly, the amount of soil water, so that a higher amount of water in the soil is very likely to result in a lower harvest index; situations that may be associated with the validating data for cerete (cordoba). the harvest index in the validation for chinchina (caldas) was 35.9%, which is comparable with the calibrated (35.23%) and the measured harvest indexes (33.9%) (fig. 4b). also, the validation harvest index was 34.6% for palmira (fig. 4c), while the calibrated and measured ones were 35.23 and figure 3. biomass obtained in the validation of the aquacrop model, compared with the measured and calibrated data. a, cerete; b, chinchina; c, palmira. c b io m as s (t h a1 ) days after sowing 27 34 4120 48 62 695513 908376 0 12 8 6 4 2 16 10 14 y= 1.0185x-0.0387 r2=0.9922 b b io m as s (t h a1 ) days after sowing 0 2 4 6 8 10 12 14 16 14 22 30 38 46 54 62 70 78 86 94 10 2 11 0 11 8 y=1.054x-0.5154 r2= 0.9859 b io m as s (t h a1 ) 27 34 4120 48 62 695513 908376 0 12 8 6 4 2 16 10 14 a days after sowing calibratedvalidated measured y=7.7996x-0.2127 r2= 0.9846 33.9%, respectively, a trend that has been presented in each of the evaluated locations. it is possible that, according to gambín et al. (2006), the amount of water available in the soil, at the time of f lowering and the start of grain filling, was sufficient to completely form the ear and did not affect the harvest index. validation-yield the yield obtained in cerete during the validation was 4.15 t ha-1, less than the calibrated value of 4.9 t ha-1 and intermediate to the measured yield of 4.3 t ha-1 (fig. 5a). our results are similar to those reported by abedinpour et al. (2012), who evaluated various corn hybrids and varieties and found that the yields obtained in the validation were similar to the yields from both the modeled and measured data. additionally, domínguez et al. (2012), in a corn crop in spain, found that the mopeco model simulated the yield and water use by the crop equal to aquacrop. the yield obtained when validating the model in chinchina was 5.06 t ha-1, the calibrated yield was 4.9 t ha-1 and the measured yield was 4.34 t ha-1 (fig. 5b). the harvest values showed that it is possible to reach a higher yield, although sadras and slafer (2012) suggested that it is necessary to consider grain size when evaluating the yields in the modeling.  in the validation of the model for palmira (valle de cauca), the yield was 5.69 t ha-1, the measured yield was 4.7 t ha-1, and the calibration yield was 4.9 t ha-1 (fig. 5c). it is likely that the water deficit that occurred in this location affected the yield and canopy development. water use-cerete the amount of water used in cerete (tab. 3) to form 1 kg of biomass was 2.5 m3. this value can be considered a high 363garcía á., riaño h., and magnitskiy: simulation of corn (zea mays l.) production in different agricultural zones of colombia using the aquacrop model one, possibly because corn plants use more water for the formation of biomass than other species, as reported by singh and singh (1995) and echarte et al. (2011), who studied maize, sorghum, and millet, and observed that maize used more water to form 1 kg of biomass than sorghum under the same conditions. table 3. data generated by aquacrop for biomass, canopy, harvest index, and yield in the validation for the three locations of colombia. location maximum canopy (days) water biomass (kg m-3) water yield (kg m-3) yield (t ha-1) cerete 60 2.5 0.34 4.15 chinchina 69 1.79 0.63 4.15 palmira 80 2.3 0.32 5.06 for yield formation, 1 m3 of water was used to form 0.34 kg of dry grain (tab. 3); however, the amount of water in plants at grain filling is a determining factor for yield and might have more effect on yield formation than soil water level or fertilization (fernández et al., 1996). the amount of water in a plant allows for the development of biomass that ultimately will be ref lected in better grain filling (gambín et al., 2006). likewise, the density and the amount of water presented in the soil can directly influence the development and production of maize as found by salmerón et al. (2012) in a simulation of model dssat-ceres-maize in dry soil conditions in zaragosa (spain), where the population density and depth of irrigation inf luenced the grain yield at between 28 and 77%. part of the water used by the plants participates in the process of respiration; we found that plants consumed about 2.13 mm of water per day for this purpose (data not shown), with a low water consumption at the initial stages, probably due to a lack of canopy development and increased solar radiation above the ground. after f lowering and up to 63 d, there was a water deficit (fig. 6a) that was repeated between 65 and 80 d, which affected the formation of biomass (steduto and albrizio, 2005). to calculate a balance, the amount of rainfall throughout the crop cycle was taken into account, with 311.9 mm of rainfall during the crop cycle and a crop requirement of 134.9 mm of water to complete the cycle. consequently, the required water amounts should be applied on days 6, 13, c p er ce nt ag e days after flowering 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 92 998578 106 y= 0.9355x-0.5285 r2=0.9761 b p er ce nt ag e days after flowering 0 5 10 15 20 25 30 35 40 75 856860 97 y=0.7465x-0.243 r2= 0.9712 p er ce nt ag e 75 826861 98 a days after flowering hi % measuredhi % validated hi % calibrated 0 5 10 15 20 25 30 35 40 y=0.876x+4.2938 r2= 0.9712 c p er ce nt ag e days after flowering 0 1 2 3 4 5 6 90 978173 190 y= 0.9114x+0.6317 r2=0.9182 b p er ce nt ag e days after flowering 0 1 2 3 4 5 6 92 106857160 113 y=0.6294x-0.0085 r2= 0.9812 p er ce nt ag e 78 856961 97 a days after flowering validated 0 1 2 3 4 5 6 calibrated measured y=1.007x-0.1848 r2= 0.9887 figure 4. harvest index (hi) at three altitudes in the validation of the aquacrop model for corn crop. a, cerete; b, chinchina; c, palmira. figure 5. yield obtained at the beginning of flowering during validation of the aquacrop model for corn crop. a, cerete; b, chinchina; c, palmira. 364 agron. colomb. 32(3) 2014 and starting from days 22 to 28, 34 to 35, 37 to 45, 55; 70 to 94, to avoid affecting the yield (fig. 6a). in that sense, ma et al. (2012), in colorado (usa), found, when calibrating a rzwqm2 model for corn, that evapotranspiration data was a tool to determine irrigation schedules for corn and to increase yield. the database generated by aquacrop showed that the total crop transpiration was 198.6 mm during the crop cycle, with an average of 2.13 mm d-1, and the total evapotranspiration was 342.2, with an average of 3.49 mm d-1 (fig. 6b). ding et al. (2013) and fernández et al. (1996) estimated the evapotranspiration of maize in a semi-arid area and found that the highest values of evapotranspiration corresponded to those periods when direct solar radiation was higher and crop development was less. the results of these authors coincide with the findings of the present study, where a lower altitude area had the highest values of solar radiation (data not shown). water use-chinchina based on the output from the aquacrop model in the validation, no additional water requirements were shown, since the amounts of rainfall were sufficient for the development and productivity of plants in this location. the amount of biomass formed per 1 m3 of used water was 1.79 kg, so the total biomass was 16.2 t ha-1 and the water used to form the yield was 0.63 kg m-3 (tab. 4). the database showed that the overall transpiration of the plants was 222.4 mm during the cycle, with an average of 1.78 mm d-1 (fig. 7); similarly, the total evapotranspiration was 212.9 mm. figure 6. net water requirements for corn in the validation of the aquacrop model in cerete (cordoba, colombia). a, irrigation needs; b, evapotranspiration and maximum crop transpiration. days after planting ir ri ga tio n ne ed s (m m ) 0 1 2 3 4 5 6 days after planting ir ri ga tio n ne ed s (m m ) 0 3 2 1 4 5 6 ba 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 maximum crop transpiration (mm) evapotranspiration (mm) figure 7. maximum crop transpiration and evapotranspiration generated in validation of the aquacrop model in corn for two locations. a, chinchina; b, palmira. days after planting m m 0 1 2 3 4 5 6 maximum crop transpiration (mm) evapotranspiration (mm) days after planting m m 0 3 2 1 4 5 6 ba 1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 111 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 365garcía á., riaño h., and magnitskiy: simulation of corn (zea mays l.) production in different agricultural zones of colombia using the aquacrop model water use-palmira although rainfall for this area during the crop cycle was 296.3 mm of water (less than for chinchina), it was sufficient for crop development and yield; therefore, a water need for these growth conditions was not reported by the modeling. the relationship between evapotranspiration and crop transpiration in this area had the same behavior as observed in the other locations (fig. 7), despite having different temperatures and rainfall regimes. at the beginning of crop cycle, the evapotranspiration exceeded the transpiration (fig. 7a and b) due to the lack of soil cover by the crop, allowing solar radiation to directly reach the ground, evaporating more water. in palmira (fig. 7b), the high evapotranspiration by the plants in the final third of the crop cycle was possibly due to high temperatures and low rainfall, which could indicate less time between physiological maturity and harvest maturity. our study showed that aquacrop can be applied from two perspectives; assessment of crop yields in monitoring and evaluating crop development daily, weekly, decadal, monthly, or as desired, since the model allows for modeling of these situations. for the first case, one can get results from simulations of biomass production and final crop yield and adjustment of some non-conservative parameters. for the second case, simulation parameters can be adjusted from a statistical evaluation which refers to the actual agronomic performance of the crop; for example, monitoring the development of the canopy cover or canopy, dry biomass, and grain yield throughout the growth season. conclusions using secondary information, aquacrop described the behavior of corn var. ica v156 evaluated under colombian conditions well, showing a yield similar to that measured. aquacrop is a robust model, with relatively few parameters; it is intuitive and has a wide spectrum of applications that can help optimize agricultural production. this model permits the determination of the water deficit and schedule for supplemental irrigation, and facilitates the evaluation of the irrigation impact, fixed level of irrigation water and fixed intervals under different irrigation methods. this model focuses on the efficiency of the water requirement of the plants because it is the key driver of agricultural production as it tracks the continuous movement of water from the absorbing roots to the leaves. acknowledgments the authors wish to acknowledge the support of the national federation of coffee growers of colombia cenicafe, the national federation of cereal producers of colombia, universidad de nariño and universidad de cauca, as well as the contributions of fao and its consultants during the development of this research. literature cited abedinpour, m., a. sarangi, t.b.s. rajput, man singh, h. pathak, and t. ahmad. 2012. performance evaluation of aquacrop model for maize crop in a semi-arid environment. agr. water manage. 110, 55-66. doi: 10.1016/j.agwat.2012.04.001 araya, a., s.d. keesstra, and l. stroosnijder. 2010. simulating yield response to water of teff (eragrostis tef ) with fao’s aquacrop model. field crops res. 116, 196-204. doi: 10.1016/j. fcr.2009.12.010 bolaños, j. 1995. physiological bases for yield differences in selected maize cultivars from central america. field crops res. 42, 69-80. doi: 10.1016/0378-4290(95)00022-i coll, l., a. cerrudo, r. rizzalli, j.p. monzon, and f.h. andrade. 2012. capture and use of water and radiation in summer intercrops in the south-east pampas of argentina. field crops res. 134, 105-113. doi: 10.1016/j.fcr.2012.05.005 ding, r., s. kang, f. li, y. zhang, and l. tong. 2013. evapotranspiration measurement and estimation using modified priest ley-taylor model in an irrigated maize f ield wit h mulching. agric. forest meteor. 168, 140-148. doi: 10.1016/j. agrformet.2012.08.003 domínguez, a., r.s. martínez, j.a. de juan, a. martínez-romero, and j.m. tarjuelo. 2012. simulation of maize crop behavior under deficit irrigation using mopeco model in a semi-arid environment. agr. water manage. 107, 42-53. doi: 10.1016/j. agwat.2012.01.006 echarte, l., a. della maggiora, d. cerrudo, v.h. gonzalez, p. abbate, a. cerrudo, v.o. sadras, and p. calviño. 2011. yield response to plant density of maize and sunf lower intercropped with soybean. field crops res. 121, 423-429. doi: 10.1016/j. fcr.2011.01.011 fageria, n.k., v.c. baligar, and r.b. clark. 2006. physiology of crop production. crc press, new york, ny. fenalce. 2013. indicadores cerealistas. in: http://www.fenalce.org/ nueva/index.php; consulted: november, 2014. fernández, j.e., f. moreno, j.m. murillo, j.a. cayuela, e. fernándezboy, and f. cabrera. 1996. water use and yield of maize with two levels of nitrogen fertilization in sw spain. agr. water manage. 29, 215-233. doi: 10.1016/0378-3774(95)01192-7 gambín, b.l., l. borrás, and m.e. otegui. 2006. source-sink relations and kernel weight differences in maize temperate hybrids. field crops res. 95, 316-326. doi: 10.1016/j.fcr.2005.04.002 garcia and garcia, a., l.c. guerra, and g. hoogenboom. 2008. impact of generated solar radiation on simu lated crop growth and yield. ecol. model. 210, 312-326. doi: 10.1016/j. ecolmodel.2007.08.003 366 agron. colomb. 32(3) 2014 garcía-vila, m. and e. fereres. 2012. combining the simulation crop model aquacrop with an economic model for the optimization of irrigation management at farm level. eur. j. agron. 36, 21-31. doi: 10.1016/j.eja.2011.08.003 geerts, s., d. raes, and m. garcia. 2010. using aquacrop to derive deficit irrigation schedules. agr. water manage. 98, 213-216. doi: 10.1016/j.agwat.2010.07.003 grassini, p., h. yang, and k.g. cassman. 2009. limits to maize productivity in the western corn-belt: a simulation analysis for fully irrigated and rainfed conditions. agric. forest meteor. 149, 1254-1265. doi: 10.1016/j.agrformet.2009.02.012 lópez-mata, e., j.m. tarjuelo, j.a. de juan, r. ballesteros, and a. domínguez. 2010. effect of irrigation uniformity on the profitability of crops. agric. water manag. 98, 190-198. doi: 10.1016/j.agwat.2010.08.006 ma, l., t.j. trout, l.r. ahuja, w.c. bausch, s.a. saseendran, r.w. malone, and d.c. nielsen. 2012. calibrating rzwqm2 model for maize responses to deficit irrigation. agr. water manage. 103, 140-149. doi: 10.1016/j.agwat.2011.11.005 pérez, j.c., r. urrea, u. caraballo, and a. navas. 2009. manejo del cultivo del maíz en la costa atlántica de colombia. corpoica, cerete, colombia. porter, c.h., j.w. jones, s. adiku, a.j. gijsman, o. gargiulo, and j.b. naab. 2010. modeling organic carbon and carbon-mediated soil processes in dssat v4.5. oper. res. int. j. 10, 247-278. doi: 10.1007/s12351-009-0059-1 powers, s.e., j.c. ascough ii, r.c. nelson, and g.r. larocque. 2011. modeling water and soil quality environmental impacts associated with bioenergy crop production and biomass removal in the midwest usa. ecol. model. 222, 2430-2447. raes, d., p. steduto, t.c.hsiao, and e. fereres. 2011. aquacrop version 3.1plus: fao cropwater productivity model to simulate yield response to water. reference manual. fao, rome. raman, a., j.k. ladha, v. kumar, s. sharma, and h.p. piepho. 2011. stability analysis of farmer participatory trials for conservation agriculture using mixed models. field crops res. 121, 450-459. doi: 10.1016/j.fcr.2011.02.001 sadras, v.o. and g.a. slafer. 2012. environmental modulation of yield components in cereals: heritabilities reveal a hierarchy of phenotypic plasticities. field crops res. 127, 215-224. doi: 10.1016/j.fcr.2011.11.014 salemi, h., m.a.m. soom, t.s. lee, s.f. mousavi, a. ganji, and m.k. yusoff. 2011. application of aquacrop model in deficit irrigation management of winter wheat in arid region. afr. j. agric. res. 6, 2204-2215. doi: 10.5897/ajar10.1009 salmerón, m., y.f. urrego, r. isla, and j. cavero. 2012. effect of non-uniform sprinkler irrigation and plant density on simulated maize yield. agr. water manage. 113, 1-9. doi: 10.1016/j. agwat.2012.06.007 singh, b.r. and d.p. singh. 1995. agronomic and physiological responses of sorghum, maize and pearl millet to irrigation. field crops res. 42, 57-67. doi: 10.1016/0378-4290(95)00025-l smith, w.n., b.b. grant, r.l. desjardins, d. worth, c. li, s.h. boles, and e.c. huffman. 2010. a tool to link agricultural activity data with the dndc model to estimate ghg emission factors in canada. agric. ecos. environ. 136, 301-309. doi: 10.1016/j. agee.2009.12.008 sommer, r., p.c. wall, and b. govaerts. 2007. model-based assessment of maize cropping under conventional and conservation agriculture in highland mexico. soil till. res. 94, 83-100. doi: 10.1016/j.still.2006.07.007 steduto, p. and r. albrizio. 2005. resource use eff iciency of field-grown sunf lower, sorghum, wheat and chickpea. ii. water use efficiency and comparison with radiation use efficiency. agric. forest. meteor. 130, 269-281. doi: 10.1016/j. agrformet.2005.04.003 steduto, p., t.c. hsiao, d. raes, and e. fereres. 2009. aquacropthe fao crop model to simulate yield response to water. i. concepts and underlying principles. agron. j. 101, 426-467. doi: 10.2134/agronj2008.0139s stricevic, r., m. cosic, n. djurovic, b. pejic, and l. maksimovic. 2011. assessment of the fao aquacrop model in the simulation of rainfed and supplementally irrigated maize, sugar beet and sunf lower. agric. water manage. 98, 1615-1621. doi: 10.1016/j.agwat.2011.05.011 wang, x., p.w. gassman, j.r. williams, s. potter, and a.r. kemanian. 2008. modeling the impacts of soil management practices on runoff, sediment yield, maize productivity, and soil organic carbon using apex. soil till. res. 101, 78-88. doi: 10.1016/j. still.2008.07.014 wilks, d.s. 2011. statistical methods in the atmospheric sciences. 3th ed. academic press, ithaca, ny. zhang, k., i.g. burns, d.j. greenwood, j.p. hammonda, and p.j. white. 2010. developing a reliable strategy to infer the effective soil hydraulic properties from field evaporation experiments for agro-hydrological models. agr. water manage. 97, 399-409. doi: 10.1016/j.agwat.2009.10.011 received for publication: 1 february, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 technical direction of plant protection, instituto colombiano agropecuario (ica). bogota (colombia). lufemol@yahoo.com agronomía colombiana 31(1), 68-75, 2013 mechanism of action of isothiocyanates. a review mecanismo de acción de los isotiocianatos. una revisión luis federico molina-vargas1 abstract resumen isothiocyanates (itc), originating from the enzymatic degradation of glucosinolates (gsl), which are secondary metabolites of brassicaceae plants, exhibit anticarcinogenic properties due to their ability to induce cytoprotective genes. the mechanisms of cytotoxic and cytostatic effects of itc include induction of apoptosis, inhibition of cell cycle progression and inhibition of angiogenesis. regulation of apoptosis by itc is accomplished primarily through the mitochondrial release of cytochrome c, bcl-2 family regulation, mapk signaling and subsequent activation of caspases. a significant portion of the chemopreventive effects of itc may be associated with the inhibition of the metabolic activation of carcinogens by cytochrome p450 (phase i), along with increased induction of phase ii detoxifying enzymes. los isotiocianatos (itc) originados a partir de la degradación enzimática de los glucosinolatos (gsl), los cuales son metabolitos secundarios de las plantas brassicaceae, exhiben propiedades anticarcinogénicas por sus habilidades de inducir genes citoprotectivos. los mecanismos de efectos citotóxicos y citostáticos de los itc incluyen inducción de apoptosis, inhibición de la progresión del ciclo celular e inhibición de angiogénesis. la regulación de apoptosis por los itc se logra principalmente a través de la liberación mitocondrial del citocromo c, regulación de la familia bcl-2, señalización mapk y subsecuente activación de caspasas. parte importante de los efectos quimiopreventivos de los itc puede estar asociada con la inhibición de la activación metabólica de carcinógenos por citocromo p450 (fase i), junto con la mayor inducción de las enzimas de detoxificación de la fase ii. key words: apoptosis, g lucosi nolates, ox idat ive st ress, phytoalexins, secondary metabolites. palabras clave: apoptosis, glucosinolatos, estrés oxidativo, fitoalexinas, metabolitos secundarios. introduction cruciferae (brassicaceae), like other plant families, responds to stress using metabolic pathways that involve the biosynthesis of structurally diverse and numerous secondary metabolites such as phytoalexins and phytoanticipins, which are crucial to defense mechanisms (pedras et al., 2009). included in this type of secondary metabolites are glucosinolates (gsl), which are present in only 15 botanical families of the capparales order and are very abundant in the brassicaceae family (al-gendy et al., 2010). when these plants are incorporated into the soil by the technique known as “biofumigation”, for soil pathogen control, it is regarded as a promising and environmentally friendly alternative to chemical fumigation (galletti et al., 2008). the biological approach is based on the release of toxic compounds derived from gsl with the destruction of tissue in the presence of water (brown and morra, 1997). the defense induced by the rupture of the gsl is activated by tissue damage and the hydrolysis is initiated by the enzyme myrosinase (myr) (grubb and abel, 2006). the glucosinolate-myrosinase system (gsl-myr) has become part of an evolved and sophisticated defense mechanism against insect herbivores and pathogens (andersson et al., 2009), in which gsl are hydrolyzed in a variety of components such as isothiocyanates (itc), nitrites, thiocyanates, epithionitriles and oxazolidines depending on the conditions of ph, metal ions, and other proteinic elements (vaughn and berhow, 2005). gls, as well as their itc derivatives, may partly explain the spicy flavor and characteristic odor of brassicaceae, which are very different from other species of the same family (pasini et al., 2012), and play a significant role in the cancer preventive properties offered by these plants (zhang et al., 2005). some products of gsl degradation, such as itc, exhibit the following properties: anticarcinogenic (yan and chen, 2007), antimutagenic, antioxidants, antifungal, antibacterial, bioherbicides, and biopesticides (vig et al., 2009). sulforaphane and erucin, two natural itc that are very abundant in broccoli and other cruciferous vegetables, strongly inhibit quorum sensing and virulence in pseudomonas aeruginosa (ganin et al., 2013). 69molina-vargas: mechanism of action of isothiocyanates. a review the pesticide effect of itc is associated with dose (yuan et al., 2008) and the type of itc, which was corroborated by molina (2008) by inhibiting the mycelial growth of rhizoctonia solani using allyl-itc (aitc), benzyl-itc (bitc), phenyl-itc (pitc), phenethyl-itc (peitc) and methyl-itc (mitc) in vitro. an inhibitory effect was observed in the development of the mycelium with peitc and bitc for six and 20 d respectively, while for aitc, pitc and mitc this effect lasted for one year after applying the treatments, suggesting that the mechanism of action involved is different depending on the type of itc. since no specific mechanism of action of itc in r. solani, or other pathogens, is known, it is necessary to research the associated mechanism of action that has been elucidated in different animal models, which is the purpose of this review. itc are potent chemopreventive agents that favorably alter carcinogen metabolism in mammals by inhibiting the metabolic activation of carcinogens and/or by inducing carcinogen detoxification enzymes (gross et al., 2000). in fact, itc are usually considered as gls degradation products more biologically active (gimsing and kirkegaard, 2006), whose main characteristic is volatility (oliviero et al., 2012). carcinogenesis carcinogenesis is a molecular process induced by genetic and epigenetic changes that interrupts pathways that control cell proliferation, apoptosis, differentiation and senescence. it is generally divided into the stages of initiation, promotion and progression (fimognari and hrelia, 2007). initiation is defined as an event that usually results from mutagenic dna damage by physical, chemical or viral exposure. promotion is characterized by transforming an initiated cell to a preneoplastic cell population due to epigenetic alterations in cells by chronic exposure to tumor promoters such as growth factors, hormones or ultraviolet radiation. progression is regarded as the final stage of carcinogenesis, which converts preneoplastic cells to an invasive and metastatic cell population (keum et al., 2004). the principal carcinogen agents are exogenous or metabolically generated by reactive oxygen species (ros) and by electrophilic derivatives of the environment and normal oxidative processes in vivo. the increased levels of ros are involved in the initiation and promotion of tumors and may ultimately lead to carcinogenesis (yang liu, 2009). chemoprevention is defined as the use of natural or synthetic agents that reverse, inhibit or prevent the development of cancer (fimognari and hrelia, 2007). virtually all dietary and environmental carcinogens undergo a metabolic process after entering the human body. this enzymatic process occurs mainly through oxidation and to a lesser extent reduction and hydrolysis, which make chemical molecules more hydrophilic. this physiological event, called phase i metabolism, is mainly catalyzed by cytochrome p450 (cyp). consequently, procarcinogens are usually converted into highly reactive intermediates that can bind to critical macromolecules such as dna, rna and proteins. a second group of enzymes, known as phase ii enzymes, which can combine intermediate reactives with endogenous cofactors, leads to the generation of water-soluble products that can be readily excreted in bile or urine (keum et al., 2004). some phytochemicals found in fruits and vegetables can inhibit the activation of carcinogens, maintaining the balance between phase i enzymes that activate carcinogenesis and detoxifying enzymes of phase ii, which may play a protective role against cell damage with xenobiotic agents (yang liu, 2009), a class of chemical compounds outside the body of living organisms and resistant to environmental degradation (belgiorno et al., 2007). the enzymes of phase i consist mainly of the superfamily of cytochrome p450 (cyp) and microsomal enzymes. conjugators or metabolizing enzymes of phase ii consist of several enzyme superfamilies including sulfotransferases (sult) and udp-glucuronosyltransferases (ugt), dtdiaphorase or nad (p) h oxidases: quinone oxidoreductase (nqo) or nad (p) h: menadione reductase (nmo), epoxide hydrolase (eph), glutathione s-transferase (gst) and n-acetyltransferases (nat) (xu et al., 2005). induction of phase ii enzymes, such as gst and quinone reductase (qr), generally leads to protection of tissues and cells against endogenous and/or exogenous carcinogenic intermediates. are/epre (anti-oxidant response element / electrophile responsive element) found in the 5’ region of these phase ii genes may play an important role in mediating their induction by xenobiotics including chemopreventive agents (kong et al. 2001). both the induction of detoxifying enzymes of phase ii (gst and qr) and the elevation of glutathione (gsh) are the principal strategies to protect cells from a variety of endogenous and exogenous toxic compounds such as ros and some chemical carcinogens (ye and zhang, 2001). gsl and the anticancer effect cruciferous consumption is more strongly associated with protection against cancer than consumption of vegetables in general (blazevic and mastelic, 2009). among the most studied bioactive compounds in cruciferous associated with 70 agron. colomb. 31(1) 2013 protection against cancer are gsl (fimognari and hrelia, 2007); and their hydrolysis products especially receive a lot of attention due to their potential anticarcinogenic effect (van eylen et al., 2009), considered as very potent inducers of phase ii detoxifying enzymes, such as gst, while reducing phase i enzymes such as cyp (zhang et al. 1992; seow et al., 2002). gsh conjugation by gst is an important step in the metabolism and subsequent detoxification of carcinogens, including metabolizing itc, hydrolysis products of gsl, resulting from the formation of conjugates of n-acetylcysteine (seow et al., 2002). effect of itc itc, phytochemicals with promising cancer preventive potential, can have advantages and disadvantages in the modulation of cellular oxidative stress. while itc transcriptionally stimulate many antioxidant enzymes and non-enzymatic proteins, resulting in greater protection against oxidative stress, they also directly alkylate and reduce thiol cellular groups, damage mitochondria and elevate ros, leading to cellular stress (zhang et al., 2005). there is dose dependence in these responses: generally, induction of cytoprotective genes and inhibition of cyp activity occur at relatively low concentrations of phytochemicals, while activation of cell cycle arrest and apoptosis occur at high levels (hayes et al., 2008). these paradoxical effects appear to occur in parallel: the exposure of cells to an itc quickly leads to a sharp increase in stress, which is followed by a delayed but lasting increase in cellular protection against oxidants and carcinogens. however, while the itc-induced stress can lead to oxidative damage, it has become increasingly clear that much of the chemoprotective activity of itc is derived from the cell response to stress generated by these compounds (zhang et al., 2005). the mechanisms of cytotoxic and cytostatic effects of itc include induction of apoptosis, inhibition of cell cycle progression and inhibition of angiogenesis. the regulation of apoptosis by itc is achieved primarily through mitochondrial cytochrome c release, regulation of bcl-2 family, mapk (mitogen-activated protein kinases) signaling and subsequent activation of caspases, a family of cysteine proteases responsible for the initiation and execution of apoptosis (traka and mithen, 2009). the most important regulators that have been characterized include caspases in apoptosis, the tnf receptor family (tumor necrosis factor), adapter proteins and bcl-2 family, among others (boedefeld et al., 2003). aitc and pitc are known to inhibit tnf, a protein involved in a type of apoptosis known as extrinsic apoptosis (thejass and kuttan, 2007), while bitc and peitc, aromatic itc more hydrophobic than aitc (tang and zhang, 2005), induce a type of apoptosis dependent on mitochondrial cytochrome c release (miyoshi et al., 2004, nakamura et al., 2002) known as intrinsic apoptosis (shawn et al., 2005). peitc and bitc are more potent inducers of apoptosis than aitc and sulforaphane (sfn) (tang and zhang, 2005). it appears that a major part of the itc chemopreventive effects may be associated with the inhibition of the metabolic activation of carcinogens by cyp (phase i), together with the strong induction of phase ii detoxifying enzymes and cellular defensive enzymes. the induction of cellular enzymes of phase ii are largely mediated by are (antioxidant responsive element) which is regulated by the transcription factor nrf2 (keum et al., 2004). the enzyme-inducing potential is connected with the total intracellular concentrations (zhang and talalay, 1998) and with the formation of ros (nakamura et al., 2000). since gst enzymes metabolize itc, the beneficial effect of itc is therefore partly dependent on the presence or absence of the activity of gst (seow et al., 2002). additionally, itc may act as anticarcinogenic agents through more than one path. itc and other inducers of phase ii enzymes can act as suppressors during the post-initiation of carcinogenesis by apoptosis (bonnesen, et al., 2001; kirlin et al., 1999). some studies have shown that bitc, for example, may increase resistance to apoptosis and promote carcinogenesis when administered in the post-initiation phase (seow et al., 2002). itc blocking activity, in particular in sfn, has received significant attention, mainly on the induction of phase ii enzymes via gene expression directed by are. targets directed by are include the reductase nad (p) h: quinone (nqo1), heme oxygenase 1 (ho1) and gamma-glutamylcysteine synthetase (c-gcs), a rate limiting enzyme in the synthesis of gsh. the regulation of these genes involved in detoxification of carcinogens and oxidants is mediated by the nuclear factor nrf2 (nuclear factor e2-related factor), a member of the nf-e2 family which binds to are sites as a cis activation element in the 5’ region of the genes in most phase ii enzymes (clarke et al., 2008). recent studies suggest that nrf2-mediated signaling, which controls the expression of several genes responsible for detoxification of carcinogens and protection against oxidative stress, is regulated by itc such as sfn (yeh and yen, 2009). transcriptional activation of phase ii enzymes is mainly mediated by are/epre (electrophile responsive element) 71molina-vargas: mechanism of action of isothiocyanates. a review located upstream of the genes involved. through experiments with epre, ye and zhang (2001) demonstrated that aitc, bitc, peitc and sfn elevate levels of gst, qr and ghs. the correlation between the itc inducing activity and intracellular accumulation levels showed that peitc is accumulated at much lower levels than sfn (itc control) and that the accumulated components are also more rapidly removed. bitc rapidly and continuously accumulates within the cells (intracellular concentrations above 300 mm) and alters mitochondrial function. the production of ros and the resulting change in the cellular redox potential may be part of the signal transduction pathway during apoptosis (miyoshi et al., 2004). itc enter cells and are converted to their respective gst conjugates, which ultimately leads to reduced intracellular gsh. additionally, free itc also react with intracellular proteins with thiocarbamoylation reactions. it is believed that reducing cellular gsh and protein thiocarbamoylation activate signal transduction pathways and apoptotic mechanisms (satyan et al., 2006). itc accumulate in cells with intracellular levels reaching the millimolar range, as dithiocarbamates (dtc) derived from intracellular gsh conjugation, which is a determinant factor in the accumulation. inducing activity of almost all phase ii enzyme inducers are related to their chemical reactivity with sulfhydryl groups. both itc and their dtc derivatives may change the reaction with sulfhydryl groups (ye and zhang, 2001). in vivo, itc are conjugated with gsh and then sequentially metabolized in mercuric acid. these metabolites are collectively designated dtc (shapiro et al., 2001). itc and oxidative stress oxidative stress, the cellular imbalance between the production and the elimination of ros, is thought to be the basis of the pathogenesis of various diseases. itc may act indirectly, increasing the antioxidant capacity of animal cells by inducing the activity of phase ii enzymes or by increasing levels of gsh (traka and mithen, 2009). bitc induces expression of gstp1 (gst isoenzyme) to mediate intracellular roi (reactive oxygen intermediates) with short periods of time (1 h) that are sufficient to elevate gst activity; and roi production activities are highly correlated with the induction of gst, whereas the antioxidant gsh inhibits them (miyoshi et al., 2004). aitc and pitc inhibit specific angiogenesis by tumors through the significant reduction of the production of nitric oxide (no) and tnf-α (tumor necrosis factor-α) (thejass and kuttan, 2007). itc, upon oxidation, are converted into their corresponding isocyanate chromosome aberration causing mutations and cancer. these events could be correlated with the potential of the itc with intracellular roi production, although the cytotoxicity of high itc doses can be inhibited by the antioxidant n-acetylcysteine (miyoshi et al., 2004). itc and apoptosis apoptosis or programmed cell death is an active process whereby dysfunctional cells are removed to maintain normal functioning of the tissues. depending on the stimulus, apoptosis can be initiated by the mitochondrial pathway intrinsically or extrinsically, or receptor mediated in response to exogenous stimuli. the main executors of apoptosis are caspases (cysteine aspartyl protease) that can be subdivided into two groups: initiator caspases which initiate apoptosis by activating a second group, downstream effectors or executing caspases. several endogenous inhibitors, including anti-apoptotic members of the bcl-2 family, inhibit the activation of caspases (shawn et al., 2005). bcl-2 is a prototypical antiapoptotic protein, a member of the class of molecules classified under the bcl-2 family, has the ability to form heterodimers which constitutes the basis of the model that involves the prototypical antiapoptotic bcl-2 factor and is the prototypical proapoptotic bax member. under this model, the cell susceptibility to apoptosis depends on the relative amounts of bcl-2/bax heterodimers, bax/bax homodimers, and bcl-2/bcl-2 homodimers. an excess of proapoptotic homodimers (bax) will result in apoptosis, while an excess of bcl-2 homodimers results in cell survival. another theory related to the inherent ability of these family members to interact involves the creation of a cluster of molecules including cytochrome c, caspases and adapter proteins. the functions of bcl-2 include the creation of membrane channels, the regulation of caspase activity and inhibiting the output of mitochondrial cytochrome c (boedefeld et al., 2003). mapk, important components of cell signaling, converts various extracellular signals into intracellular responses through phosphorylation cascades. three different map kinase cascades have been identified that are parallel and correspond to: erk (extracellular signal-regulated kinases), jnk (c-jun nh 2-terminal kinases) and p38 (kong et al., 2001; yeh and yen, 2009), which along with mapk belong to a superfamily of serine/ threonine kinases, which play a role in carcinogenesis and cancer development (clarke et al., 2008); and which when activated can phosphorylate many transcription factors, ultimately generating changes in the expression of genes (kong et al., 2001). given the fact that mapk are activated 72 agron. colomb. 31(1) 2013 by a wide range of factors, these signaling cascades may serve as common mechanisms that integrate signaling pathways to control cellular responses to various extracellular stimuli, including pharmacological and xenobiotics agents (kong et al., 2001; yeh and yen, 2009). miyoshi et al. (2004), with experiments using epithelial rat liver cells, showed that bitc synergistically modifies the antiapoptotic function of bcl-2 through the phosphorylation catalyzed by jnk and induces apoptosis dependent on mitochondrial death via the activation of caspases 9 and 3, but they did not observe significant changes in the expression or degradation of bcl-2 and bax as suggested by chen et al. (1998), who reported the importance of protein expression of the bcl-2 family during apoptosis induced by components related to itc. mitochondria are damaged by itc intracellular metabolites that can accumulate in the cells and mitochondrial damage induced by itc leads to cytochrome c release, caspase-9 activation and apoptosis. similarly, the action of itc in mitochondria involves bcl-2 family member proteins, which influence the integrity of the membrane. the ability of aitc, bitc, peitc and sfn to activate caspase 9 is strongly correlated with their ability to cause transmembrane potential loss and release of cytochrome c, depending on dose and time of exposure (tang and zhang, 2005). bitc induces cytochrome c release from mitochondria (nakamura et al., 2002), while bcl-2/bax decreased interaction with bitc treatments. bcl-2 appears to lose the ability of phosphorylated binding with bax, generating the enhanced susceptibility of the cells to apoptosis. bcl-2 phosphorylation, induced by bitc, could dissociate the interaction between bcl-2 and bax, resulting in the induction of apoptosis triggered by the signal of mitochondrial death (miyoshi et al., 2004). bitc and peitc stimulate phosphorylation of bcl-2 at a dose of 7.5 mmol l-1 but in high concentrations (15-30 mmol l-1) cause more damage to the mitochondria (tang and zhang, 2005). treatments with excessive bitc concentrations result in severe cytotoxicity without the formation of the dna ladder (dna fragmentation into nucleosome units and chromatin condensation are characteristics of apoptosis). bitc induces ros production in a dose dependent manner. these phenomena may lead to oxidative cell death by necrosis and therefore damage the cells (miyoshi et al., 2004). peitc inhibits several cyp enzymes involved in the metabolic activation of carcinogens and sensitizes cells to apoptosis by sustained activation of jnk and the stress-activated protein kinases pathway (satyan et al., 2006). the effect in bak and bcl-2 is highly dependent on the concentration of itc. itc can cause dissociation of bcl-xl with bak and bax in the mitochondria and cause damage. exposure of cells to itc, including bitc and peitc, also result in a rapid increase of ros at the cellular level, dose dependent. mitochondria are the principal sites of ros production, which could result in the breaking of the respiratory chain. the aromatic itc, bitc and peitc are hydrophobic and powerful agents, causing damage in mitochondria, whereas aitc and sn are more soluble and show less potential for damage to the membrane. the high lipid solubility facilitates the release of membrane components. mitochondrial damage is caused by the principal intracellular metabolites of itc (their gsh conjugates). the increased phosphorylation of bcl-2, mitochondrial translocation of bak and disruption of the association of bcl-xl with bak and bax in mitochondria occur in itc treatments, which contributes to mitochondrial damage and apoptosis (tang and zhang, 2005). itc and the cell cycle when dna is damaged, cell cycle arrest occurs through the activation of cellular control points such as the phases g1/s or g2/m until the errors are corrected in the dna. however, if dna damage is enormous and irreparable, apoptosis is initiated instead of cell cycle arrest. thus, both cell cycle arrest and apoptosis are closely linked as cellular protection mechanisms (keum et al., 2004). the orderly progression of mammalian cell division through phases g1, s, g2, and m is governed by a set of proteins called cyclins, which exert their effects by binding and activating a series of kinases dependent on specific cyclins (cdk, cyclin dependent kinases). this process is modulated by inhibiting proteins such as p21/waf-1, p16/ink41 and p27/kip-1, collectively referred to as cdk inhibitors (keum et al., 2004). the itc ability to regulate the cell cycle and inhibit proliferation contributes to the chemopreventive ability and is mediated through indirect orientation of molecules and cdk inhibitors (traka and mithen, 2009). visanji et al. (2004) showed that peitc and bitc arrest cell cycle in the g2 phase of the caco-2 colon cell, inducing p21waf1/cip1 expression. the progression through the g1/s checkpoint of the cell cycle is regulated by the cdk family, whose activity is in turn controlled by cdk inhibitors, including p21waf1/cip1 (bott et al., 2005). the arrest of the g2/m phase by bitc in human pancreatic cancer cells are also associated with the activation of chk2 (checkpoint kinase 2), whereas expression of other regulatory proteins of the g2/m phase, including cyclin b1, cdc2 (cell division cycle 2) and cdc25c (cell division cycle 25c) were sub-regulated (zhang et al., 2006). aitc treatments targeted accumulation of 73molina-vargas: mechanism of action of isothiocyanates. a review prostate cancer cells in the g2/m phase with the downregulation of cdk1 (cyclin dependent kinase 1), cdc25b and cdc25c proteins (xiao et al., 2003; tang et al., 2006). sfn caused g2/m phase arrest and increased the fraction of apoptotic cells in a time and dose dependent manner, with necrosis after prolonged exposure to high doses. sfn altered cell cycle progression and induced apoptosis, increasing the expression of p53 and bax and negatively affected the expression of bcl-2 (fimognari et al., 2002). the itc bitc, peitc and sfn are electrophiles that bind covalently to certain cysteine residues in tubulin, protein constituent of microtubules, inducing changes in the formation and collapse of the same, which contribute to cell cycle arrest in g2/m and apoptosis (mi et al., 2009). peitc cells suppressed the proliferation of pc-3 (prostate cancer cells) in a dose dependent manner, causing arrest in the g2/m phase cell cycle and apoptosis by reducing the level of cdk1 and cdc25c. interestingly, pitc, which is structurally similar to peitc, does not have the same effects. these results indicate that even a subtle change in the structure of the itc can have a significant impact on its biological activity (xiao et al. 2004). conclusions the fungistatic effect of several itc in the in vitro assay performed by molina (2008), with differences in inhibition of mycelial growth of r. solani, suggests several mechanisms of action dependent on dose and itc type. while the fungistatic effect produced by benzyl-itc (bitc) and phenethyl-itc (peitc) lasted 6 and 20 d, respectively, in allyl-itc (aitc), methyl-itc (mitc) and phenyl-itc (pitc) the inhibitory effect lasted up to one year after the treatments were applied. it is evident that the response is dose dependent, since, generally, cytoprotective gene induction and inhibition of cyp activity occur at relatively low itc concentrations, while activation of cell cycle arrest and apoptosis occur at high doses. the mechanisms of cytotoxic and cytostatic itc effects include induction of apoptosis, inhibition of cell cycle progression and inhibition of angiogenesis. the regulation of apoptosis by itc is achieved primarily through mitochondrial cytochrome c release, regulation of the bcl-2 family, mapk signaling and subsequent activation of caspases, responsible for the initiation and execution of apoptosis. specifically, aitc and pitc inhibit tnf (extrinsic apoptosis), generating a mycelial inhibition for several months, while bitc and peitc induce a cytochrome c release-dependent type of apoptosis from mitochondria (intrinsic apoptosis) that generates a mycelial inhibition that lasts only a few days. the differences in the fungistatic effect of itc are possibly due to the type of apoptosis induced. literatute cited al-gendy, a.a., o.d. el-gindi, al.s. hafez, and a.m. ateya. 2010. glucosinolates, volatile constituents and biological activities of erysimum corinthium boiss. (brassicaceae). food chem. 118, 519-524. andersson, d., r. chakrabarty, s. bejai, j. zhang, l. rask, and j. meijer. 2009. myrosinases from root and leaves of arabidopsis thaliana have different catalytic properties. phytochemistry 70(11-12), 1345-1354. belgiorno, v., l. rizzo, d. fatta, c.d. rocca, g. lofrano, a. nikolaou, v. naddeo, and s. meric. 2007. review on endocrine disrupting-emerging compounds in urban wastewater: occurrence and removal by photocatalysis and ultrasonic irradiation for wastewater reuse. desalination 215, 166-176. blazevic, i. and j. mastelic. 2009. glucosinolate degradation products and other bound and free volatiles in the leaves and roots of radish (raphanus sativus l.). food chem. 113, 96-102. boedefeld, w.m., k.i. bland, and m.j. heslin. 2003. recent insights into angiogenesis, apoptosis, invasion, and metastasis in colorectal carcinoma. ann. surg. oncol. 10(8), 839-851. bonnesen, c., i.m. eggleston, and j.d. hayes. 2001. dietary indoles and isothiocyanates that are generated from cruciferous vegetables can both stimulate apoptosis and confer protection against dna damage in human colon cell lines. canc. res. 61, 6120-6130. bott, s.r.j., m. ar ya, r.s. kirby, and m. williamson. 2005. p21waf1/cip1 gene is inactivated in metastatic prostatic cancer cell lines by promoter methylation. prost. cancer prost. dis. 8, 321-326. brown, p.d. and m.j. morra. 1997. control in soil borne plant pests using glucosinolate-containing plants. adv. agron. 61, 167-231. chen, y.r., w. wang, a. kong, and t. tan. 1998. molecular mechanisms of c-jun n-terminal kinase-mediated apoptosis induced by anticarcinogenic isothiocyanates. j. biol. chem. 273, 1769-1775. clarke, j.d., r.h. dashwood, and e. ho. 2008. multi-targeted prevention of cancer by sulforaphane. cancer letters 269, 291-304. fimognari, c., m. nusse, r. cesari, r. iori, g. cantelli-forti, and p. hrelia. 2002. growth inhibition, cell-cycle arrest and apoptosis in human t-cell leukemia by the isothiocyanate sulforaphane. carcinogenesis 23, 581-586. fimognari, c. and p. hrelia. 2007. sulforaphane as a promising molecule for fighting cancer. mutation res. 635, 90-104. galletti, s., e. sala, o. leoni, s. cinti, and c. cerato. 2008. trichoderma spp. tolerance to brassica carinata seed meal for a combined use in biofumigation. biol. control 45, 319-327. ganin, h., j. rayo, n. amara, n. levy, p. krief, and m. meijler. 2013. sulforaphane and erucin, natural isothiocyanates from broccoli, inhibit bacterial quorum sensing. med. chem. commun. 4, 175-179. 74 agron. colomb. 31(1) 2013 gimsing, a.l. and j.a. kirkegaard. 2006. glucosinolate and isothiocyanate concentration in soil following incorporation of brassica biofumigants. soil biol. biochem. 38, 2255-2264. gross, h.b., t. dalebout, c.d. grubb, and s. abel. 2000. functional detection of chemopreventive glucosinolates in arabidopsis thaliana. plant sci. 159, 265-272. grubb, c.d. and s. abel. 2006. glucosinolate metabolism and its control. trends plant sci. 11(2), 89-100. hayes, j.d., m.o. kelleher, and i.m. eggleston. 2008. the cancer chemopreventive actions of phytochemicals derived from glucosinolates. eur. j. nutr. 47(2), 73-88. keum, y.s., w.s. jeong, and a.n.t. kong. 2004. chemoprevention by isothiocyanates and their underlying molecular signaling mechanisms. mutation res. 555, 191-202. kirlin, w.g., j. cai, m.j. delong, e.j. patten, and d.p. jones. 1999. dietary compounds that induce cancer preventive phase 2 enzymes activate apoptosis at comparable doses in ht29 colon carcinoma cells. j. nutr. 129, 1827-1835. kong, a.n., r. yu, v. hebbar, c. chen, e. owuor, r. hu, r. ee, and s. mandlekar. 2001. signal transduction events elicited by cancer prevention compounds. mutation res. 480-481, 231-241. mi, l., n. gan, and f. chung. 2009. aggresome-like structure induced by isothiocyanates is novel proteasome-dependent degradation machinery. biochem. biophys. res. commun. 388, 456-462. miyoshi, n., k. uchida, t. osawa, and y. nakamura. 2004. a link between benzyl isothiocyanate-induced cell cycle arrest and apoptosis: involvement of mitogen-activated protein kinases in the bcl-2 phosphorylation. cancer res. 64, 2134-2142. molina, l.f. 2008. método in vitro para evaluar la eficacia de los isotiocianatos contra rhizoctonia solani, mediante la determinación de la concentración efectiva media (ce50) calculando el área de crecimiento micelial con el software mapmaker 3.5®. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. nakamura, y., h. ohigashi, s. masuda, a. murakami, y. morimitsu, y. kawamoto, t. osawa, m. imagawa, and k. uchida. 2000. redox regulation of glutathione s-transferase induction by benzyl isothiocyanate: correlation of enzyme induction with the formation of reactive oxygen intermediates. cancer res. 60, 219-225. nakamura, y., m. kawakami, and a. yoshihiro. 2002. involvement of the mitochondrial death pathway in chemopreventive benzyl isothiocyanateinduced apoptosis. j. boil. chem. 277, 8492-8499. oliviero, t., r. verkerk, and m. dekker. 2012. effect of water content and temperature on glucosinolate degradation kinetics in broccoli (brassica oleracea var. italica). food chem. 132, 2037-2045. pasini, f., v. verardo, m.f. caboni, and l.f. d’antuono. 2012. determination of glucosinolates and phenolic compounds in rocket salad by hplc-dad–ms: evaluation of eruca sativa mill. and diplotaxis tenuifolia l. genetic resources. food chem. 133, 1025-1033. pedras, m.s.c., d.p. okinyo-owiti, k. thoms, and a.m. adio. 2009. the biosynthetic pathway of crucifer phy toalexins and phytoanticipins: de novo incorporation of deuterated tryptophans and quasi-natural compounds. phytochem. 70, 1129-1138. satyan, k.s., n. swamy, d.s. dizon, r. singh, c.o. granai, and l. brard. 2006. phenethyl isothiocyanate (peitc) inhibits growth of ovarian cancer cells by inducing apoptosis: role of caspase and mapk activation. gynecol. oncol. 103, 261-270. seow, a., y. jian-min, s. can-lan, v. den berg, l. hin-peng, and y. mimi. 2002. dietary isothiocyanates, glutathione s-transferase polymorphisms and colorectal cancer risk in the singapore chinese health study. carcinogenesis 23(12), 2055-2061. shawn, l., v. straszewski-chavez, m. abrahams, and g. mor. 2005. the role of apoptosis in the regulation of trophoblast survival and differentiation during pregnancy. endocr. rev. 26(7), 877-897. shapiro, t.a., j.w. fahey, k.l. wade, k.k. stephenson, and p. talalay. 2001. chemoprotective glucosinolates and isothiocyanates of broccoli sprouts: metabolism and excretion in humans. cancer epidem. biomark. prev. 10, 501-508. tang, l. and y. zhang. 2005. mitochondria are the primary target in isothiocyanate induced apoptosis in human bladder cancer cells. mol. cancer ther. 5, 1250-1259. tang, l., g. li, l. song, and y. zhang. 2006. the principal urinary metabolites of dietar y isothiocyanates, n-acetylcysteine conjugates, elicit the same anti-proliferative response as their parent compounds in human bladder cancer cells. anti-cancer drugs 17, 297-305. thejass, p. and g. kuttan. 2007. allyl isothiocyanate (aitc) and phenyl isothiocyanate (pitc) inhibit tumour-specific angiogenesis by downregulating nitric oxide (no) and tumour necrosis factor (tnf) production. nitric oxide 16, 247-257. traka, m. and r. mithen. 2009. glucosinolates, isothiocyanates and human health. phytochem. rev. 8, 269-282. van eylen, d., n. bellostas, b.w. strobel, i. oey, m. hendrickx, a. van loey, h. sørensen, and j.c. sørensen. 2009. influence of pressure/temperature treatments on glucosinolate conversion in broccoli (brassica oleraceae l. cv. italica) heads. food chem. 112, 646-653. vaughn, s.f. and m.a. berhow. 2005. glucosinolate hydrolysis products from various plant sources: ph effects, isolation, and purification. ind. crop. prod. 21, 193-202. vig, a.p., g. rampal, t.s. thind, and s. arora. 2009. bio-protective effects of glucosinolates – a review. lwt food sci. technol. 42, 1561-1572. visanji, j.m., s.j. duthie, l. pirie, d.g. thompson, and p.j. padfield. 2004. dietary isothiocyanates inhibit caco-2 cell proliferation and induce g2/m phase cell cycle arrest, dna damage, and g2/m checkpoint activation. j. nutr. 134, 3121-3126. xiao, d., s.k. srivastava, k.l. lew, y. zeng, p. hershberger, c.s. johnson, d.l. trump, and s.v. singh. 2003. allyl isothiocyanate, a constituent of cruciferous vegetables, inhibits proliferation of human prostate cancer cells by causing g2/m arrest and inducing apoptosis. carcinogenesis 24, 891-897. xiao, d., c.s. johnson, d.l. trump, and s.v. singh. 2004. proteasome-mediated degradation of cell division cycle 25c and cyclin-dependent kinase 1 in phenethyl isothiocyanateinduced 75molina-vargas: mechanism of action of isothiocyanates. a review g2-m-phase cell cycle arrest in pc-3 human prostate cancer cells. mol. cancer ther. 3, 567-575. yan, x. and s. chen. 2007. regulation of plant glucosinolate metabolism. planta 226, 1343-1352. yang, j. and r.h. liu. 2009. induction of phase ii enzyme, quinone reductase, in murine hepatoma cells in vitro by grape extracts and selected phytochemicals. food chem. 114, 898-904. ye, l. and y. zhang. 2001. total intracellular accumulation levels of dietary isothiocyanates determine their activity in elevation of cellular glutathione and induction of phase 2 detoxyfication enzymes. carcinogenesis 22(12), 1987-1992. yeh, c.t. and g.c. yen. 2009. chemopreventive functions of sulforaphane: a potent inducer of antioxidant enzymes and apoptosis. j. funct. foods 1, 23-32. yuan, p., b.a. chen, and d.l. liu. 2008. anticancer mechanisms and researches of isothiocyanates. chin. j. nat. med. 6(5), 325-332. xu, c., y.-t. li, and a.-n. kong. 2005. induction of phase i, ii and iii drug metabolism/transport by xenobiotics. arch. pharm. res. 28 (3), 249-268. zhang, y., p. talalay, c.g. cho, and g.h. posner. 1992. a major inducer of anticarcinogenic protective enzymes from broccoli – isolation and elucidation of structure. proc. natl. acad. sci. usa 89, 2399-2403. zhang, y. and p. talalay. 1998. mechanism of differential potencies of isothiocyanates as inducers of anticarcinogenic phase 2 enzymes. cancer res. 58, 4632-4639. zhang, y., j. li, and l. tang. 2005. cancer-preventive isothiocyanates: dichotomous modulators of oxidative stress. radic. biol. med. 38, 70-77. zhang, r., s. loganathan, i. humphreys, and s.k. srivastava. 2006. benzyl isothiocyanate-induced dna damage causes g2/m cell cycle arrest and apoptosis in human pancreatic cancer cells. j. nutr. 136(11), 2728-34. yield, physicochemical quality, and antioxidant capacity of “beef” and wild tomato fruits (solanum lycopersicum l.) as a function of the electrical conductivity of the nutrient solution rendimiento, calidad fisicoquímica y capacidad antioxidante en frutos de tomate bola y silvestre (solanum lycopersicum l.) en función de la conductividad eléctrica de la solución nutritiva maría teresa martínez-damián1, oscar cruz-alvarez2, juan enrique rodríguez-pérez1*, maría teresa colinas-león1, and miguel ángel góngora-canto1 abstract resumen the objective of this study was to evaluate the response of three levels of electrical conductivity (2.0, 2.5 and 3.0 ds m-1) of steiner’s nutrient solution on the yield, physicochemical quality, and antioxidant capacity of fruits from seven tomato genotypes and wild types of tomato (kidney selections). the yield, number of fruits per cluster (nfpc), average fresh fruit weight (afwf), color, firmness, total soluble solids (tss), total titratable acidity (tta), vitamin c (vc), total phenols (tp), lycopene (ly) and antioxidant capacity (ac). the use of 2.5 and 3.0 ds m-1 increased the hue angle (49.05°) and tta (0.35 and 0.36% citric acid). among genotypes, l-51h and l-76h showed better performance (16.80 and 16.91 kg m-2, respectively), where l-28 stood out for its values of tss, tta, vc, tp and ac. regarding the wild genotypes, the ec modification did not increase the yield; however, the use of 3.0 ds m-1 allowed the best results among the wild selections were ss3 (yield, afwf and ly) and ss5 (nfpc, vc, tp and ac). the modification of the ec did not affect the yield, however, if it affected the physicochemical quality and antioxidant capacity of the analyzed materials. el objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta de tres niveles de conductividad eléctrica (ce) (2,0; 2,5 y 3,0 ds m-1) de la solución nutritiva de steiner, sobre el rendimiento, calidad fisicoquímica y capacidad antioxidante en frutos de tomate bola y silvestre tipo riñón. se determinó el rendimiento, numero de frutos por racimo (nfpr), peso promedio de fruto fresco (ppff), color, firmeza, sólidos solubles totales (sst), acidez titulable total (att), vitamina c (vc), fenoles totales (ft), licopeno (li) y capacidad antioxidante (ca). el uso de 2,5 y 3,0 ds m-1 incrementaron el ángulo hue (49,05°) y att (0,35 y 0,36% de ácido cítrico). entre genotipos, l-51h y l-76h mostraron mejor rendimiento (16,80 y 16,91 kg m-2, respectivamente), donde l-28 destacó por sus valores de sst, tta, vc, tp y ca. con respecto a los genotipos silvestres, la modificación de la ce no incremento el rendimiento; no obstante, el uso de 3,0 ds m-1 permitió obtener los mejores resultados. entre las selecciones silvestres se destacaron ss3 (rendimiento, ppff y li) y ss5 (nfpr, vc, ft y ca). la modificación de la ce no modifico el rendimiento, sin embargo, si afectó la calidad fisicoquímica y capacidad antioxidante de los materiales analizados. key words: total titratable acidity, total soluble solids, ascorbic acid, total phenols, solanaceae. palabras clave: acidez titulable total, sólidos solubles totales, ácido ascórbico, fenoles totales, solanácea. reduced by 24%, while production and yield increased by 45% and 90%, respectively (magaña et al., 2013). the development of intensive systems of tomato production has led to the import of large volumes of seeds, where the hybrids that are currently cultivated are generated by few transnational companies, so seeds are expensive, not always available, and sometimes inaccessible to small producers. the generation of experimental lines and hybrids as well introduction the fruits of tomato (solanum lycopersicum l.) have a wide versatility as food source whether in fresh or as processed food, tomatoes constitute one of the most widely cultivated and demanded agricultural products worldwide. in mexico, due to the technological development of protected agriculture and the use of hybrids with high yield potential, between 1980 and 2010 the area under cultivation was received for publication: 15 may, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.64905 1 department of plant science, universidad autónoma chapingo, chapingo (mexico). 2 faculty of agrotechnological sciences, universidad autónoma de chihuahua, chihuahua (mexico). * corresponding author: erodriguezx@yahoo.com agronomía colombiana 35(3), 330-339, 2017 331 martínez-damián, cruz-alvarez, rodríguez-pérez, colinas-león, and góngora-canto: yield, physicochemical quality, and antioxidant capacity of “beef”... as the search for outstanding wild materials in breeding programs can be a good alternative to generate local materials for both regional and national markets. according to mendez et al. (2011), there are large tomato collections in central and south america where they are widely cultivated, with indigenous kidney-type varieties almost exclusively to regional use. in some regions of mexico (puebla and oaxaca), native materials known as “kidney” are widely used and are cultivated for local consumption (estrada et al., 2011). the wild genotypes present acceptable levels of total soluble solids, titratable acidity, vitamin c content (mendez et al., 2011; vera et al., 2011), total phenols, antioxidant capacity and lycopene (kavitha et al., 2014); reasons why they have been used to increase the nutritional quality of fruits (juárez et al., 2013). in all breeding programs, it is necessary to know the genetic characteristics of the populations, as well as the variations due to environmental effects (gaspar et al., 2012). it has been detected that some management practices, such as the modification of the nutritional concentration, can positively affect agronomic behavior in tomato including yield and physical characteristics of fruits (flores et al., 2012), as well as its chemical quality and antioxidant capacity (krauss et al., 2006; schnitzler and krauss, 2010). therefore, the objective of this study was to evaluate the response of three levels of electrical conductivity (2.0, 2.5 and 3.0 ds m-1) of the steiner nutrient solution on the yield, physicochemical quality and antioxidant capacity in “beef ” tomato and wild type kidney fruits. materials and methods location of the experiment and plant material the experiment was carried out from april to september 2016, under medium-tech “full vent” greenhouse conditions, with a 600-gauge polyethylene cover with 70% light transmission, and protected front, side and upper ventilation, protected anti-fouling mesh, located at the autonomous university of chapingo, mexico (19°29’ n and 98°53’ w; 2,240 m a.s.l.); with an annual average air temperature of 15.9 °c. eleven tomato materials were used: “beef ” type (1 commercial ‘susan’ type hybrid (control) and 6 experimental lines (l-51h, l-52, l-43h, l-28, l-76h, and h13-33) as well as 4 selections of wild genotypes (“kidney”) (ss1, ss3, ss4, and ss5) (s. lycopersicum l.). crop management sowing was done in expanded polystyrene trays with 200 wells, using peat moss as a substrate. at 30 d, the seedlings were transplanted into black polyethylene bags filled with volcanic rock “tezontle” of 10-20 mm in diameter (13 kg). the plants were led to a single stem with a density of 3.7 m-2 plants. the supply of essential elements for the growth and development was performed according to the parameters established by the steiner solution and complemented with micronutriments at 100, 125 and 150% of its concentration, representing an electrical conductivity of 2.0, 2.5 and 3.0 ds m-1, respectively (tab. 1) (steiner, 1984); which was applied by a drip irrigation system with an applied volume of 0.302.5 l/plant following each phenological stage. harvesting was carried to the fifth cluster, at which point the plant was exposed above the third leaf after the cluster. in order to carry out the corresponding analyzes, the fruits harvested were those located between the second and fourth cluster at the sixth maturity stage, being a stage when the fruit possess 90% red coloration (choi et al., 1995). experimental design. the experimental design was completely randomized with six replicates, the experimental unit consisted of one fruit and the variables evaluated were: yield, number of fruits per cluster, average fruit weight, color, firmness, total soluble solids, titratable acidity, vitamin c, total phenols, lycopene, and antioxidant capacity. parameter evaluated yield. the weight of the fruits (experimental unit) harvested using an ohaus® portable digital scale was obtained table 1. concentration of macroelements and microelements of the nutrient solutions. concentration (%) anions (meq l-1) cations (meq l-1) ec (ds m-1)no3 h2po4 so4 total k + ca2+ mg2+ total 60 5 35 100 35 45 20 100 100 12.0 1.00 7.00 20 7.00 9.00 4.00 20 2.0 125 15.0 1.25 8.75 25 8.75 11.25 5.00 25 2.5 150 18.0 1.50 10.50 30 10.50 13.50 6.00 30 3.0 *ec: electric conductivity (ds m-1). 332 agron. colomb. 35(3) 2017 with approximation to 0.01 g. the data obtained are reported in kg m-2. number of fruits per cluster (nfpc). it was obtained by dividing the total of fruits harvested to the total of clusters per experimental unit. average fresh weight of fruit (afwf). the yield value was divided to the total numbers of harvested fruits, the result was expressed in grams (g). color. it was determined directly on the epidermis of the fruit with x-rite® sp62 colorimeter, values l, a, and b were taken in the equatorial region of each fruit. with these values, the tone angle (hue) and the color purity (chromaticity) were calculated applying the formulas: hue=tan−1 (b/a), chromaticity =(a2+b2)½ and the luminosity l obtained directly with the colorimeter, which correspond to the color space l * a * b (voss, 1992). firmness. the measurement was performed at the equatorial zone of the fruit by means of a chatillón® ametek penetrometer, with a cone-shaped strut. the force applied until the penetration of the strut was expressed in newtons (n). total soluble solids (tss). the total soluble solids (°brix) were counted with a pal-1® portable digital refractometer (atago, usa) using a 0-53° scale. the measurement was carried out by placing a fruit juice drop in the screen of the refractometer to further assessing the result. total titratable acidity (tta). it was determined according to the methodology proposed by the aoac (aoac, 1990), with 20 g of pulp neutralized with 0.1 n naoh, using 1% phenolphthalein as indicator. results were reported as % citric acid. vitamin c (vc). it was estimated according to the method of tillman (aoac, 1990), known as dfi-2, 6 dichlorophenol-indophenol, for this 5 g of finely chopped fruit was homogenized with 50 ml of a 5% oxalic acid solution. the titration process was carried out with a 10 ml juice aliquot. the concentration was expressed in mg ascorbic acid 100 g-1 by a standard curve of ascorbic acid. total phenols (tp). the quantification of the total phenols was carried out by the method of folin and ciocalteu described by waterman and mole (1994), with the following modifications: 300 μl of ethanolic extract (1.0 g of pulp in 5 ml of ethanol, homogenized with 24 h of rest) to which 8.0 ml of distilled water, 0.5 ml of the folin and ciocalteu reagent, respectively, were added and shaken; finally 1.5 ml of a 20% na2co3 solution was added to each sample and resuspended, allowing it to stand for 2 h under dark conditions. the absorbance reading was taken at 760 nm using a uv-vis® model digital spectrophotometer (perkinelmer®, usa). the results were expressed in mg 100 g-1 of fresh weight (fw) according to a standard curve of tannic acid. lycopene (ly). the determination was realized using the modified method of sadler et al. (1990). 20 g of pulp were homogenized with distilled water, the obtained mixture was placed in a jar wrapped in aluminum foil and dried at 38°c. 0.1 g of the paste was placed in aluminum foil test tubes, 30 ml of a 2: 1: 1 hexane / ethanol / acetone mixture was added and stirred for 10 min. subsequently, 18 ml of distilled water were added and the mixture was stirred for 5 min. until the aqueous and organic phase separated. the volume of organic phase at which the absorbance value was taken at 470 nm (perkinelmer uv-vis®, usa) was measured with separation f lasks. quantification was performed using the formula of inbaraj and chen (2008) and the results were expressed in mg 100 g-1 fw. antioxidant capacity (ac). it was carried out according to the method abts (2,2’azinobis (3-ethylbenzothiazolin6-sulfonic acid) modified by ozgen et al. (2006) abts•+ was formed after the reaction of abts (7 mm) with potassium persulfate (2.45 mm, final concentration) incubated at room temperature and in dark conditions for 24 h. after the abts•+ radical was formed it was diluted with pbs (sodium acetate buffer solution) (ph 4.5) until an absorbance value of 0.7 ± 0.1 at 734 nm (maximum absorption length) was obtained. for the test, 3.9 ml of the abts•+ solution and 100 μl of extract from the sample and allowed to stand for 2 h where the absorbance reading was performed at 734 nm. the results are expressed in teac (antioxidant activity equivalent to trolox). statistical analysis. an analysis of variance (anova) and tukey’s mean comparison (p≤0.05) were performed, using the statistical analysis program statistical analysis system (sas), ver. 9.1. results and discussion effect of the nutrient solution electrical conductivity: “beef” type genotypes. the variation in electrical conductivity (ec) of the nutrient solution did not affect the yield (13.83 to 14.74 kg m-2), nfpc (3.99 to 4.43), and afwf (200.15 to 214.95 g) (tab. 2). which concurs to valenzuela 333 martínez-damián, cruz-alvarez, rodríguez-pérez, colinas-león, and góngora-canto: yield, physicochemical quality, and antioxidant capacity of “beef”... et al. (2014) who reported yield values between 14.49 and 14.99 kg m-2 using lower concentrations (50 to 100%) of steiner’s solution (1.0 to 2.0 ds m-1). the variation of ec did not affect the behavior of two components of fruit color: luminosity (43.12 to 43.78) and chromaticity (40.86 to 43.35), as well as firmness (1.61 to 1.71 n); however, the color hue (hue angle) had an increase from 47.69 to 49.05º (tab. 2). similar fruit color results were reported by cruz and sandoval-villa (2012) with values of brilliance (39.57 to 42.75), chromaticity (21.86 and 22.43) and hue angle (58.0 to 62.95°) for tomato fruits grown with conductivity electrical from 50, 75, and 100%. the change in the hue values may be associated with a decrease in the red coloration of the epidermis, from a bright red coloration (41.3º) to a red orange color (48.0º) (batu, 2004). “beef ” tomatoes fruit cultivated with a ec of 2.0 to 3.0 ds m-1 did not modify the tss content (3.67 to 3.74 °brix), however, it was significant in relation to the variation of the organic acids concentration after presenting f luctuations of 0.34 to 0.36% of citric acid (tab. 2). in this sense, after evaluating five levels of electrical conductivity of nutrient solution (1-5 ds m-1) brasiliano et al. (2006) found a linear increase in the total titratable acidity values of 9.4%. on the other hand, schnitzler and krauss (2010) indicated even a higher increase of citric acid contents in tomato fruits (10.7, 52.2, and 78.3%) when using ec of 3.0 to 6.5, 10 and 13.5 ds m-1. these results, according to wakeel (2013), may be related to the presence of k+, which directly affects the cation-anion charge balance mechanism that occurs when this nutrient element is transported without the presence of a companion anion in the cytoplasm. as shown in tab. 2, ec modification of nutrient solution did not allow significant differences in vc content (3.59 to 3.95 mg ascorbic acid 100 g-1), tp (2.56 to 2.70 mg 100 g-1), as well as ly (16.98 to 18.70 mg 100 g-1) and ac (32.83 to 34.22 mm teac g-1). however, krauss et al. (2006); schnitzler and krauss (2010) reported a significant increase in vitamin c content (8.1, 10.0, and 11.1 mg ascorbic acid 100 g-1), lycopene (57.5, 112.5 and 135%), total phenols (28.5 to 48.1 mg 100 g-1), and antioxidant capacity (26.1 to 38.8 mm teac g-1) after apply a higher electrical conductivity in the nutrient solution (6.5, 10, and 13.5 ds m-1). fruit quality: “beef” type genotypes. when comparing genotypes, with exception of l-43h (10.11 kg m-2), all experimental lines showed a similar yield value as commercial ‘susan’ (12.90 to 16.91 kg m-2) (tab. 3). these results contrasted with those reported in twenty-four “beef ” type hybrids (6.73 to 11.80 kg m-2) (martinez et al., 2005). also, our findings agreed with the yield data (10.79 to 15.23 kg m-2) presented by pérez et al. (2012) in four commercial “beef ” type hybrids. all analyzed materials had a nfpc that f luctuated from 2.90 to 4.53, where the experimental line h13-33 (7.65) (tab. 3) stands out, which main characteristic was a “beef ” type with small fruit. magaña et al. (2013) and pérez et al. (2012) reported a number of fruits per similar cluster (2.71 to 3.94 and 2.93 to 5.26) for seven and four commercial fruit “beef ” hybrids. in contrast, martinez et al. (2005) reported the highest number of fruits in six bunches per plant in twenty-four “beef ” type hybrids (19.0 to 56.3). the experimental line l-76h presented higher afwf (282.75 g) than the one observed in commercial hybrid table 2. effect of the nutrient solution conductivity on the components of yield, physicochemical quality and antioxidant capacity in tomato “beef” fruits. ec (ds m-1) tss (ºbrix) tta (% c. acid) vc (mg 100 g-1 asc. acid) tp (mg 100 g-1) ly (mg 100 g-1) ac (mm teac g-1) 2.0 3.67 a 0.34 b 3.95 a 2.67 a 16.09 a 33.24 a 2.5 3.72 a 0.35 ba 3.59 a 2.56 a 15.71 a 32.83 a 3.0 3.74 a 0.36 a 3.88 a 2.70 a 17.22 a 34.22 a msdh 0.271 0.018 0.856 0.206 3.457 3.274 ec (ds m-1) y (kg m-2) nfpc afwf (g) l c h (ºhue) f (n) 2.0 14.67 a§ 4.09 a 214.95 a 43.12 a 40.86 a 47.69 b 1.62 a 2.5 14.74 a 4.43 a 200.15 a 43.78 a 43.35 a 49.05 a 1.61 a 3.0 13.83 a 3.99 a 205.88 a 43.51 a 42.11 a 47.75 b 1.71 a msdh 1.609 0.573 18.725 1.133 3.553 1.268 0.196 ec: electrical conductivity. y: yield, nfpc: number of fruits per cluster, afwf: average fresh weight of fruit, l: luminosity, c: chromaticity, h: hue angle, f: firmness, tss: total soluble solids, tta: total titratable acidity, vc: vitamin c, tp: total phenols, ly: lycopene, ac: antioxidant capacity. msdh: minimum significant difference honest. §means with equal letter within the same column are statistically equal according to tukeỳ s test (p≤0.05). 334 agron. colomb. 35(3) 2017 ‘susan’ (230.5 g), but with a similar trend to the lines l-51h and l-52 (266.36 and 252.97 g, respectively) (tab. 3). similar data are reported by magaña et al. (2013) and martinez et al. (2005) from 104.62 to 151.63 g and 37.1 to 116.3 g respectively, in seven and twenty-four commercial hybrids of beef tomato. nevertheless, pérez et al. (2012) and grijalva et al. (2011) indicate a lower afwf (146.5 to 215.4 g and 152.5 to 211.3 g), in four and ten commercial “beef ” type hybrids. the fruits from experimental lines l-51h, l-52, and ‘susan’ hybrid had significantly higher values of luminosity (44.5 to 45.49) than the rest of the genotypes (41.41 to 42.64) (tab. 3). the data obtained in this study are similar to those reported by hernández et al. (2007) in five commercial varieties cultivated in spain (44.2 and 44.6). on the other hand, gaspar et al. (2012) obtained lower luminosity values in eight advanced lines (33.2 and 37.6). all experimental lines analyzed showed higher brightness values than the optimal levels (38.0 to 40.0) described by preczenhak et al. (2014) for this species, which might indicate that all materials presented fruits with desirable characteristics for this quality character. all experimental lines evaluated in this study as well as commercial ‘susan’ control showed statistically similar chromaticity values (37.70 to 45.98) (tab. 3). these results agree with those obtained by gaspar et al. (2012) and kacjan et al. (2011) (44.0 to 53.5 and 39.22 to 43.35, respectively) on eight advanced lines and eleven tomato cultivars; though, those are chromaticity levels higher than the described by hernández et al. (2007) (30.8 to 34.3) in five commercial cultivars of tomato grown in spain. comparing between genotypes (tab. 3), it was observed that the experimental lines of “beef ” tomato h13-33, l-52, l-51h and l43h presented a fruit tonality statistically similar to the control with values that f luctuated between 48.10 and 50.55º. these results are within the range (44.9 and 53.2º) indicated by kacjan et al. (2011) in eleven cultivars managed in different climatic conditions. likewise, the data obtained surpassed the 35 and 40º mencionated by cantwell et al. (2006) in tomato fruits with red tonality, showing values close to the color red-orange (48.0º). when evaluating fruit firmness (tab. 3), it was found that all the experimental lines (except l-76h) and the commercial ‘susan’ showed firmness levels (1.50 to 1.93 n) higher than 1.46 n indicated at least by batu (2004) on tomato fruits intended for fresh consumption. in the same way, they coincide with that reported by hernández et al. (2013) (1.3 to 2.4 n) in mature fruits (90% red) of seven commercial tomato hybrids. table 3. yield, physicochemical quality, and antioxidant capacity components of “beef” type tomato fruits. genotype y (kg m-2) nfpc afwf (g) l c h (ºhue) f (n) ‘susan’ 15.44 ba§ 3.65 cb 230.51 b 44.90 a 44.40 ba 48.10 a 1.69 bac l-51h 16.80 a 3.43 cb 266.36 ba 45.04 a 41.21 ba 49.66 a 1.88 ba l-52 13.64 b 2.90 c 252.97 ba 45.49 a 40.67 ba 49.78 a 1.93 a l-43h 10.11 c 4.53 b 120.14 d 42.41 b 45.98 a 48.94 a 1.78 bac l-28 12.90 c 3.76 cb 188.35 c 42.64 b 45.20 a 45.62 b 1.51 bdc l-76h 16.91 a 3.28 c 282.75 a 42.41 b 37.70 b 44.51 b 1.25 d h13-33 15.12 ba 7.65 a 107.85 d 41.41 b 39.59 ba 50.55 a 1.50 dc msdh 3.134 1.117 36.466 2.197 6.890 2.460 0.381 genotype tss (°brix) tta (% c. acid) vc (mg 100 g-1 asc. acid) tp (mg 100 g-1) ly (mg 100 g-1) ac (mm teac g-1) ‘susan’ 3.07 c 0.35 ba 4.74 ba 2.71 ba 19.65 a 36.84 a l-51h 3.76 ba 0.33 b 3.09 bdc 2.40 b 15.89 ba 30.48 bc l-52 3.51 bc 0.35 ba 3.01 dc 2.38 b 19.01 a 32.72 ba l-43h 4.24 a 0.29 c 4.66 bac 2.99 a 18.74 ba 36.30 ba l-28 4.21 a 0.38 a 5.19 a 3.09 a 13.28 ba 37.23 a l-76h 3.13 c 0.35 ba 3.37 bdc 2.41 b 15.77 ba 26.30 c h13-33 4.06 a 0.38 a 2.61 d 2.51 b 12.04 b 34.14 ba msdh 0.525 0.035 1.660 0.399 6.704 6.349 y: yield, nfpc: number of fruits per cluster, afwf: average fresh weight of fruit, l: luminosity, c: chromaticity, h: hue angle, f: firmness, tss: total soluble solids, tta: total titratable acidity, vc: vitamin c, tp: total phenols, ly: lycopene, ac: antioxidant capacity. msdh: minimum significant difference honest. §means with equal letter within the same column are statistically equal according to tukeỳ s test (p≤0.05). 335 martínez-damián, cruz-alvarez, rodríguez-pérez, colinas-león, and góngora-canto: yield, physicochemical quality, and antioxidant capacity of “beef”... experimental lines l-43h, l-28, h13-33 and l-51h presented statistically higher tss contents (3.76 to 4.24 °brix) to the commercial ‘susan’ (3.07 °brix) commercial indicator (tab. 3). the results obtained were approximate to those of gaspar et al. (2012), pérez et al. (2012) and chattopadhyay et al. (2013) in eight tomato lines, four commercial cultivars and thirty-one hybrids produced in india (3.9 to 5.2, 4.6 to 5.1 and 3.82 to 5.1 ºbrix, respectively). when comparing tta between genotypes (tab. 3), all experimental lines, except l-43h, showed levels (0.33 to 0.38%) statistically similar to commercial ”susan” hybrid (0.35%). the results found are within the ranges reported by gaspar et al. (2012) and chattopadhyay et al. (2013) (0.24 to 0.39 and 0.27 to 0.52% of citric acid, respectively) in fruits of eight lines and 31 hybrids of tomato. it was possible to detect that the highest levels of vc (4.66 to 5.19 mg ascorbic acid 100 g-1) were statistically higher than the lines h13-33 and l-52, with the experimental lines l-28, l-43h and the hybrid ‘susan’ (2.61 and 3.01 mg ascorbic acid 100 g-1, respectively) (tab. 3). high concentrations of vitamin c were reported by gaspar et al. (2012) and chattopadhyay et al. (2013) (9.7 to 16.0 mg, and 14.63 to 40.50 mg ascorbic acid 100 g-1, respectively). the variation between the results obtained with respect to those reported in the literature could be related to the freezing (-30 ºc) and thawing to which the fruits were subjected during their analysis, since according to barankevicz et al. (2015) freezing tomato fruits at -18 °c reduces to 67.18% of ascorbic acid content, which is associated to the enzymatic and non-enzymatic oxidation of this acid in the presence of oxygen. regarding the tp content (tab. 3), all the experimental lines and ‘susan’ hybrid showed statistically similar levels (2.38 to 3.09 mg 100 g-1). independently, hernández et al. (2007) and bhandari et al. (2016) reported higher concentrations in commercial tomato cultivars (19.7 to 21.1 and 13.28 to 23.65 mg gae 100 g-1, respectively). all experimental lines (except h13-33) and commercial ‘susan’ control showed statistically similar ly contents (13.28 to 19.65 mg 100 g-1). this is consistent with those reported in eight advanced tomato lines by gaspar et al. (2012) (9.6 to 16.8 mg 100 g-1 fw). nevertheless, hernández et al. (2007) and chattopadhyay et al. (2013) indicated a lower concentration of lycopene (1.89 to 2.56 and 1.25 to 4.91 mg 100 g-1, respectively). in relation to ac (tab. 3), the experimental lines l-28, l-52, h13-33 and l-43h were found to have levels (32.72 to 37.23 mm teac g-1) statistically superiors to the commercial control ‘susan’ (36.84 mm teac g-1). the results of this experiment surpassed those reported by kavitha et al. (2014) (5.5 to 11.1 mm teac g-1) in commercial hybrids and tomato varieties. effect of ec of nutrient solution: wild type tomato. yield and nfpc were not affected by ec variation in nutrient solution from 2.0 to 3.0 ds m-1 (tab. 5) whose values ranged from 6.95 to 8.81 kg m-2 and from 11.63 to 12.29 (tab. 4); but, afwf showed a significant decrease (40.69 to 31.81 g). in this sense, flores et al. (2012) obtained a lowest yield (3.17 to 3.27 kg m-2) after evaluating values of electrical conductivity from 2.0 to 3.0 ds m-1. this study coincides with bertoldi et al. (2008) who reported that increasing the conductivity of nutrient solution from 3.0 to 9.0 ds m-1 does not generate variations in the nfpc (19.96 to 17.14); nevertheless, the afwf (7.8 to 6.0 g) is significantly reduced. table 4. effect of nutrient solution conductivity on yield components, physicochemical quality and antioxidant capacity of fruit in wild tomato. ec (ds m-1) y (kg m-2) nfpc afwf (g) l c h (ºhue) f (n ) 2.0 8.81 a§ 11.63 a 40.69 a 46.37 a 36.72 a 39.22 b 0.74 a 2.5 7.52 a 12.29 a 33.77 b 44.05 b 38.97 a 44.86 a 0.85 a 3.0 6.95 a 12.29 a 31.81 b 44.09 b 38.56 a 41.01 b 0.84 a dmsh 1.964 3.134 3.918 1.653 2.901 3.108 0.247 ec (ds m-1) tss (ºbrix) tta (% c. acid) vc (mg 100 g-1 asc. acid) tp (mg 100 g-1) ly (mg 100 g-1) ac (mm teac g-1) 2.0 4.40 b 0.51 b 6.61 b 3.39 b 22.00 b 52.09 b 2.5 5.16 ba 0.57 a 8.98 ba 3.26 b 19.07 b 50.67 b 3.0 5.59 a 0.56 a 9.38 a 3.90 a 28.42 a 60.37 a msdh 0.888 0.036 2.462 0.351 4.281 8.241 ec: electrical conductivity. y: yield, nfpc: number of fruits per cluster, afwf: average fresh weight of fruit, l: luminosity, c: chromaticity, h: hue angle, f: firmness, tss: total soluble solids, tta: total titratable acidity, vc: vitamin c, tp: total phenols, ly: lycopene, ac: antioxidant capacity. msdh: minimum significant difference honest. §means with equal letter within the same column are statistically equal according to tukey's test (p≤0.05). 336 agron. colomb. 35(3) 2017 as for the physical variables (tab. 5), the increase in ec levels of the nutrient solution did not affect the color intensity (chromaticity) (36.72 to 38.97) and fruit firmness (0.74 to 0.85 n). similar chromaticity values are reported by cruz and sandoval-villa (2012) on “charleston” tomato fruits (21.86 and 22.43) grown with concentrations of steiner’s solution of 0, 50, 75 and 100%. flores et al. (2012) reported firmness values that surpass what was found in this study (2.45 to 2.59 n) in 10 native genotypes and two commercial hybrids cultivated with three levels of steiner’s solution (1.0, 2.0, or 3.0 ds m-1). the change on ec values from 2.0 to 2.5 ds m-1 caused a significant decrease in fruit brightness of the four wild tomato genotypes evaluated (46.37 to 44.05) (tab. 5). nonsignificant variations on fruit luminosity (31.87 to 32.34) was presented from ten native genotypes of tomato cultivate with three levels of steiner’s solution (1.0, 2.0 and 3.0 ds m-1) (flores et al., 2012). on the other hand, borghesi et al. (2011) found that increasing the conductivity of the nutrient solution from 3.5 to 5.5 ds m-1 decrease fruit brightness values by 11.2%. the wild genotypes fruit tonalities were affected when changing ce values from 2.0 to 2.5 ds m-1 (39.22 to 44.86º) (tab. 5). in contrast, flores et al. (2012) studied ten native genotypes of tomato cultivated with three conductivity levels (1.0, 2.0 and 3.0 ds m-1) and found no significant variation on the hue angle values (33.40 to 34.90°). in this sense, it is important to note that the color of the tomato fruit goes from bright red (41.3º) to orange red (48.0º) (cantwell et al., 2006); so that the increments found in the hue angle in the present study, ref lect a decrease in red coloration. the variation of the ec from 2.0 to 3.0 ds m-1 generated a positive effect on the concentration of the tss from 4.40 to 5.59 ºbrix, as well as of the tta (0.51 to 0.57% of citric acid) (tab. 5). in contrast, preczenhak et al. (2014) found a tss content maximum of 7.3 °brix after characterizing sixty-four genotypes of mini tomatoes. wu and kubota (2008) reported increases from 5.3 to 6.1 °brix on tomato fruits by raising the conductivity of the nutrient solution from 2.3 to 4.5 ds m-1. likewise, cruz and sandoval-villa (2012) found significant increases in percentage of citric acid from 0.348 to 0.383 after increasing concentration of steiner’s solution from 50 to 100%. the behavior observed in data of tss and tta according to ruiz et al. (2014) may be related to a decrease in the accumulation of water inside the fruit without a significant change in the sugar concentration. in this work, the ec modification allowed to detect increases in the vc content from 6.61 to 9.38 mg 100 g-1 ascorbic acid. this result differs from the reported by juárez et al. (2013) who evaluating the effect of three levels of the steiner’s solution of ec (1.0, 1.5 and 2.0 ds m-1) did not find variation on the concentration of vc. on the other hand, krauss et al. (2006) indicated an increase in the ascorbic acid concentration up to 35%, when studying the electrical conductivity of 3, 6.5, and 10 ds m-1. the ec of 3.0 ds m-1 allowed to increase the tp content (3.90 mg 100 g-1) (tab. 5). in this sense, krauss et al. (2006) detected significant increases (28.5 to 48.1 mg 100 g-1) on solutions with higher conductivities (6.5 to 13.5 ds m-1), which according to bhandari et al. (2016) is associated to the activation of certain defense mechanisms against the conditions of stress caused by the presence of salts. non-significant variations on phenols content of tomato fruits was reported by kubota et al. (2012) when evaluating electrical conductivity ranges from 2.4 to 4.8 ds m-1. similarly, ec modification favored significantly the ly content in fruits of wild tomato genotypes (22.00 to 28.42 mg ascorbic acid 100 g-1) (tab. 5), concurring to krauss et al. (2006) whom stablished that the biosynthesis pathway of carotenes (lycopene and β-carotene) is very sensitive to stress caused by environmental factors (light and temperature) and those related to the soil (water deficit and salinity), where the presence of a concentration of salts in the nutrient solution of irrigation may be linked to this behavior (borghesi et al., 2011). in contrast, urrieta et al. (2012) reported non-significant variations in ly content after evaluating the conductivity levels (1.0 and 2.0 ds m-1). independently, juárez et al. (2013) reported significant increases of lycopene in cherry-type tomato fruits (42.0 to 49.4 mg 100 g-1) by increasing the conductivity of steiner’s solution from 1.0 to 2.0 ds m-1. these results show that ly content in genotypes of small tomato, such as wild and cherry type, they are more sensitive to variations in the concentration of the nutrient solution, perhaps due to their lower proportion of water compared to fruits of tomato “saladette” and “beef ” type. the ac of fruits increased significantly when modifying ec from 2.0 to 3.0 ds m-1 with values from 39.44 to 42.93 mm teac g-1 (tab. 5). the same behavior was observed by de-pascale et al. (2003) in tomato fruits cultivated in hydroponics using a nutrient solution with a conductivity range between 0.5 and 8.5 ds m-1. fruit quality: wild type tomato. when comparing genotypes (tab. 5), wild selection ss5 presented the statistically highest yield (11.25 kg m-2) relative to ss1 and ss4, which showed the lowest values (5.23 and 5.92 kg m-2, respectively). 337 martínez-damián, cruz-alvarez, rodríguez-pérez, colinas-león, and góngora-canto: yield, physicochemical quality, and antioxidant capacity of “beef”... these yields were higher than those reported by vázquez et al. (2010) and ramos et al. (2009) (0.46 to 1.66 and 0.53 to 1.53 kg per plant) in wild type kidney fruit. the wild selection ss3 presented the nfpc regarding to ss1, ss4 and ss5 which presented values that f luctuated from 10.51 to 11.04 (tab. 5). this agronomic characteristic contrasts to those reported by vázquez et al. (2010) and carrillo et al. (2013) (4.2 to 7.2 and 1.86 to 7.33, respectively) in eleven and fifteen collections of kidney-type wild tomatoes. on the other hand, ramos et al. (2009) reported similar of nfpc (60 to 72) in two kidney-like wild genotypes of oaxaca, mexico. the same authors also indicate that the great variability in the number of fruits per cluster produced among genotypes of wild tomato is a characteristic directly related to the degree of domestication. when comparing genotypes (tab. 5), the wild selection ss5 stands out for its higher afwf (56.20 g), this result is congruent to the fruit weight ranges indicated by authors such as vázquez et al. (2010) and carrillo et al. (2013) (17.3 to 58.8 and 36.5 to 116.9 g per fruit, respectively); but, afwf results were lower than those reported by estrada et al. (2011) in four wild type kidney materials with 42.63 and 91.61 g. among the wild selections, fruits harvested from ss4 wild selection showed the highest color luminosity (43.78 to 44.50) (tab. 5). these values were lower than those reported for twenty-six genotypes (thirteen wild type kidney and thirteen native and wild) by vera et al. (2011) and méndez et al. (2011) on fruits with brightness ranges from 35.5 to 40.6 and 36.5 to 40.7, respectively). all the wild selections presented fruits that exceed the ideal levels (38.0 and 40.0) described for this species by preczenhak et al. (2014). the chromaticity values of the fruits did not present differences between genotypes (tab. 6) (37.05 to 39.15). nevertheless, what was observed for this color component was similar to that reported by vera et al. (2011). as can be seen in tab. 3, the fruits from the ss3 wild selection showed the highest color tone (45.16°) (tab. 5) which are within the levels of 35 to 40° of hue angle reported by cantwell et al. (2006) for fruits with red epidermis suitable for commercialization. the value of firmness found on the wild materials harvested fruits can be considered not adequate (0.73 to 0.92 n), because they did not exceed the minimum firmness level suggested by batu (2004) for commercial use (1.40 n). this could be considered one of the reasons to consider at the time of marketing these genotypes, and according to vázquez et al. (2010) after 8 d of storage the fruits of these wild genotypes lose consistency being very sensitive to mechanical damage, which makes difficult their postharvest management. on the other hand, the fruits of the wild selections ss1 and ss3 presented the highest accumulation of tss (5.35 and 5.86 ºbrix) (tab. 5). this contrasts with the values reported by vera et al. (2011) on 13 samples of kidney type tomato from mexico (3.4 to 5.2 ºbrix). a similar behavior was described by méndez et al. (2011) among 13 native and wild samples from mexico (4.38 to 8.01 °brix). among genotypes, wild selection ss4 presented a significantly higher percentage of citric acid (0.63%) than the rest of wild materials (0.51 to 0.52%) (tab. 5). regarding these table 5. yield, physicochemical quality and antioxidant capacity components of wild tomato fruits. genotype y(kg m-2) nfpc afwf (g) l c h (ºhue) f (n) ss1 5.23 c§ 11.04 b 25.63 b 44.50 b 37.05 a 41.94 b 0.73 a ss3 8.65 b 15.96 a 29.60 b 43.78 b 38.93 a 45.16 a 0.92 a ss4 5.92 c 10.51 b 30.26 b 46.90 a 37.21 a 38.89 b 0.81 a ss5 11.25 a 10.77 b 56.20 a 44.17 b 39.15 a 40.79 b 0.78 a msdh 2.507 4.000 5.001 2.104 3.692 3.956 0.315 genotype tss (ºbrix) tta (% c. acid) vc (mg 100 g-1 asc. acid) tp (mg 100 g-1) ly (mg 100 g-1) ac (mm teac g-1) ss1 5.35 a 0.51b 9.79 b 3.58 b 17.11 c 54.36 ba ss3 5.86 a 0.5 b 13.23 a 4.10 a 21.92 bc 64.21 a ss4 4.17 b 0.6 a 6.13 c 3.30 cb 24.81 ba 50.23 b ss5 4.83 ba 0.5 b 4.13 c 3.08 c 28.81 a 48.70 b msdh 1.131 0.046 3.134 0.447 5.449 10.490 y: yield, nfpc: number of fruits per cluster, afwf: average fresh weight fruit, l: luminosity, c: chromaticity, h: hue angle, f: firmness, tss: total soluble solids, tta: total titratable acidity, vc: vitamin c, tp: total phenols, ly: lycopene, ac: antioxidant capacity. msdh: minimum significant difference honest. §means with equal letter within the same column are statistically equal according to tukey’s test (p≤0.05). 338 agron. colomb. 35(3) 2017 results, brasiliano et al. (2006) indicate a low acidity level when the plants are cultivated in low salinity conditions, but it increase linearly with increasing concentration of salts in nutrient solution. our results coincide with those reported by méndez et al. (2011) and vera et al. (2011) with values of 0.30 to 0.72 and 0.26 to 0.61%, respectively. the wild selection ss3 presented the statistically higher content of vc (13.2 mg ascorbic acid 100 g-1), which exceeded the rest of wild materials whose values f luctuated between 2.61 and 5.19 mg ascorbic acid 100 g-1) (tab. 5). similar values are reported by vera et al. (2011) (5.5 to 11.6 mg 100 g-1); nevertheless, méndez et al. (2011) found a higher concentration (12.4 to 22.9 mg 100 g-1). as can be seen in tab. 5, the tp concentration was higher on the wild selection ss3 (4.10 mg 100 g-1), but was lowest than that reported by kavitha et al. (2014) for four species of wild tomato (53.8 to 96.4 mg gae 100 g-1). likewise, ly contents (tab. 5), wild selections ss4 and ss5 had the highest concentrations (24.81 and 28.81 mg 100 g-1), which exceed those indicated by méndez et al. (2011) on native tomato (12.4 to 22.9 mg 100 g-1) and vera et al. (2011) (10.0 to 16.0 mg 100 g-1) for wild “kidney” type tomato. the ss3 genotype showed the highest ac value (64.21 mm teac g-1) to those observed in ss4 and ss5 genotypes (50.23 and 48.70 mm teac g-1, respectively), likewise it was similar to ss1 (54.36 mm teac g-1). this result contrasts with that described by kavitha et al. (2014) (30.7 to 48.7 mmol te.kg-1) in four species of wild tomato. conclusions the ec levels studied in this work did not affect the yield but the physicochemical characteristics and antioxidant capacity of the fruits of “beef ” tomato and wild type kidney. so its implementation in the different production systems, can be an alternative of agronomic management that enable obtaining fruits with characteristics of nutraceutical qualities and very attractive for its fresh consumption. among the kidney genotypes, ss3 and ss5 stood out for their high content of bioactive compounds, which could be very useful as a selection material of genetic breeding. literature cited aoac. 1990. association of official analytical chemists. retrieved from: https://law.resource.org/pub/us/cfr/ibr/002/aoac. methods.1.1990.pdf; consulted: august, 2016. barankevicz, g.b., d. novello, j.t. resende, k. schwarz, and e.f. santos. 2015. physical and chemical characteristics of tomato hybrids pulp during frozen storage. hortic. bras. 33(1), 7-11. doi: 10.1590/s0102-053620150000100002 batu, a. 2004. determination of acceptable firmness and colour values of tomatoes. j. food eng. 61(3), 471-475. doi: 10.1016/ s0260-8774(03)00141-9 bertoldi, f.c., e.s. sant’anna, j.l. barcelos-oliveira, and r. simoni. 2008. antioxidant properties of hydroponic cherry tomato cultivated in desalinized wastewater. acta hortic. 843, 197202. doi: 10.17660/actahortic.2009.843.25 bhandari, s.r., m.c. cho, and j.g. lee. 2016. genotypic variation in carotenoid, ascorbic acid, total phenolic, and f lavonoid contents, and antioxidant activity in selected tomato breeding lines. hortic. environ. biotechnol. 57(5), 440-452. doi: 10.1007/s13580-016-0144-3 borghesi, e., m.l. gonzález-miret, m.l. escudero-gilete, f. malorgio, f.j. heredia, and a.j. meléndez-martínez. 2011. effects of salinity stress on carotenoids, anthocyanins, and color of diverse tomato genotypes. j. agric. food chem. 59(21), 1167611682. doi: 10.1021/jf2021623 brasiliano, c.c.a., d.f. pedro, r.g. hans, f.b. flávio, b.g. cira, f.c., and f.c. selma aparecida. 2006. yield and fruit quality of industrial tomato under saline irrigation. scientia agric. 63(2), 146-152. doi: 10.1590/s0103-90162006000200006 carrillo, r.j.c., h. lópez-mendoza, j.l. chávez-servia, e. rodríguez-guzmán, p. sánchez-peña, and r. lobato-ortiz. 2012. phenotypic divergence on growth and productivity of wild and semi-domesticated cherry tomato grown under greenhouse conditions. acta hortic. 947, 375-380. doi: 10.17660/ actahortic.2012.947.48 chattopadhyay, a., i.v.i. chakraborty, and w. siddique. 2013. characterization of determinate tomato hybrids: search for better processing qualities. j. food proces. technol. 4, 222. doi: 10.4172/2157-7110.1000222 choi, k., g. lee, y.j. han, and j.m. bunn. 1995. tomato maturity evaluation using color image analysis. trans. asae 38(1), 171-176. cruz, c.e. and m. sandoval-villa. 2012. effect of the nutrient solution concentration and substrates mixture on the quality of tomato. acta hortic. 947, 197-202. doi: 10.17660/ actahortic.2012.947.24 estrada, c.j.b., j.c. carrillo-rodríguez, m.p. jerez-salas, j.l. chávez-servia, and c. perales-segovia. 2011. small farmer practices for production improvement of the kidney-type tomato landrace: a case study in oaxaca. afr. j. agric. res. 6(13), 3176-3182. doi: 10.5897/ajar11.538 flores, g.d., m. sandoval-villa, p. sánchez-garcía, p. ramírezvallejo, and m.n. rodríguez-garcía. 2012. yield of native genotypes of tomato as affected by electrical conductivity of nutrient solution. acta hortic. 947, 69-76. doi: 10.17660/ actahortic.2012.947.6 gaspar, p.p., j.c. carrillo-rodríguez, j.l. chávez-servia, a.m. vera-guzmán, and i. pérez-león. 2012. variación de caracteres agronómicos y licopeno en líneas avanzadas de tomate (solanum lycopersicum l.). phyton 81(1), 15-22. grijalva, c.r.l., r. macías duarte, and f. robles contreras. 2011. comportamiento de híbridos de jitomate bola en invernadero bajo condiciones desérticas del noroeste de sonora. trop. subtrop. agroecosyst. 14(2), 675-682. 339 martínez-damián, cruz-alvarez, rodríguez-pérez, colinas-león, and góngora-canto: yield, physicochemical quality, and antioxidant capacity of “beef”... hernández, m., e. rodríguez, and c. díaz. 2007. free hydroxycinnamic acids, lycopene, and color parameters in tomato cultivars. j. agric. food chem. 55(21), 8604-8615. doi: 10.1021/jf071069u hernández, l.e., r. lobato-ortiz, j.j. garcía-zavala, d. reyeslópez, a. méndez-lópez, o. bonilla-barrientos, and a. hernández-bautista. 2013. comportamiento agronómico de poblaciones f2 de híbridos de jitomate (solanum lycopersicum l.). rev. fitotec. mex. 36(3), 209-215. inbaraj, b.s. and b.h chen. 2008. carotenoids in tomato plants. pp. 133-164. in: preedy, v.r. and r.r. watson (eds.). tomatoes and tomato products: nutritional, medicinal and therapeutic properties. crc press, uk. doi: 10.1108/nfs.2009.39.6.702.1 juárez, l.p., r. medina-torres, e. cruz-crespo, d.w. reed, m. kent, l. cisneros-zevallos, and p. ramírez-vallejo. 2013. effect of electrical conductivity of the nutrient solution on fruit quality of three native tomato genotypes (lycopersicon esculentum var. cerasiforme). acta hortic. 1034, 505-508. doi: 10.17660/ actahortic.2014.1034.63 kacjan, m.n., l. gašperlin, v. abram, m. budič, and r. vidrih. 2011. quality parameters and total phenolic content in tomato fruits regarding cultivar and microclimatic conditions. turk. j. agric. for. 35(2), 185-194. doi:10.3906/tar-0910-499 kavitha, p., k.s. shivashankara, v.k. rao, a.t. sadashiva, k.v. ravishankar, and g.j. sathish. 2014. genotypic variability for antioxidant and quality parameters among tomato cultivars, hybrids, cherry tomatoes and wild species. j. sci. food agric. 94(5), 993-999. doi: 10.1002/jsfa.6359 krauss, s., w.h. schnitzler, j. grassmann, and m. woitke. 2006. the inf luence of different electrical conductivity values in a simplified recirculating soilless system on inner and outer fruit quality characteristics of tomato. j. agric. food chem. 54(2), 441-448. doi: 10.1021/jf051930a kubota, c., m. kroggel, m. torabi, k.a. dietrich, h.j. kim, j. fonseca, and c.a. thomson. 2012. changes in selected quality attributes of greenhouse tomato fruit as affected by pre-and postharvest environmental conditions in year-beef production. hortscience 47(12), 1698-1704. magaña, l.n., a. peña-lomelí, f. sánchez-del castillo, j.e. rodríguez-pérez, and e.d.c. moreno-pérez. 2013. comportamiento productivo de híbridos f1 de jitomate y sus poblaciones f2. rev. fitotec. mex. 36(4), 371-379. martínez, s.j., a. peña-lomelí, j.e. rodríguez-pérez, c. villanuevaverduzco, j. sahagún-castellanos, and m.g. peña-ortega. 2005. comportamiento productivo en híbridos de jitomate y sus respectivas poblaciones f2. rev. chapingo ser. hortic. 11(2), 299-307. doi: 10.5154/r.rchsh.2004.04.028 méndez, i.i., a.m. vera g., j.l. chávez s, and j.c. carrillo r. 2011. quality of fruits in mexican tomato (lycopersicon esculentum mill.) landraces. vitae 18(1), 26-32. ozgen, m., n.r. reese, z.a. tulio, c.j. scheerens, and r.a. miller. 2006. modified 2,2-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (abts) method to measure antioxidant capacity of selected small fruits and comparison to ferric reducing antioxidant power (frap) and 2,2 -́diphenil-1-picrylhydrazyl (dpph) methods. j. agric. food chem. 54(4), 1151-1157. doi:10.1021/jf051960d pérez, r.m. p., m. albarracín, h. moratinos, and f.z. navas. 2012. rendimiento y calidad de fruto en cuatro cultivares de jitomate (solanum lycopersicum l.) bajo condiciones protegidas. rev. fac. agron. 29(3), 395-412. preczenhak, a.p., j.t. resende, r.r. chagas, p.r. silva, k. schwarz, and r.g. morales. 2014. caracterização agronômica de genótipos de minitomate. hortic. bras. 32(3), 348-356. doi: 10.1590/ s0102-053620140003000018 ramos, p.m., j.c. carrillo-rodríguez, r. enríquez-del valle, and v. velasco-velasco. 2009. fertilizantes orgánicos en la producción de jitomate tipo riñón en oaxaca, méxico. natur. desar. 7(1), 39-44. ruiz, e.f.h., r.l.v. gutiérrez, b.m. amador, f.a.b. morales, and l.g.h. montiel. 2014. respuesta diferencial a la salinidad de genotipos de tomate (lycopersicon esculentum mill.) en primeras etapas fenológicas. terra latinoamer. 32(4), 301-309. sadler, g., j. davis, and d. dezman. 1990. rapid extraction of lycopene and β-carotene from reconstituted tomato paste and pink grapefruit homogenates. j. food sci. 55(5), 1460-1461. doi: 10.1111/j.1365-2621.1990.tb03958. x schnitzler, w.h. and s. krauss. 2010. quality and health promoting compounds tomato fruit (lycopersicon esculentum mill.) under salinity. acta hortic. 856, 21-30. doi: 10.17660/ actahortic.2010.856.2 steiner, a.a. 1984. the universal nutrient solution. pp. 633-650. in: proc. 6th international congress on soilles culture. wageningen, the netherlands. urrieta, v.j.a., m.d.l.n. rodríguez-mendoza, p. ramírez-vallejo, g.a. baca-castillo, l.d.m. ruiz-posada, and j.a. cueto-wong. 2012. variables de producción y calidad de tres selecciones de jitomate de costilla (solanum lycopersicum l.). rev. chapingo ser. hort. 18(3), 371-381. doi: 10.5154/r.rchsh.2010.05.016 valenzuela, l.m., l.p. ruvalcaba, t.d. valdez, t.j.v. alcaraz, g.b. bojórquez, and t.e. osuna. 2014. respuesta del tomate cultivado en hidroponía con soluciones nutritivas en sustrato humus de lombriz-fibra de coco. rev. mex. cienc. agric. 5(5), 807-818. vásquez, o.r., j.c. carrillo-rodríguez y p. ramírez-vallejo. 2010. evaluación morfo-agronómica de una muestra del jitomate nativo del centro y sureste de méxico. natur. desar. 8(2), 49-64. vera, g.a.m., j.l. chávez-servia, and j.c. carrillo-rodríguez. 2011. variación en calidad de frutos de poblaciones de jitomate (solanum lycopersicum l.) tipo riñón. j. interam. soc. trop. hortic. 55, 82-85. voss, d.h. 1992. relating colourimeter measurement of plant colour to the royal horticultural society colour chart. hortscience 27 (12), 1256-1260. wakeel, a. 2013. potassium-sodium interactions in soil and plant under saline-sodic conditions. j. plant nutr. soil sci. 176(3), 344-354. doi: 10.1002/jpln.201200417 waterman, p.g. and s. mole. 1994. analysis of phenolic plant metabolites. blackwell scientific publications. oxford, uk. wu, m. and c. kubota. 2008. effects of high electrical conductivity of nutrient solution and its application timing on lycopene, chlorophyll and sugar concentrations of hydroponic tomatoes during ripening. sci. hortic. 116(2), 122-129. doi: 10.1016/j. scienta.2007.11.014 sugar apple (annona squamosa l.) seed germination affected by the application of gibberellins received for publication: 16 september, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.53074 1 tibaitata research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). mosquera (colombia). femartinez@corpoica.org.co 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) agronomía colombiana 34(1), 17-24, 2016 sugar apple (annona squamosa l.) seed germination affected by the application of gibberellins germinación de semillas de anón (annona squamosa l.) afectada por la aplicación de giberelinas fabio ernesto martínez m.1, diego miranda l.2, and stanislav magnitskiy2 abstract resumen this research sought to establish the response of the germination percentage (pg), synchrony index (e), mean germination time (mgt) and mean germination rate (mgr) of annona squamosa l. seeds from apulo (province of cundinamarca) and castilla (province of tolima), colombia, to treatments with 0, 50, 100, 200, 400, 600, or 800 mg l-1 of gibberellic acid (ga). all of the treatments with ga increased the pg at each point of time of seed incubation. the 600 mg l-1 ga treatment resulted in higher pgs (92.3% at 16 days for apulo and 95% at 24 days for castilla) and lower mgts (8.75 and 5.38 days for apulo and castilla, respectively) than those found with the concentration of 0 mg l-1 ga (17.68 and 10.88 days for apulo and castilla, respectively). also, treating the seeds with 600 mg l-1 ga generated higher mgrs (0.18 and 0.12 germinated seeds/day for castilla and apulo, respectively) than those obtained with 0 mg l-1 ga (castilla = 0.09 and apulo = 0.06 germinated seeds/ day). likewise, the germination was synchronized with the application of any concentration of ga. the results evidenced a positive response to the ga application, which provided a tool for the characterization of the phenomenon of dormancy in the a. squamosa seeds. en esta investigación se buscó establecer la respuesta del porcentaje de germinación (pg), índice de sincronía (e), el tiempo medio de germinación (tmg) y la velocidad media de germinación (mgr) de semillas de anón annona squamosa l. provenientes de apulo (departamento de cundinamarca) y castilla (departamento de tolima), colombia, a tratamientos con 0, 50, 100 200, 400, 600 o 800 mg l-1 de ácido giberélico (ga). todos los tratamientos con ga incrementaron los pg en cada punto del tiempo de incubación de las semillas. el tratamiento 600 mg l-1 ga generó mayores pg (92,3%, a los 16 días para apulo y 95% a los 24 días para castilla), menores tmg (8,75 y 5,38 días para apulo y castilla, respectivamente) que los hallados con la concentración de 0 mg l-1 ga (17,68 días para apulo y 10,88 días para castilla) y mayores vmg (0,18 y 0,12 semillas germinadas/día para apulo y castilla, respectivamente) que las obtenidas con 0 mg l-1 ga (castilla = 0,09 y apulo = 0,06 semillas germinadas/día). así mismo, se observó una germinación más sincronizada con la aplicación de cualquier concentración de ga. los resultados encontrados, evidencian la respuesta positiva a la aplicación de ga, lo cual brinda una herramienta en la caracterización del fenómeno de latencia en semillas de a. squamosa. key words: germination percentage, mean germination rate, synchrony index, mean germination time. palabras clave: porcentaje de germinación, velocidad media de germinación, índice de sincronía, tiempo medio de germinación. the seeds of annonaceae, within these a. squamosa, possess physical (impermeable seed coats) and morphological dormancy (lemos et al., 1988; adeniji et al., 2014; baskin and baskin, 2014). morphological dormancy occurs when a rudimentary embryo occupies less than 30% of the seed volume at the time of seed dispersion, with an endosperm (endospermic seeds) that fills most of the seed and a differentiated embryo that needs specific conditions to complete its growth before germination (baskin and baskin, 2014). according to pinto (2005), seed dormancy in annonaceae is due to the degree of seed maturity and, among other introduction the sugar apple or anon (annona squamosa l.) is the most widely distributed species of the annona genus in the world. in colombia, it grows on the atlantic coast and the dry areas of the valleys in the provinces of valle, caldas, huila, tolima, cundinamarca, meta, and santander, between 450 and 1,500 m a.s.l. (buriticá and cartagena, 2015). although not yet officially exported, anon is a promising fruit, with high potential for international markets (martínez, 2012). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.53074%20 mailto:femartinez@corpoica.org.co 18 agron. colomb. 34(1) 2016 factors, depends on climatic conditions during seed maturation on the mother plant and genetics of the mother plant. therefore, difficulties in sexual propagation of the species of this family could be partially explained by seed dormancy. in a. squamosa, the seeds feature a rudimentary but distinctly underdeveloped embryo. according to hayat (1963), the a. squamosa embryo is embedded in an abundant endosperm and has a slow growth rate, which could indicate the occurrence of morphological dormancy as specified by baskin and baskin (2004). the erratic and slow germination of these seeds has been reported by several authors, who proved that this can take around 30 d (morton, 1987; cruz, 2002), 50 d (hernández, 1993) or 90 d (hayat, 1963). additionally, stenzel et al. (2003) indicated that anon seeds have slow germination, with values that, after 2 months of germination, reach 1 to 3.8%. also anon seeds possess germination-inhibiting chemical substances that cause dormancy; these substances together with durable and waterproof integuments are antagonistic factors to rapid and uniform germination (pawshe et al., 1997; stenzel et al., 2003). the positive results of gibberellin (ga) treatments on the germination of a. squamosa has been reported by several authors (pawshe et al., 1997; stenzel et al., 2003; sousa et al., 2005; lima-brito et al., 2006; menegazzo et al., 2012) may also indicate the presence of morphophysiological dormancy in these seeds. morphophysiological dormancy is characterised by an underdeveloped embryo and a physiological mechanism that inhibits seed germination (baskin and baskin, 2004; baskin and baskin, 2014). the embryo with this type of dormancy has a low potential or inhibition of growth due to a high aba/ga ratio, which disables breaking through the seed cover structures (baskin and baskin, 2014). knowledge on seed germination is very important for the sexual propagation of anon as a cultivated species. at the same time, most germination studies for this species were conducted in regions with very differented edaphoclimatic characteristics to those prevailing in the producing areas of colombia (menegazzo et al., 2012; adeniji et al., 2014). also, there are contrasting reports on seed responses to the application of diverse hormones. therefore, the aim of this study was to determine the effect of ga applications on the germination of a. squamosa seeds from two producing areas in colombia. materials and methods this research was conducted in the laboratories of plant physiology and genetic resources, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota. the material (a. squamosa) was obtained from accessions collected from two locations: apulo (province of cundinamarca) and castilla (province of tolima) because plant individuals are distributed spontaneously in agroecosystems and not cultivated. this study was carried with fresh seeds obtained from ripe and soft-to-the-touch fruits, which were disinfected with 1% sodium hypochlorite immersion for 9 min, washed with distilled water and 96% ethanol three times, and, finally, rinsed three times with distilled water to remove any ethanol residue that may have remained on the seeds. to assess the effect of ga treatments on germination, the seeds were soaked for 72 h in distilled water only (control, 0 mg l-1 ga) and ga at 6 different concentrations: 50, 100, 200, 400, 600, or 800 mg l-1 in closed glass jars. the treatments with control were arranged in a completely randomized design with five replicates per treatment. after soaking, the seeds were removed to assess the germination. the seeds were sown in disinfected peat substrate klasmann® (klasmann-deilmann gmbh, geeste, germany) without nutrients at a depth equal to twice the seed length and subsequently placed in a controlled environment cabinet (sgc066, sanyo gallenkamp, leicester, uk) for 30 d at a constant temperature of 35ºc in the absence of light because germination of seeds of a. squamosa is indifferent to light conditions (ferreira et al., 2002). observations were made every 5 d for 30 d, since seeds that did not germinate after 30 d could be classified as dormant (baskin and baskin, 2014). germination was recorded in those seeds that had radicle protrusion. with the sampling data, the following parameters were evaluated: germination percentage (gp) =   1     (gp) = ! !" ∗ 100 (mgt) = 𝑛𝑛𝑛𝑛/𝑡𝑡𝑡𝑡!!!! ; (mgr) = 𝑛𝑛𝑛𝑛 ∗ 𝑡𝑡𝑡𝑡  /   𝑛𝑛𝑛𝑛!!!! ! !!! , (e) = − 𝑓𝑓𝑓𝑓!!!!  𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿2  𝑓𝑓𝑓𝑓, = ! !!!!(!!") , 𝑡𝑡 =   !"# ! , 𝑦𝑦 =  ! ! 𝑡𝑡 = !"# ! , (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761 ∗ 100, where, n = number of germinated seeds and ns = total number of seeds; mean germination time (mgt) =   1     (gp) = ! !" ∗ 100 (mgt) = 𝑛𝑛𝑛𝑛/𝑡𝑡𝑡𝑡!!!! ; (mgr) = 𝑛𝑛𝑛𝑛 ∗ 𝑡𝑡𝑡𝑡  /   𝑛𝑛𝑛𝑛!!!! ! !!! , (e) = − 𝑓𝑓𝑓𝑓!!!!  𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿2  𝑓𝑓𝑓𝑓, = ! !!!!(!!") , 𝑡𝑡 =   !"# ! , 𝑦𝑦 =  ! ! 𝑡𝑡 = !"# ! , (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761 ; mean germination rate (mgr) =   1     (gp) = ! !" ∗ 100 (mgt) = 𝑛𝑛𝑛𝑛/𝑡𝑡𝑡𝑡!!!! ; (mgr) = 𝑛𝑛𝑛𝑛 ∗ 𝑡𝑡𝑡𝑡  /   𝑛𝑛𝑛𝑛!!!! ! !!! , (e) = − 𝑓𝑓𝑓𝑓!!!!  𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿2  𝑓𝑓𝑓𝑓, = ! !!!!(!!") , 𝑡𝑡 =   !"# ! , 𝑦𝑦 =  ! ! 𝑡𝑡 = !"# ! , (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761 , where, ni = number of germinated seeds in the ith data collection; ti = time (in days) of the ith data collection and k = time (in days) duration of the germination test, and synchrony index (e) =   1     (gp) = ! !" ∗ 100 (mgt) = 𝑛𝑛𝑛𝑛/𝑡𝑡𝑡𝑡!!!! ; (mgr) = 𝑛𝑛𝑛𝑛 ∗ 𝑡𝑡𝑡𝑡  /   𝑛𝑛𝑛𝑛!!!! ! !!! , (e) = − 𝑓𝑓𝑓𝑓!!!!  𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿2  𝑓𝑓𝑓𝑓, = ! !!!!(!!") , 𝑡𝑡 =   !"# ! , 𝑦𝑦 =  ! ! 𝑡𝑡 = !"# ! , (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761 , where, ni = number of germinated seeds in the ith data collection and fi = relative frequency of germination (ranal and santana, 2006). the assumptions of normality and homogeneity of variance were assessed using the sas statistical package. the datas howed no residual normality and were transformed with arcosen function √(pg/100) usually used in germination studies (júnior wagner et al., 2006). anova was performed and the differences among treatments were 19martínez m., miranda l., and magnitskiy: sugar apple (annona squamosa l.) seed germination affected by the application of gibberellins determined by the tukey test (p≤0.05). sas (statistical analysis system), version 9.1 was used. pg response to the application of ga, for both areas was adjusted to a logistic model   1     (gp) = ! !" ∗ 100 (mgt) = 𝑛𝑛𝑛𝑛/𝑡𝑡𝑡𝑡!!!! ; (mgr) = 𝑛𝑛𝑛𝑛 ∗ 𝑡𝑡𝑡𝑡  /   𝑛𝑛𝑛𝑛!!!! ! !!! , (e) = − 𝑓𝑓𝑓𝑓!!!!  𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿2  𝑓𝑓𝑓𝑓, = ! !!!!(!!") , 𝑡𝑡 =   !"# ! , 𝑦𝑦 =  ! ! 𝑡𝑡 = !"# ! , (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761 , where, k is the maximum value reached by the variable, in this case the seed weight (g) or the percentage of germination (%), a is the product of the initial value “a” maximum “k”, b is a scale parameter on the time t that inf luences the growth rate. on the logistic model it was calculated an inf lection point   1     (gp) = ! !" ∗ 100 (mgt) = 𝑛𝑛𝑛𝑛/𝑡𝑡𝑡𝑡!!!! ; (mgr) = 𝑛𝑛𝑛𝑛 ∗ 𝑡𝑡𝑡𝑡  /   𝑛𝑛𝑛𝑛!!!! ! !!! , (e) = − 𝑓𝑓𝑓𝑓!!!!  𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿2  𝑓𝑓𝑓𝑓, = ! !!!!(!!") , 𝑡𝑡 =   !"# ! , 𝑦𝑦 =  ! ! 𝑡𝑡 = !"# ! , (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761 , in order to establish the change in the concavity of the curve in order to determine the growth dynamics of variation represented by the percentage of germination (hsu, 1984). results and discussion the fig. 1 shows the effect of ga application on pg of a. squamosa seeds obtained from castilla, tolima and its variation during 30 d of germination. without the application of phytoregulator (0 mg l-1 ga) the germination was lower than the one achieved with any dose of the hormone; after 5 d of incubation 8.8% pg was obtained. according to the inf lection point calculated for   1     (gp) = ! !" ∗ 100 (mgt) = 𝑛𝑛𝑛𝑛/𝑡𝑡𝑡𝑡!!!! ; (mgr) = 𝑛𝑛𝑛𝑛 ∗ 𝑡𝑡𝑡𝑡  /   𝑛𝑛𝑛𝑛!!!! ! !!! , (e) = − 𝑓𝑓𝑓𝑓!!!!  𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿2  𝑓𝑓𝑓𝑓, = ! !!!!(!!") , 𝑡𝑡 =   !"# ! , 𝑦𝑦 =  ! ! 𝑡𝑡 = !"# ! , (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761 , during the first 8 d of incubation, the value of pg grew in geometric progression, that is, the pg presented high growth rates to reach half of the maximum value of its load (13.6%). after 8 d, the increases in the pg dwindled. the maximum pg of 27.2% was reached after 30 d. with the application of 200, 400, 600, and 800 mg l-1 ga, the better pg responses were observed during the incubation period. under these concentrations, the germination patterns were similar, with values of pg much higher than found for the treatment of 0 mg l-1 ga in the first 5 d of incubation (86.4, 85.6, 89.6, and 84.8%, respectively). the shortest time to reach the maximum pg was obtained with the application of 600 mg l-1 at 16 d ga (pg = 92.3%), followed by 800 mg l-1 ga to 17.7 d (pg = 96.3%). the treatments of 200 and 400 mg l-1 ga obtained maximum pg values at 22 d of incubation (pg = 94.1%). for the same concentrations, geometric progression of pg or accelerated growth of this variable was presented during 1st d of incubation. without the application of phytoregulator (0 mg l-1 ga), the germination of the seeds from apulo, was lower than those values achieved with any dose of the hormone. in this case, at 5 d of incubation pg was 9.6% and increased to a value of 59.3% at 30 d of evaluation. by analyzing the calculated inf lection point, it could be observed that the accelerated growth of pg occured until 18.9 d, where it reaches half the maximum load value (36.6%), after which the rate of pg growth slowed down (fig. 2). time (d) 0 mg l-1 50 mg l-1 100 mg l-1 200 mg l-1 400 mg l-1 600 mg l-1 800 mg l-1 0 20 40 60 80 100 120 g er m in at io n (% ) 0 5 10 15 20 25 30 35 ga 0 mg l-1 r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 r2=0.99696 ga 50 mg l-1 r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 r2=0.99809 ga 100 mg l-1 r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 r2=0.92104 ga 800 mg l-1 r2=0.99413 figure 1. effect of imbibition in the water and ga solutions on the accumulated germination of seeds of a. squamosa from castilla (province of tolima, colombia), for 30 d of incubation in moist peat at 35ºc temperature and 60% relative air humidity.   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761 20 agron. colomb. 34(1) 2016 the seeds treated with ga at a concentration of 600 mg l-1 had the highest values of pg during the incubation time. the pg maximum of 95% was obtained with the shortest incubation time (between 24 and 28 d) compared to the other concentrations. the period of accelerated growth ended on 3.5 d of incubation and at 5 d of germination yielded a 56.8% pg. the curve ref lects that the seed treatment with 800 mg l-1 ga presented a dynamics similar to that one found with treatment with 600 mg l-1 ga although the time to reach the maximum value of pg (88.4%) was obtained according to the projection model and parameters, after the last day of the incubation. the period of accelerated growth was 1.22 d and generated a pg of 56.8% during first 5 d of incubation. there are few studies that describe patterns of germination in seeds of annonaceae species. stenzel et al. (2003) found that the seed germination of the cultivars atemoya gefner and anon pr-3, when treated with 50-100 mg l-1 ga, occurred mainly between 14 and 28 d. seed germination of cultivar pr-1 of atemoya was presented mainly between 21 and 42 d when 50 mg l-1 ga was applied. toll-jubes et al. (1975) found a higher percentage of germination between 7 and 38 d in cherimoya (a. cherimola) seeds scarified and imbibed in a ga solution and water. pawshe et al. (1997) found a higher percentage of germination performed at 22 and 26 d in seeds of a. squamosa immersed in ga at 50 and 100 mg l-1. in the present study, there were observed differences in the patterns of seed germination of castilla, tolima and apulo, cundinamarca affected by the application of ga. at all ga concentrations, the seeds from castilla, tolima had higher pg values (> 70%) at 5 d of incubation than the seeds from apulo (pg > 50%), and a shorter time to obtain the maximum germination value (maximum pg “k”) and shorter periods (of pg accelerated growth, indicating that, in seeds from tolima, stabilization occured in less time. ga effect on germination variables in seeds from apulo, only the concentration of 600 mg l-1 ga was effective in promoting a synchronized germination to generate a synchronization index significantly lower (0.34) than the control (0.41). in the seeds from castilla, a trend was observed for a decreased synchrony index with increasing concentrations of ga. again, it was possible to demonstrate differences in the response among the two locations, with the seeds of tolima more inf luenced by the application of ga compared to the seeds of cundinamarca (fig. 3a). the germination percentage (pg) was inf luenced by the external application of ga as could be seen in fig. 3b. in both locations, all concentrations significantly increased the final pg (30 d incubation), as compared to the control (0 mg l-1). however, among the tested concentrations (50, 100, 200, 400, 600, and 800 mg l-1), statistically significant time (d) g er m in at io n (% ) 0 5 10 15 20 25 30 35 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 mg l-1 50 mg l-1 100 mg l-1 200 mg l-1 400 mg l-1 600 mg l-1 800 mg l-1 ga 0 mg l-1 r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 r2=0.9756 ga 50 mg l-1 r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 r2=0.99292 ga 100 mg l-1 r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 r2=0.98012 ga 800 mg l-1 r2=0.97761 figure 2. effect of imbibition in the water and ga solutionson the accumulated germination of seeds of a. squamosa from apulo (province of cundinamarca, colombia), during 30 d of incubation in moist peat at 35ºc temperature and 60% relative air humidity.   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761   1     (𝑡𝑡 = !"# ! ) ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 27.2067 1 − 9.361e(!!.!"#) r2=0.99398 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.112 1 − 0.419e(!!.!"#) r2=0.99696 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 92.5701 1 − 5.40e(!!.!"#) r2=0.99341 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 94.0994 1 − 0.535e(!!.!"#) r2=0.99809 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 90.199 1 − 1.321e(!!.!"#) r2=0.99949 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 92.2718 1 − 0.379e(!!.!"#) r2=0.92104 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 96.2871 1 − 1.56e(!!.!"#) r2=0.99413 ga 0 mg l-1 𝑦𝑦 = 70,348 1 − 14.05e(!!,!"#) r2=0.99272 ga3 200 mg l -1 𝑦𝑦 = 87.6346 1 − 2.273e(!!.!"#) r2=0.9756 ga 50 mg l-1 𝑦𝑦 = 78.7976 1 − 7.220e(!!.!"#) r2=0.97243 ga3 400 mg l -1 𝑦𝑦 = 100.423 1 − 1.412e(!!.!"#) r2=0.99292 ga 100 mg l-1 𝑦𝑦 = 103.45 1 − 1.508e(!!.!"#) r2=0.98739 ga3 600 mg l -1 𝑦𝑦 = 95.138 1 − 2.389e(!!.!"#) r2=0.98012 ga 800 mg l-1 𝑦𝑦 = 88.4138 1 − 1.202e(!!.!"#) r2=0.97761 21martínez m., miranda l., and magnitskiy: sugar apple (annona squamosa l.) seed germination affected by the application of gibberellins differences were not found. in seeds from apulo, higher pg values were obtained in the treatments with 400 and 600 mg l-1 ga (96.8 and 97.6%, respectively), as compared to the control (59.2%), with an increase of 63 and 64.9% of pg. in the seeds from castilla, one can see a trend in which the pg increaseed with increasing concentrations of ga. all concentrations contributed to a significant increase of pg (>200%) and, although these differences were minimal, the application of 800 mg l-1 ga resulted in higher values of pg (96%), which represented an increase of 252% over the control (pg = 27.2%). our results, obtained with colombian assesions of a. squamosa, are comparable to those found by several authors in other tropical regions, where the pg increased after the application of ga at different concentrations. pawshe et al. (1997), stenzel et al. (2003), and menegazzo et al. (2012) with low concentrations of ga (from 50 to 100 mg l-1) obtained the best pg (around 75%); the latter study reported durations of seed imbibitions in ga solutions from 5 to 24 h as sufficient ones. sousa et al. (2005) obtained 90% pg after imbibition of a. squamosa seeds for 12 hat 400 mg l-1 ga, indicating that doses of 50 to 750 mg l-1 ga also produced positive results. ferreira et al. (1998, 2002) reported that the application of 200 and 250 mg l-1 ga significantly promoted germination (up to 77%) of a. squamosa seeds in germination chamber at alternating temperatures of 20 to 30ºc. likewise, lima-brito et al. (2006) found that the use of ga between 250 and 1000 mg l-1 increased the pg and ivg of the seeds. in other annonaceae species, the same positive effects were reported. de smet et al. (1999) reported, in cherimoya seeds treated with 500; 1,000; 5,000, or 10,000 mg l-1 ga, a germination of 58.5, 65.5, 69.5, or 74.5%, respectively. meanwhile, gonzález-esquinca et al. (1997), indicated that seeds of a. diversifolia have dormancy that could be overcomed with the use of ga. gimenez et al. (2014) in annona emarginata obtained 91% germination with the use of 250 mg l-1 ga3. ferreira et al. (2002) showed, in cultivars gefner and thompson of atemoya, significant differences in germination between the concentrations 500, 750, and 1,000 mg l-1 ga (for cultivar thompson) and 1,000 mg l-1 ga (for cultivar gefner) compared with the control. at the same time, stenzel et al. (2003) reported no differences between the control and ga concentrations (50 and 100 mg l-1) used for three cultivars of atemoya (gefner, pr-1, and pr-3). shorter germination times were recorded for treatments with ga for seeds from both locations, where a trend of a decreasing mgt with increasing concentrations of ga could be observed (fig. 3c). in seeds from cundinamarca, no statistical differences were found between the ga treatments during the time required for maximum germination (mgt), but the treatment with 600 mg l-1 ga gave the best values for mgt that decreased from 17.68 d (control data at 0 mg l-1) down to 8.75 d. in castilla, cundinamarca, the different ga concentrations were not statistically different in the time required for maximum germination (mgt); however, concentrations of 200, 400, 600, and 800 mgl-1 ga led to lower values of mgt of 5.52, 5.55, 5.38, and 5.82 d, respectively, compared to the control with mgt of 10.88 d. compared to the control (0 mg l-1 ga), the treatments of seeds of a.squamosa with ga at all concentrations were effective in promoting a greater mgr (fig. 3d). it could be seen from the resultsfor the two locaions that the seeds tended to increase for the mgr with increasing concentrations from 0 to 600 mg l-1 ga. the concentration of 600 mg l-1 ga produced the highest mgr values for both seeds from castilla, tolima and apulo, cundinamarca (0.18 and 0.12 germinated seeds/d, respectively), compared with the values of the respective controls (castilla = 0.09 and apulo = 0.06 germinated seeds/d). however, the seeds from castilla had significantly higher values of mgr relative to the control than the seeds from apulo at each tested ga concentration, indicating a greater inf luence of the ga on the mgr of the seeds from castilla, tolima. increases in the speed of germination of the seeds of a.squamosa were also found with the application of 50 mg l-1 (toll-jubes et al., 1975), 100 mg l-1 (stenzel et al., 2003) and 250 mg l-1 ga (ferreira et al., 1999). our results are also consistent with those of sousa et al. (2008), who found that the highest rates of germination were obtained with ga treatments. stenzel et al. (2003) in atemoya seeds indicated that ga increased the germination rate, where ivgs of 0.48 were obtained for cultivar gefner and of 0.46 for cultivar pr-3. the results showed a significant effect of the exogenous application of ga on seed germination, this being very effective treatment for breaking dormancy in seeds of a. squamosa. it is possible to observe a great sensitivity of the seeds to application of this phytoregulator since with any tested dose of ga, the responses were improved, indicating that the phenomenon of dormancy in these seeds might depend on a balance between hormonal promoters and inhibitors of growth (weaver, 1987) and its breakage could be affected by the change in hormonal balance, in which ga acts to promote germination (kigel and galili, 1995). 22 agron. colomb. 34(1) 2016 with respect to the patterns of germination, ga treatments of seeds increased pg at each time point of incubation as the effect of large increases ininitial germination rates and shorter times to reach maximum pg, which was more pronounced in seeds from tolima. although all of the ga concentrations, applied by soaking, enhanced the potential for seed germination, compared to the non-application of ga, it is possible to highlight the performance of the seeds treated with 600 mg l-1 ga. with this concentration, it took less time for the seeds to reach the maximum pg, also it generated a shorter time of accelerated growth and, therefore, the seeds had the highest pg in the first 5 d of incubation. as mentioned, one of the characteristics of annonaceae seeds is the presence of an inmature, slow growing embryo that is not yet developed when the fruit is riped. in this state, the embryo remains even after the seeds are removed from the fruits (sanewski, 1991; de smet et al., 1999). the positive response of the ga application on the seed germination was due to its effect on the embryo growth (bewley, 1997). additionally, the ga is required for the activation of embryonic growth and weakening of tissues (endosperm, perisperm, seed coats) surrounding the embryo and restricting its growth (bewley, 1997; bradford et al., 2000; hegashi et al., 2002). during the germination, the embryo synthesizes and releases ga that promotes the production of various hydrolytic enzymes, including the hemicellulases, involved in the reserve solubilization of seeds. in seeds of annonaceae, hemicellulases digest the reserves of galactomannans held in the endosperm (baskin and baskin, 2014), forming sugars that are further transported to embryo growth, stimulating cell elongation and promoting the rupture of seed coats by the radicle, thus, improving greater uniformity of germination (hopkins and hüner, 2009). likewise, many of the enzymes involved in the process of germination, such as lipases, proteases, phosphatases, and other hydrolases, are controlled or activated by plant regulators, such as ga (arteca, 1995). ga (mg l-1) m g t (d ) ga (mg l-1) e g er m in at io n (% ) 0 20 40 60 80 100 120 tolima cundinamarca m g r ( ge rm in at ed s ee ds /d ) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0 50 100 200 400 600 800 0 50 100 200 400 600 800 0 50 100 200 400 600 800 0 50 100 200 400 600 800 a a a a a a b b a a a a a a ab a a a a a b ab ab ab abb a c a b b b b b b a b b b b b b a ab ab b b b b ab ab ab ab abb a figure 3. effect of different concentrations of ga on germination percentage (pg), mean germination time (mgt), mean germination rate (mgr) and synchronization (e) in seeds of a. squamosa during incubation for 30 d in moist peat. means with different letters on each location indicate significant differences according to tukey test (p≤0.05). 23martínez m., miranda l., and magnitskiy: sugar apple (annona squamosa l.) seed germination affected by the application of gibberellins the difference between the seeds of two locations to treatment responses may be because plant responses to phytoregulators depend on many factors; among them are genetic and environmental ones that inf luence the level of endogenous hormones and substances antagonistic to germination (agustí and almela, 1991). additionally, the depth of primary dormancy is highly related to the nutritional status of the mother plant (geneve, 2003; el-keblawy and al-rawai, 2006) and the environmental conditions during seed development (finch-savage and leubner-metzger, 2006); these conditions strongly inf luence the aba/ga ratio in seeds at the final phases of seed maturation (gutierrez et al., 2007) and this induced seed dormancy. the seeds from apulo, cundinamarca were collected at an altitude of 635 m a.s.l., an average temperature of 24.7ºc, a monthly average sunshine of 118.8 h and an annual rainfall of 1,146 mm, while seeds from tolima were collected in a lower region, with an altitude of 447 m a.s.l., annual average temperature of 28.2ºc, average monthly sunshine of 183.23 h, and average annual rainfall of 1,732 mm. the habitat differences of the plant material could inf luence the seed responses of the same species to treatments (nikolaeva, 2004). conclusions the exogenous application of ga increased the uniformity of the germination and germination potential of the seeds of a. squamosa and generated large increases in the initial germination rates and germination rates during the incubation time. there was agreat sensitivity of seeds to exogenously applied ga, indicating that the embryo may present low growth potential, which could explain the poor development and rudimentary characteristic. positive responses to the application of ga are valuable evidence that allows demonstrating a physiological component of dormancy in the seeds of a. squamosa. acknowledgements the authors express their gratitude to the graduate school of the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia, bogota, for help in developing this study. literature cited adeniji, i.t., a.f. adio, o.a. iroko, a.a. kareem, o.c. jegede, f. kazeem-ibrahim, t.o. adewole, and a.o. adeosun. 2014. pre-treatment of seeds of annona squamosa (sugar apple) a non timber forest product. res. plant sci. 2, 50-52. agustí f., m. and v. almela o. 1991. aplicación de fitorreguladores en citricultura. aedos editorial, barcelona, spain. arteca, r.n. 1995. plant growth substances: principles and applications. chapman & hall, new york, ny. baskin, j.m. and c.c. baskin. 2004. a classification system for seed dormancy. seed sci. res. 14, 1-16. doi: 10.1079/ssr2003150 baskin, c.c. and j.m. baskin. 2014. seeds: ecology, biogeography, and evolution of dormancy and germination. 2nd ed. academic press, san diego, ca. bewley, j.d. 1997. seed germination and dormancy. plant cell 9, 1055-1066. doi: 10.1105/tpc.9.7.1055 bradford, k.j., f. chen, m.b. cooley, p. dahal, b. downie, k.k. fukunaga, o.h. gee, s. gurusinghe, r.a. mella, h. nonogaki, c.t. wu, h. yang, and k.o. yim. 2000. gene expression prior to radicule emergence in imbibed tomato seeds. pp. 231-251. in: black, m., k.j. bradford, and j. vazquez-ramos. seed biology: advances and applications. proc. 6th int. workshop on seeds, merida, mexico, 1999. cab international, wallingford, uk. buriticá c., p. and j.r. cartagena v. 2015. neotropical and introduced fruits with special tastes and consistencies that are consumed in colombia. rev. fac. nal. agr. 68, 7589-7618. doi: 10.15446/rfnam.v68n2.50948 cruz p., e. 2002. cultivo de anona. boletín técnico no. 7. centro nacional de tecnología agropecuaria y forestal (centa), san salvador, el salvador. de smet, s., p. van damme, x. scheldeman, and j. romero. 1999. seed structure and germination of cherimoya (annona cherimola mill.). acta hortic. 497, 269-288. doi: 10.17660/ actahortic.1999.497.14 el-keblawy, a. and a. al-rawai. 2006. effects of seed maturation time and dry storage on light and temperature requirements during germination in invasive prosopis julif lora. flora 201, 135-143. doi: 10.1016/j.f lora.2005.04.009 ferreira, g., c.p. silva, e. cereda, and j.f. pedras. 1998. efeito do ácido giberélico (ga3) na germinação de sementes de frutado-conde (annona squamosa l.). pp. 186-187. in: proc. 49 cong. nac. bot. sociedade de botânica do brasil, salvador de bahía, brazil. ferreira, g.z., l.a. fogaça, and m.m. malavasi. 1999. germinación de semillas de annona squamosa l., sometidas a diferentes tiempos y concentraciones de ácido giberélico. pp. 79. in: mem. 2nd cong. int. anonáceas. universidad de ciencias y artes del estado de chiapas, tuxtla gutierrez, mexico. ferreira, g., p.r. erig, and e. moro. 2002. uso de ácido giberélico em sementes de fruta-do-conde (annona squamosa l.) visando à produção de mudas em diferentes embalagens. rev. bras. frutic. 24, 178-182. doi: 10.1590/s0100-29452002000100039 finch-savage, w.e. and g. leubner-metzger. 2006. seed dormancy and the control of germination. new phytol. 171, 501-523. doi: 10.1111/j.1469-8137.2006.01787.x geneve, r.l. 2003. impact of temperature on seed dormancy. hortscience 38, 336-341. gimenez, j.i., g. ferreira, and j.m. corsato. 2014. soluble sugars and germination of annona emarginata (schltdl.) h. http://dx.doi.org/10.1079/ssr2003150 http://dx.doi.org/10.1105/tpc.9.7.1055 http://dx.doi.org/10.15446/rfnam.v68n2.50948 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.1999.497.14 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.1999.497.14 http://dx.doi.org/10.1016/j.flora.2005.04.009 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452002000100039 http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.2006.01787.x 24 agron. colomb. 34(1) 2016 rainer seeds submitted to immersion in ga3 up to different water contents. rev. bras. frutic. 36, 281-287. doi: 10.1590/ s0100-29452014000500033 gonzález-esquinca, a.r., j.g. álvarez m., and g.m. porras p. 1997. duración de la latencia e importancia de la cubierta dura y la inmadurez anatómica en la inbibición de la germinación de papausa blanca (annona diversifolia saff., magnolidae, annonaceae). investigación, ciencias y artes en chiapas (unicach) 1, 37-46. gutierrez, l., o. van wuytswinkel, m. castelain, and c. bellini. 2007. combined networks regulating seed maturation. trends plant sci. 7, 294-300. doi: 10.1016/j.tplants.2007.06.003 hayat, m.a. 1963. morphology of seed germination and seedling in annona squamosa. bot. gaz. 124, 360-362. doi: 10.1086/336219 hegashi, e., r. silveira, c. golveia, and l. basso. 2002. ação fisiológica de hormônios vegetaisnas condições hídricas, metabolismo e nutrição mineral. pp. 139-158. in: castro, p.r.c., j.o.a. sena, and r.a. kruge (eds.). introdução à fisiología do desenvolvimiento vegetal. editora da universidade estadual de maringá (eduem), maringa, brazil. hernández, l.v. 1993. la reproducción sexual y reproducción vegetativa de las anonaceas. universidad veracruzana, xalapa, mexico hopkins, w.g. and n.p.a. hüner. 2009. development: an overview. pp. 275-288. in: hopkins, w.g. and n.p.a. hüner (eds.). introduction to plant physiology. 4th ed. john wiley & sons, hoboken, nj. hsu, f.h., c.j. nelson, and w.s. chow. 1984. a mathematical-model to utilize the logistic function in germination and seedling growth. j. exp. bot. 35, 1629-1640. doi: 10.1093/jxb/35.11.1629 júnior wagner, a., r.s. alexandre, j.r.s. negreiros, l.d. pimentel, j.o.c. silva, and c.h. bruckner. 2006. inf luência do substrato na germinação e desenvolvimento inicial de plantas de maracujazeiro amarelo (passif lora edulis sims f. f lavicarpa deg). ciênc. agrotec. 30, 643-647. doi: 10.1590/ s1413-70542006000400008 kigel, j. and g. galili. 1995. seed development and germination. marcel dekker, new york, ny. lemos, e.e.p., r.l.r.r. cavalcanti, a.a. carrazoni, and t.m. lobato. 1988. germinação de sementes de pinha submetidas a tratamentos para quebra de dormência. pp. 675-678. in: anais 9 cong. bras. frutic. campinas, brazil. lima-brito, a., v.c.a. campos, j.r.f. santana, and a.l.c. dornelles. 2006. efeito do ácido giberélico (ga3) na emergência de plântulas de annona crassif lora mart., annona squamosa l. e annona muricata l. magistra 18, 27-33. martínez, f. 2012. caracterización morfoanatomica de semillas de anón (annona squamosa l.) y evaluación de algunos parámetros fisiologicos del proceso de germinación y latencia. msc thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. menegazzo, m.l., a.c. oliveira, s.m. kulczynski, and e.a. silva. 2012. efeitos de métodos de superação de dormência em sementes de pinha (annona squamosa l.). agrarian 5, 29-35. morton, j. 1987. sugar apple (annona squamosa). pp. 69-72. in: morton, j. (ed.). fruits of warm climates. julia f. morton miami, fl. nikolaeva, m.g. 2004. on criteria to use in studies of seed evolution. seed sci. res. 14, 315-320. doi: 10.1079/ssr2004185 pawshe, y.h., b.n. patil, and l.p. patil. 1997. effect of pre-germination seed treatment on the germination and vigour of seedlings in custard apple (annona squamosa l.). ann. plant physiol. 2, 150-154. pinto, a.c.q. 2005. origin and distribution. pp. 17-20. in: williams, j.t., r.w. smith, a. hughes, n. haq, and c.r. clements. (eds.). annona species. international centre for underutilised crops, university of southampton, southampton, uk. ranal, m.a. and d.g. santana. 2006. how and why to measure the germination process? rev. bras. bot. 29, 1-11. sanewski, e.t. 1991. classification and cultivars. pp. 2-11. in: sanewski, g. (ed.). custard apples: cultivation and crop protection. 2nd ed. queensland department of primary industries, brisbane, australia. sousa, s.a. 2005. cultura da pinheira: caracterização de frutos, germinação e atributos de qualidade requeridos pelo sistema de comercialização. msc thesis. ciências agrárias. universidade federal da bahia, salvador, brazil. sousa, s.a., a.c.v.l. dantas, c.r. pelacani, e.l. vieira, and c.a.s. ledo. 2008. superação da dormência em sementes de pinha. rev. caatinga 21, 118-121. stenzel, n.m.c., i.m. murata, and c.s.v.j. neves. 2003. superação da dormência em sementes de atemóia e fruta-do-conde. rev. bras. frutic. 25, 305-308. doi: 10.1590/s0100-29452003000200031 toll-jubes, j., h. martinez, e. padilla, and c.a. oeste. 1975. effects of mechanical scarification, substrate, seed position and gibberellic acid on germination of cherimoya. rev. agron. n.o. argent. 12, 161-172. weaver, r.j. 1987. reguladores del crecimiento de las plantas en la agricultura. 5th ed. editorial trillas, méxico d.f. http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452014000500033 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452014000500033 http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2007.06.003 http://dx.doi.org/10.1086/336219 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/35.11.1629 http://dx.doi.org/10.1590/s1413-70542006000400008 http://dx.doi.org/10.1590/s1413-70542006000400008 http://dx.doi.org/10.1079/ssr2004185 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452003000200031 detection and genome characterization of potato virus y isolates infecting received for publication: 08 september, 2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.59973 1 laboratory of industrial microbiology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellin (colombia). 2 laboratory of cellular and molecular biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellin (colombia). mamarinm@unal.edu.co agronomía colombiana 34(3), 317-328, 2016 detection and genome characterization of potato virus y isolates infecting potato (solanum tuberosum l.) in la union (antioquia, colombia) detección y caracterización del genoma de aislamientos de potato virus y infectando papa (solanum tuberosum l.) en la unión (antioquia, colombia) daniel muñoz e.1, pablo gutiérrez s.1, and mauricio marín m.2 abstract resumen potato virus y (pvy) is one of the most severe viruses affecting the production of potato (solanum tuberosum) in the world. this study presents a detailed molecular analysis using nextgeneration sequencing (ngs), ic-rt-qpcr and rt-pcr on the pvy isolates infecting seed-tubers and foliage of potato plants cv. diacol-capiro in la union (antioquia, colombia). analysis of incidence by ic-rt-qpcr in 15 random leaf samples of three cultivation plots and fifteen sprouting tuber eye-buds reveal infection levels between 13.4 and 80%; a higher incidence of 86.7% was observed in seed-tuber samples with threshold cycle (ct) values as low as 24.3. genome assembly from a bulk of foliage samples resulted in a consensus pvy genome (pvy_launionf) of 9,702 nt and 399 polymorphic sites within the polyprotein orf; while the assembled genome from sprouts of tubers has 9,704 nt (pvy_launiont) and contained only six polymorphic nucleotide sites. phylogenetic analysis demonstrates that the pvy isolates from leaf samples are in the recombinant pvyntn group (sequence identity >99%); while those from tuber sprouts are in the pvyn/ntn group with identities above 95%. sanger sequencing of viral capsid suggests the presence of a third variant related to pvyo, a prevalent strain reported in potato fields worldwide. el potato virus y (pvy) es uno de los virus más severos que afectan la producción de papa (solanum tuberosum) en el mundo. este trabajo presenta un análisis molecular detallado utilizando secuenciación de nueva generación (ngs), icrt-qpcr y rt-pcr, de aislamientos de pvy procedentes de tubérculo-semilla y tejido foliar de plantas de papa cv. diacolcapiro en el municipio de la unión (antioquia, colombia). las evaluaciones de incidencia de pvy utilizando ic-rt-qpcr en 15 muestras aleatorias de tres lotes, indican niveles variables de infección de este virus (13,4 a 80%), mientras que su ocurrencia fue muy alta (86,7%) en 15 muestras de brotes de tubérculo-semilla, con valores de ct (ciclo umbral) tan bajos como 24,3. el ensamblaje del genoma viral obtenido a partir de una mezcla de muestras de tejido foliar, resultó en una secuencia consenso (pvy_launionf) de 9.702 nt y 399 sitios polimórficos dentro del marco de lectura abierto (orf) que codifica para la poliproteína. el genoma ensamblado a partir de la mezcla de brotes de tubérculo-semilla presentó un tamaño de 9.704 nt (pvy_launiont) y tan sólo seis sitios polimórficos. los análisis filogenéticos indican que los aislamientos procedentes de tejido foliar hacen parte del grupo recombinante de pvyntn (porcentaje de identidad >99%), mientras que los aislamientos de brotes de tubérculos se ubicaron en el clado pvyn/ntn con porcentajes de identidad superiores al 95%. la secuenciación de sanger de la cápside viral detectó una tercera variante relacionada con pvyo, una raza con altos niveles de prevalencia en cultivos de papa del mundo. key words: elisa, genomics, plant viruses, poty viruses, variants. palabras clave: elisa, genómica, potyvirus, virus de plantas, variantes. its quality and marketability (nolte et al., 2004; fageria et al., 2013). pvy can be transmitted mechanically, in a non-persistent manner by aphids such as myzus persicae or vertically, by infected seed-tubers (karasev and gray, 2013). symptoms induced by pvy are highly dependent on the type of strain and host cultivar and may include leaf mosaics, mottle and crinkling, vein necrosis and necrotic spots; some variants can also induce necrotic ringspots in introduction potato virus y (pvy), the type species of the genus potyvirus (potyviridae), is one the most important viruses affecting the production of potato (solanum tuberosum l.) worldwide (karasev and gray, 2013). foliar symptoms associated to pvy can result in yield reductions between 40% and 70%, while tuber damage significantly compromises 318 agron. colomb. 34(3) 2016 the tuber skin (quenouille et al., 2013). additionally, mixed infection by pvy and potato virus x (pvx) in several solanaceous crops cause a synergistic interaction that can reduce yields up to 80% (vance, 1991). pvy can also affect other solanaceous crops such as tobacco (nicotiana tabacum), pepper (capsicum annumm) and tomato (solanum lycopersicum) (scholthof et al., 2011). pvy virions consist of f lexuous particles of about 730 nm in length and a diameter of approximately 11 nm and are composed of a positive-sense single stranded rna of approximately 9,000 nt encapsidated by roughly 2,000 coat proteins subunits (cp) (ivanov et al., 2014); a covalently linked virus-encoded protein (vpg) is bound to the 5’ end (dougherty and carrington, 1998; revers and garcía, 2015). the pvy genome encodes for a polyprotein of 30603063 amino acids, which after processing by three viral encoded proteases, gives rise ten mature protein products: p1, hc-pro, p3, 6k1, ci, 6k2, nia-vpg, nia-pro, nib and cp (dougherty and carrington,1998; revers and garcía, 2015). recent studies have shown that potyvirus contain two additional orfs named pipo (pretty interesting potyviridae orf) and pispo (pretty interesting sweet potato potyvirus orf) expressed as a result of rna polymerase transcriptional slippage (olspert et al., 2015; untiveros et al., 2016). the pvy group consists of at least five strains (pvyo, pvyn, pvyc, pvyz and pvye) differentiated by the symptoms induced on specific hosts, serological typing and/or nucleotide sequence (singh et al., 2008). pvyc and pvyo comprise strains that can induce a hypersensitive resistance response (hr) in potato cultivars with the nc and ny genes, respectively (karasev and gray, 2013). pvy strains that do not induce hr genes and cause systemic necrosis in tobacco belong to the pvyn group, while strains that fail to induce necrosis in tobacco and do not produce the typical symptoms of pvyo and pvyc in their corresponding cultivars are classified as pvyz, as this strain elicits the nz gene (singh et al., 2008; kerlan et al., 2011). during the past decades genome sequencing has revealed that many pvy strains such as pvyn:o, pvyn-wi and pvyntn are the result of recombination between pvyo and pvyn (karasev and gray, 2013). recombinant strains have received increased attention as they are associated with tuber necrotic ringspot disease in potato (pvyntn) and tobacco veinal necrosis (pvyn:o, pvyn-wi) (ogawa et al., 2008). due to the emerging importance of pvy, several studies have been conducted in the potato producing regions of colombia that demonstrated the global presence of pvyn and pvyntn (gil et al., 2011; villamil et al., 2014), in addition to two divergent pvy clades named as i-col y iv-col (gallo et al., 2012; henao et al., 2013). villamil et al. (2014) obtained the first complete pvy genome in colombia using next-generation sequencing (ngs) of sirna from s. tuberosum plants in cundinamarca; they also found that potato yellow vein virus (pyvv) and pvy co-infect potato plants with a prevalence of 21% within the phureja group and 23% within the andigena group. a recent study using tas-elisa and rt-qpcr, revealed widespread pvy infection in s. tuberosum seed-tubers used as planting material in the municipalities of la union and yarumal in the province of antioquia (medina et al., 2015). further work confirmed the generalized presence of pvy infecting potato crops in yarumal and next-generation sequencing (ngs) resulted in the assembly of a complete pvy genome with phylogenetic affinity to necrotic pvyntn strains (muñoz et al., 2016). the aim of this study was to perform a detailed molecular analysis on the pvy isolates infecting commercial seed-tubers and potato plants cv. diacol-capiro in three plots from la union (antioquia) using elisa, ic-rt-qpcr, rt-pcr and ngs analysis. the presence of two different pvy strain types with phylogenetic affinities to the pvyn and pvyntn is demonstrated and their relationship to previously sequenced genome discussed. sanger sequencing also suggests the presence of pvyo in this colombian region. materials and methods plant samples and ic-rt-qpcr immu nocaptu re (ic) was conduc ted fol low i ng t he method of wetzel et al. (1992) using the triple antibody sandwich pvy detection kit from agdia (elkhart, in). fifteen random leaf samples collected in three (a, b and c) commercial potato cv. diacol-capiro fields (for a total of 45 samples), and fifteen sprouting eye-buds (1-2 cm) of seed-tuber samples from storage commercial cellars in la union (antioquia) were evaluated; these tubers were not related to plants sampled in the field plots. positive and negative controls consisted of lyophilized plant tissue purchased from agdia (elkhart, in). for cdna synthesis, 12.5 μl of sample released after tas-elisa using tris-hcl 10 mm ph 8.0 and 1 % triton x 100 were used as template. the reaction also included 200 u of maxima reverse transcriptase, 1x rt buffer, 0,5 mm dntps, 100 pmol oligo-dt primers and 20 u of rnase inhibitor (thermo fisher scientific, waltham, ma) and was incubated at 65°c for 5 min, followed by 50°c for 30 min and 85°c for 5 min in a t3 thermal cycler (biometra, germany). for the qpcr step, the maxima sybr green/rox qpcr master 319muñoz e., gutiérrez s., and marín m.: detection and genome characterization of potato virus y isolates infecting potato (solanum tuberosum l.)... mix (2x) kit (thermo fisher scientific, waltham, ma) was used in 25 μl of reaction containing 12.5 μl of mix, 10 μl depc water, 20-100 ng cdna and 0.3 μm of specific primers pvy-1 fp (5́ cca atc gtt gag aat gca aaa c 3´) and pvy-1 rp (5́ ata tac gct tct gca aca tct gag a 3´), designed by singh et al. (2013) for specific amplification of pvy strains using rt-qpcr with taqman probes. amplification cycles consisted of 10 min at 95°c to activate the polymerase, followed by 35 cycles at 95°c for 15 s and 53°c for 45 s, using a rotor-gene q-5plex platform (qiagen, hilden, germany); f luorescence was measured after each amplification cycle. the samples were considered positive if they exhibited f luorescence values higher than the threshold before the 35th cycle (schena et al., 2004). primer specificity was verified by high resolution melting in the 50 and 99°c range and the identity of five amplicons, including the positive control, was confirmed by sanger sequencing. next-generation sequencing and sanger sequencing high-throughput sequencing of the s. tuberosum cv. diacol-capiro transcriptome was performed on a sample from a bulk of leaves with rugose mosaics, a symptom typically associated with pvy infection, and previously tested usi ng tas -elisa w it h t he tr iple a nt ibody sandwich detection kit specific for pvy strains (sra 20001/0096) from agdia (elkhart, in). samples were ground in liquid nitrogen and 100 mg of the remaining powder were used for rna extraction with the genejet plant rna purification mini kit (thermo fisher scientific, waltham, ma). the library was constructed with the truseq rna sample preparation kit (illumina, san diego, ca) and rrna depleted with the truseq stranded total rna with ribo-zero plant kit (illumina, san diego, ca). sequencing was performed with the illumina hiseq 2000 system service provided by macrogen (seoul, south korea). a similar procedure was followed for the tuber transcriptome; in this case, a bulk sample consisting of ten asymptomatic sprouting eye-buds (1-2 cm) from different diacol-capiro potato seed-tubers were used. adapter sequences and low quality bases were removed with seqtk (https://github.com/lh3/seqtk). sequence assembly was performed with trinity (grabherr et al., 2011) and the contigs corresponding to pvy genome were identified by a local blastn search. both pvy genomes assemblies were confirmed by mapping with bowtie2 (langmead and salzberg, 2012) and checked for inconsistencies and assembly artifacts with tablet (milne et al., 2010). consensus sequences were deposited in genbank under accession codes kr149260 (pvy_launionf) and kx531041 (pvy_launiont). additionally, the cp (801 nt) region was amplified by rt-pcr in six symptomatic foliage samples obtained from single plants (lu1, lu2, lu3, lu4, lu5 and lu6) from la union using primers cp pvycpf (5 ácc atc aag saa atg aca ca 3´) and pvycpr (5´ cgg aga gac act aca tca ca 3´) (glais et al., 2002) following the protocol reported by henao et al. (2013) and sequenced by the sanger method (genbank accession codes kr902698-kr902703) after gel purification using the genejet gel extraction kit (thermo fisher scientific, waltham, ma). bioinformatic analysis orfs codifying for viral proteins were identified with blastx (gish and states, 1993). the phylogenetic analysis was performed in mega6 (tamura et al., 2013) by the neighbor-joining method with 1,000 bootstrap replicates using the tamura 3-parameter method (tamura, 1992). rate variation among sites was modeled with a gamma distribution (shape parameter = 0.3). evolutionary analyses were conducted in mega6 (tamura et al., 2013). the rates of non-synonymous substitutions per nonsynonymous site (ka) and synonymous substitution per synonymous site (ks) were estimated by the nei-gojobori method using a sliding window of 14 codons (nei and gojobori, 1986). the recombination analysis was performed by measuring the local nucleotide percent identity along the genome using in-house perl scripts and plotted with a sliding window of 100 nucleotides; sequences pvy n (ay8849983), pvyo (ef026074) and pvyc (aj439544) were used as parents. multidimensional scaling analysis was performed with cmdscale function in r (www.rproject.org) with distances calculated by the kimura 2-parameter method (kimura, 1980). results ic-rt-qpcr detected pvy in all plots (tab. 1). in plot a, five plants out of 15 were found to be infected (33.3%) with ct values in the 25.9 to 33.2 range and melting temperatures between 76.3 and 76.5°c. plot b exhibited the highest incidence between foliage samples (12/15, 80%) with ct values as low as 26.4 and an average tm of 76.7±0.4°c in agreement with the melting temperatures measured in plot a. only two out of 15 leaf samples tested positive in plot c (13.3%) with ct values of 30.1 and 31.4; tm values were 76.8 and 78.1, respectively. in contrast, the incidence of pvy in tuber samples was 80% (out of 15 samples) with ct values as low as 23.7 and an average melting temperature of 77.3±0.9°c. an overview of the tm data reveals a 1.8°c difference between the extreme values (76.3°c and 78.1°c), suggesting the presence of sequence variants. 320 agron. colomb. 34(3) 2016 to get a more detailed characterization of the pvy strains infecting s. tuberosum cv. diacol-capiro in la union, a high-throughput transcriptome sequencing was carried out on bulks from both foliage and sprouting eye-buds from tuber samples; pvy infection was confirmed by elisa prior sequencing. a total of 4,754,725 paired-end reads were obtained from the infected leaf-sample with 7,750 reads per million (rpm) attributed to pvy. assembly resulted in a consensus pvy genome (pvy_launionf) of 9,702 nt (excluding the poly-a tail) with an average sequence depth of 3,110x (fig. 1a). the consensus sequence contains 449 polymorphic sites with a transition/transversion ratio of 0.85; the high proportion of polymorphisms suggests the presence of mixed variants within the sample, which is not a surprinsing result when bulk samples are used for sequencing. the orf encoding the polyprotein is located at positions 188 and 9,373; frameshift product p3n-pipo is predicted at nucleotide positions 2,474-2,926. the polyprotein orf contains 399 polymorphic sites that translate into 67 amino acid changes; as expected, most substitutions map to the third codon position (316). percentagewise, most changes are amino acid changes are located in the 6k1 (7/52, 13.5%), 6k2 protein (5/52, 9.6%), p1 (25/285, 8.8%) and p3 (25/364, 6.8%). cp (3/267, 1.1%) and nib (13/519, 2.5%) showed the lowest degrees of variation. isolate pvy_ launionf shares 99.8% sequence identity with a similar isolate (pvy_yarumal: kt336551) from the municipality of yarumal in the north of antioquia with phylogenetic affinity to pvyntn strains (muñoz et al., 2016). the high levels of variation observed in the pvy foliage assembly may be indicative of sequences experiencing diversifying selection. to address this point, the ratio (ka/ks) of non-synonymous substitutions per non-synonymous site (ka) to synonymous substitution per synonymous site (ks) was measured along the polyprotein coding region using a sliding window of 14 codons (fig. 2). ka/ks values could be determined for 1,831 sites; 1,473 (80.4%) were under strong purifying selection (ka/ks=0), 355 were under weak purifying selection (19.4%, 0< ka/ks <1) and three sites under either neutral or weak positive selection (ka/ks >1). all windows under positive selection were located within the p1 protein and centered at amino acid positions 59 (ka/ ks=1.05), 60 (ka/ks=1.0) and 63 (ka/ks=1.09), comprising the amino acid sequence (i/v)rtsk(n/s)g(t/a). a region centered at residue 2,083 within nia-pro showed a ka/ks very close to the threshold value (0.97) and comprises a region with the sequence (h/d)lfkslngs(t/m)e(a/v). the tuber transcriptome, on the other hand, resulted in a data set comprising 4,754,725 paired-end reads of which 8,256 (1,736 rpm) were attributed to pvy. the assembled genome consists of a 9,704 nt contig (excluding the polya tail) with average sequence depth of 170x and was named table 1. ic-rt-qpcr detection of pvy in leaf samples from three potato cv. diacol-capiro cultivating plots (a-c) and sprouting eye-buds of tubers (t) from la union (antioquia). plot a plot b plot c tubers ct1 tm2 (ºc) ct tm (ºc) ct tm (ºc) ct tm (ºc) a1 >35 b1 >35 c1 >35 t1 28.1 77.8 a2 >35 b2 29.8 77.2 c2 >35 t2 27.1 77.2 a3 >35 b3 26.4 76.4 c3 >35 t3 30.9 76.6 a4 30.3 76.5 b4 29.1 77.1 c4 >35 t4 28.2 78.1 a5 >35 b5 29.2 77.2 c5 >35 t5 27.4 77.4 a6 28.7 76.5 b6 30.4 77.1 c6 >35 t6 27.2 77.6 a7 33.2 76.3 b7 >35 c7 >35 t7 30.1 77.5 a8 >35 b8 28.8 76.4 c8 >35 t8 >35 a9 >35 b9 28.7 76.3 c9 >35 t9 32.1 78.1 a10 >35 b10 28.3 76.9 c10 30.1 78.1 t10 31.1 77.5 a11 28.2 76.5 b11 29.6 76.3 c11 >35 t11 >35 a12 >35 b12 28.2 76.5 c12 31.4 76.8 t12 >35 a13 >35 b13 >35 c13 >35 t13 24.3 77.4 a14 25.9 76.3 b14 29.4 76.56 c14 >35 t14 23.7 78.1 a15 >35 b15 29.6 76.86 c15 >35 t15 25.7 77.6 1ct: threshold cycles below 35 were considered positive. 2tm: melting temperatures. 321muñoz e., gutiérrez s., and marín m.: detection and genome characterization of potato virus y isolates infecting potato (solanum tuberosum l.)... pvy (tubers) p1 hevrhq/s p3 1,105 ydvrhq/r 740 khyrvg/g hc-pro 285 smvqfs/s 5´ p3n/pipo cl cpnlbnla-provpg 1,157 6k 1 qfvhhq/a yevhhq/gdvvveq/aqevehe/a etvshq/g 1,791 2,794 3,0602,2752,0311,843 6k 2 3´ coverage polymorfic sites 4,5003,0001,5000 0 150 300 nt a. a. 6,000 (2) (6) (170x) 9,0007,500 pvy (foliage) p1 hevrhq/s p3 1,105 ydvrhq/r 740 khyrvg/g hc-pro 275 rskvto/g 5´ p3n/pipo cl cpnlbnla-provpg 1,157 6k 1 qfvhhq/a yevhhq/gdvvveq/aqevehe/a etvshq/g 1,791 2,794 3,0602,2752,0311,843 6k 2 3´ coverage polymorfic sites 4,5003,0001,5000 0 3,000 6,000 nt a. a. 6,000 (67) (449) (3110x) 9,0007,500 figure 1. sequence coverage and mapping of the pvy genomes infecting potato foliage and sprouting eye-buds of tubers in la union (antioquia). the relative position of each mature protein in pvy is show on top of each panel; viral protease cleavage sites are shown. the pvy isolated from bulked foliage (pvy_launionf, kr149260) exhibits a very high sequence coverage (3110 x) and variability with 449 polymorphic sites suggesting the presence of mixed variants in the bulked sample. in contrast, the pvy strain from a bulk of tuber sprouts (pvy_launiont, kx531041), resulted from an assembly with 170x coverage and only six polymorphisms. table 2. pairwise sequence comparison between pvy_launionf (kr149260) and pvy_launiont (kx531041). values correspond to the percent identity between the consensus sequences at the nucleotide (nt) and amino acid level (a.a.). 5’utr p1 hc-pro p3 6k1 ci 6k2 nia-vpg nia-pro nib cp 3’utr % id. (nt) 87.5 92.2 93.1 85.9 82.7 85.4 84.1 91.9 94.4 95.1 95.6 86.5 (a.a) 92.4 97.6 94.0 86.5 95.4 90.4 96.8 97.5 98.5 99.2 w=14 k ak s position (a.a.) 0.0 0.2 0.4 0.8 0.6 1.0 0 1,000 2,000 3,000 p1 p3hc-pro cl cpnlbnla-provpg6k 1 6k 2 figure 2. sliding window analysis of genome variants of the pvy consensus isolated from potato foliage in la union (antioquia). a window size of 14 was used. ka/ks ratios larger than one are indicative of positive selection. 322 agron. colomb. 34(3) 2016 ntn (japan, ab331517) ntn (japan, ab331519) ntn (japan, ab331515) ntn (canada, ay166866) ntn (canada, ay166867) peñol (colombia, kr270797) pvy_la uniont (colombia, kx531041) 100 88 78 78 100100 n (uk, aj585197) n (new zealand, am268435) n (switzerland, x97895) n (usa, ay884983) ntn (usa, ef026075) ntn (slovenia, km396648) ntn (serbia, kj946936) ntn (brazil, jq924287) yarumal (colombia, k336551) pvy_la unionf (colombia, kr149260) ntn (germany, aj890345) ntn (uk, kc634005) ntn (slovenia, aj585342) ntn (germany, aj890347) ntn (uk, ef016294) ntn (usa, ay884982) ntn (usa, fj204166) ntn (hungary, m95491) ntn (china, hq631374) n (poland, aj890342) ntn (poland, aj890342) ntn (china, hm590406) n (china, jq673517) n (china, hm590405) n (china, eu182476) w (germany, aj889867) w (germany, aj889868) n (uk, aj584851) wi (germany, he608963) wi (poland, aj890349) wi (germany, aj890650) wi (germany, he608964) wi (germany, am113988) n:o (usa, hq912872) n:o (usa, ef026076) n:o (canada, ay745492) n:o (canada, ay745491) n:o (usa, dq157178) n:o (usa, ay884985) n:o (usa, hq912866) c (netherlands, eu563512) c (france, aj890348) n (france, x12456) o (uk, aj585195) o (canada, u09509) o (usa, ef026074) o (uk, aj585196) n (egypt, af522296) wi (poland, ef558545) 100 100 100 100 100 100 100 100 97 100 100 100 100 100 100 83 95 99 98 85 98 1000.02 a o c/np n:o/n-wi n/ntn figure 3. phylogenetic and recombination analysis of the pvy isolates from foliage and tubers in la union (antioquia). the phylogenetic tree (a) suggest that the foliage isolate has phylogenetic affinity with a clade composed of recombinant pvyntn strains while pvy from tubers is more closely related to strains of the non-recombinant pvyn/ntn group. complete pvy genomes from colombia are shown in bold. panels b and c show the analysis of recombination for both strains using pvyn, pvyo and pvyc as parents. pvy_launiont (fig. 1b). in contrast to the leaf isolate, the tuber pvy consensus contained only six polymorphic nucleotide sites; two of them, u4746g and t6875c, result in amino acid changes in ci (v1520g) and nia-pro (w2230r). the closest pvy isolate available in genbank corresponds to isolate mar7 (kr270797) infecting s. 323muñoz e., gutiérrez s., and marín m.: detection and genome characterization of potato virus y isolates infecting potato (solanum tuberosum l.)... % id en tit y position (nt) 80 60 100 80 60 100 80 60 100 0 2,000 4,000 6,000 8,000 p1 p3hc-pro cl cpnlbnla-provpg6k 1 6k 2 foliage pvyc % id en tit y position (nt) 80 60 100 80 60 100 80 60 100 0 2,000 4,000 6,000 8,000 p1 p3hc-pro cl cpnlbnla-provpg6k 1 6k 2 tuber pvyc pvyo pvyn c pvyo pvyn b figure 3. (continuation) lycopersicum at the municipality of el peñol (muñoz-baena et al., 2016). isolate mar7 has phylogenetic affinity to the pvyn group and shares 99.4% nucleotide sequence identity with pvy_launiont. pairwise comparison among the genomes from foliage and tubers reveal significant differences in nucleotide and amino acid sequence identity between regions encoding each of the mature proteins (table 2). the highest differences were found at the 6k2 and p3 proteins with nucleotide (amino acid) percent identities of 85.9 (94.0) and 92.2 (92.4); the best conserved segment correspond to cp (95.6/99.2) and nib (95.1/98.5). 5’ and 3’ untranslated regions share 87.5% and 86.6% nucleotide sequence identity, respectively. phylogenetic analysis of complete pvy sequences confirmed that pvy_launionf and pvy_launiont cluster in two different clades within the n/ntn group (fig. 3a). pvy_launionf is part of a group comprising (only) pvyntn recombinant strains and its close evolutionary relationship with the pvy isolate from yarumal becomes clear as they cluster together within the clade. the tuber strain, on the other hand, belongs to a group comprising pvyn strains and other pvyntn strains; as expected, isolate mar7 from tomato also belongs to this group. the recombinant nature of the pvy_launionf was further confirmed by recombination analysis (fig. 3b). sequence comparison with pvyn, pvyo and pvyc strains reveal three recombination breakpoints at the hc-pro/p3 and 6k2/nia-vpg junctions and near the end of the cp region, a pattern typical of pvyntn strains (recombinant junction: ntna) (karasev and gray, 2013). recombination analysis of the pvy tuber strain failed to reveal recombination breakpoints (fig. 3c). to corroborate the diversity of pvy strains infecting s. tuberosum (cv. diacol-capiro) in la union, partial sanger sequencing of the cp region was performed in single leaf samples from different commercial cultivation plots (lu16). multidimensional scaling analysis using sequences from colombia and the rest of the world reveals seven 324 agron. colomb. 34(3) 2016 distinct pvy clusters (fig. 4). cluster a includes sequences belonging to strains pvyn, pvyn:o, pvyw, pvyc and to np isolates (non-potato isolates) from all over the world; cluster c includes sequences corresponding to strains pvyn and pvyntn; the remaining clusters are composed exclusively from colombian isolates. the cp segment from pvy_launionf clustered in group c, which includes the pvy genome from yarumal, in agreement with phylogenetic analysis discussed above. this group also includes sanger sequences lu1, lu2, lu4, lu5 and lu6 and colombia isolates 13col, 14col, 40my and 454749my previosuly deposited in genbank by gil et al. (2011) and henao et al. (2013). group c comprises only pvy strains with s. tuberosum as isolation host. the cp segment of pvy_launiont clustered in group b composed exclusively by colombian isolates and includes isolates mar7 (muñozbaena et al., 2016) and 44col (jaramillo et al., 2011) infecting tomato and tamarillo (solanum betaceum) respectively; none of the sanger sequences obtained here was included within this group. interestingly, sequence lu3 clustered in group a, which corresponds to the ordinary strain of pvy (pvyo) and suggests the presence of at least a third pvy -0.5 0.0 0.5 0.05 0.00 -0.05 -0.10 0.10 ntn (japan, ab331519) ntn (usa, ef026075) o (uk, aj585196) wi (germany, aj889867) o (canada, aj890349) ntn (brazil, jq924287) ntn (china, hm590406) wi (germany, aj889868) wi (germany, he608963) lu3 (colombia, kr908700) wi (germany, aj890650) wi (germany, he608964) wi (germany, am113988) n:o (usa, hq912872) 44col (jf939837): s. betaceum n:o (canada, ay745492) n:o (canada, ay745491) n:o (usa, dq157178) 17bm ( hq335238) (canary islands, aj439545): s. lycopersicum c (france, aj890348) n (france, x12456) o (uk, aj585195) o (canada, u09509) wi (poland, ef558545) mn (canary usa, af463399): n. tabacum n (egypt, af522296) c (netherlans, eu563512) son41 (france, aj439544) s. nigrum o (usa, ef026074) n (china, jq673517) n (china, hm590405) 7med( hq335224) 38mr( hq335253) 34my( hq335248) 6med( hq335223) 35my( hq335249) 13fb( hq335231) 20col (hq335245) 5med( hq335222) launiont(kx531041) peñol(kr270797): s. lycopersicum n (switzerland, x97895) n(uk, aj585197) n (canada, ay166867) ntn (canada, ay16866) n (new zealand, ay268435) launionf (kr149260) lu1(kr902698) lu2(kr902699) lu4(kr902701) lu6(kr902703) yarumal(kt33655) 40my(hq335260) 14col (colombia, hq335233) 1un (jf939838) 454749my (colombia, hq335261) 13col(colombia, hq335230) ntn(hungary, m95491) ntn(uk, ef016294) ntn(usa, fj204166) lu5(colombia, kr902702) n (china, eu182576) n (usa, ay884983) ntn (germany, aj890345) ntn (germany, aj890347) ntn (slovenia, aj585342) 2un (jf939839) 45col(hq171921) 45col(jf939836) 46col(jf939835) 46col(hq171922) tunja7/6/10 (kc677693) ip1av(kc677682) sp3 (kc677688) ts2 (kc677692): s. betaceum s1 (kc677685) sp5 (kc677690) sp9 (kc677691) s2 (kc677686) nar2 (kc677684) nar1 (kc677683) s3 (kc677687) s. betaceum s. betaceum colombia colombia colombia colombia a b c d g f e figure 4. multidimensional scaling visualization of partial pvy capsid sequences. scale in the diagram directly reflects the genetic distances between sequences. when a pvy isolate infects a host different to s. tuberosum the corresponding host is indicated. sanger sequences obtained in this work are shown in bold. 325muñoz e., gutiérrez s., and marín m.: detection and genome characterization of potato virus y isolates infecting potato (solanum tuberosum l.)... strain in la union. no sequences related to groups d-g were found in this study. discussion in this work, we have demonstrated the presence of at least two types of pvy strains infecting s. tuberosum (cv. diacol-capiro) in the municipality of la union, the main potato producer of antioquia. the isolate pvy_launiont, infecting seed-tuber material has phylogenetic affinity with strains of the tobacco veinal necrosis pvy group, pvyn (singh et al., 2008). pvyn isolates were reported for the first time in peru and bolivia in the 1940s (nobrega and silberschmidt, 1944) followed by reports in the united states and europe in the 1960s (kahn and monroe, 1963). symptoms caused by pvyn are not considered to be severe on potato (singh et al., 2008). interestingly, colombian pvyn isolates form a very distinct cluster with widespread distribution in antioquia and the rest of the country (gil et al., 2011; henao et al., 2013; villamil et al., 2014). isolates from this group have also been collected in the provinces of nariño (17bm, 34my, and 35my), boyacá (17bm) and cundinamarca (13fb). in antioquia, members of this group have been collected in the municipalities of santa rosa de osos (6med), la ceja (38mr) and sonsón (5med), the latter two located in the vicinity of la union. group c seems to be able to cross the host barrier as attested by isolates 44col and mar7 infecting s. betaceum and s. lycopersicum, respectively (jaramillo et al., 2011; muñoz-baena et al., 2016). pvy_launiont is very closely related to isolate mar7, which together with the geographical proximity of the municipality of el peñol, suggests that passage of pvy between alternate hosts might be a result of inadequate crop management practices. the infection of pvyntn and pvyn in tomato has been previously reported in spain and poland (aramburu et al., 2006; hasiów-jaroszewska et al., 2015). the pvy genome from foliage, pvy_launionf, is clearly a member of the recombinant pvyntn group of strains and its similarity to a previously sequenced genome from yarumal in north antioquia indicate that both isolates probably have a common origin. analysis of the cp region shows that pvy_launionf is part of a group of pvy strains with worldwide distribution and previously reported in colombia in chipaque (cundinamarca) (villamil et al., 2014) and the east of antioquia in the municipalities of carmen de viboral (454749my), sonsón (13col and 14col) and la ceja (40my) (gil et al., 2011; henao et al., 2013). the majority of sanger sequences (lu1-2 and lu4-6) clustered within this group thus confirming the high prevalence of this strain in the potato cultivating regions of eastern antioquia. our data indicates that isolate pvy_launionf has high sequence variability and comprises a larger set of sequence variants that pvy_yarumal, in which only fifteen nucleotide polymorphic sites were observed that translate into three of amino acid changes in p1 (k30e), 6k1 (m1121i) and nib (k2758r) (muñoz et al., 2016). the k30e was also found in the pvy_launionf and a m1121v change was observed instead of m1121i; no polymorphism equivalent to k2758r was detected in pvy_launionf. unfortunately, the genome sequence reported by villamil et al. (2014) is not available in genbank and could not be compared with the sequences reported in this work. the results obtained from the sliding window comparison of non-synonymous to synonymous substitution is in agreement with previous reports showing that p1, p3, 6k1, 6k2, and cp genes have more neutral codons than expected (cuevas et al., 2012). according to our data, p1 is undergoing moderate positive selection in the segment comprising residues 59 to 66. a recent population analysis of pvy from iran identified that 22 sites in p1 and three in nia-pro underwent positive selection (pourrahim and farzadfar, 2016). protein p1 is a serine protease involved in rna silencing and it has been suggested that modulation of p1 activity has evolved to keep viral amplification below hostdetrimental levels therefore helping to maintain a higher long-term replicative capacity (pasin et al., 2014). it would be interesting if future studies could determine whether slight positive selection observed at the n-terminus of p1 in pvy_launionf is related to fine-tuning of its protease function. the other region undergoing relaxed selection pressure is located at the n-terminus of a second protease, i.e., nia-pro, which is required for the proteolytic processing of the most potyviral proteins and has an important effect on infectivity (ivanov et al., 2014). interestingly, sequence analysis of the cp region of sample lu3 reveals that this isolate is most similar to isolates co1960 (99.7 %), co1827 (99.7%), co1801 (99.5%) from the united states (karasev et al., 2011). these isolates are part of a pvyo group of strains reported to be spreading across the united states and other countries world-wide. the pvyo group can cause mild mosaic in tobacco and induces necrosis and severe stunting in potato cultivars carrying the ny gene, such as desiree and maris bard, as a result of eliciting the hypersensitive response (hr) (karasev et al., 2011). this is the first report in colombia for this group. in 2014, colombia had an estimated yield of 19.9 t ha-1 which falls short to the productivity seen in countries such as uk (33.17 t ha-1) and the united states (51 t ha-1) 326 agron. colomb. 34(3) 2016 (http://faostat3.fao.org). it is likely that these low yields are related to the high incidence of viral infections, which might be caused by the lack of adequate seed-certification programs and malpractices in the handling of crops. one of the principal means of virus distribution is through movement of infected propagation material and once a pathogen gets introduced into a new region it may spread rapidly through the action of vectors and cultural malpractices. pvy is a constant threat to potato production as a result of the lack of efficient resistance of local varieties to many of its strains and, for this reason the main control strategy is based on the certification of tuber seed production. the high incidence levels of pvy detected in foliage and seedtuber samples and the finding of at least three different strains in a single potato-producing municipality in antioquia reveal a worrying situation regarding the sanitary conditions of this crop. urgent measures are required to strengthen current seed-certification programs such as the incorporation of detection methods as ic-rt-qpcr that offer higher sensitivity than elisa and a constant monitoring of the genomic characteristics of the pvy strains present in each potato-producing region. the latter is of the utmost importance as genome information can help to predict the epidemiological impact of pvy infection, since it is possible to associate the strain genotypes with their impact on yield and tuber quality as well as with alternate hosts and transmission efficiency by arthropod vectors. conclusions the genomes of two different pvy infecting s. tuberosum in the municipality of la union were obtained using ngs of leaves and tuber sprouts. these genomes comprised 9,072 and 9,704 nt, respectively and encoded a polyprotein of 3060 residues. the consensus genome from bulked samples of the infected leaves was highly polymorphic containing 399 variable sites at the nucleotide level which leads to 67 amino acid changes in polyprotein, suggesting the presence of mixed variants within the sample. the genome from infected tubers showed little variability as only six nucleotide substitutions and two amino acid changes were observed. these differences in variability might be a consequence of different transmission methods occurring in foliar tissue (e.g. mechanical transmission, vectors, seed-tuber) in comparison with just the primary inoculum of seed-tuber. high incidence of pvy were observed by ic-rt-qpcr in fifteen commercial seed-tuber samples from la union (86.7%) and in two out of three potato cv. diacol-capiro producing plots (33.4 and 80%). these results underscore the necessity of comprehensive reforms to currently available seed-certification programs in colombia using more sensitive and specific virus detection methods such as real-time rt-pcr. acknowledgments this work was funded by universidad nacional de colombia (grant vri: 34585) and international foundation for science (sweden, grant c/4634-2). literature cited aramburu, j., l. galipienso, and m. matas. 2006. characterization of potato virus y isolates from tomato crops in northeast spain. eur. j. plant pathol. 115(2), 247-258. doi: 10.1007/ s10658-006-9003-x cuevas, j.m., a. delaunay, m. rupar, e. jacquot, and s.f. elena. 2012. molecular evolution and phylogeography of potato virus y based on the cp gene. j. gen. virol. 93(11), 2496-2501. doi: 10.1099/vir.0.044347-0 dougherty, w.g. and j.c. carrington. 1998. expression and function of potyviral gene products. annu. rev. phytopathol. 26(1), 123-143. doi: 10.1146/annurev.py.26.090188.001011 fageria, m.s., m. singh, u. nanayakkara, y. pelletier, x. nie, and d. wattie. 2013. monitoring current-season spread of potato virus y in potato fields using elisa and real-time rt-pcr. plant dis. 97(5), 641-644. doi: 10.1094/pdis-03-12-0283-re gallo, y., p. gutiérrez and m. marín. 2012. generación de anticuerpos policlonales para la detección de la variante genotípica giii de pvy, en cultivos de tomate de árbol y papa de colombia. rev. colomb. biotecnol. 14(1), 245-255. gil, j.f., j.m. cotes, and m. marín. 2011. incidencia de potyvirus y caracterización molecular de pvy en regiones productoras de papa (solanum tuberosum l.) de colombia. rev col. biotecnol. 13(1), 85-93. gish, w. and d.j. states. 1993. identification of protein coding regions by database similarity search. nature genet. 3(3), 266-272. doi: 10.1038/ng0393-266 glais, l., m. tribodet, and c. kerlan c. 2002. genomic variability in potato potyvirus y (pvy): evidence that pvynw and pvyntn variants are single to multiple recombinants between pvyo and pvyn isolates. arch. virol. 147(2), 363-378. doi: 10.1007/ s705-002-8325-0 grabherr, m.g., b.j. haas, m. yassour, j.z. levin, d.a. thompson, i. amit, x. adiconis, l. fan, r. raychowdhury, q. zeng, z. chen, e. mauceli, n. hacohen, a. gnirke, n. rhind, f. di palma, bw. birren, c. nusbaum, k. lindblad-toh, n. friedman, and a. regev. 2011. full-length transcriptome assembly from rnaseq data without a reference genome. nat. biotechnol. 29(7), 644-652. doi: 10.1038/nbt.1883 hasiów-jaroszewska, b., j. stachecka, j. minicka, m. sowiński, and n. borodynko. 2015. variability of potato virus y in tomato crops in poland and development of a reverse-transcription loop-mediated isothermal amplification method for virus 327muñoz e., gutiérrez s., and marín m.: detection and genome characterization of potato virus y isolates infecting potato (solanum tuberosum l.)... detection. phy topathol. 105(9), 1270-1276. doi: 10.1094/ phyto-08-14-0219-r henao e., p. gutiérrez, and m. marín. 2013. análisis filogenético de aislamientos del potato virus y (pvy) obtenidos en cultivos de papa (solanum tuberosum) y tomate de árbol (solanum betaceum) en colombia. actu. biol. 35(99), 219-232 ivanov, k.i., k. eskelin, a. lõhmus, and k. mäkinen. 2014. molecular and cellular mechanisms underlying potyvirus infection. j. gen. virol. 95(7), 1415-1429. doi:10.1099/vir.0.064220-0 ja ra mi l lo, m., p. gut iérrez, l .e . lagos, j.m. cotes, a nd m. marín. 2011. detection of a complex of viruses in tamarillo (solanum betaceum) orchards in the andean region of colombia. trop. plant pathol. 36(3), 150-159. doi: 10.1590/ s1982-56762011000300003 kahn, r.p. and r.i. monroe. 1963. detection of tobacco veinal necrosis (strain of potato virus y) in solanum carensaii and s. andigenum introduce into the united states. phytopathol. 53, 1356-1359. karasev, a.v., x. hu, c.j. brown, c. kerlan, o.v. nikolaeva, j.m. crosslin and s.m. gray. 2011. genetic diversity of the ordinary strain of potato virus y (pvy) and origin of recombinant pvy strains. phy topathol. 101(7), 778-785. doi: 10.1094/ phyto-10-10-0284 karasev, a.v. and s.m. gray. 2013. continuous and emerging challenges of potato virus y in potato. annu. rev. phytopathol. 51(1), 571-586. doi: 10.1146/annurev-phyto-082712-102332 kerlan, c., o.v. nikolaeva, x. hu, t. meacham, s.m. gray, and a.v. karasev. 2011. identification of the molecular makeup of the potato virus y strain pvyz: genetic typing of pvyz-ntn. phytopathol. 101(9), 1052-1060. doi: 10.1094/ phyto-11-10-0317 kimura, m. 1980. a simple method for estimating evolutionary rate of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. j. mol. evol. 16(2), 111-120 langmead, b. and s. salzberg. 2012. fast gapped-read alignment with bowtie 2. nat. methods 9(4), 357-359. doi: 10.1038/ nmeth.1923 medina, h.c., p. gutiérrez, and m. marín. 2015. detección del potato virus y (pvy) en tubérculos de papa mediante tas-elisa y qrt-pcr en antioquia (colombia). bioagro 27(2), 83-92 milne, i., m. bayer, l. cardle, p. shaw, g. stephen, f. wright, and d. marshall. 2010. tablet-next generation sequence assembly visualization. bioinform. 26(3), 401-402. doi: 10.1093/ bioinformatics/btp666 muñoz-baena, l., p. gutiérrez, and marín-montoya. 2016. detección y secuenciación del potato virus y (pvy) que infecta plantas de tomate en antioquia (colombia). bioagro 28(2), 69-80. muñoz, d., p. gutiérrez, and m. marín. 2016. detección y caracterización molecular del potato virus y (pvy) en cultivos de papa (solanum tuberosum l.) del norte de antioquia, colombia. rev. prot. veg. 31(1), 1-11. nei, m. and t. gojobori. 1986. simple methods for estimating the numbers of synonymous and nonsynonymous nucleotide substitutions. mol. biol. evol. 3(5), 418-426. nobrega, n.r. and k. silberschmidt. 1944. sobre una provavel variante do virus « y » da batatinha que tem a peculiaridade de provocar necroses em plantas de fumo. arq. inst. biol. 1944, 307-330. nolte, p., j.l. whitworth, m.k. thornton, and c.s. mcintosh. 2004. effect of seedborne potato virus y on performance of russet burbank, russet norkotah, and shepody potato. plant dis. 88(3), 248-252. doi: 10.1094/pdis.2004.88.3.248 ogawa, t., y. tomitaka, a. nakagawa, and k. ohshima. 2008. genetic structure of a population of potato virus y inducing potato tuber necrotic ringspot disease in japan; comparison with north american and european populations. virus res. 131(2), 199-212. doi: 10.1016/j.virusres.2007.09.010 olspert, a., b.y. chung, j.f. atkins, j.p. carr, and a.e. firth. 2015. transcriptional slippage in the positive-sense rna virus family potyviridae. embo reports. 16(8), 995-1004. doi: 10.15252/ embr.201540509 pasin, f., c. simón-mateo, and j.a. garcía. 2014. the hypervariable amino-terminus of p1 protease modulates potyviral replication and host defense responses. plos pathog. 10(3), e1003985. doi: 10.1371/journal.ppat.1003985 pourrahim, r. and s. farzadfar. 2016. population analysis of iranian potato virus y isolates using complete genome sequence. plant pathol. j. 32(1), 33-46. doi: 10.5423/ppj.oa.07.2015.0144 quenouille, j., n. vassilakosa, and b. moury. 2013. potato virus y: a major crop pathogen that has provided major insights into the evolution of viral pathogenicity. mol. plant pathol. 14(5), 439-452. doi: 10.1111/mpp.12024 revers, f. and j.a. garcía. 2015. molecular biology of potyviruses. adv. virus res. 92, 101-199. doi: 10.1016/bs.aivir.2014.11.006 schena, l., f. nigro, a. ippolito, and d. gallitelli. 2004. real-time quantitative pcr: a new technology to detect and study phytopathogenic and antagonistic fungi. eur. j. plant pathol. 110(9), 893-908. doi: 10.1007/s10658-004-4842-9 scholthof, k.b., s. adkins, h. czosnek, p. palukaitis, e. jacquot, t. hohn, b. hohn, k. saunders, t. candresse, p. ahlquist, c. hemenway, and g.d. foster. 2011. top 10 plant viruses in molecular plant pathology. mol. plant pathol. 12(9), 938-954. doi:10.1111/j.1364-3703.2011.00752.x singh, r.p., j.p.t. valkonen, s.m. gray, n. boonham, r.a.c. jones, c. kerlan, and j. schubert. 2008. brief review: the naming of potato virus y strains infecting potato. arch. virol., 153(1), 1-13. doi: 10.1007/s00705-007-1059-1 singh, m., r.p. singh, m.s. fageria, x. nie, r. coffin, and g. hawkins. 2013. optimization of a real-time rt-pcr assay and its comparison with elisa, conventional rt-pcr and the grow-out test for large scale diagnosis of potato virus y in dormant potato tubers. am. j. potato res. 90(1), 43-50. doi: 10.1007/s12230-012-9274-z tamura, k. 1992. estimation of the number of nucleotide substitutions when there are strong transition-transversion and g + c-content biases. mol. biol. evol. 9(4), 678-687. tamura, k., g. stecher, d. peterson, a. filipski, and s. kumar. 2013. mega6: molecular evolutionary genetics analysis. mol. biol. evol. 30(12), 2725-2729. doi: 10.1093/molbev/mst197 328 agron. colomb. 34(3) 2016 untiveros, m., a. olspert, k. artola, a.e. firth, j.f. kreuze, and j.p.t. valkonen. 2016. a novel sweet potato potyvirus open reading frame (orf) is expressed via polymerase slippage and suppresses rna silencing. mol. plant pathol. 17(7),1111-1123. doi:10.1111/mpp.12366 vance, v. 1991. replication of potato virus x rna is altered in coinfections with potato virus y. virology 182(2), 486-494. doi:10.1016/0042-6822(91)90589-4 villamil-garzón, a., w.j. cuellar, and m. guzmán-barney. 2014. natural co-infection of solanum tuberosum crops by the potato yellow vein virus and potyvirus in colombia. agron. colomb. 32(2), 213-223. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n2.43968 wetzel, t., t. candresse, g. macquaire, m. ravelonandro, and j. dunez. 1992. a highly sensitive immunocapture polymerase chain reaction method for plum pox potyvirus detection. j. virol. methods. 39(1-2), 27-37. doi: 10.1016/0166-0934(92)90122-t technological factors associated with oil palm yield gaps in the central region in colombia received for publication: 11 january, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.61894 1 agricultural economics and biometrics, corporación centro de investigación en palma de aceite (cenipalma). bogota (colombia). eruiz@cenipalma.org 2 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 35(2), 256-264, 2017 technological factors associated with oil palm yield gaps in the central region in colombia factores tecnológicos asociados a las brechas en el rendimiento en cultivos de palma de aceite de la zona central en colombia elizabeth ruiz a.1, eloina mesa f.1, mauricio mosquera m.1, and juan carlos barrientos f.2 abstract resumen this study builds on the results from a previous study (ruiz, 2017), aimed to identify and quantify yield gaps in a sample of lots from small and medium scale producers, all suppliers of the same mill. the technical staff from the mill provides technical assistance to the aforementioned growers. this study was aimed at identifying what technological factors are associated with such gaps. regarding the methodological approach, first, it was used the technology balance index (tbi) in order to quantify technology adoption. the tbi allows for rating technology adoption at oil palm crops by considering five processes (which comprehend 25 cropping practices). the processes evaluated are establishment, weeding and pruning, fertilizing, pests control and harvesting. the tbi assigns a category for each practice: high if it is fully adopted, intermediate if it is partially adopted and low if it is not adopted at all. secondly, in order to determine those practices affecting yield gaps; we used a multiple correspondence analysis (mca). mca allowed to synthesize data into two dimensions with 51% of the variability given by the data gathered (qualification of the adoption of 25 crop management practices). thirdly, we used cluster analysis in order to group lots according to adoption of technology. then we related the obtained groups with the yield records. mca results indicated that proper establishment, harvest and nutrition practices are the ones causing most of the variability in terms of technology adoption. the groups resulting from ca, provided evidence that a greater adoption of technology, leads greater yields (i.e. smaller yield gaps). este estudio se basa en los resultados de un estudio previo (ruiz, 2017), dirigido a identificar y cuantificar las brechas de rendimiento en una muestra de lotes de productores de palma de aceite de pequeña y mediana escala que son proveedores de la misma planta extractora el personal técnico de la planta proporciona asistencia técnica a los productores antes mencionados. este estudio tuvo por objetivo identificar cuáles son los factores tecnológicos que están asociados a las brechas en el rendimiento. con respecto a la metodología, en primer lugar, se utilizó el índice de balance tecnológico (ibt) para cuantificar la adopción de tecnología. el ibt permite valorar la adopción de tecnología en cultivos de palma de aceite considerando cinco procesos (que comprenden 25 prácticas de manejo del cultivo). los procesos evaluados fueron el establecimiento, desmalezado y poda, fertilización, control de plagas y cosecha. el ibt asigna una categoría para cada práctica: alta si es plenamente adoptada, intermedio si se adopta parcialmente y baja si no se adopta. en segundo lugar, con el fin de determinar las prácticas que se asocian a las brechas de rendimiento, se utilizó un análisis de correspondencias múltiples (acm). este análisis permite sintetizar en dos dimensiones el 51% de la variabilidad de los datos recogidos (calificación de la adopción de 25 prácticas de manejo del cultivo). en tercer lugar, se utilizó el análisis de conglomerados (ac) para conformar grupos de lotes, según la adopción de la tecnología. posteriormente, identificamos los rendimientos de cada uno de los grupos conformados. los resultados del acm indicaron que las prácticas de establecimiento, cosecha y nutrición adecuadas, son las que causan la mayor parte de la variabilidad en términos de adopción de tecnología. los grupos resultantes de ac, proporcionaron evidencia en el sentido de que a mayor adopción de tecnología, se encuentran mayores rendimientos (es decir, menores brechas en el rendimiento). key words: technology balance index, multiple correspondence a na ly sis , clu ster a na ly sis , fer t i l isi ng , pa l m pla nt at ion establishment, harvest cycle. palabras clave: índice de balance tecnológico, análisis de correspondencias múltiples, aná lisis de conglomerados, fertilización, establecimiento de la palma, ciclo de cosecha. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.61894 mailto:eruiz%40cenipalma.org?subject= 257ruiz a., mesa f., mosquera m., and barrientos f.: technological factors associated with oil palm yield gaps in the central region in colombia introduction a gap in crop yield is defined as the difference between yields obtained by producers in their own particular conditions and the potential yield. in essence what could be achieved if there were no limiting factors regarding crop management (fischer, 2015). the importance of studying yield gaps lies in how such studies provide information leading to the identification of factors limiting yield, enabling prioritising aspects which must be improved to close gaps. the forgoing, contributes towards increase efficiency regarding the use of production factors (land, capital and work) and natural resources, thereby, contributing increasing producers net income. different factors originates gaps regarding agricultural crop yields, among them the climatic and soil conditions where the crops are established, planting materials sown and their characteristics, and the adoption of technology by producers. technology adoption is related to the producers’ socioeconomic characteristics, such as their educational level, age, land tenure, access to credit, business organization, technical assistance/advice services, regional infrastructure and prevailing agricultural policies (ruiz et al., 2015). an example of this can be seen in a study carried out in indonesia which identified oil palm crop gaps reaching 50% of material ś yield potential; such gaps were related to technology adoption as well as technical assistance/advice and training services received (euler et al., 2016). yield gaps in oil palm crops in colombia have been mainly related to aspects regarding the technological management of crops, especially regarding irrigation, nutrient balance and the sanitary management (sanz et al., 2017). this study was aimed to determining the crop management practices that impact the most on yield gaps. we built on results from a previous work that took place at the central region of colombia. as starting point, the sample of oil palm producers and the yield gaps quantified were used (ruiz, 2017). the main goal of this study was aimed at identifying what are the technological factors are associated with yield gaps. in order to do undertake this task we developed a three stages study. in the first stage, we used the technology balance index (tbi) in order to quantify technology adoption. in the second stage we determine those practices affecting yield gaps by using the multiple correspondence analysis (mca). finally, we used cluster analysis in order to group the studied lots, according to adoption of technology. then, we related the groups obtained by ca with yield records. this paper is organized as follows. after these introductory paragraphs we describe the methodological approach that we used in order to carry out this study. in the second section, we present the results obtained and, they are discussed. in the final section, we provide our concluding remarks. materials and methods the study region the field work for this research was carried out in the central region of colombia, at a place known as nucleus1 which, was interested in closing their fruit supplieŕ s yield gaps. specifically, these oil palm growers were located in the municipalities of sabana de torres, rionegro, tamalameque and rio de oro (7°58’54” n and 73°30’46”w). we gathered information in plantations of fruit suppliers (at a lot level), according to the stratified sampling method described below. study population – sampling the nucleus covers 81 farms, with 494 lots, owned by small and medium sized producers (20 to 500 ha). given the large amount of lots, a stratified design was used, in order to obtain a representative sample of the population involved. the stratification criterion was the oil palm age, since oil palm fruit yield depends upon age (ruiz et al., 2017). at preliminary stages of this study it was not possible to obtain yield records per lot, so it was necessary to use a variable closely related to yield. one accounted with records of this variable to the desired level (i.e. at lot level) was included. we decided to use bud rot (br) incidence, because is highly suggested that, in order to avoid br spread, it is necessary to implement best management practices in oil palm crops (such as, good drainage and balanced nutrition) (martínez, 2009). note, these practices are quite related to obtaining high yields (beltrán et al., 2015). 1 oil palm grower̀ s nucleus being understood as an oil palm company usually having a palm oil extraction plant, buying fruit from a cluster of growers located near to the plant and, in some cases, providing facilities for the establishment and maintenance of the suppliers’ crops by supporting credit applications, providing technical assistance and input for the crops. 258 agron. colomb. 35(2) 2017 sample size was estimated with 25% precision and 80% reliability; 33 lots were selected from the 288 aged six yearsold and older. regarding oil palm age stratification, 16 lots were aged 6 to 10 years-old (stratum 1), 10 lots aged 11 to 15 years-old (stratum 2) and 7 lots aged over 16 years-old (stratum 3). the area covered by the whole sample represented 403.4 ha sown with oil palm (ruiz, 2017). yield gaps yield potential was taken from franco et al. (2014) (tab. 1). once the sample was obtained, it was necessary to gather yield information for each lot. the real yields (obtained) were provided by the administrators of each farm where the lots were located. table 1. rating oil palm yields in the colombian (mature oil palms) in central region. rating evidence maximum productivity greater than 33 t ha-1 per year intermediate productivity 21-33 t ha-1 minimum productivity lower than 21 t ha-1 source: franco et al. (2014) yield gaps were quantified as the ratio from real yield with respect to potential yield, both expressed in terms of tonnes of fresh fruit bunches (ffb) per hectare; and taken as a percentage, as observed in equation 1 (eq. 1): gap (%) = t of ffb*ha-1 (obtained) * 100 (1) t of ffb*ha-1 (potential) technology balance index (tbi) the tbi (%) index reported by franco et al. (2014) was used for rating the lots’ levels of technology; this indicator rates technology adoption, considering five crop management processes (tab. 2), evaluated according to compliance with practices for each process. each practice2 could be rated maximum, intermediate or minimum (see table 5), according to the compliance of criteria reached by experts for each practice (for more information see franco et al., 2014). information regarding practices adopted at each lot from the sample was provided by technical assistants from the 2 practices refers to aspects which must be considered regarding each crop process; for example, practices for assessing nutritional management considered soil analysis, foliar analysis, production surveys, fertilizer subdivision/fractionating, fertilizer application time, measuring fertilisation effectiveness and measuring vegetative growth. each was rated according to how such process was carried out on a specific plantation. nucleus and from personal interviews with growers. once each process had been rated, the tbi (%) was calculated as shown in equation 2 (eq. 2): technology balance index (tbi) = actual rating * 100 (2) desirable rating association between yield gaps and tbi – multiple correspondence analysis sas statistical software (version 9.4) was used for multivariate analysis for identifying associations between the practices evaluated and yield. multiple correspondence analysis (mca) is an exploratory technique which enables a large amount of data to be summarised in a reduced number of dimensions, involving the least loss of information possible. mca is orientated towards studies in which one accounts with qualitative variables and its goal is to find associations among the variables entering the study (greenacre, 2008). mca was thus used for identifying whether there were associations between the categories of the different practices evaluated regarding tbi pearson’s chi-squared test (p≤0.05) was used for evaluating the independence of the categories analysed here. this was followed by conglomerate analysis from the coordinates produced in correspondence analysis to form groups of lots having similar characteristics regarding yield within them; ward’s method was used in the analysis and euclidean distance was used. results and discussion rating yield and gaps as it was mentioned above, the sample was stratified into three groups regarding the age of the lots (i.e. the age of the oil palm trees in each lot). it was found that 50% of the lots in strata 1 and 3 and 20% of stratum 2 lots, were rated as lots with high yields, totalling 136.8 ha. a high percentage of lots, especially in stratum 2, were rated as having intermediate yields (235 ha). a low percentage of lots was rated as having minimum yields (31.7 ha) (tab. 3). table 2. processes evaluated and maximum possible rating. crop process evaluated maximum possible rating establishing 20 crop tasks (managing weeds and pruning) 10 nutritional management 30 sanitary management 25 harvesting 15 source: franco et al. (2014) 259ruiz a., mesa f., mosquera m., and barrientos f.: technological factors associated with oil palm yield gaps in the central region in colombia figure 1 gives the gaps found, showing that lots in strata 1 and 3 had lower yield gaps, having zero minimum limit (i.e. no gap) and 10 t ha-1 maximum limit. it was also found that the gap was negative regarding lots rated as having high yields (33 t ha-1 yield was exceeded) (ruiz, 2017). regarding stratum 2, it was found that lots having a greater yield gap had an average 10t ha-1 and maximum 17 t ha-1. equally important was low technology adoption concerning nutritional management; all lots had lower than acceptable ratings (less than 70%). this phase is one of the most critical regarding productivity and one of those which could be intervened, effects on yield being observed three or four years after implementing practices for improving them (fairhurst, 2015). regarding crop tasks, the tbi for the suppliers’ lots in this nucleus was rated 45 to 100% and concerning sanitary management, lots had 60-95% tbi (i.e. a high percentage of healthy lots had a good rating); the sanitary aspect of suppliers from the nucleus was rated highly for criteria regarding quality concerning aspects such as surveys for detecting diseases and establishing criteria for them to be handled promptly. however, it was suggested that the initiative for establishing industrial surveys for pests/ plagues should be transferred to the suppliers, since these are important for adopt assertive control measures. regarding harvesting, it was found that this practice could be improved in all lots, as none of them received an excellent rating; this is an aspect where immediate measurements can be performed with the benefit that yields improvement can be observed in the short-term. associations among crop management practices in order to carry out the mca, we considered the scores that were obtained for each evaluated practice (tab. 5). the scores were given according to the tbi methodology for each crop management practice. with the aim of running the mca, we considered crop management practices related to crop establishment, crop nutrition and harvest. table 3. percentage of lots having high, intermediate or low yields. stratum description n high intermediate minimum 1 age (≥6-≤10) 16 50% 43% 7% 2 age (≥11≤15) 10 20% 50% 30% 3 age (≥16 ) 7 58% 42% source: ruiz (2017) table 4. rating lots regarding different processes (percentage lots per rating). process deficient <50% regular 50–60% acceptable 60-70% good 70-90% excellent >90% establishing 76% 3% 6% 9% 6% crop tasks 9% 12% 27% 39% 12% nutritional management 27% 52% 21% 0% 0% sanitary management 27% 61% 12% harvesting 27% 33% 12% 21% 6% overall tbi (%) 27% 21% 36% 15% 0% stratum 10 5 0 15 21 3 yi el d ga p (t h a1 ) figure 1. yield gaps for lots (t ha-1 in 2014). technology balance index (tbi) table 4 shows the percentages for the 33 selected lots having a determined rating. it was observed crop establishment was one of the phases during which technology was least adopted (76% of the 33 lots were rated deficient); the pertinent literature refers to gaps caused by failures regarding establishing crops and how it can hardly be closed due to the presence of oil palms on the lots (fairhurst, 2015). 260 agron. colomb. 35(2) 2017 table 5. components evaluated for scoring/rating technology level on oil palm plantations (after franco et al., 2014). crop phase evaluated desirable rating practice evaluated during each phase score abv. high intermediate low establishing the crop 20 soil and climatological characterisation studies scc 2 0 topographic studies ts 2 1 0 design of irrigation and/or drainage systems did 6 3 0 design of agronomic management units amu 3 1.5 0 soil preparation sp 4 2 0 establishing leguminous cover crops lcc 3 1.5 0 crop maintenance tasks 10 cleaning plots cp 3 1.5 0 cleaning between plots cbp 1 0.5 0 pruning p 2 1 0 how leaves from pruning are used lu 2 1 0 infrastructure maintenance im 2 1 0 nutritional management 30 taking foliar samples fs 4 2 0 taking soil samples ss 5 2.5 0 production survey ps 5 2.5 0 fertilisation effectiveness fe 6 0 fractionation of fertilisation f 4 2 0 fertilisation time ft 4 -0 measuring vegetative growth vg 2 -0 vegetal health management 25 surveys and follow-up of diseases and plagues sdp 10 5 0 opportunity regarding disease and plague control odpc 10 5 0 foliage quality fq 2.5 1.24 0 foliar area fa 2.5 -0 harvesting and production 15 harvesting criteria and cycle hcc 3 1.5 0 fruit collecting cf 3 1.5 0 harvested fruit quality hfq 3 1.5 0 total score 100 100 specifically we considered 15 crop management practices (i.e. 15 variables). otherwise, variables related to practices such as pruning, weed control, pests control, roads maintenance and canal maintenance were not included in the mca because they did not contribute to the variability (they do not exhibit any differences among lots, with respect to crop management) the analysis allowed collect in two dimensions 51% of the variability given by categories analysed (fig. 2). the first dimension explains the 36.6% of the variability, and this show a separation of the categories from strong range of weak ones (high marks of casualties) in establishment and harvest practices. a high score means practices are being adopted with adequate quality standards, while a low grade leads into a non-adoption of the practice or an adoption with inadequate criteria. when considering dimension 2 (fig. 2), is evident that there is a difference respect to the adoption of practices related to the nutrition of oil palm crops. specifically, at the top of the map where some categories are associated to low adoption of technologies, such as: performing various applications of fertilizers along the year (fint), determination of the soil moisture condition before applying fertilizers (ftlow) and, the estimation of the efficiency of the applications of fertilizers (felow). at the bottom of the map (fig. 2), there is a practice that sticks out from the rest. it is the performance of analyses to determine physical properties of the soil and its chemical contents (ssint). these practices are highly required in order to prescribe fertilizers and, to determine the number of times, in which the prescribed doses of nutrients should be applied (during a year). 261ruiz a., mesa f., mosquera m., and barrientos f.: technological factors associated with oil palm yield gaps in the central region in colombia technological practices that explain the yield differences among lots – cluster analysis the first two mca dimensions were used for conglomerate analysis, explaining around 51% of inertia (fig. 3). five conglomerates were selected, explaining 84% of total variability (r2 = 0.84) (represented in the dendrogram in fig. 3). the groups were described according to the variable ś descriptive statistics (tab. 6-9). table 6 shows the conglomeraté s characteristics. lots having yields greater than 30 t ha-1 on average were grouped in conglomerates 3, 4 and 5, the highest yields occurring in conglomerate 3 having 34.2 t ha-1 average yield; regarding reference gaps, it was found that lots in these groups had no gaps or, if they did, they were 2 t ha-1 on average. lots having 25 t ha-1 average yields and 6.8 t ha-1 gaps were grouped in cluster 1 whilst lots having lower yields (21.5 t ha-1 on average) and 8.12 t ha-1 gaps were placed in group 2. it should be noted that the tbi for some conglomerates having higher yields were above 64% on average while those having lower yields were 40% on average (deficient). table 7 shows how rating was low regarding aspects related to establishing crops in conglomerates 1 and 2, whilst rating was high for all practices in conglomerate 3. the criteria to be considered when establishing crops should be the study of the land in which oil palms are going to be establish (topographic, altimetry, hydraulic, soil characterisation), thereby, identifying suitable practice such as soil preparation and designing the necessary irrigation and drainage work according to conditions in the farms. lots with high yields also had a high rating regarding aspects related to irrigation design and drainage work, these being very necessary regarding the study region’s conditions, where figure 3. cluster analysis on the sampled lots, according to adoption of oil palm cropping practices. ag p08256 ag p08253 ag p03101 ag p03045 ag p05171 ag p03041 ag p07011 ag p07202 ag p07246 ag p05158 ag p00100 ag p05000 ag p02010 ag p08228 ag p08213 ag p07119 ag p08406 ag p07062 ag p08164 ag p08161 ag p08087 ag p07064 ag p05012 ag p06063 ag p07279 ag p07220 ag p07210 ag p08148 ag p06140 ag p04001 ag p02054 ag p06113 ag p06080 name of observation or cluster r . s qu ar ed 0.25 0.50 0.75 0.00 1.00 c2c5 c1 c4 c3 eabaj efbaj fint lsalt mvalt lalta csalta umaalt rfaltdralta talta cfcalt cccint msbajmfbaj tbaja cfcint lsbaja rfint drbaja baja medi csbaja umabaj lebaj mvbaj falt eaalt efalt cccalt mfalt alta msint establishment and harvest tasks fe rti liz at io n ta sk s d im en si on 2 ( 13 .9 5% ) dimension 1 (36.64%) 0 -1 1 0-1 1 2 figure 2. graphical representation of mca performing the association between the categories analysed here (for abbreviations see table 5). 262 agron. colomb. 35(2) 2017 table 6. overall characteristics regarding the conglomerates. percentage of lots for each conglomerate in a determined municipality. category cluster c1 c2 c3 c4 c5 yield (t ha-1 yr-1) average 25.1 (18 39) 21.5 (16 30) 34.2 (33 35) 31.6 (22 35) 30.9 (22 42)range gap (t ha-1 yr-1) average 6.8 (0 – 15) 8.12 (0 – 17) 0 2 (0 – 10) 0.6 (0 – 3)range tbi (%) average 59 (48 – 67) 40 (33 – 49) 82 (75 – 87) 66 (61 – 73) 64 (52 – 71)range table 7. characteristics of crops establishment per conglomerate (% of lots having a determined rating, h = high rating, l = low rating). category cluster c1 c2 c3 c4 c5 soil and climate characterisation studies 100% l 100% l 100% h 100% h 100% h topographical studies 92% l 100 % l 100% h 60% l 60% h designing drainage and irrigation work based on studies 92% l 100 % l 100% h 80 % l 60% l establishing amu 100% l 100 % l 67% h 100% l 60% h suitable soil preparation 100% l 100 % l 100% h 100 % l 60% l planting legumes 75% l 87% l 100%h 100 % l 60% l table 8. characteristics regarding nutritional management of lots per cluster concerning suppliers from nucleus a (% of lots having a determined rating). category c1 c2 c3 c4 c5 foliar sampling 50% h 100% l 67 % h 60% h 80% h soil sampling 100% l 100% l 100% h 100% h 80%l fertilisation effectiveness 100% h 100% l 100% h 100% h 80% h fertilisation time 100% h 87% l 100 % h 100% h 100% h vegetative growth 100% l 100% l 100% h 100 % b 100% b amount of fertilizer (kg/palma) 7.252 (4 – 13.3) 3.35 (1.8 – 5) 10.3 (9 – 11) 8.48 (6.5 11) 7.7 (5 – 10) % fertilizer application1 80% (60 – 100) 51% (20 – 80) 100% 92% (80 – 100) 76% (60 – 80) 1 amount of fertilizer which has been applied regarding the amounts which should be applied to oil palms according to their requirements. 2 mean and range. the main limitations concerning soil are associated with moderate capacity for water storage and moderate oxygen availability. it was found that suitable soil preparation is relateds with the characteristics of lots having high yields. dredging, hoeing and preparing the subsoil were necessary steps allowing suitable conditions in soil to support the crop throughout its productive cicle. it should be pointed out that legume coverage was established in conglomerate 3 leading high yields, this being a little used practice in the rest of the groups. this is an important aspect considering nutritional return and this species contribution towards biological equilibrium (ruiz and molina, 2014). all of the necessary corrections could not be made regarding all aspects related to establishment (conglomerates 1 and 2) on lots having a low rating. in fact, the presence of oil palms on the lots must be considered as improving drainage and irrigation canals, establishing leguminous cover and fixing roads becomes a more expensive investment than if there had been suitable initial planning. other practices such as soil characterisation and the design of agronomic management units (amu) could be carried out and contribute towards site specific crop management. yield gaps were also associated with the adoption of the practices evaluated here, regarding nutritional management. table 8 shows that the lots having high yields had high ratings regarding practices related to the diagnosis of the amount of fertilizers to be applied (foliar and soil sampling, measuring vegetative grow th), application criteria (application and fractioning times), as well as the evaluation of fertilisation efficiency. conversely, rating was low regarding these practices on conglomerates having low yields. 263ruiz a., mesa f., mosquera m., and barrientos f.: technological factors associated with oil palm yield gaps in the central region in colombia table 9. crop characteristics per conglomerate on suppliers’ lots. category cluster c1 c2 c3 c4 c5 crop cycle and criteria 58% i 75% i 100% h 100% h 80% h fruit collection 91% i 100 % i 66% h 100% i 60 % i fruit quality 100% i 100% i 66% h 60% i 80 % i h = high rating; i = intermediate rating. it was found that following-up the soils nutritional state was not a common practice in lots with low yields. it is thus recommended that technologies related to this aspect should be transferred, as following-up soil state enables ascertaining difficulties interfering with nutrient absorption and thus proposing solutions. regarding the amount of fertilizer applied, it was found that average amounts of fertilizer over 7.7 kg/palm were applied on conglomerates with resulting yields higher than 30 t ha-1 (3, 4, 5), reaching 10.5 kg/palm on conglomerate 3. real fertilizer application percentage in these groups was more than 76% and 100% in group 3. however, 3.35 kg/ palm average applied amount, 50% application, was found in the group having the lowest yield (2). fertilisation has repeatedly been found to be one of the factors associated with yield gaps, as found in the present study. studies carried out in the prevailing conditions in indonesia have shown low fertilizer application rates are determinant regarding yield gaps among small-scale oil palm growers and that low fertilizer application rates are mainly related to limited access to supplies/input and credit restrictions (woittiez et al., 2015). a study regarding rice crops found that production was limited by factors such as fertilisation and affected by factors limiting producers regarding suitable technological management. it was found that such restrictions ranged from being underfunded for acquiring supplies/input to producers lacking knowledge regarding the impact of practices related to their businesses profitability (nhamo et al., 2014). another study in the soviet union has shown that yield gaps for many crops (i.e. potato and corn) are related to decreased fertilizer use (cultivator management), in turn related to the removal of subsidies for fertilisation and increased fertilizer prices (macroeconomic environment) (licker et al., 2010). identifying associations between fertilisation and the yield obtained by oil palm growers is a source of information enabling factors associated with the low application rate for this product to be identified and thus facilitate policies being put into operation in the nuclei favouring the adoption of such practice. aspects observed in table 9 were evaluated concerning the harvest of fruit bunches, mainly related to harvest criteria and cycles. a 10 to 12 day fruit cutting time (harvest cycle) was found during the rainy season and around 15 d in the dry season on conglomerates having high yields. a 10 d harvest cycle means that harvesters enter the same lot every 10 d. note that a mature oil palm produces around 14 bunches per year on a properly managed plantation, however, palms do not produce fruit bunches at the same time, but they do at different times along the year. deciding on the proper harvest cycle, implies a balance between optimal ripeness (more oil to be extracted) and logistics (transportation cost). the optimal harvest cycle, favours the amount of oil extracted, as well as it aims at lowering fruit collection costs. the harvest cycle has been reported as being a factor associated with oil palm yield gaps. the explanation lies on the fact that long cycles ref lect an extremely large loss. the latter relates to the ripeness of the bunch. the fruits from a bunch tend to become loose as they mature. when the bunch is cut after the optimal time, at the moment it hits the ground, the fruits disperse all over the field. in consequence, collecting fruits becomes a very difficult task. let alone the fact that not all of them may be collected (euler et al., 2016; castillo et al.,2017). gaps caused by poor harvesting practices could be closed completely in the short-term by using suitable logistics regarding labour. production surveys could provide the necessary information for avoiding problems concerning recruiting people for the harvest, the lack of vehicles for transporting the fruit and the lack of extraction plant capacity (fairhurst and hardter, 2012). conclusions this work has led to identifying yield gaps in the group of fruit suppliers from the nucleus being studied. regarding 264 agron. colomb. 35(2) 2017 potential for the region, the gaps found were below 10 t ha-1 on most lots, thereby, indicating good technological management of crops; however, gaps reached 17 t ha-1 on a few lots, meaning that alternatives must be sought for increasing yields. the yield gaps found were mainly associated with aspects concerning establishing crops, nutrition management and ffb harvesting. suitable crop establishment is extremely significant due to the crop’s long-term horizon and, as once oil palms have become established in the field, it becomes difficult and costly to employ practices which must be considered regarding planning oil palm planting/growing. regarding crop nutrition management, it was found that high yield lots had clear criteria and suitable tools for effective diagnosis concerning needs related to the fertilizer to be applied as well as making the application of this costly product much more efficient and following-up application efficiency. the amount of fertilizer applied was also found to be a factor associated with gaps; a high yield plantation applied more than 7 kg/palm of fertilizer on average, this being important for future studies aimed at identifying the reasons for low fertilizer application rate on lower yield lots. harvesting involving suitable cycles is a characteristic of high yield lots. this is an important task as a f law in such process could cause problems in crops which have had a good level of technology previously. identifying factors associated with yield gaps enables technology transfer programmes focused on the main limitations thereby optimising technology adoption and diffusion, consequently increasing yields and closing gaps. literature cited beltrán, j., e. pulver, j. guerrero, and m. mosquera. 2015. cerrando brechas de productividad con la estrategia de transferencia de tecnología de productor a productor. rev. palmas 36(2), 39-54. castillo, e.g., l.f. rodríguez, and a.f. páez. 2017. evaluation of two harvesting procedures for oil palm (elaeis guineensis jacq.) fruits. a case study. agron. colomb. 35(1), 92-99. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.58524 euler, m., m. hoffmann, z. fathoni, and s. schwarze. 2016. exploring yield gaps in smallholder oil palm production systems in eastern sumatra, indonesia. agric. syst. 146, 111-119. doi: 10.1016/j.agsy.2016.04.007 fairhurst, t. 2015. identificación y eliminación de brechas de rendimiento en palma de aceite. in: proc. xviii conferencia internacional de palma de aceite. fedepalma, cartagena, colombia. fairhurst, t. and r. hardter.2012. palma de aceite: manejo para rendimientos altos y sostenibles. fedepalma, bogota. franco, p., n. arias, and j. beltrán. 2014. calificación del nivel tecnológico de las plantaciones de palma de aceite en colombia. fedepalma, bogota. fischer, r. 2015. definitions and determination of crop yield, yield gaps, and of rates of change. field crops res. 182, 9-18. doi: 10.1016/j.fcr.2014.12.006 greenacre, m. 2008. la práctica del análisis de correspondencias. fundación bbva, bilbao, spain. licker, r., m. johnston, j. foley, c. barford, c. kucharik, c.h. monfreda, and n. ramankutty. 2010. mind the gap: how do climate and agricultural management explain the “yield gap” of croplands around the world? global ecol. biogeogr. 19(6), 769-782. doi: 10.1111/j.1466-8238.2010.00563.x martínez, g. 2009. identificación temprana y manejo integrado de la enfermedad pudrición del cogollo. rev. palmas 30(2), 66-77. nhamo, n., j. rodenburg, n. zenna, and g. makombe. 2014. narrowing the rice yield gap in east and southern africa: using and adapting existing technologies. agric. syst. 131, 45-55. doi: 10.1016/j.agsy.2014.08.003 ruiz, e., e. mesa, m. mosquera, and j. beltrán. 2015. ubicación de hojas cortadas durante la poda y la cosecha alrededor de las palmas como mulch: estudio de adopción de la práctica en cultivadores de palma de aceite en tibú. rev. palmas 36(3), 11-23. ruiz, e. and d. molina. 2014. revisión de literatura sobre beneficios asociados al uso de coberturas leguminosas en palma de aceite y otros cultivos permanentes. rev. palmas 35(1), 53-64. ruiz, e. 2017. brechas en el rendimiento en lotes de palma de aceite (elaeis guineensis jaqc) de cultivadores de pequeña y mediana escala en el sur del cesar y santander. undergraduate thesis. fac. agric. sci. universidad nacional de colombia, bogota. sanz, j., m. mosquera, and j. beltrán. 2017. narrowing the yield gap in colombia: water deficit mitigation in crops from small and medium scale oil palm. achieving sustainable cultivation of oil palm. vol. 2. burleigh dodds science publishing, cambridge, uk. woittiez, l., m. slingerland, and k. giller. 2015. yield gaps in indonesian smallholder plantations: causes and solutions. p. 793. in: proc. pipoc, international palm oil congress, kuala lumpur, malaysia. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n1.58524 http://dx.doi.org/10.1016/j.agsy.2016.04.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2014.12.006 http://dx.doi.org/10.1111/j.1466-8238.2010.00563.x%20 https://doi.org/10.1016/j.agsy.2014.08.003 received for publication: 21 july, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.51984 1 motilonia research center, corporación colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). codazzi (colombia). atofino@corpoica.org.co 2 microbiology program, faculty of health, universidad popular del cesar. valledupar (colombia). 3 assistant researcher, agencia de desarrollo economico local del complejo cenagoso (adel zapatosa). valledupar (colombia). 4 observatorio del caribe colombiano. cartagena (colombia). agronomía colombiana 33(3), 383-390, 2015 evaluation of the potential dietary impact of the implementation of nutritionally improved crops in rural areas of the department of cesar (colombia) evaluación del impacto potencial en la dieta de la aplicación de cultivos mejorados nutricionalmente en zonas rurales del departamento del cesar (colombia) adriana tofiño1, 2, aslenis melo r.3, yumar ruidiaz2, and sofía lissbrant4 abstract resumen in cesar, 30.7% of children under 5 years of age suffer from deficiencies of vitamin a, along with 13.4% for iron and 57.0% for zinc. therefore, it is important to guarantee food security in the population through improvements in the nutritional quality of the offered food products. one alternative is the implementation of nutritionally improved crops. the production and consumption of four basic crops in the rural areas of five municipalities were characterized and compared to the implementation of the studied biofortified crops. surveys regarding the purchase, consumption and production of cassava, bean, maize and rice were given to those responsible for food preparation and/or agricultural production in 90 families and was determined for these food ration consumed per person. in the week prior to the survey, 95.6% of the families consumed bean, 93.3% maize and 88.9% cassava and rice. the products mainly originated from purchases in the local store (bean and rice) or grown by the families (cassava). cassava and maize were most commonly cultivated (71.1%), followed by bean (56.7%), maize (32.1%), and rice (2.2%). a 61.6% of the cultivated cassava, 23.5% of the maize, and 26.4% of the bean were destined for self-consumption, while the rest was sold or traded. looking at the difference between the nutritional content of the biofortified products and the traditional and eating habits indicated that the substitution of the traditional varieties with the biofortified crops represented a possible intake increase of 44.59 mg/ person-day of iron, 24.05 mg/person-day of zinc, and 1.62 mg/ person-day of vitamin a. the substitution with and exclusive consumption of biofortified crops would contribute 199, 169, and 77% iron, zinc, and vitamin a based on the estimated average requirement. due to their potential nutritional impact, the study of the adaptability and acceptability of biofortified crops is recommended. el 30,7% de niños menores de 5 años del cesar, presentan deficiencias en ingesta de vitamina a, el 13,4% de hierro y 57,0% de zinc. por tanto, se hace necesario garantizar la seguridad alimentaria de la población, mediante mejoras en la calidad nutricional de los alimentos ofrecidos. una alternativa, es implementar cultivos mejorados nutricionalmente. se caracterizó la producción y consumo de cuatro cultivos básicos, en zonas rurales de cinco municipios, comparándolos con estudios de implementación de cultivos biofortificados. se encuestaron los encargados de la cocina y/o producción agrícola en 90 familias, sobre compra, consumo y producción de yuca, frijol, maíz, arroz y se determinó para estos la ración consumida por persona. en la última semana, 95,6% de la población encuestada consumió fríjol, 93,3% maíz, y 88,9% yuca y arroz. los productos derivaron principalmente de la compra en tiendas (fríjol y arroz) y autoproducción (yuca). la yuca y el maíz, se cultivaron en mayor proporción (71,1%), seguidos por fríjol (56,7%), maíz (32,14%) y arroz (2,2%). 61,6% de yuca, 23,5% de maíz, y 26,4% del fríjol cultivados, se destinaron para autoabastecimiento mientras que la producción excedente, para venta o intercambio. a partir de la diferencia entre el contenido nutricional de productos biofortificados y tradicionales y los hábitos alimenticios, se sugiere que la sustitución con productos biofortificados, representa un posible aumento en mg/persona-día de 44,59 de hierro, 24,05 de zinc y 1,62 de vitamina a. la sustitución y consumo exclusivo de biofortificados, aportarían a la requerimiento promedio estimado 199, 169 y 77% más hierro, zinc y vitamina a. debido al impacto nutricional potencial, se recomienda investigar la adaptabilidad y aceptabilidad de cultivares biofortificados. key words: food fortification, human nutrition, food security, family farming, rural communities. palabras clave: fortificación de alimentos, nutrición humana, seguridad alimentaria, agricultura familiar, comunidades rurales. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.51984 mailto:atofino@corpoica.org.co 384 agron. colomb. 33(3) 2015 introduction in an evaluation of food intake performed in colombia in 2010, it was found that 30.7% of children under 5 years of age that lived in the departments of guajira, cesar and magdalena were at risk of vitamin a deficiencies. likewise, 57.0% were at risk of zinc deficiencies (icbf, 2011). furthermore, it was shown that iron deficiencies (indicated by a low level of serum ferritin) affected 13.4% of the population of the colombian caribbean for children between 1 and 4 years of age, 5.2% of children between 5 and 12 years of age, and 19.8% of women between 13 and 49 years of age. finally, the survey concluded that 58.5% of the households in cesar, magdalena, bolivar, and la guajira, suffered from food and nutrition insecurity. cesar reports 44.8% poverty, surpassing the national average of 30.6% (cancino et al., 2014). this together with the unemployment rates of rural areas constitute some of the main social problems. a study performed in 12 municipalities in the south of cesar revealed that, on average, 65% of the families lived under conditions of extreme poverty. up to 98.1% reported deficiencies for the recommended basic food intake and insufficiencies for iron intake of 34 to 91% and for vitamin a intake of 75 to 96% (del castillo et al., 2012). these results agree with the global data, where it is estimated that 75% of the undernourished population lives in rural areas, despite the fact that farming families occupy 80% of the soils used for agriculture (boy, 2015). the spread of nutritionally enhanced, high consumption crops aims to decrease the nutritional deficiencies present in the populations of different regions of the planet (garcía et al., 2011). this process is based on directed crosses with controlled polinization in the field (ciat, 2011). the use of these improved materials results in the increase of yields per hectare, allows for the promotion of self-consumption by the producers, and lowers the production costs, making it easier for the farmers to place their surplus production in specialized markets (pachón, 2010). the harvestplus project (www.harvestplus.org) increases the concentrations of iron, zinc, and beta-carotene in five crops (bean, maize, cassava, rice and sweet potato) (harvest plus, 2013; serrano et al., 2011). in a study performed in cauca, the production and actual consumption of crops where nutritionally improved varieties exist were identified as factors that affect the nutritional impact of biofortified crops (gómez et al., 2010). additionally, the adaptability of the variety in the cultivated areas, the sensorial acceptability, and the availability of improved seeds are all factors to take into consideration when evaluating the potential impact of biofortified crops. due to the high expectations in cesar related to the registration of two varieties of biofortified bean for the dry caribbean coast (tofiño et al., 2013), it is essential to evaluate the impact of the substitution of traditional varieties with biofortified crops. this information can be used as an indicator of the socio-economic viability of intervention in the rural areas of the mountain range in cesar. therefore, this study was performed in order to evaluate: a) the family production and individual consumption of bean, maize, cassava, and rice, b) and the potential nutritional contribution of nutritionally improved varieties, based on the crops cultivated by the families in the area that are destined for self-consumption, and c) compare the results with those found in the department of cauca. materials and methods the methodology developed by gómez et al. (2010) was applied. a descriptive study was performed between november of 2010 and february of 2011 in order to evaluate the production and consumption of bean, maize, cassava, and rice. the project was approved by the ethics committee for scientific research of the university of santander in bucaramanga. the municipalities included in the study were curumaní, la paz, manaure, san diego and pueblo bello. the families participating in the survey live between 700 and 1,300 m a.s.l. (rangel-ch. and carvajal-cogollo, 2009; carbonó-delahoz and dib-diazgranados, 2013). a random sample of 90 of the 180 families participating in the project “implementation of biofortified bean in the settings of traditional bean production as a nutritional alternative in the food security program of cesar” was selected. in each family, the person responsible for the food preparation and/or responsible for the production was interviewed. verbal and written consents were collected and surveys were applied following the ethical aspects defined by the helsinki declaration (kottow, 2014). based on the results of the surveys, data regarding the weekly frequencies of food consumption of the products included in the study, quantities purchased weekly for family consumption, place of acquisition, and forms of preparation were collected. also, information was collected regarding the production of the crops, areas destined for each product, cropping systems, associated crops, varieties used, number of production cycles per year, production per semester, and, of this, how much was destined for self-consumption and how much for sell or trading. http://www.harvestplus.org 385tofiño, melo r., ruidiaz, and lissbrant: evaluation of the potential dietary impact of the implementation of nutritionally improved crops in rural areas... information proposed by gómez et al. (2010) was used in the calculation of the additional supply of minerals and vitamin a from the consumption of nutritionally improved products that would be provided to the diet. for the bean, the average concentrations of iron (80 μg g-1) and zinc (32 μg g-1) measured in the seeds harvested in la paz cesar in 2010 were used in the calculations (tofiño et al., 2011, 2013). additionally, visits to each residence were performed in order to weigh the portions consumed by all of the family members for a week, using a multifunctional scale for food products (escali, usa). given that the portions were not uniform within the families, an average was calculated for each home. also, the production areas were visited in order to determine the area (using a gps), planting density, and anticipated yield. data analyzes were performed using spss v. 11.5. the correlation between the consumed and produced quantities was determined for the cassava, maize, and bean. in addition, the contribution to the estimated average requirement (ear) for adults, according to the institute of medicine of the us national academy of sciences, was calculated for iron, zinc, and vitamin a in regards to the consumption of the cassava, maize, and bean (simpson et al., 2011). the values were corrected; that is to say, the consumption was reduced by a correction factor, according to reports on the postharvest degradation of micronutrients and normal losses of nutrients caused by the processing of raw material for consumption, 10% for iron and zinc and 50% for carotenes (boy, 2015). results socio-demographic characteristics of the participants. a total of 160 individuals were interviewed from the 90 households that participated in the survey. seventy women responded only to the survey regarding consumption and 70 men responded only to the survey regarding production. 15 of the 20 remaining respondents for both activities were women. the women ranged from 19 to 61 years old, with an average of 38 years, and the men were between 20 and 70 years old with an average age of 42.9 years. the level of education ranged from 2 to 11 years for the women (in average 5 years) and between 5 and 11 years (in average 8 years) for the men. the families had, on average, 5.9 persons and the habitants during the last month were approximately 3 persons, between visiting friends and family. food consumption: of the 90 persons in charge of the food preparation, 95.6% reported the consumption of beans, 93.3% consumed maize, and 88.9% consumed cassava and rice during the week before the survey. also, they indicated that the food products originated from different sources (tab. 1). the persons consumed rice 6.13 times, cassava 3.8 times, maize 3.65 times, and bean 2.76 times during the week prior to the survey. they also indicated that they purchased, on average, 17.8 kg of cassava, 11 kg of rice, 8.3 kg of maize and 4.1 kg of bean per family for consumption each week. given the data regarding purchases of food products, cassava was the crop with the greatest consumption per person, with 429.5 g d-1, followed by rice with 265.4 g d-1, maize with 200.3 g d-1, and bean with 98.9 g d-1. the forms of preparation of the studied food products varied. for example, the bean was mainly prepared as soup, boiled, or in stews; the maize was prepared as bollos (boiled corn bun) or arepas (corn pancake); and the cassava and rice were boiled all of the food products were used in soup and for arepas although the quantities of maize in the soup and bean in the arepas were small (tab. 2). food production. the second survey was given to the family member in charge of the food production. according to the results, the cassava and maize were the most table 1. individual consumption, places of acquisition, and purchased quantities of crops according to the person in charge of the food preparation in families of rural areas of the department of cesar (colombia). crop consumption during the week prior to the survey according to the interviewees places and forms of acquisition of the food products destined for family consumption weekly consumption per family (kg)consumed product (%) consumption frequency (times/week) selfproduction (%) trading (%) galeria (%) store (%) granary (%) supermarket (%) local market (%) bean 95.6 2.76±1.01 40.7 0 3.5 36.1 11.6 1.1 7.0 4.1±3.1 maize (dry grain) 93.3 3.65±1.65 32.1 1.2 6.0 45.2 13.1 0 2.4 8.3±7.2 cassava 88.9 3.8±1.51 52.5 2.5 3.7 33.8 5.0 0 2.5 17.8±11.9 rice 88.9 6.13±1.7 2.5 0 7.5 61.2 20.0 0 8.8 11±2.0 means±sd (n=90). some foods were simultaneously purchased by the same family in different places. 386 agron. colomb. 33(3) 2015 commonly cultivated crops (cultivated by 71.1% or 64 of the 90 families), followed by the bean (56.7%), and rice (2.2%) (tab. 3). the average area per production cycle was 1.5 ha for the bean, 1.0 ha for the maize, 0.5 ha for the cassava, and 0.2 ha for the rice (tab. 3). the correlations between the consumption and production of the crops were determined as r=0.42 for the cassava, r=0.78 for the maize, and r=0.84 for the bean. the highest production in the semester prior to the survey was for cassava (1,655.2 kg ha-1), followed by maize (1,601.7 kg ha-1) and bean (447.2 kg ha-1). seventy-five percent of the bean, 65% of the maize, and 50% of the cassava production were associated with other crops. according to the participants, bean is primarily cultivated with maize (60%), cassava (30%) and plantain (10%), maize is commonly associated with bean (55%), plantain (15%), coffee (20%), and other crops (10%), while cassava is cultivated with coffee (55%), plantain (25%), and bean (20%). despite the indication of the existence of 7,304 ha of coffee and bean intercropping systems and 10,916 coffee and maize intercropping systems in the area of perijá and sierra nevada in 2011, the data of cropping systems in association with coffee were moderate. in order to promote the diversification of the income sources and improve food security, in 2013, the colombian coffee growers federation stimulated the establishment of 2,857 ha of maize and 2,203 ha of bean in department of cesar. the more commonly cultivated bean varieties were the traditional red bean, chilean (75%), cowpea (15%), and black bean (10%). for maize, yellow maize was the most common (65%) and among the cassava varieties, the more common ones were dwarf (50%) and venezuelan cassava (40%). of the total produced amount of these crops in the semester prior to the study, 1,020.2 kg (61.6%) of the cassava, 376.0 kg (23.5%) of the maize, and 118.8 (26.4%) of the bean were destined for self-consumption, while the remainder was sold or traded (tab. 3). potential nutritional contribution from nutritionally improved crops. it was estimated that, if the cultivated cassava, maize and bean destined for self-consumption were substituted with nutritionally improved varieties, this would contribute in each person increase 44.59 mg d-1 iron, 24.05 mg d-1 zinc, and 1.62 mg d-1 vitamin a (simpson et al., 2011), as compared to what the consumption of nonimproved varieties would provide (tab. 4). discussion the data regarding the production and consumption of the bean, cassava, maize, and rice showed the importance of agriculture in the studied area. agriculture provides the primary source of employment in the rural areas of cesar with 62.6% of the population involved in this sector (madr, 2014) although the contribution to the gdp is less than 5% (banco de la república, 2012). this indicates that a high percentage of the families in the rural areas cannot generate sufficient proceeds from this sector. the situation is also revealed in the poverty index of 65%, surpassing the average for latin america (52.8% in rural areas; 27.8% in urban areas), and being comparable to guatemala with 71.4% poverty in rural areas (salcedo and guzmán, 2014). table 2. forms of consumption of the bean, maize, cassava, and rice in families of rural areas of the department of cesar (colombia). crop soup (%) boiled (%) stew (%) soup, boiled and stew (%) porridge (mazamorra) (%) arepas* (%) others (%) bean 44.2 0 52.3 39.5 0 1.2 2.3 maize 1.2 27.4 0 2.4 13.1 93.0 13.1 cassava 30.0 58.7 1.2 6.2 0 2.5 38.7 rice 16.2 90 3.7 13.7 2.5 5.0 5.0 * corn is prepared as corn bread or bollo. number of persons participating in the survey (n=90). table 3. areas allocated for cultivation, production and quantity destined for consumption of bean, maize and cassava according to the persons participating in the survey regarding production (n=90) of rural areas of the department of cesar (colombia). crop families with established crops (%) cultivated area (ha) production (kg ha-1 per semester) production for consumption (kg) bean 56.7 1.5±1.6 447.2±201.1 118.8±111.0 maize 71.1 1.0±1.3 1,601.7±1,137.7 376.0±275.6 cassava 71.1 0.5±0.2 1,655.2±1,588.7 1,020.2±1,120.6 rice 2.2 0.2±0.1 na na means±sd. na, not applicable. 387tofiño, melo r., ruidiaz, and lissbrant: evaluation of the potential dietary impact of the implementation of nutritionally improved crops in rural areas... in this country, harvest plus is contributing with extensive interventions in order to promote the use of biofortified crops (del castillo et al., 2012). this, and considering that a) global food production needs to be doubled by 2050; b) family-scale farmers represent between 80 and 90% of the producers of maize and bean and produce between 75 and 80% of these crops in the world; c) 4,234 t of bean, 126,603 t of rice, 60,615 t of maize, and 36,218 t of cassava were produced in cesar in 2011 (dane, 2012); and d) the critical levels of poverty and undernourishment in the rural areas clearly demonstrate the need to propose and drive governmental interventions for the biofortification of crops. sociodemographic characteristics. women have an important role in the production and preparation of the food products because 75% of them are in charge of both activities (data not shown). this value is higher than that of other reports (42.5%) (marrugo et al., 2015). the average number of family members (5.9) was two more than the average of the department (3.8). food consumption. the most commonly consumed crop in terms of weekly consumption (in kg) by family was cassava, followed by rice, maize, and bean. the purchased quantities of these crops exceeded those produced when expressing them as g d-1 per person. according to the encuesta nacional de la situación nutricional in colombia (ensin abbreviated in spanish) (icbf, 2011), sugar, rice, bread, tubers (cassava and others), bean and maize were found among the food groups with higher consumption the day prior to the survey. the consumption patterns of these four crops were similar to those found in department of cauca (gómez et al., 2010) and to the colombia level (icbf, 2011). in department of cesar, however, the consumption of cassava exceeded that of rice because cassava is the most important staple food and together with lactic products constitute the main dish, resulting in high consumption. the bean consumption frequency was similar to that reported in cauca (gómez et al., 2010), where more than 90% of the families consumed legumes (mainly bean) one or more times per week. cassava and rice were consumed with similar frequency, but in higher quantities, as compared to those reported in cauca (gómez et al., 2010). in regards to the origin of the food products, it was observed that the purchased quantities exceeded those produced for self-consumption, except for the cassava. most of the consumed bean was bought in stores (58.1%) or originated from the family farms (40.7%) (tab. 1). the numbers were dissimilar in the case of the maize (4.8% and 32.1%, respectively), while the majority of the cassava was produced (52.5%), a large portion was bought in stores (37.5%), and a table 4. potential contribution of biofortification in the iron (fe), zinc (zn), and vitamin a (va) content of the diet of the families families of rural areas of the department of cesar (colombia). crop production for consumption nutrients added to the crops through biofortification contribution of additional nutrients through biofortification contribution of nutrients from biofortified crops, corrected for degradation due to post-harvest effects and processing ** (g d-1 person) fe ( μg g-1) zn ( μg g-1) va ( μg g-1) fe ( μg g d-1 person) zn ( μg g d-1 person) va ( μg g d-1 person) earfe (%)† earzn (%)† earva (%)† earfe (%)† earzn (%)† earva (%)† bean 109 80.8±18.4≠ 36±1.2≠ na¥ 8,807 3,924 na 48.9 35.7 na 44.0 32.1 na maize 348 35 9 1.25‡ 12,180 3,132 435 67.7 28.5 48.3 60.9 25.6 24.2 cassava 944.3 25 18 1.25‡ 23,608 16,997 1,180 131.1 154.5 131 94.4 111.2 52.5 total 44,595∞ 24,053∞ 1,615∞ 247.7 218.7 179.3 199.3 168.9 76.7 * production for family consumption (kg/semester) multiplied by the number of semesters in a year and grams in one kilogram (1,000) and divided by the average number of family members (5.92), the number of days in a year (365) ≠ for the bean, the values of additional nutrients were obtained from analyses of seeds cultivated in four locations in cesar between 2008 and 2013 (tofiño et al., 2013). † estimated average requirement (ear) from the usa for adults: 18,000 μg d-1 iron, 11,000 μg d-1 zinc and 900 μg d-1 vitamin a (simpson et al., 2011) ‡ additional contribution of pro-vitamin a from the maize: 15.0 μg g-1, beta-carotene in the cassava: 15.0 μg g-1. the contribution of pro-vitamin a and beta-carotene was divided by the factor of bioconversion to retinol (garcía et al., 2011) (12:1) to calculate the contribution to vitamin a. ¥ na, not applicable. ∞ the values do not exceed the level of daily tolerable consumption provided by the iom (2010): >45 mg fe, >40 mg zn, >3 mg va. **values of ear were corrected according to the data regarding degradation of micronutrients during post-harvest and food processing: 10% for iron and zinc; and 50% for carotenes (boy, 2015). in the case of the cassava, the quantity was calculated from 80% of the production, equivalent to the pulp without the peel. 388 agron. colomb. 33(3) 2015 smaller percentage was obtained by trading (2.5%). also, the maize was, to a lesser extent, obtained by trading (1.2%). in the case of the rice, the majority was bought in stores (80%) and a smaller part in granaries (20%). additionally, 2.5% of the farmers indicated that they were currently producing for self-consumption. these numbers corresponded to those reported in the south of cesar where the primary form of acquisition of calories and nutrients, such as iron, vitamin a, and calcium, was through purchased food (del castillo et al., 2012). food production. the habit of cultivating maize, bean, and cassava registered in this study was consistent with reports regarding the economic profile of cesar developed by the madr e as well as by the encuesta nacional agropecuaria of 2011. the positive correlation between the produced and consumed quantities indicated that there was a preference of the farmers to cultivate crops that contribute to the basic food needs. potential impact of nutritionally improved crops. if introduced into the region, harvest plus (ciat) and corpoica biofortified varieties could contribute 199% more iron, 169% more zinc, and 77% more of the precursors of vitamin a than the ear for these nutrients in adults between 19 and 70 years old. these values exceeded those obtained in the study in cauca, with values that ranged from 10 to 16% (gómez et al., 2010). this difference was mainly due to the higher occurrence of self-consumption in cesar. however, the high values should not be a source of concern since they did not surpass the limits of maximum recommended intake of zinc and iron. also, the retention or assimilation in the body of the nutrients may be lower than the values used in this document, depending on the combination of the food products used in each meal, which affects the final nutrient availability (boy, 2015). the projections made in this study are valid assuming that a) a complete substitution of the varieties of the bean, maize, and cassava currently cultivated for selfconsumption with nutritionally improved varieties and b) that the annual production destined for consumption in the families remained stable. however, the consumption of cassava estimated in this study corresponded to a diet with carbohydrate intakes exceeding the ear (130 g d-1) (simpson et al., 2011), which, among other factors, favored the tendency of obesity in the region (icbf, 2011). according to reports by the ensin 2010, more than 50% of the population in colombia is overweight (ortega-bonilla and chito-trujillo, 2014; icbf, 2011). although the risk of overconsumption of carbohydrates should be considered, it is clear that the ingestion of nutritionally improved crops can improve the nutritional status of a population that suffers from deficiencies (icbf, 2011). recent studies around the world have registered the effect of the regular consumption of biofortified crops on human health. a study performed in the philippines showed that the consumption of rice with an elevated iron content contributed 10% of the ear of iron and raised the serum ferritin and iron levels by 20% (wenger et al., 2014). in india, iron consumption from pearl millet in children between 12 and 16 years was associated with an increase in the serum ferritin and iron concentrations (wenger et al., 2014). in ruanda, the consumption of biofortified beans showed significant effects on biochemical indicators such as hemoglobin, serum ferritin and iron, as compared to the control (boy, 2015). in india, the regular consumption of biofortified pearl millet resulted in an elevated absorption of zinc in pre-school aged children (gannon, 2014). in pre-schoolers (4 to 8 years old) in rural mkushi, zambia, an increased adaptation to penumbra (adaptation to darkness) associated with the consumption of maize with carotenoids was observed. in cesar, increased levels in ferritin were shown in school children as a result of the consumption of biofortified beans (tofiño et al., 2012). additionally, an increased bioavailability of nutrients has been registered in biofortified crops; for example, biofortified wheat provided approximately 70% more bioavailable zinc (in healthy women in mexico and switzerland) (boy, 2015). furthermore, through the implementation of various products, there may be synergies between the different nutrients that nutritionally improved crops provide. it has been found that commercial sources of vitamin a and betacarotene supplements promote the absorption of non-heme iron from rice, wheat, and maize (gannon, 2014). it would be beneficial to increase the availability of nutritionally improved food products by introducing other traditionally consumed species in the region, such as sweet potato, which constitutes an excellent source of nutrients such as beta-carotene and anthocyanins (rangel, 2011). corpoica is currently developing a sweet potato variety with more beta-carotenes for human consumption and is collaborating with harvest plus to develop a yellow variety of cassava. these new varieties have the potential of providing carotenes to the diets of the caribbean coast. in the case of the sweet potato variety, it is estimated to contain 250 mg kg-1 of beta-carotene, which means that a consumption per person of 45 g d-1 would provide the total ear. promoting the consumption of sweet potato in the region would balance the excessive carbohydrate 389tofiño, melo r., ruidiaz, and lissbrant: evaluation of the potential dietary impact of the implementation of nutritionally improved crops in rural areas... consumption from cassava and, furthermore, the sweet potato has a little more protein than the cassava (vargas and hernandez, 2013). the harvest plus program (ciat) is advancing the development of biofortified varieties of upland rice, to be evaluated in the caribbean region and its communities, in order to strengthen the local markets, the availability of locally produced seeds, and food security programs; given that the primary impact of biofortified crops lies in their availability to vulnerable communities (vergara et al., 2011). in this context, it is necessary to advance a definition of public policy regarding biofortified crops in colombia in order to make seeds and products of these varieties available and accessible to the public once they have been released. panama makes an interesting example because of its policies regarding biofortified crops, implemented despite the fact that the indices of nutritional deficiencies in this country are lower than the colombian average (vergara et al., 2011). although biofortification of bean and cassava appears as a demand defined in the platform siembra (madr, n.d.) and makes part of the actions included in the politics of the ministerio de salud of colombia to improve the micronutrient intake (icbf, 2011), these necessities are still not articulated in the national research centers and the unions, in order to in a sustainable way impact the areas of the country that present high indices of poverty. this document presents a significant impact of diets that include biofortified crops and that are based on the consumption habits of the producers of the mountainous areas of cesar. it encourages public entities to initiate a plan of action regarding the implementation of biofortified crops, especially for the caribbean region, where there is a high prevalence of micronutrient and protein deficiencies (lissbrant, 2015). conclusions department of cesar requires governmental intervention in order to implement strategies for the use and consumption of biofortified crops given that it is a producer and consumer of all four crops that have biofortified varieties; it has high indices of micronutrient deficiencies and a percentage of extreme poverty, above 50%. a high correlation between the consumption and production quantities of cassava, maize and bean exists (r =0.42, 0.78 and 0.84, respectively) in the studied area, improving the possibilities of inf luencing the diet by introducing biofortified varieties in the production. the substitution of crops with biofortified varieties has the potential of significantly increasing the intake of iron, zinc, and vitamin a, without exceeding the tolerable daily intake values. however, additional studies, such as agronomic, nutritional, and sensorial evaluations of biofortified varieties. besides, the composition and preparation of these products in the diet are needed in order to understand and improve the retention and bioavailability of the nutrients, taking the local gastronomic habits into consideration. it is recommended that the balance of the products evaluated in this study in the diet and in this way decrease the volume of cassava, substituting it for legumes and/or sweet potato. the results are promising in comparison to those obtained in department of cauca given destine a larger proportion of their crops to self-consumption. because of this, the replacement of traditional crops with those that are nutritionally improved, especially cassava and maize, would have an important impact on nutritional indicators. the promotion of public policies by social entities regarding biofortification is needed so that new varieties can reach the vulnerable population. literature cited banco de la república de colombia. 2012. informe de coyuntura económica regional, departamento del cesar 2012. dane, bogota. boy, e. 2015. investigación nutricional de alimentos biofortificados. ¿qué se ha logrado, y hacia dónde vamos? in: reunión anual lx pccmca guatemala, generación de tecnología para la innovación de la agricultura intensiva sostenible. ciudad de guatemala, guatemala. cancino, a., g. meneses, j. santander, c. blanco, and a. villate. 2014. una mirada al panorama socioeconómico, ambiental y fiscal de la minería del carbón en el cesar. civiliz. empresa econ. 5, 21-37. carbonó-delahoz, e. and j.c. dib-díazgranados. 2013. plantas medicinales usadas por los cogui en el río palomino, sierra nevada de santa marta (colombia). caldasia 35, 333-350. ciat, centro internacional de agricultura tropical. 2011. combating hidden hunger in latin america, biofortified crops with improved vitamin a, essential minerals and quality protein. final report to the canadian international development agency. in: http://ciat-library.ciat.cgiar.org/articulos_ciat/2015/69725. pdf; consulted: november, 2015. dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2012. encuesta nacional agropecuaria-ena 2011. bogota. del castillo m., s., z., fonseca, m. mantilla, and n. mendieta. 2012. estudio para la medición de seguridad alimentaria y nutricional en el magdalena medio colombiano. caso cesar. rev. fac. med. 60, 13-27. gannon, b., c. kaliwile, s.a arscott, s. schmaelzle, j. chileshe, n. kalungwana, m. mosonda, k. pixley, c. masi, and s.a. tanumihardjo. 2014. biofortified orange maize is as efficacious as a vitamin a supplement in zambian children even in the presence of high liver reserves of vitamin a: a community-based, http://ciat-library.ciat.cgiar.org/articulos_ciat/2015/69725.pdf http://ciat-library.ciat.cgiar.org/articulos_ciat/2015/69725.pdf 390 agron. colomb. 33(3) 2015 randomized placebo-controlled trial. am. j. clin. nutr. 100, 1541-1550. doi: 10.3945/ajcn.114.087379 garcía m., k.l., j.a. godoy g., p.m. carrillo c., and h. pachón. 2011. evaluación sensorial de arroz (oryza sativa) variedad azucena en la región autónoma del atlántico norte en nicaragua. perspect. nutr. hum. 13, 135-146. gómez g., lk., j. restrepo, and h. pachón. 2010. caracterización del consumo de maíz y fríjol en familias del departamento del cauca, colombia. perspect. nutr. hum. 12, 87-98. icbf, instituto colombiano de bienestar familiar. 2011. encuesta nacional de la situación nutricional en colombia, 2010. bogota. kottow, m. 2014. de helsinki a fortaleza: una declaración desangrada. rev. bioét. 22, 28-33. doi: 10.1590/s1983-80422014000100004 lissbrant, s. 2015. seguridad alimentaria y nutricional en la región caribe: consecuencias de la desnutrición y buenas prácticas como soluciones. invest. desarr. 23, 117-138. doi: 10.14482/ indes.23.1.6529 madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2014. informe de rendición pública de cuentas gestión 2013 2014. bogota. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. n.d. plataforma siembra. consolidado de demandas de la agenda de hortalizas – frijol. in: http://www.siembra.gov.co/; consulted: november, 2015. marrugo a., c.a., k. del risco-serje, v.c. marrugo-arnedo. j.a. herrera-llamas, and g.j. pérez-valbuena. 2015. determinantes de la pobreza en la región caribe colombiana. rev. econ. caribe 15, 47-69. ortega-bonilla, r.a. and d.m. chito-trujillo. 2014. valoración del estado nutricional de la población escolar del municipio de argelia, colombia. rev. salud pública 16, 547-559. doi: 10.15446/rsap.v16n4.40658 pachón, h. 2010. el impacto nutricional de cultivos biofortificados o cultivos con mayor calidad nutricional. agrosalud; centro internacional de agricultura tropical (ciat), cali, colombia. rangel, c.n., e.m.m. silva, l. salvador, r. figueiredo, e. watanabe, j.b.c. silva, j.l.v. carvalho, and m.r. nutti. 2011. sensory evaluation of cakes prepared with orange-f leshed sweet potato f lour (ipomoea batatas l.). perspect. nutr. hum. 13, 203-211. rangel-ch., j.o. and j. carvajal-cogollo. 2009. clima de la serranía de perijá. pp. 3-49. in: j.o. rangel-ch. (ed.). media y baja montaña de la serranía del perijá. colombia diversidad biótica viii. universidad nacional de colombia, bogota. salcedo, s. and l. guzmán. 2014. agricultura familiar en américa latina y el caribe: recomendaciones de política. fao, santiago. serrano r., a.c., e.y. vílchez m., c.m. sandino s., p. carrillo c., and h. pachón. 2011. evaluación sensorial de tortas de camote (ipomoea batatas), elaboradas con o sin hojas de camote, con niños en edad escolar en nicaragua. perspect. nutr. hum. 13, 191-202. simpson, j., l. baileyb, k. pietrzikc, b. shaned, and w. holzgrevee. 2011. micronutrients and women of reproductive potential: required dietary intake and consequences of dietary deficienty or excess. part ii vitamin d, vitamin a, iron, zinc, iodine, essential fatty acids. j. matern. fetal neonatal med. 24, 1-24. doi: 10.3109/14767051003678226 tofiño, a., r. tofiño, and h. jiménez. 2012. determinación del potencial productivo y nutricional de un fríjol biofortificado mesoamericano en el cesar, colombia. vitae 19(suppl. 1), 297-299. tofiño, a.p., r. tofiño, and s. lissbrant. 2013. contribution of the meso american biofortified bean (phaseolus vulgaris l.) to food security and competitiveness in the agronomic production chain in the caribbean coast of colombia. annu. rep. bean improv. coop. 56, 11-12. tofiño, a., r. tofiño, d. cabal, a. melo, w. camarillo, and h. pachón. 2011. evaluación agronómica y sensorial de fríjol (phaseolus vulgaris l.) mejorado nutricionalmente en el norte del departamento del cesar, colombia. perspect. nutr. hum. 13, 161-177. vargas a., p. and d. hernández v. 2013. harinas y almidones de yuca, ñame, camote y ñampí: propiedades funcionales y posibles aplicaciones en la industria alimentaria. tecnol. marcha 26, 37-45. doi: 10.18845/tm.v26i1.1120 vergara, o., i. camargo b., t. henríquez, e. vergara de caballero, e. mojica de torres, j. espinosa, and s. montenegro 2011. evaluación sensorial del arroz biofortificado, variedad idiap santa cruz 11, en granjas autosostenibles del patronato de nutrición en la provincia de coclé, panamá. perspect. nutr. hum. 13, 147-160. wenger, m., s. scott, l. murray-kolb, e. cooper, p. ghugre, s. udipi, and j. haas. 2014. changes in brain dynamics as a function of changes in body iron status: effects on attentional function in indian adolescents following consumption of iron-biofortified pearl millet (389.2). faseb j. 28, 389.2. http://dx.doi.org/10.3945/ajcn.114.087379 http://dx.doi.org/10.1590/s1983-80422014000100004 http://dx.doi.org/10.14482/indes.23.1.6529 http://dx.doi.org/10.14482/indes.23.1.6529 http://www.siembra.gov.co/ http://dx.doi.org/10.15446/rsap.v16n4.40658 http://dx.doi.org/10.3109/14767051003678226 http://dx.doi.org/10.18845/tm.v26i1.1120 received for publication: 28 august, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). sduranc@unal.edu.co 2 research division, jardín botanico josé celestino mutis. bogota (colombia). agronomía colombiana 31(1), 18-26, 2013 evaluation of uva camarona (macleania rupestris kunth a.c. smith) propagation with air layering evaluación de la propagación de uva camarona (macleania rupestris kunth a.c. smith) por medio de acodos aéreos santiago durán-casas1, clara veloza-suan1, stanislav magnitskiy1, and héctor orlando lancheros2 abstract resumen uva camarona (macleania rupestris kunth a.c. smith) belongs to the ericaceae family and grows in páramo and subpáramo areas in colombia, between 2,200 and 3,500 m a.s.l. this plant presents edible berries that serve as a source of food and small income for local communities. the absence of a propagation protocol for this species limits its use. this study aimed to evaluate the effectiveness of asexual propagation of m. rupestris with air layering, using indole-butyric acid (iba) as a rooting hormone at different concentrations: 0, 500, 1,000, and 2,000 mg l-1. the results showed that an exogenous application of iba accelerated the rooting process in the layered zone, with a notable emission of first adventitious roots at 60 days from the start of the experiment. the treatments of 500 and 1,000 mg l-1 iba had the highest number of roots per layer, being two to three times higher than those presented in the control. no significant differences were seen in root length between treatments. the treatments of 500 and 1,000 mg l-1 iba showed a high production for the dry weights of the roots and callus, with a higher weight of callus compared to root weight. air layering negatively affected the longitudinal growth of the branches, since their average growth rate was 1.49 cm per month, while the growth of intact branches was 2.78 cm per month. the results suggest that the best concentration for rooting was 1.200 mg l-1 iba because it had the largest number and dry weight of roots in air-layered m. rupestris. la uva camarona (macleania rupestris kunth a.c. smith) es una planta de la familia ericaceae que crece en zonas de páramo y subpáramo en colombia, entre los 2.200 y 3.500 msnm. presenta bayas comestibles, las cuales sirven como alimento o fuente de pequeños ingresos para las comunidades locales. la ausencia de un protocolo de propagación de esta especie limita su aprovechamiento. el presente trabajo tuvo el objetivo de evaluar la eficacia de la propagación asexual mediante acodos aéreos, utilizando como hormona de enraizamiento ácido indolbutírico (aib) a diferentes concentraciones: 0, 500, 1.000 y 2.000 mg l-1. los resultados mostraron que la aplicación exógena de aib aceleró el proceso de enraizamiento en la zona de acodamiento, observando emisión de las primeras raíces adventicias a los 60 días de iniciado el ensayo. los tratamientos de 500 y 1.000 mg l-1 de aib presentaron el mayor número de raíces por acodo, siendo dos a tres veces mayor que las presentes en el control. no hubo diferencias significativas en cuanto a longitud de raíces entre los tratamientos. la mayor producción de peso seco de raíces y de callo se presentó en los tratamientos de 500 y 1.000 mg l-1 de aib, mostrando un mayor peso de callo comparado con el de raíces. el acodamiento afectó negativamente el crecimiento longitudinal de las ramas, ya que la tasa de crecimiento promedio de éstas fue de 1,49 cm por mes, mientras que las que no se acodaron presentaron un crecimiento de 2,78 cm por mes. los resultados sugieren que con la concentración aproximada de 1.200 mg l-1 de aib se obtienen el mayor número y peso seco de raíces en los acodos de m. rupestris. key words: ericaceae, indole-butyric acid, vegetative propagation, roots, callus. palabras clave: ericaceae, ácido indolbutírico, propagación vegetativa, raíces, callo. introduction within the great diversity of plant species of high use potential in colombia, andean fruit trees are found, with only a few domesticated species and the majority grown in the wild. these plants account for an important source of food and/or income for local communities (national research council, 1989; lagos-burbano et al., 2010). many of these fruit species are gaining value, given their high commercial potential due to the excellent fruit quality for direct consumption (vásquez and coimbra, 2002; propagation and tissue culture 19durán-casas, veloza-suan, magnitskiy, and lancheros: evaluation of uva camarona (macleania rupestris kunth a.c. smith) propagation... sanjinés et al., 2006) and increasing demand in north america, europe, and japan, where they are known as exotic andean fruits (lagos-burbano et al., 2010). the ericaceae family is one of the most representative in the andean forests, mainly in mountain cloud forests, as well as páramo and subpáramo regions, where it plays an important ecological role (luteyn and pedraza-peñalosa, 2008; lagos-burbano et al., 2010) as a water regulator, food source and, in some cases, source of income for the inhabitants of the region (lagos-burbano et al., 2010). macleania rupestris kunth a.c. smith is one of the undomesticated fruit species of the ericaceae family. this plant is found in wild areas of the andean region at altitudes between 1,500 and 4,100 m (acero and bernal, 2003; luteyn and vidal, in press). in colombia, m. rupestris is commonly called uva camarona or camaronera and is located in wild mountain habitats as a constituent of native vegetation (sturm and rangel, 1985; lagos-burbano et al., 2010). this species is found in the provinces of antioquia, boyacá, caldas, cundinamarca, huila, meta, nariño, norte de santander, putumayo, risaralda, santander, and magdalena in the sierra nevada de santa marta, growing between 2,200 and 3,500 m (cardozo et al., 2009; lagosburbano et al., 2010). macleania rupestris is an epithytic shrub measuring from 0.6 to 2.5 m tall with branching originating almost at the base of the stems (acero and bernal, 2003; cardozo et al., 2009; lagos-burbano et al., 2010). sometimes, this plant grows near tall trees and ascends through their branches imitating a vine species. the stems of m. rupestris are wavy and have a clear and scaly bark. the young leaves are red and light green when mature (fig. 1a), and are alternate, simple, shiny, and fleshy (cardozo et al., 2009). the plant has axillary inflorescences located at the apex of the branches, without apical flowers; the inflorescences are racemose with four to 20 flowers. the flowers have a bell-shaped calyx limb typical of the ericaceae family; the perianth of the flower and its pedicel are pink to red (fig. 1b), with cylindrical, succulent sepals (de valencia and de carrillo, 1991; cardozo et al., 2009; lagos-burbano et al., 2010). this species grows in rocky areas, forests, and bushes as a part of native vegetation. it is resistant to strong winds and frost, and requires good sun exposure (rodríguez and peña, 1984). the fruit is edible and originates from an inferior ovary (font quer, 1965); it is stalked, and a berry type. its color during the ripening process changes from light pink, pale green, and whitish to dark purple and almost black in senescence (fig. 1: c and d), so the skin of the fruit is purple in maturity and the pulp has a light color similar to a grape. the fruit is fleshy, having a diameter of 1.0-2.0 cm and an average weight of 2.6 g (de valencia and de carrillo, 1991; acero and bernal, 2003; cardozo et al., 2009). the fruits are arranged on a racemose axis with acropetal maturation similar to that observed in the flowers. the flowers are pendulous, but the fruits are not, which indicates that the twisting of petioles occurs during fruit development (de valencia and de carrillo, 1991). bromatological characterization of m. rupestris fruits by amaya and rincon (1989) showed that they have a total acidity of 0.49% citric acid, 12.5°brix soluble solids, 1.8% crude fiber, 1.3% crude protein, and 0.08 g tannin in 100 g of pulp. the contents of mineral elements per 100 g of pulp were 136.9 mg calcium, 0.97 mg iron, 5.24 mg potassium, 8.69 mg sodium, and 10.3 mg phosphorus; and the sugars (per 100 g of pulp): 15.9 g fructose, 1.62 g of sucrose, 13.5 g of α-glucose, and 16.1 of β-glucose (amaya and rincon, 1989). macleania rupestris plants have on average of 14 fruits per inflorescence, with two peaks of production per year in colombia (de valencia and de carrillo, 1991), the first one from mid-january to april, and the second one from august to mid-november. these periods fluctuate with rainfall distribution; and with additional rainfall in dry weather, the periods of flowering and fruiting overlap (cardozo et al., 2009). human activities have led to about 75% of forestland located in the northern andes being transformed to the point of total deforestation (henderson et al., 1991). these ecosystems are home to about 80% of the different neotropical ericaceae species and some of them could be a source of income for local communities. for this reason, reforestation programs of these environments are needed, employing these species, taking into account that many ericaceae plants are successful colonizers of natural or anthropogenically disturbed areas (luteyn, 2002). in this sense, the potential use of m. rupestris is not only limited to its use as a commercial crop, but also to land restoration. the absence of an adequate m. rupestris propagation protocol, that is affordable and accessible to small growers is one of the obstacles to the introduction of this plant into commercial cultivation and its use for the recovery of páramo and subpáramo ecosystems. therefore, it is necessary to undertake research that seeks to procure consistent and 20 agron. colomb. 31(1) 2013 reliable plant material of m. rupestris through the evaluation of various methods of plant propagation. air layering is an ancient method used for vegetative propagation of woody plants that can ensure the asexual propagation of a species when sexual reproduction is very slow or ineffective (adriance and brison, 1955), as is the case of m. rupestris (acero and bernal, 2003; cardozo et al., 2009), or when there is no detailed protocol for propagation through cuttings (adriance and brison, 1955). the methodology of air layers can obtain 100% rooting because the branch is rooted to the mother plant; in addition, homogeneous plants are obtained within a relatively short period of time (adriance and brison, 1955; lambe et al., 1990). in the literature, no data are found on the possible propagation of m. rupestris with air layering, which would be a new method for this species. therefore, this study aimed to evaluate the possibility of asexual propagation of m. rupestris by air layering, in order to provide the tools and methodologies that would facilitate the commercial propagation and use of this species. materials and methods the study was carried out in the period from august to december 2011, in the collection of páramo plants of the josé celestino mutis botanical garden, bogotá (colombia), located at the coordinates 04°40’01.2’’ n and 74°05’57.4’’ w, and altitude 2,552 m a.s.l. during this period, the following were registered: 635.5 mm of cumulative rainfall, average temperature of 18°c, average photosynthetically active radiation of 456.6 μmol m-2s-1 and wind speed of 0.14 km h-1 (sutron® weather station, josé celestino mutis botanical garden). the vegetation in association with macleania ac rupestris kunth smith plants was typical of the páramo and subpáramo ecosystems of colombia, with species belonging to the families: ericaceae, melastomataceae, asteraceae, among others. the sandy loam soil where the m. rupestris plants were established had an average ph of 5.43. adult individuals of m. rupestris were selected with active vegetative growth, located under similar full light exposure, and without visual symptoms of nutritional deficiencies or diseases. the selected plants had approximately 10 to 15 stems and an average height of 2.5 m. the layering was performed on six individual plants, making four air layers per plant, with each layer corresponding to a specific treatment; the branches selected had one layer per branch. therefore, in total, six replicates were established for each treatment, so that every plant had a full set of treatments. lignified orthotropic stems at the vegetative growth stage (with presence of few flowers, if any, and without the presence of fruits) were chosen on every selected plant, with homogeneous characteristics, presenting turgid leaves and vigorous growth. selected branches underwent a complete ring cut in the middle of the branch, removing a 4.0 cm portion of the bark with a grafting knife previously disinfected with 0.5% sodium hypochlorite. the application of the rooting hormone was performed immediately after removing the bark. with the aid of a brush, the ring was homogeneously covered with the powder mixture, which contained indolebutyric acid (iba) (99% purity, biopack® buenos aires, argentina) and technical talc as an inert material in proportions that yielded four treatments: 0, 500, 1,000, and 2,000 mg l-1 iba. after application of the hormone, 200 g of previously moistened peat moss without nutrients (klasmann-deilmann gmbh®, geeste, germany) were arranged around the cut that was further covered with transparent and black plastic, thus, avoiding light and moisture loss. biweekly irrigation was performed with 5 ml of deionized water on each layering, using a syringe. monthly, the length of the branches was measured with a measuring tape (from the top of the girdling zone to the apex of the branch) and the diameter of each branch was recorded with a limb caliper 30 cm from the top of the layer (accuracy ±0.01 cm). the layered branches had an average length of 67 cm and width of 1.1 cm when the experiment was established. furthermore, monitoring of root emission on each layer was performed after 60 d from the start of the experiment. the measurement of quantitative variables was performed at the laboratory of plant physiology, faculty of agronomy of the universidad nacional de colombia, bogota. this took place 120 d after the start of the experiment, performing destructive sampling of all layered branches. the callus and adventitious roots were removed using a scalpel, weighed immediately using a high precision analytical balance (±0.001 g, ohaus®, ohaus corp., pine brook, nj) and the dry weight was determined after placing the samples in oven at 65°c for 48 h. the variables measured were: number and length of adventitious roots, fresh and dry weights of roots and callus. a photographic record of the results was also performed. the statystical analysis of the results was carried out with the help of sas® version 9.0 and the differences among the 21durán-casas, veloza-suan, magnitskiy, and lancheros: evaluation of uva camarona (macleania rupestris kunth a.c. smith) propagation... treatments were evaluated by anova with a significance level of 95% (p≤0.05). the polynomial regressions were additionally determined among the variables. results and discussion at 120 d after the start of the experiment, 100% rooting for all treatments was found, without any dead layered branches. this confirms the data described by hartmann et al. (2010), who indicated that the layering technique is successful in propagating plants because the layered branch is not separated from the mother plant and, therefore, continues to receive water and nutrients. these data agree with the results found in air-layers of agraz (vaccinium meridionale swartz) that presented root emission after 90 to 120 d of the experiment (ligarreto, 2011). the results obtained in the control treatment might be due to the influence of buds and leaves present in the layered branch, which stimulate rooting through the production of auxins in these organs (hartmann et al., 2010). in turn, branch girdling causes blockage in the acropetal and basipetal flow of photoassimilates in the phloem, causing an accumulation of several metabolites (organic compounds, carbohydrates, auxins, etc.) above this region (alves-de oliveira et al., 1999) that favors the formation of callus and adventitious root primordia. furthermore, the absence of light in the area of root formation, use of substrates to provide continuous moisture, and moderate temperatures are factors that favor rooting in the girdling zone (ramirez-villalobos and urdanetafernández, 2004; hartmann et al., 2010). in this sense, the figure 1. macleania rupestris plant. a. leaves. b. inflorescence. c. immature fruit. d. mature fruit. photos: veloza-suan, c. and s. durán-casas. aa bb bb b y=-2e-05x2+0.036x+12.47 r2=0.995 0 500 1000 1500 2000 2500 0 10 20 30 40 50 iba concentration (mg l-1) r oo ts n um be r figure 2. macleania rupestris root number in air layerings at different iba concentrations. treatments with the same letters are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). the bars indicate standard deviation. figure 3. rooting of m. rupestris branches at different iba concentrations. photos: velozasuan, c. and s. durán-casas. figure 4. root presence in m. rupestris branches at iba treatments of 0 and 1,000 mg l-1 (left to right). photos: veloza-suan, c. and s. durán-casas. 2,000 mg l-1 1,000 mg l-1 500 mg l-1 0 mg l-1 1 cm 1 cm a b c d e 22 agron. colomb. 31(1) 2013 results observed in the control treatment might be due to the endogenous content of phytohormones in the branches and provision of beneficial conditions for rooting. however, the exogenous application of auxin-type growth regulators can speed up the rooting process (hackett, 1988; bacarín et al., 1994; rahman et al., 2000; naz and aslam, 2003), which was reflected in the emission of first roots at 60 d of the experiment for the treatments with iba, with a maximum length of 3.5 cm. contrary to this, the control treatments presented only a development of callus for the same period of observation. number and length of adventitious roots the results show that the treatments of 500 and 1,000 mg l-1 iba produced the highest number of adventitious roots with layering (figs. 2 and 3), with average values of 27 and 32 roots, respectively, which represent about two to three times higher root emission than that observed in the control, which had an average of 12 roots. similar results were found by naz and aslam (2003) in mango (mangifera indica l.) air layers, where the treatments with 2,000 and 3,000 mg l-1 iba produced an average of 39 and 31 roots, respectively, while the control treatment had only 25 roots. as shown in fig. 2, there was a reduction of root emission in the 2,000 mg l-1 iba treatment as compared with the other hormone treatments. however, statistically significant differences existed between the iba treatments and the control. likewise, according to the polynomial regression model, the highest number of roots in the m. rupestris layerings was at approximately 1,200 mg l-1 iba, so this iba concentration could be the most suitable for this form of propagation. in fig. 4, one can see that an exogenous application of auxin had an effect on root formation for the treatments of 0 mg l-1 (control) and 1,000 mg l-1 iba. this behavior is consistent with the findings of paul and aditi (2009), where the maximum number of roots in air layers made on syzygium javanica was obtained with the concentration of 1,000 mg l-1 iba, while the concentrations of 500 and 2,500 mg l-1 showed no significant differences compared to the control. in studies of jatropha curcas l., the root number increased with the increasing concentration of napthtaleneacetic acid (naa) and iba to yield the maximum number of roots in layered branches treated with 1,500 mg l-1 naa followed by iba at the same concentration (dhillon et al., 2011). dhillon et al. (2011) showed that the effect of growth regulators (indoleacetic acid iaa, naa, iba) and their concentrations significantly influenced the rooting percentage and number of roots, but did not significantly affect the length of the roots of jatropha curcas l. in air layers. this agrees with the findings of the length of adventitious roots in layers of m. rupestris, where no significant differences between the treatments were found; all roots had an average length of 5.0 cm. according to tchoundjeu et al. (2002), auxins promote meristematic differentiation, and thus, contribute to the formation of root primordia in the girdling zone of the branch. for this reason, exogenous iba might affect the number of adventitious roots more, and to a lesser extent the length of the roots. weight of adventitious roots and callus auxins promote the formation of callus and adventitious root primordia, because they stimulate cell division; for this reason the accumulation of auxins above and below the girdling zone favors the formation of roots and callus in this specific area (taiz and zeiger, 2006). the callus in the girdling zone of the branches was observed as a roundish mass of a yellowish-white color, composed of presumably undifferentiated cells (fig. 3). according to hartmann et al. (2010) and colodi et al. (2008), the callus cells could further differentiate and form root primordia or serve as a protective layer for the formation of adventitious roots from other tissues of the layered branch. in most plants, callus formation is independent on adventitious root formation, although the simultaneous appearance of these tissues may happen because both are influenced by the same environmental factors (salisbury and ross, 1994; burch and mcgraw, 1996; acosta et al., 2000; colodi et al., 2008). the plants of the ericales order differ in this feature and can form adventitious roots directly from callus, such as tea (camellia sinensis l.) plants (koyuncu and balta, 2004), or from cambium and phloem, such as vaccinium sp. plants (mahlstede and watson, 1952). however, in order to know whether the formation of callus is independent on adventitious root formation in m. rupestris, a histological study and analysis of the anatomical changes that occur during the rooting of this species are needed. during the period of evaluation, the adventitious roots were translucent in appearance, but in one specific case, reddish roots were observed growing out of the black plastic; this might possibly be due to the production of anthocyanins in the adventitious roots exposed to light, which are the 23durán-casas, veloza-suan, magnitskiy, and lancheros: evaluation of uva camarona (macleania rupestris kunth a.c. smith) propagation... pigments that play an important role in photoprotection (taiz and zeiger, 2006). variables of both fresh and dry weight of the roots and callus behaved similarly to the variable of number of roots, presenting the lowest values at 0 mg l-1, the highest values at 500 and 1,000 mg l-1, and decreased values at 2,000 mg l-1 iba. for the treatments of 500 and 1,000 mg l-1 iba, a dry weight of 0.14 and 0.19 g for the roots and 0.30 and 0.28 g for the callus, respectively, and a fresh weight of 1.48 and 2.15 g for the roots and 2.62 and 2.70 g for the callus, respectively, were recorded (fig. 5). in general, applications of 500 and 1,000 mg l-1 iba resulted in massive cell growth (callus + roots) in the cut area. according to hartmann et al. (2010), callus formation is an event that precedes rhizogenesis and, therefore, it is assumed that an increase in callus weight should be reflected in an increase of root weight (fig. 5). however, the histological origin of adventitious root primordia in m. rupestris is unknown, and there is a lack of knowledge on whether callus formation is a prerequisite for the formation of the roots. comparing these variables, the dry and fresh weights of the callus were high in all iba treatments, presenting statistically significant differences between the iba treatments and control (fig. 5). as for the root dry weight, no statistically significant differences between the treatments were found (fig. 5a), however, when comparing the fresh weight of roots, the differences were statistically significant between the treatments of 500 and 1,000 mg l-1 iba and the control. according to sánchez et al. (2009), in air layers performed on guava (psidium guajava) plants, with increasing concentrations of iba (2,000, 4,000, and 6,000 mg l-1), callus formation was reduced, and its formation was completely inhibited at the concentration of 6,000 mg l-1 iba. a similar trend was obtained in our study for m. rupestris, where concentrations higher than 1,500 mg l-1 iba resulted in a reduction of dry and fresh weights of the roots and callus. this might be explained by the findings of moreira et al. (2009), which show that iba in air layers during periods of active growth (high endogenous auxin levels) could raise hormone levels above the optimal concentrations, leading to a decrease in rooting. likewise, although iba increases the elasticity of cell walls, accelerating division, excessive concentrations of the hormone may inhibit this process (rahman et al., 2000). in the case of propagation by layering in the avocado (persea sp.), the application of iba increased the rooting rate, with a concentration of 10,000 mg l-1 being the most efficient, obtaining 74% rooting and presenting the highest number of roots by layer compared to other treatments (alves-de oliveira et al., 1999). according to our findings, one should properly choose the dose of growth regulators because the optimal concentrations vary within the studied species (kozlowski et al., 1991); for propagation of m. rupestris with air layering, the concentration of 1,200 mg l-1 iba produced the highest dry and fresh root weights. growth of layered branches the average growth rate of the layered branches was 1.49 cm per month, while the branches without layering presented a growth of 2.78 cm per month (fig. 6). therefore, the figure 5. a. dry weight of roots and callus at different iba concentrations. b. fresh weight of roots and callus at different iba concentrations. treatments with the same letters are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). the bars indicate standard deviation. y=-1,33e-07x2+3,15e-04x+1,21e-01 r2=0,794 y=-8,78e-08x2+1,95e-04x+7,49e-02 r2=0,958 callus roots a a a a b b b a 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 0 0.1 0.2 0.3 0.4 iba concentration (mg l-1) d ry w ei gh t (g ) a y=-8e-07x2+0,002x+0,834 r2=0,865 y=-1e-06x2+0,002x+0,829 r2=0,941 a b a a b b b a 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 0 1 2 3 iba concentration (mg l-1) fr es h w ei gh t (g ) b 24 agron. colomb. 31(1) 2013 layering adversely affected the longitudinal growth of the branches due to phloem interruption caused by girdling, and the application of exogenous auxins did not completely counteract this effect. according to das et al. (1997), during the formation of root primordia in air layers, a gradual consumption of monosaccharides is generated. in turn, the stage of root development decreases the level of nitrogen in the branches (das et al., 1997). the cicatrization of the wound caused by cutting, followed by consumption of photoassimilates and nutrients for the formation of callus and adventitious roots, might be the cause of the decrease in growth of layered branches (fig. 6), which could affect future flowering and fruiting in the same. in comparing the longitudinal growth of branches treated with iba, it may be observed that at concentrations of 1,000 and 2,000 mg l-1 iba, the branches had the highest growth rates, with values of 1.9 and 2.1 cm per month, respectively. these two treatments had statistically significant differences when compared with the treatments of 0 and 500 mg l-1 iba which accounted for 1.1 and 1.0 cm per month growth rates, respectively (fig. 6). the constant contribution of endogenous auxins to subapical regions of the stem is required for the elongation of their cells; additionally the exogenous auxins in cut sections of the stem stimulate their growth (taiz and zeiger, 2006). this could help to explain why the treatments with higher iba concentrations had the highest longitudinal growth rates in layered branches of m. rupestris. presumably, a branch with a larger number of nodes and leaves in active growth would bring more endogenous auxins to the area of girdling; however, this variable was not evaluated in our study because all branches had a similar size at the time of layering. for the diameter growth rate (thickness) in the branches, no significant differences were found between the layered and intact branches; also, no effect of the iba application on this variable was found. both the thickness and degree of lignification of the branch as well as the rate of photosynthesis in the branch could be indirect indicators of the amount of carbohydrates available for the formation of callus and adventitious roots, therefore it would be important to assess the effect of these variables on the layering of m. rupestris in future studies. conclusions and recommendations the application of exogenous auxins, such as indolebutyric acid, to stimulate the formation of adventitious roots on the layered branches of m. rupestris is feasible due to the fact that the treatments with auxins promoted rooting as compared with the control. a study on the effect of the treatments on post-transplant survival of plants, vegetative growth rate and production is recommended. the results show that a concentration of approximately 1,200 mg l-1 iba resulted in the largest number of roots and the highest dry weight of roots, and could be considered as the optimal concentration for propagation of m. rupestris with air layering. the propagation of m. rupestris with air layers could be an effective method for consistently obtaining plant material, either for the purposes of production or ecological restoration of páramo and subpáramo areas in colombia. acknowledgements the authors are grateful to the staff of the jose celestino mutis botanical garden, bogotá, for allowing this study on macleania rupestris plants belonging to the páramo collection, particularly to mr. ricardo pacheco, coordinator of the sustainable use project, scientific office. literature cited acero, l. and h. bernal. 2003. guía para el cultivo, aprovechamiento y conservación de la uva camarona: macleania rupestris (h.b.k) a.c. convenio andrés bello y área de ciencia y tecnología no. 127. bogota. acosta, e., m. sánchez, and m. bañón. 2000. auxinas. pp. 305323. in: azcón-bieto, j. and m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. 2nd ed. mcgraw-hill. interamericana de españa, barcelona, spain. figure 6. monthly longitudinal average growth rate of layered and nonlayered branches. treatments with the same letters are not significantly different according to tukey test (p≤0.05). the bars indicate standard deviation. a a b b b 0 500 1,000 2,000 without layering 0 1 2 3 4 iba concentration (mg l-1) lo ng itu di na l g ro w th r at e (c m /m on th ) 25durán-casas, veloza-suan, magnitskiy, and lancheros: evaluation of uva camarona (macleania rupestris kunth a.c. smith) propagation... adriance, g. and f. brison. 1955. propagation of horticultural plants. 2nd ed. mcgraw-hill, new york, ny. aguilar, m. and s. torres. 2010. protocolo de uso y aprovechamiento de la uva de anís, cavendishia bracteata (ruiz y pavón ex jaume saint. hillaire) hoerold, en matorrales andinos del altiplano cundiboyacense. instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt; madr; cámara de comercio de bogotá, bogota. alves-de oliveira, a., o. carlos-koller, and a. villegas-monter. 1999. propagación vegetativa de aguacate selección 153 (persea sp.) por acodo en contenedor. rev. chapingo, serie hort. 5, 221-225. amaya, n. and h. rincón. 1989. contribución al estudio de la uva camarona (macleania rupestris h.b.k.) y su posible utilización en la industria alimenticia. undergradute thesis. department of chemistry, universidad nacional de colombia, bogota. bacarín, m., m. benincasa, v. andrade, and f. fereira. 1994. enraizamento de estacas aéreas de goiabeira (psidium guajava l.): efeito do ácido indolbutírico sobre a iniciação radicular. rev. cient. 22, 71-79. burch, l. and b. mcgraw. 1996. citoquininas. pp. 319-326. in: azcón-bieto, j. and m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. mcgraw-hill interamericana de españa. barcelona, spain. cardozo, r., s. córdoba, j. gonzález, j. guzmán, h. lancheros, l. mesa, r. pacheco, b. pérez, f. ramos, m. torres, and p. zúñiga. 2009. especies útiles en la región andina de colombia. tomo i. jardín botánico de bogotá josé celestino mutis, bogota. colodi, f., n. ramos, k. zuffellato-ribas, l. ribas, and h. koehler. 2008. propagação vegetativa de guaco com adição de ácido naftalenoacético. scient. agrar. 9(1), 95-98. das, p., u. basak, and a. das. 1997. metabolic changes during rooting in pre-girdled stem cuttings and air-layers of  heritiera. bot. bull. acad. sin. 38, 91-95. de valencia, m. and n. de carrillo. 1991. anatomía del fruto de macleania rupestris (h.b.k.) a. c. smith (uva camarona). agron. colomb. 8(1), 286-305. dhillon, r., m. hooda, j. pundeer, k. ahlawat, and i. chopra. 2011. effects of auxins and thiamine on the efficacy of techniques of clonal propagation in jatropha curcas l. biomass bioenerg. 35, 1502-1510. font quer, a. 1965. especes fruitieres d’ amérique tropicale. fruits 29(6), 474-478. hackett, w.p. 1988. donor plant maturation and adventitious root formation. pp. 11-28. in: davis, t.d., b.e. hassing, and n. sankhla (eds.). adventitious root formation in cuttings. advances in plant sciences series. dioscorides press, portland, or. hartmann, h., d. kester, f. davies, and r. geneve. 2010. plant propagation: principles and practices. 8th ed. prentice hall, upper saddle river, nj. henderson, a., s. clhurchill, and j. luteyn. 1991. neotropical plant diversity: are the northern andes richer than the amazon basin. nature 351, 21-22. koyuncu, f. and f. balta. 2004. adventitious root formation in leaf-bud cuttings of tea (camellia sinensis l.). pakist. j. bot. 36(4), 763-768. kozlowski, t., p. kramer, and s. pallardy. 1991. the physiological ecology of woody plants. academic. press, san diego, ca. lagos-burbano, t.c., h. ordoñez-jurado, h. criollo-escobar, s. burbano, and y. martínez. 2010. descripción de frutales nativos de la familia ericaceae en el altiplano de pasto, colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 4, 9-18. lambe, a., r. nuñez-elisea, and t. davenport. 1990. new developments in mango marcotting. tropic. fruit world. 1, 80-82. ligarreto, g. 2011. agraz (vaccinium meridionale swartz.): algunas prácticas de cultivo y poscosecha. centro editorial, facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. luteyn, j. 2002. diversity, adaptation and endemism in neotropical ericaceae: biogeographical patterns in the vaccinieae. bot. rev. 68(1), 55-87. luteyn, j. and p. pedraza-peñalosa. 2008. neotropical blueberries: the plant family ericaceae. in: the new york botanical garden, www.nybg.org/bsci/res/lut2/; consulted: may, 2013. luteyn, j. and m. vidal. (en prensa). flora de la real expedición botánica del nuevo reino de granada (1783-1816). tomo xx ericaceae. ediciones cultura hispánica, madrid. mahlstede, j. and d. watson. 1952. an anatomical study of adventitious root development in stems of vaccinium corymbosum. bot. gazette 113(3), 279-285. moreira, o., j. martins, l. silva, and m. moura. 2009. propagation of the endangered azorean cherry prunus azorica using stem cuttings and air layering. life mar. sci. 26, 9-14. national research council. 1989. lost crops of the incas: littleknown plants of the andes with promise for worldwide cultivation. 2nd ed. natl. acad. press, washington. naz, s. and m. aslam. 2003. effect of different concentrations of indole butyric acid (iba) and age of shoot on air layering of mango (mangifera indica linn.). j. res. sci. 14(2), 193-198. paul, r. and c. aditi. 2009. iba and naa of 1000 ppm induce more improved rooting characters in air-layers of water apple (syzygium javanica l.). bulg. j. agric. sci. 15(2), 123-128. rahman, n., i. hussain, m. imran, t. jan, and a. awan. 2000. effect of different concentrations of iba on rooting of litchi (litchi chinensis) in air layering. pakist. j. biol. sci. 3(2), 330-331. ramírez-villalobos, m. and a. urdaneta-fernández. 2004. efecto del ácido naftalenacético y de diferentes sustratos sobre el enraizamiento de acodos aéreos del guayabo (psidium guajava l.). rev. fac. nac. agron. medellin 21(1), 28-34. rodríguez, j. and j. peña. 1984. flora de los andes. impresión escala, bogota. salisbury, f. and c. ross. 1994. fisiología vegetal. 4th ed. grupo editorial iberoamérica, mexico df. sánchez, a., e. suárez, m. gonzález, y. amaya, c. colmenares, and j. ortega. 2009. efecto del ácido indolbutírico sobre el enraizamiento de acodos aéreos de guayabo (psidium guajava l.) en el municipio baralt, venezuela. evaluación preliminar. rev. cient. udo agríc. 9(1), 113-120. sanjinés, a., b. øllgaard, and h. balslev. 2006. frutos comestibles. pp. 329-346. in: moraes, m., b. øllgaard, l. kvist, f. borchsenius, and h. balslev (eds.). botánica económica de los andes centrales. universidad mayor de san andrés, la paz. 26 agron. colomb. 31(1) 2013 snow, d. 1981. tropical frugivorous birds and their food plants: a world survey. biotropica 12(1), 1-14. sturm, h. and j. rangel. 1985. ecología de los páramos andinos. editora guadalupe. bogota. taiz, l. and e. zeiger. 2006. fisiología vegetal. volumen ii. 3rd ed. publicacions de la universitat jaume i, castelló de la plana, spain. tchoundjeu, z., m. avana, r. leakey, a. simons, e. asaah, b. duguma, and j. bell. 2002. vegetative propagation of prunus africana: effects of rooting medium, auxin concentrations and leaf area. agrofor. systems. 54, 183-192. umba, a., m. parada, c. ortiz, i. alarcón, and l. rosero. 2007. dispersión de semillas por aves frugívoras en dos formaciones vegetales del parque natural municipal ranchería “pnmr”. faculty of sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), paipa, colombia. vásquez, r. and g. coímbra. 2002. frutas silvestres comestibles de santa cruz. 2nd ed. fundación amigos de la naturaleza. santa cruz, bolivia. received for publication: 26 february, 2015. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.49369 1 department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). myhermosag@unal.edu.co 2 purdue extension’s at learning network clinton county, purdue university. frankfort (in, us) 3 child development & family studies, college of health & human science, purdue university. frankfort (in, us) agronomía colombiana 33(1), 107-112, 2015 perception of change in living conditions and diet among rural latino immigrants percepciones de cambio en condiciones de vida y hábitos alimenticios de inmigrantes latinos rurales maroly hermosa1, maría tineo2, yesid aranda1, and germán posada3 abstract resumen thirteen percent of the total population of the united states (us) is composed of immigrants. mexicans accounted for about three-quarters of the increase in the hispanic population from 2000 to 2010. the social and economic problems facing this population in their countries of origin are fueling migration to the us, in search of new opportunities. the purpose of this study was to identify and compare the changes in living conditions (housing, health, education) and the dietary intake (ex ante and ex post) of the latino immigrant population that emigrated from rural areas in mexico. the participants were attendees of the purdue extension learning network of clinton county, who filled out a questionnaire with open and closed questions. the results evidenced the perception of improved quality of life variables related to housing, access to utilities and education, and a change with a tendency for increases in their consumption of fast food, processed food and soda, generating negative effects in terms of an increase in being overweight and obesity, and particularly a lowered consumption of products from their traditional diet. el trece por ciento de la población total de los estados unidos son inmigrantes, la población mexicana representó alrededor de tres cuartas partes de los aumentos en la población hispana entre 2000 2010. debido a los problemas sociales y económicos que enfrenta esta población en sus países de origen, se viene impulsando la migración a los estados unidos para la búsqueda de nuevas oportunidades. el propósito de este estudio fue identificar y comparar las percepciones de cambio en las condiciones de vida (vivienda, salud, educación) y de los hábitos alimenticios (ex ante, ex post) de los inmigrantes latinos provenientes de áreas rurales de méxico. los participantes entrevistados asistían al centro de aprendizaje de purdue extensión del condado de clinton, a quienes se realizó una entrevista-cuestionario con preguntas abiertas y cerradas. los resultados evidencian una percepción en el mejoramiento de la calidad de vida relacionado a las variables de vivienda, acceso a servicios y educación, y un cambio en los hábitos alimenticios con tendencia al incremento en el consumo de comidas rápidas, procesadas y sodas, generando efectos negativos en términos del incremento en el sobrepeso y obesidad, y de manera particular el menor consumo asociado a productos alimentarios relacionados a su dieta tradicional. key words: quality of life, overweight, rural areas, consumption, fast food, income. palabras clave: calidad de vida, sobrepeso, áreas rurales, consumo, comida rápida, ingreso. introduction large numbers of people have been forced to migrate from their homeland because of different social and economic problems seen in their countries. the poverty gap in mexico has reinforced the displacement of a large number of mexicans from rural and indigenous areas to the united states or others places within this territory, in search of employment and better opportunities for improving their quality of life (rojas, 2012). they migrate to other places in search of new opportunities for themselves and their families. the united states receives a large percentage of immigrant communities in the world, and the mexican community represents one of the biggest, with 28.6% of the total latino population (mpi, 2015). several studies conducted with the immigrant population have addressed several issues concerned with family, social, and economic aspects (marroni, 2006; domínguez and polo, 2009; salas et al., 2011; ordoríca and prud’homme, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.49369 mailto:myhermosag@unal.edu.co 108 agron. colomb. 33(1) 2015 2012). as mentioned by other authors, immigrant agricultural workers belong to a sector of the population that is socially excluded, marked by poverty and ignored by social studies (vera and robles, 2010). the aim of this study was concerned with perceptions of change regarding living conditions and diet for rural immigrants. the concept of living conditions is linked to the notion of quality of life and refers to both “objective” (e.g., housing conditions, crowding, employment) and “subjective” aspects (e.g., degree of perceived wellbeing, satisfaction of needs through social roles and affiliation (palomba, 2002; verbeke and poquiviqui, 2005; lafuente et al., 2009). one of the key topics associated with quality of life is nutritional needs. yet, nutrition must be achieved in a balanced way so that it does not affect individuals negatively. this dietary acculturation is a multidimensional change related to a variable dynamic and complex; in addition, it varies considerably, depending on a variety of personal, cultural, and environmental attributes (satia-abouta et al., 2002). the fao (2009) reports that mexican nutritional problems involve social and cultural roots. although the average consumption levels indicated a sufficient intake of nutrients for the entire national population, a significant part came from an inadequate and repetitive diet, contributing to a rapidly growing number of people with obesity problems. major changes in diet that produce a nutritional impact as a result of changes in dietary patterns are correlated with economic, social, demographic and health factors as they start from the time of migration; this situation has been seen in mainly immigrant populations of ethnic groups, generating negative implications for health through a risk of chronic diseases: obesity, cardiovascular disease, diabetes, and hypertension, in ethnic populations (gadd et al., 2005) and, particularly, immigrant populations (gilbert and khokhar, 2008). the obesity risk increase was notable because these people have a reduced physical activity for two reasons: on the one hand, due to a reliance of these communities on an increased use of motorized transportation (sallis and glanz, 2009) and, moreover, the difficulty of accessing safe areas for convenient recreation or walking (french et al., 2001). furthermore, the main change in diet is evident by an increase in consumption of processed foods, rich in sugar, salt and fat, with a significant decrease in consumption of healthy foods such as fruits and vegetables (fao, 2013). consuming foods with these characteristics seems to be more attractive to the population due to the low cost, resulting in a situation that can be associated with the acculturation of diet and the low income level of the immigrant populations (satia-abouta et al., 2002). the us department of health and human services (usdhhs, (2005) indicated that obesity and being overweight prevail in households with a low income. frankfort is a small rural community located in clinton county in the state of indiana that has a 25% latino population (united states census bureau, 2010). in addition, the frac (2010) reported that 25.3 percent of hispanic or latino households in the united states live below the poverty line. these reports can lead us to infer that a low income level is directly related to inadequate living conditions and nutrition habits that result in obesity and overweight problems. methods this pilot study was developed in frankfort, a small rural community located in the state of indiana. for the study, the perception 20 latino immigrants from rural areas of mexico with regard to their change in living conditions and dietary after immigrating were consulted. the sociodemographic information of the participants shows tab. 1. table 1. socio-demographic characteristics of the participants. characteristics value absolute frequencies and percentage age 18-25 26-35 36-45 46-55 2 (10) 9 (45) 8 (40) 1 (5) sex male female 14 (70) 6 (30) civil status married single cohabiting divorced 12 (60) 4 (20) 3 (15) 1 (5) length of residence in usa 3-5 years 6-10 years 11-20 years 4 (20) 7 (35) 9 (45) the recruitment of the participants was conducted at the purdue extension learning network of clinton county. this center has a mission to increase the educational opportunities for residents, with the main objective of latino community immigrants achieving greater integration in employment and improving their income and, therefore, their conditions of life. the participants came to the center while attending english classes during the time of this study, with a condition of being older than 18 109hermosa, tineo, aranda, and posada: perception of change in living conditions and diet among rural latino immigrants for participation in this study and having lived in the us for more than one year, their participation was voluntary. for collecting the information, a semi-structured interview was used, with open and closed questions, which sought to identify changes in their living conditions and diet between their country of origin and their current diet in the us. the topics evaluated in the interview are shown in tab. 2. table 2. topics evaluated in the interview. topic description living conditions housing (house, family member number, utilities, room number) health (health insurance, frequency doctor visit) education (last educative level, nearby school) occupation transport (type) dietary intake main food consumption number of meals per day meals outside of home consumption of soda and artificial juices consumption of can products consumption of snacks consumption of sugary foods consumption of fast food consumption of meat consumption of frozen foods consumption of dairy products frequency of physical activity body mass index some questions for dietary intake were adapted from the indiana family nutrition program evaluation tool by purdue extension (2014). on-line at: www.ces.purdue. edu/new the last part of the interview aimed to have the participants rate their satisfaction with their degree of living conditions and diet to which they had access in their country of origin as compared to their overall access in the us after immigration; a scale of 1 to 7 was used to evaluate the change in the perception of this population, where: 1 extremely dissatisfied, 2 very dissatisfied, 3 somewhat satisfied, 4 neutral, 5 satisfied, 6 very satisfied, and 7 extremely satisfied. additionally, for each participant, the body mass index (bmi) was measured, which relates weight to height; this index was obtained to identify obese and overweight participants. the interview was conducted in their native language (spanish) and was recorded in audiotape. the average duration for each interview was approximately one hour and 15 min. the interviews were done at the office of learning network of clinton county. the audio of all of the interviews were transcribed and then organized by topic; the topics were: health education, transportation and diet. we used the thematic analysis method that describes patterns across the qualitative data and discovered themes and concepts embedded throughout the interviews (braun and clarke, 2006). the encoded information was processed with the statistical package for social sciences (spss), with 95% confidence, where a paired t-test was performed to assess whether there were statistically significant differences in the variables evaluated by the participants with their responses to the interview. for the discussion of the results, an analysis of percentage and frequencies was used for the declarations of the immigrants consulted in relation to the selected variables for the perceived living conditions and dietary habits. results and discussion changes in living conditions the results show statistically significant differences in the topics of housing and education. table 3 shows the obtained data in detail. table 3. paired sample test, paired differences of dietary intake. topic compared correlation statistics (df) p-value housing mx-us 19 0.01** health mx-us 19 0.122 ns education mx-us 19 0.03* df, degrees of freedom; **p≤0.01; * 0.01< p ≤0.05; ns, not significant. in the housing conditions, statistically significant differences were found with a value of 0.01 in mexico, mainly because not all of the participants had access to gas service and potable water, whereas, in the united states, access were guaranteed for all of the participants. another aspect inf luencing positive change for housing was that, in all of the households, the host country provided access to bathrooms, while, in mexico, 40% of the homes of the participants did not have this. other topics related to housing do not present changes in relation to the country of origin, such as home ownership and number of rooms. in access to health conditions, significant differences were not found according to the participants’ responses, who declared that they did not have health services in either country. for instance, in mexico, the participants did not have information that allowed access to health insurance, while, in the united states, high costs and legal status are a restriction for health care access; therefore, the frequency of doctor visits did not have a significant difference. one third http://www.ces.purdue.edu/new http://www.ces.purdue.edu/new 110 agron. colomb. 33(1) 2015 of immigrants in the us (33%) are uninsured, compared to 12% of american citizens (mpi, 2015). in access to education, statistically significant differences were found. eighty percent of the participants reported that they could not continue their studies because of the economic situation in mexico did not allow it, while, in the united states, all of the participants were able to continue their education, in elementary, high school, or english courses. this is a positive change for the immigrant population, because a higher educational level offers the possibility of obtaining a better job and, consequently, better income. in the occupation status, a change in the activity of the participants was seen with fifty-five percent reporting that they worked on farms and grew their own food before immigration and fifty-five percent reporting that they currently work in industries, only ten percent reported currently working as farm labor. although frankfort is a rural area, it has an industrial park with 23 diversified industries that require a high amount of labor, creating jobs for residents (clinton county chamber of commerce, 2015). for self-produced food, seventy-five percent of the participants grew their own food in their country of origin, while, in the host country, this activity decreased by 20%; this reduction was mainly due to a lack of space and time and weather conditions that do not permit it due to seasonal weather. change in dietary intake table 4 shows the main changes in the dietary intake. the results of the paired t test for the statistically significant results for the consumption of processed foods, mainly to consumption fast food and sausages, had a notable increase in the frequency consumption of foods outside the home, similar to reports by other studies with immigrants from other countries, such as reports from gilbert and khokhar (2008) and kaplan et al. (2004). this indicates that the participants increased consumption of these foods when they arrived to the united states, as has been evidenced by neuhouser et al. (2004) for immigrant populations that live in other cities in the us. it is important to note that these foods provide higher sodium contents; therefore, the average daily intake of sodium declared by the participants was 3 times higher than recommended, according to a report from the cdc (2011). in the case of vegetable consumption, no variation of intake was found, while the consumption of fruit decreased, due not to a lack of resources to purchase them, but because the populations had more access to resources they preferred, i.e. buying fast food, processed food and others instead of what they were used to. this result is different to that found in latino immigrant populations in the state of washington by neuhouser et al. (2004) and can be related to differences in income and education of the immigrants in each of these states. the differences reported in the consumption of meat and dairy products are often due to increased consumption in the united states since participants reported a higher income and, thus, a greater purchasing power to obtain them. this situation was reported by gilbert and khokhar (2008) for some ethnic groups, who maintained cultural food habits despite expensive imported foods that are purchased despite their cost relative to income. in the case of mexican latino immigrants in frankfort, we found that the consumption of typical and traditional food still exists, but it has been replaced by a new dietary pattern in the host country. the body mass index (bmi) is defined by the world health organization (2015) as a simple index of weight to height that is commonly used to classify overweight and obese adults. it is defined as a person’s weight in kilograms divided by the square of his/her height in meters (kg/m2), and a bmi greater than or equal to 25 is overweight; a bmi greater than or equal to 30 is obese. according to the results, 45% of the participants were overweight and another 45% were obese; only 10% of the participants were in a normal weight range; this is perhaps related to a decrease in physical activity in the us, as seen in the results of the paired t-test for physical activity mx-us. t (19) = 0.00 p≤0.01, which showed statistically significant results basically because, in the us, the participants owned cars and, therefore, walked very little and did not perform any physical activity, while, in méxico, they walked more and were more active. this data can be linked to the fact that 33.2% of hispanic adults in the state of indiana are reported as being overweight (cdc, 2014). table 4. paired samples test, paired differences of dietary intake. topic compared correlation statistics (df) p-value processed food consumption mx-us 19 0.01** sugary food consumption mx-us 19 0.11 ns vegetable consumption mx-us 19 0.06 ns fruit consumption mx-us 19 0.18 ns meat consumption mx-us 19 0.00** dairy product consumption mx-us 19 0.04** df, degrees of freedom; ** p≤0.01; * 0. 01< p ≤0.05; ns, not significant.. 111hermosa, tineo, aranda, and posada: perception of change in living conditions and diet among rural latino immigrants perception of change in living conditions and food habits each participant was asked about his/her satisfaction level with their living and eating habits in mexico and the us on a scale of 1-7, where 1 is extremely dissatisfied and 7 extremely satisfied, both aspects obtained statistically significant differences. the perception the of living conditions for all of the participants improved by living in the us. in general, rising incomes and, thus, purchasing power, for this aspect of perceptions of change, had results that the paired t test revealed as having statistically significant differences for the satisfaction grade for the living conditions of the participants (tab. 5), meaning that they achieved their goal of improving their quality of life by coming to the united states. regarding eating habits, the participants reported that they had enough money to eat any kind of food, but they were aware that they did not eat adequately. table 5. paired samples test, paired differences of dietary intake. topic compared correlation statistics df p-value satisfaction grade for living conditions mx-us 19 0.00** satisfaction grade for dietary intake mx-us 19 0.48 ns df, degrees of freedom; ** p≤0.01; * 0. 01< p ≤0.05; ns, not significant. some direct quotes from the participants follow: “... the thing is… you know… the food here is really bad for your health but it is very tasty. then, i cannot say 2 because it means very unsatisfied and i will be lying to you. right after finishing this interview i will go straight to burger king” (participant # 2). “... also, here i drink more than 6-7 cans of soda per day and in mexico just 2 ...” (participant # 8). “... the food is not very good here; lots of fast food and most of the canned food are not as natural as the food we used to eat in mexico ...” (participant # 6). “... sometimes people will give you clothes or my mom had to sew or mend them, putting patches, sometimes we did not have enough food for us to eat and my mom did not eat and gave us her food...” (participant #1), “…here, i feel safe, i feel really happy; not in mexico, there is not security. there, many children are disappearing and other things are happening too. i would say that here is a better place for my children…” (participant #12). conclusions the perception of changes in the living conditions of the participants showed statistically significant differences, with a better quality of life in the us, specifically, in housing, utilities, and education. the studied sample perceived a change in their dietary intake and a lower frequency of consumption of typical food from their country of origin, substituting with an increase in the consumption of fast food, processed food, and sodas in the host country. ninety percentage of the participants had some degree of being overweight or obese; this was perhaps related to a decrease in physical activity in the us. this showed statistically significant results basically because, in the us, the participants owned cars, while, in mexico, the participants walked more and performed physical activity. this study was designed as a pilot type in order to undertake programs of awareness about the eating habits of our community and the impact of our perspectives of the conditions we live in. these results were based on a small sample. it is important to conduct further studies on the issues investigated here in a representative sample of the population in frankfort, especially because of the high percentage of latino populations in the united states. for example, the state of indiana is considered one of the 18 states that have a 33.2% prevalence of obesity within the latino population. likewise, other changes that occur with other latino immigrants in the host country should be assessed. acknowledgement the authors thank claudia houchen and melinda grismer for guidance during the study and the community purdue extension learning network of clinton county for allowing us to conduct this study. this study received financial support provided to the first author by the programa nacional de semilleros de investigación, creación e innovación by the universidad nacional de colombia 20132015, and was developed in the undergraduate research experience purdue-colombia (urep-c). literature cited braun, v. and v. clarke. 2006. using thematic analysis in psychology. qual. res. psychol. 3, 77-101. doi: 10.1191/1478088706qp063oa cdc, center for disease control and prevention. 2010. sodium fact sheet. atlanta, ga. http://dx.doi.org/10.1191/1478088706qp063oa 112 agron. colomb. 33(1) 2015 cdc, center for decease control and prevention. 2014. prevalence of self-reported obesity among hispanic adults by state, brfss, 2011-2013. atlanta, ga. clinton county chamber of commerce. 2015. local industries. frankfort, in. domínguez e. and a. polo v. 2008. caracterización psicológica de los migrantes potenciales considerando aspectos de apoyo social, autoeficacia y autocontrol. pp. 427-432. in: la psicología social en méxico. vol. 12. asociación mexicana de psicología social (amepso), leon, mexico. ennis, s.r., m. ríos-vargas, and n.g. albert. 2011. the hispanic population: 2010. c201obr-04. united states census bureau, washington, dc. fao. 2009. medición multidimensional de la pobreza en méxico. mexico df. fao. 2013. panorama de la seguridad alimentaria y nutricional en américa latina y el caribe 2013. santiago. french, s.a., m. story, and r.w. jeffery. 2001. environmental inf luences on eating and physical activity. ann. rev. public health 22, 309-335. doi: 10.1146/annurev.publhealth.22.1.309 frac, food research and action center. 2010. disparities in food insecurity. washington, dc. gadd, m., j. sundquist, s.-e. johansson, and p. wändell. 2005. do immigrants have an increased prevalence of unhealthy behaviors and risk factors for coronary heart disease? eur. j. prev. cardiol. 12, 535-541. doi: 10.1097/01.hjr.0000174829.25388.ed gilbert, p.a. and s. khokhar. 2008. changing dietary habits of ethnic groups in europe and implications for health. nutr. rev. 66, 203-215. doi: 10.1111/j.1753-4887.2008.00025.x kaplan, m.s., n. huguet, j.t. newsom, and b.h. mcfarland. 2004. the association between length of residence and obesity among hispanic immigrants. amer. j. prev. med. 27, 323-326. doi: 10.1016/j.amepre.2004.07.005 lafuente l., m., u. faura m., and o. garcía l. 2009. condiciones de vida y pobreza consistente. pp. 1-20. in: xvii jornadas asepuma v encuentro internacional de profesores de matemáticas para la economía y la empresa. actas 17. burgos, spain. marroni, m.g. 2006. migrantes mexicanas en los escenarios familiares de las comunidades de origen: amor, desamor y dolor. estudios sociológicos 24, 667-669. mpi, migration policy institute. 2015. frequently requested statistics on immigrants and immigration in the united states. washington, dc. neuhouser, m.l., b. thompson, g.d. coronado, and c.c. solomon. 2004. higher fat intake and lower fruit and vegetables intakes are associated with greater acculturation among mexicans living in washington state. j. am. diet. assoc. 104, 51-57. doi: 10.1016/j.jada.2003.10.015 ordoríca, m. and j.-f. prud’homme. 2012. los grandes problemas de méxico. el colegio de méxico, mexico df. palomba, r. 2002. calidad de vida: conceptos y medidas. cepal; celade, santiago. rojas r., t. 2012. bienestar social de las familias agrícolas migrantes: acciones gubernamentales y de las empresas agroexportadoras. iberofórum 7, 35-71. salas l., m.l., c. recéndez g., and m.a. salas l. 2011. migración internacional y feminización de la producción. el caso de atitanac y la encarnación, villanueva, zacatecas, méxico. obs. econ. latinoam. 149, 1-16. sallis, j.f. and k. glanz. 2009. physical activity and food environments: solutions to the obesity epidemic. milbank q. 87, 123154. doi: 10.1111/j.1468-0009.2009.00550.x satia-abouta, j., r.e. patterson, m.l. neuhouser, and j. elder. 2002. dietary acculturation: applications to nutrition research and dietetics. j. am. diet. assoc. 102, 1105-1118. doi: 10.1016/ s0002-8223(02)90247-6 united states census bureau. 2010. state and county quickfacts. frankfort (city), indiana. in: http://quickfacts.census.gov/qfd/ states/18/1825324.html; consulted: march 27, 2015. usdhhs, united states department of health and human services. 2005. dietary guidelines for americans 2005. washington, dc. vera n., j.a. and j.a. robles l. 2010. condiciones de vida y psicosociales de ni-os migrantes en el noroeste de méxico. civitas, 10, 345-365. verbeke, w. and g. poquiviqui l. 2005. ethnic food attitudes and behaviour among belgians and hispanics living in belgium. british food j. 107, 823-840. doi: 10.1108/00070700510629779 world health organization. 2015. obesity and overweight. fact sheet no. 311. geneva, switzerland. http://dx.doi.org/10.1146/annurev.publhealth.22.1.309 http://dx.doi.org/10.1097/01.hjr.0000174829.25388.ed http://dx.doi.org/10.1111/j.1753-4887.2008.00025.x http://dx.doi.org/10.1016/j.amepre.2004.07.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.jada.2003.10.015 http://dx.doi.org/10.1111/j.1468-0009.2009.00550.x http://dx.doi.org/10.1016/s0002-8223(02)90247-6 http://dx.doi.org/10.1016/s0002-8223(02)90247-6 http://quickfacts.census.gov/qfd/states/18/1825324.html http://quickfacts.census.gov/qfd/states/18/1825324.html http://dx.doi.org/10.1108/00070700510629779 received for publication: 17 april, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.50237 1 department of agronomy, faculty of agriculture, sher-e-bangla agricultural university. dhaka (bangladesh). sumon2539@gmail.com agronomía colombiana 33(3), 315-321, 2015 yield reduction and arsenic accumulation in potatoes (solanum tuberosum l.) in an arsenic contaminated soil reducción en el rendimiento y acumulación de arsénico en papa (solanum tuberosum l.) cultivada en suelos contaminados con arsénico md. nazmul haque1, md. hazrat ali1, tuhin suvra roy1, sheikh muhammad masum1, and imtiaz faruk chowdhury1 abstract resumen the different levels of arsenic (as) had a significant effect on the yield, yield reduction and as accumulation of different potato varieties. the yield was negatively affected by the as contamination and decreased with the increasing as levels in the soil, but remained statistically similar up to 25 mg kg-1 soil of as and thereafter drastically decreased with the increasing as levels. the yield reduction (%) and accumulation of as in the tuber peels and f lesh increased with the increasing as levels. among the fourteen potato varieties, ‘felsina’ had the maximum yield and showed the lowest percentage of yield reduction; ‘jam alu’ and ‘cardinal’ accumulated the least amount of as in their peels and f lesh, respectively. among the treatment combinations, ‘felsina’ cultivated in an as-free soil had the highest yield/plant (454.8 g fresh weight). ‘laura’ grown in 25 mg kg-1 soil of as showed the lowest yield reduction (%). although ‘jam alu’ and ‘cardinal’ produced a slightly lower yield compared to some other varieties, these two varieties accumulated the least amount of as, both in the peels and f lesh, when grown in 25 mg kg-1 soil of as. los diferentes niveles de arsénico (as) tuvieron efecto significativo sobre el rendimiento al disminuir la producción y acumularse el as en las diferentes variedades de papa. el rendimiento fue negativamente afectado por la contaminación de suelo con as observándose una reducción de la producción con el incremento de as en el suelo. no se encontraron diferencias significativas en el rendimiento hasta 25 mg kg-1 as en el suelo pero en mayores cantidades el rendimiento se redujo drásticamente. el rendimiento fue reducido, se acumuló el as en la cáscara y en la pulpa del tubérculo en la medida que aumentaba el nivel as en el suelo. entre las 14 variedades evaluadas, ‘felsina’ presentó el máximo rendimiento y, ‘jamalu’ y ‘cardinal’ la menor acumulación de as tanto en cáscara como en pulpa del tubérculo. entre los diferentes tratamientos, ‘felsina’ se obtuvo el máximo rendimiento en un suelo sin as con 454,8 g peso fresco/planta, mientras ‘laura’ presentó la menor reducción del rendimiento cuando en el suelo tenía 25 mg kg-1 de as. aunque ‘jamalu’ y ‘cardinal’ presentaron el mejor rendimiento frente a las otras variedades, fueron las que mayor acumulación de as presentaron tanto en cáscara como en pulpa del tubérculo cuando fueron cultivadas en suelo con 25 mg kg-1 de as. key words: heavy metals, semimetals, soil pollution, tubers, yield losses, cultivar selection, bangladesh. palabras clave: metales pesados, semimetales, contaminación del suelo, tubérculos, pérdidas de rendimiento, selección de cultivares, bangladés. (norra et al., 2005; huang et al., 2006; dahal et al., 2008; brammer, 2009; meharg et al., 2009; bhattacharya et al., 2010a, b; roberts et al., 2011). uptake of arsenic by plants and its translocation to different plant parts vary within the plant, even among the cultivars of the same crop (pillai et al., 2010). the accumulation of as in plants occurs primarily through the root system and the highest as concentrations have been reported in plant roots and tubers (marin et al., 1993). therefore, tuber crops are expected to have higher as contents than other crops when grown in as contaminated soils as the root system is the main part that accumulates as in plants. in the case of vegetables, introduction arsenic is a highly toxic and carcinogenic environmental pollutant and, thus, its presence in groundwater and agricultural field soil is of great concern all around the world (rahman et al., 2007a). out of 20 countries in different parts of the world where groundwater arsenic contamination and human suffering have been reported, the highest magnitude is found in bangladesh, followed by west bengal, india (sanyal, 2005). recent studies suggest that a number of crops and vegetable plant species accumulate significant amount of as http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.50237 mailto:sumon2539@gmail.com 316 agron. colomb. 33(3) 2015 the higher as accumulation was observed in potato, arum, amaranth, radish, lady’s finger, caulif lower, and brinjal, whereas the lower level of as accumulation was observed in beans, green chili, tomato, bitter guard, and turmeric, etc. due to the as-contaminated irrigation water (santra et al., 2013). mandal and suzuki (2002), in their study on arsenic around the world, reported that the arsenic concentration in plants varied from less than 0.01 to about 5.0 mg kg-1. from their study in bangladesh, das et al. (2004) reported that the concentrations of arsenic in vegetables, such as colocasia antiquorum, solanum tuberosum, and ipomea reptans exceeded the food safety limits of 1.0 mg kg-1 (abedin et al., 2002). irrigation water with high levels of as may result in land degradation in terms of crop production (loss of yield) and food safety (food chain contamination) (duxbury and zavala, 2005). hence, plants sensitive to as show patterns of toxicity, such as decreases in growth and yield (meharg and hartley-whitaker, 2002). khan et al. (2010) found that the addition of as, in either irrigation water or soil, resulted in yield reductions of from 21 to 74% in boro rice (dry season) and had a strong residual effect on subsequent crops. the potato (s. tuberosum l.) is grown in nearly 150 countries and is the world’s single most important tuber crop with a vital role in the global food system and food security (singh, 2010). bangladesh was the world’s 7th largest producer of potatoes with a total production of about 8.8 million t in 2012 to 2013 (faostat, 2013). potato consumption as processed and fresh food is also increasing considerable in bangladesh (brown, 2005). people living in as affected areas are consuming contaminated potatoes that creates serious health problems. with this in mind, our research aimed to study the effect of as on the yield reduction of fourteen popular potato varieties and the as accumulation pattern in tuber peels and f lesh. materials and methods location and plant material this study was carried out at the sher-e-bangla agricultural university, dhaka, bangladesh, located at 23°77᾿n and 90°37᾿e at an altitude of 8.6 m.a.s.l., from november 10, 2012 to february 18, 2013. the average air temperature and precipitation during the growth of the potato crop were 15.57 to 26.27°c and 30.25 mm, respectively. the soil of the experimental site was silt loam in texture, with a ph of 6.4, 0.68% organic carbon, 800 mg kg-1 of total nitrogen, 10.99 mg kg-1 of available phosphorus, 19.5 mg kg-1 of available potassium and 10.5 mg kg-1 of available sulfur. fourteen potato varieties: diamant, cardinal, asterix, granola, lady rosetta, courage, bari tps-1, meridian, felsina, laura, quincy, sagitta,rumana, and jam alu and three arsenic levels of 0, 25 and 50 mg kg-1 soil of as were selected for this experiment. soil arsenic treatment alam and sattar (2000) reported that the soils collected from different locations in bangladesh had elevated as concentrations, up to 57 mg kg-1. however, kabatapendias and pendias (1992) recommended 20 mg kg-1 as the safe level for as in agricultural soils. sodium metaarsenate (na2haso4.7h2o) was used as the source of as in the soil, according to the treatment. yield reduction (%) yield reduction was calculated with the following eq. 1: yield reduction (%) = yc – yt × 100 (1) yc where, yc = yield/plant in as free soil and yt = yield/ plant in as contaminated soil chemical analysis after harvesting, samples were collected and dried. tubers were washed and peeled with a mechanical peeler to obtain uniformity in thickness (2 mm) of the peel. the dried samples were smashed with a mortar and pastel machine. then, a chemical analysis was done to find out the uptake amount. this analysis was done in the bangladesh council of scientific research institute (bcsri). the chemical analysis to determine the total as concentration in the plant samples was done with an atomic absorption spectrophotometer where argon was used as the carrier gas and as was melted at 925ºc. statistical analysis the experiment was arranged in a randomized complete block design with three replicates. the analysis of variance (anova) and duncan’s multiple range test for the variables at a 5% level of probability were conducted using the mstat-c program (gomez and gomez, 1984). results and discussion tuber yield per plant the biomass production and y ield of crop varieties are reduced significantly at elevated as concentrations (carbonell-barrachina et al., 1997). an application of only 50 mg kg-1 soil of as significantly decreased the yields of 317haque, ali, roy, masum, and chowdhury: yield reduction and arsenic accumulation in potatoes (solanum tuberosum l.) in an arsenic contaminated soil barley and rye grass (jiang and singh, 1994). an application of 25 mg kg-1 soil of as did not have negative effects on potato yield when compared to a control (tab. 1). at higher concentrations, as interfered with plant metabolic processes, resulting in a loss of yield and fruit production and morphological changes when plants were grown in as treated soils (srivastava et al., 2009). the highest tuber yield/plant (426.2 g fresh weight-fw) was obtained from the ‘felsina’ variety, which was statistically similar to ‘diamant’ and ‘asterix’, while the lowest one (77.15 g fw) was found with ‘jam alu’. the yields of the different cultivars of potato were significantly different from each other, as reported by kundu et al. (2012a). a similar trend of yield performance was also reported by hossain (2011), dhar et al. (2009) and das (2006). the probable reason for the yield variation was due to the heredity of the variety. on the other hand, the highest tuber yield/plant (334.6 g fw) was recorded with the control, which was statistically similar to 25 mg kg-1 soil of as and the lowest (247.3 g fw) was recorded with 50 mg kg-1 soil of as. carbonell-barrachina et al. (1998) and gulz (1999) observed that yield increases with small additions of as for corn, potatoes, rye and wheat. the tuber yield/plant was significantly inf luenced by the effect from the varieties and as levels interaction. among the treatments, the highest tuber/plant yield was observed in ‘felsina’ with the control (454.80 g), which was statistically similar to ‘felsina’ and 25 mg kg-1 soil of as, ‘diamant’ and the control, ‘diamant’ and 25 mg kg-1 soil of as, ‘asterix’ and the control and ‘asterix’ and 25 mg kg-1 soil of as; whereas, the lowest (34.50 g fw) was seen with ‘jam alu’ and 50 mg kg-1 soil of as (tab. 2). percentage yield reduction the high rates of as application were closely related to the reduction of crop yield (woolson et al., 1971) and the increase in as concentration in the plants (thoresby and thornton, 1979). ‘jam alu’ showed the highest yield reduction (23.69%) and the lowest one was observed with ‘felsina’ (6.29%), which was statistically similar to that table 1. effect of variety and as level on the yield, yield reduction and as content in the peels and flesh of the potato varieties. variety tuber yield/plant (g fw) percentage of yield reduction as content in tuber peels (mg kg-1 dw) as content in tuber flesh (mg kg-1 dw) diamant 408.1 ab 7.69 ef 2.590 ef 0.104 d cardinal 370.0 c 8.89 de 2.583 ef 0.100 d asterix 394.6 b 7.38 ef 2.657 c-e 0.127 cd granola 258.4 g 11.10 cd 2.657 c-e 0.124 cd lady rosetta 336.4 de 7.91 ef 2.598 d-f 0.116 cd courage 309.8 f 9.00 de 2.748 b 0.174 ab bari tps-1 262.8 g 10.94 cd 2.553 f 0.129 cd meridian 359.7 cd 8.38 ef 2.654 c-e 0.124 cd felsina 426.2 a 6.29 f 2.678 b-d 0.147 bc laura 363.4 c 8.14 ef 2.701 bc 0.173 ab quincy 138.2 i 17.39 b 2.654 c-e 0.126 cd sagitta 330.8 ef 8.64 ef 2.922 a 0.187 a rumana 216.0 h 11.84 c 2.946 a 0.189 a jam alu 77.15 j 23.69 a 2.309 g 0.108 d se value 8.481 0.739 0.026 0.0105 level of significance ** ** ** ** as levels in the soil (mg kg-1) 0 334.6 a 0.00 c 0.00 c 0.000 c 25 329.1 a 1.98 b 1.985 b 0.178 b 50 247.3 b 29.58 a 5.997 a 0.236 a se value 3.926 0.342 0.012 0.0049 level of significance ** ** ** ** ** significant at p≤0.01. means with different letters in each column indicate significant differences according to the duncan’s multiple range test (p≤0.05). 318 agron. colomb. 33(3) 2015 table 2. variety and as level interaction effect on the yield, yield reduction and as content in the peels and flesh of the potato varieties. variety× as level in soil (mg kg-1) tuber yield/plant(gfw) percentage of yield reduction as content in tuber peels (mg kg-1 dw) as content in tuber flesh (mg kg-1 dw) ‘diamant’ 0 442.1 a-c 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 436.1a-d 1.36 gh 1.883 jk 0.130 kl 50 346.0 i-l 21.71 de 5.887 d-f 0.183 e-k ‘cardinal’ 0 405.9 b-g 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 399.0 c-h 1.75 gh 1.873 jk 0.120 l 50 305.0 l-o 24.92 de 5.877 ef 0.180 e-l ‘asterix’ 0 426.0 a-e 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 421.4 a-f 1.08 gh 1.980 ij 0.160 g-l 50 336.4 k-n 21.06 ef 5.990 c-e 0.220 c-g ‘granola’ 0 292.2 n-q 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 286.2 o-q 2.30 gh 1.977 jk 0.157 h-l 50 196.8 tu 31.00 c 5.993 c-e 0.217 c-h ‘lady rosetta’ 0 365.3 g-k 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 359.4 g-k 1.63 gh 1.890 jk 0.143 i-l 50 284.6 o-r 22.11 de 5.903 d-f 0.203 c-i ‘courage’ 0 340.3 j-m 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 334.8 k-n 1.64 gh 2.110 i 0.233 b-e 50 254.3 p-r 25.35 d 6.133 b 0.290 ab ‘bari tps-1’ 0 295.0 m-p 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 290.8 n-q 1.44 gh 1.823 k 0.163 f-l 50 202.5 s-u 31.38 c 5.837 f 0.223 c-f ‘meridian’ 0 392.2 d-i 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 386.3 e-j 1.57 gh 1.977 ij 0.157 h-l 50 300.5 l-p 23.57 de 5.987 c-e 0.217 c-h ‘felsina’ 0 454.8 a 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 448.8 ab 1.32 gh 2.010 ij 0.193 c-j 50 374.9 f-k 17.56 f 6.023 b-d 0.247 b-d ‘laura’ 0 395.7 c-h 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 392.0 d-i 0.96 gh 2.043 i 0.233 b-e 50 302.6 l-p 23.47 de 6.060 bc 0.287 ab ‘quincy’ 0 167.3 u 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 161.4 u 3.52 gh 1.977 ij 0.160 g-l 50 86.01 v 48.65 b 5.987 c-e 0.217 c-h ‘sagitta’ 0 362.2 g-k 0.00 h 0.00 m 0.00 m 25 356.3 h-k 1.66 gh 2.377 h 0.250 b-d 50 274.1 o-r 24.26 de 6.390 a 0.310 a ‘rumana’ 0 245.0 q-s 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 239.2 r-t 2.39 gh 2.410 h 0.253 bc 50 163.9 u 33.14 c 6.427 a 0.313 a ‘jam alu’ 0 101.0 v 0.00 h 0.00 m 0.000 m 25 95.90 v 5.12 g 1.457 l 0.133 j-l 50 34.50 w 65.96 a 5.470 g 0.190 d-k se value 14.69 1.279 0.045 0.0183 level of significance ** ** ** ** ** significant at p ≤0.01. means with different letters in each column indicate significant differences according to the duncan’s multiple range test (p≤0.05). 319haque, ali, roy, masum, and chowdhury: yield reduction and arsenic accumulation in potatoes (solanum tuberosum l.) in an arsenic contaminated soil in ‘asterix’, ‘diamant’, ‘lady rosetta’, ‘laura’, ‘meridian’, and ‘sagitta’, while the yield was further reduced with increasing as levels (tab. 1). the highest yield reduction (29.58%) was recorded with 50 mg kg-1 soil of as and the lowest one (1.98%) was recorded with 25 mg kg-1 soil of as. among the treatment combinations, the highest yield reduction was observed with ‘jam alu’ and 50 mg kg-1 soil of as (65.96%) and the lowest one was found with ‘laura’ and 25 mg kg-1 soil of as, which was statistically similar to the 25 mg kg-1 soil of as treatment in all of the varieties (tab. 2). carbonell-barrachina et al. (1997) reported that, in beans (phaseolus vulgaris), yield showed a higher reduction of 84% as compared to controls when as was present in the growth solutions. arsenic content in tuber peels the as content in tuber peels varied significantly due to the varieties and/or as levels. the maximum as accumulation of the tuber peels was recorded in the ‘rumana’ variety (2.946 mg kg-1), followed by ‘sagitta’, whereas, the lowest amount of as was observed in the ‘jam alu’ variety (2.31 mg kg-1) (tab. 1). rahman et al. (2007b) and kundu et al. (2012a) reported that the as concentration that was considered toxic varied widely with plant genotypes, probably due to varietal differences in as translocation and the phyto-extraction or phyto-morphological potential of the varieties. table 1 shows that the as accumulation in the tuber peels increased with increasing as levels. the highest as accumulation in the tuber peels (5.997 mg kg-1) was recorded with the 50 mg kg-1 soil of as treatment; whereas, the lowest one was accumulated with 25 mg kg-1 soil of as (1.985 mg kg-1). no as was detected in the control treatment. pyles and woolson (1982) found 3.00 mg kg-1as in potato peels when the soil was treated with 100 mg kg-1as. as appears to accumulate preferentially in potato peels (roychowdhury et al., 2002; warren et al., 2003), either because tubers are able to absorb as from the surrounding soil or because soil particles adhered to the tuber surface have not been completely cleaned. the results of the treatment combinations revealed that the maximum as accumulation in the tuber peels (6.427 mg kg-1) was recorded with ‘rumana’ grown with 50 mg kg-1 soil of as, which was statistically similar to the combination of ‘sagitta’ and 50 mg kg-1 soil of as; whereas, the lowest accumulation (1.457 mg kg-1) was seen with ‘jam alu’ and 25 mg kg-1 soil of as (tab. 2). arsenic content in tuber flesh the different potato tuber varieties accumulated different amounts of arsenic in the edible parts (kundu et al., 2012b). however, the potato tubers, despite being an underground part (a modified stem), contained relatively lower amounts of as (adak and mandal, 1999). ‘rumana’ accumulated the maximum amount of as in the tuber f lesh (0.189 mg kg-1), which was statistically similar to ‘sagitta’, ‘courage’, ‘laura’ and ‘felsina’; whereas, the least amount of as accumulation was observed in the cardinal variety (0.100 mg kg-1), which was statistically identical with ‘diamant’ and ‘jam alu’, where the as content of tuber f lesh increased with the increasing as levels (tab. 1). the maximum as concentration (0.236 mg kg-1) was recorded with 50 mg kg-1 soil of as and the lowest one (0.178 mg kg-1) was recorded with 25 mg kg-1 soil of as. no as was found in the control treatment. a higher content of as in soils also causes higher absorption of this element by the roots (onken and hossner, 1995). in the treatment combinations, the maximum as concentration (0.313 mg kg-1) was found with ‘rumana’ and 50 mg kg-1 soil of as and the lowest one (0.120 mg kg-1) was recorded with ‘cardinal’ and 25 mg kg-1 soil of as (tab. 2). conclusion the present experiment showed that the yield of the potatoes slowly decreased up to 25 mg kg-1 soil of as and thereafter drastically decreased as the as level increased. the yield of the potatoes was reduced with increasing as levels in the soil. the felsina, cardinal and diamant varieties showed a better yield performance and less as accumulation, as compared to other varieties when cultivated with 25 mg kg-1 soil of as. acknowledgements the authors would like to thank the ministry of science and technology-government of the people's republic of bangladesh for financially supporting this experiment. literature cited abedin, m.j., j. feldmann, and a.a. meharg. 2002. uptake kinetics of arsenic species in rice plants. plant physiol. 128, 1120-1128. doi: 10.1104/pp.010733 adak, s.k., b.k. mandal, and s.k. sanyal. 1999. yield of potato as inf luenced by arsenic contaminated irrigation water. pp. 926-928. in: khurana, s.m.p., g.s. shekhawat, s.k. pandey, and b.p. singh (eds.). potato, global research & development. vol. 2. proc. global conf. potato. indian potato association, new delhi. alam, m.b. and m.a. sattar. 2000. assessment of as contamination in soils and waters in some areas of bangladesh. water sci. technol. 42, 185-193. bhattacharya, p., a.c. samal, j. majumdar, and s.c. santra. 2010a. accumulation of arsenic and its distribution in rice plant (oryza sativa l.) in gangetic west bengal, india. paddy water environ. 8, 63-70. doi: 10.1007/s10333-009-0180-z http://dx.doi.org/10.1104/pp.010733 http://dx.doi.org/10.1007/s10333-009-0180-z 320 agron. colomb. 33(3) 2015 bhattacharya, p., a.c. samal, j. majumder, and s.c. santra. 2010b. arsenic contamination in rice, wheat, pulses and vegetables: a study in an arsenic affected area of west bengal, india. water air soil pollut. 213, 3-13. doi: 10.1007/s11270-010-0361-9 brammer, h. 2009. mitigation of arsenic contamination in irrigated paddy soils in south and south-east asia. environ. intl. 35, 856-863. doi: 10.1016/j.envint.2009.02.008 brown, c.r. 2005. antioxidants in potato. amer. j. potato res. 82, 163-172. doi: 10.1007/bf02853654 carbonell-barrachina, a.a., e. burlo, a. burgos-hernandez, e. lopez, and j. mataix. 1997. the inf luence of arsenic concentration on arsenic accumulation in tomato and bean plants. sci. hortic. 71, 167-176. doi: 10.1016/s0304-4238(97)00114-3 carbonell-barrachina, a.a., m.a. aarabi, r.d. delaune, r.p. gambrell, and w.h. patrick jr. 1998. bioavailability and accumulation of arsenic by wetland vegetation: effects on plant growth and nutrition. j. environ. sci. health a tox. hazard. subst. environ. eng. 33, 45-66. doi: 10.1080/10934529809376717 dahal, b.m., m. fuerhacker, a. mentler, k.b. karki, r.r. shrestha, and w.e.h. blum. 2008. arsenic contamination of soils and agricultural plants through irrigation water in nepal. environ. pollut. 155, 157-163. doi: 10.1016/j.envpol.2007.10.024 das, h.k., a.k. mitra, p.k. sengupta, a. hossain, f. islam, and g.h. rabbani. 2004. arsenic concentrations in rice, vegetables, and fish in bangladesh: a preliminary study. environ. intl. 30, 383387. doi: 10.1016/j.envint.2003.09.005 das, s.k. 2006. morphological and growth characteristics of potato varieties. msc thesis, department of crop botany, bangladesh agricultural university, mymensingh, bangladesh. dhar, m., m. hossain, b.c. kundu, m.h. rahman, e.h.m.s. rahaman, and m.s. kadian. 2009. screening of potato varieties and germplasm against heat tolerance. pp. 35-39. in: annual report, august 2009. tuber crops research centre, bangladesh agricultural research institute (bari), gazipur, bangladesh. duxbury, j.m. and y.j. zavala. 2005. what are safe levels of arsenic in food and soils? in: international symposium on behaviour of arsenic in aquifers, soils and plants: implications for management. the challenges of arsenic in agriculture and the environment, dhaka. faostat. 2013. potato. statistical database. rome. gomez, k.a. and a.a. gomez. 1984. statistical procedure for agricultural research. 2nd ed. intl. rice res. inst., john wiley and sons, new york, ny. gulz, p.a. 1999. arsen akkumulation verschiedener nutzpf lanzen in nährlösung. bgs bulletin no. 23. landwirtschaftliche lehrnittelzentrale lmz (hrsg.), zollikofen, germany. kabata-pendias, a. and h. pendias. 1992. trace element in soil and plants. 2nd ed. crc, london. hossain, m.s. 2011. yield potential, storage behavior and degeneration of potato varieties in bangladesh. phd thesis. seed science and technology unit, bangabandhu sheikh mujibur rahman agricultural university, gazipur, bangladesh. huang, r.-q., s.-f. gao, w.-l. wang, s. staunton, and g. wang. 2006. soil arsenic availability and the transfer of soil arsenic to crops in suburban areas in fujian province, southeast china. sci. tota l env iron. 368, 531-541. doi: 10.1016/j. scitotenv.2006.03.013 jiang, q.q. and b.r. singh. 1994. effect of different forms and sources of arsenic on crop yield and arsenic concentration. water air soil pollut. 74, 321-343. doi: 10.1007/bf00479798 khan, s.i., a.k.m. ahmed, m. yunus, m. rahman, s.k. hore, m. vahter, and m.a. wahed. 2010. arsenic and cadmium in foodchain in bangladesh-an exploratory study. j. health popul. nutr. 28, 578-584. kundu, r., a. majumder, and s. pal. 2012a. arsenic accumulation pattern of different potato cultivars under arsenic contaminated zone of india. res. j. agric. sci. 3, 135-137. kundu, r., a. majumder, and s. pal. 2012b. evaluation of potato cultivars against arsenic accumulation under an arsenic contaminated zone of eastern india. potato j. 39, 62-68. mandal, b.k. and k.t. suzuki. 2002. arsenic round the world: a review. talanta 58, 201-235. doi: 10.1016/s0039-9140(02)00268-0 marin, a.r., p.h. masscheleyn, and w.h. patrick jr. 1993.soil redoxph stability of arsenic species and its inf luence on arsenic uptake by rice. plant soil 152, 245-253. doi: 10.1007/bf00029094 meharg, a.a. and j. hartley-whitaker. 2002. arsenic uptake and metabolism in arsenic resistant and non-resistant plant species. new phytol. 154, 29-43. doi: 10.1046/j.1469-8137.2002.00363.x meharg, a.a., p.n. williams, e. adomako, y.y. lawgali, c. deacon, a. villada, r.c.j. cambell, g. sun, y.g. zhu, j. feldmann, a. raab, f.j. zhao, r. islam, s. hossain, and j. yanai. 2009. geographical variation in total and inorganic arsenic content of polished (white) rice. environ. sci. technol. 43, 1612-1617. doi: 10.1021/es802612a nor ra , s ., z . a . ber ner, p. aga r wa la , f. wa g ner, d. cha ndrasekharam, and d. stüben. 2005. impact of irrigation with as rich groundwater on soil and crops: a geochemical case study in west bengal delta plain, india. appl. geochem. 20, 1890-1906. doi: 10.1016/j.apgeochem.2005.04.019 onken, b.m. and l.r. hossner. 1995. plant uptake and determination of arsenic species in soil solution under f looded conditions. j. environ. qual. 24, 373-381. doi: 10.2134/ jeq1995.00472425002400020022x pillai, t.r., w. yan, h.a. agrama, w.d. james, a.m.h. ibrahim, a.m. mcclung, t.j. gentry, and r.h. loeppert. 2010. total grain-arsenic and arsenic-species concentrations in diverse rice cultivars under f looded conditions. crop sci. 50, 20652075. doi: 10.2135/cropsci2009.10.0568 pyles, r.a. and e.a. woolson. 1982. quantitation and characterization of arsenic compounds in vegetables grown in arsenic acid treated soil. j. agric. food chem. 30, 866-870. doi: 10.1021/ jf00113a018 rahman, m.a., h. hasegawa, m.m. rahman, m.a. rahman, and m.a.m. miah. 2007a. accumulation of arsenic in tissues of rice plant (oryza sativa l.) and its distribution in fractions of rice grain. chemosphere 69, 942-948. doi: 10.1016/j. chemosphere.2007.05.044 r a h ma n, m.a ., h. ha segawa , m.m. r a h ma n, m.n. isla m, m.a.m. miah, and a. tasmin. 2007b. arsenic accumulation in rice (oryza sativa l.) varieties of bangladesh: a glass house study. water air soil pollut. 185, 53-61. doi: 10.1007/ s11270-007-9425-x roberts, l.c., s.j. hug, a. voegelin, j. dittmar, j. dittmar, r. kretzschmar, b. wehrli, g.c. saha, a.b.m. badruzzaman, http://dx.doi.org/10.1007/s11270-010-0361-9 http://dx.doi.org/10.1016/j.envint.2009.02.008 http://dx.doi.org/10.1007/bf02853654 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(97)00114-3 http://dx.doi.org/10.1080/10934529809376717 http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2007.10.024 http://dx.doi.org/10.1016/j.envint.2003.09.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2006.03.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2006.03.013 http://dx.doi.org/10.1007/bf00479798 http://dx.doi.org/10.1016/s0039-9140(02)00268-0 http://dx.doi.org/10.1007/bf00029094 http://dx.doi.org/10.1046/j.1469-8137.2002.00363.x http://dx.doi.org/10.1021/es802612a http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2005.04.019 http://dx.doi.org/10.2134/jeq1995.00472425002400020022x http://dx.doi.org/10.2134/jeq1995.00472425002400020022x http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2009.10.0568 http://dx.doi.org/10.1021/jf00113a018 http://dx.doi.org/10.1021/jf00113a018 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.05.044 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.05.044 http://dx.doi.org/10.1007/s11270-007-9425-x http://dx.doi.org/10.1007/s11270-007-9425-x 321haque, ali, roy, masum, and chowdhury: yield reduction and arsenic accumulation in potatoes (solanum tuberosum l.) in an arsenic contaminated soil and m.a. ali. 2011. arsenic dynamics in porewater of an intermittently irrigated paddy field in bangladesh. environ. sci. technol. 45, 971-976. doi: 10.1021/es102882q roychowdhury, t., t. uchino, h. tokunaga, and m. ando. 2002. survey of arsenic in food composites from an arsenic-affected area of west bengal, india. food chem. toxicol. 40, 1611-1621. doi: 10.1016/s0278-6915(02)00104-7 santra, s.c., a.c. samal, p. bhattacharya, s. banerjee, a. biswas, and j. majumdar. 2013. arsenic in food chain and community health risk: a study in gangetic west bengal. proc. environ. sci. 18, 2-13.doi:10.1016/j.proenv.2013.04.002 sanyal, s.k. 2005. arsenic contamination in agriculture: a threat to water-soil-crop-animal-human continuum. in: proceedings of the 92nd session of the indian science congress association. ahmedabad, gujarat, india. singh, m. 2010. projection of potato export from india: a markov chain approach. potato j. 37, 18-55. srivastava, s., a.k. srivastava, p. suprasanna, and s.f. d’souza. 2009. comparative biochemical and transcriptional profiling of two contrasting varieties of brassica juncea l. in response to arsenic exposure reveals mechanisms of stress perception and tolerance. j. exp. bot. 60, 3419-3431. doi: 10.1093/jxb/erp181 thoresby, p. and i. thornton. 1979. heavy metals and arsenic in soil, pasture herbage and barley in some mineralised areas in britain. in: hemphill, d.d. (ed.). trace substances in environmental health. vol. 13. university of missouri, columbia, mo. warren, g.p., b.j. alloway, n.w. lepp, b. singh, f.j.m. bochereau, and c. penny. 2003. field trials to assess the uptake of arsenic by vegetables from contaminated soils and soil remediation with iron oxides. sci. total environ. 311, 19-33. doi: 10.1016/ s0048-9697(03)00096-2 woolson, e.a., j.h. axley, and p.c. kearney. 1971. correlation between available soil arsenic, estimated by six methods, and response of corn (zea mays l.). soil sci. soc. amer. proc. 35, 101-105. doi: 10.2136/sssaj1971.03615995003500010030x http://dx.doi.org/10.1021/es102882q http://dx.doi.org/10.1016/s0278-6915(02)00104-7 http://dx.doi.org/10.1016/j.proenv.2013.04.002 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erp181 http://dx.doi.org/10.1016/s0048-9697(03)00096-2 http://dx.doi.org/10.1016/s0048-9697(03)00096-2 http://dx.doi.org/10.2136/sssaj1971.03615995003500010030x received for publication: 23 october, 2014. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.46759 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). cgarciad@unal.edu.co 2 technical department, flores del amanecer. tenjo (colombia) 3 faculty of engineering, universidad de la sabana. chia (colombia) agronomía colombiana 33(1), 49-57, 2015 liming with dolomite reduces the efficacy of the biocontrol fungus trichoderma koningiopsis against cabbage clubroot el encalado con cal dolomítica reduce la eficacia del biocontrolador trichoderma koningiopsis sobre la hernia de las crucíferas andrea botero1, iván gómez2, édgar benítez3, and celsa garcía1 abstract resumen cabbage clubroot is a major constraint for the production of cruciferous species. this research aim at exploring the effect of trichoderma koningiopsis (as the wettable powder formulated product tricotec®) and dolomite on the disease and crop growth of cabbage. this study was carried out in a field with a prolonged history of clubroot incidence. the trial was set up in a randomized complete block design with five repetitions. the following treatments were applied: 0) absolute control; 1 and 2) liming with dolomite at 1.0 and 2.1 t ha-1; 3) tricotec® at 200 g ha-1; 4) combination of treatments 1 and 3; 5) combination of treatments 2 and 3. the treatment with just tricotec® applications gave the lowest disease incidence and severity and the heaviest plant dry weight. joint applications of tricotec® and dolomite at 2.1 t ha-1 reduced the crop growth variables and had the highest disease intensity. the trichoderma concentration in the soil was increased by a factor of 10 in the plots that received just tricotec®, but not in the limed plots. these results showed that t.  koningiopsis, in a tricotec® formulation, is a promising candidate for the control of cabbage clubroot and that its biological activity is affected by dolomite when applied jointly at 2.1 t ha-1. la enfermedad hernia de las crucíferas, es un factor limitante en la producción de estas hortalizas. el objetivo de este ensayo fue evaluar el efecto de trichoderma koningiopsis (producto formulado tricotec® en formulación de polvo mojable) y de cal dolomítica, sobre la enfermedad y del crecimiento de repollo. el estudio se estableció en un lote con registro de la enfermedad. se empleó un diseño de bloques completamente aleatorizados con cinco replicas. se aplicaron los siguientes tratamientos: 0) testigo absoluto, 1 y 2) cal dolomítica 1,0 y 2,1 t ha-1, 3) tricotec®en dosis de 200 g ha-1, 4) combinación de los tratamientos 1 y 3; 5)  combinación de los tratamientos 2 y 3. los tratamientos donde únicamente se aplicó tricotec® presentaron los menores valores de incidencia y severidad y el mayor peso fresco de la planta. aplicaciones conjuntas de tricotec® y cal dolomita en dosis de 2.1  t  ha-1 redujeron las variables de crecimiento del cultivo además de presentar la mayor intensidad de la enfermedad. las concentraciones de trichoderma en suelo aumentaron en un factor de 10 para los tratamientos donde se aplicó unicamente tricotec® pero no en los tratamientos donde se encaló. estos resultados muestran que t. koningiopsis como producto formulado tricotec® es un biocontrolador promisorio para el control de la hernia de las crucíferas y que su actividad biológicaes afectada por la cal dolomita cuando se aplica en dosis de 2.1 t ha-1. key words: biological control, plasmodiophorida, soil-borne pathogens, rhizaria, agricultural lime. palabras clave: control biológico, plasmodiophorida, patógenos de suelo, rhizaria, cal agrícola. introduction the crop area planted with cruciferous plants in colombia is over 3,500 ha (roughly 8,400 acres), representing 3.84% of the total area for vegetable crops and providing more than 450,000 labor wages per year (jaramillo and díaz, 2006). four towns on the bogota plateau, southwest of the capital, provide more than 80% of the cabbage (brassica oleraceae l. var. capitata l.) and 90% of the caulif lower (b. oleraceae l. var. botrytis l.) and broccoli (b. oleraceae l. var. italica l.) of the domestic market (tamayo and jaramillo, 2004). clubroot, caused by the soil-inhabiting protozoan obligate parasite plasmodiophora brassicae woronin, is the most common and economically important disease of these crops. p. brassicae is generally regarded as belonging to the supergroup rhizaria, the phylum cercozoa and the http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.46759 mailto:cgarciad@unal.edu.co 50 agron. colomb. 33(1) 2015 class phytomyxea (nikolaev et al., 2004). this disease is responsible for yield losses in the order of 20 to 50% (jaramillo and díaz, 2006). although p. brassicae is favored by acid soils, it can also thrive under alkaline conditions if and when the temperature, moisture and inoculum potential are high (dixon, 2007). in general, favorable conditions for the development of clubroot are related to soil acidity, high moisture and temperatures, abundant inoculum and crop susceptibility. p. brassicae is easily spread by seedlings and tillage implements. in this way, it has spread globally from its most probable origin, near the domestication site of brassicae on the european shores of the mediterranean (howard et al., 2010). the life cycle of p. brassicae alternates between soil, root hairs and cortical cells of the host plants (ludwig-müller and schuller 2008; kageyama and asano, 2009). resting spores, structures with long viability, are released from the cells after root decay. their germination gives rise to the first stage of bif lagellate zoospores, called primary zoospores. these zoospores glide in the aqueous soil phase towards the surface of root hairs where they undergo encystment. several mitotic divisions take place within each invaded cell, resulting in a multinucleate cytoplasmic mass called primary plasmodium; three to 5 days after invasion (dai), the primary plasmodia break down and evolve into sacs that contain a second stage of zoospores, which swim upon release and penetrate other root hairs in a similar fashion or, alternatively, penetrate cortical tissues where they promote the synthesis of cytokines that stimulate cell division and metabolism of the indole-3-acetic acid; this abnormal metabolic activity leads to cellular hyperplasia and hypertrophy that produce the typical clubroot root deformities; at about 15 dai, the pathogen’s nuclei undergo synchronous mitosis in each invaded cell, resulting in a secondary multinucleate plasmodium that, upon fragmentation at about 23 dai, becomes a sac full of thick-walled resting spores (ludwig-müller et al., 1997; ludwig-müller and schuller, 2008). root cell proliferation and hypertrophy strengthen the carbohydrate sink, thereby affecting nutritional levels in the aerial parts of the plant (ludwig-müller et al., 2009). root symptoms become evident when digging out the infected plants, swellings and deformities, generally referred to as clubbing (kageyama and asano, 2009). clubroot management is particularly complicated by the long viability of resting spores in the soil, up to 20 years in the absence of hosts and under adverse conditions, as verified by wallenhammar (1996). the long survival of resting spores is attributed to the presence of chitin, proteins and lipids in their walls, which protect them from microbial degradation (dixon, 2007). given the persistence of the resting spores of this pathogen, the optimal management strategy for clubroot is to avoid its establishment in the soil. after establishment occurs, available tactics include cultural, biological or chemical measures (jaramillo and díaz, 2006) aimed at reducing disease incidence and severity through lowering the inoculum potential by crop rotation, fallowing, and using susceptible weeds as trap plants (donald and porter, 2009) or through modifying a favorable soil acidity through liming (howard et al., 2010). liming consists of applying acidity-neutralizing salts (huang et al., 2011). dolomite (caco3·mgco3) is a preferred amending salt, also being a source of calcium (21.6%) and magnesium (13.1%). the origins of brassica oleracea cultivars date back to the wild cabbage that is present today in the calcareous soils of the european mediterranean and on the limestone cliffs on both sides of the british channel or canal de la mancha. núñez (2000) pointed out that this origin circumstance may explain the poor performance of cruciferous plants when grown in acid soils. the balance is even more disadvantageous for the plants in their interaction with p. brassicae, since the pathogen is favored by acid soils (strelkov et al., 2006; dixon, 2007). microbial antagonism is well documented and the genus trichoderma has been particularly studied. radheshyam et al. (2012) reviewed the different mechanisms used by species of this genus as biocontrol agents for soil-borne pathogens. different trichoderma isolates have been found to be antagonistic to fungi, such as fusarium oxysporum f.sp. dianthi, inhibiting its mycelia growth by 89% (márquez et al., 2002). moreno et al. (2009) found that trichoderma koningiopsis significantly reduced stem colonization by fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici. also, was also found to t. koningii stimulates the germination of tomato seeds, promoting chitinolytic enzymes in seeds implicated in plant protection against rhizoctonia solani and fusarium oxysporum f.sp. lycopersici (clavijo and cotes, 1998). isolates of different trichoderma species have been assessed for their efficacy against plasmodiophorids in tomatoes (nielsen and larsen, 2004) and potatoes (hoyos-carvajal et al., 2008). researchers from new zealand (cheah and page, 1997), china (wang et al., 2011) and the philippines (cuevas et al., 2011) have successfully used different isolates of trichoderma against p. brassicae. in the philippines, 51botero, gómez, benítez, and garcía: liming with dolomite reduces the efficacy of the biocontrol fungus trichoderma koningiopsis against cabbage clubroot cuevas et al. (2011) assessed the economic impact of a technological package consisting of the application of trichoderma isolates together with liming and fertilization. samuels et al. (2006) acknowledged the existence of a species complex around t. koningii. within this complex, t. koningiopsis appears with marked differential characteristics, such as having a mostly tropical distribution, greater heterogeneity in molecular markers and high potential as a biocontrol agent. a colombian isolate of t. koningiopsis, named th003, has successfully reduced the incidence of plant diseases caused by fungi of the genera fusarium and rhizoctonia in tomatoes and potatoes; the best commercial formulation is a dry wettable powder with a shelf-life between 13.9 and 14.4 months at 8°c and 18°c, respectively (santos et al., 2012). this study was carried out on the grounds of the commercial availability of isolate th003 of t. koningiopsis as tricotec® and previous knowledge of the adverse effect of liming on p. brassicae, with the purpose of assessing the effectiveness of these practices independently and jointly in reducing disease levels, with the view of recovering land for the production of cruciferous crops and improving the profitability of these crops in infected fields. materials and methods this study focused on the efficacy of isolate th003 of t. koningiopsis (experimental product formulated by corpoica, tricotec®) and dolomite as soil amendments in the management of the clubroot disease of cabbage (b. oleracea v. capitata), caused by p. brassicae. specifically, it aimed to assess the effects of applying tricotec® fortnightly since planting until 15 days after transplanting (dat) in field at 109 conidia/g and dolomite at 1 and 2.1 t/ha-1 one month before transplanting on plant, disease and soil variables. the plant variables included phenological data and fresh and dry weight at harvest; the disease expression was assessed as severity and incidence; the soil data were ph evolution and trichoderma quantification. the research was conducted from october 2012 to january 2013 in the marengo research center (mrc) of the universidad nacional de colombia, using the valverde f1 hybrid from emerald seeds, an accession of ox heart cabbage that is highly susceptible to clubroot. thirty-day-old seedlings that had been produced on sterile peat in a glasshouse, with daily watering and fertilization using hoagland solution, were transplanted to a field plot with a history of clubroot. the soil was an oxicdystropept, loam, with a ph of 5.9, an oc of 3.62% and a cic of 29.9. the land used for this research was divided into 30, 10 m2 plots to accommodate six treatments with five replications. forty-eight seedlings were planted in each plot with distances of 40 cm between the plants and 60 cm between the rows for a density of 4.8 plants/m. the treatments were: control, no dolomite and no tricotec®; 1.0tdol, 1.0 t ha-1 dolomite; 2.1tdol, 2.1 t ha-1 dolomite); tricotec, three fortnightly applications of tricotec® at 200  g  ha-1; 1.0tdol+tricotec, 1.0  t  ha-1  dolomite  and three fortnightly applications of tricotec® at 200  g  ha-1; 2.1tdol+tricotec, 2.1 t ha-1 dolomite and three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1. the dolomite was incorporated with one rotovator pass. the first two applications of tricotec® were done by injecting 5 ml of the suspension directly into the substrate of each seedling. the third application was done as a drench 15 dat to the field using a knapsack without a nozzle and with a discharge of 94 ml s-1 and water at the rate of 200 l ha-1, between 07:00 and 08:00 am. the experimental design used a randomized complete block, following the moisture gradient of the lot. a principal components analysis (pca) was used to identify the plant phenology and disease variables that contributed most to the data variation. the selected components and associated variables were then subjected to a friedman non-parametric analysis and, when treatment effects were detected, tukey’s test applied to the range of variables, p=0.05, to assess the differences. given the type of analyses used, the results and graphs corresponded to the medians of each variable or the ranked values for each sampling time and treatment. data were collected at seven fortnightly sampling dates beginning at 15 dat to cover the extent of the crop cycle. unless indicated otherwise, the following response variables were assessed on five plants of each plot for a total of 150 plants per sampling date. disease incidence. this variable was the number of diseased plants out of the five sampled and was expressed as a percentage. disease severity. a disease severity index (dsi) that was calculated as suggested by wang et al. (2012), based on their severity scale (fig. 1). dsi = ∑ (severity class × no. of plants in the class) ×100 / (total no. of plants in the rep) × 9. (1) 52 agron. colomb. 33(1) 2015 this response variable was documented with a photograph of each observed plant. plant height. measure of the length from stem base to tip of the plant. fresh weight of the root and aerial part of the plant. this variable was measured at every sampling date. dry weight of the root and aerial part of the plant. this variable was measured after drying the plant material at 70ºc for 7 d. fresh weight/dry weight ratio for the root. this ratio was calculated from the primary data of the dry and fresh weights. evolution of soil ph. this variable was measured in soil samples extracted from each plot after liming. the 150 samples were placed in clay pots in a growth chamber at 18ºc at soil capacity; the ph was measured weekly with a ph meter in a dilution of soil/water = 1. isolation and quantification of trichoderma. at 90 dat, samples of rhizospheric soil from each of the 150 extracted plants were taken; the 25 samples corresponding to each treatment were pooled and homogenized to obtain a larger sample of 500 g, which was kept in plastic bags at 4ºc for 2 d. a subsample of 10 g was taken from each of the six samples, placed in 90 ml of distilled sterile water and shaken for 25 min to follow the standard suspension procedure, 1:10. an aliquot of 1  ml was suspended in a test tube with 9 ml of distilled sterile water. this step was repeated consecutively four times to reach a soil: water ratio of 1:10000 (w:v). three aliquots of 50 µl each were taken from the last suspension and placed in separate rose bengal agar plates, a selective medium for trichoderma. plates were incubated in a growth chamber for fungi (labline® biotronette plant growth biochamber, lab-line instruments, melrose park, il) at 22±4ºc. trichoderma colonies were identified by their typical green sporulation (barnett and hunter, 1972; bissett, 1991, quoted by hoyoscarvajal et al., 2009). the quantification was expressed as colony forming units per gram of soil (cfu/g). results the pca identified three factors that together accumulated 85.8% of the total variation and an eigen value of 1.56. total dry weight and aerial dry weight were the variables associated with factor 1, with 44.4% of the total variation and an eigen value greater than 0.4. the second factor gathered 29% of the variation and the associated variables were fresh and dry weights of the root system, with an eigen value greater than 0.4. finally, the third factor, with 12.4% of the total variation, was associated with the fresh weight/dry weight ratio of the roots, with an eigen value of 0.52. following these guidelines, a friedman test was done for the following variables: disease incidence and severity, total and aerial dry weights and the ratio of fresh weight/ dry weight of the roots. plant height was not considered since the associated factor in the pca did not have sufficient weight. incidence. clubroot first appeared at 47 dat in all of the treatments with an average incidence of 34%, which increased gradually to reach 50% at 71 dat. differences in the disease incidence among the treatments were observed from 71 dat onwards. at 71 dat, control and 2.1tdol+tricotec had the highest incidence, 1.0tdol, 2.1tdol and 1.0tdol+tricotec had intermediate values and tricotec figure 1. cabbage clubroot severity scale used in this research, as proposed by wang et al. (2012). s0, no symptoms; s1, gall only formed on fibrous roots; s3, small galls formed on lateral roots; s5, galls on lateral roots or small galls on the main root; s7, many large galls on lateral roots or galls on the main root; s9, several galls formed on the main root, leading to partial degradation and the plant nearly or already dead. photos: a. botero. s0 s1 s3 s5 s7 s9 53botero, gómez, benítez, and garcía: liming with dolomite reduces the efficacy of the biocontrol fungus trichoderma koningiopsis against cabbage clubroot had the lowest incidence, p=0.0174 (fig. 2). differences in the incidence were observed up to the last observation date, 99 dat, when control and 2.1tdol+tricotec retained the top incidence values and 2.1tdol moved from an intermediate value to the lowest incidence, p=0.0144 (fig. 2). severity. intermediate dsi values were associated with control, whi le t he highest va lue (59.5) occurred in 2.1tdol+tricotec (fig. 3) at 75 dat. significantly different dsis were observed at 105 dat (p=0.0598); the range comparison using tukey ś test indicated that the higher dsis a b a ab ab ab ab b a a in ci de nc e (% ) time (days after transplanting) 0 70 60 50 40 30 20 10 80 15 30 45 60 75 90 105 1.0tdol+tricotec 2.1tdol+tricotec 2.1tdol tricotec control 1.0tdol a b ab ab ab ab ab ab ab b a a d is ea se s ev er ity in de x (d s i) time (days after transplanting) 0 60 50 40 30 20 10 70 15 30 45 60 75 90 105 1.0tdol+tricotec 2.1tdol+tricotec 2.1tdol tricotec control 1.0tdol figure 2. medians of clubroot incidence on cabbage plants at fortnightly intervals when exposed to six treatments, control to 2.1tdol+tricotec. see text for experiment details. medians with equal letter are statistically equal in the tukey test applied to the ranges (p≤0.05). control, no dolomite, no tricotec®; 1.0tdol, 1.0 t ha-1 dolomite; 2.1tdol, 2.1 t ha-1 dolomite; tricotec, three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1; 1.0tdol+tricotec, 1.0 t ha-1 dolomite and three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1; 2.1tdol+tricotec, 2.1 t ha-1 dolomite and three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1. figure 3. mean disease severity index (dsi) observed in cabbage plants subjected to six treatments for disease control. dsi = ∑ (severity class × no. of plants in the class) ×100 / (total no. of plants in the rep) × 9, see text for experimental details. medians with equal letters are statistically equal in the tukey test applied to the ranges (p≤0.05). control, no dolomite, no tricotec®; 1.0tdol, 1.0 t ha-1 dolomite; 2.1tdol, 2.1 t ha-1 dolomite; tricotec, three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1; 1.0tdol+tricotec, 1.0 t ha-1 dolomite and three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1; 2.1tdol+tricotec, 2.1 t ha-1 dolomite and three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1. table 1. medians of the aerial and total dry weights and fresh weight/dry weight ratio for the roots of ox heart cabbage plants subjected to six treatments for clubroot control. treatment description aerial dry weight (g) total dry weight (g) fresh weight/dry weight ratio for the root control no dolomite, no tricotec® 93.94 b 115.24 ab 3.94 b 1.0tdol 1.0 t ha-1 dolomite 137.54 ab 152.98 ab 5.73 ab 2.1tdol 2.1 t ha-1 dolomite 121.68 ab 132.58 ab 4.73 ab tricotec three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1 163.11 a 185.77 a 7.01 a 1.0tdol+tricotec 1.0 t ha-1 dolomite+tricotec® 96.32 b 108.44 ab 3.89 b 2.1tdol+tricotec 2.1 t ha-1 dolomite + tricotec® 85.74 b 104.01 b 4.31 ab tricotec® experimental product obtained by corpoica from the th003 isolate of the antagonistic fungus trichoderma koningiopsis. medians with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 54 agron. colomb. 33(1) 2015 were found in control and 2.1tdol+tricotec, intermediate values in 1.0tdol, tricotec and 1.0tdol+tricotec, and the lower ones in 2.1tdol. aerial dry weight. friedmań s test revealed significant treatment effects, p=0.0203. tricotec had the heaviest weight at harvest, 1.0tdol+tricotec and 2.1tdol+tricotec had the lowest, and control, 1.0tdol and 2.1tdol had intermediate values (tab. 1). total dry weight. again, friedmań s test showed significant treatment effects, p=0.0382. tricotec had the heaviest weight, 2.1tdol+tricotec the smallest, and those for the remaining three treatments were intermediate (tab. 1). fresh weight/dry weight ratio for the root. friedmań s test showed significant treatment effects at p=0.0408. tricotec had the highest ratio; control and 1.0tdol+tricotec the lowest and 1.0tdol, 2.1tdol and 2.1tdol+tricotec were intermediate. evolution of soil ph. this variable was examined at 73 and 97 dat, when the treatments had effects on the clubroot expression. friedmań s test detected significant differences among the treatments at both dates, with p=0.0198 and p=0.0436, respectively, when the highest ph was obtained with 1.0tdol+tricotec and the lowest with control (tab. 2). isolation and quantification of trichoderma. no significant differences were detected among treatments by friedmań s test in the number of cfus, p=0.2995. nonetheless, trichoderma appeared in two out of the three agar plates corresponding to the plots treated with tricotec®, as compared to only one plate for plots without tricotec®. economic analysis. the economic analysis was based on yield projections made from the last sampling. the number of commercial heads per hectare was calculated as the percentage of compact heads that had reached growth stage 49. the price of the heads was assumed to be us$0.13 per kilogram, based on local market price at the date of harvest. because the market in colombia does not discriminate for head size, this price was applied to all of the heads that met the criteria of marketability, regardless of size. the highest percentage of marketable heads was obtained in tricotec treatment (64%) while the lowest was in control (12%) and 2.1tdol+tricotec (28%); the 1.0tdol, 2.1tdol and 1.0tdol+tricotec treatments produced intermediate values with 48%, 52% and 40%, respectively. production costs ranged from us$5,840.6 to $6,341.3 per hectare (tab. 3); the highest was for treatment 2.1tdol+tricotec, where the increase was caused by the application of dolomite lime and tricotec®. profitability was calculated without taking into account the time factor and assuming that there was no opportunity cost in the investment. considering only these elements, treatments 1.0tdol, 2.1tdol and tricotec generated a profit, while control, 1.0tdol+tricotec and 2.1tdol+tricotec generated losses (tab. 3). the best treatment considering profitability was tricotec, with production costs of us$5,924.1 and table 2. means of the ranked values of soil ph at 73 and 97 days after treatment, where ox heart cabbage plants were grown under six treatments for the control of clubroot. treatments description soil ph at 73 dat (ranked value) soil ph at 97 dat (ranked value) control no dolomite, no tricotec® 2.30 b 1.80 b 1.0tdol 1.0 t ha-1 dolomite 4.50 ab 4.40 ab 2.1tdol 2.1 t ha-1 dolomite 3.30 ab 4.10 ab tricotec three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1 3.40 ab 2.70 ab 1.0tdol+tricotec 1.0 t ha-1 dolomite + tricotec® 2.10 b 3.00 ab 2.1tdol+tricotec 2.1 t ha-1 dolomite + tricotec® 5.40 a 5.00 a tricotec®, experimental product obtained by corpoica from the th003 isolate of the antagonistic fungus trichodermakoningiopsis. medians of ranked values with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). table 3. economic analysis of the effect of soil liming and trichoderma application on cabbage clubroot management. treatment yield (kg ha-1) production costs (us$/ha) gross income (us$/ha) profit (us$/ha) profitability (%) control 14,040.0 5,840.6 1,757.2 -4,083.4 -69.9 1.0tdol 52,704.0 6,049.2 6,596.2 5,47.0 9.0 2.1tdol 65,520.0 6,257.8 8,200.3 1,942.4 31.0 tricotec 87,091.2 5,924.1 10,900.0 4,976.0 84.0 1.0tdol+tricotec 42,840.0 6,132.7 5,361.7 -771.0 -12.6 2.1tdol+tricotec 32,860.8 6,341.3 4,112.7 -2,228.5 -35.1 control, no dolomite and no tricotec®; 1.0tdol, 1.0 t ha-1 dolomite; 2.1tdol, 2.1 t ha-1 dolomite; tricotec, three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1; 1.0tdol+tricotec, 1.0 t ha-1 dolomite and three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1; 2.1tdol+tricotec, 2.1 t ha-1 dolomite and three fortnightly applications of tricotec® at 200 g ha-1. 55botero, gómez, benítez, and garcía: liming with dolomite reduces the efficacy of the biocontrol fungus trichoderma koningiopsis against cabbage clubroot a gross income of us$10,900, which produced a gain of us$4,976 and a yield of 84%. the economic analysis was done using a dollar exchange rate of $2,397 colombian pesos per us$1.0, which existed on january 30 of 2014. the cabbage market value was us$0.13 per kilogram. discussion healthier roots that favor biomass accumulation can explain the higher total weight of the plants that received applications of tricotec®. the favorable effect observed for tricotec® agrees with cheah et al. (2000), who found a 42-58% decrease in severity in plants treated with trichoderma, as compared with non-treated plants. field experiments conducted in the philippines with liming and trichoderma applications also resulted in a drastically reduced incidence of cabbage clubroot from 23% to 2% and lowered the relative costs from ₱4.75 to ₱1.50 (philippine pesos), compared with the use of chemical pesticides, while cabbage head weights increased from 0.75 to 1.45 kg (cuevas and bul-long, 2009). besides disease reduction, the observed increase in plant weight may also have resulted from the growth promoting function that has been proposed for trichoderma, which has been observed in oil palm (naher et al., 2012), potted sugarcane (naseby et al., 2000; serna-cock et al., 2011), soybeans (john et al., 2010) and wheat (sharma et al., 2012). the highest incidence and severity occurred when tricotec® was combined with dolomite at the dose of 2.1 t ha-1. this enhancement of clubroot may have been due to the effect of the high dolomite dosage, which raised the ph from 6.2 to 6.5. in fact, although both trichoderma and p. brassicae thrive under acidic conditions, their range overlap favors the latter; the fungus’s range extends from 2.8 to 3.2 (steyaert et al., 2010), whereas the upper values of the range for the pathogen reach from 5.5 to 6.5 and even 7.0 (donald and porter, 2004). we may assume that the application of dolomite at 2.1 t ha-1 went beyond the unfavorable critical ph point for trichoderma, while remaining favorable for p. brassicae. the soil ph had a determinant effect on the soil microbial communities, including phytopathogenic microorganisms; this effect can be attributed to the microbial physiology, soil nutrient availability and the solubility of metals. fungal and bacterial biomass composition is directly affected by ph, as measured by rousk et al. (2009); there is a negative correlation in the population parameters of bacteria and fungi that varies with the ph. a possible mechanism to explain the negative correlation between bacterial growth and fungal growth along a ph gradient is that a low ph is physiologically disadvantageous to bacteria, decreasing bacterial competition and thus favoring fungal growth. besides, bacterial physiology is adapted to a narrower ph range than fungi. at a lower ph, bacterial population composition is reduced and increased at a higher ph, affecting the population and composition of fungi under a more competitive environment. in agreement with these investigations, steyaert et al. (2010) found that conidiation of three trichoderma species was favored by a low ph, finding its optimal ph between 2.8 and 3.2. studies made by hamzah et al. (2012) found that trichoderma virens grew at a ph between 5.0 and 7.0, having its best growth rate at ph 5.5. in research by colussi et al. (2012) and xiong et al. (2004), it was found that the metabolic activity of this fungus increased at a low ph. soil ph had a determinant effect on the biology of the soil inhabiting or visiting pathogenic fungi. at the molecular level, low ph values activate the transcription factor pacc, which is responsible for regulating gene expression in conidial production and germination of magnaporthe oryzae (landraud et al., 2013). steyaert et al. (2010) studied the effects of the environmental ph on the conidial production of t. hamatum, t. atroviride and t. pleuroticola; they found that sporulation is strictly dependent on ph in buffered media, but that dependence is relaxed in non-buffered media with sporulation occurring throughout the entire range of ph conditions. this dependence on buffering was an unexpected result since the hypothesis was that pacc regulated the conidial production. these results underline the complexity of ph effects on trichoderma and bring about the need to study them in a wide spectrum of species (steyaert et al., 2010). liming alone did not result in effective clubroot control because raising the ph to between 6.69 and 6.73 was not sufficient to inhibit the pathogen. donald and porter (2004, 2009) found that an appropriate control of p. brassicae requires a ph higher than 7.2. the moderate severity in the untreated plants (control) was likely due to the homeostatic properties of edaphic microbiomes that keep population densities of p. brassicae in check. the moderate severity observed when combining the low dosage of dolomite with applications of tricotec® (1.0tdol+tricotec) may be explained by the fact that the minor change in the ph was innocuous for trichoderma and somewhat restrictive for the pathogen. 56 agron. colomb. 33(1) 2015 the plants treated with tricotec® reached commercial maturity one week earlier than the rest of the plants, which represents an advantage for the grower as it reduces labor costs. overall, the results led to the conclusion that tricotec®, at the dosage and frequencies used in the study, is an efficient biological product in managing cabbage clubroot because it reduced the incidence and severity levels, increased the head size and proportion of marketable heads and induced early harvesting. it is necessary to explore the response of soil ph to different liming salts and dosages to ensure that any changes in ph remain within favorable limits for this biocontrol agent. literature cited barnett, h.l. and b.b. hunter. 1972. illustrated genera of imperfect fungi. 3rd ed. burgess publishing company, minneapolis, mn. bissett, j. 1991. a revision of the genus trichoderma. ii. infrageneric classification. can. j. bot. 69, 2357-2372. doi: 10.1139/b91-297 cheah, l.-h. and b.b.c. page. 1997. trichoderma spp. for potential biocontrol of clubroot of vegetable brassicas. pp. 150-153. in: proc. 50th new zealand plant protection conf. of new zealand plant protection society; manaaki whenua press, lincoln, new zealand. cheah, l.-h., s. veerakone, and g. kent. 2000. biological control of clubroot on caulif lower with trichoderma and streptomyces spp. n. z. plant protection 53, 18-21. clavijo, a. and a.m. cotes 1998. evaluación de la actividad quitinasa en procesos de control biológico de rhizoctonia solani y fusarium oxysporum f. sp. lycopersici en tomate, mediante fitoinvigorización de semillas en presencia de trichoderma koningii. rev. colom. biotecnol. 1, 58-66. colussi, f., w. garcia, f.r. rosseto, b.l.s. de mello, m. de oliveira neto, and i. polikarpov. 2012. effect of ph and temperature on the global compactness, structure, and activity of cellobiohydrolase cel7a from trichoderma harzianum. eur. biophys. j. 41, 89-98. doi: 10.1007/s00249-011-0762-8 cuevas, v.c. and m.s. bul-long. 2009. yield, production cost and incidence of club root disease of crucifers under soil fertility management practices using various combinations of soil additives. philipp. agric. sci. 92, 398-406. cuevas, v.c., c.a. lagman jr., and a.c. cuevas. 2011. potential impacts of the use of trichoderma spp. on farmers’ profit in the field control of club root disease of crucifers caused by plasmodiophora brassicae wor. philipp. agric. sci. 94, 171-178. dixon, g.r. 2007. clubroot. pp. 25-28. in: rimmer, s.r., v.i. shattuck, and l. buchwaldt (eds.). compendium of brassica diseases. aps press, st. paul, mn. dixon, g.r. 2009. the occurrence and economic impact of plasmodiophora brassicae and clubroot disease. j. plant growth regul. 28, 194-202. doi: 10.1007/s00344-009-9090-y donald, e.c. and i.j. porter. 2004. a sand solution culture technique used to observe the effect of calcium and ph on root hair and cortical stages of infection by plasmodiophora brassicae. australas. plant path. 33, 585-589. doi: 10.1071/ap04068 donald, e.c. and porter, i.j. 2009. integrated control of clubroot. j. plant grow th regul. 28, 289-303. doi: 10.1007/ s00344-009-9094-7 hamzah, a., m.a. zarin, a.a. hamid, o. omar, and s. senafi. 2012. optimal physical and nutrient parameters for growth of trichoderma virens ukpm-1m for heavy crude oil degradation. sains malays. 4, 71-79. hoyos-carvajal, l., s. jaramillo-villegas, and s. orduz-peralta, 2008. evaluación de trichoderma asperellum como bioregulador de spongospora subterranea f. sp. subterranea. rev. fac. nal. agr. medellín 61, 4496-4502. hoyos-carvajal, l., s. orduz, and j. bissett. 2009. genetic and metabolic biodiversity of trichoderma from colombia and adjacent neotropic regions. fungal genet. biol. 46, 615-631. doi: 10.1016/j.fgb.2009.04.006 howard, r.j., s.e. strelkov, and m.v. harding. 2010. clubroot of cruciferous crops new perspectives on an old disease. can. j. plant pathol. 32, 43-57. doi: 10.1080/07060661003621761 huang, p.m., y. li, and m.e. sumner. 2011. handbook of soil sciences: resource management and environmental impacts. 2nd ed. crc press taylor & francis, boca raton, fl. jaramillo n., j.e. and c.a. díaz d. 2006. el cultivo de las crucíferas: brócoli, colif lor, repollo, col china. technical manual no. 20. corpoica, rionegro, colombia. john, r.p., r.d. tyagi, d. prévost, s.k. brar, s. pouleur, and r.y. surampalli. 2010. mycoparasitic trichoderma viride as a biocontrol agent against fusarium oxysporum f. sp. adzuki and pythium arrhenomanes and as a growth promoter soybean. crop prot. 29, 1452-1459. doi: 10.1016/j.cropro.2010.08.004 kageyama, k. and t. asano. 2009. life cycle of plasmodiophora brassicae. j. plant growth regul. 28, 203-211. doi: 10.1007/ s00344-009-9101-z landraud, p., s. chuzeville, g. billon-grande, n. poussereau, and c. bruel. 2013. adaptation to ph and role of pacc in the rice blast fungus magnaporthe oryzae. plos one 8, e69236. doi: 10.1371/journal.pone.0069236 ludwig-müller, j., b. schubert, k. pieper, s. ihmig, and w. hilgenberg. 1997. glucosinolate content in susceptible and resistant chinese cabbage varieties during development of clubroot disease. phy tochemistr y 44, 407-414. doi: http://dx.doi. org/10.1016/s0031-9422(96)00498-0 ludwig-müller, j. and a. schuller. 2008. what can we learn from clubroots: alterations in host roots and hormone homeostasis caused by plasmodiophora brassicae. eur. j. plant pathol. 121, 291-302. doi: http://dx.doi.org/10.1007/s10658-007-9237-2 ludwig-müller, j., e. prinsen, s.a. rolfe, and j.d. scholes. 2009. metabolism and plant hormone action during clubroot disease. j. plant growth regul. 28, 229-244. doi: 10.1007/ s00344-009-9089-4 márquez, m., m.m. martínez, and m. franco. 2002. aislamiento de trichoderma sp. y actinomycetes a partir de suelos de clavel (dianthus caryophyllus) y evaluación de su capacidad antagonica in vitro sobre fusarium oxysporum f. sp. dianthi. agron. colomb. 19, 81-87. moreno, c.a., f. castillo, a. gonzález, d. bernal, y. jaimes, m. chaparro, c. gonzález, f. rodríguez, s. restrepo, and a.m. cotes. 2009. biological and molecular characterization of the response of tomato plants treated with trichoderma http://dx.doi.org/10.1139/b91-297 http://dx.doi.org/10.1007/s00249-011-0762-8 http://dx.doi.org/10.1007/s00344-009-9090-y http://dx.doi.org/10.1071/ap04068 http://dx.doi.org/10.1007/s00344-009-9094-7 http://dx.doi.org/10.1007/s00344-009-9094-7 http://dx.doi.org/10.1016/j.fgb.2009.04.006 http://dx.doi.org/10.1080/07060661003621761 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2010.08.004 http://dx.doi.org/10.1007/s00344-009-9101-z http://dx.doi.org/10.1007/s00344-009-9101-z http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0069236 http://dx.doi.org/10.1016/s0031-9422(96)00498-0 http://dx.doi.org/10.1016/s0031-9422(96)00498-0 http://dx.doi.org/10.1007/s10658-007-9237-2 http://dx.doi.org/10.1007/s00344-009-9089-4 http://dx.doi.org/10.1007/s00344-009-9089-4 57botero, gómez, benítez, and garcía: liming with dolomite reduces the efficacy of the biocontrol fungus trichoderma koningiopsis against cabbage clubroot koningiopsis. physiol. mol. plant pathol. 74, 111-120. doi: 10.1016/j.pmpp.2009.10.001 naher, l., s.g. tan, u.k. yusuf, c-l. ho, and f. abdullah. 2012. biocontrol agent trichoderma harzianum strain fa 1132 as an enhancer of oil palm growth. pertanika j. trop. agric. sci. 35, 173-182. naseby, d.c., j.a. pascual, and j.m. lynch. 2000. effect of biocontrol strains of trichoderma on plant growth, phytium ultimum popu lat ions, soi l microbia l commu nit ies a nd soil enzyme activities. j. appl. microbiol. 88, 161-169. doi: 10.1046/j.1365-2672.2000.00939.x nielsen, s. and j. larsen. 2004. two trichoderma harzianum-based bio-control agents reduce tomato root infection with spongospora subterranea (wallr.) lagerh., f. sp. subterranea, the vector of potato mop-top virus. j. plant dis. protect. 111, 145-150. nikolaev, s.i., c. berney, j.f. fahrni, i. bolivar, s. polet, a.p. mylnikov, v.v. aleshin, n.b. petrov, and j. pawlowski. 2004. the twilight of the heliozoa and rise of the rhizaria, an emerging supergroup of amoeboid eukaryotes. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 101, 8066-8071. doi: 10.1073/pnas.0308602101 núñez s., j. 2000. fundamentos de edafología. 2nd ed. editorial euned, san jose. radheshyam, s., a. joshi, r.c. dhaker. 2012. a brief review on mechanism of trichoderma fungus use as biological control agents. intl. j. innov. bio-sci. 2, 200-210. rousk, j., e. bååth, p.c. brookes, c.l. lauber, c. lozupone, j.g. caporaso, r. knight, and n. fierer. 2010. soil bacterial and fungal communities across a ph gradient in an arable soil. isme j. 4, 1340-1351. doi: 10.1038/ismej.2010.58 samuels, g.j., s.l. dodd, b.-s. lu, o. petrini, h-j. schroers, and i.s. druzhinina. 2006. the trichoderma koningii aggregate species. stud. micol. 56, 67-133. doi: 10.3114/sim.2006.56.03 santos, a., m. garcía, a.m. cotes, and l. villamizar. 2012. the effect of the formulation on the shelf-life of biopesticides based on two colombian isolates of trichoderma koningiopsis th003 and trichoderma asperellum th034. rev. iberoam. micol. 29, 150-156. doi: 10.1016/j.riam.2011.11.002 serna-cock, l., c. arias-garcía, and l.j. valencia h. 2011. effect of biofertilization on the growth of potted sugarcane plants (saccharum officinarum). rev. bio. agro. 9, 85-95. sharma, p., a.n. patel, m.k. saini, and s. deep. 2012. field demonstration of trichoderma harzianum as a plant growth promoter in wheat (triticum aestivum l.). j. agr. sci. 4, 65-73. doi: 10.5539/jas.v4n8p65 steyaert, j.m., r.j. weld, and a. stewart. 2010. ambient ph intrinsically inf luences trichoderma conidiation and colony morphology. fungal biol. 114, 198-208. doi: 10.1016/j. funbio.2009.12.004 strelkov, s.e, j.p. tewari, and e. smith-degenhardt. 2006. characterization of plasmodiophora brassicae populations from alberta, canada. can. j. plant pathol. 28, 467-474. doi: 10.1080/07060660609507321 tamayo m., p.j. and j.e. jaramillo n. 2004. enfermedades de las crucíferas en colombia, guía para su diagnóstico y manejo. tech. bull. no. 24. corpoica, rionegro, colombia. wallenhammar, a.-c. 1996. prevalence of plasmodiophora brassicae in a spring oilseed rape growing area in central sweden and factors inf luencing soil infestation levels. plant pathol. 45, 710-719. doi: 10.1046/j.1365-3059.1996.d01-173.x wang, j., y. huang, y-i. peng, l. zhao, h. xiong, and y. qin. 2011. suppression of clubroot on chinese cabbage and oilseed rape by trichoderma spp. in china. pp. 56-58. in: international conference on agricultural and biosystems engineering. advances in biomedical engineering. vol. 1-2. hong kong, china. wang, j., y. huang, s. lin, f. liu, q. song, y. peng, and l. zhao. 2012. a strain of streptomyces griseoruber isolated from rhizospheric soil chinese cabbage as antagonist to plasmodiophora brassicae. ann. microbiol. 62, 247-253. doi: 10.1007/ s13213-011-0253-2 xiong, h., n. von weymarn, m. leisola, and o. turunen. 2004. inf luence of ph on the production of xylanases by trichoderma reesei rut c-30. process biochem. 39, 731-736. doi: 10.1016/ s0032-9592(03)00178-x http://dx.doi.org/10.1016/j.pmpp.2009.10.001 http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-2672.2000.00939.x http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0308602101 http://dx.doi.org/10.1038/ismej.2010.58 http://dx.doi.org/10.3114/sim.2006.56.03 http://dx.doi.org/10.1016/j.riam.2011.11.002 http://dx.doi.org/10.5539/jas.v4n8p65 http://dx.doi.org/10.1016/j.funbio.2009.12.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.funbio.2009.12.004 http://dx.doi.org/10.1080/07060660609507321 http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-3059.1996.d01-173.x http://dx.doi.org/10.1007/s13213-011-0253-2 http://dx.doi.org/10.1007/s13213-011-0253-2 http://dx.doi.org/10.1016/s0032-9592(03)00178-x http://dx.doi.org/10.1016/s0032-9592(03)00178-x evaluation of the growth and quality of lettuce (lactuca sativa l.) in a closed recirculating hydroponic system received for publication: 22 march, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.63439 1 group of agricultural research (gia in spanish), faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja (colombia). jgalvarezh@gmail.com 2 school of exact science and engineering, universidad sergio arboleda, bogota (colombia). agronomía colombiana 35(2), 216-222, 2017 evaluation of the growth and quality of lettuce (lactuca sativa l.) in a closed recirculating hydroponic system evaluación del crecimiento y calidad de lechuga (lactuca sativa l.) en hidroponía con sistema cerrado de recirculación rafael david fraile-robayo1, javier giovanni álvarez-herrera1, andrea johana reyes m.1, omar ferney álvarez-herrera1, 2, and ana lucía fraile-robayo1 abstract resumen the production of lettuce in hydroponic systems with a recirculating nutrient solution has been growing, so it is necessary to evaluate the growth and quality of production under this system. two harvest cycles were evaluated, comparing the behavior of physiological variables and growth rates on lettuce plants in a hydroponic system with a plastic cover. lettuce plants were planted at 30 days after germination in an nft hydroponic system. nutrient solutions were prepared with sources of potassium nitrate, calcium nitrate, urea phosphate, magnesium sulfate and a source of minor nutrifeed. the second cycle had the highest total dry mass and leaf area index (lai) at 43 days after transplant (dat). the relative growth rate (rgr) declined over time. the absolute growth rate (agr) presented a sigmoid behavior as a gaussian bell shape; the leaf area index (lai) increased until 43 dat, with the second cycle presenting the highest value; the net assimilation rate (nar) decreased over time, with the second cycle having the highest value at 22 dat. the chlorophyll content for this variety was low, with a yellow pigmentation in the plant. the stomatal conductance (sc) in the two cycles at transplant time presented low values caused by the stress leaded by an imbalance in the ph of the solution, when the plants adapted to the system, this value increased. la producción de lechuga en sistemas hidropónicos con solución nutritiva recirculante ha venido tomando auge, por lo cual se requiere evaluar el crecimiento y la calidad de la producción bajo este sistema. se evaluaron dos ciclos de cosecha comparando el comportamiento de variables fisiológicas e índices de crecimiento de plantas de lechuga en hidroponía bajo cubierta plástica. las plantas de lechuga fueron sembradas a los 30 días de germinadas bajo el sistema de hidroponía nft. se prepararon soluciones nutritivas con fuentes de nitrato de potasio, nitrato de calcio, urea fosfato, sulfato de magnesio y una fuente de menores nutrifeed. el segundo ciclo obtuvo la mayor masa seca total, índice de área foliar (iaf) a los 43 días después del trasplante (ddt). la tasa relativa de crecimiento (trc) fue decreciendo con el tiempo. la tasa absoluta de crecimiento (tac) presentó un comportamiento sigmoideo en forma de campana de gauss, el índice de área foliar (iaf) fue incrementando hasta los 43 ddt, siendo el segundo ciclo el que presentó el mayor valor, la tasa asimilación neta (tan) disminuyó a través del tiempo, siendo el segundo ciclo el que mostró el mayor valor a los 22 ddt. el contenido de clorofila para esta variedad fue bajo por la pigmentación amarilla de la planta. la conductancia estomática (ce) en los dos ciclos al momento del trasplante presentó valores bajos causados por el estrés ocasionado por un desbalance en el ph de la solución, cuando las plantas se adaptaron bien al sistema se incrementó este valor. key words: rgr, agr, nar, spad, stomatal conductance. palabras clave: tcr, tac , ta n, spa d, conducta ncia estomática. a yield of 16.1 t ha-1 (agronet, 2014), which demonstrates the need for more research in this crop. hydroponics use a system where nutrients reach plants through a nutrient solution, with different sources of fertilizers, providing the essential nutrients for the good development of plants (kratky, 2005). currently, hydroponic systems have become an intensive production system and introduction in colombia, the area harvested for lettuce in 2014 was 4,070.41 ha, with a production of 83,643.79 t (agronet, 2014). the departments with the highest production were cundinamarca, antioquia, nariño, valle del cauca, norte de santander and boyacá. the department with the highest yield was nariño with 31.5 t ha-1, while boyacá presented http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.63439 mailto:jgalvarezh%40gmail.com?subject= 217fraile-robayo, álvarez-herrera, reyes m., álvarez-herrera, and fraile-robayo: evaluation of the growth and quality of lettuce (lactuca sativa l.) in a closed... generally require high technology and high economic resources; their use has been successfully developed in many countries (arcos et al., 2011). according to sánchez del castillo et al. (2014), the high costs of fertilizers and the environmental impact generated by their excessive use have increased the popularity of closed hydroponic systems, which capture and reuse drainage water, and reduce water and fertilizer consumption and the impact of the crop on the environment (massa et al., 2010). sánchez del castillo (2014) stated that some of the advantages found in the hydroponics system include high planting densities and an ideal balance of water and nutrients. the disadvantages are the high initial costs and extensive knowledge required for the functioning of these systems (kotsiras et al., 2016) the technique of recirculating nutrient solution, known as nft (nutrient film technique), consists of the permanent f low of small amounts of solution through pipes, which allow the plants to take up the necessary nutrients for their adequate nutrition (wortman, 2015). in nft hydroponics, it is important to consider the following factors: maintain the temperature in the solution between 13 and 15°c, avoid a reduced absorption of the nutrients, ph must be in the range of 5.5 to 6.5, which applies to almost all plants, electrical conductivity (ec) should be around 1.5 to 3 ms cm-1 and the channels should have a slope of 1.5% to 2% (wortman, 2015). this has become a management option that has been practiced in lettuce (massa et al., 2010). therefore, the objective of this research was to evaluate the growth and quality of lettuce in a hydroponic system under a plastic cover in tunja (boyacá, colombia) and with a recirculating nutrient solution in order to validate the benefits of this production system. materials and methods the experiment was carried out in the mesh house of the facultad de ciencias agropecuarias of the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja, located at an altitude of 2,690 m a.s.l. with coordinates 5º32’n and 73º23’w. inside the plastic cover the average temperature was 17.5°c and the relative humidity (rh) was 71.6%. the laboratory analyzes were carried out in the plant physiology laboratory of the uptc. two culture cycles were performed for a comparison and verification of the data; data collection was done every 8 d after transplantation. a nft hydroponic structure was built, with four pvc pipes, supported on a wooden structure; the pipe had a slope of 1.5% to facilitate the circulation of the nutrient solution, which was collected and stored in a 500 l tank; the system was controlled with a timer and the pump was activated 20 min h-1. the pvc pipes had 0.055 m diameter holes at a distance of 0.2 m, with a space between tubes of 0.3 m, for a capacity of 120 plants. the nutrient solution was prepared based on the mg kg-1 concentration proposed by fao and hewit (gilsanz, 2007). the sources used were potassium nitrate, calcium nitrate, urea phosphate, magnesium sulfate and minor nutrifeed® as a source of minor elements. the concentration in mg kg-1 used in the test can be seen in (tab. 1). ph monitoring was performed daily with a hanna hi8424 potentiometer (hanna instruments, woonsocket, ri, usa) and the electrical conductivity was measured every 4 d with an oatkon con 500 conductivity meter (oatkon computing, australia); 10% koh was used for ph adjustment. for the test, 30 d-germinated lactuca sativa l. var. black seed simpson seedlings were used, which were transplanted to the pvc tubes, supported with polyurethane foam. six samples were taken, selecting eight plants at random, and the following variables were determined: fresh root and leaf mass with direct measurement using a 0.01 g precision acculab vic 612 electronic balance (sartorius spain s.a., madrid, spain); root and leaf dry mass after subjecting the samples to 75°c for 48 h. the leaf area was measured using the methodology proposed by rincón et al. (2012). in addition, every third day, measurements were taken for the chlorophyll soil plant analysis development (spad) units with a spad-502 pius (decagon devices inc., pullman, wa, usa); the stomatal conductance (sc) was also determined with a leaf porometer sc-1 device (decagon devices inc., pullman, wa, usa). table 1. description of the concentration of nutrients applied in the two cycles element concentration (mg kg-1) n 223.86 p 56.88 k 238.71 ca 149.85 mg 81.65 s 112.38 fe 4.00 mn 2.00 cu 0.16 zn 0.16 b 0.24 mo 0.08 co 0.08 218 agron. colomb. 35(2) 2017 the temperature was recorded with an extech rht20 datalogger (extech instruments, waltham, ma, usa) every 30 min in order to calculate the heat days degrees, using the formula used by ardila et al. (2011), described below: gd = tmax + tmin – tbase (1)2 where tmax is the maximum air temperature, tmin is the minimum air temperature; tbase is the temperature at which the metabolic process of lettuce is minimal: this temperature was 5.5°c, as recommended by gutierrez (2011). for the analysis of the data, the growth models with the best fit were determined for each variable. microsoft excel 2010 and sas v. 9.4e (cary, nc, usa) were used. table 2. description of the parameters that were measured index description formula unidades lai leaf area index la/p adimensional rgr relative growth rate (1/w)*(w2-w1/ t2-t1) g g-1 d-1 agr absolute growth rate (w2-w1)/( t2-t1) g d -1 nar net assimilation rate (1/la)* (w2-w1)/ ( t2-t1) g cm-2 d-1 w = total dry mass (g); la = leaf area (cm2); p = soil area (cm2); t = time. results and discussion leaf dry mass the logistic model was fit to the total mass behavior, presenting a sigmoidal growth in the two cycles (tab. 3); however, the second cycle developed better than the first, with a final dry mass accumulation of 16.5 g as compared to the first, which had an accumulation of 13.2 g (fig. 1), these values are similar to those found by valverde (2013) in lettuce variety beyonce planted in an nft system, where it obtained a final average mass of 18.7 g. possible differences in the dry matter accumulation in the two cycles probably occurred because of ph problems in the nutrient solution of the first cycle, which limited nutrient uptake and plant development. in the first and second cycle, the linear phase of dry mass growth started from 22 and 15 dat to 43 dat, respectively. generally, in bi-annual plants, three phases of growth can be seen: exponential phase, linear phase and senescence phase, where, in the first phase, growth is slow because the plants are in cell division; in the second phase, there is an increase in length and, in the final phase, the plant ceases growth because it is the maturation phase (degiovanni et al., 2010). growth is an irreversible increase in dry matter, which results in a quantitative increase in plant size and weight; for this process, plants perform metabolic differences that are referred to as sources and sinks (ñustez et al., 2009). plant growth and dry matter accumulation are related to nutrient uptake and absorption; this process occurs only if the plant increases in size (barraza, 2012). according to hernández and soto (2012), plants subjected to higher temperatures during the day, generate a faster appearance of new leaves and, consequently, there is a greater rate to sunlight capture, which causes a greater accumulation of dry mass. table 3. adjustment equations for first and second cycle total dry mass parameter logistic model r2 total dry mass cycle 1 y = 36.764 1 + e–0.1762*(ddt–44.563) 0.99 total dry mass cycle 2 y = 26.223 1 + e–0.1527*(ddt–35.148) 0.99 le af d ry m as s (g ) cumulative growing degree days b le af d ry m as s (g ) cumulative growing degree days a 0 5 10 15 20 0 100 200 300 400 500 600 700 0 4 8 12 16 24 20 0 100 200 300 400 500 600 figure 1. behavior of leaf dry mass during development and growth of lettuce planted in a hydroponic system with a recirculating nutrient solution. a. first cycle; b. second cycle. the vertical bars indicate the standard error (n=8). 219fraile-robayo, álvarez-herrera, reyes m., álvarez-herrera, and fraile-robayo: evaluation of the growth and quality of lettuce (lactuca sativa l.) in a closed... relative growth rate (rgr) the highest rgr value occurred immediately after transplantation and subsequently decreased throughout the growth. this behavior was similar in both cycles. for the first and second cycle, the decline was very slow until 36 and 26 dat, respectively (tab. 3), with a very marked slowdown in growth up to 43 dat. it was observed that, when the plants began to grow more rapidly, crt decreased faster (fig. 2a). the rgr of the second cycle had a behavior similar to the lettuce roman variety because, according to martínez and garcés (2010), 18 dat saw a significant decline, which began the phase of faster growth. in three varieties of gourmet lettuce, the rgr showed a weak negative correlation because an increasing dry mass meant the growth rate decreased (quintero, 2015). absolute growth rate (agr) the agr for the total dry mass in the first and second cycle showed a slow ascent until 15 and 7 dat, respectively, and then showed an accelerated increase until reaching its maximum value at 43 dat for the first cycle (1.58 g d-1). the second cycle presented maximum growth at 36 dat (0.99 g d-1), then began to decrease at 43 dat. the first cycle obtained the highest agr value, but was slower to start its acceleration, ref lecting less accumulation of dry mass in leaves (fig. 2b). in this regard, hernández and soto (2012) found that, in the dry mass of maize plants, the agr showed a simple sigmoid growth in the form of a gauss bell, similar to that seen in lettuce cultivation. the gauss bell was not evident because the cycle finished at 43 dat. in plants, the agr decreases in the vegetative organs with age because of the reduction of meristematic tissues (granier and tardieu, 2009). net assimilation rate (nar) in the two evaluated cycles, the nar presented an increase up to 22 dat; the first cycle had a maximum value of 0.00080043 g cm2 d-1 and the second one showed a value of 0.00082182 g cm2 d-1, then began to decrease until 43 dat, just when the vegetative cycle ended (fig. 2c). generally, the decrease in nar was associated with increased foliage in the plants, making the intercepted light lower (evans and poorter, 2001). the nar is an indirect measure that determines the photosynthetic efficiency of plants. this variable is directly related to the leaf area, layout and age of the leaves and also figure 2. behavior of the a. relative growth rate (rgr); b. absolute growth rate (agr); c. net assimilation rate (nar) and d. leaf area index (lai), during the growth of lettuce plants for first and second cycle under a plastic cover. la i cumulative growing degree days d n a r ( g cm -2 d -1 ) cumulative growing degree days c 0 100 200 300 400 500 600 700 a g r ( g d1 ) cumulative growing degree days b r g r ( g g1 d1 ) cumulative growing degree days a 0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 700 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 first cycle second cyclefirst cycle second cycle first cycle second cyclefirst cycle second cycle 0 2 4 6 8 10 12 220 agron. colomb. 35(2) 2017 affects the internal metabolism of the plant as a response to external factors through the respiration process (torresmoya et al., 2016). leaf area index (lai) the lai in the two evaluated cycles had two phases. in the first phase, slow growth was observed until 8 and 15 dat for the first and second cycle respectively; later, accelerated growth was observed until 45 dat, with a maximum value for the first cycle of 8.06 and, for the second one, 10.38, the latter value being the highest lai (fig. 2d). one of the reasons why the first cycle showed a lower accumulation of biomass was probably the low nutrient uptake because of the inf luence from the roots, which limited the foliar growth during the first days after transplant and affected the production and the growth of new leaves (martínez and garcés, 2010). it is known that a plant with a strong root system generates a greater amount of foliage increasing the absorption of solar radiation for synthesizing photoassimilates (lin et al., 2013). thus, an increase in the lai depends on the interception of radiation, temperature, water availability and nutrition (hernández and soto, 2012). chlorophyll content (cc) the cc, expressed in spad units, for the first cycle in the first 7 dat increased slowly and subsequently decreased again to 15 dat, then presented an accelerated increase, obtaining the maximum value of 27 spad at 39 dat; in addition, it can be evidenced that the data during the whole cycle were not stable, but showed constant variations (fig. 3a). this increase in cc is related to adequate nutrition and with a consequent greater vigor of the plant after the transplant phase. for the second cycle, in the first days after transplant, the cc decreased slightly, while the plants adapted to the hydroponic system and subsequently presented a rapid increase to 21 dat; thereafter, it remained stable until the end of the cycle (fig. 3b). the lettuce did not present a high cc because of the light green color that is characteristic of the variety, results agree with martínez et al. (2015), in lettuce variety ez-1, which showed a low cc because of the presence of carotenoids in the leaves. the spad determines the content of chlorophyll in plants (barrios et al., 2011). when they have adequate nutrition for n, mg, fe and mn, they have a higher cc since it is related to a higher photosynthetic rate (coronel et al., 2010). the cc in plants is closely related to the nitrogen content and, therefore, when chlorophyll is at low levels, this may indicate that this nutrient is low in the plant (castillo and ligarreto, 2010). according to ázcon-bieto and talón (2008), nitrogen is important in the formation of chlorophyll since it is part of the cyclic tetrapyrrole ring, linked in the center with a metallic magnesium cation. when there is an absence of this nutrient, apart from having a deficiency, there is a decrease in the content of chlorophyll, affecting the photosynthesis process (peláez et al., 2010). in leaves, it is very important to quantify the chlorophyll because, when it degrades, the leaves change color from a bright green to brown, or other colors (yellow, purple and orange); these color changes mean a loss of quality in the products (lin et al., 2013). stomatal conductance (sc) the stomatal conductance in the first cycle, at the time of transplantation, had values lower than 50 mmol m-2 s-1, then increased slowly until 13 dat; later, the plants accelerated the sc until obtaining the maximum value at 33 dat (382.68 figure 3. behavior of chlorophyll content (cc) under a plastic cover. a. first cycle; b. second cycle. the vertical bars indicate the standard error (n=8). c hl or op hy ll co nt en t ( s pa d ) cumulative growing degree days b c hl or op hy ll co nt en t ( s pa d ) cumulative growing degree days a 0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 221fraile-robayo, álvarez-herrera, reyes m., álvarez-herrera, and fraile-robayo: evaluation of the growth and quality of lettuce (lactuca sativa l.) in a closed... mmol m-2 s-1) and finally, the plants decreased the sc as the culture cycle ended (fig. 4a). for the second cycle, at the start of transplantation, the sc was low, but it increased slowly until 5 dat, then had an accelerated increase until reaching the maximum value at 21 dat (436.03 mmol m-2 s-1); afterwards, a rapid decrease was observed until 23 dat, then the sc remained constant until the end of the cycle (fig. 4b). this indicates that the plants in the first cycle were more stressed due to the problems of ph stabilization of the solution that occurred in this cycle, likewise, these values are higher than reported by kim et al. (2004), who found sc values for lettuce plants ranging from 50 to 130 mmol m-2 s-1 and mention that sc responds directly to the spectral quality of light during growth and that lower sc values do not indicate a greater accumulation of dry mass. in beet, spinach, tomato and pea plants, when stomata are open, values ranged between 200 mmol m-2 s-1 to 800 mmol m-2 s-1 and when closed, they have low values of 4 mmol m-2 s-1 (angeles, 2014). when there is a reduction in the sc, it is because of the stomatal closure, which can be caused by several factors, including light, humidity, co2, temperature and air currents (haworth et al., 2016). stomatal closure diminishes the co2 intake, which inhibits photosynthesis and generates a reduction of photosynthesis (kawasaki et al., 2015); similarly, abscisic acid regulates sc decreases, causing stomatal closure, when the mesophyll begins to suffer dehydration. conclusions according to the growth of the plants in the nft hydroponic system, harvest of lettuce plants can occur at 43 dat; in addition, the behavior of the total dry mass was fit to a simple sigmoid growth logistic model. the rgr had its highest point at the time of planting. the agr behaved as a sigmoid model and had its maximum value at 43 and 36 dat for the first and second cycles, respectively. the nar saw its maximum value at 36 dat and began to decrease when plants showed a higher leaf area. the highest lai was performed in the second cycle because the plants had better development. the cc for this lettuce was low because of the yellow-green pigmentation, characteristic of the variety. acknowledgments the authors would like to thank the dirección de investigaciones (din) of the universidad pedagógica y tecnológica de colombia for the financing of the project sgi-1578 through the announcement din 005-2014 proyectos externos regionales. literature cited agronet. 2014. análisis estadístico de área y producción agrícola y pecuaria. in: http:// www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/ default.aspx; consulted: february, 2017. angeles, m. 2014. efecto de la disminución gradual de la humedad relativa en la densidad estomatal y actividad de atpasa en células guarda de physalis peruviana. m.sc. thesis. instituto politécnico nacional de méxico, mexico. arcos, b., o. benavides, and m. rodríguez. 2011. evaluación de dos sustratos y dos dosis de fertilización en condiciones hidropónicas bajo invernadero en lechuga (lactuca sativa l.). rev. cienc. agríc. 28(2), 95-108. ardila, g., g. fischer, and h.e. balaguera-lópez. 2011. caracterización del crecimiento del fruto y producción de tres híbridos de tomate (solanum lycopersicum l.) en tiempo fisiológico bajo invernadero. rev. colomb. cienc. hortic. 5(1), 44-56. doi: 10.17584/rcch.2011v5i1.1252 ázcon-bieto, j. and m. talón. 2008. fundamentos de fisiología vegetal. 2nd ed. mc graw hill-interamericana. madrid, spain. barraza, f.v. 2012. acumulación de materia seca del cultivo de pepino (cucumis sativus l.) en invernadero. temas agrarios 17(2), 18-29. figure 4. behavior of stomatal conductance (ce) under a plastic cover. a. first cycle; b. second cycle. the vertical bars indicate the standard error (n=8). s to m at al c on du ct an ce ( m m ol m -2 s -1 ) cumulative growing degree days b s to m at al c on du ct an ce ( m m ol m -2 s -1 ) cumulative growing degree days a 0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 600 http://%20www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/default.aspx http://%20www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/default.aspx https://doi.org/10.17584/rcch.2011v5i1.1252 222 agron. colomb. 35(2) 2017 barrios, e., c. lópez, j. kohashi, j.a. acosta, s. miranda, and n. mayek. 2011. avances en el mejoramiento genético del fríjol en méxico por tolerancia a temperatura alta y a sequía. rev. fitotec. mex. 34(4), 247-255. castillo, a.r. and g.a. ligarreto. 2010. relación entre nitrógeno foliar y el contenido de clorofila, en maíz asociado con pastos en el piedemonte llanero colombiano. corpoica cienc. tecnol. agropec. 11(2), 122-128. doi: 10.21930/rcta.vol11_num2_art:202 coronel, g., m. chang, and a. rodríguez-delfín. 2010. actividad de la nitrato reductasa y contenido de clorofila en lechuga cultivada hidropónica y orgánicamente. red hidroponía, boletín 48, 8-13. degiovanni, v., c.p. martínezm and f. motta. 2010. producción ecoeficiente del arroz en américa latina. tomo i. centro internacional para la agricultura tropical (ciat), cali, colombia. evans, j.r. and h. poorter. 2001. photosynthetic acclimation of plants to grow th irradiance: the relative importance of specif ic leaf area and nitrogen partitioning in ma ximizing carbon gain. plant cell env iron 24(8), 755-767. doi: 10.1046/j.1365-3040.2001.00724.x gilsanz, j. 2007. hidroponía. instituto nacional de investigación agropecuaria. in: http://www.inia.org.uy/publicaciones/documentos/ad/ad_509.pdf; consulted: february, 2015. granier, c. and f. tardieu. 2009. multi-scale phenotyping of leaf expansion in response to environmental changes: the whole is more than the sum of parts. plant cell environ. 32(9), 11751184. doi: 10.1111/j.1365-3040.2009.01955.x gutiérrez, j. 2011. comportamiento de tres cultivares de lechuga (lactuca sativa l.), evaluados al aire libre, en valdivia. undergraduate thesis. facultad de ciencias agrarias, universidad austral de chile, valdivia, chile. haworth, m., d. killi, a. materassi, a. raschi, and m. centritto. 2016. impaired stomatal control is associated with reduced photosynthetic physiology in crop species grown at elevated [co2]. front. plant sci. 7, 1568. doi: 10.3389/fpls.2016.01568 hernández, n. and f. soto. 2012. inf luencia de tres fechas de siembra en el crecimiento y rendimiento de especies de cereales cultivadas en condiciones tropicales. cultivos tropicales 33(2), 50-54. kawasaki, s.i., j. tominaga, s. yabuta, k. watanabe, t. haiphong, m. ueno, and y. kawamitsu. 2015. responses of growth, photosynthesis, and associated components to hypoxia at different light intensities in red leaf lettuce. sci. hortic. 193, 330-336. doi: 10.1016/j.scienta.2015.07.029 kim, h.h., g. goins, r. wheeler, and j. sager. 2004. stomatal conductance of lettuce grown under or exposed to different light qualities. annals bot. 94, 691-697. doi: 10.1093/aob/mch192 kotsiras, a., a. vlachodimitropoulou, n. gerakaris, and d. bakas. 2016. innovative harvest practices of butterhead, lollo rosso and batavia green lettuce (lactuca sativa l.) types grown in f loating hydroponic system to maintain the quality and improve storability. sci. hortic. 201, 1-9. doi: 10.1016/j. scienta.2016.01.021 kratky, b.a. 2005. growing lettuce in three non-aerated, non-circulated hydroponic systems. j. vegetable crop prod. 11(2), 35-41. lin, k.h., m. huang, w.d. huang, m. huang-hsu, z.w. yang, and c.m. yang. 2013. the effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (lactuca sativa l. var. capitata). sci. hortic. 150(4), 86-91. doi: 10.1016/j.scienta.2012.10.002 martínez, g., a. lara, l.e. padilla, m. luna, j. avelar, and j. llamas. 2015. evaluación técnica y financiera del cultivo de lechuga en invernadero, como alternativa para invierno. terra latinoamericana 33(3), 251-260. martínez, f.e. and g.a. garcés. 2010. crecimiento y producción de lechuga (lactuca sativa l. var. romana) bajo diferentes niveles de potasio. rev. colomb. cienc. hortic. 4(2), 185-198. doi: 10.17584/rcch.2010v4i2.1239 massa, d., l. incrocci, r. maggini, g. carmassi, c.a. campiotti, and a. pardossi. 2010. strategies to decrease water drainage and nitrate emission from soilless cultures of greenhouse tomato. agric. water manag. 97(7), 971-980. doi: 10.1016/j. agwat.2010.01.029 ñustez, c., m. santos, and m. segura. 2009. acumulación y distribución de materia seca de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en zipaquirá cundinamarca (colombia). rev. fac. nal. agr. medellín 62(1), 4823-4834. peláez, e., d.p. ramírez, and g. cayón. 2010. fisiología comparada de palmas africana (elaeis guineensis jacq.), americana (elaeis oleífera hbk cortes) e híbridos (e. oleífera x e. guineensis) en hacienda la cabaña. palmas 31(2), 29-38. quintero, d. 2015. efecto de dos condiciones de protección de cultivo sobre los índices de crecimiento y producción de tres variedades de lechuga (lactuca sativa l.) tipo gourmet en la sabana de bogotá. undergraduate thesis. universidad nacional de colombia, bogota, colombia. rincón, n., m. olarte, and j.c. pérez. 2012. determinación del área foliar en fotografías tomadas con una cámara web, un teléfono celular o una cámara semiprofesional. rev. fac. nal. agron. medellin 65(1), 6399-6405. sánchez del castillo, f., l. gonzález-molina, e.d.c. moreno-pérez, j. pineda-pineda, and c.e. reyes-gonzález. 2014. dinámica nutrimental y rendimiento de pepino cultivado en hidroponía con y sin recirculación de la solución nutritiva. rev. fitotec. mex. 37(3), 261-269. torres-moya, e., d. ariza-suárez, c. baena-aristizabal, s. cortésgómez, l. becerra-mutism and c. riaño-hernández. 2016. efecto de la fertilización en el crecimiento y desarrollo del cultivo de la avena (avena sativa). pastos forrajes 39(2), 102-110. valverde, j.p. 2013. establecimiento de curvas de absorción para dos tipos de lechuga bajo el sistema hidropónico de nft modificado. undergraduate thesis. facultad de ciencias agroalimentarias, universidad de costa rica, san jose, costa rica. wortman, s.e. 2015. crop physiological response to nutrient solution electrical conductivity and ph in an ebb-and-f low hydroponic system. sci. hortic. 194, 34-42. doi: 10.1016/j. scienta.2015.07.045 https://doi.org/10.21930/rcta.vol11_num2_art:202 https://doi.org/10.1046/j.1365-3040.2001.00724.x https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.01955.x https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01568 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.07.029 https://doi.org/10.1093/aob/mch192 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2016.01.021 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2016.01.021 http://biblio.uptc.edu.co:2054/science/journal/03044238 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2012.10.002 https://doi.org/10.17584/rcch.2010v4i2.1239 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2010.01.029 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2010.01.029 http://biblio.uptc.edu.co:2054/science/journal/03044238 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.07.045 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.07.045 received for publication: 16 december, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 direction of regional centers, universidad autónoma chapingo. chapingo (mexico). cesarmr2001@yahoo.com.mx agronomía colombiana 32(1), 122-129, 2014 critical reflections on the new rurality and the rural territorial development approaches in latin america visión crítica sobre los enfoques de la nueva ruralidad y el desarrollo territorial rural en américa latina césar ramírez-miranda1 abstract resumen this paper presents a critical approach to the new rurality and the rural territorial development (rtd) perspectives, which nowadays are hegemonic for governmental organizations and latin american academies. rtd’s core requirements, which are functional for neoliberal policies resulting in the loss of food sovereignty, the globalization of agribusinesses, and migration as a consequence of peasant agricultural weakening, were critically reviewed on the basis of the principal challenges faced by latin american rural areas. in light of the above consequences, it is thought that changes in such areas are based on neoliberal rurality rather than on the purported new rurality. by stressing the need for a global historical view that reintroduces the latin american critical thinking tradition, the urgency for public policies that stop neoliberal prescriptions and seek to strengthen peasant and indigenous agriculture in order to encourage rural development based on food sovereignty, democracy, equity and sustainability were established. se presenta una aproximación crítica a las nociones de la nueva ruralidad y el desarrollo territorial rural (dtr) que actualmente son hegemónicas en el ámbito de las instituciones gubernamentales y ganan espacio en la academia latinoamericana. con base en una consideración de los principales desafíos que enfrentan los espacios rurales latinoamericanos, se pasa revista crítica a las prescripciones centrales del dtr, mismas que resultan funcionales al encuadre neoliberal de políticas que han propiciado la pérdida de la soberanía alimentaria, el predominio del agronegocio transnacional y la emigración, como principales expresiones del debilitamiento de la agricultura campesina. consecuentemente se argumenta que las principales transformaciones de dichos espacios, más que a una pretendida nueva ruralidad corresponden a una ruralidad neoliberal. al resaltar la necesidad de una visión histórica mundial que recupere la tradición del pensamiento crítico latinoamericano, se postula la urgencia de políticas públicas que rompan con las prescripciones neoliberales y se orienten al fortalecimiento de la agricultura campesina e indígena para impulsar un desarrollo rural con soberanía alimentaria, democracia, equidad y sustentabilidad. key words: neoliberal rurality, crisis, food sovereignty, peasant agriculture, agricultural policy. palabras clave: ruralidad neoliberal, crisis, soberanía alimentaria, agricultura campesina, política agrícola. introduction latin american farmlands constitute a very complex framework because they entail a wide range of dimensions, such as food production, raw material supply, democracy and sustainability issues, poverty alleviation, and the promotion of a more appropriate relationship with urban areas and the global economy. from a general and far reaching point of view, latin america’s rural areas support the primary-exporting model, which resulted in a close link between the countries of said region and the global economy in the last third of the 19th century and up to the 1929 recession (sunkel, 1970; ocampo, 2004). subsequently, by means of nuances developed over time and space, farmlands, and more specifically producers, subsidized the import substitution industrialization. farmlands contributed money raised from agricultural exports in order to finance industrial machinery and equipment imports, produced cheap raw materials and surplus food that enabled the agricultural industry to work at low wages and consumables costs, provided a strong disciplined workforce, and consolidated an internal market of agricultural products. on the other hand, policies employed to stimulate industries were often prejudicial to the traditional agricultural sector (baer, 1972). 123ramírez-miranda: critical reflections on the new rurality and the rural territorial development approaches in latin america the strong reconsolidation of latin american farmlands in the 1980s must be seen as a result of the import substitution industrialization (isi) depletion and its definitive collapse caused by the 1982 debt crisis (valenzuela, 1992). the subsequent recession resulted in neoliberal restructuring.2 said background set off the weakening of internal food production, the dissolution of the farm-household, and the deagriculturalization phenomenon as a consequence of trade liberalization and public expenditure reduction policies made with international financial institutions (rubio, 2003). the main objective of this article is to provide a critical reflection of the rural territorial development’s approach, as well as the new rurality concept on which it is based, so as to identify its conceptual constraints and, more to the point, the differences between said approach and the principal challenges faced by latin american rural areas. moreover, the need for public policies that stop neoliberal prescriptions and seek to strengthen peasant and indigenous agriculture so as to encourage rural development based on food sovereignty, democracy, fairness and sustainability is stressed. the aforementioned reflections bear great importance, given that the rtd’s approach rules latin american organizations that develop policies regarding farmlands and support academic views lacking a critical perspective on the constraints entailed in such approaches, among which the most notable is that it benefits government policies that weaken the rural world. the discussion is based on the principal challenges faced by latin american rural areas and a review of the rtd’s requirements. our hypothesis is that the economic emphasis of rtd reduces the scope for rural development and favors an inappropriate characterization of the changes that have taken place since the 1980s, leading to the present review. 2 neoliberal policies were widespread in latin america in the context of the global process of capitalist restructuring carried out during the fordist regulation regime crisis, which opened the way for neoliberal globalization (hirsh, 2001). in addition, the rise of neoliberalism in latin america can mainly be explained by the depletion of the isi in the seventies and its subsequent collapse with the above mentioned debt crisis, and also by the southern cone military dictatorships that imposed monetarist policies at the start of that decade. from this perspective, neoliberalism in latin america must be understood as government policies that aim to redefine the functions of the state with the purpose of a new exportoriented insertion in the global economy through a sudden opening of regional economies to global markets, curtailing state functions in the promotion of national industry and enforcing privatization processes around the region (valenzuela, 1992; ramírez-miranda, 1997). lastly, the need to encourage rural territorial development processes in the context of a global historical view that determine the most common challenges along with conflicts of interests and powers involved in said development is also stressed. challenges in contemporary latin american rural areas a panoramical approach that seeks to identify the general characteristics of latin american farmlands must be seen as a methodological resource for elucidating the main challenges and evolution processes they face without discrediting the environmental, technoproductive, and sociocultural diversity by which they are distinguished. necessarily, this approximation will be prevented from being exhaustive. the main thing that must be identified is the complexity of rural areas, which will require an interand trans-disciplinary approach, along with a global historical perspective. as a result, discussions on rural development policy frameworks, among which the most notable is rtd, must start from the characterization of the global cumulative processes faced by latin american farmlands. in the last two decades of the 20th century, by order of neoliberal governments, latin american farmlands were subject to unfavorable and sudden trade liberalization in combination with a reduction in farm-household expense subsidies, which sought to consolidate an agricultural exporting model (primarily based on fruits, flowers and vegetables) in accordance with the united states’ food hegemony. said restructuring resulted in the weakening of peasant production, the hunt for non-agricultural income sources, an increase in migration, the loss of food sovereignty, the globalization of agribusinesses (regarding crop exports), and the import of basic grains. the devaluation of rural producers (rubio, 2003) led to the growing concern over poverty issues (kay, 2006). as the united states flooded latin american markets with food at dumping prices in order to dismantle internal production with the connivance of neoliberal governments, academics made every effort to supply documentary evidence on the new rurality concept, which is characterized by the devalued role of agricultural activities in rural incomes and the general economies of rural areas. the rural reaction to the abovementioned devaluation and exclusion process inherent in neoliberal policies was crucial 124 agron. colomb. 32(1) 2014 to the rise of popular governments in the early years of the 21st century. the evolution of the latin american political scenario in the first decade of the third millennium corresponded with the decline of the united states’ global leading role, which reached a critical point due to the food, energy, and financial crisis of 2008 (rubio, 2011). it is important to stress that china’s and india’s economic dynamism in the 1980s (bustelo, 2008) exerted a strong influence on latin america, which led to a rise in raw material prices since the 1990s and mainly at the beginning of the current century; hence several countries reintroduced the primaryexporting model. the rise of popular and redistributive governments has provided the possibility of channeling key resources into social expenditure and developing infrastructure (rubio, 2013); however, said possibility has been questioned due to the political and environmental implications of neo-extractivism (hidalgo, 2013). nowadays, latin american farmlands face long-established problems and obstacles derived from their participation in the global capitalist restructuring process. said challenges largely exceed the rtd’s scope. guillermo almeyra (2012) put forth that the four horsemen of the apocaly pse in the latin american rural framework, which destroy the nature and rural way of life, are massive migration and farmland abandonment, the environmental predation caused by large mining industries, water capitalist use through large dams, and the globalization of monoculture agribusinesses. when taking into account the core basis of the former situation shared between the bravo river and the patagonia, it is possible to establish a more accurate framework of the challenges faced by latin american farmlands. according to this, the longestablished problem regarding rural poverty has its roots in migration, a basic feature of latin american farmlands that became part of the global capital accumulation process because rural incomes precluded the social development of rural areas3. the globalization of monoculture agribusinesses, whose prototype are large companies that create green deserts so as to produce soy, along with forestry and biofuels plantations, causes the loss of food sovereignty in latin american countries as a 3 therefore, aragonés et al. (2009) established that latin america takes part in global capital production through a capital accumulation pattern based on migration. consequence of the profit-oriented production, a dismantling that has lasted three decades. the promotion of mining industries and large hydroelectric power plants constitute capitalist restructuring requirements that latin american rural areas must meet at the expense of their natural patrimony. in fact, the importance of gold, which is seen as a valuable reserve in comparison to dollars and euros due to their devaluation, fuses with the growing demand for the so-called rare earth metals, a source monopolized by china that is indispensable to information and communication technologies, as well as to aerospace and alternative energy sectors. said factors led to an avalanche of transnational mining companies in charge of exploiting gold and traditional minerals and conducting prospecting studies. large projects related to the creation of dams and aeolian energy sources are aimed at searching for a change in energy production that reduces the impacts of global warming through renewable sources and restoring the capitalist profitability that has been affected by high oil prices. the above perspective on the elements that haunt and characterize latin american farmlands is enriched with the observation of the weakening of their environments, production, societies, and institutions, which results from neoliberal policies (ramírez-miranda, 2011). if production weakening is by definition the loss of food sovereignty and social underdevelopment means migration, the inevitable result is the environmental and institutional weakening of latin american farmlands, constituting a red flag within the rtd’s scope. it is widely known that latin american rural areas are facing a rapid degradation of their natural resources, which results in the loss of forests, soil erosion, rivers and water body contamination, alterations in the hydrologic cycle, genetic erosion and a notorious vulnerability to the meteorological phenomena derived from climate change. according to this perspective, the history of latin american farmlands also encompasses an account of natural patrimony deterioration, which starts with the resource dispossession derived from the primary-exporting model in the later years of the 19th century and ends with the current reintroduction of mining and agricultural exports that was preceded by the structuralist and productivist approaches of the industrialization period that date from the 20th century. the weakening of latin american countryside institutions is largely reflected in the lack of governmental bodies 125ramírez-miranda: critical reflections on the new rurality and the rural territorial development approaches in latin america among extensive rural territories and public institutions in extremely relevant areas, such as technical assistance. said weakening results from neoliberal policies whose principal aim was to dismantle state systems related to profitable production so as to gain more competitiveness and favor the agricultural exporting model. shortly afterwards, both organized crime and the weakening of rural society led to ungovernable issues, the abandonment of lands and farms or the forced displacement of rural populations (ramírezmiranda, 2011; fajardo, 2012). neoliberal policies, new rurality, and rural territorial development in order to face the aforesaid problems regarding latin american farmlands, comprehensive definitions not included within the rtd’s conceptual scope and a reconceptualization of the so-called new rurality are required. latin american sociologists, economists, and geographers have shown preference to the concept of new rurality over neoliberal rurality. this has been the case despite they are referring to the elements that explain the situation of latin american farmlands amid neoliberal globalization, particularly when inspecting those elements from a global, historical, and structural perspective. the aforesaid preference shows the blurring of metanarratives derived from the weakening of latin american critical thinking (altamirano et al., 2009). for this reason, the so-called new rurality constitutes a sort of watershed that was imported from europe (rojas, 2008) for the classification of different conceptual twists that are not consistently explained due to the rejection of more comprehensive theoretical categorizations. for instance, the conceptualization of neoliberal globalization does not depict it as a capitalist phase that leads to changes in urban and rural areas, the disjointed subordination of agriculture to industry, and alterations in rural society (among which the most notable is deagriculturalization) that are reflected in migration increases and the development of non-agricultural income sources. when considering the nine elements that characterize new rurality according to schejtman and berdegué (2003), a more accurate historical and conceptual classification of such matters can be made.4 4 despite the fact that there is a large bibliography on rtd’s different scopes and on new rurality, this paper only discusses schejman and beerdegué’s the aforementioned authors’ classic text regarding the rtd established three characteristics through which new rurality can be depicted: the accelerated insertion of rural economies into the globalization process; the dissolution of local, regional, national, and global food market borders and distinctive characteristics; and the indispensable requirement of global competition posed to rural economies (schejtman and berdegué, 2003). it is important to stress that such characteristics clearly depict the agribusiness export predominance in neoliberal globalization. on the other hand, it can be stated that: (1) the insertion of rural economies into the globalization process is partial and uneven, since some relevant social groups and regions are excluded from the production sectors and are classified as consumers or workforce reserves; (2) the dissolution of food market borders and distinctive characteristics only takes place in a few transnational agribusinesses, thus direct producers are exempted from such phenomena; and (3) the indispensable requirement of global competition posed to rural economies sets forth the unawareness of persistent latin american local market links. the new rurality concept is mainly supported by the fact that: (1) differences between the agricultural and rural sector identities cannot be distinguished, (2) half of the rural income is derived from non-agricultural activities, and (3) nonagricultural jobs are not related to farming activities. these statements cannot be empirically refuted; they are the core basis of the socalled new rurality in addition to the argument of the alleged dissolution of the borders between rural and urban areas. however, what is not taken into account is the fact that agriculture’s role in rural development has lost importance since the 1980s due to the weakening of rural economies resulting from trade liberalization policies. rural producers were forced to develop non-agricultural income sources, since agrarian production could not guarantee the successful development of rural families in an adverse context. moreover, neoliberal governments contributed to the relative loss of the connection between agrarian incomes and the general economies fundamental work (2003) because it depicts the connection between the aforesaid concepts more clearly. other outstanding papers on rtd are those of sepúlveda (2003) and echeverri and moscardi (2005). as for the new rurality concept, pérez (2001), gómez (2002), echeverri and ribero (2002), and de grammont’s (2004) papers are among the most outstanding. relevant papers discussing the difficulties involved in the theoretical and conceptual consolidation of the new rurality’s approach are those of kay (2005), arias (2006), ramírez (2003), and ruiz and delgado (2008). 126 agron. colomb. 32(1) 2014 of rural areas by prioritizing funds for household expenses over production subsidies. the abovementioned authors state three additional facts through which new rurality’s critical deficit can be distinguished: (1) globalization and privatization processes reveal market flaws; (2) rural changes have also undermined institutional effectiveness; (3) democracy has spread and been strengthened in almost every country; and local governing bodies have started to play leading roles. it must be stressed that the fact that markets are controlled by a reduced number of agribusinesses constitutes not only a flaw in markets, but also a basic feature of the neoliberal agricultural exporting model (rubio, 2003).5 at the same time, the loss of institutional effectiveness must be seen as a change in priorities that affect the vast majority of producers. lastly, the starring role of local governing bodies does not lead to democracy strengthening unless it promotes citizen interests and effective participation. furthermore, if such a role is not aimed at effectively decentralizing financial resources and authorities, it can turn into a mechanism through which national governing bodies will run away from their responsibilities. the fact that rural cultures are transformed by leaps and bounds and that globalization reaches, for better or for worse, not only economies but also cultures is evidently related to migration, which has proliferated since the 1990s. therefore, what is depicted herein is a basic characteristic of neoliberal rurality rather than an innovative rurality. a decade ago, schejtman and berdegué pointed out that the environmental sustainability requirements that rural activities must meet are nothing but a quality standard posed by international consumers and derived from environmental awareness. on the basis of said premise and making no reference to the serious environmental deterioration derived from mining it is important to stress that the empirical deployment of environmental awareness still needs to be proved, especially when taking into account soy production in argentina, bolivia, paraguay and uruguay, along with the intensive use of pesticides in agricultural export plantations. 5 the current position of schejtman (2010) is at least ambivalent. he agrees that the financial crisis ended by upsetting the assumption of the ability of the markets to be foolproof mechanisms of economic regulation and also underlines the presence of flaws in the credit, technology, information and work markets, or outright absence of them. however, he keeps the idea of external markets as driving forces for territorial development. to sum up, what is actually comprised in the new rurality concept is nothing but a group of changes derived from neoliberal reforms that have come into force since the 1980s. on the basis of said premise, and making no reference to political or historical perspectives on deagriculturalization, the rtd sets forth its public policies, which are aimed at achieving a change in production and institutions within a given rural area so as to reduce rural poverty (schejtman and berdegué, 2003). the rtd’s approach synthesizes and formalizes a consensus among multilateral organizations on the need to provide local areas with a more leading role by means of a more comprehensive view of rural society based on territories. however, it does not elucidate the tendencies derived from the capitalist restructuring process -for it is not determined to do so-. therefore, rural areas face a contradictory logic; on the one hand, governments agree on the rtd’s approach regarding the decentralization and multifunctionality of rural areas, local strategies and social participation planning, social coordination and joint responsibility promotion, citizenship development, and empowerment. on the other hand, said governments also agree that companies put pressure on communities to promote the creation of resorts, large mining industries, and large hydrologic or aeolian energy sources within their territory. as a matter of fact, the rtd’s approach entails relevant sustainability factors, such as environmental resources management and environmental services market development. territorial organization as a decentralizing tool and a source for developing further knowledge about rural development also comprises progressive perspectives, such as equitable development, poverty alleviation, human development and democracy, among others. nonetheless, it mistakenly assumes that said characteristics can be achieved without reforming neoliberal policies that undoubtedly weaken rural society. one of the most debatable points within the rtd’s approach is that, although it promotes local and territorial organizations, it extols the globalized markets empire and, consequently, the neoliberal macroeconomic policies. hence it sets forth a group of economic premises, among which the following are the most notable (schejman and berdegué, 2003): (1) competitiveness is crucial to the survival of production units; (2) technological innovation is vital to increasing impoverished rural population incomes; and (3) external demand is the basis of productive transformations and increases in productivity and income. 127ramírez-miranda: critical reflections on the new rurality and the rural territorial development approaches in latin america with regard to the aforementioned premises, it is important to stress that: (1) the vast majority of latin american production units do not abide by a businessoriented logic, though they are entailed in markets6; (2) increases in impoverished rural population incomes are closely linked to production asset conservation rather than to innovation; and (3) local and regional markets are more relevant than international demand when it comes to restoring rural income and society, both of which have been affected by neoliberal policies. rural development based on food sovereignty, democracy and sustainability in the context of global capitalist restructuring, latin american rural areas face development conflicts which are also territorial disputes, hence there is a need to identify their main actors: governing bodies and their institutions, international development organizations, globalized monoculture agribusinesses, mining companies, transnational companies in charge of developing large energy sources and, obviously, rural families and communities. a rural development model based on rural political participation and aimed at settling the aforesaid territorial disputes must be proposed through critical thinking. in order to create such a model, projects that provide current peasant and indigenous agriculture, in their broadest sense, with a leading role through which both can develop within a sustainable, equitable, democratic and sovereign scheme must be promoted. the question of development is central to the latin american agenda and appears with force in both academics and in social movements (gudynas, 2012). recently, at the symposium on rural development with territorial approach held in bogota, molina (2010) introduced sixty papers and examined some key elements of rural territorial development underlining rural poverty persistence within the context of deep inequities in the distribution of property. a wide range of perspectives that contribute to the debate on said matter – such as estevá s proposal (esteva, 2009) to reject the development concept due to its proved inefficacy and alienating implications, along with the sumak kawsay approach, which has strong roots in indigenous 6 in mexico, one of the most business-oriented agriculture countries in latin america, there are 5 325 223 rural economic units; 73% of which are classified as subsistence family units and 8.3% as rural economic units in transition. only 18.6% of the rural economic units are classified as rural enterprises (fao-sagarpa, 2012). cosmogony (chuji, 2009) agree on the fact that world is threatened by predatory capitalism and extractivism. thus, critical perspectives on neo-extractivism provide very interesting nuances, such as in bolivia and ecuador, where governments brought neoliberal policies to an end, although they have not made structural changes to become detached from global capital reproduction yet. in light of the abovementioned example, the rtd’s approach, when not deployed within a neoliberal context, can be effective. for instance, through its agricultural role, it can be appraised with regard to its benefits rather than to its products while taking into account the importance of food production to national sovereignty. moreover, links between small cities and surrounding farmlands, as well as between urban and rural development can be stressed in combination with how agricultural and non-agricultural activities complement each other so as to reverse the inequality between rural and urban areas through public policies that set forth the importance of the rural environment and culture to cities. as machado (2010) stated, rural development is a political problem, a matter of the model of general development and of the political model adopted by our societies. it is important to finally note that the reintroduction of global historical perspectives will help to make a critical review of rtd’s approach and the new rurality concept on which it is based. furthermore, it will promote the reevaluation of relevant works as well as the critical analysis of “postmodern views that, as perry anderson summarized, followed as governing principles ‘a structure with no history, a history with no subject, and knowledge with no truth’; hence, the appearance of antitheoricism and antihistoricism, both of which cut out the thinker’s ability to take over the core lines of reality” (sader, 2008). conclusion the renewed bet on development must be aimed on the appropriation of rural territories by rural producers and inhabitants, since neoliberal policies dispossessed them of their lands for three decades. in order to achieve such goals, territorial patterns must be reassessed and peasant and indigenous agriculture, along with the communities must be strengthened by means of public policies derived from a strong local participation which implies reconstructing the principal social actors within regions and an effective democratization process through which governments can allow societies to use their initiative, given that “a democracy that does not lead to a social, political, economic, 128 agron. colomb. 32(1) 2014 cultural, ethnic, gender, and ecological emancipation shall lack meaning and promote apathy rather than popular participation and will become an instrument of old elites instead of enlarged citizenship areas which allow the fight for social democracies…” (sader, 2008). meeting said requirements as well as dismantling the neoliberal framework based on social polarization, financial oligarchies, and the dispossession of peoples and the natural patrimony of communities might be the fundamental tasks to be taken into account in rural territorial development. in conclusion, if the large priorities underlining neoliberal policies remain untouched, the rtd will not achieve its main objectives and small-scale local development will not be sufficient for summer on latin american farmlands. literature cited almeyra, g. 2012. los cuatro jinetes del mundo rural latinoamericano. rev. alasru 6, 13-23. altamirano, c., b. de sousa, e. torres-rivas, and c.a. miró. 2009. encuesta sobre el pensamiento crítico en américa latina. crítica y emancipación 1(2), 9-24. arias, e. 2006. reflexión crítica de la nueva ruralidad en américa latina. rev. alasru 3, 139-168. aragonés, a.m., e. ríos, and u. salgado. 2009. nuevas causas de la migración y el patrón trabajo-exportador en la globalización. el caso méxico-estados unidos. estudios latinoamericanos 23, 105-123. baer, w. 1972. import substitution and industrialization in latin america: experiences and interpretations. latin america res. rev. 7(1), 95-122. bustelo, p. 2008. nuevas potencias emergentes: el auge de china e india y sus implicaciones para españa. rev. instituto de estudios económicos 2, 65‐99. chuji, m. 2009. modernidad, desarrollo, interculturalidad y sumak kawsay o buen vivir. p. 5. in: foro internacional sobre interculturalidad y desarrollo. uribia, colombia. de grammont, h. 2004. la nueva ruralidad en américa latina. rev. mex. sociol. (special issue), 279-300. echeverri, r. and e. moscardi. 2005. construyendo el desarrollo rural sustentable en los territorios de méxico. iica, méxico. echeverri, r. and m.p. ribero. 2002. nueva ruralidad. visión del territorio en américa latina y el caribe. iica, san jose. esteva, g. 2009. más allá del desarrollo: la buena vida. américa latina en movimiento 445, 1-5. fajardo, d. 2012. reflexiones sobre la contribución del ´modelo´ de desarrollo agrario a la perspectiva de una crisis alimentaria en colombia. rev. alasru 6, 65-96. fao; sagarpa, secretaría de agricultura, ganadería, desarrollo rural, pesca y alimentación. 2012. diagnóstico del sector rural y pesquero: identificación de la problemática del sector agropecuario y pesquero de méxico 2012. vol. i. contexto y análisis de la problemática sectorial. mexico df. gómez, s. 2002. la “nueva ruralidad”: ¿qué tan nueva? universidad austral de chile, valdivia, chile. gudynas, e. 2012. debates sobre el desarrollo y sus alternativas en américa latina: una breve guía heterodoxa. pp. 21-53. in: lang, m. and d. mokrani (ed.). más allá del desarrollo. grupo permanente de trabajo sobre alternativas al desarrollo. fundación rosa luxemburgo; abya yala, quito. hidalgo, f. 2013. neodesarrollismo, cuestión agraria y buen vivir. rev. alasru 7, 49-74. hirsh, j. 2001. el estado nacional de competencia. estado democracia y política en el capitalismo global. universidad autónoma metropolitana, xochimilco, mexico. kay, c. 2005. estrategias de vida y perspectivas del campesinado en américa latina. rev. alasru 1, 1-35. kay, c. 2006. una reflexión sobre los estudios de pobreza rural y estrategias de desarrollo en américa latina. rev. alasru 4, 29-76. machado, a. 2010. lecciones del desarrollo rural, desafíos y enfoques. agron. colomb. 28(3), 437-443. molina, j.p. 2010. claves del desarrollo territorial rural. agron. colomb. 28(3), 429-435. ocampo, j.a. 2004. la américa latina y la economía mundial en el largo siglo xx. el trimestre económico 71(284), 725-786. pérez, e. 2001. hacia una nueva visión de lo rural. pp. 17-30. in: giarracca, n. (ed.). ¿una nueva ruralidad en américa latina? consejo latinoamericano de ciencias sociales (clacso), buenos aires. ramírez, b. 2003. la vieja agricultura y la nueva ruralidad: enfoques y categorías desde el urbanismo y la sociología rural. sociológica 51, 49-72. ramírez-miranda, c. 1997. globalización, neoliberalismo y estrategias de los actores regionales en la agricultura mexicana. ph.d. thesis. universidad autónoma metropolitana, xochimilco, méxico. ramírez-miranda, c. 2011. crítica al establishment del desarrollo en el campo: nueva ruralidad y desarrollo territorial rural. estudios latinoam. 27-28, 107-128. rojas, j. 2008. la agenda territorial del desarrollo rural en américa latina (on line). in: observatorio de la economía latinoamericana 96, http://www.eumed.net/cursecon/ecolat/la/08/jrl.htm; consulted: february, 2014. rubio, b. 2003. explotados y excluidos. los campesinos latinoamericanos en la fase agroexportadora neoliberal. 2nd ed. universidad autónoma chapingo, méxico df. rubio, b. 2011. américa latina: ¿hacia un modelo agroalimentario emergente? estudios latinoam. 27-28, 53-73. rubio, b. 2013. américa latina: las alternativas políticas de lo rural en la etapa de transición. revista alasru 7, 49-74. ruiz, n. and j. delgado. 2008. territorio y nuevas ruralidades: un recorrido teórico sobre las transformaciones de la relación campo-ciudad. rev. eure 34(102), 77-95. 129ramírez-miranda: critical reflections on the new rurality and the rural territorial development approaches in latin america sader, e. 2008. dos momentos del pensamiento social latinoamericano. crítica y emancipación 1(1), 9-20. schejtman. a. 2010. elementos para una renovación de las estrategias de desarrollo rural. agron. colomb. 28(3), 445-454. schejtman, a. and j. berdegué. 2003. desarrollo territorial rural. centro latinoamericano para el desarrollo rural (rimisp). santiago. sepúlveda, s., a. rodríguez, r. echeverri, and m. portilla. 2003. el enfoque territorial del desarrollo rural. instituto interamericano de cooperación agrícola, san jose. sunkel, o. 1970. el subdesarrollo latinoamericano y la teoría del desarrollo, siglo xxi editores, mexico df. valenzuela, j. 1992. crítica del modelo neoliberal. el fmi y el cambio estructural. universidad nacional autónoma de méxico (unam), mexico df. received for publication: 7 june, 2012. accepted for publication: 30 october, 2012. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jtorresb@unal.edu.co agronomía colombiana 30(3), 436-447, 2012 nutrient uptake of the diploid potato (solanum phureja) variety criolla colombia, as a reference point to determine critical nutritional levels absorción de nutrientes de la papa diploide (solanum phureja) variedad criolla colombia, como punto de partida para determinar niveles críticos nutricionales herbert f. bautista j.1, william l. ramírez m.1, and jaime torres b.1 abstract resumen in the production costs of in the diploid potato var. criolla colombia, fertilizer represents 17% of the total costs, and it’s inappropriate and sometimes excessive use translates into expensive investments with technical inefficiency. this is mainly due to a lack of nutrient absorption levels of the selected variety. the research was conducted in granada (colombia) with five fertilization treatments (absolute control, commercial control, technical recommendation + 50%, technical recommendation and technical recommendation 50%) arranged in a randomized complete block design with three replications. we evaluated dry matter, nutrient uptake, yield and specific gravity. the analysis showed that the most important elements were n, p, k, ca, mg, zn, b and s, with higher absorption in the 113 days after planting (dap) with the commercial control, technical recommendation + 50% and technical recommendation, from highest to lowest. there were no statistically significant differences in yield for commercial control, technical recommendation + 50% and technical recommendation, but the economic analysis showed that the critical level of fertilization was found in commercial control. un rubro representativo de los costos de producción en la papa diploide var. criolla colombia, son los fertilizantes, cuya participación corresponde al 17% de los costos totales. el uso inapropiado y en ocasiones excesivo de estos insumos se constituyen en inversiones onerosas, que conllevan ineficiencia técnica. lo anterior es consecuencia del desconocimiento de los niveles de absorción de nutrientes de la variedad seleccionada. el ensayo se realizó en la vereda el carrizal, granada (colombia), se utilizaron cinco tratamientos de fertilización (testigo absoluto, testigo comercial, recomendación técnica + 50%, recomendación técnica y recomendación técnica 50%) dispuestos en un diseño de bloques completos al azar, con tres replicaciones. se evaluó materia seca, absorción de nutrientes, rendimiento y gravedad especifica. el análisis mostró que los elementos de mayor relevancia fueron n, p, k, ca mg, zn, b y s, encontrando la mayor absorción hacia los 113 días después de siembra (dds) con la recomendación comercial, recomendación técnica + 50% y recomendación técnica, ordenados de mayor a menor. no se encontraron diferencias estadísticas significativas en rendimiento para la recomendación comercial, recomendación técnica + 50% y recomendación técnica, pero el análisis económico mostró que el nivel crítico de fertilización se encuentra con la recomendación comercial. key words: tubers, fertilization, yield, dry matter. palabras clave: tubérculos, fertilización, rendimiento, materia seca. introduction criolla potato cultivation poses major challenges for colombia, its current production and consumption are steadily increasing, becoming a key product for food security and an important source of income for farmers (bonilla et al., 2009). in recent years, production increased from 64.600 to 80.600 t, creating 974 new jobs (bonilla et al., 2009). for 2008, of the total planted area of potatoes in colombia (close to 138,315 ha), approximately 6% was for the criolla potato with exports close to 1,000 t year-1 (fedepapa, 2010). of the total production costs of this crop, fertilizers account for 17% (sipsa, 2010), meaning a significant investment. improper and sometimes excessive use generates costly investments with technical inefficiency, making it necessary to produce research that uncovers efficient management of fertilization in this variety considering nutrient absorption levels with cost reduction and production optimization. bertsch (2003), states that the extraction of nutrients depends on internal (such as genetic potential of the plant and age) and external factors (related to the cultivation environment, such as temperature, humidity, soil, etc.). it follows that although generic curves can be generated for extraction of nutrients for each species, it is important to 437bautista j., ramírez m., and torres b.: nutrient uptake of the diploid potato (solanum phureja) variety criolla colombia, as a reference point to determine... understand that there may be differences in varieties for accumulation time of the phenological stage due to climatic and soil conditions. nitrogen is the nutrient that most affects the yield and tuber quality, high doses delay the onset of tuberization and promote foliage growth, reduce yields, affect quality and decrease the percentage of dry matter in tubers. the criolla potato responds well to nitrogen doses between 50 and 100 kg ha-1, the most used sources are urea (46% n), ammonium sulfate (21% n), ammonium nitrate (34% n) or calcium nitrate (16% n) (guerrero, 1998). phosphorus is considered an important element given the functions performed in the plant (becerra, 2008), is critical for root and meristematic tissues development, and accumulates in parts of the plant with continuous growth and in seeds (bernal and espinosa, 2003). requirements range between 40 and 100 kg ha-1 p2o5, but high use application rates are (200-300 kg ha-1 p2o5) due to sequestration in soil (castro, 2005); a yield response above 50 kg ha-1 for p2o5 has not been found in criolla (rozo, 2006), and its deficiency affects growth and development of the plant, resulting in small, stiff plants, and also reduces the formation of starch in the tubers (pumisacho and sherwood, 2002). potassium is important for increasing the osmotic potential of the cells, increasing turgor pressure. its high mobility in the plant favors its distribution in new and old tissue as well as storage organs (marschner, 1995); the transport of sugars from leaves to the tubers is another important function of k in the potato plant. in the criolla potato, rozo (2006), found no differences in soil application of potassium in doses higher than 50 kg ha-1 of k2o in soils with high potassium content, except in category 3 yield with a lower dose of 150 kg ha-1. micronutrients in the criolla potato have not been studied deeply, so there are no defined nutritional requirements. pérez et al. (2008) conducted an experiment with b at a dose of 1.5 kg ha-1, mn 3 kg ha-1 and zn 3 kg ha-1, finding that the early stage supply of b can promote absorption of phosphorus and potassium and thus good crop growth. the present study sought to evaluate the nutrient uptake of the criolla potato (s. phureja) as a reference point to determine critical nutritional levels, with the financial and technical support of the pba corporation. materials and methods location the research took place at the finca los encenillos, carrizal village in the municipality of granada (colombia), during the months of october 2010 to february 2011. the village of el carrizal is located at 4°32’ n and 74°17’ w at an altitude of 2,650 m a.s.l. test description land preparation was done traditionally; planting was carried out using row widths of 1.0 m and 0.3 m between table 1. chemical analysis of soil municipality of granada (colombia). ph ce co n ca k mg na ai cice cic % cmol kg-1 5.3 ns 10.2 0.88 3.12 0.9 0.56 0.08 1.08 5.74 52.5 p s cu fe mn zn b ar l a texture mg kg-1 % 4.19 6.03 0.16 23.6 0.22 0.62 0.14 6 27 66 fa nutrient content in kg ha-1 n p2o5 k2o cao mgo s fe mn cu zn b 44.8 1.92 31.1 149.7 52.42 1.21 2.36 0.02 0.03 0.12 0.03 table 2. treatments and doses per applied element in kg ha-1. treatments n p2o5 k2o cao mgo s fe mn cu zn b absolute control* 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 commercial control 175 261.9 91.1 149.7 52.42 0 0 0 0 0 0 technical recommendation + 50% 150 75 150 30 24 20 3.2 0.98 0.1 0.3 1.2 technical recommendation 100 50 100 30 24 20 3.2 0.98 0.1 0.3 1.2 technical recommendation – 50% 50 25 50 30 24 20 3.2 0.98 0.1 0.3 1.2 * quantity of element contained in the soil. 438 agron. colomb. 30(3) 2012 plants, placing 1 seed per site for a density of 33,300 plants/ ha. the 100% fertilization was applied at planting, within a 7.5 cm band located on the sowing row. other agronomic management tasks were performed in a timely and technical manner. seeds of the variety criolla colombia (s. phureja) were used, characterized by having smooth foliage, upright growth, dark purple flower color, round tubers, semi-deep eyes, predominantly deep yellow skin and flesh, early maturation (120 d), specific gravity of 1.088, lack of rest period and an average yield of 13 to 15 t ha-1 (ñústez et al., 2005). the experimental area was 450 m2, consisting of 15 plots of 30 m2 with 100 plants each. based on soil analysis (tab. 1a), the nutritional content of the elements was determined in kg ha-1 (tab. 1b), with which the treatments were defined (tab. 2). the statistical design used was a randomized complete block with three replications and repeated measurements over time, the latter corresponding to the phenological stages: 1) vegetative growth (45 days after planting, dap); 2) bloom (75 dap); 3) fruiting (100 dap); and 4) maturity and senescence (113 dap). the number of repetitions was adjusted to the availability of budget and space. the sources used for fertilization were: 13-26-6, urea, potassium sulfate, agrimins® and magnesium oxide. analysis of variance and multivariate test were carried out for the obtained results with tukey mean comparison with 95% reliability. data were processed with sas® software version 9.3. variables evaluated dry matter: the unified dry weights of stems and leaves (dwsl), of tubers and roots (dwr) and total weight (tdw) were determined. chemical analysis of plant material: a comprehensive analysis on samples taken from dwsl and dwr. yield: the tubers were classified according to various categories in the market: first (4 to 6 cm diameter), second (2 to 4 cm diameter), third (diameter <2 cm). economic analysis: the benefit-cost ratio was calculated for each treatment using production costs, yields and net income. results and discussion dry matter in tab. 3, we see that (dwsl) and (dwr) dry matter increased from 75 dap until maximum accumulation at 113 dap commercial control, technical recommendation + 50% and technical recommendation accumulated more dry matter in psa and psr (fig. 1b, c and d), with statistically significant differences between them at 45, 75, 98 and 113 dap. according to the results, psr accumulated more dry matter than psa, in agreement with santos (2010) who found that the variety criolla colombia showed a dry matter gain in the aerial part for 77 dap, maximum table 3. dry matter of potato variety criolla colombia average values days after planting treatment 45 75 98 113 dry weights of stems and leaves (kg) absolute control 75.3 c 340.9 b 338.4 b 549.8 c commercial control 224.5 a 1574.3 a 1631. 3 a 1644.7 a technical recommendation + 50% 123.7 bc 609.2 b 1645.2 a 1727.4 b technical recommendation 128.7 b 665.6 b 256.1 b 1556.5 b technical recommendation – 50% 111.8 bc 473. 8 d 332.7 b 570.7 c dry weights of tubers and roots (kg) absolute control 28.7 c 167.5 d 896.0 d 2120.1 c commercial control 53.3 a 843.1 a 4613.4 a 4763.0 a technical recommendation + 50% 38.4 bc 639.8 ab 3833.7 b 4896.9 a technical recommendation 42.9 ab 507.4 bc 1800.3 c 3487.2 b technical recommendation – 50% 47.4 ab 370.8 cd 1029.8 d 2713.5 c total dry weight (kg) absolute control 104.0 c 508.3 d 1234.4 d 2669.9 c commercial control 277.8 a 2417.5 a 5944.7 a 6407.7 a technical recommendation + 50% 162.0 b 1248.9 b 5178.9 b 6024.3 a technical recommendation 171.7 b 1173.0 b 2056.3 d 4543.6 b technical recommendation – 50% 159.2 a 844.6 c 1362.5 d 3284.1 c means in the same column followed by the same letters are not significantly differences according to tukey’s test (p≤0.05). 439bautista j., ramírez m., and torres b.: nutrient uptake of the diploid potato (solanum phureja) variety criolla colombia, as a reference point to determine... reported period, but contrary to ñústez et al. (2009), who, in assessing dry matter in four potato varieties in zipaquirá (cundinamarca), found that ‘pastusa suprema’ accumulated more dry matter in the tuber than in the aerial part (11,158 and 8,545 kg ha-1 respectively) at 112 d after emergence. figure 1. dry matter in diploid potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. a, absolute control; b, commercial control; c, technical recommendation + 50%; d, technical recommendation; e, technical recommendation – 50%. d ry m a tt er ( kg h a1 ) a t ime (d) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 0 500 1,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 b t ime (d) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 d ry m a tt er ( kg h a1 ) 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 c t ime (d) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 d ry m a tt er ( kg h a1 ) 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 d t ime (d) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 d ry m a tt er ( kg h a1 ) 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 e t ime (d) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 d ry m a tt er ( kg h a1 ) 0 1,000 2,000 3,000 4,000 canopy root part total 440 agron. colomb. 30(3) 2012 nitrogen figure 2a shows that the highest uptake of n in dwsl occurred in absolute control 75 dap (69.49 kg ha-1), followed by technical recommendation + 50% and technical recommendation 113 dap (38.0 and 34.1 kg ha -1, respectively). the absorption of nitrogen in dwsl and dwr (fig. 2b) showed significant differences among the treatments for each of the sampling periods, with the highest absorption at 113 dap in commercial control (69.22 kg ha-1). according to hanway et al. (1963), the concentration of n in the plant increases with growth and yield by increasing the supply, however, the n in leaves is often not correlated with increased growth and yield. the increased uptake of n in dwr seen in the present study may be subject to the concept of osaki et al. (1995), who noted that during the vegetative growth of potatoes grown in a nutrient solution containing no3or nh4+, n uptake in these two forms was similar in psa, while in psr, it was better with no3-. phosphorus phosphorus uptake in dwsl presented significant differences (fig. 3a), commercial control had the highest absorption followed by technical recommendation + 50% and technical recommendation. the time period when commercial control showed the most accumulation was 75 dap (5.49 kg ha-1). the increased absorption of p in the dwr was observed in commercial control, technical recommendation + 50% and technical recommendation (5.87, 5.26 and 3.72 kg ha-1 respectively), without statistically significant differences (fig. 3b). furthermore, becerra et al. (2007), affirmed that the criolla potato is a diploid different from tetraploid cultivars by requiring less p. rozo absolute control commercial control technical recommendation + 50% technical recommendation technical recommendation 50% 20 40 a bs or pt io n of n ( kg h a1 ) 0 dds 120 80 140 100 60 c 45 75 98 113 a b b b b a bb c c a a b bb a a b bcc a bs or pt io n of n ( kg h a1 ) dds 10 20 0 60 40 80 50 30 70 45 75 98 113 b c c bc ab c c b a a a c bc ab ab a c bc ab ab a 10 20 a bs or pt io n of n ( kg h a1 ) 0 dds 60 40 80 45 75 98 113 50 30 70 a c c b ab a b b b a a d c bb a b b bb a absolute control commercial control technical recommendation + 50% technical recommendation technical recommendation 50% ab so rp tio n of p ( kg h a1 ) 0 dap 8 4 10 6 2 c 45 75 98 113 a a a b bc bcc b b c d a b bb ab b bb a ab so rp tio n of p ( kg h a1 ) dap 1 0 5 3 7 4 2 6 45 75 98 113 b a bbcbcc a abbc bc c a a a a a a ab b bb 1a bs or pt io n of p ( kg h a1 ) 0 dap 5 3 6 45 75 98 113 4 2 a a b bcbcc b b bc c a a b b b a b b b b a figure 2. absorption of n in diploid potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. a, aerial parts; b, root and tuber; c, total. t1, absolute control; t2, commercial control; t3, technical recommendation + 50%; t4, technical recommendation; t5, technical recommendation – 50%. means with different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). figure 3. absorption of p in diploid potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. a, aerial parts; b, root and tuber; c, total. t1, absolute control; t2, commercial control; t3, technical recommendation + 50%; t4, technical recommendation; t5, technical recommendation – 50%. means with different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). 441bautista j., ramírez m., and torres b.: nutrient uptake of the diploid potato (solanum phureja) variety criolla colombia, as a reference point to determine... calcium for ca, increased absorption started at 75 dap in both dwsl and in dwr. the commercial control, technical recommendation + 50% t and technical recommendation had the highest values of absorption at 113 dap (40.36 25.0 and 24.23 kg ha-1 respectively), although there were no statistically significant differences between commercial control and technical recommendation + 50%, there were between commercial control and technical recommendation (fig. 5a, 5b and 5c). notably, dwsl showed the greatest accumulation of ca over time. in the potato, ca accumulates mainly in the leaves because of its immobility, so the tuber requires relatively high doses in the tuberization stage in order to absorb all that is needed; in the potato, ca is mainly absorbed by the roots and moved to the leaves where it accumulates and is not retranslocated (medina, 2008). (2006) found that doses up to 50 kg ha-1 of p2o5 can evoke a response from the criolla colombia cultivar. potassium k showed increases over time in all treatments of dwsl, dwr and dwt, with commercial control and technical recommendation + 50% displaying a broad and sustained increase from 75 dap to the maximum at 113 dap (fig. 4a, 4b and 4c), with a higher result in commercial control (75.12 and 104.73 kg ha-1 in psa and psr, respectively) and statistically significant differences between these two treatments for both dwsl and dwr. corzo (2003) suggested that the k requirement of the plant is high, with an active participation in the formation of sugars and starches of the tubers. rozo (2006), for cultivars of the criolla colombia potato, found no significant difference in yields with doses of 150 kg ha-1 k2o, durán and peña (1997) found a response with the same dose in soil with low k. figure 4. absorption k in diploid potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. a, aerial parts; b, root and tuber; c, total. t1, absolute control; t2, commercial control; t3, technical recommendation + 50%; t4, technical recommendation; t5, technical recommendation – 50%. means with different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). absolute control commercial control technical recommendation + 50% technical recommendation technical recommendation 50% ab so rp tio n of k ( kg h a1 ) 0 dap 150 50 200 100 c 45 75 98 113 a b b bc a a a bb c d b cc b b cc a ab so rp tio n of k ( kg h a1 ) dap 0 80 40 120 60 20 100 45 75 98 113 b a a a aabb a a b ab abb c b c c c cdd a ab so rp tio n of k ( kg h a1 ) 0 dap 80 40 100 45 75 98 113 60 20 a a b b bb a b b c c a a b bb ab cb dcd a figure 5. absorption ca in diploid potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. a, aerial parts; b, root and tuber; c, total. t1, absolute control; t2, commercial control; t3, technical recommendation + 50%; t4, technical recommendation; t5, technical recommendation – 50%. means with different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). absolute control commercial control technical recommendation + 50% technical recommendation technical recommendation 50% ab so rp tio n of c a (k g ha -1 ) 0 dap 40 10 50 30 c 45 75 98 113 20 a b b bb a bb cd a a b b b ab ab bb a ab so rp tio n of c a (k g ha -1 ) dap 0 3 1 5 2 4 45 75 98 113 b a a a a a a aa a a ab a ab b b ab bcbc c a ab so rp tio n of c a (k g ha -1 ) 0 dap 40 30 45 75 98 113 a 20 10 a b bb b b abab b bb a a b b bb a b a 442 agron. colomb. 30(3) 2012 magnesium the period of greatest mg absorption occurred at 113 dap for psr and pst (fig. 6b and 6c), while for psa (fig. 6a), it occurred at 75 dap. interestingly, commercial control presented the highest values of absorption in the two fractions tested, higher in psa (7.3 kg ha-1); showing no significant differences with technical recommendation + 50% whose values (5.7 kg ha-1 in psa for 75 dap) were those that came closest, but there were significant differences with all others. cieslik and sikora (1998), quoted by ríos et al. (2010), argued that mg allows the proper use of n, however excessive use of this leads to decreased absorption of ca by plants. a likely cause for this increased accumulation of mg in the shoot is that it forms part of the chlorophyll molecule (mengel and kirkby, 2001). tabares et al. (2009) found no response to mg in any of the categories of tubers in the variety diacol capiro with doses of 500 kg ha-1 of npk with application of mg. boron and zinc the highest absorption of these elements was found in psa and psr (fig. 7a, 7b, 7d, 7e) at 98 dap. gregorio (2002), quoted by brown et al. (2011) noted that the accumulation of zn in plants is dictated by their genetic propensity to accumulate, nevertheless, it is clear that the trait depends on the genotype interactions with the environment with a wide range of expressions. gómez (2005) stated that the availability of n increases with the presence of b because it stimulates root growth at early stages, furthermore the relationship with b and k for the sugar translocation process may influence the availability of k for the plant. pérez et al. (2008) reported significant differences in levels of n, ca and k, as an effect of applying b. because the dose used for trace elements was not changed technical recommendation + 50%, technical recommendation, or technical recommendation – 50%, the plant response to such was not adequate and antagonistic relationships might exist between major and trace elements, such as in the case of zn and p where the relationship in absolute control for the test was 0.027 for the plant and 4.53 in the soil, where different and lower values had a negative effect on production and other evaluated variables. in light of the results, absolute control had the highest absorption of these elements, this indicates that the soil contributes most of the required trace elements; technical recommendation + 50% is close to two possibly because increasing doses of the majors could reduce the possible depressing effect of the trace elements in the antagonistic relations. sulfur the highest absorption of s was seen in commercial control at 75 dap for psa and 113 in psr (7.2213 and 6,837 g ha-1 respectively, fig. 9a and 9b), with statistically significant differences between this and all other treatments for these two periods, with a tendency to diminish over time in psa and increase in psr. in a similar study by coraspe et al.,2009 on the potato (solanum tuberosum l.) in production of tuber-seed, the largest accumulation of s in both the aerial part and the root and tuber occurred at 70 dap, with 11,400 and 253 g ha-1 respectively. in the analysis of the considered elements it was found that absolute control had the highest absorption for almost all the nutrients in the plant, followed by technical recommendation + 50%. figure 6. absorption mg in diploid potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. a, aerial parts; b, root and tuber; c, total. t1, absolute control; t2, commercial control; t3, technical recommendation + 50%; t4, technical recommendation; t5, technical recommendation – 50%. means with different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). absolute control commercial control technical recommendation + 50% technical recommendation technical recommendation 50% ab so rp tio n of m g (k g ha -1 ) 0 dap 16 8 18 14 c 45 75 98 113 12 10 6 4 2 a b b bb a b b bc c a a b bb a a b bb ab so rp tio n of m g (k g ha -1 ) dap 0 3 1 7 2 6 45 75 98 113 b 5 4 a abbbcc a ab bc cc aab ab bb a b b b a ab so rp tio n of m g (k g ha -1 ) 0 dap 12 10 45 75 98 113 a 6 2 8 4 a b b bb a cbbcb c a a b b b a ab ab bb 443bautista j., ramírez m., and torres b.: nutrient uptake of the diploid potato (solanum phureja) variety criolla colombia, as a reference point to determine... figure 7. absorption zn and b in diploid potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. a, shoot zn; b, root and tuber zn; c, total zn; d, aerial part b; e, root and tuber b; f, total b. t1, absolute control; t2, commercial control; t3, technical recommendation + 50%; t4, technical recommendation; t5, technical recommendation – 50%. means with differentletters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). absolute control commercial control technical recommendation + 50% technical recommendation technical recommendation 50% 0 dap 500 100 600 400 f 45 75 98 113 300 200 a a a ab a bc cdd b c c c a ab b bc c a dap 0 100 300 50 250 45 75 98 113 e 200 150 a a a a a aab bc cc a bb b b a abab b bab so rp tio n of b ( kg h a1 ) 0 dap 45 75 98 113 d 250 150 50 200 100 cba a ab abc bc c a b b b b a b b b a ab a bc c a a dds 45 75 98 113 g ha -1 0 50 100 150 200 250 300 a abababb a b b c c b c c c a ab abc cc dds 45 75 98 113 0 50 100 150 200 a a a aa a ab ab bc c a bc ab cb c a b c c c da p 45 75 98 113 0 100 200 300 400 500 a a a a a bb c dc ababab b b bb b bb a figure 8. absorption s in diploid potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. a, aerial parts; b, root and tuber; c, total. t1, absolute control; t2, commercial control; t3, technical recommendation + 50%; t4, technical recommendation; t5, technical recommendation – 50%. means with different letters indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). absolute control commercial control technical recommendation + 50% technical recommendation technical recommendation 50% 0 dap 12 4 14 10 c 45 75 98 113 8 6 2 a b b bcc a b b c d a a b bb b b bc c a dap 0 3 7 2 6 45 75 98 113 b 5 4 1 a a a a a a a abbcc a b c dd b b b b a ab so rp tio n of s ( kg h a1 ) 0 dap 45 75 98 113 a8 4 6 2 a b b bcbc b b a a c d b b b a ab ab b a yield yield category one in the yield variable for category 1 (fig. 9a), values between 2661 and 7981 kg ha-1 were obtained; commercial control, technical recommendation and technical recommendation + 50% achieved the highest average yield without significant differences (7,981; 7,748 and 7,551 kg ha-1 respectively), but with significant differences with technical recommendation – 50% and absolute control one (3,296 and 2,661 444 agron. colomb. 30(3) 2012 kg ha-1, respectively). these results exceed those reported by rodríguez and rodríguez (2005) and navas et al. (2010) who found a yield of 5,500 and 7,430 kg ha-1 respectively, for this category and variety. yield category two in this variable (fig. 9b), the obtained values were between 7,839 and 13,691 kg ha-1, with commercial control and technical recommendation + 50% showing the highest average yield (13,691 and 12,530 kg ha-1 respectively), without statistical differences with each other but with absolute control , technical recommendation and technical recommendation – 50% (7,839, 11,251 and 10,974 kg ha-1, respectively). the yield values for the potato in the second category for commercial control, technical recommendation + 50%, technical recommendation and technical recommendation – 50% are within the range established for this category and variety (8,000 to 15,000 kg ha-1) according to pérez et al. (2008). yield category three in this category (fig. 9c), values were obtained between 417 and 1,396 kg ha-1; commercial control, absolute control and technical recommendation + 50% had the highest average yield (1,396, 1,331 and 1,113 kg ha-1, respectively), without statistical differences with each other but with technical recommendation – 50% and technical recommendation (654 and 417 kg ha-1, respectively). figure 9. yield of the potato variety criolla colombia with different fertilization treatments. a, category 1; b, category 2; c, category 3; d, total production. t1, absolute control; t2, commercial control; t3, technical recommendation + 50%; t4, technical recommendation; t5, technical recommendation – 50%. means with different letters indicate indicate significant differences according to tukey’s test (p≤0.05). a dc (category) > 4 cm diameter 1 2 3 4 5 b a a ab ab (category 2) 2 4 cm diameter treatment 1 2 3 4 5 c a ab ab bc total production treatmet 1 2 3 4 5 a a ab bc c 1 2 3 4 5 p ro du ct io n (k g ha -1 ) c a ab ab bc (category 3) 0 2 cm diameter 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 0 500 1,000 1,500 2,000 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,500 4,000 p ro du ct io n (k g ha -1 ) b 445bautista j., ramírez m., and torres b.: nutrient uptake of the diploid potato (solanum phureja) variety criolla colombia, as a reference point to determine... table 4. total nutrient absorption for commercial control and technical recommendation + 50% (kg ha-1). treatment n p205 k2o ca mg s fe mn cu zn b commercial control 120.5 20.0 217.6 40.4 13.6 12.6 0.28 0.61 0.03 0.41 0.35 technical recommendation + 50% 99.16 15.5 204.9 30.7 12.5 9.2 0.89 0.29 0.03 0.40 0.52 table 6. cost benefit analysis for potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. treatment yield (kg ha-1) gross revenue ($cop) total cost ($cop) net revenue ($cop) bcr absolute control 11,831.7 7,749,647.4 7,000,000 749,647.4 1.107 commercial control 23,068.8 15,589,558.1 8,599,000 6,990,558.1 1.813 technical recommendation + 50% 21,195.4 14,391,335.6 8,674,589 5,716,746.8 1.659 technical recommendation 19,416.8 13,424,882.1 8,194,300 5,230,582.1 1.638 technical recommendation – 50% 14,924.1 10,185,116.6 7,719,289 2,465,827.7 1.319 price per kg for potato, 1st and 2nd category ($ 700 cop). total yield values were obtained between 11,831 and 23,069 kg ha-1 (fig. 9d); the commercial control, technical recommendation + 50% and technical recommendation were the most productive (23,068; 21,195 and 19,417 kg ha-1, respectively), which did not have statistically significant differences with each other but did with technical recommendation – 50% and technical recommendation (14,924 and 11,831 kg ha-1, respectively). the yield was high for all treatments which had a fertilization application (commercial control to technical recommendation – 50%) and were in the range of potential production of this variety (15 to 25 t ha-1) (ñustez et al., 2005), with absolute control having the highest value (23 068 kg ha-1), equivalent to 92% of the production potential. tab. 5 highlights the fact that all treatments achieved over 55% of production in category two, this is important because it is the category that is most commercially handled and controls the market, noting that category one receives the same price. economic analysis the cost-benefit analysis (bcr) (tab. 6) shows the best ratio is for absolute control (1.8), which constitutes the best alternative in the present study, followed by technical recommendation + 50% and technical recommendation with slightly lower ratios (1.71 and 1.65) but are nonetheless viable options for the producer, who can choose one of these taking into account the cost of the sources of the utilized fertilizer. based on the above analysis and conclusion of the present study, fertilization treatment two determines the critical levels of absorption of nutrients for the study area as it meets the criteria proposed by bertsch (1998), who defined critical level as that concentration of nutrients extracted from soil, above which the chances of finding responses to fertilization are very low, and below which yields will most likely be poor, and alvarez and carrillo (2009) defined it as the availability of nutrients necessary to obtain a yield equal to or greater than average for yields in the area, resulting in an economic gain for the farmer. conclusion and recommendation in the present study, the commercial fertilization constituted the critical level, due to the increased nutrient absorption, increased production and improved cost-benefit ratio. further studies on the effect of trace elements on the production variables and quality of the tuber are recommended, since in the present study the application of these elements did not give significant responses in the evaluated variables. literature cited álvarez, v. and y. carrillo. 2009. determinación de los niveles críticos de fertilización en fríjol (phaseolus vulgaris) en el municipio de tipacoque boyacá. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. table 5. production rate by category in diploid potato variety criolla colombia with different doses of fertilizations. treatment first category % of category second third category absolute control 22.5 66.3 11.3 commercial control 34.6 59.4 6.1 technical recommendation + 50% 35.6 59.1 5.3 technical recommendation 39.9 57.9 2.1 technical recommendation – 50% 22.1 73.5 4.4 446 agron. colomb. 30(3) 2012 clima frío. 2nd ed. monómeros colombo venezolanos, bogota. pp. 69-83. hanway, j.j., j.b. herrick, t.l. willrich, p.c. bennett, and j.t. mccall, 1963. the nitrate problem. iowa agric. exp. stn. special report 34, 1-20. heinrichs, r., g.j. gava, e.j. corazza, r.r.c. duete, f.c.a. villanueva, and t. muraoka. 2006. forma preferencial de absorção de nitrogênio (15nh4 + ou 15no3 –) pelas culturas de soja, feijão, arroz e milho. científica 34, 25-30. marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, london. medina, a. 208. importancia del calcio en la nutrición de la papa. seminario yara, quito. mengel, k. and e. kirkby. 2001. principles of plant nutrition. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. navas, g., j. zapata, á. tamayo, and c. díaz. 2010. evaluación de tres variedades comerciales de papa criolla en sus características agroindustriales, bajo el efecto de n-k, en tres municipios del departamento de antioquia. ciencia y tecnología para la competitividad del sector agropecuario 2002-2010. ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr), bogota. ñústez, l., n. estrada, m. rodríguez, and c. carrasco. 2005. cultivar criolla colombia. registro de cultivar comercial para producción y comercialización de semillas en colombia. universidad nacional de colombia; fedepapa; ica, bogota. ñústez, c.e., m.c. santos, and m. segura. 2009. acumulación y distribución de materia seca de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en zipaquirá, cundinamarca (colombia). rev. fac. nac. agron. medellín 62(1), 4823-4834. osaki, m., j. shirai, t. shinato, and t. tadano. 1995. effects of ammonium and nitrate assimilation on the growth and tuber swelling of potato plants. soil sci. plant nutr. 41, 709-719. pérez, l., l. rodríguez, and m. gómez. 2008. efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes b, mn y zn en el rendimiento y calidad de papa criolla (solanum phureja) variedad criolla colombia. agron. colomb. 26(3), 477486. pumisacho, m. and s. sherwood. 2002. el cultivo de la papa en ecuador. instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias (iniap), quito. ríos, j.y., s. villegas, l.h. gonzáles, and j.m. cotes. 2010. determinación del efecto de diferentes niveles de fertilización en papa (solanum tuberosum ssp. andigena) diacol capiro en un suelo con propiedades ándicas de santa rosa de osos, colombia. rev. fac. nal. agron. medellín 63(1), 5225-5237. rodríguez, j. and c. rodríguez. 2005. evaluación de algunas propiedades físicas y rendimiento de papa criolla en dos lotes de recuperación mediante la utilización de zanjas de fertilización en mapachico. undergraduate thesis. faculty of agricultural science, universidad de nariño, pasto, colombia. rozo, y. 2006. evaluación del efecto de diferentes niveles de fósforo y potasio sobre el rendimiento de papa criolla (solanum phureja juz. et buk) en dos localidades de cundinamarca. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota. becerra, l. 2008. evaluación del efecto de diferentes niveles de fosforo y potasio sobre el rendimiento de papa criolla (solanum phureja juz. et buk.) en dos localidades de nariño. undergraduate thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. becerra, l.a. s.l. navia, and c.e. ñústez. 2007. efecto de niveles de fósforo y potasio sobre el rendimiento del cultivar ‘criolla guaneña’ en el departamento de nariño. rev. latinoam. papa 14(1), 51-60. bernal, j. and j. espinosa. 2003. manual de nutrición y fertilización de pastos. instituto de la potasa y el fósforo (inpofos), quito. bertsch, f. 1998. la fertilidad de los suelos y su manejo. centro de investigaciones agronómicas, universidad de costa rica, san josé. bertsch, f. 2003. absorción de nutrimentos por los cultivos. centro de investigaciones agronómicas, universidad de costa rica, san josé. bonilla, m., f. cardozo, and a. morales. 2009. agenda prospectiva de investigación y desarrollo tecnológico para la cadena productiva de la papa en colombia, con énfasis en papa criolla. ministerio de agricultura y desarrollo rural; universidad nacional de colombia; corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), bogota. brown c.r., g.k. hayne, m. moore, m.j. pavek, d.c. hane, s.l. love, r.g. novy, and j. miller c. 2011. stability and broadsense heritability of mineral content in potato: zinc. amer. j. pot. res. 88, 238-244. castro, h. 2005. balance y prospectiva de la investigación en la fertilización de papa en colombia. pp. 31-43. in: proceedings i taller nacional sobre suelos, fisiología y nutrición vegetal en el cultivo de la papa. centro virtual de investigación de la cadena agroalimentaria de la papa (cevipapa), bogota. cieslik, e. and e. sikora. 1998. correlation between the levels of nitrates and nitrites and the contents of potassium, calcium and magnesium in potato tubers. food chem. 63(4), 525-528. coraspe, h.m., t. muraoka, i.v. franzini, s.m. de stefano, and n. prado. 2009. absorción de macronutrientes por plantas de papa (solanum tuberosum l.) en la producción de tubérculo-semilla. interciencia 34(1), 57-63. corzo, p., j. moreno, b. franco, and l. fierro. 2003. manual de papa para productores. corpoica; ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr), bogota. durán, l.f. and f.j. peña. 1997. respuesta de la papa criolla (s. phueja j. et buk) a la aplicación de fuentes y dosis de potasio en suelos derivados de cenizas volcánicas. faculty of engineering, udca, bogota. fedepapa. 2010. estadísticas. in: http://www.fedepapa.org.co; consulted: october, 2012. gómez, m. 2005. análisis de suelos como herramienta de diagnóstico en la evaluación química de la fertilidad en el cultivo de papa. in: fisiología y nutrición vegetal en el cultivo de la papa. cevipapa, bogota. gregorio, g.b. 2002. progress in breeding for trace minerals in staple crops. the j. nutr. 132, 500-502. guerrero, r. 1998. la fertilización con azufre para el cultivo de la papa en colombia. pp 69-83. in: fertilización en cultivos de 447bautista j., ramírez m., and torres b.: nutrient uptake of the diploid potato (solanum phureja) variety criolla colombia, as a reference point to determine... santos, m. 2010. evaluación del crecimiento, desarrollo y componentes de rendimiento de cuatro cultivares de papa criolla en dos localidades del departamento de cundinamarca. m.sc. thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. sipsa, sistemas de información de precios del sector agropecuario. 2010. costo de producción por hectárea papa criolla en la región cundiboyacense iv trimestre 2010. corporación colombia internacional (cci), sistema de información agropecuaria (sia), ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr), bogota. tabares, e.s. and l. gonzalez. 2009. respuesta de la papa (solanum tuberosum l.) variedad diacol capiro a la fertilización en un andisol del oriente antioqueño. rev. fac. nal. agron. medellín 62(2), 5099-5110. hymenopterous parasitoids of dasiops (diptera: lonchaeidae) infesting cultivated passiflora spp. (passifloraceae) in cundinamarca and boyaca, colombia received for publication: 5 february, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.55616 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 faculty of engineering, corporacion universitaria minuto de dios (uniminuto). bogota (colombia). msantamaria@uniminuto.edu 3 national phytosanitary laboratory diagnosis, tibaitata research center, instituto colombiano agropecuario (ica). bogota (colombia). agronomía colombiana 34(2), 200-208, 2016 hymenopterous parasitoids of dasiops (diptera: lonchaeidae) infesting cultivated passiflora spp. (passifloraceae) in cundinamarca and boyaca, colombia parasitoides himenópteros de dasiops (diptera: lonchaeidae) que infestan passiflora spp. (passifloraceae) cultivadas en cundinamarca y boyacá, colombia maikol santamaría1, 2, everth ebratt3, angela castro3, and helena luisa brochero1 abstract resumen dasiops spp. are the most important pest in cultivated passiflora plants. larvae of these fruit f lies are herbivores, feeding on f lower buds and fruit of yellow passionfruit, sweet granadilla, banana passionfruit and purple passionfruit crops located in cundinamarca and boyaca, colombia. geographic distribution, natural abundance and percentage of parasitoidism for every dasiops species by each plant species were determined. aganaspis pelleranoi (hymenoptera: figitidae) was found to be a parasitoid of d. inedulis (14.19-50.00%), infesting f lower buds of yellow passionfruit and fruit of sweet granadilla (7.41%). microcrasis sp. (hymenoptera: braconidae) was found to be parasitizing both d. gracilis (0.83-3.13%) and d. inedulis (0.83%) in purple and yellow passionfruit. trichopria sp. and pentapria sp. (hymenoptera: diapriidae) were found to be parasitizing d. inedulis (40.00% and 4.17-20.00%, respectively) and d. gracilis (1.69-22.22% and 1.67-29.17%, respectively) in purple passion fruit. dasiops caustonae was found to be infesting banana passionfruit only in boyaca, naturally parasitized by pentapria sp. (11.11-33.33%). because pentapria sp. had a wide geographical distribution as an idiobiont of dasiops spp. pupae, in all of the assessed cultivated passif lora species, despite a high selection pressure by chemical control distributed at regular calendar intervals, it would be a crucial strategy in pest management control. collecting fallen f lower buds and fruit infested by dasiops spp. is important to truncate the life cycle of fruit f lies and allow emergence of parasitoids. this simple cultural strategy could have important implications in reducing production costs, increased crop yields and environmental care. dasiops spp. son la plaga más importante de plantas cultivadas de passif lora. las larvas de estas moscas de la fruta consumen botón f loral y fruto de cultivos de maracuyá, granadilla, curuba y gulupa localizados en los departamentos de cundinamarca y boyacá en colombia. se determinó la distribución geográfica, abundancia natural y porcentaje de parasitoidismo para cada especie de dasiops en cada especie de planta. aganaspis pelleranoi (hymenoptera: figitidae) fue encontrada como parasitoide de d. inedulis (14,19-50,00%) que infestó botón f loral de maracuyá y fruto de granadilla (7,41%). microcrasis sp. (hymenoptera: braconidae) fue encontrada como parasitoide de d. gracilis (0,83-3,13%) y d. inedulis (0.83%) en gulupa y maracuyá. trichopria sp. y pentapria sp. (hymenoptera: diapriidae) fueron encontradas parasitando d. inedulis (40,00% y 4,17-20,00%, respectivamente) y d. gracilis (1,69-22,22% y 1,67-29,17%, respectivamente) en gulupa. d. caustonae fue encontrada infestando curuba únicamente en boyacá y parasitada naturalmente por pentapria sp. (11,11-33,33%). debido a que pentapria sp. mostró amplia distribución geográfica como idiobionte de pupas de dasiops spp., en todas las especies de passif lora estudiadas, a pesar de la presión de selección por el control químico implementado tipo calendario, sería una estrategia crucial en el control de plagas. la recolección de botones f lorales y frutos infestados por dasiops spp., es importante para cortar el ciclo de vida de las moscas de la fruta y permitir la emergencia de parasitoides. esta simple estrategia cultural podría tener importantes implicaciones en la reducción de costos de producción, el aumento de los rendimientos de los cultivos y el cuidado del ambiente. key words: hymenoptera, fruit f lies, lonchaeidae biodiversity. palabras clave: hymenoptera, moscas de la fruta, lonchaeidae, biodiversidad. markets are yellow passionfruit (passif lora edulis f. f lavicarpa deg.), sweet granadilla (p. ligularis juss.), purple passionfruit (p. edulis sims and banana passionfruit (p. tripartita var. mollissima nielsen & jorgensen) (madr, 2015). introduction the species of cultivated passiflora that are the most widespread and important in the national and international http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.55616 201santamaría, ebratt, castro, and brochero: hymenopterous parasitoids of dasiops (diptera: lonchaeidae) infesting cultivated passiflora spp. (passifloraceae)... the f lies of the dasiops rondani (diptera: lonchaeidae) genus are the insect pests of major economic importance in cultivated passif lora, due to the habit of the larvae consuming the internal structures of f lowers bud and fruit (santamaria et al., 2014; castro et al., 2012). they are responsible for causing production losses in excess of 50% (castro et al., 2012). different species of f lies of the dasiops genus that infest cultivated passif lora are currently recognized. dasiops inedulis steyskal infests f lower buds of purple passionfruit, sweet granadilla and yellow passionfruit. specific infestations exist regarding the vegetal species: d. yepezi norrbom and mcalpine in sweet granadilla, d. gracilis norrbom and mcalpine in purple passionfruit and d. caustonae norrbom and mcalpine in banana passionfruit (santamaría et al., 2014; castro et al., 2012). to control dasiops spp., most farmers implement conventional strategies based on the application of synthetic chemical insecticides on a calendar basis (wyckhuys et al., 2012). however, this management has affected the sustainability of the crops and has deteriorated the biodiversity that provides ecosystem services such as biological control (cdb, 2010). the natural enemies of pest populations are crucial in the context of sustainable agriculture because it provides benefits at an economic, social and environmental level (gliessmann, 2006; thomson and hoffmann, 2010). among their natural enemies, parasitoids of the hymenoptera order are particularly significant due to the specificity they have for their hosts. for this reason, they have been used extensively for biological control (heraty, 2009). the idea is to consider the parasitoids that act naturally because they constitute model systems that provide benefits for natural control (ehler, 1994) and do not represent the irreversible problems of exotic introductions (haye et al., 2005; basso and grille, 2009). the aim of this study was to determine the natural parasitoid f lies of the dasiops genus and the relationship with four plant species of economically interesting passif lora to estimate the trophic association between parasitoid, host, plant and the percentages of natural parasitism in the departments of cundinamarca and boyaca in colombia. materials and methods study sites productive farms of passion fruit, purple passion fruit, sweet granadilla and banana passion fruit located in five municipalities of cundinamarca and two municipalities of boyaca were selected on records based on dasiops spp., infestation. on each farm, samples were taken every 15 d for 17 months (tab. 1). in all cases, the agronomic crop management was based on conventional chemical strategies. the geographical coordinates and altitude were determined by a global positioning system using gps 40 garmin device (garmin, schaff hausen, switzerland). recovery of natural parasitoids and their association with each crop and dasiops species on each of the farms, 1 ha of the crop was selected to collect all f loral buds and fruit infested by dasiops spp., in accordance to specific symptoms of each species (santamaría et al., 2014). these plant structures were placed separately in 30x40x15 cm white plastic containers, covered with 1 cm of sifted soil obtained from the crop and labelled f lower bud traps (tb) or fruit traps (tf). each trap was placed within the crop, 2 m from the edge in order to expose the larvae and pupae of the f lies to the natural parasitoids (tab. 1). every fortnight, the trap substrate was inspected to recover pupae of fruit f lies. these were washed with clean water to remove adhering soil and pathogens and placed individually into plastic jars (10 cm in diameter x 6 cm high) containing 2 mm of sterilized river substrate sand and covered by a mesh top. the samples were maintained under controlled laboratory conditions to recover parasitoids that emerged. the conditions had an average temperature of 18°c, average relative humidity of 60% and a photoperiod of 12 h light/12 h dark. the taxonomic identification of dasiops species was based on morphological characters (korytkowski, 2003) and cheslavo korytkowski from panama university, as expert of this group, confirmed each one. taxonomic classification of parasitoids was carried out based on morphological characteristics according to taxonomic keys and related scientific literature (guimarães et al., 2003; buffington and ronquist, 2008; sharkey and wahl, 2006; campos and sharkey, 2006; dix, 2009; masner, 2006 a, b; masner and garcía, 2002). additionally, experts were consulted: carlos sarmiento of the instituto de ciencias naturales unal (institute of natural sciences), bogota ; paul hanson, professor at the universidad de costa rica (university of costa rica) ; marta loiacono of the museo de la plata, division entomologia (la plata museum, entomology division), argentina; and valmir antonio costa of the centro experimental do instituto biologico heitor penteado (heitor penteado experimental centre of the biological institute) campinasm, brazil. the levels of parasitoid presence were analyzed according to the mortality rate, which compared 202 agron. colomb. 34(2) 2016 table 1. number of traps for flower buds and fruit in accordance with the species of passiflora spp. cultivated assessed in cundinamarca and boyaca departments in colombia. plant species department municipality geographical coordinates altitude (m a.s.l.) life zones* number of traps installed number of flower per trap number of fruits per trap common and scientific name tb tf yellow passionfruit p. edulis f. flavicarpa cundinamarca tena 4°40´07´́ n 966 lm-wp 1 1 10 38 74°21́ 24´́ w la mesa 4°40´01́ ´n 845 lm-wp 5 0 77 0 74°31́ 26´́ w subtotal yellow passionfruit (n) 6 1 87 38 purple passionfruit p. edulis f. edulis cundinamarca fusagasuga 4°12 1́1́ ´n 1,932 pm-wp 1 4 6 311 74°12´38´́ w tibacuy 4°21́ 11́ ´n 1,843 pm-wp 1 3 5 58 74°28 1́4´́ w boyaca buenavista 5°31́ 08´́ n 2,100 pm-php 0 5 0 109 73°57´06´́ w subtotal purple passionfruit (n) 2 12 11 478 sweet granadilla p. ligularis cundinamarca san bernardo 4°06´00´́ n 1,937 pm-wp 2 2 39 27 74°12´22´́ w tena 4°40´07´́ n 1,781 pm-wp 1 1 21 12 74°21́ 24´́ w boyaca buenavista 5°31́ 08´́ n 2,030 pm-php 4 4 35 18 73°57´06´́ w subtotal sweet granadilla (n) 7 7 95 57 banana passionfruit p. tripartita var. molissima boyaca umbita 4°40´07´́ n 2,709 pm-php 0 5 0 59 74°21́ 24´́ w subtotal banana passionfruit (n) 0 5 0 59 total 15 25 193 632 life zones: premontane wet forest (pm-wp), lower montane wet forest (lm-wp), premontane per-humid forest (pm-php) (holdridge, 1967). the number of parasitoids with the number of adult f lies of the dasiops genus. results and discussion parasitoids belonging to braconidae, diapriidae and figitidae hymenoptera families were recorded (tab. 2). all of these are endoparasitoids of the diptera immature stages (fernández and sharkey, 2006). aganaspis pelleranoi (bretes, 1924) (hymenoptera: figitidae) was found to be a parasitoid of pupae of d. yepezi and d. inedulis (fig. 1a); parasitoids of pupae of d. inedulis and d. gracilis were found microcrasis sp. fischer, 1975 (hymenoptera: braconidae) (fig. 1b), trichopria sp. ashmead, 1893 (hymenoptera: diapriidae) (fig. 1c) and pentapria sp. kieffer, 1905 (hymenoptera: diapriidae) (fig. 1d). pentapria sp., were found parasitizing d. caustonae in banana passionfruit. a. pelleranoi was the first recorded instance of this species as a parasitoid of the genus dasiops rondani. this parasitoid emerged from pupae of d. inedulis and d. yepezi which infested f lower buds of all passif lora species evaluated and fruits of sweet granadilla, respectively (tab. 2). however, a. pelleranoi is recognized as a koinobiont, endoparasitoid of larva and emerges in pupa, solitary, native to the neotropics (ovruski et al., 2000) parasitizing flies of the genus neosilba (diptera: lonchaeidae) (diaz and gallardo, 2001) and, in several species of the genus anastrepha (nunes et al., 2012). the adult female is a forager; enters fruits infested by f lies, seeks and detects larvae of the host through tactile exploration with antennae and tarsi, although it can be guided by chemical signals of plants (guimarães and zucchi, 2004; aluja et al., 2009). parasitism of d. yepezi could occur when larvae fall down from fruits to pupate on soil or pushing up from fallen f lower buds by d. inedulis infestation. 203santamaría, ebratt, castro, and brochero: hymenopterous parasitoids of dasiops (diptera: lonchaeidae) infesting cultivated passiflora spp. (passifloraceae)... table 2. geographic distribution and abundance of natural parasitoids of the genus dasiops flies in cundinamarca and boyaca departments in colombia. parasitoid species family type of parasitoid number of parasitoids host cultivated passionflowers species passionflower structure affected by dasiops spp. geographic distribution life zone (holdridge, 1967) ♀ ♂ mun. dep. aganaspis pelleranoi figitidae koinobiont larva-pupa 2 dasiops yepezi sweet granadilla fruit ten cu pm-wp 1 dasiops inedulis sweet granadilla flower bud ten cu pm-wp 5 2 yellow passionfruit flower bud lm cu lm-wp total 8 2 microcrasis sp. braconidae koinobiont larva-pupa 6 dasiops gracilis purple passionfruit fruit fus cu pm-wp 1 dasiops inedulis yellow passionfruit flower bud lm cu lm-wp total 7 trichopria sp. diapriidae idiobiont pupa 1 1 dasiops gracilis yellow passionfruit fruit ten cu lm-wp 4 2 purple passionfruit fruit fus cu pm-wp 1 bue by pm-php 1 1 dasiops inedulis purple passionfruit flower bud fus cu pm-wp total 7 4 pentapria sp. diapriidae koinobiont larva-pupa 2 dasiops gracilis yellow passionfruit fruit ten cu lm-wp 37 8 purple passionfruit fruit fus cu pm-wp 1 2 bue by pm-php 1 dasiops inedulis sweet granadilla flower bud ten cu pm-wp 1 purple passionfruit flower bud fus cu pm-wp 1 sweet granadilla flower bud sb cu pm-wp 1 2 dasiops caustonae banana passionfruit fruit umb by pm-php total 42 14 total parasitoids 64 20 ten. tena; lm: la mesa; fus: fusagasuga; sb: san bernardo; bue: buenavista; umb: umbita; cu: cundinamarca; by: boyaca. figure 1. natural parasitoids of the genus dasiops flies. a, a. pelleranoi male; b, microcrasis sp. female; c, trichopria sp. female; d, pentapria sp. male. a. pelleranoi presented variable percentage of parasitism in accordance to dasiops species and cultivated passionf lower species (tab. 3). in d. inedulis infesting yellow passion fruit crops in la mesa municipality, we registered 50 to 14% of parasitoidism, while just 4.17% was observed in the municipality of tena (tab. 3). in d. yepezi, as pest of sweet granadilla fruits, 4.2% parasitoidism was recorded. sweet granadilla crops where this parasitoid was registered were characterized by having woodland in the periphery and f lowering weeds within the growing area, characteristics that are advantageous for parasitoid populations, as they provide shelter and food (hajek, 2004). agro-ecosystems with greater diversity encourage the presence and activity of the parasitoid as observed on anastrepha spp. where 204 agron. colomb. 34(2) 2016 there was found an increase of 89.9% in shaded coffee productive systems (souza et al., 2005). in this context, the results found in this study are important because, if a. pelleranoi can be found from mexico to argentina (nunes et al., 2012), acting as generalist and oviposits regardless of the species of f ly or host plant (sivinski et al., 1997), this species could be found in other regions that produce sweet granadilla and passion fruit with infestations of d. inedulis and d. yepezi evaluated by castro et al., (2012). as a koinobiont, allowing dasiops to feed on plants during larvae table 3. percentage of parasitoidism by species of dasiops and cultivated passiflora in cundinamarca and boyaca departments in colombia. parasitoid species host cultivated passiflora structure geographic distribution number of pupas of dasiops spp. number of dasiops spp. flies emerged number of parasitoids percentage of parasitoids per sampling aganaspis pelleranoi dasiops yepezi gr f ten cu 27 25 2 7.41 dasiops inedulis gr b ten cu 24 23 1 4.17 dasiops inedulis ma b lm cu 6 3 3 50.00 11 9 2 18.18 6 5 1 16.67 7 6 1 14.29 mean 18.45 ± 14.95 microcrasis sp. dasiops gracilis gu f fus cu 160 155 5 3.13 120 119 1 0.83 dasiops inedulis ma b lm cu 120 119 1 0.83 mean 1.60 ± 1.08 trichopria sp. dasiops gracilis ma f ten cu 9 7 2 22.22 gu f fus cu 24 23 1 4.17 160 155 5 3.13 bue by 59 58 1 1.69 dasiops inedulis gu b fus cu 5 3 2 40 mean 14.24 ± 14.90 pentapria sp. dasiops gracilis ma f ten cu 9 7 2 22.22 gu f fus cu 24 22 2 29.17 120 113 7 5 160 154 6 18.75 120 90 30 1.67 bue by 8 7 1 12.5 9 8 1 11.11 59 58 1 1.69 dasiops inedulis gu b fus cu 5 4 1 20 gr b sb cu 17 16 1 5.88 ten cu 24 23 1 4.17 dasiops caustonae cu f umb by 3 2 1 33.33 9 8 1 11.11 4 3 1 25 mean 14.40 ± 10.05 ma, maracuya (passion fruit); gr, granadilla (sweet granadilla); gu, gulupa (purple passion fruit); cu, curuba (banana passion fruit); b, flower bud; f: fruit; ten, tena; lm, la mesa; fus, fusagasuga; sb, san bernardo; bue, buenavista; umb, umbita; cu, cundinamarca; by, boyaca. stage, it is not a promising as biocontrol agent. however, a. pelleranoi is contributing to control of natural population of dasiops inedulis and d. yepezi in tena and la mesa in the cundinamarca department, one of the more important areas to produce passion fruit crops. microcrasis sp., emerging from d. gracilis infested purple passion fruit and d. inedulis infested f lower buds of passion fruit, is the first record as parasitoids of dasiops spp. because of seven putative species of microcrasis being 205santamaría, ebratt, castro, and brochero: hymenopterous parasitoids of dasiops (diptera: lonchaeidae) infesting cultivated passiflora spp. (passifloraceae)... registered in colombia (dix, 2009), d. gracilis and d. inedulis have been listed in several municipalities of antioquia, tolima, meta, huila, caldas, quindío, risaralda and valle del cauca, where these crops are settled; the geographical distribution of these wasps should be wider (castro et al., 2012). microcrasis spp., are endoparasitoids koinobiont (larva-pupa) of tephritidae fruit f lies (núñez et al., 2009), solitaries (dix, 2009) and, endemic from the neotropics (wharton, 1997). over three evaluations, the percentage of parasitism of microcrasis sp., on d. inedulis was low (0.83%), where, as in d. gracilis. it was affecting purple passion fruit crops (3.13%) (tab. 3). parasitoids of the genus microcrasis, are better suited to humid agro-ecosystems associated with plants that provide shade (núñez et al., 2009), then it is possible that this kind of monoculture is not the best refuge for adults of this species (speight et al., 2008) or, competence with other parasitoids, as a. pelleranoi occupying the same niche, is affecting the efficiency of microcrasis as parasitoid of d. inedulis (hajek, 2004). male and female of trichopria spp., emerging from d. gracilis as pest as fruits of yellow and purple passion fruit and from d. inedulis as pest of f lower buds of purple passion fruit, (tab. 2) constitute the first record of wasps of this genus as parasitoids of dasiops spp. eleven specimens, nine emerged from the pupae of d. gracilis and two from d. inedulis, representing seven females and four males with a sex ratio of 1:0.57, were obtained. these wasps, recognized as parasitoids of diptera, particularly in tephritidae species (souza-filho et al., 2007), have broad distribution derived by parthenogenesis (harms and grodowitz, 2011). trichopria sp. had inconsistent percentages of parasitoidism (tab. 3). parasitoidism of 40% was recorded for d. inedulis in purple passion fruit while on d. gracilis, it ranged between 1.69% and 4.17 on purple passion fruit and 22% in yellow passion fruit (tab. 3). this parasitoid is a gregarious idiobiont parasitoid infesting pupae of several species of diptera (garcía and corseuil, 2004). in this study, every specimen obtained emerged from a dasiops spp. pupa, possibly because of the high availability of hosts in the environment and the size of the pupae (basso and grille, 2009). however, the population dynamic of this parasitoid, endemic to the neotropics, could be affected by the introduction of non-native (exotic) diptera hosts (monteiro and prado, 2000), by high rainfall and by the variable population of native hosts. although pentapria sp. have been registered parasitizing d. inedulis of sweet granadilla crops (santos et al., 2009), we are presenting first records as parasitoids of d. gracilis and d. inedulis in yellow and purple passion fruit of d. caustonae in banana passionfruit and, of d. inedulis infesting f lower buds of purple passion fruit (tab. 2). fortytwo females and fourteen males were found, representing a sex ratio of 1:0.33, characterizing the most abundant natural population of parasitoid found in five of the six municipalities evaluated in this study. pentapria inhabits ecosystems of high mountains, cloud forests and tundra in neotropics and nearctic regions (masner and garcía, 2002) and, it has been registered in colombia between 150 to 3,660 m a.s.l. (arias-penna, 2003). however, information on the biology, habits and rates of parasitism by this species is unknown (masner, 2006b). levels of parasitism of pentapria sp. varied across three species of f lies in the four crops. the highest percentage of parasitoidism was recorded in banana passionfruit, with 33.3% for d. caustonae infesting fruits. for d. gracilis, a pest of purple passion fruit fruits, the percentage or parasitism ranged 1.67 to 29.17%. however, as parasitoid of pest affecting f lower buds in passif lora, maximum parasitoidism recorded was 5.88% in sweet granadilla and 20% in purple passion fruit (tab. 3). pentapria sp., unlike a. pelleranoi, microcrasis sp. and trichopria sp., was found in all four cultivated species of passif lora, from which it can be inferred that this is the most recurrent and abundant parasitoid of f lies of the genus dasiops. d. inedulis has a broad distribution as it affects f lower buds from sweet granadilla, yellow and purple passion fruit crops, occupying several life zones (castro et al., 2012) in accordance to the holdridge classification (holdridge, 1967). for this pest, all families of the parasitoids (aganaspis pelleranoi, microcrasis sp., trichopria sp., and pentapria sp.) registered in this study, were found attacking d. inedulis. additionally, there are more species acting as natural enemies to this fruit f ly, as basalys sp. (hymenoptera: diapriidae), pachycrepoideus. vindemmiae (rondani) (hymenoptera: pteromalidae), aspilota sp. (hymenoptera: braconidae), bracon sp. (hymenoptera: braconidae), orgilus sp. (hymenoptera: braconidae) and opius sp. (hymenoptera: braconidae) (santos et al., 2009; chacón and rojas, 1984; ambrecht, 1985; aguiar-menezes et al., 2004). coupled with cultural practices that promote the establishment of parasitoids in passif lora crops, an integrated crop management can be established to further address d. inedulis, f loral species causing early abortion affecting crop yields (santamaría et al., 2014). it is clear that the abundance of the host, characteristics of each production system (i.e stringing/wiring; density) 206 agron. colomb. 34(2) 2016 but particularly, characteristics of the environment where crops are established, determine the abundance of natural enemies as parasitoids (núñez et al., 2009; garcía and corseuil, 2004). additionally, the natural population of parasitoids, but particularly microparasitoids as belonging to braconidae family, are affected by abiotic conditions as rainfall limiting their efficacy to localize their host (núñez et al., 2009; hance et al., 2007). in this context, landscape management, promoting shelter and foraging sites for adult parasitoids is crucial to maintaining the natural populations of the natural enemies associated with crop production systems (straub et al., 2008; landis et al., 2000). pentapria sp., showed wide geographical distribution as an idiobiont of pupae of dasiops spp., in all of the assessed cultivated passif lora species , despite the high pressure of selection by chemical control distributed at regular calendar intervals. this species has an important value as biocontrol of fruit f lies in passif lora crops; however, more studies are required to define its potential implementation. collecting fallen f lower buds and fruits infested by dasiops spp. is important to truncate the life cycle of fruit f lies and allow emergence of parasitoids. this simple cultural strategy could have important implications in reducing production costs, increased crop yields and environmental care. acknowledgments this study was financed by the universidad nacional de colombia (national university of colombia) bogota campus, the research fund of the faculty of agronomy and the main campus of the corporacion universitaria minuto de dios (minute of god corporation university) and the faculty of engineering. technical; scientific and logistical support were provided by the instituto colombiano agropecuario ica (colombian agricultural institute) through the project “adjustment, validation, and transfer of phytosanitary management technologies of the lonchaeid f ly dasiops spp. (diptera: lonchaeidae), in passif lora crops in colombia” asohofrucol code tr-1305. sincere thanks are given to the following academics: carlos sarmiento, professor at the instituto de ciencias naturales unal (institute of natural sciences) bogotá, paul hanson, professor at the universidad de costa rica (university of costa rica), marta loiácono, of the museo de la plata, división entomología (la plata museum, entomology division)argentina and dr. valmir antonio costa, of the centro experimental do instituto biológico rodovia heitor penteado (experimental centre of the rodovia heitor penteado biological institute) campinas brazil. we give special thanks to the passif lora growers and cultivators who are the reason for this study. in memory of the scientific contributions of professor cheslavo korytkowski. many thanks to rosie holmes at lincoln university, christchurch, new zealand for her contribution to the english translation of this manuscript. literature cited aguiar-menezes, e., r. nascimento, and f. menezes. 2004. diversity of f ly species (diptera: tephritoidea) from passif lora spp. and their hymenopterous parasitoids in two municipalities of the southeastern brazil. neot. entomol. 33, 113-116. doi: 10.1590/ s1519-566x2004000100020 aluja, a., s.m. ovruski, l. guillén, l. oroño, and j. sivinski. 2009. comparison of the host searching and oviposition behaviors of the tephritid (diptera) parasitoids aganaspis pelleranoi and odontosema anastrephae (hymenoptera: figitidae, eucoilinae). j. insect behav. 22, 423-451. doi: 10.1007/ s10905-009-9182-3 ambrecht, i. 1985. biología de la mosca de los botones f lorales del maracuyá dasiops inedulis (diptera. lonchaeidae). undergraduate thesis. faculty of sciences, universidad del valle, cali, colombia. arias-penna, t. 2003. lista de los géneros y especies de la superfamilia proctotrupoidea (hymenoptera) de la región neotropical. biota colomb. 4, 3-32. basso, c. and g. grille (eds.). 2009. relaciones entre organismos en los sistemas hospederos-parasitoides-simbiontes. horticultura 211, 34-35. buffington, m. and f. ronquist. 2008. familia figitidae. pp. 829-838. in: fernández, f. and m.j. sharkey (eds.). 2006. introducción a los hymenoptera de la región neotropical. sociedad colombiana de entomología; universidad nacional de colombia, bogota. campos, d. and m. sharkey. 2006. familia braconidae. pp. 331-384. in: f. fernández y m.j. sharkey (eds.). 2006. introducción a los hymenoptera de la región neotropical. sociedad colombiana de entomología; universidad nacional de colombia, bogota. castro, a., a. sepúlveda, c. vallejo, c. korytkowski, e. ebratt, h. brochero, h. gómez, j. salamanca, m. santamaría, m. cubides, m. gonzález, o. martínez, s. parada, and z. flores. 2012. moscas de género dasiops rondani 1856 (diptera: lonchaeidae) en cultivos de pasif loras. technical bulletin. instituto colombiano agropecuario (ica), bogota. chacón, p. and m. rojas. 1984. entomofauna asociada a passif lora mollissima, p. edulis, p. f lavicarpa y p. quadrangularis en el departamento del valle del cauca. turrialba 34, 297-311. cdb, convenio sobre la diversidad biológica. 2010. document unep/cbd/94/1 río de janeiro, brasil. in: https://www.cbd. int/; consulted: november, 2015. diaz, n. and f. gallardo. 2001. aganaspis lin 1987. generic enlargement and a key for species present in a neotropical region (cynipoidea: figitidae: eucoilinae). phycis 58, 91-95. dix, o.j. 2009. sinopsis de las especies de la subfamilia alysiinae (hymenoptera: braconidae) en colombia. msc thesis. faculty of sciences, universidad nacional de colombia, bogota. ehler, l. 1994. parasitoid communities, parasitoid guilds, and biological control. pp. 418-436. in: hawkins, b.a. and w. sheehan https://www.cbd.int/ https://www.cbd.int/ 207santamaría, ebratt, castro, and brochero: hymenopterous parasitoids of dasiops (diptera: lonchaeidae) infesting cultivated passiflora spp. (passifloraceae)... (eds.). parasitoid community ecology. oxford university press, oxford, uk. fernández, f. and m.j. sharkey (eds.). 2006. introducción a los hymenoptera de la región neotropical. sociedad colombiana de entomología; universidad nacional de colombia, bogota. garcía, f. and e. corseuil. 2004. native hymenopteran parasitoids associated with fruit f lies (diptera: tephritidae). fla entomol. 87, 517-521. doi: 10.1653/0015-4040(2004)087[0517:nhpaw f]2.0.co;2 gliessmann, s. 2006. agroecology: the ecology of sustainable food systems. 2nd ed. crc press, boca raton, fl. guimarães, j., f. gallardo, n. diaz, and r. zucchi. 2003. eucoilinae species (hymenoptera: cynipoidea: figitidae) parasitoids of fruit-infesting dipterous larvae in brazil: identity, geographical distribution and host associations. zootaxa 278, 1-23. doi: 10.11646/zootaxa.278.1.1 guimarães, j.a. and r.a. zucchi. 2004. parasitism behavior of three species of eucoilinae (hymenoptera: cynipoidea, figitidae) parasitoids of fruit flies (diptera). neot. entomol. 33, 217-224. doi: 10.1590/s1519-566x2004000200012 hajek, a. 2004. natural enemies: an introduction to biological control. cambridge university press, cambridge, uk. doi: 10.1017/cbo9780511811838 hance, t., j. van baaren, p. vernon, and g. boivin. 2007. impact of extreme temperatures on parasitoids in a climate change perspective. annu. rev. entomol. 52, 107-26. doi: 10.1146/ annurev.ento.52.110405.091333 harms, n. and m. grodowitz. 2011. overwintering biology of hydrellia pakistanae (diptera: ephydridae), biological control agent of hydrilla. j. aquatic plant manage. 49, 114-117. haye, t., a. broadbent, j. whistlecraft, and u. kuhlmann. 2005. comparative analysis of the reproductive biology of two peristenus species (hymenoptera: braconidae), biological control agents of lygus plant bugs (hemiptera: miridae). biol. control 32, 442-449. doi: 10.1016/j.biocontrol.2004.11.004 heraty, j. 2009. parasitoid biodiversity and insect pest management. pp. 445-462. in: foottit, r.g. and p.h. adler (eds.). insect biodiversity: science and society. blackwell publishing, oxford, uk. doi: 10.1002/9781444308211.ch19 holdridge, l.r. 1967. life zone ecology. tropical science center, san jose. korytkowski, c. 2003. manual de identificación de moscas de la fruta. parte 1: generalidades sobre clasificación y evolución de acalyptratae, familias neriidae, ropalomeridae, lonchaeidae, richardiidae, otitidae y tephritidae. master program in entomology, universidad de panamá, transistmica, panama. landis, d., s. wratten, and g. gurr. 2000. habitat management to conserve natural enemies of arthropod pests in agriculture. annu. rev. entomol. 45, 175-201. doi: 10.1146/annurev. ento.45.1.175 madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2015. agronet. análisis y estadísticas. in: www.agronet.gov.co; consulted: february, 2016. masner, l. 2006a. superfamilia proctotrupoidea. pp. 609-612. in: fernández, f. and m.j. sharkey (eds.). introducción a los hymenoptera de la región neotropical. sociedad colombiana de entomología; universidad nacional de colombia, bogota. masner, l. 2006b. familia diapriidae. pp. 615 618. in: fernández, f. and m.j. sharkey (eds.). introducción a los hymenoptera de la región neotropical. sociedad colombiana de entomología; universidad nacional de colombia, bogota. masner, l. and j.l. garcía. 2002. the genera of diapriinae (hymenoptera: diapriidae) in the new world. bull. amer. mus. nat. hist. 268, 138. monteiro, m. and e. do prado. 2000. ocorrência de trichopria sp. (hymenoptera: diapriidae) atacando pupas de chrysomya putoria (wiedemann) (diptera: calliphoridae) na granja. an. soc. entomol. brasil. 29, 159-167. doi: 10.1590/ s0301-80592000000100020 nunes, a., f. appel, r. da silva, m. silveira, v. costai, and d. nava. 2012. moscas frugívoras e seus parasitoides nos municípios de pelotas e capão do leão, rio grande do sul, brasil. ciênc. rural 42, 6-12. doi: 10.1590/s0103-84782012000100002 núñez, l., r. gómez, g. guarín, and g. león. 2009. moscas de las frutas (díptera: tephritidae) y parasitoides asociados con psidium guajava l. y coffea arabica l. en tres municipios de la provincia de vélez (santander, colombia). corpoica cienc. tecnol. agropecu. 5, 5-12. ovruski, s., m. aluja, j. sivinski, and r. wharton. 2000. hymenoptera n pa rasitoids on f r u it-i nfest i ng tephr it idae (diptera) in latin america and the southern united states: diversity, distribution, taxonomic status and their use in fruit f ly biological control. int. pest manage. 5, 81-107. santamaría, m., e. ebratt, e. brochero, and a. castro. 2014. caracterización de daños de moscas del genero dasiops (diptera: lonchaeidae) en passif lora spp. (passif loraceae) cultivadas en colombia. rev. fac. nal. agr. medellín 67, 7151-7162. doi: 10.15446/rfnam.v67n1.42605 santos, a., e. varón, and j. salamanca. 2009. prueba de extractos vegetales para el control de dasiops spp. en granadilla (passif lora ligularis juss) en el huila, colombia. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 10, 141-151. sharkey, m. and d. wahl. 2006. superfamilia ichneumonoidea. pp. 287-292. in: fernández, f. and m.j. sharkey (eds.). 2006. introducción a los hymenoptera de la región neotropical. sociedad colombiana de entomología; universidad nacional de colombia, bogota. sivinski, j., m. aluja, and m. lópez. 1997. spatial and temporal distributions of parasitoids of mexican anastrepha species (diptera: tephritidae) within the canopies of fruit trees. ann. entomol. soc. am. 90, 604-618. doi: 10.1093/aesa/90.5.604 souza, s., a. resende, p. strikis, j. costa, m. ricci, and e.e. aguiarmenezes. 2005. infestação natural de moscas frugívoras (diptera: tephritoidea) em café arábica, sob cultivo orgânico arborizado e a pleno sol, em valença, rj. neotrop. entomol. 34, 639-648. doi: 10.1590/s1519-566x2005000400015 souza-filho, z., e. de araujo, j. guimarães, and j. gomes. 2007. endem ic pa ra sitoid s a ssociated w it h ana stre pha spp. (diptera: tephritidae) infesting guava (psidium guajava) in southern bahia, brazil. fla. entomol. 90, 783-785. doi: 10.1653/0015-4040(2007)90[783:epawas]2.0.co;2 http://dx.doi.org/10.1653/0015-4040%282004%29087%5b0517:nhpawf%5d2.0.co;2 http://dx.doi.org/10.1653/0015-4040%282004%29087%5b0517:nhpawf%5d2.0.co;2 http://www.agronet.gov.co/agronetweb/analisisestadisticas/tabid/73/default.aspx 208 agron. colomb. 34(2) 2016 speight, m., m. hunter, and a. watt. 2008. ecology of the insects: concepts and applications. 2nd ed. blackwell publishing, oxford, uk. straub, c., d. finke, and w. snyder. 2008. are the conservation of natural enemy biodiversity and biological control compatible goals? biol. control 45, 225-237. doi: 10.1016/j. biocontrol.2007.05.013 thomson, l.j. and a. hoffmann. 2010. natural enemy responses and pest control: importance of local vegetation. biol. control 52, 160-166. doi: 10.1016/j.biocontrol.2009.10.008 wharton, r.a. 1997. alysiinae. pp. 85-18. in: wharton, r.a., p.m. marsh, and m.j. sharkey (eds.). manual of the new world genera of the family braconidae (hymenoptera). international society hymenoptera, washington, dc. wyckhuys, k., c. korytkowski, j. martínez, b. herrera, a.m. rojas, and j. ocampo. 2012. species composition and seasonal occurrence of diptera associated with passionfruit crops in colombia. crop prot. 32, 90-98. doi: 10.1016/j.cropro.2011.10.003 received for publication: 1 february, 2012. accepted for publication: 5 june, 2013. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hrestrepod@unal.edu.co 2 sectional saldaña, fedaración nacional de arroceros (fedearroz). saldaña (colombia). agronomía colombiana 31(2), 195-200, 2013 evaluation of low light intensity at three phenological stages in the agronomic and physiological responses of two rice (oryza sativa l.) cultivars evaluación de la baja intensidad lumínica en tres etapas fenológicas sobre la respuesta agronómica y fisiológica en dos cultivares de arroz (oryza sativa l.) hermann restrepo1 and gabriel garcés2 abstract resumen a study was carried out to assess the effect of two irradiance levels (100 and 50% natural light) at three different growth stages on yield and physiological characteristics of two rice cultivars (fedearroz 50 and fedearroz 733). the plants were exposed to low irradiance for 5 days consecutive by using black net cloth (about 50% of normal) at the panicle primordium, flowering and grain filling stages. the obtained results showed that the leaf chlorophyll content (spad readings) was higher in rice leaves under low irradiance. the chlorophyll content from the shade treatment apparently remained constant until the grain filling phase, then decreased slightly in the 'f50' rice plants and remarkably in the 'f733' plants. stomatal conductance (gs) was negatively affected by shading, with the effect being more adverse in the 'f733' plants. at the flowering and grain filling phases, grain yield was reduced by the low light treatments by around ~20% in the 'f50' plants. while, in 'f733', they were only affected by shading at the grain filling stage, causing a decrease of around 25%. these results seem to indicate that ‘f773’ may have a better capacity for partitioning dry matter than ‘f50’ in spite of the fact that the gas exchange characteristics were conditioned by low irradiance conditions at the reproductive and ripening phases. un estudio fue desarrollado para estimar el efecto de dos niveles de radiación (100% y 50% de la radiación solar) en tres diferentes fases de rendimiento y en las características fisiológicas de dos cultivares de arroz (fedearroz 50 and fedearrozz f733). las plantas se expusieron al sombramiento por 5 días consecutivos usando una polisombra (cerca del 50% de lo normal) al inicio del primordio floral, floración y llenado de grano. los resultados obtenidos mostraron que el contenido de clorofila (lecturas spad) era mayor en las hojas de arroz bajo sombramiento. el contenido de clorofilas de hojas procedentes del tratamiento de baja radiación permaneció constante hasta llenado de grano, luego disminuyó ligeramente en plantas de 'f50' y considerablemente en plantas de 'f733'. la conductancia estomática (gs) fue afectada negativamente por el sombramiento, siendo el efecto negativo más notorio en las plantas de 'f733'. el rendimiento también disminuyó por causa del sombramiento alrededor de un ~20% en plantas de 'f50' en las etapas fenológicas de floración y llenado de grano. mientras, 'f733' solamente fueron afectadas por el sombramiento en llenado de grano, causando una disminución del ~25%. estos resultados parecen indicar que 'f733' podrían tener una mejor capacidad en distribuir la materia seca que ‘f50’ a pesar del hecho que las propiedades de intercambio gaseoso de la hoja estuvieron condicionadas por la condición de baja radiación en las etapas reproductivas o de maduración. key words: shading, yield, stomatal conductance, growth stages. palabras clave: sombramiento, rendimiento, conductancia estomática, etapas de desarrollo. introduction rice (oryza sativa l.) is the world’s single most important food crop, being the primary food source for more than one-third of the world’s population (shaiful-islam et al., 2009). in colombia, rice occupies a total area of 420,721 ha, with a production of 2,262,055 t in 2010 (fedearroz, 2011). in colombian conditions, light intensity varies throughout the year, causing a significant effect on the growth and productivity of rice (castilla et al., 2010). a reduction of around 20-50% of the solar radiation has been reported in rice-growing areas at certain periods of the year in colombia (diago and barrero, 2003; garcés et al., 2005). the yield of field-grown rice mainly depends on the solar radiation throughout the growth period, especially during the reproductive and/or grain filling stages (fageria, 2007). low irradiance (li) during the reproductive and/or ripening stages has an adverse effect on potential yield because the photosynthetic activity in the leaves of rice cultivars decreases (srivastava, 2011). in addition, rice plants in low irradiance environments have shown physiological 196 agron. colomb. 31(2) 2013 responses such as: changes in chlorophyll and rubisco content (hidema et al., 1991). as mentioned above, agronomical, morphological and physiological responses of rice under low irradiance conditions have been widely reported on by several authors (viji et al., 1997; lakshmi-prada et al., 2004; singh, 2005; fageria, 2007; moula, 2009). however, reports on the same are not available in colombia. consequently, understanding the physiological responses of colombian rice cultivars to li environments is important for developing crop management techniques or breeding programs in order to improve yield potential. for these reasons, the aim of this paper was to study the influence of two irradiance levels (0 and 50% shading) during initiation of the panicle primordium, flowering or grain-filling stages on yield components and physiological mechanisms such as chlorophyll fluorescence, stomatal conductance, and photosynthesis in two rice cultivars (cv. fedearroz 50 (f50) and cv. fedearroz 733 (f733)). ‘f50’ rice plants have been widely grown by colombian growers during the last decade, however; this cultivar has shown a reduction in cultivated area due to its high susceptibility to low irradiance periods. on the other hand, ‘f733’ rice plants have been recently introduced to rice growers and little is known about its physiological response to li condition in rice-growing areas of colombia. material and methods a field study was carried out between june and october of 2010 at “centro de investigación las lagunas” experimental farm in saldaña (3°54’47,45’’ n, 74°59’8,47’’ w), colombia. two indica rice cultivars, ‘f50’ and ‘f733’, were used. the plants were grown on sandy loam soil that contained organic matter at 1.5%. each rice cultivar was planted on plots (6 x 7 m). each plot was provided with 230 kg ha-1 n, 36 kg ha-1 p2o5, and 96 kg ha-1 k2o as a top dressing about 45 d before heading. the average daytime temperature (06:00-18:00 hr) was ~29.5ºc. the average nighttime temperature (18:00-06:00 hr) was ~25.6ºc. relative humidity was 68.1% in the daytime and 85.3% at night. the maximum irradiance at noon was about 1516 w m-2. the experiment lasted 120 d. both cultivars were split into four treatments: a) plants without shading (control), b) plants under shaded conditions at the initiation of the panicle primordium (ip), c) at flowering and d) plants under shade at grain-filling (gf). plants were exposed to low irradiance for five consecutive days by using black net cloth (about 50% of the solar radiation) in order to achieve short-term low irradiance stress. then, the black net cloth was removed. measurements of net photosynthetic gas exchange (pn) and stomatal conductance (gs) were taken on a fully expanded attached leaf of rice seedlings by a portable photosynthesis system (li-6200; licor, lincoln, ne) using a 250-cm3 cuvette, and a leaf-porometer (sc – 1 decagon devices, pullman, wa), respectively. three sets of 3-d measurements (referred to as initiation of the panicle primordium (ip), flowering (f) and grain filling (gf), respectively) were carried out between 09:00 and 13:00 hr. during all photosynthesis measurements, conditions within the cuvette were: par greater than 800 µmol m−2 s−1, leaf temperature 27±5ºc, and leaf to air water vapor pressure difference 1.8±0.5 kpa. leaf chlorophyll fluorescence measurements were carried out on 31 july (ip), 20 august (f) and 13 september (gf) using a continuous excitation chlorophyll fluorescence analyzer (handy pea; hansatech instruments, kings lynn, uk). the leaves were acclimated to the dark using light weight leaf clips for at least 20 min before measurements were taken. baseline (f0) and maximum (fm) fluorescences were measured and variable (fv = fm – f0) fluorescence and the ratio of variable fluorescence to maximum fluorescence (fv/fm) were calculated from these data. chlorophyll readings were also taken using a chlorophyll meter (spad-502; minolta, ramsey, nj) as a nondestructive tool for estimating leaf chlorophyll (markwell et al., 1995). spad readings were also recorded on 31 july (ip), 20 august (f) and 13 september (gf). the trial was manually harvested on 5 oct. the yield paddy was approximately estimated with a grain content moisture of 14%. the grain yield was calculated by using the following formula: kg ha-1=(kg/plot per 42 m2) x 10,000 (1) means and standard errors were obtained for each data. the data were subjected to analysis of variance by using a factorial design. where a significant f-test was observed, mean separation among the treatments was obtained by tukey’s test. the data were analyzed using statistix (version 8.0; analytical software, tallahassee, fl). results and discussion varietal differences were only observed in our experiment on the number of tillers and panicles (tab. 1). the ‘f50’ rice 197restrepo and garcés: evaluation of low light intensity at three phenological stages in the agronomic and physiological responses of two rice (oryza sativa l.) cultivars plants had a higher number of tillers and panicles than the ‘f733’ rice plants. studies performed by venkateswarlu (1977) reported that low light intensity treatments carried out from the early vegetative growth stage until harvesting time significantly reduced the number of tillers and panicles in rice plants. in addition, fageria (2007) stated that tillering is determined by genetic characteristics during the vegetative growth phase, and is also influenced by environmental factors such as large stress due to low irradiance. in our experiment, the lack of differences for the tiller number between the rice cultivars in the shading treatments at three different phenological stages could be due to the fact that the li treatments were not sufficiently prolonged in order to cause a negative effect on this yield component, since our treatments were only carried out for five consecutive days in the ip, f and gf phases. regarding the number of panicles per square meter, srisvastava (2011) reported that this yield component can also be conditioned by low light intensity; however, fageria (2007) observed that the number of panicles per square meter are correlated with the number of tillers obtained in the vegetative growth phase. in this trial, it was observed that the li treatments did not have any negative effects on the tillering capacity of the rice cultivars, meaning that the number of panicles per square meter was not affected. differences were found in the light treatments for the leaf photosynthesis rate (fig. 1). the rice plants under low irradiance conditions had a lower net leaf photosynthesis than the plants under full sun light conditions in both cultivars. shading caused a decrease in the carbon exchange rate by around 60 and 45% in plants of the cv. f733 and cv. f50, respectively. on other hand, stomatal conductance (gs) was negatively affected by shading, with the more adverse effect seen in the ‘f733’ rice plants (fig. 2 a and b). in the ‘f50’ rice plants under full sun light conditions, differences were not observed for gs throughout the different phenological phases of the experiment. when the ‘f50’ rice plants were exposed to li treatments, gs diminished by ~28, ~25 and ~35% in the ip, f, and gf stages, respectively (fig. 2a). similar trends were found regarding the ‘f733’ rice plants. nevertheless, the negative effect of the shading was higher in this cultivar at the grain filling stage, since gs decreased by ~50% under this stress condition (fig. 2b). overall, rice leaves in both cultivars showed a low gas exchange capacity a a b b cv. f50 p ho to sy nt he tic r at e (µ m ol c o 2 m -2 s -1 ) 0% shading 50% shading 0 15 25 20 10 cv. f733 table 1. effect of two light treatments on the number of tillers and panicles at ip (initiation of panicle primordium), f (flowering), and gf (grain filling) in two rice cultivars (cv. f50 and cv. f733). cultivar light treatment phenological stage tillers (no./m2) panicles (no./m2) ‘f50’ shading ip 520 a 502 a f 525 a 501 a gf 478 a 452 a control 573 a 546 a ‘f733’ shading ip 493 b 472 b f 451 b 427 b gf 456 b 410 b control 479 b 453 b analysis of variance cultivar ** ** light treatment ns ns phenological stage ns ns cultivar x light treatment ns ns cultivar x phenological stage ns ns phenological stage x light treatment ns ns cultivar x phenological stage x light treatment ns ns cv 10.70 12.14 means in the same columns followed by the same letter are not significantly different at p≤0.05 by tukey’s test. **significant diffeerences p≤0.01. ns, not significant. cv, coefficient of variation. figure 1. effect of two light treatments on the photosynthesis rate in two rice cultivars. 198 agron. colomb. 31(2) 2013 ip f gf s p ad r ea di ng s 50%-shading 0%-shading 30 34 36 38 40 42 44 32 ba ip f gf s p ad r ea di ng s 30 42 32 34 36 38 40 44 ip f gf g s (m m ol c o 2 m -2 s -1 ) 50%-shading 0%-shading 400 1,100 600 700 800 900 1,000 1,200 500 b ip f gf g s (m m ol c o 2 m -2 s -1 ) 500 1,100 600 700 800 900 1,000 1,200 a figure 2. influence of two light treatments on stomatal conductance (gs) at ip (initiation of panicle primordium), f (flowering), and gf (grain filling) in two rice cultivars (a, cv. f50; b, cv. f733). figure 3. effect of two light treatments on spad readings at ip (initiation of panicle primordium), f (flowering), and gf (grain filling) in two rice cultivars (a, cv. f50; b, cv. f733). under shading, but above all, in the ‘f733’ plants. studies performed by murchie et al. 2002 on ‘ir 72’ rice plants (indica cultivar) also presented a lack of acclimation of the photosynthetic rate to li condition in rice leaves. the low response of the rice leaves to the shading treatment could be due to the fact that acclimation to irradiance in rice is based on a morphological alteration of the leaf area ratio rather than of the photosynthetic components per se (makino et al., 1997). changes in spad readings are shown in fig. 3 (a and b). according to the spad readings, the leaf chlorophyll content was higher in rice leaves under low irradiance than in rice leaves exposed to full sun light conditions in both cultivars. in addition, the chlorophyll content from the shade treatment apparently remained constant until the gf phase, then decreased slightly in the ‘f50’ rice plants and noticeably in the ‘f733’ rice plants. differences were not found for spad readings among the treatments at the grain filling stage in both cultivars. results obtained by murchie et al. (2002) also found that values for chlorophyll declined in rice leaves under high irradiance conditions. furthermore, studies carried out by venkateswarlu et al. (1977) and hidema et al. (1991) showed that leaf chlorophyll content was lower in full sun conditions than in low irradiance environments. differences in the leaf chlorophyll content among the light treatments could be the response of the plant to increase its protection against excess light, since plants show an increase in the xanthophyll cycle pool size under full light conditions (bilger et al., 1995), and a regulated loss of chlorophyll and pigment proteins per chloroplast (anderson, 1986). a decline in leaf chlorophyll content at the gf phase is mainly due to leaf senescence which can cause a more rapid decrease in the reaction centers and core chlorophyll than in the light harvesting center of photosystem ii. on the other hand, the maximum efficiency of psii photochemistry (fv/fm) showed no large changes under the shade treatments during the experiment in both rice cultivars. the fv/fm ratio decreased only slightly from around 0.83 at the f phase to around 0.73 at the gf phase in both rice varieties exposed to full sun conditions (fig. 4 a and b). hirotsu et al. (2005) also observed little changes 199restrepo and garcés: evaluation of low light intensity at three phenological stages in the agronomic and physiological responses of two rice (oryza sativa l.) cultivars during leaf senescence for efficiency of psii photochemistry (fv/fm) in rice leaves under high irradiance. in our experiment, it was observed that the fv/fm ratio diminished in sun plants in both cultivars at the gf stage. this means that a decrease in fv/fm is widely used as an indicator of photoinhibition (hirotsu et al., 2005), furthermore, there is little change in the structural rearrangements and the rate of energy transfer between complexes in the remaining psii apparatus; otherwise, fv/fm would show a significant decrease during leaf senescence (tang et al., 2005). differences were observed in the triple interaction cultivar x light treatments x phenological phase on grain yield (fig. 5). at the (f) and (gf) phases, grain yield was reduced by shading by around ~20% in the ‘f50’ rice plants. while, the ‘f733’ rice plants were only affected by shading at the gf stage, causing a decrease of around 25%. on the other hand, similar trends were observed when the data were expressed as shade index (%) (grain yield under shading over grain yield of the control) (fig. 6). our results indicated that the cultivars clearly differed in their yield performance under shade at different phenological phases due to irradiance (solar radiation) stress, with ‘f733’ being superior to ‘f50’ at the f and gf stages. in addition, the shade index was similar, 77% for the ‘f50’ rice plants at the flowering and grain filling phases; but, ‘f733’ had a greater shade index at 82%. likewise, the photosynthetic behavior of ‘f733’ was particularly affected by shading at the gf stage, showing a decline of around 60% as compared to 45% in the ‘f50’ plants. the obtained results seem to indicate that ‘f733’ has an advantage over ‘f50’ in the partitioning of dry matter, since ‘f50’ can depend more on current photosynthetic contributions to grain yield, while ‘f733’ can utilize more of the accumulated photosynthetic reserve. the present findings are in agreement with the observations of venkateswarlu et al. (1977) and singh (2005), who also concluded that low irradiance treatments significantly diminished grain yield, particularly during the reproductive and ripening phases, indicating that photosynthetic activity during the figure 4. effect of two light treatments on chlorophyll fluorescence at ip (initiation of panicle primordium), f (flowering), and gf (grain filling) in two rice cultivars (a, cv. f50; b, cv. f733). ip f gf c ho lo ro ph yl l f lu or es ce nc e (f v/ fm ) 50%-shading 0%-shading 0.68 0.76 0.78 0.80 0.82 0.84 0.86 0.74 0.72 0.70 ip f gf c ho lo ro ph yl l f lu or es ce nc e (f v/ fm ) 0.68 0.84 0.74 0.76 0.78 0.80 0.82 0.86 0.72 0.70 ba b c ab a a bc bc b cv. f50 g ra in y ie ld ( kg h a1 ) control panicle primordia 0 7,000 9,000 8,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 cv. f733 flowering grai n filling cv. f50 s ha de in de x (% ) control panicle primordia 0 80 120 100 60 40 20 cv. f733 flowering grai n filling figure 5. effect of two light treatments on grain yield at ip (initiation of panicle primordium), f (flowering), and gf (grain filling) in two rice cultivars. figure 6. effect of two light treatments on shade index at ip (initiation of panicle primordium), f (flowering), and gf (grain filling) in two rice cultivars. 200 agron. colomb. 31(2) 2013 reproductive and ripening stages had profound influence on the yield in rice cultivars. conclusion in summary, the acclimation response of colombian rice cultivars to shading may be important because light levels change throughout the year in rice-growing areas. this is reflected in a variation for the grain yield (diago and barrero, 2003; garcés et al., 2005). however, ‘f733’ yields are consistently and significantly higher than ‘f50’ ones under low irradiance, mainly, at the ripening stages. we suggest that this is at least partially due to the better capacity for partitioning dry matter in ‘f733’ plants in spite of the fact that gas exchange measurements were negatively affected by shading treatments. further studies are necessary in order to assess partitioning patterns of colombian rice cultivars under low light intensity. literature cited anderson, j.m. 1986. photoregulation of the composition, function and structure of thylakoid membranes. annu. rev. plant physiol. plant mol. biol. 37, 93-136. bilger, w., j. fisahn, w. brummet, j. kossmann, and l. willmitzer. 1995. violaxanthin cycle pigment contents in potato and tobacco plants with genetically reduced photosynthetic capacity. plant physiol. 108, 1479-1486. castilla, l.a., d. pineda, j. ospina, j. echeverry, r. perafan, g. garcés, j. sierra, and a. díaz. 2010. cambio climático y producción de arroz. rev. arroz 58, 4-11. diago, m, and b. barrero. 2003. rendimiento del arroz en el espinal y el guamo durante 2002. rev. arroz 51, 15-18. fageria, n.k. 2007. yield physiology of rice. j. plant nutr. 30, 843-879. fedearroz. 2011. durante semestre b-2010 arroz crece en áreas y mejora rendimientos. rev. arroz 5, 4-9. garcés, g., p. garcés, and m. diago. 2005. resultados de monitoreo de cosecha 2004 sur del cesar. pp. 23-26. in: compendio resultados de investigación 2003-2005. federación nacional de arroceros; fondo nacional del arroz, bogota. hirotsu, n., a. makino, s. yokota, and t. mae. 2005. the photosynthetic properties of rice leaves treated with low temperature and high irradiance. plant cell physiol. 46, 1377-1383. hidema, j., a. makino, t. mae, and k. ojima. 1991. photosynthetic characteristics of rice leaves aged under different irradiances from full expansion through senescence. plant physiol. 97, 1287-1293. lakshmi-prada, m., m. vanangamudi, and v. thandapi. 2004. effect of low light on yield and physiological attributes of rice. irrn 29(2), 71-73. makino, a., t. sato, h. nakano, and t. mae. 1997. leaf photosynthesis, plant growth and nitrogen allocation in rice under different irradiances. planta 203, 390-398. markwell, j., j.c. osterman, and j.l. mitchell. 1995. calibration of the minolta spad-502 leaf chlorophyll meter. photosynth. res. 46, 467-472. moula, g. 2009. effect of shade on yield of rice crops. pakistan j. agric. res. 22, 24-27. murchie, e.k., s. hubbart, y. chen, s. peng, and p. horton. 2002. acclimation of rice photosynthesis to irradiance under field conditions. plant physiol. 130, 1999-2010. shaiful-islama, m., m. hasanuzzamanb, m. rokonuzzamanc, and k. nahard. 2009. effect of split application of nitrogen fertilizer on morphophysiological parameters of rice genotypes. intl. j. plant prod. 3, 51-62. singh, s. 2005. effect of low-light stress at various growth phases on yield and yield components of two rice cultivars. irrn 30(2), 36-37. srivastava, g.c. 2011. crop physiology. biotech books, new delhi. tang, y., x. wen, and c. lu. 2005. differential changes in degradation of chlorophyll–protein complexes of photosystem i and photosystem ii during flag leaf senescence of rice. plant physiol. bioch. 43, 193-201. venkateswarlu, b. 1977. influence of low light intensity on growth and productivity of rice, oryza sativa l. plant soil 47, 713-719. venkateswarlu, b., v.v.s.s. prasad, and a.v. rao. 1977. effects of low light intensity on different growth phases in rice (oryza sativa l.). plant soil 47, 37-47. viji, m.m., m. thangaraj, and m. jayapragasam. 1997. low irradiance stress tolerance (oryza sativa l.). biol. plant. 39, 251-256. effect of air drying process on the physicochemical, antioxidant, and microstructural characteristics of tomato cv. chonto received for publication: 27 may, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.57727 1 programa de ingeniería industrial, universidad ecci, bogotá (colombia). dmorenog@ecci.edu.co 2 instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta), universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). agronomía colombiana 35(1), 100-106, 2017 effect of air drying process on the physicochemical, antioxidant, and microstructural characteristics of tomato cv. chonto efecto del proceso de secado por aire caliente en las características fisicoquímicas, antioxidantes y microestructurales de tomate cv. chonto diana catalina moreno g.1 and amanda consuelo díaz-moreno2 abstract resumen the tomato is a solanaceae plant which globally has the second highest production rate, making it one of the most important vegetative products in global production and consumption. furthermore, the tomato is valued for its antioxidant components, most notably vitamin c, phenolic components and carotenoids such as lycopene and β-carotene. the present study aimed to evaluate the inf luence of three drying temperatures (50, 60 and 70°c) on the physicochemical, microstructural, and antioxidant characteristics of the tomato. the study analyzed the parameters for color using the coordinates cie l* a* b* and texture analysis using the methodology of tpa for instrumental analysis and pca for data analysis, antioxidant capacity and content were measured by spectrophotometric methods and microestructure by scanning electron microscope. the results showed changes in color for the tomato samples treated with 70°c. in addition, the texture of the samples treated at 60°c presented significant differences from the samples dried at 50 and 70°c regarding the fracturability, having a crispier texture and good balance between masticability and hardness. the total carotenoid content increased with the drying process, while the total phenol content decreased. the antioxidant activity was not affected by the temperature variation with respect to the fresh tomato. el tomate es una planta solanácea, tiene la segunda producción más alta en el mundo, convirtiéndolo en uno de los productos de origen vegetal más importantes por consumo y producción mundial. apreciado por sus componentes antioxidantes entre los cuales se destacan la vitamina c, los compuestos fenólicos y algunos carotenoides como el licopeno y el β-caroteno. este trabajo evaluó la inf luencia de tres temperaturas de secado (50, 60 y 70°c) sobre las características fisicoquímicas, microestructurales y antioxidantes del tomate. se analiza color mediante las coordenadas cie l* a* b* y análisis de textura utilizando la metodología tpa (análisis de perfil de textura), la capacidad antioxidante y el contenido de fenoles y carotenoides fue medido por espectrofotometría y microestructura mediante microscopía electrónica de barrido. los resultados muestran cambios de color en las muestras de tomate a 70°c, en textura las muestras a 60°c presenta diferencia significativa en la fracturabilidad con respecto a las muestras a 50 y 70°c indicando una textura más crocante y un buen balance entre masticabilidad y dureza. el contenido total de carotenoides aumentó con el proceso de secado, mientras que el contenido de fenoles totales disminuyó. la actividad antioxidante no fue afectada por la variación de la temperatura con respecto al tomate fresco. key words: colour, texture, microstructure, dehydration, antioxidant activity, total carotenoids, phenols. palabras clave: color, textura, calidad, microestructura, deshidratación, actividad antioxidante, carotenoides totales, fenoles. maintain characteristics and extend shelf-life (barringer, 2008). dehydration is mainly used in food preservation to create a product stable over time and to reduce product volume (marjanovi et al., 2015; das purkayastha et al., 2013). color and texture are two decisive factors in the sensory quality of dehydrated foods. in addition, the drying can change the superficial characteristics of food, altering the color (fellows, 2009). some studies have shown that dehydration with heated air causes the loss of red coloring at temperatures above 40°c (kerkhofs et al., 2005) or 60°c introduction the tomato (solanum lycopersicum) has the highest crop distribution in the world (ruiz celma et al., 2009). tomato is one of the staple foods in colombia, with an annual per capita consumption of 9.4 kg (ulrichs et al., 2008). this horticultural commodity is a basic component of the colombian diet and is used almost on a daily basis as part of raw or home cooked preparations. despite high production, the high percentage of postharvest losses in tomato makes necessary to find a preservation method to 101moreno g. and díaz-moreno: effect of air drying process on the physicochemical, antioxidant, and microstructural characteristics of tomato cv. chonto (das purkayastha et al., 2013). in addition, the texture is affected by the loss of differential permeability in the protoplasmatic membrane, the loss of turgency pressure in the cells and the denaturalization of proteins during the process (jangam et al., 2010). the regular consumption of tomatoes has been linked to a reduction in the risk of developing certain types of cancers and cardiovascular problems, and to a wide range of other potential benefits (azeez et al., 2017; dumas et al., 2003; gümüs, 2015). positive effects are attributed to the antioxidants, especially vitamin c, and phenolic components and carotenoids such as lycopene and β-carotene present in the tomato (pinela et al., 2009). one of the more abundant components in the tomato is lycopene, which is responsible for the red color (shi and xue, 2009) and is considered an antioxidant with high biological activity, representing almost 80% of the carotenoid content in the tomato (arslan and özcan, 2011; das purkayastha et al., 2013). some studies have indicated that the increase in temperature during the drying process degrades these components; however, various studies have shown a significantly increased carotenoid content in dehydrated tomatoes as compared to fresh ones. additionally, the tomato contains phenolic components that can withstand some industrial processes such as drying (fuentes et al., 2013). there are several studies that have observed an increasing trend for this type of compound (chang, et al., 2006; mechlouch et al., 2012). however, the results of recent studies on dried fruit material have shown a clear decrease in polyphenols (kerkhofs et al., 2005). in general, the majority of authors have demonstrated an increase in antioxidant activity contents during processing (abano et al., 2011; motamedzadegan and tabarestani, 2010), which some studies have specifically reported for the drying process (mechlouch et al., 2012). the present study aimed to evaluate the changes in the physicochemical, antioxidant, and microstructural properties of the tomato variety chonto during a drying process at three different temperatures. materials and methods the tomato (solanum lycopersicum) variety chonto was used, with a maturity stage of 6 (100% superficial red color) (heuvelink, 2005), from the municipality of sachica in the department of boyaca (colombia), with diameters of approximately 6 cm. in preparing the fruits, they were cut into slices that were approximately 3 mm thick. afterwards, an experimental drying chamber was used to carry out the drying at three different temperatures (50, 60 and 70°c) and an air velocity of 4 m s-1, three replications were carried out for each evaluated temperature. color the color was measured using a minolta colorimeter, model c-300 (konica minolta, shanghai, china) , with the cie system and the coordinates l*, a*, b* for the description of the color. three replications were carried out for each temperature analyzed to take the data on the pulp of tomato. afterwards, the hue (hab) and chromaticity (c*ab) were calculated using equations 1 and 2 (albanese et al., 2014). hab = tan–1 ( b*/ a*) (1) cab * = ( a 2 + b 2) (2) texture a sms texturometer, model ta-xt plus (stable micro systems ltd., godalming, uk) was used to measure texture. a texture profile analysis (tpa) was used to characterize the texture of the samples, with a 75 mm compression disc and an insertion distance of 5 mm. five replications were carried out for each evaluated temperature. for the texture properties (hardness, fracturability, elasticity, cohesiveness and masticability), a principal components analysis pca was carried out to analyze the various texture variables simultaneously, this a technique that seeks to reduce the dimensionality of the data, maintaining by this technique the greatest amount of data information, which is determined by the variance obtained. total carotenoid content a 1 g tomato sample was added to 3 ml of acetone and agitated at 2,000 rpm for one minute, and then centrifuged at 9,000 rpm at 7°c for 5 min. the supernatant was separated and set aside; the residue was again submitted to various extractions, adding 3 ml of acetone and removing the supernatant until the residue had no coloration. afterwards, 3 ml of petroleum ether were added to all of the supernatant and agitated at 1,000 rpm for one minute; the upper phase was separated, which corresponded to the petroleum ether, and set aside. this liquid-liquid extraction was repeated until the petroleum ether did not extract more color. finally, the ether extract was dried with anhydrous sodium sulfate and filtered, and then brought to 25 ml with petroleum ether. 102 agron. colomb. 35(1) 2017 the extract was measured for absorbance at a wavelength of 450 nm, uv-visible spectrophotometer, and was quantified using a calibration curve of β-carotene with concentrations between 0.54 and 4.75 μg of β-carotene/ml of extract (abano et al., 2011). five replications were carried out for each evaluated temperature. total phenol content a 1 g tomato sample was submitted to extraction with 10 ml of acetone, agitated at 1,000 rpm for 3 min and stored at 4°c in darkness for 4 h; then, agitated at 9,000 rpm for 5 min, filtered and brought to 25 ml in a cylinder. to determine the total phenol content, 1.2 ml of distilled water, 20 μl of extract, 100 μl of folin-ciocalteu reagent and 300 μl of calcium carbonate were mixed at 20% w/v in a short pathlength cell; and then stored in darkness for 2 hours and absorbance was measured at a wavelength of 765 nm. the total phenol content was quantified using a calibration curve of caffeic acid with concentrations between 23.9 and 299.0 μg of caffeic acid/ml of extract (sahlin et al., 2004). five replications were carried out for each evaluated temperature antioxidant activity the abts method of radical cation discoloration was used to determine antioxidant activity. to generate the abts radical cation, 38.41 mg of the abts diammonium salt and 6.63 mg of the potassium persulfate were taken and dissolved in 10 ml of deionized water; the mixture was stored at room temperature in darkness for 16 hours. the solution used for the analysis was prepared by dissolving the above solution in ethanol until an absorbance between 0.700 and 0.800 at 734 nm was reached. then, 1 ml of solution and 10 μl of extract were added to a short pathlength cell and left to incubate for 6 minutes. the absorbance was measured at a wavelength of 734 nm before and after incubation to record the difference, quantifying the values with a calibration curve of trolox with concentrations between 50.5 and 406.0 μmol l-1 of trolox of extract (sahlin et al., 2004). five replications were carried out for each evaluated temperature electron microscope scan the metallization was performed in a balzers brand sputter, sdc-050, (<10-1 torr) with argon as the etching gas (plasma) on a gold-palladium plate (anode) (8:2). the film was deposited on the samples (cathode) at a discharge current of de +/50 ma and a typical thickness of +/200 nm. a fei quanta 200 scanning electron microscope (thermo fisher scientific, hillsboro, or, usa) was used, taking micrographs with the xt microscope control program, version 2.01, recording observations of the pulp and seed at 500 x and producing two micrographs for each of the process temperatures. statistical analysis statistical analysis of the data was carried out with analysis of variance (anova. additionally, tukey’s test was used to observe whether or not there were significant differences between the drying temperatures the software for made this analysis was r®. principal component analysis (pca) was employed on the texture properties to observe the simultaneous effects of the variables, the software for made this analysis was matlab®. results and discussion color the l* parameter indicates the luminosity of the sample; and coordinates a* and b* help to show the hue (hab) and the chromaticity (c*ab) (askari et al., 2009). the luminosity of the samples was not affected by the change in temperature (tab. 1) and the mean values indicated that there was no connection between this parameter and the process temperature. the hue values decrease as temperature increased; and, at 70°c, a value that was significantly lower with respect to the fresh value and the other temperatures of the process was seen. at 50 and 60°c, the values were similar to those of fresh tomatoes for the hue angle; however, at 70°c, a hue angle of 1.72° was seen (tab. 1), a strong red hue, contrary to the theory that the hue angle increases at high temperatures (al-muhtaseb et al., 2010). table 1. influence of the temperature on the color coordinates. the values are reported as the mean ± standard deviation of the samples; the letter indicates the clusters obtained in the tukey’s test to discover significant differences. t (°c) l* hab c*ab 50 43.04±6.00 a 51.57±16.04 a 22.48±2.95 a 60 41.30±0.66 a 34.38±11.46 a 24.96±1.31 a 70 46.16±1.65 a 1.72±6.30 b 27.59±1.50 a the probability of browning in the samples was lower at higher hue values. hawlader et al. (2006) indicated that a decrease in the values of hue angle is an indication of the formation of components that confer a brown pigment, moving away from yellow coloring. the chromaticity indicated that high saturation can assume the color of the sample; in this case, there was no significant difference between the samples (p>0.05) (tab. 1), although a study created a chromaticity scale specific for the tomato which 103moreno g. and díaz-moreno: effect of air drying process on the physicochemical, antioxidant, and microstructural characteristics of tomato cv. chonto indicates that if this parameter has values over 20, the coloration of the fresh tomato is excellent (saad et al., 2016). all of the samples surpassed this value, indicating commercial acceptance in terms of chromaticity. the most appropriate temperatures for the process are 50 and 60°c because their colorations are closer to fresh tomatoes. the caramelization of sugars and the maillard reaction were produced more rapidly with an increase in temperature, hence, prolonged process times and overly high temperatures promote this reaction, forming brown pigments that are detrimental to product quality, which in the case of the tomato, is believed to occur at temperatures over 60°c (das purkayastha et al., 2013), as confirmed by the results of the present study. texture the principa l components ana lysis was carried out discriminating the samples from the different process temperatures (50, 60 and 70°c). as can be seen in figure 1 (score plot), which shows the inf luence of the samples on variance, and figure 2 (loading plot), which shows the inf luence of the variables on the variance, the graphs of the principal components analysis shows how the first two principal components together explain 75.37% of the variance of the experimental data, which are a group of lineal combinations found to describe the variance of the samples. the results show significant separation between the samples at the three different temperatures, indicating significant changes in the texture for each temperature of the drying process. studies indicate that hardness is seriously affected by drying with heated air due to the effects of thermal treatments on the superficial structure (askari et al., 2009). figure 2 shows the distribution of the studied texture variables (hardness, fracturability, elasticity, cohesiveness and masticability), which indicates that elasticity and cohesiveness are highly related and have an inverse relationship with fracturability. when comparing the two figures, one can conclude that, at 50°c, they are associated characteristics, equal to the samples dehydrated at 70°c. the samples dried at 70°c presented a higher masticability and hardness since overlaying figure 1 and figure 2 shows that, at this temperature, the samples have better correlation with these variables. samples dehydrated at 60°c also showed this behavior, unlike the other two, with higher correlation with fracturability. additionally, intermediate hardness and masticability were seen in the 50 and 70°c samples. this can be explained by the fact that a product with more water loss is going to acquire a fragile structure and fracturability, but at a certain point, the structure starts to form a crust around the sample, thereby impeding water loss. and so, the structure becomes billable and rubbery, so that the tomato is in transition between 60 and 70°c. gobbi (2009) indicated that, for dehydrated products, crispness is a highly acceptable property by consumers and that fracturability is proportional to crispness in the product. figure 1. principal components analysis for tomato samples dried at different temperatures (score plot). p c 2 e v = 2 8. 67 % pc 1 ev = 56.37% 50°c 70°c60°c 2.52.01.51.00.50-0.5-1.0-1.5-2.0 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 masticabilidad elasticidad cohesividad dureza fracturabilidad p c 2 e v = 2 8. 67 % pc 1 ev = 56.37% 1.00.50-0.5-1.0 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 figure 2. principal components analysis pca for tomato samples dried at different temperatures (loading plot). generally, the drying process drastically alters the texture of the product without concern for how the transformation is carried out (askari et al., 2009) because one cannot expect a dehydrated product to having a texture that is similar to the fresh product. however, it is necessary to find a texture that is agreeable to consumers and that, along with the other quality characteristics, contributes to a commercial acceptance. total carotenoids table 3 shows the effect of the temperature in the different antioxidants characteristics of tomato. the fresh tomatoes presented a mean value of 30.07 mg of β-carotene/100 g of dry material. the results of some studies show β-carotene contents in the same range with values between 50 and 60 mg of βcarotene/100 mg of tomato (zapata et al., 2007); other studies have established much lower carotenoid values, between 0.5 and 1 μg of β-carotene/100 g of tomato and 0.4 and 0.8 mg β-carotene/100 g of tomato for the rio 104 agron. colomb. 35(1) 2017 grande de mexico variety (mechlouch et al., 2012). these differences are attributed to carotenoid content, which varies depending on the origin, conditions of the cultivation and the variety. previous tomato studies have also reported values similar to those found in the chonto variety, presenting ranges between 35 and 45 mg β-carotene/100 g of dry tomato material (dos santos et al., 2012; kerkhofs et al., 2005) additionally, the carotenoid content was favored by the different thermal processes, such as dehydration, concentration, etc.; with some exceptions (e.g. boiling, baking, and frying), which decreased carotenoids with respect to fresh tomatoes (sahlin et al., 2004). however, studies on dehydrated tomatoes have found a significant increase in carotenoids with respect to fresh content (arslan and özcan, 2011; das purkayastha et al., 2013; giovanelli et al., 2002; takeoka et al., 2001). correlating the obtained data with some studies produced values between 45 and 60 mg/100g of dry tomato material (kerkhofs et al., 2005), carotenoid behavior during drying is similar to the ‘chonto’ tomato used in this study. the thermal process significantly increased the content of bioavailable carotenoids. this increase was principally due to the increased freeing of phytochemicals of the food matrix, which made easier to extract these components. thermal processing of the tomato can improve the bioavailability of lycopene, the principal carotene in the fruit, breaking the cells of the walls (shi and xue, 2009). total phenols although there is a tendency to decrease phenolic components, significant changes were not seen until 70° (p>0.05). the reviewed studies based on fresh material showed a difference in polyphenols, however, these data are not comparable due to the fact that the water content of fresh tomatoes and dehydrated tomatoes is different. these studies showed that the phenols have a tendency to increase (chang et al., 2006; mechlouch et al., 2012). however, when observing studies with results based on dry material, a downward trend in polyphenols during the drying can be observed (kerkhofs et al., 2005). the thermal treatments freed phenolic components, provoking the destruction of some cellular components; freeing oxidative enzymes that can destroy these antioxidant components in fruits and vegetables (gümüs, 2015). antioxidant activity the results show a decreasing tend, but there was not a significant change in antioxidant activity for any temperature (p>0.05) (tab. 3), confirming that drying generally does not affect the antioxidant activity in the tomato. the majority of the studies showed an antioxidant activity below than reported (kotíková et al., 2011; toor and savage, 2005; zanfini et al., 2010), inferring that the chonto tomato variety has a high antioxidant activity. however, some articles have reported an antioxidant activity higher than ‘chonto’ and with a tendency to increase with dehydration (mechlouch et al., 2012). this could be due to the presence of other antioxidant components which the chonto variety has in lower proportions (kerkhofs et al., 2005). the stability of the antioxidant activity of tomatoes is mainly due to the synergistic effect that the two principal groups of bioactive components have, i.e. the carotenes and phenols, because when there is a positive effect on the carotene content and a negative effect on the phenols, the antioxidant activity is balanced (shi and xue, 2009), conserving, in this case, the antioxidant activity without any change. microestructural analysis figure 3 shows the microphotographs of the dehydrated tomato pulp at different temperatures. at 50°c, a structure corresponding to the mesocarp of the tomato was observed with smoother curves, indicating a lack of structural damage. however, at 60 and 70°c, stronger bends were seen, indicating a hardening of the endocarp and mesocarp, producing more fracturability at those temperatures. the texture tests indicated that the temperature that most effected fracturability was 60°c and this was confirmed in the microphotographs because at this temperature the bends in the mesocarp were higher in number and were more pronounced. this was mainly due to the protoplasmic membrane being affected by the loss of differential permeability, the loss of turgency pressure in the cells and the denaturalization of proteins during the drying (askari et al., 2009). figure 4 shows observations, at different drying temperatures, of the seeds, with the same development as the pulp, table 3: effect of different dehydration temperatures on the antioxidant component content in tomatoes. the values are reported as the mean ± standard deviation of the samples; the boldface letter indicates the clusters obtained in the tukey’s test to discover significant differences. carotenoids total phenols antioxidant activity fresh (mg β-carotene/100 g of dry tomato material) (mg caffeic ac./100 g of dry tomato material) (mmol trolox/100 g of dry tomato material) 30.07± 5.79 a 82.04±6.40a 0.17±0.02 a 50°c 45.20±3.34 b 76.53±14.28 ab 0.16±0.03a 60°c 45.67±4.53 b 69.90±7.34 ab 0.16±0.05 a 70°c 46.65±6.11 b 65.03±2.78 b 0.15±0.01 a 105moreno g. and díaz-moreno: effect of air drying process on the physicochemical, antioxidant, and microstructural characteristics of tomato cv. chonto but in this case the bends are more pronounced at 70°c, to the point that one can observe small particles at 70°c, which could be detachments of the seed coat given the fact that high temperatures break tissues of the episperm. this results because the principal function within the seed is the absorption of water and the protection of the internal part and the evaporation of water through heated air seriously affect the seed coat, which becomes porous and exposes the internal structure of the seed (heuvelink, 2005). conclusions the drying process prompts changes in the quality characteristics of fruit. it is recommended that tomato samples have to be dried at a temperature no higher than 60°c in order to avoid browning reactions and the degradation of pigments which affect the color of the fruit and cause browning. the texture characteristics take on a more important role due to the fact that, at high temperatures, the product acquires fracturability, which is an important factor in the acceptance of dehydrated products, as seen in the microphotographs that demonstrate the huge difference in the structures with increasing temperatures. the total carotenoid content was favored by the increase in temperature, thereby conserving the antioxidant capacity of the tomatoes. literature cited abano, e.e., h. ma, and w. qu. 2011. inf luence of air temperature on the drying kinetics and quality of tomato slices. j. food process. tech. 2(05), 1-9. doi: 10.4172/2157-7110.1000123 albanese, d., g. adiletta, m.d. acunto, l. cinquanta, and m. di matteo. 2014. tomato peel drying and carotenoids stability of the extracts. int. j. food sci. tech. 49(1), 2458-2463. doi: 10.1111/ijfs.12602 al-muhtaseb, a.h., m. al-harahsheh, m. hararah, and t.r.a. magee. 2010. drying characteristics and quality change of unutilized-protein rich-tomato pomace with and without osmotic pre-treatment. ind. crops prod. 31(1), 171-177. doi: 10.1016/j.indcrop.2009.10.002 arslan, d. and m.m özcan. 2011. drying of tomato slices : changes in dr ying k inetics, mineral contents, antioxidant activity and color parameters. cyta-j. food 9(3), 229-236. doi: 10.1080/19476337.2010.522734 askari, g. r., z. emam-djomeh, and m. tahmabi. 2009. effect of various dr ying methods on texture and color of figure 3. microphotographs of the dehydrated tomato pulp at 50, 60 and 70°c. figure 4. microphotographs of dehydrated tomato seeds at 50, 60 and 70°c. 106 agron. colomb. 35(1) 2017 tomato ha lves. j. tex t u re st ud ies 4 0(4), 371-389. doi: 10.1111/j.1745-4603.2009.00187.x azeez, l., s.a. adebisi, a.o. oyedeji, r.o. adetoro, and k.o. tijani. 2017. bioactive compounds contents, drying kinetics and mathematical modelling of tomato slices inf luenced by drying temperatures and time. j. saudi soc. agric. sci.17(3). doi: 10.1016/j.jssas.2017.03.002 barringer, s.a. 2008. vegetables: tomato pocessing. blackwell publishing, new york, usa. doi: 10.1002/9780470290118.ch29 chang, c.h., h.y. lin, c.y. chang, and y.c. liu. 2006. comparisons on the antioxidant properties of fresh, freeze-dried and hotair-dried tomatoes. j. food eng. 77(3), 478-485. doi:10.1016/j. jfoodeng.2005.06.061 das purkayastha, m., a. nath, b.c. deka, and c.l. mahanta. 2013. thin layer drying of tomato slices. j. food sci.tech. 50(4), 642-653. doi: 10.1007/s13197-011-0397-x dos santos, e.o., m. michelon, e. furlong, j. fernandes, s. kalil, and c. veiga. 2012. evaluation of the composition of culture medium for yeast biomass production using. braz. j. microbiol. 43(2), 432-440. doi: 10.1590/s1517-83822012000200002 dumas, y., m. dadomo, g. di lucca, and p. grolier. 2003. effects of environmental factors and agricultural techniques on antioxidantcontent of tomatoes. j. sci. food agric. 83(5), 369-382. doi: 10.1002/jsfa.1370 fellows, p.j. 2009. food processing technology. 3rd ed. woodhead publishing series in food science, technology and nutrition, cambridge, uk. doi: 10.1533/9781845696344.3.481 fuentes, e., o. forero-doria, g. carrasco, l. santos, m. alarcón, and i. palomo. 2013. effect of tomato industrial processing on phenolic profile and antiplatelet activity. molecules 18(1),11526-11536. doi: 10.3390/molecules180911526 giovanelli, g., b. zanoni, v. lavelli, and r. nani. 2002. water sorption, drying and antioxidant properties of dried tomato products. j. food eng. 52(2), 135-141. doi: 10.1016/ s0260-8774(01)00095-4 gobbi, s. 2009. osmo-air-drying to obtain dried crispy fruits: optimization and modelling of processing and product shelf life. università degli studi di milano, milan, italy. gümüs, ö.a. 2015. drying effects on the antioxidant properties of tomatoes and ginger. food chem. 173, doi: 10.1016/j. foodchem.2014.09.162 hawlader, m.n.a., c.o. perera, and m. tian.2006. properties of modified atmosphere heat pump dried foods. j. food eng. 74(3), 392-401. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2005.03.028 heuvelink. 2005. tomatoes. cabi publishing, wallingford, uk. jangam, s.v., c.l. law, and a.s. mujumdar. 2010. classification and selection of dryers for foods. drying of foods, vegetables and fruits. crc press, boca raton, fl, usa. kerkhofs, n.s., c.f. lister, and g.p. savage. 2005. change in colour and antioxidant content of tomato cultivars following forcedair drying. plant foods human nutr. 60(3), 117-121. doi: 10.1007/s11130-005-6839-8 kotíková, z., j. lachman, a. hejtmánková, and k. hejtmánková. 2011. determination of antioxidant activity and antioxidant content in tomato varieties and evaluation of mutual interactions between antioxidants. lwt-food sci. tech. 44(8), 17031710. doi: 10.1016/j.lwt.2011.03.015 marjanovi, m., z. jovanovi, r. stiki, and b. vuceli. 2015. the effect of partial root-zone drying on tomato fruit growth. procedia environ. sci. 29, 87. doi: 10.1016/j.proenv.2015.07.172 mechlouch r.f., e. walid, z. manel, h. hédia, c. mabrouka, b.a. amira, and c. foued. 2012. effect of different drying met hods on t he physico-chemica l properties of tomato variety ‘rio grande’. int. j. food eng. 8(2),1-13. doi: 10.1515/1556-3758.2678 motamedzadegan, a. and h.s. tabarestani. 2010. tomato processing, quality, and nutrition. pp. 739-757. in: sinja, n.k. (ed.). handbook of vegetables and vegetable processing. wileyblackwell, new york, usa. doi: 10.1002/9780470958346.ch37 pinela, j., m.a. prieto, m.f. barreiro, a. maria, m.b.p.p. oliveira, t.p. curran, and c.f.r. ferreira. 2017. valorisation of tomato wastes for development of nutrient-rich antioxidant ingredients: a sustainable approach towards the needs of the today’s society. innovative food sci. emerg.technol. doi: 10.1016/j. ifset.2017.02.004 ruiz celma, a., f. cuadros, and f. lopez-rodriguez. 2009. characterisation of industrial tomato by-products from infrared drying process. food bioprod. process. 87(4), 282-291. doi: 10.1016/j.f bp.2008.12.003 saad, a., a. ibrahim, and n. el-bialee. 2016. internal quality assessment of tomato fruits using image color analysis. agric. eng. int. 18(1), 339-353. sahlin, e., g.p. savage, and c.e. lister. 2004. investigation of the antioxidant properties of tomatoes after processing. j. food comp. analysis, 17(5), 635–647. doi: 10.1016/j.jfca.2003.10.003 shi, j. and s. xue. 2009. stability of lycopene during food processing and storage. pp. 17-36. in: preedy, v.r. and r.r. watson (eds.). lycopene. nutritional, medicinal and therapeutic properties. science publishers, pakistan. doi: 10.1201/b10196-4 takeoka, g. r., l. dao, s. flessa, d.m. gillespie, w.t. jewell, b. huebner, and s.e. ebeler. 2001. processing effects on lycopene content and antioxidant activity of tomatoes. j. agric. food chem. 49(8), 3713-3717. doi: 10.1021/jf0102721 toor, r.k. and g.p. savage. 2005. antioxidant activity in different fractions of tomatoes. food res. int. 38(5), 487-494. doi: 10.1016/j.foodres.2004.10.016 ulrichs, c., g. fischer, c, büttner, and i. mewis. 2008. comparison of lycopene, b-carotene and phenolic contents of tomato using conventional and ecological horticultural practices, and arbuscular mycorrhizal fungi (amf). agron. colomb. 26(1), 40-46 zanfini, a., g. corbini, c. la rosa, and e. dreassi. 2010. antioxidant activity of tomato lipophilic extracts and interactions between carotenoids and α-tocopherol in synthetic mixtures. lwtfood sci. tech. 43(1), 67-72. doi: 10.1016/j.lwt.2009.06.011 zapata, l.m., l. gerard, c. davies, and m.c. schvab. 2007. study of antioxidants compounds antioxidant activity in tomatoes. cienc. docencia tecnol. 35, 173-193. analisis economico de las perdidas presentadas por manejo postcosecha en fincas productoras de rosas en la sabana de bogota. estudio de cinco casos economical analysis of post harvest handling in rose farms at bogotá. study offive cases osear duque', ricardo acevedo-, luis felipe rodríguez] y fanny villamizar' resumen debido a la importancia económica y social de la producción y exportación de flores para colombia, se hace necesario un mayor aprovechamiento de la producción total de estas. se ha encontrado que durante el proceso postcosecha se presenta gran cantidad de pérdida de tallos debido a deficiencias en las operaciones del proceso, disminuyendo en consecuencia la capacidad de las empresas para surtir mercados extranjeros y desde luego incidiendo en pérdidas económicas. en el desarrollo del presente estudio fueron estudiadas seis variedades: tineke, madamme delbard, charlotte, aalsrneers gold, classy y first red. como objetivo general del estudio se pretendió establecer en cual de las operaciones del proceso postcosecha de rosas se presenta la mayor cantidad de pérdidas por manejo mecánico, al igual que cuantificar su monto económico. el procedimiento diseñado para la realización del presente estudio, se fundamentó en el seguimiento a 6 operaciones preestablecidas dentro del sistema de producción postcosecha como componente fundamental de la cadena agro industrial de flores (rosas), en su orden: corte en campo, recepción en área postcosecha, clasificación, despetale, desespine y deshoje, y boncheo. en las operaciones mencionadas se analizó el número de tallos manipulados y de estos el número perdido, determinando los siguientes indicadores: pérdidas irrecuperables (pérdida total del tallo) y pérdidas por tallos que no clasifican en calidad de exportación y quedan para venta a nivel nacional. al conocer el porcentaje de pérdida por manejo mecánico en la postcosecha y su equivalente económico para las empresas, se buscaban elementos de juicio para tomar la decisión sobre la necesidad de invertir en el mejoramiento del proceso. en el manejo de los resultados se observó que en las seis variedades de rosa estudiadas se presentan diferentes grados de resistencia al manipuleo. las fincas donde se realizó la investigación han comenzado a tomar medidas para disminuir el porcentaje de pérdida por daño ingeniero agrícola. universidad nacional de colombia ingeniero agrícola. universidad nacional de colombia profesor asociado. facultad de agronomía. universidad nacional de colombia. ingeniera agrícola. facultad de ingeniería universidad nacional de colombia. mecánico, con base a los resultados y recomendaciones de este trabajo. tal porcentaje no es muy alto, pero si representa altas pérdidas económicas para las empresas. en ningún momento se debe olvidar que este estudio tomó en cuenta única y exclusivamente las pérdidas por daño mecánico. no se tuvo en cuenta las pérdidas por daño agronómico ni otros tipos de pérdida en el proceso postcosecha realizado en fa finca, dado que no era objetivo en el marco de esta investigación. palabras claves: boncheo, pérdida irrecuperable, pérdida nacional, proceso poste osee ha, área postcosecha. summary due to the economical and social importance of production and export offlowers for colombia, it is necessary a better advantage of the total production of these flowers. it has been found, that during the postharvest process there is a big quantity loss of stems due to a deficient mechanical handling, decreasing, in fact the capacity of the enterprises to supply intemational markets. the six varieties studied were: tineke, madamme delbard, charlotte, aalsrneer s gold, classy y first red. to do this research, a tracking was kept on six predetermined operations that are part of the production-postharvest system, those are: cut in the field, reception at the postharvest area, classification, take off petals, take off leafs and thorns, and bunching. in this operations the number ofstems handled were analyzed, and from them, the number of losses, which would obtain the following indicators: unrecoverable losses (totalloss of'the stem) and losses due to sale of the stem in the national market. when the percentage of losses due to mechanical handling during postharvest and the economical equivalent are known, there are judging elements that will determine whether to invest in the improvement of the process. the study attempted to determine, due to mechanical mishandling, which phases of the process resulted in the larger amount of losses. in fact, was found that the six varieties have diffcrent levels of endurance to the handling. agronomía colombiana, 2001. 18 (1-2): 7-13 122 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 the farms where the study took place have made decisions necessary to decrease the percentage oflosses due to mechanical damage, taking as starting point this research. although this percentage is not too high, it does represents high economical losses to the company. key words: bunching, classification, market. introduccion la producción y exportación de flores ha sido de gran importancia económica para colombia durante los últimos 30 años, gracias a lo cual se ha generado gran cantidad de puestos de trabajo en zonas rurales disminuyendo así la emigración de habitantes del campo hacia la ciudad (novoa 1999). hoy día la floricultura representa aproximadamente 75000 empleos directos e indirectos, siendo este un número bastante representativo dentro de la economía nacional, siendo una de las exportaciones no tradicionales con mayor impacto, representando 550 millones de dólares anuales, por lo cual se debe proteger y mejorar este renglón de la economía pues representa grandes beneficios para el país (asocolflores, 2000). en la floricultura colombiana, la mayor parte de los estudios realizados han sido dirigidos hacia el hallazgo y disminución de la magnitud de las pérdidas presentadas por manejo agronómico, sin tener en cuenta un importante componente de la cadena de producción de flores como lo es la postcosecha. teniendo en cuenta que la producción mundial de flores crecerá más rápidamente que la demanda de estas, es necesario hacer que las fincas productoras sean más competitivas y eficientes en cuanto al manejo de su producción. muchas veces las flores que son bien cuidadas bajo invernadero no llegan a ser exportadas debido a diversas deficiencias que afectan el desarrollo normal del proceso postcosecha, las cuales en muchas ocasiones no son detectadas ni medidas a cabalidad (pardo, 1997). consecuencia de lo anterior se crea la necesidad de llegar a estimar el porcentaje de pérdida de flores, en este caso rosas, durante el proceso postcosecha, para así saber si se está presentando una pérdida económica, de que magnitud es esta y como efecto de los resultados, formular cambios o mejoras en el proceso. teniendo en cuenta que los procesos de postcosecha en las fincas estudiadas presentan algunas pequeñas diferencias entre sí, se puede llegar a realizar comparaciones entre éstas, mirándolas desde el punto de vista de manejo y pérdidas. el objetivo general del presente estudio fue el de adelantar una investigación que cuantifique las pérdidas presentadas por manejo postcosecha en cinco empresas productoras de flores ubicadas en la sabana de bogotá, que venden la flor a través del mismo comercializador e igualmente determinar el impacto económico que estas causan en las respectivas empresas. como objetivos específicos se tuvieron: 1. identificar los tipos de pérdida por daño mecánico que se presenta en las rosas a lo largo del proceso en cada una de las operaciones que lo conforman. 2. cuantificar las pérdidas de flor en cada una de las operaciones del proceso postcosecha, desde el corte en campo hasta el despacho hacia el aeropuerto "el dorado". 3. determinar la cantidad (en porcentaje) de rosas que se pierden, o que no cumplen con los estándares del mercado internacional debido al manejo postcosecha y en consecuencia deben ser vendidas en el mercado nacional. 4. evaluar económicamente las pérdidas presentadas por el actual manejo postcosecha y estimar el monto de éstas, en términos de dinero, sufridas por las empresas debido a los anteriores cambios obligados de mercado. 5. determinar los factores de manejo que más incidencia tienen en el origen de las pérdidas en postcosecha. 6. formular algunas recomendaciones y acciones a seguir para reducir los volúmenes de rosa perdidos. metodologia diseño metodológico el trabajo en campo del presente estudio se realizó durante la época previa al día de san valentín, ya que para esta fecha se exporta aproximadamente el 20% del total anual. el tipo de estudio realizado se enmarca dentro de la modalidad de investigación no experimental, dado el caso que no se manipuló ninguna variable independiente ni se hicieron cambios al modelo de postcosecha normal que tienen las fincas. en su desarrollo jugó papel importante el apoyo y colaboración del sector administrativo de las fincas, a través del suministro de la información pertinente que luego fue empleada para la evaluación económica. es de destacar que este estudio es de carácter exploratorio, mediante el cual se busca obtener información básica con la que se pueda identificar y cuantificar el monto de las pérdidas por manejo mecánico en el proceso postcosecha, así mismo detectar sus causas, operaciones de éste en las cuales se presentan y desde luego brindar algunas alternativas para su solución. materiales este estudio se realizó en cinco fincas productoras de rosas de la sabana de bogotá, localizadas en los municipios de bojacá, madrid, tabio y zipaquirá, las cuales ofrecen distintos volúmenes de producción y presentan áreas cultivadas diferentes. para la selección de las variedades se tuvo en cuenta la importancia en cuanto a volumen de producción de la variedad escogida en cada una de las fincas. las fuentes primarias de información fueron constituidas por las cinco fincas estudiadas. como fuentes secundarias se consultaron: literatura nacional e internacional mediante el apoyo del internet, con el cual se recopiló información acerca de los procesos de producción de flores, trabajos de investigación, datos estadísticos de las fincas y bases de datos de entidades gremiales. para la recolección de la información se emplearon los siguientes instrumentos: 1. con base en visitas experimentales y el método estadístico, se diseñó el cuadro 1, el cual contiene las secuencias de operaciones del proceso postcosecha, tipos de pérdidas que se presentan, método de identificación de cada una de las pérdidas en el proceso, tamaño de muestras necesario y frecuencia de toma de muestras. este cuadro de operaciones del proceso postcosecha permitió tener un panorama general e integral del proceso. 2001 duque et al.: análisis económico de las pérdidas ... 123 <il '""o ~,., q.., "o c: 'o 'ü '""'">., ~ r: '"q. <il '"<ile., "o '"..c:u., <ilo .b <il 8. o <il., ue q. o:; "o o q) o ;::l "o f/l ro .... ro (¡j u "o ~ o o ~ -< ro :> ¡¡:: e.::; ro ro"o ~ :> :> ';::len 'o; cr "o 'c;; e o o e 'c;; ..t: eno u ~ o ~ 'o "o u 'o ~ .... o.~ .... os "e u en 'ü ~ '2 'ü u o "o ~ o (1) >< o a >< ¡¡:: f/l ro~ e, ] 's ~ (1) t: ro ~ ~ (1) 'ro ro (1) c':f o ~ "o'q u ro ro u o ~ u u u u ~ (5 u eo ~ 'ü 'ü (1) ro ro ~ (1) ~ (1) ro 'ü ~.d (¡j .s .d .... u .... e .d .d .d e .... .... .... .d;::l ;::l ;::l "o "o ;::l ;::l enro f/l ~ en en ro t: en .a ro ro ro :a t: f/l f/l ro ou t: ro u os os u u u o .s u een .... o. .... f/l ~ f/l f/l en f/l le en ~ .... en~ o o o ~ o.. (¡j ~ (¡j ~ ~ ~ ro (1) e, o (¡j ~ ro o ¡z u < ¡z o < ¡..... o ¡..... o o o o o < ¡z ¡..... o " il i i f/l f/l i ro .-:. >. en i i en .... ...... ro ro ro ~ s "o ro ;::l e ro st: (1) 'c :a ~ ~ en u o "o ~.... en ::c o ~ o "oen o ro o .d :aos >. ro .... ro .... .!: eu .... "o ü ,~ ro ..... .... ~,....... ~ e e, .... ~ en ,~ ro ;::lq) en e, ro ~ ~ ro~ o '-' ro en e, "o e, ui ui cr ~ "o ro o e, .¡: >..... ;::l l:l ¿ 00 ~ o ;::l en (¡j .... .s ~ roo 00 ro e ~ o ro ro .... e e,o en 'o (1) "o u e .... (5 en o o e~ e, 'c;; (1) "o ~ o ~ "o ~ o ~ ,~ "e ;::l °ü os ;::l u o!: "e °ü o.. e .d n ~en ~ e ro e cr q) ro ~ .s eo o en c: :2 o ro o "o q)"o <ji" .... .... o e e-,u ro ~ ,....... ~ u ro o o .... u '-' .... en .... >.;::l f/l (¡j ro en ........ t: ~ en ro .... e, ¡¡:: .... en .-:. ro (1) ro en roro cr .d c: o e :> ro ro ~ :> ro e :> ro c:o en ....o!::l o "o ~ o .... o~ "o ::c .... o o .... "ou (¡j .... ~ ro ro °ü ~ :a ~ n ~ :a ~(¡j 'c .... en t: en en "@ ro en "o ro en enen .... ro .d ;::l e ro .d .... .... .d ro .d .... .d ;z~ .d .... " os o < ot:l o o ro ro e o ~ ,~ ~ o ..t: o ,~ o"o u u u '-' .... e, e, u >. e, en i ~ i é ro i ro o ;::l ro en ;::l.... cr :> o .....o o o:i .... en ...c:: n en (1) i 'd (1) ~ o ro ro o:i o:i o:i o:ien en :> ...: '"" >. .... .... .... ....ro .s e ro 00 ro en o o o o.... ro o :a ...c:: ~ ...c:: ..t: ..t: ..t:~ ~ "o u en "o .... .... .... .... e .... ro en .a ~ (1) ro o o o oo¡: e u ro f/l ;::l "o e, e, e, e,~ ~ cr ~e, ~ o 0ie' "o oc o o o o~ ro n ~ ~ ~ ~ f/l i b u en en ~ ro b b b bo ~ f/l e ~ '(1) :> :> f/l f/l en f/l "o oc;; ~ ~ "o ;::l en ~ ~ ~ ~0;;: ;::l ;::l ro e, ro !: ;::l ;::l ;::l ;::lf/l 8 e 00 "o en "o ¡¡j e e e ero ~ ~ (1) ~ ro ~.....¡ "o 00 ...... oc o u "o :.a ...... ...... ...... ...... <ro ~ .... ~ i cii o o n i"e o "e os e 'se e, en "o .b~ ro en ro cii °2.... ~ en .... o ~ ....__ o en ;::l "o ro ;::l n "o .d 's en e ui¡;¡;¡ "o ro "o "o cii os q ! ro "o ro ro .... o ..9"o en o~ u ro .... .d o >. ] uo .s ~ e e, 3e .... ~ o o o ro ro.~ .... o ro e .... en o ....f/l f/l .... oo :g > ro .... ~ ~ ..9 o <ro ou ~ e '-' ..t: 00=t:t: ü ;::l ] ..t:q) ui e, f/l .... ~f/l ro .... o u .... o~ e, .... ro en ro e, o o e, ¡.... "o ~ o :> ~ e e o o e, e o ro " ..t: ....__ "o e <ro >2 .-:. o uf/l ro en .~ ui '-' n ro en e ro"o ro "o os °2 o .... o ó .d¿ n o ~e 0ie' '2 ;5 o:i .... :> en e ro 05 sos en u ...... n '"" e ::§ e, o ....~ ~ =t:t: '"" n ...... ~ ~ ;::l e :a < "o e e n "o ¡;¡;¡ ! ro "o "o "o "o "oq o~ "oro ro ro ro ro ~ .... "o "o "o "o "oro ~ (1) ~ .~ (1):> ·c oc 'c 1:; oc ,_ ro ro ro ro roo :> <: :> <: :> ~ "o ....__ -<; en....__ en f/l en f/lro en ..9 ..9 ..9 ..9 o t: ro e o 0ie' cii (¡j (¡j cii ro u u ¡..... ¡..... ¡..... ¡..... " ¡;¡;¡ ~ z z; -< o o q ~ ~z u u ~ ~ u o en ¡;¡;¡ -< o ~ z ~ en u a oz o ~.~ ~ ¡;¡;¡ u ... e, u¡;¡;¡ ¡;¡;¡ ~ ¡;¡;¡ u en ;;;;¡c... ¡.... j c... ¡;.¡ :co u o en ~ z en en ...;¡8 ~ ...;¡ o i ¡;¡;¡ 2:l o... c... u q q en <il ""o 'ü r: "q.o <il~ c:., ee "o ".::! o.. ee "°éo o "o "oo <>¿ 124 agronomía colombiana vol. 18· nos. 1-2 2. formulario de toma de datos con el cual se estableció la magnitud de pérdida en cada una de las partes del proceso. este es un resultado derivado del cuadro 1. 3. notas de entrevistas con el sector administrativo de las fincas. métodos para poder adelantar una toma de datos que fuese representativa y que no llevara a incurrir en errores, se implementó un diseño muestral probabilístico. el estudio realizado en las fincas generó dos tipos de resultados para las flores manipuladas, éxito o fracaso. se habla de éxito cuando la rosa es exportada y se habla de fracaso cuando la rosa queda para mercado nacional (pérdida nacional) o cuando esta se tiene que desechar (pérdida irrecuperable). sobre la base de posibles resultados de éxito o fracaso se habla de un experimento binomial, en el marco del cual se decidió manejar una confiabilidad del 95% y un error no mayor al 1,5% para cada variedad estudiada (walpole 1992). con estos datos se determinó el tamaño de muestra mínima para cada variedad, la cual fue de 3500 unidades. el método de recolección de datos fue de manera directa, mediante seguimiento a empleados durante el desarrollo de su trabajo. este seguimiento fue realizado en campo (corte) y sala postcosecha. en el cálculo de las pérdidas económicas, se utilizaron los datos finales, expresados en porcentaje, de las pérdidas por daño mecánico, y se utilizaron datos de las encuestas realizadas al sector administrativos de cada finca. se emplearon las siguientes fórmulas y procedimientos: (d 'hont,k, 1997). pérdida de oportunidad por venta en mercado nacional (povn) povn = (tallos producidos* % pérdida nacional)*(precio unitario venta en el exterior costos unitarios de producción) pérdida real por venta en mercado nacional (prvn) prvn =(tallos producidos* % pérdida nacional)*(costos unitarios de producción precio de venta en mercado nacional) pérdida de oportunidad por irrecuperable (poi) poi = (tallos producidos * %pérdida irrecuperable )*(precio unitario de venta en el exterior costos unitarios de producción) pérdida real por irrecuperable (pri) pri = (tallos producidos * % pérdida irrecuperable)*(costos unitarios de producción) pérdida global por venta en mercado nacional (pgvn) pgvn = povn +prvn pérdida global por irrecuperable (pgi) pgi =poi +pri pérdida total = pgi +pgvn discusion y analisis de resultados adelantado el estudio se llegó a la determinación de los principales tipos de pérdidas y las correspondientes causas de estas, situación que se resume en la información presentada en el cuadro 2. tales pérdidas se catalogan en dos tipos: pérdida irrecuperable: rosas que debido al manejo postcosecha presentan características que le quitan todo valor comercial, por lo tanto son material de desecho. este material generalmente es usado como insumo para la elaboración de compost para las mismas empresas (vargas, 1993). cuadro 2. daños observados (causas) y tipo de pérdida en el manejo postcosecha de rosas. tipo de pérdida causas mercado nacional flor sucia deshidratación apertura excesiva maltrato irrecuperable descabece tallo roto mercado nacional: son los tallos (rosas) que no alcanzan el estándar de la calidad internacional y por esto deben ser vendidas en el mercado interno colombiano; no representa pérdida económica total pero sí se constituyen en muy poca retribución para la empresa. en la mayoría de las ocasiones no alcanzan a cubrir los costos de producción (roeber, 1998). en el desarrollo de la investigación se detectó que cada operación del proceso postcosecha presenta unas causas características de pérdidas, las que a continuación se detallan y que son características y predominantes en cada una de ellas. corte: descabece, flor sucia, apertura excesiva. transporte a zona postcosecha (recepción): descabece y maltrato. clasificación: descabece, maltrato y apertura excesiva. boncheo: descabece, apertura excesiva, flor sucia y maltrato. desespine y deshoje: tallos rotos, descabece. en el cuadro 3 se presenta la cantidad de pérdidas ocurridas en cada operación del proceso para cada una de las empresas. esta información se elaboró con base en el monto de pérdidas ocasionadas en cada empresa, lo que permite además realizar comparaciones del proceso entre las empresas. la principal diferencia ocurrida en las operaciones del proceso en las empresas estudiadas fue captada en la operación de clasificación, tal como lo ilustra el cuadro 3. en algunas de las empresas se cuenta con un pequeño trineo metálico que permite llevar una caja (tabaco) donde se colocan las rosas, una por una, inmediatamente después del corte. este es el denominado corte (trineo). también se encuentra el corte sin trineo (llamado corte en el cuadro 3), el cual se caracteriza por la diferencia en la forma de cargar las rosas inmediatamente después de la operación de corte. en las fincas mountain roses y el tandil se realiza esta operación y se llevan las rosas cortadas en los brazos, recogiendo únicamente las que puedan abrazar, lo cual en varias ocasiones produjo pérdidas por maltrato, debido a la gran cantidad de rosas que llevaban entre sus brazos. del análisis detallado de la información acopiada a lo largo del desarrollo del estudio, se observó que la operación con más alto porcentaje de pérdidas es el boncheo, lo cual centra la atención en la forma deficiente como se realiza el control de calidad en las operaciones anteriores a este. las pérdidas que 2001 duque et al.: análisis económico de las pérdidas ... 125 se observan en cada operación son valores acumulativos de las pérdidas presentadas en las operaciones precedentes, es decir, para el caso del boncheo, la mayor parte de las pérdidas encontradas se han ido acumulando durante todas las operaciones que preceden a este, pero que se resaltan y aparecen durante esa operación. en la finca mountain roses, el control de calidad es más estricto en la operación de despetale, por lo cual no pasan grandes volúmenes de rosa para boncheo; lo cual beneficia a la empresa pues no se está permitiendo pasar material que no va a ser útil para los bonches y que tiene que ser reclasificado, lo cual representa una gran pérdida de tiempo y por lo tanto de dinero para la empresa. cuadro 3. pérdida porcentual en las operaciones del proceso de manejo postcosecha de rosas para las empresas estudiadas. operación\finca allas bojaca mounfain el pino corte (trineo) corte recepción desespine y deshoje total 100 eltandil loo • : clasificación, desespine y deshoje en una sola fase*. fase con mayor valor de porcentaje en cada finca _ no se realiza esta labor o se realiza en otra(s) fase(s) en las fincas mountain roses y atlas se observó que la cdd* de estas dos empresas produce un porcentaje de pérdidas irrecuperable más alto que para el mercado nacional, constituyéndose en la única operación (cdd) donde se presentan pérdidas irrecuperables más altas que pérdidas para mercado nacional. el resto de operaciones llevadas a cabo en las diversas empresas produce un porcentaje de irrecuperable más bajo que nacional este resultado de pérdidas más altas del tipo irrecuperable en el proceso cdd influye de manera directamente proporcional a la pérdida económica presentada en la finca, ya que las pérdidas irrecuperables son más costosas para la empresa que las pérdidas por mercado nacional como lo presenta el cuadro 4, el porcentaje de pérdida para mercado nacional se sitúa entre 0,5 y 0,8.%. en la finca bojaca se obtuvo un porcentaje mayor puesto que en ésta se estudió una variedad muy susceptible al manipuleo, como es la variedad 100 classy, lo que ocasionó una gran cantidad de cambios de mercado por maltratos. si se excluye la variedad classy dentro de las pérdidas ocurridas en la finca bojaca, este porcentaje baja al 1,1, lo cual señala que las variedades tienen diferentes resistencias al manipuleo, pero que en porcentaje representan entre dos y tres décimas de punto porcentual. en lo que respecta a las pérdidas irrecuperables, estas son muy similares, ya que se encuentran en un rango estrecho, de 0,3 a 0,5%. esto quiere decir que la mayor cantidad de rosa que se estudió en esta investigación sigue teniendo algún valor comercial pues queda para venta en el mercado nacional. con el propósito de ilustrar el procedimiento de evaluación económica de las pérdidas del proceso postcosecha se propone el siguiente ejemplo para una de las fincas consideradas. situación válida durante la época de san valentín. es el caso de la finca atlas, donde se produce rosa variedad madamme delbard, la cuadro 4. tamaño de la muestra (en unidades de tallos), pérdidas porcentuales irrecuperables y para mercado nacional en las empresas productoras de rosas investigadas empresa el pino atlas bojaca mounfain eltandil muestra 1192-0 4894 15890 14570 10372 pérdida irrecuperable 31 25 82 74 36 mercado nal. 61 39 289 118 78 % pérdida irrecuperable 0,3 0,5 0,5 0,5 0,3 % mercado nal. 0,5 0,8 1,8 0,8 0,8 % del total 0,8 1,3 2,3 1,3 1,1 126 agronomía colombiana vol. 18' nos. 1-2 cual se vende en miami a u$ 0,55. el costo de producción es de u$ 0,18 yla venta en mercado nacional es de u$ 0,05 la producción total durante esta época es de 703600 tallos. el porcentaje de pérdida por nacional en esta finca es del 0,8% y el porcentaje de pérdida por irrecuperable es 0,5%. utilizando las fórmulas y procedimientos expuestos en la metodología se obtienen los siguientes resultados: pérdida global por venta en mercado nacional: u$ 2816 pérdida global irrecuperable: u$ 1934 monto de pérdida total de u$ 4750 el ejemplo se centra en la información aportada por una finca de tamaño pequeño, lo cual deja ver que el dinero perdido en otras fincas puede ser mayor y con seguridad es representativo para las empresas. con este sencillo ejercicio se nota la importancia económica que tiene para las empresas la disminución de pérdidas por manejo mecánico en la postcosecha. en esta sola finca se perdieron aproximadamente diez millones de pesos en la temporada san valentín, para el caso de una sola variedad de rosa. sobre la base de que normalmente las fincas cultivan más de una variedad, se puede percibir que ésta pérdida económica llega a ser mucho más alta como efecto del volumen manejado. además, se debe tener en cuenta que durante las otras temporadas del año también se producen grandes cantidades de rosa. en lo que respecta al manejo de la flor se tiene que el maltrato y la apertura excesiva fueron las dos causas de mayor pérdida en postcosecha, con un promedio 40 y 29% respectivamente, estos porcentajes están con respecto al total perdido en todo el proceso. el maltrato fue la causa más alta en 4 de las 6 variedades. la apertura excesiva con mayor frecuencia se encontró en la fase de corte, esto debido a que hay algunas variedades que son más susceptibles a los aumentos de temperatura y abren sus pétalos de una manera rápida (wasseige, 1997). a estas dos causas le siguen, el tallo roto y el descabece con un promedio de 17 y 13% respectivamente, porcentajes significativamente considerables pues económicamente representan gran cantidad de dinero para la empresa. la flor sucia no apareció como una causa de pérdida que tenga mucho peso, esto quiere decir que los operarios tienen ciertos cuidados con estas y en el caso que se presenten flores sucias, el despetale se realiza de tal manera que no afecta la venta de la rosa al exterior. por manejo mecánico en el proceso postcosecha, se presenta mayor pérdida para mercado nacional que por irrecuperable, lo cual es menos perjudicial para la empresa, puesto que esto logra recuperar una parte de la inversión. de la realización del presente estudio, es de destacar aspectos que son importantes de tener en consideración para mejorar el manejo postcosecha de rosas en las fincas visitadas. se recomienda adelantar estudios puntuales acerca del control de calidad en las diferentes operaciones del proceso postcosecha, puesto que las anomalías en las rosas están siendo detectadas en su mayor parte al final del proceso, en tanto que a lo largo de éste no se producen elevadas pérdidas. es de destacar el hecho de que se debe tener más en cuenta la apertura de la rosa en cultivo, pues esta trae bastantes pérdidas para las empresas. en la finca mountain roses se dispone de mesas, casi horizontales, que tienen una guillotina en el centro, con la cual realizan las operaciones de desespine y deshoje, después se clasifica visualmente por tamaño de los tallos, comparándolos con las longitudes estándar especificadas en la mesa. en la finca atlas también se realiza el desespine y deshoje en la misma mesa clasificadora, pero utilizando un guante metálico que lleva el clasificador en la mano izquierda, apretando el tallo y raspando las espinas. es de resaltar que estos tipos de desespine y deshoje (manuales) ocasionan mayores tallos de rosa perdidos, así como también se notó que estas operaciones ocasionan cansancio fisico considerable en los empleados. se observa también que cada variedad de rosa presenta diferencias en cuanto a su resistencia al manipuleo y a la resistencia a los tiempos de espera durante el proceso postcosecha, como en efecto ocurre en el caso concreto de la apertura excesiva. en lo que respecta a la variedad con mayor resistencia al manipuleo, se detectó a la variedad tineke, mientras que la variedad classy fue la más susceptible a este. las otras variedades se mantuvieron en un rango muy estrecho, tal como se visualiza en el cuadro 5 y en el gráfico l. del cuadro 5 se deduce que la variedad classy es de gran fragilidad. no se puede decir que el causante de este resultado en classy sea el proceso postcosecha llevado a cabo en la finca, puesto que en esta se estudió también la variedad aalsmeer s gold, arrojando como resultado unas pérdidas muy similares a las encontradas en otras fincas y con la misma variedad. según algunos expertos de la floricultura, se afirmaba que las pérdidas en el proceso postcosecha sobrepasaban a las pérdidas por daños agronómicos. con esta investigación se establece que esto no es cierto, pues las fincas colombianas manejan pérdidas de tipo agronómico que están entre el 6 y el 10% de su producción total. (os resultados de esta investigación dan una idea bastante aproximada de la situación de pérdidas por manejo mecánico en las áreas postcosecha de las fincas productoras de rosas y no deben por lo tanto ser tomados como ciento por ciento representativos para todas las fincas productoras de rosas de la sabana de bogotá, dado el caso que sus procesos postcosecha están organizados y realizados de manera diferente. cuadro 5. ponderación de pérdidas (irrecuperable y para nacional) para las variedades de rosa investigadas. variedad tineke charlotte aalsmeer gold firstred madame delbard classy muestra 10711 7545 963 4109 13336 11982 pérdida 72 72 iii 50 202 326 % pérdida 0,7 1,0 1,1 1,2 1,5 2,7 2001 duque et al.: análisis económico de las pérdidas ... 127 25 ~ 2 ~ 1.5:¡; 'q; el. 05 tmeke chartotte aalsmeer first red madame classy variedad figura /. porcentaje de pérdidas de las variedades de rosas investigadas. literatura citada aguirre, s. la post-cosecha de la flor cortada, una invitación a empresarios y técnicos. iv congreso acopaflor. bogotá: acopaflor3: 1997 asocolflores. dirección en internet http:// colombianflowers.com/ 2000 chapra, s. canale, r. numerical methods for engineers with programming and software applications. new york: mcgrawhill,1999 d'hont, k. el manejo postcosecha de las flores cortadas y el medio ambiente. floricultura y medio ambiente "la experiencia colombiana". bogotá: hortitecnia ltda. 1997 evans, r. reid, m. rose an chrysanthemum postharvest handling and quality control. california: department of environmental horticulture. university ofcalifornia, davis, 1996 __ postharvest care of specialty cut flowers. california: department of environmental horticulture. university of california, davis, 1995 novoa, f: caso: se globalizan las flores? revista dinero. bogotá: inalde de bogotá, septiembre 24 de 1999. p. 79-89. pardo, a. punto vital. acop aflor. 4 (3) de 1997 pertwee, 1. production and marketing of roses. pathfast publishing, england 1992 production on trade of fresh cut flowers in selected countries. world horticultural trade & u.s. export opportunities. california, p. 24-26. 1996 roeber, r. principales parámetros de inversión en producción de flores (anlagehauptfaktore in blumenerzeugung).: gartenbausurkunde, berlin. p.157-165. 1998 rose care manual.: roses incorporated. haeslett, michigan. 1992 salinger, j. commercial flower growing. butterworths ofnew zealand, wellington, new zealand: 1991 vargas, d. el índice de aprovechamiento. en: asocolflores, no.37, p.28-29. 1993 walpole, r. myers, r. probability and statistics for engineers and scientists. virginia: ed. prentice hall, 1992 wasseige, e. manejo profesional en post-cosecha en colombia y ecuador (la y 2"parte). acopaflor 4 (1 y 2). 1997 yah la, e. fisiología y tecnología postcosecha de productos hortícolas. ed. limusa. méxico. 1992 prueba7+35(2)+rev_agrocol, aprobado g.f..pdf editorial tenemos el gusto de informar a nuestros autores y lectores que como resultado de la última con-vocatoria de publindex-colciencias (no. 768 de 2016-2017) la revista agronomía colombiana se mantuvo en la categoría b y continua como una de las publicaciones científicas de mayor reconocimiento e importancia a nivel nacional. esta distinción favorable que incluyó a la revista agronomía colombiana en el selecto grupo de 244 revistas indexadas de un total de 627, se logró gracias a la alta calidad científica y técnica de los artículos publicados, al intenso trabajo y constancia del equipo editorial, por la indexación en índices muy exigentes como scopus y por la citación de los artículos a nivel internacional. en este nuevo número incluimos 15 artículos que son resultado de la investigación en diversas áreas del desarrollo agronómico, provenientes de varios países como colombia, perú, brasil, cuba y venezuela. en la sección de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular encontraremos dos trabajos de investigación titulados “variabilidad y estructura genética del maracuyá (passiflora edulis f. flavicarpa degener) en colombia por medio de marcadores microsatélite” e “identificación y análisis de libertad de operación en genes potenciales de maíz para la tolerancia a sequía” que demuestran una vez más la importancia que tiene la investigación científica a nivel genético y molecular en los países del trópico. esta edición cuenta con una nutrida sección de fisiología de cultivos que incluye las investigaciones más variadas, desde estudios morfológicos y descriptivos como “crecimiento de retoños basales de aloe vera (aloe barbadensis miller) en sistemas de producción asociados”, “morfología interna e histología de arándano vaccinium corymbosum l. (ericaceae) en lima, perú” o “índice de área foliar del cultivo de papa (solanum tuberosum l.) bajo tres tratamientos de fertilización nitrogenada” hasta experimentos que se encargan de estudiar las complejas relaciones del medio ambiente con los organismos vegetales en los trabajos “dinámica de descomposición de la biomasa en sistemas agroforestales con theobroma cacao l., rionegro, santander (colombia)” y “el estrés por sequía afecta los parámetros fisiológicos, agronomía colombiana 35(2), 133-134, 2017 we are pleased to inform our authors and readers that as a result of the latest announcement of publindex-colciencias (no. 768 of 2016-2017) the agronomia colombiana journal remained settled in category b and continues as one of the most important and recognized scientific publications at national level. this favorable distinction that included agronomia colombiana in the select group of 244 indexed journals out of a total of 627, was achieved thanks to the high scientific and technical quality of the articles published, to the intense work and perseverance of the editorial team, for the indexation in very demanding indexes such as scopus and for the citation of the papers at international level. in this new issue we include 15 articles as the result of research in different areas of the agricultural development, from several countries such as colombia, peru, brazil, cuba and venezuela . in the plant breeding, genetic resources and molecular biology section our readers will find two research papers entitled “variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia using microsatellite dna markers” and “identification and freedom to operate analysis of potential genes for drought tolerance in maize” which clearly supports the importance of scientific research at genetic and molecular level in the countries located on the tropics. this edition has a nourished section of crop physiology that includes the most varied researches, from morphological and descriptive studies as “growth of aloe vera (aloe barbadensis miller) basal shoots in companion planting systems”, “internal morphology and histology of blueberry vaccinium corymbosum l. (ericaceae) in lima, peru” or “leaf area index of potato (solanum tuberosum l.) crop under three nitrogen fertilization treatments” to experiments regarding the study of the complex relations between the environment and plant organisms with the researches entitled “biomass decomposition dynamic in agroforestry systems with theobroma cacao l. in rionegro, santander (colombia)” and “drought stress affects physiological parameters but not tuber yield in three andean potato (solanum tuberosum l.) cultivars”. agron. colomb. 35(2) 2017134 pero no el rendimiento de los tubérculos en tres cultivares andinos de papa (solanum tuberosum l.)” la sección de suelos, fertilización y manejo de aguas incluye ensayos como “respuesta de las plántulas del rábano (raphanus sativus l.) a diferentes concentraciones de nitrógeno amoniacal en ausencia y presencia de silicio”, “crecimiento de jatropha curcas l. fertilizada con nitrógeno y potasio en condiciones de bosque seco tropical de colombia” y “efecto de la fertilización orgánica sobre rendimiento y calidad del aceite esencial en romero (rosmarinus officinalis l.)” que analizan el resultado de diversas estrategias de fertilización en el crecimiento y desarrollo de diferentes cultivos; así como la inclusión y adaptación de nuevas tecnologías y metodologías de cultivo en beneficio de la producción agrícola con los trabajos “relación entre el estado nutricional de los cultivos, las mediciones espectrales y las imágenes sentinel 2” y “evaluación del crecimiento y calidad de lechuga (lactuca sativa l.) en hidroponía con sistema cerrado de recirculación”. en la sección de fisiología y tecnología de poscosecha el trabajo “efecto del riego deficitario en la poscosecha de pera variedad triunfo de viena (pyrus communis l.) en sesquilé (cundinamarca, colombia)” se encarga de profundizar los efectos derivados de la privación ambiental de recursos en un cultivo frutícola y sus posibles efectos en el tratamiento poscosecha del producto final. la sección de economía y desarrollo rural se encarga en esta edición de incluir los trabajos “tipificación de un sistema de producción de tabaco (nicotiana tabacum) en la provincia de guanentá, departamento de santander, colombia” y “factores tecnológicos asociados a las brechas en el rendimiento en cultivos de palma de aceite de la zona central en colombia” siempre enfocados en exponer la realidad social y técnica de las comunidades y poblaciones rurales a nivel nacional. the soils, fertilization and water management section includes essays such as “response of radish seedlings (raphanus sativus l.) to different concentrations of ammoniacal nitrogen in absence and presence of silicon”, “growth of jatropha curcas l. fertilized with nitrogen and potassium under conditions of dry tropical forest of colombia” and “effect of organic fertilization on yield and quality of rosemary (rosmarinus officinalis l.) essential oil” which analyses the results of different fertilization strategies on the growth and development of different crops. thus the inclusion and adaptation of new cultivation technologies and methodologies for the benefit of agricultural production with the researches entitled “relationship between crop nutritional status, spectral measurements and sentinel 2 images” and “evaluation of the growth and quality of lettuce (lactuca sativa l.) in a closed recirculating hydroponic system” in the physiology and postharvest technology section the paper “effect of deficit irrigation on the postharvest of pear variety triunfo de viena (pyrus communis l.) in sesquile (cundinamarca, colombia)” studies effects derived from the environmental deprivation of resources in a fruit crop and its possible effects in the post-harvest treatment of the final product. the section of economy and rural development includes the researches entitled “typification of the production system of snuff (nicotiana tabacum) in the guanenta province, santander department, colombia” and “technological factors associated with oil palm yield gaps in the central region in colombia” always focused on exposing the social and technical reality of the communities and rural populations in colombia. gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias received for publication: 27 march, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49858 1 agencia para el desarrollo economico local de la cienaga de zapatosa (adel zapatosa). valledupar (colombia) 2 agronutrisalud group, faculty of health, universidad de santander (udes). valledupar (colombia) 3 observatorio del caribe colombiano. cartagena (colombia) 4 motilonia research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). codazzi (colombia). atofino@corpoica.org.co agronomía colombiana 33(2), 203-211, 2015 evaluation of agrochemicals and bioinputs for sustainable bean management on the caribbean coast of colombia evaluación de agroquímicos-bioinsumos para el manejo sostenible del fríjol en la costa caribe colombiana aslenis melo r.1, pedro ariza2, sofía lissbrant3, and adriana tofiño2, 4 abstract resumen the sustainable expansion of bean cultivations requires technologies that do not limit their phyto-recovering properties. therefore, the objective of this study was to propose agronomic management of conservation for bean cultivation considering the microbiological characteristics of two mega-environments of the colombian caribbean coast and the compatibility between agrochemicals and bioinputs. the methodology included rhizospheric microbe population counts, identification of phytopathogenic fungi in plant tissues and soils, compatibility studies of pesticides with biocontrollers, and determination of residual contents of pesticides in bean seeds. the microbial populations corresponded to those previously registered for the lower tropics, but with quantitative differences in the genera. phytophthora, colletotrichum and fusarium were registered in the humid caribbean, while colletotrichum and curvularia affected crops in the dry caribbean. the beauveria bioinput was not compatible with the evaluated agrochemicals, while trichoderma was compatible with chlorpyrifos, thiabendazole and oxycarboxin. metarhizium was compatible with glyphosate and oxycarboxin at 10% of the recommended dose. lindane residues were found in the beans harvested at three of the studied locations. the combined use of agrochemicals and bioinputs on bean crops is feasible as long as the time of application of the latter is made according to the half-life of the chemical and the organic matter content of the soil is increased. la expansión sostenible del cultivo de fríjol requiere el desarrollo de tecnologías que no limiten sus propiedades fitorecuperadoras. en consecuencia, el objetivo del estudio fue proponer un manejo agronómico de conservación del cultivo de fríjol, considerando las características edafológicas y microbiológicas de dos mega-ambientes del caribe colombiano y, la compatibilidad entre agroquímicos y bioinsumos. la metodología incluyó recuento de poblaciones microbianas rizosféricas; identificación de hongos fitopatógenos en tejido vegetal y suelo; estudio de compatibilidad de pesticidas con biocontroladores; y determinación del contenido de residuos de pesticidas en semillas de fríjol. las poblaciones microbianas correspondieron a los registrados previamente para suelos del trópico bajo, pero con diferencias cuantitativas de géneros. phytophthora, colletotrichum y fusarium fueron registrados en el caribe húmedo mientras se identificaron colletotrichum y curvularia en el caribe seco. el bioinsumo beauveria no fue compatible con los agroquímicos ensayados, mientras que trichoderma fue compatible con clorpirifos, tiabendazol y oxicarboxin, y metarhizium con glifosato y oxicarboxin al 10% de la dosis recomendada. se identificó la presencia de residuos de lindano en semillas cosechadas en tres localidades. el uso combinado de agroquímicos y bioinsumos en el cultivo de fríjol es factible, siempre y cuando el momento de aplicación del último sea acorde a la vida media del químico y se incremente el contenido de materia orgánica del suelo. key words: susta i nable ag r icu lt u re, entomopat hogens, biocontrollers, phaseolus vulgaris l. palabras clave: agricultura sustentable, entomopatógenos, biocontroladores, phaseolus vulgaris l. an environmental standpoint, given its nitrogen fixating properties, which is why it has been used extensively in sustainable agriculture, including the recuperation of degraded soils due to intensive agriculture, contamination by chemicals, and mining, among other anthropogenic interventions (garcía, 2013). introduction the bean is one of the crops with the greatest direct consumption in colombia and worldwide and has a national annual production of 71,467 t, cultivated in 34,032 ha (dane, 2011). it plays an important role from http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49858 204 agron. colomb. 33(2) 2015 however, the possible phy to-recuperative actions of the bean are limited by traditional agronomic management, characterized by the indiscriminate application of chemicals, socioeconomically justified by the necessity of increasing production and food security (xie et al., 2011). such management deteriorates the physicochemical and biological properties of the soil, jeopardizing its quality and thereby being the third most common cause of desertification (pava, 2011). this is problematic given the high use of agrochemicals in comparison to organic products on the colombian caribbean coast (dane, 2011). additionally, the agrochemicals most frequently used in the region are nonselective and, therefore, have a low effect on pathogen and pest control. the lack of technical assistance for farmers limits the identification of causal agents, resulting in repeated applications of agrochemicals in order to control phytosanitary problems (jojoa and salazar, 2011; tofiño et al., 2012). because of this, an unfavorable environmental impact is generated due to a reduction in the beneficial rhizospheric microbiota that is qualitatively and quantitatively sensitive to the action of diverse pesticides. this microbiota intervenes in the productive process of beans, such as growth promoters, entomopathogens, and antagonists, and alters the metabolites secreted by plants that constitute an important source of nutrients for diverse functional groups of microorganisms (soto et al., 2010). in beans, up to 20 applications of insecticides and six to eight applications of fungicides have been reported, resulting in an increased risk of resistance to the active substances (morros and pire, 2003; rodríguez et al., 2003). additionally, high application frequencies lead to elevated contents of pesticide residues in products that are highly carcinogenic, mutagenic and may affect the central nervous system (roubos et al., 2014). this justifies the development of alternative integral management systems for the sustainable production of food products (gallego et al., 2010; santos et al., 2013). especially on the colombian caribbean coast, the integrated pest and disease management (ipdm) is limited because, among other reasons, of the lack of compatibility studies between bioinputs and the agrochemicals commonly used in vegetables and the lack of information regarding the agroecological distribution of phytopathogenic fungus in the soil that may attack the bean (santos et al., 2013; tofiño, 2013). this study was developed with the objective of finding basic elements that contribute to the formulation of a sustainable productive model for bean cultivation, based on the edapho-microbiological characteristics of the colombian caribbean coast and the compatibility between agrochemical and biological inputs, that will allow for an improvement in bean production as well as the quality of soils. materials and methods location. samples were collected from two commercial production zones, selected for their vocation for bean production and problems with desertification in the humid caribbean (cerete [department of cordoba] and carmen de bolivar [department of bolivar]), and from seven locations in the dry caribbean (codazzi, manaure, la jagua, tamalameque and valledupar [department of cesar]; san juan [department of la guajira]; and sevilla, [department of magdalena]). the collection was done during the rainy season of 2013 for all of the samples except the samples from codazzi, which were taken during the rainy season of 2014. soil sampling. soil samples of 100 g were collected from each of five points, at 0 to 15 cm in depth, for a total of 500 g ha-1 of sample in the cultivated locations. the samples were stored in airtight bags, refrigerated at 4°c, and transported to the microbiology laboratory at universidad de santander. plant tissue sampling. the plant tissue collection was done with convenience sampling by identifying the roots, stems and leaves of the bean plants with fungal symptomatology that corresponded to the genotypes developed by ciat that were used in agronomic studies by corpoica at the time. to eliminate microorganisms from the surface, the sampled material was cut into pieces and washed in distilled water for 20 min, disinfected with alcohol (30%) and hypochlorite (0.05%) solutions for 2 and 1 min, respectively, and dried in a laminar air-f low bench following the protocol of tofiño et al. (2012). quantification of rhizospheric soil microorganisms and identification of fungal genera. bacterial, fungal and actinomycete counts were carried out on each of the collected soil samples, measured as colony forming units per gram (cfu/g) of soil using 10 fold serial dilution with distilled water and subsequent inoculation by pour plate in nutrient agar for the bacteria and potato dextrose agar for the fungi. the fungal genera were identified by macro-microscopic obser vation and ta xonomic keys and the relative frequency of each genus was compared to the number of samples collected per recorded megaenvironment (tofiño et al., 2012). 205melo r., ariza, lissbrant, and tofiño: evaluation of agrochemicals and bioinputs for sustainable bean management on the caribbean coast of colombia characterization of phytopathogenic fungi. the previously prepared plant tissue was incubated in oxytetracyclin glucose yeast agar at 28°c for 5 d. after the incubation, the macroscopic growth and microstructures of the isolated colonies were studied using lactophenol cotton blue staining, optic microscopy and taxonomic guides in order to determine their genera (tofiño et al., 2012). thereafter, the incidence of phytopathogenic fungi in relation to the mega-environment cultivated with bean was calculated. agrochemical-bioinput compatibility test. the methodology proposed by reyes et al. (2012) was modified (agrochemical doses higher than the recommended dose were not included) and applied. pure cultures of trichoderma (strain pb2011) from the strain collection of universidad de santander and formulations of bioinsecticides based on metarhizium anisopliae (metaril®) and beauveria bassiana (baubasil®) from the brand fungicol® were used. this study was performed using the agrochemicals frequently used in bean cultivation in cesar, according to previous surveys applied by technical assistants (tofiño et al., 2012). three herbicides were applied: paraquat (gramoxone®), glufosinate ammonium (finale®), and glyphosate (roundup® activo sl). additionally, one insecticide was used: chlorpyrifos (lorsban™ líquido 4ec), as well as four fungicides: mancozeb (invezeb® 80wp), carbendazim (derosal® 500sc), oxycarboxin (plantvax®75%), and thiabendazole (mertect® 500sc). three concentrations were applied: high (recommended dose), medium (50% of the recommended dose), and low (25% of the recommended dose for paraquat and glufosinate ammonium and 10% of the recommended dose for the remaining agrochemicals) (tab. 1). the mycelial growth and spore formation evaluation was done through inoculation of the active fungal growth zone in petri dishes (50 mm) with oxytetracyclin glucose yeast agar (ogy), supplemented with the desired agrochemical. the dishes were incubated in darkness at 28±5°c and observed every 72 h for mycelial growth and every 7 d for spore formation. thereafter, the diameter of the colonies was measured to determine the effect of the agrochemicals on the growth compared to the control (ogy without agrochemicals). the three-level toxicity scale cited by reyes et al. (2012) was used to classify the agrochemicals: level 1 compatible, less than 10% effect on the mycelial growth (emg); level 2 moderately compatible, 10 to 30% emg; level 3 not compatible, more than 30% emg. weed control evaluation. an application of glufosinate ammonium in combination with an organic herbicide based on fermented aromatic plant extracts (ecoredudoq) was done in codazzi during the pre-seeding. the treatment combinations were as follows: control (manual weed control), 25f-75e (25% glufosinate ammonium + 75% ecoredudoq), 50f-50e (50% glufosinate ammonium + 50% ecoredudoq), 75f-25e (75% glufosinate ammonium + 25% ecoredudoq), 100f (100% glufosinate ammonium) and 100e (100% ecoredudoq) based on the recommended concentrations. after the treatments, the effectiveness of the weed control was evaluated and the rizospheric microorganism counts and fungal genera identification were performed following the previously described methodology. pesticide residue analysis in the bean seeds. seeds from codazzi, la paz, pueblo bello and manaure (cesar, colombia), as well as a control from codazzi without an agrochemical application, were analyzed to evaluate the impact of agrochemical management in 2013. the samples were collected and prepared for analysis at the pesticide analysis laboratory, fytolab (cota, colombia). gas chromatography tandem mass spectrometry (gc-msms) and liquid chromatography-tandem mass spectrometry (lc-msms) techniques were used, both methods are iso 17025:2005 certified for fruits, vegetables, and cereals. table 1. agrochemicals and applied doses for bean cultivations of the colombian caribbean coast. code agrochemical active ingredient dose high (h) medium (m) low (l) h1 gramoxone® paraquat 1.00 l/200 l 0.50 l/200 l 0.25 l/200 l h2 finale® glufosinate ammonium 1.00 l/200 l 0.50 l/200 l 0.25 l/200 l h3 roundup® glyphosate 2.50 l/200 l 1.25 l/200 l 0.25 l/200 l f1 invezeb® mancozeb 450 g/200 l 225 g/200 l 45 g/200 l f2 derosal® carbendazim 250 ml/400 l 125 ml/400 l 25 ml/400 l f3 mertect® thiabendazole 2.50 ml l-1 1.25 ml l-1 0.25 ml l-1 f4 plantvax® oxycarboxin 3.0 g l-1 1.5 g l-1 0.3 g l-1 i1 lorsban™ chlorpyrifos 400 ml/200 l 300 ml/200 l 200 ml/200 l h: herbicide; f: fungicide; i: insecticide. 206 agron. colomb. 33(2) 2015 statistical analyses. descriptive statistics, such as the calculation of means and standard deviations for quantitative variables and frequencies for qualitative variables, were used for the characterization of the soil microbes. in the bioinput-agrochemical compatibility study, a completely randomized design with two factors (product and dose) and three repetitions were used. a randomized block design with three repetitions was used to evaluate the efficiency of the herbicides in the field. an analysis of variance followed by a tukey test at the 5% level of probability was applied using spss v.17 for windows. results and discussion microbiological analysis in general, all of the locations cultivated with beans generated population densities, measured as ufc/g of soil, that were similar to those previously reported for tropical soils (garau et al., 2012). however, the diversity of the identified genera was low (between 2 and 6 genera with an average of 4.2), as compared to results obtained in other studies where more than 6 genera were identified (tab. 2) (arenas et al., 2005). the quantitative equilibrium of the rhizospheric microbe groups identified in the evaluated environments showed a direct positive relationship with the ph levels, which on average were 6.02±0.5, being higher for the bacteria (r=0.7) and lower for the fungi (r=0.3). these results coincide with those found by garau et al. (2012). the low diversity of the fungal genera was associated with the inadequate levels of organic matter identified in some of the locations included in the studies. concentrations of 0.81 to 2.9% were measured at locations where a maximum of four genera were identified, which, in combination with the indiscriminate application of herbicides, favors the development of pathogens in the soil (tofiño et al., 2012; ahemad, 2014). table 3. frequency of fungal genera per mega-environment identified in the rhizospheric soil of the bean cultivations of the colombian caribbean coast. genera relative frequency humid caribbean relative frequency dry caribbean aspergillus 100 88 phytophthora 50 88 penicillium 75 50 trichoderma 50 63 fusarium 50 63 rhizopus 50 50 macrophomina 0 13 paecilomyces 0 25 cladosporium 13 0 mucor 0 13 mean 38.8 a 45.3 a p 0.896 municipalities of humid caribbean: cerete and carmen de bolivar. municipalities of dry caribbean: codazzi, manaure, la jagua, tamalameque, valledupar, san juan and sevilla. means with different letters indicate significant differences according to the student’s t-test (p≤0.05). in addition, no significant differences were found in the prevalence of genera between the mega-environments (p=0.896) (tab. 3). the genera penicillium, aspergillus sp., and rhizopus have been identified previously as rhizospheric microbiota in bean cultivations, fulfilling functions as saprophytes and phosphate solubilizers and, in the case of aspergillus, causing seed rotting (peña-betancourt and conde-martínez, 2012). various species of phytophthora and macrophomina cause disease in the pod, root, and stem (ulacio et al., 2012). trichoderma and paecilomyces act as antagonists to pathogens and control pests (mendoza et al., 2013; martínez et al., 2013). fusarium and cladosporium have received attention due to their isolation in plant tissues with symptoms of radical wilting and anthracnose (el-mohamedy and abd alla, 2013); the former can cause table 2. rhizosphericmicrobiota count in soils cultivated with bean in nine locations of the colombian caribbean coast. location percentage of organic matter ph bacteria fungi actines genera (ufc/g of soil) codazzi 2.27 6.07 1.6·107 1.8·104 3.0·105 4 valledupar 1.13 6.43 4.4·107 1.4·105 2.7·105 4 manaure 3.64 6.08 3.5·105 1.3·104 1.5·104 6 sevilla 2.37 6.26 1.2·107 1.3·105 5.5·104 6 cereté 2.9 6.85 2.5·108 4.5·102 1.9·104 4 carmen de bolivar 3.2 6.14 3.5·106 1.5·104 1.1·105 5 san juan 1.07 5.30 1.1·106 1.5·104 2.5·105 4 tamalameque 1.07 5.58 1.1·106 1.3·104 2.2·104 3 la jagua 0.81 5.45 1.9·106 1.1·104 1.7·104 2 mean 2.05±1.06 6.02±0.5 3.7·107±8.0·107 3.9·104 1.2·105 4.2 207melo r., ariza, lissbrant, and tofiño: evaluation of agrochemicals and bioinputs for sustainable bean management on the caribbean coast of colombia production losses of between 17 and 45% (garcés-fiallos, 2013). in plant tissue samples of sevilla beans of the varieties sco487 and sco611, curvularia and colletotrichum were found (tab. 4), infecting the transition zone between the root and stem. colletotrichum is found worldwide and has been reported to cause anthracnose, a disease that is considered to be the most limiting in bean cultivations and that can cause yield losses of between 38 and 95% (gallego et al., 2010). table 4. phytopathogenic fungus identified in the plant tissues and rhizosphere of the bean cultivations of the colombian caribbean coast. code fungus identified in tissues and rhizosphere cb1 colletotrichum sp., fusarium, phytophthora cb2 colletotrichum, fusarium cb3 colletotrichum, fusarium cb4 colletotrichum cb5 colletotrichum sco487 colletotrichum, curvularia sco611 colletotrichum cb1cb5: locality carmen de bolivar samples 1, 2, 3, 4 and 5, respectively; sco487: tissue from the sevilla variety sco487; sco611: tissue from the sevilla variety sco611. the colonization of three phy topathogens, infecting individually and/or in cooperation, was observed in the bean tissue cultivated in carmen de bolivar (tab. 4). for example, in sample cb1, colletotrichum sp., fusarium, and phytophthora were observed. the cooperative infection of these phytopathogens causes damping-off and should be managed through selective fungicides (el-mohamedy and abd alla, 2013). the greater prevalence of pathogens identified in the bean plant tissue, the lower proportion of beneficial fungi in the rhizosphere in the humid environment, and a low average number of fungal genera in both mega-environments indicated the need to add bioinputs and increase beneficial microorganisms, such as trichoderma and paecilomyces. these biocontrollers have an antagonistic effect on the phytopathogens colletotrichum sp., fusarium and phytophthora, identified in the dry as well as the humid caribbean (rojanet al., 2010; taj and kumar, 2012) and should be used as a component of ipdm, combined with selective agrochemicals with a low toxicity level, to avoid an inhibitory effect on the biocontrollers and other microbial genera found in beans (herrera et al., 2012). in general, the quantitative and qualitative characteristics of the biodiversity of microorganisms will improve and contribute to the development of a suppressive rhizosphere (lang et al., 2012; yadav et al., 2013), conserved through sustainable management with the addition of organic matter to reduce the environmental impact caused by the pesticides (quintero, 2011; tofiño et al., 2012). bioinput-agrochemical compatibility the evaluated doses of paraquat and glufosinate ammonium affected the development of the biocontrollers, with significant differences in the radial growth (p=0.00). however, according to the emg scale, the glufosinate ammonium, at the concentration of 250 ml/200 l, was moderately compatible with trichoderma and beauveria with an emg lower than 30%. this compatibility level is associated with a lower toxicity level of the product according to categories of the environmental protection agency. although this dose is not effective in the field, the specifications regarding the product’s half-life (mavdt, 2011) indicate the possibility of applying the higher dose and, after 6 to 11 d, applying the bioinput. the inhibitory effect of paraquat on b. bassiana at more than 50% has been shown previously (pandey et al., 2008) (tab. 5). no significant differences were found in the growth of the three microorganisms between the low dose of glyphosate and the control (p=0.85, and p=0.32). moreover, the low dose corresponded to level 1 compatibility. therefore, applications of glyphosate and bioinputs should be done with a 20 to 60 d difference (unl, 2010). it was found that thiabendazole and chlorpyrifos allowed for the growth of trichoderma in all of the concentrations with a compatibility corresponding to level 1 or 2 (tab. 5). however, similar to the findings of muhammad et al. (2010), the growth of beauveria and metarhizium was inhibited by these two agrochemicals. the fungicides mancozeb and carbendazim inhibited the growth of the fungi with significant differences between them and the control (p=0.00), with a level 3 compatibility. oxycarboxin presented a high level of compatibility with metarhizium according to the toxicity scale and did not show a significantly different growth between the low concentration and the control (p=0.646). however, the growth of b. bassiana was inhibited by the evaluated fungicides but with growth at the low dose of oxycarboxin. herrera et al. (2012) evaluated the growth of various strains of trichoderma using recommended concentrations of mancozeb for the control of phytophthora, finding that both the native and mutant strains were highly sensitive to the fungicide. likewise, its inhibitory effect on b. bassiana growth has been reported previously (gangwar, 2013). management plan based on microbiological analyses and compatibility tests according to the obtained results and previous reports regarding the inhibition of herbicides on the saprophytes 208 agron. colomb. 33(2) 2015 mucor, aspergillus and penicillium (zain et al., 2013), which are frequently found in the study areas, the order of inhibition of the beneficial rhizospheric microbiota and bioinputs by herbicides can be established as asparaquate>glufosinate ammonium=glyphosate (santoro, 2014). trichoderma was compatible with glyphosate at concentrations 10 times lower than the recommended dose and moderately compatible with glufosinate ammonium at the same concentration. however, the efficacy of the agrochemicals toward weeds was greatly reduced when a low concentration was applied; therefore, it is advisable to use 100% of the recommended dose, considering its half-life, when programming applications of bioinputs. biological products should therefore be applied 20 and 11 d after the application of glyphosate and glufosinate ammonium, respectively, in order to avoid effects on the growth of entopathogenic and antagonistic fungi. metarhizium was only compatible with glyphosate and oxycarboxin at 10% of the recommended dose, which suggests that this bioinput can be applied 20 and 44 d after the application of the respective agrochemicals. given the above, the field application can be 1 l of glufosinate ammonium/200 l water per ha or 2 l of glyphosate/200 l water per ha and the addition of the bioinputs trichoderma and metarhizium can occur after 6 to 11 d in the case of glufosinate ammonium and after 20 d in the case of glyphosate. likewise, given their high compatibility, it is recommended to apply chlorpyrifos and oxycarboxin together with bioinputs based on trichoderma (anla, 2011; mavdt, 2007). beauveria bassiana only showed compatibility with low doses of glyphosate, which limits its inclusion in the ipdm of beans. therefore, it is recommended to use metarhizium given its high effectiveness and compatibility with the mentioned agrochemicals. field trials no statistical difference (p=0.069) was found between the manual weed eradication (99.3% efficacy) and the application of glufosinate ammonium at 100% of the recommended dose (97.3% efficacy). however, significant differences were found between these and the combinations of the two herbicides, where the individual application of ecoredudoq had the lowest efficacy (9.3%). in order to table 5. bioinput-agrochemical compatibility at different doses of the bean cultivations of the colombian caribbean coast. type product dose trichoderma growth (mm) emg metarhizium growth (mm) emg beauveria growth (mm) emg control 0 50.0 f 35.0 f 40.0 h herbicide paraquat low 4.0 b 3 0 a 3 8.0 abc 3 medium 0 a 3 0 a 3 4.0 ab 3 high 0 a 3 0 a 3 0 a 3 glufosinate ammonium low 37.0 e 2 18.0 cd 3 28.0 gh 2 medium 33.0 d 3 5.0 b 3 23.0 gh 3 high 5.0 b 3 5.0 b 3 14.0 cdef 3 glyphosate low 48.3 f 1 35.0 f 1 42.0 h 1 medium 40.0 e 2 0 a 3 22.0 efgh 3 high 25.0 c 3 0 a 3 20.0 efgh 3 insecticide chlorpyrifos low 40.3 f 2 20.0 e 3 0 a 3 medium 37.1 e 2 16.0 cd 3 0 a 3 high 37.1 e 2 16.6 cd 3 0 a 3 mancozeb low 0 a 3 0 a 3 0 a 3 medium 0 a 3 0 a 3 0 a 3 high 0 a 3 0 a 3 0 a 3 fungicide carbendazim low 0 a 3 0 a 3 0 a 3 medium 0 a 3 0 a 3 0 a 3 high 0 a 3 0 a 3 0 a 3 thiabendazole low 50.0 f 1 20.0 d 3 11.0 bcd 3 medium 50.0 f 1 0 a 3 7.0 abc 3 high 48.0 f 1 0 a 3 4.0 ab 3 oxycarboxin low 50.0 f 1 27.3 f 2 13.0 bcd 3 medium 50.0 f 1 14.0 cd 3 0 a 3 high 47.3 f 1 8.0 c 3 0 a 3 emg: effect on mycelial growth; 1, compatible with less than 10% of emg; 2, moderately compatible between 10 and 30% of emg; 3, not compatible with more than 30% of emg. means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 209melo r., ariza, lissbrant, and tofiño: evaluation of agrochemicals and bioinputs for sustainable bean management on the caribbean coast of colombia reach weed control, the combination of at least 50% of the recommended dose of glufosinate ammonium is needed as ecoredudoq by itself does not present an herbicidal effect on succulent weeds such as portulaca oleracea, which was predominant in the evaluated field (tofiño, 2000). additionally, there was a reduction in the bacterial population in the treatments that included ecoredudoq, which may favor the growth of phytophthora. pesticide residue detection in the bean seeds concentrations of lindane surpassing the maximum residue level (mrl) were found in samples obtained in codazzi, manaure, and la paz in the 2013 crop (mrl = 0.0100 mg kg-1 according to the ministerio de la protección social, 2007) (tab. 7). this product was not included in the management plan of the cultivation during this study, which indicates its high residual effect. the use of lindane is prohibited in 52 countries, including colombia, because it is bioaccumulative and a carcinogenic persistent toxin, detected worldwide in the air, water, snow, tissues and soil with a half-life in the latter of one to two years (quintero, 2011; maliszewska-kordybach et al., 2014). the accumulation of pesticide residues in the analyzed bean seeds is associated with a plant́ s capacity to extract the chemical from the soil and the low levels of organic matter in the area (robles-gonzález et al., 2006). chlorpyrifos, thiabenzadole, and carboxine were identified at levels lower than the maximum permitted and, due to their low residual levels and high compatibility with the studied bioinputs, were included in the management plan. conclusions in general, all of the evaluated samples showed favorable microbial populations for bean growth, corresponding to the principal population groups of tropical soils. however, on a qualitative level, the average diversity of the fungal genera was low and in direct proportion to the decrease of the physicochemical quality of the soil in terms of organic matter and ph, regardless of the mega-environment. as a consequence, these unfavorable soil characteristics promote susceptibility to disease because of the lack of a suppressive rhizosphere. this was shown by the higher prevalence of table 6. herbicide treatment efficacy and effect on the soil microflora of the bean cultivations of the colombian caribbean coast. treatment efficacy (%) bacteria (ufc/g) fungi (ufc/g) actino-bacteria (ufc/g) identified fungal genera mwc 99.3 a 1.3·105 7.0·102 1.5·105 aspergillus, trichoderma, rhizopus 25f-75e 53.3 b 1.7·104 2.0·103 3.0·104 rhizopus, aspergillus 50f-50e 60.0 b 2.3·104 3.4·103 4.7·104 aspergillus, rhizopus, fusarium 75f-25e 71.0 ab 1.0·105 5.5·102 3.0·105 aspergillus, penicillium 100f 97.3 a 2.0·105 2.2·103 2.5·104 aspergillus, trichoderma, rhizopus, fusarium 100e 9.3 c 1.0·102 1.1·103 2.2·104 aspergillus, penicillium, phytophthora mwc, manual weed control; 25f-75e, 25% glufosinate ammonium + 75% ecoredudoq; 50f-50e, 50% glufosinate ammonium + 50% ecoredudoq; 75f-25e, 75% glufosinate ammonium + 25% ecoredudoq; 100f, 100% glufosinate ammonium; 100e, 100% ecoredudoq. means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). table 7. pesticide residues in the bean seeds cultivated in codazzi, manaure, la paz, and pueblo bello (municipalities of colombian caribbean coast) in 2013 and 2014. location chemical (mg kg-1) crop of 2013 crop of 2014 codazzi-motilonia chlorpyrifos 0.007 chlorpyrifos 0.050 lindane 0.016 thiabendazole 0.013 manaure chlorpyrifos 0.006 chlorpyrifos 0.021lindane 0.021 carbendazim 0.30 la paz chlorpyrifos 0.009 not applied lindane 0.035 pueblo bello compounds not detected carbendazim 0.024 carboxine 0.029 lindane 0.011 codazzi-miraflores farm not applied compounds not detected maximum residue levels (mg kg-1): chlorpyrifos and thiabendazole 0.050, carboxine 0.20, carbendazim 0.5, lindane 0.0100. 210 agron. colomb. 33(2) 2015 pathogenic microorganisms over beneficial ones, indicating the need to use pesticides, such as chlorpyrifos, thiabendazole, oxycarboxin, and glyphosate, that have a low effect on the development of the microbiota present in the soils used for bean cultivation in the caribbean region. such pesticides permit the use of biocontrollers such as trichoderma and metarhizium, applied according to the half-life of the chemical, in order to avoid major deterioration of vulnerable caribbean soils. in addition, organic fertilizers are recommended in order to increase the organic matter content of soils, which favors the suppressive rhizospheric population and the development of the crop. the deficient health of soils dedicated to bean cultivation on the caribbean coast justifies the previous recommendations, including techniques used in organic agriculture and ipdm with compatible chemical and biological products, in order to benefit the productivity and the phyto-recovering properties of the plants. beauveria bassiana was not compatible with the evaluated agrochemicals and should not be used in integrated management. this indicates the need of further studies on native strains that are better adapted to the climatic and edaphic conditions and the agronomic management of the studied area. the accumulation of highly toxic pesticides in bean seeds, favored by the phytoextractive properties of the plants and the physicochemical properties of the soil, is an indicator of the need of applying sustainable management that includes agrochemicals with a low residual effect. literature cited ahemad, m. 2014. growth suppression of legumes in pyriproxyfen stressed soils: a comparative study. emir. j. food agric. 2, 66-72. anla, autoridad naciona l de licencias ambienta les. 2011. resolución no. 73, por la cual se emite un dictamen técnico ambiental para el producto formulado lorsban* 4 ec, a partir del ingrediente activo grado técnico clorpirifos. república de colombia, bogota. arenas, j., f.g. carpio, and j.j. guillermo. 2005. flora fúngica de la rizósfera de phaseolus lunatus «pallar» en ica, perú. rev. peru biol. 12, 441-444. dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2011. resultados encuesta nacional agropecuaria ena. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. el-mohamedy, r.s.r. and m.a. abd alla. 2013. bio-priming seed treatment for biological control of soil borne fungi causing root rot of green bean (phaseolus vulgaris l.). j. agric. technol. 9, 589-599. gallego g., c., g.a. ligarreto m., l.n. garzón g., o.a. oliveros g., and j.l. rincón r. 2010. rendimiento y reacción a colletotrichum lindemuathianum en cultivares de fríjol voluble (phaseolus vulgaris l.). rev. fac. nal. agr. medellin 63, 5477-5488. gangwar, g.p. 2013. compatibility of beauveria bassiana (balsamo) vuillemin with chemicals and bio-pesticides. ann. plant protection sci. 21, 360-363. garau, g., p. castaldi, s. deiana, p. campus, a. mazza, p. deiana, and a. pais. 2012. assessment of the use potential of edible sea urchins (paracentrotus lividus) processing waste within the agricultural system: influence on soil chemical and biological properties and bean (phaseolus vulgaris) and wheat (triticum vulgare) growth in an amended acidic soil. j. environ. manag. 109, 12-18. doi: 10.1016/j.jenvman.2012.05.001 garcés-fiallos, f.r. 2013. cuantificación de enfermedades en líneas promisorias y variedades de fréjol en quevedo, ecuador. biotecnol. sector agropec. agroind. 11, 196-207. garcía g., a. 2013. estudio de las alteraciones inducidas por imazamox en judía y veza para la selección de simbiosis rhizobiumleguminosa tolerantes. phd thesis. department of sciences, editorial universidad de granada, granada, spain. herrera, r., d. núñez, n. romero, x. besoain, l.m. pérez, and j. montealegre. 2012. sensitivity of wild-type and mutant trichoderma harzianum strains to fungicides. cienc. inv. agr. 39, 569-576. doi: 10.4067/s0718-16202012000300016 jojoa b., c.j. and c. salazar g. 2011. evaluación in vitro de insecticidas biorracionales para el control de agrotisipsilon hüfnagel. rev. cienc. agr. 28, 53-63. lang, j., j. hu, w. ran, y. xu, and q. shen. 2012. control of cotton verticillium wilt and fungal diversity of rhizosphere soils by bio-organic fertilizer. biol. fert. soils 48, 191-203. doi: 10.1007/ s00374-011-0617-6 maliszewska-kordybach, b., b. smreczak, and a. klimkowiczpawlas. 2014. evaluation of the status of contamination of arable soils in poland with ddt and hch residues: national and regional scales. pol. j. environ. stud. 23, 139-148. martínez, b., d. infante, and y. reyes. 2013. trichoderma spp. y su función en el control de plagas en los cultivos. rev. protección veg. 28, 1-11. mavdt, ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. 2007. resolución no. 464, por la cual se otorga una licencia ambiental para la importación del ingrediente activo grado técnico oxicarboxin y sus formulaciones plantvax® 5% gr y plantvax 75%, y se toman otras determinaciones. república de colombia, bogota. mavdt, ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. 2011. resolución no.27, por la cual se emite un dictamen técnico ambiental para el producto formulado destierro® sl, a partir del ingrediente activo grado técnico glufosinato de amonio. república de colombia, bogota. mendoza, g.a.t., j.h. wilson, and j.c. colina. 2013. efecto de trichoderma atroviride, trichoderma harzianum y trichoderma viride sobre huevos de meloidogyne sp. en condiciones de laboratorio. rebiolest 1, e65. ministerio de la protección social. 2007. resolución no. 2906, por la cual se establecen los límites máximos de residuos de http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2012.05.001 http://dx.doi.org/10.4067/s0718-16202012000300016 http://dx.doi.org/10.1007/s00374-011-0617-6 http://dx.doi.org/10.1007/s00374-011-0617-6 211melo r., ariza, lissbrant, and tofiño: evaluation of agrochemicals and bioinputs for sustainable bean management on the caribbean coast of colombia plaguicidas lmr en alimentos para consumo humano y en piensos o forrajes. república de colombia, bogota. morros, m.e. and a. pire. 2003. evaluación participativa de materiales promisorios de vainita phaseolus vulgaris l. en las zonas altas del estado lara. rev. fac. agron. (luz) 20, 21-33. mu h a m m a d , r . a ., h . b . mu h a m m a d , a . mu h a m m a d , a . mu ha mmad, a nd t.s. sha hbaz. 2010. compatibi lit y of entomopathogenic fungi, metarhizium anisopliae and paecilomyces fumosoroseus with selective insecticides. pak. j. bot. 42, 4207-4214. pandey, ak., k.r. kanaujia, and i. varshneya. 2008. effect of different herbicides on growth, sporulation and germination of beauveria bassiana (balsamo) vuillemin. j. entomol. res. 32, 225-228. pava c., i. 2011. degradación del suelo: problemática mundial y local. centro de estudios políticos y socioculturales del caribe (cespca), bogota. peña-betancourt, s.d. and v. conde-martínez. 2012. contenido de af latoxinas y proteína en 13 variedades de fríjol (phaseolus vulgaris l.). rev. mex. cienc. agric. 3, 201-206. quintero d., j.c. 2011. degradación de plaguicidas mediante hongos de la pudrición blanca de la madera. rev. fac. nal. agr. medellin 64, 5867-5882. reyes, y., d. infante, j. garcía-borrego, e. del pozo, a. cruz, and b. martínez. 2012. compatibilidad de trichoderma asperellum samuels con herbicidas de mayor uso en el cultivo del arroz. rev. proteción veg. 27, 45-53. robles-gonzález, i.v., e. ríos-leal, j. galíndez-mayer, s. caffarelméndez, j. barrera-cortés, f. esparza-garcía, and h.m. poggi-varaldo. 2006. comportamiento adsortivo-desortivo del lindano en un suelo agrícola. interciencia 31, 305-308. rodríguez t., i.v., h. morales, and c. cardona m. 2003. líneas base, dosis diagnóstico y medición periódica de resistencia a insecticidas en poblaciones de adultos e inmaduros de trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) en el valle del cauca, colombia. rev. colomb. entomol. 29, 21-27. rojan, p.j., r.d. tyagia, d. prévost, s.k. brar, s. pouleur, and r.y. surampallic. 2010. mycoparasitic trichoderm aviride as a biocontrol agent against fusarium oxysporum f. sp. adzuki and pythium arrhenomanes and as a growth promoter of soybean. crop prot. 29, 1452-1459. doi: 10.1016/j.cropro.2010.08.004 roubos, c.r., c. rodriguez-saona, and r. isaacs. 2014. mitigating the effects of insecticides on arthropod biological control at field and landscape scales. biol. control 75, 28-38. doi: 10.1016/j.biocontrol.2014.01.006 santoro, p.h., s.a. cavaguchi, t.m. alexandre, j. zorzetti, and p.m.o.j. neves. 2014. in vitro sensitivity of antagonistic trichoderma atroviride to herbicides. braz. arch. biol. technol. 57, 238-243. doi: 10.1590/s1516-89132014000200012 santos, a., e. grijalba, m.v. zuluaga. m. gómez, and l. villamizar. 2013. compatibilidad in vitro de un bioplaguicida a base de lecanicillium lecanii (hypocreales: clavicipitaceae) con agroquímicos empleados en los cultivos de algodón y berenjena. rev. colomb. biotecnol. 15, 132-142. doi: 10.15446/rev.colomb. biote.v15n2.38025 soto g., j.l., m. andrade s., p. mestas z., m.m.o. gonçalves, and h.h. soto g. 2010. impacto de herbicidas sobre microorganismos disolventes de fosfatos en suelo rizosférico de plantas de solanum tuberosum. teoría praxis inv. 5, 11-20. taj, a. and v.b.s. kumar. 2012. in vitro interaction study of native trichoderma harzianum isolates against rhizoctonia solani, colletotrichum gloeosporioides and alternaria sp. of gerbera. environ. ecol. 30, 455-457. tofiño, a. 2000. efecto de la mezcla de extractos de plantas ecoredudoq y algunos herbicidas sobre el comportamiento de las arvenses asociadas a los cultivos de caña de azúcar saccharums ppcvs v5171 y cc 8592 y el híbrido de maíz sv 730 en el centro del valle del cauca. undergraduate thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. tofiño, a., d. cabal, and l.f. gil. 2012. análisis de componentes del sistema productivo de aguacate, con incidencia probable de phytophthora en cesar, colombia. avanc. inv. agropec. 16, 63-90. tofiño r., a.p. 2013. fisiología de cultivos del trópico seco: perspectivas de mejoramiento frente al cambio climático. editorial fondo de publicaciones de la universidad popular del cesar, valledupar, colombia. ulacio o., d., m. jiménez t., w. perdomo, and n. moreno. 2012. impacto de estrategias en la epidemiología de la pudrición basal, la pudrición carbonosa y el rendimiento de caraota (phaseolus vulgaris l.). j. selva andina res. soc. 3,14-26. unl, universidad nacional del litoral. 2010. informe sobre grado de toxicidad del glifosato. expe no. 542212. santa fe, argentina. xie, j., l. hu, j. tang, x. wu, n. li, y. yuan, h. yang, j. zhang, s. luo, and x. chen. 2011. ecological mechanisms underlying the sustainability of the agricultural heritage rice-fish coculture system. proc. natl. acad. sci. usa 108, 1381-1387. doi: 10.1073/pnas.1111043108 yadav, s.k., a. dave, a. sarkar, h.b. singh, and b.k. sarma. 2013. co-inoculated biopriming with trichoderma, pseudomonas and rhizobium improves crop growth in cicer arietinum and phaseolus vulgaris. int. j. agr. environ. biotechnol. 6, 255-259. zain, n.m.m., r.b. mohamad, k. sijam, m.m. morshed, and y. awang. 2013. effect of selected herbicides in vitro and in soil on growth and development of soil fungi from oil palm plantation. int. j. agric. biol. 15, 820-826. http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2010.08.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.biocontrol.2014.01.006 http://dx.doi.org/10.1590/s1516-89132014000200012 http://dx.doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v15n2.38025 http://dx.doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v15n2.38025 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1111043108 drought stress affects physiological parameters but not tuber yield in three andean potato (solanum tuberosum l.) cultivars received for publication: 24 june, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.65901 1 biology department, pontificia universidad javeriana, bogota (colombia). loyla.rodriguez@javeriana.edu.co 2 agronomy department, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). agronomía colombiana 35(2), 158-170, 2017 drought stress affects physiological parameters but not tuber yield in three andean potato (solanum tuberosum l.) cultivars el estrés por sequía afecta los parámetros fisiológicos, pero no el rendimiento de los tubérculos en tres cultivares andinos de papa (solanum tuberosum l.) loyla rodríguez-pérez1, carlos eduardo ñústez l.2, and liz patricia moreno f.2 abstract resumen this study evaluated the effect of water deficit on the physiological response and yield of three andean potato cultivars. leaf water potential (ψw), soil matric potential (smp), photosynthesis (a), stomatal conductance (gs), transpiration (e), intrinsic water use efficiency (wuei), leaf temperature (lt), chlorophyll f luorescence parameters, chlorophyll (chl), carotenoids (car), electrolyte leakage (el), growth and yield (y). parameters were determined in well-watered (ww) and drought-stressed (ds) plants. the three ds cultivars showed a decrease in leaf ψw from the first day of treatment and reached values close to -2.00 mpa 4 days after treatment (dat) for the diacol capiro (dc) cultivar, 5 dat for the pastusa suprema (ps) cultivar and 6 dat for the esmeralda (es) cultivar. the values of a, gs and e in the ds cultivars decreased from the first dat. the lt reached the highest values when gs showed the lowest values for the three ds cultivars. wuei was higher in es under ds plants but lower in dc under ds. the psii photochemical efficiency (fv/fm) showed values greater than 0.8 for all ds cultivars under ds, suggesting the absence of non-stomatal limitations for a. the chl content increased in the es cultivar under ds from 5 to 7 dat compared to ww plants. carotenoids (ca) contents, the car/chl ratio, and el increased in the three ds cultivars. there were no differences in yield and growth parameters between ww and ds cultivars. these results suggest that the three cultivars developed mechanisms to overcome the stress. one of these mechanisms could be the early synthesis of car, which may maintain photosystem ii function under water stress. este estudio evaluó los efectos del déficit hídrico sobre la respuesta fisiológica y el rendimiento de tres cultivares andinos de papa. potencial hídrico foliar (ψw), potencial mátrico del suelo (smp), fotosíntesis (a), conductancia estomática (gs), transpiración (e), la eficiencia en el uso del agua intrínseca (wuei), la temperatura de la hoja (lt), los parámetros de la f luorescencia de la clorofila (chl), carotenoides (car), pérdida de electrolitos (el), parámetros de crecimiento y rendimiento (y) en plantas bien irrigadas (ww) y sometidas a estrés por sequía (ds). los tres cultivares ds mostraron una disminución de ψw de la hoja desde el primer día de tratamiento y alcanzaron valores cercanos a -2,00 mpa a los 4 días después del tratamiento (dat) para el cultivar diacol capiro (dc), a 5 dat para el cultivar pastusa suprema (ps) y a los 6 dat para el cultivar esmeralda (es). los valores de a, gs y e en los cultivares bajo ds disminuyeron desde el primer dat. la lt alcanzó los valores más altos cuando gs mostró los valores más bajos para los tres cultivares ds. wuei fue más alta en las plantas de es bajo ds, pero menor en dc bajo ds. la eficiencia fotoquímica psii (fv/fm) presentó valores superiores a 0,8 para todos los cultivares bajo ds, lo que sugiere la ausencia de limitaciones no estomáticas para la a. el contenido de chl aumentó en el cultivar es bajo ds entre el 5 y 7 dat en comparación con el de plantas ww. el contenido de car, el radio car/chl, and el incrementaron en los tres cultivares bajo ds. no hubo diferencias en los parámetros de rendimiento y crecimiento entre los cultivares ww y los sometidos a ds. estos resultados sugieren que los tres cultivares desarrollaron mecanismos para superar el estrés. uno de estos mecanismos podría ser la síntesis temprana de car, que puede mantener la función del fotosistema ii bajo estrés hídrico. key words: carotenoid/chlorophyll ratio, electrolyte leakage, photoprotection, water deficit tolerance, leaf temperature. palabras clave: radio carotenoides/clorof ila, pérdida de electrolitos, fotoprotección, tolerancia al déf icit hídrico, temperatura foliar. abbreviations: a, photosynthesis; aba, abscisic acid; abg, above-ground mass; car, carotenoids; chl, chlorophyll; dap, days after planting; dat, days after treatment; dap, days after planting; dc, diacol capiro; ds, drought-stressed; e, transpiration; el, electrolyte leakage; es, esmeralda; etr, electron transport rate; fv/fm, maximum quantum yield of psii photochemistry; fw, fresh weight; gs, stomatal conductance; la, leaf area; lt, leaf temperature; npq, non-photochemical quenching; ps, pastusa suprema; qp, photochemical quenching; rdm, root dry mass; r/s, root/shoot ratio; ros, reactive oxygen species; smp, soil matric potential; vpd, vapor pressure deficit; ψw, water potential; ww, well-watered; wuei, intrinsic water use efficiency; y, tuber yield; y(ii), effective photochemical quantum yield of photosystem ii. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.65901 159rodríguez-pérez, ñústez l., and moreno f: drought stress affects physiological parameters but not tuber yield in three andean potato (solanum tuberosum l.) cultivars introduction the climate change has generated an increase in the environmental temperature and this has resulted in modifications of the water regimes and the precipitation patterns worldwide (hitz and smith, 2004). this situation has made drought stress one of the principal limiting abiotic stresses for agricultural production (zoebl, 2006). water stress reduces plant growth through a reduction in photosynthesis, mainly caused by a stomatal limitation (liu et al., 2005; parent et al., 2014). a decrease in the plant water potential (ψw) caused by water deficit, increases the levels of abscisic acid (aba) in the plants, which induces a stomatal closure as an early response in the defense against stress (lim et al., 2015). decreases in stomatal conductance (gs) reduce water loss through transpiration, but it also decrease carbon dioxide uptake, reducing the production of photoassimilates and, therefore, plant growth (lahlou et al., 2003; tourneux et al., 2003a). this decrease in the photosynthetic rate under water deficit conditions has been reported in plants such as potato (solamun tuberosum l.) (moorby et al., 1975 schapendonk et al., 1989; ierna and mauromicale, 2006; liu et al., 2006; ramírez et al., 2016). with severe water stress, in addition to the stomatal limitation of photosynthesis, the presence of non-stomatal limitations related to damage to the photosynthetic apparatus has been reported (sanda et al., 2011; noctor et al., 2014). these limitations can be measured with different variables such as the maximum photochemical efficiency of photosystem ii (fv/fm) (xu et al., 2010). the photosynthetic rate in many cases is also affected by the chlorophyll (chl) content (obidiegwu et al., 2015). stomatal and non-stomatal limitations cause an imbalance between the two phases of photosynthesis and an increase in the production of reactive oxygen species (ros) (sanchez-rodríguez et al., 2010; farhad et al., 2011). ros can alter the normal functioning of plants due to the damage caused to lipids, proteins, nucleic acids, photosynthetic pigments and enzymes (kar, 2011). the principal damage caused by ros during water stress is lipid peroxidation, which decreases the stability of cellular membranes and increases their permeability, thereby modifying cellular metabolism (yordanov et al., 2003). in order to overcome oxidative stress, plants have developed enzymatic and non-enzymatic antioxidants (cruz de carvalho, 2008). among the non-enzymatic antioxidants, carotenoids (car) are particularly important because they decrease ros contents and thereby protect the photosynthetic machinery (cazzonelli, 2011). car may also act as a defensive response by reducing thermal effects of drought stress (farooq et al., 2009). the decrease in photosynthesis resulting from drought stress reduces growth, affecting parameters such as foliar area, total dry mass, and distribution of photoassimilates within the plants (chaves et al., 2002; lahlou et al., 2003). this negative effect on growth has been reported for plants including potato (lahlou et al., 2003; ierna and mauromicale, 2006) and sorghum (sorghum bicolor l.) (zegada-lizarasu and monti, 2013). however, differences have been observed in the effects caused by drought stress related to morphological, physiological, biochemical, and molecular changes among species and cultivars (tourneux et al., 2003a; liu et al., 2005; liu et al., 2006; graca et al., 2010). likewise, under drought stress, the tolerance of some genotypes has been associated with rapid recuperation after rehydration (hu et al., 2010; zegada-lizarazu and monti, 2013). solanum tuberosum l. is a species originated in the andean region of south america, cultivated worldwide and very important for food security in colombia (devaux et al., 2014). potato plants are very sensitive to drought stress compared to other species (porter et al., 1999). it has been reported that drought stress considerably decreases yield, making water availability a limiting factor in the production of this crop (lahlou et al., 2003; tourneux et al., 2003a; obidiegwu et al., 2015). in south american countries, potato is cultivated in highly mountainous areas with few or no available water, suggesting that this crop is often subjected to drought stress conditions. it has been shown that the magnitude of drought stress in potato production depends on the plant phenology, duration, and severity of the stress (jefferies, 1995). potato plants are susceptible to soil matric potentials (smp) lower than -25 kpa and smp values near -45 kpa, causing water stress in this crop (wang et al., 2007). thus far, there is not information available about the physiological effects of short periods of water deficit on colombian potato cultivars. potato plants could respond to drought stress very early and develop strategies to cope with it (farhad et al., 2011; monneveux et al., 2013). therefore, physiological behavior of the plants under this stress could provide information on their capacity to tolerate drought stress. this study aimed to evaluate leaf ψw, gas exchange behavior, leaf temperature (lt), chlorophyll fluorescence parameters, photosynthetic pigment content, membrane permeability, growth parameters, and yield in three potato (s. tuberosum l.) cultivars that are commercially used in colombia under a short period of water stress and recovery, aiming to expand knowledge on this topic of interest. 160 agron. colomb. 35(2) 2017 materials and methods plant material and experimental design this study was carried out in 2013 in the greenhouses of the facultad de ciencias agrarias of the universidad nacional de colombia, located at 2,600 m a.s.l. a seed tuber with a weight of 50 (±10) g of the potato tubers of diacol capiro (dc), pastusa suprema (ps), and esmeralda (es) cultivars were planted in black plastic bags that contained 5 kg of silty loam soil with ph 6.3. the plant materials were arranged in plots. each plot consisted of 12 plants distributed in an area of 4.80 m2, 0.80 m, and 0.40 m apart. considering the results of the soil analysis, each plant was fertilized with 20 g of abocol® 10-30-10 (n-p-k) and 5 g of agrimins®, applied at planting. foliar applications of omex bio 8®, which provide macroelements and chelated microelements were applied at doses of 1 cm3 l-1 60 d after planting (dap). since planting time, plants were irrigated with 800 ml of water every third day; the smp was maintained at 0.00 mpa to guarantee plant emergence and growth. during the experiment, the maximum and minimum temperatures and relative humidity were registered daily with a weather station (mcr200 µmetos®, pessl instruments, weiz, austria) (fig. 1a). the mean vapor pressure deficit (vpd) (fig. 1b) also was calculated. the treatments were distributed in a split-plot arrangement under a randomized complete block design with three replications; the cultivars were placed in the main plots, and the water states were in the sub-plots ‒ drought-stressed (ds) or well-watered (ww) plants. in the ds treatment, irrigation was suspended at 74 dap, at the beginning of tuberization stage in the three cultivars; several studies report that when the water deficit is applied in this phenological stage generates a reduction in crop yield (liu et al., 2005; liu et al., 2006; ahmadi et al., 2010). drought stress was applied for 4 to 6 d, until the smp reached values below -45 kpa, which is considered to cause water stress in potato crops (wang et al., 2007; aksić et al., 2014). the stress level also was defined according to the permanent wilting point reported for potato crops, in which the leaf ψw reaches a less negative value than -1.60 mpa (vos and haverkort, 2007; rolando et al., 2015). after this period of stress, the plants were irrigated for recovery. leaf water potential and soil matric potential the leaf ψw was measured from 12:00 h to13:00 h in 3 or 4 completely expanded leaves from top to bottom of six plants per treatment. ψw was measured with a scholander pressure chamber (pms model 615, fresno, ca, usa). smp was measured at 6:00 h with a tensiometer (tensiorun®, unidrench, bogota, colombia). gas exchange, water use efficiency, and leaf temperature for the three cultivars, the photosynthetic rate (a), gs, and transpiration rate (e) were registered using a photosynthesis measurement system (lcpro-sd, portable bioscientific, hoddesdon, uk). the measurements were taken on 3 or 4 completely expanded leaves of six plants per treatment from 9:00 h to 11:30 h with a co2 concentration of 400 µl l-1 and a photosynthetic photon f lux density of 900 µmol m-2 s-1. the intrinsic water use efficiency (wuei) was calculated with a and gs data (a/gs). the leaf temperature (lt) was measured using a manual infrared thermometer (hd550, extech®, waltham, ma, usa). five measurements were taken per leaf of six plants per treatment. chlorophyll fluorescence parameters in order to determine the photoinhibition of photosynthesis, fv/fm was measured in dark-adapted leaves for 45 min using a mini-pam modulated f luorometer (walz®, effeltrich, germany). the measurements were carried out on the same leaves that were used to measure a. the chl molecules were excited for 0.80 s with 1,500 μmol m-2 s-1 of actinic light. the parameters photosynthetic electron transport rate (etr), effective quantum efficiency of psii (y[ii]), photochemical quenching (qp), and non-photochemical quenching (npq) were registered. photosynthetic pigments leaf pigments were extracted in accordance with lichtenthaler (1987). the upper-third portion (equal to three or four expanded leaves) of six plants per treatment was homogenized in 80% acetone. the absorbance was determined at an optical density of 663 nm and 647 nm for chl and 470 nm for car. the chl and car contents were determined, and a carotenoid/chlorophyll ratio (car/chl) was calculated using these values. membrane permeability permeability of cellular membranes was measured by the amount of electrolyte leakage (el) (valentovic et al., 2006). ten 2.5-mm-diameter leaf discs were placed in falcon tubes with 2 ml of deionized water at 25°c. the electrical conductivity (ec) was determined with a conductometer (hi 9835 hanna® ict, sl, bogota, colombia) at 24 h. the ec values were expressed as a percentage with respect to the highest value using the equation pe = (ec1 * ec2) * 100; where pe = percentage of lost electrolytes, ec1 = ec at 24 h, and ec2 = ec after heating up 80°c. growth and yield parameters at 123 dap, the stem length was measured from the base to the apical meristem; the leaf area (la) was measured 161rodríguez-pérez, ñústez l., and moreno f: drought stress affects physiological parameters but not tuber yield in three andean potato (solanum tuberosum l.) cultivars with a li-3000c portable leaf area meter (li-cor inc., lincoln, ne, usa). the plants were individually separated into above-ground mass (abg), roots (r) and tubers, which were subsequently dried in a 70 °c oven at constant weight. the root/shoot ratio (r/s) was determined using dry weight data. at 164 dap, the tuber yield (y) was determined as tuber fresh weight per plant using 10 plants per treatment at the time of harvest for the three varieties. data analysis the data of each parameter were analyzed with analysis of variance (anova) and presented as the mean value for each treatment and cultivar. a tukey test (p≤0.01) was performed to evaluate the treatment effects. each treatment value is the average of six replicates. statistical analyses were performed using the r software program (r development core team, 2010). temperature, relative humidity, and vapor pressure deficit during the experiment period, the minimum air temperature was between 9.7°c and 12.8°c, and the maximum temperature was between 31.3°c and 38.5°c; the mean temperature was between 18.6°c and 20.6°c. the mean relative air humidity oscillated between 69.4% and 89.3%; the mean minimum and maximum relative humidity values were 44.2±10.20% and 98.8±1.6%, respectively (fig. 1a). during the evaluation period, the vpd varied between 0.30 kpa and 0.50 kpa (fig. 1b). results leaf water potential and soil matric potential leaf ψw was significantly different (p≤0.01) between the ww and the ds cultivars from 1 to 6 d after treatment (dat) and between the ds cultivars from 3 to 6 dat (fig. 2a). from 2 dat, a significant decrease in the leaf ψw was recorded in the ds cultivars. a leaf ψw close to -2.00 mpa was observed at 4 dat for dc (-1.99 mpa), at 5 dat for ps (-2.15 mpa), and at 6 dat for es (-2.00 mpa). one day after recovery, the dc and ps cultivars showed a significantly lower leaf ψw (-0.46 mpa and -0.51 mpa, respectively) compared to the ww cultivars (-0.28 mpa and -0.23 mpa, respectively), while es had leaf ψw values equal to those of the ww cultivars (-0.26 mpa) (fig. 2a). the leaf ψw was significantly different (p < 0.01) between the ww and ds cultivars, from 1 to 4 dat; however, there weres no significant differences between ww cultivars at any day. the smp was reduced from 1 dat and reached the most negative values in the dc (-54 kpa), ps (-56 kpa), and es (-61 kpa) cultivars at 4, 5, and 6 d, respectively (fig. 2b). however, after 1 d of recovery, the smp of ds treatments reached the value of ww treatments (-0.00 kpa). analyzed together, these results indicate the plants of the three cultivars experimented water deficit at different times, which decreased the leaf ψw to values associated with water stress in plants. gas exchange, water use efficiency, and leaf temperature the photosynthetic rate was statistically signif icant (p≤0.01) between the ww and ds cultivars from 1 to 6 dat. the physiological parameters gs and e were statistically significant (p≤0.01) between the ww and ds cultivars from 2 to 6 dat. among the ds cultivars, there was a statistically significant difference in a from 1 to 6 dat; in gs between 2 and 6 dat; and in e at 2 dat, 5 dat, and 6 dat (fig. 3a-c). a, gs, and e were significantly different (p≤0.01) between the ww and ds cultivars from 1 dat (a) and from 2 dat (gs and e) until the leaf ψw of the plants reached their lowest values (fig. 3a, c). the highest v p d ( kp a) dat b r el at iv e hu m id ity ( % ) dat a 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 10 20 30 40 50 60 te m pe ra tu re ( °c ) mean temperature mean relative humidity minimum temperature maximum temperature mean air vapor pressure deficit (vpd) figure 1a. mean temperature, maximum and minimum temperatures (°c) and mean relative humidity (%); b. average vapor pressure deficit (vpd) (kpa) in the greenhouse during the days of the period in which the potato plants were subjected to water deficit. dat: days after treatment. 162 agron. colomb. 35(2) 2017 a values in the ds cultivars were recorded in the es cultivar from 1 to 4 dat (4.49-22.56 µmol co2 m-2 s-1) (fig. 3a). the gs only presented significant differences between the ds cultivars at 2 dat, and the es cultivar showed the highest value (0.09 mmol h2o m-2 s-1). the lowest values for a (0.56-1.17 µmol co2 m-2 s-1), gs (0.01 mmol h2o m-2 s-1), and e (0.40‒0.53 mmol h2o m-2 s-1) were recorded in all cultivars when they reached the lowest ψw. one day after recovery, only the ps cultivar showed significant differences in a with the ww treatment (24.21 µmol co2 m-2 s-1), while for gs and e all cultivars reached the values of the ww treatments. lt showed the significantly higher values in the ds cultivars at 2 dat for plats of es (18.01°c) and at 3 dat for all cultivars (fig. 3d). the maximum values for the dc (21.48°c) and ps (23.19°c) cultivars were recorded when the lowest leaf ψw values were reached, while in the es cultivar the maximum value was observed at 5 dat (22.29°c). one day after recovery, the lt for the three cultivars reached the values of the ww cultivars (9.5314.02°c). these results indicate that in the three cultivars under ds, there was a gradual stomatal closure which was higher when the plants reached a leaf ψw close to -2.00 mpa, and this decrease in stomatal conductance reduced the co2 input for photosynthesis as well. wuei in the ds cultivars was significantly higher at 3 dat for ps (181.37 µmol co2 mol-1 h2o) and es (218.09 µmol co2 mol-1 h2o) and at 4 dat for es (261.52 µmol co2 mol-1 h2o) compared with the plants of ww cultivars (fig. 4). these results showed that the ps and es cultivars subjected to water deficit have a higher wuei, which could be related to drought tolerance. chlorophyll fluorescence parameters fv/fm has been widely used to detect stress-induced alterations in the photosynthetic apparatus (zegada-lizarasu and monti, 2013). in this study, we found that fv/fm recorded values greater than 0.80 for the ds and ww cultivars (fig. 5a). y(ii) and etr presented significant differences between the ww and ds cultivars at 4 dat and 5 dat (fig. 5b, c). the dc and ps cultivars presented the lowest values for y(ii) and etr when they reached the lowest leaf ψw, while the es cultivar presented the lowest value for both parameters 1 d before reaching the lowest of leaf ψw. one day after recovery, the three ds cultivars did not show significant differences in y(ii) and etr compared to the ww cultivars. qp exhibited a significant decrease in es (0.37) and ps (0.37) cultivars at 5 dat; during the other days (from day 1 to 4), qp did not show differences between the ww and ds cultivars (fig. 5d). npq was significantly higher in ds cultivars at 4 dat and 5 dat, with the highest value in ps (0.44) at 5 dat (fig. 5e). one day after recovery, the variables fv/fm, y(ii), and etr reached the values of those of ww plants in the three cultivars, while for npq the cultivars did not reach the values of the ww plants. these results indicate the absence of any major impairment of the photosynthetic apparatus during leaf water deficit. photosynthetic pigments chl for es cultivar under ds was significantly higher from 5 to 7 dat compared to ww plants (fig. 6a). for the other cultivars, there were no significant differences in chl between the plants under ds and ww. the car presented a significantly higher value in ds cultivars from 2 dat for dc and es and from 4 to 6 dat for ps compared to ww plants. from 4 dat, es presented the highest values for figure 2. effects of drought stress and subsequent recovery in three potato cultivars (dc: diacol capiro, ps: pastusa suprema, es: esmeralda). ww: well-watered, ds: drought-stressed, dat: days after treatment. a. leaf water potential (ψw); b. soil matric potential (smp). the data shown are the averages of six replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p≤0.01 according to the tukey test. a a a aa a ns b b b c b ns b c c b d c d ab ns a a a a a a b b b b b b s m p ( kp a) b ψ w (m p a) dat a 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 dc ww dc ws ps ww ps ds es ww es ds -2.5 -2.3 -2.0 -1.8 -1.5 -1.3 -1.0 -0.8 -0.5 -0.3 0.0 -65 -55 -45 -35 -25 -15 -5 5 dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds 163rodríguez-pérez, ñústez l., and moreno f: drought stress affects physiological parameters but not tuber yield in three andean potato (solanum tuberosum l.) cultivars c ns c b b c ns c b a a b a b c aa a b c ab a a a ns b ab b c ab b ns a a a b c c b c c b b bb a b a b a b a b a a a a a a a ns a a a ns b ab b b b bc c b c b c abl t ( °c ) d dat dat dat c 0 1 2 3 4 5 6 7 g s ( m ol h 2o m -2 s -1 ) b a ( µ m ol c o 2m -2 s1 ) dat a 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds 0 5 10 15 20 25 30 35 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 8 12 16 20 24 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 e (m m ol h 2o m -2 s -1 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 c b b cd nsd b aa a b a a a b c ab ab ab b ns w u ei ( µ m ol c o 2 m ol h 2o -1 ) dat 0 1 2 3 4 5 6 7 dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds 50 100 150 200 250 figure 3. effects of water deficit and subsequent recovery in three cultivars of potato (dc: diacol capiro, ps: pastusa suprema, es: esmeralda). ww: well-watered, ds: drought-stressed, dat: days after treatment. a. photosynthesis (a); b. stomatal conductance (gs); c. transpiration (e); d. leaf temperature (lt). the data shown are the means of six replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p≤0.01 according to the tukey test. figure 4. effects of water deficit and subsequent recovery on the intrinsic water use efficiency (wuei) in three cultivars of potato (dc: diacol capiro, ps: pastusa suprema, es: esmeralda). ww: well-watered, ds: drought-stressed, dat: days after treatment. the data shown are the means of six replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p≤0.01 according to the tukey test. the ratios increased from 2 dat for dc and es and from 4 dat for ps. these results suggest that the three varieties exhibit a strong photoprotective system against water stress. membrane permeability the ds cultivar plants presented a significant increase in el from 2 dat (fig. 7). the es cultivar presented the highest values at 5 dat and 6 dat (62.36 % and 55.29%, respectively). one day after recovery, none of the ds cultivars reached the el values of ww plants (fig. 7). these data suggest that the three ds cultivars exhibit an increase in membrane permeability, although this increase was higher in the es cultivar. growth and yield parameters abg was significantly greater in ww plants across all cultivars (fig. 8a), while for the rdm there were no significant differences between the ds and the ww cultivars (fig. 8b). regarding the r/s, the ds es cultivar presented a significant increase (1.5) due to a lower abg compared to the analogous ww cultivar (1.3) (fig. 8c). the la did not show differences between the ds and ww cultivars car content (0.36-0.40 mg g-1 fresh weight [fw]), while dc presented the lowest values at 5 dat (0.27 mg g-1 fw) (fig. 6b). the car/chl ratio was higher for ds plants (fig. 6c); 164 agron. colomb. 35(2) 2017 ns ns a a nsb ab b ab a b a b c ns ns ns ns ns a b a b nsns a ns ns ns a c b a b ns ns b ns ns ns ns ns a b ns ns ab ns ns a b a b a b c a b a ns b qp d dat dat dat e n p q 0 1 2 3 4 5 6 7 dat c 0 1 2 3 4 5 6 7 y (ii ) b f v /f m dat a 0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds et r ( µ m ol e le ct ro ns m -2 s -1 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 0.79 0.81 0.83 0.85 0.87 0.89 0.91 0.93 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 28 33 38 43 48 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 0.5 figure 5. effects of water deficit and subsequent recovery on the variables derived from chlorophyll fluorescence in three cultivars of potato (dc: diacol capiro, ps: pastusa suprema, es: esmeralda). ww: well-watered, ds: drought-stressed, dat: days after treatment. a. maximum quantum yield of photosystem ii (fv/fm); b. effective quantum efficiency of psii (y[ii]); c. photosynthetic electron transport rate (etr); d. photochemical quenching (qp); e. non-photochemical (npq). the data shown are the averages of six replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p≤0.01 according to the tukey test. (fig. 8d). there were no differences in y between the ds and ww cultivars (fig. 8e). taken together, these data suggest that the three cultivars were tolerant to the drought stress. discussion drought stress is one of the most common stresses limiting crop productivity (chaves et al., 2003). cultivars can differ in their sensitivity to water deficit, being classified as tolerant or sensitive (cabello et al., 2013; obidiegwu et al., 2015). a few studies have been conducted on the physiological characterization of potato cultivars that are currently cultivated in the andean region, under either irrigated or water deficit conditions (tourneux et al., 2003a, b; ramírez et al., 2014; rolando et al., 2015; ramírez et al., 2016). neither is information available about the physiological effects of short periods of water deficit on potato. in his study we evaluated physiological parameters, and yield in three potato (s. tuberosum  l.) cultivars commercially used in colombia under a short period of water stress and recovery. one measurement related con the tolerance of the plants to water stress is leaf ψw, because it indicates the water state and, therefore, the ability of the plant to take 165rodríguez-pérez, ñústez l., and moreno f: drought stress affects physiological parameters but not tuber yield in three andean potato (solanum tuberosum l.) cultivars the three cultivars were below those reported for potato crops at the permanent wilting point (-1.60 mpa) (vos and haverkort, 2007; rolando et al., 2015). in many plants, the degree of decrease in leaf ψw under drought stress conditions is related to the regulation of water loss through a reduction in gs (liu et al., 2006; osakabe et al., 2014). there was a decrease in gs in the three ds cultivars from 2 dat below 0.05 mol h2o m-2 s-1 (fig. 3b), wich suggests a regulation of water loss through a decrease in stomatal conductance, as has been observed in other plants, such as wheat (triticum aestivum l.) (siddique et al., 2000), cotton (gossypium hirsutum l.) (pallas et al., 1967), and sugarcane (saccharum spp.) (graca et al., 2010). the gs values we recorded are below the values that have been associated with metabolic impairment affecting photochemical and biochemical components of photosynthesis (flexas et al., 2004, 2006). lt is usually negatively correlated with gs and e (pallas et al., 1967; graca et al., 2010). an increase in lt in the three ds cultivars was recorded when the values of gs and e were lowest (fig. 3d). differences in water stress tolerance between cultivars may be due in part to differential sensitivities of the photosynthetic process to water deficit (chaves et al., 2002; tourneux et al., 2003b; ierna and mauromicale, 2006). a and e were greatly inf luenced by stomatal behavior, decreasing in the ds cultivars (fig. 3a, c), as has been described previously (tourneux et al., 2003b; liu et al., 2005; ierna and mauromicale, 2006). the fast recovery of the photosynthetic rate to values of ww plants (dc and es cultivars) or very close to those values (ps cultivar) suggests that stomatal closure is the earliest response to water deficit and the dominant limitation of photosynthesis. the es cultivar showed the lowest decrease ns ab b a a b ns ns b a c hl ( m g g1 fw ) dat a 0 1 2 3 4 5 6 7 dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 b b b ns a b bc c a a a c bc c bc c d b a dat c ar ( m g g1 fw ) b 0 1 2 3 4 5 6 7 0.15 0.10 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 a a b ab bns a a b b a b ab dat c 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 c ar / c hl 0 1 2 3 4 5 6 7 figure 6. effects of water deficit and subsequent recovery in three cultivars of potato (dc: diacol capiro, ps: pastusa suprema, es: esmeralda). ww: well-watered, ds: drought-stressed, fw: fresh weight, dat: days after treatment. a. chlorophyll (chl); b. carotenoids (car); c. carotenoids/chlorophyll ratio (car/chl). the data shown are the means of six replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p≤0.01 according to the tukey test. c b b ns a a a ba cb c b ae l (% ) dat 0 1 2 3 4 5 6 7 dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds 40 30 20 10 50 60 70 80 figure 7. effects of water deficit and subsequent recovery on electrolyte leakage (el) in three cultivars of potato (dc: diacol capiro, ps: pastusa suprema, es: esmeralda). ww: well-watered, ds: droughtstressed, dat: days after treatment. the data shown are the means of six replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p≤0.01 according to the tukey test. up water or conserve the amount it has (hsiao, 1973). in this study, it was recorded that the three cultivars, dc, ps, and es, presented a leaf ψw close to -2.00 mpa in a short period of time. the es cultivar took more time to reach this ψw (6 d), followed by ps (5 d) and dc (4 d). the es cultivar was the only one to equal the ψw of the ww plants after 1 day of recovery (fig. 2a). the values of leaf ψw for 166 agron. colomb. 35(2) 2017 c f e b a d a cc babab a c a b c ab b a cc a b a cd bc b d a la ( cm 2 ) d e r /s c dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1.4 1.6 1.8 2.0 0 100 200 300 400 500 600 700 y ( g/ pl an t) r d m ( g) b a g m ( g) a dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds dc ww dc ds ps ww ps ds es ww es dsdc ww dc ds ps ww ps ds es ww es ds 0 20 40 60 80 30 20 10 0 40 50 60 70 80 3,000 2,000 0 1,000 4,000 5,000 6,000 figure 8. effects of water deficit and subsequent recovery in three cultivars of potato (dc: diacol capiro, ps: pastusa suprema, es: esmeralda). ww: well-watered, ds: drought-stressed. a. above-ground mass (abg); b. root dry mass (rdm); c. root/shoot ratio (r/s); d. leaf area (la); e. tuber yield (y). the data shown are the averages of six replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p≤0.01 according to the tukey test. in a under drought stress, wich suggests a lower sensitivity of its photosynthetic process to water deficit (fig. 3a). a fast, full recovery of photosynthesis after re-watering has been reported in potato after irrigation deficit (van loon, 1981; vos and groenwold, 1989; ramírez et al., 2016). it also was found that some drought stress-tolerant cultivars showed an increase in wuei (gago et al., 2014). the higher values of wuei in ds es (fig. 4) are due to the lower reduction in photosynthesis that was recorded in this cultivar and could be related to tolerance (liu et al., 2006; ahmadi et al., 2010). the fv/fm values (0.81-0.91) observed in all cultivars (fig. 5a) suggest the absence of any major impairment of the photosynthetic apparatus in the plants under ds and indicate resistance of the photosynthetic apparatus, as has been reported in previous studies (moorby et al., 1975; schapendonk et al., 1989; tourneux et al., 2003b). however, the decrease in etr, y(ii), and qp and the increase in npq in all ds cultivars (fig. 5b-e) suggest a possible mild alteration in the phase of light-dependent reactions, which did not have a significant effect on the photosynthetic rate. consequently, the main limitation was due to stomatal closure and not to an impairment of the photosynthetic apparatus (ierna and mauricale, 2006; ahmadi et al., 2010). it was observed that the ds es cultivar showed an increase of chl (fig. 6a). drought stress can reduce the final size of leaves of potato, and this effect varies among cultivars (jefferies, 1993). the increase in chl content found in es could be associated with the decrease in leaf growth and water 167rodríguez-pérez, ñústez l., and moreno f: drought stress affects physiological parameters but not tuber yield in three andean potato (solanum tuberosum l.) cultivars turgor loss, as has been described in potato (teixeira and pereira, 2007; ramírez et al., 2014; rolando et al., 2015). the dc and ps cultivars under drought stress did not exhibit differences in chl compared to ww plants. these data could suggest that in these cultivars leaf growth and leaf turgor were less affected by water deficit, likely as result of the osmotic adjustment (sánchez-rodríguez et al., 2010; farhad et al., 2011). carotenoids pigments are essential in photosynthesis. at the same time, they have a protective role in their ability to reduce the thermal effects of drought stress, and these pigments are also non-enzymatic antioxidants (cruz de carvalho, 2008; farooq et al., 2009). an increase in car content has been reported in many plants under stress conditions (efeoglu et al., 2009; ghobadi et al., 2013). here, we found that all cultivars showed an increase in the car content, which was highest in the es cultivar under ds (fig. 6b). the car/chl ratio in all cultivars under drought stress was also higher than that in ww plants. the car content and car/chl ratio are correlated with the capacity of light protecting mechanisms (boardman, 1977). these results suggest that the three cultivars have a strong photoprotective system against water stress, as has been described in other plants (efeoglu et al., 2009; ghobadi et al., 2013). another important parameter that is negatively affected during drought stress is the permeability of membranes, which is widely used to evaluate drought tolerance (blum and ebercon, 1981; premachandra et al., 1991). for plants such as maize (zea mays l.) (quan et al., 2004) and wheat (bajji et al., 2002), an increase in membrane permeability under drought stress has been reported, measured as el. here, an increase in el from the second day of drought stress was recorded, which was greater when plants exhibited a more negative leaf ψw (fig. 7). this increase could be due to the peroxidation of lipids caused by an increase in ros, as has been reported for plants such as tomato (lycopersicon esculentum mill.) (sanchez-rodríguez et al., 2010), cotton (deeba et al., 2012), and potato (farhad et al., 2011). it has been found that el under stress conditions is mainly due to k+ and anion eff lux (bajji et al., 2002; demidchik et al., 2014). also, it has been hypothesized that the decrease in cytosolic k+ may be involved in metabolic adjustment, which is essential for adaptation to any stress factor (demidchik et al., 2014). finally, drought stress can alter carbon allocation to different tissues (chaves et al., 2002; shao et al., 2008). this alteration in carbon partitioning could be related to mechanisms developed by the plant to cope with the stress, such as the increase in root size or the increase in the synthesis of different compounds involved in osmotic adjustment or in protection (schaf leitner et al., 2007; obidiegwu et al., 2015). some potato genotypes have the capacity to increase root size under drought stress, which might lead to a reduction in the canopy size and also to an increase in r/s (steckel and gray, 1979). we recorded that there was a decrease in the abg in ps and es cultivars under drought stress but not in the la (fig. 8a). we also found an increase in r/s in the es cultivar under water deficit but not in rdm (fig. 8c). these results show that the patterns of biomass partitioning among plants under ds and ww were not very different. in potato, severe water deficit can negatively affect y if the stress occurs just before or during tuber initiation (mackerran and jefferies, 1986; monneveux et al., 2013). although the smp reached values near -45 kpa for the three cultivars evaluated, which has been reported to cause water stress in this crop (wang et al., 2007), y was not reduced. the capacity to maintain y under drought stress showed by the three cultivars suggests that these cultivars were tolerant to the drought stress (obidiegwu et al., 2015). conclusion it has been shown that the magnitude of drought stress on potato production depends on the phenological timing, duration, and severity of the stress (jefferies, 1995; monneveux et al., 2013). in this study the three cultivars showed physiological responses similar to those reported for potato plants subjected to longer periods of drought stress. the plants presented values of gs that have been associated with impairment of the photosynthetic apparatus (flexas et al., 2004, 2006; ramírez et al., 2016). however, we have not find a major impairment of the photosynthetic apparatus, and the plants showed a fast recovery of photosynthetic rate after 1 day of rehydration. we also observed in the plants of the three cultivars that under drought stress conditions there was not a reduction of y. these results suggest that the three cultivars developed very early mechanisms to overcome the stress. one of these mechanisms could be the early synthesis of car that we recorded in these cultivars. this could be an indicator of the high capacity of potato plants to maintain a functional photosystem ii under drought stress with a photoprotective system. although the exposure time to water stress was short, the plants showed indicators of stress and developed very early mechanisms associated with protection. other experiments are needed to identify whether other mechanisms are present that might explain the response showed by these cultivars under water deficit, 168 agron. colomb. 35(2) 2017 such as proline or antioxidant synthesis, both of which have already been described in potato (schaf leitner et al., 2007; farhad et al., 2011). it is also necessary to explore the response of these cultivars to a longer period of water deficit to evaluate if they maintain the tolerance traits that they showed in this study. acknowledgments we would like to thank darwin moreno for his technical assistance and danny sanjuanelo for the statistical analysis. this work was supported by the ciencias agrarias graduate program of the facultad de ciencias agrarias of the universidad nacional de colombia; and the vicerrectoría de investigación of the pontificia universidad javeriana, bogota. literature cited aksić, m., s. gudzic, n. deletic, n. gudzic, s. stojkovic, and j. knezevic. 2014. tuber yield and evapotranspiration of potato depending on soil matric potential. bulgarian j. agric. sci. 20(1), 122-126. ahmadi, s.h., m.n. andersen, f. plauborg, r.t. poulsen, c.r. jensen, a.l. sepaskhah, and s. hansen. 2010. effects of irrigation strategies and soils on field-grown potatoes: gas exchange and xylem [aba]. agr. water manag. 97, 1486-1494. doi: 10.1016/j.agwat.2010.05.002 bajji, m., j.m. kinet, and s. lutts. 2002. the use of the electrolyte leakage method for assessing cell membrane stability as a water stress tolerance test in durum wheat. plant growth regul. 36(1), 61-70. doi: 10.1023/a:1014732714549 blum, a. and a. ebercon. 1981. cell membrane stability as a measure of drought and heat tolerance in wheat. crop sci. 21, 43-47. doi: 10.2135/cropsci1981.0011183x002100010013x boardman, n.k. 1977. comparative photosynthesis of sun and shade plants. ann. rev. plant physiol. 28, 355-377. doi: 10.1146/annurev.pp.28.060177.002035 cabello, r., p. monneveux, f. de mendiburu, and m. bonierbale. 2013. comparison of yield-based drought tolerance indices in improved cultivars, genetic stocks, and landraces of potato (solanum tuberosum l.). euphytica 193, 147-156. doi: 10.1007/s10681-013-0887-1 cazzonelli, c. 2011. carotenoids in nature: insights from plants and beyond. funct. plant biol. 38, 833-847. doi: 10.1071/fp11192 chaves, m.m., j.p. maroco, and j.s. pereira. 2003. understanding plant responses to drought: from genes to the whole plant. funct. plant biol. 30, 239-264. doi: 10.1071/fp02076 chaves, m.m., j.s. pereira, j. maroco, m.l. rodrigues, c.p.p. ricardo, m.l. osorio, i. carvalho, t. faria, and c. pinheiro. 2002. how plants cope with water stress in the field. photosynthesis and growth. ann. bot. 89, 907-916. doi: 10.1093/aob/mcf105 cruz de carvalho, m.h. 2008. drought stress and reactive oxygen species: production, scavenging and signaling. plant signal. behav. 3, 156-165. doi: 10.4161/psb.3.3.553 deeba, f., a.k. pandey, s. ranjan, a. mishra, r. singh, y.k. sharma, p.a. shirke, and v. pandey. 2012. physiological and proteomic responses of cotton (gossypium herbaceum l.) to drought stress. plant physiol. bioch. 53, 6-18. doi: 10.1016/j. plaphy.2012.01.002 demidchik, v., d. straltsova, s.s. medvedev, g.a. pozhvanov, a. sokolik, and y. vladimir. 2014. stress-induced electrolyte leakage: the role of k+-permeable channels and involvement in programmed cell death and metabolic adjustment. j. exp. bot. 65(5), 1259-1270. doi: 10.1093/jxb/eru004 devaux, a., p. kromann, and o. ortiz. 2014. potatoes for sustainable global food security. potato res. 57(3), 185-199. doi: 10.1007/s11540-014-9265-1 efeoglu, b., y. ekmekci, and n. cicek. 2009. physiological responses of three maize cultivars to drought stress and recovery. s. afr. j. bot. 75(1), 34-42. doi: 10.1016/j.sajb.2008.06.005 farhad, m.s., a.m. babak, z.m. reza, r.s.m. hassana, and t. afshin. 2011. response of proline, soluble sugars, photosynthetic pigments, and antioxidant enzymes in potato (solanum tuberosum l.) to different irrigation regimes in greenhouse condition. aust. j. crop. sci. 5(1), 55-60. farooq, m., a. wahid, n. kobayashi, d. fujita, and s.m. basra. 2009. plant drought stress: effects, mechanisms, and management. agron. sustain. dev. 29, 185-212. doi: 10.1051/agro:2008021 flexas, j., j. bota, j. cifre, j. mariano escalona, j. galmés, j. gulías, e.k. lefi, s. martínez-canellas, m. teresa moreno, and m. ribas-carbó. 2004. understanding down-regulation of photosynthesis under water stress: future prospects and searching for physiological tools for irrigation management. ann. appl. biol. 144, 273-283. doi: 10.1111/j.1744-7348.2004.tb00343.x f lex a s , j., j. b ot a , j. g a l mé s , h. med r a no, a nd m . r iba scarbó. 2006. keeping a positive carbon ba lance under adverse conditions: responses of photosynthesis and respiration to water stress. physiol. plant. 127, 343-352. doi: 10.1111/j.1399-3054.2006.00621.x gago, j., c. douthe, i. florez-sarasa, j.m. escalona, j. galmes, a.r. fernie, j. flexas, and h. medrano. 2014. opportunities for improving leaf water use efficiency under climate change conditions. plant sci. 226, 108-119. doi: 10.1016/j. plantsci.2014.04.007 ghobadi, m., s. taherabadi, m.e. ghobadi, g.r. mohammadi, and s. jalali-honarmand. 2013. antioxidant capacity. photosynthetic characteristics and water relations of sunf lower (helianthus annuus l.) cultivars in response to drought stress. ind. crop. prod. 50, 29-38. doi: 10.1016/j.indcrop.2013.07.009 graca, j.p., f.a. rodrigues, j.r.b. farias, m.c.n. oliveira, c.b. hof f ma n nc a mpo, a nd s . m . z i nga ret t i . 2 010. phy siolog ic a l pa ra meters i n suga rc a ne c u lt iva rs subm it ted to water deficit. braz. j. plant. physiol. 22, 189-197. doi: 10.1590/s1677-04202010000300006 hitz, s. and j. smith. 2004. estimating global impacts from climate change. global. environ. chang. 14, 201-218. doi: 10.1016/j. gloenvcha.2004.04.010 hu, l ., z . wang, and b. huang. 2010. dif fusion limitations a nd met abol ic fac tors a ssociated w it h i n h ibit ion a nd recover y of photosy nthesis from drought stress in a c3 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2010.05.002 http://dx.doi.org/10.1023/a:1014732714549 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1981.0011183x002100010013x https://doi.org/10.1146/annurev.pp.28.060177.002035 https://doi.org/10.1146/annurev.pp.28.060177.002035 http://dx.doi.org/10.1007/s10681-013-0887-1 http://dx.doi.org/10.1071/fp11192%20 http://dx.doi.org/10.1071/fp02076 https://doi.org/10.1093/aob/mcf105 http://dx.doi.org/10.4161/psb.3.3.553 https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2012.01.002 https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2012.01.002 https://doi.org/10.1093/jxb/eru004 http://dx.doi.org/10.1007/s11540-014-9265-1 https://doi.org/10.1016/j.sajb.2008.06.005 http://dx.doi.org/10.1051/agro:2008021 http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.2004.tb00343.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.2006.00621.x https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2014.04.007 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2014.04.007 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2013.07.009 http://dx.doi.org/10.1590/s1677-04202010000300006 https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2004.04.010 https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2004.04.010 169rodríguez-pérez, ñústez l., and moreno f: drought stress affects physiological parameters but not tuber yield in three andean potato (solanum tuberosum l.) cultivars perennial grass species. physiol. plant. 139, 93-106. doi: 10.1111/j.1399-3054.2010.01350.x hsiao, t.c. 1973. plant responses to water stress. ann. rev. plant physiol. 24(1), 519-570. doi: 10.3389/fpls.2014.00086 ierna, a. and g. mauromicale. 2006. physiological and growth response to moderate water deficit of off-season potatoes in a mediterranean environment. agr. water manag. 82, 193-209. doi: 10.1016/j.agwat.2005.05.005 jefferies, r.a. 1993. responses of potato genotypes to drought. i. expansion of individual leaves and osmotic adjustment. ann. appl. biol. 122, 93-104. doi: 10.1111/j.1744-7348.1993.tb04017.x jefferies, r.a. 1995. physiology of crop response to drought, pp. 61-74. in: haverkort, a.j. and d.k.l. mackerron (eds.). potato ecology and modeling of crops under conditions limiting growth. wageningen academic publishers, the netherlands. doi: 10.1007/978-94-011-0051-9 kar, r.k. 2011. plant responses to water stress: role of reactive oxygen species. plant signal. behav. 6, 1741-1745. doi: 10.4161/ psb.6.11.17729 lahlou, o., s. ouattar, and j.f. ledent. 2003. the effect of drought and cultivar on growth parameters, yield, and yield components of potato. agron. 23, 257-268. doi: 10.1051/agro:2002089 lichtenthaler, h.k. 1987. chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. methods enzymol. 148, 350-382. doi: 10.1016/0076-6879(87)48036-1 liu, f., c.r. jensen, a. shahanzari, m.n. andersen, and s.e. jacobsen. 2005. aba-regulated stomatal control and photosynthetic water use efficiency of potato (solanum tuberosum l.) during progressive soil drying. plant sci. 168, 831-836. doi: 10.1016/j. plantsci.2004.10.016 liu, f., a. shahnazari, m.n. andersen, s.e. jacobsen, and c.r. jensen. 2006. effects of deficit irrigation (di) and partial root drying (prd) on gas exchange, biomass partitioning, and water use efficiency in potato. sci. hortic. 109, 113-117. doi: 10.1016/j.scienta.2006.04.004 lim, c.m., w. baek, j. jung, j.h. kim, and s.h. lee. 2015. function of aba in stomatal defense against biotic and drought stresses. int. j. mol. sci. 16, 15251-15270. doi: 10.3390/ijms160715251 mackerran, d.k.l. and r.a. jefferies. 1986. the inf luence of early soil moisture stress on tuber numbers in potato. potato res. 299-312. doi: 10.1007/bf02359959 monneveux, p., a.d. ramírez, and m.t. pino. 2013. drought tolerance in potato (s. tuberosum l.). can we learn from drought tolerance research in cereals? plant sci. 205-206, 76-86. doi: 10.1016/j.plantsci.2013.01.011 moorby, j., r. munns, and j. walcott. 1975. effect of water deficit on photosynthesis and tuber metabolism in potatoes. aust. j. plant physiol. 2, 323-333. doi: 10.1071/pp9750323 noctor, g., a. mhamdi, and c.h. foyer. 2014. the roles of reactive oxygen metabolism in drought: not so cut and dried. plant physiol. 164, 1636-1648. doi: 10.1104/pp.113.233478 obidiegwu, j.e., g.j. bryan, h.g. jones, and a. prashar. 2015. coping with drought: stress and adaptive responses in potato and perspectives for improvement. front. plant sci. 6(542), 1-23. doi: 10.3389/fpls.2015.00542 osakabe, y., k. osakabe, k. shinozaki, and l.s.p. tran. 2014. response of plants to water stress. front. plant sci. 5, 1-8. doi: 10.3389/fpls.2014.00086 pallas, j.e., b.e. michel, and d.g. harris. 1967. photosynthesis, transpiration, leaf temperature, and stomatal activity of cotton plants under varying water potentials. plant physiol. 42, 76-88. doi: 10.1104/pp.42.1.76 parent, b., c. hachez, e. redondo, t. simonneau, f. chaumont, and f. tardieu. 2014. drought and abscisic acid effects on aquaporin content translate into changes in hydraulic conductivity and leaf growth rate: a trans-scale approach. plant physiol. 149, 2000-2012. doi: 10.1104/pp.108.130682 porter, g.a., g.b. opena, w.b. bradbury, j.c. mcburnie, and j.a. sisson. 1999. soil management and supplemental irrigation effects on potato: i. soil properties, tuber yield, and quality. agron. j. 91, 416-425. doi: 10.2134/agronj1999.00021962009 100030010x premachandra, g.s., h. saneoka, m. kanaya, and s. ogata. 1991. cell membrane stability and leaf surface wax content as affected by increasing water deficits in maize. j. exp. bot. 42, 167-171. doi: 10.1093/jxb/42.2.167 quan, r., m. shang, h. zhang, y. zhao, and j. zhang. 2004. engineering of enhanced glycinebetaine synthesis improves drought tolerance in maize. plant biotechnol. j. 2(6), 477-486. doi: 10.1111/j.1467-7652.2004.00093.x ramírez, d.a., w. yactayo, r. gutiérrez, v. mares, f. de mendiburu, a. posadas, and r. quiroz, r., 2014. chlorophyll concentration in leaves is an indicator of potato tuber yield in watershortage conditions. sci. hortic. 168, 202-209. doi: 10.1016/j. scienta.2014.01.036 ramírez, d.a., w. yactayo, r.l. rens, j.j. rolando, s. palacios, f. de mendiburu, v. mares, c. barreda, h. loayza, p. monneveux, l. zotarelli, a. khan, and r. quiroz. 2016. defining biological thresholds associated to plant water status for monitoring water restriction effects: stomatal conductance and photosynthesis recovery as key indicators in potato. agr. water manag. 177, 369-378. doi: 10.1016/j.agwat.2016.08.028 r development core team. 2010. a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. viena, austria. rolando, j.l., d.a. ramírez, w. yactayo, p. monneveux, and r. quiroz. 2015. leaf greenness as a drought tolerance-related trait in potato (solanum tuberosum l.). environ. exp. bot. 110, 27-35. doi: 10.1016/j.envexpbot.2014.09.006 sánchez-rodríguez, e., m.m. rubio-wilhelmi, l.m. cervilla, b. blasco, j.j. rios, m.e. rosales, l. romero, and j.m. ruiz. 2010. genotypic differences in some physiological parameters symptomatic for oxidative stress under moderate drought in tomato plants. plant sci. 178, 30-40. doi: 10.1016/j.plantsci.2009.10.001 sanda, s., k. yoshida, m. kuwano, t. kawamura, y. nakajima, k. akashi, and y. yokota. 2011. responses of the photosynthetic electron transport system to excess light energy caused by water deficit in wild watermelon. physiol. plant. 142, 247-264. doi: 10.1111/j.1399-3054.2011.01473.x schaf leitner, r., a. gaudin, r.o. gutierrez rosales, c.a. alvarado aliaga, and m. bonierbale. 2007. proline accumulation and real-time pcr expression analysis of genes encoding enzymes of proline metabolism in relation to drought tolerance in http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.2010.01350.x https://dx.doi.org/10.3389%2ffpls.2014.00086 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2005.05.005 http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.1993.tb04017.x http://dx.doi.org/10.1007/978-94-011-0051-9 https://doi.org/10.4161/psb.6.11.17729 https://doi.org/10.4161/psb.6.11.17729 http://dx.doi.org/10.1051/agro:2002089 https://doi.org/10.1016/0076-6879%2887%2948036-1 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2004.10.016 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2004.10.016 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2006.04.004 http://dx.doi.org/10.3390/ijms160715251 http://dx.doi.org/10.1007/bf02359959 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2013.01.011 http://dx.doi.org/10.1071/pp9750323 https://doi.org/10.1104/pp.113.233478 https://dx.doi.org/10.3389%2ffpls.2015.00542 https://dx.doi.org/10.3389%2ffpls.2014.00086 https://doi.org/10.1104/pp.42.1.76 https://dx.doi.org/10.1104%2fpp.108.130682 http://dx.doi.org/10.2134/agronj1999.00021962009100030010x http://dx.doi.org/10.2134/agronj1999.00021962009100030010x https://doi.org/10.1093/jxb/42.2.167 https://doi.org/10.1111/j.1467-7652.2004.00093.x https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.01.036 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.01.036 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.08.028 https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2014.09.006 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2009.10.001 https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2011.01473.x 170 agron. colomb. 35(2) 2017 andean potato. acta physiol. plant. 29, 19-26. doi: 10.1007/ s11738-006-0003-4 schapendonk, a.h.c.m., j.j. spitters, and p.j. groot. 1989. effects of water stress on photosynthesis and chlorophyll f luorescence of five potato cultivars. potato res. 32, 17-32. doi: 10.1007/ bf02365814 shao, h.b., l.y. chu., c.a. jaleel, and c.x. zhao. 2008. water-deficit stress-induced anatomical changes in higher plants. c. r. biol. 331, 215-225. doi: 10.1016/j.crvi.2008.01.002 siddique, m.r.b., a. hamid, and m.s. islam. 2000. drought stress effects on water relations of wheat. bot. bull. acad. sin. 41, 35-39. steckel, j.r.a., and d. gray. 1979. drought tolerance in potatoes. j. agric. sci. 92, 375-381. doi: 10.1016/j.plantsci.2013.01.011 teixeira, j., and s. pereira. 2007. high salinity and drought act in an organ-dependent manner on potato glutamine synthetase expression and accumulation. environ. exp. bot. 60, 121-126. doi: 10.1016/j.envexpbot.2006.09.003 tourneux, c., a. devaux, m. camacho, p. mamani, and j.f. ledent. 2003a. effects of water shortage on six potato genotypes in the highlands of bolivia i: morphological parameters, growth, and yield. agron. 23, 169-179. doi: 10.1051/agro:2002079 tourneux, c., a. devaux, m. camacho, p. mamani, and j.f. ledent. 2003b. effect of water shortage on six potato genotypes in the highlands of bolivia ii: water relations, physiological parameters. agron. 23(2), 181-190. doi: 10.1051/agro:2002080 valentovic, p., m. luxová, l. kolarovic, and o. gasparíková. 2006. effect of osmotic stress on compatible solutes content, membrane stability, and water relations in two maize cultivars. plant soil environ. 52, 186-191. van loon, c.d. 1981. the effect of water stress on potato growth, development and yield. am. potato j. 58, 51-69. doi: 10.1007/ bf02855380 vos, j. and j. groenwold. 1989. characteristics of photosynthesis and conductance of potato canopies and the effects of cultivar and transient drought. field crops res. 20(237), 237-250. doi: 10.1016/0378-4290(89)90068-3 vos, j. and a.j. haverkort. 2007. water availability and potato crop performance. pp. 333-351. in: vreugdenhil, d., j. bradshaw, c. gebhardt, f. govers, d.k.l . mackerron, m.a. taylor and h.a. ross (eds.). potato biology and biotechnology: advances and perspectives. elsevier, italy. doi: 10.1016/ b978-044451018-1/50058-0 wang, f.x., y. kang, s.p. liu, and x.y. hou. 2007. effects of soil matric potential on potato growth under drip irrigation in the north china plain. agr. water manag. 88(1), 34-42. doi: 10.1016/j.agwat.2006.08.006 xu, z., g. zhou, and h. shimizu. 2010. plant responses to drought and rewatering. plant signal. behav. 5, 649-654. doi: 10.4161/ psb.5.6.11398 yordanov, i., v. velikova, and t. tsonev. 2003. plant responses to drought and stress tolerance. bulg. j. plant physiol. special issue, 187-206. doi: 10.1023/a:1007201411474 zegada-lizarazu, w. and a. monti. 2013. photosynthetic response of sweet sorghum to drought and re-watering at different growth stages. physiol. plant. 149, 56-66. doi: 10.1111/ppl.12016 zoebl, d. 2006. is water productivity a useful concept in agricultural water management? agr. water manag. 84, 265-273. doi: 10.1016/j.agwat.2006.03.002 https://doi.org/10.1007/s11738-006-0003-4%20 https://doi.org/10.1007/s11738-006-0003-4%20 https://doi.org/10.1007/bf02365814 https://doi.org/10.1007/bf02365814 https://doi.org/10.1016/j.crvi.2008.01.002 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2013.01.011 https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2006.09.003 https://doi.org/10.1051/agro:2002079 https://doi.org/10.1051/agro:2002080 https://doi.org/10.1007/bf02855380 https://doi.org/10.1007/bf02855380 https://doi.org/10.1016/0378-4290%2889%2990068-3 https://doi.org/10.1016/b978-044451018-1/50058-0 https://doi.org/10.1016/b978-044451018-1/50058-0 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2006.08.006 https://dx.doi.org/10.4161%2fpsb.5.6.11398 https://dx.doi.org/10.4161%2fpsb.5.6.11398 https://doi.org/10.1023/a:1007201411474 https://doi.org/10.1111/ppl.12016 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2006.03.002 received for publication: 31 december, 2014. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.48087 1 department of basic sciences, faculty of natural sciences and engineering, universidad de bogota jorge tadeo lozano. bogota (colombia). carlos.bojaca@utadeo.edu.co agronomía colombiana 33(1), 11-19, 2015 adaptation of a leaf wetness duration model for tomato under colombian greenhouse conditions adaptación de un modelo de duración de humedad de hoja para tomate bajo invernadero en colombia rodrigo gil1, carlos ricardo bojacá1, and miguel ángel rodríguez1 abstract resumen greenhouse tomato production uses structures that protect crops from extreme environmental conditions; however, the climate inside colombian greenhouses is often not optimal and crops are susceptible to attack by fungal diseases. the use of simulation models for early warnings of attack by diseases have helped to rationalize the use of chemical pesticides by increasing their efficiency when sprayed at critical times of disease onset. the aim of this study was to calibrate the surface wetness energy balance (sweb) model to estimate the leaf wetness duration (lwd) for greenhouse tomatoes in the alto ricaurte province (boyaca). for the validation, the performances of the sweb model were evaluated by comparing a simulated lwd with records from dielectric leaf wetness sensors. the model adequately represented the phenomenon of free water on the leaves for plants in two greenhouses of santa sofia and sutamarchan. the model simulated an average lwd of 9.9 and 12.1 hours day-1 in santa sofia and sutamarchan, respectively. however, the simulations for the two greenhouses indicated different behaviors, with average differences between the observed and simulated daily number of hours with free water of 0.8 h for santa sofia, while, for sutamarchan, the difference reached 4 hours. the fraction of correct estimates index indicated the model had the ability to correctly predict 92 and 72% of the hours with a presence or absence of lwd in santa sofia and sutamarchan, respectively. the sweb model is a useful tool for early warnings for the attack of fungal diseases in greenhouse tomatoes. however, due to the shortcomings of the greenhouse structures used for production, the crops are highly susceptible to attack from these pathogens. los cultivos de tomate bajo invernadero utilizan estructuras que protegen los cultivos de condiciones ambientales extremas, sin embargo el clima dentro de los invernaderos colombianos, a menudo, no es el óptimo y los cultivos son susceptibles al ataque de enfermedades fungosas. el uso de modelos de simulación que alertan de manera temprana el ataque de enfermedades ha ayudado a racionalizar el uso de plaguicidas químicos aumentando su eficiencia al ser asperjados en los momentos críticos de ataque de la enfermedad. el objetivo del presente trabajo fue calibrar el modelo de balance energético para una superficie húmeda (sweb) para estimar la duración de la presencia de agua libre sobre el follaje (lwd), en el tomate bajo invernadero de la provincia del alto ricaurte (boyacá). para su calibración, las simulaciones fueron contrastadas con registros provenientes de sensores dieléctricos de humedad de hoja. el modelo representó adecuadamente el fenómeno de agua libre sobre el follaje en dos invernaderos de santa sofía y sutamarchán. el modelo simuló un promedio de ocurrencia de lwd de 9.9 y 12.1 horas día-1 en los invernaderos de santa sofía y sutamarchán, respectivamente. las simulaciones para estos dos invernaderos indicaron comportamientos variables, donde la diferencia promedio diaria de número de horas con agua libre sobre el follaje para santa sofía fue de 0.8 h mientras que para sutamarchán la diferencia alcanzó las 4 horas en promedio. el índice de estimaciones correctas indicó que el modelo tuvo la capacidad de predecir correctamente el 92% y el 72% de las horas con la presencia o ausencia de lwd en santa sofía y sutamarchán, respectivamente. el modelo sweb es una herramienta útil de alerta temprana para el ataque de enfermedades fungosas en tomate bajo invernadero. sin embargo, las deficiencias de los invernaderos utilizados para la producción indican un alto grado de susceptibilidad de los cultivos al ataque de estos patógenos. key words: epidem iolog ica l models, ag rometeorolog y, integrated pest management, early-warning systems, foliar fungal pathogens. palabras clave: modelos epidemiológicos, agrometeorología, manejo integrado de plagas, sistemas de advertencia temprana, patógenos foliares. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.48087 mailto:carlos.bojaca@utadeo.edu.co 12 agron. colomb. 33(1) 2015 introduction early warning disease models are decision-making tools that help growers assess the risk of diseases that can cause economic damage to crops (gleason et al., 2008). the implementation of predictive disease models is an important integrated pest management strategy to make a rational use of pesticides in agricultural systems (guzman-plazola et al., 2003; gleason et al., 2008). infections caused by disease and agrometeorological variables can be related using simulation models, which deliver useful information to improve decision-making about the timing for pesticide applications (dalla marta et al., 2005). the main climate variables commonly used in disease prediction models include air temperature, precipitation, relative humidity and the presence of free water on the canopy (gleason et al., 2008). leaf wetness duration (lwd) is an important parameter for the successful use of disease prediction models based on climate conditions (dalla marta et al., 2005). the lwd term is defined as the time that free water remains on the surface of the foliar tissue (sentelhas et al., 2006). the presence of free water on the canopy inf luences biological processes such as water absorption, gas exchange, nutrient leaching, contamination by pollutants, and self-cleaning properties of plants (aryal and neuner, 2010). microclimatic conditions within a crop largely determine the crop’s susceptibility to diseases (sentelhas et al., 2005). the lwd and relative humidity, promoted by the presence of dew, mist or irrigation, play an important role in many epidemiological events and mainly drive the infection and sporulation processes (huber and gillespie, 1992). the presence of a water film on the surface of leaves is a precondition for starting the infection process of several pathogens (rosa et al., 1995; orlandini and rosa, 1997; rosa and orlandini, 1997; sentelhas et al., 2008). normally, the presence of dew is the main contributor to lwd. the deposition process on the leaves occurs particularly during the night, when the surface of the leaves has a lower temperature than the dew point of the surrounding air (sentelhas et al., 2008). the process is the result of heat loss from the surface of the plant to the environment. radiative heat loss at night is the most important factor involved in the condensation of dew and, for this reason, is an input in many physical models that simulate the occurrence of free water on the canopy and its duration (luo and goudriaan, 2000). although the condensation process may be easily described from the physical viewpoint, the lwd is difficult to measure since it is the result of interactions between the position of the leaves and their arrangement, the canopy structure and the surrounding environment (sentelhas et al., 2008). in colombia, the use of disease prediction models is scarce. the only reference to this subject is the work of gil et al. (2011), who evaluated four methods for assessing the lwd in greenhouse rose cultivation. they evaluated three empirical models and a physical one based on the work of pedro (1981), at different heights within the crop canopy. in general, empirical models based on relative humidity and dew point depression thresholds showed better results in terms of accuracy and precision. on the other hand, the simulations with the physical model showed the best results for the lwd observed at 1.2 m. tomato is one of the most important horticultural crops in colombia and, for 2013, greenhouse production was carried out on 2778 ha, with an average yield of 106.4 t ha-1 (agronet, 2014). greenhouse production is a relatively intensive system that has adopted practices such as fertigation, regular pruning and the use of training systems (bojacá et al., 2013). diseases are controlled with chemical pesticides. the main fungal targets are late blight (phytophthora infestans) and powdery mildew (sphaerotheca pannosa) (bojacá et al., 2012). most disease prediction models available in the literature have been developed for open field conditions since, under these conditions, disease pressure and weather conditions are more conducive to the attack of fungal diseases. however, within greenhouses that are used for tomato production in colombia, the internal climate may become equally suitable for the onset of diseases. therefore, the objective of the present study was to calibrate the surface wetness energy balance (sweb) model proposed by magarey et al. (2006) to quantify the lwd on tomato plants in one of the major greenhouse tomato production regions in colombia, the alto ricaurte province (boyaca). materials and methods sweb model description the surface wetness energy balance (sweb) model represents the water budget of a crop canopy. the model consists of four sub-modules that describe the: (i) surface water distribution based on an observed wet fraction; (ii) canopy water budget; (iii) energy balance module based on a combination equation developed by tanner and fuchs (1968); (iv) a transfer function based on bird et al.’s (1960) generic transfer coefficient that was previously calibrated to a surface wetness under controlled conditions. 13gil, bojacá, and rodríguez: adaptation of a leaf wetness duration model for tomato under colombian greenhouse conditions the surface wetness (sw) is estimated from the comparison between the index of the fraction of canopy wet surface area and a surface wetness threshold for a given interval time. for the present study, the model ran on an hourly basis. the presence of free water on the leaves is represented as sw = 1, while its absence results in sw = 0. lwd is the result of adding up the time periods with sw = 1 during a day. for a full description of the sweb model, the reader is referred to the origina l source (magarey et al., 2006). as stated by magarey et al. (2006), the sweb model can be adapted to any crop by adjusting four parameters: leaf area index (lai), maximum fraction of canopy allowed as wet surface area (wmax), crop height and maximum water storage per unit area (c1). in the present study, for the canopies in the two greenhouses, the lai was set to 3 m2 m-2, wmax was kept at 0.5 (magarey et al., 2006), while the crop height, measured in the field, was set to 2 m. the c1 parameter was determined by spraying water mist on the leaf from a known water volume until it dripped off the leaf. the difference between the initial and final volume in the container corresponded to the maximum volume of water that each leaf let could hold. the area of each leaf let was determined using the relationship between the number of pixels of a reference surface with a known area and the number of pixels of each leaf let captured in a digital picture. the average c1 value of from 30 samples was 4.56 cm, with a range of 1.3 and 9.6 cm. additionally, we removed the interception of the precipitation term, which, in our case, was not needed since precipitation was avoided due to the greenhouse cover. thus, the canopy water budget only depends on the potential dew condensation, since this is the only source of moisture for a greenhouse crop. the model was programmed in the r statistical computing language (v.2.15.2, r core team, 2012). field data collection the lwd validation data for the greenhouse tomatoes were collected from two commercial greenhouses in the alto ricaurte province. the selected greenhouses were located in the municipalities of santa sofia and sutamarchan (boyaca, colombia). both greenhouses had a traditional ridge and furrow design built with a wooden structure and natural ventilated through fixed openings in the ridge and mobile side windows. the greenhouses were located at altitudes of 2,427 and 2,112 m a.s.l. for santa sofia and sutamarchan, respectively. the greenhouses were planted with the tomato cultivars bachue and ichiban (seminis vegetables, st. louis, mo) in santa sofia and sutarmachan, respectively. measurements started at the beginning of the harvest phase and extended for a period of 36 (29/08/2012 04/10/2012) and 40 (12/12/2012 21/01/2013) consecutive days in sutamarchan and santa sofia, respectively. at both locations, the planting density was 2.7 plants/m2 without the farmers applying any fruit-pruning scheme. the transplant was carried out when the plantlets showed an average of 10 nodes and the plants were managed with a single stem by removing all lateral shoots. the crops were managed according to the regular practices applied by the farmer in each greenhouse. the variables recorded were: leaf temperature, air humidity and solar radiation at heights of 1 and 2 m above the ground, corresponding to the middle and upper thirds of the canopy. for the upper third, these variables were recorded using a compact weather station (pessl intruments gmbh, weiz, austria). the leaf temperature was recorded with two infrared radiometers (ir, model si-111, apogee instruments, logan, ut) at each height. infrared radiometers were installed at a distance of 5 cm from the target leaf surface, pointing to the center of a leaflet. in the middle third, the air temperature was recorded by means of t-type thermocouples (copper-constantan) connected to a data logger (cox-tracer junior, escort dls, edison, nj). the thermocouples were located within white pvc cylinders to ref lect direct sunlight. the relative humidity was calculated through the relationship between the air temperature and the one recorded by a thermocouple inside a wet bulb using a psychrometric chart. additionally, at this height, a solar radiation sensor was installed. in each greenhouse, we installed a set of dielectric leaf wetness sensors (lws-l, decagon devices, pullman, wa) at the same heights as the other sensors. at each height, two lws-l sensors were installed, recording the integrated output voltage at regular time intervals of 10 min. the threshold voltage recorded by lws-l sensors, necessary to establish whether the leaves were wet or dry, was determined in the laboratory. values less than or equal to 271 mv indicated that the leaves were wet (sw = 1), while higher values indicated that the leaf was dry (sw = 0). dielectric sensors were installed within the canopy of the plants at an incline of 45º, emulating the leaf orientation. outside solar radiation and wind speed were recorded with a weather station (watchdog model 200, spectrum technologies, plainfield, il). since the sweb model requires 14 agron. colomb. 33(1) 2015 the wind speed as an input, the wind speed inside the greenhouse (uz) was estimated based on the outside wind speed (vout) using the following regression for naturally ventilated greenhouses proposed by wang et al. (2000): uz = 0.127 + 0.036vout (1) all inside and outside climate variables were recorded every 10 min and averaged per hour for model simulations. sweb model performance we assessed the performance of the model by comparing the readings of the dielectric sensors versus the model simulations. first, we compared the simulated wet hours versus the results of the dielectric sensors on a daily basis for each greenhouse. to do this, we aggregated the number of wet hours per day for each output source (model or sensors) and applied the exact wilcoxon signed rank test (wilcoxon, 1945). afterwards, we determined the proportion of events classified or misclassified as wet or dry at each locality (wilks, 1995). these events were used to calculate the indexes: fraction of correct estimates (fc), correct success index (csi), false alarm rate (far) and bias (bs). fc = a + d (2) a + b + c + d csi = a (3) a + b + c far = c (4) a + c bs = a + c (5) a + b where a is a success (wet event detected by the sensor and correctly predicted by the model), b represents a miss (wet event detected by the sensor but not predicted by the model), c is a false alarm (wet not detected by the sensor but predicted by the model) and d is a correct negative (wet not recorded by the sensor and not predicted by the model). the first three indexes ranged between 0 and 1. if the model appropriately predicted wet events, the fc and csi indexes should have values close to 1, while the value of far should be close to 0. finally, the value of bs indicates the bias of the predictions: values greater than 1 indicate an overestimation of the leaf wetness duration. results and discussion climate conditions the humidity within the canopy, represented by the relative humidity (fig. 1a-b) and vapor pressure deficit (fig. 1c-d), presented a similar behavior between the two greenhouses and heights that were considered. during the daytime, the relative humidity has lower values compared to the night when, due to low temperatures, the air is saturated with moisture reaching full saturation, especially during early morning hours. the average values of relative humidity and vapor pressure deficit at the two measuring heights are presented in tab. 1. at the greater height, the moisture buildup was higher during most of the day, except during the early morning when the humidity was similar for the two heights. table 1. average relative humidity and vapor pressure deficit measured at two heights within greenhouse tomato crops established in two municipalities of the alto ricaurte province, boyaca (colombia). municipalities height (m) relative humidity (%) vapor pressure deficit (kpa) santa sofia 1 73.6 1.0 2 83.8 0.8 sutamarchan 1 67.5 1.1 2 82.8 0.8 the 24-h trend of the relative humidity within the greenhouses confirms the favorable condition they present for the development of fungal diseases. according to guzmanplazola et al. (2003), high levels of relative humidity (8090%) are favorable for the germination of spores of diseases such as powdery mildew. in santa sofia, the average temperatures were 17.3 and 16.8ºc at 2 and 1 m, respectively. slightly higher temperatures were recorded for sutamarchan, with averages of 18.3 and 17.4ºc at 2 and 1 m, respectively. the temperature differences between the two heights were minimal when the periods of the day and night were compared. in santa sofia, the average temperature difference between the two heights for the day (6:00 am to 5:00 pm) was 0.4ºc, while, for the night (6:00 pm 5:00 am), it was 0.5ºc. larger temperature differences were observed in sutamarchan, where the average daytime difference was 1.1ºc, while, for the night hours, it was 0.7ºc. from the crop growth point of view, previous research has not shown any effect of vertical temperature gradients on the accumulation and distribution of dry matter in greenhouse tomato crops (qian et al., 2012). environmental conditions, similar to those found in the studied greenhouses, such as a high relative humidity 15gil, bojacá, and rodríguez: adaptation of a leaf wetness duration model for tomato under colombian greenhouse conditions figure 1. daily course of relative humidity (a – b), vapor pressure deficit (c – d), air and leaf temperature (e – f) and solar radiation (g – h) measured at two heights (1 m and 2 m ) within the canopy of tomato crops in the municipalities of sutamarchan and santa sofia of the alto ricaurte province, boyaca (colombia). r el at iv e hu m id ity ( % ) a b 40 60 50 70 80 90 100 40 60 50 70 80 90 100 222018161412108642 24 r el at iv e hu m id ity ( % ) 222018161412108642 24 v ap or p re ss ur e de fic it (k p a) c d 0.6 1.0 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 0.6 1.0 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 222018161412108642 24 v ap or p re ss ur e de fic it (k p a) 222018161412108642 24 te m pe ra tu re ( °c ) e f 10 20 15 25 10 20 15 25 222018161412108642 24 te m pe ra tu re ( °c ) 222018161412108642 24 s ol ar r ad ia tio n (w m -2 ) g h 0 100 200 300 400 500 0 200 100 300 400 500 222018161412108642 24 hour s ol ar r ad ia tio n (w m -2 ) hour 222018161412108642 24 sutamarchansanta sofia air 2 m air 1 m leaf 1 m leaf 2 m air 2 m air 1 m leaf 1 m leaf 2 m 16 agron. colomb. 33(1) 2015 coupled with relatively warm days and nights with low temperatures, have been reported as favorable conditions for the occurrence and extended duration of the phenomenon of free water on the canopy and for the development of fungal diseases within greenhouses (mersha et al., 2014). in santa sofia, there were no differences between the leaf temperatures registered at 1 and 2 m within the canopy. the average leaf temperature was 16.7ºc at the two measurement heights. in sutamarchan, the leaf temperature at 1 m, with an average of 17.5ºc, was higher than the one recorded at 2 m where the average was 16.9ºc. in santa sofia, during day hours, the average temperature at 2 m was 20.9ºc, while, at 1 m, it was 20.4ºc. conversely, in sutamarchan, the average temperature during the day was greater at 1 m (21.0ºc) than at 2 m (20.4ºc). during night hours, higher leaf temperatures were recorded at 1 m for the two greenhouses. in santa sofia, the average night temperature at 1 m was 12.9ºc, while the observed value at 2 m was 12.4ºc. in sutamarchan, the average night temperatures were 14.0 and 13.4ºc at 1 and 2 m, respectively. fig. 1e-f show how the leaves maintained lower temperatures than the air, during most of the day. at night, the temperature difference between the leaves and the air was reduced. for example, the temperature difference between the air and leaves at 1 m was 0.15 and 0.05ºc in santa sofia and sutamarchan, respectively. recently, it was demonstrated that the leaf temperature has a significant effect on the dynamics of foliar fungal pathogens. bernard et al. (2013) developed the first temperature curve for a fungal pathogen (mycosphaerella graminicola on wheat) based on the leaf temperature rather than the air temperature, concluding that the temperature sensed by the pathogen is more representative of the environmental conditions experienced by the pathogen. the average global solar radiation recorded at 2 m in santa sofia and sutamarchan was 108.4 and 134.0 w m-2, respectively. as a result of the radiation extinction with depth into the canopy, the average global radiation measured at 1 m was lower. in santa sofia, the average global radiation at 1 m was 53.4 w m-2, while, in sutamarchan, it was 59 w m-2. according to these records, the measurement period in santa sutamarchan was sunnier, as presented in fig. 1g-h. lwd recorded by dielectric sensors previously reported climate conditions within the crop favored the occurrence of the phenomenon of free water on the canopy within the two greenhouses. figure 2 shows the average daily behavior of this variable at two heights in the two greenhouses. the results indicated that, in santa sofia, the free water on the canopy occurred during shorter time periods than those observed in sutamarchan. on average, the lwd in santa sofia was 9.6 h d-1 according to the dielectric sensors and the predefined threshold of 271 mv. in sutamarchan, the lwd daily average was 14.4 h for the two heights. as with the previous variables, differences between the greenhouse and heights were due to differences in climate and experimental conditions. the average lwd determined inside a greenhouse growing roses using dielectric sensors was 9.9 h d-1, underestimating the average value of 11 h d-1 determined by direct visual observations (mashonjowa et al., 2013). the authors attributed this underestimation to factors such as distillation, gutation, dripping of the covering material and residual water irrigation. as reported by sentelhas et al. (2005) for coffee and grape crops, the present results indicated no vertical lwd gradient within the canopy. however, the same study found lwd differences regarding the vertical position for apple and corn. differences in lwd patterns depend not only v ol ta ge ( m v ) a b 230 250 240 260 270 280 290 230 250 240 260 270 280 290 222018161412108642 24 hour v ol ta ge ( m v ) hour 222018161412108642 24 figure 2. average daily course of the output voltage of dielectric sensors placed at two heights (1 m and 2 m ) within the canopy of tomato crops in the municipalities of sutamarchan (a) and santa sofia (b) (alto ricaurte province, boyaca, colombia). the dashed line represents the threshold above the detected leaf wetness. 17gil, bojacá, and rodríguez: adaptation of a leaf wetness duration model for tomato under colombian greenhouse conditions on the architecture of each species but also on the planting system, crop age and management practices (sentelhas et al., 2005). sweb model performance the model simulated an average lwd of 9.9 h d-1 in santa sofia. the model estimated the occurrence of the phenomenon with variations from 9 to 11 h d-1. the average daily number of hours simulated was very similar to that observed with the dielectric sensors (9.6 h d-1). the model indicated that the lwd phenomenon appeared during the night hours, as shown also by the leaf wetness sensors and as expected according to the climatic behavior of the greenhouse. in sutamarchan, the model estimated an average lwd of 12.1 h d-1, registering a greater variation with respect to the results for santa sofia. in the greenhouse of sutamarchan, the lwd ranged between 9 and 16 h d-1 with an incremental behavior, in which, during the first simulated days, the lwd was between 9 and 10 h d-1, while, towards the end of the simulated period, the lwd was between 15 and 16 h d-1. as in santa sofia, the model determined the occurrence of lwd during night hours. the results of the exact wilcoxon signed rank test indicated statistically significant differences for the daily duration of lwd between the sweb model and the output of the dielectric sensors. for the greenhouse in santa sofia (v statistic = 254.5, p-value = 0.04), the differences between the two methods were closer than the ones observed for the greenhouse in sutamarchan (v statistic = 146, p-value = 0.002). the average difference of the daily duration of the lwd phenomenon recorded by the sensors and simulated by the model was 0.8 h for the greenhouse in santa sofia, while, in sutamarchan, the difference was 4 h. this comparison confirms the best performance of the model for the climate and greenhouse management practices applied in santa sofia. the sweb model presented a good degree of fit compared to the readings generated by the dielectric sensors. the trend between the observed and simulated data was similar for most of the measurement period. table 2 presents the indices constructed to assess the model’s accuracy and representation of the phenomenon of lwd in the two greenhouses. in general, the indices showed a better performance for the sweb model for the conditions in santa sofia. the highest values of both fc and csi, very close to 1, were indicative of a better performance for the condition in santa sofia. the fc index indicated that the model had the ability to correctly predict 92% of the hours in which the phenomenon of lwd occurred, as well as the hours that actually had no free water on the leaves. in sutamarchan, only 72% of the hours, both with presence or absence of lwd, were correctly simulated. table 2. performance scores of the sweb model evaluated for tomato greenhouse crops established in two municipalities of the alto ricaurte province, boyaca (colombia). municipalities index fc csi far bs santa sofia 0.92 0.87 0.06 0.97 sutamarchan 0.77 0.59 0.33 1.24 fc, fraction of correct estimates; csi, correct success index; far, false alarm rate; bs, bias. when considering the proportion of false positive events in relation to all positive (false or true) in santa sofia, 87% of the hours that positively occurred in the lwd phenomenon were correctly detected, while, in sutamarchan, the percentage was only 59%. in contrast, the occurrence of false alarms rate represented by far was much lower in santa sofía (6%), as compared to 33% in the sutamarchan greenhouse. the bs index indicated a small underestimation (3%) of the model in the case of santa sofia, while, for the case of sutamarchan, the model overestimated the hours of free water on the leaves by 24%. this index generally consolidated the results obtained for the other indices and confirmed the better performance of the model for the greenhouse in santa sofia. conclusions the present study represents the first attempt to adapt a leaf wetness model to a greenhouse crop. in other latitudes, active climate control strategies, along with a more technically sound crop management, restrict the possibility of fungal attacks. nevertheless, the environmental conditions that occur in greenhouses used for growing tomatoes in regions such as the alto ricaurte province (boyaca, colombia) are conducive to the occurrence of the phenomenon of free water on the canopy and, consequently, for the appearance of and attack by fungal diseases. relatively warm days followed by cool nights and high relative humidity cause condensation of water droplets on leaves, which are particularly deposited during the early morning hours. 18 agron. colomb. 33(1) 2015 the adaptation of the sweb model to the conditions of greenhouse tomato production in the alto ricaurte province was able to adequately represent the phenomenon of free water occurrence on the canopy. the adapted model represents a useful tool for alerting the occurrence of periods with free water on the canopy. therefore, the availability of an early warning system may contribute to a rationalized use of chemical pesticides to control crop diseases. however, the occurrence of free water on the canopy during all of the evaluated nights indicated that the attack of fungal diseases throughout the crop cycle was a latent possibility. this risk can only be decreased if the climate conditions inside the greenhouses are dramatically improved. climate management strategies must include temperature increments during nighttime, as well as the quick removal of water vapor through an optimized ventilation system. the particular greenhouse climate conditions and the crop management practices of each production cycle generate differences in the intensity of the phenomenon of free water on the leaves. this situation causes the model to underor overestimate the number of hours this phenomenon occurs during the day. acknowledgements the present study was funded by the flemish interuniversity council (belgium) through the project zein2009pr364 “multidisciplinary assessment of efficiency and sustainability of smallholder-based tomato production systems in colombia, with a roadmap for change”. literature cited agronet. 2014. estadísticas para el sector agrícola. in: ministerio de agricultura y desarrollo rural, http://www.agronet.gov. co; consulted: march, 2015. aryal, b. and g. neuner. 2010. leaf wettability decreases along an extreme altitudinal gradient. oecologia 162, 1-9. doi: 10.1007/ s00442-009-1437-3 bernard, f., i. sache, f. suffert, and m. chelle. 2013. the development of a foliar fungal pathogen does react to leaf temperature! new phytol. 198, 232-240. doi: 10.1111/nph.12134 bird, r.b., w.e. stewart, and e.n. lightfoot. 1960. transport phenomena. j. wiley & sons, new york, ny. bojacá, c.r., h.a. casilimas, r. gil, and e. schrevens. 2012. extending the input-output energy balance methodology in agriculture through cluster analysis. energy 47, 465-470. doi: 10.1016/j.energy.2012.09.051 bojacá, c.r., l.a. arias, d.a. ahumada, h.a. casilimas, and e. schrevens. 2013. evaluation of pesticide residues in open field and greenhouse tomatoes from colombia. food control 30, 400-403. doi: 10.1016/j.foodcont.2012.08.015 dalla marta, a., r.d. magarey, and s. orlandini. 2005. modelling leaf wetness duration and downy mildew simulation on grapevine in italy. agric. for. meteorol. 132, 84-95. doi: 10.1016/j. agrformet.2005.07.003 gil, r., c.r. bojacá, and e. schrevens. 2011. suitability evaluation of four methods to estimate leaf wetness duration in a greenhouse rose crop. acta hort. 893, 797-804. gleason, m.l., k.b. duttweiler, j.c. batzer, s.e. taylor, p.c. sentelhas, j.e.a.m. monteiro, and t.j. gillespie. 2008. obtaining weather data for input to crop disease-warning systems: leaf wetness duration as a case study. sci. agric. 65, 76-87. doi: 10.1590/s0103-90162008000700013 guzman-plazola, r.a., r.m. davis, and j.j. marois. 2003. effects of relative humidity and high temperature on spore germination and development of tomato powdery mildew (leveillula taurica). crop prot. 22, 1157-1168. doi: 10.1016/ s0261-2194(03)00157-1 huber, l. and t.j. gillespie. 1992. modeling leaf wetness in relation to plant disease in epidemiology. annu. rev. phytopathol. 30, 553-577. doi: 10.1146/annurev.py.30.090192.003005 luo, w.h. and j. goudriaan. 2000. dew formation on rice under varying durations of nocturnal radiative loss. agric. for. meteorol. 104, 303-313. doi: http://dx.doi.org/10.1016/ s0168-1923(00)00168-4 magarey, r.d., j.m. russo, and r.c. seem. 2006. simulation of surface wetness with a water budget and energy balance approach. agric. for. meteorol. 139, 373-381. doi: 10.1016/j. agrformet.2006.08.016 mashonjowa, e., f. ronsee, m. mubvuma, j.r. milford, and j.g. pieters. 2013. estimation of leaf wetness duration for greenhouse roses using a dynamic greenhouse climate model in zimbabwe. comput. electron. agric. 95, 70-81. doi: 10.1016/j. compag.2013.04.007 mersha, z., s. zhang, and b. hau. 2014. seasonal dynamics of black leaf mould (pseudocercospora fuligena) on greenhouse-grown fresh market tomatoes. j. phytopathol. 162, 158-169. doi: 10.1111/jph.12165 pedro jr., m.j. 1981. estimating dew duration. i. utilizing micrometeorological data. agric. meteorol. 25, 283-296. doi: 10.1016/0002-1571(81)90081-9 orlandini, s. and m. rosa. 1997. a model for the simulation of grapevine downy mildew. petria 7(suppl. 1), 47-54. qian, t., j.a. dieleman, a. elings, a. de gelder, o. van kooten, and l.f.m. marcelis. 2012. vertical temperature gradients in the semi-closed greenhouses: occurrence and effects. acta hort. 927, 59-66. r core team. 2012. a language and environment for statistical computing. in: r foundation for statistical computing, http:// www.r-project.org/; consulted: november, 2015. rosa, m. and s. orlandini. 1997. structure and application of the plasmo model for the control of grapevine downy mildew. petria 7(suppl. 1), 61-70. rosa , m., b. g ozzi n i, s . orla nd i n i, a nd l . s eg h i. 19 95. a computer program to improve the control of grapevine downy mildew. comput. electron. agric. 12, 311-322. doi: 10.1016/0168-1699(95)00007-q http://www.agronet.gov.co http://www.agronet.gov.co http://dx.doi.org/10.1007/s00442-009-1437-3 http://dx.doi.org/10.1007/s00442-009-1437-3 http://dx.doi.org/10.1111/nph.12134 http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2012.09.051 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2012.08.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2005.07.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2005.07.003 http://dx.doi.org/10.1590/s0103-90162008000700013 http://dx.doi.org/10.1016/s0261-2194(03)00157-1 http://dx.doi.org/10.1016/s0261-2194(03)00157-1 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.py.30.090192.003005 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1923(00)00168-4 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1923(00)00168-4 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2006.08.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2006.08.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2013.04.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2013.04.007 http://dx.doi.org/10.1111/jph.12165 http://dx.doi.org/10.1016/0002-1571(81)90081-9 http://www.r-project.org/ http://www.r-project.org/ http://dx.doi.org/10.1016/0168-1699(95)00007-q 19gil, bojacá, and rodríguez: adaptation of a leaf wetness duration model for tomato under colombian greenhouse conditions sentelhas, p.c., t.j. gillespie, j.c. batzer, m.l. gleason, j.e.b.m. monteiro, j.r.m. pezzopane, and m.j. pedro jr. 2005. spatial variability of leaf wetness duration in different crop canopies. int. j. biometeorol. 49, 363-370. doi: 10.1007/ s00484-005-0259-1 sentelhas, p.c., t.j. gillespie, m.l. gleason, j.e.b.m. monteiro, j.r.m. pezzopane, and m.j. pedro jr. 2006. evaluation of a penman-monteith approach to provide “reference” and crop canopy leaf wetness duration estimates. agric. for. meteorol. 141, 105-117. doi: 10.1016/j.agrformet.2006.09.010 sentelhas, p.c., a. dalla marta, s. orlandini, e.a. santos, t.j. gillespie, and m.l. gleason. 2008. suitability of relative humidity as an estimator of leaf wetness duration. agric. for. meteorol. 148, 392-400. doi: 10.1016/j.agrformet.2007.09.011 tanner, c.b. and m. fuchs. 1968. evaporation from unsaturated surfaces: a generalized combination method. j. geophys. res. 73, 1299-1304. doi: 10.1029/jb073i004p01299 wang, s., t. boulard, and r. haxaire. 2000. measurement and analysis of air speed distribution in a naturally ventilated greenhouse. acta hort. 534, 277-283. wilcoxon, f. 1945. individual comparisons by ranking methods. biometrics bull. 1, 80-83. doi: 10.2307/3001968 wilks, d.s. 1995. statistical methods in atmospheric sciences. academic press, san diego, ca. http://dx.doi.org/10.1007/s00484-005-0259-1 http://dx.doi.org/10.1007/s00484-005-0259-1 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2006.09.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2007.09.011 http://dx.doi.org/10.1029/jb073i004p01299 http://dx.doi.org/10.2307/3001968 received for publication: 17 july, 2013. accepted for publication: 1 november, 2013. 1 coffee breeding program, national center of coffee research (cenicafe-fnc). manizales (colombia). juanc.herrera@cafedecolombia.com agronomía colombiana 31(3), 269-278, 2013 identification and chromosomal distribution of copia-like retrotransposon sequences in the coffee (coffea l.) genome identificación y distribución cromosómica de secuencias relacionadas con retrotransposones del tipo copia en el genoma del café (coffea l.) juan-carlos herrera1, gloria camayo1, gloria de-la-torre1, narmer galeano1, edgar salcedo1, luis fernando rivera1, and andrés duran1 abstract resumen the presence of copia-like transposable elements in seven coffee (coffea sp.) species, including the cultivated coffea arabica, was investigated. the highly conserved domains of the reverse transcriptase (rt) present in the copia retrotransposons were amplified by pcr using degenerated primers. fragments of roughly 300 bp were obtained and the nucleotide sequence was determined for 36 clones, 19 of which showed good quality. the deduced amino acid sequences were compared by multiple alignment analysis. the data suggested two distinct coffee rt groups, designated as crtg1 and crtg2. the sequence identities among the groups ranged from 52 to 60% for crtg1 and 74 to 85% for crtg2. the multiple alignment analysis revealed that some of the clones in crtg1 were closely related to the representative elements present in other plant species such as brassica napus, populus ciliata and picea abis. furthermore, the chromosomal localization of the rt domains in c. arabica and their putative ancestors was investigated by fluorescence in situ hybridization (fish) analysis. fish signals were observed throughout the chromosomes following a similar dispersed pattern with some localized regions exhibiting higher concentrations of those elements, providing new evidence of their relative conservation and stability in the coffee genome. la presencia de retroelementos del tipo copia fue investigada en siete especies de café (coffea sp.) incluida la especie cultivada coffea arabica. el dominio conservado de la enzima transcriptasa reversa (rt) propia de estos retrotransposones fue amplificada mediante pcr usando cebadores degenerados. los fragmentos de aproximadamente 300 pb fueron secuenciados, obteniéndose 36 clones, 19 de los cuales fueron de buena calidad. estos fueron traducidos a su secuencia proteica y comparados entre sí mediante alineamiento múltiple. los resultados mostraron la presencia de dos grupos definidos: crtg1 y crtg2. la identidad de las secuencias al interior de los grupos varió entre 52 y 60% para crtg1 y entre 74 y 85% para crtg2. el alineamiento múltiple con secuencias de otras especies reveló alta homología del crtg1 con secuencias rt presentes en las especies como brassica napus, populus ciliata y picea abis. la hibridación in situ fluorescente (fish) realizada con el fin de localizar estas secuencias en el genoma de c. arabica y sus dos especies ancestrales, reveló una distribución dispersa a lo largo de los cromosomas, con algunas zonas de mayor concentración. esta información constituye una nueva evidencia sobre la presencia, conservación y estabilidad de este tipo de retroelementos en el genoma del café. key words: ltr retrotransposons, reverse transcriptase, repeat sequences, fluorescent in situ hybridization (fish). palabras clave: retrotransposones ltr, transcriptasa reversa, secuencias repetidas, hibridación in situ fluorescente. plant breeding, genetic resources and molecular biology introduction a considerable proportion of genomic dna in plant species is composed of repetitive elements that are consisted of sequence motifs ranging in size from dinucleotides to more than 10,000 base pairs (bp). depending on their genomic organization and localization on the chromosomes, two major groups of repetitive dna elements have been recognized. one of these groups includes sequences with tandem repeat units. in this group, we find satellite dnas, telomeric repeats and rdna, which are located preferentially at specific positions on the chromosomes, such as the pericentromeric, subtelomeric, telomeric or intercalary regions. the second group of repetitive dna is dispersed along the chromosomes. these dispersed elements include mobile elements, such as dna retroelements and transposable elements (tes). tes have been grouped by sequence or structural similarity and by the presence or absence of domains or motifs, as well as by transposition mechanisms (finnegan, 1992; kumar and bennetzen, 1999). to date, two main classes have been identified in plants. class i refers 270 agron. colomb. 31(3) 2013 to the retrotransposons or genetic elements that transpose via an rna intermediate converted into dna by reverse transcription. the class ii elements are characterized by terminal inverted repeats that flank an open reading frame encoding a transposase enzyme (bennetzen, 2000; kidwell, 2002). retrotransposons either contain ltrs (long terminal repeats) or do not (non-ltr retrotransposons). the ltrs flank the genes encoding a core protein called gag and a polyprotein called pol. the polyprotein consists of four characteristic domains: protease, integrase, reverse transcriptase (rt) and ribonuclease h (rnaseh). because of their evolutive relationship, all rt-dependent mobile genetic elements have also been collectively termed retroelements (schmidt, 1999; kumar and bennetzen, 1999). the differences in genes distinguish the copia and gypsy ltr retroelements types. non-ltr elements, such as lines (long interspersed nuclear elements) and sines (short interspersed nuclear elements), are relatively rare and lack coding activity; therefore, they use the transposase and integration activity from other tes (schmidt, 1999). thanks to similarities among tes in different plant species, degenerate primers have been widely used to amplify the rt copia-like domains in many eukaryotic species, revealing the existence of multiple families of copia retrotransposons and demonstrating the universal nature of these primers (matsuoka and tsunewaki, 1999; dixit et al., 2006). the factors that govern te richness and diversity in a genome are very complex and are likely a combination of properties that are intrinsic to the te itself as well as extrinsic to the host (pritham, 2009). it has been shown that tes remain quiescent during normal growth and development and only become active and proliferate in response to stress adaptation (melayah et al., 2001; mirouze and paszkowski, 2011). thus, the characterization of the genomic organization and distribution of tes in the plant kingdom will help further our understanding of the factors that have contributed to plant genome function and remodeling. coffee remains one of the principal commodities in the world with a total export value of 22.5 billion us dollars in 2012, equivalent to a volume of 144.6 million bags of 60 kg (ico, 2012). all coffee species belong to the subgenus coffea, which contains more than 100 described taxa. major crop production relies on just two species, coffea arabica and c. canephora, with the former accounting for over 70% of global coffee production. c. arabica is the only tetraploid (2n=4x=44) among the coffea species and originated from the ancestral hybridization of two diploid relatives that are close to c. canephora and c. eugenioides (lashermes et al., 1999). although tes have been broadly studied in different economically important crops such as maize (sanmiguel et al., 1996), tomato (rogers and pauls, 2000), rice (mao et al., 2000), and sunflower (cavallini et al., 2010), their occurrence and chromosomal localization in coffee are not well characterized. the analysis of non-coding fractions of the c. arabica genome, focusing on repetitive sequences and tes, would be of particular interest to understanding the global genome evolution of coffee since the formation of the ancestral hybrid between c. eugenioides and c. canephora. in addition, information on te presence and distribution allows for gaining insight into the possible role of tes in shaping the c. arabica genome as a result of breeding and selection. despite their importance, only a few published studies have provided preliminary information on the presence of these elements in the coffee plant genome (lopes et al., 2008; hamon et al., 2011; yuyama et al., 2012). therefore, the goals of this study were to: (i) investigate the presence of copia-related sequences in the coffee genome and (ii) study their particular chromosomal distribution in the c. arabica genome with respect to its putative ancestral species c. eugenioides and c. canephora. materials and methods plant material seven coffee species, all originated from humid, evergreen, african forests, were selected from the germplasm collection of the colombian coffee bank. seed samples from the cultivated alotetraploid (2n=4x=44) c. arabica var. caturra as well as from the diploid (2n=2x=22) species: c. canephora, c. liberica, c. congensis, c. kapakata, c. stenophylla (all from west and central africa) and c. eugenioides (from central africa) were investigated. all samples were collected from adult plants established in field conditions at the naranjal research station from the national center of coffee research (cenicafe) in chinchina, caldas, colombia. pcr amplification of rt-derived sequences genomic dna was isolated from young leaves using the procedure described by herrera et al. (2009). partial sequences of the rt domain of the copia-like retroelements were amplified using different combinations of the following oligonucleotide primers, which were previously reported by flavell et al. (1992) and hirochika et al. (1992): ty1af (5’ acngcnttyytncaygg) encoding the 271herrera, camayo, de-la-torre, galeano, salcedo, and duran: identification and chromosomal distribution of copia-like retrotransposon sequences in the coffee (coffea l.)... taflhg domain, ty1ar (arcatrtcrtcncrta) encoding the yvddml domain (in reverse), ty1bf (5’caratggargtnaarac) encoding the qmdvkt domain and ty1br (5’catrtcrtcnacrta) encoding the yvddm domain. pcr was performed in 25 ml reaction containing 50 ng of genomic dna, 25 nm of each primer, 1.25 u taq dna polymerase per µl, 1x reaction buffer (fermentas, pittsburgh, pa), 200 µm dntps, and 2.5 mm mgcl2. the pcr amplification regime was as follows: 94°c for 3 min, 30 cycles at 39°c for 50 s, 72°c for 40 s, 94°c for 1 min and 72°c for 5 min. the obtained products were electrophoresed in 1% agarose gels. band sizes were confirmed in 5% non-denaturing polyacrylamide gels and visualized by silver staining. sequencing and comparative analysis the pcr products were gel purified and cloned in a pgem®-t vector system (promega, madison, wi). colonies that resulted in a pcr-amplified band the size of the expected fragment (around 300 bp) were chosen and purified with thea qiaquick spin kit (qiagen, courtaboeuf, france). three selected fragments per species were sequenced with the single extension method in an automatic 3730xl sequencer (applied biosystems, foster city, ca). the rt sequenced clones were named with the letters tp followed by the clone number and species name (i.e., cat for c. arabica var. caturra, can for c. canephora, eug for c. eugenioides, ste for c. stenophylla, kap for c. kapakata, cng for c. congensis, and eug for c. eugenioides). nucleotide sequences corresponding to pcr primer annealing sites were eliminated. the resultant rt sequences were translated to the corresponding amino acids with the help of a perl script using a universal codon dictionary. each putative amino acid coffee sequence was aligned using the program: clustalw2. furthermore, the tp sequences were aligned with the corresponding regions of known rt sequences from a select group of plant species of different taxonomic genera, including the model plants arabidopsis, nicotiana and brassica, as well as more closely related genera, such as solanum, vitis and populus. a multiple cross-analysis was carried out using a constraint-based multiple alignment tool, cobalt (constraint-based multiple alignment tool) (papadopoulos and agarwala, 2007). details for these sequences, along with their database accession numbers, organisms and sequence definitions, are provided in tab. 1. a comparative phylogenetic tree was constructed based on the amino acid sequences of the rt domains using the neighbor-joining (nj) method. the evolutionary distance between two sequences was estimated following grishiń s model (grishin, 1995), with the expected fraction of amino acid substitutions per site and considering 0.85 as the maximal fraction of mismatched amino acids in the aligned region. the resulting tree was edited using the phylowidgeta tool (jordan and piel, 2008). all the nucleotide sequences of the coffee rt-clones reported in this study, corresponding to the copia-like retrotransposons, were published in the ncbi genbank database under accession numbers jf974034 to jf974052. table 1. list of rt sequences of copia-like retrotransposons from different plant species used in this study for comparative analysis with coffee sequences. genbank accession no. sequence definition organism reference aac34609 reverse transcriptase solanum lycopersicum (lycopersicon esculentum) rogers and pauls (2000) aaa03504 reverse transcriptase [partial peptide, 75 aa] solanum tuberosum flavell et al. (1992) caa04615 reverse transcriptase solanum chilense (lycopersicon chilense) yanez et al. (1998) aaa03507 reverse transcriptase [partial peptide, 88 aa] nicotiana tabacum (common tobacco) flavell et al. (1992) aat73708 reverse transcriptase populus ciliata wilson and lakshmikumaran (unpublished) caa11921 reverse transcriptase picea abies (norway spruce) friesen et al. (2001) aaa32987 reverse transcriptase brassica napus (rape) voytas et al. (1992) caa93146 reverse transcriptase arabidopsis thaliana (thale cress) brandes et al. (1997) af491283 reverse transcriptase medicago sativa friedberg and bowley (unpublished) abn08584 rna-directed dna polymerase (reverse transcriptase) medicago truncatula town (unpublished) aat85855 reverse transcriptase vigna radiata dixit et al. (2006) abo37968 transposase vitis vinifera benjak, boue and forneck (unpublished) 272 agron. colomb. 31(3) 2013 chromosome preparation and in situ hybridization analysis to investigate the physical location of the copia-like sequences in the c. arabica genome and the related c. canephora and c. eugenioides species, we performed a fluorescence in situ hybridization (fish, fluorescent in situ hybridization) assay using metaphase chromosomes. root-tip chromosome preparations and fish procedures were performed as previously published by herrera et al. (2007), with a few modifications. probes were prepared from amplification pcr-products of the rt domain of the copia-like retroelements using c. arabica genomic dna as a template. in order to reduce the risk of unspecific probe hybridizations, the resulting amplicons were separated in 1% agarose and gel purified using a minelute® gel extraction kit (qiagen, boston, ma). probe labeling was performed with digoxigenin using a nick translation mix (roche molecular biochemicals, indianapolis, in), following the manufacturer’s recommendations. the hybridization mixture included 25 ng of labeled probe per slide. the hybridization sites were detected using anti-digoxigenin conjugated to fluorescein (f luorescent antibody enhancer set, roche molecular biochemicals, indianapolis, in), which generated green signals. the final slide washes were as follows: 2x ssc, 0.5x ssc and 0.1x ssc at 42°c for 10 min, then 2x scc at rt for 5 min and 1x pbs (150 mm nacl, 10 mm naqhpo4, 10 mm nah2po4, ph 7.4) in tween® 20 (0.2%) at rt for 10 min. the hybridization stringency and the use of high stringency washes allowed the probe-target combinations with more than 75% homology to remain stably hybridized. chromosome preparations were counterstained with dapi (4’,6-diamidino-2-phenylindole). the preparations were analyzed using an eclipse 90i digital microscope (nikon instruments, melville, ny) equipped with a ccd camera. after background subtraction, the individual images from the dapi and dig channels were conveniently merged using the lucia 3.1 software (nikon, düsseldorf, germany). results and discussion sequence homology among the copia-like sequences in the coffee in the present study, we successfully amplified the rt domain of the copia-related elements, one of the principal families of retroelements, in seven coffee species, including the tetraploid c. arabica and six diploids. using a pcr amplification strategy with degenerate oligonucleotide primers, single fragments of the expected size (300 bp) were obtained from genomic dna samples (fig. 1). although the pcr products could represent a mixture of sequences encompassing a heterogeneous pool of rt fragments, we observed that selected degenerated primer combinations allowed for the amplification of a unique band, indicating good specificity. figure 1. pcr amplification of partial sequences of the reverse transcriptase gene of copia-like retroelements using the dna of different coffee species as a template. eug, c. eugenioides; kap, c. kapakata; lib, c. liberica; ste, c. stenophylla; cng, c. congensis; cat, c. arabica var. caturra; can, c. canephora. the pcr products were run on 1% agarose gels, stained with ethidium bromide and visualized under uv light. (m), dna size marker (generuler™ 100 bp, fermentas, pittsburgh, pa). a total of 36 clones from seven coffee species and derived from clear bands amplified using ty1bf/ty1br and ty1af/ty1br primer pairs combinations were eluted from the gel, purified, cloned and sequenced. after cleaning and quality selection (i.e., length > 250 bp and phred value > 20), only 19 clones (52.8%) were retained for further comparison. the selected clones represented six of the seven analyzed coffee species (three from c. arabica var. caturra, five from c. canephora, three from c. eugenioides, three from c. kapakata, three from c. stenophylla and two from c. congensis). most of the clones (15) were obtained from amplification using ty1af/ty1br primer combination. the multiple alignment analysis of the putative amino acid tp sequences isolated from the coffee is presented in fig. 2. in order to improve local alignment of the entire rt fragments, two tp clones (i.e. tp 92 and tp 93) were excluded from the analysis. the amino acid sequence comparisons allowed for the classification of the 17 remaining sequences into two distinct coffee rt groups, designated as crtg1 and crtg2. the amino acid identities between individual sequences belonging to the same group ranged from 52 to 60% for crtg1 and 74 to 85% for crtg2. although not representative of the coffea genus, such values of predicted amino acid similarities among the isolated rt sequences issued from the seven coffee species investigated seem to be highly heterogeneous. eug kap lib ste cng cat can m kb 1.0 0.5 0.1 273herrera, camayo, de-la-torre, galeano, salcedo, and duran: identification and chromosomal distribution of copia-like retrotransposon sequences in the coffee (coffea l.)... figure 2. sequence alignment of putative amino acid sequences corresponding to copia-like reverse transcriptase fragments isolated from coffee species. the numbers of the amino acid residues are indicated to the right of each sequence; the gaps are indicated as (-) while nonsense codons inside amino acid sequences are shown as (*). columns sharing 100% residue conservation have an asterisk at the bottom, while concerned residues are in bold. the two principal groups of coffee rt sequences were designed as crtg1 and crtg2. the consensus sequence slyglkqa/sp/sra/qw, characteristic of ty1-copia plant elements, appears to be better conserved in crtg1 rather than in crtg2 (fig. 2). also, the presence of properly translated primer sequences at both ends (5’ qmdvkt and 3’ yvddm) was revealed after manual alignments. overall, the amino acid alignments showed a relative degree of sequence heterogeneity along the inter-domain regions (fig. 2). multiple comparisons between the putative amino acid tp sequences isolated from the coffee and rt fragments of other plant species identified from the genbank database are listed in tab. 1, which allowed for the construction of a nj-tree (fig. 3). most of the coffee rt sequences were placed in the crtg2 cluster (fig. 3), while the remaining sequences of the arabidopsis thaliana, picea abies, populus ciliata and brassica napus species clustered into the same group crtg1 along with the tp sequences from c. kapakata (tp 96 and tp 97), c. congensis (tp 47) and c. canephora (tp 52). as observed in fig. 3, these sequences were grouped separately from homologous sequences of vigna radiata and solanum sp. the closeness among most of the coffee tp sequences is in agreement with the currently accepted hypothesis that all coffee diploids share a common base genome, which is also found in the tetraploid c. arabica (berthaud and charrier, 1988); and that coffee plants share an important part of their genome, including the repetitive fraction of ltr elements, with other species of an analogous evolutionary history. indeed, the coffea genus belongs to the rubiaceae family, which is closely related to the tomato and potato (solanaceae) in the asterid clade. other species, such as arabidopsis, carica, medicago, populus and vitis, are all members of the rosid clade that diverged from asterids 274 agron. colomb. 31(3) 2013 114-125 million years ago (wilkstrom et al., 2001). emerging evidence based on colinearity comparisons between orthologous and paralogous regions of asterids and rosids has shown that these two clades, including all coffea species, share the same hexaploid ancestor (guyot et al., 2009; cenci et al., 2010). previous studies on coffee have suggested that transposable elements, and particularly retrotransposons, are present with relative frequency in this genome. lopes et al. (2008) for example, identified transposable elements in intergenic regions of expressed sequences from three coffee species (c. arabica, c. canephora and c. racemosa). most of the te-containing ests found in these species (63.7%) were classified as ltr-retrotransposons, indicating the prevalence of this group of tes in the coffee genome. in a comprehensive annotation analysis of a bac sequence in c. canephora, guyot et al. (2009) found that tes accounted for 7.4 kb (i.e. 4.6%) of the total bac sequence. furthermore, these transposable elements appeared to be uniformly distributed along the bac without a particular pattern of accumulation. only one putative element was classified as ltr-retrotransposon while the majority belonged to the class ii transposon family, suggesting a strong bias for the presence of these elements as compared to class i. similarly, dereeper et al. (2013) carried out a deep analysis of 131,412 bac-end sequences (bess) from two bac libraries of c. canephora. they found that 11.9% of the total annotated sequences in the coffee genome seemed to correspond to known plant tes. interestingly, those reports highlight the extensive macro and micro-syntheny between the c. canephora genome and most of the reference dicotyledonous plants, such as the grapevine (v. vinifera), barrel medic (medicago truncatula), black cottonwood (populus trichocarpa) and arabidopsis thaliana. distribution pattern of copia-elements along the coffee genome as mentioned in the introduction, the allotetraploid c. arabica genome derives from an ancestral hybridization event between two diploid species related to the current c. canephora and c. eugenioides species (lashermes et al., figure 3. relationship between the 17 copia-like reverse transcriptase (rt) fragments of the coffee and other plant species based on their amino acid sequence divergence. an unrooted neighbor-joining tree was constructed using the cobalt phylogenetic tree view tool. the evolutionary distance between the two sequences was modeled as proposed by grishin (1995), as the expected fraction of amino acid substitutions per site given the maximal fraction of mismatched amino acids in the aligned region. the maximum sequence divergence value among the branches was 0.85. details of the rt sequences from the other plants are given in tab. 1. 275herrera, camayo, de-la-torre, galeano, salcedo, and duran: identification and chromosomal distribution of copia-like retrotransposon sequences in the coffee (coffea l.)... 1999). thus, it would be interesting to compare the distribution of ty1-copia retroelements in the chromosomes of the tetraploid genome of the arabica relative of these two diploid species. the fish cytological examination of the general pattern of the c. arabica copia-related fragments used as probes (tp-cat fragments) revealed very faint signals of hybridization. however, it was evident that the genome regions recognized by the rt probe were scattered along the length of all the c. arabica chromosomes without any obvious preferential localization in specific chromosomes (fig. 4). although a dispersed pattern was predominant, a detailed analysis revealed some chromosomal regions with higher concentrations of the elements (bright signals), most of them near, although not restricted, to centromeric or peri-centromeric regions (fig. 4g). a similar pattern was observed when a fish analysis was performed on chromosome preparations from the two putative ancestral species: c. eugenioides and c. canephora (fig. 4e and 4f). although all chromosomes seem to be concerned, some bright signals were observed along the chromosomes despite the reduced size of the rt probe (around 300 bp). such hybridization signals exhibiting different intensities along the chromosomes could be interpreted as possible differences in the number of copia-like element copies. figure 4. fish pattern of the copia-like rt fragments in coffee. a, two complete metaphase plates of c. arabica var. caturra counterstained with dapi (blue). b, illustrate signals of the rt digoxygenin-labeled probe (green) on the same metaphasic preparations; similar fish signals were also observed on mitotic chromosomes of c. eugenioides (e) and c. canephora (f); in c and d, the metaphase plates of these diploid species are counterstained with dapi (blue); g, details of the in situ hybridization illustrating the tendency of the rt probe (in green) to concentrate in some pericentromeric regions (arrows) of the coffee genome. probe hybridization sites (lighter staining) were superimposed on chromosomes counterstained with dapi (blue). a c e b d f g 10 µm10 µm 10 µm 10 µm 5 µm 276 agron. colomb. 31(3) 2013 similar results of fish assays in the two diploid ancestors of c. arabica obtained in this study could be interpreted as the consequence of minimal changes in the enrichment mechanism of the copia-like sequences during retrotransposon evolution in the c. arabica genome. therefore, it is conceivable that an overall distribution of copia-retroelements present in the c. arabica genome has remained constant since the ancestral hybridization event and a subsequent whole genome duplication, experienced by the allotetraploid c. arabica, presumably occurred less than 1 million years ago (lashermes et al., 1999; cenci et al., 2010). this pattern of dispersed accumulation of copia-like elements in coffee seems to be in opposition to that observed for the ltr gypsyelements. indeed, in a similar study using fish and a dop-pcr approach, yuyama et al. (2012) investigated the presence and chromosomal localization of a gag-like sequence in seven coffee species. their results highlighted the generalized abundance of this type of retrotransposons in the coffee genome. nevertheless, contrary to the present report, they observed two different patterns of fish hybridization among the coffee genomes. in fact, when the gag-like sequences were used as probes, both dispersed and clustered signals were observed. while c. arabica var. typica showed these two hybridization profiles with approximately half of the chromosomes displaying clustered and/or dispersed hybridization signals in the diploid ancestors: c. canephora and c. eugenioides, most chromosomes showed only one pattern, that is, clustered and dispersed signals, respectively. a similar pattern of differential genome localization between ty3-gypsy and ty1-copia elements have been reported within the helianthus genus (natali et al., 2006). transposable elements in all organisms tend to exhibit biases for specific regions within the genome, particularly when they are embedded into repetitive dna around the centromeres or at the chromosome ends. as observed by heslop-harrisson et al. (1997), different retrotransposon sub-families found in any species may behave differently with respect to their mechanisms of amplification and insertion, probably due to variations in the genes belonging to each retroelement family. the dispersed pattern distribution of the copia-like retroelements on the coffee chromosomes as observed in this report seemed to be consistent with the current knowledge of the mode of replication and insertion of these plant retroelements (heslop-harrisson et al., 1997). owing to several levels and degrees of specificity/bias for insertion or accumulation of plant retrotransposons, it is not surprising to observe local regions with an increased concentration of retroelements such as those reported in this study. these regions may be explained by either preferential selective insertion of retroelements, amplification through replicative mechanisms or an ancient presence in selective regions as a result of amplification and homogenization during evolution (heslop-harrisson et al., 1997; kumar and bennetzen, 1999). studies carried out in different plant species suggest that repeated dna are mainly consisted of class i elements, with the ltr elements as the most abundant and the non-ltr types making up a very small segment of plant genomes (kumar and bennetzen, 1999; sidhu and gill, 2004). in smaller genomes, such as arabidopsis, retrotransposons make up a very small percentage (approximately 15%) of the genome and are mostly present around the centromeres. in contrast, in larger genomes, such as maize, the repetitive fraction ranges from 64-73% of the genome (meyers et al., 2001) and the ltr type of retrotransposons seems to transpose preferentially in the gene-poor regions or the regions flanking the gene clusters (fu et al., 2001). the chromosomal localization of the copia-like elements presented here strongly suggests that the distribution of these ltr transposons in the coffee genome appears to be similar to that of large genomes, where tes are not concentrated in clusters or repetitive blocks. conclusions among the ltr elements in plant species, the ty1-copia superfamily of retrotransposons has been recognized as an abundant component of the angiosperm and gymnosperm genomes (brandes et al., 1997). in this study, we used a degenerated primer approach to reveal the presence of copialike elements in different coffee species and to investigate their chromosomal distribution in the coffee (c. arabica) genome as well as in the c. eugenioides and c. canephora diploids, considered its ancestral relatives. the results showed that copia-related sequences were present in the genome of seven coffee species, which included six diploids, suggesting that all of them share this type of repetitive elements as part of their genomes. furthermore, the amino acid sequence analysis supports the presence of two well differentiated groups of coffee rt-like sequences where the consensus domain slyglkqa/sp/sra/qw, characteristic of ty1-copia plant elements, was highly variable. the multiple comparison analysis also provided evidence of considerable residue conservation between the amino acid sequences from the coffee and the same rt 277herrera, camayo, de-la-torre, galeano, salcedo, and duran: identification and chromosomal distribution of copia-like retrotransposon sequences in the coffee (coffea l.)... domain in species such as brassica napus, populus ciliata, picea abis, nicotiana tabacum and arabidopsis thaliana. furthermore, the molecular cytological analysis carried out by fish revealed no obvious differences between the hybridization patterns of the c. arabica-rt probe when hybridized on the c. arabica chromosomes as well as on their two ancestral relatives: c. eugenioides and c. canephora. therefore, it could be supposed that copialike retroelements present in the c. arabica genome have remained moderately constant since the recent ancestral hybridization event, allowing for the formation of this cultivated allotetraploid. continued sequencing efforts such as those initiated by icgn (international coffee genomic network) as well as further cytological studies of c. arabica and its diploid relatives will allow for a better understanding of the role of repetitive elements in shaping coffee genomes. future studies will focus on revealing the organization of retrotransposons and other repetitive elements with respect to the genome size and also on their implications on gene expression under stress conditions during cultivation. acknowledgements the authors would like to thank jonathan nuñes, luisa m. vasquez and laura f. gonzales for their assistance with the molecular analyses. we also appreciate the constructive comments of alberto cenci and romain guyot during the manuscript preparation. this research was supported by grants from the national coffee federation and the ministerio de agricultura y desarrollo rural (contract 074/2007). all of the authors contributed substantially to the document and approved the final submission. literature cited bennetzen, j.l. 2000. transposable element contributors to plan gene and genome evolution. plant mol. biol. 42, 251-269. berthaud, j. and a. charrier. 1988. genetic resources of coffea. pp. 1-42. in: clarke, r.j. and r. macrae (eds.). coffee. vol. 4: agronomy. elsevier applied science, london. brandes, a., j.s. heslop-harrison, a. kamm, s. kubis, r.l. doudrick, and t. schmidt. 1997. comparative analysis of the chromosomal and genomic organization of ty1-copia-like retrotransposons in pteridophytes, gymnosperms and angiosperms. plant mol. biol. 33, 11-21. cavallini, a., l. natali, a. zuccolo, t. giordani, i. jurman, v. ferrillo, n. vitacolonna, v. sarri, f. cattonaro, m. ceccarelli, p.g. cionini, and m. morgante. 2010. analysis of transposons and repeat composition of the sunflower (helianthus annuus l.) genome. theor. appl. genet. 120, 491-508. cenci, a., m.c. combes, and p. lashermes. 2010. comparative sequence analyses indicate that coffea (asterids) and vitis (rosids) derive from the same paleo-hexaploid ancestral genome. mol. genet. genomics 283, 493-501. dereeper, a., r. guyot, c. tranchant-dubreuil, f. anthony, x. argout, f. de bellis, m.c. combes, f. gavory, a. de kochko, d. kudrna, t. leroy, j. poulain, m. rondeau, x. song, r. wing, and p. lashermes. 2013. bac-end sequences analysis provides first insights into coffee (coffea canephora p.) genome composition and evolution. plant mol. biol. 83, 177-189. dixit, a., k.-h. ma, j.-w. yu, e.-g. cho, and y.-j. park. 2006. reverse transcriptase domain sequences from mungbean (vigna radiata) ltr retrotransposons: sequence characterization and phylogenetic analysis. plant cell rep. 25, 100-111. finnegan, d.j. 1992. transposable elements. curr. opin. genet. dev. 2, 861-867. flavell, a., e. dunbar, r. anderson, s.r. pearce, r. hartley, and a. kumar. 1992. ty1-copia group retrotransposons are ubiquitous and heterogeneous in higher plants. nucleic acids res. 20, 3639-3644. friesen, n., a. brandes, and j.s. heslop-harrison. 2001. diversity, origin, and distribution of retrotransposons (gypsy and copia) in conifers. mol. biol. evol. 18, 1176-1188. fu, h., w. park, x. yan, z. zheng, b. shen, and h.k. dooner. 2001. the highly recombinogenic bz locus lies in an unusually generich region of the maize genome. proc. natl. acad. sci. usa 98, 8903-8908. guyot, r., m. de la mare, v. viader, p. hamon, o. coriton, j. bustamante, v. poncet, c. campa, s. hamon, and a. de kochko. 2009. microcollinearity in an ethylene receptor coding gene region of the coffea canephora genome is extensively conserved with vitis vinifera and other distant dicotyledonous sequenced genomes. bmc plant biol. 9, 22. grishin, n.v. 1995. a more general evolutionary model: substitution rates vary for both amino acids and sites. j. mol. evol. 41, 675-79. hamon, p., p.-o. duroy, c. dubreuil-tranchant, p.m.a. costa, c. duret, n.j. razafinarivo, e. couturon, s. hamon, a. de kochko, v. poncet, and r. guyot. 2011. two novel ty1-copia retrotransposons isolated from coffee trees can effectively reveal evolutionary relationships in the coffea genus (rubiaceae). mol. genet. genomics 285, 447-460. herrera, j.c., a. d’hont, and p. lashermes. 2007. use of fluorescent in situ hybridization as a tool for introgression analysis and chromosome identification in coffee (coffea arabica l.). genome 50, 619-626. herrera, j.c., g. alvarado, h. cortina, m.c. combes, g. romero, and p. lashermes. 2009. genetic analysis of partial resistance to coffee leaf rust (hemileia vastatrix berk and br.) introgressed into the cultivated coffea arabica l. from the diploid c. canephora species. euphytica 167, 57-67. heslop-harrisson, j.s., a. brandes, s. taketa, t. schmidt, a.v. vershinin, e.g. alkhimova, a. kamm, r.l. doudrick, t. schwarzacher, a. katsiotis, s. kubis, a. kumar, s.r. pearce, a.j. flavell, and g.e. harrison. 1997. the chromosomal distributions of ty1-copia group retrotransposable elements in higher plants and their implications for genome evolution. genetica 100, 197-204. hirochika, h., a. fukuch, and f. kikuchi. 1992. retrotransposon families in rice. mol. gen. genet. 233, 209-16. 278 agron. colomb. 31(3) 2013 jordan, g.e. and w.h. piel. 2008. phylowidget: web-based visualizations for the tree of life. bioinformatics 24, 1641-1642. kidwell, m.g. 2002. transposable elements and the evolution of genome size in eukaryotes. genetica 115, 49-63. kumar, a. and j.l. bennetzen. 1999. plant retrotransposons. ann. rev. genet. 33, 479-532. lashermes, p., m.c. combes, j. robert, p. trouslot, a. d’hont, f. anthony, and a. charrier. 1999. molecular characterization and origin of the coffea arabica l. genome. mol. gen. genet. 261, 259-266. lopes, f.r., m.f. carazzolle, g.a.g. pereira, c.a. colombo, and c.m.a. carareto. 2008. transposable elements in cof fea (gentianales: rubiacea) transcripts and their role in the origin of protein diversity in flowering plants. mol. genet. gen. 279, 385-401. mao, l., t.c. wood, y. yu, m.a. budiman, j. tomkins, s. woo, m. sasinowski, g. presting, d. frisch, s. goff, r.a. dean, and r.a. wing. 2000. rice transposable elements: a survey of 73,000 sequence tagged connectors. genome res. 10, 982-990. matsuoka, y. and k. tsunewaki. 1999. evolutionary dynamics of ty1-copia group retrotransposons in grass shown by reverse transcriptase domain analysis. mol. biol. evol. 16, 208-217. melayah, d., e. bonnivard, b. chalhoub, c. audeon, and m.a. grandbastien. 2001. the mobility of the tobacco tnt1 retrotransposon correlates with its transcriptional activation by fungal factors. plant j. 28, 159-168. meyers, b.c., s.v. tingey, and m. morgante. 2001. abundance, distribution and transcriptional activity of repetitive elements in the maize genome. genome res. 11, 1660-1676. mirouze, m. and j. paszkowski. 2011. epigenetic contribution to stress adaptation in plants. curr. opin. plant biol. 14, 267-274. natali, l., s. santini, t. giordani, s. minelli, p. maestrini, p.g. cionini, and a. cavallini. 2006. distribution of ty3-gypsyand ty1-copia-like dna sequences in the genus helianthus and other asteraceae. genome 49, 64-72. papadopoulos, j.s. and r. agarwala. 2007. cobalt: constraintbased alignment tool for multiple protein sequences. bioinformatics 23, 1073-1079. pritham, e.j. 2009. transposable elements and factors influencing their success in eukaryotes. j. heredity 100, 648-655. rogers, s.a. and k.p. pauls. 2000. ty1-copia-like retrotransposons of tomato (lycopersicon esculentum mill.). genome 43, 887-894. sanmiguel, p., a. tikhonov, y.k. jin, n. motchoulskaia, d. zakharov, a. melake-berhan, p.s. springer, k.j. edwards, m. lee, z. avramova, and j.l. bennetzen. 1996. nested retrotransposons in the intergenic regions of the maize genome. science 274, 765-767. schmidt, t. 1999. lines, sines and repetitive dna: non-ltr retrotransposons in plant genomes. plant mol. biol. 40, 903-910. sidhu, d. and k.s. gill. 2004. distribution of genes and recombination in wheat and other eukaryotes. plant cell tiss. org. cult. 79, 257-270. voytas, d.f., m.p. cummings, a. konieczny, f.m. ausubel, and s.r. rodermel. 1992. copia-like retrotransposons are ubiquitous among plants. proc. natl. acad. sci. usa 89, 7124-7128. wilkstrom, n., v. savolainen, and m.w. chase. 2001. evolution of the angiosperms: calibrating the family tree. proc. biol. sci. 268, 2211-2220. yanez, m., i. verdugo, m. rodriguez, s. prat, and s. ruiz-lara. 1998. highly heterogeneous families of ty1-copia retrotransposons in the lycopersicon chilense genome. gene 222, 223-228. yuyama, p.m., l.f.p. pereira, t.b. dos-santos, t. sera, l.a. vilasboas, f.r. lopes, c.m.a. carareto, and a.l.l. vanzela. 2012. fish using a gag-like fragment probe reveals a common ty3-gypsy-like retrotransposon in genome of coffea species. genome 55, 825-833. <i>screening of colombian soybean genotypes for agrobacterium mediated genetic transformation conferring tolerance to glyphosate</i> received for publication: 4 september, 2017. accepted for publication: 1 march, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.67440 1 plant genetic engineering research group, biology department, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 sciences faculty, universidad antonio nariño, bogota (colombia). * corresponding author: achaparrog@unal.edu.co agronomía colombiana 36(1), 24-34, 2018 screening of colombian soybean genotypes for agrobacterium mediated genetic transformation conferring tolerance to glyphosate tamizaje de genotipos de soya colombianos para transformación genética mediada por agrobacterium confiriendo tolerancia a glifosato adriana rojas1, silvio lopez-pazos2, and alejandro chaparro-giraldo1* abstract resumen soybean is a very important crop worldwide due to its multiple uses as raw material for industry and to its high nutritional value. colombia consumes a large amount of imported soybean because domestic production does not supply demand. there are soybean varieties adapted to the environmental conditions in the colombian territory, but none of them have been enhanced by genetic engineering to confer competitive advantages compared to imported product. in this research, the colombian soybean varieties sk7, p29 and soyica p34 ability to be genetically transformed by agrobacterium tumefaciens strains agl0 and eha105 using a glyphosate tolerance cassette was tested. it was found that sk7 variety presented a better regeneration performance from the cotyledonary node, and also had the highest transformation frequency with agl0 strain. the p29 variety was also transformed, but a lower efficiency was registered. it was not possible to transform soyica p34 variety under the established parameters. this research is an advance towards the construction of a platform to enhance the generic transgenic crops in colombia. la soya es un cultivo muy importante a nivel mundial debido a sus múltiples usos en la industria y a su alto valor nutricional. colombia consume una gran cantidad de soya, principalmente importada, porque la producción interna no suple la demanda. existen variedades de soya adaptadas a las condiciones medioambientales del territorio colombiano, pero ninguna de ellas ha sido mejorada por ingeniería genética para conferir ventajas competitivas al cultivo frente a las importaciones. en este trabajo se evaluaron las variedades de soya sk7, p29 y soyica p34 respecto a su capacidad para ser transformadas genéticamente por las cepas de agrobacterium tumefaciens agl0 y eha105, utilizando un casete de tolerancia a glifosato. se encontró que la variedad sk7 presentó un mejor desempeño en regeneración a partir de nudo cotiledonar, e igualmente tuvo la mayor frecuencia de transformación con la cepa agl0. la variedad p29 también fue transformada, aunque con una eficiencia menor. no fue posible transformar la variedad soyica p34 bajo los parámetros establecidos. este trabajo fue un avance hacia la construcción de una plataforma de generación de cultivos transgénicos genéricos en colombia. key words: glycine max, herbicide, genetically modified organism, in vitro regeneration, transgenic plant. palabras clave: glycine max, herbicida, organismo genéticamente modificado, regeneración in vitro, planta transgénica. colombia with an average production rate of 75,000 t in 2016 is considered a small soybean producer, occupying the 37th position worldwide, and the 6th in south america (fenalce, 2017). colombian soybean is developed mainly in the eastern plains region, which is a key area for agricultural development due to its plain geography suitable for technification, vast land extensions, and development opportunities, especially in the post-conf lict period. considering that soybean is a plant originated and cultivated in temperate latitudes, and due that colombia is a tropical country, several colombian breeding programs have been developed since the 80s producing varieties adapted to local soil and weather conditions, including relevant differences in plant physiology parameters as the plant photoperiod introduction soybean (glycine max) is a fabaceae plant, whose seeds contain sugars (~30%), protein (~35%), edible oil (~20%), fiber, vitamins, and minerals. soybean is a source of protein comparable to meat or eggs. soybean cake is used as animal feed or industrial substrate (widholm et al., 2010). the soybean production for 2016 was calculated at 320 million t. united states and brazil are major soybean producer countries. united states has an estimated soybean production of 108 million t, and their harvested area is estimated at 33 million ha. brazil has a harvested area of 33 million ha with a production of 100 million t (usda, 2017). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.67440 25rojas, lopez-pazos, and chaparro-giraldo: screening of colombian soybean genotypes for agrobacterium-mediated genetic transformation conferring tolerance... and f lowering processes that are correlated to the production rates (valencia and ligarreto, 2010). currently, there are several soybean varieties with a great adaptation to local conditions, and high production (over 25,000 kg ha-1) which are used by local farmers. the genetic modification by transgenesis (gm) in commercial plants has been a useful technology providing farmers with a tool to increase crop yield, reduce the quantity of pesticides, and increase the farmer profit (klümper and qaim, 2014). soybean has been bred by transgenesis, including different traits as herbicide tolerance, insect pest resistance, and improvement of oil quality (ilsi research foundation, 2017). particularly, herbicide tolerance has been a very widespread and successful trait on soybean, having adoption rates of 94% in usa, 96.5% in brazil, and 100% in argentina in 2016 (isaaa, 2016). gm soybean enhanced with herbicide tolerance has several advantages compared to the regular varieties. among them, it allows the use of one herbicide per crop, a longer period of weed control, a lower glyphosate concentration in soil, less herbicide application events, the use of low toxicity herbicides such as glyphosate, and higher profits to the producer as an expression of all the above. also, herbicide tolerant soybean is compositionally equivalent to the conventional genotypes and finally, the expiration of patents protecting herbicide tolerant soybeans can be a base for generic gm crops (bonny, 2009). in colombia, the government policies allow growers to produce transgenic plants and there are no restrictions to the consumers. last reports indicate that in 2016 100,000 ha of gm maize were planted, of which 9,800 ha were gm cotton and 12 ha were gm f lowers (isaaa, 2016). governments are committed to assess and manage the risks associated with the development and release of genetically modified crops. there is an established regulation of gm soybean specially attending the food safety affairs, including a maximum limit of herbicide, substantial equivalence, and varieties description. countries have developed protocols by gm detection based on phenotypic or molecular assays (tillmann et al., 2004). agrobacterium tumefaciens is a relevant microorganism used in transgenesis of crops. this process is based on the transfer of a dna segment (t-dna) from a tumorinducing (ti) plasmid, which is incorporated into the plant genome with its resultant expression. the t-dna and vir proteins form a molecular set that delivers a single strand of this t-dna into the cell (bourras et al., 2015). soybean is a recalcitrant plant for agrobacterium-mediated transformation producing low transformation efficiencies and requiring the use of hypervirulent bacterial strains and specific plant genotypes to allow its transformation (atif et al., 2013). some protocols have been applied to improve the transformation efficiency using a. tumefaciens; these methodologies include the modification of certain sanitation and infestation procedures toward observing possible differences among genotypes (liu et al., 2013). glyphosate, whose chemical name is n-(phosphonomethyl) glycine (c3h8no5p), is an odorless white strong acid. it is a crystalline powder with a fusion point of 184.5°c and molecular mass of 169.1 gmol-1. glyphosate is a systemic herbicide and can be used with practically any type of crop to control weeds worldwide. enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (epsps) is the target of glyphosate, which is directly involved in the synthesis of the aromatic residues: phenylalanine, tyrosine, and tryptophan (shikimate pathway). in 1996, the first gm soybean with glyphosate tolerance was introduced in usa, expressing an epsps protein from a cp4 strain of a. tumefaciens, which has no affinity for glyphosate and allows the normal perform of the shikimate pathway (duke and powles, 2008; duke and cerdeira, 2010). glyphosate tolerance is a successful trait in soybean crop, and it currently offers the possibility to develop generic transgenic crops. considering that patents that cover the development process of this particular trait recently expired (jefferson et al., 2015), there is an increase in the freedom to operate (fto) of the commercial plants related. colombian soybean varieties have not been bred by transgenesis despite the fact that they are approved as commercial crops with glyphosate tolerance (ica, 2010) and that imported gm soybean seeds have low possibilities to grow well in tropical conditions. the main objective of this study was to evaluate the capacity of colombian soybean varieties to be transformed by a. tumefaciens, using a glyphosate tolerance expression cassette with fto in colombian territory, as a stage to produce and commercialize generic gm crops in colombia. materials and methods plant genotypes three colombian genotypes of soybean were used in transformation experiments: sk7 and p29 (bred by kamerun and panorama companies respectively) and soyica p-34 (bred by the colombian agricultural institute ica). these genotypes were chosen due to its high cultivation rate in the eastern plains region. sk7 genotype is adapted to grow between 300 and 1,200 m a.s.l., a vegetative stage of 110112 d, height of 101 cm, white f lowers, brown pubescence, oil content of 20.47%, and a yield rate of 2,600 kg ha-1. p29 26 agron. colomb. 36(1) 2018 genotype is adapted to grow between 300 and 1,200 m a.s.l. as well, has a vegetative stage of 105-115 d, height of 100 cm, purple f lowers, brown pubescence, an oil content of 21.37%, and a yield rate of 2,600 kg ha-1. soyica p-34 is equally adapted to the same altitude (300 to 1,200 m a.s.l.), a vegetative stage of 110 d, height of 69 cm, white f lowers, brown pubescence, an oil content of 20%, and a yield rate of 2,700 kg ha-1. as start material field conditions seed were used, without any fungicidal or insecticidal treatment, and a moisture between 11 to 12%. these varieties were chosen because they were the most demanded by farmers at the time in which the experiment was performed. agrobacterium strains, expression cassette and vector a previously reported cassette designated as e-igp was used; this cassette contains a polyubiquitin promoter from soybean (gmubi), followed by a transit peptide from petunia hybrida, a codon optimized cp4 epsps gene for expression in soybean tissues, and a nopaline synthase (nos) terminator codon (jiménez, 2014). the e-igp cassette was introduced into a pcambia1301 vector on which the gus reporter gene and the hygromycin selection gene were excised in such a way that only the e-igp cassette could be transferred to the plant genome (jiménez, 2014). the vector containing the e-igp cassette was introduced into a. tumefaciens strains agl0 (bought from an american type culture collection, under atcc®baa-100tm denomination) and eha105 (acquired by a donation from the cenicaña institution). recombinant strains were maintained in luria bertani (lb) medium containing 50 mg l-1 kanamycin. agrobacterium cultures used for infection of explants were grown in lb medium. the observed optical density at 650 nm (od650) ranged from 0.8 to 1.0, at 28°c and 200 rpm. a bacterial pellet was obtained by centrifugation of 30 ml of bacterial culture at 8000 rpm for 4 min at 20°c. the pellet was resuspended in 25 ml of co-cultivation liquid medium (cclm) (1x gamborg vitamins, 0.1x b5 salts (gamborg et al., 1968), 1.67 mg l-1 benzylaminopurine (bap), 0.25 mg l-1 gibberellic acid (ga3), 3% sucrose, 20 mm2-[n-morpholino] ethanesulfonic acid (mes), 200 μ macetosyringone, ph 5.7) and then was used as inoculum for the plant tissues. explant preparation and a. tumefaciens infection soybean seeds were selected considering their appearance, choosing those that did not have lacerations or spots, and had a homogeneous size. the seeds surface was sterilized following the chlorine gas technique (paz et al., 2004; paz et al., 2006; song et al., 2013) for 16 h, generating gas from a mix of 4.1 ml 10 n hcl with 100 ml 5% naclo. sterilized seeds were germinated on 0.7% plant tissue culture (ptc) agar medium (water plus agar), ph 5.7, with the hilum proximal to the media for 5 d, and incubated under a 16/8 (light/dark) photoperiod at 26°c. once seeds were germinated, the seed coat was eliminated and a cutting was done 5 mm below the cotyledons junction to eliminate the hypocotyl. after that, cotyledons were separated by a longitudinal cut on the remaining piece of hypocotyl. plumule was eliminated from both cotyledons, and some incisions (7-12) were made on the cotyledonary node. each cotyledon with its own cotyledonary node was considered as an explant to transformation. explants were infected with a. tumefaciens strains by submerging them in a cclm solution containing bacterial biomass for 30 min, followed by cultivation on a co-cultivation medium (ccm) (cclm added with 0.7% ptc agar), with the adaxial side down, and incubated in the dark for 3 d at 28°c (zhang et al., 1999). regeneration test of soybean varieties a first trial was performed to observe the behavior of soybean varieties in an in vitro system intended for agrobacterium-mediated transformation. for such task, a regeneration ability assay was carried out for every variety without agrobacterium infection. in this essay, 200 seeds of each variety were selected and germinated obtaining 240 explants that were prepared as described above. these explants were cultivated on ccm without agrobacterium strain for 3 d, and later were cultivated on a shoot induction medium (sim) (1x b5 salts, 1x gamborg vitamins (gamborg et al., 1968), 3% sucrose, 1,67 mg l-1 bap, 3mm mes, 0.7% ptc agar, ph 5.7) for 4 weeks, with a medium replacement at the end of the second week. after four weeks on sim, the number of explants producing at least one shoot (regenerating explants) was recorded as well as the number of shoots produced by each regenerating explant. transformation, regeneration and selection transformation assays were performed following the methodology described by zhang et al. (1999), plus some modifications. to assess the ability of each vegetal variety to be transformed with e-igp cassette, the assay was divided in two treatments and two controls as follows: treatment 1: three varieties transformed with an eha105 strain containing a e-igp cassette, and selected in vitro using the herbicide glyphosate; treatment 2: three varieties transformed with an agl0 strain containing a e-igp cassette, and selected in vitro using the herbicide glyphosate; control 1 (relative control): three varieties without transformation, 27rojas, lopez-pazos, and chaparro-giraldo: screening of colombian soybean genotypes for agrobacterium-mediated genetic transformation conferring tolerance... and selected in vitro using glyphosate; and control 2 (absolute control): three varieties without transformation, and without in vitro selection. for each treatment and control, 130 explants of each variety as described above were prepared. treatments were inoculated with agrobacterium strains and co-cultivated as described above. controls were cultivated on ccm in the same way as treatments, but without bacteria. after co-cultivation, all explants were rinsed in sterile water added with 50 mg l-1 cabenicillin, on a rotary shaker at 410 rpm for 40 min, three times. after this rinse, the explants were transferred to sim mixed with antibiotics (250 mg l-1 cefotaxime, 100 mg l-1 timentin), and they were incubated for two weeks, under a 16/8 (light/dark) photoperiod at 26°c. after this procedure, sim was renewed with a fresh sim plus antibiotics solution and mixed with a 148 μm glyphosate reagent grade (phytotechnology laboratories®, lenexa, ks, usa). this methodology was followed in treatments 1, 2 and in control 1; glyphosate was not added in control 2. during the process to transfer explants to fresh sim, the remaining hypocotyl of each explant was cut to allow the fresh tissue to directly contact the growth medium. growing process was performed for two additional weeks under the same conditions. once the shoot induction period was finished, it was followed by a shoot elongation period (sep). all explants were cut to eliminate remaining cotyledon and thus allowing fresh tissue to be in contact with the medium. explants developing at least one shoot were transferred to shoot elongation medium (sem) (1x b5 salts, 1x gamborg vitamins (gamborg et al., 1968), 3% sucrose, 0.5 mg l-1 ga3, 0.1 mg l-1 indole acetic acid (iaa), 0.7 mg l-1 bap, 50 mg l-1 glutamine, 50 mg l-1 asparagine, 3 mm mes, 250 mg l-1 cefotaxime, 100 mg l-1 timentin, 0.7% ptc agar, ph 5.7) added with a 35 μm glyphosate reagent grade (phytotechnology laboratories®, lenexa, ks, usa) in treatments 1, 2 and in control 1, and without glyphosate in control 2. the sem solution was replaced in the explants every two weeks for fresh sem. in treatments and control containing glyphosate, the herbicide was added during four weeks, removing it between the fifth week and until the end of sep. the explants were allowed to grow until shoots reached a height of 3 cm, for a maximum sep of 10 weeks, under 16/8 (light/dark) photoperiod to 26°c. shoots that reached the required height (3 cm) were individualized, labeled as “kj” for sk7 variety, “pj” for p29 variety and “sj” for soyica p34 variety, and marked by a number to indicate a consecutive individualization, thus discriminating the lines obtained from different treatments. each individual line was transferred to a propagation medium (pm) (ms salts 0.66x (murashige and skoog, 1962), (1x gamborg vitamins (gamborg et al., 1968), 3% sucrose, 0.7% ptc agar, ph 5.7), and it was propagated to obtain biomass to consume in molecular and phenotypical analysis. molecular and phenotypical analysis individualized lines that were successfully propagated were subjected to the polymerase chain reaction (pcr) analysis to detect transgene insertion. genomic dna was extracted from each line following ctab buffer methodology (doyle, 1991), and it was quantified spectrophotometrically using nanodrop equipment (thermo fisher scientific, waltham, ma usa). a 205 bp region of transgene was amplified using the pair of primers 5’-ctttgctgaaggagctaccg-3’ and 5’-gtgatcgagatgcgtagcaa-3’ along with reagents included in kapa3g plant pcr kit (sigma-aldrich corp. st. louis, mo, usa) following manufacturer’s instructions. pcr products were separated by electrophoresis on a 1% agarose gel. transformation frequency was calculated as number of positive pcr lines / total number of transformed explants × 100. to detect epsps expression, the vegetal biomass of propagated lines was subjected to the commercial enzyme linked immunosorbent assay (elisa) roundup ready cp4 epsps (agdia inc. elkhart, in, usa), following manufacturer’s instructions. absorbance of each sample was measured using imarktm microplate reader (biorad, hercules, ca, usa) at 655 nm wavelength. percentage of functional transformants was calculated as number of positive elisa lines / total number of transformed explants × 100. on each positive pcr sample, a southern blotting assay was performed following recommendations of digoxigenin (dig) applications platform for filter hybridization (sigmaaldrich corp. st. louis, mo, usa) (eisel et al., 2008). a dig-labeled probe was synthesized using the pcr dig probe synthesis kit (sigma-aldrich corp., st. louis, mo, usa) with the same primers described above for pcr. twenty μg of genomic dna were digested with pvuii and ndei enzymes (new england biolabs® inc., ipswich, ms, usa) in a double digest reaction. restriction fragments were separated on 0.7% agarose gel by electrophoresis and transferred onto a positively charged nylon membrane (sigma-aldrich corp., st. louis, mo, usa). prehybridization, hybridization, membrane washing, and detection were conducted following the platform instruction manual (eisel et al., 2008). the detection of probe-target hybrids was done by chemiluminescence using cdp-star substrate (sigma-aldrich corp., st. louis, mo, usa). 28 agron. colomb. 36(1) 2018 only a small amount of possible transgenic lines were allowed to grow on soil-type substrate. on hardened lines, a “plant painting” was performed using a 0.5% dilution of commercial glyphosate (victorius® 48 sl, sodiak sa, bogota, colombia), over the shoot of the plant. herbicide affectation was recorded after 10 d based on plant survival. parallel to application on transformed lines, the same glyphosate solution (0.5%) was applied on a non-transformed plant as positive control for test herbicide activity. in contrast, solvent (tap water) was applied on another non-transformed plant as a negative control. statistical analysis a completely randomized design was used in biological assays, non-parametric comparison tests were used by statistical differences determination using a p value of 0.05. r software (r development core team, 2008) was applied for the calculation. results regeneration capacity of soybean varieties three colombian soybean varieties were evaluated regarding their regeneration capacity as a preliminary clue of how their behavior on an agrobacterium-mediated transformation system will be. starting from 240 explants of each variety, 212 explants of soyica p34 (88.3%), 181 explants of sk7 (75.4%) and 231 explants of p29 (96.2%) developed regenerated shoots. after counting the number of shoots per explant (on regenerative explants) in each variety, it was found that, on average, soyica p34 regenerates 11.5 shoots per explant (± 3.9 shoots), sk7 regenerates 17.7 shoots per explant (± 7.73 shoots) and p29 regenerates 12.7 shoots per explant (± 5.2 shoots) (fig.1). at first the non-parametric kruskal-wallis test was applied using r software, to compare if varieties outputs have equality in the middle range or if at least one of them is different (hollander et al., 2014). in statistical terms, some of the following hypothesis systems were assessed: h0: μsoyica p34 = μsk7 = μp29 vs ha: μsoyica p34 ≠ μsk7 = μp29 h0: μsoyica p34 = μsk7 = μp29 vs ha: μsoyica p34 = μsk7 ≠ μp29 h0: μsoyica p34 = μsk7 = μp29 vs ha: μsoyica p34 ≠ μp29 = μsk7 h0: μsoyica p34 = μsk7 = μp29 vs ha: μsoyica p34 ≠ μsk7 ≠ μp29 when the test was carried out, a p-value of 0 was obtained, and the null hypothesis was rejected, suggesting that at least one of these average ranges is different from the others. therefore, the non-parametric wilcoxon test was used, in order to compare the differences on the average ranges of two samples, and to identify which is higher (hollander et al., 2014). the test was carried out two by two, with α = 0.1, as follows: h1: μsoyica p34 = μsk7 vs ha: μsoyica p34<μsk7 h2: μp29 = μsoyica p34 vs ha: μp29<μsoyica p34 h3: μp29 = μsk7 vs ha: μp29<μsk7 the p-values associated with the tests performed were 0.00 for h1, 0.99 for h2 and 0.00 for h3. for any p-value smaller than α, the null hypothesis is rejected, indicating that the mean range of shoots of the sk7 variety is greater than the mean range of the soyica p34 and p29 varieties. agrobacterium-mediated transformation the three colombian soybean varieties described above were subjected to a genetic modification. such methodology consisted in an insertion of a transgene designed to express a cp4 epsps protein to confer tolerance to the herbicide glyphosate. this process was performed using the a. tumefaciens bacteria as a transgene’s vehicle, assessing two bacterial strains, agl0 and eha105. to assess the behavior of treatments and controls in each variety, the explant number in each process stage prior line individualization was recorded. each treatment and control had initially 130 explants, and this number was decreasing in successive stages (fig. 2). it was observed that in all three plant varieties, addition of glyphosate to the culture medium reduced the explants regeneration compared to the control without herbicide addition. taking as a reference the explants subjected to absolute control that reached the shoot elongation 3 stage (se-3) in each 11.5 17.7 12.7 soyica p34 sk7 p29 n um be r of s ho ot s pe r ex pl an t 0 20 25 30 15 10 5 variety figure 1. regeneration capacity of vegetal varieties as number of shoots per explant. 29rojas, lopez-pazos, and chaparro-giraldo: screening of colombian soybean genotypes for agrobacterium-mediated genetic transformation conferring tolerance... process stages si-1: shoot induction week 0 to 2 si-2: shoot induction week 2 to 4 se-1: shoot elongation week 4 to 6 se-2: shoot elongation week 6 to 8 se-3: shoot elongation week 8 and up si-1 se-2se-1 se-3si-2 n um be r of e xp la nt s 0 100 120 140 80 60 40 20 sk7 eha105aglo relative ctrlabsolute ctrl si-1 se-2se-1 se-3si-2 n um be r of e xp la nt s 0 100 120 140 80 60 40 20 p29 si-1 se-2se-1 se-3si-2 n um be r of e xp la nt s 0 100 120 140 80 60 40 20 soyica p34 a b c figure 2. recovered explants per variety on different stages of transformation process. variety (100%), it was observed that the highest damage by herbicide was presented in soyica p34. for this variety, 8.5% of explants in relative control, 12.8% in transformation with strain agl0 and 22.3% in transformation with strain eha105 reached the se-3 stage. furthermore, for p29 16% of explants in relative control, 55.8% in transformation with strain agl0 and 64.4% in transformation with strain eha105 reached the se-3 stage. the most tolerant variety to herbicide addition was sk7, in which 23.7% of explants in relative control, 54.8% in transformation with agl0 and 80.6% in transformation with strain eha105 reached se-3 stage (fig. 2). after reaching the se-3 stage, the shoots that grew above 3 cm were labeled and marked. these lines were propagated, and only those that were successful were subjected to molecular and phenotypical analysis. a total of 91 possible primary transformants of all varieties and treatments were labeled (tab. 1), but only 53 lines were effectively propagated, so dna extraction was performed exclusively on those 53 lines. pcr was done on extracted dna and separated by electrophoresis (fig. 3). sk7 showed the highest transformation frequency (10.8%) when it was combined with agl0 strain (tab. 1). p29 was also efficiently transformed in a lower proportion, (5.4%) when it was combined with agl0 strain, and 6.1% when it was combined with eha105 strain. it was not possible to transform soyica p34 variety under the procedures followed in this research (tab. 1). to assess the protein expression, an elisa test on biomass of the propagated plants from possible primary transformants was performed. in this test positive results by 12 lines of sk7 and p29 varieties were obtained (tab. 1). thus, the highest percentage of functional transformants was obtained for sk7 when it was combined with agl0 (3.8%). for p29 variety, the highest percentage of functional transformants was obtained also by using agl0 strain (2.3%) (tab. 1). 30 agron. colomb. 36(1) 2018 a southern blot was performed on positive pcr samples. all of them showed a single insertion band, ranging between 6.5 to 24 kbp at a different size in every dna sample (fig. 4). some lines allow their hardening on soil-type substrate, supplying material to perform some greenhouse phenotypical tests. after applying a 0.5% solution of the commercial glyphosate dose in a time period of 10 d, tolerance was assumed as the survival of treated plants. in contrast, susceptibility was considered as death of treated plants. the kj7, kj8, kj15, kj18 and pj32 lines were found to effectively tolerate the herbicide, as there was no plant death after 10 d (fig. 5c), whereas lines kj24, kj47 and sj1 did not tolerate the herbicide application and died (fig. 5d). discussion transformation efficiency in soybean using a. tumefaciens is, in general terms low, mainly due to difficulties in the t-dna transfer efficiency. to obtain transformed plants in regeneration systems, it is necessary to use hypervirulent strains of agrobacterium (atif et al., 2013). in the present study, three soybean varieties adapted to cropping conditions in colombian territory were used, and considering that it is the first research carried out in the country on soybean genetic transformation, it was absolutely necessary to establish a transformation platform for this species, evaluating diverse factors that could affect the process, as the predisposition of local varieties to be genetically transformed. the transformation efficiency in soybean is highly genotype-dependent (atif et al., 2013), which may be linked to its regeneration capacity, among other factors. paz et al. (2004) reported that williams variety had a higher rate of regeneration within a set of 10 different soybean varieties with 100% regeneration. within this set, the lowest rate of regeneration was obtained by the harosoy variety, with 68%. in this study, the selected plant genotypes had different performances in each of the developed tests. in evaluation of regeneration capacity, it was observed that the p29 variety had the highest percentage of regeneration (96.2%), while sk7 had the lowest percentage (75.4%). table 1. results of transgene presence / absence test and cp4 epsps protein detection on generated lines. plant genotype bacterial strain primary transformants pcr (+) elisa (+) transformation frequency (pcr (+)) functional transformants (elisa (+)) sk7 agl0 22 14 5 10.8% 3.8% eha105 31 6 3 4.6% 2.3% p29 agl0 14 7 3 5.4% 2.3% eha105 23 8 1 6.1% 0.8% soyica p34 agl0 1 0 0 0% 0% eha105 0 0 0 0% 0% figure 3. detection of the e-igp cassette on possible primary transformants. the name of each line is indicated at the top of each lane. pctrl: non transformed p29 variety, kctrl: non transformed sk7 variety, h2o: absolute control with primers, ctrl (+): positive control, corresponding to plasmid vector e-igp extracted by miniprep. the molecular weight marker corresponds to 50 bp dna ladder (new england biolabs). 31rojas, lopez-pazos, and chaparro-giraldo: screening of colombian soybean genotypes for agrobacterium-mediated genetic transformation conferring tolerance... figure 4. southern blotting on positive pcr samples. the name of each transformant is indicated on the top of each lane. pctrl: non transformed p29 variety, kctrl: non transformed sk7 variety. each membrane has, on its left side, a molecular marker, corresponding to dna molecular weight marker ii, dig-labeled (sigma-aldrich corp. st. louis, mo, usa), and, on its right side, a positive control, corresponding to e-igp cassette integrated into pcambia1301 non-linearized vector. figure 5. greenhouse test for glyphosate tolerance. a. negative control, corresponding to a non-transformed plant painted with the herbicide solvent (tap water). b. positive control, corresponding to a non-transformed plant painted with 0.5% commercial glyphosate. c. tolerant line, corresponding to kj7 line. d. susceptible line, corresponding to sj1 line. c and d were painted with 0.5% commercial glyphosate. labels regarding the name of the lines are located at the top of each picture. the next day after the application event is located at the bottom of each picture. a b dc 32 agron. colomb. 36(1) 2018 however, sk7 compensates its low regeneration percentage with a high rate of shoot production per explant, with 17.7 shoots on average, being the highest value among the evaluated genotypes. in general, regeneration of the three plant varieties was good with the tested system, considering that percentage values of explants with shoots and number of shoots per explant are adequate to take as baseline on a process of genetic transformation. regeneration differences between genotypes could be related to the balance of growth regulators present in sim and its interaction with tissues and endogenous factors of each variety. concentration of growth regulators must be optimized for each variety separately (paz et al., 2006; soto et al., 2013; li et al., 2017). it is important to include a selector agent in sim to avoid the generation of chimerisms, or escapes from the transformation system. most soybean transformation trials follow an in-vitro and greenhouse selection using glufosinate ammonium (zhang et al., 1999; paz et al., 2004; zeng et al., 2004; paz et al., 2006; xue et al., 2006; song et al., 2013; jia et al., 2015; yang et al., 2016; li et al., 2017), kanamycin (liu et al., 2004) or hygromycin (olhoft et al., 2003; arun et al., 2015; kuma et al., 2015). there are fewer reports on glyphosate selection (clemente et al., 2000; soto et al., 2016). in this report, a selection scheme was used to produce adequate plants further individualized and propagated as primary transformants. it is important to emphasize that glyphosate selection is based on phenotypical criteria (shoot height and appearance) instead of the categorical criteria used for other selector agents as live/dead shoots. the maximum transformation frequencies obtained in other reports, with different soybean varieties, are generally ranging between 4 and 15.8%, with an average of 8.5% (olhoft et al., 2003; liu et al., 2004; paz et al., 2004; zeng et al., 2004; paz et al., 2006; yukawa et al., 2008; jia et al., 2015; yang et al., 2016; li et al., 2017). in this report, a maximum transformation frequency on sk7 variety of 10.8% was obtained, which is above the average, reported for other varieties. p29 variety was also transformed with a frequency of 6.1%. this indicates that there are colombian soybean varieties with potential to be genetically transformed, in this case, with special success on sk7 variety which had the highest regeneration capacity and also the highest transformation frequency. differences between varieties regarding their capacity to be transformed can be associated with defensive responses of plant tissues against bacterial infection and the capacity of cellular division, which varies between plant genotypes (jia et al., 2015). there was a slight difference between both bacterial strains in relation to their infective capacity, showing agl0 a higher infective ability than eha105 on sk7. both strains are derivatives from eha101 strain, which in turn is derived from hypervirulent a281 strain, with a c58 chromosomic background (a nopaline type strain) (lazo et al., 1991; hood et al., 1993). so, considering that both strains have the same chromosomic background and vir helper vector, similar results are expected. recently, genome editing has been developed by addition, removal, or alteration on specific bases in the plant genome. a relevant technology of genome edition is crispr-cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats associated to protein cas9). the crispr-cas9 technology has their origin in a bacterial defense system from viruses using rna segments to target viral dna, so as a result, cas9 protein cut the parasite dna. basically, crispr-cas9 is based on a guide rna segment that binds to a specific sequence of dna, using a cas9 enzyme. this enzyme cuts the target dna and repairs the cell machinery to add or remove the desired sequences. crispr-cas9 system leaves no traces on the genome, which has been postulated as a form of genome modification different to transgenesis (hussain et al., 2018). this affair was assessed by the european union on july 25, 2018 claiming that genome edition should be subject to the same regulations as the conventional gm crops. crispr-cas9 system has been applied in soybean by stress tolerance (edition of sucrose non-fermenting related protein kinases), multiple loci edition, f lowering delay (by edition of gmft2a gene in a specific base or short deletion), and promoter edition with relevance in expression, among others (du et al., 2016; cai et al., 2018; li et al., 2018; kanazashi et al., 2018). this work is a preliminary approach to establish a stable transformation platform for crops of economic relevance such as soybean in colombia. it was possible to produce entire plants with evident glyphosate tolerance in greenhouse conditions, but the process should be subjected to further optimization to get a totally refined platform. this is an important step to initiate the production of generic transgenics in this country, specifically designed to develop glyphosate tolerance as a transgenic trait in soybean varieties, while the patents protecting this technology expired in recent years (jefferson et al., 2015). acknowledgments the authors would like to thank s. leal, y. rodríguez and j. mora for their technical assistance and to kamerun and panorama seed companies for their collaboration 33rojas, lopez-pazos, and chaparro-giraldo: screening of colombian soybean genotypes for agrobacterium-mediated genetic transformation conferring tolerance... as seed donors. this work was funded by the colombian national federation of cereals and legumes farmers (fenalce research and transfer program of national fund for soybean). the authors express their gratitude to fenalce for its commitment to develop science and technology in our country. rojas a.c. express her gratefulness to the national department of science and technology (colciencias, call for scholarships no. 528/2011) for her ph.d. fellowship. literature cited arun, m., k. subramanyam, t.s. mariashibu, j. theboral, g. shivanandhan, m. manickavasagam, and a. ganapathi. 2015. application of sonication in combination with vacuum infiltration enhances the agrobacterium-mediated genetic transformation in indian soybean cultivars. appl. biochem. biotechnol. 175, 2266-2287. doi: 10.1007/s12010-014-1360-x atif, r.m., e.m. patat-ochatt, l. svabova, v. ondrej, h. klenoticova, l. jacas, m. griga, and s.j. ochatt. 2013. gene transfer in legumes. pp. 37-100. in: lüttge, u., w. beyschlag, d. francis, and j. cushman (eds.). progress in botany 74. springer-verlag, berlin heidelberg. doi: 10.1007/978-3-642-30967-0_2 bonny, s. 2008. genetically modified glyphosate-tolerant soybean in the usa: adoption factors, impacts and prospects. a review. agron. sustain. dev. 28, 21-32. doi: 10.1051/agro:2007044 bourras, s., t. rouxel, and m. meyer. 2015. agrobacterium tumefaciens gene transfer: how a plant pathogen hacks the nuclei of plant and nonplant organisms. phytopathol. 105, 1288-1301. doi: 10.1094/phyto-12-14-0380-rvw cai, y., l. chen, x. liu, c. guo, s. sun, c. wu, b. jiang, t. han, and w. hou. 2018. crispr/cas9-mediated targeted mutagenesis of gmft2a delays f lowering time in soya bean. plant biotechnol. j. 16, 176-185. doi: 10.1111/pbi.12758 clemente, t.e., b.j. lavallee, a.r. howe, d. conner-ward, r.j. rozman, p.e. hunter, d.l. broyles, d.s. kasten, and m.a. hinchee. 2000. progeny analysis of glyphosate selected transgenic soybeans derived from agrobacterium-mediated transformation. crop sci. 40, 797-803. doi: 10.2135/cropsci2000.403797x doyle, j. 1991. dna protocols for plants. pp. 283-293. in: hewitt g.m., a.w.b. johnston, and j.p.w. young (eds.). molecular techniques in taxonomy. vol 57. springer, berlin, heidelberg. doi: 10.1007/978-3-642-83962-7_18 du, h., x. zeng, m. zhao, x. cui, q. wang, h. yang, h. cheng, and d. yu. 2016. efficient targeted mutagenesis in soybean by talens and crispr/cas9. j. biotechnol. 217, 90-97. doi: 10.1016/j.jbiotec.2015.11.005 duke, s.o. and a.l. cerdeira. 2010. transgenic crops for herbicide resistance. pp. 133-166. in: kole c., c.h. michler, a.g. abbott, and t.c. hall (eds.). transgenic crop plants volume 2: utilization and biosafety. springer, heidelberg, germany. doi: 10.1007/978-3-642-04812-8_3 duke, s.o. and s.b. powles. 2008. glyphosate: a once-in-a-century herbicide. pest manag. sci. 64, 319-325. doi: 10.1002/ps.1518 eisel, d., o. seth, s. grünewald-janho, b. kruchen, and b. rüger (eds.). 2008. dig application manual for filter hybridization. editorial roche diagnostics gmbh. fenalce federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas. 2017. situación del sector soya. informe del departamento de información económica y estadística. url: http://w w w.fenalce.org/nueva/plantillas/arch_web/ situacion_del_sector_ii_trimestre_2017_-_soya.pdf (accessed august 2017). gamborg, o.l., r.a. miller, and k. ojima. 1968. nutrient requirements of suspension cultures of soybean root cells. exp. cell res. 50, 151-158. doi: 10.1016/0014-4827(68)90403-5 hood, e.e., s.b. gelvin, l.s. melchers, and a. hoekema. 1993. new agrobacterium helper plasmids for gene transfer to plants. transgenic res. 2, 208-218. doi: 10.1007/bf01977351 hollander, m., d.a. wolfe, and e. chicken. 2014. nonparametric statistical methods. john wiley & sons, hoboken, new jersey, usa. doi: 10.1002/9781119196037 hussain, b., s.j. lucas, and h. budak. 2018. crispr/cas9 in plants: at play in the genome and at work for crop improvement. brief. funct. genomics 1-10. doi: 10.1093/bfgp/ely016 ica instituto colombiano agropecuario. 2010. resolución no 2404 del 19 de julio de 2010, por la cual se autoriza siembras comerciales de soya roundup ready® (mon-ø4ø32-6) para la subregión natural de la orinoquía. ilsi research foundation. 2017. gm crop database. ilsi research foundation, washington d.c. url: http://cera-gmc.org/ gmcropdatabase (accessed august 2017). isaaa. 2016. global status of commercialized biotech/gm crops: 2016. isaaa brief no. 52. ithaca, ny, usa. jefferson, d.j., g.d. graff, c.l. chi-ham, and a.b. bennett. 2015. the emergence of agbiogenerics. nature biotechnol. 33, 819823. doi: 10.1038/nbt.3306 jia, y., x. yao, m. zhao, q. zhao, y. du, c. yu, and f. xie. 2015. comparison of soybean transformation efficiency and plant factors affecting transformation during the agrobacterium infection process. int. j. mol. sci. 16, 18522-18543. doi: 10.3390/ ijms160818522 jiménez, j.p. 2014. diseño de genes semi-sintéticos que confieran tolerancia a herbicidas en soya. msc. thesis. universidad nacional de colombia, bogota. kanazashi, y., a. hirose, i. takahashi, m. mikami, m. endo, s. hirose, s. toki, a. kaga, k. naito, m. ishimoto, j. abe, and t. yamada. 2018. simultaneous site-directed mutagenesis of duplicated loci in soybean using a single guide rna. plant cell rep. 37, 553-563. doi: 10.1007/s00299-018-2251-3 klümper, w. and m. qaim. 2014. a meta-analysis of the impacts of genetically modified crops. plos one. 9, e111629. doi: 10.1371/ journal.pone.0111629 kuma, k.m., v.s. lopes-caitar, c.c.t. romero, s.m.h. silva, m.k. kuwahara, m.c.c.g. carvalho, r.v. abdelnoor, w.p. dias, and f.c. marcelino-guimarães. 2015. a high efficient protocol for soybean root transformation by agrobacterium rhizogenes and most stable reference genes for rt-qpcr analysis. plant cell rep. 34, 1987-2000. doi: 10.1007/s00299-015-1845-2 lazo, g.r., p.a. stein, and r.a. ludwig. 1991. a dna transformation-competent arabidopsis genomic library in agrobacterium. nature biotechnol. 9, 963-967. doi: 10.1038/nbt1091-963 li, h.q., c. chen, r.r. chen, x.w. song, j.n. li, y.m. zhu, and x.d. ding. 2018. preliminary analysis of the role of gmsnrk1.1 and gmsnrk1.2 in the aba and alkaline stress response of the http://dx.doi.org/10.1007/s12010-014-1360-x http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-30967-0_2 http://dx.doi.org/10.1051/agro:2007044 http://dx.doi.org/10.1094/phyto-12-14-0380-rvw http://dx.doi.org/10.1111/pbi.12758 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2000.403797x http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-83962-7_18 http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2015.11.005 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-04812-8_3 http://dx.doi.org/10.1002/ps.1518 http://www.fenalce.org/nueva/plantillas/arch_web/situacion_del_sector_ii_trimestre_2017_-_soya.pdf http://www.fenalce.org/nueva/plantillas/arch_web/situacion_del_sector_ii_trimestre_2017_-_soya.pdf http://dx.doi.org/10.1016/0014-4827(68)90403-5 http://dx.doi.org/10.1007/bf01977351 http://dx.doi.org/10.1002/9781119196037 http://dx.doi.org/10.1093/bfgp/ely016 http://cera-gmc.org/gmcropdatabase http://cera-gmc.org/gmcropdatabase http://dx.doi.org/10.1038/nbt.3306 http://dx.doi.org/10.3390/ijms160818522 http://dx.doi.org/10.3390/ijms160818522 http://dx.doi.org/10.1007/s00299-018-2251-3 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0111629 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0111629 http://dx.doi.org/10.1007/s00299-015-1845-2 http://dx.doi.org/10.1038/nbt1091-963 34 agron. colomb. 36(1) 2018 soybean using the crispr/cas9-based gene double-knockout system. yi chuan 40, 496-507. doi: 10.16288/j.yczz.17-424 li, s., y. cong, y. liu, t. wang, q. shuai, n. chen, j. gai, and y. li. 2017. optimization of agrobacterium-mediated transformation in soybean. front. plant sci. 8, 246. doi: 10.3389/ fpls.2017.00246 liu, z., h. xiong, h. xie, y. tao qin, z. ran, and b. guo. 2013. a technique for agrobacterium-mediated transformation via germinating seeds of soybean. adv. mater. res. 749, 413-417. doi: 10.4028/www.scientific.net/amr.749.413 liu, h.k., c. yang, and z.m. wei, 2004. efficient agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of soybeans using an embryonic tip regeneration system. planta 219, 1042-1049. doi: 10.1007/s00425-004-1310-x murashige, t. and f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 473-497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x olhoft, p.m., l.e. flagel, c.m. donovan, and d.a. somers. 2003. efficient soybean transformation using hygromycin b selection in the cotyledonary-node method. planta 216, 723-735. paz, m.m., h. shou, z. guo, z. zhang, a.k. banerjee, and k. wa ng. 20 04. assessment of conditions a f fecting agrobacterium-mediated soybea n tra nsformation using t he cotyledonary node explant. euphy tica 136, 167-179. doi: 10.1023/b:euph.0000030669.75809.dc paz, m.m., j.c. martinez, a.b. kalvig, t.m. fonger, and k. wang. 2006. improved cotyledonary node method using an alternative explant derived from mature seed for efficient agrobacterium-mediated soybean transformation. plant cell rep. 25, 206-213. doi: 10.1007/s00299-005-0048-7 r development core team. 2008. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna. url: http://www.r-project.org song, z., j. tian, w. fu, l. li, l. lu, l. zhou, z. shan, g. tang, and h. shou. 2013. screening chinese soybean genotypes for agrobacterium-mediated genetic transformation suitability. j. zhejiang univ. sci. b 14, 289-298. doi: 10.1631/jzus.b1200278 soto, n., c. delgado, y. hernández, y. rosabal, a. ferreira, m. pujol, f. aragão, and g.a. enríquez. 2016. efficient particle bombardment-mediated transformation of cuban soybean (incasoy-36) using glyphosate as a selective agent. plant cell tissue organ cult. 128, 187-196. doi: 10.1007/s11240-016-1099-x soto, n., a. ferreira, c. delgado, and g.a. enríquez. 2013. in vitro regeneration of soybean plants of the cuban incasoy-36 variety. biotecnol. aplicada 30, 34-38. tillmann, m. and s. west. 2004. identification of genetically modified soybean seeds resistant to glyphosate. sci. agric. 61, 336341. doi: 10.1590/s0103-90162004000300017 usda united states department of agriculture. 2017. oilseeds: world markets and trade. informative circular from the foreign agricultural service. url: https://apps.fas.usda.gov/psdonline/ circulars/oilseeds.pdf (accessed august 2017). valencia, r.a. and g.a. ligarreto. 2010. mejoramiento genético de la soya (glycinemax [l.] merril) para su cultivo en la altillanura colombiana: una visión conceptual prospectiva. agron. colomb. 28, 155-163. widholm, j.m., j.j. finer, l.o. vodkin, h.n. trick, p. lafayette, j. li, and w. parrott. 2010. soybean. pp. 473-498. in: kempken f. and c. jung (eds.). genetic modification of plants, biotechnology in agriculture and forestry. vol. 64, springer-verlag, berlin, heidelberg. doi: 10.1007/978-3-642-02391-0_24 xue, r.g., h.f. xie, and b. zhang. 2006. a multi-needle-assisted transformation of soybean cotyledonary node cells. biotechnol. lett. 28, 1551-1557. doi: 10.1007/s10529-006-9123-6 yang, x.f., x.q. yu, z. zhou, w.j. ma, and g.x. tang. 2016. a highefficiency agrobacterium tumefaciens mediated transformation system using cotyledonary node as explants in soybean (glycine max l.). acta physiol. plant. 38, 60. doi: 10.1007/ s11738-016-2081-2 yukawa, k., h. kaku, h. tanaka, y. koga-ban, and m. fukuda. 2008. enhanced soybean infection by the legume ‘‘super-virulent’’ agrobacterium tumefaciens strain kat23. biosci. biotechnol. biochem. 72, 1809-1816. doi: 10.1271/bbb.80080 zeng, p., d.a. vadnais, z. zhang, and j.c. polacco. 2004. refined glufosinate selection in agrobacterium-mediated transformation of soybean [glycine max (l.) merrill]. plant cell rep. 22, 478-482. doi: 10.1007/s00299-003-0712-8 zhang, z., a. xing, p. staswick, and t.e. clemente. 1999. the use of glufosinate as a selective agent in agrobacterium-mediated transformation of soybean. plant cell tissue organ cult. 56, 37-46. doi: 10.1023/a:1006298622969 http://dx.doi.org/10.16288/j.yczz.17-424 http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2017.00246 http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2017.00246 http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.749.413 http://dx.doi.org/10.1007/s00425-004-1310-x http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x http://dx.doi.org/10.1023/b:euph.0000030669.75809.dc http://dx.doi.org/10.1007/s00299-005-0048-7 http://www.r-project.org http://dx.doi.org/10.1631/jzus.b1200278 http://dx.doi.org/10.1007/s11240-016-1099-x http://dx.doi.org/10.1590/s0103-90162004000300017 https://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/oilseeds.pdf https://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/oilseeds.pdf http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-02391-0_24 http://dx.doi.org/10.1007/s10529-006-9123-6 http://dx.doi.org/10.1007/s11738-016-2081-2 http://dx.doi.org/10.1007/s11738-016-2081-2 http://dx.doi.org/10.1271/bbb.80080 http://dx.doi.org/10.1007/s00299-003-0712-8 http://dx.doi.org/10.1023/a:1006298622969 to cite this article: ávila, e.a., f.r. leiva, and r. madriñán m. 2015. friability and its relationship with clay and organic carbon in soils cultivated with sugar cane. agron. colomb. 33(3). doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.51505 friability and its relationship with clay and organic carbon in soils cultivated with sugar cane friabilidad y su relación con la arcilla y el carbono orgánico en suelos cultivados con caña de azúcar edgar alvaro ávila p.1, fabio rodrigo leiva2, and raúl madriñán m.3 1 faculty of agricultural engineering, universidad del tolima. ibague (colombia). eaavila@ut.edu.co 2 department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) 3 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. palmira (colombia) received for publication: 1 may, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. abstract friability is a property related to the brittle fracture of soil aggregates and, therefore, is considered a key to the physical quality of soils and the consumption of energy during farming. this paper contains the preliminary results of research that aimed to quantitatively determine the friability index (fi) and its relationship with other soil properties; in particular, this research focused on the relationship between the fi and the clay content and organic carbon percentage (oc) of soils with a different dominance in the fine fraction (1:1 and 2:1 clay) that were cultivated with sugar cane in the southwest region of colombia. the fi was determined by the compressive strength method using aggregates with diameters between 9.5 and 19.0 mm taken from the surface horizon, which were air air-dried and then dried at a low-temperature in an oven. the clay type content and oc content were determined in these samples. a 98.6% of the studied samples had fi values between 0.24 and 0.80, thus, classifying them as friable (especially those having a 1:1 type clay dominance) and very friable (especially those having a 2:1 type clay dominance), suggesting a structural condition of low to moderate energy requirements for farming, low greenhouse gas emissions (ghg) and a reduced risk of damage on the physical quality if a suitable soil moisture content exists during the tilling. this study found correlations between the texture, oc, and fi of the soils, indicating that the two first properties affected the friability. however, this effect depended on the clay dominance type. key words: soil physics, friability index, aggregates, tensile strength, tillage, sugar crops. resumen la friabilidad es una propiedad relacionada con la fractura frágil de los agregados del suelo y por lo tanto considerada clave en la calidad física de los suelos y en el consumo de energía durante la labranza. en este artículo se reportan resultados preliminares de una investigación que busca determinar cuantitativamente el índice de friabilidad (if) y su relación con otras propiedades del suelo; en particular, se centra en la relación del if con el contenido de arcilla y el porcentaje de carbono orgánico (co) en suelos con dominio diferente en su fracción fina (arcillas 1:1 y 2:1), cultivados con caña de azúcar en el suroeste colombiano. el if se determinó por el método de resistencia a la compresión, usando agregados con diámetros entre 9.5 y 19 mm, tomados del horizonte superficial, secados al aire y en horno a baja temperatura. a estas muestras igualmente se les determinó el tipo y contenido de arcilla y co. el 98.6% de los suelos estudiados reportaron valores de if entre 0,24 y 0,80 que los clasifica como friables (particularmente aquellos con dominio de arcillas tipo 1:1) y muy friables (particularmente aquellos con dominio de arcillas tipo 2:1), sugiriendo una condición estructural con bajos a moderados requerimientos de energía para la labranza, bajas emisiones de gases efecto invernadero (gei) y riesgo reducido de daño en su calidad física si se trabajan en condición adecuada de contenido de agua en el suelo. se encontraron correlaciones entre la textura, el co y el if de los suelos, indicando que las dos primeras afectan la friabilidad, pero este efecto depende del tipo de arcilla dominante. palabras clave: física de suelos, índice de friabilidad, resistencia a la compresión, labranza, plantaciones azucareras. introduction the use of fossil fuels in agriculture generates co2, a powerful greenhouse gas (ghg) (filipovic et al., 2006; soni et al., 2013); specifically, tilling the soil is usually the operation that results in the largest consumption of fuel in agricultural production (robertson et al., 2000). energy requirements for this task depend, to a large degree, on the physico-mechanical state of the top soil and, in particular, on the friability (munkholm, 2011), defined as the tendency of an unconfined soil mass to break down under an applied tensile or compressive force on a particular group of small-sized aggregates (utomo and dexter, 1981; dexter and watts, 2000). soils with a suitable friability require less energy for tilling and, therefore, result in savings in terms of fuel and costs and reduced ghg emissions(soni et al., 2013). friability is synonymous with quality in terms of the physical condition of the soil and is a desirable characteristic when preparing a medium for sowing (watts and dexter, 1998). the physical quality of a soil is important for the suitable rooting of plants, especially in the first 10 cm of the soil, where many environmental and agronomic processes that are vital to the suitable germination of seeds are carried out (reynolds et al., 2007). a good medium for sowing is the principal objective of tilling, an activity that is more easily carried out in friable soils with large, relatively weak clods and small, relatively strong aggregates that are resistant to breaking down (dexter, 1997). friability is crucial for producing a suitable aggregate size that favors the germination of seeds and radical development of plants (karlen et al., 1990; dexter and watts, 2000). friability is an indicator of the structural stability of the soil (watts and dexter, 1998). macks et al. (1996) suggested friability as an indicator of the physical condition for the direct establishment of crops. snyder et al. (1995) reported that friability is a dynamic property and varies as a function of the moisture content of soils. furthermore, soils must be prepared when they have the optimal conditions for the moisture content in order to achieve higher fragmentation during tilling. intensive farming and the use of machines on soil with unsuitable moisture contents affect friability and lead to compaction and a vicious cycle, needing more and more energy in order to obtain a suitable medium for sowing crops (munkholm, 2011). qualitative, semi-quantitative and quantitative methods have been used to estimate friability (munkholm, 2011). the qualitative methods were based on the morphological description, the degree of structural development, the soil strength, and the consistency of the soil moisture (schoeneberger, 2002; ball et al., 2007; fao, 2009). the semi-quantitative methods applied the drop impact needed for fragmenting a soil sample and established characteristics such as the distribution of the aggregate size, the mean geometric diameter or the weight of the mean diameter (hadas and wolf, 1984). for the quantitative determination, laboratory tests that measured the tensile and compressive strengths of the soils were used jointly (utomo and dexter, 1981; watts and dexter, 1998; dexter and watts, 2000), using stress that led to soil sample break down; subsequently, the friability index (fi) was determined using the theory of material strength. in addition, indirect quantitative methods were used, based on the relationship of friability with the moisture retention curve (dexter and watts, 2000) and the porosity structure (guérif, 1994). the strength of the soil and, therefore, the friability depended on various factors that were associated with the clay fraction, as well as the exchangeable cations, their content and type, and quantity of dispersible clay (barzegar et al., 1995a). the type and quantity of the clay fraction performed an important function in the dynamic of the physical and chemical properties of soils, influencing several soil fertility aspects, such as moisture content, water movement and water retention percentage, carbon capture, erosion, aggregation, and deformation resistance (graham and o’geen, 2010). different experiments have demonstrated that soil strength increases when clay content increases, confirming the role of this fraction in the binding and consolidation of aggregates (barzegar et al., 1995b). these authors reported that the compressive strength increases at a higher proportion in soils with a smectite dominance in the clay fraction, as compared to soils with a dominance of illite and kaolinite. likewise, spoor et al. (1982) reported that highly expansive clays, such as smectite, generate a higher soil strength. the organic carbon percentage (oc) also acts as a hardening agent in the formation of the structure (oades, 1984), affecting the friability and strength of the aggregates (watts and dexter, 1998). oc can be found in small pores, creating connections between the particles and increasing the soil strength (guérif, 1994). watts and dexter (1998) and macks et al. (1996) reported positive correlations between friability and oc; however, other researchers have found a negative correlation between these properties (imhoff et al., 2002; guimarães et al., 2009). the objective of this study was to present results from the quantitative determination of the fi and its relationship with the clay fraction and the oc in soils with a different dominance in the fine fraction (1:1 and 2:1 clay) that were dedicated to the cultivation of sugar cane in valle del cauca, colombia. materials and methods this study was carried out on soils of 18 farms dedicated to the cultivation of sugar cane, located in the central and southern regions of the valle del cauca department and the northern region of the cauca department, colombia. according to the holdrige life zone classification system, the study area is composed of a dry tropical forest and, based on the köppenclimate classification system, it corresponds to a tropical wet savanna (awi). the environmental climate is warm and dry and the dominant edaphic climate isustic and isohyperthermic. the studied soils included inceptisol, vertisol, mollisol, alfisol and ultisolorders (tab. 1). table 1. geographic location of the farms. mineralogical dominance and taxonomy of the clay fraction in soils cultivated with sugar cane (southwest region of colombia). farm coordinates of the central sampling site soil taxonomy number of sampling sites weighted clay content (%) dominant minerals in the clay fraction 1 3°17´32.9”/76°30´39.2” udertic haplustalfs 5 55.28 kaolinite 2 3°16´03.4”/76°30´20.2” vertic endoaqualfs 5 56.64 kaolinite-quartz 3 3°37´31.6”/76°19´50.2” vertic haplustolls 5 31.32 smectite-mica 4 3°46´52.1”/76°22´20.1” typic calciusterts 5 50.29 smectite 5 3°7´42.5”/76°24´42.2” typic palehumults 5 56.44 metahalloysite-kaolinite 6 3°5´30.4”/76°28´03.2” typic palehumults 5 69.27 kaolinite 7 3°4´4.5”/76°25´54.9” vertic haplustalfs 5 48.21 kaolinite 8 3°13´6.2”/76°30´23.1” udertic haplustalfs 5 66.34 kaolinite-quartz 9 3°38´11.5”/76°18´23.4” typic haplustolls 5 31.13 smectite-kaolinite 10 3°40´12”/76°24´31” typic haplustepts 5 27.78 kaolinite-chlorite 11 3°47´45.2”/76°17´19.6” vertic haplustolls 5 43.29 smectite-vermiculite 12 3°42´24.7”/76°23´8” petrocalcic haplusterts 5 35.55 smectite-vermiculite 13 3°55´35.8”/76°18´26.8” entic haplusterts 5 64.10 smectite 14 3°42´6.11”/76°17´49.1” entic haplustolls 5 34.08 vermiculite-smectite 15 4°4´38.3”/76°14´12.5” entic haplusterts 5 33.70 vermiculite-smectite 16 4°4´59”/76°17´16” typic endoaquerts 5 40.49 smectite-integrated 17 3°31´37.8”/76°28´21.7” entic haplustolls 5 30.02 kaolinite-mica 18 3°3´1”/76°30´43.2” typic palehumults 5 49.77 kaolinite-integrated the soils were selected based on the mineralogy of the fine fraction and classified into a group with a 1:1 clay dominance, principally kaolinite, or with a 2:1 clay dominance, principally smectite and vermiculite (tab. 1), relying on a detailed study of the research area (igac, 2006a). on each of the 18 farms, a specific soil type was located, in which five observation sites was positioned at a distance of 80 m and 120 m between them. the first horizon (ap) was defined and sampled in each site, whose thickness varied between 10 and 24 cm. for the sampling, a block was taken from each observation site with the approximate dimensions of 30 cm length x 18 cm width x 12 cm thickness. these blocks were individually wrapped in adhesive plastic and subsequently transported in wood boxes to the laboratory for the mentioned tests in order to avoid disturbing the samples. the aggregates of each block were manually separated along the natural plains of weakness in the soil and then separated by size, between 9.5 and 19 mm, using sieves. ten aggregates were selected from each of the 90 collected soil blocks, for a total of 900 aggregates, which were dried in a greenhouse with an average daily temperature between 27 and 32ºc for 5 d. afterwards, they were placed in an oven with a temperature of 40ºc for 48 h (guimarães et al., 2009). in order to prevent the samples from obtaining moisture from the environment, once the aggregates were dried in the oven, they were packaged and placed in an hermetic container until they were weighed and subjected to the compression test. the fi was determined with the indirect compressive strength test proposed by utomo and dexter (1981) and dexter and watts (2000), using a cbr mechanical press (soiltext cf410) with two speeds. in the tests, the weighed aggregates were placed between two parallel plates and a load was added at a constant deformation speed of 0.07 mm s-1, until the aggregates broke apart. the mean diameter (dm) of the aggregates (mm) was determined with the equation proposed by dexter and kroesbergen (1985): (1) where, d1 was the size of the mesh opening in the upper screen (mm) and d2 was the size of the mesh opening in the lower mesh (mm). the effective diameter (de) (mm)was calculated using the individual mass of the aggregates and the following equation (dexter and watts, 2000): (2) where, was the mass of each aggregate (g) and was the mean mass of one lot of aggregates (g). for the quantification of the fi, first, the compressive strength of the soil samples was calculated (y) (kpa) from the value of the peak strength registered at the moment the aggregates broke apart (p) (n) using the equation proposed by utomo and dexter (1981) and dexter and watts (2000): y = 0.576 (p/de2) (3) in this equation, 0.576 is a constant of proportionality. using the y (kpa) of each aggregate, the fi was determined with the equation proposed by dexter and watts (2000), which related the standard deviation of the measured values of compressive strengthand average of the compressive strength measures in replicas . the present study used 10 aggregates per soil sample in each test: (4) the second term of the equation corresponds to the standard error of the coefficient of variation. the classification of the fi of the soil that was used in this study was based on the proposals of imhoff et al. (2002): not friable (<0.1), slightly friable (0.1-0.2), friable (0.2-0.5), very friable (0.5-0.8) and mechanically unstable (>0.8). these ranges involve certain characteristics in the soils (tab. 2). table 2.classification of the soils according to the friability index (fi) (using the considerations proposed by imhoff et al., 2002; macks et al., 1996). fi classification characteristics <0.1 not friable soils with high strength, requiring a lot of energy during tilling and resulting in considerable emissions of ghg. soils with very low physical quality. 0.1-0.2 slightly friable soils with high strength, requiring a lot of energy during tilling and resulting in considerable emissions of ghg. soils with very low physical quality. >0.2-0.5 friable soils with moderate strength, requiring moderate energy during tilling. soils with moderate to high physical quality. >0.5-0.8 very friable soils with low strength, requiring low energy during tilling. soils with moderate physical quality. >0.8 mechanically unstable soils with very low strength, requiring very little energy during tilling. the physical quality may be considered low, but this depends on the management since they could be suitable for direct sowing. the mineralogy of the clay fraction of the soils was determined using the x-ray diffraction technique (drx) (igac, 2006b, soil survey staff, 2014). this analysis was carried out with the saturation of the clay with potassium, magnesium, ethylene glycol, and heating at 550ºc; then, oriented clay slabs were mounted and subjected to x-ray radiation. furthermore, the oc was determined for each of the samples with the walkley & black method (igac, 2006b). based on the drx analysis, the studied soils were divided into two groups: one with a predominance of clay type 1:1 (kaolinite) and the other with a predominance of clay type 2:1 (smectite and vermiculite). due to the fact that it was not possible to classify some of the samples because there was not a predominance of either group, the results reported herein were based on 840 aggregates. the spss software, version 22 (ibm, 2013), was used for the descriptive statistical analysis, which was used to determine the central tendency measurements (arithmetic mean and median), dispersion measurements (statistical range, standard deviation, and coefficient of variation) and form measurement (skewness and kurtosis). in addition, kolmogorov-smirnov and shapiro-wilk normality tests were applied. also, the pearson correlations were analyzed between the fi, clay and oc, considering all of the soils with subsequent considerations of the two groups: one with a 1:1 clay dominance and the other with a 2:1 clay dominance. results and discussion the studied soils had different degrees of evolution and were found in medium-height and high terraces on the flood plain of the cauca river. sugar cane has been cultivated in these soils for more than 20 years, and two main mineral groups can be observed in the dominance of the fine fraction of the first horizon (table 1): clay type 1:1 (kaolinite), associated with low and high evolution (inceptisols, alfisolsand ultisols), and clay type 2:1 (smectite and vermiculite),which is abundant in soils with moderate evolution (molisols and vertisols). the textural class of the soils varied from silty to clay, with clay contents between 20.14 and 78.58% and sand contents between 2.71 and 41.40%. 98.6% of the studied soils had a fi that classified the soils as friable (0.20 0.50) and very friable (>0.5 – 0.8), (tab. 3 and fig. 1), with a range of friable (0.24) to mechanically unstable (0.83). this indicated that most of them had a suitable structure that would facilitate tilling, with low to moderate energy requirements and a low risk of damage to the physical quality when the farming is conducted with suitable conditions of soil moisture content. only one of the samples presented an fi of 0.83 (mechanically unstable), with a low strength, which indicated a fragile soil, in terms of the structural condition, that was susceptible to physico-mechanical degradation; nevertheless, it should be noted that, in its natural state, this soil can provide a suitable sowing medium, making it appropriate for direct sowing (macks et al., 1996). table 3. descriptive statistics of the variables analyzed in soils cultivated with sugar cane (southwest region of colombia). variable horizon no of data mean median range skewness kurtosis standard deviation coefficient of variation (cv, %) all of the soils fi ap 84 0.50 0.49 0.59 0.44 -0.44 0.13 26.0 clay ap 84 46.24 43.04 58.44 0.31 -0.97 15.32 33.1 sand ap 84 17.77 16.03 38.69 0.60 -0.62 10.88 61.2 oc ap 84 1.81 1.81 2.47 0.53 0.72 0.49 27.1 soils with 1:1 clay dominance fi ap 42 0.53 0.49 0.54 0.36 -0.93 0.14 26.4 clay ap 42 51.36 52.55 58.44 -0.22 -1.04 16.60 32.3 sand ap 42 14.47 13.13 38.68 0.95 0.36 9.90 68.4 oc ap 42 1.91 1.90 2.35 0.56 0.59 0.50 26.2 soils with 2:1 clay dominance fi ap 42 0.47 0.47 0.56 0.51 0.28 0.13 27.7 clay ap 42 41.06 36.90 48.33 0.75 0.24 12.47 30.4 sand ap 42 21.35 20.21 38.07 0.28 -1.04 11.02 51.6 oc ap 42 1.71 1.71 2.33 0.54 1.20 0.48 28.1 figure 1. box plot of the fi for all of the soils (global) and for the soils with a dominance of clay 1:1 and clay 2:1 in soils cultivated with sugar cane (southwest region of colombia). the variability of the fi was similar in the two soil groups (tab. 3 and fig. 1), but the soils with a 1:1 clay dominance (kaolinite) presented a mean that was slightly higher to the mean seen in the soils with a 2:1 clay dominance (smectite and vermiculite). furthermore, the former was classified as very friable and the latter was classified as friable. the difference can be seen in the fact that friable soils have a more stable structural condition than very friable soils, but friable soils can require more energy for farming. the variability in the sand was notable, with a cv that was approximately double that of the clay (tab. 3). the organic material contents had medium variability, which corresponded to the different types of analyzed soils. for each of the studied variables, the mean and median were compared, the skewness and kurtosis were evaluated in the results, and kolmogorov-smirnov and shapiro-wilk tests were applied (tab. 4), with findings that the fi and oc were reasonably assigned to a normal distribution. the pearson correlation test was used for all of the soils and then for each of the two groups. the analysis for all of the soils showed that there was a significant, positive correlation between the fi and oc, results that were similar to those found by watts and dexter (1998) in alfisol, silty-loam soils in the united kingdom and by macks et al. (1996) in alfisol, silty and silty clay soils in australia. this could be explained by the fact that oc favors the structure and stability of aggregates, making a soil resistant to physical damage from tilling and rapid wetting (watts and dexter, 1998). macks et al. (1996) confirmed that soils with a suitable structural condition are characterized by having a combination of high friability, high oc content, high levels of aggregate stability and low apparent density. the analysis of all of the studied soils also showed that the sand fraction had a highly significant, negative correlation with the fi, clay, and oc (tab. 5). on the other hand, a highly significant, positive correlation was observed between the clay content and oc, which indicated the accumulation of organic material in soils with fine textures. table 4. kolmogorov-smirnov and shapiro-wilk normality tests of the variables considered in soils cultivated with sugar cane (southwest region of colombia). kolmogorov-smirnov shapiro-wilk statistic degrees of freedom significance statistic degrees of freedom significance fi 0.080 82 0.200* 0.975 82 0.110 sand 0.088 82 0.183 0.936 82 0.000 clay 0.114 82 0.011 0.956 82 0.007 oc 0.068 82 0.200* 0.977 82 0.139 *lower limit of the true significance. table 5. pearson correlation for the fi of all of the studied soils and for the 1:1 and 2:1 clay dominance in soils cultivated with sugar cane (southwest region of colombia).. all of the soils fi clay (%) sand (%) oc (%) fi 1 0.176 -0.358** 0.266* clay (%) 0.176 1 -0.771** 0.548** sand (%) -0.358** -0.771** 1 -0.611** oc (%) 0.266* 0.548** -0.611** 1 soils with 1:1 clay dominance fi clay (%) sand (%) oc (%) fi 1 -0.109 -0.003 -0.068 clay (%) -0.109 1 -0.782** 0.602** sand (%) -0.003 -0.782** 1 -0.620** oc (%) -0.068 0.602** -0.620** 1 soils with 2:1 clay dominance fi clay (%) sand (%) oc (%) fi 1 0.455** -0.628** 0.566** clay (%) 0.455** 1 -0.735** 0.414** sand (%) -0.628** -0.735** 1 -0.561** oc (%) 0.566** 0.414** -0.561** 1 * significant at p≤0.05; ** significant at p≤0.01. in the soils with a kaolinite dominance (1:1 clay), the fi did not present a correlation with any of the analyzed variables, probably due to the low specific surface area that is seen in this clay type. nevertheless, similar to the above description, a highly significant, positive correlation was observed between the clay and oc and a highly significant, negative correlation was observed between the sand and ocfor all of the soils (tab. 5). in the soils with a 2:1 clay dominance (smectite and vermiculite), there was a highly significant, positive correlation between the fi and oc (tab. 5), similar to the results of the analysis with all of the soils and in agreement with reports from watts and dexter (1998) and macks et al. (1996). this indicated that the 2:1 clay dominance, with a large specific surface area, can generate larger unified plains with the oc, which form microand macroaggregates that are more stable and have a higher fi. other authors have found a negative correlation between the fo and oc, attributable to the low range of oc contents in the evaluated soils (2.0 to 4.4%), but the fi presented a highly significant, positive correlation with the clay content (imhoff et al., 2002). in the present study, the soils with a 2:1 clay dominance demonstrated a highly significant, negative correlation between the fi and sand (tab. 5), which can be explained by the dominance of particles between 0.05 and 0.1 mm (very fine sand) and 0.1 and 0.25 mm (fine sand) in this fraction. furthermore, similar to the results in the analysis of all of the soils and the analysis of the soils with a 1:1 clay dominance, there was a highly significant, positive correlation between the total clay and oc. conclusions most of the studied soils (98.6%), which were cultivated with sugar cane, had fi values that classified them as friable (particularly those with a 1:1 clay dominance) and very friable (particularly those with a 2:1 clay dominance), indicating a structural condition that is suitable for farming, with low to moderate energy requirements, low ghg emissions and a reduced risk of damage to the physical quality when the task is carried out in suitable soil moisture content conditions. the soils with the two clay dominance types presented a stable structural condition; however, the soils with a 1:1 clay dominance tended to produce a better distribution of aggregate size for sowing, requiring less energy for tilling, but were relatively susceptible to structural deterioration. the analysis of all of the studied soils demonstrated a significant, positive correlation between the fi and oc and a highly significant, positive correlation between the clay and oc, confirming the importance of texture and organic material content for the friability of soils. furthermore, there was a highly significant, positive correlation between the clay and oc, demonstrating an accumulation of organic material in the soils with fine textures. this study identified a highly significant, positive correlation between the fi and clay in the group of soils with a 2:1 clay dominance, different from those with a 1:1 dominance, where there was no correlation. this suggested a better association between the oc and 2:1 clay that favored the soil structure and possibly resulted in a reduction in the requirements of tilling for the consumption of energy and for the emissions of ghg. contrary to the observations for the soils with a 1:1 clay dominance, the sand fraction had a highly significant, negative correlation with the fi in the soils with a 2:1 clay dominance. however, in the two soil groups, there was a highly significant, negative correlation between the sand fraction and oc. acknowledgements the authors wish to thank the universidad del tolima, the dirección de investigaciones of the universidad nacional de colombia (bogota) and colciencias for their financial support of this study; cenicaña for providing information; and the laboratorio nacional de suelos of the instituto geográfico agustín codazzi (igac) for facilitating the use of equipment for analyzing the soils. literature cited ball, b.c., t. batey, and l.j. munkholm. 2007. field assessment of soil structural quality a development of the peerlkamp test. soil use manage. 23, 329-337. doi: 10.1111/j.1475-2743.2007.00102.x barzegar, a.r., r.x. murray, g.j. churchman, and p. rengasamy. 1995a. the strength of remoulded soils as affected by exchangeable cations and dispersible clay. aust. j. soil res. 32, 185-199. doi: 10.1071/sr9940185 barzegar, a.r., p. rengasamy, and j.m. oades. 1995b. effects of clay type and rate of wetting on the mellowing of compacted soils. geoderma 68, 39-49. doi: 10.1016/0016-7061(95)00022-g dexter, a.r. 1997. physical properties of tilled soil. soil till. res. 43, 41-63. doi: 10.1016/s0167-1987(97)00034-2 dexter, a.r. and b. kroesbergen. 1985. methodology for determination of tensile strength of soil aggregates. j. agr. eng. res. 31, 139-147. doi: 10.1016/0021-8634(85)90066-6 dexter, a.r. and c.w. watts. 2000. tensile strength and friability. pp. 405-433. in: smith, k.a. and c.e. mullins (eds.). soil and environmental analysis: physical methods. 2nd ed. marcel dekker, new york, ny. fao. 2009. guide for soil description. 4th ed. rome. filipovic, d., s. kosutic, z. gospodaric, r. zimmer, and d. banaj. 2006. the possibilities of fuel savings and the reduction of co2 emissions in the soil tillage in croatia. agric. ecosys. environ. 115, 290-294. doi: 10.1016/j.agee.2005.12.013 graham, r.c. and a.t. o’geen, 2010. soil mineralogy trends in california landscapes. geoderma 154, 418-437. doi: 10.1016/j.geoderma.2009.05.018 guérif, j. 1994. effects of compaction on soil strength parameters. pp. 191-214. in: soane, b.d. and c. van ouwerkerk (eds.). developments in agricultural engineering. vol. 11. elsevier, amsterdam, the netherlands. doi: 10.1016/b978-0-444-88286-8.50017-9 guimarães, r.m.l., c.a. tormena, s.j. alves, j. fidalski, and é. blainski. 2009. tensile strength, friability and organic carbon in an oxisol under a crop-livestock system. sci. agric. 66, 499-505. doi: 10.1590/s0103-90162009000400011 hadas, a. and d. wolf. 1984. soil aggregates and clod strength dependence on size, cultivation, and stress load rates1. soil sci. soc. am. j. 48, 1157-1164. doi: 10.2136/sssaj1984.03615995004800050041x ibm. 2013. ibn spss statistics 22 core system user’s guide. chicago, il. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2006a. estudio detallado de suelos y capacidad de uso de las tierras sembradas con caña de azúcar en el valle geográfico del río cauca. bogota. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2006b. métodos analíticos del laboratorio de suelos. 6th ed. bogota. imhoff, s., a. pires da silva, and a. dexter. 2002. factors contributing to the tensile strength and friability of oxisols. soil sci. soc. am. j. 66, 1656-1661. doi: 10.2136/sssaj2002.1656 karlen, d.l., d.c. erbach, t.c. kaspar, t.s. colvin, e.c. berry, and d.r. timmons. 1990. soil tilth: a review of past perceptions and future needs. soil sci. soc. am. j. 54, 153-161. doi: 10.2136/sssaj1990.03615995005400010024x macks, s.p., b.w. murphy, h.p. cresswell, and t.b. koen. 1996. soil friability in relation to management history and suitability for direct drilling. aust. j. soil res. 34, 343-360. doi: 10.1071/sr9960343 munkholm, l.j. 2011. soil friability: a review of the concept, assessment and effects of soil properties and management. geoderma 167-168, 236-246. doi: 10.1016/j.geoderma.2011.08.005 oades, j.m. 1984. soil organic matter and structural stability: mechanisms and implications for management. plant soil 76, 319-337. doi: 10.1007/bf02205590 reynolds, w.d., c.f. drury, x.m. yang, c.a. fox, c.s. tan, and t.q. zhang. 2007. land management effects on the near-surface physical quality of a clay loam soil. soil till. res. 96, 316-330. doi: 10.1016/j.still.2007.07.003 robertson, g.p., e.a. paul, and r.r. harwood. 2000. greenhouse gases in intensive agriculture: contributions of individual gases to the radiative forcing of the atmosphere. science 289, 1922-1925. doi: 10.1126/science.289.5486.1922 schoeneberger, p.j., d.a. wysocki, e.c. benham, and w.d. broderson. 2002. field book for describing and sampling soils, version 2.0. natural resources conservation service, national soil survey center, lincoln, ne. snyder, v.a., m.a. vazquez, g. martinez, l. ramirez, and a. hadas. 1995. controlled displacement technique for measuring soil friability. soil sci. soc. am. j. 59, 44-52. doi: 10.2136/sssaj1995.03615995005900010007x spoor, g. p.b. leeds-harrison, and r.j. godwin. 1982. potential role of soil density and clay mineralogy in assessing the suitability of soils for mole drainage. j. soil sci. 33, 427-444. doi: 10.1111/j.1365-2389.1982.tb01778.x soil survey staff. 2014. kellegg soil survey laboratory methods manual (burt, r. ed.). soil survey investigations report no. 42, version 5. natural resources conservation service, u.s. department of agriculture, lincoln, ne. soni, p., c. taewichit, and v.m. salokhe. 2013. energy consumption and co2 emissions in rainfed agricultural production systems of northeast thailand. agric. syst. 116, 25-36. doi: 10.1016/j.agsy.2012.12.006 utomo, w.h. and a.r. dexter. 1981. soil friability. j. soil sci. 32, 203-213. doi: 10.1111/j.1365-2389.1981.tb01700.x watts, c.w. and a.r. dexter. 1998. soil friability: theory, measurement and the effects of management and organic carbon content. eur. j. soil sci. 49, 73-84. doi: 10.1046/j.1365-2389.1998.00129.x 1 leaf area index of potato (solanum tuberosum l.) crop under three nitrogen fertilization treatments received for publication: 21 january, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.62110 1 pós-graduação em botânica, universidade federal de viçosa (ufv). viçosa (brasil). pedro.villa@ufv.br 2 fundación para la conservación de la biodiversidad. merida (venezuela). 3 instituto de ciencias ambientales y ecológicas (icae), universidad de los andes (ula). merida (venezuela). 4 departamento de química, universidad de los andes (ula). merida (venezuela). agronomía colombiana 35(2), 171-175, 2017 leaf area index of potato (solanum tuberosum l.) crop under three nitrogen fertilization treatments índice de área foliar del cultivo de papa (solanum tuberosum l.) bajo tres tratamientos de fertilización nitrogenada pedro manuel villa1, 2, lina sarmiento3, fermín josé rada3, daniel machado4, and alice cristina rodrigues1 abstract resumen nitrogen fertilization has considerable effects on growth and yield of potato crop. leaf expansion is one of the most important growth parameters that can be used to optimize nitrogen fertilization management in agroecological practices. we evaluated the effect of nitrogen fertilization on the leaf area index (lai) of potato crop during different phenological stages by two different methods. experimental plots were established in a randomized block design with the following treatments: no nitrogen supply (0-n), 133 kg n ha-1 (133-n), and 400 kg n ha-1 (400-n), using the granola variety, at the andes region, merida city, venezuela. we measured leaf area at the main phenological stages of the crop using a plant canopy analyzer. lai showed significant differences among treatments and phenological stages, except during the emergence stage. the maximum lai values were obtained 55 days after emergence: 400-n (1.42±0.16) > 133-n (0.92±0.21) > 0-n (0.34±0.08). nitrogen fertilization had a significant effect on the development of lai in potato crop along its different phenological stages. la nutrición con nitrógeno tiene efectos considerables sobre la dinámica de crecimiento y producción del cultivo de papa, siendo el desarrollo del área foliar uno de los parámetros de crecimiento más importantes para optimizar el manejo de recursos agroecológicos. se evaluó el efecto de la nutrición de nitrógeno sobre el índice de área foliar (iaf) a través de dos métodos durante diferentes fases fenológicas del cultivo. se establecieron parcelas experimentales bajo un diseño de bloques al azar, con tres replicas por tratamiento de fertilización; sin nitrógeno (0-n), 133 kg n ha-1 (133-n), y 400 kg n ha-1 (400-n), utilizando la variedad granola en la región los andes, mérida, venezuela. en las principales fases fenológicas del cultivo se midió el área foliar con un analizador de dosel. el iaf presentó diferencias significativas entre tratamientos y fases fenológicas del cultivo, excepto durante la etapa de emergencia. los máximos valores de iaf fueron alcanzados cerca de los 55 días después de la emergencia, 400-n (1,42 0,16) > 133-n (0,92±0,21) > 0-n (0,34±0,08). se demostró que la fertilización nitrogenada tuvo un efecto significativo sobre el desarrollo del índice de área foliar del cultivo de papa durante diferentes fases de fenológicas. key words: plant canopy analyzer, leaf area, granola variety, solanaceae. palabras clave: analizador de dosel, área foliar, variedad granola, solanaceae. relevant management practices used in potato, especially fertilization with nitrogen, which is the most important nutrient for this species during it́ s different phenological stages (tiemens-hulscher et al., 2014). nitrogen supply also plays a determining role in the development of different growth attributes which affect potato yield (gastal and lemaire, 2002; lemaire et al., 2008). for instance, total biomass production depends on the amount of photosynthetically active radiation intercepted by the plant, which is directly proportional to its leaf area index introduction potato is one of the most important crops that contribute to food security on a global scale, due to its high yield per unit of cropland and time (devaux et al., 2014). it is also the third most consumed crop in the world, benefiting more than one billion people (fao, 2015). for those reasons, there has been increasing interest in the study of factors determining growth and yield of potato crop, aiming to optimize management of agroecological resources (gliessman, 2014). in that sense, fertilization is one the most http://http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.62210 mailto:pedro.villa%40ufv.br?subject= 172 agron. colomb. 35(2) 2017 (lai) (geremew et al., 2007; sadras and lemaire, 2014; fischer et al., 2016). analogously, nitrogen has been shown to inf luence directly on the lai of potato, a functional trait that has already been used in crops management (gastal and lemaire, 2002; lemaire et al., 2007; de la casa et al., 2011; machado and sarmiento, 2012). in that sense, lai has been considered one of the most important predictors of plant growth and yield, as it has direct effects on different ecophysiological processes of several crops (yin et al., 2003; sadras and lemaire, 2014). nevertheless, studies that evaluate temporal variations in lai of the potato crop related to different nitrogen fertilization treatments on tropical andean areas are still scarce. thus, we aimed to evaluate the effect of different nitrogen supply treatments on lai during different phenological stages of the potato crop. we hypothesized that the lai of such crop would respond proportionally to different nitrogen fertilization treatments under severe deficit conditions, being lower with increasing nitrogen deficit conditions and enhancing proportionally with increasing nitrogen fertilization. material and methods field experiments were conducted in mérida city, merida state, venezuela (8°35’30’’ n and 71°08’30’’ w, 1,920 m a.s.l.), from april through july 2004. the study area had monthly air temperatures between 13 and 19ºc. precipitation followed a tetra-seasonal regime, with a yearly mean of 2,000 mm distributed along two light-rainfall periods (december-march and june-august) and two heav yrainfall periods (april-june and september-november). soil had a loamy-sandy texture, 0.09% total nitrogen, 2.2 ppm available phosphorous, 1.1 meq 100 g interchangeable potassium, and ph of 5.8. soil profile depth was approximately 60 cm, and the surface horizon (0-27 cm) had a bulk density of 0.94 g cm-3. the variety used was granola, one of the most cultivated in the region due to its high yield and consequent economic importance. this variety has a growth cycle of 3½ to 4 months until harvest. tuber formation starts at 30 d after emergence (dae), and tuber filling continues until maximum leaf expansion, which takes place at approximately 60 d after sowing (villa and sarmiento, 2009). the crop was considered emerged when 50% of plants were arisen. plots (27 m2) were established with a planting density of 4.44 plants per m2 in a randomized block design with three replicates and three treatments (tab. 1): no nitrogen supply (t1 = 0-n), 133 kg n ha-1 (t2 = 133-n), and 400 kg n ha-1 (t3 = 400-n), from all of which lai measurements were taken. nitrogen was supplied by both organic fertilization source with chicken manure (3% n) and inorganic fertilization source with ammonium sulfate (46% n, (nh₄)₂so₄). analogously, potassium sulfate (17% assimilable k2o) and phosphate rock (25% assimilable p2o5) were applied to all plots. a total 33.3 kg n ha-1 were applied in treatment 133-n and 100 kg n ha-1 in treatment 400-n, both during hilling and in the ammonium sulfate form (tab. 1). while sowing was performed, we also applied 100 kg ha-1 p2o5 as phosphate rock (400 kg ha-1) and 200 kg ha-1 k2o as potassium sulfate (476 kg ha-1) to all experimental plots (tab. 1). lai was determined by a non-destructive method using a portable plant canopy analyzer (lai-2000, li-cor inc., lincoln, ne, usa) directly in the field. eight lai measurements were taken at 25, 34, 46, 50, 59, 66, 75, and 86 d after sowing (das). measurements were taken from each plot by randomly selecting plant rows but disregarding the first rows on each side of the plots to avoid border effect. on each sampling, 16 measurements were taken at two different canopy heights: at the canopy mid region (to estimate lai of the upper layer) and at the canopy low region, at the soil level (to estimate total canopy lai), thus, totaling 32 measurements per plot. finally, lai (m2 m-2) was calculated for each canopy layer along crop development, in each replicate from each treatment. lower canopy lai was calculated as the difference between total canopy lai and upper canopy lai. data was statistically analyzed by one-way anova and tukey’s multiple comparison test at the 95% confident table 1. nitrogen (n) dose across different fertilization treatments from sources of organic (of) and inorganic fertilization (if) during sowing and hilling of potato crop. treatment (kg n ha-1) if sowing (kg ha-1) of hilling (kg ha-1) if n (kg ha-1) of n (kg ha-1) n sowing (kg ha-1) n hilling (kg ha-1) 0-n 0 0 0 0 0 0 133-n 159 2,220 33.3 66.6 100 33.3 400-n 476 6,666 100 200 300 100 173villa, sarmiento, rada, machado, and rodrigues: leaf area index of potato (solanum tuberosum l.) crop under three nitrogen fertilization treatments level (p≤0.05) using software r version 2. 3.2.4 (r core team, 2016). results and discussion total and lower canopy lai showed a very similar pattern in all fertilization treatments, yet with statistically significant differences (p≤0.05), except at 13 dae (fig. 1). maximum lai values were obtained at approximately 55 dae in all treatments: 400-n (1.42±0.16) > 133-n (0.92±0.21) > 0-n (0.34±0.08). otherwise, lai showed striking significant differences (p≤0.05) among phenological stages, except between 36 and 57 dae at treatment 0-n (fig. 1). presumably, the decrease in lai at 60 dae was mainly due to the onset of senescence, as previously reported to this potato variety (machado and sarmiento, 2012). in this study, we confirm that nitrogen supply is a determining factor for canopy development in potato crop, as lai increases with increasing nitrogen amounts in soil. this result corroborates different studies performed with such crop (biemond and vos, 1992; alba et al., 2002; machado and sarmiento, 2012). furthermore, the importance of lai as a functional trait is further enhanced by the strong relationship it has with the amount of solar radiation intercepted by plants (de la casa et al., 2011; machado and sarmiento, 2012), such interception being, to date, one of the most studied ecophysiological processes in crop plants (gastal and lemaire, 2002). we obtained lai values much lower than those reported to the same variety by machado and sarmiento (2012), who used a lower dose of nitrogen fertilization (250 kg n ha-1), yet we found the same developmental pattern reported by those authors, with highest leaf expansion being observed at approximately 55 dae. the authors also demonstrated how nitrogen fertilization, from an agroecological perspective, affects lai development, by detecting significant differences among treatments with inorganic fertilization (lai = 2.0) and with combined fertilization from both organic and inorganic sources (lai values of 2.5 and 2.8, respectively). moreover, haverkort et al. (1991) studied the relationship between cover, lai, and intercepted solar radiation along potato crop development throughout consecutive harvests, and found lai values higher than 3 in crops with a 100% cover. the low lai values observed in this study, even at the treatment with highest fertilizer supply, enabled us to presume that there may be other environmental factors inf luencing crop growth. de la casa et al. (2007), however, evaluated the use of lai and soil cover as alternative measurements of canopy development in the potato crop aiming to estimate the fraction of intercepted radiation by establishing two plant density treatments: commercial density (cd = 6.0±0.6 plants/m2) and low density (ld = 3.9±0.2 plants/m2). the authors found contrasting values between treatments (lai-cd = 4.5; lai-ld = 2.9) at approximately 40 dae. later on, in another study conducted at the same region and with the same potato variety, de la casa et al. (2011) evaluated the effect of plant density on lai, with the following treatments of density of emerged stems: double density (dd = 17 stems/m2), commercial density (cd = 11 stems/m2), lai( )=-0.0000033x3-0.001117x2+0.08946842x-1.54706852, r2=0.92 lai( )=-0.0000041x3-0.0014x2+0.119x-1.7571, r2=0.93 lai( )=-0.000002x3-0.0001x2+0.0016x-0.0455, r2=0.91 la i dae (d) la i dae (d) la i dae (d) 0.0 1.2 0.8 0.4 1.6 0 20 8040 10060 c a b lai( )=-0.000001x3-0.0000014x2+0.01578x-0.23632, r2=0.95 0.0 1.2 0.8 0.4 1.6 0 20 8040 10060 300-n 400-n 0-n 0 20 8040 10060 0.0 1.2 0.8 0.4 1.8 1.6 lai( )=-0.0000003x3-0.00063x2+0.07313x-1.3799, r2=0.98 lai( )=-0.0000018x3-0.00140x2+0.13907x-2.1767, r2=0.96 figure 1. leaf area index (lai) of potato crop along the days after emergence (dae) at different fertilization treatments: 0 kg n ha-1 (a), 133 kg n ha-1 (b), and 400 kg n ha-1 (c). large parabolas represent total lai (♦) while small parabolas represent lower canopy lai (■, lower half) fit to third-degree polynomials (means±sd, n=3). parabolas were obtained using polynomial equations with parameters and correlation coefficients. 174 agron. colomb. 35(2) 2017 and low density (ld = 6 stems/m2). the authors observed that until approximately half the cycle (50 dae) the lai is higher at double density (lai-dd: 4.47), intermediary at commercial density (lai-cd: 4.19), and lowest at low density (lai-ld: 3.54). all these results indicate there is high lai variability in response to nitrogen supply and crop management. thus, it is fundamental to comprehend lai dynamics to enhance the efficiency in nitrogen use and increase yield. our results showed that lai values along potato crop development at different fertilization treatments showed an even distribution across the canopy layers. the highest lai values were found in the upper canopy (fig. 1). lai in such layer was highest at the treatment with the highest nitrogen supply (400-n), while in the lower canopy differences were not so contrasting among treatments. several researchers have stated that uneven lai distribution across canopy layers is a common pattern observed in different plant species. the fact that lai distribution in potato crop canopy was uneven probably represents a strategy to maximize carbon assimilation (gastal and lemaire, 2002; yin et al., 2003). conclusions nitrogen supply had a significant effect on lai of the potato crop across different phenological stages, maximum values being reached at approximately 55 dae at the different treatments. striking differences were found among phenological stages, except between 36 and 57 dae at treatments with no nitrogen supply. lai distribution between the upper and lower canopy layers in response to nitrogen fertilization treatments was uneven. acknowledgments the authors acknowledge the collaboration of all employees from the institute of agricultural research (instituto de investigaciones agropecuarias iap) and the institute of environmental and ecological sciences (instituto de ciencias ambientales y ecológicas icae) of the universidad de los andes (ula) for their unconditional help during the experimental stages of the study. we specially acknowledge johnny marques, francis guillen, zulay méndez, luis cedeño, kleira quintero, and wilmer espinosa. we also thank the researcher josé salas and the producer luis castillo for providing certified seeds. literature cited alva, a.k., t. hodges, h.p. collins, and r.a. boydston. 2002. dry matter and nitrogen accumulation and partitioning in two potato cultivars. j. plant nutr. 25, 1621-1630. doi: 10.1081/ pln-120006047 biemond, h. and j. vos. 1992. effects of nitrogen on the development and growth of the potato plant. 2. the partitioning of dry matter, nitrogen and nitrate. ann. bot. 70, 37-45. de la casa, a., g. ovando, l. bressanini, a. rodríguez, and j. martínez. 2007. uso del índice de área foliar y del porcentaje de cobertura del suelo para estimar la radiación interceptada en papa. agric. téc. 67, 78-85. doi: 10.4067/ s0365-28072007000100010 de la casa, a., g. ovando, l. bressanini, j. martínez, and a. rodríguez. 2011. eficiencia en el uso de la radiación en papa estimada a partir de la cobertura del follaje. agriscientia 28(1), 21-30. devaux, a., p. kromann, and o. ortiz. 2014. potatoes for sustainable global food security. potato res. 57, 185-199. doi: 10.1007/ s11540-014-9265-1 fischer, g., f. ramírez, and f. casierra-posada. 2016. ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review. agron. colomb.   34, 190-199. doi: 10.15446/agron. colomb.v34n2.56799  faostat food and agriculture organization of the united nations. 2015. database-agricultural production. retrieved from: http://apps.fao.org; consulted: february, 2015. gastal, f. and g. lemaire. 2002. n uptake and distribution in crops: an agronomical and ecophysiological perspective. j. exp. bot. 53, 789-799. doi: 10.1093/jexbot/53.370.789 geremew, e.b., j.m. steyn, and j.g. annandale. 2007. evaluation of growth performance and dry matter partitioning of four processing potato (solanum tuberosum) cultivars. n. z. j. crop hortic. sci. 35, 385-393. doi: 10.1080/01140670709510204 gliessman, s.r. 2014. agroecology: the ecology of sustainable food systems. crc press, boca raton, fl, usa. haverkort, a.j., d. uenk, h. veroude, and m. van de waart. 1991. relationships between ground cover, intercepted solar radiation, leaf area index and infrared ref lectance of potato crops. potato res. 34, 113-121. doi: 10.1007/bf02358105 lemaire, g., e. van oosteromb, j. sheehyc, m.h. jeuffroyd, a. massigname, and l. rossatof. 2007. is crop n demand more closely related to dry matter accumulation or leaf area expansion during vegetative growth? field crops res. 100, 91-106. doi: 10.1016/j.fcr.2006.05.009 lemaire, g., m.h. jeuffroy, and f. gastal. 2008. diagnosis tool for plant and crop n status in vegetative stage theory and practices for crop n management. eur. j. agro. 28, 614-624. doi: 10.1016/j.eja.2008.01.005 machado, d. and l. sarmiento. 2012. respuesta del cultivo de papa a la combinación de diferentes fuentes de fertilización nitrogenada: evaluando la hipótesis de la sincronización. bioagro 24(2), 83-92. r core team. 2016. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. vienna, austria. sadras, v.o. and g. lemaire. 2014. quantifying crop nitrogen status for comparisons of agronomic practices and genotypes. field crops res. 164, 54-64. doi: 10.1016/j.fcr.2014.05.006 http://dx.doi.org/10.1081/pln-120006047 http://dx.doi.org/10.1081/pln-120006047 http://dx.doi.org/10.4067/s0365-28072007000100010 http://dx.doi.org/10.4067/s0365-28072007000100010 http://dx.doi.org/0.1007/s11540-014-9265-1 http://dx.doi.org/0.1007/s11540-014-9265-1 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56799 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56799 http://dx.doi.org/10.1093/jexbot/53.370.789 http://dx.doi.org/10.1080/01140670709510204 http://dx.doi.org/10.1007/bf02358105 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0378429006001390 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0378429006001390 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0378429006001390 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2006.05.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.eja.2008.01.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2014.05.006 175villa, sarmiento, rada, machado, and rodrigues: leaf area index of potato (solanum tuberosum l.) crop under three nitrogen fertilization treatments tiemens-hulscher, m., e.t.l. van buere, and p.c. struik. 2014. identifying nitrogen-efficient potato cultivars for organic farming. euphytica 199, 137-154. doi: 10.1007/s10681-014-1143-z villa, p.m. and l. sarmiento. 2009. recomendación alternativa para la fertilización nitrogenada del cultivo de papa en los altos andes venezolanos. inia hoy. 6, 191-199. yin, x., e.a. lantinga, c.m. schapendonk, and x. zhong. 2003. some relationships between leaf area index and canopy nitrogen content and distribution. ann. bot. 91, 893-903. doi: 10.1093/aob/mcg096 http://dx.doi.org/10.1007/s10681-014-1143-z http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcg096 received for publication: 8 october, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 jefe mirfe, the elite flower sas. facatativa (colombia). 2 faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jevelezs@unal.edu.co 3 department of natural resources, instituto valenciano de investigaciones agrarias (ivia). valencia (spain). agronomía colombiana 32(1), 95-102, 2014 determination of an efficient irrigation schedule for the cultivation of rose cv. freedom under greenhouse conditions in colombia determinación de una programación de riego eficiente para el cultivo de la rosa cv. freedom bajo condiciones de invernadero en colombia jhon jairo arévalo1, javier enrique vélez s.2, and diego sebastiano intrigliolo3 abstract resumen an experiment on rose (rosa sp.) cv. freedom was performed in a greenhouse on the bogota plateau, colombia, to identify an efficient irrigation regime for this crop. the tested treatments were based on three irrigation doses, applying different fractions of the estimated crop evapotranspiration (etc), calculated using a class a evaporation tank: i) 100% etc (etc100), ii) 80% etc (etc80) and iii) 70% etc (etc70). during the entire experimental period, from mid-may to early september, the crop had a constant production of floral stems. in all of the irrigation treatments, the soil and plant water status were monitored using tensiometers and the midday stem water potential, respectively (ψstem). in the fully irrigated roses, the actual water use was determined using a drainage lysimeter in order to obtain the local crop coefficients (kc) by means of a water balance. from june to august, the obtained monthly kc values varied between 1.10 and 1.26. compared to the etc100 treatment, 14.5 and 21.8% less water was applied in treatments etc80 and etc70, respectively. despite this fact, no statistically significant differences were found among the treatments for rose production or quality. finally, in the more irrigated roses, tight relationships between the stem water potential and vapor pressure deficit were obtained. the reported base-line equations can be used for predicting the optimum rose plant water status, depending on the environmental conditions. overall, the reported results can be used for an efficient irritation schedule for rose crops under greenhouse conditions, using the local kc and direct determinations of plant water status corrected for the evaporative demand. se realizó un experimento en un cultivo de rosa (rosa sp.) cv. freedom, bajo invernadero en la sabana de bogotá, colombia, con el fin de identificar el régimen de riego más adecuado. los tratamientos se basan en tres dosis de riego aplicando diferentes fracciones de la evapotranspiración del cultivo (etc) estimada, calculada utilizando un tanque de evaporación clase a: i) 100% etc (etc100), ii) 80% etc (etc80) y iii) el 70% etc (etc70). durante todo el período experimental, a partir de mediados de mayo y hasta principios de septiembre, el cultivo tuvo una producción constante de los tallos florales. en todos los tratamientos de riego, el suelo y el estado hídrico de la planta fueron monitoreados usando tensiómetros y el potencial hídrico del tallo respectivamente (ytallo). en el tratamiento etc100, el consumo de agua se determinó usando un lisímetro de drenaje con el fin de obtener coeficientes de cultivo locales (kc) por medio de un balance de agua. durante junio a agosto, los valores de kc mensuales obtenidos variaron entre 1,10 y 1,26. en comparación con el tratamiento etc100, se aplicó 14,5 y 21,8% menos de agua en los tratamientos etc80 y etc70, respectivamente, sin presentar diferencias significativas entre los tratamientos en producción, calidad y color de la rosa. por último, en las plantas más irrigadas, se obtuvo una estrecha relación entre el potencial hídrico del tallo y el déficit de presión de vapor. las ecuaciones encontradas se pueden utilizar para predecir el estado óptimo del agua de la planta, dependiendo de las condiciones ambientales. en general, los resultados reportados se pueden utilizar para una programación de riego eficiente del cultivo de rosa bajo condiciones de invernadero, utilizando los kc locales y la determinación directa del estado hídrico de la planta corregida por la demanda de evaporación. key words: evapotranspiration, soil moisture, leaf water potential, ornamental plants. palabras clave: evapotranspiración, humedad del suelo, potencial hídrico de la hoja, plantas ornamentales. introduction colombia is the world’s second-largest exporter of freshcut flowers, accounting for 14% of worldwide exports in 2009, after the netherlands’ share of 47% (montero and franco, 2009). in addition, colombia is the leading provider of imported flowers in the united states, accounting for 60% of imports, and ranks fourth in the european union with 4% of imports (asocolflores, 2009). in colombia, floriculture is the first line of non-traditional agricultural 96 agron. colomb. 32(1) 2014 exports, generating approximately 15 jobs per hectare and more than 180,000 formal jobs connected to direct and indirect production (montero and franco, 2009). the major producing areas of roses in colombia are the bogota plateau, antioquia and the central/west region, accounting for 76, 19 and 5% of national production, respectively (asocolflores, 2009). greenhouse cultivation of roses in soil is the most commonly used system throughout the bogota plateau, followed by soilless crop cultivation using burnt rice husk, coconut fiber and mixtures, among other materials (quintero, 2009). irrigation scheduling is generally based on estimating plant water needs using a model that takes into account the weather conditions and crop characteristics (allen et al., 1998). as a result, crop evapotranspiration (etc) is derived from the reference evapotranspiration (eto) times the crop coefficient (kc). this empirical approach does not fully take into account the many crop and environmental factors that might affect kc (annandale and stockle, 1994). for instance, katsoulas et al. (2006) demonstrated that, contrary to other crops, rose production is constant and, therefore, the transpiration area is highly variable; this effect is a significant factor when formulating an irrigation schedule model. other relevant variables that potentially affect kc values include: complementary illumination systems, heating pipes, relative humidity modification and co2 concentrations within greenhouses (raviv and blom, 2001). alternative procedures to the allen et al. (1998) approach for efficient irrigation scheduling could be adopted. a complete analysis of the soil-plant-climate continuum can be used when attempting to estimate on-site plant water needs. the leaf water potential is proportional to the soil water potential gradient and inversely proportional to the resistance developed by the soil, plants and the atmosphere (raviv and blom, 2001). an initial potential flow measure based on the soil matric potential (ψs) at the root zone allows for the determination of plant soil water availability. therefore, monitoring soil moisture can be used for decision-making in irrigation scheduling, assessing the amount and frequency of water applications, avoiding deep percolation losses and runoff, reducing energy use and assessing fertilizer movement below the root zone (enciso et al., 2007; bonet et al., 2010). subsequent measurements of plant water status using a pressure chamber should also be used to assess the adequacy of the imposed irrigation regime and to determine the severity of plant water stress when deficit irrigation is employed. the leaf water potential can be measured either at pre-dawn or at mid-day (intrigliolo and castel, 2006). nowadays, the midday stem water potential (ψstem) is more often employed because it allows for determining the plant water status under a given soil water status and environmental conditions (naor, 2006). the ψstem also has the advantage over leaf water potential measurements of having a lower leaf-to-leaf variability (shackel et al., 1997). however, the coupling of the plant with the evaporative demand makes its water status dynamic in response to several fluctuating environmental properties (reicosky et al., 1975; hincley and bruckerhoff, 1975). this means that a single measurement of plant water status may be meaningless if taken without a reference value from plants without soil water limitations. therefore, empirical equations relating the day-to-day variation in the water status of well watered plants to the changing environmental conditions should be derived. deficit irrigation can be also used as a measurement for increasing water use efficiency. however, plant water stress has a negative effect on the photosynthetic rate, stomatal conductance, leaf water potential and relative water content and leads to a decrease in leaf chlorophyll, the transpiration rate and the production of floral stems (bolla et al., 2010). chimonidou-pavlidou (1999) reported that severe drought stress is harmful for rose plant development, decreasing production by up to 70%, affecting rose quality and reducing stem length and fresh weight. on the other hand, caballero et al. (1996) found that drought stress during leaf area development does not affect the stem quality, although production is delayed by 10 to 15 d. based on these prior results, rose plants can be considered sensitive to severe deficit irrigation, but the effects of mild water restrictions under low evaporative demand conditions, such as on the bogota, plateau have not been well investigated. under a low evaporative demand, plants with mild water restrictions are still able to transpire at a rate close to that of well-watered plants (van den honert, 1948; denmead and shaw, 1962), implying that plant responses to soil water limitations might be dependent on the evaporative demand. the global objective of this study was to determine an efficient irrigation scheduling strategy for the rose cv. freedom crop under greenhouse conditions in colombia. actual rose water use and responses to different irrigation doses are reported. materials and methods experimental plot and irrigation treatments this study was carried out between march and september of 2011 on the bogota plateau (facatativa, cundinamarca). the study area has an average temperature of 14°c, the 97arévalo, vélez s., and intrigliolo: determination of an efficient irrigation schedule for the cultivation of rose cv. freedom under greenhouse conditions in colombia reference crop evapotranspiration is 667 mm year-1 according to the thornthwaite method, the average relative humidity is 50%, the average daily solar brightness is 4.3 h and the average annual precipitation is 651 mm year-1. the study was performed on the geographic coordinates of 4°46’38.35” n, 74°19’38.15” w at 2,614 m a.s.l. in the greenhouse, 116.8 x 54.0 m containers with 10 beds per container were used for a total of 110 beds; each plot was 23.5 m in length and 1.0 m in width with a 0.5 m path. the studied crop was rose (rosa sp.) cv. freedom, which is a hybrid tea type of rose. the roses were planted in may 2006. each bed had one row and the plants were separated by 0.1 m for a total of 235 plants/bed. the production system was continuous and all phenological stages were represented. the typical local soil is sandy loam, 0.60 m in depth, with a very high organic matter content because every year 480 kg/bed of compost applications are added to the soil, including rice hulls and manure. the soil average bulk density, field capacity (fc) and permanent wilting point (pwp) are 0.80 t m-3 and volume water content of 55.1 and 45.4%, respectively. the fc and pwp were obtained by the pressure plate technique (richards and fireman, 1943). the irrigation water, obtained from the botello river and stored in a reservoir; had a ph of 7.9 and an electrical conductivity (ec) of 0.48 ds m-1. the experimental design consisted of completely randomized parcels with homogeneous units. three treatments with three replicates per treatment were performed. nine plots of 10 beds were selected. experimental data were collected in two central beds per plot. the treatments throughout the trial consisted of three irrigation regimes corresponding to: i) 100% (etc100), ii) 80% (etc80) and iii) 70% (etc70) of the estimated crop evapotranspiration (etc) as a starting point for these crops, because there is no reference for our conditions. the crop evapotranspiration (etc) was calculated as the product of the reference crop evapotranspiration (eto), which was estimated based on a class a tank evaporation system installed inside the greenhouse and the crop coefficient (kc). eto is defined as the product of the water evaporation based on the class a tank evaporation (etan) and the tank coefficient (ktan), which is calculated using the relative humidity conditions, temperature, air speed and location within the greenhouse, as reported by allen et al. (1998). the crop coefficient (kc) used was 1.15. the irrigation was carried out when the soil matric water potential (ψs) reached -18 and -20 kpa. the applied water volume was controlled by varying the time duration of the irrigation applications, maintaining the same frequency across the treatments. the cultivation practices were identical for all of the treatments. fertilizer applications, which were performed weekly using the irrigation system, had ph values between 5.5 and 6.5, ce values from 0.8 to 1.5 ds m-1 and nitrate no3 concentrations between 100 and 120 mg kg-1. measurements of the soil and plant water potential the soil water potential was measured daily at 7:00 am using nine irrometer® tensiometers (irrometer company, inc., riverside, ca) per treatment at a 0.40 m depth, i.e., the level where the greatest percentage of active roots is found, and at 10 cm from the emitter and 5 cm from the drip line. the obtained values were compared with the values from the soil moisture retention curve (fig. 1) to continuously determine the moisture throughout the trial. tensiometersnine tensiometer were used per treatment. figure 1. soil water retention curve for the 0.4 m soil depth in a sandy loam soil for greenhouse rose production in colombia. measured and retc model simulation data are depicted. data shown are average values of nine samples. the leaf water potential (ψstem) was measured using a model 600® pressure chamber instrument (pms instrument company, albany, or). measurements were taken every week, 4 d after irrigation, between 12:00 and 14:00 hr. four leaves from the middle third of two plants per plot were sampled for a total of 24 leaves per treatment. the leaves were sealed in polyethylene bags and covered with foil 1 h prior to the measurement to equilibrate the sample with the environment. the air vapor pressure deficit (vpd) was calculated based on the temperature and relative humidity measurements, determined using a hygrometer located inside the greenhouse. solar radiation information was obtained from a meteorological station located near the farm. suction pressure (kpa) s oi l w at er c on te nt ( vo l/ vo l) 45 50 55 60 65 70 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 measured datarect model 98 agron. colomb. 32(1) 2014 measurement of plant water use and local crop coefficients the actual crop water use was determined using a volume lysimeter located in the etc100 treatment. measurements started at week 20 (mid may) and continued until week 36 (mid september). the test plot was 1.2 x 0.8 x 1.6 m with 12 drippers in an approximate area of 0.96 m2. the drained volume was measured after 48 h of irrigation to determine the water balance, which is the difference between the amount of irrigated water and the volume of lysimeter drainage water ± changes in the soil moisture content (eq. 1), w.b. = (etc lysimeter) = i – ld ± δmoisture (1) where, w.b. = water balance (mm) i = irrigation (mm) ld = lysimeter drainage [drain (mm)] δmoisture = soil moisture variation between irrigation events the crop coefficient (kc) was determined as the relationship between the lysimeter evapotranspiration and reference evapotranspiration values (eq. 2), (2) where, kc = crop coefficient etc lysimeter = lysimeter crop evapotranspiration (mm) eto = reference evapotranspiration estimated based on a class a tank (mm) floral stem production measurements were taken every week for two beds per treatment and were repeated for a total of 18 beds, six per treatment, from week 18 (may 1st) to week 36 (september 9th). the harvested stem quality was determined by measuring the final length and diameter in 12 units per plot. statistical analysis statistical analysis of the data was performed using the ibm® spss® 18 statistics software. the results were analyzed using anova and duncan’s multiple range tests at a level of significance of p≤0.05. results and discussion environmental conditions and irrigation applications the average monthly environmental conditions in the greenhouse between may and september of 2011 show that august was the driest month, with high vpd and temperature values and low relative humidity, which is in agreement with the highest observed eto and crop evapotranspiration measured in the lysimeter etc. (tab. 1). the total amount of irrigation applied in the etc100, etc80 and etc70 treatments were 8.75, 7.48 and 6.84 m3/bed, respectively. these values are equivalent to 2.383, 2.037 and 1.867 m3 ha-1, respectively. the water savings obtained in treatments etc80 and etc70, compared to the etc100, were equivalent to 14.6 and 21.8%, respectively. the seasonal variations of weekly values of the irrigation applications and actual crop evapotranspiration values measured using the lysimeter are shown in fig. 2a and 2b. at the beginning of the experiment (weeks 16 and 17), when irrigation was applied to all the treatments according to the grower criteria, around 22 mm week-1 were applied. in week 19, irrigation started to be applied differentially to the treatments, scheduled according to the estimated etc and the water application in the etc100 treatment decreased to around 22 mm week-1 (28% less water than what the grower was previously applying) (fig. 2). this result suggests that, when exclusively following more scientific criteria for scheduling irrigation (i.e., estimating etc, using eto and kc = etc lysimeter eto table 1. monthly average values of midday air vapor pressure deficit (vpd), average relative air humidity from 06:00 to 18:00 hr and air temperature. crop evapotranspiration measured in the lysimeter (etc). reference evapotranspiration (eto) based on the class a tank evaporation and average measured crop coefficient (kc = etc/eto) are also shown. parameter may june july august september vpd (kpa) 4.1 4.4 3.2 5.0 3.8 relative humidity (%) 70.4 62.7 64.7 59.0 62.9 average temperature (°c) 18.0 19.4 18.2 19.8 18.2 minimum temperature (°c) 7.3 4.9 5.3 4.4 4.1 maximum temperature (°c) 33.6 36.2 29.9 37.1 32.4 eto (mm month-1) 17.3 28.0 21.9 30.9 6.8 etc (mm month-1) 19.9 30.8 27.5 34.7 7.8 kc (etc/eto) 1.10 1.26 1.12 99arévalo, vélez s., and intrigliolo: determination of an efficient irrigation schedule for the cultivation of rose cv. freedom under greenhouse conditions in colombia fixed kc value of 1.15), a significant amount of water was saved with respect to the standard grower practice. it should be noted that, in week 30, due to a failure in the irrigation system, 22 mm week-1 were applied in all the treatments. soil matric potential the soil matric potential (ψs) was measured for 119 d, from week 18 to 36, with minimum and maximum values observed between irrigations of -6 to -24 kpa in etc100, -8 and -24 kpa for etc80 and -8 and -54 kpa for etc70 (fig. 3). in the etc70 treatment, the most negative value, -54 kpa, was registered in july, corresponding to a relative volumetric water content of 54%, below the fc (55.1%). in other trials, plaut et al. (1973) reported maximum floral stem production in sandy loam soils when ψs was between -5.0 and -20 kpa and production decreased when ψs was between -21 to -50 kpa in rose cv. baccara. raviv and blom (2001) reported that the matric potential values should be maintained near -1 to -10 kpa for optimum rose production in substrate. midday stem water potential as shown in fig. 4, the seasonal variation of ψstem varied with the imposition of the three irrigation levels and the environmental conditions, namely vpd. in general, for all the treatments, the ψstem values fluctuated between -0.23 and -0.71 mpa. these values are indicative of a near-optimum water status. in fact, ψstem values reported here are less negative than the values of -1.00 and -0.90 mpa reported by lio and cohen (2005) for rose cultivar sonia grown in substrate as well as the values of -1.59 and -1.28 mpa reported by urban and langelez (2003) for rose cultivars first red and twingo, respectively. van doorn and vojinovic (2002) reported vase petal abscission problems for rose cultivars sonia, frisco and cara mia when the leaf water potential reached values lower than -2.0 mpa, which is well below the values observed in this experiment. in the present experiment, the etc80 treatment had the lowest ψstem, -0.71 mpa, at week 31, coinciding with the highest temperature (36.3°c), radiation (3.62 mj m-2), vpd (3.75 kpa), and etc (7.24 mm week-1) values as well as the lowest relative humidity (41.6%). the etc100 treatment had the highest ψstem values, -0.23 mpa, at week 35. the day-to-day variation for the ψstem of the etc100 treatment was related to the solar radiation and air vpd (fig. 5). on the other hand, the daily variations in vpd explained 72% of the variation found in the recorded daily ψstem values. the relationship between ψstem and solar radiation was not statistically significant at p≤0.05. similarly to the present results, urban and langelez (2003) also found figure 2. sesonal variations of the weekly values of irrigation amounts applied to each treatment (a), actual crop evapotranspiration measured in lysimeter (etc) and the reference evapotranspiration based on the class a tank evaporation (etank) (b). treatments were irrigated at either 100, 80, or 70% of the estimated crop evapotranspiration (etc). 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a b ir ri ga tio n (m m w ee k1 ) week ev ap ot ra ns pi ra tio n (m m w ee k1 ) 100etc 80etc 70etc etank etc days s oi l m at ri c w at er p ot en tia l ( k p a) -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 etc80 etc100 etc70 figure 3. seasonal variation of the soil matric water potential (ys) in the different treatments irrigated at either 100, 80%, or 70% of the estimated crop evapotranspiration (etc). data shown are an average of nine tensiometers per treatment. 100 agron. colomb. 32(1) 2014 tighter relationships when ψstem was correlated with vpd than with solar radiation. the linear equations reported in fig. 5. help to indicate the optimal moment for the application of irrigation before registering ψstem values, which limits crop production. because temporal variations in ψstem are dependent on the evaporation demand in addition to irrigation, by measuring temperature and relative humidity inside the greenhouse, it is possible to use the obtained equations to predict the ψstem value for well-irrigated roses. evapotranspiration and crop coefficient (kc) during the experimental period, the measured crop evapotranspiration varied greatly, reaching values as high as 9 mm week-1 and as low as 3 mm week-1 (fig. 2). during the same period, the crop coefficient varied (kc) from 0.58 to 1.78 (results not shown), with a mean of 1.13 and a coefficient of variation (cv) of 35.9%. it is possible that this wide range is due to the constant variation of the transpiring area, resulting from the daily harvest of floral stems. however, from june to august, the kc variations were small and the monthly average values varied only from 1.10, recorded in june, to 1.26, obtained in july (tab. 1). floral stem production no statistically significant differences (p≤0.05) in the total floral stem production were observed among the treatments, with 8,531, 8,094 and 7,863 units for etc100, etc80 and etc70, respectively. the average productivity for etc100, etc80 and etc70 was 1.32, 1.28 and 1.24 stems/ plant per month. in addition, the proportion of stem diameter, either lower or higher than 7 mm, was similar in all treatments (tab. 2). despite this, there was a trend in the most irrigated treatment (etc100) to have stem length proportions higher than 80 cm; the reported numerical differences were not statistically significant at p≤0.05 (tab. 2). overall, these figure 4. seasonal variation of a, the midday stem water potential (ystem) measured in the different treatments irrigated at either 100, 80 or 70% of the estimated crop evapotranspiration (etc). b, the midday air vapor pressure deficit (vpd) when the ystem measurements were taken. ystem values shown are the average of 24 determinations per treatment. error bars indicate standard error of measurements. * indicates significant differences among treatments relative to the control according to the duncan´s test (p≤0.05). * * * * 25 27 29 31 33 35 37 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 a b ψ st em (m p a) week v p d (k p a) etc100 etc100 etc80 etc70 r2 = 0.37(ns) y = -0.146x 0.2039 r2 = 0.72 p≤0.01 0 1 2 3 4 5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 a b ψ st em ( m pa ) solar radiation (mj m-2 d-1) ψ st em ( m pa ) etc100 vpd (kpa) figure 5. relationships between the midday stem water potential (ystem) and a, the solar radiation and b, vapor pressure deficit in the etc100 treatment. the ystem values shown are an average of 24 determinations obtained in the treatment irrigated at 100% of the estimated crop evapotranspiration. ns = not significantly different. 101arévalo, vélez s., and intrigliolo: determination of an efficient irrigation schedule for the cultivation of rose cv. freedom under greenhouse conditions in colombia results suggest that increasing water applications over 70% of the estimated crop evapotranspiration does not result in a positive impact in terms of both floral stem production rates and individual stem vigor. in addition, no significant differences among the treatments could be detected in the rose shelf life (results not shown). these results could be explained by considering that the plant water stress developed by the less irrigated treatments were minimal when compared to the control plots. table 2. floral stem length and diameter in two different classes. values shown are average treatment values. treatments were irrigated at either 100, 80, or 70% of the estimated crop evapotranspiration (etc). differences among treatments were not statistically different at p≤0.05. treatment stem diameter (%) stem length (5) ≤ 7 mm ≥ 8 mm ≤ 80 cm ≥ 90 cm etc100 61 39 62 38 etc80 62 38 69 31 etc70 62 38 69 31 conclusions this study can be considered a first approach for a more efficient irrigation scheduling procedure for rose cv. freedom under greenhouse conditions in colombia. on one hand, specific crop coefficients were obtained that varied between 0.71 and 1.26, suggesting high water needs for rose plants. on the other hand, reference, base-line equations relating day-to-day variations in the ψstem with the evaporative demand were obtained, allowing for the prediction of optimum rose plant water status depending on the environmental conditions. these equations can be used by rose growers for determining if the irrigation schedule is mantaining the plants under optimum water status. finally, considering that the imposed treatments did not affect the yield or quality of the roses, the optimum irrigation regime was quantified as 70% of the estimated crop evapotranspiration. for future research, the application of controlled deficit irrigation, i.e., at less than etc70, is recommended to determine the minimal irrigation level that does not affect the exportable floral stem quality and production. acknowledgements ther authors acknowledge the financial support received from elite flower s.a.s. and the spanish ministry of economy and competitiveness (mineco) program “ramón y cajal”. literature cited allen, r.g., l.s. pereira, d. raes, and m. smith. 1998. crop evapotranspiration. guidelines for computing crops water requirements. fao irrigation and drainage paper no. 56. fao, rome. pp. 15-27. annandale, j.g. and c.o. stockle. 1994. fluctuation of crop evapotranspiration coefficients with weather: a sensitivity analysis. irrig. sci. 15, 1-7. asocolflores, colombian association of flower exporters. 2009. colombian floriculture statistics. in: www.asocolflores.org; consulted: march, 2014. bonet, l., p. ferrer, j.r. castel, and d.s. intrigliolo. 2010. soil capacitance sensors and stem dendrometers. useful tools for irrigation scheduling of commercial orchards? span. j. agric. res. 8(s2), s52-s65. bolla, a., d. voyiatzis, m. koukourikou-petridou, and d. chimonidou. 2010. photosynthetic parameters and cut-flower yield of rose ‘eurored’ (h.t.) are adversely affected by mild water stress irrespective of substrate composition. scientia hortic. 126, 390-394. caballero, m., p. mansito, n. zieslin, j. rodrigo, j. melián, and o. renzo. 1996. water use and crop productivity of roses growing on volcanic lapilli (picon) in canary islands. acta hort. 424, 41-44. chimonidou-pavlidou, d. 1999. irrigation and sensitive stages of rose development. acta hort. 481, 393-401. denmead, o. and r. shaw. 1962 availability of soil water to plants as affected by soil moisture content and meteorological conditions. agron. j. 54, 385-390. enciso, j.m., d. porter, and x. peries. 2007. uso de sensores de humedad del suelo para eficientizar el riego. university of texas system, austin, tx. hincley, t.m. and d.m. bruckerhoff. 1975. the effect of drought on water relations and stem shrinkage of quercus alba. can. j. bot. 53, 62-72. intrigliolo, d.s. and j.r. castel. 2006. performance of various water stress indicators for prediction of fruit size response to deficit irrigation in plum. agr. wat. manage. 83, 173-180. katsoulas, n., c. kittas, g. dimokas, and ch. lykas. 2006. effect of irrigation frequency on rose flower production and quality. biosyst. eng. 93(2), 237-244. lio, f. and y. cohen 2005. the effect of vapor pressure deficit on leaf area and water transport in flower stems of soil-less culture rose. agric. water manage. 81, 216 -224. montero, h.f., x. franco. 2009. flor-verde, logrando una floricultura competitiva y sostenible con responsabilidad social. asocoflores 73, 19-23. naor, a. 2006. irrigation scheduling and evaluation of tree water status in deciduous orchards. hort. rev. 32, 111-166. plaut, z., n. zieslin, and i. arnon. 1973. the influence of moisture regime on greenhouse rose production in various growth media. sci. hortic. 1(3), 239 -250. quintero, m.f. 2009. propiedades hidro-físicas de cuatro sustratos usados en cultivos de flores de corte en la sabana de bogotá. universidad nacional de colombia, bogota. raviv, m. and t.j. blom. 2001. the effect of water availability and quality on photosynthesis and productivity of soilless-grown cut roses. sci. hortic. 88, 257-276. 102 agron. colomb. 32(1) 2014 reicosky, d.c., r.b. campbell, and c.w. doty. 1975. diurnal fluctuation of leaf-water potential of corn as influenced by soil matric potential and microclimate. agron. j. 67, 380-385. richards, l.a. and m. fireman. 1943. pressure plate apparatus for measuring water sorption and transmission by soils. soil sci. 56, 395-400. shackel, k.a., h. ahmadi, w. biasi, r. buchner, d. goldhamer, s. gurusinghe, j. hasey, d. kester, b. krueger, b. lampinen, g. mcgourty, w. micke, e. mitcham, b. olsen, k. pelletrau, h. philips, d. ramos, l. scheankl, s. sibbert, r. snyder, s. southwick, m. stevenson, m. thorpe, s. weinbaum, and j. yeager. 1997. plant water status as an index of irrigation need in deciduous fruit trees. horttechnol. 7, 23-29. urban, l. and i. langelez. 2003. effect of high-pressure mist on leaf water potential, leaf diffusive conductance, co2 fixation and production of cultivar ‘sonia’ rose plants grown on rockwool. sci. hortic. 50, 229-244. van den honert, t.m. 1948. water transport as a catenary process. discuss. faraday soc. 33, 146-153. van doorn, w. and a. vojinovic. 2002. petal abscission in rose flowers: effects of water potential, light intensity and light quality. ann. bot. 78, 619-623. evaluation of a nir camera for monitoring yield and nitrogen effect in sugarcane received for publication: 02 november, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.60852 1 centro de investigación de la caña de azúcar de colombia (sugarcane research center of colombia), cali (colombia). cegarcia@cenicana.org agronomía colombiana 35(1), 82-91, 2017 evaluation of a nir camera for monitoring yield and nitrogen effect in sugarcane evaluación de una cámara nir para el monitoreo de productividad y efecto del nitrógeno en caña de azúcar césar edwin garcía1, david montero1, and héctor alberto chica1 abstract resumen the main objective of the research carried out in the sugar productive sector in colombia is to improve crop productivity of sugarcane. the rise of rpas, together with the use of multispectral cameras, which allows for high spatial resolution images and spectral information outside the visible spectrum, has generated an alternative nondestructive technological approach to monitoring crop sugarcane that must be evaluated and adapted to the specific conditions of colombiá s sugar productive sector. in this context, this paper assesses the potential of a modified camera (nir) to discriminate three varieties of sugarcane, as well as three doses of fertilization and estimating the sugarcane yield at an early stage, for the three varieties through multiple vegetation indices. in this study, no significant differences were found by vegetation index between fertilization doses, and only significant differences between varieties were found when the fertilization was normal or high. likewise, multiple regressions between scores derived from vegetation indices after applying pca and productivity produced determinations of up to 56%. el principal objetivo de las investigaciones llevadas a cabo en el sector azucarero de colombia es el de mejorar la productividad del cultivo de la caña de azúcar. el auge de los rpas y el uso de cámaras multiespectrales ha generado un enfoque tecnológico alternativo para monitorear los cultivos de caña de azúcar de manera no destructiva ya que se pueden obtener imágenes de alta resolución espacial e información espectral fuera del espectro visible. esta tecnología debe ser evaluada y adaptada a las condiciones específicas del sector azucarero del país. en este contexto, el presente artículo presenta los resultados del potencial de una cámara modificada (nir) para discriminar tres variedades de caña de azúcar, así como tres dosis de fertilización y estimar tempranamente la productividad de tres variedades de caña de azúcar por medio de múltiples índices de vegetación. en este estudio no se encontraron diferencias significativas por índices de vegetación entre dosis de fertilización y sólo se encontraron diferencias significativas entre variedades cuando la dosis de fertilización fue normal o alta. adicionalmente, por cada variedad evaluada, se hizo un análisis de componentes principales entre los índices de vegetación (existió una alta correlación entre los índices), y con los cinco primeros componentes se hizo una regresión múltiple para modelar las toneladas de caña por hectárea obteniéndose determinaciones de hasta el 56%. key words: nitrogen, yield, near infrared, precision agriculture, vegetation index, rpas. palabras clave: nitrógeno, productividad, infrarrojo cercano, agricultura de precisión, índice de vegetación, rpas. the sensors used for spectral and spatial information may be on board satellites or airborne vehicles and their use will depend on the scale of work or detail expected in the products used to monitor the crop (schmidt et al., 2000); satellite images have been used on several occasions for studies at a regional level (mulianga et al., 2013), but in the case of high level detail scales monitoring, the use of unmanned aerial vehicles (uavs) or remotely piloted aircraft systems (rpas) is becoming a great tool for this task. this recent interest in using unmanned aerial vehicles in the study of agricultural crops is largely due to the great introduction monitoring sugarcane using orbital remote sensors has been the subject of research around the world. this technique has allowed the measurement of the ref lected and absorbed radiation of the vegetation, obtaining different results that have been used for different purposes in agriculture such as discrimination between crops, discrimination based on variety, assessment of water stress, estimating yield, among others (fernandes et al., 2011; aguiar et al., 2011; vieira et al., 2012; govender et al., 2007). 83garcía, montero, and chica: evaluation of a nir camera for monitoring yield and nitrogen effect in sugarcane benefits gained by their implementation: low prices and easy logistics compared to satellite products, high spatial and temporal resolution and the possibility of spectral information in different regions of the electromagnetic spectrum that allow the calculation of various vegetation indices, making them a great tool for monitoring and follow-up in different cultures (lelong et al., 2008). multiple vegetation indices derived from visible and infrared spectrum of conventional, multispectral and hyperspectral sensors have been created in order to make assessments on different agronomic crops from these data, including determining the chlorophyll content (hatfield et al., 2008), leaf area index (lai) (hunt et al., 2013) or nitrogen concentration (miphokasap et al., 2012; blackmer et al., 1996; feng et al., 2008; abdel-rahman et al., 2010). many others are equally used for nitrogen treatment discrimination (foster et al., 2012) or varietal discrimination (johnson et al., 2008; galvao et al., 2005). more recently, the potential uses of these indices on crop yield from satellite sensors have been evaluated (morel et al., 2014), as well as time series of other variables such as fraction of absorbed photosynthetically active radiation (fpar) (duveiller et al., 2013). early estimates have been made using highresolution airborne sensors of crop yield from vegetation indices (berger et al., 2013) and even indices obtained with the use of ground sensors (lofton et al., 2012). in colombia, the monitoring of sugarcane cultivation is conducted by the sugarcane research center of colombia (cenicaña), using satellite images, especially from modisterra sensor, landsat tm and etm+ images and data ref lectance obtained by field spectroradiometry (murillo and carbonell, 2012). however, colombia, being geographically located within the intertropical front, is subject to permanent cloud coverage, which has been a limiting factor for timely and regular acquisition of satellite images of high spatial optical resolution. the use of uavs or rpas with multispectral cameras can be a solution to the difficulties encountered in relation to the high percentage of clouds that appears in the satellite images since the f lying height of the rpas allows imaging without cloud interference. moreover, having the ability to increase the frequency of shots and produce highly detailed images, thus allowing for a full monitoring of the crop and achieving effective control to improve productivity, which can be affected by various factors that vary both spatially and temporally (gopalapillai and tian, 1999). the aim of this study was to evaluate the ability of a multispectral camera to generate vegetation indices and using them to estimate crop yield, between varieties discrimination and between nitrogen levels effect discrimination. materials and methods study area the study was conducted by cenicaña in the experimental lot three of the international center for tropical agriculture (ciat), located in the municipality of palmira, valle del cauca, colombia (fig. 1a). the geographical coordinates of the study area are 3°29’43.62’’ n and 76°21’49.51’’ w. the experimental lot houses two experiments in which different sugarcane varieties with different nitrogen doses (fig. 1c) are evaluated. the average temperature of the area is 23.2°c, with an average radiation of 430 cal cm-2 d-1, an annual rainfall of 886 mm, a soil rich in organic matter, a clay content in a range between 35 and 60% and according to agroecological zoning (carbonell et al., 2011) the experiment is located in a typic haplusterts soil, fine textural family and with a low humidity level (0-200 mm yr-1). rpas and sensor a multirotor vehicle manufactured by the advector company was used. it is a quadricopter type araknos v2 model. an agricultural digital camera (adc lite), manufactured by tetracam inc. was used for capturing images. the adc lite is a small 6.55×4.92 mm camera with a weight of 200 g; it generates a record of the position of each of the captured images and has an unique 3.2 megapixel sensor operating in the nir bands from 520 nm to 920 nm, simulating tm2, tm3 and tm4 bands of landsat thematic mapper sensor (tm) (tetracam, 2015). the sensor of this camera uses a blocking filter in the blue region of the spectrum and uses the sensitivity curve of the blue filter to measure the response of the nir, while green and red filters measure the corresponding response to each of parts of the spectrum. however, sensitivity curves of green and red have a high peak in the nir perception, similar to the curve of sensitivity of the blue, perturbing a pure measurement of these regions of the spectrum (tetracam, 2015). the f light took place on may 9, 2014, between 11:00 am and 1:00 pm, looking to have the most photosynthetically active radiation (par). at the time of the capturing of the images, the crop was 8.5 months old. experimental design the study was carried out on a two factor experimental design: three varieties of sugarcane in three doses of nitrogen. the levels of each factor are shown in table 1. 84 agron. colomb. 35(1) 2017 table 1. experimental design factors. varieties doses (urea) cc 01-1940 null (0 kg ha-1) cc 85-92 normal (200 kg ha-1) cc 93-4418 high (400 kg ha-1) selected varieties were the ones recommended by cenicaña variety program due to their increase in planted area at a commercial level and their differences in architecture and color, which will permit to assess changes in vegetation and biomass index values. the appropriate n doses were established based on the spatial distribution of organic matter using sef (fertilization expert system) developed by cenicaña. a total of 36 field plots divided into nine treatments constructed from the combination of varieties and nitrogen doses were tested in one experiment (tab. 2). the size of each plot corresponds to 12 furrows with dimensions of 1.65×20 m. in experiment two, only 200 kg ha-1 doses were applied, among the same three varieties of sugar cane for a total of 108 plots. table 2. treatments in experiment 1. variety doses (kg ha-1 of urea) treatment cc 01-1940 0 1 cc 85-92 0 2 cc 93-4418 0 3 cc 01-1940 200 4 cc 85-92 200 5 cc 93-4418 200 6 cc 01-1940 400 7 cc 85-92 400 8 cc 93-4418 400 9 both experiments were harvested between 7 and 8 september, 2014. the productivity of the experiments was measured using a cane loader where the weight and the gps position were registered, the yield was expressed in tons of cane per hectare (t ha-1) for each plot of the two experiments. figure 1. geographic location of the study area. a. location of the sugar industry in southwestern colombia; b. location of the experimental lot at ciat. c. experimental lot divided in the two experiments assessed in the study. a b c coordinate system magna sirgas west 85garcía, montero, and chica: evaluation of a nir camera for monitoring yield and nitrogen effect in sugarcane image processing the images obtained by the adc lite were stored in 8-bit raw format, obtaining an image per band and converted into tiff format using pixelwrench2 software, which came with the camera. later, with the images, an orthorectified mosaic of the study area was generated, following the methodology proposed by garcía et al. (2014), using the x, y and z of the metadata of each of the acquired images. once the images were processed, different vegetation indices were evaluated based on the available bands of the adc lite camera (tab. 3). table 3. indices of vegetation assessed, where n corresponds to the digital levels to near-infrared, g to green digital levels and r to digital levels of red. index formula chlorophyll index green chlorophyll vegetation index green normalized difference vegetation index modified soil adjusted vegetation index second modified triangular vegetation index normalized difference vegetation index normalized green red difference index optimized soil adjusted vegetation index ratio vegetation index soil adjusted vegetation index triangular vegetation index these vegetation indices respond to different factors, from the impact on quality of vegetation to structural factors such as leaves, stems and orientation. in the case of the quality of vegetation, it absorbs some of the incoming energy to perform its various internal processes, presenting a high absorption in the visible spectrum, highlighting the absorption peaks in the blue and the red, while scattering large amounts of energy in the nir, generating a high ref lectance, which is diminished when the vegetation has some type of complication or is reaching senescence (ponzoni et al., 2012). to obtain the value of the indices evaluated for each of the plots were created regions of interest (roi) in each of them, taking care to avoid areas that could alter the values obtained (shadows and regions with overturned sugarcane were excluded of the roi), and extracted the average value of all pixels contained in the respective roi for each plot. the vegetation indices calculated were evaluated according to their behavior in relation to the fertilization dose in experiment one, testing its statistical differences by such doses, varieties and their interaction through anova analysis and bonferroni groups, allowing the comparison of the average of the analyzed factors, after having been subject to anova analysis. because of the disturbance mentioned earlier in the filters of green and red in the adc lite camera, the significance level was set at α=0.1 in order to avoid “false negatives” and losing the potential that can reach the assessed camera with the above mentioned limitations. similarly, indices were related by linear regression against productivity per plot, using data from experiments one and two (36 and 108 plots respectively) evaluating their relationship per set of varieties and for each variety individually and determining the best productivity prediction model. results agronomic treatment outcomes the experiment showed a high productivity measured in tons of sugar cane per hectare (t ha-1) based on the industry average at the time of its harvest (121.4 t ha-1). the cc 011940 variety with a dose of 400 kg ha-1 of urea (treatment 7), was the one with the highest productivity reaching 250 t ha-1. on average, cc 01-1940 variety, regardless of the dose, presented the highest tonnage with a productivity of 239 t ha-1, followed by varieties cc 93-4418 with a productivity of 225 t ha-1 and cc 85-92, with a productivity of 199 t ha-1 respectively. however, comparing the tonnages between varieties, no significant differences were found due to the interactions between variety and nitrogen doses. analyzing the tonnage per dose of nitrogen regardless of the variety, the dose of 400 kg ha-1 was the one with the highest yield with 229 t ha-1, followed by the dose of 200 kg ha-1 with 223 t ha-1; the dose of 0 kg ha-1 was the lowest, with a productivity of 211 t ha-1. the statistical differences were found between the highest dose (400 kg ha-1) and the lowest dose (0 kg ha-1). in the results of tonnage by fertilization dose, analyzed by variety, significant differences were found between the 0 cig = n g –1 (1) cvi = n *r g 2 (2) gndvi = n – g n +g (3) msavi = 0 .5 ( 2 n+1– (2 n+1 )2 – 8( n – r) (4) mtvi 2 = 1.5 (2.5 ( n – g ) – 2.5 ( r – g ) ) ( 2 n +1 ) 2 – 6 n – 5 r – 0 .5 (5) ndvi = n – r n +r (6) ngrdi = g – r g+r (7) osavi = 1 .16 ( n – r ) ( n +r +0 .16 ) (8) rvi = n r (9) savi = 1.5 ( n – r) ( n+r+0 .5 ) (10) tvi = 0 .5 ( 120 ( n – g ) – 200 ( r – g )) (11) 86 agron. colomb. 35(1) 2017 kg ha-1 and the 400 kg ha-1 doses in the cc 01-1940 variety; for other treatments, including cc 93-4418 and cc 85-92 varieties, no significant differences between the doses were found (fig. 2a). the yield results for varieties analyzed by dose showed that in the 0 kg ha-1 dose there were no significant differences between any of the three varieties, but in doses of 200 kg ha-1 and 400 kg ha-1, significant differences between cc 85-92 and cc 01-1940 varieties were found (fig. 2b). separability by indices of fertilization and varieties analyses of variance were performed to determine the possible statistical differences of the average of the established indices between different fertilization doses, as well as the varieties and their interaction. table 4 is presented in pvalues, obtained from the analyses of variance performed for each index, for the variety and dose factors and the interaction between variety and doses. there was no experimental evidence that would confirm the existence of significant differences between nitrogen doses and their interaction with the varieties, however, there were two indices, cig and gndvi, where it was possible to detect statistical differences between varieties, with a 10% significance. the values of each of the indices of experiment one were averaged for variety and in turn by fertilization dose, obtaining a similar trend in most of the indices, for which the highest value of each index corresponds to a fertilization dose of 200 kg ha-1 in cc 01-1940 (treatment 4) (fig. 3), except for the cvi and tvi indices, the first one showing a reverse behavior (fig. 3c) and the second one obtaining the highest value on a dose of 0 kg ha-1 in cc 93-4418 variety (fig. 3l); while lower index values correspond to the cc 85-92 variety on the three fertilization doses (treatments 2, 5 and 8). bonferroni test was used at 10% (which keeps the experimental error rate with i and ii errors at appropriate levels) to analyze the statistical differences of indices between fertilization dose pairs, varieties pairs (fig. 3) and between varieties pairs for each fertilization dose (fig. 4). in figure 3 it can be seen that no index manages to separate between fertilization doses, by variety; whereas in figure 4 it can be seen that two of the evaluated indices, cig and gndvi (fig. 4b and 4d), were able to achieve the difference of cc 01-1940 and cc 93-4418 varieties from cc 85-92 variety, only when these three varieties were fertilized with normal and high doses (200 and 400 kg ha-1). figure 2. a. differences in productivity between doses for each variety (the letters corresponding to the groups should be read horizontally for each variety) and b. differences in productivity between varieties per dose (the letters corresponding to the groups should be read vertically for each dose). b a a ba a a a a a a a a a ba a a b ba yi el d (t h a1 ) b doses 0 200 400 160 180 200 220 240 260 yi el d (t h a1 ) a doses 0 200 400 160 180 200 220 240 260 cc 93-4418cc 85-92cc 01-1940 table 4. p-value by index for variety, dose factors and the variety-dose interaction, a result of anova variance analysis for both experiments. index variety doses variety:doses cig 0.0725* 0.7489 0.5134 cvi 0.3995 0.9360 0.5617 gndvi 0.0660* 0.7239 0.5256 msavi 0.2383 0.8718 0.5131 mtvi2 0.2355 0.8693 0.5183 ndvi 0.2438 0.8881 0.5399 ngrdi 0.3341 0.9343 0.5585 osavi 0.2526 0.8893 0.5211 rvi 0.5750 0.8002 0.6481 savi 0.2530 0.8905 0.5288 tvi 0.3029 0.7770 0.6217 *significant differences with a α 87garcía, montero, and chica: evaluation of a nir camera for monitoring yield and nitrogen effect in sugarcane b a a ba a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a at v i l doses 0 200 400 7000 8000 9000 10000 s a v i k doses 0 200 400 1.15 1.20 1.25 1.30 r v i j doses 0 200 400 10 18 16 14 12 20 o s a v i i doses 0 200 400 0.90 0.94 0.98 1.02 n g r d i h doses 0 200 400 0.66 0.70 0.74 0.78 n d v i g doses 0 200 400 0.78 0.82 0.86 m tv i2 f doses 0 200 400 1.64 1.68 1.72 1.76 m s a v i e doses 0 200 400 0.87 0.89 0.91 0.93 g n d v i d doses 0 200 400 0.26 0.28 0.30 0.32 c v i c doses 0 200 400 0.24 0.28 0.32 0.36 c ig b doses 0 200 400 0.75 0.80 0.85 0.90 0.90 yi el d (t h a1 ) a doses 0 200 400 160 180 200 220 240 260 cc 93-4418cc 85-92cc 01-1940 figure 3. bonferroni grouping of productivity and vegetation indices between doses for each variety (figures should be read horizontally for each of the varieties). 88 agron. colomb. 35(1) 2017 a a a a ba b a b ba a a a a ba b a b a a a a a a a a a a a a a a ba b a b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a at v i l doses 0 200 400 7000 8000 9000 10000 s a v i k doses 0 200 400 1.15 1.20 1.25 1.30 r v i j doses 0 200 400 10 18 16 14 12 20 o s a v i i doses 0 200 400 0.90 0.94 0.98 1.02 n g r d i h doses 0 200 400 0.66 0.70 0.74 0.78 n d v i g doses 0 200 400 0.78 0.82 0.86 m tv i2 f doses 0 200 400 1.64 1.68 1.72 1.76 m s a v i e doses 0 200 400 0.87 0.89 0.91 0.93 g n d v i d doses 0 200 400 0.26 0.28 0.30 0.32 c v i c doses 0 200 400 0.24 0.28 0.32 0.36 c ig b doses 0 200 400 0.75 0.80 0.85 0.90 0.90 yi el d (t h a1 ) a doses 0 200 400 160 180 200 220 240 260 cc 93-4418cc 85-92cc 01-1940 figure 4. bonferroni grouping of productivity and vegetation indices between varieties per dose (figures should be read ver tically for each dose). 89garcía, montero, and chica: evaluation of a nir camera for monitoring yield and nitrogen effect in sugarcane relationship between vegetation indices and productivity structure of correlation between vegetation indices for each variety, a factor analysis was conducted, using the main components as extraction method, to find correlations between the eleven indices measured in the study. although the nature of the relationship between indices should not be affected by the variety, it was made for each one to numerically compare that the pattern did not change. in all cases (varieties), 100% of the variability structure of the vegetation indices was achieved with five factors, and 98% with the first two. furthermore, significant correlations between components and indices were found in the first two factors, as described in table 5. table 5. correlations between each index and the first two factors extracted by main components. cc 01-1940 cc 85-92 cc 93-4418 index factor 1 factor 2 factor 1 factor 2 factor 1 factor 2 cig 0.986 -0.115 0.984 -0.133 0.982 -0.118 cvi -0.998 0.001 -0.996 -0.037 -0.996 -0.006 gndvi 0.986 -0.130 0.983 -0.138 0.980 -0.142 msavi 0.994 -0.067 0.997 -0.036 0.993 -0.098 mtvi2 0.994 -0.074 0.996 -0.048 0.992 -0.105 ndvi 0.996 -0.065 0.999 -0.028 0.996 -0.078 ngrdi 0.999 -0.031 0.999 0.002 0.998 -0.022 osavi 0.997 -0.062 0.999 -0.030 0.996 -0.078 rvi 0.939 0.108 0.938 0.115 0.914 0.243 savi 0.997 -0.058 0.999 -0.024 0.996 -0.076 tvi 0.664 0.745 0.300 0.952 0.750 0.643 from table 5 it is concluded that except the tvi (which is related to factor 2), all indices are strongly correlated because the lowest relationship between them and factor one is 0.93. the cvi index has an inverse relationship with the others. relationship between vegetation indices and productivity as a result of the high correlation between indices, and to be able to model their relationship to productivity without multicollinearity problems, it was decided to set a multiple linear regression between productivity and the scores of the top five factors of factor analysis (the first five reach a 100% explained variability) for each variety. table 6 shows that in the varieties cc 85-92 and cc 93-4418 it is possible to explain the variation in productivity in at least 48% and 56% respectively. also, the average estimation error of the model is 23.6 t ha-1 and 29.5 t ha-1. in variety cc 01-1940 the adjustment range was 20% with an estimation error of 28.4 t ha-1. table 7 shows the estimates of the model parameters for each variety. table 6. multiple regression statistics by variety. variety anova p-value standard error (t) adjusted r2 cc 01-1940 0.0129 28.4 20% cc 85-92 <.0001 23.6 48% cc 93-4418 <.0001 29.5 56% table 7. parameter estimates with their p-values for each variety. cc 01-1940 cc 85-92 cc 93-4418 parameter estimate p-value estimate p-value estimate p-value intercept 229.108 <.0001 174.324 <.0001 174.324 <.0001 factor 1 11.809 0.007 21.342 <.0001 21.342 <.0001 factor 2 9.853 0.022 4.330 0.215 4.330 0.215 factor 3 0.428 0.918 -7.421 0.037 -7.421 0.037 factor 4 5.275 0.209 -0.602 0.862 -0.602 0.862 factor 5 4.454 0.288 7.278 0.041 7.278 0.041 discussion for most indices in experiment one, the highest value obtained is the response to a fertilization dose of 200 kg ha-1 on the cc 01-1940 variety, while the lower value obtained is the response of a fertilization dose of 400 kg ha-1 on the cc 85-92 variety; however, no index found significant differences between fertilization doses or variety-dose interaction. according to foster et al. (2012), the indices that are sensitive to the content of chlorophyll in the plant, such as those working in regions of green, red and red edge; take advantage of the ref lectance ratios in these areas to achieve nitrogen treatment discriminations. the indices evaluated in this study did not discriminate between fertilization doses. this is explained either by low spectral quality relative to the assessed camera or by the amount of organic matter present in the experiment (3.03%), which allows the release of nitrogen and other nutrients in the soil, yielding a more constant availability of nutrients for the three varieties present. as for varietal discrimination in experiment one, just the cig and gndvi indices found significant differences in the dose of 400 kg ha-1 between cc 85-92 variety, which has the lowest index values, and the varieties cc 01-1940 and cc 93-4418, which have the highest index values, and no significant difference between the latter. similarly, 90 agron. colomb. 35(1) 2017 significant differences were found in the dose of 200 kg ha-1 between varieties cc 85-92 and cc 01-1940 while cc 93-4418 variety could not be separated from the first two. this differentiation is due in part to the canopy architecture of the plant in each of the varieties, getting a much higher spectral response in varieties with curved blades (e.g., cc 01-1940) than in varieties with erect leaves (e.g., cc 85-92), as the penetration of sunlight, and hence the ref lectance, are different for each variety (galvao et al., 2005; victoria et al., 2013); however, another part of this differentiation is due to the lai and the amount of biomass produced by each variety, eventually affecting the productivity of each of the varieties (berger et al., 2013). in contrast to the number of indices found with the ability to perform a statistical difference between varieties (two indices), hoyos-villegas and fritschi (2013), using a camera adc lite, found significant differences between two varieties of soybean by nine vegetation indices out of 15 indices evaluated with a significance level of 95%. conclusions only vegetation indices cig and gndvi show a significant difference between cc 85-92 variety and varieties cc 011940 and cc 93-4418 in doses of 400 kg ha-1 and significant differences between the cc 85-92 and cc 01-1940 varieties in doses of 200 kg ha-1. the cc 85-92 variety is the one that shows the lower value of vegetation index in the majority of evaluated cases, thus allowing for varietal discrimination in two of the evaluated indices. this behavior is associated with the plant structure and a low productivity compared to the productivity of the cc 01-1940 variety. the evaluated indices showed no significant differences between the fertilization doses applied in the nine treatments of the experiment, demonstrating that its answer on the evaluated indices is very similar and it will depend both on the variety and its architecture. the relationship between productivity and indices was modeled using a multiple linear regression and the scores obtained after an analysis of principal components (similar to a pls regression, but made step by step) having found, for varieties cc 93-4418 and cc 85-92, determinations of 48 and 56% respectively. the percentage of variability in productivity for cc 01-1940 variety was 20%. although productivity depends on many factors, it was possible to approximate the explanation of its variability with the group of evaluated indices, separated in principal components, to avoid multicollinearity. the percentage of explanation found and the standard errors were acceptable and showed that the indices became one more input to predict productivity. the adc lite camera proved to be effective in discriminating cc 85-92 variety against varieties cc 01-1940 and cc 93-4418 in doses of 400 kg ha-1, and cc 85-92 variety against cc 01-1940 variety in doses of 200 kg ha-1, however, it does not produce positive results in the discrimination of fertilization doses. acknowledgments the authors wish to thank the colombian sugar productive sector contributions to the research being conducted in cenicaña, as well as the company advector for the f lights and the taking of the pictures with the adc lite camera. literature cited abdel-rahman, e. m., f. b. ahmed, and m. van den berg. 2010. estimation of sugarcane leaf nitrogen concentration using in situ spectroscopy. int. j. appl. earth obs. geoinf. 12s, s52-s57. doi: 10.1016/j.jag.2009.11.003 aguiar, d.a., b.f. theodor rudorff, w.f. silva, m. adami, and m. pupin mello. 2011. remote sensing images in support of environmental protocol: monitoring the sugarcane harvest in sao paulo state, brazil. remote sens. 3, 2682-2703. doi: 10.3390/rs3122682 berger, a.g., d. gaso, v.s. ciganda, and a. otero. 2013. evaluation of the temporal dynamics of spectral indices and their relationship with biophysical variables on wheat for the purpose of yield estimation. 0039-0043. in: anais xvi simpósio brasileiro de sensoriamento remoto (sbsr). foz do iguaçu, brazil. blackmer, t.m., j.s. schepers, g.e. varvel, and g. meyer. 1996. analysis of aerial photography for nitrogen stress within corn fields. agron. j. 88, 729-733. doi: 10.2134/agronj1996.000219 62008800050008x carbonell, j.a., r. quintero, j. s. torres, c.a. osorio, c.h. isaacs, and j.i. victoria. 2011. zonificación agroecológica para el cultivo de la caña de azúcar en el valle del río cauca (cuarta aproximación). principios metodológicos y aplicaciones. servicio de cooperación técnica y transferencia de tecnología, cenicaña. cali, colombia. duveiller, g., r. lópez-lozano, and b. baruth. 2013. enhanced processing of 1-km spatial resolution fapar time series for sugarcane yield forecasting and monitoring. remote sens. 5, 1091-1116. doi: 10.3390/rs5031091 feng, w., x. yao, y. zhu, y.c. tian, and w.x. cao. 2008. monitoring leaf nitrogen status with hyperspectral ref lectance in wheat. eur. j. agron. 28, 394-404. doi: 10.1016/j.eja.2007.11.005 fernandes, j.l., j. vieira, and r.a. camargo. 2011. sugarcane y ield est i mates using t i me series a na lysis of spot vegetation images. sci. agric. 68(2), 139-146. doi: 10.1590/ s0103-90162011000200002 91garcía, montero, and chica: evaluation of a nir camera for monitoring yield and nitrogen effect in sugarcane foster, a.j., v. gopal kakani, j. ge, and j. mosali. 2012. discrimination of switchgrass cultivars and nitrogen treatments using pigment profiles and hyperspectral leaf ref lectance data. remote sens. 4, 2576-2594. doi: 10.3390/rs4092576 galvao, l.s., a.r. formaggio, and d.a. tisot. 2005. discrimination of sugarcane varieties in southeastern brazil with eo-1 hyperion data. remote sens. environ. 94, 523-534. doi: 10.1016/j. rse.2004.11.012 garcía, c.e., f.a. herrera, and e. erazo. 2014. metodología básica para la generación de índices de vegetación mediante imágenes multiespectrales aerotransportadas aplicada en cultivos de caña de azúcar. in: memorias xvi simposio internacional selper 2014. sociedad latinoamericana en percepción remota y sistemas de información espacial. medellin, colombia. gopalapillai, s. and l. tian. 1999. in-field variability detection and spatial yield modeling for corn using digital aerial imaging. trans. asae 42(6), 1911-1920. doi: 10.13031/2013.13356 govender, m., k. chetty, and h. bulcock. 2007. a review of hyperspectral remote sensing and its application in vegetation and water resource studies. water sa 33(2), 145-152. doi: 10.4314/ wsa.v33i2.49049 hatfield, j.l., a.a. gitelson, j.s. schepers, and c.l. walthall. 2008. application of spectral remote sensing for agronomic decisions. agron. j. 100, s-117 s-131. doi: 10.2134/agronj2006.0370c hoyos-villegas, v. and f.b. fritschi. 2013. relationships among vegetation indices derived from aerial photographs and soybean growth and yield. crop sci. 53, 2631-2642. doi: 10.2135/ cropsci2013.02.0126 hunt, e.r. jr., p.c. doraiswamy, j.e. mcmurtrey, c.s.t. daughtry, e.m. perry, and b. akhmedov. 2013. a visible band index for remote sensing leaf chlorophyll content at the canopy scale. int. j. appl. earth obs. geoinf. 21, 103-112. doi: 10.1016/j. jag.2012.07.020 johnson, r.m., r.p. viator, j.c. veremis, e.p.jr. richard, and p.v. zimba. 2008. discrimination of sugarcane varieties with pigment profiles and high resolution, hyperspectral leaf ref lectance data. j. am. soc. sugar cane technol. 28, 63-75. lelong, c.c.d., p. burger, g. jubelin, b. roux, s. labbé, and f. baret. 2008. assessment of unmanned aerial vehicles imagery for quantitative monitoring of wheat crop in small plots. sensors 8(5), 3557-3585. doi: 10.3390/s8053557 lofton, j., b.s. tubana, y. kanke, j. teboh, h. viator, and m. dalen. 2012. estimating sugarcane yield potential using an in-season determination of normalized difference vegetative index. sensors 12, 7529-7547. doi: 10.3390/s120607529 morel, j., p. todoroff, a. bégué, a. bury, j.f. martiné, and m. petit. 2014. toward a satellite-based system of sugarcane yield estimation and forecasting in smallholder farming conditions: a case study on reunion island. remote sens. 6, 6620-6635. doi: 10.3390/rs6076620 mulianga, b., a. bégué, m. simoes, and p. todoroff. 2013. forecasting regional sugarcane yield based on time integraland spatial aggregation of modis ndvi. remote sens. 5, 2184-2199. doi: 10.3390/rs5052184 murillo, p.j. and j.a. carbonell. 2012. principios y aplicaciones de la percepción remota en el cultivo de la caña de azúcar en colombia. servicio de cooperación técnica y transferencia de tecnología, cenicaña. cali, colombia. ponzoni, f.j., y.e. shimabukuro, and t.m. kuplich. 2012. sensoriamento remoto da vegetação. 2nd ed. oficina de textos, são paulo, brazil. schmidt, e.j., g. narciso, p. frost, and c. gers. 2000. application of remote sensing technology in the sa sugar industry review of recent research findings. proc. s. afr. sug. technol. ass. 74, 192-200. tetracam. 2015. adc lite. tetracam’s lightweight adc ideal for unmanned aircraft. in: tetracam better science through advanced imaging, http://www.tetracam.com/products-adc_lite.htm; consulted: may 2016. victoria, j.i., c.a. viveros, f.a. salazar, j.c. ángel, a.e. bustillo, u. castro, j. lópez, and c.a. moreno. 2013. catálogo de variedades de caña de azúcar. 3rd ed. servicio de cooperación técnica y transferencia de tecnología, cenicaña. cali, colombia. vieira, m.a., a.r. formaggio, c.d. rennó, c. atzberger, d.a. aguiar, and m.p. mello. 2012. object based image analysis and data mining applied to a remotely sensed landsat time-series to map sugarcane over large areas. remote sens. environ. 123, 553-562. doi: 10.1016/j.rse.2012.04.011 the importance of non-monetary cost in start-up and annual cacao (theobroma cacao l.) production activities in santander, colombia received for publication: 13 april, 2018. accepted for publication: 10 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.71681 1 purdue university, west lafayette (usa). 2 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, mosquera, cundinamarca (colombia). 3 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, rionegro, santander (colombia). * corresponding autor: sroa@agrosavia.co agronomía colombiana 37(1), 73-83, 2019 the importance of non-monetary cost in start-up and annual cacao (theobroma cacao l.) production activities in santander, colombia la importancia del costo no monetario en el establecimiento y las actividades anuales de producción de cacao (theobroma cacao l.) en santander, colombia andrés zabala1, juan fuentes2, jorge castillo3, and santiago roa-ortiz2* abstract resumen based on a double-phase methodology (grouping by cluster method and costing) the costs of three activities of cacao establishment and annual management in san vicente de chucuri and el carmen de chucuri (santander, colombia) were structured. the grouping phase identified two productive typologies, one with low technification level and another with a medium level; moreover, technification levels were corroborated through cost structuring, in which, for all the activities, the medium technification typology generated higher average values than the low one. general cost structures showed that the most important item is labor, followed by inputs and plant material. the disaggregation of costs into monetary and non-monetary (implicit cost) showed that producers with low technification and low frequency of input use present 35% of non-monetary costs per tree, while producers with some level of crop management and relatively high execution of activities have a slightly higher non-monetary cost, 45% of the average total cost per tree. within non-monetary costs, the labor (mainly family labor) contributed, on average, to 34% of the total cost structures, which constitutes a risk management factor when defining the financial equilibrium point of the cacao production activity. con base en una metodología de doble fase (tipificación y costeo), se estructuraron los costos de tres actividades de establecimiento y del manejo anual del cultivo de cacao en los municipios de san vicente de chucurí y el carmen de chucurí, en el departamento de santander, en colombia. la fase de tipificación arrojó dos tipologías productivas, una con bajo nivel de tecnificación y otra con nivel medio; los niveles de tecnificación fueron corroborados mediante la estructuración de costos, donde, para todas las actividades, la tipología de media tecnificación generó mayores valores promedio que la de baja tecnificación. las estructuras generales de costos evidenciaron que el rubro de mayor peso es la mano de obra, seguido de insumos y material vegetal. la desagregación de los costos en monetarios y no monetarios (implícitos) arrojó que, los productores con baja tecnificación y baja frecuencia de uso de insumos utilizan un 35% de costos no monetarios por árbol, mientras que los productores con un nivel de manejo de cultivo y de ejecución de actividades relativamente alto tienen un costo no monetario un poco más alto, 45% del costo total promedio por árbol. dentro de los costos no monetarios, el rubro mano de obra (principalmente familiar) aportó, en promedio, el 34% del total de las estructuras de costos, hecho que se constituye en un factor de gestión de riesgo en la definición del punto de equilibrio financiero de la actividad cacaotera. key words: typology of producers, implicit cost, cluster, family labor. palabras clave: tipologías de productores, costo implícito, clúster, mano de obra familiar. crop fits within the definition of an “agricultural system”, in which the emergence of basic resources, the monitoring of business guidelines and family related livelihood means are highlighted (dixon et al., 2001). in this sense, the use of basic resources or production factors (i.e. land, labor and capital), family related or not, generate necessary expenditures to maintain the crop and are defined as production costs (zugarramurdi et al., 1998). the importance of the costs and their adequate registration and interpretation lies introduction during 2016, colombia produced 56,163 t of cacao (theobroma cacao l.) in an area of 165,844 ha (fao, 2018); moreover, the province with the largest cacao producing area at the national level was santander with 31.6% (dane, 2016), in farms characterized by being of farmer economy with a long family tradition (mojica et al., 2006). according to the production characteristics mentioned before, the cacao http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.71681 74 agron. colomb. 37(1) 2019 in the fact that the competitiveness level of the system can be measured and monitored (perfetti et al., 2012). maletta (2011), addressing the cost analysis, emphasizes that the coexistence of family and business features within the cacao production system in colombia generates a differentiation in the amount of real monetary disbursements made during the production process. in accordance with the above mentioned, although family and business production requires the use of labor, family farming uses non-contracted work outside the farm this is rarely remunerated (schejtman, 2008). in addition to the use of unpaid labor in family farming systems, it is possible to add the use of inputs and their own seeds as non-monetary or implicit disbursements generators (de renolfi, 2007) or non-monetary costs (gómez, 1987; seminario, 2004); this cost category is important within cost structures because it allows a further analysis of their own resources, destined to cacao production, and eventually, the opportunity costs that this task implies (parkin and esquivel, 2006). furthermore, within the financial analysis on the sale prices, non-monetary costs can be the defining factor for the production costs in terms of producer satisfaction (de janvry, 1995). according to the aforementioned, the main objective of this study was to show the required cost (monetary and non-monetary) for conducting a start-up and the annual activities to produce cacao. the analysis includes the identification of two typologies or producer groups, one with low technification level and the other with medium level in the municipalities of el carmen de chucuri and san vicente de chucuri in the province of santander, colombia. our analysis focuses on the required cost for a producer, in the above-mentioned area, to carry out three activities for the crop establishment (new sowing, rehabilitation and renewal) along with the annual maintenance activities. based on the productive nature of the system in the area, costs were disaggregated into monetary and non-monetary, highlighting quantitative relevance of the activities that do not generate real money disbursement. furthermore, on average, for the activities analyzed in the two typologies identified, 36% of the costs are classified as implicit or non-monetary, with labor being the most important item, and with an average family contribution of 34% of the total cost. materials and methods given the productive variability that can be identified in a territory, the process of obtaining the cost of start-up and annual cacao production activities in the province of santander was divided into two phases; the first one considered the typification or grouping of producers given the technology used, while the second one structured the costs of each group of the identified producers. typification of producers or grouping by cluster in order to determine the typologies of cacao producers in the region, a two-step exploratory sequential analysis (jokiniemi et al., 2018) was performed. during the first step, a workshop with regional cacao experts from fedecacao (national cacao producers federation) and agrosavia (colombian agricultural research corporation) was conducted; these experts described all the activities required for producing cacao in santander and prioritized those with an important impact in the production cost, such as plant material, the establishing process, and the daily labor conducted by the farmers. based on the results of the workshop, five variables were identified and used in the second step. in addition, experts concluded that fixed costs are not relevant for this production system in the region; in this sense, the costs considered were not included in the analysis. the first variable is the type of plant material: within the study area, two types of plant material were identified and due to their management and production characteristics, they generate a differentiation in the production cost patterns. the first material was a cacao hybrid, which results from the sexual crossing of two cocoa trees, guided by specialized operators after a selection process, trying to obtain certain desirable characteristics. the crossing is carried out between clones with different features to improve diverse aspects of interest such as fruit quality, productivity, precocity, response to pests and diseases, among others. the second type of plant material was a clone (the concept does not mean that all plants developed from the same clone are phenotypically identical in all their characteristics) with a uniform genetic material derived from a block and propagated by vegetative means, and in which plant behavior depends on the genotype-environment interaction. palencia and mejía (2003) stated that a plant varies in its appearance, production, fruits or beans, among others, according to the climate, soil type, water, diseases and other causes. the second variable is the type of crop establishment: given that cacao trees are perennial species and usually reduce their productivity under prolonged cycles, duplicated tree establishment mechanisms with productive potential were used as follows: a) new sowings: the establishment 75zabala, fuentes, castillo, and roa-ortiz: the importance of non-monetary cost in start-up and annual cacao [theobroma cacao l.] production activities in santander, (col) of previously grafted trees in nurseries or at the farm; in this case, all tracing and hole digging tasks were needed to be carried out. b) rehabilitation: a practice that must be carried out on severely damaged trees due to poor pruning management, advanced phenological stage, and plantation abandonment due to low or nule production area in primary branches. for mejía and argüello (2000), this is the effect of mechanical damage or unproductive planting material, which constitutes an obstacle to efficient agronomic management execution, especially during harvesting and control of diseases, such as witches’ broom (moniliophthora perniciosa) and moniliasis (moniliophthora roreri). the third variable is the fertilization labor and the application/no application of amendments and/or fertilizers: when the application of a fertilizer or an amendment is carried out, the type used must be stated as chemical, biological, or organic. the fourth variable identified is plant pruning: pruning practices throughout the year, their quantity and type must be stated, since these can be formative, sanitary or for maintenance purposes. finally, the fifth variable is disease management labors: sanitary applications and pruning are practices focused on disease management, such as monilia pod rot and witches’ broom (aime and phillips-mora, 2005). once the variables were defined, and for the second step, the cluster analysis technique was applied using the statistical package rstudio (national agricultural survey ena, 2015, used as database). according to villardón (2007), this type of analysis allows the structuring of a data set into groups whose similarities cannot be observed a priori, but once identified, are useful for statistical interpretation; according to the objective of the study data, the selection of the final number of clusters follows a subjective exercise. in this sense, in order to verify the results regarding grouping of producers with the reality of the area, these analises were socialized and discussed with a professional staff from fedecacao and agrosavia that had experience in cacao production system management in santander. from these meetings and by consensus, it was concluded that, in the cacao tree cultivation area of san vicente del chucuri and el carmen del chucuri, there is a contrast between two types of producers (typologies); those who perform some work to produce cacao, and those who are almost entirely dedicated to harvesting the grain without prior management. structuring cacao production costs this phase of the process was developed with the collection of primary information in 60 cacao-producing farms (convenience sample) in the municipalities of san vicente del chucuri and el carmen del chucuri in the province of santander, colombia. a structured survey was conducted at the farms (with farm owners). the information obtained in the surveys was consolidated in a database, considering the difference for each typology compared to rehabilitation (rh), renewal (rn), new plantings (np) and annual managment (am) activities. each of these activities was divided into items, such as plant material (sexual and asexual seed types), labor and inputs, which in turn, were subdivided into monetary and non-monetary costs. in order to determine the range of cost values of each of the activities evaluated and to some extent the probability of occurrence of each value which introduces risk analysis to the costing exercise (palisade corporation, 2016), outcomes were adjusted to probability distributions using the statistical package @risk 7.0. the value of the unit cost is cop $/tree, because this form of measurement can offer a better calculation of the cost per hectare considering the specific regional density. this will allow a better decision making and it is considered more approximated because the studied zones do not have the same densities, as it can happen in other areas or crops. in such a way, based on the cost per tree, the probability distribution of the cost per activity and the weight of the non-monetary costs within the productive structure, the difference in prices (in terms of percentage) that can be supported by each typology was established to generate financial returns that cover, at least, the monetary costs. results and discussion based on the methodolog y and variables mentioned above, and even though the dispersion diagram and the cluster analysis (fig. 1) showed three possible clusters, the consensus reached by the experts of fedecacao and agrosavia grouped the results as part of only two types of producers: those that perform some tasks to produce cacao and those that are dedicated almost entirely to the harvest of the grain without prior handling. the first typology is comprised by 45% of the observations collected, in which producers maintain a low technological level compared to cacao management systems. regarding fertilization and type of application, 86% do not perform any activity focused on this management 76 agron. colomb. 37(1) 2019 practice; moreover, 91% do not perform chemical fertilizer applications and only 14% apply some kind of organic fertilizer. considering phytosanitary management, the levels are equally low, i.e. 100% of the observations showed that cacao producers do not carry out any cultural management of pests and diseases. furthermore, for 99% of the observations, organic or biological products are not applied, and for 92% of the observations, there is no application of pesticides of chemical synthesis. in relation to pruning, either focused on maintenance or for sanitary purposes, 75% of the observations showed that this practice is not carried out throughout the year. for the case of variables as type of material, crops and municipality where crops are established, there is no marked trend, which allows us to infer that these are not differentiating variables compared to the crop management, and for this reason, are not variables that guide cacao production cost patterns. these variables can not guide the variability of production costs of the cacao crop. d im 2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 1.0 1.2 1.21.00.2 0.4 0.6 0.80-0.2-0.4-0.6-0.8 dim 1 typology 2typology typology_2typology_1 0% 20% 40% 60% 80% fert.q fert.o pruning fito.q fito.o fito.c figure 1. dispersion diagram, typification for cacao productive system in santander. regarding the second typology of producers, 55% of the observations of the samples were atributed to this category, showing a more advanced technological level than those from typology 1 (fig. 2). in this way, compared to the fertilization variable, 67% of these producers apply chemical fertilizers, while 39% apply organic fertilizers. in the case of phytosanitary management (pests and/or diseases), there is a predominance of chemical management that is carried out in 68% of the properties, followed by cultural management with 37% and biological management with 27%. regarding maintenance and/or phytosanitary prunings, the observations showed that producers perform them in 53% of the productive units (farms). as in the first typology, the variables of harvest, the type of material, and the location did not generate a trend; a fact that indicates that figure 2. radial diagram of the typologies identified (fert.q = chemical fertilization, fert.o = organic fertilization, fito q = phytosanitary management with chemical sources, fito o = phytosanitary management with organic sources, fito c = phytosanitary management with chemical and organic sources). the results obtained in the typification phase in the municipalities of el carmen de chucuri and san vicente de chucuri, in which two groups were identified and differentiated by the intensity level of the productive activities carried out, contrast with what was observed by mantilla et al. (2000). these authors identified that, at a technological level, the municipalities of el carmen de chucuri and san vicente de chucuri (altogether) have a greater tendency towards the technological management of cacao trees compared to other municipalities in the province. likewise, the two typologies identified, or at least the one with the highest intensity level of productive activities, differs from the results published by ramirez sulvarán et al. (2014), in which cacao producers from the municipalities of norte de santander were identified as a single typology of mercantile-family characters. on the other hand, there is agreement between the results observed in our study and the fourth typology described by purdue university and ciat (lundy et al., 2017) in the province of santander, where the productive level is diversified with different productive levels, in which the improvement has occurred, among other reasons, by the combination of traditional and new productive system practices. finally, there is concordance between the results observed and the typologies mentioned in a methodological census of cacao carried out by dane and cited by superintendencia de industria y comercio (2011), in which three 77zabala, fuentes, castillo, and roa-ortiz: the importance of non-monetary cost in start-up and annual cacao [theobroma cacao l.] production activities in santander, (col) levels of technification are mentioned (medium, low and high); it is worth noticing that the first two are similar to those observed in el carmen de chucuri and san vicente de chucuri. costs structure in order to verify the coherence of cost data with the results of the typification, the cost structures were subjected to a cluster analysis. in this way, the respondents were divided into two groups that were related or not to the execution of the activities of the crop that generate an expense (fig. 3). the first ty polog y comprises 31 farmers, of which 56% carried out rehabilitation during the survey period (i.e. 5 years), 38% renewed their plant material and 41% established new plantings. on the other hand, 29 farmers were included in the second typology, and from these, 38% carried out rehabilitation activities, 66% renovated their plant material and 10% established new crops. although global activities or items are similar for both clusters, these items were subdivided into activities that, in turn, served as variables for the analysis of conglomerates, and whose difference originated the final values of the cost structures. the cluster results showed that the typology 1 spans the cacao producers with low technification and low input use frequency. moreover, this group showed the least number of activities executed specific to cacao (pruning, fertilization and phytosanitary management). results of the cost structures show that, within the four cost activities considered, the lowest average value per cacao tree is the annual management activities, followed by rehabilitation, renewal and new plantings (tab.1). table 1. average total cost per cacao tree for typology 1 producers. rh rn np am plant material 10% 29% 36% na labor 81% 60% 56% 93% inputs 9% 11% 8% 7% average total cost per tree* $1,998 $2,108 $2,248 $1,901 rh: rehabilitation, rn: renewal, np: new plantings, am: annual management. cop (1 usd is ca. 3,162.40). representative exchange rate march 11, 2019. the cost structure for this typology showed relatively high labor values as a trend, showing that the annual management activities (am) is the highest value with 93% and the new planting activities (np) is the lowest value with 56%. in all the activities, the use of inputs was relatively low and its weight within the structure does not exceed 10%. regarding the monetary costs and those that do not generate real money expenditure (non-monetary), the percentage of what is paid is higher (monetary costs) in all cases (tab. 2); the percentage values of the non-monetary costs ranged between 29% for renewal (rn) and 48% for sn (rehabilitation (rh) and am activities have non-monetary costs of 32% and 31%, respectively). according to the above mentioned, under an analysis of disposable income (gross income minus monetary costs), a farmer could find an equilibrium price that is 31% lower than what would be needed under a traditional utility analysis (total income minus total costs). furthermore, the results of the four cost activities show differences in the probability distribution that each one possesses (aic criterion). in the case of rehabilitation, the largest adjustment was made under an extvalue distribution (fig. 4a), with distinctive tails to the left and right sides of the mean, with a value of cop$ 1998. this procedure was also performed in the range of values in which 90% of the observations are found from cop$ 1,047 to cop$ 2,958, with a higher probability of finding values below the average (57%). likewise, the renewal activity -rn generated an exponential distribution (fig. 4b) with a mean value of cop$ 2,108 and range values between cop$ 547 and cop$ 3,779; although it does not have tail values to the left of the mean, it has a higher value probability in this side of the distribution. furthermore, new plantings show a uniform distribution (fig. 4c) in which 90% of the values range between cop$ 1,825 and cop$ 2,670, with an average of cop$ 2,248; in this case, the observed frequency generates the same probability for all values. finally, the annual management activity costs are distributed under a decreasing triangular function to the right (fig. 4d) with a d im 2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 1.0 1.2 1.21.00.2 0.4 0.6 0.80-0.2-0.4-0.6-0.8 dim 1 typology 2typology figure 3. dispersion diagram of costs structure for cacao. 78 agron. colomb. 37(1) 2019 mean value of cop$ 1,901 and a range of 90% of the values between cop$ 896 and cop$ 2,910. on the other hand, the second cluster shows the typology 2, producers with a relatively high level of crop management and activity execution. in general, among the four cost activities assessed (fig. 5) the highest average value per tree was reported in the renovation activity with cop$ 2,800, followed by new planting, rehabilitation and annual management activities (tab. 3). table 3. average total cost per cacao tree for typology 2 producers. rh rn np am plant material 14% 27% 38% na labor 71% 57% 53% 82% inputs 15% 16% 9% 18% average total cost per tree* $2,105 $2,840 $2,325 $1,901 rh: rehabilitation, rn: renewal, np: new plantings, am: annual management. cop (1 usd is ca. 3,162.40). representative exchange rate march 11, 2019. table 2. monetary and non-monetary cost per cacao tree for typology 1 producers. rh rn np am monetary cost 68% $1,359 71% $1,497 52% $1,169 69% $1,312 non-monetary cost 32% $639 29% $611 48% $1,079 31% $589 average total cost per tree* 100% $1,998 100% $2,108 100% $2,248 100% $1,901 rh: rehabilitation, rn: renewal, np: new plantings, am: annual management. cop (1 usd is ca. 3,162.40). representative exchange rate march 11, 2019. 5.7% 5.0% 4.7% 5.0% 90.0% 90.0% 5.7% 5.0% 90.3 % 90.0 % 5.2% 5.0% d en si ty 7 6 8 5 4 3 2 1 0 8,0007,0003,000 4,000 5,000 6,0002,0001,000500 cop 4.4% 5.0% 90.4% 90.0% b renewal d en si ty 6 5 4 3 2 1 0 5,5005,0003,000 3,500 4,000 4,5002,5002,0001,5001,000500 cop 90.2% 90.0% a rehabilitation d en si ty 8 7 6 9 5 4 3 2 1 0 3,0002,400 2,600 2,8002,2002,0001,8001,6001,400 c d en si ty 6 5 4 3 2 1 0 cop d cop 5,0003,000 3,500 4,000 4,5002,5002,0001,5001,000500 annual managementnew planting -1 s d = 8 57 + 1 sd = 1 ,1 00 m ea n = 2 ,0 89 -1 s d = 1 ,1 00 + 1 sd = 2 ,8 95 m ea n = 1 ,9 88 -1 s d = 1 ,0 23 + 1 sd = 2 ,9 66 m ea n = 1 ,9 95 -1 s d = 1 ,1 00 + 1 sd = 2 ,6 72 m ea n = 2 ,2 49 figure 4. cost distribution for typology 1 producers. sd: standard deviation. 79zabala, fuentes, castillo, and roa-ortiz: the importance of non-monetary cost in start-up and annual cacao [theobroma cacao l.] production activities in santander, (col) as in typology 1, the cost structure of typology 2 showed a trend of relatively high values (over 50% in all cases) in the labor category (tab. 3). the differentiating factor between the two typologies was shown in the item inputs, which is in all cases, higher in the second typology and confirms what was described in the previous typification. the relationship between monetary and non-monetary costs was maintained for the rn, np and am activities, with a higher percentage of activities with real money disbursement over those that are not remunerated (non-monetary costs); in the case of the rh activity, the proportion was inverted and 64% of unpaid costs were reported with a 36% of monetary costs. regarding the weight of the items found in the two typologies, these coincide with those reported by perfetti et al. (2012) in which the labor costs for the cacao management in santander showed the highest weight percentage within the structure and surpassed the input costs by 54%. similarly, barón (2016) reported that for “new plantings”, “rehabilitation” and “annual management” activities at the national level, the percentage weight of labor is higher than the percentage value of inputs. in table 4. monetary and non-monetary cost per cacao tree for typology 2 producers. rh rn np am monetary cost 36% $758 61% $1,732 55% $1,279 61% $1,160 non-monetary cost 64% $1,347 39% $1,108 45% $1,046 39% $741 average total cost per tree* 100% $2,105 100% $2,840 100% $2,325 100% $1,901 rh: rehabilitation, rn: renewal, np: new plantings, am: annual management. cop (1 usd is ca. 3,162.40). representative exchange rate march 11, 2019. 5.9% 5.0% 4.7% 5.0% 90.1% 90.0% 5.1% 5.0% 90.2% 90.0% 5.2% 5.0% 5.2% 5.0% 90.5% 90.0% 89.1% 90.0% 4.9% 5.0% 7,636485 d en si ty 12,00010,0004,000 6,000 8,0001,0000 cop b renewal d en si ty 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 9,0008,0004,000 5,000 6,000 7,0003,0002,0001,0000-1,000 cop a rehabilitation d en si ty 7,0005,000 6,0004,0003,0002,0001,0000 c d en si ty 6 5 4 3 2 1 0 cop d cop 5,0003,000 3,500 4,000 4,5002,5002,0001,5001,000500 annual managementnew planting 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 -1 s d = 4 30 + 1 sd = 5 ,2 23 m ea n = 2 ,8 27 -1 s d = 7 75 + 1 sd = 3 ,3 65 m ea n = 2 ,0 70 -1 s d = 1 ,0 22 + 1 sd = 2 ,9 65 m ea n = 1 ,9 94 -1 s d = 1 ,2 69 + 1 sd = 3 ,3 80 m ea n = 2 ,3 25 figure 5. cost distributions for typology 2 producers. sd: standard deviation. 80 agron. colomb. 37(1) 2019 this way, we can conclude that the labor sector is the most important within the cacao cost structure in santander. furthermore, clavijo and ardila (2015) estimated a production frontier function for cacao, establishing that this variable has a positive and significant effect on the economic efficiency of the crop in the area. the distributions in which the costs of the activities from typology 2 were adjusted showed a differentiation in frequencies as they did in the first typology. for the case of rh, the largest adjustment (aic criterion) was found with a loglogistic function, with queues on both sides of the mean (as in typology 1), the range in which 90% of the data is found ranges from cop$452 to cop $3,820. for the case of rn, the data of typology 2 was adjusted in a similar way as in typology 1 under an exponential function; however, in this case, the average value is the furthest from the y axis, with a value of cop $2,804. the np activity data were adjusted under an extvalue function, with queues at both ends, and high probability of occurrence in values close to the mean (cop $2,325), and 90% of the values lie in the range between $ 1,204 and $ 3,466. finally, the am activity, as in typology 1, was adjusted under a triangular function with a most probable value of $ 1,901. accordingly, when the comparison between both typologies is made, they showed a differentiation in the distribution of production costs of each of the activities financed. likewise, weight percentage of each item within the structure showed a marked tendency in which the labor force shows the highest value and the lowest weight is recorded by inputs, while the percentage value is higher for inputs in the typology 2 compared to typology 1. to verify that differences in the variables that gave origin to each typology that generates differentiation in the cost associated to theme, the congregated groups are presented below (fig. 6). in general, for all the activities financed (rehabilitation, renewal, new planting and annual management), typology 2 showed higher average values than typology 1, highlighting the renewal activity in which the difference of the mean value of typology 2 compared to typology 1 is cop$ 732; on the other hand, in other activities the difference does not exceed cop$ 107. the lowest average value corresponds to annual management activities in typology 1. since the data are shown as distribution, it is important to mention that, except for this activity, which has higher mean values in typology 2, distributions have wider ranges, which shows the probability of finding values below the minimum cost in typology 1 in each activity. based on these results, we can conclude that the cost structures defined for each typology are consistent with the results of the previous typification phase; subsequently, it is inferred that the methodology is useful for cacao productive systems in the demarcated territory. the contribution of “non-monetary costs” to the cacao cost structure according to the data previously discussed and summarized in tables 2 and 4, the importance of the contribution of non-monetary costs to the cacao cost structures in santander is recognized. in figure 7, it can be observed that this type of cost varies depending on the type of producer and the item to which reference is made. c o p 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 sn t yp ol og y 2 am t yp ol og y 2 am t yp ol og y 1 sn t yp ol og y 1 rh t yp ol og y 2 rh t yp ol og y 1 rn t yp ol og y 1 rn t yp ol og y 2 5% 75% mean 25% 95% figure 6. cost distribution of four activities financed by the two typologies. rh: rehabilitation, rn: renewal, sn: new planting, am: annual management. n on -m on et ar y co st activity per typology 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% rh-t1 rh-t2 sn-t1 sn-t2 rn-t1 rn-t2 am-t1 am-t2 plant material labor inputs figure 7. contribution of non-monetary costs to the cacao production cost structures in santander by per activity. rh: rehabilitation, sn: new plantings, rn: renewal, am: annual management, t1: typology 1, t2: typology 2. 81zabala, fuentes, castillo, and roa-ortiz: the importance of non-monetary cost in start-up and annual cacao [theobroma cacao l.] production activities in santander, (col) the general contribution of non-monetary costs to the general structure was greater than 28% with an average of 36% at the typology level for both cases and including the four cost activities; the rehabilitation activity in typology 2 reached a value of 58%. the comparison between similar activities in the two typologies, as well as in the average costs analyzed previously, showed a tendency towards superiority in the percentage value of typology 2. in this way, rehabilitation, new planting, renewal and annual management activities showed differences in favor of typology 2 of 28.6%, 3.3%, 3.9% and 6.5%, respectively. at the items level, labor force showed the highest values (28.61% on average) in all activities for the two typologies. the highest labor value was found in the rehabilitation activity in typology 2 with 43%, followed by new planting in typology 2 with 36%, and annual management of this same typology with 34%. in practical terms, the values of both inputs and plant material (sexual and asexual seeds) that did not represent money disbursement by farmers, can be explained by the campaigns to promote planting that have been developed in the country since 2012 (base year for production cost consultation). these plans established agreements with public and private entities to provide themselves with certified seeds (madr, 2012). in addition to strengthening capacities on seed issues at the farmer agriculture level, they have shown the physical provision of seeds to farmers as a fundamental component (madr, 2015). this type of contributions from promotion campaigns generated an average reduction of 9% in the monetary disbursements in the farms surveyed. moreover, and although the general objective was to increase the national cacao tree cultivation area (madr, 2012), these campaigns could be framed as an element of social protection that allows poverty reduction (at the family and regional levels) and the promotion of economic growth (fao, 2015). on the other hand, non-monetary costs in the labor sector, which averaged 34% in the four activities financed for the two typologies, are related to the cacao production mode in the area and in general; besides, this is also valid in latin america where family farming is fundamental for the cacao production chains (arevalo et al., 2016). although family work is not the only feature that characterizes this type of agriculture, it is the main element that can be found in the conceptual definitions of this type of production system (salcedo et al., 2014); in this regard, this type of labor is rarely remunerated and in minimum amounts (schejtman, 2008). another fundamental fact in the contribution of unpaid labor (mostly family related), is the low value that opportunity costs represents for farmers when performing tasks within their own farm. this does not necessarily imply a lack of extra-farm employment, understanding that in colombia the problem is not unemployment per se but low quality and low income (leibovich et al., 2006). according to what we observed in our survey results and based on what was described by barrett (1996) and iica (2015), unpaid labor is also a financial and market risk management element for cacao farms of santander. the nature of the labor contribution reduces the payment for farming activities and the prices necessary to establish an equilibrium point (income = expenditures), when compared to a producer framed in business agriculture in which all inputs and activities are remunerated. the quantitative difference to find this equilibrium point from a cacao producer in santander is represented by the total production costs (tabs.1 and 2) minus the non-monetary costs (fig. 7). conclusions the double-phase methodology (typificationcosting) was consistent to obtain the start-up and annual production activities costs for producing cacao in santander; this was corroborated with the differentiation obtained with the mean cost values (always higher in the typology of medium technification level) that were consistent with what was reported in the typification carried out. we recommend that it should be applied in other cacao producing territories to validate its consistency and generate feedback. labor is the most important category within the cost structure of cacao production in santander. from this we can conclude that this productive system is not intensive in the use of inputs (chemical or organic) or seeds, and that current productivity is based on the work performance in which labor factor is used. non-monetary or implicit costs have a considerable weight in both types of producers, for the typology one, the nonmonetary cost was 35% of total average cost per tree, while for the second type of producers it represented 47% of their total average cost per tree. this fact confirms the family nature within the cultivation systems in the studied area, and it is an element of risk management for cacao producers in the area. in comparison with industrial farming, family farming has a lower equilibrium price; this difference is equal to the non-monetary cost percentage. regarding cacao as a national production system, the weight of the non-monetary cost could imply a guide for conducting public policies. for instance, if the traditional family farming system is changed to an industrial one, with paid labor, it could imply a greater risk of financial losses for farmers. in this sense, the policy must be oriented to reduce the 82 agron. colomb. 37(1) 2019 unitary production cost. we recommend expanding studies on the behavior of labor in rural territories, addressing an integrated rurality vision. acknowledgments this project was financed with public funds and the authors wish to thank the ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) and the corporación colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia), colombia. the authors would also like to thank yajaira romero barrera. literature cited arvelo sánchez, m.á., t. delgado lópez, s. maroto arce, j. rivera, i. higuera ciapara, and a. navarro. 2016. estado actual sobre la producción y el comercio del cacao en américa (no. iica p31 2). iica, san jose, costa rica centro de investigación y asistencia en tecnología y diseño del estado de jalisco, guadalajara, mexico. aime, m.c. and w. phillips-mora. 2005. the causal agents of witches’ broom and frosty pod rot of cacao (chocolate, theobroma cacao) form a new lineage of marasmiaceae. mycologia 97(5), 1012-1022. doi: 10.3852/mycologia.97.5.1012 barón, j.d. 2016. el cultivo de cacao. un negocio rentable, competitivo y ambientalmente sostenible en colombia. universidad eafit, bogota. barrett, c.b. 1996. on price risk and the inverse farm size-productivity relationship. j. dev. econ. 51(2), 193-215. doi: 10.1016/ s0304-3878(96)00412-9 clavijo, m.a. and p.a. ardila. 2015. eficiencia económica en la producción de cacao en rionegro-santander. undergraduate thesis, universidad santo tomas, bucaramanga, colombia. url: https://bit.ly/2c6tdti (accessed 23 april 2019). de janvry, a. 1995. estrategias para mitigar la pobreza rural en américa latina y el caribe. fida, rome instituto interamericano de cooperacion para la agricultura, san jose, costa rica. de renolfi, m.c. 2007. economía y administración forestal. serie didácica no. 10. facultad de ciencias forestales. universidad nacional de santiago del estero, argentina. departamento administrativo nacional de estadística (dane). 2016. encuesta nacional agropecuaria. url: https://bit. ly/2q1xz32 (accessed 23 april 2019). dixon, j., a. gulliver, and d. gibbon. 2001. sistemas de producción agropecuaria y pobreza. fao, rome world bank, washington, d.c. url: http://www.fao.org/3/y1860s/y1860s00.htm (accessed 23 april 2019). fao. 2015. el estado mundial de la agricultura y la alimentación. la protección social y la agricultura: romper el ciclo de la pobreza rural. fao, rome. doi: 10.18356/074122cc-es fao. 2018. faostat. url: http://www.fao.org/faostat/en/#data/ qc (accessed 23 april 2019). gómez, c. 1987. seminario taller: aspectos socioeconómicos de la investigación a nivel de finca. ica, ciid. pasto, colombia. iica. 2015. gestión de riesgos de la agricultura familiar en la alc. iica, san jose, costa rica. jokiniemi, k., r. meretoja, and a.m. pietilä. 2018. constructing content validity of clinical nurse specialist core competencies: exploratory sequential mixed‐method study. scand. j. caring sci. 32(4), 1428-1436. doi: 10.1111/scs.12588 leibovich, j., m. nigrinis-ospina, and m.a. ramos-veloza. 2006. caracterización del mercado laboral rural en colombia. borradores de economia 408. 76 p. lundy, m., t. benjamin, p. abbott, g. burniske, m. croft, m. fenton, c. kelly, f. rodríguez-camayo, and m. wilcox. 2017. cacao para la paz: un análisis de la cadena productiva de cacao en colombia. ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr). 2012. plan nacional de desarrollo cacaotero 2012-2021. madr, bogota. ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr). 2015. gobierno lanza plan semilla para apoyar a pequeños productores del campo. url: https://bit.ly/2xthwv5 (accessed 23 april 2019). maletta, h. 2011. tendencias y perspectivas de la agricultura familiar en américa latina. documento de trabajo n° 1. proyecto conocimiento y cambio en pobreza rural y desarrollo. rimisp, santiago. doi: 10.2139/ssrn.1913473 mantilla, j., a.l. arguello, and h. méndez. 2000. caracterización y tipificación de los productores de cacao del departamento de santander. corpoica, bucaramanga, colombia. mejía florez, l.a. and o. argüello castellanos. 2000. tecnología para el mejoramiento del sistema de producción de cacao (no. 633.743 t255). corpoica, bucaramanga, colombia. mojica, a. and j. paredes vega. 2006. características del cultivo de cacao en santander. ensayos sobre economía regional. centro regional de estudios económicos, santander, colombia. palisade corporation. 2016. guía para el uso de @risk. programa de complemento para el análisis y simulación de riesgos en microsoft excel (versión 7). url: https://bit.ly/2xphcs5 (acceced 23 april 2019). palencia, c.g.e. and f.l.a. mejía. 2003. producción masiva de materiales clonales de cacao (theobroma cacao l.). manual técnico. corpoica, bucaramanga, colombia. parkin, m. and g. esquivel. 2006. microeconomía: versión para latinoamerica. pearson educacion, mexico. perfetti, j.j., d. escobar, f. castro, b. cuervo, m. rodríguez, and j.i. vargas. 2012. costos de producción de doce productos agropecuarios. fedesarrollo, bogota. ramírez sulvarán, j.a., s. rieche, a. katil, and r.a. del valle vargas. 2014. characterization of cocoa (theobroma cacao l.) farming systems in the norte de santander department and assessment of their sustainability. revista facultad nacional de agronomía medellin 67(1), 7177-7187. doi: 10.15446/rfnam. v67n1.42635 salcedo, s. and l. guzmán, 2014. agricultura familiar en américa latina y el caribe: recomendaciones de política. fao. santiago de chile. seminario, j. (ed). 2004. raíces andinas: contribuciones al conocimiento ya la capacitación. serie: conservación y uso de la biodiversidad de raíces y tubérculos andinos: una década de investigación para el desarrollo (1993-2003) n° 6. universidad de cajamarca, centro international de la papa, agencia para el desarrollo y la cooperación, lima. 83zabala, fuentes, castillo, and roa-ortiz: the importance of non-monetary cost in start-up and annual cacao [theobroma cacao l.] production activities in santander, (col) schejtman, a. 2008. alcances sobre la agricultura familiar en américa latina. documento de trabajo no. 21. programa dinámicas territoriales rurales. centro latinoamericano para el desarrollo rural rimisp. santiago de chile. superintendencia de industria y comercio. 2011. cadena productiva del cacao: diagnóstico de libre competencia. superintendencia de industria y comercio. bogota. villardón, j.l.v. 2007. introducción al análisis de clúster. departamento de estadística, universidad de salamanca, spain. zugarramurdi, a., m.a. parín, and h.m. lupín. 1998. ingeniería económica aplicada a la industria pesquera. fao documento técnico de pesca no. 351. fao, rome. effect of deficit irrigation on yield and quality of pear (pyrus communis cv. triumph of vienna) received for publication: 25 april, 2016. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.64313 1 departamento de ingeniería civil y agrícola. universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 instituto valenciano de investigaciones agrarias, centro de agricultura sostenible, moncada, valencia (spain). * autor para correspondencia: jevelezs@unal.edu.co agronomía colombiana 35(3), 350-356, 2017 effect of deficit irrigation on yield and quality of pear (pyrus communis cv. triumph of vienna) efecto del riego deficitario en la producción y calidad de la pera (pyrus communis l.) variedad triunfo de viena adriana carolina moreno-hernández1, javier enrique vélez-sánchez1*, and diego sebastiano intrigliolo2 abstract resumen crop demands for irrigation require different technologies to optimize the use of water. regulated deficit irrigation (rdi) is a strategy that enables a significant reduction of water application without affecting the crop yield and quality, with the advantage of being a tool for control of vegetative growth. the present study was conducted in sesquilé, cundinamarca (colombia) between 2015 and 2016. the objective was to evaluate the quality and development of pear crop (pyrus communis l. cv. triumph of vienna) on field conditions, using three treatments of 100%, and 25% of water requirement (etc) and no irrigation, applied at the rapid fruit growth stage. the mid day stem water potential, plant water relations, pressure-volume curve, fruit yield and quality were evaluated. there were no significant differences in the yield and quality of the fruits among the different irrigation treatments. the trees had the mechanisms of osmotic adjustment, which allowed water stressed trees to cope with irrigation restrictions during the rapid fruit growth stage without affecting the yield. la demanda de riego en los cultivos requiere diferentes tecnologías para optimizar el uso del agua. el riego deficitario controlado (rdc), es una estrategia que permite una reducción significativa en la aplicación de agua sin afectar el rendimiento y la calidad del cultivo, con la ventaja de ser una herramienta para controlar el crecimiento vegetativo. el presente estudio se realizó en sesquilé, cundinamarca (colombia) entre 2015 y 2016 con el objetivo de evaluar la calidad y el desarrollo del cultivo de pera (pyrus communis l. cv. triumph of vienna) en condiciones de campo, utilizando tres tratamientos: 100%, 25% de requerimiento de agua (etc) y sin riego, aplicados en la etapa de crecimiento rápido del fruto. se evaluó el potencial hídrico del tallo del mediodía, las relaciones hídricas de la planta, la curva presión-volumen y el rendimiento y la calidad del fruto. no se presentaron diferencias significativas en el rendimiento y la calidad de las frutas entre los diferentes tratamientos de riego. los árboles mostraron mecanismos de ajuste osmótico, lo que permitió a aquellos con estrés hídrico hacer frente a las restricciones de riego durante la etapa de crecimiento rápido del fruto sin afectar el rendimiento. key words: water savings, osmotic adjustment, water consumption, water relations, deciduous. palabras clave: ahorro de agua, ajuste osmótico, consumo de agua, relaciones hídricas, caducifolio. plum and apple) about 5.382 ha were grown in 2010, which 31% relates to pear production. these crops continue their expansion, thus, it demands technological advances in the improvement of plant material, sanitary conditions, and irrigation techniques (miranda et al., 2013). the growers are conditioned by the available water that is scarce in some areas (de la rosa et al., 2015), which makes it necessary to employ strategies to improve efficiency and optimize its use (cui et al., 2009). those strategies are based on the detection of plant response to water deficit (de swaefet al., 2008) by means of indicators of plant and soil water status (water potential, sap f low, and trunk diameter introduction worldwide, it is estimated that the total extraction of fresh surface water and groundwater for agricultural purposes is 69%, including irrigation, livestock and aquaculture (fao, 2014). around 50% of this water consumption corresponds to crop evapotranspiration (kohli, et al., 2010) including fruit trees which are highly dependent on irrigation (naor, 2006). in colombia, boyacá is considered the most important area in production of deciduous fruit crops (pear, peach, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.64313 351moreno-hernández, vélez-sánchez, intrigliolo: effect of deficit irrigation on yield and quality of pear (pyrus communis cv. triumph of vienna) variation) to determine the best irrigation scheduling (rallo et al., 2017). regulated deficit irrigation (rdi) has been widely used in deciduous and other fruit tree crops, such as citrus and grapevine (mccarthy, 2005) and consists of reducing water supply only in periods when fruit growth is less sensitive. the trees have shown various mechanisms of adaptation to water deficit, which usually imply osmotic adjustment, changes in tissue elastic properties, stress evasion by stomatal closure, and change in leaf area, amongst others (torrecillas et al., 2001). several plant indicators have been considered as a tool for irrigation scheduling; one of the most used is the midday stem water potential (ψt) (intrigliolo and castel, 2006). based on this indicator, it is possible to know the plant water condition and its response to rdi. techniques such as the pressure-volume (pv) curve are useful to determine if there is an osmotic adjustment due to water restriction (mellishoet al., 2011). the aim of this study was to evaluate the response of pear trees to water restriction and the inf luence of rdi during the rapid fruit growth stage on yield and quality of fruits in order to develop strategies to optimize the use of water on deciduous crops. materials and methods location the experiment was conducted from october2015 to april 2016, in an open field pear orchard (pyrus communis l. cv. triumph of vienna) at the plot known as “finca san benito”, located in sesquilé, cundinamarca (5°02’ n and 73°47’ w, elevation 2,595 m a.s.l.). grafted pear trees of the cv. “triumph of vienna” with a well-developed root system were planted in 1998, in a spacing pattern of 4×4 m. all of them had similar management of pest and disease control, edaphic fertilization was applied twice a year and fertigation through the drip irrigation system every 15 d. the total amount applied was 60, 44, 100 k of n, and, respectively, using n32 liquid nitrogen (32%, n); 83% phosphoric acid (53%,); potassium nitrate (46% n, 13%). additional applications of phosphorus, potassium and boron were performed. the soil was identified as histosol, with loamy and clay texture. the volumetric moisture at field capacity and at permanent wilting point was 26.9% and 15.3%, respectively. the content of organic matter, potassium and phosphorus were 5.06%, 78.2 and 23.9, respectively and ph was 4.6 (molina et al., 2015). climate and irrigation the crop irrigation needs (etc) were calculated according to penman-monteith method using a maximum crop coefficient (kc = 0.8) at full canopy growth (allen et al., 2006). the irrigation was applied through a drip system with two lines per row of trees and six 8 drippers per plant. three treatments were applied from 60 to 140 d after full bloom (dafb), corresponding to the rapid fruit growth stage (december 26, 2015 to march 9, 2016): (t1) control in which the plants were irrigated at 100% of etc, (t2) irrigation at 25% of t1 and (t3) no irrigation. during the rest of the season all plants were irrigated at 100% etc. weather conditions (temperature, relative humidity, precipitation, wind speed, solar radiation) were measured using an automatic weather station ws-gp1 (at delta-t devices ltda., cambridge, uk) located on the plot. the volume of irrigation water applied was measured with 12 mm volumetric counters controlagua® (f.f. soluciones s.a, colombia). the accumulated volume of irrigation water applied during the treatments (60 to 140 dafb) was 1460, 394, and 0 l per tree respectively in t1, t2, and t3. plant water relations the midday stem water potential (ψt) was measured every 8 d on two leaves of two trees in each replicate (16 leaves per treatment) selected from the inner part of the canopy, enclosed in an aluminum covered plastic bag during 90 min before the measurement with a pressure chamber (model 600 pressure chamber instrument, pms instrument company, oregon, usa) (naor et al., 1995). at mid-water restriction season (february 19, 2016), pv curves were performed according to the free transpiration technique (tyree and hammel, 1972) in order to determine the osmotic potential at the turgor loss point(ψoppt), modulus of elasticity (ε), apoplastic relative water content (rwca) and relative water content at the turgor loss point (%rwcppt) (mellishoet al., 2011). to obtain the curve, 20 leaves were cut per replicate and the petioles were immersed in distilled water for 24 h. once saturated, the fresh weight of each leaf was measured with a precision electronic balance 0.1 mg (precisa xt2202a, dietikon, switzerland) and then the leaf water potential (ψ) was determined using the scholander pressure chamber, finally, leave fresh weight was measured again. the procedure was performed successively at regular intervals as the leaves were dehydrated under ambient conditions until the minimum weight loss was found (corcuera, 2003), then leaves were oven dried at 60° c for 72 h to determine the dry weight. 352 agron. colomb. 35(3) 2017 to find the osmotic potential at full turgor (ψ100) four saturated leaves were taken from each replicate and wrapped in aluminum foil and immediately frozen in liquid nitrogen in order to halt their metabolic activity (abril, 2015). 72 h after, the tissue was macerated and centrifuged for 10 min at 10,000 rpm in order to extract the cellular f luids and determine ψ100 using an osmometer (vapro®, wescor, usa). the osmotic adjustment (δo) was estimated as the difference between ψ100 of the plants of t2 ψ100 and t3 and of the t1 control treatment (ruiz et al., 2000). yield and quality all the fruits at physiological maturity were harvested from all the trees. two fruits were randomly picked by treatment and replicate (8 fruits per treatment), to which they were determined: the higher (a) and minor (d) equatorial diameter and length (l) using a manual calibrator; fresh weight of each fruit using a precision balance 0.1 mg (precisa xt2202a, dietikon, switzerland); the volume from the displacement of distilled water in a graduated 1,000 ml container; the color of the pulp and the peel using a colorimeter chromameter cr-400 (konica minolta®, japan); titratable total acids (tta) using titroline® 6000 (si analytics, japan) automatic titrator with 0.1 n sodium hydroxide (naoh); total soluble solids (tss) with manual optical refractometer (kikuchi precision optics, tokyo, japan); maturity index (im) as the relationship: im = , (rodríguez et al., 2010) and firmness using 2 mm test with ct3 textureanalyzer (brookfield engineering labs., usa) in the equatorial direction and at the poles of each fruit. statistical analysis the experiment was carried out in a randomized block design with four replicates (12 plots with 12 to 20 trees each). measurements were taken on two adjacent trees per replicate, considering the edge effect. data were analyzed with anova, and means were compared using duncan’s test at p≤0.05 using the software infostat 2016 from infostat, fca, universidad nacional de córdoba, argentina (di rienzo et al., 2016). results and discussion climate and irrigation during the study, the weather variables were measured. the minimum temperature, in january 2016 was 2.9°, and the maximum was 27.8°c, the mean was 14°c. the mean relative humidity was 81%, the highest was in april (98%) and the lowest was in january (60%). mean eto was 3.1 mm d-1, a 14% lower than the maximum eto recorded in the year (3.6 mm d-1). the average vapor pressure deficit (vpd) was in the range of 0.62 (in january) to 0.03 (in april). the total precipitation during the restriction period was 218 mm (fig. 1). plant water relations the ψt was inf luenced by precipitation. from 80 to 140 dafb a significant difference was observed between t3 and other treatments according to duncan’s test (p≤0.05), indicating that ψt was a good indicator of the irrigation regimes applied. the ψt had the same values for all three treatments at 150 and 170 dafb due to rainfall. during the treatments, there was an increase of ψt represented by more negative values in t3 (mean -1.17 mpa) than t2 (mean -0.9 mpa) and t1 (mean -0.9 mpa). t3 had a maximum of -1.78 mpa at 126 dafb while there were no significant differences between t1 and t2, which means that the amount of vp d ( kp a) r ai nf al l ( m m d -1 ) days after full bloom et o (m m d -1 ) m ea n te m pe ra tu re ( °c ) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00 20 40 60 80 1000 2 4 6 8 10 0 5 10 15 20 eto mean temperature rainfall vpd figure 1. climatic parameters during the crop cycle. mean temperature, potential evapotranspiration (eto), rainfall and vapor pressure deficit (vpd). 353moreno-hernández, vélez-sánchez, intrigliolo: effect of deficit irrigation on yield and quality of pear (pyrus communis cv. triumph of vienna) water applied in t2 allowed to maintain water conditions of the plant similar to the control (fig. 2). similar results in the same crop were reported by abril (2015), with ψt between -0.3 mpa and -1.22 mpa. in other studies in pear, caspari et al. (1994) reported more negative values of in trees variety ‘hosui’ under water restriction (-2.0 mpa to -1.7 mpa), while morandi et al. (2014) found values of ψt between -0.6 mpa and -1.25 mpa for the ‘abbefettel’ variety, very similar to that reported by marsal et al. (2002) (-0.5 mpa to -1.5 mpa) in pear ‘blanquilla’ and naor (2001) (-1.2 mpa and -3 mpa) in pear variety ‘spadona’ under rdi treatments. the ψt was slightly higher in comparison to other species such as apricot (-1.08 mpa to -1.87 mpa) (pérez et al., 2014) and jujuba (-1 mpa and -4 mpa) (cruz et al., 2012). on the other hand, ψt had a behavior similar to that reported by samperio et al. (2015) in ‘red beaut’ plum (between -0.59 mpa and -0.70 mpa) and podestá et al. (2010) who found a maximum ψt of -1.53 mpa in cherry trees under water deficit. at 119 dafb (59 d of water restriction, the day on which the pv curve was performed) there was a significant difference that showed osmotic adjustment in ψ100 between t3 and t1 (-3.1and -2.53 mpa, respectively). the greatest difference respect to control was observed in the treatment t3 (0.57 mpa) that coincides with that reported in the apricot tree by ruizet al. (2000). the decrease in the osmotic potential can be attributed to the active solute accumulation on the leaf tissues which has been considered as a mechanism of osmotic adjustment in mature peach plants and depends on the species, variety, severity of water restriction, leaf maturity and the time in which the restriction was applied (marsal and girona, 1997; cruz et al., 2012). the other parameters derived from the pv curve did not present a significant difference according to the duncan’s test (p≤0.05) due to the treatments, similar to the results reported by mellisho et al., 2011 in peaches under water restriction where were no differences respect the control in the turgor loss point (ψppt, wrcppt), or in de modulus of elasticity (ε), however they found osmotic adjustment of 0.18 mpa, that is lower than the values founded on this study. it is important to note that these plants were under rdi treatments in previous years, which may have been preconditioned or affected (ruizet al., 2000) causing their water status to be maintained. it is also observed that the increase of in ψ100 t3 could contribute to maintain the turgor in the plant as observed in the values of ψoppt (-5.9 mpa) and ε (11.5 mpa) slightly higher for t3. yield and quality the harvested fruits were classified into three size categories according to diameter: category i larger than 65 mm, category ii between 65 and 50 mm and category iii less than 50 mm. fruit yield per tree (kg/tree) was higher for t1 (23.59 kg) without significant difference with t2 and t3 according to the duncan’s test (p≤0.05). the mean weight of the fruits was homogeneous between treatments with 160g, 170 g and 170 g for i, ii and iii respectively, it was similar to data found by molina (2014) (140 g) and slightly lower than the reported by abril, (2015) (200 g) in the same orchard. the number of fruits per tree varied between treatments rdi period * * * * * * * * * * * * r ai nf al l ( m m ) days after full bloom ψ t(m p a) 0 20 40 60 80 100 t1 control t2 (25% control) t3 (0% control) rainfall -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 40 60 80 100 120 140 160 180 200 figure 2. variation of the midday stem water potential (ψt) in t1, t2 and t3 obtained as the mean of 4 replicates per treatment and rainfall during the crop cycle. bars indicate standard error and asterisks indicate significant difference between treatments. 354 agron. colomb. 35(3) 2017 without significant differences according to duncan’s test (p≤0.05). more fruits were obtained per tree in t1 (113 fruits) than in t2 (92 fruits) and t3 (102 fruits). the highest number of fruits corresponded to categories i and ii in all treatments, with no significant differences, meaning that the majority of the fruit corresponded to fruits larger than 50 mm coinciding with pérez et al. (2014); de la rosa et al. (2015), who did not find significant differences in peach yield under moderate rdi treatments. although there was no significant difference in yield, there is a slight variation of t1 considering that the water status of the tree (ψt) did not show significant differences between t1 and t2. the results suggest that the t2 represents water saving up to 75% during the rapid fruit growth stage (obtaining similar yield results). as the plant water relations did not present significant differences between treatments, there was no difference in the quality parameters: volume, density, sphericity, color index (ci) of pulp and peel, firmness and tss according to duncan’s test (p≤0.05) (tab. 3) similar to that found by de la rosa et al. (2015) in nectarines, indicating that the fruits in the three treatments present similar quality characteristics. the sphericity of the fruits was 0.96 which is very close to one (1) indicating an almost spherical shape typical of the triumph of vienna pears what may be a desired attribute of quality for consumers. the titratable total acidity (tta) and maturity index (mi) were the only parameters with significant difference according to the duncan’s test (p≤0.05) between control and t2 and t3. because the mi is derived from the relation between tss and tta, its variation is due to the reduction of malic acid quantity for t1. parra et al. (1998) reported mean tss values similar to those found (12.67 °brix) indicating that as the fruit grows and develops in the plant, °brix increases, while the acid content decreases. the mi had values higher than those reported by arenas (2012) for the same species under normal irrigation conditions and lower than those obtained by abril (2015) (41, 48 y 46 °brix gl-1 for t1, t2 table 1. parameters of the pressure-volume curve for t1, t2 and t3 obtained as the mean of 4 repetitions per treatment and its standard error (s.e). equal letters between columns indicate that there was no significant difference between treatments according to duncan’s test (p≤0.05). t3 s.e t2 s.e t1 s.e osmotic potential at full turgor (ψ100)(mpa) -3.1 b 0.08 -2.86 ab 0.11 -2.53 a 0.22 apoplastic relative water content (rwca)(%) 89.51 a 1.54 90.54 a 3.14 90.46 a 2.03 osmotic potential al turgor loss point (mpa) (ψoppt) -5.9 a 2.93 -5.3 a 0.49 -5.02 a 0.60 modulus of elasticity (ε) (mpa) 11.5 a 0.78 10.74 a 0.594 9.17 a 1.982 relative water content at turgor loss point (%) (rwcppt) 94.85 a 3.64 95.35 a 1.82 95.16 a 1.10 osmotic adjustment (mpa) (∆o) 0.57 0.33 table 2. fruit yield for t1 (1460 l/tree), t2 (394 l/tree) and t3 obtained as the mean of 4 replicates per treatment and their standard error (se). equal letters between columns indicate that it was not significantly different between treatments according to the duncan’s test (p≤0.05). t1 s.e. t2 s.e. t3 s.e. yield (kg/tree) i 14 a 3.28 10.7 a 1.43 10.7 a 1.43 ii 9.35 a 2.39 6.5 a 1.32 8.18 a 1.1 iii 0.28 a 0.11 0.63 a 0.19 0.63 a 0.21 total 23.59 a 17.86 a 19.5 a fruit mean weight (g) i 200 a 0 230 a 0.03 230 a 0.03 ii 180 a 0.03 180 a 0.03 200 a 0 iii 100 a 0 100 a 0 100 a 0 media 160 a 170 a 170 a fruits/tree i 61 a 14 46 a 7 45 a 6 ii 49 a 9.03 40 a 8.26 51 a 5.96 iii 3 a 1.11 6 a 1.66 6 a 2.12 total 113 a 92 a 102 a 355moreno-hernández, vélez-sánchez, intrigliolo: effect of deficit irrigation on yield and quality of pear (pyrus communis cv. triumph of vienna) y t3 respectively) and molina (2014) (61, 65 y 61 °brix gl-1 for t1, t2 y t3 respectively). conclusions pear trees were resistance to the water deficit as they performed osmotic adjustment, but osmotic potential was similar in all treatments. the application of rdi did not affect the yield or quality of the fruits in relation to the well irrigated trees, indicating that a similar production can be achieved with savings of water up to 100% during the rapid fruit growth stage. literature cited abril, d.m. 2015. evaluación de la respuesta a la aplicación de riego deficitario controlado en cultivo de pera variedad triunfo de viena (pyrus communis l.). tesis de maestría. facultad de ingeniería, universidad nacional de colombia, bogota, colombia. allen, r.g., l.s. pereira, d. raes, and m. smith. 2006. evapotranspiración del cultivo guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. estudio fao riego y drenaje 56. fao, rome, italy. arenas, c., j. vélez, and j. camacho. 2012. crecimiento del fruto de peral bajo el sistema de riego por goteo con una y dos líneas. rev. colomb. cienc. hortíc. 6(2), 140-151. doi: 10.17584/ rcch.2012v6i2.1972 caspari, h.w., m.h. behboudian, and d.j. chalmers.1994. water use, growth and fruit yield of ‘hosui’ asian pears under deficit irrigation. j.amer.soc.hort.sci.119(3), 383-388. corcuera, l. 2003. comparación de dos métodos para generar curvas presión-volumen en especies del género quercus. invest. agrar. sist. recur. for. 12(1), 111-121. cruz, z. n., p. rodríguez, a. galindo, e. torrecillas, s. ondoño, c.d. mellisho, and a. torrecillas. 2012. leaf mechanisms for drought resistance in zizyphus jujuba trees. plant sci. 197, 77-83. doi: 10.1016/j.plantsci.2012.09.006 cui, n., t. du, f. li, l.tong, s. kang, m. wang, and z. li. 2009. response of vegetative growth and fruit development to regulated deficit irrigation at different growth stages of pear-jujube tree. agric. water manag. 96(8), 1237-1246. doi: 10.1016/j. agwat.2009.03.015 de la rosa, j. m., m.r. conesa, r. domingo, e. aguayo, n. falagán, and a. pérez. 2015. combined effects of deficit irrigation and crop level on early nectarine trees. agric. water manag. 170, 120-132. doi: 10.1016/j.agwat.2016.01.012 de swaef, t., k. steppe, and r. lemeur, r. 2008. determining reference values for stem water potential and maximum daily trunk shrinkage in young apple trees based on plant responses to water deficit. agric. water manag. 96 541-550. doi: 10.1016/j. agwat.2008.09.013 di rienzo j.a., f. casanoves, m.g. balzarini, l. gonzalez, m. tablada, and c.w. robledo. infostat versión 2016. grupo infostat, fca, universidad nacional de córdoba, argentina. fao. 2014. infografía de estadísticas sobre el agua. informe programa aquastat, fao, rome, italy. intrigliolo, d. s., and j.r. castel. 2006. performance of various water stress indicators for prediction of fruit size response to deficit irrigation in plum. agric. water manag. 83 (1-2), 173-180. doi: 10.1016/j.agwat.2005.12.005 kohli, a., k. frenken, and c. spottorno.2010. desambiguación de las estadísticas sobre el agua. informe fao programa aquastat, fao, rome, italy. marsal, j., and j.girona. 1997. effects of water stress cycles on turgor maintenance processes in pear leaves (pyrus communis). tree physiol. 17(5), 327-33. marsal, j., m.mata, a. arbone, j. rufat, and j.girona. 2002. regulated deficit irrigation and rectification of irrigation scheduling in young pear trees: an evaluation based on vegetative and productive response. eur. j. agron. 17, 111-122. mccarthy, m.g. 2005. regulated deficit irrigation and partial rootzone drying as irrigation management techniques for grapevines. deficit irrigation practices 79-87. mellisho, c.d., z.n. cruz, w. conejero, m.f. ortuño, and p. rodríguez. 2011. mechanisms for drought resistance in early maturing cvar flordastar peach trees. j. agric. sci. 149(5), 609-616. doi: 10.1017/s0021859611000141 table 3. fruit quality parameters for t1, t2 and t3 obtained as the mean of 4 replicates per treatment and their standard error (se). equal letters between columns indicate that it was not significantly different between treatments according to the duncan’s test (p≤0.05). t1 se t2 se t3 se volume (cm3) 186 a 13.212 178.38 a 8.831 173.38 a 10.72 density (g cm-3) 1.07 a 0.037 1.03 a 0.038 1.15 a 0.075 sphericity 0.96 a 0.008 0.96 a 0.006 0.96 a 0.008 ci of peel -1.78 a 0.902 -1.05 a 0.698 -1.54 a 0.618 ci of pulp -1.78 a 0.902 -1.05 a 0.698 -0.53 a 0.205 poles firmness (n) 11.51 a 1.020 11.9 a 1.295 12.26 a 0.609 ecuador firmness (n) 15.19 a 1.138 15.71 a 0.748 13.99 a 1.001 tss (°brix) 14.21 a 0.315 14.38 a 0.514 14.91 a 0.488 titratable total acids (% malic acid) 0.33 a 0.021 0.43 b 0.037 0.48 b 0.024 maturity index (°brix gl-1) 44.1 a 2.744 34 b 3.157 30.76 b 2.079 http://doi.org/10.17584/rcch.2012v6i2.1972 http://doi.org/10.17584/rcch.2012v6i2.1972 http://doi.org/10.1016/j.plantsci.2012.09.006 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2009.03.015 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2009.03.015 http://doi.org/0.1016/j.agwat.2016.01.012 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2008.09.013 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2008.09.013 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2005.12.005 http://doi.org/10.1017/s0021859611000141 356 agron. colomb. 35(3) 2017 miranda, d., g. fischer, and c. carranza (eds.). 2013. los frutales caducifolios en colombia. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota, colombia. molina, j. 2014. efecto de la aplicación de tres láminas de riego en un cultivo de pera variedad triunfo de viena (pyrus communis l.). tesis de maestría. facultad de ingeniería. universidad nacional de colombia, bogota, colombia. molina, m. j., j.e.vélez, and a. galindo. 2015. resultados preliminares del efecto del riego deficitario durante el periodo de crecimiento rápido del fruto de pera (var. triunfo de viena) en la producción y calidad del fruto. rev. colomb. cienc. hortic. 9(1), 38-45. doi: 10.17584/rcch.2015v9i1.3744 morandi, b., p. losciale, l. manfrini, m. zibordi, s. anconelli, e. pierpaoli, and l. corelli.2014. leaf gas exchanges and water relations affect the daily patterns of fruit growth and vascular f lows in abbé fétel pear (pyrus communis l.) trees. sci. hortic. 178, 106-113. doi: 10.1016/j.scienta.2014.08.009 naor, a. 2006. irrigation, scheduling and evaluation of tree water status in deciduous orchards. hortic. rev. 32, 111-165. naor, a., i. klein, and i. doron. 1995. stem water potential and apple size. j. amer. soc. hort. sci, 120(4), 577-582. parra, a., l.j. sánchez, and c. barragán. 1998. características físicas y fisiológicas. rev. ing. invest. 41, 33-44. pérez, a., m.c. ruiz, and r. domingo. 2014. effects of timing and intensity of deficit irrigation on vegetative and fruit growth of apricot trees. agric. water manag. 134, 110-118. doi: 10.1016/j. agwat.2013.12.007 podestá, l., e. sánchez, r.vallone, and j. morábito. 2010. efecto del riego deficitario controlado sobre el crecimiento vegetativo en plantaciones jóvenes de cerezo (prunus avium l.) rev. fac. un cuyo. 42, 73-91. rallo, g., p. gonzález, j. manzano, and g. provenzano. 2017. using field measurements and fao-56 model to assess the eco-physiological response of citrus orchards under regulated deficit irrigation. agric. water manag. 180, 136-147. doi: 10.1016/j. agwat.2016.11.011 rodríguez, l., l. lopez, and m. garcía. 2010. determinación de la composición química y actividad antioxidante en distintos estados de madurez de frutas de consumo habitual en colombia, mora (rubus glaucus b.), maracuyá (passif lora edulis s.), guayaba (psidium guajava l.) y papayuela (carica cundinamarcensis). facultad de ciencias naturales. universidad jorge tadeo lozano, bogota, colombia. ruiz, m.c., r. domingo, a. torrecillas, and a. perez. 2000. water stress preconditioning to improve drought resistance in young apricot plants. plantscience 156, 245-251. samperio, a., m.h. prieto, f. blanco, and a. vivas. 2015. effects of post-harvest deficit irrigation in ‘red beauty’ japanese plum: tree water status, vegetative growth , fruit yield, quality and economic return. agric. water manag. 150, 92-102. doi: 10.1016/j.agwat.2014.12.006 torrecillas, a., m.j. sánchez, j.j. alarcón, and m.c. ruiz. 2001. physiological and agronomical aspects of the response of tree crops to deficit irrigation. recent res. dev. plant biol. 1(1), 143-154. tyree, m. t. and h.t. hammel. 1972. the measurement of the turgor pressure and the water relations of plants by the pressure-bomb technique. j. exp. bot. 23(1), 267-282. doi: 10.1093/jxb/23.1.267 http://doi.org/10.17584/rcch.2015v9i1.3744 http://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.08.009 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2013.12.007 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2013.12.007 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.11.011 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.11.011 http://doi.org/10.1016/j.agwat.2014.12.006 http://doi.org/10.1093/jxb/23.1.267 received for publication: 5 february, 2015. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.49497 1 la libertad research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). villavicencio (colombia). jorduz@corpoica.org.co agronomía colombiana 33(1), 43-48, 2015 performance of ‘valencia’ sweet orange grafted in different rootstocks, colombia tropical lowland. 2001-2013 comportamiento de naranja ‘valencia’ injertada en diferentes patrones, en el trópico bajo de colombia. 2001-2013 hans nicolas chaparro-zambrano1, heberth augusto velázquez1, and javier orlando orduz-rodríguez1 abstract resumen ‘valencia’ sweet orange is widely cultivated in colombian tropical lowlands, with low yields and a lack of technology. as a result, nine rootstocks commonly used in tropical zones: ‘c-35’, ‘carrizo’, ‘swingle’ citrumelo or cpb 4475, ‘cleopatra’, ‘sunki × english’, ‘volkamer’, ‘webberi’ and ‘yuma’ were evaluated. the plants were established in 2001 and were evaluated for vegetative growth, fruit yield and quality for 10 years (20042013). the obtained results indicated that ‘sunki × english’ and ‘volkamer’ were the best rootstocks for fruit yield and the worst was ‘yuma’. furthermore, all of the rootstocks, except ‘yuma’, stabilized their height in the last year. in terms of volume, ‘amblycarpa’ and ‘cleopatra’ were the bigger plants and ‘yuma’ was the smallest. in addition, for yield efficiency, ‘yuma’ had the best rootstocks, followed by ‘sunki × english’. all of the rootstocks showed a similar fruit quality, except for ‘sunki × english’, which obtained the highest total soluble solids/total titratable acids ratio. la naranja ‘valencia’ es ampliamente cultivada en el trópico bajo de colombia, con bajos rendimientos y falta de tecnología. para responder a estos requerimientos, fueron evaluados nueve patrones comúnmente usados en las zonas tropicales, ‘c-35’, ‘carrizo’, ‘swingle’ citrumelo o cpb 4475, ‘cleopatra’, ‘sunki × english’, ‘volkameriano’, ‘webberi’ y ‘yuma’. las plantas fueron establecidas en el año 2001, se evaluaron por 10 años (2004-2013) las variables de crecimiento vegetativo, rendimiento y calidad de fruta. ‘sunki × english’ y ‘volkameriana’ fueron los patrones con más alto rendimiento de fruta, el menor fue ‘yuma’. todos los patrones, excepto ‘yuma’ estabilizaron su altura en el último año. en volumen ‘amblycarpa’ y ‘cleopatra’ produjeron las plantas más grandes, y ‘yuma’ el más pequeño. el patrón con mejor eficiencia de copa es ‘yuma’ seguido por ‘sunki × english’. todos los patrones presentaron frutas de calidad similar, excepto por ‘sunki × english’ el cual obtuvo una relación alta de sólidos solubles totales/acidez total titulable. key words: ecophysiology, fruit quality, genotype, propagation, citrus. palabras clave: ecofisiología, calidad de la fruta, genotipo, propagación, citrus. introduction the production of citrus is possible in tropical and subtropical zones and tropical zones are located between 23.5° north and south latitude. in addition, citrus is cultivated between 0 and 2,000 m a.s.l. (orduz-rodríguez et al., 2011) and is produced in tropic highlands (1,500-2,000 m a.s.l.), medium lands (800-1,500 m a.s.l.) and lowlands (0-700 m a.s.l.) (orduz-rodríguez, 2007). however, ‘valencia’ sweet oranges offer the best economic performance in citrus fruits for tropic lowlands (mateus et al., 2010) and are classified as a late harvest crop (davies and jackson, 2009). in tropical lowland conditions, plants reach bigger sizes than in subtropical and tropical conditions (reuther, 1977). under tropical conditions, the f lowering intensity, duration and distribution are due to water stress (davenport, 1990). furthermore, the fruit growth is fast with a poor external quality, green rind, pallid yellow colored fruit, and low total soluble solids and total titratable acid due to the fact that the average temperature remains high all year, causing high respiratory rates that metabolize sugars and acids (davies and albrigo, 1994). the evaluation of rootstock is vital for the commercial development of citrus crops due to the fact that the rootstock affects more than 20 horticultural variables of citrus plants (davies and albrigo, 1994), including yield. this kind of investigation must be done locally, according to the plant response to the weather, soil, disease and crop management (wutscher and bistline, 1988). as a result, the response of the rootstocks to the mentioned variables could improve the actual productive capacity of the ‘valencia’ sweet orange trees grafted over the ‘cleopatra’ tangerine that has been http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.49497 mailto:jorduz@corpoica.org.co 44 agron. colomb. 33(1) 2015 used due to its resistance to phytophthora (castle, 1987). ‘cleopatra’ is classified as a rootstock with a late production entrance. in the end, selecting new rootstocks and understanding the productive, vegetative and fruit quality behavior provide information for making decisions about yield, field distribution and quality of fruit according to market demands. materials and methods the study was conducted in the equatorial lowland tropics at the corpoica la libertad research center (04°03’ n, 73°29’ w) in villavicencio (colombia), during 2001-2014. for this purpose, the following rootstocks were studied: ‘amblycarpa’ (citrus amblycarpa [hassk.] ochse), ‘c-35’ (citrus sinensis [l.] osb. × poncirus trifoliata [l.] raf.), ‘carrizo’ (citrus sinensis [l.] osb. × poncirus trifoliata [l.] raf.), ‘swingle’ citrumelo or cpb 4475 (citrus paradisi macfad. × poncirus trifoliata [l.] raf.), ‘cleopatra’ (citrus reshni hort. ex tanaka), ‘sunki × english’ (poncirus trifoliata [l.] raf. × citrus sunki [hayata] hort. ex tanaka), ‘volkamer’ (citrus limmonia osbeck), ‘webberi’ (citrus webberii wester), and ‘yuma’ (citrus sinensis [l.] osb. × poncirus trifoliata [l.] raf.). the rootstocks were propagated from mother plants located at the corpoica palmira research center in palmira (colombia), and, after one year, the plants were grafted using inverted t-bud with ‘valencia’ sweet orange (citrus sinensis [l.] osbeck) bud. the budded plants were planted with a distance of 8 × 5 m using a randomized complete block design and the soil type was classified as typic haplustox. for which, the texture components were 59.5% sand, 14.00% loam, and 26.5% clay, and the soil ph was 4.5. in addition, the experiment was surrounded by ‘valencia’ sweet orange grafted over ‘cleopatra’ rootstock, the soil surface was covered with forage peanut and weeds, and the plants were not irrigated. lastly, the management of the crop was done according to the recommendations of orduz-rodríguez and baquero (2003) for citrus on the colombian eastern plains. the fruits were collected and weighed every year, 20052014, for each tree as the result of f lowering intensity of the corresponding year. also, the information for plant growth was taken annually in the dry season between december and february, and the canopy volume was calculated using the turrel (1946) formula, v = 0.5236 * h * d, where h is high and d is diameter. furthermore, the yield efficiency index was calculated as the production/canopy volume, expressed as kg m-3, and fruit quality data from november to january were estimated from a sample of ten fruits for each rootstock per block; from this, the average fruit weight, total titratable acidity (tta), total soluble solids (tss), average juice percentage age, and tss/tta ratio were obtained. each fruit was weighed and the juice was extracted with an electric squeezer. then, the juice content was sized with a graduated pipet. finally, the total soluble solids was determined with a brixco handheld refractometer (atago, tokyo) and the total titratable acidity as the citric acid equivalent was measured by titration with 0.1 n naoh. all of the data were subjected to anova and the mean comparison to a tukey multiple range test. proc glm was used for the statistics sas® v.9.3. results fruit yield fruit production started in the third year, except for ‘webberi’ and ‘cleopatra’, with the first harvest in the fourth year, and the production stabilized in the sixth year for table 1. annual and cumulative fruit yield (kg/plant) for ‘valencia’ sweet orange plants grafted on nine rootstocks from 2004 to 2013. la libertad research center, villavicencio (colombia). plants established in 2001. rootstock 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 cumulative ‘sunki × english’ 7.69 ab 11.19 b 51.15 a 75.68 ab 153.44 bc 70.96 a 146.28 a 138.36 a 89.84 a 197.74 ab 942.33 a cpb 4475 6.47 ab 17.71 b 29.19 b 50.28 ab 92.56 d 27.03 b 76.07 bcd 46.66 bcd 75.88 a 114.20 d 536.05 c ‘c-35’ 2.94 bc 17.04 b 20.95 b 47.15 ab 106.20 cde 30.65 b 77.32 bcd 50.03 cd 89.58 a 139.16 cd 581.02 bc ‘yuma’ 1.13 bc 10.66 b 15.33 b 31.00 b 49.95 e 22.25 b 56.76 d 20.64 d 53.89 a 66.20 de 327.81 d ‘amblycarpa’ 1.87 ab 3.71 b 11.80 b 50.09 ab 104.40 cde 30.18 b 72.16 cd 55.27 bcd 102.62 a 278.34 a 710.45 bc ‘carrizo’ 4.17 bc 16.30 b 29.38 b 66.17 ab 113.22 cde 47.53 ab 54.73 cd 91.40 b 71.19 a 131.91 c 626.00 bc ‘cleopatra’ 0.40 ab 3.91 b 27.81 b 60.77 ab 203.47 ab 37.33 b 99.45 bcd 66.78 bcd 66.23 a 158.41 bcd 724.56 ab ‘volkamer’ 4.23 bc 43.17 a 62.11 a 80.93 ab 234.81 a 69.10 a 84.82 bcd 79.97 bc 62.28 a 149.25 bcd 870.67 a ‘webberi’ 0.93 bc 4.28 b 27.62 b 60.00 ab 144.62 bcd 40.34 b 111.88 ab 86.70 bc 95.55 a 201.68 abc 773.59 ab means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 45chaparro-zambrano, velázquez, and orduz-rodríguez: performance of ‘valencia’ sweet orange grafted in different rootstocks, colombia tropical lowland. 2001-2013 the cpb 4475, c-35 -2007-. however, ‘carrizo’, ‘sunki × english’ and ‘volkamer’ lemon stabilized their production in the 2006 fifth year with a production of 29.38, 51.15 and 62.11 kg/plant, respectively (tab. 1). finally, ‘yuma’ was the last one to stabilized production, in 2008 with 49.95 kg/plant. for the cumulative production, ‘sunki × english’ was the rootstock that had the highest (942.34 kg/plant), followed by ‘volkamer’ lemon (870.67 kg/plant) without significant differences. ‘yuma’ showed the lowest cumulative production with (327 kg/plant). plant growth height ‘volkamer’ lemon showed higher plants in the field during the years 2005-2009. however, the ‘yuma’ plants had the lowest height. in the last three periods of the evaluation (2010-2012), all of the rootstocks showed the same behavior in terms of height, with no significant differences except for ‘yuma’, which showed the lowest value with 2.81 m for 2012 (tab. 2). canopy volume table 3 shows the canopy volume values; ‘cleopatra’ and ‘amblycarpa’ were the better rootstocks in the last evaluation with canopy volumes of 43.71 and 43.62 m3; in the middle position were the other rootstocks, except ‘yuma’, which registered the lowest volume value (13,5 m3) of 2012. yield efficiency ‘yuma’ was the best rootstock for the average yield efficiency (7.02 kg m-3), followed by ‘sunki × english’ (6.50 kg m-3) without significant differences. on the other hand, ‘cleopatra’ was the lowest rootstock (3.48 kg m-3), with ‘carrizo’, ‘webberi’, ‘c-35’, cpb 4475, ‘volkamer’ and ‘amblycarpa’ in the middle group, between 5.20 and 3.78 kg m-3 (tab. 4). table 2. plant height of ‘valencia’ sweet oranges grafted on nine rootstocks from 2005 to 2012. la libertad research center, villavicencio (colombia). plants established in 2001. rootstock 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 ‘amblycarpa’ 2.07c 2.68c 2.94b 3.12bc 3.08bcd 3.92ab 4.06ab 3.97a ‘c-35’ 2.11c 2.53c 2.66bc 2.83cd 2.8375d 3.48b 3.61b 3.78a ‘carrizo’ 2.31bc 2.74c 2.85b 2.76d 2.86dc 3.38b 3.5b 3.65a cpb 4475 2.4b 2.79c 2.97b 3.29b 2.93dc 4.06a 3.71a 3.69a ‘cleopatra’ 2.5b 3.13b 3.33ab 3.32b 3.28ab 4.07a 4.1a 4.12a ‘sunki × english’ 2.41b 2.94bc 2.81b 3.23b 3.19abc 3.84ab 3.81ab 3.56a ‘volkamer’ 2.79a 3.59a 3.73a 3.67a 3.49a 3.99ab 4.07ab 4.18a ‘webberi’ 2.36bc 2.71c 2.87b 2.85c 2.78d 3.59ab 3.86ab 3.93a ‘yuma’ 1.77d 2.09d 2.27c 2.25e 2.09e 2.71c 2.78c 2.81b means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). table 3. canopy volume (m3) of ‘valencia’ sweet oranges grafted on nine rootstocks from 2005 to 2012. la libertad research center, villavicencio (colombia). plants established in 2001. rootstock 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 ‘amblycarpa’ 2.00 cd 5.16 d 8.19 c 13.29 c 47.78 a 26.03 b 37.32 a 43.62 a ‘c-35’ 2.28 cd 5.22 cd 7.51 c 11.85 c 13.43 a 20.00 b 23.19 b 27.58 b ‘carrizo’ 3.78 bc 7.55 bc 9.05 bc 12.25 c 14.99 a 21.34 b 23.02 b 28.21 b cpb 4475 3.38 bc 6.37 c 9.50 bc 16.31 bc 20.29 a 29.02 ab 30.82 ab 25.11 bc ‘cleopatra’ 4.03 b 9.87 b 14.28 b 19.41 b 24.05 a 33.93 ab 37.38 a 43.71 a ‘sunki × english’ 3.67 b 9.19 bc 11.73 bc 18.95 b 20.89 a 29.80 ab 30.14 ab 30.72 ab ‘volkamer’ 6.67 a 14.68 a 19.77 a 25.99 a 25.50 a 35.17 a 33.23 a 37.82 ab ‘webberi’ 2.32 bcd 6.28 c 9.20 bc 14.64 bc 15.25 a 23.78 b 28.7 ab 35.41 ab ‘yuma’ 1.14 d 2.54 d 3.91 c 5.22 d 5.90 a 8.91 c 8.70 c 13.50 c means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 46 agron. colomb. 33(1) 2015 fruit quality the data for fruit quality were taken during the main harvest period in the years from 2009 to 2012. ‘carrizo’ and ‘yuma’ gave the higher fruit weights (229.08 228.28 g), without statistical differences, and ‘webberi’ ‘amblycarpa’ ‘c-35’ and ‘cleopatra’ showed intermediate fruits with weights between 227.63 and 218.83 g (tab. 5). furthermore, the rootstocks with a higher tss were ‘sunki × english’ and ‘c-35’, both with 10.44%, followed by ‘amblycarpa’, ‘carrizo’, cpb 4475 and ‘volkamer’ in a range of 10.38 to 9.95%; in the last group, there were ‘cleopatra’, ‘webberi’ and ‘yuma’ (9.76-9.38%). however, the tta variable did not have significant differences between the rootstocks. in the maturity index (tss/tta), ‘sunki × english’ was on top (15.82%); differences were only seen with ‘volkamer’ (11.44%), ‘webberi’ (12.51%), ‘yuma’ (12.85%) and ‘cleopatra’ (13.19%). lastly, ‘volkamer’ lemon had the fruits with the highest juice percent per fruit (46.72%) and the lowest juice percent was obtained by ‘webberi’ (38.90%) (tab. 5). discussion ‘sunki × english’ was the rootstock with the best production behavior, over the commonly used ‘cleopatra’. in ‘folha murcha’ sweet orange, ‘sunki’ had a middle production rootstock. however, ‘citrumelo’ had a higher production than ‘sunki’, but they were not significantly different. the differences between the current experiment and cantuarias-avilés et al. (2011) came about because ‘sunki’ was a hybrid in the current study. on the other hand, ‘cleopatra’ showed a late entrance for picking, as described by castle (1987), and a good yield, contrary to pérez-pérez et al. (2010), who reported on ‘lane late’ navel oranges, where ‘cleopatra’ had a lower yield than ‘carrizo’. furthermore, ‘yuma’ had the lowest rootstock yield due to the fact that the plants were smaller in height and volume, as opposed to ‘volkamer’, which was one of the rootstocks with a higher yield and bigger plants. this behavior was similar in ‘shamouti’ orange (georgiou and gregoriou, 1999). also, the stabilization of the rootstocks in terms of height in the last two years of evaluation table 4. yield efficiency (kg m-3) of ‘valencia’ sweet oranges grafted on nine rootstocks from 2005 to 2012. la libertad research center, villavicencio (colombia). plants established in 2001. rootstock 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 average ‘amblycarpa’ 0.87 a 2.16 b 8.15 a 7.17 a 2.00 a 2.25 b 1.84 b 1.96 b 3.78 bc ‘c-35’ 7.49 a 5.09 ab 6.90 a 8.25 a 2.28 a 3.89 ab 2.20 b 3.48 ab 4.53 bc ‘carrizo’ 3.88 a 5.06 b 6.78 a 9.79 a 3.43 a 2.92 b 4.41 ab 2.83 ab 5.20 b cpb 4475 6.3 a 7.11 ab 6.45 a 6.06 a 1.82 a 2.99 ab 1.67 b 2.27 b 4.32 bc ‘cleopatra’ 0.6 a 2.99 b 5.53 b 11.69 a 1.46 a 2.69 b 1.62 b 1.42 b 3.48 c ‘sunki × english’ 4.4 a 6.7 ab 9.05 a 9.98 a 3.94 a 5.69 a 5.96 a 2.59 b 6.50 ab ‘volkamer’ 7.9 a 4.15 b 4.96 b 8.35 a 2.85 a 2.52 b 2.37 b 2.11 b 4.00 bc ‘webberi’ 2.33 a 4.27 b 8.16 a 10.71 a 2.48 a 4.55 ab 3.09 b 3.04 ab 5.05 bc ‘yuma’ 6.11 a 10.83 a 8.15 ab 9.53 a 4.48 a 3.58 ab 3.02 b 4.18 a 7.02 a means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). table 5. fruit quality (average of five years 2008-2012) of ‘valencia’ sweet oranges grafted on nine rootstocks. la libertad research center, villavicencio (colombia). plants established in 2001. rootstock fruit weight (g) tss (%) tta (%) index tss/tta juice percentage ‘amblycarpa’ 226.64 ab 10.38 ab 0.70 a 14.83 ab 43.41 ab ‘c-35’ 224.89 ab 10.44 a 0.76 a 13.74 ab 42.37 b ‘carrizo’ 229.08 a 10.07 ab 0.70 a 14.39 ab 44.27 ab cpb 4475 212.42 b 10.03 ab 1.39 a 13.2 ab 44.70 ab ‘cleopatra’ 218.83 ab 9.76 b 0.74 a 13.19 b 41.39 b ‘sunki × english’ 216.72 b 10.44 a 0.66 a 15.82 a 44.16 ab ‘volkamer’ 215.52 b 9.95 ab 0.87 a 11.44 b 46.72 a ‘webberi’ 227.63 ab 9.38 b 0.75 a 12.51 b 38.90 b ‘yuma’ 228.28 a 9.64 b 0.75 a 12.85 b 40.82 b means with different letters in each column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 47chaparro-zambrano, velázquez, and orduz-rodríguez: performance of ‘valencia’ sweet orange grafted in different rootstocks, colombia tropical lowland. 2001-2013 showed a dominance of the ‘valencia’ sweet orange over the rootstock, except for ‘yuma’ (tab. 2). ‘volkamer’ and ‘cleopatra’ had the higher trees. this behavior is common even if the localities change as castle et al. (2010) showed in a study of 12 rootstocks in ‘valencia’ sweet orange. furthermore, ‘cleopatra’ and ‘amblycarpa’ produced bigger canopy volumes than ‘volkamer’; in an assay by fornerginer et al. (2003), this behavior was similar in ‘navelina’ oranges grafted over hybrids of ‘cleopatra’ and ‘volkamer’ lemon. however, ‘yuma’ had the smallest canopy volume, even lower than ‘carrizo’ (tab. 3), whereas ‘carrizo’ is characterized as having a canopy volume similar to that of ‘yuma’ in ‘lapithkiotiki’ lemon (georgiou, 2009). this difference could have resulted from a the lack of adaptation in ‘yuma’ to acid soil conditions, as evidenced by a marked chlorosis. in spite of this, ‘yuma’ was the rootstock with the highest yield efficiency, followed by ‘sunki × english’ with trees that were double in size. ‘sunki × english’ has been described as a high yield efficiency rootstock in ‘arrayana’ tangerine (orduz-rodríguez et al., 2006) in tropic lowlands. nonetheless, the fruit quality variables did not show major differences between the rootstocks, except for the maturity index (tss/tta). ‘sunki × english’ had the best ratio and the other hybrids of ‘sunki’ grafted on ‘marsh’ grapefruit also obtained a higher ratio (castle et al., 2010). in contrast, uribe-bustamante et al. (2013) found that the best rootstock for fruit quality in ‘valencia’ sweet oranges was sour orange, followed by ‘cleopatra’ and ‘yuma’. conclusion the results revealed that ‘sunki × english’ and ‘volkamer’ proved to be the better rootstocks for a high yield of ‘valencia’ sweet oranges. furthermore, ‘yuma’ cannot be used in tropical lowlands even if the number of plants per hectare is increased. acknowledgements thanks to colciencias for promoting the young researchers program; to the corpoica group for the fruits in la libertad research center; and to diana mateus, nadia pineda, david hernandez, alfredo pardo, capitolino ciprian, without their help this study would not have been possible. literature cited cantuarias-avilés, t., f.a.a.m. filho, e.s. stuchi, s.r. silva, and e. espinoza-nuñez. 2011. horticultural performance of ‘folha murcha’ sweet orange onto twelve rootstocks. sci. hortic. 129, 259-265. doi: 10.1016/j.scienta.2011.03.039 castle, w.s. 1987. citrus rootstocks. pp. 361-399. in: rom, r.c. and r.f. carlson (eds.). rootstocks for fruit crops. j. wiley and sons, new york, ny. castle, w.s., j.c. baldwin, and r.p. muraro. 2010. performance of ‘valencia’ sweet orange trees on 12 rootstocks at two locations and an economic interpretation as a basis for rootstock selection. hortscience 45, 523-533. davenport, t.l. 1990. citrus f lowering. hortic. rev. 12, 349-408. doi: 10.1002/9781118060858.ch8 davies, f.s. and l.g. albrigo. 1994. citrus. cab international, wallingford, uk. davies, f.s. and l.k. jackson. 2009. citrus growing in florida. 5th ed. university press of florida, gainesville, fl. forner-giner, m.a., a. alcaide, e. primo-millo, and j.b. forner. 2003. performance of ‘navelina’ orange on 14 rootstocks in northern valencia (spain). sci. hortic. 98, 223-232. doi: 10.1016/s0304-4238(02)00227-3 georgiou, a. and c. gregoriou. 1999. growth, yield and fruit quality of ‘shamouti’ orange on fourteen rootstocks in cyprus. sci. hortic. 80, 113-121. doi: 10.1016/s0304-4238(98)00232-5 georgiou, a. 2009. evaluation of rootstocks for the cyprus local lemon variety ‘lapithkiotiki’. sci. hortic. 123, 184-187. doi: 10.1016/j.scienta.2009.07.010 mateus c., d., x. pulido c., a. gutiérrez, and j.o. orduz-rodríguez. 2010. evaluación económica de la producción de cítricos cultivados en el piedemonte del departamento del meta durante 12 años. orinoquia 14, 16-26. orduz-rodríguez, j.o. 2007. ecofisiología de los cítricos en el trópico: revisión y perspectivas. pp. 67-76. in: fischer, g., s. magnitskiy, l.e. flórez, d. miranda, and a. medina (eds.). memorias 2nd congreso colombiano de horticultura. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. orduz-rodríguez, j.o. and j. baquero. 2003. aspectos básicos para el cultivo de los cítricos en el piedemonte llanero. rev. achagua 7, 7-19. orduz-rodríguez, j.o., l. arango-wiesner, h. monroy, and g. fischer. 2006. comportamiento de la mandarina arraya en seis patrones en suelos ácidos del piedemonte llanero de colombia. agron. colomb. 24, 266-273. orduz-rodríguez, j.o., s. castiblanco g., c.l. calderón, and h. velásquez. 2011. potencial de rendimiento y calidad de 13 variedades e híbridos comerciales de cítricos en condiciones del piedemonte llanero de colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 5, 220-232. doi: 10.17584/rcch.2011v5i2.1273 pérez-pérez, j.g., j. garcía, j.m. robles, and p. botía. 2010. economic analysis of navel orange cv. ‘lane late’ grown on two different drought-tolerant rootstocks under deficit irrigation in southeastern spain. agr. water manage. 97, 157-164. doi: 10.1016/j. agwat.2009.08.023 reuther, w. 1977. citrus. pp. 409-437. in: alvim, p. (ed.). ecophysiology of tropical crops. centro de pesquiza do cacao, new york, ny. http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2011.03.039 http://dx.doi.org/10.1002/9781118060858.ch8 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(02)00227-3 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(98)00232-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2009.07.010 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2011v5i2.1273 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2009.08.023 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2009.08.023 48 agron. colomb. 33(1) 2015 turrel, f.m. 1946. tables of surfaces and volumes of spheres and of prolates and oblates spheroids and spheroidal coefficients. university of california press, berkeley, ca. uribe-bustamante, a., s.a. curti-díaz, c. hernández-guerra, and s.j. ticante-montero. 2013. calidad de naranja ‘valencia’ injertada en 20 portainjertos. rev. chapingo ser. hortic. 19, 61-69. doi: 10.5154/r.rchsh.2011.08.043 wutscher, h.k. and f.w. bistline. 1988. performance of ‘hamlin’ orange on 30 citrus rootstocks in southern florida. j. amer. soc. hort. sci. 113, 493-497. http://dx.doi.org/10.5154/r.rchsh.2011.08.043 received for publication: 11 may, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 plant virus laboratory, biotechnology institute, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). mmguzmanb@unal.edu.co 2 international center for tropical agriculture (ciat). palmira (colombia). agronomía colombiana 32(2), 213-223, 2014 natural co-infection of solanum tuberosum crops by the potato yellow vein virus and potyvirus in colombia co-infección natural de potato yellow vein virus y potivirus en cultivos de solanum tuberosum en colombia angela villamil-garzón1, wilmer j. cuellar2, and mónica guzmán-barney1 abstract resumen the potato yellow vein virus (pyvv), a crinivirus with an rna tripartite genome, is the causal agent of the potato yellow vein disease, reported in colombian since 1950, with yield reductions of up to 50%. co-infection of two or more viruses is common in nature and can be associated with differences in virus accumulation and symptom expression. no evidence of mixed infection between pyvv and other viruses has been reported. in this study, eight plants showing yellowing pyvv symptoms: four solanum tuberosum group phureja (p) and four group andigena (a), were collected in cundinamarca, colombia to detect mixed infection in the isolates using next generation sequencing (ngs). the potato virus y (pvy) complete genome (similar to n strain) and the potato virus v (pvv) partial genomes were detected using ngs and re-confirmed by rt-pcr. preliminary field screening in a large sample showed that pyvv and pvy co-infect potato plants with a prevalence of 21% within the p group and 23% within the a group. this is the first report of co-infection of pyvv and potyvirus in colombia and with the use of ngs. considering that potyviruses enhance symptom severity and/or yield reductions in mixed infections, our results may be relevant for disease diagnosis, breeding programs and tuber certification. el potato yellow vein virus (pyvv) es un crinivirus de genoma rna tripartita, agente causal de la enfermedad del amarillamiento de las nervaduras de la papa reportada desde 1950 en colombia con reducción de producción hasta 50%. la coinfección entre virus en un mismo hospedero es común en la naturaleza y se asocia con cambios en acumulación viral y en la expresión de síntomas. hasta el momento no se ha reportado coinfección entre pyvv y otros virus en papa. en este estudio se colectaron en cundinamarca-colombia ocho plantas con síntomas de pyvv: cuatro solanum tuberosum grupo phureja (p) y cuatro del grupo andigena (a). utilizando secuenciamiento de alto rendimiento (ngs) en los aislamientos se detectó infección mixta de pyvv con potyvirus que se reconfirmó con rt-pcr. estudios preliminares en una muestra mayor de campo confirmaron que pyvv y pvy coinfectan papa con 21% de prevalencia para el grupo p y 23% para el grupo a. este es el primer reporte de coinfección de pyvv y potyvirus en colombia. teniendo en cuenta que los potyvirus pueden incrementar la severidad de síntomas y/o reducir el rendimiento en infecciones mixtas, los resultados presentados pueden ser relevantes para el diagnóstico de enfermedades virales, programas de propagación y de certificación de semillas. key words: viral diseases, potato virus v, prevalence, ngs, potato, root vegetables. palabras clave: en fer medades v i ra les, potato v ir u s v, prevalencia, ngs, papa, hortalizas de raíz. crop protection introduction co-infection is a natural event involving different viruses or strains from the same virus being present in a host at the same time (bennett, 1953). such viruses interact in some cases, thereby increasing (synergism) or decreasing (antagonism) the accumulation and expression of the symptoms of one or more viruses, thus affecting crop yield (goodman and ross, 1974; vance, 1991; pruss et al., 1997). the world’s potato production is affected by at least 40 different viruses (vreugdenhil, 2007); potato-infecting viruses are spreading fast worldwide; mostly because of infected tubers being used as seed-tubers for propagating crops, thereby leading to the possibility of interaction (davey, 2013); and also by dispersion caused by natural vectors (salazar et al., 2000). mixed potato virus x (pvx) and potato virus y (pvy) infection in solanaceae sp. has been one of the most studied viral synergisms; it causes increased pvx accumulation without interfering with pvy accumulation, but can reduce yield by around 80% (vance, 1991; anjos et al., 1992; vance et al., 1995). pvy (family potyviridae, genus potyvirus) is one of the most important potato pathogens worldwide. its 214 agron. colomb. 32(2) 2014 genome consists of a single-stranded, positive-sense rna molecule of about 10 kb in length (dougherty and carrington, 1998; hall et al., 1998). gene interactions involving different strains have been characterized based on host response and resistance, including the ordinary pvy (pvyo), tobacco venial necrosis (pvy-n) and stipple streak (pvy-c) strain groups of pvy (schubert et al., 2007; singh et al., 2008; moury, 2010). the north american (na) isolate of the potato tuber necrotic strain of pvy (pvy-ntn) is serologically related to pvy-n; however, pvy-ntn has been found to be a recombinant of pvy-o and pvy-n in the cp gene at the molecular level (boonham et al., 2002). phylogenetic analysis of cp sequences from colombian and chilean isolates, which had previously been characterized as pvy-ntn, has clustered them together in a new group which is closely related to pvy-n and pvy-ntn (moury, 2010; gil et al., 2011). reports of co-infection involving potyviruses and different viral groups are common. co-infection with comovirus in the soybean (anjos et al., 1992), with crinivirus in the sweet potato (untiveros et al., 2007) and with potexvirus in potato plants (vance, 1991) has been reported. previous studies have indicated that this is most likely due to p1/hcpro post-transcriptional gene silencing (ptgs) suppressor expression which allows non-poty virus accumulation levels to increase without being repressed by plant ptgs defences (anjos et al., 1992; vance et al., 1995; pruss et al., 1997; anandalakshmi et al., 1998). crinivirus co-infection with other viral groups has been reported, e.g. potyvirus, carlavirus, cucumovirus, ipomovirus and cavemovirus (untiveros et al., 2007; cuellar et al., 2011). regarding crinivirus, sweet potato chlorotic stunt virus (spcsv) co-infection with the sweet potato feathery mottle virus (spfmv) results in increased symptom severity and yield loss in the sweet potato, which is believed to be mediated by spcsv endoribonuclease iii (rnase3) acting as a silencing suppressor and, thus, allowing synergism with spfmv (untiveros et al., 2007; kreuze et al., 2008; cuellar et al., 2009). pyvv is a re-emergent and quarentenary crinivirus known as the causal agent of the potato yellow vein disease (pyvd), affecting production in colombia by 25 to 50% (salazar et al., 2000; guzmán-barney et al., 2012), and has a prevalence of 5.6 to 11.0% in potato crops of group p reported in three colombian states (franco-lara et al., 2012). the viral genome consists of three single-stranded, positive-sense rnas and at least two defective rnas (livieratos et al., 2004; eliasco et al., 2006). major coat protein (cp) gene studies have indicated low variability (offei et al., 2004; guzmán et al., 2006; rodríguez-burgos et al., 2009; chaves-bedoya et al., 2013) compared to high variability regarding the minor coat protein (mcp) gene and the homologue heat shock protein (hsp70h) gene (chavez-bedoya et al., 2014). considering the importance of pyvv in colombia and other andean countries and the widespread occurrence of potyviruses, such as pvy, this study aimed to detect pyvv co-infection of field potato plants with other viruses which might partly explain the leaf symptom expression variability and yield loss which have been observed by our research group in previous studies. next-generation sequencing (ngs) and rt-pcr were used to detect the viruses and establish co-infection. phylogenetic analysis of the sequenced amplicons was used to identify and cluster the detected viruses. an ngs approach has thus been used for the first time to demonstrate that pyvv can co-infect potato plants along with pyv and pvv. materials and methods plant material eight solanum tuberosum group phureja (p) (4) and group andigena (a) (4) plants expressing leaf yellowing symptoms were collected near chipaque, cundinamarca (colombia), for rt-pcr diagnosis and ngs analysis. leaf samples were collected at different times of the year from 61 s. tuberosum group p (51 symptomatic and 10 symptomless) and 39 of group a (28 symptomatic and 11 symptomless) potato crops grown in cundinamarca, using random sampling to establish virus prevalence. rna and sirna extraction for sirna extraction, an initial total rna extraction was performed from 4 g symptomatic leaves from each of the eight plants using trizol reagent (invitrogen™, thermo fisher scientific, waltham, ma); 50 ug were separated on 4% agarose gel with microrna markers (new england biolabs®, ipswich, ma) and visualised using sybrsafe (invitrogen™, thermo fisher scientific, waltham, ma). bands located between 21 and 30 bp were excised and purified using a gel extraction spin column kit (bio-rad laboratories, hercules, ca). the pellet was washed with 75% ethanol and dried at room temperature, according to the procedure described by kreuze et al. (2009). all small interference rnas (sirna) were sent to fasteris life science (fasteris, plan-les-ouates, switzerland) for processing and sequencing on an illumina genome analyzer ii (illumina®, san diego, ca). total rna for further 215villamil-garzón, cuellar, and guzmán-barney: natural co-infection of solanum tuberosum crops by the potato yellow vein virus and potyvirus in colombia analysis was obtained from 1 g leaves using trizol reagent (invitrogen™, thermo fisher scientific, waltham, ma). the rna was purified using chloroform, precipitated with isopropanol and washed with 70% ethanol. ngs analysis reads obtained by illumina sequencing were assembled using velvet (zerbino, 2008) and assembly-assembler script software. the pvy genome sequence (nc_001616, ay884984) was initially used as a template for aligning sirna reads using maq software (redmond, wa). different contigs were produced depending on the software used and different parameters, as published elsewhere (flores et al., 2011). larger contigs were assembled using seqman (dnastar software, madison, wi), combining the consensus contigs and sequences produced using maq and velvet. the assembled contigs were compared with the ncbi nucleotide and protein databases using the ncbi blast® (bethesdam, md) database search tool (altschul et al., 1997); their translated peptides were matched to the corresponding viruses in each plant. virus-specific contig coverage and distribution by sirna was determined using maq (default parameters) and the results were exported to r statistical software (version 2.13.0) and microsoft excel® for further analysis. pyvv and pyv coat protein gene amplification two hundred ng total rna were denatured at 72°c for 10 min and chilled on ice for 2 min to confirm the presence of pyvv and the potyviruses. rna was reverse-transcribed for 1 h at 42°c in the presence of 0.4 μm of the corresponding reverse primer (tab. 1), 1x reaction buffer (epicentre, illumina®, san diego, ca), 1 mm dntps (bioline, london), 10 mm dtt (epicentre, illumina®, san diego, ca), 1.6u rnase inhibitor (fermentas, thermo fisher scientific, waltham, ma), and 8u mmlv hp (epicentre, illumina®, san diego, ca) to 10 μl final volume. final denaturing took place at 72°c for 10 min. pcr was carried out using 1.6 μl of the rt-pcr product diluted five times in 1x buffer nh4 (bioline, london), 2.0 mm mgcl2 (bioline, london), 0.4 µm dntps (bioline, london), 0.4 µm of each primer (tab. 1) and 1u of biolase (bioline, london) to 10 µl final volume. samples were initially denatured at 94°c for 4 min and 35 cycles of pcr with 30 s denaturing at 94°c, 30 s of annealing at 60°c and 30 s of extension at 72°c. the series of cycles was followed by a final extension step for 10 min at 72°c. seven μl of each pcr product were analyzed on a 2% agarose gel in tae buffer, stained with sybrsafe (invitrogen™, thermo fisher scientific, waltham, ma), ran for 45 min at 70 v and photographed with a gel digitalizer (biorad). amplicons obtained with the potyvirus degenerate primers were cloned in pcr 4-topo (invitrogen™, thermo fisher scientific, waltham, ma) and recombinant plasmids were purified from e. coli using a quicklyse miniprep kit (quiagen, hilden, germany). plasmid preparations were sequenced using both forward and reverse primers. macrogen, korea, did the sequencing. sequence alignment and phylogenies to confirm the presence of pvy and pvv in the ngs analyzed samples, isolates of pyv and pvv were amplified with the degenerated primers pot1 and pot2 (tab. 1). amplicons were cloned and sent to macrogen (seoul, korea) for sanger sequencing. molecular evolutionary genetics analysis (mega) software (version 4.0) (tamura et al., 2007) was used for bioinformatics analysis and clustal w for aligning sequences (thompson et al., 1994). the evolutionary distances were computed using the maximum composite likelihood method (tamura et al., 2004), units being the number of base substitutions per site. evolutionary history was inferred using the neighbour-joining method (saitou and nei, 1987). statistical confidence was evaluated using a bootstrap test with 1,000 replicates (felsenstein, 1985). pea seed-borne mosaic virus (psbmv) was used as the outgroup. table 1. primers and probes used to detect pyvv, pvy and potyvirus. target primer sequence (5’→3’) expected amplicon size fragment amplified reference pyvv forward: 3’ aagcttctactcaatagatcctgcta 769 pb cp rodríguez et al. (2009) reverse: f2 ctcgaggatcctcatggaaatccgat pvy forward: acgtccaaaatgagaatgcc 480 pb cp nie and singh (2001) reverse: tggtgttcgtgatgtgacct potyvirus* forward: pot1 gactggatccattbtcdatrcacca ~ 1 kb nib/cp colinet et al. (1994) reverse: pot2 gacgaattctgygaygcbgatggytc * degenerated primers. 216 agron. colomb. 32(2) 2014 results ngs analysis eight leaf samples of pyvd symptomatic solanum tuberosum groups p and a plants were collected from crops in cundinamarca, colombia. sirnas were purified from total rna extracts and sent for ngs using the illumina platform. reads between 21 to 24 nt were used to assemble contigs; 0.2 to 1.2 million reads were obtained, having a higher proportion of host and unspecific sirnas. potyviral sequences accounted for 63% of the reads for virus-specific sirnas, particularly represented by 21 and 22 nt sirnas. while pyvv sequences accounted for 8% of the 21 and 22 nt sirnas, the remaining contigs corresponded to sequences with similarity to sequences for other viral families, host sequences or unknown sequences. the reads were assembled into contigs; tab. 2 shows those having over 70% similarity with other viruses. several contigs were found having similarity with virus sequences from the families betaf lexiviridae, caulimoviridae, closteroviridae and potyviridae. however, most contigs were discarded due to the contig length (less than 100 nt) or the contig amount (one to three contigs) (tab. 2), leading to not taking into account the family caulimoviridae and some members of the family potyviridae as candidate viruses. regarding cavemovirus, turnip vein clearing virus (tvcv) was also discarded as a candidate due to cavemovirus genome similarity to sequences integrated in the host genome (lockhart et al., 2000) and all the contigs found only matched open reading frames (orf) 3 and 4. the remaining candidate viruses were potyvirus pvv and pvy. most of the larger contigs had high similarity with sequences reported for pvy which lead to the complete assembly of sequences corresponding to the virus genome (fig. 1a). maq software was used for determining read frequency and distribution in the genome for both potyviruses and pyvv. even when several contigs having high identity were obtained for pyvv and pvv, sirna frequency was less than 50 reads for each position in most of the genome, so complete sequences could not be assembled (fig. 1b to 1d). the results gave less than 50 reads for each point in the pvv and pyvv genome; whereas, frequency at each point was around 1,500 reads for pvy (fig. 1). the reads led to assembling 46% of the first pyvv rna and 76% of the second and third rnas; potyvirus coverage was 99% for pvy and 50 for pvv; coverage and frequency were lower at the 5’ end than the 3’ end for pvv. the amount of each virus-specific sirna (fig. 1) showed that pvy sirnas were 17 times more abundant than those for pyvv in dual-infected plants; pvv-specific reads were four times less abundant than pyvv-specific sirnas in dual-infected plants while pyvv sirnas were 1.6 times more abundant in single-infected plants than those for pvv. the amount of pyvv-specific sirnas was almost twice as high when co-infecting with pvy and four times higher when co-infecting with pvy and pvv simultaneously (fig. 2). this contrasted with the rt-pcr and sequencing results which confirmed the presence of pvv and pyvv (fig. 3) even though the number of reads for these viruses was under-represented in the ngs data set as compared to pvy (tab. 2, fig. 4). table 2. number of contigs assembled by velvet and similarity to reported virus sequences. sirnas obtained by ngs were assembled into larger contigs and evaluated by blastx, the number of contigs with a similarity over 70% and an e-value of 0.0000001 for each virus in each sample are shown. family genus species a1 p1 p2 p3 a2 a3 p4 a4 betraflexiviridae carlavirus pvs 22 caulimoviridae badnavirus spbv-a 3 cavemovirus spvcv 1 1 2 tvcv 6 4 6 1 3 5 7 17 petuvirus pvcv 1 rufdv 1 closteroviridae crinivirus pyvv 3 10 48 46 51 potyviridae potyvirus pvv 56 14 pvy 12 1 1 7 2 tnsv 1 tummov 1 wpmv 8 1 217villamil-garzón, cuellar, and guzmán-barney: natural co-infection of solanum tuberosum crops by the potato yellow vein virus and potyvirus in colombia figure 1. coverage and distribution of specific pyvv, pvy and pvv sirnas upper y axis shows positive sense sirnas and lower y axis shows negative sense sirnas and the frequency and each color line represent a sirna size (21 to 24 nt) light blue and dark blue lines represent total coverage of sirnas, x axis represents the position of each virus genome. a, genome of pvy; b, pyvv rna1; c, pyvv rna2; d, pyvv rna3; e, pvv. 5´ 6k1 3´utr 6k2 cl nlb cpnlavpgp3hc-prop1utr 1 24 08 97 00 93 71 85 70 70 13 62 81 55 61 36 59 35 03 57 17 10 13 18 8 -1,500 -1,000 -500 0 500 1,000 1,500 coverage fr ec ue nc y pvy a coverage reads +21nt coverage reads +22nt coverage reads +23nt coverage reads +24nt coverage reads -21nt coverage reads -22nt coverage reads -23nt coverage reads -24nt coverage reads σ reads + coverage reads σ reads 5´ 3´mtr/hel rdrp p7l-pro 1 14 06 80 35 77 93 76 08 60 92 18 2 utrutr -10 -5 0 5 10 coverage fr ec ue nc y pyvv-rna1 b coverage reads +21nt coverage reads +22nt coverage reads +23nt coverage reads +24nt coverage reads -21nt coverage reads -22nt coverage reads -23nt coverage reads -24nt coverage reads σ reads + coverage reads σ reads 5´ 3´p10 cpp60p7hsp70h 1 53 39 50 51 42 79 40 15 24 56 22 85 62 0 utrutr -20 -10 0 10 20 30 coverage fr ec ue nc y pyvv-rna2 c coverage reads +21nt coverage reads +22nt coverage reads +23nt coverage reads +24nt coverage reads -21nt coverage reads -22nt coverage reads -23nt coverage reads -24nt coverage reads σ reads + coverage reads σ reads sequence analysis and phylogenies rt-pcr was per formed w it h poty vir u s degenerate primers to amplify a segment of the nib/cp gene. amplicons were cloned and sent to sequencing to confirm the presence of pvv in the ngs samples. the sequence fragments were aligned using mega 4 along with fifteen full-length genomic sequences for non-recombinant pvy isolates, two for pvv and two for wild potato mosaic virus (wpmv) and psbmv as out-group (obtained from ncbi genbank). the dendrogram (fig. 3) was constructed using the neighbor-joining method (giving a total of 749 positions in the final dataset). 218 agron. colomb. 32(2) 2014 figure 2. amount of specific pyvv sirnas in single infected plants, double infected with the potyvirus pvy or pvv and triple infected with both potyvirus. the amount of sirnas was determined using maq results. 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 pvy pvy pvy pvv pvy+pvv singly doubly triply 5´ 6k1 3´utr 6k2 cl nlb cpnlavpgp3hc-prop1utr 1 24 39 98 48 94 02 85 86 70 29 62 91 55 71 36 69 35 13 57 27 10 71 20 5 -100 -50 0 50 100 coverage fr ec ue nc y pvv e coverage reads +21nt coverage reads +22nt coverage reads +23nt coverage reads +24nt coverage reads -21nt coverage reads -22nt coverage reads -23nt coverage reads -24nt coverage reads σ reads + coverage reads σ reads 5´ 3´cpm p26p4 1 36 59 36 59 29 67 91 6 73 4 62 6 utrutr -30 -40 -20 -10 0 10 20 coverage fr ec ue nc y pyvv-rna3 d coverage reads +21nt coverage reads +22nt coverage reads +23nt coverage reads +24nt coverage reads -21nt coverage reads -22nt coverage reads -23nt coverage reads -24nt coverage reads σ reads + coverage reads σ reads figure 1. coverage and distribution of specific pyvv, pvy and pvv sirnas upper y axis shows positive sense sirnas and lower y axis shows negative sense sirnas and the frequency and each color line represent a sirna size (21 to 24 nt) light blue and dark blue lines represent total coverage of sirnas, x axis represents the position of each virus genome. a, genome of pvy; b, pyvv rna1; c, pyvv rna2; d, pyvv rna3; e, pvv. primers allowed pvy to be detected in just one of the tested samples. pyvv and pvy prevalence evaluation the aforementioned results showed pyvv and pvy simultaneously infecting the same plant sample. a preliminary prevalence assay was made to corroborate co-infection in the field. symptomatic and symptomless group p (61 plants) and a (9 plants) samples were collected in chipaque, cundinamarca, and tested with specific primers. rt-pcr was used for estimating the number of singlyand duallyinfected plants (fig. 5). results revealed that 21% of group p and 23% of group a samples were dual-infected and that just 15% of a samples and 16% of p samples were not infected by any of the viruses being tested. eleven symptomless plants were collected in the group a and the percentages of singlyand dually-infected plants were calculated. the results showed that most pyvv singly-infected plants were symptomatic (54%) whereas most pvy singly-infected plants were symptomless (45%); sequence analysis of samples a1, p1 and p3 (fig. 4) revealed similarity to pvv, thereby corroborating the results shown in tab. 2. it also showed that the potyvirus degenerate 219villamil-garzón, cuellar, and guzmán-barney: natural co-infection of solanum tuberosum crops by the potato yellow vein virus and potyvirus in colombia aj585198 pvy-o isolate sasa-61 s.tube... ay166867 pvy-n isolate n-jg canada ay884984 pvy-ntn/na-n isolate rra-1 usa ay166866 pvy-ntn isolate tu 660 canada ay884983 pvy-n isolate mont usa x97895 pvy-n switzerland am268435 pvy-n isolate new zealand s... jx999794 pvy-a3.2 col jx999795 pvy-a3.3 col jx999796 pvy-a3.4 col jx999793 pvy-a3.1 col jx999797 pvy-a3.5 col pvy colombia potato virus y aj585196 pvy-o uk s.tuberosum ef026074 pvy-o usa u09509 pvy-c canada s.tuberosum l. aj585195 pvy-o isolate sasa-110 uk s... aj890348 pvy-c adgen france s.tuberosum aj43545 pvy isolate lye84.2 spain ly... aj439544 pvy isolate son41 frances.n... af463399 pvy-mn usa aj437280.1 ptomv aj437279.1 wpmv nc004010.1 pvv isolate-dv-42 uk jx999802 pvv-p3.5 col jx999799 pvv-p3.1 col jx999801 pvv-p3.4 col jx999800 pvv-p3.2 col jx999798 pvv-p1.1 col jx999791 pvv-a1.2 col jx999792 pvv-a1.3 col potato virus v nc001671.1 psbmv 99 99 68 99 96 71 67 98 63 87 49 15 29 31 98 97 97 82 93 94 94 61 38 0.05 figure 3. dendrogram of pvy and pvv colombian isolates. neighbor-joining tree is drawn to scale, with branch lengths in the same units as those of the evolutionary distances used to infer the phylogenetic tree. branches corresponding to partitions reproduced in less than 50% bootstrap replicates are collapsed. the percentage of replicate trees in which the associated taxa clustered together in the bootstrap test (1,000 replicates) is shown next to the branches. genbank accession numbers are indicated at the end of each branch. all dually-infected plants evaluated here exhibited symptoms (fig. 5). ten symptomless plants were collected in the group p. the results showed that all symptomless plants were either pyvv singly-infected (50%) or were not infected by any of the viruses being evaluated (50%); whereas 25% of the symptomatic plants were dually-infected and similar amounts of singly-infected pyvv and pvy were found (fig. 6). a l l dua l ly-infected pla nts eva luated here ex hibited symptoms (fig. 5) and their expression was documented; singly-infected plants exhibited typical symptoms of pyvv infection, meaning yellow leaves having green veins (salazar et al., 2000). dually-infected plants showed mild and severe mosaic with inter-venial yellowing in some cases; this differed greatly from previously-described symptoms caused by pyvv (fig. 6). discussion pyvv is a re-emergent crinivirus becoming one of the most important potato viruses in andean countries where the infection is responsible for 25 to 50% yield reduction (salazar et al., 2000; franco-lara et al., 2009; guzmánbarney et al., 2012). host co-infection by different viruses may cause increase in symptom severity and yield loss (goodman and ross, 1974; vance, 1991; pruss et al., 1997). dual pvy and pvx infection is responsible for large potato losses around the world, accounting for a 3to 10-fold increase in symptom severity according to tobacco plant observations (vance, 1991); nevertheless, co-infection does not always result in increased symptoms and/or yield loss. some viruses interact without affecting each another (i.e. neutralism) (bennett, 1953). it is well known that virus interactions could affect virus accumulation, symptom expression 220 agron. colomb. 32(2) 2014 figure 4. rt-pcr amplification of pyvv and pvy coat proteins and potyvirus nib/cp fragment of samples used for ngs samples. m, generuler (thermo fisher scientific, waltham, ma) 100 bp and 1 kb. lanes 2 to 9 samples; c1, rna total from a citrus madurencisis plant infected with ctv. c2, total rna from a s. tuberosum group phureja plant maintained in vitro; c3, positive controls. for pyvv and potyvirus plasmids and for pvy total rna from an infected plant. p, phureja group plants; a; andigena group plants. figure 5. prevalence of pyvv+pvy in cundinamarca, colombia. thirty nine samples of s. tuberosum groups andigena and 61 of phureja were evaluated by rt-pcr for the presence of pyvv, pvy and both viruses also considering symptomatic and asymptomatic plants. 54 9 31 50 11 45 33 32 25 4 45 10 50 0 20 40 60 80 100 symptomatic no symptomatic symptomatic no symptomatic andigena phureja pyvv+pvy no viruspyvv pvy p er ce nt ag e m a1 p1 p2 p3 a2 a3 p4 a4 c1 c2 c3 1,000 pb 500 pb 1,000 pb 500 pb 500 pb py vv 769 pb potyvirus 1.2 kb pv y 480 pb figure 6. symptoms of pyvv single infected and double infected (pyvv+pvy) under field conditions. a, symptoms characteristic of pyvv infection; b and c, symptoms observed in pyvv and pvy infected plants. a b c between 0.2 and 1.2 million 21 to 24 nt rna reads were obtained and used to construct larger contigs which were compared to other genbank sequences using blastx. several contigs having identity with several plant virus families were found; however, closer analysis using different parameters (similarity, e-value, contigs length, etc.) and crop yield; for that reason, in the present study, next generation sequencing approach (ngs) was used to detect different viruses that could co-exist with pyvv in field potato plants and that may be responsible for some of the symptom expression differences observed in field-collected plants (franco-lara et al., 2009). 221villamil-garzón, cuellar, and guzmán-barney: natural co-infection of solanum tuberosum crops by the potato yellow vein virus and potyvirus in colombia suggested that a large number of contigs had been misidentified (e.g. viruses in the families luteroviridae, begomoviridae, masteroviridae, tymoviridae and virgaviridae). the larger contigs matched pvy sequences, and the length and amount led to the assembly of full-length sequences that were used to perform phylogenetic analysis (fig. 3). those showed that the colombian samples’ pvy sequences grouped together with european and north-american ntn strain isolates, although they were not identical to those from previous reports (gil et al., 2011). interestingly, potato virus s (pvs) was detected in a p group sample. pvs has already been reported in colombia in single (sánchez de luque et al., 1991; gil et al., 2011) and mixed infections with plrv, pvx, pvs and pvy (guzmán et al., 2010). preliminary studies for pyvv and pvv co-infection have been reported previously (rodríguez et al., 2011). fulllength genome sequences could not be formed for pyvv and pvv (<76% and 51% coverage, respectively); fig. 1 shows that the number of pyvv sirnas obtained was 17fold lower than that obtained for pvy and only 1.6 higher than that obtained for pvv. pyvv-specific sirnas were twice as high when co-infecting with pvy and four times higher when co-infecting with both pvy and pvv (fig. 2). larger contigs were obtained for pvy and up to 99% of the genome was assembled. contigs similar to cavemovirus tvcv were found in all the analyzed samples (tab. 2); nevertheless, this could have been due to the presence of pararetrovirus sequences integrated in the host genome, which has been already been described in other solanaceae (lockhart et al., 2000). a triple co-infection was noticed in one of the group p samples analyzed here (this study’s scope precluded further investigation). triple infection including crinivirus has already been reported as causing greater symptom severity than that in dual-infection (untiveros et al., 2007); the effects and prevalence of pvy, pvv and pyvv triple infection should thus be assessed. a group of 100 field potato plants was used for preliminary estimation of dual-infection (pyvv-pvy) prevalence; up to 23% of the samples analysed here were dually-infected. in a screening done in group p crops in three colombian states during 2008, pyvv was reported as being present in 5.6 to 11% of the symptomatic samples and in 25% of the symptomless plants (franco-lara et al., 2012); pvy prevalence was estimated at around 72% (gil et al., 2011). prevalence analysis revealed that all dually-infected plants exhibited symptoms; in contrast, singly-infected plants in the group a only had symptoms in 54% of the cases for pyvv and 45% for pvy and the group p had 56% pyvv and 33% pvy (fig. 5). pyvv singly-infected plants showed typical symptoms: leaf lets having clearing of the secondary and tertiary veins and also intense yellow leaf lets having green central veins (salazar et al., 2000); whilst symptoms for the dually-infected plants (pvy-pyvv) included mild and severe mosaic, with yellow central veins in some cases (fig. 6). changes in symptom expression have been observed in virus interactions, namely lettuce infectious yellows virus (liyv, crinivirus) and turnip mosaic virus (tumv, potyvirus) or tomato chlorosis virus (tocv, crinivirus) (wang et al., 2009) and tomato spotted wilt virus (tswv, tospovirus, bunyaviridae) (garcía-cano et al., 2006), whose interactions cause increased symptom severity leading to host death in some cases. poty virus co-infection with non-related viruses can result in synergism, usually over-accumulation of nonpotyvirus, without affecting potyvirus levels (vance et al., 1995). it was established that pyvv co-infects with pvy and also possibly with pvv. helper component proteinase (hc-pro) is known to act as a silencing suppressor in potyvirus, thereby affecting sirna accumulation (mallory et al., 2001) and explaining how pvy could allow other viruses to increase their effect in a particular host. by promoting higher virus accumulation, synergism could indirectly affect symptom severity and the efficiency of transmission by insect vectors. types of crinivirus have also been found to have a synergistic effect on unrelated viruses; when spscv (crinivirus) interacts with spfmv (potyvirus) accumulation levels have not differed from single infected plants but spfmv has increased its levels up to 600-fold and this has correlated with intensified symptom severity (karyeija et al., 2000). such synergism is believed to be mediated by the spcsv rnase3 protein which acts as a silencing suppressor (kreuze et al., 2008; cuellar et al., 2009). it would be interesting to identify the silencing suppressor protein in pyvv and ascertain its role in pyvv co-infection. preliminary assays were conducted using qpcr and elisa tests; however, no pyvv and pvy synergistic interaction was detected; results that may be due to the reduced number of samples used and the lack of a follow-up study, which 222 agron. colomb. 32(2) 2014 led us to suggest that pyvv may have been interacting with pvy. further studies are required to ascertain this. the results are very important and should be taken into account by phyto-sanitary institutions. the prevalence study and symptom detection represent preliminary steps and should be enforced by research on a larger scale. ackwonlegments we thank j. kreuze and m. florez from the international potato center for expert advice in small rna analysis and a. hernandez from the biotechnology institute of the national university of colombia for rt-qpcr advice. this work was supported by twas-unesco-icgeb and colciencias project n. 202010016358. literature cited altschul, s.f., t.l. madden, a.a. schäffer, j. zhang, z. zhang, w. miller, and d.j. lipman. 1997. gapped blast and psiblast: a new generation of protein database search programs. nucleic acids res. 25, 3389-3402. anandalakshmi, r., g.j. pruss, x. ge, r. marathe, a.c. mallory, t.h. smith, and v.b. vance. 1998. a viral suppressor of gene silencing in plants. proc. natl. acad. sci. usa 95, 13079-13084. anjos, j.r., u. järlfors, and s.a. ghabrial. 1992. soybean mosaic potyvirus enhances the titer of two cucumoviruses in dually infected soybean plants. phytopathol. 82, 1022-1027. bennett, c. 1953. interactions between viruses and virus strains. adv. virus res. 1, 40-67. boonham, n., k. walsh, m. hims, s. preston, j. north, and i. barker. 2002. biological and sequence comparisons of potato virus y isolates associated with potato tuber necrotic ringspot disease. plant pathol. 51, 117-126. chaves-bedoya, g., m. guzmán-barney, and l. ortíz-rojas. 2013. genetic heterogeneity and evidence of putative darwinian diversifying selection in potato yellow vein virus (pyvv). agron. colomb. 31, 161-168. chaves-bedoya, g., k. cubillos, and m. guzmán-barney. 2014. first report of recombination in potato yellow vein virus (pyvv) in colombia. trop. plant pathol. 39, 234-241. colinet, d., p. kummert, p. lepoivre, and j. semal. 1994. identification of distinct potyviruses in mixedly-infected sweetpotato by the polymerase chain reaction with degenerate primers. phytopathol. 84, 65 69. cuellar, w.j., j.f. kreuze, m.l. rajamäki, k.r. cruzado, m. untiveros, and j.p. valkonen. 2009. elimination of antiviral defense by viral rnase iii. proc. natl. acad. sci. usa 106, 10354-10358. cuellar, w.j., j. de souza, i. barrantes, s. fuentes, and j.f. kreuze. 2011. distinct cavemoviruses interact synergistically with sweet potato chlorotic stunt virus (genus crinivirus) in cultivated sweet potato. j. gen. virol. 92, 1233-1243. davey, t., s.f. carnegie, g.s. saddler, and w.j. mitchell. 2013. the importance of the infected seed tuber and soil inoculum in transmitting potato mop-top virus to potato plants. plant pathol. 63, 88-97. dougherty, w.g. and j.c. carrington. 1998. expression and function of potyviral gene products. annu. rev. phytopathol. 26, 123-143. eliasco, e., i.c. livieratos, g. müller, m. guzmán, l.f. salazar, and r.h.a. coutts. 2006. sequence of defective rnas associated with potato yellow vein virus. arch. virol. 151, 201-204. felsenstein, j. 1985. confidence limits on phylogenies: an approach using the bootstrap. evolution 39, 783-791. flores, m., r. silvestre, j. kreuze, and w. cuellar. 2011. evaluación de material indexado para virus por secuenciamiento a gran escala. fitopatol. colomb. 35(suppl.), 60. memorias xxx congreso colombiano y xv latinoamericano de fitopatología. bogota. franco-lara, l., a. villamil, a. guateque, and m. guzman. 2009. evidence of latency of pyvv in tubers and plants of solanum phureja. phytopathol. 99, s37. franco-lara, l., d. rodríguez, and m. guzman-barney. 2012. prevalence of potato yellow vein virus (pyvv) in solanum tuberusum group phureja fields in three states of colombia. amer. j. pot. res. 90, 324-330. garcía-cano, e., r.o. resende, r. fernández-muñoz, and e. moriones. 2006. synergistic interaction between tomato chlorosis virus and tomato spotted wilt virus. phytopathol. 96, 1263-1269. gil, j.f., j.m. cotes, and m. marin. 2011. incidencia de potyvirus y caracterización molecular de pvy en regiones productoras de papa (solanum tuberosum l.) de colombia. rev. colomb. biotecnol. 13, 85-93. goodman, r.m. and a.f. ross. 1974. enhancement of potato virus x synthesis in doubly infected tobacco occurs in doubly infected cells. virology 58, 16-24. guzmán, m., e. ruiz, n. arciniegas, and r.h.a. coutts. 2006. occurrence and variability of potato yellow vein virus in three departments of colombia. j. phytopathol. 154, 748-750. guzmán, m., v. román, l. franco, and p. rodríguez. 2010. presencia de cuatro virus en algunas accesiones de la colección central colombiana de papa mantenida en campo. agron. colomb. 26, 225-234. guzmán-barney, m., l. franco, d. rodríguez, l. vargas, and j. fierro. 2012. yield losses in solanum tuberosum group phureja cultivar criolla colombia in plants with symptoms of pyvv in field trials. amer. j. pot. res. 89, 438-447. hall, j.s., b. adams, t.j. parsons, r. french, l.c. lane, and s.g. jenson. 1998. molecular cloning, sequencing and phylogenetic relationship of a new potyvirus: sugarcane streak mosaic virus, and a re-evaluation of the classification of the potyviridae. mol. phylogenet. evol. 10, 323-332. karyeija, r.f., j.f. kreuze, r.w. gibson, and j.p. valkonen. 2000. synergistic interactions of a potyvirus and a phloem-limited crinivirus in sweet potato plants. virology 269, 26-36. kreuze, j.f., i. samolski klein, m. untiveros lazaro, w. cuellar chuquiyuri, g. lajo morgan, p.g. cipriani mejía, m. ghislain, and j.p.t. valkonen. 2008. rna silencing-mediated resistance to a crinivirus (closteroviridae) in cultivated sweet potato (ipomoea batatas l.) and development of sweet potato virus 223villamil-garzón, cuellar, and guzmán-barney: natural co-infection of solanum tuberosum crops by the potato yellow vein virus and potyvirus in colombia disease following co-infection with a potyvirus. mol. plant pathol. 9, 589-598. kreuze, j., a. perez, m. untiveros, d. quispe, s. fuentes, i. barker, and r. simon. 2009. complete viral genome sequence and discovery of novel viruses by deep sequencing of small rnas: a generic method for diagnosis, discovery and sequencing of viruses. virology 388, 1-7. livieratos, i.c., e. eliasco, g. müller, r.c. olsthoorn, l.f. salazar, c.w. pleij, and r.h. coutts. 2004. analysis of the rna of potato yellow vein virus: evidence for a tripartite genome and a conserved 3’-terminal structures among members of the genus crinivirus. j. gen. virol. 85, 2065-2075. lockhart, b.e., j. menke, g. dahal, and n.e. olszewski. 2000. characterization and genomic analysis of tobacco vein clearing virus, a plant pararetrovirus that is transmitted vertically and related to sequences integrated in the host genome. j. gen. virol. 81, 1579-1585. mallory, a.c., l. ely, t.h. smith, r. marathe, r. anandalakshmi, m. fagard, h. vaucheret, g. pruss, l. bowman, and v.b. vance. 2001. hc-pro suppression of transgene silencing eliminates the small rnas but not transgene methylation or the mobile signal. plant cell 13, 571-584. moury, b. 2010. a new lineage sheds light on the evolutionary history of potato virus y. mol. plant pathol. 11, 161-168. nie, x. and r.p. singh. 2001. a novel usage of random primers for multiplex rt-pcr detection of virus and viroid in aphids, leaves, and tubers. j. virol. methods 91, 37-49. offei, s.k., n. arciniegas, g. müller, m. guzmán, l.f. salazar, and r.h. coutts. 2004. molecular variation of potato yellow vein virus isolates. arch. virol. 149, 821-827. pruss, g., x. ge, x.m. shi, j.c. carrington, and v.b. vance. 1997. plant viral synergism: the potyviral genome encodes a broadrange pathogenicity enhancer that transactivates replication of heterologous viruses. plant cell 9, 859-868. rodríguez-burgos, p., g. chaves, l. franco-lara, and m. guzmanbarney. 2009. low molecular variability of potato yellow vein virus (pyvv) isolated from solanum phureja and solanum tuberosum in colombia. phytopathol. 100, s176. rodríguez, p., a. villamil, a. hernández, m. guzman-barney, and w. cuellar. 2011. evidencia de coinfección natural de crinivirus y potyvirus en aislados colombianos de papa solanum tuberosum evaluada por secuenciación profunda. fitopatol. colomb. 35(suppl.), 60. memorias xxx congreso colombiano y xv latinoamericano de fitopatología. bogota. saitou, n. and m. nei. 1987. the neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. mol. biol. evol. 4, 406-425. salazar, l., g. müller, m. querci, j.l. zapata, and r.a. owens. 2000. potato yellow vein virus: its host range, distribution in south america and identification as a crinivirus transmitted by trialeurodes vaporariorum. ann. appl. biol. 137, 7-19. sánchez de luque, c., p. corzo, and o.a. pérez. 1991. incidencia de virus en papa y su efecto sobre rendimiento en tres zonas agroecologicas de colombia. rev. latinoam. papa 4, 36-51. schubert, j., v. fomitcheva, and j. sztangret-wisniewska. 2007. differentiation of potato virus y strains using improved sets of diagnostic pcr-primers. j. virol. methods 140, 66-74. singh, r., j. valkonen, s. gray, n. boonham, r. jones, c. kerlan, and j. schubert. 2008. discussion paper: the naming of potato virus y strains infecting potato. arch. virol. 153, 1-13. tamura, k., m. nei, and s. kumar. 2004. prospects for inferring very large phylogenies by using the neighbor-joining method. proc. natl. acad. sci. usa 101, 11030-11035. tamura, k., j. dudley, m. nei, and s. kumar. 2007. mega4: molecular evolutionary genetics analysis (mega) software version 4.0. mol. biol. evol. 24, 1596-1599. thompson, j., d. higgins, and t. gibson. 1994. clustal w: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. nucleic acids res. 22, 4673-4680. untiveros, m., s. fuentes, and l. salazar. 2007. synergistic interaction of sweet potato chlorotic stunt virus (crinivirus) with carla-, cucumo-, ipomo-, and poty viruses infecting sweet potato. plant dis. 91, 669-676. vance, v. 1991. replication of potato virus x rna is altered in coinfections with potato virus y. virology 182, 486-494. vance, v., h. berger, j. carrington, a. hunt, and x. shi. 1995. 5’ proximal potyviral sequences mediate potato virus x/potyviral synergistic disease in transgenic tobacco. virology 206, 583-590. vreugdenhil, d. 2007. potato biology and biotechnology advances and perspectives. elsevier, amsterdam. wang, j., m. turina, v. medina, and b. falk. 2009. synergistic interaction between the potyvirus, turnip mosaic virus and the crinivirus, lettuce infectious yellows virus in plants and protoplasts. virus res. 144, 163-170. zerbino, d. and e. birney. 2008. velvet: algorithms for de novo short read assembly using de bruijn graphs. genome res. 18, 821-829. received for publication: 25 march, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 group of agricultural research (gia in spanish), faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). jgalvarezh@gmail.com agronomía colombiana 32(2), 238-245, 2014 postharvest behavior of tamarillo (solanum betaceum cav.) treated with cacl2 under different storage temperatures comportamiento poscosecha de tomate de árbol (solanum betaceum cav.) tratado con cacl2 bajo diferentes temperaturas de almacenamiento lida paola pinzón-gómez1, yuli alexandra deaquiz1, and javier giovanni álvarez-herrera1 abstract resumen the tamarillo, or tree tomato, produced in colombia, has great potential for commercialization in the global market for tropical exotic fruits, but suffers quality losses during the postharvest phase due to the use of inappropriate technologies. in order to extend the postharvest life of these fruits, the effect of calcium chloride (cacl2) and different storage temperatures was evaluated. a completely randomized design was used, where the block criterion was the temperature with three treatments (control and calcium chloride doses of 570 and 862 mm) and three blocks (6, 9°c and ambient temperature [20°c]), for a total of nine experimental treatments monitored every five days for 20 days. the cacl2 treatments delayed softening over time, as compared to the control but did not affect the other quality attributes. generally, the fruits stored at low temperatures lost less fresh weight and had a lower respiration rate as compared with the fruits stored at the ambient temperature. during the postharvest, it was observed that the fruits had a ph between 3.84 and 4.36, total acidity between 0.57 and 1.6% and 9.79°brix on average. the physicochemical properties of the tamarillo were more affected by the ambient temperature than by the application of cacl2. the temperature of 9°c is recommended for maintaining the quality of this fruit for 20 days. el tomate de árbol, producido en colombia tiene un gran potencial para ser comercializado en el mercado mundial de frutas tropicales exóticas, pero durante su vida poscosecha se presentan pérdidas debido al uso de tecnologías inadecuadas que no contribuyen a mantener la calidad de los frutos. el objetivo del trabajo fue prolongar la vida poscosecha de estos frutos mediante la aplicación de cloruro de calcio (cacl2) y almacenamiento a diferentes temperaturas. se utilizó un diseño en bloques completos al azar, donde el criterio de bloqueo fue la temperatura, se contó con tres tratamientos (testigo, dosis de cacl2 570 y 862 mm) y tres bloques (6, 9°c y ambiente [20°c]), para un total de nueve unidades experimentales. se realizaron mediciones cada 5 días por 20 días. los tratamientos con cacl2 disminuyeron el ablandamiento a lo largo de la conservación comparados con el testigo pero no afectaron el resto de atributos de calidad. en general, frutos almacenados a bajas temperaturas perdieron menos masa fresca y presentaron una tasa respiratoria menor comparada con los almacenados al ambiente. durante el almacenamiento se observó que los frutos presentaron ph entre 3,84 y 4,36, acidez total de 0,57 a 1,6% y °brix de 9,79 en promedio. las características físico-químicas de los frutos de tomate de árbol fueron más afectadas por la temperatura de conservación que por los tratamientos con cacl2. la temperatura de 9°c se recomienda para mantener la calidad de estos frutos durante 20 días. key words: exotic fruits, firmness, weight loss, respiration, refrigeration. palabras clave: frutas exóticas, firmeza, pérdida de peso, respiración, refrigeración. introduction tamarillo, or tree tomato, (solanum betaceum cav.) is considered an exotic fruit. in colombia, it is widely cultivated in departments such as cundinamarca, boyaca, santander, antioquia, caldas, quindio, risaralda, tolima, valle and nariño (bonnet and cárdenas, 2012). colombia stands out in production, seed commercialization and crop technology development, so it has great potential for exporting this fruit. however, the quality standards for exporting this product include fruits without mechanical or phytosanitary damage (contreras et al., 2007). for this reason, new technologies for maintaining the quality and extending the postharvest life of these fruits should be developed. fruit ripening is characterized by a sequence of physical and chemical changes associated with processes such as respiration, transpiration, ethylene production and other volatile substances (balaguera et al., 2009; ayala et al., 2013). these processes are inf luenced by internal and 239pinzón-gómez, deaquiz, and álvarez-herrera: postharvest behavior of tamarillo (solanum betaceum cav.) treated with cacl2 under different storage temperatures external factors that increase or decrease their activity, in which calcium plays a fundamental role. calcium is a nutrient associated with fruit ripening and storage life. the main role of calcium in the ripening and senescence of fruit is to maintain the integrity of the membranes and stabilize the structure of cell walls (roman and gutiérrez, 1998). high levels of calcium in fruit tissue cause a decrease in processes such as ethylene production, respiration rate, weight loss and firmness (ernani et al., 2008). fruit is an organ with a high metabolic rate and its growth depends on a continuous supply of calcium. however, the concentration of this element within fruits decreases during fruit growth (awang et al., 2011); whereby, the application of calcium before storage is recommended in many zones of fruit production around the world as a strategy to protect fruit from stress and mechanical and chilling damage (serrano et al., 2004). moreover, temperature is the most determinant factor in the rate of deterioration of harvested products (kader, 2013) because it inf luences the action of gases such as oxygen, carbon dioxide and ethylene. the manipulation of temperatures during the storage of fruits is one of the main methods used to maintain postharvest characteristics (rolz, 2011). in the absence of chilling injury or associated damages, cold storage temperatures decrease the respiration rate, ethylene production, weight losses through transpiration, microbial growth and, in general, ripening processes and deterioration in quality (knee, 2002). in this regard, the manipulation of storage temperatures and postharvest calcium applications could be a viable alternative for maintaining the quality and postharvest life of tamarillo. the objective of this investigation was to extend the postharvest life of these fruits through the application of calcium chloride (cacl2) and storage at different temperatures. materials and methods this study was carried out at the laboratory of plant physiology of the “universidad pedagógica y tecnológica de colombia”, tunja, which has an average temperature of 20°c and average relative humidity of 65%. the fruits were harvested from a commercial crop in the municipality of jenesano (boyaca department), located at 2,100 m a.s.l., 5°23’18’’ n and 73°22’05’’ w, with an average annual rainfall of 1,095 mm, average temperature of 18°c and relative humidity of 85%. the tamarillo fruits were harvested at maturity stage 5, as classified by the standards set by icontec 4105 (bonnet and cárdenas, 2012). the fruits were chosen for uniform size, lack of mechanical damage and good phytosanitary conditions. a completely randomized block design was used. the block criterion was temperature (6, 9°c and laboratory ambient temperature [20°c]) with three treatments consisting of different cacl2 doses (control and cacl2 570 and 862 mm), for a total of nine experimental units (10 fruit per treatment). after the fruits were harvested and selected, they were transported to the laboratory where they were disinfected with a sodium hypochlorite solution at 2% and washed with distilled water. then, the treatments were applied to the respective fruit batches. for the cacl2 treatments, the fruits were immersed for 15 min and allowed to dry at the ambient temperature for 1 h. finally, the fruits were stored in refrigerators at 6 or 9oc and at the ambient temperature in the laboratory (20°c and relative humidity of 65%). the variables evaluated were weight loss (wl, in %), respiration rate (mg kg-1 h-1 of co2), firmness (n), skin color (l*, a* and b* color indices [ci]), ph, total titratable acidity (tta, in %), total soluble solids (tss, in obrix) and maturity index (mi), or ratio obtained by dividing tta by tss. these variables were measured every 5 d and ended after 20 d, in accordance with the study realized by contreras et al. (2007). the data were subjected to exploratory data analysis and normality tests to determine the existence of outliers and deviation from normality. later, a longitudinal analysis of variance (anova) was carried out to determine the statistical differences between the treatments according to calcium dose and storage temperature. to establish the best treatments, a duncan test (p≤0.05) was conducted. for the analysis, the statistical program sas® v. 9.2 was used (sas institute, cary, nc). results and discussion weight loss the continuous increase of weight loss (wl) of the fruits showed no significant differences over time between the tamarillos immersed in different doses of calcium chloride. this may have occurred principally because the main reason for wl in fruits is water loss, which is caused by transpiration and it is mediated by the vapor pressure 240 agron. colomb. 32(2) 2014 deficit between the fruit moisture and humidity of the environment (kader, 2013). the average wl of the fruit in the 20 d of storage was 5.33%, which means that, at this moment, the fruits had a high loss of quality because, according to ávila et al. (2006), fruits lose consumption quality when they lose more than 5% of their weight. so, the applied calcium treatments probably did not have a strong impact on the wl variable. even so, the entry of this element into the fruit depends on factors such as the maturity stage, the fruit structure, the dose and time of dip in the ca-solution (saure, 2005). similarly, the soil and climate conditions, variety and maturity stage affected the ca accumulation in the fruits (galvis et al., 2003). the highest fruit wl occurred with the highest concentration of cacl2 (862 mm) for all the storage temperatures. this is similar to findings for pineapple guava (acca sellowiana) by galvis et al. (2005), who reported the highest wl when the fruits received the highest doses of calcium (10 and 15%), which was attributed to the fact that, during the dipping of the fruits, a difference in the water potential was generated, being lower in the solution due to the osmotic activity of the calcium chloride, which caused water loss and, therefore, a reduction in the weight of the fruits. contrary to these results, galvis et al. (2003) found, in the mango fruit (mangifera indica) variety van dyke, that the percentage of wl decreased with an increasing concentration of cacl2 in the treatments, because the control fruits showed the highest losses, while the fruits with 20% cacl2 dips had smaller losses. similarly, when the effect of the temperature factor was analyzed, the analysis of variance showed significant differences between the blocks in all of the evaluations, with the wl being lower when the storage temperature was colder. throughout the postharvest period, the fruits stored at the ambient temperature had the highest percentage of wl (fig. 1), whereas no significant differences between the temperatures of 6 and 9°c were seen, but they had significantly less wl compared with the fruits stored at the ambient temperature. the results in this study are consistent with the findings of contreras et al. (2007), who found that tamarillos stored at ambient temperatures (18°c) lost less weight, and are similar with reports for fruits such as passion fruit (sáenz et al., 1991; téllez et al., 2007), mango (lizana and ochagavia, 1998; lúquez and manzano, 2003), lulo (casierra-posada et al., 2004), pineapple guava (galvis et al., 2005) and guava (suárez et al., 2009). respiration rate the tamarillo fruits showed a typical behavior of nonclimacteric fruits, presenting a decrease in co2 production, coinciding with previous reports (pratt and reid, 1976; márquez et al., 2007). the respiration rate was unaffected by the applied doses of cacl2, probably because the dose was too low. calcium is associated with the ripening process of fruits and high concentrations of this element reduce the transpiration process and co2 emission, thus reducing the respiration rate (roman and gutiérrez, 1998; awang et al., 2011), because calcium maintains the stability of the cell membrane (galvis et al., 2005). also, high calcium levels in cell walls reduce the activity of the enzymes responsible for fruit softening, such as polygalacturonase, pectinmethylesterases and glycosidases, reducing the respiration rate because there is less solubilizing of substances that can serve as substratum for the respiratory process (huber et al., 2001), as observed by saftner and conway (1998), who found that the postharvest application of calcium chloride helped to reduce the respiration rate in apples. the storage temperature factor showed significant differences starting at the fifth day (fig. 2). a higher production of co2 during the experiment was seen in the tamarillos stored at ambient temperatures (tab. 1) because high temperatures accelerate chemical reactions and respiration rates (jayas and jeyamkondan, 2002; suárez et al., 2009). similarly, storage at low temperatures delayed the occurrence of the climacteric peak (villamizar et al., 1993). figure 1. weight loss of tamarillo fruits stored at different temperatures. * indicates significant differences between temperatures, calculated with duncan test (p≤0.05) (n=9). error bars indicate standard error. * * * * * w ei gh t l os s (% ) time (days) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 3 6 9 12 15 18 21 amb. temp (20°c) 6°c 9°c 241pinzón-gómez, deaquiz, and álvarez-herrera: postharvest behavior of tamarillo (solanum betaceum cav.) treated with cacl2 under different storage temperatures firmness the fruits lost firmness during the storage time in all the treatments; this decrease was more noticeable after 10 d of storage. this variable presented statistically significant differences for the calcium dose factor (fig. 3a) as well as the storage temperature factor (fig. 3b). the calcium dose factor presented significant differences for fruit firmness during the storage time. in general, according to the calcium dose, a lower loss of firmness occurred when the fruits were immersed in cacl2, and, according to the storage temperature, a lower loss of firmness was registered in the refrigerated fruits. the lower loss of firmness in the fruits with an application of cacl2 was probably due to the fact that calcium inhibits the activity of the polygalacturonase (pg) enzyme, which degrades pectates, constituents of cell walls (fallani et al., 1997; marschner, 2002). a similar case occurred in pineapple guava fruit, where the highest concentrations of calcium (10 and 15%) generated firmer fruits and these fruits were stored at ambient temperature these presented the less loss of firmness (galvis et al., 2005). similarly, guava fruits treated with calcium chloride at 2% had higher firmness compared with untreated fruits (castellano et al., 2005). furthermore, galvis et al. (2005) reported that in the mango (m. indica) variety van dyke treated with solutions of 15 and 20% cacl2, the fruit firmness was maintained as high throughout storage. in loquat (mespilus germanica), the maximum firmness was found with 3% cacl2, as compared with control fruits (akhtar et al., 2010). in the kiwi (actinidia deliciosa cv. figure 2. respiration rate of tamarillo fruits stored at different temperatures. ns: not significant differences. * indicates significant differences between temperatures, calculated with duncan test (p≤0.05) (n=9). error bars indicate standard error. ns * * * * r es pi ra to ry r at e (m g c o 2 kg -1 h -1 ) time (days) amb. temp. (20 °c) 9 °c 6 °c 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 3 6 9 12 15 18 21 ns ns ns * * ns ns ns * * fi rm ne ss ( n ) time (days) amb. temp. (20 °c) 6°c 9°c 0 3 6 9 12 15 18 21 fi rm ne ss ( n ) time (days) amb. temp. 570 mm cacl 2 862 mm cacl 2 0 3 6 9 12 15 18 21 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 a b table 1. respiration rate (mg kg-1 h-1 of co2) during storage of tamarillo fruit under three storage temperatures. day temperature 20°c 9°c 6°c 0 10.173 a 10.415 a 9.787 a 5 8.8175 a 2.4453 b 2.2558b 10 8.0561 a 2.4860 b 1.9312 b 15 8.0470 a 2.2613 b 1.6122 b 20 7.7008 a 1.6577 b 1.4440 b means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.01) (n=9). figure 3. flesh firmness of tamarillo fruits under different treatments. a, cacl2 doses; b, storage temperatures. ns: not significant differences. * indicates significant differences between temperatures, calculated with duncan test (p≤0.05) (n=9). error bars indicate standard error. 242 agron. colomb. 32(2) 2014 hayward), the fruits dipped in 4% calcium chloride had higher firmness values as compared with untreated fruits (kazemi et al., 2011). the results obtained by different authors confirm that the retention of firmness in the fruits after applications of calcium may be due to its accumulation in cell walls, which leads to facilitating the crosslinking of pectic polymers, which increases cell cohesion and resistance of the cell wall (kazemi et al., 2011). color when the values of lightness (l*), chroma green to red (a*) and chroma blue to yellow (b*) in the fruits were analyzed during the postharvest phase, the calcium treatments and the storage temperatures did not have a significant inf luence, and all of the treatments had similar values for this period. the l* values for the five measurements showed that these fruits gradually lost their lightness during postharvest, perhaps due to water loss through transpiration and to the tissue oxidation that can occur through the degradation of chlorophylls caused by chlorophyllase, peroxidase (cogo et al., 2011) and feofitinase (schelbert et al., 2009). the a* values demonstrated that these fruits tend to lose the green color and gain red color intensity and that this occurs due to the natural maturation process where the loss of green color is a consequence of the degradation of the chlorophyll, which is due to changes in ph, oxidative processes and the action of chlorophyllase (kader, 2002), and the gain of red color results from the appearance of carotenoids and anthocyanins (balaguera and herrera, 2012). altogether, b* had a steady increase in values during the storage time, which shows that the tamarillo fruits tended to gain yellow color in postharvest, possibly because of degradation or synthesis processes in which there are decomposition of chlorophyll and formation of carotenoid pigments, such as lutein, neoxanthin and violaxanthin (agusti, 2000), which are responsible for giving a yellow color to some fruits. as for the color indices [ci], the anova did not show significant differences for the storage temperature in the five samplings. márquez et al. (2007) reported that lightness in tamarillo epidermis had a tendency to increase when passing from 43 to 57, while a* and b* tended to increase in the red and yellow colors; this behavior can be attributed to the increase in the concentration of carotenoid pigments, which, in addition to the presence of anthocyanins, generate the natural color of the epidermis of tamarillo fruits during ripening. moreover, mwithiga et al. (2007) evaluated the effect of ripening on the physical properties of tamarillo fruits, including color and found that, during storage, the l* values decreased from 46.3 to 22.1, the b* values decreased from 28.4 to 4.9 and a* increased from 4.9 to 28.3; these results contrast with the results obtained in the present investigation because the l*, a* and b* values did not show drastic changes. during the postharvest phase, several authors have studied the effect of calcium applications and of storage temperature on the process of color change. for calcium applications, the epidermis color of mango fruits treated with different sources and doses of calcium was almost the same when compared with untreated fruits (akbar and ali, 2004). similarly, high temperatures affect the development of a red color in tomatoes (feng and paull, 1990). in peaches, gorny et al. (1998) reported that cold storage of the fruits at 5 and 10°c helps to increase lightness. in tamarillo, a temperature of 5±2°c helped to maintain the color of the fruit and ensured the conservation of quality for a longer time in storage (manzano and díaz, 2002). likewise, suarez et al. (2009) found that refrigeration temperatures retard color change, thus retarding the ripening process in guava fruits. ph the anova did not show significant differences for the temperature or for the different calcium doses ; however, when the statistical analysis of the ph behavior was performed over time, the fruits treated with calcium chloride showed significant differences for the doses of 570 mm and 862 mm between the first day of the measurements and during the entire evaluation (tab. 2), which demonstrated that the different calcium doses inf luenced the ph values of the fruits; this may result from the fact that calcium is involved in the regulation of cell ph (galvis et al., 2005) because a too high or low ph causes a decrease in the activity of enzymes, such as polygalacturonase (marschner, 2002), which delays the normal maturation of the fruit (galvis, 2003). the fruits that were not immersed in the calcium chloride solution generally showed lower ph values during the storage when compared to the fruits that received applications of calcium, which may be related to the action of calcium, which decreases the catalytic activity of the enzymes, which could explain the lower ph values. a similar decrease in ph values occurred in anon (annona squamosa × annona cherimola) (abi et al., 2009). the ph values for the control treatment ranged over time from 4.09 to 3.84, while the fruits treated with 6% of cacl2 changed from 4.34 to 3.85 and the treatments with 9% cacl2 passed from 4.36 to 3.89; this contrasts with the findings of contreras et al. (2007) and manzano and díaz (2002) for tamarillo, where the 243pinzón-gómez, deaquiz, and álvarez-herrera: postharvest behavior of tamarillo (solanum betaceum cav.) treated with cacl2 under different storage temperatures ph increased. similarly, mwithiga et al. (2007) reported increases in the ph of tomatoes during postharvest with changes from 3.35 to 3.85. this situation has also been seen in pitahaya (rodríguez et al., 2005), pineapple guava (galvis et al., 2005), curuba (téllez et al., 2007) and guava (suárez et al., 2009), fruits that presented an increase in the ph value during postharvest. total soluble solids, total titratable acidity and maturity index the behavior of these variables was not statistically significant between the treatments of cacl2 concentrations or storage temperature. the average values presented for the five sampling points over time were 9.73, 10.45, 9.70, 9.51 and 9.55%, respectively consistent with the findings of márquez et al. (2007), who mentioned that the tss in tamarillos tends to increase until day five and later the behavior is constant but with high variability. this was attributed to the hydrolysis of starches, which are broken down into simpler disaccharides and monosaccharides as sucrose, fructose and glucose (kan, 2008). the stability of the tss in the last phase of fruit storage agrees with the findings of pineapple guava, probably because, during maturation, large changes of carbohydrates to sugars do not occur; consequently, the tss contents did not increase, which is why the percentage of soluble solids did not rise either (galvis et al., 2005). furthermore, the application of cacl2 leads to greater stability in the tss change, because calcium has an effect on the inhibition of pectic enzymes and stability of the metabolic rate of fruit (garcía and praderas, 2010). according to castellano et al. (2005), an effect of storage time was observed in guava fruits and lower values of tss were found as the postharvest phase progressed; the fruits submitted to immersions in cacl2 at 2% had higher values without being significant. in the mango variety van dyke, the tss content increased during storage, however, the fruits treated with cacl2 showed lower quantities of tss (galvis et al., 2003). the total titratable acid contents of the tamarillo fruits showed no significant differences. the average values presented for the five sampling points over time were 0.94, 1.11, 1.05, 1.05 and 1.20, respectively. this behavior is due to the fact that, during maturity, fruits go under a change in the amount of acids, which generally decreases because, during respiration, it is normal for various substances, such as sugars and acids, to be degraded and, therefore, if the respiratory rate increases, then the acid consumption is greater (galvis et al., 2005). the mi decreased as the storage time increased. this decrease occurred due to the increase that was presented in the tta in the first 5 d of storage. in this regard, mi is important because it determines the palatability or taste of the fruit and juice because, when the fruit has a high sugar content, the acid level should be high enough to satisfy the taste of consumers (téllez et al., 2007). conclusions the cacl2 treatments maintained the fruit shelf-life for 20 d by reducing the softening of the tamarillo fruits without compromising other fruit quality parameters. both storage temperatures of the refrigerated tamarillo fruits reduced the respiration rate and fruit weight loss and maintained f lesh firmness longer. a temperature of 9°c is recommended for maintaining the quality of tamarillo fruit. literature cited abi, l.m., r. torres, m. da silva, d. guaglianoni, and v. neves. 2009. effects of heat treatment and calcium on postharvest storage of atemoya fruits. alim. nutr. 20, 359-367. agusti, m. 2000. crecimiento y desarrollo del fruto. pp. 419-433. in: azcon-bieto, j. and m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. mcgraw hill/interamericana de españa, madrid. akbar, m. and h. ali. 2004. effect of various calcium salts on ripening of mango fruits. j. res. 15, 45-52. akhtar, a., n. abassi, and a. hussain. 2010. effect of calcium chloride treatments on quality characteristics of loquat fruit during storage. pak. j. bot. 42, 181-188. ávila, j.a., p. moreno, g. fischer, and d. miranda. 2006. inf luencia de la madurez del fruto y del secado del cáliz en uchuva (physalis peruviana l.), almacenada a 18°c. acta agron. 55, 29-38. table 2. changes of ph of tamarillo fruits after storage at different temperatures. cacl2 dose (mm) time (days) 0 5 10 15 20 0 4.09 a 3.99 a 3.94 a 3.87 a 3.84 a 570 4.34 a 4.03 b 3.87 b 3.92 b 3.85 b 862 4.36 a 3.92 b 3.96 b 3.93 b 3.89 b means with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p≤0.01) (n=9). 244 agron. colomb. 32(2) 2014 awang, y., m. azlan, a. ghani, k. sijam, and r. mohamad. 2011. effect of calcium chloride on anthracnose disease and postharvest quality of red-f lesh dragon fruit (hylocereus polyrhizus). afr. j. microbiol. res. 5, 5250-5259. ayala, l., c. valenzuela, and y. bohórquez. 2013. variables determinantes de la madurez comercial en la mora de castilla (rubus glaucus benth). rev. sci. agroaliment. 1, 39-44. balaguera, h., j. álvarez, and d. bonilla. 2009. crecimiento y desarrollo del fruto de champa (campomanesia lineatifolia ruiz & pavón). rev. udca act. & div. cient. 12, 113-123. balaguera, h. and a. herrera. 2012. determining optimal harvest point for champa (campomanesia lineatifolia r. & p.) fruit based on skin color. ing. investig. 32, 88-93. bonnet, j.g. and j.f. cárdenas. 2012. tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt.). pp. 825-850. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedos, bogota. casierra-posada, f., e. garcía, and p. lüders. 2004. determinación del punto óptimo de cosecha en el lulo (solanum quitoense lam. var. quitoense y septentrionale). agron. colomb. 22, 32-39. castellano, g., o. quijada, r. ramírez, and e. sayago. 2005. efecto de tratamientos poscosecha sobre la calidad de las frutas de guayaba (psidium guajava l.). soc. trop. hort. 48, 111-114. cogo, s., m. chaves, r. schirmer, l. zambiazi, j. nora, j. silv,a and c. rombaldi. 2011. low soil water content during growth contributes to preservation of green colour and bioactive compounds of cold-stored broccoli (brassica oleraceae l.) f lorets. postharv. biol. tecnol. 60, 158-163. contreras, j., h. gamba, and g. fischer. 2007. características fisicoquímicas y organolépticas de frutos de tomate de árbol (solanum betaceum cav.) a dos temperaturas de almacenamiento y tipos de cera. cienc. agric. 5, 39-49. ernani, p., j. dias, c. vidal, d. cardoso, and d.a. rogeri. 2008. preharvest calcium sprays were not always needed to improve quality of ‘gala’ apples in brazil. rev. bras. frutic. 30, 892-896. fallani, e., w. conway, c. hickey, and c. sams. 1997. the role of calcium and nitrogen in postharvest quality and disease resistance of apples. hortscience 32, 831-835. feng, j. and r. paull. 1990. storage temperature and ethylene inf luence on ripening of papaya fruit. j. amer. soc. hort. sci. 115, 946-953. galvis, j.a. 2003. manejo de la cosecha y poscosecha de la feijoa. pp. 111-124. in: fischer, g., d. miranda, g. cayón, and m. mazorra (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana berg). universidad nacional de colombia, bogota. galvis, j. a., h. arjona, and g. fischer. 2003. efectos de la aplicación de soluciones de cloruro de calcio (cacl2) sobre la vida de almacenamiento y la calidad del fruto de mango (mangifera indica l.) variedad van dyke. agron. colomb. 21, 190-197. galvis, j. m., j. ramírez, and g. fischer. 2005. maduración poscosecha de la feijoa (acca sellowiana berg) tratada con cacl2 en tres temperaturas de almacenamiento. agron. colomb. 23, 117-127. garcía, a. and g. praderas. 2010. inf luencia del cloruro de calcio y de un tipo de empaque sobre las propiedades fisicoquímicas y la textura de la fresa (fragaria x ananassa duch.) durante el almacenamiento. rev. fac. nal. agr. medellin 63, 5417-5427. gorny, j., b. hess-pierce, and a. kader. 1998. effects of fruit ripeness and storage temperature on the deterioration rate of fresh-cut peach and nectarine slices. hortscience 33, 110-113. huber, d., y. karakurt, and j. jeong. 2001. pectin degradation in ripening and wounded fruits. rev. bras. fisiol. veg. 13, 224-241. jayas, d.s. and s. jeyamkondan. 2002. modified atmosphere storage of grains meats fruits and vegetables. review paper. biosystems engineering 82, 235-251. kader, a. 2002. postharvest technology of horticultural crops. 3th ed. university of california, oakland, ca. kader, a. 2013. postharvest technology of horticultural crops an overwiew from farm to fork. ethiop. j. appl. sci. technol. 1, 1-8. kan, i. 2008. yield quality and irrigation with saline water under environmental limitations: the case of processing tomatoes in california. agric. econ. 38, 57-66. kazemi, m., m. aran, and s. zamani. 2011. effect of chloride and salicylic acid treatments on quality characteristics of kiwifruit (actinidia deliciosa cv. hayward) during storage. amer. j. plant physiol. 6, 183-189. knee, m. 2002. fruit quality and its biological basis. sheffield academic press ltd. crc press, sheffield, uk. lizana, a. and a. ochagavia. 1998. maduración, temperaturas de almacenaje y atmósfera controlada en mangos. idesia 15, 77-83. lúquez, t., and j. manzano. 2003. inf luencia de la temperatura sobre la calidad del fruto del mango ‘pico de loro’ durante el almacenamiento. agron. trop. 53, 51-72. manzano, j. and j. díaz. 2002. características de calidad en frutos almacenados de tomate de árbol (cyphomandra betaceae (cav.) sendtner). proc. interamer. soc. trop. hort. 46, 68-69. márquez, j., m. otero, and m. cortes. 2007. cambios fisiológicos, texturales, fisicoquímicos y microestructurales del tomate de árbol (cyphomandra betacea s.) en poscosecha. vitae 13, 9-16. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. editorial harcourt brace & company publishers, london. mwithiga, g., m. inzoberi, d. shitanda, and p. nyota. 2007. evaluation of the effect of ripening on the sensory quality and properties of tamarillo (cyphomandra betaceae) fruits. j. food engin. 79, 117-123. pratt, h. and m. reid. 1976. the tamarillo: fruit growth and maturation, ripening, respiration, and the role of ethylene. j. sci. food agric. 27, 399-404. rodríguez, d. a., m.p. patiño, d. miranda, g. fischer, and j. galvis. 2005. efecto de dos índices de madurez y dos temperaturas de almacenamiento sobre el comportamiento en poscosecha de la pitahaya amarilla (selenicereus megalanthus haw.). rev. fac. nal. agr. medellin 58, 2837-2857. rolz, c. 2011. fisiología poscosecha de frutas. compendio de características de calidad, condiciones de almacenamiento, sensibilidad al frio, maduración y desórdenes fisiológicos. rev. univ. val. guatem. 23, 23-34. roman, l. and m. gutiérrez. 1998. evaluación de ácidos carboxílicos y nitrato de calcio para incrementar calidad, cantidad y vida de anaquel en tres tipos de melón. terra latinoam. 16, 49-54. sáenz, m., l. castro-barquero, and j. gonzález-calvo. 1991. efecto del empaque y la temperatura de almacenamiento sobre la vida poscosecha y la calidad de los frutos de maracuyá amarillo (passijlora edulis var. f lavicarpa). agron. costarr. 15, 79-83. saftner, r. and w. conway. 1998. effects of postharvest calcium and fruit coating treatments on postharvest life, quality 245pinzón-gómez, deaquiz, and álvarez-herrera: postharvest behavior of tamarillo (solanum betaceum cav.) treated with cacl2 under different storage temperatures maintenance, and fruit-surface injury in ‘golden delicious’ apples. j. amer. soc. hort. sci. 123, 294-298. saure, m. 2005.calcium translocation to f leshy fruit: its mechanism and endogenous control. sci. hortic. 105, 65-89. schelbert, s., b. aubry, b. burla, f. agne, f. kessler, k. krupinska, and s. hortensteiner. 2009. pheophytin pheophorbide hydrolase (pheophytinase) is involved in chlorophyllbreakdown during leaf senescence in arabidopsis. plant cell 21, 767-785. serrano, m., d. martínez-romero, s. castillo, f. guillén, and d. valero. 2004. role of calcium and heat treatments in alleviating physiological changes induced by mechanical damage in plum. postharv. biol. technol. 34, 155-167. suárez, j., m. pérez, and a. giménez. 2009. efecto de la temperatura y estado de madurez sobre la calidad poscosecha de la fruta de guayaba (psidium guajava l.) procedente de mercabar, estado lara, venezuela. revista 60 udo agrícola 9, 60-69. téllez, c., g. fischer, and o. quintero. 2007. comportamiento fisiológico y fisicoquímico de frutos de curuba (passif lora mollissima bailey) encerados y almacenados a dos temperaturas. rev. colomb. cienc. hortic. 1, 67-80. villamizar, f., a. ramírez, and m. meneses. 1993. estudio de la caracterización física, morfológica y fisiológica poscosecha de la uchuva (physalis peruviana l.). agro-desarrollo 4, 305-319. received for publication: 30 april, 2010. accepted for publication: 29 june, 2012. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogotá. galigarretom@unal.edu.co 2 genetics resources unit, international center for tropical agriculture (ciat). palmira. colombia. agronomía colombiana 30(2), 179-187, 2012 genetic diversity in a colombian bean (phaseolus vulgaris l.) collection as assessed by phaseolin patterns and isoenzymatic markers diversidad genética en una colección colombiana de fríjol (phaseolus vulgaris l.) usando patrones de faseolinas y marcadores isoenzimáticos gustavo ligarreto1 and césar ocampo2 abstract resumen the knowledge of genetic diversity patterns increase the efficiency of the conservation and the enrichment of the genetic resourses. this study allowed the discrimination of the existing genetic variability in a colombian collection of shrub bean by phaseolin patterns and isoenzymatic markers. bean seed proteins revelated that the phaseolin patterns types t and c are predominant in the andean pool, type s in the meso-american pool and type b in colombian and central american accessions, with a predominance of 81% of phaseolin t in the andean pool, and 78% of phaseolin b in the meso-american pool. the accessions of cultivated and wild beans showed variation in 10 of the studied enzymatic systems: ab-est, got, ab-acp, dia, prx, asd, 6-pgdh, mdh, idh and me; and monomorphism in the pgi and pgm systems. the isozyme systems presented 19 bands of activity, of which 74% were polymorphic loci. both in the andean and meso-american genetic pools, the loci mdh-1, mdh-2, b-est-1, skdh and me exhibited polymorphisms. single alleles in the meso-american pool were found in 6-pgdh-2103, mdh-1100, idh100, a-est-1100, a-est-2100, and dia-195; and in the andean pool, in 6-pgdh-1100, and acp-2100. for degree of domestication, the wild and cultivated accessions presented polymorphisms in 58 and 47% of the loci, respectively. the enzymatic relationship cluster analysis of the studied bean collection revealed three distinct groups of accessions; namely the meso-american pool, including its cultivated and wild accessions; the andean pool, which is mainly comprised of cultivated accessions, plus the wild dgd-626; and finally, featured by a high degree of enzymatic polymorphism and by the presence of the type i phaseolin, a third group that contains only a wild accession from the northern, peruvian andes. el conocimiento de los patrones de diversidad genética incrementa la eficiencia de la conservación y el enriquecimiento de los recursos genéticos. este estudio permitió discriminar la variabilidad genética existente en una colección colombiana de fríjol arbustivo por patrones de faseolina y marcadores isoenzimáticos. los análisis de las proteínas de la semilla de fríjol revelaron que los patrones de faseolina t y c son predominantes en el acervo andino, el de s en el acervo mesoamericano y el de b en accesiones de colombia y de américa central, con representación de la faseolina t en el 81% de los andinos y del 78% de la faseolina b en el acervo mesoamericano. en las accesiones de fríjol cultivado y silvestre, hubo variación en 10 sistemas enzimáticos probados: ab-est, got, ab-acp, dia, prx, asd, 6-pgdh, mdh, idh y me, y monomorfismo en los sistemas pgi y pgm. los sistemas isoenzimáticos presentaron 19 bandas de actividad, de las cuales el 74% fueron loci polimórficos. en los acervos genéticos andino y mesoamericano los loci mdh-1, mdh-2, b-est-1, skdh y me presentaron polimorfismo, fueron alelos únicos en el acervo mesoamericano 6-pgdh-2103, mdh-1100, idh100, a-est-1100, a-est-2100, y dia-195, y únicos en el acervo andino 6-pgdh-1100, y acp-2100. por grado de domesticación, los silvestres presentaron polimorfismo en el 58% de los loci y los cultivados en el 47%. el análisis de agrupamientos de las relaciones isoenzimáticas existentes en la colección de fríjol revelan la diversidad presente en tres grupos de accesiones. un grupo con características del acervo mesoamericano entre cultivados y silvestres, un segundo grupo lo conforman las accesiones cultivadas del acervo andino y un silvestre (dgd-626), el tercer grupo lo integra el silvestre del norte de los andes, originario de perú, con alto grado de polimorfismo isoenzimático y faseolina tipo i. key words: genetic variability, germplasm, isozymes, seed proteins. palabras clave: variabilidad genética, germoplasma, isoenzimas, proteínas de las semillas. introduction mesoamerican food agriculture is defined by the milpa cropping system, consisting of maize (zea mays l.), common bean (phaseolus vulgaris l.), and squash (cucurbita sp.) (sanjur et al., 2002). in recent years, a domestication center for maize has been proposed in the balsas river basin in west-central mexico (kwak et al., 2009). the proposed domestication area for common bean does not overlap with the area proposed for maize domestication, based on 180 agron. colomb. 30(2) 2012 genetic data (matsuoka et al., 2002), nor does it overlap with any of the three major archaeological locations pertaining to the origin of agriculture in the mesoamerican area: the oaxaca valley, the tehuacán caves in puebla, and the ocampo caves in tamaulipas. another important domestication zone in the americas is found in part of the andes, from the south of colombia to atacama and jujuy in the northwest of argentina; and from the pacific coast to the amazon valley piedmont (debouck et al., 1993). as a low cost protein source, and since the beginning of its domestication process, common beans have been central to the diet of settlers in america. for a long time, the species has been subjected to several selection pressures, thus generating the thousands of known genotypes, existing in the ex situ conservation banks. beans are cultivated in different environmental conditions and communities, which partially explains the strong differences in growth habits and seed types (gepts, 1991). studies with molecular markers have revealed that many wild bean populations can be classified in two major gene groups: one in the central zone of meso-america, and the other one in the central and southern andes (beebe et al., 1997; kwak and gepts, 2009). domestication was multi-local, that is, it took place many times at different locations, involving populations derived from a single ancestor. in biochemical studies with phaseolins, koenig and gepts (1989b) suggested that in the northwest of south america (colombia, ecuador and northern peru), there is a geographical transition area between the meso-american and andean populations. the most important protein stored in bean seeds is phaseolin, which contains 35-50% of the total plant nitrogen (gepts and bliss, 1986), and is a useful evolutionary marker due to its high polymorphism and heritability, and nonsensitivity to environmental influences (triana and roca, 1989). more than 40 phaseolin patterns have been identified (beebe et al., 1997). however, types ‘s’ (sanilac), ‘sb’ (‘s’ brazil), and ‘sd’ (‘s’ durango) predominate in meso-american cultivars, while types ‘t’ (tendergreen), ‘h’ (huevo de huanchaco) and ‘c’ (contender) are more frequent in andean cultivars. phaseolin ‘b’ (boyaca 22) is found in colombia and central america (koenig et al., 1990). debouck et al. (1993) showed that wild population isozymes and phaseolins from ecuador and northern peru were intermediate between meso-american and andean pools. phaseolin analyses on cultivated populations from alto magdalena in colombia established that the andean varieties were cultivated at higher altitudes than the mesoamerican ones. isozymes are useful genotypic markers in studies of plant systematics, evolution, population genetics and conservation (maquet et al., 1997). in the common bean, they have been mainly used to assess phylogenetic relationships and diversity. unlike morphological and physiological features, isozymes are little affected by the environment several bean studies have detected isozyme polymorphisms. weeden and liang (1985) found that the enzymes rubisco (rbcs), shikimato dehydrogenase (skdh), peroxidase (prx), malic enzyme (me) and phospho-gluco isomerase (gpi) are respectively controlled by the single genes rbcs, skdh, prx, me, and pgi. koenig and gepts (1989b) identified two additional polymorphisms (codified as lap-3 and mdh-1) in leucine amino-peptidase (lap) and malate dehydrogenase (mdh). except for diap-1, diap-2, rbcs and me, the studied isozymes presented no linkage, and as a result, they are located in different regions of the genome. in this context, the objectives of the present study were: (i) to relate bean phaseolin and isozyme types to genetic pools as established by morphological descriptors; (ii) to establish the relative degree of genetic variation of the colombian common bean collection, as well as its usefulness as a genetic bank for obtaining improved varieties; and (iii) to gather preliminary information about the genetic transition zone featured by allele combinations between the meso-american and andean domestication centers. materials and methods the work was carried out in the tropical agriculture international center (ciat), cali, colombia, with 30 common bean accessions of shrub (types i and ii) and prostrated (type iii) growth habits, and 4 wild materials described in tab. 1. out of these 30 accessions, 16 corresponded to regional varieties, 3 to improved commercial varieties (diacol andino, ica tundama and ica cerinza), one was colombian elite line l-34400, and 10 were introduced varieties from central and south america. the studied accessions are part of the germplasm bank of the corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), located at the tibaitatá research center (mosquera, colombia). there, the regional and introduced materials were randomly chosen from the bean collection, which is made up of 165 accessions. 181ligarreto and ocampo: genetic diversity in a colombian bean (phaseolus vulgaris l.) collection as assessed by phaseolin patterns and isoenzymatic markers ice and kept in ultra sound chambers for an h. next they were centrifuged for 20 m at 14,000 rpm. 250 ml of the supernatant were recovered and added to 250 ml of tris hcl 0.625 m buffer (ph 6.8 and a 1:1 v/v ratio), and shaken for an additional 2 min and kept in bain-marie for 5 min. the samples were kept at -14oc. the proteins were separated in a gel in a miniprotean ii chamber by a 180 v current with 60 to 70 ma resistance for 1 h. gel preparation and staining was done by the method presented by ma and bliss (1978) and standardized by ciat (1996). the analysis of the two phaseolin types found in the collection was made by visual comparison with the center of origin reference patterns that are normally used for these studies in ciat’s global bean collection (tab. 2) table 2. identification and origins of common bean accessions used as phaseolin type references1. ciat number identification country 2 seed size phaseolin types g23462 g19907 g24404 g9148 g12875 g24928 g24628 g1302 g11056 g50407 g23622 g19689 g23422 g19890 g24405 g21244 g11034. leroi col-15 -oot-113, pajarito contender cl gentry no. 22502 -o -oliborino l-10 -o -ok’opuro -o -odgd-626 pajarito,chirolico dgd-1956 durango no. 13 clb gta clb frc mex -o-oclb mex -oblv per per arg clb per mex p p p g p -o-og p -og g p p p p p b m9 l c m6 l l h1 s ca1 ca to1 k t ch, b i m10 1 reference patterns in ciat genetic resources and biotechnology unit. cali, colombia. 2 clb, colombia; gta, guatemala; frc, france; mex, méxico; blv, bolivia; per, perú; arg, argentina. isozyme tests isozyme analyses of early leaves and root tissue extracts (obtained from 10 seedlings grown in soil for 10 d under greenhouse conditions) were done according to hussain et al. (1987) as modified by ciat’s genetic resources unit (ciat, 1996). twelve isoenzymatic systems were tested: a-est, b-est, got, a-acp, b-acp, dia, prx, asd, 6-pgdh, mdh, idh and me (tab. 3). the identification of isozyme loci and their respective alleles confirmed those of koenig and gepts (1989a). the phaseolin tests the variability of the collection was analyzed by separating the phaseolins according to their molecular weight, by means of a one-dimension sodium dodecyl sulfate acid polyacrylamide gel electrophoresis system (sds/ page), as indicated by hussain et al. (1986). fifty mg samples of bean flour ground from ten testas, removed from seeds that were taken from all accessions, were prepared for protein extraction and suspended in 500 ml of a tris hcl 0.036 m extracting solution (ph 8.5 and a 1:10 w/v ratio), which was then shaken for 5 min. for membrane rupture, the samples were chilled in water and table 1. bean accessions from the colombian collection as analyzed by means of phaseolin and isozyme electrophoretic patterns. ciat number identification origin growth habit pool g4698 tolima 16 clb 3 m g4674 nariño 7 a clb 3 m -o* tolima 17-2 clb 1 a g4544 antioquia 20 clb 2 a g11576 peru 5 per 3 a 4644 c/marca 148 clb 1 a -o* méxico 497 mex 1 a g4543 antioquia 19 clb 1 a g4700 tolima 16 b clb 3 m g4551 antioquia 27 a clb 1 a g7895 peru 40 per 1 a g4610 cauca 34 clb 3 m g4545 antioquia 21 clb 3 m g4648 huila 5 clb 3 m -o* tolima 17-1 clb 2 m -o* méxico 496 mex 1 a -o* méxico 171 mex 1 a g4706 boyacá 18 clb 1 a g11525 peru 154 per 1 a g4706 tolima 43 clb 1 a g5772 diacol andino clb 1 a g14016 ica tundama clb 2 a -oline 34400 clb 1 a -oica cerinza clb 1 a g11292 argentina – 1 arg 2 m g11293 bolivia – 7 blv 1 a -o* peru 224 per 3 a g4679 nariño 12 clb 1 a g4534 antioquia 10 clb 1 a g3729 argentina 2 arg 1 a g11034 silv. mex (dgd-414) mex 4 m g19890 silv. arg. (dgd-626) arg 4 a g21244 silv. per (dgd-1956) per 4 a g24405 silv. col (ot-114) clb 4 a growth habit: 1, determinate shrubby; 2, indeterminate shrubby e; 3, indeterminate prostrated; 4, indeterminate climbing. pool according to morphological description: a, andean; m, meso-american (ligarreto, 2005). * accessions not found in ciat. 182 agron. colomb. 30(2) 2012 figure 1. one dimension sds/page showing different bean phaseolin types (capital letters). accessions b, c, d, e, f and g are of andean origin; a is from central america and h is a wild andean. phaseolin t: b. mexico 496, c. boyacá 18, d. peru 154, f. diacol andino and g. tundama; phaseolin c: e. tolima 43; phaseolin b: a. tolima 17-1 and phaseolin i: h. wild peruvian. cultivado b t t t c t t i silv. a b c d e f g h table 3. isoenzymatic systems used as genetic markers in beans. isozymes abbreviation iubnc* gels1/ buffer2/ tissues esterase ab-est e.c.3.1.1 paa tb root glutamate oxaloacetate transaminase got e.c.2.6.1.1 paa tb root acid phosphatase ab-acp e.c.3.1.3.2 paa tb root diaforase dia e.c.1.6 alm lb root peroxidase prx e.c.1.11.1.7 alm lb leaf shikimic acid dehydrogenase asd e.c.1.1.1.25 alm hc root 6-phosphogluconate dehydrogenase 6-pgdh e.c.1.1.1.44 alm hc root malate dehydrogenase mdh e.c.1.1.1.37 alm hc root isocitrate dehydrogenase idh e.c.1.1.1.42 alm hc root phosphogluconate isomerase pgi e.c.5.1.3.9 alm hc root phosphogluconate mutase pgm e.c.5.4.2.2 alm hc root malic enzyme me e.c.1.1.1.40 alm lc root * iubnc: nomenclature committee of the biochemistry international union. 1/ paa: polyacrylamide gel for isozyme electrophoresis. alm: starch gel for isozyme electrophoresis. 2/ tb: tris borate (0.0177 m; ph 9.0) as electrode buffer or rattled off for isozyme electrophoresis in polyacrylamide gel. hc: histidine-citrate 0.065m ph 5.7 as electrode and gel buffer (continuous system) for isozymes electrophoresis in starch gel. lb: litiumborato 0.03 m ph 8.1 as electrode buffer (continuous system) for isozymes electrophoresis in starch gel and tris-citrate 0.05 m ph 8.4 as gel buffer. most common allele was given a 100 value label, from which the others were measured for their difference in millimeters with the wild bean cultivar standards. genetic diversity analyses the jaccard similarity quotient (sij) was used as a measurement of similarity among isozyme electrophoretic bands. the distance dij = 1-sij (harch, 1995; podani, 1993) was calculated for each accession pair. conglomerate analysis was applied to the distance matrix, using upgma between pairs of accessions. the output of that analysis was used to build a dendrogram that provided information about the proximity and dissimilarity between the materials. all these analyses made use of the following statistical packages: syn-tax, version 5.0 (podani, 1993) and ntsys, version 2.0 (rohlf, 1998). results phaseolin genetic diversity the results of the phaseolin one dimension sds/page are similar to those obtained in previous studies (koenig et al., 1990; beebe, 1997), in which the dominant patterns are t and c for the andean pool, s for the meso-american pool, and b in the colombian and central american accessions (fig. 1). typically, andean phaseolins were observed in 70% of the studied bean cultivars (21 entries), whereas the remaining 30% (9 entries) corresponded to meso-american phaseolins. the latter were comprised of phaseolin b (78%) and phaseolin s (22%). the former were dominated by phaseolin t (81%), and some presence of phaseolin c. fig. 1 shows the phaseolin zymogram for the studied materials, exhibiting similar band patterns for accessions b, c, d, f and g (which contain phaseolin t) as well as for accession e (with phaseolin c); all of them presenting big red grains. the wild peruvian accession (h) (with phaseolin i) lacks a high molecular weight band (52 kd) (gepts and bliss, 1986), thus resembling cultivar (a) (tolima 17-1), which features small red grains and also lacks the mentioned band. genetic variability as assessed by isozyme analyses both cultivated and wild beans showed considerable variation in the 10 tested enzymatic systems: ab-est, got, ab-acp, dia, prx, asd, 6-pgdh, mdh, idh and me; and monomorphism in the pgi and pgm systems. isozyme ab-est exhibited the highest degree of polymorphism, presenting 7 alleles in locus b-est, 2 in one of the a-est loci, and 3 in the other (tab. 4, fig. 2). the 12 isoenzymatic systems presented 19 activity bands, out of which 14 (74%) were polymorphic loci with 43 different band combinations that were used to find genetic distances between the accessions. the activity of these polymorphic systems corresponds with previous reports (koenig and gepts, 1989a; maquet et al., 1997; avendaño et al., 2004) (tab. 4). the polymorphic loci mdh-1, mdh-2, b-est-1, skdh and me were found in both genetic pools. 183ligarreto and ocampo: genetic diversity in a colombian bean (phaseolus vulgaris l.) collection as assessed by phaseolin patterns and isoenzymatic markers a-est-298, acp-1103 and dia-2105 occurred only in wild materials; whereas mdh-1103, 100, 97 and 93 (locus a-est-1) and dia-196 were highly frequent in cultivated accessions. isozyme skdh was present in both the domesticated and wild materials, with allele 103 exhibiting a high frequency (75%) among the wild accessions, and a low frequency (37%) among the cultivated ones. conversely, allele 100 shows high frequency (63%) in cultivated materials, but low (25%) in the wild ones (tab. 5). isozymes prx and me had a poor representation in accessions differentiated by domestication degree, because their alleles 100 and 98 presented similar frequencies in both pools. a similar behavior was observed in d-1 with its allele 100, whose frequency was 50% in both domesticated and wild accessions. also, its allele 96 was found in 23% of the cultivated materials, and allele 95 in 27% of the resting frequency. among the wild accessions, allele 96 was absent and allele 95 showed a frequency of 50% (tab. 5). the conglomerate analysis of the isoenzymatic relations found in the studied bean collection (fig. 3) showed the existence of three different groups of accessions. the first one is a group including cultivated and wild accessions with typically meso-american isozyme patterns. its cultivated accessions originated in colombia and argentina. the wild ones come mostly from mexico (dgd-414). the group also includes a colombian wild cultivar that appears to be distantly related to the rest, and exhibits type ch phaseolin. made up of andean cultivars, the second group includes accessions from colombia, bolivia, mexico and peru, and a typically andean wild one from argentina (dgd626). the third group contains a single north andean wild cultivar native to peru, with a high degree of intraaccession isoenzymatic polymorphism and an inca type (i) phaseolin (fig. 3). discussion the presence of type b phaseolins in 78% of the mesoamerican bean accessions of the studied colombian collection confirms assertions by gepts and bliss (1986), koenig et al. (1990), gonzález et al. (2003) and tofiño et al. (2004). according to gepts (1988), due to the low frequency of type b phaseolin among colombian cultivated beans (3%), this geographical zone might be considered as a minor domestication center when compared to central america and the andes. this is consistent with the notion that beans were table 4. alleles of 13 isoenzymatic loci of wild and cultivated bean accessions. isozymes loci alleles ab-est a est-1 98, 100, 106 b est-1 91, 93, 95, 97, 98,100, 102 a est-2 98, 100 got got 95, 100, 105 ab-acp ab acp-1 100, 103 ab acp-2 100 dia dia-1 95, 96, 100 dia-2 100, 105 prx prx 98, 100 asd skdh 100, 103 6-pgdh 6-pgdh-1 100 6-pgdh-2 97, 100, 103 mdh mdh-1 100, 103 mdh-2 92, 100, 103 idh idh 100, 103 pgi pgi 100 pgm pgm-1 100 pgm-2 100 me me 98, 100 figure 2. enzymatic system a b esterase and alleles (indicated by numbers in front of the bands) observed in cultivated and wild bean accessions (according to numbers in tab. 1) : b. argentina g19890, c. peru g21244 and d. colombia g24405. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 b c d α-1 β-1 α-2 98 106 100 93 95 97 100 96 98 98 100 cultivados silvestres 91 the allelic frequencies of the studied bean collection are presented in tab. 5. exhibiting polymorphisms in 14 out of 19 loci, the andean pool accessions registered the highest degree of genetic variability when compared to the mesoamerican ones, which presented variation in only 4 loci. the alleles 6-pgdh-2103, mdh-1100, idh100, a-est-1100, a-est-2100, and dia-195 were specific to the meso-american pool; whereas 6-pgdh-1100 and acp-2100 were only found in the andean pool. for the degree of domestication, the wild materials showed polymorphism in 58% of the loci, while the cultivated ones did so in only 47% of the loci. some isozymes proved to be domestication degree specific. thus, the alleles 100 and 97 (locus 6-pgdh-2), mdh-2103, 102, 98 and 91 (locus a-est-1), 184 agron. colomb. 30(2) 2012 table 5. allelic frequency distribution of the studied bean collection according to seed protein pattern (genetic pool) and degree of domestication. loci alleles protein patterns andean meso-american domestication degrees cultivated wild 6-pgdh-1 6-pgdh-2 mdh-1 mdh-2 idh pgi pgm-1 pgm-2 a-est-1 b-est-1 a-est-2 acp-1 acp-2 gwot prx dia-1 dia-2 skdh me 100 103 100 97 103 100 103 100 92 103 100 100 100 100 106 100 98 102 100 98 97 95 93 91 100 98 103 100 100 105 100 95 100 98 100 96 95 105 100 103 100 100 98 1.00 0.04 0.04 0.92 0.12 0.88 0.92 0.00 0.08 0.04 0.96 1.00 1.00 1.00 0.04 0.92 0.04 0.04 0.84 0.04 0.00 0.04 0.00 0.04 0.96 0.04 0.04 0.96 1.00 0.04 0.92 0.04 0.68 0.32 0.68 0.28 0.04 0.04 0.96 0.24 0.76 0.08 0.92 1.00 1.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.88 0.12 0.00 0.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.22 0.56 0.22 0.00 1.00 0.00 0.00 1.00 1.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.88 0.12 0.88 0.12 1.00 1.00 0.00 0.00 0.10 0.90 0.00 0.97 0.03 0.03 0.97 1.00 1.00 1.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.70 0.00 0.07 0.17 0.07 0.00 1.00 0.00 0.00 1.00 1.00 0.03 0.93 0.03 0.77 0.23 0.50 0.23 0.27 0.00 1.00 0.37 0.63 0.30 0.70 1.00 0.50 0.25 0.25 0.00 1.00 0.25 0.50 0.25 0.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.25 0.50 0.25 0.25 0.00 0.25 0.00 0.25 0.00 0.25 0.75 0.25 0.25 0.75 1.00 0.00 1.00 0.00 0.75 0.25 0.50 0.00 0.50 0.25 0.75 0.75 0.25 0.25 0.75 nº. accessions 25 9 30 4 domesticated several times in the areas of distribution for wild relatives, which are found from mexico to argentina. type b phaseolin cultivars are also characterized by precocity, type iii growth habit (tab. 1), small seeds, and some anthracnose (colletotrichum lindemuthianum) and bacteriosis (xanthomonas phaseoli) resistant materials. this does not imply that the phaseolin type is directly involved with the presence of these characteristics (koenig et al., 1990). the considerable diversity of the studied collection (due to the presence of phaseolins s, t, b, c and ca in the cultivated materials, and of phaseolin ch in the colombian wild one), together with the high variability observed between the phaseolin t and phaseolin b accessions (which are typical of central america and the northern and southern andes) lead to the conclusion that colombia can also be a convergence zone between andean and meso-american cultivated forms, and that the observed variability results from genetic flows among the cultivated varieties or among the wild and cultivated ones, as suggested by beebe et al. (1997) in studies with andean, peruvian and colombian materials. in effect, the latter include the wild-weed-cultivated complex, which has enabled the generation of variability by gene introgression from wild to cultivated populations in these geographical zones. isozyme analysis complements the genetic diversity and variability information obtained through the study of phaseolins (gepts and bliss, 1986). this allowed the separation 185ligarreto and ocampo: genetic diversity in a colombian bean (phaseolus vulgaris l.) collection as assessed by phaseolin patterns and isoenzymatic markers jaccard distance 0.143 0.287 0.43 0.573 tol 16 nar 7a tol 16b hui 5 tol 17 -1 ant 21 s-mex arg 1 cau 34 arg 2 s-col tol 17 -2 tol 43 per 224 nar 12 ant 20 cun 148 ant 27a boy 18 andino l -34400 blv 7 mex 496 ant 19 tundama mex 497 mex 171 per 154 cerinza ant 10 per 40 s-arg per5 s-per phaseolin b b b b b b m10 s b s ch t c c t t t ca t t ca t t t t t t t t t t t t i 0 figure 3. isoenzymatic pattern based genetic analysis of 34 cultivated and wild bean accessions. 186 agron. colomb. 30(2) 2012 of the studied materials (both wild and cultivated) into two main groups, as can be seen in the dendrogram in fig. 3. the first group is typically meso-american, while the second one corresponds to the andean pool. additionally, there is a wild accession from the north of peru (dgd1956), which stands apart due to its dissimilarity with the other two groups. the collection’s isoenzymatic pattern diversity is consistent with that of the phaseolins. the meso-american heritage is characterized by types b and s phaseolins in the cultivated accessions, and types m10 and ch in the wild ones. in turn, the andean cultivated accessions contain types t, c and ca phaseolins, while the wild argentinean one has phaseolin t. these results confirm those of other studies on common bean aloenzyme diversity (gepts et al., 1986; koenig et al., 1989b). according to koenig et al. (1990), the phaseolin i pattern of some wild materials from northern peru lacks the (52kd) high molecular subunit, similar to that of colombian phaseolin types. as a result, the dgd-1956 accession is from a geographical zone that might be a transitional area between meso-american and andean populations. bitocchi et al. (2012) suggest a clear pattern associated with the mesoamerican origin of this species from which different migration events extended the distribution of p. vulgaris into south america and that p. vulgaris from northern peru and ecuador (type i phaseolin) is a relict population that only represents a fraction of the genetic diversity of the ancestral population and that this population migrated from central mexico in ancient times. genetic variability within genetic pools was relatively high for isozymes, and low for phaseolins. in the case of isozymes, such variability was higher in the andean pool than in the meso-american one (fig. 3), due to the low number of meso-american accessions included in the studied colombian collection. in the two studied genetic pools, the loci and their alleles were represented by similar frequencies to those obtained by koenig and gepts (1989) and singh et al. (1991). however, allele 100 from locus mdh-1 was the exception. in effect, it was found in 100% of the meso-american accessions, and in 88% of the andean ones. this same allele has also been observed to be frequent in the andean pool, but not in the meso-american one (singh et al., 1991). in turn, koenig and gepts (1989) report that the genetic variability of locus mdh-1 is low, and appears restricted to the andean pool (mainly to the south of peru and to argentina). among the wild materials, the highest polymorphism was observed in the peruvian accession, which combines northern andean and meso-american isoenzymatic patterns. despite the limitation that is inherent to isozymes as molecular markers in beans (an autogamous species with few loci and few alleles per locus), an important diversity was observed in the studied collection. this corroborates the notion that colombia is a domestication center for this species, whose two ancestral branches (andean and meso-american) converge in the region; where there has been not only introgression of wild genes into cultivated materials, but also gene flow between the two pools. this might facilitate the transfer of quantitative characteristics between andean and meso-american cultivars, where there have been recombination difficulties. acknowledgments the authors thank the research division of the universidad nacional de colombia, bogota and colciencias for financial support. literature cited avendaño, c.h., p. ramírez, f. castillo, j.l. chávez, and g. rincón. 2004. diversidad isoenzimática en poblaciones nativas de fríjol negro. rev. fitotec. mex. 27(1), 31-40. beebe, s., o. toro, a.v. gonzález, m.i. chacón, and d.g. debouck. 1997. wild-weed-crop complexes of common bean (phaseolus vulgaris l. fabaceae) in the andes of peru and colombia, and their implications for conservation and breeding. gen. res. crop evol. 44, 73-91. bitocchi, e., l. nanni, e. bellucci, m. rossi, a. giardini, p.s. zeuli, g. logozzo, j. stougaard, p. mcclean, g. attene, and r. papa. 2012. mesoamerican origin of the common bean (phaseolus vulgaris l.) is revealed by sequence data. pnas 109(14), e788-e796. ciat, international center for tropical agriculture. 1996. protocolos de laboratorio de electroforesis. cali, colombia. debouck, d.g., o. toro, o.m. paredes, c.w. johnson, and p. gepts. 1993. genetic diversity and ecological distribution of phaseolus vulgaris (fabaceae) in northwestern south america. econ. bot. 47(4), 408-423. debouck, d.g. 1996. observaciones sobre la distribución de los recursos fitogeneticos de nuevo mundo en condiciones in situ y ex situ, p. 28. in: informe de la reunión regional para américa latina y el caribe sobre recursos fitogenéticos. corpoica, bogota. gepts, p. and f.a. bliss. 1986. phaseolin variability among wild and cultivated common beans (phaseolus vulgaris) from colombia. econ. bot. 40(4), 469-478. gepts, p., t.c. osborn, k. kashka, and f.a. bliss. 1986. phaseolinprotein variability in wild forms and landraces of commom bean (phaseolus vulgaris): evidence for multiple centers of domestication. econ. bot. 40(4), 451-468. 187ligarreto and ocampo: genetic diversity in a colombian bean (phaseolus vulgaris l.) collection as assessed by phaseolin patterns and isoenzymatic markers gepts, p. 1988. genetic resources of phaseolus beans. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. pp. 215-241. gepts, p. 1991. la biotecnología aclara el proceso de domesticación del fríjol. diversity 7(1-2), 52-53. gonzález, r., e. gaitán, m. duque, o. toro, j. tohme, and d. debouck. 2003. monitoring gene flow between wild relatives and landraces of common bean in costa rica. annual report bean improvement cooperative 46, 1-2. harch, b.d. 1995. estatistical evaluation of germplasm collections. ph.d. thesis. department of agriculture, university of queensland, brisbane, australia. hussain, a., h. ramírez, w. bushuk, and w. roca. 1986. field bean (phaseolus vulgaris l.) cultivar identification by electrophoregrams of cotyledon storage proteins. euphytica 35, 729-732. hussain, a., w. bushuk, h. ramirez, and w. roca. 1987. procedimientos de electroforesis en geles de poliacrilamida para la identificación de cultivares de fríjol, yuca y leguminosas forrajeras. documento de trabajo no. 22. cali, colombia. kwak, m., j.a. kami, and p. gepts. 2009. the putative mesoamerican domestication center of  phaseolus vulgaris  is located in the lerma–santiago basin of mexico. crop sci. 49(2), 554-563. kwak, m. and p. gepts. 2009. structure of genetic diversity in the two major gene pools of common bean (phaseolus vulgaris l., fabaceae). theor. appl. genet. 118, 979-992. koenig, r., and p. gepts. 1989a. segregation and linkage of genes for see proteins, isozymes, and morphological traits in common bean (phaseolus vulgaris). j. hered. 80, 455-459. koenig, r. and p. gepts. 1989b. allozime diversity in wild phaseolus vulgaris: further evidence for two major centers of genetic diversity. theor. appl. genet. 78, 809-817. koenig, r., s.p. singh, and p. gepts. 1990. novel phaseolin types in wild and cultivated common bean (phaseolus vulgaris, fabaceae). econ. bot. 44(1), 50-60. ligarreto, g.a. 2005. uso de índices de crecimiento y caracteres relacionados con la fotosíntesis para el análisis de la variabilidad genética de fríjol común (phaseolus vulgaris l.). fitot. colomb. 5(1), 23-35. ma, y. and f.a. bliss. 1978. seed proteins of common bean. crop sci. 18, 431-437. maquet, a., i.z. bi, m. delvaux, b. wathelet, and j.p. baudoin. 1997. genetic structure of a lima bean base collection using allozyme markers. theor. appl. genet. 95, 980-991. m at s u o k a ,   y. ,   y.   v i gou r ou x ,   m . m .   g o o d m a n ,   g .j .   s a nchez, e. buckler, and j. doebley. 2002. a single domestication for maize shown by multilocus microsatellite genotyping. proc. natl. acad. sci. usa 99, 6080-6084. podani, j. 1993. syn-tax-pc computer programs for multivariate data analysis in ecology systematic, version 5.0. scientia publishing, budapest. rohlf, f.j. 1998. ntsys. numerical taxonomy and multivariate analysis system. version 2.0. exeter publ., setauket, ny. sanjur, o., d. piperno, t.a. and l. wessel-beaver. 2002. phylogenetic relationships among domesticated and wild species of cucurbita (cucurbitaceae) inferred from a mitochondrial gene: implications for crop plant evolution and areas of origin. pnas 99(1), 535-540. singh, s.p., r. nodari, and p. gepts. 1991. genetic diversity in cultivated common bean: i. allozymes. crop sci. 31, 19-23. tofiño, a.p., j.a. gutiérrez, c. ocampo, and v.h. garcía. 2004. estudio de la variabilidad genética en habichuela phaseolus vulgaris l., mediante descriptores morfológicos y bioquímicos. acta agron. 53(1), 25-36. triana, m. and w. roca. 1989. estudio electroforético de germoplasma de fríjol (phaseolus vulgaris l.) en centros secundarios de diversidad genética: el caso de áfrica sur –oriental. acta agron. 39(1-2), 18-23. weeden, n.f. and c.y. liang. 1985. detection of a linkage between flower color and est-2 in common bean. annu. rep. bean impr. coop. 27, 87-88. <i>potential yield and efficiency of n and k uptake in tubers of cvs. capiro and suprema (solanum tuberosum group andigenum)</i> received for publication: 8 april, 2018. accepted for publication: 28 july, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.72766 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia sede bogota (colombia). * corresponding author: svmagnitskiy@unal.edu.co agronomía colombiana 36(2), 126-134, 2018 potential yield and efficiency of n and k uptake in tubers of cvs. capiro and suprema (solanum tuberosum group andigenum) potencial de rendimiento y eficiencia en la demanda de n y k en tubérculos de cvs. capiro y suprema (solanum tuberosum group andigenum) manuel iván gómez1, stanislav magnitskiy1*, and luis ernesto rodríguez1 abstract resumen potato yield depends on the genotype-environment interaction, edaphic nutrient supply, and fertilization rates. the total tuber yield (fwt), dry weight of tubers (dwt), harvest index (hi) and nutrient use efficiency in tubers (nuet) were evaluated in the andean region in colombia at 75, 100, 125, and 150 d after sowing using two cultivars (capiro, suprema), three locations with contrasting soils (subachoque, facatativa and choconta) and two levels of fertilization: f0 (unfertilized) and f1 (fertilized). the humic dystrudept soils with fertilization (choconta) presented late tuber filling with increases of 48 and 64% for the dwt in the cvs. suprema and capiro, respectively. in suprema, the highest production potentials were obtained in fertilized soils with low fertility, with increases of 60.9% for the dwt and 75% for the hi. on the other hand, capiro was better adapted to soils with medium to high fertility, with increases of up to 86.7% for the fwt, as compared to the unfertilized soils. this increase may be related to higher rates of nutrient recovery efficiency (rft), higher accumulated nutrients per tuber yield (ept) and a better nuet because n. suprema presented a negative ept and rft with hi<45% and the lowest nue of n and k in high fertility soils, which represents a null response to fertilization and possible mechanisms of luxury consumption for the evaluated elements. el rendimiento de papa depende de la interacción genotipoambiente, el suministro edáfico de nutrientes y las dosis de fertilización. se evaluó el rendimiento total de tubérculos (pft), el peso seco de tubérculos (pst), el índice de cosecha (ic) y la eficiencia de uso de nutrientes en tubérculos (uent) en la región andina de colombia a los 75, 100, 125, y 150 d después de la siembra utilizando dos cultivares (capiro, suprema), tres localidades con suelos contrastantes (subachoque, facatativá y chocontá) y dos niveles de fertilización variable por tipo de suelo, f0 (no fertilizado) y f1 (fertilizado). los suelos humic dystrudepts con fertilización (chocontá) presentaron un llenado tardío con un incremento pst de 48 y 64% en los cvs. suprema y capiro, respectivamente. en suprema se obtuvieron los mayores potenciales de producción en suelos de baja fertilidad con incrementos en rendimiento del 60,9% y con ic de 75%, mientras que capiro se adaptó mejor a suelos de media a alta fertilidad con incrementos hasta 86,7% en rendimiento (pft) con respecto a suelos no fertilizados. este incremento se encuentra relacionado con la mayor recuperación de nutrientes del fertilizante por el tubérculo (rft) y la mayor eficiencia de nutrientes para la producción de tubérculos (ept). suprema presentó ept y rft negativo con ic<45% y la menor uent de n y de k en suelos de alta fertilidad, lo que representa una respuesta nula a la fertilización y posibles mecanismos de consumo de lujo de los elementos evaluados. key words: nutrient use efficiency, productive potential, luxury consumption, macronutrients. palabras clave: uso eficiente de nutrientes, potencial productivo, consumo de lujo, macronutrientes. in the andean region of colombia, yields of 50-60 t ha-1 have been reported for capiro (gómez and torres, 2012) and 40-50 t ha-1 for suprema (pérez, 2015). however, these yields vary considerably by location or soil type, with an increase in the potential yield in the last decade resulting from technological improvements in certified seed management, irrigation, mechanization, and balanced fertilization. in potato cultivars, a high application of nitrogen and potassium fertilizers facilitates significant yields (quinchoa introduction in 2016 in colombia, an estimated production of 2,623,700 t ha-1 was achieved on 126,100 ha, with cundinamarca and boyaca provinces generating 76% of the potato production (riascos, 2016). diacol capiro and pastusa suprema are considered cultivars with high economic importance and represent 80% of the area cultivated for fresh consumption and industrial processing in the country (ñústez, 2011). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.72766 svmagnitskiy@unal.edu.co 127gómez, magnitskiy, and rodríguez: potential yield and efficiency of n and k uptake in tubers of cvs. capiro and suprema (solanum tuberosum group andigenum) et al., 2010; saravia et al., 2016), but there is low absorption efficiency of mineral nutrients by the plants, probably because of the shallow root systems (poljak et al., 2011). this implies a low nutrient recovery of up to 50% for n (vos, 2009) and 70% for k (gómez and torres, 2012) as a result of the low inf lux of potassium used by the roots (rengel and damon, 2008). on the other hand, other factors include the availability of water and nutrients in the soil (saravia et al., 2016) as well as the plant genetics in terms of source-sink efficiency, which is variable for cultivars (trehan and singh, 2013) and directly affects the efficiency of nutrient transport to tubers (poljak et al., 2011; giletto and echeverria, 2015; fernandes and soratto, 2016). nutrient use efficency (nue) in potato tubers has recently been researched, mainly for n by poljak (2011), saravia et al. (2016), and marouani and harbeoui (2016), and for k by trehan and singh (2013), and wang and wu (2015) in group chilotanum, while studies on the efficient use of nutrients in group andigenum are less common (zebarth et al., 2012). potatoes of the group andigenum cultivated in the andean region respond favorably to fertilization, mainly in soils with a low nutrient supply (quinchoa et al., 2010). nutrient uptake rates of about 0.2-0.3 kg m2 are seen (quinchoa et al., 2010; gómez and torres, 2012), which can reduce the efficient use of fertilizers and negatively impact the profitability and environmental sustainability of potato production in the country. the efficiency of nutrient use for capiro and suprema cultivars has not been quantified. the present research evaluated the production potential, accumulation of dry matter, harvest index (hi) and nuet for n and k in tubers in response to balanced fertilization in three soils with contrasting fertility; this study aimed to establish an optimal management of these mineral nutrients according to the cultivar and soil type. materials and methods location and soils the experiments were conducted between 2013 and 2014 in three potato producing locations with contrasting soils on the cundiboyacense plains in the andean region of colombia as shown in table 1. in each location, a randomized complete block design was established using a factorial arrangement in a divided subplots-mixed model with three replicates (one plant per replicate), where the main plot corresponded to the cultivars (capiro and suprema) and the subplots corresponded table 1. environmental and soil fertility characteristics at the study sites (from gómez et al. (2017), with permission from agronomía colombiana). environment conditions**/locality subachoque choconta facatativa altitude, m a.s.l. 2680 2780 2520 north latitude 4°57’50.1” 5°5’30.37” 4°49’26.9” west longitude 74°09’28.1” 73°43’2.04” 74°22’29.7” annual precipitation, mm 870 1295 951 max air temperature, ºc 18.7 16.9 18.1 min air temperature, ºc 6.3 4.4 7.0 average air temperature, ºc 12.5 10.6 12.6 soil properties/classification* typic hapludand humic dystrudept andic eutrudept soil fertility*** low medium high ph 4.95 5.5 6.4 al, cmolc kg -1 0.59 0.1 0.0 soil organic matter, g kg-1 171 67.7 166.7 cic, cmolc kg -1 8.3 9.5 31.9 texture loam clay loam loam n, g kg-1 8.5 3.3 8.3 p, mg kg-1 24.8 28.2 39.6 k, cmolc kg -1 0.1 0.7 3.1 saturation k, g 100 g-1 1.2 7.1 9.8 *physical-chemical characterization of soils in arable layer (0-30 cm) according to igac (2006). soils classified according to the usda classification system (soil staff, 2010). **environmental data obtained from ideam (2013-2014). ***potential chemical fertility evaluated in the arable layer 0-30 cm (castro and gómez, 2013). 128 agron. colomb. 36(2) 2018 to two levels of fertilization (f0 and f1). the fertilizer doses f1 were not the same in the three locations (tab. 2) due to the differences in initial soil fertility among the study sites (tab. 1); therefore, the design was of incomplete nature due to the fertilizer dose factor. the amount of mineral nutrient applied, the sources of fertilizers, and the dose fractionation for the f1 level are shown in table 2. table 2. doses of mineral nutrients applied with fertilizers in the study sites (from gómez et al. (2017), with permission from agronomía colombiana). *nutrient, kg ha-1 subachoque (f1s) facatativa (f1f) choconta (f1ch) n 198 171 192 p2o5 374 261 340 k2o 380 180 348 cao 40 110 45 mg 55 60 56 s 37 74 120 b 2.8 3.4 1.2 zn 5.6 5.6 2.4 mn 7.0 7.0 3.0 cu 1.4 1.4 0.6 fe 2.8 2.8 1.2 *recommended fertilization rates derived from the soil-plant balance method (castro and gómez, 2013) and fertilizer dose fractionation according to historical references in the areas, where high yields have been obtained (>50 t ha-1): n, 60% at sowing and 40% at 45-50 days after sowing (das); p, 70% at sowing and 30% at 45-50 das; k, 30% at sowing and 70% at 45-50 das. granulated fertilizer sources were: n-p, dap; k, kcl (0-0-60), potassium sulfate (0-0-50); ca, calcium nitrate (25% cao); mg, kieserite; nutricomplet, complex source of micronutrients b, zn, cu, mn and fe based on sulfates. twelve combinations of factors were evaluated using three factors: two cultivars (capiro, suprema), three locations (subachoque, facatativa, and choconta) and two levels of fertilization, f0 (unfertilized plots, initial soil fertility conditions) and f1 (fertilized plots). the factorial design with an intra-subject factor over time was associated with four phenological stages of tuber growth, and was adapted from valbuena et al. (2010): stage ii, 70-75 days after sowing (das) (start of tuberization); stage iii, 90-100 das (flowering, maximum tuberization and start of tuber filling); stage iv, 120-125 das (end of f lowering, filling of tuber); stage v, 150-160 das (maximum tuber filling and ripening). the sowing was done in experimental units of 50 m2 (135 plants/plot), with distances of 1 m between rows and 0.37 m between the plants and a density of 27,000 plants ha-1. the agronomic practices of irrigation, weed and phytosanitary management were carried out according to the needs of the locations, as a result the effects of external factors were minimized. for subachoque and choconta, dolomite type pre-sowing amendments were incorporated in the soils at rates of 1.5 and 1.0 t ha-1, respectively. plant sampling and analysis at the four stages of tuber growth, four plants per experimental unit were evaluated. destructive analysis of the leaves, stems and tubers was carried out. all parts of the plants were rinsed with deionized water. for each sampling, fresh leaves, aerial stems and tubers were weighed separately; a sample of 200 g (fresh weight) of each organ was placed in a paper bag and dried in the oven at 70°c for 72 h. the dry matter (dw) of each sample was then weighed, and the dw accumulation in each organ was evaluated per plant and per stage. all of the organs of the dried plants were ground using a 40 stainless steel mesh for subsequent chemical analysis. the harvest index (hi) was evaluated at phenological stage v: hi = (dwt/dws)*100 according to giletto and echeverria (2015), where dwt is the tuber dry weight and dws is the shoot dry weight. with dry samples, the nutrient concentrations in the tubers were determined according to the methodology of igac (2006). the amounts of n and k extracted by the tubers were calculated by multiplying the concentration of the nutrients by the dw accumulated by the tubers at each growth stage. efficiency use and recovery of mineral nutrients by tubers the nue indices were estimated by considering the treatments without fertilizer application (f0) with respect to the balanced fertilization in each location (f1). the n and k recovery efficiency by the tubers from fertilization, or acquisition efficiency (rft), was calculated using the equation rft = (et1-et0/amount of mineral nutrient supplied in the fertilizer)*100 (tab. 2), where et1 is the nutrient extraction by tubers in fertilized soils (kg ha-1) and et0 is the nutrient extraction by tubers in unfertilized soils (kg ha-1). this equation was adapted from fernandes and soratto (2016). the efficiency use of n and k by the tubers (nuet) was estimated as the accumulated dry matter in the tubers/nutrient accumulation in the tubers, as reported for potatoes by poljak et al. (2011) and rengel and damon (2008) for n and k. in addition, we evaluated the efficiency of tuber production obtained per unit of accumulated nutrient (ept) with the equation adapted from prochnow et al. (2009): ept = (fwt1-fwt0) / (et1-et0), where fwt1 is the tuber yield in the fertilized treatment and fwt0 is the tuber yield in the control treatment. statistical analysis multivariate analysis of variance was used, assessing differences in factor interaction with a confidence level of p<0.01. the pearson correlation matrix for the qualitative 129gómez, magnitskiy, and rodríguez: potential yield and efficiency of n and k uptake in tubers of cvs. capiro and suprema (solanum tuberosum group andigenum) variables was analyzed and the efficiency indices were adjusted. the statistical program sas version 2014 was used. results and discussion yield, harvest index, and dry weight of tubers the dwt and fwt presented signif icant differences (p≤0.01) in response to the phenology*fertilization interaction, with a higher yield obtained for suprema in fertilized treatments (f1) in subachoque (70.5 t ha-1) and choconta (73.7 t ha-1), in soils with medium to low fertility (fig. 1) and a higher dwt accumulation, between 17.1 and 19.98 t ha-1, respectively (fig. 2). for capiro, the highest yield was registered in fertilized soils with the highest k availability (tab. 1): humic dystrudepts and andic eutrudepts in choconta (67.3 t ha-1) and facatativa (73.1 t ha-1), respectively (fig. 1). which was directly related to the accumulation of dwt. to the initial soil conditions. these values were lower than the ones found in typic hapludands in subachoque, but with higher increases in fwt, 60.9% (suprema) and 87.1% (capiro). this shows the importance of fertilization for both cultivars in low fertility soils (tab. 1) and agrees with the report by quinchoa et al. (2010), who found positive responses to fertilization of up to 95% yft in capiro in low fertility andisoles in the antioquia province (colombia). the lowest response to fertilization was found in andic eutrudepts (facatativa) with 20.1% for suprema and a marginal and non-significant increase with respect to the control treatment (fig. 1); in addition, there was a 30.3% yield increase in capiro, which corroborates a higher nutrient availability in this soil, as compared to the other evaluated soils. for the two cultivars in the three locations, positive and significant responses in yield were observed, with a better response to fertilization in capiro than in suprema since capiro is better adapted to soils with higher fertility. capiro had the best response to the higher edaphic k supply, a better base ratio (ca/k, ca+mg/k) (tab. 1) and a balanced fertilization (fig. 1). the differential response of the two cultivars, which was greater in humic dystrudepts (choconta), could be explained by the better balance in the edaphic supply of k (0.68 cmol kg-1), with lower p fixation, higher average contents of soil organic matter and absence of interchangeable al+3 (tab. 1). this was observed in the typic hapludands (subachoque), which had p fixing soils associated with low mineralization and al+3, where lower levels of available n might be present. additionally, deficient k levels were observed below the critical levels (0.1 cmol kg-1) as reported by castro and gómez (2013) for similar soils. the cvs. suprema and capiro showed a greater conversion of assimilates in the fertilized humic dystrudept soils (choconta), with 27.03% and 28.2% dwt at harvest, respectively, a higher value than the one reported by ñústez (2011) in the same cultivars (24% dwt). this greater contribution of dwt% favors their industrial use. in contrast, in the high fertility andic eutrudepts soils (facatativa), lower yields and a lower accumulation of assimilates were obtained in the tubers, with 22.01% dwt and 19.8% dwt in capiro and suprema, respectively. the best dwt in suprema was related to the fertilized soils with lower fertility in subachoque and choconta (figs. 2 and 3), with a total dwt of 634 g plant-1 and 740 g plant-1, respectively. the dwt was higher than those reported by ñústez et al. (2009), 450 g plant-1, for this cultivar in low fertility soils in the colombian potato producing zone of zipaquira (2,580 m a.s.l.). f0 f1 f1f0 f1f0 tu be r yi el d, f w t ( kg h a1 ) 0 60000 70000 80000 50000 40000 30000 20000 10000 subachoque chocontafacatativa capirosuprema figure 1. yield (fwt) of the cvs. capiro and suprema at phenological stage v (maximum tuber filling and maturation) in the absence of fertilization f0, with respect to balanced fertilization by location: f1s, typic hapludands (subachoque); f1ch, humic dystrudepts (choconta), and f1f, andic eutrudepts (facatativa). p<0.01 for fertilization (location*cultivar). error bars indicate standard errors. the yields of 70 t ha-1 obtained in both cultivars proved the high genetic potential of these andean potatoes under optimal environmental and fertilization conditions; these yields were dependent on the soil-plant conditions, where a greater number of tubers and a better translocation of assimilates were promoted, exceeding the yields of 45 t ha-1 observed by quinchoa et al. (2010), ñústez (2011), and pérez (2015) in the same cultivars. for the fertilized humic dystrupets soils (choconta) (fer1ch), an increase in yield of 36.4% and 69.9% was observed for suprema and capiro, respectively, with respect 130 agron. colomb. 36(2) 2018 figure 2. harvest index (hi) in the cvs. capiro and suprema in the absence of fertilization fer0, with respect to balanced fertilization, by location: f1s, typic hapludands (subachoque); f1ch, humic dystrudepts (choconta), and f1f, andic eutrudepts (facatativa). p<0.01 for location*cultivar. error bars indicate standard errors. capiro, with low to high fertility soils, presented a hi between 75% and 85%, as compared to suprema, which presented a hi between 75 and 83% in low fertility soils in the locations of subachoque and choconta, respectively. suprema limited its assimilate partition in the high fertility soils of facatativa with a lower than 45% hi because of its more indeterminate growth habit and a later growth cycle with less accumulation of dwt (21.2%); similar results were obtained by giletto and echeverria (2015) for late-cycle and indeterminate-type cultivars, such as markies russet. the lower hi in suprema was related to the lower adaptation of this genotype because it was cultivated in facatativa at marginal altitudes close 2,500 m a.s.l. and with average air temperatures higher than 13ºc, as compared to the environmental parameters defined by ñústez (2011). additionally, there was an availability of soil nutrients (tab. 1), which may have generated excess n that could have inhibited tuberization and tuber growth, confirming the report by ruza et al. (2013). on the other hand, capiro was more adapted to high levels of n and k because of its better ability to partition assimilates to the tuber, as characterized by its genotype, with a determinate habit and better aerial shoots/tubers ratio. this makes it a more efficient crop; coinciding with research conducted by kleinkopf et al. (1981) and trehan and singh (2013) for group chilotanum. the hi in capiro and suprema did not show significant differences in response to the fertilization, but did present differences in the cultivar x location interaction (fig. 2). figure 3. tuber dry weight (dwt) in the cvs. capiro and suprema at four phenological stages (ii, start of tuberization, iii, maximum tuberizationstart of filling, iv, filling of tuber, v, maximum filling and maturation) in the absence of fertilization f0, with respect to balanced fertilization by location for the soils: typic hapludands (subachoque), f1s; humic dystrudepts (choconta), f1ch and andic eutrudepts (facatativa), fer1f; p<0.01 for fertilization (location*cultivar). error bars indicate standard errors. as for the accumulation of dwt in suprema at 125 das (stage iv) and in capiro at 100 das (stage iii), an earlier filling of tubers was observed with the typic hapludands (subachoque) soil as compared to the other locations. this was probably because these cultivars were grown in soils with lower fertility and a low contribution of k (0.1 cmolc kg-1), as compared to the choconta and facatativa soils (fig. 3, tab. 1), where tuber filling in both cultivars was concentrated towards the end of the cycle. this could possibly be due to the better availability of nutrients, mainly k, during all of the phenological stages, which presented a gradual and linear extraction of these elements (fig. 3). the greater dwt accumulation at stages iv and v in the evaluated cultivars could be associated with phenological stages of higher photosynthetic demands, and coincided with stages of high translocation and assimilation partition, verifying the report by valbuena et al. (2010) for these cultivars. fer0 fer1s fer1ffer0 fer1chfer0 h ar ve st in de x (g /1 00 g) 0 80.0 90.0 100.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 subachoque chocontafacatativa capiro suprema 83.2 77.5 36.7 75.1 42.5 75.6 75.9 85.0 75.0 84.0 83.1 79.5 the non-significance of hi in response to fertilization is consistent with results obtained by zelalem et al. (2009) and burga et al. (2014), who reported that increasing doses of n and k, respectively, had no inf luence on this parameter. this can be explained by adaptation mechanisms and characteristics of the genotype and also coincides with reports by rengel and damon (2008) and gileto and echevarria (2015). fer0 fer1s fer1ffer0 fer1chfer0 tu be r dr y w ei gh t, d w t ( kg h a1 ) 0 15000 20000 25000 10000 5000 subachoque chocontafacatativa capiro ii capiro vcapiro ivcapiro iii suprema vsuprema ivsuprema iiisuprema ii 131gómez, magnitskiy, and rodríguez: potential yield and efficiency of n and k uptake in tubers of cvs. capiro and suprema (solanum tuberosum group andigenum) efficiency in the nutrient use by tubers suprema in the andic eutrudepts with high fertility (facatativa) presented a negative response in the recovery of n (-10.8 rfnt) and k (-9.6 rfkt) for the balanced fertilizer application (fig. 4) and a negative physiological response of n (-267.9 ept n) and k (-250 ept k) for tuber production when compared to positive nue indices for capiro (fig. 5), indicating significant differences between location and cultivar. the highest rft of n and k for the applied fertilizer was observed for capiro in facatativa in high fertility soils in the basin zone, with an rfnt of 70.2% and an rfkt of 79.8%; these indexes were higher than those found in choconta, with an rfnt of 44.8% and an rfkt of 42.3%, and in subachoque (38.1% rfnt and 46.9% rfkt) probably because these soils present greater losses of these nutrients as a result of runoff since they are located in mountainous terrain. choconta and subachoque also presented a high yield potential for capiro and a lower than 60% rfnt, as reported by vos (2009) for nitrogen applications between 150-200 kg ha-1, and had similar indices for k acquisition, as reported by gómez and torres (2012) in the cv. capiro. suprema presented a low recovery efficiency (<45%) of n (rfnt) and k (rfkt), with lower rates than capiro for k in the low fertility soils (fig. 4). this is a characteristic of high yield and indeterminate cultivars, as reported by kleinkopf et al. (1981) for the cvs. russet burbank and centennial russet. in addition, the low k efficiency was probably due to a low supply of non-exchangeable k to the roots, with low k extraction in these soils associated with a low root/ shoot ratio. similar results were reported by trehan and singh (2013) for the cultivars group chilotanum kufri jyoti and kufri badshah. therefore, it is necessary for soils with low k availability to increase the diffusion and mass f low of this element by means of an adequate k contribution and fractionation in the mineral and/or organic fertilizers starting at sowing.  this helps counteract the effect of antagonistic elements, such as al+3, maintaining a balance in the ca+2 and mg+2 ratio, and, thus, improving the rhizosphere environment and root growth. in the humic dystrudepts soils with lower fertility in choconta, where the best yields were obtained, a better physiological efficiency in the production of tubers by nutrient extraction (ept) was observed, with significant differences in the interaction between the location and the cultivar (fig. 5). under these conditions, capiro and suprema produced an eptn of 347 and 308 kg fwt kg-1 n, respectively, and an eptk of 361 and 283 kg fwt kg-1 k. these results were higher for n and similar for k when compared to those reported by trehan and singh (2013), with an eptn between 250 and 318 kg fwt kg-1 n and an eptk between 256-360 kg fwt kg-1 k for the efficient group chilotanum cultivar kufri and the hybrid jx 576. this is associated with the higher response to fertilization in fwt and dwt in capiro and suprema in this location. it also coincides with the greater use efficiency of n and k in the tubers (fig. 6), which can be explained by the better partitioning and conversion of n, k and assimilates to rfnt rfkt rfktrfnt rfktrfnt r ft ( kg m s /k g n ut ri en t) 0 -10 -20 -30 -40 -50 80 90 100 70 60 50 40 30 20 10 subachoque chocontafacatativa suprema capiro 44.8 34.2 79.8 -9.6 70.2 -10.8 46.9 35.0 38.1 45.78 42.3 28.1 ept n ept k ept kept n ept kept n ep t ( kg tu b/ kg n ut ri en t) -100.0 -200.0 -300.0 -400.0 300.0 400.0 500.0 200.0 100.0 0 subachoque chocontafacatativa suprema capiro 347.1 307.9 172.8 -250.0 200.2 -267.9 174.4 238.3 365.6 291.1 361.2 283.9 figure 4. efficiency of recovery of n and k in tubers (rft), kg nutrient extracted per 100 kg of nutrient applied in balanced fertilization, for the cv. capiro and cv. suprema in contrasting soils in the andean region of colombia. p<0.01 in n and k for location*cultivar. error bars indicate standard errors. figure 5. ept of n and k (kg of tuber harvested per kg of nutrient extracted) in capiro and suprema in contrasting soils in the andean region of colombia. p<0.01 in n and k for location*cultivar. error bars indicate standard errors. 132 agron. colomb. 36(2) 2018 the tubers with a better sink strength of the tubers during filling for both cultivars under the edaphic-environmental conditions of this location. in addition, the greater efficiency in the cv. capiro in contrasting soils coincides with the better adaptation of this cultivar to a wider range of altitudes (1,800-3,200 m) and soils, similar to the optimal environmental conditions reported by ñústez (2011). capiro responded better to the fertile soils, with hi>75% (fig. 2). lower soil loss factors were observed as a result of the location in lacustrine basin areas and the high native k and n contents (tab. 1). again, this confirms that the best adaptation for capiro is in f lat areas and in the high fertility soils of the bogota plateau. this is seen in a better efficiency in the translocation of nutrients, which are assimilated to the tuber, and a high removal of n and k from the plant (fig. 4), which needs to be replenished with fertilization plans. the better adaptation of this cultivar can be explained by possible differential absorption mechanisms with a greater f low of k and n to the root and tuber. in addition, the presence of specialized channels that also favor assimilate translocation, together with a lower aerial shoots/tuber ratio, represent mechanisms that have been explained for k by trehan and singh (2013) and wang and wu (2015), and for n by vos (2009), who verified the differences between the genotypes. under the conditions of high k availability (3.14 cmolc kg-1) in the andic eutrudepts (facatativa), suprema responded negatively to the fertilization of this nutrient with an eptk of -250 and presented the lowest eptk, 172.8 for capiro (fig. 5). additionally, the tuber production response of suprema was marginal for the high potassium saturation soils (>9%) in the andic eutrudepts (facatativa), as shown in figure 1. these data suggest a possible luxury k uptake for suprema and a marginal uptake for capiro, phenomena that have been explained for the group chilotanum by kang et al. (2014). on the other hand, karam et al. (2009) found less efficiency in the use of k with k2o levels higher than 289 kg ha-1 for the cvs. derby and umatilla russet. in addition, burga et al. (2014) verified that, in tetraploid cultivars, high levels of k affected the development of tubers, to the detriment of yield, where excesses of this element might limit the transport of other assimilates or hormones. on the other hand, the facatativa soils had the lowest physiological efficiency of n (nuet of 18 kg kg-1 for capiro and 36 kg kg-1 for suprema) and k (nuet of 36 kg kg-1 suprema and 30 kg kg-1 capiro) with contributions of 171 kg ha-1 of n and 180 kg ha-1 of k, respectively, with figure 6. efficient use of n and k in tubers with balanced fertilization, nuet (kg of dry matter of the tuber per kg of nutrient extracted) in the cvs. capiro and suprema in typic hapludands, subachoque, andic eutrudepts, facatativa, and humic dystrudepts, choconta in the andean region of colombia. error bars indicate standard errors. the highest physiological efficiency in the use of nutrients in the tubers was obtained in capiro, with an nuet of 97.3 kg kg-1 for n and 106.7 kg kg-1 for k in the fertilized soils with lower fertility in choconta.  this corroborates the better efficiency of capiro, a characteristic of this genotype that has already been mentioned, and verifies that the best nue was significantly different from that in suprema. capiro appears to be a genotype of a determinate type, in agreement with results of kleinkopf et al. (1981) for cultivars of a similar type. these indices, found in the soils with lower fertility, were higher than those reported by poljak et al. (2011), with a nuet of 71 to 76 kg kg-1 for n in the group chilotanum with an n fertilizer contribution between 150-200 kg ha-1. this was probably due to the positive interaction of the nutrients in the balanced fertilization of macro and micronutrients in unsaturated soils, with an improvement in the efficient use of nutrients in tropical soils, which confirms the observations of prochow et al. (2009). the low physiological efficiency of n and k in the tubers for the cv. suprema in the soils with excesses of n might suggest a luxury consumption of these elements that could nuet n nuet k nuet knuet n nuet knuet n n u et ( kg m s /k g n ut ri en t) 20.0 0.0 100.0 120.0 140.0 80.0 60.0 40.0 subachoque chocontafacatativa suprema capiro 97.3 26.8 30.5 18.2 36.0 18.2 37.2 40.1 73.2 49.3 106.7 29.8 high n and k availability (tab. 2). this agrees with the findings of zebarth et al. (2012) and saravia et al. (2016), who found low nue values in potatoes, 40 and 10 kg kg-1, respectively; increasing the availability of n in crops with doses between 200 and 300 kg ha-1 of n can help with positive plant responses. 133gómez, magnitskiy, and rodríguez: potential yield and efficiency of n and k uptake in tubers of cvs. capiro and suprema (solanum tuberosum group andigenum) be due to a lower growth of tubers resulting from the low transport of assimilates to organs associated with low hi (fig. 2). with a higher average temperature than in the other locations, this could result in a high aerial shoots/ tubers ratio, which limits the f low of carbon and nutrients to tubers. these results are similar to those reported by fandika et al. (2012) and saravia et al. (2016) for n and wang and wu (2015) for k. these authors suggested agronomic and genetic strategies to decrease the air shoot/ tuber ratio and improve the translocation of assimilates to the tubers. according to roumeliotis (2012), excess n and high temperatures limit tuber formation and growth. fandika et al. (2012) also reported a less efficient use of n with lower partitioning of assimilates to the tubers and a low number of physiological sources at the start of tuberization under high n doses. an imbalance resulting from excess available n in a soil during tuber filling at the start of tuberization could also cause a reversal of tubers into stolons, affecting the productive potential, a phenomenon that should be evaluated in these cultivars in future research. similar results were proposed by güller (2009) for the potato group chilotanum cv. ana, where it was found that, at doses higher than 200 kg ha-1, a smaller number of tubers were present at the tuberization stage, with a higher generation of source structures. in addition, zelalem et al. (2009) reported that doses higher than 140 kg n ha-1 increased the number of stems and delayed f lowering, which, according to roumeliotis (2012), affected the synthesis and transport of the ft-like protein tuberigen, which favors tuberization in this species. the lower physiological indices found in the use of k obtained for suprema in high fertility soils (figs. 4-6) coincided with a rapid vegetative growth, later tuberization and less growth of the source organ. this agrees with the lower accumulation of k and dry matter and the presence of smaller tubers despite the presence of the same number of tubers as in capiro. this can be explained by the excess k, which can generate an imbalance by allowing nitrate accumulation with a lower assimilation in the aerial part and a decrease in the transport of carbohydrates and proteins towards the tubers. similar effects from excess k were found by kang et al. (2014). conclusions capiro is more efficient in the use of n and k than suprema regardless of the soil type and location, although suprema presented the best responses and physiological indices in the soils with lower fertility at the higher altitude and with a lower ambient temperature in response to the balanced fertilization. this suggests the use of integrated fertilization management aimed at improving the n and k availability in the rhizosphere (acidity and nutrient balance) and a specific fertilization in both cultivars, considering the environmental supply per site and the soil supply given by the soil pedogenesis. acknowledgments the authors express their gratitude to ingeplant sas, fedepapa and universidad nacional de colombia for their funding and for the technical support of the agronomists of ingeplant sas paola torres, liliana arévalo, elías silva, and andrea barragán. we would also like to thank the growers walter guzmán biogenética, yovanny pulido, ricardo rojas and carlos acero for their support in the development of this research. literature cited burga, s., n. dechassa, and t. tsegaw. 2014. inf luence of mineral nitrogen and potassium fertilizers on ware and seed potato production on alluvial soil in eastern ethiopia. east african j. sci. 8(2), 155-164. castro, h. and m.i. gómez. 2013. fertilidad y fertilizantes. pp. 231-304. in: ciencia del suelo principios básicos. sociedad colombiana de la ciencia del suelo. 2nd ed., bogota. fandika, i.r. 2012. comparison of heritage and modern crop cultivars in response to irrigation and nitrogen management. phd thesis, massey university, palmerston north, new zealand. fernandes, a.m., r.p. soratto, l.a. moreno, and r.m. evangelista. 2015. effect of phosphorus nutrition on quality of fresh tuber of potato cultivars. bragantia 74, 102-109. doi: 10.1590/1678-4499.10330 giletto, c.m. and h.e. echeverría. 2015. critical nitrogen dilution curve in processing potato cultivars. amer. j. plant sci. 6(19), 3144. doi: 10.4236/ajps.2015.619306 gómez, m.i. and p. torres. 2012. absorción, extracción y manejo nutricional del cultivo de papa. revista papa fedepapa 26, 20-25. goméz, m.i., s. magnitskiy, l.e. rodríguez, and a.e. darghan. 2017. accumulation of n, p, and k in the tubers of potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena) under contrasting soils of the andean region of colombia. agron. colomb. 35(1), 59-67. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.61068 güler, s. 2009. effects of nitrogen on yield and chlorophyll of potato (solanum tuberosum l.) cultivars. bangladesh j. bot. 38(2), 163-169. ideam. 2015. reportes meteorológicos y climáticos estación villa inés, subachoque y chocontá 2012-2015. instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales, bogota. igac. 2006. métodos analíticos de laboratorios de suelo. 6th ed. igac, bogota. kang, w., m. fan, z. ma, x. shi, and h. zheng. 2014. luxury absorption of potassium by potato plants. amer. j. potato res. 91(5), 573-578. doi: 10.1007/s12230-014-9386-8 http://dx.doi.org/10.1590/1678-4499.0330 http://dx.doi.org/10.4236/ajps.2015.619306 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n1.61068 http://dx.doi.org/10.1007/s12230-014-9386-8 134 agron. colomb. 36(2) 2018 karam, f., y. rouphael, r. lahoud, j. breidi, and g. colla. 2009. inf luence of genotypes and potassium application rates on yield and potassium use efficiency of potato. j. agron. 8(1), 27-32. kleinkopf, e., d. westermann, and r. dwelle. 1981. dry matter production and nitrogen utilization by six potato cultivars. agron. j. 73(5), 799-802. marouani, a. and y. harbeoui. 2016. eficiencia de uso de nitrógeno en el cultivo de papa (solanum tuberosum l.).  acta agron. 65(2), 164-169. ñústez, c. 2011. variedades colombianas de papa. universidad nacional de colombia, bogota. pérez, j.a. 2015. efecto de diferentes dosis de n y k sobre el rendimiento y fritura en papa (s. tuberosum l.) variedad pastusa suprema. undegraduate thesis. facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota. poljak, m., b. lazarević, t. horvat, and t. karažija. 2011. inf luence of nitrogen fertilization and plant density on yield and nitrogen use efficiency of the potato (solanum tuberosum l.). pp. 667-671. in: proceedings 46th croatian and 6th international symposium on agriculture, opatija, february 14-18, 2011. prochnow, l.i., v. casarin, n.k. fageria, and m.f. moraes. 2009. eficiencia de uso de nutrientes en brasil. pp. 26-36. in: memorias simposio uso eficiente de nutrientes. xviii congreso latinoamericano de la ciencia del suelo, costa rica. quinchoa, j.y.r., s.d.c. villegas, l.h. santamaría, and j.m.c. torres. 2010. determinación del efecto de diferentes niveles de fertilización en papa (solanum tuberosum ssp. andigena) diacol capiro en un suelo con propiedades ándicas de santa rosa de osos, colombia. rev. fac. nac. agron. medellin 63(1), 5225-5237. rengel, z. and p. damon. 2008. crops and genotypes differ in efficiency of potassium uptake and use.  physiol. plantarum 133(4), 624-636. riascos, s. 2016. hechos y realidades de la papa en colombia. fedepapa. revista papa 39, 44-48. roumeliotis, e. 2012. physiology of tuber development and stolon architecture. phd thesis. wageningen university, wageningen, the netherlands. ruza, a., i. skrabule, and a. vaivode. 2013. inf luence of nitrogen on potato productivity and nutrient use efficiency. proc. latvian acad. sci. 67(3), 247-253. saravia, d., e. farfán-vignolo, r. gutiérrez, f. de mendiburu, r. schaf leitner, m. bonierbale, and m. khan. 2016. yield and physiological response of potatoes indicate different strategies to cope with drought stress and nitrogen fertilization. amer. j. potato res. 93(3), 288-295. doi: 10.1007/s12230-016-9505-9 soil survey staff. 2010. keys to soil taxonomy. 9th ed. usda, soil conservation service, washington. trehan, s. and p. singh. 2013. nutrient efficiency of different crop species and potato varieties in retrospect and prospect. potato j. 40(1), 1-21. valbuena, r., g. roveda, a. bolaños, j. zapata, c. medina, p. almanza, and d. porras. 2010. escalas fenológicas de las variedades de papa parda pastusa, diacol capiro y criolla “yema de huevo” en las zonas productoras de cundinamarca, boyacá, nariño y antioquia. corpoica, produmedios, bogota. vos, j. 2009. nitrogen responses and nitrogen management in potato. potato res. 52(4), 305-317. wang, y. and w. wu. 2015. genetic approaches for improvement of the crop potassium acquisition and utilization efficiency. curr. opin. plant biol. 25(1), 46-52. zebarth, b., g. bélanger, a. cambouris, and n. ziadi. 2012. nitrogen fertilization strategies in relation to potato tuber yield, quality, and crop n recovery. pp. 165-186. in: sustainable potato production: global case studies. springer, netherlands. zelalem, a., t. tekalign, and d. nigussie. 2009. response of potato (solanum tuberosum l.) to different rates of nitrogen and phosphorus fertilization on vertisols at debre berhan, in the central highlands of ethiopia. afric. j. plant sci. 3(2), 16-24. http://dx.doi.org/10.1007/s12230-016-9505-9 received for publication: 2 october, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.45941 1 agricultural research group, faculty of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia. tunja (colombia). jgalvarezh@gmail.com agronomía colombiana 32(3), 326-333, 2014 effect of indole-3-butyric acid and trichoderma harzianum rifai on asexual cape gooseberry propagation (physalis peruviana l.) efecto del ácido indol-3-butírico y trichoderma harzianum rifai en la propagación asexual de uchuva (physalis peruviana l.) oscar humberto alvarado-sanabria1 and javier giovanni álvarez-herrera1 abstract resumen the growth and development of cape gooseberry plants obtained from cuttings is affected by microorganisms in the substrate and by the concentration of plant growth regulators applied during planting. using a factorial design, the effect of four concentrations of indole-3-butyric acid (iba) (0, 800, 1,200, and 1,600 mg l-1) and four suspensions of trichoderma harzianum (0, 2·106, 3·106, and 4·106 cfu/ml) on the growth of cape gooseberry cuttings was evaluated. apical cuttings were used, 20 cm long, from 20-month-old plants of the colombian ecotype, which were planted in pots (2 l) using peat moss with burned rice husks as the substrate at a 3:1 ratio (v/v). the 800 mg l-1 of iba application showed the highest accumulation of total dry mass (dm) and root dm. moreover, 800 mg l-1 of iba resulted in the highest leaf chlorophyll content, showing significant differences from 1,600 mg l-1, which had the lowest value. the 3·106 cfu/ml suspension of t. harzianum caused a greater accumulation of root dm and total dm and a higher leaf area in the plants. the most favorable interaction between the factors, which favors the growth of cape gooseberry plants obtained from cuttings, was observed with the application of 800 mg l-1 of iba and 3·106 cfu/ml of t. harzianum. el crecimiento y desarrollo de los esquejes de uchuva es afectado por los microorganismos presentes en el sustrato y por la concentración de hormonas aplicada al momento de la siembra. mediante un diseño factorial se evaluó el efecto de cuatro concentraciones de ácido indol-3-butírico (aib) (0, 800, 1.200 y 1.600 mg l-1) y cuatro suspensiones de trichoderma harzianum (0, 2·106, 3·106 y 4·106 ufc/ml) en el crecimiento de esquejes de uchuva. se usaron esquejes apicales de 20 cm de largo obtenidos de plantas de 20 meses de edad, ecotipo colombia, los cuales fueron sembradas en materas de 2 l en un sustrato de turba rubia y cascarilla de arroz quemada en relación 3:1 en volumen. al aplicar 800 mg l-1 de aib las plantas presentaron la mayor acumulación de masa seca (ms) total y ms de raíces. además, la concentración de 800 mg l-1 de aib presentó el mayor contenido foliar de clorofila mostrando diferencias significativas con la dosis de 1.600 mg l-1, la cual tuvo el menor valor. la suspensión de 3·106 ufc/ml de t. harzianum provocó una mayor acumulación de ms de raíces, ms total y área foliar de la planta. la interacción entre factores que más favoreció el crecimiento de las plantas de uchuva, provenientes de esquejes, se dio cuando se aplicaron 800 mg l-1 aib y 3·106 cfu/ml de t. harzianum. key words: plant growth regulators, auxin, biocontrol, cuttings, growth. palabras clave: fitoreguladores, auxina, biocontrol, estaca, crecimiento. introduction the cape gooseberry (physalis peruviana l.) is a native plant from the south american andes. this plant is the best known species of the physalis genus and is characterized by a sweet fruit (highest brix grades of 17.2) that contains a high content of vitamins a and c, iron and phosphorus (galvis et al., 2005; fischer et al., 2011). this fruit, along with mango, passion fruit, pitahaya, tree tomato, and baby banana, is part of the promising exportable fruits from colombia, of which cape gooseberry ranks first (fischer et al., 2007). the propagation of this plant is mostly done by seed and, to a lesser extent, asexually (lópez et al., 2008), but the cape gooseberry also responds well to asexual propagation through cuttings (fischer et al., 2014). asexual propagation ensures a greater uniformity of the crop and the same genetic characteristics as the parent plant (hartmann et al., 2010), which is practical for the management of cultures of identical plants. in some cases, propagation through cuttings is successful and the plant material does not need further treatment to generate a whole plant, but in others, this type 327alvarado-sanabria and álvarez-herrera: effect of indole-3-butyric acid and trichoderma harzianum rifai on asexual cape gooseberry propagation (physalis peruviana l.) of propagation is unsuccessful due to environmental conditions or intrinsic factors of the plant and it becomes necessary to subject the cuttings to different treatments, such as the application of plant growth regulators (pgr), microorganisms and the use of certain substrates in order to generate a new vigorous plant (moreno et al., 2009). in this regard, lópez et al. (2008) found that cape gooseberry cuttings selected from the top of the reproductive shoot showed better results in rooting than cuttings taken from the middle or lower position of the shoot. miranda and perea (2012) explained that the better rooting of apical shoot cuttings is due to the higher concentration of endogenous promoting substances that originate in apical buds; also, younger cuttings have more cells that are capable of becoming meristematic. the application of auxin to induce the rooting of cuttings has been reported by several authors (ramírez-villalobos et al., 2004; miranda, 2005; roh et al., 2005; moreno et al., 2009; ruiz-solsol and mesén, 2010), who showed that these plant growth regulators are essential for rooting in different plant species. moreno et al. (2009) used indole3-butyric acid (iba) at concentrations of 200 to 800 mg l-1 to induce cape gooseberry rooting and found that the rooting was directly proportional to the increase in the iba concentration, although the authors did not establish at what concentration the growth curve had a slope that was equal to zero or negative, meaning that the auxin concentrations that increased or reduced the growth were not determined. in general, iba is applied to the base of cuttings; however, pacholczak et al. (2012) found that, in cotinus coggygria, a greater effect on rooting was seen using 200 mg dm-3 of foliar iba, as compared to dipping the base of the stems in the hormone solution. the fungus trichoderma harzianum has been used as a biological control for diseases; for example, in onions, the substrate application of t. harzianum reduced infection by fusarium oxysporum and caused an increase in the bulb diameter (coskuntuna and özer, 2008). it is also widely used in the control of postharvest diseases ever since batta (2007) established that the application of an emulsion based on t. harzianum in fruits such as apple, strawberry, pear, peach, kiwi, and grape reduced the injury diameter caused by rhizopus stolonifer, botrytis cinerea, and penicillium expansum and provided protection for up to two months against these diseases. moreover, in addition to its antibiotic properties and fungal antagonism, t. harzianum also promotes the growth of plants. apart from the above mentioned benefits, trichoderma sp. also generates a greater availability of nutrients, such as phosphorus and iron, in the soil and stimulates the production of growth regulators in plants (hoyos-carvajal et al., 2009), which may be advantageous for crops, such as passion fruit (cubillos-hinojosa et al., 2009). therefore, in order to stimulate growth and generate more vigorous plants at transplanting, the present study aimed to determine the effect of the application of indole 3-butyric acid and t. harzianum on the development and growth of cape gooseberry cuttings. materials and methods the experiment was carried out in a plastic greenhouse at the universidad pedagogica y tecnologica de colombia, tunja (boyaca, colombia), which had an inside average temperature of 18°c and relative humidity of 75% and is located at 2,690 m a.s.l. cuttings, 20 cm in length and with a pair of leaves, were taken from the top of the shoots of 20-month-old cape gooseberry plants, ecotype colombia, because this type of cuttings presented better rooting (lópez et al., 2008). the cuttings were immersed in different auxin solutions for 5 min and then planted in 2 l pots filled with a californian peat moss mixed with burned rice husks at a proportion of 3:1 (v/v). after planting, the individual suspensions of a commercial strain of t. harzianum were applied to the substrate. a completely randomized 4x4 factorial design was used, where the first factor corresponded to the application of indole-3-butyric acid (iba) (radix® 1500, intercontinental import export, mexico df) at different concentrations (0, 800, 1,200, or 1,600 mg l-1) and the second factor to the application of t. harzianum at different suspensions (0, 2·106, 3·106, or 4·106 cfu/ml) for a total of 16 treatments. each treatment had three replicates, resulting in 48 experimental units (eu), where each eu accounted for two cape gooseberry cuttings. during the experiment, the substrate remained at field capacity and the plants were kept under a shade net (50% light reduction) during the first 50 d in order to avoid severe dehydration of the cuttings; furthermore, the f lowers were removed in order to encourage vegetative growth. beginning after 40 d of planting and for 4 months, a foliar fertilizer (g l-1) was applied weekly at a concentration of 200.00 of nitrogen (urea), 2.50 of mgo, 0.30 of b, 5.00 of s, 0.25 of cu, 1.00 of fe, 1.60 of zn, 0.55 of mn, and 0.03 mo, which also contained 0.50 g l-1 naphthalene acetic acid (naa). 328 agron. colomb. 32(3) 2014 after 110 d of the trial, the dry mass (dm) and fresh mass (fm) of the roots, stems, and leaves were measured with an electronic balance with 0.01 g accuracy (acculab vic 612, bradford, ma), along with leaf area with a li-cor analyzer 3000 a (licor, lincoln, ne) and root length. also, the leaf chlorophyll content was measured with a spad 502 plus chlorophyll meter (spectrum technologies, aurora, il). the results were subjected to the normality test of kolmogorov-smirnov and analysis of homogeneity of variance (levene). subsequently, an analysis of variance (anova) was conducted to determine statistical differences between the treatments, followed by the multiple comparison tukey test (p≤0.05). for the statistical analysis, sas® v.8.1e (sas institute, cary, ny) was used. results and discussion total leaf area according to the anova, for leaf area, there was no significant difference between the iba levels. the average leaf area for the different iba concentrations was 353.7 cm2 with a standard deviation of 45.8 cm2. although no significant differences between the concentrations of iba were found, the difference between the treatments with the lowest and highest leaf areas was over 100 cm2 (tab. 1), which could result in greater light absorption and, therefore, more photosynthetic activity and growth (taiz and zeiger, 2010). the relationship between the leaf area and iba doses showed a polynomial behavior (fig. 1), different from the findings of moreno et al. (2009) who observed a lineal behavior. this result, which indicated that the auxin did not promote growth, may have been due to high concentrations of auxin (iaa), which stimulate the synthesis of abscicic acid (aba), ethylene, and jasmonic acid, and, in certain concentrations, reduce plant growth (hansen and grossmann, 2000; grossmann, 2010) or, in this case, nearly inhibit it. therefore, under higher concentrations of 1,200 mg l-1 of iba and more, the leaf growth of cape gooseberry cuttings may not increase. figure 1. effect of indole-3-butyric acid (iba) concentrations on the leaf area of cape gooseberry plants developed from apical shoot cuttings. the plants with a higher leaf area were those that received a 3·106 cfu/ml suspension of t. harzianum, but significant differences were only found between this treatment and the 2·106 cfu/ml suspension (tab. 2). no direct relationship between the leaf area and increased population of the fungus was observed, which indicates that this variable was not stimulated by the increase of the concentration of t. harzianum, but responded favorably to the 3·106 cfu/ ml suspension. similar results were reported by donoso et al. (2008), who observed that the application of 2·106 cfu/ml of t. harzianum on cuttings promoted leaf dm accumulation in pinus radiata; furthermore, lo and lin (2002) found that the application of a native strain of t. harzianum on cucumis sativus plants increased plant growth and resulted in a table 2. growth variables and chlorophyll content of cape gooseberry plants developed from apical shoot cuttings under different suspensions of trichoderma harzianum. trichoderma harzianum (cfu/ml) leaf area (cm2) leaf number (g) stem dm (g) leaf dm (g) root dm (g) root length (cm) spad units total plant dm (g) 0 368.2,ab 33.8,a 2.3,ab 1.8,ab 1.5,ab 32.7,ab 39.3,a 5.6,ab 2·106 271.9,b 23.5,b 1.6,b 1.2,b 1.0,b 25.7,b 39.1,a 4.0,b 3·106 447.8,a 38.1,a 2.7,a 2.2,a 1.8,a 42.9,a 41.0,a 6.9,a 4·106 326.8,ab 29.7,ab 1.9,b 1.4,b 1.4,ab 25.8,b 38.1,a 4.7,b means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). y=-5·10-05x2+0.1476x+278.37 r2=0.9929 iba (mg l-1) le af a re a (c m 2 / pl an t) 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 table 1. response of growth variables and chlorophyll content of cape gooseberry plants developed from apical shoot cuttings under different concentrations of indole-3-butyric acid(iba). iba (mg l-1) leaf area (cm2) leaf number root length (cm) chlorophyll content (spad units) total plant dm (g) 0 277.65,a 25.45,b 28.27,b 39.61,ab 3.85,b 800 369.04,a 32.33,ab 41.16,a 41.96,a 6.04,a 1,200 378.37,a 35.37,a 25.00,b 39.42,a 5.83,a 1,600 389.77,a 32.08,ab 32.83,ab 36.63,b 5.63,a means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). , 329alvarado-sanabria and álvarez-herrera: effect of indole-3-butyric acid and trichoderma harzianum rifai on asexual cape gooseberry propagation (physalis peruviana l.) higher leaf area (197%) and total dm (272%), as compared to the control treatment. fresh and dry mass of roots the root fm and dm showed significant differences for the two evaluated factors and for their interaction. the plants treated with 800 mg l-1 and 1,600 mg l-1 of iba developed the highest root fm (fig. 2a). a similar dm behavior was observed, with a curve that peaked at 800 mg l-1. the interaction showed that the combination of 800 mg l-1 of iba and 0 cfu/ml of t. harzianum was the best way to promote root growth (tab. 3). the mass increase of the roots with the 800 mg l-1 of iba applications was probably due to the fact that auxin promotes adventitious root formation in cuttings, which increases root growth (acosta et al., 2008; hartmann et al., 2010). therefore, we infer that, without an iba application, there was less root growth in the cuttings, resulting in a lower absorption of water and nutrients and, consequently, a slower growth of the plants. santelices (2007) found similar results with nothofagus glauca, where rooting increased proportionally with the iba level at a concentration of 1.5%. roh et al. (2005) observed that, 45 d after the application of 2,000 ppm of iba on ardisia crenata, the rooting percentage was 76% higher than the control plants. a higher and earlier rooting promotes rapid root growth and, therefore, a greater accumulation of fm and dm in this organ. the dm accumulation tended to decrease with applications of iba higher than 800 mg l-1. thus, the lower accumulation of dm in the 1,200 and 1,600 mg l-1 treatments possibly could have been due to the chain of reactions that induce a high concentration of auxins, triggering ethylene production, which, according to acosta et al. (2008), strongly inhibit root growth through the reduction of cell length growth. in myrciaria dubia, olival and lópez (2005) reported that the application of 100 mg kg-1 of naphthalene acetic acid (naa) induced a rooting percentage of 24.5, but that increasing the dose to 200 and 300 mg kg-1 caused the rooting to decrease by 6.7 and 2.3%, respectively, lower than the control (4.5%). therefore, it can be deduced that increasing the iba concentration above 800 mg l-1 results in root growth that does not increase but remains constant and possibly decreases. in this regard, taiz and zeiger (2010) affirmed that root growth only requires very low concentrations of auxin, while higher concentrations (which promote stem elongation) inhibit it. the treatments of 800 mg l-1 of iba with 0 cfu/ml of t. harzianum and 1,600 mg l-1 of iba with 3·106cfu/ml of t. harzianum generated cape gooseberry plants with a higher dm accumulation (tab. 3). however, these applications do not show a significant trend when analyzed separately. the fact that the interaction was significant but the separate factors were not was probably due to the fact that, during rooting and subsequent plant growth, many variables, e.g. the substrate, the concentration of endogenous plant growth regulators and the plant nutrition, are involved, in addition to the relationship that can be established between the microorganism and the iba (hermosa et al., 2012). for the root fm there were significant differences between the higher concentration treatments (3·106 and 4·106 cfu/ y=2.068x+0.0011x+18.221 r2=0.6179* y=0.0249x2-0.0714x+1.4524 r2=0.0416* y=-5⋅10-07x2+0.0011x+1.8522 r2=0.7089* y=-7⋅10-07x2+0.0014x+1.0615 r2=0.8293* iba (mg l-1) r oo t f re sh a nd d ry m as s (g /p la nt ) 0 5 10 15 20 25 30 fresh mass dry mass 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0 80 0 90 0 1, 00 0 1, 10 0 1, 20 0 1, 30 0 1, 40 0 1, 50 0 1, 60 0 trichoderma harzianum (millions of cfu/ml) fr es h an d dr y m as s (g /p la nt ) 0 7 14 21 28 0 1 2 3 4 ba figure 2. effect of different indole-3-butyric acid (iba) concentrations (a) and suspensions of t. harzianum (b) on the fresh and dry root mass of cape gooseberry plants developed from apical shoot cuttings. 330 agron. colomb. 32(3) 2014 ml) and the lower ones (without t. harzianum and the 2·106 cfu/ml treatment) (fig. 2b). these results are different from those found with other plant organs (tab. 2), where slower growth was presented by the control and the 4·106 cfu/ml suspensions, which shows that t. harzianum promotes root growth but not necessarily shoot growth. this higher accumulation of fm in the roots was probably due to the fact that, when the fungal hyphae establishes a close relationship with the root (hoyos-carvajal et al., 2009), it increases the specific area of this organ and, thus, moisture retention. table 3. combined effect of different indole-3-butyric acid (iba) and t. harzianum levels on the root dry mass of cape gooseberry plants developed from apical shoot cuttings. t. harzianum (millions of cfu ml-1) iba (mg l-1) root dry mass (g/plant) 0 0 0.73 b 0 800 2.65 a 0 1,200 1.57 ab 0 1,600 1.07 ab 2 0 1.14 ab 2 800 1.59 ab 2 1,200 0.76 b 2 1,600 0.89 ab 3 0 1.03 ab 3 800 1.90 ab 3 1,200 1.97 ab 3 1,600 2.64 a 4 0 1.26 ab 4 800 1.22 ab 4 1,200 1.73 ab 4 1,600 1.42 ab means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). root length for this variable, significant differences for the interaction of t. harzianum and iba concentrations were found, as well as for each of the factor levels. the root length did not show an increase proportional to the auxin concentration since the treatments with lower average values corresponded to the control and application of 1,200 mg l-1 (tab. 2). this differs from moreno et al. (2009), who observed that, in cape gooseberry treated with 200 to 800 mg l-1 iba, the root length was directly proportional to the hormone concentration. it also contrasts with reports for physalis ixocarpa cuttings, where root length was higher than the control at concentrations of 1,500 and 3,000 mg l-1 iba (garcía et al., 2001), which shows the largest differences for the effect of this hormone between plant species of the same genus. the increased root length growth with 800 mg l-1 of iba could be explained by the ability of auxin to decrease the rigidity of the cell wall by acidifying the same, which causes the production of proteins (expansins) that are also involved in cell wall acidification (taiz and zeiger, 2010) causing cell growth to increase its volume. in this sense, santelices (2007) established that root length is directly proportional to the concentration of iba. similar results were obtained by ruiz-solsol and mesén (2010) in plukenetia volubilis, with concentrations of 0.10, 0.15, and 0.20% of iba, observing the longest roots with 0.20% of iba. in the case of the t. harzianum suspensions, the highest root length was presented with the suspension of 3·106 cfu/ ml and the lowest response was obtained with 2·106 and 4·106 cfu/ml (tab. 2). this result coincides with the higher accumulation of dm in the plants when the suspension of 3·106 cfu/ml was applied (tab. 2). total dry mass according to the anova, the total dm showed significant differences between the levels of iba and t. harzianum, but not for the interaction between these factors. the plants with 800 mg l-1 of iba accumulated more dm, but without significant differences with the concentrations of 1,600 and 1,200 mg l-1 (fig. 3). figure 3 shows that the shoot was the organ that provided the largest amount of dm in the plants, with an average of 40% for all treatments. the dry biomass accumulation of the shoot is associated with fm accumulation and its length. blythe et al. (2004) found that the foliar application of iba and naa or the dipping of cuttings in a solution of auxin (4.920 μm iba + 2.685 μm naa) resulted in a higher stem length and more shoot formation in aglaonema modestum, ficus benjamia, and gardenia augusta. furthermore, the accumulation of dm tended to decrease when the iba concentration exceeded 800 mg l-1. similarly, it was observed that the dm was lower than when the hormone was not applied, which means that iba generally promotes plant growth. there was a tendency for reduction of the total dm accumulation when increasing the iba concentration above 800 mg l-1, which is associated with a reduced accumulation, especially in roots, probably because ethylene and aba can inhibit their growth, because these plant growth regulators may be produced when substantially increased auxin concentrations occur (hansen and grossman, 2000). 331alvarado-sanabria and álvarez-herrera: effect of indole-3-butyric acid and trichoderma harzianum rifai on asexual cape gooseberry propagation (physalis peruviana l.) by comparing the different doses of t. harzianum with each other, the accumulation of total dm was greater for the treatment of 3·106 cfu/ml, showing statistical differences with the dose of 4·106 cfu/ml, but not with the control (tab. 2), which shows that the real growth of the plants, expressed in dm, was not favored by the highest concentration of the fungus but only by a specific population of this trichoderma. this increase in growth, as caused by t. harzianum, has been reported by other authors, e.g. bean plants increased growth when inoculated with t. harzianum, which enhanced the dm and stem length (hoyoscarvajal et al., 2009). also, the fungus concentration of 4·106 cfu/ml could have generated competition for nutrients due to its high population, affecting the availability of these nutrients for the plant; also, t. harzianum produces enzymes that cause cell wall degradation, not only in the plant but also in the fungus, and that are favored by root exudates (woo et al., 2007). in this regard, plant growth depends on many factors, including the environmental conditions to which the plant is subjected. the fungus t. harzianum has a strong contact with the roots of plants (hoyos-carvajal et al., 2009), increasing their specific area and solubilizing different nutrients, such as phosphorus and nitrogen, and has chelating properties, mainly for fe and mnions (altomare et al., 1999), which favor plant development. the growth inhibition caused by t. harzianum at a certain concentration has been reported in some plants. cubilloshinojosa et al. (2009) affirmed that the total dm increased in passion fruit seedlings (passif lora edulis) propagated from seeds and treated with suspensions of 104, 106, and 108 cfu/ml; however, the speed and the germination percentage were lower with the application of 104 cfu/ml of the strain tcc-005-104 of t. harzianum than without an application. furthermore, sosa et al. (2006) found that brachiaria decumbens plants inoculated with t. harzianum and arbuscular mycorrhizae showed less dm accumulation than when only t. harzianum was applied and argued that this inhibition could be due to factors not considered in the study, such as the host plant of t. harzianum strain used, type of substrate and the environmental conditions. chlorophyll content a lower concentration of chlorophyll (spad units) was found in the leaves of the treatment of 1,600 mg l-1 of iba, whereas that treatment with 800 mg l-1 of iba showed the highest amount of chlorophyll (tab. 1). as mentioned above, excess iba can cause the production of ethylene and aba, which, along with other plant growth regulators, including jasmonic acid, regulate the expression of certain genes involved in the degradation of chlorophyll (hansen and grossman, 2000); so, this ethylene production could be involved in the lowest value of the spad units registered in the cape gooseberry plants receiving more than 800 mg l-1of iba. the leaf chlorophyll content was not significantly affected by the different t. harzianum suspensions (tab. 2), showing an average of 39.4 spad units. the beneficial fungus did not significantly affect the chlorophyll content or, presumably, the photosynthetic activity; nevertheless, it facilitated the absorption of nutrients and water, which makes the overall development of the plant more efficient (hoyoscarvajal et al., 2009). this differs from the observation of lo and lin (2002) in cucurbits, where the application of native strains of t. harzianum increased the chlorophyll content by up to 125%, as compared to the control; this difference could have been due to the species or the methodology used. conclusions the results of the present study showed that iba promoted the growth (fm, dm, and leaf area) of cape gooseberry plants developed from cuttings and that the application of 800 mg l-1 of iba favored root growth, but iba concentrations above 800 mg l-1 did not promote root growth. the application of 3·106 cfu/ml suspensions of t. harzianum increased the growth of all plant organs, whereas the most favorable interaction between the two factors, aba a b b a ab ab b a a aa a a a iba (mg l-1) to ta l d ry m as s (g /p la nt ) 0 800 1,200 1,600 0 1 2 3 4 5 6 7 leaves shoot roots figure 3. effect of different indole-3-butyric acid (iba) concentrations on the dry matter accumulation in the roots, stem, leaves, and the whole plant of cape gooseberry developed from apical shoot cuttings. means with different letters between the plant organs (capital letters) or total plant mass (lowercase letters) indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 332 agron. colomb. 32(3) 2014 which increased the growth of the cape gooseberry plants, occurred when 800 mg l-1 of iba and t. harzianum at a concentration of 3·106 cfu/ml were applied. literature cited acosta e., m., j. sánchez b., and m. bañón a. 2008. auxinas. pp. 377-398. in: azcón-bieto, j. and m. talón (eds.). fundamentos de fisiología vegetal. 2nd ed. mcgraw-hill interamericana, barcelona, spain. altomare, c., w.a. norvell, t. björkman, and g.e. harman. 1999. solubilization of phosphates and micronutrients by the plantgrowth-promoting and biocontrol fungus trichoderma harzianum rifai 1295-22. appl. environ. microbiol. 56, 2926-2933. batta, y.a. 2007. control of postharvest diseases of fruit with an invert emulsion formulation of trichoderma harzianum rifai. postharv. biol. technol. 43, 143-150. doi: 10.1016/j. postharvbio.2006.07.010 blythe, e.k., j.l. sibley, j.m. ruter, and k.m. tilt. 2004. cutting propagation of foliage crops using a foliar application of auxin. sci. hortic. 103, 31-37. doi: 10.1016/j.scienta.2004.04.011 coskuntuna, a. and n. özer. 2008. biological control of onion basal rot disease using trichoderma harzianum and induction of antifungal compounds in onion set following seed treatment. crop prot. 27, 330-336. doi: 10.1016/j.cropro.2007.06.002 cubillos-hinojosa, j., n. valero, and l. mejía. 2009. trichoderma harzianum como promotor del crecimiento vegetal del maracuyá (passif loraedulisvar. flavicarpa degener). agron. colomb. 27, 81-86. donoso, e., g.a. lobos, and n. rojas. 2008. efecto de trichoderma harzianum y compost sobre el crecimiento de plántulas de pinus radiata en vivero. bosque 29, 52-57. doi: 10.4067/ s0717-92002008000100006 fischer, g., g. ebert, and p. lüdders. 2007. production, seeds and carbohydrate contents of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits grown at two contrasting colombian altitudes. j. appl. bot. food qual. 81, 29-35. fischer, g., a. herrera, and p.j. almanza. 2011. cape gooseberry (physalis peruviana l.). pp. 374-396. in: yahia, e.m. (ed.) postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 2: acai to citrus. woodhead publishing, cambridge, uk. fischer, g., p.j. almanza-merchán, and d. miranda. 2014. importancia y cultivo de la uchuva (physalis peruviana l.). rev. bras. frutic. 36, 1-15. doi: 10.1590/0100-2945-441/13 galvis, j.a., g. fischer, and o. gordillo. 2005. cosecha y poscosecha de uchuva. pp. 165-190. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. grossmann, k. 2010. auxin herbicides: current status of mechanism and mode of action. pest manage. sci. 66, 113-120.doi: 10.1002/ps.1860 hansen, h. and k. grossman. 2000. auxin-induced ethylene triggers abscisic acid biosynthesis and growth inhibition. plant physiol. 124, 1437-1448. doi: 10.1104/pp.124.3.1437 hartmann, h.t., d.e. kester, f.t. davies, and r. geneve. 2010. hartmann & kester’s plant propagation: principles and practices. 8th ed. prentice hall, englewood cliffs, nj. hoyos-carvajal, l., s. orduz, and j. bissett. 2009. growth stimulation in bean (phaseolus vulgaris l.) by trichoderma. biol. control 51, 409-416. doi: 10.1016/j.biocontrol.2009.07.018 jiménez, c., n. sanabria de albarracin, g. altuna, and m. alcano. 2011. efecto de trichoderma harzianum (rifai) sobre el crecimiento de plantas de tomate (lycopersicon esculentum l.). rev. fac. agron. (luz) 28, 1-10. lo, c.t. and c.y. lin. 2002. screening strains of trichoderma spp for plant growth enhancement in taiwan. plant pathol. bull. 11, 215-220. lópez a., f.j., n.r. guío t., g. fischer, and d. miranda l. 2008. propagación de uchuva (physalis peruviana l.) mediante diferentes tipos de esquejes y sustratos. rev. fac. nal. agr. medellin 61, 4347-4357. miranda, d. 2005. criterios para el establecimiento, los sistemas de cultivo, el tutorado y la poda de la uchuva. pp. 29-53. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblios, universidad nacional de colombia, bogota. miranda, d. and m. perea. 2012. sistemas de propagación en fruticultura. pp. 73-98. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. moreno, n.h., j.g. álvarez-herrera, h.e. balaguera-lópez, and g. fischer. 2009. propagación asexual de uchuva (physalis peruviana l.) en diferentes sustratos y a distintos niveles de auxina. agron. colomb. 27, 341-348. olival, c. and a. lópez. 2005. efecto del ácido naftalenacético en el enraizamiento de estacas de myrciaria dubia (hbk.) mc vaugh, camu, camu. folia amazónica 14, 43-49. pacholczak, a., a. ilczuk, e. jacygrad, and k. jagiello-kubiec. 2012. effect of iba and biopreparations on rooting performance of cotinus coggygria scop. acta hort. 990, 383-389. ramírez-villalobos, m., a. urdaneta-fernández, and g. vargassimón. 2004. tratamientos con ácido indolbutírico y lesionado sobre el enraizamiento de estacas de icaco (chrysobalanus icaco l.). agron. trop. 54, 203-218. roh, m.s., a.k. lee, and j.k. suh. 2005. production of high quality ardisia plants by stem tip cuttings. sci. hortic. 104, 293-303. doi: 10.1016/j.scienta.2004.09.001 ruiz-solsol, h. and f. mesén. 2010. efecto del ácido indolbutírico y tipo de estaquilla en el enraizamiento de sacha inchi (plukenetia volubilis l.). agron. costarr. 34, 259-267. santelices, r. 2007. efecto del ácido indolbutírico (aib) y la presencia de hojas en el arraigamiento de estacas de nothofagus glauca (phil.) krasser cosechadas en dos épocas diferentes. ecol. austral 17, 151-158. sosar., t., j. sánchez n., e. morales g., and f. cruz c. 2006. interacción micorrizas arbusculares-trichoderma harzianum (moniliaceae) y efectos sobre el crecimiento de brachiaria decumbens (poaceae). acta biol. colomb. 11, 43-54. 333alvarado-sanabria and álvarez-herrera: effect of indole-3-butyric acid and trichoderma harzianum rifai on asexual cape gooseberry propagation (physalis peruviana l.) taiz, l. and e. zeiger. 2010. plant physiology. 5th ed. sinauer associates, sunderland, ma. woo, s.l., m. roucco, r. ciliento, p. ambrosino, r. marra, f. vinale, s. lanzuise, s. ferraioli, i. soriente, s. gigante, d. turra, f. scala, and m. lorito. 2007. a novel understanding of the three-way interaction between trichoderma spp. the colonized plant and fungal pathogens. pp. 291-308. in: robson, g.d., p. van west, and g. gadd (eds.). exploitation of fungi. cambridge university press, cambridge, uk. doi: 10.1017/ cbo9780511902451.017 effect of pollen doses on fruit formation and oil production in two hybrid palm genotypes (elaeis oleifera h.b.k. cortes x elaeis guineensis jacq.) received for publication: 2 october, 2018. accepted for publication: 12 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.75313 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira (colombia). 2 indupalma farm, san alberto (colombia). * corresponding author: dgcayons@unal.edu.co agronomía colombiana 37(1), 12-17, 2019 effect of pollen doses on fruit formation and oil production in two hybrid palm genotypes (elaeis oleifera h.b.k. cortes x elaeis guineensis jacq.) efecto de dosis de polen en la formación de frutos y producción de aceite en dos genotipos híbridos de palma (elaeis oleifera h.b.k. cortes x elaeis guineensis jacq.) jéssica socha1, daniel cayón1*, gustavo ligarreto1, and gabriel chaves2 abstract resumen oxg oil palm hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis) produce a small number of male inf lorescences, with an irregular, slow anthesis phase and low-viability pollen that affect natural pollination, making the agronomic practice of assisted pollination necessary for plantations in order to guarantee the formation of the majority of bunch fruits. in the hybrids “coarí x la mé” and “(sinú x coarí) x la mé”, the inf luence of several doses of pollen (0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.15 g/inf lorescence) on bunch weight, normal and parthenocarpic fruits, fruit set and oil/bunch potential was studied. a completely randomized experimental design was used with four replicates and nine inf lorescences/replicate. the bunch weight was higher with the 0.05 g/inf lorescence dose and lower with the natural pollination. the greatest fruit set was obtained with the dose of 0.1 g/inf lorescence, and the oil/bunch percentage was higher with 0.05 g/inf lorescence and lower with 0.01 g/inf lorescence. the results confirm the need for assisted pollination in these new hybrid materials. los híbridos oxg de palma de aceite (elaeis oleifera x elaeis guineensis) producen pocas inf lorescencias masculinas con fase de antesis irregular lenta y polen de baja viabilidad afectando su polinización natural, lo cual hace necesaria la práctica agronómica de polinización asistida de las plantaciones para favorecer la formación de la mayoría de frutos del racimo. en los híbridos “coarí x la mé” y “(sinú x coarí) x la mé” se estudió la inf luencia de varias dosis de polen (0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.15 g/inf lorescencia) sobre el peso del racimo, frutos normales y partenocárpicos, cuajado de frutos y potencial de aceite/ racimo. el diseño experimental utilizado fue completamente al azar, en arreglo factorial 2x5, donde el factor 1 fueron los dos híbridos y el factor 2 las dosis de polen, con cuatro repeticiones y nueve inf lorescencias/repetición. el peso del racimo fue mayor con la dosis 0.05 g/inf lorescencia y menor con la polinización natural. el mayor cuajado de frutos se obtuvo con dosis de 0.1 g/inf lorescencia, y el porcentaje de aceite/racimo fue superior con 0.05 g/inflorescencia y menor con 0.01 g/inflorescencia. los resultados confirman la necesidad de la polinización asistida en los híbridos oxg. key words: oil palm, physiology, pollination, fruit set, oil potential. palabras clave: palma de aceite, fisiología, polinización, cuajado de frutos, potencial de aceite. mondragón and pinilla, 2015) and carotenes (1375-1628 mg l-1) (rocha et al., 2006; rivera et al., 2013; choo and nesaretnam, 2014). the hybrid bunches have more parthenocarpic fruits (pf) than normal fruits (nf). the color and oil percentage of red pf are similar to those of nf, but white pf do not have any oil (gonzález et al., 2013). the advantage of hybrid red pf is that they develop and mature like nf, but contain more oil because of their higher proportion of mesocarp, which can reach 98% of the fruit (bastidas et al., 2007; preciado et al., 2011a). in addition, the contribution of red pf to the total bunch oil percentage is higher (20-50%) than that of nf (preciado et al., 2011b). introduction oxg hybrids are crossbred between american (elaeis oleifera) and african (elaeis guineensis) oil palms and began to be studied in 1970 because some crosses showed resistance to the disease “bud rot” (br), with production over 30 t of bunches/ha/year (genty and ujueta, 2013). these hybrids are a valuable alternative for oil production because of their tolerance to pests and diseases, bunch production (25 to 30 t ha-1) and 18% oil extraction (zambrano, 2004). in addition, their oil has high quality (55% oleic and 11% linoleic acids) and important contents of total vitamin e (tocotrienols 980 mg l-1 and tocopherols 100 mg l-1) (mozzon et al., 2013; http://http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.75313 13socha, cayón, ligarreto, and chaves: effect of pollen doses on fruit formation and oil production in two hybrid palm genotypes (elaeis oleifera h.b.k. cortes x elaeis guineensis jacq.) studies on the physiological development of oxg hybrid bunches have shown that the fruits have filling and maturation problems, probably because of asynchronous openings of the f lowers or insufficient pollination (hormaza et al., 2012; gonzález et al., 2013). in addition, female inf lorescences are covered by fibrous spathes that hinder the entry of pollen and pollinators, which translates into a considerable percentage of bunches with aborted fruits (af) and lower oil potential per bunch (op) (zambrano, 2004). for this reason, hybrid plantations employ the practice of assisted pollination, applying e. guineensis palm pollen to the inf lorescences of hybrid palms to guarantee that female f lowers in anthesis receive enough pollen for the development of fruits and reach a reasonable production of bunches (prada and romero, 2012; barcelos et al., 2015). the pollen quality depends on the genetic origin, viability, germination capacity and pollen tube growth (godefroid et al., 2010; shivanna and tandon, 2014) and is a fundamental requirement in assisted pollination in order to achieve complete fruit set of the bunch. haniff and rosland (2002), in a study on assisted pollination in 12-year-old tenera palms in malaysia, evaluated increasing pollen doses (0.0001, 0.001, 0.01, 0.1, 1.0 and 5.0 g/inf lorescence) and found that the dose of 0.01 g/inf lorescence significantly increased the bunch weight (bw). since assisted pollination is a very costly agronomic practice for plantations, it is necessary to generate specific management programs for hybrid materials that define the optimal dose of viable pollen in order to guarantee the formation of fruits and reduce costs. the objective of this study was to evaluate the inf luence of several doses of pollen on fruit development and potential oil production in oxg hybrids. materials and methods location and plant material this study was conducted on the oxg hybrids coarí x la mé (cxlm) and (sinú x coarí) x la mé (sxcxlm) in an indupalma experimental field in san alberto, cesar, colombia (10°20’ n, 73°11’ w, at 125 m a.s.l., maximum temperature 34°c, minimum temperature 22°c, 72% relative humidity, annual precipitation 2,497 mm/year, annual evaporation 1,208 mm and 2,130 h of sunshine/year). experimental design the response of the two hybrids to four 76% germination pollen doses (0.15, 0.10, 0.05, and 0.01 g/inf lorescence) and natural pollination as a control was evaluated in a completely randomized design (crd) with a 2x5 factorial arrangement (factor 1: hybrids and factor 2: pollen doses), four replicates and nine inf lorescences/replicate. pollination the pollen used in this experiment was collected in august, 2013 from selected african tenera palms, in which the male inflorescences were cut in anthesis (stage 607) according to the scale proposed by hormaza et al. (2012) and taken to the indupalma seed laboratory, where the finger-like spines were separated on kraft paper and dried in a forced convection oven for 12 h at 39°c until 6% humidity; then, they were shaken carefully to release the pollen from the anthers, which was screened with no. 100 and 200 sieves to remove impurities, vacuum packed and stored at -4ºc. the pollen quality used in the treatments was determined with the germination test described by turner and gilbanks (1974), which counts the percentage of pollen grains that emit a pollen tube; only pollen with 76% germination was used. the female inf lorescences were selected in phenological stage 602 or preanthesis ii (hormaza et al., 2012) (fig. 1a); then, the spathes were removed (fig. 1b) and covered with insulation bags fitted to the base with an elastic band to avoid contamination from surrounding natural pollen (fig. 1c). the pollination treatments were carried out when the inf lorescences reached the anthesis stage (phenological stage 607), that is, when more than 80% of the f lowers had cream-colored receptive stigmas (hormaza et al., 2011) (fig. 1d). before the application of the pollen, it was verified that no live insects were inside the bagged female inf lorescences to avoid any contamination from foreign pollen; next, the pollen, mixed with inert talc as a transport agent (1:9 ratio), was generously sprinkled through a small hole made with a punch in the plastic window of the isolation bags (fig. 1e). the mature bunches were harvested 154 d after pollination, when they naturally detached one to five fruits per bunch (fig. 1f). the physical analysis of the bunches was done with the methodology described by garcía and yáñez (2000) to determine the bw, weight of nf and pf, fruit set coefficient (1) and bunch oil potential (op) (2) with a subsample of 10 g of dry mesocarp using the soxhlet method, with hexane as the solvent. fruit set = normal fruits + parthenocarpic fruits + + aborted fruits × 100 (1) total fruits oil potential (%) = % normal fruits oil + % parthenocarpic fruits oil (2) statistical analysis the data were subjected to an analysis of variance (anova) and, for the differences between treatments, the 14 agron. colomb. 37(1) 2019 duncan test (p<0.05) was used with the statistical program sas® (sas institute, cary, nc, usa). results and discussion bunch weight bunch weight (bw) is the sum of the combined weight of spikelets with their individual fruits and the weight of the peduncle or rachis (mohd, 2000). figure 2 shows that the higher doses of pollen (0.15, 0.05) produced bunches with a higher weight than the lower doses and natural pollination. similar trials have also reported a significant increase in bw with doses higher than 0.01 g/inf lorescence (haniff and rosland, 2002). the natural pollination of the hybrids was very low because of the low emission of male inf lorescences that produced a small amount of pollen (5 to 10 g/ inf lorescence) with low viability (2 to 25%) (hormaza et al., 2012), which was unattractive to the pollinating insect elaeidobius kamerunicus (tan, 1985). fruit set in the two hybrids, the higher pollen doses provided the largest fruit set, with significant statistical differences when compared to the lowest dose (0.01 g) and the natural pollination control (fig. 3). the expected result took into account the fact that fruit set depends on the proportion of nf and pf in bunches and, consequently, is directly related to bw, as effectively observed in this study with the higher bw obtained with the high doses. these results agree with those of haniff and roslan (2002), who observed a significant increase in bw and fruit set with a pollen dose that was increased from 0.0001 to 0.01 g when using assisted pollination on e. guineensis palms. fruits/bunch and oil potential table 2 shows that there were no significant statistical differences between the hybrids and pollen doses for the nf, pf and af percentages. however, the tendency for a higher percentage of nf rather than pf was observed with the higher pollen doses. this is a logical consequence of the amount of pollen grains that reach the inf lorescence in anthesis, which favors the formation of nf fruits. it has been proven that the assisted pollination of inf lorescences in e. guineensis palms and oxg hybrids substantially increases the proportion of nf/bunch (tam, 1981; rosero and santacruz, 2014, 2017). figure 1. development stages of the female inflorescences (hormaza et al., 2012). a) pre-anthesis ii (phenological stage 602), b) isolated inflorescence, c) enfolded inflorescence, d) anthesis (phenological stage 607), e) pollination, f) mature bunch. a d e f b c 15socha, cayón, ligarreto, and chaves: effect of pollen doses on fruit formation and oil production in two hybrid palm genotypes (elaeis oleifera h.b.k. cortes x elaeis guineensis jacq.) b un ch w ei gh t ( kg ) 15 10 5 0 20 25 00.010.050.10.15 pollen dose (g/inflorescence) a a a ab b a b a ba (sinú x coarí) x la mécoarí x la mé figure 2. effect of the pollen dose on the bunch weight of two oxg oil palm hybrids. bars with different letters in each hybrid are statistically different according to the duncan test (p<0.05). a a ab b b a b a b a fr ui t s et ( % ) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 90 100 00.010.050.10.15 pollen dose (g/inflorescence) (sinú x coarí) x la mécoarí x la mé figure 3. effect of pollen dose on the fruit set of the two oil palm oxg hybrids. bars with different letters in each hybrid are statistically different according to the duncan test (p<0.05). table 2. effect of pollen dose (g/inflorescence) on the normal fruits (nf), parthenocarpic fruits (pf), aborted fruits (af), and oil potential (op) in the bunches of the two oxg hybrids. hybrid dose fruits (%) op (%) nf pf af coarí x la mé 0.15 44 a 30 ab 10 23.0 ab 0.1 43 a 35 a 9 25.7 a 0.05 46 a 29 ab 9 27.0 a 0.01 31 ab 22 b 11 19.3 b natural pollination 22 b 23 b 8 22.4 ab (sinú x coarí) x la mé 0.15 49 a 28 a 6 23.4 a 0.1 45 a 21 b 5 22.1 ab 0.05 44 a 24 ab 9 20.4 b 0.01 32 b 21 b 10 21.1 b natural pollination 33 b 16 c 10 18.8 c cv (%) 30.0 26.5 60.6 24.0 f (doses) 8.1* 4.2* 0.28 ns 2.2* f (hybrids) 1.3 ns 6.1* 0.42 ns 2.64 ns f (hybrids x doses) 0.3 ns 0.37 ns 0.95 ns 0.89 ns *f test significant (p<0.05). ns f test not significant (p<0.05) the higher proportion of pf in hybrid bunches is attributed to the maternal inheritance of the palm e. oleifera, characterized by numerous pf that can form up to 90% of the total bunch (corley and tinker, 2009), which occurs despite a high percentage of viable pollen (hardon and tan, 1969). zambrano (2004) reported a proportion of between 22 and 49% pf/bunch in oxg hybrids, while rosero and santacruz (2017) reported between 44 and 56% pf/bunch. pf increases in bunches have a large impact on the bunch oil potential because the oil content is similar to or even higher than that of nf since the oil in pf pulp can reach up to 98% (bastidas et al., 2011). the low percentage of af with all of the pollen doses indicates that the presence of these fruits was not due to the greater or lesser amount of pollen that reached the inf lorescences in anthesis, but resulted from adverse factors during the initial development of the bunch fruits. although the abortion of inf lorescences and fruits usually occurs as a consequence of incorrect pollination, some extreme factors, such as water stress, fructification, pruning or shading, can increase it (corley and breure, 1992). the af in the control treatment (natural pollination) were low in number because the experimental field was located between plots of e. guineensis, which, most likely, served as a source of 16 agron. colomb. 37(1) 2019 pollen for the two hybrids. hardon and turner (1967) used natural pollination on e. guineensis palm plantations to demonstrate that the majority of pollen remains inside the canopy after emission by male inf lorescences, a factor that may favor its transport to the palms. the op was higher with the higher doses of pollen (0.15 and 0.10), which showed higher percentages of nf and pf. this coincides with corley and tinker (2009), who stated that the variation that exists in op depends on the proportion of nf and pf in the bunch, which contain oil. in fact, op indicates the amount of oil that can be extracted per unit of fresh bunch (moreno et al., 2017). conclusions the pollen doses of 0.10 and 0.15 g/inf lorescence increased the nf, decreased the af in the bunches, and favored the production of a higher bw, fruit set, and op in the two analyzed hybrids. literature cited barcelos, e., s.a. rios, r.n.v. cunha, r. lopes, s.y. motoike, e. babiychuk, a. skirycz, and s. kushnir. 2015. oil palm natural diversity and the potential for yield improvement. front. plant sci. 6, 190. doi: 10.3389/fpls.2015.00190 bastidas, s., e. peña, r. reyes, j. pérez, and w. tolosa. 2007. comportamiento agronómico del cultivar híbrido rc1 de palma de aceite (elaeis oleifera x elaeis guineensis) x elaeis guineensis. corpoica cienc. tecnol. agropec. 8(1), 5-11. doi: 10.21930/ rcta.vol8_num1_art:77 bastidas, s., c. betancourth, c. preciado, e. peña, and r. reyes. 2011. predicción y control de la cosecha en el hibrido interespecífico elaeis oleifera x elaeis guineensis en la zona palmera occidental de colombia ii. determinación del ciclo de cosecha para obtener racimos con alto contenido de aceite. corpoica cienc. tecnol. agropec. 12(1), 13-20. doi: 10.21930/rcta. vol12_num1_art:211 corley, r.h.v. and c.j. breure. 1992. fruiting activity, growth and yield of oil palm. i. effects of fruit removal. exp. agric. 28(1), 99-109. doi: 10.1017/s0014479700023048 choo, y. and k. nesaretnam. 2014. research advancements in palm oil nutrition. eur. j. lipid sci. technol. 116(10), 1301-1315. doi: 10.1002/ejlt.201400076 corley, r.h.v. and p.b. tinker. 2009. la palma de aceite. federación nacional de cultivadores de palma de aceite (fedepalma), bogota. garcía, j.a. and e.e. yáñez. 2000. aplicación de la metodología alterna para análisis de racimos y muestreo de racimos en tolva. palmas 21, 303-311. genty, p. and m. ujueta. 2013. relatos sobre el híbrido interespecífico de palma de aceite oxg-coarí x la mé: esperanza para el trópico. fedepalma, bogota. godefroid, s., a. van de vyver, and t. vanderborght. 2010. germination capacity and viability of threatened species collections in seed banks. biodiversity conserv. 19(5), 1365-1383. doi: 10.1007/s10531-009-9767-3 gonzález, d.a., g. cayón, j.e. lópez, and w.h. alarcón. 2013. development and maturation of fruits of two indupalma oxg hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis). agron. col. 31(3), 343-351. haniff, h. and m.d. rosland. 2002. fruit set and oil palm bunch components. j. oil palm res. 14(2), 24-33. hardon, j. and y. tan. 1969. interspecific hybrids in the genus elaeis i. crossability, cytogenetics and fertility of f1 hybrids of e. guineensis x e. oleifera. euphytica 18(1), 372-379. doi: 10.1007/bf00397784 hormaza, p., e. mesa, and h.m. romero. 2012. phenology of the oil palm interspecific hybrid elaeis oleifera x elaeis guineensis. sci. agric. 69(4), 275-280. doi: 10.1590/s0103-90162012000400007 mohd, h.h. 2000. yield and yield components and their physiology. pp. 146-170. in: basiron, y., b.s. jalani, and k.w. chan (eds.). advances in oil palm research. volume i. mpob, bangi selangor, malaysia. mondragón, a. and c. pinilla. 2015. aceite de palma alto oleico: propiedades fisicoquímicas y beneficios para la salud humana. palmas 36(4), 57-66. moreno, e., j.m. garcía, c.a. díaz, and n.e. ramírez. 2017. optimización de la medición del potencial industrial de aceite. palmas 38(4), 98-107. mozzon, m., d. pacetti, p. lucci, m. balzano, and n.g. frega, 2013. crude palm oil from interspecific hybrid elaeis oleifera x elaeis guineensis: fatty acid region distribution and molecular species of glycerides. food chem. 141(1), 245-252. doi: 10.1016/j. foodchem.2013.03.016 preciado, c.a., s. bastidas, c. betancourth, e. peña, and r. reyes. 2011a. predicción y control de la cosecha en el híbrido interespecífico elaeis oleifera x elaeis guineensis en la zona palmera occidental de colombia. i. determinación del período de madurez para obtener racimos de alto contenido de aceite. corpoica cienc. tecnol. agropec. 12(1), 5-12. doi: 10.21930/ rcta.vol12_num1_art:210 preciado, c.a., s. bastidas, c. betancourth, e. peña, and r. reyes. 2011b. predicción y control de la cosecha en el híbrido interespecífico elaeis oleifera x elaeis guineensis en la zona palmera occidental de colombia. ii. determinación del ciclo de cosecha para obtener racimos de alto contenido de aceite. corpoica cienc. tecnol. agropec. 12(1), 13-19. doi: 10.21930/ rcta.vol12_num1_art:211 rivera, y.d., d.g. cayón, and j.e lópez. 2013. physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis) on the indupalma plantation. agron. colomb. 31(3), 314-323. rocha, p., f. prada, l. rey, and i. ayala. 2006. caracterización bioquímica parcial de la colección de elaeis oleifera de cenipalma proveniente de la amazonia colombiana. palmas 27(3), 35-44. rosero, g. and l. santacruz. 2014. efecto de la polinización asistida en la conformación del racimo en material híbrido oxg en la plantación guaicaramo s.a. palmas 35(4), 11-19. 17socha, cayón, ligarreto, and chaves: effect of pollen doses on fruit formation and oil production in two hybrid palm genotypes (elaeis oleifera h.b.k. cortes x elaeis guineensis jacq.) rosero, g., l. santacruz, a. ríos, and s. carvajal. 2017. inf luencia del destape de la inf lorescencia en la polinización asistida del híbrido oxg. palmas 38(1), 49-62. shivanna, k.r. and r. tandon. 2014. reproductive ecology of f lowering plants: a manual. springer, new delhi, india. doi: 10.1007/978-81-322-2003-9 tam, t.k. 1981. investigations into fruit set capacities of the elaeis oleifera under controlled pollination conditions and germination requirements of the elaeis oleifera x elaeis guineensis (pisifera) hybrid [oil palms]. the planter 57, 444-451. tan, y.p. 1985. weevil pollination in the elaeis oleifera x elaeis guineensis hybrid. pp. 34-40. in: proceedings of the symposium on impact of pollinating weevil on the malaysian oil palm industry. institut penyelidikan minyak kelapa sawit malaysia, kuala lumpur. turner, p.d. and r.a. gillbanks. 1974. oil palm cultivation and management. the incorporated society of planters. kuala lumpur. zambrano, j. 2004. los híbridos interespecíficos elaeis oleífera x elaeis guineensis. una alternativa de renovación para la zona oriental de colombia. palmas 25 (special issue), vol. 2, 339-349. recceived for publication: 1 august, 2010. accepted for publication: 13 november, 2010. 1 this document is a product of research on territorial delimitation linked to the rural development and management research group (grupo de investigación gestión y desarrollo rural). 2 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 business administration, faculty of economic sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 4 corresponding author. iamontoyar@unal.edu.co agronomía colombiana 28(3), 455-465, 2010 identification and systems methodologies for territorial delimitation1 identificación y metodologías de sistemas para la delimitación de territorios iván montoya r.2, 4 and alexandra montoya r.3 abstract resumen this document identifies the main issues affecting the delimitation of territories and explores the conceptual approaches for describing the relationship of the territories understood as organizations with their environment. subsequently, we studied the systems methodologies known as soft systems methodology, ssm, and complex adaptive systems, cas. finally, the advantages of systemic approaches to territorial delimitation are shown. el presente documento identifica los principales aspectos que inciden en la delimitación de territorios, y explora los principales enfoques conceptuales que permiten describir la relación de los territorios entendidos como organizaciones, con su entorno. posteriormente, se estudian las metodologías de sistemas conocidas como sistemas suaves y sistemas complejos adaptables, finalmente, se señalan las ventajas para la identificación territorial que estos enfoques sistémicos aportan. key words: soft systems methodology, complex adaptive systems, territorial delimitation. palabras clave: metodología de sistemas blandos, sistemas complejos adaptables, delimitación de territorios. introduction: the notion of territory strategies to guide “development” have been modified throughout history according to the understanding of the complexity of their relationships and interactions and to the inherent changes and evolutions of societies. in these, the “territory” is presented as a category “…called on to synthesize, within a coherent framework of interpretation and management, many of the elements that constitute the new strategies of rural development…” (ribero and echeverri, 1998). the concept of territory, from the social sciences, has been the object of controversy and discussion (pérez, 2001; montresor, 2002; mora-alfaro, 2006). for some, territory is conceived as the sacred place where certain cultural traditions exist, implying pre-established guidelines and norms to act upon it; this is – after all – a view of territory exerted from a tradition (e.g., religious). for others, territory “is a political category with an institutional sense and, hence, it is the object of specific ordering, which determines it as a political-administrative division category determined by a body of water, a mountain range, or some natural circumstance that determines a political limit (solarte, 2003; rubiano, 2005). a central aspect on the notion of territory (ceña et al., 2007) is that it implies intentionality in its definition. this intentionality can be represented from purely determinist and nomothetic foci, like the neoclassic, to idiographic approaches that seek a specific study of the particularities of the social delimitations conducted. an alternative lies in addressing the territory as a systemic problem that can be approached through the methodologies of adaptable complex systems or soft systems. this document seeks to explore the use of soft systems and adaptable complex systems methodologies to address the problem of identifying territory as a complex, intentionally defined unit. methodology to reach the objective proposed, the document explores the main approaches that study the interaction of the organization with its surroundings, which should also be done by a territory. for this, the neoclassic and neo-schumpeterian evolutionist approaches are studied, as well as the systems approaches. after relating the principal aspects for each of these approaches, the document centers on revealing 456 agron. colomb. 28(3) 2010 the advantages of the soft systems and adaptable complex systems methodologies. the interaction of the organization with the environment figure 1 presents the four approaches mentioned; these refer to several ways of focusing the problem of the organization’s interaction with the environment: on one side, the neoclassic approach is contrasted to the cognitive contribution that enriches the evolutional economic approaches and the adaptable complex systems; then we identify how the enactive approach is compatible with the adaptable complex systems because of its inductive character taking distance from deductive approaches. the contribution of the neoclassic approach in the neoclassic approach of the organization, and according to lara (2008), what matters are individuals and their average behavior, within a situation of natural convergence to the general equilibrium, for which the adjustment process and time leading from the initial state to the final state does not – analytically – bear major relevance. lara (2008) holds that this is thus because, in the first place, the agents optimally select ex ante different goods or scenarios, given that they have a limited capacity to process information. and, in the second place, because the information processed by the agents is clear and computable, which gives way for “instant” adjustment processes. thus, the organization is a “black box” constructed on the methodological assumption that the players make decisions “as if ” their exclusive objective were to maximize the benefit or utility (lara, 2008). revéiz (2007) warns of the dissatisfaction generated by the neoclassic economy, with the strengthening of schools and networks from the new institutional economy, the european association for the evolutionary political economy and the santa fe institute, since 1984, in the following central assumptions that have been broadly debated by these communities: 1. on the methodological individualism and the economic interaction: the neoclassic approach does not examine the interaction of social classes, networks, or correlations of the political forces; it only explores the conduct of the individual players, in a manner that does not specify how decisions are made or their network conduct (revéiz, 2007). 2. individuals maximize on their own interest subject to restrictions. the author mentions that the conducts and decisions are not necessarily the result of individual processes but also of group processes (revéiz, 2007). 3. agents do not directly interact amongst themselves (revéiz, 2007). 4. the neoclassic theory analyzes the economic system as a whole: it must be cautioned that the information revolution leads to the search of global equilibrium of the economic system, where the attributes and interrelations among agents are considered (revéiz, 2007). according to simon (1957), reduction of rationality and maximization permits the neoclassic economist to ignore the psychological and cognitive aspects of decision making, while dosi and marengo (1994) state that reduction figure 1. interpretations on the organization-environment interaction. source: adaptation by arrow, 1974; varela et al., 1991; tsoukas and knudsen, 2002; kauffman, 2003; holland, 2004; witt, 2008. 4572010 montoya r. and montoya r.: identification and systems methodologies for territorial delimitation of all market coordination modes expels the theme of organization from the economic theory. in essence, say the authors, that if we abandon the restrictive assumption of perfect information and symmetry among agents, the organizational forms interest due to incentives, information flow, and behavior, which differ according to each system’s “particular institutional infrastructure.” particularly, if the performance of each system rests on the dynamics of specific learning by individuals or groups of them (like companies), the institutional architecture affects the scope and the rate at which learning can occur (dosi and marengo, 1994). in this regard, aoki (1986, 2010) has delved into coordination modes different from those of market. in relation to this form of learning as processing, dosi and marengo (1994) state that the neoclassic theory of decision making, and its extensions, represents decision makers through their information partition, which constitutes their skills in processing information. this partition incorporates the agent’s knowledge on his/her operating scenario and becomes the framework through which the agent may classify information received from the environment and calculate the probabilities according to the conceivable events expected to happen. thus, the bayesian theorem is the rational form of coherent incorporation of new decisions within said framework, and maximization of the expected utility is the rational criterion to make decisions, which is coherent with the distribution of probability. these partitions turn out to be isomorphic with the “real world”, and are assumed as given, for which bayesian learning only refers to the elaboration and modification of the framework of guidelines and procedures to optimize the use of information, leaving aside the problem of representation (dosi and marengo, 1994). the evolutionist economic approach (neo-schumpeterian) the precursor contribution by nelson and winter (1982), integrates the notions of organizational knowledge and routines (becker, 2004; becker et al., 2005) with that of competitive dynamic environments. for the authors, the company is understood as a repository of knowledge that is represented by routines5 guiding the organizational action. according to dosi et al. (2002), the difference 5 in witt’s opinion (2008), for nelson and winter (1982) the organizational routine is a selection unit in economic contexts and he indicates that while schumpeter (1934) did not back the crucial assumption of his innovation hypothesis as an instrument for competition, the concept of organizational routine filled the void. this notion was derived from the work by march and simon (1958) and cyert and march (1963), and then synthesized in nelson and winter (1982), and taken in analogy to the gene types in biology. between capabilities and routines is specifically related to the differences between two types of behaviors: the first, that of organizational capabilities, is related to deliberate, strategic, and intentional planning; in contrast with the second, that of routines, which is related to quasi-automatic performance at the low operational level. said difference, according to the authors, shows that these two behaviors coexist and, at the same time, generate the historical and idiosyncratic trajectories for each company. thus, the authors state that the variety among companies permits operating the mechanism of competency selected among companies with their respective differences. the core argument resides in suggesting that the companies benefit from the current routine, as long as economic outcomes remain above a given expected target level. only when retribution falls bellow expected do companies commit to exploration activities in the search for better alternatives. the aspiration target levels can be subject to adaptation (gigerenzer and selten, 2001) and change according to the experience and imitation of other agents (march, 1988; dosi and marengo, 1994). lara (2008) suggests that in this neo-schumpeterian tradition, and specifically in nelson and winter (1982), in the concept of routine a surplus of “automatic” action nature has been emphasized, which has led to a dead-end street concept. organizations centered on routines results short-sighted and trapped in search processes limited to the closeness of their local knowledge. lara holds that by thus posing the problem, the possibilities of attaining the nature of learning and of the agent are scarce, in part because there is allusion to weak and organic forms of rationality6. according to these arguments, it may be said that the main point of debate in the advancements of the cognitive approach and the neo-schumpeterian current of economic evolutionism is that of conceiving the organization as a partially programmed or entirely programmed entity, respectively, through working routines, which finally ignores the role of the organizational hierarchy and the involvement of individual players in said hierarchy, through a micro-founded homogenizing mechanism that results 6 in lara (2009) and continuing the argument by williamson (1989), the author holds that another difficulty in the work by nelson and winter is that they assume weak and organic rationality forms. weak if compared to the strong – maximizing – form of rationality from the neoclassic approach, and organic, because the evolutionary theory attributes forms of rationality, in the first place, not to individual agents, but to the organization. lara (2008, 2009) shows the need to recognize the double causality between the individual and the organization to properly understand the problem of problem solving and the cognitive approach. 458 agron. colomb. 28(3) 2010 ambiguous and unenlightening7 (ocasio, 1997; tripsas and gavetti, 2000; gavetti, 2005; gavetti et al., 2007; lara, 2009). however, the theoretical proposals of the cognitive approach and the neo-schumpeterian current preserve common elements. among these, we can highlight: i) the relevance of limited rationality; ii) the cumulative character of learning; iii) the importance of routines and norms as elements that guarantee certain inertia that favors persistence over time of the organization and the consistency of the individual behaviors and motivations of its members; iv) the role of the resolution of weakly defined problems in the adaptation; v) the operability of the retention, variation, and selection mechanisms, and vi) the limited processing capacity. these approaches are distanced by the preference for the neo-schumpeterian current of an agent programmed by organizational routines. this approach of the neo-schumpeterian current includes the following aspects: • it keeps the organization centered on routines, anchored on the search for knowledge, within the vicinity of what is known. in lara’s opinion (2009), this search turns out to be blind, compared to recent contributions in the cognitive focus, as that of the adaptable complex systems (maya et al., 2008). • it is not enriched by the study of the interactions among individuals within organizations, and rather adopts an organic rationality that obscures the organization and reduces it to its mere structure of routines, norms, and corporate culture. • hence, it maintains an epistemological approximation closet o the deductive model, as far as the replication of structures from which the organization’s functions are derived, and hinders the inductive analysis of the interactions among individuals within them. 7 the routines operate as behavioral patterns that tend to be tacit and function in inconsistent manner. the approach is confusing because it makes these routines equivalent to supposed “genes” for the organization, without considering the ways of relating amongst individuals and their social hierarchy structures. an illustrative example may be seen with the players in a volley ball game in which each player tacitly and unconsciously knows his/her job in each of the positions on the playing field. this knowledge does not by itself explain the team strategy in which there is leadership, control mechanisms, and hierarchical social structures among the players. because of this, it is said that the approach is confusing to explain the micro-foundation and the hierarchical relationships within organizations. • it obscures the role of the organizational hierarchies. these points are covered in good measure by the proposal made from the contribution in adaptable complex systems. the following section presents the points of debate of the approach in adaptable complex systems with economic evolutionism. the adaptable complex systems approach the approach of adaptable complex systems, also known as “emerging computing” (holland, 2005), assumes that the agents with limited information do not have an adequate algorithm or device to solve complex problems. and this last is thus, given that it is not possible to know beforehand the space of possibilities, which can be affected by agent’s scores (brian, 2001; castañeda, 2009). the focus supposes the agents can adjust their behavior to reach their objectives of survival and reproduction, through learning processes (stacey, 1995), which they manage to carry out by initially having some very simple and rudimentary guidelines, which turn out unsuited for problem solving (dosi and marengo, 1994). the conjecture in this focus is that the procedures for problem solving are properties emerging from the interactions, also involving the mutation and recombination of those distributed basic rudimentary guidelines, often based on related knowledge – but hardly coded, experience, and interpretation frameworks. the crucial point of this perspective is that learning implies adaptation and discovery of procedures of problem solving that cannot be automatically derived or of information on the states of the world or of the solution concept. the empirical counterpart of these procedures comprises a broad range of organizational tasks (dosi and marengo, 1994)8. regarding learning processes, holland (2005) suggests that learning takes place within the space of representations and cannot be reduced to a simple processing of information. because the environment is made up of agents (holland, 8 dosi and marengo (1994) point to some coincidences with evolutionist approaches of this way of viewing the world: (1) the difference between the process and the contents of learning is not clear, which is a point of coincidence with nelson and winter (1982) and dosi et al. (2002); (2) the “competencies” summarize the effectiveness of the procedures to solve specific problems of the company. the “dynamic competencies” discussed by teece et al. (1997) related to the procedures of the highest level related to the search for new problems and new procedures to solve problems; and (3) its focus on the companies as problem-solving entities may agree with williamson (1989) where it is stated that companies are economizers of transaction costs. 4592010 montoya r. and montoya r.: identification and systems methodologies for territorial delimitation 2004) interactions will be numerous and the system complex. there, the agents in their interaction with others9 must define sets of world states they can represent as equivalent to perform an action, which is evaluated by a credit system (holland, 2004)10. regarding learning in complex adaptable systems cas, gell-mann (2002) states that these systems learn and evolve just as human beings do, and that collective entities and organizations are in themselves complex systems, composed of a great number of active elements (agents) that interact amongst themselves, via specific mechanisms and properties, such as those suggested by holland (2004)11. for anderson (1999), the complex adaptable systems will be composed of agents with diverse behavior schemes that have the possibility of evolving and learning interactively. the main distinction with regard to work in the neoschumpeterian approach, from the contribution in adaptable complex systems, is the possibility the agents and the agent aggregates (meta agents) have to face uncertainty when constructing internal models, coinciding in their internal models, and conducting ex ante learning, due to their possibility of solving problems through interaction and emergence of internal simulation skills of action sequences, originated by the competition and cooperation of these models. also, the possibility of forming aggregates, which with established adaptation mechanisms can form complex agents with internal organizational hierarchies12. 9 when learning takes place within a multi-agent configuration, it also requires the coordination of learning processes of multiple individuals. the members of an organization generally have diverse representations of the environment they confront. this multiplicity of representations requires implementing some mechanisms whose task is to reconcile current or potential conflicts (dosi and marengo, 1994). 10 the credit system will affect the rules of behavior. these rules will be selected, added, modified and eliminated through selection processes, and a procedure can be established to discern on the utility of the rules (dosi and marengo, 1994; holland, 2004). 11 among the mechanisms, there is the use of labels (which facilitate the visibility of internal and external properties with the purpose of favoring the selective interaction), the use of internal models (limited samples of the environment system that permit carrying out ex ante learning activities) which are one of the main attributes in the proposal of complex systems, and the use of construction blocks (the adaptable complex system can break down into parts complex scenes and regroup the components in combined manner, which offer it the possibility of reusing combinations to represent itself ex ante upon new unknown situations). 12 it is very important to highlight that the neo-schumpeterian approach has continued making very relevant contributions for the economic discipline. both seminal works, as well as recent contributions stress to warn that the space of decision possibilities is limited in its options, no merely by the real impossibility of the analysis of possibilities, but also because of the rigidity generated in the organizations. in this sense, the contribution of routines is transcendental, as a guiding mechanism of the decision, with evident economies, in light of the study of the immense possibilities. recent the proposal of complex adaptable systems favors the possibilities of ex ante learning through the use of internal models and offers explanations on the processes of emergence and conformation of meta-agents, construction blocks, and internal models within the framework of a darwinian explanation program (lara, 2009). in this sense, lara (2009) indicates that the proposal of adaptable complex systems is important, because even though the agent is programmed, it also has rational skills to face uncertainty upon elaborating expectations on the structure and dynamics of the world, for which the agent should be represented with imagination, will, and conscience. given its compatible character with the inductive approach, the enactivism approach can be framed without much difficulty on the agent’s conception on complex adaptable systems, under the image of an autonomous agent. this extension brings on the challenges of including the agents’ self-organizational discourse in their environment, under a conception anchored in temporary space manner to the relationships between an agent or multi-agent and his environment, which brings a profound elaboration of the problem of viability of such within its environment. the contributions of the systems approaches the concept of system refers to a theoretical model that considers the organic and inorganic phenomena embedded in structures with its environment in motion. organizations, understood as systems, can involve tasks, interactions, and feelings in relationship to a dynamic environment (checkland and scholes, 1990). kast and rosenzweig consider that the organizational system is made up of subsystems: technological, of goals and values or strategic, psychosocial or human/cultural, and structural, in counter position to the classical theory. the intersection of these subsystems, which are immersed in the exchange of energy, materials, and information, could originate the administrative or directive subsystem (montoya, 1999). the orientation under which the systems methodologies can account for processes of adaptation to the environment, life cycles, and factors affecting the viability of the systems, starts from the observation of complex “worlds” in which the role of the observer is decisive, given that it is the observer who is works are focused on showing the processes of evolution of routines and their micro-founding perspectives, as suggested in the current work. the richness for the researcher lies in linking the novelty of learning from the anticipation offered by the adaptable complex systems, with the wealth of analysis of routines and its relevant explanation on how the organization manages to enter into the decision, with a limited capacity for analyzing the possibilities. 460 agron. colomb. 28(3) 2010 in charge of identifying different forms of systems in diverse types of environments or realms. thus, the observer defines the system, that is “…the entity being studied, identified by an observer, who cannot separate from such as two distinct things…” (checkland and scholes, 1990). the definition of a system will be given by an observer, who establishes an interpretation, and confers onto it a structure and particular characteristics. this configuration is attributed to knowledge based on said observer’s experience. jackson (1994) classifies the contributions of systemic thought, as shown in fig. 2. ssm systems checkland and scholes in the soft systems methodology (ssm) propose the possibility of defining systems by identifying the units or entities they denominate as “holons” or “alls” with defined purpose. these units establish a definition of reality according to the observer’s experience and view of the world (checkland and scholes, 1990). the soft approaches for solving problematic situations are recognized in literature mainly in the works by ackoff, churchman, and checkland, among others. the first two offer conceptual approaches and principles on themes related with solving problematic situations, planning, and studying organizations as complex systems. the soft systems methodology by peter checkland is a research approach aimed at participation-action to solve problematic situations considered poorly structured, as defined by simon, or diffuse. that is, where a clearly definable feasible optimal objective cannot be determined, but where there is an implicit necessity to improve a situation considered problematic. ssm is then an approach to define problems in which there is no clarity or no existence of consensus on the objective that should be achieved. with this approach, say checkland and scholes (1990), the action researcher has two hopes: “that the framework generates insights relating to the problems perceived and that they lead to practical help within the situation; and that the experiences of using the framework permit such to be gradually improved”. in summary, the success of the ssm resides in that it consists of a methodology to raise problems, both in the phases of “what” and “how”, with a wide range to incorporate tools to its basic structure. to address the problematic of defining systems (suffice it to say, the entity to be studied, identified by an observer, who cannot separate from such as two distinct things), checkland and scholes suggest as a methodological option that which is presented in fig. 3. from this perspective, the problem of systemic thought can be centered on the conception of holons13, or definitions of “all” with a defined purpose or identified entities, which establish a limitation of the perceived reality, generating opposing dialogical notions14, between that circumscribed and that left out, which are mutually fed through circular causalities (montoya, 1999). these causalities arise from the very process of observation and definition of reality, and while they are opposing, they are mutually produced and are susceptible to comprising a sole concept from 13 the term holon is attributed to koestrel, (checkland, 2001). 14 the dialogical notions are those of opposing character that arise when establishing a process of observation, from the observer’s particular position. figure 2. systemic approaches according to jackson (1994). source: jackson (1994). 4612010 montoya r. and montoya r.: identification and systems methodologies for territorial delimitation the integrating point of view, making said contradiction relative. the idea of the organization as a holon presents it in mutual circular production with its environment. these disjunctions, from the observation process in the perception of the observer, require, in turn, a projection of research toward the action of intervention or interaction with reality, which is desirable to affect. the basic argument for ssm, (macadam and packham, 1989; nidumolu et al., 2006) is that the observer’s perception of the world is affected by a filter or a frame of reference given by its internal structure or preconceived ideas and that the source of many of those ideas is the perceived world that constitutes “reality”. hence, the observer permanently interprets the world using ideas whose source is the world perceived within a process of mutual creation. the methodology, thus, is a conscious thought about its own processes. for the authors of the methodology, the situations observed in the organizations showed people involved in complex actions giving it sense or defined purpose beyond the instinctive. the people involved in the action with defined purpose also had the hope of acting with “purpose” to improve a problematic situation. hence, the idea arose of taking a group of activities connected amongst them so that they constituted a whole with defined purpose with a particular type of system (checkland and scholes, 1990). human activity systems are defined in such a way that they satisfy the characteristics of a whole, according to the principles of systems thought. defined human activity systems have as an emerging property the quality of pursuing the purpose of the whole and are conceived within a hierarchy of systems. consequently, the system with defined purpose must contain a structure and activities related to communication and control to allow the system to adapt and survive in a changing environment, and nourish from learning. another crucial characteristic of a human activity system establishes that the description with a defined purpose must be made from some declared perspective or view of the world. this suggests, in principle, that there are many pertinent and controversial systems and that the interpretation which gives rise to the system may be exclusive of a particular observer or of a group with a collective view. this means that in the face of a problematic situation multiple perspectives of the solution will always be available and these are more evident when activities are executed with a defined purpose. (checkland and scholes, 1990). concretely, the ssm (petkov et al., 2007) is an inquiry systemic process that also uses the systems models. the methodology is presented as an inquiry system where the human activity systems with defined purpose are recognized and modeled, which are pertinent to improve the situation. the systems are defined, modeled, and compared to the perceived problematic situation, to generate a debate about what should be done in the face of the situation, bearing in mind the “what’s” and the “how’s”. the process bears in mind both the nature, as well as the core ideas of the thought systems. a situation from the real world of interest generates creates ideas, concepts figure 3. methodological approach employed for the purpose of addressing the problematic of defining systems. source: checkland and scholes (1990). a situation from the real world of interest (not structured) generates elections of... "all" entities with structured defined purpose comparison between the models and the perceived real situation necessary action to improve the situation generation of dialogical notions figure 4. deployment of the methodological approach proposed by ssm. source: checkland and scholes (1990). 462 agron. colomb. 28(3) 2010 the methodology is initially an intervention tool with seven clearly identifiable stages. the methodology covers the stages mentioned in the graphic, so that a territory can be named as a problematic situation. thereafter, a reflection and anticipation exercise is conducted that permits the internal and external analysis of the territory upon its relationships. then, these types of internal and external relationships and interactions are suggested and broadened through the development of detailed models of interaction and alternatives are proposed to enhance diverse versions of interaction and intervention models. later, elections are made that best correspond with the intentionality of the players of the territory and according to how they compare with the real world, and, finally, some type of result to be developed is suggested. the territory as a soft system the territory can be proposed as a complex system with a defined purpose, which is observed from a comprehensive view, the historical, social, cultural, political processes that make up a complex structure of relationships toward the interior and toward its environment. when observing complex “worlds”, observers tend to identify different forms of systems in diverse types of environments or realms. because of the possibility of defining systems as reflection tools, it is possible to study diverse limitations of human and/or social activities, identifying their necessities as “open systems”. likewise, we can note their processes of adaptation to the environment, their life cycles and devices toward the organization, the factors that influence upon their viability, among others, in such a way that the objectives, structures and efficiency become subsidiary in light of the survival problems and other “new” necessities. complex adaptable systems the emergence of complex systems (dooley and van de ven, 1999), comes from the interaction of individual elements through simple guidelines, where each element can conduct free displacement or action, but their interaction with the remaining elements is limited by the possibility of contact with nearby elements. their research agenda gathers the contributions from notable researchers like holland, gell-mann, andrade, kauffman, and lara, among others. in the adaptable complex systems (cas), holland has centered on the aspect of the complexity focused on adaptation. in these, it is conceived that adaptation originates the emergence of a type of complexity that considerably hinders the attempts of solving the most important problems the world currently faces. the system changes or adapts (from the latin adaptare) but preserves an impressive coherence, which permits demonstrating identity in scientific manner. in several instances a cas can be a network with an aggregate of emergent identity, which learns quickly and with great ease, and its behavior depend on much more on the interactions than on the actions. the numerous interactions, modified by the changes learnt, produces the whole system’s unique ability to anticipate the consequences of its actions through modeling (the capacity to make a mental model) of their worlds, or internal models, based on experience (holland, 2004). the agent in the complex adaptable systems is an active element of nature. the behavior of the agents is determined world real evaluation 6. implanting 5. election as a result of the analysis 4. comparison. evaluation of alternatives. 3. statement and generation of alternative solutions alternativas 1. problematic situation (for example, of a territory) identification 2. diagnose & conduct internal & external analysis figure 5. the stages of the ssm. source: checkland and scholes (1990). 4632010 montoya r. and montoya r.: identification and systems methodologies for territorial delimitation by a set of rules or norms. the stimulus-response rules are typical and simple: if a stimulus s occurs, then give a response r. even when the stimulus-response guidelines have a limited scope, its scope can be broadened; it can be broadened sufficiently so that a multitude of guidelines can generate any behavior susceptible of being described. the greatest part of the modeling effort for any cas is centered on selecting and representing stimuli and responses. guidelines can represent both diachronic relationships (e.g., present and future) and synchronous relationships. there are structures of higher-order knowledge, which correspond to clusters of guidelines, while these clusters are comprised of blocks of condition-action guidelines. on the other hand, the guidelines operate under a principle of limited parallelism (serial processing), and compete to represent the problem and guide action and thought. the central attribute will be the existence of internal models, of which a population can be available, are processed in parallel and the models in this population compete and cooperate (holland et al., 1989; holland, 2004). holland (2004) proposes adopting seven basic concepts, four properties, and three mechanisms. the properties are the following: • aggregation: its main characteristic is the emergence of complex behaviors from the interactions of the individual agents aggregated, which can act as meta-agents within a higher degree of hierarchy. • non-linearity: the behavior of the system is not similar to the sum of the behaviors of its components. • flows: the cas will interact in flow form through networks formed by nodes and connectors. the nodes are agents that relate through interactions that are symbolized by multiple connectors. • diversity: which appears where there is an interaction by several agents and also depends upon the context where said interactions develop. diversity is a dynamic pattern that determines a tendency toward the system’s self evolution and regeneration. as mechanisms, the author mentions the following (holland, 2004): • labeling or label: permits the agents to identify within the system the other agents with whom they exchange resources. the labels work as a survival mechanism, and via specialization, lead to the construction of hierarchical structures that contribute to the survival of the agents (holland, 2004). it permits observing and acting upon properties that were previously hidden by symmetry. it favors selective interaction and permits the agents to select other agents or objects that would otherwise be indistinguishable, given that it permits discrimination, specialization, and cooperation with these agents. • internal models: cas have as a distinctive mark, their ability to anticipate. to understand the mechanism of anticipation, we must understand that it is a complex mechanism denominated internal model. the use of internal models for anticipation and prediction is a theme that encompasses many of the sciences. the basic maneuver to construct models starts with the aggregation: eliminating details, so that the selected patterns are weighed. because the models of interest are those prior to the agent, said agent should select the patterns from the stream of information received, and after converting these patterns into changes in his internal structure. finally, the structural changes – the model – must allow the agent to anticipate the consequences generated when said pattern or another similar one is found again. there are two types of internal models: tacit and manifest. a tacit internal model simply describes a current action motivated by the implicit prediction of some desired future. a manifest internal model is carried out as a basis for explicit, but internal, explorations of alternatives. this process is denominated “look ahead” (holland, 2004). in essence, they are anticipation mechanisms of the consequences and help improve the chances for survival, through ex ante learning. • construction blocks: an internal model should be based on limited samples of an ever-changing environment (holland, 2004). however, the model can only be advantageous whenever there is repetition of the modeled situations. the answer to this question appears when we can see the capacity to break down a complex scene into parts. upon doing this, it is possible to regroup the component parts into a great variety of combinations. holland (2004) states that experience is gained through the repeated use of the construction blocks. the search for these blocks becomes the best technique to prosper in the elaboration of models, given that although a situation has not occurred in the past (from the interaction between the agent and the environment), and a list of solutions is not readily available for all the possible situations the agent may be in, as alluded by the agent-programmed model, what happens is that the situation is broken down, extracting 464 agron. colomb. 28(3) 2010 from the agent’s repertoire of construction blocks the guidelines that can be related to the problematic of the specific adaptation (holland, 2004). when there is a totally new situation, the most relevant and tested blocks are combined to represent the situation so that it suggests suitable actions and their possible consequences. construction blocks, permit building possible scenarios to anticipate reality (holland, 2004). with these mechanisms and properties, it is possible to describe the adaptation process of an agent within a complex system. territories through the use of cas the main distinction of cas is the possibility agents and agent aggregates (meta-agents) have of facing uncertainty when constructing internal models, coinciding with their internal models, and conducting ex ante learning, due to its possibility of solving problems through the interaction and emergence of internal simulation skills of action sequences, originated by the competition and cooperation of these models. also, the possibility of forming aggregates, which with established adaptation mechanisms, can set complex agents with internal organizational hierarchies. conclusions the framework in soft systems methodologies (reynolds and holwell, 2010) and adaptable complex systems permits addressing the identification of the territory with the following advantages: • methodology is more or less defined • study of complex problems where adaptation phenomena participate • possibility of emergencies • the researcher’s view of the world is evidenced alluding explicitly to the intentionality in the study • permits limited rationality and the conception of territory as coordinator of expectations • modeling of ex ante and ex post learning literature cited anderson, p. 1999. complexity theory and organization science. organ. sci. 10(3), 216-232. aoki, m. 1986. horizontal vs. vertical information structure of the firm. amer. econ. rev. 76(5), 971-983. aoki, m. 2010. corporations in evolving diversity, cognition, governance, and institutions. ox ford universit y press, oxford, uk. arrow, k.j. 1974. the limits of organization. norton, new york, ny. becker, m. 2004. the concept of routines twenty years after nelson and winter (1982): a review of the literature. ind. corp. change 4, 643-677. becker, m., n. lazaric, r. nelson, and s. winter. 2005. applying organizational routines in understanding organizational change. ind. corp. change 14(5), 775-791. brian, g. 2001. how the leopard changed its spots: the evolution of complexity. princeton university press, princeton, nj. castañeda, g. 2009. sociomática. el estudio de los sistemas adaptables complejos en el entorno socioeconómico. el trimestre económico 76(1), 5-64 ceña d., f., r. gallardo, and p. garrido g. 2007. an approach on integrated territorial competitiveness to ensure long term viability in rural areas of andalusia (spain). pp. 1-17. in: 1st mediterranean conference of agro-food social scientists. european association of agricultural economists eaa, barcelona, spain. checkland, p. and j. scholes. 1990. soft systems methodology in action. john wiley & sons., chichester, uk. check land, p. 2001. soft systems methodolog y. pp. 61-90. in: rosenhead, j. and j. mingers (eds.). rational analysis for a problematic world revisited: problem structuring methods for complexity, uncertainty and conflict. john wiley and sons., chichester, uk. cyert, r. and j.g. march. 1963. a behavioral theory of the firm. prentice-hall, englewood cliffs, nj. dooley, k.j. and a.h. van de ven. 1999. explaining complex organizational dynamics. organ. sci. 10(3), 358-372. dosi, g. and l. marengo. 1994. some elements of an evolutionary theory of organizational competence. pp. 211-235. in: england, w. (ed.). evolutionary concepts in contemporary economics. the university of michigan, ann arbor, mi. dosi, g., r. nelson, and s. winter. 2002. introduction: the nature and dynamics of organizational capabilities. pp. 1-22. in: dosi, g., r. nelson, and s. winter (eds.). the nature and dynamics of organizational capabilities. oxford university press, oxford, uk. gavetti, g. 2005. cognition and hierarchy: rethinking the microfoundations of capabilities development. organ. sci. 16(6), 599-617. gavetti, g., d. levinthal, and w. ocasio. 2007. perspective—neocarnegie: the carnegie school’s past, present, and reconstructing for the future. organ. sci. 18(3), 523-536. gell-mann, m. 2002. the quark and the jaguar: adventures in the simple and the complex. henry holt & co., new york, ny. gigerenzer, g. and r. selten. 2001. the adaptive tool box. mit press, cambridge, ma. holland, j.h. 2004. el orden oculto, de cómo la adaptación crea la complejidad. fondo de cultura económica-fce, méxico df. 4652010 montoya r. and montoya r.: identification and systems methodologies for territorial delimitation holland, j.h. 2005. language acquisition as a complex adaptive system. pp. 411-435. in: minett, j.w. and w.s.-y. wang (eds.). language acquisition, change and emergence: essays in evolutionary linguistics. city university of hong kong press, hong kong, china. holland, j., r. holyoak, p. nisbett, and p. thagard. 1989. induction: processes of inference, learning, and discovery. the mit press, cambridge, ma. jackson, m. 1994. más allá de las modas administrativas: el pensamiento sistémico para los administradores. innovar 4, 6-21. kauffman, s.a. 2003. investigaciones. metatemas, barcelona, españa. lara, a. 2008. sistemas complejos adaptables y teoría de la empresa: el programa de investigación. economía informa 352, 65-92. lara, a. 2009. agente adaptable, aprendizaje y estructura del ambiente: un enfoque alternativo. pp. 1-33 in: memories 1st seminario nacional de economía institucional: fronteras del análisis económico de las instituciones. universidad autónoma de méxico uam, mexico df. macadam, r.d. and r.g. packham. 1989. a case study in the use of soft systems methodology: restructuring an academic organisation to facilitate the education of systems agriculturalists. agric. syst. 30(4), 351-367. march, j. 1988. decisions and organizations. blackwell, new york. march, j. and h.a. simon. 1958. organizations. john wiley & sons., new york, ny. maya, r., a. rattrout, and s. hassas. 2008. the web from a complex adaptive systems perspective. j. comput. syst. sci. 74(2), 133-145. montoya, i. 1999. global management siglo xxi. universidad nacional de colombia, bogota. montresor, e. 2002. rural development: an analytical approach at different territorial levels. pp. 1-10 in: european association of agricultural economists, international congress, zaragoza, spain. mora-alfaro, j. 2006. territorial rural development in latin america and the caribbean: discourses and realities. mpra paper 8468, university library of munich, munich, germany. nelson, r.r. and s.g. winter. 1982. an evolutionary theory of economic change. harvard university press, cambridge, ma. nidumolu, u.b., c.a.j.m. de bie, h. van keulen, a.k. skidmore, and k. harmsen. 2006. review of a land use planning programme through the soft systems methodology. land use policy 23(2), 187-203. ocasio, w. 1997. towards an attention-based view of the firm. strat. mgmt. j. 18, 187-206. pérez, e. 2001. hacia una nueva visión de lo rural. pp. 17-29. in: giarracca, n. (comp.).una nueva ruralidad en américa latina? consejo latinoamericano de ciencias socialesclacso, buenos aires. petkov, d., o. petkova, t. andrew, and t. nepal. 2007. mixing multiple criteria decision making with soft systems thinking techniques for decision support in complex situations. decision support systems 43(4), 1615-1629. revéiz, e. 2007. el estado regulador de riesgos. academia colombiana de ciencias económicas; centro colombiano de responsabilidad empresarial, pontif icia universidad javeriana, bogota. reynolds, m. and s. holwell. 2010. systems approaches to managing change: a practical guide. springer publishing company, new york, ny ribero, m. del p. and r. echeverri. 1998. towards a new meaning of development: a view from the rural. pp. 45-67 in: rural mission: transition, coexistence and sustainability. national planning department, ministry of agriculture and rural development, bogota. rubiano n., m.a. 2005. local partnerships as an innovative strategy to enhance collective learning in an area. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. schumpeter, j.a. 1934. the theory of economic development. harvard university press, cambridge, ma. simon, h.a. 1957. models of man: social and rational. john wiley and sons., new york, ny. solarte l., g. 2003. cooperación local. in: cooperación latinoamericana misión rural, http://www.misionrural.net/publicaciones/cooperacion/cooperacion_local.pdf; consulted: december, 2010. stacey, r.d. 1995. the science of complexity: an alternative perspective for strategic change processes. strat. mgmt. j. 16, 477-495. teece, d., g. pisano, and a. shuen. dynamic capabilities and strategic management. strat. mgmt. j. 18(7), 509-533. tripsas, m. and g. gavetti. 2000. capabilities, cognition, and inertia: evidence from digital imaging. strat. mgmt. j. 21(10-11), special issue 1147-1161. tsoukas, h. and c. knudsen. 2002. the conduct of strategy research. in: pettigrew, a., h. thomas, and r. whittington. (eds.). handbook of management & strategy. sage publications, london. varela, f.j., e. thompson, and e. rosch. 1991. the embodied mind: cognitive science and human experience. the mit press, cambridge, ma. williamson, o.e. 1989. transaction cost economics. pp. 135-182. in: schmalensee, r.l. and r.d. willig (eds.). handbook of industrial organization. vol. 1. elsevier, amsterdam. witt, u. 2008. what is specific about evolutionary economics? j. evol. econ. 18(5), 547-576. received for publication: 26 september, 2014. accepted for publication: 27 november, 2014. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.46809 1 biotechnology group, biology institute, universidad de antioquia. medellin (colombia). estherjulia@gmail.com 2 group coordinator. agronomía colombiana 32(3), 334-340, 2014 micropropagation of the native species anthurium antioquiense engl. for conservation purposes micropropagación de la especie nativa anthurium antioquiense engl. para su conservación paola andrea murillo-gómez1, esther naranjo1, ricardo callejas1, lucia atehortúa1, 2, and aura urrea1 abstract resumen anthurium antioquiense engl. is a native plant belonging to the araceae family. it grows on rocks in clear-water rivers and well-protected zones, similar to the waters in certain watersheds of the antioquia department, colombia. loss of habitat has threatened this promising ornamental plant species, which is also important because of its role in the ecosystem. in vitro tissue culture is considered an efficient alternative for the propagation of endangered species with the aim of establishing short-, mediumand long-term conservation programs. in the present research, in vitro introduction and shoot induction from a. antioquiense seedlings were performed. the highest production of shoots was obtained in a ½ ms (half-salt content) medium with 1 mg l-1 of bap, which attained a 23.7 shoots/explant per month multiplication rate. the in vitro plants generated from shoots were individualized and transferred to a growth regulator-free medium. rooting did not require the presence of growth regulators, and the adaptation of the in vitro plants to ex vitro conditions achieved a 98% survival rate. anthurium antioquiense engl. es una planta nativa perteneciente a la familia araceae. crece sobre rocas en ríos de aguas claras y en zonas protegidas, características de algunas cuencas hidrográficas del departamento de antioquia-colombia. la pérdida de hábitat amenaza esta promisoria especie ornamental, la cual también es importante debido a su incidencia en el ecosistema. el cultivo de tejidos in vitro se considera una alternativa eficiente para la propagación de las especies en peligro de extinción, con el fin de establecer programas de conservación a corto, mediano o largo plazo. en el presente trabajo de investigación, se llevó a cabo la introducción e inducción de brotes in vitro de a. antioquiense. la mayor producción de brotes se obtuvo en medio ½ ms (contenido de sales a la mitad) con 1 mg l-1 de bap (23,7 brotes/explante por mes). las plantas in vitro obtenidas a partir de los brotes fueron individualizadas y transferidas a medio libre de reguladores de crecimiento. el enraizamiento se realizó sin presencia de reguladores de crecimiento, y la adaptación de las plantas in vitro a condiciones ex vitro alcanzó una tasa de supervivencia del 98%. key words: anthurium, growth regulators, in vitro culture, preservation, propagation, shoots. palabras clave: anthurium, reguladores de crecimiento, cultivo in vitro, preservacion, propagacion, brotes. introduction a large number of endemic and native species are located in a variety of areas of the planet, with particular characteristics (hotspots); many of them have suffered a significant loss of habitat (malcolm et al., 2006). the biodiversity hotspots consist of 35 biogeographic regions that cover 17.3% of the earth’s estimated land surface and contain 50% of the world’s plant species (myers et al., 2000; mittermeier et al., 2011); of these, 10 largely tropical biogeographical regions have exceptional biodiversity and habitat destruction (sloan et al., 2014). colombia is the second richest country in terms of species in the world and it has the richest collection of f lora with about 45,000 species of vascular plants (sofrony, 2007). according to the iucn (international union for conservation of nature) and information obtained from the red books of endangered species, of 1,476 evaluated species, 31% (458 species) are threatened, which suggests that nearly 30% of the colombian f lora may be threatened as well (garcía, 2007). conservation measures must be taken to ensure the sustainable use of species that have a potential value (alimentary, medical, ornamental, etc.), are of ecological importance or are endangered. anthurium antioquiense engl. is popularly known as “anturio antioquense” in colombia. it grows in clear-water rivers and protected areas; it is an epipetric or terrestrial plant with simple leaves that are alternated and closely elliptical with a complete margin, accuminate apex and base, and grows to a height of 0.3-0.5 m. spadix white, spathe pink-violet in color, it grows abundant fruits, greento white-colored berries. it is native to colombia 335murillo-gómez, naranjo, callejas, atehortúa, and urrea: micropropagation of the native species anthurium antioquiense engl. for conservation purposes and has a reduced distribution in natural populations. a. antioquiense is described as primarily occurring in the antioquia department, where the type collection is located (cardona et al., 2011; tropicos.org, 2014). it has been found in pre-mountainous and tropical wet forests at an altitude of 500-2,000 m a.s.l. (idárraga and callejas, 2011). its potential use is as an ornamental f lower for interior decoration, in f lower pots and f loral arrangements; it is appreciated for its size and ease of management. currently, there is little or no published information on a. antioquiense for important aspects of the species, such as its phenology, propagation systems (ex situ, in situ and in vitro), or seed viability, etc. wang et al. (1998) evaluated the resistance or tolerance to nematodes in different species of anthurium, including a. antioquiense. in this study, the plant material experienced in vitro handling (non-detailed protocol), and seeds were used; the authors mention the species distribution, referencing colombia. a. antioquiense has been included in other studies of the family (araceae) and genus (anthurium), in which the number of chromosomes and pollen type were determined (sheffer and croat, 1983; weber et al., 1999). kuanprasert et al. (1998) and venkat et al. (2014) mentioned this anthurium plant in producing hybrids by crossing it with commercial species such as a. andreanum. none of the above papers gave more information about this species. species of the genus anthurium are usually propagated by seeds, which have a low propagation rate and low viability; they cannot be stored and the time of plant development to production of mature seeds is approximately 3 years; making the development of breeding and improvement programs difficult (dufour and guérin, 2006). a. andreanum is the most studied species in the genus, it has several micropropagation protocols that include organogenesis and embryogenesis, with a differential response in a variety of media and culture conditions (joseph et al., 2003; vargas et al., 2004; te-chato et al., 2006; viégas et al., 2007; atak and çelik, 2009; liendo and mogollón, 2009; yu et al., 2009; islam et al., 2010; oropeza et al., 2010; atak and çelik, 2012; farsi et al., 2012). biotechnology provides opportunities for the propagation and conservation of species of endangered plants and/ or plants of commercial interest. the ornamental plant industry has applied plant tissue culture techniques for the large-scale production of elite material (rout et al., 2006) and for establishing tissue banks as a method of preserving genetic diversity when seeds cannot be stored in germoplasm banks (pence, 2011). for conservation purposes, a collection of plant cuttings and seeds is the most used method. in order to preserve the maximum diversity (genetic variability), the accessible seeds of endangered species are commonly preferred; many laboratories have used in vitro methods of seed germination to conserve numerous rare plants, such as cacti, lilies and some orchid species. the seeds produced by endangered species are mostly very small in number or they do not have the potential to germinate; in vitro germination is frequently used to germinate disease-free seedlings when there are few seeds available; these seedlings are then used tips of shoot and nodes and act as explants for the propagation (maryam et al., 2014). the purpose of this study was to obtain a simple in vitro propagation protocol for the native and endangered species a. antioquiense for its conservation and future sustainable use. materials and methods the plant material and source of the explants were collected in san luis, la cristalina district, antioquia, colombia. the collected plants were planted at the biological station of the biology institute, nature and exact sciences faculty, universidad de antioquia (fig. 1a). the plant material was kept in pots filled with the substrate from the collection site mixed with bark from pinuspatula, under screenhouse conditions. the experiment was conducted at the plant tissues culture laboratory, plant biotechnology group (bioveg), biology institute, natural and exact sciences faculty, university of antioquia, colombia. seedlings with 2-3 leaves were used for shoot induction, which were obtained in vitro from the ms culture medium (murashige and skoog, 1962) at a half salts concentration (½ ms), supplemented with 20.0 g l-1 sucrose, 20.0 mg l-1 adenine and 2.6 g l-1 phytagel. for shoot induction, the same basal medium was used with the addition of the growth regulator 6-benzylaminopurine (bap), alone or in combination with kinetin (kin) and indole-3-acetic acid (aia); the basal medium without growth regulators was used as the control treatment (tab. 1). the cultures were kept at 23±2ºc under lighted conditions. the medium ph was adjusted to 5.75 with naoh or hcl 1 n solutions. the culture media were sterilized at 121ºc and 15 psi (103,42 kpa) for 20 min. the number of shoots was observed through a stereoscope (olympus sz40, tokyo, japan) and counted at 60 dai. 336 agron. colomb. 32(3) 2014 table 1. treatments with growth regulators for shoot induction of a. antioquiense from plantlets obtained from in vitro germinated seeds. bap (mg l-1) kin (mg l-1) aia (mg l-1) treatment nomenclature 0.25 0.1 0.2 a1 1.00 0.1 0.2 a2 1.00 a3 3.00 a4 a5 (control) the shoots developed in the different treatments were transferred after 60 d to vessels containing the above growth regulator-free culture medium. the material was maintained at 23±2°c under constant light, and the number of developed and rooted plants by treatment was counted. for the adaptation process, 220 plantlets were selected (1.5-3.0 cm). the in vitro plants were transplanted to a tray with sterile soil (garden soil or black soil), maintained in covered and with semi-controlled conditions of light and temperature. the presence of fungi was controlled with benomil® (500 mg l-1) sprayings, and, after 60 d, the in vitro plants were totally exposed to environmental conditions and hydrated once per week. for the statistical analysis, a completely random factorial experiment was performed with four repetitions per treatment and four explants per repetition. the obtained data were analyzed with the statgraphics® centurion xvi software (statpoint technologies, warrenton, va); an analysis of variance (anova) and a fisher’s least significant difference (lsd) analysis were performed. results over 90% of the seeds germinated in the ms½ culture medium under constant light. germination started at 3 d, and after 15 d, complete seedlings were obtained (fig. 1b-g). figure 1. collected a. antioquiense plants in a greenhouse and their in vitro process. a, pot plant in good physiological conditions; b, pollinated spadix (flowers); c, seeds from spadix for in vitro introduction; d, in vitro germinated seed, 3 days after introduction (dai); e, 5 dai; f, 8 dai; g, 15 dai. a b c d e f g 337murillo-gómez, naranjo, callejas, atehortúa, and urrea: micropropagation of the native species anthurium antioquiense engl. for conservation purposes for the shoot induction process, the analysis of variance (anova) showed a statistically significant difference (p≤0.05) between the treatments, with a confidence level of 95%. the combination of evaluated growth regulators had an effect on the shoot formation. the fisher’s lsd interval analysis classified the treatments into three homogeneous groups. treatments a1-a4 showed statistically significant differences compared to the control treatment (a5). the treatments exhibited significant differences between a4 and a3 and between a1 and a3. the a2 treatment did not show a statistically significant difference with treatment a3 (tab. 2, fig. 2). the highest multiplication coefficient (23.25 shoots/explant per month) was obtained in treatment a3, containing bap at 1 mg l-1; followed by the treatment a2, containing bap (1.0 mg l-1) in combination with kin (0.1 mg l-1) and aia (0.2 mg l-1) (17.2 shoots/explant per month). in the a4 treatment, a more compact structure was formed; in the control (a5), the multiplication coefficient was the lowest (1.79 shoots/explant per month) (figs. 2 and 3). the rooting process began spontaneously without an addition of growth regulators, even before the individualization (fig. 4). the individualization and transference to this medium allowed for the improvement of the growth and development of the plantlets and roots; the latter appeared in 98% of the in vitro plants developed from shoots. the rooting lasted between 20 and 40 d, and most of the plantlets presented 3-6 roots; 4 months after individualization all of the plants presented roots. the analysis of variance anova and significant difference (lsd) analysis were also performed for the number of in vitro plants developed in each treatment and for the number of plants that formed roots. similar to the shoot induction, the analysis showed significant differences between the treatments with growth regulators and the control treatment, which is consistent with the results shown in the tables and graphs for shoot induction. the highest number of developed plants and plants with roots was obtained with treatment a3, and the lowest number was obtained in the control treatment (fig. 5). figure 3. multiple in vitro shoot formations of a. antioquiense in the different treatments with plant growth regulators (mg l-1) a: 0.25 bap, 0.10 kin, 0.20 aia; b: 1.00 bap, 0.10 kin, 0.20 aia; c: 1.00 bap; d: 3.00 bap; e: without plant growth regulators. s ho ot s -5 5 15 25 35 a4 a5a3a2a1 treatment figure 2. multiplication coefficients of shoot induction of a. antioquiense. bars indicate lsd intervals test (p≤0.05). see abbreviations tab. 1. figure 4. seedlings and roots formed from shoots obtained from a. antioquiense. a, plantlets with roots on initial explant; b, individualized plantlet with roots. table 2. shoot induction process (multiplication coefficients) of a. antioquiense. treatment count mean±se homogeneous group a5 4 0.896±3.436 a a1 4 11.281±3.436 a a4 4 13.625±3.073 a a2 4 17.218±3.436 bc a3 4 23.758±3.436 c means with different letters indicate significant differences according to lsd test (p≤0.05). see abbreviations tab. 1. a b c d e a b 338 agron. colomb. 32(3) 2014 the adaptation to soil conditions was successful, achieving 98.2% (216 plants) well-adapted seedlings; there were no visible differences between seedlings of 1.5 and 3.0 cm in terms of adaptation response. the plants showed elongation of the leaves, typical of plants that develop in natural conditions (fig. 6). a 74% germination rate in a ms medium compared to a supplemented medium with bap, which only produced a 30% germination rate. conversely, oropeza et al. (2010) found that a ms medium with 0.5 mg bap was suitable for the in vitro germination of seeds and for establishing micro-cuttings of a. andreanum lind cv. rubrun. for the anthurium genus, several studies have used complete and half concentrations of basal medium ms for seed germination as well as for regeneration and development of shoots and rooting, obtaining good results (joseph et al., 2003; martin et al., 2003; viégas et al., 2007; yu et al., 2009). te-chato et al. (2006) evaluated the response to an in vitro culture of several anthurium genotypes in different basal media and found that the best response was obtained in a ms medium. the two better shoot multiplication rates obtained in the ½ ms culture medium contained 1 mg l-1 of bap (a3 and a2 treatments) (fig. 2, 3); this phytohormone has been reported in anthuriums by various authors. leffringen and soede (1979) were the first to describe the use of bap as the only growth regulator to induce shoots in anthurium; they used a concentration of 1-3 mg l-1. shoot induction using bap at 1 mg l-1 has also been reported for this genus by pierik (1976). liendo and mogollón (2009) obtained similar results as the present study for a. andreanum; they produced a larger number of shoots in a medium with 1 mg l-1 of bap; additionally, the use of the same medium with different concentrations of the growth regulator naphthaleneacetic acid (naa) reduced the number of shoots, but a 0.01 mg l-1 concentration of naa positively inf luenced the shoot length. islam et al. (2010) indicated that the addition of naa at variable concentrations in a medium that contained 1 mg l-1 bap produced shoot induction in a. andreanum cv. nitta. the formation of compact masses in a4 was apparently composed of shoots that could not develop and may have been the result of the 3 mg l-1 bap content in the culture medium (fig. 3), which might suggest that this is high for this species. yu et al. (2009) used the growth regulator combination of 2,4-d (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) and bap at different concentrations; they reported the formation of compact masses that corresponded to the asynchronous development of a callus mass from explants of the leaf and petiole in a. andreanum; the authors described the mass as the formation of structures similar to protocorm, from which the plant formations were indirectly obtained. the development of the shoots from the initial seedlings continued in the growth regulator-free culture medium for 2-3 months after the data registry, which suggested that figure 5. plantlets obtained of a. antioquiense with different plant growth regulators to in vitro conditions. bars indicate lsd intervals test (p≤0.05). see abbreviations tab. 1. figure 6. anthurium antioquiense plantlets adapted to ex vitro conditions. p la nt le ts -70 30 130 230 330 a4 a5a3a2a1 treatments discussion the germination of this native anthurium was relatively easy and quick in the laboratory (in vitro), in contrast to direct soil germination (observed in preliminary tests, data not shown), which was not successful, possibly because the culture medium supplied the nutrients needed for this process and because the conditions were controlled; there was no pathogen or agent that attacked the germinating seedlings. the a. antioquiense germination rate (>90%) found in the present study was optimal and exceeded the rate obtained for a. andreanum by vargas et al. (2004), who obtained 339murillo-gómez, naranjo, callejas, atehortúa, and urrea: micropropagation of the native species anthurium antioquiense engl. for conservation purposes the addition of bap in the induction phase was enough to stimulate the shoot formation process in many consecutive sub-cultures. this result should be evaluated to optimize the use of cytokinin and prevent possible negative effects on a. antioquiense plants propagated through this method. rooting for this anthurium does not require the use of phytohormones; the occurrence of spontaneous roots has already been reported by other authors for this genus (viégas et al., 2007; liendo and mogollón, 2009); therefore, one specific medium for forming this organ is not necessary. recently, farsi et al. (2012) also reported rooting without the addition of phytohormones for the micropropagation of a. andreanum cv. terra. furthermore, different researchers have reported rooting in 84 to 100% of the shoots of different varieties of a. andreanum using growth regulators (martin et al., 2003; bejoy et al., 2008; islam et al., 2010). the results of the ex vitro adaptation revealed the relative easy acclimation of a. antioquiense plantlets to environmental conditions, using garden soil and controlling the initial conditions and appearance of fungi (fig. 6). after the plants are established, great care is not required, except to water them. some authors have reported different substrates for in vitro regenerated acclimatization (martin et al., 2003; viégas et al., 2007); vermicompost and sand mixture (1:3 relation), vermiculite and perlite (1:1), and soil and organic humus (1:1) are the more common acclimatization media, with high survival ratios ranging from 60% to 98%(atak and çelik, 2012). at the end of this study, 2,300 plantlets (in vitro) were obtained from all of the evaluated treatments in which they shooted. conclusions this is the first report of a complete protocol of in vitro multiplication for a. antioquiense as a starting point for future conservation and sustainable use programs for this promising species and for use as a model for other related and endangered species. this protocol was efficient and reproducible (obtaining plants adapted to soil and environmental conditions), in which induced shoots from in vitro seedlings were obtained using the growth regulator bap (1 mgl-1) in a basal ½ ms medium, in which the best multiplication rate (23.7 shoots/explant per month) was seen. the rooting process, occurring spontaneously, does not require the addition of phytohormones; the good production of roots facilitates the adaptation of plantlets to ex vitro conditions, which is optimal under controlled conditions. the in vitro propagation of anthuriums from seeds is a quick and reliable way to get a high amount of seedlings in a small amount of space at any time of year that are free of pathogens; the obtained seedlings can be gradually adapted to soil until complete and successfully acclimatization for the proper development, maturation and production of new seeds. recommendations the initial control of fungal growth is strongly recommended for good adaptation of plantlets to soil during the acclimation process using a commercial fungicide. after establishment, no further use is needed. despite a good germination percentage obtained in vitro, an evaluation of substrates other than black soil is recommended, such as moss, for the germination of seeds obtained directly from plants, along with a comparison of in vitro and ex vitro germination. a population study is required to determine the current conditions and distribution of native anthurium in colombia because of the sensitive nature of its habitat and the difficulty of finding natural populations during the search for plant material in the present study at reported sites in the department of antioquia. acknowledgments the authors express their gratitude to the comité para el desarrollo de la investigación (codi) for researching (2011) and providing a funding source for this project; to the biotechnology group and all members of the plant tissue culture laboratory (bioveg) of the universidad de antioquia for providing space and infrastructure and making the development of this project possible; to herber sarrazola for his collaboration on the statistical analyses; and to the universidad de antioquia, codi sustainability strategy 2013-2014, for the support given to the biotechnology group. literature cited atak, ç. and ö. çelik. 2009. micropropagation of anthurium andraeanum from leaf explants. pak. j. bot. 41, 1155-1161. atak, ç. and ö. çelik. 2012. micropropagation of anthurium spp. pp. 241-254. in: dhal, n.k. and s.c. sahu (eds.). plant science. intech press, rijeka, croatia. doi: 10.5772/51426 bejoy, m., v.r. sumitha, and n.p. anish. 2008. foliar regeneration in anthurium andraeanum hort. cv. agnihothri. biotechnology 7, 134-138. doi: 10.3923/biotech.2008.134.138 cardona, n.f., d. higuita, s. gómez, and f. roldán. 2011. flora de embalses. illustrated guide. isagen; herbario universidad de antioquia, medellin, colombia. 340 agron. colomb. 32(3) 2014 dufour, l. and v. guérin. 2006. main environmental factors affecting f lowering of anthurium andreanum l. soilless cultivated in tropical conditions. pp. 172-182. in: teixeira, j.a. (ed.). floriculture, ornamental and plant biotechnology: advances and topical issues. vol. 3. global science books, takamatsu, japan. farsi, m., m.e. taghavizadeh y., and v. qasemiomran. 2012. micropropagation of anthurium andreanum cv. terra. afr. j. biotechnol. 11, 13162-13166. doi: 10.5897/ajb12.893 garcía, n. 2007. libro rojo de plantas de colombia. vol. 5: las magnoliáceas, las miristicáceas y las podocarpáceas. serie libros rojos de especies amenazadas de colombia. instituto alexander von humboldt; corantioquia; jardín botánico joaquin antonio uribe de medellín; instituto de ciencias naturales de la universidad nacional de colombia; ministerio de ambiente vivienda y desarrollo territorial, bogota. idárraga, p.a. and p.r. callejas. 2011. análisis f lorístico de la vegetación del departamento de antioquia. p. 271. in: idárraga p., a., r.c. ortiz, r. callejas, and m. merello (eds.). flora de antioquia: catálogo de las plantas vasculares. vol. 2. series biodiversidad y recursos naturales. universidad de antioquia; missouri botanical garden; oficina de planeación departamental de la gobernación de antioquia, bogota. islam, s.a., m.m.r. dewan, m.h.r. mukul, m.a. hossain, and f. khatun. 2010. in vitro regeneration of anthurium andreanum cv. nitta. bangladesh j. agril. res. 35, 217-226. doi: 10.3329/ bjar.v35i2.5884 joseph, d., k.p. martin, j. madassery, and v.j. philip. 2003. in vitro propagation of three commercial cut f lower cultivars of anthurium andraeanum hort. indian j. exp. biol. 41, 154-159. kuanprasert, n., a.r. kuehnle, and c.s. tang. 1998. floral fragrance compounds of some anthurium (araceae) species and hybrids. phy tochemistr y 49, 521-528. doi: 10.1016/ s0031-9422(98)00088-0 leffringen, i.l. and a.c. soede. 1979. weefselkweek anthurium andraeanum onderzoek te boven (2). vakblad. bloem. 34, 40-41. liendo, m. and n. mogollón. 2009. multiplicación clonal in vitro del anturio (anthurium andreanum lind. cv. nicoya). bioagro 21, 179-182. malcolm, j.r., c. liu, r.p. neilson, l. hansen, and l. hannah. 2006. global warming and extinctions of endemic species from biodiversity hotspots. conserv. biol. 20, 538-548. doi: 10.1111/j.1523-1739.2006.00364.x martin, k.p., d. joseph, j. madasser, and v.j. philip. 2003. direct shoot regeneration from lamina explants of two commercial cut f lower cultivars of anthurium andraeanum hort. in vitro cell. dev. biol. plant 39, 500-504. doi: 10.1079/ivp2003460 maryam, a., r. tariq, s. chuadhary, r. azmat, s. javed, and s. khanam. 2014. a review: role of tissue culture (in-vitro) techniques in the conservation of rare and endangered species. pac. j. life sci. 2, 93-103. mittermeier, r.a., w.r. turner, f.w. larsen, t.m. brooks, and c. gascon. 2011. global biodiversity conservation: the critical role of hotspots. pp. 3-22. in: zachos, f.e. and j.c. habel (eds.). biodiversity hotspots: distribution and protection of priority conservation areas. springer-verlag, berlin. doi: 10.1007/978-3-642-20992-5_1 murashige, t. and f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 473-497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x myers, n., r.a. mittermeier, c.g. mittermeier, g.a.b. fonseca, and j. kent. 2000. biodiversity hotspots for conservation priorities. nature 403, 853-858. doi:10.1038/35002501 oropeza, m., m. a lexa nder, a nd t.e . va rgas. 2010. micropropagation and organogenesis of anthurium andreanum lind. c v. ‘rubr u n’. met hods mol. biol. 589, 3-14. doi: 10.1007/978-1-60327-114-1_1 pence, v.c. 2011. evaluating costs of the in vitro propagation and preservation of endangered plants. in vitro cell. dev. biol. plant 47, 176-187. doi: 10.1007/s11627-010-9323-6 pierik, r.l.m. 1976. anthurium andraeanum plantlets produced from callus tissues cultivated in vitro. plant physiol. 37, 80-82. doi: 10.1111/j.1399-3054.1976.tb01876.x rout, g.r., a. mohapatra, and s. mohan jain. 2006. tissue culture of ornamental pot plant: a critical review on present scenario and future prospects. biotechnol. adv. 24, 531-560. doi: 10.1016/j. biotechadv.2006.05.001 sheffer, r.d. and t.b. croat. 1983. chromosome numbers in the genus anthurium (araceae) ii. amer. j. bot. 70, 858-871. doi: 10.2307/2442938 sloan, s., c.n. jenkins, l.n. joppa, d.l.a. gaveau, and w.f. laurance. 2014. remaining natural vegetation in the global biodiversity hotspots. biol. conserv. 177, 12-24. doi: 10.1016/j. biocon.2014.05.027 sofrony, e. 2007. rescue program for endangered species in colombia. actual. biol. 9, 37. te-chato, s., t. susanon, and y. sontikun. 2006. cultivar, explant type and culture medium inf luencing embryogenesis and organogenesis in anthurium spp. songk lanakarin j. sci. technol. 28, 717-722. tropicos.org. 2014. plants database. missouri botanical garden, saint louis, mo. in: http://w w w.tropicos.org; consulted: november, 2014. vargas, t.e., a. mejías, m. oropeza, and e. garcía. 2004. plant regeneration of anthurium andreanum cv. rubrun. electron. j. biotechn.7, 282-286. doi: 10.2225/vol7-issue3-fulltext-11 venkat, s.k., p. bommisetty, m.s. patil, l. reddya, and a. chennareddy. 2014. the genetic linkage maps of anthurium species based on rapd, issr and srap markers. sci. hortic. 178, 132-137. doi: 10.1016/j.scienta.2014.08.017 viégas, j., m.t.r. rocha, i. ferreira-moura, d.l. rosa, j.a. souza, m.g.s. correa, and j.a.t. silva. 2007. anthurium andraeanum (linden ex andré) culture: in vitro and ex vitro. floric. ornam. biotech. 1, 61-65. wang, k.h., a.r. kuehnle, and b.s. sipes. 1998. in vitro tolerance and resistance to burrowing nematode, radopholus similis, in anthurium species. euphytica 103, 23-28. doi: 10.1023/a:1018384019938 weber, m., h. halbritter, and m. hesse. 1999. the basic pollen wall types in araceae. int. j. plant sci. 160, 415-423. doi: 10.1086/314122 yu, y.x., l. liu, j.x. liu, and j. wang. 2009. plant regeneration by callus-mediated protocorm-like body induction of anthurium andraeanum hort. agric. sci. china 8, 572-577. doi: 10.1016/ s1671-2927(08)60248-5 agroclimatic zoning methodology for agricultural production systems in dry caribbean region of colombia received for publication: 01 july, 2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.59672 1 tibaitata research center, colombian corporation for agricultural research (corpoica). mosquera (colombia). femartinez@corpoica.org.co 2 consultant corpoica. mosquera (colombia). agronomía colombiana 34(3), 374-384, 2016 agroclimatic zoning methodology for agricultural production systems in dry caribbean region of colombia metodología de zonificación agroclimática para sistemas de producción agrícola en la región caribe seco de colombia fabio ernesto martínez m.1, leidy yibeth deantonio f.1, gustavo alfonso araujo c.1, edwin o. rojas1, douglas a. gómez-latorre1, diego f. alzate1, lilia a. ortiz1, elizabeth aguilera g.1, and josé f. boshell-villamarin2 abstract resumen the agricultural sector in colombia and especially, small-scale agriculture subsector in the colombian caribbean has been very vulnerable to the negative impacts of climate variability in part due to the poor existence and lack of access to agroclimatic information. the objective was to build a methodology for agroclimatic zoning for crops growing in colombian dry caribbean. to achieve this goal, a case study of tomato crop growing in the municipality of repelon (atlantico, colombia) was selected. the methodology was based in the combination of crop-specific soil suitability assessment and the monthly probability of a humidity condition occurrence in the soil for tomato production under water deficit. probability was constructed through water balances generated from the palmer drought severity index, calculated for each month of crop production cycle during the 1980 to 2011 series. the resulting maps show defined areas called productive niches with lower limitations per soil and low probabilities of soil water deficit in the growth of tomato crop in the municipality. the methodology can be used to delineate areas suitable for planting tomato or other crops in climate variability events in the dry caribbean region of colombia. el sector agrícola en colombia, especialmente el subsector de agricultura a pequeña escala del caribe colombiano, ha sido vulnerable a los impactos negativos de la variabilidad climática por causa de la escasa disponibilidad y acceso a la información agroclimática. el objetivo del estudio fue construir una metodología de zonificación agroclimática de cultivos en el caribe seco colombiano. para lograrlo fue seleccionado como estudio de caso el cultivo de tomate en el municipio de repelón (atlántico, colombia). la metodología se basó en la combinación de la aptitud de suelos para el cultivo de tomate y la probabilidad mensual de ocurrencia de condiciones de humedad en el suelo de déficit hídrico. la probabilidad fue construida por un balance hídrico generado a partir del índice de severidad de sequía de palmer, calculado para cada mes del ciclo de desarrollo del cultivo, con series de datos del período comprendido entre 1980 y 2011. los mapas resultantes muestran áreas definidas llamadas “nichos productivos”, las cuales presentan bajas limitaciones por características del suelo y bajas probabilidades de déficit hídrico en el suelo durante el ciclo de desarrollo típico de tomate en el municipio. la metodología puede ser utilizada para delimitar áreas aptas para el tomate y otros cultivos bajo eventos de variabilidad climática en la región del caribe seco colombiano. key words: agroclimatic risks, territorial planning, mapping, water balance. palabras clave: riesgo agroclimático, planificación territorial, cartografia, balance hídrico. severe in recent years, generated losses in the national economy in the order of us$563.5 million, which represented close to 1% of the national gross domestic product (gdp) for 1998 and affected negatively close to 0.5% of the country’s economic growth (ungrd, 2014). the colombian caribbean suffers even more prolonged dry periods. the most frequent occurrence of the events of warming and abnormal cooling of the surface waters of the equatorial pacific ocean (events known as “el niño “ and “ la niña”, respectively) will also cause more frequent introduction the increase in the frequency and intensity of extreme weather events has led to frequent conditions of water excesses and deficiencies with negative impacts upon agricultural production (ipcc, 2012) due to the reduced growth and development of plants because of water stress (moreno, 2009; fischer et al., 2016) and increased incidence of pests, diseases, and weeds (seidel, 2016; corpoica, 2013). water deficiencies and droughts, associated to the el niño phenomenon of 1997-1998 and considered one of the most 375martínez m., deantonio f., araujo c., rojas, gómez-latorre, alzate, ortiz, aguilera g., and boshell-villamarin: agroclimatic zoning methodology for agricultural... and severe periods of scarce or excessive rains. repelon, located in colombian dry caribbean, derived much of its sustenance from agricultural activities like the tomato crop, an important and traditional product in the region, however the limited environmental offer of south of atlantico department (tropical dry forest and arid soils) restrict the agricultural activities despite the existence of water sources and irrigation systems. given this scenario, agroclimatic zoning of the territory constitutes a risk management strategy that guides the implementation of prevention and adaptation measures upon adverse weather conditions (brunini et al., 2010). it is a key tool to determine the agricultural potential, territorial planing, and soil management in agricultural production areas (yazdanpanah et al., 2001; brunini et al., 2009). currently, diverse agroclimatic zoning approaches has allowed the implementation of public policy for agricultural development. those mainly include the assesment of agroclimatic risk through agroclimatic indices like proposed by zullo et al. (1999). they employed water availability in reproductive states of cotton to zone agroclimatic risk in são paulo (brazil), especially against drought conditions. yazdanpanah et al. (2001) defined areas with higher agroclimatic suitability for rain fed almond and the agroclimatic zoning of the province of azarbayjan-sharghi (iran) by calculating indices. white et al. (2001) considered the relationship between rain and potential evaporation, minimum and maximum temperatures within the agroclimatic characterization of areas of wheat production in ethiopia. geerts et al. (2006) mapped the agroclimatic suitability for the quinoa crop in the bolivian plateau from the reference evapotranspiration, the duration of the rain season, periods of drought, and risk of frost. moeletsi et al. (2011) introduced the poone agroclimatic suitability index (pacsi) to integrate the most important climatic risks for maize production in free state, south africa. in general, most agroclimatic zoning methodologies, which consider the soil within their analysis, include information from water-storage capacity parameters or from physicalchemical aspects, but not an integration of both. due to the aforementioned, the aim of this work was to establish an agroclimatic zoning methodology that include the crop-specific soil suitability in terms of physical-chemical offer and water balance in terms, in this case, of water deficit for crop. despite that the methodology was applied in the municipality of repelón in the department of atlantico it can use in all the territory and for different agricultural species in colombia. materials and methods study zone the municipality of repelon (fig. 1) is located to the west of the department of atlantico, between coordinates 75°01’ and 75°15’ longitude west and 10°23’ and 10°36’ latitude north, with altitudes ranging between 30 and 540 m a.s.l. its surface area covers 35,172 ha (10.6% of the total area of the department of atlantico) and the predominant landscape is that of hills with 40% of the area, followed by f latlands with 31%. the guájaro reservoir stands out, a lentic body of over 9,500 ha. approach zoning of agroclimatic suitability was conducted by bearing in mind the definition of agroclimatic risks (ipcc, 2012), based on the crop’s exposure to extreme weather events (defined by its location in the territory) and the species’ sensitivity to water stress. the methodology was based on overlaying two types of analysis for the crop. the first for crop-specific soil suitability assessment (fao, 1976) and the second for probability of occurrence of water deficit in the soil (palmer, 1965) during the phenological stages of the crop. the areas of lower agroclimatic risk, denominated productive niches indicate agroclimatic characteristics (per soil and climate) of lower restriction for tomato production. crop-specific soil suitability assessment the methodolog y proposed by fao (1976) was used at 1:100,000 scale, which confronted the edaphological requirements of tomato crop (tab. 1) and the soil offer described in the units of land (uol) presents in repelon. crop requirements were obtained from secondary sources and interviews with technicians, local farmers, and researchers from the colombian corporation for agricultural research (corpoica). the characteristics of the uol were obtained from the general study of soils for the department of atlantico (igac, 2007). characteristics related to the genesis and evolution of the soil units were used, as well as chemical ph variables, aluminum saturation, and salinity. thereafter, with this information decision trees were generated to qualify the suitability of use of the uol for the tomato crop into three categories: “optimum” (a1): the characteristics of the soils evaluated are within adequate ranges; “moderate” (a2): the soils present one or two requirements that do not correspond to the most adequate values; “marginal” (a3): corresponds to soils with one or more restricted characteristics to establish the crop and the class “unsuitable”; (n): soils with very restrictive conditions for the crop’s establishment and adaptability. 376 agron. colomb. 34(3) 2016 figure 1. location of municipality of repelon, colombia. location and geographic coordinates of stations used in the study. green dots indicate location of active weather stations. table 1. edaphological requirements for the tomato crop, after carrillo and raish (1988) and garcía et al. (2004). diagnosis factor unit ranges optimum moderate restricted class of soil drainage class good moderate imperfect to marshy slope % < 7 7-25 >25 effective depth class moderate or deeper superficial very superficial texture class medium to coarse fine very fine reaction ph slightly acid moderately acid strongly acid saturation of aluminum (sal) % <15 15 >15 salinity (ce) ds m-1 <2 2 a 4 >4 altitude (m a.s.l.) m 0 – 2,000 2,000 – 2,500 >2,500 377martínez m., deantonio f., araujo c., rojas, gómez-latorre, alzate, ortiz, aguilera g., and boshell-villamarin: agroclimatic zoning methodology for agricultural... probability of humidity occurrence of water deficit in soil the probability was calculated from the monthly historical series of the palmer drought severity index (pdsi) (palmer, 1965) during a 32-year period (1980 to 2011). the calculation of the palmer index was generated by interpolating the monthly averages of precipitation and reference crop evapotranspiration rate (eto) (fao, 2006) calculated with the monthly historical series of the variables of mean maximum temperature, mean minimum temperature, relative humidity, and sun shine registered by eight stations belonging to the meteorological observation network of the institute of hydrology, meteorology, and environmental studies (ideam) available in the area of analysis (fig. 1). the series were subjected to a quality process and complementation of missing data that included four stages: a) verification of the physical and statistic coherence (spatial and temporal) of the climatic series (guijarro, 2011); b) homogeneity analysis of the series (alexandersson test); c) complementation of missing data (guijarro, 2011), and d) validation of the general quality control process (mccuen test). the water storage capacity in the soil (required to calculate the pdsi) was determined from the texture and depth of the profiles and modal horizons of the soil units (igac, 2007) where each weather station is located. with the usda-ars tool (saxton and willey, 2005) the field capacity (fc), permanent wilting point (pwp), and saturation point (sp) values were assigned to each texture and modal class identified. the pdsi qualifies soil humidity qualitatively at monthly level into 11 categories that range from extreme humidity to extreme drought (tab. 2). bearing in mind this qualification and the crop’s sensitivity to the stress caused by water deficiencies in the soil (rao et al., 2000), the pdsi categories were defined, which indicate extreme restrictive soil humidity conditions for the crop (extreme deficiencies that cause partial or permanent damage to the crop). for tomato, it was considered that pdsi values below -2.0 indicate extreme water deficit (tab. 2). monthly frequency of occurrence of extreme water deficit (pdsi < -2.0) values was determined per station for the 32 years of analysis (1980-2011) based on a sample that only included the pdsi categories corresponding to all water deficit conditions (slight and extreme water deficit, values < -0.5). based on the frequencies obtained per station, the monthly probabilities of occurrence of extreme water deficit in soil were determined for months corresponding to the productive cycles and modal phenological calendars of the tomato crop reported by technical assistants and producers from the municipality (tab. 3). table 2. regrouping of pdsi categories under slightly restrictive and restrictive soil humidity conditions for tomato crop. humidity condition in the soil for tomato crop pdsi categories pdsi value index range and thresholds extreme water excess extremely humid 4.00 > 2.0very humid 3.00 to 3.99 moderately humid 2.00 to 2.99 slight water excess slightly humid 1.00 to 1.99 0.5 to 1.99 incipient humidity 0.50 to 0.99 normal normal -0.49 to 0.49 -0.49 to 0.49 slight water deficit incipient drought -0.50 to -0.99 -0.5 to -1.99 reduced drought -1.99 to -1.00 extreme water deficit moderate drought -2.99 to -2.00 < -2.0severe drought -3.99 to -3.00 extreme drought -4.00 source: adapted from palmer (1965). table 3. productive cycles and phenological stages of the tomato crop in repelon (atlantico). phenological stages productive cycle 1: october transplant productive cycle 2: november transplant october november december january november december january february initial vegetative flowering fruit filling 378 agron. colomb. 34(3) 2016 five levels were established to qualify the probability of occurrence of extreme condition to october-february. for each level was assigned a letter to facilitate the interpretation over the cartography: “a” very low (0 to 20%); “b” low (20 to 40%); “c” medium (40 to 60%); “d” high (60 to 80%), and “e” very high (80 to 100%). monthly agroclimatic scenarios to know the spatial variability of the soil suitability and extreme humidity conditions in the soil for the crop, overlaying was carried out of the mapping of crop-specific soil suitability assessment for tomato with the monthly probability mapping of occurrence of extreme water deficit. the total of cartographic outputs was established in function of the months corresponding to the productive cycles (october february) and of the soil’s humidity condition. zoning of the agroclimatic suitability of the total of monthly agroclimatic scenarios generated for water deficit in soil, areas were identified that persistently registered: a) high probability of extreme water deficit and b) low probability of extreme water deficit in soil. one representative cartographic output was selected for extreme water deficit. thereafter, to summarize the crop-specific soil suitability assessment outputs, three groups were established: optimum soils or with slight restrictions (a1 and a2), conditioned to practices of management and/or conservation of soils (a3) and unsuitable soils (n). after selecting the map and summarize soil outputs, the municipality’s agroclimatic zoning for tomato crop was conducted according to the qualification matrix of tab. 4. agroclimatic zoning presents six categories of which the “optimum productive niches or with slight restrictions” and the “productive niches conditioned to practices of management and/or conservation of soils” represent low risk for the crop, given that they present low or very low probabilities of water deficiencies, and optimum or moderate soils for the crop. the remaining categories indicate high agroclimatic risk because they present strong limitations due to soil and medium or high probabilities of restrictive humidity conditions for the crop. mapping and geo-processing the results of crop-specific soil suitability assessment and the probability of extreme water deficit were interpreted through functions of spatial analysis of the arcgis® 10.1 software and the central data visualization and exploration arcmap™ tool. field validation the results obtained were validated locally with producers and technical assistants by using participative mapping through role play. from basic maps at 1:100,000 scale (watersheds, altitudes, landscapes, slopes, among others), producers and technical assistants zoned the crop-specific soil suitability, the susceptibility of the municipality to water deficiencies and, finally, areas of low agroclimatic risk of the prioritized production systems were identified, that is, optimum productive niches or with slight restrictions and productive niches conditioned to management practices. this methodology ref lected the community’s perception on the productive suitability of its territory under agroclimatic threats. results and discussion climate characteristics in repelon, the average rainfall ranges between 700 and 1,300 mm year-1 and it is mainly concentrated in the second semester of the year. mean maximum, mean and mean minimum average annual temperatures reach values close to 34, 30 and 24°c, respectively. the average relative table 4. qualification matrix and categories of agroclimatic suitability in a humidity condition of restrictive soil due to extreme hydric deficit for the tomato crop. soil suitability of use (fao) probability of extreme water deficit in soil very low and low (<40%) letters a & b medium, high and very high (>40%) letters c, d & e optimum soils or with slight restrictions (a1, a2) optimum productive niche or with slight restrictions: a1-a, a2-a, a1-b and a2-b areas with optimum soils or with slight restrictions and high exposure to water deficit: a1-c, a1-d, a1-e, a2-c, a2-d, a2-e conditioned to practices of management and/or conservation of soils(1) (a3) productive niche conditioned to practices of management and/or conservation of soils: a3-a, a3-b areas conditioned to practices of management and/or conservation of soils and high exposure to water deficit: a3-c, a3-d, a3-e unsuitable soils(2) (n) areas with unsuitable soils: n-a, n-b areas with unsuitable soils and high exposure to water deficit: n-c, n-d, n-e (1) soils with severe restrictions due to slope, drainage, effective depth, risk of erosion, texture, ph, aluminum saturation. (2) marginal and unsuitable soils due to altitude, slope, drainage, effective depth, risk of erosion, texture, ph, aluminum saturation. 379martínez m., deantonio f., araujo c., rojas, gómez-latorre, alzate, ortiz, aguilera g., and boshell-villamarin: agroclimatic zoning methodology for agricultural... humidity ranges between 75 and 80%, with approximately 2,300 h year-1 of direct sunshine. tomato crop-specific soil suitability a total of 60.6% (21,334 ha) of the surface of the municipality of repelon (35,172 ha) has suitability “a1” (optimum) for tomato cropping. “a2” (moderate) correspond to soils limited principally by effective surface depth (5.7%). 2.85% (1,003 ha) correspond to areas “n” (unsuitable) due to superficial soils for tomato. the municipality of repelon did not present marginal suitability (a3) for the crop. the remaining area corresponds to bodies of water (9,657 ha) (fig. 2). analysis of agroclimatic scenarios for the tomato crop under extreme water deficit conditions in the soil a weather characteristic of the region is the frequent occurrence of completely dry periods; the study period (1981-2010) presented nine el niño events lasting between 6 and 19 months. in repelon, an el niño event can cause an average of 36% decrease in rainfall during the dry season (december, january, february, and march) and below 12% during the rest of the year. the el niño event for 1997 presented up to 31% decreased precipitation, which limited water availability for agricultural systems (corpoica, 2014). under a scenario of water deficit in the soil (due to negative precipitation anomalies), a probability prevails below 40% of extreme water deficit in soil for the crop during the months of transplant – initial vegetative stage, and fruit filling (october and february), both in optimum, moderated and unsuitable soils due to effective depth (b-a1, b-a2, b-n areas) (fig. 3). however, the probability of extreme water deficit for the crop reach 60% during the f lowering and fruit filling months (november to january), mainly in optimum “a1” soils (c-a1 areas). the sector of “bajo polo” has the highest probability of occurrence of water deficit in the soil, with values up to 60% during november and january (d-a1 areas). most of the months conserve a low probability of occurrence of extreme water deficit to the south of the municipality (villa rosa), as well as in the sectors of “olivo”, “loma ariza” and “la higuereta”. in areas with slight soil limitations for tomato crop (a1 and a2), probabilities above 40% of occurrence of water deficit under rainfed farming, restriction in suitability is due to the higher risk of severe water stress for the tomato figure 2. suitability of use of soils for tomato crop in the municipality of repelon. 380 agron. colomb. 34(3) 2016 a b c d figure 3. monthly agro-climatic scenarios (october-february) under conditions of extreme water deficiencies in the soil for tomato crop growing in the municipality of repelon. the first letter of the legend indicates the probability of occurrence of extreme water deficiencies in the soil for the crop: a (0-20%); b (20-40%); c (40-60%); d (60-80%); and e (80-100%). the second letter indicates tomato crop-specific soil suitability: optimum soils (a1), moderate suitability soils (a2), unsuitable due to very superficial soils (n). 381martínez m., deantonio f., araujo c., rojas, gómez-latorre, alzate, ortiz, aguilera g., and boshell-villamarin: agroclimatic zoning methodology for agricultural... e figure 4. agroclimatic suitability under conditions of extreme water deficit in the soil for the tomato crop in the municipality of repelon, atlantico. figure 3. monthly agro-climatic scenarios (october-february) under conditions of extreme water deficiencies in the soil for tomato crop growing in the municipality of repelon. the first letter of the legend indicates the probability of occurrence of extreme water deficiencies in the soil for the crop: a (0-20%); b (20-40%); c (40-60%); d (60-80%); and e (80-100%). the second letter indicates tomato crop-specific soil suitability: optimum soils (a1), moderate suitability soils (a2), unsuitable due to very superficial soils (n). 382 agron. colomb. 34(3) 2016 crop. rao et al. (2000) indicate that tomato is a species with high sensitivity to water stress, particularly the rio grande variety (cultivated in the zone) it presents higher sensitivity to water stress compared to other varieties. under light stress, there is reduced foliar area and number of leaves, rapid decrease of total dry weight, and diminished number of f lower buds (garcía et al., 2004). agro climatic suitability under conditions of extreme water deficit in the soil under extreme water deficit condition, 5278 ha were identified, corresponding to “optimum productive niches or with slight restrictions”, which indicates 75% reduction of this area compared to the tomato crop-specific soil suitability map (fig. 4). this area, considered of low agroclimatic risk, does not present restrictions due to physical-chemical characteristics of the soil and a low probability exists of severe humidity deficiencies for the crop during the growth period from october to february. it is located in the sectors of “la higuereta”, “olivo”, “loma ariza” and “villa rosa”. some 16,066 ha correspond to “areas with optimum soils or with slight restrictions and high exposure to water deficit”; these present a high probability of severe water deficit throughout the tomato growth season (october-february) and are mainly located in the sectors of “polo bajo, “del caballo”, “rotinet”, “mapurito”, “las tablas”, and “cienaguita”. in these areas it is important to implement highly efficient irrigation systems, like drip systems and micro-aspersion, and to plan the frequency of irrigation. preparation of reservoirs to store water to provide irrigation during critical periods of the crop, use of living or dead coverage, minimum tillage, and use of organic fertilizers can mitigate the impact (ungrd, 2014). other methodologies propose combinations of physical and chemical properties of the soil with the climate. ceballossilva and lópez-blanco (2003) defined the suitability of areas to cultivate corn and potato in central mexico, by employing variables like minimum temperature, maximum temperature, precipitation, soil depth, soil texture, soil ph, soil slope, and altitude. camargo and ortolani (1964), brunini et al. (2008) and brunini et al. (2010) used annual and monthly weather records to determine parameters like current evapotranspiration, water deficit according to method thornthwaite-mather. particularly, brunini and caputi (2001) include the storage capacity of different types of soils to improve the precision of the calculation of the water balance. geerts et al. (2006), in turn, used the eto estimated via the fao penman–monteith methodology to determine the aridity index (ai) in the zoning of agroclimatic suitability of the bolivian plateau for quinoa. field validation prior to identifying productive niches, producers and technical assistants identified the municipality’s susceptibility to extreme water deficit in the soil. in these zones it is not recommended to establish tomato crops under events of weather variability, given that this implies greater investment in irrigation infrastructure, along with a higher probability of loss of productivity and plants. conclusions the results contribute to identifying productive areas that could be more affected with decreases of precipitation due to weather variability events associated and not associated to el niño southern oscillation (enso). likewise, these results provide a risk picture that supports the implementation of public policies that promote issues ranging from the use of irrigation infrastructure to the application of agronomic management practices that mitigate the impact of events of hydric deficit. this study presents a methodology to identify areas of low agroclimatic risk for agricultural systems through the combination between the suitability of soils (which employs the variables of drainage, slope, effective depth, texture, ph, aluminum saturation, salinity, and altitude) and the probability of the soil having restrictive humidity for the crop. for tomato in repelon, atlantico, the agroclimatic suitability varies depending on the scenario. upon an extreme event of water deficit in the soil, the suitable area (low agroclimatic risk) for tomato crop is 75% less than the suitable area found with tomato crop-specific soil suitability assessment. these areas should conduct with greater intensity practices and strategies of adaptation to improve the resilience of this production system. the precision of this approach is conditioned to the availability of soil cartographic information that in colombia is limited to scales of 1:100,000, to weather data – which is only available at monthly scale – to the index used to qualify the humidity in the soil, and to the availability of the crop’s eco-physiological information. a closer look at the local reality would be possible by using weather information at daily scale, which permits designing indexes or improving the information with which the indexes applied to the agricultural sector are constructed. with the participative cartography exercise it was possible to ref lect upon the community’s perception, knowledge, 383martínez m., deantonio f., araujo c., rojas, gómez-latorre, alzate, ortiz, aguilera g., and boshell-villamarin: agroclimatic zoning methodology for agricultural... and experiences on its municipality’s productive suitability under conditions of agroclimatic risk (through suitability and availability of water in soils). it was possible to corroborate the spatial location pattern of the areas denominated as “productive niches” for the tomato crop (mainly under events of water deficiency). this indicates that the methodology proposed presents a good approximation to the territorial reality and that the community effectively recognizes the resources, potentialities, and limitations of its territory. acknowledgments the authors thank the funding entity for the mapa project (models of adaptation and agroclimatic prevention) adaptation fund, and the team of the agro-climatology unit of corpoica’s tibaitatá research center. literature cited brunini, o. and e. caputi. 2001. software for estimation of the water balance. fundação de apoio à pesquisa agrícola, são paulo, brazil. brunini, o., a.l. pádua junior, j.p. carvalho, h. prado, a. brunini, and m.g. landell, 2008. aptidão edafoclimática da cultura da cana-de-açúcar no estado de são paulo. governo do estado de são paulo, são paulo, brazil. brunini, o., a.l. pádua junior, j.p. carvalho, h. prado, a. brunini, r. viegas, and r. campanha. 2009. zoneamento agroambiental da cultura da cana-de-açúcar no estado de são paulo, 2nd version. governo do estado de são paulo, são paulo, brazil. brunini, o., j.p carvalho, a. brunini, a.l. pádua junior, s.f. adami, and p.l.g. abramides, 2010. agroclimatic zoning and climatic risks for sugarcane in mexico: a preliminary study considering climate change scenarios. proc. int. soc. sugar cane technol. 27, 302-314. camargo, a.p. de and a.a.v. ortolani. 1964. clima das zonas canavieiras do brasil. pp. 121-138. in: malavolta, e. (ed.) cultura e adubação de cana-de-açúcar. potafos, são paulo, brazil. carrillo, l.g. and a. raish. 1988. evaluación de rendimiento de siete variedades y cuatro híbridos de tomate (lycopersicum esculentum mill.) en el municipio de repelón atlántico. universidad tecnológica del magdalena, santa marta, colombia. ceballos-silva, a. and j. lópez-blanco. 2003. delineation of suitable areas for crops using a multi-criteria evaluation approach and land use/cover mapping: a case study in central mexico. agric. syst. 77(2), 117-136. doi: 10.1016/s0308-521x(02)00103-8 corpoica. 2013. plan para el manejo de los impactos en el sector agropecuario ocasionados por la emergencia invernal. informe ejecutivo. corporación colombiana de investigación agropecuaria, mosquera, colombia. corpoica. 2014. reducción del riesgo y adaptación al cambio climático. tercer informe semestral productos 1 y 2, departamento del atlántico. corporación colombiana de investigación agropecuaria, mosquera, colombia. fao. 1976. a framework for land evaluation. soil resources, management and conservation service, fao land and water development division. fao soils bulletin 32. rome, italy. fao. 2006. evapotranspiración del cultivo: guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. estudio fao, riego y drenaje 56. rome, italy. fischer, g., f. ramírez, and f. casierra-posada. 2016. ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review. agron. colomb. 34(2), 190-199. doi: 10.15446/agron. colomb.v34n2.56799 garcía, m., c. petzall, and m. castrillo. 2004. respuestas al déficit hídrico en las variedades de tomate río grande y pera quibor. agron. trop. 54 (4), 411-433. geerts, s., d. raes, m. garcía, c. del castillo, and w. buytaert. 2006. agro-climatic suitability mapping for crop production in the bolivian altiplano: a case study for quinoa. agric. for. meteorol. 139 (3-4), 399-412. doi: 10.1016/j.agrformet.2006.08.018 guijarro, j.a. 2011. user’s guide to climatol. an r contributed package for homogenization of climatological series. state meteorological agency (aemet), balearic islands office, palma de mallorca, spain. igac. 2007. estudio general de suelos y zonificación de tierras. departamento del atlántico. instituto geográfico agustín codazzi, bogotá, colombia. ipcc. 2012. managing the risks of extreme events and disasters to advance climate change adaptation. a special report of working groups i and ii of the intergovernmental panel on climate change. cambridge university press, cambridge, uk. moreno, l.p. 2009. respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión. agron. colomb. 27(2), 179-191. moeletsi, m.e., s. walker, and w.a. landman. 2011. enso and implications on rainfall characteristics with reference to maize production in the free state province of south africa. phys. chem. earth 36(14), 715-726. doi: 10.1016/j.pce.2011.07.043 palmer, w. 1965. meteorological drought. research paper no. 45. weather bureau, u.s. departament of commerce. washington, dc. rao, n.k.s., r.m. bhatt, and a.t. sadashiva. 2000. tolerance to water stress in tomato cultivars. photosynth. 38 (3), 465-467. doi:10.1023/a:1010902427231 saxton, k.e. and p.h. willey. 2005. the spaw model for agricultural field and pond hydrologic simulation, pp. 401-422. in: singh, v.p. and d. frevert (eds.). watershed models. crc press, boca raton, fl. doi: 10.1201/9781420037432.ch17 seidel, p. 2016. impacts of extreme weather events o pests, damage caused by pests and plant protection measures first evidence. j. kulturpf lanzen 68(9), 253-269. doi: 10.5073/jf k.2016.09.02 ungrd. 2014. plan nacional de contingencia ante el fenómeno del niño 2014-2015, 48p. bogotá. white, j.w., d.g. tanner, and j.d. corbett. 2001. an agroclimatological characterization of bread wheat production areas in ethiopia. natural resources group geographic information systems series 01-01. mexico, d.f. yazdanpanah, h., s. hajam, a. khalili, and g. kamali, 2001. agroclimatic zoning of azarbayjan-sharghi province for rain-fed 384 agron. colomb. 34(3) 2016 almond using. in: geospatial world, http://geospatialworld. net/paper/application/articleview.aspx?aid=90; consulted: march, 2016. zullo jr., j, h. silveira, o. brunini, e. delgado, and g. queiroz. 1999. climatic risk zoning in the state of sao paulo. governo do estado de são paulo, são paulo, brazil. received for publication: 24 june, 2015. accepted for publication: 22 august, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.51505 1 genetic engineering of plants group, biology department and genetics institute, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) 2 faculty of sciences, universidad antonio nariño. bogota (colombia). alejandrolopezpazos@uan.edu.co agronomía colombiana 33(3), 297-304, 2015 evidence of gene flow between transgenic and non-transgenic maize in colombia evidencia de flujo de genes entre maíces transgénicos y no transgénicos in colombia alejandro chaparro-giraldo1, jennifer teresa blanco m.1, and silvio alejandro lópez-pazos1, 2 abstract resumen maize (zea mays) is an important crop worldwide and is essential for industry. many transgenic cultivars of maize have been developed over the years from this species, producing cultivars resistant to herbicides and insects, among other things. however, little is known about the gene f low processes that affect maize fields in colombia, which is near the center of diversity for cultivated maize. we analyzed the gene f low phenomenon of 60 randomly chosen plots of maize, including farmer field landraces or other conventional varieties such as non-transgenic hybrids in valle de san juan (colombia) using inmunostrip®, pcr and elisa tests on leaves (seed gene f low) and seeds (pollen gene f low). more than 88% of the plots were positive with the inmunostrip® and pcr tests (35s promoter, nos terminator and cry1f gene), using the leaves, while the remaining seven plots (12%) were positive for transgenic sequences in the seeds. the results indicated a significant level of overall transgene existence, which is consistent with gene f low from transgenic events. all of the field types (conventional maize, buffer zones, refuge, and colombian landraces) showed evidence of a transgene presence. there are many problems that could increase the gene f low potential in valle de san juan, such as little respect for regulations (colombian decree 4525 on transgenic crops and biosafety), distance between transgenic and non-transgenic maize or use of refuge and/or buffer zones, high seed reuse and exchange and low technical assistance. every policy decision must be made in light of scientific standards of judgment. el maíz (zea mays) es un cultivo de importancia mundial para la alimentación, y es esencial para la industria. varios cultivares transgénicos de maíz se han desarrollado durante los últimos años, para lograr resistencia a herbicidas y plagas entre otras características. sin embargo, poco se conoce acerca de los procesos de f lujo de genes que afectan a las poblaciones de maíz en campo, especialmente en colombia, que está cerca de los centros de diversidad de este cultivo. se analizó el fenómeno de f lujo de genes en 60 parcelas de maíz (incluyendo variedades locales de agricultores y otras variedades convencionales) en el valle de san juan (colombia) utilizando inmunostrip®, pcr y elisa sobre muestras de hojas (f lujo de genes vía semilla) y semillas (f lujo de genes vía polen). el 88% de las parcelas fueron positivas para las pruebas de inmunostrip® y pcr (para identificación del promotor 35s, el terminador nos y el gen cry1f) sobre hojas (f lujo de genes vía semilla), mientras las siete parcelas restantes (12%) fueron positivas para transgenes en semillas (f lujo de genes vía polen). los resultados indicaron un nivel importante de presencia de secuencias transgénicas, consistente con f lujo de genes. todos los tipos de campo (maíz convencional, zonas de amortiguamiento, de refugio, y zonas con variedades locales colombianas) mostraron presencia de transgenes. hay varios problemas identificados en el valle de san juan, como poco respeto por la normatividad legal (especialmente el decreto colombiano 4525 sobre cultivos transgénicos y bioseguridad), la falta de conservación de la distancia entre el maíz transgénico y no transgénico, o el uso de zonas refugio y/o de amortiguamiento, alta reutilización e intercambio de semillas y escasa asistencia técnica. en este contexto cada decisión para regulación de estos hallazgos debe hacerse a la luz de estándares científicos. key words: genetically modified crop, gene f low, zea mays, conventional variety, landrace, introduced varieties, legal frameworks. palabras clave: cultivo genéticamente modificado, f lujo de genes, zea mays, variedad convencional, variedad local, introducción de variedades, marco jurídico. 1957). maize is grown throughout colombia; the estimated area of maize crops grown in 2010 was almost 137,000 ha. this area produced more than 1.4 million t, with a total value of close to 1,500 us dollars per ha. colombian maize production has increased the average production from introduction after coffee, maize (zea mays) is the most important commercial crop in colombia (madr, 2004), but there is confusion about its history in this country (roberts et al., http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.51501 mailto:alejandrolopezpazos@uan.edu.co 298 agron. colomb. 33(3) 2015 4.6 t ha-1 (2007) to 5.2 t ha-1 (2013). colombia is a minor producer on the global scale, but it is becoming one of the world’s larger maize importers (~3.4 million t in 2010) (mad, 2014; sicc, 2014). colombia has recognized 23 maize varieties: two primitive (landraces), nine introduced and 12 colombian hybrids (crossing). colombian corn is related to z. mays subsp. everata (named “reventones” in colombia), from which the colombian primitive varieties ‘pollo’ and ‘pira’ originated (roberts et al., 1957). most colombian farmers cultivate small areas of these varieties (1-5 ha, almost 42% of production, ~0.66 million t) and have not adopted improved agronomic methods. almost all the maize produced by the average farmer is consumed in the household. industrial farmers have a substantial use of inputs, such as certified seeds, agrochemicals and machinery (150,000 ha with a production of ~0.8 million t), food and feed incomes include sales at the technical producer’s price (madr, 2014). smallholder farmers in colombia play a vital role in growing maize; they work in open seed systems, similar to mexico, related to genetic drift and selection (bellon and berthaud, 2004). colombia approved the yieldgard mon810, round ready and herculex i genetically modified (gm) maize varieties in 2007 for commercial cultivation. in recent years, other gm maize products have been released in colombia: mon810 (insect resistance), tc1507 (insect and herbicide resistance), nk603 (herbicide resistance), tc1507-nk603 (insect and herbicide resistance), mon810-nk603 (insect and herbicide resistance), and bt11 (insect and herbicide resistance), among others. in 2013, a total of 75,000 ha of gm corn were planted in 18 departments (sucre, cesar, cordoba, bolivar, huila, tolima, antioquia, risaralda, caldas, quindio, valle del cauca, cauca, cundinamarca, santander, norte de santander, meta, casanare, and vichada), where the average yield per ha was 6 t, while the average yield of landraces in colombia can reach 4.4 t ha-1. gm maize has been adopted by small and large scale farmers (agrobio-cega, 2010; avila et al., 2011; chaparrogiraldo, 2011; agrobio, 2015). the zenú de san andrés de sotavento indigenous reserve, located in the cordoba and sucre departments, was declared a “gm-free territory” in order to preserve the 25 maize landraces associated with the indigenous culture (grain, 2005). a legal framework for the commercial cultivation of gm maize was established in colombia, specially law 740 (2002), related to the cartagena protocol on biosafety from the convention on biological diversity, a global pact that aims “to ensure the safe handling, transport and use of living, modified organisms resulting from modern biotechnology that may have adverse effects…” (http://bch. cbd.int/protocol/). colombia operates with decree 4525 (2005) for living, modified organisms to regulate gm crops and biosafety. legal text 2894 (2010) provides a framework to ensure implementation of biosafety management for gm maize, including education and control strategies such as refuge use (distance of 500 m in a scheme with a 90/10 gm/conventional ratio) and resistance monitoring. moreover, this act requires an isolation distance between gm and non-gm crops, which is a recommended at 300 m, with a difference in f lowering time (15 d), and indigenous localities have now banned growing gm maize. this legal framework meets the education requirement for gm maize support (technical support has been recognized as a critical factor in gm crops), farmer’s duty to report seed excess, refuge strategy for bacillus thuringiensis technology (genes of this entomopathogenic bacteria have been used in commercial crops for insect control), rules to prohibit the purchase, sale and storage of gm seeds, and a requirement for gm area details. the instituto colombiano de agricultura (ica, abbreviated in spanish) was created as the national executive organization and the competent authority, which has declared that violations will be punishable with destruction of vegetal material, successive fines, prohibition of cultivation, cancellation of license, and cancellation of technical support. maize has been placed in a high risk category for gene f low. the most important method for maize pollination is anemophily (wind pollination), occurring at up to ~20 m (although the maximum reported distance is 200 m) (treu and emberlin, 2000; luna et al., 2001; eastham and sweet, 2002; bannert and stamp, 2007; baltazar et al., 2015). management schemes can be employed to reduce gene f low between gm and non-gm crops, especially spatial and temporal separation, isolation areas, cultivation barrier rows or other plant barriers (eastham and sweet, 2002; andow et al., 2010). under the current circumstances of rapid gm crop adoption, there is interest to evaluate the effects of pollen dispersal and spatial genetic changes (sears et al., 2001; goggi et al., 2006; beckie and hall, 2008; dyer et al., 2009). moreover, a lot of gene f low problems are encountered in seed dispersal (transport, harvest equipment, wind or animals) and the possibility of harvest mixing by farmers (beckie et al., 2003; jenczewski et al., 2003). the effects of hybridization and introgression between gm crops and wild crops could include fitness changes that depend on both the transgene (specific trait and the gene transfer probability) and the receptor organism, selective effect by level gene f low, susceptibility alteration on target and non-target organisms (such as plant-insect interactions in gm crops for pest resistance), dominance degrees, epistasis http://bch.cbd.int/protocol/ http://bch.cbd.int/protocol/ 299chaparro-giraldo, blanco m., and lópez-pazos: evidence of gene flow between transgenic and non-transgenic maize in colombia association, and variation in the genotype-environment interaction (eastham and sweet, 2002; heuberger et al., 2010). hybridization and introgression consequences are problematic for calculations, but could include genetic assimilation (it affects genetic diversity), demographic swamping (wild population decrease) and invasiveness (hybrid is more fertile than wild plants) (haygood et al, 2003; soleri et al., 2005; baltazar et al., 2015). specifically, gm maize release has risks associated with possible effects on crop diversity, farmer health, the environment and production, such as transgene introgression in landraces or evolution of resistant insects. many facts are important for pollen dispersal in maize, including pollen field-recipient field distance, pollen origin-recipient field dimension, shape and orientation of pollen fieldrecipient field, weather conditions (wind, rain, and geography), pollen physiology (viability, fertility, f lowering synchrony), and commercial status, among others. the presence of transgenic sequences (35s camv promoter and nos terminator) has been reported in mexican landrace maize (quist and chapela, 2001); however, subsequent research reported an absence of transgenes in the same area of mexico (ortiz-garcía et al., 2005). in 2009, a new report showed transgenes associated with the 35s camv promoter and nos terminator sequences in mexican landraces (piñeyro-nelson et al., 2009). discrepancies can be associated with molecular methods or a cluster distribution of transgenes, affecting field sampling (cleveland et al., 2005; piñeyro-nelson et al., 2009). a study in 15 counties of england (2000-2002) presented evidence of gene f low beyond 80 and 200 m for feed and sweet corn, respectively (henry et al., 2000). a project in africa aimed to respond to the problem of the level of gm maize cross-pollination to non-gm maize, using mon810 maize containing the cry1ab gene (in a central plot of 0.0576 ha), in comparison with a conventional white maize hybrid (13.76 ha around of mon810 maize); the cross-pollination index fell by <1.0-0.1% at 45 m, <0.1-0.01% at 145 m, and <0.01-0.001% at 473 m (viljoen and chetty, 2011). the objective of this study was to contribute information on the presence of transgenes in tolima (colombia) maize landraces. the specific objectives of this study were (a) to establish a preliminary picture of the transgenic technologies in valley of san juan (tolima), (b) to perform tests for the detection of both seed and pollen gene f low, and to establish a relationship with legal standards. materials and methods maize sample: we conducted f ield samplings in 12 different municipal rural settlements of valley of san juan, an important area for growing maize, located in tolima-colombia (geographic coordinates 4º12’ n and 75º07’ w, at 600 m a.s.l.) in 2010: cabuyal, capote, dinde, egidos, letras, santa rosa, el neme, hijo del valle, la manga, la florida, michu and buena vista baja. the maize samples were obtained from 60 plots: conventional maize (114.2 ha), buffer zones or strip with conventional varieties (8.35 ha of conventional maize and 95 ha of gm maize), refuges or plots with conventional varieties (28 ha of conventional maize and 125.5 ha of gm maize), and colombian landraces (2.25 ha). we sampled nine plants per plot with a zigzag pattern, with conventional maize hybrids (impacto, 30f35, 30f32, 3041, p3862, dk 777 and dk7088) in 27 plots, 13 buffer and 16 refuge zones with gm maize (30f35wh and 30f32wh from pioneer and dk4004 from monsanto) and four colombian landraces zones (clavo variety) (fig. 1). gm detection: in general, three methods were applied to the evaluation of the valley of san juan plots in terms of seed-mediated transgene f low, using leaves. the first method utilized immunoassay-based information tools. it was directed at determining the cry1f gene detection by analyzing the expression in the maize plants. the second strategy used a molecular approach to define the 35s promoter and nos terminator dna sequences. the pollen gene f low was analyzed by pcr (35s camv promoter and nos terminator) and elisa (cry1f protein), using grains from negative plots in the seed gene f low phase (fig. 2). the leaf dna extraction was adapted from phillips et al. (2003) and falcón and valera (2007). the seed dna was extracted with a dneasy plant maxi kit (qiagen, santa clarita, ca). the dna was analyzed with pcr for presence of the 35s camv promoter and nos terminator sequences. the pcr primers were: 35s (f: 5́ -gctcctacaaatgccatca-3́ , r: 5 -́gatagtgggattgtgcgtca-3 ;́ pcr product, 195 pb), nos (f: 5 -́gaatcctgttgccggtcttg-3 ,́ r: 5 -́ttatcctagtttgcgcgcta-3 ;́ pcr product, 180 pb) (lipp et al., 1999). moreover, the primers for the cry1f gen from b. thuringiensis (f: 5́ -gaatcctgttgccggtcttg-3 ,́ r: 5́ -ttatcctagtttgcgcgcta-3 ;́ pcr product, 180 pb) (porcar and juárez-pérez, 2003) were chosen to identify the transgenes in the events tc1507 and tc1507-nk603. a 329 bp zein gene was used as a positive control of the quality of the dna used for the pcr test (primers f: 5’-tgcttgcattgttcgctctcctag-3’, r: 5’-gtcgcagtgacattgtggcat-3’) (rimachi et al., 2011). the standardized pcr protocol for the 25 μl reaction mixture included 1x pcr buffer, 0.2 mm dntp mix, 2 mm mgcl2 and 0.8 μm of each primer, 0.5 unit of taq dna polymerase, and 50 ng of dna. the amplification was performed using a single denaturation step (3 min 300 agron. colomb. 33(3) 2015 figure 1. valley of san juan (colombia) area and plots in the study. yellow is conventional maize, dark blue is refuge (gm maize), light blue is buffer (gm maize), and red is landrace maize (google maps). figure 2. scheme of the gene flow study in valley of san juan (colombia). the search for transgenic sequences in the maize was done with a basic strategy with molecular assays, using leaves and grains from cobs of landraces or other conventional varieties. inmunostrip leaf analysis pcr amplification of dna from leaves •35s promoter •nos terminator •cry1f gene seed gene flow pcr amplification of dna from grains pollen gene flow no gene flow elisa of grains • 35s promoter • nos terminator • cry1f gene cry1f protein seed gene flow cry1f protein negativepo sit ive negativepo sit ive negativepo sit ive 301chaparro-giraldo, blanco m., and lópez-pazos: evidence of gene flow between transgenic and non-transgenic maize in colombia at 95ºc), followed by a 35-cycle program, with each cycle consisting of denaturation at 95ºc for 30 s, annealing at 59.6-64.4ºc for 30 s, and extension at 72ºc for 45 s; a final extension step (72ºc for 5 min) was also used. in each series of experiments, at least two controls, a conventional maize dna (negative) control and a positive control (mon810nk603 event) were processed in parallel. the inmunostrip® agdia, elkhart, (in) test for the cry1f protein transgenic presence was used because it is widely used throughout the country (van den bulcke et al., 2007). this test is intended for gm trait purposes to determine the presence of cry1f protein from b. thuringiensis in gm maize from the tc1507 and tc1507-nk603 events. the initial sample consisted of two leaves and one cob chosen for each plant (540 plants, 1,080 leaves, 540 cobs and 16,200 grains) used for gene f low. in total, 44.12% of the households (25.57% of the total area) were sampled in valley of san juan (according to ministry of agriculture and rural development of colombia (madr) and the national federation of grain and oilseed growersfenalce, abbreviated in spanish). the gene f low by pollen estimates contained grains pooled from nine cobs per plot. each estimate represented the 35s camv promoter and nos terminator pcr tests (as mentioned previously) and cry1f transgenic protein detection using qualitative das-elisa (agdia, elkhart, in). the optical density was then read using a microplate reader (655 nm wavelength). all tests were performed in triplicate. results molecular assays performed in leaves and seeds are a useful strategy for gene f low recognition (danson et al., 2006; van den bulcke et al., 2007). at first glance, the seed gene f low detection was performed with an inmunostrip® test and pcr test in the leaf samples (35s camv promoter and nos terminator sequences, and cry1f gene). all of the molecular tests that were performed with a gm view showed a gene f low effect on the maize crops in valley of san juan (colombia) (fig. 3). twenty-two of the 60 plots were positive figure 3. the gene flow analysis in valley of san juan (colombia). a, inmunostrip® positive results for each maize field class. conventional maize: 243 plants in 27 plots; buffer zone (gm maize): 117 plants in 13 plots; refuge zone: 144 plants in 16 plots; colombian landrace zones: 36 plants in 4 plots. b, pcr test for the presence of the 35s camv promoter and nos terminator for each maize area. conventional maize: 198 plants in 22 plots; buffer zone (gm maize): 18 plants in 2 plots; refuge zone: 45 plants in 5 plots; colombian landrace zones: 18 plants in 2 plots. c, seed transgene flow in valle de san juan (colombia) plots. positive results indicated that the transgenic trend in the conventional maize zone is of particular importance because most of it is very likely farmer-induced, directly or indirectly, and is proceeding at a high rate. d, pollen gene flow exploration on seed samples from negative plots for the seed gene flow tests. one hundred percent of the seed samples contained at least one transgenic sequence (pcr assay for presence of the 35s camv promoter and nos terminator, and cry1f detection by elisa). 0 40 35 30 25 20 15 5 10 45c nos35s cry1f 0 100 80 20 40 120d buffer zoneconventional maize refuge zone colombian landraces zones buffer zoneconventional maize refuge zone colombian landraces zones buffer zoneconventional maize refuge zone colombian landraces zones 0 16 14 12 10 8 4 2 6 18a 0 70 60 50 40 30 10 20 80b negativepositive p er ce nt ag e p er ce nt ag e p er ce nt ag e p er ce nt ag e 3% 302 agron. colomb. 33(3) 2015 for the cry1f protein according to the inmunostrip® test results (fig. 3a), except for the colombian landrace zones. the pcr analysis was performed for the samples that had been disqualified with a negative inmunostrip® test result (38 plots), with 31 positive results for the 35s camv promoter and nos terminator sequences (fig. 3b). in this case, the pcr analysis was required to ensure that the cry1f related-data were interpreted correctly; there was no difference between the inmunostrip® and pcr tests (van den bulcke et al., 2007). we evaluated plots according to the criteria of zone type (conventional maize, buffer (gm), refuge (gm), and colombian landrace). in the evaluation on the seed f low of the transgenic sequences, the majority of tests showed that the plots of the valley of san juan were in conformity with the subject in terms of transgenic dna presence. in this question, a majority of the plots (~88%) had seed gene f low (fig. 3c). moreover, the pollen gene f low analysis with pcr (35s camv promoter and nos terminator) and elisa (cry1f protein) from seven negative plots in the seed gene f low phase showed that samples from all of the evaluated plots had transgenic sequences. there was a difference in the percentage of samples positive with the 35s camv promoter, nos terminator and cry1f protein (fig. 3d). discussion our study provides new evidence that this transgenic sequence presence could involve gene f low in valley of san juan (colombia). context in gene f low studies is typically captured as the actual location and movement of the transgenes. the results showed a presence of transgenic sequences in leaves and seeds of non-gm maize plots. the crop practices of colombian farmers are extensive and open to seed exchange. maize production intensification uses varieties that are better adapted to economically-based production practices. the valle de san juan area is cultivated with local open-pollinated cultivars (conventional maize), landraces and transgenic events. colombian law does not prohibit the application of conventional and gm maize in any territory. moreover, definite fields for maize crops could be variable due to economic factors or land use. the use of hybrids or improved materials is common. even though it is not designed to determine the transgene frequency in the field, the results suggest that gm sequences may persist within maize areas as has been recently noted elsewhere (chilcutt and tabashnik, 2004; dyer et al., 2009; piñeyro-nelson et al., 2009). this local varieties-transgenic event (especially for herbicide and insect resistance traits) interaction may cause gene f low in both directions. future transgenic introgression seemed highly probable. a gene f low process in standard form always begins with the region or locality first, then the province (department in colombia), and finishes with the entire maize area. according to the revision of the geographical location of non-gm maize plots, gene f low usually occurs over a finite distance (baltazar et al., 2015). to evaluate gene f low changes in this case, colombia needs to develop new strategies. one of the steps moving the theory towards practical approaches is taking into account the population of maize seeds planted, number of transgenic maize, or circumstances that can spread transgenes after the pollination of local maize (serratos-hernández et al., 2004; goggi et al., 2006; dalton, 2009). for mexico, the diffusion rate was weighted 99 percent in 2015 (serratoshernández et al., 2004). additional studies are needed to evaluate introgression and frequency estimates of transgenes in colombian maize cultivars. the analysis of gene f low must consider the entire area of maize farming, including the environmental, geographical and social scenarios (serratos-hernández et al., 2004; dyer et al., 2009). hence, attention must be focused on appropriate regulations and control of farming efforts. the farming of gm maize in europe has been limited to spain. europe has accepted the presence of gm material in non-gm products, up to a margin of 0.9%. to reduce pollen dispersal, the european union approved a regulation that set out 200 m as the minimal isolation between the pollen source and receptor field (100 m using physical barriers) (devos et al., 2005). the ica established requirements to be fulfilled by farmers for transgenic crop use (resolution 2894, ica, 2010), including a separation distance of 500 m between local and transgenic maize fields and physical barriers (refuge and buffer zones) in a scheme of 10/90, among others. these standards are not respected when gm maize farming is developed. there are many factors, particularly in valley of san juan (colombia), where improper practices among farmers can result in rapid gene f low: • there is no respect for the 500 m distance (gm and non-gm maize) or 10:90 ratio (conventional/gm). • little application of refuge and/or buffer zones. • seed re-use and dispersal by exchange (including local and transgenic varieties). • our information indicates that there is a presence of monsanto and pioneer events in several regions inside valley of san juan (colombia). • there are no state technical programs for farmers performing maize production. the ica and pioneer conduct occasional visits. maize management is based on farmer criteria. 303chaparro-giraldo, blanco m., and lópez-pazos: evidence of gene flow between transgenic and non-transgenic maize in colombia • xenia (effect of pollen on characteristics of the seed) has been observed across different plots of the valle de san juan (colombia). biosafety politics for the supervision of gm crop applications comprise the policy on biotechnology, a special law for biosafety regulation, administrative organization for management applications and a mechanism for public involvement in biosafety decisions (secretariat of the convention on biological diversity, 2000). europe allows a presence of authorized gm material in non-gm maize up to a 0.3% level. also, the maize product must be labeled as being formed or produced from or containing gm maize (devos et al., 2005). the colombian legal framework for crop biotechnology is regularly reviewed to facilitate the implementation of science-based policies. colombia allows field-testing for gm crops after a biosafety assessment. there is no policy for coexistence between gm and nongm maize in colombian crops. however, farmers apply the practice of buffer zones or refuges among crop plots. it is important to mention that colombia adheres to intellectual property right guidelines (paris convention for the protection of industrial property, the general agreement on tariffs and trade, the international union for the protection of new varieties of plants, the g3 agreement, and the andean pact), but violations of intellectual property regulations are not punished, affecting gm companies (gilbert and uribe, 2013). an overall assessment is recommended for the importance of the maize farmer concerns, technical assistance and regulation. we agree with cleveland et al. (2005) that “the detection of the presence or absence of transgenes and their frequencies […] is an important tool for understanding transgene f low to landraces and wild and weedy relative crop populations and its potential effects. however, statements on the presence or absence of transgenes in these populations need to be based on sound scientific methods and theory, especially if they are used as the basis for policy. scientifically unjustified conclusions contribute to misunderstandings and may lead either to false alarms or false complacency”. moreover, it is of course very important to consider new factors that may inf luence gene f low, such as the relevant size of receptor fields (palaudelmàs et al., 2012). literature cited agro-bio. 2015. estadísticas de cultivos gm en colombia. in: http://agrobio.org.co/fend/index.php?op=yxa9i2jxbdqma w09i016ut0; consulted: november, 2015. agrobio-cega. 2010. el beneficio económico por la adopción de la tecnología de ogm para maíz en colombia. universidad de los andes, bogota. andow, d.a., s.l. farrell, and y. hu. 2010. planting patterns of in-field refuges observed for bt maize in minnesota. j. econ. entomol. 103, 1394-1399. doi: 10.1603/ec09201 avila m., k., a. chaparro-giraldo, g. reyes m., and c. silva c. 2011. production cost analysis and use of pesticides in the transgenic and conventional corn crop [zea mays (l.)] in the valley of san juan, tolima. gm crops 2, 163-168. doi: 10.4161/ gmcr.2.3.17591 baltazar, b.m., l. castro e., a. espinoza b., j.m. de la fuente m., j.a. garzón t., j. gonzález g., m.a. gutiérrez, j.l. guzmán r., o. heredia d., m.j. horak, j.i. madueño m., a.w. schapaugh, d. stojšin, h.r. uribe m., and f. zavala g. 2015. pollen-mediated gene f low in maize: implications for isolation requirements and coexistence in mexico, the center of origin of maize. plos one 10, e0131549. doi: 10.1371/journal.pone.0131549 bannert, m. and p. stamp. 2007. cross-pollination of maize at long distance. eur. j. agron. 27, 44-51. doi: 10.1016/j.eja.2007.01.002 beckie, h.j. and l.m. hall. 2008. simple to complex: modelling crop pollen-mediated gene f low. plant sci. 175, 615-628. doi: 10.1016/j.plantsci.2008.05.021 beckie, h.j., s.i. warwick, h. nair, and g. ségin-swartz. 2003. gene f low in commercial fields of herbicide-resistant canola (brassica napus). ecol. appl. 13, 1276-1294. doi: 10.1890/02-5231 bellon, m.r. and j. berthaud. 2004. transgenic maize and the evolution of landrace diversity in mexico: the importance of farmers’ behavior. plant physiol. 134, 883-888. doi: 10.1104/ pp.103.038331 chaparro-giraldo, a. 2011. cultivos transgénicos: entre los riesgos biológicos y los beneficios económicos. acta biol. colomb. 16, 231-352. chilcutt, c.f. and b.e. tabashnik. 2004. contamination of refuges by bacillus thuringiensis toxin genes from transgenic maize. proc. natl. acad. sci. usa 101, 7526-7529. doi: 10.1073/ pnas.0400546101 cleveland, d.a., d. soleri, f.a. cuevas, j. crossa, and p. gepts. 2005. detecting (trans)gene f low to landraces in centers of crop origin: lessons from the case of maize in mexico. environ. biosafety res. 4, 197-208. doi: 10.1051/ebr:2006006 dalton, r. 2009. mexico’s transgenic maize under fire. nature 462, 404. doi: 10.1038/462404a danson, j.w., m. kimani, and m. mbogori. 2006. detection of bacillus thuringiensis genes in transgenic maize for the pcr method and fta paper technology. afr. j. biotechnol. 5, 2345-2349. devos, y., d. reheul, and a. de schrijver. 2005. the co-existence between transgenic and non-transgenic maize in the european union: a focus on pollen f low and cross-fertilization. environ. biosafety res. 4, 71-87. doi: 10.1051/ebr:2005013 dyer, g.a., j.a. serratos-hernández, h.r. perales, p. gepts, a. piñeyro-nelson, a. chávez, n. salinas-arreortua, a. yúneznaude, j.e. taylor, and e.r. alvarez-buylla. 2009. dispersal of transgenes through maize seed systems in mexico. plos one. 4, e5734. doi: 10.1371/journal.pone.0005734 eastham, k. and j. sweet. 2002. genetically modified organisms (gmos): the significance of gene f low through pollen transfer. environmental issue report no. 28. european environment agency (eea), copenhagen. falcón, l.i. and a. valera. 2007. extracción de ácidos nucleicos. pp. 499-515. in: eguiarte, l.e., v. souza, and x. aguirre (eds.). http://agrobio.org.co/fend/index.php?op=yxa9i2jxbdqmaw09i016ut0 http://agrobio.org.co/fend/index.php?op=yxa9i2jxbdqmaw09i016ut0 http://dx.doi.org/10.1603/ec09201 http://doi.org/10.4161/gmcr.2.3.17591 http://doi.org/10.4161/gmcr.2.3.17591 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0131549 http://dx.doi.org/10.1016/j.eja.2007.01.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2008.05.021 http://dx.doi.org/10.1890/02-5231 http://dx.doi.org/10.1104/pp.103.038331 http://dx.doi.org/10.1104/pp.103.038331 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0400546101 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0400546101 http://dx.doi.org/10.1051/ebr:2006006 http://dx.doi.org/10.1038/462404a http://dx.doi.org/10.1051/ebr:2005013 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0005734 304 agron. colomb. 33(3) 2015 ecología molecular. instituto nacional de ecología, conabio, mexico df. gilbert, a.j. and a. uribe. 2013. colombia continues to expand its biotechnology frontier. agricultural biotechnology annual, colombia. usda’s global agricultural information network (gain), washington dc. goggi, a.s., p. caragea, h. lopez-sanchez, m. westgate, r. arritt, and c. clark. 2006. statistical analysis of outcrossing between adjacente maize grain production fields. field crop res. 99, 147-157. doi: 10.1016/j.fcr.2006.04.005 grain. 2005. colombia: declaración del resguardo indígena zenú, córdoba y sucre como territorio libre de transgénicos. in: grain.org; www.grain.org/es/article/entries/3729-colombiadeclaracion-del-resguardo-indigena-zenu-cordoba-y-sucrecomo-territorio-libre-de-transgenicos; consulted: november, 2015. haygood, r., a.r. ives, and d.a. andow. 2003. consequences of recurrent gene f low from crops to wild relatives. proc. r. soc. lond. ser. b. 270, 1879-1886. doi: 10.1098/rspb.2003.2426 henry, c., d. morgan, r. weekes, r. daniels, and c. boffey. 2003. farm scale evaluations of gm crops: monitoring gene f low from gm crops to non-gm equivalent crops in the vicinity (contract reference epg 1/5/138). part i: forage maize. centre for ecology and hydrology; department for environment, food & rural affairs (defra); central science laboratory, sand hutton, uk. heuberger, s., c.e. ellers-kirk, b.e. tabashnik, and y. carrière. 2010. pollenand seed-mediated transgene f low in commercial cotton seed production fields. plos one. 5, e1428. doi: 10.1371/journal.pone.0014128 ica, instituto colombiano agropecuario. 2010. resolución no. 2894, por medio de la cual se implementa el plan de manejo, bioseguridad y seguimiento para siembras controladas de maíz genéticamente modificado. bogota. jenczewski, e., j. ronfort, and a.-m. chèvre, 2003. crop-to-wild gene f low, introgression and possible fitness effects of transgenes. environ. biosafety res. 2, 9-24. doi: 10.1051/ebr:2003001 lipp, m., p. brodmann, k. pietsch, j. pauwels, and e. anklam. 1999. iupac collaborative trial study of a method to detect genetically modified soy beans and maize in dried powder. j. aoac int. 82, 923-928. luna v., s., j. figueroa m., b. baltazar m., r. gomez l., r. townsend, and j.b. schoper. 2001. maize pollen longevity and distance isolation requirements for effective pollen control. crop sci. 41, 1551-1557. doi: 10.2135/cropsci2001.4151551x madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia. 2004. el agro colombiano frente al tlc con los estados unidos. bogota. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia. 2014. red de información y comunicación estratégica del sector agropecuario agronet colombia. in: agronet, www. agronet.gov.co/; consulted: november, 2015. ortiz-garcía, s., e. ezcurra, b. schoel, f. acevedo, j. soberón, and a.a. snow. 2005. absence of detectable transgenes in local landraces of maize in oaxaca, mexico (2003-2004). proc. natl. acad. sci. usa 102, 12338-12343. doi: 10.1073/ pnas.0503356102 palaudelmàs, m., e. melé, a. monfort, j. serra, j. salvia, and j. messeguer. 2012. assessment of the inf luence of field size on maize gene f low using ssr analysis. transgenic res. 21, 471483. doi: 10.1007/s11248-011-9549-z phillips, m.w., d.c. astorga, and s.o. quirós. 2003. método 2x ctab-minipreparaciones. centro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie), turrialba, costa rica. piñey ro-nelson, a., j. van heer waarden, h.r . pera les, j.a. serratos-hernández, a. rangel, m.b. hufford, p. gepts, a. garay-arroyo, r. rivera-bustamante, and e.r. álvarezbuylla. 2009. transgenes in mex ican maize: molecu lar evidence and methodological considerations for gmo detection in landrace populations. mol. ecol. 18, 750-761. doi: 10.1111/j.1365-294x.2008.03993.x porcar, m. and v. juárez-pérez. 2003. pcr-based identification of bacillus thuringiensis pesticidal crystal genes. fems microbiol. rev. 26, 419-432. doi: 10.1111/j.1574-6976.2003.tb00624.x quist, d. and i.h. chapela. 2001. transgenic dna introgressed into traditional maize landraces in oaxaca, mexico. nature 414, 541-543. doi: 10.1038/35107068 rimachi g., l.f., j. alcántara d., y. aquino v., and r. ortiz. 2011. detecting adventitious transgenic events in a maize center of diversity. elect. j. biotechnol. 14, 9. doi: 10.2225/ vol14-issue4-fulltext-12 roberts, l.m., u.j. grant, r. ramirez e., w.h. hatheway, d.l. smith, and p.c. mangelsdorf. 1957. races of maize in colombia. publication no. 510. national academy of sciences (nas); national research council (nrc), washington, dc. sears, m.k., r.l. hellmich, d.e. stanley-horn, k.s. oberhauser, j.m. pleasants, h.r. mattila, b.d. siegfried, and g.p. dively. 2001. impact of bt corn pollen on monarch butterf ly populations: a risk assessment. proc. natl. acad. sci. usa 98, 11937-11942. doi: 10.1073/pnas.211329998 secretariat of the convention on biological diversity. 2000. cartagena protocol on biosafety to the convention on biological diversity: text and annexes. montreal, canada. serratos-hernández, j.a., f. islas-gutiérrez, e. buendía-rodríguez, and j. berthaud. 2004. gene f low scenarios with transgenic maize in mexico. environ. biosafety res. 3, 149-157. doi: 10.1051/ebr:2004013 soleri, d., d.a. cleveland, f. aragón c., m.r. fuentes l., h. ríos l., and s.h. sweeney. 2005. understanding the potential impact of transgenic crops in traditional agriculture: maize farmers’ perspectives in cuba, guatemala and mexico. environ. biosafety res. 4, 141-166. doi: 10.1051/ebr:2005019 sicc, superintendencia de industria y comercio de colombia. 2014. cadena productiva del maíz. industrias de alimentos balanceados y harina de maíz. bogota. treu, r. and j. emberlin. 2000. pollen dispersal in the crops maize (zea mays), oil seed rape (brassica napus ssp. oleifera), potatoes (solanum tuberosum), sugar beet (beta vulgaris ssp. vulgaris) and wheat (triticum aestivum). soil association, bristol, uk. van den bulcke, m., a. de schrijver, d. de bernardi, y. devos, g. mbongombella, a.l. casi, w. moens, and m. sneyers. 2007. detection of genetically modified plant products by protein strip testing: an evaluation of real-life samples. eur. food res. technol. 225, 49-57. doi: 10.1007/s00217-006-0381-2 vi ljoen, c. a nd l . chett y. 2011. a case study of gm maize gene f low in south africa. environ. sci. eur. 23, 1-8. doi: 10.1186/2190-4715-23-8 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2006.04.005 http://www.grain.org/es/article/entries/3729-colombia-declaracion-del-resguardo-indigena-zenu-cordoba-y-sucre-como-territorio-libre-de-transgenicos http://www.grain.org/es/article/entries/3729-colombia-declaracion-del-resguardo-indigena-zenu-cordoba-y-sucre-como-territorio-libre-de-transgenicos http://www.grain.org/es/article/entries/3729-colombia-declaracion-del-resguardo-indigena-zenu-cordoba-y-sucre-como-territorio-libre-de-transgenicos http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2003.2426 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0014128 http://dx.doi.org/10.1051/ebr:2003001 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2001.4151551x http://www.agronet.gov.co/ http://www.agronet.gov.co/ http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0503356102 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0503356102 http://dx.doi.org/10.1007/s11248-011-9549-z http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-294x.2008.03993.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1574-6976.2003.tb00624.x http://dx.doi.org/10.1038/35107068 http://dx.doi.org/10.2225/vol14-issue4-fulltext-12 http://dx.doi.org/10.2225/vol14-issue4-fulltext-12 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.211329998 http://dx.doi.org/10.1051/ebr:2004013 http://dx.doi.org/10.1051/ebr:2005019 http://dx.doi.org/10.1007/s00217-006-0381-2 http://dx.doi.org/10.1186/2190-4715-23-8 bayesian and non-parametric estimations of the weed inventory in the cultivation of chrysanthemum using rigid grid quadrats received for publication: 17 september, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.53098 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). aqedarghanco@unal.edu.co 2 institute for applied statistics and computers, universidad de los andes. merida (venezuela) 3 department of mathematics, faculty of sciences, universidad de pamplona. pamplona (colombia) agronomía colombiana 34(1), 101-108, 2016 bayesian and non-parametric estimations of the weed inventory in the cultivation of chrysanthemum using rigid grid quadrats estimación bayesiana y no-paramétrica del inventario de arvenses en el cultivo de crisantemo usando cuadrados de una red rígida enrique darghan1, sinha surendra2, guido plaza1, and julio monroy3 abstract resumen studies that involve the inventory of weeds are frequently carried out by students and professionals of the agricultural and/or environmental sciences with the principal objective of obtaining information on the distribution pattern, frequency, coverage, density or biodiversity of the species in a studied region. on many occasions, the only purpose consists of identifying those species that are considered important by farmers, perhaps because they are beneficial or because they compete with the crops in production. when the sampling of weeds is done using the quadrat method, some of the species which are present in the cultivated field of interest may not be sampled, meaning they will be absent in the final inventory. the principal objective of this article was to show how the quantity of weeds in an observed sample can be estimated bayesian estimators, as well as non-parametric estimators, such as chao 2, jackknife, of the first and second order, and bootstrap. the inventory estimation of the weeds using the bayesian and classical proposals in the case of cultivation of chrysanthemum produced similar results, with 19 species in all of the estimators, except in the mingoti estimators, which produced 18 weeds. los estudios que involucran el inventario de arvenses son conducidos frecuentemente por estudiantes o profesionales de las ciencias agropecuarias y/o ambientales con el objetivo principal de obtener información acerca del patrón de distribución, frecuencia, cobertura, densidad o de la biodiversidad de las especies en una región de investigación. en muchas ocasiones el único propósito consiste en identificar aquellas especies que son consideradas importantes por los productores agropecuarios ya sea porque resultan benéficas o porque compiten con el cultivo en producción. cuando se hace el muestreo de las arvenses usando el método del cuadrado, algunas de las especies que están presentes en el sembrado de interés podrían no ser muestreadas, por lo que estarían ausentes en el inventario final. el objetivo principal de este artículo es mostrar como la cantidad de especies arvenses en la muestra observada podría ser estimada al usar estimadores bayesianos así como también estimadores clásicos tales como el chao 2, jackknife de primer y segundo orden y el bootstrap. la estimación del inventario de arvenses utilizando las propuestas bayesiana y no-paramétrica en el caso del cultivo de crisantemo rindieron resultados similares, con 19 especies en todos los estimadores excepto en el estimador mingoti, el cual rindió 18 especies arvenses. key words: weed competition, sampling, biodiversity, cut f lowers, statistical methods. palabras clave: competición de arvenses, muestreo, biodiversidad, f lores de corte, métodos estadísticos. correct evaluation and monitoring (smith et al., 2012). biodiversity can be defined as “the variability among the living organisms of all the sources, including among others, the terrestrial, marine and other aquatic ecosystems, as well as the complex ecologies of which they form parts; this includes diversity within the species, between species and the ecosystems” (moreno, 2000). according to gaston (1996) and mingoti (2000), the number of species is the measurement most frequently used to evaluate biodiversity due to several reasons a) the abundance of the species ref lects different aspects of the introduction one of the environmental problems of major concern in the world in recent years is the loss of biodiversity as a consequence of human activities, whether it be in a direct way (overexploitation) or indirect way (habitat alteration). in a certain manner, communication media have impacted governments as well as society in general; to such an extent that, now, it is considered a priority to direct major efforts towards conservation program (popescu, 2015). the base for an objective analysis of the biodiversity is http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.53098 102 agron. colomb. 34(1) 2016 biodiversity, b) in spite of this, there exist many approximations in order to define the concept of a species, its significance is widely understood (aguilera and silva, 1997), c) besides certain groups, species are easily detectable and measurable and d) even when the taxonomical knowledge is not complete (especially for groups such as fungus, insects and other invertebrates in tropical zones), there exists much data that are available on the number of species. studies on the measurement of biodiversity are centered on the search for parameters in order to characterize it as a property emerging from the ecological communities (izsák and papp, 2000). however, communities are not isolated in a neutral surrounding. in every geographical unit, a variable number of communities is found; in order to understand the changes of the biodiversity in relation to the structure of the landscape, it may be highly useful to separate the alpha, beta and gamma components (snedecor and cochran, 1980) to measure and monitor the effects of human activities. the alpha diversity is the richness of a species of a particular community that is considered homogenous; the beta diversity is the level of change or replacement in the species composition between different communities in a landscape; and the gamma diversity is the richness of the species of the set of the communities which integrate a landscape resulting from the alpha diversity as well as the beta diversity (heltshe and forrester, 1983). in the present research, the diversity alpha was considered from the point of view of the specific abundance of the species more so than the structure of the community (value of the importance of each species). the objective for obtaining these measures is to provide the reader non-parametric and bayesian alternatives for the prediction of the number of species of weeds based on the point estimation of the same, which is obtained by a simple counting using the quadrat method with one rigid grid mapped on the crop. sampling with quadrats is generally used to quantitatively estimate the biodiversity of the species in a studied region. the objective of this sampling is generally related to the estimation of the abundance of species. a counting using quadrats provides a structured way to estimate the abundance of species to estimate the population size and/or assure the abundance of species and the diversity of a biotype. quadrats provide a simple and reproducible method that is appropriate for achieving a broad set of statistical tests, making this methodology an ideal strategy for long term monitoring. among the advantages of sampling with quadrats with a rigid grid, the non-destructiveness of this sampling stands out; it can be applied to a broad set of habitats, can be repeated easily, which provides consistence to the sampling, provides a form to estimate abundance, does not require any special equipment, there are no overlapping quadrats such as may occur in sampling with quadrats thrown in the field and produces a set of robust data for the statistical analysis (haas et al., 2006). the quadrat size may vary depending on the objective of the study and the following conditions: (i) the quantity and distribution of the species to be sampled, with species that are big or dispersed requiring different sized quadrats. (ii) the heterogeneity of the community in terms of the dispersion of the species, the quadrat should cover mainly a representative sample of the community. according to eleftheriou (2013), the determination of the number of samples to be used should be done with a pilot study of the area and, in this way, useful information for the analysis may be obtained. the number of quadrats for a reliable monitoring can be determined using a power analysis. the power analysis is a statistical technique that allows for the estimation of the number of samples required to detect the change level (smith and van belle, 1984). also, the accumulated species curve can be used to assure when a population has been sufficiently sampled by a number of quadrats. the number of species accumulated is registered with each increment in the number of quadrats until a point is reached where all of the common species have been identified and a further increase in the number of quadrats would not lead to a significant increase in the number of species. gamble (1984) gave a preliminary guide for the minimum number of samples as “that which, if it is duplicated, may yield only a 10% increase in the information” kingsford and battershill (1998) stated that 10 sampled quadrats within a discrete area will provide adequate precision for detecting changes in the complete community. in order to achieve an appropriate coverage of a studied region, it may be appropriate to divide the area into compartments (such as a rigid grid) and take random sample from each compartment. for a better explanation of the different methods of random sampling, kingsford and battershill (1998) can be consulted. knowledge on the weeds in the cultivation of chrysanthemum sp. is very important in order to implement strategies for the management of the cultivation directed primarily at its control in order to diminish the effects on the loss in yield as well as to keep the weeds from acting as a host that carries plagues and diseases that may reduce the quality of the f lowers. the current study emerged from the necessity 103darghan, surendra, plaza, and monroy: bayesian and non-parametric estimations of the weed inventory in the cultivation of chrysanthemum using rigid grid quadrats to complement the descriptive work developed by sánchez (2003), who carried out a counting of weeds in the cultivation of chrysanthemum and the simple description of the species found in an unit of production of the municipality andrés bello in táchira state, venezuela. the application of these methods can help weed specialists as well as agronomists, botanists and others whose interest lies in this subject to obtain a predicted measurement of the number of species instead of a point estimation based only on the counting of the species found in the total of the quadrats mapped in the area. the procedure is simple to adopt if free software is used, which is illustrated herein, and, with only one optimization tool, such as excel (microsoft), the bayesian predictions can be obtained. materials and methods this research was carried out in the f lower producing area of chrysanthemum in the municipality andrés bello in táchira state, venezuela, located at 1,150 m a.s.l. with a temperature range between 18 and 22ºc, classified as a humid, low mountainous forest. for the random sampling, the quadrat method (1 x 1 m) was used. a rigid grid method of survey was adopted on a real scale to establish the mapping units on the plots. the interest quadrats were placed on four points at random in plots, 1.20 m in width, in a representative unit of production in the zone of which four plots were selected at random for a total n = 12 quadrats; besides since the length of the plots were variables, n was taken as unknown, which did not affect the construction of estimators, since as it was said previously, none of the estimators depends on n. the sampling area, 12 m were selected for which 12 random numbers were selected in the total of squares representing cultivation. the sowing was done in beds of 1.2 of width with 5 plots with a distance between plants of 12.5 cm. for the purpose of this weed study, only the measurement of the number of species found was done at the time when the growth of the chrysanthemum had 5 cm of inf lorescence. non-parametric estimators the non-parametric estimators were obtained manually and were contrasted with the values of software estimates v.13 (colwell, 2013). in the case of the bayesians estimators, the optimization tool solver of excel was used. chao 2 the chao2 (ŝc2) estimator is based on the incidence (chao, 1984). this requires the presence-absence data of a species in a given sample and not of the abundance, which means if only the species is present, this estimator is based on the concept that the rare species carry the information of the species not sampled. the chao 2 estimator is expressed as: ŝc2 = s’ + n21/2n2 (1) where n1 is the number of species that occurs only in a sample (“unique” species), n2 is the number of species that occurs in exactly in two samples (“double” or “duplicated” species) and s’ is the number of species observed in the quadrat samples. the corrected formula which is applied when the number of doubles is zero is ŝc2 = s’ + n1(n1−1) (n−1) (2) n(2n2+1) where n is the number of quadrats that were mapped. jackknife of first and second order the jackknife method was developed initially as a generic non-parametric estimator of bias and standard error. the generalized equations of the jackknife estimators of k-th order were derived by gray and schucany (1972) and the use of the jackknife estimator in the estimation of abundance of the species dates back to the moment in which zahl (zahl, 1977), treated rectangular plots of vegetation as independent samples that could be fractionated for the estimation of its diversity. according to the manual of assessment of biodiversity of the oecd (2002), this procedure assumes that there exists a random sample of independent quadrats rather than a sample of individuals. the random selection of the quadrats is in fact a random sample of the space or region of investigation (heltshe and forrester, 1983). moreover, the nonparametric jackknife estimator does not assume any relationship between the species within a quadrat and does not make any assumption about the fundamental distribution of the species. the jackknife estimator of the first order is a function of the number of rare species that are found in the sample. its calculation involves the number of species that are present only in one quadrat. the jackknife estimator of the second order on the other hand takes into consideration the number of species found in only one quadrat and the number of species found in two quadrats. the theoretical basis of jackknife is that the estimator of parameter of interest is obtained from n samples of size n-k, taking in account that each sample is generated by the elimination of k of the n original quadrats, where k =1 or k=2 depending on whether or not a jackknife of the first order or the second 104 agron. colomb. 34(1) 2016 order, respectively, is being used. in the sequel we show the expressions which permitted to obtain the abundance estimation based on the procedure of jackknife of first and second order respectively. ŝj1 = s’ + n1 (n−1)/n; ŝj2 = s’+ n1(2n−3)(n−1) n2(n−2)2 (3) n n(n−1) bootstrap the bootstrap estimator was proposed by efron around 1980 and is simply a procedure of quadrats with replacement. it should also be pointed out that this estimator does not assume any relationship between the species within a quadrat nor the suppositions about the statistical distribution of the species (smith and van belle, 1984). the expression which permitted to obtain the abundance estimator based on the bootstrap procedure is given by ŝb = s’ + σ s’ (1−pk)n (4)k=1 where pk is the proportion of samples that contain k species. bayesians estimators a pair of estimators are proposed as a solution of the problem of the estimation of abundance of the species from the point of view of the bayesian approach. suppose that the sample consists of n quadrats thrown at random in a study area where there exist n locations in which the quadrats might fall. for each quadrat, a certain number of different species of weeds can be reported within the cultivation that is being evaluated. at the end of the study, there will be s’ different species in all the sampling performed. each species could have appeared more than once. let ni be the number of species that appeared exactly in i sampled quadrats, i=1,2,…, n. therefore, n1+n2+…+nn = s’. let s be the true value of the distinct species which could appear in an inventory of weeds. the true value of s is unknown and must be estimated by ŝ. the number s’ observed in the sample is an estimator for s; however, it has been proven that s’ subestimates s. some estimators have been proposed to correct the bias of s’ and other estimators and in this way obtain better results. mingoti and meeden (1992) and mingoti (1999) proposed some bayesian estimators that in general produced better results than s’ and other estimators such as the aforementioned jackknife, bootstrap and chao. mingoti and meeden (empirical bayesian) let n1 be the number of distinct species that were found in one and only one quadrat in the sample. then, the empirical estimator of bayes for the true value of s is given by ŝmm, which is defined as: n1ˆ n 1) �1–β –αsmm = s’+ (n+ г(n+β) г(n+α+β) г(n+α+β) г(n+β) � (5) where γ(.) is the gamma function and the constants α>0 and β>0 are the parameters of the beta distribution used as a prior distribution for the technical construction of estimator, which describes the probabilistic behavior of the unknown value of pi, defined as the probability of that the species si may appear in a quadrat of the universe of possible quadrats, i=1, 2,…, s. given s, the probabilities p1, p2, ..., ps are assumed to be random variables, independent and identically distributed with the density function beta. in order that the estimator ŝmm be more attractive for practical uses, mingoti and meeden (1992) showed that the parameters α and β of the beta distribution may be estimated considering that given the value of s’, the random vector (n1, n2, …, nn) has a multinomial distribution with parameters (q1, q2,…,qn), with 0< qx <1, x =1,2,…,n, y q1+q2+…+qn=1, where qx = �nx� γ(x + α) γ(n + β − x) , (6) σ n �ni � γ(i + α) γ(n + β − i)i=1 with which the maximum likelihood estimators of the parameters (α, β) may be obtained by maximizing the likelihood function f (n1, n2, ...nn/s’) with respect to α and β, where: f (n1, n2, ...nn/s’) = s’ � n (qx)nx�. (7)п (п n nx!)x = 1 x = 1 mingoti (bayesian) an admissible estimator for the true value of s: the number of different species in the population is given by ŝm, which is defined as: ŝm = s’ + rqγ0 ; γ0 = γ(α + β) γ(n + β) , 0<γ0<1, α>0, β>0 (8)1 qγ0 γ(β) γ(n+α+β) the estimator ŝmm, under the assumption of the given value of s, the probabilities p1, p2, ...,ps are distributed identically and independently with the beta density, with parameters (α, β), with α>0 and β>0, where pi is interpreted as in the case of empirical bayesian estimator. the constants r>0, 0< q <1, are related to the binomial negative distribution used as a prior distribution for the true value of s in the construction of the mingoti estimator. the q parameter represents the prior probability that any different species may appear in a particular quadrat, in 105darghan, surendra, plaza, and monroy: bayesian and non-parametric estimations of the weed inventory in the cultivation of chrysanthemum using rigid grid quadrats other words, the proportion of different species in the population. the γ0 constant represents the difficulty in observing a particular species in the sampling procedure. values of γ0 near zero makes ŝmm to tend to s’, which implies the belief of the investigators that all the species were easy to obtain and that all the species will appear in the sample. values of γ0 near one describe a population where a large number of different species may be difficult to observe in the sample, in this case the value of s’ will be much lower than the true value of s. the parameters α and β are obtained and interpreted in the same manner as the estimator ŝmm so that γ0 can be obtained easily. according to the “ad hoc” procedure suggested by mingoti (1999), the parameters (r,q) can be estimated using the estimators and , respectively, using = n/s’ and = n1/s’; in the case of is taken its whole part. if this final value is less than the unity, then = 1. it is important to emphasize that ŝm does not depend on n; therefore, it can be used in the case of unknown or very large. the bayesian estimators presented in this article are also discussed in the given references and the steps for their construction appear with more details and, therefore, they will not be presented in this article. the principal objective of the present research was to show how they can be applied in the agricultural and animal husbandry sciences for the estimation of weed inventories and in the environmental field for the estimation of the biodiversity. results in tab. 1, the species of the weeds found in the sampling and their frequency of appearance are presented and, even when the importance did not depend on the frequency but on the total of the sampled species, the description of each species suggested to the investigators that the use of the 1 m2 quadrat was appropriate since some of the botanical characteristics of the species could imply the use of quadrats of a greater area, besides due to the type of cultivation the size of 1 m2 results more convenient (mostacedo and fredericksen, 2000). in many similar studies, this result appeared to be sufficient in order to evaluate the species of weeds in the crop; however, the present proposal will extract greater information than that presented in tab. 1. table 2 shows the frequency of itemized appearance by the launching of the quadrats for all the species found, from this last table the useful values are selected in the table 1. scientific names and frequency of appearance of the weeds based on the sampling. nº species count nº species count 1 paspalum notatum 7 10 ageratum conyzoides 5 2 paspalum conjugatum 21 11 oxalis corniculata 127 3 rottoboellia cochinchinensis 35 12 polygonum hidropiperoides 31 4 cynodon spp. 39 13 rumex crispus 21 5 eleusine indica 8 14 portulaca oleracea 2 6 heliotropium indicum 7 15 brassica alba 1 7 commelina nudiflora 6 16 lepidium virginicum 32 8 taraxacum officinale 9 17 leonorus sibiricus 10 9 bidens pilosa 14 18 cyperus spp. 15 table 2. presence of the species according to the sampled quadrats. quadrat species 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 0 2 1 6 1 1 1 1 1 2 11 2 3 0 0 2 0 1 2 0 0 4 9 1 1 0 2 3 0 8 2 2 0 0 2 0 1 3 1 3 2 4 1 0 1 0 1 0 11 1 2 1 0 2 0 2 4 1 2 3 2 0 2 1 0 2 0 6 5 1 1 0 6 2 1 5 0 2 0 5 1 0 0 0 2 0 8 2 2 0 1 2 0 2 6 0 2 1 3 1 1 0 0 0 1 10 3 3 0 0 5 2 0 7 2 2 5 1 1 0 0 0 2 1 12 4 2 0 0 1 1 1 8 1 2 3 0 0 1 2 0 1 0 10 4 0 0 0 2 1 1 9 0 2 3 2 0 0 0 1 0 1 12 3 2 0 0 2 1 2 10 0 2 5 3 0 0 1 1 0 0 14 1 1 0 0 0 1 1 11 0 0 4 2 1 1 0 1 2 0 11 3 1 0 0 5 2 2 12 2 2 4 2 1 0 0 3 0 0 14 1 2 0 0 3 0 1 in the sample of 12 quadrats (n = 12), a total of 18 different species appeared. (s’ = 18). 106 agron. colomb. 34(1) 2016 calculation of each one of the estimators described in the introduction. table 3 shows the distribution of the observed species in the sampling. (xi) according to the number of quadrats in which the species si (i=1,2,…,18) appeared. in order to obtain each value of xi suffices to count the non-null entries of tab. 2 for each species, for example, in species 11, zero did not appear in any of the 12 quadrats , hence xi=12. table 4 presents the number of observed species in exactly x quadrats, in other words nx (this is equivalent to count the cells for xi which were repeated, and since some species could not appear in the quadrats, it was necessary to incorporate x=0; for example, 11 was observed in 5 cells and 0 did not appear in any of the cells of row xi in the tab. 3). with tab. 3 and 4, the estimates of the number of species considered were obtained in this article using estimates, available online at the address that appears in the references. by using the optimization tool, solver of excel, the maximum likelihood estimator for α and β was obtained: α=1.43 and β=0.80. later, by substituting these estimators in eq. 5, the estimation of the number of weeds was obtained based on the empirical bayesian estimator. for the bayesian estimators, the estimated values of α and β of the bayesian empiric estimator were used to obtain γ0. the substitution of the estimators of the beta distribution in eq. 8 gave γ0=0,025. in the case of the estimated values of the parameters (r, q), these were obtained from the equation r=[n/s’]=[12/18]= 0 (f loor function), with which was taken r=1 (suggested before) and from q=n1/s’=1/18. table 5 presents the estimations obtained for the number of weeds species found in the cultivation of chrysanthemum in the studied region. in the sequel each one of the calculation of non-bayesian estimators are presented: • chao 2: from tab. 4 are obtained the values of de n1 and n2 , in this way the estimator chao 2 not corrected for bias is: ŝc2 = s’+(n1 2/2n2)=18+(12/2(1))=18.50 (by definition). • jackknife of the first order: from tab. 4 the value of n1 is obtained (species which appear in exactly one quadrat), in this way: ŝj1 = s’+n1�n‒1� n =18+1((12-1)/12) = 18.92. • jackknife of second order: from tab. 4, the values of n1 (species which appear in exactly in one quadrat) and n2 ( species which appear in exactly two quadrats) are obtained: ŝj2 = s’+� n1 (2n‒3) n2(n‒2)2 �=18+� 1(2(12)‒3) 1(12‒2)2 �=18.99. n n (n‒1) 12 12(12‒1) • bootstrap: from tab. 3 the values to be used in the following equation are obtained once defined, the number of samples taken using the quadrats, non-parametric and bayesian estimators was used for the estimation of the number of weeds species in the cultivation of chrysanthemum, obtaining in all the cases used similar estimations of the number of species, which are, 19 species in the most of the estimations, with the exception of the bayesian, developed by mingoti, with 18 species. the number of observed species was 18 with the sampling; however, based on the simultaneous appearance of some species (a fact considered in the estimations table 3. distribution of the sampled species according to the number of quadrats. si 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 xi 5 10 11 11 8 6 7 6 8 4 12 12 11 2 1 11 7 11 table 4. distribution of the observed species in exactly x quadrats. x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 nx 0 1 1 0 1 1 2 2 2 0 1 5 2 0 0 0 0 0 0 table 5. non-parametric and bayesian estimations of the number of species. estimator estimation chao 2 18.50 jackknife of first order 18.92 jackknife of second order 18.99 bootstrap 18.47 mingoti and meeden 18.64 mingoti 18.03 �1‒ 5 � 12 + 12 �1‒ 7 � 12 + 12 �1‒ 11 � 12 + 12 �1‒ 10 � 12 + 12 �1‒ 6 � 12 + 12 �1‒ 2 � 12 + 12 �1‒ 8 � 12 + 12 �1‒ 12 � 12 + 12 �1‒ 7 � 12 + 12 �1‒ 8 � 12 + 12 �1‒ 12 � 12 + 12 �1‒ 11 � 12 12 �1‒ 11 � 12 + 12 �1‒ 8 � 12 + 12 �1‒ 1 � 12 + 12 �1‒ 11 � 12 + 12 �1‒ 4 � 12 + 12 �1‒ 11 � 12 + 12 ŝb = 18+ = 18.47. 107darghan, surendra, plaza, and monroy: bayesian and non-parametric estimations of the weed inventory in the cultivation of chrysanthemum using rigid grid quadrats which were used) and in the interest to recognize all the species which appeared in the sowing, a visual recognition was done in the cultivation area (0.2 ha) and a total of 19 species was found, a value estimated by all of the methods of estimation used in this case. with this additional study, validity of the estimation is given, as seen in this document. discussion reducing herbicide inputs in crops is a major objective in agriculture. the extensive and abusive use of herbicides has raised concerns about environmental safety and conservation of biodiversity on farmland. in this sense, the study of weeds plays an important role in the development of conservation policies in each region. several modern methods have been proposed for this purpose, for example, the image analysis, sensors handling in the field of precision agriculture (schepers and holland, 2012), as well as classic and sophisticated bayesian statistical methods (rinella and luschei, 2006). the non-parametric bootstrap and bayesian estimators yielded a number of species, such as the number of observed species in the sampling with the quadrats, while the non-parametric estimators jackknife of first and second order, the chao 2, and the empirical bayesian estimator yielded one more species in comparison with that observed in the sampling. with this, two-thirds (67%) of the estimations yield 19 species, one more than the species found with the quadrats, as illustrated in tab. 3. by comparing these results with the exhaustive observation that was done in the study zone, an additional species was found that was not sampled with the quadrats, namely the “bledo” known by its scientific name as amaranthus spp. with this additional species, the 19 observed species were obtained in all of the plots, with which the sampling with the quadrat permitted to find the totality of the species existing in the cultivation, and with the estimation it became possible to predict the existence of one more species, which in this case corresponded to “bledo” (pigweed). the more frequent specie was oxalis corniculata, known as “pan de cuco” (yellow sorrel with a 33.16% of appearance) followed by the genus cynodon , with a 10.18% of the counting obtained within the quadrats. masís and madrigal (1994) presented a list of weeds where some genera and species appeared in the sampling, which was consistent with this research, moreover, lópez (2009) pointed out six of the 19 species listed as weeds in chrysanthemum, however, were identified only weeds but is not any method for estimating species mentioned. it is important to add that, in the case of the bayesian estimation, the choice of the parameters (r,q,γ0) ref lected the knowledge of the investigator of the region where the research was carried out, however, an investigator could use past data to select the values at prior about r, q and γ0, in spite of that in this case the proposal of estimation “ad hoc” suggested by mingoti (1999) was used. finally, it is well known in agriculture that the association or segregation that could exist between weed species due to which it is important to know the pattern of these associations (between weeds and between weeds and crops), since in obtaining of the bayesian estimators, independence between species was assumed and as well as equiprobability that a species may appear in any of the selected quadrats (monaco et al., 2002). conclusions the estimation of the number of species using the nonparametric and bayesian methods produced values very close to each other when the quadrats were used as the sampling method; as a matter of fact, it may be observed how the chao 2 estimate did not correct for bias, the jackknife and the empirical bayesian estimators obtained approximately an estimation of 19 species, while the bootstrap and the bayesian estimators estimated 18 species in the studied region, with a total of 12 quadrats sampled. the estimation of the weed species using any of these estimators was more informative not only in the necessary tabular requirements for obtaining estimators, which ref lects the appearance of the species in each quadrat, the species which repeatedly go appearing with each quadrat, so that the process of nonparametric and bayesian estimation results much more informative from botanical point of view and therefore very convenient at the moment of planning the control of weeds within the cultivation of economic importance. literature cited aguilera, m. and j.f. silva. 1997. especies y biodiversidad. interciencia 22, 299-306. chao, a. 1984. nonparametric estimation of the number of classes in a population. scand. j. statist. 11, 256-270. colwell, r.k. 2013. estimates: statistical estimation of species richness and shared species from samples, version 9.1, user’s guide and application. department of ecology and evolutionary biology, university of connecticut, storrs, ct. eleftheriou, a. 2013. methods for the study of marine benthos. 4th ed. wiley blackwell, chichester, uk. doi: 10.1002/9781118542392 gamble, j.c. 1984. diving. pp. 99-139. in: holme, n.a. and a.d. mcintyre (eds.). methods for study of marine benthos. blackwell scientific publications, oxford, uk. http://dx.doi.org/10.1002/9781118542392 108 agron. colomb. 34(1) 2016 gaston, k.j. 1996. biodiversity: a biology of numbers and differences. blackwell, science, oxford, uk. gray, h.l. and w.r. schucany. 1972. the generalizad jackknife statistic. marcel dekker, new york, ny. haas, p.j., y. liu, and l. stokes. 2006. an estimator of number of species from quadrat sampling. biometrics 62, 135-141. doi: 10.1111/j.1541-0420.2005.00390.x heltshe, j.f. and n.e. forrester. 1983. estimating species richness using the jackknife procedure. biometrics 39, 1-11. doi: 10.2307/2530802 izsák, j. and l. papp. 2000. a link between ecological diversity indices and measures of biodiversity. ecol. modell. 130, 151156. doi: 10.1016/s0304-3800(00)00203-9 kingsford, m. and c. battershill. 1998. studying temperate marine environments: a handbook for ecologists. canterbury university press, christchurch, nz. lópez m., n. 2009. malezas asociadas a plantas ornamentales. fitosanidad 13, 233-236. masís, c.e. and r. madrigal. 1994. lista preliminar de malezas hospedantes de trips (thysanoptera) que dañan al (chrysanthemum morifolium) en el valle central de costa rica. agron. costarr. 18, 99-101. mingoti, s.a. and g. meeden. 1992. estimating the total number of distinct species using presence and absence data. biometrics, 48, 863-75. doi: 10.2307/2532351 mingoti, s.a. 1999. bayesian estimator for the total number of distinct species when quadrat sampling is used. j. appl. statist. 26, 469-483. doi: 10.1080/02664769922359 m i ngot i, s.a. 20 0 0. a stepw ise bayesia n est i mator for t he tota l nu mber of d ist inct species in f inite popu lat ions: sampling by elements. j. appl. statist. 27, 651-670. doi: 10.1080/02664760050076461 monaco, t.j., s.c. weller, and f.m. ashton. 2002. weed science: principles and practices. 4th ed. john wiley & sons, new york, ny. moreno, c.e. 2000. manual de métodos para medir la biodiversidad. universidad veracruzana, xalapa, mexico. mostacedo, b. and t.s. fredericksen. 2000. manual de métodos básicos de muestreo y análisis en ecología vegetal. bolfor, santa cruz de la sierra, bolivia. oecd, organisation for economic cooperation and development. 2002. handbook of biodiversity valuation: a guide for policy makers. paris. popescu, o. 2015. united nations decade on biodiversity: strategies, targets and action plans. urban. arhit. constr. 6, 37-50. rinella, m.j. and e.c. luschei. 2006. hierarchical bayesian methods estimate invasive weed impacts at pertinent spatial scales. biol. invasions 9, 545-558. doi: 10.1007/s10530-006-9057-x sánchez, d. 2003. inventario poblacional de arvenses en el cultivo de crisantemo (eranthemun sp.) del municipio andrés bello del estado táchira. undergraduate thesis. universidad nacional experimental del táchira, san cristobal, venezuela. schepers, j.s. and k.h. holland. 2012. evidence of dependence between crop vigor and yield. precis. agric. 13, 276-284. doi: 10.1007/s11119-012-9258-5 smith, e.p. and g. van belle. 1984. nonparametric estimation of species richness. biometrics 40, 119-129. doi: 10.2307/2530750 smith, f.p., r. gorddard, a.p.n. house, s. mcintyre, and s.m. prober. 2012. biodiversity and agriculture: production frontiers as a framework for exploring trade-offs and evaluating policy. environ. sci. policy 23, 85-94. doi: 10.1016/j.envsci.2012.07.013 snedecor, g.w. and w.g. cochran. 1980. statistical methods. 7th ed. iowa state university press, ames, ia. zahl, s. 1977. jackknifing an index of diversity. ecology 58, 907-913. doi: 10.2307/1936227 http://dx.doi.org/10.1111/j.1541-0420.2005.00390.x http://dx.doi.org/10.2307/2530802 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-3800%2800%2900203-9 http://dx.doi.org/10.2307/2532351 http://dx.doi.org/10.1080/02664769922359 http://ideas.repec.org/a/taf/japsta/v27y2000i5p651-670.html http://ideas.repec.org/a/taf/japsta/v27y2000i5p651-670.html http://ideas.repec.org/a/taf/japsta/v27y2000i5p651-670.html http://ideas.repec.org/s/taf/japsta.html http://dx.doi.org/10.1080/02664760050076461 http://dx.doi.org/10.1007/s10530-006-9057-x http://dx.doi.org/10.1007/s11119-012-9258-5 http://dx.doi.org/10.2307/2530750 http://dx.doi.org/10.1016/j.envsci.2012.07.013 http://dx.doi.org/10.2307/1936227 contribution of local peasant innovations to the re-configuration of endogenous rural development received for publication: 26 march, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.63551 1 department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: aacevedoo@unal.edu.co agronomía colombiana 35(3), 365-373, 2017 contribution of local peasant innovations to the re-configuration of endogenous rural development contribución de las innovaciones locales del campesinado en la reconfiguración del desarrollo rural endógeno álvaro acevedo-osorio1* and álvaro rivas g.1 abstract resumen in colombia, rural development institutional programs have made of local agents imperceptible since their trajectories have not been considered in the search for solutions to the problems in their territories. the present work introduces an innovative system to the production of the leaves of the plantain variety ‘cachaco’ (musa abb s). this improvement, which was developed independently by indigenous communities of southern tolima (colombia), has been studied in detail throughout the technical, economic and social aspects of the productive and commercial processes of some plantain leaves producing farms. based on their relation with their natural and socio-cultural environments, these communities have prompted their own process of re-peasantization. this productive innovation improves the life quality of the families involved, ensures their permanence in the territory and favors its cultural appropriation. los programas institucionales de desarrollo rural en colombia invisibilizaron a los actores locales, pues no han sido consideradas sus trayectorias para la búsqueda de soluciones a los problemas en sus territorios. se analiza la innovación productiva de la hoja de plátano ‘cachaco’ (musa abb s) desarrollada autónomamente por comunidades indígenas del sur del tolima. fincas productoras de hoja fueron estudiadas profundizando aspectos técnicos, económicos y sociales del proceso productivo y comercial. las comunidades generaron una experiencia propia de re-campesinización a partir de la relación con su entorno natural y social. la innovación productiva mejora la calidad de vida de las familias, asegura la permanencia y favorece la apropiación cultural del territorio. key words: productive innovation, re-peasantization, cachaco plantain, peasant agriculture, indigenous agriculture. palabras clave: innovación productiva, re-campesinización, plátano cachaco, agricultura campesina, agricultura indígena. territories under the pressure of the economic policies that increasingly empower the business sector (hocsman, 2015). faced with the risk of de-peasantization, rural societies resort to various adaptive resistance strategies related to both work modality and the intrinsic management of the productive units (bendini and steimbreger, 2010). in turn, this generates new configurations of the productive systems and their relation with the market. when these resistance and adaptation strategies are used by a increasing number of farmers, a phenomenon known as re-peasantization takes place. the concept arose from rural sociology studies intended to explain the movement of farmers toward autonomous production models operating in closer association with the logic of peasant production. this has been done to re-structuring productive activities, introduction colombian farmers have faced multiple adversities over a long history of violence that has been recently aggravated by the capitalist globalization policy imposed since the 1990s. the latter has promoted inequality and has accentuated rural poverty since it tends to favor small groups of rural entrepreneurs and marginalize the vast majority of smallholders (undp, 2011). the risk implied in these inequities is increased by excessive land concentration, forced displacement and problems associated to climate change, together with the rise of illicit crops and the lack of a strong and inclusive rural institutional framework (garay, 2013). this has resulted in processes of de-peasantization (i.e., abandonment of the farming activity: van der ploeg, 2008), a social and economic phenomenon related to how the peasant population is excluded from their rural http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.63551 366 agron. colomb. 35(3) 2017 reducing costs, optimizing ecological cycles and strengthening cooperation, together with the development of social and technological production innovations and short circuit marketing (van der ploeg, 2008). what is common to many re-peasantization experiences is that they not only implement production modes based on proper traditional knowledge, but also seek for environmentally sustainable production and endogenous local development (jenkins, 2000; ray 1999). this particular farming knowledge constitutes an unexplored source of information that is in danger of being lost over the next generations (knapp and fernández-giménez, 2009). traditional knowledge is considered as that acquired by experience and transmitted and adapted from generation to generation (toledo and barrera-bassols, 2008). it is evident not only on adaptive production strategies, but also on skills, procedures and forms of organization and the relation with nature. in managing their productive systems, farmers organize and allocate natural, labor and economic resources under a particular prioritization logic that preserves their life conditions (vélez, 2015). in the case of traditional farmers, subsistence is determined mostly by its relation to the environment (co-production) than by its linkage to markets (toledo and barrera-bassols, 2008). in this prioritization, local knowledge is particularly relevant. as result of its dynamic nature, traditional knowledge is enriched over time, resulting in innovations that contribute to increased production (läpple et al., 2015). innovations are considered as those human adaptations aimed to generate favorable socio-economic conditions for a given social group, or to solve particular needs (rodima-taylor et al., 2012). in the agricultural sector, innovators are farmers who have introduced changes in products or organizational processes, which are innovative to local or regional agriculture (läpple et al.,2015; mileone, 2005). in the social field, innovation affairs refer to organizational strategies, ideas or arrangements relevant to the strengthening of local organizations and civic institutions, with the further goal to overcoming inequality and exclusion (rodima-taylor, 2012). innovation itself is a mechanism on which society is constantly adapting to changes, which are determined, in turn, by people’s social and cultural values (chhetri et al., 2012). the focus of the current study was the characterization and recognition of local adaptation and innovation strategies implemented by the ‘cachaco’ plantain (musa abb s) leaves producers from the indigenous peasant communities of southern tolima (colombia), as a result of their local knowledge system. local agents innovation, which has remained hidden to formal experts, is made visible in terms of its viability and social, economic and ecological relevance (mileone, 2009; van der ploeg, 2008). since local innovation is presented as an expression of re-peasantization, its contribution and relevance to the design of local development strategies is analyzed. methodology the study was carried out in the region of los totarcos, located in the upper basin of the guaguarco river, which marks the geographical boundary between the municipalities of coyaima and natagaima (south of the department of tolima, colombia).the region corresponds to a tropical dry forest life zone, with altitudes ranging from 450 to 700 m a.s.l. and average temperature of 28ºc. in this territory, there are six pijao native indigenous reservations (totarco niple, totarco tamarindo, totarco piedras, totarco dinde tradicional,totarco dinde independiente and zanja honda). the study analyzed 10 ‘cachaco’ leaves producing farms. the study followed the approaches of agent-centered sociological analysis (long, 2007) and social network analysis (lugo-morin, 2011). the former proposes to uncover local agents’ knowledge about their natural, social and agricultural practices, assuming that they have the skills and capabilities to transform the environment (gerritsen et al., 2009; rivas and quintero, 2014). it proposes a deeper understanding of local knowledge systems, thus addressing the inherent problems of agricultural research and extension processes and how to use local knowledge and technological change. on the other hand, the social networks approach allows the understanding of complex social phenomena originated from the interactions of observable local production systems with individuals, communities and institutions (lugo-morin, 2011). in addition, such dynamic not only facilitates the recognition of the processes of negotiation, cooperation and subordination that takes place within the formal relations held by local agents, but also reveals conf licts in a context of social interactions. fieldwork included an initial exploratory survey (fig. 1) that allowed recording the antecedents of the studied productive innovation and to select farms dedicated to this activity along with the basin representative farming’s of the region in leaf production. used as an important research tool, participative observation allows the researcher to immerse into the farms in order to conduct in-depth interviews regarding the family livelihood. 367acevedo-osorio, rivas g.: contribution of local peasant innovations to the re-configuration of endogenous rural development the activities related to the production process were detailed and the relevant agents identified. finally, an analysis of the ‘cachaco’ leaves production network was performed in order to identify its configuration, allong with the basic characteristics of its interactions and their support among the most relevant agents. the categories of analysis included technical aspects and gradients of plantain leves cultivation (production areas, inputs requirements, management and yields); economic analysis (costs, incomes and profitability); participation degree of the peasant family (addressing both basic and extended family networks and their participation on the productive activities); environmental analysis (crop structure) and social network analysis. to identify the participation degree of the institutional agents on the cropping activity, interviews were conducted with the local leaders such as indigenous governors, local extension service technicians, institutional representatives and market intermediaries. social network analysis was performed in ucinet 6.542 (borgatti et al., 2002). the agents involved in the analysis of the networks included 10 farming systems; the social agents (10 main families and their respective extended relatives and their indigenous territories); the institutional agents (”banco agrario” and the extension, training and sanitary control services); the commercial agents (supply and labor providers, leaves wholesalers and production partners). the interactions between all these agents were represented through a graph in a “net draw” software package. approaches focusing on agents and analysis of social networks research stages research techniques general aspects of the leaf production process documentation review selection of farming systems exploratory survey through key informants detailed identification of the production process participant observation identification of relevant agents analysis of the reproductive structure ucinet 6.542-netdraw in-depth interviews with farming families interviews with identified agents 10 fs figure 1. methodological outline of the study. table 1. characteristics of the ‘cachaco’ leaves productive farms in the region of los totarcos. no. name of the farm area of the farm (ha) area under leaves cultivation (ha) locality land tenure 1 san nicolás 4.75 1.00 totarco piedras assigned 2 chaparracena 1.25 1.00 coya mana grande assigned 3 los balsos 6.00 1.00 totarcotamarindo private 4 el caleño 4.00 0.75 coya mana grande private 5 el guásimo 3.50 3.00 totarco tamarindo rented and assigned 6 jazmín 1.25 1.00 totarco tamarindo awarded 7 agua blanca 2.00 2.00 totarco tamarindo rented 8 el paraíso 3.70 2.16 totarco dinde assigned 9 el palmar 10.00 5.50 totarco tamarindo private 10 el salto de totarco 15.50 5.50 totarco tamarindo private average 5.20 2.29 368 agron. colomb. 35(3) 2017 results and discussion characteristics of the farms and innovation under study considering that the family farm unit (ffu) (administrative unit officially determined in the country as the area to generate the equivalent of two legal minimum salaries per department) size for coyaima is 12 ha (tab. 1), the studied plantain leaves productive farms can be considered to be small farmsteads, since only one of them exceeds this limit. fifty percent of the families work in farms assigned by an indigenous reservation; 40% corresponds to owner farming families; and 10% work in rented lands. only one farm combines the first and the last modalities. these types of land tenure in the region show how the indigenous families participate in a reservation and how important is to have access to land and, therefore, labor means. in fact, almost all the families of the five reservations at the region have assigned a piece of land, which they use to plantain leaves production. the distribution of the cultivated areas at the ten farms shows that the area grown with ‘cachaco’ leaves, which averages 2.29 ha per farm, constitutes the main crop. the planted area oscillates between 0.75 ha and 5.50 ha. although the ‘cachaco’ plantain crops were initially used to produce fruit, leaf production and trading started in the second half of the 1980s, when some local producers bought the crop leaves to trade them in bogota. since then, the producers processed younger leaves, which were slightly roasted in timber wood fire (a process known under the local spanish term “soasar”) and then folded and packed to satisfy the demand of the tamal packing industry (tamal is a traditional colombian food). as the demand for plantain leaves increased, the farmers replaced their sugar cane plantations and established plantain leaves crops. over time, they have progressively introduced technological changes to their farms regarding production, processing, packaging and marketing processes. a key factor to this innovation was the “tamal tolimense” industry of bogota, promoted by supermarkets and small rural entrepreneurs of the department of tolima, who opened markets for this typical food in the capital of the city. this exemplifies how innovations generate novelties to the markets, which, in turn, strengthen such innovations (läpple et al., 2015). the production of tamales has become a large industry of great economic impact for supermarkets and family small businesses, thus becoming one of the largest packed typical food industries of the country (portafolio, 2012). as a cultivar, ‘cachaco’ plantain crops are known for their resistance to drought, which confers strong fitness to the climatic conditions of the tropical dry forest ecosystems of southern tolima. the ‘cachaco’ crop can maintain elevated leaves production for around 8 to 10 years. nevertheless, it is frequent to find crops with 20 to 40 years of productive life. production begins 8 months after planting the colino (local name given to the vegetative plantlet). to the third year onwards, leaves production allows cutting 6 to 8 leaves per site every 3 weeks, for a rough total number of leaves rolls ranging from 1800 to 2400 y-1 ha-1 (12.6 to 16.8 tons of leaf per year, with an estimated weight of 7 kg / roll). at the studied farms, yield averaged 5.32 t ha-1year-1 (tab. 2), mainly due to planting density, labor dynamics and management modality. at the 10 studied farms, an average benefit / cost ratio of 1.44 was calculated after considering monetary and nonmonetary costs. this indicator was considered as positive in all cases (1.21 to 1.7). in the ordinary cost structure of the leaf production, the highest expense was represented by labor (94.38% of total costs), family labor accounting (78.53% of total costs) and hired labor force (15.85%). table 2. leaf yields for the studied farms in the region of los totarcos. no. name of the farm productivity yield (t ha-1) performance (b / c ratio) 1 san nicolás 8.73 1.48 2 chaparracena 7.28 1.29 3 los balsos 10.92 1.70 4 el caleño 4.03 1.52 5 el guásimo 1.45 1.13 6 jazmín 6.91 1.37 7 agua blanca 6.37 1.50 8 el paraíso 1.20 1.56 9 el palmar 4.00 1.64 10 el salto de totarco 2.30 1.21 average 5.32 1.44 a local innovation in the cultivation of ‘cachaco’ plantain as a re-peasantization experience the migration of a growing number of cassava and panela producers to ‘cachaco’ plantain leaves cropping in the region of los totarcos caused a series of technological, social and economic changes in this territory. a significant increase of more than 600% in the cultivated areas took place along a 10-year period where the crop production was intensified, involving approximately 960 families in the studied region (tab. 3). thus, ‘cachaco’ leaves production has become an important strategy for farming families 369acevedo-osorio, rivas g.: contribution of local peasant innovations to the re-configuration of endogenous rural development to remain in the territory. as proposed by bendini and steimbreger (2010), new economic activities are likely to counterbalance de-peasantization processes and contribute to those of re-peasantization. table 3. trajectory of the production of ‘cachaco’ plantain leaves in the region of los totarcos. year area planted in ‘cachaco’ plantain (ha) increase (%) 1994 400 1998 1,700 325.0% 2014 2,430 42.5% prepared by the authors based on data from the local agricultural census of the municipality of coyaima (tolima-colombia). municipality of coyaima, 2015. the emergence of the innovation analyzed in this study combines what knapp and fernández-giménez (2009) denominate main categories of knowledge, named active knowledge applied to management decisions; knowledge that results from local dwelling; and integrative knowledge linking ecological, economic and social aspects. farmers who used to produce cassava starch and panela sugar cane in the upper basin of the guaguarco river have migrated to the plantain leaves production as a new productive activity, which they have structured through their interaction with the local environment. as a result of their permanent adaptation to change, they were able to take advantage of the opportunity emerged with the plantain leaves production, which, based on their profound knowledge of their natural environment, triggered a new way of appropriating to the local markets (toledo and barrera-bassols, 2008). this innovative way to interact with the environment (van der ploeg, 1992; van der ploeg, 2008), has given rise to both a regional product with specific cultural identity and a proper form of social development. this productive system emerges as a local innovation, made possible by the availability of genetic resources, on a specific ecosystem, occupied by a particular cultural group (anthropic biome) and driven by a specialized market demand (figure 2). from an ecological standpoint, the positive effects of this productive activity arise from the crop structure, the length of its lifecycle and its agronomic management. as an herbaceous plant with a semi-permanent cycle, ‘cachaco’ plantain has the additional capability of storing moisture in its tissues, thus resisting drought conditions and preventing over-tillage of the soil, which certainly preserves its characteristics. additionally, and due to the plant architecture, there is a low risk of soil erosion; the plat provides an adequate coverage to heavy rain effects. in turn, the widespread association with forest species like iguá (pseudosamanea guachapele), caracolí (anacardium excelsum) and palma real (attalea butyracea) increase the environmental benefits such as the enhancing of microclimate conditions, pests and diseases protection by biological controllers, symbiotic relationships (nitrogen fixation (e.g., iguá) and the permanence of other beneficial recognition/ possibility of controlhandcraft and cooking traditions local culture of tolima capabilities and skills of farming families history of southern tolima, guagarco river basin specific regional product tamal production businesses cooperation with: associated producers. farm owners ‘cachaco’ plantain leaf ‘cachaco’ leaf production system totarco dinde’s marketplace local innovation tropical dry forest ecosystem/ landscape and nature anthropic biome families/ community/ indigenous reservations los totarcos community region of los totarcos figure 2. integral appropriation of the territory for the production of ‘cachaco’ plantain leaves in the region of los totarcos. modified by the authors from gerritsen et al., 2009. 370 agron. colomb. 35(3) 2017 organisms), and the conservation of associated wild species, among others. productivity can be significantly increased through local innovations. an example presented by läpple et al. (2015) emphasizes how innovations can result after applying single or multiple changes to lead the introduction of new components into the productive processes in the farm. three elements of technological innovation can be mentioned as most relevant in the agricultural system of ‘cachaco’ plantain: genetic material, weed management and packing mode. from a genetic standpoint, the importance of the ‘cachaco’ plantain material lies on its unique fitness to the climatic and soil conditions of the area, which were detected by local farmers through observation and interaction with their resources (genetic material, soil, climate and information). the use of herbicides to weed control was a technological adaptation intended to optimize some labor force to the harvest and postharvest activities. the packing system amendment, which went from a leaf stacking to a leaf rolling , due to the difficulties brought by the former system to both leaf and tamal producers, since the heavy weight of the packages used to complete handling and transportation. in addition, including the leaf vein on the final product was inconvenient to the farmers, since it is an important source of organic matter for the crop. as far as the market circuits are concerned, plantain leaf producers travel variable distances from the farms to the local marketplace, using beasts of burden along brida lpaths, which turns the product transport into a very heavy labor. the distance between totarco dinde’s market place, where the totality of the ‘cachaco’ leaves are sold to wholesalers, and paloquemao market place in bogota, where it is distributed, does not exceed 220 km. the distances to alternative market places like those found in the cities of ibagué and neiva are located to 138 and 111 kilometers, respectively. thus, the geographic location of los totarcos represents a great opportunity to the projection of the plantain leaf market to other places of the country. according to the network analysis graph (figure 3), the family units represents the main social agent sustaining the crop. the structure of the families shows that, in average, they have 7.2 members, out of which 3.2 are adults, which shows an elevated percentage of children. from all family members, 91.7% live in the farms; 87.5% of the adults are fully involved on the leaf production, while 33.7% of the children are just partially involved. these figures not only which are the family terms to remain in the region, but also their dynamic articulation to leaf production through its various activities, namely cropping, harvest and postharvest, which enable the integration of all the family members. indigenous reservation supplies store totarco dinde landlord chaparracena el guásimo umata sena ica banco agrario tamal producers totarco dinde´s market place el paraiso agua blanca los balsos el palmar local workers el salto de totarco el caleño supplies store coyaima jazmín san nicolás nuclear family extended family associate producer commercial agents dinde´s marketplace tamal producers social agents farms institutional agents figure 3. graph illustrating the agents linked to the production of ‘cachaco’ leaf in the region of los totarcos. 371acevedo-osorio, rivas g.: contribution of local peasant innovations to the re-configuration of endogenous rural development in the present case, the farmeŕ s adaptability has allowed the emergence of a productive innovation featured by technological and social specificities. in other words, the way this innovation transforms and uses the landscape in its favor has allowed not only the generation of a genuine productive activity that improves the local economy, but certain social conditions that generate well-being to the community. there is a close relationship between agricultural innovation and social capital. according to van rijn et al. (2012), the adoption degrees of productive innovations are related directly to strong and stable social structures. in the region of los totarcos these structures, which correspond to indigenous families, communities and indigenous reservations, have generated the particular form of production that is reported in the present work. the social aspect of the ‘cachaco’ plantain leaves innovation focuses on the nuclear farming family, since all its members are able to participate in the production, harvest, post-harvest, transport and packaging activities. in this way, each family member acquires specific practical skills within the whole process. children and youngsters are related to the cropping activity. from the age of 15 to 17, they independently assume the harvest and post harvest activities, receiving the same payment as an adult worker. just as well, they can receive from their parents a piece of land to grow their own plot of ‘cachaco’ and benefit from it autonomously. in this way, leaf production facilitates not only the articulation and strengthening of the family network, but also the retention of strong labor force in the territory. the farm systems also show strong relations of dependence with the totarco dinde marketplace, where all the leaf production is sold. the relations held by the farmers with credit (the bancoagrario), training (sena), rural extension (umata), and sanitary control (ica) institutions were analyzed. at present, only the bank is intervening in this local innovation, since they encourage small-scale productive projects for which they offer credits with special interests and repayment plans. no other institution offers any kind of service in the socio-technical network, as these innovations are kept hidden by the expert knowledge system, which are centrally affected by formal bureaucracy. van der ploeg et al. (2012) suggest that rural development can be analyzed from market dynamics. in the case of the plantain leaf market, the most important commercial agents are the providers of supplies and services, along to the buyers and associate producers. the buyers, who are either leaves wholesalers or tamal producers, purchase the product in the regional marketplace of totarco dinde, which is specialized in ‘cachaco’ leaves and is considered to be the biggest one regarding this specific product. although other regions of tolima such as el guamo, saldaña and purificación also produce and trade plantain leaves, the largest number of farmers is in the region of los totarcos (coyaima). it was precisely in the locality of totarco dinde where the homonymous marketplace was established in 1997. as politically autonomous entities, the indigenous reservations do not interfere on the regulation of the plantain leaf production processes. nonetheless, they are fundamentally important to the governance of the territory, since they can affect leaf production, environmental protection and sanitary management regulations. although several studies suggest that productive innovations necessarily involve extension services and technical assistance (knapp and fernández-giménez, 2009; chhetri et al., 2012), the case of ‘cachaco’ plantain leaves demonstrates innovation emerged from the community itself. similar cases of innovation arising from local knowledge systems have been demonstrated on shrimp production in bangladesh (chowdhury and khairun, 2014), traditional horticulture in the argentine patagonia (eyssartier et al., 2013) and cereals in tunisia (dolinska and aquino, 2016). the importance of this local innovation in the configuration of rural development programs aimed to territorial sustainability the modernization paradigm that currently dominates rural development theory and practice is currently being challenged by new paradigms (van der ploeg et al., 2000; wilson, 2009; morgan, 2010). the territorial development approach (schejtman and berdegué, 2003), which corresponds to the formal logic of the institutional megaprojects, follows only the economic interest of integration into globalized markets. as such, it reproduces the logic of mass consumption goods, without integrating any biophysical or socio-cultural aspects (ramírez-miranda, 2014; schneider, 2006). such complexity highlights the fact that rural development is not adding new things to old situations. territorial rural development should not be conceived only as a result of the laws of political economics, the logic of commercialization, and patterns of capital accumulation. instead, it is the result of complex interactions among diverse circumstances in 372 agron. colomb. 35(3) 2017 particular territories. the rural territorial development must therefore be an ethical and political project strengthened by the action and involvement of the affected social agents and the organizations of society in general. as such, it should be featured not only by multi-level, multi-agent and multifaceted approaches inscribed on the traditional modes of integrating nature and society, but also by a thorough revaluation of agricultural practices and a diversity of other rural activities (fajardo, 2012; schneider, 2006; van der ploeg et al., 2000). in this ideological context, which stands for a postmodern rural development approach, the concept of re-peasantization (with its many expressions) has been catalogued by van der ploeg (2008) as one of the three main trends of contemporary agriculture world-wide. re-peasantization means giving a new role to farmers and their families in the structuring of rural development territorial initiatives. it implies that farmers are valued for their experiences, knowledge and ideas about local rural problems, such as productivity improvement, conservation of the natural resource base, linkage to markets, and many other aspects of rural life. re-peasantization, which closely resonates with approaches such as multi-functionality, is achieved through diversification strategies aimed at developing a closer co-production relationship with nature (rentig et al., 2009; van der ploeg et al., 2000). the local innovation of ‘cachaco’ production represents a process of re-peasantization that has allowed the farmers to reconfigure their production means, generating new market alternatives with important socio-environmental effects to their ancestral territories. this experience leads us to ref lect on the need to f lexibilize the expert-designed system of technical and scientific knowledge, and consider the deviations and unexpected results obtained by the communities. this implies valuing the local innovations implicit in traditional agricultural systems, thus entering dialogue with conventional agrarian sciences and improving both traditional and modern agroecosystems (van der ploeg, 2008). the traditional knowledge incorporation into our current understanding of the agricultural technology would allow the design of rural development programs that are capable of both transcending the technology transfer model and implementing social knowledge management systems based on local interaction networks. such processes of revaluation and inclusion will not only allow a better understanding of the reality of national agriculture, but also strengthen a continuous process of traditional knowledge transfer through the agricultural extension services of rural development programs. conclusions the production of ‘cachaco’ plantain leaves is important in the region of los totarcos in terms of how farming families are related to territory appropriation and the production process itself, thus resulting in an important economic base for the region. this activity, which constitutes a particularly productive, economic, social and environmental innovation generated from the farmers rationality, was made possible by the development of creative work processes emerged in the relationship established by the farmers with their natural and socio-cultural environment. as a local productive innovation, ‘cachaco’ leaves have enabled communities in the region to strengthen their social fabric, providing the new generations with an alternative to remain in the territory. the re-peasantization experience has improved life quality, created a cultural territory with genuine characteristics, and contributed to strengthening endogenous rural development processes and, therefore, to regional sustainability. the institutional recognition of this regional production process and its inclusion in territorial rural development programs is particularly promising. in effect it is likely to constitute an alternative not only to improve life conditions of hundreds of indigenous and peasant families living in this territory, but also for creating better governance opportunities for them, thus strengthening the identity of an indigenous group that is in risk of disappearing. new horizons to advance in this research include the study and recognition of the rationality of traditional farmers and their own knowledge, to adapt the agriculture models to their particular conditions; the role of re-peasantization in the structuring of territorial initiatives of rural development and the importance of implementing local knowledge management systems based on networks of social interaction. these aspects will be relevant for inclusion in participatory rural extension programs. references bendini, m.i. and n.g. steimbreger. 2010. dinámicas territoriales y persistencia campesina: redefinición de unidades y espacios de trabajo de los crianceros en el norte de la patagonia. rev. transp. territorio 3, 59-76. borgatti, s.p., m.g. everett, and l.c. freeman. 2002. ucinet 6 for windows, software for social network analysis. harvard, analytic technologies. new york, usa. chhetri, n., p. chaudhary, p.r. tiwari, and r.b. yadaw. 2012. institutional and technological innovation: understanding agricultural adaptation to climate change in nepal. applied geography 33, 142-150. doi: 10.1016/j.apgeog.2011.10.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeog.2011.10.006 373acevedo-osorio, rivas g.: contribution of local peasant innovations to the re-configuration of endogenous rural development chowdhury, a. and y. khairun. 2014. farmers’ local knowledge in extensive shrimp farming systems in coastal bangladesh. procedia 8, 125-130. doi: 10.1016/j.apcbee.2014.03.013 dolinska, a. and p. aquino. 2016. farmers as agents in innovation systems. empowering farmers for innovation through communities of practice. agric. syst. 142, 122-130. doi: 10.1016/j. agsy.2015.11.009 eyssartier, c., a.h. ladio, and m. lozada. 2013. traditional horticultural and gathering practices in two semi-rural populations of northwestern patagonia. j. arid environ. 97, 18-25. doi: 10.1016/j.jaridenv.2013.05.008 fajardo, d. 2012. propuesta para la modernización del mundo rural colombiano. ponencia en el foro política de desarrollo agrario integral (enfoque territorial).programa de las naciones unidas para el desarrollo y universidad nacional de colombia, bogota, colombia. garay, l.j. 2013. globalización, glocalización y territorio. a propósito del desarrollo rural en el caso colombiano. pp 13-20. in: alonso, r. (ed). ref lexiones sobre la ruralidad y el territorio en colombia. problemáticas y retos actuales. oxfam, bogota, colombia. gerritsen, p., c. ortiz-arrona, and r. gonzález-figueroa. 2009. usos populares, tradición y aprovechamiento del carrizo: estudio de caso en la costa sur de jalisco, méxico. econ. soc. territ. 9(29), 185-207. hocsman, l.d. 2015. agricultura familiar y descampesinización. nuevos sujetos para el desarrollo rural modernizante. perspectivas rurales. nueva época 25, 11-27. jenkins, t.n. 2000. putting postmodernity into practice: endogenous development and the role of traditional cultures in the rural development of marginal regions. ecol. econ. 34(3), 301-313. doi: 10.1016/s0921-8009(00)00191-9 knapp, c.n. and m.e. fernandez-gimenez. 2009. knowledge in practice: documenting rancher local knowledge in northwest colorado. rangeland ecol. manag. 62(6), 500-509. doi: 10.2111/08-175.1 läpple, d., a. renwick, and f. thorne. 2015. measuring and understanding the drivers of agricultural innovation: evidence from ireland. food policy 51, 1-8. doi: 10.1016/j.foodpol.2014.11.003 long, n. 2007. sociología del desarrollo: una perspectiva centrada en el actor. centro de investigaciones y estudios superiores en antropología social. ciesas, mexico d.f. lugo-morin, d.r. 2011. análisis de redes sociales en el mundo rural: guía inicial. rev. estud. soc. 38, 129-142. mileone, p. 2009. agriculture in transition. a neo institutional analysis. van gorcum, the netheerlands. morgan, a., t. marsden, m. miele, and a. morley. 2010. agricultural multifunctionality and farmer’s entrepreneurial skills: a study of tuscan and wels farmers. j. rural stud. 26(2), 116-129. doi: 10.1016/j.jrurstud.2009.09.002 portafolio. 2012. tamales generan $26 mil millones solo en el éxito. in: redacción portafolio. retrieved from: http://www.portafolio.co/negocios/empresas/tamales-generan-26-mil-millonesexito-105560; consulted: december, 2014. programa de las naciones unidas para el desarrollo, pnud. 2011. colombia rural. razones para la esperanza. informe nacional de desarrollo humano. indh, pnud, bogota, colombia. ramirez-miranda, c. 2014. critical ref lection on the new rurality and the rural territorial development approaches in latin america. agron. colomb. 32(1), 122-129. doi: 10.15446/agron. colomb.v32n1.41218 ray, c. 1999. endogenous development in the era of ref lexive modernit y. j. rura l stud. 15(3), 257-267. doi: 10.1016/ s0743-0167(98)00072-2 renting, h., w.a.h. rossing, j.c.j. groot, j.d. ploegvan-der, c. laurent, d. perraud, and m.k. van ittersum. 2009. exploring multifunctional agriculture. a review of conceptual approaches and prospects for an integrative transitional framework. j. environ. manag. 90(2), 112-123. doi: 10.1016/j. jenvman.2008.11.014 rijn van, f., e. bulke, and a. adekunle. 2012. social capital and agricultural innovation in sub-saharan africa. agric. syst. 108, 112-122. doi:10.1016/j.agsy.2011.12.003 rivas, a. and h. quintero. 2014. reappraising the multiple functions of traditional agriculture within the context of building rural development investigative skills. agron. colomb. 32(1), 130-137. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n1.40185 rodima-taylor, d. 2012. social innovation and climate adaptation: local collective action in diversifying tanzania. appl. geogr. 33, 128-134. doi: 10.1016/j.apgeog.2011.10.005 rodima-taylor, d., m.f. olwing, and n. chhetri. 2012. adaptation as innovation, innovation as adaptation: an institutional approach to climate change. appl. geogr. 33, 107-111. doi: 10.1016/j.apgeog.2011.10.011 schejtman, a. and j.a. berdegué. 2003. desarrollo rural territorial. centro latinoamericano para el desarrollo rural (rimisp). santiago de chile. schneider, s. 2006. a abordagem territorial do desenvolvimento rural e suas articulações externas. sociologias porto alegre 11, 88-125. van-der ploeg, j.d. 1992. the reconstitution of locality: technology and labour in modern agriculture. pp. 19-43. in: marsden, t., r. lowe, and s. whatmore (eds.). labour and locality: uneven development and the rural labour process. david fulton publisher, london, uk. van-der ploeg, j.d., h. renting, g. brunori, k. knickel, j. mannion, k. marsden, and f. ventura. 2000. rural development: from practices and policies towards theory. sociologia rurais 40(4), 391-408. doi: 10.1111/1467-9523.00156 van-der ploeg, j.d. 2008. camponeses e impérios alimentares. lutas por autonomía e sustentabilidades na era da globalização. universidade federal do rio grande do sul, porto alegre, brazil. van-der ploeg, j.d., y. jingzhong, and s. schneider, s. 2012. rural development through the construction of new, nested, markets: comparative perspectives from china, brazil and the european union. j. peasant stud. 39, 133-173. doi: 10.1080/03066150.2011.652619 toledo, v.m. and n. barrera-bassols. 2008. la memoria bio-cultural. la importancia ecológica de las sabidurías tradicionales. icaria. barcelona, spain. vélez, l.d. 2015. adaptabilidad y persistencia de las formas de producción campesinas. universidad nacional de colombia, medellin, colombia. wilson, g. 2009. the spatiality of multifunctional agriculture: a human geography perspective. geoforum 40, 269-280. doi: 10.1016/j.geoforum.2008.12.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.apcbee.2014.03.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.agsy.2015.11.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.agsy.2015.11.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.jaridenv.2013.05.008 http://dx.doi.org/10.1016/s0921-8009(00)00191-9 http://dx.doi.org/10.2111/08-175.1 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodpol.2014.11.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.jrurstud.2009.09.002 http://www.portafolio.co/negocios/empresas/tamales-generan-26-mil-millones-exito-105560 http://www.portafolio.co/negocios/empresas/tamales-generan-26-mil-millones-exito-105560 http://www.portafolio.co/negocios/empresas/tamales-generan-26-mil-millones-exito-105560 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.41218 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.41218 http://dx.doi.org/10.1016/s0743-0167(98)00072-2 http://dx.doi.org/10.1016/s0743-0167(98)00072-2 http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2008.11.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2008.11.014 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.40185 http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeog.2011.10.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeog.2011.10.011 http://dx.doi.org/10.1111/1467-9523.00156 http://dx.doi.org/10.1080/03066150.2011.652619 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoforum.2008.12.007 received for publication: 18 december, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 centro del agua para américa latina y el caribe, instituto tecnológico y de estudios superiores de monterrey (itesm). monterrey (mexico). jnavar@itesm.mx 2 environmental engineering, universidad autónoma del estado de hidalgo. mineral de la reforma (mexico). agronomía colombiana 32(1), 103-112, 2014 tree-ring growth and hydro-climatic variability in temperate dendrochronologies of northern mexico crecimiento de anillos y variabilidad hidro-climática en dendrocronologías templadas del norte de méxico josé návar1 and liliana lizárraga-mendiola2 abstract resumen this report addresses the following questions: a) is the diameter growth described by the standard ring width anomaly (srwa) of psudotsuga menziesii (mirb.) franco trees related to precipitation (p), pan evaporation (e), evapotranspiration (et), runoff (q), and soil moisture content (θ) derived from a water balance model?; b) is the srwa associated with synoptic climate events such as el niño southern oscillation (enso), the pacific decadal oscillation (pdo), and the atlantic multidecadal oscillation (amo)?, and c) are p, et and θ related to enso, pdo and amo events? the srwa for three dendrochronologies (las bayas and banderas in durango and el gato in zacatecas) from 1665 to 2001 addressed these questions. instrumental measurements of p and e (1947-2007) and, using parameterized sub-models for the rainfall interception of gash model (i) and et, a mass balance approach evaluated q and θ for a forest site near el salto, durango, mexico. srwa oscillations of several timescales had spectral peaks every 2-3; 3-7; and 9-12 years. the enso indices explained most of the total srwa variation for all three chronologies (1990-2001). for the short (1990-2001) and middle-term (1945-2001) seasonal data, the srwa variability was only linked to θ. the strength of the relationship weakened as the length of the time series increased, indicating that other variables control tree growth as well. the enso takes, on average, 4 to 8 months to display its effect on the hydrological variables and diameter growth in northern p. mensiezii trees of mexico, making tree growth predictable. este reporte plantea las siguientes preguntas: a) se encuentra el crecimiento diamétrico descrito por la anomalía de la amplitud del anillo de crecimiento estándar (srwa) de árboles de pseudotsuga menziesii (mirb.) franco relacionado con la precipitación (p), la evaporación (e), la evapotranspiración (et), el escurrimiento (q) y el contenido de humedad del suelo (θ), derivados de un modelo del balance hidrológico?; b) se encuentra el srwa asociado con eventos climáticos sinópticos tales como el niño-oscilación del sur (enso), la oscilación decadal del pacífico (pdo), y la oscilación multidecadal del atlántico (amo)? y c) se encuentran p, et y θ relacionados con enso, pdo y amo? los datos de srwa para tres cronologías (las bayas y banderas en durango, y el gato en zacatecas) de 1665 hasta 2001 sirvieron para resolver estas preguntas. mediciones instrumentales de p y e (1947-2007) y con el uso de sub-models paramétricos para la intercepción de la lluvia del modelo gash (i) y et, el procedimiento del balance de masas evaluó q y θ para una cuenca cerca de el salto, durango, méxico. oscilaciones de srwa de varias escalas de tiempo mostraron picos espectrales cada 2-3; 3-7; y 9-12 años. los índices de enso explicaron parte de la variación de srwa para las tres cronologías (1990-2001). para datos estacionales (1990-2001) y de escala mediana (1845-2001) θ explicó mejor la variación de srwa. la fortaleza de la relación se debilita con la longitud de la serie de tiempo indicando otras variables controlan el crecimiento. el enso toma en promedio de 4 a 8 meses para mostrar su efecto en las variables hidrológicas locales y en el crecimiento diamétrico de árboles de p. menziesii del norte de méxico haciendo el crecimiento forestal predecible en el tiempo. key words: mensuration, climate change, bioclimatic indexes, el niño-southern oscillation, pacific decadal oscillation, atlantic multidecadal oscillation. palabras clave: mediciones forestales, cambio climático, índices bioclimáticos, el niño oscilación del sur, oscilación decadal del pacífico, oscilación multidecedal del atlántico. introduction assuming factors that control tree growth (e.g., soil fertility and atmospheric carbon) are constant over time and removing age-related growth patterns, tree growth deviations must be partially dependent on climatic variability (sathle et al., 1999). in northern mexico, precipitation and temperature are spatially and temporally modified by largescale synoptic climatic events (cavazos and hastenrath, 104 agron. colomb. 32(1) 2014 1990; comrie and glenn, 1998) and might control tree growth as well. climatic variability has been linked to tree growth in many places (fritts, 1976; briffa, 2000; fang et al., 2012). climategrowth relationships are more evident in places with large scale latitudinal and longitudinal gradients (cook et al., 2001; fang et al., 2012). northern mexico is located in between the subtropical and the inter-tropical convergence zone circulation regimes, the fundamental reason for the regioń s climatic variability (sheppard et al., 2002). in this region, forest growth and hydro-climatic variability have rarely been associated (cleaveland et al., 2003). climate varies over different timescales (seasonal, inter-annual, 3-7 years; 9-12; 70-80 years) in little ice ages and inter glacial periods, among others (comrie and glenn, 1998; sheppard et al., 2002; návar-cháidez, 2012; návar, 2014). the el niño southern oscillation (enso) peaks every 3-7 years and correlates well with tree growth since it causes severe and prolonged summer droughts and cold-wet winters in northern mexico (gonzález-elizondo et al., 2005), with a reduced total annual rainfall (cleaveland et al., 2003). it has also been correlated to tree growth in many other places (swetnam and betancourt, 1998; briffa, 2000; worbes, 2002). the pacific decadal oscillation (pdo) cooling warming anomaly, a quasi decadal cycle, appears to be related to drought-wet spells in northern mexico (jones, 2003). the cooling of the northeastern pacific ocean has been linked to above average rainfall and discharge in northern mexico (návar-cháidez, 2012). its control is not consistent over time and appears insignificant during periods of instrumental recorded data (tingstad and macdonald, 2010). weak associations between hydroclimatic variability and pdo can be explained by the fact that the latter manifests mostly in the north pacific region and can persist over several decades. mantua et al. (1997) described periods of 15-25 years and 50-70 years and dry spells lasting, at the most, 15 years (1950’s) for this time series data. the amo oscillation is an atlantic ocean sea surface temperature anomaly and returns every 65-80 years, causing worldwide hydro-climatic variability (knight et al., 2006). positive amo index values have been related to droughts in the continental us during the 20th century (enfield et al., 2001). this cycle appears to be linked to hydro-climates as well as to tree growth in northwestern forests of mexico and elsewhere (briffa, 2000; linderholm et al., 2003; návarcháidez, 2012). however, little research has been carried out to determine the climatic variability effect on tree growth in northern, temperate forests of mexico in order to assess impacts on past, present and future forest productivity. therefore, this report aimed: a) to statistically correlate precipitation (p), evapotranspiration (et), and soil moisture content (θ) to ring width anomalies; b) to relate the synoptic-scale climate events southern oscillation index (soi), enso, pdo and amo to standard ring width anomaly (srwa); and c) to relate p, et and θ to enso, pdo and amo events. the hypothesis tested was that srwa is unrelated to hydroclimatic variability. materials and methods location of the study area the study was carried out in the state of durango, located in the north-central portion of mexico. it covers an area of 12.3 mha (fig. 1) and spans 22º35’ n and 104º50’ w; 24º44’ n and 22º58’ w; 26º83’ n and 104º27’ w, and 23º52’ n and 107º21’ w. durango neighbors the states of chihuahua and coahuila to the north and to the east; coahuila and zacatecas to the east, zacatecas and nayarit to the south and sinaloa and nayarit to the west. physiographic regions that characterize the state are; a) the western plains of the pacific ocean, b) the sierra madre occidental mountain range, c) the central valleys of durango and chihuahua, and d) the chihuahuan desert. the study was conducted in the sierra madre occidental mountain range, smw. the smw ranges from the northwestern to the central portions of the country and serves as the continental and climatic divide. it features several microclimates, according to the köppen climatic classification scheme as modified for mexico by garcía (1987): a) in the highlands, the temperate-cold, humid climate has summer rains and mean annual temperatures between 5 and 12°c. the interior lower ridges are characterized by semi-arid, dry temperate forests with mean annual temperatures ranging from 12 to 18°c. the pacific ocean slopes are characterized by dry, warmer climates. the principal, distributed pine species in the smw are pinus cooperi, p. durangensis, p. engelmannii, p. teocote, p. herrerae, p. leiophylla and p. ayacahuite. quercus sideroxyla, q. durifolia, q. rugosa and q. candicans are the most frequent oak species observed. juniperus sp., cupressus sp., pseudotsuga sp. and abies sp. are other temperate 105navar and lizárraga-mendiola: tree-ring growth and hydro-climatic variability in temperate dendrochronologies of northern mexico conifer species that make up the forest community within the watershed. other broad leaf species found within these forests are arbutus sp. and alnus sp. the water balance of forest soils a model, based on the mass balance budget, physically computed changes in θ as the difference between inputs and outputs. daily p and pan evaporation (e) measured (1945-2007) variables were collected from education resources information center-eric. evaluated output variables using models were: interception loss, i, and evapotranspiration (et= transpiration and evaporation of water from the soil). assessments of i, runoff (q), and θ were conducted by fitting the reformulated analytical model of gash (gash et al., 1995; valente et al., 1997), by making several assumptions for discharge and by running the physical model, respectively; see eq. 1, 2, 3, 4, and 5. pese == ;∂a ∂t (1) s = (i + ev + tr + qs + qp); et = (ev + tr) (2) figure 1. location of the state of durango in méxico and the place where wood cores were collected for ring width analysis: (1) las bayas; (2) banderas; (3) el gato, the climatic station and la rosilla watershed at el salto, durango, mexico. 106 agron. colomb. 32(1) 2014 p–(i + et + qs + qp) = ∂a ∂t (3) q = qs + qp; (4) q = p– (i + et) ± ∂a ∂t (5) q is the excess soil water (e.g., θi ≥ θfc; i = current, fc = field capacity) since no discharge measurements are available at this time for the la rosilla watershed. the model assumes that above field capacity θ leaks down into shallow water tables that eventually transform into q via the subsurface, saturated through-flow, and aquifer discharge. high final infiltration rates of the order of 130 mm h-1 had been measured and only 7% of the rains occurring annually and close to 30% of the rains with a 2 year return frequency produce hortonian surface runoff in northern forest watersheds of mexico (dueñez-alanís et al., 2006). then, leakage or percolation estimates, qs, = discharge, q, since surface runoff, qs ≈ 0. the gash et al. (1995) model predicted rainfall interception loss: i j = n c( ) p’g+(cec /r) (p’g j p’g) + (c) pg j + qst + pt pg j j =1 n– q j =1 m j =1 n j =1 n + m σ σ σ σ – (6) where, i is the interception loss depth, m is the number of small storms that is insufficient for saturating the canopy (e.g., < p’g), n equals the number of events which saturate the canopy (e.g., > p’g) and q equals the number of storms which saturate the trunks, pgj is gross rainfall, st is the trunk storage capacity, pt is the proportion of rainfall reaching the trunks, and p’g is amount of rainfall necessary to fill the canopy storage capacity (eq. 7). p’g = rsc ec ln 1– ec r ][ – (7) where: ēc = the evaporation rate during the storm per unit area of cover, sc = the canopy storage capacity per unit area of cover, r = the average rainfall rate onto the canopy. the coefficient and parameter values used for this research are reported elsewhere (návar-cháidez and lizárragamendiola, 2013; návar, 2013). e, is the soil water evaporated, et, from the soil and water transpired by plants (tr). et, is usually weighted by e, θ, plant (ftv), and climatic (fc) factors. soil factors that control et are the current soil water content (θi), the soil water content at wilting point (θpmp), and the soil water content at field capacity (θcc). the plant factor is a function of vegetation, stocking, stand age, etc. actual evapotranspiration is estimated using all these factors (eq. 8): ][ et = ln 100 * θcc – θpmp ln(101) * e * fc * ftv θi – θpmp (8) soil physical parameters twelve soil samples were excavated within the watershed to estimate θcc, θpmp, soil bulk density (ρb) and soil specific density (ρc). the soil and litter layer depths were also measured. evaluating the time series for consistency the srwa was calculated by dividing the actual ring width value by the value predicted from the exponential decaying regression equation fitted to ring width over time (fritts, 1976). the statistical parameters reflected the fact that the dendrochronologies have a high dendroclimatological potential. annual srwa data series were smoothed using a moving average of t=3; then, the autoregressive integrated moving average (arima) models were fitted to this data set. the cumulative standardized z parameter for each hydro-climatic variable magnified oscillations or cycles. climate teleconnections enso, pdo, and amo control tree growth and are well described in reconstructed discharge and precipitation time series (stahle et al., 1999; cleaveland et al., 2003; návar-cháidez, 2012). the enso anomaly is defined by the difference between the pacific ocean surface temperatures and its average values. the accepted definition is a warming or cooling of at least 0.5ºc, averaged over the east–central tropical pacific ocean. the enso has been divided into four major regions according to the location of temperatures in the pacific ocean. four el niño regions are reported as sea surface water temperatures, sst, or as sea surface temperature anomalies, ssta, from reported means. the soi is the atmospheric component of el niño the soi index has been recorded since 1948 and reconstructed since 1350. the warm pdo phase happens when the sea surface water of the pacific ocean coasts from alaska to baja california in mexico is warmed and the cool phase reverts this pattern. the amo has sea surface water temperatures measured from the equatorial atlantic ocean to the greenland coasts near the arctic, covering the area from the african and european coasts in the east to the south and north american coasts to the west. associating tree growth and hydro-climatic variables the ring width anomaly data for the dendrochronologies were associated with the hydro-climatic data derived 107navar and lizárraga-mendiola: tree-ring growth and hydro-climatic variability in temperate dendrochronologies of northern mexico from the water balance model (1945-2007). the p, e, i, and et, q, and θ were available for a place in the upper ridges of the smw, near el salto, durango, mexico. enso was available in eight different forms; sea surface water temperatures and anomalies for all four el niño regions: sst, ssta, sst1, ssta1, sst2, ssta2, sst3, ssta3, respectively. the data were available from weekly and monthly averages calculated from january of 1990 through march of 2012. the instrumental pdo data was available monthly from 1900 to 2012. the instrumental amo data series was available annually from 1948 to 2012. the instrumental soi index data series was available annually from 1948 to 2012. reconstructed el niño 3 (cook, 2000), pdo (biondi et al., 2001), amo (gray and betancourt, 2004), soi (stahle et al., 1998), as well as p for durango and chihuahua (stahle et al., 1999) were also available and related to the annual standard ring width anomaly for all three dendrochronologies as well. procedure first, multiple regression equations in linear and nonlinear fashions fitted the srwa time series as the dependent variable with sst1, ssta1, sst2, ssta2, sst3, ssta3, sst4, ssta4, soi, pdo, amo, p, e, et, q, and θ as the independent variables from 1990-2001. monthly hydro-climatic variable data were regressed against the srwa index. regression equations fitted different timescale seasonal periods (january i, january i-february i, januaryi-marchi,….januaryi-septemberi). using seasonal data from 1948 to 2001 (soi, pdo, amo, p, i, e, et, q, and θ), for example, for novemberi-1-decemberi-1, novemberi-1 -januaryi,…, novemberi-1-septemberi, etc., a second set of equations correlated the effect of seasonal hydro-climatic variations on the srwa. third, using reconstructed data for pdo, amo, soi, and p for durango and chihuahua and the srwa, a set of regression equations were developed for each dendrochronology. finally, since the p, et, and θ modeled by the mass balance approach explained a significant part of the srwa anomaly, these variables were teleconnected with climatic events. results raw hydrologic, smoothed and modeled data using arima techniques are depicted in fig. 2 for the mean annual standard ring width anomaly. figure 3 depicts the magnification of cycles and oscillations using the monthly data series. a larger ring width variability was observed in the past (1700’s, 1750’s, 1825’s, 1850’s) than in the present (2000’s). the time series display the decadal drought episodes of the 1660’s, 1690’s, 1750’s, 1800’s, 1860’s, 1930’s, 1950’s, and 1990’s well (figs. 2 and 3) because of a consistent reduction in the cumulative srwa. larger time-scale oscillations that ended and started somewhere in the early 1700-1750’s, 1850’s and 1960’s are noted in the time series (figs. 2 and 3). however, information is needed to more carefully check these potential cycles. associating variables of the hydrologic model with the standard ring width anomaly. figure 4 shows the strength of the linear relationships between the srwa and hydroclimatic variables as well as with climatic events (enso, soi, pdo, and amo), with statistically significant coefficients of determination (p=0.0001). early in the season, january, the enso related events explained the most srwa variability. as the season continued, the soil moisture content was the only variable that explained the srwa variability for all three dendrochronologies. the statistical effect of the θ on the srwa increased as the season continued and the strength of these relationships also increased. evapotranspirations took over θ for the el gato dendrochronology after may and also most et in addition to climate synoptic events for banderas after june (fig. 4). for seasonal variables, θ was generally better related to the srwa than the enso indices. however, in general, the srwa variability was better explained statistically by the monthly hydro-climatic variables than by the seasonally related variables when using short-term data (tab. 5, fig. 4). the hydro-climatic control of the standard ring width anomaly a combination of the monthly enso indices and hydrological variables explained close to 90% of the total srwa variability (tab. 1). for the las bayas dendrochronology, the enso, in addition to p, explained most of the srwa variability. the maximum strength of this relationship was reached after march (0.85 ≤ r2 ≤ 0.92) with a combination of enso, p, θ, and et. for the el gato chronology, only the enso parameters and p explained most of the srwa variability. the strength of these relationships increased after may (0.85 ≤ r2 ≤ 0.89). the banderas srwa was mostly described by p and enso and, here, the amo control appeared to be an important source of srwa variability as well. the strength of these relationships was largest after march (0.93 ≤ r2 ≤ 0.98). longer time-scales (1948-2001) the strength of the relationship between the srwa and hydro-climatic variables declined for longer time series 108 agron. colomb. 32(1) 2014 figure 2. standard ring width anomalies, srwa, smoothed series, and arima models for three time series (i) in las bayas, (ii) el gato and (iii) banderas of durango, mexico (note: black lines are smoothed raw data and gray lines are arima models). s r w d 'l as b ay as ' s r w d 'e l g at o' year (1650-2000) 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 s r w d 'b an de ra s' 0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 c um ul at iv e st an da rd iz ed d ev ia tio ns las bayas el gato banderas years (1650-2000) 1650 1675 1700 1725 1750 1775 1800 1825 1850 1875 1900 1925 1950 1975 2000 -20 -10 0 10 20 30 figure 3. cumulative standardized deviations of annual diameter growth for three nor thern mexico dendrochronologies. 109navar and lizárraga-mendiola: tree-ring growth and hydro-climatic variability in temperate dendrochronologies of northern mexico (fig. 5). the novemberi-1-junei period showed the largest r2 between θ and srwa for all three chronologies: las bayas (srwa = -0.8837 + 5.5998θ; r2=0.42); banderas (srwa = -0.9871 + 5.91θ; r2 = 0.44); and the novemberi-1-septemberi season for the el gato chronology (srwa = -2.453 + 9.39θ; r2 = 0.49). in general, the single seasonal variable θ explained the most srwa variability; 0.38 ≤ r2 ≤ 0.49. it accounted for more srwa variability than seasonal p by 37% for all three chronologies. it also accounted for more srwa variability than the large-scale synoptic events (soi, pdo, amo) by 57%. the forest and climate regulation effect on the soil water made the difference in this association. soi, pdo, and amo were again poorly linked to the srwa variability (fig. 5a). relating hydrological and climatic variables linear regression equations predicting θ, p, and et as a function of climatic events produced intermediate coefficients of determination: θ = -0.1379 + 0.01946sst1, r2 = 0.34, p=0.010; p=-4383.07 72.12sst + 257.86sst2, r2 = 0.56, p=0.0021; et = -1660.06 + 82.13sst2, r2 = 0.41, p=0.0044. el niño data positively explained θ and p. that is, high temperatures in the 3+4 el niño region increased the regional p and et values. the small θ variance explained by the model is probably due to the buffering effect of forest soils on all hydro-climate variables. the p variability was described by the sea surface temperatures of el niño regions 1+2 and 3+4 and half of the remaining variation could not be explained by the other synoptic climate teleconnections, such as pdo or amo. long-term relationships between hydro-climatic variables and the standard ring width anomaly the equations showed that el niño 3 and reconstructed p for durango explained nearly 50% of the srwa variability. the prediction equations are: srwalas bayas = 0.56 + 0.037pdurango + 0.0053niño3; r2 = 0.48; p=0.0001; n=320 (1661-2001). srwael gato = 0.59 + 0.119niño3 + 0.0045pdurango; r2 = 0.42; p=0.0001; n=118 (1863-2001). srwabanderas = 0.54 0.042pdo + 0.0058pdurango; r2 = 0.27; p=0.0001; n=306 (1675-2001). table 1. standard ring width anomaly variance explained by monthly hydro-climatic variability for three dendrochronolgies of durango, mexico (n =12: 1990-2001). month las bayas (durango) el gato (zacatecas) banderas (durango) variables r2 variables r2 variables r2 jan sst 0.35 sst1,p,sst3 0.73 p,amo,sst3 0.77 feb sst1 0.36 sst1 0.41 θ 0.20 mar sst1,p,sst3,soi,sst2 0.92 sst1,p,sst2 0.70 p,sst2,sst, θ 0.94 apr sst1,p,sst3 0.82 sst1,p,sst2 0.73 p,sst2,sst, θ 0.93 may sst3,p,θ,et 0.91 sst1,p,sst,sst3 0.89 jun sst3,p, θ 0.86 sst1,p,sst,sst3 0.83 july sst3,p 0.85 sst1,p,sst2 0.81 p,sst2,sst,soi,amo 0.98 aug sst3,p 0.85 sst1,p,sst2 0.81 p,sst2,sst,soi,amo 0.98 jan, january; feb, february; mar, march; apr, april; jun, june; aug, august. c oe ff ic ie nt o f d et er m in at io n (r 2 ) bayas el gato banderas monthly periods jan jan-feb jan-mar jan-apr jan-may jan-jun jan-jul jan-aug jan-dec 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 climate soil moisture content evapotranspiration evapotranspiration and climate soil moisture content figure 4. strength of the relationship between the standard ring width anomaly and hydro-climatic variables for three dendrochronologies of the state of durango, mexico, for the period of 1990-2001 (n =12). 110 agron. colomb. 32(1) 2014 the tele-connection effect on the hydro-climatic variables the sst in el niño region 1 and its anomaly controlled the most p, e, et, q, and θ variability. the single equations associating the hydro-climatic variables and the large-scale synoptic events for the 4th lag time month are reported below. pi = 2472 27.73amoi-4 32.61ssti-4 + 25.20sstai-4 + 127.99sst1i-4 118.60ssta1i-4; r2 = 0.63; sx = 54 mm; p=0.0001; n=215. ei = -816 + 28.56sst1i-4 34.57ssta1i-4 + 5.92sst2; r2 = 0.90; sx = 9 mm; p=0.0001; n=215. eti = -1293 1837ssti-4 + 14.96sstai-4 + 68.29sst1i-4 63.55ssta1i-4; r2 = 0.83; sx = 16 mm; p=0.0001; n=215. qi = -4.16 0.10amoi-4 0.067ssti-4 + 0.045sstai-4 + 0.22sst1i-4 0.19ssta1i-4; r2 = 0.33; sx = 0.16 mm; p=0.0001; n=215. θi = -2.07 0.04ssti-4 + 0.034sstai-4 + 0.131sst1i-4 0.119ssta1i-4; r2 = 0.61; sx = 0.05 cm cm-1. sst1 contributed the most to the p, e, et, and q variability and sst for θ. the second most important variable was ssta1 for all variables and sst1 for θ. that is, el niño region 2+3 appears to play a more significant role in local hydro-climatology than enso regions 3+4 or 4 or the amo and pdo. discussion climate oscillations of different frequencies and timescales regulated the srwa anomaly. pulses of different magnitudes and time intervals are the rule for the studied time series. for example, using the autocorrelograms and spectral density analysis, pulses of diameter growth were observed at several temporal scales: inter-annual, every 3-7 years; every 10-13 years and every 100-125 years. the el niño region 4 may precipitation, may θ, and may et explained 91% of the total srwa variability for the las bayas dendrochronology. for the el gato dendrochronology, el niño region 3, may p, and the el niño regions 1+2 and 4 explained close to 90% of the total srwa variability. march p and θ and el niño 3+4 and 1+2 explained 94% of the total srwa variability for the banderas dendrochronology. this erratic pattern of the hydro-climatic variables associated with diameter growth between the dendrochronologies of p. menziesii has been attributed to potential localized hydro-climatic variations within the sierra madre occidental mountain range. las bayas is located in the upper ridges of this mountain range near the continental and climatic divide, while el gato and banderas are found at the leeward side of the smw, neighboring the central valleys of durango and chihuahua. banderas is found north (c.a. 500 km) of el gato; a large spatial difference in a region dominated by a monsoonal climate and controlled by local aspect and topography (comrie and glenn, 1998). návar (2014) predicted, with geographical equations, that the leeward side of the northwestern smw is the wettest of durango’s interior basins, while the upper windward ridges of the southwestern portion of the sierra madre occidental mountain range is the wettest of the pacific ocean watersheds. tree ring width data has also been mostly associated with enso indices in durango, mexico (cleaveland et al., 2003). the pdo was related to ring width anomalies for alaskan trees (d’arrigo et al., 2006). figure 5. strength of the relationship between: (a) the synoptic scale instrumental climatic variables (amo, pdo, soi) and the standard ring width anomaly and (b) the standard ring width anomaly and hydrological variables for three dendrochronologies of the state of durango, mexico for the period of 1948-2001 (n=215). bayas el gato banderas no-di no-ja no-fe no-ma no-ap no-ma no-ju no-ju no-au no-se 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 c oe ff ic ie nt o f d et er m in at io n (r 2 ) season bayas el gato banderas no-di no-ja no-fe no-ma no-ap no-ma no-ju no-ju no-au no-se 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 c oe ff ic ie nt o f d et er m in at io n (r 2 ) season 111navar and lizárraga-mendiola: tree-ring growth and hydro-climatic variability in temperate dendrochronologies of northern mexico precipitation is the single most important variable associated with the diameter growth of p. menziesii for the banderas dendrochronology and the second most important for las bayas and el gato; as supported by numerous other related studies (gonzález-elizondo et al., 2005; therrell et al., 2006; arreola-ortiz and návar-cháidez, 2010). however, the most diameter growth variation explained by precipitation hardly surpassed 50% of the total variability. although the enso climatic event is more related to diameter growth than to pdo or amo, its effect is inconsistent since several el niño regions are associated differently to this variable. el niño events are characterized by cold and wet winters (cavazos and hastenrath, 1990; návar-cháidez, 2011) and provide the most suitable conditions for pine tree growth in northern mexico because of its holartic origin (cleaveland et al., 2003; gonzález-elizondo et al., 2005). the pdo has been associated with the diameter growth of white spruce trees in alaska (d’arrigo et al., 2006). the amo appears as a significant variable for the chronology of banderas but its explanation power is weak. the length of the synoptic scale climate variability time series may be problematic for associating amo and pdo with ring width anomalies since these last two climatic phenomena appear on time scales of more than 20 years. seasonal θ explains the most diameter growth variability of p. menziesii trees of durango, mexico for both temporal scales (1990-2001 and 1948-2001). for the first time series (1990-2001), the relationship between θ and srwa was stronger (0.21 ≤ r2 ≤ 0.63) than for the second one (0.18 ≤ r2 ≤ 0.49). as the time series increases over time the power prediction diminishes, stressing the importance of other variables that play significant roles in diameter growth as well. this finding has a physiological interpretation as trees require soil water early in the growth season (february and/or march) to fully display diameter growth. the strength of this relationship increases as the season continues, attaining a steady value of 63, 51, and 40% of the total srwa variability for the dendrochronologies of las bayas, el gato, and banderas, respectively. the seasonal θ for january-june, january-april, and january-may record these variabilities well. for el gato and banderas, seasonal et took over θ after june, explaining close to 70% of the total srwa variability. so, cold wet winters followed by warm-wet summers with high actual evapotranspiration rates are the most suitable conditions for tree diameter growth. the physiological interpretation of the role et plays in diameter growth also has a physical meaning since trees capture more co2 by opening the stomata and losing water vapor to the atmosphere during this process. this research shows how difficult it is to associate climatic variability with diameter growth in forests since soils partially buffer this effect. the simple explanation for this finding demonstrates the best relationship seen between θ and srwa rather than by any other source of climatic variability, such as enso, pdo, or amo. the soil variables that may be important in explaining this variability are: soil depth, soil porosity, field capacity and wilting point. these physical parameters must explain an important part of the diameter variability left by soil moisture content itself. other variables explaining diameter variability that may change over time are: tree competition; or competition between trees, soil fertility status, and frosts, among others. conclusions climate was teleconnected to the diameter growth of p. menziesii and four months is the lag time required for the el niño southern oscillation to display its effect on diameter growth. the forest soil partially buffered the hydro-climatic effect and, therefore, the soil moisture content was better related to the standard ring width anomaly than the largescale synoptic climatic events themselves. future research must center on how soil drought spells control tree growth. literature cited arreola-ortiz, m.r. and j.j. návar-cháidez. 2010. análisis de sequías y productividad con cronologías de pseudotsuga menziesii rob. & fern., y su asociación con el niño en el nordeste de méxico. invest. geog. 71, 7-20. biondi, f.l., a. gershunov, and d.r. cayan. 2001. north pacific decadal climate variability since 1661. j. climate 14, 5-10. briffa, k. 2000. annual climate variability in the holocene: interpreting the message of ancient trees. quaternary sci. rev. 19, 87-105. cavazos, t. and s. hastenrath. 1990. convection and rainfall over mexico and their modulation by the southern oscillation. int. j. climatol. 10, 377-386. cleaveland, m.k., d.w. stahle, m.d. therrell, j. villanueva-diaz, and b.t. burns. 2003. tree-ring reconstructed winter precipitation and tropical teleconnections in durango, mexico. climate change 59, 369-388. comrie, a.c. and e.c. glenn. 1998. principal components-based regionalization of precipitation regimes across the southwest united state and northern mexico, with application to monsoon precipitation variability. climate res. 10, 201-215. cook, e.r. 2000. niño 3 index reconstruction, unpublished data. in: national climatic data center/national oceanic and atmospheric administration (noaa), http://w w w.ncdc. noaa.gov/data-access/paleoclimatology-data/datasets/climatereconstruction; consulted: february, 2014. 112 agron. colomb. 32(1) 2014 cook, e., j.s. glitzenstein, p.j. krusic, and p.a. harcombe. 2001. identifying functional groups of trees in west gulf coast forests (usa): a tree ring approach. ecol. appl. 11, 883-903. d’arrigo, r., e. mashing, d. frank, and g. jacoby. 2006. north pacific-related climate variability inferred from seaward peninsula, alaska tree rings since a.d. 1358. climate dyn. 24, 227-236. dueñez-alanís, j., j. gutiérrez, l. pérez, and j. návar. 2006. manejo silvícola, capacidad de infiltración, escurrimiento superficial y erosión. terra latinoam. 24, 233-240. enfield, d.b., a.m. mestas‐nunez, and p.j. trimble. 2001. the atlantic multidecadal oscillation and its relation to rainfall and river flows in the continental u.s. geophys. res. lett. 28, 2077-2080. fang, k., x. gou, f. chen, e. cook, j. li, and y. li. 2012. spatiotemporal variability of tree growth and its association with climate over northwest china. trees 26(5), 1471-1481. fritts, h.c. 1976. tree rings and climate. academic press, london. garcía, e. 1987. modificaciones al sistema de clasificación climática de köppen (adaptación a la republica mexicana). 4th ed. universidad nacional autónoma de méxico (unam), mexico df. gash, j.h.c., c.r. lloyd, and g. lachaud. 1995. estimating sparse forest rainfall interception with an analytical model. j. hydrol. 170, 79-86. gonzález-elizondo, m., e. jurado, j. návar, m.s. gonzález-elizondo, j. villanueva, o. aguirre, and j. jiménez. 2005. tree-rings and climate relationships for douglas-fir chronologies from the sierra madre occidental, méxico: a 1681-2001 rain reconstruction. forest ecol. manag. 213, 39-53. gray, s. and j. betancourt. 2004. atlantic multidecadal oscillation index reconstruction. in: national climatic data center/ national oceanic and atmospheric administration (noaa), ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/treering/reconstructions/amo-gray2004.txt; consulted: february, 2014. jones, d.l. 2003. el niño, pdo, climatic cycles and drought in the sierra nevada. el dorado county water agency; water resources development and management plan, san diego, ca. knight, j.r., c.k. folland, and a.a. scaife. 2006. climate impacts of the atlantic multidecadal oscillation. geophys. res. lett. 33(17), li7706. linderholm, h.w., b.o. solberg, and m. lindholm. 2003. tree-ring records from central fennoscandia: the relationship between tree growth and climate along a west-east transect. the holocene 13(6), 887-895. mantua, n.j., s.r. hare, y. zhang, j.m. wallace, and r.c. francis. 1997. a pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production. bull. amer. meteor. soc. 78(6), 1069-1079. návar, j. 2008. atlas hidrológico del estado de durango. instituto politecnico nacional, durango, mexico. návar, j. 2013. the performance of the reformulated gash’s interception loss model in mexico’s northeastern températe forests. hydrol. proc. 27, 1626-1633. návar, j. 2014. spatial and temporal hydro-climatic variability in durango, mexico. tecnol. cienc. agua 1(1), 103-123. návar-cháidez, j.j. 2011. modelación del contenido del agua de los suelos y su relación con los incendios forestales en la sierra madre occidental de durango, méxico. madera y bosques 17(3), 65-81. návar-cháidez, j.j. 2012. modeling annual discharge for six mexico’s northern subtropical rivers. rev. ambient. agua 7, 36-50. návar-cháidez, j.j. and l.g. lizárraga-mendiola. 2013. hydroclimatic variability and forest fires in mexico’s northern temperate forests. geofís. int. 52, 5-20. sheppard, p.r., a.c. comrie, g.d. packin, k. angersbach, and m.k. hughes. 2002. the climate of the us southwest. climate res. 21, 219-238. stahle, d.w., r.d. d’arrigo, p.j. krusic, m.k. cleaveland, e.r. cook, r.j. allan, j.e. cole, r.b. dunbar, m.d. therrell, d.a. gay, m.d. moore, m.a. stokes, b.t. burns, j. villanueva-diaz, and l.g. thompson. 1998. southern oscillation index reconstruction. in: national climatic data center/national oceanic and atmospheric administration (noaa), ftp://ftp.ncdc.noaa. gov/pub/data/paleo/treering/reconstructions/soi_recon.txt; consulted: february, 2014. stahle, d.w., m.k. cleaveland, m.d. therrell, and j. villanuevadiaz. 1999. tree ring reconstruction of winter and summer precipitation in durango, mexico, for the past 600 years. pp. 205-211. in: proc. 10th symposium global change studies. amer. meteor. soc., boston, ma. swetnam, t.w. and j.l. betancourtj. 1998. mesoscale disturbance and ecological response to decadal climate variability in the america southwest. j. climate 11, 3128-3147. therrell, m.d., d.w. stahle, j. villanueva-diaz, e. cornejo-oviedo, and m. cleaveland. 2006. tree-ring reconstructed maize yield in central mexico: 1474-2001. climate change 74, 493-504. tingstad, a.h., and g.m. macdonald. 2010. long-term relationships between ocean variability and water resources in northeastern utah. j. amer. water resour. assoc. 46(5), 987-1002. valente, f., j.s. david, and j.h.c. gash. 1997. modelling interception loss for two sparse eucalypt and pine forests in central portugal using reformulated rutter and gash analytical models. j. hydrol. 190, 141-162. worbes, m. 2002. annual growth rings, rainfall-dependent growth and long-term growth patterns of tropical trees from the caparo forest reserve in venezuela. j. ecol. 87, 391-403. 29(2)_05+fosforocriolla.indd agronomía colombiana 29(2), 205-212, 2011 effects of phosphorus and potassium levels on the yield of the tuber variety criolla colombia in the department of cundinamarca efecto de niveles de fósforo y potasio sobre el rendimiento de la variedad criolla colombia en el departamento de cundinamarca yohana carolina rozo m.1 and carlos eduardo ñústez l.1, 2 abstract resumen in the locations of zipaquirá and cogua located in the department of cundinamarca, the effects of applying different levels of phosphorus and potassium on tuber yield and specific gravity in the diploid potato variety criolla colombia were evaluated. the design used a completely randomized block with three replications and a 4 x 4 factorial structure, where the first factor corresponds to phosphorus (0, 50, 100 and 150 kg ha-1 p2o5), and the second, potassium (0, 50, 100 and 150 kg ha-1 k2o). the variables evaluated were specific gravity and tuber yield in the categories: first (pt1), second (pt2), third (pt3) and total (ptt). in zipaquirá, there were differences in the phosphorus factor for the yield variables pt1, pt2 and ptt, while in the town of cogua, the only difference for this factor was found in the variable ptt. in these variables, the levels of 50, 100 and 150 kg ha-1 of p2o5 produced higher yields that were equal and above that of the 0 kg ha-1 p2o5 level. in the potassium factor, differences were found only for the yield variable pt3 in the town of cogua. the specific gravity did not respond to the p or k factors evaluated. en las localidades de zipaquirá y cogua de departamento de cundinamarca, se evaluó el efecto de aplicación de diferentes niveles de fósforo y potasio sobre el rendimiento de tubérculo y la gravedad específica en la variedad de papa diploide criolla colombia. se utilizó el diseño de bloques completamente al azar con tres repeticiones y estructura factorial 4 x 4, donde el primer factor corresponde a fósforo (0, 50, 100 y 150 kg ha-1 de p2o5), y el segundo, potasio (0, 50, 100 y 150 kg ha-1 de k2o). las variables evaluadas fueron gravedad específica y rendimiento de tubérculo en las categorías primera (pt1), segunda (pt2), tercera (pt3) y total (ptt). en zipaquirá se encontró diferencias en el factor fósforo para las variables de rendimiento pt1, pt2 y ptt, mientras que en la localidad de cogua sólo se encontró diferencias en este factor para la variable ptt. en estas variables los niveles 50, 100 y 150 kg ha-1 de p2o5 fueron iguales entre sí y superiores al nivel 0 kg ha-1 de p2o5. en el factor potasio sólo se encontró diferencias para la variable de rendimiento pt3 en la localidad de cogua. la gravedad específica no presentó respuesta a los factores de p y k evaluados. key words: fertilization, specific gravity, solanum phureja, diploid potato. palabras clave: fertilización, gravedad específica, solanum phureja, papa diploide. introduction the species solanum phureja (2x) juz. et buk. is classified within the solananeae family, genus solanum, section petota series tuberosa, and, together with the species s. tuberosum subsp. andigena, constitutes the diversity of potatoes grown in colombia (lópez, 1993). its name derives from the aymara word “phureja” meaning early. this diploid has a single branched stem, slightly bright leaves; the tubers have no dormancy period and have more protein than the tubers of the species s. tuberosum (luján, 1996). its center of diversity is located in the department of nariño, in southern colombia, to the north of ecuador. in addition, the widely used taxonomic classification of hawkes (1990) recognizes it as one of seven cultivated species (solanum phureja with three subspecies); huaman and spooner (2002), based on a study of morphological characters, designated it as group phureja within a simple designation of the solanum tuberosum class. spooner et al. (2007), with data from molecular studies, suggested that s. phureja remain included within the classification of solanum tuberosum group andigenum. the species s. phureja is a genetic resource of national importance because its diverse genotypes have been identified with high protein content (rodríguez et al., 2006), crop physiology recceived for publication: 18 may, 2009. accepted for publication: 2 june, 2011. 1 department of agronomy, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. cenuztezl@unal.edu.co 206 agron. colomb. 29(2) 2011 and because of its sources of resistance to phytophthora infestans (estrada, 2000) and pyvv (vargas, 2010), pleasant flavor and texture, easy preparation, good acceptance in the market and high export potential in various forms of processing (rivera et al., 2006). the criolla potato is produced in different regions of colombia, mainly in the valleys. its quality depends on the microclimate, altitude, solar radiation and humidity during the production cycle (carmona et al., 1998). despite its phenotypic heterogeneity, in colombia, a small fraction of the criolla potato is processed into a precooked-frozen or pickled form for the domestic or export market (rodríguez et al., 2009). according to the first national census of the potato crop conducted by dane in cundinimarca in the agricultural year 2001-2002, the criolla potato ranked third in harvest area after the varieties parda pastusa and diacol capiro with an average yield of 15.3 t ha-1 (fedepapa, 2003). colombia is the largest producer, consumer and exporter of diploid potatoes in the world, with the competitive advantages of being a center of diversity and having wide consumer acceptance due to its organoleptic characteristics (rodríguez et al., 2009). to exploit the genetic potential of crops, the optimum levels of potassium, nitrogen and phosphorus are required to achieve better quality and yield of the tuber. after nitrogen, phosphorus is the element that is most often limited in soils. it is absorbed primarily as the monovalent phosphate anion (h2po4-) and less rapidly as the divalent anion (hpo42-). soil ph controls the relative abundance of these two forms (h2po4is favored at a ph below 7 and hpo42above). much of the phosphate is converted into organic forms as it enters the root or after it is transported through the xylem to the stem or leaves. phosphorus is never reduced in plants, where it remains as phosphate, either free or bound in organic forms such as esters (salisbury and ross, 1994). phosphorus performs functions in plants, such as a structural element forming part of the macromolecular structures such as nucleic acids (rna and dna) and in the phospholipids of cell membranes. it also has an important function in energy transfer such as in the esters of energyrich phosphate present in the metabolic mechanisms of the cells, within which atp participates in the main metabolic processes such as photosynthesis and respiration. optimum plant growth is accompanied by a demand for p to meet the demands for the functions described above (marschner, 2002) and so depends on the availability of p in the soil, and the ability of the plant to absorb p in the soil (álvarez-sánchez et al., 1999). many factors influence the supply of p to plants. among the most important are the availability of p in the soil, temperature, root density and root efficiency in p uptake (pessarakli, 2001). potato fertilization usually requires high amounts of phosphate fertilizer (60 to 80 kg ha-1 p) to achieve economically acceptable yields, necessitated by the low root density of this plant (álvarez-sánchez et al., 1999) and because p diffusion moves very slowly in soil, which causes difficulties in p absorption by the plant (barber, 1994). young plants with a p deficiency are bluish green in color in the early stages of growth. older leaves with deficiency symptoms usually appear dark green (mengel et al., 2001). phosphorus deficiency in the potato slows apical growth, resulting in small, rigid plants; reduces the formation of starch in the tubers causing necrotic spots distributed in the tuber (pumisacho and sherwood, 2002); decreases co2 absorption capacity of leaf photosynthesis; results in an inadequate supply of phosphates which prevents the export of triose phosphate from the chloroplast, and therefore, affects the synthesis of sucrose (mengel et al., 2001), and causes delayed development of the tubers (mccollum, 1978). in a soil clay-sandy with medium to high concentrations of p, the effects of different doses of fertilizer and sources of p on the variety russet burbank were analyzed. the numbers and yield of small tubers increased as the dose of p was increased, indicating that p may play an important role in regulating the number of tubers per plant (rosen and bierman, 2008). in soil of turkey, poor in organic matter, slightly alkaline, with moderate levels of p and high levels of k, three doses of n with three doses of p (0, 90 and 180 kg ha-1) with the agria variety were evaluated. in this study, an effect of phosphorus levels on the oil content in fried potato chips was observed, lessening as the dose of p increased. doses had no effect on dry matter, starch content or protein content (öztürk et al., 2010). in studies conducted in different localities with the variety diacol capiro in colombia, a response to p fertilization up to the level of 200 kg ha-1 has been reported; no response was reported in the variable specific gravity (ñústez et al., 2006). the potato (solanum tuberosum) has a relatively high potassium requirement (k), which has led to the suggestion that high doses of the element are needed for potato production (panique et al., 1997). potassium is a monovalent cation and its capture is highly selective; is coupled with metabolic activity. it is characterized by high mobility in plants at all levels; is the most abundant cation in the cytoplasm 207rozo m. and ñústez l.: effects of phosphorus and potassium levels on the yield of the tuber variety criolla colombia in the department of cundinamarca and along with its accompanying anions makes a high contribution to the osmotic potential of cells and tissues. this element has an important role in water relations of the plant, furthermore k is not metabolized and forms easily interchangeable weak complexes (marschner, 2002). it stimulates the activity of the enzyme associated with starch synthesis (starch synthase) (mengel and kirkby, 1987), in addition, it facilitates the translocation of assimilates to the tubers, which ultimately increases the bulking capacity of the tuber and its biomass. potassium deficiency can result in a decrease in yield and tuber size mcdole et al. (1978). some quality factors such as dry matter, specific gravity, sugar content, flesh color and hollow heart are affected by k fertilization (chapman et al., 1992). numerous studies have reported reduction in specific gravity or dry matter content by the increasing application of potassium (laboski and kelling, 2007). soils deficient in this element reportedly increase the specific gravity of tubers (chapman et al., 1992). davenport and bentley (2001) concluded that the source of k does not affect the specific gravity of the tuber. contrary results were reported in a later study by kumar et al. (2007) with varieties of india where the specific gravity and dry matter were higher with a sulfate and nitrate source than a chloride source, while the quality of processing, tuber yield and biomass were similar for the chloride and sulfate sources but lower for the nitrate source. according to the ica (1992), critical levels of available p for potato determined by the bray ii method for the cundiboyacense plateaus are: a) low below 40 mg kg-1, b) medium between 40 and 60 mg kg-1 and c) high over 60 mg kg-1. critical levels of k in the cundiboyacense plateaus are: a) low under 0.30 cmol kg-1, b) medium: between 0.30 and 0.60 cmol kg-1 and c) high: over 0.60 cmol kg-1 (ica, 1992). the above critical levels were determined for solanum tuberosum subsp. andigena, no guide exists for the diploid varieties of s. phureja. the fertilizer use in criolla potato cultivation in the cundiboyacense plateaus during semester a-2007 accounted for 37.7% of the total input costs, 16.9% of the direct costs and 13.7% of the total costs of the crop (villarreal et al., 2007). its high production costs justify the research in the area of crop nutrition and fertilization, to determine the needs of the different varieties and different growing areas, and thus find a more efficient production system. in colombia, research on the species solanum phureja has been carried out, however very few are related to the area of plant nutrition, so, little is known about its fertilization needs. pérez et al. (2008) reported for the criolla colombia variety that fertilization without n-p-k-mg fractionation favored foliar development and yield potential, in addition, the application of boron is found to invoke positive responses in tuber yield. arias et al. (1996) evaluated the performance of the criolla potato under different planting densities on the bogota plateau, in the centro agropecuario marengo -cam (mosquera, colombia at 2,570 m a.s.l.) in a soil with high levels of p and k, using a fertilizer with a 13-26-6 compound in doses of 500 kg ha-1 (130 kg ha-1 of p2o5 and 30 kg ha-1 k2o). the study reported yields of 6.8 t ha-1 in the first category, 3.5 t ha-1 in the second category, 2.5 t ha-1 in the third category and 12.5 t ha-1 in overall yield. the objective of this study was to evaluate the effects of applying different levels of phosphorus and potassium on tuber yield and specific gravity on the local variety criolla colombia (solanum phureja juz et. buk). materials and methods location the present study was carried out at two localities in the department of cundinamarca, the first in the town of zipaquira (2,590 m a.s.l.) and the second in the municipality of cogua (2,690 m a.s.l.); the soil analysis of these two locations is shown in tab. 1. the tests were carried out in the second half of 2004. climate data the locations of the evaluations were in the municipalities of cogua and zipaquirá which belong to the sabana centro area in the department of cundinamarca, characterized by a cold semi-humid climate (dry forest lower montane), an average temperature range of between 12 and 18°c and an average annual rainfall of between 500 to 1,000 mm with a similar historic distribution in the first and second halves of the year (sadc, 2008). experimental design the experiment was performed using a completely randomized block design with three replications and a structural factorial of 4x4. the first factor corresponds to phosphorus (0, 50, 100 and 150 kg ha-1 of p2o5) and the second to potassium (0, 50, 100 and 150 kg k2o ha-1). the experimental unit was 32 m2, with row spacing of 0.8 m and 0.30 m between sites. the sources of fertilizers used were urea, triple superphosphate and potassium sulphate. 208 agron. colomb. 29(2) 2011 variables evaluated tuber yield: the tubers were classified into three categories according to the diameter of the tuber: the first category (pt1:> 4 cm), second (pt2: 2 to 4 cm) and third (pt3: <2 cm). at harvest, the tubers were weighed by category and added to obtain the total, this variable was analyzed as t ha-1. specific gravity (sg): 10 tubers were sampled per plot from the first category to determine the specific gravity using the method of weight in water (ww) and weight in air (wa). the sg was calculated by talburt and smith (1975). [sg = wa/(wa ww)] (1) statistical analysis was performed using analysis of variance and multiple comparison test of tukey, using the sas software version 9.2. results and discussion zipaquirá at this location, differences were found for the phosphorous factor for the yield variables in the categories: first (pt1), second (pt2) and total (ptt) (tab. 2). no differences were observed for the potassium factor or the phosphorus x potassium interaction for any of the variables evaluated (tab. 2). in the variables pt1, pt2 and ptt, phosphorus levels 50, 100 and 150 kg ha-1 p2o5 produced higher yields that were equal and above that of the level 0 kg p2o5 ha-1 (figs. 1, 2 and 3). keep in mind that the level of phosphorus found in this location (zipaquirá) was 14.2 mg kg-1 (tab. 1), which is considered a low level of this element, which would explain the positive response to the application of p levels greater than 0 kg ha-1 p2o5. however, the application of levels greater than 50 kg ha-1 p2o5 did not present differences in tuber production of these yield variables, which can mean that the variety requires a low level of p or is very efficient at taking in the nutrient. there were no differences for the variable specific gravity in any of the factors evaluated or for the potassium x phosphorus interaction (tab. 2). at this site, the values of this variable were between 1.063 and 1.068, relatively low values for the variety, taking into account the reports from table 2. analysis of variance (p) in the yield components for ‘criolla colombia’ in zipaquirá and cogua. location variable block p k p x k zipaquirá pt1 0.8561 <0.0001* 0.1903 0.2106 pt2 0.5742 0.0156* 0.7843 0.3073 pt3 0.7904 0.9575 0.8798 0.5374 ptt 0.5618 <0.0001* 0.1991 0.1510 ge 0.0695 0.4051 0.2845 0.0978 cogua pt1 0.5195 0.1163 0.6043 0.5114 pt2 0.4618 0.0758 0.2461 0.0718 pt3 0.0166* 0.3439 0.0064* 0.2532 ptt 0.7432 0.0185* 0.8061 0.3864 sg 0.0524 0.4927 0.3124 0.4775 pt1, the first category; pt2, the second category; pt3, the third category; ptt, total yield; p phosphorus factor levels; k, potassium factor levels; p x k interaction of p and k. * difference statistically significant (p≤0.05). table 1. soil analysis of the locations zipaquirá and cogua (colombia). location ph interchangeable bases exchangeable acidity cecco n ca k mg na al h (%) (cmol kg-1) zipaquirá 4.89 3.88 0.33 7.68 1.16 1.89 0.10 0 0.15 11.9 cogua 5.11 5.90 0.51 5.05 1.72 1.56 0.31 0.65 0.27 34.4 location p microelements ar l a texturecu fe mn zn b (mg kg-1) (%) zipaquirá 14.2 1.33 695 13.35 22.80 0.36 23.2 47.6 29.2 loam cogua 23.9 2.48 373 10.25 1.83 0.23 27.7 34.0 38.3 clay loam methods of analysis. organic carbon (co): walkley-black. ca, mg, na, k: extraction with 1n ammonium acetate ph 7. al (interchangeable acids) extraction: with 1m kcl. cation exchange capacity (cec): displacement of exchanged nh4 with 1m nacl. useful p: bray ii. mn, zn, fe, cu: extraction with dtpa. boron (b) extraction with phosphate monobasic (azomethine-h). 209rozo m. and ñústez l.: effects of phosphorus and potassium levels on the yield of the tuber variety criolla colombia in the department of cundinamarca rodríguez et al. (2009) in evaluations in the department of antioquia. in this location, the level of soil k was 1.16 cmol kg-1, which is high in these soils for potato cultivation in the departments of cundinamarca and boyacá (ica, 1992), this explains the absence of a response to k including up to the level of 150 kg ha-1. similarly, becerra et al. (2007) reported that in the local variety criolla guaneña, in soil with an average level of k in the municipality of pasto (nariño), there was no response to two levels of k (50 and 100 kg ha-1 k2o), and 50 kg ha-1 k2o was enough for proper growth and high yield. cogua the differences found in the phosphorus factor for the variable total tuber yield (ptt) are explained by the difference between the 100 kg ha-1 of p2o5 (34.8 t ha-1) level and the 0 kg ha-1 of p2o5 (26.8 t ha-1) level (tab. 2 and fig 5). no interaction (p x k) was found for any of the yield variables evaluated (tab. 2). in the potassium factor, the only significant difference in a yield variable found was in the third category (pt3), explained by the difference between the 150 kg ha-1 of k2o (0.72 t ha-1) level and the 0 kg ha-1 of k2o (1.36 t ha-1) level (tab. 2 and fig 4), this means that without a significantly increased application of k in proportion to the small sized potato, which is generally unfavorable to the farmer, the value and weight of the higher-priced commercial potato will be reduced (pt1 or pt2). on the other hand, if the aim of production is processing (potato for liquor), the absence of k fertilization may be favorable. yi el d (t h a1 ) phosphorus (kg ha-1 p 2 o 5 ) b a a a 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 50 100 150 figure 1. yield for potato ‘criolla colombia’, first category (pt1) with different levels of p in the town of zipaquirá. means with different letters indicate significant difference according to tukey test (p≤0.05). yi el d (t h a1 ) phosphorus (kg ha-1 p 2 o 5 ) b ab a a 0 2 4 6 8 10 12 0 50 100 150 yi el d (t h a1 ) phosphorus (kg ha-1 p 2 o 5 ) b a a a 0 5 10 15 20 25 30 35 0 50 100 150 figure 2. yield for potato ‘criolla colombia’, second category (pt2) with different levels of p in the town of zipaquirá. means with different letters indicate significant difference according to tukey test (p≤0.05). figure 3. total yield (ptt) for potato ‘criolla colombia’ with different levels of p in the town of zipaquirá. means with different letters indicate significant difference according to tukey test (p≤0.05). yi el d (t h a1 ) phosphorus (kg ha-1 p 2 o 5 ) a ab ab b 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 0 50 100 150 b ab a ab 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 50 100 150 yi el d (t h a1 ) phosphorus (kg ha-1 p 2 o 5 ) figure 4. yield for potato ‘criolla colombia’, third category (pt3) with different levels of k in the town of cogua. means with different letters indicate significant difference according to tukey test (p≤0.05). figure 5. total yield (ptt) for potato ‘criolla colombia’ with different levels of p in the town of cogua. means with different letters indicate significant difference according to tukey test (p≤0.05). 210 agron. colomb. 29(2) 2011 the variable specific gravity did not respond to the application of p and k, and had no p x k interaction (tab. 2), the range observed for this variable in this locality was between 1.081 and 1.087, higher than observed in zipaquirá and similar to the reports from rodríguez et al. (2009) in evaluations of the variety in the department of antioquia. the level of p in the soil of this town was 23.9 mg kg-1 (a slightly higher value than that found in the town of zipaquira tab. 1), which is low in soils of cundinamarca and boyacá for potato cultivation (solanum tuberosum subsp. andigena) (ica, 1992). in the town of cogua, there was no response to application of p in the yield variables of the categories: first (pt1), second (pt2) and third (pt3) (tab. 2), a result related to the amount of the element in the soil , which for the observed response is sufficient for the variety criolla colombia. the results suggest the need for future studies on critical levels of p and k for varieties of solanum phureja, because the variety criolla colombia has shown, similar to the reports of becerra et al. (2007) for the guaneña variety, requirements well below those reported for tetraploid potato varieties, which favors the production cost structure for the cultivation of diploid varieties and therefore their competitiveness. in the total yield (ptt) variable, differences were observed for the p factor, that is, the levels 50, 100 and 150 kg ha-1 of p2o5 were equal and above the 0 kg ha-1 p2o5 level, with values higher than 32 t ha-1, well above the average production of six localities for this variety as reported by rodríguez et al. (2009) in antioquia (15.62 t ha-1). as in the town of zipaquira, this variety responded to p application up to 50 kg ha-1 p2o5, but did not differ above this level, which shows a low requirement of this element, or an efficient ability to absorb it, allowing one to gather that, taking into account that this variety is a clonal selection from the native yellow population, it is, no doubt, a natural strategy for survival not known in detail (fig. 5). the soil of this town presented a soil k level of 1.72 cmol kg-1, a high level for the potato (ica, 1992), this explains the lack of response to k application in the key yield categories, pt1 and pt2 (tab. 2). similar results were reported by becerra et al. (2007), who found no differences in yield variables or specific gravity for phosphorus or k factors, nor for the interaction between them in ‘criolla guaneña’ grow at two locations in pasto (nariño). the results of this work with respect to the variable specific gravity are similar to those reported by other research in potato fertilization, in which the absence of a variable response: to the application of increasing levels of p has been noted in the variety diacol capiro (ñústez et al., 2006), at different levels of k in soils of saudi arabia in the variety of the subspecies tuberosum (abdelgadir et al., 2003), at different levels and sources of k in the variety of washington’s columbia basin (davenport and bentley, 2001). although the specific gravity did not respond to the application of different levels of k in the towns of zipaquirá and cogua for the variety criolla colombia, it is important to further studies to determine what level and source of k produces a reduced specific gravity, as reported by studies on s. tuberosum (mcdole, 1978; panique et al., 1997; kumar et al., 2007). similarly, the results with respect to tuber yield are in line with those made by dubetz and bole (1975) who reported in experiments in canada that k fertilization did not affect the number or weight of tubers in soils with high k, by panique et al. (1997) who found no yield response to k application in six of 11 sites tested in wisconsin, by davenport and bentley (2001) at different levels and sources of k in the variety washington’s columbia basin, and by abdelgadir et al. (2003) in soils and varieties of saudi arabia. phosphorus fertilization research on the variety diacol capiro conducted in the municipalities of villapinzón (cundinamarca) and toca and soracá (boyacá) showed a tuber yield response to the level of 200 kg ha-1 of p2o5 (ñústez et al., 2006 .) the results of this research show that the variety criolla colombia (solanum phureja) has a p requirement lower than that of the variety diacol capiro (solanum tuberosum), bearing no response above the 50 kg ha-1 p2o5 level, which can be explained by its lower ploidy, reduced cycle time and lower crop yield potential, resulting in lower consumption of this nutrient. conclusion the results of this study showed that the variety criolla colombia responds to p application, and that yield does not increase with the implementation of levels above 50 kg ha-1 p2o5. in the case of k, this variety did not respond to the application of different levels of this element, however, given the conditions of the locations where the tests were performed, where the level of this element was high, similar studies in soils with low contents of k are recommended, which would allow a better understanding of the fertilization needs of this variety that is highly important to colombia. 211rozo m. and ñústez l.: effects of phosphorus and potassium levels on the yield of the tuber variety criolla colombia in the department of cundinamarca cited literature abdelgadir, a., m. errebhi, h. al-sarhan, and m. ibrahim. 2003. the effect of different levels of additional potassium on yield and industrial qualities of potato (solanum tuberosum l.) in an irrigated arid region. am. j. pot. res. 80(3), 219-222. alvarez-sánchez, e., j. etchevers, j. ortíz, r. núñez, v. volke, l. tijerina and a. martínez. 1999. biomass production and phosphorus accumulation of potato as affected by phosphorus nutrition.j. plant nutr. 22(1), 205-217. barber, s. 1994. root growth and nutrient uptake. pp. 95-99. in: bootee, k., j. bennet, and m. paulsen (eds.). physiology and determination of crop yield. american society of agronomy, madison, fl. becerra, l.a., s.l. navia, and c.e. ñústez. 2007. efecto de niveles de fósforo y potasio sobre el rendimiento del cultivar ‘criolla guaneña’ en el departamento de nariño. rev. latinoam. papa 14(1), 51-60. bustos, p., v. arias, and c. ñústez. 1996. evaluación del rendimiento en papa criolla (solanum phureja juz. et. buk) variedad ‘yema de huevo’, bajo diferentes densidades de siembra en la sabana de bogotá. agron. colomb. 13(2), 162-168. carmona, g., h. fano, m. ordinola, and g. scott. 1998. experiencias de exportación de la papa amarilla peruana. international potato center (cip); asociación de exportadores (adex), lima. chapman, k., l. sparrow, p. hardman, d. wright, and j. thorp. 1992. potassium nutrition of kennebec and russet burbank potatoes in tasmania: effect of soil and fertiliser potassium on yield, petiole and tuber potassium concentrations, and tuber quality. aust. j. exp. agr. 32(4), 521-527. davenport, j. and e. bentley. 2001. does potassium fertilizer form, source, and time of application influence potato yield and quality in the columbia basin? am. j. pot. res. 78(4), 311-318. dubetz, s. and j. bole. 1975. effect of nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizers on yield components and specific gravity of potatoes. am. j. pot. res. 52(12), 399-405. estrada, n. 2000. la biodiversidad en el mejoramiento genético de la papa. fundación promoción e investigación de los productos andinos (proinpa); international potato center (cip); centro de información para el desarrollo (cid), la paz. fedepapa, federación colombiana de productores de papa. 2003. censo nacional de la papa departamento de cundinamarca. rev. papa 23, 52. hawkes, j.g. 1990. the potato: evolution, biodiversity and genetic resources. belhaven press, london. huaman, z. and d. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (solanum sect, petota). am. j. bot. 89(6), 947-965. ica, instituto colombiano agropecuario. 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación. manual de asistencia técnica no. 25. bogotá. kumar, p., s. pandey, b. singh, s. singh, and d. kumar. 2007. influence of source and time of potassium application on potato growth, yield, economics and crisp quality. pot. res. 50(1), 1-13. laboski, c. and k. kelling. 2007. influence of fertilizer management and soil fertility on tuber specific gravity: a review. am. j. pot. res. 84(4), 283-290. lópez, l. 1993. las papas silvestres de colombia. rev. papa 7(1), 4-13. luján, l. 1996. historia de la papa. rev. papa 16(1), 4-25. marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press, londres. mccollum, r. 1978. analysis of potato growth under differing p regimes. i. tuber yield and allocation of dry matter and p. agron. j. 70(1), 51-57. mcdole, r. 1978. potassium fertilizer trials with potatoes on coarsetextured soils in southeastern idaho. am. pot. j. 55(3), 161-170. mengel, k. and e. kirkby. 1987. principles of plant nutrition, 4th ed. international potash institute. bern. mengel, k., e. kirkby, h. kosegarten, and t. appel. 2001. principles of plant nutrition. 5th ed. kluwer academic publishers, dordrecht, the netherlands. ñústez, c.e., m. santos, s.l. navia, and j.m. cotes. 2006. evaluación de la fertilización fosfórica foliar y edáfica sobre el rendimiento de la variedad de papa ‘diacol capiro’ (solanum tuberosum l.). agron. colomb. 24(1), 111-121. öztürk, e., z. kavurmaci, k. kara, and t. polat. 2010. the effects of different nitrogen and phosphorus rates on some quality traits of potato. pot. res. 53, 309-312. panique, e., k. kelling, e. schulte, d. hero, w. stevenson, and v. james. 1997. potassium rate and source effects on potato yield, quality, and disease interaction. amer j. pot. res. 74(6), 379-398. pérez, l., l.e. rodriguez, and m.i. gómez. 2008. efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes b, mn y zn en el rendimiento y calidad de papa criolla (solanum phureja) variedad criolla colombia. agron. colomb. 36(3), 477-486. pessarakli, m. 2001. handbook of plant and crop physiology. 2nd ed. marcel dekker, new york. pumisacho, m. and s. sherwood. 2002. el cultivo de la papa en ecuador. instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias (iniap); international potato center (cip), quito. rivera, j.e., a. herrera, and l.e. rodríguez. 2006. evaluación sensorial en productos procesados de papa criolla (solanum phureja) y su importancia para el fitomejoramiento. fitotec. colomb. 6(2), 9-25. rodríguez, d., l.e. rodríguez, and c.e. ñústez. 2006. heredabilidad y evaluación del contenido de proteínas totales de la colección de papa criolla (solanum phureja juz et buk) de la universidad nacional de colombia). in: memorias del xxii congreso de la asociación latinoamericana de la papa (alap). toluca, méxico. rodríguez, l.e., c.e. ñústez, and n. estrada. 2009. criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla para el departamento de antioquia (colombia). agron. colomb. 27(3), 287-301. rosen, c. and p. bierman. 2008. potato yield and tuber set as affected by phosphorus fertilization. am. j. pot. res. 85(2), 110-120. salisbury, f.b. and c.w. ross. 1994. fisiología vegetal. 4th ed. grupo editorial iberoamericano. méxico df. sadc, secretaría de agricultura departamento de cundinamarca. 2008. determinación de las zonas con ventajas competitivas para las principales cadenas agroproductivas mediante la implementación de un sistema experto basado en los sistemas de información geográfica agropecuario para el departa212 agron. colomb. 29(2) 2011 mento de cundinamarca. convenio interadministrativo no. 053. gobernación de cundinamarca; universidad de cundinamarca. en: http://es.scribd.com/doc/32084576/43/ provincia-sabana-centro; consulted: june, 2011. spooner, d.m., j. núñez, g. trujillo, m. del r. herrera, f. guzmán, and m. ghislain. 2007. extensive simple sequence repeat genotyping of potato landraces supports a major reevaluation of their gene pool structure and classification. pnas 104, 19398-19403. talburt, w.f. and o. smith. 1975. potato processing. 3th ed. the avi publishing compañy, westport, ct. vargas, a.m. 2010. respuesta de la colección central colombiana de solanum phureja de la universidad nacional de colombia a la infección con potato yellow vein virus (pyvv). tesis de maestría. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogotá. villarreal, h., p.d. porras, a. santa, j. lagoeyte, and d. muñoz. 2007. costos de producción de papa en las principales zonas productoras de colombia. in: http://papaunc.com/img_upload/ f243f82ed8fde644849683ee48a08ef8/estudio_de _costos_de_prod._papa.pdf; consulted: june, 2011. estimation of transpiration in oil palm (elaeis guineensis jacq.) with the heat ratio method received for publication: 9 february, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.55649 1 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center (cenipalma). bogota (colombia). 2 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hmromeroa@unal.edu.co agronomía colombiana 34(2), 172-178, 2016 estimation of transpiration in oil palm (elaeis guineensis jacq.) with the heat ratio method estimación de la transpiración en palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) por el método del radio de calor cristihian jarri bayona-rodríguez1 and hernán mauricio romero1, 2 abstract resumen sap f low sensors were installed on the leaf petioles of 5-year-old oil palms (elaeis guineensis jacq.) to measure the xylem water f low for 12 days based on the heat ratio method (hrm). it was found that young leaves have higher sap f low rates, reaching values of over 250 cm3 h-1, and that sap f low f luctuations are directly related to weather conditions, particularly the vapor pressure deficit (vpd) component. it was observed that the sap f low rates remained constant and very close to 0 cm3 h-1 between 18:00 and 6:00 h and that the upward and downward movement of sap was faster during the day, with peak levels between 9:00 and 16:00 h. under the evaluation conditions, the oil palm crop transpiration was estimated to be 1.15 mm h2o/ha-day. the hrm is a highly repeatable method and an useful tool to quantify the total oil palm transpiration. it could potentially be applied to irrigation. en palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) de 5 años de edad se colocaron en la base peciolar de las hojas sensores de f lujo de savia, basados en el método del radio de calor (hrm), para cuantificar durante 12 días el movimiento de agua xilemática en la palma. se encontró que las hojas jóvenes tienen un mayor f lujo de savia con valores superiores a los 250 cm3 h-1, se determinó que las f luctuaciones del f lujo de savia están directamente relacionadas con las condiciones climáticas siendo el déficit de presión de vapor (vpd) el componente de mejor explicación para dicha variación. se observó que el f lujo de savia es constante y muy cercano a 0 cm3 h-1 desde las 18:00 horas hasta las 6:00 horas, y en el día su ascenso y descenso son rápidos y mantiene sus valores máximos entre las 9:00 y 16:00 h. se estimó que bajo las condiciones de la evaluación el cultivo de palma de aceite presentó una transpiración de 1,15 mm h2o/ ha-día. el hrm resultó un método con alta repetibilidad entre las palmas siendo una buena herramienta para cuantificar la transpiración total de la palma de aceite y podría ser utilizada potencialmente para la aplicación de riego. key words: transpiration, sap f low, vapor pressure deficit. palabras clave: transpiración, f lujo de savia, déficit de presión de vapor. the water demand of oil palms under different controlled conditions; however, the water requirements of oil palm in the field are not well known. therefore, it is necessary to take direct measurements to determine water use under field conditions over time. different measurement methods have been used to quantify the transpiration of plants, including the estimation of water use based on water balance and measurements of precipitation, drainage and changes in the water reserve available to plants (ruiz-peñalver et al., 2014), along with the lysimeter method, which, for perennials, requires a large infrastructure, such as that used in the study conducted on date palm (tripler et al., 2012). however, even though introduction oil palm cultivation in colombia has grown significantly in recent years (fedepalma, 2014), with a planted area of 450 thousand hectares distributed in different regions of the country. oil palm requires large amounts of water for good production (corley and tinker, 2003; paramananthan, 2003; carr, 2011) assuming an average water requirement of 6 mm per day. however, the measurements used to determine the overall transpiration rate of oil palm have been based on allometric parameters (kallarackal et al., 2004; legros et al., 2009) or on gas exchange measurements (suresh et al., 2010; rivera et al., 2012; suresh et al., 2012). all of these studies have allowed us to partly understand http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.55649 173bayona-rodríguez and romero: estimation of transpiration in oil palm (elaeis guineensis jacq.) with the heat ratio method this method has been improved, the size of the plant is still a major limitation. for smaller species, inexpensive lysimeters can be used, as reported by ruiz-peñalver et al. (2014). another method used is the granier method (granier, 1987) and its modifications (burgess et al., 2001), a technique that measures sap flow rates and the volumetric f low of water in xylem tissue with a short heat pulse as an indicator. this is performed by measuring the ratio of the amount of heat transported to two symmetrically arranged temperature sensors to calculate the quantity and direction of the water f low (smith and allen, 1996; bleby et al., 2004). research with sap f low meters has been corroborated by other techniques, such as the lysimeter and water balance, with a high correlation between the different techniques. these results show the usefulness of this technique (trcala and čermák, 2012; langensiepen et al., 2014). the aim of most of the studies that used the heat pulse method was to determine the water balance and f low of assimilates, such as the study by haijun et al. (2015) under mesh-house conditions, in which the total transpiration of banana plants was determined. based on information provided by the device, they were able to determine the water demand of the plants and, therefore, the optimum irrigation schedule to prevent water stress. the same has been done with cacao (lópez-lópez et al. 2013) and eucalyptus (bleby et al., 2012); various studies were able to determine and quantify the sap f low rate with a high degree of accuracy using the heat pulse method. the aim of this study was to measure the total transpiration of a commercial oil palm plantation under field conditions. we examined climate variables in order to understand which of them play significant roles in transpiration f luctuations. furthermore, we studied the inf luences of leaf age on whole plant transpiration. the results have a potential to be used as a decision making tool in water management and supply under a precision agriculture scheme. materials and methods location of the study area this study was conducted in the palmar de la vizcaína experiment field station, santander, colombia (6º58’ n; 73º42’ w), at an altitude of 140 m, with 75% relative humidity and 32ºc of average daily temperature. five years-old oil palms (elaeis guineensis ) arranged in a 9 m wide triangle were selected for evaluation in a 10-ha lot planted in 2011. during the months of the study, the average rainfall was 280 mm. sap flow measurement the heat ratio method (bleby et al., 2012; hölttä et al., 2015) was used to measure the sap f low with sfm1 sensors from ict international (australia). these sensors consisted of three needles. one of the needles generates a heat pulse, and the other two are each fitted with two thermocouples (fig. 1). three sensors were installed in each palm, in leaves 9, 17 and 25, just before the rudimentary leaf lets. the information was recorded every 10 min. throughout the day for cycles of 12 d, which is the time that it takes for the leaf to change positions in the phyllotaxy of the palm. the heat pulse used was 35 j, a value found in previous settings (data not shown). additionally, tissue samples were collected from the petiole base to determine the leaf tissue thermal diffusivity constant by measuring the wet weight, dry weight and volume of fresh tissue. the heat ratio method (hrm) measures the ratio of the increase in temperature, following the release of a pulse of heat, at points equidistant downstream and upstream from a line heater. heat pulse velocity is calculated as: vh = k 1n (v1/v2)3600 (1)x where k is thermal diffusivity of green (fresh) wood, x is distance (cm) between the heater and either temperature probe, and v1 and v2 are increases in temperature (from initial temperatures) at equidistant points downstream and upstream, respectively, x cm from the heater. the probe positions relative to the heater used with the hrm are -0.5 and 0.5 cm, hence x = 0.5 cm. figure 1. diagram of the heat ratio method used in the sap flow meters. modified from the heat ratio method (hrm) installation & operation manual, ict international pty ltd., australia. 174 agron. colomb. 34(2) 2016 ppfd (µmol m-2 s-1) 0 400 800 1200 1600 2000 16 :0 0: 00 11 :0 0: 00 06 :0 0: 00 01 :0 0: 00 20 :0 0: 00 15 :0 0: 00 10 :0 0: 00 05 :0 0: 00 00 :0 0: 00 19 :0 0: 00 14 :0 0: 00 09 :0 0: 00 21 :0 0: 00 1110987654321 12 vapor pressure deficit (kpa) 1.5 1.0 0.5 0.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 04 :3 0: 00 23 :4 0: 00 18 :5 0: 00 14 :0 0: 00 09 :1 0: 00 04 :2 0: 00 23 :3 0: 00 18 :4 0: 00 13 :5 0: 00 09 :0 0: 00 09 :2 0: 00 19 :1 0: 00 14 :2 0: 00 09 :3 0: 00 04 :4 0: 00 23 :5 0: 00 19 :0 0: 00 14 :1 0: 00 00 :0 0: 00 15 :0 0: 00 10 :1 0: 00 05 :2 0: 00 00 :3 0: 00 19 :4 0: 00 14 :5 0: 00 10 :0 0: 00 05 :1 0: 00 00 :2 0: 00 19 :3 0: 00 14 :4 0: 00 09 :5 0: 00 05 :0 0: 00 00 :1 0: 00 19 :2 0: 00 14 :3 0: 00 09 :4 0: 00 04 :5 0: 00 19 :5 0: 00 20 :0 0: 00 15 :1 0: 00 10 :2 0: 00 05 :3 0: 00 00 :4 0: 00 00 :5 0: 00 01 :0 0: 00 20 :1 0: 00 15 :2 0: 00 10 :3 0: 00 05 :4 0: 00 00 :5 0: 00 06 :0 0: 00 01 :1 0: 00 20 :2 0: 00 15 :3 0: 00 10 :4 0: 00 10 :5 0: 00 20 :3 0: 00 15 :4 0: 00 1110987654321 12 atmosphere temperature (°c) 28 26 24 22 20 30 32 36 38 40 04 :3 0: 00 23 :4 0: 00 18 :5 0: 00 14 :0 0: 00 09 :1 0: 00 04 :2 0: 00 23 :3 0: 00 18 :4 0: 00 13 :5 0: 00 09 :0 0: 00 09 :2 0: 00 19 :1 0: 00 14 :2 0: 00 09 :3 0: 00 04 :4 0: 00 23 :5 0: 00 19 :0 0: 00 14 :1 0: 00 00 :0 0: 00 15 :0 0: 00 10 :1 0: 00 05 :2 0: 00 00 :3 0: 00 19 :4 0: 00 14 :5 0: 00 10 :0 0: 00 05 :1 0: 00 00 :2 0: 00 19 :3 0: 00 14 :4 0: 00 09 :5 0: 00 05 :0 0: 00 00 :1 0: 00 19 :2 0: 00 14 :3 0: 00 09 :4 0: 00 04 :5 0: 00 19 :5 0: 00 20 :0 0: 00 15 :1 0: 00 10 :2 0: 00 05 :3 0: 00 00 :4 0: 00 00 :5 0: 00 01 :0 0: 00 20 :1 0: 00 15 :2 0: 00 10 :3 0: 00 05 :4 0: 00 00 :5 0: 00 06 :0 0: 00 01 :1 0: 00 20 :2 0: 00 15 :3 0: 00 10 :4 0: 00 10 :5 0: 00 20 :3 0: 00 15 :4 0: 00 1110987654321 12 relative humidity (%) 0 20 40 60 80 100 04 :3 0: 00 23 :4 0: 00 18 :5 0: 00 14 :0 0: 00 09 :1 0: 00 04 :2 0: 00 23 :3 0: 00 18 :4 0: 00 13 :5 0: 00 09 :0 0: 00 09 :2 0: 00 19 :1 0: 00 14 :2 0: 00 09 :3 0: 00 04 :4 0: 00 23 :5 0: 00 19 :0 0: 00 14 :1 0: 00 00 :0 0: 00 15 :0 0: 00 10 :1 0: 00 05 :2 0: 00 00 :3 0: 00 19 :4 0: 00 14 :5 0: 00 10 :0 0: 00 05 :1 0: 00 00 :2 0: 00 19 :3 0: 00 14 :4 0: 00 09 :5 0: 00 05 :0 0: 00 00 :1 0: 00 19 :2 0: 00 14 :3 0: 00 09 :4 0: 00 04 :5 0: 00 19 :5 0: 00 20 :0 0: 00 15 :1 0: 00 10 :2 0: 00 05 :3 0: 00 00 :4 0: 00 00 :5 0: 00 01 :0 0: 00 20 :1 0: 00 15 :2 0: 00 10 :3 0: 00 05 :4 0: 00 00 :5 0: 00 06 :0 0: 00 01 :1 0: 00 20 :2 0: 00 15 :3 0: 00 10 :4 0: 00 10 :5 0: 00 20 :3 0: 00 15 :4 0: 00 1110987654321 12 sap flow (cm3 h-1) 0 50 150 100 200 250 300 04 :3 0: 00 23 :4 0: 00 18 :5 0: 00 14 :0 0: 00 09 :1 0: 00 04 :2 0: 00 23 :3 0: 00 18 :4 0: 00 13 :5 0: 00 09 :0 0: 00 09 :2 0: 00 19 :1 0: 00 14 :2 0: 00 09 :3 0: 00 04 :4 0: 00 23 :5 0: 00 19 :0 0: 00 14 :1 0: 00 00 :0 0: 00 15 :0 0: 00 10 :1 0: 00 05 :2 0: 00 00 :3 0: 00 19 :4 0: 00 14 :5 0: 00 10 :0 0: 00 05 :1 0: 00 00 :2 0: 00 19 :3 0: 00 14 :4 0: 00 09 :5 0: 00 05 :0 0: 00 00 :1 0: 00 19 :2 0: 00 14 :3 0: 00 09 :4 0: 00 04 :5 0: 00 19 :5 0: 00 20 :0 0: 00 15 :1 0: 00 10 :2 0: 00 05 :3 0: 00 00 :4 0: 00 00 :5 0: 00 01 :0 0: 00 20 :1 0: 00 15 :2 0: 00 10 :3 0: 00 05 :4 0: 00 00 :5 0: 00 06 :0 0: 00 01 :1 0: 00 20 :2 0: 00 15 :3 0: 00 10 :4 0: 00 10 :5 0: 00 20 :3 0: 00 15 :4 0: 00 1110987654321 12 leaf 9 leaf 25leaf 17 17 :0 0: 00 12 :0 0: 00 07 :0 0: 00 02 :0 0: 00 22 :0 0: 00 18 :0 0: 00 13 :0 0: 00 08 :0 0: 00 03 :0 0: 00 23 :0 0: 00 19 :0 0: 00 14 :0 0: 00 09 :0 0: 00 04 :0 0: 00 00 :0 0: 00 20 :0 0: 00 15 :0 0: 00 10 :0 0: 00 05 :0 0: 00 01 :0 0: 00 21 :0 0: 00 16 :0 0: 00 11 :0 0: 00 06 :0 0: 00 02 :0 0: 00 22 :0 0: 00 17 :0 0: 00 12 :0 0: 00 07 :0 0: 00 03 :0 0: 00 23 :0 0: 00 18 :0 0: 00 13 :0 0: 00 08 :0 0: 00 04 :0 0: 00 00 :0 0: 00 19 :0 0: 00 14 :0 0: 00 09 :0 0: 00 05 :0 0: 00 20 :0 0: 00 15 :0 0: 00 10 :0 0: 00 figure 2. daily sap flow rate in 3 leaves of oil palm during a 12-day sampling period by the heat ratio method (n=4). ppfd, photosynthetic photon flux density; rh, relative humidity; at, ambient temperature; vpd, vapor pressure deficit. environmental variables throughout the sampling period. 175bayona-rodríguez and romero: estimation of transpiration in oil palm (elaeis guineensis jacq.) with the heat ratio method c um ul at iv e vo lu m e (l ) 0 5 10 15 20 25 16 :4 0: 00 09 :0 0: 00 00 :2 0: 00 21 :0 0: 00 1110987654321 12 leaf 9 leaf 25leaf 17 15 :4 0: 00 08 :0 0: 00 23 :2 0: 00 14 :4 0: 00 07 :0 0: 00 22 :2 0: 00 13 :4 0: 00 06 :0 0: 00 21 :2 0: 00 12 :4 0: 00 05 :0 0: 00 20 :2 0: 00 11 :4 0: 00 04 :0 0: 00 19 :2 0: 00 10 :4 0: 00 03 :0 0: 00 18 :2 0: 00 09 :4 0: 00 02 :0 0: 00 17 :2 0: 00 08 :4 0: 00 01 :0 0: 00 16 :2 0: 00 07 :4 0: 00 00 :0 0: 00 15 :2 0: 00 06 :4 0: 00 23 :0 0: 00 14 :2 0: 00 05 :4 0: 00 22 :0 0: 00 13 :2 0: 00 figure 3. accumulated volume of water transported by 3 leaves of oil palm during a 12-day sampling period by the heat ratio method (n = 4). climate data air temperature, relative humidity, photosynthetically active radiation, soil moisture, soil temperature, rainfall and net radiation data were recorded with a biomet weather station (sutron corp sterling, va) anchored to the eddy covariance system installed in the study area. the vpd was calculated using software free to autogrow (http://www. autogrow.com) with temperature data, relative humidity and radiation. data analysis the sap f low data were analyzed with sapflowtool 1.4.1 software from ict-international / phyto it (australia). the daily f low and water consumption accumulation over time were calculated to estimate the total transpiration. the data were statistically analyzed with sas software, the statistical assumptions (homogeneity of variance, normal distribution and randomness) were tested. in order to determine the differences between the palms and leaves, anova, duncan's multiple range test, and multiple regressions associated with weather data were performed. results during the sampling days, the soil water potential was constant in a range of -0.1 to -0.2 mpa, and the sap f low showed no significant difference in any of the evaluated palms. however, differences were found between leaf 9 and leaf 25, where leaf 17 had an intermediate value between them. a similar pattern was found in each of the sampled leaves (fig. 2), where the sap f low rate ranged from 10 to 20 cm3 h-1 overnight from 18:00 hr to approximately 6:00 hr increasing 20-fold 2 h after the arrival of the first rays of light (fig. 2a). the highest f low rates occurred between 9:00 and 16:00 hr (220 cm3 h-1), with f luctuations between 20 and 40 cm3 h-1. at 16:00 hr, the f low rate started to decrease, reaching the lowest values after 18:00 hr; this cycle repeated every day during the sampling period. additionally, a reduction in the sap f low was observed after day 7 of the evaluation, associated with a decrease in vapor pressure deficit (vpd). the volume of water transported through the leaf petiole bases during the sampling period was calculated based on the recorded information (fig. 3). leaf 9 transported the largest volume of water (21.65 l), followed by leaf 17 (17.20 l) and leaf 25 (14.6 l) during the 12 d of sampling. this variable showed statistically significant differences over time from day 4. no statistically significant differences were found between palms, which indicated a good repeatability of sampling. additionally, the volume of water transported increased during the day, as illustrated by valleys related to the lower volume of water transported during the night. discussion the results are similar to those found in pindo palm (madurapperuma et al., 2009), pine (chang et al., 2014) and wheat (langensiepen et al., 2014), among other species. daily f luctuations are directly associated with soil water conditions and weather variations that inf luence gas exchange in plants. for example, in jujube (chen et al., 2014), a reduction in soil water potential and change of meteorological factors caused a direct response in photosynthesis and transpiration rates, which was ref lected in reduced sap f low. we found that sap f low rates are closely related to weather variables (fig. 4), where the vapor pressure deficit (vpd) was the most correlated factor. these results are similar to those reported for oil palm in indonesia (niu et al., 2015). a multiple regression was also performed, taking into account the main components (at, ppfd and vpd) (fig. 5), in which a high linearity was found. however, it is 176 agron. colomb. 34(2) 2016 0 50 150 100 200 250 9: 10 :0 0 8: 20 :0 0 7: 30 :0 0 6: 40 :0 0 5: 50 :0 0 5: 00 :0 0 4: 10 :0 0 3: 20 :0 0 2: 30 :0 0 1: 40 :0 0 0: 50 :0 0 0: 00 :0 0 10 :0 0: 00 20 :0 0: 00 19 :1 0: 00 18 :2 0: 00 17 :3 0: 00 16 :4 0: 00 15 :5 0: 00 15 :0 0: 00 14 :1 0: 00 13 :2 0: 00 12 :3 0: 00 11 :4 0: 00 10 :5 0: 00 20 :5 0: 00 21 :4 0: 00 23 :2 0: 00 22 :3 0: 00 s ap fl ow ( cm 3 h1 ) v p d ( k pa ) 2.5 2 1.5 1 0.5 3 0 0 50 150 100 200 250 9: 10 :0 0 8: 20 :0 0 7: 30 :0 0 6: 40 :0 0 5: 50 :0 0 5: 00 :0 0 4: 10 :0 0 3: 20 :0 0 2: 30 :0 0 1: 40 :0 0 0: 50 :0 0 0: 00 :0 0 10 :0 0: 00 20 :0 0: 00 19 :1 0: 00 18 :2 0: 00 17 :3 0: 00 16 :4 0: 00 15 :5 0: 00 15 :0 0: 00 14 :1 0: 00 13 :2 0: 00 12 :3 0: 00 11 :4 0: 00 10 :5 0: 00 20 :5 0: 00 21 :4 0: 00 23 :2 0: 00 22 :3 0: 00 s ap fl ow ( cm 3 h1 ) a m bi en t t em pe ra tu re ( °c ) 34 32 30 28 26 24 22 36 20 0 100 50 150 200 250 9: 10 :0 0 8: 20 :0 0 7: 30 :0 0 6: 40 :0 0 5: 50 :0 0 5: 00 :0 0 4: 10 :0 0 3: 20 :0 0 2: 30 :0 0 1: 40 :0 0 0: 50 :0 0 0: 00 :0 0 10 :0 0: 00 20 :0 0: 00 19 :1 0: 00 18 :2 0: 00 17 :3 0: 00 16 :4 0: 00 15 :5 0: 00 15 :0 0: 00 14 :1 0: 00 13 :2 0: 00 12 :3 0: 00 11 :4 0: 00 10 :5 0: 00 20 :5 0: 00 21 :4 0: 00 23 :2 0: 00 22 :3 0: 00 s ap fl ow ( cm 3 h1 ) r h ( % ) 100 80 60 40 20 120 0 0 100 50 150 200 250 9: 10 :0 0 8: 20 :0 0 7: 30 :0 0 6: 40 :0 0 5: 50 :0 0 5: 00 :0 0 4: 10 :0 0 3: 20 :0 0 2: 30 :0 0 1: 40 :0 0 0: 50 :0 0 0: 00 :0 0 10 :0 0: 00 20 :0 0: 00 19 :1 0: 00 18 :2 0: 00 17 :3 0: 00 16 :4 0: 00 15 :5 0: 00 15 :0 0: 00 14 :1 0: 00 13 :2 0: 00 12 :3 0: 00 11 :4 0: 00 10 :5 0: 00 20 :5 0: 00 21 :4 0: 00 23 :2 0: 00 22 :3 0: 00 s ap fl ow ( cm 3 h1 ) p p fd ( µ m ol m -2 s -1 ) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 1800 0 ppfd rh at vdp figure 4. relationship of sap flow rates of 3 leaves of oil palm by the heat ratio method with climate variables. par, photosynthetically active radiation; rh, relative humidity; at, ambient temperature; vpd, vapor pressure deficit (n = 4). leaf 9, leaf 17 and leaf 25. 177bayona-rodríguez and romero: estimation of transpiration in oil palm (elaeis guineensis jacq.) with the heat ratio method necessary to include other variables to complete a predictive model for irrigation, as was done for jujube and banana (lu et al., 2002; haijun et al., 2015; chen et al., 2014). based on the water f low data, including 33 leaves, our estimates of whole-plant water use were calculated as the sum of the rates from individual leaves, which is necessary and useful to assess canopy variability. we found that water use per palm was substantially higher in young leaves than in older leaves. the estimated water consumption per palm was 80.5 l d-1, for a transpiration of 1.15 mm d-1, very similar to the value reported by niu et al. (2015). in the literature (mutert et al., 1999; corley and tinker, 2003), the estimated values based on evapotranspiration o bs er ve d va lu e (c m 3 h1 ) leaf 9 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 r2=0.98109 o bs er ve d va lu e (c m 3 h1 ) leaf 17 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 r2=0.98301 o bs er ve d va lu e (c m 3 h1 ) predicted value (cm3 h-1) leaf 25 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 r2=0.98167 figure 5. multiple regression for leaves 9, 17 and 25 of oil palm, taking vpd, ppfd and rh into account to develop predictive models (n=4). and allometric calculations are higher, possibly because those estimations do not directly measure plant water consumption. conclusions the analysis of sap f low measurements showed that each leaf had a different water consumption rate, and young leaves had higher water consumption values. this monitoring allowed us to determine that, for the measurement conditions, the transpiration of one hectare of oil palm was 1.15 mm d-1. the sap f low rates in the oil palm were closely related to weather variations, particularly vapor pressure deficit, vpd, which is the variable that best explains the f luctuations in water movement in oil palm. additionally, measurements showed high repeatability using the heat ratio method (hrm) of ict-international (australia). however, it is necessary to assess the crop in different seasons to determine water requirements during the dry season and to integrate crop transpiration data with the evapotranspiration data of the ecosystem. acknowledgments this research at cenipalma was funded by the colombian oil palm promotion fund (ffp), administrated by fedepalma (federación nacional de cultivadores de palma de aceite) and ministry of agriculture and rural development of colombia. literature cited bleby, t.m., s.s.o. burgess, and m.a. adams. 2004. a validation, comparison and error analysis of two heat-pulse methods for measuring sap f low in eucalyptus marginata saplings. funct. plant biol. 31, 645-658. doi: 10.1071/fp04013 bleby, t.m., i.j. colquhoun, and m.a. adams. 2012. hydraulic traits and water use of eucalyptus on restored versus natural sites in a seasonally dry forest in southwestern australia. for. ecol. manage. 274, 58-66. doi: 10.1016/j.foreco.2012.02.029 burgess, s.s., m.a. adams, n.c. turner, c.r. beverly, c.k. ong, a.a. khan, and t.m. bleby. 2001. an improved heat pulse method to measure low and reverse rates of sap f low in woody plants. tree physiol. 21, 589-98. doi: 10.1093/treephys/21.9.589 carr, m.k.v. 2011. the water relations and irrigation requirements of oil palm (elaeis guineensis): a review. exp. agric. 47, 629-652. doi: 10.1017/s0014479711000494 chang, x., w. zhao, and z. he. 2014. radial pattern of sap f low and response to microclimate and soil moisture in qinghai spruce (picea crassifolia) in the upper heihe river basin of arid northwestern china. agric. for. meteorol. 187, 14-21, doi: 10.1016/j.agrformet.2013.11.004 chen, d., y. wang, s. liu, x. wei, and x. wang. 2014. response of relative sap f low to meteorological factors under different soil http://dx.doi.org/10.1071/fp04013 http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2012.02.029 http://dx.doi.org/10.1093/treephys/21.9.589 http://dx.doi.org/10.1017/s0014479711000494 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2013.11.004 178 agron. colomb. 34(2) 2016 moisture conditions in rainfed jujube (ziziphus jujuba mill.) plantations in semiarid northwest china. agric. water manage. 136, 23-33. doi: 10.1016/j.agwat.2014.01.001 corley, r.h. and p.b. tinker. 2003. the oil palm. 4th ed. blackwell science, oxford, uk. doi: 10.1002/9780470750971 granier, a. 1987. mesure du f lux de sève brute dans le tronc du douglas par une nouvelle méthode thermique. ann. sci. for. 44, 1-14. doi: 10.1051/forest:19870101 haijun, l., s. cohen, j.h. lemcoff, y. israeli, and j. tanny. 2015. sap f low, canopy conductance and microclimate in a banana screenhouse. agric. for. meteorol. 201, 165-175. doi: 10.1016/j. agrformet.2014.11.009 hölttä, t., t. linkosalo, a. riikonen, s. sevanto, and e. nikinmaa. 2015. an analysis of granier sap f low method, its sensitivity to heat storage and a new approach to improve its time dynamics. agric. for. meteorol. 211-212, 2-12. doi: 10.1016/j. agrformet.2015.05.005 kallarackal, j., p. jeyakumar, and s.j. george. 2004. water use of irrigated oil palm at three different arid locations in peninsular india. j. oil palm res. 16, 45-53. langensiepen, m., m. kupisch, a. graf, m. schmidt, and f. ewert. 2014. improving the stem heat balance method for determining sap-f low in wheat. agric. for. meteorol. 186, 34-42. doi: 10.1016/j.agrformet.2013.11.007 legros, s., i. mialet-serra, j.-p. caliman, f.a. siregar, a. clémentvida l, and m. dingkuhn. 2009. phenolog y and grow t h adjustments of oil palm (elaeis guineensis) to photoperiod and climate variability. ann. bot. 104, 1171-82. doi: 10.1093/ aob/mcp214 lópez-lópez, r., w. ojeda-bustamante, a.p. lópez andrade, and e.a. catalán-valencia. 2013. heat pulse method and sap f low for measuring transpiration in cacao. rev. chapingo ser. zo. áridas 7, 85-96. doi: 10.5154/r.rchsza.2012.06.023 lu, p., k.-c. woo, and z.-t. liu. 2002. estimation of whole-plant transpiration of bananas using sap f low measurements. j. exp. bot. 53, 1771-1779. doi: 10.1093/jxb/erf019 madurapperuma, w.s., t.m. bleby, and s.s.o. burgess. 2009. evaluation of sap f low methods to determine water use by cultivated palms. environ. exp. bot. 66, 372-380. doi: 10.1016/j. envexpbot.2009.04.002 mutert, e., t.h. fairhurst, and r.h. von uexküll. 1999. agronomic management of oil palms on deep peat. better crops int. 13, 22-27. niu, f., a. roll, a. hardanto, a. meijide, m. kohler, hendrayanto, and d. hölscher. 2015. oil palm water use: calibration of a sap f lux method and a field measurement scheme. tree physiol. 35, 563-573. doi: 10.1093/treephys/tpv013 paramananthan, s. 2003. land selection for oil palm. in: härdter, r. and t. fairhursteds (ed.). oil palm: management for large and sustainable yields. ppi, ppic and ipi, singapore. rivera, y., l. moreno, c.j. bayona, and h.m. romero. 2012. physiological response of oil palm interespecific hybrids (elaeis oelifera h.b.k. cortes versus elaeis guineensis jacq.) to water deficit. braz. j. plant physiol. 24, 273-280. doi: 10.1590/ s1677-04202012000400006 ruiz-peñalver, l ., j.a. vera-repullo, m. jiménez-buendía, i. guzmán, and j.m. molina-martínez. 2014. development of an innovative low cost weighing lysimeter for potted plants: application in lysimetric stations. agric. water manage. 151, 103-113. doi: 10.1016/j.agwat.2014.09.020 smith, d.m. and s.j. allen. 1996. measurement of sap f low in plant stems. j. exp. bot. 47, 1833-1844. doi: 10.1093/jxb/47.12.1833 suresh, k., c. nagamani, d.l. kantha, and m.k. kumar 2012. changes in photosynthetic activity in five common hybrids of oil palm (elaeis guineensis jacq.) seedlings under water deficit. photosynthetica 50, 549-556. doi: 10.1007/s11099-012-0062-2 suresh, k., c. nagamani, k. ramachandrudu, and r.k. mathur. 2010. gas-exchange characteristics, leaf water potential and chlorophyll a f luorescence in oil palm (elaeis guineensis jacq.) seedlings under water stress and recovery. photosynthetica 48, 430-436. doi: 10.1007/s11099-010-0056-x trcala, m. and j. čermák. 2012. improvement of the trunk heat balance method including measurement of zero and reverse sap f lows. agric. for. meteorol. 136, 120-126. doi: 10.1016/j. agrformet.2012.07.009 tripler, e., u. shani, a. ben-gal, and y. mualem. 2012. apparent steady state conditions in high resolution weighing-drainage lysimeters containing date palms grown under different salinities. agric. water manage. 107, 66-73. doi: 10.1016/j. agwat.2012.01.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2014.01.001 http://dx.doi.org/10.1002/9780470750971 http://dx.doi.org/10.1051/forest:19870101 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.11.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.11.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2015.05.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2015.05.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2013.11.007 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcp214 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcp214 http://dx.doi.org/10.5154/r.rchsza.2012.06.023 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erf019 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2009.04.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2009.04.002 http://dx.doi.org/10.1093/treephys/tpv013 http://dx.doi.org/10.1590/s1677-04202012000400006 http://dx.doi.org/10.1590/s1677-04202012000400006 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2014.09.020 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/47.12.1833 http://dx.doi.org/10.1007/s11099-012-0062-2 http://dx.doi.org/10.1007/s11099-010-0056-x http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2012.07.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2012.07.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2012.01.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2012.01.010 a methodological approach for the non-monetary valuation of ecosystem services in three communities of the colombian amazon received for publication: 28 july, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.52154 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). zl.ingambiental@gmail.com; harguelloa@unal.edu.co 3 decision and policy analysis research area, centro internacional de agricultura tropical (ciat). cali (colombia) agronomía colombiana 34(1), 109-120, 2016 a methodological approach for the non-monetary valuation of ecosystem services in three communities of the colombian amazon una aproximación metodológica para la valoración no monetaria de servicios ecosistémicos en tres comunidades de la amazonia colombiana zulma duran h.1, heliodoro arguello a.1, and jeimar tapasco2 abstract resumen to conduct a non-monetary valuation of ecosystem services, this study explored combining data on the use of ecosystem resources with measuring the effort expended on agricultural activities in three communities of the lower caqueta, colombian amazon. by measuring the energy expended by people during their principal subsistence activities, a measure of wellbeing was also indirectly obtained. for the three communities, the most costly ecosystem service in terms of energy expended was land in forests, which is prepared for planting with felling and clearing, with a value of 1,353 kcal per workday. this was followed by bush meat from hunting at 811 kcal per workday, fish at 682 kcal, obtaining food from the chagra (small family farming plot) at 470 kcal, collecting fruits at 380 kcal, collecting firewood at 148 kcal, and fetching water at 29 kcal. the preparation of casabe (cassava f latbread) as a cultural service has an energy cost of 386 kcal, while preparing mambe (toasted pulverized coca leaves) has a much higher cost at 808 kcal. a fin de realizar una valoración no monetaria de servicios ecosistémicos este trabajo explora la combinación de datos de uso de los recursos del ecosistema y la actividad agrícola con la medición del esfuerzo dedicado a estas actividades en tres comunidades de la región del bajo caquetá en la amazonia colombiana. al medir el consumo energético de las personas en sus principales actividades de subsistencia, se está obteniendo indirectamente una medida de bienestar. según los niveles de esfuerzo medidos en las tres comunidades el servicio ecosistémico de mayor costo energético es el suelo fértil para sembrar, representado por las actividades de tumba y roza, con un valor de 1,353 kcal por jornada. seguido está el servicio de provisión de carne animal a través de la caza con 811 kcal por jornada, luego la provisión de peces con 682 kcal, y seguido la provisión de comida de la chagra con 470 kcal, recolección de frutos con 380 kcal y por ultimo están los servicios de provisión de leña con 148 kcal y agua con 29 kcal. la elaboración de casabe como servicio cultural tiene un costo energético de 386 kcal, mientras que la elaboración del mambe (polvo hecho con hojas de coca tostadas) tiene un costo mucho más alto con 808 kcal. key words: amazon river, indigenous peoples, traditional knowledge, natural resources, food security, energy expenditure. palabras clave: río amazonas, población indígena, conocimiento tradicional, recursos naturales, seguridad alimentaria, gasto de energético. valuation of es, was developed within the framework the assets project in the corregimiento of la pedrera, department of amazonas (http://espa-assets.org/). de groot et al. (2012) reviewed 320 studies on the economic monetary valuation of different biomasses, 96 of which were conducted in tropical forests. the average value produced was us$5264 per hectare per year. the authors recognized that the methodologies used, such as market prices, had distortions, for example, they did not include the cultural value in which people held ecosystems. however, when contingent valuation is used, ecosystems may be undervalued if studies are conducted in vulnerable introduction benefits to humans from natural ecosystems, such as game animals, timber, fuel wood, water, fertile soil, inspiration and others described by de groot et al. (2002), are defined as ecosystems services (es) (millennium ecosystem assessment, 2005). to better conserve and understand the amazon region and its es, the project on attaining sustainable services from ecosystems through trade-off scenarios (assets) selected a group of multiethnic indigenous communities of the colombian amazon. our study, a non-monetary economic http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.52154 mailto:zl.ingambiental@gmail.com http://espa-assets.org/ 110 agron. colomb. 34(1) 2016 or economically poor populations who cannot pay much for them. in colombia, an official guide exists to develop economic valuations, but all of them focus on monetary values (mavdt, 2003). in contrast, ecological valuation has developed other methodologies, such as the emergy valuation or emergy assessment (ema) (brown et al., 2009), and energy analysis (ea) (ifias, 1974, cited by herendeen, 2004). in spite of this, the existence of different approaches to determine a monetary value, chan et al. (2012) point out the gap in economic valuation and the possible discomfort with expressing cultural services in dollars; so they suggest applying nonmonetary valuation and using decision making for services such as spiritual values, cultural identity, social cohesion, and heritage values. services absolutly important for indigenous communities and settlers in the amazonia. the interactions between amazon communities and nature are highly complex, demanding valuations of es that are not just monetary. according to brondízio et al. (2010), as the complexity of a system and the value of plurality increase, the monetary valuations drop in scientific quality and gain doubtful relevance for policy-making. in response, we took some elements of different methodologies to present another methodological approach. we propose human labour as an indicator of the value of ecosystem services. to make this assumption, we took into account the considerations of odum: “the most energy-intensive item in embodied energy is human labor” (kamp et al. (2016), and the authors cited therein). also, subsistence activities do not use much technology or external resources, such as fuel or electricity to do them; instead, time, effort and traditional knowledge are the mean inputs to get benefits from nature. to account for labor, kamp et al. (2016, and the authors cited therein) suggested suggested the use of food metabolism calories as the correct unit to quantify the energy supporting a person and, consequently, to measure the energy expenditure. human labor, represented by effort, was selected in this study as the best symbol of value in amazon communities, in contrast to the fact that no money is exchanged to get ecosystem services, but time and effort are. subsistence, well-being, and effort in amazon communities the communities in this study defined well-being according to different indicators, including availability of sufficient land for subsistence activities; skills in hunting, fishing, and agriculture (including the possession of tools for these activities); having access to state services such as health and education; and, to a lesser extent, but also necessary, economic income, however infrequent. the conventional definition of subsistence is: that minimal standard for satisfying needs. previously, it took into account only physical characteristics. today, however, subsistence now refers to that minimal standard for satisfying the physical, mental, and productive efficiency needs of human beings (sharif, 1986). currently, calorie intake is an energy indicator for tracking sustainability in developed countries (singh et al., 2009), so calorie expenditure is complementary information to know production system’s efficiency and also sustainability. according to vargas et al. (2011), the total energy cost (tec) of one person is the level of energy needed to maintain the balance between consumption and energy expenditure. the latter constitutes the sum of the basal metabolic rate (bmr), endogenous thermogenesis (et), and physical activity (pa). in sedentary persons, about two-thirds of the tec is used in basal metabolism, while only one-third is spent on pa. in highly active individuals, the tec may be as high as double the bmr, or even higher in some athletes and in those who carry out heavy work. this study aimed to demonstrate another methodological approach for valuation other than monetary. that is, to quantify the energy that communities invest to obtain not only natural resources, but also to maintain their way of life based on, for example, hunting, fishing, cultivating the chagra (small family farming plot), collecting wild fruits, and preparing mambe (toasted pulverized coca leaves) and casabe (cassava f latbread). materials and methods study area the study was carried out in the rural zone of the corregimiento of la pedrera located on the banks of the river caqueta, near the border with brazil, a more detailed description of this town is in ramirez-gomez et al. (2014). the research method used involved selecting three communities, the closest community was located in the camaritagua indigenous reserve at coordinates 1°19’49” s and 69°35’13.7” w. various ethnic groups have converged in this area, mostly the mirañas, tanimucas, and yucunas. 111duran h., arguello a., and tapasco: a methodological approach for the non-monetary valuation of ecosystem services in three communities of the colombian amazon it is a small community of about 13 families who live by cultivating chagras, fishing, hunting, and, to a lesser extent, obtaining paid work in la pedrera. the most distant community was borikada, where the curare-los ingleses indigenous reserve is located, at coordinates 1°20’55.4” s and 69°57’32” w. the community has 14 families of multiethnic origins, including the cubeos, yucunas, boras, and carijonas. the community’s life strategies are cultivating the chagra, fishing, hunting, collecting wild fruits, and some casual (remunerated) work within the community itself. the intermediate community corresponded to the vereda la madroño, located within a forest reserve protected by colombian legislation. its coordinates are 1°18’47” s and 69°32’44.8” w. as it is a mixed community of settlers and indigenous people, with a predominance of indigenous persons (santodomingo, 2011). incomes are derived mostly from lumber, commercial fishing, and other remunerated casual work in la pedrera. the community has 11 families of different origins, the principal ethnic groups found are the matapís, yucunas, tanimucas, and boras, but also there are a lot of brazilians and settlers. according to van der hammen (1992), santodomingo (2011) and cardona (2015) communities in the lower caqueta river basin depend on subsistence, mainly natural resources from the forests and rivers by fishing, hunting and cultivating chagra, so a sample of three families (volunteers) in the three communities that participated was used to measure the value of invested effort in each activity (tab. 1). table 1. characteristics of the families in three communities of the colombian amazon. location family 1 m / w family 2 m / w family 3 m / w camaritagua age 32/31 wt 61/54 age 44/45 wt 70/52 age 20/18 wt 57/50 borikada age 49/49 wt 65/53 age 39/42 wt 74/50 age 39/15 wt 52/52 madroño age 40/29 wt 82/56 age 47/42 wt 77/84 age 45/26 wt 70/67 only man (m) and women (w) did the activities and took records, has the characteristics of them. wt: weight (kg). during the third season, two of the three families were changed in la madroño, they could not continue in the project, so two new couples were selected. also, for camaritagua, two families were changed only during second season. identifying activities linked with es table 2 provides a brief description of the recorded activities. not all activities were carried out in the three recording periods, as these depended on the ecological calendar, which is very similar for the communities in the lower caqueta. table 2. recorded subsistence activities in three communities of the colombian amazon. activity/epoch of the year data description es linked hunting/all year any hunting activity was recorded, whether in the jungle or on the chagra, or whether prey was captured or not bush meat fishing/all year the recorded fishing was used for household consumption, not for commercial purposes fish clearing/all year but less in sep.-oct. this activity was carried out mostly in stubblelands in all epochs of the year. between august and november, it was conducted in the jungle fertile soil felling/j-f and mainly sep.-oct. the communities carried out felling in either stubble-lands or jungle fertile soil fruit collection/ jan.-feb. and june-july this activity was recorded for both wild and backyard fruits fruits cultivating the chagra/all year this set of activities included planting, weeding, and pulling up cassava and other previously planted crops crops such as casaba, plantain fetching water/ all year this activity was recorded in those homes where family members had to leave to fetch water water preparing mambe/all year this activity was recorded in two parts: first, collecting coca leaves from the chagra; and second, arriving back at the house and preparing mambe spiritual values, cultural identity preparing casabe/ all year as for the previous activity, casabe preparation was recorded in two parts: first, collecting cassava from the chagra; second, collecting the starch, expressing out the liquid, kneading it into a type of arepa (tortilla), and cooking it (fig. 1) cultural identity, social cohesion preparing farina/ all year this activity was recorded only in la madroño as the families there (e.g., settlers) had either lost or never had the custom of making casabe. instead, they prepared fariña, which they ate regularly. this activity was also recorded in two parts, but few were recorded cultural identity, social cohesion the measurement of effort to measure effort, we used polar® sports equipment. this recorded the intensity of physical activity as a percentage of the maximum cardiac frequency (cfmax) with which the activity could be carried out. the cfmax was used to estimate energy expenditure on the basis of the maximum number of beats per minute (bpm) during maximum physical effort. the cfmax was also useful for determining the intensity of an activity (polar, 2013). 112 agron. colomb. 34(1) 2016 the cfmax as measured by polar® equipment was calculated, using eq. 1. cfmax = 220 – age (1) cfmax is in beats per minute (bpm) (polar, 2013) the equipment consisted of a cardiac frequency sensor that was placed on the chest of the test subject, using an elastic band, a speed sensor that was placed on the foot, and a training computer, rcx3, that was worn like a watch. the computer received data from the sensors and stored them for later downloading onto a polar® online application. also an initial setting is necessary according to the age, weight and gendeŕ s user of the equipment. figure 2 shows a scene from one of the workshops held with the communities for training in using the equipment. to differentiate among the seasonal changes in the offer of natural resources and the ecological calendary, three sets of records were made in different epochs of year 2014, the three communities simultaneously. the first set was taken between january and february (epoch of frog) when river levels of the caqueta were low, few rains and communities celebrate traditional “doll dance”. the second set was taken in june and july (epoch of fish shoal), months of high rainfall, and the river levels of the caquetá were at their highest, with an abundance of fish and traditional “feather dances”. finally, the third set was taken in september and october (epoch of cicada), when the river levels had dropped again over the short summer, families start preparing new chagras and with the traditional “pineapple dance”. during 30 d for each epoch, the families had the equipment to take records and fill the formats. a facilitator in each community helped with the recordings, this person was training too. he or she visited the families every week to review the recordings made, also he or she completed a field diary with information that complemented each activity recorded by the families and change the initial information’s settings of the equipment according who were going to take records. at the end of each period, the forms, field diary and equipment were collected, checked and contrasted. energy cost and efficiency calculation mean values of invested kilocalories were calculated for each activity in each community and each epoch; also, a frequency of those activities was asked, allowing for the calculation of a value of expended energy per day between the men and women through the different epochs of the year. following the methodology used by harris (1971); baylisssmith (1977) and vickers (1989), the efficiency (t) for each activity was estimated as follows eq. 2: tactivity = (kg of food) × (kcal per kg) (2) kilocalories recorded for each activity the ratio between the energy expenditure and acquired energy through the natural resources (meal, fish, cassava, fruits), is measure of t. for the statistical analysis, the data were analyzed using the statistical program spad v. 5.6 and, to determine the correlations for number of kilocalories, duration of each activity, and the product obtained for each activity in each community. figure 1. woman preparing casabe (cassava flatbread). photograph: z. duran. figure 2. using polar® equipment, camaritagua community in la pedrera (colombia). photograph: z. duran. 113duran h., arguello a., and tapasco: a methodological approach for the non-monetary valuation of ecosystem services in three communities of the colombian amazon results identifying ecosystem services the ecosystem services (es) used by the communities were classified according to the economics of ecosystems and biodiversity (teeb) (de groot et al., 2010), that is, in terms of the services of regulation, habitat, provisioning, and culture. the es described in tab. 3 had a high social-cultural value (scholte et al., 2015). in spite the classification of es, it is true that all of the ecosystem functions had a cultural importance for the amazon communities, not only the cultural services. the activities of subsistence related to the provisioning services, such as hunting, fishing, wood collecting, and fetching water; even the supporting service as nutrient cycling related to clearing and felling, met spiritual and cultural beliefs and build the social life of the communities. each es deserves a thorough analysis, but this was out of the scope of this study; tab. 3 provides a brief description of the services valuated with the proposed methodology. this study linked the indigenous traditional practice of slash and burn of the forests with many ecosystem functions, such as nutrient regulation. this kind of agriculture is known as shifting cultivation, the difference with the slash and burn agriculture is that the forest fallow period is longer than the resting period in the second system (palm et al., 2005). shifting cultivation has been accepted as a system with proven long term compatibility with tropical forests and biodiversity (lavold, 2014); it also restores the soil physical properties, accumulates carbon and nutrients in the fallow biomass, eradicates weed populations and has no soil erosion risk (palm et al., 2005). valuating ecosystem services a significant aspect to highlight was the high variability of the data recorded among the three communities due to externalities such as illness, unpremeditated trips or just because there wasn’t the time to do it. the total number of records for each activity is shown in tab. 4. table 4. number of records taken per epoch and community in la pedrera (colombian amazon). activity camaritagua borikada la madroño e1 e2 e3 e1 e2 e3 e1 e2 e3 hunting 5 2 8 8 6 8 1 4 2 fishing 6 2 8 9 6 9 3 6 4 felling 5 2 8 0 3 5 4 1 2 clearing 4 7 0 7 6 0 2 0 0 chagra cultivation 18 6 13 10 7 12 4 8 19 firewood collection 9 10 13 11 10 12 6 8 3 fetching water 6 8 7 11 7 7 fruit collection 7 6 0 9 8 4 5 6 1 preparation of mambe 7 3 6 6 1 preparation of casabe 5 10 5 3 1 e1, e2, and e3: epochs of the ye ar, where 1 is januar yfebruar y; 2, junejuly; 3, september-october. table 3. ecosystem services in three communities of the colombian amazon. ecosystem function description regulation nutrient regulation shifting cultivation for opening up chagras represents a significant supply of nutrients and organic matter for the soil, obviating the need for fertilizers. fallowing allows soils to recuperate and stubble to regrow, so that, after 1 to 5 years, the soil recovers its functions of recycling nutrients and enabling natural seed regeneration production food communities living on the banks of the caquetá river depend on its supply of fish, especially during the months of rising water levels (june-july). those species unprotected by the conservation agreements* are also extracted from lakes. the jungle provides food in the form of wild fauna and wild fruits. raw materials natural fibers and dyes are used for most things between housing and costumes for cultural celebrations. they are extracted from the rivers, forest, and soil. medicinal plants indigenous communities keep an inventory of more than 1600 medicinal plants as remedies for conditions such as diarrhea, vomiting, pinta, malaria, colds, toothaches, hernias, snake bites, and abortion cultural services spiritual and historical information in amazon cultures, each animal, each river, each mountain, each plant has an origin, a history, and owner spirits. this knowledge can only be acquired and passed on between generations through meetings in the malokas (longhouses) during cultural celebrations and, to a lesser extent, in community schools * these agreements prohíbit the extraction of arawanas (arowanas or bonytongues) and pirarucus (arapaimas, also called bonytongues) (cic, 2015). 114 agron. colomb. 34(1) 2016 despite this variability and to quantify the level of energy invested per activity, for each community, average values of energy expenditure were calculated for each activity per epoch, allowing us to see seasonal differences in the efforts invested by each family into their subsistence. “epoch of the frog” january-february for almost all of the activities, camaritagua, the community closest to la pedrera, had the highest energy expenditure in this epoch. fishing, fruit collection, preparation of mambe, felling and hunting demanded more effort than the other communities, camaritagua holds the dance of the doll in february, for which it must collect about 5 m3 of peach-palm pulp and a lot of food for around 200 people, and this could inf luence the energy expenditure. for borikada, the community furthest from la pedrera, the effort in maintenance of the chagra is less in january and february, firewood collection is almost equal to the other communities, as well as preparing casabe and chagra cultivation. la madroño invested more energy in clearing and chagra cultivation. water collection does not appear in fig. 3 as its values were too small to be observed. “epoch of fish shoal” june july for borikada, the epoch of june-july received a major investment of energy in felling, fishing, fruit and firewood collection, more than the other communities. chagra cultivation was also more energy demanding in borikada and la madroño, likely because they are river communities with island chagras. for camaritagua (fig. 4), clearing, preparing casabe and mambe were highest. in borikada, mambe preparation is done by men usually only until collecting coca leaves from the chagra and women then are whom toasted the leaves and prepare mambe, so records in borikada are only for one part of the procedure of this activity. “epoch of cicada” september-october in camaritagua the high expenditure that the families invest in felling and clearing is noticeable in septemberoctober, in comparison to borikada (fig. 5). few people in la madroño are hunters, one of them took records for september-october, in the other two epochs he wasń t. the epoch in which most effort was invested in this activity was september, followed by june-july. fishing clearing felling borikada camaritagua la madroño 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 2,200 hunting chagra cultivation fruit collection firewood collection preparing casabe preparing mambe figure 3. energy expenditure (kcal) in the three epochs for borikada community (la pedrera, colombian amazon). 115duran h., arguello a., and tapasco: a methodological approach for the non-monetary valuation of ecosystem services in three communities of the colombian amazon la madroño does not hold cultural celebrations but celebrates the anniversary of the board on 11 october. for this event, enough food must be brought together for all the participants, meaning that the most effort was expended for hunting and fishing in october. table 5 presents the results conducted in subsistence activities for the communities. figure 6 compares the communities for the values of the approximate daily energy a family (man and woman, without children or elders) expends on the measured subsistence activities. figure 4. energy expenditure (kcal) in the three epochs for camaritagua community (la pedrera, colombian amazon). fishing clearing felling borikada camaritagua la madroño 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 hunting chagra cultivation fruit collection firewood collection preparing casabe preparing mambe fishing chagra cultivation fruit collection firewood collection preparing casabe preparing mambe clearing felling borikada camaritagua la madroño 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1600 1,800 2,000 2,400 2,200 2,600 hunting figure 5. energy expenditure (kcal) in the three epochs for la madroño community (la pedrera, colombian amazon). 116 agron. colomb. 34(1) 2016 figure 6. daily energy expenditure for subsistence activities in three communities of the colombian amazon. the values for energy expenditure in la madroño were noticeably smaller than those of camaritagua and borikada, while camaritagua had the highest energy expenditure in the first month of the years, and borikada during rainy season in june and july and september-october. energy efficiency values of t were determined for each subsistence activity, using the average value between the three communities in each activity by season, also the field forms included data of the obtained product (tab. 6). marvin harris (referenced by bayliss-smith, 1977) estimated the average number of kilocalories produced for each kilocalorie expended in food production (t) for five table 5. weekly frequency of subsistence activities in three communities of the colombian amazon. activity camaritagua borikada la madroño e1 e2 e3 e1 e2 e3 e1 e2 e3 hunting 3 0.5 1 3 2 2 0.25 1 0.25 fishing 4 7 4 5 7 5 1 7 3 fellinga 0.08 0.08 0.2 0.08 0 0.26 0 0 0.75 clearinga 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.08 0 0.2 chagra cultivation 7 7 7 7 7 7 4 4 4 firewood collection 14 2 3 7 7 7 7 7 7 water collection 14 3 3 14 7 14 7 7 7 fruit collection 1 3 3 1 3 0 2 1 2 prep. mambe 2 2 2 2 2 2 – – – prep. casabe, part 1 3 3 3 2 2 2 – – – prep. casabe, part 2 14 14 14 14 14 14 – – – e1, e2, and e3: epochs of the year, where 1 is january-february but extended to april; 2, june-july but extended between may to august; 3, september-october but extended to december. a calculations are made from known frequencies (answered by participants): felling, at day 1 in e1 and e2, and after 3 d in e3; clearing, after 2 d for e1 and e2, and after 6 d in e3. k ilo ca lo ri es jan-feb jun-jul sep-oct 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 camaritagua madroño borikada 2949 2056 1637 890 1464 1397 1733 2539 2001 table 6. efficiency of subsistence activities in three communities of the colombian amazon. activity average obtained product per event (kg) kilocalories in each product t e1 e2 e3 e1 e2 e3 e1 e2 e3 hunt1 2.1 19.2 8.7 2,550 22,793 10,379 4.7 21.6 12.1 fish2 10.3 6.1 5.3 7,287 4,292 3,764 8.4 8.3 6.0 fc3 19.3 16.2 7.8 18,811 15,762 7,605 45.8 39.0 37.5 pc14 32.1 pc24 6.5 22,295 17.7 hunt: hunting; fish: fishing; fc: fruit collection; pc1: preparation of casabe, part 1; pc2: preparation of casabe, part 2. 1 for hunting the waste could be 30% including the bones and animal’s skin, for 100 g of meal the amount of kilocalories was assumed to be 170 kcal (vickers, 1989). 2 fishing had the same assumptions as hunting, but the amount of kilocalories was 101 kcal/100 g. 3 this activity included a wide range of fruits, so for counting t, we used an average of kilocalories amount in moriche palm, peach-palm pulp, pineapple and açaí palm, mean fruits collected. 4 efficiency in preparation of casabe had in the amount of casabe processed in part 1 and the kilograms of tortillas cooked in the part 2, so at the end, t was calculated with the kilocalories given by casabe, according to icbf 100 g of casabe have 343 kcal. 117duran h., arguello a., and tapasco: a methodological approach for the non-monetary valuation of ecosystem services in three communities of the colombian amazon types of production system, two of them based on the same subsistence activities that the communities in this study, the results were 9.6 and 9.8 for hunters and gatherers in kalahari and shifting cultivators and pig herders in new guinea respectively, similar to the average for amazon communities from this study was 12.8 for hunting and 7.6 for fishing. vickers (1989) found a value of t for hunting 9.33 and 2.99 for fishing, his study with sionas and secoyas in the ecuadorian amazon did not measure the efficiency of preparation of casabe, but he pointed out that in terms of calorie production, hunting and fishing are not as generous as plant cultivation, only 20.7% of the calories come from animal products, however they give 80.9% of the protein consumed. the results in tab. 3 confirm this affirmation, fruits were the mean and efficient source of calories, followed by casaba, then meal and finally fish. to compare the indigenous traditional production system with the western industrialized system, schramski et al. (2013) measured the efficiency in an organic vegetable production farm in kentucky, usa, cuantifying all energy outputs and inputs, the value of t was 0.025, smaller than the amazon community efficiency. discussion correlations between the variables for borikada community, a positive correlation (0.786) was found between the variables “time” and “kilocalories” for all of the recorded activities. in contrast, the correlation between time and product obtained per activity (e.g., kilograms of food or hectares worked) was less than 0.228; and between product and kilocalories was less than 0.154. for camaritagua, the correlation between kilocalories and time was 0.701, while the variable “product” did not correlate with either of the other variables. for la madroño, the variables time and kilocalories had a correlation of 0.739, while the correlation between variables kilocalories and product was negative at -0.29. likewise, the correlation between product and time was negative at -0.367. comparison between the communities possible explanations of the results for la madroño include, first, that the community members did not record many of the subsistence activities because they no longer performed them, such as hunting; second, they dedicated less time to the traditional work of their communities, particularly the men, who sought remunerated work in the town or neighboring communities; and third, the families who took records over the three epochs themselves had many changes. figure 6 also demonstrates that the epoch with the most investment of effort in camaritagua was january, while for borikada and la madroño, it was june. this is logical because borikada and la madroño are river communities with island chagras that demanded increased effort in this epoch to harvest the chagras before f looding. in contrast, camaritagua had most work in january because of hunting, fishing and fruit collection for the dance of the doll (fucai et al., 2001) and they do not have island chagras because they are on the riversides. another ref lection about la madroño was the values for effort in the wild-fruit collection, they were very similar for september and january while, for june-july, the values were much smaller. indigenous people know that september is not the month for harvesting wild fruit, while january is, and that june is the month for harvesting açaí palm nuts. however, in la madroño, wild fruits from the forest are not usually collected, but instead fruits are collected from the backyards and chagras, places where fruits are always available. ecosystems service value according to the levels of effort measured in the three communities, the es demanding the highest energy investment was, without doubt, the land under the forests, which needs to be prepared for planting and maintaining soil fertility, the service identified as essential for agricultural activities (ramirez-gomez et al., 2014), as represented by activities such as felling and clearing during september at a value of 1,353 kcal per workday. the next most expensive service was bush meat represented by hunting at 811 kcal per workday, which could be sensible as people perceived a decrease in this resource in the last 20 years as ramirez et al. (2014) mentioned. fish were the next resource with more than 682 kcal, food from the chagra at 470 kcal, fruit collection at 380 kcal, and lastly firewood collection at 148 kcal and water collection at 29 kcal. the preparation of casabe as a cultural service has an energy cost of 386 kcal. the cost of preparing mambe, however, is higher at 808 kcal. 118 agron. colomb. 34(1) 2016 some of this study’s results are very similar to those reported by dafour (1984) for tukana women in the department of vaupés, colombia. he found an average daily energy cost for women of 2,133 kcal. however, this cost did not include other activities, observed at least for la pedrera, such as fishing, clearing, and toasting coca leaves. to compare the same activities measured by dafour, we totaled the values for energy expenditure for the following activities: chagra cultivation, firewood collection, water collection, and casabe preparation. we then double this value to find the value for the total energy cost. the result was an energy consumption of 2,150 kcal for camaritagua and 2,009 kcal for borikada. finally, we point out that the highest energy expenditure was recorded in borikada and la madroño during the rainy period (june-july). this finding is similar to those of bleiberg et al. (1980), who compared the energy expenditure in agricultural activities of 15 women. they found heavier investment during the rainy months than in the dry season, with values at 2,890 and 2,320 kcal, respectively. food security implications for the indigenous communities if the indigenous way of life is assumed to be active, that is, in no way sedentary, then the total daily energy expenditure may be double that spent in subsistence activities, measured as described above according to vargas et al. (2011). this indicates that a couple in camaritagua, to maintain their indigenous way of life, must ingest 5,898 kcal daily during january-february, 4,112 kcal during june-july, and 3,224 kcal in those months with similar dynamics as those of september-october. in borikada, the total daily energy expenditure of a household formed by a man and woman would be 3,466 kcal/ day for months such as january-february, 5,078 kcal/day for months such as june-july (the rainy period), and 4,022 kcal/day for months such as september-october. in la madroño, a similar couple would expend 1,780 kcal/ day (between man and woman) to maintain their way of life during january-february, 2,928 kcal/day during the rainy season, and 2,764 kcal/day for september-october. the daily energy requirements for women aged between 17 and 65 years old are 2,250 kcal, and for men of the same age range 3,000 kcal, according to the recommendations of the instituto colombiano de bienestar familiar (icbf, 1999). that is, for a couple, the total daily requirements would be 5,250 kcal. based on the foregoing discussion, there would be insufficient food for supplying the needs of communities such as camaritagua during january-february. in the same way, the energy obtained is barely enough to supply the needs of a community like borikada in june-july, the months of most effort. in the other seasons, for these two communities, supplies are in excess of daily requirements by 1,000 to 2,500 kcal. for la madroño, this relationship could not be made, as the men of the households performed fewer subsistence activities. conclusions in terms of area, borikada is located in the biggest indigenous reserve, while camaritagua is in the smallest one; the mean effort in camaritagua was 2,214 kcal per day (man and woman) and borikada 2,090 kcal per day (man and woman), this data show that there could be a relationship between the available area and invested total effort for subsistence. however, single records in activities from the results presented here, we saw that this was not necessarily true. although levels of effort were sometimes related to availability, as in the case of fish, increased effort could also depend on other variables such as the techniques used; the purpose of the resource, whether for household consumption or community celebration; or personal needs such as hunting for cash. energy expenditure in obtaining resources was much less for la madroño. on understanding its context, these results could be interpreted as this community being less dependent on es than the other two communities, where energy expenditure was almost double in some epochs although they fulfill their food needs with more market products from la pedrera. the methodology used allowed us to conduct a nonmonetary valuation of es identified in the study area. if the activities for provision were specifically separated from cultural activities, the indigenous way of life related directly with all the services that the amazon region provided, and with each of its ecosystems such as the cananguchales (stands of moriche palm), f looding zones, lakes, and the savanna. thus, the energy expended in maintaining this way of life represents an indirect value of all other es. we found that products obtained in subsistence activities did not correlate strongly with either time or kilocalories 119duran h., arguello a., and tapasco: a methodological approach for the non-monetary valuation of ecosystem services in three communities of the colombian amazon consumed for each workday. on the contrary, a more reliable variable appeared to be the expertise of the person conducting the activity. such expertise would include knowledge of the place, hour, and techniques for searching for prey or fish; and the strength and resilience in working on the chagra, including felling and clearing. amazon communities differ markedly in the physical activities that they develop throughout the year. our study showed that energy expenditure can change considerably from epoch to epoch. a useful complementary study of this research would be to compare the kilocalorie intake in the same epochs, and, thus, adjust the recommendations for caloric intake made by institutions working on food security. acknowledgements this study took place under the ‘attaining sustainable services from ecosystems using trade-off scenarios’ project (assets; http://espa-assets.org/; ne-j002267-1), funded with support from the united kingdom’s ecosystem services for poverty alleviation program (espa; www.espa. ac.uk). espa receives its funding from the department for international development (dfid), the economic and social research council (esrc) and the natural environment research council (nerc). thanks to the communities camaritagua, borikada and vereda la madroño, and to aipea (association of traditional indigenous authorities of la pedrera) for their interest and contribution in this study. literature cited bayliss-smith, t.p. 1977. energy use and economic development in pacific communities. pp. 317-359. in: bayliss-smith, t.p. and r.g. feachem (eds.). subsistence and survival: rural ecology in the pacific. academic press, london. bleiberg, f.m., t.a. brun, s. goithman, and e. gouba. 1980. duration of activities and energy expenditure of female farmers in dry and rainy seasons in upper-volta. br. j. nutr. 43, 71-82. doi: 10.1079/bjn19800065 brondízio, e.s., f.w. gatzweiler, c. zografos, and m. kumar. 2010. socio-cultural context of ecosystem and biodiversity valuation. pp. 1-40. in: martinez-alier, j. (ed.). teeb, the economics of ecosystems and biodiversity: the ecological and economic foundations. routledge, london. brown, m.t., m.j. cohen, and s. sweeney. 2009. predicting national sustainability: the convergence of energetic, economic and environmental realities. ecol. model. 220, 3424-3438. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2009.08.023 cardona o., s.b. 2015. aproximación al hábitat indígena, una propuesta desde la práctica estética del caminar, en bajo caquetá, amazonía colombiana. msc thesis. faculty of engineering and architecture, universidad nacional de colombia, manizales, colombia. chan, k.m.a., a.d. guerry, p. balvanera, s. klain, t. satterfield, x. basurto, a. bostrom, r. chuenpagdee, r. gould, b.s. halpern, n. hannahs, j. levine, b. norton, m. ruckelshaus, r. russell, j. tam, and u. woodside. 2012. where are cultural and social in ecosystem services? a framework for constructive engagement. bioscience 62, 744-756. doi: 10.1525/bio.2012.62.8.7 cic, conservación internacional colombia. 2015. monitoreo biológico comunitario de de pirarucú (arapaima gigas) y arawana (osteoglossum bicirrhosum) en los bajos ríos caquetá y apaporis. programa amazonia. la pedrera, colombia. dafour, d.l. 1984. the time and energy expenditure of indigenous women horticulturalists in the northwest amazon. am. j. phys. anthropol. 65, 37-46. doi: 10.1002/ajpa.1330650107 de groot, r., b. fisher, m. christie, j. aronson, l. braat, j. gowdy, r. haines-young, e. maltby, a. neuville, s. polasky, r. portela, and i. ring. 2010. integrating the ecological and economic dimensions in biodiversity and ecosystem service valuation. pp. 1-40. in: kadekodi, g.k. (ed.). teeb, the economics of ecosystems and biodiversity: the ecological and economic foundations. routledge, london. de groot, r., l. brander, s. van der ploeg, r. costanza, f. bernard, l. braat, m. christie, n. crossman, a. ghermandi, l. hein, s. hussain, p. kumar, a. mcvittie, r. portela, l.c. rodriguez, p. ten brink, and p. van beukering. 2012. global estimates of the value of ecosystems and their services in monetary units. ecosyst. serv. 1, 50-61. doi: 10.1016/j.ecoser.2012.07.005 de groot, r.s., m.a. wilson, and r.m.j. boumans. 2002. a typology for the classification, description and valuation of ecosystem functions, goods and services. ecol. econ. 41, 393-408. doi: 10.1016/s0921-8009(02)00089-7 fucai, fundación caminos de identidad. 2001. la selva y su riqueza: proyecto educativo comunitario (pec). in: http:// eduamaz.wik ispaces.com/f ile/view/mirca lendario5.pdf: consulted: april, 2016. harris, m. 1971. culture, man and nature: introduction to general anthropology. crowell, new york, ny. herendeen, r.a. 2004. energy analysis and emergy analysis: a comparison. ecol. model. 178, 227-237. doi: 10.1016/j. ecolmodel.2003.12.017 icbf, instituto colombiano de bienestar familiar. 1999. guías alimentarias para la población colombiana mayor de dos años: bases técnicas. bogota. kamp, a., f. morandi, and h. ostergard. 2016. development of concepts for human labour accounting in emergy assessment and other environmental sustainability assessment methods. ecol. indic. 884-892. doi: 10.1016/j.ecolind.2015.08.011 lavold, l. 2014. shifting cultivation and forest landscapes in the amazon. in: global landscapes forum. peru. mavdt, ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. 2003. metodologías para la valoración económica de los bienes, servicios ambientales y recursos naturales. bogota. millennium ecosystem assessment. 2005. ecosystems and human well-being: synthesis. island press, washington dc. palm, c.a., s.a. vosti, p.a. sanchez, and p.j. ericksen. 2005. slashand-burn agriculture: the search for alternatives. columbia university, new york, ny. http://espa-assets.org/ http://www.espa.ac.uk http://www.espa.ac.uk http://dx.doi.org/10.1079/bjn19800065 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2009.08.023 http://dx.doi.org/10.1525/bio.2012.62.8.7 http://dx.doi.org/10.1002/ajpa.1330650107 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoser.2012.07.005 http://dx.doi.org/10.1016/s0921-8009%2802%2900089-7 http://eduamaz.wikispaces.com/file/view/mircalendario5.pdf http://eduamaz.wikispaces.com/file/view/mircalendario5.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2003.12.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2003.12.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.08.011 120 agron. colomb. 34(1) 2016 polar. 2013. maual del usuario polar rcx3. kempele, finlandia. ramirez-gomez, s.o., c.a. torres-vitolas, k. schreckenberg, m. honzák, g.s. cruz-garcia, s. willcock, e. palacios, e. pérezmiñana, p.a. verweij, and g.m. poppy. 2014. analysis of ecosystem services provision in the colombian amazon using participatory research and mapping techniques. ecosyst. serv. 13, 93-107. doi: 10.1016/j.ecoser.2014.12.009 santodomingo j., a.j. 2011. sistema cultural y uso del territorio en la vereda multicultural el madroño, bajo río caquetá, amazonas, colombia. undergraduate thesis. facultad de estudios ambientales y rurales (ear), pontificia universidad javeriana, bogota. scholte, s.s.k., a.j.a. teeffelen, and p.h. verburg. 2015. integrating socio-cultural perspectives into ecosystem service valuation: a review of concepts and methods. ecol. econ. 114, 67-78. doi: 10.1016/j.ecolecon.2015.03.007 schramski, j.r., k.l. jacobsen, t.w. smith, m.a. williams, and t.m. thompson. 2013. energy as a potential systems-level indicator of sustainability in organic agriculture: case study model of a diversified, organic vegetable production system. ecol. model. 267, 102-114. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2013.07.022 sharif, m. 1986. the concept and measurement of subsistence: a survey of the literature. world develop. 14, 555-577. doi: 10.1016/0305-750x(86)90124-5 singh, r.k., h.r. murty, s.k. gupta, and a.k. dikshit. 2009. an overview of sustainability assessment methodologies. ecol. indicat. 15, 181-299. doi: 10.1016/j.ecolind.2011.01.007 van der hammen, m.c. 1992. el manejo del mundo: naturaleza y sociedad entre los yukuna de la amazonia colombiana. serie estudios en la amazonia colombiana. vol. iv. tropenbos international colombia, bogota. vargas z., m., l. lancheros p., and m.d. barrera p. 2011. gasto energético en reposo y composición corporal en adultos. rev. fac. med. 59, 43-58. vickers, w.t. 1989. los sionas y secoyas: su adaptación al ambiente amazónico. ediciones abya-yala; mlal, quito, rome. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoser.2014.12.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolecon.2015.03.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2013.07.022 http://dx.doi.org/10.1016/0305-750x%2886%2990124-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2011.01.007 received for publication: 30 march, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49902 1 la selva research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). rionegro (colombia). cpassaro@gmail.com 2 programa joven investigador, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). medellin (colombia) 3 department of agronomic sciences, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. medellin (colombia) agronomía colombiana 33(2), 220-227, 2015 fatty acid content of avocados (persea americana mill. cv. hass) in relation to orchard altitude and fruit maturity stage contenido de ácidos grasos del aguacate (persea americana mill. cv. hass) en relación a la altitud del cultivo y el estado de madurez del fruto catarina pedro carvalho1, jorge bernal e.1, maría alejandra velásquez2, and josé régulo cartagena v.3 abstract resumen the objective of this research was to study the relationship between the fatty acid content and the altitude of orchards and fruit maturity stage of avocados (persea americana mill. cv. hass) at different locations in the department of antioquia (colombia). orchards between 1,340 and 2,420 m a.s.l. were selected and the fatty acid profile and content of the fruits were analyzed. oleic acid showed the highest percentage for all of the locations and its percentage decreased drastically at lower altitudes, meanwhile the percentage of palmitoleic and linoleic acids increased in these orchards. the oleic/palmitoleic, linoleic/palmitoleic, and oleic/linoleic indexes increased significantly at higher altitudes. palmitoleic acid increased significantly with the maturity stage (dry matter content) of the avocados for all of the locations. some fatty acids showed a high linear correlation with the fruit maturity stage, varying the type of acid or index with altitude. the fatty acid content is a variable to consider in future studies for a protected designation of origin (pdo), due to the close relationship observed with the geographical growing area and its importance to human health. more assessments must be taken over the course of years and harvests with more contrasting environments in order to obtain more robust information and feed the model. el objetivo de esta investigación fue estudiar la relación entre el perfil y contenido de los ácidos grasos y la altitud de los cultivos y el estado de madurez del fruto de aguacate cv. hass (persea americana mill.) en diferentes localidades del departamento de antioquia (colombia). se seleccionaron fincas entre los 1.340 y 2.420 msnm de altitud y se analizó el perfil y contenido de los ácidos grasos en los frutos. el ácido oleico registró el porcentaje más alto para todas las localidades estudiadas y su porcentaje disminuyó drásticamente a bajas altitudes, mientras que los porcentajes de ácido palmitoleico y linoleico aumentaron en estas fincas. los índices oleico/palmitoleico, linoleico/palmitoleico y oleico/linoleico fueron significativamente superiores a mayor altitud. el ácido palmitoleico aumentó significativamente con la madurez del fruto (contenido de materia seca) para todas las localidades. algunos ácidos grasos mostraron una alta correlación linear con la madurez del fruto, variando el tipo de ácido o el índice de ácido graso con la altitud. el contenido de ácidos grasos es una variable a considerar en futuros estudios de denominación de origen protegida (dop), debido a la estrecha relación observada con la localización geográfica y su importancia para la salud humana. se debe seguir realizando evaluaciones a través de los años, cosechas y en más ambientes contrastantes para obtener una información más robusta, y así alimentar el modelo. key words: tropical fruit, growing area, monounsaturated fat, origin markers, health, certifications. palabras clave: frutos tropicales, área de producción, grasas monoinsaturadas, marcadores de origen, salud, certificaciones. had basically 2,300 ha in the municipalities of el retiro, la ceja, guarne, san vicente, rio negro, marinilla, sonson and abejorral (mejía, 2012). in colombia, avocado crops are found between 1,200 and 2,600 m a.s.l., exhibiting a wide range of adaptation, but the fatty acid profile of this fruit has not yet been studied in terms of agro-climatic zones or altitudinal ranges as a potential marker for geographical origin related to quality and health parameters of fruit for future certifications in introduction the avocado growing area of colombia began to expand in the sixties by replacing native avocados with cv. hass (persea americana mill.) because this cultivar had better acceptance in international markets, excellent organoleptic characteristics and higher resistance to the postharvest process. in 2012, the ‘hass’ avocado covered 9,000 ha, distributed in the provinces of antioquia, tolima, cauca, quindio, caldas, valle del cauca and santander. antioquia http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49902 221carvalho, bernal e., velásquez, and cartegena v.: fatty acid content of avocados (persea americana mill. cv. hass) in relation to orchard altitude and fruit maturity stage protected designation of origin (pdo). today, agriculture practices differentiated by quality are needed, which involve the production of crops in environments that provide conditions that meet the agro-ecological requirements and high quality requirements of plants. as a climacteric fruit, the avocado does not ripen on the tree, so it must be harvested in the appropriate physiological maturity stage to obtain the edible characteristics of taste and firmness (gamble et al., 2010). it is very hard to visually determine the right maturity stage of ‘hass’ avocado at harvest because this fruit does not exhibit any notable external change in its appearance (kassim et al., 2013). the avocado is an important tropical fruit and a good source of lipophilic phytochemicals, such as monounsaturated fatty acids, carotenoids, vitamin e and sterols, that have been inversely related to cardiovascular diseases. villa-rodríguez et al. (2011), studying the effect of maturity stage on the fatty acid content in ‘hass’ avocados, identified the main fatty acid as oleic acid (about 67-70% of total content). in general, a significant increase in monounsaturated and saturated fatty acids was observed during avocado ripening, while the polyunsaturated fatty acid content decreased. yanty et al. (2011) compared the characteristics of oils from three malaysian avocado (persea americana) cultivars with the oils from the australian avocado hass variety. as a common characteristic, the oils of both the local cultivars and the hass variety were found to have oleic acid as the most dominant fatty acid. however, there were differences between them with regard to the proportional distributions of palmitic and linoleic acids. donetti and terry (2014) suggested oleic acid as a potential biochemical marker for distinguishing the fruit origin of imported ‘hass’ avocado fruits. the authors found that the oil composition differed according to origin and harvesttime. chilean fruit had a higher oleic content (57-61%), followed by spanish (54-60%) and peruvian (40-47%) fruits. according to pedreschi et al. (2014), linoleic acid is differentially accumulated during the ripening of ‘hass’ avocados. this suggests the potential use of the fatty acid content as an origin and health quality marker in avocado fruits for certifications in pdo. according to dreher and davenport (2013), ‘hass’ avocado oil consists of 71% monounsaturated fatty acids, 13% polyunsaturated fatty acids and 16% saturated fatty acids, which helps to promote healthy blood lipid profiles and enhance the bioavailability of fat soluble vitamins and phy tochemicals. there are eight preliminary clinical studies showing that avocado consumption helps support cardiovascular health (grant, 1960; alvizouri-munoz et al., 1992; colquhoun et al., 1992; lerman-garber et al., 1994; carranza et al., 1995; lópez-ledesma et al., 1996; carranza-madrigal et al., 1997; pieterse et al., 2005). exploratory studies suggest that avocados may support weight management and healthy aging (unlu et al., 2005; bes-rastrollo et al., 2008; johnson et al., 2010; rosenblat et al., 2011; sabaté et al., 2012). the aim of this research was to study the relationship between the fatty acid content and the altitude of orchards and fruit maturity stage of ‘hass’ avocados at different locations in the department of antioquia in colombia as a potential biochemical marker of geographical origin and health quality for use in pdo certifications. materials and methods plant material different ‘hass’ avocado orchards located in different regions of antioquia were selected with altitudes above sea level between 1,340 and 2,420 m a.s.l. (tab. 1). on each farm, plots were selected by tree age and homogeneity. three sectors were identified by slope in the orchards of entrerrios, rionegro and jerico and three trees per sector were randomly selected. from each tree, two homogenous fruits at the same height were taken. for the orchards of tamesis and venecia, two sectors were identified, three trees per sector were randomly selected and from each tree, two homogenous fruits at the same height were taken. one table 1. orchards selected for the study of the fatty acid profile of ‘hass’ avocados in the department of antioquia, colombia. locality orchard altitude (m a.s.l.) latitude (n) longitude (w) orchard age (years) orchard area (ha) harvest date entrerrios guacamayas 2,420 06°33’39.4’’ 75°32’28.6’’ 5 5.4 28/07/2011 rionegro la escondida 2,248 06°05’53.0’’ 75°44’20.0” 5 14 29/09/2011 jerico el encanto 1,900 05°47’48.7” 75°45’45.0” 3 6 06/08/2011 tamesis la maria 1,340 05°41’21.6” 75°42’15.7” 5-6 23/08/2011 venecia santa cruz 1,770 05°55’50.3’’ 75°46’53.1’’ 4 20 29/06/2011 piedras blancas 1,510 05°55’58.0’’ 75°45’33.4’’ 5 16 23/06/2011 222 agron. colomb. 33(2) 2015 harvest was performed for each orchard according to the practices of the region. the avocado fruits were selected by their physiological maturity stage, identified by the brightness of the fruit skin (dull green), seeking dry matter percentages higher than 21.5% and the absence of physical damage. to study the relationship between the fatty acids and fruit maturity, four fruits in different maturity stages (dry matter content) were taken from one randomly selected tree in the orchards of entrerrios, jerico and tamesis. initial fruit physicochemical analysis for the initial physicochemical characterization of the fruits, the weight of each fruit was determined with a digital scale (mettler pe 360, mettler instruments, zurich, switzerland) and the values were recorded in grams. the longitudinal (dl) and equatorial (de) diameters of each fruit were determined with a digital caliper (resolution 0.01 mm; model 7222, starrett, athol, ma). the percentage of dry matter (dm) of each fruit was determined according to the lee method (lee, 1981). the samples were dried at 60ºc until they reached a constant weight. the weight of each sample was determined after drying and the final and initial weight differences were used to calculate the dry matter percentage. the oil percentage of the dry samples was determined by the method of latimer (2012) and lee (1981). a 10 g sample of dry avocado pulp was used to extract the lipids with a soxhlet for 6-8 h using petroleum ether as the solvent. the oil percentage of the avocado pulp was expressed as a percentage (%, w/w). fatty acid profile the fatty acid profile was studied as a function of the location and fruit maturity stage. a sample of 20 mg was prepared with 1 ml of isopropanol (10 mg ml-1). a solution of fatty acid methyl esters was used as a standard. the analysis was carried out with gas chromatograph agilent (wilmington, de) 7890a and a 30 m capillary column (hp innowax, palo alto, ca) with a f lux of 1.0-1.5 ml min-1, tramp temperature of 80 ºc for 2 min and a rate of 10ºc/ min until 280ºc (ntc 669 [incontec, 1989], une-en iso 5508 [aenor, 1996], une-en iso 14103 [aenor, 2003]). a split-splitless injection system and a fid detector at 280ºc were used. three replicates of each sample were used for the analysis. statistical analysis the results were analyzed with statgraphics® centurion xvi v.15.2. the minimal differences between the means were established by anova using the fisher test with a confidence level of 95%. a simple linear regression model was applied for determining the relationship between the fatty acids and fruit maturity stage (dry matter content). the representativeness of the model was determined at the same level of confidence. results and discussion table 2 shows the initial physicochemical parameters of the ‘hass’ avocado fruit samples from the different orchards at different altitudes. in this study, the physicochemical parameters were determined only to characterize the initial quality of the fruit sample harvested in each orchard. the orchard with the smallest fruits (115.1 g, 71.4 mm longitudinal diameter and 57.2 mm equatorial diameter) was tamesis, located at the lowest altitude. there were no significant differences in weight and longitudinal diameter between the other orchards. the fruits of guacamayas, el encanto and santa cruz had the higher equatorial diameters: 69.5, 69.5 and 70.3 mm, respectively. cajuste et al. (1994) observed a larger fruit size and diameter for higher and medium altitudes in ‘hass’ avocados in mexico. nevertheless, in our study no direct relationship was found and more evaluations and factors must be taken into account. additionally, other factors can inf luence these parameters, such as f lowering and harvest season, crop management, environmental parameters and others. table 2. physicochemical characterization of the ‘hass’ avocado fruit samples at different altitudes in the department of antioquia, colombia. locality orchard altitude (m a.s.l.) fresh weight (g) longitudinal diameter (cm) equatorial diameter (cm) moisture (%) dry matter (%) oil (%) entrerrios guacamayas 2,420 222.5 b 90.1 b 69.5 c 69.3 a 30.7 c 18.9 c rionegro la escondida 2,248 201.0 b 86.5 b 66.7 bc 71.7 ab 28.3 bc 16.4 bc jerico el encanto 1,900 216.8 b 91.2 b 69.5 c 73.8 b 26.2 b 14.1 b tamesis la maria 1,340 115.1 a 71.4 a 57.2 a 69.9 a 30.2 c 17.6 c venecia santa cruz 1,770 217.1 b 89.6 b 70.3 c 71.8 ab 28.2 bc 12.9 b piedras blancas 1,510 200.4 b 90.1 b 65.7 b 81.0 c 19.0 a 7.8 a means with different letters in each column indicate significant differences according to the fisher test (p≤0.05) (n=3). 223carvalho, bernal e., velásquez, and cartegena v.: fatty acid content of avocados (persea americana mill. cv. hass) in relation to orchard altitude and fruit maturity stage all of the locations obtained dry matter percentages greater than 21.5% at harvest, except the piedras blancas orchard in venecia, which registered 19.0%. the differences in the dry matter observed between the orchards were due to the difficulty of visually recognizing the physiological maturity stage of fruits in the field, which does not mean that each orchard cannot achieve the same percentage of dry matter in the fruits. according donetti and terry (2014), the dry matter increased with maturity, regardless of the growing area. during fruit ripening, there is an increase in oil content and palatability and a decrease in moisture content (osuna-garcía et al., 2010). the percentage of oil in the fruit is directly correlated with the percentage of dry matter, allowing the use of the latter as a maturity index (lee et al., 1983). starting in 1925, a minimum standard of 8% oil content in the pulp of avocado fruits was used in the california avocado industry in the united states, but, since the eighties, they began using minimum oil content percentages for each cultivar: 10.0% for ‘fuerte’ and 11.2% for ‘hass’ (lee et al. 1983; dodd et al., 2010). as shown in tab. 2, all of the orchards had an oil percentage higher than 11.2%, except for the piedras blancas orchard in venecia, indicating that the fruit harvested in this orchard did not reach physiological maturity at harvest. the percentages of dry matter and oil were similar to the values reported by cajuste et al. (1994), who registered a 18.9% oil content for 32.2% dry matter in ‘hass’ avocados grown in mexico although the oil content in avocados depends on several factors, such as the cultivar (orhevba and jinadu, 2011), agro-ecological conditions of growth (donetti and terry, 2014) and the fruit development stage (villa-rodríguez et al., 2011). the obtained fatty acid profile was the same for all of the studied altitudes, but the ratio between certain components changed with the growing area (tab. 3). significant differences were observed at 95% for the oleic, palmitoleic linoleic and linolenic fatty acids were observed. the palmitoleic fatty acid (c16:1) is omega 7 monounsaturated, oleic (c18:1) is omega 9 monounsaturated, linoleic (c18:2) is omega 6 polyunsaturated, and the linolenic (c18:3) is the omega 3 polyunsaturated. the degree of monounsaturated oil is determined by the amount of oleic acid present in the oil and omegas are crucial for good health. it can be seen in tab. 3 that the orchards of rionegro (59.2%) and entrerrios (55.4%) had the higher percentages of oleic acid, while piedras blancas in venecia (43.2%) and tamesis (42.1%) had the lower levels of this monounsaturated fatty acid. however, this relationship was reversed for the palmitoleic, linoleic and linolenic acids. the polyunsaturated acids are classified as essential fat acids because the human organism are unable to synthesize them and must be taken in by foods, being this localities of potential interest for health benefits by nutrition because of the higher content of this omegas. yanty et al. (2011) also found oleic acid as the most dominant fatty acid in ‘hass’ avocado cultivars of australia and malaysian. however, there were differences between them with regard to the proportional distributions of palmitic and linoleic acids. donetti and terry (2012) observed a higher ratio between monounsaturated vs. saturated fatty acids in avocado fruits from south africa (between 2.7 and 3.0), as compared to fruits from peru (2.0 and 2.2). with data from the fatty acid content, an index was calculated from the ratio between each of the fatty acids that were found to be significant at 95% (tab. 4). we observed that all of the three indexes showed significant differences between the localities related to the altitude. for the oleic/palmitoleic index, the rionegro locality had the highest value, followed by entrerrios, jerico, venecia and, finally, tamesis. for the oleic/linoleic ratio, the same trend was also observed and, for the linoleic/palmitoleic table 3. fatty acid content of ‘hass’ avocado fruits at different altitudes in the depar tment of antioquia, colombia. locality orchard altitude (m a.s.l.) fatty acid (%) myristic (c14: 0) palmitic (c16: 0) palmitoleic (c16: 1) stearic (c18: 0) oleic (c18: 1) linoleic (c18: 2) linolenic (c18: 3) eicosanoic (c20: 0) eicosenoic (c20: 1) entrerrios guacamayas 2,420 0.04 a 18.14 a 10.84 b 1.52 bc 55.38 c 13.80 b 1.16 a 0.15 a 0.46 b rionegro la escondida 2,248 0.15 c 18.21 a 8.45 a 0.99 a 59.19 c 11.60 a 0.99 a 0.15 a 0.27 a jerico el encanto 1,900 0.10 b 19.63 ab 13.19 c 1.38 b 50.63 b 13.28 ab 1.08 a 0.17 ab 0.55 bc tamesis la maria 1,340 0.15 c 21.45 b 17.05 e 1.91 d 42.14 a 15.14 c 1.53 b 0.19 ab 0.49 b venecia santa cruz 1,770 0.14 c 20.27 b 15.83 d 1.67 c 46.76 ab 13.29 ab 1.18 a 0.21 b 0.65 c piedras blancas 1,510 0.17 c 20.54 b 15.56 d 1.62 c 43.23 a 16.58 c 1.62 b 0.18 ab 0.50 b means with different letters in each column indicate significant differences according to the fisher test (p≤0.05) (n=3). 224 agron. colomb. 33(2) 2015 index, two groups were significantly differentiated in the relationship with the altitude: entrerrios and rionegro (> 2,000 m a.s.l.) had the higher ones and jerico, venecia and tamesis (< 2,000 m a.s.l.) had the lower ones. the study of the relationship between the fatty acid content and regions is interesting because, due to its importance to human health, it may be consider as a variable in future studies for pdo or protected geographical indication (pgi), as it shows a close relationship with the geographical growing area. donetti and terry (2014), studying biochemical markers for defining the growing area and ripening stage of imported ‘hass’ avocado fruits, found that the oleic acid content can be used to distinguish between avocado fruit growing areas. the oil composition differed according to origin and harvest-time. chilean fruits had a higher oleic content (57-61%), followed by spanish (54-60%) and peruvian (40-47%) fruits. landahl et al. (2009) found that the composition of fatty acids, oil and dry matter contents in ‘hass’ avocados varied significantly according to origin. additionally, the avocado’s many nutrients and phytochemicals may support a wide range of potential health benefits (usda, 2011). according to the usda and hhs (2010), the health benefits of avocado fruits rich in monounsaturated fatty acids can be part of a heart healthy dietary pattern, such as the dash diet plan. avocado fruit has been shown to have similar effects on weight control as low-fat fruits and vegetables (bes-rastrollo et al., 2008) and have a similar composition profile to that of tree nuts, which have a heart health claim, with less than half the calories (fda, 2004). this type of certification could add economical advantages for the export market and beneficiate domestic consumers of ‘hass’ avocados. the fatty acid profile and content was also studied at different stages of maturity (dry matter content) for ‘hass‘ avocado fruits in three localities. the evolution of this parameter is shown in tab. 5. we observed that the palmitic acid significantly decreased with increasing fruit maturity stages (23.8-16.9%) in entrerrios, while the oleic acid increased slightly with the maturity (56.5-59.1%), but without significant changes. for the other locations, no significant changes were observed for these components. the palmitoleic acid increased significantly with the maturity stage for all of the locations and the linoleic slightly decreased with maturation for jerico. table 4. fatty acids index in ‘hass’ avocado fruits at different altitudes in the depar tment of antioquia of colombia. locality orchard altitude (m a.s.l.) index of fatty acid oleic/palmitoleic linoleic/palmitoleic oleic/linoleic entrerrios guacamayas 2,420 5.13 c 1.28 b 4.07 c rionegro la escondida 2,248 7.00 d 1.37 b 5.10 d jerico el encanto 1,900 4.22 b 1.01 a 3.81 bc tamesis la maria 1,340 2.48 a 0.89 a 2.78 a venecia santa cruz 1,770 2.95 a 0.84 a 3.52 b piedras blancas 1,510 2.78 a 1.07 a 2.78 a means with different letters in each column indicate significant differences according to the fisher test (p≤0.05) (n=3). table 5. relationship between fatty acids content and maturity index (dry matter, %) in cv. hass avocado at different altitudes in the department of antioquia, colombia. locality orchard maturity index (dry matter, %) fatty acid (%) myristic (c14:0) palmitic (c16:0) palmitoleic (c16:1) stearic (c18:0) oleic (c18:1) linoleic (c18:2) linolenic (c18:3) eicosanoic (c20:0) eicosenoic (c20:1) entrerrios guacamayas 2,420 m a.s.l. 14.0 0.57 b 23.83 c 6.21 a 2.70 b 56.48 a 8.70 a 0.89 a 0.19 a 0.43 a 20.9 0.17 a 20.68 b 6.57 a 1.26 a 57.09 a 12.38 c 1.32 b 0.15 a 0.30 a 25.8 0.07 a 19.12 b 6.26 a 1.11 a 58.66 a 12.68 c 1.44 b 0.10 a 0.55 b 31.9 0.08 a 16.85 a 9.62 b 1.25 a 59.11 a 11.32 b 1.20 b 0.12 a 0.44 a jerico el encanto 1,900 m a.s.l. 17.0 0.16 a 21.49 b 10.54 a 1.10 a 48.89 a 17.30 b 0.20 a 0.10 a 0.21 a 19.5 0.13 a 20.09 ab 11.34 a 1.03 a 49.14 a 14.68 a 1.38 b 0.16 a 0.23 a 23.6 0.13 a 18.75 a 13.17 b 1.14 a 51.36 a 15.52 a 1.33 b 0.15 a 0.28 a 32.6 0.10 a 18.78 a 14.26 b 0.94 a 48.80 a 15.61 a 1.12 b 0.11 a 0.29 a tamesis la maria 1,340 m a.s.l. 13.0 0.15 a 22.13 a 13.38 a 1.35 a 42.60 a 18.32 a 1.57 b 0.17 a 0.34 a 28.6 0.20 a 22.16 a 14.36 ab 1.41 a 43.25 a 16.79 a 1.38 a 0.16 a 0.30 a 30.7 0.15 a 22.85 a 14.97 b 1.17 a 42.16 a 16.69 a 1.57 b 0.18 a 0.26 a 32.4 0.27 a 21.28 a 17.09 c 1.29 a 40.16 a 17.70 a 1.26 a 0.19 a 0.79 b means with different letters in each column indicate significant differences according to the fisher test (p≤0.05) (n=3). 225carvalho, bernal e., velásquez, and cartegena v.: fatty acid content of avocados (persea americana mill. cv. hass) in relation to orchard altitude and fruit maturity stage these changes in the fatty acid composition as related to the fruit maturity could have been due to the metabolism of these acids during fruit respiration in the trees (meigh and hulme, 1965). on the other hand, geographical and environmental factors can inf luence the fruit respiration behavior in trees, ref lecting differences between the orchards. ozdemir and topuz (2004) studied changes in dry matter content, oil content and fatty acid composition in ‘hass’ and ‘fuerte’ avocados during the harvest and post-harvest periods, noting that, while oleic acid increased significantly with a late harvest, other fatty acids decreased. in particular, the palmitic acid decreased 46.5% between november and january. villa-rodríguez et al. (2011) also reported oleic acid as the main fatty acid (about 67-70% of the total content) in ‘hass’ avocados, observing a significant increase in monounsaturated and saturated fatty acids during avocado ripening, while the polyunsaturated fatty acid content decreased. lu et al. (2009) stated that, as the avocado ripens, the saturated fat decreases and the monounsaturated oleic acid increases. landahl et al. (2009) and pedreschi et al. (2014) observed that linoleic acid was differentially accumulated in ‘hass’ avocado fruits during ripening. the relationship between the avocado fruit maturity stage and the content of monounsaturated versus saturated fatty acids is an important factor to consider at harvest time, especially if the target is the health food market. since avocado fruits are a farm-to-market food because they do not require processing, preservatives or taste enhancers, every effort must be made to achieve the highest quality and health parameters at harvest to secure health claims and value added certifications. table 6 shows the results of fitting a linear model to describe the relationship between the content of fatty acids and / or fatty acid ratio and the fruit maturity stage (dry matter content) for the locations that showed good correlation coefficients. some fatty acids showed a linear relationship with the fruit maturity stage, varying the type of acid or index with the location. the entrerrios orchard, at the highest altitude, was the one with the most acids and indexes correlated with the maturation stage (dry matter), while the tamesis orchard only showed a negative correlation for the linoleic/ palmitoleic index, showing that the orchard altitude significantly affected the fatty acid metabolism of the avocado fruits. in the entrerrios orchard, a high linear correlation was presented with the maturity fruit stage for the oleic acid (positive) and palmitic acid (negative). the models showed a strong relationship between the variables for the three locations, verifying a statistically significant relationship between the two parameters (fatty acid and fatty acid index) and the fruit maturity stages with a confidence level of 95.0%. these models are a useful tool because they allow for an easy determination of the fatty acids as geographical and health quality markers through the analysis of the dry matter percentage. conclusions according to the results, oleic acid had the highest percentage of fatty acid in the ‘hass’ avocados for all of the studied orchards and this percentage decreased dramatically at the lower altitudes, meanwhile the percentage of palmitoleic table 6. linear regression between the fatty acids and fruit maturity stage (dry matter content) for cv. ‘hass’ avocados at different altitudes in the antioquia province of colombia. locality/orchard/altitude fatty acid (fa) or fatty acid index (fai) equation correlation coefficient entrerrios, guacamayas 2,420 m a.s.l. oleic fa (%) = 54.2 + [0.2 * dm (%)] 0.93 palmitic fa (%) = 29.0 [0.4 * dm (%)] 0.99 palmitic/palmitoleic fai = 5.5 [0.1 * dm (%)] 0.90 oleic/palmitic fai = 1.5 + [0.1 *dm (%)] 0.99 palmitoleic/stearic fai = 1.4 + [0.3 *dm (%)] 0.96 palmitoleic/eicosanoic fai = 6.8 + [2.7 * dm (%)] 0.97 palmitoleic/myristic fai = 84.9 + [6.5 *dm (%)] 0.97 eicosanoic/myristic fai = 0.6 + [0.1 * dm (%)] 0.94 eicosanoic/palmitoleic fai = 0.04 [0.01 * dm (%)] 0.97 jerico, el encanto 1,900 m a.s.l. stearic/eicosenoic fai = 7.1 [0.1 * dm (%)] 0.91 oleic/myristic fai = 141.8 + [10.7 * dm (%)] 0.93 linoleic/myristic fai = 50.3 + [3.2 * dm (%)] 0.97 eicosenoic/stearic fai = 0.07 + [0.01 * dm (%)] 0.98 eicosenoic/myristic fai = 0.3 + [0.1 * dm (%)] 0.97 226 agron. colomb. 33(2) 2015 and linoleic increased in these orchards. the oleic/palmitoleic, linoleic/palmitoleic and oleic/linoleic indexes showed significant differences between the altitudes. the fatty acid content, due to its importance for human health and the close relationship observed with the geographical area, is a variable to consider in future studies for protected designation of origin (pdo) certifications. the palmitoleic acid increased significantly with the fruit maturity stage (dry matter content) for all of the studied locations. some fatty acids showed a high linear correlation with the fruit maturity stage, varying the type of acid or index with altitude. this is the first study reported for ‘hass’ avocado fatty acid contents in the department of antioquia, colombia. nevertheless, we recommend continuing with evaluations over the course of years and harvests, with more contrasting environments, in order to obtain more information about fatty acids as health and geographical markers. also, studies on antioxidant activity and bioavailability must be taken in account for each orchard and harvest time to show the relationship between oleic acid and human health. acknowledgments the research for this paper was financially supported by the secretaria de agricultura y desarrollo rural antioquia, project no. 2010.ss.1800.09, and the ministerio de agricultura y desarrollo rural colombia, project no. 2012-211. literature cited aenor. 1996. une-en iso 5508, aceites de origen animal y vegetal. análisis por cromatografía en fase gaseosa de los ésteres metílicos de ácidos grasos (iso 5508:1990). madrid. aenor. 2003. une-en iso 14103, productos derivados de aceites y grasas. ésteres metílicos de ácidos grasos (fame). determinación de los contenidos de éster y de éster metílico de ácido linoleico. madrid. alvizouri-munoz, m., j. carranza-madrigal, j.e. herrera-abarca, f. chávez-carbajal, and j.l. amezcua-gastelum. 1992. effects of avocado as a source of monounsaturated fatty acids on plasma lipid levels. arch. med. res. 23, 163-167. bes-rastrollo, m., r.m. van dam, m.a. martinez-gonzalez, t.y. li, l.l. sampson, and f.b. hu. 2008. prospective study of dietary energy density and weight gain in women. am. j. clin. nutr. 88, 769-777. cajuste, b.j.f., v.c. saucedo, and m.t. colinas. 1994. comportamiento postcosecha de fruto de aguacate (cv. hass) en función de la época de corte. rev. fitociencia mex. 17, 94-102. carranza, j., m. alvizouri, m.r. alvarado, f. chávez, m. gómez, and j.e. herrera. 1995. effects of avocado on the level of blood lipids in patients with phenotype ii and iv dyslipidemias. arch. inst. cardiol. mex. 65, 342-348. carranza-madrigal, j., j.e. herrera-abarca, m. alvizouri-muñoz, m.r. alvarado-jimenez, and f. chavez-carbajal. 1997. effects of a vegetarian diet vs. a vegetarian diet enriched with avocado in hypercholesterolemic patients. arch. med. res. 28, 537-541. colquhoun, d.m., d. moores, s.m. somerset, and j.a. humphries. 1992. comparison of the effects on lipoproteins and apolipoproteins of a diet high in monounsaturated fatty acids, enriched with avocado, and a high-carbohydrate diet. am. j. clin. nutr. 56, 671-677. dodd, m., p. cronje, m. taylor, m. huysamer, f. fruger, e. lotz, and k. van de merwe. 2010. a review of the post harvest handling of fruits in south africa over the past twenty five years. s. afr. j. plant soil 27, 97-116. doi: 10.1080/02571862.2010.10639974 donetti, m. and l.a. terry. 2012. evaluation of factors affecting shelf-life and quality biomarkers of imported avocado fruit. acta hortic. 934, 677-682. donetti, m. and l.a. terry. 2014. biochemical markers defining growing area and ripening stage of imported avocado fruit cv. hass. j. food comp. anal. 34, 90-98. doi: 10.1016/j. jfca.2013.11.011 dreher, m.l. and a.j. davenport. 2013. hass avocado composition and potential health effects. crit. rev. food sci. nutr. 53, 73850. doi: 10.1080/10408398.2011.556759 fda, us food and drug administration. 2004. qualified health claim: letter of enforcement discretion walnuts and coronary heart disease. docket no 02p-029. in: http://www.fda. gov/food/ingredientspackaginglabeling/labelingnutrition/ ucm072910.htm; consulted: may, 2015. gamble, j., f.r. harker, s.r. jaeger, a. white, c. bava, m. beresford, b. stubbings, m. wohlers, p.j. hofman, r. marques, and a. woolf. 2010. the impact of dry matter, ripeness and internal defects on consumer perceptions of avocado quality and intentions to purchase. postharvest biol. technol. 57, 35-43. doi: 10.1016/j.postharvbio.2010.01.001 grant, w.c. 1960. inf luence of avocados on serum cholesterol. exp. biol. med. 104, 45-47. doi: 10.3181/00379727-104-25722 icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 1989. ntc 669, determinación del contenido de aceite y del índice de acidez. bogota. johnson, e.j., j.e. maras, h.m. rasmussen, and k.l. tucker. 2010. intake of lutein and zeaxanthin differ with age, sex and ethnicity. j. am. diet. assoc. 110, 1357-1362. doi: http://dx.doi. org/10.1016/j.jada.2010.06.009 kassim, a., t.s. workneh, and c.n. bezuidenhout. 2013. a review on postharvest handling of avocado fruit. afr. j. agric. res. 8, 2385-2402. landahl, s., m.d. meyer, and l.a. terry. 2009. spatial and temporal analysis of textural and biochemical changes of imported avocado cv. hass during fruit ripening. j. agric. food chem. 57, 7039-7047. doi: 10.1021/jf803669x latimer jr., g.w. 2012. official methods of analysis of aoac international. 19th ed. aoac international, gaithersburg, md. lee, s.k. 1981. a review and background of the avocado maturity standard. california avocado soc. yrbk. 65, 101-109. http://dx.doi.org/10.1080/02571862.2010.10639974 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfca.2013.11.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfca.2013.11.011 http://dx.doi.org/10.1080/10408398.2011.556759 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2010.01.001 http://dx.doi.org/10.3181/00379727-104-25722 http://dx.doi.org/10.1016/j.jada.2010.06.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.jada.2010.06.009 http://dx.doi.org/10.1021/jf803669x 227carvalho, bernal e., velásquez, and cartegena v.: fatty acid content of avocados (persea americana mill. cv. hass) in relation to orchard altitude and fruit maturity stage lee, s.k., r.e. young, p.m. schiffman, and c.w. jr. coogins. 1983. maturity studies of avocado fruit based on picking dates and dry weigth. j. amer. soc. hort. sci. 108, 390-394. lerman-garber, i., s. ichazo-cerro, j. zamora-gonzález, g. cardoso-saldana, and c. posadas-romero. 1994. effect of a high-monounsaturated fat diet enriched with avocado in niddm patients. diabetes care 17, 311-315. doi: 10.2337/ diacare.17.4.311 lópez-ledesma, r., a.c. frati-munari, b.c. hernández-domínguez, s. cervantes-montalvo, m.h. hernández-luna, c. juárez, and s. morán-lira. 1996. monounsaturated fatty acid (avocado) rich diet for mild hypercholesterolemia. arch. med. res. 27, 519-523. lu, q.y., y. zhang, y. wang, d. wang, r.p. lee, k. gao, r. byrns, and d. heber. 2009. california hass avocado: profiling of carotenoids, tocopherols, fatty acids, and fat content during maturation and from different growing areas. j. agric. food chem. 57, 10408-10413. doi: 10.1021/jf901839h meigh, d.f. and a.c. hulme. 1965. fatty acid metabolism in the apple fruit during the respiration climacteric. phytochemistry 4, 863-871. doi: 10.1016/s0031-9422(00)86264-0 mejía, a.e. 2012. estado del arte cadena del aguacate. dirección de cadenas productivas, ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. orhevba, b.a. and a.o. jinadu. 2011. determination of physicochemical properties and nutritional contents of avocado pear (persea americana m.). acad. res. int. 1, 372-380. osuna-garcía, j.a., g. doyon, s. salazar-garcía, r. goenaga, and i.j.l. gonzález-durán. 2010. effect of harvest date and ripening degree on quality and shelf life of hass avocado in mexico. fruits 65, 367-375. doi: 10.1051/fruits/2010031 ozdemir, f. and a. topuz. 2004. changes in dry matter, oil content and fatty acids composition of avocado during harvesting time and post-harvesting ripening period. food chem. 86, 79-83. doi: 10.1016/j.foodchem.2003.08.012 pieterse, z., j.c. jerling, and w. oosthuizen, h.s. kruger, s.m. hanekom, c.m. smuts, and a.e. schutte. 2005. substitution of high monounsaturated fatty acid avocado for mixed dietary fats during an energy-restricted diet: effects on weight loss, serum lipids, fibrinogen, and vascular function. nutrition 21, 67-75. doi: 10.1016/j.nut.2004.09.010 pedreschi, r., p. muñoz, p. robledo, c. becerra, b.g. defilippi, h.d.l.m. van eekelen, r. mumm, e.h. westra, and r.c.h. de vos. 2104. metabolomics analysis of postharvest ripening heterogeneity of ‘hass’ avocadoes. postharvest biol. technol. 92, 172-179. doi: 10.1016/j.postharvbio.2014.01.024 rosenblat, g., s. meretski, j. segal, m. tarshis, a. schroeder, a. zanin-zhorov, g. lion, a. ingber, and m. hochberg. 2011. polyhydroxylated fatty alcohols derived from avocado suppress inf lammatory response and provide non-sunscreen protection against uv-induced damage in skin cells. arch. dermatol. res. 303, 239-246. doi: 10.1007/s00403-010-1088-6; 10.1007/ s00403-011-1139-7 sabaté, j., m. wien, e. haddad, and. 2012. effect of incorporating avocado in meals on self-reported subjective feelings related to satiety in healthy overweight adults. faseb j. 26, 40.3 unlu, n.z., t. bohn, s.k. clinton, and s.j. schwartz. 2005. carotenoid absorption from salad and salsa by humans is enhanced by the addition of avocado or avocado oil. j. nutr. 135, 431-436. usda, us department of agricultural. 2011. avocado almond, pistachio and walnut composition. nutrient data laboratory. usda national database for standard reference. release 24. washington, dc. usda, us department of agricultural; hhs, us department of health and human services. 2010. report of the dietary guidelines advisory committee on the dietary guidelines for americans. part b. section 2: the total diet. b2:11. washington dc. villa-rodríguez, j.a., f.j. molina-corral, j.f. ayala-zavala, g.i. olivas, and g.a. gonzález-aguilar. 2011. effect of maturity stage on the content of fatty acids and antioxidant activity of ‘hass’ avocado. food res. int. 44, 1231-1237. doi: 10.1016/j. foodres.2010.11.012 yanty, n.a.m., j.m.n. marikkar, and k. long. 2011. effect of varietal differences on composition and thermal characteristics of avocado oil. j. amer. oil chem. soc. 88, 1997-2003. doi: 10.1007/s11746-011-1877-x http://dx.doi.org/10.2337/diacare.17.4.311 http://dx.doi.org/10.2337/diacare.17.4.311 http://dx.doi.org/10.1021/jf901839h http://dx.doi.org/10.1016/s0031-9422(00)86264-0 http://dx.doi.org/10.1051/fruits/2010031 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2003.08.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.nut.2004.09.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2014.01.024 http://dx.doi.org/10.1007/s00403-010-1088-6 http://dx.doi.org/10.1007/s00403-011-1139-7 http://dx.doi.org/10.1007/s00403-011-1139-7 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2010.11.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2010.11.012 http://dx.doi.org/10.1007/s11746-011-1877-x received for publication: 14 january, 2015. accepted for publication: 30 march, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.48241 1 school of chemistry, politécnico colombiano jaime isaza cadavid. medellin (colombia) 2 plant health and biological control unit, corporación para investigaciones biológicas. medellin (colombia). davidgranada888@gmail.com 3 faculty of health sciences, institución universitaria colegio mayor de antioquia. medellin (colombia) 4 faculty of sciences, universidad del tolima. ibague (colombia) agronomía colombiana 33(1), 58-63, 2015 metabolites produced by antagonistic microbes inhibit the principal avocado pathogens in vitro metabolitos producidos por microorganismos antagonistas son capaces de inhibir in vitro los principales patógenos del aguacate sara ramírez r.1, julián david arias m.2, juan carlos bedoya3, ever antoni rueda l.4, claudia yaneth sánchez1, and sinar david granada g.2 abstract resumen the demand for hass avocado in the global market exceeds the supply by over 50%. colombia has a remarkable advantage as a producer in the region due to its high yields. however, the productivity of this crop can be seriously affected by diseases such as root rot, caused by phytophthora cinnamomi, postharvest body rot and stem end rot, caused by colletotrichum sp. and phomopsis sp., respectively. the potential of 76 bacterial isolates obtained from avocado rhizosphere to produce inhibitory metabolites against avocadó s pathogens was evaluated. the antagonistic effect of the rhizobacteria against p. cinnamomi, colletotrichum sp. and phomopsis sp. was tested through dual cultures. thirty-six percent of the tested isolates presented inhibition halos against p. cinnamomi, 36% against colletotrichum sp. and 67% against phomopsis sp. additionally, three isolates were selected for fermentation tests using different broth cultures. the extracts obtained from fermentations in the minimal medium of isolates arp5.1 and aed06 showed inhibitory activity against the evaluated pathogens, but this effect was not observed with the aed26 extract. the media supplemented with copper chloride did not enhance activity of the extracts. these results suggest that using microbial metabolic extracts is a viable alternative for controlling avocado pathogens in vitro. la demanda mundial de aguacate hass supera la oferta en más de un 50%. a pesar de los altos rendimientos de este cultivo en colombia, la productividad se ve seriamente afectada por enfermedades como la pudrición de la raíz, causada por phytophthora cinnamomi, y las pudriciones poscosecha causadas por colletotrichum sp. y phomopsis sp. en este trabajo se evaluó el potencial de 76 aislamientos bacterianos obtenidos de la rizósfera de plantas de aguacate, para la producción de metabolitos con actividad inhibitoria frente a patógenos del cultivo. el efecto antagonista de las rizobacterias frente a p. cinnamomi, colletotrichum sp. y phomopsis sp. fue probado a través de cultivos duales. el 36% de los aislamientos evaluados mostraron halos de inhibición frente a p. cinnamomi, 36% frente a colletotrichum sp. y 67% frente a phomopsis sp. tres de los aislamientos más promisorios se fermentaron en diferentes medios de cultivo líquidos. los extractos de los aislamientos arp5.1 y aed06 a partir de medio mínimo mostraron actividad inhibitoria frente a los patógenos. los medios suplementados con cloruro de cobre no incrementaron la actividad de los extractos. estos resultados demostraron la viabilidad de utilizar extractos metabólicos microbianos como una alternativa para controlar in vitro los patógenos de aguacate. key words: persea americana, postharvest diseases, phytophthora cinnamomi, secondary metabolites, rhizobacteria. palabras clave: persea americana, enfermedades poscosecha, ph y t o p h t h o ra c i n n a m o m i , m e t a b o l i t o s s e c u n d a r i o s , rizobacterias. introduction the global production of avocado exceeds 4 million t year-1. in terms of the volume of the fruit and its acreage, avocado holds the fifth largest tropical fruit crop in the world. in 2010, colombia was ranked fifth in avocado production worldwide (yabrudy, 2012). due to its high nutritional value, palatability, versatility, ease of preparation, wide usability in culinary, pharmaceutical and cosmetic industries, this fruit is considered a product with great export potential for colombia (alfonso, 2008). despite its high production volume, colombia still relies on imports to meet the domestic demand, which demonstrates the need for increasing avocado production (alfonso, 2008; yabrudy, 2012). moreover, avocado crops are severely http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.48241 59ramírez r., arias m., bedoya, rueda l., sánchez, and granada g.: metabolites produced by antagonistic microbes inhibit the principal avocado pathogens in vitro affected by diseases such as root rot or dieback, stem-end rot and body rot, caused by p. cinnamomi, phomopsis sp. and colletotrichum gloeosporioides, respectively. the latter is responsible for the loss of up to 80% of the harvest in some crops (demoz and korsten, 2006; jianga et al., 2014). usually, disease control in avocado productive systems depends on agrochemical applications that have gradually caused important environmental damage and affected human health, turning plant health problems into a chronic threat (morales, 2009; romero-correa et al., 2014). therefore, the use of compounds from nature, particularly the use of active compounds derived from plant extracts, has been positioning itself as an alternative to overcome these drawbacks (grahovac et al., 2014). however, the availability of plant material is generally low, making it difficult to reach large scale production and increasing manufacture costs (subramani and aalbersberg, 2012; zabka and pavela, 2013). in recent years, the use of microorganisms as a source of bioactive substances has captured the attention of researchers (bertrand et al., 2014). microbes have great potential for biological activities and the use of large-scale fermentation processes can reduce production costs of microbe-derived compounds. antagonists are among plant associated microbes with a big potential to produce bioactive metabolites that can inhibit, partially or totally, the growth of pathogens (van eeden and korsten, 2013). some of them have been used in biological control systems with very good outcomes (van eeden and korsten, 2013). therefore, finding an economically and environmentally viable alternative for obtaining compounds that are useful for the control of plant pathogens is urgent. thus, the aim of this study was to assess the in vitro capability of antagonistic rhizobacteria associated with avocado crops of controlling and producing bioactive extracellular metabolites against p. cinnamomi, phomopsis sp. and colletotrichum sp. materials and methods culture media and reagents trypticase soy agar and broth (tsa and tsb), and potato-dextrose agar (pda) were purchased from merck. sabouraud broth was purchased from bd. minima l medium (mm) components (200 ml m9 salts: 64.0 g l-1 na2hpo2·7h2o, 15.0 g l-1 kh2po4, 2.5 g l-1 nacl, 5.0 g l-1 nh4cl; 2.0 ml 1 m mgso4; 25.0 ml glucose 20%; 0.1 ml 1 m cacl2; 773 ml water). the solvents were purchased from merck as well. microorganisms the pathogen strains (phytophthora cinnamomi, colletotrichum sp. and phomopsis sp.) were taken from the plant pathogen bank of corporación para investigaciones biológicas, cib. samples for obtaining antagonistic microbes were taken from avocado producing farms located in anserma (caldas, colombia) and in eastern antioquia (colombia). nutritional roots and soil samples were isolated from apparently healthy avocado plants. five to eight trees were sampled from each farm in a zigzag pattern. the samples were carried in properly labeled plastic bags and stored at 4°c until processed in the laboratory. the roots were washed with sterile distilled water and cut into 0.5 cm pieces. for the endophyte isolation, the roots were washed with distilled water, disinfected with 1% sodium hypochlorite for 1 min and cut into 0.5 cm pieces. the fragments were placed on tsa and incubated at 21°c for 24 to 48 h. after incubation, the single bacterial colonies grown on the surface of the culture medium were sub-cultured in a fresh medium. each isolate was coded as “aed” in the case of endophytes and as “arp” in the case of rhizoplane microbes. the purity of the isolates was checked with staining and microscopy techniques. antagonism assays the selection of antagonistic isolates was performed using dual culture assays in petri dishes (granada et al., 2014). brief ly, petri dishes containing pda were divided into four quadrants and each one was inoculated at 1 cm from the edge of the plate with a loopful of four different potential antagonists. a plug of the pathogen to be tested, grown during 8 d on pda, was placed in the middle of the plate. a growth control consisting of the pathogen without any bacteria was performed as well. the inhibition zone around each potential antagonist was measured after 6 d of incubation at 24°c. the degree of inhibition was quantified on a scale from 0 to 3 (0 = no inhibition halo, 1 = halo from 0.1 to1.0 cm, 2 = halo from 1.0 to 2.0 cm, 3 = halo from 2.0 to 4.0 cm). all procedures were conducted in triplicate with a repetition over time. fermentations and extracellular metabolite extraction pre-inoculum of the bacteria to be fermented were carried out in tsb and incubated for 24 h at 29°c and 200 rpm. subsequently, 5 ml of the pre-inoculum were added to 125 ml erlenmeyer f lasks containing 45 ml of three different media (minimal medium (mm), mm supplemented with copper chloride (1mm cucl2), tsb and tsb supplemented with copper chloride (1mm cucl2). the incubation conditions were 200 rpm at 29°c for 96 h. after fermentation, 60 agron. colomb. 33(1) 2015 the biomass was separated through centrifugation at 8,000 rpm for 5 min, the supernatants were freeze-dried and a solid-liquid extraction was performed using 20 ml of methanol. methanolic solutions were dried in a vacuum assisted rotary evaporator. antimicrobial activity assays of metabolic extracts antimicrobial activity assays against colletotrichum sp., p. cinnamomi and phomopsis sp. were performed using 96-well microplates (sanmartín-negredo et al., 2012; villamil et al., 2012). a biorad microplate reader, model 680 xr (biorad laboratories, tokyo, japan), at a 595 nm wavelength, was used. the colletotrichum sp. inoculum was prepared using agar plugs in sterile distilled water to reach a concentration of 1·104 conidia/ml. the p. cinnamomi and phomopsis sp. inoculums were prepared by mycelia fragmentation using sterile glass pearls to reach concentrations of 1·104 fragments/ml. counting was achieved using a hemocytometer. each plate well had the following added: 50 µl of the pathogen, 100 µl of the sabouraud broth and 50 µl of the microbial extract re-suspended in sterile distilled water to reach a concentration of 1% w/v. controls with water instead of the extracts were performed and all of the treatments were carried out in quadruplicate. the microplates were read after 5 d of incubation at 24°c. the data were analyzed using anova with tukey post-hoc tests with vassarstats online software (available in http:// vassarstats.net/anova1u.html). results and discussion antagonism assays from the processed samples, 76 bacterial isolates were obtained. all of the pathogens tested showed inhibition halos at different degrees after being antagonized with the 76 bacterial isolates (fig. 1). the 37% showed inhibition halos against p. cinnamomi, 36% against colletotrichum sp. and 67% against phomopsis sp. in the case of p. cinnamomi, 14.5% of isolates were ranked as degree three (3), 10.5% for colletotrichum sp. and 42% phomopsis sp. (tab. 1), which indicates an increased susceptibility of phomopsis sp. to be inhibited in vitro. it should be noted that several of the isolates showed inhibition zones against more than one pathogen. figure 1. dual culture antagonism assays (three replicates per set of isolates). a, control of p. cinnamomi; b, dual culture assay for p. cinnamomi against four different bacterial isolates; c, control of colletotrichum sp.; d, dual culture assay for colletotrichum sp. against four different bacterial isolates; e, control of phomopsis sp.; f, dual culture assay for phomopsis sp. against four different bacterial isolates. table 1. summary of antagonism assay results of the 76 bacterial isolates. pathogen phytophthora cinnamomi colletotrichum sp. phomopsis sp. inhibition degree 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 number of isolates 48 10 6 12 51 13 4 8 24 6 16 30 inhibition degree: 0, no inhibition halo; 1, halo from 0.1 to1.0 cm; 2, halo from 1.0 to 2.0 cm; 3, halo from 2.0 to 4.0 cm. http://vassarstats.net/anova1u.html http://vassarstats.net/anova1u.html 61ramírez r., arias m., bedoya, rueda l., sánchez, and granada g.: metabolites produced by antagonistic microbes inhibit the principal avocado pathogens in vitro antimicrobial assays of extracts from fermentations isolates aed06, aed26 and arp5.1 showed the greatest inhibition degree and the broadest spectrum against the tested pathogens. due to this, they were selected to be grown in broth medium in erlenmeyer f lasks. from the four tested media, the minimal medium (45 ml) was the most appropriate for producing inhibitory metabolites against pathogens used in this study. although tsb showed a high biomass development, the extracts did not show significant inhibitory activity against pathogens. this may be due to the association of limitation of essential nutrients with the production of secondary metabolites. the depletion of nutrients generates stress responses in microbes, such as motility, secretion of extracellular enzymes, competence for genetic transformation, production of antibiotics or other bioactive compounds (granada et al., 2014; thines et al., 2014). additionally, the media supplemented with cucl2·2h2o did not show significant activity or diminished biomass production (carvalho et al., 2010). nevertheless, several authors have reported a boost in antibiotic production and a positive regulation of secondary metabolism of various types of microorganisms when heavy metals such as cooper are added to culture media (paul and banerjee, 1983; tunac and mcdaniel, 1985; jafarzade et al., 2013). conversely, copper is known to participate in the degradation of nucleic acids through destabilization and oxidative or hydrolytic breakdown of the double helix, possibly explaining the inhibition observed in the supplemented fermentations (cervantes and gutiérrez-corona, 1994; weinberg, 1997). however, coppeŕ s toxicity depends on the environmental conditions, concentration and type of microbes in the environment (lippert, 1992). extract from the arp5.1 isolate showed the highest inhibition activity against all of the tested pathogens, which was evidenced by the low optical density. lower optical densities involve a small development of biomass; i.e. inhibition or less growth of the evaluated microbes. the characteristics of the limiting conditions of salts and glucose in the minimal medium probably stimulated the production of molecules involved in the antagonistic mechanisms (ruyters et al., 2013). the growth of the p. cinnamomi treated with the aed26 extract was also significantly lower (p≤0.05), as compared with the control (fig. 2), but it did not have an effect on the other tested pathogens. this is a surprising result because this isolate was selected due to its inhibition halos in dual culture tests. this is probably owing to the culture media used that impairs the production of bioactive metabolites on this isolate. moreover, it has been reported that some bacteria are capable of producing such compounds in response to the presence of other microorganisms or in response to aspects of the environment (ryan and dow, 2008). therefore, in the absence of competitors, compounds with a biocidal capacity are not produced by the antagonist and further studies must be performed on this type of isolates. a ab c b o pt ic al d en si ty ( a u ) control aed06 extract arp5.1 extract aed26 extract 0 0.5 1.0 1.5 2.0 figure 2. activity assays against p. cinnamomi using the minimal medium for production of extracts. control: p. cinnamomi without an extract. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). bars indicate standard error. the aed06 extract showed high inhibition against colletotrichum sp. and phomopsis sp., but a low effect on p. cinnamomi (figs. 3 and 4). p. cinnamomi is not considered a fungus, but is a pathogen of the oomycete class; this might imply that metabolites produced by aed06 have a narrow spectrum and are only active against true fungi. conversely, metabolites produced by arp5.1 have a broader spectrum and their mode of action might be able to kill the different tested pathogens generally. this study showed that healthy avocado trees are associated with microbes capable of in vitro inhibition against the growth of pathogens such as p. cinnamomi, colletotrichum sp. and phomopsis sp., and that one of the mechanisms for inhibition is the production of secondary metabolites. furthermore, the minimal medium represented the most suitable substrate for the production of inhibitory extracts by the tested bacteria. additionally, it was observed that the potential of a microbe to produce inhibitory metabolites not only depends on what is evidenced from dual culture assays using petri dishes, but may also possibly be a response to the presence of other competing microbes. thus, the production of said metabolites in an 62 agron. colomb. 33(1) 2015 axenic liquid medium may be limited when there are not any competing microbes. acknowledgement the authors would like to thank the institución universitaria colegio mayor de antioquia, especially the faculty of health sciences, for funding this research. literature cited alfonso b, j.a. 2008. manual técnico del cultivo de aguacate hass (persea americana l.). fundación hondureña de investigación agrícola (fhia), la lima, honduras. bertrand, s., n. bohni, s. schnee, o. schumpp, k. gindro, and j.l. wolfender. 2014. metabolite induction via microorganism co-culture: a potential way to enhance chemical diversity for drug discovery. biotechnol. adv. 32, 1180-1204. doi: 10.1016/j. biotechadv.2014.03.001 carvalho, a.l.u., f.h.p.c. oliveira, r.l.r. mariano, e.r. gouveia, and a.m. souto-maior. 2010. grow th, sporulation and production of bioactive compounds by bacillus subtilis r14. braz. arch. biol. technol. 53, 643-652. doi: 10.1590/ s1516-89132010000300020 cervantes, c. and f. gutiérrez-corona. 1994. copper resistance mechanisms in bacteria and fungi. fems microbiol. rev. 14, 121-137. doi: 10.1111/j.1574-6976.1994.tb00083.x demoz, b.t. and l. korsten. 2006. bacillus subtilis attachment, colonization, and survival on avocado f lowers and its mode of action on stem-end rot pathogens. biol. control 37, 68-74. doi: 10.1016/j.biocontrol.2005.11.010 grahovac, j., m. grahovac, j. dodić, b. bajić, and j. balaž. 2014. optimization of cultivation medium for enhanced production of antifungal metabolites by streptomyces hygroscopicus. crop prot. 65, 143-152. doi: 10.1016/j.cropro.2014.07.020 granada g, s.d., a. rueda l., and c.a. peláez. 2014. antimicrobial activity of extracellular metabolites from antagonistic bacteria isolated from potato (solanum phureja) crops. summa phytopthol. 40, 212-220. doi: 10.1590/0100-5405/1953 jafarzade, m., n.a. yahya, f. shayesteh, g. usup, and a. ahmad. 2013. inf luence of culture conditions and medium composition on the production of antibacterial compounds by marine serratia sp. wpra3. j. microbiol. 51, 373-379. doi: 10.1007/ s12275-013-2440-2 jianga, j., h. zhaia, h. li, z. wang, y. chen, n. hong, g. wang, g.n. chofong, and w. xu. 2014. identification and characterization of colletotrichum fructicola causing black spots on young fruits related to bitter rot of pear (pyrus bretschneideri rehd.) in china. crop prot. 58, 41-48. doi: 10.1016/j.cropro.2014.01.003 lippert, b. 1992. from cisplatin to artificial nucleases the role of metal ion-nucleic acid interactions in biology. biometals 5, 195-208. doi: 10.1007/bf01061218 morales, j. 2009. enfermedades de importancia económica en el cultivo de aguacate. pp. 15-31. in: libro de resúmenes, iii congreso latinoamericano del aguacate. medellin, colombia. paul, a.k. and a.k. banerjee. 1983. determination of optimum conditions for antibiotic production by streptomyces galbus. folia microbiol. 28, 397-405. doi: 10.1007/bf02879489 romero-correa, m.t., r. villa-gómez, e. castro-mercado, and e. garcía-pineda. 2014. the avocado defense compound phenol-2,4-bis (1,1-dimethylethyl) is induced by arachidonic acid and acts via the inhibition of hydrogen peroxide production by pathogens. physiol. mol. plant pathol. 87, 32-41. doi: 10.1016/j.pmpp.2014.05.003 ruyters, s., p. salaets, k. oorts, and e. smolders. 2013. copper toxicity in soils under established vineyards in europe: a survey. sci. total environ. 443, 470-477. doi: 10.1016/j. scitotenv.2012.11.001 ryan, r.p. and j.m. dow. 2008. diffusible signals and interspecies communication in bacteria. microbiology 154, 1845-1858. doi: 10.1099/mic.0.2008/017871-0 sanmartín-negredo, p., x. lópez, m.p. pemberthy, d. granada-sair, and e.a. rueda-lorza. 2012. análisis del modo de acción de la capacidad antagónica de trichoderma asperellum sobre colletotrichum gloeosporioides y fusarium sp. rev. tumbaga 2, 29-49. subramani, r. and w. aalbersberg. 2012. marine actinomycetes: an ongoing source of novel bioactive metabolites. microbiol. res. 167, 571-580. doi: 10.1016/j.micres.2012.06.005 b c c a o pt ic al d en si ty ( a u ) control aed06 extract arp5.1 extract aed26 extract 0 0.5 1.0 2.5 2.0 1.5 3.0 a a b b o pt ic al d en si ty ( a u ) control aed06 extract arp5.1 extract aed26 extract 0 0.5 1.0 1.5 2.0 figure 3. activity assays against colletotrichum sp. using the minimal medium for the production of extracts. control: colletotrichum sp. without an extract. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). bars indicate standard error. figure 4. activity assays against phomopsis sp. using the minimal medium for production of extracts. control: phomopsis sp. without an extract. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05) (n = 4). bars indicate standard error. http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2014.03.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.biotechadv.2014.03.001 http://dx.doi.org/10.1590/s1516-89132010000300020 http://dx.doi.org/10.1590/s1516-89132010000300020 http://dx.doi.org/10.1111/j.1574-6976.1994.tb00083.x http://dx.doi.org/10.1016/j.biocontrol.2005.11.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2014.07.020 http://dx.doi.org/10.1590/0100-5405/1953 http://dx.doi.org/10.1007/s12275-013-2440-2 http://dx.doi.org/10.1007/s12275-013-2440-2 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2014.01.003 http://dx.doi.org/10.1007/bf01061218 http://dx.doi.org/10.1007/bf02879489 http://dx.doi.org/10.1016/j.pmpp.2014.05.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.11.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.11.001 http://dx.doi.org/10.1099/mic.0.2008/017871-0 http://dx.doi.org/10.1016/j.micres.2012.06.005 63ramírez r., arias m., bedoya, rueda l., sánchez, and granada g.: metabolites produced by antagonistic microbes inhibit the principal avocado pathogens in vitro thines, e., h. anke, and r.w.s. weber. 2004. fungal secondary metabolites as inhibitors of infection-related morphogenesis in phytopathogenic fungi. mycol. res. 108, 14-25. doi: 10.1017/ s0953756203008943 tunac, j.b. and l.e. mcdaniel. 1985. effect of phosphate and copper on the fermentation of hydroheptin. appl. environ. microb. 50, 1192-1195. van eeden, m. and l. korsten. 2013. factors determining use of biological disease control measures by the avocado industry in south africa. crop prot. 51, 7-13. doi: 10.1016/j. cropro.2013.03.011 villamil c., j.e., j.o. blanco v., and s.e. viteri r. 2012. evaluación in vitro de microorganismos nativos por su antagonismo contra moniliophthora roreri cif. & par. en cacao (theobroma cacao l.). rev. fac. nal. agr. medellin 65, 6305-6315. weinberg, e.d. 1997. mineral element control of microbial secondary metabolism. pp. 289-316. in: weinberg, e.d. (ed.). microorganisms and minerals. marcel dekker, new york, ny. yabrudy v., j. 2012. el aguacate en colombia: estudio de caso de los montes de maría, en el caribe colombiano. documentos de trabajo de economía regional 171, 1-45. zabka, m. and r. pavela. 2013. antifungal efficacy of some natural phenolic compounds against significant pathogenic and toxinogenic filamentous fungi. chemosphere 93, 1051-1056. doi: 10.1016/j.chemosphere.2013.05.076 http://dx.doi.org/10.1017/s0953756203008943 http://dx.doi.org/10.1017/s0953756203008943 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2013.03.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2013.03.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.05.076 received for publication: 14 september, 2012. accepted for publication: 29 march, 2013. 1 rural management and development, faculty of agronomy, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jcbarrientosf@unal.edu.co 2 chair of production and environmental economics, faculty of agriculture, university of bonn. bonn (germany). e.berg@uni-bonn.de agronomía colombiana 31(1), 120-130, 2013 impact assessment of agricultural innovations: a review evaluación del impacto de las innovaciones agrarias: una revisión juan carlos barrientos-fuentes1 and ernst berg2 abstract resumen the current conditions of the markets and favorable policies, as well as the progress of science and communications, are promoting further development and diffusion of agricultural innovations, which have effects on different areas of agrarian development. the objective of this paper is to present a review of characteristics of agricultural innovations and their diffusion, adoption and impacts, as well as an update of the types and methods of assessment. agricultural innovations are not only new or improved products, they are also models and systems, and should have a positive social effect. innovation areas in developing countries are more concentrated on production and distribution, whereas developed countries concentrate on offering inputs. investments from the private sector in agricultural innovations are growing faster than those from the public sector. the adoption of innovations is medium-term, and usually less than 100%. the impact of innovations includes intermediate areas, such as institutional, political, scientific and productive areas. the economic efficiency of the investment in innovations is the most often mentioned purpose of impact assessments in the literature. the efficiency analysis (ex-post) and its surplus approach is still the most used method for assessing impact of agricultural innovations. nevertheless, other goals are becoming more important, such as food security, environmental protection and poverty reduction. livelihood, comprehensive and multidimensional approaches go beyond the economic approach. moreover, specific models with advantages of prognosis and improved precision are replacing or complementing the classic socio-economic approach. las condiciones actuales de los mercados y políticas favorables, así como los avancesde la ciencia y la comunicación están promoviendo el desarrollo y la difusión de las innovaciones agrarias. estos tienen efectos en las diferentes áreas del desarrollo agrario. el objetivo de este trabajo es presentar una revisión de las características de lasinnovaciones agrarias y su difusión, adopción e impacto, así como una actualización de los tipos y métodos de evaluación. las innovaciones agrarias no son sólo los productos nuevos o mejorados, sino también los modelos y sistemas, que deben tener un efecto social positivo. las innovaciones en los países desarrollados están más concentrados en la producción y la distribución, mientras que en los países en desarrollo se concentran más en la oferta de factores de producción. las inversiones del sector privado en las innovaciones agrarias están creciendo más rápido que las del sector público. la adopción de las innovaciones es a medio plazo, y por lo general menoral 100%. el impacto de las innovaciones incluye áreas intermedias como el institucional, político, científico y productivo. el rendimiento económico de la inversión en innovación es el objetivo de la evaluación de impactomás mencionado en la literatura. el análisis de eficiencia (ex-post) y su enfoque del excedente económico sigue siendo el método más utilizado para evaluar el impacto de las innovaciones agrarias. sin embargo, otros objetivos son cada vez más importantes, como la seguridad alimentaria, la protección del medio ambiente y la reducción de la pobreza. lo que son medios de subsistencia, enfoques integrales y multidimensionales van más allá del enfoque económico. por otra parte, modelos específicos con ventajas en pronóstico y mayor precisión están sustituyendo o complementando el clásico enfoque socioeconómico. key words: diffusion, adoption, benefit-cost analysis, economic surplus approach, models. palabras clave: difusión, adopción, análisis de costo-beneficio, enfoque de excedentes económicos, modelos. introduction innovation is a concept often used at the present, especially in the realms of business, technology and academia. it solves problems, satisfies needs and provides greater benefits for producers and other enterprises, as well as for consumers, organizations and society. in the agricultural sector, the development and offer of innovations have increased because of the favorable conditions of markets, national policies and access to scientific knowledge. the public and private sectors promote the generation, diffusion and adoption of agricultural innovations through investments in private firms, universities, semi-state and state research institutions. when one needs to know if economy and rural development 121barrientos-fuentes and berg: impact assessment of agricultural innovations: a review the innovation investments have had the expected results, one looks at the information of impact assessments. the estimation of effects or impacts of innovations, before or after their adoption, provides valuable information for decision-makers of businesses, organizations, sectors and geographical units. in the present document, reviews of some characteristics of diffusion and adoption of agricultural innovations, as well as their impacts, are presented. moreover, possible reasons for and the timing of impact assessments are discussed, as well as the types and methods that currently exist. agricultural innovations from the concept of innovation to the concept of agricultural innovations joseph schumpeter, who formally addressed this issue and developed a theory about innovation in 1939, defined it as a new combination of production inputs, which result in a new product, a new production method, a new market, new raw material sources, or a new position in the market (schumpeter, 1939; weber, 2000). many authors have extended the original concept, such as in scope (before and after production) as well as categorization (radical to imitative), identification (new or improved) and purpose (european commission, 1995; garcia and calantone, 2002; oecd and eurostat, 2005; world bank, 2007; greenhalgh and rogers, 2010). the current concept applied to agriculture allows for defining agricultural innovations as a new or improved product (either a good or a service), process, system or model, created for consumers, enterprises, value chains, markets or organizations to achieve the goals of the agricultural sector. this concept implicitly contains the idea that innovations should be environmentally-friendly and should offer economic as well as social benefits. according to wright and shih (2010), agricultural innovations are created for more yield, quality and quantity of production, as well as for the diversification of products and lowering of prices for consumers. the most important areas of agricultural innovations the areas of agricultural innovations with the highest relevance are somewhat different in each country. they depend on the priorities set by governments and markets. after a review of the panorama of innovations in colombia (uribe et al., 2011), germany (bokelmann et al., 2011), india (srinivasan and jha, 2002), and mexico (herrera, 2006), one can say that in general, developing countries are focused on providing agricultural products of higher quality and diversity as well as on making the production and distribution processes more efficient, improving the working conditions of employees and reducing the environmental impact. while developed countries are more interested in offering innovations in production inputs to cover domestic needs and the demand of international markets, as well as in areas related to the generation of alternative energies based on agricultural production. the private sector is increasing its investments in agricultural innovations the national system of innovation is economically and politically supported by governments (carlsson, 2006; chung, 2002; ocde and eurostat, 2005). in 2002, in india, 85% of investments for research came from the state, the other 15% from the private sector. nevertheless, between the mid-1990s and 2009 the seed and plant biotech industry grew more than tenfold, but growth was also very rapid in agricultural machinery, animal health, sugar and biofuel (srinivasan and jha, 2002). according to morris et al. (2003), of 1,000 maize breeders worldwide, 60% worked in the public sector and 40% in the private sector, 60% of them were in multinational companies. causes for this phenomenon are: increasing demand for agricultural products and inputs, introduction of liberalization policies for private investment in agriculture, progress in the basic sciences and engineering for private technology development, strengthening of intellectual property rights, and state investment in agricultural research and higher education (pray and nagarajan, 2012). the participation of the private sector in generating agricultural innovations seems to be higher in those countries where the economic, scientific and political conditions are favorable, such as in developed countries. the private sector focuses principally on the market. from there on, it develops agricultural innovations more rapidly and diversely and usually more cheaply than the public sector. however, it should be taken into account that the private sector develops agricultural innovations based on its economic interests first. furthermore, access to the knowledge and information that have been generated while developing innovations is limited for the public. impact of agricultural innovations desirable, direct, anticipated and mediumterm impacts are the most known the impacts or consequences of adoption of innovations are classified through different criteria. according to rogers (1995), kelley et al. (2008) and airaghi et al. (1999), the impacts based on their effects can be: 122 agron. colomb. 31(1) 2013 • desirable (positive) or undesirable (negative), • direct or indirect, • primary or secondary, • anticipated or unanticipated, and • short-term, medium-term or long-term. the types that are more often assessed are: desirable, direct, primary, anticipated and medium-term impacts. however, in the last two decades, negative and indirect impacts, as well as unanticipated and long-term ones, have received special attention for assessment because of their importance in social, economic an environment areas (espinoza, 2007; maxwell et al., 2012; mutuc et al., 2012). the areas of impact are more than just social and economic focusing on assessment areas, the impact of adopted innovations is approached by areas and lines (tab. 1). the final impact types are social and economic. sometimes the environmental impact is also considered as a final impact type, but in the end, it leads to the social and economic impacts too. the most widely-known impact types were the social and economic ones, but in the beginning of 1990s, the environmental type also started to gain importance, which, together with the scientific, political and institutional types, is considered an intermediate impact, because in the end they have social and economic consequences, and these define the welfare of a society. assessment of impact of agricultural innovations different purposes of impact assessments the general purpose of an assessment of an agricultural innovation was to know if it has produced the desirable effects, where they were needed (paz et al., 2006). this complex and frequently expensive process has focused mainly on demonstrating the positive results of the innovation, and the well-done work of its developers and diffusers. most of the assessments were dedicated to the determination of the rate of adoption of the innovation and the economic benefits of its investment. in this way, one was able to show the credibility of the research institution and assure new findings (horton et al., 1993; peterson and horton, 1993; airaghi et al., 1999; anandajayasekeram and babu, 2007; blazy et al., 2010). however, nowadays, there are more reasons to assess innovations, such as searching for unexpected effects of innovation, feedback for researchers and research institutions, identifying defects in the development and diffusion of innovation and learning from them, as well as deriving strategic and programmatic lessons that provide for future investment, providing information for management decisions, to determinate external effects of innovation, prioritize the best investments, and promote and manage new and ongoing research (horton et al., 1993; airaghi et al., 1999; pingali, 2001; baur et al., 2003; blazy et al., 2010; crespi et al., 2011). table 1. types of impact and their lines. types of impact lines of impact intermediate (cause and effect) scientific new techniques or methods. diffusion of new knowledge through publication in high-quality journals and thesis. feedback to researchers. interchange of knowledge. political enactment or change of laws. imposition or change of requirements, levies, permits and regulations. creation of new plans and programs. institutional changes in organizational structure. changes in the number of scientists. changes in the composition of the research team. changes in program funds. changes in the participation of public and private sectors. multidisciplinary approaches and improvements. improving communication and knowledge transfer. improving capacity for research and transfer. intermediate productive increasing yield and production. improving quality of product. increasing diversity of products. efficiency of use of inputs. increasing flexibility of production. improving production systems. intermediate (sometimes final) environmental soil erosion, degradation and compaction. soil, water and air contamination. effects on biodiversity. changes in hydrological cycles. production of greenhouse gases. effects of climate change. genetic contamination. loss of natural vegetation. final (welfare) economic generation of employment. increasing incomes. reduction of costs. increasing benefits. improving prices. increasing participation in the market. entering new markets. increasing demand and offer. rate of return reducing risk. distribution of benefits by gender, income group and allocation. social improving food security. improving nutrition. reduction of poverty. quality of work conditions. women participation and status. improving knowledge on an innovation. health of workers. increasing free time for the producers and their family. rural migration. creation and changes among organizations. creation and changes in social networks. sources: based on pefile, 2010; oecd and eurostat, 2005; pingali, 2001; ortiz and pradel, 2009; mutuc et al., 2012; maxwell et al., 2012; janssen et al., 2009; oehmke and crawford, 1996; peterson and horton, 1993; anandajayasekeram and babu, 2007; hemmelskamp, 1997; utting, 2009; ortiz and pradel, 2009; esterhuizen, 2007; vedovoto et al., 2010. 123barrientos-fuentes and berg: impact assessment of agricultural innovations: a review adoption is a long-term process and sometimes only partial according to peterson and horton (1993), an assessment is a long process that can last between 10 and 15 years. reilly and schimmelpfennig (1999) found that the adoption of a new variety of crop could take between 3 and 14 years, the adoption of dams and irrigation from 50 to 100 years, irrigation equipment from 20 to 25 years, fertilizer 10 years, and transportation systems from 3 to 5 years. durable or capital goods and complex technology take more time to be adopted than transitory goods or simple technology. in tab. 2, the time considered to achieve the desirable adoption lasts from 4 to 41 years. the same table shows a range of the adoption rate from 10 to 100%, but most of them are lower than 100%. romero (2009) found, in an assessment study, an adoption rate of from 6 to 94%, and laxmi et al. (2007), in a study on tillage in india, expected an adoption rate of less than 35%. that is because, in most cases, the innovations cover only a part of the market. despite all efforts to spread the innovations, there are cases in which the degree of adoption does not reach 100 %. that is common with innovations which are constituted by more than one component, such as the integrated pest management (ipm) that has many methods for controlling plagues; some of them are not adopted by the producers for different reasons (tab. 2). one of these reasons is the type of innovation adopters. not all of them adopt the innovation at the same time (fig. 1), and when there is not enough time, some of them do not adopt or adopt only partially (rogers, 1995). most of the impact assessments are of a comprehensive type with a strong economic trend impact assessments can occur in two stages, before (exante) or after (ex-post) the process (fig. 2), which is comprised of the research, development, diffusion and adoption figure 1. types of adopters and their percentage distribution. source: robinson, 2009. of innovations. based on anandajayasekeram and babu (2007) and tab. 1, there are six types of assessment: economic, social, environmental, productive, institutional and political. the first four could be carried out at the level of people. when the institutional and political types are included; one is speaking about comprehensive assessments. tab. 2 allows one to see that the economic assessment was present in all cases; in 18%, there were the socio-economic and productive types, in 25%, the socio-economic and environmental assessments, and in 14% the socio-economic, productive and environmental types. in only a few cases, can one see the political and institutional assessments. on the other hand, almost all cases have two or more types of assessment, with a slight trend for another type of assessment: the comprehensive assessment. methods of impact assessment for assessing the impact of agricultural innovations, ortiz and pradel (2009) proposed a sequence of steps: i. choice of the stage of the innovation. ii. choice of the type of impact for the assessing. iii. choice of the type of comparisons for the assessing. iv. definition of population and sample. v. definition of indicators for each type of impact. vi. collection of baseline information. vii. analyses of information. the types of impact that will be assessed also define the assessment method. employed methods of impact assessment based on past and future frames almost 60% of the cases from tab. 2 analyzed the effects of agricultural innovations after the process of research, high propensity to adopt low low propensity to resist high late majority (34%) early majority (34%) laggards (16%) early adopters (13.5%) innovators (2.5%) 124 agron. colomb. 31(1) 2013 table 2. results of 28 cases of impact assessments. nr. author country of the study innovation time range of the analysis adoption assessment methods analyzed areas* economic results rate (%) grade (%) ror (%) irr (%) cba (%) 1 fonseca et al. (1996) peru new variety of potato (chanchan). 1979-2020 11 cost-benefit analysis approach. ec/pr 26 2 unda et al. (1998) ecuador ipm in potato cultivation. 1992-2012 97 61 cost-benefit analysis approach. ec/so/pr/en 34 3 campos and beratto (2001) chile new varieties of barley. 1978-1999 15-85 cost-benefit analysis approach. ec/pr 52 4 barea and bejarano (2002) bolivia ipm in potato cultivation. 1996-2020 10 77 cost-benefit analysis approach. ec/so/pr 48-70 5 calderón et al. (2002) bolivia new method to produce potato seed. 1991-2012 49 20-70 cost-benefit analysis approach. ec/so/pr 54 6 esprella et al. (2002) bolivia ipm in potato cultivation. 1989-2012 46 50 60 cost-benefit analysis approach. ec/so/pr 18 1.5 7 fonseca et al. (2002) peru new varieties of sweet potato 1991-2019 90 cost-benefit analysis approach + sensibility analysis. ec/pr 44-45 8 gabriel et al. (2003) bolivia ipm in potato cultivation. 1992-2020 11 40 cost-benefit analysis approach. ec/so/pr/en 47 9 bejarano et al. (2004) bolivia ipm in potato cultivation. 15 84 cost-benefit analysis approach. ec/so/pr 10 anandajayasekeram et al. (2007a) zimbabwe new variety of sorghum 1988-1999 25 economic surplus approach + sensitivity analysis. ec/pr 25 11 anandajayasekeram et al. (2007b) namibia new variety of pearl millet 1986.-1995 65 economic surplus approach + sensitivity analysis. ec/so/pr 4-13 12 bua et al. (2007) uganda new varieties of cassava 1990-1999 cost-benefit analysis approach. ec/pr 167 18.2 * ec = economic, so = social, pr = productive, en = environmental, in = institutional, po = political continúa figure 2. the impact assessment in relation to the research, development, diffusion and adoption of an innovation. source: adapted from kelley et al., 2008; thorne et al., 2002. assessment monitoring and evaluation ex-post assessment adoptions/constraints analysis research and development diffusion and adoption adoption function adoption (%) time for research and development (years) time for diffusion and adoption (years) research and development costs diffusion costs adoption costs ex-ante a 0 r y z x0 0 125barrientos-fuentes and berg: impact assessment of agricultural innovations: a review development, diffusion and adoption. however, the data from the past is also used to assess the future impact as evidenced by 35% of the presented cases. there are methods to assess the impact in the past (ex-post), the past and future; the past, ongoing and future; and the future (ex-ante). the most used method to assess impact in agriculture is the economic surplus approach each method is applied according to each case and availability of resources and time. there are many methods to assess the impact of agricultural innovations. but most of them are in the economic and environmental areas (tab. 2). almost all cases in tab. 2 used the economic surplus approach (for consumers and producers) and respectively, cost-benefit analysis (for producers). both are expressed mainly through their well-known economic indicator: the rate of return (ror). however, the effects of innovations are not only on ror, and most impact assessments use a multi-criteria analysis with a variety of methods (tab. 3). other methods and specific models are replacing or complementing the classic socio-economic methods the economic benefit is not everything. some innovations do not contribute significantly to enhancing the economic benefits, but do for the social and environment benefits (praneetvatakul and waibel, 2006). in this sense, the livelihood approach was developed, which considers different nr. author country of the study innovation time range of the analysis adoption assessment methods analyzed areas* economic results rate (%) grade (%) ror (%) irr (%) cba (%) 13 dias and sain (2007) latin america several agricultural innovations 1999-2004 economic surplus approach. ec/so/pr/ en/in/po 25 3.3 14 esterhuizen (2007a) south africa proteaceae 1974-2005 comprehensive approach. ec/so/en/ po 8 15 esterhuizen (2007b) south africa biological control of prosopis species 1986-2010 effectiveness and efficiency analysis. ec/pr/en 119 16 karanja (2007) kenya maize seed and production technology 1955-1988 cost-benefit analysis (productions function approach). ec/pr/in/po 39-68 17 laxmi et al. (2007) india zero tillage in ricewheat systems. 1998-2014 50-90 comprehensive analysis + economic surplus approach. ec/so/pr/en 57 39 18 marasas (2007) south africa russian wheat aphid integrated control 1980-2005 46 economic surplus approach. ec/pr/en 22-27 19 mazhangara et al. (2007) zimbabwe groundnut research 1966-2000 45-100 cost-benefit analysis approach. ec/so/pr/en 59 20 moshi et al.(2007) tanzania new varieties and management of maize. 1976-1994 24-81 economic surplus approach. ec/so/pr/ en/po 19-23 21 mudhara et al. (2007) zimbabwe cotton research 1970-1995 cost-benefit analysis approach + sensitivity analysis. ec/so/pr/ en/po 47 22 murata et al. (2007) zimbabwe sunflower research 1976-2000 25-50 > 80 comprehensive conceptual framework. ec/so/pr/ en/po 6-29 23 niederwieser (2007) south africa lachenalia research 1965-2010 comprehensive impact assessment. ec/so/en/ po 8-12 24 randela (2007) south africa control of ticks and tick-borne diseases cost-benefit analysis approach + sensitivity analysis. ec/so/pr 0.8-1.2 25 townsend and van zyl (2007) south africa wine grape research 1980-1994 economic surplus analysis (production function approach). ec 40 26 zegeye et al. (2007) ethiopia maize technology 1986-2000 economic surplus analysis. ec/so/pr/ en/in 29 27 la rovere et al. (2008) mexico new varieties of maize, new technology to storage 2001-2006 44 17-44 livelihood approach. ec/so/pr 28 la rovere et al. (2008) nepal new varieties of maize 2002-2006 62 livelihood approach. ec/so * ec = economic, so = social, pr = productive, en = environmental, in = institutional, po = political sources: based on the information of each case presented here. 126 agron. colomb. 31(1) 2013 types of impacts (direct and indirect) in areas such as food security, lack of assets, risk, and vulnerability (la rovere et al., 2008). also, the comprehensive approach (anandajayasekeram and babu, 2007) and the multidimensional approach (dias et al., 2007) are used, which simultaneously assess various impact types. on the other hand, specific models to assess impacts ex-ante have been developed. for example, the simba model assesses and compares the effects of many innovations on banana plantation farms. it is adaptable to other crops (blazy et al., 2009). the banad model simulates the consequences of biophysical processes and economic-technical decisions in economic, technology and environmental areas of banana plantation farms (blazy et al., 2010). the seamless-integrated framework model “assess, ex-ante, agricultural and agri-environmental policies and technologies across a range of scales, from field– farm to regions and the european union, as well as some global interactions“(van ittersum et al., 2008). conclusions agricultural innovations are new or improved products for consumers, as well as models and systems for enterprises, organizations or institutions. they should have preferably table 3. types, techniques and methods of impact assessment in agriculture. type technique method institutional and political impact • simple comparison • trend analysis • survey • monitoring of selected variables productive impact • simple comparison • target versus actual effectiveness analysis • logical framework analysis environmental impact various (need biophysical information) environmental impact assessment • on-site market impacts • on-site non-market impacts • off-site market impacts • off-site non-market impacts • risk assessment (ra) • environmental risk mapping • life cycle analysis • multi-agent system • linear programming • agro-environmental indicators • simapro: recipe, bees, eco-indicator 99, eco-indicator 95,cml 92, cml 2 (2000), edip/umip, eps 2000, ecopoints 97, impact 2002+, trac, epd method, cumulative energy demand, ipcc greenhouse gas emissions qualitative and quantitative qualitative assessment economic impact various efficiency analysis (ror) ex-ante: • financial analysis (fa) • cost-effectiveness analysis (cea) • break-even analysis (bea) • business case calculations (bcc) • benefit-cost analysis (cba) • multi-criteria analysis (mca) • scoring models • simulation models • mathematical programming models ex-post: • econometric approach marginal rate of return (mrr) • surplus approach or index number approach  average rate of return (arr): • benefit-cost approach  index number approach using elasticities: • linear functions with parallel shifts • linear functions with non-parallel shifts • non-linear functions with parallel shifts • non-linear functions with non-parallel shifts • unit cost saving approach • others social impact comparison over the time • socio-economic survey • adoption survey • monitoring of selected variable • propensity score matching (psm) source: based on anandajayasekeram and babu, 2007; abele et al., 2005; goedkoop et al., 2008; heijungs, 1995; payraudeau and van der werf, 2005; lapar et al., 2011. 127barrientos-fuentes and berg: impact assessment of agricultural innovations: a review positive social effects. the innovation areas in developing countries are more concentrated on production and distribution, and in developed countries, on offering inputs. the private sector is increasing its investments in agricultural innovations more than the public one. innovations are adopted in the medium-term, and usually only by a part of the market. the impacts of innovations are social, economic and environmental, but include intermediate areas such as institutional, political, scientific and productive ones. the most mentioned purpose of impact assessments is showing the economic efficiency of the investment in innovations, however, social, environmental, institutional and political goals are becoming more important. over half of the impact assessment types are ex-post, but ex-ante analysis is gaining more relevance than before. for investors, assessing the socio-economic impacts is essential. in this sense, efficiency analysis (ex-post) and its surplus approach are still the most used type to assess innovations. but other approaches are gaining relevance because of their social and environmental goals, such as livelihood, comprehensive and multidimensional approaches. moreover, specific mathematical models for crop, farm and sector analysis, with improved precision and advantages for prognosis, are replacing or complementing the classic socio-economic approach. literature cited abele, j., c. kerlen, s. krueger, h. baum, t. geißler, s. grawenhoff, j. schneider, and w.h. schulz. 2005. exploratory study on the potential socio-economic impact of the introduction of intelligent safety systems in road vehicles. seiss final report. vdi/ vde innovation + technik gmbh, institute for transport economics at the university of cologne, cologne, germany. airaghi, a., n.e. busch, l. georghiou, s. kuhlmann, m.j. ledoux, a.f.j. van raan and j.v. baptista. 1999. options and limits for assessing the socio-economic impact of european rtd programmes. report to the european commission dg xii, evaluation unit by the independent reflection group, brussels. anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani. 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. anandajayasekeram p. and s. babu. 2007. overview of impact assessment methodologies. pp. 249-299. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. anandajayasekeram, p., d.r. martela, j. sanders, and b. kupfuma. 2007a. impact of pearl millet research and development in namibia: the case of okashana 1. pp. 68-73. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. anandajayasekeram, p., d.r. martela, j. sanders, and b. kupfuma. 2007b. impact of sorghum research and development in zimbabwe: the case of sv 2. pp. 46-56. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. barea, o. and c. bejarano. 2002. impacto del manejo integrado de la polilla en chuquisaca, bolivia. fundación proinpa, cochabamba, bolivia. baur, h., g. poulter, m. puccioni, p. castro, h.-j. lutzeyer, and s. krall. 2003. impact assessment and evaluation in agricultural research for development. agric. syst. 78, 329-336. bejarano, c., r. oros, and p. nava. 2004. impacto económico del manejo integrado de polilla de la papa. caso específico municipio de tarabuco. fundación proinpa, cochabamba, bolivia. blazy, j.-m., m. dorel, f. salmon, h. ozier-lafontaine, j. wery, and p. tixier. 2009. model-based assessment of technological innovation in banana cropping systems contextualized by farm types in guadeloupe. eur. j. agron. 31, 10-19. blazy, j-m., p. tixier, t. alban, h. ozier-lafontaine, f. salmon, and j. wery. 2010. banad: a farm model for ex ante assessment of agro-ecological innovations and its application to banana farms in guadeloupe. agric. syst. 103, 221-232. bokelmann, w., b. könig, a. kuntosch, j. emmerling, r. siebert, a. doernberg, m. busse, k. koschatzky, t. stahlecker, and w. schwerdtner. 2011. untersuchung des innovationssystems der deutschenlandwirtschaft. endbericht zur sektorstudie. bundesanstalt für landwirtschaft und ernährung, berlin. bua, a., g. acola, r.l. adupa, g.w. otim-nape, y.k. baguma, d. sserunkuma, v. manyong, and o. coulibaly. 2007. the economic impact of investments in cassava research in uganda. pp. 147-151. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. calderón, j., e. gandarillas, and r. zuger. 2002. estudio de impacto económico de la tecnología camas orgánicas protegidas en el norte de potosí. fundación para la promoción e investigación de productos andinos; fundación proinpa, cochabamba, bolivia. campos, m.a. and e. beratto m. 2001. análisis del impacto económico del contrato inia-ccu para mejoramiento genético de cebada cervecera. agric. téc. 61(3), 352-366. carlsson, b. 2006. internationalization of innovation systems: a survey of the literature. res. policy 35, 56-67. chung, s. 2002. building a national innovation system through regional innovation systems. technovation 22, 485-491. crespi, g., g. solís, and e. tacsir. 2011. evaluación del impacto de corto plazo de senacyt en la innovación de las empresas panameñas. notas técnicas no. idb-tn-263. sector social, división de ciencia y tecnología, banco interamericano de desarrollo (bid), washington d.c. 128 agron. colomb. 31(1) 2013 dias, a.f. and g. sain. 2007. evaluación de los impactos potenciales de los proyectos financiados por fontagro segunda y tercera convocatorias. instituto interamericano de cooperación para la agricultura, san jose. dias a., f., g. sain, and s. salles-filho. 2007. evaluación multidimensional de los impactos de la investigación agropecuaria: una propuesta metodológica. instituto interamericano de cooperación para la agricultura, san jose. espinoza, g. 2007. gestión y fundamentos de evaluación de impacto ambiental. banco interamericano de desarrollo (bid); centro de estudios para el desarrollo (ced), santiago. esprella, r., j. blajos, r. calderon, and g. thiele. 2002. evaluación de la adopción e impacto económico del manejo integrado del gorgojo en el altiplano central. fundación proinpa, cochabamba, bolivia. esterhuizen, j.m.c. 2007a. the socio-economic impact of proteaceae research and technology development in south africa. pp. 199-209. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. esterhuizen, j.m.c. 2007b. impact assessment of the biological control of prosopisspecies in the britstown-de aar district, south africa. pp. 210-220. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. european commission. 1995. green paper on innovation. in: european union, http://europa.eu/documents/comm/green_papers/pdf/com95_688_en.pdf; consulted: march, 2013. fonseca, c., r. labarta, a. mendoza, j. landeo, and t.s. walker. 1996. impacto económico de la variedad canchán-iniaa, de alto rendimiento y resistente al tizón tardío en el perú. centro internacional de la papa (cip), lima. fonseca, c., r. zuger, t. walker, and j. molina.2002. estudio de impacto de la adopción de las nuevas variedades de camote liberadas por el inia, en la costa central, perú. caso del valle de cañete. centro internacional de la papa (cip), lima. gabriel, j.l., j. almanza, and e. gandarillas. 2003. estudio de impacto de componentes del manejo integrado del tizón de la papa en morochata. fundación proinpa, cochabamba, bolivia. garcia, r. and r. calantone. 2002. a critical look at technological innovation typology and innovativeness terminology: a literature review. j. prod. innovat. manag. 19, 110-132. goedkoop, m., m. oele, a. de schryver, and m. vieira. 2008. simapro database: manual methods library. pré consultants, amersfoort, the netherlands. greenhalgh, c. and m. rogers. 2010. innovation, intellectual property, and economic growth. princeton university press, princeton, nj. heijungs, r. 1995. harmonization of methods for impact assessment. environ. sci. pollut. res. 2 (4) 217-224 (1995). hemmelskamp, j. 1997. environmental policy instruments and their effects on innovation. eur. plann. stud. 5(2), 177-194. herrera, t.f. 2006. innovaciones tecnológicas en la agricultura empresarial mexicana: una aproximación teórica. gaceta laboral 12(1), 93-119. horton, d., p. ballantyne, w. peterson, b. uribe, d. gapasin, and k. sheridan. 1993. monitoring and evaluating agricultural research. a sourcebook. cab; international service for national agricultural research (isnar), university press, cambridge, uk. janssen, s., e. andersen, i.n. athanasiadis, and m.k. van ittersum. 2009. a database for integrated assessment of european agricultural systems. environ. sci. policy 12, 573-587. karanja, d.d. 2007. the impact of public investment in maize research in kenia. pp. 103-115. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. kelley, t., j. ryan, and h. gregersen. 2008. enhancing ex post impact assessment of agricultural research: the cgiar experience. res. evaluation 17(3), 201-112. la rovere, r., s.b. mathema, j. dixon, p. aquino m., k.j. gurung, d. hodson, and d. flores. 2008. economic and livelihood impacts of maize research in hill regions in mexico and nepal: including a method for collecting and analyzing spatial data using google earth. cimmyt, mexico df. lapar, m.l.a., n.n. toan, c. zou, j. liu, x. li, and t. randolph. 2011. an impact evaluation of technology adoption by smallholders in sichuan, china: the case of sweet potato-pig systems. p. 23. in: 55th annual aares national conference. melbourne, victoria, australia. laxmi, v., o. erenstein, and r.k. gupta. 2007. impact of zero tillage in india’s rice-wheat systems. cimmyt, mexico df. marasas, c.n. 2007. impact of the russian wheat aphid integrated control programme in south africa. pp. 91-102. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. maxwell, t.w., s. you, u. boratana, p. leakhna, and j. reid. 2012. the social and other impacts of a cattle/crop innovation in cambodia. agric. syst. 107, 83-91. mazhangara, e.p., p. anandajayasekeram, m. mudhara, d. martella, and m. murata. 2007. impact assessment of groundnut research in zimbabwe. pp. 152-160. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. morris, m., m. mekuria, and r. gerpacio. 2003. impacts of cimmyt maize breeding research. pp. 135-159. in: evenson r.e. and d. gollin (eds.). 2003. crop variety improvement and its effect on productivity: the impact of international agricultural research. fao, london. moshi, a.j., p. anandajayasekeram, a. kaliba, d. martella, w. mwangi, and f.m. shao. 2007. economic impact of maize research in tanzania. pp. 74-82. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. 129barrientos-fuentes and berg: impact assessment of agricultural innovations: a review impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. mudhara, m., p. anandajayasekeram, b. kupfuma, and e. mazhangara. 2007. impact assessment of cotton research in zimbabwe: 1970-1995. pp. 192-198. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. murata, m., p. anandajayasekeram, m. mudhara, d. martella, and e. mazhangara. 2007. impact assessment of sunflower in zimbabwe. pp. 184-191. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. mutuc, m.e.m., r.m. rejesus, s. pan, and j.m. yorobe jr. 2012. impact assessment of bt corn adoption in the philippines. j. agric. appl. econ. 44(1), 117-135. niederwieser, j.g. 2007. socio-economic impact of lachenalia research in south africa. pp. 171-183. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. oecd, organisation for economic co-operation and development; eurostat, statistical office of the european union. 2005. manual de oslo: guía para la recogida e interpretación de datos sobre innovación. 3rd ed. grupo tragsa, madrid, spain. oehmke, j.f. and e.w. crawford. 1996. the impact of agricultural technology in sub-saharan africa. j. afr. econ. 5(2), 271-292. ortiz, o. and w. pradel. 2009. guía introductoria para la evaluación de impactos en programas de manejo integrado de plagas (mip). integrated crop management (icm) division, international potato center (cip), lima. payraudeau, s. and h.m.g. van der werf. 2005. environmental impact assessment for a farming region: a review of methods. agric. ecosyst. environ. 107(1), 1-19. paz, r., a. dorward, and b. douthwaite. 2006. guía metodológica para la evaluación de impacto pro-pobre de proyectos de innovación tecnológica en agricultura de pequeña escala. centre for development and poverty reduction, center for environmental policy, imperial college, london. pefile, s. 2010. monitoreo, evaluación y valoración del impacto. pp. 313-327. in: anguita, p., f. díaz, c.l. chi-ham (eds.). gestión de la propiedad intelectual e innovación en agricultura y en salud: un manual de buenas prácticas. fia-pipra, santiago. peterson, w. and d. horton. 1993. impact assessment. pp. 100 107. in: horton, d., p. ballantyne, w. peterson, b. uribe, d. gapasin, and k. sheridan (eds.). monitoring and evaluating agricultural research. a sourcebook. cab; international service for national agricultural research (isnar); university press, cambridge, uk. pingali, p.l. 2001. milestones in impact assessment research in the cgiar, 1970-1999. with an annotated bibliography of impact assessment studies conducted in the cgiar, 1970-1999, prepared by matthew p. feldmann. standing panel on impact assessment (spia); technical advisory committee (tac), consultative group on international agricultural research (cgiar), mexico df. pray, c.e. and l. nagarajan. 2012. innovation and research by private agribusiness in india. ifpri discussion paper 01181. environment and production technology division, international food policy research institute, washington dc. randela, r. 2007. socio-economic impact of the control of ticks and tick-borne diseases in south africa. pp. 221-235. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. reilly, j.m. and d. schimmelpfennig. 1999. agricultural impact assessment, vulnerability, and the scope for adaptation. clim. chang. 43, 745-788. robinson, l. 2009. a summary of diffusion of innovations. in: http:// www.enablingchange.com.au/summary_diffusion_theory. pdf; consulted: march, 2013. rogers, e.m. 1995. diffusion of innovations. 4th ed. the free press, new york, ny. romero, j.n.j. 2009. características socioeconómicas y nivel de adopción tecnológica en sistemas de producción porcícola del municipio de fusagasuga, departamento de cundinamarca, colombia. rev. colomb. cienc. animal 2, 37-43. schumpeter j.a. 1939. 2004. business cycles. a theoretical, historical and statistical analysis of the capitalist process. mcgraw-hill book company, london. srinivasan, p.v. and s. jha. 2002. globalization and public agricultural research in india pp. 103-122. in: bigman, d. (ed.). globalization and the developing countries: emerging strategies for rural development and poverty alleviation. cabi; isnar. oxon, uk. thorne, p.j., p.k. thornton, r.l. kruska, l. reynolds, s.r. waddington, a.s. rutherford, and a.n. odero. 2002. maize as food, feed and fertilizer in intensifying crop-livestock systems in east and southern africa: an ex ante impact assessment of technology interventions to improve smallholder welfare. ilri impact assessment series 11. international livestock research institute (ilri), nairobi, kenya. townsend, r. and j. van zyl. 2007. the rate of return to wine grape research and technology development in south africa. pp. 161-170. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. unda, j., v. barrera, and p. gallegos. 1998. estudio de adopción e impacto económico del manejo integrado del gusano blanco (premnotrypes vorax) en comunidades campesinas de la provincia de chimborazo. proyecto fortipapa (iniap-cosude), quito. uribe, g.c.p., s.l. fonseca r., g.e. bernal r., c.a. contreras p., o.f. castellanos d. 2011. sembrando innovación para la competitividad del sector agropecuario colombiano. ministerio de agricultura y desarrollo rural; grupo de investigación 130 agron. colomb. 31(1) 2013 y desarrollo en gestión, productividad y competitividad (biogestión), universidad nacional de colombia, bogota. utting, k. 2009. assessing the impact of fair trade coffee: towards an integrative framework. j. bus. ethics 86, 127-149. van ittersum, m.k., f. ewert, t. heckelei, j. wery, j.a. olsson, e. andersen, i. bezlepkina, f. brouwer, m. donatelli, g. flichman, l. olsson, a.e. rizzoli, t. van der wal, j.e. wien, and j. wolf. 2008. integrated assessment of agricultural systems. a component-based framework for the european union (seamless). agric. syst. 96, 150-165. vedovoto, g.l., d. vieira m., and l.f. martins r. 2010. evaluación de impactos intangibles de la i+d agrícola: resultados obtenidos en centros de investigación. p. 18. in: ponencia presentada al viii congreso latinoamericano de sociología rural, porto de galinhas, brasil. weber, s. 2000. innovation und schöpferische zerstörung in: schumpeter, j.a. (ed.). fragen zu einem leitbegriff moderner ökonomischer strategien. wirtschaftsphilosophie i, 2000/2001. sozialphilosophie des ökonomischen handelns, fernuniversität hagen, hagen, germany. world bank. 2007. enhancing agricultural innovation. how to go beyond the strengthening of research systems. in: serie: agriculture and rural development. the world bank, washington dc. wright, b.d. and t.m. shih. 2010. agricultural innovation. working paper 15793. national bureau of economic research, cambridge, uk. zegeye, t., g. tesfahun, and p. anandajayasekeram. 2007. impact of maize technology development and transfer in ethiopia. pp. 116-126. in: anandajayasekeram, p., m. rukuni, s. babu, f. liebenberg, and c.l. keswani (eds.). 2007. impact of science on african agriculture and food security. cab international; international livestock research institute (ilri), biddles, king’s lynn, uk. genetic divergence of heliconiaceae species in the central west brazil region genetic divergence of heliconiaceae species in the central west brazil region divergencia genética de las especies de heliconiaceae en la región centro oeste de brasil cintia graciele da silva1, edneia zullian dalbosco1, petterson baptista da luz1, willian krause1, vivian loges2, and celice alexandre silva1* abstract resumen the purpose of this study was to describe morphological traits and estimate genetic divergence and parameters between accessions of the genus heliconia sp. from different municipalities in the state of mato grosso, brazil. a set of 25 traits, 15 quantitative and 10 qualitative were evaluated. the genetic divergence was estimated based on mahalanobis’ distance, with the clustering methods known as unweighted pair group method using arithmetic averages (upgma). genetic variability was observed for all assessed quantitative traits and the accessions were grouped in different classes. the traits with highest relative contribution to variability were longevity of f lower stems and inf lorescence length. the results indicated the existence of genetic variability among accessions of the heliconia sp. germplasm bank, which can be used in breeding programs. el objetivo de este estudio fue describir los rasgos morfológicos, estimar la divergencia genética y los parámetros entre accesiones del género heliconia sp. en diferentes municipios del estado de mato grosso, brasil. se evaluó un conjunto de 25 rasgos, 15 cuantitativos y 10 cualitativos. la divergencia genética se estimó sobre la base de la distancia de mahalanobis, con los métodos de agrupación unweighted pair group method utilizando promedios aritméticos (upgma). se observó variabilidad genética para todos los rasgos cuantitativos evaluados y las accesiones se agruparon en diferentes clases. los rasgos con mayor contribución relativa a la variabilidad fueron la longevidad de los tallos de las f lores y la longitud de las inf lorescencias. los resultados indicaron la existencia de variabilidad genética entre las accesiones del banco de germoplasma de heliconia sp, que pueden ser explotadas en programas de mejoramiento de la especie. key words: morphological description, pre-breeding, tropical ornamentals. palabras clave: descripción morfológica, pre-reproducción, plantas ornamentales tropicales. heliconiaceae species have herbaceous plants used in f loriculture as ornamental plants, grown under full sun or partial shade, or as cut f lowers, because the terminal inf lorescences with intense colors of different shapes and sizes are greatly appreciated for event decoration and f loral arrangements. only few and recent studies addressed the agronomic potential of ornamental interest species. in the forest region zona da mata of pernambuco, some studies analyzed genetic parameters of seven genotypes of h. psittacorum (costa, 2007; rocha et al., 2010; araujo et al., 2015). due to the large natural variability in heliconia sp. populations and the potential of these species as ornamental, research on breeding, agronomic and genetic characterization should be intensified. a study target of breeding programs is to collect accessions in genebanks to develop genotypes with traits of economic interest that meet the demands of the ornamental market (rocha et al., 2010). moreover, the genetic divergence and parameters can be introduction the family heliconiaceae consists of 182 neotropical species distributed in central and south america. twenty-nine species are found in brazil, five of which are endemic (braga, 2014). heliconiaceae are distributed in the centralwest, northern, northeastern, and southeastern regions of the country. nine species of the genus inhabit the state of mato grosso, i.e., heliconia psittacorum, h. rostrata, h. episcopalis, h. marginata, h. subulata, h. acuminate, h. hirsuta, h. densif lora, and h. stricta; the last two were first recorded in mato grosso (braga, 2014). the state of mato grosso lies in the so-called ecological transition zone (etz) between the biomes savanna (cerrado) and rainforest (amazon region). the etz is a complex morphoclimatic domain at the north of the cerrado and southwest of the amazon, where savannas and tropical forests coexist under similar environmental conditions (furley et al., 1992). received for publication: 11 september, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.67661 1 programa de pos graduação de genética e melhoramento de plantas, university of mato grosso state, tangará da serra, mt (brazil). 2 federal university of pernambuco, recife, pe (brazil). * corresponding author: celice@unemat.br agronomía colombiana 35(3), 285-292, 2017 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.67661 286 agron. colomb. 35(3) 2017 analyzed to estimate genetic gains and determine the most appropriate breeding method (cruz et al., 2012). this study addressed the morphological description and the estimation of genetic parameters and divergence of h. psittacorum and h. densif lora accessions, with a view to evaluate the genetic variability in the state of mato grosso, identifying possible parents to breed future hybrids with ornamental potential. material and methods the germplasm collection of heliconias (bag) of the state university of mato grosso (unemat) was established in march 2014, in an experimental field in the municipality of tangará da serra, mt (14º39’ s and 57º25’ w; elevation 321 m a.s.l.). the climate is tropical, with well-defined dry and rainy seasons and annual means varying from 1,300 to 2,000 mm rainfall and 16-36°c temperature range (martins et al., 2010). the soil, with a f lat to slightly wavy relief, is classified as latossolo vermelho distrófico (embrapa, 2006). the area for planting of seedlings was harrowed and limed according to soil analysis. fertilization at planting consisted of 50 g monoamonic phosphate (map) per planting hole and topdressing of monthly applications of 50 g urea and 20 g potassium chloride per hole and of 50g map every 6 months. four accessions of h. densif lora and 14 of h. psittacorum, from 13 municipalities in the state of mato grosso, were described (tab. 1). the clumps were divided and four rhizomes planted, at a spacing of 3.0 m between rows and 1.5 m between plants in full sun. when needed, irrigation was applied three times a week. the experiment was conducted as described by costa et al. (2007), in a randomized block design with 18 treatments (accessions), four blocks (replications) with one rhizome per plot. qualitative and quantitative morphological traits were evaluated around 400 d after planting, when the plants were fully established. twenty-five descriptors were used, of which 15 were quantitative and 10 qualitative. the quantitative descriptors were: ll (cm) leaf length; lw (cm) leaf width; nls (n) number of leaves on the f lower stem; nic (n) number of inf lorescences per clump; sw (g) shoot weight (leaves and f loral stem); fsw (g) f lower stem weight without leaves, f lower peduncle and inf lorescence; fsl (cm) f lower stem length; fsd (cm) f lower stem diameter, measured 20 cm below the inf lorescence; il (cm) inf lorescence length; li (cm) inf lorescence width; nfi (n) number of f lowers per inf lorescence; nbi (n) number of bracts per inf lorescence; bl (cm) bract length; bd (cm) bract depth; and sl (days) longevity of the f lower stem. the qualitative table 1. accessions of heliconia densiflora and h. psittacorum collected in different municipalities in the state of mato grosso, brazil. accession species municipality latitude longitude altitude m a.s.l. 1 h. densiflora alta floresta 9°51’05” 56°12’31” 281 2 h. densiflora alta floresta 9°51’47” 56°12’04” 271 3 h. densiflora alta floresta 9°52’43” 56°9’22” 281 4 h. densiflora carlinda 10°10’8” 55°48’53” 299 5 h. psittacorum nova canaã 10°36’44” 55°42’05” 265 6 h. psittacorum colíder 10°46’55” 55°27’00” 310 7 h. psittacorum matupá 10°12’26” 54°57’39” 260 8 h. psittacorum guarantã norte 9°46’02” 54°53’55” 348 9 h. psittacorum guarantã norte 9°44’26” 54°53’16” 336 10 h. psittacorum peixoto azevedo 10°16’9” 55°01’15” 324 11 h. psittacorum terra nova do norte 10°44’5” 55°08’43” 295 12 h. psittacorum santo afonso 14°35’9” 57°10’56” 494 13 h. psittacorum nova marilândia 14°21’5” 57°02’01” 355 14 h. psittacorum tangará da serra 14°42’2” 57°47’31” 204 15 h. psittacorum barra do bugres 15°07’6” 57°04’34” 156 16 h. psittacorum porto estrela 15°18’1” 57°10’11” 168 17 h. psittacorum porto estrela 15°24’2” 57°11’51” 148 18 h. psittacorum porto estrela 15°35’37” 57°11’51” 155 287silva, dalbosco, luz, krause, loges, silva: genetic divergence of heliconiaceae species in the central west brazil region descriptors evaluated in the inf lorescences and leaves were: inflorescence growth, hairiness, waxiness, bract and flower color; arrangement of bracts (f lat or spiral); hairiness and waxiness of the f lower stem (pseudostem + f loral peduncle + inf lorescence) and leaves; firmness of the f lower stem (bracts + rachis), (costa et al. 2007). flower stems with two to three open bracts were cut between 7:00 and 8:00 h, twice a week, for 1 month. the stalks were stored in water recipients and transported in buckets to the postharvest laboratory. the inf lorescences were cleaned (removing the flowers from within the bracts), washed, and cut to a standardized stem length of 80 cm). quantitative and qualitative traits of five f lower stems per clump were assessed, with four replications. the f lower stalks were placed in containers with water, which was exchanged every 2 d and maintained at 19ºc (cold room). the postharvest shelf-life (days) was evaluated every 2 d, for 21 d and the stems discarded when the bracts darkened on the inf lorescences. for the quantitative descriptors, analysis of variance was performed, the scott knott grouping test was applied and genetic parameters associated with efects of genetic and environmental nature, were estimated according to cruz et al. (2012). the values of the genotypic determination coefficient (h2) were expressed as the proportion of phenotypic variance caused by the genetic variability among treatment means (cruz, 2006), and it can be used when the effect of genotypes is fixed, as in the case of this study. to quantify the genetic divergence among accessions, mahalanobis’ generalized distance (d2) was used for quantitative variables, while the simple match distance was used for the qualitative descriptors. the relative importance of variables was also evaluated by the methodology of singh (1981). for the simultaneous analysis of qualitative and quantitative variables, the gower’s general coefficient of similarity was performed (1971). the statistical analysis was performed using genes software (cruz, 2014). the accessions were grouped by the hierarchical method unweighted pair-group method using arithmetic averages (upgma) and validated by the cophenetic correlation coefficient using the software mega, version 5 (kumar et al., 2009). the pearson correlation between the distance matrices was also performed and the significance determined by the mantel test (10,000 permutations). all mantel tests performed here were conducted using the r packages vegan (oksanen et al., 2012). results and discussion all h2 values exceeded 87%, except for nic (54.28%) and nfi (67.55%), which were considered low (tab. 2). for the h2 values, the variation index (iv) was considered. according to vencovsky and barriga (1992), an iv higher than one (1.0) indicates good conditions for selection gains by simple breeding methods, such as mass selection. table 2. estimates of the genetic parameters of four accessions of heliconia densiflora and 14 accessions of h. psittacorum. trait parameters h2 (%) cvg (%) iv nic 10.14 4.63 5.50 54.28 22.02 0.54 fsl 0.06 0.003 0.05 94.54 19.40 2.08 sw 2,068.08 178.20 1,889.88 91.38 35.30 1.62 fsw 997.75 86.61 911.13 91.31 34.04 1.62 fsd 0.49 0.06 0.43 87.74 13.88 1.33 nbi 1.29 0.08 1.21 93.80 21.32 1.94 bd 5.56 0.60 4.96 89.14 22.31 1.43 bl 10.81 0.39 10.41 96.31 26.71 2.55 il 12.42 0.48 11.93 96.07 25.11 2.47 iw 6.75 0.70 6.04 89.53 26.13 1.46 nfi 26.30 8.53 17.77 67.55 20.58 0.72 nls 4.75 0.10 4.64 97.73 27.91 3.28 lw 2.51 0.24 2.26 90.23 14.38 1.51 ll 50.78 1.82 48.96 96.41 20.94 2.59 sl 4.41 0.023 4.39 99.47 26.19 6.88 nic: number of inflorescences per plant; fsl: flower stem length; sw: flower stem weight with leaf; fsw: fresh stem weight without leaf; fsd: diameter of the flower stem; nbi: number of bracts per inflorescence; bd: bract depth; bl: bract length; il: inflorescence length; iw: inflorescence width; nfi: number of flowers per inflorescence; nls: number of leaves on the flower stem; lw: leaf width; ll: leaf length (ll); sl: stem longevity. the selection gain for the traits nic and nfi may be minimized, since the h2 value is low and iv <1.0. the results also suggest the existence of genetic variability among accessions of heliconia sp. for the studied traits, indicating favorable genetic values for breeding programs. for the 15 evaluated quantitative traits, several morphological groups were identified (tab. 3) analyzing agronomic traits of h. psittacorum genotypes under full sun and partial shade, costa et al. (2007) found h2 varying from 82.25 to 97.33%, except for the trait days to inf lorescence cut (20.02%). similar results were reported by rocha et al. (2010), in a study with h. psittacorum cultivars and interspecific hybrids, where iv values between 0.21 and 1.85 were recorded for seven traits (days until inf lorescence sprouting, period until stem harvest, cycle, stem weight without leaves, stem diameter, inf lorescence length, number of open bracts per inf lorescence). 288 agron. colomb. 35(3) 2017 table 3. relative contribution of 15 quantitative traits to genetic variability detection, based on mahalanobis’ generalized distance between 18 accessions of heliconia densiflora and h. psittacorum. evaluated traits diversity (sj) contribution (%) number of inflorescences per plant (nic) 201.06 0.29 flower stem length (fsl) 3,933.14 5.85 flower stem weight (fsw) 820.57 1.22 flower stem weight with leaf (sw) 1,502.58 2.23 number of bracts per inflorescence (nbi) 3,376.23 5.02 bract depth (bd) 1,080.07 1.60 diameter of the flower stem (fsd) 707.27 1.05 bract length (bl) 3,908.13 5.81 inflorescence length (il) 15,402.00 22.93 inflorescence width (iw) 1,974.05 2.93 number of flowers per inflorescence (nfi) 90.21 0.13 number of leaves on the flower stem (nls) 4,906.55 7.30 leaf width (lw) 3,555.69 5.29 leaf length (ll) 6,376.53 9.49 stem longevity (sl) 19,335.58 28.78 the inf lorescence traits such as length, stem length, fresh weight, and durability are of great commercial interest, due to promising ornamental potential. inf lorescences of heliconiaceae can be classified in small (up to 10 cm), medium (10.1 to 30 cm), large (30.1 to 50 cm), and very large (>50 cm) (castro et al., 2007). of the 18 accessions, 16 were classified as medium and two (accessions 5 and 16) as small (tab. 4). the small to medium inf lorescences are less difficult to handle and transport (castro et al., 2007). genetic diversity studies of h. psittacorum and interspecific hybrids in the state of pernambuco registered inf lorescence lengths from 12.1 to 23.3 cm (rocha et al., 2010). the traits fsl and fsd are important to ensure the quality and success of heliconia species on the market. as standard length of f loral stems of heliconiaceae, loges et al. (2005) suggested 80 cm. on the other hand, the higher the fsl, the greater the risk of stem breaking. consequently, accessions with a fsl equal to or greater than 80 cm are recommended for breeding programs (tab. 4). table 4. mean values of 15 quantitative traits of heliconia densiflora (accessions 1-4) and h. psittacorum (accessions 5-18). accession means of evaluated traits il fsl fsw sl sw fsd nic nbi bd bl iw lw ll nls nfi cm g days g mm un mm cm un h. densiflora 1 15.6 c 88 e 60.3 c 6.5 d 82.8 c 5.1 b 8.7 b 3.9 d 12.3 a 14.2 b 4.7 c 9.1 c 33.1 c 6.0 d 17.4 b 2 23.2 a 124 c 108.5 b 6.5 d 146.7 b 5.4 b 13.2 a 4.6 c 8.5 c 21.1 a 6.4 c 11.2 b 45.3 a 5.9 d 17.5 b 3 17.0 b 93 e 56.25 c 6.6 d 73.8 c 5.2 b 8.2 b 3.9 d 8.7c 15.3 b 6.4 c 11.0 b 37.7 b 5.9 d 14.3 b 4 18.1 b 107 d 61.46 c 6.4 d 76.9 c 5.4 b 11.7a 3.9 d 12.6 a 15.1 b 4.7 c 12.1 a 31.0 d 4.8 d 16.0 b h. psittacorum 5 8.3 e 135 b 87.96 c 6.5 d 127.2 b 6.3 a 7.0 b 4.3 c 5.3 d 7.3 d 9.3 b 12.3 a 13.3 f 11.3 a 10.3 b 6 12.7 d 180 a 155.0 a 6.6 d 203.5 a 4.5 c 8.25 b 5.6 b 9.0 c 11.1 c 12.8 a 11.8 a 37.9 b 10.7 a 18.1 b 7 12.7 d 141 b 112.5 b 6.6 d 169.4 b 5.0 b 13.0 a 6.3 a 6.9 d 10.0 c 9.3 b 12.3 a 34.7 c 11.6 a 26.0 a 8 12.6 d 127 c 94.4 b 8.5 b 136.3 b 4.6 c 9.0 b 6.2 a 6.9 d 10.5 c 10.4 b 11.1 b 33.5 c 8.6 b 16.0 b 9 12.1 d 144 b 111.6 b 7.7 c 148.2 b 5.4 b 11.0 a 4.4 c 10.4 d 9.6 d 9.1 b 9.5 c 44.2 a 6.1 d 25.8 a 10 12.0 d 143 b 115.8 b 7.7 c 162.8 b 4.7 c 8.75 b 6.8 a 8.9 c 10.6 c 10.2 b 11.2 b 34.6 c 9.1 b 21.1 a 11 11.3 d 148 b 143.3 a 7.8 c 211.8 a 4.6 c 7.25 b 5.7 b 10.7 b 10.3 c 12.5 a 12.8 a 38.1b 9.6 b 16.9 b 12 11.8 d 93 e 57.5 c 8.6 b 86.5 c 4.1 d 8.25 b 6.4 a 11.6 b 10.7 c 11.1 b 9.3 c 31.2 d 7.6 c 28.75 13 16.2 c 99 e 70.8 c 7.7 c 89.2 c 4.6 c 5.25 b 3.3 d 12.7 a 13.9 b 14.0 a 8.8 c 24.1 e 5.3 d 23.3 a 14 10.7 e 117 d 72.5 c 7.7 c 98.5 c 3.8 d 15.0 a 5.6 b 9.1 c 9.1 d 10.3 b 9.7 c 32.3 d 8.0 c 21.2 a 15 14.8 c 93 e 39.8 c 13.6 a 57.8 c 3.8 d 13.0 a 4.8 c 8.5 c 13.2 b 8.0 c 7.4 d 30.2 d 5.6 d 21.5 a 16 9.7 e 122 c 65.4 c 7.5 c 91.2 c 3.5 d 16.0 a 6.6 b 10.2 b 9.0 d 9.2 b 9.0 c 28.9 d 8.2 c 28.5 a 17 11.9 d 141 b 101.4 b 7.8 c 150.4 b 4.0 d 15.0 a 6.7a 13.5 a 10.9 c 11.1b 10.6 b 35.7 c 8.7 b 25.9 a 18 16.0 c 122 c 80.8 c 13.3 a 102.8 c 4.9 b 13.0 a 3.8 d 13.1 a 14.9 b 9.0 b 8.1 d 35.1 c 5.4 d 18.8 b il: inflorescence length; fsl: flower stem length; fsw: fresh stem weight without leaf; sl: stem longevity; sw: flower stem weight with leaf; fsd: diameter of the flower stem; nic: number of inflorescences per plant; nbi: number of bracts per inflorescence; bd: bract depth; bl: bract length; iw: inflorescence width; lw: leaf width; ll: leaf length; nls: number of leaves on the flower stem; nfi: number of flowers per inflorescence. means followed by the same letter in the column do not differ statistically by the scott-knott test at 5% probability. 289silva, dalbosco, luz, krause, loges, silva: genetic divergence of heliconiaceae species in the central west brazil region the fresh weight of flower stems without leaf (fsw) ranged from 39.8 to 155.0 g (tab. 4). this trait directly affects the stages management, preparation, packaging, and transport. the success of cut f lowers on the market depends on the selection of accessions with a stem durability of more than 10 d. long-lived stems can reach markets that are more distant by extending the shelf-life and maintaining the commercial quality (castro et al., 2007). in the assessment of genetic diversity based on the 15 quantitative traits, three groups were determined using 255 as a cut distance (fig. 1). group i comprised the accessions 1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, and 17, group ii accession 5 and group iii accessions 15 and 18. the isolation of the acession 5 of h. psittacorum in group ii was based on the traits of fsd and ll (tab.4). the fsd expresses greater resistance of the f lower stem against breaking by wind in the field, to transportation from the field to the location of cleaning, and in the subsequent selection stages (albuquerque et al., 2010). the cophenetic correlation for the data was 0.87, confirming the reliability of the conclusions based on the visual assessment of the dendrogram, since values above 0.7 indicate a good adjustment of the dissimilarity matrix and the graphical representation of the distances (sokal and rohlfe, 1962). the accessions of the species h. densif lora (accessions 1, 2, 3, and 4) were grouped in the same group (g i), while the accessions of the species h. psittacorum were separated in two groups. the highest contributions to the determination of the divergence of the studied accessions (tab. 4) were related to the traits longevity of the f lower stem (sl) with 28.78%, and inf lorescence length (il) with 22.93%, both accounting for 51.71% of the variation among accessions. stem durability was an important trait for the genetic divergence among accessions, since the accessions 15 and 18 with highest sl formed one group (group iii). on the other hand, the f lower stem diameter (fsd) and leaf length (ll) forcing the isolation of accession 5, are traits with no significant contribution to the genetic divergence among accessions (tab. 4; fig. 1) to ensure the success in parental selection for breeding programs, less relevant traits should not be considered in characterization and evaluation studies and the other traits with high discriminatory potential maintained (cruz et al., 2012). the traits that contributed least to divergence were number of f lower inf lorescences (nfi) (relative contribution to variation 0.13%) and number of inf lorescences per clump (contribution 0.29%) (tab. 4), which were therefore discarded. among the 10 qualitative traits evaluated, six indicated no polymorphism among accessions, e.g.: upright inf lorescence position, absence of hairiness on f lower stem and leaves, and firmness and f lat arrangement of the bracts. moreover, the accessions differed in terms of f lower and inf lorescence colors and presence of waxiness on the inf lorescence, leaves and stem (tab. 5). tropical f lowers differ from other more traditional plants on the market in their diversity of shapes, resistance to transport and durability (loges et al., 2005), aside from attractive visual aspects, being widely used for f loral arrangements, event and party decor, cultivation in gardens, and projects of ornamental garden design. in studies of heliconia sp species focused on cut f lowers, castro et al. (2007) reports that the high contrast of bract colors is one of the traits responsible for the appeal of this ornamental plant on the market. in the accessions, eight colors were identified in the inf lorescences and two in the f lowers (tab. 5). thus, the existence of variability for the traits in a cc es si on 14 16 17 8 10 12 6 11 7 9 13 4 2 1 3 5 15 18 50100150200250300 0350 gi giii gii figure 1. dendrogram of genetic dissimilarity between heliconia densiflora (accessions 1-4) and h. psittacorum (accessions 5-18), obtained by the upgma method, based on 15 quantitative traits, using mahalanobis’ generalized. cutting distance 255 (cophenetic correlation: 0.87; distortion: 8.3%; stress: 28.9%). 290 agron. colomb. 35(3) 2017 f lower and inf lorescence color is fundamental for successful breeding. waxiness on inf lorescences and leaves was detected in 21.43% of the accessions and 92.85% of the f loral stems of h. psittacorum accessions (tab. 5). waxiness is an undesirable trait, since the visual aspect can be affected by handling (loges et al., 2005). this trait was not observed in h. densif lora accessions (tab. 5). considering only the qualitative traits, two groups were determined using 0.148 as a cut distance. group ii contained the accessions 9, 15 and 18 and group i the remaining accessions (fig. 2). the cophenetic correlation was 0.94, also considered high. no polymorphism was detected for accessions of the species h. densif lora (accessions 1, 2, 3, and 4). once again, the accessions of species h. psittacorum were classified in two distinct groups, with polymorphism within the species. the correlations between dissimilarity matrices quantitative, estimated by mahalanobis (0.74), qualitative simple match (0.62) and combined gower distance (0.84) the whole set of traits, were all significant and high. in the combined analysis (gower general coefficient of similarity), showing correlation between the matrices of original distances and the cluster matrix. using 3.6 as cut table 5. qualitative traits evaluated in 18 heliconia sp. accessions, collected in municipalities of the state of mato grosso, brazil. acessions inflorescence bracts flor stem leaf growth color hairiness waxiness firmness arrangement color hairiness waxiness waxiness h. densiflora 1 upright orange-red absent absent resistant flat orange absent absent absent 2 upright orange-red absent absent resistant flat orange absent absent absent 3 upright orange-red absent absent resistant flat orange absent absent absent 4 upright orange-red absent absent resistant flat orange absent absent absent h. psittacorum 5 upright red absent absent resistant flat yellow absent present absent 6 upright red absent absent resistant flat yellow absent present absent 7 upright red absent absent resistant flat yellow absent present absent 8 upright red absent absent resistant flat yellow absent present absent 9 upright light pink absent present resistant flat orange absent present present 10 upright red absent absent resistant flat yellow absent present absent 11 upright red absent absent resistant flat yellow absent present absent 12 upright yellow absent absent resistant flat yellow absent present absent 13 upright dark red absent absent resistant flat yellow absent absent absent 14 upright dark orange absent absent resistant flat yellow absent present absent 15 upright dark pink absent present resistant flat orange absent present present 16 upright dark orange absent absent resistant flat yellow absent present absent 17 upright orange absent absent resistant flat yellow absent present absent 18 upright dark pink absent present resistant flat orange absent present present a cc es si on 10 11 8 7 6 5 12 17 1 2 3 4 13 14 16 9 15 18 0.0500.1000.150 0.000 gi gii figure 2. dendrogram of genetic dissimilarity between heliconia densiflora (accessions 1 to 4) and h. psittacorum (accessions 5 to 18), based on the upgma method, using 11 qualitative traits and the simple match. cutting distance 0.148 (cophenetic correlation: 0.94. distortion: 2.7%. stress: 16.4%). 291silva, dalbosco, luz, krause, loges, silva: genetic divergence of heliconiaceae species in the central west brazil region distance three groups were determined: group i contained the accessions 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 16, and 17, group ii accessions 1, 2, 3, and 4, and group iii accessions 9, 15 and 18 (fig. 3). the h. psittacorum accessions were assigned to group i and iii. the h. densiflora accessions were clustered in group ii, showing the low variability of these accessions, probably due to the low number of accessions. finally, performance analysis for later recommendation of use per se. thus, crosses should be performed between different genotypes with desirable agronomic traits (cruz et al., 2012). to this end, we suggest to cross accessions 15 and 18 (group iii) with accessions 1, 2 and 4 of group ii and/or accession 13 of group i, to breed superior genotypes. studies of gomes et al. (2016) pointed out that among heliconias species, h. psittacorum cultivars and hybrids have a number of interesting traits, such as year-round production, terminal and upright inf lorescences, varied bract number, and different types of f lower colors, as observed in this study. in this sense, based on the traits evaluated, the studied accessions are of interest for ornamental use, enabling a diversification of the ornamentals market. traits such as bract length are relevant for playing an important role in the composition of f loral arrangements and to raise the interest of consumers, as was expressed by albuquerque et al. (2010). the diameter and length of the f lower stem are also key traits to characterize heliconia sp. accessions. they make the f lower stem more resistant to winds, to the transport from the field to the location of cleaning and the selection steps, and extend the postharvest shelf-life. conclusions morphological characterization of heliconia species allowed the recognition of those descriptors which contribute to the detection of genetic divergence and provided key knowledge of the patterns of variation phenotypic of the target species. the genetic variability among accessions of germplasm collection of heliconia sp. uncovered in the present study can be explored in the breeding programs. the characteristics that contributed most to the detection of genetic divergence were f loral stem durability and inf lorescence length. acknowledgements the authors thank the national council for scientific and technological development (cnpq) grants: 444017/20143, brazilian federal agency for support and evaluation of graduate education (capes), for the scholarship of the first author, and the students of the laboratories of botany and breeding of unemat, campus tangará da serra, brazil. a cc es si on 8 10 7 6 11 5 13 12 17 14 16 2 4 1 3 9 15 18 123 04 gi gii giii in group i, accession 13 stood out with a lower fsl and fsw, along with the absence of waxiness on the inf lorescence, stem and leaf. in addition, the inf lorescences are dark red and the f lowers yellow. in group ii, the accessions 1, 2 and 4 had low fsl and fsw values and no waxiness on the inf lorescence, stem and leaf, as well as highest fsd and orange-red inf lorescences and orange f lowers. in group iii, accessions 15 and 18 stood out for good postharvest shelf-life. in breeding programs, parents with high genetic divergence are recommended, to promote the occurrence of superior segregating plants in subsequent generations. however, the choice of individuals with superior plant, f lower and fruit traits is also important, and figure 3. dendrogram of genetic dissimilarity between heliconia densiflora (accessions 1 to 4) and h. psittacorum (accessions 5 to 18), obtained by the method upgma, based on 15 quantitative and 11 qualitative traits, using the gower distance. (cophenetic correlation: 0.84. distortion: 2.9%. stress: 17.0%). cutting distance 3.6. 292 agron. colomb. 35(3) 2017 literature cited albuquerque, a.w., e.s. rocha, j.p.v. costa, a.p. farias, and a.l. bastos. 2010. produção de helicônia golden torch inf luenciada pela adubação mineral e orgânica. rev. bras. eng. agríc. ambient. 14, 1052-1058. doi: 10.1590/s1415-43662010001000005  araujo, p.g.p., k.p. leite, s.s.l. silva, s.m.s.l. bastos, a.c.r. castro, and v. loges. 2015. morphological aspects in heliconia chartacea lane ex barreiros inf lorescences for use as cut f lower. acta hortic. 1087, 249-253. doi: 10.17660/actahortic.2015.1087.31 braga, j.m.a. 2014. heliconiaceae. lista de espécies da flora do brazil. jardim botânico do rio de janeiro. retrieved from: http://f loradobrasil.jbrj.gov.br/; consulted: september, 2017. castro, c.e.f., a. may, and c. gonçalves. 2007. espécies de heliconia como f lor de corte. ornamental hortic. 12, 87-96.  doi: 10.14295/rbho.v12i2.190 costa, a.s., v. loges, a.c.r. castro, g.j.s.m. bezerra, and v.f. santos. 2007. variabilidade genética e correlações entre caracteres de cultivares e híbridos de heliconia psittacorum. agrária 2, 187-192. cruz, c.d., a.j. regazzi, and p.c.s. carneiro. 2012. modelo biométrico aplicado ao melhoramento genético. ed. ufv, viçosa, brazil. cruz, c.d. 2014. programa genes: aplicativo computacional em genética e estatística. vufv, vicosa, brazil. empresa brasileira de pesquisa agropecuária – embrapa. 2006. centro nacional de pesquisa de solos. sistema brasileiro de classificação de solos. embrapa solos, rio de janeiro, brazil. furley, p.a., j. proctor, and j.a. ratter. 1992. nature and dynamics of forest-savanna boundaries, chapman-hall, london, uk. gomes, r.j., c. guiselini, g. m. siqueira, j.c.c. albuquerque filho, v. loges, and h. pandorfi. 2016. temporal stability of heliconia spp. f lower stem production. ornamental hortic. 22, 318-325. doi: 10.14295/oh.v22i3.943 gower, j.c. 1971. a general coefficient of similarity and some of its properties. biometrics 27, 857-874.  kumar, s., m. nei, j. dudley, and k. tamura. 2009. mega: a biologist-centric software for evolutionary analysis of dna and protein sequences. brief bioinform 9, 299-306. loges, v., m.c.f. teixeira, a.c.r. castro, and a.s. costa. 2005. colheita, pós-colheita e emba lagens de f lores tropicais em pernambuco. hortic. bras. 23, 699-702. doi: 10.1590/ s0102-05362005000300001  martins, j.a, r. dallacort, m.h. inoue, a. santi, e.m. kolling, and a.j. coletti. 2010. probabilidade de precipitação para a microrregião de tangará da serra, estado do mato grosso. pesqui. agropec. trop. 40, 291-296. oksanen j., j.g. blanchet, r. kindt, p. legendre, p.r. minchin, r.b. o’hara, g.l. simpson, p. solymos, m.h.h. stevens, and h. wagner. 2012. vegan: community ecology package. r package version 2.0-5. rocha, f.h.a., v. loges, and a.s. costa, f.a.z. aragão, and v.f. santos 2010. genetic study with heliconia psittacorum and interspecific hybrids. crop breed. appl. biotechnol. 10, 282288. doi: 10.1590/s1984-70332010000400001 singh, d. 1981. the relative importance of characters affecting genetic divergence. indian j. genet. pl. br. 41, 237-245. sokal, r.r. and f.j. rohlf. 1962. the comparison of dendrograms by objective methods. taxon 11, 30-40. vencovsky, r. and p. barriga 1992. genética biométrica no fitomelhoramento. sp. sociedade brasileira de genética, ribeirão preto-sp, brazil. vieira, e.a., j.f. fialho, m.s. silva, w.m.g. fukuda, and f.g. faleiro. 2008. genetic variability of the embrapa-cerrados cassava germoplasm collection accessed by morphological descriptors. científica 36, 56-67. https://doi.org/10.1590/s1415-43662010001000005 https://doi.org/10.17660/actahortic.2015.1087.31 http://floradobrasil.jbrj.gov.br/ http://dx.doi.org/10.14295/rbho.v12i2.190 http://dx.doi.org/10.14295/rbho.v12i2.190 http://dx.doi.org/10.14295/oh.v22i3.943 https://doi.org/10.1590/s0102-05362005000300001� https://doi.org/10.1590/s0102-05362005000300001� https://doi.org/10.1590/s1984-70332010000400001 combined effect of green-colored covers and shading on received for publication: 26 june, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.65922 1 grupo de investigacion ecofisiologia vegetal, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagogica y tecnologica de colombia uptc , tunja (colombia). 2 programa de maestría en fisiología vegetal, facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia uptc, tunja (colombia). * corresponding author: fanor.casierra@uptc.edu.co agronomía colombiana 35(3), 314-322, 2017 combined effect of green-colored covers and shading on the growth of sisal (furcraea hexapetala) plants efecto combinado de coberturas de color verde y el sombreado sobre el crecimiento en plantas de fique (furcraea hexapetala) fánor casierra-posada1*, fernando portilla-fuentes1, 2, and julián molano-díaz1 abstract resumen plants have the ability to respond in different ways to the quality of light, its intensity, and the combination of both. in addition, chlorophyll absorbs light in the blue and red bands of the spectrum, but green and infrared light are poorly absorbed or not absorbed, yet they affect plant morphogenesis. an experiment was carried out in tunja, colombia, in which the inf luence of shading on sisal plants (furcraea hexapetala) was evaluated. the plants were placed under green polypropylene filters that induced 55.4, 85.8 and 90.1% light reduction and were compared with open exposure plants in a greenhouse. as a consequence of shading, the values of the following variables were reduced: chlorophyll content index by between 52.2 and 55.0%, dry mass by between 80.8 and 94.0%, water uptake by between 40.9 and 44.9%, water use efficiency by between 23.0 and 53.7% and relative growth rate by between 35.1 and 58.4%, as compared to the control, while the values for the root to shoot ratio, specific leaf area and leaf area ratio were increased by ranges of 24.2 to 73.5%, 107.5 to 132.4% and 116.6 to 174.9%, respectively. the shading with green filters induced a reduction in the red/far red ratio of light. based on these results, it was possible to infer that the sisal plants presented low plasticity for tolerating the abiotic stress induced by green-filter shading. las plantas tienen la capacidad de responder de diferentes formas a la calidad de la luz, a su intensidad, y a la combinación de ambas. adicionalmente, las clorofilas absorben la luz en las franjas azul y roja del espectro, pero la luz verde e infrarroja se absorben poco o no se absorben, no obstante, afectan la morfogénesis en plantas. se desarrolló en tunja, colombia, un experimento en el que se evaluó la inf luencia del sombreado sobre plantas de fique (furcraea hexapetala). se colocaron las plantas bajo filtros de polipropileno de color verde que indujeron 55,4; 85,8 y 90,1% de reducción de la luz y se compararon con plantas a libre exposición dentro de un invernadero. como consecuencia del sombreado, en relación con las plantas control, se redujeron los valores de las siguientes variables: el índice de contenido de clorofila entre 52,2 y 55,0%, el contenido de masa seca entre 80,8 y 94,0%, la toma de agua entre 40,9 y 44,9%, la eficiencia en el uso del agua entre 23,0 y 53,7%, la tasa de crecimiento relativo entre 35,1 y 58,4%, mientras que los valores de la relación raíz/parte aérea, el área foliar específica y la relación de área foliar se aumentaron en rangos de 24,2 a 73,5%; 107,5 a 132,4% y 116,6 a 174,9%, respectivamente. el sombreado mediante los filtros de color verde indujo una reducción en la relación rojo/rojo lejano de la luz. con base en estos resultados se pudo inferir que las plantas de fique presentan poca plasticidad para tolerar el estrés abiótico inducido por el sombreado a través de los filtros de color verde. key words: transmittance, red/far red ratio, abiotic stress, crassulacean acid metabolism, light quality, chlorophyll. palabras clave: transmitancia, relación rojo/rojo lejano, estrés abiótico, metabolismo ácido de las crasuláceas, calidad de luz, clorofila. involved. the research using a single wavelength range is very useful in identifying the spectrum most suitable for the agricultural application (casierra-posada and peñaolmos, 2015). the study of the response of plants to light quality has aroused the interest of researchers in order to improve introduction light wavelengths between 300 and 900 nm can affect the growth and development of plants. however, the quality of light is not the only factor that can inf luence the growth processes of plants because other properties, such as light intensity and duration as well as climatic factors, are equally http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.65922 315casierra-posada, portilla-fuentes and molano-díaz: combined effect of green-colored covers and shading on the growth of sisal (furcraea hexapetala) plants production (casierra-posada et al., 2015). among the bands of the visible spectrum, the green and infrared ranges are of particular interest because they are poorly absorbed or not absorbed; nonetheless, they induce important photomorphogenic responses (wang and folta, 2013). although it is presumed that the amount of light being absorbed in the green range is very low and, therefore, not important for photosynthesis, the response spectrum used for photosynthesis shows that green light is in an effective spectrum band for increasing plant photosynthesis (kim et al., 2004). on the other hand, cam-type species can growth in contrasting environments in terms of light intensity. however, it is still unknown how these species can meet energy and carbon requirements when exposed to shadow conditions (ceusters et al., 2011). sisal is a cam-type plant grown in colombia to produce natural fibers (casierra-posada and gonzalez, 2009); therefore, because of its physiology, this species is of great interest, especially for the study of its adaptation to contrasting conditions of light intensity and quality. based on previous approaches, this study was developed to evaluate the effect of shading and filtered sunlight through green polypropylene films on the growth of sisal plants (furcraea hexapetala jacq.). materials and methods this experiment was carried out under greenhouse conditions in tunja, colombia, at the facilities of the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) located at an altitude of 2,690 m a.s.l. at 5°33’10.62” n and 73°21’23.97” w. during the study, an average temperature of 19.0°c, 72.6% relative air humidity and 606.0 ± 362.9 μmol m-2 s-1 illumination were maintained in the greenhouse. the illumination was natural, with a photoperiod of ± 12 h of light / 12 h of darkness, corresponding to tropical conditions.the plants were obtained from(furcraea hexapetala jacq., plant known as fique or cabuya) bulbs, which were placed under hydroponic conditions in 4 l containers filled with the following solution: (mg l-1): nitrogen, 200; phosphorus, 100; potassium, 50; calcium, 2; magnesium, 10; sulfur, 15; iron, 0.2; manganese, 1; copper, 3; zinc, 6; boron, 4; molybdenum, 0.1 and cobalt, 0.05. the ph of the solution was adjusted to 6.2. the solution in each container was aerated with an aquarium pump to provide oxygen to the solution. one month after planting, when leaf emergence was observed, the plants were divided into four groups consisting of ten plants each. three groups of plants were exposed to sunlight filtered through green polypropylene films with a thickness of 15 μm, placed 1 m above the plants and mounted on wooden frames that covered all sides of each group of plants, except underneath. the frame of the first group was covered with a polypropylene filter, the second with two and the last with three. the remaining group of plants was left exposed to the environmental conditions inside the greenhouse without any cover and was used as a control treatment. as a consequence of placing the polypropylene filters on the frames, the illumination in each group of plants was reduced by 55.4, 85.8 and 90.1%, respectively from 606.0 ± 362.9 μmol m-2 s-1 (tab. 1). the trial lasted 256 d counted from the moment of sowing, at the end of which the plants were collected for destructive tests and final measurements. with the information collected at the end of the trial, the absolute growth rate (agr), the relative growth rate (rgr), the root to shoot ratio (based on dry weight), the leaf area ratio (lar), the specific leaf area (sla), and the leaf weight ratio (lwr) were determined according to hunt (1990). the total dry weight per plant was recorded by drying the plants in an oven at 80°c until reaching a constant dry weight. the dry matter partitioning was taken as the percentage of dry weight of leaves, stem and roots, separately, in each plant, depending on the total dry weight in the plant. twice a week, the amount of water missing in each container was recorded and taken as the water uptake. the water use efficiency (wue) was calculated as the dry mass quantity table 1. environmental conditions in the sisal (furcraea hexapetala jacq.) plants exposed to shading with green-colored covers. cover color polypropylene filters illumination (μmol m-2s-1) red light* (μmol m-2s-1) far red light** (μmol m-2s-1) red / far red ratio without cover 0 606.0 ± 362.9 43.5 ± 27.4 41.0 ± 25.3 1.1 ± 0.7 green 1 269.8 ± 234.5 15.0 ± 16.2 16.9 ± 17.3 0.8 ± 0.06 green 2 85.6 ± 54.7 2.6 ± 1.6 4.2 ± 2.1 0.5 ± 0.1 green 3 59.6 ± 20.9 1.1 ± 0.3 2.5 ± 0.8 0.4 ± 0.1 the illumination measurements were taken under the polypropylene filters, 10 cm over each plant. * red light was measured at 660 nm, 40 nm fwhm (full width at half maximum) (± 20 nm). ** far red light was measured at 730 nm, 30 nm fwhm (full width at half maximum) (± 15 nm). 316 agron. colomb. 35(3) 2017 produced by the whole plant as a function of the amount of water consumed, according to sinclair et al. (1984). the chlorophyll concentration index (cci) was determined on all leaves of each plant and the average value per plant was taken using a ccm 200 plus meter (opti-sciences, hudson, usa). the leaf area was determined using a li-cor 3000a analyzer (li-cor biosciences, usa). the illumination and red/far-red ratio were measured with a field scout quantum meter and field scout red/far red meter (spectrum, plainfield il, usa), respectively. additionally, the light transmitted through one, two and three polypropylene filters in the wavelength range of 300-880 nm was determined using a shimadzu uv-1603 spectrophotometer (tokyo, japan). the experiment was arranged in a totally-randomized one-factor design. each treatment consisted of 10 plants. the measurements were taken individually on each plant. the collected data were subjected to an analysis of variance (p<0.05) and tukey’s significance test using the statistical software ibm-spss statistics version 20.0.0 (ibm corporation, new york, usa). results and discussion quality and decrease of the incident light the transmittance of light through the green filters presented the behaviour shown in figure 1. the maximum transmittance occurred at 533 nm; however, the transmittance was reduced as more polypropylene filters were used. therefore, it was shown that the plants were exposed to a spectrum enriched in the green range, but also that the incident radiation on the plants was enriched in light in the far red range, as the plants were grown under the inf luence of more polypropylene filters, as shown in tab. 1 and figure 1. in this respect, light in the green range (510-550 nm) was considered to be an inactive portion of the solar radiation since it was thought to be ref lected by the leaf blades and not used as an energy source. however, there has been increasing interest in the study of the effect of this spectrum range on the behaviour and life cycle of plants (efimova et al., 2017) and plant responses to green light exposure, which may be dependent or independent of the action of light receptors in the blue range, involving cryptochrome (cry) activity. crys act, functionally and physically, together with phytochromes (phys) in the regulation of physiological processes in plants, without excluding other photoreceptors in the perception of light in the green range nor the interaction of several photoreceptors (dhingra et al., 2006). figure 1. transmittance of light filtered through one, two, and three green polypropylene films, which caused a light decrease of 55.4, 85.8 and 90.1%, respectively. on the other hand, light in the far red range has a strong effect on plants. for example, the results reported by turk et al. (2003) who found that light in the red, blue, and white ranges suppresses cyp72b1 transcript accumulation in arabidopsis, but increases with the exposure of plants to light in the far red range, given that genetic and physiological effects of hypocotyl response to exogenous blue light and varying intensities of white and monochromatic light revealed that cyp72b1 modulates photomorphogenesis, mainly with exposure to the far red band and, to a lesser extent, with exposure to blue and red light. therefore, it is possible to infer that the responses of the sisal plants in the present study were the result of the joint action of light in the green and far red bands and the shading. kim et al. (2004), based on the approaches of several studies, stated that light in the green band is not important for photosynthesis since it has a low absorption coefficient in the absorption ranges of chlorophyll. however, although the amount of light absorbed in the green range is very small, unabsorbed wavelengths are repeatedly ref lected from one chloroplast to another in the complex network of photosynthetic cells. with each ref lection, a percentage of these wavelengths is absorbed, until finally half or more end up being absorbed by most leaves and used in photosynthesis, since it has been found that the response spectrum used for photosynthesis shows that green light is in an effective spectral band to boost photosynthesis in plants. this process involves some auxiliary pigments and the transfer of energy to the reaction centers. in leaves, the absorption of light by carotenoids shifts from the blue portion of the spectrum towards the green, also used in photosynthesis, wavelength (nm) tr an sm itt an ce ( % ) 300 330 360 390 596596596596596596566536506478448418 772 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 55.4% 90.1%85.8% 317casierra-posada, portilla-fuentes and molano-díaz: combined effect of green-colored covers and shading on the growth of sisal (furcraea hexapetala) plants since most carotenoids (both β-carotene and xanthophylls) present in the tilakoids efficiently transfer their excitation energy to the same reaction centers as that of chlorophyll, also contributing to photosynthesis. chlorophyll content the chlorophyll content index (cci) values were significantly reduced with exposure to shading, with statistically significant differences only between the control and the set of shaded plants with the green filters (tab. 2). this reduction in the plants exposed to shading was in the range of 52.2-55.0% in relation to the control plants. in this respect, the shading caused alterations in the plant pigment content, given that casierra-posada et al. (2012b) found that, in calendula officinalis plants, the value of the a/b chlorophyll ratio was higher in leaves of the shaded plants, while the value of carotene/chlorophyll ratio was higher in plants that grew with full exposure, implying that shading increased the content of chlorophyll, relative to that of the carotenes. additionally, in beta vulgaris plants, casierra-posada et al. (2015) found an increase in the value of the chlorophyll a/b ratio and a decrease in the carotene/chlorophyll ratio, in plants placed under a green cover, in relation to plants placed under transparent cover. however, the a/b chlorophyll ratio showed a similar behaviour in the plants exposed to the green cover as in the red and blue color coverings. for the carotene/chlorophyll ratio, there was no statistical difference between the values found under the green cover and those found under the blue and yellow covers. additionally, materová et al. (2017), in hordeum vulgare plants exposed to green monochromatic light, found an increased amount of geranylgeranyled chlorophyll, as compared to plants exposed to white light, as a consequence of an altered activity of the enzyme geranylgeranyl reductase, responsible for the reduction of phytyl chain double bonds in chlorophyll synthesis, indicating that chlorophyll synthesis is severely affected as a result of exposure to green light. therefore, it can be inferred that the values found for cci in the present study were due to the combined action of shading and green color of the cover since both have a marked inf luence on the content of photosynthetic pigments. growth variables we found a significant difference in the absolute growth rate (agr) values between the control treatment and the group of shaded plants with the green cover, regardless of the level of shading. the agr was reduced by between 61.3 and 83.0% in the plants placed under the green covers relative to the control plants (tab. 2). casierra-posada et al. (2012a) reported an 85.6% decrease in the agr value in fragaria sp plants exposed to green polypropylene covers, as compared to plants grown under transparent covers. on the other hand, a reduction of 35.1, 44.0 and 58.4%, relative to the control plants, was observed in the relative growth rate (rgr) values in plants exposed to 55.4, 85.8 and 90.1% shading using green covers, respectively, with statistically significant differences between all treatments (fig. 2). in this regard, casierra-posada et al. (2014b) found no difference in the rgr value in beta vulgaris plants exposed to green and transparent polypropylene covers, whereas casierra-posada et al. (2012a) found a 47.3% decrease in the rgr value in fragaria sp plants placed under green covers, as compared to plants developed under transparent covers. for rgr and agr values, these authors suggested that, when the quality and intensity of light on plants is evaluated, the degree of illumination is more determinant than the spectral composition and the response of plants in terms of growth since acclimatization to the environmental supply depends on the amount of light rather than its quality. additionally, casierra-posada et al. (2014b) table 2. variables evaluated to determine the growth of the sisal plants (furcraea hexapetala jacq.) exposed to shading using green polypropylene filters. variable light reduction (% of the control) 0.0 (control) 55.4 85.8 90.1 chlorophyll content index 35.6 ± 9.8 a 17.0 ± 6.0 b 16.0 ± 6.5 b 16.3 ± 6.1 b water uptake (l) 7.0 ± 1.3 a 4.1 ± 1.0 b 3.8 ± 0.7 b 3.9 ± 0.9 b leaf area (cm2) 164.1 ± 56.2 a 163.5 ± 80.6 a 150.7 ± 74.3 a 125.5 ± 62.7 a absolute growth rate (g d-1) 0.0089 ± 1.7 10-3 a 0.0058 ± 1.6 10-3 b 0.0050 ± 1.5 10-3 b 0.0037 ± 9.0 10-4 b leaf area ratio (m2 g-1) 0.0024 ± 6.0 10-4 b 0.0052 ± 8.0 10-4 a 0.0055 ± 1.4 10-3 a 0.0066 ± 2.1 10-3 a water use efficiency (g l-1) 1.07 ± 0.4 a 0.82 ± 0.3 ab 0.80 ± 0.40 ab 0.49 ± 0.1 c specific leaf area (m2 g-1) 0.0057 ± 0.001 b 0.0118 ± 0.001 a 0.0120 ± 0.001 a 0.0132 ± 0.003 a leaf weight ratio 0.41 ± 0.07 b 0.43 ± 0.09 ab 0.50 ± 0.07 a 0.49 ± 0.07 a mean values are shown followed by the standard deviation. for each variable, different letters indicate statistical significance according to tukey’s honest significance test (p≤0.05). 318 agron. colomb. 35(3) 2017 stated that certain spectral wavelength bands that are not useful for plant metabolism can significantly inf luence the morphology, composition and adaptive strategy of a plant, optimizing light capture when the light quantity or quality is unfavourable. changes in the leaf structure of plants exposed to different spectral environments could also have a significant impact on the chloroplast density in leaves, as well as the amount of light captured by the photosynthetic pigments. the values found for the leaf area ratio (lar) showed a statistically significant difference between the control treatment plants and the set of plants that grew exposed to the green filters. in the set of plants that grew under the green filters, regardless of the intensity of light reduction, the lar value increased between 116.6 and 174.9% in relation to the control plants (tab. 2). in agreement with this result, casierra-posada et al. (2012a) reported a 320.6% increase in the lar value in fragaria sp plants exposed to a green polypropylene cover, as compared to plants exposed to a transparent cover. these authors mentioned this result as an adaptation of the plants to the shade induced by the green cover; therefore, plants exposed to conditions of shading and green light allocate more resources for the formation of a greater assimilation surface to overcome the stress induced by the joint action of the shading and the color of the cover. the leaf weight ratio (lwr) values increased 4.2, 20.3 and 19.8% in the plants exposed to 55.4, 85.8 and 90.1% shading with green covers, respectively, in relation to the control plants, with statistically significant differences between all treatments (tab. 2). casierrra-posada et al., (2012a) found an increase of 113.3% in the value of this variable in fragaria sp plants exposed to a green polypropylene cover in relation to plants placed under a transparent cover. in this regard, these authors mentioned that many plant species show an increase in the leaf weight ratio as an adaptive response to conditions of low light availability. in the present study, the lwr value increased proportionally to the intensity of the shading, as compared to the control plants; therefore, in these plants, the biomass was allocated more to the assimilating surface formation, so the lwr value in plants placed under a green cover indicated the importance of light quality in addition to the amount of light in the parameters related to growth. on the other hand, it was found that the light in the far red and green bands accentuated the effects induced by the shading, rather than the green light or the far red light separately. in this respect, this effect has been observed both in the morphology and in the gene expression of plants exposed to these factors (wang and folta, 2013). in this sense, the effects found in the present study in terms of growth and other evaluated variables were the result of the combined action of shading and light filtering through the a c bc b light reduction (%) r el at iv e gr ow th r at e (g g -1 d -1 ) control 55.4 90.185.8 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 figure 2. relative growth rate in sisal plants (furcraea hexapetala jacq.) exposed to shading with green polypropylene filters. the bars in each column indicate the standard deviation. different letters indicate statistical significance according to tukey’s honest significance test (p≤0.05). as for the specific leaf area (sla) values, an increase in the shaded plants with the green covers was evidenced in relation to the control plants, with significant differences. the group of treatments with plants that were exposed to shade using green covers, without taking into consideration the level of light reduction, showed an increase of 107.5132.4% in the sla value as compared to the control plants (tab. 2). in agreement with these results, casierra-posada et al. (2012a) reported an increase in the value of this variable of 97.5% in fragaria sp plants maintained under green polypropylene covers, as compared to plants that grew under a transparent cover. on the other hand, kim et al. (2004) found a sla value of 49.4 m2 kg-1 in lactuca sativa plants exposed to green f luorescent lamps, whereas in plants placed under cool-white f luorescent lamps, the value of this variable was reduced to 33.9 m2 kg-1. in this regard, these authors mentioned that a larger leaf area per unit of dry leaf mass obtained in plants placed under green light is indicative of greater photosynthetic surface area per unit of leaf tissue inversion, which is associated with the behaviour of plants exposed to shading. therefore, they inferred that, in the plants exposed to light in the green band, a great amount of resources was assigned with the purpose of obtaining a greater leaf area, whereas the capacity of assimilation of carbon in relation to the leaf area was reduced, as compared to other treatments. in addition, 319casierra-posada, portilla-fuentes and molano-díaz: combined effect of green-colored covers and shading on the growth of sisal (furcraea hexapetala) plants green filters, which, according to tab. 1, induced a value in the far red/red ratio that was inversely proportional to the reduction of the light, since the combination of the shade, the green light and the infrared light induced morphogenic responses in the plants that helped them to adapt better to the abiotic stress caused by an environment of this nature. water uptake and water use efficiency the water uptake was reduced by 40.9-44.9% in the plants grown under the green covers, in comparison with the control plants, with statistically significant differences between the control plants and the set of plants exposed to the covers (tab. 2). in relation to this variable, casierraposada et al. (2014b) did not find statistical difference in the water uptake of beta vulgaris plants placed under green and transparent polypropylene covers even though the leaf area in these plants was higher under the green cover than under the transparent one. in contrast to the results found in the present study for this result, the leaf area showed no statistical difference in any of the treatments, despite which, the water uptake was higher in the control plants in relation to all the plants under the green covers, suggesting that stomatal activity would be involved in this response, as indicated by wang et al. (2009), who found that cucumis sativus plants exposed to green, yellow and red light had a lower stomatal index than those exposed to white light, suggesting that stomatal density and stomatal index depend on the quality of light and purple and blue light also regulate most of the genes encoding the key enzymes in the calvin cycle, while the green, yellow and red light regulates them. additionally, schoch et al. (1980) confirmed that the stomatal index is a function of the radiation received and its variations during the days preceding the differentiation of leaf stomata. the values recorded for the water use efficiency were by 23.0, 25.3 and 53.7% in the plants exposed to the green covers with 55.4, 85.8 and 90.1% light reduction, respectively, as compared to the control plants, with statistically significant differences (tab. 2). in contrast to this result, casierra-posada et al. (2014a) did not find statistical differences in the wue value in capsicum annuum plants, which grew without cover and those that were under the inf luence of a green polypropylene cover. therefore, according to hatfield et al. (2001), who stated that the wue is a measure of the efficiency of the stomata to maximize the photosynthesis, reducing the loss of water by transpiration. then it can be inferred that, in the present study, both the shading and the color of the cover induced a very low yield in relation to the wue in the sisal plants. in this regard, gil-marín et al. (2006) found that water stress, plastic mulch and partial shading did not affect stomatal resistance or leaf transpiration in cam aloe vera plants. stomatal resistance increased exponentially with the increase in air temperature and vapor pressure deficit and decreased with higher relative humidity. additionally, these authors also indicated that the transpiration rate of the aloe plants was remarkably low. the highest perspiration occurred at night, when the stomata were open, and, during the day, the transpiration was negligible or absent because the stomata were partially closed when the air temperature reached its maximum level. it could be thought that the lack of cover in the control plants of the present study was responsible for the increase in water uptake in the control plants, since the others were under cover, despite the fact that the plants of the present study and those studied by casierra-posada et al., (2014a) were exposed to similar environmental conditions although the results were very different. in addition, fucraea hexapetala (syn. furcraea macrophylla) is a cam plant (crassulacean acid metabolism), according to casierra-posada and gonzalez (2009), and, therefore, has high energy requirements; however, cam species can thrive in habitats experiencing contrasting light intensities, ranging from shaded habitats to full sun exposure. in addition, it is unknown how cam species can meet energy and carbon requirements when they are suddenly exposed to shaded conditions in order to ensure survival (ceusters et al., 2011). for this purpose, cam plants must make use of their plasticity to adapt to the environmental offer of shading, which implies a low luminous intensity and low red/far red ratio. therefore, based on the drastic reduction in the values of all the variables involved in growth, it can be inferred that the furcraea hexapetala plants presented a low plasticity that allowed them to adapt to and survive the shading conditions evaluated in the present study. allometric distribution and production of dry material the total dry weight per plant was reduced by between 80.8 and 94.0%, as compared to the control plants, in the group of plants exposed to shading with green filters, without taking into consideration the level of light reduction, with significant differences between the control treatment and the shaded group (fig. 3). in this regard, casierra-posada et al. (2015) did not find statistical differences in beta vulgaris plants exposed to polypropylene covers that were transparent, green, red and blue. these authors mentioned that, although the blue filter with the highest reduction (62.3%) did not show statistical differences with the response of the plants that were exposed to red, green or transparent color filters, phytochrome is involved in the response of plants to the production of dry mass since the yellow cover induced the greater production of dry mass in the plants. 320 agron. colomb. 35(3) 2017 a variable related to the production of dry matter in plants is the electron transport rate (etr). casierra-posada and ávila-león (2015) found that, in calendula officinalis plants exposed to shading, the etr value was reduced by 17.3%, as compared to plants placed in full illumination. these authors mentioned that the magnitude of the electron transport rate in low light conditions depends on the incident radiation and the size of the antenna. therefore, given that, in the present study, the cci was reduced and that the genus furcraea sp is light demanding because it is a cam plant, the amount of dry matter per plant was severely compromised as a result of shading. we found an increase of 24.2, 28.2 and 73.5% in the values of the root to shoot ratio in the plants placed under 55.4, 85.8 and 90.1% light reduction with the green filters, respectively, as compared to the control plants, with statistically significant differences (figure 4). in fragaria sp plants, casierra-posada et al. (2012a) found that the value of the root to shoot ratio in plants placed under a green polypropylene cover was 86.7% above the value found in plants under a transparent cover, while casierra-posada et al. (2014b) found no difference in the value of this variable in beta vulgaris plants exposed to green and transparent polypropylene covers. in agreement with the findings of the present study, casierra-posada et al. (2014b) found that, in fragaria sp plants, a green polypropylene cover presented a greater accumulation of dry mass in the roots, in relation to yellow, blue, red, transparent covers and a control without cover. these authors commented that both the variations of the root to shoot ratio and the changes in the dry mass allocation in the different organs of the plants were the result of the interaction of the quality of the light and the shading provided by the covers because there are anatomical, morphological and physiological parameters that induce greater or lesser plasticity, given variations in the quality of light incident on the plants. in addition, according to hirose (1987), the optimal partition theory assumes that plants respond to variations in the availability of resources through the preferential partition of resources between different organs in order to optimize the capture of light and maximize the growth rate. for dry matter partitioning, statistically significant differences were observed in the amount of dry mass assigned to the roots and to the stem, but not to the leaves. in the roots, a statistically significant difference was observed between the control treatment plants and the set of plants placed under the green covers, independently reducing the light through the green covers. in this case, the amount of dry mass assigned to the roots of the plants in the treatment group under shading increased 2.9-6.0%, as compared to the value recorded in the control treatment plants (fig. 5). the light reduction levels of 55.4, 85.8 and 90.1% reduced the amount of dry mass accumulated in the stems, as compared to the stems of the control treatment plants (fig. 5), by 4.6, 10.9 and 13.4%, respectively. although no statistical difference was found in the amount of dry matter assigned to the leaves, an increase of this variable can be observed in figure 5 in the plants placed under the green covers, in relation to the control plants. the leaf area values for all treatments were in the range of 164.1-125.5 cm2. in agreement with these findings, casierra-posada et al. (2014b) found that fragaria sp plants under a green polypropylene cover presented a greater accumulation of dry mass in the roots, in relation to yellow, blue, red, and transparent covers c a bb light reduction (%) r oo t t o sh oo t r at io control 55.4 90.185.8 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 a b b b light reduction (%) d ry w ei gh t ( g) control 55.4 90.185.8 0 2 4 6 8 10 figure 3. total dry weight of sisal plants (furcraea hexapetala jacq.) exposed to shading with green polypropylene filters. the bars in each column indicate the standard deviation. different letters indicate statistical significance according to tukey’s honest significance test (p≤0.05). figure 4. root to shoot ratio in sisal plants (furcraea hexapetala jacq.) exposed to shading with green polypropylene filters. the bars in each column indicate the standard deviation. different letters indicate statistical significance according to tukey’s honest significance test (p≤0.05). 321casierra-posada, portilla-fuentes and molano-díaz: combined effect of green-colored covers and shading on the growth of sisal (furcraea hexapetala) plants and a control without cover. these authors commented that variations in the root to shoot ratio and changes in the dry mass allocation in the different organs of plants are the result of the interaction of the quality of the light and the shading provided by covers; therefore, it can be inferred that, in the present study, the color of the cover, the shading and the low far red/red ratio value induced photomorphogenic modifications in the furcraea hexapetala plants with the purpose of adapting to the environmental supply. conclusions with the present results, it can be concluded that sisal plants (furcraea hexapetala) have a low phenotypic plasticity to adapt to the conditions of an environment with diminished illumination and an enriched green color band. this environment induced profound changes in the values of the allometric variables and, therefore, in the architecture of the plant bodies, such as the root to shoot ratio and the leaf area ratio, whose values were severely increased. similarly, the values of the variables involved in plant growth, such as chlorophyll content index, water use efficiency and relative growth rate, among others, were strongly diminished. acknowledgments the authors are grateful for the kind collaboration of engineer ángel david velasco salcedo for his contribution in the data collection. this study was supported by grant from colciencias and the gobernación de boyaca within the framework of convocatoria 733 of 2015. literature cited casierra-posada, f. and d.m. gonzález. 2009. cambio circadiano de ph y acidez titulable en la savia de fique (furcraea castilla y f. macrophylla). orinoquia 13(1), 5-13. casierra-posada, f., j.e. peña-olmos, and c. ulrichs. 2012a. basic growth analysis in strawberry plants (fragaria sp.) exposed to different radiation environments. agron. colomb. 30(1), 25-33. casierra-posada, f., o.f. ávila-león, and d.h. riascos-ortíz. 2012b. cambios diarios del contenido de pigmentos fotosintéticos en hojas de caléndula bajo sol y sombra. temas agrarios 17(1), 60-71. casierra-posada, f, y.a. matallana-díaz, and e. zapata-casierra. 2014a. growth of bell pepper plants (capsicum annuum) affected by coloured covers. gesunde pf lanzen 66(4), 149-155. doi: 10.1007/s10343-014-0328-7 casierra-posada, f, e. zapata-casierra, and d.a. chaparro-chaparro. 2014b. growth analysis in chard plants (beta vulgaris l. cicla, cv. ‘pencas blancas’) exposed to different light quality. agron. colomb. 32(2), 205-212. casierra-posada, f and o.f. ávila-león. 2015. shade tolerance of marigold plants (calendula officinalis). rev. udca act. div. cient. 18 (1), 119-126. casierra-posada, f and j.e. peña-olmos. 2015. modificaciones fotomorfogénicas inducidas por la calidad de la luz en plantas cultivadas. rev. acad. colomb. cienc. ex. fis. nat. 39(supl.), 84-92. doi: 10.18257/raccefyn.276 casierra-posada, f., e. zapata-casierra, and m.m. blanke. 2015. accelerating the growth and increasing the nutritional value of chard (beta vulgaris l. var. cicla) by applying yellow coloured filters. eur. j. hortic. sci. 80(6), 263-270. doi: 10.17660/ ejhs.2015/80.6.1 light reduction (%) d ry m at te r pa rt iti on in g (% ) control 55.4 90.185.8 0 60 50 40 30 20 10 70 80 90 100 roots stem leaves figure 5. dry matter partitioning in sisal plants (furcraea hexapetala jacq.) exposed to shading with green polypropylene filters. the bars in each column indicate the standard deviation. finally, kim et al. (2004) pointed out that the response of different species of plants or cultivars that grow exposed to different light environments is too complicated to interpret using a quantitative parameter of light quality. additionally, according to casierra-posada and peña-olmos (2015), the detection of inf luences of the adjacent spectrum segments on plants is difficult because the spectrum is continuous, with no apparent margins between adjacent colors. when analyzing the results, it can be inferred that the furcraea hexapetala plants presented little tolerance to the conditions of low illumination and low red/far red ratio induced by the green polypropylene covers; in addition, the difficulty of the studied plants having a cam-type metabolism was seen, which were not only exposed to shading, but also to the placement of superimposed, green polypropylene layers that reduced the red/far red ratio. this environmental supply constituted a factor of severe abiotic stress for the plants, which did not have enough plasticity to tolerate it and, therefore, the growth variables were severely affected. http://dx.doi.org/10.1007/s10343-014-0328-7 http://dx.doi.org/10.18257/raccefyn.276 http://dx.doi.org/10.17660/ejhs.2015/80.6.1 http://dx.doi.org/10.17660/ejhs.2015/80.6.1 322 agron. colomb. 35(3) 2017 ceusters, j, a.m. borland, c. godts, e. londers, s. croonenborghs, d. van goethem, and m.p. de proft. 2011. crassulacean acid metabolism under severe light limitation: a matter of plasticity in the shadows?. j. exp. bot. 62(1), 283-291. doi: 10.1093/ jxb/erq264 dhingra, a., d.h. bies, k.r. lehner, and k.m. folta. 2006. green light adjusts the plastid transcriptome during early photomorphogenic development. plant physiol. 142, 1256-1266. doi: 10.1104/pp/106.088351 efimova, m.v., r. vankova, v.v. kusnetsov, r.p. litvinovskaya, i.e. zlobin, p. dobrev, n.p. vedenicheva, a.l. savchuk, r.a. karnachuk, n.v. kudryakova, and v.v. kuznetsov. 2017. effects of 24-epibrassinolide and green light on plastid gene transcription and cytokinin content of barley leaves. steroids 120, 32-40. doi: 10.1016/j.steroids.2016.12.004 gil-marín, j.a., r. rodríguez, d. jasso-cantú, and a. zermeño. 2006. resistencia estomática, transpiración y potencial hídrico en sábila con diferentes condiciones ambientales. terra latinoamer. 24(3), 355-365. hatfield, j.l., t.j. sauer, and j.h. prueger. 2001. managing soils to achieve greater water use efficiency: a review. agron. j. 93, 271-280. hunt, r. 1990. basic growth analysis: plant growth analysis for beginners. unwin hyman, london, uk. hirose, t. 1987. a vegetative plant growth model: adaptive significance of phenotypic plasticity in matter partitioning. functional ecol. 1, 195-202. kim, h.h., g.d. goins, r.m. wheeler, and j.c. sager. 2004. greenlight supplementation for enhanced lettuce growth under redand blue-light-emitting diodes. hortscience 39, 1617-1622. materová, z., r. sobotka, b. zdvihalová, m. oravec, j. nezval, v. karlický, d. vrábl, m. štroch, and v. špunda. 2017. monochromatic green light induces an aberrant accumulation of geranylgeranyled chlorophylls in plants. plant physiol. bioch. 116, 48-56. doi: 10.1016/j.plaphy.2017.05.002 schoch, p., c. zinsou, and m. sibí. 1980. dependence of the stomatal index on environmental factors during stomatal differentiation in leaves of vigna sinensis l. j. exp. bot. 31(124), 1211-1216. sinclair, t.r., c.b. tanner, and j.m. bennett. 1984. water use efficiency in crop production. bioscience 34(1), 36-40. turk e.m., s. fujioka, h. seto, y. shimada, s. takatsuto, s. yoshida, m.a. denzel, q.i. torres, and m.m. neff. 2003. cyp72b1 inactivates brassinosteroid hormones: an intersection between photomorphogenesis and plant steroid signal transduction. plant physiol. 133 643-1653. doi: 10.1104/pp.103.030882 wang, h., m. gu, j. cui, k. shi, y. zhou, and j. yu. 2009. effects of light quality on co2 assimilation, chlorophyll-f luorescence quenching, expression of calvin cycle genes and carbohydrate accumulation in cucumis sativus. j. photochem. photobiol. b 96, 30-37. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2009.03.010 wang, y. and k.m. folta. 2013. contributions of green light to plant growth and development. am. j. bot. 100(1), 70-78. doi: 10.3732/ajb.1200354 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erq264 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erq264 http://dx.doi.org/10.1104/pp/106.088351 http://dx.doi.org/10.1016/j.steroids.2016.12.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.05.002 http://dx.doi.org/10.1104/pp.103.030882 http://dx.doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2009.03.010 http://dx.doi.org/10.3732/ajb.1200354 <i>characterization and selection of citrus sinensis osbeck cv. margaritera parental trees for repopulation in the mompox depression region, colombia</i> received for publication: 31 december, 2017. accepted for publication: 24 july, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.69634 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria-agrosavia. centro de investigación caribia, km 6 vía sevilla-guacamayal, zona bananera del magdalena (colombia). 2 corporación colombiana de investigación agropecuaria-agrosavia. centro de investigación palmira. diagonal a la intersección de la carrera 36ª con calle 23, palmira (colombia). 3 corporación colombiana de investigación agropecuaria-agrosavia. centro de investigación la libertad. km 17 vía puerto lópez, meta (colombia). * corresponding author: jorduz@agrosavia.co agronomía colombiana 36(2), 103-113, 2018 characterization and selection of citrus sinensis osbeck cv. margaritera parental trees for repopulation in the mompox depression region, colombia caracterización y selección de árboles madre de naranja cv. margaritera, citrus sinensis osbeck, para repoblamiento en la depresión momposina, colombia marlon yacomelo1, cesar baquero1, mauricio martínez2, nubia murcia2, ender correa1, and javier orlando orduz-rodriguez3* abstract resumen at the mompox depression region, located in the lower valley of the magdalena river, citrus trees and especially the orange cultivar margaritera (citrus sinensis osbeck) are cultivated by small producers. the effects of the rainy season during 2010 and 2011 caused the loss of ca. 80% of the planted area in some municipalities. the main objective of this study was to select outstanding genotypes according to fruit quality attributes based on the colombian technical standard ntc4086. this selection was carried out by collecting and characterizing 120 margaritera orange genotypes represented by three clones: margarita, azúcar and criollo. the characterization was performed using 14 fruit descriptors regulated by the parameters of the international plant genetic resources institute. outstanding clones were chosen using a selection index based on attributes such as juice percentage and maturity index. the fruit characterization showed variability for all the descriptors evaluated, especially those related to size, weight and acidity (explained 51.76% of the total variability). furthermore, these contributed mostly to comprise three phenotypic groups conformed by 79, 23 and 18 genotypes, respectively. eight outstanding genotypes were selected for quality attributes: four margarita clones, two azúcar clones and two criollo clones; these became a source of guaranteed propagation material in the region. en la depresión momposina-valle bajo del río magdalena, colombia, los cítricos y especialmente el cultivar de naranja margaritera (citrus sinensis osbeck) son cultivados por pequeños productores. la ola invernal en 2010-2011 ocasionó la pérdida aproximada del 80% del área sembrada en algunos municipios. el objetivo de esta investigación fue seleccionar genotipos sobresalientes según atributos de calidad de fruta con base en la norma técnica colombiana ntc4086. para ello se colectaron y caracterizaron 120 genotipos de naranja margaritera representados por tres clones: margarita, azúcar y criollo. en la caracterización se utilizaron 14 descriptores de fruto siguiendo los parámetros del instituto internacional de recursos fitogenéticos. los clones sobresalientes se escogieron mediante un índice de selección basado en atributos de porcentaje de jugo e índice de madurez. la caracterización del fruto mostró variabilidad en los descriptores evaluados, especialmente los relacionados con tamaño, peso y acidez (explicaron el 51,76% de la variabilidad total). igualmente, contribuyeron a la conformación de tres grupos fenotípicos de 79, 23 y 18 genotipos, respectivamente. se seleccionaron ocho genotipos sobresalientes según atributos de calidad: cuatro del clon margarita, dos del azúcar y dos del criollo; estos se convierten en una fuente de material de propagación garantizado en la región. key words: margarita clone, azucar clone, criollo clone, selection index, quality attributes. palabras clave: clon margarita, clon criollo, clon azúcar, índice de selección, atributos de calidad. cultivated worldwide reaching an approximate production of 139,796,997 metric t and a planted area of 9,080,780 ha in 2014 (fao, 2004; faostat, 2014). during this same year in colombia, the area planted with citrics was 97,275 ha with a production of 1,206,856 t per year, being orange the main cultivated citrus species with 54,711 ha of cultivated area that produced 669,187 t (asohofrucol, 2016; ena-dane, 2016). orange cultivation relies on the introduction citrus plants are native to the tropical and subtropical regions of asia and the malay archipelago, and their commercial production is concentrated between 20° and 40° latitude in both hemispheres (roose et al., 2015) incorporating an uncertain number of species (albert et al., 2018). according to fao, citrus plants are the main fruit crop http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.69634 104 agron. colomb. 36(2) 2018 use of different clones such as valencia and sweety, and in smaller areas clones such as salustina, hamlin and various selections of criollo materials are used (orduz and mateus, 2012; ramírez et al., 2014). among the criollo materials the margaritera orange stands out; it is grafted on bitter orange (citrus aurantium l.) tree rootstock. margaritera orange has been bred according to the necessities of the region’s producers, finding three clones: margarita, azúcar and criollo. these bred lines differ in their acidity concentrations and total soluble solids, being the azúcar clones the ones that showed the lowest acidity and the highest total soluble solids. these clones are adapted to the edaphoclimatic conditions of the mompox depression region and its surroundings, where average monthly temperatures exceed 25°c all year round, daily minimum temperatures are rarely less than 20°c, and the maximums frequently exceed 32ºc. the average bimodal annual rainfall (first peak in may and a second peak in october) decreases from 2,200 mm in the south and southeast, and in cauca and magdalena rivers to less than 1,000 mm where loba and mompox converge (garcía, 2001). margaritera orange is cultivated mainly by small-scale producers in the municipalities of santa cruz de mompox, san fernando and margarita in the province of bolívar, and in guamal, santa ana, san zenón and san sebastián in the south of the province of magdalena; this orange has outstanding attributes of 35.22% juice and good taste, making it attractive for domestic and export markets; however, despite the high acceptance of these clones by producers, basic aspects of their phenotypic variability are still unknown. during the last winter season in 2010-2011, ca. 80% of the orange trees in some municipalities of the mompox region were affected or destroyed by f loods (huertas et al., 2014; agronet, 2017).this situation placed the genetic resource of the region at risk. therefore, the objective of this study was to characterize and select high value margaritera orange clones, with the purpose of providing propagation material for nurseries, so basic gardens can be established. once these gardens are established, they can be used as a basis for repopulation in the region as they are part of the producers’ subsistence economic strategy. furthermore, the constant supply of plant breeding can increase the fruit consumption in the cities of the caribbean coast. materials and methods phenotypic characterization of fruits from the selected genotypes a recognition track was established in the mompox depression in the municipalities of san fernando, margarita and santa cruz de mompox in the province of bolívar, magdalena province municipality of guamal municipality of san fernando bolivar province municipality of margarita figure 1. sampled municipalities and geographic location of the genotypes characterized. 105yacomelo, baquero, martínez, murcia, correa, and orduz-rodriguez: characterization and selection of citrus sinensis osbeck cv. margaritera parental trees for repopulation... and in the municipalities of guamal and san sebastián in the province of magdalena, assessing the citrus fruits productive areas and identifying the crops lines that survived the harsh rainy season occurred in 2011. after analyzing the location data, a focused sampling was carried out, considering margaritera orange trees as the bred line with higher productivity, better fruit quality, more vigorous and longer-life cycle. twenty-five farms were visited selecting 120 tree genotypes (fig. 1), and from these, five fruits of the middle third of the tree crown (one for each cardinal point and a randomly selected one) were chosen per tree. during collection, the fruits were selected following the quality criteria registered in the icontec ntc4086 regulation (icontec, 1997). under these statements, whole fruits with specific features of the valencia orange were selected. such traits included: presence of the calyx, healthy tissues, and whole fruits without any symptoms of abnormal external humidity caused by poor postharvest management. the fruits should not have any external and strange smell and/or taste (stemming from other products, packages or recipients and/or agrochemicals that might have been in contact with the fruits). fresh fruits should also have a firm consistency and be free of any visible strange materials (such as dirt, dust, agrochemicals and foreign objects). each genotype was codified according to the producer’s criteria as follows: a margarita (mar) clone, an azúcar (azuc) clone or a criollo (crio) clone. the fruits were then analyzed in the laboratory using 14 quantitative descriptors for citrus spp. published by ipgri (2000). for the information analysis, a completely randomized design with 120 treatments and five replicates was used, in which treatments corresponded to the trees sampled and the replicates corresponded to the fruits per tree. selection of outstanding clones a selection index (si) with standardized variables (mean = 0 and variance = 1) that included variables such as juice percentage (jp) and maturity index (mi) was established; this last one is a variable obtained from the relation between total soluble solids (tss) and titratable acidity (ta); these are the main attributes considered when orange is commercialized in the agro-industrial markets. according to the colombian technical standards institute (icontec) regulation (ntc4086), for the commercialization of valencia orange (maturity stage i), the desired tss concentration is 8.2 ºbrix, ta of 1.5% citric acid, mi of 5.5 and a jp higher than 40%. therefore, and after fulfilling the required attributes, the si (described in equation 1) was established. according to the si, 7% of the genotypes that comprise the groups obtained in the phenotypic characterization were selected in order to maintain the best clones with the highest variability. equation 1: si = [(jp × 10) – (| 5.5 – mi | ×8)] where: si: standardized selection index jp: juice percentage (%) mi: maturity index statistical analysis data obtained in t he mor pho-agronomic characterization were analyzed using the statistical program sas® enterprise guide® version 5.1 (2012). a descriptive analysis (mean, standard deviation, standard error, coefficient of variation, minimum and maximum values) was carried out to establish the variability of the quantitative characteristics at the level of the selected and characterized trees; an anova and tukey test of multiple comparisons were also applied with the evaluated variables. a principal component analysis (pca) was further carried out to establish the descriptors with the highest contribution to total variability. next, the 120 genotypes were grouped with a cluster analysis obtaining relatively homogeneous groups (franco and hidalgo, 2003). results and discusion phenotypic characterization the descriptive statistics such as averages, standard deviation, coefficient of variation and minimum and maximum values of the 120 genotypes of margaritera orange collected are shown in table 1. in general, the quantitative morphological characteristics showed a low coefficient of variation (cv<26%), except for the titratable acidity descriptors (cv = 40.32%), number of seeds per fruit (cv = 39.49%), resistance to penetration (cv = 34.72%) and fruit peel weight (cv = 34.17%); these are important when discriminating the variability of margaritera orange genotypes. moreover, the descriptors that showed lower coefficient of variation were fruit diameter length with 8.09% and 9.55% respectively. the characteristics that showed the highest dispersion values compared to their sampling means were: fruit weight that showed a minimum value of 94.10 g and a maximum value of 472.50 g; fruit peel weight with a minimum value of 23.30 g and 157.90 g as its maximum value; and fruit content with a minimum value of 37 g and a maximum value of 151 g. these values agreed with the ones reported 106 agron. colomb. 36(2) 2018 by duran and luz (2013), who found fruit weights between 64.6 and 365 g in valencia oranges cultivated in chimichagua, department of cesar. correlation analysis the correlation matrix indicates associations that are statistically significant (p≤0.05) and highly significant (p≤0.01). the most outstanding correlations were fruit weight (fw) compared to: fruit length (fw vs. fl = 0.92**), fruit diameter (fw vs. fd = 0.87**), fruit peel weight (fw vs. fpw = 0.81**) and juice content (fw vs. jc = 0.76**). meanwhile, the fruit peel weight reported an important correlation (fpw) with peel thickness (fpw vs. pt = 0.81**), fruit length (fwp vs. fl = 0.77**) and fruit diameter (fpw vs. fd = 0.74**). equally important was the correlation between fruit diameter and fruit length (fd vs. fl = 0.88**), and fruit diameter with juice content (fd vs. jc = 0.67**). finally, the correlation between fruit length with juice content (fl vs. jc = 0.70**), and titratable acidity with ph (ta vs. ph = -0.7**) were representative as well (tab. 2). high correlations between the fw with fruit dimensions (fl and fd) and filling (fpw and jc) were expected. to support this statement, higher fruit dimensions, filling rates, and higher weight, were assessed as the physiological response of the accumulation of metabolites in the fruit development. this effect may be limited whether by the inability of the fruit to accumulate metabolites or by the lack of them within the plant (agustí and almela, 1991). likewise, bain (1958) characterized the general development pattern of the valencia orange fruits in the subtropical conditions of australia, as a simple sigmoidal curve from anthesis to maturation. the same trend was also described by several authors such as pérez de camacaro and jiménez (2009) for the same species in a vegetable garden in the state of portuguesa in venezuela, garzón et al. (2013) in the foothills of llanos orientales in colombia, and orduz et al. (2009) in arrayana mandarin in foothill conditions in meta. furthermore, the titratable acidity and ph showed a negative correlation; when higher juice ph was found, a lower titratable acidity was also found. these variables are related, as the titratable acidity measures the total acid concentrations which are mostly organic acids such as citric, malic, lactic and tartaric acids that inf luence f lavor, color and juice stability. moreover, ph quantifies h3o+ concentration which can be considered as active acidity. in this regard, this value is of great importance for food industries, because it determines the use and control of microorganisms and enzymes driving processes, such as the clarification and stabilization of fruit and vegetable juices, as well as fermented byproducts. in table 2, pearson’s correlation data for 14 quantitative fruit characteristics in margaritera orange are presented. principal component analysis pca showed that 78.82% of the variability was explained by five main or principal components (pc) (tab. 3). the first pc explains most of the variability with 38.41%, followed by the second 13.50%, the third pc 11.19%, the fourth 8.24% and the fifth pc 7.48%. table 1. descriptive statistics for 14 quantitative variables of 120 genotypes of the orange margaritera cultivar (citrus spp.) collected in the mompox depression. descriptors mean sd minimum maximum var cv fruit weight (g) 205.46 50.96 94.10 472.50 2,597.36 24.80 fruit diameter (mm) 73.35 5.93 56.20 96.10 35.21 8.09 fruit length (mm) 71.61 6.84 53.60 100.30 46.79 9.55 peel thickness (mm) 4.85 0.97 2.60 8.50 0.93 19.99 fruit axis diameter (mm) 7.20 1.84 4.30 12.30 3.40 25.62 vesicle length (mm) 14.38 1.83 10.10 19.30 3.35 12.75 vesicle thickness (mm) 2.06 0.31 1.50 2.80 0.09 15.18 fruit peel weight (g) 54.82 18.73 23.30 157.90 350.96 34.17 juice content (g) 72.38 17.05 37.00 151.00 290.85 23.56 titratable acidity (% citric acid) 0.62 0.25 0.11 1.20 0.06 40.32 ph 3.97 0.58 3.30 5.60 0.33 14.61 resistance to penetration (kg cm-2) 5.75 1.99 2.90 16.00 3.97 34.72 seeds/fruit 7.50 2.96 0.00 18.00 8.77 39.49 total soluble solids (°brix) 9.97 1.15 7.26 13.58 1.31 11.51 sd: standard deviation; var: variance; cv: coefficient of variation. 107yacomelo, baquero, martínez, murcia, correa, and orduz-rodriguez: characterization and selection of citrus sinensis osbeck cv. margaritera parental trees for repopulation... table 3. contribution of quantitative variables to the conformation of the first five main components (pc) of the margaritera orange (citrus spp.) collected at the mompox depression. variables pc1 pc2 pc3 pc4 pc5 fruit weight 0.40* 0.03 -0.06 -0.031 0.09 fruit diameter 039* -0.02 -0.33 0.03 0.21 fruit length 040* 0.07 -0.06 0.02 0.10 peel thickness 0.30 0.01 0.23 -0.41 0.06 fruit axis diameter 0.19 0.24 0.35 0.34 0.01 vesicle length 0.22 -0.19 -0.19 -0.25 -0.23 vesicle thickness 0.18 0.15 0.06 0.69* 0.06 fruit peel weight 0.38 0.10 0.15 -0.19 -0.01 juice content 0.33 -0.03 -0.36 0.09 -0.11 titratable acidity -0.12 0.63* -0.11 -0.05 0.08 ph 0.11 -0.54* 0.30 0.19 -0.03 penetration resistance 0.04 0.31 0.47* -0.26 0.02 seeds/fruit -0.03 -0.07 -030 -0.06 0.82* total soluble solids -0.14 -0.21 0.43* -0.02 0.40 % variance 38.41 13.50 11.19 8.24 7.48 table 2. pearson’s correlation results for 14 quantitative fruit characteristics in margaritera orange (citrus spp.). descriptors fd fl pt fad vl vt fpw jc ta ph rp sf tss fruit weight (fw) 0.87** 0.92** 0.59** 0.37** 0.41** 0.32* 0.81** 0.76** -0.20* 0.16ns 0.05ns -0.01ns -0.28* fruit diameter (fd) 0.88** 0.57** 0.37** 0.38** 0.37** 0.74** 0.67** -0.27* 0.19* 0.03* 0.07ns -0.20* fruit length (fl) 0.57** 0.38** 0.37** 0.39** 0.77** 0.70** -0.16ns 0.13ns 0.11ns 0.00ns -0.35** peel thickness (pt) 0.22* 0.30* 0.10ns 0.81** 0.32* -0.19* 0.07ns 0.24ns -0.10ns -0.05ns fruit axis diameter (fad) 0.079ns 0.40** 0.48** 0.12ns 0.06ns 0.02ns 0.24* -0.18* -0.03ns vesicle length (vl) 0.01ns 0.39** 0.47** -0.28* 0.13* -0.08ns -0.0ns -0.21* vesicle thickness (vt) 0.26* 0.33* 0.02ns 0.11ns 0.02ns -0.07ns -0.13ns fruit peel weight (fpw) 0.57** -0.14ns 0.03ns 0.21* -0.17* -0.19* juice content (jc) -0.19* 0.08ns -0.18* -0.02ns -0.45** titratable acidity (ta) -0.70** 0.24* 0.04ns -0.12ns ph -0.0ns -0.00ns 0.19ns resistance to penetration (rp) -0.12ns 0.00ns seeds/fruit (sf) 0.05ns total soluble solids (tss) 1 ** highly significant (p≤0.01); * significant (p≤0.05); ns: not significant (p>0.05); bold values indicate highly significant correlations (≤-0.6 and ≥0.6). the descriptors with the greatest contribution to phenotypic variability in the first three principal components are mainly associated with fruit dimensions (fruit weight, diameter and length) and the chemical characteristics of the juice (titratable acidity, ph and total soluble solids); this results confirm what was stated by goldenberg et al. (2018) and agustí et al. (2003), in which the fruit size of a variety can vary between a wide margin and is regulated by a set of endogenous factors (genetic factors, fruit position, competition between different growing organs) and exogenous factors (environmental factors and cultural practices); lado et al. (2018) and reuther and rios-castaño 108 agron. colomb. 36(2) 2018 (1969) described that juice acidity and total soluble solids are regulated by environmental conditions, mainly temperature. however, authors like nii et al. (1970), reuther (1973) and yamanishi (1994) mention that the inf luence of temperature on total soluble solids (tss) is not so clear; for example, in valencia orange the highest tss contents are obtained in fruits from subtropical areas, but the conclusion of many studies, combining thermal regimes, climates and crop zones in different fruit development states, is the lack of systematic response of the tss content to the thermal variations. cluster analysis multivariate-cluster analysis generated three phenotypic groups (gi, gii and giii) (fig. 2). group gi comprises 79 genotypes of which 93.6% belong to the margarita clone and 6.4% belong to genotypes of the criollo clone. group gii is comprised by 23 genotypes of which 60.86% belong to the margarita clone and 39.14% genotypes belong to the criollo clone. finally, group giii comprises 18 genotypes, of which 80.33% are identified as azúcar clones, 11.11% belong to genotypes of the margarita clone, and one (1) genotype belongs to the criollo clone (see supplementary material 1). comparing characteristics of the groups comprised, significant differences were found (anova≤0.05) with the exception of attributes: number of seeds per fruit and resistance to penetration. the gi genotypes are mainly characterized by having smaller fruits (fd = 70.92 mm and fl = 68.88 mm) and lower weight (183.73 g), lower mi (15.13) and higher jp (36.80%). on the other hand, the genotypes of the gii have larger fruits (fd = 79.59 mm and fl = 79.41 mm), lower weight (fw = 270.79 g) and lower jp (33.35%). lastly, the giii shows fruits with an intermediate size and weight compared to fruit characteristics found in gi and gii; this highlights the fact that the main attribute that identifies the genotypes of this group are the low titratable acidity of the juice and higher ph (ta = 0.21% citric acid and ph = 5.23), which is evidenced by the high maturity index (mi = 66.78) (tab. 4). the results corroborate, to a great extent, the appreciations mentioned by producers, confirming the existence of three clones selected by organoleptic characteristics, also emphasizing that these attributes are maintained when asexual propagation is carried out. quality attributes reported for the margaritera orange cultivar are characteristic of valencia orange cultivated in the tropical zone below 300 m a.s.l.; with these conditions fruits develop a green color when ripe, with high concentrations of soluble solids and low acidity (gonzález, 2014). these features differentiate it from the attributes of the valencia orange cultivated in the subtropical zone and make it difficult to export to markets in developed countries because these characteristics do not meet the optimum requirements for agro-industrial processing (aguilar, 2012). however, valencia orange and especially the margaritera have an assured market niche for fresh consumption, since there is great local demand with greater marketing opportunities and better prices than those offered by the agroindustry (madr, 2005). additionally, in colombia a large part of the citric demands are met with imports from other countries, and oranges represent the highest percentage with 50.6% as orange juice and 17% as fresh fruit (aguilar, 2012). it is important to indicate that quality attributes demanded by fruit processing industries are difficult to meet for the margaritera orange, considering that citrus fruits are native from subtropical zones and in those latitudes annual growth and development cycles of citrics are regulated by climatic seasons (winter, spring, summer and autumn). table 4. descriptive analysis of fruit characteristics from the groups obtained in the phenotypic characterization.gi (79): group 1 with 79 genotypes; gii (23): group 2 with 23 genotypes; giii (18): group 3 with 18 genotypes; cv: coefficient of variation. descriptors fw (g) fd (mm) fl (mm) pt (mm) fad (mm) vl (mm) vt (mm) fpw (g) jc (g) ta (%citric acid) ph pr (km cm-2) sf (u) sst (ºbrix) mi jp (%) g i ( 79 ) mean 183.73 c 70.92 c 68.9 c 4.52 b 6.69 b 13.9 b 2.01 a 47.4 c 67.1 b 0.72 a 3.72 b 5.73 a 7.75 a 10.1 b 15.1 b 36.8 a sd 29.87 4.58 5.08 0.79 1.64 1.81 0.33 11.22 12.89 0.19 0.19 2.27 3.00 1.01 4.38 5.81 g ii ( 23 ) mean 270.79 a 79.59 a 79.41 a 5.69 a 8.59 a 15.7 a 2.15 a 76.7 a 89.6 a 0.63 a 3.83 b 5.74 a 6.7 a 8.92 c 15.3 b 33.4 a sd 53.64 5.08 5.77 0.98 1.79 1.49 0.25 21.91 18.49 0.16 0.19 1.44 2.58 0.73 4.67 4.72 g ii i ( 18 ) mean 217.38 b 76 b 73.63 b 5.22 a 7.64 a b 14.9 a b 2.19 a 59.6 b 73.4 b 0.21 b 5.23 a 5.83 a 7.44 a 10.8 a 66.8 a 34.12 a sd 47.38 5.43 6.7 0.92 1.82 1.38 0.28 18.2 17.3 0.13 0.4 1.2 3.2 1.28 27.4 5.75 means with distinct letters indicate significant difference after the tukey test (p≤0.05). 109yacomelo, baquero, martínez, murcia, correa, and orduz-rodriguez: characterization and selection of citrus sinensis osbeck cv. margaritera parental trees for repopulation... mg080 mg077 mg079 mg017 mg018 mg006 mg004 mg003 mg001 mg038 mg097 mg041 mg015 mg082 mg081 mg078 mg123 mg005 mg002 mg132 mg009 mg055 mg007 mg043 mg037 mg134 mg023 mg073 mg103 mg057 cr140 mg104 cr130 mg065 mg039 mg034 mg061 mg060 mg051 mg020 mg047 mg040 mg014 mg010 mg042 mg035 mg062 mg046 mg044 mg021 mg072 mg016 mg054 mg073 mg053 mg051 mg050 mg076 mg109 mg056 mg020 mg099 mg010 mg068 mg048 mg071 mg008 mg067 mg074 mg025 mg151 mg154 mg112 mg153 mg111 mg098 mg063 mg052 mg069 az011 az096 az084 az108 mg064 az124 az095 az106 az107 az125 mg152 mg022 mg019 az122 az105 az013 az121 az083 az012 cr155 cr131 mg059 mg033 cr143 mg036 mg024 mg075 mg045 cr126 cr132 mg100 mg049 cr150 mg026 cr129 cr128 mg101 cr133 cr127 mg066 mg032 0.200.150.100.050.00 0.25 c lo n semipartial r square figure 2. dendrogram analysis of the cluster classification of 120 margaritera orange genotypes collected at the mompox depression. data were obtained from pca. 110 agron. colomb. 36(2) 2018 according to orduz et al. (2010), seasonal changes related to rainy and dry seasons increase the environment average temperature and light radiation rates; a further decrease in these environmental ranges affects several physical properties such as growth, phenology (guadalupe et al., 2018) and development behavior, and some quality characteristics, including the juice color range, sugar content and the acidic ratio (that establishes if it is pleasant for the palate) (vélez et al., 2012). armadans et al. (2014) and hernández et al. (2014) stated that citric quality is inf luenced, in addition, by numerous factors such as soil, fertilization, cultural practices, phytosanitary treatments and the graft-holder, which suggests that fruit quality can be improved under tropical conditions. selection of outstanding clones based on the colombian technical standard ntc4086 according to the ntc4086 parameters, gi genotypes were classified as fruits caliber d (fd between 62-71 mm) and gii and giii genotypes were classified as fruits caliber c (df between 72-83 mm). fruit quality ranges were assigned according to orduz et al. (2011), who reported that first quality oranges are those fruits above 230 g. gi and gii genotypes (183.73 g and 217.38 g, respectively) were classified as small fruits, while genotype giii (270.79 g) was considered as first quality line. all three groups show jp<40%, tss>8.2 ºbrix, ta<1.5% citric acid, and mi>5.5. despite the fruit quality is not appropriate to many international industrial markets due to the low juice acidity, the non-fulfillment of many requirements demanded in the ntc4086 is not an impediment for the fruit commercialization in the region. taking into account the afore-mentioned, we used the selection index proposed in equation 1 to select within each group the genotypes that are closest to comply with the requirements registered in ntc4086. as a result, approximately 7% of the genotypes of each group were selected among the genotypes that show the highest si. the selected genotypes were: group i (mar015, mar037, mar063 and mar070), group ii (cr126 and cr132) and group iii (az108 and az122). moreover, the selected genotypes from group i belong to the traditional clone known as orange margarita; these clones are characterized by showing small fruits (caliber d) with a juice percentage higher than 40%, tss>8.2 ºbrix and ta>0.80% citric acid. the two genotypes selected from group ii belong to the criollo clones produced by seed, and are characterized by showing larger fruits (caliber c) and higher weights, with a jp higher than 39%, tss>8.2 ºbrix and ta>0.64% of citric acid. finally, the genotypes selected from group iii belong to the clone azúcar range farther from the requirements demanded in the ntc4086. however, it is a highly demanded clone by local producers and general consumers for fresh consumption and is characterized mainly by its high sugar concentration (tss>9 ºbrix) and low titratable acidity (ta<0.2% citric acid) (tab. 5). the selected genotypes from groups i and ii are those suggested to be offered to nurseries of the region as these show features that comply with the attributes reported in the ntc4086. furthermore, the selected genotypes from group iii are suggested to be considered for special fruit orders that require high tss concentrations and low ta. it is important to note that the suggested genotypes still show a mi higher than the reported in the ntc4086. however, considering that margaritera orange is mainly produced to supply fresh consumption markets, and following the statements by sartori et al. (2002), the desired mi for this fruit ranges between 8.8 and 15.4, highlighting the fact that the mi reached by the genotypes of the gi and gii corresponds mainly to fruits in a maturation state 4-5 (mi = 9.8-11.8). in addition to the genotypes selected for quality attributes, the marg032 genotype was identified as seedless, making it an alternative for improvement processes, considering the great interest of some markets to acquire seedless fruits. it is important to indicate that the genotypes characterized in the research, except for the criollo genotypes that are produced by seed, are all grafted onto a bitter orange (citrus aurantium l.) rootstock, which is a condition for the genotypes to show the features identified in the characterization. in this regard, the rootstock inf luences more than 20 horticultural characteristics of the grafted variety such as yield, longevity, nutrient adsorption, size, shape, color, internal and external fruit quality, tolerance to diseases, and adaptation to soil and climate conditions (davies and albrigo, 1994). moreover, it might contribute more than any other factor to the success or failure of the citrus industry in any region of the world (wutscher and bistline, 1988). in addition, studies carried out by chaparro-zambrano et al. (2015) on the behavior of valencia orange grafted in different rootstocks in the low tropics of colombia showed as a result that the sunky x english pattern contributed to a high maturity index ratio (tss/ ta = 15.82ab) compared to rootstocks c-35 (13.74ab), carrizo (im = 14.39ab), swingle (im = 14.83ab), citrumelo or cpb4475 (im = 13.2ab), cleopatra (im = 13.19b), volkamerian (im = 11.44b), webberi (im = 12.51b) and yuma (im = 12.85b). additionally, in the year 2017 the same 111yacomelo, baquero, martínez, murcia, correa, and orduz-rodriguez: characterization and selection of citrus sinensis osbeck cv. margaritera parental trees for repopulation... authors found statistically significant differences between tss and mi in juice of arrayana tangerine grafted onto six rootstocks (carrizo, citrumelo swingle, cleopatra, sunky x english, sunky x jacobson and volcameriana). other studies carried out in mexico established that among a group of 20 rootstocks, flying dragon, mandarina cleopatra, sacatón, yuma, morton, rubidoux and troyer confer the same quality to the fruit of valencia orange than the one achieved with the bitter orange tree (uribe-bustamante et al., 2013). simultaneously, parameshwar et al. (2018) report that rough lemon (c. limón linn. burn) rootstocks have an effect on tree growth and the quality of fruit in valencia late orange. rootstock effects on lemon fruit production and quality were assessed by legua et al. (2018) reporting that the rootstock forner-alcaide 2324, forner-alcaide 418 and forner-alcaide 5 inf luenced fruit quality in lemon cultivars (‘fino 49’ f49, ‘verna 50’ v50 and ‘fino elche’ fe). in contrast, da silva et al. (2018) reported that the quality of navel orange “caracara” was not inf luenced by any of the evaluated rootstocks (rangpur lime, ‘florida’ rough lemon, ‘volkamer’ lemon, ‘brs tropical sunki’ mandarin, ‘indio’ citrandarin, ‘vangasay’ rough lemon). the above mentioned allows us to consider the possibility of multiplying the selected clones and grafting them on other rootstocks that can improve the internal and external fruit quality. conclusions significant differences were found between morphological and fruit quality characteristics of the margaritera orange. one-hundred and twenty genotypes of margaritera oranges were selected at the mompox depression, 92 belonging to the margarita clone, 15 to the azúcar clone and 13 to the criollo clone. the genotypes were morphologically characterized and grouped based on 14 quantitative characteristics, forming three different phenotype sets, grouped with a dissimilarity value of 10. five main components were established, which explain 78.82% of the variability of the cultivars, being the first component the one that explains the greatest percentage of variability with 38.41%. among three margaritera orange clones studied, eight outstanding genotypes were selected, which became the main source of propagation material for nurseries in the region when carrying out margarita orange multiplication processes, thus, guaranteeing the origin of the material produced. the three selected clones become an alternative for nurseries in the region to start the establishment of basic orchards for propagation material, in accordance with resolution ica 0004215 of 2014. it is necessary to evaluate the behavior of the selected margaritera orange clones with other rootstocks, which confer better productivity characteristics, fruit quality and tolerance to excess moisture. acknowledgments this research was carried out by the corporación colombiana de investigación agropecuaria-corpoica, with funds received from the tv16 transfer within the framework of law 1731 of 2014. table 5. characteristics of the selected genotypes with the highest is. g r o u p s clone is fw (g) fd (mm) fl (mm) pt (mm) fad (mm) vl (mm) vt (mm) fpw (g) jc (g) ta %ca ph pr (kg cm-2) sf (u) tss (°brix) mi (tss/ta) jp (%) g r o u p i mg015 31.66 179.43 72,00 71.00 3.84 7.70 12.39 2.25 35.55 90.00 0.93 3.62 4.00 7.00 9.68 10.41 50.16 mg070 28.32 143.36 64.00 64.00 3.27 9.90 15.99 2.31 25.81 70.00 0.81 3.74 5.20 6.00 8.86 10.94 48.83 mg063 19.29 179.50 68.80 69.30 5.50 5.20 13.90 1.60 59.50 75.00 0.94 3.60 10.90 6.00 8.68 9.23 41.78 mg037 17.70 170.80 69.80 64.40 3.80 5.10 11.60 2.30 36.40 72.00 1.01 3.60 5.10 6.00 10.60 10.50 42.15 g r o u p ii cr126 22.49 261.70 76.40 79.00 5.10 7.90 18.00 2.30 73.00 112.00 0.64 3.80 5.10 4.00 8.82 13.78 42.80 cr132 21.89 247.30 72.00 80.30 4.50 8.70 15.80 1.80 66.20 98.00 0.81 3.70 4.10 8.00 8.36 10.32 39.63 g r o u p ii i az122 41.96 212.10 74.70 71.10 7.20 9.40 16.60 2.10 104.60 89.00 0.11 5.10 6.30 2.00 9.12 82.91 41.96 az108 38.24 188.30 71.60 68.40 4.60 6.10 15.50 2.00 49.70 72.00 0.12 4.30 4.40 9.00 11.12 92.67 38.24 112 agron. colomb. 36(2) 2018 the authors express their gratitude to all the producers who allowed the entrance of researchers from corpoica to their farms for the selection and morphological characterization of margarita orange trees, and especially to the producers juan perez and hermide perez for their support in the collections of plant material. literature cited agronet. 2017. evaluaciones agropecuarias municipales 2013. grupo de estadística e información sectorial-oficina de planeación y prospectiva-ministerio de agricultura y desarrollo rural. bogota, colombia. aguilar, p., m. escobar, and c. pássaro. 2012. situación actual de la cadena de cítricos en colombia: limitantes y perspectivas: cultivo, poscosecha e industrialización. serie lasallista investigación y ciencia. corporación universitaria lasallista, caldas, colombia. agustí, m. and v. almela. 1991. aplicación de fitorreguladores en citricultura. ed. aedos, barcelona, españa. agustí, m., a. martínez-fuentes, c. mesejo, m. juan, and v. almela. 2003. cuajado de desarrollo de los frutos cítricos. instituto agroforestal mediterráneo. universidad politécnica de valencia. edita generalitat valenciana, valencia, españa. albert g., j. terol., v. ibanez., a. lópez-garcía., e. pérez-román., c. borredá., c. domingo, f.r. tadeo., j. carbonell-caballero., r. alonso., f. curk., d. du., p. ollitrault, m.l. roose., j. dopazo, f.g. gmitter., d.s. rokhsar, and m. talon. 2018. genomics of the origin and evolution of citrus. nature 554, 311-316. doi: 10.1038/nature25447 armadans a., n. villalba, and h. rodríguez. 2014. inf luencia del porta-injertos y la época de cosecha sobre la calidad de pomelo (citrus paradisis macfad) variedad rio red. acta agron. 63 (2), 122-127. doi: 10.15446/acag.v63n2.37905 asohofrucol. 2016. proyecciones. unidad técnica de asohofrucol, con base en cifras de madr (2015). [projections. technical unit of asohofrucol, based on figures from madr (2015)]. asohofrucol, colombia. bain, j.m. 1958. morphological, anatomical and physiological changes in the developing fruit of the valencia orange (citrus sinensis (l.) osbeck). aust. j. bot. 6, 1-24. doi: 10.1071/ bt9580001 chaparro-zambrano, h., h. velásquez, and j.o. ordúz. 2015. performance of ‘valencia’ sweet orange grafted in different rootstocks, colombia tropical lowland 2001–2013. agron. colomb. 33(1), 43-48. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.49497 da silva, m., e. girardi., n. de oliveira., a. da silva., w. soares., and o. sampaio. 2018. initial performance of alternative citrus scion and rootstock combinations on the northern coast of the state of bahia, brazil. rev. bras. frutic. doi: 10.1590/0100-29452018480 davies, f.s. and l.g. albrigo. 1994. citrus. cab international, wallingford, u.k. duran, r. and a. villa. 2013. evolución de los parámetros de naranja valencia producida en el municipio de chimichagua, cesar-colombia. rev. temas agrar. 18 (1), 66 -74. doi: 10.21897/rta.v18i1.711 ena-dane. 2016. encuesta nacional agropecuaria [national agricultural survey]. ena-dane, colombia. fao. 2004. citrus fresh and processing. annual statistics. fao, rome. faostat. 2014. producción mundial de cítricos año 2014. url: http://www.fao.org/faostat/es/#data/qc (accessed 24 august 2017). franco, t.l. and r. hidalgo (eds.). 2003. análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. boletín número 8, instituto internacional de recursos fitogenéticos (ipgri), cali, colombia. garcía, l. 2001. región de mompox: síntesis de estudios de evaluación ambiental regional para el sector transporte. subdirección del medio ambiente y gestión social-instituto nacional de vías de colombia, medellin, colombia. garzón, d.l., j.e. velez-sanchez, and j.o. orduz-rodriguez. 2013. efecto del déficit hídrico en el crecimiento y desarrollo de frutos de naranja valencia (citrus sinensis osbeck) en el piedemonte del meta, colombia. acta agron. 62(2), 136-147. goldenberg, l., y. yaniv, r. porat, and n. carmi. 2018. mandarin fruit quality: a review. j. sci. food agric. 98, 18-26. doi: 10.1002/jsfa.8495 gonzález, c. 2014. identificación de materiales de naranja para la agroindustria de jugos y concentrados de exportación, adaptados a las condiciones agroecológicas de la zona cafetera central. undegraduate thesis. universidad nacional abierta y a distancia, bogota, colombia. guadalupe, n., d.c. castro, m. buyatti, p. gabriel, and n. gariglio. 2018. factors affecting phenology of different citrus varieties under the temperate climate conditions of santa fe, argentina. rev. bras. frutic. jaboticabal 40(1), (e-315). doi: 10.1590/0100-29452018315 hernández, d., d. mateus, and j.o. orduz. 2014. características climáticas y balance hídrico de la lima ácida tahití (citrus latifolia tanaka) en cinco localidades productoras de colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 8(2), 217-229. doi: 10.17584/ rcch.2014v8i2.3215 huertas, n., f. panesso, and l. garces, 2014. adaptación al cambio climático en el municipio de margarita, bolívar. revista economía y región 8(1), 207-242. icontec. 1997. norma técnica colombiana ntc4086. frutas frescas, naranja valencia especificaciones. instituto colombiano de normas técnicas y certificación (icontec), bogota. ipgri. 2000. descriptores para los cítricos. citrus spp. instituto internacional de recursos fitogenéticos, rome. lado j., g. gambetta., and l. zacarías. 2018. key determinants of citrus fruit quality: metabolites and main changes during maturation. sci. hortic. (233), 238-248. doi: 10.1016/j. scienta.2018.01.055 legua l., m.r. martinez-cuenca, r. bellver, and m.a. fornerginer. 2018. rootstock’s and scion’s impact on lemon quality in southeast spain. int. agrophys. (32) 325-333. doi: 10.1515/ intag-2017-0018 ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr). 2005. observatorio agrocadenas de colombia. documento de trabajo no. 107. la cadena de cítricos en colombia: una mirada global de http://dx.doi.org/10.1038/nature25447 http://dx.doi.org/http://dx.doi.org/10.15446/acag.v63n2.37905 http://dx.doi.org/10.1071/bt9580001 http://dx.doi.org/10.1071/bt9580001 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.49497 http://dx.doi.org/10.1590/0100-29452018480 http://dx.doi.org/10.21897/rta.v18i1.711 http://www.fao.org/faostat/es/#data/qc http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.8495 http://dx.doi.org/10.1590/0100-29452018315 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2014v8i2.3215 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2014v8i2.3215 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2018.01.055 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2018.01.055 http://dx.doi.org/10.1515/intag-2017-001 http://dx.doi.org/10.1515/intag-2017-001 113yacomelo, baquero, martínez, murcia, correa, and orduz-rodriguez: characterization and selection of citrus sinensis osbeck cv. margaritera parental trees for repopulation... su estructura y dinámica 1991–2005. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota, colombia. nii, n., k. harada, and k. kadowaki. 1970. effects of temperature on the fruit growth and quality of satsuma oranges. j. jap. soc. hortic. sci. 39, 309-317. doi: 10.2503/jjshs.39.309 orduz, j.o., s. castiblanco, c. calderón, and h. velásquez. 2011. potencial de rendimiento y calidad de 13 variedades e híbridos comerciales de cítricos en condiciones del piedemonte llanero de colombia. rev. colomb. cienc. hortíc. 5(2), 171-185. doi: 10.17584/rcch.2011v5i2.1273 orduz, j. and d. mateus. 2012. generalidades de los cítricos y recomendaciones agronómicas para su cultivo en colombia. pp. 49-88. in: garcés g., l.f. (ed.). cítricos: cultivo, poscosecha e industrialización. caldas: corporación universitaria lasallista. serie lasallista investigación y ciencia. ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr), corporación universitaria lasallista; universidad de antioquia, itagui, colombia. orduz, j., h. monrroy, and g. fischer. 2010. comportamiento fenológico de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte del meta, colombia. agron. colomb. 28(1), 63-70. orduz j., h. monroy, g. fischer, and a. herrera. 2009. crecimiento y desarrollo del fruto de mandarina (citrus reticulata) ‘arrayana’ en condiciones del piedemonte del meta, colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 31(2), 149-160. doi: 10.17584/ rcch.2009v3i2.1208 parameshwar p., p.s. joshi, and nagre, p.k. 2018. effect of rootstock on plant growth and fruit quality of sweet orange (citrus sinensis var. valencia late). int. j. curr. microbiol. app. sci. 7(4), 1685-1689. doi: 10.20546/ijcmas.2018.704.190 pérez de camacaro, m. and a. jiménez. 2009. crecimiento y abscisión del fruto de naranja ‘valencia’ (citrus sinensis l. osbeck) en un huerto del estado portuguesa, venezuela. bioagro 21(2), 133-138. ramírez r.j., m.p.j, ordóñez, t.e. narváez, g.s.c. pinzón, m. martínez, r.n. murcia, and e.s.m. salazar. 2014. principales características y tendencias del mercado de cítricos en colombia. corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). reuther, w. 1973. climate and citrus behavior. pp. 280-337. in: reuther, w. (ed.). the citrus industry (2nd ed.). university of california, berkeley, usa. reuther, w. and d. rios-castaño. 1969. comparison of growth, maturation and composition of citrus fruits in subtropical california and tropical colombia. proc. 1st int. citrus symp. 1, 277-300. riverside, california, usa. roose, m.l., f.g. gmitter, r.f. lee, and k.e. hummer. 2015. conservation of citrus germplasm: an international survey. acta hortic. 1101, 33-38. doi: 10.17660/actahortic.2015.1101.6 sartori, i., o. koller, s. schwarz, r. bender, and g. schafer. 2002. maturação de frutos de seis cultivares de laranjas-doces na depressão central do rio grande do sul. rev. bras. frutic. 24, 364-369. doi: 10.1590/s0100-29452002000200018 uribe-bustamante, a., s. curti-díaz, c. hernández-guerra, and s.j. ticante-montero. 2013. calidad de naranja ‘valencia’ injertada en 20 portainjertos. rev. chapingo ser. hortic. 19(1), 61-69. doi: 10.5154/r.rchsh.2011.08.043 vélez, j., j. álvarez-herrera, and o. alvarado-sanabria. 2012. el estrés hídrico en cítricos (citrus spp.): una revisión. orinoquia 16(2), 32-39. wutscher, h.k. and f.w. bistline. 1988. performance of “hamlin” orange on 30 citrus rootstocks in southern florida. j. am. soc. hortic. sci. 113, 493-497. yamanishi, o.k. 1994. effect of spring day/night temperatures on f lower development. fruit set and fruit quality on strangulated pummelo trees. j. jap. soc. hortic. sci. 63(3), 493-504. doi: 10.2503/jjshs.63.493 supplementary material 1. list of genotypes (codes) belonging to each phenotypic group. group 1: mg001, mg002, mg003, mg004, mg005, mg006, mg007, mg008, mg009, mg010, mg014, mg015, mg016, mg017, mg018, mg020, mg021, mg023, mg025, mg034, mg035, mg037, mg038, mg039, mg040, mg041, mg042, mg043, mg044, mg046, mg047, mg048, mg050, mg051, mg052, mg053, mg054, mg055, mg056, mg057, mg058, mg060, mg061, mg062, mg063, mg065, mg067, mg068, mg069, mg070, mg071, mg072, mg073, mg074, mg076, mg077, mg078, mg079, mg080, mg081, mg082, mg097, mg098, mg099, mg102, mg103, mg104, mg109, mg110, mg111, mg112, mg120, mg123, mg151, mg153,mg154, cr130, crio.134 and cr140 group 2: mg019, mg022, mg024, mg026, mg032, mg033, mg036, mg045, mg049, mg059, mg066, mg075, mg100, mg101,cr126, cr127, cr128, cr129, cr131, cr132, cr133, cr143 and cr150. group 3: az012, az013, az083, az084, az096, az105, az106, az107, az108, az011, az121, az122, az125, az095, az124, marg.64, marg.152 and crio.155 http://dx.doi.org/10.2503/jjshs.39.309 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2011v5i2.1273 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2009v3i2.1208 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2009v3i2.1208 http://dx.doi.org/10.20546/ijcmas.2018.704.190 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2015.1101.6 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452002000200018 http://dx.doi.org/10.5154/r.rchsh.2011.08.043 http://dx.doi.org/10.2503/jjshs.63.493 presence of mycorrhizal fungi and a fluorescent pseudomonas sp. received for publication: 09 june, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.57950 1 programa de doctorado, universidad nacional de colombia, medellín (colombia). 2 escuela de biociencias, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, medellín (colombia). 3 corresponding author: jgramireg@unal.edu.co agronomía colombiana 34(3), 385-392, 2016 presence of mycorrhizal fungi and a fluorescent pseudomonas sp. in the rhizosphere of cacao in two agroecosystems and their effects on cacao seedling growth presencia de hongos micorrízales y una pseudomonas sp. fluorescente en la rizosfera de cacao en agroecosistemas y sus efectos en el crecimiento de plántulas de cacao joaquín guillermo ramírez1, 3, laura osorno1, and nelson walter osorio2 abstract resumen in recent years the cultivation of cacao (theobroma cacao l.) in colombia has been growing up, resulting in the need to develop a sustainable production system. in this regard, beneficial soil microorganisms are an alternative for improving plant productivity, but this requires knowledge of their ecology and functioning. this study had the objective of identify and quantify arbuscular mycorrhizal fungi (amf) and f luorescent pseudomonas sp. associated with the soil and rhizosphere of cacao plants in two agroecosystems, one of them was in a tropical dry forest (tdf) and the other in a tropical moist forest (tmf). in a second stage of the study, native strains of glomus sp., acaulospora sp., and f luorescent pseudomonas sp. were selected and multiplied in the lab. subsequently, the effectiveness of these strains to promote cacao seedling growth was tested in a greenhouse experiment. the results indicate that there was a significant (p≤0.05) greater mycorrhizal colonization and diversity associated to the roots of cacao growing in agroecosystems of the tropical moist forest. however, not significant differences were detected regarding the presence of f luorescent pseudomonas sp. in the two agroecosystems. otherwise, in the greenhouse experiments, the inoculation with the mycorrhizal fungus glomus sp. was the only treatment that promoted the cacao seedling growth. en los últimos años, el cultivo de cacao (theobroma cacao l.) en colombia viene creciendo, esto hace necesario desarrollar un sistema de producción sostenible. es así, como los microorganismos benéficos del suelo son una excelente alternativa para mejorar la productividad de la planta, pero es importante conocer su funcionamiento y ecología. este trabajo tuvo como objetivo identificar y cuantificar hongos micorrízicos arbusculares (hma) y pseudomonas sp. f luorescente associados al suelo y la rizosfera de plantas de cacao en dos agroecosistemas, bosque seco tropical (bst) y bosque húmedo tropical (bht). en una segunda etapa del trabajo se seleccionaron y multiplicaron cepas nativas de glomus sp., acaulospora sp., y pseudomonas sp. f luorescente en el laboratorio. asi la efectividad de estas cepas para promover el crecimiento de plántulas de cacao bajo condiciones de invernadero fue evaluada. los resultados indican que hubo una diferencia significativamente (p≤0.5) mayor en la colonización micorrizal y diversidad asociada a raíces de cacao creciendo en el agroeosistema asociado al bosque húmedo tropical. sin embargo, no se encontraron diferencias significativas asociados a la presencia a pseudomonas sp. f luorescente asociados a los dos agroecosistemas. por otro parte en los experimentos en invernadero, la inoculación con el hongo micorrízico glomus sp. fue el único tratamiento que promovió el crecimiento de plántulas de cacao. key words: tropical dry forest, tropical moist forest, glomus sp. palabras claves: bosque húmedo tropical, bosque seco tropical, glomus sp. the tropical areas present low nutrient availability, which results in low crop productivity (brady and weil, 2008; meason et al., 2009; osorio, 2011). this condition leads to add high doses of chemical, mineral, and organic fertilizers in order to improve yields, but the excessive use of these supplies can increase productions costs and generate negative environmental impacts (brady and weil, 2008; xiao et al., 2008). introduction cacao (theobroma cacao l.) is a neotropical plant species originated from the humid tropics of america, and thus presents great diversity in this zone (enríquez, 2004; motamayor et al. 2008). in colombia, the cacao is cultivated in soils with different biological, physical, and chemical characteristics (suárez et al., 2010). most of the soils in 386 agron. colomb. 34(3) 2016 arbuscular mycorrhizal fungi (amf) are considered to be of great importance for adequate plant development, since they can improve water and nutrient uptake, particularly phosphorus (p) (osorio, 2011; ramírez et al., 2013; ramírez et al., 2014; ramírez et al., 2015). this is relevant because in the tropics approximately 71% of plant species form arbuscular mycorrhizal association, 16% form other types of mycorrhizal associations, and only 13.4% are nonmycorrhizal (coyne, 2000; barea and azcon, 2002). among the first ones, it is well known the ability of cacao plants to form mycorrhizal associations and increase plant growth (azizah-chulan and martin, 1992). on the other hand, some bacteria from the pseudomonas genus are known as plant growth promoters. they can colonize plant root systems and promote plant growth by (i) nutrient solubilization (e.g., p, fe, among others), (ii) synthesizing hormonal regulators such as auxins and gibberellins (gunes et al., 2015; pii et al., 2015) and (iii) decrease phytopathogens populations in the soil and thus prevent plant diseases (hallmann et al., 1997; van veen et al., 1997; lugtenberg and kamilova, 2009). however, few researches exist about the presence of both types of these microorganisms in cacao plantations in contrasting environmental conditions, as those imposed by the tdf and tmf life zones, which certainly limits the application of these microorganisms at a commercial scale (cuadros et al., 2011).  for this reason, the present study had two objectives (i) identifying and quantifying amf and strains of f luorescent pseudomonas sp. in the rhizosphere of cacao plants in two agroecosystems of contrasting life zones: tropical dry forest (tdf) and tropical moist forest (tmf); and (ii) to evaluate the effectiveness of inoculation with these two groups of microorganisms on cacao plant growth in greenhouse. materials and methods sampling sites soil samples were collected from two sites: (i) santa fe de antioquia at the cotove agriculture experimental station (altitude 540 m a.s.l., annual rainfall 900 mm, mean air temperature 27°c and relative humidity 75.5%) located at 6º32´55”n and 75º50´3´́ w, which corresponds the tdf ecological life zone according to holdridge (1967); (ii) maceo at the theobroma farm (altitude 1,050 m a.s.l., annual rainfall 2,500 mm, mean air temperature 20°c, relative humidity 93%) located at 6º32 4́3”n and 74º47´27´́ w, which represent the tmf ecological life zone. samples were transported to the soil laboratory of the universidad nacional de colombia at medellin for microbial processing. greenhouse experiments were carried out in the same university (6º15́ 47”n and 74º34 4́0´́ w). soil sampling and testing in each location four plots were selected and five trees of the imc-67 (rootstock) and ccn-51 (scion) clones were randomized and chosen for sampling their rhizosphere. surface soil (0-30 cm) and root fragments were taken 1 m away from the tree stem; from each plot 1 kg of soil and 50 g of roots were collected. soil sampling was conducted at the soil fertility laboratory at the same university; the results are shown in table 1. amf isolation, counting, identification, and root colonization amf spores were isolated using the wet sieving and decanting method described by gerdemman and nicholson (1963). brief ly, it consists of passing 20 g of soil sample through a set of sieves (425, 90, and 25 μm). the portion retained in each sieve was suspended with 50 ml of water and then centrifuged for two min at 2,000 rpm. the precipitate was suspended in 50 ml of a 50% sucrose solution and centrifuged again for five min at 4,000 rpm. the supernatant obtained was passed through a filter paper for spore counting using a microscope (nikon eclipse e200). amf identification was based in taxonomic keys (clap et al., 1995; heijden et al., 2004; peterson et al., 2004). the shannon diversity index was constructed using the past program, version 2.16 (hammer et al., 2001). root mycorrhizal colonization was conducted after clearing root fragments (1 cm length) with 10% koh for 24 h table 1. soil fertility parameters from each cacao agroecosystem. agroecosystem life zone sand silt clay ph som al ca mg k p solution p ------g kg-1 ----g kg-1 ------cmolc kg -1 ------mg kg-1 mg l-1 santa fe tdf 400 280 320 5.5 59 0.3 4.55 1.5 0.5 29 0.190 maceo tmf 400 140 460 4.8 44 2.1 1.50 0.6 0.1 3 0.014 methods: texture by bouyoucos; soil ph measured in water (2:1, v:v); soil organic matter (som) measured by walkley and black; al extracted by 1 m kcl; ca, mg, and k extracted by 1 m ammonium acetate; p extracted by bray ii; soil solution p measured in 0.01 m cacl2. 387ramírez, osorno, and osorio: presence of mycorrhizal fungi and a fluorescent pseudomonas sp. in the rhizosphere of cacao in two agroecosystems and their effects... (phillips and hayman, 1970) and then settled down in an alkaline solution (0.5% nh4oh and 0.5% h2o2) for 30 minutes (brundrett and abbott, 1995). root fragments were washed with tap water and then acidified with 10% hcl for five min. after that, roots fragments were stained with 0.025% try pan, blue dissolved in lacto-glycerol (kormanik et al., 1980) and the extension of roots colonized by the amf was measured by the line-intercept method (giovannetti and mosse, 1980). fluorescent pseudomonas sp. rhizosphere samples were diluted with sterile water up to 10-4 serial dilution; 100 μl of the 10-3 and 10-4 serial dilutions were transferred onto king b (kb) culture medium in petri dishes (king et al., 1954). the grouth medium was supplemented with ampicillin (50 mg l-1) and chloramphenicol (12.5 mg l-1) (simon and ridge, 1974). petri dishes were incubated for 48 h at 28ºc. positive colonies were considered those capable of producing f luorescent pigment under ultraviolet light (260 nm) (ramírez, 2005). greenhouse experiments soil surface soil sample (0-30 cm) was collected from the carimagua experimental station (usda soil taxonomy oxisol, haplustox). it was analyzed in the soil fertility laboratory at the same university and with the same methods. soils results were: sand 480, silt 200, and clay 320 g kg-1 (bouyoucos), ph 4.8 (water, 2:1), som 60 g kg-1, al 0.9 cmolc kg-1 (1m kcl); ca, mg, and k 1.1, 0.4, and 0.2 (1 m ammonium acetate). in order to avoid microbial interference, the soil was sterilized in an autoclave at 0.1 mpa and 121ºc, for two cycles of one hour each. lime was added to adjust soil ph at 5.6, based on the lime incubation method (uchida and hue 2000). based on a p sorption isotherm (fox and kamprath, 1970), kh2po4 was added to achieve a soil solution p concentration of 0.02 mgl-1, which is considered optimal for mycorrhizal activity. cacao plants at 50 d seeds of the imc-67 clone germinated in peat until developing 5 leaves. then two seedlings were transplanted into plastic pots containing 2 kg of the soil. one month later, one plant was removed. the plants were kept for other four months in greenhouse conditions and were frequently watered to maintain soil moisture content between 50-60% of the soil’s maximum water retention capacity. every week 50 ml of a p-free hoagland solution was added. microorganisms for this experiment, we used two mycorrhizal inocula, one inoculum contained spores of the genus glomus sp. and the other spores of the genus acaulospora sp., it is also called rhizoglomus (sieverding et al., 2015) and rhizofagus (schüßler and walker, 2010). these were selected since both genera were the most abundantly in the plots evaluated in the field. both amf were multiplied in corn roots until reaching a minimum concentration of 45 infective propagules per g of inoculum (porter, 1979). several isolates of f luorescent pseudomonas sp. were tested for their capability to produce indoleacetic acid using salkowski indicator solution (gordon and weber, 1951). the solution was modified for use in bacterial culture supernatants (patten and glick, 2002). additionally, the bacteria ralstonia solanacearum was used as a control strain (c). this was conducted to select the isolate with the highest production of indole-acetic acid. the isolate selected (designed as p10) was multiplied in kb medium for 48 h at 28ºc and suspended in sterile water; the bacterial suspension contained 1x106 colony forming units (cfu) per ml (jena, 2012). treatments and variables the treatments evaluated were: (i) inoculation with acaulospora sp. (designated as “a”) at a rate of 70 g of inoculum per 2 kg of soil and mixed throughout, (ii) inoculation with glomus sp. (designated as “g”) at a same rate; (iii) inoculation with f luorescent pseudomonas sp. (p10) at a rate of 5 ml per plant; (iv) inoculation with acaulospora sp. + f luorescent pseudomonas sp. (a+p10) at the same rates described above; (v) inoculation with glomus sp. + f luorescent pseudomonas sp. (g+p10); (vi) an not inoculated control (control) was included as a reference. all inocula were added at the transplanting time. each treatment had five replicates. the response variables were: plant dry weight after ovendry a 60ºc for 72 h, foliar p concentration using the nondestructive method developed by aziz and habte (1987), and root mycorrhizal colonization as described above. additionally, the f luorescent pseudomonas sp. bacterium was recovered from the rhizosphere in order to confirm its presence. statistical analysis i n each ex per i ment (s a mpl i ng a nd g reen hou se) a completely randomized design was used. levene and kolmogorov-smirnov criteria were used to confirm data homoscedasticity and normality (p<0.05), respectively. the 388 agron. colomb. 34(3) 2016 data were subjected to analysis of variance and the tukey test for mean separation both with a significance level p≤0.05. statistical analysis was performed with the software r (r version 3.2.3 (2015-12-10) “wooden christmastree” copyright (c) 2015 the r foundation for statistical computing platform: i386-w64-mingw32/i386 (32-bit). results and discussion the two agroecosystems exhibited a significant difference in soil parameters; for instance, soil ph in maceo was extremely acidic (4.7), whereas in santa fe the soil ph was neutral (6.7) (tab. 2). consistently, the soil solution p in maceo was very low (0.011 mg l-1) and in santa fe was high (0.240 mg l-1). despite of these contrasts, not significant difference was detected in the foliar p concentration of cacao plants. similarly, there was not significant difference in the cfu of pseudomonas spp. the soil test results are consistent with the typical soil fertility parameters commonly found in these two life zones. for instance, maceo soils are very acidic and poor in available p as a result of leaching out of bases (ca, mg, k, na) produced by a high rainfall regime and is rich in al as a result of high weathering rates, which generate oxides of al and fe that held p in unavailable forms for plant roots. by contrast, santa fe soil has a neutral soil reaction and is rich in available p, this associated with low weathering, low rainfall and the consequent dominance of 2:1 clays (e.g., montmorillonite, vermiculite) that retain high amounts of exchangeable bases (zapata, 2002). mycorrhizal colonization was significant different between both agroecosystems, in maceo was 12.1% and in santa fe was 3.7%. accordingly, the number of amf spores was significantly higher in maceo (16.2) than in santa fe (12.8). both agroecosystems showed similar amf genera, but their relative distribution was different (fig. 1). although, glomus genus is more abundant than the other genera, in maceo it represented almost half amf population, while in santa fe it was three quarters of the amf population. acaulospora genus was the second in abundance in both agroecosystems (9-24%), followed by gigaspora (8-11%) and by the other two genera (scutellospora, entrophospora). these differences were satisfactorily ref lected in shanon index (tab. 2), which was significantly higher in maceo (1.82) than in santa fe (1.30). the bacterium that was used as control r. solanacearum did not produce indole-acetic acid. in contrast, all pseudomonas isolates did produce it, but the concentration produce was variable among them (fig. 2). the isolate p10 was the most active in this regard (79.9 μg ml-1) followed by p9, p3 and p8 (48.9-59.3 μg ml-1), and then by p1, p2, and p3 (29.5-38.9 μg ml-1). the less effective isolate were p4, p5 and p6 (20.2-25.0 μg ml-1). table 2. variables evaluated in the two agroecosystems. agroecosystem foliar p (g kg-1) soil ph soil solution p (mg l-1) mc1 (%) pseudomona spp. (cfu g-1) shanon index amf spores2 maceo 5.6 a 4.7 b 0.011 b 12.1 a 4.1 x 102 a 1.82 a 16.2 a santa fe 6.6 a 6.7 a 0.240 a 3.7 b 4.2x 102 a 1.30 b 12.8 b means followed by different letters indicate significant differences according to the tukey test (p 0.05). 1 mc: mycorrhizal colonization; 2 spores per g of soil. maceo glomus 48% entrophospora 11% scutellospora 6% gigaspora 11% acaulospora 24% santa fe glomus 76% entrophospora 3%scutellospora 4%gigaspora 8% acaulospora 9% figure 1. relative distribution of amf genera in two agroecosystems of cacao. 389ramírez, osorno, and osorio: presence of mycorrhizal fungi and a fluorescent pseudomonas sp. in the rhizosphere of cacao in two agroecosystems and their effects... the findings of this study coincide with those of prieto et al. (2012) who found amf species of glomus, scutellospora, acaulospora and gigaspora in cacao agroforestry systems placed in a tdf in ecuador. however, these authors did not report entrophospora genus. in a study by cuenca and meneses (1996) in venezuela the genus most associated with cacao was glomus, being g. etunicatum particularly prominent. according to sieverding (1991), glomus is one of the most competitive and effective amf genus in with different botanical groups and different soil conditions. in this study, clearly glomus is dominant in both agroecosystems and in the case of any inoculation with amf, species of glomus should be considered. this was confirmed with the greenhouse results, in which glomus was consistently effective to promote plant p uptake and growth (zandavalli et al., 2004; osorio 2011; ramírez et al., 2013; ramírez et al., 2014; ramírez et al., 2015). the mc values reported here coincide with those from bolívar et al. (2009), who found mc between 2.8 and 13.3% under natural conditions. the former value might be considered low, since cuenca et al. (1991) reported mc values up to 69%. meanwhile, in agroforestry systems in a tmf life zone in ecuador, prieto et al. (2012) reported that mc did not surpass 3.5%, while values were as low as 0.9%. perhaps, the high levels of soil available p found in santa fe agroecosytems may restrict the extent of mycorrhizal colonization (peters and habte, 2001), while the low levels of this in maceo may promote a high mycorrhizal colonization. cuenca et al. (1991) reported that in soils with low nutrient availability, cacao plants are highly dependent on amf. this is because under these conditions, the plant requires this positive symbiosis for the uptake of this nutrient (bonfante and genre, 2010; barea and pozo, 2013). cuadros et al. (2011) reported that in field conditions mc depends largely on soil p content. lópez et al. (2007), toro et al. (2008), and azizah-chulan and martin (1992) reported that the recommended commercial dose of p fertilizers for cacao had negative effect on native amf populations. they recommended adjusting the p fertilization management in order to promote the amf symbiosis. on the other hand, tena (2002) affirms that high levels of ca and mg (as those found in santa fe) may affect the amf spores density and thus the symbiotic relationship with the host plant. despite the presence of f luorescent pseudomonas sp., we did not find any promoting effects on cacao plants in the greenhouse experiment. it is not clear if in the two agroecosystems they had a role on plant nutrition or growth, it has been reported that they are biocontrol agents and plant growth promoters (hallmann et al., 1997; van veen et al., 1997; lugtenberg and kamilova, 2009). notice that in cacao plants at maceo the foliar p was as good as in santa fe, in despite of that the former one was grown in a p deficient soil. it may be explained by the high levels of mc, the role of this bacterium in those systems should be investigated. uninoculated plants (control) showed a plant dry weigh of 150.9 g, which was significantly increased (+36%) only by glomus inoculation. other inoculation did not increase significantly the plant growth of cacao plant, included the co-inoculation g+p10 (fig. 3a). control plants exhibited a foliar p concentration of 0.43%, this was significantly higher when the mycorrhizal fungi were inoculated (fig. 3b). inoculated plants with acaulospora had foliar p concentration of 0.67% and those inoculated with glomus had a concentration even higher 0.92%, which represented relative increases of 56 and 114%, respectively. the inoculation with pseudomonas sp. (p10) was ineffective to promote foliar p (0.51%). moreover, the co-inoculation with p10 was not effective to increase the foliar p beyond that obtained with the amf inoculation only. in this way, the foliar p concentration of plants treated with a+p10 was 0.73% (similar to a-inoculation) and with g+p10 was 0.86% (similar to g-inoculation). uninoculated plants and those inoculated with p10 did not have mycorrhizal colonization (fig. 3c). in contrast, the plants inoculated with acaulospora (without and with p10) showed a mycorrhizal colonization that ranged between 15.8-13.4%, respectively, which did not differ to each other. otherwise, the inoculation with glomus had values a ddd cd cd b c bc b e 0 20 40 60 80 100 p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10 c in do la ce tic a ci d (μ g m l1 ) pseudomonas isolate figure 2. indoleacetic acid produced by different isolates of fluorescent pseudomonas sp. isolated from cacao rhizospheres; c = control inoculated with r. solanacearum. t1-t10 = number of isolated strains. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p 0.0 . 390 agron. colomb. 34(3) 2016 inoculation of the imc-67 clone with glomus sp. resulted in higher mc values than those reported by ballesteros et al. (2004) (ca. 20%) with native glomus and acaulospora. similarly, cuadros et al. (2011) reported mc values of 84% with both amf genera. these results indicate that the mc of cacao roots by amf inoculated is variable. from our perspective, this variable (mc) may be secondary, and it is necessary to focus on the effectiveness of amf inoculation on plant nutrient uptake and growth or even better on crop yield. in this study it is clear that, at least for cacao seedlings, the use of amf inoculation promote growth, as reported by azizah-chulan and martin (1992). however, this effect seems to be species-dependent. thus, species of glomus must be included in a commercial inoculum intended to promote seedling growth and p uptake. the benefits obtained with glomus inoculation are quite relevant since the p foliar was twice higher with this than in control plants. on the other hand, the effect of pseudomonas sp. p10 was null alone or in combination with amf. conclusions in both cacao agroecosystems, amf and pseudomonas were detected. the same amf genera was found but in different relative distribution. the amf genus glomus was predominant in both agroecosystems. on the other hand, the number of cfu of pseudomonas spp. was similar in both agroecosystems. in the greenhouse, cacao seedlings had higher levels of foliar p when inoculated with amf (acaulospora and glomus) than uninoculated plants, but the effect was higher with glomus species. plant growth was only significantly promoted by glomus inoculation and not by acaulospora. the inoculation with the isolate p10 of pseudomonas did not promote plant growth and p uptake in mycorrhiza-free or mycorhizal plants. literature cited azizah-chulan, h. and k. martin. 1992. the vesicular-arbuscular (va) mycorrhiza and its effects on growth of vegetatively propagated theobroma cacao l. plant soil. 144, 227-233. doi: 10.1007/bf00012879 aziz, t. and m. habte. 1987. determining vesicular arbuscular micorrizal effectiveness by monitoring p status of leaf disk. can. j. microbiol. 33, 1097-1101. doi: 10.1139/m87-191 ballesteros, w., a. unigarro, c. cadena, and j. cadena. 2004. evaluación de hongos formadores de micorrizas vesiculo arbusculares (mva) en la etapa de almacigo de cacao (theobroma cacao l.), en tumaco, nariño. rev. cienc. agríc. 21(1-2). a bb b b b c a a b b c cc a a b b control a g p10 a+p10 g+p10 b fo lia r p ( % ) treatment control a g p10 a+p10 g+p10 c m yc or rh iz al c ol on iz at io n ( % ) treatment p la nt d ry w ei gh t (g ) treatment 0 10 20 30 40 50 0 50 100 150 200 250 control a g p10 a+p10 g+p10 a 0.0 0.2 0,4 0.6 0.8 1.0 figure 3. variables evaluated in greenhouse conditions in cacao seedlings inoculated with an amf. a: acaulospora sp. g: glomus sp. in combination with fluorescent pseudomonas sp. (p10). means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p 0.0 ). of mycorrhizal colonization significantly higher than the other with values that f luctuated between 32.5-37.9 %, without and with p10, respectively. 391ramírez, osorno, and osorio: presence of mycorrhizal fungi and a fluorescent pseudomonas sp. in the rhizosphere of cacao in two agroecosystems and their effects... barea, j.m., r. azcon, and c. azcon. 2002. mycorrhizosphera interations to improve plant fitness and soil quality. antonie van leeuwenkoek 81, 343-351. doi: 10.1023/a:1020588701325 barea, j.m. and m.j. pozo. 2013. arbuscular mycorrhizas and their significance in promoting soil-plant systems sustainability against environmental stresses. pp. 353-387. in: rodelas, b. and j. gonzález-lópez (eds.). beneficial plant-microbial interactions: ecology and applications. crc press, boca raton, fl. doi: 10.1201/b15251-16 bolívar, a., m. toro, m. sandoval, and m. lópez. 2009. importancia ambiental y socioeconómica de las micorrizas en el cultivo de cacao caso: hacienda cata, municipio ocumare costa de oro, estado aragua venezuela. agron. trop. 59(4), 491-501. bonfante, p. and a. genre. 2010. mechanisms underlying beneficial plant-fungus interactions in mycorrhizal symbiosis. nature comm. 1(4), 1-11. doi: 10.1038/ncomms1046 brady, n.c. and r.r. weil. 2008. the nature and properties of soils, 14th ed. pearson education, hoboken, new jersey. brundrett, m.c. and l.k. abbott. 1995. mycorrhizal fungus propagules in the jarrah forest. ii. spatial variability in inoculum levels. new phytologist 131, 461-469. doi: 10.1111/j.14698137.1995.tb03083.x clap, j., j. young, j. merryweather, and a. fitter. 1995. diversity of fungal symbionts in arbuscular mycorrhizas fron natural community. new phytologist 140, 259-265. doi: 10.1111/j.14698137.1995.tb03047.x coyne, m. 2000. microbiología del suelo. un enfoque exploratorio. micorrizas. paraninfo, madrid, españa. cuadros, g., r. gómez, and n. rodríguez. 2011. asociación simbiótica entre hongos micorrízicos arbusculares y el sistema radicular de plántulas de cacao (theobroma cacao l.): efecto de la formononetina y la disponibilidad de fósforo en el suelo. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 12(1), 77-85. doi: 10.21930/ rcta.vol12_num1_art:217 cuenca, g. and e. meneses. 1996. diversity patterns of arbuscular mycorrhizal fungi associated with cacao in venezuela. plant soil 183, 315-322. doi: 10.1007/bf00011447 cuenca, g., r. herrera, and e. meneses. 1991. las micorrizas vesículo arbusculares y el cultivo del cacao en venezuela. acta cient. venez. 42, 153-159. enríquez, g. 2004. cacao orgánico: guía para productores ecuatorianos. instituto nacional de investigaciones agropecuarias, quito, ecuador. fox, r. and e. kamprath. 1970. phosphate sorption isotherms for e v a lu at i n g t he pho s ph at e re qu i re me nt s of s oi l s . s oi l s c i . s oc . a mer. proc . 3 4 , 9 02-9 07. doi: 10. 2136/ sssaj1970.03615995003400060025x gerdemann, j. and t. nicholson. 1963. spores of mycorrhizal endogone species extracted from soil by wet sieving and decanting. brit. mycol. soc. 46, 235-24 4. doi: 10.1016/ s0007-1536(63)80079-0 giovannetti, m. and m. mosse. 1980. an evaluation of techniques for measuring vesicular-arbuscular mycorrhizal infection in roots. new phytologist 84, 489-500. doi: 10.1111/j.14698137.1980.tb04556.x gordon, s.a. and r.p. weber. 1951. colorimetric estimation of indolacetic acid. plant physiol. 26, 192-195. doi: 10.1104/pp.26.1.192 gunes, a., k. karagoz, m. turan, r. kotan, e. yildirim, r. cakmakci, and f. sahin. 2015. fertilizer efficiency of some plant growth promoting rhizobacteria for plant growth. res. j. soil biol. 7(2), 28-45. doi: 10.3923/rjsb.2015.28.45 hallmann, j., a. quadt-hallmann, w. mahaffee, and j. kloepper. 1997. bacterial endophytes in agricultural crops. can. j. microbiol. 43, 895-914. doi: 10.1139/m97-131 hammer, ø., d. harper, and p. ryan. 2001. past: paleontological statistics software package for education and data analysis. palaeontol. electron. 4, 1-9. heijden, m., r. tanja, and a. brader. 2004. ta xonomic and f u nc t iona l d iversit y i n a rbuscu la r mycorrhi z a l f ng i is there any relationship?. new phytologist 164, 201 204. doi: 10.1111/j.1469-8137.2004.01205.x holdridge, lr. 1967. life zone ecology. tropical science center, san josé, costa rica. jena, n. 2012. pseudomonas and trichoderma: the most effective bio-control agents against damping off pathogens of vegetable crops. as. j. microbiol. biotechnol. environ. sci. 14(2), 295-298. king, e., m. ward, and d. raney. 1954. two simple media for demonstration of pyocyanin and f luorescin. j. lab. clin. med. 44, 301-307. kormanik, p.p., ac. mcgraw, and r.c. shultz. 1980. procedures and equipment for staining large number of plant roots for endomycorrhizal assay. can. j. microbiol. 26, 536-538. doi: 10.1139/m80-090 lópez, m., i. lópez de rojas, a. espa-a, m. izquierdo, and l. herrera. 2007. efecto de la fertilización inorgánica sobre la disponibilidad de nutrimentos en el suelo, nivel nutricional de la planta y hongos micorrizicos arbusculares en plantaciones de theobroma cacao l. agron. trop. 57(1), 31-43. lugtenberg b. and f. kamilova. 2009. plant-growth-promoting rhizobacteria. annu. rev. microbiol. 63, 541-556. doi: 10.1146/ annurev.micro.62.081307.162918 meason, d.f., t. idol., and j. friday. 2009. effects of fertilisation on phosphorus pools in the volcanic soil of a managed tropical forest. for. ecol. manag. 258 (10), 2199-2206. doi: 10.1016/j. foreco.2009.04.001 motamayor, j.c., p. lachenaud, j.w. da silva e mota 2008. geographic and genetic population differentiation of the amazonian chocolate tree (theobroma cacao l.). plos one 3(10), e3311. osorio n.w. 2011. microorganismos del suelo y su efecto sobre la disponibilidad de nutrientes en suelo ácidos del trópico. suelos ecuat. 41(1), 74-91. patten c.l. and b.r. glick. 2002. role of pseudomonas putida indole acetic acid in development of host plant root system. appl. env iron. microbiol. 48, 3795-3801. doi: 10.1128/ aem.68.8.3795-3801.2002 phillips, j.m and d.s. hayman. 1970. improves procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assesment of infection. trans. brit. mycol. soc. 55, 158-161. doi: 10.1016/s0007-1536(70)80110-3 peterson, r., h. massicotte, and l. melvilla. 2004. mycorrhizas: anatomy and cell biology. nrc research press, ottawa, canada. 392 agron. colomb. 34(3) 2016 peters, s. m. and m. habte. 2001. optimizing solution p concentration in a peat-based medium for producing mycorrhizal seedlings in containers. arid land res. manag. 15(4), 359-370. doi: 10.1080/153249801753127642 pii, y., t. mimmo, n. tomasi, r. terzano, s. cesco, and c. crecchio. 2015. microbial interactions in the rhizosphere: beneficial inf luences of plant growth-promoting rhizobacteria on nutrient acquisition process. a review. biol. fert. soils 51(4), 403-415. doi: 10.1007/s00374-015-0996-1 porter, w. 1979. the “most probable number” method for enumerating infective propagules of vesicular arbuscular micorrizal fungi in soil. aust. j. soil res. 17, 515-519. doi: 10.1071/ sr9790515 prieto, o., c. belezaca, w. mora, f. garcés, f. sabando, and p. cedeo. 2012. identificación de hongos micorrízicos arbusculares en sistemas agroforestales con cacao en el trópico húmedo ecuatoriano. agron. mesoamer. 23(2), 233-239. doi: 10.15517/ am.v23i2.6482 ramírez, c.a. 2005. aislamiento y evaluación de rizobacterias con potencial biocontrolador y promotor de crecimiento en plantas en banano. msc. thesis. universidad nacional de colombia, medellín, colombia. ramírez, j.g., l. osorno, n. osorio, and j. morales. 2013. alternativas microbiológicas para mejorar el crecimiento del caupí. rev. fac. nac. agr. medellín 66, 7035-7044. ramírez j.g., d.a. castañeda, j.g. morales. 2014. alternativas microbiológicas para el manejo de phytophthora cinnamomi rands., en persea americana mill., bajo condiciones de casa malla. cultivos trop. 35(4), 19-27. ramírez, j., m. mu-oz, l. osorno, n. osorio, and j. morales. 2015. germination and growth of purple passion fruit seedlings under pre-germination treatments and mycorrhizal inoculation. pesq. agropecu. trop. 45(3), 257-265. doi: 10.1590/1983-40632015v4533273 sieverding, e. 1991. vesicular arbuscular mycorrhiza management in tropical agroecosystems. gtz, eschborn, germany. sieverding, e., g.a. da silva, r. berndt, and f. oehl. 2015. rhizoglomus, a new genus of the glomeraceae. mycotaxon 129, 373-386. doi: 10.5248/129.373 schüßler, a. and c. walker. 2010. the glomeromycota: a species list with new families and genera. the royal botanic garden, edinburgh & kew, u.k.; botanische staatssammlung münchen, munich, germany; oregon state university, corvallis, or. simon, a. and e.h. ridge. 1974. the use of ampicillin in a simplified selective medium for the isolation of f luorescent pseudomonas. j. appl. bact. 37, 459-460. doi: 10.1111/j.1365-2672.1974. tb00464.x suárez, j. and f. aranzazu. 2010. manejo de las enfermedades del cacao (theobroma cacao l.) en colombia, con énfasis en monilia (moniliophthora roreri). corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica), mosquera, colombia. tena, a. 2002. presencia de hongos micorrízicos arbusculares en plantas silvestres de suelos salinos en el estado de colima. msc. thesis. universidad de colima, colima, mexico. toro, m., i. bazó, and m. lópez. 2008. micorrizas arbusculares y bacterias promotoras del crecimiento vegetal, biofertilizantes nativos de sistemas agrícolas bajo manejo conservacionista. agron. trop. 58(3), 215-221. uchida, r. and n.v. hue. 2000. soil acidity and liming. pp. 101-111. in: silva, j.a. and r.s. uchida (eds.). plant nutrient management in hawaiian soils approaches for tropical and subtropical agriculture. college of tropical agriculture and human resources, university of hawaii, manoa, honolulu. van veen, j., l. oberbeek, and j. elsas. 1997. fate and activity of microorganisms introduced into soil. microbiol. mol. biol. rev. 61, 121-135. xiao, c., r. chi, x. huang, w. zhang, g. qiu, and d. wang. 2008. optimization for rock phosphate solubilization by phosphatesolubilizing fungi isolated from phosphate mines. ecol. eng. 33, 187-193. doi: 10.1016/j.ecoleng.2008.04.001 zandavalli, r.b., l.d. dillenburg, and p.v. de souza. 2004. growth responses of araucaria angustifolia (araucariaceae) to inoculation with the mycorrhizal fungus glomus clarum. appl. soil ecol. 25, 245-255. doi: 10.1016/j.apsoil.2003.09.009 zapata, r. 2002. química de la acidez del suelo. in: http://www. bdigital.unal.edu.co/1735; consulted: september, 2016. biomass decomposition dynamic in agroforestry systems with theobroma cacao l. in rionegro, santander (colombia) received for publication: 10 november, 2016. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.60981 1 colombian corporation for agricultural research (corpoica), la suiza research center. rionegro, santander (colombia). jrojas@corpoica.org.co 2 universidad de nariño. pasto (colombia). vituquito20@hotmail.com agronomía colombiana 35(2), 182-189, 2017 biomass decomposition dynamic in agroforestry systems with theobroma cacao l. in rionegro, santander (colombia) dinámica de descomposición de la biomasa en sistemas agroforestales con theobroma cacao l., rionegro, santander (colombia) jairo rojas m.1, víctor caicedo2, and yeirme jaimes1 abstract resumen the study was carried out in an agroforestry system (afs) with cacao trees already established in la suiza research center, corpoica, located in rionegro, santander (colombia). the objective was to evaluate biomass input and nutrient release rate of the species that comprise the afs (gmelina arborea, gliricidia sepium, cedrela odorata, theobroma cacao). the plant material decomposition process of the species was monitored with decomposition bags after 8, 15, 23, 84 and 113 days, evaluating remnant weight and nitrogen, phosphorous, potassium, calcium and magnesium content. results showed significant differences in plant material decomposition of the species considered. the largest weight loss was found in g. arborea (87.55%) and the lowest in c. odorata (40.01%). the highest nutrient release value was found in g. arborea followed by g. sepium, and the lowest in t. cacao and c. odorata. therefore, depending on the species that comprise the afs there is a differential leaf biomass decomposition dynamic and hence, of the nutrient input to the soil. of the species evaluated the highest input of new organic matter to the soil in this afs comes from g. arborea. altogether, the litter generated by the species evaluated contributed with 10% of the nutrients required for a cacao harvest. el estudio se realizó en un sistema agroforestal (saf) con cacao establecido en el c.i. la suiza, corpoica, rionegro, santander (colombia). en este trabajo se evaluó el aporte de biomasa y la tasa de liberación de nutrientes de las especies del saf (gmelina arborea, gliricidia sepium, cedrela odorata, theobroma cacao). el proceso de descomposición del material vegetal por especie se monitoreó con bolsas de descomposición los días 8, 15, 23, 84 y 113, evaluando el peso remanente y contenido de nitrógeno, fosforo, potasio, calcio y magnesio. los resultados mostraron diferencias significativas en la descomposición del material vegetal de las especies. la mayor pérdida de peso se observó en g. arborea (87,55%) y la menor en c. odorata (40,01%). la mayor tasa de liberación de nutrientes la presentó g. arborea seguida de g. sepium, y las menores t. cacao y c. odorata. por tanto, dependiendo de las especies utilizadas, se presenta una dinámica diferencial de descomposición de biomasa foliar y por ende del aporte de nutrientes al suelo. la mayor entrada de nueva materia orgánica al suelo proviene de g. arborea. la hojarasca de todas las especies evaluadas juntas aportó 10% de los nutrientes requeridos para una cosecha de cacao. key words: plant litter, nutrient release, organic matter, shade trees, cacao crop. palabras clave: hojarasca, liberación de nutrientes, materia orgánica, árboles sombrío, cultivo de cacao. litter residues maintaining or increasing organic matter in the soil. organic matter added through litter, usually improves soil quality as it enhances its water holding capacity, water filtration, biodiversity, soil microorganism activity and nutrient concentration (ngora et al., 2006; hossain et al., 2011). among litter types, leaf litter has comparatively the highest nutrient concentrations and also returns the largest amounts of nutrients to the soil, in essence it is the major source of soil nutrients (hossain et al., 2011). introduction the reduction of nutrient and organic matter content in soils is a serious threat for agricultural production and food security in many tropical countries (hossain et al., 2011). in this sense, agroforestry provides a sustainable opportunity to counteract this threat due to its potential to reestablish degraded or marginal soils. according to oelbermann et al. (2004) agroforestry systems (afs) improve soil quality through the input of organic matter from harvest and http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n1.60981 mailto:jrojas@corpoica.org.co 183rojas m., caicedo, and jaimes: biomass decomposition dynamic in agroforestry systems with theobroma cacao l. in rionegro, santander (colombia) in this context, the combination of cacao trees with nontimber species, e.g. plantain and cassava, and with shade trees like erythrina glauca willd. and gliricidia sepium (jacq.) kunth ex walp. are excellent examples of compatibility and complementarity among different species, as well as of sustainability of a multistrata system with significant litter production (somarriba, 2006; fontes et al., 2014). however, the litter produced by each species has very particular characteristics inf luencing the quantity and the time in which the nutrients are released to the soil during the decomposing process (beer et al., 1990; schroth et al., 2001; mendonça and stott, 2003). these nutrient deposition, decomposition and release rhythms to the soil must be synchronized with the crop ś nutritional needs and the maintenance of the soil s̀ biological functionality and activity (beer et al., 1990; schroth et al., 2001; mendonça and stott, 2003). for this reason, it is important to know and compare the litter̀ s nutrient and biomass input from each species that compose the afs with cacao. therefore, in this study the litter decomposition dynamic from leaves and petioles of the species gmelina arborea roxb., gliricidia sepium (jacq.) kunth ex walp., cedrela odorata l., and theobroma cacao l. that comprise an afs in the municipality of rionegro, department of santander was established. moreover, nutrient input and economic assessment per species was also determined. materials and methods study site description the research was carried out in an agroforestry system with cacao at the farm el encanto located in the municipality of rionegro, department of santander, colombia. the farm is located on western f lank of the eastern cordillera of colombia at 07°24´51.0” n and 73°11́ 33.6” w, and 825 m of altitude. the region has an annual average rainfall of 2,500 mm, a mean temperature of 25°c, 80% relative humidity and an annual solar radiation of 1,700 h. acording to holdridge (1967) it is located in the life zone classified as tropical humid forest (bh-t) and also placed in the kv agroecological zone, characterized by having alluvial soils, clay loam and sandy loam textures. these terrains are distinguished by having a steep relief with slopes higher than 50% that are characteristic of colombià s eastern mountain range (ica-igac, 1985). sample collection and processing the study was carried out with the species g. arborea, g. sepium, c. odorata and t. cacao that are traditional elements of afs with cacao in the municipality of rionegro. the decomposing rate was measured using the decomposing bag technique describe by bärlocher (2005) during four months. plant material samples from each species, i.e. fresh leaves and petioles, are taken directly from the plants in order to know the exact time that the decomposing period starts and schedule further monitoring. each tissue sample (100 g) was placed in a polyethylene bag of 30 × 20 cm with mesh openings of 1.0 × 1.0 mm. the bag method was consisted in close a sample of vegetal tissue with know weight and nutrient content inside of a porous bag that allows the exchanges between the soil and the vegetal tissue. this method was used to determinate the rate of decomposition and nutrient release. fifteen samples were placed in the field at a depth of 2 cm from the litter in a completely random design with an area of 0.5 ha. three bags per species were collected after 8, 15, 23, 84 and 113 d of being placed in the site. the material collected was dried in an oven at 75ºc for approximately 72 h until reaching a constant weight. after being dried, the samples were weighed in a precision balance. mass loss the decomposition of the material was evaluated through dry weigh loss per each degradation time. the residual dry weight percentage (%rdw) was calculated considering the dry weight coefficient in the oven of the residual material per period (rmp), over the dry weight in the oven of the initial material (dwi), as follows: % rdw = 1 (rmp/dwi) × 100 (1) with the rdw value the decomposition rate of each vegetal material was determined. according to oelbermann et al. (2004), the relative decomposition rate or transfer rate to the soil was calculated as follows: yf = y0e-kt (2) where, yf is the residual dry weight percentage; y0 is the initial dry weight percentage; k is the relative decomposition rate or decomposition speed of vegetal material; and t is the time (days). to evaluate the release or nutrient transfer, a single exponential model was implemented (oelbermann et al., 2004b; farfán 2009), as follows: wf = w0e-kt (3) where, wf is the remaining amount of each nutrient; w0 is the mineral amount of each nutrient; k is the nutrient 184 agron. colomb. 35(2) 2017 release constant; and t is the decomposition litter time (days). nutrient content measurements to measure nutrient content, the following methods were used: the organic nitrogen (n) by the kjeldahl digestion method, based on wet oxidation of organic matter using h2so4 and a digestion catalysis (horneck and miller, 1998); the phosphorous (p) by the molybdovanadate colorimetry method using a spectrophotometer; and the potassium (k), calcium (ca) and magnesium (mg) by the method of walsh with atomic absorption spectrophotometry (unigarro et al., 2009). statistical analysis litter quality was evaluated through the comparison between residual dry weight percentage and the nitrogen, phosphorous, potassium, calcium and magnesium content measured in percentage. the data obtained were compared and assessed between species using an analysis of variance (anava). a tukey test was carried out to compare the differences between the species when the f values of the anava showed significant differences (p≤0.05). economic analysis nutrient input to the soil from different treatments or species used as shade in cacao plantations was assessed in economic terms, considering as a base the equivalent prices of conventional fertilizers in the market according to the availability as commercial formulations or as simple elements. results and discussion quality of the materials regarding the nitrogen levels in plant tissue to be decomposed, c. odorata contributed with the lowest levels (8.2 g kg-1) and g. sepium with the highest levels (16.2 g kg-1). regarding phosphorous, due to the low levels found, this element could have been immobilized as the levels of all the species evaluated showing values beneath 2.5 g kg-1. the highest levels of potassium were found in g. sepium and in g. arborea (tab. 1). according to the calcium and magnesium levels found, the contribution per species in ascending order were g. sepium < g. arboreum < t. cacao < c. odorata, and c. odorata < g. sepium < g. arboreum < t. cacao, respectively (tab. 1). taking into account the levels established by palm (1995), all the species evaluated showed a concentration below the critical n and p levels, i.e. 20 to 25 g kg-1 and less of 2.5 g kg-1, respectively. according to the same author, this event could have caused an immobilization of these elements. table 1. chemical characteristics of the species used in the decomposition experiment. treatment nutrient (g kg-1) n p k ca mg t. cacao 9.16 0.92 5.8 8.4 2.2 g. sepium 16.2 1.16 8.44 4.2 0.92 g. arboretum 11.96 1.2 6.72 7.8 1.36 c. odorata 8.2 0.8 3.4 11.88 0.88 decomposition patterns the residual weight (%) varied significantly in time and within the evaluated species (p≤0.05) (tab. 2). eight days after initiating the litter decomposition process, g. sepium showed the highest residual weight loss (31.39%) followed by t. cacao (17.73%) with highly significant differences between the species evaluated (p=0.0007) (tab. 2; fig. 1). the species g. sepium maintained the weight loss behavior after 15, 23, 84 and 113 d, reaching 74.80% in weight loss (fig. 1). although in the first samples (8 d) g. arborea did not show the highest weight loss values, at day 15, 23, 84 and 113 the weight loss reached considerable values, showing the highest weight loss values in days 84 and 113 (fig. 1), with significant differences compared with the other species evaluated (p=0.0004 and p≤0.0001, respectively) (tab. 2). regarding the species with the lowest weight loss, table 2. anova of the residual dry weight percentage (%rdw) for t. cacao, c. odorata, g. arboea and g. sepium at days 8, 15, 23, 84 and 113 in the municipality of rionegro, department of santander during 20102011. 8 d 15 d 23 d 84 d 113 d s.v d.f m.s p-value m.s p-value* m.s p-value m.s p-value m.s p-value model 3 232.20 0.0007 275.39 0.0151 416.45 0.0002 724.28 0.0004 1627.44 <0.0001 treatment 3 232.21 0.0007 275.39 0.0151 416.46 0.0002 724.28 0.0004 1627.44 <0.0001 error 8 13.24 42.00 16.48 35.35 1627.44 total 11 significant differences: p≤0.05. 185rojas m., caicedo, and jaimes: biomass decomposition dynamic in agroforestry systems with theobroma cacao l. in rionegro, santander (colombia) nutrient release percentage nitrogen, phosphorous, potassium, calcium and magnesium release from the aerial biomass of the different species evaluated in this study did not show significant differences. however, the highest release was found in g. sepium, followed by g. arborea (fig. 2a-2e). due to the fact that nutrients input are measured in terms of n and p mineralization (mafongoya et al., 1997), in the afs evaluated in this study g. sepium is considered a high quality source of nutrients as it has the highest content of these elements in its initial plant material content, and a higher nutrient release in the decomposing process (fig. 2a and 2b). the leaves of g. sepium have a high n content and a low amount of lignin and polyphenols, so these can therefore be decomposed much faster (mafongoya et al., 1997). according to munguía (2003) similar tendencies were found in the verde vigor farm, located in pérez zeledón canton, costa rica, working with litter from erythrina poeppigiana (walp.) o. f. cook, eucalyptus deglupta blume and coffea arabica l. in this study, e. poeppigiana showed to be the shade species that had the fastest n release, although it differs in the percentage and time required (65% in 24 d). moreover, e. deglupta showed the slowest release rate, i.e. it did not release this element on its own but only when combined with c. arabica (2% in 24 d). otherwise, montenegro (2005) found that of the shade species evaluated in a coffee asf in turrialba (costa rica) the legume species were the ones that generated the highest nutrient release, concurring with the results found in this study. likewise, both studies found that g. sepium showed the best behavior in relation to nutrient release. moreover, regarding the low nutrient release showed by t. cacao and c. odorata, this can be due to various factors. normally, this low nutrient release is related with big quantities of reactive polyphenols or structural lignin in the tissues of species associated to insoluble proanthocyanidins (mafongoya et al., 1997). the species evaluated showed a quick n, p and k release off in the first lixiviation phase during the decomposition process (fig. 2a-2c). anderson and ingram (1993) mentioned that during the plant tissue decomposition process the release and mineralization of n and other elements frequently show a very fast initial phase. in this phase, the microorganisms that comprise the soil ś biomass degrade the litter, and secondary products as cellulose and hemicellulose, constituents of the cellular walls, are obtained. at the same time this new biomass and its metabolic products become substrates for the second phase. this second phase is characterized by being slower due to the increase of recalcitrant fractions and is mainly regulated by the lignin content in decomposing tissue. additionally, potassium release was found to occur in all species evaluated between days 8 and 23 with release rate values (k) between -0.051 and -0.116 depending on the species (fig. 2c, tab. 3). this is attributed to the high k mobility and its fast lixiviation on the initial phases of the litter decomposition process (zaharah and bah, 1999). however, these results are contrary to the ones found by munguía (2003) regarding k release in litter of e. poeppigiana, where in only 24 d 39% of this nutrient was released, and after 213 d 99% was released with a rate of -1.55 per day, obtaining a higher value compared to other treatments and nutrients. the results in this same study also showed that e. deglupta litter released in 24 d 17% of the k, and after 213 d 88% had been released, showing a k of -0.49 per day, i.e. the lowest value found. the calcium showed a fast release in the species c. odorata during the period from day 8 to 23 and decreased after 84 and 113 d with a total release of 9.84%. however, the species g. arborea had the highest release constant during all the evaluation period for a total of 10.26% (fig. 2d, tab. 3). munguía (2003) reports for e. poeppigiana a 67% calcium release in 213 d with a rate (k) of -0.5 d-1, meanwhile a treatment with e. deglupta + c. arabica + e. poeppigiana and a c b figure 1. residual biomass weight of t. cacao, c. odorata, g. arborea and g. sepium during the decomposition process. the values shown are an average of three samples ±sd. r es id ua l w ei gh t ( % ) g. arborea g. sepium t. cacao c. odorata time (d) 0 10 20 30 40 90 80 70 60 50 100 0 20 40 60 10080 120 c. odorata and t. cacao showed the lowest values during the assessment period (fig. 1). in these species, the highest weight loss was found between day 8 and 23, reaching values of 31.28% in c. odorata and 35.23% in t. cacao, showing maximum values in day 113 (41.57% and 43.88%, respectively) (fig. 1). 186 agron. colomb. 35(2) 2017 figure 2. nitrogen (a), phosphorous (b), potassium (c), calcium (d) and magnesium (e) content in litter from g. arborea, g. sepium, c. odorata and t. cacao during the decomposition process. c al ci um c on te nt ( % ) g. arborea g. sepium t. cacao c. odorata time (d) 0 0.5 1.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 4.0 po ta ss iu m c on te nt ( % ) g. arborea g. sepium t. cacao c. odorata time (d) 0 2.0 1.5 1.0 0.5 2.5 p ho sp ho ru s co nt en t ( % ) time (d) 0 0.05 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.35 n itr og en c on te nt ( % ) time (d) 0 0.5 1.0 1.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 4.5 0 7063564942352821147 77 84 10591 11298 c d m ag ne si um c on te nt ( % ) g. arborea g. sepium t. cacao c. odorata time (d) 0 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.6 e 0 7063564942352821147 77 84 10591 11298 0 7063564942352821147 77 84 10591 11298 0 7063564942352821147 77 84 10591 11298 0 7063564942352821147 77 84 10591 11298 g. arborea g. sepium t. cacao c. odoratag. arborea g. sepium t. cacao c. odorata a b another one with a mixture of e. deglupta + e. poeppigiana begin calcium release from day 100 with a release rate (k) of -0.13 and -0.14 per day, respectively (tab. 3). this slow release is due to the type of link that this element generates with other elements in the cellular wall. regarding magnesium, the highest release was shown by t. cacao from day 8 to 113 with a total of 1.82% followed by g. arborea with a release of 1.35%, being the species c. odorata and g. sepium the ones with the lowest release percentages in the evaluation period, i.e. between 0.71% 187rojas m., caicedo, and jaimes: biomass decomposition dynamic in agroforestry systems with theobroma cacao l. in rionegro, santander (colombia) and 1.19%, respectively (fig. 2e). these results do not coincide with the outcomes reported by munguía (2003) as the magnesium release values found for e. poeppigiana were 7% in 24 d and 97% in 213 d, showing a release rate (k) of -1.02 per day. meanwhile, for e. deglupta in only 24 d there was no magnesium release and after 213 d there was a 19% release rate (k) of -0.013 per day. economic analysis according to the nutrient input of each species evaluated and with the traditional fertilization levels used in the municipality of rionegro, department of santander, the study showed that to produce 1,000 kg ha-1 of dry grain of cacao, the species g. arborea contributes with the highest nitrogen and phosphorous quantities in the afs studied with 9.37% and 1.32%, followed by g. sepium with 8.99% and 0.96%, respectively (tab. 4). altogether, the litter produced by the four species that comprise the system contributed with 27.44% of the nitrogen and 3.46% of the phosphorous that is usually employed in an afs with cacao. regarding potassium input, the litter produced by g. sepium contributed with 4.97% of the k that was relatively superior to the other species assessed and that ranged from 1.85 to 2.43% (tab. 4). in total, the litter generated by the four species evaluated contributed with 10.65% of the k that is normally required to fertilize the afs (tab. 4). these contributions from the litter produced by the species that comprise the afs, allow the optimization of the produceŕ s finances, as currently the main fertilization source for these systems are synthesis fertilizers known as triple-15 that provide n, p and k to the soil with a market price of 75,000 cop (ca. 25 usd) for 50 kg, plus application wage costs of up to 25,000 cop (ca. 8-9 usd). according to the results obtained in this research, with the contribution of the litter produced by the species assessed that constitute table 3. nutrient release rates per sampling period of different leaf materials according to the species evaluated under field conditions. nutrient release rate / species sampling period (d) 8 15 23 84 113 nitrogen release rate (kn d -1) g. arborea 0.076 0.055 0.041 0.019 0.018 g. sepium 0.132 0.083 0.062 0.031 0.019 c. odorata 0.082 0.051 0.058 0.016 0.027 t. cacao 0.130 0.093 0.067 0.018 0.011 phosphorous release rate (kp d -1) g. arborea 0.024 0.025 0.036 0.014 0.022 g. sepium 0.071 0.040 0.041 0.027 0.021 c. odorata 0.040 0.015 0.046 0.017 0.013 t. cacao 0.106 0.058 0.055 0.016 0.014 potassium release rate (kk d -1) g. arborea 0.080 0.082 0.116 0.039 0.038 g. sepium 0.091 0.061 0.098 0.034 0.029 c. odorata 0.072 0.051 0.052 0.020 0.018 t. cacao 0.107 0.051 0.078 0.031 0.022 calcium release rate (kca d -1) g. arborea 0.002 0.026 0.028 0.012 0.029 g. sepium 0.011 0.000 0.008 0.009 0.021 c. odorata 0.003 0.029 0.074 0.024 0.021 t. cacao 0.078 0.028 0.029 0.005 0.016 magnesium release rate (kmg d -1) g. arborea 0.053 0.031 0.037 0.016 0.026 g. sepium 0.010 0.005 0.018 0.023 0.022 c. odorata 0.039 0.028 0.036 0.019 0.018 t. cacao 0.064 0.039 0.042 0.009 0.019 188 agron. colomb. 35(2) 2017 the afs, the fertilization costs can be reduced 10% in average as well as the use of synthesis fertilizers and the amount of labor during fertilization processes. the amount of nutrients extracted in kilograms to produce and harvest 1000 kg of dry cacao per ha during a year in the municipality of rionegro are: nitrogen 31-40, phosphorous 5-6, potassium 54-86, calcium 5-8 and magnesium 5-7. considering that part of the fertilizers are lost due to solubility problems, washing, microorganism absorption and that most of the nutrient content extracted by the plant are not part of the cacao almonds, the application of these element should be higher (mejía, 2000). in this sense, the litter contributes greatly to the cycling system. this demonstrates the sustainability of the productive potential in agroforestry systems with cacao that is directly linked to the conservation of soil fertility, and is being directly inf luenced by the nutritional quantity and quality of the plant residues that are annually returned to the soil through litter. conclusions the species g. arborea showed the highest plant material decomposition with an average indicator in residual weight of 87.55% after 113 d, meanwhile c. odorata (timber specie) showed the lowest residual weight 40.01%. g. arborea showed the highest nutrient release followed by g. sepium, and the lowest was shown by t. cacao and c. odorata. calcium is the nutrient that shows the highest release percentage followed by nitrogen with a better release behavior compared to potassium and magnesium, meanwhile it also showed to be the nutrient with the slowest release. acknowledgments this study was carried out within the project “conventional and organic fertilization schemes for a cacao (theobroma cacao l.) production system and its effects on grain production and quality in colombià s main production regions”, executed by the colombian corporation for agricultural research (corpoica) and financed by the ministry of agriculture and rural development of colombia (madr). the authors wish to thank karen amaya vecht for the revision and translation of the document. literature cited anderson, j. and j. ingram. 1993. tropical soil biology and fertility. 2nd ed. cab international, oxford, uk. anderson, j. and m. swift. 1983. decomposition in tropical forest. pp. 287-309. in: sutton, s.l, t.c. whitmore, and a.c. chadwick (eds.). tropical rain forest: ecology and management. blackwell scientific publications, oxford, uk. bärlocher, f. 2005. leaf mass loss estimated by litter bag technique. pp. 37-42. in: methods to study litter decomposition. springer, the netherlands. beer, j., w. bonneman, h. chavez, h. fassbender, a. imbach, and i. martel. 1990. modelling agroforestry systems of cacao (theobroma cacao) with laurel (cordia alliodora) or poro (erythrina poeppigiana) in costa rica. v. productivity indices, organic material models and sustainability over ten years. agroforest. syst. 12, 229-249. doi: 10.1007/bf00137286 farfan v., f. 2009. producción y descomposición de biomasa seca y transferencia de nutrientes en sistemas agroforestales con café. in: segundo seminario regional materia orgánica, biología del suelo y productividad agrícola. sociedad colombiana de la ciencia del suelo, cenicafé, federación naional de cafeteros, bogota, colombia. fontes, a.g., a.c. gama-rodrigues, e.f. gama-rodrigues, m.v.s. sales, m.g. costa, and r.c.r. machado. 2014. nutrient stocks in litterfall and litter in cocoa agroforests in brazil. plant soil 383 (1-2), 313-335. doi: 10.1007/s11104-014-2175-9 table 4. the nutrient release percentage of t. cacao, c. odorata, g. arborea and g. sepium in the municipality of rionegro, department of santander during 20102011. traditional fertilization t. cacao nutrient input c. odorata nutrient input g. arborea n utrient input g. sepium nutrient input total input of the four species considered in the afs (kg/harvest) (% at day 113) nitrogen 31-40 4.56 4.52 9.37 8.99 27.44 phosphorous 5-6 0.53 0.65 1.32 0.96 3.46 potassium 54-86 2.43 1.85 2.3 4.07 10.65 calcium 5-8 8.56 9.84 10.26 6.8 35.46 magnesium 5-7 1.82 0.71 1.35 1.19 5.07 http://dx.doi.org/10.1007/bf00137286 http://dx.doi.org/10.1007/s11104-014-2175-9 189rojas m., caicedo, and jaimes: biomass decomposition dynamic in agroforestry systems with theobroma cacao l. in rionegro, santander (colombia) holdridge, l. 1967. life zone ecology. iica, san jose, costa rica. horneck, d. a. and r.o. miller. 1998. determination of total nitrogen in plant tissue. handbook of reference methods for plant analysis 2, 75-83. hossain, m., m.r.h. siddique, m.s. rahman, m.z. hossain, and m.m. hasan. 2011. nutrient dynamics associated with leaf litter decomposition of three agroforestry tree species (azadirachta indica, dalbergia sissoo, and melia azedarach) of bangladesh. j. forestry res. 22(4), 577-582. doi: 10.1007/ s11676-011-0175-7 ica–igac. 1985. zonificación agroecológica de colombia. memoria explicativa. ica-igac, bogota, colombia. mafongoya, p.l., k.e. giller, and c.a. palm. 1997. decomposition and nitrogen release patterns of tree prunings and litter. agroforest. syst. 38, 77-97. doi: 10.1023/a:1005978101429 mejía, l. 2000. nutrición del cacao. tecnología para el mejoramiento del sistema de producción de cacao. corpoica, bucaramanga, colombia. mendonça, e.s. and d.e. stott. 2003. characteristics and decomposition rates of pruning residues from a shaded coffee system in southeastern brazil. agroforest. syst. 57(2), 117-125. montenegro, g. 2005. efecto del aporte de nutrientes de la biomasa de tres tipos de árboles de sombra en sistemas de manejo de café orgánico y convencional. m.sc. thesis. centro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie), turrialba, costa rica. munguía, r. 2003. tasa de descomposición y liberación de nutrientes de hojarasca de eucalyptus deglupta, coffea arabica y de hojas verde de erythrina poeppigiana sola o en mezclas. m.sc. thesis. catie, turrialba, costa rica. ngoran, a., n. zakra, k. ballo, c. kouame, f. zapta, g. hofman, and o.v. cleemant. 2006. litter decomposition of acacia auriculiformis and acacia mangium under coconut trees on quaternary sandy soils in ivory coast. biol. fert. soils. 43, 102-106. doi: 10.1007/s00374-005-0065-2 oelbermann m., p. voroney, and a.m. gordon. 2004. carbon sequestration in tropical and temperate agroforestry systems: a review with examples from costa rica and southern canada. agr. ecosyst. environ. 104, 359-377. doi: 10.1016/j. agee.2004.04.001 oelbermann m., r.p. voroney, a.m. schlönvoigt, and d.c.l. kass. 20 04b. decomposit ion of er ythr ina poeppigiana leaves in 3-, 9-, and 18-year-old alleycropping systems in costa rica. agroforest. syst. 63(1), 27-32. doi: 10.1023/b:ag fo.0000049430.52250.87 palm, c.a. 1995. contribution of agroforestry trees to nutrient requirements of intercropped plants. agroforest. syst. 30 (1-2), 105-124. doi: 10.1007/bf00708916 schroth, g., j. lehmann, m.r. rodrigues, e. barros, and j.l. macedo. 2001. plant-soil interactions in multistrata agroforestry in the humid tropics. agroforest. syst. 53(2), 85-102. doi: 10.1023/a:1013360000633 somarriba, e. 2006. ¿cómo analizar y mejorar el dosel de sombra en cacaotales y cafetales? pp. 159-176. in: gama-rodrigues a.c., n.f. barros, and e.f. gama-rodrigues (eds.) sistemas agrof lorestais: bases cientificas para o desenvolvimento sustentável. universidad estatal del norte fluminense, campos dos goytacazes, rj, brazil. unigarro, a., r.l. insuasty, and g. chaves. 2009. manual de prácticas de laboratorio: suelos generales. universidad de nariño, pasto, colombia. zaharah, a.r. and a.r. bah. 1999. patterns of decomposition and nutrient release by fresh gliricidia (gliricidia sepium) leaves in an ultisol. nutr. cycl. agroecosyst. 55, 269-277. doi: 10.1023/a:1009803410654 http://dx.doi.org/10.1007/s11676-011-0175-7 http://dx.doi.org/10.1007/s11676-011-0175-7 http://dx.doi.org/10.1023/a:1005978101429 http://dx.doi.org/10.1007/s00374-005-0065-2 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2004.04.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2004.04.001 http://dx.doi.org/10.1023/b:agfo.0000049430.52250.87%20 http://dx.doi.org/10.1023/b:agfo.0000049430.52250.87%20 http://dx.doi.org/10.1007/bf00708916 http://dx.doi.org/10.1023/a:1013360000633 http://dx.doi.org/10.1023/a:1009803410654 received for publication: 10 april, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 program of biology and improvement of the palma, corporación centro de investigaciones de palma de aceite (cenipalma). barrancabermeja (colombia). hromero@cenipalma.org 2 program of agronomy, corporación centro de investigaciones de palma de aceite (cenipalma). barrancabermeja (colombia). 3 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 32(2), 224-231, 2014 effect of replanting systems on populations of strategus aloeus (l.) and rhynchophorus palmarum (l.) associated with the oil palm oxg interspecific hybrid (elaeis oleifera × elaeis guineensis) in southwestern colombia efecto de sistemas de renovación sobre las poblaciones de strategus aloeus l. y rhynchophorus palmarum l. asociadas al híbrido interespecífico oxg (elaeis oleifera × elaeis guineensis) de palma de aceite en la zona sur occidental colombiana rodrigo andrés ávila1, cristhian bayona1, álvaro rincón2, and hernán mauricio romero1, 3 abstract resumen the oil palm replanting process produces a large amount of organic matter that, as it begins to decompose, becomes a breeding ground for various pests, including strategus aloeus and rhynchophorus palmarum. different crop replanting systems are being used today. the method used depends on the plantation and it is basically associated with the costs involved in the process. however, sometimes too little attention is paid to other issues related to the new crop, such as plant health and agronomic management. this study evaluated the effect of different crop replanting alternatives in relation to two pest populations affecting oil palm plantations. pest populations of s. aloeus and r. palmarum were assessed and monitored for 27 months using seven replanting methods. it was found that the largest number of individuals of r. palmarum and s. aloeus was associated with the stem felling and stacking method. no individuals of the two pest species were found when the felling and burying method was used. the exposed organic matter method that had the lowest number of individuals of both pest species was the felling, chipping, spreading method. el proceso de renovación en el cultivo de palma de aceite genera una gran cantidad de materia orgánica, que al iniciar su descomposición facilita el proceso de reproducción de plagas entre las que se encuentran strategus aloeus y rhynchophorus palmarum. en la actualidad se utilizan diferentes sistemas para renovar el cultivo, el método usado depende de la plantación y está asociado básicamente a los costos que genera la labor, sin embargo, en algunas ocasiones no se presta atención a otros aspectos del nuevo cultivo tales como el manejo sanitario o el mismo manejo agronómico. en este trabajo se evaluó el efecto de diferentes alternativas de erradicación (renovación) del cultivo relacionadas con las poblaciones de dos plagas de importancia que afectan las palmas. se realizó un monitoreo durante 27 meses de las poblaciones de s. aloeus y r. palmarun presentes en un lote con siete métodos de renovación. se encontró que la mayor cantidad de individuos de r. palmarum estuvieron asociados al método de tumbar y apilar los estípites, igualmente ocurrió con s. aloeus, presentando los valores más altos en el mismo método. no se encontraron individuos de las dos plagas en el método de apilado en canales, y el método con materia orgánica expuesta y con menor cantidad poblacional de ambas plagas fue el método de tumbar picar y esparcir. key words: oil crops, clearing, felling, stem, pests, biomass. palabras clave: oleaginosas, erradicación, tumbar, estípite, plagas, biomasa. introduction oil palm plantations are replanted for technological, health and economic reasons. this is very important in order to improve the agronomic techniques implemented as well as to facilitate the use of new planting materials. in the case of the southwestern region of colombia, replanting was necessary because of the outbreak of bud rot disease in 2006, which affected palms of different ages, leading to the destruction of over 90% of the area planted with e. guineensis (martínez and silva, 2009). therefore, the potential biomass left in the field is very high as approximately 30,000 ha of oil palms are expected to be replanted in a short period of time (quintero, 2010), with a production of about two million tons of decaying 225ávila, bayona, rincón, and romero: effect of replanting systems on populations of strategus aloeus (l.) and rhynchophorus palmarum (l.)... biomass. this is important because this waste poses a risk to new plantations, as it can become a breeding ground for pests and diseases. therefore, it is important to devise strategies to accelerate the decomposition process to reduce the time that this waste remains in the field to a minimum, minimizing the impact of pests on new plantations. based on experiences from other countries such as malaysia, liau and ahmad (1991) reported that poor oil palm disposal practices created ideal conditions for the proliferation of the insect pest oryctes rhinoceros illiger, causing losses of 40% in the first year of harvest. in colombia, replanting research studies have focused on its effect on the growth and development of new crops (ruiz et al., 2009). this is the first study focused on the effect of clearing and replanting on the dynamics of insect pests, which is particularly important because of the plant health approach. therefore, this study aimed to learn about the behavior of pests associated with oil palm cultivation under different biomass removal and disposal systems to devise strategies for a comprehensive plant health management program. materials and methods this experiment was conducted in the southwestern oil palm-growing area of colombia, on the palmeiras plantation, located in the municipality of tumaco, in the department of nariño. an area of land was selected that was planted with oil palm e. guineensis in 1981, with 90% bud rot incidence (br) as of 2009. seven clearing systems were implemented (tab. 1, figs. 1 through 7) in plots of approximately 1,400 m2. new palm material (coari × la me) was planted after the palms were cleared and oxg interspecific hybrid materials were disposed; 28 experimental units with 23 palms each were used, distributed in an area of 11 ha. statistical analysis the experiment was performed under a completely randomized design with four replicates, each replicate had 23 plants. to examine the effect of the renovation method and sampling period, a repeated measures analysis of variance (anova) was performed using the general linear model (glm) procedure. tukey’s multiple range test was used to compare differences between the means of a number of r. palmarum and s. aloeus individuals between the renovation methods. we used statistical analysis with sas/stat® software (sas institute, cary, nc) for all the statistical analyses. sampling of s. aloeus and r. palmarum in oil palm residues observations were made to assess the impact of the insectpests r. palmarum and s. aloeus on the new crop as well as on the waste generated from the clearing process, using a sampling method developed by the pests and diseases program of cenipalma, taking into account the insects’ eating habits and life cycle. sampling method for s. aloeus in the case of s. aloeus, the assessments started 8 months after implementing the different clearing methods, with a frequency of three months. the method implemented (ulloa et al., 2010) varied depending on how the waste was treated and disposed of, as follows: no chopping methods: palm stems were cut with a chainsaw into 2-m-long sections. these sections were slit open lengthwise and thoroughly checked for the presence of larvae, pupae and adults of the insect pests. for method removal, although little or no waste was left in the field, the assessment was conducted at the final disposal sites in order to observe the behavior of the insect pests in areas located far away from the crop field. stem chipping methods: palm stems were chipped into small pieces to assess the presence of insect pests in their table 1. diseased palms removal systems evaluated in the study. no. method description 1 herbicide herbicide application to standing palms 2 stacking felling and stacking between every two rows of hybrid palms 3 chipping and stacking felling, chipping and stacking between every two rows of hybrid palms 4 chipping and spreading felling, chipping and spreading throughout the area and incorporating into the ground using tillage equipment 5 removal felling the palms and removing them from the experimental plot 6 felling and burying felling and stacking palms in dug-out ditches between every two rows of palms and then covered with soil 7 carbonization palms felled and chipped for carbonization, forming piles of biomass consisting mainly of stem chips 226 agron. colomb. 32(2) 2014 figure 1. herbicide application to standing palms. a, court chainsaw 50 cm above the ground; b, cut between 5 and 10 cm depth and inclination of 45°; c, application of 100 cm3 of the herbicide sodium methanearsonate (msma); d, effect of the herbicide on the palm one month after application. figure 2. stacking: felling and stacking whole palms between every two rows of hybrid palms. a, felling of palms with backhoe; b, transporting stipes with backhoe; c, stacking of palms in the interline crop; d, schematic layout of stipes in the treatment plots. figure 3. chipping and stacking of palm. a and b, felled stipes cut by backhoe; c, stacking of waste every two rows of palm; d, detail of a stack of palm residues. figure 4. chipping and spreading of palm. a, felled stipes cut by backhoe; b, slice of stipes in the field; c, spreading of the material in the field; d, final appearance of spread-out material. figure 5. removal: felling and removing palms from the experimental plot. stacking 227ávila, bayona, rincón, and romero: effect of replanting systems on populations of strategus aloeus (l.) and rhynchophorus palmarum (l.)... figure 6. felling and burying. a, schematic of treatment design; b, excavated channels; c, laying the palms; d and e, stacking palms in the channel; f, covering channel with the excavated soil; g, final state treatment. figure 7. carbonization: palms were felled, chipped and subjected to a carbonization process where piles of biomass consisting mainly of stem chips were burned. these piles of biomass were covered so that the pyrolysis process reduced the airflow to produce charcoal. the fire was then extinguished and the produced charcoal collected. a, stacking of stipes for initial cut; b, formation of stacked pieces of stipes; c, coverage stacked with grass; d, coverage of the pile with soil; e, mount stacked carbonization per plot; f, final appearance stack operation; g, removal of coal; h, coal obtained at the end of the process. various stages of development. assessments were conducted at the final disposal sites, recording and classifying the different stages of the insect development: larvae were classified into three sizes: small (< 2.0 cm), medium (between 2.1 and 4.0 cm) and large (> 4 cm) this method was also used for the assessment of s. aloeus in the waste produced when using the felling and stacking method, the removal method and felling and burying method. these assessments were performed both in the waste and in the surrounding ground. sampling methodology for r. palmarum in the beginning, sampling was done with the help of a field worker equipped with a chainsaw and a shovel. palms were cut down, leaves were cut off and cross-sections were sawed off at different points of the stem (tab. 2). figure 8. differentiation of r. palmarum larvae sampling points in an oil palm. felling and burying 228 agron. colomb. 32(2) 2014 petiole bases were cut off at each sampling site and checked for the presence of different stages of insect development (larvae, pre-pupae, pupae or adults) for r. palmarum. table 2. stem sampling points for r. palmarum. site sampling site 1 meristem zone 2 upper level leaves 17 25 3 middle level leaves 25 33 4 lower level leaves 33 52 5 from leaf position 52 to 1 m in the stem for the following assessments, in the case of the whole palms, the number of individuals found at different levels of the stem (fig. 8) was recorded. for stems cut into sections, the method used was the same as for s. aloeus. results and discussion rhynchophorus palmarum in residues in the initial sampling for r. palmarum, we found significant differences between treatments and over time (p≤0.05) in the methods of herbicides and felling and stacking. chipping and stacking, and chipping and spreading treatments showed the presence of insect pests at different stages of development during the first months after the clearing (fig. 9). from the seventh month onwards, no insect pests were found in the waste from the felling, chipping and stacking, and chipping and spreading methods, mainly due to the fact that after the sixth month, residues were partially decomposed and thus not attractive to r. palmarum. a large population of adult r. palmarum, 30 in total, was found in the herbicide method. however, the samplings made at 12, 14, 21 and 28 months showed no presence of larvae due to a rapid drying of tissues that stopped their development. avendaño et al. (2008) found similar results when injecting stems with the systemic herbicide monosodium methanearsonate (msma). the largest number of individuals, 18 in total, was found in stacking in the first sampling. although in the subsequent assessments, there was a decrease in the number of insect pests in different stages of development; the continuous presence of the insect pests was evident throughout the trial (fig. 9). according to ooi and heriansyah (2005), these piles of palms can take up to 2 years to decompose completely and are attractive to insect-pests due to the decay of the diseased plant material. the decline in the number of r. palmarum adults was due to the gradual decay of plant material which is its food source. in the first months of sampling, after the palms were removed, higher populations of larvae were found which completed their life cycle in the piles of palms, causing the greatest damage by boring into the stems of standing palms. the number of r. palmarum larvae in the first evaluations of waste produced from chipping and stacking suggests that this insect pest completes its cycle in decaying oil palm trees. the other samples did not show the same trend because these residues were probably not attractive to this insect pest. according to aldana et al. (2010), r. palmarum adults are attracted to the decomposition of oil palm bud rot infected tissues; it is possible that there was no decomposition of tissues at that time. after the first year of assessments, it was found that, in most of the methods used, the presence of insect pests in the various stages of development declined probably due to the decomposition of most of the plant material. this confirms the report from aldana et al. (2010), who found that the insect can reproduce for up to one year after the felling and removal of the material. the observations made during the study show that the size of the stem chips affected the insect’s capacity to colonize tissues. in the case of r. palmarum, chips of 7 cm or less did not allow the insect to complete its life cycle within them. in chips twice as thick (which have a slower decomposition rate), the insect will have a greater chance to complete its cycle as it will have more tissue to feed from to complete its cycle and emerge. the removal treatment was carried out at the final disposal site, not in the field where the new crop was growing. these measurements showed high values in the number of adult insects in the first months of assessment. high values of larval density were found, with an average of 7 individuals in different larval instars from month 6 through month 17, when the state of decomposition of the material stopped being attractive to the insect pest. this information suggests the importance of the final disposal site when the total removal method is used, whether by termination of the vegetative cycle or in the event of an outbreak of disease, to reduce the high risk of producing a breeding ground for species such as r. palmarum and s. aloeus. 229ávila, bayona, rincón, and romero: effect of replanting systems on populations of strategus aloeus (l.) and rhynchophorus palmarum (l.)... figure 9. individuals of r. palmarum by developmental stage in different assessments on waste disposal systems. a, herbicide; b, chipping and stacking; c, stacking; d, chipping and spreading; e, removal. assessments from month 5 through month 27 after planting. larvae t1 in di vi du al n um be rs in di vi du al n um be rs c d in di vi du al n um be rs in di vi du al n um be rs a b 0 20 15 10 5 25 30 0 20 15 10 5 25 30 0 20 15 10 5 25 30 0 20 15 10 5 25 30 765 11 765 11 765 11 adultslarvae t2 larvae t3 pre-pupae pupae 5 6 7 11 12 14 17 21 24 27 in di vi du al n um be rs e month evaluation 0 20 15 10 5 25 30 5 6 7 11 12 14 17 21 24 27 when analyzing the interaction of treatments in different developmental stages of the pest through a multiple range test, we found significant differences for the removal and stacking treatments. in the staking and burying method, no insect pests were found in the residuals due to the continuous presence of water. the carbonization treatment showed no presence of the insect pests as the plant material was transformed into inorganic compounds due to high temperatures, rendering them no longer attractive to the insect pests. strategus aloeus in residues the behavior of s. aloeus in the oil palm waste showed contrasting results for the different methods assessed. as for the results presented for the pest r. palmarum; we found significant differences between the treatments and over time (p≤0.05). in the stacking treatment, the first values 230 agron. colomb. 32(2) 2014 in di vi du al n um be rs f month evaluation 0 80 60 40 20 100 120 in di vi du al n um be rs e month evaluation larvae t1 in di vi du al n um be rs in di vi du al n um be rs c d 7 11 14 17 21 24 27 7 11 14 17 21 24 27 7 11 14 17 21 24 27 7 11 14 17 21 24 27 in di vi du al n um be rs in di vi du al n um be rs a b 0 80 60 40 20 100 120 0 80 60 40 20 100 120 0 80 60 40 20 100 120 0 80 60 40 20 100 120 0 80 60 40 20 100 120 larvae t2 larvae t3 pupae adults 7 11 14 17 21 24 27 7 11 14 17 21 24 27 recorded were low compared with the number of individuals in larval stages found in month 14 due to the gradual decomposition of the stems over time, which converted into breeding sites for the pest insects. in previous studies in the central oil palm-growing area of colombia, it was observed that 85.6% of a population of 1,000 s. aloeus larvae was found inside the stems that were in contact with the ground (ahumada et al., 1995). the place occupied within the stem depended on the degree of decomposition and high water content as female insects had a clear preference for depositing their eggs under these conditions (ahumada et al., 1995). for the felling, chipping and stacking treatment, the presence of up to 6 individuals/m2, including three in the last larval instar and one adult, was observed. this trend continued until month 21 of the sampling. although, according figure 10. individuals of s. aloeus by developmental stage in different assessments on waste disposal systems. a, herbicide; b, stacking; c, chipping and stacking; d, chipping and spreading; e, removal; f, carbonization. assessments from month 5 through month 27 after planting (map). 231ávila, bayona, rincón, and romero: effect of replanting systems on populations of strategus aloeus (l.) and rhynchophorus palmarum (l.)... to ahumada et al. (1995), since the life cycle of s. aloeus exceeds 300 d, the increasing presence of individuals in different instars from month 7 onwards and until month 21 was due to the fact that the insect develops within the waste disposal system and this cycle had not yet been completed at the time the data were collected as most of the insects found were in the larval stage. the assessment of these two methods confirms the report from ahumada et al. (1995), who stated that the degree of decomposition of the stems is variable and not dependent on the time when the material was cleared from the field. however, the way in which the waste is grouped directly and proportionately affects the rate of decomposition. the direct contact between waste increases the rate of decomposition; therefore, more insects will be found when using the felling, chipping and stacking method, as compared to the felling and stacking method (fig. 10). finally, the results showed that, of the replanting methods used in this research, the most efficient method to control s. aloeus and r. palmarun was the stacking and burying method. it is clear that burying the stems eliminates the habitat these insects need to develop. however, this method is expensive and time consuming so it would be recommended only in the event that insect pests are very hard to control. on the other hand, taking into account economic issues, it was found that the most efficient method to control these two insect pests when organic matter is exposed to the environment is the felling, chipping and spreading method as the waste decomposes rapidly due to size. acknowledgements the authors thank the palmeiras plantation for allowing us to use its facilities in carrying out this study. this work was funded by the ministerio de agricultura y desarrollo rural and the oil palm development fund (ffp) managed by fedepalma. literature cited ahumada f., m.l., h. calvache g., m.a. cruz c., and j.e. luque z. 1995. strategus aloeus (l.) (coleóptera: scarabaeidae): biología y comportamiento en puerto wilches (santander). palmas 16, 9-16. aldana, r., j. aldana, h. calvache, and p. franco. 2010. manual de plagas de la palma de aceite en colombia. cenipalma, bogota. avendaño, j.c., e. caicedo, and e. ángulo. 2008. experiencias en el manejo de metanoarsonato monosódico msma en erradicación de palma de aceite y su efecto en poblaciones de rhynchophorus palmarum. in: viii reunión técnica nacional de palma de aceite. cenipalma, bogota. liau, s.s. and a. ahmad. 1991. the control of oryctes rhinoceros by clean clearing and its effect on early yield in palm-to-palm replants. pp. 396-403. in: proc. 1991 pipoc intl. palm oil conf. mpob, bangi, malaysia. martínez, g. and a. silva. 2009. plan nacional de manejo de la pudrición del cogollo. palmas 30, 97-121. ooi, l. and heriansyah. 2005. palm pulverisation in sustainable oil palm replanting. plant prod. sci. 8, 345-348. quintero, j. 2010. dinámica de captura de adultos de rhynchophorus palmarum l. (coleóptera: curculionidae) en la red de monitoreo de la zona occidental. palmas 31, 17-27. ruiz r., r., m.y. gonzález g., and h.m. romero. 2009. efecto de sistemas de renovación en la producción de palma de aceite en la zona norte de colombia. palmas 30, 42-52. ulloa p., a.c., o.m. moya m., a.h. rincón n., r.c. aldana de latorre, h. gomes de oliveira, r. ruiz, and r. avila. 2010. dinámica de reproducción de strategus aloeus bajo diferentes métodos de erradicación y daño causado en la nueva siembra. ceniavences 166, 1-4. leptostylus hilaris bates, 1872 (coleoptera: cerambycidae) on tahiti lime (citrus latifolia tanaka, rutaceae) in colombia received for publication: 7 october, 2018. accepted for publication: 10 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.75392 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia), centro de investigación nataima, espinal-chicoral (colombia). 2 colección taxonómica nacional de insectos “luis maría murillo”, agrosavia, centro de investigación tibaitatá, mosquera (colombia). 3 museu de zoologia, universidade de são paulo, são paulo (brazil). * corresponding author: evvergara@agrosavia.co agronomía colombiana 37(2), 193-196, 2019 leptostylus hilaris bates, 1872 (coleoptera: cerambycidae) on tahiti lime (citrus latifolia tanaka, rutaceae) in colombia leptostylus hilaris bates, 1872 (coleoptera: cerambycidae) en lima tahití (citrus latifolia tanaka, rutaceae) en colombia buenaventura monje1, erika valentina vergara-navarro2*, juan pablo botero3, and nancy barreto-triana2 abstract resumen leptostylus hilaris bates, 1872 (coleoptera: cerambycidae) or stem borer larvae were found and collected in espinal, tolima province (colombia) in tahiti lime (citrus latifolia tanakarutaceae) tree crops. this is the first record for this species infesting this host plant in colombia. la larva del taladrador leptostylus hilaris bates, 1872 (coleoptera: cerambycidae) fue colectado en espinal, departamento de tolima (colombia) en plantaciones de árboles de lima ácida tahití (citrus latifolia tanaka-rutaceae). este es el primer registro para esta especie en colombia, y en este hospedante. key words: xylophagous beetle, crop, new record. palabras clave: escarabajo xilófago, cultivo, nuevo registro. associated with the cultivation of citrus fruits makes it necessary and vital to elaborate and disseminate this record. in a one ha tahiti lime (citrus latifolia (rutaceae)) crop located at the nataima research center in the municipality of espinal, province of tolima, the presence and damage caused by the insect l. hilaris were detected. to quantify the presence of larvae, pupae and adults of this insect and the damage (perforations) caused by the larvae in the trunks and branches of the trees (fig. 1), samples were taken monthly during the period from july, 2016 to march, 2017. at the end of this period, 58 adult, 26 pupae and 60 larvae were collected. the insect samples were analyzed in the entomology laboratory of this center and stored in the “luis maría murillo” taxonomic collection of insects [colección taxonómica nacional de insectos luis maría murillo] (ctni), with the following information (spanish in quotation marks): “colombia: tolima: espinal, vda. san francisco, c.i. nataima, 410 m, 4°5’ n, 74°56’ o, ix-2016, b. monje, cap. manual, “taladrador de citrus latifolia (rutaceae) lima ácida tahití”. three adult beetles and a pupa were deposited in the collection [ctni 182] det: j.p. botero 2016. the identification of the specimens was performed by consulting the original description and the photo of a holotype introduction citrus fruits are perennial and commonly have high adaptability to diverse climatic conditions. some varieties of citrus adapt well because colombian geography has favorable characteristics for their growth and development (orduzrodríguez and mateus, 2012). in colombia, 96,000 ha were reported with citrus crops in the year 2017 (madr, 2017), and, according to the national agricultural survey (dane, 2016), the area cultivated with tahiti limes included 23,638 ha distributed in 26 provinces. the main producer and exporter provinces of tahiti lime are santander, tolima and valle del cauca. for the year 2017, tahiti lime exports included 12.56 thousand t, which represented about 4% of the exportable horticultural products (asohofrucol, 2017). the tahiti lime has constant production throughout the year and, like other fruit trees, has technification limitations resulting from poor planning and fertilization (rodríguez et al., 2018). in addition, phytosanitary problems, especially insect emerging pests, are present in this crop. this is the case for the stem borer leptostylus hilaris, which is being reported for the first time for colombia and for the tahiti lime. given constant production throughout the year and the population dynamics of insects, the phytosanitary management of production is complex. the presence of a new insect scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.75392 194 agron. colomb. 37(2) 2019 specimen. additionally, specimens were compared with the ones in the collection of the museu de zoologia of the universidade de são paulo (são paulo, brazil). in consecutive evaluations of tahiti lime plants at the nataima research center, it was demonstrated that the presence of l. hilaris is a new phytosanitary problem in the province of tolima. this species is currently found in 60% of the crops. populations of this stem borer are found inside stems and branches located in weak or dead organs. sanitary pruning of branches and dead stems is a cultivation task that reduces the presence of this insect. several species of the leptostylus genus are recorded as pests and are usually found on timber plantations with different feeding habits. some examples are the xylophagy in pinus oocarpa (jiménez and maes, 2005) or the spermophagy in l. gibbulosus on manilkara zapota (sapotaceae) and sapindus saponaria (sapindaceae) (vogt, 1949; arguedas, 2007; romero et al., 2007; hernández-jaramillo et al., 2012), l. terraecolor on rhizophora mangle (rhizophoraceae) (craighead, 1923), l. gundlachi in erythrina glauca (fabaceae) (wolcott, 1948), and l. spermovoratis in dyospiros sp. fruits (ebenaceae) (chemsak, 1972). damage leptostylus hilaris larvae bore stems and branches that have previously been affected mechanically or by disease. therefore, the presence of this insect in affected tahiti lime plants is secondary. after completing its organ development, the larva makes a cell in the terminal part of a gallery that was previously perforated while feeding; the larva then prepares a chamber inside and closes the entrance of this chamber with a fiber plug cut from stem tissues; the larva then transforms into a pupa of a white or creamy color. after that, the adult emerges from the pupa, crawls through the galleries prepared when it was a larva, and perforates the tree bark until it reaches the exterior. it generates an elliptical contour hole whose diameter matches the thickness of the body (fig. 2). morphological characteristics of the subfamily, tribe, genus and species of the stem borer leptostylus hilaris are shown below. subfamily lamiinae latreille, 1825 it is the largest subfamily of cerambycidae, extremely variable in form and size. it can be differentiated by the large and vertical frons and mouthparts oriented ventrally to posteroventrally; apical palpomere acuminated at the apex, and an anterior tibiae with a ventral obliquus sulcus. tribe acanthocinini blanchard, 1845 eyes emarginated, finely granulated; antennae generally longer than the body; scape cylindrical and elongated; sides of prothorax with or without tubercles or spines; elytra long, and wider than the base of the prothorax; femora pedunculated; mesotibiae with sulcus; tarsal claws forked and simple. genus leptostylus leconte, 1852 body convex; pronotum with evident tubercles; relatively short antennae, slightly longer than body; elytra with basal gibbosities and longitudinal rows of hairs. figure 1. leptostylus hilaris individuals at different stages of development: a) larvae; b) pupae inside the stem; c) adult. a b c 195monje, vergara-navarro, botero, and barreto-triana: leptostylus hilaris bates, 1872 (coleoptera: cerambycidae) on tahiti lime (citrus latifolia tanaka, rutaceae) in colombia leptostylus hilaris bates, 1872 prothorax with lateral tubercles clearly evident, rounded at apex; pronotum with five tubercles; elytra without lateral carina; apex of elytra obliquely truncated; femora apex unarmed. acknowledgments the authors would like to thank the anonymous reviewers of this manuscript. moreover, many thanks are extended to the corporacion colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia) for their support in the implementation of the project “evaluation of tahiti lime patterns” and to ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia for funding this research. the third author thanks the “fundação de amparo à pesquisa do estado de são paulo” (fapesp) for a postdoctoral fellowship (process number 2017/17898-0). literature cited asohofrucol. 2017. balance sector hortofrutícola. url: http:// www.asohofrucol.com.co/imagenes/balance_sector_hortifruticola_diciembre_2017.pdf (accessed 30 december 2018). arguedas, m. 2007. plagas y enfermedades forestales en costa rica. revista forestal mesoam. kurú 4(11-12), 1-77. figure 2. leptostylus hilaris larvae (a, b) and the damage they cause in tahiti lime trees (c, d, e). photographs by guzmán, 2016. a b c d e 196 agron. colomb. 37(2) 2019 chemsak, j.a. 1972. a new seed inhabiting cerambycid from costa rica (coleoptera). pan-pac. entomol. 48(2), 150-152. craighead, f.c. 1923. north america cerambycidae larvae. can. dept. agr. bull. 27, 1-239. dane departamento administrativo nacional de estadística. 2016. encuesta nacional agropecuaria-ena. url: https://www. dane.gov.co/index. php/estadisticas-por-ena/agropecuario/ encuesta-nacional-agropecuaria-ena (accessed 30 december 2018). hernández-jaramillo, a., o.p. pinzón, and a. parrado-rosselli. 2012. depredación de las semillas sapindus saponaria l. por leptostylus gibbulosus bates (coleoptera: cerambycidae) y su efecto en la germinación. colomb. for. 15(2), 247-260. doi: 10.14483/udistrital.jour.colomb.for.2012.2.a08 jiménez, e. and j.m. maes. 2005. coleópteros asociados al pino (pinus oocarpa). rev. nicarag. entomol. 65(3), 77. m adr ministerio de agricu ltura y desarrol lo rura l. 2017. eva luaciones agropecuarias municipa les-eva. bogota, colombia. ur l: http://bibliotecadigita l.agronet.gov.co/ bitstream/11438/7825/1/oa-eva-dso-01_dise%c3%b1o%20 metodologico_eva_2014_ajustes_obsmadr _v2jul17.pdf (accessed 30 december 2018). orduz-rodríguez, j.o. and c. mateus. 2012. generalidades de los cítricos y recomendaciones agronómicas para su cultivo en colombia. pp. 49-88. in: cítricos: cultivo, poscosecha e industrialización. serie lasallista investigación y ciencia. editorial artes y letras s.a.s., bogota. rodríguez, e., j. gutiérrez, and j. orduz. 2018. diagnóstico nutricional del cultivo de la lima ácida tahití [citrus latifolia (yu tanaka) tanaka] en el departamento del tolima (colombia). temas agrarios 23(2), 144-153. doi: 10.21897/rta.v23i2.1298 romero, j., j. chemsak, and c. rodríguez. 2004. some notes of natural history and distribution of leptostylus gibbulosus bates, 1874 (coleoptera: cerambycidae). acta zool. mex. 23(1), 171-173. doi: 10.21829/azm.2007.231563 vogt, g.b. 1949. notes on cerambycidae from the lower rio grande valley, texas. pan-pac. entomol. 25, 175-184. wolcott, g.n. 1948. the insects of puerto rico, coleoptera. j. agr. univ. puerto rico. 32(2), 225-416. agronomic evaluation and clonal selection of ginger received for publication: 04 february, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.62454 1 departamento de genética, escola superior de agricultura “luiz de queiroz” (esalq), universidade de são paulo (usp), piracicaba, sp (brazil). * corresponding author: ezambranob@yahoo.es agronomía colombiana 35(3), 275-284, 2017 agronomic evaluation and clonal selection of ginger genotypes (zingiber officinale roscoe) in brazil evaluación agronómica y selección clonal de genotipos de jengibre (zingiber officinale roscoe) en brasil eleonora zambrano blanco1* and josé baldin pinheiro1 abstract resumen the analysis of the genetic diversity of ginger based on agronomic traits is essential to know its performance and to design breeding programs. in this study, we analyzed the phenotypic variability of 61 accessions of the ginger germplasm collection of the “luiz de queiroz” college of agriculture at the university of sao paulo (esalq/usp) in a complete randomized block design with four replications. an analysis of variance test was performed and genetic parameters such as heritability, genetic variance, environmental variance, genetic-environmental variation ratio (cvg/cve) and genetic correlations were estimated. there were highly significant differences (p≤0.01) among the accessions for all the agronomic traits analyzed. the cvg/cve ratio (>1), along with the high heritability (>80%), showed a significant contribution of genetic factors on the phenotypic expression of plant height, rhizome thickness and yield traits, favoring the clonal selection of genotypes. accessions gen-29, gen-29, gen-32, gen-36, gen-37, gen-40, gen-41, gen-42, gen-50 were selected due to the best agronomic performance when compared to the rest of the germplasm. the results obtained may be useful in future breeding programs in brazil. el análisis de la variabilidad genética del jengibre (zingiber officinale) con base en características de importancia agronómica es esencial para conocer su potencial productivo y direccionar correctamente programas de mejoramiento genético. este estudio evaluó la variabilidad fenotípica de 61 accesiones del banco de germoplasma de jengibre de la escuela superior de agricultura luiz de queiroz/universidad de sao paulo (esalq/usp), utilizándose un diseño experimental de bloques completos al azar (bca) con cuatro repeticiones. para orientar el proceso de selección se realizó un análisis de varianza y se estimaron algunos parámetros genéticos tales como heredabilidad, varianza genética, varianza ambiental, relación entre el coeficiente de variación genético y ambiental (cvg/cve) y correlaciones genéticas. se presentaron diferencias altamente significativas (p≤0,001) entre las accesiones para todas las características agronómicas analizadas; la relación cvg/cve (>1), en conjunto con la alta heredabilidad (>80%), mostró que hubo una importante contribución de los factores genéticos en la expresión fenotípica de los caracteres altura de planta, espesor del rizoma y rendimiento, favoreciendo la selección clonal de genotipos.las accesiones gen-05, gen-29, gen-31, gen-32, gen-36, gen-37, gen-40, gen-41, gen-42, gen-43, gen-44 y gen-50 fueron seleccionadas por presentar el mejor desempeño agronómico al ser comparadas con el resto del germoplasma. los resultados obtenidos en este estudio podrán ser útiles en futuros programas de mejoramiento genético y promoverán la producción de este cultivo en brasil. key words: agronomic performance, germplasm, genetic parameters, selection, phenotypic variability. palabras clave: desempeño agronómico, germoplasma, parámetros genéticos, selección, variabilidad fenotípica. morphologically described by silvestrini et al. (1996) as an herbaceous and perennial plant with erected stems, formed by many dystic leaves, zygomorphic f lowers, hermaphroditic, and yellow to green color. in addition, it has vegetative propagation by an articulated septant rhizomes, f leshy, rough epidermis and brown color. this species exhibits self-incompatibility and a high sterility specifically from chromosomic origin as a result either of translocations and introduction the zingiber genre is an important member of the family zingiberaceae due to its medicinal and seasoning properties. among them, zingiber officinale (cultivated ginger) is the most remarkable specie and including two subspecies known as: z. officinale var rubra e z. officinale var rubrum (muda et al., 2004). the zingiber officinale specie was http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.62454 mailto:ezambranob@yahoo.es 276 agron. colomb. 35(3) 2017 inversions (adaniya, 2001; adaniya and shirai, 2001) or derived from the bounding of bivalent counterparts with irregular segregation of genomic complements which leads to the formation of sterile gametes which decreases the production of viable seeds (das et al., 1999). consequently, it is possible that the cultivated ginger is a sterile hybrid which originally comes from the crossing between two distant species and it was able to survive because vegetative propagation is a successful survival strategy (peter et al., 2007). the agronomic evaluation is essential for plant breeders in order to know the level of variability present in the germplasm collections aiming to promote their use in breeding programs (cruz et al., 2004). therefore, an important part of the breeding program success is about the existence of genetic variability in the targeted population (cruz et al., 2011). in case that the agronomic trait variability exists, it could therefore be possible to obtain genetic progress during recombination and selection processes or even determine a favorable situation for the genotypes clonal selection in the case of vegetative propagation species such as ginger. both characterization and agronomic evaluation of ginger has been studied worldwide, mainly in those countries where ginger is highly valued such as india, china, japan, etc. many studies have detected different levels of variability (wicaksana et al., 2011; yeh et al., 2012; chongtham et al., 2013; jatoi and watanabe, 2013; wang et al., 2014) and provided relevant information about the association degree among plant characteristics and its yield as well as their combined effect on genetic variability. knowledge regarding the association degree among different agronomic traits is important in plant breeding since it supports genetic selection. if two characters have shown a favorable genetic correlation, then is possible to get progress for one of them by indirect selection of the other one (cruz et al., 2004). there is a consensus in the literature that the phenotypic characteristics such as: plant height, leaf area, length and width of the leaves, and the number of tillers per plant, have shown direct and positive effects on the yield of ginger (sing et al., 2001; manhomandas et al., 2000; abraham and latha, 2003; lincy et al., 2008; aragaw et al., 2011). studies including multiple regression analysis of morphological characteristics have shown that the yield per plant at 120 d after planting may be predicted by considering the following characteristics: plant height, number of leaves, and the width of the last leaf completely opened (ratnambal et al., 1982; rattan, 1989; rai et al., 1999). different commercial ginger varieties (local and genetic improved) with high potential yields and quality attributes, have been used extensively by farmers from india and china. variations on growth habits, fiber and essential oils contents, flavor and yield have been observed. most of them are named considering either their origin or domestication (sasikumar et al., 1996). ginger is widely grown plant in both southwest and southern regions of brazil. nonetheless there is a lack of knowledge concerning the level of genetic variability and agronomic potential of this crop. the most commercialized ginger cultivar is the “gigante” variety because of the better fit to the local market requirements. however, some regional clones are also cultivated despite of reduced rhizome sizes and these are not well accepted in the local market (elpo and negrelle, 2004). in order to study the genetic diversity of ginger and promote its cultivation and commercialization, the department of genetics of the “luiz de queiroz” college of agriculture, university of são paulo, brazil (esalq/usp) created a germplasm collection with accessions coming from different brazilian states and some introduced accessions from colombia. the aim of this study was to evaluate agronomic characteristics of the available germplasm in order to verify the existent genetic variability level in the cultivars, and by doing this, to select the best genotypes based on their agronomic performance for future plant breeding studies. material and methods planting and experimental design sixty-one accessions from the ginger germplasm collection of the department of genetics (esalq/usp) were planted and evaluated during 2013/2014 agricultural year in the anhembi s̀ experimental station which is located in piracicaba (são paulo/brazil) (tab. 1). accessions were arranged in a complete randomized block design with four replications. the experimental unit was represented by plots of 1.0 m2 with planting distance of 1.0 m between rows, and 0.3 m between plants, in total 10 plants per plot. chemical fertilization was made 8 d before planting with 4-14-8 (n, p, k fertilizer at 100 g m-1) following by three more fertilizations done along of the crop period with ammonium sulfate (23 g m-1), potassium chloride (14 g m-1) and triple superphosphate (64 g m-1). 277zambrano blanco and baldin pinheiro: agronomic evaluation and clonal selection of ginger genotypes (zingiber officinale roscoe) in brazil table 1. description of 61 brazilian accessions of ginger (zingiber officinale) kept in the germplasm collection of department of genetics, esalq/ usp. id. accession name common name biological status country of origin1 germplasm source 1 gen-03 variedad blanca landrace colombia genebank 2 gen-04 variedad amarilla landrace colombia genebank 3 gen-05 variedad jamaiquina landrace colombia genebank 4 gen-07 col-clone-europeo landrace colombia genebank 5 gen-08 jengibre landrace se-brazil garden 6 gen-10 jengibre clonal selection sp-brazil market 7 gen-11 jengibre clonal selection sp-brazil market 8 gen-12 jengibre landrace sp-brazil garden 9 gen-13 jengibre clonal selection am-brazil market 10 gen-14 jengibre clonal selection es-brazil market 11 gen-15 jengibre clonal selection se-brazil market 12 gen-16 jengibre clonal selection se-brazil market 13 gen-17 jengibre clonal selection sc-brazil market 14 gen-18 jengibre clonal selection sc-brazil market 15 gen-19 jengibre clonal selection am-brazil market 16 gen-20 jengibre clonal selection sc-brazil garden 17 gen-21 gigante clonal selection sc-brazil market 18 gen-22 jengibre landrace sc-brazil garden 19 gen-23 havai clonal selection sp-brazil field 20 gen-24 jengibre landrace sp-brazil garden 21 gen-25 jengibre clonal selection sp-brazil field 22 gen-27 jengibre clonal selection sp-brazil field 23 gen-28 gigante clonal selection sp-brazil field 24 gen-29 gigante clonal selection sp-brazil field 25 gen-30 havai clonal selection sp-brazil field 26 gen-31 jengibre clonal selection sp-brazil field 27 gen-32 dominica clonal selection sp-brazil field 28 gen-33 chinesse clonal selection sp-brazil field 29 gen-34 gigante clonal selection sp-brazil field 30 gen-35 gigante clonal selection sp-brazil field 31 gen-36 gigante clonal selection sp-brazil field 32 gen-37 gigante clonal selection sp-brazil field 33 gen-38 jengibre clonal selection sp-brazil field 34 gen-39 jengibre clonal selection sp-brazil field 35 gen-40 jengibre clonal selection sp-brazil field 36 gen-41 gigante clonal selection sp-brazil field 37 gen-42 jengibre clonal selection sp-brazil field 38 gen-43 jengibre clonal selection sp-brazil field 39 gen-44 jengibre clonal selection sp-brazil field 40 gen-45 jengibre clonal selection sp-brazil field 41 gen-46 gigante clonal selection pr-brazil field 42 gen-47 paulista clonal selection pr-brazil field 43 gen-48 havai clonal selection pr-brazil field continue 278 agron. colomb. 35(3) 2017 id. accession name common name biological status country of origin1 germplasm source 44 gen-49 gigante clonal selection pr-brazil field 45 gen-50 havai clonal selection pr-brazil field 46 gen-51 gigante clonal selection es-brazil field 47 gen-52 gigante clonal selection es-brazil field 48 gen-53 gigante clonal selection es-brazil field 49 gen-54 jengibre landrace es-brazil garden 50 gen-55 jengibre incaper clonal selection es-brazil field 51 gen-56 gigante clonal selection es-brazil field 52 gen-57 gigante clonal selection es-brazil field 53 gen-58 gigante clonal selection es-brazil field 54 gen-59 gigante clonal selection es-brazil field 55 gen-60 gigante clonal selection es-brazil field 56 gen-61 gigante clonal selection es-brazil field 57 gen-62 gigante clonal selection es-brazil field 58 gen-63 jengibre blanco clonal selection sp-brazil field 59 gen-64 jengibre amarillo clonal selection sp-brazil field 60 gen-65 caipira landrace sp-brazil garden 61 gen-66 jengibre azul clonal selection sp-brazil field 1 abbreviation of the names of the origin region of the accessions: se: sergipe; sp: são paulo; am: amazonas; es: espirito santo; sc: santa catarina; pr: paraná; id: identification of the accessions. agronomic traits agronomic evaluation of the accessions was made according to phenotypic descriptors as suggested by ahmad (2008). in this study, seven quantitative traits were evaluated as shown in tab. 2. mean values from 4 plants per plot were used for statistical analysis with the exception of the plot performance (pp), which was evaluated for the whole plot. table 2. agronomic traits evaluated in ginger germplasm (z. officinale). characteristic method and time of evaluation plant height (ph) measure from the soil surface to the end of the last leaf (cm), at maximum vegetative growth. leaf length (ll) measure from the base to the tip of the leaf (cm), at maximum vegetative growth. leaf width (lw) measured in three different parts of the leaf (cm), in the maximum vegetative growth. number of leaves per tiller (nlt) number of leaves per tiller after flowering. number of tillers per plant (ntp) number of tillers per plant after flowering rhizome thickness (rt) measured with pachymeter in 3 different rhizomes in postharvest (mm) yield per plot (yp) rhizomes weight of the plot (kg m-2), corrected for the final number of plants per plot (7,184 plants) by the covarianza method. statistical analysis descriptive statistics (mean, rank and coefficient of variation) were calculated. the shapiro-wilk test was used to verify the normality of the data (p≤0.05) and analysis of variance was performed to detect differences between the accessions. once significance level was confirmed between the accessions, a scott-knott means comparison test was performed. to verify the association degree among traits, both genotypic and phenotypic correlations were calculated. the following genetic parameters were calculated based on the mean values obtained from the experimental plots: phenotypic variance ( p2 ): gms r environmental variance ( e2 ): rms r genotypic variance ( g2 ): r gms rms heritability (h2) : g2 / p2 genetic coefficient of variation (cvg, %): ( 100 g 2 ) µ genetic-environmental variation ratio (cvg/cve): e 2 g 2 where: gms = genotypes mean square rms = residual mean square r = number of experimental replications μ = average mean for evaluated trait 279zambrano blanco and baldin pinheiro: agronomic evaluation and clonal selection of ginger genotypes (zingiber officinale roscoe) in brazil the experimental data were analyzed by sas (version 9.3; sas institute inc., cary, nc) and genes software (cruz, 2013). results shapiro-wilk test which was performed to determine the normality of the residuals, confirmed that the seven traits followed a normal distribution. an example for ntp trait is presented (fig. 1). analysis of variance showed that there are highly significant differences (p≤0.01) among phenotypic means of the accessions for all of analyzed agronomical traits (ph, ll, lw, yp, rt, ntp and nlt) indicating that phenotypic variability exist (tab. 3). the mean comparison analysis for ph revealed that most of the accessions (54.10%) presented phenotypic values above of the average mean (>60 cm) being classified as high phenotypes and therefore gathered in one group (identified by letter a). the rest of the germplasm accessions showed an average plant height (between 54 and 59 cm; letter b), and low plant height (<54 cm; letter c) (tab. 4). slightly less than a half of the accessions displayed longer leaves (>20 cm) and wider (>2.30 mm) compared to mean values for the other accessions. similarly 66% of the accessions showed high density of foliage reaching up to 18.38 leaves per tiller whilst for the rest of the accessions, between 11.88 and 14.51 leaves per tiller were counted. the gen-18 accession showed the lowest nlt (10) as presented in tab. 4. approximately 35% of the accessions showed the highest yp ranging from 4.50 to 7.20 kg m-2. in 20 accessions (32.79%), the ntp produced the greatest number of tillers (≥16) whilst in little bit more than a half (54.10%) of the b res_pad q ua nt il -n or m al (3. 59 e7; 0 .9 9) empirical accumulated distribution th eo re tic al a cc um ul at ed d is tr ib ut io n a q-q plot (res_pad)p-p plot (res_pad) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 figure 1. normal distribution chart of standardized residuals for the ntp trait evaluated in 61 ginger accessions. normality test shapiro-wilk = 0.078 (p≤0.05). table 3. summary of the analysis of variance of the agronomic traits evaluated in 61 accessions of ginger (z. officinale). fv gl ms ph ll lw yp rt ntp nlt blocks 3 749,93 11,96 0,66 7,25 6,23 62,32 36,23 accessions 60 137,14** 7,89** 0,11** 12,17** 104,08** 55,77** 8,41** residue 180 25,49 1,98 0,03 1,13 7,24 15,02 3,15 mean 59,41 20,68 2,29 3,83 30,67 14,49 14,93 cv (%) 8,50 6,80 7,28 27,78 8,77 26,75 11,89 máx. 68,92 24,69 2,75 7,15 41,88 24,20 18,38 (accesión) (gen-10) (gen-17) (gen-17) (gen-42) (gen-33) (gen-42) (gen-33) mín. 46.38 15.72 1.68 1.04 17.98 6.15 8.87 (accesión) (gen-24) (gen-18) (gen-24) (gen-22) (gen-24) (gen-04) (gen-18) **: significant to 1% (f test); ph: plant height (cm); ll: leaf length (cm); lw: leaf width (mm); yp: yield per plot (kg m-2); rt: rhizome thickness (mm); ntp: number of tillers per plant; nlt: number of leaves per tiller; max: maximum value; min: minimum value; cv: coefficient of variation; fv: sources of variation; gl: degrees of freedom; ms: mean square. 280 agron. colomb. 35(3) 2017 table 4. means comparison analysis (scott and knott) for the seven agronomic traits evaluated in 61 accessions of ginger (z. officinale). accession ph ll lw yp rt ntp nlt gen-03 63.67 a 21.39 a 2.35 a 3.05 c 23.13e 12.40 b 17.62 a gen-04 66.92 a 21.64 a 2.25 b 2.54 d 23.14e 6.15 c 12.87 b gen-05 60.67 a 21.34 a 2.23 b 6.84 a 21.22e 13.90 b 14.37 b gen-07 50.13 c 19.35 b 2.15 b 2.48 d 23.83e 11.88 b 15.44 a gen-08 60.00 a 20.58 b 2.27 b 4.56 b 25.92 d 20.13 a 16.63 a gen-10 68.92 a 22.04 a 2.24 b 2.54 d 23.61e 13.40 b 16.62 a gen-11 61.44 a 20.42 b 2.17 b 2.83 d 29.83 c 15.75 a 14.94 a gen-12 50.92 c 18.89 b 2.18 b 1.80 d 22.55e 14.65 b 14.62 a gen-13 63.41 a 21.78 a 2.35 a 3.27 c 35.49 b 13.84 b 15.51 a gen-14 58.19 b 21.58 a 2.37 a 3.21 c 32.07 c 15.00 b 15.56 a gen-15 48.67 c 20.41 b 2.48 a 2.36 d 26.82 d 7.57 c 13.54 b gen-16 68.17 a 23.14 a 2.30 a 5.23 b 35.34 b 20.15 a 15.12 a gen-17 66.42 a 24.69 a 2.75 a 2.93 c 27.50 d 22.90 a 14.87 a gen-18 49.67 c 15.72 c 2.19 b 2.53 d 31.50 c 8.40 c 8.87 c gen-19 53.17 c 20.09 b 2.35 a 2.73 d 28.73 c 15.90 a 15.12 a gen-20 61.56 a 20.84 a 2.22 b 3.06 c 33.59 c 11.94 b 15.19 a gen-21 54.44 b 20.11 b 2.22 b 2.52 d 32.33 c 11.45 b 14.51 b gen-22 52.41 c 20.32 b 1.93 c 1.04 d 21.81e 9.18 c 13.68 b gen-23 55.06 b 19.37 b 2.22 b 2.19 d 33.37 c 11.50 b 14.81 a gen-24 46.38 c 16.85 c 1.68 d 1.27 d 17.98f 13.20 b 14.74 a gen-25 51.00 c 19.89 b 2.34 a 2.06 d 29.00 c 13.25 b 14.00 b gen-27 51.38 c 18.50 b 2.18 b 1.18 d 26.95 d 8.56 c 11.88 b gen-28 61.31 a 20.46 b 2.23 b 3.53 c 34.86 b 13.00 b 13.44 b gen-29 64.06 a 21.53 a 2.32 a 6.12 a 32.38 c 19.94 a 15.06 a gen-30 54.75 b 20.38 b 2.51 a 2.73 d 35.45 b 13.44 b 12.63 b gen-31 67.13 a 22.53 a 2.43 a 7.04 a 35.66 b 19.13 a 15.88 a gen-32 63.75 a 21.64 a 2.41 a 6.57 a 37.53 b 14.19 b 15.69 a gen-33 64.19 a 22.10 a 2.59 a 5.59 b 41.88 a 12.00 b 18.38 a gen-34 58.44 b 19.74 b 2.48 a 5.62 b 37.59 b 14.94 b 16.56 a continue accessions, this trait ranged from 11 to 15.50 tillers per plant. ten tillers per plant were observed for the rest of the accessions (13.11%). regarding to rt trait, 27.87 % of the accessions were characterized by large (33.89 to 41.88 mm); intermediate (28.73 to 33.59 mm); and small rhizomes (17.97 to 28.01 mm) respectively (tab. 4). genetic parameters for evaluated traits are shown in tab. 5. the cvg/cve ratio displayed greater values than 1.0 and high heritability values (>80%) indicating an advantageous genotype selection towards ph, rt, and yp. these results indicate that an important contribution of the genetic factors exist in the final expression of these agronomic traits. this most likely favors clonal selection of promissory genotypes. the significance for the phenotypic (above of diagonal) and genotypic correlations (bellow of diagonal) among tested traits is shown in table 6. positive and highly significant correlations (p≤0.01) were detected among evaluated traits, except for lw and rt which correlations with ntp and nlt were non-significant. in general, yp showed higher correlations with ph (r = 0.69), ntp (r = 0.63), and rt (r = 0.54) compared with the other traits. high correlation between ph and ll was also detected (r = 0.75). conversely, lw was higher correlated with ll and rt (r = 0.67 and 0.61, respectively). finally, moderate correlations were observed between nlt and ph (r = 0.523), ll (r = 0.455), yp (r = 0.483) and ntp (r = 0.474). 281zambrano blanco and baldin pinheiro: agronomic evaluation and clonal selection of ginger genotypes (zingiber officinale roscoe) in brazil accession ph ll lw yp rt ntp nlt gen-35 58.88 b 21.03 a 2.35 a 3.69 c 30.15 c 14.38 b 14.81 a gen-36 63.63 a 21.39 a 2.20 b 6.36 a 32.14 c 18.31 a 15.94 a gen-37 65.69 a 20.28 b 2.30 a 6.24 a 40.01 a 16.81 a 15.69 a gen-38 51.31 c 19.68 b 2.23 b 2.18 d 24.92 d 11.06 b 13.44 b gen-39 65.94 a 22.58 a 2.45 a 4.49 b 33.16 c 13.63 b 15.56 a gen-40 65.69 a 20.46 b 2.27 b 6.80 a 35.30 b 18.38 a 16.19 a gen-41 64.25 a 21.19 a 2.34 a 7.14 a 32.67 c 19.44 a 16.31 a gen-42 64.63 a 19.18 b 2.20 b 7.15 a 31.21 c 24.20 a 17.06 a gen-43 64.06 a 21.30 a 2.36 a 6.19 a 34.81 b 17.25 a 16.31 a gen-44 67.25 a 21.39 a 2.37 a 6.46 a 34.41 b 15.50 b 14.81 a gen-45 59.56 a 20.88 a 2.32 a 4.97 b 32.30 c 18.06 a 14.38 b gen-46 58.25 b 20.44 b 2.38 a 3.28 c 35.45 b 12.06 b 13.81 b gen-47 62.69 a 21.69 a 2.34 a 4.17 c 35.19 b 16.38 a 13.75 b gen-48 56.06 b 19.60 b 2.24 b 1.94 d 33.90 b 9.88 c 15.00 a gen-49 57.44 b 21.82 a 2.44 a 3.74 c 32.71 c 13.31 b 16.00 a gen-50 63.00 a 22.07 a 2.46 a 6.01 a 34.98 b 13.56 b 16.00 a gen-51 61.38 a 22.44 a 2.35 a 4.61 b 35.30 b 18.00 a 14.38 b gen-52 61.31 a 21.29 a 2.32 a 4.16 c 31.66 c 17.69 a 14.81 a gen-53 61.38 a 20.14 b 2.15 b 4.23 c 29.27 c 14.88 b 15.50 a gen-54 56.21 b 19.90 b 2.01 c 2.13 d 22.62e 7.74 c 15.15 a gen-55 52.44 c 19.46 b 2.17 b 1.67 d 28.01 d 11.63 b 13.63 b gen-56 53.25 c 19.89 b 2.08 b 2.57 d 30.21 c 13.69 b 14.81 a gen-57 53.19 c 19.71 b 2.22 b 2.60 d 30.25 c 12.00 b 14.31 b gen-58 55.96 b 21.15 a 2.42 a 2.67 d 29.53 c 14.77 b 14.23 b gen-59 65.31 a 20.56 b 2.33 a 3.83 c 30.69 c 19.94 a 15.69 a gen-60 55.75 b 20.59 b 2.28 a 2.72 d 32.03 c 10.50 c 14.06 b gen-61 57.50 b 20.05 b 2.34 a 3.67 c 30.28 c 14.19 b 12.94 b gen-62 54.92 b 20.18 b 2.21 b 3.09 c 31.62 c 15.04 b 14.17 b gen-63 66.63 a 22.06 a 2.44 a 5.70 b 33.02 c 18.13 a 16.50 a gen-64 67.56 a 21.95 a 2.45 a 5.25 b 33.52 c 15.06 b 15.69 a gen-65 53.19 c 18.75 b 1.88 c 2.47 d 18.31f 17.81 a 15.94 a gen-66 63.50 a 21.19 a 2.31 a 2.22 d 30.17 c 12.63 b 15.69 a values with the same letter are not significantly different (p≤0.05) and belong to the same group. table 5. estimation of the genetic parameters for the agronomic traits evaluated in 61 accessions of ginger (z. officinale). charateristic σp2 σe2 σg2 h 2 (%) cvg (%) cvg/cve ph 34.28 6.37 27.91 81.41 8.89 1.05 ll 1.98 0.49 1.48 74.93 5.88 0.86 lw 0.03 0.01 0.02 74.38 6.20 0.85 yp 3.04 0.28 2.76 90.69 43.35 1.56 rt 26.02 1.81 24.21 93.05 16.04 1.83 ntp 13.94 3.75 10.19 73.07 22.04 0.82 nlt 2.10 0.79 1.32 62.54 7.68 0.65 282 agron. colomb. 35(3) 2017 discussion variability and genotypes selection a well known method to determine the genetic variability of crops is by the analysis of agro-morphological traits (phenotypic characteristics) which are relevant to establish their productive performance to improve the success of crop breeding programs (mohammadi and prasanna, 2003). in the present study, the evaluation of 61 accessions of a ginger germplasm bank (esalq/usp) indicates that there was moderate genetic variability for the evaluated agronomic traits. the variables that contributed more to the germplasm variability were yield per plot, rhizome thickness, number of tillers per plant and lift width. moderate genetic variability in ginger was also reported recently in accessions grown in burkina faso for 13 quantitative traits (nandkangre et al., 2016). in that study, the analysis of variance highlighted the presence of some discriminatory traits such as number of leaves per tiller, leave length, plant height, and both length and width of the rhizome. similar results were reported two decades ago by ravindran et al. (1994) in india and more recently by jatoi and watanabe (2013) in japan who found moderate variability for plant height, number of leaves per plant, yield per plant and associated traits. the number of tillers per plant and yield per plant were the most divergent traits among the evaluated accessions. the results of the present study are consistent based on the fact that the genetic variability in plant species with an exclusive vegetative propagation system such as ginger tends to be either moderated or limited, unless that the evaluated genotypes come from geographic areas with constant agroecology conditions. the long history of ginger domestication and its adaptation to several ecogeographic niches has been the main evolutionary driving force of this plant, therefore moderate to low variability exist among collected or planted accessions in nearby areas with similar environmental conditions. conversely, large variation is observed when the accessions come from areas with contrasting eco-geographic conditions because of being inf luenced by different selection pressures (ravindran and nirmal-babu, 2005; bosseti et al., 2011). phenotypic variability found among accessions is the result of the interaction of genetic and environmental factors. so, agronomic traits such as plant height, yield per plant/plot, etc., usually have polygenic inheritance due to be controlled by several genes highly inf luenced by the environment (ceballos, 2000; vallejo and estrada, 2002). however, unlike this consensus, genetic parameters such as heritability, cvg/cve ratio, etc., indicate that environmental variance had little inf luence on the final expression of the yield of ginger, despite of it is one of the traits with greatest contribution to the phenotypic variability of the analyzed accessions. these results suggest that phenotypic differences observed during the evaluated agricultural period were more related to genetic than environmental variables, thus is possible to perform clonal selection for ginger plant yield as recently done by ravishanker et al. (2014) using 25 indian z. officinale genotypes. in the present study, 35% of the germplasm showed a higher yield related to the mean value and the following accessions are highlighted: gen-05, gen-29, gen-31, gen-32, gen-36, gen-37, gen-40, gen-41, gen-42, gen-43, gen-44, and gen-50 (yield per plot above 6.0 kg m2 -1). most of the accessions originally come from the most highly productive ginger region in the são paulo state (“tapiraí” and “piedade” municipalities), and they could be selected once the existent phenotypic variability indicates, in a considerable extent, their genetic potential. one of the advantages of clonal selection is that enables the capture of genetic superiority of the cultivars perpetuating it throughout the generations. clonal propagation permits the fixation of favorable genetic combinations maintaining a high level of heterozygosity for one or more characteristics of agronomic interest (mckey et al., 2010; bisognin, 2011). table 6. phenotypic (above the diagonal) and genotypic correlations (below the diagonal) between the agronomic traits evaluated in 61 accessions of ginger (z. officinale). characteristic ph ll lw yp rt ntp nlt ph 1 0.748** 0.476** 0.697** 0.449** 0.518** 0.523** ll 0.788** 1 0.671** 0.443** 0.350** 0.386** 0.455** lw 0.518** 0.705** 1 0.401** 0.606** 0.246ns 0.189ns yp 0.730** 0.483** 0.457** 1 0.543** 0.626** 0.483** rt 0.472** 0.376** 0.696** 0.564** 1 0.245ns 0.166ns ntp 0.591** 0.446** 0.299ns 0.697** 0.285ns 1 0.474** nlt 0.598** 0.558** 0.240ns 0.566** 0.189ns 0.657 1 **: significant to 1%; ns: not significant. 283zambrano blanco and baldin pinheiro: agronomic evaluation and clonal selection of ginger genotypes (zingiber officinale roscoe) in brazil genetic variance, heritability and cvg/cve ratio, among other genetic parameters were studied in 90 indian ginger genotypes (islam et al., 2008). similarly to the results obtained in the present study, the authors found little environmental effect on the phenotypic expression of the associated yield traits with high heritability values (>90%) for both height and yield per plant. in a study conducted in ethiopia, genetic variability of 36 ginger accessions was evaluated. high heritability values (>90%) were reported for yield per plant, plant height, rhizome thickness, among other traits (aragaw et al., 2011). most of the accessions evaluated in the present study are commercial cultivars or varieties which are widely adapted to the agro-ecological areas where they are cultivated. this broad adaptation capacity in addition to the favorable conditions for plant growth and crop management may contribute to the high heritability of the agronomic traits evaluated. high heritability values for these traits have been reported in curcuma longa (singh et al., 2003; chattopadhyay et al., 2004; sasikumar, 2005), an specie characterized by its vegetative propagation and it is also a member of the zingiberaceae family. genetic correlations the study on the nature and magnitude of the existent relationships among traits is crucial for breeding purposes. in case that two characters present favorable genetic correlation is possible to obtain genetic gains for one of them by the indirect selection of the second one (vencovsky and barriga, 1992). as confirmed recently in the studies by kumar et al. (2016) and ravishanker et al. (2013); in the present study, yield per plant showed a positive and highly significant correlation with plant height, number of tillers per plant and rhizome thickness. also, the magnitude of genetic correlations was more expressive than for phenotypic correlations (tab. 6). these findings confirm the hypothesis towards that the variability found among the analyzed accessions is mainly genetic. in such scenario, may be plausible the early selection of superior genotypes for agronomic traits such as: plant height, number of tillers per plant, rhizome thickness, etc., and it leads to expressive productive gains taking into account that in some cases indirect selection based on correlated response could lead to faster progress compared with direct selection on the desired trait (cruz et al., 2004). conclusions there was moderate genetic variability among 61 accessions of the esalq/usp ginger germplasm collection. among the studied agronomic traits, yield per plot, rhizome thickness, number of tillers per plant, and leaf width were the most variable characters. the present study identified the following accessions as the most promissory genotypes based on their agronomic performance: gen-05, gen-29, gen-31, gen-32, gen-36, gen-37, gen-40, gen-41, gen42, gen-43, gen-44 and gen-50 because of that they were selected as a potential clones. however, it is important to emphasize that genetic superiority and adaptation of these accessions must be confirmed by conducting new agronomic studies at different environments and seasons in order to validate the obtained results in this study. so far, ginger phenotypic variability in brazil has not been studied, for that reason the results of the present study may be useful in future ginger plant breeding programs and also to promote its cultivation and further study at national level. literature cited abraham, z. and m. latha. 2003. correlation and path analysis in ginger (zingiber officinale rosc). j. spices. arom. crops. 12 (2), 187-189. adaniya, s. 2001. optimal pollination environment of tetraploid ginger (zingiber officinale roscoe ) evaluated by in vitro pollen germination and pollen tube growth in styles. sci. hortic. 90, 219-226. doi: 10.1016/s0304-4238(01)00232-1 adaniya, s. and d. shirai. 2001. in vitro induction of tetraploid ginger (zingiber of ficinale roscoe) and its pollen fertility and germinability. sci. hortic. 88, 277-287. doi: 10.1016/ s0304-4238(00)00212-0 ahmad, s. 2008. diversity study on zingiberaceae genetic resources with special reference to myanmar. plant. genet. resour. 9 (4), 531-542. aragaw, m., s. alamerew, g.h. michael, and a. tesfaye. 2011. variability of ginger (zingiber officinale rosc.) accesions for morphological and some quality traits in etiopia. int. j. agric. res. 6, 444-457. doi: 10.3923/ijar.2011 bisognin, d. a. 2011. breeding vegetatively propagated horticultural crops. crop breed. appl. biotechnol. 11, 35-43. doi: 10.1590/ s1984-70332011000500006  bosetti, f., m.i. zucchi, and j.b. pinheiro. 2011. molecular and morphological diversity in japanese rice germplasm. plant. genet. resour. 9, 229-232. ceballos, h. 2000. genética cuantitativa y fitomejoramiento. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. chattopadhyay, n., j.k. hore., and a. bandyopadhyay. 2004. studies on character association and genetic variability in turmeric. hortic. j. 17, 259-266. chongtham, t., r. chatterjee, v. hnamte, p.k. chattopadhyay, and s.a. khan. 2013. ginger (zingiber officinale rosc.) germplasm evaluation for yield and quality in southern west bengal. j. spices. arom. crops. 22 (1), 88-90. cruz, c.d. 2013. genes: a software package for analysis in experimental statistics and quantitative genetics. acta scientiarum. 35 (3), 271-276. doi: 10.4025/actasciagron.v35i3.21251 cruz, c.d., f.m. ferreira, and l. pessoni. 2011. biometria aplicada ao estudo da diversidade genética. ufv, viçosa, brazil. http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(01)00232-1 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(00)00212-0 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(00)00212-0 http://dx.doi.org/10.3923/ijar.2011 http://dx.doi.org/10.1590/s1984-70332011000500006� http://dx.doi.org/10.1590/s1984-70332011000500006� http://dx.doi.org/10.4025/actasciagron.v35i3.21251 284 agron. colomb. 35(3) 2017 cruz, c.d., a.j. regazzi, and p.c.s. carneiro. 2004. modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. 3. ed. ufv, viçosa, brazil. das, p., s. rai, and a.b. das. 1999. cytomorphological barriers in seed set of cultivated ginger (zingiber officinale rosc.). iranian j. bot. 8 (1), 119-129. elpo, e. and r. negrelle. 2004. zingiber officinale roscoe: aspectos botânicos e ecologógicos. visão acadêmica 5 (1), 27-32. islam, k.m., a.k.m. islam, m. rasul, n. sultana, and m.a. mian. 2008. genetic variability and character association in ginger (zingiber officinale rosc.). ann. bangladesh agric.12 (1), 21-26. jatoi, s.a. and k.n. watanabe. 2013. diversity analysis and relationships among ginger landraces. pak. j. bot. 45 (4), 1203-1214. kumar, a., c. kapoor, h. ra hman, r. karuppaiyan, s. rai, and r . denzog pa 2016. mu ltivariate ana lysis of ginger (zingiber of ficinale rosc.) germplasm of north eastern india. indian j. genet. plant breed. 76 (2), 221-223. doi: 10.5958/0975-6906.2016.00021.3 lincy, a.k., k. jayarajan, and b. sasikumar. 2008. relationship between vegetative and rhizome characters and final rhizome yield in micropropagated ginger plants (zingiber officinale rosc.) over two generations. sci. hortic. 118(1), 70-73. doi: 10.1016/j.scienta.2008.05.012 manhomandas, t.p., k.t. pradeed, p. mayadevi, k.c. aipe, and k. kumaran. 2000. stability analysis in ginger (zingiber officinale) genotypes. j. spices. arom. crops. 9, 165-167. mckey, d., m. elias, b. pujol, and a. duputié. 2010. the evolutionary ecology of clonally propagated domesticated plants. new phytologist 186 (2), 318-332. doi: 10.1111/j.1469-8137.2010.03210.x mohammadi, s. and b. prasanna. 2003. analysis of genetic diversity in crop plants: salient statistical tools and considerations. crop sci. 43, 1235-1248. doi: 10.2135/cropsci2003.1235 muda, m.m., i. halijah and k. norzulaani. 2004. differentiation of three varieties of zingiber officinale rosc. by rapd fingerprinting. malaysian j. sci. 23 (2), 135-139. nandkangre, h., m. ouedraogo, m. sawadogo, s. bado, n. sawadogo, a. ouoba, and m.n. konate 2016. morphometric and agronomic characterization of 56 ginger landraces in burkina faso. j. appl. biosci. 100 (1), 9545-9556. doi: 10.4314/jab.v100i1.6 peter, k.v., p. ravindran, k. nirmal babu, and m. divakaran. 2007. horticulture: vegetables, tubers & spice crops. kerala, india. rai, s., a.b. das, and p. das. 1999. variations in chlorophyll, carotenoids, protein and secondary metabolites among ginger (zingiber officinale, roscoe) cultivars and their association with rhizome yield. new zeal. j. crop hortic. sci. 27 (1), 79-82. doi: 10.1080/01140671.1999.9514083 ratnambal, m.j., r. balakrishnan, and m.k. nair. 1982. multiple regression analysis in cultivars of zingiber officinale rosc. pp. 30-33. in: nair, m.k., t. premkumar, p.n. ravindran, and y.r. sarma (eds.). ginger and turmeric. central plantation crops research institute, kasaragod, malaysia. rattan, r.s. 1989. improvement of ginger. adv. hortic. 9, 333-344. ravishanker, s. k., a. chatterjee, d.k. baranwal, and s.s. solankey. 2013. genetic variability for yield and quality traits in ginger (zingiber officinale roscoe). the bioscan 8(4), 1383-1386. ravindran, p.n. and k. nirmal babu. 2005. ginger: the genus zingiber. crc press, washington, usa. ravindran, p., b. sasikumar, j. george, m. ratnambal, k. nirmal babu, j. zachariah, and r. nair. 1994. genetic resources of ginger (zingiber ofticinale rose.) and its conservation in india. plant. genet. resour. 98, 1-5. sasikumar, b. 2005. genetic resources of curcuma: diversity, characterization and utilization. plant. genet. resour. 3(2), 230-251. doi: 10.1079/pgr200574 sasikumar, b., j.k. george, and p.n ravindran. 1996. iisr varadaa new high yielding ginger (zingiber officinale rosc.) variety. j. spices. arom. crops. 5(1), 34-40. silvestrini, a., a.f. lotério, e. fumanério, f. simão, h.f. carvalho, h.j.h. thieme, i. hammerschmidt, j.a. cordoni, j.c. costa, j.j.v. muller, l.a.f. silva, and s.l. lissa. 1996. a cultura do gengibre. curitiba, brazil. singh, a.k. 2001. correlation and path analysis for certain metric traits in ginger. ann. agric. res. 22, 285-286. singh, y., p. mittal, and v. katoch.2003. genetic variability and heritability in turmeric (curcuma longa l.). himachal j. agric. res. 29, 31-34. vallejo, f.a. and e.i. estrada. 2002. mejoramiento genético de plantas. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. vencovsky, r. and p. barriga. 1992. genética biométrica no fitomelhoramento. sociedade brasileira de genética, riberão preto, brazil. wang, l., f. gao, k. xu, and x. li. 2014. natural occurrence of mixploid ginger (zingiber officinale rosc.) in china and its morphological variations. sci. hort. 172, 54-60. doi: 10.1016/j. scienta.2014.03.043 wicaksana, n., s.a. gilani, d. ahmad, a. kikuchi, and k.n. watanabe. 2011. morphological and molecular characterization of underutilized medicinal wild ginger (zingiber barbatum wall.) from myanmar. plant. genet. resour. 9 (4), 531-542. doi: 10.1017/s1479262111000840 yeh, c.l., s.w. chung, y.w. kuo, t.c. hsu, c.s. leou, s.j. hong, and c.r. yeh. 2012. a new species of zingiber (zingiberaceae) from taiwan, china, based on morphological and molecular data. j. syst. evol. 50 (2), 163-169. doi: 10.1111/j.1759-6831.2011.00179.x http://dx.doi.org/10.5958/0975-6906.2016.00021.3 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2008.05.012 http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.2010.03210.x http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2003.1235 http://dx.doi.org/10.4314/jab.v100i1.6 http://dx.doi.org/10.1080/01140671.1999.9514083 http://dx.doi.org/10.1079/pgr200574 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2014.03.043 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2014.03.043 http://dx.doi.org/10.1017/s1479262111000840 http://dx.doi.org/10.1111/j.1759-6831.2011.00179.x binomial sampling of paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae) in persea americana mill. received for publication: 10 november, 2015. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.54084 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). embrochero@unal.edu.co 2 nataima research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). espinal (colombia). agronomía colombiana 34(2), 209-216, 2016 binomial sampling of paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae) in persea americana mill. muestreo binomial de paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae) en persea americana mill. luis sigifredo caicedo r.1, edgar herney varón d.2, and helena luisa brochero1 abstract resumen fresno (tolima), in colombia, is a notable avocado producer, with 36% of the national production. in this paper, two sampling methods are presented to assess natural populations of paraleyrodes quaintance pos. bondari attacking avocado trees of hass and lorena cultivars under field conditions. the presence/absence of whitef ly nymph colonies on 30 leaves located at the high, medium and low strata per host plant from both cultivars was evaluated. visual estimations were performed to count the number of whitef ly nymphs on 1.25 cm2 of five leaves/ bud in low and medium strata per tree to evaluate the spatial distribution of whitef ly population in accordance to poisson distribution, negative binomial distribution and b parameter of law of taylor. significant differences in percentages of infestation (p≤0.03) from leaves that belonged to the low avocado tree strata were found between the lorena (31.88±1.2%) and hass (15.64±1.8%) cultivars. natural populations of p. pos. bondari were located on the abaxial leaf side, showing an aggregate distribution in avocado tree from orchards located at different altitudes. our findings recommend entomological surveillance for paraleyrodes sp. pos. bondari in fresno (tolima), sampling four branches from the medium and low avocado tree strata through inspection of five buds/branches/tree throughout each branch with the presence/absence method to count whitef ly nymph colonies on the abaxial side of pre-basal leaves. in total, the sampling involved five leaves/branch (20 leaves/strata or 40 leaves/tree) on 13 avocado trees per hectare. el municipio de fresno (tolima) en colombia, es productor destacado de aguacate con una participación del 36%. se presentan en este documento, dos métodos de muestreo para evaluar poblaciones naturales de paraleyrodes quaintance pos. bondari, atacando árboles de aguacate de los cultivares hass y lorena en condiciones de campo. se evaluó la presencia/ausencia de ninfas de esta mosca blanca en el envés de 30 hojas en los estratos inferior, medio y superior de cada planta. se realizó la estimación visual de infestación de ninfas en un área foliar de 1,25 cm2 sobre 5 hojas/brote de los estratos inferior y medio para evaluar la distribución espacial poblacional de la especie asumiendo una distribución poisson, binomial negativa y parámetro b de taylor. se encontraron diferencias significativas para porcentajes de infestación (p≤0,03) entre cultivares lorena (31,88±1,2%) y hass (15,64±1,8%), siendo los estratos inferiores los más infestados. las poblaciones naturales de p. pos. bondari mostraron una distribución agregada en árboles de aguacate localizados a diferentes altitudes. de acuerdo con nuestros resultados, para la vigilancia entomológica de paraleyrodes sp. pos bondari en fresno (tolima) deben tomarse cuatro ramas de los estratos medio y bajo de los árboles de aguacate, inspeccionando 5 brotes/rama/árbol a través de cada rama con el método de presencia/ausencia de colonias de ninfas en el lado abaxial de la hoja pre-basal. en total, el muestreo corresponde a 5 hojas/rama (20 hojas/estrato o 40 hojas/árbol) en 13 árboles de aguacate por cultivar. key words: whitef ly, pest sampling, hass cultivar, lorena cultivar, avocado. palabras clave: mosca blanca, muestreo de plagas, cultivar hass, cultivar lorena, aguacate. (madr, 2012; ica, 2012). fresno recorded paraleyrodes sp. (hemiptera: aleyrodidae) (martin, 2004) as phytosanitary limiting (segura et al., 2012) because nymphs suck the phloem, causing weakening, wilting and chlorosis in avocado trees; adverse effects on the photosynthetic rate and secondary colonization by pathogens associated with sooty mold  (sánchez, 2005; martin, 2006; martin and mound, 2007). introduction the tolima province is the largest producer of avocados in colombia, 6,810 ha, an average yield of 8.6 t ha-1 and annual production of 58,317 t ha-1 (madr, 2012). the municipalities with highest production are fresno (36%), mariquita (28.1%), falan (8.0%), alvarado (7.9%) and palocabildo (2.6%) (madr, 2012). since 2009, a decrease in the average yield associated with abiotic and biotic factors was observed http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.54084 210 agron. colomb. 34(2) 2016 sampling estimates the relative abundance of insect species population in a crop (silva et al., 2014). for insects exploring leaves for food, sampling techniques include: a) beating of leaves on a white background tray and direct counting of insects; b) visual estimate of the number of nymphs in a predetermined standard area, in cm2; and c) collecting leaves in a plastic tray to count injury or damage associated to herbivory (gusmão, 2004; bueno et al., 2005; pinto-zevallos and vanninen, 2013; barbedo, 2014). in this way, it is possible to find patterns of distribution of insect pest populations. if their relationships with the host plant is known, it is possible to define a specific sample unit representing its current infestation (basso et al., 2001; moura, 2001; bueno et al., 2005; bernal et al., 2008). so far, the efficiency of a sampling technique to estimate population densities, infestation levels and spatial dispersion of white f ly in hass and lorena avocado cultivars in fresno, tolima is unknown. it represents a baseline for the establishment of strategies of entomological surveillance and phytosanitary control. this study aimed to determine a sampling method to define levels of infestation and spatial dispersion of paraleyrodes quaintance pos. bondari whitef ly nymphs in order to determine an appropriate sampling strategy in accordance with characteristics of fresno (tolima). materials and methods study site fresno is located north of the department of tolima (05°09’20’’n and 075°02’25’’w). nine productive orchards of avocado (persea americana mill.) cv. hass and lorena with whitef lies as the main phytosanitary problem and covering an altitude range between 1,095 and 1,361 m a.s.l. were selected. the sampling was carried out between august and november 2012. at an altitude of 1,360 m, an average temperature of 21.94°c, relative humidity of 81.37% and average monthly rainfall of 77.18 mm were recorded; while at an altitude of 1,146 m, we registered 22.14°c average temperature, 78.36% relative humidity and an average monthly rainfall of 60.21 mm. the data reported was taken from weather stations watchdog® series 2000 (spectrum technologies, aurora, il). levels of whitefly infestation to establish differences of infestation of whitef ly nymphs, we considered a biweekly sampling on the lower, medium and upper strata, taking 10 avocado trees per cultivar and following nom-066-fito-2002 (mexican official standard for specifications on phytosanitary management and mobilization of avocado) as the standard method (sagarpa, 2002). in each orchard, a systematic sampling along a path following an x transect was conducted with inspection of 30 leaves per tree in each stratum checking presence/ absence of the whitef lies colonies (larral and ripa, 2009). we evaluated the percentage of infested leaves per tree stratum, per cultivar, for each productive orchard according to its altitude. a wilcoxon test (wilcoxon, 1945) was run to compare whitef ly infestation levels, while a kruskal and wallis test compared the whitef ly infestation levels on tree strata (kruskal and wallis, 1952) using program sas v. 9.2 (sas institute, 2009). to determine the relationship between the percentage of infestation of whitef ly (y) and altitudinal distribution of productive orchard of avocado (x), proc reg procedure was performed in statistical program sas v. 9.2 (sas institute, 2009). spatial dispersion of whiteflies to determinate the spatial dispersion of whitef ly, biweekly sampling per three months was conducted based on the visual estimation of percentage of infestation colonies nymphs over a standard prescribed area of 1.25 cm2 per leaf (bueno et al., 2005). simultaneously, the presence or absence of colonies of whitef ly nymphs on the abaxial/ adaxial leaf side were considered as infestation evidence in each stratum per tree (naranjo and ellsworth, 2005; larral and ripa, 2009; nachman, 1981). per strata in each tree, three branches, a meter in length, were taken at 120°, 240° and 360°, with five buds of about 60 cm per sprout, five leaves of apical, intermediate, prebasal and basal disposition were inspected for the presence/absence of the whitef lies colonies. correlations between the percentage of visual estimation defined by presence/absence and number of p. pos. bondari colonies nymphs occupying an area of 1.25 cm2 were determined, recording data for each productive orchard, tree stratum, number of buds and number of leaves. pearson’s correlation was established between percentage of infestation by visual estimation (1.25 cm2) compared to the number of nymphs (sas institute, 2009). once the correlation between the percentage of visual estimation and number of nymphs was established, we estimated the pattern of spatial distribution of whitef ly nymphs in the sampling universe, assuming binomial and poisson models of distribution (basso et al., 2001). in order 211caicedo r., varón d., and brochero: binomial sampling of paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae) in persea americana mill. to establish the theoretical probability of negative binomial and poisson distribution to define the spatial distribution of whitef ly, we followed: η= β0 + αi + gj + δk + (α g δ)ijk (1) where: η = number of counts by percentage of visual estimation of whitef ly nymphs in 1.25 cm2, β0= 1, 2, 3…..9 (orchards sampled), i = 1, 2 and 3 (strata tree), j = 1, 2, and 3 (1200, 1400 and 3600 sprouts per tree), k = 1,2,3,4 and 5 (leaves of each sprout), (α g δ)ijk= total error. if the k parameter has values close to zero when variance is larger than average, it is considered as an aggregate distribution; while, if the k parameter has very large values when the variance (s2) and average (x) tend to be the same, it is assumed a randomized distribution. moments estimators for k: k”= x2/ (s2-x), were α and β are empirical relationship s2 = α + xβ (taylor, 1961). to define a spatial dispersion, values of slope (b) of the taylor’s power law was determined by linear regression between log variance vs log average counts (bueno et al., 2005). because the b value can be considered a measure of aggregation on linear regression (pedigo and zeiss, 1996), b values less than 1.0 indicated a uniform insect pest distribution; if equal to 1.0, they indicate a random dispersion, and if the slope is greater than 1.0, an aggregation distribution is assumed. to determinate sampling accuracy, the coefficient of variation (cv) and relative variance (vr) were obtained (moura, 2001). sample size an optimal sample size (n) was determined by sample estimate of the variance (s2) of the normal population (vergara, 1996), by presence or absence percentages of whitef ly colonies on the abaxial leaf side. the trees included in the sampling were defined by the negative binomial mathematical model n = (1/μ + 1/k)/cv2 (2) where: n is number of trees to be sampled; k is related with negative binomial distribution dispersion rate; μ is the average of insect population estimated in sampling and; cv is the coefficient of variation found in a real sampling area (aranda, 2004). coefficient of variation (cv) and relative variance were determined to define the precision of sampling (moura, 2001). entomological samples the taxonomic identification of whitef lies was based on morphological characteristics (caballero, 1994). results and discussion taxonomic identification whitef lies from each orchard belonged to paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae) (caballero, 1994). doctor john albeiro quiroz, entomologist expert on whitef lies at universidad nacional de colombia, figure 1. vertical distribution of paraleyrodes sp. pos. bondari in productive orchards of avocado, 2012. fresno (tolima). * significance < 0.05 p > |t| wilcoxon. * significance <0.05 pr>|t| wilcoxon. pe rc en ta ge o f i nf es ta tio n/ or ch ar d 1,361 1,360 1,316 1,287 1,260* 1,146*1,235*1,254* 1,095 0 10 20 30 40 50 60 70 altitud (m a.s.l.) cv. lorenacv. hass 212 agron. colomb. 34(2) 2016 and maria del pilar hernandez, a former ciat taxonomist, whitef ly expert (segura et al., 2012), confirmed the taxonomic identification. levels of p. pos. bondari infestation of the evaluated orchards, four revealed significant differences (p≤0.03) for the p. pos. bondari infestation between the cultivars; ‘lorena’ showed higher than average infestation (31.88±1.2%) than ‘hass’ (15.64±1.8%) (fig. 1). the whitef ly infestation percentage, as a dependent variable (y), was not adjusted to a linear regression model (p > f = 0.366; r2 = 0.11), regarding independent variable (x) represented by altitudinal distribution of farms assessed. therefore, it was not possible to determine if altitudinal difference (216 m of difference between places assessed at 1,361 m and 1,095 m) had some inf luence on whitef ly infestation in avocado crops in fresno, tolima. in this context, percentages of paraylerodes pos. bondari infestation were attributed to variations in local production conditions, i.e., pest management, fertilization, pruning, weeding, as well (moura, 2001; rodríguez et al., 2012). for example, whitef ly control activities in orchards located at 1,360 m a.s.l. had infestations below 30.55% monthly, including biological control; while orchards located at 1,146 m a.s.l. based on weekly/biweekly chemical control of whitef ly, had infestation levels of 40.74%. altitude was associated with differences in landscape composition contributing to different abiotic factors that inf luenced plant nutrition (wind, drainage, amount of light received by avocado trees) and insect infestation in field. behavior of phytophagous insects is determined by visual and chemical stimuli from host plants. in fresno, tolima, mature leaves of hass cultivar had more terpenes and steroids as secondary metabolites than ‘lorena’, which was characterized by higher content of total carbohydrates and non-reducing sugars that can act as insect attractant (sierra et al., 2014). these differences, combined with differences in plant architecture of each avocado variety could explain preferences of p. pos. bondari by lorena cultivar in fresno (tolima) in accordance with infestation percentages found there. no statistically significant differences were found in percentage of infestation of p. pos. bondari nymphs on low, medium and high strata leaves on ‘hass’ avocado trees between orchards evaluated. conversely, ‘lorena’ crops showed significant differences of whitef ly infestation levels between strata (p≤0.05) from different orchards (fig. 2). nevertheless, in general, we found more whitef ly infestation (8/11) on the low strata per avocado crops in fresno, tolima. clearly, herbivores prefer host plant structures to get better source of food, oviposition site and appropriate conditions to complete their lifecycle in accordance with the relative abundance and physiological stages (naranjo and ellsworth, 2005). trialeurodes vaporariorum prefers the lower strata in phaseolus vulgaris and phaseolus coccineus, while bemisia tabaci prefers middle leaf strata in sesamum indicum crops (bueno et al., 2005). avocado crops are perennial, with determinate growth. these characteristics avoid abrupt changes in spatial and temporal composition of crops and allow more stable plantinsect relationships (ríos et al., 2005). highest infestation percentages of immature stages of p. pos. bondari on low strata of avocado trees could be explained as response to get figure 2. percentage of infestation level of paraleyrodes sp. pos. bondari in different strata of lorena cultivar trees in fresno (tolima), 2012. * significant level 5% x² kruskall-wallis. * significance level 5% x2 kruskall wallis. pe rc en ta ge o f i nf es ta tio n/ or ch ar d 1,361 1,360 1,316* 1,287* 1,260* 1,1461,2351,254 1,095 0 10 20 30 40 50 80 70 60 90 altitud (m a.s.l.) high stratamedium stratalow strata 213caicedo r., varón d., and brochero: binomial sampling of paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae) in persea americana mill. a microhabitat as refuge of predators and stable secondary metabolites in mature leaves (bernal et al., 2008). spatial dispersion of p. pos. bondari equivalence correlation between percentage of whitef ly nymphs found in 1.25 cm2 per leaf was significant for both cultivars; ‘hass’ (p = 0.0001; r2 = 92) and ‘lorena’ (p = 0.0001, r2 = 84), this allowed for field nymph counts based on area occupied by whitef ly colonies (tab. 1). table 1. correlation between visual estimation of infestation whitefly level and number of nymphs found in a standard area of 1.25 cm2 in leaves of two cultivars of avocado in tolima, colombia. variety visual estimated of area occupied by whiteflies (%) number of nymphs on 1.25 cm2 per leaf ll ul cm hass 4.00 12.11 9.22 12.11 20.22 21.33 20.22 28.33 32.78 lorena 4.67 11.67 9.83 11.67 18.67 18.33 18.67 25.67 27.83 ll, lower limit of area occupied by whitefly infestation; ul, upper limit of area occupied by whitefly infestation; mc, average between ll and ul. during visual estimation, we did not discriminate between whitef ly nymphs instars. however, basso et al. (2001) found it was possible to count and sort out nymphal instars through visual estimation. these authors found a mean number of 3.01 of t. vaporariorum nymphs on apical, postapical and intermediate leaves of tomato crops. because in this present study, variance of counts data of whitef ly nymphs was greater than mean, the best-fitting model was negative binomial distribution (tab. 2). in avocado crops of fresno, tolima, the spatial distribution of p. pos. bondari nymphs was “highly aggregated” with preference to buds located at 120° north (k=0.09) followed by prebasal leaves (k=0.11) (tab. 2). independent of orchard and each evaluated avocado cultivar, regressions between the mean and the variance logarithmic relations of taylor power law showed values of b greater than 1.0, related with aggregated distribution of insect population on lower strata (b = 1.8) and (b = 1.9) for hass and lorena cultivars, respectively (fig. 3). meristems located at 120° outline from lower strata of avocado trees showed values of b = 2.0 in ‘hass’ and b = 1.7 in lorena cultivar, while in pre basales leaves and buds located on lower strata recorded aggregation indexes were b = 2.1 and b = 1.69 for hass and lorena cultivars, respectively. similar dispersion behavior of paraleyrodes sp. pos. bondari infesting avocado trees in fresno tolima has been found in trialeurodes vaporariorum attack ing solanum lycopersicum. in this study, authors found dispersion rates of third instar nymphs were highly aggregated on each plant strata over time, showing an average of k aggregation index of 0.17 (high strata), 0.26 (medium strata) and 0.15 (low strata) (basso et al., 2001). in cucumber (cucumis sativus), regression between the variance and natural logarithm of number of nymph average were signif icant for adults of bemisia tabaci (f = 7.93, n = 8; p = 0.02, b = 1.09); nymphs table 2. dispersion indexes obtained through tests to adjust poisson distribution and negative binomial distribution for populations of paraleyrodes sp. pos. bondari nymphs infested ‘hass’ and ‘lorena’ trees in fresno (tolima), 2012. whitefly nymph colonies on 1.25 cm2 / leaf variable level mean variance x2 poisson pr > chisq x² negative binomial pr > chisq interpretation orchard 954 <0.0001 103.12 0.09 <0.0001 strata low 2.19 45.56 3.36 0.056 1.59 0.11 0.207 aggregate medium buds 120º 2.36 39.66 25.49 <0.0001 1.57 0.09 0.210 aggregate 240º 2.06 61.62 1.43 0.2325 0.05 0.11 0.830 aggregate 360º leaves apical 1.45 32.58 121.54 <0.0001 13.27 0.07 0.003 post.apical 1.74 38.12 26.05 <0.0001 5.01 0.08 0.025 medium 1.85 30.16 26.53 <0.0001 4.04 0.12 0.044 pre-basal 3.01 30.21 1.43 0.0343 0.01 0.11 0.963 aggregate basal x2 poisson <0.0001 was not adjusted to poisson distribution; x2 negative binomial distribution; k, aggregation index. 214 agron. colomb. 34(2) 2016 (f = 65.46, n = 8; p<0.0001; b = 1.47) and, adults and nymphs combined (f = 14.55; n = 8; p = 0.0051, b = 1.72). because cucumber b values were closer to 1.0, the spatial distribution of this whitef ly species was considered aggregated (moura, 2001). spatial distribution of natural populations of paraleyrodes sp. pos. bondari defined a specific sampling unit to represent current whitef ly infestation on avocado trees in fresno (tolima). this corresponded to pre-basal leaf from a bud of 60 cm located at low strata of the host plant. nonetheless, some authors have considered variances less than 25% improve accuracy of sampling (moura, 2001; laurentin and pereira, 2002; gusmão, 2004; bueno et al., 2005); we found that increasing number of buds per branch per tree for sampling, low relative variances (vr) can be obtained. taking five buds/branch/tree to estimate the number of nymph colonies per 1.25 cm2/leaf, we were able to have variances of 16.42 and 13.55 for hass and lorena cultivars, respectively. in the same way, based on presence/absence of nymph colonies per leaf, we registered values of variance of 7.49 for hass cultivar and 6.45 for the lorena cultivar when five buds/branch per tree were taken for the sampling. in this context, farmers and researchers should take 5 buds/branch per tree to have an accurate value of paraleyrodes sp. pos. bondari infesting avocado trees in orchards located in fresno (tolima). for bemisia tabaci in sesame (sesamum indicum), the most appropriate sample size for dynamics population studies is take four to five leaves in basal and medium strata of plants for four repetitions sampling (laurentin and pereira, 2002). these authors found relative variances of 28.20 in the medium strata and 18.17% in the basal strata by direct counts of whitef ly colonies on leaves. likewise, low values of relative variances can be obtained by direct counts of whitef ly on the medium and low strata in cucumber plants (moura, 2001). in this study, presence/absence of nymph colonies was the accepted method by farmers due to its easy application. because in fresno (tolima) this method obtained low relative variances and minor sampling times to define p. pos. bondari infestations in avocado trees in orchards located at different altitudes and it is possible to be adopted easily by farmers, presence/ absence of whitef ly on basal strata leaves is the best entomological surveillance tool to take pest control decisions. sample size sample size was defined based on the visual estimation of the number of whitef ly nymph colonies in 1.25 cm2 on five leaves/bud in low strata. to find at least 60% of p. pos. bondari infestation per leaf/ branch, it is necessary to have five to eight observations per avocado tree. if the number of branches/tree sampled is reduced, the number of sample sizes (no. leaves/branch) is increased and accuracy of sampling can be decreased until 75%; hence, it is necessary to spend more time and money by farmers. consequently, we suggest taking four branches/tree, inspecting ten leaves on each branch or take eight branches per tree, inspecting four branches from the low tree strata or four branches from the medium avocado tree strata, and inspecting five pre-basal leaves on five buds of 60 cm length. in accordance to statistical parameters of negative binomial distribution of p. pos. bondari whitef ly: dispersion index (k = 0.11); mean of insect population sampled (x = 3.01) and its variation coefficient (vc = 0.3) found on pre-basal leaf on low strata of avocado trees; we found a sample size of 13 trees/ha. figure 3. relationship between natural logarithm of the variance (ln s²) and natural logarithm of number of nymph average (ln x) on whitefly paraleyrodes sp. pos. bondari in lower strata of hass and lorena avocado cultivars trees. fresno (tolima), 2012. a, hass cultivar; b, lorena cultivar. ln s 2 a ln x cv. hass -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 -1 1 0,5 0 -0,5 1,5 2 2,5 3 ln s 2 b ln x cv. lorena -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0 1 1,5 2 2,5 0,5 ln s2= 1,9692 ln x + 0,8722 r2=0,9421 f=137,17 p<.0001 ln s2= 1,8042 ln x + 0,9412 r2=0,9542 f=116,83 p<.0001 215caicedo r., varón d., and brochero: binomial sampling of paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae) in persea americana mill. conclusions paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae), whitef ly found infesting avocado trees located at different altitudes from fresno, tolima showed an aggregated distribution as expected for pest insects on agriculture systems. in fresno (tolima), sampling of paraleyrodes sp. pos. bondari should be conducted, taking four branches from the medium and low avocado tree strata through inspection of five buds/branch per tree throughout each branch with the presence/absence method to count whitef ly nymph colonies on the abaxial side of pre-basal leaves. in total, the sampling involved five leaves/branch (20 leaves/strata or 40 leaves/tree) on 13 avocado trees/ha. the paraleyrodes sp pos. bondari behavior was similar to other whitef lies reported as pests in commercial crops. acknowledgments the authors want to express thanks to colciencias, corpoica – nataima research center; asofrutos and asfruher, institutions who contributed financially to this project. additionally, we thank the farmers of avocado crops in fresno (tolima) for allowing us to carry out whitef ly sampling in their orchards. special thanks to rosie holmes at lincoln university, new zealand for reviewing the english of this document. literature cited aranda, g.a. 2004. trips del palto (heliothrips haemorrhoidalis bouche): disposición espacial a nivel de huerto y determinación del número de muestras a utilizar en paltos. pontificia universidad católica de valparaiso, quilota, chile. barbedo, j.g.a. 2014. using digital image processing for counting whitef lies on soybean leaves. j. asia pac. entomol. 17, 685-694. doi: 10.1016/j.aspen.2014.06.014 basso, c., j. franco, g. grille, and c. pascal. 2001. distribución espacial de trialeurodes vaporariorum (homoptera: aleyrodidae) en plantas de tomate. bol. san. veg. plagas 27, 475-487. bernal, l., l. pesca, d. rodríguez, f. cantor, and j. cure. 2008. plan de muestreo directo para trialeurodes vaporariorum (westwood) (hemiptera: aleyrodidae) en cultivos comerciales de tomate. agron. colomb. 26, 266-276. bueno, j.m., c. cardona, and p. chacón. 2005. fenología, distribución espacial y desarrollo de métodos de muestreo para trialeurodes vaporariorum (homóptera: aleyrodidae) en habichuela y fríjol. rev. colomb. entomol. 31, 161-170. caballero, r. 1994. clave de campo para inmaduros de moscas blancas de centroamérica (homoptera: aleyrodidae). ceiba 35, 47-51. gusmão, m.r. 2004. muestreo del minador de hoja liriomyza trifolii (burgess) (diptera: agromyzidae) en el cultivo del tomate en coimbra e viçosa, brasil. phd thesis. universidade federal de viçosa, viçosa, brazil. ica, instituto colombiano agropecuario. 2012. manejo fitosanitario del cultivo del aguacate hass (persea americana mill). in: www.ica.gov.co/getattachment/4b5b9b6f-ecfc-46e1-b9cab35cc1cefee2/-nbsp;manejo-f itosanitario-del-cultivo-deaguacate.aspx; consulted: march, 2016. larral, p. and r. ripa. 2009. manejo de plagas en paltos y cítricos. instituto de investigaciones agropecuarias (inia), santiago. kruskal, h. and w.a. wallis. 1952. use of ranks in one-criterion variance ana lysis. j. am. stat. assoc. 47, 583-621. doi: 10.1080/01621459.1952.10483441 laurentin, h. and c. pereira. 2002. patrón de distribución y muestreo de estados inmaduros de la mosca blanca bemisia tabaci gennadius (hemiptera: aleyrodidae) en ajonjolí (sesamun indicum l). bioagro 14, 145-152. madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2012. anuario estadístico de frutas y hortalizas 2007-2011. in: www.agronet. gov.co/www/htm3b/public/anuario/anuariofh20062010.pdf; consulted: april, 2016. martin, j. 2004. whitef lies of belize (hemiptera: aleyrodidae). part 1. introduction and account of the subfamily aleurodicinae quaintance & baker. zootaxa 681, 1-119. martin, j.h. 2006. the identity of paraleyrodes perseae (quaintance) (stemorrhyncha: aleyrodidae), a potential pest of fruit trees in the united states and beyond. zootaxa 1128, 3547. martin, j.h. and l.a. mound. 2007. an annotated check list of the world’s whitef lies (insecta: hemiptera: aleyrodidae). zootaxa 1492, 84. moura, f.m. 2001. plano de amostragem convencional da moscabranca bemisia tabaci (genn.) (homoptera: aleyrodidae) na cultura do pepino. msc thesis. programa de pós-graduação em entomologia, universidade federal de viçosa, viçosa, brazil. nachman, g. 1981. a mathematical model of the functional relationship between density and spatial distribution of a population. j. anim. ecol. 50, 453-460. doi: 10.2307/4066 naranjo, s.e. and p.c. ellsworth. 2005. mortality dynamics and population regulation in bemisia tabaci. entomol. exp. appl. 116, 93-108. doi: 10.1111/j.1570-7458.2005.00297.x pedigo, l.p. and m.r. zeiss. 1996. analyses in insect ecology and management. iowa state university press, ame, ia. pi nto-z eva l los, d.m. a nd i. vä nni nen. 2013. yel low st ick y traps for decisión-making in whitef ly management: what has been achieved? crop prot. 47, 74-84. doi: 10.1016/j. cropro.2013.01.009 ríos, d., d.m. corrales, g.j. daza, and a. aristizábal. 2005. aguacate: cultivares y patrones importantes para colombia. profrutales; palmira profrutales feriva, candelaria, colombia. rodríguez, i., j. bueno, c. cardona, and h. morales. 2012. biotipo b de bemisia tabaci (hemiptera: aleyrodidae): plaga de pimentón en el valle del cauca, colombia. rev. colomb. entomol. 38, 14-22. sagarpa. 2002. norma oficial mexicana. nom-066-fito-2002. especificaciones para el manejo fitosanitario y movilización del aguacate. diario oficial. secretaria de agricultura, ganadería de desarrollo rural, mexico df. pp. 54-65. http://www.ica.gov.co/getattachment/4b5b9b6f-ecfc-46e1-b9ca-b35cc1cefee2/-nbsp;manejo-fitosanitario-del-cultivo-de-aguacate.aspx http://www.ica.gov.co/getattachment/4b5b9b6f-ecfc-46e1-b9ca-b35cc1cefee2/-nbsp;manejo-fitosanitario-del-cultivo-de-aguacate.aspx http://www.ica.gov.co/getattachment/4b5b9b6f-ecfc-46e1-b9ca-b35cc1cefee2/-nbsp;manejo-fitosanitario-del-cultivo-de-aguacate.aspx http://www.agronet.gov.co/www/htm3b/public/anuario/anuariofh20062010.pdf http://www.agronet.gov.co/www/htm3b/public/anuario/anuariofh20062010.pdf 216 agron. colomb. 34(2) 2016 sánchez, j. 2005. control de mosca blanca (paraleyrodes persea quaitance y/o tetraleurodes persea) con microorganismos entomopatógenos. boletin el aguacatero 44, 15-21. sas institute. 2009. sas user guide: statistical analysis system, version 9.2. cary, nc. segura, s.c., d.m. moreira, and d.w. gómez. 2012. identificar las especies de mosca blanca y evaluar en campo el potencial de control con diferentes alternativas en el municipio de fresno tolima. undergraduate thesis. universidad de ciencias ambientales y aplicadas (udca), bogota. sierra, p.v., l.f. quiroga, and e.h. varón d. 2014. preferencia de mosca blanca (paraleyrodes sp.) por cultivares de aguacate (persea americana mill.) en fresno, tolima. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 15, 197-206. silva, a., t. mota, m. fernandes, and s. kassab. 2014. sequential sampling of bemisia tuberculata (bondar, 1923) (hemiptera: aleytodidae) on cassava crop. an. acad. bras. ciênc. 86, 889896. doi: 10.1590/0001-37652014117212 taylor, l.r. 1961. aggregation, variance and the mean. nature 189, 732-735. doi: 10.1038/189732a0 vergara, r.r. 1996. entomología económica. universidad nacional de colombia, medellin, colombia. pp. 76-124. wilcoxon, f. 1945. individual comparisons by ranking methods. biometrics bull. 1, 80-83. doi: 10.2307/3001968 editorial la revista agronomía colombiana continúa con su ca-tegoría a2 en publindex de acuerdo con lo establecido en la resolución 376 de colciencias en la cual se extiende la categoría de las revistas hasta que se conozca el nuevo reglamento de las revistas académicas en colombia. el nuevo sistema de evaluación de las revistas tendrá muy en cuenta las citaciones recibidas en los índices de bibliográficos de importancia internacional como scopus y web of science. es por ello que los esfuerzos en mejorar la visibilidad internacional han permitido ubicar a la revista agronomía colombiana dentro del grupo d2 según la clasificación realizada para las revistas colombianas por el ranking rev-sapiens (sapiens research group). asimismo, otra buena noticia para nuestros lectores es la vinculación de nuestros artículos con la plataforma de conocimiento agricultura familiar (fao). a continuación se presenta a nuestros lectores el contenido de este segundo número con diversos autores internacionales procedentes de países como perú, ecuador, venezuela, españa, alemania y francia. la sección de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular presenta un artículo sobre la evaluación de nuevas variedades de caña de azúcar a través de estadística no paramétrica. en caso de la sección de fisiología de cultivos se enlistan distintos artículos que abordan temáticas como el crecimiento bajo invernadero de pimentón de colores, la comparación del rendimiento del cultivo de fresa en condiciones de macrotunel y campo abierto, la distribución de carbohidratos no estructurales en la planta de uchuva en fructificación, la respuesta fisiológica al déficit hídrico para dos genotipos de palma de aceite promisorios y alternativas de fertilización para el cultivo de tabaco para campoalegre y garzon (huila, colombia). dentro de la sección de protección de cultivos tenemos un artículo sobre la variabilidad genética procedente de aislamientos de papaya ringspot virus provenientes de norte de santander frente a regiones aledañas en colombia. agronomía colombiana 33(2), 129-130, 2015 the journal agronomia colombiana shall maintain its a2 category in publindex in accordance with resolution 376 from colciencias, which extends the category of journals until the new regulation of academic journals in colombia is established. the new journal evaluation system will emphasis the citations received in prominent international bibliographic indices such as scopus and web of science. furthermore, the efforts to improve the international presence of agronomia colombiana have resulted in the journal being moved to the d2 group according to the classification carried out for colombian journals by ranking rev-sapiens (sapiens research group). other good news for our readers include the fact that our articles will be linked to the family farming knowledge platform (fao). the content of the second volume presents several international authors to our readers, from countries such as peru, ecuador, venezuela, spain, germany, and france. the section on plant breeding molecular biology and genetic resources contains an article on the evaluation of new sugar cane varieties with nonparametric statistics. the crop physiology section has several articles that deal with topics such as the cultivation of sweet paprika in greenhouses, a comparison of strawberry crop yields in high tunnel and open field conditions, the distribution of nonstructural carbohydrates in cape gooseberry plants during fructification, the physiological response to water deficits in two promising oil palm genotypes and fertilization alternatives for tobacco crops in campoalegre and garzon (huila, colombia). there is an article in the crop protection section on the genetic variability of papaya ringspot virus isolates from norte de santander as compared to bordering regions in colombia. this section also has an article dealing with the results of an evaluation of different chlorine dioxide doses and resistance inducers for the control of banana moko. another article presents the results of a study on the sustainability of bean cultivation on the agron. colomb. 33(2) 2015130 en segundo lugar un artículo que presenta los resultados de la evaluación de diferentes dosis de dióxido de cloro e inductores de resistencia al control del moko en banano. también se presenta un artículo con los resultados de un estudio sobre la sostenibilidad del cultivo de fríjol en la costa caribe colombiana en el uso tanto de bioinsumos como de agroquímicos. los artículos contenidos dentro de la sección de fisiología y tecnología poscosecha se presentan diversos temas como la incidencia del tratamiento térmico y sacarosa en la calidad del puré de arazá almacenada, la variación de los ácidos grasos en aguacate ‘hass’ en relación con la altitud y el estado de madurez del fruto, el comportamiento poscosecha de frutos de ciruelo ‘horvin’ con aplicación de etileno, un modelo sobre la hidrólisis enzimática de yuca a través del método alcalino y la caracterización de almidones de papa con el propósito de obtener bioetanol. la sección de suelos, fertilización y manejo de aguas contiene un primer artículo que evalúa diferentes soluciones dispersantes para la determinación granulométrica de suelos y un segundo artículo que evalúa la reutilización del sustrato degrado de pleurotus ostreatus en combinación con salvado de trigo y el suplemento comercial calprozime®. en la sección de economía y desarrollo rural se consideró un estudio sobre los factores que influyen en la compra de productos orgánicos en el área metropolitana de lima, perú. en la sección de notas científicas se presenta la evaluación agronómica de la variedad de cebada iniap-palmira 2014 adaptada en condiciones de altura (>3.000 msnm) en los andes de ecuador. esta colección de artículos, incluida en la reciente revista de agronomía colombiana, muestra de nuevo la variabilidad de la agricultura tropical y que a través de la investigación, se generan nuevas variedades, mayor conocimiento de su fisiología, alternativas de control de plagas y enfermedades, métodos de producción más amigables con el ambiente, entre otros temas de importancia. colombian caribbean coast in the use of bioinputs and agrochemicals. the articles found in the postharvest physiology and technology section present diverse topics, such as the effect of sucrose and thermal treatments on the quality of stored arazá puree, the variation of fatty acids in ‘hass’ avocados in relation to altitude and the maturity stage of the fruits, the postharvest behavior of ‘horvin’ plum fruits with applications of ethylene, a model of the enzymatic hydrolysis of cassava using the alkaline method and a characterization of potato starches in order to obtain bioethanol. the soils, fertilization, and management of water section contains an article on the evaluation of different dispersion solutions for the determination of the granulometery of soils and a second article on the evaluation of reusing degraded pleurotus ostreatus substrates in combination with wheat bran and the commercial supplement calprozime®. the economy and rural development section considers a study on the factors that influence the purchase of organic products in the metropolitan area of lima, peru. finally, the scientific notes section contains an agronomic evaluation of the barley variety iniap-palmira 2014, adapted to the altitudes of the ecuadorian andes (>3,000 m a.s.l.). the collection of articles found in this edition of agronomia colombiana demonstrates once again the variability of tropical agriculture and that research in this field produces new varieties, greater knowledge on physiology, alternatives for controlling pests and diseases, production methods that are more environmentally friendly, and other significant results. gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias prueba4_34(3)+rev_agrocol.pdf editorial agronomía colombiana continúa publicando artículos relacionados con las más diversas áreas de la agricultura nacional e internacional, desde el fitomejoramiento hasta las ciencias alimentarias, con temas de gran interés y actualidad que incluyen tanto cambio climático y agroecología, como fisiología y protección de cultivos. todos estos son temas esenciales para el desarrollo de la agricultura y la producción de alimentos en un mundo cambiante y creciente, resaltando la importancia del intercambio de información científica y técnica entre los grupos de trabajo y los lectores en el continente americano y el mundo en general. por esta razón, la revista está integrada en diferentes índices y bases de datos nacionales e internacionales como son publindex (a2), scielo, redalyc y scopus, entre otros, y todos los textos son gratuitos para descargar en internet (p.e. en researchgate y sinab). en este número de agronomía colombiana tenemos 11 trabajos, dos de ellos en la sección de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular, uno sobre caracterización molecular y análisis de libertad de operación de híbridos de maíz de variedades colombianas y genéticamente modificadas y el otro sobre detección y caracterización del genoma de aislamientos de potato virus y infectando papa, en la unión (antioquia, colombia). en la sección de fisiología de cultivos también hay dos artículos, el primero estudia el impacto de la época seca sobre el intercambio de gases en progenies de palma de aceite y del híbrido interespecífico (elaeis oleifera x elaeis guineensis) bajo condiciones de campo en la zona oriental de colombia, mientras un segundo trabajo, en el área de frutales, evalúa las características físico-químicas de frutos de mora de castilla (rubus glaucus benth.) provenientes de cuatro zonas productoras de cundinamarca, colombia. tenemos un solo artículo en la sección protección de cultivos, que valora la calidad de aplicación de una pulverizadora de acción manual en el cultivo de espinaca. en la sección de suelos, fertilización y manejo de agua, se estudia la variabilidad espacial de humedad y compactación en suelos con diferentes cubiertas vegetales. agronomía colombiana 34(3), 307-308, 2016 agronomía colombiana journal continues publish-ing research articles of the domestic and interna-tional agriculture from a variety of different fields, beginning with plant breeding to food sciences, including interesting topics not only about the climate change and agroecology, but also about crop physiology and crop protection. all these are essential topics for the development of agriculture and the production of food in a changing and growing world, underlining the importance of interchange scientific and technic information between many working groups and lectors in the american continent and the world, in general. for that, the journal is integrated in different indices and databases such as publindex (a2), scielo, redalyc and scopus, among others, and all texts are free for downloading in the internet (e.g., researchgate and sinab). in this issue of agronomía colombiana we have 11 papers, two of them in the plant breeding, genetic resources and molecular biology section, one about molecular characterization and freedom to operate analysis of maize hybrids from genetically modified and colombian varieties, and the other about detection and genome characterization of potato virus y isolates infecting potato in la unión municipality of antioquia (colombia). in the crop physiology section there are also two articles, the first study the impacts of the dry season on the gas exchange of oil palm and interspecific hybrid (elaeis oleifera x elaeis guineensis) progenies under field conditions in eastern colombia, while the second is in the area of fruits evaluating the physicochemical characteristics of blackberry fruits from four production zones of cundinamarca, colombia. we have only one article in the section crop protection, the assessment of pesticide application quality with a manual sprayer in spinach, while in the soils, fertilization and management of water section the spatial variability of moisture and compaction in soils with different plant covers is studied. agron. colomb. 34(3) 2016308 dos artículos tratan temas en la sección agroclimatología y cambio climático, el primero evalúa los efectos del uso del suelo sobre el flujo de co2 del suelo en el páramo de guerrero, colombia, el segundo trabajo se realizó en clima cálido sobre la metodología de zonificación agroclimática para sistemas de producción agrícola en la región seca del caribe de colombia. en la sección de agroecología se estudió la presencia de hongos micorrízales y una pseudomonas sp. fluorescente en la rizosfera de cacao en agroecosistemas y sus efectos en el crecimiento de plántulas de cacao. un análisis de la red de conocimientos sobre la extensión rural en colombia es el documento presentado en la sección de economía y desarrollo rural, mientras este número de agronomía colombiana termina con una contribución a la sección de ciencia y tecnología de alimentos que investiga sobre los cambios microestructurales y el efecto sobre las proteínas miofibrillas de la carne del pescado yamú (brycon amazonicus) durante la conservación en frío. in the agroclimatology and climate change section, the first paper evaluate the effects of land use on soil co2 flux in the paramo de guerrero, colombia, and a second one is about the agroclimatic zoning methodology for agricultural production systems in dry caribbean region of colombia, while the article in the agroecology section studied the presence of mycorrhizal fungi and a fluorescent pseudomonas sp. in the rhizosphere of cacao in two agroecosystems and their effects on cacao seedling growth. a network analysis of knowledge building on rural extension in colombia is the paper presented in the economy and rural development section and this issue of agronomia colombina ends with a contribution to the science and technology of food section dealing about microstructural changes and the effect on myofibril proteins in yamu (brycon amazonicus) fish meat during cold storage. gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias effect of nitrogen and potassium on plant height and stem diameter of jatropha curcas l. in colombian tropical dry forest received for publication: 28 february, 2019. accepted for publication: 14 october, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.78172 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, nataima, el espinal, tolima (colombia). 2 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: svmagnitskiy@unal.edu.co agronomía colombiana 37(3), 203-212, 2019 abstract resumen the use of raw materials of jatropha curcas l. to produce biofuel is of increasing interest in colombia; little information is available on this species as a crop. this research evaluated plant height (hp) and basal stem diameter (bsd) of j. curcas as affected by different rates of nitrogen (n) and potassium (k) during the first 435 days of growth (dap). the experiment involved a repeated measures design with inter-subject factors of fertilization (n dose, k2o dose nested in n dose) and an intra-subject factor of evaluation time. the hp varied both as a function of n dose and the k2o dose nested in the n dose. the tallest plants were obtained with 150 kg ha-1 n and 180 kg ha-1 k2o treatment. with simultaneous confidence intervals of bonferroni, we compared the evaluation times indicating for hp non-overlapping intervals at 435 dap (150 kg ha-1 n and remaining levels of this factor) and at 255 dap (180 kg ha-1 k2o and remaining levels of this factor). the application of n fertilizers resulted in thicker stems as compared to control plants. mathematical predictive models were obtained for hp and bsd in j. curcas using a multiple regression analysis. these models permitted future rapid and non-invasive predictions for j. curcas growth in the field. el uso de materias primas vegetales de jatropha curcas l. para producir biocombustibles es de creciente interés en colombia, mientras que hay poca información disponible sobre esta especie como cultivo. este estudio evaluó la altura de la planta (hp) y el diámetro del tallo basal (bsd) de j. curcas según lo afectado por las diferentes dosis de nitrógeno (n) y potasio (k) durante los primeros 435 días de crecimiento (dap). el experimento incluyó un diseño de medidas repetidas con factores de fertilización entre sujetos (dosis de n, dosis de k2o anidadas en la dosis de n) y un factor de tiempo de evaluación. la hp varió tanto en función de la dosis de n como de la dosis de k2o anidada en la dosis de n, obteniéndose las plantas más altas con aplicación de 150 kg ha-1 n y 180 kg ha-1 k2o. con los intervalos de confianza simultáneos de bonferroni, se compararon los tiempos de evaluación indicando para hp intervalos no superpuestos a 435 dap (150 kg ha-1 n y niveles restantes de este factor) y a 255 dap (180 kg ha-1 k2o y el resto niveles de este factor). la aplicación de fertilizantes n dio como resultado tallos más gruesos en comparación con las plantas de control. los modelos de predicción matemática se obtuvieron para hp y bsd en j. curcas utilizando un análisis de regresión múltiple. estos modelos permiten en futuro predicciones rápidas y no invasivas del crecimiento de j. curcas en campo. key words: grow th, modeling, macronutrients, minera l nutrition, euphorbiaceae. palabras clave: crecimiento, modelación, macronutrientes, nutrición mineral, euphorbiaceae. effect of nitrogen and potassium on plant height and stem diameter of jatropha curcas l. in colombian tropical dry forest efecto del nitrógeno y el potasio en la altura de la planta y el diámetro del tallo de jatropha curcas l. en el bosque seco tropical de colombia omar montenegro1, stanislav magnitskiy2*, and aquiles darghan2 introduction in the search for sustainable sources of energy, plant materials for the production of biofuel have recently attracted attention. jatropha curcas (euphorbiaceae) produces seeds containing 27-43% inedible oil that can be converted into biodiesel (chhetri et al., 2008). this shrub adapts easily to various tropical climatic conditions and can grow on marginal lands of low fertility and does not compete with traditional crops (matos et al., 2014). these characteristics extend perspectives for the plant’s cultivation in northwestern south america. however, these features (low requirements in mineral nutrients and water, low labor demand, and tolerance for salinity, pests and diseases) were recorded for genotypes from the wild. little information on these characteristics is available in the field under colombian conditions (campuzano, 2008; arévalo et al., 2011). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 204 agron. colomb. 37(3) 2019 one of the factors that limits growth and dry mass production in j. curcas is a deficiency of macronutrients in the soil (silva et al., 2009; ahmed et al., 2016). fertilization that is nitrogen-poor could severely diminish biomass production in j. curcas, reducing plant height and affecting leaf formation (wang et al., 2011). mohapatra and panda (2011) found that growth and yield of j. curcas in poor soils were highly inf luenced by the application of npk fertilizers. according to kalannavar et al. (2009), seed yield in j. curcas treated with 100-100-150 kg ha-1 per year of n-p2o5-k2o increases 4.5-fold, reaching 3,937 kg seeds ha-1 per year as compared to absolute control without fertilization (875 kg ha-1 per year). also, patil and parameshwarappa (2007) report significant increases in plant height, basal stem diameter, number of branches, and a respective seed yield of 1,475 kg ha-1 per year following the application of 80-80-80 kg ha-1 n-p2o5-k2o. in thailand, a significant increase in seed yield up to 1,559 kg ha-1 per year was achieved in plants of 75 cm height and fertilized with 15-15-15 n-p2o5-k2o at a rate of 312.5 kg ha-1 (suriharn et al., 2011). several studies carried out in brazil emphasize the need for n fertilization in j. curcas, mainly due to the high losses of n caused by its volatilization and leaching in tropical soils (collier et al., 2006; lara and souza, 2008). plant height (hp) and basal stem diameter (bsd) are used in j. curcas to estimate plant biomass as reported by makungwa et al. (2013), who obtained an allometric model to estimate woody biomass using bsd under field conditions. these authors do not recommend a generalized application of models since these are determined for each specific site and, as far as possible, according to the authors should be applied on fully developed trees. in the wild this species can reach a height of more than 5 m with stems of a sympodial growth, since several stems produce branches close to the soil surface (tigere et al., 2006). bártoli (2008) states that a j. curcas crop should be pruned to a maximum of 2.5 m height to induce lateral branching. this increases the number of fruits per plant, facilitates control of pests and weeds, and provides easy harvesting by gaining access to all sectors of the crop canopy. according to de lima et al. (2016), j. curcas tends to increase height at high sowing densities due to interspecific competition, a condition that accelerates plant development and fruit production in this species. the same authors obtain the minimum seed yield per plant at the highest sowing density (2,500 plants ha-1). in this context, plant height is determined by agronomic practices that inf luence growth and dry mass allocation and in j. curcas has a direct inf luence on crop yield (tjeuw et al., 2015). in colombia, there are few studies on j. curcas growth. pedraza and cayón (2010) evaluate environmental effects on growth and plant morphometry of j. curcas (brazil ecotypes) in the provinces of vichada and santander. the plants at these locations did not significantly differ in height or number of secondary stems per plant; however, leaf dry weight and leaf area vary according to leaf strata (pedraza and cayón, 2010). these results suggest that j. curcas could increase leaf area to intercept more solar radiation, an aspect reported in other woody species of c3 photosynthesis (larcher, 2003). more than 600,000 ha of land in colombia are considered to be appropriate for the cultivation of j. curcas, with the upper magdalena region of the country exhibiting high potential for crop production (campuzano, 2008). the growth response of j. curcas to fertilizer treatments should be studied with emphasis on arid soils of low fertility, such as the ones present in this region. the objective of the present study was to evaluate the effect of n and k rates on hp and bsd of j. curcas under agroclimatic conditions of colombian tropical dry forests in order to contribute to agronomic practices that would allow predictable levels of productivity. materials and methods experimental site and plant material the study was conducted between march 2012 and august 2013 beginning from planting at day one to day 435 of field growth. the research took place at the nataima experimental center, colombian corporation of agricultural research (agrosavia) located in espinal (tolima province, colombia). the crop was established in a tropical dry forest (bs-t) zone according to holdridge (1967). the area was located at coordinates 4°11’14” n and 74°57’22” w at 371 m a.s.l. and characterized by mean 28°c air temperature, 70% relative air humidity, and 1,270 mm annual precipitation (ideam, 2017). jatropha curcas seeds of elite ecotype m-3 were obtained from the “genetic improvement program of jatropha curcas” of corpoica 2006-2011. the seeds were planted in black plastic bags with a 4 kg capacity and were placed under a plastic mesh providing 60% shading. the substrate was a 2:1:1 mixture (v/v/v) of sandy loam soil: rice husk 60% burnt: compost. the substrate had ph 5.5, 4.1% organic matter, and available contents of 67.7 mg kg-1 phosphorus and 0.55 cmol+ kg-1 potassium. 205montenegro, magnitskiy, and darghan: effect of nitrogen and potassium on plant height and stem diameter of jatropha curcas l. in colombian tropical dry forest sprinkler irrigation was applied twice a week and seedlings emerged 4 d after planting (dap). eight days later, the plastic mesh was removed and seedlings were left free to solar exposure. at 45 dap the plants had between 5 and 6 true leaves and a height of 35 cm and were transplanted into a field during the rainy season that was characterized by a mean air temperature of 28°c and a mean precipitation rate of 80 mm m-2. from may 2012 to july 2013, the mean air temperature was 27.8°c and relative air humidity oscillated between 70 and 85%. in june-august 2012, the experimental area had supplementary irrigation to avoid a water deficit balance. during 2013, the dry season had low precipitation during january and february (28.9°c mean air temperature and 65.3 mm m-2 monthly precipitation) and a rainy period during march-may had a mean air temperature of 27.0°c and a monthly precipitation of 160.4 mm m-2. plant establishment in the field and fertilizer treatments the planting distance in the field was 3x2 m which is considered adequate for monoculture of j. curcas for providing high yields, reducing intraspecific competition, and facilitating fruit harvest and weed control (ghosh et al., 2007). a randomized complete block design was established with 4 replicates and 24 plants per experimental unit, separated by a border row, for a total of 1,184 plants ha-1. the experiment was carried out in an inceptisol sandy loam soil identified as typic haplusterts with 1.2% organic matter (tab. 1) and good drainage capacity. considering the soil characteristics and responses to fertilizer applications reported for j. curcas in earlier studies (patil and parameshwarappa, 2007; kalannavar et al., 2009; suriharn et al., 2011), the doses of fertilizers were established between 0 and 150 kg ha-1 per year for n and between 0 and 180 kg ha-1 per year for k2o. these doses were arranged in a scheme comprising 12 treatments including control treatments with either n or k applied and an absolute control without nk application (tab. 2). the sources of fertilizers were urea and potassium chloride. other mineral elements were applied pre-transplant in equal doses for all treatments: 46 kg ha-1 p2o5, 44 kg ha-1 ca, 18.8 kg ha-1 mg, 27.2 kg ha-1 s, 3.18 kg ha-1 mn, 2.4 kg ha-1 zn, and 1 kg ha-1 b. the annual doses of fertilizers in each treatment were fractioned into four applications starting one month after transplanting; fertilizers were applied evenly around the stem and covered with a soil layer of approximately 1 cm. weed control was accomplished manually and complemented with a tractor-operated drag scraper between the rows. no pruning was performed on plants during the development of the experiment. plant sampling five destructive plant samplings (45 d after each fertilization) were carried out at 75, 165, 255, 345, and 435 dap. four plants were evaluated in each treatment for a total of 48 plants at each sampling moment. the plants were cut at soil level and plant height (hp) was measured (cm) from the stem base at soil level to the apex of the principal orthotropic stem. basal stem diameter (bsd) was measured at the base of the principal stem with an electronic digital caliper (mitutoyo absolute digital caliper 500-197-20, japan). data analysis statistical analyses involved descriptive and inferential components using bivariate and univariate approaches. initially, descriptive statistics (mean, standard error of mean, and standard deviation) for hp and bsd were applied for each treatment and each moment of evaluation associated with factors of n and k2o doses. a three-dimensional dispersion diagram visualized hp and bsd at each evaluation time for two contrasting treatments, absolute control and a treatment combining high rates of n (150 kg ha-1) and k2o (120 kg ha-1). the experiment involved a repeated measures design with inter-subject factors of fertilization rates (k2o dose was nested in n dose due to the origin table 1. chemical characteristics of ap horizon of soil at the experimental site. horizon ph organic matter (%) p s exchangeable cations cec micronutrients ca mg k na fe cu mn zn b (mg kg-1) (cmol+ kg-1) (mg kg-1) ap (0-18 cm) 6.3 1.21 39.8 2.6 4.7 1.12 0.24 0.13 6.19 36.0 1.27 2.6 0.14 0.2 table 2. combination of n and k2o doses in fertilizer treatments. n (kg ha-1) 0 50 100 150 k2o (kg ha -1) 0 120 60 120 180 0 60 120 180 60 120 180 206 agron. colomb. 37(3) 2019 of the k2o dose, so that different levels of the k2o factor shared a single level of the n factor) and an intra-subject factor of evaluation time (75, 165, 255, 345, and 435 dap) (davis, 2002; montgomery, 2013). the hp and bsd were used as response variables. a bivariate analysis of variance was applied to adjusted linear model. p values less than 5% were considered significant but the effects with significance less than 10% were taken into account; this was done in order not to rule out any effect that might be significant in the model. with simultaneous confidence intervals of bonferroni, the evaluation moments were compared using error bars, since it is usual in growth models to search for significant interactions between inter-subject factors and evaluation time. comparisons using error bars were made on the response profiles for each factor (cumming et al., 2007). to complement the descriptive analysis, bar diagrams for hp and bsd were constructed at the end of the evaluation period (435 dap), combining factors to generate a single label of “treatments”. this was done to obtain information on the behavior of 12 treatments (tab. 2) at the end of the experiment for each response variable separately; in this case, the tukey’s test (p<0.05) was applied to compare the mean values. finally, a multiple regression model was fitted for each response variable (hp, bsd) using as predictors the n and of k2o doses and the moments of evaluation; this was done only by predictive interest and not to compare the effects. with this, while setting the evaluation time to 435 d, a cross-table was generated to present the estimates of combinations of n and k2o doses that were not originally used in the experiment. results and discussion effects of n and k applications on plant height and stem diameter the vegetative growth phase of j. curcas in the field comprised 165 dap indicating the moment at which the first f lowering appeared. mean hp of j. curcas varied significantly between absolute control and the treatments with joint application of high n doses (100 or 150 kg ha-1) and k2o (120 or 180 kg ha-1) at 75, 165, 255, and 345 dap, while at 435 dap these differences were not observed (tab. 3). the bsd had minimum values in plants deprived of n fertilization throughout the experiment (tab. 3). for both hp and bsd variables, their behavior against nk rates presented significant differences at 435 dap, in which the absolute control had the lowest hp and bsd (fig. 1). in the final evaluation, the plants treated with the highest doses of n and k2o had maximum hp and bsd compared to absolute control (fig. 1). a three-dimensional diagram indicated the simultaneous relationship between variables hp and bsd as a function of fertilizer rates and moments of evaluation (fig. 2). two treatments contrasting in hp and bsd behavior, such as absolute control and n=150 kg ha-1 plus k2o=120 kg ha-1 (tab. 3 and fig. 1), were used in the diagram. it showed progressive increases in each variable in time and confirmed that plants were taller and thicker when treated with nk, while the lowest hp and bsd were observed in absolute control without nk fertilization (fig. 2). the table 3. average plant heights (hp, cm) and basal stem diameters (bsd, cm) of j. curcas at five evaluation moments. dose n+k2o kg ha-1 days after planting (dap) 75 165 255 345 435 hp±sd bsd±sd hp±sd bsd±sd hp±sd bsd±sd hp±sd bsd±sd hp±sd bsd±sd 50+60 52.0 ±6.5abc 2.4±0.1 ab 121.5±12.3 ab 5.1±0.2 a 184.5±10.8 cde 8.7±0.7 a 230.0±7.1 abc 10.1±0.5 ab 244.0±6.4 ab 12.2±1.1 abc 50+120 53.5± 10.8abc 2.4±0.2 ab 129.8±16.0 ab 4.5±0.3 abc 189.0±2.7bcd 8.1± 0.5ab 245.3±26.1 ab 10.5± 0.4ab 266.3±15.5 ab 11.8±0.8 bc 50+180 56.3±1.0 abc 2.0±0.3 bc 126.8± 2.5ab 4.8±0.4 ab 207.3±5.7ab 7.8 ±0.3 a b 254.0±4.2 a 10.7± 0.5ab 255.0±12.9 ab 12.2±0.4 abc 100+60 61.8± 9.8ab 2.6±0.3 a 130.8±6.4 ab 4.9±0.1 ab 195.8±7.5 abcd 8.5±0.3 a 224.8± 17.5abc 10.0±0.5 ab 247.0±17.4ab 13.0±0.3 ab 100+120 59.5±5.1 ab 2.0±0.2 abc 132.0±7.3a 5.1±0.5 a 209.5±6.7 ab 8.2±0.7 a 250.0±1.6 ab 10.1±0.7 ab 248.8±13.1 ab 12.3±0.7abc 100+180 61.0±2.2 ab 2.0±0.2 bc 133.0±4.8 a 4.6±0.3 abc 204.0 ±5.7 abc 7.9± 0.4ab 241.5±16.4 ab 10.5±0.7 ab 263.8±37.7 ab 11.7±0.5 bc 150+60 62.0±4.6 ab 1.9±0.3bc 129.8± 5.1ab 4.8±0.5 ab 205.3± 18.0abc 8.3±0.4 a 256.3± 13.1a 10.9± 0.6ab 274.5±8.8 a 11.3± 0.4cd 150+120 65.0±5.8 a 1.9±0.1 bc 134.3± 3.3a 4.8± 0.2ab 191.0±8.4 bcd 8.1±0.6 ab 244.3±14.4 ab 11.1±0.4 a 263.5±8.5 ab 12.4±0.5abc 150+180 65.5±3.9 a 1.9±0.1bc 136.0 ±2.2a 4.8±0.3 ab 213.8±7.1 a 8.4±0.3 a 247.0±18.6 ab 10.6±0.4 ab 267.5±41.7 ab 13.4±0.3 a 0+120 49.5±3.1 bc 2.02±0.1 bc 119.5±6.9 a 4.2±0.1 bc 180.3±7.5 de 7.0±0.2 b 220.0± 3.6bc 9.8±0.7 bc 220.5±20.2 b 10.2±0.5 d 100+0 58.3±2.2 ab 2.2± 0.1ab 122.0±7.6 ab 4.8±0.4 ab 195.0±10.5 abcd 8.6±0.4 a 233.3±8.5 abc 10.5±0.5 ab 252.8±13.5 ab 13.2±0.4 ab 0+0 43.8±2.2 c 1.6±0.3 c 110.0±13.2 b 3.8±0.3 c 165.3±4.9 e 7.1± 0.3b 208.0±7.6c 8.7±0.1 c 221.8±14.3 b 10.2±0.4 d hp plant height (cm), bsd basal stem diameter (cm), sd standard deviation. letters following standard deviations of each treatment identify the homogeneous groups generated from multiple comparisons (tukey’s test, p<0.05). 207montenegro, magnitskiy, and darghan: effect of nitrogen and potassium on plant height and stem diameter of jatropha curcas l. in colombian tropical dry forest figure 1. plant height (a) and basal stem diameter (b) of j. curcas at 435 dap treated with different doses of n and k2o (tukey’s test, p<0.05). 25 2. 8 ab 25 0. 5 ab 26 7. 5 ab 26 3. 5 ab 27 4. 5 a 23 6. 8 a 24 8. 8 ab 24 7. 0 ab 25 5. 0 ab 26 3. 3 ab 24 4. 0 ab 22 1. 8 b 13 .2 ab 10 .2 d 13 .4 a 12 .4 abc 11 .3 cd 11 .7 bc 12 .3 abb 13 .0 ab 12 .2 abc 11 .8 bc 12 .2 abc 10 .2 d b as al s te m d ia m et er ( cm ) dose of n + k 2 o kg ha-1 50 + 60 50 + 12 0 50 + 18 0 15 0+ 60 15 0+ 12 0 10 0+ 0 0+ 12 0 15 0+ 18 0 0+ 0 10 0+ 60 10 0+ 12 0 10 0+ 18 0 0 14 12 10 8 6 4 2 16 b p la nt h ei gh t ( cm ) dose of n + k 2 o kg ha-1 50 + 60 50 + 12 0 50 + 18 0 15 0+ 60 15 0+ 12 0 10 0+ 0 0+ 12 0 15 0+ 18 0 0+ 0 10 0+ 60 10 0+ 12 0 10 0+ 18 0 0 250 200 150 100 50 300 a time (dap) bsd (cm ) 2 4 6 8 10 12 75 435 345 255 165 treatments t8t12 h ei gh t ( cm ) 100 150 200 250 50 figure 2. three-dimensional dispersion diagram of plant height (cm) and basal stem diameter (cm) according to the moment of evaluation (dap) and n+k2o treatments (kg ha -1). t8 denotes the treatment n=150 kg ha-1 plus k2o=120 kg ha -1 and t12 corresponds to absolute control. highest dispersion in variables hp and bsd occurred in the reproductive phase of growth at 345 and 435 dap. both variables possessed a similar growth pattern over time, as shown by reis et al. (2018), but stood out in the treatment with the highest rate of n (150 kg ha-1) at 345 and 435 dap. the diagram of dispersion did not ref lect a trend, since the variable “treatments” was of nominal scale; however, an increasing trend in time for hp and bsd could be observed for both treatments (fig. 2). to evaluate the effect of n and of k2o doses nested in n (k2o(n)) on hp and bsd at different moments of growth, wilks’ lambda statistics was used. it revealed the interactions of second and third order, both significant (p<0.05) and highly significant (p<0.01) for the main effects associated with doses of n, doses of k2o nested in n, and evaluation moments (tab. 4). in order to use the results of the bivariate analysis of variance, it was necessary to recognize the presence of significant interactions; these interactions made it impossible to interpret the main effects (tab. 4), so that one could appeal for the graphs of interaction (sokal and rohlf, 2012). table 4 presents the summary of the two-way anova of repeated measures design of some of the effects. it highlights the interactions and justifies the use of interaction profiles to select the best n doses at each evaluation time. table 4 shows the effects of the reduced model eliminating effects with a significance level greater than 5%. the values close to 5% were left in the model, although they were higher than this limit. in double interactions of inter-subject factors with “time”, the effect of k2o(n) could be interpreted, since the interaction was not significant (p=0.0589) (tab. 4). in the absence of a significant interaction between “time” and “dose of k2o nested in n”, the values of hp and bsd at 435 dap corresponded to 266.7 and 12.2 cm, respectively, for 180 kg ha-1 k2o nested in different n doses, while control plants had hp of 239.1 cm and bsd of 11.2 cm. as for the effect of n, the interaction of “n dose” with “time” was revealed. this makes it impossible to select the best dose of n for all moments, so that the use of profiles facilitated choosing the best dose at each evaluation time (figs. 3 and 4). 208 agron. colomb. 37(3) 2019 table 4. significance levels for individual effects and interactions in bivariate analysis of variance. effect pr˂f responses (hp; bsd) <.0001 responses (hp; bsd) x (n) <.0001 responses (hp; bsd) x k2o(n) 0.0017 time <.0001 time x n <.0001 time x k2o(n) 0.0573 responses (hp; bsd) x time <.0001 responses (hp; bsd) x time x n <.0001 responses (hp; bsd) x time x k2o(n) 0.0589 hp plant height (cm); bsd basal stem diameter (cm); n dose of n; k2o(n) dose of k2o nested in dose of n. the effects, whose significance was higher than 5%, were not considered. the effects close to 5% significance were left in the model, although being higher than this limit. the behavior of hp discriminated by moments of evaluation (dap), dose of n, and dose of k2o nested in n confirmed the major increases in plant height of j. curcas during the vegetative phase between 75 and 255 dap (fig. 3), a period when plants allocated most of their carbon resources to new branches and leaves. according to the slopes of the curves, the gain in height of 0.78 cm/day was observed for plants treated with n=150 kg ha-1 plus k2o=180 kg ha-1, while the absolute control gained 0.71 cm/day in height (fig. 3a). a slower growth was detected during the reproductive phase between 345 and 435 dap, probably due to translocation of nutrients from leaves, branches, and stem towards f lowers and fruits (larcher, 2003). the plants gained only 0.35 cm/day in height in p la nt h ei gh t ( cm ) days after planting 75 165 255 345 435 0 150 100 50 200 250 300 180 kg ha-1 k 2 o (n)120 kg ha-1 k 2 o (n) 60 kg ha-1 k 2 o (n)0 kg ha-1 k 2 o (n) b p la nt h ei gh t ( cm ) days after planting 75 165 255 345 435 0 150 100 50 200 250 300 350 n150 kg ha-1n100 kg ha-1 n50 kg ha-1n0 kg ha-1 a b as al s te m d ia m et er ( cm ) days after planting 75 165 255 345 435 0 8 6 4 2 10 12 14 180 kg ha-1 k 2 o (n)120 kg ha-1 k 2 o (n) 60 kg ha-1 k 2 o (n)0 kg ha-1 k 2 o (n) b b as al s te m d ia m et er ( cm ) days after planting 75 165 255 345 435 0 6 4 2 8 10 12 14 n150 kg ha-1n100 kg ha-1 n50 kg ha-1n0 kg ha-1 a figure 3. plant height (cm) of j. curcas affected by different doses of n (a) and doses of k2o nested in n (b). the bars correspond to standard errors of the means. figure 4. basal stem diameter (cm) of j. curcas affected by different doses of n (a) and doses of k2o nested in n (b). the bars correspond to standard errors of the means. 209montenegro, magnitskiy, and darghan: effect of nitrogen and potassium on plant height and stem diameter of jatropha curcas l. in colombian tropical dry forest this period when treated with 150 kg ha-1 n and 180 kg ha-1 k2o and only 0.17 cm/day in control plants without nk fertilization (fig. 3a). the plants were taller in all treatments with n application presenting the highest hp at all moments of the evaluation and reaching 285 cm at 435 dap when treated with 150 kg ha-1 n. in contrast, the lowest heights of 228 cm corresponded to the treatments without n (fig. 3a), which agrees with su et al. (2013), who reports increases in height, stem diameter, and total number of branches in j. curcas as the doses of 15-15-15 npk fertilizer increase. however, very high doses of n could prolong the vegetative phase of growth, thus, delaying the start of fruit production (larcher, 2003). likewise, increases in height above 2.5 m might affect agronomic practices in j. curcas by requiring pruning and obstructing crop harvest, since fertilization could affect branching in j. curcas (nirala et al., 2017). when analyzing the effect of the k2o dose nested in n (k2o(n)) on hp, a similar trend was observed, with the largest heights (267 cm) obtained with application of 180 kg ha-1 k2o for the average n doses, whereas the lowest heights (239 cm) corresponded to control plants without k application (fig. 3b). the plants were not significantly different in bsd during the first two evaluation moments according to values of standard errors (fig. 4). it should be noted that bsd increased progressively in time. thus, starting from 165 dap all plants treated with nk differed in bsd from the absolute control; however, no differences in bsd were detected among the plants treated with non-zero doses of n or k (fig. 4a). a similar result in bsd was observed affected by k2o dose nested in n but with fewer differences, with smaller bsd corresponding to control plants without k fertilization (fig. 4b). multiple regression models for prediction of plant height and stem diameter multiple regression models for hp and bsd were developed. these permitted predicting responses according to the levels of each factor and the development of two formulae as presented in table 5. the models served to assess untested levels of factors (dose of n or dose of k2o or moment of evaluation) fitting these within their range of operation (an example highlighted in table 6). according to the multiple linear regression analysis, the behavior of hp fit this model well and explained 92.99% of the variability and, analogously, the model for bsd adjusted to 94.68% of the variability. these mathematical models allow estimating hp and bsd for any dose of n and k2o at five evaluation moments within the evaluated range (tab. 5). therefore, n and k fertilization rates can be adjusted to a desired plant height and, thereby, they can be used to schedule some agronomic labors, such as pruning. in j. curcas, hp and bsd could be further used to estimate the plant biomass (makungwa et al., 2013). hp had a highly significant (p<5%) correlation with bsd. as the doses of n and k increased, both hp and bsd increased progressively, an aspect observed for all moments of evaluation. these allometric relationships vary considerably by species (clough and scott, 1989), but are especially important for trees (lott et al., 2000; wang et al., 2000; salis et al., 2006; levia, 2008), where stem diameter is used to calculate some parameters, such as plant height and biomass, an aspect that could be used in j. curcas. in this sense, tree growth is supported by the trunk and must be biomechanically balanced (montagu et al., 2005); in other words, stem diameter is related to the length and distribution of branches and should prevent uprooting or branch split. in j. curcas, stem diameter and number of branches (laviola et al., 2012) as well as plant height (laviola et al., 2012; shabanimofrad et al., 2013; de lima et al., 2016) were shown to correlate positively with seed yield per plant. employing the models obtained, the values of hp and bsd for j. curcas at 435 dap were estimated for different levels of n and k fertilizers. also, randomly chosen and experimentally untested doses (n=75 kg ha-1 and k2o=90 kg ha-1) were introduced within the operational ranges of each dose to verify the predictive behavior of the models (tab. 6). table 5. multiple regression models for the prediction of plant height and basal stem diameter of j. curcas as a function of n dose (kg ha-1), k2o dose (kg ha-1), and moment of evaluation (dap). response model r2 ŷ1: hp ŷ1= 8.71659 + 0.07722 x k2o + 0.17786 x n + 0.56276 x t 0.93 ŷ2: bsd ŷ2 = 0.60192 + 0.00232 x k2o + 0.00803 x n + 0.02738 x t 0.95 range of settings of prediction models: 0 ≤ k2o ≤ 180, 0 ≤ n ≤ 150, 75 ≤ t ≤ 435, where k2o dose of k2o (kg ha -1), n dose of n (kg ha-1), t time (dap). ŷ corresponds to estimated model and r2 denotes the adjusted coefficient of determination. 210 agron. colomb. 37(3) 2019 the values estimated by the models for both evaluated doses and untested doses experimentally showed a clear increase in hp and bsd for j. curcas with increasing doses of n and/or k fertilizer (tab. 6). therefore, these models could be applied for easy, rapid and non-invasive predictions of j. curcas growth in the field for the region. conclusions the growth of j. curcas was inf luenced by doses of n and doses of k2o nested in n during the vegetative and reproductive phases. the tallest plants with the largest stem diameters were those subjected to the highest rates of n and k fertilizers. for the management of fertilization of j. curcas in the given edaphoclimatic conditions of colombia, doses of 100 kg ha-1 n and 120 kg ha-1 k2o can be recommended. both basal stem diameter and plant height in j. curcas increased proportionally during growth. the predictive models for plant height and basal stem diameter integrated rates of n, rates of k2o, and time had an adjusted coefficient of determination r2 over 92%. the fertilizer rates n=75 kg ha-1 and k2o=90 kg ha-1 were not evaluated in the field, but they fitted well within the operational ranges of the models and data generated were consistent with the behavioral tendencies of the studied variables. the models obtained could be used for rapid and non-invasive predictions of j. curcas growth in the field. acknowledgments the authors thank the colombian corporation for agricultural research (agrosavia), the directorate of the nataima research center, and the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia for facilitating the development of this research. the authors greatly acknowledge the help of dr. martha cecilia henao (faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia) for guiding the research. likewise, we acknowledge the help of dr. eduardo barragán quijano and dr. fernando campuzano duque for the financial support through the transitional crop programs and the national agroenergy program of agrosavia. our gratitude is extended to mr. gentil garcía prada for his support in the agronomic management and data collection during this study. literature cited ahmed, d.m.m., a.r.m. yousef, e.a.m. ali, and m.a. el-hady. 2016. potassium forms as a macronutrient application to maximize fruit and oil productivity of jatropha curcas (part 1: the use of mono potassium phosphate (mkp)). int. j. agric. res. 11, 116-125. doi: 10.3923/ijar.2016.116.125 arévalo, l.p., p.a. méndez, and p.r. linares. 2011. propuesta para desarrollar una plantación forestal de la especie jatropha curcas para extracción de biodiesel en el municipio de guaduas, cundinamarca. revista gestión. integral ingen. neogranadina 3, 35-50. bártoli, j.a.a. 2008. manual para el cultivo de piñon (jatropha curcas) en honduras. centro de comunicación agrícola de la fundación hondureña de investigación agrícola (fhia), cortes, honduras. campuzano, l.f. 2008. programa jatropha colombia: genética, agronomía, poscosecha y desarrollo agroindustrial del piñón en colombia (2008-2012). rev. innov. cambio tecnol. 7, 64-68. chhetri, a.b., m.s. tango, s.m. budge, k.c. watts, and m.r. islam. 2008. non-edible plant oils as new sources for biodiesel production. int. j. molec. sci. 9, 169-180. doi: 10.3390/ijms9020169 clough, b.f. and k. scott. 1989. allometric relationships for estimating above-ground biomass in six mangrove species. forest ecol. manage. 27, 117-127. doi: 10.1016/0378-1127(89)90034-0 collier, l.s., d.v. castro, j.j. dias neto, d.r. brito, and p.a.d.a. ribeiro. 2006. nitrogen fertilization management for maize table 6. plant height (cm) and basal stem diameter (cm) of j. curcas estimated at 435 dap with different combinations of n and k2o doses including a dose not tested experimentally (highlighted). k2o (kg ha -1) n (kg ha-1) variables 0 60 (90) 120 180 0 hp 253.52 258.15 (260.47) 262.78 267.42 bsd 11.31 11.44 (11.52) 11.58 11.73 50 hp 262.41 267.04 (269.36) 271.68 276.31 bsd 11.70 11.84 (11.91) 11.98 12.12 (75) hp (266.86) (271.49) (273.81) 276.12 280.76 bsd (11.91) (12.04) (12.11) 12.18 12.32 100 hp 271.30 275.94 278.25 280.57 285.20 bsd 12.11 12.25 12.32 12.38 12.52 150 hp 280.20 284.83 287.15 289.46 294.10 bsd 12.51 12.65 12.72 12.79 12.93 211montenegro, magnitskiy, and darghan: effect of nitrogen and potassium on plant height and stem diameter of jatropha curcas l. in colombian tropical dry forest on legume straw crop with no tillage cultivation in gurupi, tocantins state.  cienc. rural 36, 1100-1105. doi: 10.1590/ s0103-84782006000400009 cumming, g., f. fidler, l. david, and d.l. vaux. 2007. error bars in experimental biology. j. cell biol. 177, 7-11. doi: 10.1083/ jcb.200611141 davis, c.s. 2002. statistical methods for the analysis of repeated measu rements. spr i nger-verlag, new york, usa. doi: 10.1093/ije/dyg249 de lima, r.d., a.r. campos, c.a. de azevedo, j.a. calado, s. de sousa silva, and r. do nascimento. 2016. effects of planting density on vegetative growth and production components of jatropha (physic nut l). austral. j. crop sci. 10, 632-636. doi: 10.21475/ajcs.2016.10.05.p7148 ghosh, a., j.s. patolia, d.r. chaudhary, j. chikara, s.n. rao, d. kumar, g. boricha, and a. zala. 2007. response of jatropha curcas under different spacing to jatropha de-oiled cake, pp. 26-28. in: expert seminar on jatropha curcas l. agronomy and genetics. wageningen, the netherlands. holdridge, l.r. 1967. life zone ecology. 1st ed. tropical science center, san jose. ideam. 2017. instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales, bogota. kalannavar, v.n., s.s. angadi, v.c. patil, s.g. angadi, a.s. byadagi, and s.j. patil. 2009. effect of major nutrients on growth and yield of jatropha curcas. int. j. agric. sci. 5, 390-393. lara, w.a.r. and m.a. souza. 2008. ammonia volatilization, leaching of nitrogen and corn y ield in response to t he application of mi x of urea and ammonium sulphate or gypsum. rev. bras. cienc. solo 32, 2331-2342. doi: 10.1590/ s0100-06832008000600012 larcher, w. 2003. carbon utilization and dry matter production. in: physiological plant ecology: ecophysiology and plant physiology of functional groups. springer-verlag, new york. laviola, b.g., a.a. alves, f.d.l. gurgel, t.b. rosado, r.d. costa, and r.b. rocha. 2012. estimate of genetic parameters and predicted gains with early selection of physic nut families. cienc. agrotec. 36, 163-170. doi: 10.1590/s1413-70542012000200004 levia, d.f. 2008. a generalized allometric equation to predict foliar dry weight on the basis of trunk diameter for eastern white pine (pinus strobus l.). for. ecol. manage. 255, 17891792. doi: 10.1016/j.foreco.2007.12.001 lott, j.e., s.b. howard, c.r. black, and c.k. ong. 2000. allometric estimation of above-ground biomass and leaf area in managed grevillea robusta agroforestry systems. agrofor. syst. 49, 1-15. doi: 10.1023/a:1006330830109 makungwa, s.d., a. chittock, d.l. skole, g.y. kanyama-phiri, and i.h. woodhouse. 2013. allometry for biomass estimation in jatropha trees planted as boundary hedge in farmers’ fields. forests 4, 218-233. doi: 10.3390/f4020218 matos, f.s., v.r. rosa, l.f.o. borges, r.p. ribeiro, c.k.l. crucinel, and l.a.s. dias. 2014. response of jatropha curcas plants to changes in the availability of nitrogen and phosphorus in oxissol. afric. j. agric. res. 9, 3581-3586. doi: 10.5897/ ajar2014.9188 mohapatra, s. and p.k. panda. 2011. effects of fertilizer application on growth and yield of jatropha curcas l. in an aeric tropaquept of eastern india. not. sci. biol. 3, 95-100. doi: 10.15835/nsb.3.1.5497 montagu, k.d., k. düttmer, c.v.m. barton, and a.l. cowie. 2005. developing general allometric relationships for regional estimates of carbon sequestration an example using eucalyptus pilularis from seven contrasting sites. for. ecol. manage. 204, 113-127. doi: 10.1016/j.foreco.2004.09.003 montgomery, d.c. 2013. design and analysis of experiments. 8th ed. arizona state university, john wiley and sons, usa. nirala, d.p., p. santosh, a. sinha, and k. rajneesh. 2017. effect of pruning and fertilizer application to optimize branching and fruiting in jatropha curcas l. life sci. leaf l. 92, 42-49. patil, s.j. and k. g. parameshwarappa. 2007. silvicultural management of jatropha (jatropha curcas l.) under rainfed conditions. pp. 371-372. in: national seminar on changing global vegetable oil scenario: issues and challenges before india. isor, hyderabad, india. pedraza, e.a. and d.g. cayón. 2010. caracterización morfofisiológica de jatropha curcas l. variedad brasil cultivada en dos zonas de colombia. acta agron. 59, 30-36. doi: 10.15446/acag reis, a.d.s., t.r.b. da silva, j. gonçalves, d. secco, c.z. alves, and r.f. santos. 2018. organic and mineral fertilizer on the initial development and nutrition of jatropha. j. agric. sci. 10, 274281. doi: 10.5539/jas.v10n10p274 salis, s.m., m.a. assis, p.p. mattos, and a.c.s. pião. 2006. estimating the aboveground biomass and wood volume of savanna woodlands in brazil’s pantanal wetlands based on allometric correlations. for. ecol. manag. 228, 61-68. doi: 10.1016/j. foreco.2006.02.025 shabanimofrad, m., m.y. rafii, p.m. wahab, a.r. biabani, and m.a. latif. 2013. phenotypic, genotypic and genetic divergence found in 48 newly collected malaysian accessions of jatropha curcas l. ind. crop. prod. 42, 543-551. doi: 10.1016/j. indcrop.2012.06.023 silva, e.b., l.p. patente, s.r. santos, and p.s. resende. 2009. sintomas visuais de deficiências nutricionais em pinhão -manso. pesq. agropec. bras. 44, 392-397. doi: 10.1590/ s0100-204x2009000400009 sokal, r.r. and f.j. rohlf. 2012. biometry: the principles and practice of statistics in biological research. 4th ed., freeman, usa. su, l., f. qin, t. su, t. he, y. zhang, y. zeng, l. hie, y. huang, and y. liu. 2013. effects of fertilization on growth and dynamic of leaf nutrients of jatropha curcas. j. southern agric. 44, 1517-1523. suriharn, b., j. sanitchon, p. songsri, and t. kemala. 2011. effect of pruning levels and fertilizer rates on yield of physic nut (jatropha curcas l.). asian j. plant sci. 10, 52-29. doi: 10.3923/ ajps.2011.52.59 tigere, t.a., t.c. gatsi, i.i. mudita, t.j. chikuvire, s. thamangani, and z. mavunganidze. 2006. potential of jatropha curcas in improving smallholder farmers’ livelihoods in zimbabwe: an exploratory study of makosa ward, mutoko district. j. sust. dev. africa 8, 1-9. 212 agron. colomb. 37(3) 2019 tjeuw, j., m. slingerland, and k. giller. 2015. relationships among jatropha curcas seed yield and vegetative plant components u nder d i f ferent ma nagement a nd croppi ng systems i n indonesia.  biomass bioenergy 80, 128-139. doi: 10.1016/j. biombioe.2015.05.003 wang, j.r., t. letchford, p. comeau, and j.p. kimmins. 2000. aboveand below-ground biomass and nutrient distribution of a paper birch and subalpine fir mixed-species stand in the sub-boreal spruce zone of british columbia. for. ecol. manage. 130, 17-26. doi: 10.1016/s0378-1127(99)00193-0 wang, w.g., r. li, b. liu, l. li, s. h. wang, and f. chen. 2011. effects of low nitrogen and drought stresses on proline synthesis of jatropha curcas seedling. acta physiol. plant. 33, 1591-159. doi: 10.1007/s11738-010-0692-6 effect of the use of preand post-emergence herbicides on nodulation and production of cowpea (vigna unguiculata l.) in the amazonian savannah received for publication: 10 september, 2019. accepted for publication: 5 august, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.82196 1 federal university of roraima, boa vista, roraima (brazil). 2 institute of education science and technology of amazonas, manaus, amazonas (brazil). 3 agribusiness technology agency of são paulo, pindorama, são paulo (brazil). * corresponding author: edgleyrr@gmail.com agronomía colombiana 38(2), 280-286, 2020 abstract resumen as a control measure against weeds, the use of herbicides is an effective and inexpensive alternative. however, there are no products recommended for the cultivation of cowpea in brazil, making it necessary to search for alternative solutions. the objective of this study was to evaluate the effect of herbicides applied in the preand post-emergence on cowpea nodulation and production under conditions of the amazonian savannah. two experiments were carried out in a randomized block design with four replicates, using the cowpea cultivar brs aracê subjected to the pre-emergence herbicides: metribuzin, sulfentrazone, smetolachlor, pendimethalin, oxadiazon, alachlor, metribuzin + pendimethalin, metribuzin + alachlor and quizalofop-p-ethyl, bentazon, fomesafen, imazethapyr, imazamox + bentazon, quizalofop-p-ethyl + imazethapyr, quizalofop-p-ethyl + imazamox and quizalofop-p-ethyl + bentazon, and post-emergence herbicides: quizalofop-p-ethyl, bentazon, fomesafen, imazethapyr, imazamox + bentazon, quizalofop-p-ethyl + imazethapyr, quizalofop-p-ethyl + imazamox, and quizalofop-p-ethyl + bentazon. the number of nodules in each plant, the dry matter of nodules, dry matter of roots and the grain yield were evaluated. according to the results obtained, the management of weeds in preor post-emergence according to the herbicide used affects the nodulation and productivity of cowpea under the conditions of the amazonian savannah. the herbicides metribuzin in preemergence, and fomesafen and the mixture of quizalofop-pethyl + imazethapyr in post-emergence are not recommended for weed control in cowpea. the application of oxadiazon, alachlor, and pendimethalin in pre-emergence can be considered interesting because they do not inhibit the development of the root system or the nodulation of cowpea which provides a greater grain yield. regarding weed control strategies at postemergence, the application of the herbicide imazethapyr and the combination of the herbicides quizalofop-p-ethyl + imazamox, quizalofop-p-ethyl + bentazon and imazamox + bentazon allow satisfactory levels of grain yield, root system development and nodulation of cowpea. como medida de control contra las malezas, el uso de herbicidas es una alternativa efectiva y asequible. sin embargo, no hay productos recomendados para el cultivo de frijol caupí en brasil, por lo que es necesario buscar soluciones alternativas. el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de herbicidas aplicados en prey post-emergencia sobre la nodulación y productividad del frijol caupí bajo las condiciones de la sabana amazónica. se realizaron dos experimentos en bloques al azar con cuatro repeticiones, utilizando el cultivar de frijol caupí brs aracê sometido a los herbicidas pre-emergentes: metribuzina, sulfentrazona, s-metolaclor, pendimetalina, oxadiazón, alaclor, metribuzina + pendimetalina, metribuzina + alaclor y quizalofop-p-etil, bentazona, fomesafen, imazetapir, imazamox + bentazona, quizalofop-p-etil + imazetapir, quizalofop-p-etil + imazamox y quizalofop-p-etil + bentazona, y herbicidas post-emergentes: quizalofop-p-etil, bentazona, fomesafen, imazetapir, imazamox + bentazona, quizalofop-p-etil + imazetapir, quizalofop-p-etil + imazamox, quizalofop-p-etil + bentazona. se evaluaron el número de nódulos por planta, la masa seca de nódulos, la masa seca de raíces y el rendimiento de grano. según los resultados obtenidos en este estudio, el manejo de malezas en pre o post-emergencia de acuerdo con el herbicida utilizado afecta la nodulación y el rendimiento de grano de frijol caupí bajo condiciones de la sabana amazónica. los herbicidas metribuzina en pre-emergencia, y fomesafen y la mezcla de quizalofop-p-etil + imazetapir en post-emergencia no se recomiendan para el control de malezas en frijol caupí. la aplicación de oxadiazón, alaclor y pendimetalina en la pre-emergencia puede considerarse interesante porque no inhiben el desarrollo del sistema radicular o la nodulación de frijol caupí lo que proporciona un mayor rendimiento de grano. en lo relacionado con las estrategias de control de malezas posteriores a la emergencia, la aplicación del herbicida imazetapir y la combinación de los herbicidas quizalofop-p-etil + imazamox, quizalofop-p-etil + bentazona e imazamox + bentazona permiten niveles satisfactorios de rendimiento de grano, desarrollo del sistema de raíces y nodulación de frijol caupí. key words: chemical control, nitrogen fixation, weeds. palabras clave: control químico, fijación de nitrógeno, malezas. effect of the use of preand post-emergence herbicides on nodulation and production of cowpea (vigna unguiculata l.) in the amazonian savannah efecto del uso de herbicidas prey post-emergentes en la nodulación y productividad del frijol caupí (vigna unguiculata l.) en la sabana amazónica anna bárbara de souza cruz1, josé de anchieta alves de albuquerque1, paulo roberto ribeiro rocha1, leandro torres de souza1, diego lima de souza cruz2, maria beatriz bernardes soares3, thaís santiago castro1, thatyele sousa dos santos1, and edgley soares da silva1* scientific note 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 281de souza cruz, alves de albuquerque, ribeiro rocha, torres de souza, de souza cruz, bernardes soares, castro, sousa dos santos, and soares da silva: effect of the use of preand post-emergence herbicides on nodulation and production of cowpea (vigna unguiculata l.) in the amazonian savannah introduction cowpea (vigna unguiculata l. walp.; fabaceae) is a widely adapted legume tolerant to water stress (yadav et al., 2017; oparaeke et al., 2018). because of this, this crop has become very important socioeconomically and is widely cultivated in the northern, northeastern and mid-western regions of brazil (dias et al., 2019). historically, in brazil, cowpea has been cultivated in areas of insufficient and poorly distributed rainfall and low fertility soils. it is mainly cultivated by small producers using low technology such as manual harvesting, low quality seeds, and inefficient control of pests, diseases and weeds (costa et al., 2017). because of this, average crop productivity in brazil is between 300 and 400 kg ha-1, considered low compared to its productive potential of at least 1000 kg ha-1 when grown with advanced technologies (mancuso et al., 2016). one of the main problems faced by producers in the northern parts of brazil is weed interference (costa et al., 2017). since sowing is carried out using wider spacing, crops show slow initial growth, allowing weeds to compete directly with cowpea for space, water, light and nutrients (lamego et al., 2011; linhares et al., 2014), and consequently, reduce the crop yield by more than 66% (gonzaga et al., 2018). although manual weed removal is a proven effective method of weed control, labor unavailability and its very high cost limit its use. thus, integrated weed management could be a better approach for reducing yield losses in cowpea because of weeds (gupta et al., 2016). chemical weed control (i.e. use of herbicides) has proven to be the most practical, effective and economical way to control accessible or inaccessible plants or harmful weeds (yadav et al., 2017). there are no registered herbicides for cowpea in brazil, which prevents recommendations; however, 27 and 55 herbicides are registered for crops belonging to the same botanical family (fabaceae) such as the common bean (phaseolus vulgaris l.) and soybean (glycine max l.), respectively (gonzaga et al., 2018). herbicides are products that interfere in the biochemical and physiological processes of weeds and can kill or significantly retard their growth (fontes et al., 2010; monteiro et al., 2012). however, their effects on soil microorganisms, especially nitrifying bacteria, can be adverse due to the large number of environmental factors involved in this process, which can be harmful, beneficial or null (reis et al., 2010). diseases usually occur due to nitrifying microorganisms that share biosynthetic routes similar to those of the host plant (santos et al., 2006). the action of herbicides on microorganisms can occur mainly by the indirect absorption of endosymbionts in plants treated with these substances. absorption via soil solution is less expressive, since the inactivation of some molecules in this environment is fast (reis et al., 2010). however, the main mechanism for dissipating herbicides in the soil is through microbial degradation. procópio et al. (2015) report that herbicides can affect the formation and growth of root hairs and this affects the process of infection by nitrifying bacteria. the mechanisms of dissipation, persistence and transformation of herbicides in the environment and in the plant are complex and deserve special attention since they affect directly and indirectly the nodulation of plants of the family fabaceae. thus, knowledge about the tolerance of bacteria to herbicides and the effects of these substances on cowpea nodulation should be studied to support the use of efficient weed control techniques in this crop (fontes et al., 2010; rodrigues and almeida, 2017). therefore, the objective of this study was to evaluate the effect of herbicides applied in the preand post-emergence on cowpea nodulation and production under the conditions of the amazonian savannah. materials and methods two experiments were carried out at the agricultural sciences center of the federal university of roraima, cauame campus, boa vista, roraima, brazil (2°52’15.49” n, 60°42’39.89” w, and 85 m a.s.l., with annual mean precipitation of 1678 mm). one of the experiments used preemergence herbicides and the other used post-emergence herbicides. the soil of the experimental area was classified as yellow udox soil (embrapa, 2018), clayey texture, with the following physical and chemical attributes (depth 0 to 0.2 m): ph (h2o) = 5.4; ca2+ = 0.50 cmolc dm-3; mg2+ = 0.3 cmolc dm-3; k+ = 0.02 cmolc dm-3; al3+ = 0.8 cmolc dm-3; (h + al) = 2.62 cmolc dm-3; p2o5 = 30 mg dm-3; sum of bases (sb) = 0.40 cmolc dm-3; base saturation (v) = 14%; clay = 185 g kg-1 (18.5%); silt = 50 g kg-1 (5.0%), and sand = 765 g kg-1 (76.5%). based on the interpretation of the chemical analysis, the soil was amended using 1,500 kg ha-1 of limestone, 50 kg ha-1 of fte br 12 (nutriplant®, barueri, brazil), 90 kg ha-1 of p2o5 in the form of simple superphosphate and 60 kg ha-1 of k2o in the form of potassium chloride. 282 agron. colomb. 38(2) 2020 the experiment was carried out in a randomized design with four replicates. the treatments consisted of ten weed control strategies, with the application of eight preemergence herbicides or eight post-emergence herbicides on cowpea, in addition to the plots with and without weed control (tab. 1). each experimental plot consisted of six rows of 5 m of length, spaced 0.5 m apart, in which the ten central rows were considered as the useful area. the cowpea cultivar used in the experiments was brs aracê, indicated for cultivation in the state of roraima. it shows a semi-pruned growth, with an average yield of 1,246 kg ha-1. a mechanized planter was used for sowing in a no-tillage system, adjusting the planting density to 10 bean seeds per linear meter. before seeding, the seeds were inoculated with 500 g of inoculum for 50 kg of seeds moistened with a sugar solution (10%), with a minimum concentration of 108 cells g-1 of bradyrhizobium br 3262, a strain recommended for the state of roraima by zilli et al. (2006). the pre-emergence herbicides were applied one day after planting and the post-emergence herbicides were applied 14 d after sowing when the cowpea plants had formed the third clover and the dicotyledon weeds had three to five pairs of leaves. applications were performed using two turbo teejet® (tt) 110.02 nozzles spaced 0.5 m with a pressure of 2 bars and a syringe volume of 170 l ha-1. both herbicides were applied in the evening, between 17:00 and 18:00 h, due to the lower temperature and higher humidity of the air and soil at that time. weeding was performed in the weed-free plots, while the control plots with weeds (weedy check) were maintained in cohabitation with weeds throughout the cycle. table 1. herbicides used in pre-emergence as a strategy to control weeds in cowpea, their modes of action, and the crops for which they are registered (mapa, 2019). mode of action crop dose (g ha-1 a.i.) pre-emergence herbicides metribuzin (m) inhibition of photosynthesis photosystem ii soybean 360 sulfentrazone (s) cell membrane disruption protoporphyrinogen oxidase (ppo) inhibitor soybean 600 s-metolachlor (s-m) inhibition of very-long-chain fatty acid (vlcfa) (inhibition of cell division) soybean, common bean 1200 pendimethalin (p) inhibition of mitosis and cell division, inhibition of microtubule assembly soybean 750 oxadiazon (o) inhibition of protoporphyrinogen oxidase (ppo), leading to irreversible cell membrane damage 1000 alachlor (a) inhibition of very-long-chain fatty acid (vlcfa) (inhibition of cell division) soybean, peanut 2400 metribuzin + pendimethalin (m + p) inhibition of photosystem ii + microtubule assembly soybean 360 + 750 metribuzin + alachlor (m + a) inhibition of photosystem ii + inhibition of very-long-chain fatty acid (vlcfa) soybean 360 + 2400 post-emergence herbicides quizalofop-p-ethyl (q) inhibition of acetyl coa carboxylase (accase) soybean, common bean, peanut 100 bentazon (b) inhibition of photosynthesis (photosystem ii) soybean, common bean, peanut 720 fomesafen (f) protoporphyrinogen oxidase (ppo) inhibitor soybean, common bean 225 imazethapyr (ir) inhibition of acetolactate synthase (als), acetohydroxyacid synthase (ahas) soybean, common bean 100 imazamox + bentazon (ix + b) inhibition of acetolactate synthase (als), acetohydroxyacid synthase (ahas) + inhibition of photosynthesis (photosystem ii) soybean, common bean, peanut 50 quizalofop-p-ethyl + imazethapyr (q+ir) inhibition of acetyl coa carboxylase (accase) + inhibition of acetolactate synthase (als) (acetohydroxyacid synthase (ahas)) soybean, common bean, peanut 100 + 100 quizalofop-p-ethyl + imazamox (q+ix) inhibition of acetyl coa carboxylase (accase) + inhibition of acetolactate synthase (als) (acetohydroxyacid synthase (ahas)) soybean, common bean, peanut 100 + 168 quizalofop-p-ethyl + bentazon (q+b) inhibition of acetyl coa carboxylase (accase) + inhibition of photosynthesis (photosystem ii) soybean, common bean, peanut 100 + 720 non herbicide treatments weed-free (manual weeding) weedy check 283de souza cruz, alves de albuquerque, ribeiro rocha, torres de souza, de souza cruz, bernardes soares, castro, sousa dos santos, and soares da silva: effect of the use of preand post-emergence herbicides on nodulation and production of cowpea (vigna unguiculata l.) in the amazonian savannah the evaluation of the effect of herbicides on nodulation was performed 30 d after planting (dap). at the time, the plants were harvested with the roots using a straight blade and then the roots were washed using a stream of water. after that, the roots were separated from the shoot by a cut at the base of the stem; the nodules were removed and counted to determine the number of nodules. the nodules and roots were dried in a forced air circulation oven (te-394/5-mp, tecnal®, piracicaba, brazil) for 72 h at 65°c until reaching a constant mass for the determination of the dry matter of nodules and roots. to estimate grain yield, the pods were harvested and threshed manually according to maturity; then, the dry matter of the beans was weighed to determine the yield, expressing the values in kg ha-1. the results were subjected to the shapiro-wilk normality test; the visual control evaluation data were arcsine square root-transformed and presented with mean separation based on transformed values. the data were subjected to an anova and when the variances were significant, the averages were compared by the tukey’s test at p≤0.05. the pearson correlation matrix was also applied using the r software (r development core team, 2018). results and discussion the use of pre-emergence and post-emergence herbicides in the cowpea crop significantly interferes with the characteristics evaluated in this research. in the case of pre-emergence herbicides, we observed a higher mean number of nodules in the weed-free and weedy check treatments, and with alachlor, pendimethalin and oxadiazon application which did not differ statistically from each other (tab. 2). all the plants died in the metribuzin treated plots and, therefore, did not show a number and dry matter of nodules, dry matter of roots or yield (tab. 2). according to souza cruz et al. (2018), metribuzin and table 2. mean values of number of nodules (nn) per plant, dry matter of nodules (dmn), dry matter of roots (dmr) and grain yield (y) in response to the application of preand post-emergence herbicides in cowpea plants with weed-free and weedy check treatments. pre-emergence herbicides nn dmn (g) dmr (g) y (kg ha-1) metribuzin 0.00 d 0.00 f 0.00 f 0.0 d sulfentrazone 128.75 c 0.53 e 6.76 cde 617.0 c s-metolachlor 234.50 b 1.53 cd 5.79 e 1,315.0 b pendimethalin 351.50 a 2.32 b 8.68 ab 1,437.0 b oxadiazon 336.50 a 1.71 c 7.91 bc 1,669.0 a alachlor 360.50 a 2.44 ab 7.85 bcd 1,377.0 b metribuzin + pendimethalin 266.75 b 0.47 e 6.35 e 396.0 c metribuzin + alachlor 262.25 b 1.63 c 5.89 e 560.0 c weed-free 366.00 a 2.72 a 9.36 a 1,682.0 a weedy check 364.50 a 1.16 d 6.60 de 566.0 c vc (%) 8.01 11.03 7.98 21.93 post-emergence herbicides nn dmn (g) dmr (g) y (kg ha-1) quizalofop-p-ethyl 339.25 ab 1.60 bcd 7.18 bc 1,405.0 b bentazon 347.00 ab 1.97 b 5.96 c 1,139.0 cd fomesafen 323.00 ab 1.32 d 6.39 c 1,001.0 cde imazethapyr 159.25 c 1.91 bc 11.78 a 1,256.0 bc imazamox + bentazon 364.75 ab 1.74 bcd 11.76 a 1,210.0 bcd quizalofop-p-ethyl + imazethapyr 192.75 c 1.71 bcd 7.15 bc 949.0 de quizalofop-p-ethyl + imazamox 315.25 b 1.93 b 6.63 c 1,453.0 ab quizalofop-p-ethyl + bentazon 199.25 c 1.46 cd 11.29 a 1,404.0 b weed-free 375.50 a 2.60 a 8.33 b 1,711.0 a weedy check 366.50 ab 2.05 b 6.54 c 916.0 e vc% 7.91 10.39 7.11 17.10 (vc%) = variation coefficient; means followed by the same letter in the column do not differ from each other according to the tukey test at 5% probability (p≤0.05). 284 agron. colomb. 38(2) 2020 all its mixtures are not recommended as pre-emergence weed control strategies in cowpea because they are not selective to this crop. however, costa et al. (2017) report that metribuzin and sulfentrazone are promising for cowpea selectivity; such disagreements may be related to the cowpea cultivars used in the cited works and their differential behavior in relation to the herbicide molecule. as for the effect of post-emergence herbicides, we also observed the highest number of nodules in the weed-free and weedy check treatments, but these treatments did not differ from the plots with the application of imazamox + bentazon, bentazon, quizalofop-p-ethyl and fomesafen. these results corroborate the studies of santos et al. (2006) in which no harmful effects on nodulation were observed after the application of the herbicides bentazon (14.19 mg l-1), imazamox (0.69 mg l-1) and fomesafen (4.92 mg l-1). monteiro et al. (2012), when evaluating the effect of bentazon on the number of nodules, observed that the herbicide shows low phytotoxicity to cowpea and has little inf luence on the nodulation of the crop. however, these authors observed a decrease in the number of nodules by the application of the herbicide fomesafen, which was not observed in our study. the lowest numbers of nodules were observed in the plots treated with the herbicides sulfentrazone and metribuzin. the application of metribuzin resulted in the death of all the plants of the plot, as observed by fernandes et al. (2012) in common bean at the dose of 1440 g ha-1. the effect of the use of the herbicide metribuzin mixed with the herbicides pendimethalin and alachlor was also harmful to cowpea. herbicide mixtures are common in crops; however, few farmers are aware of the negative effects of this management on microorganisms, especially in cowpea. table 2 shows that the weed-free treatment, and alachlor and pendimethalin applied in pre-emergence showed the highest mean dry matter of nodules. opposite results were obtained with the application of sulfentrazone and metribuzin + pendimethalin that negatively affected nodulation in cowpea. nodule dry matter was significantly impaired by both weed coexistence and the use of any herbicide in the post-emergence period, since the weed-free treatment was better than all the other treatments. the highest mean dry matter of roots was verified in the weed-free treatment compared to the pre-emergence herbicides and weedy check treatments. on the other hand, the plots treated with imazethapyr, imazamox + bentazon and quizalofop-p-ethyl + bentazon in post-emergence showed mean dry matter of roots larger than in the weed-free treatment (tab. 2). this indicates that pre-emergence herbicides possibly caused antagonistic effects, leading to root death. however, the use of herbicides in post-emergence may even inhibit the healthy development of roots, causing them to thicken and to increase their dry mass. however, low yield was still observed due to the decrease of nutrient absorption by root hairs. the most damaging effects for the dry mass of nodules and roots in post-emergence herbicide applications were verified for fomesafen and bentazon, respectively. monteiro et al. (2012) evaluated the effect of bentazon on dry mass of roots and nodules and observed that the herbicide showed low phytotoxicity to cowpea and had little inf luence on nodulation and biomass of the crop, while the herbicide fomesafen caused significant loss of dry matter of nodules, corroborating the results in our study. the highest grain yields were obtained with the application of the herbicide oxadiazon in pre-emergence and with the post-emergence mixture of quizalofop-p-ethyl + imazamox. however, neither treatment differed from the weed-free treatment (tab. 2). similar yield results were obtained by simplício et al. (2016), but the results in this study were significantly higher than in all herbicide-free weeds. the results for grain yield showed that all treatments were satisfactory when compared to the coexistence of the crop with the weeds that significantly reduced productivity. similar results were obtained by gonzaga et al. (2018), who observed a 67% reduction productivity in cowpea yield with weeds present. according to lamego et al. (2011), the low yield in some treatments can be explained by the phytotoxicity exhibited by the crop, which reduces growth and causes the death of some plants, affecting productivity. bandeira et al. (2017) conclude that cowpea cv. brs aracê shows tolerance to the herbicide quizalofop-p-ethyl and moderate tolerance to imazethapyr and the formulated bentazon + imazamox. however, in our study, the isolated application of imazetapyr reduced productivity by 26.56% compared to the weed-free treatment and the application of quizalofop-p-ethyl reduced productivity by 17.85%. the application of the herbicide mixture quizalofop-p-ethyl + imazethapyr promoted more severe phytotoxicity effects, reducing yield at the same level as the weedy check treatment and the application of fomesafen. according to gupta et al. (2016), the mixture of the herbicides quizalofop-p-ethyl + imazethapyr promotes a lower 285de souza cruz, alves de albuquerque, ribeiro rocha, torres de souza, de souza cruz, bernardes soares, castro, sousa dos santos, and soares da silva: effect of the use of preand post-emergence herbicides on nodulation and production of cowpea (vigna unguiculata l.) in the amazonian savannah dry mass of weeds and is efficient in its control (84%). however, the isolated use of the herbicide imazethapyr shows higher production of cowpea. nevertheless, there is a lack of information that can assist farmers in the proper use of these mixtures. the low yields in the fomesafen-treated plots ref lect the symptoms of severe phytotoxicity presented by them. these results are similar to those of linhares et al. (2014) in which the herbicide causes intoxication of the cowpea crop, foliar necrosis and consequent loss of productivity. according to estorninos et al. (2010), fomesafen delays cowpea growth and shows low efficiency in the control of weeds in the long term. however, according to mancuso et al. (2016) fomesafen applied at the initial stage of crop establishment is efficient in controlling weeds. in the present study, the phytotoxicity of fomesafen provided yields of grains similar to those obtained with the weedy check treatment. pre-emergence mixtures of metribuzin + pendimethalin and metribuzin + alachlor provided better results than the single application of metribuzin, suggesting the need for further studies on the interaction between these active principles. although there was no direct correlation between the variables with the pre-emergence application of the herbicides (tab. 3), there were positive correlations among all variables in the post-emergence application except for the dry mass of nodules and yield. this suggests that the increase of one of the variables directly and positively affected the others, so that the increase in the number of nodules increased the dry matter of nodules and roots and the yield of the crop. the issue of nodules, although directly affecting the matter of the roots, does not affect the yield, and the matter of the roots directly affects the grain yield of cowpea, as observed by simplício et al. (2016), who cited that a larger number of nodules, but of smaller size (matter) is more important for grain yield than a smaller number of nodules with a larger size. conclusion the management of weeds in preor post-emergence according to the herbicide used affects the nodulation and productivity of cowpea under the conditions of the amazonian savannah. the herbicide metribuzin in pre-emergence, and fomesafen and the mixture of quizalofop-p-ethyl + imazethapyr in post-emergence are not recommended for weed control for cowpea. the application of oxadiazon, alachlor, and pendimethalin in pre-emergence is interesting because they do not inhibit the development of the root system or the nodulation of cowpea, which provides greater grain yield. in post-emergence weed control strategies, the application of the herbicide imazethapyr and the combination of the herbicides quizalofop-p-ethyl + imazamox, quizalofopp-ethyl + bentazon and imazamox + bentazon allow satisfactory levels of yield, roots system development and nodulation of cowpea. literature cited bandeira, h.f.s., j.m.a. alves, p.r.r. rocha, a. strucker, l.b. trassato, and a.j. vieira. 2017. crescimento inicial do feijão-caupi após aplicação de herbicidas em pós-emergência. revista brasileira de herbicidas 16(2), 112-121. doi: 10.7824/ rbh.v16i2.503 costa, a.f., l.s. vale, a.b. oliveira, j.f. brito neto, and g.d. cardoso. 2017. selectivity of pre-and post-emergent herbicides for cowpea (vigna unguiculata). afr. j. agric. res. 12(11), 881-887. doi: 10.5897/ajar2016.12081 dias, l.r.c., a.r.b. santos, e.r. paz filho, p.h.s. silva, and c. athayde sobrinho. 2019. óleo essencial de lippia sidoides cham (alecrim-pimenta) no controle de macrophomina phaseolina em feijão-caupi. rev. cubana plant. med. 24(1), 1-17. embrapa. (2018). sistema brasileiro de classificação de solos. embrapa, brasilia. estorninos júnior, l.e., n.r. burgos, v.k. shivrain, e.l. alcober, t.m. tseng, p. sapkota, and d.r. motes. 2010. efficacy and table 3. pearson correlation matrix for the number of nodules (nn), dry matter of nodules (dmn), dry matter of roots (dmr) and grain yield (y) in cowpea plants with herbicide application in preand post-emergency. pre-emergence herbicides post-emergence herbicides nn dmn dmr y nn dmn dmr y nn 0.354 ns -0.448 ns 0.129 ns 0.775 ** 0.864 ** 0.700 * dmn -0.082 ns 0.442 ns 0.924 ** 0.549 ns dmr 0.280 ns 0.781 ** y ** significant at p≤0.01, * significant at p≤0.05, and ns not significant according to the t test. 286 agron. colomb. 38(2) 2020 safety of herbicides applied pre-plant and pre-emergence on cowpea. pp.169-173. in: webster, t.m. proceedings of the 63rd annual meeting of the southern weed science society. 2010, january 24-27, little rock, usa. red hook, curran associates, inc. fernandes, c., a. braz, s. de o. procópio, h. de a. dan, g. braz, a. de l. barroso, c.c.e. menezes, g.a. simon, and l. braz. 2012. seletividade de herbicidas registrados para uso em pré e pós-emergência na cultura da cana-de-açúcar ao feijoeiro-comum. revista trópica ciências agrárias e biológicas 5(3), 8-21. fontes, j.r.a., j.r.p. gonçalves, and r.r. morais. 2010. tolerância do feijão-caupi ao herbicida oxadiazon. pesq. agropec. trop. 40(1), 110-115. doi: 10.5216/pat.v40i1.6241 gonzaga, g.s., a.b. souza cruz, j.a.a. albuquerque, g.x.l. santos, m.b.b. soares, p.r. ribeiro rocha, j.m.a. alves, t.s. castro, t.s. santos, and d.l. souza cruz. 2018. phytosociology of weed community in culture of cowpea (vigna unguiculata l. walp) and controlling possibilities with pre-emergent herbicides. appl. ecol. env. res. 16(5), 5311-5322. doi: 10.15666/ aeer/1605_53115322 gupta, k.c., a.k. gupta, and r. saxena. 2016. weed management in cowpea [vigna unguiculata (l.) wasp.] under rainfed conditions. int. j. agri. sci. 12(2), 238240. doi: 10.15740/has/ ijas/12.2/238-240 lamego, f.p., c.j. basso, r.a. vidal, m.m. trezzi, a.l. santi, q. ruchel, t.e. kaspar y, and m. gallon. 2011. seletividade dos herbicidas s-metolachlor e alachlor para o feijão-carioca. planta daninha 29(4), 877-883. doi: 10.1590/ s0100-83582011000400018 linhares, c.m.s., f.c.l. freitas, k.s. silva, m.f.p. lima, and j.l.d. dombroski. 2014. crescimento do feijão-caupi sob efeito dos herbicidas fomesafen e bentazon+imazamox. rev. caatinga 27(1), 41-49. mancuso, m.a.c., b.c. aires, e. negrisoli, m.r. corrêa, and r.p. soratto. 2016. seletividade e eficiência de herbicidas no controle de plantas daninhas na cultura do feijão-caupi. rev. ceres 63(1), 25-32. doi: 10.1590/0034-737x201663010004 mapa ministério da agricultura, pecuária e abastecimento. 2019. agrofit sistema de agrotóxicos fitossanitários. url: http://agrofit.agricultura.gov.br/agrofit_cons/principal_agrofit_cons (accessed 30 june 2019). monteiro, f.p.d.r., a.f.c. júnior, m.r. reis, g.r. santos, and l.f.b. chagas. 2012. efeitos de herbicidas na biomassa e nodulação do feijão-caupi inoculado com rizóbio. rev. caatinga 25(3), 44-51. oparaeke, a.m., m.c., dike, and c.i. amatobi. 2018. field evaluation of extracts of five nigerian spices for control of postf lowering insect pests of cowpea, vigna unguiculata (l.) walp. plant protec. sci. 41, 14-20. doi: 10.17221/2737-pps procópio, s.d.o., j.b. santos, r.j. jacques, m.c.m. kasuya, a.a. silva, and r.c. werlang. 2015. crescimento de estirpes de bradyrhizobium sob inf luência dos herbicidas glyphosate potássico, fomesafen, imazethapyr e carfentrazone-ethyl. rev. ceres. 51, 294-297. r development core team. 2018. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna. url: https://www.r-project.org/ (accessed 28 october 2019). reis, m.r., a.a. silva, j.l. pereira, m.a.m. freitas, m.d. costa, m.c.s. silva, e.a. santos, a.c. frança, and g.l. ferreira. 2010. impacto do glyphosate associado com endossulfan e tebuconazole sobre microrganismos endossimbiontes da soja. planta daninha 28(1), 113-121. doi: 10.1590/s0100-83582010000100014 rodrigues, b.n. and f.s. almeida. 2017. guia de herbicidas. londrina, brazil. simplício, s.f., a.c.m. gonçalves, e.c.c. duarte, w.m.c. barbosa, j.p.c.s. rodrigues, b.s. oliveira, and s.p. souza júnior. 2016. características de crescimento e produção do feijão-caupi (vigna unguiculata l. walp.) sob aplicação de herbicidas. revista agropeária técnica 37(1), 55-62. santos, m.v., f.c.l. freitas, f.a. ferreira, r.g. viana, l.d. tuffi santos, and d.m. fonseca. 2006. eficácia e persistência no solo de herbicidas utilizados em pastagem. planta daninha 24(2), 391-398, doi: 10.1590/s0100-83582006000200024 souza cruz, a.b., p.r.r. rocha, j.a.a. albuquerque, j.m.a. alves, d.l. souza cruz, e.l. finoto, and g.x.l. santos. 2018. seletividade de herbicidas aplicados em pré e pós-emergência na cultura do feijão-caupi na savana amazônica. nativa pesquisas agrárias e ambientais 6(6), 625-630. doi: 10.31413/nativa. v6i6.5732 yadav, t., k.c. nisha, n.k. chopra, m.r. yadav, r. kumar, d.k. rathore, p.g. soni, g. manarana, a. tamta, m. kushwah, h. ram, r.k. meena, and m. singh. 2017. weed management in cowpea a review. int. j. curr. microbiol. appl. sci. 6(2), 1373-1385. doi: 10.20546/ijcmas.2017.602.156 zilli, j.é., r.r. valicheski, n.g. rumjanek, j.l. simões araújo, f.r. freire filho, and m.c.p. neves. 2006. eficiência simbiótica de estirpes de bradyrhizobium isoladas de solo do cerrado em caupi. pesq. agropec. bras. 41(5), 811-818. an analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of plan semilla agrosavia (colombia) received for publication: 19 december, 2018. accepted for publication: 21 may, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.76948 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, mosquera (colombia). 2 research group of management and rural development -gigdr, departamento de desarrollo rural y alimentario, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: yvarandac@unal.edu.co agronomía colombiana 37(2), 173-188, 2019 abstract resumen low access a nd use of qua lit y seeds limit ag ricu ltura l competitiveness. since 2013, the corporacion colombiana de investigacion agropecuaria -agrosaviainitiated “plan semilla” with the aim of consolidating nuclei of quality seed producers under associative schemes that guarantee quality seed supply in the regions where the seeds will be used. between 2013 and 2016, we undertook characterizations of the organizations participating within the framework of plan semilla using various qualitative tools for their diagnostics. however, it was not possible to specify the actions that needed to be taken in order to strengthen these organizations. the aim of this research was to generate an analytical model to evaluate the performance of participating organizations that would establish quality seed production nuclei and to validate the model’s use in those organizations that produce cocoa seed in the plan semilla framework. an analytic hierarchy process (ahp) was used to construct the model, which is composed of 4 dimensions (technical capacities, environmental resources, organizational capacities, and management capacities) that are related to criteria that are considered decisive for the consolidation of nuclei of quality seed producers. the model was assessed by 11 experts who identified the importance weight of the elements. in the validation, we used indicators from 30 cocoa seed producer organizations participating in plan semilla. we calculated additive utility functions and used a cluster analysis to define the thresholds and to establish the level of performance of the organizations. the results have improved the procedural rationality for the classification of organizations that seek to consolidate quality seed production nuclei. el bajo acceso y uso de semillas de calidad limita la competitividad agrícola. desde 2013, la corporación colombiana de investigación agropecuaria inició el plan semilla, buscando la consolidación de núcleos de productores de semillas de calidad bajo esquemas asociativos, a fin de garantizar la oferta de semilla de calidad en los territorios para ser empleada principalmente por productores de agricultura campesina y familiar. entre 2013 y 2016 en el marco del plan se realizaron caracterizaciones usando diversas herramientas cualitativas para el diagnóstico de las organizaciones, sin lograr precisar las acciones a emprender para el fortalecimiento de las mismas. el objetivo de esta investigación fue generar un modelo analítico para evaluar el desempeño de las organizaciones asociativas que establecen núcleos de producción de semillas de calidad y validar su uso en aquellas que producen semillas de cacao en el marco de plan semilla. se usó el proceso de análisis jerárquico (ahp) para construir el modelo, el cual está compuesto por cuatro dimensiones (capacidades técnicas, recursos ambientales, capacidades organizativas y capacidades de gestión) relacionadas con criterios que se consideran determinantes para la consolidación de los núcleos; para la estimación del modelo se sometió a consulta de 11 expertos logrando identificar el peso de la importancia que se atribuye a sus elementos. en su validación, se usaron indicadores de 30 organizaciones de productores de semilla de cacao participantes en el plan semilla; se calcularon funciones de utilidad aditiva y se realizó un análisis clúster para definir los umbrales, lo que permitió establecer el nivel de desempeño de las organizaciones. los resultados obtenidos han permitido mejorar la racionalidad procedimental para la tipificación de organizaciones que aspiran a consolidar núcleos de producción de semilla de calidad. key words: quality seed production nuclei, analytical hierarchy process (ahp), organizational performance, organizational typification, cocoa. palabras clave: núcleos de producción de semilla de calidad, proceso de análisis jerárquico (ahp), desempeño organizacional, tipificación de organizaciones, cacao. an analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of plan semilla agrosavia (colombia) un modelo analítico para evaluar el desempeño de las empresas asociativas productoras de semilla en el marco del plan semilla agrosavia (colombia) leisdy lázaro-palacio1 and yesid aranda-camacho2* http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 174 agron. colomb. 37(2) 2019 introduction in colombia, small agricultural producers face low-quality seed availability for the development of their productive activity (arenas et al., 2015). this, together with a reduction of agrobiodiversity, a dependence on improved genetic resources with spontaneous flows, the existence of informal seed markets as well as the low adoption of technologies, besides other factors, have created increased risk and uncertainty in national agricultural production (martín, 2001). since 2013, the corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (agrosavia, formerly known as corpoica) signed a proposal called “plan semilla” (seed plan) within the framework of a public policy. this proposal seeks the consolidation of seed producer nuclei under associative schemes in different regions of colombia that will guarantee a supply of quality seed and the adequate and timely availability of seeds and plant materials with genetic, physiological and sanitary quality. the aforementioned will allow, in the short term, the strengthening and competitiveness of agricultural production systems in colombia, with the aim of supplying seeds to farmer families and community agricultural producers who traditionally do not have easy access to these necessities (corpoica, 2015). in the implementation of the plan, which seeks to establish formal systems that guarantee the production of certified or selected quality seed, provisions of the resolution 3168 of 2015 of the colombian agricultural institute (ica, for its acronym in spanish) have been followed. ica regulates and controls the production, import and export of genetically improved seeds. ica also supervises seed commercialization and planting and maintains a registry of agronomic evaluation and/or research units in plant breeding, for the country. since its inception, about 291 producer organizations in various regions of the country (which are related to the production of 22 species important in colombian agriculture) have participated in some of the phases of the plan (corpoica, 2015). among the actions carried out within the framework of the plan between 2013 and 2016, has been the collection of information from participating organizations for carrying out an organizational diagnosis. to carry out this analysis technical-productive, social-business, commercial and organizational variables were used. the main approach used for the diagnosis was qualitative-descriptive and tools were designed incorporating various elements proposed in other methodologies. among the elements that stand out are the link methodology of inclusive business models for small farmers of the international center for tropical agriculture (lundy et al., 2014), the canvas business model (osterwalder and pigneu, 2010), the organizational capacities index (ico, for its acronym in spanish) (madr, iica, bm, 2003; rivas, 2013) and the organizational state assessment (veo, for its acronym in spanish) (usaid, 2008). these methodologies are important as variables related to the business model, the value chain, the prototype cycle, and inclusive business (lundy et al., 2014). they are also related to services offered within the organization, participation, and democracy in the decisionmaking process, the economic and financial situation, the management and administrative capacities, and human development capabilities (madr, iica, bm, 2003; usaid, 2008; rivas, 2013). these methodologies are also linked to productive, commercial, financial, administrative, and organizational capacities (madr, 2011) and to the criteria related to the specific environment in which business deals are established (báez, 2010). the above-mentioned elements were incorporated into the information collection instruments that were applied to the organizations participating in the seed plan. in addition, criteria related to technical variables that demand the production of quality seeds were included (corpoica, 2013, 2014, 2015). these criteria were subsequently used in the methodology implemented for categorizing these organizations using qualitative scales designed for that purpose (corpoica, 2015). however, during the progress made within the framework of plan semilla for the characterization of organizations, it has not been possible to find a robust and complete methodology that allows identifying the weaknesses of the organizations for achieving their classification according to their degree of performance. due to the fact that the models used by corpoica incorporated generic criteria to promote business in organizations of agricultural producers, and because they were not designed specifically to establish the degree of capacities or performance of the associative organizations dedicated to specialized quality seed production, the scales and procedures used for their weighting and prioritization tend to be subjective and are based on the interpretation of the data obtained from the information collection stages. the obtained results have a limit for clearly determining the necessary actions to be carried out in order to strengthen areas with low performance in these organizations. consequently, the models face the risk that the associative organizations might fail and that the quality seed production nuclei could have low sustainability, which could compromise the success of the plan. 175lázaro-palacio, aranda-camacho: an analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of plan semilla agrosavia (colombia) the benefits attributed to associations in rural areas are numerous. some of these benefits include the contribution associations make to improve product prices, achieve scale economies that allow the reduction of production costs, and to facilitate market entry and access to the support granted by sectoral public policies (training, technical assistance, value addition to the product), among other things (machado, 2000; moyano, 2006; pérez et al., 2014). in colombia, agricultural producers, in their eagerness to access aid and support incentives granted by public policies, usually are organizations that, in many cases, do not turn out to be functional (aristizabal, 2017; gómez et al., 2017). among these small-farmer organizations, the low empowerment of their members as well as the low developmental capabilities of collective actions stand out (parrado et al., 2009). this situation means that the impact and contributions attributed to organizations for the improvement of living conditions of rural societies are low (rondot and collion, 2001), thus, perpetuating the dependence of rural producers on the institutional system (mora and sumpsi, 2004). from specialized literature, some of the elements that explain the low success of producer organizations in the agricultural sector can be highlighted. these elements include, among others, the low capacity for collective action development (machado, 2000). this situation does not contribute to the execution of plans or programs developed by groups (olson, 1971) that prevent small-farmer organizations from reaching their outlined objectives. ostrom and ahn (2003) explain that the success of collective action depends on social capital, defining it as “the sum of real or potential resources that are linked to the possession of a lasting network of knowledge relations and mutual recognition affiliation to a more or less institutionalized group that provides each of its members with the support of socially acquired capital”. bourdieu (1986) states that collective action is facilitated by “the existence of a set of shared norms and values”, which delimit the social structure and determine the networks that exist by actors that cooperate and share their resources to pursue common interests (coleman, 1990). in recent years, the production of cocoa in colombia has gained considerable importance. it has been promoted by different institutions as a productive alternative for the national territories. cocoa has a soil use vocation and there are adequate biophysical conditions for its development as a substitution of illicit crops. this could contribute to improve the quality of life and generate a decent income for the agricultural producers of these areas (abbott et al., 2018). a recent study of zoning for commercial cocoa cultivation performed by the unit of planning of rural lands, land adaptation and agricultural uses (upra, 2016) identified 21.3 million ha with an aptitude for cocoa crops in the country. in addition, the national government and the cocoa producers’ union -fedecacaohave planned to increase the area planted with cocoa crops (nuñez et al., 2017). in the last years, 57% of producers have renewed their crops through public policy actions executed principally in post-conf lict territories (abbott et al., 2018). in 2017, cocoa production reached 60.535 t (agronet madr, 2018). this production volume has been obtained because producers are implementing technological packages and materials that have been the outcome of research for several years that have resulted in more productive and healthy crops (tolerant to main pests and diseases) (fedecacao, 2017). it is important to be aware that quality seeds are required to achieve the goals set in the plan semilla. ensuring an adequate seed supply (available and timely volumes of plant material) with physiological, genetic and phytosanitary quality will allow the strengthening of seed production systems by small-farmer organizations. the aim of this research was to generate an analytical model to evaluate the performance of associative organizations that establish quality seed production nuclei and to validate its use in those organizations that produce cocoa seed within the plan semilla framework. materials and methods in the first phase, we carried out a literature review in order to identify the theoretical approaches, methodologies, and tools used for the diagnostics of small-farmer associative organizations in the agrarian sector; through this review, we identified some elements that affect the success of the agrarian organizations. the collective action logic (olson, 1971; ostrom and ahn, 2003; gordon, 2005; payne, 2016) and some tools used for organizational diagnoses such as ideo, ico, canvas, and ruta were highlighted. we analyzed the tools that corpoica (2015) used for characterization of the organizations that participated in the previous phases of plan semilla and we reviewed the variables and indicators implemented by the producer organizations that have participated in the plan. in the second phase, for an analytical model that evaluates the performance of small-farmer organizations, the 176 agron. colomb. 37(2) 2019 analytical hierarchy process -ahp(saaty, 1980) and the most commonly used multi-criteria decision making methods -mcdm(velasquez and hester, 2013), related with the multi-attribute utility theory methods -maut (fishburn, 1967; keeney and fishburn, 1974; keeney, 1977) are useable methods. these methods are widely used to analyze and resolve problems of multiple scenarios, characters, and criteria providing alternatives (moreno-jiménez, 2002). the ahp has been frequently used in recent years (ho, 2008; sipahi and timor, 2010). its main applications for agricultural issues include: various assessments of sustainability of agricultural systems (parra-lópez et al., 2008; rezaei-moghaddam and karami, 2008; veisi et al., 2016), an analysis of extension systems (allahyari, 2009), and decision-making related with agriculture in the developing countries (alphonce, 1997) and producer organizations in the agricultural sector (aranda-camacho et al., 2014). the ahp allows modeling the problem by recognizing hierarchical relationships of a set of elements (dimensions, criteria, and subcriteria) of a qualitative and quantitative nature. these are logically arranged allowing different people or groups of interest to participate in analysis and assessment (forman and selly, 2001). to assess a model, the consulted participants comparatively judge each pair of elements belonging to the same node and level of the hierarchy using a common scale (saaty, 1980). through the aggregation of individual judgments (aij) (forman and peniwati, 1998) it is possible to estimate local weights attributed by the members of the evaluating group. this evaluation defines the relative importance of the elements belonging to the same node and level in the hierarchy of the model. then, after the synthetic process, it is possible to estimate global weights that show the relevance of each element compared to all the others that comprise the model. likewise, by using the ahp method, it is possible to verify the consistency of judgments and perform sensitivity analyses (pacheco and contreras, 2008). this improves the procedural rationality used for the analysis of the decisions of the studied problem (velasquez and hester, 2013). the model incorporating determinant elements in the design of inclusive businesses and competencies of organizations of the agrarian sector (previously commented in the introduction) was designed following proposals of the ahp. this first model was submitted to seven experts (academics and researchers with experience in technical issues of seed production, agrarian economics, innovation and organizations of agricultural producers) to verify the pertinence of the model’s elements. the recommendations of the experts were incorporated into the model for its adjustment. elements were subsumed, debugged and organized, complying with the properties of completeness, operability, decomposability, non-redundancy and minimality that are required for modeling (saaty, 1980; aranda, 2015). the goal at the first level of the analytical model was to establish the capacities and resources available for the organization in order to consolidate itself as a quality seed production nucleus. in the second level of the model’s hierarchy, there are four dimensions (technical capacities, environmental resources, organizational capacities, and management capacities) that condition the consolidation of seed production nuclei of associative organizations, and these have 12 criteria and 39 sub-criteria relating to these four dimensions (fig. 1). phase 3 consisted of the evaluation stage: we designed a questionnaire and a glossary with the definitions of the elements of the model and their respective graphic representation. for the estimations of the model, we consulted a group of 11 experts with specific knowledge of seed production, the agricultural and rural organizations, and agrarian technical assistance (managers, academics, researchers and professionals who provide technical and organizational assistance). these experts provided comparative value judgments between pairs of elements belonging to the same node and model level, using the saaty (1980) scale. before prioritization and synthesis, we used the aij technique (forman and penniwati, 1998) to build matrices of group judgments, from which we estimated the importance weights of each of the elements of the model. we first estimated the local importance weights, and after their synthesis, we obtained weights of global importance. then, we verified the inconsistency index. we processed the data using the expert choice software version 11. in the fourth phase, we used information from 30 cocoa seed producer organizations participating in plan semilla in order to validate the application of the model. these organizations are located in the provinces of santander (8 organizations), antioquia (4 organizations), huila (6 organizations), tolima (1 organization), nariño (1 organization), norte de santander (3 organizations), cesar (1 organization) and boyaca (6 organizations). we obtained information of small-farmer organizations that implemented cocoa seed quality productive nuclei through the compilation of the instruments applied by agrosavia between 2013 and 2015. based on this information, we obtained indicators relating to the sub-criteria of the last model level. 177lázaro-palacio, aranda-camacho: an analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of plan semilla agrosavia (colombia) to establish the degree of performance of organizations, we estimated the additive utility functions (keeney and raiffa, 1976; fishburn, 1982) using the obtained information. first, we calculated a partial utility for each dimension, which was obtained as the product of the estimated global weight for each element of the last level (sub-criteria) and the value of the indicator related to these sub-criteria for each organization. secondly, we calculated the total utility by adding the partial profits obtained previously. we repeated this procedure for each of the 30 organizations used as cases. these utility functions ref lected the degree of performance of each of the evaluated organizations related to each one of the dimensions and the global performance. to establish the ranges of the performance thresholds of the organizations as model decision alternatives, we performed a cluster analysis using the ward method for the conglomeration. we used the euclidean squared distance metric for both the partial utility of each dimension and also for the total utility. we used the value of the 5% cut-off average to obtain whisker plots with the respective upper and lower limits from which we established the ranges of the cut-off thresholds for three performance levels: high performance, average performance, and low performance. once the performance levels with the utility values were established, we classified the organizations according to their performance. we analyzed the data with the software statgraphics centurion xvi and excel. results and discussion the ahp model for evaluating the performance of associative organizations that produce quality seeds based on the literature of various diagnostic methods of organizations and after a thorough analysis of the tools used within the framework of plan semilla (corpoica, 2015), we identified the main criteria for characterizing and diagnosing seed producer organizations. summarizing the above, it was possible to establish three dimensions constituted by 214 criteria and sub-criteria. then, an exhaustive purification of these criteria was carried out, incorporating the comments and suggestions of the experts consulted in the first and second stages. finally, we generated an analytical model including a main objective, four dimensions, 12 criteria and 39 sub-criteria (fig. 1). the first level of the model is the general objective to establish the level of capacities and resources available for the organization wishing to consolidate as a nucleus of quality seed production. in the second level, four dimensions were found: (1) technical capacities refering to the organizations linked to plan semilla that have the necessary knowledge and experience for the use, production, and management of good quality seed; (2) environmental resources, the entire environmental conditions (soil, water, biophysical offer, etc.) that the territory in which the organizations are located have available for its use; (3) organizational capacities, includes all the aspects that contribute to the personal and collective growth of the members of the association, highlighting characteristics that lead to the success of an organization. this also involves all the necessary actions for achieving a better position, including being more competitive, achieving its objectives, goals, fulfilling commitments, ensuring its continuity and projecting the organization into the future; (4) management capacities, those abilities of the organizations relating to the administration of their financial, administrative, and commercial talents. this also includes all those relationships that occur with external entities, for the purpose of creating partnerships that are beneficial to the organization, and knowing the capacities that they have to obtain resources that can be used as capital, projects dealing with production, among others. in the third level of the model are found the criteria relating to each of the dimensions. regarding the technical capacities dimension, the criteria are as follow: a) production process, which covers the main activities carried out by organizations at the technical and environmental levels to be able to produce and manage seeds that meet quality standards; and b) production resources, refering to all the physical and human resources available in organizations to carry out seed production processes. the criteria related to the environmental resources dimension are as follow: c) environmental offering, which corresponds to all natural or biophysical resources that are part of the territory where the organization is located (such as soil, water, humidity, temperature, among others), that comprise seed production activity; d) threats due to natural phenomena defining natural threats as those elements of the environment that are dangerous to humans and that are caused by external forces. the organizational capacities dimension includes criteria such as e) social and relational capital, that refers in particular to the degree of trust between members including the unlimited exchange of information within the group; f) experience in the development of collective actions, which starts from the recognition that as individuals, members do not have all the necessary information, resources, and 178 agron. colomb. 37(2) 2019 objective-goal dimensions sub-criteriacriteria evaluate the performance level of organizations technical capacities environmental resources organizational capacities management capacities client registers (potential or current) collective commercialization product differentiation manuals of administrative functions administrative staff administrative capacities marketing capacities financing and investment capacity production costs clear financial statements compliance with tax obligations strategic/operative plan destination of the generated profit gender participation in leadership and management qualification of members organization stability size of the organization individual and gender capacities organization planning production process production resources environmental offering threats due to natural events social and relational capital experience in collective action sustainability of the organization participation in second level organizations leadership stability and organization management experience in the development of collective actions clear objectives effective participation in decision making capacity to comply with agreements effective communication and information water availability threats due to drought threats due to frost threats due to flooding access to water sources and/or storage land suitability or substrate availability access to land / substrate availability selection and / or storage facilities technical assistance labor availability access to quality seed process protocol seed production capacity (t, kg) ica registry for seed production implementation of gap experience in the production of seed of a species experience in the production of species financial capacities figure 1. ahp model for establishing the performance of an organization to consolidate quality seed production nuclei. competencies required to meet a specific demand; g) individual capacities and gender, which identifies if rural organizations apply the gender approach to recognize the capacities of the organization through the educational level of its members; h) sustainability of the organization, the composition and functioning of the organization, in which the participation of the associates in decision-making processes and the way these processes will be conducted are identified. 179lázaro-palacio, aranda-camacho: an analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of plan semilla agrosavia (colombia) finally, management capacities criteria include: i) organization planning, the organizations linked to plan semilla establish goals and stipulate the steps that must be followed to achieve these aims; j) financial capacities: possibilities that organizations have to perform payments and investments (caused by good profit margins) in the short, medium and long terms, for their development and growth; k) administrative capacities, related to the management staff that the organization has, as well as the way in which economic resources are managed and invested; l) marketing capacities: strategies that will be used to sell a certain product, and in the end, the desired profitability that is achieved. nonetheless, sub-criteria are included in the fourth and final level (fig. 1), and verifiable indicators are related to each of these sub-criteria, which allow the establishment of the performance of the organizations. estimation of priorities of the elements of the model based on the preferences of the consulted experts table 1 summarizes the local weights (wl) and global weights (wg) associated with the dimensions, criteria, and sub-criteria of the hierarchical model. in all cases, the consistency index was less than 10%, showing the logical consistency of the weights obtained in the estimation. likewise, the ranking of the weights of each element is presented in relation to the level to which it belongs. at a second level, the group of experts expressed that the dimension that had greater importance was environmental resources (wg 0.27); second, technical capacities (wg 0.25); third, organizational capacities (wg 0.24), and, finally, the management capacities dimension (wg 0.23) (tab. 1). the group of experts has assigned a degree of similar importance to the four dimensions of the model, and in most cases, the difference is only 2 percentage points. it is important to emphasize that in the previous methodological proposals used by agrosavia to characterize organizations in plan semilla there was no dimension relating to environmental issues. in this research, the environmental dimension was incorporated in a novel way following the recommendation of the experts who evaluated the relevance of the model. the environmental component is fundamental for the development of productive activities in rural areas, due to conf licts in the access and use of natural resources such as soil and water; rural populations face vulnerability to the development of productive activities due to phenomena such as climate change, natural disasters and the risks inherent to agriculture (muñoz et al., 2012). table 1. weights of importance and ranking of priorities of the model elements based on the preferences declared by the consulted experts. elements or nodes of the ahp model priorities by node ranking of prioritieslevel 1 (objective) level 2 (dimensions) level 3 (criteria) wl wg dimension criteria sub-criteria level 4 (sub-criteria) technical capacities 0.253 0.253 2 production process 0.537 0.136 2 experience in the production of the species 0.192 0.026 13 experience in the production of seed of the species 0.218 0.03 9 implementation of good agricultural practices gap 0.037 0.019 22 process protocol 0.159 0.022 18 ica registry for seed production 0.156 0.021 19 seed production capacity 0.138 0.019 23 production resources 0.463 0.117 4 access to land 0.179 0.021 20 selection and/or storage facilities 0.165 0.019 24 technical assistance 0.204 0.024 16 access to quality seed 0.222 0.026 14 labor availability 0.231 0.027 12 continue... 180 agron. colomb. 37(2) 2019 elements or nodes of the ahp model priorities by node ranking of prioritieslevel 1 (objective) level 2 (dimensions) level 3 (criteria) wl wg dimension criteria sub-criteria level 4 (sub-criteria) environmental resources 0.270 0.27 1 environmental offering 0.488 0.132 3 land use suitability tut or substrate availability 0.311 0.041 7 water availability 0.329 0.044 6 access to water sources and/or storage 0.359 0.047 3 threats due to natural events 0.512 0.138 1 threat due to drought 0.521 0.072 2 threat due to frost 0.142 0.02 21 threat due to flooding 0.337 0.047 4 organizational capacities 0.242 0.242 3 social and relational capitals 0.232 0.056 10 clear objectives 0.412 0.023 17 effective participation in decision making 0.156 0.009 38 capacity to comply with agreements 0.274 0.015 30 effective communication and information 0.158 0.009 39 experience in collective action 0.239 0.058 9 experience in the development of collective actions 0.517 0.03 10 leadership stability and organization management 0.298 0.017 27 participation in second level organizations 0.185 0.011 37 individual and gender capacities 0.170 0.041 12 gender participation in leadership and management positions 0.310 0.013 35 qualification of members 0.690 0.028 11 sustainability of the organization 0.359 0.087 5 organization stability 0.837 0.073 1 size of the organization 0.163 0.014 33 management capacities 0.234 0.234 4 organization planning 0.255 0.06 8 strategic/operative plan 0.749 0.045 5 destination of the generated profit 0.251 0.015 31 financial capacities 0.272 0.064 7 financing and investment capacity 0.270 0.017 28 cost production registry 0.208 0.013 36 clear financial statements 0.303 0.019 25 compliance with tax obligations 0.219 0.014 34 administrative capacities 0.187 0.044 11 manuals of administrative functions 0.425 0.019 26 administrative staff 0.575 0.025 15 marketing capacities 0.287 0.067 6 collective commercialization 0.526 0.035 8 product differentiation 0.247 0.017 29 client registers (potential or current) 0.227 0.015 32 local weights (wl) global weights (wg). table 1. continuation 181lázaro-palacio, aranda-camacho: an analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of plan semilla agrosavia (colombia) with relation to the priorities obtained in the technical capacities dimension, the production process criterion (wl 0.537) is considered the most important, whereas production resources obtained a wl of 0.463. after the synthesis of the model at the level of the general objective, the production process ranked second taking into account all the model criteria (wg 0.136), whereas production resources ranked fourth among 12 criteria in the third level of the model. therefore, the organizations that focus on the production of quality seed must have adequate knowledge and experience in the production of both the species and the seed in order to ensure product quality. regarding the environmental resources dimension, the threat due to natural phenomena occupied the first place in the ranking of all criteria of the model (wl 0.512; wg 0.138). on the other hand, the environmental offer criterion was ranked, after the synthesis at the general objective level of the model, as the third criterion in order of importance (wl 0.488, wg 0.132). according to the consulted experts, the threat that agricultural producers face due to natural phenomena turns out to be an element of transcendental knowledge, in order to anticipate the occurrence of these phenomena and minimize the risk to which they are exposed through the implementation of measures for their mitigation. in this regard, fao (2000) states that the vulnerability of production systems increases when agricultural activities use unfit areas or lands, or places that are at risk, or when natural resources are mismanaged. this is especially due to marginality, poverty, the absence of social organization, and above all to the lack of policies for the management of the environment. additionally, territorial planning and the lack of education of the population is unable to prevent and face the risks surely plays an important role. therefore, besides having access to adequate information on agroclimatic variables, producer organizations that establish nuclei of quality seed production should strive to training their members on issues relating to water management and, in particular, they should comply with soil use zoning according to their suitability for the species that they are producing in the particular locality (fao, 2000). at the organizational capacities dimension, the sustainability of the organization criterion stands out in fifth place among all criteria (wg 0.087), whereas the collective action experience criterion ranked second in this group (wl 0.239) and it ranked ninth (wg 0.058) when performing the synthesis among all criteria. the foregoing indicates that one of the success factors of an organization is the strength it has to maintain itself through time under different circumstances (lundy et al., 2014). according to the preferences declared by the experts, it is strange that 0 0.05 0.1 0.15 0.136 0.117 0.132 0.138 0.056 0.058 0.041 0.087 0.06 0.064 0.044 0.067 environmental offer (erd) production process (tcd) production resources (tcd) threats due to natural events (erd) social and relational capitals (ocd) experience in collective action (ocd) individual and gender capacities (ocd) sustainability of the organization (ocd) organization planning (mcd) financial capacities (mcd) administrative capacities (mcd) marketing capacities (mcd) figure 2. results of global priorities (wl) at the level of criteria estimated in the ahp model. (tcd) technical capacities dimension; (erd) environmental resources dimension; (ocd) organizational capacities dimension; (mcd) management capacities dimension. 182 agron. colomb. 37(2) 2019 collective action, social and relational capital, and individual capacities and gender have been classified among the last elements at the criteria level. this may be due to the technical profile of some of the consulted experts who did not completely categorize the importance of these elements for establishing collective initiatives around the associated companies producing quality seeds. the social and relational capital criterion (wl 0.232, wg 0.056) was ranked tenth in the ranking of all criteria of the model. this result contrasts with what was stated by serageldin (1998), who presents empirical evidence on the relevance that social capital acquires for the development of collective actions by small agricultural producers. however, the results of the estimation of this model by the consulted experts reached no agreement about the particular ways in which social capital contributes to development and how it can be operationalized. the individual capacities and gender criterion is located in the fourth place (wl 0.17, wg 0.041) of the criteria associated with the organizational capacities dimension. this is the last criterion among all models that indicates low recognition of the importance of female participation in managerial roles and also low recognition of the importance of the capacities of the associates in general. finally, in the criteria related to the management capacities dimension, the experts attributed a greater weight to marketing capacities (wl 0.287, wg 0.067) and this places it at sixth place in the general level of the ranking of the criteria. this position acknowledges the importance attributed by experts for organizations to strengthen their management capacities to implement value-added strategies that help to clearly identify current and potential clients, for whom the products will be oriented. nonetheless, the financial capacities criterion (wl 0.272, wg 0.064) ranked seventh among all criteria. the organization planning criteria (wl 0.06, wg 0.044) was ranked eighth among all the criteria of the model. in the dimension of management capacities, the group attributed the least importance to the administrative capacities criterion (wl 0.187, wg 0.044) and it was classified in tenth place among the twelve criteria of the model. among the previous criteria, marketing capacities stands out; in this respect knickel et al. (2008), schermer et al. (2010) and anderson et al. (2014) showed empirical evidence on the importance of skills, knowledge and market competencies for agrarian producer organizations that seek to articulate agri-food systems and how these skills are becoming tools that facilitate community development. additionally, these skills also ensure that producers have access to markets and participate in them in a more democratic way at multiple scales. in colombia, aranda-camacho and parrado (2016) showed the importance of these capacities so that agricultural producers achieve the development of markets that favor food and nutritional security. this could apply to the specific field of quality seed production. aranda-camacho et al. (2017) detail some specific actions developed to strengthen capabilities, both individual and collective. these actions were implemented in a scaling-up project of technical innovations (three new cultivars of more nutritive yellow potatoes). the project had the participation of small-farmer organizations that established nuclei of quality seed production and developed inclusive businesses in localities in the south and center of the andean region of colombia (cuéllar et al., 2018). the above-mentioned empirical evidence shows the importance of the fact that organizations must strengthen their management skills and knowledge of the market so that they can undertake the development of strategies that encourage added value to their products, directing specific promotion activities for current and potential customers. in order to guarantee the development of small-farmer organizations in the marketplace, it is important that seed producer organizations have adequate capabilities that allow the development of mutually beneficial collective actions (cuéllar et al., 2018). in spite of this, in our national context, the producers and their organizations have few capacities to successfully develop their commercial functions. in general, this conditions the efficiency of the commercialization of their products (which are sometimes excluded) or presents limitations for small producers to achieve associative ventures. the priorities assigned by the consulted experts indicate that, in any organization, it is important to strengthen marketing and commercialization capacities. in order to do so, knowledge of the dynamics and structure of the market is fundamental, so that organizations can participate effectively in it. however, in the context of this article, commercialization is the part of the commercial process in which producers and their organizations are less trained. this affects the efficiency with which products are linked to the market. thus, products are excluded and limitations arise for small producers to achieve sustainable associative ventures (rodríguez and fernandez, 1996). to summarize, after estimating the model based on the preferences declared by the expert consultants, the most important criteria for establishing nuclei of quality seed production are the threats due to natural phenomena, the previous experience in the production of the species, 183lázaro-palacio, aranda-camacho: an analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of plan semilla agrosavia (colombia) an adequate environmental offering, the availability of production resources and the sustainability of the organization. conversely, the least important criteria are those related to organizational and management capacities such as social and related capital, administrative capacities, and individual capacities and gender. in the fourth level of the model, the following sub-criteria stand out due to their placement in the ranking: the stability of the organization, threats due to drought, access to water sources and/or storage, threats due to flooding and the strategic/operational plan, all of which are located in the first five places, respectively. it is worth mentioning that three of the five most important sub-criteria are related to the environmental resources dimension, which was the one that obtained the highest degree of importance within the dimensions consulted by the experts. empirical validation of the model in associative organizations that establish nuclei of quality cocoa seed production using the estimated weights defined by the expert consultants of each sub-criteria related to the analyzed dimensions, we proceeded to calculate utility functions for each of the 30 associative organizations that implemented nuclei of quality cocoa seeds. we selected verifiable indicators related to the elements of the last level (sub-criteria), which we used to estimate utility functions as the multi-attribute utility theory (maut) (fishburn, 1967; keeney and fishburn, 1974; keeney and raiffa, 1976; keeney, 1977). 0 0.01 0.02 0.03 0.02 0.04 0.08 0.026 0.03 0.019 0.022 0.021 0.0190.021 0.019 0.024 0.026 0.027 0.041 0.044 0.047 0.072 0.02 0.047 dc ba (pp) production process; (pr) production resources (eo) environmental offer; (tn) threats due to natural events experience in the production of species(pp) experience in the production of seed of a species (pp) process protocol (pp) access to land (pr) labor availability (pr) implementation of gap (pp)access to qualityseed (pr) technical assistance (pr) selection and/or storage facilities (pr) seed production capacity (pp) ica registry for seed production (pp) water availability (eo) threat due to drought (tn ) threat due to frost (tn) threat due to flooding (tn) land use suitability tut or substrate availability (eo) access to water sources and/or storage (eo) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.023 0.009 0.015 0.009 0.03 0.0170.011 0.013 0.028 0.073 0.014 (sc) social and relational capitals; (ca) experience in collective action; (ig) individual and gender capacities; (so) sustainability of the organization (op) organization planning; (fc) financial capacities; (ac) administrative capacities; (mc) marketingcapacities 0.02 0.04 0.06 0 0.045 0.015 0.017 0.013 0.019 0.0140.019 0.025 0.035 0.017 0.015 clear objectives (sc) effective participation indecision making (sc) capacity to comply with agreements (scc) effective communication and information (sc) experience of collective actions (ca) leadership and management (cac) participation in second level organizations (ca) gender in management positions (ig) qualification of members (ig) organization stability (so) size of the organization (so) administrative staff (ac) client registers (mc) strategic/operative plan (op) destination of the generated profit (op) product differentiation (mc) collective commercialization (mc) manuals of administrative functions (ac) compliance with tax obligations (fc) clear financial statements (fc) cost production registry (fc) financing and investment capacity (fc) 0.04 0.06 0 figure 3. results of global priorities (wg) at the sub-criteria level estimated for the ahp model. a) wg of sub-criteria of the technical capacities dimension; b) wg of sub-criteria of the environmental resources dimension; c) wg of sub-criteria of the organizational capacities dimension; d) wg of sub-criteria of the management capacities dimension. 184 agron. colomb. 37(2) 2019 the scale used to qualify each indicator in the 30 cases of cocoa seed producer organizations that had information was 0, 1 and 2 (i.e. low level (0) to a high level (2)). once the functions of partial and global utility were obtained for each organization, we performed a cluster analysis, and with these results, we proposed three performance levels: high performance, average performance, and low performance. we determined the cut-off thresholds using whisker plots with a value of 5% for constructing the respective upper and lower limits (tab. 2). table 3 shows the performance of the 30 associative organizations that participated in the plan semilla framework and that were analyzed in this research. the results presented allow distinguishing the level of performance achieved by each organization based on the partial utility for each analyzed dimension, and also the level of global performance of each of the organizations. the results show that four organizations stand out for their global performance: coopercacao (santander), aprocafrum (santander), aprocampa (boyaca) and asocati table 3. levels of performance of cocoa producer organizations plan semilla. case organization partial utility performance technical dimension partial utility performance environmental dimension partial utility performance organizational dimension partial utility performance management dimension total utility global performance 1 aprocampo 27 0.168 l.p. 0 l.p. 0.151 l.p. 0.117 l.p. 0.436 l.p. 2 asopeca 0.168 l.p. 0.144 m.p. 0.164 l.p. 0.187 l.p. 0.663 l.p. 3 aprocapal 0.288 l.p. 0.144 m.p. 0.138 l.p. 0.152 l.p. 0.722 l.p. 4 muzcacao 0.329 m.p. 0.094 l.p. 0.194 l.p. 0.168 l.p. 0.785 l.p. 5 asopaicol -asocacao 0.28 l.p. 0.144 m.p. 0.232 l.p. 0.152 l.p. 0.808 l.p. 6 asohupar 0.288 l.p. 0.144 m.p. 0.178 l.p. 0.221 l.p. 0.831 l.p. 7 asapa 0.28 l.p. 0.144 m.p. 0.229 l.p. 0.202 l.p. 0.855 l.p. 8 asoprocal 0.31 l.p. 0.144 m.p. 0.215 l.p. 0.187 l.p. 0.856 l.p. 9 asocat 0.384 m.p. 0.094 l.p. 0.249 l.p. 0.149 l.p. 0.876 l.p. 10 asoprocamu 0.282 l.p. 0.144 m.p. 0.274 l.p. 0.206 l.p. 0.906 l.p. 11 asoprolan 0.456 h.p. 0.094 l.p. 0.193 l.p. 0.168 l.p. 0.911 l.p. 12 asocaval 0.378 m.p. 0.072 l.p. 0.218 l.p. 0.269 m.p. 0.937 l.p. 13 aprasef 0.336 m.p. 0 l.p. 0.418 m.p. 0.186 l.p. 0.94 l.p. 14 asoprocar 0.331 m.p. 0.144 m.p. 0.283 l.p. 0.197 l.p. 0.955 l.p. 15 asocasar 0.274 l.p. 0.144 m.p. 0.33 m.p. 0.221 l.p. 0.969 l.p. 16 asocatigra 0.349 m.p. 0.144 m.p. 0.356 m.p. 0.212 l.p. 1.061 m.p. 17 consejo comunitario tablon dulce 0.345 m.p. 0.166 m.p. 0.436 m.p. 0.173 l.p. 1.12 m.p. continue... table 2. total profit thresholds defined to establish the levels of performance of cocoa seed producer organizations. dimensions wg of the dimension maximum dimension utility cutting thresholds* low performance cutting thresholds* medium performance cutting thresholds* high performance lower limit upper limit lower limit upper limit lower limit upper limit technical dimension 0.254 0.598 0 0.315 0.316 0.400 0.401 0.598 environmental dimension 0.270 0.542 0 0.105 0.106 0.19 0.191 0.542 organizational dimension 0.242 0.640 0 0.308 0.309 0.454 0.455 0.64 management dimension 0.234 0.594 0 0.235 0.236 0.351 0.352 0.594 total utility 1.000 2.374 0 0.997 0.998 1.306 1.307 2.374 *thresholds cluster dimension obtained with truncated mean of 5%. 185lázaro-palacio, aranda-camacho: an analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of plan semilla agrosavia (colombia) (norte de santander); these showed a high level of performance (13%). eleven organizations corresponding to 37% showed an average level of performance, whereas 15 organizations (50%) showed a low level of performance. the analytical model developed in this research has allowed the characterization of the organizations based on the level of performance of the analyzed dimensions, improving the procedural rationality used until now within the framework of plan semilla. the obtained results have allowed identifying with greater clarity and certainty the areas in which organizations are considered to have a low degree of performance. given the attributes of the hierarchical composition of the designed model, the model can be used to propose specific actions to improve those criteria that are considered strategic in order to contribute to correcting and improving the capacities for the consolidation of quality seed production nuclei. some of the actions that could be implemented to design plans to strengthen the capacities of organizations may be the following: organizations with low performance in the environmental resources dimension should prioritize training actions to develop capacities to identify the agroclimatological risks they might face and that could affect the procurement of quality seed. they must also acquire skills and knowledge to take appropriate measures for both the prevention and mitigation. in organizations with low performance in the organizational dimension, actions that lead to the strengthening of individual and collective capacities to comply with agreements and norms should be implemented. leadership issues should be considered so as to improve the participation of the associates and their capacities so that they assume management positions. this could improve the probability of success of the undertakings carried out by rural organizations. in order to strengthen management capabilities in those organizations that show low performance, specific actions could be taken to lead organizations and their members to acquire skills and abilities for strategic planning, monitoring, and analysis of production costs. in addition, these organizations should implement the use of records to determine the unit cost and, in turn, the profitability of the business. conclusions the identification of the variables relating to technical, economic, social, organizational, managerial and regulatory components, among others, should inf luence the adequate consolidation of nuclei of quality seed production by collective organizations of small agricultural producers. it has been an expensive and complex process that has required a great capacity of synthesis to select those elements that could be more representative for the purpose of this research. the environmental resources dimension, considered the most important after estimating the model in this research, table 3. continuation case organization partial utility performance technical dimension partial utility performance environmental dimension partial utility performance organizational dimension partial utility performance management dimension total utility global performance 18 asomucari 0.271 l.p. 0.144 m.p. 0.504 0.202 l.p. 1.121 m.p. 19 aprocasur 0.376 m.p. 0.072 l.p. 0.435 m.p. 0.238 m.p. 1.121 m.p. 20 aprocesu 0.427 h.p. 0.072 l.p. 0.356 m.p. 0.272 m.p. 1.127 m.p. 21 el manantial 0.3 l.p. 0.144 m.p. 0.402 m.p. 0.282 m.p. 1.128 m.p. 22 asocam 0.308 l.p. 0.144 m.p. 0.434 m.p. 0.247 m.p. 1.133 m.p. 23 cipaotanche 0.279 l.p. 0.144 m.p. 0.457 0.264 m.p. 1.144 m.p. 24 asocacabo 0.324 m.p. 0.144 m.p. 0.434 m.p. 0,316 m.p. 1.218 m.p. 25 cortipaz 0.442 h.p. 0.072 l.p. 0.499 h.p. 0.218 l.p. 1.231 m.p. 26 asocap 0.305 l.p. 0.238 h.p. 0.513 h.p. 0.197 l.p. 1.253 m.p. 27 coopercacao 0.343 m.p. 0.144 m.p. 0.49 h.p. 0.434 h.p. 1.411 h.p. 28 aprocafrum 0.379 m.p. 0.238 h.p. 0.522 h.p. 0.283 m.p. 1.422 h.p. 29 aprocampa 0.464 h.p. 0.238 h.p. 0.495 h.p. 0.278 m.p. 1.475 h.p. 30 asocati 0.397 m.p. 0.238 h.p. 0.5 h.p. 0.417 h.p. 1.552 h.p. h.p. high performance; m.p. medium performance; l.p. low performance. 186 agron. colomb. 37(2) 2019 has been incorporated in a novel way compared to other methodologies used to characterize organizations in the agricultural sector. this dimension had not been taken into account in the characterizations made by plan semilla, due to the specificity of the resources and dimensions required for the production of quality seed. the ahp has been used in a novel way as a discrete method of multicriteria decisions, which allows improving the procedural rationality required to analyze complex scenarios inf luenced by multiple variables like agricultural producer organizations. nonetheless, the developed methodology and the results obtained have allowed a reduction in the level of subjectivity with which agricultural sector organizations are traditionally defined. using the multi-attribute utility theory (maut), it was possible to calculate additional utility functions that incorporate both the weight of importance associated with the elements of the model in each of its levels as well as the performance of organizations based on verifiable indicators. based on calculated utility values and cluster analysis, it has been possible to establish cut-off thresholds that have allowed the construction of relative performance ranges (low, medium and high) that allow rating and ranking performances (partial and total) of producer organizations currently seeking to consolidate nuclei of quality seed production. this allows the identification and selection of those elements that are considered as weaknesses in an organization and that requires the development of specific actions to strengthen them to achieve sustainability as associative enterprises that produce cocoa seeds. we consider that the selected elements are universal for organizations that produce seeds; nevertheless, it is necessary to establish new thresholds to define the levels of performance if the model is used for other species. it is important that institutions that work with organizations of agricultural producers develop research projects with prior implementation of appropriate intervention actions in the processes of characterization. it is necessary to have, from the beginning, conceptual and methodological clarity about the scope of the project, and for the use of the appropriate tools for the exercises of organizational typification. this should be done in order to propose pertinent actions according to the needs that the organizations face as well as to strengthen their capacities of collective action and social capital at technical and social-business levels, which are key for the development of any joint initiative. acknowledgments the authors want to thank particularly the corporacion colombiana de investigación agropecuaria -agrosavia as a source of information on the characterization of cocoa seed producer organizations within the framework of plan semilla, which was a basic input for the development of this research. literature cited abbott, p., t. benjamin, g. burniske, m. croft, m. fenton, c. kelly, m. lundy, f. rodriguez camayo, and m. wilcox. 2018. análisis de la cadena productiva de cacao en colombia. usaid, cali, colombia. agronet. 2018. statistics. ministry of agriculture and rural development. url: http://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/ default.aspx (accessed 14 september 2018). allahyari, m.s. 2009. agricultural sustainability: implications for extension systems. afr. j. agric. res. 4(9), 781-786. alphonce, c.b. 1997. application of the analytic hierarchy process in agriculture in developing countries. agric. syst. 53(1), 97-112. doi: 10.1016/s0308-521x(96)00035-2 anderson, c., l. brushett, t. gray, and h. renting. 2014. working together to build cooperative food systems. j. agric. food syst. community dev. 4(3), 3-9. doi: 10.5304/jafscd.2014.043.017 aranda-camacho, y., a.c. gómez-muñoz, and e. ramos. 2014. incorporation of territorial dynamics in a model to select origin labels. revista española estudios agrosociales pesqueros 237(1), 13-45. aranda-camacho, y., s. parra, and t. mosquera. 2017. núcleos de emprendedores rurales en el escalamiento de papas más nutritivas en colombia. pp. 220-223. in: compés, r. and t. garcía (eds.). proceedings of the xi congress of the spanish association of agrarian economy: food systems and global change from the mediterranean. 2017, september 13-15, elche, spain. aranda-camacho, y. 2015. productos agroalimentarios e identidad del territorio: un modelo de decisión para orientar la selección de sellos de origen. phd thesis. universidad de cordoba, cordoba, spain. url: http://hdl.handle.net/10396/12927 (accessed 14 september 2018). aranda-camacho, y. and a. parrado. 2016. importancia de las dinámicas territoriales en la construcción social de mercados y la seguridad alimentaria y nutricional. pp. 167-186. in: ramírez, c.a., m.c. hernández, f. herrera, and a. pérez (eds.). gestión territorial para el desarrollo rural: construyendo un paradigma. jp editor, mexico. arenas, w., c. cardozo, and m. baena. 2015. analysis of the seed systems in countries of latin america. acta agron. 64(3), 239-245. doi: 10.15446/acag.v64n3.43985 aristizábal, c.a. 2017. el modus operandi de las organizaciones de productores agropecuarios en risaralda. primera fase: adaptaciones metodológicas y algunos resultados. cooperativismo y desarrollo 25(111), 12. doi: 10.16925/co.v25i111.1878 bourdieu, p. 1986. the forms of capital. pp. 241-258. in: richards, j.g. (ed.). handbook of theory and research for the 187lázaro-palacio, aranda-camacho: an analytical model to evaluate the performance of associative seed producer organizations in the framework of plan semilla agrosavia (colombia) sociology of education. greenwood press, new york, usa. doi: 10.1002/9780470755679.ch15 coleman, j. 1990. foundations of social theory. harvard university press, cambridge, usa. corporación colombiana de investigación agropecuaria corpoica. 2015. estrategia plan semilla. mosquera, cundinamarca, colombia. cuéllar-gálvez, d., y. aranda-camacho, and t. mosquera-vásquez. 2018. a model to promote sustainable social change based on the scaling up of a high-impact technical innovation. sustainability 10(12), 4532. doi: 10.3390/su10124532 fao. 2000. efectos de los fenómenos climatológicos adversos en la producción y el comercio de los alimentos. url: http://www. fao.org/3/x4583s/x4583s.htm#1 (accessed 4 april 2018). fedecacao. 2017. colombia con unos de los cultivos de cacao más productivos a nivel mundial. url: http://www.fedecacao.com. co/portal/index.php/es/2015-04-23-20-00-33/443-colombiacon-unos-de-los-cultivos-de-cacao-mas-productivos-a-nivelmundial (accessed 9 august 2017). fishburn, p. 1967. conjoint measurement in utility theory with incomplete product sets. j. math. psychol. 4(1), 104-119. doi: 10.1016/0022-2496(67)90043-0 fishburn, p. 1982. nontransitive measurable utility. j. math. psychol. 26, 31-67. doi: 10.1016/0022-2496(82)90034-7 forman, e. and k. peniwati. 1998. aggregating individual judgments and priorities with the analytic hierarchy process. eur. j. oper. res. 108(1), 165-169. doi: 10.1016/s0377-2217(97)00244-0 forman, e. and m. selly, 2001. decision by objectives. how to convince others that you are right. world scientific publishing, singapur. doi: 10.1142/4281 gómez, w., y. aranda-camacho, and j. barrientos, 2017. modelo analítico para establecer la funcionalidad de las organizaciones de productores agrarios. pp. 243-246. in: compés, r. and t. garcía (eds.). proceedings of the xi congress of the spanish association of agrarian economy: food systems and global change from the mediterranean. 2017, september 13-15, elche, spain. gordon, s. 20 05. conf ia nza, capita l socia l y desempeño de organizaciones. criterios para su evaluación. rev. mex. cienc. polit. socia l. x lv ii(193), 41-55. doi: 10.22201/ fcpys.2448492xe.2005.193.42472 ho, w. 2008. integrated analytic hierarchy process and its applications a literature review. eur. j. oper. res. 186(1), 211-228. doi: 10.1016/j.ejor.2007.01.004 ica. 2015. resolución 3168 de 2015, por medio de la cual se reglamenta y controla la producción, importación y exportación de semillas. instituto colombiano agropecuario ica, bogota. keeney, r. 1977. the art of assessing multiattribute utility functions. organ. behav. hum. perform. 19(2), 267-310. doi: 10.1016/0030-5073(77)90065-4 keeney, r. and h. raiffa. 1976. decisions with multiple objectives: preferences and value tradeoffs. wiley, new york, usa. doi: 10.1109/tsmc.1979.4310245 keeney, r. and p. fishburn. 1974. seven independence concepts and continuous multiattribute utility functions. j. math. psychol. 11(3), 294-327. doi: 10.1016/0022-2496(74)90024-8 knickel, k., c. zerger, g. jahn, and h. renting, 2008. limiting and enabling factors of collective farmers’ marketing initiatives: results of a comparative analysis of the situation and trends in 10 european countries. j. hunger environ. nutr. 3(2-3), 247-269. doi: 10.1080/19320240802244041 lundy, m., a. amrein, j. hurtado, g. becx, n. zamierowski, f. rodríguez, and e. mosquera. 2014. metodología link: una guía participativa para modelos empresariales incluyentes con pequeños agricultores. international center for tropical agriculture ciat, cali, colombia. machado, a. 2000. el papel de las organizaciones en el desarrollo rural. in: proceedings of the seminario internacional la nueva ruralidad en américa latina. pontificia universidad javeriana. 2000, august 22-24, bogota, colombia. url: http://bibliotecavirtual.clacso.org.ar/ar/libros/rjave/paneles/machado.pdf (accessed 3 april 2018). martín, i. 2001. conservación de recursos fitogenéticos. hojas divulgadoras del ministerio de agricultura, pesca y alimentación, 2114 hd. madrid. ministerio de agricultura y desarrollo rural -madr, instituto interamericano de cooperación para la agricultura -iica, banco mundial -bm. 2003. índice de capacidad organizacional ico: instrumento de diagnóstico del estado organizativo de las comunidades campesinas locales. url: http://bibliotecadigital.agronet.gov.co/bitstream/11348/6369/1/158.pdf (accessed 5 april 2018). mora, j. and j.m. sumpsi. 2004. desarrollo rural: nuevos enfoques y perspectivas. fodepal fao, santiago de chile. doi: 10.13140/rg.2.2.30408.98563 moreno-jiménez, j.m. 2002. el proceso analítico jerárquico (ahp). fundamentos, metodología y aplicaciones. rect@ revista electrónica de comunicaciones y trabajos de asepuma 1, 28-77. moyano, e. 2006. el asociacionismo en el sector agroalimentario y su contribución a la generación del capital social. iesa-csic, cordoba, spain. muñoz, l.a, a. uribe, j. llano, n. rodríguez, j. gonzales, and j.f. palacios. 2012. el desarrollo rural con enfoque territorial perfil territorial de las áreas de desarrollo rural. oim incoder, bogota. url: http://www.indepaz.org.co/wp-content/uploads/2017/12/perfil-dret-incoder-2012.pdf (accessed 12 may 2017). núñez, j., m.p. ruíz, n. rincón, a. bateman, j. parra, c. cárdenas, and c. cortés. 2017. producers to markets alliance. final report. base line. fedesarrollo usaid. bogota. url: https:// www.repository.fedesarrollo.org.co/handle/11445/3521 (accessed 17 may 2018). olson, m. 1971. la lógica de la acción colectiva: bienes públicos y la teoría de grupos. limusa noriega editores, mexico. osterwalder, a. and y. pigneu. 2010. business model generation: a handbook for visionaries, game changers and challengers. john wiley and sons, new jersey, usa. 188 agron. colomb. 37(2) 2019 ostrom, e. and t.k. ahn. 2003. una perspectiva del capital social desde las ciencias sociales: capital social y acción colectiva. rev. mex. sociol. 65(1), 155-233. doi: 10.2307/3541518 pacheco, j.f. and e. contreras. 2008. manual metodológico de evaluación multicriterio para programas y proyectos. ilpes, santiago de chile. parrado, a., y. aranda, j. parra, j.p. molina, f. pachón, o. gutierrez, c. parra, and v. villarraga, 2009. núcleos emprendedores rurales: una propuesta para el desarrollo rural con enfoque territorial. universidad nacional de colombia ecoe, bogota. parra-lópez, c., j. calatrava-requena, and t. de-haro-giménez. 2008. a systemic comparative assessment of the multifunctional performance of alternative olive systems in spain within an ahp-extended framework. ecol. econ. 64(4), 820-834. doi: 10.1016/j.ecolecon.2007.05.004 payne, m. 2016. modern social work theory. 4th ed. oxford university press, london. pérez, l.m., l.g. guajardo, s. almeraya, j. paredes, p. vázquez, v. méndez, and m. hidalgo. 2014. asociatividad y participación de organizaciones locales en el desarrollo rural territorial. agroproductividad 7(7), 40-46. rezaei-moghaddam, k. and e. karami. 2008. a multiple criteria evaluation of sustainable agricultural development models using ahp. environ. dev. sustain. 10, 407. doi: 10.1007/ s10668-006-9072-1 rivas, m.i. 2013. índice ico: competencias organizacionales. diagnóstico organizacional participativo, rápido y eficiente. usaid, bogota. rodríguez, m. and r. fernández. 1996. el mercadeo en los emprendimientos asociativos de pequeños productores rurales. sapya iica, buenos aires. rondot, p. and m.h. collion. 2001. organizaciones de productores agrícolas: su contribución al fortalecimiento de las capacidades rurales y reducción de la pobreza. banco mundial departamento de desarrollo rural, washington d.c. saaty, t. 1980. the analytic hierarchy process: planning, priority setting, resource allocation. mcgraw-hill. new york, usa. schermer, m., h. renting, and h. oostindië. 2010. collective farmers’ marketing initiatives in europe: diversity, contextuality and dynamics. int. j. sociol. agric. food. 18(1), 1-1. serageldin, i. 1998. foreword to the initiative on defining, monitoring and measuring social capital. overview and programme description. social capital initiative working paper no. 1. the world bank, washington. sipahi, s. and m. timor. 2010. the analytic hierarchy process and analytic network process: an overview of applications. management decision 48(5), 775-808. doi: 10.1108/00251741011043920 upra. 2016. memoria técnica de la zonificación de aptitud para el cultivo comercial del cacao. agricultural rural planning unit upra, bogota. url: http://www.upra.gov.co/sipra/ documents/zonificacion_cacao_2016 (accessed 3 may 2018). usaid. 2008. valoración del estado organizacional veo: una herramienta de diagnóstico para el fortalecimiento de organizaciones de productores. usaid devida, lima. veisi, h., h. liaghati, and a. alipour. 2016. developing an ethicsbased approach to indicators of sustainable agriculture using analytic hierarchy process (ahp). ecol. ind. 60(1), 644-654 doi: 10.1016/j.ecolind.2015.08.012 velasquez, m. and p.t. hester. 2013. an analysis of multi-criteria decision-making methods. int. j. oper. res. 10(2), 56-66. chlorophyll a fluorescence and development of zucchini plants under nitrogen and silicon fertilization received for publication: 18 april, 2019. accepted for publication: 29 february, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.79172 1 federal university of campina grande, pombal, paraiba (brazil). 2 state university of paraíba, catole do rocha, paraiba (brazil). 3 federal rural university of the semi-arid, mossoro, rio grande do norte (brazil). 4 federal university of viçosa, viçosa, minas gerais (brazil). 5 federal university of paraíba, areia, paraiba (brazil). 6 national institute of the semi-arid, campina grande, paraiba (brazil). * corresponding author: romarioagroecologia@yahoo.com.br agronomía colombiana 38(1), 45-52, 2020 abstract resumen zucchini (cucurbita pepo l.) has a great economic and productive potential in the semi-arid region of brazil, due to the wide acceptance by consumers and quick financial return. the nitrate (no3-) assimilation process in c3 plants such as zucchini is related to photorespiration, and si accumulated near the stomata reduces the transpiration rate, making the photosynthesis cycle more efficient. the objective of this study was to evaluate the interaction between nitrogen and silicon fertilization on growth, chlorophyll index, and chlorophyll a f luorescence of zucchini plants. the treatments were distributed in a split-plot scheme in a randomized block design with three replicates. the plot was arranged by silicon levels (0 and 6 g/plant) and the subplots constituted by five nitrogen levels (30, 60, 90, 120 and 150 kg ha-1). leaf, stem and total dry masses, chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, chlorophyll a/b ratio and chlorophyll a f luorescence were evaluated. the highest dry matter productions in zucchini were obtained in treatments without si. si and n application together positively inf luences the chlorophyll a/b ratio of zucchini plants. the interaction between si and n positively inf luences the maximum f luorescence, variable f luorescence and quantum yield of photosystem ii of zucchini plants. el calabacín (cucurbita pepo l.) presenta un gran potencial económico y productivo en la región semiárida de brasil, debido a su amplia aceptación por los consumidores y su rápido rendimiento financiero., el proceso de asimilación de nitrato (no3-) en plantas c3 como el calabacín estaría relacionado en parte con la fotorrespiración, y el si acumulado cerca de los estomas reduce la tasa de transpiración, haciendo que el ciclo de fotosíntesis sea más eficiente. por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar la interacción entre el nitrógeno y la fertilización con silicio en el crecimiento, el índice de clorofila y la f luorescencia de la clorofila a en plantas de calabacín. los tratamientos se distribuyeron en un esquema de parcelas divididas en un diseño de bloques al azar con tres repeticiones. la parcela se formó por niveles de silicio (0 y 6 g/planta) y las subparcelas constituidas por cinco niveles de nitrógeno (30, 60, 90, 120 y 150 kg ha-1), totalizando 30 parcelas experimentales. se evaluaron masas de hojas, tallos y secas totales, clorofila a, clorofila b, clorofila total, clorofila a/b y f luorescencia de la clorofila a. las mayores producciones de materia seca de calabacín se obtuvieron en tratamientos sin si. la aplicación de si y n juntos inf luye positivamente en la proporción de clorofila a/b de las plantas de calabacín. la interacción entre si y n inf luye positivamente en la f luorescencia máxima, la f luorescencia variable y el rendimiento cuántico del fotosistema ii de plantas de calabacín. key words: cucurbita pepo l., fertilizers, photosynthetic efficiency. palabras clave: cucurbita pepo l., fertilizantes, eficiencia fotosintética. chlorophyll a fluorescence and development of zucchini plants under nitrogen and silicon fertilization fluorescencia de la clorofila a y desarrollo de plantas de calabacín bajo fertilización con nitrógeno y silicio jackson de mesquita alves1, alex serafim de lima2, francisco romário andrade figueiredo3*, toshik iarley da silva4, lourival ferreira cavalcante5, francisco de oliveira mesquita6, evandro franklin de mesquita2, and cesenildo de figueiredo suassuna1 introduction italian zucchini (cucurbita pepo l. cucurbitaceae) is a vegetable-like fruit with an erect bushy growing habit, despite having an herbaceous stem. it is one of the most popular and appreciated vegetables in brazilian cuisine (nakada-freitas, 2014; azambuja et al., 2015). zucchini is a summer squash that develops in autumn and spring, 10.15446/agron.colomb.v38n1.79172 46 agron. colomb. 38(1) 2020 and also during the winter in places with a warmer climate (filgueira, 2012). the effects of nutrition and fertilization management practices on growth, development, and yield of zucchini, as well as other crops, has been one of the most studied agricultural aspects (domingos et al., 2015). nitrogen (n), which is responsible for several functions in plants and is directly linked to crop yield, is the main topic for most researchers (oliveira et al., 2014). nitrogen is the second most required nutrient by plants (viciedo et al., 2017). it is an essential macro-element that participates in the synthesis of amino acids, nucleic acids, secondary metabolites, and components of the chlorophyll molecule. in addition, this nutrient stimulates the photosynthetic capacity of leaves by increasing the content of stromal and thylakoid proteins in chloroplasts (akram et al., 2011). however, over-fertilization with nitrogen has negative effects, such as disordered plant growth, susceptibility to pathogens and insects, nutrient deficiency due to competition with other nutrients, auto shading, and increased production costs (porto et al., 2012; xu et al., 2012). rational nitrogen fertilization practices are of great importance, being essential the search for methods that boost the beneficial effects of this nutrient. therefore, nitrogen application combined with silicon (si) may provide higher yields (artigiani et al., 2014), making it a viable alternative. adequate si supply may induce growth, resistance to biotic and abiotic stresses, and increase the photosynthetic capacity (ferraz et al., 2014). in addition, si application provides a better utilization of some nutrients by plants (watanabe et al., 2001). chlorophyll a f luorescence can be a good indicator of the plant’s physiological state. the absorbed light energy excites the chlorophyll molecule and the disposing of its available energy occurs through three alternative pathways which compete for the excitation energy (photochemical dissipation, fluorescence or non-photochemical dissipation). thus, changes in one of these processes, as in photosynthesis for example, shall affect the other ones (cendrero-mateo et al., 2016). plants spend about 25% of their total energy on no3assimilation (rubio-asensio et al., 2015). in c3 plants, this process would be partly coupled with photorespiration, which stimulates the transport of chloroplasts malate to the cytosol for nicotinamide adenine dinucleotide hydride (nadh) formation (bloom, 2015). nadh is used by nitrate reductase to reduce no3to no2-, no3assimilation process and would be related in part to photorespiration. in this regard, si accumulated near the stomata reduces the rate of transpiration (oliveira and castro, 2002), providing a direct relationship between transpiration and chlorophyll f luorescence and si and n, making the photosynthesis process more efficient. chlorophyll f luorescence parameters are widely used in physiological studies since they are obtained by a non-destructive method that allows the qualitative and quantitative analysis of the absorption and use of light energy by the photosynthetic apparatus (oliosi et al., 2017). therefore, the aim of this study was to evaluate the interaction between nitrogen and silicon fertilization on growth, chlorophyll index and chlorophyll a f luorescence of zucchini plants. materials and methods the experiment was carried out under field conditions in the agroecology sector of the agrarian and exact sciences department (dae) of the state university of paraiba (uepb), campus iv, in the municipality of catole do rocha, paraiba, brazil (6º20’38” s, 37º44’48” w, 275 m a.s.l.). zucchini seeds cv. caserta were directly sown in planting pits, spaced at 1 × 1 m. after digging the pits of 30 × 30 × 30 cm dimension, 2 l of tanned cattle manure were added (filgueira et al., 2012). the soil of the experimental area was classified as eutrophic fluvic neosol, with a sandy loam texture (embrapa, 2013). before the installation of the experiment, soil samples were collected at a depth of 0-20 cm for physical and fertility analysis (tab. 1) and the cattle manure chemical analysis was also performed (tab. 2), according to the methodology proposed by embrapa (2013). the soil was prepared by plowing sequenced by harrowing. the treatments were distributed in a split-plot scheme in a randomized complete block design, with three replicates, and one plant per replicate. the plot was arranged by silicon levels (0 and 6 g/plant) and the subplots were five nitrogen levels (30, 60, 90, 120, and 150 kg ha-1). the nitrogen source used was urea (45% n). the silicon levels were based on an estimate of 60 kg ha-1. the product bugram protect®, which contains 100% pure silicon dioxide, ph 6.8 and 0.9% moisture, was used as a silicon source. the n doses were equally divided and applied to cover the soil twice, first at 15 days after planting (dap) and then at 30 dap. foliar fertilization with si was also divided into two applications, 47alves, de lima, figueiredo, da silva, cavalcante, mesquita, de mesquita, and suassuna: chlorophyll a fluorescence and development of zucchini plants under nitrogen and silicon fertilization the first at 14 dap and the second at 28 dap. thus, 540 g of silicon dioxide was diluted in 30 l of water in the first application and 540 g was diluted in 40 l of water in the second application. the silicon solutions were uniformly applied on the plants, using a 10 l capacity backpack sprayer, totaling 1.080 kg of silicon dioxide. micro-irrigation was performed through a drip irrigation system, spaced at 0.2 m and with a f low rate of 1.7 l per hour, at a service pressure of 147 kpa, using 16 mm drip tapes. the water was supplied through an amazon well near the experiment site, and it was classified as moderately saline (1.2 ds m-1) (ayers and westcot, 1999). the chlorophyll a f luorescence trials were performed at 35 dap using a modulated f luorometer (model os-30p, hudson, usa). foliar tweezers were placed for 30 min before the readings to adapt the leaves to the dark. the initial f luorescence (f0), maximum f luorescence (fm), variable f luorescence (fv = fm-f0) and quantum yield of photosystem ii (fv/fm) were evaluated. chlorophyll a, b and total contents were estimated by the non-destructive method using a portable chlorophyll meter (clorofilog®, model cfl 1030, porto alegre, brazil), and expressed as falker chlorophyll index (fci). for leaf, stem and total dry mass estimation, each part of the plant was packed in kraft paper bags and dried in a forced-air circulation oven at 65°c until reaching constant weight. subsequently, the material was weighed in a precision analytical balance (0.001 g), and the results expressed in g/plant. the data were submitted to an analysis of variance by the f test at 5% probability. polynomial regression analysis for the nitrogen factor and the tukey test for the silicon factor were performed in case of significance. the statistical program r was used (r core team, 2018). results and discussion leaf dry mass (ldm), stem dry mass (sdm) and total dry mass (tdm) of zucchini were significant at 1% of probability in the interaction between the studied factors, nitrogen (n) and silicon (si) (tabs. 3 and 4). for ldm, an inverse behavior was observed in the treatments with and without si, respectively. the highest increase in ldm was found in the treatments without si and at the maximum n dose (150 kg ha-1), which corresponds to 338.6 g/plant. however, the ldm in the presence of si reached its best value in the order of 265.4 g/plant, at the estimated dose of 87 kg ha-1 (fig. 1a). the values for sdm adjusted to a quadratic effect, both in the presence and absence of si. the highest increase was registered at the n dose of 79.8 kg ha-1 in the treatments without si, which corresponds to a 21.5% increase when compared to treatments under si application, with values in the order of 33.3 and 27.4 g/plant, respectively (fig. 1b). for tdm, the results were similar to those of ldm. the best performance was obtained at the n dose of 150 kg ha-1 in the treatments without si, corresponding to 355.5 g/plant, which may be related to the maximum increase observed in ldm (fig. 1c). table 1. chemical and physical characteristics of the eutrophic fluvic neosol used in the experiment. chemical characteristics (fertility) ph ca2+ mg2+ na+ k+ s h+al cec pbs oc om n ap cmolcdm -3 cmolc kg -1 % mg dm-3 6.7 1.49 0.54 0.10 1.72 3.85 0.00 3.85 100% 0.67 1.2 0.07 16.83 physical characteristics sand silt clay ec gd pd tp fc pwp aw g kg-1 g dm-3 (%) g kg-1 640.0 206.0 154.0 sandy loam 1.54 2.68 42.54 146.9 76.60 70.3 cec: cation exchange capacity; pbs: percent base saturation; oc: organic carbon; om: organic matter; ap: assimilable phosphorus ; ec: exchangeable cations; gd: global density; pd: particle density; tp: total porosity; fc: field capacity; pwp: permanent wilting point; aw: available water. table 2. chemical characteristics of the cattle manure used in catole do rocha, 2019. n p k+ ca2+ mg2+ na+ zn2+ cu2+ fe2+ mn2+ som oc c/n g kg-1 mg kg-1 g kg-1 12.76 2.57 16.79 15.55 4.02 5.59 60 22 8550 325 396.0 229.7 18:1 som: soil organic matter; oc: organic carbon; c/n: carbon-to-nitrogen ratio. 48 agron. colomb. 38(1) 2020 (si 6) ŷ = 121.4493 + 3.8962nsx 0.0221**x2; r2 = 0.80 (si 0) ŷ = 371.7087 3.5129**x + 0.0227**x2; r2 = 0.72 (si 6) ŷ = 13.7160 + 0.29*x 0.0015**x2; r2 = 0.93 (si 0) ŷ = 13.5753 + 0.4948**x 0.0031**x2; r2 = 0.90 (si 6) ŷ = 107.7333 + 3.6048nsx 0.0206**x2; r2 = 0.79 (si 0) ŷ = 366.1333 4.2933**x + 0.0274**x2; r2 = 0.78 to ta l d ry m as s (g ) nitrogen (kg ha-1) s te m d ry m as s (g ) nitrogen (kg ha-1) le af d ry m as s (g ) nitrogen (kg ha-1) a b c 30 60 90 120 150 0 160 200 240 280 320 360 400 0 15 20 25 30 35 40 30 60 90 120 150 30 60 90 120 150 0 160 200 240 280 320 360 400 table 3. summary of the analysis of variance by the mean-square values, from leaf dry mass (ldm), stem dry mass (sdm) and total dry mass (tdm) of zucchini (cucurbita pepo l.) under nitrogen doses and silicon leaf fertilization in catole do rocha, 2019. sv df mean square ldm sdm tdm block 1 68.10ns 0.85ns 67.20ns si 2 3853.30* 126.12** 5373.70* error a 2 180.10 0.10 174.00 n 4 4571.50** 213.17** 4090.60** si x n 4 11825.70** 132.69** 10190.10** error b 16 239.10 1.15 256.80 cv 1 (%) 5.60 1.19 4.95 cv 2 (%) 6.45 3.99 6.01 sv: source of variation; df: degrees of freedom; cv: coefficient of variation; ns: not significant; ** and *: significant effect by the f test at the level of 1 and 5% probability, respectively. table 4. mean values for leaf dry mass (ldm), stem dry mass (sdm) and total dry mass (tdm) of zucchini (cucurbita pepo l.) under nitrogen doses and silicon leaf fertilization in catole do rocha, 2019. parameter silicon (g/plant) nitrogen (kg ha-1) 30 60 90 120 150 ldm 0 242 a 250 b 191 b 217 a 355 a 6 185 b 277 a 257 a 227 a 195 b sdm 0 26 a 31 a 46 a 25 b 18 b 6 21 b 26 b 27 b 27 a 23 a tdm 0 268 a 280 a 236 b 241 a 372 a 6 206 b 303 a 283 a 254 a 217 b means followed by equal letters in the same column do not differ statistically from each other by the tukey test at 5% probability. figure 1. (a) leaf dry mass, (b) stem dry mass, and (c) total dry mass of zucchini (cucurbita pepo l.) under nitrogen doses and silicon leaf fertilization. the positive values obtained from nitrogen fertilization and the different morphological parameters may be due to the fact that this nutrient provides increases in the rate of carbohydrates conversion into protein and the size of the cells. this may lead to greater leaf expansion and higher growth rates, which directly inf luences the production of dry matter. yasari et al. (2009) and rodrigues et al. (2014) also registered positive results for dry mass production with increased n supply in paracress plants (acmella oleracea l.), in which a linear increase was verified, with the highest efficiency registered at 112.5 kg ha-1 of n. the decrease in dry mass of silicon-applied plants may be associated with the fact that silicon deposited on shoots is condensed by transpiration and subsequently transformed into amorphous silicon located in the cell wall of epidermal and vascular tissues, causing reduced water loss (alsaeedi et al., 2019). according to the results of the anova, it was observed that there was a significant effect of the nitrogen doses on the chlorophyll contents and chlorophyll a f luorescence parameters. for the silicon factor, it was observed that there was a significant difference only for the f luorescence variables, except for the variable fluorescence (fv). however, the interaction between the factors significantly affected all variables analyzed (tab. 5). chl a and chl b values presented a quadratic effect both in the treatments with and without si, with the highest index 49alves, de lima, figueiredo, da silva, cavalcante, mesquita, de mesquita, and suassuna: chlorophyll a fluorescence and development of zucchini plants under nitrogen and silicon fertilization table 5. summary of the analysis of variance by the mean-square values, for chlorophyll a (cla), chlorophyll b (clb), total chlorophyll (tcl), chlorophyll a/b ratio (cla/clb), initial fluorescence (f0), maximum fluorescence (fm), variable fluorescence (fv), and quantum yield of photosystem ii (fv/ fm) of zucchini (cucurbita pepo l.) under nitrogen doses and silicon leaf fertilization in catole do rocha, 2019. sv df mean square cla clb tcl cla/clb block 1 0.070ns 0.050ns 1.339ns 0.006ns si 2 0.551ns 0.075ns 1.254ns 0.0002ns error a 2 0.113 0.007 0.636 0.001 n 4 12.617** 3.654** 9.905** 0.035** si x n 4 11.510** 2.167** 41.764** 0.026** error b 16 0.168 0.034 0.727 0.004 cv 1 (%) 1.01 0.72 1.80 1.14 cv 2 (%) 1.23 1.58 1.93 2.16 f0 fm fv fv/fm block 1 11.000ns 59.000ns 65.100ns 0.000001ns si 2 77724.000** 69216.000** 246.530ns 0.019** error a 2 8.000 8.000 27.230 0.000034 n 4 3637.000** 3072.000** 921.800** 0.022** si x n 4 363.000** 86.000** 784.370** 0.0004** error b 16 44.000 18.000 65.580 0.00004 cv 1 (%) 1.31 0.99 6.56 0.80 cv 2 (%) 3.15 1.45 10.17 0.81 sv: source of variation; df: degrees of freedom; cv: coefficient of variation; ns: not significant; ** and *: significant effect by the f test at the level of 1 and 5% probability, respectively. table 6. mean values for chlorophyll a (cla), chlorophyll b (clb), total chlorophyll (tcl), chlorophyll a/b ratio, initial fluorescence (f0), maximum fluorescence (fm), variable fluorescence (fv), and quantum yield of photosystem ii (fv/fm) of zucchini (cucurbita pepo l.) under nitrogen doses and silicon leaf fertilization in catole do rocha, 2019. parameters silicon (g/plant) nitrogen (kg ha-1) 30 60 90 120 150 cla 0 32.83 b 29.61 b 35.31 a 34.86 a 34.21 a 6 34.09 a 32.58 a 34.43 b 30.40 b 33.97 a clb 0 11.68 b 10.02 b 12.21 b 12.61 a 11.89 b 6 12.02 a 10.71 a 12.60 a 10.38 b 12.20 a tcl 0 45.86 a 40.13 b 42.72 b 46.38 a 46.99 a 6 42.47 b 45.63 a 47.39 a 39.76 b 44.79 b chlorophyll a/b ratio 0 2.81 a 2.96 a 2.89 a 2.76 b 2.88 a 6 2.84 a 3.04 a 2.73 b 2.93 a 2.78 a f0 0 150.67 b 162.67 b 189.00 b 158.00 b 139.00 b 6 236.33 a 254.33 a 315.33 a 260.00 a 242.33 a fm 0 235.67 b 249.33 b 281.00 b 226.67 b 219.00 b 6 341.67 a 348.00 a 366.67 a 324.33 a 311.33 a fv 0 85.00 b 86.67 a 92.00 a 68.67 a 80.00 6 105.33 a 93.67 a 51.33 b 64.33 a 69.00 fv/fm 0 0.67 0.72 0.79 0.73 0.62 a 6 0.71 0.76 0.84 0.78 0.69 a means followed by equal letters in the same column and line do not differ statistically from each other by the tukey test at 5% probability. 50 agron. colomb. 38(1) 2020 found at 146.1 kg ha-1 of n without si application, evidencing a 5.6% increase compared to the treatment with si. this behavior in the si-containing treatments demonstrates fci values for chl a and chl b in the order of 35.4 and 33.4, respectively (fig. 2a). for chl b, a similar behavior was observed, with the highest increase in the treatments without si and under the n dose of 137.7 kg ha-1, with an fci of 12.8. under si application, the n dose that provided the highest efficiency was 93.8 kg ha-1 (fig. 2b). since n is one of the main components of chlorophyll molecules, an adequate supply of this nutrient maximizes the indices of this photosynthetic pigment (wang et al., 2014). the total chlorophyll index increased linearly from the n dose of 51.7 kg ha-1, in the treatments without si application. under si fertilization, the best performance of plants for this variable was found at 103.0 kg ha-1 of n, with a 46.8 fci (fig. 2c). however, it can be observed that, for the chlorophyll a/b ratio, the si-containing treatments presented the best results, with the greatest increase at 82.3 kg ha-1 of n (fig. 2d). corroborating this statement, ávila et al. (2010) report a leaf chlorophyll synthesis increase in silicon-fertilized rice plants (oryza sativa l.), especially at high doses of nitrogen. contrary to this, rodrigues et al. (2016) state that increased potassium silicate doses provide increases in chlorophyll a levels in tomato plants (solanum lycopersicum l.) under high and low light conditions. however, the increase in chlorophyll a/b ratio may be associated with the greater synthesis of chlorophyll a, which is an indication that the plant was not experiencing stress. it was observed that f0 and fm showed a similar behavior, adjusting to a quadratic effect, and the best results were obtained in the treatments under si fertilization, with values in the order of 288.5 and 355.2 /quantum at the n doses of 91.9 and 72.3 kg ha-1, respectively (figs. 3a and b). this increase in f0 indicates that in the aforementioned n dose there was a reduction in the capacity of excitation energy transfer to the photosystem ii (sá et al., 2015). fm refers to the state in which the reaction centers of photosystem ii reach their maximum capacity (silva et al., 2014). silicon accumulated near the stomata reduces leaf transpiration rates (oliveira and castro, 2002), a fact that may have benefited (si 6) ŷ = 2.6715 + 0.0078*x 4.7406e 5**x2; r2 = 0.77 (si 0) ŷ = 2.6955 + 0.0060**x 4.1566e 5**x2; r2 = 0.87 (si 6) ŷ = 38.5489 + 0.1648nsx 0.0008**x2; r2 = 0.75 (si 0) ŷ = 43.3289 0.0621**x + 0.0006**x2; r2 = 0.78 (si 6) ŷ = 9.9533 + 0.0375**x 0.0002*x2; r2 = 0.68 (si 0) ŷ = 9.0178 + 0.0551**x 0.0002*x2; r2 = 0.84 (si 6) ŷ = 30.1333 + 0.0666**x 0.0003**x2; r2 = 0.85 (si 0) ŷ = 26.8644 + 0.1169**x 0.0004*x2; r2 = 0.66 c hl or op hy ll a/ b ra tio nitrogen (kg ha-1) d 30 60 90 120 150 0.0 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 to ta l c hl or op hy ll (f c i) nitrogen (kg ha-1) c hl or op hy ll b (f c i) nitrogen (kg ha-1) c hl or op hy ll a (f c i) nitrogen (kg ha-1) a b c 30 60 90 120 150 0 31 30 29 32 33 34 35 36 37 0 10 11 12 13 14 30 60 90 120 150 30 60 90 120 150 0 38 40 42 44 46 48 50 figure 2. (a) chlorophyll a, (b) chlorophyll b, (c) total chlorophyll and (d) chlorophyll a/b ratio of zucchini (cucurbita pepo l.) under nitrogen doses and silicon leaf fertilization. 51alves, de lima, figueiredo, da silva, cavalcante, mesquita, de mesquita, and suassuna: chlorophyll a fluorescence and development of zucchini plants under nitrogen and silicon fertilization nitrate reductase in the photorespiration process, having increased chlorophyll indices in chloroplasts (bloom, 2015). the fv in the treatments with si showed the best result at the n dose of 30 kg ha-1, with a value of 109.0 quantum electrons (fig. 3c). for the fv/fm variable, the n dose of 89.0 kg ha-1 under si application provided the highest value (0.81 quantum electrons), a 6.2% increase compared to treatments without si (76 quantum electrons) (fig. 3d). variable f luorescence refers to active potential energy in photosystem ii, which is directly inf luenced by the maximum f luorescence (sá et al., 2018). according to these same authors, these increases in f luorescence may be related to the higher content of chlorophyll in the reaction centers as a function of the n doses. based on the fv/fm results, it can be stated that the n combined with si induced a better energy stability compared to the treatments that did not contain si (0.81), which is within those indicated as normal (between 0.75 and 0.85) in non-stressed plants (neves et al., 2019). conclusions the highest dry matter productions in zucchini plants were obtained in treatments without si. the application of si and n together positively inf luences the chlorophyll a/b ratio of zucchini plants. the interaction between si and n positively inf luences the maximum f luorescence, variable f luorescence and quantum yield of photosystem ii of zucchini plants. acknowledgments the authors thank the coordination for the improvement of higher education personnel (capes) and the brazilian national council for scientific and technological development (cnpq) for financial support of this research. literature cited akram, m., m.y. ashraf, m. jamil, r.m. iqbal, m. nafees, and m.a. khan. 2011. nitrogen application improves gas exchange characteristics and chlorophyll f luorescence in maize hybrids under salinity conditions. russ. j. plant physiol. 58(3), 394-401. doi: 10.1134/s1021443711030022 alsaeedi, a., h. el-ramady, t. alshaal, m. el-garawany, n. elhawat, and a. al-otaibi. 2019. silica nanoparticles boost growth and productivity of cucumber under water deficit and salinity stresses by balancing nutrients uptake.  plant physiol. biochem. 139, 1-10. doi: 10.1016/j.plaphy.2019.03.008 artigiani, a.c.c.a., c.a.c. crusciol, a.s. nascente, o. arf, and r.c.f. alvarez. 2014. adubação silicatada no sulco e (si 6) ŷ = 0.5459 + 0.0060nsx 3.3704e 5**x2; r2 = 0.89 (si 0) ŷ = 0.5162 + 0.0059**x 3.4630e 5**x2; r2 = 0.90 (si 6) ŷ = 144.9333 1.3686**x + 0.0057**x2; r2 = 0.88 (si 0) ŷ = 72.4000 + 0.3919nsx 0.0026*x2; r2 = 0.60 (si 6) ŷ = 313.8667 + 1.1427**x 0.0079*x2; r2 = 0.78 (si 0) ŷ = 194.8000 + 1.6514**x 0.0102*x2; r2 = 0.63 (si 6) ŷ = 162.5333 + 2.7398nsx 0.0149**x2; r2 = 0.64 (si 0) ŷ = 108.6000 + 1.6114*x 0.0095**x2; r2 = 0.79 f v / f m nitrogen (kg ha-1) d 30 60 90 120 150 0.00 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 f v nitrogen (kg ha-1) f m nitrogen (kg ha-1) f 0 nitrogen (kg ha-1) a b c 30 60 90 120 150 0 150 120 180 210 240 270 300 330 0 240 210 180 270 330 360 390 30 60 90 120 150 30 60 90 120 150 0 60 50 70 80 90 100 110 120 figure 3. (a) initial fluorescence (f0), (b) maximum fluorescence (fm), (c) variable fluorescence (fv), and (d) quantum yield of photosystem ii (fv/ fm) of zucchini (cucurbita pepo l.) under nitrogen doses and silicon leaf fertilization. 52 agron. colomb. 38(1) 2020 nitrogenada em cobertura no arroz de sequeiro e irrigado por aspersão. biosci. j. 30(1), 240-251. ávila, f.w., d.p. baliza, v. faquin, j.l. araújo. and s.j. ramos. 2010. interação entre silício e nitrogênio em arroz cultivado sob solução nutritiva. rev. cienc. agron. 41(2), 184-190. doi: 10.1590/s1806-66902010000200003 ayers, r.s. and d.w.a. westcot. 1999. a qualidade da água na agricultura. 2nd ed. uepb, campina grande, brazil. azambuja, l.o., c.g.s. benett, k.s.s. benett, and e. costa. 2015. produtividade da abobrinha ‘caserta’ em função do nitrogênio e gel hidrorretentor. científica 43(4), 353-358. doi: 10.15361/1984-5529.2015v43n4p353-358 bloom, a.j. 2015. photorespiration and nitrate assimilation: a major intersection between plant carbon and nitrogen. photosynth. res. 123(2), 117-28. doi: 10.1007/s11120-014-0056-y cendrero-mateo, m.p., m.s. moran, s.a. papuga, k.r. thorp, l. alonso, j. moreno, g. ponce-campos, u. rascher, and g. wang. 2016. plant chlorophyll f luorescence: active and passive measurements at canopy and leaf scales with different nitrogen treatments. j. exp. botany 67(1), 275-286. doi: 10.1093/jxb/erv456 domingos, c.s., l.h.s. lima, and a.l. braccini. 2015. nutrição mineral e ferramentas para o manejo da adubação na cultura da soja. sci. agrar. paran. 14(3), 132-140. embrapa empresa brasileira de pesquisa agropecuária. 2013. manual de métodos e análise do solo. centro nacional de pesquisa de solos, brazil. ferraz, r.n.s., n.e.m. beltrão, a.s. melo, i.d. magalhães, p.d. fernandes, and m.s. rocha. 2014. trocas gasosas e eficiência fotoquímica de cultivares de algodoeiro herbáceo sob aplicação de silício foliar. semina: ciênc. agrár. 35(2), 735-748. doi: 10.5433/1679-0359.2014v35n2p735 filgueira, f.a.r. 2012. novo manual de olericultura: agrotecnologia moderna na produção e comercialização de hortaliças. ufv, viçosa, brazil. nakada-freitas, p.g., m.a. sandri, a.i.i. cardoso, and e. eberhardt neto. 2014. controle alternativo de oídio em abobrinha de moita com solução de vinagre. nucleus 11(2), 325-332.  doi: 10.3738/1982.2278.1040 neves, j.m.g., l.a. aquino, p.g. berger, j.c.l. neves, g.c. rocha, and e.a. barbosa. 2019. silicon and boron mitigate the effects of water deficit on sunf lower. rev. bras. eng. agríc. ambient. 23(3), 175-182. doi: 10.1590/1807-1929/agriambi. v23n3p175-182  oliosi, g., j. de o. rodrigues, a.r. falqueto, f.r. pires, j.a. monte, and f.l. partelli. 2017. fluorescência transiente da clorofila a e crescimento vegetativo em cafeeiro conilon sob diferentes fontes nitrogenadas. coffee sci. 12(2), 248-259. oliveira, f.a., j.f. medeiros, r.c. alves, p.s.f. linhares, a.m.a. medeiros, and m.k.t. oliveira. 2014. interação entre a salinidade da água de irrigação e adubação nitrogenada na cultura da berinjela. rev. bras. eng. agríc. ambient. 18(5), 480-486. doi: 10.1590/s1415-43662014000500003 oliveira, l.a. and n.m. castro. 2002. ocorrência de silica nas folhas de curatella americana l. e de davilla elliptica st. hil. r. horiz. ci. 4(1), 1-16. porto, m.l.a., m. puiatti, p.c.r. fontes, p.r. cecon, j.c. alves, and j.a. arruda. 2012. produtividade e acúmulo de nitrato nos frutos de abobrinha em função da adubação nitrogenada. bragantia 71(2), 190-195. doi: 10.1590/s0006-87052012005000020 r core team. 2018. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna, austria. rodrigues, c.r., t.m. rodrigues, j.m.q. luz, v.b.f. sousa, j.b. sousa, a.c.p. nunes, and p.r. trindade. 2016. clorofila a e b de tomateiro tratado com silicato de potássio e fungicida. global sci. technol. 9(2), 54-64. doi: 10.14688/1984-3801/ gst.v9n2p54-64 rodrigues, d.s., m.s. camargo, e.s. nomura, v.a. garcia, j.n. correa, and t.c.m. vidal. 2014. inf luência da adubação com nitrogênio e fósforo na produção de jambu, acmella oleracea (l) r. k. jansen. rev. bras. plantas med. 16(1), 71-76. doi: 10.1590/s1516-05722014000100010 rubio-asensio, j.s., s. rachmilevitch, and a.j. bloom. 2015. plant responses to rising co2 depend on nitrogen source and nighttime co2 levels. plant physiol. 168(1), 156-63. sá, f.v.s., m.e.b. brito, l.a. silva, r.c.l. moreira, p.d. fernandes, and l.c. figueiredo. 2015. fisiologia da percepção do estresse salino em híbridos de tangerineira “sunki comum” sob solução hidropônica salinizada. comunica scientiae 6(4), 463-470. doi: 10.14295/cs.v6i4.1121 sá, f.v.s., h.r. gheyi, g.s. lima, e.p. paiva, r.c.l. moreira, and l.a. silva. 2018. water salinity, nitrogen and phosphorus on photochemical efficiency and growth of west indian cherry. rev. bras. eng. agríc. ambient. 22(3), 158-163. doi: 10.1590/18071929/agriambi.v22n3p158-163 silva, l.a., m.e.b. brito, f.v.s. sá, r.c.l.m. moreira, w.s. soares filho, and p.d. fernandes. 2014. mecanismos fisiológicos em híbridos de citros sob estresse salino em cultivo hidropônico. rev. bras. eng. agríc. ambient. 18, s1-s7. doi: 10.1590/18071929/agriambi.v18nsupps1-s7 viciedo, d.o., r.m. prado, r.l. toledo, l.c.n. santos, and k.p. calzada. 2017. response of radish seedlings (raphanus sativus l.) to different concentrations of ammoniacal nitrogen in absence and presence of silicon. agron. colomb. 35(2), 198-204. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.62772 wang, y., d. wang, p. shi, and k. omasa. 2014. estimating rice chlorophyll content and leaf nitrogen concentration with a digital still color camera under natural light. plant meth. 36(10), 1-11. doi: 10.1186/1746-4811-10-36 watanabe, s., t. fujiwara, t. yoneyama, and h. hayashi. 2001. effects of silicone nutrition on metabolism and translocations of nutrients in rice plants. plant nutrit. 92, 174-175. doi: 10.1007/0-306-47624-x_84 xu, g., x. fan, and a.j. miller. 2012. plant nitrogen assimilation and use efficiency. 2012. ann. rev. plant biol. 63, 153-182. doi: 10.1146/annurev-arplant-042811-105532 yasari, m.a.e., e. azadgoleh, s. mozafari, and m.r. alashti. 2009. enhancement of growth and nutrient uptake of rapeseed (brassica napus l.) by applying mineral nutrients and biofertilizers. pak. j. biol. sci. 12, 127-133. doi: 10.3923/pjbs.2009.127.133 received for publication: 11 may, 2014. accepted for publication: 30 july, 2014. 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). galigarretom@unal.edu.co 2 private consultant in biostatistical analysis. bogota (colombia). agronomía colombiana 32(2), 159-169, 2014 identification of the variability of a common bean collection through morphological, physiological, biochemical, and molecular relationships identificación de la variabilidad de una colección de fríjol común mediante la relación de parametros morfológicos, fisiológicos, bioquímicos y moleculares gustavo a. ligarreto m.1 and orlando martínez w.2 abstract resumen the present study was carried out in corpoica, c.i. tibaitata (mosquera, colombia) at an altitude of 2,540 m a.s.l. in six environments composed of different seasons and at an altitude of 1,485 m a.s.l. in the international center of tropical agriculture (ciat), calima, colombia. morphological, physiological, biochemical, and molecular descriptors were used to estimate the genetic variability between 36 colombian bean accessions, of which four were wild and the others cultivated. diacol calima (nueva granada from the andean gene pool) and ica pijao (mesoamerican from the mesoamerican gene pool) were used as controls. the combined analysis of the qualitative and quantitative variables was carried out with gower distance and an unified data matrix with 315 descriptors. the relationships between the genetic distances differentiated the bean collection into two genetic groups: andean and mesoamerican. the following groups of characteristics presented high association: total morphology with qualitative morphology (p=0.91), physiological evaluation with grouped evaluation of morphological, quantitative, and physiological characteristics (p=0.91), characterization of isoenzymatic and molecular markers with respect to just molecular markers (p=0.99) and the characterization of all the studied markers in relation to the molecular and isoenzymatic markers (p=0.88). el trabajo se realizó en corpoica, c.i. tibaitatá (mosquera, colombia), a 2.540 msnm, de altitud, en seis ambientes constituidos por diferentes localidades y semestres y a una altidud de 1.485 msnm en el centro internacional de agricultura tropical (ciat) en calima, colombia. se usaron descriptores morfológicos, fisiológicos, bioquímicos y moleculares para estimar la variabilidad genética entre 36 accesiones colombianas de fríjol, de las cuales cuatro son silvestres y las otras cultivadas. se incluyen los testigos diacol calima (raza nueva granada) e ica pijao (raza mesoamerica), uno de cada acervo genético. el análisis mixto de variables cualitativas y cuantitativas se efectuó con la distancia gower, para el efecto, en una misma matriz de datos se unieron 315 descriptores. las relaciones entre las distancias genéticas discriminaron la colección de fríjol en dos grupos genéticos andinos y mesoamericanos. se presentó alta asociación entre las caracterizaciones siguientes: morfológica total con morfológica cualitativa (p=0,91), evaluación fisiológica con la evaluación conjunta de caracteres morfológicos cuantitativos y fisiológicos (p=0,91), caracterización de marcadores isoenzimáticos más moleculares con respecto a sólo marcadores moleculares (p=0,99) y en la caracterización de todos los marcadores estudiados en relación con los moleculares y moleculares más isoenzimas (p=0,88). key words: grain legumes, germplasm, genetic variation, isoenzymatic, molecular markers. palabras clave: leguminosas de grano, germoplasma, variación genética, isoenzimas, marcadores moleculares. plant breeding, genetic resources and molecular biology introduction the beans of the phaseolus genus are considered a priority for conservation because they are a source of protein, vitamins, dietary fiber, minerals, and calories at a low cost for consumers in the diets of the populations of latin america and africa (pérez et al., 2011), where almost 75% of the global production is found. the bean is produced by poor farmers and almost always in crops that are associated with corn in some areas in antioquia, nariño, cundinamarca and boyaca (vélez-vega et al., 2007). on average, production is low, around 500 kg ha-1 in latin america with sales in the local markets and 700 kg ha-1 in africa with subsistence systems (pachón et al., 2009). for the evaluation of genetic diversity, rapid scientific advances, especially in molecular biology and informative technologies, have introduced new techniques for the conservation and use of phytogenetic resources, as well as their broad application, which offers new opportunities that increase the efficiency of food production (franco and hidalgo, 2003). studies with different types of morphological, biochemical, and molecular markers on the bean have confirmed 160 agron. colomb. 32(2) 2014 the presence of two centers of domestication in central america and in the southern andes (delgado-salinas, 2014). the variability of phaseolins seems to indicate a third domestication center in the northern andes, particularly in colombia (hernández-lópez et al., 2013). recent reports suggest the valle de oaxaca as a mesoamerican domestication area and area for diversity of the phaseolus genus with a great amount of diversity in the bean plants on the farms of the producers (worthington et al., 2012). according to kwak et al. (2012), the pattern of domestication in phaseolus is one of multiple occurrences, involving several species (five domesticated species), different gene pools within species (andean and mesoamerican gene pools) and repeated selection of the same trait within gene pools. this situation may be due to the relatively young age of the genus amounting to some 4 million years. throughout the world, the availability of germplasm is seriously limited due to the lack of information relative to the genetic potential, passport data and inventory. in addition, the evaluation data of the collections is not completely analyzed and the accessions are almost always classified by similar characteristics within homogenous categories (cole-rodgers et al., 1997). the methods of statistical analysis of diversity provide vital information on the aggregated value in germplasms and their use. however, when grouping analysis is going to be carried out, inadequacies are generated, such as the type of variable to be used: quantitative, discrete, ordinal, and/or multi-state, due to the fact that each of these has a significant difference within the analysis (franco and hidalgo, 2003). the measurement of the distance used in the combined analysis depends on the types of variables and the measurement scale (franco et al., 1997). in the present study, a colombian bean collection was used as a reference for processes of genetic improvement for adaptation, absent the knowledge on its genotypical and phenotypical characteristics. the objective was to integrate different types of descriptors, morphological, physiological and genetic, that allow for the enrichment of the knowledge of the germplasm bank of the country’s species, promoting their conservation and use. isoenzymatic markers and rapds were used because they have proved useful in studies on the diversity and the classification of bean types for genetic archives. materials and methods germplasm this study included 29 cultivated common bean accessions, of which four corresponded to improved varieties such as diacol andino, ica tundama, ica cerinza and l-34400; two controls: diacol calima (nueva granada race) and ica pijao (mesoamerican race), four wild ones and the uncultivated argentina 2 (tab. 1). different numbers of accession were used due to the need to include different accessions as reference patterns per characterization. the accessions form part of the germplasm that is administered by the corporación colombiana de investigación agropecuaria-corpoica, located at the tibaitata research center (mosquera, colombia) and were randomly selected from this collection of 165 shrub-type and 110 semi-climbing type accessions. table 1. bean accessions from the colombian collection. ciat number identification growth habit pool g4698 tolima 16 3 m g4674 nariño 7 a 3 m -o* tolima 17-2 1 a g4544 antioquia 20 2 a g11576 peru 5 3 a g4644 cundinamarca 148 1 a -o* mexico 497 1 a g4543 antioquia 19 1 a g4700 tolima 16 b 3 m g4551 antioquia 27 a 1 a g7895 peru 40 1 a g4610 cauca 34 3 m g4545 antioquia 21 3 m g4648 huila 5 3 m -o* tolima 17-1 2 m -o* mexico 496 1 a -o* mexico 171 1 a g4706 boyaca 18 1 a g11525 peru 154 1 a g4706 tolima 43 1 a g5772 diacol andino 1 a g14016 ica tundama 2 a -oline 34400 1 a -oica cerinza 1 a g11292 argentina 1 2 m g11293 bolivia 7 1 a -o* peru 224 3 a g4679 nariño 12 1 a g4534 antioquia 10 1 a g3729 argentina 2 1 a g5773 ica pijao 2 m g4435 diacol calima 1 a g11034 silvestre mexicano (dgd 414) 4 m g19890 silvestre argentino (dgd 626) 4 a g21244 silvestre peruano (dgd 1956) 4 a g24405 silvestre colombiano (ot 114) 4 a growth habit: 1, determinate shrubby; 2, indeterminate shrubby e; 3, indeterminate prostrated; 4, indeterminate climbing. pool according to morphological description, a, andean; m, meso-american (ligarreto and ocampo, 2012). * accessions not found in ciat. 161ligarreto m. and martínez w.: identification of the variability of a common bean collection through morphological, physiological, biochemical, and molecular... morphological and physiological descriptors the seeds were sown in corpoica, c.i. tibaitata (mosquera, colombia), located at 4°42’ n and 72°12’ w, at an altitude of 2,540 m a.s.l., in six environments composed of different seasons, with precipitation per crop cycle of 149, 242, 267, 292, 396 and 473 mm and an average daily temperature between 12.8 and 13.5oc; and in calima darien of the ciat (calima, colombia), located at 3°56’ n and 76°31’ w, at an altitude of 1,485 m a.s.l., with a precipitation of 495 mm per crop cycle and an average daily temperature of 20°c. a random complete block design was used with 29 accessions and four repetitions. the experimental unit had an area of 9.6 m2 and four 4 m-long furrows at a distance of 0.6 m between them, with a distance of 10 cm between the plants. the data were collected for each environment with 22 quantitative characteristics and 42 qualitative characteristics (tab. 2) (muñoz et al., 1993). the six continuous variables table 2. morphological and physiological variables evaluated in the colombian bean collection. qualitative morphology quantitative morphology physiological cotyledon colors emergence days total leaf area hypocotyl color hypocotyl length root dry weight rib color of the primary leaves epycotyllength stem dry weight branch color primary leaf width leaf dry weight standard limb color primary leaf length floral dry weight standard limb color distribution length of central leaflet (4° node) pod dry weight flower veining central foilage width (4° node) seed dry weight standard collar color principal stem length total dry weight standard collar color distribution cover height chlorophyll a calyx color number of nodes proportion of clorophyll a bracteole color vein length chlorophyll b bracteole formation vein width proportion of clorophyll b bracteole size lenght of the vein tips total chlorophyll growth habit veins per plant proportion of dry root stem color seeds per vein proportion of dry stem stem pubescence foliar area of central foilage proportion of dry leaf leaf color yield per plant proportion of dry flowers central foilage formation yield per lot proportion of dry pod ramification type days to flowering proportion of dry seeds turnover days to physiological maturity net assimilation rate (nar) reaction to wear days to harvest relative growth rate (rgr) reaction to mildew weight of 100 seeds leaf area ratio (lar) reaction to chrysomelidae specific leaf area (sla) vein color leaf weight ratio (lwr) vein color distribution leaf area duration (lad) transversal vein cut formation stomatic resistence plant vein distribution radiation vein color leaf temperature vein color distribution photosynthesis vein profiles conductance of co2 vein tip type internal conductance to co2 degree of curvature in the tip vein transpiration curvature direction of the tip absorbance at 649 vein consistency absorbance at 665 primary seed color secondary seed color secondary color distribution head aspect seed veining color surrounding the hilum seed formation genetic archive 162 agron. colomb. 32(2) 2014 reported by ligarreto (2003) were considered, such as high heritability, for the description of the morpho-agronomical variability of the bean to know: the weight of 100 seeds, the length of the pods, the number of pods and nodes, the length of the pod apexes, and the days needed for physiological maturity. as a result, a matrix of misbalanced data was generated because the characteristics could not always be measured in the seven environments. the measurements were taken individually in 10 plants that were in competition in each parcel, except for the yield calculation, which was obtained for the entire plot. the valuation of the different states of the qualitative variables was carried out based on the descriptors developed by ciat (muñoz et al., 1993). the states of the descriptors in the evaluation of pests and diseases were calculated according to the scales of the standardized systems for the evaluation of bean germplasm, described by ciat (van schoonhoven and pastor-corrales, 1991). the physiological variables dry weight (dw) and foliar area were evaluated in the environments for one plant per plot, starting at 17 d after emergence of the crop, when the plants entered the primary leaves stage, until the physiological maturity stage. measurements of 34 variables were taken every 8 d for a total of 22 readings. based on the dw and foliar area data, the nar (net assimilation rate), rgr (relative growth rate), lar (leaf area ratio), lad (leaf area duration), sla (specific leaf area) and lwr (leaf weight ratio) growth indices were calculated following the traditional methods proposed by radford (1967). the dynamic of the dry material expressed as a percentage was calculated based on the dw accumulated over time per organ for each one of the 29 evaluated bean accessions (tab. 2). the leaf area was measured in fresh material in all the leaves of the plants using a foliar-3000 (licor, lincoln, ne) device; afterwards, the material was dried in a mettler pe 600 (equipnet, san francisco, ca) oven at 70°c for 48 h to attain constant weight and determine total dw and the organ specific dw. measurements of net photosynthetic gas exchange and stomatal conductance were taken on a fully expanded leaf with a portable photosynthesis system (li-6250; licor, lincoln, ne) device between the hours of 9:00 and 12:00 hr using a trifoliate from the upper portion of one plant per treatment in the reproductive phase, the phenological flowering stages (r6) and the formation of veins phase (r7). the a, b and total chlorophyll contents were determined by the spectrophotometry of v4, r6 and r7 stage plant extracts at an absorbance of 649 and 665 nm. isoenzyme tests the isoenzymatic analysis was carried out with the tissue extracts of the primary leaves and roots obtained from 10-d-old plantlets, taking into account the modifications established by ciat (1996). twelve isoenzymatic systems were tested to know: αβ-est, got, αβ-acp, dia, prx, asd, 6-pgdh, mdh, idh, me, pgi and pgm. the isoenzymatic loci, with respect to their alleles, were identified as suggested by koenig and gepts (1989); the most common allele was identified with a value of 100 and the others were measured by the difference in millimeters from the four wild bean cultivars used as the standard (ligarreto and ocampo, 2012). rapd molecular markers the method described by dellaporta et al. (1983) was used to extract the dna: 5 g young foliar tissue samples were collected with liquid nitrogen, the dna concentration was qualified with a tko 100 f luorometer (hoefer, scientific instruments, san francisco, ca), and then the samples were suspended at a volume of 500 µl, with a final concentration of 10 ng µl-1. 13 primers or markers were tested: ov10, o20, p7, w6, x11, g10, k12, l4, aa19, ad12, ak6, h19 and w12 from operon technologies, previously selected in the ciat laboratory due to their high polymorphism in bean species. the pcr reaction was carried out in a ptc-100 thermocycler (mj research, waltham, massachusetts). the amplification of the products was done by electrophoresis in 1.5% p/v agarose gel, with a 280 v current and a resistance of between 80-90 ma; ethidium bromide dying was used for the visualization. low uv light was used for the photography. statistical methods the quantitative agronomic and physiological variables were processed with the program: sas®, version 9.4 (sas institute, cary nc). the quantitative variables were processed with the princomp procedure in order to select a suitable number of components (λ≥1) that estimated the variance and the contribution to the total variability suggested by the collected data. in order to establish the similitude between the accessions due to the quantitative variables, euclidean distance was used, defined as: d2ij = ∑pk=1(xik-xjk)2, which represented a geometric measurement between the evaluated characteristics. the combined analysis of all the qualitative and quantitative variables was carried out with gower distance (d) (gower, 1971), which provided values between 0 (maximum similitude s=1) and 1 (minimum similitude s=0) with d=1-s (franco et al., 1997). for the effect, the descriptors 163ligarreto m. and martínez w.: identification of the variability of a common bean collection through morphological, physiological, biochemical, and molecular... were combined in a data matrix as follows: 22 quantitative morphological variables, 42 qualitative morphological variables, of which 13 were binary and 29 were nominal, 34 quantitative physiological variables, 43 biochemical binary markers and 174 binary molecular variables. the statistical packages syn-tax®, version 5.0 (podani, 1993), and ntsys®, version 2.0 (exeter software, setauketeast setauket, ny) (rohlf, 1998) were used to construct dendrograms that provided information on the nearness and dissimilitude between the accessions through the use of combined analysis with euclidean and gower distances. to determine the degree of association between the different evaluation and characterization types, a correlation analysis was carried out using the distances between the bean accessions. results variability based on the morphological and physiological characteristics the principal components analysis for the 22 morphological characteristics and the 34 physiological quantitative characteristics for the 29 bean accessions in seven environments indicated that the first 12 components, with a characteristic value of λ≥1, represented 88.80% of the variation, explained for each component, and the sum was the accumulated proportion of the total variance. the variables with a higher absolute value within each vector were those that contributed more to the total variation, as a consequence, the more important characteristics in the first vector dimension were the number of nodes, the days for f loration and for harvest maturity, and the number of pods per plant as morphological characteristics and the dw of the pods (5) and foliar area ratio as physiological characteristics. the second component was of a physiological order, in which the foliar area of the plantlets and plants and total dw of the plants were important. the third and fourth components were composed of chlorophyll variables, the fifth component was expressed as a high stomatic resistance magnitude, and the yield per parcel, the specific foliar area, the radiation, and the leaf temperature were the sixth component. the seventh component was composed of the bean dw and the foliar weight ratio; the eighth component corresponded to the pod width; the ninth component was photosynthesis; the tenth component expressed the pod length; the eleventh component corresponded to the co2 conductance; and the twelfth component was related to the number of seeds per pod. the above description of the components suggests that the yield, the yield components, the growth habit represented by the number of nodes, the precocity, the leaf area, the total dw, and the indices of growth: leaf area ratio and specific leaf area, photosynthesis, and the chlorophyll variables were the descriptors that contributed the most to the discrimination of the bean genotypes; the numerical data of these components are not shown in this article but their direct results are in the dendrogram of fig. 1. there was a notable, large group of 17 cultivars of an andean origin in the products of the morphological and physiological ratios, coming from colombia, peru, and bolivia; along with a group of seven materials that represented the mesoamerican group that came from colombia and argentina; and a third group of the northern andes with an origin center in peru, integrated by peru 224, peru 5 and tundama with one of their progenitors: peru 5; with cauca 34 and l-34400, with growth habits iii and i, respectively, far from the other cultivar groups due to their physiological behavior. classification based on the isoenzymatic and rapd markers the cultivated and wild bean accessions demonstrated variation in 10 tested enzymatic systems: αβ-est, got, αβ-acp, dia, prx, asd, 6-pgdh, mdh, idh and me, and monomorphism in the systems: pgi and pgm. the 12 isoenzymatic systems presented 19 bands of activity, of which 14 (74%) were polymorphic loci with 43 combinations of different bands. in the rapd molecular markers, the 13 primers that were used produced 174 visualized polymorphic bands in the samples of the studied bean accessions, with an average of 13.38 bands per primer and a polymorphism percentage of 97%. the 43 binary variables, products of the isoenzymatic markers, and the 174 rapd polymorphic variables were used to create a jaccard distance matrix that related accession pairs with a dendrogram (fig. 2). in plotting the relationships between the accessions in fig. 2, two dissimilar groups were visualized due to their genetic grouping: the first group contained 10 mesoamerican accessions, including two controls: pijao, which is a cultivated bean typical of this group with s phaseolin and the m type of central america; and one was the wild accession of mexico (dgd-414) with phaseolin m10, characteristic of some 164 agron. colomb. 32(2) 2014 figure 1. morpho-physiological relationships of 29 bean accessions. groups: a, andean; m, mesoamerican. a m a m andino mex 171 blv 7 tol 43 ant 19 ant 27a per 154 cerinza ant 20 tol 17-2 boy 18 mex 496 mex 497 nar 12 cun 148 ant 10 per 40 ant 21 arg 1 hui 5 nar 7a tol 16b tol 17-1 tol 16 per 224 per 5 tundama cau 34 l-34400 a euclidean distance 50100150200 0 phaseolin m a s tol 16 b nar 7a b tol 16b b cau 34 b ant 21 b hui 5 b tol 17-1 b arg 1 s pijao s s-mex(dgd-414) m10 tol 17-2 t ant 20 t cun 148 t mex 497 t mex 496 t mex 171 t per 154 t boy 18 t blv 7 t per 224 c nar 12 t ant 10 t arg 2 s s-arg (dgd-626) t ant 27a ca andino t tundama t l-34400 ca cerinza t per 40 t ant 19 t tol 43 c per 5 t calima t s-per (dg-1956) i s-col (ot-114) ch jaccard distance 0.200.380.520.68 0 figure 2. genetic analysis of 36 bean accessions based on rapd and isoenzymatic patterns. groups: a, andean; m, mesoamerican, and s, wild. phaseolin: b, boyaca 22; s, sanilac; t, tendergreen; c, contender; ca, durango race “ojo de cabra”; i and ch, wild. wild mesoamerican accessions. the cultivated accessions of this group came from colombia and argentina and are characterized by their small, red and cream colored seeds. the second group was composed of 24 cultivars, two of which were from the southern andes of argentina (one is cultivated and presented s type phaseolin and andean 165ligarreto m. and martínez w.: identification of the variability of a common bean collection through morphological, physiological, biochemical, and molecular... morphological patterns; the other one was wild with t phaseolin). the other materials are cultivated in the northern andes, include the calima control, representative of the nueva granada race, and are characterized by large, red, cream, and cream-speckled red colored seeds and t, c, and ca type phaseolins. the polymorphic genetic markers also differentiated a group composed of two wild accessions of the andean group from colombia and peru that possessed ch and i type phaseolins, respectively, and that were found close to the second group of andean group cultivars. variability based on different types of markers the relationships between the genetic distances for the bean collection based on the 315 descriptors are seen in the dendrogram of fig. 3, where it is clearly seen that the two groups are differentiated both from the morphophysiological view and the biochemical and molecular view. a genetic group combined of all the quantitative and qualitative variables of the different markers was composed of 22 andean accessions that included genotypes of the southern and northern andes with a predominance of seed protein pattern types t and c, and by eight cultivars of the mesoamerican group, subgrouped by the b type phaseolin for the materials from colombia and one accession of argentina with s phaseolin (fig. 3). in the analysis of the association between the analog matrices of the distances of the different characterization modulations of the bean collection, the correlation coefficient (ρ) started to be significant when it was equal to or greater than 0.34 and highly significant at ρ=0.46 (tab. 3). there was high association between the total morphological characterization with the qualitative morphological characterization ρ=0.91, measured with gower distance; the physiological evaluation with the evaluation together with the physiological and quantitative morphological variables (ρ=0.91), in units of euclidean distance; the characterization of isoenzymatic markers together with rapd, with respect to just rapd markers (ρ=0.99), compared by jaccard distance; and the characterization of all the studied markers with respect to the rapd markers and the rapd and the isoenzymatic markers ρ=0.88, quantified by gower distance. lower degrees of association and high significance were seen, among others, in the following morphological and physiological descriptors: quantitative morphology against morphology for six quantitative variables with ρ=0.55, total morphology with quantitative morphology ρ=0.78, and quantitative morphology associated with quantitative morphology and physiology with ρ=0.60. the following relationships presented significant degrees of association (p≤0.05): total characterization with total morphology ρ=0.42, total characterization with physiological andino ant10 ant27a cun148 ant19 ant20 tol17-2 boy18 mex496 mex171 per154 mex497 per40 arg2 blv7 per224 cerinza nar12 tol43 l-34400 per5 tundama ant21 cau34 hui5 nar7a tol16b tol17-1 tol16 arg1 m a phaseolin t t ca t t t t t t t t t t s t c t t c ca t t b b b b b b b s gower distance 0.160.240.320.40 0.08 figure 3. genetic relationship of bean accessions as generated by a combined characterization with morphological, physiological, biochemical, and molecular markers. groups: a = andean, m = mesoamerican. phaseolin: b, boyaca 22; s, sanilac; t, tendergreen; c, contender; ca, durango race “ojo de cabra”. 166 agron. colomb. 32(2) 2014 evaluation ρ=0.39, and molecular markers verses isoenzymatic ones with ρ=0.60; and a low degree of correlation ρ=0.15 between total characterization and quantitative morphological characterization, without a statistical significance; and an equally low and negative correlation for the latter with the isoenzymatic and molecular patterns, which, at the same time, presented an association of ρ=0.16 and ρ=-0.11, respectively. on the other hand, the high correspondence values between the six quantitative variables with the total characterization led to the idea that the selection for these variables is being carried out indirectly by some genetic constitution. discussion for the bean, the first studies on genetic diversity defined two genetic groups in terms of a simple locus that corresponded to phaseolin (gepts et al., 1986). later, the isoenzymatic data demonstrated that the separation between the groups is not limited to a simple locus or region of chromosomes, but that there are differences between those of central america and those of the andes with respect to morpho-agronomic, adaptation, and disease resistance characteristics (singh et al., 1991a, ligarreto and ocampo, 2012). however, as physiological and morphological characteristics are expressed phenotyipcally, the accessions can be similar in these characteristics but different in their genomes and can also present dissimilarity in the phenotypic characteristics and have genetic nearness, as in the cultivars with growth habit i that can be seen in the two genetic groups (cole-rodgers et al., 1997). the molecular and isoenzymatic markers allow for the characterization of the accessions by their genotype, the establishment of relationships of evolution and the revealing of genetic diversity levels. in this sense, integrating the different types of morphological, isoenzymatic, and molecular markers as well as physiological variables generates complementary information and provides aggregated value for the genetic resources (singh et al., 1991b; cole-rodgers et al., 1997). the results of the multivariate analysis of the quantitative physiological and morphological characteristics indicated that the number of nodes, the time until f loration, the dw of the grains, of the pods, and of the total plant, the foliar area, and the foliar area ratio contributed the most to the degree of discrimination of the cultivars into the andean and mesoamerican genetic groups, corroborating the findings of singh et al. (1991a,b). according to gepts et al. (1986) and singh et al. (1991c), the separation between the two genetic groups results from the divergence of domestication and wild populations with specific geographic and ecological adaptations for the subgroups within each group formed by the types. while, worthington et al. (2012), recently suggested that the valle de oaxaca in mexico is an area of domestication and diversity for the phaseolus genus. the large amount of morphological and physiological variability represented by the dendrogram of fig. 1 is the product of the evolution of the accessions of each group on the farms of the producers and the obtainment of varieties table 3. degrees of association between the different types of characterization and measurements of dissimilitude in the bean collection. characterization types quantitative morphology morphology (six quantitative variables) qualitative morphology total morphology physiology quantitative morphology and physiology isoenzymatic rapds isoenzymatic and rapds total characterization distances euclidean euclidean gower gower euclidean euclidean jaccard jaccard jaccard jaccard quantitative morphology 1 morphlology (six quantitative variables) 0.55** 1 qualitative morphology 0.48** 0.11 1 total morphology 0.78** 0.34* 0.91** 1 physiology 0.33 0.19 0.00 0.2 1 quantitative morphology and physiology 0.69** 0.47** 0.15 0.46* 0.91** 1 isoenzymatic 0.19 0.22 -0.11 0.03 0.02 0.12 1 rapds 0.25 0.54** -0.16 0.06 0.13 0.27 0.45* 1 isoenzymatic and rapds 0.27 0.53** -0.15 0.07 0.11 0.26 0.59** 0.99** 1 total characterization 0.56** 0.60** 0.15 0.42* 0.39* 0.56** 0.50** 0.88** 0.88** 1 * significant (p≤0.05). ** highly significant (p≤0.01). number of observations=30. 167ligarreto m. and martínez w.: identification of the variability of a common bean collection through morphological, physiological, biochemical, and molecular... generated from the use of a relatively broad genetic base of cultivated varieties. the fact that various accessions of colombia are grouped as mesoamerican represents the contacts that were made between the two large centers of genetic diversity of the bean in the geographic zone of colombia during the different domestication processes, as well as the domestication of the bean from the two pools in independent events (kwak and gepts, 2009), providing repeated selections for the generation of changes in the morphological and physiological markers in the plants within the same genetic pool, as in the selection towards plants that are more compact in growth pattern through the use of generally herbaceous wild relatives. the nearness of the peruvian bean groups, peru 5, peru 224 and tundama, derived from peru 5, with the mesoamericans is due to common characteristics, indeterminate growth habit, high total dry weight and foliar area with the determined andean accessions that, at the same time, originated variations for other derived physiological parameters, such as the growth indices. also, the nearness between these accessions can be understood because p. vulgaris of northern peru and ecuador represents a fraction of the genetic diversity that migrated from central mexico in ancient times, which at the same time, shared physiological and morphological markers (bitocchi et al., 2012). the separation of the cauca 34 (mesoamerican group) and the l-34400 (andean group) accessions by the two genetic groups in fig. 1 is due to the fact that l-34400, a typical andean accession, demonstrated a large increase in the proportion of leaf area ratio for each unit of weight (lar), expressed as the ratio between the total leaf area and the total plant dry weight, at the start of the r7 phenological phase, as the cauca 34 cultivar of the mesoamerican group did between stages r7 and r8 of the formation and filling of the pods, a behavior that coincided with the rapid decrease in the tendency of their corresponding andean and mesoamerican groups, which presented maximum lar peaks in the f loration stage (r6 stage), a behavior described by ligarreto (2013). the dynamic of the introduction of wild p. vulgaris into cultivated accessions has allowed for the generation of genetic variation through hybridization, which is important in the selection of varieties for agriculture, which have been used for self-consumption. it is common in some regions of colombia to find low subsistence systems that sow with the use of “jumbled” or mixed beans with different sizes, colors, and life cycles that provide various harvests in different periods, an aspect that has resulted in crossover between the levels of complexity and the subsequent maintenance of crossed populations on farms. the improved cultivars: diacol andino (sánchez x estrada rosado), ica tundama, ica cerinza (ant. 10 algarrobo x l 3043 and ant. 8 uribe redondo x ant. 26 sanchez) and l-34400 (l 34104 x ica cerinza) present morphophysiological divergences that allow for their placement in different genetic combinations (fig. 1) and for the indication that there are no losses in diversity through the generation of new varieties, which can be increased by the combination of incorporated favorable genes of adapted progenitors that are traditionally cultivated in the production zones (voysest et al., 1994). certain grain types have predominated in the generation of new varieties that have a demand in local markets, principally large ones, as well as in the low selection of maize-bean associated crop systems. the contrasts in the levels of variability between the morphological and biochemical and molecular markers is due to the characteristics that are expressed in many genes. the morphological variables of high heritability constitute an atypical sample of the majority of the genes of the genome and their genetic action has contributed to a high response to the selection during and after domestication, while the isoenzymatic, the phaseolin, and the molecular markers did not have a strong effect on the phenotype that determined the morphology of the cultivars, but offered additional advantages that can reveal genetic relationships between the accessions through a higher representation of the genome (singh et al., 1991b). the biochemical and molecular markers confirmed the separation of the collection into two large genetic groups: central america and the andes, as well as into cultivated and wild ones. these results coincide with other studies that suggest molecular and biochemical markers as important instruments in the classification of beans by groups or degree of domestication (gepts and debouck, 1991; singh et al. 1991b). the i phaseolin pattern of the dgd 1956 accession of northern peru (cajamarca province, san pablo), lacking a high molecular weight band of 52 kd, is more similar to the phaseolin type of the wild colombian accessions than the one from the southern andes or the wild one from mexico; an equal behavior is seen at the molecular level that can be partly explained by genetic f low because the accession has remained and evolved in a zone of transition between two mesoamerican and andean populations (ligarreto and ocampo, 2012). 168 agron. colomb. 32(2) 2014 the s ty pe phaseolin argentina-2 accession may be grouped into the andean group, containing some accessions of beans of colombia and the southern andes, in which the contrasting molecular and morphological characterizations could be due to the frequent hybridization and recombinations of the indirect mutations that have occurred in the evolutionary processes of the distinct lines that originated the two large classification groups, followed by processes of selection during domestication in different places and times (ligarreto and ocampo, 2012). similarly, when the cultivated accessions were integrally valued with qualitative and quantitative morphological, physiological, biochemical, and molecular rapd markers, they were classified by groups that correspond to the mesoamerican and andean genetic groups (fig. 3), with association between the different descriptor types and between these and the total characterization. the high correlation of the molecular and biochemical markers with the total characterization of all the studied marker types is explained by the majority of the combined matrix variables corresponding to these markers (hernándezlópez et al., 2013). the high degree of association between the six morphological variables of high heritability could be due to the morphological characteristics that have been conserved for adaptive reasons after random mutations have occurred. on the other hand, it was found that typical morphological descriptors, central leaf let and bract forms, and phaseolins of the mesoamerican group appeared in some andean cultivars, ref lecting the existence of an intermediate morphology between the central american and southern andes groups (mitrick et al., 1997; pérez-vega et al., 2011). conclusions the analysis of the genetic variability of the bean collection with different types of continuous combined and categorical binary descriptors in the same algorithm generated consistent information between the different types of characteristics and markers for the simultaneous evaluation of the same, allowing for the analysis, the presentation and the interpretation of the results, providing what could be a useful methodology in studies on the characterization of any species. the implications of these results for the improvement of the species is based on taking advantage of the genetic variability that exists in the colombian bean collection through crosses within each genetic group or between the groups to take advantage of the “heterosis” of the cultivars that for years have been adapting and have been sharing similar habits, in this way, the andean group could be used as a carrier of quality characteristics of large grains and altitude adaption and the mesoamerican group as a carrier of good yield and adaptation to low zones. acknowledgements the authors wish to thank the research department of the universidad nacional de colombia, bogota and colciencias for the financial support provided through the project “evaluation and delivery to the production sector of new, improved bean and pea varieties with varietal resistance for the development of competiveness and sustainability in the andean region”. literature cited bitocchi, e., l. nanni, e. bellucci, m. rossi, a. giardini, p. spagnoletti zeuli, g. logozzo, j. stougaard, p. mcclean, g. attene, and r. papa. 2012. mesoamerican origin of the common bean (phaseolus vulgaris l.) is revealed by sequence data. proc. natl. acad. sci. e788-e796. ciat, centro internacional de agricultura tropical. 1996. protocolos de laboratorio de electroforesis. cali, colombia. cole-rodgers, p., d.w. smith, and p.w. bosland. 1997. a novel statistical approach to analyze genetic resource evaluations using capsicum as an example. crop sci. 37, 1000-1002. delgado-salinas, a. 2014. biodiversity and systematics of phaseolus l. (leguminosae). legume perspectives 2, 5-7. dellaporta, s.l., j. wood, and j.b. hicks. 1983. a plant dna minipreparation: version ii. plant mol. biol. rep. 1, 19-21. franco, j., j. crossa, j. villaseñor, s. taba, and s.a. eberhart. 1997. classifying mexican maize accesions using hierarchical and density search methods. crop sci. 37, 972-980. franco, t.l. and r. hidalgo. 2003. análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. technical bulletin no. 8. instituto internacional de recursos fitogenéticos (ipgri), cali, colombia. gepts, p., t.c. osborn, k. rashka, and f.a. bliss. 1986. phaseolinprotein variability in wild forms and landraces of the common bean (phaseolus vulgaris): evidence for multiple centers of domestication. econ. bot. 40, 451-468. gepts, p. and d. debouck. 1991. origin, domestication, and evolution of common bean (phaseolus vulgaris l.). pp. 7-53. in: van schoonhoven, a. and o. voysest (eds.). common beans: research for crop improvement. cab, wallingford, uk; ciat, cali, colombia. gower, j.c. 1971. a general coefficient of similarity and some of its properties. biometrics 27, 857-874. hernández-lópez, v.m., m.l.p. vargas-vázquez, j.s. muruagamartínez, s. hernández-delgado, and n. mayek-pérez. 2013. origen, domesticación y diversificación del fríjol común. avances y perspectivas. rev. fitotec. mex. 36, 95-104. 169ligarreto m. and martínez w.: identification of the variability of a common bean collection through morphological, physiological, biochemical, and molecular... koenig, r. and p. gepts. 1989. segregation and linkage of genes for seed proteins, isozymes, and morphological traits in common bean (phaseoulus vulgaris). j. hered. 80, 455-459. kwak, m. and p. gepts. 2009. structure of genetic diversity in the two major gene pools of common bean (phaseolus vulgaris l., fabaceae). theor. appl. genet. 118, 979-992. kwak, m., o. toro, d.g. debouck, and p. gepts. 2012. multiple origins of the determinate growth habit in domesticated common bean (phaseolus vulgaris). ann. bot. 110, 1573-1580. ligarreto, g.a. 2003. análisis de la variabilidad genética en fríjol. pp. 40-49. in: franco, t.l. and r. hidalgo (eds.). análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. technical bulletin no. 8. instituto internacional de recursos fitogenéticos (ipgri), cali, colombia. ligarreto, g.a. 2013. componentes de variancia en variables de crecimiento y fotosíntesis en fríjol común (phaseolus vulgaris l). rev. udca act. & div. cient. 16, 87-96. ligarreto, g. a. and c. ocampo. 2012. genetic diversity in a colombian bean (phaseolus vulgaris l.) collection as assessed by phaseolin patterns and isoenzymatic markers. agron. colomb. 30, 179-187. mitrick, a.j., p.w. skroch, j. nienhuis, p. hinrichsen, g. bascur, and c. muñoz-schick. 1997. gene pool classification of common bean landraces from chile based on rapd and morphological data. crop sci. 37, 605-613. muñoz, g., g. giraldo, and j. fernández de soto. 1993. descriptores varietales: arroz, fríjol, maíz, sorgo. publication no. 177. ciat, cali, colombia. pachón, n.a., d.f. gracia, and g.a. ligarreto. 2009. yield evaluation of fourteen populations of climbing bean (phaseolus vulgaris l.) segregating lines with anthracnose (colletotrichum lindemuthianum) resistance genes. agron. colomb. 27, 7-13. pérez-vega, j.c., m.w. blair, f. monserrate, and g. ligarreto m. 2011. evaluation of an andean common bean reference collection under drought stress. agron. colomb. 29, 17-26. podani, j. 1993. syntax. computer programs for multivariate data analysis in ecology systematic. version 5.0. scientia publishing. budapest, hungary. radford, p.j. 1967. growth analysis formulae-their use and abuse. crop sci. 7, 171-174. rohlf, f.j. 1998. ntsys-pc. numerical taxonomy and multivariate analysis system. version 2.0, exeter publishing, setauket, ny. singh, s.p., j.a. gutiérrez, a. molina, c. urrea, and p. gepts. 1991a. genetic diversity in cultivated common beans: ii markerbased analysis morphological and agronomic traits. crop sci. 31, 23-49. singh, s.p., r. nodari, and p. gepts. 1991b. genetic diversity in cultivated common bean: i. allozymes. crop sci. 31, 19-23. singh, s.p., p. gepts, and d.g. debouck. 1991c. races of common bean (phaseolus vulgaris, fabaceae). econ. bot. 45, 379-396. van schoonhoven, a. and m.a. pastor-corrales. 1991. sistema estándar para la evaluación de germoplasma de fríjol. ciat, cali, colombia. vélez v., l.d., j. clavijo p., and g.a. ligarreto m. 2007. análisis ecofisiológico del cultivo asociado maíz (zea mays l.) fríjol voluble (phaseolus vulgaris l.). rev. fac. nal. agr. medellín 60, 3965-3984. voysest, o., m.c. valencia, and m.c. amezquita. 1994. genetic diversity among latin american andean and mesoamerican common bean cultivars. crop sci. 34, 1100-1110. worthington, m., d. soleri, f. aragón-cuevas, and p. gepts. 2012. genetic composition and spatial distribution of farmer-managed phaseolus bean plantings: an example from a village in oaxaca, mexico. crop sci. 52, 1722-1735. physicochemical characteristics of strawberry (fragaria x ananassa duch.) fruits from four production zones in cundinamarca, colombia received for publication: 4 july, 2018. accepted for publication: 27 december, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.71731 1 grupo de gestión en tecnología, innovación y diseño agroindustrial (gti), universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). * corresponding author: mfvergaras@unal.edu.co agronomía colombiana 36(3), 227-236, 2018 physicochemical characteristics of strawberry (fragaria x ananassa duch.) fruits from four production zones in cundinamarca, colombia características fisicoquímicas de frutos de fresa (fragaria x ananassa duch.) provenientes de cuatro zonas productoras de cundinamarca, colombia manuel vergara1*, jessica vargas1, and john acuña1 abstract resumen albion is a strawberry (fragaria x ananassa duch.) plant variety that belongs to the rosaceae family, which is notable in colombia because of its vitamin content and organoleptic characteristics. fruits of this variety from four municipalities (mosquera, guasca, sibate, facatativa) in the province of cundinamarca were evaluated. significant differences in physical and chemical characteristics were detected between fruits of the four areas. for the physical parameters, fruits from mosquera were notable because of their large size and biomass content. the specific chemical qualities of the fruits from guasca make them important for the industry and processing. the fruits from sibate had an acceptable content of citric acid and, at the same time, a high content of sugars, qualities that result in high acceptance for products in a fresh market. finally, the fruits from facatativa were characterized by intense colors and attractiveness to final consumer. because of the varying conditions of each municipality, the fruits presented different strengths, so the implementation of new harvesting technologies is recommended so that all producers in the province can achieve the same high-quality characteristics in order to obtain worldwide recognition. albión es una variedad de fresa (fragaria x ananassa duch.), planta de la familia rosaceae de gran relevancia en colombia por su contenido vitamínico y sus características organolépticas. en el presente trabajo se evaluaron los frutos provenientes de cuatro municipios productores del departamento de cundinamarca (mosquera, guasca, sibaté, facatativá). se detectaron diferencias significativas en las características físicas y químicas entre los frutos de las cuatro áreas de cultivo. en los parámetros físicos se destacaron los frutos provenientes del municipio de mosquera por su gran tamaño y contenido de biomasa. las cualidades químicas específicas de los frutos del municipio de guasca los hacen importantes para la industria y el procesamiento. los frutos de sibaté se destacan por un contenido más aceptable de ácido cítrico y al mismo tiempo un alto contenido de azúcares, las cuales son cualidades que los perfilan como productos de alta aceptación para un mercado en fresco. finalmente, los frutos provenientes de facatativá se caracterizan por tener colores más intensos y más atractivos para el consumidor final. debido a que los frutos cultivados en cada municipio tienen diferentes fortalezas, se recomienda trabajar en la implementación de nuevas tecnologías de cosecha, para que todos los productores del departamento logren obtener las mismas cualidades de alta calidad, y así obtener reconocimiento a nivel mundial. key words: qua lit y, citric acid, sugar content, industr y, international marketing. palabras clave: calidad, ácido cítrico, contenido de azúcar, industria, mercado internacional. introduction in 2012, 4.6 million tons (t) of strawberries were produced worldwide, with the united states being the main producer with 1,366,850 t, followed by mexico with 360,426 t, turkey with 353,173 t, spain with 289,900 t and egypt with 242,297 t (wu et al., 2015). the principal importing countries for 2013 were the united kingdom (470,770 t), canada (123,463 t), the united states (110,457 t), france (90,587 t) and the netherlands (28,937 t) (camara de comercio de bogota ccb, 2015). in colombia in 2013, 42,453 t of strawberries were produced, with cundinamarca being the province with the highest production with 22,562 t, followed by antioquia with 12,545 t, norte de santander with 3,360 t, cauca with 2,808 t and boyaca with 542.2 t (ccb, 2015), to date these amounts have not been significantly improved. this fruit stands out because of its content of vitamin c, tannins, f lavonoids, anthocyanins, catechin, quercetin and kaempferol, organic acids (citric, malic, oxalic, salicylic http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.71731 228 agron. colomb. 36(3) 2018 and ellagic) and minerals (k, p, ca, na and fe), as well as pigments and essential oils (özcan and haciseferogullar, 2007; pinto et al., 2008). it has a unique taste that makes it desirable, a pleasant aroma and an immense source of sugars (sharma and sharma, 2004). however, the strawberry is a highly perishable product because of its high respiration rate (manning, 1993). its postharvest life is very short and very susceptible to microorganisms and physical damage during handling, storage and commercialization (sistrunk and morris, 1985). the market and distribution over long distances is restricted because of its perishability and senescence, as well as the appearance of postharvest diseases that can cause significant economic losses. this short shelf-life is related to the reduction of characteristics such as aromatic properties, f lavor and brightness, which cause early deterioration (cuncha, 2011). many studies have been carried out evaluating the effect of different factors on sensory and nutritional treatments of fruits and their products (shin et al., 2012). information on the physical, mechanical and chemical properties of the strawberry are of great importance in the design of harvesting equipment and postharvest technology, such as transportation, storage, cleaning, sorting, packing and processing (martínez-soto et al., 2008). in order to know the properties of harvested fruits from different strawberry producing municipalities in the province of cundinamarca, colombia, the main goal of this study was to provide useful information in order to establish quality standards for national and international markets. materials and methods location this study was conducted in four representative producer areas of the province of cundinamarca, shown in table 1. these zones were strategically chosen because of their agroclimatic potential, which promotes better plant growth, fruit development and a larger strawberry crop tradition. table 1. location of each production area. municipality elevation (m a.s.l.) geographic coordinates mosquera 2,630 4º40’34.88’’ n and 74º12’48.90’’ w guasca 2,655 4º51’40.94’’ n and 73º52’41.28’’ w sibate 2,576 4º20’50.75’’ n and 74º15’50.76’’ w facatativa 2,582 4º47’26.15’’ n and 74º20’57.56’’ w environmental data recorded data for the mean day temperature and relative air humidity of the producer municipalities were obtained from the database of the “instituto de hidrologia, meteorologia y estudios ambientales (ideam)” from the ministry of environment and sustainable development of colombia for the plant development period of 12 months (january 2015 to december 2015). additionally, the relative air humidity and average day temperature in each crop area where the fruits were collected for this study were registered with data loggers (rht10, extech instruments® waltham, ma) (fig. 1 and 2). to carry out this study, a representative sample of fruits of the albion variety was collected and classified in three quality states (1, 2 and 3) and three maturity stages (4, 5 and 6) according to the colombian technical standard (ntc 4103). from each sample, fruits of each state were taken for variable evaluation. the tests were performed one day after harvest in the postharvest laboratory of the agricultural engineering department of the universidad nacional de colombia, bogota campus, following the guide for postharvest analysis of perishables (herrera, 2010), using 5 samples for data collection for each of the variables explained below: dry mass in order to obtain the dry weight of the fruits, samples were taken, differentiating them by quality grades and maturity stages. then the fruits were dried in an oven at 90ºc, recording weight measurements every 24 h, taking as the final dry weight the stabilized weight used to obtain a percentage with the following formula: dry matter (%) = initial weight × 100 (1) final weight consistency to determine the consistency, a ct3 texturometer (brookfield engineering, usa) was used with an accessory punch with a 0.2 cm diameter, using the final load as the reference. ph and total titratable acidity (tta) the tta was determined with a titroline® wa20 potentiometer (si analytics, weilheim, germany). to obtain a 1:1 solution, 10 g of pure fruit extract and 10 g of distilled water were prepared. a computer showed the ph and the volume of reagent required for titration in millimeters (mm), and the percentage of acidity (citric acid for strawberry fruits) was calculated with the following formula: 229vergara, vargas, acuña: physicochemical characteristics of strawberry (fragaria x ananassa duch.) fruits from four production zones in cundinamarca, colombia n ov em be r o ct ob er se pt em be r au gu st ju ly ju ne m ay ap ril m ar ch fe br ua ry ja nu ar y d ec em be r te m pe ra tu re ° c 15 10 5 0 20 25 d averageminimummaximum n ov em be r o ct ob er se pt em be r au gu st ju ly ju ne m ay ap ril m ar ch fe br ua ry ja nu ar y d ec em be r te m pe ra tu re ° c 15 10 5 0 20 25 c n ov em be r o ct ob er se pt em be r au gu st ju ly ju ne m ay ap ril m ar ch fe br ua ry ja nu ar y d ec em be r te m pe ra tu re ° c 15 10 5 0 20 25 b n ov em be r o ct ob er se pt em be r au gu st ju ly ju ne m ay ap ril m ar ch fe br ua ry ja nu ar y d ec em be r te m pe ra tu re ° c 15 10 5 0 20 25 a sibate facatativa mosquera guasca figure 1. temperature in the growing areas of each municipality for one year, obtained with the ideam database. n ov em be r o ct ob er se pt em be r au gu st ju ly ju ne m ay ap ril m ar ch fe br ua ry ja nu ar y d ec em be r pe rc en ta ge ( % ) 90 85 80 75 70 65 60 55 50 95 100 sibateguascamosquera facatativa relative humidity figure 2. average relative air humidity in the growing areas of each municipality for one year, obtained with the ideam database. 230 agron. colomb. 36(3) 2018 acidity (%) = v × n × c x 100 (2) w where: v: naoh volume (ml) used n: naoh normality (0.1 mol/l) c: citric acid constant (0.064 g meq-1) w: sample weight (g) total soluble solids (tss) for the tss determination, a j357 refractometer (rudolph research analytical, hackettstown, nj, usa) was used with one pure strawberry juice extract as the sample, and results were expressed in percentage units. additionally, the reading was corrected for acidity using the formula obtained by herrera (2010): corrected tss = tss(%) + (acid(%) × (acid(%) × 0.0118) (3) color for the color measurement, the hunter lab system and a chroma meter cr 400 (konica minolta sensing europe, bremen, germany) were used. after calibration, the readings were taken at three different sites of each fruit. statistical analysis all statistical analyses were performed with r software (v 2.15.2) (r development core team 2012). the data were analyzed using a mixed lineal effect model, with tukey test for variance and homogeneity with a reliability level of α = 0.05 to identify significant differences between the evaluated variables. results and discussion three maturity stages of the albion variety for the 4 producer municipalities were evaluated. production in guasca is focused on obtaining stage 6 fruit maturity fruits for industrial use. production in sibate and facatativa does not reach stage 6 of maturity in order to avoid losses from deformation or mistreatment of fruits during the harvest, packing and transportation process. finally, in the municipality of mosquera, the production process is carried out in order to make comparisons in terms of applied technology versus traditional strawberry treatments. length and width as the quality decreased, so did the size. the strawberry fruits from these municipalities showed significant differences for both length (fig. 3) and width (fig. 4). mosquera presented a length average of 5.02 cm, guasca had 4.99 cm and facatativa showed 4.57 cm. the most contrasting difference occurred between the municipalities of mosquera and sibate. all measurements were higher than the ntc 4103 standard, in which strawberries of the chandler variety were used; the largest measured width (a) was 3.4 cm. a study carried out by casierra-posada et al. (2011), in which the development of strawberry plants with different color coverings was analyzed, showed that the highest length average with red coverage results in 3.16 cm in final products. on the other hand, martinez-soto (2008) evaluated the physicochemical properties of six different varieties of strawberry, in which the average length of the albion variety was 3.56 cm; these results were similar to those established by the ntc 4103 standard. finally, a study conducted in india by pandey et al. (2015), in which different growth environments were evaluated, showed that the ‘winter dawn’ variety planted in open fields presented an average length of 4.77 cm, which is closest to that obtained in the four evaluated municipalities; however, the municipality of mosquera, for quality 1 and stage 6 of maturity, presented an average length of 5.87 cm, a size of commercial interest. the width of the fruits had a behavior that was very similar to that of the length, but in this case, the differences had less contrast between the municipalities. as the quality decreased, so did the size, resulting in an average of 3.29 cm for mosquera, of 3.51 cm for guasca, of 3.07 cm for sibate and of 3.27 cm for facatativa. the greatest difference was obtained between the municipalities of guasca with the highest average and sibate with the lowest average. dry matter of fruits dry matter is a representation of chemical compounds of plant tissue such as carbohydrates, nitrogen and lipid compounds, minerals, vitamins, fiber and organic acids (ayala et al., 2013). so, it was important to determine their percentage accumulation within the total weight of each strawberry fruit. the results obtained in this study showed statistically significant differences (fig. 5); the fruits of the municipality of mosquera had higher percentages of dry mass than the other production areas, with a total accumulated average of 11.88%, in comparison to 8.47%, 9.58%, and 7.11% accumulated for the municipalities of guasca, sibate and facatativa, respectively. studies by ávila and soler (2001) showed that the water content in fruits was 85.2%, which left a cumulative dry matter of 14.8%. thus, the results obtained in this study agree with normal fruit development. 231vergara, vargas, acuña: physicochemical characteristics of strawberry (fragaria x ananassa duch.) fruits from four production zones in cundinamarca, colombia figure 3. average length of albion fruits selected by degree of quality and maturity stage. error bars indicate standard deviation. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). figure 4. average width of albion fruits selected by degree of quality and maturity stage. error bars indicate standard deviation. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). figure 5. percentage of dry matter of albion fruits selected by degree of quality and stage of maturity. error bars indicate standard deviation. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). ab a bcc ab abcc aba ab a bc c ab a bc c ab a ab a bc c ab a bc c aba 54 6 54654 6 le ng th ( cm ) 5 4 3 2 1 0 6 7 sibateguascamosquera facatativa 1 32 ab b a ab ab b a ab ab ab b aab abbaab ab b a ab ab b aab aab a ab a 54 6 54654 6 w id th ( cm ) 5 4 3 2 1 0 6 7 sibateguascamosquera facatativa 1 32 c b b a c b b aa c b b a c b b a c bb a cbb a b a b a b 54 6 54654 6 d ry m at te r % 14 12 10 8 6 4 2 0 16 18 sibateguascamosquera facatativa 1 32 232 agron. colomb. 36(3) 2018 hence, the greater accumulation of differentiated dry matter by the fruits from the municipality of mosquera may have resulted from the crop system established inside greenhouse conditions. as shown in figure 1, it had the highest temperature among the municipalities, which improved the development of plants and harvestable organs by accelerating plant metabolism (opstad et al., 2011). likewise, plastic with a uv filter can generate a more assimilable wavelength and the arrival of more uniform and stable light to the foliage of plants. estrada (2011) commented in his study on the positive correlation that is generated in the photosynthetic apparatus on the production of fresh and dry matter in strawberry crops. the weight variation was not determined directly with the biomass, but with the amount of water contained in the cells. water is the most abundant component in fruits and vegetables, comprising about 90% of the mass. water content values vary according to the structure of products (vicente et al., 2009), which is why fruits and vegetables are highly perishable, since they can easily generate the development of microorganisms. consistency the consistency assessment in this study had an interesting behavior that demonstrated two important aspects: first, a greater resistance to deformation in third quality fruits, in which smaller sizes showed a more compact and rigid cellular order in the fruits, and second, a lower deformation resistance as the degree of maturity advanced. figure 6 shows how, at the municipality level, guasca and sibate presented 10.32 and 10.34 mm, respectively, whereas mosquera and facatativa showed averages of 8.96 and 7.92 mm, respectively. fruit texture changes as a result of hydrolysis of starch and pectin, reduction of fiber content and degradation processes in cell walls, so that fruits become soft and more susceptible during post-harvest management (arias and toledo, 2000). as the physiological and organoleptic maturity of fruits proceeds, they lose resistance to penetration because of the degradation of polymeric carbohydrates, especially peptic substances and hemicelluloses. this is why cellular walls and the cohesive forces that keep cells united weaken, resulting in disintegration of the cellular structure and the internal movement of water that is related to the processes of osmosis (agón et al., 2006). the strawberry also suffers problems of softening during maturation and senescence processes. softening is related to biochemical alterations by enzymes such as polygalacturonases and pectin methyl esterases, which degrade the peptic structure of the cell wall of the middle lamina as a result of the decrease of levels of extracellular calcium seen in mature fruits (ferguson et al., 1995). the firmness of fruits, an important attribute of quality, is affected by these enzymes, which cause the softening of fruit tissues, making them susceptible to fungal contamination (hernándezmuñoz et al., 2008). ph, tta and tss the values of ph, tta and tss (tab. 2) showed significant differences in each municipality. the ph had a different value in sibate, with an average of 3.37; the other municipalities did not present significant differences, with average results of 3.53, 3.51 and 3.47 for mosquera, guasca and figure 6. resultant deformation on albion fruits selected by degree of quality and stage of maturity. error bars indicate standard deviation. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). b a a bb a a b b b a abb a a b b a a b ba a b a b a b a 54 6 54654 6 d ef or m at io n (m m ) 15 10 5 0 20 25 sibateguascamosquera facatativa 1 32 233vergara, vargas, acuña: physicochemical characteristics of strawberry (fragaria x ananassa duch.) fruits from four production zones in cundinamarca, colombia facatativa, respectively. the slight increase in ph in the three municipalities resulted from a reduction of the acidity generated by the use of organic acids as an energy source to support the normal process of fruit ripening (chitarra and chitarra, 2005). the municipality of sibate presented the highest average tta value (expressed as a percentage of citric acid), with a total of 0.55% differing significantly from the other municipalities; mosquera showed a value of 0.49%, facatativa had a similar value with 0.51% and guasca showed the lowest average value with 0.55%. the highest tta single value was detected in facatativa (quality 1, maturity stage 4) with 0.66%. this value is very different from 0.83%, which is the minimum standardized value in maturity stage 4 of ntc 4103. however, kader (1999) recommended a maximum concentration of citric acid of 0.8% in order to achieve an acceptable f lavor since less acidic fruits are preferred for fresh consumption, while those with a higher concentration of citric acid can be used for processed products of higher quality (quian et al., 2005). on the other hand, cordenunsi et al. (2002) found that citric acid contributes to 92% of strawberry acidity, which is why it is established in terms of percentage. pinto et al. (2008) stated that the acids contained in fruits are consumed in the respiratory process over time, giving place to new compounds, which explains their decrease during the ripening process. as for the tss, the municipalities of guasca and sibate were significantly different, with averages of 8.19 and 8.38, respectively, while mosquera and facatativa presented 7.66 and 7.77, respectively. compared to ntc 4103, these values are appropriately adjusted to those proposed by the standard. the tss measurement is associated with the dissolved sugars in the cellular juice (osterloh et al., 1996). these authors stated that the amount of sugars in a fruit is determined by the variety. a recent study with seven different varieties supports this statement, where the authors clearly showed significant differences between seven different strawberry varieties, cultivated in very similar regions of the country (lópez-valencia et al., 2018). previous studies have shown that ºbrix increases if starch is completely hydrolyzed and then decreases as a result of respiration, which increases as maturation progress does (salamat, 2013). according to kays (2004), sucrose is translocated from leaves to fruits and, during the development of fruits, sugars are transported to growing fruits, where they are turned into starch. accordingly, total soluble solids increase in the maturation process, so that expected tss values would tend to increase ºbrix (manning, 1993). table 2. results of ph, tta and tss in albion fruits evaluated by degree of quality and stage of maturity. municipality quality maturity ph tta tss mosquera 1 4 3.23 b 0.60 b 7.20 b 5 3.44 b 0.55 b 6.87 b 6 3.52 b 0.35 b 11.30 b 2 4 3.42 b 0.61 b 5.60 b 5 3.36 b 0.54 b 7.90 b 6 3.92 b 0.26 b 7.73 b 3 4 3.25 b 0.62 b 4.23 b 5 3.95 b 0.63 b 8.17 b 6 3.72 b 0.22 b 9.97 b guasca 1 4 3.48 b 0.24 c 6.73 a 5 3.51 b 0.28 c 8.93 a 6 3.73 b 0.24 c 9.03 a 2 4 3.28 b 0.34 c 7.23 a 5 3.41 b 0.30 c 8.27 a 6 3.60 b 0.30 c 8.73 a 3 4 3.49 b 0.32 c 8.00 a 5 3.54 b 0.30 c 8.57 a 6 3.54 b 0.31 c 8.17 a sibate 1 4 3.47 a 0.55 a 8.02 a 5 3.37 a 0.53 a 9.02 a 6 0 0 0 2 4 3.32 a 0.55 a 8.30 a 5 3.25 a 0.51 a 8.25 a 6 0 0 0 3 4 3.14 a 0.60 a 8.10 a 5 3.72 a 0.52 a 8.58 a 6 0 0 0 facatativa 1 4 3.60 b 0.66 b 7.30 b 5 3.26 b 0.45 b 9.67 b 6 0 0 0 2 4 3.36 b 0.53 b 6.83 b 5 3.63 b 0.43 b 7.73 b 6 0 0 0 3 4 3.73 b 0.46 b 7.30 b 5 3.23 b 0.50 b 7.80 b 6 0 0 0 means with different letters indicate significant difference according to the tukey test (p≤0.05). color in order to evaluate this parameter, quality 1 fruits were analyzed because of the high similarity in the color of the three different quality stages. figure 7 shows the behavior 234 agron. colomb. 36(3) 2018 of the l, a and b parameters based on the hunter lab scale for the four evaluated municipalities. component l represents the variation between black and white, where black is = 100 and white is = 0. parameter a does not have a defined numerical limit, and its positive value indicates a tendency towards the red tone, while its negative value indicates a tendency towards the green one. parameter b also has no defined numerical limit; its positive value indicates a tendency towards the yellow tone, while its negative value indicates a tendency towards the blue tone (hunterlab, 2012). a clear decrease of the l parameter was observed as the maturity stage progressed, indicating the tendency of the fruits to become darker, just as the value b was abruptly reduced, showing a trend towards the blue tone. in the graphs, no negative values were observed, eliminating the green color in the evaluated fruits because of their advanced maturity stages. however, this indicates a positive decrease, turning the fruits towards the red tone, as expected. this reduction was explained by the change in the purple red hue of the fruits during maturation because of the appearance of pigments such as anthocyanins and carotenoids (garcía, 2012). the color change tendency in the harvested fruits was the same; however, significant differences in color intensity were evidenced. the guasca and sibate fruits were the most attractive because they had more striking and intense red colors. terry et al. (2007) demonstrated that an absence of irrigation results in strawberries with a higher concentration of anthocyanin and antioxidant capacity. on the other hand, the fruits from mosquera and facatativa presented a lower color intensity, showing lighter and less attractive reds. however, compared to the color scale suggested by ntc 4103 standards, the four municipalities easily meet the minimum requirements for gaining access to a highquality commercial field. figure 7. hunter lab graphs obtained from the albion fruits selected for first quality and by stage of maturity (4: black line, 5: segmented line and 6: grey line) of each municipality: a) mosquera, b) guasca, c) sibate and d) facatativa. 40 30 20 10 0 50 60 d l ab 40 30 20 10 0 50 60 c l ab 40 30 20 10 0 50 60 b l ab 40 30 20 10 0 50 60 a l ab 654654 654654 235vergara, vargas, acuña: physicochemical characteristics of strawberry (fragaria x ananassa duch.) fruits from four production zones in cundinamarca, colombia conclusions the sizes, volumes and densities of the fruits measured in the present study were even higher than those proposed by the current standard for gaining access to a high quality fresh trade; however, this may present some drawbacks because of the care that must be taken at the time of packing or storing fruits because of the standard measurements. large sizes can be very attractive for national and international marketing. these characteristics should be included in the generation of a new standard for strawberry quality in colombia. as for the organoleptic characteristics, the fruits with a sugar content were suitable for fresh consumption. however, a market based on industrial transformation requires higher citric acid percentage values. according to this research, this is the only parameter in which more work is needed to improve the minimum levels required by the colombian technical standard (ntc 4103). although the fruits from mosquera presented favorable results compared to the other producer areas, work is under way to improve the infrastructure and technology applied in order to obtain representative crops with high quality standards that can be used as a demonstration and reference example for the producers of cundinamarca and, of course, the whole country. acknowledgments the authors thank the corredor tecnologico agroindustrial ii fresa y mora project for allowing this study to exchange experiences with strawberry producers and farmers in each crop area. the authors also thank the students and professionals of the universidad nacional de colombia who supported the practical work and collection of laboratory data. literature cited agón, p., n. sánchez, and c. hernández. 2006. índices para la determinación de las condiciones óptimas para la maduración de un fruto. url: http://www.utm.mx/~temas/temas-docs/ ensayo1t30.pdf (accessed august 2016). arias, c.j. and j. toledo. 2000. manual de manejo poscosecha de frutas tropicales (papaya, piña, plátano, cítricos). organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación fao. rome, italy. avila, j.o. and c.j. soler. 2001. diccionario de los alimentos. 5th ed. cedel, barcelona, spain. ayala, s., l. valenzuela, and y. bohórquez. 2013. variables determinantes de la madurez comercial en la mora de castilla (rubus glaucus benth). scient. agroaliment. 1, 39-44. cámara de comercio de bogotá (ccb). 2015. manual fresa. programa de apoyo agrícola y agroindustrial, vicepresidencia de fortalecimiento empresarial. bogota. casierra-posada, f., e. fonseca, and g. vaughan. 2011. fruit quality in strawberry (fragaria sp.) grown on colored plastic mulch. agron. colomb. 29(3), 407-413. chitarra, m. and a. chitarra. 2005. pós-colheita de frutas e hortaliças: fisiologia e manuseio. 2nd ed. ufla, lavras, brazil. cordenunsi, b., j. oliveira, m. genovese, and j. lajolo. 2002. inf luence of cultivar on quality parameters and chemical composition in strawberry fruits grown in brazil. j. agric. food chem. 50, 2581-2586. cuncha, j.r. 2011. lc in controlled atmosphere storage of strawberry. phd thesis. school of agriculture “luiz de queiroz”, universidade de sao paulo, piracicaba, brazil. estrada, n.c. 2011. caracterización fisiológica y productiva de dos variedades mexicanas de fresa (fragaria x ananassa duch.) para el subtropico. msc thesis. posgrado de recursos genéticos y productividad en fruticultura, colegio de posgrados montecillo, mexico. ferguson, j., r. volz, f. harker, c. watkims, and p. brookfield. 1995. regulation of postharvest fruit physiology by calcium. acta hortic. 398, 23-30. feng w., z. guan, and a. whidden. 2015. an overview of the us and mexico industries. food and resource economics department. uf/ifas extension. florida, usa. garcía, g. 2012. elaboración de un paquete tecnológico para productores, en manejo, cosecha y poscosecha de mora (rubus glaucus benth.) aplicando ingeniería de calidad y determinación de las características nutraceúticas de la fruta en precosecha, en el municipio de silvania cundinamarca. departamento de ingeniería agrícola, universidad nacional de colombia, bogota. hernandez-muñoz, p., e. almenar, v. del valle, d. velez, and r. gavara. 2008. effect of chitosan coating combined with postharvest calcium treatment on strawberry (fragaria ananassa) quality during refrigerated storage. food chem. 110, 428-435. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.02.020 herrera, a.o. 2010. poscosecha de perecederos: prácticas de laboratorio. editorial universidad nacional de colombia, bogota.  hunterlab. 2012. applications note. vol. 8, no. 9: hunter l, a, b color scale. url: http://www.hunterlab.se/wp-content/uploads/2012/11/hunter-l-a-b.pdf (accessed july 2016). instituto colombiano de normas técnicas (icontec). 1997. norma técnica colombiana ntc4106. frutas frescas. mora de castilla. especificaciones, bogota. kader. a. 1999. fruit maturity, ripening, and quality relationships. acta hortic. 485, 203-208. doi: 10.17660/actahortic.1999.485.27 kays. s. j. 2004. postharvest biology. exon press, athens, usa. lópez-valencia, d., m. sánchez-gómez, j.f. acuña-caita, and g. fischer. 2018. propiedades fisicoquímicas de siete variedades destacadas de fresa (fragaria × ananassa duch.) cultivadas en cundinamarca (colombia) durante su maduración. corpoica cienc. tecnol. agropec. 19(1), 1-18. doi: 10.21930/rcta. vol19_num1_art:528 manning, k. 1993. soft fruit. pp. 347-377. in: seymour, g., j. taylor, and g. tucker (eds.). biochemestry of fruit ripening. champman and hall, london, uk. http://www.utm.mx/~temas/temas-docs/ensayo1t30.pdf http://www.utm.mx/~temas/temas-docs/ensayo1t30.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.02.020 http://www.hunterlab.se/wp-content/uploads/2012/11/hunter-l-a-b.pdf http://www.hunterlab.se/wp-content/uploads/2012/11/hunter-l-a-b.pdf http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.1999.485.27 http://dx.doi.org/10.21930/rcta.vol19_num1_art:528 http://dx.doi.org/10.21930/rcta.vol19_num1_art:528 236 agron. colomb. 36(3) 2018 martinez-soto, g., j. mercado-florez, m. lópez-orozco, and z. prieto-velásquez. 2008. propiedades fisicoquímicas de seis variedades de fresa (fragaria ananassa) que se cultivan en guanajuato. instituto de ciencias agrícolas de la universidad de guanajuato. guanajuato, mexico. opstad, n., a. sønsteby, u. myrheim, and o. heide. 2011. seasonal timing of f loral initiation in strawberry: effects of cultivar and geographic location. scientia hortic. 19 (1), 127-134. doi: 10.1016/j.scienta.2011.03.022 osterloh, a., g. ebert, w.h. held, h. schulz, and e. urban. 1996. lagerung von obst und südfrüchten. verlag ulmer, stuttgart, germany.  özcan, m. and h. haciseferogullar. 2007. the strawberry (arbutus unedo l.) fruits: chemical composition, physical properties and mineral contents. j. food eng. 78, 1022-1028. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2005.12.014 pandey, s., j. singh, s. kumar, and i.b. mourya. 2015. inf luence of growing environment on growth, yield and chemical composition of strawberry (fragaria x ananassa) fruits under open vs. naturally ventilated polyhouse conditions. ind. j. agr. sci. 85(12), 1540-1545. pinto, m., m. lajolo, and m. genovese. 2008. bioactive compounds and quantification of total ellagic acid in strawberries (fragaria x ananassa duch.). food chem. 107, 1629-1635. doi: 10.1016/j. foodchem.2007.10.038 quian, m., m. finn, and j. schroeder. 2005. objective f lavor comparison of oregon strawberries and those from other climatic conditions. progress report fy 2004-2005, oregon strawberry commission, usa. salamat, r., h.r. ghassemzadeh, s.s.s. heris, and j. hajilou. 2013. determination of appropriate harvesting time for strawberry to enhance its f lavor index and reduce bruising susceptibility. int. j. agron. plant prod. 4(8), 1969-1977. sharma, v. and r. sharma. 2004. the strawberry. indian council of agricultural research. new delhi, india. shin, y.j., h.y. song, and b.k. song. 2012. effect of a combined treatment of rice bran protein film packaging with aqueous chlorine dioxide washing and ultraviolet-c irradiation on the postharvest quality of ‘goha’ strawberries. j. food eng. 113, 374-379. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2012.07.001 sistrunk, w. and j. morris. 1985. strawberry quality: inf luence of cultural and environmental factors. pp. 217-256. in: h.e. patlee (ed.). evaluation of quality of fruit and vegetables. avi, westport, ct, usa. terry, l.a., g.a. chope, and j. g. bordonaba. 2007. effect of water deficit irrigation and inoculation with botrytis cinerea on strawberry (fragaria x ananassa) fruit quality. j. agric. food chem. 55, 10812-10819. doi: 10.1021/jf072101n vicente, a.r., g.a. manganaris, g.o. sozzi, and c.h. crisosto. 2009. nutritional quality of fruits and vegetables. pp. 57-106. in: florkowski w., r. shewfelt, b. brueckner, and s. prussia (eds.). postharvest handling: a system approach. academic press, san diego, usa. http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2011.03.022 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.12.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.10.038 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.10.038 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.07.001 http://dx.doi.org/10.1021/jf072101n commercial substrates and nutrient concentrations in the production of arugula microgreens received for publication: 14 may, 2020. accepted for publication: 29 march, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.87290 1 department of horticulture and forestry, faculty of agronomy, federal university of rio grande do sul ufrgs, porto alegre, rio grande do sul (brazil). * corresponding author: albertina.wieth@ufrgs.br agronomía colombiana 39(1), 5-11, 2021 abstract resumen the objective of this study was to evaluate the effects of different substrates and concentrations of nutrient solutions in the production of arugula (eruca sativa miller) microgreens grown in a protected environment at the campus of the faculty of agronomy of the federal university of rio grande do sul (ufrgs), in porto alegre, brazil. the treatments consisted of the combination of five commercial substrates, csc® vermiculite (s1), green-up phenolic foam (s2), s10 beifiur® organic (s3), carolina soil® seedlings (s4), and carolina soil® organic (s5) and three concentrations of nutrients in the nutrient solution (0, 50, and 100%). a 5×3 factorial arrangement was used, in a completely randomized experimental design with three replicates. the addition of nutrients in the irrigation solution favored substrates s1, s4, and s5. substrate s2 showed better performance with the addition of 50% of the total concentration of nutrients. substrate s3 without the addition of the nutrient solution showed average values very close to the use of the nutrient solution, which can be considered in the evaluation of production costs of microgreens, generating savings to producers. el objetivo de este estudio fue evaluar los efectos de diferentes sustratos y concentraciones de soluciones nutritivas en la producción de microvegetales de rúgula (eruca sativa miller) cultivados en un ambiente protegido en el campus de la facultad de agronomía de la universidad federal de rio grande do sul (ufrgs), en porto alegre, brasil. los tratamientos consistieron en la combinación de cinco sustratos comerciales, csc® vermiculita (s1), espuma fenólica green-up (s2), s10 beifiur® orgánico (s3), carolina soil® plántulas (s4) y carolina soil® orgánico (s5) y tres concentraciones de nutrientes en la solución nutritiva (0, 50 y 100%). se utilizó un arreglo factorial 5×3, en un diseño experimental completamente al azar con tres repeticiones. la adición de nutrientes en la solución de riego favoreció a los sustratos s1, s4 y s5. el sustrato s2 mostró un mejor desempeño con la adición del 50% de la concentración total de nutrientes. el sustrato s3 sin la adición de la solución nutritiva mostró valores promedio muy cercanos al uso de la solución nutritiva, lo que se puede tener en cuenta en la evaluación de costos de producción de microvegetales, generando ahorros para los productores. key words: eruca sativa miller, crops, soilless cultivation, protected environment. palabras clave: eruca sativa miller, cultivos, cultivo de sustrato, ambiente protegido. commercial substrates and nutrient concentrations in the production of arugula microgreens sustratos comerciales y concentraciones de nutrientes en la producción de microvegetales de rúgula albertina radtke wieth1*, wagner dutra pinheiro1, and tatiana da silva duarte1 introduction with the rapid increase in the world population, humanity is faced with the need to develop sustainable ways of living on earth (walker & salt, 2006). rapid urban growth has created serious concerns regarding food production, transport, and consumption, making sustainable production a matter of interest to all sectors, coupled with the increased demand for organic, fresh, and locally-sourced vegetables. thus, food production in urban centers becomes an alternative, shortening the distance between production and the consumer, reducing carbon emissions and the consumption of fossil fuels for transportation. also, the shorter distance between cultivation and consumption ensures a higher quality food. considering the global trends, such as climate change and the scarcity of natural resources, new approaches are needed to make cities more sustainable since the growth of urbanization is inevitable. the cultivation of microgreens is among the alternatives to mitigate this scenario of unavailability of fresh and healthy food. microgreens are vegetables that are consumed during the seedling phase, when cotyledon leaves are still turgid and true leaves have not fully expanded (xiao et al., 2012). they can be grown in small spaces by urban dwellers, as well as by commercial producers. microgreens are a https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.87290 6 agron. colomb. 39(1) 2021 category of new and relatively unknown products on the market, are available in a pleasant variety of colors, textures, and f lavors (pfeiffer et al., 2015; weber, 2017), and have been gaining more and more use in cooking. the main reason for this success is that they are rich in essential elements for the proper functioning of the human body and contain higher concentrations of vitamins and carotenoids when compared to adult vegetables (xiao et al., 2012). arugula (eruca sativa miller) is a leaf-type vegetable that has increased in production in brazil and has a slightly spicy taste (menegaes et al., 2015). just like broccoli and caulif lower, arugula has great potential benefits for health thanks to its high content of glucosinolates, vitamins, and polyphenols. this species is a good option for microgreen production since in this growth stage it has a concentrated and attractive taste for the palate, contributing positively to the ornamentation and preparation of dishes, adding color, f lavor, and texture. the production of microgreens serves different consumers and markets, and the adaptation of cultivation techniques allows production in non-traditional spaces for plant cultivation. however, technical information about production systems and the handling of microgreens is scarce. additionally, there are few scientific studies in the world and in brazil that validate microgreen production technologies. thus, this study aimed to evaluate the productivity of arugula microgreens in different commercial substrates and concentrations of nutrient solution, in a closed irrigation system. materials and methods the experiment was conducted on the campus of the faculty of agronomy at the federal university of rio grande do sul (ufrgs), in the department of horticulture and silviculture, located in the city of porto alegre, brazil (30°01’ s, 51°13’ w). the trial was set up in a protected environment or greenhouse covered with plastic film (lowdensity polyethylene), arranged in an east-west direction with dimensions of 5.0 m x 10.0 m and 3.0 m height. the experimental design was completely randomized with a factorial arrangement (5x3) formed by five commercial substrates and three concentrations of nutrients in the solution with three replicates per treatment. the commercial substrates were: csc® vermiculite (s1), green-up phenolic foam (s2), s10 beifiur® organic (composting waste from the wine industry) (s3), carolina soil® seedlings (peat + roasted rice husk + vermiculite) (s4), and carolina soil® organic (peat + vermiculite) (s5). the nutrient solution (ns) was prepared according to santos et al. (2004). this solution was suggested for use in hydroponic forage cultivation and had the following composition (100% concentration) of macronutrients (mmol l-1): no313.89; h2po41.41; so421.09; nh4+ 1.41; k+ 6.41; ca2+ 3.4, and mg2+ 1.09. micronutrient composition (mg l-1) was as follows: 5.0 of fe, 0.05 of mn, 0.09 of zn, 0.10 of b, 0.04 of cu, and 0.02 of mo. rainwater was used to prepare the nutrient solution. the initial electrical conductivity (eci) values were 0 (0% nutrient concentration), 1.20 (50% nutrient concentration), and 2.00 ds m-1 (100% nutrient concentration), with ph values from 5.5 to 6.0. the tested substrates were characterized in terms of chemical and physical properties in the substrate analysis laboratory at ufrgs/porto alegre. before use, the substrates were sterilized in an autoclave for 120 min at a temperature of 120°c and pressure of 1.5 atm. sowing was performed manually on february 22, 2018, using arugula folha larga seeds (sakata®) with lightly cut leaves and bright green coloring, at a density of 0.10 kg m2 in a previously wetted substrate. the substrates were placed in white polystyrene trays of 0.14 m x 0.21 m and 0.015 m deep, without compartmentation and perforated at the base (fig. 1). each tray received a layer of approximately 0.01 m of the substrate, on which the seeds were deposited. figure 1. microgreens in white polystyrene trays distributed in rectangular pools. after sowing, the trays were distributed in rectangular pools, a structure proposed for the production of microgreens, with a sub-irrigation system. the nutrient solution was supplied intermittently (15 min/h) according to the 7wieth, pinheiro, and duarte: commercial substrates and nutrient concentrations in the production of arugula microgreens treatments, from 8 a.m. to 6 p.m. plus two irrigations during the nighttime. the pools were made of wood and covered with a double face film (white/black) and had a depth of 0.07 m and a slope of 2%. the pool contained a drain for the return of the drained solution to the nutrient solution reservoir; thus, the system was closed, without loss of the drain. during the first 3 d after sowing, the trays were maintained in the dark and covered with paper sheets; then, they were uncovered when seeds were already germinated. this technique was used to favor uniform seed germination. during the experimental period, the average temperature and the relative humidity of the air were monitored daily, using a temperature and humidity datalogger (model ak174, akso®, são leopoldo, brazil), installed inside the cultivation environment, next to the production benches. the harvest point was reached between the 8 to 11 d after sowing when 80% of the microgreen seedlings had the primary leaves in early development and the cotyledons were still turgid. harvest was carried out by cutting with scissors at the level of the substrate. the fresh and dry mass of the shoots were evaluated; these data were extrapolated for productivity, considering the tray area, and the production cycle (precocity). the daily averages of air temperature, recorded from february 22 to march 3, 2018, inside the protected environment varied between 24.7 and 30.2ºc, and the relative humidity was between 68.0 and 74.5% (min. and max.) (fig. 2). results were subjected to a normality test and analysis of variance by the f test and the means were compared with the tukey’s test at 5% probability of error, using the sisvar program (ferreira, 2011). results and discussion for the variables average fresh and dry mass productivity of the shoot of arugula microgreens grown in a hydroponic system, the analysis of variance of the results indicated that there was a significant interaction between the substrate factors and concentration of the nutrient solution according to the f test (<0.05). the average temperature for the period was approximately 27.4ºc. abreu et al. (2012) and regan (2014) evaluated the effect of different temperatures on the germination of arugula seeds and found that temperatures between 25 and 30ºc generated seedlings with greater root length. the temperatures recorded during the experimental period may have contributed to the production of arugula microgreens. the characterization of the substrates (tab. 1) demonstrated that the green-up phenolic foam (s2) and the s10 beifiur® organic (s3) have high electrical conductivity (ec), of 1.28 and 1.20 ds m-1, respectively. these values are considered outside the ideal range for substrates. for green-up phenolic foam (s2) and s10 beifiur® organic (s3), the ph values were 4.05 and 4.86 and are considered less than ideal for this variable. the other substrates, csc® vermiculite (s1), carolina soil® seedlings (s4), and carolina soil® organic (s5), showed a range of variation for ec between 0.01 and 0.46 ds m-1 and for ph between 5.26 and 6.34. on the other hand, these last substrates proved to be suitable for use for plant production, since these values are in the recommended range for cultivation on substrates (abreu et al., 2012; regan, 2014). regarding dry density (tab. 1), the values of commercial substrates ranged from 11.50 to 302.74 kg m-3. according % rh temperature experimental period te m pe ra tu re ( °c ) 15 20 25 30 r el at iv e hu m id ity ( r h ) (% ) 65 70 75 2/22 2/24 2/26 2/28 3/2 3/4 figure 2. air temperature and relative air humidity during the experimental period. porto alegre, ufrgs. 2020. 8 agron. colomb. 39(1) 2021 to kämpf (2000), adequate values are between 100-300 kg m-3 for cultivation in seedling trays, which are containers with a volume closer to that used for the production of microgreens. the substrate s3, although with a dry density very close to that recommended, showed a higher wet density than the other substrates (tab. 1). this led to the visual observation of resistance to root penetration, preventing seedling fixation. however, according to table 2, the average productivity of shoot fresh matter (sfm) and shoot dry matter (sdm) in substrate s3 with concentrations of nutrients c1 and c2 obtained the best responses for these variables. there is a change in this behavior only in the concentration of 100% of nutrients (c3) in the solution. thus, the physical characteristic and the density of s3 did not limit the production of arugula microgreens, but the concentration of the nutrient solution and the chemical characteristics of the substrate inf luenced the increase of mass. this can be seen by the negative inf luence on the average productivity of sfm and sdm, with a reduction of 7% and 24%, respectively (tab. 2), when the concentration of the nutrient solution was increased from 50% to 100%. chemical characteristics are not generally considered to be exclusive when choosing a substrate since they can be easily modified during preparation and cultivation (fermino & kämpf, 2003). due to the organic composition of s3 originating from the decomposition of residues from the winemaking process, the use of nutrients in the nutrient solution must be adequate to avoid the reduction in microgreen productivity. according to silva et al. (2013), arugula cultivation is classified as moderately sensitive to salinity with 2.75 ds m-1 indicated as without loss of relative yield for a cycle of 30 to 40 d. as substrate s3 showed high initial ec, the use of the conductivity of 2.0 ds m-1 in the nutrient solution with 100% of the concentration may have caused an excess of salts for the cultivation. according to ribeiro et al. (2001), the high concentration of nutrients is a stress factor for plants, as it reduces the osmotic potential and provides the action of ions on the protoplasm. another substrate that showed high ec was phenolic foam. however, this material is considered inert, and the negative effects of the chemical characteristics were less than that of s3 that accumulates more nutrients with the addition of ns irrigation, and salinization may occur. in this study, the phenolic foam showed a much lower dry density than that recommended for substrates (tab. 1), but this physical characteristic did not disrupt the response of arugula microgreen productivity in sfm and sdm in this substrate table 1. chemical and physical characterization of commercial substrates used in the production of arugula (eruca sativa miller) microgreens. csc® vermiculite (s1), green-up phenolic foam (s2), s10 beifiur® organic (s3), carolina soil® seedlings (s4), and carolina soil® organic (s5). chemical characteristics substrates s1 s2 s3 s4 s5 ec (ds m-1) 0.01 1.28 1.20 0.46 0.28 ph (h2o) 6.34 4.50 4.86 5.26 5.98 physical characteristics wet density (kg m-3) 181.36 13.80 582.85 262.57 313.58 dry density (kg m-3) 177.90 11.50 302.74 122.41 113.44 tp % 73.23 81.33 87.73 91.62 as % 23.24 21.48 38.91 29.32 raw % 7.21 15.50 13.07 21.48 wrc-10 % 49.99 59.84 48.82 62.63 ec electrical conductivity in a 1:5 solution (v/v); ph in h2o, dilution of 1:5 (v/v); tp total porosity; as aeration space; raw readily available water; wrc-10 water retention capacity under suction of a 10 cm water column, determined on a volumetric basis (v/v). table 2. effect of cultivation substrate and nutrient solution concentration on shoot fresh matter (sfm) and shoot dry matter (sdm) of arugula (eruca sativa miller) microgreens in a recirculating system. sfm (g m-2) sdm (g m-2) substrate c1** c2 c3 c1 c2 c3 s1 567.7 c c * 1534.4 ab b 1989.8 a a 46.6 b b 65.3 ns 67.4 a a s2 641.2 bc b 1545.6 a a 1567.5 b a 39.1 b c 63.6 52.7 b b s3 1115.9a ab 1564.3 ab a 1034.7 c b 71,1 a a 68.0 53.8 b b s4 948.0 ab b 1155.8 bc b 1669.0 ab a 61.9 a ab 67.0 55.4 ab b s5 581.0 bc c 1026.5 c b 2013.9 a a 43.9 b b 60.2 66.3 a a cv 12.7 11.3 8.4 9.2 8.8 10.1 ns not significant according to the tukey test at 5% probability. *means followed by the same lowercase letter in the column and uppercase in the row do not differ statistically according to the tukey test at 5% probability (p<0.05). **initial electrical conductivity (eci) established for the three evaluated nutrient concentrations (c1 0%, c2 50%, and c3 100%) in the nutrient solution: c1 0.0, c2 1.20, and c3 2.0 ds m-1, respectively. csc® vermiculite (s1), green-up phenolic foam (s2), s10 beifiur® organic (s3), carolina soil® seedlings (s4), and carolina soil® organic (s5). cv coefficient of variation. 9wieth, pinheiro, and duarte: commercial substrates and nutrient concentrations in the production of arugula microgreens (tab. 2) compared to the other substrates and nutrient concentrations in the nutrient solution. however, a negative point of substrate s2 was the difficulty of accommodating seeds uniformly during sowing when compared to the other substrates. the surface caused an irregular distribution of seed, generating an excess of seeds in some points of the substrate. in these places, seeds showed difficulty in fixing the roots to the substrate. a possible alternative for overcoming this problem in phenolic foam is to use perforated foams for the production of microgreens. however, this visually observed behavior did not negatively affect the productivity of sfm and sdm (tab. 2) in the phenolic foam since this substrate did not show the lowest results. the sowing density of arugula microgreens used in this study may have not provided seed saturation at the points of accumulation for inf luencing productivity results. the average productivity of sfm between all treatments ranged from 567.7 to 2013.9 g m-2. these results were similar to those that  paradiso et al. (2018) found with chicory (cichorium intybus, cultivar italico) microgreens, curly lettuce (lactuca sativa, cultivar bionda da taglio) and cabbage (brassica oleracea, cultivar natalino), grown on peat substrate in which fresh mass varied between 659 g m-2 and 1548 g m-2. in the study by paradiso et al. (2018), microgreens were grown in a growth chamber with controlled temperature and relative humidity, making production more expensive. it can be inferred that the system proposed in this work, without control of these variables, responded adequately to the production of arugula microgreens without affecting the productivity of sfm. it should be noted that these authors worked with other species; however, in the literature there is still a lack of data on the production of arugula microgreens. without the use of fertilizers (c1) for irrigation, substrate s1 obtained the lowest average yield of sfm (567.57 g m-2) when compared to those with better results (s3 and s4) (tab. 2). the results in s1 may be related to the ec value that was much lower than that in the other substrates (tab. 1). combined with the low chemical activity of this material (caldeira et al., 2013), s1 did not contribute nutrients to the increase in the fresh mass of the microgreen shoots. although it is a short cycle, the seed reserves were not able to supply the demand for seedling growth, so the addition of fertilizers to this substrate is necessary for greater sfm yield. the nutrient solution with 100% concentration (c3) favored the highest productivity of sfm and sdm (tab. 2) of arugula microgreens grown on substrates s1 and s5, without differing statistically from s4 (tab. 2); they were 250%, 246%, and 76% higher than sfm productivity when only pure water (c1) was used for irrigation (tab. 2). it is important to point out that these substrates (s1, s4, and s5) showed ec values below 0.46 ds m-1 that are much lower than those of s2 and s3 that were close to 1.2 ds m-1 (tab. 1). the effect of increasing ec in the tested substrates for the sfm average productivity variable (tab. 2) showed an increased response for substrates s1, s4, and s5. for s2, the addition of a nutrient solution caused a positive response, but differences were not observed between 50% (c2) and 100% (c3). however, they were higher than c1. thus, the most concentrated solution (c3) was indicated for substrates s1, s4, and s5, while for s2 and s3 the 50% dilution (c2) was recommended for use. in the phenolic foam, which also showed a high ec, the addition of 50% of the concentration of nutrient solution provided similar results to the addition of 100% (tab. 2). from these results, it can be inferred that substrates with higher ec are more successful for the production of microgreens when using lower concentrations of nutrient solution or only water. when compared at different levels of ec in the nutrient solution (tab. 2), s3 generated similar results between the use of 50% (c2) and 0% (c1). however, when the nutrient solution increased to 100% (c3) there was a reduction in the average productivity of 7.28%. therefore, for this substrate, we recommend using only water or ns at 50%, because the response becomes negative with a higher concentration. for the variable average sdm productivity (tab. 2) using only water for irrigation (c1), substrates s3 and s4 showed statistically equal values that were higher than the other tested substrates. however, when using ns with 50% of the concentration of nutrients (c2), this difference was diluted, and the substrates did not show a statistical difference between them. when the ns concentration became 100% (c3), there was an inversion in the behavior obtained for c1 (tab. 2). this was expected mainly for s3 since it showed a reduction in sdm productivity of 21% from c2 to c3 (tab. 2). the only substrates that responded positively to the addition of nutrient solutions for sdm were s1, s2, and s5. for s1 and s5, the increase in the concentration of nutrients in the nutrient solution from 50% to 100% did not show a statistical difference, and it was not necessary to add 100% nutrients to the ns. the substrate s4 tended to increase the amount of sdm with the addition of the nutrient solution. however, it did not differ statistically when it was worked without 10 agron. colomb. 39(1) 2021 fertilizer applications. observing the average productivity of sfm (tab. 2), which is the variable that represents the commercial weight of this product, the answer was different. it showed greater fresh weight when the concentration of 100% of nutrients in the nutrient solution (ns) was used. in this case, the use of 100% ns is indicated for this substrate to obtain fresh weight gain. an explanation for the decrease in sdm productivity with the increase in the concentration of nutrients in the nutrient solution from c2 to c3 (tab. 2) in substrates s2, s3 and s4 is due to the chemical characteristics of these materials that had the highest ec values (tab. 1). this showed the negative effect of increasing the salinity of the root medium on the absorption of water and nutrients by plants since it decreased or canceled the effects of the increase of the nutrient concentration on growth (rattin et al., 2003). from the responses obtained in this study, it appears that commercial substrates for the production of arugula microgreens were more dependent on chemical characteristics, while physical characteristics had less inf luence on productivity. thus, studies for each cultivation system are justified, as they can directly inf luence the productive and qualitative responses of arugula microgreens. conclusions the commercial substrates tested in this study provided good productivity of arugula microgreens grown in a sub-irrigation system, inside a protected environment. however, the concentration of nutrients in the nutrient solution inf luenced the responses of the substrates. for production without adding nutrients to the nutrient solution, the use of the substrate s10 beifiur® organic is recommended. for greater economic yield, given by the average productivity of fresh mass, we recommend the use of a nutrient solution with 100% of the concentration of nutrients for substrates csc® vermiculite, carolina soil® seedlings, and carolina soil® organic. for the green-up phenolic foam and the s10 beifiur® organic, we recommend the use of 50% of the nutrient solution. when seeking greater yield in dry mass, we recommend the use of 50% diluted nutrient solution for the substrates csc® vermiculite, green-up phenolic foam, and carolina soil® organic, or the use of pure water for the s10 beifiur® organic and carolina soil® seedlings. acknowledgments the authors would like to thank the ufrgs for its institutional support. we also thank the coordination for the improvement of higher education personnel (capes) for granting the scholarship, and sakata® for supplying the seeds used. author’s contributions arw formulated the overarching research goals and aims, developed the methodology, validated the overall replication/reproducibility of results/experiments and other research outputs, conducted the research process, performed the experiments and data/evidence collection, provided the study materials, and prepared the presentation of the published work, specifically writing the initial draft, including substantive translation. wdp formulated the overarching research goals and aims, developed the methodology, conducted the research process, performed the experiments and data/evidence collection, and prepared the presentation of the published work, specifically writing the initial draft, including substantive translation. tsd prepared the presentation of the published work and was in charge of the critical review, commentary or revision. literature cited abreu, m. f., dias, r. s., abreu, c. a., & gonzalez, a. p. (2012). reavaliação dos critérios constantes na legislação brasileira para análises de substratos. bragantia, 71(1), 106–111. https:// doi.org/10.1590/s0006-87052012000100016 caldeira, m. v., delarmelina, w. m., peroni, l., gonçalves, e. o., & silva, a. g. (2013). lodo de esgoto e vermiculita na produção de mudas de eucalipto. pesquisa agropecuária tropical, 43(2), 155–163. https://doi.org/10.1590/s1983-40632013000200002 fermino, m. h., & kämpf, a. n. (2003). uso do solo bom jesus com condicionadores orgânicos como alternativa de substrato para plantas. pesquisa agropecuária gaúcha, 9(1–2), 33–41. ferreira, d. f. (2011). sisvar: a computer statistical analysis system. ciência e agrotecnologia, 35(6), 1039–1042. https://doi. org/10.1590/s1413-70542011000600001 kämpf, a. n. (2000). produção comercial de plantas ornamentais. agropecuária. menegaes, j. f., filipetto, j. e., rodrigues, a. m., & santos, o. s. (2015). produção sustentável de alimentos em cultivo hidropônico. revista monografias ambientais, 14(3), 102–108. paradiso, v. m., castellino, m., renna, m., gattullo, c. e., calasso, m., terzano, r., allegretta, i., leoni, b., caponio, f., & santamaria, p. (2018). nutritional characterization and shelf-life of packaged microgreens. food and function, 9(11), 5629–5640. https://doi.org/10.1039/c8fo01182f pfeiffer, a., silva, e., & colquhoun, j. (2015). innovation in urban agricultural practices: responding to diverse production environments. renewable agriculture and food systems, 30(1), 79–91. https://doi.org/10.1017/s1742170513000537 https://doi.org/10.1590/s0006-87052012000100016 https://doi.org/10.1590/s0006-87052012000100016 https://doi.org/10.1590/s1983-40632013000200002 https://doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 https://doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 https://doi.org/10.1039/c8fo01182f https://doi.org/10.1017/s1742170513000537 11wieth, pinheiro, and duarte: commercial substrates and nutrient concentrations in the production of arugula microgreens rattin, j. e., andriolo, j. l., & witter, m. (2003). acumulação de massa seca e rendimento de frutos de tomateiro cultivado em substrato com cinco doses de solução nutritiva. horticultura brasileira, 21(1), 26–30. https://doi.org/10.1590/ s0102-05362003000100005 regan, r. p. (2014). evaluating alternative growing media components. in k. m. wilkinson, d. l. haase, & j. r. pinto (eds.), national proceedings: forest and conservation nursery associations – 2013 (pp. 50–53). u.s. department of agriculture, forest service, rocky mountain research station. ribeiro, m. c. c., marques, m. b., & amaro-filho, j. (2001). efeito da salinidade na germinação de sementes de quatro cultivares de girassol (helianthus annuus l.). revista brasileira de sementes, 23(1), 281–284. santos, o. s., müller, l., pires, c. c., tonetto, c. j., medeiros, s. l. p., frescura, r. b. m., & haut, v. (2004). produção de forragem hidropônica de cevada e milho e seu uso na alimentação de cordeiros. ufsm/ccr. silva, f. v., duarte, s. n., lima, c. j. g. s., dias, n. s., santos, r. s. s., & medeiros, p. r. f. (2013). cultivo hidropônico de rúcula utilizando solução nutritiva salina. revista brasileira de ciências agrárias, 8(3), 476–482. https://doi.org/10.5039/ agraria.v8i3a1689 walker, b., & salt, d. (2006). resilience thinking: sustaining ecosystems and people in a changing world. island press. weber, c. f. (2017). microgreen farming and nutrition: a discovery-based laboratory module to cultivate biological and information literacy in undergraduates. the american biology teacher, 79(5), 375–386. xiao, z., lester, g. e., luo, y., & wang, q. (2012). assessment of vitamin and carotenoid concentrations of emerging food products: edible microgreens. journal of agricultural and food chemistry, 60, 7644–7651. https://doi.org/10.1021/jf300459b https://doi.org/10.1590/s0102-05362003000100005 https://doi.org/10.1590/s0102-05362003000100005 https://doi.org/10.5039/agraria.v8i3a1689 https://doi.org/10.5039/agraria.v8i3a1689 https://doi.org/10.1021/jf300459b received for publication: 27 december, 2013. accepted for publication: 19 march, 2014. 1 faculty of basic and applied sciences, universidad militar “nueva granada”. cajica (colombia). juan.filgueira@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 32(1), 29-35, 2014 temperature effect on rose downy mildew development under environmental controlled conditions efecto de la temperatura en el desarrollo de mildeo velloso bajo condiciones ambientales controladas juan josé filgueira d.1 and angélica zambrano1 abstract resumen the rose downy mildew disease, caused by peronospora sparsa berkeley, is one of the most important that affect rose crops in colombia. to manage this disease, flower growers must deal with high-costs due to the excessive application of fungicides, but without good results. studies on p. sparsa behavior have shown its narrow relationship with environmental conditions. in this study, the temperature effect was evaluated during the infection and sporulation of p. sparsa in charlotte leaflets, a susceptible commercial variety, through an environmental controlled conditions system. infection and sporulation were observed at different temperatures in a range of from 4 to 40°c. infection with the absence of or very low sporulation was observed at 4°c. the most favorable pathogen responses were between 15 and 18°c in terms of inoculum concentration and sporulation percentage. there was no infection or leaflet change above 35°c. according to the results, sporulation can occur from 4 to 33°c, confirming the fact that p. sparsa is able to reproduce throughout a wide temperature range. la enfermedad del mildeo velloso, causada por peronospora sparsa berkeley, es una de las más importantes que afectan los cultivos de rosa en colombia. para manejar esta enfermedad, los floricultores se deben enfrentar a los altos costos producidos por las reiteradas aplicaciones de fungicidas, sin buenos resultados. estudios basados en el comportamiento de p. sparsa, han demostrado su estrecha relación con las condiciones ambientales. en este trabajo se evaluó el efecto de la temperatura en la infección y esporulación de p. sparsa, en foliolos de rosa, de la variedad comercial charlotte, en un sistema de condiciones ambientales controladas. la infección y esporulación fue observada a diferentes temperaturas, en un rango de 4 a 40°c. a 4°c fue evidente la infección y la esporulación que se presentó fue baja y poco frecuente. las respuestas más evidentes en cuanto a concentración de inóculo y porcentaje de esporulación fueron a 15 y 18°c. a temperaturas por encima de 35°c, no hubo infección o cambios en los foliolos. de acuerdo con los resultados, puede haber esporulación abundante a temperaturas entre 4 y 33°c, confirmando que p. sparsa tiene la habilidad de reproducirse en un amplio rango de temperaturas. key words: ornamental plants, peronosporales, phytopathogen, pseudofungi, sporulation, infection. palabras clave: pla ntas orna menta les, peronospora les, fitopatógeno, pseudohongo, esporulación, infección. crop protection introduction for about 40 years, floriculture has been important in colombia because it contributes greatly to increases in the foreign exchange and job creation (quirós, 2001). according to the asociación colombiana de exportadores de flores (asocolflores), by 2012, flower production had become mainly for export and colombia is the second largest producer country of cut flowers in the world after the netherlands, contributing 95% of the total supply of flowers (quirós, 2001; asocoloflores, 2013). nevertheless, roses have the highest market value of cut flowers with the united states being the principal importer (merino, 2004; yong, 2004; asocolflores, 2013). rose crops are affected by a diversity of pathogens, which cause losses in plant production, quality and productivity (castillo et al., 2010). among them, peronospora sparsa berkeley is responsible for the downy mildew disease; this disease has threatened and limited commercial rose crops on the bogota plateau and producers have been facing high-costs due to the intensive use of fungicides to manage it (castillo et al., 2010). common symptoms that p. sparsa produces in leaflets are mainly: spots that range from purple to brown over the upper surface, while in the lower surface there is the grayish or white mycelium that corresponds to the sporangiophores and sporangia that produce the downy appearance. the 30 agron. colomb. 32(1) 2014 leaflets may be curled and, finally, severe defoliation occurs (gómez and arbeláez, 2005a; ayala et al., 2008; gómez and filgueira, 2012). the sporulation can also occur on the stems, calyx and buds. in buds, the infection leads to death or mummification, which enables the development of secondary diseases caused by opportunistic pathogens such as botrytis sp. (gómez and arbeláez, 2005a; restrepo, 2006; ayala et al., 2008). some observations have shown that there is a narrow relationship between environmental conditions and the appearance of downy mildew (gómez and filgueira, 2012). variables such as relative humidity, light intensity, photoperiod and free water on the leaves, favor the occurrence of this disease (hildebrand and sutton, 1984a). in nordic countries, information on the biology of p. sparsa is limited because greenhouses are conditioned and the disease is not present (de vis, 1999). in colombia, rose downy mildew research has been advancing (gómez and arbeláez, 2005a, 2005b; gómez and filgueira, 2012) but information related to temperature is still scarce; however, it is known that its effect is significant on pathogen development (giraldo et al., 2002; gómez and arbeláez, 2005b). consequently, it is useful to develop systems to control and reproduce different environmental conditions that promote the occurrence of this pathogen in order to know its behavior. therefore, the objective of this research was to further the biology of p. sparsa, evaluating the temperature effect on infection and sporulation in charlotte leaflets, a susceptible commercial variety. materials and methods environmental controlled conditions system the environmental controlled conditions system (eccs) was built at the plant biotechnology laboratory at the military “nueva granada” university, in cajica, colombia. to isolate the eccs from the changing external temperature, the room had a hermetic door and walls covered with styrofoam and duralfoil® and there was also a 100 cm wide x 150 cm long x 100 cm high acrylic cube where the temperature assessments took place. obtaining and maintaining p. sparsa inoculum in moist chamber uninfected rose leaflets were collected from the greenhouse and taken to the laboratory. they were disinfected and put in petri dishes to inoculate and create a humidity chamber environment, as described by soto and filgueira (2009). four leaflets were placed in each petri dish, up to a total of 40 for each temperature assessment. after leaflet inoculation, the petri dishes were placed under room conditions (18ºc, 75% relative humidity and 12/12 h photoperiod) for 48 h. afterwards, the inoculum drops on the leaflet surface were dried and the petri dishes were transferred to the eccs for 72 h for disease development, a period in which data were recorded. determination of the temperature effect on p. sparsa development in the eccs, it was possible to manage, control and maintain the chosen temperature. the warming system permitted raising the temperature up to 40°c. in the lowertemperature chamber, an air-conditioning system was employed to maintain the room temperature at 18°c, while a cooling system permitted lowering the temperature down to 4°c in the acrylic case. the cooling system consisted of a cooler whose resistor was submerged in a container with liquid antifreeze. inside the acrylic chamber, there was a pump submerged and connected to one end of a copper hose. this hose was contained inside the acrylic chamber so the cold liquid antifreeze could lower and maintain the temperature. the relative humidity was maintained between 90 and 99%, light intensity was 790 lx with a photoperiod of 12/12 h, maintained as previously described by soto and filgueira (2009). these variables were optimal during the assessments according to the results reported by monroy and filgueira (2009) and soto and filgueira (2009). to measure the temperature and relative humidity inside the acrylic chamber, there was an oakton® rotor hygrothermograph (oakton instruments, vernon hills, il), which recorded these variables for a period of 7 d. in addition, there were a fisher® thermohygrometer (thermo fisher scientific, waltham, ma) and a silber brand® mercury thermometer (berlin, germany) for permanent hygrothermograph calibration. the evaluated temperatures inside the eccs were divided into: low; 4 and 9°c, medium; 15 and 18°c and high; 30, 33, 35 and 40°c. each temperature assessment had tree repetitions. after 7 d of assessments, the temperature effect was evaluated according to the disease development in the rose leaflets, as previously described by soto and filgueira (2009). 31filgueira d. and zambrano: temperature effect on rose downy mildew development under environmental controlled conditions macroscopic changes on the leaflets were annotated and the data for sporulation (total infected leaflets/total inoculated leaflets*100) and the amount of sporangia (sporangia/ml) produced during the experiment were recorded. the sporangia were quantified with a hemocytometer and observed in a light microscope at 100x. additionally, the sporangia germination was tested to know the viability, as a quality parameter of the pathogen sporulation. the sporangia were observed in a light microscope at 470x. this procedure was previously described by gómez and filgueira (2012). statistical analysis the statistical analysis of the data obtained from the sporulation percentage, inoculum concentration and sporangia germination was carried out using software r, free version 2.13.2. anova, shapiro-wilk and tukey test were used. results and discussion macroscopic observations of rose leaflet infected with p. sparsa the leaflet observations for the 3 d after inoculation showed the common disease symptoms, which included blackish or brown spots on the upper surface of the leaflets and, on the lower surface, the sporangiophores and sporangia, producing the downy and grayish appearance (fig. 1). there was no sporulation at 4°c (fig. 1a). according to the results presented by aegerter et al. (2003), sporulation does not occur at 4°c; however, in the present study, at this temperature, common spots were observed, indicating the invasion and colonization of pathogen tissue. the p. sparsa sporulation begun to be evident at 9°c (fig. 1b), but, at the medium temperatures: 15 and 18°c, the larger sporulation percentages were evident (60.4 and 48.5%, respectively). in that range, the sporangiophore growth was from the central vein to the margin of the leaflet where p. sparsa grew; the leaflet in this site was green or brown, while, where sporulation had not occurred yet, it was reddish, a characteristic mature color. on the upper surface, the black spots were evident (fig. 1c and 1d). at high temperatures, p. sparsa sporulated in the range of 30°c in all of the three repetitions (fig. 1e and 1f). at 33°c, for two repetitions, the common symptoms on the upper surface occurred but sporulation did not, as was observed at 4°c. there was no sporulation or color change in the leaflets from 35°c and up (fig. 1g and 1h), indicating that this pathogen is not able to survive under these conditions. in the cases where the symptoms where observed on the upper surfaces of the rose leaflets but without sporulation, it meant that the pathogen was latent while the environmental conditions were favorable, so sporulation was possible. the same observations were reported by hildebrand and sutton ( 1984a) for peronospora destructor and giraldo et al. (2002), aegerter et al. (2003), and gómez and arbeláez (2005b) for p. sparsa, in which the assessment temperatures affected the latent sporulation period. this suggests, contrary to what is commonly thought in the flower industry, that greenhouse warming in the early morning is an option that allows for the management of this disease, thus avoiding the overuse of fungicides that, as we know, are not effective for downy mildew control. during the evaluation period, the room conditions were favorable, so p. sparsa could infect and invade the rose leaflets, although the sporulation capacity was affected when the pathogen was exposed to high temperatures. this corresponds to reports by achar (1998) and williams et al. (2007) from their studies on peronospora parasitica and plasmopara viticola, respectively; indicating that in their evaluations, there was no sporulation at 35°c, or even infection. sporulation percentage and sporangia amount produced under environmental controlled conditions in the environmental controlled conditions room it was possible to determine the temperature effect on p. sparsa biology. this variable affected the relationship between the amount of sporulated leaflets and the amount of sporangia produced. this suggests that the range of activity of this pathogen is broad enough to develop in healthy plants and that the environmental conditions, especially the temperature, have an effect on the way the disease cycle of the pathogen is completed, which is reflected primarily in sporulation, just as authors, such as hildebrand and sutton (1984b) and aegerter et al. (2003), have suggested. the results corresponding to sporulation percentages and inoculum concentration are presented in fig. 2. the largest sporulation percentage was at 18°c with 60.4%, then at 15°c with 48.5% and at 9°c with 40.8%, while the largest inoculum concentration was at 18 and 15°c with 12.1x104 sporangia/ml. according to the statistical analysis, the sporulation percentage showed a significant difference at 18°c (p=0.00017), in comparison with the other treatments (4, 9, 30, and 33ºc). the inoculum concentration, meanwhile, indicated that, between 15 and 18°c, there were no significant differences (p=0.004) but was representative of the other evaluated temperatures. 32 agron. colomb. 32(1) 2014 figure 1. charlotte rose leaflets with typical symptoms after 7 d of inoculation. a, treatment at 4°c: 1, brown common spots on the upper leaflet surface; 2, p. sparsa poor sporulation on the lower leaflet surface. b, treatment at 9°c: 1, brown common spots on the upper leaflet surface; 2, p. sparsa sporulation on the lower leaflet surface. c, treatment at 15°c: 1, brown common spots on the upper leaflet surface; 2, p. sparsa sporulation on the lower leaflet surface. d, treatment at 18°c: 1, brown common spots on the upper leaflet surface; 2, p. sparsa sporulation on the lower leaflet surface. e, treatment at 30°c: 1, brown common spots on the upper leaflet surface; 2, p. sparsa sporulation on the lower leaflet surface. f, treatment at 33°c: 1, brown common spots on the upper leaflet surface; 2, p. sparsa sporulation on the lower leaflet surface. g, treatment at 35°c: 1, no symptoms on the upper leaflet surface; 2, no sporulation on the lower leaflet surface. h, treatment at 40°c: 1, no symptoms on the upper leaflet surface; 2, no sporulation on the lower leaflet surface. photographic source: filgueira, j.j. and a. zambrano. a d 1 2 1 2 b c e f 1 1 1 1 g h 1 2 1 2 2 2 2 2 33filgueira d. and zambrano: temperature effect on rose downy mildew development under environmental controlled conditions this indicates that temperature has an effect on disease development; as the temperature increases from low to medium, the amount of infected leaflets is higher, as is the amount of sporangia produced, both of which decreased when the temperature was from medium to high in value. these observations are similar to those reported in several studies by hildebrand and sutton (1984a, 1984b) for the onion downy mildew caused by peronospora destructor and by aegerter et al. (2003) in san joaquin valley, california, as well as giraldo et al. (2002) and gómez and arbeláez (2005b) for rose downy mildew. although reports for p. sparsa indicate that, at temperatures above 25°c, sporulation does not occur, as aegerter et al. (2003) reported in their study, in this research, sporulation was obtained at 30 and 33°c, albeit with the lower percentages and amounts of sporangia produced in relation to the other temperatures. this is very important since, according to the literature, in colombia, there has not been a report of rose downy mildew sporulation in this range of temperatures. these results show that the pathogen has been adapting to the environmental conditions of the bogota plateau, which means that the range of activity has been expanding to the point that it sporulates at temperatures between 30 and 33°c. recent studies have found that the abiotic historical factors that the pathogen has faced may influence the way it responds to more or less extreme conditions. this has been reported for other species of mildews, such as pseudoperonospora cubensis (lebeda and cohen, 2011). there are also reports of other species of peronospora that are related to weather conditions and that may sporulate at temperatures from 5 to 30°c, which is the case for p. parasitica (achar, 1998), p. destructor (buloviené and survielené, 2006), p. viticola (williams et al., 2007) and p. cubensis (lebeda and cohen, 2011), while the optimal sporulation ranges may vary between 15 to 25, as presented in this research. sporangia germination of p. sparsa the sporangia germination assessments of p. sparsa were done at the plant biotechnology laboratory (nueva granada university campus). the temperature was between 17 and 19°c, with an average relative humidity of 85%. the light microscopy observations revealed the sporangia morphology at all the temperatures and showed an oval form with the entire cellular content and with long germinal tubes (fig. 3). ab abc cd bcd a 30 403518 331594 0 60 80 100 40 20 s po ru la tio n (% ) temperature (°c) sporulation percentage inoculum concentration 0 80,000 120,000 140,000 100,000 60,000 40,000 20,000 s po ra ng ie s/ m l figure 2. sporulation percentage and inoculum concentration of p. sparsa obtained at the end of every temperature assessment under environmental controlled conditions. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). error bars indicate standart deviation. figure 3. sporangia germination under room conditions. p. sparsa sporangia (s) germinated with its germ tube (gt). non-germinated sporangia (nge) with the entire cellular content. light microscopy observations (470x) with germinated sporangia stained with lacto-cotton blue. 34 agron. colomb. 32(1) 2014 the germination assessment results showed that the geminated sporangia are viable and are able to perform new infective processes under normal weather conditions and may also form long germ tubes for invading plant parts far from where the infection process began (gómez and filgueira, 2012). the sporangia germination percentages of p. sparsa were above 60% for the temperatures of 9, 15 and 18°c (fig. 4). gómez and filgueira (2012) indicated that, in the first 6 to 8 h after the germination assessment, the sporangia had germinated at 70.5 to 80% under room conditions. conclusions according to the results, it was observed that temperature influences the amount of sporulated leaflets and production of sporangia. the medium temperatures, between 15 and 18°c, are the most favorable for producing high infections and sporulation in different green parts of plants on the bogota plateau. there was very poor sporulation and lowquantity infection at 4°c; while at 30 and 33°c, sporulation was evident. the sporangia viability assessments showed that they have the ability to initiate new infective processes at these extreme temperatures (4 and 33°c) and, also, that the pathogen displays adaptation to the bogota plateau weather and greenhouse conditions.. the obtained results will contribute to knowledge of p. sparsa biology as well as help the flower industry search for new solutions in the management and effective control of this disease, keeping in mind that weather variables influence the pathogen infective process. acknowledgements the authors wish to thank the universidad militar “nueva granada” for funding project cias-551. literature cited achar, p. 1998. effects of temperature on germination of peronospora parasitica conidia and infection of brassica oleracea. j. phytopathol. 146, 137-141. aegerter, b., j. nuñez, and r. davis. 2003. environmental factors affecting rose downy mildew and development of a forecasting model for nursery production system. plant dis. 87(6), 732-738. asocolflores. 2012. estadísticas. rev. asocolflores 79, 6-13. asocolflores. 2013. boletín económico mayo de 2013. bogota. ayala, m., l. argel, s. jaramillo, and m. montoya. 2008. diversidad genética de peronospora sparsa (peronosporaceae) en cultivos de rosa de colombia. acta biol. colomb. 13, 79-94. buloviené, v. and e. survielené. 2006. effect of environmental conditions and inoculum concentration on sporulation of peronsopora destructor. agron. res. 4, 147-150. castillo, c., e. álvarez, e. gómez, g. llano, and j. zapata. 2010. mejoramiento nutricional de la rosa para el manejo de peronospora sparsa berkeley, causante del mildeo velloso. rev. acad. colomb. cienc. exact. fis. nat. 34(131), 137-142. de vis, r. 1999. manejo del mildeo velloso en rosa con control climático. acopaflor 3(6), 61-68. giraldo, s., c. garcía, and f. restrepo. 2002. influencia de la luz y la temperatura en la germinación de esporangios y en la esporulación de peronospora sparsa berkeley, en rosa cultivar charlotte. agron. colomb. 20(3), 31-37. gómez, s. and g. arbeláez. 2005a. caracterización de la respuesta de tres variedades de rosa a la infección de peronospora sparsa b a a a b 0 60 100 80 40 20 temperature (°c) g er m in at io n (% ) 4 9 15 18 30 33 35 40 figure 4. sporangia germination percentage of p. sparsa obtained at the end of the assessments of every temperature under environmental controlled conditions. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). error bars indicate standart deviation. the sporangia germination did not exceed 30% in the range of 30 to 33°c (fig. 4); however, sporangia may infect a plant even at this minimum percentage. hildebrand and sutton (1984a) maintained that p. destructor spores germinated after a period of 2 h at 10, 14 and 18°c and, also, that the germination capacity decreases with increasing temperatures. the sporangia germination was slightly higher at 15°c than at 18°c, which is consistent with the study conducted by giraldo et al. (2002), in which they found that sporangia reach germination potential after 8 h of inoculation and germinate between 5 and 15°c, albeit lower in comparison with temperatures between 15 to 20°c. the germination tests revealed a relationship between the amount of sporangia produced and the amount of sporangia germinated since their viability was affected by the temperature at which the assessment was performed. that is to say that, at 9, 15 and 18°c, the sporangia had an increased ability to begin new infective processes in relation to higher temperatures, such as 30 and 33°c. 35filgueira d. and zambrano: temperature effect on rose downy mildew development under environmental controlled conditions berkeley, bajo condiciones de invernadero. agron. colomb. 23(2), 239-245. gómez, s. and g. arbeláez. 2005b. efecto de la temperatura en el periodo de latencia y producción de esporangios de peronospora sparsa berkeley en tres variedades de rosa. agron. colomb. 23(2), 246-255. gómez, s. and j.j. filgueira. 2012. monitoring the infective process of the downy mildew causal agent within micropropagated rose plants. agron. colomb. 30(2), 214-221. hildebrand, p. and j. sutton. 1984a. relationships of temperature, moisture, and inoculum density to the infection cycle of peronospora destructor. can. j. plant pathol. 6, 127-134. hildebrand, p. and j. sutton. 1984b. interactive effects of the dark period, humidity period, temperature and light on sporulation of peronospora destructor. amer. phytopatol. soc. 74, 1444-1449. lebeda, a. and y. cohen. 2011. cucurbit downy mildew (pseudoperonospora cubensis) biolog y, ecolog y, epidemiolog y, host-pathogen interaction and control. eur. j. plant pathol. 129, 157-192. merino, m. 2004. un mundo en flor. rev. horticultura 174, 42-48. monroy, i. and j.j. filgueira. 2009. la humedad relativa en la infección y esporulación del mildeo velloso de la rosa peronospora sparsa berkeley como método para controlar la enfermedad. rev. asocolflores 73, 45-50. quirós, m. 2001. la floricultura en colombia en el marco de la globalización: aproximaciones hacia un análisis micro y macroeconómico. rev. universidad eafit 122, 59-68. restrepo, f. 2006. manejo del mildeo velloso (peronospora sparsa) en rosas. offset gráfico editores, bogota. soto, j. and j.j. filgueira. 2009. efecto del fotoperiodo y la intensidad lumínica sobre la esporulación de peronospora sparsa berkeley, bajo condiciones controladas. agron. colomb. 27(2), 245-251. williams, m., p. magarey, and k. sivasithamparam. 2007. effect of temperature and light intensity on early infection behavior on a western australian isolate of plasmopara viticola, the downy mildew pathogen of grapevine. austral. plant pathol. 36, 325-331. yong, a. 2004. el cultivo del rosal y su propagación. cultivos tropicales 25, 53-67. <i>molecular characterization of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) isolates naturally infecting cape gooseberry (physalis peruviana) in antioquia, colombia</i> received for publication: 17 may, 2017. accepted for publication: 16 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.65051 1 laboratory of industrial microbiology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellín (colombia) 2 faculty of medicine, universidad ces, medellín (colombia) 3 laboratory of cellular and molecular biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellín (colombia). * corresponding author: mamarinm@unal.edu.co agronomía colombiana 36(1), 13-23, 2018 molecular characterization of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) isolates naturally infecting cape gooseberry (physalis peruviana) in antioquia, colombia caracterización molecular de aislamientos del virus y (pvy) y virus v (pvv) de la papa infectando naturalmente uchuva (physalis peruviana) en antioquia, colombia natalia álvarez1, helena jaramillo1, yuliana gallo1,2, pablo andrés gutiérrez1, and mauricio marín3* abstract resumen due to the increase of the international demand for functional fruits, cape gooseberry (physalis peruviana) has become one of the crops of highest expansion in colombia and the andean region of south america. unfortunately, the emergence of fungal and unidentified viral diseases has slowed down the cultivation of cape gooseberry in colombia and, particularly, in the department of antioquia. in this work, a next-generation sequencing virome analysis of cape gooseberry plants from eastern antioquia was performed, using leaves exhibiting symptoms such as mosaics, leaf deformation and greening of veins. the complete genomes of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) were obtained in the assembled data. the presence of both viruses was confirmed in the samples obtained at two commercial cape gooseberry fields by real time rt-pcr (rt-qpcr) and partial sanger sequencing of the coat protein (cp). sequence analysis revealed significant sequence similarity between pvy and pvv isolates infecting p. peruviana to previously identified strains infecting potato (solanum tuberosum and s. phureja) and tomato (solanum lycopersicum) in the same geographical region. this study suggests that cape gooseberry could be an alternate host to viruses of other economically important solanaceous crops in the andean region of south america. dado el incremento en la demanda internacional por frutas con características funcionales, la uchuva (physalis peruviana) ha sido uno de los cultivos con mayor expansión en los últimos años en colombia y otros países suraméricanos. desafortunadamente, la emergencia de enfermedades micóticas y virales ha reducido dichos planes de siembra, especialmente en el departamento de antioquia. en este trabajo, se realizó un análisis de secuenciación de nueva generación del viroma asociado a tejidos foliares de plantas de uchuva del oriente antioqueño, con síntomas de mosaicos, deformación de brotes y verdeamiento de venas. los genomas completos de los virus y (pvy) y v (pvv) de la papa fueron obtenidos a partir de las secuencias ensambladas. la presencia de ambos virus fue confirmada en dos cultivos comerciales de uchuva, utilizando rt-pcr en tiempo real y secuenciación sanger de una porción del gen de la cápside. los análisis filogenéticos de dichas secuencias revelaron la existencia de altos niveles de similitud entre los aislamientos de pvy y pvv obtenidos en uchuva y cepas previamente identificadas para esta misma región geográfica en cultivos de papa (solanum tuberosum y s. phureja) y tomate (solanum lycopersicum). este estudio sugiere que las plantas de uchuva pueden servir como hospedantes alternos de virus de importancia económica en cultivos de solanáceas de la region andina de suramérica. key words: genomics, potyviruses, solanaceae, virus diseases. palabras clave: enfermedades virales, genómica, potyvirus, solanaceae. properties, which is also a good source of phosphorous, dietary fiber and vitamins a, b and c (ramadan, 2011). due to its high content of phenolic acids, f lavonoids and other bioactive compounds with antibacterial, anti-inf lamatory, anti-tumorigenic and antioxidant properties, p. peruviana is also considered to be a functional fruit (wu et al., 2005; ramadan, 2011). in colombia, the cape gooseberry crop comprises a total cultivated area of 952 ha with an estimated introduction cape gooseberry (physalis peruviana l.) is a solanaceous fruit crop native to the south american andes that has recently become one of the most promising agricultural export trades in latin american countries such as colombia, ecuador and perú (fisher et al., 2014). the cape gooseberry plant produces a fruit with excellent nutritional http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.65051 14 agron. colomb. 36(1) 2018 yield of about 13,260 t per year; the departments of boyacá, antioquia and cundinamarca are the main producers, accounting for 58.4, 17.4 and 17.5 percent of the national production (agronet, 2016). recently, the production of cape gooseberry has declined from 13.76 t ha-1 yr-1 in 2010 down to 9.81 t ha-1yr-1 in 2014 (agronet, 2016). this drop has been attributed to several factors, which include climate change, the increase in the incidence and severity of fungal diseases caused by fusarium oxysporum and phoma sp. (fisher et al., 2014) and the infection by several viruses inducing chlorosis, mosaics, leaf deformation, dwarfism and greening of veins (zapata et al., 2005; aguirre et al., 2014; gutiérrez et al., 2015; rodríguez et al., 2016). p. peruviana can be host to a wide range of viruses such as tobamovirus (tobacco mosaic virus, tmv) (capoor and sharma, 1965; gómez et al., 1997), polerovirus (potato leafroll virus, plrv) (natti et al., 1953), cucumovirus (cucumber mosaic virus, cmv) (chamberlain, 1939; gupta and singh, 1996; daza and rodríguez, 2006), potexvirus (potato virus x, pvx) (horvath, 1970; zapata et al., 2005; gutiérrez et al., 2015), crinivirus (tomato chlorosis virus, tocv) (trenado et al., 2007), tospovirus (tomato chlorotic spot virus, tcsv and tomato spotted wilt virus, tswv) (da-graça et al., 1985; eiras et al., 2012), several potyviruses (peru tomato mosaic virus, ptv; colombian datura virus, cdv; potato virus y, pvy and bean yellow mosaic virus, bymv) (horvath, 1970; salamon and palkovics, 2005; kaur et al., 2014; kisten et al., 2016; cutler et al., 2018) and the viroid potato spindle tuber viroid (pstvd) (hadidi et al., 1976; verhoeven et al., 2010). the capacity of physalis species to serve as virus hosts was investigated by horváth (1996), who demonstrated the susceptibility of p. alkekengi to 10 viruses, p. ixocarpa to 14 viruses and p. pubescens to two viruses. this work also showed that p. peruviana is systemically susceptible to alfalfa mosaic virus (amv), potato aucuba mosaic virus (pamv) and pvy, and locally susceptible to tobacco rattle virus (trv). the role of p. peruviana as an alternate host of viruses affecting economically important crops has been demonstrated for pvy, pstvd, tocv in tomato (solanum lycopersicum) (trenado et al., 2007; verhoeven et al., 2009; kisten et al., 2016) and cdv in tobacco (nicotiana tabacum) (salamon and palkovics, 2005). in the andean region of colombia, cape gooseberry is frequently inter-cultivated with other solanaceous crops, such as tamarillo (s. betaceum), tomato, bell pepper (capsicum annuum) and potato (s. tuberosum and s. phureja) and can also grow as a weed within these crops (fischer et al., 2014). a recent next generation sequencing (ngs) study suggested that p. peruviana could be a natural reservoir host of pvx (gutiérrez et al., 2015); in this work, the role of cape gooseberry as an alternative virus host to other solanaceous crops in the municipality of la unión (antioquia) was furtherly investigated using ngs and rtqpcr tests on cape gooseberry plants exhibiting mosaics, leaf deformation and greening of veins. materials and methods sample collection ten samples were collected at two commercial cape gooseberry plots in the municipality of la unión (antioquia) (5°58´22´́ n, 75°21́ 40´́ w and 2500 m a.s.l.), where some plants exhibited typical symptoms of viral infection. in the first plot, rugose mosaic and leaf deformation symptoms were detected in leaves; in the second plot, rugose mosaics and greening of veins were observed (fig. 1). six figure 1. symptoms of viral infection in the cape gooseberry leaves observed in this work. rugose mosaics (a and b), greening of veins (c) and leaf deformation (d). a b c d 15álvarez, jaramillo, gallo, gutiérrez, and marín: molecular characterization of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) isolates naturally infecting cape gooseberry additional asymptomatic leaf samples were included for the rt-qpcr tests. next generation sequencing high-throughput sequencing of the p. peruviana transcriptome was performed on a bulked sample of symptomatic leaves. the total rna was extracted by the trizol method (chomczynski, 1993) following the manufacturer’s instructions (thermofisher scientific, waltham, ma, usa) and the integrity was determined with a 2100 bioanalyzer (agilent technologies, santa clara, ca, usa). the ribosomal rna was removed with the truseq stranded total rna with a ribo-zero plant kit (illumina, san diego, ca, usa). the truseq stranded total rna lt sample prep kit (illumina, san diego, ca, usa) was used for the preparation of cdna libraries and the ligation of adapters. sequencing was performed with the illumina hiseq 2000 system service provided by macrogen (south korea). once the sequencing data was obtained, adapter sequences and low quality bases (phred score < 30) were removed from the dataset with seqtk v.r82 (github, 2015). sequences were assembled with trinity (grabherr et al., 2011) and viral contigs were identified with a local blastn (gish and states, 1993) search against a database containing all plant virus species currently accepted by the international committee on taxonomy of viruses (ictv). genome assemblies were verified by mapping them against the reads with bowtie2 (langmead and salzberg, 2012) and checked for inconsistencies and assembly artifacts with tablet (milne et al., 2010). protein coding regions were annotated using blastx (gish and states, 1993) against reference pvv (nc _004010) and pvy (nc _001616) genomes. putative protease cleavage sites were confirmed by comparison to published p1, hc-pro and nia-pro consensus cleavage sites (adams et al., 2005). the complete genome sequences were deposited in genbank under accession codes ky711363 and ky711364 with pvy_physalis and pvv_physalis as isolate names, respectively. rt-qpcr tests primer specifity was first evaluated in bulk samples comprising either symptomatic (sl1 or sl2) or asymtomatic (al1 and al2) leaves collected at each plot. for these bulk samples, the total rna was extracted from 100 mg of ground tissue with the genejet plant rna purification kit following the manufactureŕ s protocol (thermofisher scientific, waltham, ma, usa) and eluted in 40 μl of depc treated water. purity and concentration were determined by absorbance readings at 260 and 280 nm using a nanodrop 2000c (thermofisher scientific, waltham, ma, usa). synthesis of cdna and rt-qpcr were performed using the method reported by muñoz-escudero et al. (2016a). pvy was detected with the primers pvy-1 fp (5́ -ccaatcgttgagaatgcaaaac-3´) and pvy-1 rp (5 -́atatacgcttctgcaacatctgaga-3́ ) (singh et al., 2013) after amplifying a 74 bp segment of the cp region. the primers pvv_phu_f (5’-atgctggaaaagatccagc-3’) and qpv v_phu _r (5’-catcccgctcctca ac-3’) were used to target an 89 bp region of cp for pvv (álvarez et al., 2016). after primer validation, each leaf sample was tested individually by immunocapture real-time rt-pcr (ic-rtqpcr) using an antigen-coated elisa plate (acp-elisa, sra 27200/0096) containing the pty 1 monoclonal antibody for a generic detection of the potyvirus. positive (lpc 27200) and negative (lnc 27200) controls were purchased from agdia (elkhart, in, usa). absorbance was measured at 405 nm in a multiskan plate reader (thermofisher scientific, waltham, ma, usa). samples were considered positive for elisa when the absorbance value has higher than the cut-off value defined by the formula: cut-off = (average od405 + 3 s.d.) x 1.1 as recommended by bioreba (reinach, switzerland). for the rt-qpcr step, virus particles were released from the elisa plate with 70 μl of a 10 mm tris-hcl buffer (ph 8.0) containing 1% triton x 100 and incubated at 70°c for 10 min (wetzel et al., 1992). rt-qpcr reactions included a negative control lacking template cdna and a positive control containing cdna from infected potato leaf tissue. samples were considered positive after exhibiting f luorescence values higher than the threshold before the 35th cycle. amplicon specificity was verified by high resolution melting (hrm) in the 50 and 99°c range and confirmed by sanger sequencing of three samples plus the positive control. to confirm the phylogenetic affinity of pvy and pvv isolates from p. peruviana, the rt-pcr amplification was performed on three positive rt-qpcr samples using primers to target the cp region. these amplicons were sequenced afterwards. the rt-pcr reaction was performed following the procedure reported by henao-díaz et al. (2013) with the primers pv ycpf (5´-accatcaagsaaatgacaca-3´) and pvycpr (5́ -cggagagacactacatcaca-3´) (glais et al., 2002) for pvy. for pvv, the primers pvv_phu_f and pvv_phu_r 16 agron. colomb. 36(1) 2018 (5’-tgaaagtgggctttgcg-3’) were used instead (álvarez et al., 2016). in each case, amplicons of the expected size were obtained (pvy: 801 pb; pvv: 459 pb). samples were gel purified using the qiaquick gel extraction kit (qiagen, hilden, germany) and sequenced at macrogen using an abi prism 3730xl sequencer (pe applied biosystems, foster city, ca, eeuu). pvy and pvv cp partial sequences were deposited in genbank under accesion codes ky711356-62. phylogenetic analyses phylogenetic trees using the polyprotein coding segments of pvy and pvv were inferred by the maximum likelihood method using the general time reversible model (nei and kumar, 2000) and were modelled with a discrete gamma distribution with 5 categories plus invariable sites and a gamma parameter of 1.02. the phylogenetic analysis using the polyprotein coding segments of pvy and pvv was inferred by the maximum likelihood method based on the tamura-nei model (tamura and nei, 1993) with a discrete gamma distribution of 5 categories plus invariable sites and a gamma parameter of 1.42. positions with less than 95% site coverage were eliminated in each case. nucleotide substitution models were selected with modeltest (posada and crandall, 1998) and sequences were aligned with muscle (edgar, 2004). evolutionary analyses were conducted in mega6 (tamura et al., 2013). results and discussion next generation sequencing sequencing of the p. peruviana transcriptome resulted in a paired-end library of 13,420,698 reads (101nt/read) for a total of 1,355,490,498 sequenced nucleotides. two potyviruses, potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) were identified in the assembled data. the pvy contig (pvy_physalis) comprised 9,675 nt and had an average sequence depth of 1,683x (fig. 2a). a total of 219,155 reads were mapped after the pvy assembly for an abundance of 1,679 reads per kilobase per million reads (rpkm). forty one polymorphic sites (39 transitions and 2 transversions) were identified in the assembled genome. the sequence identified as pvv (pvv_physalis) corresponded to a contig of 9,832 nucleotides assembled from 108,629 reads (823 rpkm) and an average sequence coverage of 1,091x (fig. 3a). in contrast to pvy_physalis, the pvv_physalis assembly did not contain any polymorphic sites. characterization of the pvy_physalis isolate the orf encoding the potyviral polyprotein in pvy_ physalis was identified at the nucleotide positions 169-9,354, and corresponds to a protein of 3,061 a.a. (fig. 2a). the pvy_physalis polyprotein is cleaved into a ten mature proteins product by the action of potyviral proteases. the p1 and hc-pro cleavage sites were identified at positions 284 (rrmvqf/s) and 740 (khyrvg/g), respectively. p3, 6k1, ci, 6k2, vpg, nia-pro, nib and cp are cleaved by nia-pro at the positions 1,105, 1,157, 1,791, 1,843, 2,031, 2,275 and 2,794, respectively, these are the sites with the consensus sequence v-x-[he]-[qe]/[agsr] (revers and garcía, 2015). the ga7t sequence inducing frameshift protein product p3n-pipo (247 a.a.) was identified at the nucleotide position 2,899 within the p3 segment (chung et al., 2008) (fig. 2a). six nucleotide polymorphisms in the pvy_physalis assembly were translated into amino acid changes within the hc-pro (t326a, i335m), 6k1 (v1118i), vpg (g1944s, h1964n), and cp (a2809e) segments. a blastn search against the complete nucleotide collection at genbank revealed that pvy_physalis is closely related to the isolates launiont (99.3%, kx531041), mar7 (99.1%, kr270797), vara (98.7%, kt290511) and varb (96.7%, kt290512) that are infecting s. tuberosum and s. lycopersicum in the department of antioquia (muñoz-baena et al., 2016; muñoz-escudero et al., 2016a, b). a phylogenetic analysis of complete pvy genomes clustered the sequences into well-defined clades corresponding to the strains pvyn, pvyc, pvyo and pvynp plus the recombinant strains pvyntn and pvyn:o/n-wi (fig. 2b). pvy_physalis was part of a clade that includes some of the colombian isolates identified using blast. this clade is sister to a group comprising isolates rra-1, sasa-61, ntnho90, ntnd6 and ntno92, which are nonrecombinant pvy strains, but some of them have shown to induce the tuber necrotic ringspot disease in potato (lorenzen et al., 2006; ogawa et al., 2008). pvy_physalis is clearly different from recombinant pvy isolates identified in potato crops in northern (yarumal_varb) and eastern antioquia (la_union) (muñoz-escudero et al., 2016a, b). a phylogenetic analysis using partial cp sequences revealed a similar topology for the complete genome tree with some clades collapsing as a result of recombination as shown in a previous research (karasev and gray, 2013). the pvy_physalis is different to isolate pvy-kznu from south africa, and it was identified in p. peruviana plants exhibiting mottling, mosaic, and chlorosis symptoms on a tomato farm moderately infested with cape gooseberry weeds (kisten et al., 2016). the pvy-kznu was identified as a recombinant pvyc  strain with spliced pvyo-type rna fragments in the coat protein region (kisten et al., 2016), a result that agreed with the phylogenetic analysis performed in this research (fig. 2c). the identification of 17álvarez, jaramillo, gallo, gutiérrez, and marín: molecular characterization of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) isolates naturally infecting cape gooseberry c ov er ag e position (nt) 3000 1000 2000 0 0 600040002000 8000 10000 a b c qfvhhq/a dvvveq/a 2389 yevhhq/g 8551 9675 9354 3´ 66946262569855423640 hevrhq/sdsmvqf/s p3n/pipo ydvrhq/r 3484 etvshq/g qevehe/a khyrvg/g 1021169 5´ cpnlbp1 nla-provpg6k 1 p3hc-pro cl 6k 2 pvy_phureja pvy_physalis (ky711363) launiont (kx531041) vara (kt290511) varb (kt290512) rra-1 (ay884984) ntno92 (ab331519) sasa-61 (aj585198) ntnho90 (ab331517) mar7 (kr270797) ntnd6 (ab331515) 11439 (kc634005) alf-vi (jq924287) pvy yarumal (kt336551) foliar la union (kr149260) yarumal varb (kt336552) hr1 (fj204166) hc-2 quan (hm590406) pb209 (ef026076) lw (aj890349) 261-4 (am113988) pri-509 (eu563512) n (x12456) n-egypt (af522296) p07 (u09509) wilga (ef558545) oz (ef026074) jvw-186 (kf770835) adgen (aj890348) mb-112 (ay745491) 0.02 sl11 (ky711362): p. peruviana vara (kt290511): s. lycopersicum sl2 (ky711360): p. peruviana launiont (kx531041): s. tuberosum pvy_physalis (ky711363): p. peruviana al21 (ky711361): p. peruviana mar7 (kr270797): s. lycopersicum ntnho92, japan (ab331519) rra-1, canada (ay884984) ntnd6, japan (ab331515) ntnho90, japan (ab331517) sasa-61, uk (aj585198) varb (kt290512) la unión 1 (kr902698) c+ (ky711359) yarumal (kt336551) la unión (kr149260) yarumal varb (kt336552) la unión 2 (kr902699) la unión 4 (kr902701) la unión 6 (kr902703) 40my (hq335260) hr1, usa (fj204166) hc-2 quan, china (hm590406) alf-vi, brazil (jq924287) la unión 5 (kr902702) 11439, uk (kc634005) jvw-186, south africa (kf770835): c. annuum kznu, south africa (ku695256): p. peruviana pri-509, netherlands (eu563512) adgen, france (aj890348) lw, poland (aj890349) p07, canada (u09509) n-egypt, egypt (af522296) (n)w, poland (ef558545) n, france (x12456) oz, usa (ef026074) 261-4, germany (am113988) mb-112, canada (ay745491) pb209, usa (ef026076) la unión 3, colombia (kr902700) n /n tn n p c ol om bi a s . t ub er os um c ol om bi a s . t ub er os um o c n :o /n -w i 95 99 100 100 100 100 66 72 100 66 97 52 94 99 99 100 100 85 70 98 0.01 83 51 8757 70 90 99 89 89 98 85 52 97 100 52 figure 2. genome annotation of the pvy_phureja genome and the phylogenetic relationship to other pvy isolates. a) sequence coverage of pvy_ phureja assembly and location of some important molecular features. the relative position of each mature protein with their corresponding protease cleavage sites is shown. phylogenetic analysis of pvy isolates using complete (b) and partial cp (c) sequences confirms the close relationship between pvy_physalis and non-recombinat pvy isolates infecting s. lycopersicum and s. tuberosum in eastern antioquia. trees are drawn to scale with branch lengths in units of number of base substitutions per site as indicated in the bar at the bottom. bootstrap values are shown above the branches. 18 agron. colomb. 36(1) 2018 these different pvy variants clearly demonstrates that p. peruviana can serve as a reservoir to pvy strains infecting other solanaceous crops of economic importance such as tomato and potato. so far, and according to different sources, this genome represents the first complete pvy sequence naturally infecting p. peruviana. characterization of pvv_physalis the pvv_physalis polyprotein (3,065 a.a.) was encoded at nucleotide positions 186-9,383. p1 and hc-pro cleavage sites were identified at positions 289 (rrmvqf/s) and 745 (ikhrvg/g), respectively. nia-pro cleavage sites contained the same v-x-[he]-[qe]/[agsd] motif observed in pvy_physalis and were located at the amino acid positions: 1102 (p3), 1,154 (6k1), 1,788 (ci), 1,840 (6k2), 2,028 (vpg), 2,274 (nia-pro) and 2,793 (nib). p3n-pipo (231 a.a.) is predicted to result from the frameshifting at the ga7c sequence at the nucleotide position 2,907 with the p3 coding region (chung et al., 2008) (fig. 3a). the closest homologs to pvv_physalis in genbank are the pvv isolates la union_vara (99.9%, kt985458), phureja (99.8%, kp849483) and la union_varb (99.6%, kt985459) infecting s. phureja in antioquia (álvarez et al., 2016; gutiérrez et al., 2016), isolate ker.lal.p (83.6%, kc433411) from iran and isolate dv 42 (83.0%, aj243766) from scotland (oruetxebarria et al., 2000; shamsadden-saeed et al., 2014). a comparison of pvv polyproteins reveals two aminoacid changes unique to pvv_ physalis. in the first change, at the position 1,393 within the ci, a serine residue replaced a threonine/alanine observed in the pvv isolates infecting potato; this was followed by a second change at the position 2,903 within the cp, where a glutamic acid observed in the pvv strains infecting potato was replaced by lysine in the pvv_physalis. a phylogenetic analysis of pvv genomes confirms that the pvv_physalis isolate has higher affinity to the pvvphu lineage infecting s. phureja in eastern antioquia and, more distantly, to the pvv isolates dv42 and ker.lal.p infecting s. tuberosum in eurasia (scotland and iran). both clades are cleary differentiated and supported by a 100% bootstrap (fig. 3b). the phylogenetic analysis of the partial cp sequences was in agreement with the complete genome analysis. again, the cp sequences isolated from p. peruviana (pvv_physalis, sl1 and sl2) formed a distinct clade, along with the sequences infecting s. phureja (pvv_phureja) (fig. 3c). all these sequences have been isolated in the municipality of la unión in eastern antioquia. the s. phureja / p. peruviana group is sister to a divergent pvv isolate identified in s. tuberosum cv. papa amarillo, which has distinct serological properties from other isolates infecting s. tuberosum (shiel et al., 2004). the pvvphu  genetic lineage was first identified in a 454 gs-flx pyrosequencing study of s. phureja root tissue in colombia (gutiérrez et al., 2014) and its existence was confirmed with follow up genome sequencing studies (álvarez et al., 2016; gutiérrez et al., 2016). the pvvphu lineage was originally believed to be exclusive to s. phureja, but its detection here in p. peruviana suggests that this lineage might be present in a wider range of hosts. finally, a recently discovered pvv strain, tamarilloec, was found to infect tamarillo (s. betaceum) in ecuador (insuasti et al., 2016) and proposed to be the first pvv isolate infecting a host different from potato; our analysis contradicts this claim as pvv_tamarilloec seems to be more closely related to the ecuatorian rocoto virus than to any member of the pvv group. we believe that this strain has been misclasified and should be renamed. detection of pvv and pvy by rt-qpcr infection of p. peruviana by pvy and/or pvv was confirmed by rt-qpcr using specific primers for each species. in a preliminary experiment, the amplification reaction was performed on total rna extracted from bulks containing either symptomatic (sl1 and sl2) or asymptomatic (al1 and al2) samples from each plot (l1 and l2) (tab. 1). pvy was detected in all four samples with ct values between 9.97 and 27.12 and very similar melting temperatures (77.5±0.5°c). a ct of 13.39 was observed in the potato sample used as positive control with slightly lower tm (76.48), (fig. 4a). individual amplification reactions using ic-rt-pcr confirmed the pvy results using the bulked samples. in this case, all samples tested positive, with higher ct values (26.55-32.47) but with the same distribution of tm (77.5±0.5°c). regarding symptoms, leaves exhibiting mosaics (s1-l1 and s1-l2) had the lowest ct values (26.55-27.52), followed by the samples with mottling (s2-l1, ct=28.60) and greening of veins (s2-l2, ct= 28.75). as expected, the highest ct values were observed in the majority of asymptomatic samples (28.30-32.47) (tab. 1). previous work on pvy infecting potato (medina et al., 2016) and tomato (muñoz-baena et al., 2016) in colombia by rt-qpcr using the same primers reported in this research also resulted in similar tm values (77.5°c±0.5°c). the identity of rt-qpcr amplification product was confirmed by the sanger sequencing of four samples which were identical to the cp region of pvy isolates from colombia and cuba isolated from potato, tamarillo, tomato and pepper (kt290511, jf939837, hq335262, hq335245, ky050811). 19álvarez, jaramillo, gallo, gutiérrez, and marín: molecular characterization of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) isolates naturally infecting cape gooseberry in contrast to pvy, the incidence of pvv was lower in both plots. pvv was detected in the asymptomatic and symptomatic bulks from the first plot but tested negative in both samples from the second plot. surprisingly, a lower ct value was observed in the asymptomatic sample (a-l1, ct=22.38) than in the symptomatic one (s-l1, ct=28.69) (fig. 4b). tm values were in good agreement with the positive control suggesting a sequence similarity. ic-rt-pcr c ov er ag e position (nt) 2000 1000 0 0 600040002000 8000 10000 a cb qfvhhq/g devreq/g 2421 yevrhq/a 8565 9832 9383 3´ 70086270570655493648 serrhq/srrmvqf/s p3n/pipo envmhq/d 3492 nsvvhq/g envvhe/s ikhrvg/g 1053186 5´ cpnlbp1 nla-provpg6k 1 p3hc-pro cl 6k 2 pvy_phureja pvv_physalis (ky711364) la unión varb (kt985459) la unión vara (kt985458) dv42 (aj243766) ker.lal.p (kc433411) wild potato mosaic virus (aj437279) peru potato mosaic virus (aj437280) brugmansia suaveolens mottle virus (ab551370) phujera (kp849483) pepper mottle virus (eu586131) 0.2 c+, colombia (ky711356): p. phureja sl1, colombia (ky711357): p. peruviana sam-06, uk (gu144343) suomi, finland (aj278894) m97, uk (aj253123) sam-09, uk (gu144341) dv42, uk (aj143766) 508 dutch, netherlands (aj253121) m95, uk (aj253122) r norwegian, norway (aj253124) 506 dutch, netherlands (aj253120) 508 dutch, netherlands (aj253119) sam-17, uk (gu144339) uk (x61279) pvv_physalis, colombia (ky711364): p. peruviana p v v s . p hu je ra / p. p er uv ia na s . t ub er os um 98 100 100 100 100 100 99 0.05 60 99 61 73 98 82 95 100 85 swedish, sweeden (aj516024) 136, uk (gu144337) 147, uk (gu144344) ker.lal.p, iran (kc433411) ker.zar.1, iran (kc438301) ker.zar.3, iran (kc438303) pa1.3, peru (aj516023) 140, uk (gu144333) pa1.0, peru (aj516021) pa1.1, peru (aj516022) pa-4, usa (ay521595): s. tuberosum cv papa amarillo sl2, colombia (ky711358): p. peruviana colombia, colombia (kp849484): s. phureja la union varb, colombia (kt985459): s. phureja phujera, colombia (kp849483): s. phureja la union vara, colombia (kt985458): s. phureja ecuadorian rocoto virus, ecuador (eu495234): c. pubescens pvv tamarillo ec, ecuador (kt803903): s. betaceum 100 100 73 73 figure 3. genome annotation of the pvv_phureja genome and phylogenetic relationship to other pvv isolates. a) sequence coverage of pvv_phureja assembly and location of some important molecular features. the relative position of each mature protein with their corresponding protease cleavage sites is shown. phylogenetic analysis of pvv isolates using complete (b) and partial cp (c) sequences confirms the close relationship between pvv_physalis and pvv isolates infecting s. phureja. trees are drawn to scale with branch lengths in units of number of base substitutions per site as indicated in the bar at the bottom. bootstrap values are shown above the branches. 20 agron. colomb. 36(1) 2018 results differed from the rt-qpcr as only one sample in the first plot (s2-l1, ct=26.83) tested positive for pvv, contrasting three positive samples in the second plot (a2l2, a3-l2 and s1-l2) (fig. 4b). there was no significant correlation between the symptoms and ct values for pvv. the tm values of 80±0.5°c are in good agreement with a previous study on pvv isolates infecting s. phureja isolates in colombia (álvarez et al., 2016). sequencing of rt-qpcr amplicons reveals a nucleotide sequence identity between 95 to 99% to pvv genbank accesions kt985459, kt985458 and kc438304. the natural ocurrence of potyviruses in cape gooseberry was first reported in hawaii in 1953 (sakimura, 1953) and later confirmed by serological and electron microscopy studies in india (prakash et al., 1988). p. peruviana has been thoroughly shown to be an alternate host to several viruses of tomato (trenado et al., 2007; verhoeven et al., 2010; kisten et al., 2016), tobacco (schubert et al., 2006) and potato (prakash et al., 1988; gutiérrez et al., 2015) and there is an increasing number of reports of viruses infecting p. peruviana in comercial plots all over the world such as the tospovirus tcsv in rio grande do sul state of brazil (eiras et al., 2012) and the potyvirus bymv in barabanki (india) (kaur et al., 2014). in colombia, pvy was first identified in the department of cundinamarca in a study of p. peruviana plants with leaf mosaics and mottling in 2006 (daza and rodríguez, 2006). in the mentioned research, pvy was detected using a combinantion of serological assays and electron microscopy and it was demonstrated to be transmitted through the aphid myzus persicae acting as vectors from the cape gooseberry plants and by mechanical c+ (80.04°c) cal2 sl2 al1 (79.87°c) sl1 (79.48°c) c+ (76.48°c) cal2 (77.64°c) sl2 (77.38°c) al1 (77.29°c) sl1 (77.16°c) temperatures (°c) df /d t b temperatures (°c) df /d t 55 60 65 70 80 85 90 9575 cycle number fl uo re sc en ce 0.0 0.1 0.2 0 5 10 15 20 25 30 35 pvv cycle number fl uo re sc en ce a 0.0 0.2 0.4 0.6 pvy 0 5 10 15 20 25 30 35 55 60 65 70 80 85 90 9575 c-c+al2 al1sl2sl1 figure 4. molecular detection of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) in p. peruviana samples from la unión (antioquia). rt-qpcr amplification curves of pvy (a) and pvv (b) of symptomatic and asymptomatic leaf samples sl1-2 and al1-2. corresponding melting curve profiles are shown to the right with tm values indicated in parentheses. 21álvarez, jaramillo, gallo, gutiérrez, and marín: molecular characterization of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) isolates naturally infecting cape gooseberry infection to indicator plants. a later investigation also detected potyvirus infecting cape gooseberry plants in the municipality of mosquera (cundinamarca) using generic antibodies for aphid transmitted potyvirus and confirmed their results by electron microscopy (aguirre et al., 2014). based on elisa tests, pvy was also recently reported in three p. peruviana samples from cundinamarca and boyaca (cutler et al., 2018). the great diversity of viruses shown to infect cape gooseberry highlights the importance to continue the virome research on this host, including different geographical regions and growth conditions such as mixed cropping, crop rotation systems and even considering this species as a weed for other crops. our results support the notion that mixed cultivation of p. peruviana with other solanaceous plants should be avoided and its presence as weed should be controlled as vectors transmitting potyviruses, such as m. persicae, aphis gossypii and macrosiphum euphorbiae are insects frequently associated with p. peruviana (afsah, 2015). future work should address the cross pathogenicity of pvv and pvy in the south american andes and other places where there is coexistence between p. peruviana and other solanaceous crops as well as their effect on yield, plant longevity and physicochemical properties of the cape goosberry fruit. conclusions the analysis of next generation sequencing data from p. peruviana leaf samples and the symptoms of the viral disease revealed an infection caused by the potyviruses pvy and pvv in the municipality of la unión (antioquia). these results were confirmed by real time rt-pcr (rt-qpcr) and the sanger sequencing of the capsid region. phylogenetic analysis confirmed these potyvirus isolates to be closely related to pvy and pvv isolates identified previously in tomato and potato crops in antioquia, respectively, which suggests that cape gooseberry could be an alternate host to viruses of other economically important solanaceous crops in the andean region of south america. acknowledgments this work was supported by the universidad nacional de colombia (vri grant 34579) and colciencias (706-2015, vri project 30498). table 1. rt-q pcr detection of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) in leaf samples from p. peruviana plots in antioquia (colombia). rt-qpcr (total rna) pvy pvv sample name type of sample ct* tm** ct tm c>35 c+ infected potato leaf 13.39 76.48 80.04 4.66 sl1 symptomatic bulk 9.97 77.16 28.69 79.48 sl2 symptomatic bulk 26.37 77.38 >35 al1 asymptomatic bulk 27.12 77.29 22.38 79.87 al2 asymptomatic bulk 12.49 77.64 >35 rt-qpcr (immunocapture) pvy pvv sample name type of sample ct* tm** ct tm c>35 c+ infected potato leaf 27.02 76.99 5.02 79.78 a1-l1 asymptomatic 30.28 77.29 >35 a2-l1 asymptomatic 31.07 76.56 >35 a3-l1 asymptomatic 28.30 77.46 >35 s1-l1 mosaic 26.55 77.35 >35 s2-l1 mottling 28.60 77.39 26.83 79.27 a1-l2 asymptomatic 30.48 77.56 >35 a2-l2 asymptomatic 31.21 77.34 29.97 78.62 a3-l2 asymptomatic 32.47 77.29 26.82 79.79 s1-l2 mosaic 27.52 77.51 28.59 79.44 s2-l2 greening of veins 28.75 77.64 >35 *threshold cycle. **melting temperature. 22 agron. colomb. 36(1) 2018 literature cited adams, m.j., j.f. antoniw, and f. beaudoin. 2005. over view and analysis of the polyprotein cleavage sites in the fami ly poty v ir idae. mol. pla nt pat hol. 6(4), 4714 87. doi: 10.1111/j.1364-3703.2005.00296.x afsah, a.f.e. 2015. sur vey of insects & mite associated cape gooseberry plants (physalis peruviana l.) and impact of some selected safe materials against the main pests. ann. agric. sci. 60(1), 183-191. doi: 10.1016/j.aoas.2015.04.005 agronet. 2016. red de información y comunicación del sector agropecuario colombiano. url: http:// www.agronet.gov.co/ paginas/default.aspx (accessed 15 november 2016). aguirre-ráquira, w., d. borda, and l. hoyos-carvajal. 2014. potyvirus affecting uchuva (physalis peruviana l.) in centro agropecuario marengo, colombia. agr. sci. 5(10), 897-905. doi: 10.4236/as.2014.510097 álvarez, d., p.a. gutiérrez, and m. marín. 2016. caracterización molecular del potato virus v (pvv) infectando solanum phureja mediante secuenciación de nueva generación. acta biol. colomb. 21(3), 521-531. doi: 10.15446/abc.v21n3.54712 capoor, s.p. and d.c. sharma. 1965. purple leaf disease of beet. indian phytopathol. 18, 88-89. chamberlain, e.e. 1939. cucumber-mosaic (cucumis virus 1 of smith 1937). n.z. j. sci. tech. 21, 74-90. chomczynski, p. 1993. a reagent for the single-step simultaneous isolation of rna, dna and proteins from cell and tissue samples. biotechniques 15(3), 532-537. chung, b.y., w.a. miller, j.f. atkins, and a.e. firth. 2008. an overlapping essential gene in the potyviridae. proc. natl. acad. sci. u s a. 105(15), 5897-902. doi: 10.1073/pnas.0800468105 cutler, j., j. langer, s. von bargen, o. acosta-losada, f. casierraposada, a. castañeda-cárdenas, m. betancourt-vásquez, w. cuellar, e. arvydas-stasiukynas, d. altenbach, and c. büttner. 2018. preliminary evaluation of associated viruses in production systems of cape gooseberry, purple passion fruit, and rose. rev. colomb. cienc. hortic. 12(2), 390-396. doi: 10.17584/rcch.2018v12i2.7799 da graça, j.v., t.n. trench, and m.m. martin. 1985. tomato spotted wilt virus in commercial cape gooseberry (physalis peruviana) in transkei. plant pathol. 34(3), 451-453. doi: 10.1111/j.13653059.1985.tb01390.x daza, p.a. and p.a. rodríguez. 2006. enfermedades de origen viral en plantas de uchuva (physalis peruviana l.) en el departamento de cundinamarca. biol. thesis. pontificia universidad javeriana, bogotá, colombia. edgar, r.c. 2004. muscle: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. nucleic acids res. 32(5), 1792-1797. doi: 10.1093/nar/gkh340 eiras, m., i.f. costa, a.l. chaves, a. colariccio, and r. harakava. 2012. first report of a tospovirus in a commercial crop of cape gooseberry in brazil. new dis. rep. 25, 25. doi: 10.5197/j.2044-0588.2012.025.025 fisher, g., p.j. almanza-merchán, and d. miranda. 2014. importancia y cultivo de la uchuva (physalis peruviana l.). rev. bras. frutic. 36(1), 1-15. doi: 10.1590/0100-2945-441/13 gish, w. and d.j. states. 1993. identification of protein coding regions by database similarity search. nat. genet. 3(3), 266-272. doi: 10.1038/ng0393-266 glais, l., m. tribodet, and c. kerlan. 2002. genomic variability in potato potyvirus y (pvy): evidence that pvynw and pvyntn variants are single to multiple recombinants between pvyo and pvyn isolates. arch. virol. 147(2), 363-378. doi: 10.1007/ s705-002-8325-0 gómez, j.e., f. morales, and j. arroyave. 1997. mosaic disease of physalis peruviana in colombia. ascolfi informa. 23, 52. github. 2015. seqtk.url: https://github.com/lh3/seqtk/ (accessed 15 november 2016). grabherr, m.g., b.j. haas, m. yassour, j.z. levin, d.a. thompson, i. amit, x. adiconis, l. fan, r. raychowdhury, q. zeng, z. chen, e. mauceli, n. hacohen, a. gnirke, n. rhind, f. di palma, b.w. birren, c. nusbaum, k. lindblad-toh, n. friedman, and a. regev. 2011. full-length transcriptome assembly from rnaseq data without a reference genome. nat. biotechnol. 29(7), 644-652. doi: 10.1038/nbt.1883 gupta, s.p. and b.r. singh. 1996. severe mosaic of cape gooseberry due to cucumber mosaic virus. indian j. virol. 12(2), 155-156. gutiérrez, p.a., j.f. alzate, and m. marín. 2014. caracterización del viroma de arn de tejido radical de solanum phureja mediante pirosecuenciación 454 gs-flx. bioagro 26(2), 89-98. gutiérrez, p.a., j.f. alzate, and m.m. montoya. 2015. complete genome sequence of an isolate of potato virus x (pvx) infecting cape gooseberry (physalis peruviana) in colombia. virus genes. 50(3), 518-522. doi: 10.1007/s11262-015-1181-1 hadidi, a., d. jones, d. gillespiet, f. wong-staalt, and t. dienert. 1976. hybridization of potato spindle tuber viroid to cellular dna of normal plants. proc. nat. acad. sci. 73(7), 2453-2457. henao-díaz, e., p. gutiérrez-sánchez, and m. marín-montoya. 2013. análisis filogenético de aislamientos del potato virus y (pvy) obtenidos en cultivos de papa (solanum tuberosum) y tomate de árbol (solanum betaceum) en colombia. actual. biol. 35(99), 219-232. horvath, j. 1970. reaction of physalis species to plant viruses. i. the cape gooseberry as a symptomless carrier of potato virus x and y. acta phytopathol. acad. sci. hungaricae. 5, 65-72. hor vát h, j. 1996. orna menta l physalis species as perennia l v ir us hosts. ac ta hor t ic. 432 , 204 -211. doi: 10.17660/ actahortic.1996.432.25 insuasti, m.l., j.b. ochoa, r.r. martin, r.a. alvarez, and f. quito-avila. 2016. first report of potato virus v and peru tomato mosaic v irus on tamaril lo (solanum betaceum) orchards of ecuador. plant dis. 100(4), 868. doi: 10.1094/ pdis-09-15-1063-pdn karasev, a. and s. gray. 2013. continuous and emerging challenges of potato virus y in potato. annu. rev. phytopathol. 51, 571586. doi: 10.1146/annurev-phyto-082712-102332 kaur, c., r. raj, s. kumar, and s.k. raj. 2014. first report of bean yellow mosaic virus on cape gooseberry in india. new dis. rep. 29, 17. doi: 10.5197/j.2044-0588.2014.029.017 kisten, l., v. moodley, and a. gubba. 2016. first report of potato virus y (pvy) on physalis peruviana in south africa. plant dis. 100(7), 1511. doi: 10.1094/pdis-12-15-1442-pdn http://dx.doi.org/10.1111/j.1364-3703.2005.00296.x http://dx.doi.org/10.1016/j.aoas.2015.04.005 http:// www.agronet.gov.co/paginas/default.aspx http:// www.agronet.gov.co/paginas/default.aspx http://dx.doi.org/10.4236/as.2014.510097 http://dx.doi.org/10.15446/abc.v21n3.54712 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0800468105 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2018v12i2.7799 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-3059.1985.tb01390.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-3059.1985.tb01390.x http://dx.doi.org/10.1093/nar/gkh340 http://dx.doi.org/10.5197/j.2044-0588.2012.025.025 http://dx.doi.org/10.1590/0100-2945-441/13 http://dx.doi.org/10.1038/ng0393-266 http://dx.doi.org/10.1007/s705-002-8325-0 http://dx.doi.org/10.1007/s705-002-8325-0 https://github.com/lh3/seqtk/ http://dx.doi.org/10.1038/nbt.1883 http://dx.doi.org/10.1007/s11262-015-1181-1 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.1996.432.25 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.1996.432.25 http://dx.doi.org/10.1094/pdis-09-15-1063-pdn http://dx.doi.org/10.1094/pdis-09-15-1063-pdn http://dx.doi.org/10.1146/annurev-phyto-082712-102332 http://dx.doi.org/10.5197/j.2044-0588.2014.029.017 http://dx.doi.org/10.1094/pdis-12-15-1442-pdn 23álvarez, jaramillo, gallo, gutiérrez, and marín: molecular characterization of potato virus y (pvy) and potato virus v (pvv) isolates naturally infecting cape gooseberry langmead, b. and s. salzberg. 2012. fast gapped-read alignment with bowtie 2. nat. methods. 9(4), 357-359. doi: 10.1038/ nmeth.1923 lorenzen, j.h., t. meacham, p.h. berger, p.j. shiel, j.m. crosslin, p.b. hamm, and h. kopp. 2006. whole genome characterization of potato virus y isolates collected in the western usa and their comparison to isolates from europe and canada. arch. virol. 151(6), 1055-1074. doi: 10.1007/s00705-005-0707-6 medina, h.c., p.a. gutiérrez, and m. marín. 2015. detección del potato virus y (pvy) en tubérculos de papa mediante tas-elisa y qrt-pcr en antioquia (colombia). bioagro 27(2), 83-92. milne, i., m. bayer, l. cardle, p. shaw, g. stephen, f. wright, and d. marshall. 2010. tablet-next generation sequence assembly visualization. bioinformatics 26(3), 401-402. doi: 10.1093/ bioinformatics/btp666 muñoz-baena, l., p. gutiérrez, and m. marín. 2016. detección y secuenciación del genoma del potato virus y (pvy) que infecta plantas de tomate en antioquia, colombia. bioagro. 28(2), 69-80. muñoz-escudero, d., p.a. gutiérrez, and m. marín. 2016a. detección y caracterización molecular del potato virus y (pvy) en cultivos de papa (solanum tuberosum l.) del norte de antioquia, colombia. rev. protección veg. 31(1), 9-19. muñoz-escudero, d., p.a. gutiérrez, and m. marín. 2016b. detection and genome characterization of potato virus y isolates infecting potato (solanum tuberosum l.) in la unión (antioquia, colombia). agron. colomb. 34(3), 317-328. doi: 10.15446/ agron.colomb.v34n3.59973 natti, j.j., h.c. kirkpatrick, and a.f. ross. 1953. host range of potato leaf roll virus. amer. potato j. 30(3), 55-64. doi: 10.1007/ bf02859918 nei, m. and s. kumar. 2000. molecular evolution and phylogenetics. oxford university press, new york. 352 p. ogawa, t., y. tomitaka, a. nakagawa, and k. ohshima. 2008. genetic structure of a population of potato virus y inducing potato tuber necrotic ringspot disease in japan; comparison with north american and european populations. virus res. 131(2), 199-212. doi: 10.1016/j.virusres.2007.09.010 oruetxebarria, i., t. kekarainen, c. spetz, and j.p. valkonen. 2000. molecular characterization of potato virus v genomes from europe indicates limited spatiotemporal strain differentiation. phy topathol. 90(4), 437-444. doi: 10.1094/ phyto.2000.90.4.437 posada, d. and k.a. crandall. 1998. modeltest: testing the model of dna substitution. bioinformatics 14(9), 817-818. prakash, o., a.k. misra, s.j. singh, and k.m. srivastava. 1988. isolation, purification and electron microscopy of mosaic virus of cape gooseberry. int. j. tropical plant diseases. 6(1), 85-87. ramadan, m.f. 2011. bioactive phytochemicals, nutritional value, and functional properties of cape gooseberry (physalis peruviana): an overview. food res. int. 44(7), 1830-1836. doi: 10.1016/j.foodres.2010.12.042 revers, f. and j.a. garcía. 2015. molecular biology of potyviruses. adv. virus res. 92, 101-199. doi: 10.1016/bs.aivir.2014.11.006 rodríguez, m.h., n.e. niño, j. cutler, j. langer, f. casierra-posada, d. miranda, m. bandte, and c. büttner. 2016. certificación de material vegetal sano en colombia: un análisis crítico de oportunidades y retos para controlar enfermedades ocasionadas por virus. rev. colomb. cienc. hortic. 10(1), 164-175. doi: 10.17584/rcch.2016v10i1.4921 salamon, p. and l. palkovics. 2005. occurrence of colombian datura virus in brugmansia hybrids, physalis peruviana l. and solanum muricatum ait. in hungary. acta virol. 49(2), 117-122. sakimura, k. 1953. potato virus y in hawaii. phytopathol. 43(4), 217. shamsadden-saeed, f., h. massumi, s. moradi, m. maddahian, j. heydarnejad, a.h. pour, and a. varsani. 2014. incidence and characterization of potato virus v infections in iran. virus disease. 25(1), 78-84. doi: 10.1007/s13337-013-0178-4 shiel, p.j., l. miller, s.a. slack, and p.h. berger. 2004. isolation and partial nucleic acid characterization of a new isolate of potato virus v with distinct biological and serological properties. plant dis. 88(4), 368-372. doi: 10.1094/pdis.2004.88.4.368 singh, m., r.p. singh, m.s. fageria, x. nie, r. coffin, and g. hawkins. 2013. optimization of a real-time rt-pcr assay and its comparison with elisa, conventional rt-pcr and the grow-out test for large scale diagnosis of potato virus y in dormant potato tubers. am. j. potato res. 90(1), 43-50. doi: 10.1007/s12230-012-9274-z tamura, k. and m. nei. 1993. estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial dna in humans and chimpanzees. mol. biol. evol. 10(3), 512-526. tamura, k., g. stecher, d. peterson, a. filipski, and s. kumar. 2013. mega6: molecular evolutionary genetics analysis. mol. biol. evol. 30(12), 2725-2729. doi: 10.1093/molbev/mst197 trenado h.p, i.m. fortes, d. louro, and j. navas-castillo. 2007. physalis ixocarpa and p. peruviana, new natural hosts of tomato chlorosis virus. eur. j. plant pathol. 118, 193-196. verhoeven, j.t.j., m. botermans, j.w. roenhorst, j. westerhof, and e.t.m. meekes. 2009. first report of potato spindle tuber viroid in cape gooseberry (physalis peruviana) from turkey and germany. plant dis. 93(3), 316. doi: 10.1094/pdis-93-3-0316a wetzel, t., t. candresse, g. macquaire, m. ravelonandro, and j. dunez. 1992. a highly sensitive immunocapture polymerase chain reaction method for plum pox potyvirus detection. j. virol. methods. 39(1-2), 27-37. doi: 10.1016/0166-0934(92)90122-t wu, s.j., l.t. ng, y.m. huang, d.l. lin, s.s. wang, s.n. huang, and c.c. lin. 2005. antioxidant activities of physalis peruviana. biol. pharm. bull. 28(6), 963-966. zapata, j.l., a. saldarriaga, m. londoño, and c. díaz. 2005. las enfermedades limitantes en cultivo y poscosecha de la uchuva y su control. pp. 97-110. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. universidad nacional de colombia, bogotá, colombia. http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.1923 http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.1923 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-005-0707-6 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/btp666 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/btp666 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n3.59973 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n3.59973 http://dx.doi.org/10.1016/j.virusres.2007.09.010 http://dx.doi.org/10.1094/phyto.2000.90.4.437 http://dx.doi.org/10.1094/phyto.2000.90.4.437 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2010.12.042 http://dx.doi.org/10.1016/bs.aivir.2014.11.006 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2016v10i1.4921 http://dx.doi.org/10.1007/s13337-013-0178-4 http://dx.doi.org/10.1094/pdis.2004.88.4.368 http://dx.doi.org/10.1007/s12230-012-9274-z http://dx.doi.org/10.1093/molbev/mst197 http://dx.doi.org/10.1094/pdis-93-3-0316a http://dx.doi.org/10.1016/0166-0934(92)90122-t fertility recovery of anther-derived haploid plants in cape gooseberry (physalis peruviana l.) received for publication: 28 july, 2018. accepted for publication: 1 october, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.73108 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia. centro de investigación tibaitatá km 14 vía mosquera bogotá, cundinamarca (colombia). * corresponding author: vnunez@agrosavia.co agronomía colombiana 36(3), 201-209, 2018 fertility recovery of anther-derived haploid plants in cape gooseberry (physalis peruviana l.) restauración de la fertilidad de plantas haploides derivadas de anteras en uchuva (physalis peruviana l.) francy garcia-arias1, erika sánchez-betancourt1, and víctor núñez1* abstract resumen the cape gooseberry (physalis peruviana l.) is one of the most important colombian exotic fruits. chromosome doubling of anther-derived plants is a key factor in the application of double haploid technology for the genetic improvement of crops. in the present study, axillary buds from four haploid cape gooseberry genotypes were used to evaluate artificial chromosome doubling induced by colchicine and its effects on ploidy level and pollen fertility. three concentrations of colchicine (5, 10 and 15 mm) and three exposure times (2, 4 and 6 h) were used to determine the best treatment for the generation of fertile plants from axillary buds of haploid genotypes. the colchicine increased both the number of chromosomes, from 36 to 129, and the average chloroplasts in stomata guard cell, from 4.5 to 23.8. the optimal chromosome doubling of the haploids was obtained with the 5 mm colchicine solution and 2 h exposure time. this protocol produced chromosome doubling in over 60% of the regenerants of the four haploid genotypes, with a high level of fertility. morphologically, the fertile mixoploid plants showed variation in the vegetative, f lowering and fruit characteristics, as compared to the haploid plants. la uchuva (physalis peruviana l.) es una de las frutas exóticas de mayor importancia para colombia. la duplicación cromosómica de plantas derivadas de cultivo de anteras es un factor clave en la aplicación de la tecnología doble haploide para el mejoramiento genético de los cultivos. en el presente estudio, se evaluó la duplicación cromosómica artificial inducida por colchicina en yemas axilares de cuatro genotipos haploides de uchuva y su efecto en el nivel de ploidía y la fertilidad polínica. se emplearon tres concentraciones de colchicina (5, 10, 15 mm) y tres tiempos de exposición (2, 4 y 6 h) con el fin de determinar el mejor tratamiento para la generación de plantas fértiles a partir de yemas axilares de genotipos haploides. la colchicina incrementó el número de cromosomas entre 34 hasta 129 y el promedio de cloroplastos por células guarda entre 4.5 hasta 23.8. el doblamiento cromosómico óptimo de plantas haploides se obtuvo con la solución de colchicina 5 mm por 2 h. este protocolo produjo doblamiento cromosómico en 60% de las plantas regeneradas obtenidas en los cuatro genotipos haploides, presentando un alto nivel de fertilidad. morfológicamente, las plantas mixoploides fértiles presentaron variación en características vegetativas, de f loración y en fruto, comparado con las plantas haploides. key words: colchicine, chloroplasts, chromosomes, mixoploidy. palabras clave: colchici na, cloroplastos, cromosomas, mixoploidía. introduction the cape gooseberry (physalis peruviana l.) is also known as goldenberry, uchuva, uvilla, and aguaymanto, among many other names. it is an exotic fruit of the solanaceae family that is distributed worldwide, with the greatest diversity in south america (olmstead, 2013). p. peruviana is a tetraploid species (2n = 4x = 48) although genotypes with 2n = 2x = 24 have been reported, suggesting that the basic chromosome number is x = 12 (rodríguez and bueno, 2006; liberato et al., 2015). the cape gooseberry fruit is quite well regarded because of its nutritional value, which has high concentrations of vitamins a, c and b complex, along with phosphorus, calcium, and iron. additionally, bioactive compounds, such as withanolides, phenolics, and ethanol derived substances, that are found in extracts from the leaves provide antifungal, antioxidant, antitumor and anti-inf lammatory health benefits (ligarreto et al., 2005; wu et al., 2006). the cape gooseberry has gained commercial significance in colombia, where it was widely introduced into cultivation in 1985, mainly for the domestic market as fresh fruit. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.73108 202 agron. colomb. 36(3) 2018 colombia, one of the major producers of this fruit together with india, vietnam, and south africa, is the top exporter of this crop (patiño et al., 2014). anther culture is an effective alternative technique for producing doubled haploid (dh) lines in cultivated crops (dh technology). the production of haploid plants from heterozygous genotypes, followed by chromosome doubling, allows for the fixation of traits without multiple selfing generations; this shortens the breeding time and facilitates the development of new varieties (murovec and bohanec, 2012). in cape gooseberry breeding programs, the anther culture methodology was employed as a complement to conventional methods for homozygous line production (suescún et al., 2011). however, in one study, only 28% of anther-derived plants presented spontaneous chromosome doubling (sánchez, 2014). this is an important factor to consider in the application of anther culture technology because breeding programs require a large number of homozygous dh plants with a high level of fertility; therefore, it is necessary to induce chromosome doubling in the cape gooseberry. several doubling agents have been used to induce chromosome doubling in species from the solanaceae family, including oryzalin (chauvin et al., 2003) and trif luralin (amiri et al., 2010). however, the most commonly used chemical agent to induce chromosome doubling is colchicine (murashige and nakano, 1966; ojiewo et al., 2006; amiri et al., 2010), which disrupts mitosis by inhibiting the formation of spindle fibers, resulting in chromosome doubling (seguí-simarro and nuez, 2008). there are no reported protocols for colchicine-mediated doubled haploids in the cape gooseberry although wenzel (1973), díaz et al. (2008) and franco (2012) reported high levels of autopolyploidy after an in vivo treatment of tetraploid plants. in the present research, four haploid cape gooseberry genotypes were used to evaluate artificial chromosome doubling induced by a colchicine treatment and the effects on the number of chloroplasts per guard cell, number of chromosomes and fertility with the purpose of developing an efficient and reliable artificial chromosome doubling protocol for anther-derived cape gooseberry haploids. materials and methods plant material and growth conditions haploid cape gooseberry plants were produced with the anther culture technique. four haploid genotypes: 16u490, 16u520, 16u793 and 16u802 were selected based on phenotypic observations in a greenhouse. they were sterile and exhibited a lower plant vigor than anther-donor plants. in vitro plants of the four genotypes were subcultured every four weeks in an ms medium (murashige and skoog, 1962) supplemented with 50 g l-1 sucrose, 0.1 mg l-1 indole-3-acetic acid (iaa, 3-iaa) and 0.5% (w/v) phytagel at ph 5.8 and incubated under light condition using a 16 h photoperiod at 21 ± 2°c. colchicine treatment and plant regeneration axillary buds from the haploid genotypes were excised and immersed for 2, 4 or 6 h in the dark, in an aqueous solution of colchicine at 5, 10 and 15 mm concentrations. the solution was dissolved in 2% dimethyl sulfoxide (dmso) and sterilized with filtration using a 0.22 µm millex® (merck kgaa, germany) membrane. then, the removed buds were rinsed for 2 min, using three 10 ml changes of deionized sterilized water. fifteen axillary buds of every haploid genotype were used in each treatment. the same number of plants of each haploid genotype were grown in dmso without a colchicine treatment, serving as controls. the control explants were maintained in a murashige and skoog (ms) medium, while the colchicine-treated buds were maintained in an ms medium supplemented with 0.1 mg l-1 of indole butyric acid (iba) and sub-cultured once. in this step, the survival rate of the treated buds was evaluated. shoots that developed were transferred to canadian peat and maintained in a moist chamber at a temperature of 24°c with a high relative humidity of 80% and normal light for 2 weeks; the shoots were then placed under shading for 2 more weeks under greenhouse conditions. the plants were transplanted to a soil-rice hull mixture (3:1), then irrigated and weeded as needed until they produced 4 to 5 f lowers at a developmental stage that was suitable for evaluating the pollen fertility. chromosome and chloroplast number evaluation the chromosome numbers (chrs) of the regenerated plants were determined with chromosome counting using roottip meristem squashes, and the chloroplast number (chls) was determined with stomatal guard cell observations. for the squashes, root samples 1 cm in length were collected in the early morning from plants in the growth room. each sample was placed in 0.25% colchicine solution dissolved in 2% dmso for 3 h at room temperature. after rinsing 2-3 times with tap water, the root samples were transferred to deionized distilled water in a temperature-controlled water bath at 37°c for 1 h. then, the roots were fixed in 3:1 203garcia-arias, sánchez-betancourt, and núñez: fertility recovery of anther-derived haploid plants in cape gooseberry (physalis peruviana l.) ethanol-acetic acid and stored at 4ºc for 12 h, hydrolyzed in 1n hcl for 25 min and rinsed again 4 to 5 times with tap water. the root tips were excised and squashed in 2% propionic orcein stain. the slides prepared for chromosome counting at the metaphase stage were examined under a zeiss axiostar-plus microscope (zeiss, germany), and the chromosome counts were done on about 25 nuclei. in order to count the chloroplast number, the epidermis was peeled from the abaxial surface of the leaves and placed in a drop of 1:1 ki-i solution, previously dissolved in 70% ethanol and covered (but no squashed) with a coverslip. the total number of chloroplasts per guard cells was counted with a zeiss axiostar-plus microscope, observing at least 25 guard cells. pollen fertility to check fertility, the pollen viability and in vitro pollen germination were determined in the anther-donor, haploid and colchicine-treated plants. first, the pollen was collected from 5 f lowers per plant during anthesis, distributed on a glass slide with a drop of acetocarmine and covered with a coverslip. the pollen grains were observed through an optical microscope (zeiss axiostar-plus microscope x100 magnification) and subsequently classified as fertile or not fertile. the pollen grains with aberrant morphology, little staining and reduced and/or absent protoplasm were considered sterile, while those that displayed intact cell walls and deeply stained protoplasm were considered fertile. this evaluation was performed on 100 pollen grains per plant. the in vitro germination was assessed with the hanging drop method. the pollen germination and pollen tube growth were determined by placing a small drop of germination media on a cover glass, and pollen grains were placed on the drops with a clean dissecting needle. the pollen was incubated under dark conditions at 25°c in a culture medium containing 0.1% sucrose, 0.1% boric acid (h3bo3), and 2 ml tween 80 for 6 h at 21°c (grisales et al., 2010). after this period, 200 pollen grains were counted in a random space with a zeiss axiostar plus microscope to estimate the mean number of germinated and nongerminated pollen grains. for purposes of analysis, pollen grains whose tubes reached the same or greater length than their own diameter were considered vital or germinated (báez et al., 2002). data analysis the experiment design was completely randomized in a factorial arrangement of 4 genotypes × 3 colchicine concentrations × 3 exposition times, for a total of 36 treatments with 3 replicates. each replicate was represented by a glass container with 4 buds. analysis of variance (anova) and pearson correlation were carried out using the sas software (statistical analysis system version 9.1.3, cary, nc, usa). p-values of less than 0.05 were considered statistically significant. results and discussion survival rate and plant regeneration the survival rate of the treated buds gradually decreased when treated with a high concentration of colchicine and a prolonged immersion period (tab. 1). the regeneration rate of buds treated with colchicine at a concentration of 5-10 mm was above 40%, while a 33% survival rate was obtained with the 15 mm colchicine at 6 h for genotype 16u802. the colchicine delayed bud development and growth in the first month after treatment. however, after the subculture step, the treated buds grew normally. the treatment with 15 mm of colchicine significantly decreased the plant regeneration frequency. in addition, the highest plant regeneration frequency was achieved using the colchicine treatments of 5 and 10 mm for 2 h. significant differences were detected in the plant survival rate as a result of the colchicine concentrations (p≤0.0001) and exposition time (p = 0.0257), while no significant differences between the genotypes (p = 0.2481) were observed. table 1. effects of colchicine concentration and treatment duration on the survival rate of treated cape gooseberry plants. colchicine concentration (mm) exposition time (h) survival rate (%) 16u490 16u520 16u793 16u802 control (dmso) 2 92 83 100 92 4 92 83 92 83 6 83 83 83 83 5 2 83 83 100 67 4 67 75 92 50 6 58 75 75 42 10 2 67 58 50 50 4 50 42 42 50 6 50 42 42 42 15 2 67 58 50 50 4 50 50 50 42 6 50 42 42 33 chromosome number the anther-donor plants were tetraploid and showed 2n = 4x = 48 chromosomes (fig. 1a), while the haploid plants contained gametic chromosome complement and presented 2n = 2x = 24 chromosomes (fig. 1b). the regenerated 204 agron. colomb. 36(3) 2018 plants from the treated buds presented an increase in chromosome number and a high frequency of chimeras, with different ploidy levels in the same tissue (mixoploid plants). mixoploid plants were obtained in all of the colchicine treatments; however, they presented a dominant frequency of chromosomic numbers of 24, 36, 42 and 48 (tab. 2). in addition, aneuploid cells and cells with between 39 and 129 chromosomes were found in the mixoploid plants (fig. 1c-h). the occurrence of aneuploid cells was significantly higher after the colchicine treatment with 15 mm for 2 h (13.6%), mostly in genotype 16u793. high numbers of chromosomes per cell, 102 and 129, (figs. 1g-h) were table 2. comparison of traits in anther-donor, haploid and mixoploid genotypes of cape gooseberry. genotypes chromosome number (2n) chloroplast number range mean chloroplast number pollen viability pollen germination fertility anther-donor 4x = 48 7 10 9.3 98.8 36.2 fertile haploid 2 x = 24 4 8 5.2 0.0 0.0 sterile mixoploid*24 24* 4 12 4.5 9.0 0.0 0.0 sterile mixoploid*36 36* 4 12 7.7 9.5 0.0 0.0 sterile mixoploid*42 42* 4 12 8.7 9.6 0.0 0.0 sterile mixoploid*48 48* 7 32 8.8 23.8 52 94.6 21.1 39.2 fertile *larger number of cells with the indicated chromosome number. figure 1. somatic chromosomes in root-tip cells of cape gooseberry. a) chromosomes of anther-donor genotypes with 48 chromosomes (chrs), b) haploid genotypes with 24 chrs and c) mixoploid genotypes with 39 chrs, d) 42 chrs, e) 78 chrs, f) 84 chrs, g) 102 chrs and h) 129 chrs. a b c d e f g h 205garcia-arias, sánchez-betancourt, and núñez: fertility recovery of anther-derived haploid plants in cape gooseberry (physalis peruviana l.) obtained with the treatment with 15 mm colchicine for 2 h and 4 h, respectively; however, this treatment significantly decreased the frequency of regenerated plants (tab. 1). chloroplast number in the haploid plants, the number of chloroplasts (chls) ranged from 4 to 8, with an average of 5.2, while the tetraploid anther-donor plants had 7 to 10 chloroplasts. the mixoploid plants contained 4 to 32 chloroplasts per stomatal guard cell, with a mean that ranged from 4.5 to 23.8 (tab. 2, fig. 2). the chloroplast number was highest in one regenerated plant of genotype 16u793 (23.8 ± 3.3), followed by genotype 16u802 (18.4 ± 2.6), in the 15mm colchicine treatment with 2 h and 4 h, respectively. the mixoploid plants, with a dominant chromosome number of 24, 36 and 42, had 4 to 12 chloroplasts in the guard cell, with an average of less than 9.6, while the mixoploid plants with 48 chromosomes contained between 7 to 32 chloroplasts, with an average that ranged from 8.8 to 23.8. the pearson correlation analysis showed a significant correlation (r = 0.61, p≤0.0001) between the dominant chromosome number and the mean of the chloroplast number. this result suggests that the number of chloroplasts can be a useful marker for inferring the ploidy level. pollen fertility the four haploid genotypes presented non-viable pollen grains with abnormal shapes and sizes that were lightly stained (fig. 3a) and did not show in vitro germination as expected. likewise, the mixoploid plants with 24, 36 and 42 chromosomes had non-viable pollen. in contrast, the mixoploid plants with 48 chromosomes were fertile, with pollen viability ranging from 52.04 to 94.6% (fig. 3b) and had an in vitro germination percentage from 21.1 to 39.2% (fig. 3c). the maximum germination percentage of ∼39% was reached with 10 mm colchicine for 4 h, followed by 10 mm colchicine for 6 h. the chromosome number correlated positively with the pollen viability (r = 0.72) and pollen germination (r = 0.73). the treatments of 5, 10 and 15 mm for 2 h produced the highest percentage of mixoploid fertile plants based on regeneration rates of 19, 13 and 16% for fertile plants, respectively. the third treatment (15 mm 2 h) produced 70% partially fertile plants (defined as plants producing fertile and sterile f lowers on different branches or consecutive nodes), while the 5 mm and 10 mm treatments for 2 h produced around 60% plants that were predominantly fertile (defined as plants having only fertile flowers). consequently, the latter treatments were judged to be the optimal figure 2. chloroplast number per cape gooseberry stomatal guard cell. chloroplast of anther donor a) chloroplast of anther donor, b) haploid and c) mixoploid plants with 18 chls, d) 27 chls, e) 29 chls and f) 32 chls. a b c d e f 206 agron. colomb. 36(3) 2018 figure 3. pollen grain fertility of haploid and mixoploid cape gooseberry. a) non-viable pollen grains of haploid genotypes, b) viable and non-viable pollen grains of mixoploid plants, c) in vitro pollen germination of mixoploid plants (40x magnification). treatments. the mixoploid fertile plants reached 19% for 16u490, 16% for 16u520, 28% for 16u793 and 37% for the 16u802 genotype, which is indicative of genotype-specific response effects. morphological observations visual differences in the morphological characteristics, such as leaf size, f lower bud shape, anther number, protruding pistil and fruit shape, were identified among the haploid and mixoploid plants with 48 chromosomes (mixoploid*48). the leaf size of the haploid plants was smaller than in the mixoploid plants (fig. 4a). the haploid f lower buds were thinner and more elongated in shape than the mixoploid f lower buds, which were rounded (fig. 4b-c). the mixoploid f lowers were bigger and sometimes presented six anthers, while the haploid plants always had five (fig. 4d-e). the haploid plants did not produce seeds, but they formed small fruits in unfertilized f lowers with an obcordate shape (fig. 4f); while the fertile mixoploid plants produced normal ovoid-shaped fruit containing abundant seeds (fig. 4g). haploid (left side) and mixoploid leaf (right side) (a). haploid (b) and (c) mixoploid bud f lower. haploid (d) and mixoploid f lower (e). haploid (f1) and haploid fruit longitudinal cut (f2). mixoploid (g1) and mixoploid fruit longitudinal cut (g2). the applicability of a doubled haploid (dh) protocol is of great interest for cape gooseberry breeding programs; however, anther cultures provide a low frequency of spontaneous double haploid, as compared to haploid frequency. the regeneration of fertile dh plants from colchicine treated buds is a critical factor in breeding programs for the commercial production of this crop. the regeneration rate f luctuated from 33 to 100%, mainly because of high mortality after the colchicine treatment and different responses of the genotypes treated with the same colchicine concentration. the anti-microtubule colchicine not only led to mitotic restitution in the meristem, but also had severe effects on the viability of the material. this explains the high mortality in some treatments, as reported by nattaporn and sompong (2012) in orchids. in this study, the colchicine application resulted in higher rates of chromosome doubling in all of the genotypes, especially in the 15 mm for 2 h treatment; however, different ploidy levels in the cells of the regenerated plants were also observed. these results are in accordance with those previously reported in cape gooseberry seedling treatments by díaz et al. (2008) and in other plants, such as tobacco (bürün and emiroğlu, 2008) and brassica spp. (smýkalová et al., 2006). the chromosome doubling rate increased more significantly in the 16u793 genotype, suggesting genotypic dependence as described previously in wheat (zamani et al., 2003) and brassica spp. (weber et al., 2005). the chloroplast number in the stomatal guard cells of the haploid genotypes ranged from 4 to 8 chloroplasts, a lower value than in the anther-donor plants. moreover, the mixoploid plants with 48 chromosomes presented more than 7 chloroplasts, the same as the tetraploid anther-donor plants. additionally, a significant correlation was found between the number of chromosomes and chloroplast, suggesting that the chloroplast number can be an indirect and efficient indicator of ploidy in cape gooseberry plants. this correlation was also observed in tomato (koornneef et al., 1989), pepper (qin and rotino, 1995) and sweet potato plants (delgado-paredes et al., 2017). furthermore, chromosome numbers and nuclear dna contents in plant cell nuclei have been highly correlated in cape gooseberry plants and can be used as an index to estimate ploidy levels in cape gooseberry plants. liberato a b c 207garcia-arias, sánchez-betancourt, and núñez: fertility recovery of anther-derived haploid plants in cape gooseberry (physalis peruviana l.) et al. (2015) reported that cape gooseberry genotypes with 2n = 48 chromosomes presented between 5.77 and 8.12 pg, while a genotype with 2n = 24 chromosomes had 2.33 pg. likewise, cytometry f low and chloroplast numbers have been correlated in watermelon (sari et al., 1999) and poplar and black locust plants (edwald et al., 2009), indicating that the technique of counting chloroplasts can be used effectively to determine ploidy levels and could replace chromosome counting and flow cytometry, especially when the number of samples is high. our results indicate that this in vitro approach can produce chimeric plants with sectors that are still haploid in predominantly fertile dh plants. these fertile plants are very useful for plant breeding programs, quickly producing new cultivars after a strict progeny test. the highest rate of fertile plants was observed for the 15 mm colchicine concentration when applied for 2 h, producing mostly partially fertile plants. however, the 5-10 mm for 2 h treatments generated mostly fertile plants, indicating that this treatment is the best for fertility recovery since it provided new genetic material for conventional plant breeding programs. similar results were reported by smýkalová et al. (2006) in brassica spp., who found inf lorescences of chimeric plants containing both sterile and fertile f lowers. additionally, the 16u802 genotype presented more fertile plants (24%) than the other 3 genotypes, indicating that a genotype dependent factor was possibly involved. in this study, the mixoploid plants had larger leaves and f lowers and darker green leaves, but this could have been due to another attribute that was not accounted for, such as tolerance to an environmental stress that has been identified in this kind of plants (kermani et al., 2003; shao et al., figure 4. morphological characteristics of haploid and mixoploid cape gooseberry. a) haploid (left side) and mixoploid leaf (right side). b) haploid and c) mixoploid bud flower. d) haploid and e) mixoploid flower. f1) haploid and f2) haploid fruit longitudinal cut. g1) mixoploid and g2)mixoploid fruit longitudinal cut. a b c d e1 e2 e3 f1 f2 g1 g2 208 agron. colomb. 36(3) 2018 2003). furthermore, the mixoploid f lowers were bigger, probably because the cells with more ploidy grew more (cheniclet et al., 2005) and maintained a constant ratio between the nuclear and cytoplasmic volume (novakova et al., 2016). in addition, the haploid genotypes produced small fruits without seeds, as reported in haploid tomato plants (ari et al., 2016). acknowledgments we thank the corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica/agrosavia) and the ministry of agriculture and rural development (madr) for funding. we also deeply thank erick jellen for his very kind revision of the manuscript. literature cited amiri, s., s. kazemitabaar, g. ranjbar, and m. azadbakht. 2010. the effect of trif luralin and colchicine treatments on morphological characteristics of jimsonweed (datura stramonium l.). trakia j. sci. 8, 47-61. ari, e., t. yildirim, n. mutlu, s. büyükalaca, ü. gökmen, and e. akman. 2016. comparison of different androgenesis protocols for doubled haploid plant production in ornamental pepper (capsicum annuum l.). turk. j. biol. 40, 944-954. doi: 10.3906/ biy-1509-36 báez, p., m. riveros, and c. lehnebach. 2002. viability and longevity of pollen of nothofagus species in south chile. new zeal. j. bot. 40, 671-678. doi: 10.1080/0028825x.2002.9512822 bürün, b. and ü. emiroğlu. 2008. a comparative study on colchicine application methods in obtaining doubled haploids of tobacco (nicotiana tabacum l.). turk. j. biol. 32, 105-111. chauvin, j., c. souchet, j. dantec, and d. ellisseche. 2003. chromosome doubling of 2x solanum species by oryzalin: method development and comparison with spontaneous chromosome doubling in vitro. plant cell tissue organ cult. 73, 65-73. doi: 10.1023/a:1022663816052 cheniclet, c., w.y. rong, m. causse, n. frangne, l. bolling, j.p. carde, and j.p. renaudin. 2005. cell expansion and endoreduplication show a large genetic variability in pericarp and contribute strongly to tomato fruit growth. plant physiol. 139, 1984-1994. doi: 10.1104/pp.105.068767 delgado-paredes, g., c. rojas-idrogo, j. chanamé-céspedes, e. floh, and w. handro. 2017. development and agronomic evaluation of in vitro somaclonal variation in sweet potato plants from direct organogenesis in roots. asian j. agric. res. 7, 39-48. díaz, d., d. gonzález, l. rache, and j. pacheco. 2008. efecto citogenético de la colchicina sobre yemas vegetativas de physalis peruviana l. prospect. científ. 4, 27-40. edwald, d., k. ulrich, g. naujoks, and m. schroder. 2009. induction of tetraploid poplar and black locust plants using colchicine: chloroplast number as an early marker for selecting polyploids in vitro. plant cell tissue organ cult. 99, 353-357. doi: 10.1007/ s11240-009-9601-3 franco, c.v. 2012. efecto de la colchicina sobre el número cromosómico, número de cloroplastos y características morfológicas del fruto en ecotipos de uchuva (physalis peruviana l.) colombia, kenia y perú. trabajo de grado. universidad francisco de paula santander. san jose de cucuta, colombia. grisales, n., o. trillos, j. cotes, and l. orozco. 2010. estudios de fertilidad de polen en accesiones de uchuva (physalis peruviana l.). rev. fac. ciencias básicas 6, 42-51. kermani, m.j., v. sarasan, a.v. roberts, k. yokoya, j. wentworth, and v.k. sieber. 2003. oryzalin-induced chromosome doubling in rosa and its effect on plant morphology and pollen viability. theor. appl. genet. 107, 1195-1200. doi: 10.1007/ s00122-003-1374-1 koornneef, m., j.a.m. van diepen, c.j. hanhart, a.c.k. waart, and l. martinelli, 1989. chromosomal instability in celland tissue cultures of tomato haploids and diploids. euphytica 43, 179-186. doi: 10.1007/bf00037911 liberato, s., e. sánchez-betancourt, j. argüelles, c. gonzález, v. núñez, and l.s. barrero. 2015. cytogenetics of physalis peruviana l., and physalis floridana rydb. genotypes with differential response to fusarium oxysporum. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 15, 51-61. doi: 10.21930/rcta.vol15_num1_art:396 ligarreto, g., m. lobo, and a. correa. 2005. recursos genéticos del género physalis en colombia. pp. 329-338. in: fischer g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva physalis peruviana l. en colombia. universidad nacional de colombia, bogota. murashige, t. and r. nakano. 1966. tissue culture as a potential tool in obtaining polyploid plants. j. hered. 57, 115. doi: 10.1093/ oxfordjournals.jhered.a107486 murashige, t. and f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 473-497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x murovec, j. and b. bohanec. 2012. haploids and doubled haploids in plant breeding. pp. 87-106. in: abdurakhmonov, i. (ed.). plant breeding. intechopen, rijeka, croatia, doi: 10.5772/29982 nattaporn, k. and t. sompong. 2012. effects of colchicine on survival rate, morphological, physiological and cytological characters of chang daeng orchid (rhynchostylis gigantean var. rubrum sagarik) in vitro. j. agric. technol. 8, 1451-1460. novakova, l., k. kovacovicova, and t.q. dang-nguyen. 2016. a balance between nuclear and cytoplasmic volumes controls spindle length. plos one 1-11. doi: 10.1371/journal.pone.0149535 ojiewo, c., s. agong, k. murakami, and m. masuda. 2006. chromosome duplication and ploidy level determination in african nightshade solanum villosum miller. j. hortic. sci. biotechnol. 81, 183-188. doi: 10.1080/14620316.2006.11512048 olmstead, r.g. 2013. phylogeny and biogeography in solanaceae, verbenaceae and bignoniaceae: a comparison of continental and intercontinental diversification patterns. bot. j. 80-102. doi: 10.1111/j.1095-8339.2012.01306.x patiño, d., e. garcía, e. barrera, o. quejada, h.d. rodríguez, and i. arroyave. 2014. manual técnico uchuva bajo buenas prácticas agrícolas. sena, medellin, colombia. qin, x. and l. rotino. 1995. chloroplast number in guard cells as ploidy indicator of in vitro-grown androgenic pepper http://dx.doi.org/10.3906/biy-1509-36 http://dx.doi.org/10.3906/biy-1509-36 http://dx.doi.org/10.1080/0028825x.2002.9512822 http://dx.doi.org/10.1023/a:1022663816052 http://dx.doi.org/10.1104/pp.105.068767 http://dx.doi.org/10.1007/s11240-009-9601-3 http://dx.doi.org/10.1007/s11240-009-9601-3 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-003-1374-1 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-003-1374-1 http://dx.doi.org/10.1007/bf00037911 http://dx.doi.org/10.21930/rcta.vol15_num1_art:396 http://dx.doi.org/10.1093/oxfordjournals.jhered.a107486 http://dx.doi.org/10.1093/oxfordjournals.jhered.a107486 http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x http://dx.doi.org/10.5772/29982 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0149535 http://dx.doi.org/10.1080/14620316.2006.11512048 http://dx.doi.org/10.1111/j.1095-8339.2012.01306.x 209garcia-arias, sánchez-betancourt, and núñez: fertility recovery of anther-derived haploid plants in cape gooseberry (physalis peruviana l.) plantlets. plant cell tissue organ cult., 145-149. doi: 10.1007/ bf00051583 rodríguez, n. and m. bueno. 2006. study of the cytogenetic diversity of physalis peruviana l. (solanaceae). acta biol. colomb. 11, 75-85. sánchez, e. 2014. nivel de ploidía de plantas de uchuva provenientes de cultivo de anteras. msc thesis. universidad nacional de colombia. bogota. sari, n., k. abak, and m. pitrat. 1999. comparison of ploidy level screening methods in watermelon: citrullus lanatus (thunb.) matsum. and nakai. sci. hortic. 82, 265-277. doi: 10.1016/ s0304-4238(99)00077-1 seguí-simarro, j.m. and f. nuez. 2008. pathways to doubled haploidy: chromosome doubling during androgenesis. cytogenet. genome res. 120, 358-369. doi: 10.1159/000121085 shao, j., c. chen, and x. deng. 2003. in vitro induction of tetraploid in pomegranate (punica granatum). plant cell tissue organ cult. 75, 241-246. doi: 10.1023/a:1025871810813 smýkalová, i., m. větrovcová, m. klíma, i. macháčková, and m . gr iga . 2 0 0 6 . ef f icienc y of m icrospore c u lt u re for doubled haploid production in the breeding project “czech winter rape.” czech j. genet. plant breed. 42, 58-71. doi: 10.17221/3655-cjgpb suescún, l., e. sanchez, m. gómez, f.l. garcia-arias, and v.m. núñez zarantes. 2011. producción de plantas genéticamente puras de uchuva. editorial kimpres ltda., bogota. weber, s., f. unker, and w. friedt. 2005. improved doubled haploid production protocol for brassica napus using microspore colchicine treatment in vitro and ploidy determination by f low cytometry. plant breed. 124, 511-513. doi: 10.1111/j.1439-0523.2005.01114.x wenzel, w. 1973. a cytological study of colchiploid cape gooseberry (physalis peruviana l.). agroplantae 5, 79-84. wu, s., j.y. tsai, s.p. chang, d.l. lin, s.s. wang, s.n. huang, and l.t. ng. (2006). supercritical carbon dioxide extract exhibits enhanced antioxidant and anti-inf lammatory activities of physalis peruviana. j. ethnopharmacol. 108, 407-413. doi: 10.1016/j.jep.2006.05.027 z a ma n i, i., e . g ou l i-vavd i noud i, g. kovac s , i. xy n ia s , d. roupa k ia s , a nd b. ba r naba s. 20 03. ef fec t of pa rent a l genotypes and colchicine treatment on the androgenic response of wheat f1 hybrids. plant breed. 122, 314-317. doi: 10.1046/j.1439-0523.2003.00866.x http://dx.doi.org/10.1007/bf00051583 http://dx.doi.org/10.1007/bf00051583 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(99)00077-1 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(99)00077-1 http://dx.doi.org/10.1159/000121085 http://dx.doi.org/10.1023/a:1025871810813 http://dx.doi.org/10.17221/3655-cjgpb http://dx.doi.org/10.1111/j.1439-0523.2005.01114.x http://dx.doi.org/10.1016/j.jep.2006.05.027 http://dx.doi.org/10.1046/j.1439-0523.2003.00866.x <i>two-dimensional gel electrophoresis to identify arcelins from phaseolus vulgaris with inmuno-proteomic analysis</i> received for publication: 13 july, 2017. accepted for publication: 14 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.67694 1 laboratorio de genómica y proteómica, fundación instituto de estudios avanzados idea, caracas 1080 (venezuela). 2 escuela superior politécnica del litoral espol (cibe), campus gustavo galindo km. 30.5 vía perimetral, p.o. box 09-01-5863, guayaquil (ecuador). 3 universidad estatal de milagro unemi, facultad de ingeniería, milagro, guayas 091050 (ecuador). * corresponding author: ndiez@espol.edu.ec agronomía colombiana 36(2), 114-119, 2018 two-dimensional gel electrophoresis to identify arcelins from phaseolus vulgaris with inmuno-proteomic analysis electroforesis bidimensional para la identificación de arcelinas en phaseolus vulgaris mediante análisis inmuno proteómico carolina bernal1, daynet sosa2,3, iván galindo-castro1, and nardy diez2* abstract resumen arcelins are lectin-like proteins present in the common bean phaseolus vulgaris that are believed to play a role in bruchid resistance. the present study used proteomics to analyze the expression of lectin-like proteins, specifically arcelins, in p. vulgaris cultivar varieties from venezuela. a page-sds analysis of 30 commercial accessions of p. vulgaris showed significant differences in the molecular weight range of lectin-like proteins (arcelins). eight different accessions were selected based on their electroforetic mobility for the proteomic analysis. arcelin immuno-detection of two dimentional electrophoresed proteins was used to easily display the different arcelin proteomic profiles of the studied accessions. mass spectrometry analysis confirmed the arcelin nature of these proteins. this is the first report on arcelin evaluation of the venezuelan germoplasm of p. vulgaris with the aim of enhancing breeding programs by identifying accession materials with resistance to bean storage pests. las arcelinas son proteínas tipo lectinas, presentes en el frijol común phaseolus vulgaris que se piensa que están implicadas en la resistencia a bruquideos. el presente trabajo utiliza la proteómica para analizar la expresión de proteínas tipo lectinas, específicamente arcelinas, en variedades de cultivares de p. vulgaris en venezuela. el análisis mediante electroforesis sds-page de 30 accesiones de p. vulgaris, mostró diferencias importantes en el intervalo de peso molecular de las proteínas tipo lectina (arcelinas). se seleccionaron ocho accesiones diferentes en base a su movilidad electroforética para el análisis proteómico. se utilizó la inmuno-detección de proteínas separados mediante electroforesis bidimensional, para mostrar fácilmente los diferentes perfiles proteómicos de las arcelinas entre las accesiones estudiadas. el análisis de espectrometría de masas confirmó la naturaleza de las arcelinas presentes. este es el primer informe sobre la evaluación de las arcelinas en el germoplasma de p. vulgaris venezolano con el objetivo de colaborar con los programas de mejoramiento mediante la identificación de materiales con resistencia a las plagas de frijol almacenado. key words: common bean, immunoassay, proteomics, lectinlike proteins, bidimensional gels, mass spectrometry. palabras clave: frijol común, inmunoensayo, proteómica, proteínas tipo lectina, geles bidimensionales, espectrometría de masas. affect crop productivity and quality during the growing season. in addition, one of the most important biotic factors is predation of dry bean seeds by post-harvest pests (bruchids), which largely affect the overall food grain production and consumption. it is estimated that 13% out of a total loss of 37% in global agricultural production is caused by pests and diseases (obeng-oferi, 2007). a cost effective strategy is required in order to provide an efficient and sustainable control of bean infestation by bruchids. a combination of genetic resistance and biological and cultural control methods presents a sustainable way introduction the common bean (phaseolus vulgaris l) is a widely cultivated legume that originated in the new world, which has been domesticated in meso and south america (chacon et al., 2005). dry beans remain the primary source of dietary protein carbohydrates, minerals and fiber in most developing countries, making them the third most important food legume crop worldwide (singh and muñoz, 1999). the small-scale agriculture of the common bean is constrained by the multiplicity of biotic and abiotic factors that http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.67694 ndiez@espol.edu.ec 115bernal, sosa, galindo-castro, and diez: two-dimensional gel electrophoresis to identify arcelins from phaseolus vulgaris with inmuno-proteomic analysis to deal with this problem. in efforts to develop bruchid-resistant beans, researchers have identified and introgressed different genetic resistance factors from wild relatives into common bean. the principal resistance factors in mature bean seeds are arcelins (osborn et al., 1988a; osborn et al., 1988b; zaugg et al., 2013). arcelins (arcs) belong to the lectin-like family described in eight allelic variants in various accessions of the wild common bean, p. vulgaris, which exhibit different levels of resistance to bruchid insect pests. they are seed storage proteins associated with lectin or the arcelin-phytohaemagglutinin-alpha amylase inhibitor (apa) complex locus (zaugg et al., 2013). although homologous to lectins, arcelins have a different intrinsic specificity for complex sugars, creating a mechanism of toxicity to bruchids, as opposed to the monosaccharide-binding affinity of true lectins (fabre et al., 1998; blair et al., 2010). the toxic properties of arcelins may be related to their ability to recognize and interact with glycoproteins and other constituents of the digestive tract membrane, as well as to their capacity to directly bind to the intestinal cells of insects (minney et al., 1990; fabre et al., 1998; paes et al., 2000). one or two dimensional sodium dodecyl sulfate gel electrophoresis (sds-page) techniques have been used for seed protein characterization to distinguish andean bean genotypes from those of mesoamerica according to the electrophoretic mobility of phaseolins (gepts et al., 1986; gepts and bliss, 1986; kami et al., 1995). additionally, in spite of the genetic studies that have been carried out and the approaches that have been used to study the p. vulgaris proteome (natarajan et al., 2013; parreira et al., 2016), the unique identification of arcelins in the different varieties is complicated. the present study provides the first inmuno-proteomic approach used for the characterization of arcelins from the common bean, p. vulgaris, as a preliminary germplasm characterization. materials and methods seed material mature seeds from eight common bean (p. vulgaris) accessions from the germplasm bank of inia-ceniap (maracay-venezuela) (10º17’14’’ n, 67º36’02’’ w, and 480 m a.s.l.) were used. information about the germplasm used in the present study (passport data) was published by gamero et al. (2010). the seeds were selected from different states of venezuela, showing dissimilar commercial values, consumer preferences and seed color. commercial seeds corresponded to the states of victoria, tacarigua, montalban, and tenerife, and study cultivars nag-7s, dor-500, mgm-08-02-026 and mgm-10-02-108 were also selected. protein extraction and samples preparation dry beans were milled, and 100 mg of flour were suspended in 20 mm borate buffer ph 9 with 30 µg ml-1 of a protease inhibitor mix (amersham biosciences, uk) and stirred for 1 h at 37ºc. the samples were then centrifuged for 15 min (14,000 g) at 4ºc, and the supernatant was used for the assays. protein determination the protein concentration was determined with the bradford method (1976) using the bio-rad assay reagent (bio-rad, usa) and bovine serum albumin as the standard. polyacrylamide gel electrophoresis the proteins were separated with sds-page according to the method of laemmli (1970). brief ly, 20 ug of proteins were dissociated with heating at 90°c for 5 min in the presence of a denaturing buffer (20 mm tris-hcl ph 8.6 containing 1% sds, 8.3% glycerol and 0.5% 2-mercaptoethanol) and separated with electrophoresis in 12% polyacrylamide gels. the proteins were stained with coomassie brillant blue and destained in 7% acetic acid. two-dimensional electrophoresis (2-de) 2-de was performed as described by o’farrell (1975); 1-d isoelectric focusing (ief) was conducted in a zoom® ipgrunner™ (invitrogen, usa), whilst the sds-page was carried out using a mini-protean ii (biorad, usa). each sample was run in triplicate. the protein samples were diluted in a rehydration solution (de streak™, amersham biosciences, uk) with 1% ipg buffer ph 3-10 to a final volume of 155 µl (zoom® ipgrunner™ cassettes, invitrogen, usa) in a 7 cm ipg strip (amersham bio-sciences, uk), ph 3-10 overnight; the proteins were then focused at a maximum voltage of 2,000 v. after ief, the proteins were reduced and alkylated by soaking the ipg strips in the equilibration buffer (6m urea, 2% sds, 30% glycerol, 50 mm tris-hcl, ph 8.8) containing 1% dtt for 15 min at room temperature and then equilibrated in 4% iodoacetamine (iaa) for 15 min. the equilibrated ipg strips were sealed on top of the sds-page gel (12% polyacrylamide) using 0.5% agarose. the 2-d sds-page was carried out using a tris-glycine-sds buffer system at 200 v until the 116 agron. colomb. 36(2) 2018 dye front reached the bottom edge of the gel. the protein spots were visualized with staining using plusone™ silver staining kit (amersham bio-sciences, uk). immunoassays the proteins from the 2-d sds-page were transferred at 100 v for 1 h to a nitrocellulose membrane for western blot analysis. the membrane was ponceau stained for 1.5 min to visualize the transferred protein and air dried. the membranes were re-wetted in a blocking solution composed of 2% non-fat dry milk in tris-buffered saline (tbs) with 0.5% tween-20 (ttbs) and finally incubated for 1 h. the membrane was then probed for lectin-like proteins during 1 h of incubation with rabbit anti-lectin polyclonal antibodies (sparvolli and bollini, 1998) diluted at 1:6000 in a blocking mixture at 1:5 in ttbs. the immune serum was pre-absorbed overnight with 100 ng of bean f lour from arcelin-null p. vulgaris in 1 ml of tbs to eliminate any unspecific cross-reactivity (lioi et al., 2003). the bound antibodies were detected with horseradish peroxidase conjugated anti-rabbit igg antibodies (1:2000 in ttbs) using the ecl™ western blotting detection reagents (ge healthcare life sciences, uk), following the manufacturer’s instructions. the image of the chemiluminescent signals was recorded on an x-ray film and developed according to standard procedures in a darkroom. image analyses 2-de protein patterns were obtained as digitalized images using a high-resolution system (proxcision, perkinelmer, inc., usa). spot detection, quantitation, and analysis were performed using phoretix 2d (nonlinear dynamics, uk). protein identification spots of interest were excised, picked and placed in a 96-well plate using the protein picking workstation proxcision (perkinelmer, inc., usa). the multiprobe ii plus ht ex (perkinelmer, inc., usa) robotic liquid handling system was used for enzymatic digestion. brief ly, the method involves the following steps: (i) reduction with 10 mm dtt; (ii) alkylation with 55 mm iaa; (iii) overnight tryptic digestion (6 ng µl-1 enzyme); (v) sample loading onto maldi target using 1 µl of the tryptic digests mixed at 1:1 with a matrix solution (a saturated solution of α-cyano4-hydroxyxinnamic acid in 0.1% tfa-acetonitrile 50:50). a maldi protof™ 2000 (perkinelmer, inc., usa) was used for peptide analysis. calibration was performed using a commercial mixture of peptides, pepmix (perkin elmer, inc., usa), of known molecular masses. tofworks™ 1.0 (perkinelmer, inc., usa) was used for the data processing and for the peak list generation. the most intense peaks of the obtained spectra were identified with mascot pmf searching (http://www.matrixscience.com) using the swiss-prot and ncbi databases. results and discussion different methods have been used for the identification and characterization of seed storage proteins in beans, including protein chemistry for purification of storage proteins for further structural and functional studies, proteomics protocols, and immunoassay techniques (osborn et al., 1988a; osborn et al., 1988b; fabre et al., 1998; sparvolli and bollini, 1998; paes et al., 2000; lioi et al., 2003; zaugg et al., 2013). moreover, in a previous study (bernal et al., 2006), an approximation of the comparative immunoassay technique with antibodies against the lectin family was used; however, the technique was nonspecific for the identification of proteins with mass spectrometry. the present study proposes a combination of proteomics and immunoassays techniques to successfully display the entire arcelin catalogue of p. vulgaris for comparative purposes. from the lectin family, arcelins were described as proteins associated with the inhibition of some bruchid species development. although initially found in a limited number of wild common bean accessions from mexico, approximately 10% of wild common bean accessions from mesoamerica express arcs. until recently, arcs were thought to be restricted to wild accessions of common bean, but arcelinlike sequences were obtained from other phaseolus species (osborn et al., 1988a; osborn et al., 1988b). proteins of 30 p. vulgaris commercial accessions from a germplasm bank were first analyzed with sds-page to select the varieties that presented greater differences in the regions corresponding to the proteins of interest, in this case arcelins; these differences were visualized with image analysis programs (fig. 1). figure 1 shows the first selection of seeds with important differences in the 25-40 kda range, where the majority of arcelins resolved (dotted boxes on the image, fig.1). after this analysis, only 8 accessions (fig.1: 1, 2, 4, 8, 15, 18, 22 and 25) were selected and further analyzed with two-de. the comparative analysis of the proteome images using phoretix 2d revealed an average of 104 spots on the different proteomes from p. vulgaris (fig. 2 b-i). these experiments were performed in triplicate for each accession. 117bernal, sosa, galindo-castro, and diez: two-dimensional gel electrophoresis to identify arcelins from phaseolus vulgaris with inmuno-proteomic analysis the immuno-detection of the arcelins was obtained from the 2-de gels of extracted proteins from a commercial variety by using a specific immune serum against this family of proteins. figure 2a shows the results of the immunoblot, with only a few spots detected in the range of 33-35 kda and 5.5-5.7 ph, which correspond to the characteristics of arcelins. the immunoblot image was used as a reference to identify the same group of proteins in each proteome with phoretix 2d (fig. 2 b-i). the protein spot patterns were different in each p. vulgaris proteome, suggesting the presence of different arcelins in each case, although it was not possible to distinguish between subgroups of arcelins with this approach. we observed the presence of two, three, four and five spots related to the range of molecular weight and inmuno-detection of arcelins (fig. 2). some authors have stated that the more promising arcelin variants that confer insect resistance are arcelin-1, arcelin-5 and arcelin-8 (osborn et al., 1988a; zaugg et al., 2013); however, there is not much information on the presence of other variants and the role of these proteins in bruchid toxicity is not clear. moreover, genetic studies suggest that resistance to storage pests in fact depends on a combination of proteins from the apa locus (arcelin, phytohemagglutinin and α-amylase inhibitor), in which case the participation of the arcelin family can play a fundamental role (blair et al., 2010). more profound mass spectrometry analysis is needed to elucidate which arcelin variants are expressed in these common bean accessions. it is worth noting that assayed commercial varieties have shown spots related to arcelins (fig. 2). it is interesting to observe this high frequency of arcelins in the venezuelan commercial varieties of p. vulgaris. as shown in table 1, it was possible to identify a group of peptides related to arcelins (98% identity) with mass spectrometry. despite the tools described in this paper, it was not possible to determine the type of arcelins present in each variety. these results further confirmed the arcelin nature of the immune-detected spots. the large-scale study of the p. vulgaris proteome has been described in previous studies (natarajan et al., 2013; figure 1. sds-page of extracted proteins from 30 p. vulgaris accessions. kda 40 40 25 25 kda mw 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 mw 40 25 40 25 mw 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 mw kda 118 agron. colomb. 36(2) 2018 table 1. peptide sequences and mass-specs for arcelin identification. theoretical pi: 6, 16 / mw (average mass) 29375.87 / mw (monoisotopic mass): 29357.62. mass position peptide sequence 4564.2340 125 165 dyflglfnkpddpeahivavvfdtssnqieidmnsispvar 3718.7547 215 248 vlndwvsvgfsatsglydptsethdvlswsfssk 3401.7627 6 36 llslalflvllthansasetsfnftsfdtnk 1369.5875 203 214 cnfstssvhmek 1217.6736 37 48 lilqgdasvssk 1205.5215 58 69 gngdptvdsmgr 1092.5068 249 257 fsqhttser 1022.5517 193 202 aslvypsgtk 813.3989 128 188 itydssk 772.4927 49 55 gqllltk 610.2831 173 177 yngek 608.2886 80 85 dsttgk 516.2889 189 192 nnlr 502.2983 178 181 vevr figure 2. (a) 2-de immunoblot of extracted proteins from a commercial variety of p. vulgaris. (b-i) 2-de of extracted proteins from eight different accessions. immuno-detection of the arcelin region with a specific antibody (a). circles highlight the two-de region corresponding to arcelins in the different proteomes according to the immunoblot and the phoretix 2d profile analysis. nl ph 10 – 3 nl ph 10 – 3 ph 10 – 3 40 25 60 15 20 30 90 40 25 60 15 20 30 90 40 25 60 15 20 30 90 220 220 220 d g a e h b f i c 119bernal, sosa, galindo-castro, and diez: two-dimensional gel electrophoresis to identify arcelins from phaseolus vulgaris with inmuno-proteomic analysis parreira et al., 2016); however, it does not present a useful tool for the study of protein families of interest, such as lectins. the inmuno-proteomic approach described in this study is a reliable alternative technique to easily localize/ identify a subset of proteins from complex bidimensional gels. this is the first immuno-proteomic approach used for the characterization of arcelins from p. vulgaris. acknowledgments this study was supported by a grant from the second biotechnology program fonacit-bid (projects 2004000410 and 200500068). the authors are grateful to dr. roberto bollini from the institute of biology and biotechnology (milan, italia) for providing us with the lectin-like antibodies and to delis pérez ms (inia-ceniap) for providing us with the p. vulgaris germplams accessions. literature cited bernal, c., i. galindo-castro, d. perez, and n. diez. 2006. application of comparative proteomics for the identification of proteins in phaseolus vulgaris associated with resistance to pests. agron. trop. 56(4), 555-559. blair, w.m., s. prieto, m.l. díaz, h.f. buendía, and c. cardona. 2010. linkage disequilibrium at the apa insecticidal seed protein locus of common bean (phaseolus vulgaris l.). bmc plant biol. 10(79), 1-15. doi: 10.1186/1471-2229-10-79 bradford, m. 1976. a rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. anal. biochem. 72, 278-84. chacón  s, m.i., b. pickersgill, and d.g. debouck. 2005. domestication patterns in common bean (phaseolus vulgaris l.) and the origin of the mesoamerican and andean cultivated races. theor. appl. genet. 110(3), 432-444. doi: 10.1007/ s00122-004-1842-2 fabre, c., h. causse, l. mourey, j. koninkx, m. rivière, h. hendriks, g. puzo, j.p. samana, and p. rougé. 1998. characterization and sugar-binding properties of arcelin-1, an insecticidal lectinlike protein isolated from kidney bean (phaseolus vulgaris l. cv.raz-2) seeds. biochem. j. 329(3), 551-560. doi: 10.1042/ bj3290551 gepts, p. and f.a. bliss. 1986. phaseolin variability among wild and cultivated common beans (phaseolus vulgaris) from colombia. econ. bot. 40(4), 469-478. doi: 10.1007/bf02859660 gepts, p., t.c. osborn, k. rashka, and f.a. bliss. 1986. phaseolinprotein variability in wild forms and landraces of the common bean (phaseolus vulgaris): evidence for multiple centers of domestication. econ. bot. 40, 451-468. doi: 10.1007/bf02859659 gamero, m., a. laurentin, c. bernal, i. galindo, and n. diez. 2010. toxicidad in vivo y proteómica comparativa para el estudio de la expresión de proteínas con actividad insecticida presentes en semillas de phaseolus vulgaris l. revista de estudios transdisciplinarios 2(1), 101-109. kami, j.v., v. poncet, v. geffroy, and p. gepts. 1995. development of four phylogenetically-arrayed bac libraries and sequence of the apa locus in phaseolus vulgaris. theor. appl. genet. 112(6), 987-998. doi: 10.1007/s00122-005-0201-2 laemmli, u.k. 1970. cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage t4. nature 227, 680-685. doi: 10.1038/227680a0 lioi, l., f. sparvoli, i. galasso, c. lanave, and r. bollini. 2003. lectin related resistance factors against bruchids evolved through a number of duplication events. theor. appl. genet. 107(5), 814-822. doi: 10.1007/s00122-003-1343-8 minney, b.h.p., a.m.r. gatehouse, p. dobie, j. dendy, c. cardona, and j.a. gatehouse. 1990. biochemical bases of seed resistance to zabrotes subfasciatus (bean weevil) in phaseolus vulgaris (common bean); a mechanism for arcelin toxicity. j. insect physiol. 36(10), 757-767. doi: 10.1016/0022-1910(90)90049-l obeng-oferi, d. 2007. the use of botanicals by resource poor farmers in africa and asia for the protection of stored agricultural products. stewart postharv. rev. 3(6), 1-8. doi: 10.2212/ spr.2007.6.10 o’farrell, p. 1975. high resolution two-dimensional electrophoresis of proteins. j. biol. chem. 250(10), 4007-4021. osborn, t.c., m. burow, and f. bliss. 1988a. purification and characterization of arcelin seed protein from common bean. plant physiol. 86(2), 399-405. doi: 10.1104/pp.86.2.399 osborn, t.c., d.c. alexander, s.s. sun, c. cardona, and f. bliss. 1988b. insecticidal activity and lectin homology of arcelin seed proteins. science 240(4849), 207-210. doi: 10.1126/ science.240.4849.207 paes, n.s., i.r. gerhardt, m.v. coutinho, m. yokoyama, e. santana, n. harris, m.j. chrispeels, and m.f. grossi de sá. 2000. the effect of arcelin-1 on the structure of the midgut of bruchid larvae and immunolocalization of the arcelin protein. j. insect physiol. 46(4), 393-402. doi: 10.1016/s0022-1910(99)00122-5 parreira, j.r., j. bouraada, m.a. fitzpatrick, s. silvestre, a. bernardes da silva, j. marques da silva, a.m. almeida, p. fevereiro, a.f.m. altelaar, and s.s. araújo. 2016. differential proteomics reveals the hallmarks of seed development in common bean (phaseolus vulgaris l.). j. proteom. 143, 188-198. doi: 10.1016/j. jprot.2016.03.002 si ng h, s .p. a nd c .g. mu ñoz . 1999. resist a nce to com mon bacteria l blight a mong phaseolus species and common bean improvement. crop sci. 39(1), 80-89. doi: 10.2135/ cropsci1999.0011183x003900010013x sparvolli, f. and r. bollini. 1998. arcelin in wild bean (phaseolus vulgaris l.) seeds: sequence of arcelin 6 shows it is a member of the arcelin 1 and arcelin 2 subfamily. genet. resour. crop evol. 45(4), 383-388. doi: 10.1023/a:1008682917192 zaugg, i., c. magni, d. panzeri, m.g. daminati, r. bollini, b. benrey, s. bacher, and f. sparvoli. 2013. ques, a new phaseolus vulgaris genotype resistant to common bean weevils, contains the arcelin-8 allele coding for new lectin-related variants. theor. appl. genet. 126(3), 647-661. doi: 10.1007/s00122-012-2008-2 http://dx.doi.org/10.1186/1471-2229-10-79 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-004-1842-2 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-004-1842-2 http://dx.doi.org/10.1042/bj3290551 http://dx.doi.org/10.1042/bj3290551 http://dx.doi.org/10.1007/bf02859660 http://dx.doi.org/10.1007/bf02859659 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-005-0201-2 http://dx.doi.org/10.1038/227680a0 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-003-1343-8 http://dx.doi.org/10.1016/0022-1910(90)90049-l http://dx.doi.org/10.2212/spr.2007.6.10 http://dx.doi.org/10.2212/spr.2007.6.10 http://dx.doi.org/10.1104/pp.86.2.399 http://dx.doi.org/10.1126/science.240.4849.207 http://dx.doi.org/10.1126/science.240.4849.207 http://dx.doi.org/10.1016/s0022-1910(99)00122-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.jprot.2016.03.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.jprot.2016.03.002 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1999.0011183x003900010013x http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1999.0011183x003900010013x http://dx.doi.org/10.1023/a:1008682917192 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-012-2008-2 <i>organic substrate and organic foliar fertilizer effect on chlorophyll index and growth in umbuzeiro seedlings</i> received for publication: 18 january, 2018. accepted for publication: 28 july, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.69866 1 universidade federal de viçosa, viçosa (brasil). 2 universidade estadual paulista, jaboticabal (brasil). 3 universidade federal da paraíba, bananeiras (brasil). * corresponding autor: cassio.alian216@gmail.com agronomía colombiana 36(2), 152-157, 2018 organic substrate and organic foliar fertilizer effect on chlorophyll index and growth in umbuzeiro seedlings efectos de substratos orgánicos y fertilizantes orgánicos foliares en el crecimiento e índices de clorofila en plántulas de umbuzeiro alian cássio pereira cavalcante1*, adailza guilherme cavalcante2, josinaldo da silva henrique3, josé flavio cardoso zuza3, murielle magda medeiros dantas3, and raunira da costa araújo3 abstract resumen the umbuzeiro (spondias tuberosa arr. cam.) is a fruit tree originating from the caatinga biome that enjoys high acceptance in the market for in natura consumption or industrialized products; as a result, its cultivation has become of great importance for the region of northeast brazil. the objective was to evaluate growth, substrate temperature and chlorophyll indices in umbuzeiro seedlings at organic substrate levels and with organic foliar fertilizer (ecolife®) applications. the experimental design was a randomized block with a factorial arrangement of 5×2, with four replicates and three plants per experiment unit. the factors corresponded to the proportions of the organic compost to the substrates (0, 25, 50, 75 and 100%), with and without foliar applications of 1% organic foliar fertilizer. the growth, leaf area and chlorophyll indices of the umbuzeiro seedlings were higher in the treatments with organic compost and foliar applications of organic foliar fertilizer. el umbuzeiro (spondias tuberosa arr. cam.) es un árbol frutal originario del bioma caatinga con gran aceptación en el mercado para consumo in natura o productos industrializados. debido a esto, su cultivo ha adquirido gran importancia para la región del nordeste brasileño. el objetivo fue evaluar el crecimiento, temperatura del sustrato e índices de clorofila en plántulas de umbuzeiro en niveles de compuestos orgánicos en el sustrato y aplicación foliar de fertilizante foliar orgánico (ecolife®). el delineamiento experimental utilizado fue en bloques al azar, con arreglo factorial de 5×2, con cuatro repeticiones y tres plantas por unidad experimental. los factores corresponden a las proporciones de compuesto orgánico a los sustratos (0, 25, 50, 75 y 100%) en el sustrato con y sin aplicación foliar de fertilizante foliar orgánico a 1%. el crecimiento, área foliar e índices de clorofila de plántulas de umbuzeiro fue mayor en los tratamientos con compuesto orgánico y aplicación foliar de fertilizante orgánico. key words: spondias tuberosa, organic inputs, native fruit. palabras clave: spondias tuberosa, insumos orgánicos, frutal nativo. because of its pleasant, refreshing, acidic taste with high antioxidant activity (zeraik et al., 2016). the umbuzeiro is a species highly adapted to semi-arid regions, with long periods of drought in the dry season. this fruit represents an additional income for farmers in the dry season because it is a nutritious food for humans (lins neto et al., 2010). despite the high demand in the northeastern region for umbu fruits, there are no commercial plantations and production is exclusively extractive (costa et al., 2015). this species is dicotyledonous and can be propagated by cutting, grafting or, predominantly, seeds. the plants originating from seeds have pivotal roots, a structure that introduction in the present study, some responses by umbuzeiro (spondias tuberosa arr. cam.) to organic inputs were evaluated. the umbuzeiro is an endemic plant of the caatinga biome characterized by a seasonally dry tropical forest (mertens et al., 2017). among the tropical and subtropical fruits grown in the northeast region of brazil, fruits of the genus spondias, such as umbu (spondias tuberosa) and umbu-cajá (spondias sp.), are generally consumed in natura, as juice and in the form of ice cream (galvão et al., 2011; medeiros et al., 2015). umbu fruit has great prominence and acceptance by consumers in the north and northeast of brazil, mainly http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.69866 cassio.alian216@gmail.com 153pereira cavalcante, cavalcante, da silva henrique, cardoso zuza, medeiros dantas, and da costa araújo: organic substrate and organic foliar fertilizer effect... cannot be observed in the plants originating from cuttings. seed-derived plants become more resistant to tipping caused by strong winds (reis et al., 2010). in order to evaluate adaptation of spondia tuberosa in different conditions, the response of its root system to soil changes should be evaluated. additionally, seedling growth and development with the use of organic substrates and fertilizers that improve soil and consequently the plant’s nutrition should be monitored for the development of this species in natural conditions (cruz et al., 2016; mertens et al., 2017). the use of organic fertilization in agriculture with crop residues and animal manure has been highlighted as one of the main strategies for agriculture with sustainable use and management, especially in regions with low fertility soils (chiti et al., 2012; ansari and mahmood, 2017). when properly managed, organic residues from agricultural activities such as crop residues and animal manure, can also be used as substrates for seedling production (cavalcante et al., 2016; mota et al., 2018). organic fertilizers stimulate the production of extracellular enzymes (medeiros et al., 2014) that contribute to the gradual release of nutrients and substances that stimulate plant growth (silva et al., 2013). because of the scarcity of information on the development of umbuzeiro seedlings, the objective was to evaluate the growth, substrate temperature and chlorophyll indexes in umbu seedlings at organic compound levels in the substrate and with organic foliar fertilizer applications. materials and methods this experiment was conducted from july to october, 2015 in a protected environment belonging to the center for human, social and agricultural sciences (cchsa) at the federal university of paraíba (ufpb), bananeirasparaíba, brazil. the experiment design used randomized blocks in a 5×2 factorial arrangement, with four replicates and three plants per experiment unit. the factors corresponded to the substrates for sowing (0, 25, 50, 75 and 100% of organic compound) in the substrate, with and without foliar applications of 1% organic foliar fertilizer (ecolife®, palm harbour, florida, usa). the composition of the organic foliar fertilizer is described in supplementary material 1. for the preparation of the organic compound, rabbit manure was used and rest of cultures (brachiaria, common bean and jackfruit). the soil used was collected at a depth of 0 to 20 cm in a dystrophic yellow latosol classified according to the criteria of the brazilian soil classification system sibcs (embrapa, 2013). the foliar application of the organic fertilizer was carried out at 20, 40 and 60 d after transplanting the seedlings to the bag, at a concentration of 1% of the organic input. the seeds were collected in the riachão municipal district, paraíba, brazil. then, the seeds were taken to the soil laboratory, where the endocarp was removed with sandpaper (number 120) in the distal part of the seeds to avoid damaging the embryo (melo et al., 2012). the seeds were allowed to germinate on polyethylene trays containing vermiculite as the substrate, with emergence starting 25 d after sowing, with a duration of 10 d. after 40 d of emergence, the seedlings were transplanted to 18×30 cm polyethylene bags. after 90 d, when the seedlings were fit to be taken to the field, the following biometric variables were analyzed: stem diameter, which was measured with a digital caliper, plant height, with a ruler graduated in centimeters, number of leaves, leaf area, a, b and total chlorophyll indexes, which were measured with a portable chlorophyll meter (clorofillog® cfl 1030, falker, brazil) and substrate temperature at 12 pm with the help of a digital infrared thermometer (ak35new, akso, brazil). the data were compiled to perform an analysis of variance (f test, p≤0.05). the mean values for the organic foliar fertilizer application were compared by the f test, which in this case was conclusive; the means of the substrate composition were compared by regression. a statistical analysis was carried out using sisvar version 5.3 (ferreira, 2011). table 1. data of chemical analysis of the soil and the organic compound used in the substrate composition. sources **ph h2o p mg dm-3 k+ na+ h+al3+ al3+ ca+ mg2+ bs ctc v m om g kg-1-------------------------------cmolc dm -3----------------------------------------%------soil 4.57 16.17 0.26 0.09 12.46 0.55 2.40 1.45 4.21 16.67 25.25 11.55 9.48 oc 6.84 233.5 9.53 2.67 4.54 0.00 6.30 6.70 25.18 29.72 84.72 0.00 164.0 * ph in water; oc: organic compost; bs: base sum (ca2+ + mg2+ + k+); ctc: cation exchange capacity [bs + (h+ + al3+); v: saturation by exchangeable bases (bs/ctc)*100; om: organic matter; m: al+3 saturation. 154 agron. colomb. 36(2) 2018 results and discussion the analysis of variance (tab. 2) verified that the organic compound × foliar fertilization interaction exerted a significant inf luence on the plant height, stem diameter, number of leaves, leaf area, chlorophyll b index, and total chlorophyll index and an isolated effect on the substrate temperature and chlorophyll a index. the height of the umbuzeiro seedlings was higher in the treatments with organic compost with up to 50% of the organic compound in the substrate and foliar fertilization with organic foliar fertilizer at 90 d after transplanting the seedlings in polyethylene bags (fig. 1a). according to cruz et al. (2016), the use of 40 to 50% organic matter with bovine manure in the substrate provided better growth of the umbuzeiro seedlings because of nutritional balance in the substrate, increasing the availability of nutrients to the seedlings. organic fertilizers cause the production of extracellular enzymes (medeiros et al., 2014) as a result of maintenance and stimulation of enzymatic activity in the presence of the organic material (li et al., 2018a). this contributes to the gradual release of nutrients and substances that stimulate plant growth (silva et al., 2013). the foliar application of organic fertilizer may have contributed simultaneously to the growth of the umbuzeiro seedlings. the treatments with organic compost and applications of organic foliar fertilizer at the estimated dose of 46.9% of the organic compound in the substrate provided the best seed diameters of the seedlings (fig. 1b). these results may have resulted from improvement in nutrient balance of the substrate, as well as the improvement in water availability and nutrient retention near the root, which is a limiting factor for growth in umbuzeiro plants (mertens et al., 2017). the addition of organic matter increases the contents of fulvic acid and humic acid in the organic table 2. summary of analysis of variance, including mean values of the variables plant height (ph), stem diameter (sd), number of leaves (nl), leaf area (la), substrate temperature (st), chlorophyll a index (ica), chlorophyll b index (icb) and total chlorophyll index (ict). sv df ph sd nl la st ica icb ict block 3 17.95* 0.02ns 8.73ns 1.75 0.29 3.00 0.49ns 4.42 proportion (p) 4 126.72** 2.78** 492.96** 47.97** 67.85** 31.47** 2.68ns 51.02** foliar fertilizer (ff) 1 1010.02** 0.22ns 90.00** 11.02ns 1.22ns 0.40ns 0.62ns 0.02ns p x ff 4 594.90** 5.78** 60.32** 18.90* 1.97ns 19.52ns 3.43* 51.40** residue 27 4.34 0.08 4.91 1.75 1.12 6.92 1.21 4.42 total 39 cv (%) 5.66 7.23 10.36 16.11 3.78 9.86 14.94 8.78 sv: source of variation; df: degrees of freedom; cv: coefficient of variation; ** and * significant at 1% and 5% probability, respectively; ns: not significant at 1% and 5% probability. ec y=50.07 0.136x** r2=0.90 es y=24.23 0.0062x 0.0021x2** r2=0.95 ec y=3.2061 + 0.075x 0.0008x2** r2=0.97 es y=2.9457 + 0.0182x** r2=0.92 0 25 7550 100 s te m d ia m et er ( m m ) 0 4 5 6 3 2 1 doses of organic compost (%) b 0 25 7550 100 p la nt h ei gh t ( cm ) 0 40 50 60 30 20 10 doses of organic compost (%) a figure 1. plant height (a) and stem diameter (b) of the umbuzeiro seedlings in organic substrate with ec (___) and without es (---) organic foliar fertilizer applications. *significant at 1% and ** significant at 5% probability. 155pereira cavalcante, cavalcante, da silva henrique, cardoso zuza, medeiros dantas, and da costa araújo: organic substrate and organic foliar fertilizer effect... matter, which can favor the growth and development of seedlings (bacilio et al., 2016). for the number of leaves per umbuzeiro plant, the treatments with organic compounds at the estimated dose of 54.4% with organic foliar fertilizer applications and 84% organic compound in the substrate without organic foliar fertilizer provided the best results (fig. 2a). the addition of leaf fertilization with an organic foliar fertilizer increases the availability of nitrogen to plants, as well as a plant’s resistance to pathogens (nascimento et al., 2008), which may have favored an increase in the number of leaves and leaf area in the umbuzeiro seedlings in this study (fig. 2b). the organic foliar fertilizer ecolife® is a commercial product composed of biof lavonoids; in addition to improving plant resistance to stress, this product has a synergistic action between its components and can regulate vegetative vigor, causing better growth in plants (cavalcanti et al., 2006; furtado et al., 2010). the temperature was higher in the substrates with more than 75% organic compound, which may have increased the accumulation of heat and, consequently, the temperature (fig. 2c). according to li et al. (2017), soil temperature may directly inf luence seedling growth. the increase of organic matter in a substrate can raise its temperature and consequently inf luence the growth of seedlings (hartley and ineson, 2008; conant et al., 2011; moinet et al., 2018). the chlorophyll a and b rates increased in the organic foliar fertilizer treatments. for the total chlorophyll index, the best results were obtained in the treatments without applications of the organic foliar fertilizer at an estimated dose of 58% organic compound in the substrate (fig. 3). in order to obtain a better balance of organic residues in the substrate, it is possible to provide better conditions and relative chlorophyll indexes in the seedlings, which may favor light uptake by chlorophyll and consequently improve the photosynthetic regulation of the plants (braga et al., 2017; li et al., 2018b). according to mota et al. (2018), the evaluation of chlorophyll in seedlings growing in substrates with organic residues is a quick and simple way to increase the quality of seedlings. ec y=11.84 + 0.7283x 0.0067x2** r2=0.97 es y=8.5429 + 0.4876x 0.0029x2** r2=0.99 ec y=14.281 + 0.0491 0.001x2** r2=0.95 es y=17.399 0.057x** r2=0.94 y=25.447 0.1052x + 0.0021x2** r2=0.94 0 25 7550 100 le af a re a (c m 2 pl an t-1 ) 0 12 16 20 8 4 doses of organic compost (%) b 0 25 7550 100 s ub st ra te te m pe ra tu re ( °c ) 0 30 40 20 10 doses of organic compost (%) c 0 25 7550 100 n um be r of le av es 0 25 30 35 20 15 10 5 doses of organic compost (%) a figure 2. number of leaves (a), leaf area (b) and substrate temperature (c) in the umbuzeiro seedlings in the organic substrate with ec (___) and without es (---) organic foliar fertilizer applications. * significant at 1% and ** significant at 5% probability. 156 agron. colomb. 36(2) 2018 figure 3. chlorophyll a index (a), chlorophyll b index (b) and total chlorophyll index (c) in the umbuzeiro seedlings in the organic substrate with ec (___) and without es (---) foliar applications of the organic foliar fertilizer. * significant at 1% and ** significant at 5% probability. conclusions the substrate with up to 58% of the estimated dose of organic compound with organic foliar fertilizer applications provided better growth in terms of height, stem diameter and number of leaves. the temperature of the substrate increased regardless of the proportion of the substrate or the application of the organic foliar fertilizer. the indexes of chlorophyll a and b were higher in treatments with the organic foliar fertilizer up to the dose of 50% organic compound in the substrate, and the total chlorophyll was higher in the treatments without the organic fertilizer at the estimated dose of 58% organic compound in the substrate. literature cited ansari, r.a. and i. mahmood. 2017. optimization of organic and bio-organic fertilizers on soil properties and growth of pigeon pea. sci. hortic. 226, 1-9. doi: 10.1016/j.scienta.2017.07.033 bacilio, m., m. moreno, and y. bashan. 2016. mitigation of negative effects of progressive soil salinity gradients by application of humic acids and inoculation with pseudomonas stutzeri in a salt-tolerant and a salt-susceptible pepper. appl. soil ecol. 107, 394-404. doi: 10.1016/j.apsoil.2016.04.012 braga, b.b., f.h. nunes junior, r.m. barbosa, p.o.b. brito, k. martins, p.h.a. medeiros, and f.a. gondim. 2017. biomass production and antioxidative enzyme activities of sunf lower plants growing in substrates containing sediment from a tropical reservoir. j. agric. sci. 9(5), 95-106. doi: 10.5539/jas. v9n5p95 cavalcante, a.g., r.c. araújo, a.c.p. cavalcante, a.s. barbosa, m.a. diniz neto, b.f. matos, d.s. oliveira, and j.f.c. zuza. 2016. production of yellow passion fruit seedlings on substrates with different organic compounds. afr. j. agric. res. 11(12), 1086-1091. doi: 10.5897/ajar2015.10777 cavalcanti, f.r., m.l.v. resende, a.b. zacaroni, p.m. ribeiro junior, j.c.b. costa, and r.m. souza. 2006. acibenzolar-s-metil e ecolife na indução de respostas de defesa do tomateiro contra a mancha bacteriana (xanthomonas vesicatoria). fitopatol. bras. 31(4), 372-380. doi: 10.1590/s0100-41582006000400007 chiti, t., l. gardin, l. perugini, r. quarantino, f.p. vaccari, f. miglietta, and r. valentini. 2012. soil organic carbon stock assessment for the different cropland land uses in italy. biol. fert. soils. 48, 9-17. doi: 10.1007/s00374-011-0599-4 conant, r.t., m.g. ryan, g.a. agren, h. birge, e.a. davidson, p.e. eliasson, s.e. evans, s.d. frey, c.p. giardina, f.m. hopkins, r.h. nen, m.u.f. kirschbaum, j.m. lavallee, j.l. feld, w.j. parton, j.m. steinweg, m.d. wallenstein, j.a.m. wetterstedt, and m.a. bradford. 2011. temperature and soil organic matter decomposition rates-synthesis of current knowledge and a way forward. global change biol. 17, 3392-3404. doi: 10.1111/j.1365-2486.2011.02496.x ec y=30.6 es y=26.04 + 0.054x* r2=0.88 ec y=8.456 0.01193x** r2=0.91 es y=7.3 es y=28.109 + 0.3266x 0.0028x2** r2=0.86 es y=34.14 0 25 7550 100 in de x ch lo ro ph yl l b 4 8 9 10 7 6 5 doses of organic compost (%) b 0 25 7550 100 in de x to ta l c hl or op hy ll 10 40 50 30 20 doses of organic compost (%) c 0 25 7550 100 in de x ch lo ro ph yl l a 10 25 30 35 40 20 15 doses of organic compost (%) a http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2017.07.033 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsoil.2016.04.012 http://dx.doi.org/10.5539/jas.v9n5p95 http://dx.doi.org/10.5539/jas.v9n5p95 http://dx.doi.org/10.5897/ajar2015.10777 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-41582006000400007 http://dx.doi.org/10.1007/s00374-011-0599http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02496.x 157pereira cavalcante, cavalcante, da silva henrique, cardoso zuza, medeiros dantas, and da costa araújo: organic substrate and organic foliar fertilizer effect... costa, f.r., e.r. rêgo, m.m. rêgo, d.g. neder, s.m. silva, and a.p.p. schunemann. 2015. análise biométrica de frutos de umbuzeiro do semiárido brasileiro. biosci. j. 31(3), 682-690. doi: 10.14393/ bj-v31n3a2015-22844 cruz, f.r.s., l.a. andrade, and r.c. feitosa. 2016. produção de mudas de umbuzeiro (spondias tuberosa arruda câmara) em diferentes substratos e tamanho de recipientes. ci. fl. 26(1), 69-80. doi: 10.5902/1980509821092 empresa brasileira de pesquisa agropecuária embrapa. 2013. sistema brasileiro de classificação de solos. (3rd ed.). embrapa, brasilia, brasil. ferreira, d.f. 2011. sisvar: a computer statistical analysis system. ciência e agrotecnologia 35(6), 1039-1042. doi: 10.1590/ s1413-70542011000600001 furtado, l.m., a.c.c. rodríguez, v.s. araújo, l.l.s. silva, and a.m. catarino. 2010. utilização de ecolife® e acibenzolar-smetil (asm) no controle da antracnose da banana em póscolheita. summa phytopathol. 36(3), 237-239. doi: 10.1590/ s0100-54052010000300009 galvão, m.s., n. narain, m.s.p. santos, and m.l. nunes. 2011. volatile compounds and descriptive odor attributes in umbu (spondias tuberosa) fruits during maturation. food res. int. 44, 1919-1926. doi: 10.1016/j.foodres.2011.01.020 hartley, i.p. and p. ineson 2008. substrate quality and the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition. soil biol. biochem. 40, 1567-1574. doi: 10.1016/j.soilbio.2008.01.007 li, j., x. tong, m.k. awasthi, f. wu, s. ha, j. ma, x. sun, and c. he. 2018a. dynamics of soil microbial biomass and enzyme activities along a chronosequence of desertified land revegetation. ecol. eng. 111, 22-30. doi: 10.1016/j.ecoleng.2017.11.006 li, x., j. simunek, h. shi, j. yan, z. peng, and x. gong. 2017. spatial distribution of soil water, soil temperature, and plant roots in a drip-irrigated intercropping field with plastic mulch. eur. j. agron. 83, 47-56. doi: 10.1016/j.eja.2016.10.015 li, y., c. liu, j. zhang, h. yang, l. xu, q. wang, l. sack, x. wu, j. hou, and n. he. 2018b. variation in leaf chlorophyll concentration from tropical to cold-temperate forests: association with gross primary productivity. ecol. indic. 85, 383-389. doi: 10.1016/j.ecolind.2017.10.025 lins neto, e.m.f., n. peroni, and u.p. albuquerque. 2010. traditional knowledge and management of umbu (spondias tuberosa, anacardiaceae): an endemic species from the semiarid region of northeastern brazil. econ. bot. 64, 11-21. doi: 10.1007/s12231-009-9106-3 melo, a.p.c., a. seleguini, m.n. castro, f.a. meira, j.m.s. gonzaga, and k.i. haga. 2012. superação de dormência de sementes e crescimento inicial de plântulas de umbuzeiro. semin. cienc. agrar. 33(4), 1343-1350. doi: 10.5433/1679-0359.2012v33n 4p1343 mertens, j., s. germer, j. germer, and j. sauerborn. 2017. comparison of soil amendments for reforestation with a native multipurpose tree under semiarid climate: root and root tuber response of spondias tuberosa. for. ecol. manage. 396, 1-10. doi: 10.1016/j.foreco.2017.04.010 medeiros, e.v., k.a. notaro, j.a. barros, w.s. morales, a.o. silva, and k.a. moreira. 2014. absolute and specific enzymatic activities of sandy entisol from tropical dry forest, monoculture and intercropping areas. soil tillage res. 145(1), 208-215. doi: 10.1016/j.still.2014.09.013 medeiros, e.v., k.a. notaro, b.m. souza, a.o. silva, g.p. duda, and m.m. silva. 2015. população microbiana, disponibilidade de nutrientes e crescimento de umbuzeiro em substratos contendo resíduos orgânicos. revista caatinga 28(3), 47-53. doi: 10.1590/1983-21252015v28n305rc moinet, g.y.k., j.e. hunt, m.u.f. kirschbaum, c.p. morcom, a.j. midwood, and p. millard. 2018. the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition is constrained by microbial access to substrates. soil biol. biochem. 116, 333-339. doi: 10.1016/j.soilbio.2017.10.031 mota, c.s., f.g. silva, p.d.m. freiberger, d.n. reis, and g.c. méndez. 2018. parameters of physiology, nutrition and quality of eugenia dysenterica dc seedlings grown in organic substrates from the agricultural industry. j. agric. sci. 10(1), 73-84. doi: 10.5539/jas.v10n1p73 nascimento, l.c., a.r. nery, and l.n. rodríguez. 2008. controle de colletotrichum gloeosporioides em mamoeiro, utilizando extratos vegetais, indutores de resistência e fungicida. acta sci. agron. 30(3), 313-319. doi: 10.4025/actasciagron.v30i3.3500 reis, r.v., n. fonseca, c.a.s. ledo, l.s.a. gonçalves, f.l. partelli, m. g.m. silva, and e.a. santos. 2010. estádios de desenvolvimento de mudas de umbuzeiros propagadas por enxertia. cienc. rural 40(4), 787-792. doi: 10.1590/s0103-84782010005000043 silva, c.a.d., e.v. medeiros, c.b. bezerra, w.m. silva, j.a. barros, and u.j. santos. 2013. interferência da incorporação de matéria orgânica no solo no controle da podridão negra da mandioca, causada por scytalidium lignicola. biosci. j. 29(6), 1823-1831. zeraik, m.l., e.f. queiroz, l. marcourt, o. ciclet, i. castro-gamboa, d.h.s. silva, m. cuendet, v.s. bolzani, and j.l. wolfender. 2016. antioxidants, quinone reductase inducers and acetylcholinesterase inhibitors from spondias tuberosa fruits. j. funct. foods 21, 396-405. doi: 10.1016/j.jff.2015.12.009 supplementary material 1. components of the organic foliar fertilizer ecolife®. nitrogen (n) 1% total organic carbon (c.o.) 9.50% density 1.06 g l-1 additives citric acid, polyflavonoids and polyols http://dx.doi.org/10.14393/bj-v31n3a2015-22844 http://dx.doi.org/10.14393/bj-v31n3a2015-22844 http://dx.doi.org/10.5902/1980509821092 http://dx.doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 http://dx.doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-54052010000300009 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-54052010000300009 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2011.01.020 http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.01.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2017.11.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.eja.2016.10.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.10.025 http://dx.doi.org/10.1007/s12231-009-9106-3 http://dx.doi.org/10.5433/1679-0359.2012v33n4p1343 http://dx.doi.org/10.5433/1679-0359.2012v33n4p1343 http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2017.04.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.still.2014.09.013 http://dx.doi.org/10.1590/1983-21252015v28n305rc http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2017.10.031 http://dx.doi.org/10.5539/jas.v10n1p73 http://dx.doi.org/10.4025/actasciagron.v30i3.3500 http://dx.doi.org/10.1590/s0103-84782010005000043 http://dx.doi.org/10.1016/j.jff.2015.12.009 resource-use efficiency in maize production: the case of smallholder farmers in ghana received for publication: 10 february, 2020. accepted for publication: 11 december, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.85069 1 college of management, sichuan agricultural university, chengdu (china). * corresponding author: hege@sicau.edu.cn agronomía colombiana 38(3), 406-417, 2020 abstract resumen this study aimed to evaluate the efficiency with which smallholder maize farmers use their input resources such as land, labor, capital, fertilizers, herbicides, pesticides, and improved seed in maize production. the study used the multi-stage sampling technique to collect cross-sectional data from 600 smallholder maize producers from the northern, brong-ahafo, eastern, and central regions of ghana. this study employed the marginal value product (mvp) to marginal factor cost (mfc) ratio (mvp/mfc) of the input resources. the results revealed an increased return to scale, meaning smallholder maize farmers in the pooled sample and the studied regions should enlarge their production scale by about 3.2%, 2.2%, 7.6%, 6.8%, and 2.8%, respectively, to maximize productivity. the results also revealed that resource inputs like fertilizer, herbicides, pesticides, improved seed, and land were underutilized. therefore, these resources need to be increased if smallholder maize farmers in the pooled sample want to be efficient in their production. labor and capital were over-utilized and needed to be reduced to increase efficiency in the farmers’ maize production. el objetivo de este estudio consistió en evaluar la eficiencia con la que los pequeños agricultores de maíz utilizan sus insumos tales como la tierra, mano de obra, capital, fertilizantes, herbicidas, plaguicidas y semilla mejorada en la producción del maíz. para ello se empleó una técnica de muestreo de multietapas con el fin de recolectar datos seccionales cruzados de 600 productores de maíz de las regiones del norte, brong-ahafo, oriente y centro de ghana. se empleó también el cociente entre el producto de valor marginal (pvm) y el factor de costo marginal (fcm) (pvm/fcm) de los recursos de ingreso. los resultados obtenidos revelaron un aumento en el ingreso de retorno, lo que significa que los pequeños agricultores de maíz de la muestra y en las regiones mencionadas deberían aumentar su escala de producción en cerca de 3.2%, 2.2%, 7.6%, 6.8% y 2.8%, respectivamente, con el fin de maximizar la productividad. los resultados mostraron también que los insumos tales como los fertilizantes, herbicidas, pesticidas, semillas mejoradas y la tierra fueron subutilizados. por lo tanto, estos insumos deben incrementarse si los pequeños agricultores de maíz en la muestra quieren ser eficientes en su producción. el trabajo y el capital resultaron sobreutilizados y por lo tanto hay una necesidad de reducirlos con el fin de hacer más eficiente la producción de maíz por parte de los agricultores. key words: pesticides, fertilizers, herbicides, improved seeds. palabras clave: pesticidas, fertilizantes, herbicidas, semillas mejoradas. resource-use efficiency in maize production: the case of smallholder farmers in ghana eficiencia en el uso de recursos en la producción de maíz: el caso de pequeños agricultores en ghana frank osei danquah1, he ge1*, lady nadia frempong1, and bright asiamah korankye1 introduction agricultural development is one of the most powerful tools for ending extreme poverty, boosting shared prosperity, and feeding a projected 9.7 billion people by 2050. growth in the agricultural sector is two to four times more effective for raising incomes among the poorest compared to other sectors (world bank, 2019). in africa, agriculture remains the most feasible option for promoting economic growth, overcoming poverty, and improving food security. as a result, a very significant factor is needed to help sustain and increase agricultural productivity with improved agricultural production technologies and ensure good soil management. agriculture is an important element in ghana’s economy; in the third quarter of 2019 agriculture contributed 7638.80 million ghana cedis to the gross domestic product, an increase from the previous quarter (second quarter) that recorded 6464.36 million ghana cedis (ghana statistical service, 2018). maize is considered a vital food for about 1.2 billion people worldwide and is the most-produced cereal in the world. in http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.85069 407osei danquah, ge, frempong, and asiamah korankye: resource-use efficiency in maize production: a case of smallholder farmers in ghana 2014, over 1,022 million t of maize were produced in more than 170 countries on about 181 million ha of land (food and agriculture organization of the united nations, 2016). the top producers were the united states of america with 361 million t, china with 216 million t, brazil with 80 million t, and argentina and ukraine with 33 and 28 million t, respectively (food and agriculture organization of the united nations, 2016). in africa, maize is graded as the cereal grain of greatest economic importance with wheat and rice ranking second and third, respectively (thobatsi, 2009). in ghana, maize accounts for over 50% of the total cereal (that includes maize, rice, sorghum, and millet) production, making it the most important staple crop (ministry of food and agriculture, 2012). it is widely cultivated and serves as a major source of food and cash income for many people in ghana (tachie-obeng, et al., 2010). maize is the number one crop in terms of planted area (ministry of food and agriculture, 2014). total maize production in ghana is carried out by about 70% of smallholder farmers (ministry of food and agriculture, 2014). it is assumed that almost every household in ghana’s farming communities is directly or indirectly involved in maize or rice cultivation. maize is used to prepare different kinds of food in ghana; for example, porridge, kenkey, banku, and tuo zaafi. kenkey is a traditional food mostly consumed by all the tribes and regions in ghana. it is predominantly consumed by the gas who live in the capital city of accra. banku is mostly eaten by the fantes and the ashantis, and tuo zaafi is the main food for the people in the northern region of ghana. maize production in ghana has increased since the introduction of the fertilizer subsidy program (fsp) in 2008 as an intervention policy to counter the high fertilizer costs in 2007. maize production in ghana increased from 442 thousand t in 1969 to 2,760 thousand t in 2019, growing at an average annual rate of 8.33% (world data atlas, 2019). despite the comprehensive cultivation and the importance of maize in the country, production is still low due to inefficient and inappropriate use of improved agricultural technologies. due to the significance of this crop in ghana, through the ministry of food and agriculture (mofa), the government has promoted modern technologies in agriculture in several ways (nyamadzawo et al., 2013). this study analyzed smallholder maize farmers’ input resource-use efficiency in the study areas (i.e. northern, brong-ahafo, eastern, and central regions). unlike the study by abatania et al. (2012) that examined the resource and technical efficiency of one agro-ecological zone, this research covered all the agro-ecological areas of ghana (northern, brong-ahafo, eastern and central regions) in order to analyze the efficient use of input resources. materials and methods primary study area the study was carried out in ghana. researchers collected primary data for this study from household surveys conducted in villages/communities selected from four regions (northern, brong-ahafo, eastern, and central regions) in ghana from july to september 2019. these regions were purposively selected to cover all the agro-ecological zones and their maize production performance for the 2017-2018 farming seasons in ghana. the capital of the northern region is tamale. in 2018, it had a population of about 3.576 million people and was ranked the fourth highest populous region in ghana (eurostat, 2018). more than 75% of the economically active population work in agricultural and agricultural-related jobs in this region. maize, rice, sorghum, and millet, are mostly grown in the northern region. the brong-ahafo region is located in the southern part of ghana. the capital of the brong-ahafo region in sunyani. the brong-ahafo region has a total population of 2,310,983, with an average growth rate of 2.2% compared to the national average of 2.4%. the area is ranked sixth in terms of population with 9.33% (eurostat, 2018). agriculture is the predominant activity, and many of the region’s population are engaged in this sector. the main food crops are corn, yams, cassava, and some other root crops. koforidua is the capital of the eastern region. the eastern region has a population of about 2,633,154, and is ranked as the third most populous area of ghana with 10.68% of the country’s total population (eurostat, 2018). the eastern part covers 19,323 km2, about 8.1% of ghana’s total land area. crops produced in this region include grains, such as wheat, corn, and barley. additionally, field crops, such as cotton and tobacco, vegetables, fruits and nuts, and horticultural specialties, such as f lowers and ornamental plants, are grown in this region. cape coast is the capital of the central region. the central area has a population of about 2,201,863, and it is ranked the eighth most populous region in ghana, recording a 8.93% of the country’s total population (eurostat, 2018). the main economic activity of the region is fishing and farming, and maize is the primary cereal grown here. 408 agron. colomb. 38(3) 2020 the central region contains many tourist attractions such as castles, forts, and beaches stretched along the region’s coastline. sample size determination this study used both primary and secondary data. the primary data was obtained through a cross-sectional survey conducted in ghana’s four regions (northern, brong-ahafo, eastern, and central regions) (supplementary material 1). the study used the sample size formula (below) (hashim, 2010) to determine the appropriate sample size (eq. 1). n = t2 × p × q (1) d2 where n is the sample size, t is the value for the selected alpha level of 0.025 in each tail, which is = 1.96, p is the proportion of the population engaged in maize production, q is the ratio of the people not involved in maize production, and d is the acceptable margin of error for the proportion being estimated = 0.05 (error researchers are willing to accept). the ghana living standard survey reported that 49.1% of farmer households that cultivated staple and or cash crops were maize farmers (ghana statistical service, 2018). assuming a 95% confidence level and 5% margin of error, the sample size was calculated as follows: n = 1.962 × 0.491 × 0.509 (2) 0.052 the study followed salkind and rainwater (2003) recommendation of oversampling by 40%-60% to account for a low response rate. therefore, this study’s sample was increased by 56.2%, resulting in a sample size of 600 (salkind & rainwater, 2003). sampling technique and size a multi-stage sampling technique was used in this study. the first was to select four regions (northern, brongahafo, eastern and central regions) in ghana to cover all the agro-ecological zones. after that, four districts/ municipalities were randomly selected from each of the four selected regions. in the next stage, three villages or communities were randomly selected from each of the four districts/municipalities. for the last step, a random selection was performed by picking every kth (sampling interval) farmer in a list, where k was obtained by dividing the population of smallholder maize farmers in the village by the sample size. method for estimating the efficiency of resource use in maize production for maize farmers to be efficient in their use of production resources, these resources should be used in a manner such that their marginal value product (mvp) is equal to their marginal factor cost (mfc) under perfect competition, according to tambo and gbemu (2010). consequently, the resource use efficiency parameter was calculated using the ratio between the mvp of inputs and the mfc. according to fasasi (2006) and goni et al. (2007), the efficiency of resource use can be calculated as follows: re = mvp (3) mfc where re is the resource efficiency coefficient, mvp is the marginal value product, and mfc is the marginal factor cost of inputs. mfc = px (4) where px is the unit price of the input, say x. mvpx = mppx × py (5) where y is the mean value of output, x is the mean value of input employed in the production of a product, mppx is the marginal physical product of input x, and py is the unit price of maize output. taking into consideration the translog production function (eq. 5) βx = δ1ny = δy × x (6) δ1nx δx y mppx = δy = βx y (7) δx x where mppx is the marginal physical product of input x and is a measure of input x’s technical efficiency, and βx is the output elasticity of input x. hence, mvp = δy × py = βx y × py (8)δx x where y represents the value of the output, x represents the value of the input and py represents the unit price of the output. 409osei danquah, ge, frempong, and asiamah korankye: resource-use efficiency in maize production: a case of smallholder farmers in ghana the mvp of a particular input resource is consequently computed by the product of output elasticity of that input, the ratio of mean output to mean input values, and the unit output price. the mfc of input was attained from the data composed on that input’s unit price. to decide whether or not an input is used efficiently, we used the following convention. if r=1, it implied the input was used efficiently, r>1 meant the input was underutilized, so the output would be increased if more of that input were employed. finally, r<1 means that the input is over-utilized, so both the production and profit would be maximized if less input were utilized (eze & okorji, 2003). results and discussion socio-economic characteristics of farmers table 1 below shows that the pooled sample revealed that most maize farmers in the study area are males (449) representing 74.8%, compared to 151 females representing 25.2%. male dominance in maize farming runs through all the four regions of the study. these results can be attributed to the fact that most ghana people perceive farming to be an occupation for men and not women. this result was in agreement with the work of sadiq et al. (2013), who found a dominance of male maize farmers of 67% compared to 33% of female maize farmers in the studies of profitability and production efficiency of small-scale maize production in the niger state of nigeria. the result also showed the average age of 46 years with a minimum age of 18 and a maximum of 79 years (tab. 1). the majority of the farmers were between 18 and 40 years, while very few farmers were above 60. this result means most maize farmers in ghana are young, a fact that may affect productivity. this result was consistent with the studies by ojiako and ogbukwa (2012) who found a mean age of 44.8 years for farmers (tab. 1). most of the maize farmers had a junior high school and senior high school education. the average number of schooling for maize farmers was five years. this result can be attributed to the fact that most educated youths wish to work in offices and see farming as a job for school dropouts in ghana. this result agrees with the studies by oladejo and adetunji (2012) who also found that most maize farmers in the oyo state of nigeria (82.3%) had received formal education. the studies revealed that many maize farmers (56.9%) did not belong to farmer associations. this result was probably obtained because maize farmers in ghana do not see the benefits of such farmer associations or because there are no farmer groups in the study areas. the average household size of maize farmers in ghana was seven people (tab.1) with a range of 1 to 37 people. these results were consistent with the study of oladejo and adetunji (2012), who found an average household size of 8 among maize farmers in the oyo state of nigeria. the average years of experience for maize farmers in the pooled sample was 14 years, meaning farmers interviewed in the study areas have spent much time in maize cultivation. the studies show that a slight majority of farmers had no access to extension with a percentage of 54.5% compared to 45.5% of farmers who had access to extension services, and an average number of visits of 3 (tab. 1). generally, there was poor extension contact with maize farmers, and this could affect their adoption of improved farming practices. our results revealed that smallholder maize farmers who were not beneficiaries of non-governmental organizations (ngos) were slightly fewer compared to those who enjoyed some benefits: 48.2% for non-beneficiaries against 51.8% beneficiaries in ghana. also, our results revealed that very few maize farmers benefited from government subsidies with a percentage of 28.3% compared to 71.7% non-beneficiaries. for instance, the northern region recorded 63.9% of smallholder maize farmers enjoying government subsidies against 36.1% of the smallholder maize farmers who do not enjoy government subsidies. this result could be traced to the fact that the standard of living in the northern region of the country is low compared to other areas. for that matter, most smallholder maize farmers in this region are less able to afford to purchase improved production technologies to boost their productivity. therefore, the government helps smallholder maize farmers in this region by subsiding enhanced production technologies. a meagre percentage recorded for maize farmers who had access (26.3%) as compared to 73.7% with no access to credit for the pooled sample. this trend runs through all the study regions. low percentages of farmers have access to credit recording, 22.2%, 30.6%, 15.4%, and 37.2% for the northern region, brong-ahafo region, eastern region, and central region, respectively. resource use efficiency by maize farmers in ghana the return to scale parameters in table 2, calculated as the sum of individual production input elasticity, showed an increase. this means that maize production in ghana (northern, brong-ahafo, eastern and central regions) was a production function. the return to scale values for the pooled sample and the northern, brong-ahafo, eastern, and central regions were recorded as 3.268, 2.229, 7.594, 6.804, and 2.841, respectively (tab. 2). these results suggest that smallholder maize farmers in the pooled sample (northern, 410 agron. colomb. 38(3) 2020 ta b le 1 . d es cr ip tiv e st at is tic s of th e ch ar ac te ris tic s of th e in te rv ie w ed m ai ze fa rm er s. v ar ia bl es p oo le d sa m pl e n or th er n re gi on b ro ng -a ha fo r eg io n ea st er n re gi on c en tr al r eg io n m in m ax m s d m in m ax m s d m in m ax m s d m in m ax m s d m in m ax m s d ag e (y ea rs ) 18 79 45 .8 4 11 .2 4 18 79 47 .1 3 10 .6 2 22 73 44 .7 0 12 .1 6 19 78 46 .1 11 .0 7 25 70 45 .4 1 17 .6 7 ed uc at io n (y ea rs ) 0 18 6. 20 4. 76 0 16 4. 10 6. 03 0 18 7. 21 3. 76 0 17 9. 08 4. 01 0 16 4. 42 6 1 ex pe rie nc e (y ea rs ) 1 54 13 .6 8 11 .8 1 1 54 19 .4 1 12 .3 4 1 48 11 .8 11 .2 7 1 45 8. 81 7. 45 1 50 14 .7 3 2. 01 h ou se ho ld s iz e 1 37 7. 14 5. 32 1 37 8. 92 5. 76 1 29 6. 67 5. 18 1 22 6. 90 3. 81 1 18 6. 08 2. 01 ex te ns io n vi si t 0 17 2. 84 4. 56 0 6 1. 31 1. 61 0 11 2. 83 2. 12 0 10 1. 01 2. 41 0 17 6. 24 0 fr eq . % fr eq . % fr eq . % fr eq . % fr eq . % g en de r m al e 44 9 74 .8 10 9 75 .7 10 1 70 .1 13 1 84 .0 10 8 69 .2 fe m al e 15 1 25 .2 33 5 24 .3 43 29 .9 25 16 .0 48 30 .8 to ta l 60 0 10 0 14 4 10 0 14 4 10 0 15 6 10 0 15 6 10 0 m em be r of f ar m er ’s g ro up ye s 18 0 30 .0 62 43 .1 46 31 .9 25 16 .0 47 30 .1 n o 42 0 70 .0 82 56 .9 98 68 .1 13 1 84 .0 10 9 69 .9 to ta l 60 0 10 0 14 4 10 0 14 4 10 0 15 6 10 0 15 6 10 0 g ov er nm en t s ub si dy ye s 17 0 28 .3 92 63 .9 30 20 .8 27 17 .3 21 13 .5 n o 43 0 71 .7 52 36 .1 11 4 79 .2 12 9 82 .6 13 5 86 .5 to ta l 60 0 10 0 14 4 10 0 14 4 10 0 15 6 10 0 15 6 10 0 b en ef ic ia ry o f n g o s ye s 28 9 48 .2 98 68 .1 74 51 .4 48 30 .8 69 44 .2 n o 31 1 51 .8 46 31 .9 70 48 .6 10 8 69 .2 87 55 .8 to ta l 60 0 10 0 14 4 10 0 14 4 10 0 15 6 10 0 15 6 10 0 a cc es s to c re di t ye s 15 8 26 .3 32 22 .2 44 30 .6 24 15 .4 58 37 .2 n o 44 2 73 .7 11 2 77 .8 10 0 69 .4 13 2 84 .6 98 62 .8 to ta l 60 0 10 0 14 4 10 0 14 4 10 0 15 6 10 0 15 6 10 0 n g o s n on -g ov er nm en ta l o rg an iz at io ns , m in m in im um , m ax m ax im um , m m ea n, s d s ta nd ar d de vi at io n, f re q. fr eq ue nc y. 411osei danquah, ge, frempong, and asiamah korankye: resource-use efficiency in maize production: a case of smallholder farmers in ghana brong-ahafo, eastern, and central regions) should enlarge their production scale by about 3.2%, 2.2%, 7.6%, 6.8%, and 2.8%, respectively, because of the scale elasticity recorded by them for maximizing productivity given their disposable resources (tab. 2). the results revealed that smallholder maize farmers in ghana could increase their maize output using more of the mentioned resources (fertilizer, pesticides, herbicides, improved seed, land, labor, and capital). this result agrees with saura-calixto et al. (2007), who report that farmers could increase their output by increasing the quantity of fertilizer, seed, labor, and cultivated land size. the increasing returns to scale finding agree with those of uchegbu (2001) and ajibefun (2002), even though they contradict the conclusions of obasi (2007). table 2. input elasticity. elasticity variables pooled sample northern region brong-ahafo region eastern region central region fertilizer 0.476 0.529 0.587 0.669 0.933 herbicides 0.178 0.436 0.745 0.660 0.019 pesticides 0.004 0.003 0.007 0.002 0.012 improved seed 0.724 0.019 1.251 0.162 0.921 land 1.146 0.134 3.554 4.245 0.122 labor 0.246 0.894 0.587 0.765 0.743 capital 0.494 0.214 0.424 0.301 0.031 scale of elasticity 3.268 2.229 7.594 6.804 2.841 table 3 presents the marginal productivities that revealed that maize farmers in the pooled sample and all the regions (northern, brong-ahafo, eastern and central regions) used land more efficiently than other resources (fertilizer, herbicides, pesticides, improved seed, labor, capital). this result implied that if maize farmers had cultivated more land, it would have likely led to a rise in maize output by 1103 kg, 4369 kg, and 1408 kg among maize farmers in the pooled sample and the brong-ahafo and eastern regions, respectively (tab. 3). similarly, maize farmers in the northern region were more efficient in using herbicides to control weeds in their maize crops compared to the other regions. the results also revealed that maize farmers in the central region were more efficient in using labor in their maize production than the other regions. the results of the northern region suggest that if maize farmers had used more herbicides, the maize output would have increased by 157 kg (tab. 3). the output of maize in the central region would have also increased by 40.3 kg if maize farmers had increased their use of labor in maize production (tab. 3). the results revealed an inefficient use of capital in the pooled sample and all the four regions (northern, brong-ahafo, eastern, and central regions). it recorded the lowest mpp of 2.53, 0.69,1.99,1.04, and 0.34, respectively (tab. 3). these results also corroborate the research work conducted by saura-calixto et al. (2007). considering the technologies available to maize farmers and the inputs and output prices, resource use efficiency would be achieved at a level where the mvp is equal to the mfc. the resource can only be used efficiently if the compared mvp and the mfc are the same. the results revealed that the ratios of the mvp to the mfc for maize farmers in the pooled sample were greater than one for the use of fertilizer, herbicides, pesticides, seeds, and land with values of 2.7, 9.5, 7.0, 18.2, and 35.6, respectively (tab. 3). the ratios for the use of labor and capital were found to be less than one with values of 0.8 and 0.2, respectively (tab. 3). these results imply that maize farmers in ghana were not efficient in allocating their resources (fertilizer, herbicides, pesticides, seed, land, labor, and capital). the above means that maize farmers in ghana underutilized fertilizer, herbicide, pesticide, seed, and land, while labor and capital were over-utilized. in general, maize output could have been increased if more underutilized inputs like fertilizer, herbicides, pesticides, seed, and land were used. table 3. marginal value product to marginal factor cost ratio across the various regions in ghana. variable pooled sample northern region brong-ahafo region eastern region central region mpp mvp mfc r mpp mvp mfc r mpp mvp mfc r mpp mvp mfc r mpp mvp mfc r fertilizer 3.9 3.8 1.4 2.7 2.6 1.94 1.6 1.2 5.4 4.8 1.4 3.4 5.6 6.3 0.6 10.5 10.4 10.6 0.87 12.2 herbicide 94.5 91.8 9.7 9.5 157 124 10.4 12.0 642 584 8.3 70 140 165 8.4 19.6 11.8 11.9 11.4 1.04 pesticide 74.6 72.5 10.4 7.0 76 60.4 0.7 86.2 166 151 0.9 168 54.1 63.7 0.114 559 10.5 10.6 0.3 35.3 seed 54.4 52.7 2.9 18.2 1.50 1.29 3.8 0.3 118 109 2.4 45 7.65 9.1 2.9 3.1 32 32.3 2.9 11.1 labor 9.9 9.6 12 0.8 26.4 21 7.3 2.9 32 28.4 18.9 1.5 18.4 21.8 10.4 2.1 40.3 40.6 11.6 3.5 land 1103 1078 30.3 35.6 117 92.1 14.2 6.5 4369 3975 47.3 84 1408 1669 28.27 59.0 21.3 21.5 32.4 0.66 capital 2.53 2.46 12.8 0.2 0.69 0.57 0.05 13.8 1.99 1.9 12.9 0.1 1.04 1.06 13.39 0.08 0.34 0.35 13.7 0.02 mpp marginal physical product, mvp marginal value product, mfc marginal factor cost, r efficiency coefficient. 412 agron. colomb. 38(3) 2020 in contrast, labor and capital could have been reduced. this result agrees with the work of chiedozie et al. (2010), who report similar results in their study that fertilizer, land, and pesticides were underutilized. table 4 shows mvps adjustments for optimal resource utility (% divergence) by maize farmers in ghana. the result from the pooled sample indicates that for resources to be efficiently utilized, there should be an increase of more than 70.4%, 89.7%, 86.3%, 94.6%, and 97.4% for fertilizer, herbicide, pesticide, seed, and land, respectively, to ensure a higher maize output (tab. 4). however, labor and capital were over-utilized. therefore, these inputs need to be decreased by 20.9% and 81.9%, respectively, for efficiency in maize productivity to be ensured (tab. 4). in the northern region, for optimal resource utilization by farmers to be achieved, there should be an increase in fertilizer, herbicides, pesticides, labor, land, and capital of 21.8%, 91.9%, 99.4%, 66.5%, 84.7%, and 94.5%, respectively. in comparison, the quantity of seed would be expected to be reduced by 66.8% to ensure optimization (tab. 4). the optimal resource use adjustment by maize farmers in the brong-ahafo region also revealed that for an optimal resource to be achieved, there should be an increase of 73.3% of fertilizer, 98.7% of herbicide, 99.6% of pesticide, 97.8% of seed, 33.4% labor, and 98.8% of land. in comparison, capital needs should be reduced by 85.9% for optimal output levels to be achieved (tab. 4). for maize farmers in the eastern region, an increase of 90.5%, 95%, 99.8%, 68.9%, 52.4%, 99.3%, and 98.3% for fertilizer, herbicide, pesticide, seed, labor, and land, respectively, as well as a decrease in capital input of 90.8% would be required for optimal resource use to be achieved (tab. 4). optimal adjustment regarding optimal use of resources by maize farmers in the central region requires an increase of 91.9%, 3.9%, 99.3%, 91.8%, and 71.4% in fertilizer, herbicides, pesticides, seed, and labor, respectively. in comparison, land and capital need to be decreased by 33.8% and 98.4%, to ensure resource-use efficiency optimization for increasing maize production (tab. 4). this result agrees with the studies of chiedozie et al. (2010) and wongnaa et al. (2012), who obtain similar results in their studies on resource use efficiency. our results suggest a significant divergence from the optimal levels of pesticides (underutilized) in all the agro-ecological zones compared to any other input resources. the divergence of pesticide use from the optimal levels was greater in the eastern region, whereas that of land was greater in the brong-ahafo region of ghana (fig. 1). table 4. adjustments in marginal value products (mvp) for optimal resource use (% divergence). variable pooled sample northern region brong-ahafo region eastern region central region eg % d eg % d eg % d eg % d eg % d fertilizer 2.7 70.4 0.43 21.8 3.6 73.3 5.8 90.7 9.67 91.9 herbicide 82.3 89.7 113.9 91.9 574.8 98.7 155.7 95.2 0.46 3.9 pesticide 62.4 86.3 59.8 99.4 149.3 99.6 63.4 99.7 10.8 99.3 seed 49.8 94.6 2.42 66.8 104.8 97.8 6.4 68.8 29.7 91.8 labor 2.5 20.9 13.8 66.5 9.45 33.4 11.31 52.5 28.8 71.4 land 1037.8 97.4 78.1 84.7 3927.92 98.8 1630.8 98.2 10.89 33.8 capital 10.64 81.9 11.4 95.4 10.99 85.7 12.6 90.9 13.56 98.4 eg efficiency gap, d divergence from optimal level. % d iv er ge nc e fr om o pt im al le ve ls resources used in maize production 0 20 40 60 80 100 120 fertilizer herbicide pesticide seed labor land capital pooled sample northern brong-ahafo eastern central figure 1. adjustment in marginal value of products for optimal resource use. 413osei danquah, ge, frempong, and asiamah korankye: resource-use efficiency in maize production: a case of smallholder farmers in ghana in the northern region, the results for the ratios of the mvp and mfc were greater than one for the use of fertilizer, herbicide, pesticide, labor, land, and capital with values of 1.2, 12.0, 86.2, 2.9, 6.5 and 13.8, respectively, while the use of seed was found to be less than one with a value of 0.3 (tab. 3). this result means that fertilizer, herbicide, pesticide, labor, land, and capital were underutilized by maize farmers in this region, while seed was over-utilized. the maize output in the northern region could be increased if more underutilized inputs like fertilizer, herbicide, pesticide, labor, land, and capital were used. at the same time, the quantity of seed should be reduced. in the brong-ahafo region, the ratios of the mvp and mfc were greater than 1 for fertilizer, herbicide, pesticide, seed, labor, and land with values of 3.4, 70, 168, 45, 1.5, and 84, respectively, while the only input with a ratio less than one was capital 0.1 (tab. 3). the implication of this is that fertilizer, herbicide, pesticide, seed, labor, and land were underutilized, while only capital was over-utilized. therefore, maize farmers in the brong-ahafo region could have increased their outputs if inputs like fertilizer, herbicide, pesticide, seed, labor, and land were increased while capital was reduced. in the eastern region, the mvp and mfc ratio was greater than one for fertilizer, herbicides, pesticides, seed, labor, and land with values of 10.5, 19.6, 559, 3.1, 2.1, and 59.0, respectively. the capital ratio of mvp and mfc was less than one (0.08) (tab. 3). this means capital was overutilized while fertilizer, herbicides, pesticides, seed, labor, and land were underutilized by maize farmers in this region. therefore, if maize farmers had increased their use of fertilizer, herbicides, pesticides, seed, labor, and land and decreased the amount of capital, then it is likely that their maize output would have increased. the mvp and mfc ratios calculated for maize farmers in the central region were greater than one for fertilizer, herbicide, pesticide, seed, and labor, recording 12.2, 1.04, 35.3, 11.1, 3.5, respectively. simultaneously, land and capital were found to be less than one, recording 0.66 and 0.02, respectively (tab. 3). this result indicates that fertilizer, herbicide, pesticide, seed, and labor were underutilized, while land and capital were over-utilized. maize farmers in the central region of ghana could have increased their outputs if more of such inputs like fertilizer, herbicide, pesticide, seed, and labor were used while land and capital were reduced. the studies of chiedozie et al. (2010) also reported similar results. conclusion for maize farmers in ghana to be efficient in their use of resources, fertilizer, herbicides, pesticides, improved seed, and land should be increased because of these resources’ underutilization. on the other hand, labor and capital need to be decreased since they were overutilized. in the northern region, we found that for maize farmers to be optimal in their productivity levels, there should be an increment in fertilizer, herbicide, pesticide, labor, land, and capital. at the same time, the quantity of seed should be decreased. for maize farmers in the brong-ahafo region to be optimal in their maize production, fertilizer, herbicides, pesticides, seed, labor, and land need to be increased while capital should be reduced. all the other resource inputs, including fertilizer, herbicide, pesticide, improve seed, labor, and land should be increased for optimal productivity levels in the eastern region. finally, in the central region, inputs such as fertilizer, herbicide, pesticide, seed, and labor should be increased to ensure optimal resource use, whereas land and capital should be reduced. based on the results obtained, the researchers recommend that the government and other stakeholders subsidize the price of input resources like fertilizer, herbicides, pesticides, and improved seed to enable farmers to increase their use. extension offices should also encourage farmers to use the underutilized resources and advise them to reduce over-utilized resources like capital. author’s contributions fod formulated the research goals and aims, created the visualization, wrote the original draft, and reviewed and edited the manuscript, hg provided all the resources needed for this study and also supervised all the writing, lnf applied the statistical techniques and software to analyze data and bak developed the methodology for this study and was responsible for data curation. literature cited abatania, l. n., hailu, a., & mugera, a. w. (2012, february 7–10). analysis of farm household technical efficiency in northern ghana using bootstrap dea [conference presentation]. 56th annual conference of the australian agricultural and resource economics society, fremantle, wa, australia. https://doi. org/10.22004/ag.econ.124211 ajibefun, i. a. (2002, july 7–12). analysis of policy issues in technical efficiency of small scale farmers using the stochastic frontier production function: with application to nigerian farmers [conference presentation]. 13th international farm management congress, wageningen, the netherlands. https://doi. org/10.22004/ag.econ.7015 414 agron. colomb. 38(3) 2020 chiedozie, e. c., blessing, a., & oliver, n. (2010). resource use efficiency in arable crop production among smallholder farmers in owerri agricultural zone of imo state, nigeria. researcher, 2(5), 14–20. eurostat. (2018). population structure and aging. eurostat statistics explained. https://ec.europa.eu/eurostat/statisticsexplained/index.php/population_structure_and_ageing eze, c., & okorji, e. (2003). cocoyam production by women farmers under improved and local technologies in imo state, nigeria. african journal of science, 5(1), 113–116. fasasi, a. r. (2006). resource use efficiency in yam production in ondo state, nigeria. agricultural journal, 1(2), 36–40. food and agriculture organization of the united nations. (2016). faostat. countries by commodity. http://www.fao.org/ faostat/en/#rankings/countries_by_commodity ghana statistical service. (2018). ghana demographic and health survey 2018. ghana statistical service (gss), and icf macro. goni, m., mohammed, s., & baba, b. a. (2007). analysis of resource use efficiency in rice production in the lake chad area of borno state, nigeria. journal of sustainable development in agriculture and environment, 3(2), 31–37. hashim, y. a. (2010). determining sufficiency of sample size in management survey research activities. international journal of organisational management & entrepreneurship development, 6(1), 119–130. ministry of food and agriculture. (2012). agriculture in ghana: facts and figures 2012. ministry of food and agriculture statistics, research and information directorate (srid). https://nobowa.com/wp-content/uploads/sites/26/2017/01/ mofafactsandfigures2012.pdf ministry of food and agriculture. (2014). agricultural production survey (minor season) 2013, second round. ministry of food and agriculture statistics, research and information directorate (srid). https://www2.statsghana.gov.gh/nada/index.php/ catalog/87/related_materials nyamadzawo, g., wuta, m., nyamangara, j., & gumbo, d. j. s. (2013). opportunities for optimization of in-field water harvesting to cope with changing climate in semi-arid smallholder farming areas of zimbabwe. springerplus, 2(1), 100. https://doi. org/10.1186/2193-1801-2-100 obasi, p. (2007). farm size-productivity relationships among arable crops farmers in imo state, nigeria. international journal of agriculture and rural development, 9(1), 91–99. https://doi. org/10.4314/ijard.v9i1.2673 ojiako, i. a., & ogbukwa, b. c. (2012). economic analysis of loan repayment capacity of smallholder cooperative farmers in yewa north local government area of ogun state, nigeria. african journal of agricultural research, 7(13), 2051–2062. oladejo, j., & adetunji, m. (2012). economic analysis of maize (zea mays l.) production in the oyo state of nigeria. agricultural science research journals, 2(2), 77–83. sadiq, m. s., yakasai, m. t., ahmad, m. m., lapkene, t. y., & abubakar, m. (2013). profitability and production efficiency of small-scale maize production in niger state, nigeria. iosr journal of applied physics, 3(4), 19–23. salkind, n. j., & rainwater, t. (2003). exploring research. prenticehall upper saddle river. saura-ca li xto, f., serrano, j., & goñi, i. (2007). inta ke and bioac c e s sibi l it y of tot a l poly phenol s i n a whole d iet . food chemistry, 101(2), 492–501. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2006.02.006 tachie-obeng, e., gyasi, e., adiku, s., abekoe, m., & zierrogel, g. (2010, august 16–20). farmers’ adaptation measures in climate change scenarios for maize production in semi-arid zones of ghana [conference presentation]. 2nd international conference on climate sustainability and development in semi-arid regions, fortaleza, brazil. tambo, j., & gbemu, t. (2010, september 14–16). resource-use efficiency in tomato production in the dangme west district, ghana [conference presentation]. conference on international research on food security, natural resource management, and rural development, zurich, switzerland. thobatsi, j. t. (2009). growth and yield responses of maize (zea mays l.) and cowpea (vigna unguiculata l.) in an intercropping system [master’s thesis, university of pretoria]. cite seer x. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1. 918.9252&rep=rep1&type=pdf uchegbu, b. (2001). comparative analysis of small and large scale food crops farmers in imo state [unpublished master’s thesis]. imo state university. wongnaa, c. a., & ofori, d. j. a. (2012). resource-use efficiency in cashew production in wenchi municipality, ghana. agris online papers in economics and informatics, 4(2), 73–80. https:// doi.org/10.22004/ag.econ.131364 world bank. (2019). world development report: agriculture for development. world data atlas (2019). ghana maize production quantity 2019. https://knoema.com/atlas/ghana/topics/agriculture/ crops-production-quantity-tonnes/maize-production 415osei danquah, ge, frempong, and asiamah korankye: resource-use efficiency in maize production: a case of smallholder farmers in ghana a. identification a1. enumerator’s name:____ phone no.____ a2. respondent’s name: ____ phone no.____ a3. date of interview: ___ /___/ a4. region (please tick) 1. northern region 2. brong-ahafo region 3. eastern region 4. central region a5. which district/municipality is the farmer located in ____ a6. area operated (farm location) ____ a7. description of operational area urban = 0 rural = 1 b. demographic characteristics and some social cultural practices. b1. gender:____ male = 1 female = 0 b2. age of the respondent (years) 18-45 years = 1; 46-60 years = 2; above 60 years = 3 b3. educational level: no formal education=1; primary education=2 secondary education =3; tertiary education = 4 b4. actual number of years spent in school (if formally educated)____ b5. marital status:____ single = 0 married = 1 b6. how many people do you have in your household ____ b7. how many years of farming experience ____ b8. approximately how many non-formal trainings have you attended in the past five (5) years: none = 1; 1-5 times = 2; 6-10 times = 3; more than 10 times = 4 b9. what is the total farm size you own (acres)____ b10. how many plots of lands do you own____ b11. how much of your land is used for maize cultivated (acres)____ b12. are you currently a member of any farmer’s group or local association in the village? no = 0 yes = 1 b13. are you a beneficiary of any subsidies from the government? yes = 1 no = 0 b14. do you hold a formal land title or registration to the whole or part of your land? yes = 1 no = 0 b15. how did you get access to the land you are cultivating? 1. i bought 2. i inherited it from my parents 3. its parts of my family properties 4. other (specify) ____ b16. if yes, what kind of subsidy was that____ b17. are you a beneficiary of any ngo program? yes = 1 no = 0 b18. if yes, what is the name of the ngo ____ b19. what was the form of benefits given to you? farming =1; paying of your ward school fees = 2; construction of house for you = 3; financial support = 4; others (please specify) = 5 b20. has any agricultural extension officer visited you? no = 0 yes = 1 b21. if yes, how many times? 1 = last year; 2 = two years ago; 3 = three years ago; 4 = beyond three years. b22. have you received any credit for your farming? yes = 1 no = 0 b23. what was your total capital at the beginning of the production season? gh¢____ b24. what was the amount of credit you accessed last year in any gh¢____ supplementary material 1. survey questionnaire. farmers interview schedule. i am frank osei danquah from sichuan agricultural university, china. i am currently researching how improving production technology enhances maize farmers’ economic efficiency in ghana. the information provided will be treated with a high level of confidentiality. questions are addressed to farmers, preferably the household heads or decision-makers in the household. 416 agron. colomb. 38(3) 2020 b25. have you engaged in other income generation activities apart from maize farming previous year? yes = 1 no = 0 b26. if yes, which of the following were you engaged in (select only one) 1. artisan (carpentry, fitting, dressmaking, etc.) 2. trading 3. food processing 4. by day labourer 5. public servant 6. others (please specify) b27. which of the improved production technologies would you like to adopt 1. fertilizer use 2. pesticides use 3. herbicides use 4. improved seed use 5. combination of all the technologies b28. which one of the following groups of improved production technologies did you employ in your maize production last year? please tick. 1. improved seeds + fertilizer use + pesticide use + herbicide use + other soil fertility management practices 2. some of the technologies mentioned in (1) above but not all 3. only one of the technologies mentioned in (1) above b29. did you use fertilizer on your maize farm? yes / no b30. if yes, why did you apply it on your maize farm ____ b31. did you use pesticides on your maize farm? yes / no b32. if yes, why did you apply it on your maize farm ____ b33. did you use herbicides on your maize farm? yes / no b34. if yes, why did you apply it on your maize farm ____ b35. did you use the improved seed in your maize farm? yes / no b36. if yes, why did you apply it on your maize farm ____ b37. approximately how many minutes does it take you from your house to your farm? ____ b38. around how many kilometres do your cover from your house to your farm?____ b39. why did you plant the variety of maize seeds you planted last year? 1. it was very cheap 2. it was the only one available 3. it was the only known variety to me 4. that was what customers preferred 5. it is high yielding 6. others (please specify) b40. what is your source of labour for your maize farming? 1. family members 2. hired labour 3. friends 4. others c. output of maize c1. the output of maize for all land cultivated and the selling price. year season total maize farm size (acres) total output selling price (gh¢/bag)no. of bags weight (kg) 2016 major minor 2017 major minor 2018 major minor c2. did you make a profit by selling your maize? yes = 1 no = 0 c3. what do you think about the level of yield on your farm for the past three farming seasons? 1 = increased 2 = decreased 3 = no change c4. if there is an increase, what might be the cause ____ c5. what do you perceive to be the cause for the decrease, if any____ c6. according to you, what is the food security status in your household? 1 = not sufficient 2 = sufficient 417osei danquah, ge, frempong, and asiamah korankye: resource-use efficiency in maize production: a case of smallholder farmers in ghana d. resource or input used in production of maize d1. indicate whether the following input was used in your maize farm last year and indicate the quantity used, cost per unit, and the total cost per acre. no. variable input quantity used unit cost (gh¢) total cost (gh¢) 1 fertilizer (kg) 2 pesticides (l) 3 herbicides (l) 4 improved seed (kg) labour (person-days) a land clearing b sowing c falling of trees d others (indicate) e. summary of unit price of the key production items no. production variable cost/price gh¢ the average price of maize per kg the average cost of rented land per hectare the average price of seed per kg average price per fertilizer per kg the average price of herbicides per litre the average price of pesticides per litre the average price of labour per person-day effect of thermal and in vitro fungicide treatments on pathogens of the genus fusarium associated with maize seeds received for publication: 11 june, 2019. accepted for publication: 5 december, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.80302 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: npinerosg@unal.edu.co agronomía colombiana 37(3), 228-238, 2019 abstract resumen stalk rot in maize plants is commonly associated with many species of the genus fusarium. this disease affects the seedbed and the establishment of maize crops because of seeds contaminated with different pathogens of this genus. maize crops in the ubate valley, in the province of cundinamarca, are currently infected by this disease, which reduces the yield and final quality of the maize seeds. this research evaluated the effects of thermal and fungicide treatments on pathogens of the genus fusarium associated with maize seeds. seeds were treated at 50°c, 55°c and 60°c with dry heat and hot water. mycelial colonization of seeds, germination percentage, seedling length, and fresh weight were evaluated as variables. in in vitro tests, the fungicides f ludioxonil + metalaxyl-m, tebuconazole + trif loxystrobin, prochloraz + difenoconazole and carboxin + captan were evaluated at 0.5, 1.0 and 1.5 the commercial dose on the radial growth and conidial germination of fusarium subglutinans and fusarium graminearum isolates. the most effective heat treatments on fusarium colonization of maize seeds were obtained with the two heat sources at 55°c without a significant reduction in the percentage of germination and seedling length and fresh weight. commercial doses of the evaluated fungicides completely inhibited the radial growth of f. graminearum and only commercial doses of carboxin + captan and prochloraz + difenoconazole completely inhibited f. subglutinans growth. germination inhibition of f. subglutinans and f. graminearum conidia was found with f ludioxonil + metalaxyl-m at the three evaluated doses. el volcamiento en plantas de maíz es causado por la pudrición del tallo comúnmente asociado a varias especies del género fusarium. esta enfermedad afecta el semillero y el establecimiento de cultivos de maíz por el uso de semilla contaminada con diferentes patógenos de este género. actualmente los cultivos de maíz en el valle de ubaté, cundinamarca están siendo afectados por esta enfermedad, reduciendo el rendimiento y la calidad final de las semillas. por esto, este estudio evaluó el efecto de tratamientos térmicos y con fungicidas sobre patógenos del género fusarium asociados a semillas de maíz. las semillas fueron tratadas a 50°c, 55°c y 60°c con calor en seco y agua caliente. como variables se evaluaron la colonización micelial de la semilla, el porcentaje de germinación y la longitud y el peso fresco de las plántulas. en pruebas in vitro, se evaluaron los fungicidas f ludioxonil + metalaxyl-m, tebuconazole + trif loxystrobin, prochloraz + difenoconazol y carboxin + captan en 0.5, 1.0 y 1.5 la dosis comercial sobre la inhibición del crecimiento radial y germinación de conidias de aislamientos de fusarium subglutinans y fusarium graminearum. los tratamientos térmicos más efectivos sobre la colonización de fusarium en semillas de maíz se presentaron con las dos fuentes de calor a 55°c sin una reducción significativa en el porcentaje de germinación, la longitud y el peso fresco de plántulas. las dosis comerciales de los fungicidas evaluados inhibieron completamente el crecimiento radial de f. graminearum y solo las dosis comerciales de carboxin + captan y prochloraz + difenoconazol inhibieron completamente el crecimiento de f. subglutinans. inhibición de germinación de conidias de f. subglutinans y f. graminearum se encontró con f ludioxonil + metalaxyl-m a las tres dosis evaluadas. key words: maize seed pathogens, physical control, chemical control, fusarium graminearum, fusarium subglutinans, stalk rot. palabras clave: patógenos de semi l la de ma íz, control físico, control químico, fusarium graminearum, fusarium subglutinans, pudrición de tallo. effect of thermal and in vitro fungicide treatments on pathogens of the genus fusarium associated with maize seeds efecto de tratamientos térmicos y de fungicidas in vitro sobre patógenos del género fusarium asociados a semillas de maíz natalia piñeros-guerrero1*, germán maldonado-archila1, and sandra gómez-caro1 introduction maize (zea mays l.) currently has a world production of 1,078,080,000 t per year. the united states is the principal producing country followed by china. in south america, brazil is the main maize producer followed by argentina and bolivia (usda, 2019). colombia occupies fourth place with yellow maize production of 939,677 t in 2017, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n3.80302 229piñeros-guerrero, maldonado-archila, and gómez-caro: effect of thermal and in vitro fungicide treatments on pathogens of the genus fusarium associated with maize seeds constituting the second largest cereal crop in the country (dane, 2019). in colombia, yellow maize crops represent about 326.326 ha nationwide (dane, 2019). the province of cundinamarca has 26,953 ha planted with yellow maize, and the ubate valley occupies the fifth place of planted areas (dane, 2016). the production of cereals like maize currently shows yield limitations due to various factors, such as environmental deterioration and climate change that increase pests and diseases in crops and threaten global food security (fao, 2016). an important number of diseases in maize are caused by fusarium species. stalk rot is one of the diseases caused by fusarium spp., and it is present in maize crops around the world (fumero et al., 2015). species of the genus fusarium, among other organisms (that include fungi, bacteria and oomycetes) are related to this alteration and cause significant damage during the establishment stage of a maize crop (shin et al., 2014). the symptoms of this disease are associated with affected internal stem tissue, characterized by brown streaks in the internodes at early stages and a pink discoloration in mature plants (shin et al., 2014). several fusarium species, which include f. graminearum, f. temperatum, f. subglutinans, f. proliferatum and f. verticillioides, have been reported as associated with maize plants with symptoms of this disease (shin et al., 2014; gromadzka et al., 2016; zhang et al., 2016; gromadzka et al., 2018). some of these fungal species can also produce mycotoxins and may be seed-transmitted, leading to significant yield losses and a decrease in seed quality (leslie and summerell, 2006). the management of seed pathogens in maize can be achieved using several methods. among these procedures, treatment with fungicides prior to planting is used to protect seeds from fungal infection as well as to limit fungal growth originating from seeds (munkvold and o’mara, 2002). however, the control of fungal infection in cereal seeds has been managed by physical means such as thermal seed treatments (coutinho et al., 2007). there are many published studies on treatments for the control of seed pathogens. much research around the world has been carried out on thermal seed treatments resulting in superior control of the incidence of pathogens (daniels, 1983; clear et al., 2002; coutinho et al., 2007; bennett and colyer, 2010). clear et al. (2002) evaluate the incidence of f. graminearum and the viability of wheat and barley seeds after treatment with dry heat at 50°c, 70°c, 60°c and 80°c. the authors find that dry heat treatments can eliminate f. graminearum completely from wheat seeds without a significant reduction of seed germination under treatments at 70°c and 80°c. in addition, f. graminearum is eliminated in barley seeds showing a significant reduction of germination under treatments of 10 d at 80°c. coutinho et al. (2007) evaluated the sanitary and physiological quality of maize seeds subjected to thermotherapy with hot water at 60°c for 5, 10 and 20 min. the authors report that heat treatments for 10 min and 20 min significantly reduced the percentage of occurrence of f. verticillioides in the seeds. nevertheless, the longest thermal treatments (10 min and 20 min) significantly reduce the seed germination rate compared to treatments of 5 min. bennett and colyer (2010) evaluated treatments with dry heat at 60°c, 70°c and 80°c from 2 to 14 d and treatments with hot water at 90°c for 45 s to 180 s for disinfection of cotton seeds infected with f. oxysporum. the results show that as the temperature increases with dry heat, seed infection diminishes more quickly. however, treatments at 80°c result in significant alterations of seed germination and vigor. all treatments with hot water show a significant reduction in the incidence of infected seeds compared to untreated seeds. treatments with water at 90°c for periods of less than 120 s and 150 s do not significantly reduce the vigor of seeds, but the treatments do reduce the incidence of infected seeds from 50 to 10%. these cited studies demonstrate that thermal treatment of seeds could be a promising alternative for controlling maize seed pathogens. regarding the use of chemical products for the control of pathogens of the genus fusarium, broders et al. (2007) evaluated under in vitro conditions the sensitivity of f. graminearum strains isolated from maize seeds to the fungicides azoxystrobin, captan, trifloxystrobin, and fludioxonil. in this study, f ludioxonil at 1.0 mg l-1 completely controls the radial growth of f. graminearum colonies, while azoxystrobin and trif loxystrobin do not exert control even at higher doses (100 mg l-1). these authors also report that captan exerts greater control than strobirulins at a dose of 200 mg l-1 without generating a complete inhibition of the radial growth of this species. ivić et al. (2011) report prochloraz (1.0 mg l-1) as the most effective fungicide among carbendazim, tebuconazole, f lutriafol, and metconazole for the inhibition of f. graminearum mycelia growth when f. graminearum, f. avenaceum and f. verticillioides isolates from wheat seeds are evaluated. solorzano and malvick (2011) find that treatments of maize seeds with active ingredients f ludioxonil and azoxystrobin improve the germination, emergence and yield of maize 230 agron. colomb. 37(3) 2019 plants. germination values of 81% are obtained under f ludioxonil and azoxystrobin compared to values of 74% in control treatments. emergency values of 89.6% and 85.4% are achieved under seed treatments with azoxystrobin and f ludioxonil + mefenoxam respectively, compared to untreated seeds (79.6%). the highest yield values are obtained under treatments with azoxystrobin and f ludioxonil compared to control treatments. shin et al. (2014) evaluated the in vitro efficacy of fungicides tebuconazole, difenoconazole, f luquinconazole, azoxystrobin, prochloraz and kresoxim-methyl for the control of f. temperatum and f. subglutinans associated with stem rot in maize plants. as a result, the authors find that fungicides of the azole group tebuconazole and prochloraz completely inhibit f. subglutinans and f. temperatum mycelial growth at a dose of 10 μg ml-1. on the other hand, the fungicide kresoxim-methyl limits f. subglutinans and f. temperatum colony formation at concentrations of 0.1 and 0.01 μg ml-1, respectively. the four azole fungicides completely inhibit the formation of f. subglutinans colonies at higher doses (1.0 μg ml-1). some of the maize diseases in colombia caused by fungi such as fusarium have an impact on both crop yield and the quality of the seed used by farmers (varón and sarria, 2007). diseases caused by fusarium species have been reported affecting maize plants in the provinces of antioquia, cordoba, cundinamarca, santander, tolima and valle, showing symptoms associated with stalk and ear rot (buriticá 1999; arrieta et al., 2007; varón and sarria, 2007). nowadays, maize crops in the ubate valley in cundinamarca show symptoms of stalk rot, causing low crop yields. observations performed in the area in 2017 showed that the incidence of this disease can vary between 9% and 44%, and its impact on production may vary depending on the agronomic management of the crop. information on the phytosanitary status of the seeds used by producers in this region is scarce and guidelines for seed management have not been defined despite the importance of maize seeds on the dissemination of fusarium species (duncan and howard, 2010). therefore, it is necessary to develop, evaluate and implement sustainable management practices for maize crops in producer areas. due to the importance of the disease and the lack of management strategies regarding seed treatment, the objective of this study was to determine the effect of thermal treatments on simijaca variety maize seeds in the presence of pathogens of the genus fusarium. additionally, the effect of thermal treatments on seedling growth and development was assessed. finally, the in vitro response of f. graminearum and f. subglutinans isolates from maize plants was evaluated at different doses of commercial fungicides. materials and methods the study was conducted at the malherbology, plant clinic and phytopathology laboratories of the faculty of agricultural sciences at the universidad nacional de colombia, bogota campus, during the second and first semester of 2017 and 2018. evaluation of the effect of thermal seed treatments on the presence of pathogens of the genus fusarium on seedling growth and development naturally infected maize (zea mays l.) seeds of the regional variety simijaca provided by farmers from the ubate valley in cundinamarca were used as plant material. prior to the treatments, the seeds were soaked in water for 4 h to facilitate heat conduction in the seed tissues (daniels, 1983; coutinho et al., 2007). the seeds were then subjected to thermal treatments with two heat sources, hot water and dry heat at temperatures of 50°c, 55°c and 60°c to control for the presence of fusarium in maize seeds, following the methodologies of bennett and colyer (2010). an evaporator (water b-480, büchi labortechnik ag, switzerland) was used for seed treatment with hot water. in this case, the seeds were wrapped in gauze and immersed in water at the desired temperatures for 5 min (coutinho et al., 2007). for treatments with dry heat, the seeds were placed in a heat chamber (model fd 23, binder, germany) at the three temperatures to be evaluated for 10 min (bennett and colyer, 2010). once the heat treatment was carried out, treated and untreated seeds (controls) were disinfected with 5% sodium hypochlorite for 1.0 min, 70% ethanol for 3 min, and sterile distilled water for 2 min following the methodology proposed by murillo and munkvold (2008). seeds were then incubated in blotter chambers consisting of plastic boxes with absorbent paper moistened with sterile distilled water kept at room temperature (± 20°c) for 10 d (warham et al., 2008). each chamber contained 40 seeds, and two chambers were used per treatment. a total of seven treatments were evaluated using untreated seeds as controls. the experiment was replicated three times. the methodologies of bennett and colyer (2010) were adapted for the evaluation of the effect of thermal seed treatments on maize seedlings growth and development. the variables of germination percentage, seedling length 231piñeros-guerrero, maldonado-archila, and gómez-caro: effect of thermal and in vitro fungicide treatments on pathogens of the genus fusarium associated with maize seeds and fresh weight of 80 seedlings were evaluated 10 days after treatment (dat). the germination percentage was calculated according to khodarahmpour (2012). seedling length was measured from the coleoptile to the longest root with a caliper (lopes et al., 2018), and fresh weight of 80 seedlings was estimated with a precision balance scale (ewb 220-2m, kern, germany). the presence of pathogens of the genus fusarium in maize seeds was evaluated by the severity index in terms of mycelial colonization of the seed, using a diagrammatic severity scale of five grades (machado et al., 2013). visual assessments were performed at 10 dat in search of symptoms and signs of the pathogen. those seeds that had the classic “starburst” symptom, which consists of white striae in the pericarp as a product of cell disintegration accompanied by white or pink mycelium colonizing the grain, were considered as affected (murillo and munkvold, 2008; duncan and howard, 2010). finally, to corroborate the presence of fungi of the genus fusarium in the treated and untreated (control) maize seeds, seeds were sown in a selective medium of potato dextrose agar (pda) + benzoxazolin-2(3h)-one (boa), reported for maize pathogens of the species f. graminearum, f. subglutinans, and f. verticillioides due to their capacity to degrade boa and grow on the surface of the amended agar (vilich et al., 1999; glenn et al., 2001; leslie and summerell, 2006). subsequently, for the confirmation of the fusarium species, hyphal tipping was performed from mycelium grown in the pda+boa media for the evaluation of coloration and structures formed in pda and carnation leaf agar medium (cla) following leslie and summerell (2006) and warham et al. (2008). in vitro evaluation of the effect of commercial fungicides on isolates of pathogens of the genus fusarium four monosporic isolates were used (143a and 26b of f. graminearum, and 45d and 186a of f. subglutinans), which were previously obtained from maize plants showing symptoms of stalk rot in commercial and semi-commercial crops of the ubate valley in 2017. these isolates were used to evaluate the effect of different commercial fungicides on the inhibition of radial growth at 20 days after sowing (das) and the inhibition of conidial germination at 24 h. the active ingredients and commercial doses of the study were as follows: f ludioxonil + metalaxyl-m (100 ml/100 kg of seed), tebuconazole + trif loxystrobin (16 ml/100 kg of seed), prochloraz + difenoconazole (1.5 ml/100 kg of seed) and carboxin + captan (125 g/100 kg of seed). these active ingredients are used in maize crops and some are registered for seed treatment (ica, 2019). three doses were evaluated: 0.5, 1.0 and 1.5 the commercial doses (cd) of each of the fungicides of interest. the methodologies used by nisa et al. (2011) were adapted for the evaluation of radial growth inhibition of the colonies. for this purpose, the fungicides were added after the pda medium was autoclaved and cooled down to 50°c. then, disks of 5 mm diameter were extracted from 10-day colonies of each of the isolates to be evaluated and placed in the center of petri dishes with pda medium (cm0139, oxoid®) amended with the concentrations of each of the four fungicides for evaluation (nisa et al., 2011). petri dishes with pda medium without fungicides were used as controls. three plates were used per treatment and placed in an incubator (mlr-351h, sanyo, japan) at 24°c ± 2.0°c. the experiments were replicated three times. the radial growth of the colonies was measured every 48 h during 20 d to calculate the percentage of inhibition by equation 1 after plascencia et al. (2003): % ix= xc – xi × 100 (1) xc where: % ix: percentage of radial inhibition. xc: mean radius (mm) of the control colony. xi: mean radius (mm) of colonies in media with fungicide. the methodology for the evaluation of conidial germination inhibition was adapted from steinkellner et al. (2005). sterile 12-well culture plates (nest® cat. no. 712001, china) were used. in each well, 1000 μl of the fungicide solutions were placed in a mixture with 200 μl of the conidial suspension, maintaining the respective doses to be evaluated. macroconidia for the suspensions of each of the isolates were taken from 8-day cultures in the cla medium (retana et al., 2018) incubated at 22°c ± 2.0°c (mlr-351h, sanyo, japan). the suspension was adjusted to 5x105 macroconidia ml-1 sterile distilled water using a haemocytometer (steinkellner et al., 2005). three wells were used per treatment and the plates were incubated at 24°c ± 2.0°c in the dark under permanent agitation at 200 rpm (inkubator 1000 unimax 1010, heidolph, germany) (steinkellner et al., 2005). conidial germination was determined after 24 h by randomly evaluating 100 conidia per well of each treatment under a microscope (cx 31, olympus, japan). conidia were considered germinated if the germ tube length was as long as the spore (steinkellner et al., 2005). subsequently, the percentage of conidial germination inhibition of each treatment was determined to estimate the efficacy of 232 agron. colomb. 37(3) 2019 fungicides. this percentage was estimated using equation 2 taken from plascencia et al. (2003): % is= sc – %st × 100 (2) % sc where: % is: percentage of inhibition of conidial germination. % sc: percentage of germinated conidia in control at 24 h. % st: percentage of germinated conidia in media with fungicide at 24 h. statistical analysis the evaluation of the thermal seed treatments was performed under a completely randomized factorial design with seven treatments and three replicates per treatment. for in vitro tests with commercial fungicides, a completely randomized factorial design was proposed with four treatments and three replicates per treatment. the results obtained were subjected to an anova for all the trials with a value of p≤0.05. the differences between the mean results were calculated with the tukey test (p≤0.05). the levene test was performed to check the homoscedasticity of the obtained data and thus be able to perform an analysis of variance. data were analyzed with the statistical package r studio® version 3.5.1. results and discussion effect of thermal treatments of maize seeds on pathogens of the genus fusarium the symptoms and signs that were observed and evaluated for the determination of the severity index are presented in figure 1. the presence of fungi of the genus fusarium in treated and untreated maize seeds was corroborated by sowing seeds in pda + benzoxazolin-2(3h)-one (boa) medium (fig. 2). as shown in figure 2, in all the media amended with boa no growth of yeasts, bacteria, and filamentous fungi was observed, showing the exclusive growth of fusarium species. these fungi could correspond to the species f. graminearum, f. subglutinans, and f. verticillioides because of their growth on the boa amended agar medium (vilich et al., 1999; glenn et al., 2001). control 50°c 55°c 60°c figure 1. mycelial colonization in maize seeds of the regional variety simijaca 10 days after treatment under blotter chamber conditions. a) detail of the “starburst” symptom or white striae in the pericarp as a product of cell disintegration with pink coloration on the pericarp. a, b and c) white and pink mycelium colonizing the maize seed. a b c figure 2. maize seeds of the regional variety simijaca subjected to heat treatments by two methods at temperatures 50°c, 55°c, and 60°c. a) control. b) dry heat treatment. c) hot water treatment. the figure shows colony growth of pathogens of the genus fusarium in potato dextrose agar (pda) + benzoxazolin-2(3h)-one (boa) medium 15 days after sowing (das). a a b c 233piñeros-guerrero, maldonado-archila, and gómez-caro: effect of thermal and in vitro fungicide treatments on pathogens of the genus fusarium associated with maize seeds in addition, cultures of these colonies in pda medium initially exhibited abundant white mycelium that later changed to orange or purple colorations with dark violet close to black pigmentations in the agar. orange sporodochia and macroconidia with three to four septa, curved apical cells and poorly developed basal cells (as described for f. subglutinans) were observed in cla medium (leslie and summerell, 2006). other colonies showed the growth of yellow or orange mycelium with a feathery appearance that eventually formed reddish pigments on the agar. the presence of pale orange sporodochia containing macroconidia with five to six septa moderately curved, with the ventral parts straight and the dorsal parts arched, the basal cells in the shape of a foot and the straight apical cells corresponded to species of f. graminearum were observed in cla medium as reported by leslie and summerell (2006). the statistical analysis showed significant differences between the heat sources and the different temperatures evaluated with interaction between these two factors (p<0.05) for the variable severity index (p=0.00323). the effect of thermal treatments on the seed severity index in terms of the percentage of area colonized by fusarium fungi is shown in figure 3. according to the results, the severity index 10 dat with hot water compared to dry heat corresponded to 3.2% and 16.8% at 50°c, 2.0% and 9.9% at 55°c and 1.4% and 8.0% at 60°c, respectively, in contrast to values of 15.6% in the control treatment (fig. 3). the severity index was significantly lower in seeds treated with hot water at the three evaluated temperatures and in seeds treated with dry heat at 60°c compared to untreated seeds (control). the results show that the severity index in seeds decreases as the treatment temperature increases under both methods. from the heat treatments evaluated in this study, the treatment with hot water at the three evaluated temperatures was the most effective in limiting the presence of fusarium in naturally infected maize seeds. these results agree with those reported by bennett and colyer (2010) who found that infection in seeds decreased more rapidly with increases in the incubation temperature. a significant reduction in the incidence of infected seeds (10%) compared to non-treated seeds (50%) was obtained with hot water for 105 s. similar results were also obtained by rahman and emran (2008) who report that the lowest incidence of f. moniliforme (4%) was found in seeds treated with hot water at 52°c for all the evaluated maize varieties. coutinho et al. (2007) also report that treatments with hot water at 60°c can control f. verticillioides in maize seeds. in this study, as the time of heat treatment increased, the incidence of the fungus decreased especially for 10 min and 20 min of treatment. clear et al. (2002) found that treatments with dry heat for 15 d at 60°c, 5 d at 70°c and 2 d at 80°c eliminated f. graminearum completely from wheat seeds without a significant reduction of germination at 70°c and 80°c. additionally, f. graminearum was completely eliminated in barley seeds only after 21 d at 60°c, 9 d at 70°c or 5 d at 80°c, showing a significant reduction of germination after 10 d at 80°c. these results show that to achieve complete control of some fusarium species using dry heat treatments, it would be necessary to treat seeds for several days. the observed decrease in the severity index of seeds in the hot water treatments could be due to the fact that the temperature acted against the contaminating fungi present in the seed (rahman and emran, 2008). fungal death inside the seed can be generated due to thermal stress or desiccation (clear et al., 2002). as the temperature increases, it manages to penetrate the seed more deeply eliminating the pathogens that have colonized its interior (rahman and emran, 2008). * ** ** ** 605550control 0 5 10 15 20 25 s ev er ity in de x (% ) dry heat hot water temperature (°c) figure 3. effect of thermal treatments applied by two methods, dry heat and hot water, at temperatures 50°c, 55°c, and 60°c on the severity index of maize seeds of the regional variety simijaca in terms of percentage of mycelial colonization under laboratory conditions 10 days after treatment (dat). significant differences between treatments and control are either denoted as * (p<0.05) or ** (p<0.01). bars represent the standard error. effect of thermal treatments of maize seeds on the variables of seedling growth and development. the statistical analysis showed significant differences between the heat sources and the different temperatures evaluated, with interaction between these two factors (p<0.05) for the variables of seedling length (p=1.35e-11) and fresh weight (p=0.0435). 234 agron. colomb. 37(3) 2019 seed germination percentages were significantly higher under dry heat treatments (71.7%) compared to hot water treatments (49.4%). treatments at 60°c showed significantly lower values (41.6%) compared to those obtained at 50°c, 55°c and control (61.9%, 67.9% and 69.3% respectively) (fig. 4a). the length of maize seedlings was significantly higher in dry heat treatments compared to hot water treatments, with 13.8 cm and 11.7 cm at 50°c, 14.1 cm and 12.1 cm at 55°c, and 13.4 cm and 7.0 cm at 60°c respectively (fig. 4b). regarding fresh weight, the highest values were obtained under dry heat treatments compared to hot water treatments with values of 110.4 g and 92.4 g at 50°c, 107.6 g and 93.1 g at 55°c, and 112.0 g and 86.7 g at 60°c, respectively (fig. 4c). fresh weight was significantly lower under hot water treatment at 60°c (fig. 4c). similar results were reported by nega et al. (2003) and rahman and emran (2008), who underlined that treatments with hot water at 50°c for 20 min to 30 min and up to 53°c for 10 min may result in a significant decrease in infection of seed-borne pathogens without affecting seed germination. however, higher temperatures can generate a decrease in the percentage of germination of sensitive crops. nega et al. (2003) reported that seedlings of treated seeds were smaller than seedlings of untreated seeds. this is, possibly, due to the loss of nutrients during the treatment, resulting in a delay in the normal development of the seedling that can affect the seedling length and fresh weight. coutinho et al. (2007) reported that thermal treatments at 60°c can significantly reduce the germination rate of maize seeds by 30% when subjected to treatment for more than 5 min. these authors reported an alteration in the electrophoretic pattern of the enzymes esterase and malate dehydrogenase, demonstrating a loss of integrity of the membrane system such as the mitochondrial membrane, caused by exposing seeds to a high temperature. the reduction in germination percentages obtained in this study could be due to a loss of the integrity of the seed membrane system with the increase of temperatures. this allows a higher leaching of exudates, which include essential metabolites for the processes of germination and subsequent growth of seedlings (coutinho et al., 2007). in this study, treatments with hot water and dry heat at 55°c were the most effective in reducing the colonization of maize seeds by pathogens of the genus fusarium without significantly affecting seedling germination and length. these results were based on the severity indexes obtained and the growth and developmental variables of maize seedlings. dry heat treatments require higher temperatures and exposure times for generating a significant decrease in seed infection similar to that obtained with hot water (fig. 3), hindering their implementation in large-scale commercial operations (bennett and colyer, 2010). * ** **** * b ab ab a 0 10 8 6 4 2 12 14 16 18 s ee di ng le ng th ( cm ) dry heat hot water b 605550control 0 60 40 20 80 100 120 140 fr es h w ei gh t ( g) dry heat hot water temperature (°c) c 0 20 40 60 80 100 s ee d ge rm in at io n (% ) a 605550control temperature (°c) figure 4. effect of heat treatments applied by two methods, dry heat and hot water at temperatures 50°c, 55°c, and 60°c on a) germination percentage, b) seedling length, and c) fresh weight of maize seedlings of the regional variety simijaca under laboratory conditions 10 days after treatment (dat). significant differences between treatments and control are either denoted as * (p< 0.05) or ** (p<0.01). bars represent the standard error. 235piñeros-guerrero, maldonado-archila, and gómez-caro: effect of thermal and in vitro fungicide treatments on pathogens of the genus fusarium associated with maize seeds in vitro effect of fungicides on radial growth and germination of conidia of fungi of the genus fusarium associated with stalk rot in maize the inhibition of the radial growth of f. subglutinans and f. graminearum colonies showed an interaction between the different evaluated factors. the isolates 45d and 186a of f. subglutinans showed 100% inhibition of radial growth under prochloraz + difenoconazole and carboxin + captan at the three evaluated doses. additionally, isolate 45d of f. subglutinans showed 100% inhibition with tebuconazole + trif loxystrobin at the three evaluated doses (tab.1). the results coincide with that reported by shin et al. (2014), who stated that the most effective fungicides against the mycelial growth of f. subglutinans were prochloraz and difenoconazole, which belong to the azoles group. f. graminearum isolates 143a and 26b showed 100% inhibition of radial growth under the treatments prochloraz + difenoconazole, carboxin + captan, and tebuconazole + trif loxystrobin at the three evaluated doses. complete inhibition of these two isolates was also observed with fludioxonil + metalaxyl-m at doses of 1.0 and 1.5 cd (tab.1). prochloraz + difenoconazole, carboxin + captan and tebuconazole + trif loxystrobin at the three evaluated doses were also the most effective in inhibiting the radial growth of the evaluated isolates of f. graminearum. in contrast, a complete radial inhibition of this species was found with f ludioxonil + metalaxyl-m at doses of 1.0 and 1.5 cd. the obtained results match the ones reported by jones (2000), broders et al. (2007), ivić et al. (2011) and shin et al. (2014). jones (2000) found that 1.0 mg l-1 of f ludioxonil inhibits f. graminearum mycelial growth by 100%, as did tebuconazole at a dose of 100 mg l-1. broders et al. (2007) reported that f ludioxonil is the most effective fungicide in inhibiting f. graminearum mycelial growth with complete inhibition at 1.0 mg l-1 compared to azoxystrobin and trif loxystrobin (25 and 35%, respectively). captan at a dose of 100 mg l-1 showed inhibition of up to 20% of f. graminearum mycelial growth, which is higher than treatments with strobirulins at the same dose. however, these last two active ingredients do not provide a complete inhibition of this species. ivić et al. (2011) reported that prochloraz is the most effective fungicide at controlling f. graminearum, f. avenaceum and f. verticillioides, inhibiting growth by 50% at a dose of 0.1 mg l-1, while f lutirafol is the least effective even with doses higher than 8.51 mg l-1. metconazole is more efficient compared to carbendazim and tebuconazole, inhibiting growth by 50% at a dose of 1.66 for f. graminearum. carbendazim inhibits fungal growth by 50% at a dose of 1.41 mg l-1., and tebuconazole at 2.57 mg l-1 for f. graminearum. shin et al. (2014) found that the fungicides of the azole group tebuconazole, difenoconazole, f luquinconazole and prochloraz are the most effective in inhibiting f. subglutinans mycelial growth at a dose of 10 μg ml-1. these fungicides were more effective than strobilurins (kresoximmethyl and azoxystrobin) at the same dose, with 100% inhibition with azoles and 60% with strobilurins. at the same dose, the most effective fungicides to inhibit 100% of f. temperatum mycelial growth were tebuconazole and prochloraz. the counting of conidia germinated in fungicide-amended media is one of the most widely used methods for evaluating fungicide efficacy (matheron and porchas, 2000; shin et al., 2014). in this evaluation with the different isolates, the results showed interaction between the evaluated factors. f. subglutinans isolates 45d and 186a showed significantly higher values of conidial germination inhibition under table 1. in vitro effect of fungicides on the inhibition of radial growth (%) of f. subglutinans (45d and 186a) and f. graminearum (26b and 143a) colonies with commercial fungicides fludioxonil + metalaxyl-m, tebuconazole + trifloxystrobin, prochloraz + difenoconazole and carboxin + captan at doses 0.5, 1.0 and 1.5 cd (commercial dose). mean values in the same column followed by different letters are significantly different according to the tukey test (p<0.05). inhibition of radial growth (%) fusarium subglutinans fusarium graminearum isolate 45d 186a 26b 143a fungicide/ dose (cd) 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 fludioxonil + metalaxyl-m 52.1 b 60.2 b 70.1 b 59.8 c 66.6 c 71.0 c 100 a 100 a 100 a 97.2 b 100 a 100 a tebuconazole + trifloxystrobin 100 a 100 a 100 a 87.7 b 88.8 b 91.3 b 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a prochloraz + difenoconazole 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a carboxin + captan 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a control 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 236 agron. colomb. 37(3) 2019 f ludioxonil + metalaxyl-m at the three evaluated doses (tab. 2) compared to the dose 0.5 cd of prochloraz + difenoconazole and carboxin + captan in the two isolates, and 0.5 cd of tebuconazole + trifloxystrobin in isolate 45d. for f. graminearum isolate 143a, the inhibition values were significantly higher under f ludioxonil + metalaxyl-m and tebuconazole + trif loxystrobin at the three evaluated doses compared to prochloraz + difenoconazole and carboxin + captan at the three evaluated doses. for f. graminearum isolate 26b, there were no significant differences between the evaluated treatments, showing 100% inhibition of conidial germination (tab. 2). these results agree with the ones reported by munkvold and o’mara (2002), who observed that f ludioxonil and difenoconazole are significantly more effective in the control of f. subglutinans and f. graminearum species compared to fungicides such as captan. however, f ludioxonil is significantly more effective than difenoconazole in inhibiting f. graminearum isolates. shin et al. (2014) reported that the fungicide kresoxim-methyl (strobilurin) completely inhibits f. subglutinans and f. temperatum colony formation at concentrations of 0.1 and 0.01 μg ml-1 respectively. the four azole fungicides tested (difenoconazole, f luquinconazole, prochloraz and tebuconazole) only completely inhibit the formation of f. subglutinans colonies at higher doses (1.0 μg ml-1). the inhibition of conidial germination with fungicides is essential for reaching chemical control of pathogenic fungi in plants since the spread of the disease and colonization of plants is mainly mediated by these reproductive structures of the pathogens (shin et al., 2014). the different responses to the same active ingredient between fusarium species and even between isolates of the same species are phenotypic characteristics that vary between fungal populations (müllenborn et al., 2008). differences between isolates of the same species exposed to the same chemical compound could imply a decrease in the sensitivity to the active ingredient or resistance between the evaluated isolates (ivić et al., 2011). in this study, f ludioxonil, from the phenyl-pyroles group, caused greater inhibition of conidial germination of the species f. gramiearum and f. subglutinans possibly due to its action mechanism. this active ingredient alters map proteins in the transduction of osmotic signals causing inappropriate activation of the hog1 mapk, which is a protein involved in the reproduction of filamentous fungi (degani, 2015). demethylation inhibitors (dmi fungicides), such as prochloraz, have become one of the most utilized fungicide groups in agriculture, being effective in controlling diseases in wheat and soybeans. they are also used in seed treatments, especially for the control of fusarium spp. (ivić et al., 2011). in this research, prochloraz at the three evaluated doses was also effective in controlling the assessed fusarium species associated with maize seeds. although the results obtained are a contribution to the management of stalk rot in cold-climate maize producing areas, similar studies with a higher number of isolates of these pathogens are necessary. additionally, in vivo studies to determine the effect of thermal seed treatments and research on fungicides at the commercial crop level are required. if the best treatments found in this study generate a lower yield loss due to stalk rot, they could be implemented in combination with cultural practices that may contribute to the sustainability of maize crops in areas affected by this problem. conclusion treatments with hot water (5 min) and dry heat at 55°c (10 min) were the most effective in controlling fusarium spp. colonization of maize seeds of the regional variety table 2. in vitro effect of fungicides on the inhibition of conidial germination (%) of f. subglutinans (45d and 186a) and f. graminearum (26b and 143a) with the active ingredients fludioxonil + metalaxyl-m, tebuconazole + trifloxystrobin, prochloraz + difenoconazole and carboxin + captan at doses 0.5, 1.0 and 1.5 cd (commercial dose). mean values in the same column followed by different letters are significantly different according to the tukey test (p<0.05). inhibition of conidial germination (%) fusarium subglutinans fusarium graminearum isolate 45d 186a 26b 143a fungicide/dose (cd) 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 fludioxonil + metalaxyl-m 100 a 100 a 100 a 100 a 100a 100a 100 a 100 a 100 a 98.1 a 100 a 100 a tebuconazole + trifloxystrobin 96.2 bc 98.9 a 99.6 a 98.2 ab 99.3 a 99.3 a 100 a 100 a 100 a 100 a 100 a 99.2 a prochloraz + difenoconazole 95.5 c 96.5 b 96.2 b 97.5 b 97.9 a 98.9 a 100 a 100 a 100 a 95.2 b 93.2 b 95.1 b carboxin + captan 97.5 b 98.2 ab 99.3 a 97.2 b 99.3 a 99.3 a 100 a 100 a 100 a 94.0 b 94.3 b 94.3 b control 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 237piñeros-guerrero, maldonado-archila, and gómez-caro: effect of thermal and in vitro fungicide treatments on pathogens of the genus fusarium associated with maize seeds simijaca, without generating a significant reduction of the germination percentage, length and fresh weight of seedlings. the highest values of seed germination, length and fresh weight of maize seedlings were obtained under dry heat treatments. commercial doses of the evaluated fungicides generated 100% inhibition of radial growth of f. graminearum isolates. commercial doses of prochloraz + difenoconazole and carboxin + captan caused 100% inhibition of f. subglutinans isolates. prochloraz + difenoconazole and carboxin + captan at the three evaluated doses were the most effective in inhibiting the radial growth of the isolates of the two evaluated fusarium species, with no less than 90% effect on conidial germination inhibition. fludioxonil + metalaxyl-m at the three evaluated doses generated a complete inhibition of conidial germination of all the assessed isolates. based on the results of this study, active ingredients such as prochloraz + difenoconazole and carboxin + captan at commercial doses could be promising treatments of maize seeds of regional variety simijaca for the control of pathogens of the genus fusarium associated with stalk rot. acknowledgments the authors would like to thank the corredor tecnológico agroindustrial, the farmers of the ubate valley, cundinamarca and germán gonzález strusberg for his contribution to the data analysis of these results. literature cited arrieta, k., c. salazar, r.o. campo, and n. villareal. 2007. enfermedades patogénicas en los híbridos de maíz (zea mays) en el medio y bajo sinú del departamento de córdoba.  temas agrarios 12(1), 58-69. doi: 10.21897/rta.v12i1.651 bennett, r.s. and p.d. colyer. 2010. dry heat and hot water treatments for disinfecting cottonseed of fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum. plant dis. 94, 1469-1475. doi: 10.1094/ pdis-01-10-0052 broders, k.d., p.e. lipps, p.a. paul, and a.e. dorrance. 2007. evaluation of fusarium graminearum associated with corn and soybean seed and seedling disease in ohio. plant dis. 91, 1155-1160. doi: 10.1094/pdis-91-9-1155 buriticá, c.p. 1999. directorio de patógenos y enfermedades de las plantas de importancia económica en colombia. ica -universidad nacional de colombia. medellin, colombia. clear, r.m., s.k. patrick, r. wallis, and t.k. turkington. 2002. effect of dry heat treatment on seed-borne fusarium graminearum and other cereal pathogens. plant pathol. 24, 489498. doi: 10.1080/07060660209507038 coutinho, w., r. silva, m. vieira, c. machado, and j. machado. 2007. qualidade sanitária e fisiológica de sementes de milho submetidas a termoterapia e condicionamento fisiológico. fitopatol. bras. 32, 458-464. doi: 10.1590/s0100-41582007000600002 dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2016. 3° censo nacional agropecuario. url: https://www. dane.gov.co/files/images/foros/foro-de-entrega-de-resultadosy-cierre-3-censo-nacional-agropecuario/cnatomo2-resultados.pdf (accessed may 2018). dane, departamento administrativo nacional de estadística. 2019. boletín técnico comunicación informativa. encuesta nacional agropecuaria ena-2017. url: https://www.dane. gov.co/files/investigaciones/agropecuario/enda/ena/2017/ boletin_ena_2017.pdf (accessed november 2019). daniels, b.a. 1983. elimination of fusarium moniliforme from corn seed. plant dis. 67, 609-611. doi: 10.1094/pd-67-609 degani, o. 2015. mediation of f ludioxonil fungicide activity and resistance through cochliobolus heterostrophus g-protein and mapk signaling pathways.  phytoparasitica  43(2), 215-228. doi: 10.1007/s12600-014-0434-1 duncan, k.e. and r.j. howard. 2010. biology of maize kernel infection by fusarium verticillioides. mol. plant microbe in. 23(1), 6-16. doi: 10.1094/mpmi-23-1-0006 fao, organización de la naciones unidas para la alimentación y la agricultura. 2016. ahorrar para crecer en la práctica maízarroz-trigo. guía para la producción sostenible de cereales. rome. fumero, m.v., m.m. reynoso, and s. chulze. 2015. fusarium temperatum and fusarium subglutinans isolated from maize in argentina. int. j. food microbiol. 199, 86-92. doi: 10.1016/j. ijfoodmicro.2015.01.011 glenn, a.e., d.m. hinton, i.e. yates, and c.w. bacon. 2001. detoxification of corn antimicrobial compounds as the basis for isolating fusarium verticillioides and some other fusarium species from corn. appl. environ. microbiol. 67(7), 2973-2981. doi: 10.1128/aem.67.7.2973-2981.2001 gromadzka, k., j. chełkowski, a. basińska-barczak, and j. lalak -kańczugowska. 2018. diversity and mycotoxin production by fusarium temperatum and fusarium subglutinans as causal agents of pre-harvest fusarium maize ear rot in poland. j. appl. gen. 60(1), 113-121. doi: 10.1007/s13353-018-0478-x gromadzka, k., k. górna, j. chełkowski. and a. waśkiewicz. 2016. mycotoxins and related fusarium species in preharvest maize ear rot in poland.  plant soil environ. 62(8), 348-354. doi: 10.17221/119/2016-pse ica, instituto colombiano agropecuario. 2019. registros nacionales, septiembre 17, 2019 (accessed november 2019). ivić, d., z. sever, and b. kuzmanovska. 2011. in vitro sensitivity of fusarium graminearum, f. avenaceum and f. verticillioides to carbendazim, tebuconazole, f lutriafol, metconazole and prochloraz. pestic. phytomed. 26(1), 35-42. doi: 10.2298/ pif1101035i jones, r.k. 2000. assessments of fusarium head blight of wheat and barley in response to fungicide treatment. plant dis. 84(9), 1021-1030. doi: 10.1094/pdis.2000.84.9.1021 khodarahmpour, z. 2012. evaluation of maize (zea mays l.) hybrids, seed germination and seedling characters in water stress conditions. afr. j. agric. res. 7(45), 6049-6053. doi: 10.5897/ ajar12.2113 https://doi.org/10.21897/rta.v12i1.651 238 agron. colomb. 37(3) 2019 leslie, j.f. and b.a. summerell. 2006. the fusarium laborator y ma nu a l . bl ac k wel l publ i sh i ng , iow a , usa . d oi : 10.1002/9780470278376 lopes, c.a., m.l.m.d. carvalho, m.c. vasconcelos, a.m.p. ribeiro, and h.o.d. santos. 2018. primary leaf growth and coleoptile length in maize seedlings.  acta sci. agron. 40, 2-8. doi: 10.4025/actasciagron.v40i1.35366 machado, j.d.c., a. machado, e.a. pozza, c.f. machado, and w. zancan. 2013. inoculum potential of fusarium verticillioides and performance of maize seeds. trop. plant pathol. 38(3), 213-217. doi: 10.1590/s1982-56762013000300005  matheron, m.e. and m. porchas. 2000. impact of azoxystrobin, dimethomorph, f luazinam, fosetyl-al, and metalaxyl on growth, sporulation, and zoospore cyst germination of three phytophthora spp. plant dis. 84(4), 454-458. doi: 10.1094/ pdis.2000.84.4.454 müllenborn, c., u. steiner, m. ludwig, and e. oerke. 2008. effect of fungicides on the complex of fusarium species and saprophytic fungi colonizing wheat kernels. eur. j. plant pathol. 120, 157166. doi: 10.1007/s10658-007-9204-y munkvold, g.p. and j.k. o’mara. 2002. laboratory and growth chamber evaluation of fungicidal seed treatments for maize seedling blight caused by fusarium species. plant dis. 86(2), 143-150. doi: 10.1094/pdis.2002.86.2.143 murillo, a. and g.p. munkvold. 2008. systemic infection by fusarium verticillioides in maize plants grown under three temperature regimes. plant dis. 92(12), 1695-1700. doi: 10.1094/ pdis-92-12-1695 nega, e., r. ulrich, s. werner, and m. jahan. 2003. hot water treatment of vegetable seed an alternative seed treatment method to control seed-borne pathogens in organic farming. j. plant dis. protect. 110(3), 220-234. nisa, t., m.y. bhat, s.a. pala, and r.a. mir. 2011. in vitro inhibitory effect of fungicides and botanicals on mycelial growth and spore germination of fusarium oxysporum. j. biopest. 4(1), 53-56. plascencia, m., g. viniegra, r. olayo, m. castillo, and k. shirai. 2003. effect of chitosan and temperature on spore germination of aspergillus niger. macromol. biosci. 3(10), 582-586. doi: 10.1002/mabi.200350024 rahman, m. and a. emran. 2008. hot water thermal treatment for controlling seed-borne mycof lora of maize. int. j. sustain. crop prod. 3(5), 5-9. retana, k., j.a.r. coché, o. castro, and m. blanco. 2018. caracterización morfológica y molecular de fusarium oxysporum f.sp. apii asociado a la marchitez del apio en costa rica.  agron. costarricense 42(1), 115-126. doi: 10.15517/rac.v42i1.32199  shin, j., j. han, j. lee, and k. kim. 2014. characterization of the maize stalk rot pathogens fusarium subglutinans and f. temperatum and the effect of fungicides on their mycelial growth and colony formation. plant pathol. j. 30(4), 397-406. doi: 10.5423/ppj.oa.08.2014.0078 solorzano, c.d. and d.k. malvick. 2011. effects of fungicide seed treatments on germination, population, and yield of maize grown from seed infected with funga l pathogens.  field crop res. 122(3), 173-178. doi: 10.1016/j.fcr.2011.02.011 steinkellner, s., r. mammerler, and h. vierheilig. 2005. microconidia germination of the tomato pathogen fusarium oxysporum in the presence of root exudates. j. plant interact. 1(1), 23-30. doi: 10.1080/17429140500134334 usda, united states department of agriculture. 2019. world agricultural production. circular series wap 10-19 (accessed november 2019). varón, f. and g. sarria. 2007. enfermedades del maíz y su manejo. instituto colombiano agropecuario. produmedios, palmira, colombia. vilich, v., b. löhndorf, r.a. sikora, and a. friebe. 1999. metabolism of benzoxazolinone allelochemicals of zea mays by fusarium subglutinans. mycol. res. 103(12), 1529-1532. doi: 10.1017/ s0953756299008862 warham, e.j., l.d. butler, and r.c. sutton. 2008. ensayos para la semilla de maíz y de trigo: manual de laboratorio. cimmyt, mexico. zhang, h., b. brankovics, w. luo, j. xu, j.s. xu, c. guo, c. waalwijk. 2016.  crops are a main driver for species diversity and the toxigenic potential of fusarium isolates in maize ears in china. world mycotoxin j. 9(5), 701-715. doi:10.3920/wmj2015.2004  received for publication: 27 october, 2014. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.46839 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). vhoyosc@unal.edu.co agronomía colombiana 33(2), 174-183, 2015 effect of fertilization on the contents of macronutrients and chlorine in tobacco leaves cv. flue-cured (nicotiana tabacum l.) in two municipalities in huila, colombia efecto de fertilización sobre el contenido de macronutrientes y cloro en hojas de tabaco (nicotiana tabacum l.) cv. virginia en dos municipios del huila, colombia verónica hoyos c.1, stanislav magnitskiy1, and guido plaza t.1 abstract resumen in colombia, there is little information on tobacco crops and the effect of fertilization on the nutrient content of leaves. the aim of this study was to determine the contents of mineral nutrients in tobacco (nicotiana tabacum l., cv. f lue-cured) plants subjected to different fertilizer rates and sources in two municipalities in the huila province (colombia). six foliar analyses, with three measurements from vegetative growth to f lowering and three measurements during harvest, were carried out. seven treatments, including six fertilization alternatives (three doses and two alternative sources of application) and a commercial control, were evaluated. the contents of the macronutrients n, p, k, ca, mg, s, and chlorine in the leaves were evaluated. the leaf analyses performed from vegetative growth to f lowering showed differences in the foliar contents of nitrogen, calcium, magnesium, and chlorine between the two municipalities and over time, with contents that increased. during this stage, the elements with higher accumulations in the plants included n, k, and ca. at harvest, the contents of potassium, magnesium, and calcium decreased over time. for nitrogen, sulfur and chlorine, differences were found in the time-municipality interaction. en colombia existe poca información del cultivo de tabaco y del efecto de la fertilización en el contenido de nutrientes minerales en hoja. el objetivo del presente trabajo fue determinar el contenido de nutrientes del tabaco cv. virginia (nicotiana tabacum l.) durante el ciclo de cultivo bajo diferentes dosis y fuentes de fertilización, en dos municipios del departamento huila (colombia). se evaluaron siete tratamientos correspondientes a seis alternativas de fertilización (tres dosis y dos alternativas de fuentes de aplicación) y un testigo comercial, para conocer el contenido de nutrientes en hojas, se realizaron seis análisis foliares, tres durante crecimiento vegetativo hasta f loración y tres durante la cosecha. los macronutrientes evaluados en hojas fueron n, p, k, ca, mg, s y cloro. de acuerdo a los resultados de los análisis foliares realizados en durante crecimiento vegetativo hasta f loración, se encuentran diferencias en el contenido de nitrógeno, calcio, magnesio y cloro en los dos municipios y a través del tiempo, presentándose aumento en los contenidos. durante esta etapa los elementos que presentan mayor acumulación en las plantas fueron n, k y ca. durante la cosecha el contenido de potasio, magnesio y calcio disminuyó a través del tiempo. para nitrógeno, azufre y cloro se presentaron diferencias en la interacción tiempo-municipio. key words: nitrogen, phosphorus, potassium, leaf analysis, solanaceae. palabras clave: nitrógeno, fósforo, potasio, análisis foliar, solanaceae. smith, 2009). nitrogen determines the performance of leaf blade, the qualities and taste of aroma, and the smoke taste (marambe and sangakkara, 1988; lu et al., 2005; marchetti et al., 2006; smith, 2009). excessive or improper applications of n may affect the yield and quality of ‘f lue-cured’ tobacco (marchetti et al., 2006; reed et al., 2011). excess nitrogen produces strong and spicy f lavors, which are not associated with high nicotine contents. for the cultivation of tobacco, recommendations for this element vary according to different authors, between 90 and 100 kg ha-1 (rojo, 2008), 67 and 78 kg ha-1 (reed et al., 2011), 56 and 90 kg introduction around the world, cultivated tobacco occupies about 3.9 million ha, of which 60% is ‘f lue-cured’ tobacco, 13% is burley tobacco, and 12% is oriental (rojo, 2008). the mineral nutrient requirements of different tobacco types vary according to their specific characteristics, resulting in the need to formulate different fertilization programs in order to maximize the yield, quality, and profitability. nitrogen is the element that has the highest effect on the growth and quality of ‘f lue-cured’ tobacco (parker, 2009; http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.46839 175hoyos c., magnitskiy, and plaza t.: effect of fertilization on the contents of macronutrients and chlorine in tobacco leaves cv. flue-cured (nicotiana tabacum l.)... ha-1 (smith, 2009), or 181 kg ha-1 (ballari, 2005) for a yield of 3,200 kg ha-1. phosphorus is essential in the early stages of plant development and the requirements in ‘f lue-cured’ tobacco are generally lower than those for nitrogen and potassium. this mineral element inf luences root development, plant growth, and the quality of the first leaves and improves the color and quality of leaves; moderate applications accelerate growth and maturity. an excess of phosphorus reduces quality, causes drying and results in rough, irregular leaves, producing black ash instead of white ash. the p content in leaves is positively related to the sugar content, a quality parameter (ballari; 2005; smith, 2009). the recommendations for phosphorus (p2o5) in tobacco vary according to the authors: between 60-70 kg ha-1 (rojo, 2008), 44 kg ha-1 (reed et al., 2011), 17 kg ha-1 (smith, 2009), or 23 kg ha-1 (ballari, 2005) for a yield of 3,200 kg ha-1. potassium is a major mineral element necessary for the growth and quality of tobacco leaves (color, texture, sugar content, nicotine, and combustibility) (ballari, 2005; gurumurthy and vageesh, 2007; yang et al., 2007). high concentrations of k (>25 g kg-1) in cured leaves improve the quality of leaves by increasing the burning rate and heat retention capacity (miner and tucker, 1990) and low concentrations of k (<2%) in leaves reduce the quality of the tobacco (zhao et al., 2010). concentrations of k higher than 2% dry weight are usually essential to producing upper leaves (zhao et al., 2010). recommendations for potassium (k2o) for cultivation vary according to the authors: 160-180 kg ha-1 rojo (2008), 110-195 kg ha-1 (reed et al., 2011), 100 kg ha-1 (smith, 2009) or 250 kg ha-1 (ballari, 2005) for a yield of 3,200 kg ha-1. magnesium is an essential component of chlorophyll and plays an important role in plant development (pinkerton, 1972; smith, 2009). in tobacco, an increased magnesium content in a leaf (up to 2%) enhances the combustibility and appearance of ash (color and texture), resulting in porous, loose, and light-colored ash. a magnesium deficiency reduces leaf quality, produces dark, cured leaves with uneven coloration and reduces the sugar content along with increases in the amount of ash (pinkerton, 1972; rojo, 2008; smith, 2009). the k:mg ratio in soil is a useful indicator of the magnesium supply for plants and, for tobacco, its value ranges from 4:1 to 7:1 (pinkerton, 1972; smith, 2009). the requirement for mgo in tobacco, according to various authors, is 10-12 kg ha-1 (rojo, 2008), 33 kg ha-1 (reed et al., 2011), 16-20 kg ha-1 (smith, 2009), or 31 kg ha-1 (ballari, 2005) for a yield of 3,200 kg ha-1. calcium is a mineral element with a much higher demand by tobacco plants than potassium and its content in a cured leaf can be between 1.5 and 2.0% (lópez-lefebre et al., 2001). the requirement for cao is 20-24 kg ha-1 (rojo, 2008), 44-56 kg ha-1 (smith, 2009; reed et al., 2011), or 141 kg ha-1 (ballari, 2005) to obtain a yield of 3,200 kg ha-1. sulfur deficiency is characterized by stunted growth, yellowing and rolling of young leaves. excess sulfur affects combustibility and decreases the alkalinity of ash (smith, 2009; rojo, 2008) and s over 1% in leaves can affect aroma, a fundamental characteristic in ‘f lue-cured’ tobacco that is used as f lavoring in cigarettes mixtures (rojo, 2008). the recommendations for s applications for tobacco growth vary as follows: 35-45 kg ha-1 (rojo, 2008), 20-30 kg ha-1 (smith, 2009), or 31 kg ha-1 (ballari, 2005) to obtain a yield of 3,200 kg ha-1. a determining factor in the quality of tobacco is the detrimental effect of chlorine, which reduces f lammability and increases hygroscopicity, causing problems during leaf drying and fermentation (elliot and back, 1963). high chlorine concentrations (> 10 g kg-1 or more than 1%) in cured leaves reduce their quality by reducing the burning rate and heat retention capacity and increasing the moisture contents (miner and tucker, 1990; rojo, 2008). recommendations for chlorine in tobacco cultivation are 5-7 kg ha-1 (ishizaki and akiya, 1978). in colombia, there is little information on tobacco crops and the effect of fertilization on nutrient content in leaves. given the importance of soil fertilization and the development of adequate nutrition strategies for growing tobacco plants under local conditions, the aim of this research was to determine the nutrient content in tobacco leaves during the crop cycle under different doses and fertilizer sources in huila, colombia. materials and methods location and plant management the study was done in 2010 on two tobacco farms located in the province of huila (colombia) in the municipalities of campoalegre (525 m a.s.l., 28°c average temperature, 68% relative humidity, and 32 mj m-2 average solar radiation) and garzon (790 m a.s.l., 25°c average temperature, 74% relative humidity, 28 mj m-2 average solar radiation). these locations have sandy loam soils of slightly and moderately 176 agron. colomb. 33(2) 2015 acidic phs, respectively, contents of p, k, mg, s and cl that are unsuitable for the cultivation of tobacco, and high n contents (tab. 1). tobacco (nicotiana tabacum l.) plants, nc297 ‘f lue-cured’ variety, were used. seedlings were produced and, when the plants had 5 true leaves, were transplanted to the field with a density of 20,833 plants ha-1 in rows that were 1.2 m wide with 0.4 m between the plants. the crop management in the field was performed in accordance to the production practices in each study area. experimental design the experiment were set up under a completely randomized design (dca) with a 3x2 factorial arrangement of seven treatments and three replicates per treatment, which corresponded to six fertilization alternatives and a commercial control. each experimental unit consisted of four crop rows and 30 plants per row. the control consisted of incurrent management practices recommended by the protabaco company (plaza et al., 2011) and used by the growers. the treatments corresponded to three combinations of fertilizer doses and two groups of fertilizer sources (tab. 2), keeping the nitrogen forms constant as 50:50 no3:nh4. the fertilizer doses were considered according to the soil analysis (tab. 1) and following the methodology of ica (1992) and gómez (2005), which corresponded to 100, 50, or 150% of the recommended dose. to achieve the recommended fertilizer dose, the extraction levels for mineral elements reported by ballari (2005) and an expected production of 3,200 kg ha-1 were employed. the fertilizers used were: 17-9-18-3, nutrimon (monomeros colombo-venezolanos, barranquilla, colombia), which contained n:p:k:mg:s equal to 17:9:18:3:6 (n-nh4:n-no3 ratio = 60:40, potassium sulfate source of k); solunk®, nutrimon (monomeros colombo-venezolanos, barranquilla, colombia), which contained n: p: k equal to 13:3:43 (nnh4:n-no3 ratio = 5:95); nitromag® (yara, barranquilla, colombia), which contained n:ca:mg equal to 21.0:11.0:7.5 (n-nh4:n-no3 ratio = 50:50); sam®, nutrimon (monomeros colombo-venezolanos, barranquilla, colombia), which contained n:s equal to 21:24 (n-nh4:n-no3 ratio = 100:0); sulfate k®, nutrimon (monomeros colombovenezolanos, barranquilla, colombia), which contained k:s equal to 50:17; and dap®, nutrimon (monomeros colombo-venezolanos, barranquilla, colombia), which contained n:p equal to 18:46 (n-nh4:n-no3 ratio = 100:0). table 1. chemical properties of the soil before the transplanting in the municipalities of campoalegre and garzon, colombia. campoalegre ph n-no3 n-nh4 n-total ca k mg na al cec p s ec (mg kg-1) (cmol kg-1) (mg kg-1) (ds m-1) 6.3 3.49 4.51 8 5.52 0.19 1.54 0.08 0 7.33 44.1 5.52 0.74 garzon ph n-no3 n-nh4 n-total ca k mg na al cec p s ec (mg kg-1) (cmol kg-1) (mg kg-1) (ds m-1) 5.6 7.86 6.55 14.41 10.3 0.44 3.24 0.08 0 14.1 53.5 9.94 0.34 table 2. fertilizer treatments in the municipalities of campoalegre and garzon, colombia. fertilizers (kg ha-1) treatment dose 17-9-18-3 solunk nitromag sam sulfato k dap a50 50 275 288 175 50 a100 100 550 575 350 100 a150 150 825 863 525 150 b50 50 550 163 75 b100 100 1100 325 150 b150 150 1650 488 225 control con 750 50 50 100 50 a50 50 250 288 63 25 a100 100 500 575 125 50 a150 150 750 863 188 75 b50 50 475 125 150 b100 100 950 250 300 b150 150 1425 375 450 control con 790 105 155 155 a: with sam; b: without sam; con: commercial control. 177hoyos c., magnitskiy, and plaza t.: effect of fertilization on the contents of macronutrients and chlorine in tobacco leaves cv. flue-cured (nicotiana tabacum l.)... fertilizer applications were carried out according to the absorption curves of mineral elements by the plants (rojo, 2008), which were split into two applications in two municipalities: 8 d after transplanting (dat) and 35 dat, times that coincided with the application of fertilizer in the control treatment. mineral nutrient content in the leaves six foliar analyses were carried out during the growth cycle with three measurements during the vegetative growth and f lowering and three measurements during harvest. the first foliar analysis was performed during the slow vegetative growth (24 dat, bbch scale code 1105), the second one during the rapid vegetative growth (44 dat, bbch scale code 1110) and the third one at f lowering (74 dat, bbch scale code 59) (coresta, 2009). for all of the leaf samples, 300 g of dry matter were taken per experimental unit. for the samplings, 2-4 leaves without petioles (first sampling) and with plant leaves with the base and apex removed (second sampling) were taken per plant, according to the methodology proposed by miner and tucker (1990). for the third sampling, the central leaf (middle-third of the plant) was used because this leaf represents the nutrient status of the plants, with the midrib, base and apex of the leaf removed (miner and tucker, 1990). the last three samples corresponded to the optimal harvest time for ‘f lue-cured’ tobacco leaves. the fourth analysis was performed at harvest (100 dat); the sample unit was taken as the lower-third of the plant (lower leaves are defined as the lower four or five leaves). the fifth analysis was taken at 114 dat (mid-harvest) on a sample taken from the middle-third of the plant. the sixth analysis was performed with the final harvest, 127 dat, with the sample unit taken from the upper-third of the plant (the top leaves are defined as the top eight or ten leaves); the samples corresponding to approximately 20 plants per experimental unit were taken equally, removing the midrib, the base and the apex of the leaves. the leaf samples were taken in the morning and dried at 60°c for 24 h, and the total concentration of the mineral elements in the plant samples was determined according to calderón and pavlova (2001). the nutrient concentrations in the leaves of the tobacco plants were multiplied with the corresponding dry matter yields to obtain the nutrient uptake of the leaves of the tobacco plants. statistical analysis analysis of variance (anova) with the sas statistical software v. 8.1e (sas institute, cary, nc) was performed and, when a significant difference appeared, lsd means comparison was performed with a reliability of 95%. results mineral contents in the leaves from vegetative growth to flowering foliar analyses at this stage of plant growth revealed significant differences in the contents of nitrogen, calcium, magnesium, and chlorine in the tobacco leaves; the timemunicipality interactions were evaluated (p≤0.001). for these elements, their leaf contents increased progressively over time, presenting the highest levels at the stage of full bloom (76 dat). the municipality with the highest values of n, ca, mg, and cl in the leaves was garzon (2.49, 1.40, 0.67, and 0.12 g, respectively) due to the highest dry matter accumulation in the leaves (fig. 1). for the time-dose interaction, significant differences were seen in the contents of nitrogen, phosphorus, calcium, and magnesium (p≤0.01). similarly, a progressive increase in the contents of these elements was observed over time. the doses of 100 and 150% of fertilizer resulted in the highest values of the mineral element extraction (g), which were above 2.25, 2.25, 1.23, and 0.53 g for n, p, ca, and mg, respectively (fig. 2). only the potassium contents had statistical differences for the maximum interaction, time-municipality-sources-dose (p≤0.01). in campoalegre, the increased potassium content in the leaves was achieved with the treatment (b150) without ammonium sulfate at 150% of the dose (1.48 g). in garzon, the highest k content in the leaves was obtained with the same source of fertilization, but at 100% of the dose (4.73) (fig. 3). this could be explained by the increased solubility of the k sourced fertilizer (solun k), which allowed for increased availability of this element in the soil and its rapid absorption by the plants. during the cycle of plant development before flowering, the highest contents in the tobacco plants were observed for nitrogen, potassium, and calcium (fig. 4). for campoalegre (fig. 4), the element with the highest accumulation was nitrogen and, in garzon, it was potassium, both measured at 76 dat (f lowering) (fig. 4). at 76 dat (full bloom), the plants of the control treatment in campoalegre had the highest concentration of nitrogen and calcium, an intermediate concentration of potassium, a low concentration of chlorine, and an optimal concentration of n and ca. the plants in garzon had the lowest percentages of nitrogen, potassium and calcium and the highest percentage of chlorine (tab. 3). at the same time, the treatments without sam at 100 and 150% of the dose (b100 and b150) resulted in the optimal concentrations of foliar k at this phenological stage for garzon. 178 agron. colomb. 33(2) 2015 c d m g fo lia r (g /p la nt ) 764424 dat 0 0.3 0.2 0.1 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 c l f ol ia r (g /p la nt ) 764424 dat 0 0.06 0.04 0.02 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 n fo lia r (g /p la nt ) a b 764424 dat 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 c a fo lia r (g /p la nt ) 764424 dat 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 campoalegre garzon figure 1. contents of nitrogen, calcium, magnesium, and chlorine in the tobacco leaves during vegetative growth before flowering in the municipalities of campoalegre and garzon (colombia). a, nitrogen; b, calcium; c, magnesium; d, chlorine. error bars indicate standard deviation. c d c a fo lia r (g /p la nt ) 764424 dat 0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 m g fo lia r (g /p la nt ) 764424 dat 0 0.3 0.2 0.1 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 n fo lia r (g /p la nt ) a b 764424 dat 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 p fo lia r (g /p la nt ) 764424 dat 0 0.10 0.05 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 50% 100% 150% control figure 2. contents of nitrogen, phosphorus, calcium, and magnesium in the tobacco leaves during vegetative growth before flowering in the municipalities of campoalegre and garzon (colombia). a, nitrogen; b, phosphorus; c, calcium; d, magnesium. error bars indicate standard deviation. 179hoyos c., magnitskiy, and plaza t.: effect of fertilization on the contents of macronutrients and chlorine in tobacco leaves cv. flue-cured (nicotiana tabacum l.)... figure 3. potassium content in the tobacco leaves during vegetative growth before flowering in the municipalities (colombia): a, campoalegre; b, garzon. error bars indicate standard deviation. abbreviations see tab. 2. k fo lia r (g /p la nt ) a b 764424 a5 0 a1 00 a1 50 b5 0 b1 00 b1 50 te s a5 0 a1 00 a1 50 b5 0 b1 00 b1 50 te s a5 0 a1 00 a1 50 b5 0 b1 00 b1 50 te s 764424 0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 k fo lia r (g /p la nt ) 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 a5 0 a1 00 a1 50 b5 0 b1 00 b1 50 te s a5 0 a1 00 a1 50 b5 0 b1 00 b1 50 te s a5 0 a1 00 a1 50 b5 0 b1 00 b1 50 te s figure 4. accumulation of mineral elements in leaves of ‘flue-cured’ tobacco during vegetative growth before flowering in the municipalities (colombia). a, campoalegre; b, garzon. a cu m ul at io n of e le m en ts ( g/ pl an t) a b 764424 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 a cu m ul at io n of e le m en ts ( g/ pl an t) 764424 datdat 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 b kp smg cl ca table 3. foliar concentrations (%) of the main mineral elements during flowering at 76 dat in the ‘flue-cured’ tobacco in the municipalities of campoalegre and garzon (colombia). the optimal ranges of mineral nutrients (%) in leaves are given according to rojo (2008). municipality treatment n k ca cl % optimal contents 2.9 3.9 2.5 3.3 1.5 – 2.5 0.4 – 0.75 campoalegre a50 2.650 ab 1.677 d 1.343 abc 0.063 bc a100 2.663 ab 1.997 dc 1.323 abc 0.050 c a150 2.693 ab 1.647 d 1.270 abc 0.060 bc b50 2.810 a 2.127 bcd 1.337 abc 0.070 bc b100 2.687 ab 1.800 d 1.393 ab 0.067 bc b150 2.693 ab 1.963 dc 1.447 ab 0.057 bc control 2.857 a 2.087 bcd 1.520 a 0.060 bc garzon a50 2.187 c 3.493 a 1.297 abc 0.103 ab a100 2.160 c 2.320 abcd 1.247 bc 0.093 abc a150 2.380 bc 2.057 bcd 1.313 abc 0.087 abc b50 2.317 c 1.307 d 1.100 dc 0.123 a b100 2.173 c 3.367 ab 1.333 abc 0.103 ab b150 2.313 c 3.193 abc 1.443 ab 0.103 ab control 1.783 d 1.927 dc 0.840 d 0.130 a *a: utilization of sam, b: non-utilization of sam. abbreviations see tab. 2. means with different letters in each column indicate significant differences according to the lsd test (p≤0.05). 180 agron. colomb. 33(2) 2015 mineral contents in the leaves at harvest the foliar analysis conducted during the harvest showed significant differences in the contents of potassium, magnesium, and calcium over time (p≤0.001). for these elements, the leaf content decreased throughout the harvest time, presenting the lower contents in the upper-third of the plants at 125 dat (fig. 5). for nitrogen, sulfur, and chlorine, statistical differences in the time-municipality interaction (p≤0.05) were seen. the plants in campoalegre had the highest n and s contents during harvest because they had higher dry matter accumulation than the plants in garzon (fig. 6). the highest content of chlorine was in garzon, because of the higher concentrations of cl in the leaves (fig. 6). for these elements, a decrease in their contents was observed at the last sampling date (125 dat), corresponding to the upper-third of the plants. discussion the results in terms of element accumulation in the leaves over time were consistent with previous studies. chavarria (2007) reported the largest accumulation of nutrients at the harvest stage in tobacco (48-78 dat) due to the high rate of dry matter accumulation and, in ‘f lue-cured’, this dry matter accumulation coincides with the rapid growth stage and leaf expansion (41 and 75 dat) (miner and tucker, 1990; moustakas and ntzanis, 2005). for nitrogen and potassium, the rapid changes in absorption were reported figure 5. a, contents (a) and concentrations (b) of potassium, calcium and magnesium in the tobacco during harvest in the municipalities of campoalegre and garzon (colombia). lower-third: 100 dat; middlethird: 114 dat; upper-third: 125 dat. error bars indicate standard deviation. c on te nt o f e le m en ts ( g/ pl an t) a b 125114100 dat 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 c on ce nt ra tio n of e le m en ts ( % ) 125114100 dat 0 2.0 1.5 1.0 0.5 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 k mg ca ddt c l f ol ia r (% ) c l f ol ia r (g /p la nt ) 0 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.30 0 0.08 0.06 0.04 0.02 0.10 0.12 100 114 125 c ddt s fo lia r (% ) s fo lia r (g /p la nt ) 0 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.35 0.40 0 0.20 0.15 0.10 0.05 0.25 0.30 100 114 125 b ddt n fo lia r (% ) n fo lia r (g /p la nt ) 0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 3.0 3.5 0 1.2 0.9 0.6 0.3 1.5 1.8 100 114 125 concentration: content %: garzoncampoalegre garzoncampoalegre a figure 6. contents and concentrations of nitrogen, sulfur, and chlorine in the tobacco leaves during harvest in the municipalities of campoalegre and garzon (colombia). lower-third: 100 dat; middle-third: 114 dat; upper-third: 125 dat. a, nitrogen; b, sulfur; c, chlorine. 181hoyos c., magnitskiy, and plaza t.: effect of fertilization on the contents of macronutrients and chlorine in tobacco leaves cv. flue-cured (nicotiana tabacum l.)... between 41 and 68 dat, when the entire plant absorbed 85% of the total nitrogen and 81% of the total potassium, with a maximum absorption at 55 dat for n and 61 dat for k (moustakas and ntzanis, 2005). miller et al. (1967) reported that nitrogen uptake in tobacco plants is minimal in the last month of growth. in addition, phosphorus, calcium, and magnesium exhibited rapid changes in absorption between 41 and 75 dat, when the whole plant absorbed 96% of the total phosphorus, 90% of the calcium, and 89% of the magnesium, with maximum absorption at 55 dat for p and 61 dat for ca and mg (moustakas and ntzanis, 2005). at the time of f lowering, over 90% of the n and k and from 70 to 80% of the ca, mg, and p had been accumulated (miner and tucker, 1990). nitrogen, calcium, and magnesium increased their foliar concentrations over time, and the municipality of garzon showed the highest values. foliar analysis serves as an indicator of soil fertility and nutrient concentration in plants and ref lects the inf luence of growth, soil, climate, management, and the availability of nutrients in the soil (marschner, 1995). the soil of garzon had higher contents of available (nh4+ and no3-) and total n, organic carbon, calcium and magnesium, as compared to the soil of campoalegre (tab. 1). furthermore, garzon had less solar radiation, a lower average temperature and a higher relative humidity and precipitation. the present study showed that the n, p, k, ca and mg concentrations in the tobacco were the highest at the f lowering stage with the highest doses of fertilization (100 and 150%). similar results were found in common beech (fagus sylvatica), when increased fertilization resulted in higher levels of n, p and k in the leaves (minotta and pinzauti, 1996). however, in other species, such as rosemary (rosmarinus officinalis), the highest concentration of elements in leaves was reported with balanced fertilization (sardans et al., 2005). in lablab purpureus, higher doses of phosphorus increased the foliar contents of nitrogen, phosphorus, potassium, and calcium (naeem et al., 2010). in tobacco, phosphorus deficiencies delayed maturation and caused a reduction in foliar nitrogen and magnesium (rojo, 2008). increasing concentrations of other nutrients with increasing phosphorus levels can probably be attributed to the beneficial effect of phosphorus on the overall growth of the plants due to balanced plant nutrition (naeem et al., 2010). in tobacco, increasing doses of nitrogen fertilization increased the concentration of total n (kowalczyk-juśko and kościk, 2002). similar reports have been found in maize (vos et al., 2005) and rice (wang et al., 2006). in tea plants, increased leaf p contents with increased application rates have been reported (lin et al., 2012). the treatment that resulted in the highest accumulation of potassium in the plants was the one without sam at a 150% fertilization rate in the municipality of campoalegre, contrary to what was found for n, p, ca, and mg. similar results have been found in cotton, where the content of foliar k was affected by potassium fertilization levels, with foliar k concentrations that increased at a higher dose of k (gerardeaux et al., 2010). in houttuynia cordata, the maximum concentration was recorded in the treatment with an intermediate level of k, while increased supplies of potassium reduced its uptake, as compared with the intermediate levels (xu et al., 2011). in this research, the elements with a higher accumulation included nitrogen, potassium, and calcium; however, there were differences in the order of importance of the mineral elements for the growth of ‘f lue-cured’ tobacco. miner and tucker (1990) mentioned that potassium is the most important element for tobacco, followed by calcium, nitrogen, magnesium, and phosphorus. collins and hawks (1994) differed from the above-mentioned authors, stating that nitrogen was more important for the cultivation of tobacco. according to moustakas and ntzanis (2005), calcium is the third element in order of importance for the cultivation of tobacco. chavarria (2007) reported that k has the largest accumulation in tobacco leaves, followed by n and, to a lesser extent, ca. however, it could be concluded that n, k, and ca are the most important elements for the production and quality of ‘f lue-cured’ tobacco, with implications for qualities such as f lavor, color, texture, sugar and nicotine contents, f lammability, and smoke f lavor (smith, 2009; ballari, 2005; lu et al., 2005; marchetti et al., 2006; gurumurthy and vageesh, 2007; yang, et al., 2007; marambe and sangakkara, 1988). the mean contents of nitrogen and potassium for all of the treatments at the f lowering stage were below the normal range (campbell, 2000; ballari, 2005), except in garzon without using ammonium sulfate at 100 and 150% of the dose (b100 and b150, respectively) and when using sam at 50% of the dose (a50). according to the ranges reported by rojo (2008), the control was above the normal range of n in campoalegre and below the normal range in garzon. the content of foliar calcium presented normal contents (campbell, 2000); however, for ballari (2005) and rojo (2008), all of the contents of ca were below this range, except for the campoalegre control treatment. all of the treatments had a chlorine content in the leaves that 182 agron. colomb. 33(2) 2015 was below the recommended ranges (ballari, 2005). the optimal concentration of k and n in tobacco leaves should range between 2.5-3.0% for proper plant growth and optimal chemical balance in leaves (zou et al., 2005). at harvest, the contents of k, mg, and ca in the leaves decreased over time. this occurred because of a high accumulation of leaf dry matter that reduced the nutrient concentrations in the leaves due to a dilution effect (miner and tucker, 1990). dilution or accumulation of nutrients in plants can occur because of differences between the rate of plant growth and the rate of nutrient absorption (marschner, 1995). similar results were reported by jiang et al. (2001) and zhao et al. (2010), who found that the concentration of k in nearly all organs of tobacco plants was reduced from the time when the shoot apex was removed until the end of harvest. the mg content in the leaves decreased according to the ascendant position of the leaves; the lower leaves had a higher mg content, while the upper leaves had a lesser content (miner and tucker, 1990). in the production of tobacco, the apex of the plant is removed for more leaf yield and higher quality; for the present study, this practice was performed at 86 dat. however, in physiological terms, this practice can cause changes in sink-source relations and modify the distribution and translocation of assimilates and mineral nutrients in plants (jiang et al., 2001). zhao et al. (2010) discussed three possible reasons for this decrease in the k content of whole plants, particularly in leaves. firstly, it could be due to a dilution of nutrient contents as dry matter is accumulated at a greater rate than the element is absorbed; similar results were reported by moustakas and ntzanis (2005). secondly, when leaves mature, outputs of k from leaves exceeds its absorption, causing decreases in the k content of plants. and thirdly, re-translocation and redistribution of k occur as a result of cleavage of the apex and leaf senescence (zhao et al., 2010). the latter occurs because potassium is highly mobile in the phloem and, therefore, a high degree of its reuse is done with re-translocation via phloem (marschner, 1995). in the cultivation of the ‘f lue-cured’ tobacco, different fertilizer rates and sources had an effect on the accumulation of the mineral nutrients in the leaves. the foliar element concentrations during the vegetative stage of development increased over time and the highest values were found at the f lowering stage; however, during the harvest, the contents of k, mg and cl decreased over time. nitrogen, p, k, ca, and mg presented the highest concentrations at f lowering with the highest doses of fertilization (100 and 150%). for potassium, the treatment with the highest accumulation in the tobacco did not use sam and had a 150% fertilization rate in the municipality of campoalegre. for the ‘f lue-cured’ tobacco in the municipalities of campoalegre and garzon, the elements with the higher accumulations included nitrogen, potassium, and calcium. literature cited ballari, m.h. 2005. tabaco virginia: aspectos ecofisiológicos de la nutrición en condiciones de cultivo. editorial alejandro graziani, cordoba, argentina. calderón, f. and m. pavlova. 2001. metodologías de análisis foliar. calderón laboratorios, bogota. campbell, c.r. 2000. flue-cured tobacco. in: campbell, c.r. (ed.). reference sufficiency ranges for plant analysis in the southern region of the united states. south. coop. ser. bull. 394, department of agriculture and consumer services, north carolina state university, raleigh, nc. chavarría b., j.a. 2007. curvas de absorción de nutrientes en tabaco (nicotiana tabacum), bajo condiciones de campo en jalapa, nicaragua. undergraduate thesis. pan american school of agriculture el zamorano, francisco morazan, honduras. collins, w.k. and s.n. hawks jr. 1994. principles of flue-cured tobacco production. north carolina state university, raleigh, nc. coresta, cooperation centre for scientific research relative to tobacco. 2009. a scale for coding growth stages in tobacco crops. coresta guide 7. paris. elliot, j.m. and m.e. back. 1963. effects of potassium and chlorine on the production of tobacco seedlings. can. j. soil. sci. 43, 268-274. doi: 10.4141/cjss63-033 gerardeaux, e., l. jordan-meille, j. constantin, s. pellerin, and m. dingkuhn. 2010. changes in plant morphology and dry matter partitioning caused by potassium deficiency in gossypium hirsutum (l.). environm. exp. bot. 67, 451-459. doi: 10.1016/j. envexpbot.2009.09.008 gómez, m.i. 2005. guía técnica para el manejo nutricional de los cultivos. microfertisa, bogota. gurumurthy, k.t. and t.s. vageesh. 2007. leaf yield and nutrient uptake by fcv tobacco as inf luenced by k and mg nutrition. karnataka j. agric. sci. 20, 741-744. ica, instituto colombiano agropecuario. 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación. bogota. ishizaki, h. and t. akiya. 1978. effects of chlorine on growth and quality of tobacco. jarq. 12, 1-6. jiang, f., c.j. li, w.d. jeschke, and f.s. zhang. 2001. effect of top excision and replacement by 1-naphthylacetic acid on partition and f low of potassium in tobacco plants. j. exp. bot. 52, 2143-2150. doi: 10.1093/jexbot/52.364.2143 kowalczyk-juśko, a. and b. kościk. 2002. possible use of the chlorophyll meter (spad 502) for evaluating nitrogen nutrition of the virginia tobacco. elec. j. polish agri. univer. agron. 5, http://dx.doi.org/10.4141/cjss63-033 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2009.09.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2009.09.008 http://dx.doi.org/10.1093/jexbot/52.364.2143 183hoyos c., magnitskiy, and plaza t.: effect of fertilization on the contents of macronutrients and chlorine in tobacco leaves cv. flue-cured (nicotiana tabacum l.)... http://www.ejpau.media.pl/volume5/issue1/agronomy/art-05. html; consulted: march, 2015. lin, z.-h., y.-p. qi, r.-b. chen, f.-z. zhang, and l.-s. chen. 2012. effects of phosphorus supply on the quality of green tea. food chem. 130, 908-914. doi: 10.1016/j.foodchem.2011.08.008 lópez-lefebre, l.r., r.m. rivero, p.c. garcía, e. sánchez, j.m. ruiz, and l. romero. 2001. effect of calcium on mineral nutrient uptake and growth of tobacco. j. sci. food agric. 81, 1334-1338. doi: 10.1002/jsfa.948 lu, y.x., c.j. li, and f.s. zhang. 2005. transpiration, potassium uptake and f low in tabacco as affected by nitrogen forms and nutrient levels. ann. bot. 95, 991-998. doi: 10.1093/aob/mci104 marambe, b. and r. sangakkara. 1988. evaluation of different nitrogen fertilizer techniques on emergence and growth of tobacco (nicotiana tabacum l.) seedlings. j. agron. crop. sci. 161, 273-276. doi: 10.1111/j.1439-037x.1988.tb00667.x marchetti, r., f. castelli, and r. contillo. 2006. nitrogen requirements for f lue-cured tobacco. agron. j. 98, 666-674. doi: 10.2134/agronj2005.0105 marschner, h. 1995. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. academic press. london. miller, r.j., g.w. langdale, and d.l. myhre. 1967. leaf area indices and nitrogen uptake of f lue-cured tobacco as affected by plant density and nitrogen rate. agron j. 59, 409-412. doi: 10.2134/ agronj1967.00021962005900050008x miner, g.s. and m.r. tucker. 1990. plant analysis as an aid in fertilizing tobacco. pp. 645-657. in: westerman, r.l. (ed.). soil testing and plant analysis. 3rd ed. soil science society of america book ser. 3. sssa, madison, wi. minotta, g. and s. pinzauti. 1996. effects of light and soil fertility on growth, leaf chlorophyll content and nutrient use efficiency of beech (fagus sylvatica l.) seedlings. forest ecol. manag. 86, 61-71. doi: 10.1016/s0378-1127(96)03796-6 moustakas, n.k. and h. ntzanis. 2005. dry matter accumulation and nutrient uptake in f lue-cured tobacco (nicotiana tabacum l.). field crops res. 94, 1-13. doi: 10.1016/j.fcr.2004.11.002 naeem, m., m.m.a. khan, moinuddin, m. idrees, and t. aftab. 2010. phosphorus ameliorates crop productivity, photosynthetic efficiency, nitrogen-fixation, activities of the enzymes and content of nutraceuticals of lablab purpureus l. sci. hortic. 126, 205-214. doi: 10.1016/j.scienta.2010.07.009 parker, r.g. 2009. evaluation of nitrogen sources and rates on yield and quality of modern f lue-cured tobacco cultivars. phd thesis. north carolina state university, raleigh, nc. pinkerton, a. 1972. recovery of f lue-cured tobacco from magnesium deficiency: changes in leaf magnesium content and effects on leaf quality. aust. j. agric. res. 23, 641-649. doi: 10.1071/ ar9720641 plaza, g., j.c. barrientos, and s. magnitskiy. 2011. evaluación técnica y económica de alternativas para el mejoramiento de la fertilización de tabaco (nicotiana tabacum l.) tipo virginia en los departamentos de santander y huila. universidad nacional de colombia; protabaco; ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. reed, t.d., c.s. johnson, p.j. semtner, and c.a. wilkinson. 2011. flue-cured tobacco production guide. virginia cooperative extension service, north carolina state university, raleigh, nc. rojo l., w. 2008. guía de manejo nutrición vegetal de especialidad: tabaco. sqm, santiago. sardans, j., f. rodà, and j. peñuelas. 2005. effects of water and a nutrient pulse supply on rosmarinus officinalis growth, nutrient content and f lowering in the field. environ. exp. bot. 53, 1-11. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2004.02.007 smith, w. 2009. managing nutrients. pp. 58-81. in: flue-cured tobacco guide. north carolina state university, raleigh, nc. vos, j., p.e.l. van der putten, and c.j. birch. 2005. effect of nitrogen supply on leaf appearance, leaf growth, leaf nitrogen economy and photosynthetic capacity in maize (zea mays l.). field crops res. 93, 64-73. doi: 10.1016/j.fcr.2004.09.013 wang, s., y. zhu, h. jiang and w. cao. 2006. positional differences in nitrogen and sugar concentrations of upper leaves relate to plant n status in rice under different n rates. field crops res. 96, 224-234. doi: 10.1016/j.fcr.2005.07.008 xu, y.w., y.t. zou, a.m. husaini, j.w. zeng, l.l. guan, q. liu, and w. wu. 2011. optimization of potassium for proper growth and physiological response of houttuynia cordata thunb. environ. exp. bot. 71, 292-297. doi: 10.1016/j.envexpbot.2010.12.015 yang, t.-z., l.-m. lu, w. xia, and j.-h. fan. 2007. characteristics of potassium-enriched, f lue-cured tobacco genotype in potassium absorption, accumulation, and in-ward potassium currents of root cortex. agric. sci. china. 6, 1479-1486. doi: 10.1016/s1671-2927(08)60011-5 zhao, z., c. li, y. yang, and f. zhang. 2010. why does potassium concentration in f lue-cured tobacco leaves decrease after apex excision? field crops res. 116, 86-91. doi: 10.1016/j. fcr.2009.11.017 zou, c., x. wang, z. wang, and f. zhang. 2005. potassium and nitrogen distribution pattern and growth of f lue-cured tobacco seedlings inf luenced by nitrogen form and calcium carbonate in hydroponic culture. j. plant nutr. 28, 2145-2157. doi. 10.1080/01904160500320624 http://www.ejpau.media.pl/volume5/issue1/agronomy/art-05.html http://www.ejpau.media.pl/volume5/issue1/agronomy/art-05.html http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.08.008 http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.948 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mci104 http://dx.doi.org/10.1111/j.1439-037x.1988.tb00667.x http://dx.doi.org/10.2134/agronj2005.0105 http://dx.doi.org/10.2134/agronj1967.00021962005900050008x http://dx.doi.org/10.2134/agronj1967.00021962005900050008x http://dx.doi.org/10.1016/s0378-1127(96)03796-6 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2004.11.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2010.07.009 http://dx.doi.org/10.1071/ar9720641 http://dx.doi.org/10.1071/ar9720641 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2004.02.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2004.09.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2005.07.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.12.015 http://dx.doi.org/10.1016/s1671-2927(08)60011-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2009.11.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2009.11.017 http://dx.doi.org/10.1080/01904160500320624 pre-sowing application of combinations of burndown and pre-emergent herbicides for conyza spp. control in soybean received for publication: 30 july, 2020. accepted for publication: 9 march, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.89545 1 federal university of paraná, palotina, parana (brazil). 2 fmc, paulínia, são paulo (brazil). 3 crop science, palotina, parana (brazil). 4 federal university of paraná, curitiba, parana (brazil). * corresponding author: afmoreirasilva@alumni.usp.br agronomía colombiana 39(1), 121-128, 2021 abstract resumen together, conyza bonariensis, c. canadensis and c. sumatrensis show 105 reported cases of biotypes resistant to herbicides like glyphosate, paraquat, and acetolactate synthase (als) inhibitors. the application of pre-emergent herbicides combined with burndown herbicides is believed to be effective in controlling conyza spp. during soybean pre-sowing management. the objective of this study was to evaluate the efficacy of sulfentrazone/diuron, imazethapyr/f lumioxazin, and diclosulam in mixtures with diquat, paraquat, or glufosinate on the control of conyza spp. two field experiments were conducted in a randomized block design with four replicates. treatments consisted of the application of pre-emergent plus burndown herbicides, besides the weedy control treatment (without application), for a total of 10 treatments. the control of conyza spp. was evaluated at 7, 14, 21, 28, and 35 d after herbicide application, and symptoms of injury in soybean plants were evaluated at 14, 21, 28, and 35 d after herbicide application. the herbicides sulfentrazone/diuron, imazethapyr/f lumioxazin, and diclosulam in combination with burndown herbicides diquat, paraquat, or glufosinate were effective in controlling conyza spp. in the pre-sowing management of soybean, highlighting good options for preand post-emergent herbicide rotations. mixtures with diclosulam showed a higher potential for injury to soybean plants than sulfentrazone/diuron and imazethapyr/f lumioxazin. juntas, conyza bonariensis, c. canadensis y c. sumatrensis presentan 105 casos reportados de biotipos resistentes a herbicidas tales como glifosato, paraquat y los inhibidores de la acetolactato sintasa (als). se cree que la aplicación de herbicidas pre-emergentes en mezclas con desecantes es efectiva para controlar conyza spp. en el manejo pre-siembra de la soya. el objetivo de este estudio fue evaluar la eficacia de sulfentrazona/ diuron, imazetapir/f lumioxazin y diclosulam, en mezcla con diquat, paraquat o glufosinato, en el control de conyza spp. se realizaron dos experimentos de campo en diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones. los tratamientos consistieron en la aplicación de herbicidas pre-emergentes en mezclas con desecantes, además del tratamiento control (sin aplicación), para un total de 10 tratamientos. el control de conyza spp. se evaluó a los 7, 14, 21, 28 y 35 d después de la aplicación del herbicida, y se evaluaron los síntomas de daño en las plantas de soya a los 14, 21, 28 y 35 d después de la aplicación del herbicida. los herbicidas sulfentrazona/diuron, imazetapir/f lumioxazin y diclosulam en mezclas con diquat, paraquat o glufosinato, fueron efectivos para controlar conyza spp. en la pre-siembra de la soya, destacando buenas opciones para la rotación de herbicidas antes y después de la emergencia. las mezclas con diclosulam mostraron un mayor potencial de daño a las plantas de soya que sulfentrazona/diuron y imazetapir/f lumioxazin. key words: diclosulam, f lumioxazin, glufosinate, glycine max, imazethapyr, sulfentrazone, weeds. palabras clave: diclosulam, f lumioxazin, glufosinato, glycine max, imazetapir, sulfentrazona, malezas. pre-sowing application of combinations of burndown and pre-emergent herbicides for conyza spp. control in soybean aplicación en la pre-siembra de mezclas de herbicidas desecantes y pre-emergentes para el control de conyza spp. en la soya alfredo junior paiola albrecht1, leandro paiola albrecht1, samuel neves rodrigues alves2, andré felipe moreira silva3*, weslei de oliveira silva1, juliano bortoluzzi lorenzetti4, maikon tiago yamada danilussi4, and arthur arrobas martins barroso4 introduction glyphosate has become the most widely used herbicide in grain crops with the adoption of glyphosate-tolerant crops, such as roundup ready® soybean. this intensive use leads to the selection of herbicide-resistant weed biotypes. there are currently 53 weed species with cases of glyphosateresistant biotypes worldwide (heap, 2021). the weeds hairy f leabane (conyza bonariensis), horseweed (c. canadensis), and sumatran f leabane (c. sumatrensis) are among the main weeds found worldwide (trainer et scientific note https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.89545 122 agron. colomb. 39(1) 2021 al., 2005). they are annual herbaceous plants with high seed production and are found in various agricultural environments, such as grain crops (lorenzi, 2014). altogether, they have 105 reported cases of biotypes that are resistant to herbicides, such as glyphosate, paraquat, and acetolactate synthase (als) inhibitors (heap, 2021). recent studies showed that there are biotypes of c. sumatrensis with resistance to paraquat (zobiole et al., 2019) or 2,4-d (queiroz et al., 2020), and multiple resistance to glyphosate, chlorimuron, and paraquat (albrecht, pereira, et al., 2020). thus, it is necessary to use other herbicides, such as preemergent herbicides, and different modes of action that are effective in controlling hard-to-control weeds, whether herbicide-tolerant or resistant (mueller et al., 2014). studies highlight the efficacy of pre-emergent herbicides in controlling conyza spp. in soybeans. these include f lumioxazin (zimmer et al., 2018), diclosulam (braz et al., 2017), diuron (moreira et al., 2010), sulfentrazone (zimmer et al., 2018), and imazethapyr (hedges et al., 2019). in addition to the use of pre-emergent herbicides for the effective management of conyza spp., burndown herbicides should be used in combination in situations with the presence of these weeds prior to soybean sowing. among these herbicides, diquat (weaver et al., 2004), paraquat, and glufosinate (zobiole et al., 2018) stand out. the application of pre-emergent herbicides combined with burndown herbicides is believed to be effective in controlling conyza spp. in the pre-sowing management of soybean. therefore, the present study aimed at evaluating the efficacy of pre-emergent herbicides sulfentrazone/diuron, imazethapyr/f lumioxazin, and diclosulam in combination with burndown herbicides diquat, paraquat, or glufosinate on the control of conyza spp. materials and methods two field experiments were carried out in the city of palotina, state of parana, brazil, at coordinates 24°20’44.54” s, 53°51’50.93” w (experiment 1) and 24°20’48.89” s, 53°51’37.58” w (experiment 2) during the 2018-19 growing season. for both experiments, the soil was classified as clay texture, with 63% clay, 19% silt, and 15% sand. the climate of the region is temperate humid with hot summers (cfa), according to the köppen classification (aparecido et al., 2016), and the weather conditions for the experimental period are illustrated in figure 1. the area in experiment 1 was previously cultivated with maize and in experiment 2 with wheat. both areas were infested with conyza spp. plants up to 15 cm high and with 16 leaves. no f lowering plants were observed at the time of application, and plant density was 17 and 20 conyza plants m-2 in experiments 1 and 2, respectively. the treatments consisted of different herbicide applications in a randomized block design with four replicates (tab. 1). application of treatments occurred on october 15, 2018 with sowing of soybean cultivar monsoy® 5947 ipro (monsanto co. do brasil, são paulo, sp, brazil) on the same day, immediately after application. herbicides were applied using a co2 pressurized backpack sprayer (pulverizador pesquisa herbicat ltda, catanduva, sp, brazil) equipped with six aixr 110.015 nozzles at a pressure of 2.5 kgf cm-2 application last evaluationapplication last evaluation 35 30 25 20 15 10 5 0 40 te m pe ra tu re ( °c ) 125 100 75 50 25 0 150 10-day periods t. min t. max rainfall r ai nf al l ( m m ) au g 1s t au g 3r d se p 2n d se p 1s t se p 3r d o ct 2 nd o ct 1 st o ct 3 rd n ov 2 nd n ov 1 st n ov 3 rd d ec 3 rd d ec 2 nd d ec 1 st ja n 2n d ja n 1s t ja n 3r d fe b 1s t au g 2n d figure 1. rainfall and minimum and maximum temperature for the experimental sites. 2018/19 season, palotina, pr, brazil. 123albrecht, albrecht, alves, silva, silva, lorenzetti, danilussi, and barroso: pre-sowing application of combinations of burndown and pre-emergent herbicides for conyza spp. control in soybean and a speed of 3.6 km/h, providing an application volume of 150 l ha-1. for experiment 1, the climatic conditions during the application were as follow: temperature of 27.3ºc, relative air humidity of 61.5%, and wind speed of 6.4 km/h. for experiment 2, the conditions were as follow: temperature of 29.5ºc, relative air humidity of 60.2%, and wind speed of 7.0 km/h. the experimental units were composed of 3 x 5 m parcels; soybean sowing was carried out after the application of the treatments with 13 seeds m-1. six soybean lines were sown in each parcel with a spacing of 0.45 m. the evaluations were carried out in the useful area of the parcel, discarding the external lines and the first and last meters. the control of conyza spp. plants was assessed at 7, 14, 21, 28, and 35 d after herbicide application (daa). injury symptoms in soybean plants were assessed at 14, 21, 28 and 35 daa. these assessments were carried out through visual analysis at each experimental unit considering significantly visible symptoms in the plants, according to their development. scores from 0 to 100% were assigned, where 0 represented the absence of symptoms and 100% the death of the plant (velini et al., 1995). the treatment without application (without herbicide effect) was used as a reference for evaluations, always with a score of 0, whether for weed control or injuries to soybean plants, as in other studies (braz et al., 2017; chahal & jhala, 2019; guerra et al., 2020). data were tested by analysis of variance and f-test (p≤0.05) according to pimentel-gomes and garcia (2002). the means of the treatments were compared by the tukey test (p≤0.05) using the sisvar 5.6 program (ferreira, 2011). results in experiment 1, all herbicide treatments were effective in controlling conyza spp., with values higher than or equal to 83.8% at 7 daa for all treatments. no differences were detected between herbicide treatments, and all of them were superior to the weedy control treatment (without application) throughout all evaluations. it is worth noting the control for all combinations at 35 daa with values of at least 94.3% (tab. 2). as observed for experiment 1 (area previously cultivated with maize), in experiment 2 (area previously cultivated with wheat) herbicide treatments were effective in controlling conyza spp. with no differences between combinations from 21 to 35 daa. some differences were observed between herbicide treatments at 7 and 14 daa; however, all exhibited weed control of at least 89.0%. at 35 daa, a control of conyza spp. of at least 94.8% was observed for all herbicide treatments (tab. 3). for experiment 1, at 14 daa, no differences were detected between treatments regarding injury symptoms in soybean plants. treatments with diclosulam caused stronger symptoms, up to 10.3% at 21 daa; these were superior to almost all other treatments from 21 to 35 daa. for the treatments composed of the application of sulfentrazone/diuron and imazethapyr/f lumioxazin, injury symptoms were 3.8% to 4.3% and 2.3% to 2.5%, respectively at 35 daa (tab. 4). table 1. herbicide mixture treatments applied in pre-sowing of soybean to control conyza spp. 2018/19 season, palotina, pr, brazil. treatments trade names rate* weedy control (without application) sulfentrazone/diuron + paraquat stone® + gramoxone® 200 245/490 + 400 sulfentrazone/diuron + diquat stone® + reglone® 245/490 + 400 sulfentrazone/diuron + glufosinate stone® + finale® 245/490 + 500 imazethapyr/flumioxazin + paraquat zhetamaxx® + gramoxone® 200 100/50 + 400 imazethapyr/flumioxazin + diquat zhetamaxx® + reglone® 100/50 + 400 imazethapyr/flumioxazin + glufosinate zhetamaxx® + finale® 100/50 + 500 diclosulam + paraquat spider® 840 wg + gramoxone® 200 25 + 400 diclosulam + diquat spider® 840 wg + reglone® 25 + 400 diclosulam + glufosinate spider® 840 wg + finale® 25 + 500 *rates at g of acid equivalent (ae) ha-1 for imazethapyr and at g of active ingredient (ai) ha-1 for the other herbicides. addition of 0.5% mineral oil to all treatments. 124 agron. colomb. 39(1) 2021 table 2. control (%) of conyza spp. from 7 to 35 d after application of herbicide mixtures (daa). 2018/19 season, palotina, pr, brazil (experiment 1). treatments 7 daa* 14 daa* 21 daa* 28daa* 35 daa* weedy control (without application) 0.0 b 0.0 b 0.0 b 0.0 b 0.0 b sulfentrazone/diuron + paraquat 84.5 a 89.5 a 92.5 a 95.8 a 96.3 a sulfentrazone/diuron + diquat 85.0 a 91.5 a 95.8 a 96.0 a 96.8 a sulfentrazone/diuron + glufosinate 84.0 a 93.8 a 95.8 a 96.3 a 96.5 a imazethapyr/flumioxazin + paraquat 85.8 a 88.0 a 94.0 a 95.5 a 95.0 a imazethapyr/flumioxazin + diquat 85.3 a 91.3 a 93.0 a 94.0 a 94.3 a imazethapyr/flumioxazin + glufosinate 86.0 a 94.3 a 95.5 a 96.3 a 95.5 a diclosulam + paraquat 84.3 a 91.3 a 94.5 a 96.5 a 96.3 a diclosulam + diquat 89.0 a 94.0 a 96.3 a 97.3 a 97.0 a diclosulam + glufosinate 83.8 a 93.3 a 96.8 a 96.8 a 96.8 a mean 76.8 82.7 85.4 86.4 86.4 cv (%) 2.9 4.1 4.0 3.8 3.2 *means followed by the same letter in the line do not differ from each other according to the tukey test at the 5% probability level. cv coefficient of variation. table 3. control (%) of conyza spp. from 7 to 35 d after application of herbicide mixtures (daa). 2018/19 season, palotina, pr, brazil (experiment 2). treatmentts 7 daa* 14 daa* 21 daa* 28 daa* 35 daa* weedy control (without application) 0.0 c 0.0 d 0.0 b 0.0 b 0.0 b sulfentrazone/diuron + paraquat 90.0 ab 91.5 bc 95.3 a 97.0 a 96.3 a sulfentrazone/diuron + diquat 92.8 ab 94.0 abc 97.0 a 97.0 a 96.8 a sulfentrazone/diuron + glufosinate 91.5 ab 96.0 a 96.3 a 98.5 a 98.3 a imazethapyr/flumioxazin + paraquat 92.0 ab 92.5 abc 94.3 a 95.8 a 94.8 a imazethapyr/flumioxazin + diquat 91.3 ab 90.5 c 95.0 a 97.0 a 96.8 a imazethapyr/flumioxazin + glufosinate 91.5 ab 93.5 abc 95.0 a 96.0 a 97.3 a diclosulam + paraquat 91.5 ab 96.0 a 96.3 a 96.5 a 96.5 a diclosulam + diquat 93.8 a 94.5 ab 96.5 a 96.8 a 96.8 a diclosulam + glufosinate 89.0 b 95.3 ab 96.8 a 97.3 a 96.8 a mean 82.3 84.4 86.2 87.2 87.1 cv (%) 2.1 1.9 3.0 2.1 2.4 *means followed by the same letter in the line do not differ from each other according to the tukey test at the 5% probability level. cv coefficient of variation. table 4. crop injury (%) of soybean plants from 14 to 35 d after application of herbicide mixtures (daa). 2018/19 season, palotina, pr, brazil (experiment 1). treatments 14 daa ns 21 daa* 28 daa* 35 daa* weedy control (without application) 0.0 0.0 a 0.0 a 0.0 a sulfentrazone/diuron + paraquat 4.3 7.3 bc 6.5 d 4.3 d sulfentrazone/diuron + diquat 3.0 6.3 b 6.0 cd 3.8 bcd sulfentrazone/diuron + glufosinate 3.0 7.0 bc 6.3 d 4.0 cd imazethapyr/flumioxazin + paraquat 3.3 5.3 b 4.3 b 2.3 b imazethapyr/flumioxazin + diquat 3.5 6.0 b 4.8 bc 2.5 bc imazethapyr/flumioxazin + glufosinate 3.0 6.0 b 4.5 b 2.5 bc diclosulam + paraquat 2.8 9.3 cd 8.5 e 6.5 e diclosulam + diquat 3.0 9.3 cd 8.5 e 6.3 e diclosulam + glufosinate 4.5 10.3 d 8.8 e 6.5 e mean 3.0 6.7 5.8 3.9 cv (%) 21.2 14.8 9.2 18.2 *means followed by the same letter in the line do not differ from each other according to the tukey test at the 5% probability level. ns not significant, means do not differ from each other by the f-test at the 5% probability level. cv coefficient of variation. 125albrecht, albrecht, alves, silva, silva, lorenzetti, danilussi, and barroso: pre-sowing application of combinations of burndown and pre-emergent herbicides for conyza spp. control in soybean table 5 shows the injury symptoms in soybean plants due to herbicide application for experiment 2. differences between treatments were observed in all evaluations. symptoms were up to 9% (at 28 daa), while at the last assessment (35 daa) they ranged from 2.0% to 6.8%, in general with greater potential for injury to the application of diclosulam. discussion in this study, the pre-sowing application of sulfentrazone/ diuron (premix formulation) in combination with diquat, paraquat, or glufosinate was effective in controlling conyza spp. similar results were observed by zimmer et al. (2018), where pre-sowing application of sulfentrazone (195 g ai ha-1) in a mixture with halauxifen (5 g ai ha-1) + glyphosate (1,120 g ae ha-1) + cloransulam (25 g ai ha-1) provided 94% control of c. canadensis at 35 d after application. sulfentrazone was effective in different management programs to control amaranthus tuberculatus (schryver et al., 2017) and other weeds. sulfentrazone has a variable half-life (34-116 d) according to soil moisture and temperature and is less persistent under conditions of higher humidity and higher temperature (40ºc); these aspects interfere with its residual period (brum et al., 2013). additionally, sulfentrazone has a spectrum of action on eudicotyledonous weeds and some grasses (rodrigues & almeida, 2018). these studies, and the results of the present study, indicate the effectiveness of sulfentrazone in different mixtures on the control of weeds. the application of diuron with mixtures was effective in controlling conyza spp. in the present study. in other research, a control of 91% of c. bonariensis at 30 daa was observed with the application of diuron (200 g ai ha-1) at mixtures (paula et al., 2011). other studies also highlight the effectiveness of diuron in controlling conyza spp. in different combinations (lamego et al., 2013; santos et al., 2015). diuron is an herbicide that is especially effective for the control of eudicotyledons and some grasses. in the present study, diuron was effective in controlling conyza spp. in a premixture with sulfentrazone. the half-life can vary from 40 to 91 d and is generally more persistent in soils with higher levels of clay and organic matter (rocha et al., 2013). this characteristic helps to explain the results of this study. the pre-sowing application of imazethapyr/f lumioxazin (premix formulation) was also effective for controlling conyza spp. in this study. similar results were observed by albrecht, albrecht, et al. (2020), who found that this premix formulation obtained a control of about 80% of conyza spp. up to 35 daa. imazethapyr has a soil half-life varying from 36 to 98 d (marinho et al., 2019), and f lumioxazin from 13 to 18 d (ferrell & vencill, 2003), according to the edaphoclimatic conditions. the persistence of imazethapyr helps to explain the effectiveness of this mixture over time, especially in the emergence of plants. pre-sowing application of imazethapyr (100 g ae ha-1) in a mixture with glyphosate, dicamba, and saf lufenacil provided 93% control of c. canadensis 12 weeks after application (hedges et al., 2019). this herbicide, in mixture with saf lufenacil, is also effective in controlling abutilon theophrasti, amaranthus retrof lexus, and chenopodium album (underwood et al., 2017). pre-sowing application of f lumioxazin (76 g ai ha-1) in combination with halauxifen (5 g ai ha-1) + glyphosate (1,120 g ae ha-1) + cloransulam (25 g ai ha-1), following glyphosate application (1,120 g ae ha-1) in post-emergence soybean, provided 96% control of c. canadensis at 35 d after the first application (zimmer table 5. crop injury (%) of soybean plants from 14 to 35 d after application of herbicide mixtures (daa) during the 2018/19 season, palotina, pr, brazil (experiment 2). treatments 14 daa* 21 daa* 28 daa* 35 daa* weedy control (without application) 0.0 a 0.0 a 0.0 a 0.0 a sulfentrazone/diuron + paraquat 2.8 bc 7.5 d 7.8 c 4.5 cde sulfentrazone/diuron + diquat 2.3 bc 7.0 d 7.8 c 5.0 def sulfentrazone/diuron + glufosinate 2.5 bc 7.0 cd 7.8 c 4.3 cd imazethapyr/flumioxazin + paraquat 1.5 b 4.3 b 4.0 b 2.0 ab imazethapyr/flumioxazin + diquat 2.3 bc 5.3 bc 5.0 b 2.8 bc imazethapyr/flumioxazin + glufosinate 2.0 bc 5.0 b 5.5 b 2.8 bc diclosulam + paraquat 2.3 bc 7.8 d 9.0 c 6.5 ef diclosulam + diquat 2.3 bc 4.8 b 5.3 b 3.3 bcd diclosulam + glufosinate 3.0 c 7.8 d 9.0 c 6.8 f mean 2.1 5.7 6.1 3.8 cv (%) 25.7 14.0 14.3 23.0 *means followed by the same letter in the line do not differ from each other according to the tukey test at the 5% probability level. cv coefficient of variation. 126 agron. colomb. 39(1) 2021 et al., 2018). the results of the present study corroborated these findings, indicating the effectiveness of imazethapyr/ f lumioxazin in different chemical control programs. in the present study, diclosulam was also effective in controlling conyza spp. in combination with diquat, paraquat, or glufosinate. in general, no significant differences were observed between the management adopted for the control of conyza spp. in initial post-emergence (plants up to 15 cm high) and pre-emergence. this highlights the importance of rotation of mechanisms of action not only in post-emergence, but also in pre-emergence. diclosulam is one of the most widely used herbicides in soybean pre-sowing for controlling conyza spp. and other weeds. krenchinski et al. (2019) report control of up to 97.25% of conyza spp. for diclosulam applied at pre-sowing in soybean, plus halauxifen + glyphosate. other studies also report the control of conyza spp. with the application of diclosulam in different combinations (braz et al., 2017; zobiole et al., 2018). this herbicide has a soil half-life varying from 16 to 87 d, according to the edaphoclimatic conditions (lavorenti et al., 2003) and provides a broadspectrum control (rodrigues & almeida, 2018). the results of this study indicated that glufosinate may be an alternative in the management of conyza spp. as a tool for preventing resistance to herbicides. in this sense, it is worth mentioning the recent cases of a c. sumatrensis biotype reported to be resistant to paraquat (zobiole et al., 2019) or with multiple resistance to glyphosate, chlorimuron, and paraquat (albrecht, pereira, et al., 2020) in the state of parana, brazil. paraquat is a photosystem i inhibitor herbicide with the same mechanism of action as that of diquat. these two herbicides are among the main desiccants for pre-sowing application in soybean. several studies also highlight the efficacy of glufosinate in controlling conyza spp. (oliveira neto et al., 2010; tahmasebi et al., 2018; zobiole et al., 2018; albrecht, albrecht, et al., 2020). this herbicide is also effective in controlling other weeds, such as amaranthus spp. (hay et al., 2019), spermacoce latifolia and richardia brasiliensis (gallon et al., 2019). glufosinate can be used in pre-sowing, as in the present study, and in post-emergence of tolerant transgenic cultivars (soybean, maize, and cotton with pat or bar genes). regarding symptoms of injury, diclosulam showed higher phytotoxic potential, especially in experiment 1, with symptoms of up to 10.3%. for the other pre-emergent herbicides, minor injuries were observed in the soybean plants. different studies also report injury symptoms in soybean with the application of diclosulam (osipe et al., 2014; braz et al., 2017). however, plants recover from the symptoms with no effect on the agronomic performance, and this proves the selectivity of the herbicide. belfry et al. (2016) found symptoms of 8% and 2% injury for pre-sowing application of f lumioxazin and sulfentrazone, respectively. belfry et al. (2015) also observed symptoms of 8% and 4% injury for pre-sowing application of flumioxazin and imazethapyr, respectively. braswell et al. (2015) observed up to 15% soybean injury for pre-sowing application of diuron. for these herbicides, injury symptoms up to a maximum of 5% were observed in soybean plants at the end of the evaluations. these results confirm the potential selectivity of pre-emergent herbicides for soybeans. conclusions based on the results of this study we can conclude that it is important to rotate both post-emergent and pre-emergent herbicides since there have been several reports of resistance to glyphosate and als inhibitors that are widely used in pre-emergence. we would like to highlight the equivalence of the different herbicide combinations in the control of conyza spp. in this study, after growing maize (experiment 1) or wheat (experiment 2). the herbicides sulfentrazone/diuron, imazethapyr/f lumioxazin, and diclosulam in mixtures with burndown herbicides (diquat, paraquat or glufosinate) were effective in controlling conyza spp. at pre-sowing of soybean. the choice of pre-emergent or burndown herbicides must consider the history of use of the area, the weed community, and the cost of management, among other factors. regardless of the choice, pre-emergent herbicides in combinations with burndown herbicides are important tools for the effective management of weeds. this study fills a gap in the research since studies with the premixes sulfentrazone/diuron and imazethapyr/flumioxazin are not easily found in the literature in contrast to other products. glyphosate was not used in this study, which characterizes the management adopted as an alternative to this herbicide. author’s contributions ajpa, lpa, snra and aamb designed and conceptualized the experiments; wos, jbl and mtyd carried out the experiments, and afms contributed to the data analysis and wrote the article. all authors reviewed the manuscript. 127albrecht, albrecht, alves, silva, silva, lorenzetti, danilussi, and barroso: pre-sowing application of combinations of burndown and pre-emergent herbicides for conyza spp. control in soybean literature cited albrecht, a. j. p., albrecht, l. p., silva, a. f. m., ramos, r. a., corrêa, n. b., carvalho, m. g., lorenzetti, j. b., & danilussi, m. t. y. (2020). control of conyza spp. with sequential application of glufosinate in soybean pre-sowing. ciência rural, 50(9), article e20190868. https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20190868 albrecht, a. j. p., pereira, v. g. c., souza, c. n. z., zobiole, l. h. s., albrecht, l. p., & adegas, f. s. (2020). multiple resistance of conyza sumatrensis to three mechanisms of action of herbicides. acta scientiarum agronomy, 42, article e42485. https:// doi.org/10.4025/actasciagron.v42i1.42485 aparecido, l. e. o., rolim, g. s., richetti, j., souza, p. s., & johann, j. a. (2016). köppen, thornthwaite and camargo climate classifications for climatic zoning in the state of paraná, brazil. ciência e agrotecnologia, 40(4), 405–417. https://doi. org/10.1590/1413-70542016404003916 belfry, k. d., shropshire, c., & sikkema, p. h. (2016). identitypreserved soybean tolerance to protoporphyrinogen oxidaseinhibiting herbicides. weed technology, 30(1), 137–147. https:// doi.org/10.1614/wt-d-15-00082.1 belfry, k. d., soltani, n., brown, l. r., & sikkema, p. h. (2015). tolerance of identity preserved soybean cultivars to preemergence herbicides. canadian journal of plant science, 95(4), 719–726. https://doi.org/10.4141/cjps-2014-351 braswell, l. r., york, a. c., jordan, d. l., & seagroves, r. w. (2015). effect of diuron and f luometuron on grain sorghum and soybean as replacement crops following a cotton stand failure. journal of cotton science, 19, 613–621. braz, g. b. p., oliveira jr., r. s., zobiole, l. h. s., rubin, r. s., voglewede, c., constantin, j., & takano, h. k. (2017). sumatran f leabane (conyza sumatrensis) control in no-tillage soybean with diclosulam plus halauxifen-methyl. weed technology, 31(2), 184–192. https://doi.org/10.1017/wet.2016.28 brum, c. s., franco, a. a., & scorza júnior, r. p. (2013). degradação do herbicida sulfentrazone em dois solos de mato grosso do sul. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 17(5), 558–564. https://doi.org/10.1590/s1415-43662013000500014 chahal, p. s., & jhala, a. j. (2019). integrated management of glyphosate-resistant horseweed (erigeron canadensis) with tillage and herbicides in soybean.  weed technology,  33(6), 859–866. https://doi.org/10.1017/wet.2019.74 ferreira, d. f. (2011). sisvar: a computer statistical analysis system.  ciência e agrotecnologia, 35(6), 1039–1042. https://doi. org/10.1590/s1413-70542011000600001 ferrell, j. a., & vencill, w. k. (2003). flumioxazin soil persistence and mineralization in laboratory experiments. journal of agricultural and food chemistry, 51(16), 4719–4721. https://doi. org/10.1021/jf0342829 gallon, m., trezzi, m. m., pagnoncelli jr., f. b., pasini, r., viecelli, m., & cavalheiro, b. m. (2019). chemical management of broadleaf buttonweed and brazilian pusley in different application methods. planta daninha, 37, article e019185625. https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100098 guerra, n., haramoto, r., schmitt, j., costa, g. d., schiessel, j. j., & oliveira neto, a. m. (2020). weed control and selectivity herbicides pre emerging in garlic cultivars. planta daninha,  38, article e020228966. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582020380100074 hay, m. m., dille, j. a., & peterson, d. e. (2019). integrated pigweed (amaranthus spp.) management in glufosinate-resistant soybean with a cover crop, narrow row widths, row-crop cultivation, and herbicide program. weed technology, 33(5), 710–719. https://doi.org/10.1017/wet.2019.62 heap, i. (2021). current status of the international herbicide-resistant weed database. herbicide resistant action committee. http:// www.weedscience.org hedges, b. k., soltani, n., robinson, d. e., hooker, d. c., & sikkema, p. h. (2019). control of glyphosate-resistant canada f leabane in ontario with multiple effective modes-of-action in glyphosate/dicamba-resistant soybean.  canadian journal of plant science, 99(1), 78–83. https://doi.org/10.1139/cjps-2018-0067 krenchinski, f. h., pereira, v. g. c., zobiole, l. h. s., albrecht, a. j. p., albrecht, l. p., & peterson, m. (2019). halauxifen-methyl + diclosulam: new option to control conyza spp. prior soybean sowing. planta daninha, 37, article e019189000. https://doi. org/10.1590/s0100-83582019370100059 lamego, f. p., kaspary, t. e., ruchel, q., gallon, m., basso, c. j., & santi, a. l. (2013). manejo de conyza bonariensis resistente ao glyphosate: coberturas de inverno e herbicidas em pré-semeadura da soja. planta daninha, 31(2), 433–442. https://doi. org/10.1590/s0100-83582013000200022 lavorenti, a., rocha, a. a., prata, f., regitano, j. b., tornisielo, v. l., & pinto, o. b. (2003). comportamento do diclosulam em amostras de um latossolo vermelho distroférrico sob plantio direto e convencional.  revista brasileira de ciência do solo,  27(1), 183–190. https://doi.org/10.1590/s0100-06832003000100019 lorenzi, h. (2014). manual de identificação e controle de plantas daninhas: plantio direto e convencional. instituto plantarum. marinho, m. i. c., costa, a. i. g., vieira, n. m., paiva, m. c. g., freitas, f. c. l., & silva, a. a. (2019). validation and application of a quechers based method for estimation of half-life of imidazolinone herbicides in soils by lc-esi-ms/ms. ecotoxicology and environmental safety, 167, 212–217. https://doi. org/10.1016/j.ecoenv.2018.09.075 moreira, m. s., melo, m. s. c., carvalho, s. j. p., nicolai, m., & crhistoffoleti, p. j. (2010). herbicidas alternativos para controle de biótipos de conyza bonariensis e c. canadensis resistentes ao glyphosate. planta daninha, 28(1), 167–175. https://doi. org/10.1590/s0100-83582010000100020 mueller, t. c., boswell, b. w., mueller, s. s., & steckel, l. e. (2014). dissipation of fomesafen, saf lufenacil, sulfentrazone, and f lumioxazin from a tennessee soil under field conditions. weed science, 62(4), 664–671. https://doi.org/10.1614/ ws-d-13-00183.1 oliveira neto, a. m., guerra, n., dan, h. a., braz, g. b. p., jumes, t. m. c., santos, g., constantin, j., & oliveira júnior, r. s. (2010). manejo de conyza bonariensis com glyphosate + 2,4-d e amônio-glufosinate em função do estádio de desenvolvimento. https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20190868 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v42i1.42485 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v42i1.42485 https://doi.org/10.1590/1413-70542016404003916 https://doi.org/10.1590/1413-70542016404003916 https://doi.org/10.1614/wt-d-15-00082.1 https://doi.org/10.1614/wt-d-15-00082.1 https://doi.org/10.4141/cjps-2014-351 https://doi.org/10.1017/wet.2016.28 https://doi.org/10.1590/s1415-43662013000500014 https://doi.org/10.1017/wet.2019.74 https://doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 https://doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 https://doi.org/10.1021/jf0342829 https://doi.org/10.1021/jf0342829 https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100098 https://doi.org/10.1590/s0100-83582020380100074 https://doi.org/10.1590/s0100-83582020380100074 https://doi.org/10.1017/wet.2019.62 http://www.weedscience.org http://www.weedscience.org https://doi.org/10.1139/cjps-2018-0067 https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100059 https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100059 https://doi.org/10.1590/s0100-83582013000200022 https://doi.org/10.1590/s0100-83582013000200022 https://doi.org/10.1590/s0100-06832003000100019 https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.09.075 https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.09.075 https://doi.org/10.1590/s0100-83582010000100020 https://doi.org/10.1590/s0100-83582010000100020 https://doi.org/10.1614/ws-d-13-00183.1 https://doi.org/10.1614/ws-d-13-00183.1 128 agron. colomb. 39(1) 2021 revista brasileira de herbicidas, 9(3), 73–80. https://doi. org/10.7824/rbh.v9i3.87 osipe, j. b., oliveira jr., r. s., constantin, j., biffe, d. f., rios, f. a., franchini, l. h. m., gheno, e. a., & raimondi, m. a. (2014). seletividade de aplicações combinadas de herbicidas em pré e pós-emergência para a soja tolerante ao glyphosate. bioscience journal, 30(3), 623–631. paula, j. m., vargas, l., agostinetto, d., & nohatto, m. a. (2011). manejo de conyza bonariensis resistente ao herbicida glyphosate. planta daninha, 29(1), 217–227. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582011000100024 pimentel-gomes, f., & garcia, c. h. (2002). estatística aplicada a experimentos agronômicos e f lorestais: exposição com exemplos e orientações para uso de aplicativos. fealq. queiroz, a. r. s., delatorre, c. a., lucio, f. r., rossi, c. v. s., zobiole, l. h. s., & merotto júnior, a. (2020). rapid necrosis: a novel plant resistance mechanism to 2,4-d. weed science, 68(1), 6–18. https://doi.org/10.1017/wsc.2019.65 rocha, p. r. r., faria, a. t., silva, g. s., queiroz, m. e. l. r., guimarães, f. c. n., tironi, s. p., galon, l., & silva, a. a. (2013). meia-vida do diuron em solos com diferentes atributos físicos e químicos. ciência rural,  43(11), 1961–1966. https://doi. org/10.1590/s0103-84782013001100007 rodrigues, b. n., & almeida, f. s. (2018). guia de herbicidas. editing authors. santos, f. m., vargas, l., christoffoleti, p. j., martin, t. n., mariani, f., & silva, d. r. o. (2015). herbicidas alternativos para o controle de conyza sumatrensis (retz.) e. h. walker resistentes aos inibidores da als e epsps. revista ceres, 62(6), 531–538. https://doi.org/10.1590/0034-737x201562060004 schryver, m. g., soltani, n., hooker, d. c., robinson, d. e., tranel, p. j., & sikkema, p. h. (2017). control of glyphosate-resistant common waterhemp (amaranthus tuberculatus var. rudis) in soybean in ontario. weed technology, 31(6), 811–821. https:// doi.org/10.1017/wet.2017.50 tahmasebi, b. k., alebrahim, m. t., roldán-gómez, r. a., silveira, h. m., carvalho, l. b., alcántara-de la cruz, r., & de prado, r. (2018). effectiveness of alternative herbicides on three conyza species from europe with and without glyphosate resistance. crop protection, 112, 350 –355. https://doi.org/10.1016/j. cropro.2018.06.021 trainer, g. d., loux, m. m., harrison, s. k., & regnier, e. (2005). response of horseweed biotypes to foliar applications of cloransulam-methyl and glyphosate. weed technology, 19(2), 231–236. https://doi.org/10.1614/wt-04-127r3 underwood, m. g., soltani, n., robinson, d. e., hooker, d. c., swanton, c. j., vink, j. p., & sikkema, p. h. (2017). weed control, environmental impact, and net revenue of two-pass weed management strategies in dicamba-resistant soybean. canadian journal of plant science, 98(2), 370–379. https://doi. org/10.1139/cjps-2017-0147 velini, e. d., osipe, r., & gazziero, d. l. p. (1995). procedimentos para instalação, avaliação e análise de experimentos com herbicidas. sbcpd. weaver, s., downs, m., & neufeld, b. (2004). response of paraquatresistant and -susceptible horseweed (conyza canadensis) to diquat, linuron, and oxyf luorfen. weed science, 52(4), 549–553. https://doi.org/10.1614/ws-03-102r zimmer, m., young, b. g., & johnson, w. g. (2018). herbicide programs utilizing halauxifen-methyl for glyphosate-resistant horseweed (conyza canadensis) control in soybean. weed technology, 32(6), 659–664. https://doi.org/10.1017/wet.2018.60 zobiole, l. h. s., krenchinski, f. h., pereira, g. r., rampazzo, p. e., rubin, r. s., & lucio, f. r. (2018). management programs to control conyza spp. in pre-soybean sowing applications. planta daninha, 36, article e018175883. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582018360100076 zobiole, l. h. s., pereira, v. g. c., albrecht, a. j. p., rubin, r. s., adegas, f. s., & albrecht, l. p. (2019). paraquat resistance of sumatran f leabane (conyza sumatrensis). planta daninha, 37, article e019183264. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582019370100018 https://doi.org/10.7824/rbh.v9i3.87 https://doi.org/10.7824/rbh.v9i3.87 https://doi.org/10.1590/s0100-83582011000100024 https://doi.org/10.1590/s0100-83582011000100024 https://doi.org/10.1017/wsc.2019.65 https://doi.org/10.1590/s0103-84782013001100007 https://doi.org/10.1590/s0103-84782013001100007 https://doi.org/10.1590/0034-737x201562060004 https://doi.org/10.1017/wet.2017.50 https://doi.org/10.1017/wet.2017.50 https://doi.org/10.1016/j.cropro.2018.06.021 https://doi.org/10.1016/j.cropro.2018.06.021 https://doi.org/10.1614/wt-04-127r3 https://doi.org/10.1139/cjps-2017-0147 https://doi.org/10.1139/cjps-2017-0147 https://doi.org/10.1614/ws-03-102r https://doi.org/10.1017/wet.2018.60 https://doi.org/10.1590/s0100-83582018360100076 https://doi.org/10.1590/s0100-83582018360100076 https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100018 https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100018 received for publication: 10 august, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.52416 1 department of rural development, faculty of agriculural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hargüelloa@unal.edu.co agronomía colombiana 33(3), 391-398, 2015 agroecology: scientific and technological challenges for agriculture in the 21st century in latin america agroecología: retos científicos y tecnológicos para la agricultura del siglo xxi en américa latina heliodoro argüello a.1 abstract resumen in the first section of this article, an analysis is presented of the evolution of agroecology as a scientific discipline starting with its establishment in the third decade of the twentieth century and with an emphasis on the contributions of the different disciplines as well as the local knowledge and the most significant theoretical developments since its inception. agroecology as a science has been emerging incrementally through knowledge obtained from disciplinary contributions although it is distinguished from its parent disciplines through the integration of these disciplines and work that occurs across scales. such research leads to a broader understanding of the associated problems and their solutions, which are characterized by an integrative approach in which disciplinary information is collected and processed to resolve problems on greater scales. the second part of the article starts by establishing five challenges of agriculture in latin america that can be significantly improved through contributions from agroecological science. these challenges could be achieved by taking into account agroecology as a science, practice and social movement; where the agroecology as a practice will act as a functional interface to the others. to achieve these challenges, five main topics have emerged including the reductionism or holistic research approach, the scale of the planning and analysis unit, concretizing discussions on sustainability, quality management and producers organization strengthening; each of these topics is discussed. en su primera parte se realiza un análisis de la evolución de la agroecología, como disciplina científica, desde sus inicios en la tercera década del siglo xx; enfatizando los aportes de las diferentes disciplinas así como del conocimiento local y los desarrollos teóricos más importantes desde su misma definición. la ciencia agroecológica ha venido emergiendo paso a paso, nutriéndose de los aportes disciplinarios pero distinguiéndose de sus disciplinas parentales por su integración entre estas disciplinas y a través de escalas, dando lugar a un conocimiento de los problemas y a una oferta de soluciones a los mismos caracterizados por un enfoque integrador, donde la información disciplinaria es colectada y procesada para resolver problemas a más altas escalas. la segunda parte de este artículo establece cinco retos de la agricultura en latinoamérica que pueden ser mejorados significativamente a través de las contribuciones desde la agroecología como ciencia. estos retos podrían ser alcanzados tomando en cuenta la agroecología como ciencia, práctica y movimiento social; donde la agroecología como práctica actúa como una interfaz funcional para las otras dos. para alcanzar los retos mencionados emergen cinco tópicos que incluyen el enfoque reduccionista u holístico en la investigación, la escala de la unidad de planeación y análisis, concretar las discusiones en sostenibilidad, manejo y gestión de la calidad y fortalecimiento organizacional de los productores. cada uno de los tópicos mencionados es discutido. key words: natural resources, ecological balance, sustainability, socioeconomic development, livelihood diversification, less favoured areas. palabras clave: recursos naturales, equilibrio ecológico, sostenibilidad, desarrollo socio-económico, diversificación de medios de vida, zonas en desarrollo. must also offer alternatives to reconcile human demands with the need for natural equilibrium and fair economic and political systems. under this type of management, the agricultural producer of the 21st century must be an active subject where decisions are no longer the result of a list of requirements but based on knowledge and empowerment. technology alone does not guarantee ongoing success, which is ref lected in the variable success of a introduction over the past 50 years, surprising increases in agricultural yields have been achieved because of technological and research. however, the economic, environmental and social costs of conventional production models must be able to manage information related to agriculture to address the complexity of unresolved issues. such management http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.52416 mailto:harg�elloa@unal.edu.co 392 agron. colomb. 33(3) 2015 given technology depending on the situation. similarly, agricultural restrictions have changed over time and will continue to change; for example, future harvests will be the product of less land per capita, less available water, and a more diversified genetic foundation and management system than is observed with conventional methods. this article has two parts. the first part presents an analysis of the evolution of agroecology as a scientific discipline starting with its establishment in the third decade of the twentieth century and emphasizing the contributions of the different disciplines and the most significant theoretical developments since its inception. the second part discusses the five challenges of agriculture that can benefit from the contributions of agroecological science. agroecology and its evolution throughout the agricultural sciences there are some publications that have done deep reviews on agroecology evolution (hecht, 1991; dalgaard et al., 2003; wezel and soldat, 2009; wezel and jeauneau, 2011; koogler, 2015) these publications show that the term agroecology was proposed in the third decade of the twentieth century, initially as a synonym for the application of ecology within agriculture. according to dalgaard et al. (2003), when the term was first proposed, the ecological approach was still narrow although it had already shown a trend toward a more integrated view of ecosystems. after more than 80 years, agroecology as a science integrates not just the perspective ecology-agriculture at the plot or farm level, but a wider approach involving interactions at the regional and country level. taking into account this approach, dalgaard et al. (2003) suggested that agroecology will be defined as “the study of the interactions between plants, animals, humans and the environment within agricultural systems”. since the early 1970s, the scientific literature, with an agroecological focus, has expanded significantly. the first volume of the journal “agroecosystems” was published in 1974 and included work by harper, spedding, and fassbender, which was inspired by the school of ecological processes of tansley (1935) and by the theory of systems analysis of von bertalanffy (1969) and stimulated the development of scientific research in agroecosystems. subsequently, studies from dalton (1975), netting (1976) van dyne (1969), spedding (1988) and cox and atkins (1979) were published. special mention should be made of the contributions of hart (1979), who synthesized the methodological bases for research into agricultural systems in his book introduction to agroecosystems and provided significant contributions to the conceptualization, modeling, and criteria for the evaluation and validation of such systems. these contributions were definitive at a time when the results of agricultural research at national and international centers were not well adopted, which was primarily because the biophysical and socio-economic conditions of the research centers did not represent the actual conditions of most producers and the producer and traditional production systems were not recognized as useful sources of knowledge and experience for agricultural research. these two elements represented, especially in latin america, the pillars of the development of two movements within agricultural research that have provided strong contributions to the agroecological science. contributions to agroecological science from ecological knowledge and local knowledge the first of the two movements mentioned above is represented by gliessman et al. (1981), vandermeer (1981), and ewel (1986), who focused on designing agroecosystems that would imitate the components and functions of local natural ecosystems. this movement includes ecological knowledge, which incorporates certain elements of local knowledge, including rural production systems, in its management. the authors mentioned above were joined by entomologists who were developing integrated pest management strategies and made valuable contributions to the development of an ecological perspective for the protection of plants. the theory and practice of the biological control of pests is based exclusively on ecological principles (wilson and huffaker, 1976). ecological pest management focuses on approaches that compare the structure and operation of agricultural systems with that of relatively undisturbed natural systems or more complex agricultural systems (southwood and way, 1970; price and waldbauer 1975; levins and wilson, 1980; risch, 1981; risch et al., 1983). browning and frey (1969) had previously argued that approaches to pest management should emphasize the development of agroecosystems that mimic natural succession as closely as possible because these mature systems are often more stable than systems that consist of a simple structure of monocultures. a number of research centers, government organizations, and non-governmental organizations (ngos), such as catie, in turrialba, costa rica, the international development research center (centro internacional de investigaciones para el desarrollo ciid), the latin american center for rural development (centro latinoamericano para el desarrollo rural rimisp) have focused their efforts on guiding research programs in the tropical areas of 393argüello a.: agroecology: scientific and technological challenges for agriculture in the 21st century in latin america latin america to improve the design and management of agroecosystems based on rural production systems, or local knowledge, since the 1970s, and their work has coincided with the approach of assessing ecological knowledge and local knowledge with the aim of providing farmers with access to technology according to their resources and needs. these activities encompassed two large topics: research on associated crops and research on agroforestry systems. in tropical agriculture, the highest expression of the synergy between ecological knowledge and local knowledge is represented by associated crops. this system of agricultural production is governed by a series of natural principles complemented by knowledge that has been accumulated for hundreds of years by local populations. investigations have shown that compared with monocultures, these systems provide advantages that reduce farm labor needs and machinery usage and they may also decrease soil compaction and erosion and help regulate factors such as wind, humidity, radiation and temperature in productive systems. in addition, these systems improve soil fertility through the continuous addition of organic matter to the soil, increase the exchange of nutrients in a more balanced way and increase the life of the soil. moreover, associated crop systems help control and prevent certain common problems, such as weeds, pests and diseases because of the greater genetic diversity and they also have the potential to increase sales and improve the quality and variety of food production (soria et al., 1975; tapia, 2000). highlighting the role of the arboreal component of many traditional agricultural production systems, important studies on agroforestry systems and associated crops have been published since the end of the 1970s with the goal of optimizing these systems. land management techniques are recognized in these systems, which involve combinations of perennial tree or shrub species with crops, domestic animals or both (combe, 1982). in the early 1980s, a movement involving scientists, professionals and students from different areas was developed with a focus on recognizing and incorporating ecological and local knowledge on the design and management of these burgeoning agricultural production systems. this movement has maintained an open criticism of the technological model known as the green revolution and, as a response to this model, the movement has proposed different production systems that are collectively known as alternative agriculture. the ideological basis of this movement is political ecology based on environmentalism, which presents powerful criticism against economism and the technological optimism of the powerful and wealthy; thus, rural farmers can be considered as the main subject of this environmentalist movement (martínez, 1990). according to toledo (1990), “research and interpretation of the natural and social reality eventually become valuable tools of specific political projects and cease to be academic exercises or acts of creativity without direct relationships with their historical-social times and spaces… the rural issue not only does not escape this phenomenon, but… given its peculiarities, makes up precisely one of the key areas of reality that calls for a comprehensive or multidisciplinary approach, and whose study requires a political vision and commitment”. a well known practitioner of political ecology is altieri (1999), who underlines that the scientific basis of alternative agriculture is agroecology, which started from the practices of groups of producers such as small farmers from underdeveloped countries (especially in latin america) and organic farmers that were emerging in europe and the united states. these producers inadvertently challenged the dominant position currently occupied by chemical and mechanized agriculture in such a way that their production systems became the basis for the design of agroecosystems that include principles of stability and productivity. toledo (1990) suggested an interdependent relationship between the production of rural systems and the production of sustaining natural systems in such a way that the destruction of rural forms of production almost always corresponds to ecological destruction, and vice versa. this conclusion applied to any process of modernization emphasizes the importance of understanding the rural methods of using nature that according to toledo (1990) is the only method of constructing new rural development schemes, new technologies, and new civilization schemes. discussion: challenges of agriculture approaches and the role of agroecology in the 21st century as an integrative discipline the agricultural systems of the 21st century in latin america will be faced with a number of challenges, including the issues listed below. 1. strengthening our understanding of the interactions between various subsystems at different hierarchical levels in agricultural systems and providing alternative solutions that may help overcome the limitations of traditional disciplinary research. 2. incorporating quality management as a desirable but necessary reference in response to the inherent 394 agron. colomb. 33(3) 2015 ethics involved in the relationship between agriculture, consumers and the environment. a model should be developed that incorporates planning, administration and management to effectively take advantage of the knowledge and understanding of agricultural systems and their relationships with society. 3. developing technologies that take advantage of the sustainable use of local supplies over external supplies; facilitate the conservation of natural resources and the use of renewable sources of energy; promote the management of phytosanitary and nutritional issues rather than just controlling them; use strategies to adapt genetic materials to environmental supplies; and understanding the role of local biodiversity in the balance and productivity of ecosystems to incorporate these functions into agroecosystems. 4. improving extension programs by linking the technical production developments to organizational development, institutional articulation, commercial development and local, regional and national policy coordination. 5. rehabilitating the cultural diversity ref lected in traditional productive systems whose products have guaranteed food security and fostered cultural and social relationships that typify the identity of latin american people. for almost a hundred years, scientific research results have been published from the most diverse components of agricultural production systems. these studies tend to explore the complexity of the system and address issues that we currently understand as important for building integrative proposals that exceed the limitations of scientific disciplines working in isolation. agroecology as a science has been emerging incrementally through knowledge obtained from disciplinary contributions, although it is distinguished from its parent disciplines through the integration of these disciplines and work that occurs across scales. such research leads to a broader understanding of the associated problems and their solutions, which are characterized by an integrative approach in which disciplinary information is collected and processed to resolve problems on greater scales. in the early 21st century, extreme conceptual tendencies are being reconsidered; there are no winners and no losers and this trend extends to agroecological science. as described in this study, the construction of agroecological concepts includes a variety of approaches and perceptions that must be considered together, regardless of any desires for them to remain mutually exclusive. the challenges listed at the beginning of this chapter will be achieved taking into account agroecology as a science, practice and movement; where the agroecology as a practice will act as an interface to the others. to achieve those challenges, five main topics have emerged including the reductionism or holistic research approach, the scale of the planning unit, concretizing discussions on sustainability, quality management and organization strengthening. reductionist and holistic approaches the central problem that separates reductionist and holistic research is the definition of limits. bland and bell (2009) proposed that the two perspectives may be reconciled if fundamental aspects are properly identified as the subject of study. these authors proposed the concept of “holon” for agroecological science. for these authors, the “holon” is something that is simultaneously the whole and part. the notion of the agricultural producer, which may be a multinational corporation or a mother with a family who owns a small plot in bangladesh, should be central to agroecological sciences. this concept holds if we understand agriculture as planning and human action to develop livelihoods through raising plants and animals (bland and bell, 2009), in which the appreciation of the human being as the lead and main actor is evident. this approach helps to reconcile the intentionality of the producer and the notions of agriculture as a system. the proposal of bland and bell may not be initially understood, especially because of the implicit inequities in economic-financial processes and the market, which has established large differences between the types of farmers in latin america. however, all producers, whether large or small or rich or poor, are important in agricultural research, and given their highly complex characteristics, most of the technological problems in agriculture will be resolved through agroecological science. compared with research from 10 or 20 years ago, current agricultural research often includes researchers working in interdisciplinary groups. in these work environments, disciplinary distances are less important and complementary efforts are more evident, which suggests that in practice, a large part of the scientific community has overcome issues that once made open communication and open understanding impossible between disciplines, including more systemic views of the complexity of the problems surrounding agriculture. 395argüello a.: agroecology: scientific and technological challenges for agriculture in the 21st century in latin america complementarity between the approaches of agroecosystems, with farms and landscapes as the planning units the agroecosystem is understood as a coherent spatial and functional unit of agricultural activity that includes living and non-living components as well as their interactions and it has been assumed as the unit of study in agroecological science (gliessman et al., 2004). many studies, however, have focused on the internal components of the agroecosystem and completely ignored its external relationships, including basic relationships, such as ecological and environmental impacts, socio-economic viability and cultural effects. for hart (1979), the integrative approach must recognize the hierarchy of the subsystems in relation to the central subsystem of study. the agroecosystem has inputs and outputs that relate it to higher and lower hierarchical levels. moreover, the domain of recommendations or the range over which a single hierarchical level can be extended have impacted the description of behavior at higher hierarchical levels because processes may be involved that depend on the scale at one or more hierarchical levels (checkland, 1999; dalgaard et al., 2003). thus, agroecological science is called upon to improve the quality of the decision-making process, an aspect that giampietro et al. (2009) indicated has not been considered by scientists in the past because they have been searching for the best solution. in this context, studies that do not integrate this minimum requirement can hardly be valued as agroecological studies. at the farm level, it may be desirable to integrate various agroecosystems where the outputs from one can be the inputs for another; thus, in the context of sustainability, farms must be integrated into management units in which activities beyond agricultural production are involved. from this perspective, an agroecological trend called ecoagriculture has emerged (mcneely and scherr, 2001; scherr et al., 2008). ecoagriculture integrates the diversity of agricultural systems with an assortment of land uses, including forests, human settlements, watersheds and coastal areas. according to buck et al. (2006), it is critical to consider the natural and semi-natural systems that interact with agricultural systems to identify synergies between production and conservation. for example, a nature preserve can benefit neighboring farms by providing clean water and agricultural pest control, whereas the high and sustained levels of agricultural production of the farms can decrease the pressure for agricultural expansion into the preserve. concretizing discussions on sustainability: minimal dependence on external inputs and the design and management of agroecosystems that exceed critical factors for conventional agriculture sustainable production systems must meet four basic criteria: ecological sustainability, social justice, economic viability and cultural acceptability. ecological sustainability refers to the proper use of natural resources (soil, water, air, biodiversity) so that they remain intact and functional over time. social justice refers to recognizing the rights of society as a whole, especially the rights of rural inhabitants and ethnic groups in terms of their land, resources and knowledge as well as their basic rights for social security and work. economic viability is often considered from different perspectives: for economists, it is usually measured by cost-benefit relationships or internal rates of return related to the cash f low across a production cycle, whereas for environmentalists, it often introduces externalities that demonstrate how other players that are dismissed in classical economics impact cash f low. however, neither of these perspectives considers the rationality of the production systems of rural inhabitants or indigenous populations, which have remained despite the economic crisis, while many modern agricultural enterprises have collapsed. cultural acceptability refers to an empathetic relationship between a production system and the traditions and culture of the local people that demonstrates respect for the social fabric that communities have built (argüello, 2004). the sustainability of the production systems of rural inhabitants is addressed to avoid risk. the word risk often summarizes the perception rural producers have of economic viability and cultural acceptability. risk is well perceived by the small producer who is reluctant to join technologytransfer programs, not because of a lack of understanding of the new technologies but because the new technologies may convert his production systems into systems that are dependent on technological procedures that he may not be able to afford in the long run, with these procedures including credit, fertilizers, pesticides, fungicides and herbicides. the farmer is aware of situations in which his neighbors have faced seizures or have had to sell their land because they were not able to pay the price of making a bad decision. for a farmer, a bad decision may affect not only his production system but also his family and his cultural identity if he becomes displaced to a city, which may not support the social fabric that once guaranteed his wellbeing (argüello, 2004; borras, 2009). 396 agron. colomb. 33(3) 2015 currently, society demands the availability of abundant, inexpensive and healthy food. however, this trend shows that, although food is abundant, it is increasingly expensive and may carry different types of contaminants that could pose serious risks to the population and the environment (daniel, 2008). the sustainability of the conventional agriculture is limited by its dependence on external inputs. agricultural production has become a big business for companies that produce agricultural inputs, although not always for the producer. agricultural business strategies have always been characterized by having to convince producers of the need to use more synthetic inputs every day. the inputs include fertilizer as well as seeds, which are susceptible to pests and diseases; thus, pesticides are also included as inputs. however, the failure of these technologies has led to requirements dictating the use of transgenic seeds for all producers worldwide. these strategies are designed to generate a greater and greater degree of dependence. the contributions of agroecological science have shown for some time that abundant, inexpensive, and healthy food can be produced. however, rosset and altieri (1997) suggested that the problem goes far beyond simply replacing inputs and resolutions require changes in the planning and design of agroecosystems to transform the key forces that have caused issues in conventional agricultural systems, such as extensive use of monocultures, excessive use of machinery, control of inputs by producing companies, dependencies on fossil fuels, and high requirements for capital. quality management the intense worldwide development of the non-conventional agriculture sector, such as organic farming, must be understood as a consequence of increased awareness by consumers who want food that is safe and has a high nutritional value. thus, compared with global products that present an unnatural homogenous appearance, foods associated with a particular environment and that represent local raw materials are perceived as more natural and of greater quality (nygard and storstad, 1998). the societal sensitivity towards environmental deterioration, consumer desire for natural products and regulations that establish a fair relationship with rural workers to guarantee access to social security and minimal occupational hazards must be considered in the agricultural production of the 21st century, especially in agroecological proposals. similarly, the management of agro-ecological processes must consider not only the stages of production but also the entire production chain according to new rural perspectives. producer organizational strengthening agroecology, as a social movement, could help to strength rural inhabitants and indigenous organizations. besides the weaknesses of technology for production at the farm level, the hardest barriers for rural producers are commercialization and production costs. often, rural producers have no union recognition and its greater disadvantage lies in the lack of collective action. among the goals of a transition to agroecology are increased autonomy from input markets, putting peasant families in control of their own production systems, restoring degraded soils, living in harmony with mother earth, producing healthy food, improving the economic viability of rural agriculture, and building food sovereignty up from the level of rural families to the national level (rosset et al., 2010). strengthening member organizations is a critical priority. the experience of the “campesino a campesino (cac)” in cuba shows that the tasks of internal strengthening and the promotion of cac can be mutually supportive in terms of developing grass root leadership cadre and credibility inside organizations (rosset et al., 2011). at the same time, these efforts could contribute to an autonomous community based extension programs that could overcome the limitations of the national institutional extension services and keep and strength cultural and social relationships. conclusions an important number of publications show the evolution of agroecology as a science for the last 90 years. the scientific literature has contributed to the conceptualize and integration of knowledge from diverse disciplines into the agroecology core, mainly based on the application of components and functions of local ecosystems to design agroecosystems -ecological knowledgeaddressed to develop making decisions capacities to solve concrete problems. however, complementary knowledge, from rural inhabitants and indigenous production systems or local knowledge, has transcendental significance to not just theoretical but to solve gaps for agroecology as a practice. this contribution is the basis for the alternative agriculture movement in latin america. challenges of agriculture approaches and the role of agroecology in the 21st century include overcoming the limitations of traditional disciplinary research on agricultural 397argüello a.: agroecology: scientific and technological challenges for agriculture in the 21st century in latin america systems; incorporating planning administration and quality to take advantage of the knowledge and understanding of agricultural systems and their relationships with society, which wants healthy food produced without negative environmental impacts; developing technologies that minimize external dependence and taking advantage of the sustainable use of local suppliers far beyond simply replacing inputs; improving the autonomous community based extension programs based on community organization strengthening that, besides its capacity to overcome limitations on commercialization and production costs, could keep and strength cultural and social relationships. agroecology, as a practice, will be an interface among agroecology as a science and a social movement. an integration of these three approaches is necessary, taking into account the complexity of agricultural systems. the solutions to the peasants and indigenous people need to integrate efforts and agroecology could be a useful platform. literature cited altieri, m. 1999. agroecología: bases científicas de la agricultura alternativa. editorial nordan-comunidad, montevideo. argüello a., h. 2004. dependencia cero: requisito básico para la sostenibilidad rural. tierra 3, 22-29. bland, w.l. and m.m. bell. 2009. beyond systems thinking in agroecology: holons and the problems of boundary and change. pp. 85-94. in: bohlen, p.j. and g.j. house (eds.). sustainable agroecosystem management: integrating ecology, economics, and society. advances in agroecology no. 14. crc press, boca raton, fl. borras jr., s.m. 2009. agrarian change and peasant studies: changes, continuities and challenges an introduction. j. peasant stud. 36, 5-31. doi: 10.1080/03066150902820297 browning, j.a. and k.j. frey. 1969. multiline cultivars as a means of disease control. annu. rev. phytopathol. 7, 355-382. doi: 10.1146/annurev.py.07.090169.002035 buck, l.e., j.c. milder, t. givan, and i. mukherjee. 2006. understanding ecoagriculture: a framework for measuring landscape performance. ecoagriculture discussion paper no. 2. ecoagriculture partners, washington dc. checkland, p. 1999. systems thinking, systems practice: includes a 30-year retrospective. wiley, chichester, uk. combe, j. 1982. agroforestry techniques in tropical countries: potential and limitations. agroforest. syst. 1, 13-27. doi: 10.1007/ bf00044326 cox, g.w. and m.d. atkins. 1979. agricultural ecology: an analysis of world food production systems. w.h. freeman and sons, san francisco, ca. dalgaard, t., n.j. hutchings, and j.r. porter. 2003. agroecology, scaling and interdisciplinarity. agr. ecosyst. environ. 100, 39-51. doi: 10.1016/s0167-8809(03)00152-x dalton, g.e. 1975. study of agricultural systems. applied sciences, london. daniel, s. 2008. the food crisis and latin america: framing a new policy approach. in: the oakland institute, policy brief, www. essex.ac.uk/armedcon/themes/food_security/latin_americafood_prices_brief.pdf; consulted: november, 2015. ewel, j.j. 1986. designing agricultural ecosystems for the humid tropics. ann. rev. ecol. syst. 17, 245-271. doi: 10.1146/annurev. es.17.110186.001333 giampietro, m., k. mayumi, and j. ramos-martin. 2009. multiscale integrated analysis of societal and ecosystem metabolism (musiasem): theoretical concepts and basic rationale. energy 34, 313-322. doi: 10.1016/j.energy.2008.07.020 gliessman, s.r., e.r. garcía, and a.m. amador. 1981. the ecological basis for the application of traditional agricultural technology in the management of tropical agro-ecosystems. agroecosystems 7, 173-185. doi: 10.1016/0304-3746(81)90001-9 gliessman, s.r., c. guadarrama-zugasti, e. mendez, l. trujillo, c. bacon, and r. cohen. 2004. agroecología: un enfoque sustentable de la agricultura ecológica. universidad internacional de andalucia, sevilla, spain. hart, r.d. 1979. agroecosistemas: conceptos básicos. centro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie), turrialba, costa rica. hecht, s.b. 1991. la evolución del pensamiento agroecológico. agroecologia y desarrollo. vol. 1. centro latino americano de desarrollo sustentble (clades), santiago. koogler, r. 2015. 21st century homestead: agroecology. in: lulu. com, perfect-bound paperback. levins, r. and m. wilson. 1980. ecological theory and pest management. ann. rev. entomol. 25, 287-308. doi: 10.1146/annurev. en.25.010180.001443 martínez a., j. 1990. introducción. pp. 7-11. in: martinez a., j. (coord.). ecología política no 1. cuadernos de debate internacional. vol. 1. icaria editorial, barcelona, spain. mcneely, j.a. and s.j. scherr. 2001. common ground, common future: how ecoagriculture can help feed the world and save wild biodiversity. future harvest; international union for conservation of nature (iucn), gland, ch. netting, r.m. 1976. what alpine peasants have in common: observations on communal tenure in a swiss village. hum. ecol. 5, 135-146. doi: 10.1007/bf01531217 nygard, b. and o. storstad. 1998. de-globalization of food markets? consumer perceptions of safe food: the case of norway. sociol. ruralis 38, 35-53. doi: 10.1111/1467-9523.00062 price, p.w. and g.p. waldbauer. 1975. ecological aspects of pest management. pp. 37-73. in: metcalf, r.l. and w.h. luckman (eds.). introduction to insect pest management. wiley-interscience, new york, ny. risch, s.j. 1981. insect herbivore abundance in tropical monocultures and polycultures: an experiment test of two hypotheses. ecology 62, 1325-1340. doi: 10.2307/1937296 risch, s.j., d. andow, and m.a. altieri. 1983. agroecosystem diversity and pest control: data, tentative conclusions and new research directions. env. entomol. 12, 625-629. doi: 10.1093/ ee/12.3.625 http://dx.doi.org/10.1080/03066150902820297 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.py.07.090169.002035 http://dx.doi.org/10.1007/bf00044326 http://dx.doi.org/10.1007/bf00044326 http://dx.doi.org/10.1016/s0167-8809(03)00152-x http://www.essex.ac.uk/armedcon/themes/food_security/latin_america-food_prices_brief.pdf http://www.essex.ac.uk/armedcon/themes/food_security/latin_america-food_prices_brief.pdf http://www.essex.ac.uk/armedcon/themes/food_security/latin_america-food_prices_brief.pdf http://dx.doi.org/10.1146/annurev.es.17.110186.001333 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.es.17.110186.001333 http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2008.07.020 http://dx.doi.org/10.1016/0304-3746(81)90001-9 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.en.25.010180.001443 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.en.25.010180.001443 http://dx.doi.org/10.1007/bf01531217 http://dx.doi.org/10.1111/1467-9523.00062 http://dx.doi.org/10.2307/1937296 http://dx.doi.org/10.1093/ee/12.3.625 http://dx.doi.org/10.1093/ee/12.3.625 398 agron. colomb. 33(3) 2015 rosset, p.m. and m.a. altieri. 1997. agroecology versus input subst it ut ion: a f u nda menta l cont rad ic t ion of susta i nable agriculture. soc. nat. res. int. j. 10, 283-295. doi: 10.1080/08941929709381027 rosset, p.m., b.m. sosa, a.m. roque j., and d.r. ávila l. 2011. the campesino-to-campesino agroecology movement of anap in cuba: social process methodology in the construction of sustainable peasant agriculture and food sovereignty. j. peasant stud. 38, 161-191. doi: 10.1080/03066150.2010.538584 scherr, s., j.a. mcneely, and s. shames. 2008. ecoagriculture: agriculture, environmental conservation, and poverty reduction at a landscape scale. pp. 64-86. in: galizzi, p. and a. herklotz (ed.). the role of the environment in poverty alleviation. people and the environment lecture series. fordham university press, bronx, ny. soria, j., r. bazan, a.m. pinchinat, g. paez, n. mateo, r. moreno, j. fargas, and w. forsythe. 1975. investigación sobre sistemas de producción agrícola para el pequeño agricultor del trópico. turrialba 25, 283-293. southwood, t.r.e. and m.j. way. 1970. ecological background to pest management. pp. 6-28. in: rabb, r.l. and f.e. guthrie (eds.). concepts of pest management. north carolina state university, raleigh, nc. spedding, c.r.w. 1988. an introduction to agricultural systems. 2nd ed. elsevier; applied science publishers, barking, uk. tansley, a.g. 1935. the use and abuse of vegetational concepts and terms. ecology 16, 284-307. doi: 10.2307/1930070 tapia, m.e. 2000. cultivos andinos sub explotados y su aporte a la alimentación. 2nd ed. fao, santiago. toledo, v.m. 1990. la resistencia ecológica del campesinado mexicano. pp. 12-18. martinez a., j. (coord.). ecología política no 1. cuadernos de debate internacional. vol. 1. icaria editorial, barcelona, spain. van dyne, g.m. 1969. the ecosystem concept in natural resource management. academic press, new york, ny. vandermeer, j. 1981. the interference production principle: an ecological theory for agriculture. bioscience 31, 361-364. doi: http://dx.doi.org/10.2307/1308400 von bertalanffy, l. 1969. general system theory: foundations, developments, applications. penguin university books. george braziller, new york, ny. wilson, f. and c.b. huffaker. 1976. the philosophy, scope, and importance of biological control. pp. 3-15. in: huffaker, c.b. and p.s. messenger (eds.). theory and practice of biological control. academic press, new york, ny. doi: 10.1016/ b978-0-12-360350-0.50007-6 wezel, a. and v. soldat. 2009. a quantitative and qualitative historical analysis of the scientific discipline of agroecology. int. j. agric. sustain. 7, 3-18. doi: 10.3763/ijas.2009.0400 wezel, a. and j.-c. jeauneau. 2011. agroecology interpretations, approaches and their links to nature conservation, rural development and ecotourism. pp. 1-25. in: campbell, w.b. and s. lópez o. (eds.). integrating agriculture, conservation and ecotourism: examples from the f ield. issues in agroecology present status and future prospectus. vol. 1. springer netherlands, amsterdam, the netherlands. doi: 10.1007/978-94-007-1309-3_1 http://dx.doi.org/10.1080/08941929709381027 http://dx.doi.org/10.1080/03066150.2010.538584 http://dx.doi.org/10.2307/1930070 http://dx.doi.org/10.2307/1308400 http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-360350-0.50007-6 http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-360350-0.50007-6 http://dx.doi.org/10.3763/ijas.2009.0400 http://dx.doi.org/10.1007/978-94-007-1309-3_1 received for publication: march 1, 2021. accepted for publication: august 25, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.94028 1 department of agronomy, universidade federal de viçosa, viçosa (brazil). 2 department of genetics and plant breeding, universidade estadual do norte fluminense, campos dos goytacazes (brazil). 3 department of agricultural science, universidade estadual de montes claros, janaúba (brazil). 4 department of horticulture, texas a&m university, college station, texas (united states). 5 universidade federal de pelotas, capão do leão (brazil). * corresponding author: edson.fagne@ufv.br agronomía colombiana 39(2), 293-299, 2021 abstract resumen the umbu (spondias tuberosa arruda) is a fruit tree adapted to the brazilian semiarid region and constitutes an important source of income for many families in brazil. due to this, sustainable methods of fruit postharvest conservation should be studied. the objective of this study was to analyze the inf luence of cassava starch-based biofilm coatings for the postharvest conservation of umbu. the experimental design was completely randomized in a 2x5 factorial arrangement with six replicates. the two treatments, 1% cassava starch coating and no coating, were evaluated during five periods (0, 3, 6, 9, and 12 d of storage). fresh weight loss (wl), fruit firmness (fir), ph, total soluble solids (tss), total titratable acidity (ta), tss/ ta ratio, external color: luminosity (l*), hue angle (h*), and chromaticity (c*) were measured. the coating of fruits with cassava starch-based biofilm improved wl, ph, and tss. the variables ta, tss/ta ratio, and l* were not inf luenced by the use or absence of the cassava starch biofilm coating. the use of 1% cassava starch to coat the fruits ensures better postharvest quality of the umbu and extends its postharvest life. el umbú (spondias tuberosa arruda) es un árbol frutal adaptado a la región semiárida brasileña y constituye una fuente de ingresos importante para muchas familias en brasil. debido a esto, se deben estudiar métodos sostenibles de conservación de la fruta después de la cosecha. el objetivo de este estudio fue analizar la inf luencia de la biopelícula de almidón de yuca para la conservación poscosecha del umbú. el diseño experimental fue completamente al azar en un arreglo factorial 2x5 con seis repeticiones. los dos tratamientos, recubrimiento de almidón de yuca al 1% y sin recubrimiento, se evaluaron durante cinco períodos (0, 3, 6, 9 y 12 d de almacenamiento). se midieron la pérdida de peso fresco (ppf), la firmeza de la fruta (fir), el ph, los sólidos solubles totales (sst), la acidez total titulable (at), la relación sst/at, el color: la luminosidad (l*), el ángulo de tonalidad (t*) y la cromaticidad (c*). el recubrimiento de los frutos con la biopelícula a base de almidón de yuca mejoró el ppf, el ph y los sst. la at, la relación sst/at y la l* no fueron inf luenciadas por el uso o ausencia del recubrimiento. el uso de almidón de yuca al 1% asegura una mejor calidad poscosecha del umbú y prolonga su vida poscosecha. key words: biofilm, conservation, sustainability. palabras clave: biopelícula, conservación, sostenibilidad. extension of umbu (spondias tuberosa arruda) postharvest life using a cassava starch-based coating prolongación de la vida poscosecha del umbú (spondias tuberosa arruda) mediante recubrimiento a base de almidón de yuca edson fagne dos santos1*, ednângelo duarte pereira1, débora souza mendes2, eliene almeida paraízo3, anunciene barbosa duarte1, herika paula pessoa1,4, and josiane cantuária figueiredo5 introduction the umbu (spondias tuberosa arruda) belongs to the anacardiaceae family and is a native, endemic species of the brazilian semiarid region (lima et al., 2018). this species has a wide geographical distribution and shows morphologic characteristics that enable its adaptability to various edaphoclimatic conditions. for example, the plant can promote leaf abscission, has roots with structures called lignotubers with the function of storing water and nutrients (mitchell & daly, 2015), and efficient control of leaf transpiration (lima filho & aidar, 2016). the mechanisms of adaptation to water scarcity and irregular rain distribution make it possible to cultivate umbu in several regions of brazil, promoting food product diversification and increasing food security. umbu has environmental and socio-economic importance for the producing regions. its fruits are commercialized as an extract; however, there is great capacity for expansion for https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.94028 294 agron. colomb. 39(2) 2021 commercial growth to meet the demand of the fresh market and the market of processed products for its pulp and peel (ribeiro et al., 2019). the fruits are oval or oblong, and their weight can range from 5 to 100 g, according to the genotype (oliveira et al., 2014). the fruit pulp or edible fraction has bioactive compounds, namely phenolics, carotenoids, and vitamin c that confer its antioxidant potential (ribeiro et al., 2019). besides fresh consumption, the fruit can be used in the processing industry to produce juices, beverages, and canned products (narain et al., 1992; lima et al., 2018). despite the importance of umbu for small and medium farmer economy, its market still faces some difficulties. some of the problems that this crop must overcome are the lack of efficient methods to monitor fruit quality that can be used to determine the ideal harvest maturity and methodologies to quantify its quality for fresh consumption and for the industry (marques & freitas, 2020). therefore, there is a great need to develop accurate and low-cost methods for assisting the conservation and postharvest quality of fresh fruits, especially those destined to be consumed in natura. different postharvest treatments have been studied to control rot and improve fruit shelf life, including the use of modified atmospheric systems (joshi et al., 2019). the modification of the atmosphere can be easily achieved using polymeric films, such as plastic bags of high or low-density polyethylene (vieira et al., 2009). another alternative is the use of edible coatings that have recently gained prominence and are being widely used for fruit preservation (garcía et al., 2020). these coatings are environmentally friendly and serve as carriers of food additives that facilitate safety and nutrition and enhance the sensory aspects of fruits (khan et al., 2019). edible coatings can be prepared from carbohydrates, proteins, and lipids, individually or in combination (muley & singhal, 2020). some reports suggest that the use of cassava (yuca) starch for fruit coatings can improve their physical and chemical properties and provide greater protection against microbial agents (aider, 2010; pimentel et al., 2018). the fruit coating based on cassava starch is of low cost compared to commercial waxes. it also preserves good f lavor, is compatible with various processes, and is shiny and transparent (assis & britto, 2014; sousa et al., 2019). the objective of this research was to evaluate the postharvest conservation of umbu (spondias tuberosa arruda) fruits coated with a biofilm produced from cassava starch at room temperature. since cassava starch is a cheap and easily found product, our findings can guide the development of a new methodology to extend fruit postharvest life. materials and methods experimental design the experiment was carried out in a completely randomized design in a 2 x 5 factorial arrangement with six replicates. fruits with and without cassava starch coating (1%) were evaluated during five different storage periods (0, 3, 6, 9, and 12 d of storage). plant material the umbu fruits were harvested on an experimental farm at the state university of montes claros unimontes, janaúba, minas gerais, brazil, (15°49’44’’ s and 43°16’09’’ w at an altitude of 544 m a.s.l.). sixty fruits were used in the experiment. twelve fruits (six per treatment, with and without cassava starch coating) were evaluated for each storage period (0, 3, 6, 9, and 12 d). these fruits were harvested at the breaker maturation stage and transported to the unimontes post-harvest laboratory where they were graded for uniformity in size, shape, and green color. fruits free from defects and blemishes were selected. the fruits had an average longitudinal length of 4.5 cm and equatorial diameter of 3.8 cm. the fruits were then washed, immersed in a sodium hypochlorite solution (100 mg l-1 of active chlorine), and dried at room temperature (26.7°c). application of cassava starch-based coating the coating was accomplished by immersing the fruits for 3 min in the biofilm of cassava starch (bt). the solution was made with distilled water + 1% cassava starch. a control treatment (ct) was performed by immersing the umbu fruits in distilled water for 3 min. after immersion, the fruits were placed in a nylon mesh container for draining the biofilm and excess water and drying. the fruits were then stored at room temperature (26.7 ± 3°c) and 75 ± 5% humidity and evaluated at 0, 3, 6, 9, and 12 d after harvest. assessment of postharvest life weight loss fresh weight loss (wl) was measured using a digital scale with a precision of 0.01 g during the storage periods of 0, 3, 6, 9 and 12 d. the results were expressed as a percentage. firmness pulp firmness (fir) was determined using a brookfield ct3 digital texture analyzer (brookfield engineering, 295santos, pereira, mendes, paraízo, duarte, pessoa, and figueiredo: extension of umbu (spondias tuberosa arruda) postharvest life using a cassava starch-based coating for a breeding program in colombia middleboro, ma, usa) equipped with a 7.8 mm diameter stainless steel compression plate. analyses were carried out in the equatorial region of each fruit. the results were expressed in newton (n). ph and total titratable acidity a solution made from the umbu pulp (5 g) and distilled water (25 ml) was well-mixed. the solution was adjusted to a final volume of 50 ml using distilled water and filtered with whatman 42 filter paper. the ph of the filtrate was then measured with a digital ph meter (model dm20, digimed, são paulo, brazil). the titratable acidity (ta, %) was determined by titrating the filtrate (10 ml) against 0.1 n naoh using 1-2 drops of phenolphthalein as an indicator. the results were expressed as g of citric acid per 100 g of pulp (aoac, 1997). total soluble solids and tss/at ratio total soluble solids (tss) were quantified in an n1 bench refractometer (atago, tokyo, japan) with an operating range of 0 to 32% and an accuracy of 0.2%. a few drops of umbu juice were used for the analysis. the results were expressed in °brix. the tss/ta ratio was calculated as the relationship between the total soluble solids and titratable acidity. color indices changes in the control and coated umbu fruit color indexes stored at 26.7°c ± 3°c were determined at 0, 3, 6, 9, and 12 d after harvest. the values of luminosity (l*) to red or green tint (a*) and yellow or blue tint (b*) were measured in the colorflex 45/0 colorimeter, stdzmode: 45/0, hunterlab universal software system (hunterlab, reston, va, usa). the chromaticity index or chroma (c*) and hue angle or hue (h*) were determined as previously described by muley and singhal (2020). data analysis data were subjected to an analysis of variance. the means for the qualitative data (with and without the biofilm) were compared using the f-test (p<0.05). quantitative data (storage days) were subjected to a regression analysis using the sisvar statistical software (ferreira, 2014). the figures were made using the sigmaplot version 11.0 (systat software, san jose, ca, usa). results and discussion the coating of fruits with cassava starch-based biofilm improves wl, ph, and tss. ta, tss/ta ratio, and l* were not inf luenced by the use or absence of the cassava starch biofilm coating. all evaluated parameters were affected by the storage period. there was interaction for wl, fir, h*, and c* (tab. 1). wl increased in both treatments, reaching, on average, 16% at 12 d of storage (fig. 1). when using cassava starch biofilm, wl was reduced by 38.8% (tab. 2). the constant loss of weight showed that even with the starch-based coating, the fruits maintained respiration, but it was slower. biofilms have the function of contributing to the preservation of texture and nutritional value, reducing surface gas exchange and the excessive loss or gain of water (assis & britto, 2014). table 2. average fresh weight loss (wl, %), ph, and total soluble solids (tss, °brix) of umbu fruits with and without cassava starch coating during storage. treatment wl ph tss without coating 12.1b 2.77 b 10.03 a with cassava starch coating (1%) 7.4 a 2.85 a 9.67 b means followed by different letters in the columns are different by the f-test at 5% of probability. table 1. summary of analysis of variance of fresh weight loss (wl, %), firmness (fir, n), ph, total soluble solids (tss, °brix), total titratable acidity (ta, g of citric acid per 100 g of pulp), luminosity (l*), hue angle (h*) and chromaticity (c*) of umbu fruits with and without cassava starch biofilm (biof) during storage. source of variation df mean square wl fir ph tss ta tss/ta l* h* c* biofilm 1 195.01** 598.38** 0.055** 1.26* 0.02ns 1.06ns 5.57ns 1728.96** 243.39** day 4 349.36** 352.28** 0.043** 7.64** 0.008* 8.73** 11.69* 1363.44** 62.29** biof*day 4 18.35** 54.09** 0.005ns 0.55ns 0.004ns 3.11ns 7.71ns 239.68** 33.51** error 30 1.46 2.76 0.002 0.23 0.005 1.96 3.46 8.35 0.89 cv (%) 9.72 10.98 1.72 4.82 8.5 11.38 3.18 2.91 2.65 average 12.4 15.13 2.81 9.85 0.81 12.31 58.51 99.18 35.57 * and ** significant values at 5% and 1% and ns not significant values according to the f-test at 5% of probability. cv coefficient of variation; df degrees of freedom. 296 agron. colomb. 39(2) 2021 figure 1. fresh weight loss (%) of umbu fruits over storage time with and without the use of cassava starch biofilm. fir decreased with storage days and became stable after 9 d (fig. 2). the fir of the fruits treated with 1% cassava starch biofilm was 67.66% greater than the untreated fruits. fruits not treated with biofilm obtained fir values of approximately 5 n on the 9th d of storage that show a high degree of maturation and the beginning of deterioration. in contrast, fruits with biofilm showed fir of approximately 15 n, with a good appearance and remaining suitable for consumption until the last day of evaluation. the fruit ph increased 4.33% up to the last day of storage; the increase was more marked after the 6th d (fig. 3). fruits treated with cassava starch had a ph 3% lower than those not treated (tab. 2). 0 10 5 20 25 15 0 963 12 fr es h w ei gh t l os s (% ) days of storage control y = 2.03 + 1.6578x r2 = 0.94 biofilm y = 1.18 + 1.0638x r2 = 0.96 0 10 5 20 25 30 15 0 963 12 fi rm ne ss ( n ) days of storage control y = 25.51 4.07x + 0.1891x2 r2 = 0.99 biofilm y = 25.03 1.55x + 0.0607x2 r2 = 0.92 figure 2. firmness (n) of umbu fruits over storage time with and without the use of cassava starch biofilm. the greater fir for the fruits treated with 1% cassava starch biofilm and its reduction over the storage days is attributed to the fruit ripening process over time. the softening of the fruit during maturation is due to the activity of hydrolyses on the fruit cell wall polysaccharides leading to a modification of the cell wall composition (yao et al., 2014). thus, the application of a biofilm based on cassava starch favors the transport of fruits, avoiding mechanical damage and, consequently, increasing their shelf life. 0.0 2.8 2.9 3.0 2.7 0 963 12 ph days of storage y = 2.77 0.0102*x + 0.0018x2 r2 = 0.70 figure 3. ph of umbu fruits over storage time. the increase in fruit ph with storage is due to organic acid consumption due to breathing and converting organic acids into sugars (chitarra & chitarra, 2005). the higher ph in fruits not treated with 1% starch shows a higher consumption of organic acids due to faster ripening. the tss had a significant increase of 25.5%, from 8.4 to 10.57 °brix during storage, decreasing after the 10th d (fig. 4a). on the other hand, the tss showed values 4% lower when the biofilm was used. the lower concentration of tss is due to the delay in fruit ripening provided by the biofilm that reduces the synthesis of sugars. the ta of fruits treated with starch was similar to that of untreated fruits, differing only according to the storage time. the highest ta occurred at 12 d of storage with increasing values from the 5th d of evaluation (fig. 4b). similar results have also been reported in umbu in a modified environment (silva et al., 2019). the f luctuation in the ta levels with the fruit storage time can be attributed to the biochemical processes of respiratory metabolism when synthesizing and consuming organic acids (chitarra & chitarra, 2005). the tss/ta ratio increased by 36.7% over fruit storage, regardless of the use or absence of biofilm and obtained a maximum value on the 7th day of evaluation (fig. 5). the tss/ta ratio is related to the sugar and acid balance of fruits and is a critical f lavor indicator (freitas et al., 2017). the determination of this relationship is essential, as some fruits containing low levels of acids and soluble solids have high tss/ta ratios that can lead to misinterpretations of organoleptic characteristics. 297santos, pereira, mendes, paraízo, duarte, pessoa, and figueiredo: extension of umbu (spondias tuberosa arruda) postharvest life using a cassava starch-based coating for a breeding program in colombia figure 5. total soluble solid/titratable acidity (tss/ta) ratio of umbu fruits over storage time. fruit peel color is related to attractiveness by the consumer. the use of biofilm and the period of storage interfered in the skin color of the fruits. l* decreased significantly until the 9th d of storage, after which it stabilized (fig. 6a). the use or absence of starch did not interfere with the fruits l* that maintained an average of 58.5 (tab. 2). h* decreased 1.62% and 3.75% for each day of storage with and without the biofilm, respectively (fig. 6b). for both treatments, fruits remained green until the 3rd d of storage, showing that the fruit’s ripening process was delayed. from that period, lower h* values without the biofilm were registered, indicating the change from green to yellow, together with the loss of firmness and the increase of soluble solids that was evidence of fruit ripening. however, the use of starch provided a h* 45.8% greater in relation to untreated fruits and indicated the cassava starch-based biofilm action delayed the degradation of chlorophyll and fruit ripening. in fruits not treated with starch, chlorophyll degradation was more intense. the change in the color of the skin was characterized by a decrease in the chlorophyll content that caused the appearance of a yellow color. this color change is due to the enzymatic action on chlorophyll’s structure, enabling the expression of carotenoids (forato et al., 2015). c* expresses the color intensity, i.e., the saturation in terms of pigments of this color. the c* in the external periderm of fruits without biofilm increased gradually up to 12 d of storage, reaching a value 28.7% higher than the treatment with biofilm (fig. 6c). this showed that uncoated fruits had a more intense color; these fruits also showed lower h*, exhibiting a yellow color at the end of storage. fruits with biofilm showed lower levels of c*, indicating lower color intensity and higher levels of h*. these fruits showed lighter skin color, confirming the biofilm action. in fruits and vegetables, color is the result of pigments such as chlorophyll, carotenoids in chloroplasts, chromoplasts, and phenolic pigments (proanthocyanidins, anthocyanins, and f lavonols) in the vacuole that are degraded during ripening. the pigment color expression is also inf luenced by physical factors, such as the presence of cuticular waxes, trichomes, shapes, and orientation of cells in the epidermis and subepidermis (lancaster et al., 1997). these changes are associated with the ripening of fruits; climacteric fruits generally lose their green color during ripening. lawson et al. (2019) evaluate the effect of edible coatings based on starch extracted from tropical fruits applied to mangoes and the results of that study mention that the color of the cuticle in mango shows high values for l*, less green (increased values of a*), and higher values of b* as the ripening progresses. these f luctuations coincide with those reported in this research. l* values are associated with the sugar content in the fruits. in contrast, 0.0 10.0 10.5 11.0 9.5 9.0 8.5 8.0 0 963 12 to ta l s ol ub le s ol id s (° b ri x) days of storage y = 8.31 + 0.45x 0.0223*x2 r2 = 0.98 a 0.0 0.7 0.8 0.9 0 963 12 to ta l t itr at ab le a ci di ty (g o f c itr ic a ci d pe r 10 0 g of p ul p) days of storage y = 0.8014 0.226x + 0.0023x2 r2 = 0.63 b figure 4. a) total soluble solids (tss) and b) total titratable acidity (ta) of umbu fruits over storage time. 0 12 14 16 10 8 0 963 12 ts s /t a r at io days of storage y = 10.332 + 0.9803x 0.0685x2 r2 = 0.76 298 agron. colomb. 39(2) 2021 conclusion the use of cassava starch-based coating delays ripening and increases fruit postharvest life by up to 9 d at a temperature of 26.7°c ± 3°c, favoring their organoleptic characteristics. therefore, this biofilm proved to be efficient for extending postharvest life of fruits. acknowledgments the authors would like to thank the coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior (capes), fundação de amparo à pesquisa do estado de minas gerais (fapemig), and conselho nacional de desenvolvimento científico e tecnológico (cnpq) of brazil for the financial support and granting the scholarships. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions efs conducted the experiment, collected the data, performed the statistical analyses, and wrote this manuscript. eap and edp made critical revisions and contributed to the writing of this manuscript. dsm, abd, and jcf contributed with the collected data and execution of experiment. hpp revised the manuscript. literature cited aider, m. (2010). chitosan application for active bio-based films production and potential in the food industry: review. lwt food science and technology, 43(6), 837–842. https://doi. org/10.1016/j.lwt.2010.01.021 aoac. (1997). official methods of analysis of aoac international (16th ed.). association of official analytical chemists. assis, o. b. g., & britto, d. (2014). revisão: coberturas comestíveis protetoras em frutas: fundamentos e aplicações. brazilian journal of food technology, 17(2), 87–97. https://doi.org/10.1590/ bjft.2014.019 chitarra, m. i. f., & chitarra, a. b. (2005). pós-colheita de frutas e hortaliças: fisiologia e manuseio (2nd ed.). editora ufla. corzo, o., & álvarez, c. (2014). color change kinetics of mango at different maturity stages during air drying. journal of food processing and preservation, 38(1), 508–517. https://doi. org/10.1111/j.1745-4549.2012.00801.x ferreira, d. f. (2014). sisvar: a guide for its bootstrap procedures in multiple comparisons. ciência e agrotecnologia, 38(2), 109–112. https://doi.org/10.1590/s1413-70542014000200001 forato, l. a., britto, d., rizzo, j. s., gastaldi, t. a., & assis, o. b. g. (2015). effect of cashew gum-carboxymethylcellulose edible coatings in extending the shelf-life of fresh and cut 0 58 60 62 56 0 963 12 lu m in os ity days of storage y = 60.29 0.5423x + 0.0272x2 r2 = 0.86 a 90 80 70 0 100 110 120 0 963 12 h ue a ng le days of storage control y = 115.14 3.75x r2 = 0.94 biofilm y = 115.53 1.62x r2 = 0.92 b 30 0 35 40 45 0 963 12 c hr om at ic ity days of storage control y = 30.80 + 1.78x 0.669x2 r2 = 0.99 biofilm y = 31.43 + 0.76x 0.0542x2 r2 = 0.66 c figure 6. a) luminosity, b) hue angle, and c) chromaticity of umbu fruits over storage time with and without the use of biofilm. the values of a* and b* are associated with the content of chlorophyll and carotenoids, gradually increasing the total sugar, chlorophyll, and carotenoids as the fruit ripens (corzo & álvarez, 2014). https://doi.org/10.1016/j.lwt.2010.01.021 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2010.01.021 https://doi.org/10.1590/bjft.2014.019 https://doi.org/10.1590/bjft.2014.019 https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2012.00801.x https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2012.00801.x https://doi.org/10.1590/s1413-70542014000200001 299santos, pereira, mendes, paraízo, duarte, pessoa, and figueiredo: extension of umbu (spondias tuberosa arruda) postharvest life using a cassava starch-based coating for a breeding program in colombia guavas. food packaging and shelf life, 5, 68–74. https://doi. org/10.1016/j.fpsl.2015.06.001 freitas, r. v. s., souza, p. a., coelho, e. l., souza, f. x., & beserra, h. n. b. r. (2017). storage of mombin fruits coated with cassava starch and pvc film. revista caatinga, 30(1), 244–249. https://doi.org/10.1590/1983-21252017v30n127rc  garcía, a., pérez, l. m., piccirilli, g. n., & verdini, r. a. (2020). evaluation of antioxidant, antibacterial and physicochemical properties of whey protein-based edible films incorporated with different soy sauces. lwt food science and technology, 117, article 108587. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108587 joshi, k., tiwari, b., cullen, p. j., & frias, j. m. (2019). predicting quality attributes of strawberry packed under modified atmosphere throughout the cold chain. food packaging and shelf life, 21, article 100354. https://doi.org/10.1016/j. fpsl.2019.100354 khan, i., tango, c. n., chelliah, r., & oh, d. h. (2019). development of antimicrobial edible coating based on modified chitosan for the improvement of strawberries shelf life. food science and biotechnology, 28, 1257–1264. https://doi.org/10.1007/ s10068-018-00554-9 lancaster, j. e., lister, c. e., reay, p. f., & triggs, c. m. (1997). inf luence of pigment composition on skin color in a wide range of fruit and vegetables. journal of the american society for horticultural science, 122(4), 594–598. https://doi.org/10.21273/ jashs.122.4.594 lawson, t., lycett, g. w., ali, a., & chin, c. f. (2019). characterization of southeast asia mangoes (mangifera indica l.) according to their physicochemical attributes. scientia horticulturae, 243, 189–196. lima filho, j. m. p., & aidar, s. t. (2016). ecofisiologia. in m. a. drumond, s. t. aidar, c. e. s. nascimento, & v. r. oliveira (eds.), umbuzeiro: avanços e perspectivas (pp. 117–146). embrapa. lima, m. a. c., silva, s. m., & oliveira, v. r. (2018). umbu spondias tuberosa. in s. rodrigues, e. o. silva, & e. s. brito (eds.), exotic fruits reference guide (pp. 427– 433). academic press. marques, e. j. n., & freitas, s. t. (2020). performance of new low-cost handheld nir spectrometers for nondestructive analysis of umbu (spondias tuberosa arruda) quality. food chemistry, 323, article 126820. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2020.126820 mitchell, j. d., & daly, d. c. (2015). a revision of spondias l. (anacardiaceae) in the neotropics. phytokeys, 55, 1–92. https://doi. org/10.3897/phytokeys.55.8489 muley, a. b., & singhal, r. s. (2020). extension of postharvest shelf life of strawberries (fragaria ananassa) using a coating of chitosan-whey protein isolate conjugate. food chemistry, 329, article 127213. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127213 narain, n., bora, p. s., holschuh, h. j., & vasconcelos, m. a. s. (1992). variation in physical and chemical composition during maturation of umbu (spondias tuberosa) fruits. food chemistry, 44(4), 255–259. https://doi.org/10.1016/0308-8146(92)90047-6 oliveira, g. a., bureau, s., renard, c. m. g. c., pereira-netto, a. b., & castilhos, f. (2014). comparison of nirs approach for prediction of internal quality traits in three fruit species. food chemistry, 143, 223–230. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2013.07.122 pimentel, j. d. r., oliveira, t. v., souza, d. s., nunes, m. l., narain, n., & silva, m. a. a. p. (2018). post-harvest conservation of mangaba fruit by application of biofilm containing cassava starch and chitosan. acta horticulturae, 1198, 251–254. https:// doi.org/10.17660/actahortic.2018.1198.41 ribeiro, l. o., viana, e. s., godoy, r. l. o., freitas, s. c., freitas, s. p., & matta, v. m. (2019). nutrients and bioactive compounds of pulp, peel and seed from umbu fruit. ciência rural, 49(4), article e20180806. https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20180806  silva, v. p., paz, m. a., sousa, k. s. m., & abreu, a. k. f. (2019). qualidade pós-colheita de frutos de umbuzeiro (spondias tuberosa arr.) embalados com filme de pvc. revista craibeiras de agroecologia, 4(1), article e7714. sousa, h. a. f., oliveira filho, j. g., egea, m. b., silva, e. r., macagnan, d., pires, m., & peixoto, j. (2019). active film incorporated with clove essential oil on storage of banana varieties. nutrition & food science, 49(5), 911–924. https://doi.org/10.1108/ nfs-09-2018-0262 vieira, e. l., pereira, m. e. c., santos, d. b., & lima, m. a. c. (2009). aplicação de biofilmes na qualidade da manga ‘tommy atkins’. magistra, 21(3), 165–170. yao, b. n., tano, k., konan, h. k., bédié, g. k., oulé, m. k., koffi-nevry, r., & arul, j. (2014). the role of hydrolases in the loss of firmness and of the changes in sugar content during the post-harvest maturation of carica papaya l. var solo 8. journal of food science and technology, 51, 3309–3316. https:// doi.org/10.1007/s13197-012-0858-x https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2015.06.001 https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2015.06.001 https://doi.org/10.1590/1983-21252017v30n127rc https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108587 https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2019.100354 https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2019.100354 https://doi.org/10.1007/s10068-018-00554-9 https://doi.org/10.1007/s10068-018-00554-9 https://doi.org/10.21273/jashs.122.4.594 https://doi.org/10.21273/jashs.122.4.594 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126820 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126820 https://doi.org/10.3897/phytokeys.55.8489 https://doi.org/10.3897/phytokeys.55.8489 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127213 https://doi.org/10.1016/0308-8146(92)90047-6 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.07.122 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.07.122 https://doi.org/10.17660/actahortic.2018.1198.41 https://doi.org/10.17660/actahortic.2018.1198.41 https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20180806 https://doi.org/10.1108/nfs-09-2018-0262 https://doi.org/10.1108/nfs-09-2018-0262 https://doi.org/10.1007/s13197-012-0858-x https://doi.org/10.1007/s13197-012-0858-x <i>yield heterosis and average fruit weight as a function of inbreeding in cucurbita moschata duch. ex poir.</i> received for publication: 13 july, 2017. accepted for publication: 14 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.66312 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia. palmira (colombia). 2 facultad de ingeniería, universidad pontificia bolivariana. palmira (colombia). * corresponding author: jarestrepos@palmira.unal.edu.co agronomía colombiana 36(1), 5-12, 2018 yield heterosis and average fruit weight as a function of inbreeding in cucurbita moschata duch. ex poir. heterosis del rendimiento y peso promedio de fruto en función de la endogamia en cucurbita moschata duch. ex poir. javier restrepo1*, franco vallejo1, and edwin restrepo2 abstract resumen in order to estimate the mean heterosis, mid parent heterosis and heterobeltiosis (hb), three diallel crossings of cucurbita moschata were evaluated, each formed by six parents with three levels of inbreeding (s0, s1, s2). a randomized complete block experimental design was used with four replicates, arranged in split plots. the variables yield per plant (ypp) and average fruit weight (afw) were analyzed. the hybrids between s1 or s2 inbred lines presented heterotic superiority regarding to those between s0 parents for the variables ypp and afw. likewise, the hybrids between s2 inbred lines reported heterotic superiority in comparison to those among s1 inbred lines, for such variables. the hybrids between s2 inbred lines that reported the highest expression levels of hb for ypp were p1xp3, p2xp6 and p1xp2, with values ranging between 131.42 and 98.24%; while the hybrids among s1 inbred lines that recorded the highest values of hb, for this same variable, were p3xp5 and p1xp5 with values of 191.71 and 139.29%, respectively. furthermore, the hybrids between s2 and s1 inbred lines that registered the highest level of hb for afw were p1xp3 and p1xp5 with values of 108 and 83.7%, respectively. para estimar la heterosis promedia, heterosis relativa y heterobeltiosis (hb) se evaluaron tres cruzamientos dialélicos de cucurbita moschata, conformados cada uno por seis progenitores con tres niveles de endogamia (s0, s1, s2). se utilizó el diseño experimental de bloques completos al azar con cuatro repeticiones y arreglo en parcelas divididas. se analizaron las variables producción por planta (pfp) y peso promedio del fruto (ppf). los híbridos producidos entre líneas endogámicas s2 o s1 presentaron superioridad heterótica en comparación a los híbridos formados entre padres s0 para pfp y ppf. igualmente, los híbridos entre líneas endogámicas s2 reportaron para dichas variables superioridad heterótica con respecto a los híbridos entre líneas endogámicas s1. los híbridos entre líneas endogámicas s2 que presentaron los mayores niveles de expresión de hb para pfp fueron p1xp3, p2xp6 y p1xp2 con valores entre 131.42 y 98.24%, respectivamente; mientras que los híbridos entre líneas endogámicas s1 que registraron los niveles más altos de hb para dicha variable fueron p3xp5 y p1xp5 con 191.71 y 139.29%, respectivamente. por otro lado, los híbridos entre líneas endogámicas s2 y s1 que registraron los niveles más altos de hb para ppf fueron p1xp3 y p1xp5, con valores de 108 y 83.7%, respectivamente. key words: butternut squash, selection, heterobeltiosis, diallel crossing, inbred lines, hybrids. palabras clave: zapallo, selección, heterobeltiosis, cruzamientos dialélicos, líneas endogámicas, híbridos. due to its nutritional, industrial and combustible properties (restrepo, 2015). among others, the butternut squash medicinal benefits include anti-carcinogenic (zhang et al., 2012), anti-diabetic (chang et al., 2014), anti-oxidant (wu et al., 2014) and hypolipidemic properties (zhao et al., 2014). heterosis is known as the hybrid vigor expressed in hybrids. it represents the superiority in performance of hybrid individuals compared with their parents (hallauer et al., 2010). according to the referent used to compare the behavior of the produced hybrid, heterosis can be expressed as three different terms: mid parent, standard variety and better introduction the butternut squash cucurbita moschata (duch. ex lam.) duch. ex poir. is grown and consumed in the tropical and subtropical regions of the american continent and other places in the world. in colombia, this is the most cultivated and consumed species of the genus cucurbita, with a planted area and an average production rate of 11,723 ha and 107,839 t, respectively (minagricultura, 2016). it has a high genetic diversity and its center of domestication is located, possibly, around the northwest region of south america (restrepo and vallejo, 2008). it is characterized http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.66312 6 agron. colomb. 36(1) 2018 parent heterosis. the standard variety is designated as standard heterosis and the better parent heterosis is better known as heterobeltiosis (alam et al., 2004). heterotic superiority has been demonstrated for the yield per plant (ypp) of c. moschata on f1 hybrids produced from inbred lines with different degrees of inbreeding in contrast to the hybrids produced from the crosses between s0 parents (espitia et al., 2006; ortiz et al., 2013). for the variables ypp and the average fruit weight (afw), there was a greater magnitude and statistical significance in the estimates of mid parent heterosis (mph), heterobeltiosis (hb) and standard variety heterosis (sth) in the hybrids between s1 inbred lines compared to those from s0 (espitia et al., 2006). in contrast, for these variables a significant decrease in the estimates of mid parent heterosis and heterobeltiosis was recorded in the hybrids between s1 inbred lines related to the hybrids between s0 parents (vallejo and gil, 1998). the main objective of this research was to estimate the degree of mph and hb of the resulting hybrids from three diallel crossings of cucurbita moschata. each crossing was composed by six progenitors with different degrees of inbreeding (s0, s1, and s2) for the variables ypp and afw. as a final product, the research results are intended to contribute significantly to the research program “genetic improvement, agronomy and production of vegetables seeds” of the universidad nacional de colombia, palmira campus, committed to produce and release butternut squash hybrids to the market. furthermore, the hypothesis of this study was that the level of inbreeding of parents can inf luence yield heterosis and average fruit weight in c. moschata. materials and methods the research was carried out at the experimental center of the universidad nacional de colombia, palmira campus (ceunp, its spanish acronym), located in candelaria, department of valle del cauca, colombia (3°25’34.42” n and 76°25’47.57” w, 980 m a.s.l., average annual temperature of 26°c, average annual precipitation of 1,100 mm and average relative humidity of 76%). three diallel crosses of pumpkin c. moschata were analyzed. each cross was composed by six parents with varying levels of inbreeding (s0 parents, s1 and s2 inbred lines). the following s0 parents were selected considering their outstanding features such as size, external fruit color, pulp color and thickness and due to their diverse geographic origin:  unapal-abanico-75-1 (p1), unapal-abanico-75-2 (p2), unapal-dorado (p3), an introduction from costa rica denominated ic3a (p4), unapal-llanogrande-1 (p5) and unapal-llanogrande-2 (p6). in the current research, the s1 and s2 inbred lines were produced from s0 open-pollinated parents previously selected. a weighted selection index that included variables such as afw (2.0-4.0 kg), pulp thickness (3.5-5.0 cm) and salmon colored pulp was used to select the fruit. the selection ranges indicated for each variable correspond to optimum fruit values for fresh consumption market, where consumers prefer to buy small and whole fruits instead of sliced fruit. twenty-one genotypes (six parents and fifteen direct crosses) were evaluated for each diallel cross. the variables ypp (kg) and afw (kg) were analyzed. the agronomic evaluation of 63 genotypes of three diallel crossings was carried out during the second semester of 2011. a randomized complete block experimental design with four replicates was used. field treatments were arranged in split plots, with the main plot corresponding to the diallel cross (level of inbreeding) and the subplot corresponding to the evaluated genotypes (six parents and 15 f1 hybrids, in each of the diallel crosses). planting distance was 2.5 m between lines and 3.0 m between plants. each experimental plot consisted on a furrow of five plants (37.5 m2), with three central plants set as useful plot area. genetic and statistical analysis were performed using the method proposed by hallauer and miranda in 1981 (hallauer et al., 2010). the statistical model associated with the experimental design for each diallel crossing was: yijkl= μ+gij+bk+dl+(db)lk+(1/rn)σσeijkl, where: i, j: 1, 2.......p parents; p = 6; k: 1, 2…...r replicates; r = 4; μ: population mean of all genotypes; g¡j: effect of genotype ij – th; bk: effect of block k th; dl: effect of inbreeding generation l; (db)lk: effect of interaction of inbreeding generation by blocks; (1/rn) σσeijkl: experimental error associated with the observation yijkl; yijkl: phenotypic average value observed of the variable under study for the genotype (ij) in inbreeding generation l. 7restrepo, vallejo, and restrepo: yield heterosis and average fruit weight as a function of inbreeding in cucurbita moschata duch. ex poir. simultaneously, the source of genotypes variation (gij) was partitioned into three new sources of variation: parents, crosses and the contrast between crosses and parents following the methodology suggested by hallauer et al. (2010). the mid parent heterosis (mph) and heterobeltiosis (hb) were estimated as follows: mph: ratio between the mean value of the particular hybrid (f1) and the mean value of the two parents for that hybrid (mp), expressed in percentage. mph = [(f1 / mp) x 100] – 100. hb: ratio between the mean value of the particular hybrid (f1) and the best parent mean value for that hybrid (bp), expressed as a percentage. hb = [(f1 / bp) x 100] – 100 the two types of heterosis were statistically tested using the student’s t-test. the analysis of variance was performed using the sas® software (sas / stat® package, version 9.4 of the sas® system for windows) from sas institute inc. 2012 (cary, north carolina, usa). for the estimation of the different types of heterosis, the excel® 2013 program version 15.0 of microsoft® office was used. results and discussion analysis of variance (anova) the mean squares from the anova for the variables ypp and afw in three generations of inbreeding of c. moschata are presented in table 1. there were significant differences for ypp and afw in the sources of variation genotypes and generations, indicating that at least one of the generations or one of the genotypes is different from the others. by partitioning the genotypes source of variation into their components in each generation of inbreeding, we observed for ypp and afw the existence of significant differences in all sources of variation considered, except for the parental source in the s0 generation of inbreeding. this exception was due, possibly, to the fact that in this work we used a selection index that included, among other variables, the afw. therefore, we selected the six s0 parents, with similar values for this variable (2-4 kg). this range of selection corresponds to the optimal values of afw for the fruits commercialization targeted to the fresh consumption market, mainly established by consumers who prefer buying the whole fruit. further analysis exposed a statistical significance in ypp and afw for the parents vs. crosses contrast (p vs. c) in the three generations of inbreeding. this statistical difference showed that the mean performance of all f1 crosses (between s0 parents and between s1 or s2 inbred lines) was higher than the average performance of their parents as a whole, indicating significant heterotic effects in all three generations for these traits (tab. 1). the mean performances of the hybrids produced between six s0 parents, between six s1 inbred lines and between six s2 inbred lines are presented in table 2. it was observed that on average for ypp, the hybrids between s2 inbred lines presented higher values compared to the hybrids between s1 lines or between s0 progenitors. for the afw trait, it was found that hybrids between s1 or s2 lines presented higher means than those obtained between s0 parents. table 1. mean squares (ms) from the anova for the variables yield per plant (ypp) and average fruit weight (afw) in three generations of inbreeding of c. moschata, according to the method of hallauer et al. (2010). sources of variation df variables ypp (kg) afw (kg) ms ms replicates (r) 3 3.47 0.73 generations (d) 2 34.60 * 7.56 ** r*d 6 10.18 1.02 * genotypes (g) 60 57.24 ** 3.28 ** genotypes (s0 g) 20 26.59 ** 1.51 ** parents (p0) 5 14.22 1.20 crosses (c0) 14 16.87 * 1.34 ** p0 vs. c0 1 224.54 ** 5.55 ** genotypes (s1 g) 20 61.43 ** 3.71 ** parents (p1) 5 31.62 ** 1.81 ** crosses (c1) 14 44.23 ** 2.85 ** p1 vs. c1 1 451.29 ** 25.13 ** genotypes (s2 g) 20 83.70 ** 4.62 ** parents (p2) 5 21.92 1.15 * crosses (c2) 14 32.21 ** 2.44 ** p2 vs. c2 1 1113.43 ** 52.55 ** error 180 9.63 0.40 means 12.28 3.39 cv (%) 25.27 18.72 *, **: significant at 5% and 1% levels of probability, respectively, according to f-test. in the s0 generation, the hybrids p4xp5 (15.42 kg/plant) and p1xp3 (15.00 kg/plant) presented the highest mean values for ypp. in the s1 inbreeding generation, the hybrids p1xp5 (20.50 kg/plant) and p3xp5 (19.08 kg/plant) had the best performances; while in the s2 generation the hybrid p1xp3 (20.87 kg/plant) was highlighted. the hybrids p1xp5 (s1 8 agron. colomb. 36(1) 2018 generation) and p1xp3 (s2 generation) were the genotypes that registered the highest afw mean values (5.73 and 4.98 kg, respectively); thus, they are considered as the most indicated genotypes to enhance the features required by the industry and fresh market consumers (big and whole fruit with no weight limit). furthermore, regarding the market of fresh consumption conformed by consumers who prefer to purchase small and whole fruits instead of sliced fruit, the most indicated hybrid is p1xp6 (s2 generation), since this genotype presented the highest mean value of ypp of all those genotypes that registered an optimal afw value for this market. estimates of heterosis the expression of the mid parent heterosis (mph) and heterobeltiosis (hb) for ypp showed a greater magnitude and statistical significance in the hybrids of s2 inbred lines than those obtained from the s1 inbred lines (tab. 3). similar results were reported by ortiz et al. (2013) in c. moschata, who found higher values of mph for ypp in the hybrids of s2 inbred lines. in turn, the mph and hb were of greater magnitude and significance in the hybrids of s1 inbred lines than in those produced from the s0 parents (tab. 3). likewise, ortiz et al. (2013) recorded higher estimates of mph for ypp in the hybrids of s1 inbred lines than those of s0 lines. furthermore, and regarding c. moschata, espitia et al. (2006) found a greater magnitude and statistical significance after calculating the mph and hb values in the hybrids from s1 inbred lines compared to those from s0 parental lines. in the diallel crossings between s2 inbred lines for ypp, the mph varied from 69.35 to 229.02%, thus the statics value varied from zero across the 100% of hybrid lines. in the diallel crosses among s1 inbred lines, the mph ranged between 9.31 and 209.25% showing in the 60.00% of the hybrids statics values different from zero. in contrast, for diallel crossings between s0 parents the mph only f luctuated from 2.02 to 81.90%, recording 60.00% of the hybrids with statics values different from zero. regarding the mean heterosis (mh), the estimations in the diallel crosses among s1 and s2 inbred lines represented the 46.79 and 182.29%, a higher value, compared to the estimation made in the diallel crossings between s0 parents, indicating that as the inbreeding progresses, the mh also goes forward gradually (tab. 3). table 2. mean performance of fifteen hybrids from six s0 parents, fifteen hybrids from six inbred lines s1 and fifteen between six inbred lines s2 of squash c. moschata for the variables yield per plant (ypp) and average fruit weight (afw). hybrids ypp (kg) afw (kg) s0 s1 s2 s0 s1 s2 p1xp2 10.27 bcd 12.08 cde 17.88 abc 2.62 ef 4.19 cdef 4.84 abc p1xp3 15.00 a 12.32 cde 20.87 a 4.02 ab 3.64 fgh 4.98 a p1xp4 13.89 ab 14.75 bc 15.33 bcd 3.90 ab 4.15 def 4.53 abc p1xp5 13.05 abc 20.50 a 15.00 bcd 3.16 cde 5.73 a 3.50 def p1xp6 10.71 bcd 10.33 def 14.00 de 2.60 ef 3.20 hi 2.89 efg p2xp3 12.46 abc 17.19 ab 16.00 bcd 3.36 bcd 5.16 ab 4.79 abc p2xp4 12.04 abcd 13.67 bcde 16.73 bcd 3.21 cde 3.82 fgh 4.22 bcd p2xp5 12.04 abc 15.38 bc 15.56 bcd 2.69 def 4.86 bcd 4.15 cd p2xp6 12.25 abcd 14.88 bc 18.47 ab 3.00 cde 4.56 bcde 4.89 ab p3xp4 14.95 a 10.13 ef 13.73 de 4.28 a 3.32 gh 3.76 d p3xp5 14.45 a 19.08 a 14.98 bcd 3.53 bc 4.01 efg 3.84 d p3xp6 13.38 ab 13.08 cde 14.81 cd 3.37 bcd 3.41 gh 3.73 d p4xp5 15.42 a 13.83 bcd 14.30 cd 3.40 bcd 3.49 fgh 4.17 cd p4xp6 8.63 d 12.54 cde 10.46 ef 2.95 cde 3.49 fgh 2.91 fg p5xp6 9.71 cd 8.03 f 9.47 f 2.17 f 2.47 i 2.49 g means 12.55 13.85 15.17 3.22 3.97 3.98 cv (%) 16.36 24.01 18.73 17.91 21.18 19.62 lsd (5%) 3.63 0.74 p1 = unapal-abanico-75-1; p2 = unapal-abanico-75-2; p3 = unapal-dorado; p4: ic3a central american introduction; p5 = unapal-llanogrande-1; p6 = unapal-llanogrande-2. means within a column followed by the same letter are not significantly different, according to least significant differences multiple range test. 9restrepo, vallejo, and restrepo: yield heterosis and average fruit weight as a function of inbreeding in cucurbita moschata duch. ex poir. at an individual level, the hybrids among s2 inbred lines for ypp that registered the highest levels of hb were: p1xp3, p2xp6, p1xp2, p2xp4 and p3xp5, with values of 131.42, 117.89, 98.24, 97.34 and 90.87%, respectively. on the other hand, hybrids between s1 inbred lines that recorded the highest expression levels of hb for ypp were the p3xp5, p1xp5 and p3xp6 with values of 191.71, 139.29 and 70.65%, respectively; the hybrids among s0 parents that presented the highest values of hb were p2xp5 and p4xp5 (68.97 and 68.79%, respectively) (tab. 3). most of these hybrids were produced by crossings among parents that were developed from accessions collected in distant geographical regions (departments of cauca and magdalena in colombia and costa rica). a high genetic differentiation (fst = 0.17) between the colombian accessions collected in the departments of cauca and magdalena had been reported in a previous study by restrepo and vallejo (2008), indicating a high possibility to find important levels of genetic divergence among several parents selected to produce the hybrids of this study. the other factor that must have occurred in hybrids expressing heterosis or hybrid vigor was the existence of unidirectional dominance levels in most of loci that controlled the trait ypp. regarding the variable afw, the expression of the mph and hb also registered a higher magnitude and significance in the hybrids of s2 inbred lines than those of the s1 inbred lines (tab. 4). similarly, the hybrids of s1 inbred lines presented a greater heterotic superiority compared with those of the s0 parents. according to espitia et al. (2006) in c. moschata, afw values presented a higher magnitude and statics significance in the mph and hb estimations in the s1 inbred lines compared to the s0 parents as well. in the diallel crosses among s1 inbred lines for afw the mph f luctuated between 10.84 and 122.54%, presenting statics values different from cero in the 73.33% of the hybrids. in the diallel crossings between s2 inbred lines the mph varied between 49.96 and 147.00%, showing statics values different from zero in the 100.00% of the hybrids. in contrast, the diallel crosses between s0 parents the mph ranged between -8.01 and 35.54%, and only the 46.67% of the hybrids registered values different from zero. the mh value showed a gradual increase in its estimation as long as the inbreeding process continued, in such way that the diallel crosses among s1 or s2 inbred lines represented 105.73 and 265.24% more, compared to the estimation made in the diallel crosses between s0 parents (tab. 4). furthermore, the hb in the diallel crossings between s1 inbred lines ranged between 2.51 and 83.70%, showing static values different from zero in the 46.67% of the hybrids’ lines. in the diallel crosses among s2 inbred lines the hb f luctuated between table 3. mid parent heterosis (mph), heterobeltiosis (hb) and mean heterosis (mh) of f1 hybrids from diallel crossings between s0 parents and between s1 and s2 inbred lines, in squash c. moschata for the variable yield per plant (ypp). ypp (kg) generation s0 s1 s2 f1 hybrids mph hb mph hb mph hb p1xp2 14.16 -7.77 9.31 -10.76 104.38** 98.24** p1xp3 33.33* 32.06* 63.04* 43.77* 147.43** 131.42** p1xp4 37.03* 24.68 57.12** 44.48* 76.40** 69.96** p1xp5 37.67 17.12 185.38** 139.29** 96.50** 66.35** p1xp6 13.21 -3.88 27.31 20.62 137.96** 55.26* p2xp3 36.77 9.68 71.20** 26.95* 96.01** 88.79** p2xp4 50.59* 31.84 15.08 0.92 98.71** 97.34** p2xp5 80.01** 68.97** 58.98** 13.53 111.31** 83.57** p2xp6 67.42* 57.55* 40.35* 9.90 229.02** 117.89** p3xp4 45.91* 31.62 20.99 -0.73 69.35** 64.20** p3xp5 50.71* 27.21 209.25** 191.71** 112.52** 90.87** p3xp6 39.80* 17.75 84.16** 70.65** 179.40** 88.64** p4xp5 81.90** 68.79** 72.82** 35.51 95.77** 71.08** p4xp6 2.02 -5.56 40.32 22.85 88.29* 25.12 p5xp6 24.53 24.20 19.18 4.67 110.40 * 51.46 mh (%) 40.09 58.85 113.17 * and **: significant at 5% and 1% levels of probability, respectively, according to the student’s t-test. p1: unapal-abanico-75-1; p2: unapal-abanico-75-2; p3: unapal-dorado; p4: ic3a central american introduction; p5: unapal-llanogrande-1; and p6: unapal-llanogrande-2. 10 agron. colomb. 36(1) 2018 9.34 and 108.00%, showing values significantly different from zero in the 80.00% of the hybrids. finally, the hb value varied from -15.40 to 32.80% in the diallel crosses between s0 parents, registering only the 20.00% of the hybrids with statics values different from zero. the hybrids produced between s2 inbred lines for afw that presented the highest levels of hb were: p1xp3, p1xp4, p2xp6, p1xp2 and p2xp3, with values of 108.00, 83.32, 77.93, 76.06 and 74.19%, respectively. on the other hand, hybrids between s1 inbred lines that registered the highest values of hb for afw were p1xp5, p3xp5 and p3xp6 with values of 83.70, 74.32 and 48.39%, respectively. the hybrid among s0 parents that showed the highest expression of hb was p3xp4 with a value of 32.80% (tab. 4). most of these hybrids were also formed by crossings between parents that were developed from accessions collected in distant geographic regions (departments of cauca and magdalena in colombia and costa rica), indicating that it was very probable to find important levels of genetic divergence as it was mentioned before. the greater expression of the types of heterosis previously mentioned in the hybrids of s2 or s1 inbred lines compared to those produced from the s0 parental lines found in this research for ypp and afw, confirmed the hypothesis proposed in this study. furthermore, the results obtained concur with those reported by hallauer et al. (2010) and falconer and mackay (1996), who stated that the progenies of inbred lines express a higher heterosis compared with those expressed by the progenies with a broad genetic base. this higher heterosis condition is only possible if important levels of genetic divergence are present among the parents and there is an existence of unidirectional dominance levels in most of loci that control the trait in the parental lines. most of the hybrids produced in this study by crossings among s0 parents and between s1 or s2 inbred lines, presented positive mph for the variables ypp and afw. similar results were obtained in hybrids of c. moschata produced from lines with different level of inbreeding for both of the variables by vallejo and gil (1998), espitia et al. (2006), jahan et al. (2012), ortiz et al. (2013), el-tahawey et al. (2015), begun et al. (2016), ahmed et al. (2017), and darrudi et al. (2018). in contrast, du et al. (2011) in c. moschata for afw found negative estimations for mph in most of the hybrids produced among s8 inbred lines. on the other hand, li et al. (2013) reported hybrids of c. moschata produced from inbred lines for afw, positive and negative mph values. pandey et al. (2010) in c. moschata for afw registered similar results in the hybrids formed from s1 inbred lines. table 4. mid parent heterosis (mph), heterobeltiosis (hb) and mean heterosis (mh) of f1 hybrids from diallel crossings between s0 parents and between s1 and s2 inbred lines, in squash c. moschata for the variable average fruit weight (afw). afw (kg) generation s0 s1 s2 f1 hybrids mph hb mph hb mph hb p1xp2 6.97 -12.40 22.49* 12.47 88.30** 76.06** p1xp3 29.54* 24.88* 34.37* 16.69 110.90** 108.00** p1xp4 28.21* 26.11* 31.92* 30.86* 86.35** 83.32** p1xp5 22.93 5.72 122.54** 83.70** 49.96** 46.45** p1xp6 -6.34 -13.10 20.12 2.51 60.47** 20.89 p2xp3 31.01* 4.22 71.12** 38.30** 88.73** 74.19** p2xp4 28.59 3.91 10.84 2.53 61.41** 53.28** p2xp5 32.80 25.13 68.62** 30.22** 64.94** 50.87** p2xp6 34.59* 17.33 53.63** 22.23* 147.00** 77.93** p3xp4 35.54** 32.80** 21.49 4.79 56.83** 52.18** p3xp5 31.53* 9.71 85.11** 74.32** 66.48** 64.84** p3xp6 16.74 4.78 51.48** 48.39** 111.00** 60.44** p4xp5 29.75* 10.06 34.38* 10.23 75.49** 68.66** p4xp6 4.35 -4.58 29.71* 9.96 75.49** 17.82 p5xp6 -8.01 -15.40 16.80 12.18 75.49* 9.34 mh (%) 21.29 43.80 77.76 * and **: significant at 5% and 1% levels of probability, respectively, according to the student’s t-test. p1: unapal-abanico-75-1; p2: unapal-abanico-75-2; p3: unapal-dorado; p4: ic3a central american introduction; p5: unapal-llanogrande-1; and p6: unapal-llanogrande-2. 11restrepo, vallejo, and restrepo: yield heterosis and average fruit weight as a function of inbreeding in cucurbita moschata duch. ex poir. regarding hb, most of hybrids formed between s0 parents and among s1 or s2 inbred lines, reported also positive values for the variables ypp and afw. these results concur to those reported in hybrids of c. moschata produced between lines with different levels of inbreeding for both of the variables by mohanty and mishra (1999), espitia et al. (2006), jha et al. (2009), ortiz et al. (2013), el-tahawey et al. (2015), begun et al. (2016), ahmed et al. (2017), and darrudi et al. (2018). in contrast, vallejo and gil (1998) and jahan et al. (2012) obtained negative estimations of the hb for the same variables in the same species. furthermore, sirohi et al. (2002) reported positive and negative estimations for both variables in the hb value for c. moschata. pandey et al. (2010), also found positive and negative values of hb in c. moschata for the variable ypp. conclusions a direct relationship between levels of inbreeding and heterotic superiority of hybrids for the variables yield per plant and average fruit weight was established. the hybrids from s2 inbred lines that reported the highest expression levels of hb for ypp were p1xp3, p2xp6 and p1xp2, while the hybrids among s1 inbred lines that recorded the highest values of hb, for this same variable, were p3xp5 and p1xp5. the hybrids among s2 inbred lines that registered the highest levels of hb for afw were p1xp3, p1xp4, p2xp6 and p1xp2, while the hybrids from s1 inbred lines that showed the highest values of hb for this same variable were p1xp5 and p3xp5. the genetic materials selected in this study are experimental hybrids with a high potential to be used in the research program “genetic improvement, agronomy and production of vegetables seeds” of the universidad nacional de colombia, palmira campus. literature cited ahmed, b., m.a.t. masud, m. zakaira, m.m. hossain, and m.a.k. mian. 2017. heterosis and combining ability of pumpkin (cucurbita moschata duch. ex poir.). j. agric. stud. 5(3), 132-139. doi: 10.5296/jas.v5i3.11920 alam, m.f., m.r. khan, m. nuruzzaman, s. parvez, a.m. swaraz, i. alam, and n. ahsan. 2004. genetic basis of heterosis and inbreeding depression in rice (oryza sativa l). j. zhejiang univ. sci. 5(4), 406-411. doi: 10.1631/jzus.2004.0406 begum, f., a.m. akanda, m.a.t. masud, m.g. rasul, and m.a. islam. 2016. combining ability and heterosis for prsv-w resistance in pumpkin (cucurbita moschata). j. int. acad. res. multidiscip. 4(1), 92-102. chang, c.i., c.m. hsu, t.s. li, s.d. huang, c.c. lin, c.h. yen, c.h. chou, and h.l. cheng. 2014. constituents of the stem of cucurbita moschata exhibit antidiabetic activities through multiple mechanisms. j. funct. foods 10, 260-273. doi: 10.1016/j.jff.2014.06.017 darrudi, r., v. nazeri, f. soltani, m. shokrpour, and m.r. ercolano. 2018. evaluation of combining ability in cucurbita pepo l. and cucurbita moschata duchesne accessions for fruit and seed quantitative traits. j. appl. res. med. aromat. plants 9, 70-77. doi: 10.1016/j.jarmap.2018.02.006 du, x., y. sun, x. li, j. zhou, and x. li. 2011. genetic divergence among inbred lines in cucurbita moschata from china. sci. hortic. 127, 207-213. doi: 10.1016/j.scienta.2010.10.018 el-tahawey, m.a.f.a., a.m. kandeel, s.m.s. youssef, and m.m.m. abd el-salam. 2015. heterosis, potence ratio, combining ability and correlation of some economic traits in diallel crosses of pumpkins. egypt. j. plant breed. 19(2), 419-439. doi: 10.12816/0011721 espitia, c.m.m., c.f.a. vallejo, and g.d. baena. 2006. depresión en vigor por endogamia y heterosis para el rendimiento y sus componentes en zapallo cucurbita moschata duch. ex poir. rev. fac. nal. agron. medellín 59(1), 3089-3103. falconer, d.s. and t. mackay. 1996. introduction to quantitative genetics. fourth edition. longmans green, harlow, essex, uk. hallauer, a.r., m.j. carena, and j.b. miranda. 2010. quantitative genetics in maize breeding. springer, new york, dordrecht, heidelberg, london. doi: 10.1007/978-1-4419-0766-0 jahan, t.a., a. islam, m.g. rasul, m. mian, and m.m. haquez. 2012. heterosis of qualitative and quantitative characters in sweet gourd (cucurbita moschata duch. ex poir.). afr. j. food agric. nutr. dev. 12(3), 6186-6199. jha, a., s. pandey, m. rai, d.s. yadav, and t.b. singh. 2009. heterosis in relation to combining ability for f lowering behaviors and yield parameters in pumpkin. veg. sci. 36 (3 suppl.), 332-335. li, x.z., z.w. liu, l. sun, x.h. du, and j.g. zhou. 2013. the combining ability analysis and the heterosis performance of pumpkin. acta agric. boreali sinica. 28(s1), 61-68. doi: 10.7668/hbnxb.2013.s1.013 minagricultura. 2016. red de información y comunicación del sector agropecuario colombiano. url: http://www.agronet.gov. co/documents/ahuyama2016.pdf; (accessed 10 may 2018). mohanty, b.k. and r.s. mishra. 1999. heterosis for yield and yield components in pumpkin (cucurbita moschata duch. ex. poir.). indian j. genet. pl. br. 59(4), 505-510. ortiz, s., f.a. vallejo, g.d. baena, e.i. estrada, and m.p. valdes. 2013. zapallo para consumo en fresco y fines agroindustriales investigación y desarrollo. universidad nacional de colombiasede palmira-facultad de ciencias agropecuarias. palmira, colombia. pandey, s., a. jha, s. kumar, and m. rai. 2010. genetics and heterosis of quality and yield of pumpkin. indian j. hort. 67(3), 333-338. restrepo, j.a. 2015. heterosis y habilidad combinatoria en función de la endogamia para el rendimiento y características del fruto http://dx.doi.org/10.5296/jas.v5i3.11920 http://dx.doi.org/10.1631/jzus.2004.0406 http://dx.doi.org/10.1016/j.jff.2014.06.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.jarmap.2018.02.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2010.10.018 http://dx.doi.org/10.12816/0011721 http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4419-0766-0 http://dx.doi.org/10.7668/hbnxb.2013.s1.013 http://www.agronet.gov.co/documents/ahuyama2016.pdf http://www.agronet.gov.co/documents/ahuyama2016.pdf 12 agron. colomb. 36(1) 2018 de zapallo cucurbita moschata duch. ex poir. tesis doctoral en ciencias agrarias-mejoramiento genético vegetal. universidad nacional de colombia-sede palmira-facultad de ciencias agropecuarias. palmira, colombia. restrepo-salazar, j.a. and f.a. vallejo-cabrera. 2008. caracterización molecular de introducciones colombianas de zapallo cucurbita moschata. acta agron. 57(1), 9-17. sirohi, p.s., y.s. reddy, and t.k. behera. 2002. heterosis for yield and its attributing traits in pumpkin (cucurbita moschata duch. ex poir.). veg. sci. 29(2), 178-179. vallejo, c.f.a. and m.o.v. gil. 1998. efecto de la endocría sobre algunos caracteres agronómicos del zapallo, cucurbita moschata poir. acta agron. 48(1/2), 46-50. wu, h., j. zhu, w. diao, and c. wang. 2014. ultrasound-assisted enzymatic extraction and antioxidant activity of polysaccharides from pumpkin (cucurbita moschata). carb. pol. 113, 314-324. doi: 10.1016/j.carbpol.2014.07.025 zhang, b., h. huang, j. xie, c. xu, m. chen, c. wang, a. yang, and q. yin. 2012. cucurmosin induces apoptosis of bxpc-3 human pancreatic cancer cells via inactivation of the egfr signaling pathway. oncol. rep. 27, 891-897. doi: 10.3892/or.2011.1573 zhao, x.h., l. qian, d.l. yin, and y. zhou. 2014. hypolipidemic effect of the polysaccharides extracted from pumpkin by cellulase-assisted method on mice. int. j. biol. macromol. 64, 137-138. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2013.12.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.07.025 http://dx.doi.org/10.3892/or.2011.1573 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.12.001 global warming is reducing the tillering capacity and grain yield of wheat in yaqui valley, mexico received for publication: 23 october, 2018. accepted for publication: 15 january, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.75736 1 instituto tecnológico de sonora. 5 de febrero, 818 sur, col. centro, cd. obregón, sonora, méxico. 2 tecnológico nacional de méxico, instituto tecnológico del valle del yaqui, calle 600, block 611, bácum, 85275 san ignacio río muerto, sonora, méxico. 3 campo experimental “norman borlaug”, carretera norman e. borlaug-inifap, ciudad obregón, sonora, méxico. * corresponding author: castro.luciano58@gmail.com agronomía colombiana 37(1), 90-96, 2019 global warming is reducing the tillering capacity and grain yield of wheat in yaqui valley, mexico el calentamiento está reduciendo la capacidad de macollamiento y el rendimiento de grano en trigo en el valle del yaqui, méxico denisse morales-coronado1, leandris argentel-martínez1,2, luciano castro-espinoza1*, marco gutiérrez-coronado1, juan garibaldi-chávez1, and josé ortiz-enríquez3 abstract resumen the effect of temperature variations recorded in eight meteorological stations in yaqui valley, sonora, mexico, on the tillering capacity and grain yield of wheat variety cirno c2008 in the growing cycles december 2016-may 2017 and december 2017-may 2018 was studied. in one of the sites, the crop canopy temperature was increased by +2°c with a t-face system (warming) based on the temperature recorded in the nearest meteorological station. with the two experimental variants, the abscisic (aba) and gibberellic (ga) acid hormones were determined during tillering (initial tillering: 30 d after emergence and final tillering: 45 d after emergence) to explain their contribution to the tillering capacity response. a temperature variability of 1°c was observed in the cycle december 2017may 2018, as compared to the previous cycle and between the evaluated sites. as a result of the temperature increase effect, the tiller number was significantly reduced. the experimental warming caused a highly significant decrease in the aba content and an increase in the ga. the temperature variation found in yaqui valley had a negative and significant correlation with the grain yield in both experiment crop cycles, which demonstrated that global warming is reducing the tillering capacity and grain yield of wheat in yaqui valley. se estudió el efecto de las variaciones de temperatura registradas en ocho estaciones meteorológicas del valle del yaqui, sonora, méxico, en la capacidad de macollamiento y el rendimiento de grano de la variedad de trigo cirno c2008, en dos ciclos de cultivo. en uno de los sitios, la temperatura del dosel del cultivo se incrementó en 2°c por medio de un sistema t-face (calentamiento) usando como control la temperatura registrada en la estación meteorológica más cercana. en estos dos tratamientos, se determinaron las hormonas aba y ga al inicio y final del macollamiento para explicar su contribución a la capacidad de macollamiento. como resultado, se encontró una variabilidad de temperatura de 1°c en el ciclo de diciembre de 2017 a mayo de 2018 con respecto al anterior y también entre los sitios evaluados. por efecto del aumento de la temperatura disminuyó el número de hijos. el contenido de aba disminuyó por efecto del calor mientras que el de ga aumentó. la variación de temperatura encontrada en el valle del yaqui correlacionó negativamente con el rendimiento de grano en ambos ciclos de cultivos, demostrando que el calentamiento está reduciendo la capacidad de macollamiento y el rendimiento del grano de trigo en el valle del yaqui. key words: climate change, gibberellic acid, abscisic acid. palabras clave: cambio climático, ácido giberélico, ácido abscisico. need cold hours (also called heat units) to complete critical phenophases (ganem et al., 2014); for example, at least 300 cold hours are needed for good tillering. the tillering capacity is directly correlated with yield; however, both depend on temperature (argentel et al., 2017). the tillering phenophase is hormonally regulated by the relationship between abscisic (aba) and gibberellic (ag) acids, with temperature variations being the abiotic factor that contributes most to hormonal imbalances (xie et al., 2016). currently, in some high producing regions, introduction high temperatures cause considerable changes in plant morphology, cellular dynamism and hormonal relationships, which modify growth patterns (argentel et al., 2017), creating heat stress when plants do not overcome the minimum tolerance index (mahalingam, 2015). a single heat shock during growth may cause irreversible damage to plant physiology and yield (valluru et al., 2017; garatuza et al., 2018). many species, such as wheat, scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.75736 91morales-coronado, argentel-martínez, castro-espinoza, gutiérrez-coronado, garibaldi-chávez, ortiz-enríquez: global warming is reducing the tillering capacity and grain yield of wheat in yaqui valley, mexico such as yaqui valley, sonora, mexico, where more than 39% of the domestic wheat production occurs, significant changes in temperature patterns are viewed as evidence of climate change (lares et al., 2016). this phenomenon, according to parametrized models, will limit the tillering capacity and, consequently, modify the genetic-productive expression potential of wheat (argentel et al., 2017). for this reason, the present study aimed to evaluate the effect of temperature variability on the tillering capacity and grain yield in eight representative sites in yaqui valley during two crop cycles, comparing them to that obtained with an experimental warming of +2°c in the ambient canopy temperature (garatuza et al., 2018) using the cirno c2008 wheat variety. material and methods experiment area location the experiment was carried out during the growing seasons of 2016-2017 and 2017-2018 (december-may) under field conditions using a calculus surface of one ha in seven representative sites in yaqui valley, sonora, mexico, where agro-meteorological stations belonging to the inifap (instituto nacional de investigaciones forestales agrícolas y pecuarias) are located (fig. 1). these stations record the data of agroclimatic variables, mainly the temperature of the region. canopy temperature, at one site in order to evaluate the effect of global warming on the tillering capacity, yield components, and hormonal concentrations during the tillering phenophase. the experimental warming was carried out at the experimental technology transfer center (cett-910) of the instituto tecnologico de sonora (itson) located in yaqui valley at: 27°22’0.4’’ n and 109°54’50.6’’ w (utm: 607393.24 m e; 3027508.34 m n), which is a representative place for wheat crops in yaqui valley. temperature control the temperature database was supplied by seven climatological stations located in the experiment sites. the digital memory of the meteorological station records readings every 10 min and provides integrated data by hour and day, averaging the temperature and calculating the thermal sum (heat hours, cold hours) with the maximum and minimum threshold temperature of 10°c and 0°c, respectively, following the methodology of thermal sums of confalone and navarro (1999). these data are available at http://www. siafeson.com/remas/index.php. for the maximum predicted temperature value for the region (warming), a t-face system was used (kimball, 2015), which consisted of raising the crop canopy temperature by 2°c using six thermal radiators per plot (fte-1000 model, 1000w, 240 v, 245 mm long x 60 mm wide, built by mor electric company heating association inc. comstock park, mi, usa) on eight equilateral triangular structures, with sides of 5.2 m. two radiators were installed on each side of the triangular structures, forming a hexagon, which raised the temperature in a 3 m diameter circle for each plot. to control the temperature, infrared temperature sensors (irts apogee instruments inc., logan, ut, usa) were pointed to each plot at an inclination degree of 45° from the soil horizontal surface, covering a circle with a r = 1.5 m at the center of each plot (garatuza et al., 2018). the irts were registered in a datalogger (cr1000 campbell sci, inc. logan, ut, usa), which sent a voltage signal to an interface (mai-05v, avatar instruments). variety, seeding and crop management in all sites, the cirno c2008 wheat variety was used. this variety is classified as crystalline or hard wheat. it originated from selection in segregating populations of sooty-9 / rascon-37 // camayo crossbreed, carried out at the international center of maize and wheat improvement (cimmyt). this variety was released for cropping figure 1. distribution of experimental sites and their respective meteorological stations in yaqui valley. to simulate a site with the maximum temperature (+2°c) predicted for this region, the canopy temperature was increased +2°c with respect to the ambient agrometereological stations of the yaqui valley, sonora, mexico n s w e corral station block 720-lote 30 cett 910 block 2010 santa maria block 1703-lote 6 block 1418 san vicente agrometereological stations legend 92 agron. colomb. 37(1) 2019 in 2008 and is widely used in mexico, particularly in the northwest. the grain yield has reached 5.6 t ha-1 and 6.3 t ha-1 with two and three irrigations, respectively, at an irrigation rate of 14 cm when this variety was released in sonora. this variety, after eight years of being released for crops in southern sonora, has shown a high yield genetic stability (argentel et al., 2018). the seeding was done with a sowing machine (sub24) on 8-14 december 2016 and 7-14 december 2016 on vertisol soils (bockheim et al., 2014) with a seeding density of 170 kg ha-1. the background fertilization, in both experiment crop cycles, was done with a standard of 250 kg ha-1 of urea + 100 kg ha-1 of monoammonium phosphate fertilizer (map, 11-52-00). three irrigation treatments were applied during the crop cycle. nitrogen fertilizer was also applied at a dose of 50 kg ha-1 of urea during the first and second irrigation treatments (growth and tillering phenophases). all irrigation treatments were applied with an average water depth of 14 cm and an irrigation interval of 25 d. during both crop cycles, the presence of the foliage aphid (schizaphis graminum) was observed, and the muralla max® pesticide (a.i. imidacloprid + betacif lutrin) was applied at a rate of 0.20 l ha-1 in the tillering phenophase. also, a slight presence of broadleaf weeds was observed, which were controlled manually before the irrigation treatments. evaluated variables the tillering capacity was evaluated according to the number of tillers around a principal plant. the final tiller count was done at 45 d after germination. aba and ga concentration at the site of maximum temperature (warming treatment) for the aba and ga determination at 15 and 30 d after germination, the methodology of ortiz et al. (2001) was used. leaf tissue (10 g fresh weight) was collected and immediately frozen in liquid nitrogen. the frozen leaf tissue was freeze-dried for 48 h, ground and extracted in distilled deionized water with an extraction ratio of 1:40 (dry weight: ml water) at 4°c. the aba and ga concentrations of the extract were determined using high performance liquid chromatography (wang et al., 2016). grain yield the grain yield (t ha-1) was determined at each experiment site based on a square meter using 16 replicates. statistical analysis for the tillering capacity and grain yield variables, the mean and standard deviation of each treatment (experiment sites) were determined. the differences between the sites were detected with analysis of variance based on a randomized effect linear model (fisher, 1937). additionally, a tukey post-hoc test for p<0.05 and p<0.01 was applied (tukey, 1960). to analyze the temperature effect on the grain yield, simple regression was used. the hormonal concentration was compared using a parametric theoretical distribution for t-student quantitative continuous variables (gosset, 1917) using 16 samples per treatment. for all data analyses, the professional statistical software statistica 11.2 (statsoft, 2008) was used. results and discusion wide temperature variability between the studied sites was observed, with a 1°c difference in 2017-18, as compared to the previous cycle. this is an important result that demonstrated a temperature increase in yaqui valley that evidences climate change. the site effect explained 95% of the temperature variation according to the randomized effect linear model used for the analysis of variance, while only 2% of the total variability was explained by crop cycle effect. there was not significant interaction between the sites and crop cycles (fig. 2). some reports state that significant variation and increases (about 2°c) have been predicted for several latitudes for the next 50 years, including this area (the semiarid region of mexico) (garatuza-payan et al., 2018). however, in the last crop cycle, the total variability was 1°c. the tillering capacity experienced significant variation between the sites in both crop cycles, with a reduction in all sites as a result of the temperature variation (fig. 3). the hormonal relationship was significantly affected by the warming effect, which shows that temperature increases favor ga synthesis and inhibit aba synthesis; this hormonal response limited the tillering capacity (fig. 4). some studies have explained that tillering cessation and number of total tillers is regulated by many biochemical, physiological, genetic and environmental factors (xu et al., 2016). phytotechnical factors, such as plant density (through an increase in seed density during sowing), can also affect the total tiller number (pinto et al., 2017). 93morales-coronado, argentel-martínez, castro-espinoza, gutiérrez-coronado, garibaldi-chávez, ortiz-enríquez: global warming is reducing the tillering capacity and grain yield of wheat in yaqui valley, mexico the tillering capacity in wheat determines plant canopy size (sattar et al., 2015), photosynthetic area and, more importantly, the number of spikes and full grains per spike (garatuza et al., 2018). during the tillering phenophases, there were highly significant differences in the amount of cold hours between the evaluated sites and crop cycles (p = 0.015); cett910 (experimental warming) had the least cold hours. figure 2. temperature variability at eight experiment sites in yaqui valley during the crop cycles december 2016 january 2017 and december 2017 january 2018 (tillering phenophase of wheat). r2: coefficient of determination without adjustment for the sites and crop cycles. squares represent mean ± standard deviation. figure 3. tillering capacity in the evaluated sites in yaqui valley during the 2016-17 and 2017-18 crop cycles: a. december 2016 to january 2017, and b. december 2017 to january 2018. r2: coefficient of determination without adjustment for the sites = 0.96, and crop cycles = 0.04. cv: coefficient of variation for sites = 8.32, and for crop cycles = 1.46. squares represent mean ± standard deviation. te m pe ra tu re ( °c ) 21.0 20.5 20.0 19.5 19.0 18.5 18.0 17.5 17.0 21.5 l a tin aj er a bl oc k 17 06 bl oc k 22 10 bl oc k 18 06 bl oc k 41 4 bl oc k 14 18 bl oc k 12 01 ( c am po 1 6) c ia no 9 10 -l ot e 17 18 c et tc on tro l december 2017 january 2018 te m pe ra tu re ( °c ) 21.0 20.5 20.0 19.5 19.0 18.5 18.0 17.5 17.0 21.5 l a tin aj er a bl oc k 17 06 bl oc k 22 10 bl oc k 18 06 bl oc k 41 4 bl oc k 14 18 bl oc k 12 01 ( c am po 1 6) c ia no 9 10 -l ot e 17 18 c et tc on tro l december 2016 january 2017 r2 (cycles) =0.02 r2 (sities) =0.95 r2 (cycles) =0.02 r2 (sities) =0.95 ti lle rs p er p la nt 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 4.5 l a tin aj er a bl oc k 17 06 bl oc k 22 10 bl oc k 18 06 bl oc k 41 4 bl oc k 14 18 bl oc k 12 01 ( c am po 1 6) c ia no 9 10 -l ot e 17 18 c et tc on tro l december 2017 january 2018 ti lle rs p er p la nt 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 4.5 l a tin aj er a bl oc k 17 06 bl oc k 22 10 bl oc k 18 06 bl oc k 41 4 bl oc k 14 18 bl oc k 12 01 ( c am po 1 6) c ia no 9 10 -l ot e 17 18 c et tc on tro l december 2016 january 2017 94 agron. colomb. 37(1) 2019 nevertheless, a reduction greater than 30% was observed in cycle 2017-18 with respect to 2016-17. the site effect contributed to 78% of the total variability in the cold hours; however, the crop cycles contributed only 18%. a significant interaction between the sites and crop cycles effects was observed (p = 0.002), which contributed 4% to the total variability (fig. 5). these results, according to espinosa et al. (2018), demonstrated that the tillering capacity was reduced by the reduction of cold hours in both evaluated crop cycles. historically, it has been shown that between 300 and 850 cold hours per season provide a yield near the geneticproductive potential of the varieties, with the greatest contribution to grain yield seen during the first stages, until the tillering phenophase (zou et al., 2017). currently, the number of cold hours or heat units is the basis of research in various regions around the world under the context of climate change (kaur and kaur, 2017). these studies focus mainly on gene identification and introgression for adaptability to cold hour reductions and on the achievement of hormonal stability during initial growth until the tillering phenophase (pinto et al., 2017). grain yield the temperature variation showed a negative and significative correlation with grain yield in both experiment crop cycles (fig. 6). the observed general yield decrease was fit at 92% with the linear model used for the statistical process in the crop cycle 2016-17 and at 51% in the second crop cycle. mean temperature values of 18.4°c and 18.66°c were observed during crop phenology in the 2016-17 and 2017-18 crop cycles, respectively. the regression equations were figure 4. aba and ga content at 30 and 45 d after emergence (tillering phenophases) evaluated in the higher temperature site (crop canopy +2°c) and control site in yaqui valley (mean of both 2016-2017 and 2017-2018 crop cycles). r2: coefficient of determination without adjustment for the phenophases and treatments; cv: coefficient of variation. ga: r2 (date) =0.08; r2 (treat) =0.68; cv=12.14 aba: r2 (date) =0.64; r2 (treat) =0.24; cv=5.21 gaaba c on ce nt ra tio n (µ g g m f1 ) 45 40 35 30 25 20 15 10 50 30 dae45 dae30 dae 45 dae warmingcontrol c ol d ho ur s l a tin aj er a bl oc k 17 06 bl oc k 22 10 bl oc k 18 06 bl oc k 41 4 bl oc k 14 18 bl oc k 12 01 ( c am po 1 6) c ia no 9 10 -l ot e 17 18 c et tc on tro l december 2017 january 2018 c ol d ho ur s 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 420 l a tin aj er a bl oc k 17 06 bl oc k 22 10 bl oc k 18 06 bl oc k 41 4 bl oc k 14 18 bl oc k 12 01 ( c am po 1 6) c ia no 9 10 -l ot e 17 18 c et tc on tro l december 2016 january 2017 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 420 figure 5. cold hours during the december 2016 january 2017 and december 2017 january 2018 crop cycles. r2: coefficient of determination without adjustment for the sites = 0.78, for cycles = 0.18 and their interaction = 0.04; cv: coefficient of variation = 29.72; squares represent mean ± standard deviation. 95morales-coronado, argentel-martínez, castro-espinoza, gutiérrez-coronado, garibaldi-chávez, ortiz-enríquez: global warming is reducing the tillering capacity and grain yield of wheat in yaqui valley, mexico used to determine the theoretical temperature values that affected yield at 30%, between the temperature and grain yield. the first crop cycle had a theoretical temperature value of 23.7°c, whereas the second cycle had a value of 22.9°c, demonstrating a greater sensitivity of the wheat to temperature increases in the crop cycle 2017-18. warming stresses may cause a grain yield reduction through a reduction of spike number per m2 (shirdelmoghanloo et al., 2016) and an increase of non-viable pollen production, which makes grain formation difficult (siebers et al., 2017). currently, increased seed densities are used to overcome the temperature effect on tillering capacity reductions in a productive manner in agronomic practices (lazzaro et al., 2018), which greatly increase seeding costs (chandra et al., 2017). conclusions a temperature variability of 1°c was observed between the 2016-17 and 2017-18 crop cycles. the tiller number was significantly reduced from four to one tiller in both evaluated crop cycles. the warming caused a significant decrease in the aba content and an increase in the ga, which corroborated its contribution to the wheat tillering capacity reduction in yaqui valley. although the 2017-18 crop cycle had a higher grain yield, the temperature increase had a negative and significant effect on the grain yield at all evaluated sites and crop cycles in yaqui valley, mexico. literature cited argentel-martinez, l., j. garatuza-payan, m. armendariz-ontiveros, e.a. yepez-gonzalez, m. garibaldi-chavez, e.j. ortizenriquez, and j. gonzalez-aguilera. 2018. physiological and agronomic traits of hard wheat cirno variety c2008 confirm its genetic stability. agrociencia 52(3), 419-435. a rgentel-ma r t inez , l ., j. ga ratu za-paya n, m. a rmenda rizontiveros, e.a. yepez-gonzalez, m. garibaldi-chavez, e.j. ortiz-enriquez, and j. gonzalez-aguilera. 2017. estrés térmico en cultivo del trigo. implicaciones fisiológicas, bioquímicas y agronómicas. cultivos tropicales 38(1), 57-67. asseng, s., d. cammarano, b. basso, u. chung, p.d. alderman, k. sonder, and d.b. lobell. 2017. hot spots of wheat yield decline with rising temperatures. global change biol. 23(6), 2464-2472. doi: 10.1111/gcb.13530 bockheim, j.g., a.n. gennadiyev, a.e. hartemink, and e.c. brevik. 2014. soil-forming factors and soil taxonomy. geoderma 226, 231-237. doi: 10.1016/j.geoderma.2014.02.016 chandra, k., r. prasad, p. thakur, k. madhukar, and l.c. prasad. 2017. heat tolerance in wheat a key strategy to combat climate change through molecular markers. int. j. curr. microbiol. app. sci. 6(3), 662-675. doi: 10.20546/ijcmas.2017.603.077 confalone, a.e. and d.m. navarro. 1999. comparación de modelos de tiempo térmico para maíz. rev. brasil. agromet. 7(2), 207-211. espinosa-espinosa, j.l., e. palacios-vélez, l.c.a. tijerina-chávez, a. ortiz-solorio, a. exebio-garcía, and c. landeros-sánchez. 2018. factores que afectan la producción agrícola bajo riego: cómo medirlos y estudiar su efecto. tecnol. cienc. agua 9(2), 175-191. doi: 10.24850/j-tyca-2018-02-07 fisher, r.a. 1937.  the design of experiments. oliver and boyd, edinburgh, london. ganem, d.g., m.a. equiza, m. lorenzo, and j. tognetti. 2014. cambios en la anatomía epidérmica foliar de cereales de clima templado en respuesta al frío. revista facultad de agronomía 113(2), 157-164. figure 6. a. effect of temperature on the grain yield during the 2016-2017, and b. 2017-2018 crop cycles. r2: coefficient of determination without adjustment; r: regression coefficient; p: probability. grain yield=22.91-0.86*t r2=0.51; r=-0.72, p=0.0464 grain yield=10.3651-0.2939*t r2=0.9164; r=-0.9573, p=0.0002 g ra in y ie ld ( t h a1 ) g ra in y ie ld ( t h a1 ) 5.2 5.0 4.8 4.6 4.4 4.2 5.4 21.020.520.019.519.018.518.0 21.5 temperature (°c) 21.020.520.019.519.018.518.017.517.0 21.5 temperature (°c) 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 8.0 ba http://dx.doi.org/10.1111/gcb.13530 http://dx.doi.org/10.20546/ijcmas.2017.603.077 http://dx.doi.org/10.24850/j-tyca-2018-02-07 96 agron. colomb. 37(1) 2019 garatuza-payan j., l. argentel-martinez, e.a. yepez, and t. arredondo. 2018. initial response of phenology and yield components of wheat (triticum durum l., cirno c2008) under experimental warming field conditions in the yaqui valley. peerj 6:e5064. doi: 10.7717/peerj.5064 gosset, e. 1917. another differences calculus based on standard deviation and confidence interval. statistical references 26: 66-72. kau r, a. a nd p. kau r. 2017. ef fec t of elevated temperat u re reg i mes on phenolog ica l development of wheat (tr iticum aestivum l .). agricu lt. res. j. 54(1), 132-135. doi: 10.5958/2395-146x.2017.00026.6 kimball, b.a. 2015. using canopy resistance for infrared heater control when warming open-field plots. agron. j. 107(3), 11051112. doi: 10.2134/agronj14.0418 lares-orozco, m.f., a. robles-morúa, e.a. yepez, and r.m. handler. 2016. global warming potential of intensive wheat production in the yaqui valley, mexico: a resource for the design of localized mitigation strategies. j. clean. prod. 127, 522-532. doi: 10.1016/j.jclepro.2016.03.128 lazzaro, m., a. costanzo, d.h. farag, and p. bàrberi. 2017. grain yield and competitive ability against weeds in modern and heritage common wheat cultivars are differently inf luenced by sowing density. ital. j. agron.  12, 343-349. doi: 10.4081/ ija.2017.901 mahalingam, r. 2015. consideration of combined stress: a crucial paradigm for improving multiple stress tolerance in plants. pp. 1-25. in: mahalingam, r. (ed). combined stresses in plants, physiological, molecular, and biochemical aspects. springer international publishing, switzerland. doi: 10.1007/978-3-319-07899-1 ortiz, l.y., a. lópez, c.g. de encizo, and v.j. flórez. 2001. determinación del ácido abscísico en papa (solanum sp.) como respuesta a bajas temperaturas. agron. colomb. 18(1-3), 31-38. pinto, r.s., g. molero, and m.p. reynolds. 2017. identification of heat tolerant wheat lines showing genetic variation in leaf respiration and other physiological traits. euphytica 213(3), 76. doi: 10.1007/s10681-017-1858-8 sattar, a., m.m. iqbal, a. areeb, z. ahmed, m. irfan, r.n. shabbir, and s. hussain. 2015. genotypic variations in wheat for phenology and accumulative heat unit under different sowing times. j. environ. agric. sci. 2(8), 1-8. shirdelmoghanloo, h., d. cozzolino, i. lohraseb, and n. collins. 2016. truncation of grain filling in wheat (triticum aestivum) triggered by a brief heat stress during early grain filling: association with senescence responses and reductions in stem reserves. funct. plant biol. 43(10), 919-930. doi: 10.1071/fp15384 siebers, m.h., r.a. slattery, c.r. yendrek, a.m. locke, d. drag, e.a. ainsworth, and d.r. ort. 2017. simulated heat waves during maize reproductive stages alter reproductive growth but have no lasting effect when applied during vegetative stages. agric. ecosyst. environ. 240, 162-170. doi: 10.1016/j.agee.2016.11.008 statsoft. 2008. statistica (data analysis software system), version 8.0. url: www.statsoft.com (accessed 30 may 2018). tukey, j.w. 1960. a survey of sampling from contaminated distributions. p. 448-485. in: olkin i. (ed). contribution to probability and statistics: essays in honor to harold hotelling, stanford university press, usa. valluru, r., m.p. reynolds, w.j. davies, and s. sukumaran. 2017. phenotypic and genome‐wide association analysis of spike ethylene in diverse wheat genotypes under heat stress.  new phytol. 214(1), 271-283. doi: 10.1111/nph.14367 wang, l.l., x.y. chen, y. yang, z. wang, and f. xiong. 2016. effects of exogenous gibberellic acid and abscisic acid on germination, amylases, and endosperm structure of germinating wheat seeds. seed sci. technol. 44(1), 64-76. doi: 10.15258/ sst.2016.44.1.09 xie, q., s. mayes, and d.l. sparkes. 2016. optimizing tiller production and survival for grain yield improvement in a bread wheat × spelt mapping population. ann. bot. 117(1), 51-66. doi: 10.1093/aob/mcv147 xu, t., n. bian, m. wen, j. xiao, c. yuan, a. cao, and h. wang. 2016. characterization of a common wheat (triticum aestivum l.) high-tillering dwarf mutant. theor. appl. genet. 1-12. doi: 10.1007/s00122-016-2828-6 zou, j., k. semagn, m. iqbal, a. n’diaye, h. chen, m. asif, and h. randhawa. 2017. mapping qtls controlling agronomic traits in the ‘attila’ × ‘cdc go’ spring wheat population under organic management using 90k snp array.  crop sci. 57(1), 365-377. doi: 10.2135/cropsci2016.06.0459 http://dx.doi.org/10.7717/peerj.5064 http://dx.doi.org/10.5958/2395-146x.2017.00026.6 http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.03.12 https://doi.org/10.4081/ija.2017.901 https://doi.org/10.4081/ija.2017.901 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-07899-1 http://dx.doi.org/10.1007/s10681-017-1858-8 http://dx.doi.org/10.1071/fp15384 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2016.11.008 http://dx.doi.org/10.1111/nph.14367 http://dx.doi.org/10.15258/sst.2016.44.1.09 http://dx.doi.org/10.15258/sst.2016.44.1.09 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcv147 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-016-2828-6 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2016.06.0459 network analysis of knowledge building on rural extension in colombia received for publication: 18 june, 2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.58500 1 grupo gamma, facultad de ciencias agrarias, universidad de antioquia. medellin (colombia). holmes.rodriguez@udea.edu.co 2 centro de investigaciones económicas, sociales y tecnológicas de la agroindustria y la agricultura mundial (ciestaam), universidad autónoma chapingo. texcoco, mexico. agronomía colombiana 34(3), 393-402, 2016 network analysis of knowledge building on rural extension in colombia análisis de redes de generación de conocimiento en la extensión rural en colombia holmes rodríguez1, carlos julián ramírez-gómez1, norman aguilar-gallegos2, and jorge aguilar-ávila2 abstract resumen based on the analysis of scientific papers published on rural extension in colombia since 2010, an interpretive descriptive study was conducted to identify the level of collaboration between authors and institutions in the creation, systematization and dissemination of knowledge in rural extension. information was gathered from a search in bibliographic databases to identify papers published in rural extension. 50 papers were found. they were organized in a database, and using social network analysis, a review of relational structures and indicators derived from the scientific collaboration between the authors and institutions involved in the publication conducted. authors from 28 different institutions have participated in the 50 papers identified, 70% of them have been published by researchers working in the same institution. the findings of this study support the conclusion that actors building knowledge on rural extension in colombia have a limited intra and interinstitutional articulation, making it urgent to strength public policies and incentives to foster relationships between research groups and institutions. a partir del análisis de la publicación de artículos científicos sobre extensión rural en colombia desde el 2010, se realizó un estudio de carácter descriptivo interpretativo para identificar el nivel de colaboración entre autores e instituciones en la generación, sistematización y difusión de conocimiento sobre extensión rural. la información se recopiló a partir de la búsqueda en bases de datos bibliográficas para identificar los artículos publicados sobre extensión rural. se localizaron 50 artículos, los cuales se ordenaron en una base de datos y con el uso del análisis de redes sociales se revisaron las estructuras relacionales e indicadores derivados de la colaboración científica entre los autores e instituciones involucrados en la publicación. en los 50 artículos identificados, han participado autores de 28 instituciones diferentes; el 70% han sido publicados por investigadores que pertenecen a la misma institución. los hallazgos de este estudio permiten concluir que los actores que generan conocimiento sobre extensión rural en colombia presentan una escasa articulación intra e interinstitucional lo cual hace apremiante el fortalecer las políticas públicas y los incentivos para fomentar los relacionamientos entre los grupos de investigación y entre las instituciones. key words: knowledge management, researchers’ networks, social network analysis, rural development. palabras clave: gestión del conocimiento, redes de investigadores, análisis de redes sociales, desarrollo rural. rivera and sulaiman (2009) indicate that extension was originally conceived as part of a “knowledge triangle”, formed by research, education and extension. however, today it is addressed in a more comprehensive manner and is valued by various actors participating in rural development, not only in the context of improving productivity, but also for its contribution in strengthening bonds between farmers, researchers, agricultural education institutions, and other actors in society (faure et al., 2012), that somehow form what could be called an “innovation system”, through actors interacting in a process of generation, dissemination and use of knowledge in order to increase agricultural production looking for economic and social changes (hellin, 2012). introduction according to christoplos (2010), “extension” can be understood as the systems that facilitate the access of farmers, their organizations, and other market players to knowledge, technologies and information. extension encourages their integration with research members, teaching, agro-industry and other institutions; and contributes to the design of practices and technical, management and organizational skills. at an international level, extension services among other factors, are recognized as key points for the development of the agricultural activity (kilelu et al., 2014; klerkx and leeuwis, 2009; muñoz and santoyo, 2010). 394 agron. colomb. 34(3) 2016 in this regard, universities and national research centers as well as public and private institutions have a strategic role within the process of building codified knowledge that is regularly measured through the publication of scientific research products and patents (rivera-huerta et al., 2011). furthermore, in the case of the agricultural sector, these actors have the mission of strengthening extension, improving their innovation capabilities, through interactions and coordination to create new information articulated with the demand (klerkx and leeuwis, 2008; spielman and birner, 2008), building networks for strengthening relations and ties, which increase the production and dissemination of knowledge (aguilar-gallegos et al., 2015, 2016; brunori et al., 2013; vega de jiménez and rojo, 2010). this approach replaces the linear view of knowledge creation and innovation, by an interactive process between different actors in agricultural innovation systems (muñoz and santoyo, 2010). in fact, in the case of colombia, this approach was adopted by the ministry of agriculture and rural development (madr) setting up the national subsystem of agricultural technical assistance (ssata), tied to the national system of agricultural science and technology (sncta), in order to coordinate actors to improve the development and dissemination of knowledge (madr, 2012). at the international level, there is a consensus through university researchers and their research groups about scientific collaboration between universities and other actors playing a key role in the progress of knowledge (de stefano et al., 2013), since networking allows sharing ideas, methodologies and approaches, which may help provide solutions to common problems. however, in colombia the empirical evidence indicates a low articulation between actors; therefore, it is important to conduct studies in order to determine levels of cooperation and coordination between them. according to the findings of the mission for rural transformation (misión para la transformación del campo, in spanish) (2015), the promotion of networking and development of capabilities, should generate knowledge management strategies to achieve greater impact in rural areas, improving performance of sectors and alternatives to strengthen rural producers. in this context and in the case of colombia, this paper aims to analyze the level of collaboration between actors in the creation and dissemination of knowledge on rural extension, using social network analysis in order to guide public policy to strengthen rural extension under an innovation system approach. methodology an interpretative and descriptive study was conducted based on the analysis of co-authorship of scientific papers on rural extension, which is a partial indicator of scientific collaboration (katz and martin, 1997) between researchers, especially in the publication of papers (lopaciukgonczaryk, 2016). a social network analysis was used, following other studies of this type (de stefano et al., 2013; russell et al., 2009; valderrama-zurián et al., 2007; zazo et al., 2015). documents considered by faure et al. (2012) as “gray literature”, such as information booklets, sector reports, books, theses or other documents without peer review were not included in the analysis. data collection and editing information was gathered through bibliographic databases search (dialnet, ebsco, redalyc, redib, scholar, scielo, scopus, sciencedirect) to identify all papers published on rural extension in colombia, based on the definition of rural direct technical assistance provided under colombian law (congreso de colombia, 2000), which includes social, environmental, economic and technical issues; between 2010 and 2015, because during that period, the madr revived interest in improving the quality and coverage of the atdr service. information of author (aut), institution of affiliation (ins), year of publication, and name of the journal were linked to each paper (art), making the necessary adjustments for homonymy and synonymy results (calero et al., 2006). network analysis and collaboration indicators a social network analysis (sna) was used as a tool for observing, studying and understanding the relational structures derived from scientific collaboration between authors and institutions involved in the publication of papers on rural extension; the relationship analyzed in this study is the participation of the different authors in the different papers. sna allows to identify the positions of actors within the network, which partly determines the limitations and opportunities that those actors and the network have in general (borgatti et al., 2013). to analyze the participation of authors in each paper, 2-mode networks were used; to analyze collaboration between authors, 1-mode networks were used (borgatti et al., 2013; wasserman and faust, 1994). adapting the indications of valderrama-zurián et al. (2007), the number of relationships between authors participating in a paper is calculated as m!/(m-n)!n!, where m is the number of authors in the article and n the number of elements of groups. this 395rodríguez, ramírez-gómez, aguilar-gallegos, and aguilar-ávila: network analysis of knowledge building on rural extension in colombia analysis approach was also used to analyze the collaboration between the authors’ institutions of affiliation. based on freeman (1979) and borgatti et al. (2013), the indicators used for the network analysis were as follows: 1. degree: number of links or relationships that a node has. thus, the higher the degree, the higher the level of collaboration of an author. 2. betweenness: frequency measurement of a given node when it is on the shortest path connecting other pairs of nodes. it was only measured for 1-mode networks to make reference to the relative importance that an author has in connecting other authors. 3. density: measure of cohesion that makes reference to the number of existing links on the network in relation to possible links, expressed as a percentage. it was only considered for 1-mode networks. additionally, homophily the tendency to bond with individuals who have characteristics similar to ours (lazarsfeld and merton, 1954) was calculated. it was only calculated for the 2-mode network using the e-i index (external and internal links) from krackhardt and stern (1988), classifying institutions into three types: public, private and others (ngos, trade unions and independent). calculation of indicators and network observation were performed using ucinet (borgatti et al., 2002) and netdraw (borgatti, 2002) software. results scientific collaboration during the period 2010-2015 115 authors participated in the 50 papers analyzed. some of them contributed with more than one participation, for a total of 103 different authors (tab. 1). 74% of the papers have two or more authors. within the period analyzed, collaboration increased, as in 2010 less than half of papers were written in co-authorship and by 2015 that figure reached nearly 86%. a growing trend was found in the increase of both publications and authors, additionally, there are increasingly more authors involved (fig. 1). however, the number of new authors involved in publications on rural extension in colombia is decreasing. the largest increase was seen in 2011, when 15 new authors joined the 19 existing ones. in the last year (2015) there were only 14% new authors. this situation may be considered normal, as the data is cumulative; however, there are few authors contributing with more than one collaboration, as three authors have published three articles; six have published two, and the remaining 94 have only participated in one paper. this could indicate the insufficiency of critical mass discussing this topic. scientific collaboration network between authors it was found that authors have in general little participation in several publications. there are few authors having two or three links to papers; i.e., author 007 (aut-007), who participates in three papers (003, 027 y 031) (fig. 2). likewise, it can be observed that there are more papers with two or more authors than papers published by a single author. 74% of papers have been published in co-authorship, although the participation of the same author in several papers is lower. from the 2-mode network, consisting of authors and papers, it was possible to obtain a 1-mode network (borgatti et al., 2013) and therewith a representation of direct collaboration between authors (fig. 3 ). it was found that 11 authors have individually published a paper; without any collaboration. they have published 13 papers, since an author (aut-001) published two papers individually, and another author (aut-017) published one individually and other in collaboration. the maximum number of coauthorship in a paper was 5, in two different cases. three papers have been published by four authors. the most frequent collaborations occur between two and three authors. in both cases 16 papers have been published by that number of authors. table 1. scientific collaboration in the production of papers 2010-2015. year no. of papers no. of papers written in co-authorship (%) total no. of authors authors per paper maximum no. of authors in a paper new and different authors increase in new authors (%) 2010 13 6 (46.2) 21 1.6 3 19 — 2011 7 6 (85.7) 16 2.3 3 15 78.9 2012 8 5 (62.5) 19 2.4 5 17 50.0 2013 8 7 (87.5) 21 2.6 4 19 37.3 2014 7 7 (100.0) 20 2.9 5 20 28.6 2015 7 6 (85.7) 18 2.6 4 13 14.4 total 50 37 (74.0) 115 2.3 5 103 396 agron. colomb. 34(3) 2016 120 100 80 60 40 20 0 201620142013 20152012201120102009 n um be r year cumulative articles cumulative authors aut-091 art-006 aut-069 art-012 aut-070 art-014 aut-092 art-030 aut-096 art-042 aut-098 art-035 aut-097 art-005 aut-099 art-004 aut-086 art-032 aut-026 art-037 aut-027 art-013 aut-051 art-035aut-052 art-045 aut-055 art-022 aut-054 art-024 aut-053 art-025 aut-087 art-019 aut-089 art-018 aut-088 art-041 aut-072 art-020 aut-085 art-046 aut-084 art-021 aut-083 art-050 aut-090 aut-011 aut-013 aut-035aut-062 aut-063 aut-064 aut-021 aut-043 aut-044 aut-071 aut-014 aut-012 aut-019aut-025 aut-006 aut-057 aut-058 aut-056 aut-020 aut-022 aut-034 aut-033 aut-067 aut-066aut-065 aut-012 art-026 art-023 art-043 art-048 art-029 art-016 art-009 art-015 art-040 art-010 art-007 art-008 art-001 art-011 art-017 aut-013 aut-028 aut-040 aut-041 aut-042 aut-047 aut-073 aut-076 aut-075 aut-074 aut-005 aut-037 aut-039 aut-036 art-038 art-034 art-047 aut-038 aut-068 aut-103 aut-102 aut-094 aut-095 aut-093 aut-081 aut-082 aut-080 aut-100 aut-101 aut-059 aut-060 aut-061 aut-078 aut-077 aut-079 aut-031 aut-030 aut-024aut-023 aut-016 aut-017 aut-049 aut-050 aut-048 aut-018 art-049 art-002 art-036 art-028 art-027 art-003 art-031 art-033 art-044 aut-003 aut-004 aut-002 aut-006 aut-045 aut-046 aut-029 aut-007aut-032 aut-008 aut-006 collaboration has been based, almost entirely, on the publication of one article. this occurs because interaction between pairs of authors is limited to a single time (weak ties). only two pairs of authors (aut-007 and aut-008; aut010 and aut-011) have collaborated twice (strong ties) in the publication of two different papers. in both cases, other authors have participated in the publication of those papers. there are few authors who manage to connect different collaborations. this is the result of publishing different papers with different authors. take aut-040 for example, who manages to connect authors 041, 042 and 047. this author published one paper with the first two, and another one with the latter. only five authors of this type (black nodes) were found across the entire collaboration network. network indicators show that 103 authors have managed to establish 200 links between them. therefore, network density is low, as well as the degree average of each author (tab. 2). the last indicator shows that, on average, each author has collaborated with nearly two authors. this is supported by the fact that collaboration between two and three authors is quite common. however, the collaboration network is fragmented as there are 40 components. the best connected component links only six authors. this is also the reason why the network diameter is low. in fact, the last indicator is achieved through any of the five nodes figure 2. 2-mode network of collaborators. authors (circles); papers (triangles). figure 1. paper publishing and author par ticipation trends. 397rodríguez, ramírez-gómez, aguilar-gallegos, and aguilar-ávila: network analysis of knowledge building on rural extension in colombia that serve as intermediary between different collaborations (fig. 3, black nodes). that is, although 74% of the 50 papers have been written in collaboration, there is not a real dense collaboration network between all the authors. likewise, there are no authors having a significant centrality; network centrality is only 3%. table 2. basic indicators of the collaboration network between authors. indicator value n 103 links 200 average degree 1.942 density (%) 3.807 components 40 diameter 2 average distance 1.130 network centrality (%) 3.060 scientific collaboration network between institutions the participation of authors from 28 different institutions was found. 70% of papers analyzed were published by researchers belonging to the same institutions, that is, there was no inter-institutional collaboration. the remaining 30% were published in institutional collaboration. it is worth mentioning that inter-institutional collaboration was analyzed, that is, collaboration between different institutions, but intra-institutional collaboration: between different departments, faculties, specialties of the same institution, etc., was not considered, as it is common for authors to include only the main institution to which they are affiliated. participation analysis of authors from 28 institutions (circles) with 50 papers (triangles) shows the institutions of affiliation of the authors with most publications (fig. 4). authors from ins-001 have participated 17 publications, out of which 8 have been in collaboration with other institutions. the participation of each of the authors’ institutions of affiliation and their collaboration with other institutions, that is, papers with two or more links, can be observed. this is significant since, just as there are institutions with prolific authors, there are also others with fewer publishing authors, and most of these publications are made in collaboration. take the case of ins-025 who has four papers, three out of which were published in collaboration. there aut-013 aut-018 aut-019 aut-020 aut-021 aut-022 aut-025 aut-035 aut-072 aut-001 aut-092 aut-068 aut-102aut-103 aut-060 aut-059 aut-061 aut-096 aut-097 aut-098 aut-036aut-037 aut-038aut-081 aut-082 aut-080 aut-076 aut-075 aut-074 aut-073 aut-101 aut-100 aut-039 aut-063 aut-062 aut-064 aut-067 aut-010 aut-011 aut-012 aut-065 aut-066 aut-079 aut-078 aut-077 aut-044 aut-043 aut-083 aut-085 aut-084 aut-028 aut-050 aut-048 aut-049 aut-051 aut-052 aut-054 aut-055 aut-053 aut-045 aut-029 aut-046 aut-095 aut-087aut-088 aut-089 aut-056 aut-058 aut-057 aut-094 aut-090 aut-094 aut-093 aut-086 aut-008 aut-009 aut-0047 aut-042 aut-041 aut-040 aut-007 aut-099 aut-032aut-026 aut-031 aut-033 aut-027 aut-017 aut-016 aut-006 aut-003 aut-004 aut-005 aut-002 aut-070 aut-071 aut-069 aut-030 aut-031 aut-014 aut-015 aut-023 aut-024 figure 3. 1-mode network of collaboration between authors. 398 agron. colomb. 34(3) 2016 is also ins-007 with three papers, all of them in collaboration. finally, there are institutions whose authors do not publish in collaboration (bottom right of the graph) or whose authors have published several papers, but none in collaboration; for example, ins-002. some points of interest were found when turning the 2-mode network (fig. 4) into 1-mode between institutions (fig. 5). nine institutions of affiliation appear isolated, since the papers published by their authors were not written in collaboration. there is a very central institution of affiliation (ins-001), who managed to establish links with other 10 institutions from the 8 papers published in collaboration. this fact is related to the importance of the institution in colombia. nevertheless, most of the collaborations have occurred between two institutions of affiliation. there is only one paper with collaborations from three institutions, and another one from four. only in one case, between ins-001 and ins-025, two papers were published in collaboration (thicker line). this implies that inter-institutional research needs strengthening. just as there are authors who manage to link other actors, i.e. intermediaries between collaborations, several institutions were also found to play this role with their participation in two or more papers. the diamond-shaped circles represent the institutions that play this role within the network. out of the 28 institutions, only 6 actors of this type were found. the calculation of indicators of the previous network revealed that the 28 institutions have established 42 collaborative links; therefore, each one of them has an average of 1.5 links (tab. 3). network density also serves as an indicator to measure the level of articulation and the number of existing links, which is 11.1%. this type of indicators would serve as a baseline to analyze in the future the evolution of articulation within the network. in comparison to the network of authors, this one ref lects a greater articulation, as there are fewer components. a fact to note is that the best connected component manages to link directly or indirectly 60.7% of all institutions, but this is achieved with a higher network diameter, that is five steps, and also for that reason, the average distance is 2.6. network centrality is 33.9%, which is very visible because of the importance that the institution of affiliation ins-001 has within the network. ins-018 ins-026ins-025 ins-028 ins-027 ins-004 ins-029 ins-016 ins-012 ins-006 ins-009 ins-014 ins-013 ins-023 ins-024 ins-002 ins-008 ins-007 ins-015 ins-011 ins-017 ins-031 ins-010 ins-005 art-020 art-001 art-006 art-015 art-049 art-023 art-026 art-017 art-019 art-018 art-025 art-024 art-021 art-007 art-010 art-041 art-006 art-005 art-037 art-039 art-038 art-031 art-034 art-027 art-003 art-013 art-030 art-014 art-028 art-036 art-033 art-032 art-046 art-047 art-008 art-022 art-011 art-002 art-016 art-035 art-050 art-048 art-029 art-040 art-044 art-012 art-043 art-045 art-042 ins-030 ins-019 art-009 ins-003ins-001 figure 4. 2-mode network of collaboration. institutions (circles); papers (triangles). 399rodríguez, ramírez-gómez, aguilar-gallegos, and aguilar-ávila: network analysis of knowledge building on rural extension in colombia table 3. basic indicators of the collaboration network between institutions. indicator value n 28 links 42 average degree 1.500 density (%) 11.111 components 11 diameter 5 average distance 2.569 network centrality (%) 33.900 although the network of institutions of affiliation is denser, it is important to mention that this is partly because the network is smaller, and on the other hand, because it is the result of collaboration between the authors that have published the papers. in fact, if strategies to increase collaboration and the number of authors in each paper were implemented, it would result in a greater collaboration between institutions. it was found a slight level of homophily on the entire network, with an e-i index of -0.048 (tab. 4). public institutions have more links between them than with the other types of institutions, however, homophily is more prevalent as the e-i index is -0.286. besides, there is a higher density of links between them. meanwhile, there are no links between private institutions, i.e. they tend to heterophily (e-i index of 1.000). it is interesting to see that their collaborative links have been established with public institutions and not with any other type. the group of other institutions has links between them and with public institutions, but not with private ones. however, as density of links is higher to the inside instead of to the outside, then the e-i index of this group is also negative (-0.143). discussion the results of this study indicate that in colombia knowledge building networks on rural extension are limited; the calculated indicators show a low participation of authors and institutions in collaboration networks; nevertheless, the causes of this phenomenon should be deepenly studied. in this sense, authors like ahrweiler and keane (2013) find that promoting a networking approach implies complexity, related with the existence of behavior, action and communication models; actors who may present compatibilities and incompatibilities, communicative interest or perhaps different strategic perspectives. such is the case of homophily as an attribute present in all the structures of the studied networks, and where the phenomenon is evident between universities and other public and private institutions; this behavior could inf luence structural links, ins-004 ins-029 ins-016 ins-018 ins-003 ins-005 ins-026 ins-012ins-007 ins-015 ins-008 ins-025 ins-027 ins-028 ins-010 ins-011 ins-030 ins-031 ins-002 ins-017 ins-009 ins-006 ins-023 ins-013 ins-024 ins-019 ins-014 ins-001 figure 5. 1-mode network of collaboration between institutions. color legends: blue nodes: public institutions; red nodes: private institutions; green nodes: other type (ngos, independent and trade unions). legend of shapes: diamond nodes: intermediating actors; circular nodes: nonintermediating actors. 400 agron. colomb. 34(3) 2016 generate processes of social selection, among others. this may hinder processes of building and dissemination of knowledge, as already addressed in other studies (isaac, 2012; mcpherson et al., 2001). the lack of networking reveals a limitation of institutions of higher education in strengthening innovative capacity of the agricultural productive sector and the direct rural technical assistance service due to the lack of generation and dissemination of knowledge on rural extension. on that subject, other authors state that universities are strategic players in the innovation system, thanks to their knowledge of local reality derived from their regional presence. they also have an additional strategic capacity for research, through the theses of their undergraduate and graduate students (fonseca and rugeles, 2004); nevertheless, at present, large part of the knowledge generated is not properly systematized and ends up falling into the “gray literature” (faure et al., 2012). for that reason, the number of scientific papers published is low in comparison with the number of students. therefore, it is important to implement strategies for the codification of generated knowledge. the centrality indicator shows the lack of authors that have an important centrality. however, at the level of institutions, results show a greater connection, probably due to the smaller number of these compared with the number of authors, a better connection, a higher diameter and a higher centrality indicator around the national university of colombia. this implies an opportunity to implement strategies to promote networking, because the more central actor, as suggested barrientos-fuentes and berg (2013), could generate feedback mechanisms between research institutions, to improve the development and dissemination of innovations on rural extension. thus, the consolidation of knowledge building networks on rural extension between authors and institutions should be part of the strategies in the implementation of innovation systems within the agricultural sector, in a way that spaces can be generated for collaboration between institutions, and also effective strategies to support networking research programs for generation and dissemination of knowledge on rural extension; because as de stefano et al. (2013) highlight, scientific collaboration between universities and other actors is important in the progress of knowledge. in this sense, knowledge building networks can be important for agricultural development. several initiatives begin to emerge as the red nacional de extensión rural [national network of rural extension], led by the university of antioquia; and the red de estudios rurales [network of rural studies], led by the university of tolima. both can serve as platforms for systematizing and publishing successful experiences on rural extension, that can be imitated in other departments of the country, as in the case of the university of tolima (ibague, colombia) with the internship program for service delivery of atdr, financed by the regional government (serrano et al., 2015). accordingly, given the observed shortage of scientific production in matters of extension and technical assistance in colombia, it would be relevant to conduct a cause analysis, including one of human capital skills in the use of tools for systematization and publication of papers, because many institutions engaged in rural extension does not publish papers. nevertheless, there is a growing increase in research activities carried out by associations of producers and universities, in the diversification of institutional structures and the focus of agricultural research. this latter, in the case of the agronomía colombiana journal of the national university has led to an increase of 13.64% in the publications in the field of agricultural economy and rural development in the period 2003-2012 (ligarreto, 2013). finally, it is considered important to conduct studies to determine the way in which that knowledge is used by analyzing the effect or impact of such publications, either by the number of citations received or the operability of their proposals. however, this research contributes to construct baseline indicators that could be used to assess in the future the improvement in the articulation of researchers and institutions addressing this subject. table 4. density matrix and e-i index by group of institutions. group n density e-i index by group e-i index of network inst. public inst. private other inst. inst. public 13 11.500 7.700 2.900 -0.286 -0.048inst. private 7 7.700 0.000 0.000 1.000 other inst. 8 2.900 0.000 7.100 -0.143 401rodríguez, ramírez-gómez, aguilar-gallegos, and aguilar-ávila: network analysis of knowledge building on rural extension in colombia conclusions the findings of this study lead to the conclusion that actors that build knowledge on rural extension in colombia have a poor intra and inter-institutional articulation. for the foregoing, strengthening public policies and incentives becomes urgent to foster relationships between research groups and between institutions. in this way, it will contribute to the consolidation of the new collaboration networks that can serve as platforms for dissemination and especially for the use of knowledge on rural extension, strengthening the role of researchers, universities and research centers in shaping the territorial systems of innovation. the strengthening of mechanisms to connect researchers in matters of extension and technical assistance should start from recognizing their theoretical and methodological capacities. in this regard, the sna approach can become an important tool for monitoring the impact of implemented actions that seek to strengthen collaboration for building knowledge on rural extension. although it is a challenge in gathering information and continuous analysis, this type of longitudinal analysis would be a very useful tool for both universities and public institutions responsible for guiding science, technology and innovation policies. acknowledgments the authors thank the committee for the development of research (codi) for the financial support and to strategies for sustainability 2016 of the gamma group, university of antioquia, medellin, colombia. literature cited aguilar-gallegos, n., e.g. martínez-gonzález, j. aguilar-ávila, h. santoyo-cortés, m. muñoz-rodríguez, and e.i. garcíasánchez. 2016. análisis de redes sociales para catalizar la innovación agrícola: de los vínculos directos a la integración y radialidad. estudios gerenciales 32(140), 197-207. doi: 10.1016/j.estger.2016.06.006 aguilar-gallegos, n., m. muñoz-rodríguez, h. santoyo-cortés, j. aguilar-ávila, and l. klerkx. 2015. information networks that generate economic value: a study on clusters of adopters of new or improved technologies and practices among oil palm growers in mexico. agric. syst. 135, 122-132. doi: 10.1016/j. agsy.2015.01.003 ahrweiler, p. and m. keane. 2013. innovation networks. cognit. stud. econ. soc. sci. 12, 73-90. doi: 10.1007/s11299-013-0123-7 barrientos-fuentes, j.c. and e. berg. 2013. impact assessment of agricultural innovations : a review. agron. colomb. 31(1), 120-130. borgatti, s.p. 2002. netdraw network visualization. analytic technologies, harvard, ma. borgatti, s.p., m.g. everett, and l.c. freeman. 2002. ucinet for windows: software for social network analysis. analytic technologies. harvard, ma. borgatti, s.p., m.g. everett, and j.c. johnson 2013. analyzing social networks. sage publications, london, u.k. brunori, g., d. barjolle, j. ingram, and l. klerkx. 2013. cap reform and innovation: the role of learning and innovation networks. eurochoices 12(2), 27-33. doi: 10.1111/1746-692x.12025 calero, c., r. buter, c.c. valdés, and e. noyons. 2006. how to identify research groups using publication analysis: an example in the field of nanotechnology. scientometrics 66(2), 365-376. doi: 10.1007/s11192-006-0026-z christoplos, i. 2010. cómo movilizar el potencial de la extensión agraria y rural. foro mundial sobre servicios de asesoramiento rural. fao, rome, italy. congreso de colombia. 2000. ley 607 de 2000. in: https://www. minagricultura.gov.co/normatividad/leyes/ley_607_00.pdf, consulted: january, 2015. de stefano, d., v. fuccella, m.p. vitale, and s. zaccarin. 2013. the use of different data sources in the analysis of co-authorship networks and scientific performance. soc. networks, 35(3), 370-381. doi: 10.1016/j.socnet.2013.04.004 faure, g., y. desjeux, and g. pierre. 2012. new challenges in agricultural advisory services from a research perspective: a literature review, synthesis and research agenda. j. agric. education ext. 18(5), 461-492. doi: 10.1080/1389224x.2012.707063 fonseca, s. and l. rugeles. 2004. de lo agropecuario a lo agroindustrial: una visión desde la ciencia, la tecnología y la innovación. cenired; colciencias, bogotá. freeman, l.c. 1979. centrality in social networks: conceptual clarification. soc. networks 1(3), 215-239. doi: 10.1016/0378 -8733(78)90021-7 hellin, j. 2012. agricultural extension, collective action and innovation systems: lessons on network brokering from peru and mexico. j. agric. education ext. 18(2), 141-159. doi: 10.1080/1389224x.2012.655967 isaac, m.e. 2012. agricultural information exchange and organizational ties: the effect of network topology on managing agrodiversity. agric. syst. 109, 9-15. doi: 10.1016/j.agsy.2012.01.011 katz, j.s. and b.r. martin. 1997. what is research collaboration? res. policy 26(1), 1-18. doi: 10.1016/s0048-7333(96)00917-1 kilelu, c.w., l. klerkx, and c. leeuwis. 2014. how dynamics of learning are linked to innovation support services: insights from a smallholder commercialization project in kenya. j. agric. education ext. 20(2), 213-232. doi: 10.1080/1389224x.2013.823876 klerkx, l. and c. leeuwis. 2008. matching demand and supply in the agricultural knowledge infrastructure: experiences with innovation intermediaries. food policy 33, 260-276. doi: 10.1016/j.foodpol.2007.10.001 klerkx, l. and c. leeuwis. 2009. shaping collective functions in privatized agricultural knowledge and information systems: the positioning and embedding of a network broker in the dutch dairy sector. j. agric. education ext. 15(1), 81-105. doi: 10.1080/13892240802617445 krackhardt, d. and r.n. stern. 1988. informal networks and organizational crisis: an experimental simulation. soc. psychol. quart. 51(2), 123-140. doi: 10.2307/2786835 402 agron. colomb. 34(3) 2016 lazarsfeld, p. f. and r.k. merton. 1954. friendship as a social process: a substantive and methodological analysis. pp. 18-66. in: berger, m., t. abel, and c.h. page (eds.). freedom and control in modern society. d. van nostrand co., new york, ny. ligarreto, g.a. 2013. considerations on the research and dissemination of agricultural knowledge by the facultad de agronomía. agron. colomb. 31(2), 243-252. lopaciuk-gonczaryk, b. 2016. collaboration strategies for publishing articles in international journals – a study of polish scientists in economics. social networks 44, 50-63. doi: 10.1016/j. socnet.2015.07.001 madr. 2012. subsistema nacional de asistencia técnica agropecuaria. in: http://www.adelnarino.org/2011/web/descargas/ subsistema_asistencia_tecnica_agropecuaria.pdf; consulted: august, 2015. mcpherson, m., l. smith-lovin, and j.m. cook. 2001. birds of a feather: homophily in social networks. ann. rev. sociol. 27, 415-444. doi: 10.1146/annurev.soc.27.1.415 misión para la transformación del campo. 2015. estrategia de ciencia, tecnología e innovación agropecuaria y de acompañamiento integral. nuevas ediciones, bogotá. muñoz, m. and v.h. santoyo. 2010. del extensionismo a las redes de innovación. pp. 31-69. in: aguilar, j., j.r. altamirano, and r. rendón (eds.). del extensionismo a las redes de innovación. ciestaam, universidad autónoma chapingo, texcoco, méxico. rivera, w.m. and r.v. sulaiman. 2009. extension: object of reform, engine for innovation. outlook agric. 38(3), 267-273. doi: 10.5367/000000009789396810 rivera-huerta, r., g. dutrénit, j.m. ekboir, j.l. sampedro, and a.o. vera-cruz. 2011. do linkages between farmers and academic researchers inf luence researcher productivity? the mexican case. res. policy 40(7), 932-942. doi: 10.1016/j. respol.2011.05.001 russell, j.m., m.j. madera j., and a. shirley. 2009. el análisis de redes en el estudio de la colaboración científica. redes. rev. hisp. análisis redes soc. 17(2), 39-47. serrano, r., l.e. guzmán, and m. jimenéz. 2015. análisis de un modelo de apoyo a la asistencia técnica agropecuaria caso: municipio de fresno-tolima. p. 46. in: proc. 1er. congreso internacional de estudios rurales, http://redestudiosrurales. wix.com; consulted: march, 2016. spielman, d. and r. birner. 2008. how innovative is your agriculture?: using innovation indicators and benchmarks to strengthen national agricultural innovation systems. the world bank. washington, dc. valderrama-zurián, j.c., g. gonzález-alcaide, f.j. valderramazurián, r. aleixandre-benavent, and a. miguel-dasit. 2007. redes de coautorías y colaboración institucional. rev. esp. cardiol. 60(2), 117-130. doi: 10.1157/13099458 vega de jiménez, m. and y. rojo. 2010. red: estructura para generar innovación. rev. cienc. soc. 16(4), 699-708. wasserman, s. and k. faust. 1994. social network analysis: methods and applications. cambridge university press, new york, ny. doi: 10.1017/cbo9780511815478 zazo, á.f., s. ardines, and e. castro. 2015. redes de colaboración de las unidades de investigación de la universidad de panamá: investigación, desarrollo e innovación. redes. rev. hisp. análisis redes soc. 26(2), 84-117. assessment of pesticide application quality with a manual sprayer in spinach received for publication: 30 january,2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.54453 1 department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). bcastilloh@unal.edu.co agronomía colombiana 34(3),346-354 2016 assessment of pesticide application quality with a manual sprayer in spinach evaluación de la calidad de aplicación de una pulverizadora de acción manual en espinaca juan david sesquile1 and bernardo castillo1 abstract resumen two experiments were conducted to evaluate the performance of three hollow cone nozzles (teejet® tx 800050 vk, teejet® txa 8004 vk and tx-royal cóndor®) and one f lat fan nozzle (teejet® xr 8004 vs) with two manual application techniques on a crop of spinach (spinacia oleracea l.). in order to assess the quality of the application of pesticides, wsp (water sensitive paper) collectors and f luorescent tracer tinopal® cbs-x were used. in one of the trials, percentage of tracer retained by the leaf surfaces was also determined. in this study, and based on the methodology of collectors, it was observed that the technique of applying two passes with the tx-royal condor® nozzle could be recommended for the application of pesticides with a hand-operated sprayer in the spinach crop. however, this was not corroborated by the f luorescent tracer technique. en esta investigación se evaluaron tres boquillas de cono hueco (teejet® tx 800050 vk, teejet® txa 8004 vk y tx-royal cóndor®) y una boquilla de abanico plano (teejet® xr 8004 vs), con dos técnicas de aplicación con el objetivo de mejorar la calidad de aplicación de plaguicidas que se realiza en los cultivos de espinaca (spinacia oleracea l.). se realizaron dos ensayos de campo y se emplearon dos técnicas de evaluación de las aplicaciones: el método de los colectores de papel hidrosensible y el método del trazador f luorescente con tinopal® cbs-x, el cual se usó para determinar los depósitos de trazador sobre las hojas en uno de los ensayos. en este estudio, y con base en la metodología de colectores se observó que la técnica de aplicación de dos pases con la boquilla tx-royal cóndor® podría recomendarse para la aplicación de plaguicidas con una pulverizadora de accionamiento manual en el cultivo de la espinaca. sin embargo, esto no fue corroborado con la técnica del trazador f luorescente. key words: collectors, nozzles, spraying techniques, tinopal® cbs-x, water sensitive paper. palabras clave: colectores, boquillas, técnicas de pulverización, tinopal® cbs-x, papel hidrosensible. normally, the optimum characteristics of pesticide application are established using parameters such as: dv0.1, dv0.5, dv0.9, which represent the distribution of the droplet diameters such that droplets with a diameter smaller than dv0.1, dv0.5, and dv0.9 compose 10, 50 and 90% of the total liquid volume, respectively; droplet density per unit area and coverage percentage (teixeira, 2010). for example, when using artificial collectors such as: wsp or pvc sheets, a coverage of 20% is proposed as the minimum acceptable level (magdalena, 2004), although it is believed that a 30% coverage ensures a satisfactory control (holownicki et al., 2002), or in a specific case, with pvc sheets, that a 40% coverage would be considered good since 95% mortality of california red scale in state 1 was obtained with s. ultra-fine oil (castillo, 2005). lately, it has been stated that a coverage percentage between 20-50% can be considered as good. below 20%, treatment is considered insufficient, above 50 to 80% in excess, and for over 80% as overdose (mangado et al., 2013). introduction the need to make proper use of pesticides has led agriculture to the implementation of appropriate application techniques for crop and pest requirements (foqué and nyuttens, 2011). this has encouraged a number of studies on methods for evaluating the application of pesticides. probably the most popular method is the water sensitive paper collectors (hoffmann and hewitt, 2005), since it is a technique that provides accurate information (cunha et al., 2011), is easy to implement in the field and economical. nevertheless, the retention capacity of the droplets by the leaves is different from the retention capacity of water sensitive paper collectors (holownicki et al., 2002). therefore the method of f luorescent tracers is acquiring a great interest today because it is a practical and accurate method that allows quantitative and qualitative assesses of the amount of pesticide that was deposited on plants after spraying (palladini et al., 2005). 347sesquile and castillo: assessment of pesticide application quality with a manual sprayer in spinach moreover, when natural collectors, such as leaves, are used to evaluate f luorescent tracer deposits, classes have been handled with qualitative visual ratings in relation to the amount of coverage, as pointed out firveda et al. (2002). the use of f luorescent tracers to quantify the deposits has been a common methodology in recent years to establish the quality of applications and models of biological effectiveness (holownicki et al. 2002; derksen et al., 2007; fritz, et al., 2011). the objective of this study was to evaluate the quality of spray application of a knapsack sprayer of manual action in a crop of spinach, and for this two methods were used: the first one with water sensitive paper collectors and the second one with a f luorescent tracer. materials and methods two experiments were conducted in 2011, at the agricultural center marengo (cam) located in mosquera, cundinamarca (colombia). in an area of 790 m2, eight experimental units were established, with a sowing density of 22 plants per m2. spinach (spinacia oleracea l.) hybrid 424 grendell was planted. the sprays were made with a knapsack sprayer of manual action of local manufacture, since this type of equipment is suitable for undersized and hilly areas, which use is notorious of colombian small farmers (matthews, 2008). the equipment used consists of a tank of 20 l, with a plunger pump and copper spray extension. the nozzles used are described in table 1. high discharge nozzles were chosen to obtain a higher coverage and higher density of drops. additionally, for the same discharge f lat fan nozzle and a cone hollow are compared. also, low discharge nozzles (both hollow cone), were selected in order to save time and water maintaining efficiency, also it was made possible to extend the range of application rates. now, as the width of the bed was 90 cm and all the nozzles had the same spray angle (80°), then the operator held nozzle height between 50 and 55 cm over the plants of spinach. in order to avoid unfavorable weather conditions, such as high temperature, low relative humidity and strong winds, applications were carried out in the morning between 8 a.m. and 10 a.m. for both field trials. measurements of air temperature, relative humidity of the air and wind speed were not made. experiment 1 the first experiment was carried out from february to april 2011, and the experimental design was a randomized complete block with a factorial arrangement of 4 nozzles for 2 application techniques for 2 leaf surfaces (upper side and underside), with 5 repetitions. application techniques consisted of a pass or run applying the pesticide on a bed, and the two passes consisted of a run outward and a return applying the pesticide on the same bed. table 1. characteristics of the nozzles used. nozzles type discharge (l min-1) filter mesh size2 bar 4 bar low discharge teejet® txa 800050vk hollow cone 0.16* 0.22* 100* tx-royal cóndor® hollow cone n.d. 0.33° 100 high discharge teejet® txa 8004vk hollow cone 1.29* 1.82* 50* teejet® xr8004vs flat fan 1.29* 1.82* 50* *: taken from catalog 51-es (spraying systems co.®, 2011). °: obtained in field trials with the equipment without movement. n.d.: no data. the crop was affected by downy mildew disease, which is caused by the fungus peronospora farinosa, and its action threshold was the mere presence of the disease (flórez and segura, 2010). therefore, the fungicide metalaxyl-m 4% + mancozeb 64% was selected, with a dose of 250 g of fungicide per 100 l of water. to assess the quality of application two qualitative methods were used: wsp collectors and a f luorescent tracer tinopal® cbs-x (with a dose of 10 g l-1) was used, since this does not present a toxicological risk to humans (bierman et al., 1998) and is soluble in water (derksen et al., 2007), this technique allowed to use spinach leaves as collectors (fig. 1). to perform the image analysis of collectors, field samples (5 wsp collectors 3.5 cm x 2.6 cm by nozzle, technique and leaf surface, and 5 spinach leaves by nozzle, technique and leaf surface) were taken to a dark room, where photographs were taken with experimental setup: two light sources and a (samsung pl150) digital camera with a resolution of 600 dpi, attached to a tripod (firveda et al., 2002),. then with the imagej 1.45s program, the area and diameter of each of the stains was determined. to determine the diameter of the drop (ddrop) that generated the stain on the wsp collector, the equation of “dropletscan™” program was used, which was presented by hoffmann and hewitt (2005), and that is: 348 agron. colomb. 34(3) 2016 ddrop = diameter of stain (1) 1,6333 + (0,0009 × diameter of stain) subsequently the following data were determined: dv0.5 (volume median diameter in μm) of drops and stains on leaves, density of drops and stains, and the coverage percentage for collectors and leaves. experiment 2 it was conducted from july to september 2011, and the experimental design was randomized complete block with a factorial arrangement of 4 nozzles for 2 application techniques (which were mentioned previously), for the 2 surfaces of the leaf with 6 replicates. this crop was attacked by leafminer (liriomyza huidobrensis blanchard), with a percentage of infestation of 35%, which is below the threshold action, which is 50% of the leaves with eggs or galleries (flórez and segura, 2010). however, it was considered necessary to perform control so as not to compromise crop yield. insecticide (14.1% thiamethoxam + 10.6% lambda-cyhalothrin was used; with a dose of 100 cm3 ha-1. upper side and they were four cuttings of 1 cm diameter to each one. then, to remove the tracer deposited in the four cuttings of each leaf, one side of the cutting was washed for one minute, using a clamp and a pasteur pipette with 10 ml of washing solution. the washing solution obtained was stored in jars lined with foil, and placed in polystyrene fridge boxes to 6°c, to be transported to the laboratory of biotechnology of the national university of colombia, bogotá. regarding the samples on the underside, were selected 3 of the 6 leaves that had been photographed on the underside, and the process is repeated. three ml of each of the washing solutions were taken and decanted for 45 minutes in test tubes. the absorbance of each solution was then quantified with a spectrophotometer (smartspect™ plus, bio-rad). the absorbance values of the replicates were averaged and corrected by the action of photodegradation. by using a calibration curve the tracer concentration in the solution was calculated, and employing the equation 2 (fritz et al., 2011), deposits were calculated. dsample = cwashing sol. × vwash (2) acollector where dsample: deposit in the sample (l cm-2) cwashing sol: concentration of the washing solution (ppm) vwash: 10 ml acollector: 3.1416 cm2 meanwhile, the percentage of tracer retained by the spinach leaf surfaces after sprayer was calculated as the difference (in percent) between the tracer doses (μg cm-2) applied and the amount of tracer deposited in the leaves. the results were analyzed by multi-factor anova (glm model), in order to study the differences between factor levels lsd method was used for a confidence level of 95%. a simple linear regression was also performed to relate the covering variables between artificial and natural collectors. results and discussion for nozzles 3 and 4, the use of artificial collectors proved to be inconvenient. since for both application techniques (one and two passes), all the upper leaf collectors got coverage level percentage above 60%, which did not allow to assess correctly the diameter and number of impacts, they had many overlapping stains. authors like fox et al. (2001), fox figure 1. collectors. a: spinach leaf with tracer. b: wsp card. to assess the quality of applications, wsp collectors and the qualitative method of f luorescent tracer were used as indicated in expt. 1. in addition, tracer deposits on both sides of the leaf were evaluated with 3 replications. tracer concentration was 10 g of tinopal. cbs-x per liter of water. sampling by the upper side leaf, was as follows: they were selected 3 of the 6 leaves that had been photographed by the a b 349sesquile and castillo: assessment of pesticide application quality with a manual sprayer in spinach et al. (2003) and cunha et al. (2011) reported similar results. as for the classification of droplet sizes of nozzles, only collectors that were located on the underside of the leaves were considered. according to the methodology of “british crop protection council (bcpc)”, used by nuyttens et al. (2007), to classify droplet sizes of the nozzles, assessment of the droplets size of the nozzles was made (tab. 2). the average data of field sprayer calibrations are also presented in table 2. the tx-royal cóndor and txa 800050 vk nozzles had a medium and fine droplet size respectively in expt. 1. but for expt. 2, the droplet sizes were very fine and very fine, respectively. this behavior can be attributed to the efficient operation of the knapsack sprayer, since these devices have a quite variable application pressure (kromann et al., 2008). also the operator affects the application, as this person regulate simultaneously: the speed, the height and position of the spray extension, and in accordance with rodriguez et al. (1994) and beltrán et al. (1994), factors such as training, fatigue, the operator’s mood have significant inf luence on the quality of spray application. also, it is worthy mention that droplets measured are those impacted on wsp collector, therefore, the observations correspond to a portion of the total droplets sprayed from the nozzle. moreover, to meet the glm model hypothesis, it was necessary to perform logarithmic transformation of dv0,5 parameter drops and stains density. it was required to transform the data by using the cube root of the variables: drops and stains, coverage percentage of leaves and collectors. experiment 1 table 3 shows that factors: nozzle, application technique and leaf surface have significant inf luence on variables dv0,5 of stains, density stains and the coverage percentage of leaves and collectors. the factor application technique does not affect the dv0,5 of the drops (for this variable the factor leaf surface was not taken into account because only the collectors were considered on the underside). in figure 2, it is observed that in upper side of leaves mean dv0,5 stain sizes are significantly larger than the sizes of dv0,5 on the underside of the leaves, for all nozzles. meanwhile, figure 3 shows that the coverage percentage of the upper side of leaf is significantly higher than the coverage percentage on the underside of leaves, similar results were reported for derksen et al. (2001), olivet (2009), foqué and nyuttens (2011). moreover, it is observed that the higher application rate, the higher coverage is obtained, which is consistent with what was reported by derksen et al. (2001) and holownicki et al. (2002). according to figure 3, notice that in upper side of leaves high discharge nozzles produce a medium coverage rate significantly higher than the low discharge nozzles do, and in turn the nozzle 2 has table 2. results of the calibration of the backpack sprayer manually operated. nozzle nozzle 1 nozzle 2 nozzle 3 nozzle 4 txa800050vk tx-royal cóndor txa8004vk xr8004vs application technique 1 pass 2 passes 1 pass 2 passes 1 pass 2 passes 1 pass 2 passes pressure (bar) 3.8 4.1 3.8 4.1 3.8 4.1 3.8 4.1 2.0 2.4 2.0 2.4 2.0 2.4 2.0 2.4 experiment 1 droplet size fine medium medium coarse application rate (l ha-1) 105.9 187 131 272.7 523 951.1 530.4 963 speed (km h-1) 1.709 1.818 1.709 1.782 1.69 1.8 1.71 1.806 experiment 2 droplet size very fine fine medium coarse application rate (l ha-1) 101.1 188.9 151.1 272.2 550.2 1,014.4 537.8 1,025.6 speed (km h-1) 1.756 1.765 1.731 1.765 1.718 1.769 1.711 1.743 table 3. statistical significance of the main effects on the dependent variables of the experiment 1. the confidence level is 95%. factors dv0,5 drops density of drops coverage of collectors dv0,5 stains density of stains coverage of leaves f p f p f p f p f p f p nozzle 5.28 0.005 3.99 0.017 28.50 0.000 59.69 0.000 10.39 0.000 41.53 0.000 technique 3.13 0.087 8.52 0.007 22.69 0.000 5.35 0.024 6.62 0.013 12.16 0.001 leaf surface no data no data 219.93 0.000 151.12 0.000 59.13 0.000 201.52 0.000 repet. 1.27 0.268 0.26 0.614 0.23 0.633 0.05 0.826 0.43 0.515 0.21 0.647 350 agron. colomb. 34(3) 2016 lo g 1 0 d v 5 0 nozzle 2.2 2.6 3.4 3.0 3.8 0 1 2 3 4 6 undersideupper side r oo t ( % c ov er ag e) nozzle 0 1 3 2 4 0 1 2 3 4 6 undersideupper side r oo t ( % c ov er ag e) nozzle 0 1.5 1.0 0.5 2.5 2.0 3.0 0 1 2 3 4 6 2 passes1 pass r oo t ( % c ov er ag e) nozzle 0 1 4 3 2 5 0 1 2 3 4 6 undersideupper side r oo t ( % c ov er ag e) nozzle 1.3 2.8 2.3 1.8 3.8 3.3 4.3 0 1 2 3 4 6 2 passes1 pass figure 2. interaction between the nozzle and leaf surface factors for dv0,5 of stains on crop leaves in experiment 1. figure 3. interaction between the nozzle and leaf surface factors for the coverage percentage of leaves in experiment 1. figure 4. interaction between the nozzle and application technique factors for the coverage percentage of leaves in experiment 1. figure 5. interaction between the nozzle and application technique factors for the coverage percentage in wsp collectors in trial 1. figure 6. interaction between the nozzle and leaf surface factors for the coverage percentage in wsp collectors in trial 1. a significantly greater percentage than the medium coverage of nozzle 1. hollow cone and f lat fan nozzles of high discharge do not differ in the size of the impacts and the coverage reached. all this, when crop leaves are used as collectors. figure 4 shows that only the nozzle 3, for two passes, has a significantly higher coverage percentage than when a single pass is applied. in figure 5 it is noted that the collectors of wsp placed on the upper side of leaves have a significantly greater coverage percentage than the collectors that were located on the underside of leaves, which coincides with that reported by sumner et al. (2000), magdalena (2004), and holownicki et al. (2002). there is a strong agreement between the behavior of wsp collectors and the leaves, in connection with the coverage, if figures 3 and 5 are compared, and 4 and 6. 351sesquile and castillo: assessment of pesticide application quality with a manual sprayer in spinach besides, in figure 6, it is noted that the nozzles 2 and 3 differ significantly between application techniques, by implementing two passes the coverage percentage is greater than when only one pass is made, demonstrating that application volume rate is more important than nozzle type or the droplet size, in order to achieve a better target covering. moreover, in figures 3 and 5, it is observed that, on the underside of the leaves of spinach, higher coverage rates are achieved with medium and large droplet nozzles. this indicates that under field conditions and sparse foliage, medium and large droplet nozzles achieve a possible adequate minimum deposits on underside of leaves. regarding of parameters used to evaluate the quality of the application, the coverage percentage proved to be the most reliable and consistent, coinciding with those reported by salyani and fox (1999) and holownicki et al. (2002). experiment 2 in table 4 it is observed that factors nozzle, application techniques and leaf surface significantly inf luence dv0,5 of stains, density of stains and coverage percentage on the leaves and collectors. meanwhile, the nozzle factor significantly inf luences the dv0,5 of drops. figure 7 shows that for two passes, the medium density of stains is significantly higher than when only one pass is applied. thus, the increase in the application rate causes an increase in the number of stains per unit area, particularly nozzle 2 (273 l ha-1), which is consistent with that reported by rodríguez et al. (1994). with regard to figures 8 and 9, it is seen, again, as in experiment 1, the nozzles 2 and 3, for two passes, have a mean coverage percent greater than when applied one pass, giving preference to the use of larger volumes of application. meanwhile, to the nozzles 1 and 4 there were no significant differences in coverage for this increase in volume, possibly due to the small size of the droplets in the nozzle 1 and conversely, in the case of the nozzle 4, the oversized drops could generate runoff losses, these results are similar to those reported by koch and weisser (1998) and salyani et al. (2013). thus, in cases where collectors presented coverages higher than 80%, runoff signals were observed on the leaves, where the drops were accumulating on the leaf, to the point of generating deposits scurrying by leaf veins toward the ground, and therefore it was never formed a film of liquid to wet the entire surface of the leaf. again, there is no difference between hollow cone and f lat fan nozzles of the same discharge regarding droplet sizes, spot sizes and coverages in natural and artificial collectors as in experiment 1. it is surprising not find smaller sizes and higher densities of drops and stains for more coverage table 4. statistical significance of the main effects on the dependent variables of the experiment 2. the confidence level is 95%. factors dv0,5 drops density of drops coverage of collectors dv0,5 stains density of stains coverage of leaves f p f p f p f p f p f p nozzle 11.77 0.000 1.09 0.365 27.99 0.000 115.73 0.000 3.91 0.012 42.77 0.000 technique 2.55 0.12 0.01 0.921 7.87 0.006 12.09 0.001 5.38 0.023 18.31 0.000 leaf surface no data no data 168.26 0.000 164.92 0.000 132.59 0.000 297.71 0.000 repet. 0.28 0.6 0.59 0.448 0.33 0.567 2.81 0.098 0.75 0.388 0.76 0.386 figure 7. interaction between the nozzle and application technique factors for spot density in experiment 2. r oo t ( n o. o f s ta in s/ cm 2 ) nozzle 2.7 3.9 3.5 3.1 4.7 4.3 5.1 0 1 2 3 4 6 2 passes1 pass r oo t ( n o. o f s ta in s/ cm 2 ) nozzle 0.6 1.5 1.2 0.9 2.1 1.8 2.4 0 1 2 3 4 6 2 passes1 pass figure 8. interaction between nozzle and application technique factors for the coverage percentage of leaves in experiment 2. 352 agron. colomb. 34(3) 2016 (except fig. 6, two passes) on artificial and natural collectors as claimed by the theory of the turbulence action in the hollow cone nozzles. on the other hand, it was determined that exists a linear relationship between the coverage percentage on the leaves and the coverage percentage on the artificial collectors, and for that an analysis of simple linear regression was used, which confirmed that between these two parameters there was a significant linear relationship (p=0.000), the degree of data adjustment r2 was 0.679 in experiment 1, and 0.693 in experiment 2. this relationship is consistent with salyani andwhitney (1988), and indicates that the estimation made by a coverage method can be obtained with the other. however, the coverage percentages on the leaves were lower compared with the coverage percentages on the collectors, which can be explained by the phenomenon of retention of the drops which is a very complex process, where the peculiarities of a surface affect behavior retention of the drops and the formation of deposit (bertola, 2008). trough quantitative fluorescent tracer technique, in table 5) the percentage of tracer retained by the leaves after spraying is presented, and it is clear the lower deposition obtained in the underside of leaves compared with the upper side of the leaves in accordance with that obtained in natural and artificial collectors. now, if the upper and underside retention percentages are added for each nozzle and technique, table 5 shows that the application of a second pass does not achieve a gain in the percentage of tracer retained by the leaves. this behavior is probably due to, in the case of high discharge nozzles, part of the volume applied in the double pass is lost by runoff, which may indicate that the retention capacity of leaves of spinach is limited (koch and weisser, 1998; panneton et al., 2000). also, it was found that low discharge nozzles with fine or medium droplets reached same percentage of deposits or something more compared to high discharge nozzles; this is in disagreement with the analysis derived from the collectors. the exact explanation for this behavior is unknown, but it is certainly related with the real retention r oo t ( % c ov er ag e) nozzle 1,2 2,7 2,2 1,7 3,7 3,2 4,2 0 1 2 3 4 6 2 passes1 pass figura 9. interaction between the nozzle factors and application techniques for the coverage percentage in wsp collectors in experiment 2. table 5. average volume tracer deposited spinach leaves. nozzle technique leaf surfaces application rate (l ha-1) tracer dose applied (μg cm-2) deposit recovered (μg cm-2) tracer retained (%) surfaces add 1 1 pass upper side 101.1 10.11 4.5 (46.4) 45,0 68,3 underside 2.4 (2.0) 23,3 2 passes upper side 188.88 18.888 6.9 (3.3) 36,8 53,6 underside 3.2 (37.6) 16,8 2 1 pass upper side 151.11 15.111 8.3 (22.3) 54,8 79,3 underside 3.7 (57.6) 24,5 2 passes upper side 272.22 27.222 13.1 (28.7) 48,3 67,8 underside 5.3 (7.3) 19,5 3 1 pass upper side 550.22 55.022 32.5 (17.2) 59,1 64,5 underside 3 (9.2) 5,4 2 passes upper side 1,014.44 101.444 39.6 (37.1) 39,1 56,9 underside 18 (27.1) 17,8 4 1 pass upper side 537.78 53.778 25.4 (34.4) 47,3 75,7 underside 15.3 (25.9) 28,4 2 passes upper side 1,025.56 102.556 28.5 (30.6) 27,8 42,3 underside 14.9 (33.5) 14,5 value in parenthesis is the coefficient of variation of deposit recovered. 353sesquile and castillo: assessment of pesticide application quality with a manual sprayer in spinach capacity of droplets of different sizes. although the use of fluorescent tracer to assess the amount of deposited product was quite wasteful methodology, it seems to be the most accurate technique for establishing the actual formation of the deposit which should determine the effectiveness of the pesticide in controlling pests. conclusions the increase in application volume, as a result of the application of the second pass, generated a significant increase in the coverage percentage achieved by the hollow cone nozzles tx-royal condor and teejet txa8004vk. therefore, due to the smaller amount of water needed to prepare the mixture (273 l ha-1 of application volume) for the technique with two passes of the tx-royal condor nozzle, it could be suggested as having the best characteristics for the application with a hand-operated back sprayer, compared to the application volume (951 l ha-1) that the equipment would use with theteejet txa8004vk nozzle. the above according to the results obtained with the artificial and natural collectors. however, this possibility is not verified with the information obtained with the quantitative methodology of the f luorescent tracer. although it is not known the exact causes of this situation, it may be advisable to prefer the results achieved with this type of technique when establishing real recommendations on the best nozzle combination, manual spraying equipment and application technique. literature cited bertola, v. 2008. some applications of controlled drop deposition on solid surfaces. recent patents mech. eng. 1(3), 167-174. doi: 10.2174/2212797610801030167 bierman, e.p.b., d.h. brouwer, and j.j. van-hemmen. 1998. implementation and evaluation of the f luorescent tracer technique in greenhouse exposure studies. ann. occup. hyg. 42(7), 467-475. doi: 10.1093/annhyg/42.7.467 castillo, b. 2005. modelización de la pulverización de aceites minerales y su relación con el control del piojo rojo de california. phd. thesis. departamento de mecanización y tecnología agraria, universidad politécnica de valencia, valencia, spain. cunha, m., c. carvalho, and a. marcal. 2011. assessing the ability of image processing software to analyse spray quality on watersensitive papers used as artificial targets. biosyst. eng. 111(1), 11-23. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2011.10.002 derksen, r.c., s.a. miller, h.e. ozkan, and r.d. fox. 2001. spray deposition characteristics on tomatoes and disease management as inf luenced by droplet size, spray volume, and air-assistance. proc. asae annual international meeting, paper no. 011120. doi: 10.13031/2013.7351 derksen, r.c., h. zhu, r.d. fox, r.d. brazee, and c.r. krause. 2007. coverage and drift produced by air induction and conventional hydraulic nozzless used for orchard applications. trans. asabe 50(5), 1493-1501. doi: 10.13031/2013.23941 firveda, m.c., a. canatalogo-jr., h.h. ramos, a.c.l. lino, and i.m. corrêa. 2002. using imagery analysis software for evaluation of spraying coverage. bragantia 61(1), 305-310. doi: 10.1590/ s0006-87052002000300013 flórez, r. and m. segura. 2010. espinaca (spinacia oleracea l.) producción y manejo poscosecha. corredor tecnológico agroindustrial, cámara de comercio de bogotá,  bogotá, colombia. foqué, d. and d. nuyttens. 2011. effects of nozzle type and spray angle on spray deposition in ivy pot plants. pest manag. sci. 67(2), 199-208. doi: 10.1002/ps.2051 fox, r.d., m. salyani, j.a. cooper, and r.d. brazee. 2001. spot size comparisons on oil and water sensitive paper. appl. eng. agric. 17(2), 131-136. doi: 10.13031/2013.5454 fox, r. d., r.c. derksen, j.a. cooper, c.r. krause, and h.e. ozkan. 2003. visual and image system measurement of spray deposits using water-sensitive paper. appl. eng. agric. 19(5), 549-552. fritz, b.k., w.c. hoffmann, p. jank, b. devisetty, and s.w. dean. 2011. a f luorescent tracer method for evaluating spray transport and fate of field and laboratory spray applications. astm int. 8(3), 1-9. hoffmann, w.c. and a.j. hewitt. 2005. comparison of three imaging systems for water-sensitive papers. appl. eng. agric. 21(6), 961-964. doi: 10.13031/2013.20026 holownicki, r., g. doruchowski, w. swiechowski, and p. jaeken. 2002. methods of evaluation of spray deposit and coverage on artificial targets. ejpau 5(1), 10. kromann, p., d. leon, a. taipe, j.l. andrade-piedra, and g. forbes. 2008. comparison of two strategies for use of translaminar and contact fungicide in the control of potato late blight in the highland tropics of ecuador. crop prot. 27(7), 1098-1104. doi: 10.1016/j.cropro.2008.01.006 koch, h. and p. weisser. 1998. quantitative aspects of spray f luid retention. iupac, 2d 024, iupac, 3.-7.8. 1998, london, u.k. magdalena, j.c. 2004. efecto de la utilización de pulverizadores de f lujo transversal e hidroneumático tradicional sobre la calidad de los tratamientos fitosanitarios en manzanos. phd. thesis. departamento de mecanización y tecnología agraria, universidad politécnica de valencia, valencia, spain. mangado, j., s. arazuri, p. arnal, c. jarén, and a. lópez. 2013. measuring the accuracy of a pesticide treatment by an image analyzer. procedia technol. 8, 498-502. doi: 10.1016/j. protcy.2013.11.066 matthews, g.a. 2008. attitudes and behaviours regarding use of crop protection products a survey of more than 8500 smallholders in 26 countries. crop prot. 27(3-5), 834-846. doi: 10.1016/j.cropro.2007.10.013. nuyttens, d., k. baetens, m. de schampheleire, and b. sonck. 2007. effect of nozzle type, size and pressure on spray droplet characteristics. biosyst. eng. 97(3), 333-345. doi: 10.1016/j. biosystemseng.2007.03.001 olivet, j.j. 2009. optimización de los tratamientos fitosanitarios en cultivos de invernadero en uruguay. phd. thesis. departamento de mecanización y tecnología agraria, universidad politécnica de valencia, valencia, spain. 354 agron. colomb. 34(3) 2016 palladini, l.a., c.g. raetano, and e.d. velini. 2005. choice of tracers for the evaluation of spray deposits. sci. agric. 62(5), 440-445. doi: 10.1590/s0103-90162005000500005 panneton, b., a. bélanger, c. vincent, m. piché, and m. khelifi. 2000. effects of water volume rates on spray deposit ion a nd cont rol of t a r n ished pla nt bug [hem ipter a : miridae] in strawberry crops. phytoprotection 81(3), 115. doi: 10.7202/706205ar rodriguez, j.a., o.f. suarez, and f.r. leiva. 1994. evaluación de técnicas de aplicación de plaguicidas en un cultivo de clavel (dianthus caryophyllus l.) en la sabana de bogotá. agron. colomb. 11(2), 175-183. salyani, m. and j.d. whitney. 1988. evaluation of methodologies for field studies of spray deposition. trans. asae 31(2), 390-395. doi: 10.13031/2013.30720 salyani, m. and r.d. fox. 1999. evaluation of spray quality by oil and water-sensitive papers. trans. asae. 42(1), 37-43. doi: 10.13031/2013.13206 salyani, m., h. zhu, r.d. sweeb, and n. pai. 2013. assessment of spray distribution with water-sensitive paper. agric. eng. int. cigr j. 15(2), 101-111. sumner, h.r., g.a. herzog, p.e. sumner, m. bader, and b.g. mullinix. 2000. chemical application equipment for improved deposition in cotton. j. cotton sci. 4(1), 19-27. spraying systems co. 2011. teejet, catálogo 51-es. en línea: http:// www.teejet.com/media/427750/cat51_spanish.pdf; consulted: february, 2014. teixeira, m. 2010. estudio de la población de gotas de pulverización. pp. 67-75. in: magdalena, j. (ed.). tecnología de aplicación de agroquímicos. programa iberoamericano de ciencia y tecnología para el desarrollo (cyted), buenos aires, argentina. physicochemical characterization and nutritional composition analysis of pineapple guava at three different ripening stages received for publication: 29 march, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.56030 1 faculty of agronomy engineering, universidad del tolima. ibague (colombia). jfsolanilla@ut.edu.co agronomía colombiana 34(2), 217-227, 2016 physicochemical characterization and nutritional composition analysis of pineapple guava at three different ripening stages caracterización fisicoquímica y análisis de la composición nutricional de la feijoa en tres diferentes estadios de madurez lina maría garcía-rivera1, henry alexander váquiro-herrera1, and josé fernando solanilla-duque1 abstract resumen pineapple guava (acca sellowiana [o. berg] burret) is a fruit with export and production potential in colombia. however, there are few reports about its composition concerning physiological behavior throughout the different ripening phases. intending to confront this situation, a study was proposed in order to evaluate the physicochemical properties and the nutritional composition of pineapple guava fruits in three different phases of ripening, determined by the weeks elapsed after anthesis, considering it undeveloped for week 17 (w17), ripe for week 20 (w20) and overripe from week 21 (w21). pineapple guava fruits were preliminarily characterized, they underwent a bromatological analysis and their content of vitamin a and c content was established. the results showed a significant content of crude fiber and total carbohydrates in the three evaluated phases. there was also a decrease in the neutral detergent fiber of 38% between w17 and w21. the highest level of vitamin c was reported in w17 (67.82 mg ascorbic acid/g dry sample), as well as for vitamin a (12.65 mg β-carotene/g dry sample). in a physical-chemical characterization, the existence of a particular physiological behavior is possible because of the development in size and mass of the fruit after physiological ripening. additionally, the calcium and reducing carbohydrate content can be associated with the pulp browning phenomenon. clearly, pineapple guava is a promising fruit thanks to its nutritional properties, according to the current consumption tendencies. la feijoa (acca sellowiana [o. berg] burret) es una fruta con potencial productivo y de exportación en colombia, sin embargo existen pocos reportes de su composición en función al comportamiento fisiológico a través de diferentes estadios de madurez. frente a esto, fue propuesto un estudio para evaluar las propiedades fisicoquímicas y la composición nutricional en frutos de feijoa en tres estadios de madurez determinados por las semanas transcurridas después de la antesis, siendo verde para la semana 17 (w17), maduro para la semana 20 (w20) y sobre maduro para la semana 21 (w21). a las frutas se les realizó una caracterización preliminar, se sometieron a un análisis bromatológico y se estableció su contenido en vitamina a y c. los resultados muestran un contenido significativo de fibra cruda y carbohidratos totales en los tres estadios evaluados. también se evidencia un descenso en el contenido de fibra detergente neutra (ndf) del 38% entre w17 y w21. el mayor nivel de vitamina c se registró en la semana w17 (67.82 mg ácido ascórbico/g muestra seca), al igual que para vitamina a (12.65 mg β-caroteno/g muestra seca). respecto a la caracterización fisicoquímica, es posible la existencia de un comportamiento fisiológico particular en la feijoa atribuible al desarrollo en tamaño y masa del fruto luego de superar su estado de madurez fisiológica. además, el contenido de calcio y carbohidratos reductores puede llegar a estar asociado al fenómeno de pardeamiento de la pulpa. claramente, la feijoa es una fruta promisoria gracias a sus propiedades nutricionales, de acuerdo a las tendencias de consumo actuales. key words: acca sellowiana, chemical composition, vitamins, postharvest. palabras clave: acca sellowiana, composición química, vitaminas, poscosecha. pineapple guava (acca sellowiana [o. berg] burret) is native from south america (from brazil and northeast uruguay to western paraguay and northeastern argentina) and was introduced in colombia in regions with agroecological conditions for its growth, such as cundinamarca (1,800 m a.s.l., 13°c annual mean temperature) and boyaca (2,600 m a.s.l., 21°c annual mean temperature) (perea et al., 2010). this crop is highly inf luenced by crossed pollination (fischer, introduction colombian tropical fruits, such as pineapple guava, nowadays, present a great export and productive potential, according to arias et al. (2006), which has permitted a meaningful consolidation in external market niches, especially in developed countries, where the demand has been increasing. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56030 mailto:jfsolanilla@ut.edu.co 218 agron. colomb. 34(2) 2016 2003), which in some fields guarantees a bigger size in the fruit (harman, 1987). the fruit is a berry with a smooth crust, wrinkly in appearance, with an intense dark green color, ovoid shape and grained, white pulp, nice smell and bittersweet f lavor (perea et al., 2010), characteristics that can vary according to the grown genotype (fischer et al., 2003). just the same, it presents aromatic qualities attributed to ethyl and methyl benzoates (bontempo et al., 2007), bioactive properties (weston, 2010), an antioxidant potential related to the phenol content (beyhan et al., 2010), polyphenols and ascorbic acid (clerici and carvalho, 2011). it is a good source of vitamin a, e and c (perea et al., 2010). it also reports antimicrobial, anti-inf lammatory and immunestimulating properties (weston, 2010). ripening process in climacteric fruits is mainly due to the continuance of physiological processes, even in postharvest stages, which allows for the development of desirable organoleptic properties of the fruit and at the same time makes it prone to deterioration, reducing its shelf-life (mogollón et al., 2010). thus, it is necessary to carry out different research studies to reach a greater understanding in the particular behaviors of fruits such as pineapple guava, during its ripening process in postharvest stage. the objective of this study was to evaluate physicochemical properties and analyze the nutritional composition of pineapple guava fruit in three different ripening stages at postharvest. materials and methods plant material the pineapple guava fruits were obtained from a crop field located in the municipality of la vega (cundinamarca, colombia), located at 4°55’51.4” n and 74°19’25.5” w, at 2,050 m a.s.l., 18°c mean annual temperature, and 85% mean annual relative humidity. trees were selected at random in the same orchard, and at least 10 fruit were harvested from each tree. the fruits were immediately classified according to the weeks elapsed after anthesis as a parameter of ripening state. after classification, the fruits were packed in perforated bags, transported to the laboratory in expanded polystyrene cooling containers with ice packs wrapped in newspaper (rodríguez et al., 2006), they were stored in a cooling chamber with temperature control at 2°c at 12 h following the recommendations of valderrama et al. (2005). before each test, the fruits were disinfected by immersion in a solution of 200 mg l-1 of sodium hypochlorite for 5 min. the ripening stages selected for the study correspond to fruits harvested at 17 (w17), 20 (w20) and 21 (w21) weeks after anthesis. preliminary characterization of fruits as soon as the samples were prepared for storage, an initial characterization was carried out by taking the physical and chemical features of the fruit in order to know its postharvest conditions. determinations were performed three times using batches of 20 fruits for each ripening stage to guarantee the feasibility of collected data. in the physical characterization, the longitudinal diameter (фl) and transversal diameter (фt) were measured using a vernier (hx190306, hopex solingen werkzeuge, solingen, germany). mass was measured per fruit for each sample batch, using a free-dish scale balance (ew 2200-2nm, kern, germany), with which the average of the mass was calculated for every ripening stage. for the firmness measurement, a penetrometer (ft-327, bertuzzi, facchini, italy) was used to get a coherent average of the firmness of all the fruits (milošević et al. 2015). for the preliminary chemical characterization, three randomly selected fruits were processed in a juice extractor (je-1500, black and decker, towson, md). to the juice, free of seeds and skin, total soluble solids, ph and titratable acidity were determined. total soluble solids were measured using a refractometer (brix 35hp, reichert analytical instrument, buffalo, ny) and ph was read on a potentiometer (handylab ph11/ph14, schott instruments, mainz, germany). titratable acidity was determined by titration with 0.1 n naoh. the chemical characterization was assessed by triplicate, repeating the juice extraction for each replicate. bromatological analysis the fruits were cut in slabs and dried in a stove (th53, thermolab, dies, medellin, colombia) at 50±3°c for 12 h. after that, dried fruits were ground using a steel mortar, sieved and kept in hermetic bags. moisture content, dry matter, ash, ethereal extract, crude fiber, protein, nitrogen and nitrogen-free extract were determined by aoac methods (aoac, 1997). the mineral content was valued by atomic absorption spectrophotometry (for ca, mg, k, na, cu, zn, fe and mn) and uv-visible 219garcía-rivera, váquiro-herrera, and solanilla-duque: physicochemical characterization and nutritional composition analysis of pineapple guava at three different.... (for s, p and b), previously conditioning simple ashes with 10% hcl solution and distilled water, preparing later specific dissolutions for every mineral. the analysis of total, reducing and non-reducing carbohydrate contents were based on the methodologies proposed by goldman and green (2015), thus determining total carbohydrates by anthrone method and reducing carbohydrates by dns (3.5-dinitrosalicilic acid) method (najmus and whitney, 2011). the contents of acid detergent fiber (adf) and neutral detergent fiber (ndf) were determined by using cetyl-trimethyl-ammonium at acid ph (aoac, 1997) and sodium lauril sulfate at neutral ph (ali et al., 2012). the solubility of ashes, in both water and acid, was evaluated by ash lixiviation, followed by gravimetric and drying methods. vitamin content the vitamin c and a contents were determined in the whole fruit from lyophilized samples (ls). prior to analysis, samples were kept in hermetic bags wrapped in foil paper and stored at 4°c for 12 h. the purpose of the sample lyophilization was to obtain a dry and porous sample, enabling the extraction by solvents and guarantee functional constituent preservation and secondary metabolites (marques et al., 2009). the content of vitamin a was determined according to the methodology proposed by sanusi and adebiyi (2009) and it was calculated from a standard β-carotene curve in mg of β-carotene acid per g of ls. the ascorbic acid quantification in ls was determined using the colorimetric method reported by garcía et al. (2010), with some modifications. ls extracts were prepared in 0.15% oxalic acid and treated with 0.16% 2-nitroaniline, 0.08% sodium nitrite, 97% ethanol and 10% naoh. the absorbance was measured at 540 nm and the content of ascorbic acid, in mg of ascorbic acid per g of ls, was calculated from a standard ascorbic acid curve. statistical analysis the data were processed using one-way analysis of variance at the 95% confidence level to compare the mean values of each parameter among the different ripening stages (statgraphics centurion xv, statpoint technologies, warrenton, va). a multiple range test was used to determine which means were significantly different from the others along with fisher’s least significant difference (lsd) procedure. results and discussion preliminary characterization of fruits longitudinal diameter, transversal diameter, firmness and mass the significant differences (p≤0.05) between longitudinal (фl) and transversal (фt) diameters for pineapple guava fruits in three ripening stages (fig. 1a) were in agreement with the typically ovoid geometry of the fruit, related structurally with radiated cells that surround sclereids and with the tangential enlargement of hypodermic cells at the end of the transversal development of the fruit (rodríguez et al., 2010). just the same, as the ripening stage goes on, longitudinal diameter (фl) has not changed considerably (σ = 0.21 cm), something that can be attributed to the protective factor that the epidermis has against dehydration (rodríguez et al., 2010), avoiding a drastic contraction of the fruit. in this way, it is possible to indicate that after the filling of the fruit in the crop field, the subsequent ripening process does not inf luence the significant loss of volume. the фl, as much as фt (fig. 1a), agreed with the ones published by combariza et al. (2007), who also reported variations in фl between 3.93 to 6.60 cm and in фt between 2.51 to 4.49 cm for pineapple guava from la vega (cundinamarca, colombia). figure 1b shows how fruit firmness reduced in response to cellular deterioration and internal structural changes that it suffers as its ripening process advances. this drastic reduction was due to the fact that the placental parenchyma and the septa become pulp and present a soft and juicy consistence when the fruit is ripe (esemann-quadros et al., 2008; rodríguez et al., 2010). just the same, fig. 1c shows that an increase in the fruit mass between w17 and w20, followed by a small decrease in the w21 samples. the particularity of this behavior can show traces of some differential metabolic process in pineapple guava, possibly attributed to intrinsic characteristics of the fruit, which could be related to the sigmoidal growth and development model of the fruit described by rodríguez et al. (2006). this appreciation makes it easy to consider that in weeks 20 and 21 after anthesis, there are inf luential processes both metabolic and catabolic in the model, which allows for the supposition that it might be double-sigmoidal type in pineapple guava fruits harvested at w20 (rodríguez et al., 2006; parra and fischer, 2013; parra-coronado et al., 2015). the behavior of mass and firmness between w17 and w21 differed substantially (p≤0.05), as described above. 220 agron. colomb. 34(2) 2016 figure 1. physicochemical characterization of pineapple guava fruits at three different ripening stages. a, diameter; b, firmness; c, mass; d, tss, e, ph; f, acidity; фl, longitudinal diameter; фt, transversal diameter. w17, w20 and w21 17 correspond to fruits harvested 17, 20 and 21weeks after anthesis, respectively. error bars represent standard deviation from the mean. a ci di ty ( % c itr ic a ci d) f ph e 0 1 2 3 0 1 2 3 4 ts s ( °b ri x) d m as s (g ) c fi rm ne ss ( n ) b 0 10 20 30 40 50 d ia m et er ( cm ) a 0 20 40 60 80 0 2 4 6 8 w17 w20 w21 w17 w20 w21 w17 w20 w21 φ l φ t w17 w20 w21 w17 w20 w21 w17 w20 w21 0 2 4 6 8 10 12 14 experiment data provided by romero et al. (1994) show the mass (31.7±3.43 g), firmness (32.36±4.11 n), фl (4.6±0.24 cm) and фt (3.6±0.14 cm) of pineapple guava grown in north spain. these values are approximate to the ones listed by lim (2012) for фl from 5.00 to 8.00 cm and фt from 3.00 to 6.00 cm. thus, it is possible to observe that the pineapple guava of this study had a higher mass and, even so, a larger size (if фl and фt are considered), conditions that might be related to the optimal development of the fruit after blossoming, due to either agroecological conditions. additionally, it must be considered that, in pineapple guava, blossoming, pollination and fruit filling improve if there ise free exposure to sunlight, and not o dry conditions and low temperatures (combariza et al., 2007). 221garcía-rivera, váquiro-herrera, and solanilla-duque: physicochemical characterization and nutritional composition analysis of pineapple guava at three different.... total soluble solids, ph and titratable acidity the data in figs. 1d, 1e and 1f show typical changes of fruits during their ripening. a small increase in pineapple guava ph can be observed as ripening stages advance, matching the reduction of citric acid. this is coherent if it is considered that the increase of ph indicates a tendency to alkalinity, being proportional in the decreasing of the predominant acid content of the fruit. therefore, there were meaningful differences for ph and acidity among the three ripening stages (p≤0.05). thus, the decrease of citric acid in pineapple guava throughout its ripening stages is due to the use of the content of organic acids in the fruit as respiratory substrate and carbon skeletons for new compounds (valderrama et al., 2005). the increase in total soluble solids (tss), evidenced in fig. 1d, is related to sugar synthesis throughout ripening, since these represent the highest proportion of tss and, along with organic acids, are responsible of aromatic properties of the fruit (beckles, 2012). such behavior is attributed to the hydrolysable starch that pineapple guava contains, which leads to saccharose synthesis and oxidation of acids, consumed during respiration, which finally increases tss of the fruit (valderrama et al., 2005). regarding tss, there was no meaningful difference between w17 and w20, whereas the difference between w20 and w21 was statistically significant. bromatological analysis moisture content, crude fiber and ethereal extract moisture content of pineapple guava decreased 1.77% between w17 and w21 (fig. 2a), given that this fruit presents characteristics of resistance to dehydration during final ripening stages. even so, the high moisture content is an important factor affecting perishability, which suggests postharvest methods that reduce as much as possible any damage that may affect the quality of the fruit are required (ramírez et al., 2005; valderrama et al., 2005). crude fiber in the food gets to represent 0.5 to 4.0% (krontveit et al., 2014) and is composed of fibrous elements of the cell wall, which include cellulose, lignin, pectins, and gums, among others (śmiechowska and dmowski, 2006). therefore, as fruits lose these components, a decrease in firmness begins, indicating variations in the ripening stage. as a result, ripening of the fruit is eventually associated to the breakage of the structure of the cell wall, which causes softening of tissues and accumulation of sugar and nutrients (goñi et al., 2010). so the decrease of crude fiber in pineapple guava between w17 and w20 (fig. 2b) was coherent with the degradative behavior of the cell as its physiological processes. however, the increase of 2.82 percentage points in crude fiber content between w20 and w21 (fig. 2b) could be a result of non-structural fiber accumulation due to metabolic processes, given that acid fruits tend to be an important source of carbohydrates, including polysaccharides, such as cellulose, starch, hemicellulose and pectins (repo and encina, 2008), representative compounds in cellular secretions during ripening. compared with other fruits of the myrtaceae family, pineapple guava presents 44% greater content of crude fiber than lyophilized guava (psidium guajava l.) (12.7% crude fiber) (moreno et al., 2014), which makes it potentially adequate within fiber-rich diets since they favor the reduction of problems such as constipation, diabetes, cardiovascular diseases and obesity (lópez-vargas et al., 2014). concerning ethereal extract, there were not significant differences between w17, w20 and w21. however, this tended to decrease around 4.41 percentage points as ripening progressed (fig. 2c), which is equivalent to 43% of total ethereal extract of w17. results indicate that liposoluble compounds of fruit, such as pro-vitamin a, could be affected during the ripening process. ash and mineral contents the proportion of ash in pineapple guava increased gradually between every ripening stage (fig. 2d), with a significant (p≤0.05) statistical difference between them, given that such components are not sensitive to physical or thermal processes; they can only migrate from the fruit by lixiviation. besides, it is feasible to preliminarily estimate the content of minerals in the fruits, considering possible that in every ripening stage there are certain conditions that favor the metabolism of some specific minerals (santoni et al., 2014). the micromineral contents, such as iron, copper and zinc, did not present significant variations throughout the tested ripening stages (p>0.05); however, boron differred statistically from the other minerals (p≤0.05) (fig. 3a). concerning the values reported by romero et al. (1994) for copper, iron, zinc and manganese content (0.001, 0.003, 0.001 y 0.002 mg g-1 of fresh sample, respectively), it is possible to observe that there were higher concentrations of these minerals in pineapple guava grown in la vega (cundinamarca), compared to the ones grown in north spain. such information can be related with the different agroecological conditions and the implemented farming techniques, such as fertilizer applications and organic compost that can improve the quality of the soil and, hence, fruits (marzouk and kassem, 2011). 222 agron. colomb. 34(2) 2016 within the macronutrients (fig. 3b), it was evident that there is not a homogeneous behavior. on one hand, the sodium, potassium and phosphorous increased their proportion in the sample, while magnesium decreased gradually as ripening progresses. besides, the data revealed that there is a low amount of calcium in pineapple guava (between 0.04 and 0.14 mg g-1 dry sample), which can be related to the high degree of browning appreciated in this fruit; concerning this phenomenon, in some studies, it has been stated that a calcium deficiency in fruits directly affects the integrity and firmness of cell tissue, which unchains internal processes of decomposition that result in a higher degree of browning in the pulp of the fruit (hofman et al., 2002; manganaris et al., 2007). the calcium, potassium and sodium contents were higher than reported by romero et al. (1994) (0.14, 1.33 and 0.049 mg g-1 of fresh sample, respectively) and were in the ranges reported for these macrominerals by schotsmans et al. (2011). the large difference in calcium content between the two pineapple guava fruits could be associated with the supply of fertilizers and compost, irrigation and vegetative/ productive balance (hofman et al., 2002), which, for the fruit tested on this study, could favor calcium absorption during its growth. the amount of micro and macrominerals identified in pineapple guava, makes of this fruit a potential source of such elements. just the same, it shows that its mineral content in the fruit may vary according to the origin of the plant, its degree of ripening, soil conditions, climate and farming practices (konczak and roulle, 2011). nitrogen and protein determination the protein content did not surpass 5.63%, reducing as the ripening stage advanced (fig. 4), hinting at the possibility of a complex behavior of proteins present in pineapple guava, which can be supported based on the fact that some of the proteins present in fruits express functional properties during ripening, associated to the activation or deactivation of metabolic routes (toledo et al., 2012). a sh c on te nt ( % ) d et he re al e xt ra ct ( % ) c c ru de fi be r (% ) b 0 5 10 15 20 m oi st ur e co nt en t ( % ) a 0 8 6 4 2 10 12 14 0 20 40 60 80 100 w17 w20 w21 w17 w20 w21 w17 w20 w21 w17 w20 w21 0.5 1.0 1.5 0 2.0 2.5 3.0 figure 2. moisture (a), crude fiber (b) ethereal extract (c) and ash (d) contents of pineapple guava fruits at different ripening stages. w17, w20 and w21 17 correspond to fruits harvested 17, 20 and 21weeks after anthesis, respectively. error bars represent standard deviation from the mean. 223garcía-rivera, váquiro-herrera, and solanilla-duque: physicochemical characterization and nutritional composition analysis of pineapple guava at three different.... m ac ro m in er al s (m g g1 ) 0 2 4 6 14 12 10 8 16 m ic ro m in er al s (m g g1 ) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 w17 w20 w21 w17 w20 w21 cu znbfe mn na kmgca sp figure 3. microminerals (left) and macrominerals (right) of pineapple guava fruits. w17, w20 and w21 17 correspond to fruits harvested 17, 20 and 21weeks after anthesis, respectively. error bars represent standard deviation from the mean. determination of total and reducing carbohydrates the total carbohydrates in the pineapple guava presented a slight increase between w17 and w21 (fig. 4c), referable to the low content of starch that the fruit has. therefore, the development of sugars such as fructose, saccharose and glucose, predominant in the pineapple guava (rodríguez et al., 2006) is not very significant; despite this, the total content of carbohydrates is high compared to other fruits such as bitter guava (unpublished data), probably due to the effect of temperature during development in the growth, just as reported for fruits such as strawberry (wang and camp, 2000). this way, the typical low temperature at the crop location (~18°c) could have inf luenced the conservation of carbohydrates since, at higher temperatures, metabolic processes increase and, therefore, their consumption since they are an energy reserve for the fruit. the reducing carbohydrates were noticeably high (fig. 4c) which can be associated with the characteristic browning of pineapple guava pulp, which, additional to calcium effect, can be inf luenced by the action of free radical precursors in oxidative processes, such as aldehyde functional groups of free ketones, typical of reducing carbohydrates (rivera, 2005). additionally, there was a decrease of both total and reducing carbohydrates between w17 and w20 (fig. 4c), which might indicate that the fruit still presents a slight physiological process of the development and formation, given that there is still consumption of metabolic reserves and no significant accumulations of sugar reserve have started to appear (pimienta et al., 2004). this behavior could be supported with the data reported for size and mass on this same study and with the behavior of mineral synthesis. the statistical analysis showed that there are significant differences (p≤0.05) between w17 and w21 for both total and reducing carbohydrates. determination of nitrogen-free extract and organic matter the content of nitrogen-free extract (fig. 4d) and organic matter (fig. 4e) and gross energy differed significantly (p≤0.05) between w17 and w21. the percentage of the nitrogen-free extract reported in fig. 4d represents and approximate of cellulose-free carbohydrates (reducing and non-reducing sugars, hemicellulose, gums and part of lignin) (mora, 2007); this way, the drastic raise evidenced between w17 and w21 indicates that such compounds increase inside the fruit, as an answer to metabolic processes of ripening. despite the changes that pineapple guava experienced in composition throughout the three studied stages of ripening, a significant reduction was not perceived in the gross energy of the fruit, indicating that the metabolic processes associated with such changes only produced a reduction of 7.02% of starting gross energy in w17 (3.7274 ±0.0791 kcal g-1 dry sample), this means, approximately 0.2617 kcal g-1 dry sample were consumed in ripening. determination of acid detergent fiber (adf) and neutral detergent fiber (ndf) content of neutral detergent fiber (ndf) in pineapple guava decreased substantially by 11.92 percentile points between w17 and w21 (fig. 4f). this decrease means a loss of structure in the cell wall, attributed to a deterioration of lignin and, therefore, to the release of cellulose and hemicellulose, which is exposed to the metabolic processes of the fruit, increasing its digestibility (robles, 2009). for 224 agron. colomb. 34(2) 2016 the adf and ndf, significant differences (p≤0.05) were found between w17 and w20. vitamin content determination of vitamin c (ascorbic acid) as was expected, the content of vitamin c in pineapple guava is higher in w17 than in the other two ripening stages since, in green fruits, the concentration of ascorbic acid is higher. just the same, the reduction presented in this fruit between w17 and w20 is coherent with the rise in degradation of fruit tissue as the ripening stages occur (tavarini et al., 2008), which seems analogous to the neutral detergent fiber data reported on this paper, given that the ndf content decreases approximately 43.83% between w17 and w20. significant differences were found among the three ripening stages (p≤0.05) for the content of vitamin c. fi be r (% ) f o rg an ic m at te r (% ) e 0 25 20 15 10 5 30 35 0 40 20 60 80 100 n itr og en -f re e ex tr ac t ( % ) d c ar bo hy dr at es ( m g g1 d .s .) c p ro te in ( % ) b 0 2 1 3 4 5 6 n itr og en ( % ) a 0 200 100 300 400 500 0 0.4 0.2 0.6 0.8 1.0 w17 w20 w21 w17 w20 w21 w17 w20 w21 w17 w20 w21 w17 w20 w21 w17 w20 w21 0 20 40 60 80total reducing adf ndf figure 4. nitrogen (a), protein (b), carbohydrates (c), nitrogen-free extract (d), organic matter (e) and fiber (f) of pineapple guava fruits. adf, acid detergent fiber; adf, neutral detergent fiber. w17, w20 and w21 17 correspond to fruits harvested 17, 20 and 21weeks after anthesis, respectively. error bars represent standard deviation from the mean. 225garcía-rivera, váquiro-herrera, and solanilla-duque: physicochemical characterization and nutritional composition analysis of pineapple guava at three different.... according to the classification of fruits in function of the ascorbic acid content mentioned by ríos et al. (2012), pineapple guava could be considered as an excellent source of vitamin c. however, other authors have stated that the quantities of ascorbic acid vary among the different ripening stages, in other studies, such as carried out on the strawberry, proved a totally opposed behavior, where the content of this vitamin increased through ripening; leading to the conclusion that the genotype, growth and post-harvest handling factors, specific for each fruit, could be determined the behavior of vitamin c content (pineli et al., 2011). determination of vitamin a (β-carotene) the content of β-carotene in w17 and w21 decreased by 2.56 mg g-1 of dry sample. this was possibly due to the metabolic processes that the fruit suffers during the ripening process. different factors inf luence this process, the time of harvesting, handling and storage that can have an effect on conservation of the fruit (tavarini et al., 2008). significant differences were found among the three ripening stages (p≤0.05) for the content of vitamin a. conclusions pineapple guava is a promising fruit within colombian agricultural production thanks to its nutritional properties, making the high levels of pro-vitamin a, vitamin c and fiber stand out, something that is compatible with current consumption trends. the contents of crude fiber and total carbohydrates were significant in the three evaluated ripening stages, whereas the levels of vitamin c and vitamin a were highest in w17. for the physicochemical characterization, the development in size and mass of the pineapple guava after surpassing the physiological ripening state might be attributed to the specific physiological behavior. just the same, it is important to highlight that agroecological conditions could inf luence the properties and the metabolic processes of the fruit during the ripening. besides, the high degree of browning in the pulp can be correlated with the low level of calcium and the high content of carbohydrates reported in this study. acknowledgements the main author expresses sincere thanks to the administrative department of science, technology and innovation of colombia for the support given through the program “jóvenes investigadores e innovadores de colciencias, generación del bicentenario 2012”. also, thanks are in order to eng. fabio barrero for his collaboration in the acquisition of the vegetative material used in this study. literature cited ali, m., m.r. weisbjerg, j.w. cone, g. van duinkerken, m.c. blok, m. bruinenberge, and w.h. hendriks. 2012. postruminal degradation of crude protein, neutral detergent fibre and starch of maize and grass silages in dairy cows. anim. feed sci. tech. 177, 172-179. doi: 10.1016/j.anifeedsci.2012.08.015 aoac. 1997. official methods of analysis of aoac international. 16th ed. association of official analytical chemists, gaithersburg, md. arias, f., l. tamara, and f. arbeláez. 2006. apuesta exportadora agropecuaria 2006-2020. ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia, bogota. beck les, d.m. 2012. factors affecting the postharvest soluble solids and sugar content of tomato (solanum lycopersicum l.) fruit. postharvest biol. tec. 63, 129-140. doi: 10.1016/j. postharvbio.2011.05.016 v ita m in a ( m g g1 ) 0 2 4 6 12 10 8 14 v ita m in c (m g g1 ) 0 20 40 60 80 w17 w20 w21 w17 w20 w21 figure 5. vitamin c (left) and vitamin a (right) contents of pineapple guava fruits. w17, w20 and w21 17 correspond to fruits harvested 17, 20 and 21weeks after anthesis, respectively. error bars represent standard deviation from the mean. http://dx.doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2012.08.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2011.05.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2011.05.016 226 agron. colomb. 34(2) 2016 beyhan, ö., m. elmastaş, and f. gedikli. 2010. total phenolic compounds and antioxidant capacity of leaf, dry fruit and fresh fruit of pineapple guava (acca sellowiana, myrtaceae). j. med. plants res. 4, 1065-1072. bontempo, p., l. mita, m. miceli, a. doto, a. nebbioso, f. de bellis, and f.a.m. molinari. 2007. pineapple guava sellowiana derived natural f lavone exerts anti-cancer action displaying hdac inhibitory activities. int. j. biochem. cell biol. 39, 1902-1914. doi: 10.1016/j.biocel.2007.05.010 clerici, m.t.p.s. and l.b. carvalho-silva. 2011. nutritional bioactive compounds and technological aspects of minor fruits grown in brazil. food res. int. 44, 1658-1670. doi: 10.1016/j. foodres.2011.04.020 combariza, l.f., c. neira, g. fischer, g. corredor, and o.c. quintero. 2007. crecimiento, producción y calidad de fruta en feijoa (acca sellowiana (o. berg) burret) en respuesta al nitrato de potasio, fosfato de potasio y ethephon. rev. colomb. cienc. hortic. 1, 170-181. doi: 10.17584/rcch.2007v1i2.1158 esemann-quadros, k., a.p. mota, g.b. kerbauy, m.p. guerra, j.p.h.j. ducroquet, and r. pescador. 2008. estudo anatômico do crescimento do fruto em acca sellowiana berg. rev. bras. frutic. 30, 296-302. doi: 10.1590/s0100-29452008000200005 fischer, g. 2003. ecofisiología, crecimiento y desarrollo de la feijoa. pp. 9-26. in: fischer, g., d. miranda, g. cayón, and m. mazorra (eds.). cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana berg). produmedios, bogota. garcía, m., j. rugel, e. rodríguez s., and e.m. vargas s. 2010. aprovechamiento de cilantro (coriandrum sativum) y perejil (petrosilenum crispum) aplicando procesos combinados de deshidratación. xpress estudio gráfico y digital, bogota. goldman, e. and l.h. green. 2015. practical handbook of microbiology. 2nd ed. crc press, new york. ny. goñi, o., m.t. sá nchez-ba l lesta, c . merod io, a nd m.i. escribano. 2010. ripening-related defense proteins in annona fruit. postharvest biol. tec. 55, 169-173. doi: 10.1016/j. postharvbio.2009.11.001 harman, j.e. 1987. pineapple guava fruit: growth and chemical composition during development. n. z. j. exp. agric. 15, 209215. doi: 10.1080/03015521.1987.10425561 hofman, p.j., s. vuthapanich, a.w. whiley, a. klieber, and d.h. simons. 2002. tree yield and fruit minerals concentrations inf luence ‘hass’ avocado fruit quality. sci. hortic. 92, 113-123. doi: 10.1016/s0304-4238(01)00286-2 konczak, i. and p. roulle. 2011. nutritional properties of commercially grown native australian fruits: lipophilic antioxidants and minerals. food res. int. 44, 2339-2344. doi: 10.1016/j. foodres.2011.02.023 krontveit, r.i., e.a. bendiksen, and a. aunsmo. 2014. field monitoring of feed digestibility in atlantic salmon farming using crude fiber as an inert marker. aquaculture 426-427, 249-255. doi: 10.1016/j.aquaculture.2014.02.015 lim, t.k. 2012. acca sellowiana. edible medicinal and non-medicinal plants. springer, the netherlands. pp. 601-608. doi: 10.1007/978-94-007-2534-8_81 lópez-vargas, j.h., j. fernández-lópez, j.a. pérez-álvarez, and m. viuda-martos. 2014. quality characteristics of pork burger added with albedo-fiber powder obtained from yellow passion fruit (passif lora edulis var. f lavicarpa) co-products. meat sci. 97, 270-276. doi: 10.1016/j.meatsci.2014.02.010 manganaris, g.a., m. vasilakakis, g. diamantidis, and i. mignani. 2007. the effect of postharvest calcium application on tissue calcium concentration, quality attributes, incidence of f lesh browning and cell wall physicochemical aspects of peach fruits. food chem. 100, 1385-1392. doi: 10.1016/j. foodchem.2005.11.036 marques, l.g., m.m. prado, and j.t. freire. 2009. rehydration characteristics of freeze-dried tropical fruits. lwt-food sci. technol. 42, 1232-1237. doi: 10.1016/j.lwt.2009.02.012 marzouk, h.a. and h.a. kassem. 2011. improving fruit quality, nutritional value and yield of zaghloul dates by the application of organic and/or mineral fertilizers. sci. hortic. 127, 249-254. doi: 10.1016/j.scienta.2010.10.005 milošević, t., n. milošević, and p. mašković. 2015. do the rootstocks determine tree growth, productivity and fruit quality of pears, which grow on typical heavy and acidic soil? erwerbs-obstbau 57, 125-134. doi: 10.1007/s10341-015-0239-5 mogollón, c.g., k.i.c. regno, and s.d. sarria. 2010. evaluación poscosecha y estimación de vida útil de guayaba fresca utilizando el modelo de weibull. acta agron. 59, 347-355. mora b., i. 2007. aspectos generales sobre nutrición animal. pp. 11-24. in: nutrición animal. universidad estatal a distancia san jose de costa rica, san jose. moreno, m.a., i.c. zampini, m. costamagna, j.e. sayago, r.m. ordoñez, and m.i. isla. 2014. phytochemical composition and antioxidant capacity of psidium guajava fresh fruits and f lour. food nutr. sci. 5, 725-732. doi: 10.4236/fns.2014.58082 najmus s., a.a. and p.j. whitney. 2011. differential behaviour of the dinitrosalicylic acid (dns) reagent towards monoand di-saccharide sugars. biomass bioenergy 35, 4748-4750. doi: 10.1016/j.biombioe.2011.09.013 parra, a. and g. fischer. 2013. maduración y comportamiento poscosecha de la feijoa (acca sellowiana (o. berg) burret). una revision. rev. colomb. cienc. hortic. 7, 98-110. 10.17584/ rcch.2013v7i1.2039 parra-coronado, a., g. fischer, and j.h. camacho. 2015. development and quality of pineapple guava fruit in two locations with different altitudes in cundinamarca, colombia. bragantia 74(3), 359-366. doi: 10.1590/1678-4499.0459 perea d., m., g. fischer, and d. miranda. 2010. feijoa acca sellowiana berg. pp. 330-349. in: perea d., m., l.p. matallana r., and a. tirado p. (eds.). biotecnología aplicada al mejoramiento de los cultivos de frutas tropicales. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota. pimienta, e., s. mena, c. robles, and e. pimienta. 2004. relaciones entre carbohidratos de reserva, azúcares reductores, crecimiento y fenologia del pitayo de querétaro [stenocereus queretaroensis (weber) buxbaum]. rev. fitotec. mex. 27, 101-106. pineli, l., c.l. moretti, m.s. dos santos, a.b. campos, a.v. brasileiro, a.c. córdova, and m.d. chiarello. 2011. antioxidants and other chemical and physical characteristics of two strawberry cultivars at different ripeness stages. j. food comp. anal. 24, 11-16. doi: 10.1016/j.jfca.2010.05.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.biocel.2007.05.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2011.04.020 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2011.04.020 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2007v1i2.1158 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452008000200005 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2009.11.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2009.11.001 http://dx.doi.org/10.1080/03015521.1987.10425561 http://dx.doi.org/10.1016/s0304-4238(01)00286-2 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2011.02.023 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2011.02.023 http://dx.doi.org/10.1016/j.aquaculture.2014.02.015 https://doi.org/10.1007/978-94-007-2534-8_81 https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2014.02.010 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.11.036 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.11.036 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2009.02.012 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2010.10.005 https://doi.org/10.1007/s10341-015-0239-5 https://doi.org/10.4236/fns.2014.58082 https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.09.013 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2013v7i1.2039 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2013v7i1.2039 https://doi.org/10.1016/j.jfca.2010.05.004 227garcía-rivera, váquiro-herrera, and solanilla-duque: physicochemical characterization and nutritional composition analysis of pineapple guava at three different.... ramírez, j.m., j.a. galvis, and g. fischer. 2005. maduración poscosecha de la feijoa (acca sellowiana berg) tratada con cacl2 en tres temperaturas de almacenamiento. agron. colomb. 23, 117-127. repo, r. and c.r. encina z. 2008. determinación de la capacidad antioxidante y compuestos bioactivos de frutas nativas peruanas. rev. soc. quím. perú 74, 108-124. ríos s., v., p.a. pimenta p., f. queiroz, s.v. borges, and j.d. souza c. 2012. determination of bioactive compounds, antioxidant activity and chemical composition of cerrado brazilian fruits. food chem. 134, 381-386. doi: 10.1016/j.foodchem.2012.02.191 rivera, e.i.v. 2005. prácticas de bioquímica descriptiva: reacciones características para la identificación de carbohidratos. vol. 51. editorial unison, hermosillo, mexico. robles r., j.m. 2009. digestión del forraje íntegro y de las paredes celulares en los pastos pennisetum purpureum ct 115, brachiaria humidicola y en saccharum officinarum. msc thesis. specialization in livestock, colegio de postgraduados. montecillo, mexico. rodríguez, m., h.e. arjona, and h.a. campos. 2006. caracterización fisicoquímica del crecimiento y desarrollo de los frutos de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4. agron. colomb. 24, 54-61. rodríguez, m., h. arjona, g. fischer, h. campos, and m. chaparro. 2010. aspectos anatómicos del desarrollo del fruto de feijoa [acca sellowiana (o.berg) burret]. rev. fac. nal agr. medellín 63, 5267-5273. romero r., m.a., m.l. vázquez o., j. lópez h., and j. simal l. 1994. composition of babaco, pineapple guava, passionfruit and tamarillo produced in galicia (north-west spain). food chem. 49(1): 23-27. doi: 10.1016/0308-8146(94)90227-5 santoni, f., j. paolini, t. barboni, and j. costa. 2014. relationships between the leaf and fruit mineral compositions of actinidia deliciosa var. hay ward according to nitrogen and potassium fertilization. food chem. 147, 269-271. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.09.154 sanusi, r.a. and a.e. adebiyi. 2009. beta carotene content of commonly consumed foods and soups in nigeria. pakistan j. nut. 8, 1512-1516. doi: 10.3923/pjn.2009.1512.1516 schotsmans, w.c., a. east, g. thorp, a.b. woolf, and e.m. yahia. 2011. pineapple guava (acca sellowiana [berg] burret). pp. 115133. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 3: cocona to mango, woodhead publishing, cambridge, uk. śmiechowska, m. and p. dmowski. 2006. crude fibre as a parameter in the quality evaluation of tea. food chem. 94, 366-368. doi: 10.1016/j.foodchem.2004.11.026 tavarini, s., e. degl’innocenti, d. remorini, r. massai, and l. guidi. 2008. antioxidant capacity, ascorbic acid, total phenols and carotenoids changes during harvest and after storage of hayward kiwifruit. food chem. 107, 282-288. doi: 10.1016/j. foodchem.2007.08.015 toledo, t.t., s.b. nogueira, b.r. cordenunsi, f.c. gozzo, e.j. pilau, f.m. lajolo, and j. r.o. do nascimento. 2012. proteomic analysis of banana fruit reveals proteins that are differentially accumulated during ripening. postharvest biol. tecnol. 70, 51-58. doi: 10.1016/j.postharvbio.2012.04.005 valderrama, j.k., g. fischer, and m.s. serrano. 2005. fisiología poscosecha en frutos de dos cultivares de feijoa (acca sellowiana o. berg burret) sometidos a un tratamiento cuarentenario de frío. agron. colomb. 23, 276-282. wang, s.y. and m.j. camp. 2000. temperatures after bloom affect plant growth and fruit quality of strawberry. sci. hortic. 85, 183-199. doi: 10.1016/s0304-4238(99)00143-0 weston, r.j. 2010. bioactiveproducts from fruit of the feijoa (feijoa sellowiana, myrtaceae): a review. food chem. 121, 923-926. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.01.047 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.02.191 https://doi.org/10.1016/0308-8146%2894%2990227-5 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.09.154 https://doi.org/10.3923/pjn.2009.1512.1516 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2004.11.026 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.08.015 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.08.015 https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2012.04.005 https://doi.org/10.1016/s0304-4238%2899%2900143-0 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.01.047 development of soybean plants using a substrate based on green coconut fiber received for publication: 14 october, 2020. accepted for publication: 12 april, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.91203 1 phytotechnics department, center of agrarian sciences cas, universidade federal do ceará ufc, campus do pici, fortaleza (brazil). 2 instituto federal do maranhão ifma (brazil). * corresponding author: johny.ufca@alu.ufc.br agronomía colombiana 39(1), 47-58, 2021 abstract resumen this study aimed to evaluate the effect of different doses (0, 10, 20, 30, 40, and 50 t ha-1) of green coconut fiber in growth substrate on the early development and physiology of two soybean cultivars (pampeana 40rr and pampeana 60rr). the experiment was carried out in a greenhouse using a completely randomized experimental design in a 2×6 factorial arrangement (two genotypes and six doses) with five replicates. each replicate was made up of one plant, totaling 60 experimental units. biometric variables (height, number of leaves, stem diameter, leaf area, and dry matter) and physiological variables (photosynthesis, stomatal conductance, transpiration, internal carbon, water use efficiency, and photosynthetic pigments) were evaluated. after obtaining the data 30 d after sowing, the means were subjected to an analysis of variance and, when significant for the f test, they were subjected to regression analysis and comparison of means by the tukey,s test. through the regression analysis, the ideal minimum dose for each variable could be calculated. we observed an increase in plant height, stem diameter, number of leaves, leaf area, leaf dry mass, stem dry mass, and root dry mass of around 51.10%, 31.60%, 52.83%, 61.78%, 79.65%, 81.52%, and 6.06%, respectively, when we compared the values of the minimum doses with the maximum points found in each variable. regarding the gas exchange, cultivar 60 rr was superior to cultivar 40 rr. in conclusion, the green coconut fiber compound had a positive inf luence on the growth and physiology of the cultivars, with the best response being obtained at the dose of 30 t ha-1. el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de diferentes dosis (0, 10, 20, 30, 40 y 50 t ha-1) de fibra de coco verde en sustrato de crecimiento sobre el desarrollo temprano y la fisiología de dos cultivares de soya (pampeana 40rr y pampeana 60rr). el experimento se llevó a cabo en un invernadero utilizando un diseño experimental completamente al azar en un arreglo factorial de 2×6 (dos genotipos y seis dosis) con cinco repeticiones. cada repetición estuvo formada por una planta, totalizando 60 unidades experimentales. se evaluaron variables biométricas (altura, número de hojas, diámetro del tallo, área foliar y masa seca) y fisiológicas (fotosíntesis, conductancia estomática, transpiración, carbono interno, eficiencia en el uso del agua y pigmentos fotosintéticos). después de obtener los datos, a los 30 d después de la siembra, las medias fueron sometidas a análisis de varianza y, cuando fueron significativas según la prueba f, fueron sometidas a análisis de regresión y comparación de medias por la prueba de tukey. a través del análisis de regresión, fue posible calcular la dosis mínima ideal para cada variable. se observó un aumento en la altura de la planta, el diámetro del tallo, el número de hojas, el área foliar, la masa seca de hojas, masa seca de tallo y masa seca de raíces de alrededor de 51.10%, 31.60%, 52.83 %, 61.78%, 79.65%, 81.52%, y 6.06%, respectivamente, cuando comparamos los valores de las dosis mínimas con los puntos máximos encontrados en cada variable. en cuanto al intercambio de gases, el cultivar 60 rr fue superior al cultivar 40 rr. en conclusión, el compuesto de fibra de coco verde inf luyó positivamente en el crecimiento y fisiología de los cultivares, obteniendo la mejor respuesta con la dosis de 30 t ha-1. key words: organic fertilization, biometrics, glycine max (l.) merrill, gas exchange. palabras clave: fertilización orgánica, biometría, glycine max (l.) merrill, intercambio de gases. development of soybean plants using a substrate based on green coconut fiber desarrollo de plantas de soya usando un sustrato con base en la fibra de coco verde johny de souza silva1*, jones de oliveira mendes1, rafael santiago da costa1, analya roberta fernandes oliveira1, marilena de melo braga2, and rosilene oliveira mesquita1 introduction soybean (glycine max (l.) merrill) is a legume of great economic importance and nutritional value. it is part of a set of agricultural activities with greater global prominence and is the fourth most consumed and produced grain only after corn, wheat, and rice (hirakuri & lazzaroto, 2014). soybean cultivation has expanded in brazil as a promising crop, with prominence initially in the south and centraleast and later in the north and northeast regions (barrozo & rosa, 2018; machado et al., 2018). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.91203 48 agron. colomb. 39(1) 2021 some factors are essential for the crop to show good biometric and physiological development, and consequently, high productivity and quality of grains. these factors include solar radiation, water availability, and fertilization, with the latter being a decisive factor for productive success (sediyama et al., 2012; taiz & zeiger, 2013; tejo et al., 2019). however, although mineral fertilization is indispensable, it has a high cost. thus, the use of other sources for nutrient supply for plants is becoming increasingly common (dourado neto et al., 2012). adeyeye et al. (2014), in a study with soybean, demonstrate that the application of maize stover compost and n fertilizer significantly increase plant growth (plant height, number of leaves, nodes, and branches). in addition, dry matter production and number of fruits per plant are also significantly affected by different levels of those compounds. because of these problems, the use of organic fertilizers appears as an economically viable alternative, besides being less harmful to the environment. organic fertilizers are a source of mineral nutrients and contribute to improvements in the biological characteristics of the soil (freitas et al., 2012). among the main organic fertilizers used, we can highlight organic compounds originated from the composting process as viable alternatives for use in agriculture. among these compounds, we can find the green coconut fiber, which is a by-product of the industrialization of coconut water. the fiber is constantly discarded incorrectly, causing negative environmental impacts. therefore, we can consider it a prominent environmental liability (klein, 2015). when compost is applied to crops in appropriate doses, it adds organic matter, improves soil structure and water retention, reduces the need for fertilizers and the potential for soil erosion (mattos et al., 2011), contributing to the full development of soybean. scientific advances in technologies for soil management, techniques for the correction of acidity, and balanced fertilization with macro and micronutrients allow crops to express their potential under the different edaphoclimatic conditions in brazil (freitas, 2011). given the above, we hypothesized that the substrate compound based on green coconut fiber helps in the development of soybean plants. therefore, this research aimed to evaluate the inf luence of the green coconut fiber applied at different doses to the substrate on the initial development and gas exchange of soybean plants. materials and methods characterization of the experimental area this experiment was carried out from august to october 2019 in a greenhouse covered with 200-micron uv plastic that favors the spread of light within the environment. the greenhouse belonged to the phytotechnics department located at campus do pici, federal university of ceará (ufc), in fortaleza, brazil. the maximum temperature was 29.4ºc, while the minimum was 16.4ºc, and the average relative humidit y was around 32%, according to data obtained through a data logger (model u12/012, hobo®, marleston, adelaide, australia) installed in the center of the greenhouse. according to köppen, the local climate is of aw type, i.e., very hot rainy tropical with predominant rains in the summer and autumn (oliveira et al., 2013). experimental design and treatments the experimental design was completely randomized in a 2×6 factorial arrangement, with two soybean cultivars (pampeana 40rr and pampeana 60rr), six doses of compost containing crushed green coconut considered as fiber (shell + mesocarp + endocarp) (0, 10, 20, 30, 40, and 50 t compost ha-1), and five replicates. each replicate was made up of one plant per pot. obtaining the compost the compost used in the experiment was obtained by the action of aerobic microorganisms on green coconut fiber mixed with poultry manure, in the proportion of 3:1 (v/v) and arranged under layers in rows of 3 m long, 1 m wide, and 1 m deep, under an average temperature of 27.8ºc. the windrows were turned over weekly to assist oxygenation and decomposition of the material by the microorganisms. after 7 months, the compost was sieved in a 5 mm mesh and placed to dry for 48 h in an oven with forced air circulation (model ma033/1080, marconi®, piracicaba, sp, brazil) at 45ºc. then, it was weighed according to the following treatments: control (0 t ha-1), 50 g (10 t ha-1), 100 g (20 t ha-1), 150 g (30 t ha-1), 200 g (40 t ha-1), and 250 g (50 t ha-1) and mixed with the soil (4 kg per pot). for this, the doses were estimated using a soil density of 1.25 and a depth of 0.20 cm. the chemical characteristics of the compound are shown in table 1, according to silva (2009). 49silva, mendes, costa, oliveira, braga, and mesquita: development of soybean plants using a substrate based on green coconut fiber plant growth experiments the soybean seeds were sown in pots coated with plastic polyethylene vases containing 4 kg of soil (red-yellow argisol) as classified by lima et al. (2002). the soil was homogenized with the compost containing the green coconut fiber in its respective doses. the chemical characteristics of soil fertility are shown in table 2, according to silva (2009). thinning was carried out a week after planting, leaving only one plant per pot to avoid competition for space and light, since inoculation with bradyrizobium sp. had not been carried out. the irrigation was performed manually using the water retention capacity (wrc) as a reference that was previously determined in the laboratory. the wrc was determined as described by souza et al. (2000), considering the difference between the weight of the wet soil after saturation and free drainage, and the weight of the dried soil. water retention capacity was maintained daily in all pots by gravimetry, weighing them and replacing the volume of water lost by evapotranspiration, using a scale (model3/0, songhe tools®, são josé dos pinhais, pr, brazil). manual removal of weed plants was carried out throughout the experiment. analyzed variables biometric variables during the pre-f lowering period 30 d after sowing (das), plant height (ph), stem diameter (sd), and the number of leaves (nl) were measured. we used a measuring tape graduated in centimeters to measure the height of the plant from the bottom of the stem until the last insertion of the leaf. a digital caliper was used to measure the sd at the bottom of the stem. the nl was determined based on the count of each fully developed leaf. at the end of the experiment at 30 das, the collective destruction of the plants was carried out to obtain the dry mass of the organs (dry mass of leaves, stems, and roots). the leaf area was measured using a surface integrator (li 3100 area meter, li-cor inc., lincoln, nebraska, usa). shoots and roots were collected, rinsed, packaged in paper bags, and transferred to a drying oven (model ma033/1080, marconi®, piracicaba, sp, brazil) at 65°c until a constant mass was obtained. the vegetative organs were weighed using a precision scale (model al200, marte®, são paulo, sp, brazil) for obtaining the respective dry mass. the total dry mass of the plants was determined by adding the dry mass of the leaves, stem, and roots. physiological variables the analyses of physiological variables were performed 30 das (pre-flowering period). spad was used to measure the relative chlorophyll index of the last three fully developed leaves located in the central leaf let. at the end of the experiment, photosynthetic pigments were also evaluated (contents of chlorophyll a, b, total, and carotenoids in leaves), following the methodology described by wellburn (1994). the values of chlorophyll a (chl a), b (chl b), total (chl t), and carotenoids were estimated using the following equations: chl a = (12.47 × a665) – (3.62 × a649) (1) chl b = (25.06 × a649) – (6.5 × a655) (2) chl t = (7.15 × a665) + (18.71 × a649) (3) carotenoids = (1000 × a480 – 1.29 × ca – 53.78 × cb) (4) 220 where a represents the absorbance at a respective wavelength with values obtained in µg ml-1 and expressed in mg g-1 of dry matter (dm). table 1. chemical characteristics of the green coconut fiber-based compound. ca mg k p s na zn fe mn cu ph ec ............... g l-1 ............... ............................. mg l-1 .................................. ds m-1 2.88 0.89 0.34 0.06 2.13 0.06 0.15 0.92 0.2 6.8 2.4 ec electric conductivity. table 2. soil fertility analysis. c om ph p k ca mg na al h+ai bs cec v esp ec g kg-1 mg dm³ mmolc dm³ % ds m-1 7.39 12.75 6.6 102 1.24 20.7 6.6 0.33 8.3 28.8 37.1 78 1 0.35 om organic matter; bs base saturation; cec cation exchange capacity; esp exchangeable sodium percentage; ec electrical conductivity; v base saturation. 50 agron. colomb. 39(1) 2021 the gas exchange analysis was carried out between 08:00 am and 11:00 am on the third fully expanded leaf using an infrared gas analyzer (model lci, bioscientfic, great amwell, england). the liquid photosynthetic rate (a, µmol co2 m-2 s-1), stomatal conductance (gs, mol h2o m-2 s-1), internal co2 concentration (ci, µmol co2 mol-1), and transpiration (e, mmol m-2 s-1) were estimated. from the a/e ratio, we calculated the water use efficiency (wue). statistical analysis the results of the evaluated variables were subjected to an analysis of variance (anova) and to the shapiro-wilk normality and homogeneity tests. when the variables were significant for the f test, they were subjected to a regression analysis and comparison of means by the tukey,s test, using the computer program rstudio. we made the graphics using sigmaplot version 11.0. results and discussion biometric variables the results of the analysis of variance (tab. 3) showed that for the cultivars tested, only the variables stem diameter (sd) and root dry mass (rdm) did not show significant responses, while the others showed a significance of 1% and 5% probability by the f test. regarding the dose factor, all the variables tested were inf luenced at the level of 1% probability, showing a highly significant effect on the development of soybean plants. regarding the interaction between factors, only the variables plant height (ph) and rdm showed significant responses at the 5% probability level by the f test. regarding the variable plant height (fig. 1a), two quadratic equations were adjusted. we observed that the cultivar 1 table 3. summary of the analysis of variance for the variables plant height (ph), leaf area (la), number of leaves (nl), stem diameter (sd), leaf dry mass (ldm), stem dry mass (sdm), and root dry mass (rdm) in two soybean cultivars grown under different doses of green coconut fiber organic compound. sv df medium square ph la nl sd ldm sdm rdm (cm) (cm²) (mm) --------------------(g) ----------------------cultivar (c) 1 16833.8** 50518** 36.82** 0.20 ns 0.59* 1.22** 0.03 ns doses (d) 5 978.9** 86648** 8.86** 1.08** 2.16** 0.47** 0.45** c x d 5 559.1* 2388 ns 0.37 ns 0.06 ns 0.032 ns 0.03 ns 0.11* residue 48 126.2 6103 1.4 0.17 0.09 0.03 0.04 total 59 cv (%) 23.81 24.64 21.07 12.23 21.93 24.71 27.21 sv source of variation; df degree of freedom; c x d cultivar x doses interaction; cv coefficient of variation. *, ** significant at 5% and 1% by the f test, respectively. ns not significant. figure 1. a) plant height and b) stem diameter in two soybean cultivars (pampeana 60rr and pampeana 40rr) grown at different doses of compost containing green coconut fiber. a 0 25 50 100 75 125 0 40302010 50 0 40302010 50 p la nt h ei gh t ( cm ) doses (t ha-1) b 2.4 2.8 3.2 4.0 3.6 4.4 s te m d ia m et er ( m m ) doses (t ha-1) 60 rr (y = -0.052x2 + 2.85x + 40.3; r2 = 0.81) (y = -0.00075x2 + 0.49x + 2.87; r2 = 0.84) 40 rr (y = -0.02x2 + 1.18x + 21.4; r2 = 0.85) 51silva, mendes, costa, oliveira, braga, and mesquita: development of soybean plants using a substrate based on green coconut fiber (pampeana 60rr) showed superiority at all tested doses compared to cultivar 2 (pampeana 40rr). the maximum height for the cultivar pampeana 60rr was 79.35 cm when the plants were fertilized with a dose of 27.40 t ha-1, whereas the cultivar pampeana 40rr was 36.33 cm under a dose of 29.50 t ha-1. after these doses, there was a reduction in the height of the plants, possibly due to a toxic effect, or an imbalance of a certain nutrient provided by the compound. making a comparison between the maximum points of the two cultivars, we observed an increase of more than 100% of the cultivar pampeana 60rr compared to the cultivar pampeana 40rr. hence, for this variable, ‘pampeana 60 rr’ was highly responsive to the use of a coconut fiberbased compound. regarding the effect of the doses for increasing the stem diameter (fig. 1b), a quadratic equation for the data was adjusted, finding a maximum point of 3.67 mm when the plant was fertilized with a dose of 32.66 t ha-1. when making a comparison with dose 0 that had a maximum point of 2.51 mm, there was an increase of 31.60%. analyzing these results, we could observe the inf luence of the doses of the compound on plant growth and the differentiation of meristematic cells of the vascular cambium and the bark. oliveira et al. (2018) found similar results when working with cherry tomato plants under organic fertilization in different cultivation environments. they verified an increase in plant height depending on the application of fertilizers and the evaluation periods. according to camargo (2012), the efficient use of organic fertilizers provides improvements in the physical, chemical, and biological properties of the soil that can assist in the proper growth of plants and, consequently, promote better crop yields. araújo et al. (2012) working with sources of organic matter in castor bean brs energia, report significant results with the use of sources of organic matter for the stem diameter. in a study conducted by castro et al. (2016), the authors find that for capim-palisade there is a linear increase in plant height depending on the application of cattle manure. therefore, the higher results for plant height found in our research are associated with the availability of nutrients provided by the compound used in the experiment, especially ca and mg (growth-related nutrients) (tab. 1). however, higher levels caused physiological disorders that hinder the development of the plants, especially for the cultivar pampeana 40 rr. for leaf area, the cultivar 60rr showed an average of 346.08 cm², significantly higher than the cultivar 40rr that showed an average value of 288.04 cm². comparing these averages, we observed an increase of 16.78% for the cultivar 60rr compared to cultivar 40rr (fig. 2a). regarding the effect of doses on the increase of leaf area, a quadratic equation for the data was adjusted, finding a maximum point of 406.16 cm2 when plants were fertilized with a dose of 32.7 t ha-1 (fig. 2b). when we compared the dose 0 that showed a value of 155.22 cm2, there was an increase of 61.78% in the maximum point. this result confirmed the values of plant height since there was possible toxicity. therefore, there was a reduction in plant growth for the number of leaves emerging, inf luenced by the application of higher doses of the compound. the increase in leaf area improves a plant’s capacity to harness solar energy to carry out photosynthesis. therefore, a higher leaf area will probably increase productivity a b a 0 100 200 400 300 500 60 rr 40 rr 0 40302010 50 le af a re a (c m 2 ) cultivars b 100 200 300 500 400 600 le af a re a (c m 2 ) doses (t ha-1) (y = -0.24x2 + 15.7x + 149.4; r2 = 0.99) figure 2. a) leaf area of soybean cultivars pampeana 60rr and pampeana 40rr b) grown under different doses of compost containing green coconut fiber. values are means of five plants (± standard error). means followed by the same letters do not differ according to the tukey's test at 5% probability. 52 agron. colomb. 39(1) 2021 since it is directly associated with photosynthetic rates, and this, in turn, is directly related to production. in that sense, the cultivar pampeana 60rr again showed increased results. it is noteworthy that, although highly responsive to fertilization with the compost from green coconut fiber, the cultivars demonstrated toxic effects at the two highest levels of fertilization. this toxicity may be associated with a greater amount of mn and cu (tab. 1). the dry mass of leaves of the cultivar 60rr showed an average of 1.50 g, being superior to cultivar 40rr that showed an average of 1.30 g (fig. 3a). comparing these averages, an increase of 13.34% was seen for the effect of doses on the increase of the dry mass of leaves. a quadratic equation was adjusted to the data, and we found a maximum point of 1.72 g when the plant was fertilized with a dose of 35.00 t ha-1 (fig. 3b). when making a comparison with dose 0 (0.351 g), there was an increase of 79.65%. lima et al. (2001) observe a higher dry mass of leaves that increase on average 0.3 and 1.1 g per plant. these results are directly related to the height of the plant since plants may generally have a higher number of leaves to carry out photosynthesis and meet the demand for assimilates. for the dry mass of the stem, we found that the cultivar 60rr showed an average of 0.87 g, superior to the cultivar 40rr that showed an average of 0.58 g, representing an increase of 33.34% (fig. 4a). concerning the effect of doses on the increase of the dry matter of the stem, a quadratic equation was adjusted to the data resulting in a peak of 0.99 g when plants were fertilized with a dose of 32.50 t ha-1 (fig. 4b). when comparing with the dose 0 (0.170 g) at the maximum point, there was an increase of 82.82%. we can associate the reduction of several of the variables analyzed, such as stem dry mass, leaf dry mass, and leaf a b a 0 0.5 1.5 1.0 2.0 60 rr 40 rr 0 40302010 50 le af d ry m as s (g ) cultivars b 0 0.6 1.2 2.4 1.8 3.0 le af a re a (c m 2 ) doses (t ha-1) (y = -0.001x2 + 0.07x + 0.5; r2 = 0.95) figure 3. a) leaf dry mass of soybean cultivars pampeana 60rr and pampeana 40rr b) under different doses of the organic compound of green coconut fiber. values are the means of five plants (± standard error). means followed by the same letters do not differ according to the tukey's test at 5% probability. a b a 0 0.6 1.2 0.9 0 0.3 1.2 0.9 60 rr 40 rr 0 40302010 50 s te m d ry m as s (g ) cultivars b s te m d ry m as s (g ) doses (t ha-1) (y = -0.0006x2 + 0.039x + 0.36; r2 = 0.90) figure 4. a) stem dry mass of the of soybean cultivars pampeana 60rr and pampeana 40rr b) under different doses of the organic compound of green coconut fiber. values are the means of five plants (± standard error). means followed by the same letters do not differ according to the tukey's test at 5% probability. 53silva, mendes, costa, oliveira, braga, and mesquita: development of soybean plants using a substrate based on green coconut fiber area, with the increase of the doses by the values of zn (tab. 1). zinc is required in very low amounts by the plants (marschner, 2012), so with the increase in the doses of the coconut fiber compound, this amount rose to values that caused toxicity in soybean plants that culminated in the reduction of plant development, as a whole. the dry mass distribution in the plant is a variable that allows a discussion about the process of product translocation resulting from the photosynthetic process, facilitating the understanding of the plant response in terms of productivity. according to lima et al. (2010), when evaluating the growth of coconut (cocos nucifera) plants as a function of organic fertilization, the dry mass of the stem was significantly inf luenced by the application of organic matter combined with mineral fertilizers p and k. therefore, regarding the dry mass of the shoot (dry mass of leaves + dry mass of the stem), we observed that the cultivar 60rr is more responsive to fertilization, demonstrating that the organic compound is a material with great potential in comparison to chemical fertilization. the fact that it showed a higher dry mass of the shoot suggests a better mechanism for translocation of photo-assimilates and greater efficiency of nutrient absorption. the doses close to 30 t ha-1 were the ones that provided the highest values for this and other growth variables, such as stem diameter, leaf dry mass, and leaf area, indicating that in this dose, the supply of nutrients, as well as the balance between them, is the most appropriate. regarding the dry mass of roots (fig. 5), two quadratic equations were adjusted. we observed that the cultivar pampeana 40rr showed higher values up to the dose of 30 t ha-1 compared to the cultivar pampeana 60rr. the maximum point of the dry mass of roots found for the cultivar 60rr was 0.92 g when the plants were fertilized with a dose of 30 t ha-1, while the cultivar 40rr showed an average of 0.93 g with the dose of 21.74 t ha-1. the ideal root system is the one that explores the largest volume of soil, allowing the plant to explore a larger soil area (parfitt et al., 2017). the growth of the root system of plants is essential for the absorption of nutrients and better performance in translocating them to the vegetative organs. this can be seen by the results of the growth and accumulation of dry matter in the root, especially in the cultivar pampeana 60 rr. a possible explanation for this decrease in plant growth when subjected to higher doses (40 or 50 t ha-1) of compost based on green coconut fiber is the number of nutrients present in the soil after adding the compost. in practical terms, nutrients play important roles in plants; however, the necessary amount, especially of micronutrients in the soil, is small due to the low requirement of this nutrient by crops (marschner, 2012). so, this greater number of micronutrients in the soil with doses from 30 t ha-1 when the treatments were applied could have caused the opposite effect that culminated in a reduction in most of the growth variables evaluated. physiological variables the analysis of variance for the values of chlorophyll a, b and total, and carotenoids is shown in table 4. only the variable carotenoids showed no significant response, while the others showed a 1% significance probability by the f test. regarding the doses factor, only chlorophyll b showed no significant response, and the other variables tested were inf luenced at the level of 1% probability. concerning the interaction between factors, only the variable chlorophyll a showed a significant response at the level of 1% probability by the f test. for chlorophyll a, two quadratic equations were adjusted, finding a maximum point of 4.90 when plants were fertilized with a dose of 41.6 t ha-1 for cultivar 60rr, and a maximum point of 6.8 when plants were fertilized with a dose of 40.60 t ha-1 for cultivar 40rr (fig. 6a). for chlorophyll b, the cultivar 60rr showed an average value of 6.62 which is higher than the cultivar 40rr that showed an average value of 4.07. there was an increase of 38.51% when comparing these averages (fig. 6b). regarding total chlorophyll, we found that the cultivar 60rr showed an average of 11.10. this cultivar obtained 0 0.3 0.6 1.2. 0.9 1.5 0 40302010 50 r oo t d ry m as s (g ) doses (t ha-1) 60 rr (y = -0.0005x2 + 0.03x + 0.47; r2 = 0.99) 40 rr (y = -0.00092x2 + 0.04x + 0.5; r2 = 0.95) figure 5. root dry mass of soybean cultivars pampeana 60rr and pampeana 40rr grown under different doses of compost including green coconut fiber. 54 agron. colomb. 39(1) 2021 higher values compared to the cultivar 40rr that showed an average of 7.73. an increase of 30.36% was observed when comparing these averages (fig. 7a). regarding the variable carotenoids, we found that there was no significant difference between cultivars. concerning the effect of doses, a quadratic equation for the data was adjusted, and we found a maximum point of 1.60 when the plants were fertilized with a dose of 33.34 t ha-1. when comparing the dose 0 (0.40) with the maximum point, there was an increase of 78.02% (fig. 7b). table 4. summary of analysis of variance for the variables chlorophyll a (chl a), chlorophyll b (ch b), total chlorophyll (chl t), and carotenoids in two soybean cultivars grown under different doses of compost containing green coconut fiber. sv df medium square chl a chl b chl t carotenoids cultivar(c) 1 40.739** 77.927** 136.688** 0.00138 ns doses (d) 5 36.947** 27.07 ns 132.32 ns 1.78** c x d 5 6.999** 49.6 ns 4.786 ns 0.12 ns residue 48 1.358 5.982 4.418 0.16836 total 59 cv (%) 25.35 45.72 22.31 29.55 sv source of variation; df degree of freedom; c x d cultivar x doses interaction; cv coefficient of variation. *, ** significant at 5% and 1% by the f test, respectively. ns not significant. figure 6. a) chlorophyll a and b) chlorophyll b from soybean cultivars pampeana 60rr and pampeana 40rr grown under different doses of compost containing green coconut fiber. values are the means of five plants (± standard error). means followed by the same letters do not differ according to the tukey's test at 5% probability. a b b 0 4 2 8 10 6 60 rr 40 rr c hl or op hy ll b (m g g1 d m ) cultivars a -4 4 0 6 12 8 16 0 40302010 50 c hl or op hy ll a (m g g1 d m ) doses (t ha-1) 60 rr (y = -0.001x2 + 0.16x 2.8; r2 = 0.86) 40 rr (y = -0.0014x2 + 0.16x + 2.7; r2 = 0.86) a b a 0 6 3 12 16 9 0 1.2 0.6 2.4 3.0 1.8 60 rr 40 rr 0 40302010 50 to ta l c hl or op hy ll (m g g1 d m ) cultivars b c ar ot en oi ds ( m g g1 d m ) doses (t ha-1) (y = -0.0009x2 + 0.06x + 0.61; r2 = 0.83) figure 7. a) total chlorophyll and b) carotenoids of soybean cultivars pampeana 60rr and pampeana 40rr grown under different doses of compost containing green coconut fiber. values are the means of five plants (± standard error). means followed by the same letters do not differ according to the tukey's test at 5% probability. 55silva, mendes, costa, oliveira, braga, and mesquita: development of soybean plants using a substrate based on green coconut fiber chlorophyll a is the pigment used to perform photochemistry (the first stage of the photosynthetic process), while the other pigments assist in the absorption of light and the transfer of radiant energy to the reaction centers. thus, they are called accessory pigments. the main accessory pigments also include other types of chlorophylls, such as chlorophyll b that is present in higher plants, green algae, and some bacteria (taiz & zeiger, 2013). chlorophyll is one of the main factors related to the photosynthetic efficiency of plants and, consequently, to growth and adaptability to different environments and adverse conditions caused by different types of stress. the apparent differences in the color of the plants are due to the presence and distribution of other associated pigments, such as carotenoids and anthocyanins that always accompany the chlorophylls. in plants, carotenoids are located in the plastids where they are synthesized and have a non-enzymatic antioxidant function. anthocyanins are f lavonoid compounds with various functions in plants, like defense against abiotic stresses. therefore, these compounds have a fundamental role in combating reactive oxygen species (ros) (barbosa et al., 2014). based on the results obtained, we concluded that for the photosynthetic analysis, the cultivar 60rr was more responsive to the assimilation of photons that ref lected its photosynthetic metabolism and the greater production of photoassimilates and made it metabolically more efficient than the cultivar 40rr. the essential role of fertilization with residues of green coconut fiber provided nutrients and good physical, chemical, and biological conditions so that soybean plants could increase the levels of photosynthetic pigments when compared to the treatment without fertilization. however, as has been shown, higher doses caused negative effects on the physiological development of the soybean plant. in the analysis of variance shown in table 5, we saw that for the cultivar factor, only the variables photosynthesis (a) and water use efficiency (wue) did not show significant responses, while the others showed a significance of 1% and 5% probability by the f test. regarding the dose factor, only the variable stomatal conductance (gs) did not show a significant response. regarding the interaction between factors, only the variables a, gs, and transpiration (e) showed significant responses at the level of 1% probability according to the f test. when evaluating the photosynthesis (fig. 8a) two regression models were adjusted. for the cultivar 60rr, a quadratic model was adjusted, while for the cultivar 40rr a linear model was adjusted. the maximum point found for cultivar 60rr was 10.08 when plants were fertilized with a dose of 32 t ha-1. for cultivar 40rr, there was an increment of 1.83 for each 1 t ha-1 of green coconut fiber that was added. when evaluating stomatal conductance (fig. 8b), we adjusted a quadratic equation for cultivar 60rr and found a maximum point of 0.28 when the plants were fertilized with a dose of 23.13 t ha-1. for the cultivar 40 rr, there was an increase of 0.0035 for each 1 t ha-1 added. for transpiration, we adjusted a quadratic equation and found a maximum point of 2.86 when the plants were fertilized with a dose of 26.76 t ha-1. for the cultivar 40rr, we observed an increment of 0.023 for each increase of 1 t ha-1. we observed the highest average at the dose of 50 t ha-1 with a value of 2.8 (fig. 9a). regarding the effect of doses for internal carbon, a quadratic equation for the data was adjusted, finding a minimum point of 276.50 when the plants were fertilized with a dose of 39.52 t ha-1. when we compared dose 0 (337) with the minimum point, there was a reduction of 18.5% (fig. 9b). when analyzing the water use efficiency that was adjusted to a quadratic equation to the data, we found a peak table 5. summary of the analysis of variance for the variables photosynthesis (a), stomatal conductance (gs), transpiration (e), internal carbon (ci), and water use efficiency (wue) in soybean plants grown under different doses of compost containing green coconut fiber. sv df medium square a gs e ci wue cultivar (c) 1 5.624 ns 0.111** 4.177** 2080.5* 0.37 ns doses (d) 5 68.241** 0.015 ns 0.595* 6361.9** 8.502** c x d 5 19.979** 0.036** 1.019** 920.8 ns 0.849 ns residue 48 2.225 0.007253 0.2128 408.3 0.428 total 59 cv (%) 20.33 42.19 20.43 6.86 20.67 sv source of variation; df degree of freedom; c x d cultivar x doses interaction; cv coefficient of variation. *, ** significant at 5% and 1% by the f test, respectively. ns not significant. 56 agron. colomb. 39(1) 2021 a 0 4 8 16 12 20 0 40302010 50 0 40302010 50 n et p ho to sy nt he si s (u m ol c o 2 m -2 s -1 ) doses (t ha-1) b 0 0.1 0.2 0.4 0.3 0.5 s to m at al c on du ct an ce ( m ol c o 2 m -2 s -1 ) doses (t ha-1) 60 rr (y = -0.0072x2 + 0.46x 0.007; r2 = 0.78) 40 rr (y = 1.83x + 0.5867; r2 = 0.94) 60 rr (y = -0.0004x2 + 0.0185x + 0.0722; r2 = 0.85) 40 rr (y = 0.0035x + 0.0629; r2 = 0.85) figure 8. a) net photosynthesis b) and stomatal conductance of soybean cultivars pampeana 60rr and pampeana 40rr grown under different doses of compost containing green coconut fiber. a 1.2 1.8 2.4 3.6 3.0 4.2 0 40302010 50 0 40302010 50 tr an sp ir at io n (m m ol c o 2 m -2 s -1 ) doses (t ha-1) b 240 270 300 360 330 390 in te rn al c ar bo n (u m ol c o 2 m -2 s -1 ) doses (t ha-1) 60 rr (y = -0.0017x2 + 0.091x + 1.64; r2 = 0.85) (y = 0.0426x2 3.1971x + 335.47; r2 = 0.68) 40 rr (y = 0.0232x + 1.383; r2 = 0.85) figure 9. a) transpiration and b) internal carbon of soybean cultivars pampeana 60rr and pampeana 40rr grown under different doses of compost containing green coconut fiber. 1 2 3 5 4 6 0 40302010 50 w at er u se e ff ic ie nc y (w u e) doses (t ha-1) (y = -0.0016x2 + 0.1251x + 1.3887; r2 = 0.82) of 3.83 when plants were fertilized with a dose of 39.09 t ha-1. when this dose was compared to dose 0 that showed a value of 1.47, there was an increase of 61.61 % (fig. 10). gondim et al. (2015) find higher values of stomatal conductance in the presence of mineral fertilization when evaluating the effects of doses of manure in the presence and absence of mineral fertilization on gas exchange in beet plants. these results might be explained by the presence of potassium. the rate of net co2 assimilation, transpiration, stomatal conductance, and intercellular co2 concentration are correlated parameters that serve to diagnose physiological changes in plants when subjected to adverse conditions such as low and high amounts of nutrients (gondim et al., 2015). figure 10. water use efficiency (wue) in soybean cultivars pampeana 60rr and pampeana 40rr grown under different doses of compost containing green coconut fiber. 57silva, mendes, costa, oliveira, braga, and mesquita: development of soybean plants using a substrate based on green coconut fiber in general, gas exchange data suggest the superiority of cultivar 60rr when compared to cultivar 40rr. for net photosynthesis rates, the highest values can be correlated with the fact that this cultivar had a larger leaf area and a higher number of leaves and plant height; all these values contribute to better photosynthetic performance. we also observed that this same material had a more efficient stomatal regulation, a fact observed in figure 8b for the higher values of the stomatal conductance. therefore, high levels of carbon dioxide inf lux provided higher photosynthetic rates. for the internal concentration of co2, the cultivar 40rr showed lower values. this fact indicated that there was greater assimilation of co2. however, it did not inf luence higher rates of photosynthesis. the cultivar 60rr showed higher accumulations of internal carbon, differing from the other genetic material. nevertheless, due to its better physiological responses, it showed greater assimilation of carbon. for water use efficiency, the responses to the significant effect of doses demonstrated that there was an increase in these rates through fertilization with the compost. miyake et al. (2017), when evaluating the substrates and nitrogen fertilization in the production of yellow passion fruit seedlings, find that the coconut fiber-based substrate favored the relative chlorophyll index when compared to the commercial substrate vivatto®, especially from the dose of 300 mg dm-3. these results are similar to what was found in our study since the use of doses from 10 t ha-1 increased this parameter for both soybean cultivars tested. chlorophyll a is responsible for photon capture, while chlorophyll b constitutes accessory pigments in the photosynthetic apparatus, so they are closely related to the photosynthetic process and gas exchange itself. therefore, a possible explanation for the increase, not only in the amount of chlorophyll a, but also in gas exchange (a, gs, and e) may be associated with an increase in nutrients, especially n and mg when the plants were subjected to higher doses of the green coconut fiber compound. it is worth mentioning that cultivar 60rr showed a positive response up to a certain dose of organic compost, while cultivar 40rr showed linear increases in gas exchange due to the increment in the added doses, thus, proving to be more nutritionally demanding. conclusions the composition of green coconut fiber positively inf luenced the biometric and physiological characteristics of the soybean cultivars studied, and the recommended dose of the compound is 30 t ha-1. the cultivar pampeana 60rr is more responsive to fertilization as it showed higher values of height, leaf area, number of leaves, diameter of the stem, dry mass of the leaves, and dry mass of the stem. in general, the gas exchange of cultivar pampeana 60rr was higher than the cultivar 40rr, indicating that it shows greater adaptability to the climatic conditions of the brazilian northeast region. acknowledgments the authors would like to thank the ceará foundation of support for scientific and technological development (funcap), and the graduate program in agronomy/ phytotechnics (ppgaf), for the financial support to carry out this study. we would also like to thank the study group on ecophysiology of plant production and nutrition (geepen) at the federal university of ceará (ufc). conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions jss and rom designed the experiment. jom conducted the experiment in the field. rsc and arfo performed the analyses in the laboratory. mmb provided resources for soil and laboratory analysis. jss and rsc wrote and edited the manuscript. rom and mmb were responsible for supervising the experiment. finally, jss and arfo performed the statistical analysis, and jom was responsible for making the graphs. all authors have reviewed the manuscript. literature cited adeyeye, a. s., togun, a. o., akanbi, w. b., adepoju, i. o., & ibirinde, d. o. (2014). effect of maize stover compost and nitrogen fertilizer rates on growth and yield of soyabean (glycine max) variet y in south-west nigeria. journal of agriculture and veterinary science, 7(1), 68–74. https://doi. org/10.9790/2380-07116874 araújo, v. l., araújo, w. p., lima, f. v., leite, a. g., pereira, j. r., & beltrão, n. e. m. (2012). fontes de matéria orgânica e períodos de incubação na mamoneira brs energia. revista educação agrícola superior, 27(1), 35–38. https://doi.org/10.12722/ 0101-756x.v27n01a06 barbosa, m. r., silva, m. m. a., willadino, l., ulisses, c., & camara, t. r. (2014). geração e desintoxicação enzimática de espécies reativas de oxigênio em plantas. ciência rural, 44(3), 453–460. https://doi.org/10.1590/s0103-84782014000300011 https://doi.org/10.9790/2380-07116874 https://doi.org/10.9790/2380-07116874 https://doi.org/10.12722/0101-756x.v27n01a06 https://doi.org/10.12722/0101-756x.v27n01a06 https://doi.org/10.1590/s0103-84782014000300011 58 agron. colomb. 39(1) 2021 barrozo, j. c., & rosa, j. c. (2018). a expansão do cultivo da soja no brasil através dos dados oficiais. revista pampa, (18), 79–98. https://doi.org/10.14409/pampa.v0i18.8535 camargo, m. s. (2012). a importância do uso de fertilizantes para o meio ambiente. pesquisa & tecnologia, 9(2), 1–4. castro, c. s., lobo, u. g. m., rodrigues, l. m., backes, c., & santos, a. j. m. (2016). eficiência de utilização de adubação orgânica em forrageiras tropicais. revista de agricultura neotropical, 3(4), 48–54. https://doi.org/10.32404/rean.v3i4.1144 dourado neto, d., dario, g. j. a., martin, t. n., silva, m. r., pav inato, p. s., & habit zreiter, t. l . (2012). adubação minera l com coba lto e molibdênio na cu ltura da soja. semina: ciências agrárias, 33(1), 2741–2752. https://doi. org/10.5433/1679-0359.2012v33supl1p2741 freitas, g. a., sousa, c. r., capone, a., afférri, f. s., melo, a. v., & silva, r. r. (2012). adubação orgânica no sulco de plantio e sua inf luência no desenvolvimento do sorgo. journal of biotechnology and biodiversity, 3(1), 61–67. https://doi.org/10.20873/jbb. uft.cemaf.v3n1.freitas freitas, m. c. m. (2011). a cultura da soja no brasil: o crescimento da produção brasileira e o surgimento de uma nova fronteira agrícola. enciclopédia biosfera, 7(12), 1–12. gondim, a. r. o., santos, j. l. g., lira, r. p., brito, m. e. b., & pereira, f. h. f. (2015). atividade fotossintética da beterraba submetidas a adubação mineral e esterco bovino. revista verde de agroecologia e desenvolvimento sustentável, 10(2), 61–65. https://doi.org/10.18378/rvads.v10i2.3438 hirakuri, m. h., & lazzaroto, j. j. (2014). o agronegócio da soja nos contextos mundial e brasileiro. embrapa soja. klein, c. (2015). utilização de substratos alternativos para produção de mudas. revista brasileira de energias renováveis, 4(3), 43–63. https://doi.org/10.5380/rber.v4i3.40742 lima, a. a. c., oliveira, f. n. s., & aquino, a. r. l. (2002). classificação e aptidão agrícola dos solos do campo experimental de pacajus, ce, para a agricultura. embrapa. lima, r. l. s., fernandes, v. l. b., oliveira, v. h., & hernandez, f. f. f. (2001). crescimento de mudas de cajueiro-anão-precoce ‘ccp-76’ submetidas à adubação orgânica e mineral. revista brasileira de fruticultura, 23(2), 391–395. https://doi. org/10.1590/s0100-29452001000200039 lima, r. l. s., sampaio, l. r., freire, m. a. o., carvalho júnior, g. s., sofiatti, v., arriel, n. h. c., & beltrão, n. e. m. (2010, june 7–10). crescimento de plantas de pinhão manso em função da adubação orgânica e mineral [conference presentation]. iv congresso brasileiro de mamona, i simpósio internacional de oleaginosas energéticas, joão pessoa, pb, brazil. machado, f. g., menezes, c. c. e., campos, g. w. b., takano, h. k., oliveira jr., r. s., & braz, g. b. p. (2018). development and grain quality of soybean cultivars treated with pyraclostrobin and biostimulant. comunicata scientiae, 9(2), 235–241. https:// doi.org/10.14295/cs.v9i2.2072 marschner, p. (ed.). (2012). marschner’s mineral nutrition of higher plants (3rd ed.). academic press. mattos, a. l. a., rosa, m. f., crisóstomo, l. a., bezerra, f. c., correia, d., & veras, l. g. c. (2011). beneficiamento da casca de coco verde. embrapa agroindústria tropical. miyake, r. t. m., creste, j. e., narita, n., & guerra, w. e. x. (2017). substrato e adubação nitrogenada na produção de mudas de maracujazeiro amarelo em condições protegidas. colloquium agrariae, 13(1), 57–65. https://doi.org/10.5747/ca.2017.v13. n1.a149 oliveira, j. b., arraes, f. d. d., & viana, p. c. (2013). methodology for the spatialisation of a reference evapotranspiration from srtm data. revista ciência agronômica, 44(3), 445–454. https://doi.org/10.1590/s1806-66902013000300005 oliveira, l. k. b., costa, r. s., santos, j. l. g., lima, f. e. o., amorim, a. v., marinho, a. b., & mesquita, r. o. (2018). growth and physiology of cherry tomatoes under organic fertilization in different environments. journal of agricultural science, 10(10), 349–359. https://doi.org/10.5539/jas.v10n10p349 parfitt, j. m. b., winkler, a. s., pinto, m. a. b., silva, j. t., & timm, l. c. (2017). irrigação e drenagem para cultivo de soja e milho. in b. m. emygdio, a. p. s. a. rosa, & a. c. b. oliveira (eds.), cultivo de soja e milho em terras baixas do rio grande do sul (pp. 45–78). embrapa. sediyama, c. a. z., reis, m. s., sediyama, c. s., dias, m. a., sediyama, t., & dias, d. c. f. s. (2012). physiological quality of soybean seed cultivars by osmoconditioning. comunicata scientiae, 3(2), 90–97. silva, f. c. (ed.). (2009). manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes. embrapa informação tecnológica. souza, c. c., oliveira, f. a., silva, i. f., & amorim neto, m. s. (2000). avaliação de métodos de determinação de água disponível e manejo da irrigação em terra roxa sob cultivo de algodoeiro herbáceo. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 4(3), 338–342. https://doi.org/10.1590/ s1415-43662000000300006 taiz, l., & zeiger, e. (2013). fisiología vegetal (5th ed.). artmed. tejo, d. p., fernandes, c. h. s., & buratto, j. s. (2019). soja: fenologia, morfologia e fatores que interferem na produtividade. revista científica eletrônica de agronomia da faef, 35(1), 1–9. wellburn, a. r. (1994). the spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. journal of plant physiology, 144(3), 307–313. https://doi.org/10.1016/ s0176-1617(11)81192-2 https://doi.org/10.14409/pampa.v0i18.8535 https://doi.org/10.32404/rean.v3i4.1144 https://doi.org/10.5433/1679-0359.2012v33supl1p2741 https://doi.org/10.5433/1679-0359.2012v33supl1p2741 https://doi.org/10.20873/jbb.uft.cemaf.v3n1.freitas https://doi.org/10.20873/jbb.uft.cemaf.v3n1.freitas https://doi.org/10.18378/rvads.v10i2.3438 https://doi.org/10.5380/rber.v4i3.40742 https://doi.org/10.1590/s0100-29452001000200039 https://doi.org/10.1590/s0100-29452001000200039 https://doi.org/10.14295/cs.v9i2.2072 https://doi.org/10.14295/cs.v9i2.2072 https://doi.org/10.5747/ca.2017.v13.n1.a149 https://doi.org/10.5747/ca.2017.v13.n1.a149 https://doi.org/10.1590/s1806-66902013000300005 https://doi.org/10.5539/jas.v10n10p349 https://doi.org/10.1590/s1415-43662000000300006 https://doi.org/10.1590/s1415-43662000000300006 https://doi.org/10.1016/s0176-1617(11)81192-2 https://doi.org/10.1016/s0176-1617(11)81192-2 isolation and evaluation of the antagonist activity of lactic acid bacteria in raw cow milk received for publication: 5 april, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.63911 1 instituto de ciencia y tecnología de alimentos, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 instituto de biotecnología (ibun), facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: amcdiazmo@unal.edu.co agronomía colombiana 35(3), 357-364, 2017 isolation and evaluation of the antagonist activity of lactic acid bacteria in raw cow milk aislamiento y evaluación de la actividad antagonista de bacterias ácido lácticas en leche cruda de vaca carolina gutiérrez-cortés1, héctor suárez1, gustavo buitrago2, and consuelo díaz-moreno1* abstract resumen lactic acid bacteria (lab) are considered as a good alternative to reduce the risk of food borne diseases in food industry. in addition to the improvement effects on the organoleptic characteristics of fermented foods from the lab metabolites, they can inhibit the growth of microorganisms responsible of the food spoilage. this work is an advance on the biodiversity exploration of natural additives in food. isolation, identification and screening of potential antimicrobial activity of lab were the aims on this work. species of lactobacillus (lb. casei, lb. brevis, lb. paracasei, and lb. plantarum) and pediococcus acidilactici were identified and their antagonism against escherichia coli atcc 25922, staphylococcus aureus atcc 25923 and listeria monocytogenes atcc 7644 was demonstrated. las bacterias ácido lácticas (bal) son una alternativa en la industria de alimentos para la reducción del riesgo que representan las enfermedades transmitidas por algunos alimentos. los metabolitos típicos de las bal, además de sus reconocidos efectos sobre las características organolépticas de los alimentos fermentados, pueden inhibir el crecimiento de microorganismos responsables del deterioro e incluso la aparición de patógenos. este trabajo es un avance en la exploración de la biodiversidad y en la búsqueda de aditivos naturales con aplicación en la industria de alimentos. los principales logros de este trabajo fueron el aislamiento, identificación y evaluación de la actividad antimicrobiana de bal. se identificaron especies de lactobacillus (lb. casei, lb. brevis, lb. paracasei y lb. plantarum) y pediococcus acidilactici que presentaron antagonismo frente a escherichia coli atcc 25922, staphylococcus aureus atcc 25923 y listeria monocytogenes atcc 7644. key words: antagonistic bacteria, raw milk, lactobacillus, isolation, pathogen inhibition. palabras clave: bacterias antagónicas, leche cruda, lactobacillus, aislamiento, inhibición de patógenos. microorganisms (nath et al., 2014; settanni and corsetti, 2008; smid and lacroix, 2013). different strains of microorganisms with potential use as bio-preservative agents have been reported (ghanbari et al., 2013; henning et al., 2015; hwanhlem et al., 2014). dairy products are one group of foods commonly used to obtain strains with antagonistic features. the most important microorganisms with antagonistic characteristics and potential use in food industry are lactic acid bacteria (lab). they have been traditionally associated to food and are considered safe (garcía et al., 2010). lab are gram positive bacteria, non sporulating, anaerobic facultative, catalase and coagulase negative, tolerant to acidic conditions and with low content of guanine and cytosine in their dna. lab belong to the group of firmicutes, lactobacillales order and the most representative genera are aerococcus, introduction foodborne diseases are the most serious and expensive issues in food industry. according to the usda (united states department of agriculture) annually in usa, 48 million people suffer foodborne illnesses and 3000 are reported as deadly cases (fda and administration, 2013). new meals, manufacturing processes, and the growing demand for minimally processed products (ready-to-eat) increase the possibility of microbiological contamination. alternative food preservation technology such as biopreservation is a reliable option to extent the shelf-life and to enhance the hygienic quality, minimizing the impact on the food nutritional and organoleptic properties (garcía et al., 2010). bio-preservation uses the antimicrobial potential of non-pathogen microorganisms or their metabolites to inhibit the growth of pathogens or spoilage related http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.63911 358 agron. colomb. 35(3) 2017 alloiococcus, carnobacterium, enterococcus, lactobacillus, lactococcus, leuconostoc, oenococcus, pediococcus, streptococcus, symbiobacterium, tetragenococcus, vagococcus, and weissella and in phylum actinobacteria with genera atopobium and bifidobacterium (giraffa, 2012). many lab are considered as probiotics or live microorganisms, that consumed in adequate amounts, confer a health benefit on the host (fijan, 2014). lab are successful habitat competitors due to their ability as competitive exclusion (settanni and corsetti, 2008) which consists on releasing antimicrobial substances that are able to affect the development of other microorganisms (smid and lacroix, 2013). the main product of lab metabolism is lactic acid but they can produce other organic acids and compounds as hidrogenus peroxide (h2o2), carbon dioxide (co2), diacetyl (2,3-butanediona), reuterin and bacteriocins (ammor et al., 2006; khan et al., 2010; nath et al., 2014). organic acids, especially lactic acid, are metabolites produced as a result of sugar metabolism. they are released to the environment reducing its ph, inhibiting the development of some populations of undesirable microorganisms (okano et al., 2010). hydrogen peroxide (h2o2) has an oxidizing effect over sulf hydryl groups of membrane proteins and over lipids, also damaging the cell wall of some other microorganisms (finnegan et al., 2010). additionally, h2o2 reacts with o2, forming co2 reducing free o2 and creating an anaerobic environment that can reduce the development of anaerobic populations (šušković et al., 2010). diacetyl is associated to a characteristic smell of some dairy products, but it also has antagonistic activity when interacts with the cell membrane of some bacteria altering some metabolic ways (lanciotti et al., 2003). bacteriocins are antimicrobial peptides produced by gram positive and negative bacteria. in general, those peptides have low molecular weight and are heat stables, they do not affect the producer cells due immunity mechanisms (cotter et al., 2005; karumathil et al., 2016). in this work, were isolated and identified lab with antimicrobial activity against escherichia coli, staphylococcus aureus, and listeria monocytogenes, three of the most important foodborne pathogens. these results are very important for the possibility of their application on biopreservation of foods. experimental procedures isolation and identification lactic acid bacteria were isolated from raw milk obtained from the veterinarian medicine faculty of the universidad nacional de colombia. brief ly, milk was incubated at 37oc during 48 h in order to allow fermentation and to obtain bacteria strains that survive on acid milk. 11 ml of fermented milk were added to 99 ml of sterile peptone water (0.1%) and tenfold dilutions until 10-7 were made. 1 ml of dilutions 10-5, 10-6 and 10-7 were poured in petri dishes and covering with mrs agar (man, rogosa and sharpe) oxoid, petri dishes were incubated at 37oc during 48 h. in order to obtain more diversity in the isolation, colonies with different morphologies were plated onto the surface of mrs agar. after incubation at 37 oc during 24 h, gram stain was performed. isolates were stored at -20oc on cryovials (criobank®). in order to know some features of the isolates some biochemistry tests were performed. gas production test in durham tubes on mrs broth; growth in mrs broth at different temperatures (10, 30, 37 and 45oc) and tolerance to nacl 6.5% tests were performed. growth was measure as optic density (o.d) on spectrophotometer (genesys, usa) at 600 nm. catalase and oxidase were also tested (muñoz et al., 2012). isolates were partially identified on the basis of their biochemical features according to fermentation ability by using api 50chl (api system s.a., bio-merieux, france) (todorov et al., 2013). to obtain the molecular identification, isolates were activated in 5 ml of mrs broth (oxoid, uk) and incubated at 37oc during 48 h. after incubation the dna was extracted using the kit purelink™ genomic dna mini kit (invitrogen) following manufacture instructions. extraction was verified by electrophoresis in agarose gel 1.4% (w/v) at 70 volts, 400ma during 30 minutes and the dna was stained with sybrsafe. concentration was measured by spectrophotometry using nanodrop (thermo scientific, uk). genera and specie were determined by amplification and sequencing of 16s ribosomal subunit by pcr technique using a veriti® (life technologies, uk) thermo cycler. conditions of pcr were: 94°c for 5 min, 30 times 94°c for 30 s, 55°c for 30 s, 72°c for 1.5 min and 72°c for 7 min. reaction mixture contained 38.2 µl of water, 5 µl of buffer 1x, 1.5 µl mgcl2 1.5 mm, 0.4 µl dnts 0.2 mm, 1.25 of primers (27f: 5’ agagtttgatcmtggctcag 3’, 1492r: 5’ tacggytaccttgttacgactt 3’), 0.4 µl taq and 2 µl of dna (doi et al., 2013). amplification products were separated by electrophoresis in 1.2% agarose gel. amplified samples were sent to the instituto de genética (ssigmol) in the universidad nacional de colombia (bogota). samples were purified and sequenced in bidirectional way. the sequences were compared to those deposited in genbank, using the blast algorithm 359gutiérrez-cortés, suárez, buitrago, díaz-moreno: isolation and evaluation of the antagonist activity of lactic acid bacteria in raw cow milk (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast) and phylogenetic tree was constructed using the mega 7.0.14 software. antimicrobial activity screening screening to find isolates with antagonistic features was performed using the spot-on-lawn method described by schillinger and lucke (1989) with some modifications. brief ly, overnight cultures of the isolates were spotted onto the surface of agar plates with mrs (1.2% agar) and incubated for 24 h at 30°c to allow colonies to develop and produce their metabolites. approximately 5 x 107cfu/ml of the indicator strains important in food industry (escherichia coli atcc 25922, staphylococcus aureus atcc 25923, and listeria monocytogenes atcc 7644) were inoculated into 100 ml of soft tsa (trypticase soy) agar (containing 0.7% agar), and poured over the plate in which the isolated lab were grown. after incubation at 37oc during 24 h, diameter of inhibition zones was measured from the edge of the zone with a caliper, and expressed in mm. results 64 lactic acid bacteria were isolated from raw cow milk. 23.1% of all isolates were gram positive and 76.9% of them presented rod shape, minor proportion presented sphere shape. rods were large and short, some of them thinner than others, they were arranged on pairs or short chains. most of cocci were arranged on tetrads and some of them on pairs. 24 isolates were chosen for further analysis according to their antimicrobial activity potential. the isolates growth at 6.5% of nacl and at temperatures of 10, 30, 37 and 45°c (fig. 1) showed that the optimal temperature for all isolates was 30oc followed by 37oc, some of them grew at 10oc and at 45oc was the least suitable temperature for growth. 46.13% of isolates were tolerant to 6.5% of nacl. those tests allow knowing the technological potential of isolates in food industry applications. gas production was negative for all cases. the isolates that presented rod morphology (19 of them) were tested with api 50chl (api system s.a., bio-merieux, france) designed as lactobacillus sp. according with the manufacturer, in order to determine phenotypic characteristics showed in biochemistry profiles (fermentative profiles). tab. 1 shows the percentage of isolates that were able to use each sugar on the api chl 50 panels. all of the isolates fermented n-acetyl glucosamine, glucose, ribose and fructose and none of them was able to use d-fucose, l-fucose, d-arabitol, erythritol, d-arabinose, l-xylose, adonitol, methyl-d-xiropyranose or glycerol. galactose and gluconate were used almost for all isolates, except for the identified at molecular level as pediococcus, this result can be explained because some strains of this genera do not use the sugar sources mentioned (vos et al., 2009). arbutinine, aesculine, maltose and salicin were consumed by 89.5% of the isolates. sugars consumed for one strain were rhamnose, metyl-d-manopiyanoside, starch, glycogen o xylitol. partial identification according to biochemical profiles gave as a result that isolates belong to genera lactobacillus spp. with species lb. brevis 16%, lb. plantarum 21%and lb. paracasei spp. paracasei 63%. molecular identification dna extraction was performed to 19 isolates. molecular weight marker of 1000 pb was used in order to know size of the product amplified. this size was approximated to 1400 pb according to observed bands. chromax software was used to observe, interpreter, and depurate sequences obtained from the genetics institute (universidad nacional de colombia, bogota). results were analyzed and compared to data in genbank using blast (basic local alignment search tool), phylogenetic tree was made using mega 7.0.14 program (fig. 2). tab 1. percentage of positive isolates of each carbon source on api chl 50. sugar % sugar % sugar % sugar % sugar % glycerol 0 rhamnose 4,5 mannose 86 xilitol 4,5 sorbose 27 erythritol 0 dulcitol 9,1 cellobiose 73 gentiobiose 59 salicine 91 d-arabinose 0 inositol 41 maltose 91 turanosa 68 glycogen 4.5 l-arabinose 27 mannitol 68 lactose 77 lixosa 23 esculin 91 ribose 100 sorbitol 68 melobiose 36 tagatose 64 starch 4.5 d-xylose 55 methyl-d-manopiranoside 4,5 sucrose 64 d-fucose 0 arbutine 91 l-xylose 0 methyl-d-glucopiranoside 41 trehalose 82 l-fucose 0 rafinose 9.1 adonitol 0 n-acetylglucosamine 100 inulin 27 d-arabitol 0 amigdaline 64 metil-d-xiropiranosa 0 glucose 100 melezitose 73 5-ketogluconate potassium 64 2-cetogluconato potassium 59 galactose 95 fructose 100 l-arabitol 14 gluconate 95 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast 360 agron. colomb. 35(3) 2017 b d isolates a u ( o d 6 00 n m ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 45°c e isolates a u ( o d 6 00 n m ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 nacl c isolates a u ( o d 6 00 n m ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 30°c isolates a u ( o d 6 00 n m ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 37°c isolates a u ( o d 6 00 n m ) a 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 241 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 10°c figure 1. growth of isolated lab at different conditions of incubation,(a) 10°c, (b) 30°c, (c) 37°c, (d) 45°c, and (e) with 6.5% of nacl. numbers represent the isolated lab; au = absorbance units. 13 of the isolates were congregated on lb. casei/paracasei cluster with a similarity percentage of 66% (isolates al3, al5, al7, al8, al9, al10, al11, al12, al13, al14, al15, al16 and al18). six isolates remaining were associated with 100% of similarity with lb. plantarum (isolates al1, al2, al4 and al6), and lb. brevis with 99% of similarity (isolates al17 and al19). according to the bioprospection concept about the obtaining of bioactive products from nature, in this case for applications in the food industry, the results showed the possibility to considerate the raw milk as an important source of antagonistic lactobacillus strains with potential application on biopreservation. the 361gutiérrez-cortés, suárez, buitrago, díaz-moreno: isolation and evaluation of the antagonist activity of lactic acid bacteria in raw cow milk above depends mainly of the natural behavior of bacteria due that the strains express different survivor strategies, as the release of antagonist substances as response to population density (cornforth and foster, 2013). 0cg15-001-al18 0cg15-001-al12 0cg15-001-al13 0cg15-001-al15 0cg15-001-al16 l. paracasei b41 l. casei lp1 0cg15-001-al10 0cg15-001-al9 0cg15-001-al8 0cg15-001-al7 0cg15-001-al11 0cg15-001-al5 0cg15-001-al3 0cg15-001-14 l. paracasei kii15 l. casei mcl 0cg15-001-al2 0cg15-001-al1 0cg15-001-al4 0cg15-001-al6 l. plantarum tw57-4 0cg15-001-al19 0cg15-001-al17 l. brevis ns01 l. monocytogenes atcc 19117 atcc 19117 l. brevis klds 1.0726 b. animalis subsp. lactis dsm lactis 0,02 66 100 92 100 100 95 99 38 88 figure 2. phylogenetic tree of the isolates. antimicrobial activity evaluation fig. 3 shows the growth of the isolated bal on mrs agar (1.2%) after incubation for 24 h at 30oc and the inhibition zones obtained after a second incubation with e. coli atcc 25922, s. aureus atcc 25923 and l. monocytogenes atcc 7644. tab. 2 shows inhibition zones in millimeters against indicator strains. discussion biochemistry tests made by using api® chl50 (biomerieux, france) showed metabolic characteristics of the isolates, this information allowed to estimate sugar fermentation profile allowing growth media optimization. according to the results obtained on apiwebtm, 11 strains corresponded to lb. paracasei, 9 of them were identified at molecular level as lb. casei, one of them as lb. casei/paracasei, and one as lb. paracasei. the close related species were lb. casei, lb. paracasei, and lb. casei/paracasei and they were all identified by the apiwebtm as lb. paracasei. on the other hand, those profiles are not enough to identified microorganisms, so it is necessary to use molecular techniques to obtain more robust results. tab. 3 shows that names obtained by api chl 50® to isolates al2, al4 and al8 did not correspond to the identification obtained by sequencing and contrasted with databases. isolates spotted in mrs agar, incubated at 30oc for 24 h inhibition zones after 24 h at 37oc a) e. coli atcc 25922 b) s. aureus atcc 25923 c) l. monocytogenes atcc 7644 figure 3. antimicrobial activity screening. upper part shows the growing of isolated lab, the lower shows inhibition zones against e. coli atcc 25922, s. aureus atcc 25923 and l. monocytogenes atcc 7644 performed by the isolated strains. 362 agron. colomb. 35(3) 2017 two out of the 19 strains identified at molecular level corresponded to pediococcus sp. the rest were verified as belonging to lactobacillus sp. (tab. 3). five different species of lactobacillus were identified as lb. casei, lb. brevis, lb. paracasei, lb. casei/paracasei, lb. plantarum. one species of pediococcus was identified as p. acidilactici. other researches focused on isolated of native lab from different foods have shown that dairy products are an important source of this kind of microorganisms (dos santos et al., 2014). for instance, 319 strains were isolated from different products made with raw buffalo milk on gansu province (china), authors amplified and sequenced dna from those isolates and compared results with genbank database finding genera as lactobacillus, lactococcus, leuconostoc, streptococcus, enterococcus and weissella. major proportion of isolated corresponds to lb. casei and lb. helveticus (bao et al., 2012). sixty different isolates from five spanish cheeses made without starter microorganisms were identified as lactococcus lactis (alegría et al., 2010). davati et al. (2015) isolated 64 lab from camel milk and using amplified ribosomal dna restriction analysis (ardra) found 12 different profiles. in the same study, identification by amplification and sequencing of 16s region of dnar were performed and p. pentosaceus,  e. faecium  cepa y-2,  e. faecium cepa jz1-1, e. faecium cepa e6, e. durans, e. lactis, lc. mesenteroides, lb. casei and w. cibaria were found. table 2. inhibition zones obtained on the screening. inhibition zones (mm) s. aureus e. coli listeria diameter sd diameter sd diameter sd al1 20 ± 0.3 17 ± 0.3 23 ± 0.0 al2 23 ± 0.0 21 ± 0.0 19 ± 0.3 al3 28 ± 0.7 25 ± 0.3 16 ± 0.3 al4 21 ± 0.7 17 ± 1.4 14 ± 0.7 al5 20 ± 0.7 22 ± 0.3 20 ± 0.3 al6 25 ± 0.3 19 ± 0.3 17 ± 0.7 al7 19 ± 0.3 23 ± 0.3 18 ± 0.7 al8 19 ± 0.7 18 ± 0.3 15 ± 0.0 al9 23 ± 0.3 19 ± 0.3 18 ± 0.3 al10 22 ± 0.0 21 ± 0.3 21 ± 0.3 al11 22 ± 0.0 18 ± 0.3 21 ± 0.7 al12 19 ± 0.7 18 ± 0.3 15 ± 0.7 al 13 13 ± 0.7 17 ± 0.3 10 ± 0.7 al15 10 ± 0.7 12 ± 0.3 11 ± 0.7 al17 23 ± 0.0 22 ± 0.7 20 ± 0.7 al18 17 ± 0.7 15 ± 1.0 10 ± 0.3 al20 25 ± 0.3 24 ± 0.3 21 ± 0.3 al21 25 ± 0.0 19 ± 0.3 24 ± 0.3 al23 23 ± 0.3 25 ± 0.3 18 ± 0.3 al24 23 ± 0.7 19 ± 0.3 13 ± 0.3 table 3. comparison of culture and molecular identification of isolated lab. api chl 50 identification molecular identification id (%) al1 lactobacillus plantarum lactobacillus plantarum 100 al2 lactobacillus brevis lactobacillus plantarum 100 al3 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus paracasei 100 al4 lactobacillus brevis pediococcus acidilactici 99.8 al5 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 100 al6 did not performed pediococcus acidilactici 99.6 al7 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 99.9 al8 lactobacillus plantarum lactobacillus casei 100 al9 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 99.1 al10 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 100 al11 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 99.9 al12 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 99.9 al13 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 100 al14 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 100 al15 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 99.8 al16 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei 99.9 al17 lactobacillus brevis lactobacillus brevis 99.8 al18 lactobacillus paracasei/ casei lactobacillus casei/paracasei 99 al19 lactobacillus brevis lactobacillus brevis 98.2 al22 lactobacillus paracasei/ casei unrealized 363gutiérrez-cortés, suárez, buitrago, díaz-moreno: isolation and evaluation of the antagonist activity of lactic acid bacteria in raw cow milk other authors obtained and characterized morphologically isolates from paddy rice silage. api chl50 tests to make the partial identification were performed. also, analyses of 16s rrna and reca sequences were made to obtain genera lactobacillus, lactococcus, pediococcus, enterococcus, and leuconostoc. p. pentosaceus was the more abundant microorganism, and the low was lb. casei (ni et al., 2015). species most commonly isolated from raw milk belong to genera enterococcus (e. faecalis and e. faecium), lactobacillus (lb. delbrueckii subsp. lactis, lb. helveticus, lb. hilgardii. lb. fermentum, lb. gasseri and lb. rhamnosus), lactococcus (lc. lactis subsp. lactis and subsp. cremoris), leuconostoc (ln. mesenteroides subsp. mesenteroides), pediococcus and streptococcus (st. uberis and st. thermophilus) (neviani et al., 2013). also, lactobacillus sp. and streptococcus sp. genera has been reported from raw cow milk (elgadi et al., 2008). other authors identified enterococcus spp. and some members of lactococcus spp., also they reported a less amount of lactobacillus strains in contrast with the present work (franciosi et al., 2009). other authors isolated 7 species of lb. plantarum from donkey milk. results obtained on rapd-pcr spectrum showed that isolates were replicates of the same strain, for this reason they evaluated one single strain named lb. plantarum lp08ad. bacteriocin lp08ad was identified and characterized at biochemistry and molecular level, also antimicrobial activity was measure against l. monocytogenes, e. faecium, lb. curvatus, lb. fermentum and p. acidilactici (murua et al., 2013). all strains presented antagonistic activity against l. monocytogenes, e. coli and s. aureus showing a potential application on research related with production and recovery of antimicrobial metabolites with broad spectrum against foodborne pathogens. similar results have been reported with isolated strains belonging to genera pediococcus, enterococcus, leuconostoc and lactobacillus showed antimicrobial activity against s. aureus, bacillus cereus and e. coli (davati et al., 2015). in other study, 17 of the 60 of lc. lactis isolated presented antimicrobial activity against gram positive bacteria from the lc. lactis cluster (different subspecies), lb. sakei cect 906t, lb. plantarum ll 441, l. innocua 86/26 and s. aureus cect 86t (alegría et al., 2010). bioprospecting as a tool in the search for natural substances with potential applications in food is booming worldwide due to the need of developing food products with natural features that allow to replace the use of synthetic additives. this work showed the importance of raw milk as source of lab with antagonistic against pathogen bacteria features and showed the needed to focus the research in the evaluation of the antimicrobial activity of the native lab to characterize metabolites responsible of this activity with application in biopreservation of food. acknowledgements this research was supported by a scholarship from colciencias (departamento administrativo de ciencia, tecnología e innovación of colombia and from dib (división de investigación sede bogota) of the universidad nacional de colombia. literature cited alegría, á., s. delgado, c. roces, b. lópez, and b. mayo. 2010. bacteriocins produced by wild lactococcus lactis strains isolated from traditional, starter-free cheeses made of raw milk. int. j. food microbiol. 143(1-2), 61-66. doi: 10.1016/j. ijfoodmicro.2010.07.029 ammor, s., g. tauveron, e. dufour, and i. chevallier. 2006. antibacterial activity of lactic acid bacteria against spoilage and pathogenic bacteria isolated from the same meat small-scale facility: 1—screening and characterization of the antibacterial compounds. food control 17(6), 454-461. doi: 10.1016/j. foodcont.2005.02.006 bao, q., w. liu, j. yu, w. wang, m. qing, x. chen, f. wang, j. zhang, w. zhang, j. qiao, t. sun, and h. zhang. 2012. isolation and identification of cultivable lactic acid bacteria in traditional yak milk products of gansu province in china. j. gen. appl. microbiol. 58(2), 95-105. doi: 10.2323/jgam.58.95 cornforth, d.m. and k.r. foster. 2013. competition sensing: the social side of bacterial stress responses. nat. rev. microbiol. 11(4), 285-293. doi: 10.1038/nrmicro2977 cotter, p.d., c. hill, and r.p. ross. 2005. food microbiology: bacteriocins: developing innate immunity for food. nat. rev. microbiol. 3(10), 777-788. doi: 10.1038/nrmicro1273 davati, n., f. tabatabaee yazdi, s. zibaee, f. shahidi, and m.r. edalatian. 2015. study of lactic acid bacteria community from raw milk of iranian one humped camel and evaluation of their probiotic properties. jundishapur j. microbiol. 8(5), e16750. doi: 10.5812/jjm.8(5)2015.16750 doi, k., o.t., a. phuong, f. kawatou, y. nagayoshi, y. fujino, and t. ohshima. 2013. identification and characterization of lactic acid bacteria isolated from fermented rice bran product. adv. microbiol. 3, 265-272. doi: 10.4236/aim.2013.33038 dos santos, k.m.o., a.d.s. vieira, c.r.c. rocha, j.c.f. do nascimento, a.c. de souza lopes, l.m. bruno, j.d.g. carvalho, b.d.g. de melo franco, and s.d. todorov. 2014. brazilian artisanal cheeses as a source of benef icial enterococcus faecium strains: characterization of the bacteriocinogenic potential. ann microbiol. 64(4), 1463-1471. doi: 10.1007/ s13213-013-0789-4 elgadi, z.a.m., w.s. abdel gadir, and h.a. dirar. 2008. isolation and identification of lactic acid bacteria and yeast from raw http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.07.029 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.07.029 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2005.02.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2005.02.006 http://dx.doi.org/10.2323/jgam.58.95 http://dx.doi.org/10.1038/nrmicro2977 http://dx.doi.org/10.5812/jjm.8(5)2015.16750 http://dx.doi.org/10.4236/aim.2013.33038 http://dx.doi.org/10.1007/s13213-013-0789-4 http://dx.doi.org/10.1007/s13213-013-0789-4 364 agron. colomb. 35(3) 2017 milk in khartoum state (sudan). res. j. microbiol. 3(3), 163168. doi: 10.3923/jm.2008.163.168 fijan, s. 2014. microorganisms with claimed probiotic properties: an overview of recent literature. int. j. environ. res. public. 11(5), 4745-4767. doi: 10.3390/ijerph110504745 finnegan, m., e. linley, s.p. denyer, g. mcdonnell, c. simons, and j.y. maillard. 2010. mode of action of hydrogen peroxide and other oxidizing agents: differences between liquid and gas forms. j. antimicrob. chemother. 65(10), 2108-2115. doi: 10.1093/jac/dkq308 franciosi, e., l. settanni, a. cavazza, and e. poznanski. 2009. biodiversity and technological potential of wild lactic acid bacteria from raw cows’ milk. int. dairy j. 19(1), 3-11. doi: 10.1016/j.idairyj.2008.07.008 garcía, p., l. rodríguez, a. rodríguez, and b. martínez. 2010. food biopreservation: promising strategies using bacteriocins, bacteriophages and endolysins. trends food sci. technol. 21(8), 373-382. doi: 10.1016/j.tifs.2010.04.010 ghanbari, m., m. jami, w. kneifel, and k.j. domig. 2013. antimicrobial activity and partial characterization of bacteriocins produced by lactobacilli isolated from sturgeon fish. food control 32(2), 379-385. doi: 10.1016/j.foodcont.2012.12.024 giraffa, g. 2012. selection and design of lactic acid bacteria probiotic cultures. eng. life sci. 12(4), 391-398. doi: 10.1002/ elsc.201100118 henning, c., p. vijayakumar, r. adhikari, b. jagannathan, d. gautam, and m. muriana. 2015. isolation and taxonomic identity of bacteriocin-producing lactic acid bacteria from retail foods and animal sources. microorganisms 3(1). doi: 10.3390/microorganisms3010080 hwanhlem, n., j.-m. chobert, and a.-h. kittikun. 2014. bacteriocin-producing lactic acid bacteria isolated from mangrove forests in southern thailand as potential bio-control agents in food: isolation, screening and optimization. food control 41, 202-211. doi: 10.1016/j.foodcont.2014.01.021 karumathil, d.p., a. upadhyay, and k. venkitanarayanan. 2016. chapter 19 antimicrobial packaging for poultry (pp. 257268). barros-velázquez, jorge. in antimicrobial food packaging. san diego: academic press, connecticut, usa. doi: 10.1016/b978-0-12-800723-5.00019-x khan, h., s. flint, and p.l. yu. 2010. enterocins in food preservation. int. j. food microbiol. 141(1-2), 1-10. doi: 10.1016/j. ijfoodmicro.2010.03.005 lanciotti, r., f. patrignani, f. bagnolini, m.e. guerzoni, and f. gardini. 2003. evaluation of diacetyl antimicrobial activity against escherichia coli, listeria monocytogenes and staphylococcus aureus. food microbiol. 20(5), 537-543. doi: 10.1016/ s0740-0020(02)00159-4 muñoz, m., a. mosquera, c.j. alméciga-díaz, a.p. melendez, and o.f. sánchez. 2012. fructooligosaccharides metabolism and effect on bacteriocin production in lactobacillus strains isolated from ensiled corn and molasses. anaerobe 18(3), 321-330. doi: 10.1016/j.anaerobe.2012.01.007 murua, a., s.d. todorov, a.d.s. vieira, r.c.r. martinez, a. cencič, and b.d.g. m. franco. 2013. isolation and identification of bacteriocinogenic strain of lactobacillus plantarum with potential beneficial properties from donkey milk. j. appl. microbiol. 114(6), 1793-1809. doi: 10.1111/jam.12190 nath, s., s. chowdhury, k.c. dora, and s. sarkar. 2014. role of biopreservation in improving food safety and storage. int. j. eng. res. appl. 4(1), 26-32. neviani, e., b. bottari, c. lazzi, and m. gatti. 2013. new developments in the study of the microbiota of raw-milk, long-ripened cheeses by molecular methods: the case of grana padano and parmigiano reggiano. front microbio. 4(36). doi: 10.3389/ fmicb.2013.00036 ni, k., y. wang, d. li, y. cai, and h. pang. 2015. characterization, identification and application of lactic acid bacteria isolated from forage paddy rice silage. plos one 10(3), e0121967. doi: 10.1371/journal.pone.0121967 okano, k., t. tanaka, c. ogino, h. fukuda, and a. kondo. 2010. biotechnological production of enantiomeric pure lactic acid from renewable resources: recent achievements, perspectives, and limits. appl. microbiol. biotechnol. 85(3), 413-423. doi: 10.1007/s00253-009-2280-5 schillinger, u. and f.k. lücke. 1989. antibacterial activity of lactobacillus sake isolated from meat. j. appl. environ. microbiol. 55(8), 1901-1906. settanni, l. and a. corsetti. 2008. application of bacteriocins in vegetable food biopreservation. int. j. food microbiol. 121(2), 123-138. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.09.001 smid, e.j. and c. lacroix. 2013. microbe-microbe interactions in mixed culture food fermentations. curr. opin. biotechnol. 24(2), 148-154. doi: 10.1016/j.copbio.2012.11.007 šušković, j., b. kos, j. beganović, a.l. pavunc, k. habjanič, and s. matoć. 2010. antimicrobial activity the most important property of probiotic and starter lactic acid bacteria. food technol. biotech. j. 48(3), 296-307. todorov, s.d., m. vaz-velho, b.d.g. de melo franco, and w.h. holzapfel. 2013. partial characterization of bacteriocins produced by three strains of lactobacillus sakei, isolated from salpicao, a fermented meat product from north-west of portugal. food control. 30(1), 111-121. doi: 10.1016/j.foodcont.2012.07.022 usda. 2013. foodborne illness: what consumers need to know. retrieved from: http://www.fsis.usda.gov/wps/portal/fsis/topics/food-safety-education/get-answers/food-safety-fact-sheets/ foodborne-illness-and-disease/foodborne-illness-what-consumers-need-to-know/ct_index; consulted: september, 2018. vos, p., g. garrity, d. jones, n.r. krieg, w. ludwig, f.a. rainey, k.h. schleifer, and w. whitman. 2009. bergey’s manual of systematic bacteriology. vol. 3. the firmicutes. springer, new york, usa. http://dx.doi.org/10.3923/jm.2008.163.168 http://dx.doi.org/10.3390/ijerph110504745 http://dx.doi.org/10.1093/jac/dkq308 http://dx.doi.org/10.1016/j.idairyj.2008.07.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2010.04.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2012.12.024 http://dx.doi.org/10.1002/elsc.201100118 http://dx.doi.org/10.1002/elsc.201100118 http://dx.doi.org/10.3390/microorganisms3010080 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.01.021 http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-800723-5.00019-x http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.03.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.03.005 http://dx.doi.org/10.1016/s0740-0020(02)00159-4 http://dx.doi.org/10.1016/s0740-0020(02)00159-4 http://dx.doi.org/10.1016/j.anaerobe.2012.01.007 http://dx.doi.org/10.1111/jam.12190 http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2013.00036 http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2013.00036 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.012196 http://dx.doi.org/10.1007/s00253-009-2280-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2007.09.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.copbio.2012.11.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2012.07.022 http://www.fsis.usda.gov/wps/portal/fsis/topics/food-safety-education/get-answers/food-safety-fact-sheets/foodborne-illness-and-disease/foodborne-illness-what-consumers-need-to-know/ct_index http://www.fsis.usda.gov/wps/portal/fsis/topics/food-safety-education/get-answers/food-safety-fact-sheets/foodborne-illness-and-disease/foodborne-illness-what-consumers-need-to-know/ct_index http://www.fsis.usda.gov/wps/portal/fsis/topics/food-safety-education/get-answers/food-safety-fact-sheets/foodborne-illness-and-disease/foodborne-illness-what-consumers-need-to-know/ct_index http://www.fsis.usda.gov/wps/portal/fsis/topics/food-safety-education/get-answers/food-safety-fact-sheets/foodborne-illness-and-disease/foodborne-illness-what-consumers-need-to-know/ct_index received for publication: 06 april, 2015. accepted for publication: 30 june, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.50013 1 faculty of business administration, universidad del pacifico. lima (peru). a.higuchi@up.edu.pe 2 umr sol agro et hydrosystème spatialisation (umr sas), institut national de la recherche agronomique (inra). paris (france). agronomía colombiana 33(2), 271-279, 2015 organic purchasing factors and consumer classification through their preferences in the metropolitan area of lima, peru factores que influyen en la decisión de compra de productos orgánicos y clasificación de sus consumidores según preferencias en el área metropolitana de lima, perú angie higuchi1 and angel avadi2 abstract resumen the analysis of organic-product consumer behavior deals primarily with preferences. there is a need to better understand the predictors that determine consumer choices when purchasing organic products. metropolitan lima was chosen as the study location. the structured questionnaire involved interviews with 547 organic consumers of the metropolitan area of lima, peru. a principal component analysis and a cluster analysis were used to assess the underlying opinions of consumers of organic products. the results revealed that decisions to purchase organic products in the future were mainly inf luenced by factors such as health and quality perceptions. moreover, profiling the clusters as naturalites, drifters (midlevel) and lohas (core level) confirmed the results. the link between health and environment, among other benefits, should be strengthened through communication strategies to increase interest from consumers. el análisis del comportamiento del consumidor orgánico se relaciona principalmente con sus preferencias. existe la necesidad de entender a profundidad cuáles son los predictores más relevantes que llevan a los consumidores a adquirir este tipo de productos. el estudio fue desarrollado empleando un cuestionario estructurado con 547 consumidores orgánicos del área metropolitana de lima, perú. se empleó un análisis de componentes principal (acp) y un análisis de clusters para analizar las opiniones subyacentes de estos consumidores. los resultados revelaron que las decisiones para comprar productos orgánicos en el futuro se encontraron inf luenciadas principalmente por factores como la salud y la calidad. asimismo, los perfiles elaborados como naturalites, drifters (nivel medio) y lohas (nivel core) confirman los resultados de manera consistente. la relación entre salud y cuidado del medio ambiente, entre otros beneficios, debería ser reforzada mediante estrategias de comunicación para acrecentar el interés de los consumidores. key words: food merchandising, consumer behaviour, market research, organic foods. palabras clave: comercio de alimentos, comportamiento del consumidor, investigación de mercados, alimentos orgánicos. introduction organic foods are increasingly taking the center stage in the world food market and in global consumption patterns (hjelmar, 2011). organic produce has been shown to have halo effects on quality perception, which indicates that consumers perceive food labeled as organic as more “healthy, natural, nutritious and sustainable” (hsu and chen, 2014; vega-zamora et al., 2013; falguera et al., 2012). parallel to the tendency towards healthier food, a shift towards more environmentally friendly or “green” food products has emerged, which is known as “ethical consumption” or “sustainable” (aschemann-witzel et al., 2013). thus, organic food purchases can be seen as actions motivated by beliefs about healthiness, good taste and a positive impact on the environment, among others (vega-zamora et al., 2013; shafie and rennie, 2012). today, market globalization has modified traditional networks of information, production and marketing. moreover, city growth has been accompanied by development in the global food industry, which has adopted intensive methods of agricultural production to meet the consumers’ increasing demands for food (falguera et al., 2012). the food consumption culture has been closely associated with economic growth. the “health-aimed stage” correlates income with an increased consciousness of the effect of food on human health (nam et al., 2010). peru has posted strong growth after two decades of economic and political vulnerability (evans and tveteras, 2011). this http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.50013 mailto:a.higuchi@up.edu.pe 272 agron. colomb. 33(2) 2015 country’s economy has registered a sustained growth of 5.7% per year on average (undp-paper, 2012). gross per capita income increased more than 50% from 2005 to 2011 (un data, 2014). furthermore, the national poverty rate fell from 48.5% in 2004 to 23.9% in 2013 (world bank, 2014). policies focusing on trade liberalization and on attracting foreign capital, prudent macroeconomic policies and a favorable external environment favored peru’s solid economic performance and stability (world bank, 2014). the metropolitan area of lima is the fifth most populated area in latin america and accounts for nearly 28% of the total peruvian population (8,693,387 inhabitants), which contributes around us$ 3,503 of the per capita gdp (del carpio and vila, 2010). lima’s fecundity ratio has fallen due to better sanitary conditions, an increase in women’s education and access to work, urbanization improvements, less migration from provinces to the capital and the impact of demographic policy control. around 60% of the families in this area have a refrigerator at home and 86% have a gas stove for cooking (del carpio and vila, 2010). organic agriculture in peru is a growing segment in the national food sector. all 24 departments in peru have organic production. the total organic area is approximately 305,000 hectares and there are more than 47,000 producers who are not all certified (fibl and ifoam, 2014; proexpansión, 2014). the main organic-certified products from peru are coffee, cacao, bananas, quinoa, and brazil nuts (senasa, 2013). domestically, the gastronomy movement has contributed to steady growth in the local demand for high quality indigenous food, including organic food. after law 29196 for the promotion of organic production was passed in 2012, the platform for coordination and policy development helped boost organic production and provided assistance to the organic sector, with a special focus on smallholders and domestic markets (fibl and ifoam, 2014). peruvian organic food remains a niche yet rapidly growing market (mohamad et al., 2014). it has penetrated large supermarket chains such as wong and vivanda, which are located mainly in lima. consumer behavior analysis deals primarily with preferences and how they are formed in the mind of the consumer (ozguven, 2012). consumers are increasingly concerned about and conscious of what they eat, so it is important to understand the implications of organic food (pugliese et al., 2013). several studies have provided evidence that consumer attitudes towards organic food significantly inf luence their choice (stolz et al., 2011). previous peruvian studies have been primarily descriptive in nature and little empirical search has focused on measuring the main factors behind why organic consumers choose to purchase organic products. it is said that when consumers have a better understanding of organic foods, awareness and purchase intentions increase (mohamad et al., 2014). therefore, this study’s objective was to statistically determine the factors that inf luence the purchase of organic food and to characterize clusters of organic consumers to understand organic-product consumption in the metropolitan area of lima in peru. material and methods the metropolitan area of lima was selected as the location of this study. this area was chosen based on socio-economic factors including a marked improvement in the standard of living and vast increase in media coverage, among other factors (instituto español de comercio exterior, 2010). given that the weight of the organic consumer population in the total population cannot be determined, the choicebased sampling approach precludes making more general inferences about a larger group (thompson and kidwell, 1998). even though this research was limited, it provided an overview of the relevant issues and insights that affect the consumers’ perceptions of organic food products in a city such as lima. primary data was gathered at the study site every weekend between april and november 2014 at organic markets in lima, such as “el mercado saludable de la molina” (the health market of la molina) and “ecoferia lima come sano” (lima eco-fair eat healthy). the structured questionnaire was administered with support from “el mercado saludable de la molina” and from students at the universidad del pacífico. the survey involved interviews with 547 consumers who purchase organic products. average time to complete the interview was between 15 and 20 min. topics in the survey’s questionnaire were based on the main factors that compel organic-product consumers to purchase organic products. the study used a likert scale questionnaire ranging from 1 (strongly disagree) to 5 (strongly agree) to measure the perceptions of these consumers. additionally, variables in the survey questionnaire were based on an amalgamation of several surveys that were developed to assess the socio-demographic characteristics of households (orc macro, 2004) (tab. 1). the organic market is the fastest growing sector in the global food industry (agriculture and agri-food canada, 2014). the increase in sales volume has been generated by organic consumers whose interests in organic food are driven by different values and motivations (hamzaouiessoussi et al., 2013; hughner et al., 2007). many studies have also attempted to determine the most important 273higuchi and avadi: organic purchasing factors and consumer classification through their preferences in the metropolitan area of lima, peru motivations behind organic product purchases (hjelmar, 2011). organic produce has intrinsic and extrinsic variables that are highly correlated. thus, in the first stage of the analysis, a principal component analysis (pca) was used as a variable reduction procedure to summarize the organic-product consumers’ underlying perceptions through small components. tab. 2 presents the summary of survey responses based on the evaluation of the organic products. table 1. descriptive statistics for socioeconomic characteristics of organic-product consumers in the metropolitan area of lima. variables mean sd min max education (years) 15.11 2.95 5 23 age (years) 41.73 15.49 13 84 number of children 1.27 1.24 0 6 family members (number of people) 3.88 1.49 1 10 monthly conventional expenditure (nuevos soles) 805.78 436.15 0 2000 monthly organic expenditure (nuevos soles) 439.38 431.35 10 4000 sample size 547 approximate exchange rate pen to usd rate at the study rate: 2.835 pen (central reserve bank of peru, 2015). table 2. lima consumers perceptions towards organic products. item description environment organic products benefit the environment animal welfare organic products respect animal welfare taste the taste of the organic product is delicious health organic food is healthier than conventional food diabetes if a person has diabetes, it is good for his or her health to consume organic products cancer if a person has cancer, it is good for his or her health to consume organic products certification certification guarantees the organic product’s food safety brand the brand that identifies the seller is clearly shown on the package quantity the product quantity is fair compared to the price paid price the price is fair in comparison to the quality of the organic product quality the quality of the product is acceptable novelty organic products are novel and original convenient organic products are convenient the underlying main values based on organic food consumption vary from one country to another. in canada, consumers identify health, the environment, and support of local farmers as the principal values that motivate their consumption of organic food (hamzaoui-essoussi et al., 2013). in france, health and environment concerns are always mentioned, but taste and tradition are important too (hamzaoui-essoussi et al., 2013; sirieix et al., 2006). in turkey, the findings of the study proposed by cabuk et al. (2014) proved that health consciousness and environmental and food safety concerns have an effect on attitudes towards organic foods. in latin america, for instance, the main reasons that mexicans consume organic products are health, environmental conservation, taste, freshness and support of the local economy (pérez-vásquez et al., 2012). in argentina, organic-product consumers worry about their health, take care with their meals, worry about hormones and pesticides in food content, and care about the food nutritional content as a quality attribute (rodríguez et al., 2006). next, a hierarchical cluster analysis was used to organize the observed data of the organic-product consumers into meaningful taxonomies based on combinations of factor analysis variables. organic-product consumers have been characterized based on their interest level (proexpansión, 2014; chassy et al., 2014; hartman group, 2010) among other factors. thus, one-way anova was used to determine which classifying variables were significantly different between the groups. this analysis included six socio-economic factors (tab. 1). the descriptive statistics on the scale of variables for each of the clusters were calculated and the differences were noted. finally, the relationships between the qualitative variables and the groups (clusters) were assessed using a chi-square test. categorical data were dealt with using crosstabs (burns and burns, 2009). it is recommendable to pose different questions to obtain correct information rather than posing just one question that contains all the answers. this is particularly true when the question is a “why” question that includes two aspects: the attributes of the product and the inf luences that motivates consumers to learn about and purchase the product (malhotra, 2008). therefore, three questions were used to create a profile for each cluster to depict the main factors that motivate organic consumers from metropolitan lima to purchase these products and to determine how much these consumers spend on organic products (nuevos soles/month). results and discussion the demand for organic products in the metropolitan area of lima is small, but it is expanding and expected to grow further (seco and giz, 2013). an assessment of the underlying attitudes of organic consumers in metropolitan lima was conducted. this was done to better understand what motivates these consumers to consume organic products. for this specific purpose, an initial analysis was conducted through principal component analysis (pca) with a varimax rotation of factors because it implies a factorial method of data analysis of multivariate statistics and 274 agron. colomb. 33(2) 2015 creates a visualization of the system of relations between variables and individuals (hair et al., 2010) to assess the underlying opinions of organic consumers in lima and the group variables according to shared variance. the data in our study showed that there are a number of factors that lead organic-minded consumers to buy organic food products. an examination of the matrix showed four factor solutions. the 57.8% of the variance in our items was explained by the four extracted components: sensory attributes and ecological welfare (27.47%), health concerns (12.01%), food safety (9.75%) and, finally, convenience/ curiosity (8.53%). it is important to ascertain how reliable the internal consistency of the scales is, which is why cronbach’s alpha (α) was calculated. tab. 3 displayed the varimax rotated component matrix for pca. table 3. varimax rotated component matrix for principal component analysis of organic-product consumers in the metropolitan area of lima. item sensory attributes, quality and ecological welfare health concerns food safety convenience/ curiosity animal welfare 0.728 0.256 0.000 -0.009 environment 0.710 0.108 0.159 0.000 taste 0.650 0.083 0.035 0.271 quality 0.451 0.171 0.222 0.199 diabetes 0.133 0.884 0.045 0.036 cancer 0.124 0.871 0.124 0.009 health 0.366 0.533 0.016 0.124 certification -0.036 0.075 0.794 0.070 brand 0.101 0.131 0.721 0.205 price 0.352 -0.057 0.59 -0.123 novelty -0.004 0.038 0.093 0.878 convenient 0.344 0.061 0.062 0.562 organic production combines best environmental practices, preservation of natural resources and animal welfare standards while ensuring that no genetic engineering, pesticides, additives, or fertilizers are used; each stage of organic food production is controlled and certified. indeed, organic labels are perceived as symbols of regulation and, therefore, are an important source of trust (hamzaouiessoussi et al., 2013). hughner et al. (2007) identified nine factors that drive the purchase of organic food: health and nutrition concerns, superior taste, concern for the environment and food safety, interest in animal welfare, support for the local economy, wholesomeness, nostalgia, and fashionableness/curiosity. stolz et al. (2011) indicated that the most important attitudinal choice factors include health concerns, environmental concerns, taste preferences and preferred origin of food. mohamad et al. (2014) mentioned that organic food product consumption is a rising pattern due to the heightened level of consumer awareness about food safety, quality, health concerns and responsibility to mother nature, among others. lee and yun (2015) stated that consumers’ perceptions of five organic food attributes (nutritional content, natural content, ecological welfare, sensory appeal, and price attributes) inf luence utilitarian and hedonic attitudes toward the purchase of organic food. the factor scores obtained from the pca were subjected to a second analysis, which entailed a hierarchical cluster analysis, to group the lima consumers with similar patterns. three segments were assessed with the dendrogram and intercepted with the three components to determine if the socio-economic characteristics of different consumers inf luenced their assessment of organic products. fig. 1 shows the hierarchical cluster analysis dendrogram and portrays the quantitative relationship among the three clusters. the vertical axis corresponds to ward’s method distance, which measures the quantitative similarity between clusters. the clustering variables were profiled for the three-cluster solution to confirm that the differences between the clusters were distinctive and significant in light of the research question and to define the clusters’ characteristics (hair et al., 2010). for this purpose, a third analysis was conducted using variance analysis. the one-way anova indicated significant differences between two or more different independent cluster means. from the one-way anova, the f statistic provided evidence that each cluster was distinctive (malhotra, 2008). none of the variables were significant, which means that there was no difference between the means among the clusters. this implies that the organic-product consumers had relatively equal demographic characteristics. nonetheless, the variances of the expenditure variables (conventional and organic products monthly expenditures in nuevos soles) were significantly different. table 4 showed the mean values for clusters related to the socio-economic characteristics of consumers in the metropolitan area of lima. welch and brown-forsy th procedures were reported because the assumption of homogeneity of variance was violated for certain variables (field, 2012). the approximate exchange rate of pen to usd at the study rate: 2.835 pen (central reserve bank of peru, 2015). 275higuchi and avadi: organic purchasing factors and consumer classification through their preferences in the metropolitan area of lima, peru 2520151050 570 568 566 564 562 560 558 556 554 552 550 548 546 544 542 540 538 536 534 532 530 528 526 524 522 520 518 516 514 512 510 508 506 504 502 500 498 496 494 492 490 488 486 484 482 480 478 476 474 472 470 468 466 464 462 460 458 456 454 452 450 448 446 444 442 440 438 436 434 432 430 428 426 424 422 420 418 416 414 412 410 408 406 404 402 400 398 396 394 392 390 388 386 384 382 380 378 376 374 372 370 368 366 364 362 360 358 356 354 352 350 348 346 344 342 340 338 336 334 332 330 328 326 324 322 320 318 316 314 312 310 308 306 304 302 300 298 296 294 292 290 288 286 284 282 280 278 276 274 272 270 268 266 264 262 260 258 256 254 252 250 248 246 244 242 240 238 236 234 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 206 204 202 200 198 196 194 192 190 188 186 184 182 180 178 176 174 172 170 168 166 164 162 160 158 156 154 152 150 148 146 144 142 140 138 136 134 132 130 128 126 124 122 120 118 116 114 112 110 108 106 104 102 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80 78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 463 367 476 185 467 370 65 78 408 326 76 173 80 17 187 439 176 66 515 482 188 30 402 29 110 108 103 397 350 2 460 487 3 484 479 142 470 5 378 468 472 454 453 413 7 353 191 534 109 432 229 566 96 564 245 423 518 217 390 239 213 308 249 218 538 275 445 182 243 553 385 251 81 13 312 539 261 192 258 577 517 98 550 535 499 500 39 456 512 203 496 209 527 60 490 61 42 168 289 570 16 293 571 148 345 516 277 406 49 485 474 440 501 34 531 36 321 410 50 180 171 131 290 117 280 401 343 451 394 554 175 207 212 74 435 146 184 328 15 227 491 309 274 87 543 118 233 140 24 202 339 508 161 232 259 400 396 437 296 205 530 329 89 387 301 138 226 452 533 427 4 509 569 52 242 193 287 327 149 181 147 471 129 35 128 525 figure 1. hierarchical cluster analysis dendrogram using the ward method for organic-product consumers in the metropolitan area of lima. figure 2 helps to explain the position of the clusters and their interpretation for the first (sensory attributes, quality and ecology welfare) and second (health concerns) factors. -2-3 210-1 3 h ea lth c on ce rn s -4 0 -2 2 sensory attributes, quality and ecological welfare cluster 1 cluster 2 cluster 3 figure 2. factor 1 vs. factor 2 and clusters for organic-product consumers in the metropolitan area of lima. for the socio-economic characteristics variables, tukey’s test was used to compare each group of participants to all of the remaining groups. however, none of the clusters were significant. as the population variances were unequal, a games-howell test was conducted to compare the difference of means for the “monthly conventional expenditure” and the “monthly organic expenditure”. for the “monthly conventional expenditure” variable, the cluster 1 and 3 groups and cluster 2 and 3 groups differed significantly (p≤0.01 between cluster 1 and 3 and p≤0.05 between cluster 2 and 3). clearly, the cluster 3 consumers had the highest expenditure for both conventional and organic products. for the “monthly organic expenditure” variable, just cluster 2 and 3 considerably differed (p≤0.05). in this particular case, the cluster 2 consumers had the lowest monthly expenditure for organic products. the last step was to profile the clusters as there was a difference between the means of the variables “monthly conventional expenditure” and “monthly organic expenditure”. therefore, clusters were contrasted with the results relative to the main reasons why consumers purchase organic products in the metropolitan area of lima using cross tables. first, the resulting three clusters were crossed with the question “what is the main reason you purchase organic products?” and the results are reported in tab. 5. 276 agron. colomb. 33(2) 2015 table 4. mean values for clusters against socio-economic characteristics for organic-product consumers in the metropolitan area of lima. variables cluster 1 cluster 2 cluster 3 total f welch brown-forsyth mean sd mean sd mean sd mean sd education (years) 14.95 2.74 15.21 2.87 15.21 3.12 15.13 2.93 0.46 ns age (years) 39.87 15.33 42.3 15.38 42.71 15.58 41.72 15.47 1.75 ns number of children 1.2 1.26 1.27 1.27 1.3 1.2 1.26 1.24 0.33 ns family members 3.93 1.56 3.92 1.52 3.78 1.41 3.87 1.49 0.61 ns monthly conventional expenditure (nuevos soles) 748.45 426.27 764.45 388.33 883.67 468.12 808.02 437.58 5.39*** 5.92*** monthly organic expenditure (nuevos soles) 450.18 443.08 367.47 299 480.54 489.4 439.08 430.27 4.44*** 3.48** sample size 168 154 221 543 ns, not signicant; ** p≤0.05; **** p≤0.001. table 5. main reason to purchase organic products in the metropolitan area of lima. main reason clusters (%) observations count cluster 1 cluster 2 cluster 3 n quality 32.60 28.90 38.50 135 health 32.40 25.50 42.10 259 variety of organic products 33.30 30.00 36.70 30 curiosity 11.50 31.40 57.10 35 taste and freshness 24.20 38.70 37.10 62 other reasons 56.30 31.30 12.40 16 no answer 10 total 547 pearson chi-square (18,229; 10; p≤0.05), contingency coefficient (.181; p≤0.05). argue that egocentric values such as health, attitude towards taste, and freshness, among others, inf luence organic food choice more than attitudes towards the environment and animal welfare (hamzaoui-essoussi et al., 2013). in the case of cluster 1, as we were anticipated in the analysis of tab. 5, a large proportion of consumers from cluster 1 responded that they visit organic shops because of their concerns about “ecological welfare”. cluster 2 presented the highest percentages in terms of the question linked to “novelties,” e.g. new products offered. “proximity” to their homes was also a key reason for visiting organic shops. a particularly high percentage of consumers from cluster 2 cited this reason. however, a question related to the transportation that consumers were using for going to the organic market revealed that only 20.4% of the consumers used a bicycle or went to the organic market by walking. within that 20.4%, cluster 1 presented the highest percentage (41.4%), which revealed that these consumers live closer to organic shops, followed by cluster 2 with 31.5% and, finally, cluster 3 with 27%. tab. 7 shows the results relative to the last question for the “main reason for organic food consumption” in the case of table 6. main reason for visiting an organic shop in the metropolitan area of lima. main reason for visiting clusters (%) observations count cluster 1 cluster 2 cluster 3 n organic products' benefits 37.5 21.7 40.8 120 health 30.9 28.3 40.8 272 taste 10.4 31.0 58.6 29 ecological welfare 45.5 27.3 27.3 22 processed products 16.7 33.3 50.0 24 novelties 20.8 45.8 33.3 24 proximity 37.9 41.4 20.7 29 other reasons 17.7 29.4 52.9 17 no answer 10 total 547 pearson chi-square (27,563; 16; p≤0.05): contingency coefficient (0.22; p≤0.05). the organic industry has further confirmed the academic evidence that organic purchases are primarily driven by health reasons and food safety (chassy et al., 2014). cluster 3 presented the highest frequency among all the clusters in the main reasons why these organic-product consumers purchase organic products. taste and freshness are traditional attributes that are considered within the quality factor (shafie and rennie, 2012). in this research, these two variables were isolated from the variable “quality” in order to understand how much weight consumers put on taste and freshness when buying an organic product. as seen in tab. 5, the “taste and freshness” variable was the main reason consumers belonging to cluster 2 had, followed by cluster 3 with just a 1% of difference. then, the clusters were crossed with the variable “main reason for going to organic shops to purchase organic products”. this question was posed in order to determine if other factors, such as “buying novelties” or “proximity to their homes,” inf luenced the decision to purchase organic products. results are shown in tab. 6. according to some studies, organic-product consumers are, first of all, environmentally conscious, while other studies 277higuchi and avadi: organic purchasing factors and consumer classification through their preferences in the metropolitan area of lima, peru both groups and clusters. it is noteworthy that most respondents from cluster 2 showed their preference for the “variety of products” variable. this same cluster reported that the “trustworthiness” variable relative to organic products is the second major driver of organic food consumption. additionally, a question regarding the “organic purchasing frequency” was also made in order to support the results of this section. 72.2% of these organic consumers attended these organic markets weekly or every two weeks. cluster 3 presented the highest percentage of frequency among all of the clusters (38.8%), followed by cluster 1 with 32.9% and, finally, cluster 2 with 28.3%. table 7. main reason for organic food consumption in the metropolitan area of lima. main reason for visiting clusters (%) observations count cluster 1 cluster 2 cluster 3 n taste 19.6 35.7 44.6 56 variety of organic product 3.7 55.6 40.7 27 health 35.7 25.2 39.1 322 nutrition 31.1 23.6 45.3 106 trustworthy 25.0 45.8 29.2 24 others 50.0 0.0 50.0 2 no answer 10 total 547 pearson chi-square (26,881; 10; p≤0.01); contingency coefficient (0.22; p≤0.01). one of the goals of this article was to profile the different consumers in the metropolitan area of lima, peru. the hartman group (2008), in its report “the many faces of organic”, classified organic-product buyers into three categories: core, mid-level and periphery. similar to the hartman group, the natural marketing institute (nmi) classified consumers by their level of interest in products promoting health and environmental safety. tab. 8 contains the results of profiling the three different clusters derived from this research and the classification of organic consumers proposed by the hartman group and the nmi. the results also matched the monthly organic product expenditure presented in tab. 4. a wide range of research has revealed health concerns as the primary factor that motivates consumers to spend more of their food budgets on organic products (chassy et al., 2014). magnusson et al. (2003) found that british respondents most strongly associated organic food purchases with human health benefits. the results of the aforementioned studies confirmed that the more significant motives for choosing organic food are the health factor (shafie and rennie, 2012) and quality perceptions (rodríguez et al., 2006), among other factors seen in the results of this research (tab. 3). furthermore, the results indicated that the clusters of organic-product consumers in the metropolitan area of lima were profiled consistently with the classification of the hartman group and the natural marketing institute (nmi) as internal middle level consumers and naturalites (cluster 1), external middle level consumers and drifters (cluster 2) and, finally, core level consumers and lohas (cluster 3). to successfully respond to growing organic food market demands, marketers and policy makers should understand consumer psychological preferences for organic food over conventional food and adjust marketing strategies accordingly to change their food consumption decisions (lee and yun, 2015). to increase the reliability of organic products, investment must be made in marketing communication and public relations to increase naturalite consumer awareness of the logo/brand and also the certification. moreover, direct consumer contact with producers stands as a guarantee of quality. drifter consumers buying from farmers (producers) experience proximity to the farm, fresh products and quality and display a better understanding of the organic farming process. they show a clear interest in this process’s impact on health and the environment (hamzaoui-essoussi et al., 2013). distributing informational brochures at the retail point of sale is a very important strategy when seeking to capture the attention of drifters. the link between health and environmental benefits should be strengthened to increase interest among consumers (shafie and rennie, 2012; magnusson et al., 2003), who are mid-level (naturalites and drifters), and the quality factor should be emphasized through communication campaigns designed to inform customers about the benefits of organic products. finally, conventional buyers table 8. organic-product consumer from the metropolitan area of lima market segments profiled with the theory proposed by hartman group and nmi. classification cluster 1 cluster 2 cluster 3 hartman group internal middle level external middle level core level nmi naturalites drifters lifestyles of health and sustainability (lohas) description care about environmental issues and the benefits of consuming organics. they have a deeper, integrated approach to organics consider variables as "proximity" or buying "novelties” as the main purpose of purchasing organic products. closer to the periphery in the classification concern about health, quality, taste and nutritional level, among other issues. engaged and passionate about organic products 278 agron. colomb. 33(2) 2015 can also be a target group for organic product purchases in the future based on factors such as emphasizing taste (providing tactile, visual, taste and sample cues at point of purchase), nutritional value, ecological welfare, health, food safety and quality. these attributes can make conventional consumers eventually modify their shopping habits. conclusions this research provided insight into the decision-making process of organic-product consumers in the metropolitan area of lima. the values of the consumers, particularly in terms of health and quality perceptions, seemed to be predictors of their organic purchasing behavior. additionally, profiling the clusters as naturalites, drifters (mid-level) and lohas (core level) confirmed these results. investment in marketing communication and public relations is needed to increase the naturalite consumer’s awareness of the logo/brand and/or the certification. ensuring proximity to farmers and distributing informational brochures at the retail point of sale are important tactics in efforts to develop a better understanding of drifter consumers. the organic food marketing industry should strengthen the link between health and environmental benefits through communication strategies to increase interest among consumers who are in the mid-level (naturalites and drifters). acknowledgements we want to express our infinite gratitude to silvia wu and fernando alvarado for their support and trust and our boundless appreciation to research assistants maría alejandra padilla blas and jean pierre bolaños hurtado. finally, special thanks to my students of agribusiness and quantitative analysis for business. literature cited ag r icu lt u re a nd ag r i-food ca nada . 2014. orga nic productioncanadian industry. in: www.agr.gc.ca/eng/industryma rkets-a nd-t rade/stat ist ics-a nd-ma rket-i nfor mat ion/ by-product-sector/organic-products/organic-productioncanadian-industry/?id=1183748510661; consulted: april, 2015. aschemann-witzel, j., n. maroscheck, and u. hamm. 2013. are organic consumers preferring or avoiding foods with nutrition and health claims? food qual prefer 30, 68-76. doi: 10.1016/j. foodqual.2013.04.011 burns, r.b. and r.a. burns. 2009. business research methods and statistics using spss. sage publications, london. cabuk, s., c. tanrikulu, and l. gelibolu. 2014. understanding organic food consumption: attitude as a mediator. int. j. consum. stud. 38, 337-345. doi: 10.1111/ijcs.12094 central reserve bank of peru. 2015. annual tables. in: www.bcrp. gob.pe/estadisticas/cuadros-anuales-historicos.html; consulted: march, 2015. chassy, b., d. tribe, g. brookes, and d. kershen. 2014. organic marketing report. in: academics review, http://academicsreview. org/wp-content/uploads/2014/04/academics-review_organic-marketing-report1.pdf; consulted: february, 2015. del carpio c., l. and b. vila. 2010. el mercado de productos pesqueros en la región metropolitana de lima. serie: el mercado de pescado en las grandes ciudades latinoamericanas. infopesca, montevideo. evans, y. and s. tveteras. 2011. status of fisheries and aquaculture development in peru: case studies of peruvian anchovy fishery, shrimp aquaculture, trout aquaculture and scallop aquaculture. report part of norad/fao project, fao, roma. falguera, v., n. aliguer, and m. falguera 2012. an integrated approach to current trends in food consumption: moving toward functional and organic products? food control 26, 274-281. doi: 10.1016/j.foodcont.2012.01.051 fibl, research institute of organic agriculture and ifoam, international federation of organic agriculture movements. 2014. the world of organic agriculture statistics and emerging trends 2014. in: https://www.fibl.org/fileadmin/documents/ shop/1636-organic-world-2014.pdf; consulted: february, 2015. field, a. 2012. discovering statistics using ibm spss statistics. 4th ed. sage publications, london. hair, j.f., w.c. black, b.j. babin, and r.e. anderson. 2010. multivariate data analysis. 7th ed. prentice hall, upper saddle river, nj. hamzaoui-essoussi, l., l. sirieix, and m. zahaf. 2013. trust orientations in the organic food distribution channels: a comparative study of the canadian and french markets. j. retail. cons. serv. 20, 292-301. doi: 10.1016/j.jretconser.2013.02.002 hartman group. 2008. the many faces of organic: 2008. in: www. hartman-group.com/hartbeat/organics-today-who-buyingand-what-next; consulted: february, 2015. hartman group. 2010. beyond organic & natural 2010. in: www. hartman-group.com/downloads/beyond-organic-naturalreport-overview.pdf; consulted: january, 2015. hjelmar, u. 2011. consumers’ purchase of organic food products. a matter of convenience and ref lexive practices. appetite 56, 336-344. doi: 10.1016/j.appet.2010.12.019 hsu, c.-l. and m.-c. chen. 2014. explaining consumer attitudes and purchase intentions toward organic food: contributions from regulatory fit and consumer characteristics. food qual. prefer. 35, 6-13. doi: 10.1016/j.foodqual.2014.01.005 hughner, r.s., p. mcdonagh, a. prothero, c.j. shultz ii, and j. stanton. 2007. who are the organic food consumers? a compilation and review of why people purchase organic food. j. cons. beh. 6, 94-110. doi: 10.1002/cb.210 instituto español de comercio exterior. 2010. oportunidades de inversión y cooperación empresarial. el sector de la pesca y acuicultura en perú. icex, lima. lee, h.-j. and z.-s. yun. 2015. consumers’ perceptions of organic food attributes and cognitive and affective attitudes as determinants of their purchase intentions toward organic food. food qual. prefer. 39, 259-267. doi: 10.1016/j.foodqual.2014.06.002 http://www.agr.gc.ca/eng/industry-markets-and-trade/statistics-and-market-information/by-product-sector/organic-products/organic-production-canadian-industry/?id=1183748510661 http://www.agr.gc.ca/eng/industry-markets-and-trade/statistics-and-market-information/by-product-sector/organic-products/organic-production-canadian-industry/?id=1183748510661 http://www.agr.gc.ca/eng/industry-markets-and-trade/statistics-and-market-information/by-product-sector/organic-products/organic-production-canadian-industry/?id=1183748510661 http://www.agr.gc.ca/eng/industry-markets-and-trade/statistics-and-market-information/by-product-sector/organic-products/organic-production-canadian-industry/?id=1183748510661 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodqual.2013.04.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodqual.2013.04.011 http://dx.doi.org/10.1111/ijcs.12094 http://www.bcrp.gob.pe/estadisticas/cuadros-anuales-historicos.html http://www.bcrp.gob.pe/estadisticas/cuadros-anuales-historicos.html http://academicsreview.org/wp-content/uploads/2014/04/academics-review_organic-marketing-report1.pdf http://academicsreview.org/wp-content/uploads/2014/04/academics-review_organic-marketing-report1.pdf http://academicsreview.org/wp-content/uploads/2014/04/academics-review_organic-marketing-report1.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2012.01.051 https://www.fibl.org/fileadmin/documents/shop/1636-organic-world-2014.pdf https://www.fibl.org/fileadmin/documents/shop/1636-organic-world-2014.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.jretconser.2013.02.002 http://www.hartman-group.com/hartbeat/organics-today-who-buying-and-what-next http://www.hartman-group.com/hartbeat/organics-today-who-buying-and-what-next http://www.hartman-group.com/hartbeat/organics-today-who-buying-and-what-next http://www.hartman-group.com/downloads/beyond-organic-natural-report-overview.pdf http://www.hartman-group.com/downloads/beyond-organic-natural-report-overview.pdf http://www.hartman-group.com/downloads/beyond-organic-natural-report-overview.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.appet.2010.12.019 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodqual.2014.01.005 http://dx.doi.org/10.1002/cb.210 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodqual.2014.06.002 279higuchi and avadi: organic purchasing factors and consumer classification through their preferences in the metropolitan area of lima, peru magnusson, m.k., a. arvola, u.-k. koivisto-hursti, l. åberg, and p.-o. sjöden. 2003. choice of organic foods is related to perceived consequences for human health and to environmental friendly behaviour. appetite 40, 109-117. doi: 10.1016/ s0195-6663(03)00002-3 malhotra, n.k. 2008. investigación de mercados. 5th ed. pearson education, mexico dc. mohamad, s.s., s.d. rusdi, and n.h. hashim. 2014. organic food consumption among urban consumers: preliminary results. procedia soc. behav. sci. 130, 509-514. doi: 10.1016/j. sbspro.2014.04.059 nam, k.-c., c. jo, and m. lee. 2010. meat products and consumption culture in the east. meat sci. 86, 95-102. doi: 10.1016/j. meatsci.2010.04.026 nmi, natural marketing institute. 2013. nmi’s sustainability segmentation quantifies what attracts people to sustainability. in: www.nmisolutions.com/index.php/syndicated-data/ segmentation-a lgorit hms-a-pa nels/lohas-segmentation; consulted: may, 2015. orc macro. 2004. guide to the analysis and use of household survey and census education data. in: orc macro, calverton. www. uis.unesco.org/template/pdf/educgeneral/hhsguideen.pdf; consulted: april, 2015. ozguven, n. 2012. organic foods motivations factors for consumers. procedia soc. behav. sci. 62, 661-665. doi: 10.1016/j. sbspro.2012.09.110 pérez-vásquez, a., f.p. lang-ovalle, i. peralta-garay, and f.j. aguirre-pérez. 2012. percepción del consumidor y productor de orgánicos: el mercado ocelotl de xalapa, ver. méxico. rev. mex. agroneg. 31, 20-29. seco, secretaria de estado para asuntos economicos de suiza and giz, deutsche gesellschaft für internationale zusammenarbei. 2013. promoviendo el biocomomercio en el perú: sistematización de la segunda fase del proyecto perúbiodiverso (2010-2013). lima. proexpansión. 2014. perú, ¿país orgánico? in: http://proexpansion.com/uploads/informe_organico__alta_.pdf; consulted: december, 2014. pugliese, p., c. zanasi, o. atallah, and r. cosimo. 2013. investigating the interaction between organic and local foods in the mediterranean: the lebanese organic consumer’s perspective. food policy 39, 1-12. doi: 10.1016/j.foodpol.2012.12.009 rodríguez, e.m.m., b. lupín, and m.v. lacaze. 2006. consumers’ perceptions about food quality attributes and their incidence in argentinean organic choices. in: international association of agricultural economist conference. queensland, australia. senasa. 2013. distribución de la producción orgánica nacional – perú. lima. shafie, f.a. and d. rennie. 2012. consumer perceptions towards organic food. procedia soc. behav. sci. 49, 360-367. doi: 10.1016/j.sbspro.2012.07.034 sirieix, l., v. persillet, and a. alessandrin. 2006. consumers and organic food in france: a means-end chain study. pp. 70-87. in: holt, g.c. and m. reed (eds.). sociological perspectives of organic agriculture. cabi, wallingford, uk. stolz, h., m. stolze, u. hamm, m. janssen, and e. ruto. 2011. consumer attitudes towards organic versus conventional food with specific quality attributes. njas-wagen. j. life sci. 58, 67-72. doi: 10.1016/j.njas.2010.10.002 thompson, g.d. and j. kidwell. 1998. explaining the choice of organic produce: cosmetic defects, prices, and consumer preferences. am. j. agr. econ. 80, 277-287. doi: 10.2307/1244500 u n data. 2014. peru. in: http://data.un.org/countr yprof ile. aspx?crname=peru; consulted: march, 2015. undp-paper. 2012. perú: la oportunidad de un nuevo ciclo de desarrollo escenarios prospectivos 2012-2016. plural editores, la paz. vega-zamora, m., m. parras-rosa, e. murgado-armenteros, and f.j. torres-ruiz, 2013. the inf luence of the term ‘organic’ on organic food purchasing behavior. procedia soc. behav. sci. 81, 660-671. doi: 10.1016/j.sbspro.2013.06.493 world bank. 2014. peru overview. in: www.worldbank.org/en/ country/peru/overview; consulted: march, 2015. http://dx.doi.org/10.1016/s0195-6663(03)00002-3 http://dx.doi.org/10.1016/s0195-6663(03)00002-3 http://dx.doi.org/10.1016/j.sbspro.2014.04.059 http://dx.doi.org/10.1016/j.sbspro.2014.04.059 http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2010.04.026 http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2010.04.026 http://www.nmisolutions.com/index.php/syndicated-data/segmentation-algorithms-a-panels/lohas-segmentation http://www.nmisolutions.com/index.php/syndicated-data/segmentation-algorithms-a-panels/lohas-segmentation http://www.uis.unesco.org/template/pdf/educgeneral/hhsguideen.pdf http://www.uis.unesco.org/template/pdf/educgeneral/hhsguideen.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.sbspro.2012.09.110 http://dx.doi.org/10.1016/j.sbspro.2012.09.110 http://proexpansion.com/uploads/informe_organico__alta_.pdf http://proexpansion.com/uploads/informe_organico__alta_.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.foodpol.2012.12.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.sbspro.2012.07.034 http://dx.doi.org/10.1016/j.njas.2010.10.002 http://dx.doi.org/10.2307/1244500 http://data.un.org/countryprofile.aspx?crname=peru http://data.un.org/countryprofile.aspx?crname=peru http://dx.doi.org/10.1016/j.sbspro.2013.06.493 http://www.worldbank.org/en/country/peru/overview http://www.worldbank.org/en/country/peru/overview variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia using microsatellite dna markers received for publication: 08 september, 2016. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.59973 1 universidad nacional de colombia, sede palmira; centro internacional de agricultura tropical. cali (colombia). jaocampop@unal.edu.co 2 programa de biología ambiental, grupo de investigación genbimol, facultad de ciencias e ingeniería, universidad jorge tadeo lozano. bogota (colombia). agronomía colombiana 35(2), 135-149, 2017 variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia using microsatellite dna markers variabilidad y estructura genética del maracuyá (passiflora edulis f. flavicarpa degener) en colombia por medio de marcadores microsatélite john ocampo1, natali acosta-barón2, and javier hernández-fernández2 abstract resumen colombia is one of the leading producers of yellow passion fruit but the genetic studies based on molecular markers from commercial plantations have not been considered to select interesting market material. the goal of this study was to assess the genetic variability and the population structure of 51 colombian commercial yellow passion fruit accessions (102 individuals), and to provide the necessary information for prospective selection and breeding programs. thus, a total of six microsatellites were amplified with 58 alleles identified and an average of 9.66 alleles per locus, including nine private and 31 rare. diversity indexes showed polymorphic information content values of 0.74 (pic), an observed (ho) and expected (he) heterozygosity average of 0.52 and 0.78, respectively. spatial distribution showed the greatest allelic richness (11 to 14) in most of the valle del cauca accessions. the average genetic distance among accessions was 0.68, and the cluster analysis showed three main groups poorly supported (bootstrap <50%), with slight geographical structure and high differentiation between individuals of the same accession. structure analysis indicated k=4 as the genetic structure ś uppermost hierarchical level, while bayesian clustering showed a division of individuals into four genetically distinct groups. the low geographic structure and high variability of the accessions could be explained by allogamy and seed exchange frequency among farmers. results issued suggest a complementary agromorphological assessment to establish total genetic variability and implement a breeding program through assisted selection of superior genotypes in search of more productive and resistant cultivars to phytosanitary problems. colombia es uno de los principales productores de maracuyá a nivel mundial y los estudios genéticos basados en marcadores moleculares en cultivos comerciales no han sido considerados para la selección de genotipos superiores para responder a las demandas del mercado. el objetivo de este estudio fue determinar la variabilidad genética y la estructura poblacional de 51 accesiones colombianas (102 individuos), y proveer información necesaria para futuros programas de mejoramiento genético. un total de seis microsatélites fueron amplificados con 58 alelos identificados y un promedio de 9,66 alelos por locus, entre ellos nueve únicos y 31 raros. los índices de diversidad mostraron un contenido de información polimórfica de 0,74 (pic), y una heterocigocidad promedio observada (ho) y esperada (he) de 0,52 y 0,78. la distribución espacial mostro que la mayor riqueza alélica (11 to 14) se localiza en las accesiones del valle del cauca. el promedio de distancia genética entre accesiones fue de 0,68 y el análisis de clasificación mostró tres grupos principales levemente soportados (bootstrap <50%), con poca estructuración geográfica y alta diferenciación entre individuos de una misma accesión. el análisis de estructura poblacional indicó un k=4 con el nivel jerárquico superior frente a los demás, mientras que la agrupación bayesiana mostró una división de los individuos en cuatro grupos genéticamente distintos. la poca estructuración geográfica y la alta variabilidad de las accesiones podría explicarse por el fenómeno de alogamia y el constante intercambio de semillas entre productores. los resultados sugieren una evaluación agro-morfológica complementaria que permita establecer la variabilidad genética total e implementar un programa de mejoramiento genético por medio de la selección asistida de genotipos superiores en búsqueda de cultivares más productivos y resistentes a problemas fitosanitarios. key words: genetic variability, passif lora, pre-breeding, ssr markers, tropical fruit. palabras clave: fruta tropical, marcadores ssr, passif lora, pre-mejoramiento, variabilidad genética. americas and to a lesser extent in tropical and subtropical australia, new zealand and southeastern asia (ocampo et al., 2010). many species are cultivated for their edible fruits, as ornamentals, or for their medicinal properties (yockteng introduction passif lora l. is the most important genus of passif loraceae with around 576 species, mainly distributed throughout the http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.59973 mailto:jaocampop%40unal.edu.co?subject= 136 agron. colomb. 35(2) 2017 et al., 2011). the yellow passion fruit (p. edulis f. f lavicarpa degener) is by far the best known and economically most important species of the genus, with a world production estimated at approximately 805,000 t (passionfruitjuice, 2015). maracuja is the name adopted in its country of origin brazil, and known around the world under the names of yellow passion fruit, maracuyá, parchita, chinola and calala. the yellow passion fruit is a self-incompatible allogamous plant pollinated by large wasps (arias et al., 2014), with 2n=18 chromosomes (snow and macdougal, 1992), and a size genome of 1.26 pg (yotoko et al., 2014). as the commercial cultivation of p. edulis f. f lavicarpa started at its place of origin in tropical america with materials repatriated from hawaii, propagation by seedlings became the most employed method. in colombia, farmers have contributed to the domestication and the development of the yellow passion fruit, as they have established new cultivation practices according to their knowledge and experience, including manual pollination, fertilization and pruning practices. these cultural practices together with the increase in production areas and the abundance of natural pollinators magnified the genetic variation, widening the basis for later breeding programs. this has already been taking place for many years in brazil that has become, according to ibge (2014), the first yellow passion fruit production and consumption country worldwide with up to 780,000 metric tons. in colombia, yellow passion fruit or “maracuyá” was introduced in 1960’s to valle del cauca department with seeds from hawaii (usa), and currently reports 5,500 ha of cultivated areas located from 300 to 1,450 m a.s.l., with a production of 17-20 t ha-1 (agronet, 2016). in colombia the departments of valle del cauca and huila concentrate more than 50% of cultivated area with a production of approximately 60.000 t of yellow passion fruit. fresh yellow passion fruit is an important commodity for domestic consumption in diverse preparations as juices, sherbets or ice cream, and a 65% of the colombian production is processed as frozen juice for the international market. a major limiting factor in the crop’s development in colombia is the large number of pests and diseases, with considerable negative effects on production (ocampo et al., 2013). moreover, in the country ś fruit nurseries, plant health parameters regarding production of planting material are not controlled or strict. an additional problem lies in the lack of breeding programs that offer cultivars of higher genetic quality that may respond to adverse problems that affect the yellow passion fruit crops. some plant responses that are desired for commercial production in yellow passion fruit are: early f lowering, improved yield, pests resistance (neohydotothrips signifier priesner and dasiops inedulis steyskal), diseases resistance (fusarium oxysporum and soybean mosaic virus smv) and drought tolerance. in spite of the lack of basic knowledge on the yellow passion fruit’s genetic resources, complex technical approaches have been explored directly in yellow passion fruit, including interspecific hybridizations (payán and martín 1975; ocampo et al., 2016) and genetic transformation (manders et al., 1994; monteiro et al., 2011) to generate information that could be used to guide breeding programs. the genetic variability in the genus passif lora is very wide both within the genus and also within the most cultivated species (ocampo and coppens d´eeckenbrugge, 2017). in commercialized species such as yellow passion fruit, growers carry out phenotypic or mass selection practices when establishing or renewing new plots in function of their observations, or of a phenotype imposed by local or international markets (ocampo et al., 2013). seeds are collected from a small number of good quality fruits plucked from one or two high performing plants. given the size of the plots, the total population is small and the selection intensity is low, especially if the plantatioń s renewal cycle is rather long. this practice as well as seed exchanges among farmers maintain considerable variability in the populations. the first work of breeding program took place in the developed tropical and subtropical regions where the commercial cultivation of p. edulis was initiated, but with very limited genetic resources and without even knowing the existing variation. these few institutional efforts were concentrated on the clonal propagation of hybrids between yellow and purple passion fruits obtained on a very narrow genetic base in australia, hawaii and florida (knight, 1972; winks et al., 1988). the most advanced brazilian breeding programs in yellow passion fruit have used progeny-testing to get synthetic populations, aiming at developing crop material with better productivity, quality and homogeneity, while maintaining sufficient genetic diversity for efficient cross-pollination (oliveira et al., 2008; reis et al., 2011, 2012). furthermore, several cultivars have been proposed from year 2000 to the present day for consumption in natura and for the agroindustry in brazil (meletti et al., 2000, 2005; nascimento et al., 2003; cerqueira et al., 2014a), with a great impact on fruit production and quality improvement in the recent years (cerqueira et al., 2016). molecular and phenotypic markers have become powerful tools to understand the structure and evolution of species diversity, as well as in plant breeding and in conservation of genetic resources related activities (faleiro et al., 2005; reis 137ocampo, acosta-barón, and hernández-fernández: variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia... et al., 2012). the first study of genetic variation in the genus passiflora using dna markers was based on rapd, cpdna and rflp reported by fajardo et al. (1998) and sánchez et al. (1999), to verify relationships between species of the subgenera passif lora, tacsonia, decaloba and distephana. other studies with rapd markers (aukar et al., 2002; crochemore et al., 2003) showed a higher uniformity among accessions of p. edulis f. f lavicarpa from brazil. segura et al. (2002) and ocampo et al. (2004) investigated the genetic relationships among cultivated passif lora species of the subgenera passif lora and tacsonia using aflp markers. the results showed high diversity at the intraspecific level and among closely related species as p. edulis f. f lavicarpa. microsatellite or ssrs markers are short stretches of repeated dna of dior tri-nucleotide repeats spread throughout the genomes that are useful tools to study genetic diversity in multiple crops (ocampo et al., 2007; blair et al., 2012; hasnaoui et al., 2012). these markers provide many advantages over many other dna markers as they are generally abundant, highly polymorphic, codominant, and with up to 25 alleles that are common at an individual locus (billote et al., 1999). the first isolation and characterization of microsatellite markers in passif lora were reported by oliveira et al. (2005) and padua et al. (2005) from yellow passion fruit (p. edulis f. flavicarpa) and fragrant granadilla (p. alata curtis) from brazilian accessions. new microsatellite markers for wild and commercial species of passif lora reported by cerqueira et al. (2012, 2014a) confirmed that these are useful tools to understand the mating system and hybridization within the genus. a study performed by santos et al. (2011) using issr markers in p. edulis (purple and yellow type) and p. alata accessions showed that there is no structure in the populations evaluated, although the results provide practical information for parental selection to assist breeding. a more comprehensive analysis of the genetic diversity recurrent selection assessments of yellow passion fruit based on molecular and agronomic data carried out by reis et al. (2011, 2012), indicated the possibility of applying the combined data to optimize genetic gain for the traits under selection. in colombia, ortiz et al. (2011) did not observe polymorphism using 17 ssr primers in commercial plantations of purple passion fruit (p. edulis f. edulis sims), suggesting that the cultivated germplasm came from the same origin. other investigations carried out in colombian p. ligularis (sweet granadilla) accessions, suggest that the germplasm cultivated in the country shows a high variability (he=0.96) with a slight genetic structure (bernal et al., 2014). in contrast, genetic variation of commercial passion fruit accessions from brazil showed that p. edulis f. f lavicarpa (he=0.50), p. cincinnata (he=0.52) and p. setacea (he=0.36) show moderate to low variability (cerqueira et al., 2014b) using inter-simple sequence repeat (issr) markers. these dna markers have also contributed to the identification of groups of preferential accessions of yellow passion fruit (p. edulis f. f lavicarpa) with genetic resistance to diseases (cerqueira et al., 2015). recently, silva et al. (2016) used microsatellite markers to characterize a progeny derived from the third cycle of recurrent selection of yellow passion fruits, allowing the separation of individuals into three groups and generating relevant information for further breeding programs. colombia is the third producer worldwide of yellow passion fruit after brazil and ecuador. despite this potential, there are few research efforts carried out related to the knowledge of genetic variability that could be a starting point for future breeding programs. additionally, the national germplasm bank of colombia, managed by the corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica) does not report accessions preserved of p. edulis f. f lavicarpa. however, a first study performed by ocampo et al. (2013) based on the exploration of the genetic variability of yellow passion fruit, establishes the basis for a breeding program from 44 accessions collected in commercial plantations and characterized with emphasis on fruit quality. in this context, it is necessary to continue with other genetic studies to extract further information about the current genetic variability and the relationships between individuals from the germplasm gathered. for these reasons, the main goal of this study was to assess the genetic variability and to decipher the population structure of 51 commercial yellow passion fruit accessions, in order to provide the necessary information for an efficient management and use of these genetic resources for prospective conservation, selection and breeding programs. material and methods plant material and study area during the research study conducted by ocampo et al. (2013) the germplasm used in this study was collected. the germplasm set included 51 yellow passion fruit accessions, 44 of which were obtained from commercial plantations located in different geographical regions in colombia, and seven accessions from other countries (tab. 1). the accessions were planted in the casa luker farm (5°04’25.95” n; 75°41’4.71” w) located in the department of caldas (colombia) at 1,023 m a.s.l., with an average annual temperature of 23˚c and an average annual precipitation of 2,200 mm. each accession is composed by two individuals, which 138 agron. colomb. 35(2) 2017 table 1. yellow passion fruit accessions evaluated in this study using microsatellite markers and results of fruit characteristics assessed. no. country department accession fw (g) pws (%) tss 1 colombia amazonas amafla01 207.4 50.7 14.8 2 colombia antioquia antfla01 236.4 49.0 14.9 3 colombia antioquia antfla02 177.2 51.3 13.6 4 colombia antioquia antfla03 190.2 45.8 14.8 5 colombia antioquia antfla04 247.8 50.3 15.1 6 colombia antioquia antfla05 231.4 44.4 15.4 7 colombia antioquia antfla06 170.8 56.0 15.7 8 colombia caldas calfla01 182.0 46.9 15.5 9 colombia caldas calfla02 173.1 50.0 13.6 10 colombia caldas calfla03 255.5 40.8 16.0 11 colombia caldas calfla04 186.6 48.5 14.3 12 colombia cauca caufla01 154.0 52.5 13.8 13 colombia cauca caufla02 204.7 45.3 13.3 14 colombia cauca caufla03 233.0 50.7 14.1 15 colombia cauca caufla04 200.4 49.4 16.1 16 colombia cauca caufla05 126.9 54.6 13.9 17 colombia cundinamarca cunfla02 258.1 48.7 14.8 18 colombia huila huifla01 178.0 49.9 15.9 19 colombia huila huifla02 251.5 47.3 14.0 20 colombia huila huifla03 202.5 42.3 13.7 21 colombia huila huifla04 175.2 43.9 13.7 22 colombia huila huifla05 183.3 45.4 15.4 23 colombia huila huifla06 269.4 46.4 14.9 24 colombia huila huifla07 170.1 51.1 14.2 25 colombia tolima tolfla01 225.4 42.2 14.2 26 colombia tolima tolfla02 181.8 45.1 14.5 27 colombia tolima tolfla03 171.7 43.0 14.1 28 colombia tolima tolfla04 212.2 50.0 13.7 29 colombia tolima tolfla05 142.6 46.8 12.6 30 colombia tolima tolfla06 201.2 50.0 14.6 31 colombia tolima tolfla07 167.2 38.0 13.8 32 colombia valle del cauca valfla01 220.2 42.5 14.5 33 colombia valle del cauca valfla03 211.6 39.9 15.6 34 colombia valle del cauca valfla04 178.6 49.7 15.3 35 colombia valle del cauca valfla05 231.6 50.6 17.8 36 colombia valle del cauca valfla06 175.8 38.9 15.4 37 colombia valle del cauca valfla07 238.0 40.7 14.8 38 colombia valle del cauca valfla08 198.1 50.2 14.1 39 colombia valle del cauca valfla09 252.0 49.3 14.7 40 colombia valle del cauca valfla10 252.8 41.2 14.0 41 colombia valle del cauca valfla11 220.1 47.0 15.6 42 colombia valle del cauca valfla12 284.3 43.9 15.3 43 colombia valle del cauca valfla13 176.1 47.5 14.1 44 colombia valle del cauca valfla14 178.4 45.4 13.1 45 ecuador manabi ecu1 163.4 50.7 14.8 46 ecuador manabi ecu2 146.2 51.5 15.3 47 ecuador manabi ecu3 194.2 54.3 14.2 48 venezuela merida ven1 202.3 48.3 14.3 49 brazil são paulo bra1 255.2 45.0 12.7 50 costa rica guanacaste cr1 155.6 37.6 12.6 51 peru piura per1 198.5 42.6 14.7 fw: fruit weight; pws: pulp percentage (seeds, aril and juice); tss: total soluble solids content (in juice content). 139ocampo, acosta-barón, and hernández-fernández: variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia... come by open pollination and are considered as a half-sib within each accession. dna extraction and microsatellite analysis dna was extracted from fresh leaves of adult plants cultivated under field conditions, using the methodology of doyle and doyle (1991). extractions were assessed by electrophoresis in agarose gel at 1% in 0.5x tbe buffer stained with etidium bromide (2 µg ml-1). the results were recorded using a photo-documenting uvp geldocittmsystem (uvp, upland, usa) and analyzed with ls works® vision image acquisition and analysis software (imagingsystem, usa). dna was quantified using the nanodrop 1000 spectrophotometer equipment and the nd-1000 v3.7.1 program (thermoscientific, usa). the study was carried out with 10 polymorphic microsatellite markers previously selected (oliveira et al., 2005). pcr reactions were performed in a tc9600-g multigene gradient thermal cycler (edison, nj, usa) with a final volume of 15 µl in a mixture containing 1x buffer pcr, 2 mm of mgcl2, 0.2 mm of dntp, 0.2 µm of each primer, 1u of taq dna polymerase and 10 ng of genomic dna. thermocycling program consisted of an initial denaturation at 93°c for 5 min, followed by 36 cycles of 40 s at 94°c, 40 s at 52-56°c (depending of each primer annealing), 50 s at 72°c and with a final extension of 10 min at 72°c. the amplification products were first visualized on ethidium bromide – stained agarose gels (2.5%) in 0.5x tbe for assessing the amplified product. then, these were run in electrophoresis on 8% denaturing polyacrylamide gels in 1x tbe at 200 w for 90 min and stained with silver nitrate. the bands reveled identified with a white light lamp (hoefer macro vue vis_45) and photographed with a samsung® s760 (7.2 mp) digital camera. the sizes were established using a 10-bp dna hyperladder v (bioline, california, usa) and were then quantified with the software vision works ls image acquisition (uvp, upland, usa). statistical and genetic analyses the gel images were coded under allelic sizes of the diverse observed bands. the allelic richness, frequency, observed (ho) and expected heterozygosity (he), polymorphism information content (pic), fixation index (f) and the hardy-weinberg test (hwe) for each locus were calculated and executed with the genetix 4.05 program (belkhir et al., 1996-2004). the relationships between accessions and genetic distance were estimated with nei’s coefficient (nei, 1978) and to these results a neighbor joining cluster analysis (saitou and nei, 1987). bootstrap analysis with 1000 replicates (felsenstein, 1985) was performed to get the confidence level of the tree. additionally, all alleles per locus were georeferenced for spatial distribution following van zonneveld et al. (2012). a grid for allelic richness parameter was generated using the diva-gis 7.5 software with a cell size grid of 0.05 minutes (which corresponds to approximately 0.1 km in the study area) and applying a circular neighborhood with a 0.5 degrees diameter (corresponding to approximately 55.5 km). to assess the genetic structure of the accessions a bayesian clustering analysis was also applied to estimate the potential number of subpopulations (k) that may exist in the overall individual samples. the used program structure was v.2.3.4 (pritchard et al., 2000). the number of subpopulations (k-value) was set from 2 to 10, using 20 independent runs with a burn-in period of 100,000 steps, and afterwards 200,000 monte carlo markov chain (mcmc) interactions after burn-ins, following the admixture ancestry model and correlated allele frequencies, which is appropriate for self-incompatible allogamous species (porras-hurtado et al., 2013). results of runs with the highest ln pr (g|k) value of the 20 runs were chosen and presented as bar plots according to the evanno et al. (2005) method. results microsatellite analysis ssr a set of six out of 10 microsatellite markers previously isolated and characterized by oliveira et al. (2005) in yellow passion fruit detected polymorphism in the 51 accessions evaluated, with a total of 58 alleles revealed (tab. 2). the number of alleles per locus detected ranged from 6 to 18 with an average of 9.66 (tab. 2). the richest allelic markers were ay768785 and ay768786 with 18 and 11 alleles respectively, and the average size of each allele was 227 bp showing a range of 96-356 bp. among the alleles detected, nine were identified as private alleles and 31 as rare (frequency ≤10%) distributed particularly in accessions from huila (huifla 01, 06 and 07), valle del cauca (valfla 07, 08, 09, 10, 13 and 14), tolima (tolfla 01, 02 and 04), antioquia (antfla 01, 04 and 06), caldas (calfla 01), amazonas (amafla 01), cundinamarca (cunfla 02), cauca (caufla 01), ecuador (ecu), brazil (bra), costa rica (cr) and peru (per). on the other hand, figure 1 presents the spatial distribution of the allelic richness parameter for all loci found in the colombian accessions, showing clearly that a higher number of alleles were found in the majority of valle del cauca accessions (8 to 14), while the allelic richness parameter in other departments as huila, antioquia and tolima showed a maximum of 7 alleles. the polymorphic information content (pic) varied between 140 agron. colomb. 35(2) 2017 0.63 (ay768790) and 0.92 (ay768785) with an average value of 0.74 for six of the selected markers (tab. 2). in accordance with botstein et al. (1980) these are highly informative (≥ 0.50) for codominant molecular markers. the average of observed (ho) and expected (he) heterozygosities was 0.52 (0.22 to 1.00) and 0.78 (0.69 to 0.92), respectively (tab. 2). an exact test for the hardy–weinberg equilibrium (hwe) law showed significant deviations for all loci evaluated. the ay768785 and ay768782 loci revealed the highest information because 80.6 to 100% of the individuals were heterozygous (ho) for the same alleles, and demonstrated an excess of heterozygous plants. in contrast, less than 25% of the individuals were heterozygous at the ay768789 and ay768790 loci (ho=0.22 to 0.25, respectively), indicating an inbreeding tendency. among the higher yellow passion fruit producer departments in colombia, valle del cauca and huila showed the highest number of alleles, i.e. 45 and 30, respectively (tab. 3). in contrast, the average number of alleles (naa) on six loci evaluated showed that the accessions of the 4 7 5° 0” 0' n 10° 0” 0' n 5° 0” 0' n 10° 0” 0' n 75° 0” 0' w 75° 0” 0' w allelic richness 8 10 11 14 1 3 plantations antioquia valle del cauca cauca caldas cundinamarca tolima figure 1. spatial distribution of yellow passion fruit plantations modeled based on allelic richness. red areas indicate high concentration of allelic richness (11 to 14). the accession from the amazon region (1 to 3 alleles) is not shown on the dot map. 141ocampo, acosta-barón, and hernández-fernández: variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia... departments of caldas and cauca had the best averages (2.75 and 2.80), whereas valle del cauca accessions only showed an average of 1.61 alleles. however, within latest accessions 56% of private alleles were identified (pa, 5). the diversity parameters among accessions of the mainly producer departments of yellow passion fruit in colombia showed a range of expected heterozygosity (he) from 0.50 (caldas) to 0.77 (valle del cauca). a deficit of heterozygosity (ho < he) was observed for the most of the departments, whereas cauca accessions shows hardy-weinberg equilibrium (ho=he). the fixation index (f) average observed between the different departments was 0.193 and indicating that valle del cauca (0.328) and huila (0.315) show the greatest differentiation between its accessions. genetic diversity the average total genetic distance observed between and within accessions of the same geographic origin was 0.68, with values ranging from 0.19 to 0.98 (tab. 4). the smallest distances were found between individuals of the same origin as in the case of costa rica (0.19) and amazonas (0.27). in contrast, the average distance between accessions of different geographic origins reached 0.74, the most distant ones related to otherswith the amazonas (0.81), venezuela (0.78) and valle de cauca (0.78) accessions. the genetic relationships between the yellow passion fruit accessions studied are shown in a cluster analysis using the neighbor joining method based on the ssr data (fig. 2). the dendrogram showed three main groups poorly supported (bootstrap <50%), with a slight geographical structure and a high differentiation between individuals of the same accession. the accessions from huila (huifla), antioquia (antfla) and valle del cauca (valfla) are represented in the three groups, and some associations between individuals of the same origin can be identified, as valfla01, 02, 06, 08, huifla04, 05, and antfla03, 05. in group i, the accessions from ecuador (ecu), brazil (bra), costa rica (cr) and peru (per) are mixed with the accessions from cauca (caufla). in the nether branch of the third group (iii) the tolima (tolfla) accessions are concentrated, and among these, the venezuela (ven) accession also with its two individuals clearly separated. in this same group most of the accessions from huila and caldas appear dispersed and mixed among some of the ones from valle del cauca. table 2. microsatellite markers used indicating their primer sequence, annealing temperature (ta), number of alleles (na), allelic composition, allele size range, polymorphism information content (pic), heterozygosity (h0, he), chi-square tests for hardy-weinberg equilibrium (p≤0.05) detected in the 51 yellow passion fruit accessions. genbank accesión no. primer sequence (5’3’) repeated motif ta (ºc) na allelic compositiona allele size range (bp) pic ho he p≤0.05 private rare common ay768782 f: atgcttttggaaatccgttt r: tgctcatgcaaagtcactgg (tg)4t(tg)5 54 6 3 3 213 – 257 0.691 1.000 0.736 0.000* ay768785 f: tgctcattgatggtgcttg r: tcgtctcttctcctccttca (ag)22 52 18 1 15 2 97 – 187 0.923 0.806 0.928 0.000* ay768786 f: tctaatgagcggaggaaagc r: ccggatacccacgcatta (gttgtg)4 54 11 1 7 3 249 – 356 0.784 0.546 0.810 0.000* ay768787 f: gggcctttatccatgtttga r: ggaaatccgaaaactggttg (tg)8t(ta)5 56 6 1 1 4 261 – 319 0.691 0.333 0.746 0.000* ay768789 f: ggacgacaatcaagtgagg r: cccaaactatgcaacaccaa (tg)2cg(tg)5 54 10 3 4 3 127 – 240 0.775 0.250 0.799 0.000* ay768790 f: caggatagcagcagcaatga r: agccaaatgtcaaactgaac (gt)7 54 7 3 1 3 124 – 250 0.632 0.222 0.691 0.000* average 9.66 226.52 0.744 0.526 0.783 0.000* a private allele frequency <1%; rare allele ≤10%; and common allele ≥10%. table 3. genetic diversity based on six loci polymorphism in the mainly producer departments in colombia of yellow passion fruit. number of accessions (nac), number of individuals (n), number (na) and average of alleles (naa), private alleles (ap), heterozygosity (ho, he) and fixation index (f). department nac n na naa pa ho he f antioquia 6 12 29 2.42 1 0.57 0.63 0.102 caldas 4 8 22 2.75 0 0.46 0.50 0.216 cauca 5 10 28 2.80 0 0.52 0.52 0.006 huila 7 14 30 2.14 1 0.45 0.64 0.315 tolima 7 14 24 1.71 1 0.54 0.58 0.188 valle del cauca 14 28 45 1.61 5 0.51 0.77 0.328 142 agron. colomb. 35(2) 2017 genetic structure the 58 alleles found in the 102 individuals were used to infer the genetic structure of the yellow passion fruit population. structure analysis of the 51 accessions of p. edulis f. f lavicarpa indicated k=4 as the uppermost hierarchical level of the genetic structure, while there were secondary peaks at k=8 (fig. 3). results of the bayesian clustering indicated that the 102 individuals could be divided into four genetically distinct groups (fig. 4). the first one (i) with 36 individuals is the largest group and there is an accession mixture of five different origins (tolima, huila, antioquia and caldas from colombia, and venezuela), with a clear grouping of the tolima accessions (tolfla). the second group (ii) brings together the accession from other countries (costa rica, brazil, peru and ecuador) also includes the accessions from cauca. the third group (iii) is displayed similarly as the first one, but including the amazonas, antioquia, caldas, cundinamarca, huila and valle del cauca accessions, indicating admixture between these populations of different geographic origin. the fourth (iv) and last group shows most of the accessions of valle del cauca clearly separated and related with some individuals of huila and caldas. the bayesian clustering and the neighbor joining results are compatible, showing that almost all the yellow passion fruit accessions shared a similar genetic background. in general, the microsatellite markers used allow the identification of a great genetic variability (he=0.78) in the yellow passion fruit accessions assessed, that moreover is ref lected by differences between plants of each accession. furthermore, the slight geographic structuring found may be the result of seed exchange between producers of different departments, and the type of cross reproduction found in yellow passion fruit. discussion the polymorphic information content (pic = 0.74 average) of most loci confirm that the evaluated markers are highly informative according to the criteria mentioned by botstein et al. (1980), who consider that it must have a value that is higher than 0.50. this, because a higher pic is related with the distribution and equilibrium of the populatioń s allelic frequencies (missio et al., 2010), that allows to assert that the selected markers are reliable and effective to detect genetic variability in the cultivated yellow passion fruit genotypes in colombia. the effectiveness of the markers reached 60% in the yellow passion fruit germplasm evaluated in comparison to what oliveira et al. (2005) reported. in the same way, in p. edulis f. edulis sims (ortiz et al., 2011) and p. ligularis (bernal et al., 2014) the transferability of these microsatellites only reached 47 to 50%, suggesting that the transferability level could be associate to the taxonomic proximity of p. edulis f. f lavicarpa with others species of genus passif lora or the sample composition studied. other studies conducted by cerqueira et al. (2014b) and silva et al. (2016) using a new set of microsatellites markers with brazilian yellow passion fruit germplasm showed a low number of alleles (18 to 29, respectively) in comparison to our results (58 alleles). in contrast, cerqueira et al. (2015) reported an elevated number of alleles (127) in 36 cultivated yellow passion fruit accessions in brazil with 23 polymorphic microsatellite markers. however, in the later study the number of alleles is relatively low compared to the set of microsatellite markers evaluated. table 4. genetic distances according to nei (1978) among the 51 yellow passion fruit accessions evaluated per geographic region. bold values indicate distances >0.75. accessions ant hui ama cal cau cun tol val ecu per cr bra ven antioquia 0.485 huila 0.663 0.625 amazonas 0.882 0.778 0.272 caldas 0.735 0.658 0.776 0.540 cauca 0.826 0.757 0.903 0.751 0.466 cundinamarca 0.833 0.758 0.600 0.749 0.731 0.688 tolima 0.670 0.654 0.763 0.648 0.813 0.802 0.447 valle del cauca 0.726 0.761 0.769 0.769 0.826 0.769 0.768 0.692 ecuador 0.669 0.693 0.843 0.722 0.645 0.739 0.786 0.787 0.487 peru 0.781 0.798 0.869 0.758 0.584 0.579 0.810 0.801 0.685 0.350 costa rica 0.775 0.817 0.891 0.771 0.571 0.594 0.817 0.811 0.676 0.282 0.195 brazil 0.811 0.852 0.888 0.832 0.708 0.721 0.867 0.833 0.588 0.489 0.389 0.469 venezuela 0.729 0.672 0.762 0.706 0.847 0.779 0.471 0.741 0.834 0.981 0.941 0.971 0.635 143ocampo, acosta-barón, and hernández-fernández: variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia... cr1b cr1a per1a huifla03b huifla04b huifla01b huifla04a antfla03a* antfla04b antfla05a* antfla04a antfla05b* valfla04b valfla04a valfla03a valfla03b ecu3b ecu3a ecu2b ecu2a ecu1a bra1b caufla05b caufla04bcaufla04a caufla02b caufla02a caufla01b* caufla03a* caufla03b* ecu1b caufla05a bra1a valfla09b* valfla11b valfla13b valfla14a valfla12b* valfla14b valfla11a valfla10b valfla12a* valfla13a valfla10a tolfla01a antfla01b antfla01a antfla02b antfla02a antfla03b* caufla01a* huifla02b huifla02a cunfla02a cunfla02b amafla01b amafla01a valfla09a* calfla03a calfla02a calfla04a calfla02b calfla03b calfla01b calfla01a calfla04b antfla06b antfla06a valfla06b valfla06a valfla07a valfla05b valfla07b valfla02bvalfla02a valfla08b valfla08a valfla01b valfla01a valfla05a huifla01b* huifla01a* huifla05a huifla05b huifla07a huifla07b ven01a ven01b tolfla02a tolfla05b tolfla04b* tolfla07b tolfla07a tolfla03b tolfla03a tolfla02b tolfla06b tolfla06a tolfla01b tolfla05a tolfla04a* huifla06a huifla06b 0.10 per1b 55 80 68 71 65 59 65 50 5350 50 67 55 52 81 51 53 50 79 99 52 6052 62 68 50 54 50 67 iii ii i figure 2. dendrogram of 51 yellow passion fruit accessions constructed with the neighbor joining method and the coefficient of nei (1978). only bootstrap values greater than 50 are indicated inside the tree. 144 agron. colomb. 35(2) 2017 our results are contrasting with most of studies carried out in brazil that mention a narrow to moderate genetic base of the commercial passion fruit cultivars available in brazil. this may be due to the origin of the majority of the yellow passion fruit accessions characterized, as these originate from national institutional germplasm banks in brazil, which could not be well represented genetically (freitas et al., 2011). other differences between these results can be explained by the size and composition of each study sample and the degree of domestication present in each species or population. for instance, in sweet granadilla bernal et al. (2014) report a considerable genetic variability (66 alleles, he=0.96) from colombian germplasm. nevertheless, the selection or domestication process in p. ligularis has been more recent, and just as other andean species as physalis peruviana l. and solanum betaceum cav., these have gone from being wild to cultivated species in just a few years (pickersgill, 2007). otherwise, the total (127) and private (31) number of alleles reported by cerqueira et al. (2015) in brazilian accessions can be the evidence of a higher intraspecific variability compared to the cultivated germplasm in colombia, as brazil is the primary center of diversity of yellow passion fruit. however, the low average number of microsatellite alleles is not always a consequence of the limited genetic variability, as it may depend on the sample size or on number of evaluated locus. the average obser ved heterozygosity (ho= 0.52) was lower than the expected one (he=0.78) in most markers, suggesting an intermediate value of the heterozygotes observed in the population under hardy-weinberg equilibrium (hwe) conditions. this indicates that there is a slight endogamy tendency in the 102 individuals evaluated (tab. 2) and within accessions of the same geographic or figure 3. delta k values compared to the number of groups (k) in the 102 yellow passion fruit individuals. d el ta k k 9876543 250 200 150 100 50 0 delta k = mean (|l”(k)|)/sd(l(k)) department origin (tab. 3). this is probably due to the germplasm movement within colombia, which comes mainly from nurseries located in the departments of valle del cauca (la unión) and huila (la plata) towards others yellow passion fruit producing zones (ocampo et al., 2013). likewise, the yellow passion fruit producers generate their own seedlings, either from seeds collected in their neighborhood or from fresh fruits purchased at the market (pers. obs.). however, the average expected heterozygosity value (he=0.78) suggests that the yellow passion fruit germplasm evaluated possesses a considerable genetic variability in comparison with other studies carried out in passif lora (cerqueira et al., 2016). furthermore, the presence of nine private alleles (10.3%) and a series of 31 alleles (58.6%) with low frequency (≤10%) can be considered as a genetic reservoir for yellow passion fruit genotype selection, characterization and conservation processes for breeding programs. likewise, this genetic reservoir of low frequency alleles could be a survival and adaptability mechanism to changing environmental conditions in natural surroundings where yellow passion fruit is cultivated, as the pathogen agent pressure or the climatic variability that is affecting world agriculture (vermeulen et al., 2012). additionally, an allelic richness parameter is a measure of genetic diversity that is commonly used in studies based on molecular markers that aim at selecting populations for conservation (leberg 2002; van zonneveld et al., 2102). therefore, most of the accessions of valle del cauca due to their high genetic diversity (he=0.77), private alleles (5) and allelic richness (8 to 14 alleles) should be taken into account as a starting point for the use and conservation of genetic yellow passion fruit resources of in colombia. genetic diversity and structure the average value for the total genetic distance in the population was 0.683 and confirms a moderate genetic distance in the 51 yellow passion fruit accessions evaluated (tab. 4). the tree classification shows three large groups (fig. 1) with bootstrap values lower than 50%, indicating that the structuring of the groups found are not consolidated and can vary (efron 1979). on the contrary, most internal branches are moderately supported (bootstrap ≥50%) and ratify the grouping between some accessions of the same department, e.g. valfla, huifla y antfla. the relationship between individuals of same accession is mostly low and does not show a geographical pattern according to the origin of each accession. in most cases, this unsteadiness occurs when some individuals at the moment they are grouped show intermediate similarity values compared to other groups, and therefore, are not assigned to a specific 145ocampo, acosta-barón, and hernández-fernández: variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia... cr1b cr1a per1a huifla03b huifla04b *antfla03a ecu3b ecu3a ecu2b ecu2a ecu1a bra1b caufla05b caufla04b caufla04a caufla02b caufla02a *caufla01b *caufla03a *caufla03b ecu1b caufla05a bra1a antfla01a antfla02b antfla02a *antfla03b *caufla01a huifla02a calfla03a calfla04a calfla02b calfla04b valfla08b valfla01b *huifla01a huifla05b ven01a ven01b huifla06a huifla06b per1b tolfla02a tolfla05b *tolfla04b tolfla07b tolfla07a tolfla03b tolfla03a tolfla02b tolfla06b tolfla06a tolfla01b tolfla03b *tolfla04a tolfla01a calfla02b huifla07b huifla01b huifla04a antfla04b *antfla05a antfla04a *antfla05b valfla04b valfla04a valfla03a valfla03b *valfla09b valfla11b valfla13b valfla14a *valfla12b valfla14b valfla11a valfla10b *valfla12a valfla13a valfla10a antfla01b huifla02b cunfla02a cunfla02b amafla01b amafla01a *valfla09a calfla01b calfla01a antfla06a valfla06b valfla06a valfla07a valfla05b valfla07b valfla02b valfla02a valfla08a valfla01a valfla05a *huifla01b huifla05a huifla06b huifla03a tolfla05a g ro up i g ro up iv g ro up ii i g ro up ii 0.80.60.40.20.0 1.0 0.80.60.40.20.0 1.0 figure 4. bayesian analysis of the genetic structure (k=4) in the 51 yellow passion fruit accessions based on six microsatellite loci. each bar represents one individual genotype, and individuals with multiple colors have admixed genotypes from multiple clusters. elite accessions identified by ocampo et al. (2013) are indicated with an asterisk (*). 146 agron. colomb. 35(2) 2017 one and can belong to several comprised branches (laurentin, 2009). the microsatellite studied indicated that the population is structured in four main groups using bayesian approaches but with great admixture among yellow passion fruit accessions of different geographic origins (fig. 4). the possible causes of the failure of structure to define groups for 51 accessions according to its geographic origin is likely derived for the self-incompatibility of yellow passion fruit and its outcrossing pollination. regarding the elite accessions identified by ocampo et al. (2013) and evaluated in this study, these can be found spread in different groups (antfla03, 05; caufla01, 03; huifla01; tolfla04 and valfla09, 12). these accessions are favorable scheme to select parental materials with promising and desirable agronomical traits for hybridization in yellow passion fruit breeding programs in colombia. the set of results of cluster and structure analyses show that the accessions analyzed are genetically heterogeneous and indicate that there is low correspondence with geographic distribution of accessions, and this is similar to other studies reported for cultivated accessions of p. ligularis (bernal et al., 2014) and carica papaya (matos et al., 2013). in contrast, ortiz et al. (2012) reported a high genetic homogeneity in cultivated material of p. edulis f. edulis (purple passion fruit) in colombia with microsatellite markers and aflp, and without a consistency with the origin of the samples analyzed by department or location. nevertheless, the cultivated yellow passion fruit accessions in colombia mentioned above have not been subject to an adequate selection plan, as farmers inconsistently choose the best fruits in each harvest, without considering cross pollination (ocampo et al., 2013). this type of phenotypic selection only allows knowing the attributes of mother plants, as seeds of harvested fruits constitute families of half siblings. in consequence, the crops show a genetic diversity degeneration in terms of structuring, and indirectly greater susceptibility to phytosanitary problems such as trips (neohydatotrhrips signifer), ovary f lies (dasiops inedulis), fungi (fusarium oxysporum) and viruses (smv and psldv). these analyses showed that there is high genetic variability in the yellow passion fruit accessions cultivated of colombia. the majority of the colombian accessions show dissimilar genetic backgrounds and are likely derived from a large number of introductions that occurred from hawaii (usa) and brazil from the 1960`s. moreover, this is also probable due to the gene flow via seeds movement among farmers of different geographic origins and to the self-incompatibility allogamy of this species, resulting in an increase in allele distribution among different accessions. this is consistent with the results found by various authors in other fruit trees as carica papaya l. (ocampo et al., 2007; matos et al., 2013), p. ligularis (bernal et al., 2014) and physalis peruviana l. (chacón et al., 2016) who argued that genetic polymorphism can be associated with the allogamous nature of the species and the exchange of seeds between producers, which tends to favor the conservation of a high percentage of heterozygote genotypes. our study illustrates the usefulness of using microsatellites to carry out genetic analyses within a species with high polymorphism levels as the case of yellow passion fruit. the analysis of the genetic structure of the populations considered here could be extremely useful, as the information obtained helps us to get the knowledge on the species germplasm to better use these genetic resources in search of new planting material for commercial plantations in colombia. breeding implications this study establishes a considerable variability (he=0.78) in the cultivated yellow passion fruit materials considered in this research in colombia, which have been structured in four main subgroups. this information is of utmost importance for plant breeders as it shows and establishes a genetic structure and variability in cultivated yellow passion fruit, as a base for the search of genotypes that are more productive and resistant to phytosanitary problems (faleiro et al., 2001; cerqueira et al., 2016). the establishment of the genetic structure of the populations settled out in this study showed a defined assessment of the genetic diversity among 51 yellow passion fruit accessions. yellow passion fruit breeding programs will benefit and will have a guide to develop their genetic breeding strategy by the convergence not only of the above mentioned information, but also with the results obtained from the evaluation of this material in the field, and by carrying out designed crosses between accessions belonging to different groups to maximize and attain significant variation of their offspring. likewise, it is also necessary to complement the molecular marker information with morphological data of each accession that will allow the establishing of the true relationship between phenotypic and genotypic variations as has been reported in other successful studies (reis et al., 2012). moreover, the accessions with certain fruit quality characteristics are sources of clones and should be proposed as base for superior genotype selection to get earlier-ripening and more productive cultivars (silva et al., 2016), starting from selective processes in local populations and focusing 147ocampo, acosta-barón, and hernández-fernández: variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia... on direct farmer participation. still, the starting point in the breeding strategy of the yellow passion fruit in colombia are the elite accessions identified by ocampo et al. (2013), as these comply with physicochemical parameters required by the market as fruit weight of ≥200 g, pulp percentage of ≥50% and °brix of ≥14.5 (tab. 1). however, these accessions must be evaluated in the field at different selection cycles to establish interesting characters with controlled pollinations to avoid gene f low with unwanted genotypes and through a multivariate analysis. additionally, it is important to include those individuals that possess private (valle del cauca, antioquia, huila and tolima) and rare alleles to enrich the primary gene pool of the cultivated accessions as a strategy to conserve and improve the genetic resources of the species. the above mentioned will also allow the marker-assisted selection (mas) of parentals with a wide quantitative genetic distance for the development of per se hybrids with high heterosis in the f1 generation. finally, this is the first study of genetic diversity in cultivated yellow passion fruit in colombia using microsatellite markers, and it proposes this referenced technique as an effective tool to characterize species germplasm, but must be completed with agromorphological data or genotyping by sequencing (gbs) studies that will allow the establishment of the total variability degree. the considerable variability found in the colombian cultivated yellow passion fruit materials assessed in this survey and that were structured in four main subgroups, could be considered as important information that can further be used to direct future population crosses in breeding programs, leading the selection of interest traits while maximizing heterosis. if this is not maintained it could generate a severe long-term inbreeding and the genetic variability decrease. conclusions we conclude that the use of microsatellite markers was highly informative for the 51 yellow passion fruit accessions (average pic=0.74), presenting a high average number of alleles per locus (9.66). this study found important levels of variability with the disclosure of alleles of low frequency (40 alleles) and elevated expected heterozygosity (he=0.78), but with low genetic differentiation among different origin accessions. moreover, the genetic diversity and the population structure revealed by some colombian yellow passion fruit accessions considered, provided information that can be useful to make strategic decisions regarding potential crosses in current passion fruit breeding programs of commercial type in the country. additionally, accessions from valle del cauca concentrate most of the allelic richness (11 to 14) and should be considered when establishing in situ, on-farm or ex situ conservation strategies in gene banks. acknowledgements the authors wish to thank the ministry of agriculture and rural development of the republic of colombia for financing this study (grant number: 074-2008l6772-3447). we want to extend our gratitude to mauricio salazar from casa luker institute for his help in maintaining the collection in the field. we are indebted also to the biologist karen amaya vecht for her contributions to improve this manuscript as well as to a number of anonymous groups of colombian farmers for collecting and generously providing this study with yellow passion fruit samples as well as for sharing with us their empirical knowledge regarding cultural practices on this species. literature cited agronet. 2016. ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia, análisis – estadísticas, maracuyá. retrieved from: http://www.agronet.gov.co; consulted: 22 may, 2016. arias, j.c., j. ocampo, and r. urrea. 2014. la polinización natural en el maracuyá (passif lora edulis f. f lavicarpa degener) como un servicio reproductivo y ecosistémico. rev. mesoamer. agron. 25(1), 73-83. doi: 10.15517/am.v25i1.14200 aukar, a.p.a., e.g. de macedo, and j.c. oliveira. 2002. genetic variations among passion fruit species using rapd ma rkers. rev. bras. fr ut ic. 24, 738-74 0. doi: 10.159 0/ s0100-29452002000300044  belkhir, k., p. borsa, l. chikhi, n. raufast, and f. bonhomme. 1996-2004. genetix 4.05, logiciel sous windows tm pour la génétique des populations. laboratoire génome, populations, interactions, cnrs umr 5000, université de montpellier ii, montpellier, france. bernal, n., j. ocampo-pérez, and j. hernández-fernández. 2014. caracterización y análisis de la variabilidad genética de la granadilla (passif lora ligularis juss.) en colombia empleando marcadores microsatélites. rev. bras. frutic. 36, 598-611. doi: 10.1590/0100-2945-251/13 billote, n., p.j.l. lagoda, a.m. risterucci, and c. baurens. 1999. microsatellite-enriched libraries: applied methodology for the development of ssr markers in tropical crops. fruits 54, 277288. blair, m.w., a. soler, and a.j. cortés. 2012. diversification and population structure in common beans (phaseolus vulgaris l.). plos one 7(11), e49488. doi: 10.1371/journal.pone.0049488 botstein, d., l. white, h. skolmick, and w. davis. 1980. construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphism. am. j. hum. genet. 32(3), 314-331. cerqueira-silva, c.b.m., f. gelape-faleiro, o. nunes, e.s. lisboados santos, and a. pereira-de souza. 2016. the genetic diversity, conservation, and use of passion fruit (passif lora spp.). in: ahuja, m.r. and s.m. jain (eds.) genetic diversity and erosion in plants, sustainable development and biodiversity http://www.agronet.gov.co https://doi.org/10.15517/am.v25i1.14200 https://doi.org/10.1590/s0100-29452002000300044 https://doi.org/10.1590/s0100-29452002000300044 https://doi.org/10.1590/0100-2945-251/13 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049488 148 agron. colomb. 35(2) 2017 8. springer internationa l publishing, sw itzerland. doi: 10.1007/978-3-319-25954-3_5 cerqueira-silva, c.b.m., o. nunes, e.j. oliveira, e.s.l. santos, and a.p. souza. 2015. characterization and selection of passion fruit (yellow and purple) accessions based on molecular markers and disease reactions for use in breeding programs. euphytica 202, 345-359. doi: 10.1007/s10681-014-1235-9 cerqueira-silva, c.b.m., e.s.l. santos, o. nunes, j.g.o. vieira, g.m. mori, r.x. corrêa, and a.p. souza. 2014a. molecular genetic variability of commercial and wild accessions of passion fruit (passif lora spp.) targeting ex situ conservation and breeding. int. j. mol. sci. 15, 22933-22959. doi: 10.3390/ijms151222933 cerqueira-silva, c.b.m., e.s.l. santos, o. nunes, j.g.o. vieira, g.m. mori, r.x. corrêa, and a.p. souza. 2014b. new microsatellite markers for wild and commercial species of passif lora (passif loraceae) and cross-amplification. appl. plant sci. 2(2), 1-5. doi: 10.3732/apps.1300061 cerqueira-silva c.b.m., e.s.l. santos, a.m. souza, g.m. mori, e.j. oliveira, r.x. corrêa, and a.p. souza. 2012. development and characterization of microsatellite markers for the wild south american passif lora cincinnata (passif loraceae). am. j. bot. 99(4), e170-e172. doi: 10.3732/ajb.1100477 chacón, m.i., y.p. sánchez, and l.s. barrero. 2016. genetic structure of a colombian cape gooseberry (physalis peruviana l.) collection by means of microsatellite markers. agron. colomb. 34(1), 5-16. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.52960 crochemore, m., h. correa, and l. estevez. 2003. genetic diversity in passion fruit (passif lora spp.) evaluated by rapd markers. braz. arch. biol. technol. curitiba. 46(4), 521-527. doi: 10.1590/s1516-89132003000400005 doyle, j.j. and j.l. doyle. 1991. isolation of plant dna from fresh tissue. focus (rockville) 1, 13-15 efron, b. 1979. bootstrap methods: another look at the jackknife. annals statistics, hayward. stanford university. 7, 1-26. doi: 10.1214/aos/1176344552 evanno, g., s. regnaut, and j. goudet. 2005. detecting t he number of clusters of individuals using the software structure: a simulation study. mol. ecol. 14(8), 2611-2620. doi: 10.1111/j.1365-294x.2005.02553.x fajardo, d., f. angel, m. grum, j. tohmé, m. lobo, w. roca, and i. sánchez. 1998. genetic variation analysis of the genus passif lora l. using rapd markers. euphytica 101(3), 341-347. doi: 10.1023/a:1018395229851 faleiro, f.g., n.t.v. junqueira, m.f. braga, e.j. oliveira, j.r. peixoto, and a.m. costa. 2005. germoplasma e melhoramento genético do maracujazeiro – histórico e perspectivas. documentos embrapa cerrados, planaltina, df, brazil. felsenstein, j. 1985. phylogenies and the comparative method. am. natur. 125, 1-15. doi: 10.1086/284325 freitas, j.p.x., e.j. oliveira, a.j. cruz, and l. ribeiro. 2011. avaliação de recursos genéticos de maracujazeiro-amarelo. pesq. agropec. bras. 46(9), 013-1020 hasnaoui, n., a. buonamici, f. sebastiani, m. mars, d. zhang, a nd g.g. vend r a m i n. 2 012 . molec u la r genet ic d iversity of punica granatum l. (pomegranate) as revealed by microsatellite dna markers (ssr). gene 493, 105-112. doi: 10.1016/j.gene.2011.11.012 ibge instituto brasileiro de geografía e estadística. 2014. banco de dados agregados: producao agrícola municipal. rio de janeiro. retrieved from: http://w w w.sidra.ibge.gov.br/bda/tabela/ listabl.asp?c=1613&z=p&o=29; consulted: december, 2016. knight, r.j. 1972. the potential for florida of hybrids between the purple and yellow passion fruit. fl. st. hortic. soc. 288292. retrieved from: http://fshs.org/proceedings-o/1972vol-85/288-292%20(knight).pdf; consulted: june, 2016 laurentin, h. 2009. data analysis for molecular characterization of plant genetic resources. genet. resour. crop evol. 56(2), 277-292. doi: 10.1007/s10722-008-9397-8 leberg, p.l. 2002. estimating allelic richness: effects of sample size. mol. ecol. 11(11), 2445-2449. doi: 10.1046/j.1365-294x.2002.01612.x manders, g., w.c. otoni, f.b. d’utra-vaz, n.w. blackhall, j.b. power, and m.r. davey. 1994. transformation of passionfruit (passif lora edulis f. f lavicarpa degener) using agrobacterium tumefaciens. plant cell rep. 13(12), 697-702 doi: 10.1007/ bf00231627 matos, e.l.s., e.j. oliveira, o. nunes, and j.l.l. dantas. 2013. microsatellite markers of genetic diversity and population structure of carica papaya. ann. appl. biol. 163, 298-310. doi: 10.1111/aab.12053 meletti, l.m., m.d. soares-scott, m.m. dos santos, l.c. bernacci, and i.r. passos. 2005. melhoramento genético do maracujá: passado e futuro. pp. 55-75. in: faleiro, f.g., n.t. junqueira, and m.f. braga (eds.). maracujá: germoplasma e melhoramento genético. embrapa cerrados, planaltina, df, brasil. meletti lm, r.r. dos santos, and k. minami. 2000. melhoramento do maracujazeiro-amarelo: obtenção do cultivar composto iac-27. sci. agric. 57(3), 491-498. doi: 10.1590/ s0103-90162000000300019 missio, r.f., e. teixera, e.m. zambolim, l. zambolim, cm. cruz, and n. sussumu. 2010. polymorphic information content of ssr markers for coffea spp. crop breeding appl. biotech. 10, 89-94. doi: 10.12702/1984-7033.v10n01a12 monteiro-hara, a.c.b.a., a.s. jadão, b.m.j. mendes, j.a.m. rezende, f. trevisan, a.p.o.a. mello, m.l.c. vieira, l.m. meletti, and s.m.s. piedade. 2011. genetic transformation of passionf lower and evaluation of r1 and r2 generations for resistance to cowpea aphid borne mosaic virus. plant dis. 95(8), 1021-1025. doi: 10.1094/pdis-12-10-0873 nascimento, w.m.o., a.t. tomé, m.s.p. oliviera, c.h. muller, and j.e.u. caravalho. 2003. seleção de progênies de maracujazeiro-amarelo (passif lora edulis f. f lavicarpa) quanto à qualidade de frutos. rev. bras. frutic. 25, 186-188. doi: 10.1590/ s0100-29452003000100052 nei, m. 1978. estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals. genetics 89(3), 583-590 ocampo, j., j.c. arias, and r. urrea. 2016. interspecific hybridization between cultivated and wild species of genus passif lora l. euphytica 209(2), 395-408. doi: 10.1007/s10681-016-1647-9 ocampo, j., r. urrea, k. wyckhuys, and m. salazar. 2013. aprovechamiento de la variabilidad genética del maracuyá (passif lora https://doi.org/10.1007/978-3-319-25954-3_5 https://doi.org/10.1007/978-3-319-25954-3_5 https://doi.org/10.3390/ijms151222933 https://doi.org/10.3732/apps.1300061 https://doi.org/10.3732/ajb.1100477 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.52960%20 https://doi.org/10.1590/s1516-89132003000400005 https://doi.org/10.1214/aos/1176344552 https://doi.org/10.1111/j.1365-294x.2005.02553.x https://doi.org/10.1023/a:1018395229851 https://doi.org/10.1086/284325 https://doi.org/10.1016/j.gene.2011.11.012 http://www.sidra.ibge.gov.br/bda/tabela/listabl.asp%3fc%3d1613%26z%3dp%26o%3d2 http://www.sidra.ibge.gov.br/bda/tabela/listabl.asp%3fc%3d1613%26z%3dp%26o%3d2 http://fshs.org/proceedings-o/1972-vol-85/288-292%20(knight).pdf http://fshs.org/proceedings-o/1972-vol-85/288-292%20(knight).pdf https://doi.org/10.1007/s10722-008-9397-8 https://doi.org/10.1046/j.1365-294x.2002.01612.x https://doi.org/10.1007/bf00231627 https://doi.org/10.1007/bf00231627 https://doi.org/10.1111/aab.12053 https://doi.org/10.1590/s0103-90162000000300019 https://doi.org/10.1590/s0103-90162000000300019 https://doi.org/10.12702/1984-7033.v10n01a12 https://doi.org/10.1094/pdis-12-10-0873 https://doi.org/10.1590/s0100-29452003000100052 https://doi.org/10.1590/s0100-29452003000100052 https://doi.org/10.1007/s10681-016-1647-9 149ocampo, acosta-barón, and hernández-fernández: variability and genetic structure of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) in colombia... edulis f. f lavicarpa degener) como base para un programa de fitomejoramiento en colombia. acta agron. 62, 352-360 ocampo, j., g. coppens d’eeckenbrugge, and a. jarvis. 2010. distribution of the genus passif lora l. diversity in colombia and its potential as an indicator for biodiversity management in the coffee growing zone. diversity 2(11), 1158-1180. doi: 10.3390/d2111158 ocampo, j., g. coppens d ’eeckenbrugge, a.m. risterucci, d. dambier, and p. ollitrault. 2007. papaya genetic diversity assessed with microsatellite markers in germplasm from the caribbean region. acta hortic. 740, 93-102. doi: 10.17660/ actahortic.2007.740.9 ocampo. j., g. coppens d’eeckenbrugge, c. olano, and r. schnell. 2004. aflp analysis for the study of genetic relationships among cultivated passif lora species of the subgenera passif lora and tacsonia. proc. interamer. soc. trop. hort. 48, 72-76 ocampo, j. and g, coppens d’eeckenbrugge. 2017. morphological characterization in the genus passif lora l.: an approach to understanding its complex variability. plant syst. evol. 33, 531-558. doi: 10.1007/s00606-017-1390-2 oliveira, e.j, g. pádua, i. zucchi, a. camargo, m.h.p. fungaro, and m.l.c. vieira. 2005. development and characterization of microsatellite markers from the yellow passion fruit (passif lora edulis f. f lavicarpa). mol. ecol. notes 5(2), 331-333. doi: 10.1111/j.1471-8286.2005.00917.x oliveira, e.j., v.s. santos, d.s. lima, m.d. machado, r.s. lucena, t.b. motta, and m.s. castellen. 2008. seleção em progênies de maracujazeiro-amarelo com base em índices multivariados. pesq. agropec. bras. 43(11), 1543–1549. doi: org/10.1590/ s0100-204x2008001100013 ortiz, d., a. bohórquez, m.c. duque, j. tohme, d. cuellar, and t. mosquera. 2012. evaluating purple passion fruit (passif lora edulis sims f. edulis) genetic variability in individuals from commercial plantations in colombia. genet. resour. crop. evol. 59, 1089-1099. doi: 10.1007/s10722-011-9745-y padua, j.g., e.j. oliveira, m.i. zucchi, g.c.x. oliveira, l.e.a. camargo, and m.l.c. vieira. 2005. isolation and characterization of microsatellite markers from the sweet passion fruit (passif lora alata curtis: passif loraceae). mol. ecol. notes 5(4),863-865. doi: 10.1111/j.1471-8286.2005.01090.x passionfruitjuice. 2016. quicornac, it is tropicals, supply and demand. retrieved from: http://www.passionfruitjuice.com/ supply.php?menu=5; consulted: april, 2016. payán, f.r. and f.w. martín.1975. barriers to the hybridization of passif lora species. euphytica 24(3), 709-716. doi: 10.1007/ bf00132909 pickersgill, b. 2007. domestication of plants in the americas: insights from mendelian and molecular genetics. ann. bot. 100, 925-940. doi: 10.1093/aob/mcm193 pritchard, j.k., m. stephens, and y.p. donnell, y.p., 2000. inference of population structure using multilocus genotype data. genet. 155(2), 945-959 porras-hurtado, l1., y. ruiz, c. santos, c. phillip, a. carracedo, and m.v. lareu. 2013. an overview of structure: applications, parameter settings, and supporting software. front. genet. 4 (98), 1–13. doi: 10.3389/fgene.2013.00098 reis, r.v., a.p. viana, e.j. oliveira, and m.g.m. silva. 2012. phenotypic and molecular selection of yellow passion fruit progenies in the second cycle of recurrent selection. crop breed. appl. biotech. 12, 7-24. doi: 10.1590/s1984-70332012000100003 reis, r.v., e.j. oliveira, a.p. viana, t.n.s. pereira, m.g. pereira, and m.g.m. silva. 2011. diversidade genética em seleção recorrente de maracujazeiro-amarelo detectada por marcadores microssatélites. pesq. agrop. bras. 46, 51-57. doi: 10.1590/ s0100-204x2011000100007 saitou, n. and m. nei. 1987. the neighbor joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. mol. biol. evol. 44, 406-425 sánchez, i., f. angel, m. grum, m.c. duque, m. lobo, j. tohme, and w. roca. 1999. variability of chloroplast dna in the genus passif lora l. euphytica 106, 15-26. doi: 10.1023/a:1003465016168 santos, l.f., e.j. oliveira, a. santos, f. moraes, j. leles, and j. padua. 2011. issr markers as a tool for the assessment of genetic diversity in passif lora. biochemical genetic 49(7-8), 540-554. doi: 10.1007/s10528-011-9429-5 segura, s., g. coppens d’eeckenbrugge, a. bohórquez, p. ollitrault, and j. tohmé. 2002. an aflp study of the genus passif lora focusing on subgenus tacsonia. genet. resourc. crop evol. 49, 11-123. doi: 10.1023/a:1014731922490 silva, f.h.l., p.r. muñoz, c.i. vincent, and a.p. viana. 2016. generating relevant information for breeding passiflora edulis: genetic parameters and population structure. euphytica 208(3), 609-619. doi: 10.1007/s10681-015-1616-8 snow, n. and j.m. macdougal. 1993. new chromosome reports in passif lora (passif loraceae). syst. bot. 18(2), 261-273. doi: 10.2307/2419402 van zonneveld, m., x. scheldeman, p. escribano, m.a. viruel, p. van damme, w. garcia, c. tapia, j. romero, m. sigueñas, and j. hormaza. 2012. mapping genetic diversity of cherimoya (annona cherimola mill.): application of spatial analysis for conservation and use of plant genetic resources. plos one 7:e29845. doi: 10.1371/journal.pone.0029845 vermeulen, s., r. zougmore, e. wollenberg, p. thornton, g. nelson, p. kristjanson, j. kinyangia, a. jarvis, j. hansen, c. challinor, b. campbell, and p. aggarwal. 2012. climate change, agriculture and food security: a global partnership to link research and action for low-income agricultural producers and consumers. curr. opin. environ. sustain. 4, 128-133. doi: 10.1016/j.cosust.2011.12.004 winks, c.w., c.m. menzel, and d.r. simpson. 1988. passionfruit in queensland. 2. botany and cultivars. queensl. agric. j. 114(4), 217-224 yockteng, r., g. coppens d’eeckenbrugge, and t. souza-chies. 2011. passif lora. pp. 129-171. in: kole, c. (ed.) wild crop relatives: genomic and breeding resources tropical and subtropical fruits. springer, berlin and heidelberg, germany. doi: 10.1007/978-3-642-20447-0_7 yotoko, k.s., m.c. dornelas, p.d. togni, t.c. salzano, s.l. bonatto, and l.b. freitas. 2014. does variation in genome sizes ref lect adaptive or neutral processes? new clues from passif lora. plos one 6, 1-8. doi: 10.1371/journal.pone.0018212 https://doi.org/10.3390/d2111158 https://doi.org/10.3390/d2111158 https://doi.org/10.3390/d2111158 https://doi.org/10.1007/s00606-017-1390-2 https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.00917.x https://doi.org/10.1590/s0100-204x2008001100013 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2008001100013 https://doi.org/10.1007/s10722-011-9745-y https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01090.x http://www.passionfruitjuice.com/supply.php?menu=5 http://www.passionfruitjuice.com/supply.php?menu=5 https://doi.org/10.1007/bf00132909 https://doi.org/10.1007/bf00132909 https://doi.org/10.1007/bf00132909 https://doi.org/10.1007/bf00132909 https://doi.org/10.1590/s1984-70332012000100003 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2011000100007 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2011000100007 https://doi.org/10.1023/a:1003465016168 https://doi.org/10.1007/s10528-011-9429-5 https://doi.org/10.1023/a:1014731922490 https://doi.org/10.1007/s10681-015-1616-8 https://doi.org/10.2307/2419402 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0029845 https://doi.org/10.1016/j.cosust.2011.12.004 https://doi.org/10.1007/978-3-642-20447-0_7 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0018212 growth of aloe vera (aloe barbadensis miller) basal shoots in companion planting systems received for publication: 14 february, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.62653 1 facultad de ciencias agropecuarias, universidad de caldas. manizales (colombia). 2 facultad de ciencias exactas, universidad de caldas. manizales (colombia). william.hincapie@ucaldas.edu.co agronomía colombiana 35(2), 190-197, 2017 growth of aloe vera (aloe barbadensis miller) basal shoots in companion planting systems crecimiento de retoños basales de aloe vera (aloe barbadensis miller) en sistemas de producción asociados jacobo robledo1, jessica valencia1, and william a. hincapié2 abstract resumen aloe vera (aloe barbadensis) is an important plant to cosmetics, pharmaceuticals, and food industry worldwide. in colombia its cultivation has grown even when technical crop management is unknown. this study evaluated the growth of three aloe basal shoots weights ranges in two companion planting systems and monoculture (control). a completely randomized split plot design was used. main plots were: aloe monoculture (amn), common bean companion planting (cbcp), and giant taro companion planting (gtcp). treatments were weight ranges from 50 to 150 g (lwe), 151 to 250 g (mw), and 251 to 350 g (hw). data were analyzed using anova, duncan multiple range test (p≤0.05), and linear regressions. variables evaluated were total height (th), number of leaves (nol), length (ll), width (lw), and leaf thickness (lt). in cbcp, gtcp, and mw variable ll predicted gh. models fitted to hw and amn were not representative (r2<0.64). cbcp obtained the highest values in nol (17.8), th (56.2 cm), ll (40.2 cm), and lw (5.8 cm). lwe and mw basal shoots reached non-significant differences one year after planting in any variable (p>0.05). companion planting promotes predictability of aloe growth and cbcp associated with hw are a promising alternative to aloe cultivation. aloe vera (aloe barbadensis) es una planta importante para la industria cosmética, farmacéutica y alimenticia en el mundo. en colombia su cultivo ha crecido incluso cuando su manejo técnico es desconocido. este estudio evaluó el crecimiento de tres rangos de pesos de brotes basales en dos sistemas asociados y monocultivo (control). se utilizó un diseño de parcelas divididas al azar. la parcela principal fue monocultivo de aloe (mna), asociación con frijol (caf) y asociación con bore (cab). los tratamientos fueron rangos de 50 a 150 g (pb), 151 a 250 g (pm) y 251 a 350 g (pa). se realizó anava, prueba de duncan (p≤0.05) y regresiones lineales. las variables evaluadas fueron altura total (at), número de hojas (nh), longitud (lh), ancho (ah) y grosor de la hoja (gh). en caf, cab, y pm la variable lh predijo ah. los modelos realizados con pa y mna no fueron representativos (r2<0,64). caf obtuvo los valores más altos en nh (17,8), at (56,2 cm), lh (40,2 cm) y ah (5,8 cm). los brotes basales de pb y pm no alcanzaron diferencias significativas un año después de la siembra en todas las variables (p>0,05). los cultivos asociados promueven la previsibilidad del crecimiento del áloe y caf en conjunto con pa es una alternativa prometedora para el cultivo del aloe. key words: medicinal plants, asexual reproduction, cropping system, crop physiology. palabras clave: plantas medicinales, reproducción asexual, sistema de cultivo, fisiología del cultivo. processed in a wide range of food, healthcare, and cosmetics products due to its nutraceutical qualities (javed and atta-ur, 2014). among the therapeutic properties of aloe vera must be consider its laxative effect (hamman, 2008), wound healing qualities (bozzi et al., 2007; baruah et al., 2016), immunomodulatory action (mulay et al., 2013), antiinf lammatory activity (davis et al., 1989), and anti-viral potential (choonhakarn et al., 2008). in colombia the cultivation of aloe vera represents an economic potential due to the deficit on supply of products elaborated with the gel of this plant and the relatively introduction aloe vera (aloe barbadensis miller) is a succulent plant native of northern africa and resistant to drought, it belongs to xanthorrhoeaceae family of the order asparagels (baruah et al., 2016). the family xanthorrhoeaceae is compounded by more than 250 species of plants. however, only two species acquire commercial importance and aloe barbadensis is one of them (manvitha and bidya, 2014). the first reports of the cultivation and use of aloe vera in folk medicine date back as long ago as 1,500 b.c. (hasanuzzaman et al., 2008). nowadays, this plant is industrially http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.62653 191robledo, valencia, and hincapié: growth of aloe vera (aloe barbadensis miller) basal shoots in companion planting systems high adaptability of aloe vera to different environments (sioc, 2016; manvitha and bidya, 2014). in 2014 colombia achieved the highest amount of aloe vera yield and planted area with 6,000 kg (44% of this yield was obtained in the department of cundinamarca) and 185 ha, respectively (agronet, 2017). despite this, the technical management of aloe vera cultivation varies. for instance, there are reports that claim a time between 7 to 36 months as the recommended time since planting to first harvest (manvitha and bidya, 2014; biswas, 2010; nilanjana-das and chattopadhay, 2004; figueredo and morales, 2010; alegbejo, 2012) and values from 10 cm to 20 cm as the optimal height of aloe vera basal shoots for plant propagation (nilanjana-das and chattopadhay, 2004; alegbejo, 2012; díaz, 2013). these variances directly affect the cost of aloe vera plantations and demonstrate the necessity to obtain suitable parameters to promote economically sustainable development and basic management practices based on local technical advances. high yields and productivity must be maintained in modern sustainable agriculture throughout environmentalaccepted practices (tilman et al., 2002). companion planting systems are a promising alternative that develops two or more vegetal species at the same time in the same field. the species involved in companion planting systems could finish their productive cycle simultaneously or separately. companion planting offers advantages that increase the field use and crop yield by optimizing resources such as water, radiation, nutrients (decreasing external farm inputs), and cash f low (rodríguez et al., 2008; leihner, 1983). one of the most important companion planting systems in latin america is the common bean (phaseolus vulgaris l.) (lithourgidis et al., 2011). this vegetal species is recognized due to its high nutritional qualities for humans and animals, environmental adaptability and short productive cycle (popelka et al., 2004). in addition, giant taro (alocasia macrorrhiza) is an emergent plantation in colombia adapted to local conditions that demonstrates nutritional potential for feeding broilers and fish (lópez et al., 2012; poot-lópez et al., 2012). the interest in applying sustainable strategies in aloe vera production is increasing. however, in colombia the cultivation of aloe vera lacks suitable information about its accurate establishment and development justified under its relatively easy management. for that reason, the present study aims to determinate the effect of different weights of basal shoots and companion planting systems on the growth and development of aloe vera cultivation in the department of caldas, colombia. materials y methods location this study was conducted from september 2014 to december 2015 at montelindo farm of caldas university located at 5°05’10.2” n and 75°41’20.0” w in the municipality of santagueda, caldas, colombia. with an altitude of 1,010 m a.s.l, average annual precipitation of 2,100 mm, average relative humidity of 76%, average temperature of 23.5ºc, annual solar brilliance of 2010 h, and sandy loam soils with a slope lower than 3%. material for plant propagation the basal shoots used in this study were obtained from a commercial crop of 18 months in an excellent phitosanitary condition located at 5°01’16.3” n and 75°31’57.1” w in the buenavista district of the municipality of manizales, colombia with an average altitude of 1,780 m a.s.l. the extraction of the basal shoots was performed during the morning, retiring the emergent plant from the base of the mother plant manually. afterwards, the basal shoots were cleaned, weighed, and classified into three groups of: (i) 50 g to 150 g (low weight = lwe), (ii) 151 g to 250 g (medium weight = mw), and (iii) 251 g to 350 g (high weight = hw). cleaned and weighed basal shoots were transported into plastic baskets of 60×40×18 cm to montelindo farm. cropping systems three cropping systems were used in this study: i) phaseolus vulgaris var. ica quimbaya (common bean) as planting companion of aloe vera (cbcp), ii) giant taro (alocasia macrorrhiza) as planting companion of aloe vera (gtcp), and iii) aloe vera monoculture cropping system (amn) used as control. amn (control cropping system) was planted in double rows with 0.50 m between plants, 0.50 m between linear rows and 1 m between double rows (26,666 plants/ ha). cbcp and gtcp were respectively planted between the double rows of mn reaching a planting density of 19,047 plants/ha (0.35 m between plants and 1.5 m between aloe vera double rows) and 4,443 plants/ha (1.5 m between plants and 1.5 m between aloe vera double rows) (fig. 1). the first cycle of common bean in cbcp was performed 15 d after the establishment of the aloe vera cultivation and the second cycle six months later. giant taro plants were already established (80 cm average height) when the aloe vera basal shoots were planted. experimental design and data analysis a completely randomized split plot design with ten replications and one plant as experimental unity was used. the main plot was composed of three levels equivalent to the 192 agron. colomb. 35(2) 2017 cropping system described in the cropping system section (amn, cbcp, and gtcp) and treatments were composed of three levels, equivalent to the basal shoot weight ranges described in the plant material section (lwe, mw, hw) (fig.1). total number of observations were composed of 90 plants. data were analyzed using analysis of variance (anova) duncan multiple range test (p≤0.05) and linear regression models (models with r value greater than 0.8 were considered representative for this study) through agricolae library of r language software (r development core team, 2010). variables five morphometric variables of aloe vera plant and leaf were evaluated 6 months and 12 months after planting: total height (th), total number of leaves (nol), leaf length (ll), leaf width (lw), and leaf thickness (lt). th was the perpendicular distance from the base of the plant to the end of the apex of the longest leaf. ll, lw, and lt were respectively calculated with the length, width, and thickness of leaves number one, four, and eight of each plant using ruler and digital calibrator, respectively. leaves were counted from the most external leaf with excellent phitosanitary condition (first leaf) to the most internal leaf (last leaf) following the natural architecture of the plant. results and discussion cropping systems values in all the variables evaluated in the plots with the different cropping systems (main plots) increase both six and twelve months after planting. this fact allows claiming that each cropping system and their particular microclimate properties stimulated growth and generation of new vegetative structures in the cultivation and thus modified the morphometric qualities (tab. 1 and 2). these qualities, also called phenotype, are determined by the summation of the genotype of the plant and the environmental condition (coleman et al., 1994). however, in commercial crops of cam (crassulacean acid metabolism) plants propagated from basal shoot, genetic variability decreases and phenotype is linked principally to the environmental conditions 0,5 m 0,5 m 0,35 m 1 m 1,5 m 1,5 m 1,5 m dcba aloe barbadensis phaseolus vulgaris alocasia macrorrhiza lwe lwe lwe hw mw hw hw mw mw figure 1. spatial arrangement of main plots, treatments and planting distances. a) aloe vera monoculture or control cropping system (amn); b) common bean (phaseolus vulgaris) companion planting (cbcp); c) giant taro (alocasia macrorrhiza) companion planting (gtcp); d) plant representation. lwe: low weight (50-150 g), mw: medium weight (151-250 g), hw: high weight (250-350 g). table. 1. variables evaluated in the cropping systems through time. cropping system six months after planting twelve months after planting nol th (cm) ll (cm) lw (cm) lt (cm) nol th (cm) ll (cm) lw (cm) lt (cm) cbcp 14.1 a 44.8 ab 34.2 a 4.2 a 1.1 b 17.8 a 56.2 a 40.2 a 5.8 a 1.3 a amn 11.6 b 47.4 a 33.5 a 4.2 a 1.4 a 14.2 b 53.0 a 36.3 b 4.1 b 1.1 b gtcp 12.3 b 41.7 b 28.1 b 3.3 b 1.0 b 15.0 b 46.3 b 36.5 b 4.2 b 1.4 a p value <0.001 <0.01 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.05 <0.05 <0.001 <0.01 means followed with the same letter do not differ according to duncan test at 5%. th: total height; nol: number of leaves; ll: leaf length; lw: leaf width; lt: leaf thickness. amn: aloe vera monoculture or control cropping system; cbcp: common bean (phaseolus vulgaris) companion planting; gtcp: giant taro (alocasia macrorrhiza) companion planting . 193robledo, valencia, and hincapié: growth of aloe vera (aloe barbadensis miller) basal shoots in companion planting systems and its possible disturbances such as caused by the planting companion (bartholomew et al., 2002). plants of the cropping systems showed significant differences (p≤0.05) in the total number of leaves (nol), total height (th), leaf length (ll), leaf width (lw), and leaf thickness (lt) at six months and at twelve months after planting. common bean planting companion (cbcp) obtained the highest average in nol six and twelve months after planting (tab. 1). duncan multiple range test defined two groups for the nol variables: a for cbcp and b for amn and gtcp. in this cropping system th fitted into a linear model with ll and lw twelve months after planting with a coefficient of determination (r2) above 0.67 (fig. 2g and h). linear behavior was also observed within ll as explicative variable of lw (r2= 0.74) (fig. 2i). averages of th, ll, and lw in cbcp reached the highest values compared to the other cropping systems one year after planting and support the clear relations between these variables (tab. 1). cbcp, distinctly to gtcp and amn (control cropping system), gives to the aloe vera plants variable shadow levels related to the height of the common bean plant. physiologically, the length of aerial plant structures raise due to the increase of the sensitivity to auxins directly affected by the availability of light. insofar solar radiation decreases, plant tissues promote anatomic changes (basuk and maynard, 1987). when a plant is continuously exposed to far red light (700-800 nm) synthesis of carbohydrates moves towards the stem instead of other structures such as roots (bastías and corelli-grappadelli, 2012). moderate shadow level (30% shadow) favors carbon retention in the leaves without affecting the glucose content decreasing the development of roots and basal shoots in aloe vera crops (kawather et al., 2001) while high light intensity and water deficit let to the photoinhibition of photosynthesis (hazrati et al., 2016). páez et al. (2000) report respectively values of total number of leaves and total height of 16 leaves and 34 cm in aloe vera under field conditions, 21 leaves and 47 in aloe vera under moderate shadow, and 14 leaves and 41 cm in aloe vera under deep shadow. these results could be comparable with those obtained in this study. soil fertility and nutrient availability during the experimental phase were limited by the presence and absence of common bean crop residues and the ability of this crop to fix nitrogen from air as a result of a symbiotic relationship between roots and rhizobium bacteria (beck and roughley, 1987). in aloe vera crops, nitrogen is an indispensable nutrient due to its importance in the conformation of photosynthetically active pigments that affect development and yield (olfati et al., 2015). according to trejo et al. (2008) the concentration of pigments and nitrogen fertilization are correlated. in aloe vera plantations cow manure and organic matter are equivalent to mineral fertilization with urea (hasanuzzaman et al., 2008). however, mineral nitrogen fertilization increases length, number and fresh weight of leaves (egbuchua and enujeke, 2015). as reported by olfati et al. (2015) nitric sources of nitrogen associated with ammonium in low concentration promote growth of aloe vera. nitrogen generates higher yield, content of gel, chlorophyll and aloin in the leaf (hazrati et al., 2012). plants that have grown under the cropping system gtcp presented the lowest values in th, ll, lw, and lt six months after planting. twelve months after planting gtcp achieved higher nominal values in nol, ll, lw, and lt than those acquired by amn (control cropping system). however, according to the duncan test, only lt presented a differential behavior among these variables. these regular averages were confirmed with the linear models fitted to variables of gtcp which obtained the higher coefficient of determination among cropping systems (r2 >0.70). the linear models fitted to nol, th, and ll obtained the greatest r2 values correlated to th, ll, and lw, respectively (fig. 2 a, b, d, and e). nol and ll also fitted into a linear model as predictive variables of lt (fig. 2 c and f). nevertheless, data of lt do not support a tendency in any cropping system among time because the average of this variable f luctuates (tab. 1). different irrigation regimens have shown responses into the growth and yield of aloe vera affecting variables such as stomata resistance, plant and leaf growth (rodríguez-garcía et al., 2007). although aloe vera is not a demanding plant in term of water (sánchez-machado et al., 2017), according to genet and van schooten (1992) leaf thickness directly depends on soil hydric availability at certain stages and hazrati et al. (2017) report a maximum leaf fresh weight when plants were irrigated after depleting 40% of the field capacity. for that reason, if a cropping system improves soil humidity and prevents evapotranspiration it could directly inf luence the leaf thickness of aloe vera plants. however, baruah et al. (2016) claim that chemical composition of aloe vera leaf can vary depending on abiotic factors such as annual season rainfall, temperature, incident solar radiation, harvest date, climate, land and cultivation methods. response of th, ll, and lw evaluated in amn (control cropping system) six months after planting reported a similar behavior to plants on cbcp (non-significant differences were reported between this two cropping systems) 194 agron. colomb. 35(2) 2017 table. 2. variables evaluated in the basal shoot weight ranges through time. basal shoot six months after planting twelve months after planting nol th (cm) ll (cm) lw (cm) lt (cm) nol th (cm) ll (cm) lw (cm) lt (cm) lwe 11.4 b 38.8 b 28.6 b 3.5 b 1.0 b 15.1 b 51.1 a 37.2 b 4.6 a 1.2 b mw 13.3 a 46.6 a 32.9 a 4.0 a 1.2 a 15.2 b 50.4 a 36.5 b 4.6 a 1.3 b hw 14.1 a 47.5 a 34.7 a 4.3 a 1.2 a 18.0 a 58.3 a 41.1 a 5.3 a 1.4 a p value <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.01 ns < 0.05 ns < 0.01 means follow with the same letter do not differ according to duncan test at 5%. th: total height; nol: number of leaves; ll: leaf length; lw: leaf width; lt: leaf thickness; lwe: low weight (50-150 g); mw: medium weight (151-250 g); hw: high weight (251-350 g). figure 2. linear model of variables evaluated in the cropping systems with a coefficient of determination (r2) higher than 0.64. ll: leaves length; th: total height; nol: number of leaves; lw: leaves width; lt: leaves thickness; ***p≤0.001. lw=0.197ll-2.092 r2=0.74*** lw=0.118th-0.797 r2=0.671*** ll=0.546th+9.535 r2=0.755*** lt=0.036ll+0.09 r2=0.77*** lw=0.112ll+0.121 r2=0.718*** ll=0.51th+9.559 r2=0.87*** lt=0.076nol+0.279 r2=0.702*** ll=1.962nol+7.214 r2=0.798*** th=3.38nol+2.391 r2=0.745*** lw ( cm ) i ll (cm) 35 40 45 5.5 5.0 4.5 7.0 6.0 6.5 7.5 lw ( cm ) h th (cm) 60555045 65 70 4.5 5.0 7.0 6.5 6.0 5.5 7.5 ll ( cm ) g th (cm) 60555045 65 70 35 40 45 lt ( cm ) f ll (cm) 35302520 40 45 0.6 0.8 1.0 1.0 1.0 1.0 1.8 lw ( cm ) e ll (cm) 35302520 40 45 2 3 4 5 ll ( cm ) d th (cm) 30 605040 70 30 25 20 35 40 45 lt ( cm ) c nol 0.6 0.8 1.6 1.4 1.2 1.0 1.8 ll ( cm ) b nol 20 25 30 45 40 35 th ( cm ) a giant taro companion planting (gtcp) giant taro companion planting (gtcp) giant taro companion planting (gtcp) giant taro companion planting (gtcp) giant taro companion planting (gtcp) giant taro companion planting (gtcp) giant taro companion planting (gtcp) giant taro companion planting (gtcp) giant taro companion planting (gtcp) nol 10 18161412 20 30 40 50 60 70 10 18161412 20 10 18161412 20 195robledo, valencia, and hincapié: growth of aloe vera (aloe barbadensis miller) basal shoots in companion planting systems (tab. 1). one year after planting, only th continued this tendency and ll and lw were surpassed by the cbcp values. coefficients of determination of linear models fitted among amn (control cropping system) variables were not representative (r2<0.64). nonetheless, averages obtained by amn (control cropping system) are comparable with those reported by paez et al. (2000) in cropping systems under field conditions. basal shoots weight ranges six months after planting medium weight (mw) and high weight (hw) basal shoots exhibited a statistically similar response (non-significant differences were obtained among mw and hw) in nol, th, ll, lw, and lt. during this period of time low weight (lwe) basal shoots reported the lowest averages (p≤0.05) in the variables previously mentioned being at the one that reached the highest ll=0.472th+13.057 r2=0.772*** lw=0.28nol+0.425 r2=0.691*** ll=1.269nol+18.041 r2=0.668*** lw=0.171ll-1.578 r2=0.77*** lt=0.023th+0.119 r2=0.671*** lw=0.0.97th-0.216 r2=0.645*** llt=0.536th+9.562 r2=0.748*** lw=0.358nol-0.782 r2=0.709*** ll=1.856nol+8.31 r2=0.722*** ll ( cm ) i th (cm) lw ( cm ) h nol ll ( cm ) g nol lw ( cm ) f ll (cm) 35302520 40 45 lt ( cm ) e th (cm) lw ( cm ) d th (cm) 30 605040 4 3 2 5 6 ll ( cm ) c th (cm) lw ( cm ) b nol 2 3 4 6 5 ll ( cm ) a basal shoots from 50-151 g (lw) basal shoots from 50-151 g (lw) basal shoots from 50-151 g (lw) basal shoots from 151-250 g (mw) basal shoots from 151-250 g (mw) basal shoots from 151-250 g (mw) basal shoots from 151-250 g (mw) basal shoots from 151-250 g (mw) basal shoots from 151-250 g (mw) nol 10 18161412 20 10 18161412 20 30 5040 60 20 25 30 45 40 35 20 25 30 45 40 35 30 605040 0.8 1.0 1.0 1.0 1.0 1.8 2 3 4 6 5 8 10 18161412 20 20 25 30 45 40 35 8 10 18161412 20 4 3 7 5 6 20 25 30 45 40 35 30 70605040 figure. 3. linear model of variables evaluated in the basal shoot weight ranges with a coefficient of determination (r2) higher than 0.64. ll: leaves length; th: total height; nol: number of leaves; lw: leaves width; lt: leaves thickness; ***p≤0.001. 196 agron. colomb. 35(2) 2017 difference in comparison with hw (8.7 cm). however, twelve months after planting basal shoots, they reported significant differences (p≤0.05) and hw acquired the highest values in nol, ll, and lw. otherwise, lwe and mw expressed phenotypic similar qualities in nol, ll, lw, and lt (tab. 2). th and lw presented a comparable development (non-significant differences were found) in all ranges of basal shoots (lwe, mw, and hw) one year after planting. this tendency empirically allows observing no variation through basal shoots from a certain cropping system. linear models fitted to growth variables in lwe permitted to observe a directly proportional relation between nol and th as predictive variables of ll, lw, and lt (fig. 3 a-e). this behavior was also observed between ll and lw in mw (r2= 0.77) (fig. 3 f). in addition, linear models applied to lwe variables demonstrated a linear correlation in nol and ll (r2= 0.67), nol and lw (r2= 0.69), and th and ll (r2= 0.77) (fig. 3 g-i). coefficient of determination (r2) obtained in hw basal shoots was not representative. these results justified the lack of significant differences between th and lw (tab. 2) and suggest a high variability in th and ll in spite of the fact that these variables reached the highest values in hw. in cam plants different from aloe vera with a similar agronomic management such as pineapple (ananas comosus) and maguey (agave spp.) the use of basal shoots from mother plants selected by their health and yield is the best commercial option for plant propagation due to crop homogeneity, genetic stability and cost (brenesgamboa, 2011; arizaga and ezcurra, 2002). according to bhandari et al. (2010) seed resulting from sexual crosses is ineffective and slow in commercial crops of aloe vera. in pineapple crops basal shoots with higher weight achieve, in certain time, bigger plants and fruits of those obtained in the lower weight basal shoots. for instance, the time lasting from planting to harvest is 15 months using basal shoots, 20 months using axillary shoots, and 24 months using collar roots (office of the gene technology regulator, 2008). these facts coincide with the results presented in aloe vera basal shoots because as the weight of basal shoots increases, most of the morphometric variables of the plant also increase as well. conclusions initial weight of aloe vera basal shoots does affect the performance of morphometric variables related to plant growth. common bean planting companion (cbcp) and basal shoots with an initial weight from 251 to 350 g (hw) evidenced promising results for its implementation as a sustainable alternative based on magnitude, variance, and predictability of commercially important morphometric growth qualities. basal shoots from 50 to 250 g (lwe and mw) presented a similar performance one year after planting, thus this study claims that using basal shoots within this weight ranges does not make any difference in the growth of aloe vera cultivation. although planting companion systems improve the homogeneity in the growth of aloe vera crops compared with monoculture, new studies are needed in order to determinate the cost of each cropping system. literature cited agronet. 2017. estadísticas del sector agrícola. retrieved from: http://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/default.aspx; consulted: august, 2017. alegbejo, j.o. 2012. production, composition and uses of aloe vera (l.) burm f. j. sci. multidiscip. res. 4, 60-65. arizaga, s. and e. ezcurra. 2002. propagation mechanisms in agave macroacantha (agavaceae), a tropical arid-land succulent rosette. am. j. bot. 89(4), 632-641. doi: 10.3732/ajb.89.4.632 bartholomew, d.p., r.e, paull, and k.g. rohrbach. 2002. the pineapple: botany, production, and uses. cabi, wallingford, uk. doi: 10.1079/9780851995038.0000 baruah, a., m. bordoloi, and h.p. deka baruah. 2016. aloe vera: a multipurpose industrial crop. ind. crops. prod. 94(30), 951963. doi: 10.1016/j.indcrop.2016.08.034 bastías, r.m. and l. corelli-grappadelli. 2012. light quality management in fruit orchards: physiological and technological aspects. chil. j. agr. res. 72(4), 574-581. doi: 10.4067/ s0718-58392012000400018 basuk, n. and b. maynard. 1987. stock plant etiolation. hortscience 22(5), 749-750. beck, d.p. and r.j. roughley. 1987. biological nitrogen fixation as a limitation to food legume production in asia. p. 121-127. in: food legume improvement for asian farming systems. aciar, australia. bhandari, a.k., j.s. negi, v.k. bisht, and m.k. bharti. 2010. in vitro propagation of aloe vera: a plant with medicinal properties. nat. sci. 8(8), 174-176. biswas, b. 2010. cultivation of medicinal plant success stories of two farmers. fer. mar. news 41(3), 1-4. bozzi, a., c. perrin, s. austin, and f. arce-vera. 2007. quality and authenticity of commercial aloe vera gel powders. food chem. 103(1), 22-30. doi: 10.1016/j.foodchem.2006.05.061 brenes-gamboa, s. 2011. caracterización vegetativa y productiva del cultivar md-2 de piña (ananas comosus) bajo las condiciones climáticas de turrialba. inter sedes. 6(11), 27-34. choonhakarn, c., p. busaracome, b. sripanidkulchai, and p. sarakarn. 2008. the efficacy of aloe vera gel in the treatment of oral lichen planus: a randomized controlled trial. br. j. dermatol. 158(3), 573-577. doi: 10.1111/j.1365-2133.2007.08370.x http://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/default.aspx https://dx.doi.org/10.3732/ajb.89.4.632 https://dx.doi.org/10.1079/9780851995038.0000 https://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.08.034 https://dx.doi.org/10.4067/s0718-58392012000400018 https://dx.doi.org/10.4067/s0718-58392012000400018 https://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.05.061 https://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2133.2007.08370.x 197robledo, valencia, and hincapié: growth of aloe vera (aloe barbadensis miller) basal shoots in companion planting systems coleman, j.s., k.d.m. mcconnaughay, and d.d. ackerly. 1994. interpreting phenotypic variation in plants. trends ecol. evol. (amst.) 9(5), 187–191. doi: 10.1016/0169-5347(94)90087-6 davis, r.h., m.g. leitner, j.m. russo, and m.e. byrne. 1989. wound healing. oral and topical activity of aloe vera. j. am. podiatr. med. assoc. 79(11), 559-562. doi: 10.7547/87507315-79-11-559 díaz, j.a. 2013. proyecto para implementar siembra de sábila. available at: http://www.naturalaloedecolombia.com/cultivos/images/implementacion de cultivos.pdf; consulted: 03 november, 2016. egbuchua, c.n. and e.c. enujeke. 2015. growth indices of aloe vera as inf luenced by nitrogen and phosphorus fertilizers in oxisols of rain forest zone, nigeria. gjbb 4(1), 45-49. figueredo, c.a. and j.c. morales. 2010. plan integral para la comercialización de aloe vera en colombia. undergraduate thesis. universidad del rosario, bogota, colombia. genet, w.b.m. and c.a.m. van-schooten. 1992. water requirements of aloe vera in a dry caribbean climate. irrig. sci. 13(2), 81-85. doi: 10.1007/bf00193984 ha mman, j.h. 20 08. composition and applications of a loe vera leaf gel. molecules 13(8), 1599-1616. doi: 10.3390/ molecules13081599 hasanuzzaman, m., k. uddin-ahamed, k.m. khalequzzaman, a.m. shamsuzzaman, and k. nahar. 2008. plant characteristics, growth and leaf yield of aloe vera as affected by organic manure in pot. aust. j. crop. sci. 2(3), 158-163. doi: 10.6088/ ijcser.00202030016 hazrati, s., z.t. sarvestani, and a. salehi. 2012. the effect of differential nitrogen fertilization on morphological and physiological traits of aloe vera plants. irjabs 3(4), 682-687. hazrati, s., z. tahmasebi-sarvestani, s.a.m. modarres-sanavy, a. mokhtassi-bidgoli, and s. nicola. 2016. effects of water stress and light intensity on chlorophyll f luorescence parameters and pigments of aloe vera l. plant physiol. bioch. 106, 141-148. doi: 10.1016/j.plaphy.2016.04.046 hazrati, s., z. tahmasebi-sarvestani, a. mokhtassi-bidgoli, s.a. modarres-sanavy, h. mohammadi, and s. nicola. 2017. effects of zeolite and water stress on growth, yield and chemical compositions of aloe vera l. agr. water manage. 181, 66-72. doi: 10.1016/j.agwat.2016.11.026 javed, s. and r. atta-ur. 2014. aloe vera gel in food, health products, and cosmetics industry. stu. nat. prod. chem. 41, 261285. doi: 10.1016/b978-0-444-63294-4.00009-7 kawather, m.t., a.s. soad, and a.g. zeinag. 2001. growth and aloin production of aloe vera and aloe eru under different ecological conditions. egyp. j. bio. 3, 149-159. leihner, d. 1983. yuca en cultivos asociados: manejo y evaluación. ciat. cali, colombia. lithourgidis, a.s., c.a. dordas, c.a damalas, and d. vlachostergios. 2011. annual intercrops: an alternative pathway for sustainable agriculture. aust. j. crop. sci. 5(4), 396-410. lópez, f.m., a. caicedo, and g. alegría. 2012. evaluación de tres dietas con harina de hoja de bore (alocasia macrorrhiza) en pollos de engorde. rev. mvz córdoba 17(3), 3236-3242. doi: 10.21897/rmvz.226 manvitha, k. and b. bidya. 2014. aloe vera: a wonder plant its history, cultivation and medicinal uses. j. pharmacogn. phytochem. 2(5), 85-88. mulay, s., a. borade, a. bele, and a. khale. 2013. aloe vera a review. int. j. pharm. phytopharm. res. 3(3), 203-211 nilanjana, d. and r.n. chattopadhay. 2004. commercial cultivation of aloe. nat. prod. rad. 3(2), 85-87. office of the gene technology regulator. 2008. the biology of ananas comosus var. comosus (pineapple). australia. retrieved from: http://www.ogtr.gov.au/internet/ogtr/publishing.nsf/ content/pineapple-3/$file/biologypineapple08_2.pdf; consulted: 03 november, 2016. olfati, j.a., m. saadatian, and e. moqbeli. 2015. optimisation of nitrogen and potassium for aloe vera (l.) burm. f. in a soilless culture system. s. afr. j. plant. soil. 32(4), 249-252. doi: 10.1080/02571862.2015.1019377 páez, a., g.m. gebre, m.e. gonzalez, and t.j. tschaplinski. 2000. growth, soluble carbohydrates, and aloin concentration of aloe vera plants exposed to three irradiance levels. environ. exp. bot. 44(2), 133-139. doi: 10.1016/s0098-8472(00)00062-9 poot-lópez, r.g., e. gasca-leyva, and m.a. olvera-novoa. 2012. producción de tilapia nilótica (oreochromis niloticus l.) utilizando hojas de chaya (cnidoscolus chayamansa mcvaugh) como sustituto parcial del alimento balanceado. lat. am. j. aquat. res. 40(4), 835-846. doi: 10.3856/vol40-issue4-fulltext-2 popelka, j.c., n. terryn, and t.j.v. higgins. 2004. gene technology for grain legumes: can it contribute to the food challenge in developing countries? plant sci. 167(2), 195-206. doi: 10.1016/j. plantsci.2004.03.027 r development core team. 2010. a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, viena. rodríguez, h., l. acosta, i. hechevarría, m. milanés, and c.a. rodríguez. 2008. estudio comparativo entre el monocultivo y la asociación de cultivo en varias plantas medicinales. rev. cub. plan. med. 13(3), 1-7. rodríguez-garcía, r., d.j. de rodríguez, j.a. gil-marin, j.l. angulo-sanchez, and r.h. lira-saldivar. 2007. grow th, stomatal resistance, and transpiration of aloe vera under different soil water potentials. ind. crops prod. 25(2), 123-128. doi: 10.1016/j.indcrop.2006.08.005 sánchez-machado, d. i., j. lópez-cervantes, r. sendón, and a. sanches-silva. 2017. aloe vera: ancient knowledge with new frontiers. trends food sci. technol. 61, 94-102. doi: 10.1016/j. tifs.2016.12.005 sioc sistema de información de gestión y desempeño de organizaciones de cadenas. 2016. cadena productiva sábila. retrieved from: http://sioc.minagricultura.gov.co/index.php/ art-inicio-cadena-sabila/?ide=20; consulted: 03 november, 2016. tilman, d., k.g. cassman, p.a. matson, r. naylor, and s. polasky. 2002. agricultural sustainability and intensive production practices. nature 418, 671-677. doi: 10.1038/nature01014 trejo, l.i., m.n. rodríguez-mendoza, and f. fernández-luqueño. 2008. nutrición de cultivos. papiro omega, méxico d.f. https://dx.doi.org/10.1016/0169-5347%2894%2990087-6 https://doi.org/10.7547/87507315-79-11-559 http://www.naturalaloedecolombia.com/cultivos/images/implementacion%20de%20cultivos.pdf http://www.naturalaloedecolombia.com/cultivos/images/implementacion%20de%20cultivos.pdf https://dx.doi.org/10.1007/bf00193984 https://dx.doi.org/10.3390/molecules13081599 https://dx.doi.org/10.3390/molecules13081599 https://dx.doi.org/10.6088/ijcser.00202030016 https://dx.doi.org/10.6088/ijcser.00202030016 https://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2016.04.046 https://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2016.11.026 https://dx.doi.org/10.1016/b978-0-444-63294-4.00009-7 https://dx.doi.org/10.21897/rmvz.226 http://www.ogtr.gov.au/internet/ogtr/publishing.nsf/content/pineapple-3/%24file/biologypineapple08_2.pdf http://www.ogtr.gov.au/internet/ogtr/publishing.nsf/content/pineapple-3/%24file/biologypineapple08_2.pdf https://dx.doi.org/10.1080/02571862.2015.1019377 https://dx.doi.org/10.1016/s0098-8472%2800%2900062-9 https://dx.doi.org/10.3856/vol40-issue4-fulltext-2%20 https://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2004.03.027 https://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2004.03.027 https://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2006.08.005 https://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2016.12.005 https://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2016.12.005 http://sioc.minagricultura.gov.co/index.php/art-inicio-cadena-sabila/?ide=20 http://sioc.minagricultura.gov.co/index.php/art-inicio-cadena-sabila/?ide=20 https://dx.doi.org/10.1038/nature01014 genome characterization of a potato virus s (pvs) variant from tuber sprouts of solanum phureja juz. et buk. received for publication: 21 september, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.53161 1 laboratory of industrial microbiology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellin (colombia) 2 laboratory of cellular and molecular biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. medellin (colombia). mamarinm@unal.edu.co agronomía colombiana 34(1), 51-60, 2016 genome characterization of a potato virus s (pvs) variant from tuber sprouts of solanum phureja juz. et buk. caracterización del genoma de una variante de potato virus s (pvs) obtenida en brotes de tubérculos de solanum phureja juz. et buk. daniela vallejo c.1, pablo andrés gutiérrez s.1, and mauricio marín m.2 abstract resumen potato virus s (pvs) is a prevalent virus in potato fields in colombia and the rest of the world. pvs has been classified into two separate lineages, pvso (ordinary) and pvsa (andean), which are genetically distinct. in this study, the complete genome sequence of a new pvs isolate (pvs_antioquia) was obtained using high-throughput sequencing (illumina hiseq-2000) from tuber sprouts of solanum phureja (var. criolla colombia). the pvs_antioquia genome comprises 8,483 nt that code for six orfs: rdrp (223 kda), tgbp1-3 (25kda, 12kda, 7kda) cp (32.3 kda) and nabp (11 kda) and share a high sequence identity with respect to the pvs_rvc (>95%) from colombia, in contrast to 81 to 82% identity with respect to the pvsa and pvso isolates from around the world. this genome information was used to design rt-qpcr primers that are specific for the colombian pvs strains (rvc and antioquia) which were validated in s. phureja leaf and tuber samples. these primers detected pvs in 80 and 60% of a set of fifteen leaf and tuber samples, respectively, suggesting a high incidence of this virus in the potato crops of antioquia. el potato virus s (pvs) es un virus prevalente en los cultivos de papa de colombia y otros lugares del mundo. ha sido dividido en dos razas principales denominadas pvso (ordinaria) y pvsa (andina), que representan a su vez dos linajes genéticos divergentes. en este trabajo se obtuvo la secuencia del genoma completo de un aislamiento de pvs denominado pvs_antioquia, por secuenciación masiva de nueva generación (illumina hiseq-2000) realizada sobre extractos de transcriptoma de tubérculos de solanum phureja (var. criolla colombia). a partir de este genoma se diseñaron primers específicos para la detección por rt-qpcr de variantes colombianas de pvs (rvc y antioquia), validándose su utilidad en pruebas de detección en tejido foliar y de tubérculos de s. phureja. el genoma de pvs_antioquia tiene un tamaño de 8.483 nt que codifica para seis orfs: rdrp (223 kda), tgbp1-3 (25kda, 12kda, 7kda) cp (32,3 kda) y nabp (11 kda), y comparte altos niveles de identidad con el aislamiento pvs_rvc (>95%) de colombia y tan solo de 81 a 82% con representantes de pvsa y pvso de diferentes países del mundo. los primeros diseñados permitieron detectar el virus en 80 y 60% de 15 muestras foliares y 15 de tubérculos, respectivamente, lo que puede indicar la ocurrencia de altos niveles de incidencia de pvs y sus variantes en los cultivos de papa de antioquia. key words: plant viruses, carlaviruses, diagnostic techniques, elisa, pcr, potatoes. palabras clave: virus de plantas; carlavirus, técnicas de diagnóstico, elisa, pcr, papas. proteins (tgbp1-3, 25kda, 12kda, 7kda) involved in virus cell-to-cell movement, a viral coat protein (cp, 32.3 kda) and a nabp (cysteine-rich nucleic-acid-binding protein) (11 kda) (martelli et al., 2007). pvs can be transmitted in a non-persistent manner by aphids, such as aphis fabae, a. nasturtii, myzus persicae and rhopalosiphum padi; mechanical means and/or infected seed tubers (wardrop et al., 1989; lambert et al., 2012). depending on the ability to cause systemic infection or not in the experimental host chenopodium sp., pvs has been classified into two strains: pvsa (andean) and pvso (ordinary), respectively introduction potato virus s (pvs), a virus first described in the netherlands in 1952 (de bruynouboter, 1952), is a member of the carlavirus genus (betaf lexiviridae family) with high incidence in potato fields around the world (cox and jones, 2010). pvs virions consist of f lexuous rods that are 610-710 to 12-15 nm in size with a positive-sense rna genome of approximately 8,500 nt in length and six open reading frames (orfs) encoding an rna-dependent rna-polymerase (rdrp, 223 kda), the triple gene-block http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.53161 52 agron. colomb. 34(1) 2016 (hinostroza-orihuela, 1973; lin et al., 2009). more recently, cox and jones (2010) proposed the acronyms pvso–cs for isolates that invade chenopodium sp. systemically, but are not within clade pvsa and pvsa-cl to divergent pvsa isolates that cannot infect chenopodium sp. systemically and suggested that the term pvsa should be applied strictly to members of the genetically distinct clade. the natural host range of pvs seems to be limited because it has only been reported to infect the sweet cucumber (solanum muricatum ait.) (dolby and jones, 1988) and different potato species, such as solanum tuberosum l. (cox and jones, 2010) and s. phureja juz. & buk (guzmán et al., 2010; gutiérrez et al., 2013). tipically, pvs strains do not induce visible symptoms in the majority of potato varieties, but, when they do, consist of mild leaf symptoms such as mosaics, leaf rugosity, vein deepening and leaf bronzing (salari et al., 2011). although the disease caused by pvso may be symptomless in the leaves and tubers of infected potatoes, the incidence may reach 100% with yield losses of 15% (matoušek et al., 2005). additionally, pvs co-infection enhances the severity of other viruses, such as potato virus a (pva), potato virus y (pvy) and potato virus x (pvx) (salari et al., 2011; nyalugwe et al., 2012). s. phureja, locally known as papa criolla, is a potato species widely grown in the south american andes from western venezuela to the center of bolivia (ghislain et al., 2006) and it has as a main center of diversity in the mountains in the province of nariño (south of colombia) (rodríguez et al., 2009). this crop has received increasing attention in south america as a potential exotic export product due to its excellent organoleptic properties; tubers with yellow skin and medullary tissue; high levels of vitamins b and c, niacine and thiamine; short production cycles and reduced tuber dormancy (rodríguez et al., 2013). colombia is the country with the highest commercial explotation of potato varieties derived from s. phureja, which currently represents 8,500 ha and a yearly production of about 100 thousand t (rodríguez et al., 2013). viral diseases are one of the most limiting factors in the production of s. phureja in colombia, of which pvs has been shown to have a very high incidence (up to 40%) in the main potato producing provinces of colombia: antioquia, boyaca, cundinamarca and nariño (gil et al., 2013, gutiérrez et al., 2012, 2013; gutiérrez-sánchez, 2014). the coat sequence analysis suggested the existence of at least two pvs variants in colombia, related to pvso and pvsa (gil et al., 2013). a third strain was found by high-trough put sequencing of the foliar transcriptome of s. phureja var. criolla colombia (gutiérrez et al., 2013). the high incidence of pvs in potato crops in colombia, as well as the presence of new variants never detected elsewhere, highlights the need to better study this genetically distinct clade of pvs that infect s. phureja. in this study, we performed a high-throughput transcriptome sequencing analysis of s. phureja tuber sprouts infected by pvs in the province of antioquia (colombia), in order to characterize its sequence properties and to design a set of primers that would be useful in real-time reverse transcription-pcr (rt-qpcr) for pvs detection. materials and methods plant samples and das-elisa tests for this study, fifteen s. phureja tuber samples from different storage cellars in the municipalities of la union (six samples) and yarumal (nine samples) and an equal number of leaf samples from s. phureja plots at the f lowering stage in the municipalities of entrerrios (fourth samples from one plot) and marinilla (11 samples from three plots) were used (tab. 1). each tuber and leaf sample consisted of three tubers and six to eight leaf lets, respectively. the samples were initially tested for pvs infection by das-elisa using the psa 40000 kit from agdia (elkhart, in), which uses polyclonal antibodies and alkaline phosphatase enzyme conjugates as capture and detection reagents, respectively. solanum phureja transcriptome sequencing high-throughput sequencing of the s. phureja transcriptome was performed on a bulk of the tuber-seed sprouts. the bulk sample was ground using liquid nitrogen followed by rna extraction with the genejet plant rna purification mini kit (thermo fisher scientific, waltham, ma). the library was constructed with the truseq rna sample preparation kit (illumina, san diego, ca) and rrna was depleted with the truseq stranded total rna with ribozero plant kit (illumina, san diego, ca). sequencing was performed with the illumina hiseq 2000 system provided by macrogen (seoul, south korea), which resulted in a pairend library of 24,817,068 reads for a total of 4,963,413,600 bp. adapter sequences and low quality bases were removed with seqtk (https://github.com/lh3/seqtk). the pvs genome was assembled with de novo reconstruction of the s. phureja transcriptome with trinity (grabherr et al., 2011) and confirmed by mapping with bowtie2 (langmead and salzberg, 2012). the final contig was assembled from a total of 40,451 paired-end reads with an average depth of 949x. orfs codifying for viral proteins were identified with blastx (gish and states, 1993). sequence alignments https://github.com/lh3/seqtk 53vallejo c., gutiérrez s., and marín m.: genome characterization of a potato virus s (pvs) variant from tuber sprouts of solanum phureja juz. et buk. were performed with muscle (edgar, 2004). phylogenetic trees were calculated in mega6 (tamura et al., 2013) using the maximum likelihood method based on the general time reversible model with a gamma distribution (+g parameter = 0.4964). nonsynonymous (ka) and synonymous (ks) substitution rates (denoted as ka and ks, respectively) were estimated using the software kakscalculator (zhang et al., 2006) with the lpb method (pamilo and bianchi, 1993). recombination analysis was done with the program rdp3 (martin et al., 2010). primer design and rt-qpcr detection of pvs alignment of colombian cp sequences, obtained in this and previous studies (gil et al., 2013; gutiérrez et al., 2012, 2013; gutiérrez-sánchez, 2014), allowed for the identification of sequences that are useful for designing rt-qpcr primers that are specific for the pvs variants found in colombia with the aid of the program primer3plus (untergasser et al., 2012). validation of the rt-qpcr primers pvs_gen_f and qpvs_gen_r was performed on the fifteen tuber samples and fifteen leaf samples collected in the different municipalities of antioquia. rna was extracted from 100 mg of ground tissue using the genejet plant rna purification kit (thermo, fisher scientific, waltham, ma) and eluted in 40 μl of depc treated water; the purity and concentration were determined by absorbance readings at 260 and 280 nm using a nanodrop 2000c (thermo fisher scientific, waltham, ma). retrotranscription was performed for 30 min at 50°c in 20 μl containing 200 u of maxima reverse transcriptase (thermo fisher scientific, waltham, ma), 1x rt buffer, 0.5 mm dntp mix, 100 pmol oligo(dt)18, 20 u de ribolock rnase inhibitor and 100-500 ng of total rna. for the qpcr, the maxima sybr green/rox qpcr master mix (2x) kit (thermo fisher scientific, waltham, ma) was used in 25 μl of reaction containing 12.5 μlmix, 10 μl depc water, specific primers pvs_gen_f (5’atg ccg ccy aaa cca gat cc 3’) and qpvs_gen_r (5’agc atk gct tcy tca ttt tgc cct g 3’) at 0.3 μm and 50-100 ngc dna. the amplification cycles consisted of 10 min at 95°c to activate the polymerase, followed by 35 cycles at 95°c for 15 s and 53°c for 45 s, using a rotor-gene q-5plex platform (qiagen, hilden, germany); f luorescense was measured after each amplification cycle. the pvs positive control was obtained from a pvs infected potato leaf-tissue and a virus-free sample was used as the negative. the samples were considered positive if they exhibited f luorescence values higher than the threshold before cycle 35 (schena et al., 2004). primer specificity was verified by high resolution melting in the 50 and 99°c range; the identity of the amplicons was confirmed by sanger sequencing of five amplification products (including the positive control), previously purified with the qiaquick gel extraction (qiagen, valencia, ca) kit. sequences were edited manually with mega6 (tamura et al., 2013) and compared against the ncbi database using blastn (www.ncbi.nlm.nih.gov/blast). table 1. samples of leaves and tuber-seeds of solanum phureja used in this study to detect potato virus s (pvs). samples location* tissue samples location* tissue f1 entrerrios, tesorero leaflet t1 la unión, town tuber-seed f2 entrerrios, tesorero leaflet t2 la unión, town tuber-seed f3 entrerrios, tesorero leaflet t3 la unión, town tuber-seed f4 entrerrios, tesorero leaflet t4 la unión, town tuber-seed f5 marinilla, alto de mercado leaflet t5 la unión, town tuber-seed f6 marinilla, alto de mercado leaflet t6 la unión, town tuber-seed f7 marinilla, alto de mercado leaflet t7 yarumal, llanos de cuivá tuber-seed f8 marinilla, alto de mercado leaflet t8 yarumal, llanos de cuivá tuber-seed f9 marinilla, alto de mercado leaflet t9 yarumal, llanos de cuivá tuber-seed f10 marinilla, alto de mercado leaflet t10 yarumal, llanos de cuivá tuber-seed f11 marinilla, alto de mercado leaflet t11 yarumal, llanos de cuivá tuber-seed f12 marinilla, alto de mercado leaflet t12 yarumal, llanos de cuivá tuber-seed f13 marinilla, alto del chocho leaflet t13 yarumal, llanos de cuivá tuber-seed f14 marinilla, alto del chocho leaflet t14 yarumal, llanos de cuivá tuber-seed f15 marinilla, alto del chocho leaflet t15 yarumal, llanos de cuivá tuber-seed * all samples were obtained in the department of antioquia (colombia). http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast 54 agron. colomb. 34(1) 2016 results and discussion genome features of pvs_antioquia the analysis of high-throughput sequencing results confirmed the presence of a pvs strain, with a genome of 8,483 nt (excluding the 3’ poly-a tail), closely related to strain pvs_rvc (95% nucleotide identity), that shares 81 to 82% nucleotide identity with respect to pvsa and pvso isolates. the assembled sequence was deposited in genbank under accession kr152654 with pvs_antioquia as the strain name. no evidence of recombination was found with the program rdp3 (not shown). pvs_antioquia has 5’ and 3’ untranslated regions (utr) of 58 and 104 nt, respectively, and contains six orfs, as expected. orf1 (59-5986) codes for the rna-dependent rna polymerase (rdrp, 223 kda) that contains the following functional domains: methyltransferase (pfam:pf01660, residues 43-352), carlavirus endopeptidase (pfam:pf05379, 1000-1087), rna helicase (pfam:pf01443, 1175-1432) and rdrp (pfam:pf00978, 1553-1967). orf2 (5973-6704), orf3 (6682-7008) and orf4 (6972-7172) comprise the triple gene block (tgb): tgbp1 is predicted to be a 243 residue protein (26.9 kda) with viral rna helicase domain (pfam:pf01443, 40-235), tgbp2 is composed of 108 residues (pfam:pf01307, 11.7 kda) and contains a plant viral movement motif (4-104) while tgbp3 comprises 66 residues (7.2 kda) and contains a 7kda viral protein motif (pfam:pf02495, 6-65). the viral coat protein is predicted to be a 294 residues protein (32.3 kda) encoded by orf5 at positions 7214-8098 and contain pfam domains pf08358 (48-99) and pf00286 (108-247), typical of carlavirus cps. orf6 (8095-8379) codes for a 94 a.a. protein (10.6 kda) and contains a cysteine-rich nucleic-acid-binding protein motif (pfam:pf01623, 1-89). ten polymorphic sites were detected in the pvs_antioquia assembly: a1657g, a1933t, g3169a, t3817c, a3821g, a4828c, g4837a, a6050g, c6131t, c7600t; substitution a3821g results in amino acid change i1255v within rdrp (fig. 1). the sequence comparison between the pvs_antioquia and pvs_rvc revealed a total of 310 transitions and 68 transversions for a global transition/transversion ratio of 4.56. with 60 amino acid substitutions, rdrp is the most divergent protein (96.96% aa identity); the most variable region corresponded to the one conecting the peptidase and methyl transferase domains (fig. 2). the overall ka/ ks ratio for the rdrp orf was 0.12, suggesting a strong negative selection for the whole protein; however, a sliding window analysis revealed three regions undergoing neutral selection: 640-670, 739-778, 1196-1226 (ka/ks of 0.97, 1.00 and 0.84, respectively) and a segment within the helicase domain under positive selection (1263-1277, ka/ks of 3.22) (fig. 2). the triple gene block proteins tgbp1-3 showed a high degree of conservation among the pvs lineages (fig. 2), with measured ka/ks ratios of 0.08, 0.05 and 0.0 that suggested a strong negative selection. tgbp1 shares 98.3% identity at the amino acid level with respect to pvs_rvc and contains four aminoacid substitutions: y123h, c138s, e140g and t228s. tgbp2 has only one aminoacid substitution e69g while tgbp3 is 100% identical to its homolog in pvs_rvc. the cp had a total of four amino acid substitutions (v31a, q35e, p37s and e54g) with respect 6,0004,0002,000 8,0001 position (nt) 3,000 2,000 1,000 0 c ov er ag e 5’-utr tgb3 tgb2 orf6 3’-utrrdrp tgb1 cp 59 83798095700866825986 80987214 7172697267045973 a1657g a1933t g3169a t3817c a3821g (i1255v) a4828cg4837a a6050g c6131t c7600t figure 1. sequence depth of the pvs_antioquia genome assembly. genetic features of the pvs_antioquia genome are shown on the top diagram; nucleotide positions corresponding to each orf are indicated. the diagram in the center shows ten nucleotide polymorphisms detected in the pvs_antioquia assembly; only mutation a3821g translates into an amino acid change (i1255v). 55vallejo c., gutiérrez s., and marín m.: genome characterization of a potato virus s (pvs) variant from tuber sprouts of solanum phureja juz. et buk. to pvs_rvc and a sliding window analysis revealed a n-terminal region to be under neutral selection (ka/ks =1.08, 23-41). the 11k protein had the highest global ka/ ks ratio with a value of 0.8, suggesting a mutation rate close to neutrality; however, residues 7-32 had a local ka/ks ratio of 1.23, indicating a slighty positive selection; the following substitutios were observed for this protein: g7s, y14n, i28v, h40r and p81s. recombination analyses performed on the pvc_antioquia genome discarded recombination with other pvs strains as the mechanism of emergence for this new lineage. failure to detect this pvs variant in previous studies was probably due to the lack of sequence information on andean pvs strains; future studies would probably confirm the presence of this pvs lineage in other regions of colombia and south america. the phylogenetic analysis of the complete pvs genomes showed t hat isolate pvs _ a nt ioqu ia clustered w it h pvs_rvc in an independent clade with a bootstrap of 100%. this clade is a sister group to andean strains composed of bb-and from brazil (geraldino et al., 2012) and rl5 from colombia (gutiérrez et al., 2012) (fig. 3a). using a partial segment of the cp sequence, the cluster analysis suggested the existence of four distinct groups (fig. 3b). the first group comprised pvso strains and included three colombian strains isolated in colombia (quinchacundinamarca, valle de maría-antioquia and chasquescundinamarca). the second group corresponded to isolates peruvian and vltava, of which the latter has been shown to be a recombinant strain between pvso and pvsa (geraldino et al., 2012). group three comprised pvsa isolates bb-and from brazil, q5 from chile, guizhou cp01 from china and four colombian isolates (suras-nariño, and el roble2, rl5, aldana bajo from antioquia). the fourth clade seemed to be a lineage derived from the pvsa group and comprised pvs strains infecting s. phureja such as 80 100 position (nt) 40 60 80 100 40 60 80 100 0 1.0 2.0 3.0 pe rc en t n uc le ot id e id en tit y k a/ k s 1 6,0004,0002,000 8,000 leona bb-and rvc 5’-utr tgb3 tgb2 orf6 3’-utrrdrp tgb1 cp mt rdrphelicasepepotu figure 2. sequence conservation profile of the pvs_antioquia genome. the top panel illustrates the relative position of orfs within the pvs_antioquia genome. sliding window ka/ks profile for each orf in pvs_antioquia with respect to pvs_rvc. sites with ka/ks values above/below one indicate positive/negative selection, values close to one are indicative of neutral selection. the positions of the functional domains within the rdrp protein are indicated with squares. the lower panel shows the local conservation profile at the nucleotide level with respect to the pvs rvc, bb-and and leona genomes. 56 agron. colomb. 34(1) 2016 pvs_antioquia as well as nine other colombian isolates from nariño, antioquia and cundinamarca, reported by gil et al. (2103) and including pvs_rvc (gutiérrez et al., 2013). cp sequences isolated from s. tuberosum (gil et al., 2013) clustered in the same clade as pvs_antioquia, suggesting that this pvs lineage does not have s. phureja as its unique host; however, we propose to name this derived lineage as pvsp in reference to the first known host (s. phureja). future studies on local s. tuberosum and s. phureja varieties from the south-american andes will demonstrate whether pvsp has a generalized distribution in countries that are part of the center of origin of the potato or not. additionally, it will be of great interest to determine the pathogenic characteristics of members of the pvsp lineage (i.e local or systemic lesions) on chenopodium sp., which will allow a biological comparison with respect to pvso and pvsa. primer design and rt-qpcr detection of pvs during the initial stages of this study, it was noticed that previously published primer sets designed to detect pvs failed to amplify some elisa-positive samples even after exhaustive modifications of both rt-pcr and rt-qpcr protocols (data not shown). a similar situation was observed in a study by gil et al. (2013) using rt-pcr where the authors where obliged to combine primers pvscpf and pvsr reported in different papers (nie and singh, 2001; ali et al., 2008) due to amplification problems using the original published sets. sequence alignment of these primers with respect to the genomes of pvs_antioquia, rvc and rl5 confirmed the presence of several mismatches at the annealing sites that could affect pcr efficiency (fig. 4a, b). as these amplification problems could be detrimental to any pcr-based diagnostic tool aimed at detecting colombian pvs isolates, a new primer set (pvs_gen_f and antioquia (kr152654:colombia) id4106-us (fj813513:usa) wadef-us (fj813512:usa) sw-14 (kp089978:australia) hu1 (hf571059:hungary) yunann yn (kc430335:china) leona (aj863509:germany) vltava (aj863510:czech republic) bb-and (jq647830:brazil) rl5 (jx683388:colombia) rvc (jx419379:colombia) rvc (jx419379:antioquia, colombia) suras (jn082767:nariño, colombia) saguarán (jn082766:nariño, colombia) hangzhou (aj889246:china) hu1 (hf571059:hungary) ker.sa.28 (hq875140:iran) yunann yn (kc430335:china) 314-s (kc853754:iran) ker.so.21 (hq875142:iran) 89.243 (hg518650:hungary) sw-14 (kp089978:australia) wakip1(gu319946:australia) vltava (aj863510:czech republic) peruvian (do0461:perú) q5 (jx183956:chile) bb-and (jq647830:brazil) guizhou cp01 (kf225470:china) aldana abajo (jn082770:antioquia, colombia) vallejuelito (jn082759:antioquia, colombia) rl5 (jx683388:antioquia, colombia) el roble 2 (jn082769:antioquia, colombia) el roble (jn082760:antioquia, colombia) la victoria 2 (jn082735:nariño, colombia) la victoria (jn082764:nariño, colombia) bosabita (jn082763:cundinamarca, colombia) el carmelo (jn082757:antioquia, colombia) tasajo (jn082758:antioquia, colombia) antioquia (kr152654:antioquia, colombia) exodus (gu319952:netherlands) blueberry scorch virus isolate bc2-5 (dq266466) leona (aj863509:germany) kho.fa.2 (hq856834:iran) wadef-us (fj813512:usa) fl206-1d7k (jx183951:usa) id4106-us (fj813513:usa) chasques (jn082762:cundinamarca, colombia) quincha (jn082761:cundinamarca, colombia) valle de maría (jn082771:antioquia, colombia) pvso recombinant pvsp pvsa pvso recombinant pvsp pvsa 97 99 99 97 90 69 97 95 99 99 99 99 59 52 86 85 80 78 79 80 0.05 0.2 100 100 100 81 99 96 100 a b figure 3. molecular phylogenetic analysis with the maximum likelihood method tree showing the phylogenetic relationship of pvs_antioquia to other pvs isolates from around the world using the complete genome sequence (a) and capsid (b) sequences. bootstrap values > 50% are indicated at each node. genbank (gb) accession numbers are shown in parenthesis. 57vallejo c., gutiérrez s., and marín m.: genome characterization of a potato virus s (pvs) variant from tuber sprouts of solanum phureja juz. et buk. qpvs_gen_r) was designed for specific detection by rtqpcr of pvs variants from colombia. primers pvs_gen_f and and qpvs_gen_r were tested by rt-qpcr using fifteen tuber and leaf samples obtained at different locations in antioquia. this trial resulted in positive amplification curves for 80 and 60% of the leaf and tuber samples analysed. the ct values suggested a higher viral titer in the leaf tissues (ct in the 7.12-30.08 range) than in the tubers (ct 28.76-33.94). the specifity of the reaction was confirmed by the melting curve analysis, which resulted in tm values in good agreement with the positive control (86.96±1°c) (fig. 4c, d). sanger sequencing of four randomly chosen samples and for the positive control confirmed amplification of the pvs coat region. two sequences showed higher figure 4. (a) primer sets specificity with respect to the pvs strains (tab. 1) present in the department of antioquia (colombia). the upper panel illustrates the location of primers for the detection of pvs previously reported in the literature: pvs_cpf and pvs_cpr (ali et al., 2008); pvs_1 and pvs_2 (crosslin and hamlin, 2011); and pvs_sense and pvs_antisense (yang et al., 2014). (b) sequence alignment with respect to complete genomes from colombia (includes isolate leona for comparison); mismatches are highlighted with gray background. (c) amplification and (d) melting curves using primers pvs_gen_f and qpvs_gen_r designed in this study. temperature (°c) df /d t 80 85 90 95 0 0.1 0.2 0.3 cycle n or m al iz ed fl uo re sc en ce 5 201510 25 30 0.1 0.3 0.5 a b c d 0 7208 7227 71147095 7331 pvs_cpf pvs_2 7348 pvs_gen_f cp pvs_sense 76497630 orf6 7317 7341 qpvs_gen_r 7704 7725 pvs_r 7710 7729 pvs antisense 7606 7629 pvs_gen_r 8040 8059 pvs_1 8363 8382 pvs_cpr 5’ 3’ pvs_sense atggcgcccaaaccggatcc atgccgcctaaaccagatcc atgccgcccaaaccagatcc atgccgcccaaaccagatcc atgccgccyaaaccagatccctagrcaattgcgagctcac ctggtcaattgcgaactcac ctagtcaattgcgagctcac ctggtcaattgcgaactcac ctggtcaattgcgagctcac gaggctatgctggagcagag gaagccatgctggaacaaag gaagcaatgctggagcagag gaagcaatgctagagcagcg gaggctatgctggagcagag tgcccgtcttacttctccgatacga gtcccgttttacttcttcggtacga gtcccgttttactccttcgttacga gtcccgttttactccttcgttacga gtcccgttttactycttcgktacga ggaacctgagctagtaacgt gaaacctaaggtattaacgt ggaatctaaggtagtaacgt ggaacctaaggtagtaacgt ggaacctgagctagtaacgt ggtgatcatgtgtgcaagcg ggtgattatgtgtgctagcg ggtgattatgtgtgcaagcg cgtaatcatgtgcgcgagcg ggtgatcatgtgtgcaagcg ggagtaactgaggtgatacca ggagtaactgaggtgatacca ggagtaactgaggtgataccg ggagtaactgaggtgataccg ggagtaactgaggtgatacca gcaacgtccacagtatgactttca acaacgaccgcagtatgacttcca acaacgacctcagtataacttcca acaacgacctcagtatgacttcca acaacgacckcagtatracttcca cgtacgagccacgtctccag catacgagccacgactctag catacgagccacgactctag cctacgaaccgcgactctaa cctacgaaccgcgactctaa gtcagggaaacctaaggtatta gtcaagggaatctaaggtagta gtcaagggaacctaaggtagta gtcacgggaacctgagctagta gtcacgggaacctgagctagta pvs_cpf 5’ 3’ pvs_gen_f 5’ 3’ pvs_2 5’ 3’ qpvs_gen_r 5’3’ pvs_r 5’3’ pvs_1 5’3’ pvs_gen_r 5’3’ pvs_cpr 5’3’ pvs antisense 5’3’ rvc rl5 leona antioquia rvc rl5 leona antioquia f5 f10 f11 f12 f7 f8 f14 f15 cf5 f10 f11 f12 f7 f8 f14 f15 c58 agron. colomb. 34(1) 2016 identity with regions at positions 7218-7301 of the coat of pvs-rvc (98% identity) while the remaining two samples did so with positions 7215-7300 of the pvs-rl5 genome (100% identity). in a previous study, gil et al. (2013) detected the presence of pvs in 40% of the 320 s. tuberosum and s. phureja leaf samples from the four main potato producing provinces of colombia: antioquia, boyaca, cundinamarca and nariño. a separate study on the accessions from the coleccion central colombiana de papa using immunoprinting and das-elisa with polyclonal antibodies revealed infections levels of 61.3 and 85%, respectively (franco-lara et al., 2009; guzmán et al., 2010). these reports underscore the need to use stricter parameters in the tuber seed certification program of colombia, which tolerates pvs levels of 1, 2 and 5% in basic, registered and certified tuber seeds, respectively (ica, 2015). similar studies in the rest of the world have revealed high levels of pvs incidence when tuber-seed certifications programs do not reach all farmers in a region or due to the use of diagnostic tests with low sensitivity. for example, a three year study in seven provinces of iran using two hundred and forty potato samples with one or more symptoms of leaf mosaic, distortion, mottling and yellowing, detected pvs in 18.2% of the samples with a predominance of the pvso lineage (salari et al., 2011). in china, wang et al. (2011) reported an average pvs infection level of 16.3%, reaching values of 22.6 and 26.7% in the provinces of heilongjiang and yunnan, respectively. in costa rica, vásquez et al. (2006) evaluated the incidence of pvs and distribution at different altitudes, finding pvs to be present in 19% of the 600 tested samples. the highest pvs incidence was found at middle altitutes because the virus was detected in 60% of the plots of this region with an average infection of 75%. finally, as expected, the rt-qpcr proved to be of higher sensitivity with respect to elisa; the latter only detected pvs in one tuber in contrast to rt-qpcr where pvs was found in nine samples (60%); with respect to the leaf samples, elisa tested positive in eleven cases, while rt-qpcr did so for 12 samples (80%) (fig. 5). these results suggest a higher pvs titer in leaves than tubers, which supports the notion that rt-qpcr is the method of choice in pvs seed certification programs. the absence of pvs symptoms in most of the potato cultivars and the use of non-certified seeds in different potato-growing regions likely contribute to the prevalence of pvs in many potato-growing areas (lin et al., 2014a). the ordinary strain of pvs is very widespread in europe and is considered symptomless for the majority of potato cultivars (dolby and jones, 1988). pvsa, on the other hand, can produce much more severe reactions, such as premature senescence and defoliation, and higher losses might result from co-infection by other viruses, such as pva, pvy and pvx (salari et al., 2011; nyalugwe et al., 2012). for this reason, pvsa has been included in the european union quarantine list for the potato (jeffries, 1998). a recent study has also shown that pvs may break-down phytophthora infestans resistance in the potato, making the late blight disease more severe, which may have an important impact in potato breeding programs (lin et al., 2014b). figure 5. correlation between the das-elisa results and the rt-qpcr detection of pvs using primers pvs_gen_f and qpvs_gen_r. open and closed circles correspond to leaf and tuber samples, respectively; lines indicate the threshold values at which each test was considered to be positive. due to the increasing importance of s. phureja for internal use as well as a potential export crop, it is important to establish appropriate certification guidelines using highly sensitive and specific techniques designed to detect local pvs variants. especially in international trade, tubers and in vitro plants can carry pvs. it would be interesting to further investigate the biological features of isolates belonging to pvsp, including the host range, transmission by aphids and overall agronomical effects as well as the ability of the members of new proposed lineage pvsp to cause systemic and/or non-systemic infections in chenopodium sp. and its synergistic interaction with other potato viruses. conclusions complete sequencing of a pvs strain obtained from s. phureja tuber sprouts in antioquia (colombia) confirmed the existence of a new lineage of this virus, for which we propose the acronym pvsp. based on this genome sequence, primers pvs_gen_f and qpvs_gen_r, targeting the cp rt-qpcr (ct) d a s -e li s a ( a bs or ba nc e) 1 252015105 30 >35 leaves tubers 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 negative positive n eg at iv e po si tiv e 6 39 12 59vallejo c., gutiérrez s., and marín m.: genome characterization of a potato virus s (pvs) variant from tuber sprouts of solanum phureja juz. et buk. region, were designed for use in rt-qpcr detection of this virus. the validation of this molecular test on fifteen tuber samples and fifteen leaf samples revealed high levels of incidence of pvs in both tissues (60 and 80%, respectively), suggesting that urgent measures are required to strengthen current s. phureja seed certification programs in colombia. acknowledgment this work was funded by the universidad nacional de colombia (grants vri: 19438 and 26737) and the international foundation for science (sweden, grant c/4634-2). literature cited ali, m.c., t. maoka, and k.t. natsuaki. 2008. the occurrence of potato viruses in syria and the molecular detection and characterization of syrian potato virus s isolates. potato res. 51, 151-161. doi: 10.1007/s11540-008-9099-9 cox, b.a. and r.a.c. jones. 2010. genetic variability in the coat protein gene of potato virus s isolates and distinguishing its biologically distinct strains. arch. virol. 155, 1163-1169. doi: 10.1007/s00705-010-0680-6 crosslin, j.m. and l.l. hamlin. 2011. standardized rt-pcr conditions for detection and identification of eleven viruses of potato and potato spindle tuber viroid. am. j. potato res. 88, 333-338. doi: 10.1007/s12230-011-9198-z de bruynouboter, m.p. 1952. a new potato virus. pp. 83-84. in: proc. conf. on potato virus diseases. wageningen-lisse, the netherlands. dolby, c.a. and r.a.c. jones. 1988. the relationship between the andean strain of potato virus s and pepino latent virus. ann. appl. biol. 112, 231-234. doi: 10.1111/j.1744-7348.1988. tb02058.x edgar, r.c. 2004. muscle: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. nucleic acids res. 32, 17921797. doi: 10.1093/nar/gkh340 franco-lara, l., c.a. soto a., and m. guzmán b. 2009. detección de los virus pvx, pvs, pvy y plrv en la colección central colombiana de papa por medio de la técnica de inmunoimpresión (imi). rev. fac.cienc. básicas. 5, 130-139. geraldino, p.s., s.b.f. galvino-costa, s.r.r.p. ribeiro, and a.r. figueira. 2012. complete genome sequence of the first andean strain of potato virus s from brazil and evidence of recombination between pvs strains. arch. virol. 157, 1357-1364. doi: 10.1007/s00705-012-1289-8 ghislain, m., d. andrade, f. rodríguez, r.j. hijmans, and d.m. spooner. 2006. genetic analysis of the cultivated potato solanum tuberosum l. phureja group using rapds and nuclear ssrs. theor. appl. genet. 113, 1515-1527. doi: 10.1007/ s00122-006-0399-7 gil, j.f., j.m. cotes and m. marín. 2013. detección serológica y caracterización molecular de potato virus s (pvs, carlavirus) en cultivos de papa de colombia. rev. biol. trop. 61, 565-575. doi: 10.15517/rbt.v61i2.11149 gish, w. and d.j. states. 1993. identification of protein coding regions by database similarity search. nature genet. 3, 266-272. doi: 10.1038/ng0393-266 grabherr, m.g., b.j. haas, m. yassour, j.z. levin, d.a. thompson, i. amit, x. adiconis, l. fan, r. raychowdhury, q. zeng, z. chen, e. mauceli, n. hacohen, a. gnirke, n. rhind, f. di palma, bw. birren, c. nusbaum, k. lindblad-toh, n. friedman and a. regev. 2011. full-length transcriptome assembly from rna-seq data without a reference genome. nat. biotechnol. 29, 644-652. doi: 10.1038/nbt.1883 gutiérrez s., p.a., j.f. alzate, and m. marín-m. 2012. pirosecuenciación del genoma de una cepa andina de potato virus s (pvs, carlavirus) infectando solanum phureja (solanaceae) en colombia. rev. fac. cienc. básicas 8, 84-93. gutiérrez, p.a., j.f. alzate, and m.a. marín-montoya. 2013. complete genome sequence of a novel potato virus s strain infecting solanum phureja in colombia. arch. virol. 158, 2205-2208. doi: 10.1007/s00705-013-1730-7 gutiérrez-sánchez, p., j. alzate-restrepo, and m. marín-montoya. 2014. caracterización del viroma de arn en tejido radical de solanum phureja mediante pirosecuenciación 454 gs-flx. bioagro 26, 89-98. guzmán, m., v. román, l. franco, and p. rodríguez. 2010. presencia de cuatro virus en algunas accesiones de la colección central colombiana de papa mantenida en campo. agron. colomb. 28, 225-233. hinostroza-orihuela, a.m. 1973. some properties of potato virus s isolated from peruvian potato varieties. potato res. 16, 244250. doi: 10.1007/bf02356057 ica, instituto colombiano agropecuario. 2015. resolución 3168 de 2015, por medio de la cual se reglamenta y controla la producción, importación y exportación de semillas producto del mejoramiento genético para la comercialización y siembra en el país, así como el registro de las unidades de evaluación agronómica y/o unidades de investigación en fitomejoramiento y se dictan otras disposiciones. diario oficial no. 49.632. bogota. jeffries, c.j. 1998. fao/ipgri technical guidelines for the safe movement of germplasm. potato. no. 19. fao; ipgri, rome. lambert, s.j., j.b. scott, s.j. pethybridge, and f.s. hay. 2012. strain characterization of potato virus s isolates from tasmania, australia. plant dis. 96, 813-819. doi: 10.1094/pdis-07-11-0573 langmead, b. and s.l. salzberg. 2012. fast gapped-read alignment with bowtie 2. nat. methods 9, 357-359. doi: 10.1038/ nmeth.1923 lin y.h., k.l. druffel, j. whitworth, m.j. pavek, and h.r. pappu. 2009. molecular characterization of two potato virus s isolates from late-blight-resistant genotypes of potato (solanum tuberosum). arch. virol. 154, 1861-1863. doi: 10.1007/ s00705-009-0486-6 lin, y.h., j.a. abad, c.j. maroon-lango, k.l. perry, and h.r. pappu. 2014a. molecular characterization of domestic and exotic potato virus s isolates and a global analysis of genomic sequences. arch. virol. 159, 21152122. doi: 10.1007/s00705-014-2022-6 lin, y.h., d.a. johnson, and h.r. pappu. 2014b. effect of potato virus s infection on late blight resistance in potato. am. j. potato res. 91, 642-648. doi: 10.1007/s12230-014-9394-8 http://dx.doi.org/10.1007/s11540-008-9099-9 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-010-0680-6 http://dx.doi.org/10.1007/s12230-011-9198-z http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.1988.tb02058.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.1988.tb02058.x http://dx.doi.org/10.1093/nar/gkh340 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-012-1289-8 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-006-0399-7 http://dx.doi.org/10.1007/s00122-006-0399-7 http://dx.doi.org/10.15517/rbt.v61i2.11149 http://dx.doi.org/10.1038/ng0393-266 http://dx.doi.org/10.1038/nbt.1883 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-013-1730-7 http://dx.doi.org/10.1007/bf02356057 http://dx.doi.org/10.1094/pdis-07-11-0573 http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.1923 http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.1923 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-009-0486-6 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-009-0486-6 http://dx.doi.org/10.1007/s00705-014-2022-6 http://dx.doi.org/10.1007/s12230-014-9394-8 60 agron. colomb. 34(1) 2016 martelli, g.p., m.j. adams, j.f. kreuze, and v.v. dolja. 2007. family flexiviridae: a case study in virion and genome plasticity. annu. rev. phytopathol. 45, 73-100. doi: 10.1146/annurev. phyto.45.062806.094401 martin, d.p., p. lemey, m. lott, v. moulton, d. posada, and p. lefeuvre. 2010. rdp3: a f lexible and fast computer program for analyzing recombination. bioinformatics 26, 2462-2463. doi: 10.1093/bioinformatics/btq467 matoušek, j., j.i. schubert, j. ptáček, p. kozlová, and p. dědič. 2005. complete nucleotide sequence and molecular probing of potato virus s genome. acta virol. 49, 195-205. nie, x. and r.p. singh. 2001. a novel usage of random primers for multiplex rt-pcr detection of virus and viroid in aphids, leaves and tubers. j. virol. methods 91, 37-49. doi: 10.1016/ s0166-0934(00)00242-1 nyalugwe, e.p., c.r. wilson, b.a. coutts, and r.a.c. jones. 2012. biological properties of potato virus x in potato: effects of mixed infection with potato virus s and resistance phenotypes in cultivars from three continents. plant dis. 96, 43-54. doi: 10.1094/pdis-04-11-0305 pamilo, p. and n.o. bianchi. 1993. evolution of the zfx and zfy genes: rates and interdependence between the genes. mol. biol. evol. 10, 271-281. rodríguez, l.e., c.e. ñustez, and n. estrada. 2009. criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla para el departamento de antioquia (colombia). agron. colomb. 27, 289-303. rodríguez r., o.j., l.e. rodríguez m., and j.m. cotes t. 2013. caracterización morfo agronómica de híbridos provenientes del cruzamiento entre especies diploides de papa. rev. fac. cienc. básicas 9, 54-67. salari, k., h. massumi, j. heydarnejad, a. hosseini pour, and a. varsani. 2011. analysis of iranian potato virus s isolates. virus genes 43, 281-288. doi: 10.1007/s11262-011-0619-3 schena, l., f. nigro, a. ippolito, and d. gallitelli. 2004. real-time quantitative pcr: a new technology to detect and study phytopathogenic and antagonistic fungi. eur. j. plant pathol. 110, 893-908. doi: 10.1007/s10658-004-4842-9 tamura, k., g. stecher, d. peterson, a. filipski, and s. kumar. 2013. mega6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. mol. biol. evol. 30, 2725-2729. doi: 10.1093/molbev/mst197 untergasser, a., i. cutcutache, t. koressaar, j. ye, b.c. faircloth, m. remm, and s.g. rozen. 2012. primer3-new capabilities and interfaces. nucleic acids res. 40, e115. doi: 10.1093/nar/gks596 vásquez, v., m. montero-astúa, and c. rivera. 2006. incidencia y distribución altitudinal de 13 virus en cultivos de solanum tuberosum (solanaceae) en costa rica. rev. biol. trop. 54, 11351141. doi: 10.15517/rbt.v54i4.3090; 10.15517/rbt.v54i4.14088 wang, b., y. ma, z. zhang, z. wu, y. wu, q. wang, and m. li. 2011. potato viruses in china. crop prot. 30, 1117-1123. doi: 10.1016/j.cropro.2011.04.001 wardrop, e.a., a.b. gray, r.p. singh, and j.f. peterson. 1989. aphid transmission of potato virus s. am. pototato j. 66, 449-459. doi: 10.1007/bf02855437 yang, l., b. nie, j. liu, and b. song. 2014. a reexamination of the effectiveness of ribavirin on eradication of viruses in potato plantlets in vitro using elisa and quantitative rt-pcr. am. j. potato res. 91, 304-311. doi: 10.1007/s12230-013-9350-z zhang, z., j. li, x.-q. zhao, j. wang, g.k.-s. wong, and j. yu. 2006. kaks_calculator: calculating ka and ks through model selection and model averaging. genomics proteomics bioinformatics 4, 259-263. doi: 10.1016/s1672-0229(07)60007-2 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.phyto.45.062806.094401 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.phyto.45.062806.094401 http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/btq467 http://dx.doi.org/10.1016/s0166-0934%2800%2900242-1 http://dx.doi.org/10.1016/s0166-0934%2800%2900242-1 http://dx.doi.org/10.1094/pdis-04-11-0305 http://dx.doi.org/10.1007/s11262-011-0619-3 http://dx.doi.org/10.1007/s10658-004-4842-9 http://dx.doi.org/10.1093/molbev/mst197 http://dx.doi.org/10.1093/nar/gks596 http://dx.doi.org/10.15517/rbt.v54i4.3090 http://dx.doi.org/10.15517/rbt.v54i4.14088 http://dx.doi.org/10.1016/j.cropro.2011.04.001 http://dx.doi.org/10.1007/bf02855437 http://dx.doi.org/10.1007/s12230-013-9350-z http://dx.doi.org/10.1016/s1672-0229%2807%2960007-2 accumulation of n, p, and k in the tubers of potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena) under contrasting soils of the andean region of colombia received for publication: 16 november, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.61068 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). igomezm@unal.edu.co agronomía colombiana 35(1), 59-67, 2017 accumulation of n, p, and k in the tubers of potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena) under contrasting soils of the andean region of colombia acumulación de n, p y k en tubérculos de papa (solanum tuberosum l. ssp. andigena) bajo suelos contrastantes en zona andina de colombia manuel iván goméz1, stanislav magnitskiy1, luis ernesto rodríguez1, and aquiles e. darghan1 abstract resumen the relationship between tuber growth and demand for npk in andigena group of potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena) is poorly documented under conditions of the andean region of colombia. it is necessary to establish a specific nutrient management for high yields to changes in edaphicenvironmental supply and improve the production of capiro and supreme cultivars. twelve treatments were evaluated at different stages (75-100-125-150 days after planting) of tuber growth using a repeated measures design with three factors: two cultivars (capiro, suprema); three locations with contrasting soils (subachoque, facatativá, and choconta) and two levels of fertilization, f0 (unfertilized) and f1 (fertilized) of incomplete nature by differential fertilization by soil type. a positive correlation between fresh weight, dry weight and extraction of n, p and k (kg ha-1) by the tubers, beside harvest extraction index (hei) was determined. under optimal conditions of fertilization significant differences (p<0.001) between factor interactions cultivar x phenology x location for accumulation of n and p were detected, where suprema was less demanding in the hei of n (1,92 kg t-1 harvest) and hei of p (0.38 kg t-1 harvest) than capiro and was better adapted to acid soils of low fertility, in contrast the hei of k between 5.28 and 5.34 kg t-1 harvest did not show differences between cultivars due to the genotypic characteristics in the accumulation of dry biomass and starch that make them suitable for industrial use, in addition it was verified that the nutritional extraction depends on the genetic potential determined by the interaction with the environmental and edaphic supply. la relación entre el crecimiento del tubérculo y la acumulación npk en cultivares de papa (solanum tuberosum l. ssp. andigena) está poco documentada bajo condiciones de la zona andina colombiana y es necesaria para establecer un manejo específico de la fertilización en la obtención de altos rendimientos de los cultivares capiro y suprema ante las variaciones de oferta edáfico-ambiental. se evaluaron 12 tratamientos en diferentes etapas el crecimiento del tubérculo (75-100-125-150 días después de siembra) mediante un diseño en medidas repetidas con tres factores: dos cultivares (capiro, suprema); tres localidades con suelos contrastantes (subachoque, facatativá y chocontá) y dos niveles de fertilización, f0 (no fertilizado) y f1 (fertilizado) de naturaleza incompleta por la fertilización diferencial realizada por tipo de suelo. se presentó correlación positiva entre el peso fresco, peso seco y extracción n, p y k (kg ha-1) del tubérculo además se determinó el índice de extracción de cosecha (iec). bajo condiciones óptimas de fertilización se presentaron diferencias significativas (p<0,001) entre las interacciones de los factores cultivar x fenología x localidad para la acumulación de n y p, donde suprema fue menos exigente en el iec de n (1,92 kg t-1 cosecha) y el iec de p (0,43 kg t-1 cosecha) que capiro, además se adaptó mejor a suelos ácidos de baja fertilidad, en contraste el iec de k entre 5,28 y 5,34 kg t-1 cosecha no presentó diferencias entre cultivares debido a las características genotípicas en la acumulación de biomasa seca y almidón que los hacen adecuados para uso industrial, además se comprobó que la extracción nutricional depende del potencial genético determinado por la interacción con la oferta edáfico-ambiental. key words: nutrient extraction, nutritional requirements, macronutrients, solanaceae. palabras clave: ex tracción nutriciona l, requerimientos nutricionales, macronutrientes, solanaceae. kumar et al., 2013). potato stays among the crops of the highest demand for mineral nutrients per kg of dry matter produced (sierra et al., 2002; white et al., 2009; kumar et al., 2013). the andigena potatoes are well adapted to soils of low fertility, but respond favorably to npk fertilization achieving high yields (ríos quinchoa et al., 2010; hernández et al., 2012). according to grandett and lora introduction the growth of potato plants depends on the environmental conditions and genotype-environment interaction (corchuelo, 2005; cabezas, 2013), where absorption, translocation, and accumulation of essential nutrients in the tuber allow starch accumulation (corchuelo, 2005; http://http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n1.61068 60 agron. colomb. 35(1) 2017 (1979), villamil (2005), and gómez and torres (2012), the macronutrients of the highest requirement in andigena potato plants are k, n, and p followed by mg, s, and ca. in potato, n is the element essential for protein synthesis, respiration, and growth of tubers (westermann, 2005; kavvadias et al., 2012). in soil conditions of mountain tropical regions, n availability to the plants could be affected by low mineralization rate, low temperatures, clay soils, and low organic matter content (castro and gómez, 2013), although the excess of n may result in luxury consumption and reduce tuberization (ruza et al., 2013). deficiency of n caused a reduction in dry matter, reduced leaf area and fewer leaf lets that provides less light interception and a lower rate of photosynthesis (balemi, 2009; marouani et al., 2015; li et al., 2016). phosphorus promotes root growth (aguilar-acuña et al., 2006), rapid formation of tubers and starch synthesis (perrenoud, 1993). in strongly acid soils with ph lower when 5.5 of the andean regions with cultivated potato, p is fixed and forms precipitates with iron and aluminum, which decreases its availability (hernández et al., 2012; castro and gómez, 2013). potassium is essential for translocation of sugars to the tubers and starch synthesis, a fundamental processes in the tuber growth and filling (reis and monnerat, 2000). low soil supply of k in sandy soils, excess of ca (kavvadias et al, 2012), salinity and clay minerals of 2:1 type (castro and gómez, 2013) limit availability of k to potato crop. the relationship between tuber growth and demand for macronutrients npk in andigena potatoes is scarcely documented, especially as affected by the changes in edaphic-environmental conditions of colombian andean region. this relationship is important to establish a specific nutrition management and efficient use of nutrients, and optimize fertilization moments in order to improve productivity and sustainability of cultivars supreme and capiro as economically important for fresh consumption and industrial use. the aim of the study was to evaluate the accumulation of n, p and k in two cultivars spp andigena, under different stages of tuber growth in contrasting soils of the cundiboyacense plateau. the second objective of the research was to analyze the effect of fertilization on the growth and yield of tuber in order to establish an efficient and specific management of nutrition as dependent on soil type and plant phenology. materials and methods the study was done in 2013 and 2014 in soils contrasting in the level of fertility in the andean region of colombia in representative locations in cundinamarca province characterized with high yield potential (> 50 t ha-1) of potato and different environmental and soil fertility conditions (tab. 1). twelve treatments were evaluated using a repeated measures design with three factors: two cultivars ssp. andigena (capiro, supreme), three locations (subachoque, facatativa and choconta), and two levels of fertilization, f0 (unfertilized) and f1 (fertilized). the experimental design was of incomplete nature by differential fertilization by soil type (tab. 2), with a within-subjects factor associated with four phenological critical stages tuber growth adapted from segura et al. (2006). these stages were stage ii, 70-75 days after planting (dap) (formation of secondary stems and tuberization initiation); stage iii, 90-100 dap (bloom, maximum tuberization, and beginning of tuber filling); stage iv, 120-125 dap (final f lowering, tuber filling); stage v, 150-160 dap (senescence, maximum filling, and maturation of tubers). in each locality, divided plot design with three replicates was used, where the main plot corresponded to the cultivars and subplots corresponded to the two levels of fertilization. the contribution of mineral nutrients, fertilizer sources and fractionation of fertilization (f1) levels in each location were done according to table 1. planting was done in experimental units of 50 m2 (135 plants/ unit) with a row spacing of 1 m and 0.37 m between the plants, and useful harvest area of 36 m2 with a density of 27,000 plants/ha. at each stage of tuber growth four plants were taken from each experimental unit and a destructive analysis of tubers and aerial part was carried out. at each stage, fresh weight of tubers (fwt) (kg ha-1) was measured. for dry weight of tubers (dwt), 200 g of fresh plant material were dried to constant weight in oven at 70°c for 72 h and the concentrations of n, p, and k was determined in tubers (igac, 2006). the methods used for elemental analysis were micro-kjeldahl volumetric for total nitrogen (%), calcination at 475°c colorimetric with molybdate and ammonium vanadate for total phosphorus (g kg-1), calcination at 475°c for k (g kg-1). using the accumulation of macronutrients per dry weight values the nutritional extraction (kg ha-1) and nutrient (g kg-1) were quantified per growth stage of tubers adapted from cabalceta et al. (2005) and gómez and torres (2012). with the above mentioned variables harvest index (hi) and the rate of nutrient extraction at harvest (ei) (kg of nutrient extracted per ton of harvested tuber) were evaluated. 61goméz, magnitskiy, rodríguez, and darghan: accumulation of n, p, and k in the tubers of potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena) under contrasting soils... table 1. edaphoclimatic conditions in the locations of the study. climatic conditions1 subachoque facatativa choconta altitude (m a.s.l.) 2,680 2,520 2,780 north latitude 4°57´50.1” 4°49´26.9 ” 5°5́ 30.37” west longitude 74°09’28.1” 74°22’29.7” 73°43´2.04” annual precipitation (mm) 870 951 1,295 max. temperature (ºc) 18.7 18.1 16.9 min. temperature (ºc) 6.3 7.0 4.4 average temperature (ºc) 12.5 12.6 10.6 soil characteristics2 typic hapludand andic eutrudept humic dystrudept soil fertility3 low high low ph 5.16 6.4 5.5 al (cmolc kg -1) 0.59 0.0 0.1 mo (g kg-1) 171 166.7 67.7 cec (cmolc kg -1) 8.31 31.95 9.52 texture loamy loamy clay loamy n (g kg-1) 8.5 8.3 3.3 p (mg kg-1) 24.8 39.64 18.18 k (cmolc kg -1) 0.1 3.14 0.68 ca (cmolc kg -1) 6.11 24.26 7.20 mg (cmolc kg -1) 1.29 4.34 1.57 s (mg kg-1) 23.0 29.53 11.58 saturation k (g 100 g-1) 1.2 9.82 7.14 saturation ca (g 100 g-1) 75 77 75 saturation mg (g 100 g-1) 15 13.17 16.4 ca/k 62.52 7.72 10.51 (ca+mg)/k 71.1 9.1 12.8 1 environmental data were taken and calculated from ideam (2012-2013). 2 physico-chemical characterization of soils in arable layer (0-30 cm) was done according to methodology igac (2006). the soils were classified according to usda classification system (soil survey staff, 2010). 3 chemical fertility potential was assessed in the topsoil 0-30 cm (castro and gómez, 2013). table 2. doses of mineral nutrients applied with fertilization in the studied locations. nutrient1 (kg ha-1) subachoque (f1s) facatativa (f1f) choconta (f1ch) n 198 171 192 p2o5 374 261 340 k2o 380 180 348 cao 40 110 45 mg 55 70 56 s 37 74 80 b 2,8 3,4 1,2 zn 5,6 5,6 2,4 mn 7,0 7,0 3,0 cu 1,4 1,4 0,6 fe 2,8 2,8 1,2 1 fertilizers applied according to the method of soil-plant balance (castro and gómez, 2013) and fractioned according to historical management in areas, where the high yields have been obtained (>50 t ha-1): n, 60% sowing, 40% dap 45-50; p, 70% sowing, 30% 45-50 dap; k, 30% sowing and 70% 45-50 dap. the sources of granular fertilizers were: n-p, dap; k, kcl (0-0-60) potassium sulfate (0-0-50); ca, calcium nitrate (25% cao); mg, kieserite; nutricomplet®, a complex micronutrient source b, zn, cu, mn and fe, based on sulfates. principal component analysis was used to perform an exploratory analysis and reduce the dimensionality of the set of variables. two components were analyzed with a cumulative variability highly significant 87.55% as a result of statistical analysis; the weights of the components were used as new variables for which the multivariate analysis of variance, manova (ravindra and dayanand, 1999) was performed. the pearson correlation matrix of qualitative variables was analyzed and the regression curves were fitted; additionally, the graphs of the interaction of factors that describe the behavior and distribution of nutrients were compared. sas statistical software version 2014 and stat graphics version 2010 were used for the graphics. results and discussion accumulation of n, p and k in tuber phenology at the beginning of tuberization, 75 dap, supreme took up 51 kg n ha-1, and 100 kg k ha-1, while capiro took up about 30 kg n ha-1 and 84 kg k ha-1, with similar uptakes of p 62 agron. colomb. 35(1) 2017 (fig. 1) in humic dystrudepts (choconta) with increased extraction and higher yields than other soil evaluated. these significant differences between the cultivars for n y k (p<0.05) could be attributed to early and stepped tuberization in supreme and to highly bearing phenotype of this cultivar. these plant features, apparently, promoted higher demand for assimilate f low into the tubers at initial growth stages in soils of low fertility, such as of choconta. suprema presented better uptake in soils of low fertility humic dystrudepts and typic hapludands (fig. 1) with reduced availability of n, p, and k (tab. 1), while accumulation of capiro depended directly on increased availability of p in the soil, where the highest uptake of p was obtained in andic eutrudepts slightly acidic soil (fig. 1, tab. 1). therefore, it should be performed earlier and gradual fertilization management of supreme as related to the fertilization of capiro that presented accumulation of npk 75 dap after the beginning of tuberization (fig. 1b, d and f). after this growth stage, capiro y suprema increased figure 1. accumulation of npk in tubers during the growing season in andigena potato, cv. supreme (left) and cv. capiro (right) in typic hapludands (subachoque, u); humic dystrudepts (choconta, n) and andic eutrudepts (facatativa, p) with fertilization (fer1) in the altiplano cundiboyacense. dap (day after planting). error bars indicate standard error. u pt ak e k ( kg h a1 ) f dap, capiro u pt ak e k ( kg h a1 ) e dap, suprema u pt ak e p ( kg h a1 ) d dap, capiro u pt ak e p ( kg h a1 ) c dap, suprema u pt ak e n ( kg h a1 ) b dap, capiro u pt ak e n ( kg h a1 ) a subachoque choconta facatativa 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 25 50 75 100 125 150 175 dap, suprema 0 25 50 75 100 125 150 175 0 50 100 150 200 250 0 25 50 75 100 125 150 175 0 25 50 75 100 125 150 175 0 5 10 15 20 25 30 35 0 25 50 75 100 125 150 175 0 25 50 75 100 125 150 175 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 63goméz, magnitskiy, rodríguez, and darghan: accumulation of n, p, and k in the tubers of potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena) under contrasting soils... the demand of assimilates that coincided with increased nutrient transport to tubers and a localized tuberization at this phenological stage (figure 1). this is consistent with reports villamil (2005) for capiro and comparable with the data found by sierra et al. (2002) for the cultivar desiree in chile and white et al. (2009) for spp tuberosum; where the authors reported increase in npk accumulation after the beginning of the tuberization. the uptake should be synchronized with the application of npk fertilizer to promote initial growth associated with the growth of stolons, leaves and stems, increased number of tubers and protein accumulation. in this sense, it is also important to consider factors, such as hormonal balance, low temperatures and photosynthetically active radiation (ruza et al., 2013; marouani et al., 2015). in both cultivars, the maximum extraction of n, p, and k by the tubers presented at the tuber filling stage 150-160 dap, except cv. capiro in subachoque that presented a maximum extraction at 125 dap (fig. 1b, d and f). compared with facatativa and choconta, subachoque likely had more adverse conditions in the availability of n and k (tab. 1) and water deficit in this locality, which accelerated ripening and affected proportionately losses in yield potential because tuberization of capiro was grouped into more defined stages 70-100 dap, with greater emphasis on nutrient availability at flowering stages. therefore, it should be avoided stress affecting organs and metabolism sources for filling of tubers towards the end of the cycle, such as nutritional and hydric deficits, phenomena that have been reported by monneveux et al. (2013). equally, cv. ica purace presented the earliest maximum accumulation of nutrients at 120 dap (grandett and lora, 1979), cv. pimpernel at 130 dap (sierra et al., 2002) regarding accumulation at the end of the cycle for cv. desiree (sierra et al., 2002) and cv. atlantic (coraspe-león et al., 2009). the differences in nutrient accumulation were directly related to soil fertility and tuberization dynamics per cultivar, whether determinate or indeterminate, so it is important to consider these conditions in fertilizer management. the p accumulation had significant differences (p≤0.05) between localities and cultivars mainly for capiro, probably because of its higher nutrient requirement and lower extraction on soils poor in p (typic hapludands and humic dystrudepts) (fig. 1d). regarding supreme, it presented a better response in these soils of low fertility and without differences in extraction in studied soils. thus, supreme showed a better adaptation of this cultivar to soils low in p and a lower requirement of p applied with fertilization and probably for its further exploration at the root and mechanisms of adaptation to acid soils by exudates of root organic acids that improve the availability of p fixed. these mechanisms of differential absorption have not yet been investigated for these cultivars. phosphorus was the mineral nutrient of less accumulation in tubers as compared to n and k in evaluated cultivars characterized with 17-40 kg ha-1 uptake p (fig. 1c and d), which coincided with local study by villamil (2005) for capiro. the importance of p should not be underestimated, because its deficiency in potato crops dramatically reduced the size of tubers, yields (aguilar-acuña et al., 2006; barben et al., 2007; hernandez et al., 2012) and tuber quality (fernandes et al., 2015). phosphorus deficiency slowed down the apical growth, resulting in small plants and reduced formation of starch in tubers, which manifests itself with necrotic spots distributed in the tubers (hernández et al., 2012). several reports indicated that potato plants growing in soils with low p develop less leaf area, which affected light interception, reduced plant growth and differentiation, and generated less stolon bearing tubers (barben et al., 2007). results obtained by balemi (2009) in three genotypes of ssp. tuberosum showed that a low supply of p affected dramatically the plant growth and production of dry matter, also the importance of p in starch accumulation in potato was comparable with that of k (perrenoud, 1993). accumulation of k in tubers of capiro was similar in three locations, with a maximum extraction of 373 kg ha-1 in soils matching high availability of this element in choconta and facatativa (soil saturations with k >7%). supreme presented the maximum extraction of 429 kg ha-1 in choconta followed by subachoque (335 kg ha-1) and facatativa (232 kg ha-1); this cultivar evidenced a differential extraction (p≤0.05) curves according to location and that were similar to those of n (fig. 1a and e). the most uptake rate of k by the tubers of this cultivar was more associated with adequate environmental supply with lower temperatures <12°c and greater efficiency in the use of k y n in these soils that allows adequate sinksource management and potassium fertilization in soils of low fertility balance. in soils of high fertility, such as andic eutrudepts, potato plants could present luxury consumption of n y k, as it was evidenced in facatativa, where a similarly extraction was obtained but with greater accumulation of n and k in the aerial parts and similar yields in choconta, suggesting lower doses of these elements in these soil conditions. in addition, the higher average air temperature in facatativa over choconta may cause a higher photosynthetic rate that matches high growth of the 64 agron. colomb. 35(1) 2017 aerial part and could encourage higher activity of enzymes related to assimilation of k and, therefore, a high demand for this element. importantly, capiro in soils of low fertility of subachoque with low concentrations of native soil k (0.1 cmolc kg-1) (fig. 1f) presented an earlier accumulation of k in the tubers (125 dap) unlike 150 d in other locations (fig. 1f). these data contrasted in this locality with an accumulation of k at the end of the cycle (150160 dds) for supreme, where tuberization and tuber filling was evident by persistent vegetative development and tuber growth. this implicates a need for more precise handling of supplementary fertilization in soils of low offer of k. it could be suggested after 100 dap to keep photosynthetically active and “green” plant until the end of the cycle avoiding early ripening and to make liquid or foliar fertilization at the late stages of the crop. these technologies have been evaluated by horvat et al. (2014) as an alternative in the supplementary fertilization management of this crop. the steps of tuber filling and accumulation of k after 100 dap were related directly to the partition of the dry matter in tubers and were higher than the rest of the plant, which coincided with high harvest index > 75%, which favors high yield potential. similar rates of harvest were found by sierra et al. (2002) and sauceda acosta (2010) for ssp. tuberosum cv. desireé with yields close to 90 t ha-1 and santos et al. (2010) for cv. capiro and cv. suprema with yields close to 50 t ha-1. in soils andic eutrudepts of facatativa, the harvest indexes (hi) for supreme were lower than 55% and lower than those obtained in low fertility soils with hi >75%, which corroborates a low sink-source capacity in soils of high fertility associated with high availability of n and k. accumulation of n, p, and k among cultivars the demand for n, p, and k in the cultivars was directly related to the accumulation of fwt and dwt. a sequence of accumulation of mineral nutrients k> n> p in both cultivars was observed, similar to that reported by westermann (2005); coraspe-león et al. (2009); subramanian et al. (2011) and fallas and bertsch (2014) in ssp. tuberosum, and by grandett and lora (1979), villamil (2005); gomez and torres (2012) and lefèvre et al. (2012) in andigena potato. the significant relationship between nutrient extraction and fwt allowed estimating the harvest extraction index (hei) in kg of nutrient extracted per ton of harvestable organ (fig. 2), and is important to determine nutrient requirements in fertilizer recommendations according to performance targets locals as reported ciampitti and garcía (2008) and fallas and bertsch (2014). hei of n and p showed significant differences among cultivars with higher yields at 50 t ha-1 (p≤0.05) and hei higher for supreme than for capiro in a positive linear model (fig. 2a and b). for supreme hei was 1.92 kg n t-1, 0.38 kg p t-1; 5.3 kg k t-1, while for capiro hei was 2.27 kg n t-1, 0.47 kg p t-1; 5.3 kg k t-1, when compared with results reported by sierra et al. (2002) and ciampitti and garcia (2008), when in potato ssp. tuberosum hei was 3.5 kg n t-1, 0.7 kg p t-1; 5.4 kg k t-1 with greater differences for n and p and equal for k. capiro required 32% more of n and 48% more of p for the yields superior than 50 t ha-1 more than supreme with significant differences in beta coefficient according to a positive lineal model in both cultivars (fig. 2a and b). these variations in n and p uptake in capiro can be explained by a genotype of low stature and tuberization more synchronized with better adaptation to fertile soils and highest genetic potential; in addition this was also associated with accumulation of organic and mineral forms that determine the nutritional characteristics of the tubers. this confirms the differences in accumulation of npk between potato genotypes reported by white et al. (2009), karam et al. (2009) and wekesa et al. (2014). it coincides with the differences in accumulation of these nutrients in cultivars ssp. tuberosum made by tekalign and hammes (2005) and white et al. (2009) in identical environments and andigena cultivars in the bogota plateau made by grandett and lora (1979). significant differences (p≤0.05) in extracting p in favor of cultivar capiro regarding supreme (fig. 1b and 2b) can be explained by the most concentrated tuberization, the better translocation of assimilates and increased demand of sinks than that in supreme. this features in capiro facilitate uniform ripening with a defined harvest, which requires a greater demand for atp and may be associated with organic and inorganic forms of p. these forms of p could serve as a reserve and will explain responses in the dormancy period of the tubers that lasts up to 4 months in this cultivar and is longer than that in supreme that presented an earlier period of up to two months. the differences in p suggest a higher concentration of phytate complex for capiro than that in suprema, which should be evaluated in future studies to test this hypothesis. in relation to p in the tubers subramanian et al. (2011) mentioned that this element was metabolized from organic bonds orthophosphate-ester in starch that accumulate early 65goméz, magnitskiy, rodríguez, and darghan: accumulation of n, p, and k in the tubers of potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena) under contrasting soils... hei for k showed no significant differences between the cultivars and this was the element that had the highest correlation (r2 >0.95) with both yield and dwt compared to n and p (figure 2 c). according to the results for k, hei presented independent effects between cultivar, locality and fertilization, suggesting that the k extraction in these cultivars of ssp. andigena was mainly depended on the genetic potential of the cultivars. the later corroborate the direct effect of k in transport, storage, and conversion of carbohydrates in ssp. andigena, therefore, the importance of studied cultivars for the process of industrial transformation whit high dry matter in tuber that was corroborated in this study. the k compared to n and p is the nutrient that had the highest correlation in capiro (r2 0.95) and supreme (r2 0.99) respect to dwt. the relationship between k and tuber growth matched the one reported by coraspe-león et al. (2009), karam et al. (2009), sarkar et al. (2010), kavvadias et al. (2012) for potato ssp. tuberosum and villamil (2005) and pérez (2015) for potato ssp. andigena. the accumulation of k was directly related to accumulation of dry matter (% dwt) and starch in the tubers (perrenoud, 1993; westerman et al., 1994; reis jr and monnerat, 2000) of 19-28% dwt for ssp. andigena (jiménez et al., 2009). dwt % evaluated in this study (20-27%) was similar to those reported by jiménez et al. (2009) and ñústez (2011). conclusions it is necessary a differential management of mineral nutrition in cultivars according to their phenology and soil type and considering the differences in nutritional extractions with higher yields to 40 t ha-1 in both cultivar. it is suggested the management supreme fertilization in soils of low fertility applying 30% of total extraction npk before stage ii, beginning of tuberization (75 dap) in a uptake ratio n:p:k of 10-2-12 n as related to capiro. capiro requires about 15% of the total extraction npk in the uptake ratio n: p: k 10 2-18; which shows a higher uptake ratio of k in early stages, so its best response was in soils humic dystrudepts of chocontá and andic eutrudepts of facatativá where saturation k soil was >7%. for tuber filling stages, before stage iii (maximum tuberization and start filling), 70% (supreme) and 85% (capiro) of the total npk required by the tuber with an 8-1-20 uptake ratio for supreme and 12-2-25 uptake ratio for capiro should be applied. these recommendations can improve the physiological efficiency of these nutrients by taking into account the timing between doses, ratio, and age. actually, it is fractionated in two applications before 50 dap and is not applied according to the nutrient extraction. figure 2. relationship between the uptake in tubers of n (a), p (b) and k (c) (kg ha-1) and yield (fwt) in cv. capiro and cv. suprema in soils of cundiboyacense plateau. ** the value of coefficients b were significant at the 0.05 probability level. ns, not significant the value of coefficients b. y=0,0023x-10,99 r2=0,9458** y=0,002x+0,9887 r2=0,80512** y=0,0053x+2,9223 r2=0,95218 ns y=0,0052x+5,6299 r2=0,9612 ns y=0,0005x 0,6094, r2=0,84685 ** y=0,0004x+2,7127 r2=0,85868** k u pt ak e (k g ha -1 ) c fwt (1,000 kg ha-1) p u pt ak e (k g ha -1 ) b fwt (1,000 kg ha-1) n u pt ak e (k g ha -1 ) a p-capiro p-suprema k-capiro k-suprema fwt (1,000 kg ha-1) 0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 n-capiro n-suprema 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 in tuber formation and from mineral forms of complexes of phytic acid (myo-inositol hexakisphosphate) towards maturation of tuber and sprouting and is necessary for proper formation of seeding tubers. the latter complex may reach between 0.1 and 0.27% dwt with differences between cultivars ssp. tuberosum according to phillippy et al. (2004). 66 agron. colomb. 35(1) 2017 acknowledgements the authors express their gratitude to ingeplant sas, fedepapa and unal for funding and technical support of the agronomists of ingeplant sas paola torres, liliana arévalo, elías silva, and andrea barragán. we also thank growers walter guzmán biogenética, yovanny pulido, ricardo rojas and carlos acero for their support in the development of research. literature cited aguilar-acuña, j.l., j. martínez-hernández, v. volke-haller, j. etchevers-barra, h. mata-vázquez, and m. hernándezmartínez. 2006. distribución del fósforo en suelo, raíces y materia seca de tubérculos de papa cultivada con fertirriego. terra latinoam. 24(2), 269-276. balemi, t. 2009. effect of phosphorus nutrition on growth of potato genotypes with contrasting phosphorus efficiency. afr. crop sci. j. 17(4), 199-212. barben, s., b. nichols, b. hopkins, v. jolley, j. ellsworth, and b. webb. 2007. phosphorus and zinc interactions in potato. pp. 219-223. in: western nutrient management conference. salt lake city, ut, usa. cabalceta, g., m. saldias, and a. alvarado. 2005. absorción de nutrimentos en el cultivar de papa mnf-80. agron. costarr. 29(3). cabezas, m. 2013. fisiología de la maduración del tubérculo de la papa. fedepapa, bogota, colombia. castro, h. and m.i gómez. 2013. fertilidad y fertilizantes. pp. 231-304. en: ciencia del suelo principios básicos. sociedad colombiana de la ciencia del suelo. 2ª ed. bogota, colombia. ciampitti i. a. and o. garcía. 2008. requerimientos nutricionales: absorción y extracción de macro nutrientes y nutrientes secundarios ii. hortalizas, frutales y forrajeras. archivo agronómico no 12. international plant nutrition institute (ipni), buenos aires, argentina. coraspe-león, h., t. muraoka, v. franzini, m. de stefano, and n. granja. 2009. absorción de macronutrientes por plantas de papa (solanum tuberosum l.) en la producción de tubérculosemilla. interciencia 34(1), 57-63. corchuelo, g. 2005. ecofisiología de la papa. pp. 13-17. in: memorias i taller nacional sobre suelos, fisiología y nutrición vegetal en el cultivo de papa. cevipapa, consejo nacional de la papa. bogota, colombia. fallas, r. and f. bertsch. 2014. análisis del estado nutrimental del cultivo de la papa en costa rica con base en información existente. agron. costarr. 38(1), 199-206. fernandes, a.m., r.p. soratto l.a moreno, and r.m. evangelista. 2015. effect of phosphorus nutrition on quality of fresh tuber of potato cultivars. bragantia 74, 102-109. doi: 10.1590/1678-4499.0330 gómez, m.i. and p. torres. 2012. absorción, extracción y manejo nutricional del cultivo de papa. revista papa fedepapa 26, 20-25. grandett, g. and r. lora. 1979. acumulación de materia seca y de varios nutrimentos en tres variedades de papa cultivadas en la serie mosquera del centro experimental tibaitata. pp. 98-102. en: marín m. (ed.). programa nacional de suelos. informe de progreso 1978. mosquera. instituto colombiano agropecuario (ica), mosquera, colombia. hernández, h.m., f. forero, d. otálora-antolines, and p.a. serranocely. 2012. respuesta agroeconómica del cultivo de papa (solanum tuberosum l.) bajo diferentes fuentes de fósforo en villapinzon, cundinamarca. cienc. agric. 9(2), 97-104. horvat, t., m. poljak, b. lazarevic, z. svecnjak, and k. hanacek. 2014. effect of foliar fertilizers on physiological characteristics of potato. roman. agric. res. 31(1), 159-165. jiménez, m., a. rossi, and n. sammán. 2009. phenotypic, agronomic and nutritional characteristics of seven varieties of andean potatoes. j. food comp. anal. 22, 613-616. doi: 10.1016/j. jfca.2008.08.004 karam, f., y. rouphael, r. lahoud, j. breidi, and g. colla. 2009. inf luence of genotypes and potassium application rates on yield and potassium use efficiency of potato. j. agron. 8(1), 27-32. kavvadias, v., c. paschalidis, g. akrivos, and d. petropoulos. 2012. nitrogen and potassium fertilization responses of potato (solanum tuberosum) cv. spunta. com. soil sci. plant anal. 43(1-2), 176-189. doi: 10.1080/00103624.2012.634711 kumar, c. v., s.s. prakash, g.m. prashantha, m.b.m. kumar, s. lohith, and t. chikkaramappa. 2013. dry matter production and yield of potato as inf luenced by different sources and time of fertilizer application and soil chemical properties under rainfed conditions. res. j. agric. sci. 4, 155-159. lefèvre, i., j. ziebel, c. guignard, j.f. hausman, r.o. gutiérrez rosales, m. bonierbale, and d. evers. 2012. drought impacts mineral contents in andean potato cultivars. j. agron. crop sci. 198(3), 196-206. doi: 10.1111/j.1439-037x.2011.00499.x li, w., b. xiong, s. wang, x. deng, l. yin, and h. li. 2016. regulation effects of water and nitrogen on the source-sink relationship in potato during the tuber bulking stage. plos one 11(1), e0146877. doi: 10.1371/journal.pone.0146877 marouani, a., o. behi, h.b.h. salah, and o.a. quilez, 2015. establishment of chlorophyll meter measurements to manage crop nitrogen status in potato crop. com. soil sci. plant anal. 46(4), 476-489. doi: 10.1080/00103624.2014.997386 monneveux, p., d.a ramírez, and m.t. pino. 2013. drought tolerance in potato (s. tuberosum l.): can we learn from drought tolerance research in cereals?. plant sci. 205, 76-86. doi: 10.1016/j.plantsci.2013.01.011 ñústez, c. 2011. variedades colombianas de papa. universidad nacional de colombia, bogota. pérez, j.a. 2015. efecto de diferentes dosis de n y k sobre el rendimiento y fritura en papa (s. tuberosum l.) variedad pastusa suprema. trabajo de grado. facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota, colombia. perrenoud, s. 1993. fertilizing for high yield potato. ipi bulletin 8. 2nd ed.. international potash institute, basel, switzerland. phillippy, b., m. lin, and b. rasco. 2004. analysis of phytate in raw and cooked potatoes. j. food comp. anal. 17, 217-226. doi: 10.1016/j.jfca.2003.08.001 ravindra, k. and n.k. dayanand. 1999. applied multivariate statistics with sas® software. 2nd ed. sas institute inc., cary, nc, usa. 67goméz, magnitskiy, rodríguez, and darghan: accumulation of n, p, and k in the tubers of potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena) under contrasting soils... reis, jr, r .d.a. and p. monnerat. 2000. nutrient concentrations in potato stem, petiole and leaf let in response to potassium fertilizer. sci. agric. 57, 251-255. doi: 10.1590/ s0103-90162000000200009 ríos q., j.y., s.d.c. jaramillo v., l.h. gonzález s., and j.m. cotes t. 2010. determinación del efecto de diferentes niveles de fertilización en papa (solanum tuberosum ssp. andigena) diacol capiro en un suelo con propiedades ándicas de santa rosa de osos, colombia. rev. fac. nac. agron. medellin 63(1), 5225-5237. ruza, a., i. skrabule, and a. vaivode. 2013. inf luence of nitrogen on potato productivity and nutrient use efficiency. proc. latvian acad. sci. 67(3), 247-253. santos, c. m., a.m segura, and l. ñústez. 2010. análisis de crecimiento y relación fuente-demanda de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en el municipio de zipaquirá (cundinamarca, colombia). rev. fac. nac. agron. medellin 63(1), 5253-5266. sarkar, d., s.k pandey, and s. sharma. 2010. high k+ does not affect potato (solanum tuberosum l.) tuber induction, but represses its development in vitro. in vitro cell dev. biol-plant, 46(6), 569-577. doi: 10.1007/s11627-010-9307-6 sauceda a., c.p. 2010. dosis de nitrógeno y fecha de siembra en la modelación del rendimiento de papa (solanum tuberosum l.) en el norte de sinaloa. msc. thesis. colegio de postgraduados, montecillos,méxico. segura, m., m. santos, and c. ñústez. 2006. desarrollo fenológico de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en el municipio de zipaquirá (cundinamarca). fitotec. colomb. 6(1), 33-43. sierra, g., j. santos, and b. kalazich. 2002. manual fertilización del cultivo de papa en la zona sur de chile. instituto de investigaciones agropecuarias. santiago, chile. soil survey staff. 2010. keys to soil taxonomy. 9th ed. soil conservation service. 331. united states department of agriculture (usda), washington dc, usa. subramanian, n.k., p.j. white, m.r. broadley, and g. ramsay. 2011. the three-dimensional distribution of minerals in potato tubers. ann. bot. 107(4), 681-691. doi: 10.1093/aob/mcr009 tekalign, t. and p.s. hammes. 2005. growth and productivity of potato as inf luenced by cultivar and reproductive growth: ii. growth analysis, tuber yield and quality. sci. hortic. 105(1), 29-44. doi: 10.1016/j.scienta.2005.01.021 villamil, h. 2005. fisiología de la nutrición en papa. cevipapa, consejo nacional de la papa. bogota, colombia. wekesa, m., m. okoth, g. abong, j. muthoni, and j. kabira. 2014. effect of soil characteristics on potato tuber minerals composition of selected kenyan varieties. j. agr. sci. 6(12), 163-171. doi: 10.5539/jas.v6n12p163 westermann, d. 2005. nutritional requirements of potatoes. am. j. pot. res. 82, 301-307. doi: 10.1007/bf02871960 white, p.j., j.e bradshaw, m. finlay, b. dale, g. ramsay, j.p. hammond, and m.r. broadley. 2009. relationships between yield and mineral concentrations in potato tubers. hortscience 44, 6-11. improvement of growth of common bean in phosphorus-deficient soils by phosphate-solubilizing and phytohormone-producing bacteria received for publication: 3 may, 2021. accepted for publication: 2 november, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.95461 1 environmental embrapa, jaguariúna, são paulo (brazil). 2 campinas agronomic institute, campinas, são paulo (brazil). * corresponding author: rosana.vieira@embrapa.br agronomía colombiana 39(3), 372-380, 2021 abstract resumen the use of phosphate fertilizers is generally required for normal growth and development of crops. the cost of manufactured phosphate fertilizers has increased drastically in recent years and these are becoming out of reach for low-income farmers. the objective of this research was to select phosphate-solubilizing and phytohormone-producing bacteria to improve the growth and p uptake by the common bean (iac alvorada) in red-yellow oxisol without the addition of phosphate fertilizer. the experimental design was completely randomized with three replicates and the following treatments: non-inoculated bean plants and plants inoculated separately with seven bacterial isolates: k24, k36, k71, t30, t79, a24, and t22. the previously treated bean plants were grown in the presence and absence of phosphate fertilization. only the plants inoculated with the isolates k36 and t79 showed higher values for the dry weight and the quantities of p and n uptake by the shoot when cultivated in the absence of phosphate fertilizer. these results demonstrate the potential use of the bacteria t79 and k36 as inoculants for bean plants grown in non-sterilized soil with low available p content, but also indicate that p solubilization may not be the only mechanism responsible for the positive growth response. el uso de fertilizantes fosfatados se requiere generalmente para el crecimiento y desarrollo normal de los cultivos. el costo de estos fertilizantes ha incrementado drásticamente en los últimos años, y están fuera del alcance de los agricultores de bajos ingresos. el objetivo de esta investigación fue seleccionar bacterias solubilizadoras de fosfato y productoras de fitohormonas para mejorar el crecimiento y la absorción de p del frijol común (iac alvorada) en un oxisol rojo-amarillo sin la adición de fertilizante fosfatado. el diseño experimental fue completamente al azar con tres repeticiones y los siguientes tratamientos: plantas de frijoles no inoculadas y plantas de frijoles inoculadas por separado con siete aislamientos bacterianos: k24, k36, k71, t30, t79, a24 y t22. las plantas de frijoles previamente tratadas se cultivaron en presencia y ausencia de fertilización con fosfato. solo las plantas inoculadas con los aislamientos k36 y t79 presentaron valores más altos para el peso seco y para las cantidades de captación de p y n por la parte aérea cuando se cultivaron en ausencia de fertilizante fosfatado. estos resultados demuestran el uso potencial de los aislamientos bacterianos t79 y k36 como inoculantes para frijol cultivado en suelos no esterilizados con un bajo contenido de p disponible, pero también indican que la solubilización de p posiblemente no fue el único mecanismo responsable de la respuesta positiva del crecimiento. key words: phosphate fertilizer, plant growth-promoting bacteria, legume. palabras clave: fertilizante de fosfato, bacterias promotoras del crecimiento de plantas, leguminosas. improvement of growth of common bean in phosphorus-deficient soils by phosphate-solubilizing and phytohormone-producing bacteria mejoramiento del crecimiento del frijol común en suelos deficientes en fósforo por bacterias solubilizadoras de fosfato y productoras de fitohormonas rosana faria vieira1*, vera lúcia ferracini1, adriana parada dias da silveira2, and ricardo antônio almeida pazianotto1 introduction the common bean (phaseolus vulgaris l.) is an essential protein source, principally for low-income farmers. the evolution of crop practices has allowed for an expressive gain in the productivity of common bean. however, there is still much subsistence farming characterized by low technology inputs, such as the application of fertilizers (souza et al., 2013). since the common bean is a plant with high nutritional demands, principally due to its superficial and little developed root system and short life cycle of about 90 d, the absence of fertilizer applications can have a significantly negative impact on its productivity (oliveira et al., 2018). phosphorus plays an important role in all major metabolic processes in plants (kouas et al., 2005; khan et al., 2010). although there is a substantial reserve of phosphorus in soils, in both inorganic and organic forms, its availability for plants is generally low, leading to a great demand for the https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.95461 mailto:rosana.vieira@embrapa.br 373vieira, ferracini, silveira, and pazianotto: improvement of growth of common bean in phosphorus-deficient soils by phosphate-solubilizing and phytohormone-producing bacteria application of p-fertilizers. however, plants can only use a small amount of this element since 75-90% of the added p becomes immobile and unavailable for plant absorption due its fixation and precipitation in the soil (sharma et al., 2013). it should also be considered that the p reserves are finite non-renewable sources and may run out in 50-100 years due to anthropogenic exploitation (cordell et al., 2009). thus, the use of this element is not fully in agreement with the principles of sustainable agriculture and, hence, environmentally friendly strategies for p utilization are required. the use of soil microorganisms with the ability to solubilize and/or mineralize soil p has been suggested as a promising tool to provide the plants with this element (malboobi et al., 2014).  phosphate-solubilizing bacteria (psb) metabolize phosphate by producing enzymes or low molecular weight organic acids, which increases the availability of soluble phosphate in the soil (sadiq et al., 2013; widdig et al., 2019). different bacteria can also promote the growth of plants by producing phytohormones, which are important growth regulators. for example, indoleacetic acid (iaa) is an auxin produced by several bacteria and, in the plant, regulates a large number of root biological processes (talboys et al., 2014). gibberellins have a vital role in seed germination, formation of f loral organs, and lateral shoot growth (olszewski et al., 2002), while cytokinins regulate cell division and differentiation processes in the meristematic tissues of higher plants (cassán et al., 2014). the beneficial effect on plant growth of bacteria that produce iaa, gibberellins and cytokinins has been shown in various plant species (liu et al., 2013; pereira & castro, 2014). the objective of this research was to isolate bacteria from the common bean-cultivating areas in the town of campinas and characterize them according to their capacity to produce phytohormones and solubilize phosphate. we raised the hypothesis that bacteria with these characteristics could promote the growth of the common beans in soil with a low available p content. materials and methods isolation of bacteria eight bean (phaseolus vulgaris l.) plants were uprooted along with a substantial amount of soil in a locality of the campinas agronomic institute farm in the town of campinas (22°54’20” s; 47°03’38” w), são paulo state, brazil. according to the köppen classification, the climate of the region is cfa, the mean annual temperature is 21.3°c, and the mean annual rainfall is 1462 mm. in the field, the shoots were cut off, and the roots were placed in a container with ice and sent to the laboratory, where they were stored at 5°c for 24 h before being processed. the roots were first carefully washed with sterile distilled water to remove excess soil and then placed individually in 1 l beakers containing 500 ml of a sterile 10 mm mgso4 solution and shaken for 60 min. an aliquot of 10 ml was removed from each beaker and added to 90 ml of sterile distilled water, from which serial dilutions up to 10-8 were prepared. from each dilution, 100 µl were streaked over plates containing tryptic soy agar (tsa), a general-purpose medium (atlas, 2004). three plates were streaked for each dilution from each plant and incubated at 26°c. microbial growth was monitored daily for about 20 d and isolated cultures were purified by streaking onto fresh agar. a total of 360 bacteria were isolated. selection of phosphate solubilizing bacteria the capacity of the bacteria to solubilize phosphate was initially evaluated qualitatively by the standard dilution plating technique using the standard national botanical research institute phosphate (nbrip) growth agar medium containing insoluble tricalcium phosphate as the sole source of insoluble p for strain growth (nautiyal, 1999). the presence of a clear halo around the bacterial colony after 15 d of incubation, independent of its size, was used as a potential indicator of p-solubilization capacity. the bacterium was sent for a subsequent test in a liquid medium containing insoluble phosphate. the quantitative estimation of phosphate solubilization by bacteria showing halos was carried out in nbrip medium. portions of 25 ml of the medium contained in 125 ml erlenmeyer f lasks with a source of insoluble ca3(po4)2 were inoculated with 0.5 ml of the bacterial suspension adjusted to 108 cells ml-1 (optical density (od) = 600 nm), in triplicate. the f lasks were incubated at 26°c for 15 d with shaking (160 rpm) and then centrifuged at 10,000 rpm for 10 min. the soluble p concentration was determined in the supernatant using the colorimetric method (murphy & riley, 1962) and an autoclaved non-inoculated medium served as control. selection of iaa, gibberellic acid and cytokinin (zeatin) producing bacteria to determine the phytohormone-producing capacity, the isolates were first cultivated for 24 h in 125 ml erlenmeyer f lasks containing 25 ml tryptic soy broth, and then 100 374 agron. colomb. 39(3) 2021 µl of each culture containing 108 cells ml-1 (od = 600) were inoculated into 100 ml of the same culture medium contained in 250 ml erlenmeyer f lasks. the f lasks were incubated at 26°c for 10 d, with shaking at 160 rpm. after this growth period, the culture media were centrifuged at 10,000 rpm for 10 min and the extract was stored at 5°c until analyzed. phytohormones were extracted with ethyl acetate and subjected to partitioning by adding salts. after another centrifugation at 10,000 rpm for 10 min, 1 ml of the supernatant was evaporated to dryness and the residue was re-suspended in the mobile phase (75% of 0.1% formic acid and 25% of methanol). the sample was injected into an ultra-performance liquid chromatograph (uplc) with a waters column (acquity uplcâ beh, c18; 17 µm; 2.1 x 50 mm) coupled to an electrospray ionization mass spectrometer and triple quadrupole analyzer (uplc-esi-ms/ ms, quattro premier xe, waters, milford, ma, usa). the total run time was 3 min. the instrument parameters were as follows: capillary (kv) 3.00; cone (v) 25.00; extractor (v) 4.00; source temperature of 120°c and desolvation temperature of 300°c. the multiple reaction monitoring (mrm) scanning mode was selected with the monitoring of two transitions per analyte. the limits of detection (ld) of the instrument were 0.01 µg ml-1 for cytokinins (zeatin) and iaa and 0.025 µg ml-1 for ga3 gibberellic acid. the limits of quantification (lq) of the method were 0.05 µg ml-1 for zeatin, iaa, and gibberellic acid, and the analytical curve was prepared in the range from 0.05 to 1.00 µg ml-1. all the analyses were carried out in triplicate and the results for the phytohormones were given per ml of culture medium (assalin et al., 2011). selection of bacteria for common bean growth promotion test in a greenhouse bacteria showing p solubilization values greater than 100 µg ml-1 were selected for the greenhouse experiment. among these bacteria, those producing more iaa were chosen, i.e., k36, k71, t22 and a24. bacteria producing phosphate solubilization values greater than 100 µg ml-1 but not producing iaa were also selected (t79 and t30). the isolate k24 was chosen for comparison since it showed low phosphate solubilizing capacity and low iaa producing capacity. the production of other phytohormones was not considered since isolates capable of producing gibberellic acid and zeatin were not found. greenhouse experiment the soil used in the greenhouse experiment (red-yellow oxisol) was collected in the experimental area of environmental embrapa in the town of jaguariúna, são paulo state, brazil (22°42’20” s; 46°59’09” w). according to the köppen classification, the climate of the region is cfa, the mean annual temperature is 21.3°c, and the mean annual rainfall is 1462 mm. after collecting the soil at a depth of 0-20 cm, it was air dried, finely crushed, homogenized, and passed through a 2-mm  sieve. the soil chemical characteristics were evaluated according to the methodology of camargo et al. (2009) (tab. 1). the texture analysis obtained the following results: 41.14% clay, 12.25% silt, 30.26% coarse sand, and 16.23% fine sand. table 1. soil chemical characteristics. parameter unit value ph (cacl2) 4.2 om g kg-1 28 k ca mg sb h+al cec mmolc dm -3 21 0.5 7.0 5.0 12.5 80 v % 14 p s b cu fe mn zn mg dm-3 21 12 0.23 1.2 50 3.3 0.2 om organic matter; sb sum of bases; cec cation exchange capacity; v base saturation. the experimental design was completely randomized with three replicates and the following treatments: noninoculated bean plants (c) and bean plants inoculated separately with the bacteria k24, k36, k71, t30, t79, a24 or t22. in all treatments, the plants were cultivated with two p doses: the recommended rate (p1) and zero (p0). the non-inoculated control treatment was denominated cp when the plants were cultivated with added p, and c0 when they were not cultivated with added p. dolomitic limestone was applied 25 d before planting at a rate of 5.2 t ha-1. for treatment p1, 30 kg p2o5 ha-1, 50 kg k2o ha-1, 20 kg s ha-1 and 3 kg zn ha-1 were applied as simple superphosphate, potassium chloride, ferrous sulfate, and zinc sulfate, respectively. the equivalent of 70 kg n ha-1 was also added as follows: 10 kg n ha-1 at sowing and two applications of 30 kg n ha-1 on the surface 15 and 30 d after seedling emergence (dae), in the form of urea solution. for the p0 treatment, the same applications were performed except for the phosphate application. the experiment was carried out 375vieira, ferracini, silveira, and pazianotto: improvement of growth of common bean in phosphorus-deficient soils by phosphate-solubilizing and phytohormone-producing bacteria in pots each with a capacity for 2 kg of non-sterilized soil. four bean seeds of the variety iac alvorada, widely grown in brazil, were planted per pot, but only two seedlings were left after emergence. on the day of seeding, 1 ml of each isolate, re-suspended in 10 mm mgso4 at a concentration of 108 cells ml-1 (od = 600), was applied to the seeds at a depth of about 1 cm. for the non-inoculated pots, the seeds only received 1 ml of 10 mm mgso4. the crop was irrigated with water to maintain 70% field capacity. the plants were harvested 48 d after emergence and taken to the laboratory to measure the plant growth parameters, i.e., the dry weight of the shoot (dws) and roots (dwr) and the quantities of p and n uptake by the shoot (qpus, qnus) (bowman, 1989; tedesco et al., 1995). data analysis an entirely random design was used to evaluate the data on the growth promoting characteristics of the bacteria, and an analysis of variance was used to determine the probability according to the f-test. for the greenhouse experiment, the data were subjected to an analysis of variance and to the unfolding of the interaction between the factors when significant. all means were compared using the lsd test at 5% of probability. when necessary, the variables were transformed to guarantee the requisites of normality and homoscedasticity using the software r version 4.0.1. (r core team, 2020). since qpus did not guarantee these requirements, the means for this parameter were calculated after transformation of this variable using equation 1: 1 ⁄ √qpus (1) thus, lower values represented the greater p uptake by the plant. results and discussion phosphate solubilization and iaa production to overcome dependency on p fertilizers and reduce the production costs of bean plants, non-identified bacterial isolates with different capacities to solubilize phosphate and produce iaa were tested for their capacities to promote the growth of bean plants in soil with low available p content. the results for phosphate solubilization and iaa production were only shown for those bacteria selected for the subsequent experiment in the greenhouse. the k36, t22 and t30 isolates were those exhibiting the greatest phosphate solubilizing capacity in a liquid medium, followed by the isolates t79, k71 and a24 (tab. 2). the isolate k24 showed a phosphate solubilizing potential 263% lower than the mean obtained for the isolates k36, t22 and t30 (206.34 µg ml-1) and 167% lower than the mean obtained for the isolates k71, t79 and a24 (151.44 µg ml-1). the phosphate solubilizing levels found for the isolates k36, t22 and t30 were much lower than those found by baig et al. (2012), lee et al. (2012), and li et al. (2017), but similar or higher than those found by lavakush et al. (2014). none of the bacteria produced gibberellic acid or cytokinins (zeatin) under controlled conditions but did produce iaa. masniawaty et al. (2019) found that bacteria isolated from the rhizosphere of chili peppers can produce gibberellic acid ga3. the isolates k36 and a24 produced the maximum amounts of iaa followed by t22 and k71 (tab. 3). the mean value found for the isolates k36 and a24 was 38.97 µg ml-1, whereas the mean value obtained for the isolates t22 and k71 was 22.29 µg ml-1. the lowest results were obtained for k24, t30 and t79 with a mean value of 1.55 µg ml-1. the production of iaa by the isolates k36 and a24 was higher than the values found by li et al. (2017) but lower than those found by lee et al. (2012). the results for the production of this auxin were not related to the greater capacities of the microorganisms to solubilize phosphate in a liquid medium, except for the isolate k36, and, to a lesser extent, the isolate t22. table 2. phosphate solubilization (ps) by the bacterial isolates. bacterial isolates ps (µg ml-1) k24 56.88 ± 1.02 e t30 217.41 ± 0.34 a k71 148.49 ± 6.05 d t79 169.50 ± 9.99 c a24 136.89 ± 0.75 d t22 212.78 ± 0.43 a k36 188.83 ± 0.16 b different letters in the column differ significantly from each other according to lsd multiple range test at a significance level of 5% (p≤0.05); ± standard error. table 3. indoleacetic acid (iaa) production by the bacterial isolates. bacterial isolates iaa production (µg ml-1) k24 4.00 ± 0.15 d t30 0.50 ± 0.08 d k71 15.72 ± 3.26 c t79 0.15 ± 0.03 d a24 37.21 ± 0.27 a t22 28.85 ± 5.08 b k36 40.73 ± 1.87 a different letters in the column differ significantly from each other according to lsd multiple range test at a significance level of 5% (p≤0.05); ± standard error. 376 agron. colomb. 39(3) 2021 greenhouse experiment table 4 shows the values for p for the different sources of variation. only the variable dwr was not affected by the inoculation of plants with different bacteria (p = 0.48613) or by the interaction between the factors “bacteria” and “addition of phosphate” (p = 0.16168). however, the presence or absence of phosphate fertilization significantly affected dwr (p = 0.00008), with the highest value being obtained in the treatment p1 (tab. 4). table 4. p values obtained in the analysis of variance. variables sources of variation pf bacteria bacteria x pf p values dwr 0.00008 0.48613 0.16168 dws <2e-16 0.000284 0.000612 qpus <2e-16 1e-10 1.0725e-05 qnus 0.000048 0.040699 0.000002 pf phosphate fertilizer; dwr dry weight of the roots; dws dry weight of the shoot; qpus quantities of p uptake by the shoot; qnus quantities of n uptake by the shoot. e, base 10. the means for qpus were calculated after the transformation of this variable using the equation 1 / √qpus. the absence of a response for dwr to the inoculation of plants with different bacterial isolates (fig. 1) could be due to the difficulty in removing the roots from the soil, which resulted in a high value for the coefficient of variation (22.93%). despite this, the results were greater in the p1 treatment. the dws showed significant effects for all the factors analyzed (fig. 2). for the treatment p0, the highest values were obtained for plants inoculated with the isolates k24 (3.95 g per pot), t79 (4.16 g per pot), t22 (4.09 g per pot) and k36 (4.03 g per pot) (fig. 2). on average, these results were 55% higher than those of the control (c0, 2.62 g per pot). plants inoculated with the isolates t30 and a24 showed mean values for dws 24.6% higher than those obtained for the treatment without the addition of phosphate fertilizer. there was no significant difference for this parameter between the plants of the control treatment (c0) and those inoculated with the isolate k71. in the treatment p1, all the values for dws were higher than those of the treatment p0, although there were differences between the bacterial isolates for this level of p as can be seen from the higher values obtained for the control treatment (cp, 5.58 g per pot) and for the plants inoculated with the isolates a24 (6.13 g per pot) and t22 (5.54 g per pot). for the treatment p1, there were no significant differences compared to dws for the plants inoculated with the isolates k24, k71, t79 and k36. the mean values of dws for these bacteria were 8% lower than the means obtained for the control (cp) and for the isolates a24 and t22. the lowest values for dws in the treatment p1 were obtained for the plants inoculated with the isolate t30 (4.67 g per pot). a b p0 p1 d w r ( g pe r po t) phosphorus levels 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 a* bc* c* bc* bc* a* ab* bc* cd * bc * d cd a aaab d w s ( g pe r po t) bacterial isolates and c0 and cp controls 0 1 2 3 4 5 6 7 c0/cp k24 t22a24t79k71t30 k36 p1 p0 figure 1. effect of the addition of p-fertilizer on the dry weight of the roots (dwr) of common bean plants. p0: soil without added phosphate fertilizer; p1: soil with added phosphate fertilizer (30 kg p2o5 ha -1). different letters indicate significant differences by the lsd test at a significance level of 5% (p≤0.05). figure 2. dry weight of the shoot (dws) of common bean plants. c0: control treatment for plants without added phosphate fertilizer; cp: control treatment for plants with added phosphate fertilizer. p0: soil without added phosphate fertilizer; p1: soil with added phosphate fertilizer (30 kg p2o5 ha -1). different uppercase letters in the treatment p1 or different lowercase letters in the treatment p0 differ significantly by the lsd test at a significance level of 5% (p≤0.05). *significant differences between the treatments p0 and p1 within each inoculation treatment. due to the transformation of the data for qpus using equation 1, the lower values found for this parameter should be interpreted as a greater absorption of this element by the plants. in the soil without the addition of phosphate fertilizer, the lowest values found for qpus were obtained in the plants inoculated with the isolates t79 and k36 with mean values of 0.265 mg per pot. the control treatment (c0) and the isolates t30 and t22 showed mean values of 0.31 mg per pot, the isolate k71 showed a value of 0.34 mg per pot, and the isolates k24 and a24 showed mean values of 0.365 mg per pot (tab. 5). the mean increase in qpus in the plants 377vieira, ferracini, silveira, and pazianotto: improvement of growth of common bean in phosphorus-deficient soils by phosphate-solubilizing and phytohormone-producing bacteria inoculated with the bacteria t79 and k36 compared to the control (c0) was 15.5%. these isolates can be considered as “real” psb since the p plant nutrition increased directly (bashan et al., 2013). although the isolates t22 and t30 were the isolates that most solubilized the phosphate in the liquid culture medium, the amounts of p in the shoots did not increase, showing that the mode of action of the bacteria selected for their ps capacity is not fully understood. this agrees with other studies reporting that, although the ability to solubilize p frequently appears associated with plant growth-promoting rhizobacteria, it is not necessarily related to the ability to promote plant growth (de freitas et al., 1997; collavino et al., 2010). li et al. (2017) also found that a bacterial strain did not induce the promotion of plant growth or an increase in total p despite its capacities for p solubilization and iaa production. as expected for the soil fertilized with p, the values for qpus were lower than those obtained in the treatment p0 for all the treatments with inoculation, although there were differences between the bacterial isolates. the lowest value obtained for qpus in the treatment p1 was registered for the isolate k36 with a value of 0.22 mg per pot (tab. 5). this shows that this bacterium exhibited the ability to solubilize phosphate even in the presence of phosphate fertilization. other authors obtained bacteria with capacity to solubilize phosphate under high insoluble p conditions (de bolle et al., 2013; barra et al., 2019). according to barra et al. (2019), this fact indicates that phosphorus solubilizing bacteria display an “enhancement effect” of the fertilization with triple superphosphate. the values obtained for qnus in the treatment p0 were higher in the plants inoculated with the isolates k24 (105.00 mg per pot), t79 (89.71 mg per pot), t22 (93.11 mg per pot), and k36 (92.52 mg per pot) (tab. 5). these values were 45%, 24%, 29%, and 28% higher than those obtained in the c0 treatment. an increase in plant n uptake due to inoculation of the plant with phosphate solubilizing bacteria was also observed by li et al. (2017). the results obtained for qnus for the other isolates (t30, k71, and a24) were not significantly different from the value obtained for c0 (72.32 mg per pot). although all qpus values were lower in the treatment p1, this did not occur with the values obtained for qnus as can be seen from the plant inoculated with the isolate k36, where the result for qnus was 42% lower in the treatment p1 than that obtained in the treatment p0 (tab. 5). in the presence of phosphorus, the highest values for qnus were obtained for the plants inoculated with the isolates t30 (117.43 mg per pot) and a24 (102.74 mg per pot). the results for inoculation with the other isolates were significantly equal to those of the control (cp, 99.39 mg per pot). also, regarding qnus, there was no significant difference between the isolates k24, t79 and t22 when considering the two levels of phosphorus. the high n contents found in the plants inoculated with some of the bacteria could have been due to the ability of these microorganisms to fix atmospheric n2 or to their capacities to inf luence the biological fixation of n2 by the native rhizobia in a beneficial way. this last parameter was not evaluated, but all the plants showed nodules, although with reduced intensity in the control treatments (results not shown). peix et al. (2001) reported that the bacterium burkholderia cepacia (saocv2), a phosphate solubilizer, increased the growth of the bean plants and indirectly promoted nodulation, which may have led to an increase in n2 fixation. table 5. quantities of phosphorus and nitrogen uptake by the shoot (qpus, qnus) of common bean plants inoculated with different bacterial isolates and cultivated in soil without added phosphate fertilizer (p0) and with soil fertilized with phosphate fer tilizer (p1). inoculation treatment qpus (mg per pot) p0 p1 c0 or cp 0.32 ± 0.01 ca 0.24 ± 0.01 bcb k24 0.37 ± 0.02 aa 0.26 ± 0.03 ab t30 0.31 ± 0.02 ca 0.24 ± 0.02 bcb k71 0.34 ± 0.008 ba 0.26 ± 0.01 ab t79 0.27 ± 0.03 da 0.23 ± 0.02 bcb a24 0.36 ± 0.005 aa 0.24 ± 0.01 bcb t22 0.31 ± 0.01 ca 0.24 ± 0.008 bcb k36 0.26 ± 0.02 da 0.22 ± 0.02 cb inoculation treatment qnus (mg per pot) p0 p1 c0 or cp 72.32 ± 1.25 cdb 99.39 ± 5.30 ba k24 105.00 ± 2.66 aa 97.38 ± 6.20 ba t30 58.21 ± 1.41 db 117.43 ± 4.01 aa k71 70.13 ± 2.06 cdb 96.60 ± 6.56 ba t79 89.71 ± 5.87 aba 86.33 ± 1.59 bca a24 76.25 ± 0.36 bcb 102.74 ± 3.85 aa t22 93.11 ± 2.87 aa 98.62 ± 2.52 ba k36 92.52 ± 6.21 aba 70.11 ± 5.96 cb c0: control treatment for plants without added phosphate fertilizer; cp: control treatment for plants with added phosphate fertilizer. p0: soil without added phosphate fertilizer; p1: soil with added phosphate fertilizer (30 kg p2o5 ha -1). the means for qpus were calculated after transformation of this variable using the equation1 / √qpus. values with different lowercase letters in the column and uppercase letters in the row differ significantly from each other according to lsd multiple range test at a significance level of 5% (p≤0.05); ± standard error. the inoculation of bean plants with the p-solubilizing bacillus megaterium or the n2-fixing  bacillus subtilis increased nodulation of the bean plants by the native soil rhizobium population (elkoca et al., 2010). however, as 378 agron. colomb. 39(3) 2021 emphasized by some authors, an increase in the number of nodules does not always result in an increase in the n content or the dry matter of the plants, which do not depend on the number of nodules but on the efficiency of the strains (peix et al., 2001). however, other hypotheses should also be considered since the plants received nitrogen fertilizers, which are known to interfere with the symbiotic fixation of n2 by the rhizobia (gentili et al., 2006). oliveiralongatti et al. (2015) found that the inoculation of common bean with burkholderia fungorum ufla 04-155 and azospirillum brasilense br 11001t promoted nodulation by the indigenous rhizobia community in common bean plants when inoculated alone and without adding mineral nitrogen to the soil. some authors reported that colonization by the fungus phomopsis liquidambari could induce several genes related to n absorption and n metabolism to enhance n utilization efficiency in rice (yang et al., 2014). future studies are required to evaluate which processes are involved in both the growth promoting bacteria of inoculated bean plants and the increases in n uptake in soil with both low and high p content. this information could allow for a more sustainable use of nitrogen fertilizers since their production and use pose a significant environmental threat (zhang et al., 2015). in the treatment p0, only the plants inoculated with the isolates t79 and k36 obtained higher results for the traits to evaluate bean plant growth, as compared to the control (c0). although the bacterium k36 was one of the isolates that most produced iaa and solubilized phosphate, this was not the case for the isolate t79. this last isolate was one of the bacteria that produced more solubilized phosphate in a liquid medium but that showed an almost non-existent capacity to produce iaa. thus, factors other than p solubilization activity might have been involved. in the case of the bacterium k36, there may have been a synergistic effect between the plant growth promotion characteristics, i.e., the production of iaa and phosphate solubilization, generating greater growth and nutrient uptake in bean plants. some authors reported that bacillus strains with two growth promoting characteristics, i.e., p solubilization and acc deaminase activity, were superior in improving wheat plant growth as compared to the strains possessing only a single trait (baig et al., 2012).  bacterial isolates having beneficial traits for plants like phosphate solubilization and iaa production were capable of improving the growth of wheat when used as inoculants and, therefore, qualified for the production of wheat crop biofertilizers (tahir et al., 2013). since the isolate k36 increased qpus both in the presence and absence of phosphate fertilizer, it should be tested with increasing doses of the fertilizer. a low dose of the fertilizer associated with the inoculation of that isolate could increase the productivity of bean plants since the cost of this input is compensated in terms of yield for the small farmer. however, even using a low dose of the phosphate fertilizer, the n uptake by the plant would be affected, as observed in this study with the isolate k36. in this case, it would be pertinent to use this bacterium associated with another bacterium with the capacity to increase qnus, such as t79 or t22, since both bacteria increased this parameter regardless of the amount of p added to the soil. lavakush et al. (2014) reported that the combination of pseudomonas culture (cpc) with azotobacter chroococcum, azospirillum brasilense and 30 kg p2o5 ha-1 would save 50% chemical fertilizer as compared to the treatment using a cpc with a. chroococcum, a. brasilense and 60 kg p2o5 ha-1. conclusions the results of this study demonstrated the feasibility of using some phosphate-solubilizing and phytohormoneproducing bacteria to increase common bean growth in soil with low available p content. the bacterial isolates t79 and k36 showed great potential for this purpose. field tests using the isolates t79 and k36 should further elucidate their effectiveness on the grain yields of common bean plants. these bacteria are being classified for further experiments in the field. acknowledgments this study was funded by brazilian agricultural research company (embrapa). conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions rfv and apds formulated the research goals and aims and managed the project. rfv, apds and vlf developed and designed the methodology. rfv and vlf conducted the experiment. raap carried out the statistical analysis. rfv, apds and vlf wrote the original draft. rfv, apds, vlf and raap reviewed the draft and translated it into english. literature cited assalin, m. r., piovesana, a. m., rosa, m. a., ferracini, v. l., & vieira, r. f. (2011, december, 10–13). identificação e quantificação de fitohormônios produzidos por bactérias por uplcesi-msms [conference presentation]. congresso brasileiro de espectrometria de massas, campinas, brazil. 379vieira, ferracini, silveira, and pazianotto: improvement of growth of common bean in phosphorus-deficient soils by phosphate-solubilizing and phytohormone-producing bacteria atlas, r. m. (2004). handbook of microbiological media (3rd ed.). crc press. baig, k. s., arshad, m., shaharoona, b., khalid, a., & ahmed, i. (2012). comparative effectiveness of bacillus spp. possessing either dual or single growth-promoting traits for improving phosphorus uptake, growth and yield of wheat (triticum aestivum l.). annals of microbiology, 62, 1109–1119. https://doi. org/10.1007/s13213-011-0352-0 barra, p. j., pontigo, s., delgado, m., parra-almuna, l., duran, p., valentine, a. j., jorquera, m. a., & mora, m. l. (2019). phosphobacteria inoculation enhances the benefit of p-fertilization on lolium perenne in soils contrasting in p-availability. soil biology and biochemistry, 136, article 107516. https://doi. org/10.1016/j.soilbio.2019.06.012 bashan, y., kamnev, a. a., & bashan, l. e. (2013). a proposal for isolating and testing phosphate-solubilizing bacteria that enhance plant growth. biology and fertility of soils, 49, 1–2. https://doi.org/10.1007/s00374-012-0756-4 bow ma n, r . a. (1989). a rapid pla nt d igest ion met hod for analysis of p and certain cations by inductively coupled plasma emission spectrometr y. communications in soil science and plant analysis, 20(5–6), 539–553. https://doi. org/10.1080/00103628909368099 camargo, o. a., moniz, a. c., jorge, j. a., & valadares, j. m. a. s. (2009). métodos de análise química, mineralógica e física de solos do instituto agronômico de campinas. boletim técnico 106. instituto agronômico de campinas. cassán, f., vanderleyden, j., & spaepen, s. (2014). physiological and agronomical aspects of phytohormone production by model plant-growth-promoting rhizobacteria (pgpr) belonging to the genus azospirillum. journal of plant growth regulation, 33, 440–459. https://doi.org/10.1007/s00344-013-9362-4 collavino, m. m., sansberro, p. a., mroginski, l. a., & aguilar, o. m. (2010). comparison of in vitro solubilization activity of diverse phosphate-solubilizing bacteria native to acid soil and their ability to promote phaseolus vulgaris growth. biology and fertility of soils, 46, 727–738. https://doi.org/10.1007/ s00374-010-0480-x cordell, d., drangert, j. o., & white, s. (2009). the story of phosphorus: global food security and food for thought. global environmental change, 19(2), 292–305. https://doi.org/10.1016/j. gloenvcha.2008.10.009 de bolle, s., gebremikael, m. t., maervoet, v., & de neve, s. (2013). performance of phosphate-solubilizing bacteria in soil under high phosphorus conditions. biology and fertility of soils, 49, 705–714. https://doi.org/10.1007/s00374-012-0759-1 de freitas, j. r., banerjee, m. r., & germida, j. j. (1997). phosphatesolubilizing rhizobacteria enhance the growth and yield but not phosphorous uptake of canola (brassica napus l.). biology and fertility of soils, 24, 358–364. https://doi.org/10.1007/ s003740050258 elkoca, e., turan, m., & donmez, m. f. (2010). effects of single, dual and triple inoculations with  bacillus subtilis,  bacillus megaterium  and  rhizobium leguminosarum bv. phaseoli  on nodulation, nutrient uptake, yield and yield parameters of common bean (phaseolus vulgaris l. cv. ‘elkoca-05’). journal of plant nutrition, 33(14), 2104–2119. https://doi.org/10.1080/ 01904167.2010.519084 gentili, f., wall, l. g., & huss-danell, k. (2006). effects of phosphorus and nitrogen on nodulation are seen already at the stage of early cortical cell divisions in alnus incana. annals of botany, 98(2), 309–315. https://doi.org/10.1093/aob/mcl109 khan, m. s., zaidi, a., ahemad, m., oves, m., & wani, p. a. (2010). plant growth promotion by phosphate solubilizing fungi current perspective. archives of agronomy and soil science, 56(1), 73–98. https://doi.org/10.1080/03650340902806469 kouas, s., labidi, n., debez, a., & abdelly, c. (2005). effect of p on nodule formation and n fixation in bean. agronomy for sustainable development, 25(3), 389–393. https://doi.org/10.1051/ agro:2005034 lavakush, janardan, y., verma, j. p., jaiswal, d. k., & kumar, a. (2014). evaluation of pgpr and different concentration of phosphorus level on plant growth, yield and nutrient content of rice (oryza sativa). ecological engineering, 62, 123–128. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2013.10.013 lee, s., ka, j. o., & song, h. g. (2012). growth promotion of xanthium italicum by application of rhizobacterial isolates of bacillus aryabhattai in microcosm soil. the journal of microbiology, 50(1), 45–49. https://doi.org/10.1007/s12275-012-1415-z li, y., liu, x., hao, t., & chen, s. (2017). colonization and maize growth promotion induced by phosphate solubilizing bacterial isolates. international journal of molecular sciences, 18(7), article 1253. https://doi.org/10.3390/ijms18071253 liu, f., xing, s., ma, h., du, z., & ma, b. (2013). cytokinin-producing, plant growth-promoting rhizobacteria that confer resistance to drought stress in  platycladus orientalis container seedlings. applied and microbiology and biotechnology, 97, 9155–9164. https://doi.org/10.1007/s00253-013-5193-2 malboobi, m. a., zamani, k., lohrasebi, t., sarikhani, m. r., samaian, a., & sabet, m. s. (2014). phosphate: the silent challenge. progress in biological sciences, 4(1), 1–32. https://doi. org/10.22059/pbs.2014.50302 masniawaty, mustari, k., astuti, gusmiaty, larekeng, h., yani, a., & rahim, i. (2019). exploration of bacteria associated with chili peppers’ rhizosphere and their capacity to absorb and produce gibberellin hormone. iop conference series: earth and environmental science, 343, article 012059. https://doi. org/10.1088/1755-1315/343/1/012059 murphy, j., & riley, j. p. (1962). a modified single solution method for t he determi nat ion of phosphate i n natu ra l waters. analytica chimica acta, 27, 31–36. https://doi.org/10.1016/ s0003-2670(00)88444-5 nautiyal, c. s. (1999). an efficient microbiological growth medium for screening phosphate solubilizing microorganisms. fems microbiology letters, 170(1), 265–270. https://doi. org/10.1111/j.1574-6968.1999.tb13383.x oliveira, m. g. c., oliveira, l. f. c., wendland, a., guimarães, c. m., quintela, e. d., barbosa, f. r., carvalho, m. c. s., lobo junior, m., & silveira, p. m. (2018). conhecendo a fenologia do feijoeiro e seus aspectos fitotécnicos. embrapa. oliveira-longatti, s. m., souza, p. m., marra, l. m., ferreira, p. a. a., & moreira, f. m. s. (2015). burkholderia fungorum promotes common bean growth in a dystrophic oxisol. annals of microbiology, 65, 1825–1832. https://doi.org/10.1007/ s13213-014-1020-y https://doi.org/10.1007/s13213-011-0352-0 https://doi.org/10.1007/s13213-011-0352-0 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.06.012 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.06.012 https://doi.org/10.1007/s00374-012-0756-4 https://doi.org/10.1080/00103628909368099 https://doi.org/10.1080/00103628909368099 https://doi.org/10.1007/s00344-013-9362-4 https://doi.org/10.1007/s00374-010-0480-x https://doi.org/10.1007/s00374-010-0480-x https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2008.10.009 https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2008.10.009 https://doi.org/10.1007/s00374-012-0759-1 https://doi.org/10.1007/s003740050258 https://doi.org/10.1007/s003740050258 https://doi.org/10.1080/01904167.2010.519084 https://doi.org/10.1080/01904167.2010.519084 https://doi.org/10.1093/aob/mcl109 https://doi.org/10.1080/03650340902806469 https://doi.org/10.1051/agro:2005034 https://doi.org/10.1051/agro:2005034 https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2013.10.013 https://doi.org/10.1007/s12275-012-1415-z https://doi.org/10.3390/ijms18071253 https://doi.org/10.1007/s00253-013-5193-2 https://doi.org/10.22059/pbs.2014.50302 https://doi.org/10.22059/pbs.2014.50302 https://doi.org/10.1088/1755-1315/343/1/012059 https://doi.org/10.1088/1755-1315/343/1/012059 https://doi.org/10.1016/s0003-2670(00)88444-5 https://doi.org/10.1016/s0003-2670(00)88444-5 https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1999.tb13383.x https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1999.tb13383.x https://doi.org/10.1007/s13213-014-1020-y https://doi.org/10.1007/s13213-014-1020-y 380 agron. colomb. 39(3) 2021 olszewski, n., sun, t. p., & gubler, f. (2002). gibberellin signaling: biosynthesis, catabolism, and response pathways. the plant cell, 14(suppl_1), s61–s80. https://doi.org/10.1105/tpc.010476 peix, a., mateos, p. f., rodriguez-barrueco, c., martinez-molina, e., & velazquez, e. (2001). growth promotion of common bean (phaseolus vulgaris l.) by a strain of  burkholderia cepacia  under growth chamber conditions. soil biology and biochemistry, 33(14), 1927–1935. https://doi.org/10.1016/ s0038-0717(01)00119-5 pereira, s. i. a., & castro, p. m. l. (2014). phosphate-solubilizing rhizobacteria enhance  zea mays  grow th in agricultural p-deficient soils. ecological engineering, 73, 526–535. https:// doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.09.060 r core team. (2020). r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. https:// www.r-project.org/ sadiq, h. m., jahangir, g. z., nasir, i. a., iqtidar, m., & iqbal, m. (2013). isolation and characterization of phosphatesolubilizing bacteria from rhizosphere soil. biotechnology & biotechnological equipment, 27(6), 4248–4255. https://doi. org/10.5504/bbeq.2013.0091 sharma, s. b., sayyed, r. z., trivedi, m. h., & gobi, t. a. (2013). phosphate solubilizing microbes: sustainable approach for managing phosphorus deficiency in agricultural soils. springerplus, 2, article 587. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-587 souza, t. l. p. o., faleiro, f. g., dessaune, s. n., paula-junior, t. j., moreira, m. a., & barros, e. g. (2013). breeding for common bean (phaseolus vulgaris  l.) rust resistance in brazil. tropical plant pathology, 38(5), 361–374. https://doi.org/10.1590/ s1982-56762013005000027  tahir, m., mirza, m. s., zaheer, a., dimitrov, m. r., smidt, h., & hameed, s. (2013). isolation and identification of phosphate solubilizer azospirillum, bacillus and enterobacter strains by 16srrna sequence analysis and their effect on growth of wheat (triticum aestivum l.). australian journal of crop science, 7(9), 1284–1292. talboys, p. j., owen, d. w., healey, j. r., withers, p. j. a., & jones, d. l. (2014). auxin secretion by bacillus amyloliquefaciens fzb42 both stimulates root exudation and limits phosphorus uptake in triticum aestivum. bmc plant biology, 14, article 51. https:// doi.org/10.1186/1471-2229-14-51 tedesco, m. j., gianello, c., bissani, c. a., bohnen, h., & volkweiss, s. j. (1995). análises de solo, plantas e outros materiais. ufrgs. widdig, m., schleuss, p. m., weig, a. r., guhr, a., biederman, l. a., borer, e. t., crawley, m. j., kirkman, k. p., seabloom, e. w., wragg, p. d., & spohn, m. (2019). nitrogen and phosphorus additions alter the abundance of phosphorus-solubilizing bacteria and phosphatase activity in grassland soils. frontiers in environmental science, 7, article 185. https://doi.org/10.3389/ fenvs.2019.00185 yang, b., wang, x. m., ma, h. y., jia, y., li, x., & dai, c. c. (2014). effects of the fungal endophyte  phomopsis liquidambari  on nitrogen uptake and metabolism in rice. plant growth regulation, 73, 165–179. https://doi.org/10.1007/s10725-013-9878-4 zhang, x., davidson, e. a., mauzerall, d. l., searchinger, t. d., dumas, p., & shen, y. (2015). managing nitrogen for sustainable development. nature, 528, 51–59. https://doi.org/10.1038/ nature15743 https://doi.org/10.1105/tpc.010476 https://doi.org/10.1016/s0038-0717(01)00119-5 https://doi.org/10.1016/s0038-0717(01)00119-5 https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.09.060 https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.09.060 https://www.r-project.org/ https://www.r-project.org/ https://doi.org/10.5504/bbeq.2013.0091 https://doi.org/10.5504/bbeq.2013.0091 https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-587 https://doi.org/10.1590/s1982-56762013005000027 https://doi.org/10.1590/s1982-56762013005000027 https://doi.org/10.1186/1471-2229-14-51 https://doi.org/10.1186/1471-2229-14-51 https://doi.org/10.3389/fenvs.2019.00185 https://doi.org/10.3389/fenvs.2019.00185 https://doi.org/10.1007/s10725-013-9878-4 https://doi.org/10.1038/nature15743 https://doi.org/10.1038/nature15743 table of contents agronomía colombiana 35(3), 271, 2017 septembre-december 2017volume xxxv no. 3 issn (print): 0120-9965 / issn (online): 2357-3732 273 editorial plant breeding, genetic resources and molecular biology / fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular 275 agronomic evaluation and clonal selection of ginger genotypes (zingiber officinale roscoe) in brazil evaluación agronómica y selección clonal de genotipos de jengibre (zingiber officinale roscoe) en brasil eleonora zambrano blanco and josé baldin pinheiro 285 genetic divergence of heliconiaceae species in the central west brazil region divergencia genética de las especies de heliconiaceae en la región centro oeste de brasil cintia graciele da silva, edneia zullian dalbosco, petterson baptista da luz, willian krause, vivian loges, and celice alexandre silva 293 heterosis for ether extract production and its components in seed of cucurbita argyrosperma heterosis para producción de extracto etéreo y sus componentes en semilla de cucurbita argyrosperma magda piedad valdés, sanín ortiz, and franco alirio vallejo crop physiology / fisiología de cultivos 301 a tailor-made crop growth model for the tomato production systems in colombia modelo de crecimiento de cultivo diseñado a medida para los sistemas de cultivo de tomate de colombia rodrigo gil, carlos ricardo bojacá, and eddie schrevens 314 combined effect of green-colored covers and shading on the growth of sisal (furcraea hexapetala) plants efecto combinado de coberturas de color verde y el sombreado sobre el crecimiento en plantas de fique (furcraea hexapetala) fánor casierra-posada, fernando portilla-fuentes, and julián molano-díaz 323 fitting of photosynthetic response curves to photosynthetically active radiation in oil palm ajuste de las curvas de respuesta fotosintética a la radiación fotosintéticamente activa en palma de aceite yurany dayanna rivera-méndez and hernán mauricio romero 330 yield, physicochemical quality, and antioxidant capacity of “beef” and wild tomato fruits (solanum lycopersicum l.) as a function of the electrical conductivity of the nutrient solution rendimiento, calidad fisicoquímica y capacidad antioxidante en frutos de tomate bola y silvestre (solanum lycopersicum l.) en función de la conductividad eléctrica de la solución nutritiva maría teresa martínez-damián, juan enrique rodríguez-pérez, oscar cruz-alvarez, maría teresa colinas-león, and miguel ángel góngora-canto crop protection / protección de cultivos 340 toxicity evaluation of two insecticides on tetragonisca angustula and scaptotrigona xanthotricha (hymenoptera: apidae) evaluación de la toxicidad de dos insecticidas sobre tetragonisca angustula y scaptotrigona xanthotricha (hymenoptera: apidae) daniel estiven quiroga-murcia, moisés joão zotti, ingeborg zenner de polanía, and esdras elías pech-pech soils, fertilization and management of water / suelos, fertilización y manejo de aguas 350 effect of deficit irrigation on yield and quality of pear (pyrus communis cv. triumph of vienna) efecto del riego deficitario en la producción y calidad de la pera (pyrus communis l.) variedad triunfo de viena adriana carolina moreno-hernández, javier enrique vélez-sánchez, and diego sebastiano intrigliolo science and tecnology of food / ciencia y tecnología de alimentos 357 isolation and evaluation of the antagonist activity of lactic acid bacteria in raw cow milk aislamiento y evaluación de la actividad antagonista de bacterias ácido lácticas en leche cruda de vaca carolina gutiérrez-cortés, héctor suárez, gustavo buitrago, and consuelo díaz-moreno economy and rural development / economía y desarrollo rural 365 contribution of local peasant innovations to the re-configuration of endogenous rural development contribución de las innovaciones locales del campesinado en la reconfiguración del desarrollo rural endógeno álvaro acevedo-osorio and álvaro rivas g. agroclimatology and climate change / agroclimatología y cambio climático 374 evaluation of four degree-day estimation methods in eight colombian coffee-growing areas evaluación de cuatro métodos para estimar grados-día en ocho zonas cafeteras colombianas carlos andrés unigarro, leidy natalia bermúdez, rubén darío medina, álvaro jaramillo, and claudia patricia flórez appendix / anexos 382 requirements for publishing in agronomía colombiana editorial abrimos este nuevo número de la revista agronomía colombiana, con una distinción especial a una de las personas que hizo de este proyecto editorial un importante y significativo medio de difusión científicotécnico del sector agrícola del país. este reconocimiento y admiración es para el profesor gerhard fischer, quien durante más de 10 años estuvo a cargo de la dirección de la revista agronomía colombiana; pero ¿quién es gerhard fischer? el profesor fischer nació en 1950 en el pequeño pueblo de lieblos, alemania. inicialmente, realizó sus estudios de pregrado en horticultura en la universidad para las ciencias aplicadas de wiesbaden, posteriormente realizó su maestría en la universidad técnica de berlín, para la cual desarrolló la tesis “efecto de la temperatura del suelo y de la poda sobre el crecimiento y la producción de dos variedades de la ipomoea batata, provenientes de papúa-nueva guinea”. sus estudios de doctorado en ciencias agrarias los realizó en la universidad de humboldt, berlín, en la cual enfocó su tesis en “el efecto de la altitud tropical y de la temperatura radicular sobre el crecimiento, desarrollo y calidad de la uchuva (physalis peruviana l.)”. ahora bien, su interés en el área de la horticultura comenzó desde que era muy pequeño, ya que creció en una familia de floricultores. sus padres le inculcaron el trabajo por las plantas ornamentales y es allí donde comienza su experiencia como ingeniero hortícola de la empresa de flores fischer en gründau (alemania). cuando era adolescente se dedicó al fútbol, incluso estuvo cerca de ser un jugador profesional. jugó en alemania en el equipo de su pueblo cerca de frankfurt, pero tuvo que dejar todo atrás cuando decidió iniciar su carrera en horticultura y con ella vinieron las prácticas en varias fincas y en una escuela profesional especializada. “esto me acompañó toda la vida”, afirma fischer, quien dice que todo lo que hizo en práctica fue lo que le ayudó hoy en día a cumplir varias de sus metas, pues “la teoría es la mitad del camino, pero la práctica es lo que te hace fuerte”. gracias a este trabajo se pudo consolidar como subdirector de la asociación federal de empresas hortícolas del estado agronomía colombiana 35(3), 272-274, 2017 de hessen (frankfurt) durante algunos años. de manera simultánea también fue instructor en varios institutos técnicos de horticultura en el área de floricultura y director de la feria nacional de horticultura frankfurt. llegó a colombia por primera vez en 1986 a la universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) en tunja, para gestionar un proyecto encomendado por la universidad técnica de berlín. para aprender a hablar español, fischer tomó antes cursos del idioma castellano en españa. después volvió por segunda vez a tunja en 1988, para ser profesor visitante de pregrado, dictando las materias: “fruticultura del clima frío” y “fruticultura del clima cálido”. incluso para poder dictar dichas clases, tuvo que preparar con anterioridad el texto en español para luego leerlo en clase. por esos años, también, contrajo matrimonio con la pareja que le dio el apoyo requerido para 273 y se perfeccionó el estilo científico-técnico y editorial que hoy demuestra la revista. desde ese entonces, se publicaron mínimo dos números por año con al menos 10 artículos cada uno, y a partir de 2012 fueron tres números/año con 15 artículos cada uno. hizo una pausa como editor durante los años en que fue nombrado director de la escuela de posgrados de la facultad de agronomía. nuevamente, en el año 2014 retoma la revista agronomía colombiana que mientras tanto había ingresado a la base de datos de scopus, una base de datos bibliográficos de artículos de revistas científicas, reconocida a nivel mundial. adicionalmente, en el año 2010 se decidió cambiar el idioma oficial de la revista al inglés, esto con el fin de aumentar la visibilidad de los artículos. fischer admite que comenzar a publicar en inglés no fue fácil para los autores colombianos; sin embargo, era una tarea necesaria, “para hacer que todo el mundo pueda leer estos artículos, no solo en colombia o en los países de habla hispana”. además, esto contribuye a su vez en la acreditación de la facultad de ciencias agrarias. su g usto por el mu ndo ed itor ia l no comen z ó con agronomía colombiana. sus primeros pasos en el campo editorial empezaron en la asociación de horticultura en frankfurt en 1974. en colombia inició editando la revista agro-desarrollo de la uptc en tunja. sin embargo, su experiencia no quedó allí. fue editor asociado de la revista brasileira de fruticultura, editor de la revista colombiana de ciencias hortícolas, hizo parte del comité editorial de la revista corpoica y perteneció al comité científico de varias revistas nacionales. además, todavía es evaluador de artículos en más de 25 revistas científicas nacionales e internacionales. como editor, fischer destaca la labor que no sólo realizan los autores, sino también el papel de los evaluadores y su propia labor de revisión y perfeccionamiento de manuscritos. señala que para la publicación de un número de una revista científica, con arbitraje por pares, se necesitan muchas revisiones y así se pueden detectar los problemas que se deben corregir. al respecto él dice: “para mí, editar una revista, es una obra, una creación (…), un texto no muere si es bien escrito y publicado”. es muy satisfactorio para fischer que lo que hace o dirige pueda servir para el desarrollo del agro mismo y de la sociedad. el primer artículo que publicó fue en 1988 en la revista acta horticulturae, como resultado de una presentación en un congreso en florianópolis (brasil) sobre los frutales caducifolios en colombia. en la actualidad, sus números permanecer en el país, entre otras cosas, a perfeccionar el idioma español y con quien tiene dos hijos. en 1989, pasó a ser coordinador en posgrados de la especialización en frutales de clima frío de la uptc, hasta 1994. en el año siguiente volvió a alemania a culminar su tesis doctoral sobre la uchuva, fruta que conoció en la huerta de la uptc la cual se constituyó en el objeto de su interés para investigar y mejorar su cultivo, hasta el día de hoy. en 1996 regresó a colombia y fue allí donde ingresó a la universidad nacional de colombia, sede bogotá, mediante una convocatoria de investigadores internacionales, la cual buscó durante 5 años, 125 investigadores, en cuyo concurso fue seleccionado. a partir de allí se desempeñó como profesor en la facultad de agronomía. la primera materia de pregrado que impartió fue: “manejo de frutales caducifolios”, a partir de esta se desglosa una lista de materias las cuales coordinó o participó, como: “fisiología de frutales”, “manejo de frutales de clima frío”, “manejo de frutales tropicales”, “producción de frutales”, “fisiología de cultivos”, “sistemas de producción”, “propagación vegetal” y “ciclo productivo área frutales”. en el posgrado también tuvo la oportunidad de dictar: “fisiología de cultivos”, “fisiología avanzada en frutales”, “fruticultura avanzada” y “seminario avance de tesis”. durante los años 2000 a 2002 y 2010 a 2012 fue director de la escuela de posgrados de la facultad de agronomía. algunas de las actividades que más recuerda como investigador son: jefe del vivero uptc en paipa; líder del proyecto sena-unal con uchuva y pitahaya, y coinvestigador en varios proyectos financiados por el ministerio de agricultura, colciencias, asohofrucol y el corredor tecnológico. todo lo anterior y gracias a la dirección de más de 70 trabajos de grado, tesis de maestría y doctorado, sus publicaciones y libros, hizo que recibiera de colciencias la mención “investigador emérito”, además reconocimientos de la sociedad internacional de ciencias hortícolas, sociedad colombiana de ciencias hortícolas, academia colombiana de ciencias exactas y varias distinciones, a nivel de la facultad y de la sede de la universidad nacional de colombia. hasta este punto hemos reconocido toda su trayectoria docente e investigativa, pero ¿cuando llegó el profesor a la revista agronomía colombiana? pues bien, gracias a su labor como profesor y su anterior experiencia en el campo editorial, en el año 2004 tuvo la oportunidad de ser nombrado editor de la revista agronomía colombiana, en donde aunó esfuerzos para recuperar casi dos años de la revista, en los cuales se había dejado de publicar. en ese primer año de su gestión se lograron publicar hasta tres números agron. colomb. 35(3) 2017274 mauricio parra quijano editor en jefe revista agronomía colombiana recopilación biográfica y corrección de estilo: dayana melisa garcía beltrán y valentina martín roa esto a sus estudiantes. dentro de sus proyectos a futuro contempla terminar un libro sobre fisiología de frutales, el cual empezó hace muchos años y por supuesto dedicarse a su familia agradeciendo especialmente el apoyo en todos estos años a su esposa pilar. justamente con su familia ahora disfruta su cabaña en villa de leyva. asegura que todavía le gusta practicar el fútbol, aunque en un nivel diferente, y ahora uno de sus grandes hobbies es coleccionar con su hijo las láminas del álbum del mundial de fútbol. como pasatiempo personal colecciona literatura importante de frutales y de fisiología de todo el mundo. a pesar de que lleva más de 25 años en nuestro país aún no cuenta con la nacionalidad colombiana, pues no quiere perder la ciudadanía alemana, pero afirma sin temor a dudas que: “mi patria ahora es colombia”. el centro editorial de la facultad de ciencias agrarias de la universidad nacional de colombia sede bogotá, junto con el equipo de la revista agronomía colombiana, quieren con esta ficha rendirle un merecido homenaje a gerhard fischer, agradeciéndole los años y la dedicación que invirtió en hacer de agronomía colombiana una de las más importantes publicaciones seriales, de tipo científico y enfocada en el agro, en colombia. en productividad científica son sobresalientes, particularmente para un investigador en ciencias agrarias. como ejemplo, en el portal de researchgate cuenta con un listado de 249 documentos sobre investigaciones y presentaciones publicadas, con 175.000 lecturas y casi 2.000 citaciones, lo cual le otorga un índice h de 20, excluyendo autocitaciones. en sus trabajos aparecen más de 250 coautores diferentes, es decir el trabajo en grupo fue otro de sus lemas. dijo en muchas ocasiones a sus estudiantes: “al comienzo uno es un desconocido, pero el trabajo en equipo potencializa tus conocimientos y rendimientos”. gerhard fischer, proximamente, en febrero de 2018, recibirá la jubilación de parte de la universidad nacional de colombia, dejando el cargo de editor en jefe de la revista agronomía colombiana. sin embargo, no cesa su actividad editorial, pues trabaja en la edición de la revista colombiana de ciencias hortícolas. siempre ha sido un apasionado por el mundo de la edición tanto de revistas como de libros y afirma que “cuando se investiga algo y no se publica, se archiva, no sirve para nadie, por eso hay que publicar”. de su pensamiento no desaparece la importancia de difundir conocimientos a través de la publicación de los mismos, algo que según su criterio muchos profesores deberían priorizar y así mismo inculcar effect of aqueous extracts of brachiaria decumbens on the development of ornamental pepper received for publication: 1 may, 2019. accepted for publication: 28 march, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.79443 1 department of plant science, federal university of viçosa, viçosa (brazil). 2 department of plant science, federal institute of education, science and technology of espírito santo, santa teresa campus, santa teresa (brazil). * corresponding author: carol.merlo@hotmail.com agronomía colombiana 38(1), 53-60, 2020 abstract resumen the use of natural plant growth promoters can be an effective, sustainable, and low-cost alternative to reduce input costs for the production of ornamental pepper. thus, the objective of this study was to evaluate the effect of brachiaria decumbens aqueous extract on the growth of ornamental pepper (capsicum frutescens). the experiment was carried out in the plant nursery sector of the federal institute of espirito santo (ifes), located in the municipality of santa teresa, in the serrana region of the espirito santo state (brazil). the study was conducted using a randomized block design (rbd) with four replicates in a 4×2 factorial scheme with four doses of the brachiaria decumbens extract (0, 50, 75 and 100%) and two application methods (edaphic application or foliar sprays). the number of days to f lowering, plant height, leaf number, fruit number, leaf area, fruit, root, shoot, and total dry mass were determined. according to the results, the variables number of fruits and root dry mass had no significant effect on the interaction, with the best results found with the edaphic application when compared to the foliar sprays. when considering interaction, the application of 100% of the extract reduced the number of days to f lowering for both edaphic application and foliar sprays. for growth variables, this same dose promoted the best results for most of the variables. based on the results, the edaphic application of b. decumbens at 100% dosage is recommended to reduce the number of days to f lowering and promote better development of ornamental pepper. el uso de promotores naturales de crecimiento de plantas puede ser una alternativa efectiva, sostenible y económica, que reduce los costos de insumos para la producción de pimentón ornamental. por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del extracto acuoso de brachiaria decumbens sobre el crecimiento del pimentón ornamental (capsicum frutescens). el experimento se llevó a cabo en el sector de viveros de plantas del instituto federal de espírito santo (ifes), ubicado en el municipio de santa teresa, en la región de serrana del estado de espírito santo (brasil). se utilizó un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones en un esquema factorial 4×2, con cuatro dosis del extracto de brachiaria decumbens (0, 50, 75 y 100%) y dos métodos de aplicación (aplicación edáfica o spray foliar). el número de días para la f loración, altura de planta, número de hojas, número de frutos, área foliar, y masa seca de frutos, raíz, brote y total se determinaron. según los resultados, las variables número de frutos y masa seca de la raíz no mostraron interacción, encontrando los mejores resultados con la aplicación edáfica en comparación con la aplicación foliar. al considerar la interacción, la aplicación del 100% del extracto redujo el número de días de f loración tanto para la aplicación foliar como para el edáfica. para las variables de crecimiento, esta misma dosis promovió los mejores resultados para la mayoría de las variables. basándose en los resultados, se recomienda la dosis del 100% de extracto de b. decumbens aplicado por el método edáfico para reducir el número de días para la f loración y promover un mejor desarrollo del pimentón ornamental. key words: capsicum frutescens, plant life cycle reduction, f lowering, early plant development. palabras clave: capsicum frutescens, reducción del ciclo de vida de la planta, f loración, desarrollo temprano de la planta. effect of aqueous extracts of brachiaria decumbens on the development of ornamental pepper efecto de extractos acuosos de brachiaria decumbens en el desarrollo de pimiento ornamental marcelo rodrigo krause1, lorena aparecida merlo meneghelli1, caroline merlo meneghelli1*, hediberto nei matiello2, and mayana ferreira nascimento1 introduction the production of flowers and ornamental plants represents one of the fastest-growing sectors in brazilian agriculture. this market is based on periodic releases of new cultivars with formats that express new patterns of colors, contrasts or sizes. in this context, pepper plants stand out for having a dual-purpose, culinary or ornamental application, due to their small size, erect and colorful fruits and leaves that can present different colors and sizes (nascimento et al., 2013). furthermore, pepper plants are easy to grow and have a long post-production shelf life, fruit and leaf durability, in 10.15446/agron.colomb.v38n1.79172 54 agron. colomb. 38(1) 2020 addition to the continuous production of fruits (neitzke et al., 2016). all these favorable attributes increase the internal and external market demand for ornamental peppers. in brazil, cultivation is being carried out by small, medium and large producers, adjusting to the models of family agriculture and integration of large companies with small producers (do rêgo and do rêgo, 2016). plants can produce, store and release a wide range of allelopathic secondary metabolites during their life cycle (schandry and becker, 2019). these secondary allelopathic chemicals are synthesized by plants and released into the environment to promote or inhibit the development of other plants (oliveira et al., 2018). brachiaria decumbens is of great importance in the brazilian cattle industry, due to its high potential for forage production and adaptability to acid soils with low fertility (monteiro et al., 2016). it is believed that substances produced through the metabolism of b. decumbens plants and released by dissolution in water may inf luence the development of pepper plants, due to the presence of mineral nutrients, amino acids and organic acids, carbohydrates or growth regulators. younger leaves, especially the ones in intense cell division, are the main production sites of compounds that contribute to plant growth (taiz and zeiger, 2013). there is no consensus regarding the effect of brachiaria on plant development. the application of b. decumbens extract inhibited the growth of watercress (lepidium sativum), lettuce (lactuca sativa), timothy (phleum pratense) and ryegrass (lolium multif lorum) seedlings, being the substance (6r, 9s)-3-oxo-α-ionol, isolated from the extract, one of the possible responsible for this effect (kobayashi and kato-noguchi, 2015). on the other hand, b. brizantha extract promoted increased germination of stylosanthes macrocephala (rodrigues et al., 2012). therefore, it is believed that brachiaria has both inhibitory compounds and favors plant development, depending on the sensitivity of plants to these extracts and the part of the plant (root or shoot). the pepper crop has been little studied in brazil, especially regarding organic fertilization and natural plant growth promoters (weckner et al., 2018). therefore, the use of b. decumbens extracts by small producers can be a viable and economical alternative, which may reduce input costs. thus, the study aimed to evaluate the effect of brachiaria decumbens aqueous extract on the growth of ornamental pepper. materials and methods the study was conducted in the plant nursery sector of the federal institute of espírito santo (ifes), located in the municipality of santa teresa, in the serrana region of the espirito santo state, with an altitude of 160 m a.s.l., latitude 19°48’20” s and longitude 40°40’32” w. according to köppen’s classification, the region presents a cwb climate type (temperate oceanic climates/tropical altitude climate), with an average annual temperature of 24.6ºc and annual precipitation ranging between 700 and 1,200 mm. the plant nursery where the experiment was carried out has a 50% shading screen. a randomized block design (rbd) with four replicates in a 4x2 factorial scheme was used, with four doses of b. decumbens extract (0, 50, 75 and 100%) and two application methods (edaphic application or foliar sprays). the block was used to control the effect of seedling size. the experimental unit consisted of a pot containing one plant, with a total of 32 experimental units. capsicum frutescens plants were propagated by seeds and germinated in expanded polystyrene trays with 200 cells, each one with a volume of 18 cm3. two seeds were sown per cell. following germination, plants were thinned to one plant per cell. when the seedlings had two pairs of leaves, they were transplanted to 1.5 l polyethylene pots. the substrate used in the pots was a mixture of the commercial substrate plantmax® and coffee straw, at a 2:1 ratio. in the substrate mixture the chemical fertilizers simple superphosphate and potassium chloride were added at doses of 2.5 g l-1 and 0.8 g l-1, respectively. sprinkler irrigation was performed daily in order to reach the field capacity of the substrate in all treatments. the pepper plants were fertilized during the experiment with the mineral fertilizer npk 04-30-10, and the fertilizer was previously diluted in water and applied through fertigation. to prepare the aqueous extract, b. decumbens young leaves were grounded with water in a 1:2 ratio (w/w) in an industrial blender (lc6, skymsen, brusque, brazil). the obtained mixture was sieved and then applied to the plants. thus, 0% represents the control (water) and 100% represents the undiluted extract. a sample of b. decumbens young leaves was chopped and dried in a forced air circulation oven (sl-102/1152, solab, https://www.castellmaq.com.br/skymsen-m45/ 55krause, merlo meneghelli, merlo meneghelli, nei matiello, and ferreira nascimento: effect of aqueous extracts of brachiaria decumbens on the development of ornamental pepper piracicaba, brazil) at 70°c for 72 h. after dried, the sample was sent to the laboratory of agronomic and environmental analysis-fullin, linhares-es, brazil, for the determination of macro-and micronutrient concentration. the application of the aqueous extract started at 21 d after transplanting (dat), in which four applications were performed fortnightly. for the foliar sprays, each leaf was sprayed until runoff using a sprayer directed to both leaf surfaces. the edaphic application was performed by pouring 250 ml of the aqueous extract per pot. the commercial stage of pepper plants for sale was defined when fruit color was purplish or reddish in more than 50% of their surface. at this stage, plant height (ph), leaf number (ln), fruit number (fn), leaf area (la), fruit dry mass (fdm), root dry mass (rdm) shoot dry mass (sdm) and total dry mass (tdm) were determined. the number of days to f lowering (dtf), i.e. the period between transplanting and f lowering, was also determined. afterward, a metal cylinder was used to cut leaf circles that were weighed in an analytical balance (auw220, shimadzu, barueri, brazil) and the leaf area was indirectly estimated through a rule of three. to obtain the fdm, rdm, sdm, and tdm, the shoot and root of each plant were cut, washed and dried in a forced-air circulation oven at 65ºc until reaching constant weight. after dried, the plant material was weighed in an analytical balance. the tdm comprises the fruit, leaf, root and stem dry masses. data were subjected to tests of normality (lilliefors) and homocedasticity (bartlett), in order to verify the analysis of variance assumptions. the data that did not meet the assumptions were transformed into logarithm or square root. the variables that met the assumptions were submitted to analysis of variance. for the “application method” factor the result of the analysis of variance was conclusive (only two levels for each one). for the “extract doses” factor, in the case of its significant effect, the decomposition of its degrees of freedom in regression by orthogonal polynomials was performed. for all procedures, a p<0.05 was adopted. all statistical analyzes were performed using the assistat 7.7 (silva and azevedo, 2016) and sisvar 5.6 (ferreira, 2011) software. results and discussion according to the results of the analysis of b. decumbens leaves used to prepare the aqueous extract, it can be observed that the leaves show high contents of nutrients, mainly nitrogen and potassium, thus, contributing to the development of pepper plants (tab. 1). table 1. nutritional composition of the brachiaria decumbens leaves used in the aqueous extract. macronutrients (g kg-1) micronutrients (mg kg-1) n p k ca mg s fe zn cu mn b 30.38 2.87 26.88 3.68 2.81 3.07 88.00 45.00 8.00 212.00 14.00 there was a significant interaction (p<0.05) between the application method and the b. decumbens extract doses for the variables number of days to f lowering, plant height, leaf number, leaf area, fruit dry mass, shoot dry mass and total dry mass, which means that the behavior of the levels of one factor was different when the levels of the other factor changed. there was no significant effect of the interaction on the number of fruits and root dry mass. in this case, the brachiaria extract doses and the application methods act independently for the fruit number and root dry mass. regarding the isolated effect of the application methods, it was observed that the pepper plants presented higher fruit number and root dry mass values with edaphic applications of b. decumbens extract (tab. 2). pepper fruits are one of the features that most attract the consumers’ attention at the time of purchase (neitzke et al., 2010), so it is of interest that the plants present a great number of fruits. table 2. fruit number and root dry mass of capsicum frutescens as a function of edaphic application or foliar sprays of brachiaria decumbens aqueous extract. application method p value edaphic foliar fruit number 7.81 a 4.08 b 0.0019 root dry mass (g) 5.82 a 2.66 b < 0.0001 means followed by different letters differ from each other according to the f test (p<0.05). the superior result observed for the edaphic application, a fertigation-like method, may be associated with the amount of nutrients and compounds absorbed by the plants. when evaluating the performance of second harvest corn subjected to different nitrogen doses, biscaro et al. (2011) observed that the fertilization via edaphic application is more efficient than the foliar sprays, even when lower doses are applied. although the absorption of foliar sprays of b. decumbens extract is faster and more efficient, the exclusive use of this method is not the most indicated since the amount absorbed is not sufficient for the adequate development of pepper plants. 56 agron. colomb. 38(1) 2020 regarding the isolated effect of the b. decumbens extract doses, the best results for fruit number (9.18) and root dry mass (5.59 g) were obtained at 100% (fig. 1a-b). the best performance of pepper plants regarding the number of fruits and root dry mass observed at the concentration of 100% probably occurred due to the amount of nutrients and chemical compounds present in the b. decumbens extract, showing that lower doses were not enough to promote such expressive results. when applying pinus extract on the initial development stages of soy plants, faria et al. (2009) reported that the greatest dose (2 kg l-1) provided higher hypocotyl and radicle length, emphasizing the importance of using larger doses. for the variables days for f lowering, plant height, leaf number, leaf area, fruit dry mass, shoot dry mass, and total dry mass, the interaction between the factors application method and doses of extract was significant (p≤0.05) and the obtained results are shown in figures 2a-h. when considering the interaction between the application method and the b. decumbens extract doses, the edaphic application showed a linear behavior (fig. 2a-h). the foliar sprays for the variables number of days to f lowering and shoot dry mass showed a linear behavior; for the variable leaf area, there was quadratic behavior, and for the other variables there was no adjustment to the different polynomials (fig. 2a-h). figure 2a shows that the number of days to f lowering (dtf) decreased as the doses of b. decumbens extract increased regardless of the application method. the best results of dtf (50.01 d) were registered when edaphic applications of b. decumbens extract at 100% were performed, with f lowering occurring 50 d after transplanting into the pot. on the other hand, the treatment containing 0% (control) of b. decumbens aqueous extract presented the worst results, registering 108.42 and 132.2 d to f lowering, when the aqueous extract was applied by edaphic and foliar sprays, respectively. the variable days to f lowering (dtf) is a measure of precocity and as such, it is of interest that it exhibits a reduction (do rêgo et al., 2012). oliveira (2012), studying the use of biofertilizers in the cultivation of capsicum baccatum var. pendulum, obtained a reduction of 6 d for f lowering when applying organic yeast composed of water, fresh cattle manure, green leaves, sugarcane candy, mb-4 rock powder, and yeast starter. regarding the variable plant height (ph), the foliar application of b. decumbens aqueous extract did not show a significant statistical difference as a function of the doses (fig. 2b). with edaphic applications, plant height increased with the augmentation of the extract doses, obtaining the highest value (51.76 cm) at 100% of b. decumbens aqueous extract. the higher efficiency of the edaphic application may be related to the greater absorption capacity of the roots when compared to leaves. the proper height of an ornamental pepper is determined by the size of its pot (veiling, 2019). small-sized pepper varieties are desirable for potting. peppers that exceed the required size for potting can be cultivated in functional gardens, destined to spice, medicinal and aromatic plants (neitzke et al., 2010). the best results obtained with increased doses of the extract may be related to the macro and micronutrients available in the b. decumbens leaves (tab. 1) as well as growth-promoting compounds such as auxins. once available in liquid form and in favorable amounts, the active compounds act rapidly in the plant metabolism, improving plant growth and development (weckner et al., 2018). according to araújo et al. (2007), organic fertilization with fresh cattle r2 = 69.47%; p<0.001 fn = 2.58 + 0.066x r2 = 84.48%; p=0.003 rdm = 2.986 + 0.026x r oo t d ry m as s (g ) doses of brachiaria decumbens extract (%) fr ui t n um be r doses of brachiaria decumbens extract (%) a b 0 25 50 75 100 0 2 4 6 8 10 0 4.0 3.5 3.0 2.5 4.5 5.0 5.5 6.0 0 25 50 75 100 figure 1. (a) fruit number and (b) root dry mass of ornamental pepper subjected to different doses of brachiaria decumbens aqueous extract. fn: fruit number, rdm: root dry mass. 57krause, merlo meneghelli, merlo meneghelli, nei matiello, and ferreira nascimento: effect of aqueous extracts of brachiaria decumbens on the development of ornamental pepper ph (fs) = ns ph (ed) = 36.76 + 0.15x r2 = 88.11%; p=0.001 dtf (fs) = 132.35 0.15x r2 = 40.83%; p=0.047 dtf (ed) = 109.01 0.59x r2 = 84.61%; p<0.001 fdm (fs) = ns fdm (ed) = 2.39 + 0.259x r2 = 95.73%; p<0.001 tdm (fs) = ns tdm (ed) = 19.02 + 0.551x r2 = 99.45%; p = 0.001 ln (fs) = ns ln (ed) = 25.25 + 0.44x r2 = 86.31%; p<0.001 la (fs) = 515.35 + 1.02x 0.017x2 r2 = 69.91%; p=0.008 la (ed) = 422.99 + 5.17x r2 = 88.08%; p=0.001 sdm (fs) = 18.261 0.024x r2 = 82.79%; p<0.001 sdm (ed) = 13.304 + 0.248x r2 = 84.66%; p<0.001 to ta l d ry m as s (g ) doses of brachiaria decumbens extract (%) g 0 25 50 75 100 0 50 40 30 20 10 60 70 80 90 s ho ot d ry m as s (g ) doses of brachiaria decumbens extract (%) fr ui t d ry m as s (g ) doses of brachiaria decumbens extract (%) e f 0 25 50 75 100 0 15 10 5 20 25 30 35 0 25 20 15 10 30 35 40 45 0 25 50 75 100 le af a re a (c m 2 ) doses of brachiaria decumbens extract (%) le af n um be r doses of brachiaria decumbens extract (%) c d 0 25 50 75 100 0 40 30 20 50 60 70 80 0 700 600 500 400 300 800 900 1000 1100 0 25 50 75 100 p la nt h ei gh t ( cm ) doses of brachiaria decumbens extract (%) n um be r of d ay s to fl ow er in g doses of brachiaria decumbens extract (%) a b 0 25 50 75 100 0 60 40 80 100 120 140 0 40 36 44 48 52 56 0 25 50 75 100 figure 2. (a) number of days to flowering, (b) plant height, (c) leaf number, (d) leaf area, (e) fruit dry mass, (f) shoot dry mass, and (g) total dry mass in function of edaphic application or foliar spray of brachiaria decumbens aqueous extract. ed: edaphic application, fs: foliar spray, ns: not significant, dtf: number of days to flowering, ph: plant height, ln: leaf number, la: leaf area, fdm: fruit dry mass, sdm: shoot dry mass, tdm: total dry mass. 58 agron. colomb. 38(1) 2020 manure, applied solo or associated with organic matter, is a great alternative to promote the growth of sweet pepper (capsicum annum). edaphic applications of increasing doses of the brachiaria aqueous extract promoted an increase in the leaf number (fig. 2c). at the 100% dose, the pepper plants showed 69.25 leaves, an increase of 174.26% when compared to the 0% dose. when applied via foliar spray, there was no significant difference between the treatments. the leaves are an important feature of ornamental peppers. a high number of leaves provides dense foliage and the green leaves contrast with the diversity of fruits color, which makes ornamental peppers more appealing. the high potassium content (tab. 1) in 100% of brachiaria aqueous extract probably inf luenced the increase in leaf number, since potassium fertilization is essential to photosynthesis process. corroborating the results found in the present study, barcelos et al. (2015) registered increased chlorophyll content in pepper pout plants with the augment of potassium doses. it can be observed that edaphic applications showed better results when compared to the foliar sprays (fig. 2d). when the edaphic application of the b. decumbens extract was performed, the leaf area increased with increasing doses. this aqueous extract at 100% was considered the best dose, providing 939.99 cm2 of leaf area. on the other hand, for the foliar sprays, the highest la value (531.14 cm2) was obtained at a dose of 30%, and then it decreased with increasing doses. according to larcher (2000) and hachmann et al. (2014), the larger the leaf area, the greater the active photosynthetic surface available and, therefore, the greater photoassimilate production available for fruit development. when the edaphic application of the extract was performed, increased fruit dry mass (fdm) was observed as the doses increased (fig. 2e). the best result was obtained at 100%, with 28.29 g of fruit dry mass, whereas 2.65 g was registered for plants that were not treated with b. decumbens extract. therefore, the application of brachiaria extract at 100% dosage promoted, approximately, a 1,000% increase for this variable. plants sprayed with the extract did not show any significant statistical difference for the fruit dry mass. the fruit dry mass is an important factor for pepper growers since fruits can be used to produce paprika powder. again, such results may be associated with the presence of potassium in b. decumbens leaves (tab. 1), a key nutrient for fruit development. the essential mineral nutrients present in fertilizers have many functions in plant metabolism. when available in optimum concentrations, potassium exerts essential activity in the synthesis of proteins, carbohydrates, sugars, organic acids, and other compounds, being fundamental to fruit production and quality (gonçalves et al., 2008). when evaluating the effect of biofertilizer doses (0 to 120 m3 ha-1) on two sweet pepper cultivars (amanda and rubia), sediyama et al. (2014) verified an increase in productivity as the doses increased, mainly due to a nutritional state improvement, provided especially by higher leaf contents of n, b, and zn. according to oliveira (2012), different types of biofertilizers promoted a significant increase in fruit mass in relation to n-p-k fertilization. an increase in shoot dry mass (sdm) was observed with increasing doses of brachiaria extract via edaphic application and a decrease in shoot dry mass for foliar spray (fig. 2f). when evaluating the application of a biofertilizer via foliar spray in hybrid sweet pepper, freitas et al. (2011) registered a decrease in the values of the characteristics evaluated when the plants were subjected to higher doses. edaphic application of increasing doses of the b. decumbens aqueous extract provided an increase in total dry mass (tdm) (fig. 2g). at an extract dose of 100%, the highest total dry mass (74.12 g) was obtained, which represents a 278.74% increase when compared to the dose of 0% (19.57 g). when evaluating the nutritional status and productivity of sweet pepper fertilized with swine biofertilizer, sediyama et al. (2014) registered the best results when higher doses were applied. the results obtained in the present study may be associated with the presence of nutrients and other compounds in b. decumbens leaves. large amounts of auxins and phenolic compounds have been reported in cyperus rotundus l. extracts, a plant that shows characteristics of aggressiveness similar to brachiaria, once it adapts to various soil and climate conditions and excels over other plants (rezende et al., 2013). auxin regulates various growth and developmental processes throughout the life cycle of plants, such as cell division, cell expansion and cell fate (salehin et al., 2015). from this perspective, the best results found with the application of b. decumbens extract may also be related to the high levels of auxin present, which promoted better plant development, which is evidenced by the reduction of days to f lowering and higher plant height, leaf number, leaf area, and dry mass. the application of brachiaria extract can be an accessible alternative in the cultivation of ornamental potted pepper. 59krause, merlo meneghelli, merlo meneghelli, nei matiello, and ferreira nascimento: effect of aqueous extracts of brachiaria decumbens on the development of ornamental pepper this aqueous extract can be used to promote plant growth with great potential to be tested for its efficiency in other crops. conclusions brachiaria decumbens extract application reduces the number of days to f lowering in pepper, making it possible to anticipate its commercialization. in addition, it promotes better development of pepper plants, evidenced by higher plant height, leaf number, leaf area, and dry mass. the edaphic application of b. decumbens extract promotes better results when compared to the foliar sprays. the edaphic application of b. decumbens extract at 100% dosage is recommended for promoting the best development of ornamental pepper plants. literature cited araújo, e.n., a.p. oliveira, l.f. cavalcante, w.e. pereira, n.m. brito, c.d.l. neves, and e.e. silva. 2007. produção de pimentão adubado com esterco bovino e biofertilizante. rev. brasil. engen. agríc. ambiental 11(5), 466470. doi: 10.1590/ s1415-43662007000500003 barcelos, m.n., e. marques da silva, and w. itamar-maruyama. 2015. produção de pimenta biquinho submetido a diferentes doses de potássio. congresso técnico científico da engenharia e da agronomia contecc. 2015 september 15-18; fortaleza, brazil. biscaro, g.a., a.v.a. motomiya, r. ranzi, m.a.b. vaz, e.a.f. prado, and b.l.r. silveira. 2011. desempenho do milho safrinha irrigado submetido a diferentes doses de nitrogênio via solo e foliar. agrarian 4(11), 10-19. do rêgo, e.r., f.l.g. fortunato, m.f. nascimento, n.f.f. nascimento, m.m. do rêgo, and f.l. finger. 2012. inheritance for earliness in ornamental peppers (capsicum annuum). acta hortic. 961, 405-4010. doi: 10.17660/actahortic.2012.961.53 do rêgo, e.r. and m.m. do rêgo. 2016. genetics and breeding of chilli pepper capsicum spp. pp. 57-80. in: do rêgo, e.r., m.m. do rêgo, and f.l. finger (eds.). production and breeding of chilli peppers (capsicum spp). springer international publishing, switzerland. doi: 10.1007/978-3-319-06532-8_4 faria, t.m., f.g. gomes júnior, m.e.d. sá, and a.m.r. cassiolato. 2009. efeitos alelopáticos de extratos vegetais na germinação, colonização micorrízica e crescimento inicial de milho, soja e feijão. rev. brasil. ciên. solo 33(6), 1625-1633. doi: 10.1590/ s0100-06832009000600011 ferreira, d.f. 2011. sisvar: a computer statistical analysis system. ciênc. agrotecnol. 35(6), 1039-1042. doi: 10.1590/ s1413-70542011000600001  freitas, b.v., s.f. silva, d.l. araújo, k.c. silva, and j.g.r. santos. 2011. aplicação de biofertilizante em plantas soca de variedade híbrida de pimentão. rev. verde agroecol. desenvolv. sustent. 6(5), 182-188. gonçalves, e.o., h.n. paiva, j.c.l. neves, and j.m. gomes. 2008. crescimento de mudas de angico-vermelho (anadenanthera macrocarpa (benth.) brenan) sobre diferentes doses de macronutrientes. rev. árvore 32(6), 1029-1040. doi: 10.1590/ s0100-67622008000600008  hachmann, t.l., m.m. echer, g.m. dalastra, e.s. vasconcelos, and v.f. guimarães. 2014. tomato cultivation under different spacing and different levels of defoliation of basal leaves. bragantia 73(4), 399-406. doi: 10.1590/1678-4499.0163 kobayashi, a. and h. kato-noguchi. 2015. phytotoxic substance with allelopathic activity in brachiaria decumbens. nat. prod. commun. 10(5), 761-763. doi: 10.1177/1934578x1501000515 larcher, w. 2000. ecofisiologia vegetal. rima, são carlos, brazil. monteiro, l.c., j.r. verzignassi, s.c.l. barrios, c.b. valle, c.d. fernandes, g.l. benteo, and c.b. libório. 2016. brachiaria decumbens intraspecific hybrids: characterization and selection for seed production.  j. seed sci. 38(1), 62-67. doi: 10.1590/2317-1545v38n1152223 nascimento, n.f.f., m.f. nascimento, e.r. rêgo, r.m.c. santos, c.h. bruckner, f. l. finger, and m.m. rêgo. 2013. flower color variability in double and three-way hybrids of ornamental peppers. acta hortic. 1000, 457-464. doi: 10.17660/ actahortic.2013.1000.64 neitzke, r.s., r.l. barbieri, w.f. rodrigues, i.v. correa, and f.i.f. carvalho. 2010. dissimilaridade genética entre acessos de pimenta com potencial ornamental. hortic. bras. 28(4), 47-53. doi: 10.1590/s0102-05362010000100009 neitzke, r.s., s.z. fischer, r. barbieri, and r. treptow. 2016. pimentas ornamentais: aceitação e preferências do público consumidor.  hortic. bras. 34(1), 102-109. doi: 10.1590/ s0102-053620160000100015  oliveira, j.r. 2012. uso de biofertilizantes na produção de pimenta dedo de moça. msc thesis, universidade federal do piauí, teresina, brazil. oliveira, s.g., f.p.g. bonfim, l.f. alves, i.b. marques, and e.o. araújo. 2018. alelopatia de capim-cidreira na germinação, vigor de sementes e no desenvolvimento inicial do tomatecereja. cad. ciênc. agrá. 10(1), 07-12. rezende, f.p.f., k.c. zuffellato-ribas, and h.s. koehler. 2013. aplicação de extratos de folhas e tubérbulos de cyperus rotundus l. e de auxinas sintéticas na estaquia caulinar de duranta repens l. rev. bras. plantas med. 15(4), 639-645. doi: 10.1590/ s1516-05722013000500003 rodrigues, a.p.d.a.c., v.a. laura, s.r. pereira, and c. deiss. 2012. alelopatia de duas espécies de braquiária em sementes de três espécies de estilosantes. ciênc. rural 42(10), 1758-1763. doi: 10.1590/s0103-84782012001000007 salehin, m., r. bagchi, and m. estelle. 2015. scftir1/afb-based auxin perception: mechanism and role in plant growth and development. plant cell 27(1), 9-19. doi: 10.1105/tpc.114.133744 schandry, n. and c. becker. 2019. allelopathic plants: models for studying plant-interkingdom interactions. trends plant sci. 25(2) 176-185. doi: 10.1016/j.tplants.2019.11.004 sediyama, m.a.n., m.r. santos, s.m. vidigal, c.l.o. pinto, and l.l. jacob. 2014. nutrição e produtividade de plantas de pimentão colorido, adubadas com biofertilizante de suíno. rev. brasil. eng. agríc. ambi. 18(6), 588-594. doi: 10.1590/ s1415-43662014000600004 60 agron. colomb. 38(1) 2020 silva, f.a.s. and c.a.v. azevedo. 2016. the assistat software version 7.7 and its use in the analysis of experimental data. afric. j. agric. res. 11(39), 3733-3740. doi: 10.5897/ajar2016.11522 taiz, l. and e. zeiger. 2013. fisiologia vegetal. artmed, porto alegre, brazil. veiling holambra. 2019. criteria for classification of ornamental pepper. url: http://veiling.com.br/uploads/padrao_qualidade/ criterios/pimenta-ornamental-po.pdf (accessed 22 march 2019). weckner, f.c., m.c.c. campos, b.c. mantovanelli, and j.m. cunha. 2018. efeito da aplicação de biofertilizantes à base de esterco bovino fresco no crescimento de pimenta de cheiro (capsicum chinense jacq.). revista da universade vale do rio verde 16(1), 1-10. doi: 10.5892/ruvrd.v16i1.4334 evaluation of β-glucan content, viscosity, soluble dietary fiber and processing effect in grains of ecuadorian barley genotypes received for publication: 1 january, 2019. accepted for publication: 20 november, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.77101 1 departamento de nutrición y calidad, estación experimental santa catalina, iniap, mejia (ecuador). 2 programa de cereales, estación experimental santa catalina, iniap, mejia (ecuador). 3 programa de cereales, estación experimental santa catalina, iniap, mejia (ecuador) (until january 2016). 4 sustainable seed systems lab, department of crop and soil sciences, washington state university, pullman, wa (usa). * corresponding author: elena.villacres@iniap.gob.ec agronomía colombiana 37(3), 323-330, 2019 abstract resumen we analyzed seventy barley accessions from ecuador to determine the content of mixed-linkage β-glucan in seeds. twelve of these materials showed a higher content than the population average 2.10% (w/w), and they were chosen to determine the relationship among β-glucan, viscosity and dietary fiber as well as the effect of scarification, cooking, roasting and malting on its content. in the 12 accessions, the content of β-glucan showed a high degree of correlation (r=0.86) with soluble dietary fiber but a low correlation with viscosity (r=-0.17). in most accessions, β-glucan increased in roasted or scarified grains. the roasting process increased the content by 35.51% (w/w) and scarification by 26.53% (w/w). cooking decreased content by 39.92% and malting by 77.90%. the megazyme kit was used to determine the content of (1→3) (1→4)-β-d-glucan (mixed-linkage). results of this study show that ecuadorian barley genotypes with a β-glucan content greater than 2.1% are suitable for human consumption and those with a lower value than 2.1% are suitable for the beer industry. setenta accesiones de cebada provenientes de ecuador se analizaron para determinar el contenido de β-glucano en semillas. doce de estos materiales presentaron un contenido superior a la media poblacional 2.10% (w/w) y fueron seleccionados para determinar la relación del β-glucano con la viscosidad y la fibra dietética, así como el efecto de la escarificación, cocción, tostado y malteo en su contenido. en las 12 accesiones el contenido de β-glucano presentó un alto grado de correlación (r=0.86) con la fibra dietética soluble pero baja correlación con la viscosidad (r=-0.17). en la mayoría de accesiones el β-glucano aumentó en los granos tostados o escarificados. el proceso de tostado incrementó el contenido en 35.51% (w/w) y la escarificación en 26.53% (w/w). la cocción disminuyó el contenido en 39.92% y el malteo en 77.90%. se utilizó el kit megazyme para determinar el contenido de (1→3) (1→4)-β-dglucano (mixed-linkage). resultados de este estudio muestran que los genotipos de cebada ecuatoriana con un contenido de β-glucano mayor a 2.10% son adecuados para la alimentación humana y aquellos con menor valor al indicado son adecuados para la industria cervecera. key words: cooking, scarification, germination, malting, roasting. palabras clave: cocción, escarificación, germinación, malteo, tostado. evaluation of β-glucan content, viscosity, soluble dietary fiber and processing effect in grains of ecuadorian barley genotypes evaluación del contenido del β-glucano, viscosidad, fibra dietética soluble y efecto del procesamiento en granos de genotipos de cebada ecuatoriana elena villacrés1*, diego campaña2, javier garófalo2, esteban falconí3, maría quelal1, janet matanguihan4, and kevin murphy4 introduction cereals including barley (hordeum vulgare l.) are the most widely consumed food group in the world, particularly in developing countries, due to their low cost and high energy content (lópez et al., 2008). indigenous groups of the interandean region of ecuador have cultivated barley as far back as the third quarter of the sixteenth century. barley was quickly accepted among the indigenous people of the sierra and, although they had very good native crops, the barley grain was planted for use as food and for brewing (patiño, 1963). most of the barley grain is used for human consumption, including traditional machica (toasted and ground barley f lour) to make coladas (beverages) and pinol (a traditional hot drink of ecuador made from a mixture of machica, panela and some sweet species), f lour and baked bread, and as grain for preparing soups and desserts. in addition, barley is used in the malting industry for brewing and to a lesser extent as fodder for cattle (villacrés, 2008). barley is an important source of vitamins, minerals, proteins, antioxidants and dietary fiber (baik and ullrich, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 324 agron. colomb. 37(3) 2019 2008; havrlentová et al., 2011). dietary fibers in cereals are complex carbohydrates with ten or more monomeric units. these fibers are cellulose, hemicellulose, pectin, and β-glucans, among other compounds, and their structural differences determine their physical, chemical and physiological properties (fao, 2010). β-glucans constitute approximately 75% of the cell wall of the endosperm of the barley grain (sarwar et al., 2013). the structure of β-glucan has a significant impact on human health, specifically its effect of lowering total cholesterol and reducing the risk of cardiovascular diseases (havrlentová et al., 2011). β-glucan has been shown to reduce postprandial glucose by increasing the viscosity in the upper digestive tract and providing a feeling of satiety sooner. a balanced diet rich in dietary fiber provides immense benefits to cardiovascular health, reducing between 10-20% the low-density lipoproteins (ldl). in addition, the rheological properties of β-glucans have promoted dietary fiber incorporation into different food with the aim of improving the stability, texture and shelf life of food products (wood, 2007; alminger and eklund-jonsson, 2008; regand et al., 2011; pizarro et al., 2014). the objectives of this study were to measure the β-glucan content of accessions in the seeds of ecuadorian elite barley collection of the instituto nacional de investigaciones agropecuarias (iniap), guide the use of accessions, establish the relationship among β-glucan, viscosity and dietary fiber and determine the effect of several industrial processes on β-glucan content. materials and methods plant material and raw sample processing this research was conducted at the santa catalina research station in the laboratories of the nutrition and quality department of iniap, ecuador. initial characterizations were based on the β-glucan content of seventy barley accessions from elite lines and varieties of yield trials grown in 2017 at santa catalina research station. a complete block design was applied with three replicates. one sample of each repetition was taken for the analysis (supplementary material 1) for a total of 70 materials. the grains were ground in an analytical mill (retsch zn 200®, hann, germany) with a 42-mesh sieve (355 µm) to obtain a homogeneous powder. to express the results on a dry basis, the moisture content of the f lour was determined by weight difference drying. β-glucan analysis the megazyme kit (megazyme international, ireland) was used specifically for the mixed-linkage (1→3) (1→4)-β-dglucan assay. this enzyme assay allows for the direct analysis of β-glucan in raw and cooked f lour slurries in which the fine particles are suspended and hydrated in a buffer solution at ph 6.5 (doehlert et al., 1997). the suspension was incubated with a lichenase enzyme to depolymerize into tri-, tetra-, and higher degree oligosaccharides, which were then hydrolyzed to glucose using β-d-glucosidase. the d-glucose produced was quantified using the reagent glucose/oxidase/peroxidase (mcclear and glennie-holmes, 1985). three replicates from each sample were analyzed in a completely randomized design (crd) using anova with the statistical software infostat (di rienzo et al., 2015). the lsd (0.05) test was used to perform means separation. viscosity determination viscosity was determined using a cannon frenskey glass capillary viscometer following the method by alvarado and aguilera (2001). soluble dietary fiber quantification the soluble dietary fiber was quantified using a modified method 991.42 and method 993.19 of aoac (aoac, 1995). the modification consisted in the dispersion of the sample in a ph 7.4 phosphate buffer and the addition of bile and pancreatic enzymes. an anova was conducted to analyze the data which was organized under a completely randomized design (crd) using infostat (di rienzo et al., 2015). an lsd test (0.05) was applied to conduct means separation. twelve accessions with a β-glucan content greater than 2.48 were selected for further assays to determine viscosity, soluble dietary fiber, and the effect of four industrial processes on β-glucan content. effect of processing on β-glucan content of grain twelve barley accessions with high β-glucan content in the initial tests were further analyzed to determine the effect on the β-glucan content of four different industrial food processes listed here: scarification, roasting, cooking, and malting. one kilogram of grain was scarified in a strongscott 07810 abrasive system (strong-scott, minnesota, usa) for 1 min. a second set of grains (1 kg) was roasted in a barber colman, 471 p model oven (rockford, illinois, usa) at 120°c for 10 min at a speed of 10 rpm. a third set of grains (1 kg) was cooked in an open pot using an electric stovetop at 91°c for 40 min, maintaining a grain:water ratio of 1:3. at the end of the set time, the cooking water was removed and the grain was dried in an oven (memmert, schwabach, germany) at 60oc for 5 h. a fourth set of grains (1 kg) was malted, a process which includes soaking the grains in water at 16°c for 12 h, then draining the water and allowing the grains to germinate in a barbercolman oven (rockford, illinois, usa) at 90% humidity at 16°c for 72 h. at this point in the malting process, the 325villacrés, campaña, garófalo, falconí, quelal, matanguihan, and murphy: evaluation of β-glucan content, viscosity, soluble dietary fiber and processing effect in ecuadorian barley genotypes grains were dried in a barber-colman dryer to stop the germination process. after processing, the grains were milled and analyzed for β-glucan content, with the results expressed as a percentage of sample dry weight. there were three replicates per treatment, and the data were analyzed in a completely randomized design (crd) with factorial structure (axb) using infostat (di rienzo et al., 2015). an lsd (0.05) test was conducted for the means separation of significant factors. results and discussion β-glucan content in seventy accessions of raw barley barley accessions showed significant variability in β-glucan content with mean values from 0.38% to 3.74% (w/w) (supplementary material 1). twenty-eight of the accessions had a β-glucan content which ranged from 1.82% to 2.30% (w/w) and 86% of the evaluated accessions had β-glucan content below 2.78% (fig. 1). the accessions with a β-glucan content lower than 2.10% (w/w) have the potential to be used in the brewing industry and in the animal feed industry for monogastric animals. in studies with chickens and rats, the main deleterious component of barley grain is the hydrocolloidal β-d-glucan. probably because of the increase in the viscosity of the intestinal contents this causes poor performance for chicks (griffey et al., 2010). β-glucans decreases the activity of endogenous enzymes, alters intestinal morphology and modifies microf lora composition and activity, reducing nutrient digestion and absorption and increasing the susceptibility to disease (jacob and pescatore, 2014). the β-glucan contents of the remaining 32 cultivars and accessions were higher than 2.10% (w/w). those in the range of 2% 4% (w/w) can be used for animal feed, while those with β-glucan content higher than 3% can be used for human consumption, either consumed directly as cooked or roasted grain or processed as ingredients for different food products. barley accessions with high β-glucan content can also be used as raw material for obtaining soluble dietary fiber (sdf) to enrich different foods. barley bran, which is rich in β-glucan, can be incorporated into oriental noodles and pasta products. consumption of cereal fiber, such as that from barley, has been shown to have an effect on cardiovascular health by reducing low-density lipoprotein (ldl) cholesterol by about 10-20%. in addition, cereal fiber helps to reduce blood glucose levels and provides a greater sense of satiety (wood, 2007). based on the low β-glucan content, the following varieties are used as checks for malted barley accessions: metcalfe, scarlett, clipper and harrington. according to this, accessions with β-glucan content of 2.10% (w/w) or lower are appropriate for the brewing industry, since high levels of β-glucan in a malt means incomplete cell wall degradation, diminished mobilization of starch and proteins for hydrolysis, and lower malt extract values, hence, less available nutrients for fermentation during brewing. moreover, β-glucans, in association with polyphenols, proteins and other polysaccharides, can be components of chill hazes, which form during beer storage and give the first visual impression to the consumer of beer quality (jadhav et al., 1998). the amount and molecular weight of β-glucans in malt affects the viscosity of must and beer. barley β-glucans also negatively inf luence turbidity in beer (speers et al., 2005). 3 7 20 28 2 3 7 4% 14% 43% 83% 86% 90% 100% fr eq ue nc y % β-glucan 0 5 10 15 20 25 30 0.86 1.34 1.82 2.30 2.78 3.26 3.74 0% 20% 40% 60% 80% 100% r el at iv e fr eq ue nc y figure 1. histogram of frequencies of β-glucan percentage in 70 barley accessions. there were no significant differences when hulled barley accessions were compared to hulless barley accessions for β-glucan content. no statistical differences were found for β-glucan content in the 27 two-row accessions with relation to the 43 six-row accessions with mean values of 2.0% and 1.9% (w/w), respectively. the barley accessions with the highest β-glucan content were iniap-guaranga and barley breeding lines cd-09-009 and cm-09-007 with β-glucan contents of 3.74% (w/w), 3.72% (w/w) and 3.63% (w/w), respectively. β-glucan, viscosity and soluble dietary fiber in selected barley cultivars the twelve accessions with the highest β-glucan content were selected for further assays to determine viscosity, soluble dietary fiber, and the effect of four industrial processes on β-glucan content. the correlation coefficient showed a low dependence of the β-glucan content on viscosity (fig. 2), suggesting that 326 agron. colomb. 37(3) 2019 in addition to β-glucan, viscosity is also affected by other components. these results are similar to those reported by knutsen and holtekjølen (2007), who analyzed 16 barley cultivars from norway, canada and denmark and did not find significant differences in the β-glucan content. their results confirm that β-glucan is located mainly in the aleurone layer surrounding the endosperm, rather than in the grain husk (knutsen and holtekjølen, 2007). β-glucan content is inf luenced by genotypic and environmental factors (doehlert et al., 1997; jadhav et al., 1998), though the genetic background of barley is considered more important than environmental conditions as a determinant of the final β-glucan content of the grain (doehlert et al., 1997). both hulled and hulless (naked) barley have a higher percentage of fe, p, zn and k in their grains compared to the other cereals commonly grown in ecuador. however, the mineral concentration in hulled barley decreases by approximately 32% after the pearling process (villacrés and rivadeneira, 2005), suggesting that an emphasis on breeding hulless or naked types will be beneficial to the overall nutrition of people who consume barley. and pentosans (prentice, 2000). several studies indicate that the molecular structure and structural organization of β-glucan and arabinoxylan in oats and barley are important in determining their physical properties such as water solubility, viscosity (gelation) and digestibility (lazaridou and biliaderis, 2007; izydorczyk et al., 2008; skendi and biliaderis, 2016). this correspondence is due to the fact that β-glucans are the major components of the sdf in barley (yoon et al., 1995; bunzel et al., 2001; mudgil and barak, 2013). effect of processing on β-glucan content of grain the aqueous cooking of barley grains caused a decrease of 39.9% in the β-glucan content of the 12 accessions evaluated compared to the β-glucan content of raw grain (tab. 4). the accessions that had the greatest reduction compared to the raw grain were ch-09-011, cd-09-013, and cd-09-008, with a decrease of 58.5, 55.4 and 52.2%, respectively (fig. 2). this could be attributed to the solubility of β-glucan in hot water. in contrast, the grain roasting process increased β-glucan content by 35.5% compared to the raw grain (tab. 4). the accessions that showed a significant increase in β-glucan content with the roasting process were cd-09-013, cm-09-007 and ch-09-011, with a 60.9, 55.6 and 54.8% increase compared to the raw grain (fig. 2). roasting involves heat and mechanical shearing which may have affected the molecular and structural characteristics of β-glucans and their interaction with other barley components, thus having an impact on β-glucan content (lazaridou and biliaderis, 2007). the high temperatures during the roasting process may have also inhibited the activity of β-glucanases, so that β-glucan was not hydrolyzed and was present in higher concentrations (lazaridou and biliaderis, 2007). in the scarified or polished grain, the β-glucan content increased by 26.5% compared to the raw grain. three accessions (ch-09-006, iniap-cañicapa and cm-09007) showed a significant increase in β-glucan content in relation to the raw grain, with increases of 69.23, 48.49, and 46.01% (fig. 2). this effect could be due to the removal of the external peel adhering to the pericarp while retaining the outer cell layer where β-glucans are concentrated. regarding this, knutsen and holtekjølen (2007) and marconi et al. (2000) suggest that β-glucan content is not significantly affected by the polishing and scarifying process, though, in general, there could be an increase in the β-glucan content. additionally, abrasion removes the seed coat, the aleurone and subaleurone layers, and the germ, resulting in polished grain rich in starch, β-glucans and protein (jadhav et al., 1998). r² = 0.0282 r² = 0.7315 v is co si ty ( cp ) % beta-glucan % s d f %b vs. vis %b vs. %sdf 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 0 1 1 2 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 figure 2. β-glucan viscosity and soluble dietary fiber percentages in barley cultivars. the correlation coefficient demonstrated a lack of a positive relationship between the β-glucan content and viscosity. barley accessions with β-glucan content higher than 2.10% showed a high degree of correlation with soluble dietary fiber (sdf) concentration, suggesting that in addition to β-glucan, viscosity is also affected by other components. these can include arabinoxylans or pentosans which are not hydrolysed by β-glucanases (fig. 2). other authors indicate that water extracts of ground barley contain gums with low-molecular weight (about 200,000 d) β-d-glucans 327villacrés, campaña, garófalo, falconí, quelal, matanguihan, and murphy: evaluation of β-glucan content, viscosity, soluble dietary fiber and processing effect in ecuadorian barley genotypes the malting process decreased the β-glucan content by as much as 78.3% compared to the raw grain. the accessions that showed a greater reduction in β-glucan content due to the malting process were ch-09-012, iniap-guaranga, and ch-09-014, with a decrease of 93.71, 89.30 and 89.11% (tab. 4) (fig. 2), which can be attributed to the enzymatic activity during grain germination. the degradation of endosperm cell walls and the subsequent change in β-glucan levels during malting are largely related to the activity of β-glucanases, which depolymerize β-glucans and inf luence their reduction during the malting process (zhang et al., 2002). therefore, the content of β-glucan in the malted grain results from the initial content of each accession and the effect of the β-glucanases. however, the two characteristics have independent genetic effects. conclusions an analysis of β-glucan in 70 barley accessions showed variations between 0.38% and 3.74% (w/w). twelve of these materials had a β-glucan content greater than 2.10% (w/w) and were subjected to four industrial processes to determine their effect on the β-glucan content. this compound was increased in the grain by roasting and scarification, while cooking and malting caused a decrease in β-glucan content, helping to guide the use of the grain. thus, accessions with a content higher than 3% can be used for human consumption, either consumed directly as cooked or roasted grain, or processed as ingredients for various food products. accessions with a content of less than 2.10% have the potential to be used in the brewing and animal feed for monogastric animal industries. literature cited alminger, m. and c. eklund-jonsson, 2008. whole-grain cereal products based on a high-fibre barley or oat genotype lower post-prandial glucose and insulin responses in healthy humans. eur. j. nutr. 47, 294. doi: 10.1007/s00394-008-0724-9 alvarado, j. de d. and j.m. aguilera, 2001. métodos para medir propiedades físicas en industrias de alimentos. editorial acribia, zaragoza, spain. aoac. 1995. official methods of analysis of the association of official analytical chemists international. method 991.43. arlington, virginia, usa. baik, b.k. and s.e. ullrich. 2008. barley for food: characteristics, improvement, and renewed interest. j. cereal sci. 48, 233-242. doi: 10.1016/j.jcs.2008.02.002 bunzel, m., j. ralph, j.m. marita, r.d. hatfield, and h. steinhart. 2001. diferulates as structural components in soluble and insoluble cereal dietary fibre. j. sci. food agric. 81, 653-660. doi: 10.1002/jsfa.861 di rienzo, j., f. casanoves, m.g. balzarini, l. gonzález, a. julio, m. tablada, and c.w. robledo. 2015. infostat. infostat group, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de córdoba, argentina. doehlert, d.c., d. zhang, m.s. mcmullen, and w.r. moore. 1997. estimation of mixed linkage beta-glucan concentration in oat and barley from viscosity of whole grain f lour slurry. crop sci. 37, 235-238. fao. 2010. codex alimentarius. guidelines on nutrition labelling ca/gl 2-1985 as last amended 2010. rome. table 1. effect of industrial food processing on the β-glucan content of barley accessions. accession percentage β-glucan content of different accessions percentage loss or gain of β-glucans in relation to crude grain raw grain cooked roasted scarified malted cooked roasted scarified malted cd-09-008 3.12 ± 0.01 1.49 ± 0.10 4.07 ± 0.05 3.88 ± 0.26 0.88 ± 0.03 -52.24 30.45 24.36 -71.79 cd-09-009 3.72 ± 0.03 1.88 ± 0.16 4.53 ± 0.18 4.35 ± 0.12 1.15 ± 0.23 -49.46 21.77 16.94 -69.09 cd-09-013 3.4 5 ± 0.08 1.54 ± 0.14 5.55 ± 0.22 4.79 ± 0.62 0.42 ± 0.14 -55.36 60.87 38.84 -87.83 ch-09-006 2.60 ± 0.02 1.84 ± 0.18 3.73 ± 0.04 4.40 ± 0.08 1.09 ± 0.18 -29.23 43.46 69.23 -58.08 ch-09-009 3.00 ± 0.30 2.23 ± 0.59 3.25 ± 0.09 2.91 ± 0.38 1.16 ± 0.23 -25.67 8.33 -3.00 -61.33 ch-09-010 3.52 ± 0.01 1.73 ± 0.30 4.57 ± 0.56 3.72 ± 0.15 1.16 ± 0.03 -50.85 29.83 5.68 -67.05 ch-09-011 3.01 ± 0.41 1.25 ± 0.05 4.66 ± 0.38 4.15 ± 0.74 0.62 ± 0.49 -58.47 54.82 37.87 -79.40 ch-09-012 3.50 ± 0.35 3.00 ± 0.11 3.68 ± 0.35 3.03 ± 0.22 0.22 ± 0.10 -14.29 5.14 -13.43 -93.71 ch-09-014 2.48 ± 0.01 1.29 ± 0.16 3.51 ± 0.11 3.41 ± 0.38 0.27 ± 0.14 -47.98 41.53 37.50 -89.11 cm-09-007 3.63 ± 0.01 2.87 ± 0.18 5.65 ± 0.50 5.30 ± 0.20 0.75 ± 0.11 -20.94 55.65 46.01 -79.34 iniap cañicapa 3.30 ± 0.07 2.28 ± 0.02 4.42 ± 0.21 4.90 ± 0.18 0.37 ± 0.13 -30.91 33.94 48.48 -88.79 iniap guaranga 3.74 ± 0.02 2.11 ± 0.37 5.25 ± 0.10 4.11 ± 0.07 0.40 ± 0.08 -43.58 40.37 9.89 -89.30 mean ± sd 3.26 ± 0.42 1.96 ± 0.57 4.75 ± 1.51 4.15 ± 0.80 0.71 ± 0.30 -39.92 35.51 26.53 -77.90 328 agron. colomb. 37(3) 2019 griffey, c., w. brooks, m. kurantz, w. thomason, f. taylor, d. obert, r. moreau, r. flores, m. sohn, and k. hicks. 2010. grain composition of virginia winter barley and implications for use in feed, food, and biofuels production. j. cereal sci. 51, 41-49. doi: 10.1016/j.jcs.2009.09.004 hav rlentová, m., z . petru lá ková, a. burgárová, f. gago, a. hlinková, and e. šturdík. 2011. cereal β-glucans and their significance for the preparation of functional foods: a review. czech j. food sci. 29, 1-4. izydorczyk, m.s., t.l. chornick, f.g. paulley, n.m. edwards, and j.e. dexter. 2008. physicochemical properties of hull-less barley fibre-rich fractions varying in particle size and their potential as functional ingredients in two-layer f lat bread. food chem. 108, 561-570. doi: 10.1016/j.foodchem.2007.11.012 jacob, j.p. and a.j. pescatore. 2014. barley β-glucan in poultry diets. ann. transl. med. doi: 10.3978/j.issn.2305-5839.2014.01.02 jadhav, s.j., s.e. lutz, v.m. ghorpade, and d.k. salunkhe. 1998. barley: chemistry and value-added processing. crit. rev. food sci. 38, 123-171. doi: 10.1080/10408699891274183 knutsen, s.h. and a.k. holtekjølen. 2007. preparation and analysis of dietary fibre constituents in whole grain from hulled and hull-less barley. food chem. 102, 707-715. doi: 10.1016/j. foodchem.2006.06.006 lazaridou, a. and c.g. biliaderis. 2007. molecular aspects of cereal β-glucan functionality: physical properties, technological applications and physiological effects. j. cereal sci. 46, 101-118. doi: 10.1016/j.jcs.2007.05.003 lópez, e.c., j.j. ordaz, t.h. madrigal, j.a. morga, and r.b. hernández. 2008. composición química de cebadas cultivadas bajo diferentes condiciones de labranza en tres localidades del estado de hidalgo, méxico. bioagro 20, 201-208. marconi, e., m. graziano, and r. cubadda. 2000. composition and utilization of barley pearling by-products for making functional pastas rich in dietary fiber and β-glucans. cereal chem. 77, 133-139. doi: 10.1094/cchem.2000.77.2.133 mcclear, b.v. and m. glennie‐holmes. 1985. enzymic quantification of (1→3) (1→4)‐β‐d‐glucan in barley and malt. j.i. brewing 91, 285-295. doi: 10.1002/j.2050-0416.1985.tb04345.x mudgil, d. and s. barak. 2013. composition, properties and health benefits of indigestible carbohydrate polymers as dietary fiber: a review. int. j. biol. macromol. 61, 1-6. doi: 10.1016/j. ijbiomac.2013.06.044 patiño, v.m. 1963. plantas cultivadas y animales domésticos en américa equinoccial i: frutales. imprenta departamental, cali, colombia pizarro, s., a.m. ronco, and m. gotteland. 2014. β-glucanos: ¿qué tipos existen y cuáles son sus beneficios en la salud? rev. chil. nutr. 41, 439-446. doi: 10.4067/s0717-75182014000400014 prentice, n. 2000. brewers’ spent grain in high fiber muffins. baker’s digest 52(5), 22-23. regand, a., z. chowdhury, s.m. tosh, t.m. wolever, and p. wood. 2011. the molecular weight, solubility and viscosity of oat beta-glucan affect human glycemic response by modifying starch digestibility. food chem. 129, 297-304. doi: 10.1016/j. foodchem.2011.04.053 sarwar, m.h., m.f. sarwar, m. sarwar, n.a. qadri, and s. moghal. 2013. the importance of cereals (poaceae: gramineae) nutrition in human health: a review. j. cereals oilseeds 4, 32-35. doi: 10.5897/jco12.023 skendi, a. and c.g. biliaderis. 2016. gelation of wheat arabinoxylans in the presence of cu+2 and in aqueous mixtures with cereal β-glucans. food chem. 203, 267-275. doi: 10.1016/j. foodchem.2016.02.063 speers, r.a., y.l. jin, a.t. paulson, and r.j. stewart. 2005. los betaglucanos de cebada y su degradación durante el malteado y la fabricación de cerveza. cerveza y malta 168, 23-35. villacrés, e. 2008. la cebada: un cereal nutritivo (50 recetas para preparar). editorial grafistas, quito. villacrés, e. and m. rivadeneira. 2005. barley in ecuador: production, grain quality for consumption, and perspectives for improvement. pp. 127-137. in: grando, s. and h. gómez (eds.). food barley importance, uses local knowledge. icarda, aleppo, siria. wood, p.j. 2007. cereal β-glucans in diet and health. j. cereal sci. 46, 230-238. doi: 10.1016/j.jcs.2007.06.012 yoon, s.h., p.t. berglund, and c.e. fastnaught. 1995. evaluation of selected barley cultivars and their fractions for β-glucan enrichment and viscosity. cereal chem. 72, 187-190. zhang, g., w. junmei, and c. jinxin. 2002. analysis of β-glucan content in barley cultivars from different locations of china. food chem. 79, 251-254. doi: 10.1016/s0308-8146(02)00127-9 329villacrés, campaña, garófalo, falconí, quelal, matanguihan, and murphy: evaluation of β-glucan content, viscosity, soluble dietary fiber and processing effect in ecuadorian barley genotypes supplementary material 1. ecuadorian elite barley collection used in the study. nº code accession pedigree % β-glucan 1 iniap guaranga* jazmin/cardo// tocte 3.74 ± 0.02 2 cd-09-009** camelot/aleli 3.72 ± 0.04 3 cm-09-007** legacy*2/5ataco/bermejo/higo/3/cln-b/80.5138//gloria-bar/copal/4/chevron-bar 3.63 ± 0.01 4 ch-09-010** optima-bar//bllu//la molina 94 3.52 ± 0.01 5 ch-09-012** m94060003 3.50 ± 0.35 6 cd-09-013** msel/azaf 3.45 ± 0.08 7 iniap cañicapa* iniap-shyri 89/3/gal/pi6384//esc-ii-72-607-1e-1e-1e-5e 3.30 ± 0.07 8 cd-09-008** iniap shyri 89/grit 43 3.12 ± 0.01 9 ch-09-011** mja/brb2//quina/5/dc-b/sen/3/agave/ yanala// tumbo/4/cen.b/2*cali92/6/ tocte/3/ gal/pi6384//esc.ii.72.607.1e.4e.5e 3.01 ± 0.41 10 ch-09-009** ciruelo 3.00 ± 0.30 11 ch-09-006** mja/brb2//quina/5/dc-b/sen/3/agave yanala// tumbo/4/cen.b*cali92/6/ tocte/3/ gal/pi6384//esc.ii.72.607.1e.4e.5e 2.60 ± 0.02 12 ch-09-014** pfc9202/la molina94 2.48 ± 0.01 13 ch-09-016** tocte/jugl//suche 2.23 ± 0.18 14 cn-09-003** h.v-iii.37.e1-0e-0e-0e 2.23 ± 0.22 15 cd-09-012** iniap shyri 89/grit 8 2.22 ± 0.12 16 ch-09-013** zigzig/bllup//petunia1 2.21 ± 0.10 17 cd-09-002** andess297.91/bsrd1.72 2.17 ± 0.22 18 cn-09-011** h.v-iii.37.e1-0e-0e-0e 2.17 ± 0.02 19 cn-09-005** h.v-iv.65.e1-0e-0e-0e 2.15 ± 0,09 20 cn-09-016** h.v-i.20.e1-0e-0e-0e 2.14 ± 0.06 21 cd-09-004** iniap shyri 89/grit 9 2.12 ± 0.12 22 cd-09-006** iniap shyri 89/grit 3 2.11 ± 0.12 23 ch-09-001** petunia 2/3/gal/pi6384//esc.ii.72.607.1e.4e.5e 2.11 ± 0.13 24 ch-09-008** mja/brb2//quina/5/dc-b/sen/3/agave yanala// tumbo/4/cen.b*cali92/6/ tocte/3/ gal/pi6384//esc.ii.72.607.1e.4e.5e cbss99m00383d-8b-1y-2b-1y-0b-0e-0e 2.10 ± 0.08 25 clipper*** proctor/prior a 2.06 ± 0.74 26 rita pelada** * variedad criolla 2.05 ± 0.18 27 cn-09-015** h.v-i.11.e2-0e-0e-0e 2.00 ± 0,30 28 ch-09-017** tocte/jane// tocte/suche 1.98 ± 0.12 29 cn-09-004** h.v-iv.52.e4-0e-0e-0e 1.97 ± 0.27 30 cd-09-007** iniap shyri 89/grit 19 1.95 ± 0.09 31 cn-09-007** h.v-1.2.e1-0e-0e-0e 1.95 ± 0,04 32 ch-09-005** atah92/gob//f101.78/3/arupo/k8755//mora 1.93 ± 0.08 33 ch-09-015** mn brite/legacy 1.92 ± 0.16 34 cm-09-001** camelot/aleli 1.89 ± 0.05 35 metcalfe*** acoxbow/manley 1.89 ± 0.12 36 cd-09-011** iniap shyri 89/grit 17 1.86 ± 0.20 37 cn-09-012** h.v-1.2.e1-0e-0e-0e 1.84 ± 0.07 38 cn-09-009** h.v-iv.61.e1-0e-0e-0e 1.84 ± 0.11 39 cm-09-004** cali92/kasota/cali92/robust 1.83 ± 0.09 40 cn-09-006** h.v-iii.37.e1-0e-0e-0e 1.83 ± 0.14 41 cn-09-001** h.v-i.16.e3-0e-0e-0e 1.82 ± 0.11 42 cn-09-018** h.v-ii.31.e5-0e-0e-0e 1.81 ± 0,12 continue 330 agron. colomb. 37(3) 2019 nº code accession pedigree % β-glucan 43 scarlet*** 03c0602426 1.70 ± 0.20 44 ch-09-003** ebc(a)/palton//cabuya 1.75 ± 0.01 45 iniap atahualpa* sutter/gloria“s”/comes“s” /3/pi6384/capuchona 1.74 ± 0.78 46 cd-09-005** iniap shyri 89/grit 20 1.72 ± 0.10 47 cn-09-008** h.v-i.20.e1-0e-0e-0e 1.70 ± 0.09 48 cd-09-001** iniap shyri 89/grit 7 1.68 ± 0.30 49 ch-09-004** quinn/aloe//cardo/3/ciru 1.68 ± 0.05 50 cn-09-010** h.v-iii.37.e1-0e-0e-0e 1.68 ± 0.10 51 cd-09-010** iniap shyri 89/grit 10 1.66 ± 0.02 52 iniap quilotoa* lignee527/4/mcu33/fza// tib/3/pi356456/5/lignee527/f7 70077 1.59 ± 0.20 53 iniap pacha* niap-shyri 89/grit 1.54 ± 0.16 54 cn-09-002** h.v-i.16.e3-0e-0e-0e 1.54 ± 0.13 55 cm-09-006** stander-bar/cabuya 1.52 ± 0.06 56 cn-09-014** h.v-i.20.e3-0e-0e-0e 1.52 ± 0.30 57 ch-09-002** petunia 2/3/ tocte/ tocte//berros/4/cabuya 1.50 ± 0.06 58 cm-09-003** stander-bar/cali92/robust 1.45 ± 0.16 59 fransiscana*** variedad criolla 1.45 ± 0.05 60 ch-09-007** encino/ciru//cabuya 1.36 ± 0.02 61 cn-09-013** h.v-iv.62.e1-0e-0e-0e 1.22 ± 0.04 62 cm-09-008** ibta maltera/3/puebla/cardo/ tocte 1.21 ± 0.05 63 cm-09-009** harrington 1.17 ± 0.17 64 iniap dorada* ci9650 col. m, 1963 1.14 ± 0.14 65 cm-09-005** cali92/robust/penco/chevronbar/3/sllo/robust/quina 1.17 ± 0.17 66 cm-09-002** stander-bar/ibta maltera 0.97 ± 0.05 67 cn-09-017** h.v-iv.65.e1-0e-0e-0e 0.94 ± 0.02 68 iniap teran* selec. abyssinian 669 col. m. 1970 0.53 ± 0.07 69 cm-09-011** niobe 0.49 ± 0.03 70 cm-09-010** camelot 0.38 ± 0.06 * iniap improved varieties, ** material from icarda, *** local samples/brewers. path correlation and bayesian analysis on popping expansion components in popcorn hybrids received for publication: 17 june, 2019. accepted for publication: 23 march, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 1 universidade federal de sergipe, nossa senhora da glória, sergipe (brazil). 2 universidade estadual paulista júlio de mesquita filho, jaboticabal, são paulo (brazil). 3 universidade estadual do norte fluminense, campos dos goytacazes, rio de janeiro (brazil). * corresponding author: gustavo.melhorista@gmail.com agronomía colombiana 38(1), 3-8, 2020 abstract resumen knowing the cause and effect among two or more traits can help to increase the selection accuracy of superior genotypes. the main objective of this study was to evaluate the cause and effect relationship between expansion volume and kernel size in popcorn hybrids using path analysis and bayesian network. a total of 41 popcorn hybrids were evaluated through a randomized complete block design (rcbd) with two replicates in the city of jaboticabal, brazil. the assessed traits were grain length (gl), grain thickness (gt), grain width (gw), caryopsis roundness index (cri), mass of 50 grains (mg), and expansion volume (ev). measurements were performed on individual grains, using three 50-grain samples from each plot. pearson’s correlation coefficient, path analysis and bayesian network were estimated. a negative correlation was detected among ev and the traits, except for gt. path analysis indicated that mg has a direct and positive effect on ev and the negative correlation observed is mainly due to the indirect effects by gl and gt. bayesian networks did not detect a direct association between kernel size and expansion volume while indicating that gt is the only trait that can affect popcorn f lake size. el conocimiento sobre la causa y el efecto entre dos o más rasgos puede ayudar a aumentar la precisión de la selección de genotipos superiores. el objetivo principal de este estudio fue evaluar la relación de causa y efecto entre el volumen de expansión y el tamaño del grano en los híbridos de palomitas de maíz utilizando análisis de ruta y red bayesiana. se evaluó un total de 41 híbridos de palomitas de maíz siguiendo un diseño de bloques completos al azar (dbca) con dos repeticiones en la ciudad de jaboticabal, brasil. los rasgos evaluados fueron la longitud del grano (lg), el grosor del grano (gg), el ancho del grano (ag), índice de redondez de la cariopsis (irc), la masa de 50 granos (mg) y el volumen de expansión (ve). las mediciones se realizaron en granos individuales, utilizando tres muestras de 50 granos de cada parcela. se estimaron el coeficiente de correlación de pearson, el análisis de ruta y la red bayesiana. se detectó una correlación negativa entre ve y los rasgos, a excepción de gt. el análisis de ruta indicó que mg tiene un efecto directo y positivo sobre ve y la correlación negativa observada se debe principalmente a los efectos indirectos de lg y gg las redes bayesianas no detectaron una asociación directa entre el tamaño del núcleo y el volumen de expansión, mientras que indicaban que gg es el único rasgo que puede afectar el tamaño de las hojuelas de palomitas de maíz. key words: zea mays l. var. everta, bayesian networks, direct and indirect effect, correlation. palabras clave: zea mays l. var. everta, redes bayesianas, efecto directo e indirecto, correlación. path correlation and bayesian analysis on popping expansion components in popcorn hybrids correlación de ruta y análisis bayesiano sobre componentes de expansión en híbridos de maíz pipoca gustavo hugo ferreira de oliveira1*, gabriela pelegrini2, tâmara rebecca albuquerque de oliveira3, maisa nascimento carvalho1, and gustavo vitti môro2 introduction the correlation between traits is of paramount importance for breeding programs, especially for the selection of superior genotypes. therefore, for traits that are difficult to measure or have low heritability, indirect selection uses an easily measurable trait with moderate to high heritability, thus allowing the breeder to obtain faster progress compared to direct selection using a difficult trait. cruz et al. (2012) state that associations can generate indirect gains when the studied traits show a genetic correlation, especially on truncated selection of low heritability traits, which may increase selection efficiency. it is known that the popping expansion (pe) can be genetically correlated with other grain characteristics such as kernel size, length, width and mass (cabral et al., 2016; ribeiro et al., 2016). however, these results vary since other authors 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 4 agron. colomb. 38(1) 2020 report a positive correlation or a lack of linear correlation between the main kernel characteristics of popcorn, as described by carpentieri-pípolo et al. (2002) and daros et al. (2004). soylu and tekkanat (2006) reported a significant and not significant positive correlation between pe and kernel size and pe and mass of 1000 grains, respectively. in the literature, several studies on the association between traits show that the concomitant use of path analysis and bayesian networks may generate accurate information for genetic improvement of popcorn (felipe et al., 2015; amaral et al., 2019). path analysis is the unfolding of the correlation coefficient that informs not only the magnitude of the correlation values but also allows obtaining the cause and effect information of the correlation between two variables and how many other variables may inf luence this correlation (cruz et al., 2012). bayesian networks (bn) are an alternative modeling approach, in which criteria are applied for selection models. in turn, it is important in the graphical representation of the causality relations between the system variables (marques and dutra, 2002), revealing information on the relationship of conditional dependence, which is represented by the joint distribution of a set of variables. in addition, it is an intuitive way to understand the direct and indirect relationships between variables (felipe et al., 2015). the directed acyclic graph (dag) is the graphical representation produced by this probabilistic graphical model that represents a set of random variables and their conditional dependencies, connected directly by arrows (margaritis, 2003). the main advantage of the bn is that the modeling involves searching for a structure that is compatible with the joint distribution of the data, and the conditional dependence brought by the bn structure allows generating the most parsimonious representation of the dataset joint distribution (amaral et al., 2019). this feature makes this model interesting for the purpose of predicting and selecting variables for genetic improvement. it is known that the greatest expansion capacity is a desired trait in the commercial production of popcorn and that this capacity depends on factors, such as grain size, grain flake size and grain mass, among others, as well as chemical properties (cabral et al., 2016). furthermore, the evaluation and measurement methods are not clearly addressed in the literature. thus, the objective of this work was to evaluate the cause and effect relationship between expansion capacity, weight, and grain size in popcorn hybrids using path analysis and bayesian network. materials and methods a total of 185 s3 inbred lines of popcorn were obtained from nine populations from different origins. the lines were separated by similar agronomic traits and within each population. the seeds of the lines were mixed in the same proportion to build up the population of origin, thus, obtaining nine synthetic populations. in the 2013/2014 crop, the synthetic populations were sown in jaboticabal, são paulo, brazil (2º15’17”s, 48º19’20”w, and 605 m a.s.l.) the climates in both places are classified as tropical aw according to the koppen classification, with 60 mm average rainfall in the driest month and average temperature of 18°c in the coldest month of the year. the average temperature in the rainy season is 29°c. the soils are classified as eutrophic red latosol and dystrophic red latosol, respectively (embrapa, 2006) and crossed in a complete diallel scheme by manual pollination. the progenies (diallel hybrids) were harvested, hand-milled, and part of the seeds was packed in a dry chamber, while another part was sown on the same site in the 2014/2015 crop. the randomized block experiment consisted of 41 diallel hybrids with two replicates, in plots of two 5 m lines, spaced 0.8 m between rows and 0.2 m between plants. crop management followed the requirements of the culture (cruz, 2010). all ears in the plot were manually harvested at physiological maturity. after harvesting, all ears were threshed manually and kept in tagged paper bags in a dry chamber. from each replicate, three 50-grain samples were prepared and further used to evaluate the traits studied in this work. the work was divided into two steps. the first step consisted in estimating the traits for each 50-grain samples as follows: grain length (gl), defined as the distance between the tip and the base of the grain; grain width (gw), the distance from end to end of the widest part of kernel; grain thickness (gt), the distance between the two faces of the kernel, as proposed by pordesimo et al. (1990), and caryopsis roundness index (cri), the relationship between gl, gw and gt using the following equation proposed by mohsenin (1970). cri = (gl × gw × gt)1/3 (1) the traits gl, gw, and gt were measured with a digital caliper and expressed as millimeters. the second step consisted of estimating the traits for the complete 50-grain sample as follows: mass of 50 grains (mg) (considering a grain moisture content of 13%), measured using a precision scale and expressed as grams and popping expansion (pe), 5ferreira de oliveira, pelegrini, albuquerque de oliveira, nascimento carvalho, and vitti môro: path correlation and bayesian analysis on popping expansion components in popcorn hybrids evaluated using a microwave (brastemp®, 30 l, 0.8 kw/h, 800 w, 127 v, 30 x 53.9 x 42 cm, 16 kg). the grains were placed in paper bags and two repetitions per each genotype were used to subject the samples to the same popping time (2 min and 30 sec). pe was given by the ratio between f lake volume (ml) and its sample mass (g) and expressed in ml g-1. the f lake volume (vol) was determined using a graduated 1000 ml cylinder, and homogenized by inverting the cylinder once, whereas f lake size (fs) was given by the ratio between vol and the number of popped kernels in the sample. vol and fs were used only in the bayesian network analysis. the phenotypic (rf), genotypic (rg) and environmental (ra) correlations were estimated using the following expressions: 1 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 = (𝐺𝐺𝐺𝐺.𝐺𝐺𝐺𝐺.𝐺𝐺𝐺𝐺)1/3 (1) 1 2 2 2 2 2 2 2 ( , ) ( , ) ( , ) ; ; . . . f g a fx fy gx gy ax ay covf x y covg x y cova x y r r r σ σ σ σ σ σ = = = (2) 3 4 pr 𝑋𝑋!,𝑋𝑋!,… ,𝑋𝑋! = pr 𝑋𝑋!|pa! ! !!! (3) 5 (2) where: covf(x,y), covg(x,y), and cova(x,y) are, respectively, the phenotypic, genotypic and environmental correlations between the x and y variables; rf, rg and ra are the phenotypic, genotypic, and environmental variances, respectively. the significance of coefficient b was evaluated by the f test and the correlation coefficient was analyzed by the t-test. a multicollinearity test was performed between the variables and, according to this criterion, vol and fs were removed from the database. then, the rf matrix was used for unfolding the correlation coefficient into cause and effect studies of kernel traits on grain expansion capacity determined by the phenotypic path analysis (fpa). the correlation and path analyses were performed using the genes software (cruz, 2013). as a complement, a graphical analysis (directed acyclic graph) was performed using bayesian networks (bn). the bn is a graphical representation of a probability distribution over a set of variables (felipe et al., 2015). the directed acyclic graph (dag) represents the bn using nodes connected by arrows, and is used as an output to the modeling approach. in this case, it is used to illustrate the association between traits. this graph characterizes a joint probability of the data, which brings scale benefits due to the factorization (aliferis et al., 2010). in a set of variables {x1, x2, …, xp} with joint distribution pr(x1, x2, …, xp) and a dag d that is compatible with this joint distribution (pearl, 2000), the following factorization can be performed: 1 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 = (𝐺𝐺𝐺𝐺.𝐺𝐺𝐺𝐺.𝐺𝐺𝐺𝐺)1/3 (1) 1 2 2 2 2 2 2 2 ( , ) ( , ) ( , ) ; ; . . . f g a fx fy gx gy ax ay covf x y covg x y cova x y r r r σ σ σ σ σ σ = = = (2) 3 4 pr 𝑋𝑋!,𝑋𝑋!,… ,𝑋𝑋! = pr 𝑋𝑋!|pa! ! !!! (3) 5 (3) where: pai are the parents of xi in d. the bn analysis involves searching for a structure that is compatible with the joint distribution of the data. the selected structure has already been used as a prediction tool, as described by felipe et al. (2015). in this study, the bn was only used in the context of traits association. for the present work, the hill-climbing algorithm (“search and score” approach) was used to construct the bn from the means of each plot. the model was adjusted using the package “bnlearn” of the r software (scutari, 2009). results and discussion the majority of phenotypic (rf), genotypic (rg) and environmental (ra) correlation coefficients were significant (tab. 1). regarding the genetic correlation, six had a positive and significant rg (0.59, 0.62, 0.44, 0.84, 0.57, 0.33 to gl x gw, gl x mg, gw x gt, gw x mg, gt x mg and cri x pe, respectively). also, five had negative and significant rg (-0.72, -0.43, -0.49, -0.48, -0.39 to gw x cri, gw x pe, gt x pe, cri x mg and mg x pe, respectively). a positive correlation indicates that as one trait increases, the other trait also increases and that selection aiming at gain on one trait may ref lect on the other trait (vencovsky and barriga, 1992). in addition, five genetic correlations had higher values than the environmental correlation, indicating that the observed linear association between these pairs of traits is little inf luenced by the environmental factors. table 1. phenotypic (rf), genotypic (rg) and environmental (ra) correlations between six grain traits of 41 diallel popcorn hybrids. traits gw gt cri mg pe gl rf 0.59 ** 0.21 0.19 0.58** -0.19 rg 0.59 ** 0.24 0.13 0.62** -0.20 ra 0.68 ** -0.14 0.46 0.10 0.01 gw rf 0.43 ** -0.63** 0.82** -0.41** rg 0.44** -0.72** 0.84** -0.43** ra 0.06 0.03 0.42** -0.04 gt rf -0.26 0.56** -0.48** rg -0.26 0.57** -0.49** ra -0.44** 0.36* -0.22 cri rf -0.44** 0.29+ rg -0.48** 0.33* ra -0.34* 0.07 mg rf -0.38* rg -0.39** ra -0.15 *, **: significant at 5 and 1% by t-test; pe: popping expansion; gl: grain length; gw: grain width; gt: grain thickness; cri: caryopsis roundness index; mg: mass of 50 grains. 6 agron. colomb. 38(1) 2020 on the other hand, of the significant 11 rg values, six (gl x gw, gw x cri, gw x pe, gt x pe, cri x mg and mg x pe) had environmental correlations higher than the respective genetic correlations. according to vencovsky and barriga (1992), environmental correlations occur when the same variation of environmental conditions affects two distinct traits, in which negative and positive values indicate that the environment favored one trait to the detriment of another or harmed both due to the same causes of environmental variations. several authors point out the importance of the correlations between traits of popcorn hybrids (soylu and tekkanat, 2006; cabral et al., 2016) especially regarding the degree of genetic and environmental association between the main commercial attributes of the crop. this is important because genetic correlations are inheritable and, therefore, can be used in breeding programs in the direct or indirect selection of superior genotypes. in addition, information on the correlations between grain traits may increase the accuracy of genotype selection in breeding programs, especially regarding popping expansion. the highest significant rf estimates were calculated for gw and mg (0.82) and gw and cri (-0.63), although the second one is a negative correlation. among the rg estimates, the highest was also observed for gw and mg (0.84) and for gw and cri (-0.72). the highest ra estimate was obtained between gl and gw (0.68) and between gt and cri (-0.44) (tab. 1). regarding pe, rf and rg were positive and significant for cri and negative for gl, gw, gt, and mg. a positive significant genotypic correlation (rg) 0.33 was observed between pe and cri, and negative but not significant between pe and gl. non-significant correlations imply no linear correlation but not necessarily lack of association between two traits (cruz and regazzi, 1997). the significant genotypic correlations between pe x gt and pe x gw were calculated as -0.49 and -0.43, respectively. the three main grain dimensions suggest that smaller grains have higher popping expansion during popping. it is known that grain shape greatly inf luences its popping expansion (lyerly, 1942). cabral et al. (2016) calculated the genetic correlations between these three characteristics and pe and reported negative values for gl and gw, but positive for gt. lyerly (1942) stated that round grains have higher pe than elongated grains. the mg trait is related to the overall kernel size of the sample. in this study, the genotypic correlation (rg) between pe and mg was significant and negative, -0.39. it is noteworthy that mg had positive and significant correlation coefficients with all-grain dimensions (gw, gt, and gl). carpentieri-pípolo et al. (2002) reported a negative correlation between popping expansion and ear total mass and grain mass per plant, important traits of crop grain yield. daros et al. (2004) reported non-significant values for pe and grain yield. these results confirm the important effect of kernel size on pe. cabral et al. (2016) suggested transforming these measurements into popcorn volume (pv) (super-trait) ha-1 (pv, m3 ha-1) to reduce the effect of these correlations on the selection of productive parents with popping expansion above the national average. to split the correlation coefficients in path analysis, a multicollinearity analysis was performed between variables (cruz et al., 2012). the obtained condition number (nc) was 81.41, classified as weak; therefore, path analysis can be performed without statistical problems. coimbra et al. (2005) stated that in the presence of multicollinearity, inconsistent estimates of the regression coefficient could be observed, while the direct effects of the explanatory variables on the response variable would be overestimated, and the irrational values would not explain the studied biological phenomenon. it was observed that the highest values of positive direct effects on pe were for mg, gl and cri and negative values for gt and gw (tab. 2). these effects corroborate the results of rg and rf shown in table 1. table 2. estimates of the direct and indirect effects of grain traits on the popping expansion (pe) of popcorn. effect gl gw gt cri mg direct on pe 0.03 -0.34 -0.39 0.012 0.11 indirect via gl 0.018 0.006 0.005 0.02 indirect via gw -0.20 -0.15 0.219 -0.29 indirect via gt -0.08 -0.16 0.105 -0.22 indirect via cri 0.002 -0.007 -0.003 -0.005 indirect via mg 0.65 0.09 0.064 -0.05 total -0.19 -0.41 -0.48 0.29 -0.38 r2 0.28 residual effect 0.84 pe: popping expansion; gl: grain length; gw: grain width; gt: grain thickness; cri: caryopsis roundness index; mg: mass of 50 grains. the highest total effect on pe (-0.47) was observed for gt. however, of that value, -0.15 is represented by gw indirectly. the second-largest total effect (-0.41) was observed for gw while gt contributed with -0.16, the largest share. 7ferreira de oliveira, pelegrini, albuquerque de oliveira, nascimento carvalho, and vitti môro: path correlation and bayesian analysis on popping expansion components in popcorn hybrids these results confirm that pe is strongly inf luenced by kernel size and that increasing kernel size may negatively affect pe. the total effect of mg on the pe was -0.38 and the direct positive effect was 0.11. in this case, the path analysis indicates a rather pronounced complex relationship between mg and pe, with the negative correlation between mg and pe due to the indirect effects of kernel size, especially gw and gt. however, when the three dimensions (gl, gw, and gt) are transformed into cri, a positive total and direct effect on pe is observed. these results suggest that the cri trait should be used for indirect selection aiming at genetic gains in ec. the residual effect was 0.84, indicating that a correlation in path analysis, to be statistically and genetically relevant, would need to be greater than the residual value of 0.84 (souza, 2013). the associations between the evaluated traits using bn can be visualized using directed acyclic graph (dag) (fig. 1). in this study, bn was used only to visualize the relationship between the traits of popcorn, in order to assess the dependence relationship of the studied variables. according to yu et al. (2004), bayesian networks can be used to demonstrate biological phenomena in experimental data. thus, grain dimensions such as width, length, thickness, and diameter are not directly related to pe and do not need to be used in prediction models (fig. 2). it is noteworthy that among the dimensions measured in the grain, only gt can inf luence f lake size (fs). all the above considering that f lake volume depends exclusively on fs and that, based on these results, increasing kernel thickness may lead to genotypes with low ec values. dag shows no direct or indirect relationship of gl and cri with pe. it is also observed that gt and gw are directly associated with mg and grain size and can indirectly inf luence the pe. these results corroborate the path analysis (tab. 2) and those presented by cabral et al. (2016) using correlation and path analysis. although the analyses had few divergences, the concomitant use of these strategies can increase the selection efficiency on traits aiming at increasing pe in popcorn breeding programs. conclusions there is a significant negative genetic correlation between the popping expansion and grain width and thickness. the correlations between the mass of 50 grains with the popping expansion are due to the indirect effects of grain width and thickness. grain thickness, width, length and diameter are not directly associated with the popping expansion according to bn. we suggest using the bayesian network, together with path analysis to aid in the selection and evaluation of traits in popcorn breeding programs. literature cited aliferis, c.f., a. statnikov, i. tsamardinos, s. mani, and x.d. koutsoukos. 2010. local causal and markov blanket induction for causal discovery and feature selection for classification part i: algorithms and empirical evaluation. j. mach. learn. res. 11(7), 171-234. amaral, c.b., g.h.f. oliveira, and g.v. môro. 2019. bayesian network: a simplified approach for environmental similarity studies in maize. crop breed. appl. biot. 19(1), 70-76. doi: 10.1590/1984-70332019v19n1a10 cabral, p.d.s., a.t. de amaral junior, i.l. de j. freitas, r.m. ribeiro, and t.r. da c. silva. 2016. relação de causa e efeito de caracteres quantitativos sobre a capacidade de expansão do grão em milho-pipoca. rev. ciênc. agron. 47(1), 108-117. doi: 10.5935/1806-6690.20160013 fs cri gl gw mg gt pe vol figure 1. bayesian network for the kernel traits of popcorn: grain width (gw), grain length (gl), caryopsis roundness index (cri), flake volume (vol), flake size (fs), grain thickness (gt), mass of 50 grains (mg), and popping expansion (pe). in the bayesian network, the associations are arranged hierarchically, so it becomes easy to visualize the importance in terms of prediction and conditional dependence of the direct association between the evaluated traits (felipe et al., 2015). thus, dag reveals that only mg and vol are directly related to pe, indicating dependence on the mass of 50 grains and the popped volume of the popcorn. it is known that this relationship exists since pe is determined by the relationship between these two traits. 8 agron. colomb. 38(1) 2020 carpentieri-pípolo, v., h.w. takahashi, r.m. endo, m.r. petek, and a.l. seifert. 2002. correlações entre caracteres quantitativos em milho pipoca. hortic. bras. 20(4), 551-554. doi: 10.1590/ s0102-05362002000400008 coimbra, j.l.m., g. benin, e.a. vieira, a.c. de oliveira, f.i.f. carvalho, a.f. guidolin, and a.p. soares. 2005. conseqüências da multicolinearidade sobre a análise de trilha em canola. ciênc. rural 35(2), 347-352. doi: 10.1590/s0103-84782005000200015 cruz, c.d. 2013. genes: a software package for analysis in experimental statistics and quantitative genetics. acta scient. agron. 35(3), 271-276. doi: 10.4025/actasciagron.v35i3.21251 cruz, c.d. and a.j. regazzi. 1997. modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. ufv, viçosa, brazil. cruz, c.d., a.j. regazzi, and p.c.s. carneiro. 2012. modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético. ufv, viçosa, brazil. cr u z , j.c . (ed.). 2010. cu lt ivo do mi l ho. embrapa mi l ho e sorgo. (sistema de produção 1). sete lagoas mg. url: ht t ps://w w w. s p o.c npt i a .embr apa .br/ l i s t a sptema?p_ p_ id=listaspportemaportlet_war _sistemasdeproducaolf6_ 1ga1ceportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_ m o d e = v i e w & p _ p _ c o l _ i d = c o l u m n 2 & p _ p _ c o l _ cou nt=1& p_ r_p_ 619796851_tema id=1712& _ listaspportemapor t let _wa r _ sistemasdeproducaolf6 _1ga1cepor t l et_redirect=%2ftemas-publicados (accessed 16 march 2020). daros, m., a.t. do amaral júnior, m.g. pereira, f.s. santos, c.a. scapim, s. de p. freitas júnior, r.f. daher, and m.r. ávila. 2004. correlations among agronomic traits in two recurrent selection cycles in popcorn. ciênc. rural 34(5), 1389-1394. doi: 10.1590/s0103-84782004000500010 embrapa. 2006. sistema brasileiro de classificação de solos. embrapa, brasilia. felipe, v.p., m.a. silva, b.d. valente, and g.j. rosa. 2015. using multiple regression, bayesian networks and artificial neural networks for prediction of total egg production in european quails based on earlier expressed phenotypes. poult. scien. 94(4), 772-780. doi: 10.3382/ps/pev031 lyerly, p.j. 1942. some genetic and morphologic characters affecting the popping expansion of popcorn. j. amer. soc. agron. 34, 986-995. doi: 10.2134/agronj1942.00021962003400110003x margaritis, d. 2003. learning bayesian network model structure from data. phd thesis, carnegie mellon university, pittsburgh, usa. marques, r.l. and i. dutra, 2002. redes bayesianas: o que são, para que servem, algoritmos e exemplos de aplicações.  coppe sistemas, universidade federal do rio de janeiro, rio de janeiro, brazil. mohsenin, n.n. 1970. physical properties of plant and animal materials: structure, physical characteristics and mechanical properties. gordon and breach, new york, usa. doi: 10.1002/ food.19870310724 pearl, j. 2000. causality: models, reasoning and inference. cambridge universit y press, new york, usa. doi: 10.1017/ s0266466603004109 pordesimo, l.o., r.c. anantheswaran, a.m. fleiscaman, y.e. lin, and m.a. hanna. 1990. physical properties as indicators of popping characteristics of microwave popcorn. j. food sci. 55(5), 1352-1355. doi: 10.1111/j.1365-2621.1990.tb03934.x ribeiro, r.m., a.t. do amaral júnior, g.f. pena, m. vivas, r.n. kurosawa, and l.s.a. gonçalves. 2016. effect of recurrent selection on the variability of the uenf-14 popcorn population.  crop breed. appl. biotechnol. 16(2), 123-131. doi: 10.1590/1984-70332016v16n2a19 scutari, m. 2009. learning bayesian networks with the bnlearn r package. crc press, florida, usa. doi: 10.18637/jss.v035.i03 souza, t.v. 2003. aspectos estatísticos da análise de trilha (path analysis) aplicada em experimentos agrícolas. msc thesis, universidade federal de lavras, lavras, brazil. soylu, s. and a. tekkanat. 2006. interactions amongst kernel properties and expansion volume in various popcorn genotypes. j. food eng. 80(1), 336-341. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2006.06.001 vencovsky, r. and p. barriga. 1992. genética biométrica no fitomelhoramento. sociedade brasileira de genética, ribeirão preto, brazil. yu, j., v.a. smith, p.p. wang, a.j. hartemink, and e.d. jarvis. 2004. advances to bayesian network inference for generating causal networks from observational biological data. bioinformatics 20(18), 3594-3603. doi: 10.1093/bioinformatics/bth448 https://www.spo.cnptia.embrapa.br/listasptema?p_p_id=listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-2&p_p_col_count=1&p_r_p_619796851_temaid=1712&_listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet_redirect=%2ftemas-publicados https://www.spo.cnptia.embrapa.br/listasptema?p_p_id=listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-2&p_p_col_count=1&p_r_p_619796851_temaid=1712&_listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet_redirect=%2ftemas-publicados https://www.spo.cnptia.embrapa.br/listasptema?p_p_id=listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-2&p_p_col_count=1&p_r_p_619796851_temaid=1712&_listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet_redirect=%2ftemas-publicados https://www.spo.cnptia.embrapa.br/listasptema?p_p_id=listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-2&p_p_col_count=1&p_r_p_619796851_temaid=1712&_listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet_redirect=%2ftemas-publicados https://www.spo.cnptia.embrapa.br/listasptema?p_p_id=listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-2&p_p_col_count=1&p_r_p_619796851_temaid=1712&_listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet_redirect=%2ftemas-publicados https://www.spo.cnptia.embrapa.br/listasptema?p_p_id=listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-2&p_p_col_count=1&p_r_p_619796851_temaid=1712&_listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet_redirect=%2ftemas-publicados https://www.spo.cnptia.embrapa.br/listasptema?p_p_id=listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p_p_col_id=column-2&p_p_col_count=1&p_r_p_619796851_temaid=1712&_listaspportemaportlet_war_sistemasdeproducaolf6_1ga1ceportlet_redirect=%2ftemas-publicados received for publication: 10 august, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.52432 1 museo entomológico unab, sistemática de insectos agronomía (sia) group. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jomartineza@unal.edu.co agronomía colombiana 33(3), 339-347, 2015 managing insect collections. micropezidae (diptera: nerioidea) of the entomological museum unab gestión en las colecciones de insectos. micropezidae (diptera: nerioidea) del museo entomológico unab javier o. martinez-alava1 and francisco serna1 abstract resumen unab consists of several collections that seek to represent the insects of agricultural and forestry significance from the various regions of colombia, especially the mountainous zone. in order to contribute to knowledge on the diptera diversity of colombia found in agricultural ecosystems, the present study looked at the micropezidae contained in this museum, along with the represented taxa, as well as its current curatorial status and geographic distribution in the country. currently, the taxonomic central collection houses 107 specimens from the micropezidae family, which belong to the genera cardiacephala, grallipeza, grallomyia, mesoconius, micropeza, plocoscelus, paragrallomyia, poecilotylus, ptilosphen, scipopus, and taeniaptera, representing distribution in 57 municipalities and 12 departments (provinces) of the colombian andean region. unab se compone de varias colecciones que buscan representar la entomofauna de importancia agrícola y silvícola de varias regiones de colombia, especialmente de su zona montañosa. como aporte al conocimiento de la diversidad de dípteros de colombia que viven en agroecosistemas, en el presente estudio se estudian los micropezidae de este museo, y se registran los taxones representados, así como el estado de su curaduría y su distribución geográfica en el país. en la actualidad, la colección taxonómica central cuenta con 107 especímenes de la familia micropezidae, que corresponden a los géneros cardiacephala, grallipeza, grallomyia, mesoconius, micropeza, paragrallomyia, plocoscelus, poecilotylus, ptilosphen, scipopus y taeniaptera, con registros para 57 municipios de 12 departamentos, principalmente de la región andina de colombia. key words: andean region, colombia, taxonomy, geographical distribution, agroecosystems, insecta. palabras clave: región andina, colombia, taxonomía, distribución geográfica, agroecosistemas, insecta. syntergosternite (fused 7 tergite and sternite), forming a rigid oviscape; male micropezinae and eurybatinae have a surstilus; and males of most species have a prominent bifurcated process in sternite 5 (marshall, 2010). they are f lies with cosmopolitan distribution, with a great diversity of species in tropical regions (steyskal 1966, 1987; ferro and carvalho, 2014). within the family, about 700 species of 60 genera are grouped into five subfamilies, including calycopteryginae, calobatinae, eurybatinae, micropezinae and taeniapterinae (marshall, 2010, 2012; steyskal, 1987). eurybatinae, micropezinae and taeniapterinae are found in the neotropics (marshall, 2010, 2012, ferro and carvalho, 2014). studies of the micropezidae family are few in colombia. the latest and most extensive contribution came from steyskal (1966), who recorded 11 genera and 40 species in this country. introduction the unab entomological museum currently contains several voucher collections of arthropods that are important to agriculture and forestry, coming from different regions of colombia, especially the central area. it contains about 100,000 specimens from 20 orders and 160 families of hexapoda and other arthropoda. among those specimens, there is an important representation of the micropezidae family (diptera: nerioidea), leading to a preliminary understanding of the distribution of this family in colombia. micropezidae is recognized by the following combination of characteres (fig. 1): stilt-legged f lies; wings with veins r4 + 5 and m converging toward the apex of the wing; absent ocellar setae and oral vibrissae; most neotropical species have a vertical row of setae, in a fan shape, in the posterior margin of the katepisternum; females with a seventh http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.52432 340 agron. colomb. 33(3) 2015 micropezidae exhibits a complex variety of feeding habits (marshall, 2010, 2012). however, most species feed on decaying organic matter and some mimegraffa species (taeniapterinae) apparently affect healthy roots (marshall 2010, 2012). micropezidae f lies are not considered of agricultural importance. while most species are associated with native forests, some are commonly found in highly disturbed habitats and are frequently collected in agroecosystems (harterreiten-souza et al., 2014). based on this collecting practice, a significant representation of micropezidae is genera is housed in the unab museum, a consideration that motivated us to produce the present contribution to knowledge of their distribution in colombia. materials and methods all specimens are individually point-mounted with a datacollecting label, placed into ward-box cells with a green label containing the taxon name and a catalogue number (fig. 1). to build a complete database with a digital program, each identification and dataset was given a catalogue number [unab no. catal.]. in the present paper, we only transferred the collecting data. morphological characteristics were studied with the aid of a nikon smz660 stereomicroscope, following keys of marshall (2010) and ferro and carvalho (2014). also, for some descriptions and diagnosis, the methodologies of merritt and james (1973), merritt and peterson (1976), steyskal (1987), marshall (2004, 2011, 2013, 2015), harterreitensouza et al. (2014), and jackson et al. (2015) were employed. seeking to represent the geographical distribution of genera in colombia, we built maps for each genus by gathering the information on the labels and employing the freely available program qgis (qgis development team, 2015). the distribution based on altitude (meters above sea level) was depicted as well. abbreviations for some data on the labels are as follows: fca., finca (farm); hda., hacienda, a large land for farming or ranching; m alt., meters of altitude above sea level; no. catal., catalog number; vda., vereda (a small group of dwellings in a rural area connected by a narrow country road or district). results we studied 107 specimens of the micropezidae family, so far representing 11 genera for colombia, including micropeza of micropezinae, and cardiacephala, grallipeza, grallomyia, mesoconius, paragrallomyia, plocoscelus, poecilotylus, ptilosphen, scipopus, and taeniaptera of taeniapterinae. geographical distribution based on the information associated with the examined material, we reported the micropezidae family in 57 municipalities in the departments of antioquia, bolívar, caquetá, cundinamarca, huila, meta, nariño, putumayo, quindío, risaralda, tolima, and valle del cauca. the paragrallomyia and taeniaptera genera accounted for the largest number of recorded locations. the central taxonomic collection (ctc) of the entomological museum unab contains specimens mostly from the central regions of the country. because of this, most micropezidae genera are recorded from two departments. from antioquia, the following genera are recorded: mesoconius, micropeza, paragrallomyia, poecilotylus, ptilosphen, scipopus, and taeniaptera; while from cundinamarca, the genera are: cardiacephala, micropeza, paragrallomyia, plocoscelus, poecilotylus, ptilosphen, and taeniaptera. genera registered from only one department include scipopus and figure 1. upper. habitus of plocoscelus sp. (taeniapterinae). lower. a cornell’s type wooden drawer at the unab museum, containing specimens of micropezidae inside ward’s box-cells with a green label marked with a taxon name and a catalog number. 341martinez-alava and serna: managing insect collections. micropezidae (diptera: nerioidea) of the entomological museum unab mesoconius from antioquia, cardiacephala from cundinamarca, and grallipeza from putumayo. distribution above sea level specimens were collected from 2 to 2,600 m alt., with a median of 820 m alt. (fig. 2). this finding showed that most records come from lowlands in colombia. micropeza, paragrallomyia and taeniaptera showed the widest altitudinal range, from lowlands to high mountains. micropeza was seen from 2 to 2,600 m alt., with a median of 1,285 m alt and taeniaptera was found from 40 to 2,558 m alt., with a median of 1,495, with these two genera commonly found in the colombian coffee zone. on the other hand, paragrallomyia is found from 7 to 2,599 m alt., with a median of 496 m alt., which would suggest a possible concentration of species in the lowland regions of the central zone of the country. we only recorded two specimens of mesoconius at 1800 and 2,550 m alt. according to marshall (2015), species of this genus belong to highlands, with several andean species found from 2,500 to 3,000 m alt. micropezinae micropeza meigen, 1803 micropeza (micropeza) meigen material examined (fig. 3): micropeza (micropeza) sp., 1♀, colombia, putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, mocoa river shore, n 1º 11’ 28.1’’ w 76º 38’ 43.3’’, 700 m alt., 20-mar-2015, w. sierra, [unab no. catal. 1535]. micropeza (neriocephalus) enderlein material examined (fig. 3): micropeza (neriocephalus) sp., 1♀, colombia, antioquia, envigado, n 6º 10’ w 75º 35’, 1,675 m alt., 5-may-1996, g. parra, [unab no. catal. 1519]; 1♂, antioquia, turbo, uraba antioqueño, la martina, n 8º 05’ w 76º 43’, 2 m alt., 2-abr-2014, j. díaz, [unab no. catal. 1518]; 3♀♀, antioquia, yolombo, vda. sabanitas, fca. san bartolo-la esperanza, n 6º 33’ 13’’ w 75º 05’ 7.1’’, 1,500 m alt., 5-9-ene-2010, e. vergara; f. serna, [unab no. catal. 1519]; 1♀, cundinamarca, bogota, parque cantarana, n 4º 29’ w 74º 07’, 2,600 m alt., 21-ago-2011, l. camacho, [unab no. catal. 1518]; 1♂, cundinamarca, chipaque, via bogota-villavicencio, n 4º 25’ 18’’ w 73º 59’ 30’’, 1,794 m alt., oct-2009, d. ramírez, [unab no. catal. 1519]; 1♂, cundinamarca, villeta, n 5º 0’ 29’’ w 74º 28’ 23’’, 820 m alt., 16-may-2010, f. padilla, [unab no. catal. 1519]; 1♂, huila, neiva, malecon el mohan, n 2º 55’ 37.2’’ w 75º 17’ 40.3’’, 475 m alt., 19-mar-2015, z. silva, [unab no. catal. 1519]; 1♂, putumayo, villagarzon, vda. san fidel, fca. la cuca, n 0º 50’ 14.9’’ w 76º 38’ 5.9’’, 352 m alt., manual, 27-mar-2015, s. cordoba, [unab no. catal. 1519]; 1♂, tolima, ibague, n 4º 26’ w 75º 14’, 1,285 m alt., 4-nov-2003, w. pérez, [unab no. catal. 1519].t taeniapterinae cardiacephala macquart, 1843 material examined (fig. 4): cardiacephala sp., 1♂, colombia, cundinamarca, nimaima, vda. cañadas, n 5º 07’ 35’’ w 74º 23’ 08’’, 1,185 m alt., 30-dic-2011, y. sánchez, [unab no. catal. 1527]. figure 2. altitudinal distribution of micropezidae genera in colombia, according to the data found in the specimens housed at the unab museum. 0 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 400 200 600 2800 m et er s ab ov e th e se a le ve l g ra lla m yi a sc ip op us pt ilo sp he n po ec ilo ty lu s pl oc os ce lu s pa ra gr al lo m yi a m ic ro pe za (n er io ce ph al us ) m ic ro pe za (m ic ro pe za ) m es oc on iu s g ra lli pe za ca rd ia ce ph al a t ae ni ap te ra 342 agron. colomb. 33(3) 2015 figure 3. collection sites for micropeza (micropeza) and micropeza (neriocephalus) in colombia. figure 4. collection sites for cardiacephala, grallipeza and grallomyia in colombia. 343martinez-alava and serna: managing insect collections. micropezidae (diptera: nerioidea) of the entomological museum unab grallipeza rondani, 1850 material examined (fig. 4): grallipeza sp., 1♀, colombia, putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, n 1º 11’ w 76º 38’, 700 m alt., 5-mar-2015, m. mendoza, [unab no. catal. 1539]. grallomyia rondani, 1850 material examined (fig. 4): grallomyiasp., 1♀, colombia, bolivar, cantagallo, vda. la feria, n 7º 22’ w 73º 55’, 60 m alt., 25-jul-2011, j. santa, [unab no. catal. 1525]; 1♂, putumayo, villagarzon , vda. san fidel, fca. la cuca, n 0º 50’ 14.9’’ w 76º 38’ 5.9’’, 352 m alt., 27-mar-2015, c. triviño, [unab no. catal. 1525]; 1♂, quindio, quimbaya, fca. ramada, n 4º 35’ 37.7’’ w 75º 49’ 60.6’’, 1,322 m alt., 16-jun-2006, c. delgado, [unab no. catal. 1525]; 1♀, valle del cauca, caicedonia, club de caza y pesca, n 4º 20’ 0’’ w 75º 48’ 0’’, 1,320 m alt., 22-jul-2011, d. rendon, [unab no. catal. 1525]. mesoconius enderlein, 1922 material examined (fig. 5): mesoconiussp., 1♀, colombia, antioquia, santa barbara, cgto. versalles, fca. los naranjos, n 5º 55’ 60’’ w 75º 34’ 00’’, 1,800 m alt., 15-abr2012, o. ortiz, [unab no. catal. 1540]; 1♂, antioquia, santa rosa de osos, n 6º 38’ w 75º 27’, 2,550 m alt., dic1989, f. serna, [unab no. catal. 1528]. plocoscelus enderlein, 1922 material examined (fig. 5): plocoscelus sp., 4♀♀, colombia, caqueta, florencia, vda. la viciosa, centro de investigaciones amazonicas macagual, n 1º 29’ 59’’ w 75º 39’ 47’’, 257 m alt., 25-oct-2014, m. bermúdez, [unab no. catal. 1523]; 2♀♀, cundinamarca, pacho, vda. la cabrera, n 5º 07’ w 74º 09’, 1,800 m alt., 22-mar-2003, m. murcia; c. cortés, [unab no. catal. 1523]; 1♀, cundinamarca, sasaima, vda. santa ines, n 4º 54’ 46’’ w 74º 25’ 09’’, 1,740 m alt., 10-abr-2011, i. gomez, [unab no. catal. 1523]; 1♀, nariño, la florida, vda. picacho, fca. san antonio, n 1º 20’ w 77º 26’, 1,646 m alt., 11-jul-2013, l. guerrero, [unab no. catal. 1523]; 1♀, putumayo, orito, vda. el yarumo, fca. el limonar, n 0º 39’ 26.7’’ w 76º 47’ 24’’, 325 m alt., 26-mar-2015, w. sierra, [unab no. catal. 1523]; 1♀, valle del cauca, buenaventura, n 3º 53’ 47’’ w 77º 04’ 40’’, 7 m alt., 26-sep-1999, s. restrepo, [unab no. catal. 1537]. poecilotylus hennig, 1934 material examined (fig. 5): poecilotylus sp., 1♂, colombia, antioquia, carepa, tulenapa, n 7º 46’ w 76º 40’, 25 m alt., 1-abr-2014, m. sierra, [unab no. catal. 1522]; 1♂, antioquia, carepa, fca. tulenapa, n 7º 46’ w 76º 40’, 51 m alt., 31-mar-2014, l. hernández, [unab no. catal. 1522]; 1♀, antioquia, santa fe de antioquia, hda. cotove, unal, n 6º 31’ w 75º 49’, 504 m alt., 6-oct-2000, a. botero; a. gutiérrez; l. arias; j. guevara, [unab no. catal. 1522]; 1, antioquia, santafe de antioquia, finca cotove, universidad nacional de colombia, n 6° 33’ 31’ w 75° 49’ 32’’, 600 m alt., 6-oct-2000, l. arias, [unab no. catal. 2286]; 1♀, cundinamarca, anapoima, n 4º 32’ w 74º 32’, 710 m alt., 21-abr-2012, m. ramírez, [unab no. catal. 1522]; 1♂, cundinamarca, guaduas, sector san jose, n 5º 4’ w 74º 36’, 992 m alt., 28-mar-2014, l. daza, [unab no. catal. 1522]; 1♀, cundinamarca, guaduas, n 5º 04’ w 74º 36’, 1,016 m alt., 28-mar-2014, j. rojas, [unab no. catal. 1522]; 1♂, cundinamarca, guaduas, regional 50, n 5º 04’ w 74º 35’, 983 m alt., 28-mar-2014, j. velásquez, [unab no. catal. 1522]; 1♂, huila, neiva, malecon el mohan, n 2º 55’ w 75º 17’, 475 m alt., 19-mar-2015, p. villamarin, [unab no. catal. 1522]; 1♀, meta, vista hermosa, n 3º 08’ w 74º 45’, 460 m alt., mar-1997, v. sánchez, [unab no. catal. 1522]; 1♂, putumayo, puerto asis, vda. nariño nariño, fca. agua negra, n 0º 29’ w 76º 24’, 273 m alt., 25-mar-2015, p. villamarin, [unab no. catal. 1536]; 1♂, putumayo, puerto asís, vda. nariño nariño, fca. agua negra, n 0º 29’ 10.9’’ w 76º 24’ 23.6’’, 273 m alt., 25-mar-2015, s. rodríguez, [unab no. catal. 1536]; 1♀, putumayo, villagarzon, vda. san fidel, fca. la cuca, n 0º 50’ 14.9’’ w 76º 38’ 5.9’’, 352 m alt., 27-mar-2015, j. garcía, [unab no. catal. 1536]. ptilosphen enderlein, 1922 material examined (fig. 6): ptilosphen sp., 1♀, colombia, antioquia, amaga, n 6° 1’ 44.2842” w 75° 41’ 38.6592”, 1,570 m alt., 23-nov-2012, j.m. perilla, [unab no. catal. 1524]; 1♀, cundinamarca, cachipay, barrio el progreso, n 4º 43’ 52.15’’ w 74º 26’ 12.22’’, 1,600 m alt., 20-may-2010, g. poveda, [unab no. catal. 1524]; 1♀, cundinamarca, la vega, cgto. el vino, n 4º 54’ w 74º 18’, 2,541 m alt., 30-sep-2011, j. cante, [unab no. catal. 1524]; 1♀, cundinamarca, san antonio del tequendama, vda. quebrada grande, n 4º 37’ w 74º 21’, 1,540 m alt., 13-may-2012, a. mayorga, [unab no. catal. 1524]; 1♀, cundinamarca, san francisco, vda. san miguel, n 4º 59’ w 74º 16’, 1,673 m alt., 8-abr-2004, s. flórez, [unab no. catal. 1524]; 1♂, cundinamarca, sasaima, n 4º 57’ w 74º 26’, 1,186 m alt., 22-abr-2000, i. gamboa, [unab no. catal. 1538]; 1♂, huila, san agustín, alrededores parque arqueologico san agustin, n 1º 52’ w 76º 16’, 1,725 m alt., 24-sep-2014, s. rodríguez, [unab no. catal. 1538]; 1♀, meta, cumaral, n 4º 16’ w 73º 28’, 565 m alt., 25-sep-2004, g. tinoco, [unab no. catal. 1524]; 1♀, meta, san martin, la pascualera, n 3º 46’ w 73º 39’, 379 m alt., 7-abr-2004, f. 344 agron. colomb. 33(3) 2015 figure 6. collection sites for ptilosphen and scipopus in colombia. figure 5. collection sites for mesoconius, plocoscelus and poecilotylus in colombia. 345martinez-alava and serna: managing insect collections. micropezidae (diptera: nerioidea) of the entomological museum unab lópez, [unab no. catal. 1524]; 1♀, meta, villavicencio, bosque de bavaria, n 04º 10’ 37.49’’ w 73º 38’ 56.59’’, 467 m alt., 14-abr-2012, j. combita, [unab no. catal. 1524]; 1♀, meta, villavicencio, bosque de bavaria, antigua, n 04º 10’ w 73º 39’, 594 m alt., 14-abr-2012, r. delvalle, [unab no. catal. 1524]; 1♀, tolima, piedras, hda. el chaco, n 4º 33’ w 74º 53’, 426 m alt., 30-sep-2011, d. páez, [unab no. catal. 1524]; 1♂, valle del cauca, palmira, n 3º 32’ 5’’ w 76º 17’ 44’’, 1001 m alt., 30-may-2012, a. arévalo, [unab no. catal. 1524]. scipopus enderlein, 1922 material examined (fig. 6): scipopus sp., 1♂, colombia, antioquia, carepa, fca. tulenapa, n 7º 46’ w 76º 39’, 2 m alt., 31-mar-2014, p. bermeo, [unab no. catal. 1520]; 1♀, antioquia, carepa, fca. tulenapa, n 7º 46’ w 76º 40’, 51 m alt., 31-mar-2014, l. hernández, [unab no. catal. 1520]; 1♂, antioquia, carepa, hda. tulenapa, n 7º 46’ w 76º 39’, 27 m alt., 31-mar-2014, s. quevedo, [unab no. catal. 1520]; 1♂, antioquia, carepa, hda. tulenapa, n 7º 46’ w 76º 39’, 27 m alt., 31-mar-2014, s. vergara, [unab no. catal. 1520]; 1♂, antioquia, san luis, n 6º 02’ w 74º 59’, 1050 m alt., ene-1986, f. serna, [unab no. catal. 1520]. paragrallomyia hendel, 1933 material examined (fig. 7): paragrallomyia sp., 1♂, colombia, antioquia, yolombó, vda. sabanitas, fca. san bartolo-la esperanza, n 6º 33’ 13’’ w 75º 05’ 7.1’’, 1,500 m alt., 5-9-ene-2010, e. vergara, f. serna, [unab no. catal. 1521]; 2♂♂, caqueta, florencia, vda. la viciosa, centro de investigaciones amazonicas macagual, n 1º 29’ 59’’ w 75º 39’ 47’’, 257 m alt., 25-oct-2014, m. bermúdez, [unab no. catal. 1521]; 2♀♀, caqueta, san vicente del caguan, vda. palestro, fca. el limonar, n 2º 7’ 11.90’’ w 74º 45’ 0.82’’, 270 m alt., 9-sep-2014, j. martínez, [unab no. catal. 1521]; 1♂, cundinamarca, bogota, universidad nacional de colombia, n 4º 36’ 56’’ w 74º 04’ 51’’, 2,599 m alt., 24-nov-2003, a. molano, [unab no. catal. 1521]; 1♂, cundinamarca, caparrapi, huerta casera zona rural, n 5º 21’ w 74º 30’, 1,250 m alt., 29-ene-2011, l. rojas, [unab no. catal. 1521]; 1♀, cundinamarca, san francisco de sales, n 4º 52’ w 74º 32’, 152 m alt., 13-may-2011, l. gomez, [unab no. catal. 1521]; 1♀, cundinamarca, tibacuy, n 4º 20’ w 74º 27’, 1,633 m alt., 17-may-1997, y. reyes, [unab no. catal. 1521]; 1♀, cundinamarca, villeta, n 5º 0’ 29’’ w 74º 28’ 23’’, 820 m alt., 16-may-2010, f. padilla, [unab no. catal. 1521]; 1♀, cundinamarca, villeta, n 5º 00’ 29’’ w 74º 28’ 23’’, 820 m alt., 16-may-2010, p. pereira, [unab no. catal. 1521]; 1♂, cundinamarca, villeta, n 5º 01’ 09’’ w 74º 28’ 03’’, 850 m alt., 16-may-2010, l. lozano, [unab no. catal. 1521]; 1♂, huila, neiva, vda. bajo bejucal, n 2º 59’ 55’’ w 75º 18’ 16’’, 440 m alt., 18-23-jul-2011, s. castro, [unab no. catal. 1521]; 1♀, meta, acacias, vda. santa rosa, hda. mejorana, n 3º 59’ w 73º 45’, 498 m alt., 22-24-sep-2000, unab, [unab no. catal. 1521]; 1♂, meta, cubarral, km. 8 via cubarral-villavicencio, n 3º 47’ w 73º 46’, 495 m alt., 16-abr-2014, m. sierra, [unab no. catal. 1521]; 1♂, meta, villavicencio, vda. la llanerita, fca. villa franca de oria, n 4º 05’ 38.01’’ w 73º 11’ 22.09’’, 306 m alt., 9-oct-2011, l. ojeda, [unab no. catal. 1521]; 2♀♀, meta, villavicencio, vda. buenos aires, fca. la esmeralda, n 4º 7’ 56.85’’ w 73º 39’, 561 m alt., 17-ago-2014, s. rodríguez, [unab no. catal. 1521]; 1♀, putumayo, orito, vda. el yarumo, km 35 via fca. el limonar, n 0º 39’ 26.7’’ w 76º 47’ 24.1’’, 325 m alt., 26-mar-2015, j. garcía, [unab no. catal. 1521]; 1♂, putumayo, puerto asís, vda. brisas de hong kong, fca. la y, n 0º 28’ 55.6’’ w 76º 30’ 17.7’’, 270 m alt., 25-mar-2015, b. blanco, [unab no. catal. 1521]; 1♀, tolima, ibague, la esperanza, n 4º 26’ w 75º 18’, 1,000 m alt., 18-nov2003, o. guataquira, [unab no. catal. 1521]; 1♀, tolima, mariquita, n 5º 11’ w 74º 53’, 495 m alt., 16-sep-1976, n. montoya, [unab no. catal. 1521]; 1♀, tolima, melgar, n 4º 12’ w 74º 39’, 323 m alt., 16-may-2012, a. ariza, [unab no. catal. 1521]; 1♀, valle del cauca, buenaventura, n 3º 53’ 47’’ w 77º 04’ 40’’, 7 m alt., 26-sep-1999, s. restrepo, [unab no. catal. 1521]. taeniaptera macquart, 1835 material examined (fig. 7): taeniaptera sp., 1♂, colombia, antioquia, carepa, fca. tulenapa, n 7º 46’ w 76º 39’, 40 m alt., 30-mar-2014, j. velásquez, [unab no. catal. 1521]; 1♂, antioquia, medellin, pueblito paisa, n 6º 14’ w 75º 34’, 1552 m alt., jul-2011, a. prieto; c. prieto, [unab no. catal. 1526]; 2♂♂, caqueta, florencia, vda. la viciosa, centro de investigaciones amazonicas macagual, n 1º 29’ 59’’ w 75º 39’ 47’’, 257 m alt., 25-oct-2014, m. bermúdez, [unab no. catal. 1521]; 1♀, cundinamarca, bogota, universidad nacional, facultad de biología, n 4º 38’ 25’’ w 74º 4’ 24’’, 2,558 m alt., 21-may-2010, o. garcía, [unab no. catal. 1526]; 1♂, cundinamarca, choachi, n 4º 31’ w 73º 55’, 1,923 m alt., 18-may-1996, g. ascencio; c. álverez, [unab no. catal. 1526]; 1♂, cundinamarca, fusagasuga, n 4º 20’ w 74º 21’, 1,728 m alt., 8-may-2010, j. díaz, [unab no. catal. 1521]; 1♂, cundinamarca, guayabal de síquima, casco urbano, n 4º 52’ 57.88’’ w 74º 28’ 0.85’’, 1,624 m alt., 5-mar-2011, d. lópez, [unab no. catal. 1526]; 1♀, cundinamarca, san francisco de sales, n 4º 58’ w 74º 17’, 1,520 m alt., 2-jun-1997, x. medina, [unab no. catal. 1526]; 1♀, cundinamarca, sasaima, vda. santa ana, n 4° 57’ 59” w 76° 26’ 15”, 1,221 m alt., 31-ene-1998, v. bernal; k turriago, [unab no. catal. 2292]; 1♀, cundinamarca, 346 agron. colomb. 33(3) 2015 figure 7. collection sites for paragrallomyia and taeniaptera in colombia. silvania, km 47 vía bogota fusagasuga, n 4º 24’ w 74º 23’ , 1,470 m alt., 6-may-2010, e. avellaneda, [unab no. catal. 1526]; 1♂, cundinamarca, ubala, vda. betania, n 4º 44’ w 73º 32’, 1,900 m alt., 12-oct-2003, o. guataquira, [unab no. catal. 1526]; 1♂, cundinamarca, zipacon, vda. laguna verde, n 4º 43’ w 74º 25’, 1,600 m alt., 21-feb-1998, v. bernal; k. turriago, [unab no. catal. 1526]; 1♀, meta, guamal, vda. orotoy, via guamal carretera antigua, n 3º 54’ w 73º 48’, 610 m alt., 16-may-2010, l. boyaca, [unab no. catal. 1526]; 1♂, risaralda, pereira, fca. calamar, n 4º 48’ w 75º 41’, 1,411 m alt., 28-may-1999, c. forero, [unab no. catal. 1526]; 1♂, valle del cauca, la union, n 4º 32’ w 76º 06’, 975 m alt., 18-nov-1999, s. restrepo, [unab no. catal. 1526]; 1♂, valle del cauca, la unión, grajales, n 4º 32’ w 76º 06’, 975 m alt., 16-oct-2003, p. rodriguez, [unab no. catal. 1526]. taeniaptera and paragrallomyia taeniaptera sensu steyskal (1966) used to be considered the largest and, taxonomically, one of the most complex genus in the taeniapterinae subfamily. at the unab museum, taeniaptera sensu steyskal (1966) was represented by 39 specimens from 30 municipalities and nine departments. however, very recently, jackson et al. (2105) proposed a reclassification of the taeniapterinae subfamily, raising paragrallomyia to the genus level and including within it many species that were previously considered as part of taeniaptera sensu lato. therefore, taeniaptera is currently represented in unab by 16 specimens from the following departments: antioquia, caqueta, cundinamarca, meta, risaralda, and valle del cauca, whereas paragrallomyia is now the best represented genus at this museum, containing 23 specimens from 18 municipalities from the departments of antioquia, caquetá, cundinamarca, huila, meta, putumayo, tolima, and valle del cauca. to identify the paragrallomyia genus, jackson et al. (2105) considered the following combination of morphological characteristics: maxillar palp securiform, r4+5 cell open at the margin of the wing, and having at least one dorsocentral seta (fig. 8). our results represent an approach to the geographical distribution of micropezidae in colombia and will aid studies involving taxonomy, biodiversity, ecology and conservation in colombia and the neotropics. 347martinez-alava and serna: managing insect collections. micropezidae (diptera: nerioidea) of the entomological museum unab acknowledgements the authors thank the entomological museum unab (universidad nacional de colombia, bogota) for providing the necessary tools for the identification of specimens and for the curatorial process. colciencias and universidad nacional sponsored the first author for his doctorate under the doctoral training program in colombia. literature cited ferro, g.b. and c.j.b. carvalho. 2014. a pictorial key and diagnosis of the brazilian genera of micropezidae (diptera, nerioidea). rev. bras. entomol. 58, 52-62. doi: 10.1590/ s0085-56262014000100009 harterreiten-souza, e.s., e.r. sujii, and j.r. pujol-luz. 2014. a new species of the genus micropeza meigen (diptera: micropezidae) from brazil. zootaxa 3827, 392-396. doi: 10.11646/ zootaxa.3827.3.9 jackson, m.d., s.a. marshall, and j.h. skevington. 2015. molecular phylogeny of the taeniapterini (diptera: micropezidae) using nuclear and mitochondrial dna, with a reclassification of the genus taeniaptera macquart. insect syst. evol. 46, 411-430. doi: 10.1163/1876312x-45032125 marshall, s.a. 2004. a review of the genus metasphen frey including globomyia hennig syn. nov. (diptera, micropezidae). stud. dipterol. 11, 529-536. marshall, s.a. 2010. micropezidae (stilt-legged f lies). pp. 805-813. in: brown, b.v., a. borkent, j.m. cumming, d.m. wood, n.e. woodley, and m. zumbado (eds.). manual of central american diptera. vol. 2. nrc research press, ottawa. marshall, s.a. 2011. a review of the genus hoplocheiloma cresson (diptera: micropezidae). zootaxa 2806, 1-23. marshall, s.a. 2012. flies: the natural history and diversity of diptera. firef ly books. richmond hill, canada. marshall, s.a. 2013. grallipeza rondani (diptera: micropezidae: taeniapterinae) of the caribbean and north america. zootaxa 3682, 45-84. marshall, s.a. 2015. mesoconius enderlein (diptera, micropezidae, taeniapterinae) of central america. zootaxa 3914, 525-540. doi: 10.11646/zootaxa.3914.5.2 merritt, r.w. and m.t. james. 1973. the micropezidae of california (diptera). bull. calif. insect surv. 14, 1-27. merritt, r.w. and b.v. peterson. 1976. a synopsis of the micropezidae (diptera) of canada and alaska, with descriptions of four new species. can j. zool. 54, 1488-1506. doi: 10.1139/z76-172 qgis development team. 2015. qgis geographic information system. in: open source geospatial foundation project, http:// qgis.osgeo.org; consulted: april, 2015. steyskal, g.c. 1966. family micropezidae pp. 48.1-48.33. in: vanzolini, p.e. and n. papavero (eds.). a catalogue of the diptera of the americas south of the united states. departamento de zoologia, secretaria da agricultura do estado de são paulo, são paulo, brazil. steyskal, g.c. 1987. micropezidae. pp. 761-767. in: mcalpine, j.f. (ed.). manual of neartic diptera. vol. 2. monograph no. 28. biosystematics research centre, agriculture canada, ottawa. a b c figure 8. morphological characteristics used to recognize paragrallomyia sensu jackson et al. (2105). a. wing, the arrow indicates a r4+5 cell open at the wing margin. b. lateral head view, showing a securiform palp (plp). c. mesonotum dorsal view, arrows pointing out two dorsocentral setae. http://dx.doi.org/10.1590/s0085-56262014000100009 http://dx.doi.org/10.1590/s0085-56262014000100009 http://dx.doi.org/10.11646/zootaxa.3827.3.9 http://dx.doi.org/10.11646/zootaxa.3827.3.9 http://dx.doi.org/10.1163/1876312x-45032125 http://dx.doi.org/10.11646/zootaxa.3914.5.2 http://dx.doi.org/10.1139/z76-172 http://qgis.osgeo.org http://qgis.osgeo.org high dilution preparations for organic production system of broccoli received for publication: 23 june, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.58586 1 department of plant science and plant health, federal university of paraná (ufpr) curitiba-pr (brazil). edwinpulido870@hotmail.com 2 laboratory of plant health and homeophaty, lages experimental station of epagri, lages-sc (brazil). 3 department of horticulture and forestry, federal university of rio grande do sul (ufrgs), porto alegre-rs (brazil). 4 department of plant production, santa catarina state university (udesc), florianopolis-sc (brazil). agronomía colombiana 35(1), 53-58, 2017 high dilution preparations for organic production system of broccoli preparados en altas diluciones en el manejo de brócoli bajo sistema de producción orgánica edwin pulido1, pedro boff2, tatiana duarte3, and mari inês boff4 abstract resumen the aim of this study was to evaluate the inf luence of high dilution preparations on seedlings growth and production of broccoli under organic system. three experiments were conducted in a greenhouse with completely randomized design. two others experiments were conducted under field conditions, and the experimental design was randomized in blocks. both designs were done with four replications and nine treatments. the treatments consisted of high dilution preparations of arnica montana, silicea terra, carbo vegetabilis and sulphur at 6ch or 30ch, water was used as control. in greenhouse, plant height, root length and stem diameter of seedlings were evaluated, along with the fresh and dry mass of shoot and root. in field, fresh and dry mass of inf lorescences, plant height and stem diameter were evaluated. silicea terra at 30ch increased the stem diameter, root length and dry mass of shoot and root in the broccoli seedlings. sulphur at 6ch increased the fresh and dry mass of broccoli inf lorescences. silicea terra at 6ch, carbo vegetabilis, and sulphur at 30ch increased the plant height in field experiments. this suggests that high dilution preparations can be utilized to increase the biomass production and others desirable characteristics of broccoli crop under organic system. el objetivo de este estudio fue evaluar la inf luencia de preparados en altas diluciones en el crecimiento de plántulas y producción de brócoli en sistema orgánico. fueron realizados tres experimentos en diseño completamente al azar (invernadero) y dos experimentos en diseño de bloques completos al azar (campo), todos con cuatro repeticiones y nueve tratamientos. los tratamientos fueron preparados de arnica montana, silicea terra, carbo vegetabilis y sulphur en 6ch o 30ch, como testigo fue utilizado agua. en invernadero fueron evaluadas: altura de planta, longitud de raíz, diámetro de tallo, masa fresca y seca de la parte aérea y de la raíz. en campo fueron evaluadas: masa fresca y seca de inf lorescencias, altura de plantas y diámetro de tallo. silicea terra 30ch aumentó en las plántulas el diámetro de tallo, longitud de raíz, masa seca de la parte aérea y de la raíz. sulphur 6ch incrementó masa fresca y seca de las inf lorescencias. silicea terra 6ch, carbo vegetabilis 30ch y sulphur 30ch aumentaron la altura de las plantas en experimentos de campo. esto sugiere que preparados en altas diluciones pueden ser utilizados para aumentar la producción de biomasa y otras características deseables en el cultivo orgánico del brócoli. key words: brassica oleraceae var. italica, agroecolog y, agrohomeopathy, seedling production, sustainable agriculture. palabras claves: brassica oleraceae var. italica, agroecología, ag rohomeopat ía, producción de plá nt u las, ag r icu lt u ra sustentable. broccoli based in agrochemical use contrasts with their nutraceutic properties, given the residues of pesticides and the high content of nitrates/nitrites not metabolized in the plant tissue. furthermore, production systems with low inputs provide greater food security for rural families and are socially and environmentally more sustainable (altieri, 2002). food production systems on ecological bases are a trend that is consolidated worldwide. there is a growing initiative on the part of farmers, farmers associations and researchers to improve agriculture toward a non-contamination of sustainable systems (warner, 2006). innovative technologies introduction vegetables of brassica are consumed fresh (in natura) or mildly cooked, and are important components of diets around the world (baenas et al., 2012). the broccoli (brassica oleraceae l. var. italica) also stands out in special meal compositions due to its high nutritional value, being rich in calcium, folic acid, selenium, potassium, vitamins a and c (jahangir et al., 2009). anticarcinogenic properties, bowel cleansing by the presence of glucosinolates and photochemical products that offer an extra protection against heart disease (rosa and rodrigues, 2001; keck and finley, 2004; baenas et al., 2012). the conventional production of 54 agron. colomb. 35(1) 2017 for low cost and less environmental impact will be required to grant efficiency to healthy food systems. in this sense, the sanitary management of vegetable crops considerate technologies of low environmental impact and free of toxic waste, such as the homeopathic high dilutions (betti et al., 2009; boff, 2013). several authors have documented the efficacy of high dilutions homeopathic preparations to manage vegetable crops. bonato and silva (2003) identified that sulphur at 5ch and 12ch dynamizations increased the fresh and dry mass of shoot and root in plants of radish (raphanus sativus l.). rossi et al. (2006) obtained increases in plant height and root length of lettuce seedlings with application of carbo vegetabilis at 6ch, 100ch and 200ch. grisa et al. (2007) found an increase of shoot dry mass in lettuce treated with arnica montana at 6ch and 12ch dynamizations. the aim of this study was to evaluate the inf luence of high dilution preparations on the quality of broccoli seedlings and the impact of its production under organic field systems. materials and methods localization of experiments experiments were carried out at the experimental station of lages/agricultural research and rural extension company of santa catarina state epagri (area 1), and in a farm located in the pedras brancas community (area 2), lages (27°48’ s and 50°19’ w; 931 m a.s.l.), santa catarina state, brazil, during the crop cycles of 2011 and 2012. the predominant climate in the region consists of an average temperature of 22°c in the warmest month, and in winter from 6 to 8°c. the total annual rainfall varies from 1,360 to 1,600 mm and the soils are classified as “cambissolo humico alico” (embrapa, 2013). high dilution preparations high dilution preparations were obtained from the laboratory of homeopathy and plant health, lages experimental station of epagri, following the methodology described in the brazilian homeopathic pharmacopoeia (2011). high dilutions of arnica montana, carbo vegetabilis, silicea terra, and sulphur were made from a matrix of 5ch dynamization, using a part of the matrix in 99 parts of 5% alcohol and followed by 100 times succussion with the help of mechanical arm (autic®, denise model 10-50), to achieve a 6ch dynamization; and so forward until reaching the desired 30ch dynamization. seedling production in greenhouse experiments three experiments were conducted in a greenhouse using a completely randomized design with four replicates from 30/09/2011 to 01/10/2012. the treatments were arnica montana, silicea terra, carbo vegetabilis, and sulphur at 6ch and 30ch, and water as the control plot. the experimental plot consisted of 20 plants in the middle of 64 seedlings in expanded polystyrene trays with capacity of 128 cells. piracicaba precocious hybrid of broccoli was used for all experiments. organic substrate was composed of cattle manure (composted for six months), soil, vermiculite, and rock phosphate, at volume rate of 3:1:1:0.2, respectively. the density of substrate material was 0.7 kg l-1 of cattle manure; 1.0 of soil; 0.08 of vermiculite and 2.8 of rock phosphate. the materials were mixed and dried. the substrate was then transferred into tray cells. two seeds per cell were placed at 0.5 cm depth. thinning was done a week after germination, leaving one plant per cell. the irrigation of the seedlings was done daily by micro sprinklers during three minutes. whenever necessary the irrigation was repeated. the spray treatments were applied every four days on the seedlings until transplantation, with total of seven applications. trays were isolated from each other at the time of spraying. the applications were performed using manual sprayer vonder® with capacity for 1.5 l. each homeopathic preparation was used at a rate of 10 ml l-1 of water and homogenized with ten shakes. double-blind technique was used for conducting experiments, where neither the assessor nor the applicator knew the nature of each treatment. homeopathic preparations only revealed after the statistical analysis. the evaluations were performed after 70% of seedlings reach the phenological stage v0, characterized by seedlings with three to four leaves and 10 to 12 cm height (jaramillo and diaz, 2006). then the seedlings were harvested and the plant height (a), determined by the distance between the stem base to the apex of the newest leaf using a standard ruler; the root length (b) was measured with a standard ruler, and the stem diameter (c) was measured with a digital caliper. the fresh and dry mass of shoot and root were evaluated with the assistance of a digital scale. for the evaluation of dry mass of shoot and root, the fractions were wrapped separately in kraft paper bags, and taken for drying in an oven with forced air at 65°c, until the weight was stabilized. broccoli production under field conditions two experiments were conducted in t he f ield from 13/12/2011 to 17/04/2012 at the experimental station of epagri (area 1) and from 14/05/2012 to 17/09/2012 at a family farm (area 2). both experiments were located in lages (27°48’ s and 50°19’ w; 931 m a.s.l.), santa catarina state, brazil (tab. 1). piracicaba hybrid of broccoli was the variety used for all experiments. 55pulido, boff, duarte, and boff: high dilution preparations for organic production system of broccoli the seedling production was done in expanded polystyrene trays with 128 cell capacity. the trays were washed with water and disinfected with sodium hypochlorite at 2.5% of active chlorine, in the proportion of 5 ml l-1 of water. the substrate was composed of cattle manure, soil, vermiculite and phosphate, at rate of 3:1:1:0.2 in volume. one year before transplanting, soil tillage was performed with plowing and disking, followed by fertilization with green manure (oats + vetch). the fertilization was performed with 2.5 l m-2 of compost [cattle manure: c (%) = 48; n (% dry matter) = 2.3; p2o5 (kg m-2) = 4.1; k2o (kg m-2) = 3.8; ca (kg m-2) = 3.0], and phosphate in the proportion of 0.15 kg m-2. transplantation was done when seedlings reached the phenological stage v0 (jaramillo and diaz, 2006), where seedlings had three to four leaves and a height of 10 to 12 cm. treatments were of high dilution preparations of arnica montana, silicea terra, carbo vegetabilis, and sulphur at 6ch and 30ch. pure water was used as control. the experimental design was organized in completely randomized blocks with four replicates. each plot consisted of 10 plants transplanted in double line. the irrigation was conducted according to the requirements of the broccoli crop and weeding was done by manual methods. one seedling was planted per hole with the spacing of 0.4 m between plants and 0.6 m between rows, resulting in a density of 41.500 plants per hectare. the application of spray treatments was applied using backpack sprayer guarany® with capacity for 5 l. the frequency of applications was every fifteen days, starting seven days after the transplant until harvest (for a total of four applications). each homeopathic preparation was dosed in a proportion of 10 ml per liter of water, followed by ten shakes. double-blind technique was used for spray the treatments, where neither the appraiser nor the applicator knew the nature of each treatment, until after the statistical analysis was done. at harvest the evaluated variables were: (a) plant height, determined with a measuring tape, from ground level up to the apical part and (b) stem diameter, measured at one cm from the ground with the assistance of digital caliper. external leaves of broccoli plants were removed and the fresh mass of the inf lorescences was later determined with a digital scale, measured in grams. the dry mass of the inf lorescences was obtained by packaging in kraft paper bags and placing in a drying oven with forced air at a temperature of 65°c, until the weight stabilized. statistical analysis data were statistically analyzed with r version 3.1.2 (r core team, 2014), using analysis of variance (anova). means significantly were compared by tukey test (p≤0.05). results and discussion effect of high dilution preparations on seedling production high dilution preparations of silicea terra at 30ch and arnica montana at 6ch increase of dry mass of shoot in the broccoli seedlings, when compared to the water control in at least one experiment (tab. 2). bonfim et al. (2008) also using of arnica montana at 3ch, 6ch and 12ch found an increase of dry mass in rosemary (rosmarinus officinalis l.) and royal sage shoots (lippia alba (mill.) n.e. br.). also grisa et al. (2007) found an increase of dry mass in lettuce (lactuca sativa l.) shoots with arnica montana dynamizations at 6ch and 12ch. further, almeida (2002) observed an increase of 40% of fresh mass of basil inf lorescences (ocimum basilicum l.) when exposed to silicea terra at 30ch. dry mass of root in broccoli seedlings treated with silicea terra at dynamization of 30ch was higher than the water control plots. the preparations of sulphur 6ch, arnica montana 6ch and carbo vegetabilis 30ch increased the dry mass of root in broccoli, in at least one of the three experiments (tab. 2). root length of broccoli seedlings was affected by the use of high dilution preparations, being that sulphur 6ch and silicea terra 30ch promoted greater root length compared to the water control in at least two of the three experiments (tab. 3). the root system is a determining factor in the quality of the seedlings, and seedlings with poor root systems have growth difficulty in field conditions (krasowski and owens, 2000; davis and jacobs, 2005). table 1. chemical composition of soil for the experimental areas in lages-sc, brazil. experimental area clay (m v-1) ph-water (1:1) o.m. (m v-1) ca (cmolc l-1) mg (cmolc l-1) al (cmolc l-1) p (mg l-1) k (mg l-1) area 1 38 5.3 3.0 5.9 2.0 0.3 18.5 213 area 2 32 5.5 3.7 6.6 2.5 0.0 32.4 171 56 agron. colomb. 35(1) 2017 preparations of silicea terra at a 30ch dynamization and arnica montana at 6ch increased the stem diameter of broccoli seedlings when compared to the water control in two of three experiments. sulphur at 6ch also increased this characteristic in one of three experiments (tab. 3). there were no significant differences between the treatments in the three experiments concerning the height of broccoli seedlings (tab. 3). these results suggest that the 6ch and 30ch dynamics are more appropriate for promoting the root strengthening, but not manifested in the height of the seedling. if the root system is strong, it is possible that this characteristic is observed in the post-transplant, as it can be measured in field experiments. according to bonato and silva (2003), who observed different effects of high dilutions in different organs of plants. the same authors suggest that the action of high dilutions in plants should always be considered in its full cycle. effect of high dilution preparations on the production of broccoli in field piracicaba hybrid of broccoli plants conducted at area 2, when treated with sulphur 6ch increased the fresh and dry mass of the inf lorescences, compared to water control. though this result was not confirmed in the conditions of area 1 (tab. 4). preparations of sulphur at 6ch increased the production and the dry mass of cabbage (pulido et al., 2014), and the fresh and dry mass of mint plants (bonato et al., 2009). toledo et al. (2015) also observed that sulphur (6ch, 12ch, 30ch, and 60ch) increased the fresh mass of shoot and (30ch) root of tomato plants. preparations of silicea terra at 6ch, carbo vegetabilis, and sulphur at 30ch inf luenced the increasing of plant height when compared to water control, in area 2. however, no significant differences were observed for stem diameter table 2. dry mass of shoot and root in seedlings of piracicaba precoce hybrid of broccoli treated with high dilution preparations. preparations shoot dry mass (g plant-1) root dry mass (g plant-1) exp 1 exp 2 exp 3 exp 1 exp 2 exp 3 arnica montana 6ch 0.108±0.007 ab 0.119±0.006 a 0.122±0.009 a 0.034±0.002 abc 0.043±0.003 ab 0.060±0.006 a arnica montana 30ch 0.105±0.009 ab 0.114±0.001 a 0.106±0.005 ab 0.028±0.001 c 0.044±0.004 ab 0.033±0.001 b carbo vegetabilis 6ch 0.082±0.009 b 0.106±0.006 a 0.097±0.002 ab 0.030±0.002 bc 0.034±0.001 b 0.032±0.001 b carbo vegetabilis 30ch 0.100±0.008 ab 0.118±0.009 a 0.118±0.007 ab 0.046±0.007 ab 0.035±0.001 ab 0.053±0.004 a silicea terra 6ch 0.105±0.006 ab 0.111±0.002 a 0.109±0.005 ab 0.030±0.003 bc 0.036±0.002 ab 0.033±0.002 ab silicea terra 30ch 0.137±0.006 a 0.117±0.004 a 0.120±0.006 ab 0.049±0.003 a 0.046±0.001 a 0.055±0.008 a sulphur 6ch 0.111±0.004 ab 0.105±0.007 a 0.113±0.006 ab 0.048±0.003 a 0.044±0.003 ab 0.047±0.001 ab sulphur 30ch 0.110±0.003 ab 0.116±0.003 a 0.111±0.006 ab 0.040±0.004 abc 0.046±0.003 ab 0.048±0.002 ab water 0.111±0.009 ab 0.109±0.006 a 0.094±0.004 b 0.028±0.004 c 0.036±0.001 ab 0.033±0.003 ab cv (%) 14.8 10.0 10.7 19.8 12.4 17.7 means ± s.e. followed by the same letter in the column did not differ significantly from each other by tukey test (p table 3. plant height, root length and stem diameter in seedlings of piracicaba precoce hybrid of broccoli treated with high dilution preparations. preparations plant height (cm) root length (cm) stem diameter (cm) exp 1 exp 2 exp 3 exp 1 exp 2 exp 3 exp 1 exp 2 exp 3 arnica montana 6ch 12.25±0.44 a 12.90±0.28 a 12.98±0.24 a 9.05±0.39 ab 8.01±0.34 abc 9.36±0.36 a 1.18±0.09 a 1.25±0.08 a. 1.18±0.02 ab arnica montana 30ch 11.75±0.47 a 12.78±0.21 a 11.85±0.31 a 9.59±0.48 ab 6.19±0.42 bc 8.61±0.46 a 0.92±0.05 bc 1.21±0.04 a 1.11±0.06 abc carbo vegetabilis 6ch 10.59±0.24 a 11.22±0.24 a 11.10±0.33 a 7.10±0.31 b 5.76±0.31 c 8.63±0.47 a 1.02±0.06 abc 1.15±0.09 a 0.91±0.04 c carbo vegetabilis 30ch 11.48±0.20 a 11.08±0.37 a 10.89±0.30 a 9.28±0.43 ab 7.29±0.40 abc 8.84±0.31 a 1.00±0.04 abc 1.21±0.07 a 1.04±0.04 bc silicea terra 6ch 11.82±0.28 a 11.77±0.48 a 11.43±0.31 a 9.16±0.49 ab 7.78±0.49 abc 8.97±0.46 a 1.00±0.03 abc 1.16±0.05 a 1.01±0.03 bc silicea terra 30ch 12.34±0.37 a 12.61±0.35 a 11.72±0.30 a 10.22±0.44 a 8.57±0.49 ab 9.63±0.47 a 1.04±0.08 ab 1.35±0.09 a 1.28±0.05 a sulphur 6ch 11.41±0.24 a 11.47±0.31 a 11.22±0.21 a 9.20±0.49 ab 9.85±0.37 a 9.06±0.37 a 0.86±0.03 bc 1.14±0.06 a 1.27±0.07 a sulphur 30ch 11.71±0.46 a 11.48±0.42 a 11.73±0.33 a 9.77±0.42 ab 8.56±0.42 ab 9.22±0.47 a 0.79±0.05 bc 1.10±0.08 a 1.02±0.03 bc water 10.63±0.33 a 11.10±0.26 a 11.12±0.31 a 8.88±0.47 ab 6.95±0.40 bc 7.57±0.49 a 0.76±0.04 c 1.08±0.04 a 0.92±0.03 c cv (%) 12.4 12.1 12.8 13.3 15.3 14.4 11.9 12.4 8.1 means ± s.e. followed by the same letter in the column did not differ significantly from each other by tukey test (p 57pulido, boff, duarte, and boff: high dilution preparations for organic production system of broccoli table 4. fresh and dry mass of inflorescences, plant height and stem diameter of piracicaba precoce hybrid of broccoli treated with high dilution preparations. preparations fresh mass inflorescences (g) dry mass inflorescences (g) plant height (cm) stem diameter (mm) area 1 area 2 area 1 area 2 area 1 area 2 area 1 area 2 arnica montana 6ch 178.32±1.68 a 207.84±0.93 ab. 55.09±1.55 a 64.62±1.35 ab 46.13±0.74 a 41.92±0.91 ab 16.94±0.49 a 16.33±0.28 a arnica montana 30ch 151.56±1.01 a 205.20±1.00 bc 47.50±1.20 a 64.07±1.20 ab 42.31±0.91 a 44.22±0.65 ab 16.09±0.19 a 15.63±0.50 a carbo vegetabilis 6ch 136.80±1.43 a 154.20±1.57 c 42.13±0.99 a 47.29±1.11 c 42.65±0.66 a 39.77±0.82 ab 15.16±0.45 a 15.99±0.41 a carbo vegetabilis 30ch 178.92±1.13 a 195.36±1.32 bc 55.49±1.05 a 60.50±1.45 bc 49.86±0.86 a 44.54±0.90 a 17.38±0.34 a 16.41±0.37 a silicea terra 6ch 164.28±1.43 a 208.68±1.68 ab 50.68±1.82 a 64.08±1.63 ab 44.28±0.86 a 45.45±0.84 a 14.55±0.34 a 17.29±0.11 a silicea terra 30ch 158.69±0.77 a 157.44±1.31 bc 49.28±1.51 a 48.87±1.72 bc 41.08±0.78 a 42.48±0.73 ab 14.92±0.36 a 15.88±0.18 a sulphur 6ch 177.24±1.49 a 253.44±1.00 a 54.59±1.60 a 78.01±0.89 a 38.07±0.99 a 43.93±0.86 ab 15.45±0.42 a 18.13±0.40 a sulphur 30ch 155.88±1.34 a 168.78±1.44 bc 48.62±1.64 a 52.64±0.73 bc 46.66±0.85 a 44.61±0.65 a 16.21±0.39 a 15.59±0.34 a water 171.12±1.37 a 174.54±1.44 bc 52.63±1.37 a 53.82±1.43 bc 45.50±0.66 a 37.53±0.74 b 15.73±0.27 a 15.11±0.39 a cv (%) 12.6 11.2 14.2 11.5 12.4 6.5 13.8 7.4 means ± s.e. followed by the same letter in the column did not differ significantly from each other by tukey’s test (p in broccoli among treatments in both experimental areas (tab. 4). fresh and dry mass of the inf lorescences, plant height and stem diameter in broccoli did not differ among treatments applied in area 1 (tab. 4). andrade et al. (2012) also found no significant differences between the treatments in high dilutions in the characteristics of fresh and dry mass in plants of justicia pectoralis. however, preparation of arnica montana at 3ch, 30ch, 60ch, 100ch and 200ch dynamizations directly inf luenced the secondary metabolism of plants, causing changes in the coumarin content. conclusions high dilution preparations influence the growth of broccoli plants under organic system, since first phenological stages v0 (seedlings stage) until r2 (phase of f lower formation). preparation of silicea terra at 30ch dynamization stands out by promoting the increase in the evaluated features: stem diameter, root length, and dry mass of shoot and root in broccoli seedlings of piracicaba precoce hybrid. broccoli plants treated with the homeopathic preparation of sulphur 6ch showed increases of fresh and dry mass of the inf lorescences, thus the preparations of silicea terra 6ch, carbo vegetabilis, and sulphur at 30ch increment the height of broccoli plants. finally, high dilution preparations can inf luence the seedling growth and production of broccoli crops under an organic system. acknowledgments the authors thanks to the mct/cnpq/mec/capes/ ct, hidro/faps/embrapa through the repensa call 22/2010 received financial support for the development of the research. this research was also supported by fapesc (rede guarani serra geral, conv. fapeu/fapesc 16261-10/2) and by the agrarian project. the first author also thanks capes for its masters scholarship, and the last author is a pq-cnpq researcher. literature cited andrade, f., v. casali, and p. cecon. 2012. effect of dynamizations of arnica montana in metabolism of chambá (justicia pectoralis jacq.)]. rev. bras. plantas medicinales 14, 159-162. doi: 10.1590/ s1516-057220120005000 06 almeida, m. 2002. basil (ocimum basilicum l.) response to homeopathic treatments. msc thesis. universidade federal de viçosa, viçosa, brazil. altieri, m. 2002. agroecology: the science of natural resource management for poor farmers in marginal environments. agric. ecosyst. environ. 93, 1-24. doi: 10.1016/s0167-8809(02)00085-3 baenas, n., d. moreno, and c. garcía-viguera. 2012. selecting sprouts of brassicaceae for optimum phytochemical composition. j. agric. food chem. 60, 11409-11420. doi: 10.1021/ jf302863c betti, l., g. trebbi, v. majewsky, c. scherr, d. shah-rossi, t. jaeger, and s. baumgartner. 2009. use of homeopathic preparations in phytopathological models and in field trials: a critical review. homeopathy 98, 244-266. doi: 10.10 16/j.homp.2009.09.008 bonato, c., g. proença, and b. reis. 2009. homeopathic drugs arsenicum album and sulphur affect the growth and essential oil 58 agron. colomb. 35(1) 2017 content in mint (mentha arvensis l.). acta scient. agron. 31, 101-105. doi: 10.4025/actasciagron.v31i1.6642 bonato, c. and e. silva. 2003. effect of the homeopathic solution sulphur on the growth and productivity of radish. acta scient. agron. 25, 259-263. bonfim, f., e. martins, r. das-dores, r. barbosa, v. casali, and i. honório. 2008. use of homeopathic arnica montana for the issuance of roots of rosmarinus officinalis l. and lippia alba (mill) n.e.br. int. j. high dilution res. 7, 113-117. boff, p. 2013. building homeopathy into agro-ecology science. pp. 1-4. in: ii international conference on homeopathy in agriculture. maringá, brazil. davis, a. and d. jacobs. 2005. quantifying root system quality of nursery seedlings and relationship to outplanting performance. new for. 30, 295-311. doi: 10.1007/s11056-005-7480-y embrapa. 2013. sistema brasileiro de classificação de solos. embrapa solos, brasília, brazil. farmacopeia homeopática brasileira. 2011. farmacopeia homeopática brasileira. 3rd ed. são paulo, brazil. grisa, s., m. toledo, l. oliveira, l. holz, and d. marine. 2007. growth and productivity of lettuce under different powers of the homeopathy medicine arnica montana. rev. bras. agroecol. 2, 1050-1053. jahangir, m., h. kim, y. choi, and r. verpoorte. 2009. healthaffecting compounds in brassicaceae. compr. rev. food sci. food saf. 8, 31-43. doi: 10.1111/j.1541-4337.2008.00065.x jaramillo, n. and d. diaz. 2006. generalidades del cultivo. pp. 9-55. in: jaramillo, n. and d. diaz (eds.). el cultivo de las crucíferas. corpoica, rionegro, colombia. krasowski, m. and j. owens. 2000. morphological and physiological attributes of root systems and seedling growth in three different picea glauca reforestation stock. can. j. for. res. 30, 1669-1681. doi: 10.1139/x00-093 keck, a. and j. finley. 2004. cruciferous vegetables: cancer protective mechanisms of glucosinolate hydrolysis produc ts a nd selen iu m. integ r. ca ncer t her. 3, 5 -12 . doi: 10.1177/1534735403261831 pulido, e., p. boff, t. duarte, and m. boff. 2014. homeopathic preparations for growth and yield of cabbage in organic system. horticultura brasileira. 32, 267-272. doi: 10.1590/ s0102-05362014000300005 r core team. 2014. r: a language and environment for statistical computing. version 3.3.0. r foundation for statistical computing. vienna, austria. rosa, e. and a. rodrigues. 2001. total and individual glucosinolate content in 11 broccoli cultivars grown in early and late seasons. hortscience 36, 56-59. rossi, f., p. melo, e. ambrosano, n. guirado, and e. schammass. 2006. application of the homeophatic preparation carbo vegetabilis and development of lettuce seedlings. cultura homeopatica 17, 14-17. toledo, m., j. stangarlin, and c. bonato. 2015. control of early blight and effect on growth variables of tomato plants by using homeopathic drugs. summa phytopathol. 41, 126-132. doi: 10.1590/0100-5405/1944 warner, k. 2006. extending agroecology: grower participation in partnerships is key to social learning. renewable agriculture and food systems. 21, 84-94. doi: 10.1079/raf2005131 relationship between chemical fertilization in sorghum and melanaphis sacchari/sorghi (hemiptera: aphididae) populations received for publication: 15 may, 2020. accepted for publication: 11 december, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.87308 1 maestría en ciencias en protección vegetal, universidad autónoma chapingo, chapingo, estado de mexico (mexico). 2 colegio de posgraduados, montecillo, estado de mexico (mexico). 3 departamento de fitotecnia, universidad autónoma chapingo, chapingo, estado de mexico (mexico). * corresponding author: al17131713@chapingo.mx agronomía colombiana 38(3), 357-366, 2020 abstract resumen the aphid melanaphis sacchari/sorghi is considered the most important pest of sorghum cultivation in mexico. it can cause losses in production of up to 100%. this research was conducted at the universidad autonoma chapingo during 2018 and 2019 with the objective of determining the relationship between chemical fertilization in sorghum and m. sacchari/ sorghi (hemiptera: aphididae) populations. different levels of nitrogen (125, 250 and 500 kg ha-1), phosphorus (19.5, 39 and 78 kg ha-1) and potassium (210 and 420 kg ha-1) were supplied to sorghum plants planted in polyethylene pots with a capacity of 6 l under greenhouse conditions. the plants were infested with a total of 15 third-instar nymphs within 60 d of crop emergence. a total of 6 samplings were carried out at 7 d intervals, starting at 7 d after the infestation. quantifications of total soluble proteins, total soluble sugars, reducing sugars, and levels of nitrogen, phosphorus, potassium and magnesium in leaf tissue were also performed. we observed that higher doses of nitrogen and phosphorus increased the aphid population, while increasing the potassium dose considerably decreased the aphid population. we also found a positive correlation between the aphid population and the total soluble protein concentrations, reducing sugars and nitrogen levels, while the correlation was negative with potassium levels in leaves. el pulgón amarillo melanaphis sacchari/sorghi es considerado la plaga más importante del cultivo de sorgo en méxico, ya que puede provocar pérdidas de hasta 100% de la producción. la presente investigación se realizó en la universidad autónoma chapingo durante los años 2018 y 2019 con el objetivo de determinar la relación entre la fertilización química en sorgo y las poblaciones de m. sacchari/sorghi (hemiptera: aphididae). se suministraron diferentes niveles de nitrógeno (125, 250 y 500 kg ha-1), fósforo (19.5, 39 y 78 kg ha-1) y potasio (210 y 420 kg ha-1) a plantas de sorgo sembradas en macetas de polietileno de 6 l de capacidad en condiciones de invernadero. las plantas fueron infestadas con un total de 15 ninfas de tercer instar a los 60 d de emergido el cultivo. se realizó un total de 6 muestreos a intervalos de 7 d, iniciando 7 d después de la infestación. también se realizaron cuantificaciones de proteínas solubles totales, azúcares solubles totales, azúcares reductores, y niveles de nitrógeno, fósforo, potasio y magnesio en tejido foliar. se observó que las dosis más altas de nitrógeno y fósforo incrementaron la población del pulgón, mientras que al incrementar la dosis de potasio la población del pulgón disminuyó considerablemente. también se constató una correlación positiva entre la población del pulgón y las concentraciones de proteínas solubles totales, azúcares reductores y niveles de nitrógeno, mientras que con los niveles de potasio en hoja la correlación fue negativa. key words: nitrogen, phosphorus, potassium, sugarcane aphid. palabras clave: nitrógeno, fósforo, potasio, pulgón amarillo del sorgo. relationship between chemical fertilization in sorghum and melanaphis sacchari/sorghi (hemiptera: aphididae) populations relación entre la fertilización química en sorgo y las poblaciones de melanaphis sacchari/sorghi (hemiptera: aphididae) josé arturo schlickmann-tank1*, oscar morales-galván1, joel pineda-pineda1, gonzalo espinosa-vázquez2, maría teresa colinas-león3, and mateo vargas-hernández1 introduction the sugarcane aphid melanaphis sacchari/sorghi (zehntner, 1897) (hemiptera: aphidididae) is native to the african continent and has become an invasive pest attacking sorghum cultivation in the americas (zapata et al., 2016). in 2013, it arrived in mexico causing losses between 30 and 100% (rodríguez-del-bosque & terán, 2015; knutson et al., 2016). it is considered a “super-clone” due to its low genetic diversity, but it has great potential for adaptation to various geographical and climatic regions (nibouche et al., 2018; perales-rosas et al., 2019). this aphid feeds on phloem causing direct damage to the plant, and like most aphids it excretes honeydew. honeydew is the result of excess sugar http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.87308 358 agron. colomb. 38(3) 2020 in the aphid’s diet and is used as a food source by many other organisms. this results in the formation of black sooty mold that can reduce the photosynthetic capacity of the sorghum plant (peña-martínez et al., 2018). different strategies have been implemented for the management of this pest, such as the delimitation of sowing dates, conservation of natural enemies, use of biological control, elimination of alternate hosts, etc. (knutson et al., 2016; de souza & davis, 2019). however, chemical control has become the primary control measure (bowling et al., 2016; knutson et al., 2016). crop nutrition as a management tactic for m. sacchari/sorghi has not had much relevance, due to the scarce information on the subject. it is well-known that the availability of numerous nutrients affects the development and survival of herbivorous insects, since their biomass generally contains much higher concentrations of elements compared to plants (boswell et al., 2008). nitrogen (n) fertilization strongly inf luences aphid population growth parameters; increased nitrogen is associated with higher nymph growth rates and, thus, increases the fecundity of many aphid species (hosseini et al., 2010; chow et al., 2011; gash, 2012). increased nitrogen fertilization can improve the nutritional quality and plant attractiveness for aphids by improving the dietary parameters of the phloem with an increase in the level of amino acids and nitrates in the host plants (douglas, 2006; fallahpour et al., 2015). recent studies have shown a marked increase in the population parameters of m. sacchari/sorghi with increased nitrogen fertilization (lama et al., 2019; wilson et al., 2020). to date, no work has been reported on the relationship between potassium and phosphate fertilization with the population dynamics of m. sacchari/sorghi. however, it is known that potassium (k)-induced changes in plant metabolite concentrations are multiple and include potassium dependence on enzyme metabolism (including those associated with jasmonic acid and salicylic acid), photosynthesis, and long-range transport (amtmann et al., 2008). according to venter et al. (2014), the application of potassium phosphate to wheat crops induces a certain degree of tolerance to the attack of the russian wheat aphid (diuraphis noxia). phosphorus (p) can act as a host plant susceptibility modifier by changing secondary metabolites such as phenols and terpenes. when this occurs, the accumulation of phenolic compounds (tannins, lignin) acts as a barrier that has deterrent or directly toxic effects on herbivorous insects (facknath & lalljee, 2005). in some cases, such as those reported by sinha et al. (2018), p produced a repressive effect on the insect population, where the mustard aphid (lipaphis erysimi) considerably decreased its population by applying high doses of this element. the present study was carried out under the hypothesis that the nutritional imbalance in the sorghum crop inf luences the population density of m. sacchari/sorghi. based on this hypothesis, the objective of this research was to determine the relationship between n, p and k and the populations of m. sacchari/sorghi (hemiptera: aphididae). materials and methods location and preparation of host plants the experiment was conducted in a greenhouse of the department of agricultural parasitology at the universidad autonoma chapingo. in the establishment of the crop, seeds of hybrid sorghum upm-219 were used, which has a high susceptibility to m. sacchari/sorghi attack. so, it was possible to observe the relationship between fertilization and the aphid population without the interference of other factors such as weather, natural enemies, etc. sorghum seeds were sown in polyethylene bags with a capacity of 6 l, which were filled with soil from the experimental field. this soil has a clay loam structure, with a content of 3.4% organic matter, 6.99 mg kg-1 of phosphorus bray, 363 mg kg-1 of potassium and 5.33 mg kg-1 of nitrogen as nitrate. although n and p levels are considered low to medium for this type of soil, the k levels are considered medium to high. five sorghum seeds were placed in each bag; 5 d after emergence the plants were thinned out, keeping the two most vigorous and largest plants. the irrigation kept the soil at levels close to field capacity, to maintain the optimal development of the crop. evaluated treatments five applications of fertilizer were carried out, the first at the time of sowing and the remaining every 7 d. this was done with the intention of minimizing the toxic effects of fertilizers on plants. the fertilizers were weighed with an ohaus adventurer® precision analytical balance and mixed in individual plastic bags and were applied manually in diluted water (solution). the fertilizers used were urea (46% n) as a source of n, ca3(po4)2 (calcium phosphate) as a source of p, and kno3 (potassium nitrate) as a source of k, applied in three levels, based on previous analysis: • low level: half of the required dose. • medium level: optimal dose. • high level: double the required dose. 359schlickmann-tank, morales-galván, pineda-pineda, espinosa-vázquez, colinas-león, and vargas-hernández: relationship between chemical fertilization in sorghum and melanaphis sacchari/sorghi (hemiptera: aphididae) populations the treatments consisted of combinations of the three nutrients mentioned above. for n and p three levels of fertilization were used (high, medium and low), whereas for k only two levels were used (high and medium), this because of the concentrations of the nutrient found in the soil. as an experimental unit, a 6 l plastic bag with two sorghum plants was used. for the calculation of the nutrient dose, the nutritional needs for a production of 8000 kg ha-1 and a density of 180,000 plants ha-1 were taken into account as proposed by fontanetto et al. (2009). regarding the final dose of fertilizers, the pre-existing concentrations of nutrients in the soil used for the study were considered, adding the necessary amounts of fertilizer needed to reach the stable dose. the experimental design used was a randomized whole block design with 12 treatments and six replicates. the treatments are described in table 1. table 1. fertilization rates provided to evaluate relationship between n, p and k fertilization and m. sacchari/sorghi population. treatments nitrogen phosphorus potassium kg ha-1 t1 125 19.5 210 t2 125 39 210 t3 125 78 210 t4 250 19.5 210 t5 250 39 210 t6 250 78 210 t7 500 19.5 210 t8 500 39 210 t9 500 78 210 t10 125 39 420 t11 250 39 420 t12 500 39 420 plant infestation the plants were infested with 15 nymphs of m. sacchari/ sorghi in the third instar (the number of nymphs was determined based on preliminary trials, where 15 nymphs were an optimal number for the development of the population) within 60 d of emergence of the crop. the nymphs used for the infestation were obtained from a purification brood; five adult females (obtained from an infested sorghum crop) were placed on 5 cm diameter circles of sorghum leaves, which were previously placed in petri dishes with agar to maintain the turgidity of the leaves. these boxes were taken to a bioclimatic breeding chamber for 3 d (25 ± 1°c, r.h. 60 ± 5% and a 12:12 photoperiod). twenty-four hours after the beginning of breeding, the adult females were removed and when the infestation of the plants took place, the breeding was homogenized leaving 15 thirdinstar nymphs in each circle. estimation of the density of m. sacchari/sorghi in the different treatments the rapid monitoring scale proposed by bowling et al. (2015) was used to estimate the aphid population. this consists of a diagrammatic scale that allows us to determine approximate numbers of aphids per leaf through images and averages. one lower and one upper leaf of each plant per pot were evaluated, performing a total of six samples at seven-day intervals, starting 7 d after infestation. biochemical components of sorghum two samples of leaf tissues were collected, one at the vegetative stage and the other at full bloom. total soluble sugars were measured by the anthrone method proposed by witham et al. (1971). absorbance was measured at 600 nm with a spectrophotometer (bausch & lomb, rochester, ny, usa), and reducing sugars were measured by somogyi’s method (somogyi,1952), measuring absorbance at 540 nm in the spectrophotometer. total soluble proteins were quantified using bradford’s method (bradford, 1976) measuring absorbance at 595 nm in the spectrophotometer. nitrogen, phosphorus and potassium were also analyzed. for n, the microkjeldahl method (bremner, 1965) was used. for p, the molybdenum blue method (murphy & riley, 1962) for color development was used and absorbance was measured at 420 nm in a spectrum-20 spectrophotometer (bausch & lomb, rochester, ny, usa). potassium was determined by a f lammometry photometer corning 400 (corning inc., ny, usa), and mg content was measured by atomic absorption in phyllis pye sp9 spectrophotometer (pye unicam ltd. cambridge, england). data analysis the population data of m. sacchari/sorghi were subjected to an analysis of variance and means comparison test with the tukey’s method (α = 0.05). the statistical analyses were performed using a generalized linear model using the glimmix procedure. since aphids have a contagion distribution, a poisson distribution was considered as a link function to the natural logarithm. for the parameters of n, p, k, mg, total soluble proteins, total soluble sugars and reducing sugars, the general model was used with the general linear model procedure. these analyses were performed with the sas® software (statistical analysis system) version 9.4. results relationship between n, p and k fertilization with the m. sacchari/sorghi population figure 1 shows that the sugarcane aphid population is a function of the different levels of applied macroelements 360 agron. colomb. 38(3) 2020 n, p and k. nitrogen was the element that had a significant effect (p<0.0001) on the increase of the sugarcane aphid population, showing a positive correlation; in other words, the more nitrogen applied, the greater the density of aphids. this behavior has an arithmetical trend, given that when the n goes from 125 to 259 kg ha-1, the aphid density almost doubles. however, after 259 kg ha-1, the density of the sugarcane aphid showed a slight reduction that may be due to intraspecific competition (applebaum & heifetz, 1999). according to honěk (1993), as the insect population increases, nutritional resources decrease, which results in a drop in fertility due to the smaller size of the females. contrary to the two previous elements, when the dose of potassium is doubled, a considerable reduction is observed in the number of aphids estimated per plant. figure 2 shows the evolution of the sugarcane aphid population in response to different levels of fertilization, where a gradual increase in the upper levels of n and p fertilization is evident (fig. 2 a-b), while the opposite was observed in the case of k (fig. 2 c). effect of n, p and k fertilization on some biochemical components of sorghum leaves in tables 2 and 3, the results of the foliar analyses showed that n doses had a positive correlation with leaf n concentration. similar results were obtained with p concentrations in response to p doses and k concentrations in response to k doses on both assessment dates. k, mg, total soluble proteins, and total soluble sugar concentrations showed significant differences in the different doses of nitrogen applied, with a positive correlation with magnesium and total soluble proteins, and vice versa with k and total soluble sugars. however, for p and reducing sugar concentrations, nitrogen applications were not significant. in both evaluations, phosphorus applications were not significant for n, k, total soluble protein and reducing sugar concentrations; however, the addition of phosphorus to the crop generated a significant effect on mg and total soluble sugar concentrations, with a positive correlation in both cases. potassium applications to the crop showed a significant effect on the concentrations of reducing sugars and total soluble sugars, where a marked decrease in these can be observed with the increase of the dose of potassium. a ph id s/ pl an t k, kg ha-1p, kg ha-1n, kg ha-1 50 70 90 110 130 150 170 190 12 5 25 0 21 0 42 0 19 .5 3950 0 78 a ph id s/ pl an t days after the infestation c a ph id s/ pl an t days after the infestation b a ph id s/ pl an t days after the infestation a 7 14 21 28 35 42 7 14 21 28 35 42 7 14 21 28 35 42 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 200 400 600 800 1000 1200 0 200 400 600 800 1000 n, 125 kg ha-1 n, 250 kg ha-1 n, 500 kg ha-1 p, 19.5 kg ha-1 p, 39 kg ha-1 p, 78 kg ha-1 k, 210 kg ha-1 k, 420 kg ha-1 figure 1. relationship between n, p and k fertilization and m. sacchari/ sorghi population. bars indicate the standard error (se). in the case of phosphorus, a positive relationship with the sugarcane aphid density is observed, given that when the dose of p is increased, the density of the pest increases (p<0.0001), that is, when the population increases by 36% from 39 kg ha-1 to 78 kg ha-1. figure 2. population dynamics of m. sacchari/sorghi in response to different levels of n, p and k. 361schlickmann-tank, morales-galván, pineda-pineda, espinosa-vázquez, colinas-león, and vargas-hernández: relationship between chemical fertilization in sorghum and melanaphis sacchari/sorghi (hemiptera: aphididae) populations as for total soluble protein concentrations, mg, n and p concentrations, potassium application was not significant (tabs. 2 and 3). it can also be seen that in the second evaluation, all the biochemical components considered showed a decrease in their concentrations. relationships between the m. sacchari/sorghi population and biochemical components in sorghum leaves figure 3 summarizes all the relationships between the sugarcane aphid populations and the biochemical components of sorghum (n, p, k, mg, total soluble proteins, total table 2. effect of n, p and k on biochemical components at the vegetative stage of sorghum. nitrogen (%) phosphorus (%) potassium (%) magnesium (%) total soluble proteins (%) total soluble sugars (g/100 g of fresh tissue) reducing sugars (mg of glucose/100 g of fresh tissue) fertilization levels nitrogen levels 125 kg ha-1 2.376 0.366 4.386 0.487 14.848 13.166 6.052 250 kg ha-1 2.600 0.382 4.331 0.597 16.251 12.195 6.215 500 kg ha-1 2.775 0.292 3.690 0.736 17.345 11.260 6.325 s. e. (±) 0.330 0.073 0.457 0.170 2.063 1.700 0.412 phosphorus levels 19.5 kg ha-1 2.559 0.284 4.119 0.490 15.993 10.667 6.361 39 kg ha-1 2.566 0.342 4.284 0.676 16.036 12.618 6.340 78 kg ha-1 2.644 0.417 4.056 0.586 16.528 12.925 6.803 s. e. (±) 0.330 0.073 0.457 0.170 2.063 1.700 0.412 potassium levels 210 kg ha-1 2.628 0.350 4.105 0.643 16.427 12.770 6.034 420 kg ha-1 2.450 0.336 4.229 0.798 15.313 10.618 6.903 s. e. (±) 0.330 0.073 0.457 0.170 2.063 1.700 0.412 s. e. = standard error of the mean. table 3. effect of n, p and k on biochemical components at the reproductive stage of sorghum. nitrogen (%) phosphorus (%) potassium (%) magnesium (%) total soluble proteins (%) total soluble sugars (g/100 g of fresh tissue) reducing sugars (mg of glucose/100 g of fresh tissue) fertilization levels nitrogen levels 125 kg ha-1 2.077 0.302 4.226 0.492 12.979 10.837 5.417 250 kg ha-1 2.689 0.309 3.942 0.495 16.807 8.681 5.525 500 kg ha-1 2.832 0.305 3.364 0.688 17.701 9.591 5.636 s. e. (±) 0.433 0.053 0.667 0.081 2.707 0.879 0.341 phosphorus levels 19.5 kg ha-1 2.399 0.234 3.874 0.478 14.997 9.519 6.281 39 kg ha-1 2.571 0.313 4.180 0.555 16.066 8.942 6.060 78 kg ha-1 2.590 0.362 4.141 0.646 16.188 11.410 6.504 s. e. (±) 0.433 0.053 0.667 0.081 2.707 0.879 0.341 potassium levels 210 kg ha-1 2.636 0.300 3.610 0.560 15.847 10.041 5.796 420 kg ha-1 2.524 0.320 4.547 0.552 15.774 8.688 3.517 s. e. (±) 0.433 0.053 0.667 0.081 2.707 0.879 0.341 s. e. = standard error of the mean. 362 agron. colomb. 38(3) 2020 soluble sugars and reducing sugars). the sugarcane aphid population was positively correlated with n (r = 0.6935), total soluble protein (r = 0.7797) and reducing sugar (r = 0.5602) concentrations, but it was negatively correlated with k (r = -0.7692) content in sorghum leaves. discussion fertilization is one of the most important pillars in agricultural production, and sorghum is no exception. the essential nutrients n, p and k that are applied to sorghum in different fertilizer forms maintain soil fertility and prevent deficiencies of these nutrients from limiting the yield of this crop. the most commonly used nutrients in the cultivation of sorghum is n followed by p. normally the recommendations for the application of the n, p, and k are at rates of 190, 40, and 0 kg ha-1, respectively (díaz de león et al., 2008), but sometimes farmers exceed these levels with the expectation of obtaining a higher yield. in this study, nitrogen fertilization showed an important impact on the sugarcane aphid population, with a significant increase in the population as the dose of n to the crop increased. similar results were observed in the first report y = -158.67x + 927.52 r² = 0.5917 y = -93.051x + 295.43 r² = 0.003y = 218.11x 289.46 r² = 0.4809 y = 32.596x 260.44 r² = 0.608y = 88.014x + 213.55 r² = 0.0249 y = 22.985x + 142.6 r² = 0.3139 y = -4.2358x + 313.59 r² = 0.0033 a ph id s/ pl an t k in leaf (%) c a ph id s/ pl an t p in leaf (%) b a ph id s/ pl an t n in leaf (%) a 0 200 400 600 0 200 400 600 0 200 400 600 1.5 2.0 2.5 3.0 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 2 3 4 5 a ph id s/ pl an t total sugars in leaf (g/100 g of fresh tissue) f a ph id s/ pl an t total soluble proteins in leaf (%) e a ph id s/ pl an t mg in leaf (%) d 0 200 400 600 0 200 400 600 0 200 400 600 0 0.5 1.0 a ph id s/ pl an t reducing sugars in leaf (mg of glucose/100 g of fresh tissue) g 0 200 400 600 0 5 10 10 15 20 25 7 9 11 13 15 figure 3. relationships between the m. sacchari/sorghi population and biochemical components: nitrogen (n), phosphorus (p), potassium (k), magnesium (mg), total soluble proteins, total soluble sugar content and reducing sugar content in sorghum plants. 363schlickmann-tank, morales-galván, pineda-pineda, espinosa-vázquez, colinas-león, and vargas-hernández: relationship between chemical fertilization in sorghum and melanaphis sacchari/sorghi (hemiptera: aphididae) populations on the inf luence of nitrogen fertilization on the sugarcane aphid by lama et al. (2019). several studies report that excessive nitrogen fertilization causes an increase in the aphid fertility rate, stimulating an excessive increase in the population (aqueel & leather, 2011; rostami et al., 2012; hosseini et al., 2015; aziz et al., 2018; dong et al., 2018). according to bala et al. (2018), excessive doses of n result in green, succulent plants that attract pest populations. plants with excessive nitrogen fertilization increase their dry weight, leaf area as well as their leaf chlorophyll content and grain yield. together with the above, the increase in n dosage promotes the accumulation of proteins, free amino acids, and sugars that can attract insects. contrasting results were obtained in the present study, where the content of total soluble proteins and reducing sugars showed a positive correlation with the sugarcane aphid population; these metabolites, in turn, had an increase directly proportional to that observed in the dose of n. behmer (2009) proposes that the balance of nutrients in the diets of the animals is the basis of most parts of their physical condition, and he calls this the “geometrical framework”. this theory assumes that animals eat an optimal amount of food to meet their demand. depending on the composition of the feed, this optimal amount determines their “target feed intake”, and as the individual moves away from the actual intake, the more significant the fitness costs will be. this theory contrasts with the results of our study, where a lower development of low-dose n in the sugarcane aphid population was observed. this theory suggests that aphids fed until their optimal n requirements were met, but in turn had an excess intake of carbohydrates (tabs. 2 and 3). all this excess carbohydrate requires a fitness cost for disposal. when increasing the n dose to double the plant requirement, a slight decrease in the sugarcane aphid population is noted. sauge et al. (2010) observe that the population of myzus persicae remained stable at low n levels and decreased slightly at high n levels, showing a parabolic response to the n level. the most considered hypotheses for this phenomenon are toxicity due to an excessive content of metabolites in the phloem of the plant and the decrease in fertility of females due to a decrease in size due to the scarcity of nutritional resources (honěk, 1993). opposite results to those obtained in this study are reported by choudhary et al. (2001) who observed a significant increase in the population of myzus persicae in canola evasively fertilized with n. instead, many research studies reinforce the findings obtained in our study. in a study with aphis craccivora in ornamentals, hosseini et al. (2015) observe that increasing nitrogen fertilization levels dramatically increased the aphid population. in a study conducted by sinha et al. (2018), an increase in the population of the aphid lipaphis erysimi is reported with high doses of n in mustard. similar results are obtained by fallahpour et al. (2015) with the same pest in canola. in our study, p showed a significant effect on the sugarcane aphid population, with an increase in the population being observed when high doses of p were administered to the crop. in a compilation of studies on the effects of plant nutrition on the order hemiptera, singh and sood (2017) find that in 50% of the cases phosphorus fertilization has a positive correlation with the insect population, either increasing it or improving some biological parameter. in the other half of cases, the effect was reversed. supporting the results of the present study, rashid et al. (2014) find that raising the p dose in rice markedly increases the population of nilaparvata lugens. similar results are reported by dash et al. (2007) on the same pest. el-zahi et al. (2012) find that the application of p decreases the incidence of bemisia tabaci in cotton. supporting these results, sinha et al. (2018) and pandey (2010) observe a decrease in the population of the mustard aphid at high doses of p. facknath and lalljee (2005) mention that high concentrations of p decrease the attractiveness of the host to insect pests through the accumulation of phenolic compounds (tannin and lignin), which act as a barrier with deterrent or direct toxic effects on insects. bala et al. (2018) mention that an excessive phosphorus fertilization can cause an exuberant growth of plants which is more attractive for some insects. in the case of the present study, this attraction can be explained by an increase in the total proteins generated by the increase in the p dose (tab. 2), since a positive correlation was observed between the concentration of total leaf proteins and the sugarcane aphid population (fig. 3). it is now well understood that k inf luences several physiological and biochemical processes that are relevant to the susceptibility of plants to insects (amtmann et al., 2008). in our study, the increase of the k dose had a negative effect on the sugarcane aphid population. these results can be attributed to the fact that with high doses of k, n uptake by the plant decreased considerably, and a negative correlation with the concentration of reducing sugars was also observed (tab. 4). wyn-jones and pollard (1983) show that more than 60 enzymes depend on k activity, and many of them are involved in sugar and nitrogen metabolism. low doses of k in crops result in an accumulation of soluble sugars, especially leaf reducers (huber, 1984; bednarz & oosterhuis, 1999; pettigrew, 1999). potassium also plays the role of osmoregulator and long-distance transport of 364 agron. colomb. 38(3) 2020 metabolites, being indispensable for the mobilization of primary metabolites in the plant (amtmann et al., 2008), which may explain the accumulation of proteins in the leaves in our study. recent studies reinforce the strong inf luence of k on the development of herbivorous insects. sinha et al. (2018) report that potassium fertilization reduces the attack of the mustard aphid lipaphis erysimi on the crop. according to results obtained by venter et al. (2014), the application of potassium to the wheat crop can induce a certain degree of tolerance to the attack of the russian wheat aphid (diuraphis noxia). conclusions the results obtained in our study clearly showed that fertilization with n, p and k generated remarkable effects on the main nutritional parameters of sorghum and these, in turn, on the susceptibility of the crop to attack by m. sacchari/ sorghi. the most notorious effect was observed in the total soluble proteins, reducing sugars, and concentrations of n and k in the leaf. understanding the complex interactions that exist between the plant, the insect and the nutrients is the key to including crop nutrition in the management plan. the results obtained in this study can be used as a tactic to be considered for an integrated management of the pest in the sorghum crop. acknowledgments our sincere thanks to the universidad autonoma chapingo for providing the necessary facilities for this study, and to the government of mexico for the financial assistance provided. we also thank all the staff of the multiple use laboratory of the department of phytotechnology and the chemistry laboratory of the department of soils of the universidad autonoma chapingo. author’s contributions jast and omg formulated the research goals and aims, jast, omg, jpp, gev and mtcl developed the methodology, jast, omg and mvh verified the overall replication/ reproducibility of the results/experiments, omg and mvh applied the statistical techniques to analyze study data, jast conducted the research and investigation process, jpp, gev and mtcl provided the study materials, jast prepared the initial draft, jast and omg carried out the critical review, commentary and revision of the manuscript, jpp, omg, gev, mvh and mtcl created the visualization/data presentation, and jast and omg managed and coordinated the research activity planning and execution. literature cited amtmann, a., trouff lard, s., & armengaud, p. (2008). the effect of potassium nutrition on pest and disease resistance in plants. physiologia plantarum, 133(4), 682–691. https://doi. org/10.1111/j.1399-3054.2008.01075.x aqueel, m. a., & leather, s. r. (2011). effect of nitrogen fertilizer on the growth and survival of rhopalosiphum padi (l.) and sitobion avenae (f.) (homoptera: aphididae) on different wheat cultivars. crop protection, 30(2), 216–221. https://doi. org/10.1016/j.cropro.2010.09.013 applebaum, s. w., & heifetz, y. (1999). density-dependent physiological phase in insects. annual review of entomology, 44(1), 317–341. https://doi.org/10.1146/annurev.ento.44.1.317 aziz, s. m., akter, t., ali, m., nasif, s. o., shahriar, s. a., & nowrin, f. (2018). effect of nitrogen, phosphorus and potassium (npk) application on insect pests infesting transplanting aman rice (oryza sativa l .). asian research journal of agriculture, 9(3), 1–15. https://doi.org/10.9734/arja/2018/42953 bala, k., sood, a. k., singh, v., & thakur, s. (2018). effect of plant nutrition in insect pest management: a review. journal of pharmacognosy and phytochemistry, 7(4), 2737–2742. bed na rz , c . w., & oosterhu is, d. m. (1999). physiolog ica l changes associated with potassium deficiency in cotton. jour nal of plant nutr ition, 22(2), 303 –313. ht t ps://doi. org/10.1080/01904169909365628 behmer, s. t. (2009). insect herbivore nutrient regulation. annual review of entomology, 54(1), 165–187. https://doi.org/10.1146/ annurev.ento.54.110807.090537 boswell, a. w., provin, t., & behmer, s. t. (2008). the relationship between body mass and elemental composition in ny mphs of t he grasshopper schistocerca americana. journal of orthoptera research, 17(2), 307–313. https://doi. org/10.1665/1082-6467-17.2.307 bowling, r. d., brewer, m. j., knutson, a., way, m., porter, p., bynum, e., allen, c., & villanueva, r. (2015). monitoreo de pulgón amarillo en sorgo [brochure]. https://cdn-ext.agnet.tamu.edu/ wp-content/uploads/2016/03/sugarcane-aphid-guide-imagesespa%c3%b1ol_lista.pdf bowling, r. d., brewer, m. j., kerns, d. l., gordy, j., seiter, n., elliott, n. e., buntin, g. d., way, m. o., royer, t. a., biles, s., & maxson, e. (2016). sugarcane aphid (hemiptera: aphididae): a new pest on sorghum in north america. journal of integrated pest management, 7(1), 1–13. https://doi.org/10.1093/jipm/pmw011 bradford, m. m. (1976). a rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. analytical biochemistry, 72(1–2), 248–254. https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3 bremner, j. m. (1965). inorganic forms of nitrogen. in a. g. norman (ed.), methods of soil analysis: part 2 chemical and microbiological properties (pp. 1179–1237). american society of agronomy. https://doi.org/10.2134/agronmonogr9.2 choudhary, a. k., ramesh, l., & sharma, v. (2001). incidence of mustard aphid (lipaphis erysimi kalt and myzus persicae sulzer) in brassica species at varying fertility levels in the mid-hill zone of himachal pradesh. insect environment, 7(2), 58–59. 365schlickmann-tank, morales-galván, pineda-pineda, espinosa-vázquez, colinas-león, and vargas-hernández: relationship between chemical fertilization in sorghum and melanaphis sacchari/sorghi (hemiptera: aphididae) populations chow, a., chau, a., & heinz, k. m. (2011). reducing fertilization: a management tactic against western f lower thrips on roses. journal of applied entomology, 136(7), 520–529. https://doi. org/10.1111/j.1439-0418.2011.01674.x dash, d., rath, l. k., & mishra, b. k. (2007). studies on nutrient status in rice foliage and its relationship with leaf folder and brown planthopper incidence. indian journal of plant protection, 35(2), 243–247. de souza, m. f., & davis, j. a. (2019). determining potential hosts of melanaphis sacchari (hemiptera: aphididae) in the louisiana agroecoscape. environmental entomology, 48(4), 929–934. https://doi.org/10.1093/ee/nvz072 díaz de león, t. j., mejía, á. c., & hurtado, g. b. (2008). recomendaciones de fertilización para mejorar la nutrición [brochure]. brócoli, inifap, campo experimental bajío. dong, y. c., han, p., niu, c. y., zappalà, l., amiens-desneux, e., bearez, p., lavoir, a. v., biondi, a., & desneux, n. (2018). nitrogen and water inputs to tomato plant do not trigger bottom-up effects on a leafminer parasitoid through host and non-host exposures. pest management science, 74(3), 516–522. https://doi.org/10.1002/ps.4750 douglas, a. e. (2006). phloem-sap feeding by animals: problems and solutions. journal of experimental botany, 57(4), 747–754. https://doi.org/10.1093/jxb/erj067 el-zahi, e. s., arif, s. a., jehan, b. a., & madeha, e. h. e. (2012). inorganic fertilization of cotton field-plants in relation to sucking insects and yield production components of cotton plants. journal of american science, 8(2), 509–517. facknath, s., & lalljee, b. (2005). effect of soil-applied complex fertiliser on an insect-host plant relationship: liriomyza trifolii on solanum tuberosum. entomologia experimentalis et applicata, 115(1), 67–77. https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.2005.00288.x fallahpour, f., ghorbani, r., nassiri-mahallati, m., & hosseini, m. (2015). demographic parameters of lipaphis erysimi on canola cultivars under different nitrogen fertilization regimes. journal of agricultural science and technology, 17(1), 35–47. fontanetto, h., keller, o., belotti, l., negro, c., & giailevra, d. (2009). efecto de diferentes combinaciones de nitrógeno y azufre sobre el cultivo de sorgo granífero. informaciones agronómicas, (46), 21–23. http://www.ipni.net/publication/ ia-lacs.nsf/0/997a673515052c9f852579840 0580e8b/$fi le/21.pdf gash, a. f. j. (2012). wheat nitrogen fertilisation effects on the performance of the cereal aphid metopolophium dirhodum. agronomy, 2(1), 1–13. https://doi.org/10.3390/agronomy2010001 honěk, a. (1993). intraspecific variation in body size and fecundity in insects: a general relationship. oikos, 66(3), 483–492. https:// doi.org/10.2307/3544943 hosseini, m., ashouri, a., enkegaard, a., goldansaz, s. h., mahalati, m. n., & hosseininaveh, v. (2010). performance and population growth rate of the cotton aphid, and associated yield losses in cucumber, under different nitrogen fertilization regimes. international journal of pest management, 56(2), 127–135. https://doi.org/10.1080/09670870903248827 hosseini, a., hosseini, m., goldani, m., karimi, j., & madadi, h. (2015). effect of nitrogen fertilizer on biological parameters of the cowpea aphid and associated productivity losses in common globe amaranth. journal of agricultural science and technology, 17, 1517–1528. huber, s. c. (1984). biochemical basis for effects of k-deficiency on assimilate export rate and accumulation of soluble sugars in soybean leaves. plant physiology, 76(2), 424–430. https://doi. org/10.1104/pp.76.2.424 knutson, a., bowling, r., brewer, m. j., bynum, e., & porter, p. (2016). the sugarcane aphid: management guidelines for grain and forage sorghum in texas. texas a&m agrilife extension and research, texas a&m university. lama, l., wilson, b. e., davis, j. a., & reagan, t. e. (2019). inf luence of sorghum cultivar, phenological stage, and fertilization on development and reproduction of melanaphis sacchari (hemiptera: aphididae). florida entomologist, 102(1), 194–201. https://doi.org/10.1653/024.102.0131 murphy, j., & riley, j. p. (1962). a modified single solution method for t he determi nat ion of phosphate i n natu ra l waters. analytica chimica acta, 27, 31–36. https://doi.org/10.1016/ s0003-2670(00)88444-5 nibouche, s., costet, l., holt, j. r., jacobson, a., pekarcik, a., sadeyen, j., amstrong, j. s., peterson, g. c., mclaren, n., & medina, r. f. (2018). invasion of sorghum in the americas by a new sugarcane aphid (melanaphis sacchari) superclone. plosone, 13(4), article e0196124. https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0196124 pandey, a. k. (2010). effect of nitrogen, phosphorus and potash on mustard aphid and yield attributing characters of mustard in cold arid region (ladakh). indian journal of entomology, 72(2), 117–121. peña-martínez, r., lomeli-flores, r., bujanos-muñiz, r., muñozviveros, a. l ., vanegas-r ico, j. m., sa las-monzón, r ., hernández-torres, o. e., marín-jarillo, a., & ibarra-rendón, j. (2018). pulgón amarillo del sorgo, (pas), melanaphis sacchari (zehntner, 1897), interrogantes biológicas y tablas de vida. fundación guanajuato produce. perales-rosas, d., hernández-pérez, r., lópez-martínez, v., andrade-rodríguez, m., alia-tejacal, i., juárez-lópez, p., perdomo-roldán, f., & guillén-sánchez, d. (2019). evaluación de la antibiosis, antixenosis, y tolerancia de melanaphis sacchari/sorghi en híbridos de sorgo. southwestern entomologist, 44(3), 763–770. https://doi.org/10.3958/059.044.0321 pettigrew, w. t. (1999). potassium deficiency increases specific leaf weights and leaf glucose levels in field-grown cotton. agronomy journal, 91(6), 962–968. https://doi.org/10.2134/ agronj1999.916962x rashid, m., jahan, m., islam, k., bari, m., & haque, s. (2014). effect of nutrient management on population growth of brown planthopper, nilaparvata lugens (stål). bangladesh rice journal, 17(1–2), 38–48. https://doi.org/10.3329/brj.v17i1-2.20900 rodríguez-del-bosque, l. a., & terán, a. p. (2015). melanaphis sacchari (hemiptera: aphididae): a new sorghum insect pest in mexico. southwestern entomologist, 40(2), 433–434. https:// doi.org/10.3958/059.040.0217 rostami, m., zamani, a., goldasteh, s., shoushtari, r., & kheradmand, k. (2012). inf luence of nitrogen fertilization on biolog y of aphis gossypii (hemiptera: aphididae) reared on chrysanthemum iindicum (asteraceae). journal of plant 366 agron. colomb. 38(3) 2020 protection research, 52(1), 118–121. https://doi.org/10.2478/ v10045-012-0019-2 sauge, m. h., grechi, i., & poëssel, j. l. (2010). nitrogen fertilization effects on myzus persicae aphid dynamics on peach: vegetative growth allocation or chemical defence? entomologia experimentalis et applicata, 136(2), 123–133. https://doi. org/10.1111/j.1570-7458.2010.01008.x singh, v., & sood, a. k. (2017). plant nutrition: a tool for the management of hemipteran insect-pests a review. agricultural reviews, 38(4), 260–270. https://doi.org/10.18805/ag.r-1637 sinha, r., singh, b., rai, p. k., kumar, a., jamwal, s., & sinha, b. k. (2018). soil fertility management and its impact on mustard aphid, lipaphis erysimi (kaltenbach) (hemiptera: aphididae). cogent food and agriculture, 4(1), article 1450941. https://doi. org/10.1080/23311932.2018.1450941 somogyi, m. (1952). notes of sugar determination. journal of biological chemistry, 195(1), 19–23. https://doi.org/10.1016/ s0021-9258(19)50870-5 venter, e., mansoor, c. v., sibisi, p., & botha, a.-m. (2014). potassium phosphate induces tolerance against the russian wheat aphid (diuraphis noxia, homoptera: aphididae) in wheat. crop protection, 61, 43–50. https://doi.org/10.1016/j. cropro.2014.03.015 wilson, b. e., reay-jones, f. p. f., lama, l., mulcahy, m., reagan, t. e., davis, j. a., yang, y., & wilson, l. t. (2020). inf luence of sorghum cultivar, nitrogen fertilization, and insecticides on infestations of the sugarcane aphid (hemiptera: aphididae) in the southern united states. journal of economic entomology, 113(4), 1850–1857. https://doi.org/10.1093/jee/toaa121 witham, f. h., blaydes, d. f., & devlin, r. m. (1971). experiments in plant physiology. van nonstrand reinhold company. wyn-jones, r. g., & pollard, a. (1983). proteins, enzymes and inorganic ions. in a. läuchli, & r. l. bieleski (eds.), encyclopedia of plant physiology (pp. 528–562). springer. zapata, s. d., villanueva, r., sekula, d., esparza-díaz, g., duke, k., & mutaleb, m. (2016, february 6–9). the economic impact of the sugarcane aphid on sorghum production [conference presentation]. southern agricultural economics association’s annual meeting, san antonio, texas, united states. https://ageconsearch.umn.edu/record/229992. https://doi.org/10.22004/ ag.econ.229992 <i>growth response surface for optimizing fertilization in received for publication: 7 february, 2017. accepted for publication: 24 july, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.70274 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia. centro de investigación tibaitatá – km 14 vía mosquera bogota, cundinamarca (colombia). * corresponding author: wcardona@agrosavia.co agronomía colombiana 36(2), 135-142, 2018 growth response surface for optimizing fertilization in andean blackberry (rubus glaucus benth.) nurseries superficie de respuesta en crecimiento para optimizar fertilización en mora de los andes (rubus glaucus benth.) en viveros william cardona1*, julio galindo1, martha bolaños1, and maría ramírez1 abstract resumen fertilization in soils cultivated with the andean blackberry has been carried out empirically because there is no complete knowledge on its nutrient requirements. therefore, the aim of this study was to estimate the effect of variable doses of n, p, k and ca on the growth of thornless andean blackberry in nurseries. this research was carried out in the nursery of agrosavia c. i. tibaitatá (mosquera, colombia) using vitroplantlets sown in peat moss, sand and rice husks (2:1:1). a completely randomized block design with 25 treatments and 15 plants per experiment unit was used. the nutritive solution application frequency was established as every four d for three months with a volume of 44 ml/plant; the concentration was increased each month. destructive sampling was carried out 30, 60 and 90 d after transplanting, registering plant height, leaf area, root length and volume, number of leaf lets, and leaf, stem and root dry matter. regression models were used establishing significance (p<0.05 and <0.01) between n, p, k and ca using sas 9.3. doses of 36 n, 43 p2o5, 18 k2o, and 9 cao g/plant improved the root development in terms of dry matter and length and increased the number of leaf lets, aerial length and leaf dry matter. la fertilización en suelos cultivados con mora se ha realizado empíricamente, puesto que no se tiene pleno conocimiento de sus requerimientos nutricionales. tomando como base lo anterior, el objetivo de esta investigación fue estimar el efecto de dosis variables de n, p, k y ca sobre el crecimiento de la mora sin espinas en vivero. la investigación se realizó en los invernaderos de agrosavia c. i. tibaitatá (mosquera, colombia), utilizando vitroplántulas sembradas en turba, arena y cascarilla de arroz (2:1:1). se estableció un diseño en bloques completos al azar con 25 tratamientos y 15 plantas por unidad experimental. la frecuencia de aplicación fue cada cuatro días durante tres meses, con un volumen de solución nutritiva de 44 ml/planta, incrementando la concentración cada mes. se realizaron muestreos destructivos a los 30, 60 y 90 días después del trasplante, registrando altura de planta, área foliar, longitud y volumen radical, número de foliolos y masa seca en hoja, tallo y raíz. se trabajaron modelos de regresión determinando significancia (p<0,05 y <0,01) entre variables utilizando el software sas 9.3. la dosis 36 n – 43 p2o5 – 18 k2o – 9 cao g/ planta permitió mejor desarrollo radical en masa y longitud, mayor número de foliolos, longitud aérea y masa seca foliar. key words: v it ropla nt lets, d r y mat ter, opt i mu m dose, application rate. palabras clave: vitroplántulas, masa seca, dosis óptima, tasa de aplicación. thornless andean blackberry, which was obtained from the colombian coffee-growing region, possibly through spontaneous generation (morales and villegas, 2012). it has a higher number of productive branches (female) and a lower number of non-productive branches (whips). additionally, it shows higher tillering than the andean blackberry with thorns (15 to 20% superior) (bernal and díaz, 2006), inferring a consumptive use that is different from that of the genotype with thorns. in this sense, various researchers have evaluated nutrient consumption in the thornless andean blackberry, comparing it with the one with thorns. bolaños-benavides et al. (2014) carried out applications of 36 g, 43 g, 18 g and 9 g of n, p2o5, k2o introduction scientific and technical literature on the andean blackberry (rubus glaucus benth.) yield regarding nutrient requirements and extraction levels is still in its initial stages, and there are still big differences in fertilizer applications (sources and amounts). this information is of utmost importance for achieving higher production and yield (santos et al., 2014). currently, the andean blackberry is produced with a mixture of diverse materials and agronomic management practices, urgently requiring a different type of management. one of these materials is the http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.70274 wcardona@agrosavia.co 136 agron. colomb. 36(2) 2018 and cao per plant, respectively, finding that thornless plants had a higher height with significant differences (p≤0.05) (9.93 cm and 20.83 cm, 30 and 90 d after transplanting (dat), respectively), as compared to plants with thorns, with height values of 8.11 and 20.55 cm at 30 and 100 d of accumulating nutrients, respectively (cardona et al., 2016). however, the experience acquired by producers and technicians has led to fertilizing 60 d after planting, and this practice continues every 90 d until one year of establishment is reached (betancur-cardona et al., 2014). adequate and accurate nutrient application for plants starting in the initial growth stages (marschner, 2011) favors the rooting process and gives seedlings higher vigor (razaq et al., 2017). based on this empirical practice and in order to have plants with adequate nutrition when transplanted to uncontrolled conditions, the aim of this study was to estimate optimum doses of n, p, k and ca in thornless andean blackberry plants under nursery conditions, developing their genetic potential once they have been established as a commercial crop. materials and methods study site location this study was carried out in the tibaitatá research center of the corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia located at 4º41’43.1349’’ n and 74º12’18.7666’’ w, with a mean temperature of 13.1°c, a relative humidity of 80% and an altitude of 2,600 m a.s.l. plant material thornless andean blackberry vitroplantlets were propagated in the micropropagation laboratory of agrosavia. then, the plant material was placed in transparent trays with inert peat moss, adding 1 g of the fungus glomus proliferum dalpé et declerck strain gb02 (60 to 70 spores g-1) for the hardening stage (30 d). finally, each plantlet was sown in recipients with 500 g of peat moss: sand: rice husk at a volume: volume ratio of 2:1:1. experimental design and statistical analyses the treatments were analyzed using a composite central design, defining 25 treatments and applying the following equation: 2k + 2*k + 1 (where k is the number of factors: n, p, k and ca). this experiment was established in a greenhouse (the climatic conditions during the evaluations had a maximum temperature of 21°c, with an average of 19°c and a minimum of 17°c; in the case of relative humidity, a maximum humidity of 71%, an average of 57% and a minimum of 35% were registered) in complete randomized blocks with 25 treatments, three (3) blocks and 15 plants per experimental unit. the application frequency was every four d for three months, i.e. 24 applications, administering a volume of 44 ml of nutrient solution per plant. the concentration of the nutrient solution applied increased every month according to plantlet development (tab. 1). the basis for this nutrient solution was the hoagland and amon solution, n, p, k and ca concentrations according to the fertilization treatment and maintaining the original mg, s and micronutrient concentrations. destructive sampling was carried out 30, 60 and 90 d after transplanting (dat). the following variables were registered: plant height (ph) using a ruler with millimeters and measuring from the base of the stem to the growth point, leaf area (la) using a ci 202 portable measuring device (cid bio-science, usa), and root volume (rv). in this method, the entire root was placed inside the test tube with a known water volume, with the root system volume corresponding to the displaced water. other variables included the number of leaf lets (nl), leaf dry matter (ldm), stem dry matter (sdm), root dry matter (rdm), and total dry matter or plant dry mater (tdm). in each destructive sampling, the plants were processed as follows: a) petiole and lamina, b) stem, and c) roots. to measure the dry matter, the material was placed in paper bags and placed table 1. nutrient level specifications for constructing the treatment matrix for 30, 60 and 90 dat according to the central composite design. code level n p2o5 k2o cao g/plant days after transplanting (dat) 30 60 90 total 30 60 90 total 30 60 90 total 30 60 90 total lower axial (la) -1.41 1.6 2.4 3.0 7.0 0.5 0.7 0.9 2.1 2.0 2.4 6.2 10.6 1.6 1.9 3.0 6.5 low dose (ld) -1 2.3 4.0 5.7 12.0 2.1 3.1 3.8 9.0 4.7 5.7 7.5 17.9 2.0 3.0 4.0 9.0 average dose (ad) 0 4.9 6.3 12.8 24.0 6.0 9.0 11.0 26.0 9.6 11.4 15.0 36.0 4.2 4.9 6.0 15.1 high dose (hd) 1 4.8 13.4 17.8 36.0 12.0 14.3 16.7 43.0 12.4 17.0 24.6 54.0 6.0 7.0 8.0 21.0 upper axial (ua) 1.41 7.3 14.2 19.5 41.0 14.0 16.8 19.2 50.0 15.7 21.4 24.4 61.5 6.7 7.8 9.0 23.5 137cardona, galindo, bolaños, and ramírez: response surface fertilization for optimizing andean blackberry (rubus glaucus benth.) growth in nurseries in an oven at 70ºc for 24 to 48 h until constant weight; then, an analytical balance (mettler toledo model ab204) was used to measure the dry matter. the statistical analysis included regression models selecting significant terms (p<0.05) of a saturated model with lineal and quadratic effects for doses of n, p, k and ca with their double interactions, simple effect and interaction over time. the data processing was carried out with sas 9.3 (sas institute, cary, nc, usa). results and discussion at 60 d after transplanting, the andean blackberry plants presented differential values for the recorded allometric variables, showing higher averages for the leaf area, plant height and root length, as compared to 90 d after transplanting (tab. 2). in contrast, the variables related to accumulation of dry matter in each organ and number of leaf lets presented incremental averages over time. plant weight accumulation according to the anova (not included), the dry matter accumulation in the leaves, stems, roots and in the entire plant (total) was significantly inf luenced (p<0.05) by the doses of n, k, p and ca, with some interactions described below. in all of the plant organs, the biomass varied because the ca dose effect followed quadratic tendencies, but the response rate was variable over time, indicating that the ca requirement increased with plant growth, but an excess ca dose can be detrimental. the p doses had a significant quadratic effect (p<0.05) on rdm accumulation, at a rate that varied according to plant growth; hence, the temporal role in initial root system growth was found; likewise, k can modify p response through an interaction. these results contrast with those found by ascencio and lazo (2001), who argued that p absorption by roots is better explained by total root length and not by root system dry weight, which were taken as a reference point. on the contrary, bayuelo-jiménez et al. (2011, 2012) stated that root formation is not related to plant size, but to the efficiency in phosphorus absorption. on the other hand, benavides-mendoza (2011) stated that root system dry matter can increase its length. "increasing root dry weight might ref lect an increase in root length" however, when developing biomass in any of the plant organs, the ca dose effect interacted with the n dose effect consistently over time. this means that the excess ca dose inhibited or reduced the effect of the n dose. castaño et al. (2008) evaluated nutritient deficiencies in the andean blackberry, finding that a lower rdm was registered in the ca treatment, stimulating cellular division in the meristematic points and stabilizing cells during division. riveras et al. (2015) mentioned the role that ca plays in the regulation of nitrogen absorption. a p x ca effect was observed in the leaves (p<0.05), indicating that the excess ca also affected the plant response to the p dose in the ldm. the response rate of the n dose was affected by plant growth only in the ldm (p<0.01). likewise, yang et al. (2014) stated that absorption in leaves changes over time and has a narrow relationship with the growth rate. moreover, castaño et al. (2008), in a treatment without nitrogen, found the lowest sdm resulted from the role of this element in growth, tissue formation and dry matter accumulation. table 2. descriptive statistics of the analyzed variables. variable 30 dat 60 dat 90 dat mean min max sd mean min max sd mean min max sd la (cm2) 21.735 0.050 70.120 10.824 98.673 4.080 272.380 77.187 48.980 0.720 279.210 48.872 ph (cm) 9.981 4.000 16.500 2.416 13.007 2.000 29.100 4.345 12.212 2.500 29.500 5.268 rl (cm) 11.071 2.500 24.000 4.054 14.780 1.500 28.000 5.007 10.802 1.000 28.000 5.115 nl (n) 6.824 1.000 17.000 2.060 8.726 3.000 21.000 3.553 13.043 3.000 31.000 5.498 ldm (g) 0.067 0.010 0.226 0.034 0.180 0.005 0.924 0.125 0.265 0.018 1.340 0.252 rdm (g) 0.022 0.003 0.068 0.012 0.054 0.003 0.551 0.047 0.064 0.001 0.325 0.061 sdm (g) 0.022 0.001 0.096 0.013 0.054 0.003 0.272 0.042 0.092 0.005 0.741 0.105 tdm (g) 0.100 0.003 0.324 0.052 0.261 0.001 1.339 0.190 0.383 0.001 2.081 0.393 rv (cm3) 0.420 0.050 5.000 0.431 0.698 0.030 15.000 0.974 0.774 0.050 4.000 0.803 min: minimum; max: maximum; sd: standard deviation; la: leaf area; ph: plant height; rl: root length; nl: number of leaflets; ldm: leaf dry matter; rdm: root dry matter; sdm: stem dry matter; tdm: total dry matter; rv: root volume. 138 agron. colomb. 36(2) 2018 the r dm was affected by ever y evaluated nutrient; however, according to the analysis of variance, n and k had a stable response over time, indicating that the root absorbs these elements in the amount required by growth. castaño et al. (2008) found that the highest rdm average was obtained in the treatment without nitrogen, as seen by cánovas et al. (2016), who stated that a decrease in the nitrogen concentration promotes an increase in root system length during initial growth stages. the sdm responded to the k and ca doses at a different rate according to the plant growth; however, there was no interaction between the k and ca doses, indicating independent functions in this organ. one of the main functions of ca is the formation of the structural part of the protopectin, keeping cells together as they are located in the medium layer and the primary cell wall (al-shemmar et al., 2013). the surface analysis for the rdm response (tab. 3) showed a positive response to the n dose increase; however, this effect was reduced with the higher doses of ca. likewise, there was a quadratic effect towards the maximum rdm, with an increase in the p doses (p2), but it was reduced when high doses of k were applied (fig. 1). therefore, doses of ca and k must be low (cao ≤ 9 and k2o ≤ 18) in order to favor positive n and p effects. kim and li (2016) found that high doses of p favored biomass accumulation in the root system when analyzing the effects of reduced phosphorus on shoot and root growth, partitioning, and phosphorus utilization efficiency in lantana camara. the most favorable treatment with these conditions was the one that had the doses of 36 g of n, 43 g of p2o5, 18 g of k2o and 9 g of cao per plant, which match the highest average observed between the treatments. another proposed dose is 36 g of n, 50 g of p2o5, 18 g of k2o and 9 g of cao per plant; this could increase rdm by 12% (0.15 units of weight) according to the established model. table 3. regression coefficient estimation and associated error per regression model in terms of rdm, ldm and sdm. terms rdm ldm sdm estimation error estimation error estimation error intercept -0.0241 0.0126 -0.9188 0.1684 -0.3721 0.0673 n 0.0050 0.0006 0.0168 0.0036 k 0.0050 0.0022 ca 0.1295 0.0217 0.0536 0.0087 n x p 0.0001 1.6e-05 n x ca -0.0002 3.3e-05 -0.0004 0.0002 p x k -2.6e-05 1.0e-05 p x ca -0.0003 0.0001 k x ca 0.0001 1.9e-05 p2 3.0e-05 8.0e-06 0.0001 4.1e-05 k2 -0.0001 2.9e-05 ca2 -0.0041 0.0007 -0.0018 0.0003 r2 0.52 0.54 0.5 all of the coefficients in the table are significantly different from zero (0) according to the t-test at 5% significance. empty cells indicate terms that were not included in the model because they did not contribute significantly. r2: coefficient of determination; rdm: root dry matter; ldm: leaf dry matter; sdm: stem dry matter. figure 1. the surface analysis for the root dry matter (rdm) response to the p x k interaction. in the case of the ldm (tab. 3), there was a positive effect, with an increase in the n dose that was reduced with high amounts of ca (cao ≥ 15 g/plant) (fig. 2). accordingly, the ca effect had a quadratic tendency, indicating that the ldm followed a curve as a function of the ca dose, with a maximum response at 15 g of cao/plant according to the derivative calculations. moreover, p had a positive effect on 10 20 40 30 r oot dm (g/pant) 0.05 0.06 0.07 0.04 p dose (g/pant) k d os e ( g/p an t) 20 30 50 40 139cardona, galindo, bolaños, and ramírez: response surface fertilization for optimizing andean blackberry (rubus glaucus benth.) growth in nurseries the ldm, although it may have been unfavorably affected by the high ca doses. finally, the model discarded k, with lower doses chosen because of economic costs (k2o ≤ 18 g/plant). according to these conditions, the dose of 36 g of n, 43 g of p2o5, 18 g of k2o and 9 g of cao per plant was favorable for the ldm. however, with this model, it is possible to predict that, with a dose of 15 g of cao per plant (optimum value by derivation), a 4% higher point is reached (0.52 units of weight). for the observed averages, the dose of 41 g of n, 26 g of p2o5, 36 g of k2o and 15 g of cao per plant also showed a good ldm result. this treatment had a ca level that matched the level recommended by the model, and the effect of reducing the p dose was compensated by the higher n dose; nevertheless, the k dose can be reduced to 18 g/plant according to the model without changing the result in the ldm, which would reduce costs for potassium fertilizers. in other words, adjusted proposal is 41 g of n, 26 g of p2o5, 18 g of k2o and 15 g of cao per plant; however, this result should be validated. parra-terraza et al. (2010) found that a higher ldm may be related to higher leaf area values, decreasing the stress caused by solanum lycopersicum plantlet transplantation, facilitating establishment. for the sdm (tab. 3), the model had a quadratic tendency in response to the k dose and a maximum weight with 40 g of k2o per plant. parra-terraza et al. (2010) assessed the nitrate/ammonium/urea ratio and potassium concentrations in s. lycopersicum plantlet production, finding that k concentrations did not present significant differences in leaf, stem and root dry weight. as in the results for the ldm, there was a positive ca effect that followed a quadratic tendency with a maximum ldm with 15 g of cao per plant (fig. 3). finally, a positive n x p interaction was found, indicating an advantage in increasing their doses for higher sdm effects (n>36 g, p2o5>43 g/ plant). the closest treatment for the conditions suggested a dose of 41 g of n, 26 g of p2o5, 36 g of k2o and 15 g of cao per plant. this treatment had the best response although, when using this model, a maximum sdm with a dose of 43 g of p2o5 per plant is expected, generating an increase of 24% in the sdm (0.25 units of weight); however, this result should be validated. the adjustment of 36 g to 40 g of k2o per plant did not have a strong effect on the sdm according to the model (<1%). furthermore, the application of n and p was more important for the leaf and root development, whereas the high application of k and ca was unfavorable. in this plant development stage, when root system development must be strengthened, the treatments with good levels of n and p must be selected even if they are not the most favorable to increasing stem biomass. allometric variables the allometric variables were significantly inf luenced (p<0.05) by the n, p, k, ca doses and their interaction, as described below. on one side, the k and p negative interaction had a significant effect on the root volume (rv) (tab. 4). the effect of ca was positive and followed the curve with a peak when the ca dose was 12.5 g per plant. additionally, the effect of n was positive and lineal, and, according to the model, this treatment achieved high rv values with a dose of 36 g of n, 9 g of p2o5, 54 g of k2o and 9 g of cao per plant, with an average of 1.24 cm3. however, the ca dose could be increased to 12.5 g of cao per plant in order to achieve a 9% higher volume (1.35 cm3). then, in this proposal, a dose of 9 g of p2o5 per plant is low, but produces a higher response in rv when 54 g of k2o per figure 2. the surface analysis for the leaf dry matter (ldm) response to the n x ca interaction. figure 3. the surface analysis for the stem dry matter (sdm) response to the combined effect of k and ca. 15 20 30 25 35 leaf dm (g/pant) 0.2 0.3 0.4 0.1 n dose (g/pant) ca d os e (g /p an t) 10 12 16 14 18 20 50 20 40 30 stem dm (g/pant) 0.16 0.18 0.20 0.14 0.12 k dose (g/pant) ca d os e (g /p an t) 10 12 16 14 18 20 140 agron. colomb. 36(2) 2018 plant is applied. rv results would be better if p dose were increased and k dose were decreased, according to p x k interaction. so, in the data observed, the dose of 24 g of n, 50 g of p2o5, 36 g of k2o and 15 g of cao per plant had a higher average (1.46 cm3), 30% higher than what was expected by the model (1.01 cm3). another treatment that can be proposed is 36 g of n, 43 g of p2o5, 18 g of k2o and 12 cao per plant, which had an expected average of 1.30 cm3 and produced the best rdm development. these results contrast with those found by koning et al. (2015), who evaluated the effects of nitrogen and phosphate fertilization on the leaf nutrient content, photosynthesis, and growth of fallopia sachalinensis cv. ‘igniscum candy’; they observed a significant increase when the nitrogen concentration was increased in the growth media. nitrogen had a significant effect (p<0.05) on root system growth (root length and volume) over time; these results agree with the findings of rivera-espejel et al. (2014), who evaluated the fertilization of s. lycopersicum with nitrate and ammonium, finding significant differences when compared to the absolute control (root that only grew with water). according to frias-moreno et al. (2014), high n doses induce a higher development of the stem and leaves in s. lycopersicum, but decrease root system growth. for leaf area (la) (tab. 4), the ca effect was very strong according to the model and showed a response curve with a peak when the cao dose was 14.6 g per plant (by model derivation). this result is very close to the mean model dose (i.e. 15 g of cao per plant). in this respect, vargas-bolívar et al. (2009) evaluated nutrient deficiencies in s. quitoense in nurseries, finding that the absence of calcium had a significant positive effect on la as compared to plants irrigated only with water and calcium. calcium interacts negatively with p; however, the dose effect of p was positive, such as n and k. therefore, high doses of n, p and k increase la (≥ 36 g of n, ≥ 43 g of p2o5, and ≥ 54 g of k2o per plant). xiang et al. (2012) found a decrease in height, leaf area and stem diameter in glycine max plants cultivated without phosphorus fertilization because this nutrient is essential as a tissue constituent that acts directly on plant height (ph). because of the ca x p interaction, a p dose should not be too high, with a ca dose near the medium level. the results established that the dose of 41 g of n, 26 g of p2o5, 36 g of k2o and 15 g of cao per plant was most similar to the assessed conditions, obtaining the highest result, 26% higher than what was expected by the model. luo et al. (2017) stated that a lack of nitrogen inhibits elongation and cellular division. likewise, white et al. (2015) argued that nitrogen is present in many essential compounds, and because of that a plant grows slowly when there is low availability of this nutrient. these results agree with results found by different authors for plant height (ph) when nitrogen is applied together with phosphorus and potassium (dhillon et al., 2011; xiang et al., 2012). for the leaf let number (ln) (tab. 4), the model indicated the importance of ca dose management, showing a maximum response level with 11.1 g of cao per plant according to the derivation model. moreover, there was a negative ca interaction with n and p. for the n dose, there was a positive effect, indicating that high doses are recommended for increasing ln (≥ 36 g of n per plant). nevertheless, including p, the model had a quadratic tendency, where an increase in dose produced a maximum ln response. p doses associated with the maximum were out of the range of the experimental design, so the ln response to 50 g of p2o5 per plant is not known. finally, k did not inf luence the ln; and therefore, low doses are recommended for decreasing costs (≤ 18 g of k2o per plant). nonetheless, the treatment with the best response was 36 g of n, 43 g of p2o5, 18 g of k2o and 9 g cao per plant, but, according to the model, a slightly superior response was obtained with 11 g of cao (19.3 leaf lets as compared to the 19 leaf lets obtained with 9 g of cao per plant). additionally, preciado-rangel et al. (2002) mentioned that the number of leaves is related to photosynthesis and, therefore, to a higher production of carbonate skeletons that are used or stored in the stem. on the contrary, magdalenovillar et al. (2006) stated that the number of leaves is not a reliable indicator of plantlet production because it mostly depends on the age of the plant. in addition, the ph (tab. 4) was defined primarily by the ca dose, with a quadratic tendency and a peak when the cao dose was 6 g per plant. this element interacts negatively with n and p. since the n and p effects were positive in the aerial length, high doses are better (≥36 g of n, and ≥43 g of p2o5 per plant). li et al. (2016) reported that phosphorus contributes to the growth and elongation of internodes, stimulating cellular division. the effect of k was not significant, so the application of low doses is recommended because of economic costs (≤18 g of k2o per plant); this effect is similar to the one found by sá et al. (2014), who did not register an effect of potassium applications on the growth of corymbia citriodora plants, 141cardona, galindo, bolaños, and ramírez: response surface fertilization for optimizing andean blackberry (rubus glaucus benth.) growth in nurseries even when they were cultivated in a soil with a low content of this nutrient. therefore, the most favorable treatment according to these conditions was 36 g of n, 43 g of p2o5, 18 g of k2o and 9 g of cao per plant; moreover, it had the highest average (20.8 cm). a slight improvement with a dose of 6 g of cao per plant is expected, but only 2%. conclusions the dose of 36 g of n (high), 43 g of p2o5 (high), 18 g of k2o (low) and 9 g of cao (low) per plant allowed good development of the root system under nursery conditions, both in dry matter and in length, as compared to the other evaluated doses. likewise, it favored a higher number of leaflets, aerial length and leaf dry matter, which are decisive variables in plant establishment under field conditions. therefore, this dose is adequate for an integrated fertilization program because it will result in plants with adequate growth, which can later be transplanted to uncontrolled conditions under standard cultivation systems. furthermore, high doses of k (above the doses proposed) can favor a greater leaf area, but are unfavorable for root system development and other allometric variables. there was a negative interaction between the nitrogen and phosphorus fertilization and the calcium fertilization. the high doses of ca did not favor the application of elevated levels of n and p, and, under that condition, it was, in general, detrimental for plant growth. these conclusions apply only for the first three months of andean blackberry plant growth. according to the analysis of the results during the growth period, the plants tended to be saturated quickly, so it would be difficult to extrapolate plant behavior beyond three months. acknowledgments the authors wish to thank the ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) of colombia and the corporación colombiana de investigacion agropecuaria – agrosavia for financing this study. literature cited al-shemmar, g.n., h.b. abdurrahman, and g.j. zedan. 2013. effect of some agricultural treatments on fruits storage quality of two tomato hybrids cultivated in gypsum soil. j. genet. environ. resour. conserv. 1(3), 233-246. ascencio, j. and j.v. lazo. 2001. crecimiento y eficiencia de fósforo de algunas leguminosas cultivadas en arena regada con soluciones nutritivas con fosfatos inorgánicos de hierro y calcio. rev. fac. agron. 18, 13-32. bayuelo-jiménez, j.s., v.a. pérez-decelis, m.l. magdaleno-armas, m. gallardo-valdéz, i. ochoa, and j.p. lynch. 2011. genetic variation for root traits of maize (zea mays l.) from purhepecha plateau, under contrasting phosphorus availability. field crops res. 121, 350-362. doi: 10.1016/j.fcr.2011.01.001 bayuelo-jiménez, j.s., i. ochoa, v.a. pérez-decelis, m.l. magdaleno-armas, and r. cárdenas-navarro. 2012. eficiencia a fósforo en germoplasma de maíz en la meseta p’urhépecha. field crops res. 121, 350-362. table 4. regression coefficients and their associated error for regression model terms per plant growth variable. terms number of leaflets leaf area plant height root length root volume estimation error estimation error estimation error estimation error estimation error intercept -9.4654 3.5528 -179.1964 29.5621 27.8844 3.3535 -1.4252 0.5423 n 0.3894 0.0752 1.9954 0.2313 -0.5362 0.1657 0.0174 0.0043 p 1.4561 0.4649 0.0178 0.0074 k 0.3789 0.1493 0.015 0.0057 ca 2.2712 0.455 23.0843 3.8844 1.1567 0.0966 -1.7964 0.4433 0.2197 0.0702 n x ca -0.0117 0.005 -0.0098 0.004 p x k -0.0004 0.0002 p x ca -0.0071 0.003 -0.059 0.0307 -0.0106 0.0026 n2 0.008 0.0012 0.0124 0.0034 p2 0.0033 0.0009 0.0043 0.0007 0.0007 0.0004 ca2 -0.0693 0.0146 -0.793 0.1287 -0.0297 0.0066 0.0526 0.015 -0.0088 0.0024 r2 0.6 0.53 0.96 0.41 0.51 all of the coefficients in the table are significantly different from zero (0) according to the t-test at 5% significance. empty cells indicate terms that were not included in the model because they did not contribute significantly. r2: determination coefficient. http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2011.01.001 142 agron. colomb. 36(2) 2018 benavides-mendoza, a. 2011. absorción de iones en la raíz. departamento de horticultura, universidad autónoma agraria antonio narro. buenavista, mexico. bernal, j. and c. díaz. 2006. materiales locales y mejorados de tomate de árbol, mora y lulo sembrados por los agricultores y cultivares disponibles para su evaluación en colombia. corpoica. c. i. la selva. bol. div. 7, 10-13. betancur-cardona, e., e.l. garcía-valencia, e. barrera-bello, o. quejada-rovira, h.d. rodríguez-mariaca, and i.c. arroyavetobón. 2014. manual técnico del cultivo de mora bajo buenas prácticas agrícolas. gobernación de antioquia sena. antioquia, colombia. bolaños-benavides, m.m., w.a. cardona, w.l. ramírez, and j.h. arguelles. 2014. requerimientos nutricionales (n, p, k y ca) de rubus glaucus b., durante crecimiento vegetativo. memorias xx congreso latinoamericano y xvi congreso peruano de la ciencia del suelo. cuzco, peru. cánovas, f.m, u. lüttge, and r. matyssek. 2016. progress in botany 78. springer. doi: 10.1007/978-3-319-49490-6 cardona, w.a., o.i. monsalve-camacho, j.s. gutiérrez-díaz, and m.m. bolaños-benavides. 2016. efecto de n, p, k y ca sobre crecimiento de mora con tunas en vivero. memorias xviii congreso colombiano de la ciencia del suelo. villa de leyva, colombia. castaño, c.a., c.s. morales, and f.h. obando. 2008. evaluación de las deficiencias nutricionales en el cultivo de la mora (rubus glaucus) en condiciones controladas para bosque montano bajo. agron. 16, 75-88. dhillon, w.s., p.p.s. gill, and n.p. singh. 2011. effect of nitrogen, phosphorus and potassium fertilization on growth, yield and quality of pomegranate ‘kandhari’. acta hortic. 890, 327-332. doi: 10.17660/actahortic.2011.890.45 frias-moreno, n., a. nuñez-barrios, r. perez-leal, a.c. gonzalezfranco, a. hernandez-rodriguez, and l. robles-hernandez. 2014. effect of nitrogen deficiency and toxicity in two varieties of tomatoes (lycopersicum esculentum l.). agric. sci. 5, 13611368. doi: 10.4236/as.2014.514146 kim, h.j. and x. li. 2016. effects of phosphorus on shoot and root growth, partitioning, and phosphorus utilization efficiency in lantana. hortsci. 51(8), 1001-1009. koning, l.a., m. veste, d. freese, and s. lebzien. 2015. effects of nitrogen and phosphate fertilization on leaf nutrient content, photosynthesis, and growth of the novel bioenergy crop fallopia sachalinensis cv. ‘igniscum candy’. j. appl. bot. food qual. 88, 22-28. doi: 10.5073/jabfq.2015.088.005 li, m., x. shi, c. guo, and s. lin. 2016. phosphorus deficiency inhibits cell division but not growth in the dinof lagellate amphidinium carterae. front. microbiol. 7, 826. doi: 10.3389/ fmicb.2016.00826 luo, l., s. pan, x. liu, h. wang, and g. xu. 2017. nitrogen deficiency inhibits cell division-determined elongation, but not initiation, of rice tiller buds. israel j. plant sci. doi: 10.1080/07929978.2016.1275367 magdaleno-villar j.j., a. peña-lomeli, r. castro-brindis, a.m. castillo-gonzález, a. galvis-spinola, f. ramírez-pérez, and p.a. becerra-lópez. 2006. efecto de tres sustratos y dos colores de plástico en el desarrollo de plántulas de tomate de cáscara (physalis ixocarpa brot.). rev. chapingo serie hortic. 12(2), 153-158. doi: 10.5154/r.rchsh.2005.11.054 marschner, p. 2011. mineral nutrition of higher plants. academic press, london. morales, c.s. and b. villegas. 2012. mora (rubus glaucus b.). pp. 728-754. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. parra-terraza, s., e. salas-núñez, m. villarreal-romero, s. hernández-verdugo, and p. sánchez-peña. 2010. relaciones nitrato/ amonio/úrea y concentraciones de potasio en la producción de plántulas de tomate. rev. chapingo serie hortic. 16(1), 37-47. preciado-rangel, p., g.a. baca-castillo, j.l. tirado-torres, j. kohashi-shibata, l. tijerina-chávez, l., and a. martínez-garza. 2002. nitrógeno y potasio en la producción de plántulas de melón. terra 20, 267-276. razaq, m., p. zhang, h. shen, and salahuddin. 2017. inf luence of nitrogen and phosphorous on the growth and root morphology of acer mono. plos one 12(2), e0171321. doi: 10.1371/ journal.pone.0171321 rivera-espejel, e.a., m. sandoval-villa, m. rodríguez-mendoza, c. trejo-lópez, and r. gasga-peña. 2014. fertilización de tomate con nitrato y amonio en raíces separadas en hidroponía. rev. chapingo serie hortic. 20(1), 57-70. doi: 10.5154/r. rchsh.2012.12.069 riveras, e., j.m. alvarez, e.a. vidal, c. oses, a. vega, and r.a. gutierrez. 2015. the calcium ion is a second messenger in the nitrate signaling pathway of arabidopsis. plant physiol. 169: 1397-1404. de sá, a.f.l., s.v. valeri, m.c.p. da cruz, j.c. barbosa, g.m. rezende, and m.p. teixeira. 2014. effects of potassium application and soil moisture on the growth of corymbia citriodora plants. cerne 20(4), 645-651. doi: 10.1590/01047760201420041422 santos, e.m., í.h.l. cavalcante, g.b. silva júnior, f.g. albano, f.n. lima, a.m. sousa, and l.f. cavalcante. 2014. estado nutricional do mamoeiro formosa (cv. caliman 01) em função de adubação com nk e espaçamento de plantio. comunicata scientiae 5, 29-240. vargas-bolívar, m.i., l.a. calderón-medellín, and m.m. pérez-trujillo. 2009. efecto de las deficiencias de algunos nutrientes en plantas de lulo (solanum quitoense var. quitoense) en etapa de vivero. rev. fac. cienc. básicas 5(1), 64-81. white, a.c., a. rogers, m. rees, and c.p. osborne. 2015. how can we make plants grow faster? a source-sink perspective on growth rate. j. exp. biol. 67(1), 31-45. doi: 10.1093/jxb/erv447 xiang, d.b., t.w. yong, w.y. yang, y. wan, w.z. gong, l. cui, and t. lei. 2012. effect of phosphorus and potassium nutrition on growth and yield of soybean in relay strip intercropping system. sci. res. essays 7(3), 342-351. yang, b.m., l.x. yao, g.l. li, z.h. he, and c.m. zhou. 2014. dynamic changes of nutrition in litchi foliar and effects of potassium-nitrogen fertilization ratio. j. soil sci. plant nutr. 15(1), 98-110. doi: 10.4067/s0718-95162015005000009 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-49490-6 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2011.890.45 http://dx.doi.org/10.4236/as.2014.514146 http://dx.doi.org/10.5073/jabfq.2015.088.005 http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2016.00826 http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2016.00826 http://dx.doi.org/10.1080/07929978.2016.1275367 http://dx.doi.org/10.5154/r.rchsh.2005.11.054 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0171321 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0171321 http://dx.doi.org/10.5154/r.rchsh.2012.12.069 http://dx.doi.org/10.5154/r.rchsh.2012.12.069 http://dx.doi.org/10.1590/01047760201420041422 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erv447 http://dx.doi.org/10.4067/s0718-95162015005000009 growth, development, and chlorophyll indexes of glyphosate and glufosinate-tolerant maize under herbicide application received for publication: october 20, 2021. accepted for publication: february 25, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.99136 1 federal university of paraná, palotina, paraná (brazil). 2 crop science research and agronomic consulting ltda, palotina, paraná (brazil). 3 são paulo state university, faculty of agronomic sciences, botucatu, são paulo (brazil). 4 university of são paulo, luiz de queiroz college of agriculture, piracicaba, são paulo (brazil). * corresponding author: afmoreirasilva@alumni.usp.br agronomía colombiana 40(1), 41-48, 2022 abstract resumen glyphosate, glufosinate, and atrazine do not affect the growth and development of glyphosate and glufosinate-tolerant (rr2/ ll) maize; however, the results are less consolidated for these herbicides applied in mixtures. the aim of the present study was to evaluate the effects of post-emergent application of glyphosate, glufosinate, and atrazine, alone and in mixtures, on the growth and development of the rr2/ll maize. the treatments consisted of the application of glyphosate (1080 g of acid equivalent [ae] ha-1), glufosinate (500 g of active ingredient [ai] ha-1), atrazine (2000 g [ai] ha-1), glyphosate + glufosinate, glyphosate + atrazine, glufosinate + atrazine, glyphosate + glufosinate + atrazine, and the control (without application). the experiment was carried out in two locations under greenhouse conditions with different maize hybrids. crop injury and variables of the agronomic performance (height, stem diameter, chlorophyll indexes, fresh and dry weight of shoot, root dry weight, and total dry weight) were evaluated. herbicides applied alone or in binary mixtures did not cause major damage. however, the application of the three associated herbicides in some situations might result in detrimental effects on the development of the rr2/ll maize. glifosato, glufosinato y atrazina no afectan el crecimiento y desarrollo de las plantas de maíz tolerantes a glifosato y a glufosinato (rr2/ll); sin embargo, los resultados están menos consolidados para estos herbicidas aplicados en mezclas. el objetivo del presente estudio fue evaluar los efectos de la aplicación post-emergente de glifosato, glufosinato y atrazina, solos y en mezclas, sobre el crecimiento y desarrollo del maíz rr2/ll. los tratamientos se formaron por aplicación de glifosato (1080 g de ácido equivalente [ae] ha-1), glufosinato (500 g de ingrediente activo [ia] ha-1), atrazina (2000 g [ai] ha-1), glifosato + glufosinato, glifosato + atrazina, glufosinato + atrazina, glifosato + glufosinato + atrazina, además del testigo (sin aplicación). el experimento se llevó a cabo en dos localidades, en condiciones de invernadero, con diferentes híbridos de maíz. se evaluó la fitotoxicidad al cultivo y variables relacionadas con el crecimiento del mismo (altura, diámetro del tallo, índices de clorofila, masa fresca y seca de la parte aérea, masa seca de las raíces, masa seca total). los herbicidas aplicados solos o en mezclas binarias, no causaron daños importantes. sin embargo, la aplicación de los tres herbicidas en asociación en algunas situaciones puede resultar en efectos perjudiciales sobre el desarrollo del maíz rr2/ll. key words: atrazine, crop injury, herbicide mixture, selectivity, zea mays. palabras clave: atrazina, fitotoxicidad, mezcla de herbicidas, selectividad, zea mays. growth, development, and chlorophyll indexes of glyphosate and glufosinate-tolerant maize under herbicide application crecimiento, desarrollo e índices de clorofila de maíz tolerante a glifosato y glufosinato bajo aplicación de herbicidas alfredo junior paiola albrecht¹, andré felipe moreira silva²*, fábio henrique krenchinski³, leandro paiola albrecht¹, bruno flaibam giovanelli³, katle samaya wobeto¹, vinicius gabriel caneppele pereira³, and ricardo victoria-filho4 introduction in recent years, glyphosate-tolerant crops have promoted the repetitive and large-scale use of this herbicide. the occurrence of glyphosate-resistant weed biotypes is directly related to the development and expansion of glyphosatetolerant crops because of the high selection pressure of these biotypes due to the continued use of this herbicide (albrecht et al., 2014). for effective control of weeds and prevention of the appearance of resistant weed biotypes, the use of two or more herbicides with different mechanisms of action is recommended. it is important to use new technologies that confer tolerance to different herbicides, thus, providing conditions for the rotation of mechanisms of action (riar et al., 2013), as well as the association of herbicides as an important tool in weed management (gemelli et al., 2013). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.99136 mailto:afmoreirasilva@alumni.usp.br 42 agron. colomb. 40(1) 2022 the second generation of glyphosate-tolerant maize is represented by the event nk603 (roundup ready™ 2 rr2), approved in the usa and brazil in 2000 and 2008; and the event mon87427 (roundup ready™), first approved in the usa in 2013 and later in 2016 in brazil (albrecht et al., 2021; isaaa, 2021). glyphosate tolerance is conferred by the expression of the cp4 epsps gene derived from the agrobacterium tumefaciens strain cp4; this gene encodes a 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (epsps) insensitive to glyphosate (nielsen et al., 2004). t25 maize (liberty link® ll) shows tolerance to the glufosinate herbicide. the tolerance is conferred by the gene pat, from the bacterium streptomyces viridochromogenes (matsuoka et al., 2001). in addition, maize with insect resistance (tc1507 maize) also shows tolerance to glufosinate, since the pat gene was used as a marker during its selection (silva et al., 2017; albrecht et al., 2021). with the expansion of areas with glyphosate-tolerant and glufosinate-tolerant maize (rr2/ll), doubts have arisen regarding their association with other herbicides. in some situations, glyphosate is associated with other herbicides or other pesticides; and crop injury may occur (albrecht et al., 2014). if the mixtures of some herbicides have undesirable effects even in crops with tolerance, as highlighted by taiz and zeiger (2010), negative effects on plant growth and development can occur. this is plausible when we consider the recent use of rr2/ll maize by brazilian farmers. for maize, as alternative herbicides or as a complement to glyphosate, atrazine (mechanism of action of psii inhibitors) can be highlighted. it can be applied in the preor post-emergence of the crop, with an effect on eudicotyledonous weeds in pre-emergence or post-initial (barnes et al., 2020; langdon et al., 2021); and it is selective for maize (giovanelli et al., 2018). araújo et al. (2021) do not observe reductions in yield or 100-grain weight or changes in nutrient contents, even with the use of high rates of glyphosate and glufosinate in rr2/ ll maize. silva et al. (2017) observe injury >5% in maize, for glyphosate (1080 g acid equivalent [ae] ha-1), glufosinate (500 g active ingredient [ai] ha-1) and atrazine (2000 g ai ha-1), applied alone and in mixtures. other studies suggest possible undesirable effects of the herbicide application in maize, such as symptoms of injury, when glyphosate was applied in mixtures with other herbicides (giovanelli et al., 2018; soltani et al., 2018). glyphosate, glufosinate, and atrazine do not affect the growth and development of rr2/ll maize plants; however, the results are less certain for these herbicides in mixtures. the present study aimed to evaluate the effects of the post-emergence application of atrazine, glyphosate and glufosinate, alone and in mixtures, on the growth and development of glyphosate and glufosinate-tolerant maize. materials and methods experimental conditions the first experiment was conducted from january to march of 2014 in piracicaba, são paulo (sp, brazil) (experiment i). the experiment was then repeated from january to march of 2015 in palotina, paraná (pr, brazil) (experiment ii). the treatments consisted of the application of glyphosate (1080 g of acid equivalent [ae] ha-1), glufosinate (500 g of active ingredient [ai] ha-1), atrazine (2000 g ai ha-1), glyphosate + glufosinate, glyphosate + atrazine, glufosinate + atrazine, glyphosate + glufosinate + atrazine, and the control (without application), thus, totaling eight treatments. commercial products were used: roundup ready® (480 g ae of glyphosate l-1, monsanto), finale® (200 g ai of glufosinate l-1, bayer), and proof® (500 g ai of atrazine l-1, syngenta). simple hybrids 2b810pw and 30f53hr were used in the experiment i and ii. both show resistance to lepidopterans and tolerance to glyphosate and glufosinate. the hybrids were chosen because they were suitable for the localities and mainly because they represented representative cultivated areas in brazil. the experiments were conducted in a completely randomized design with four replicates, up to 28 d after application (daa). the pots for plant growth had a capacity of 7 l, with one plant per pot, and they were kept in a greenhouse at 25ºc, relative humidity 60% and 5 mm day-1 of irrigation. physical and chemical analysis of soil was carried out as recommended by donagema et al. (2011). the soil used for the experiment i showed the following results: ph (cacl2) = 5.3; al = 0.0 cmolc dm -3, h+al = 2.50 cmolc dm -3, c = 10.27 g dm-3; p (resin) = 7.0 mg dm-3; k = 0.26 cmolc dm -3; ca = 3.90 cmolc dm -3; mg = 1.60 cmolc dm -3; sum of bases (sb) = 5.76 cmolc dm -3. the clay, sand, and silt contents were 40%, 54%, and 6%, respectively. for the experiment ii, the physical and chemical analysis of the soil used showed the following results: ph (cacl2) = 5.5; al = 0.0 cmolc dm -3, h+al = 4.28 cmolc dm -3, c = 5.39 g dm-3; p (mehlich) = 8.93 mg dm-3; k = 0.51 cmolc dm -3; ca = 5.39 cmolc dm -3; mg = 0.87 cmolc dm -3; sb = 6.77 cmolc dm -3. the clay, sand, and silt contents were 65.7%, 17.8%, and 16.5%, respectively. all pots were kept free from weed interference through manual control. 43albrecht, silva, krenchinski, albrecht, giovanelli, wobeto, pereira and victoria-filho: growth, development, and chlorophyll indexes of glyphosate and glufosinate-tolerant maize under herbicide application the applications of the treatments were carried out in the v4 phenological stage (ritchie et al., 1993), recommended for application of the herbicides used in the experiment. a co2 pressurized backpack sprayer was used, with a constant pressure of 2 bars, equipped with a bar 2 m wide, containing four fan-like tips (xr 110.02, teejet®) that, working at a height of 50 cm from the target and at a speed of 1 m sec-1, provided a spray volume of 200 l ha-1. data collection chlorophyll indexes were evaluated at 7, 14, 21, and 28 daa. for the experiment i, a portable meter (spad-502, konica minolta, inc., japan) was used that evaluates the intensity of the green leaves and calculates the spad index that is highly correlated with the total chlorophyll content of leaves (uddling et al., 2007). for the experiment ii, the indexes of chlorophyll a, b, and total (a + b) were measured. for this, an electronic chlorophyll meter (clorofilog cfl1030, falker automação agrícola ltda., brazil) was employed that determined the falker chlorophyll indexes (fci) (barbieri junior et al., 2012). the measurement was always performed on the first fully developed leaf. also, at 7, 14, 21, and 28 daa, symptoms of injury were evaluated. these assessments were carried out through visual analysis at each experimental unit considering significantly visible symptoms of the plants according to their development. scores from 0% to 100% were assigned, where 0 represented the absence of symptoms and 100% the death of the plant (velini et al., 1995). treatment without application (without herbicide effect) was used as a reference for evaluations. on the same four dates, the height of the plants and stem diameter were evaluated (for the experiment i, stem diameter was assessed only at 28 daa). height measurements were made from the soil surface to the last fully open leaf with the ligule visible, and the stem diameter was measured 4 cm above the soil. at 28 daa, the fresh mass of shoots and the dry mass of roots, shoots and total (roots + shoot) were determined. the shoots were cut at ground level, with subsequent weighing to determine the fresh mass. the soil with the plant roots was removed from the pots, and the roots were separated from the soil with the aid of running water and sieves. for drying, a greenhouse with forced ventilation was used for 72 h at 65ºc. to measure the weights, an analytical balance with a precision of three decimal places was used. statistical analysis the results were tested for normality (shapiro-wilk test) and homogeneity (levene test) and then tested by analysis of variance by the f-test (p<0.05), according to pimentelgomes and garcia (2002). the means of the treatments were compared by the tukey’s test (p<0.05). for this purpose, the sisvar 5.6 software was used (ferreira, 2011). results and discussion experiment i for plant height evaluations, a significant difference was found in the evaluation at 28 daa; treatment 6 had shorter plants than treatments 2 and 3, while the spad index evaluated at 7, 14, 21, and 28 daa did not significantly differ between the treatments (tab. 1). table 1. height and chlorophyll index of maize plants at 7, 14, 21, and 28 d after application (daa) of herbicides alone and in mixtures. experiment i, piracicaba, sp, brazil, 2014. treatments height (cm) chlorophyll index (spad index) 7 14 21 28 7 14 21 28 daa 1. control 27.3 36.8 49.8 66.3 ab 41.5 35.7 38.6 43.8 2. gly 27.5 37.8 51.5 68.3 a 38.1 37.9 41.0 43.5 3. glu 27.3 32.4 48.0 68.0 a 40.6 38.6 42.4 41.0 4. atr 27.3 37.8 50.8 64.3 ab 40.1 36.4 40.9 43.5 5. gly + glu 25.3 34.9 48.8 65.5 ab 41.4 35.9 44.0 39.2 6. gly + atr 26.0 32.5 45.0 57.3 b 38.9 37.9 42.4 41.8 7. glu + atr 28.0 35.5 46.5 65.5 ab 40.3 39.0 42.1 42.2 8. gly + glu + atr 26.0 32.0 44.0 60.0 ab 39.1 36.7 41.6 42.3 mean 26.8ns 34.9ns 48.0ns 64.4* 39.4ns 37.3ns 41.6ns 42.2ns cv (%) 8.1 12.1 7.5 7.0 7.4 5.8 7.2 7.5 gly (glyphosate 1080 g ae ha-1), glu (glufosinate 500 g ai ha-1), atr (atrazine 2000 g ai ha-1). cv coefficient of variation. * significant at 5% by the f test. ns not significant (p<0.05). means followed by the same letter in the column did not differ significantly (p<0.05) according to the tukey’s test. 44 agron. colomb. 40(1) 2022 the test of means for the fresh weight of the shoots showed that treatment 8 (triple association) had a lower mass than treatments 1, 2, and 5. in relation to the dry weight of the shoot, treatment 8 expressed a lower mass than treatments 1, 2, 5, and 7 (tab. 2). these results indicated a potential negative effect for the association of the three herbicides (treatment 8) applied on the rr2/ll maize. the absence of visual symptoms of injuries on the plants (0%) is worth mentioning, a fact confirmed by the lack of significant differences between treatments in the plant height and spad index. experiment ii for plant height evaluations (tab. 3), a significant difference was observed at 7, 14, and 28 daa, with emphasis on treatment 8 that was significantly lower than the treatments 4, 5, 6, 7 (7 daa), 1, 3, 4, 5 (14 daa), and 1, 3 (28 daa). in the stem diameter evaluations, the analysis of the variance was not significant for all the evaluated periods. table 4 shows the chlorophyll indexes. for these, a significant difference was observed at 14 daa in which treatment 5 had a lower significant index than treatment 2. for the chlorophyll b indexes, the significant difference in the table 3. height and stem diameter of maize plants at 7, 14, 21, and 28 d after application (daa) of herbicides alone and in mixtures. experiment ii, palotina, pr, brazil, 2015. treatments height (cm) stem diameter (mm) 7 14 21 28 7 14 21 28 daa 1. control 30.8 abc 44.5 a 58.8 79.0 a 11.0 14.2 14.5 15.1 2. gly 28.8 bc 39.0 ab 55.0 71.0 ab 11.2 13.2 14.3 14.8 3. glu 30.8 abc 41.3 a 56.8 79.3 a 11.8 15.2 16.2 16.7 4. atr 35.0 a 43.3 a 54.5 74.8 ab 11.6 15.2 16.1 16.5 5. gly + glu 33.8 ab 45.3 a 59.0 74.5 ab 11.7 15.3 16.1 16.5 6. gly + atr 32.5 ab 39.5 ab 54.0 71.5 ab 11.3 14.1 16.0 16.4 7. glu + atr 32.5 ab 39.8 ab 58.3 71.0 ab 11.4 15.4 16.1 16.5 8. gly + glu + atr 26.0 c 31.3 b 52.8 63.3 b 11.4 13.9 14.8 14.9 mean 31.3* 40.5* 56.1ns 73.2* 11.4ns 14.6ns 15.5ns 15.9ns cv (%) 7.9 9.4 9.1 7.1 9.0 8.0 6.8 6.6 gly (glyphosate 1080 g ae ha-1), glu (glufosinate 500 g ai ha-1), atr (atrazine 2000 g ai ha-1). cv coefficient of variation. * significant at 5% by the f test. ns not significant (p<0.05). means followed by the same letter in the column did not differ significantly (p<0.05) according to the tukey’s test. table 2. stem diameter (sd), fresh weight of shoot (fs), dry weight of shoot (ds), dry weight of roots (dr), and total dry weight (td) of maize plants at 28 d after application of herbicides alone and in mixtures. experiment i. piracicaba, sp, brazil, 2014. treatments sd (mm) fs ds dr td (g) 1. control 17.5 145.1 a 27.2 a 12.3 39.5 2. gly 18.0 142.7 a 27.3 a 12.3 39.6 3. glu 17.0 120.1 ab 24.3 ab 12.9 37.2 4. atr 15.5 112.4 ab 21.5 ab 10.9 32.3 5. gly + glu 16.5 141.4 a 26.5 a 11.9 38.5 6. gly + atr 14.5 113.7 ab 21.7 ab 10.3 32.0 7. glu + atr 16.0 122.0 ab 26.1 a 11.5 37.6 8. gly + glu + atr 15.8 96.8 b 17.3 b 11.4 28.7 mean 16.3ns 124.3* 24.0* 11.7ns 35.7ns cv (%) 13.3 14.7 15.5 14.6 13.2 gly (glyphosate 1080 g ae ha-1), glu (glufosinate 500 g ai ha-1), atr (atrazine 2000 g ai ha-1). cv coefficient of variation. * significant at 5% by the f test. ns not significant (p<0.05). means followed by the same letter in the column did not differ significantly (p<0.05) according to the tukey’s test. 45albrecht, silva, krenchinski, albrecht, giovanelli, wobeto, pereira and victoria-filho: growth, development, and chlorophyll indexes of glyphosate and glufosinate-tolerant maize under herbicide application evaluation at 14 daa occurred in treatment 7. a mean lower than treatment 2 and the means of treatments 4 and 5 were significantly lower when compared to treatments 1 and 2. in the total chlorophyll indexes at 14 daa, the difference was significant for treatment 5 and the mean was significantly lower than that in treatments 1 and 2. there are two predominant forms of chlorophylls a and b that differ slightly in structure. the main function of chlorophyll is to convert light energy into chemical energy, a process that occurs in the chloroplasts (streit et al., 2005). these variables are important in terms of understanding selectivity and connections with plant development. the application of glyphosate associated with glufosinate (treatment 5) resulted in a lower chlorophyll a, b, and total index at 14 daa than only applying glyphosate (treatment 2). this indicates the possibility of a negative effect on the association of the two products applied to the rr2/ll maize. the reduction in the chlorophyll content can be an indicator for investigating an injury to the plants (song et al., 2007). this is an important aspect for study, considering the immense potential of using these transgenic technologies that confer tolerance to herbicides (rr2/ll) and, at the same time, the lack of research results in this sense. for the fresh weight of shoots and total dry weight of plants, treatment 8 had a lower weight than treatment 5 (tab. 5). despite the use of a different hybrid in experiment ii, the table 4. chlorophyll a, b, and total in maize plants at 7, 14, 21, and 28 d after application (daa) of herbicides alone and in mixtures. experiment ii, palotina, pr, brazil, 2015. treatments chlorophyll a (fci) chlorophyll b (fci) total chlorophyll 7 14 21 28 7 14 21 28 7 14 21 28 daa 1. control 38.2 30.4 ab 35.1 30.3 9.6 6.6 ab 9.4 5.6 47.7 37.0 a 44.5 35.9 2. gly 36.7 30.9 a 35.2 29.1 9.1 6.7 a 9.0 5.2 45.7 37.6 a 44.2 34.3 3. glu 35.9 29.8 ab 37.6 28.8 9.9 5.5 abc 9.8 5.4 45.8 35.2 ab 47.3 34.2 4. atr 37.0 27.1 ab 36.1 28.2 9.6 4.9 c 8.6 5.2 46.6 32.0 ab 44.7 33.4 5. gly + glu 36.3 25.4 b 37.8 31.3 8.7 4.6 c 9.2 6.1 44.9 29.9 b 46.9 37.4 6. gly + atr 36.2 30.3 ab 36.6 30.4 8.8 5.6 abc 9.4 5.4 45.0 35.9 ab 45.9 35.8 7. glu + atr 35.0 28.5 ab 32.8 27.1 8.3 5.2 bc 9.0 5.0 43.3 33.7 ab 41.8 32.1 8. gly + glu + atr 36.4 29.8 ab 34.9 29.7 8.8 5.6 abc 8.7 5.4 45.2 35.3 ab 43.6 35.1 mean 36.4ns 29.0* 35.8ns 29.3ns 9.1ns 5.6ns 9.1ns 5.4ns 45.5ns 34.6ns 44.9ns 34.8ns cv (%) 4.7 8.0 6.7 8.8 9.2 11.0 9.2 13.2 5.0 8.0 6.8 9.3 fci (falker chlorophyll index), gly (glyphosate – 1080 g ae ha-1), glu (glufosinate – 500 g ai ha-1), atr (atrazine – 2000 g ai ha-1). cv – coefficient of variation. * significant at 5% by the f test. ns not significant (p<0.05). means followed by the same letter in the column did not differ significantly (p<0.05) according to the tukey’s test. table 5. fresh weight of shoot (fs), dry weight of shoot (ds), dry weight of roots (dr), and total dry weight (td) of maize plants at 28 d after application of herbicides alone and in mixtures. experiment ii, palotina, pr, brazil, 2015. treatments fs ds dr td (g) 1. control 125.5 ab 21.1 9.6 30.6 ab 2. gly 117.3 ab 21.4 9.7 31.0 ab 3. glu 113.3 ab 22.6 11.2 33.7 ab 4. atr 121.0 ab 23.1 11.6 34.6 ab 5. gly + glu 128.3 a 23.6 11.4 35.0 a 6. gly + atr 117.5 ab 21.5 10.8 33.3 ab 7. glu + atr 121.8 ab 22.8 11.0 32.8 ab 8. gly + glu + atr 106.5 b 19.9 9.8 29.6 b mean 118.9* 22.0ns 10.6ns 32.6* cv (%) 7.2 7.9 9.6 6.8 gly (glyphosate 1080 g ae ha-1), glu (glufosinate 500 g ai ha-1), atr (atrazine 2000 g ai ha-1). cv coefficient of variation. * significant at 5% by the f test. ns not significant (p<0.05). means followed by the same letter in the column do not differ significantly (p<0.05) according to the tukey’s test. 46 agron. colomb. 40(1) 2022 pattern of behavior observed in the first experiment was maintained. one of the main responses to emphasize is the potential for damage related to the application of glyphosate, glufosinate and atrazine (treatment 8) to the rr2/ll maize. we emphasize that visual analysis of crop injury was performed in both experiments, but not including notes, as no visual symptoms of injury were perceived. this confirms the results for the chlorophyll indexes, for which reductions were observed only at 14 daa for the application of glyphosate + glufosinate in experiment 2. at 21 and 28 daa no further reductions were observed. these findings are in line with those reported by chahal and jhala (2018) and giovanelli et al. (2018), in which the high selectivity is linked to the high expression levels of the pat gene. as already mentioned, in both experiments, the main highlight was the significant reduction observed in the fresh and dry weight of shoots for the treatment with the mixture of three herbicides (treatment 8), thus, being an indication to avoid this practice. it should be noted that there are no results in the literature in this sense. so, this study must be widened and repeated. the application of atrazine did not damage the maize, confirming information in the literature (dan et al., 2010; giovanelli et al., 2018; giraldeli et al., 2019; richburg et al., 2020) and for ll maize. in the latter case, atrazine was used in combination with glufosinate (silva et al., 2017). in the relevant literature, there are no reports of glyphosate damage in rr2 maize and, when reported, usually, they have higher rates than the one that was considered in this study (gemelli et al., 2013; albrecht et al., 2014; langdon et al., 2020). the same fact occurs with glufosinate, alone or in mixtures, in which no harmful effects were observed in ll maize (silva et al., 2017; krenchinski et al., 2019). another aspect to be highlighted is that tc1507 maize hybrids (insect resistant) may have different levels of tolerance to glufosinate. the pat gene, as already mentioned, was used as a marker in the selection process of this event. according to krenchinski, carbonari, et al. (2018), the expression of the pat gene may vary according to the trademark of the hybrid, thus, hybrids with greater expression of the pat gene show greater tolerance to glufosinate. the selectivity of glufosinate, alone or in mixtures, is known for maize in other studies (lindsey et al., 2012; ganie & jhala, 2017). in these studies, the maize hybrids were t14 or t25 events, that is, the ll technology (properly said) guarantees a good level of selectivity in the maize plants. insect-resistant maize hybrids that also show tolerance to glufosinate have been marketed in brazil for several years (borém, 2015). in recent years, in brazil, tolerance to glufosinate is increasingly used in the management of weeds in post-emergence of insect-resistant maize (albrecht et al., 2021), with good levels of tolerance to glufosinate, as demonstrated in this study. the herbicide mixtures, in the rr2/ll maize hybrids, are a practice that needs to be preserved. shaner (2000) already emphasizes that the intensive use of glyphosate in rr crops could lead to problems, especially, in the selection of resistant biotypes. therefore, it is important to use technologies that confer tolerance to different herbicides, thus, providing favorable conditions for the rotation of action mechanisms (gage et al., 2019; summers et al., 2021). results showing the advantages of the use of glufosinate-tolerant maize become another option for the control of weeds in this productive system (armel et al., 2008; everman et al., 2009; krenchinski, albrecht, et al., 2018). conclusions herbicides applied alone or in binary mixtures did not cause major damage. however, the application of the three associated herbicides in some situations may result in detrimental effects on the development of the rr2/ll maize. these herbicides in mixtures were generally safe for maize and could be considered for weed management. these mixtures have a broad spectrum of action for the control of weeds and may be important in the management of weeds resistant to herbicides. however, caution is important when using triple mixtures in the field, given the possible deleterious effects. acknowledgments the authors are grateful for the support of the university of são paulo (usp) – luiz de queiroz college of agriculture (esalq), pro-hort team – usp-esalq, federal university of paraná (ufpr), and supra pesquisa team – ufpr. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions ajpa, lpa and rvf designed the experiments, ajpa, vgcp, fhk, ksw, bfg and afms carried out experiments, ajpa, lpa and fhk contributed to the data analysis, ajpa and afms wrote the article. all authors reviewed the manuscript. 47albrecht, silva, krenchinski, albrecht, giovanelli, wobeto, pereira and victoria-filho: growth, development, and chlorophyll indexes of glyphosate and glufosinate-tolerant maize under herbicide application literature cited albrecht, a. j. p., albrecht, l. p., barroso, a. a. m., & victoria filho, r. (2014). o milho rr2 e o glyphosate: uma revisão. revista brasileira de herbicidas, 13(1), 58–67. https://doi.org/10.7824/ rbh.v13i1.279 albrecht, l. p., albrecht, a. j. p., silva, a. f. m., & barroso, a. a. m. (2021). manejo de organismos geneticamente modificados tolerantes a herbicidas. in a. a. m. barroso, & t. murata (eds.), matologia: estudos sobre plantas daninhas (pp. 506–547), fábrica da palavra. araújo, g. v., albrecht, a. j. p., albrecht, l. p., carvalho, h. w. p., migliavacca, r. a., & silva, a. f. m. (2021). effect of glyphosate and glufosinate on nutritional content and agronomic performance of maize possessing cp4epsps and pat transgenes. australian journal of crop science, 15(5), 773–779. https://doi. org/10.21475/ajcs.21.15.05.p3193 armel, g. r., richardson, r. j., wilson, h. p., & hines, t. e. (2008). mesotrione and glufosinate in glufosinate-resistant corn. weed technology, 22(4), 591–596. https://doi.org/10.1614/ wt-08-048.1 barbieri junior, e., rossiello, r. o. p., silva, r. v. m., ribeiro, r. c., & frota-morenz, m. j. (2012). um novo clorofilômetro para estimar os teores de clorofila em folhas do capim tifton 85. ciência rural, 42(12), 2242–2245. https://doi.org/10.1590/ s0103-84782012005000109 barnes, e. r., knezevic, s. z., lawrence, n. c., irmak, s., rodriguez, o., & jhala, a. j. (2020). control of velvetleaf (abutilon theophrasti) at two heights with post herbicides in nebraska popcorn. weed technology, 34(4), 560–567. https://doi.org/10.1017/ wet.2020.14 borém, a. (ed.). (2015). milho: do plantio à colheita. universidade federal de viçosa. chahal, p. s., & jhala, a. j. (2018). economics of management of photosystem iiand hppd-inhibitor-resistant palmer amaranth in corn. agronomy journal, 110(5), 1905–1914. https:// doi.org/10.2134/agronj2017.12.0703 dan, h. a., barroso, a. l. l., braz, g. b. p., dan, l. g. m., ferreira-filho, w. c., menezes. c. c. e., & azambuja, u. s. (2010). selectivity of nicosulfuron and mix to atrazine on the corn crop. revista agrarian, 3(10), 243–252. donagema, g. k., campos, d. v. l., calderano, s. b., teixeira, w. g., & viana, j. h. m. (2011). manual de métodos de análise de solo (2nd ed.). embrapa solos. everman, w. j., mayhew, c. r., burton, j. d., york, a. c., & wilcut, j. w. (2009). absorption, translocation, and metabolism of 14c-glufosinate in glufosinate-resistant corn, goosegrass (eleusine indica), large crabgrass (digitaria sanguinalis), and sicklepod (senna obtusifolia). weed science, 57(1), 1–5. https:// doi.org/10.1614/ws-08-089.1 ferreira, d. f. (2011). sisvar: a computer statistical analysis system. ciência & agrotecnologia, 35(6), 1039–1042. https://doi. org/10.1590/s1413-70542011000600001 gage, k. l., krausz, r. f., & walters, s. a. (2019). emerging cha llenges for weed management in herbicide-resistant crops. agriculture, 9(8), article 180. https://doi.org/10.3390/ agriculture9080180 ganie, z. a., & jhala, a. j. (2017). interaction of 2,4-d or dicamba with glufosinate for control of glyphosate-resistant giant ragweed (ambrosia trifida l.) in glufosinate-resistant maize (zea mays l.). frontiers in plant science, 8, article 1207. https://doi. org/10.3389/fpls.2017.01207 gemelli, a., oliveira junior, r. s., constantin, j., braz, g. b. p., campos jumes, t. m., gheno, e. a., reis, f. a., & franchini, l. h. m. (2013). estratégias para o controle de capim-amargoso (digitaria insularis) resistente ao glyphosate na cultura milho safrinha. revista brasileira de herbicidas, 12(2), 162–170. https://doi.org/10.7824/rbh.v12i2.201 giovanelli, b. f., silva, a. f. m., albrecht, a. j. p., aiello, l. h. f., ghirardello, g. a., albrecht, l. p., & victoria-filho, r. (2018). selectivity of herbicides applied separately or in combination in the post emergence of rr2 maize. brazilian journal of agriculture, 93(1), 47–57. https://doi.org/10.37856/bja.v93i1.3196 giraldeli, a. l., silva, g. s., silva, a. f. m., ghirardello, g. a., marco, l. r., & victoria-filho, r. (2019). efficacy and selectivity of alternative herbicides to glyphosate on maize. revista ceres, 66(4), 279–286. https://doi.org/10.1590/0034-737x201966040006 isaaa international service for the acquisition of agri-biotech applications. (2021, october 14). gm crop events approved in brazil. https://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/ krenchinski, f. h., albrecht, a. j. p., cesco, v. j. s., rodrigues, d. m., pereira, v. g. c., albrecht, l. p., carbonari, c. a., & victoriafilho, r. (2018). post-emergent applications of isolated and combined herbicides on corn culture with cp4-epsps and pat genes. crop protection, 106, 156–162. https://doi.org/10.1016/j. cropro.2017.11.016 krenchinski, f. h., carbonari, c. a., cesco, v. j. s., albrecht, a. j. p., arcuri, m. d. l. c., maia, i. g., & velini, e. d. (2018). glufosinate resistance level is proportional to phosphinothricin acetyltransferase gene expression in glufosinate-resistant maize. journal of agricultural and food chemistry, 66(48), 12641–12650. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b04823 krenchinski, f. h., cesco, v. j. s., castro, e. b., carbonari, c. a., & velini, e. d. (2019). ammonium glufosinate associated with post-emergence herbicides in corn with the cp4-epsps and pat genes. planta daninha, 37, article e019184453. https://doi. org/10.1590/s0100-83582019370100042 langdon, n. m., soltani, n., raeder, a. j., hooker, d. c., robinson, d. e., & sikkema, p. h. (2020). inf luence of glyphosate on corn hybrid tolerance to tolpyralate + atrazine. weed technology, 34(6), 882–887. https://doi.org/10.1017/wet.2020.88 langdon, n. m., soltani, n., raedar, a. j., hooker, d. c., robinson, d. e., & sikkema, p. h. (2021). time-of-day effect on weed control efficacy with tolpyralate plus atrazine. weed technology, 35(1), 149–154. https://doi.org/10.1017/wet.2020.93 lindsey, l. e., everman, w. j., chomas, a. j., & kells, j. j. (2012). evaluation of application program and timing in herbicideresistant corn. weed technology, 26(4), 617–621. https://doi. org/10.1614/wt-d-12-00012.1 matsuoka, t., kuribara, h., akiyama, h., miura, h., goda, y., kusakabe, y., isshiki, k., toyoda, m., & hino, a. (2001). a multiplex pcr method of detecting recombinant dnas from five lines of genetically modified maize. journal of the food hygienic society of japan, 42(1), 24–32. https://doi.org/10.3358/ shokueishi.42.24 https://doi.org/10.7824/rbh.v13i1.279 https://doi.org/10.7824/rbh.v13i1.279 https://doi.org/10.21475/ajcs.21.15.05.p3193 https://doi.org/10.21475/ajcs.21.15.05.p3193 https://doi.org/10.1614/wt-08-048.1 https://doi.org/10.1614/wt-08-048.1 https://doi.org/10.1590/s0103-84782012005000109 https://doi.org/10.1590/s0103-84782012005000109 https://doi.org/10.1017/wet.2020.14 https://doi.org/10.1017/wet.2020.14 https://doi.org/10.2134/agronj2017.12.0703 https://doi.org/10.2134/agronj2017.12.0703 https://doi.org/10.1614/ws-08-089.1 https://doi.org/10.1614/ws-08-089.1 https://doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 https://doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 https://doi.org/10.3390/agriculture9080180 https://doi.org/10.3390/agriculture9080180 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01207 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01207 https://doi.org/10.7824/rbh.v12i2.201 https://doi.org/10.37856/bja.v93i1.3196 https://doi.org/10.1590/0034-737x201966040006 https://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/ https://doi.org/10.1016/j.cropro.2017.11.016 https://doi.org/10.1016/j.cropro.2017.11.016 https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b04823 https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100042 https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100042 https://doi.org/10.1017/wet.2020.88 https://doi.org/10.1017/wet.2020.93 https://doi.org/10.1614/wt-d-12-00012.1 https://doi.org/10.1614/wt-d-12-00012.1 https://doi.org/10.3358/shokueishi.42.24 https://doi.org/10.3358/shokueishi.42.24 48 agron. colomb. 40(1) 2022 nielsen, c. r., berdal, k. g., & holst-jensen, a. (2004). characterisation of the 5'′ integration site and development of an event-specific real-time pcr assay for nk603 maize from a low starting copy number. european food research and technology, 219, 421–427. https://doi.org/10.1007/s00217-004-0964-8 pimentel-gomes, f., & garcia, c. h. (2002). estatística aplicada a experimentos agronômicos e f lorestais: exposição com exemplos e orientações para uso de aplicativos. fealq. riar, d. s., norsworthy, j. k., steckel, l. e., stephenson, d. o., eubank, t. w., bond j., & scott, r. c. (2013). adoption of best management practices for herbicide-resistant weeds in midsouthern united states cotton, rice, and soybean. weed technology, 27(4), 788–797. https://doi.org/10.1614/ wt-d-13-00087.1 richburg, j. t., norsworthy, j. k., barber, t., roberts, t. l., & gbur, e. e. (2020) tolerance of corn to pre-and post-applied photosystem ii–inhibiting herbicides. weed technology, 34(2), 277–283. https://doi.org/10.1017/wet.2019.119 ritchie, s. w., hanway, j. j., & benson, g. o. (1993). how a corn plant develops. iowa state university (spec. rep. 48). shaner, d. l. (2000). the impact of glyphosate‐tolerant crops on the use of other herbicides and on resistance management. pest management science, 56(4), 320–326. https://doi.org/10.1002/ (sici)1526-4998(200004)56:4<320::aid-ps125>3.0.co;2-b silva, a. f. m., albrecht, a. j. p., giovanelli, b. f., ghirardello, g. a., damião, v. w., albrecht, l. p., & victoria-filho, r. (2017). seletividade de herbicidas isolados e em associações para milho rr2/ll®. revista brasileira de herbicidas, 16(1), 60–66. https://doi.org/10.7824/rbh.v16i1.509 soltani, n., shropshire, c., & sikkema, p. h. (2018). tank mixture of glyphosate with 2,4-d accentuates 2,4-d injury in glyphosate-resistant corn. canadian journal of plant science, 98(4), 889–896. https://doi.org/10.1139/cjps-2017-0241 song, n. h., le-yin, x., chen, g. f., & yang, h. (2007). biological responses of wheat (triticum aestivum) plants to the herbicide chlorotoluron in soils. chemosphere, 68(9), 1779–1787. https:// doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.03.023 streit, n. m., canterle, l. p., canto, m. w., & hecktheuer, l. h. h. (2005). as clorofilas. ciência rural, 35(3), 748–755. https://doi. org/10.1590/s0103-84782005000300043 summers, h., karsten, h. d., curran, w., & malcolm, g. m. (2021). integrated weed management with reduced herbicides in a no‐till dairy rotation. agronomy journal, 113(4), 3418–3433. https://doi.org/10.1002/agj2.20757 taiz, l., & zeiger, e. (2010). plant physiology (5th ed.). sinauer associates. tukey, j. w. (1949). comparing individual means in the analysis of variance. biometrics, 5(2), 99–114. uddling, j., gelang-alfredsson, j., piikki, k., & pleijel, h. (2007). evaluating the relationship between leaf chlorophyll concent rat ion a nd spa d-502 ch lorophyl l meter read i ngs. photosynthesis research, 91, 37–46. https://doi.org/10.1007/ s11120-006-9077-5 velini, e. d., osipe, r., & gazziero, d. l. p. (1995). procedimentos para instalação, avaliação e análise de experimentos com herbicidas. sbcpd. https://doi.org/10.1007/s00217-004-0964-8 https://doi.org/10.1614/wt-d-13-00087.1 https://doi.org/10.1614/wt-d-13-00087.1 https://doi.org/10.1017/wet.2019.119 https://doi.org/10.1002/(sici)1526-4998(200004)56:4<320::aid-ps125>3.0.co;2-b https://doi.org/10.1002/(sici)1526-4998(200004)56:4<320::aid-ps125>3.0.co;2-b https://doi.org/10.7824/rbh.v16i1.509 https://doi.org/10.1139/cjps-2017-0241 https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.03.023 https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.03.023 https://doi.org/10.1590/s0103-84782005000300043 https://doi.org/10.1590/s0103-84782005000300043 https://doi.org/10.1002/agj2.20757 https://doi.org/10.1007/s11120-006-9077-5 https://doi.org/10.1007/s11120-006-9077-5 bioherbicidal activity of seed extract of campomanesia lineatifolia on the weed sonchus oleraceus l. received for publication: september 16, 2021. accepted for publication: march 10, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.98502 1 universidad nacional abierta y a distancia (unad)-cead tunjaescuela de ciencias agrícolas pecuarias y del medio ambiente, tunja (colombia). 2 universidad nacional de colombia-sede bogotá, facultad de ciencias agrarias, departamento de agronomía, bogotá (colombia). 3 universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), facultad de ciencias, doctorado en ciencias biologicas, tunja (colombia). * corresponding author. hebalagueral@unal.edu.co agronomía colombiana 40(1), 49-57, 2022 abstract resumen sonchus oleraceus l. is a persistent weed in horticultural crops that generates high economic losses and its management is carried out with various chemical molecules. the objective of this research was to evaluate the bioherbicidal activity effect of the extract of campomanesia lineatifolia seeds on the germination and growth of s. oleraceus l. seedlings. the study was carried out in two phases. in the first phase, germination was evaluated with two experiments, the first consisted of the addition of the ethanolic extract of c. lineatifolia every third day, in the second experiment the extract was only added at planting. in both cases, four concentrations of the extract (0%, 3%, 6%, and 9%) were evaluated. in the second phase, the same extracts were applied to plant leaves. c. lineatifolia extract inhibited the germination of s. oleraceus, when applied only once at sowing. as there was no germination with the extracts of c. lineatifolia, no direct inhibitory effect on the growth of the seedlings could be seen on the number of leaves, length of roots, and stem. with the foliar application, an incidence of 100% with symptoms of chlorosis and necrosis was observed using any of the concentrations evaluated, but the applications did not cause the plant death. the ethanolic extract from the seeds of c. lineatifolia has bioherbicide activity on s. oleraceus. sonchus oleraceus l. es una maleza persistente en cultivos hortícolas que genera altas pérdidas económicas y su manejo se realiza con diversas moléculas químicas. el objetivo de este estudio fue evaluar la actividad bioherbicida del extracto de semillas de campomanesia lineatifolia sobre la germinación y crecimiento de plántulas de s. oleraceus l. el estudio se llevó a cabo en dos fases. en la primera fase se evaluó la germinación con dos experimentos, el primero consistió en la adición del extracto etanólico de c. lineatifolia cada tercer día, en el segundo experimento, el extracto solo se adicionó en la siembra. en los dos casos se evaluaron cuatro concentraciones del extracto (0%, 3%, 6% y 9%). en la segunda fase se hizo la aplicación de los mismos extractos vía foliar a las plantas. el extracto de semillas de c. lineatifolia inhibió la germinación de las semillas de s. oleraceus, tanto con aplicación continua del extracto como aplicado sólo una vez a la siembra. como no hubo germinación con los extractos de c. lineatifolia no se pudo ver efecto inhibitorio directo sobre el crecimiento de las plántulas a través del número de hojas, longitud de raíz y tallo. con la aplicación foliar se observó incidencia del 100% con cualquiera de las concentraciones evaluadas con síntomas de clorosis y necrosis, pero no se causó la muerte de las plantas. el extracto etanólico de las semillas de c. lineatifolia presenta efecto como bioherbicida sobre s. oleraceus. key words: allelopathy, germination, growth, injury. palabras clave: alelopatía, germinación, crecimiento, daño. bioherbicidal activity of seed extract of campomanesia lineatifolia on the weed sonchus oleraceus l. actividad bioherbicida del extracto de semillas de campomanesia lineatifolia sobre la maleza sonchus oleraceus l. claudia andrea martínez cárdenas1, helber enrique balaguera-lópez2*, and jorge armando fonseca carreño1, 3 introduction sonchus oleraceus l. belongs to the asteraceae family and has an annual life cycle, growing up to 1.5 m in height (elkamali et al., 2011). the plant is characterized by a whitish latex and has alternate simple leaves and inf lorescences with yellow terminal capitulum (fuentes et al., 2011; gámez et al., 2018). this species has different common names in spanish, among them is cerraja, lechosa or lechuguilla. in english, it is known as dandelion sow thistle and haré s thistle. s. oleraceus is widely distributed throughout the world and, in colombia, it is present in the highlands of almost the entire territory (fuentes et al., 2011) and is considered invasive (peerzada et al., 2019). as a weed, it has been reported in corn, grasslands, oats, vegetables, asparagus, garlic, feijoa, pea, quinoa, apple, leek (gámez et al., 2018), among others. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.98502 50 agron. colomb. 40(1) 2022 in peach orchard under tropical conditions, it was reported as the species in fifth place with the highest importance value index (moreno-preciado & balaguera-lópez, 2021). s. oleraceus is of great interest to cause a detrimental impact on agriculture through crop competition and allelopathic interference (chauhan et al., 2006; elkhayat, 2009). it is a limiting species for crops because it has a great competitive capacity and produces a high number of most viable seeds (peerzada et al., 2019). it is also considered the host of different pests and diseases, such as aphids, fungi, nematodes, besides other organisms that affect crops of economic interest (gámez et al., 2018). genetic diversity, efficient seed dispersal, resistance to some herbicides (groups m and b) are some of the factors that contribute to the successful distribution of s. oleraceus in the agroecosystems. in australia, it is currently considered the second most important broadleaf weed (peerzada et al., 2019). herbicide use and herbicide resistance hinder weed management (guglielmini et al., 2007; vencill et al., 2012) and cause a high negative impact on crop yields (menalled, 2010), environment, and human health (böcker et al., 2019). therefore, new management alternatives must be found, within which biological management can be included (peerzada et al., 2019) based on the use of allelochemicals (jabran, 2017). allelopathy is a tool that allows for the sustainable management of weeds (arafat & ali, 2015), allowing the maintenance of a balance in the ecosystem by reducing the use of chemical herbicides (nawaz et al., 2014; kaab et al., 2020). allelochemicals (including phenolic compounds, terpenoids, and alkaloids) can be formulated into bioherbicides, but many aspects that should be studied are still unknown, such as an understanding of their mode of action (jabran, 2017). the champa (in spanish) or perfume guava (in english) (campomanesia lineatifolia r. & p.) is a fruit tree of the myrtaceae family. its fruits are edible berries with a pleasant taste (balaguera-lópez et al., 2012; porras et al., 2020; gonzález et al., 2021), containing 6 to 8 seeds that represent an important percentage of the fruit volume (balaguera-lópez et al., 2012). the seeds appear to have a high and diverse content of secondary metabolites. bonilla et al. (2005) found that the seed of c. lineatifolia has ß-tricetone-like components, which are characterized by the presence of several methyl groups, a f lavonoid ring or chalcone, making it a relatively rare class of secondary metabolites. these compounds are known to have antimicrobial activity (bonilla et al., 2005; osorio et al., 2006). muñoz et al. (2015) report in this species the existence mainly of diphenols and polyphenols, madalosso et al. (2012) mention the presence of f lavonoids (catechin and quercitrin) and tannins, while raphaelli et al. (2021) report that the c. xanthocarpa seeds contain phenolic compounds with different biological activities. the same authors also indicated that the species of the myrtaceae family are recognized for having high levels of the bioactive compounds, mainly phenolics and carotenoids. some plants have biologically active compounds, whose crude, methanolic, and other allelopathic extracts inhibit the germination of weed seeds and affect plant growth causing necrosis or chlorosis (kaab et al., 2020). several studies with allelopathic extracts have been carried out on myrtaceae. verdeguer et al. (2009) mentioned that the essential oil of eucalyptus camaldulensis inhibits the germination and growth of amaranthus hybridus l. and portulaca oleracea l. puig et al. (2018) observed that the aqueous extract of eucalyptus globulus presents phytotoxic effects in amaranthus retrof lexus l. and echinochloa crusgalli l. recently, an allelopathic effect of c. lineatifolia seed extract was found on the germination and physiology of taraxacum officinale l. (cabeza-cepeda et al., 2021). therefore, the objective of this study was to evaluate the allelopathic activity of c. lineatifolia seed extract on the germination, seedling growth, and injury of s. oleraceus l. under laboratory conditions. materials and methods t he ex per i ment wa s conduc ted i n tu nja (boyac á , colombia), under laboratory conditions, with a mean temperature of 19°c and relative air humidity of 60.8%. s. oleraceus l. seeds were obtained from farms in the municipalities of tunja and paipa (boyacá). c. lineatifolia seeds were collected from mature fruits in the miraf lores municipality (boyacá) in “la playa” farm located at 1432 m a.s.l., 5º11’49’’ n and 73º08’47’’ w with a mean temperature of 24ºc (gonzález et al., 2021). the ethanolic extracts of the c. lineatifolia seeds were obtained using the following procedure. initially, the seeds were dried at room temperature (18ºc) for 24 h, then this material was grounded, and weighed to obtain the extract. a 400 g sample of the grounded material was immersed in 1 l of ethanol (96%), the mixture was shaken and then left to stand in a glass bottle and covered with aluminum foil for a period of 48 h. the bottle was shaken regularly to homogenize the sample. subsequently, the liquid was separated from the solid part through a filtering process (whatman 1 filter paper), then it was subjected to 51martínez cárdenas, balaguera-lópez, and fonseca carreño: bioherbicidal activity of seed extract of campomanesia lineatifolia on the weed sonchus oleraceus l. a distillation process with a rotary evaporator to obtain the extract. from the concentrated extract, the different evaluated concentrations were prepared (% w/v) using distilled water as the final solvent. the study was carried out in two phases. in the first phase, which corresponded to application on pre-emergent plants, germination was evaluated with two experiments. the first experiment consisted of the application of c. lineatifolia extract every third day. in the second experiment, the extract was only added at the time of sowing. in both experiments, a completely randomized design was used with four treatments corresponding to concentrations of c. lineatifolia seed extract (0%, 3%, 6%, and 9%), concentrations evaluated previously by cabezacepeda et al. (2021). each treatment had four replicates and 16 experimental units; each unit consisted of a petri dish with 100 s. oleraceus seeds. in the second phase or the post-emergent application, the extracts were applied over the leaves of the plants. a completely randomized design with the same four concentrations of c. lineatifolia seed extract was used. each of the 16 experimental units was composed of a pot with five s. oleraceus plants. the seeds were sown in petri dishes, on the base of which there was absorbent paper. periodically the seeds were hydrated with the allelopathic extracts, except for the control that was hydrated with distilled water. in the second experiment, periodic hydration was done with distilled water. the petri dishes were left at room temperature (19ºc) and relative humidity (60.8%) with a 12 h photoperiod. germination readings were carried out every third day from the moment the first seed germinated. it was considered as germination criterion that the radicle measured a minimum of 2 mm. from these data and with the formulas used by carranza et al. (2016) and proposed by ranal and santana (2006) the percentage of germination and the mean germination speed (germinated seeds/d) were calculated. at the end of the experiment, the height (cm) and the length of the longest root (cm) of each seedling were determined by measurement with a vernier caliper. for the second phase, ten seeds of s. oleraceus were sown in pots with a volume of 500 ml, and peat moss was used as substrate. when the seeds germinated, 5 seedlings of similar size were chosen, and the rest were eliminated. irrigation was carried out periodically, and fertilizer was applied weekly to avoid nutritional deficiencies. the fertilizer mixture was prepared by taking 20 ml of commercial fertilizer 12-4-8 (follaje®, davalia fertilizantes, colombia) and dissolving it in 2 l of water. of this solution, 40 ml per bottle was applied. when the plants had between 4 and 5 true leaves, the extracts were applied uniformly to the leaves of the entire foliage using a 10 ml atomizer. it was necessary to add an adjuvant (cosmof lux® 411f, cosmoagro, colombia) to the extracts to achieve uniform coverage on the leaves. at 2, 5, and 8 d after the application of the extracts, the following variables were determined: incidence of damage (%), defined as the number of plants with damage by the herbicide/total number of plants x 100. the severity of the damage (%) was determined with the scale used by chaves neto et al. (2020), where 0-20% indicates no injury or effect, 20-40% slight injury and/ or growth reduction with rapid recovery, 40-60% injury and/or growth reduction with slow or definitive recovery, 60-80% severe injury and/or reduction of non-recoverable growth and/or reduction of the stand, and 80-100% destruction or just a few live plants. statistical analysis an analysis of variance was carried out with the data obtained to determine statistical differences. where differences were observed, the tukey ś test (p<0.05) was used. variables that did not meet the assumptions of normality of the residuals (shapiro-wilk test) and homogeneity of variances (levene test) were subjected to arcsine√x + 1 transformation and √x transformation. the analyses were carried out with the statistical program spss ibm v. 19. results and discussion phase 1. pre-emergence treatments germination percentage: there were significant differences between the concentrations of the extract and the control (without the extract) in the two experiments. germination of s. oleraceus seeds with c. lineatifolia extract was found to be inhibited (fig. 1). in agreement with these results, this extract also inhibited germination in t. officinale (cabezacepeda et al., 2021). the total inhibition of germination obtained with c. lineatifolia extracts may be due to the presence of secondary metabolites that directly affect the cells and cause the death of the seeds. c. lineatifolia seeds contain several compounds, such as catechins, phenolic acids, chlorogenic acid, f lavonoids and anthocyanins, mainly (data not shown). this composition is according with that reported in other studies previously. according to catunda et al. (2002), germination can be inhibited by the secondary metabolites (phenols, terpenoids, saponins, etc.) by 52 agron. colomb. 40(1) 2022 affecting several fundamental processes such as respiration, cell division, synthesis of gibberellins, permeability of the seed coat, and other effects. carvalho et al. (2019) reported that allelochemicals affected germination by inhibition of cell cycle in meristematic cells. to clarify this situation, it is recommended to perform a seed viability test with triphenyl  tetrazolium chloride on seeds that did not germinate; if the test is positive, germination would be inhibited but the embryo is still alive; if the test is negative, this would indicate that the extract of c. lineatifolia caused the death of the seeds. imatomi (2010) evaluated the allelopathic activity of aqueous extracts of leaves of 15 species belonging to the myrtaceae family on the germination and growth of lactuca sativa, solanum lycopersicum, and allium cepa, and found that the species myrcia multif lora, myrcia splendens and eugenia punicifolia exhibited the highest inhibition of seed germination in bioassays, followed by the species myrcia bella, psidium laruotteanum, campomanesia pubescens, psidium cenereum, eugenia myrcianthes, myrcia lingua, and psidium rufum. this supports the results obtained in this study where c. lineatifolia of myrtaceae has an allelopathic effect that inhibits germination. however, knowing with certainty how the applied extract works is very difficult since the extract can have a significant number of different secondar y metabolites that can have allelopathic action. according to jabran (2017), the chemical inhibitors contained in plant extracts produced by allelopathic agents correspond to secondary metabolites and belong to various classes of compounds such as phenols, aldehydes, glucosides, terpenes, and organic cyanogenic compounds. gil et al. (2010) reported that the application of the extracts of swinglea glutinosa and lantana camara inhibited the germination of senna obtusifolia, amaranthus dubius, rumex crispus, brassica rapa, and poligonum segetum. in the case of swinglea, the extracts inhibit germination with the concentration 0.5% and lantana inhibits germination with an extract of 2.0% (gil et al., 2010). seabra et al. (2017) evaluated allelopathic concentrations of canavalia en sifor mi s on t he seed ger m i nat ion of car thamu s tinctorius, where the inhibition was obtained with an extract concentration of 75% indicating that the extract of c. lineatifolia is very efficient because it needed only 3% to inhibit germination. for mean germination speed (mgs), in the two experiments, statistical differences were found between c. lineatifolia extracts. any concentration inhibited the germination of s. oleraceus; and, therefore, there was no germination speed. with the control (0 % of the extract) the seeds had a mgs of 5 germinated seeds/d for experiment 1 and 3 germinated seeds/d for experiment 2 (fig. 2). a b b b a b b b g er m in at io n (% ) experiment 1 experiment 2 extract concentrations (%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 3 6 9 figure 1. bioherbicidal effect of the allelopathic extract of c. lineatifolia seeds on the germination percentage of sonchus oleraceus seeds. experiment 1: continuous application of the extracts. experiment 2: application of the extracts only at the sowing of the seeds. means followed by different letters in each experiment indicate significant differences according to the tukey test (p<0.05). vertical bars for each mean indicate the standard error (n = 4). a b b b a b b b m g s ( ge rm in at ed s ee ds /d ) extract concentrations (%) 0 3 6 9 0 1 2 3 4 5 6 experiment 1 experiment 2 figure 2. bioherbicidal effect of the allelopathic extract of c. lineatifolia seeds on the mean germination speed (mgs) of sonchus oleraceus seeds. experiment 1: continuous application of the extracts. experiment 2: application of the extracts only at the sowing of the seeds. averages followed by different letters in each experiment indicate significant differences according to the tukey test (p<0.05). vertical bars in each mean indicate the standard error (n=4). this shows that the extract of c. lineatifolia caused phytotoxicity in the seeds of s. oleareaceus, which (as explained above) could be due to compounds derived from secondary metabolism such as phenolic compounds. that affect the growth and development of plants (jabran, 2017), which, in this case, are the seeds. 53martínez cárdenas, balaguera-lópez, and fonseca carreño: bioherbicidal activity of seed extract of campomanesia lineatifolia on the weed sonchus oleraceus l. seabra et al. (2017) indicate that the allelopathic effects of plants can cause inhibition of the percentage and the germination speed and can reduce initial growth. this agrees with this study since the evaluated extract negatively affected germination. for their part, gindri et al. (2020) found that the aqueous extract of lantana camara causes inhibition of the germination speed index in bidens pilosa seeds. l eng t h of roots a nd stems: since t he ex t ract of c . lineatifolia inhibited the germination of s. oleraceus, growth in seedlings that could only be measured in the control treatment, significant differences were observed concerning the other concentrations of the extract. on average, the seedlings had 2 leaves (fig. 3a), root length was 1.98 cm and stem length were 0.18 cm (fig. 3b). the number of leaves was 2 because only the cotyledonal leaves were present at the time of the experiment. the stem was very short at that time, the longest organ was the root. in addition, the stem had a reddish-green color and the leaves were completely green. the allelopathic effect of the extract on seedling growth cannot be evaluated because the effect was 100% inhibition in the germination process. in another study, the phenolic compounds were responsible for inhibiting the growth of the echinochloa crus-galli root (chon & kim, 2004), while gindri et al. (2020) indicate that the triterpenes lantadene a and b from the aqueous extract of lantana camara causes growth inhibition in epicotyl and root of bidens pilosa. gil et al. (2012) found that with swinglea extracts there is complete root inhibition in the five weeds that they evaluated, which is consistent with the negative effect on a b b b a b b b a b b b n um be r of le av es extract concentrations (%) 0 3 6 9 0.0 1.0 2.0 3.0 a le ng th ( cm ) root stem extract concentrations (%) 0 3 6 9 b 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 germination. if there is no germination, there is no radicle protrusion and growth, as occurred in the present study. phase 2. post-emergence treatments incidence (%): from 2 d on it was evident that all the plants showed symptoms of damage from the extract of c. lineatifolia, which is why 100% of incidence was evident. at 5 and 8 d, 100% incidence of damage continued to be observed (fig. 4). the same values were found in t. officinale with applications of c. lineatifolia extract (cabeza-cepeda et al., 2021). as seen in figure 5, the symptoms were localized yellowing and necrotic spots, showing that c. lineatifolia has potential as a bioherbicide. in this regard, khan and khan (2015) found that the extracts of several plants decrease the density of weeds to one-third about control in a wheat crop with the application of ammi visnaga and convolvulus arvensis. for severit y (%), signif icant dif ferences were found throughout the study and the damage was greater as the concentration of the extract increased. at 2 d after application (first reading) the damage with the extracts was over 40.0 ± 0.4%; at 5 d (second reading) with 9% of the extract, 63.0 ± 2.0% damage was reached, and at 8 d (third reading) the damage with this treatment was 74.5 ± 1.7%. the other extracts produced lower effects but showed representative damage (fig. 6). although the plants did not die and some even tended to start f lowering, perhaps due to the stress produced by the extract, this shows that c. lineatifolia exerts an allelopathic effect on s. oleraceus, apparently, due to the presence of phenolic compounds, therefore, it can be considered as a bioherbicide with great potential. figure 3. bioherbicidal effect of the allelopathic extract of c. lineatifolia seeds on the number of leaves (a) and the stem and root length (b) of sonchus oleraceus seedlings. means followed by different letters indicate significant differences according to the tukey test (p<0.05). vertical bars for each mean indicate the standard error (n=4). 54 agron. colomb. 40(1) 2022 figure 6. bioherbicidal effect of the allelopathic extract of c. lineatifolia seeds on the severity of damage in sonchus oleraceus plants. means followed by different letters on each evaluation day indicate significant differences according to the tukey test (p<0.05). vertical bars of each mean indicate the standard error (n=4). degrading auxins, among other effects. in c. lineatifolia, t he ef fects a re u n k now n. it is not k now n how t he application affects the plant. possibly, the application directly affects chlorophylls because it generates yellowing or chlorosis. it could also greatly affect cell membranes because the effects it generates appear very fast with typical symptoms such as necrosis. among the chemical herbicides, those that cause these symptoms, include membrane disruptors and photosynthesis inhibitors (zimdahl, 2018). in addition, it is still not known if the effects are selective, but perhaps it is contact because the damage was localized (fig. 5). in t. officinale, the extract c on tr ol ex tr ac t 6 % ex tr ac t 3 % ex tr ac t 9 % figure 5. symptoms of damage in s. oleraceus leaves caused by application of c. lineatifolia ethanolic extract. in ci de nc e (% ) days after application 3% 6% 9% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2 5 8 0% figure 4. bioherbicidal effect of the allelopathic extract of c. lineatifolia seeds on the incidence of damage in sonchus oleraceus plants. c d d b c ca b b a a a s ev er ity ( % ) days after application 3% 6% 9% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2 5 8 0% in agreement with these findings, gil et al. (2010) report from slightly visible toxic symptoms up to death for different weeds (senna obtusifolia, amaranthus dubius, rumex crispus, brassica rapa, and polygonum segetum) with the application of swinglea glutinosa and lantana camara extracts. it is important to highlight that, in the study by gil et al. (2010), the extracts were at the maximum of 5% concentration. blanco (2006) mentions various mechanisms of action of allelopathic agents, for example, by stimulating stomatal closure, inhibiting electron transport in photosystem ii and mitochondria, decreasing atp synthesis, affecting cell membranes, and 55martínez cárdenas, balaguera-lópez, and fonseca carreño: bioherbicidal activity of seed extract of campomanesia lineatifolia on the weed sonchus oleraceus l. of c. lineatifolia affected parameters of chlorophyll f luorescence (cabeza-cepeda et al., 2021) indicating that this bioherbicide can affect the photosynthetic process. in turn, the allelochemicals can be more biodegradable than traditional herbicides, but they can also have harmful effects on crops. for this reason, it is necessary to carry out more studies before adopting commercial use (singh et al., 2003; ma et al., 2006). the results obtained are consistent with stefanello (2016), in which a llelopat hic substances have been studied to minimize the application of agrochemicals, such as herbicides, that in the long term can minimize the negative effects on the environment and human health. thus, oliveros-bastida (2008) mentioned a great diversity of substances with allelopathic potential. for phytotoxic evaluation, interest can be focused on the base molecules for the development of herbicides having around 100 molecules from each of the following groups or substances: terpenes, coumarin, benzoquinones, and alkaloids. this same author writes that the development of the use of herbicides from natural sources in the agrochemical industry has been very limited. with c. lineatifolia the first step is being taken, and other subsequent studies are necessary to make it viable as a bioherbicide on a commercial level. conclusions the ethanolic extract of campomanesia lineatifolia seeds inhibited the germination of sonchus oleraceus seeds. with the foliar application, an incidence of 100% control was observed with and any of the concentrations evaluated showed symptoms of chlorosis and necrosis. the severity of damage was observed starting from d 2 after application, indicating that the bioherbicidal effect is rapid. at any concentration of the extract, symptoms of damage were observed in the sonchus oleraceus plants, and, although it was not possible to cause the death of the plants, the ethanolic extract from the seeds of c. lineatifolia has bioherbicide activity on s. oleraceus. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions camc and jaf designed the experiments, camc carried out experiments, camc, heb and jaf contributed to the data analysis, and camc, heb wrote the article. all authors reviewed the manuscript. literature cited arafat, y., khalid, s., lin, w., fang, c., sadia, s., ali, n., & azeem, s. (2015). allelopathic evaluation of selected plants extracts against broad and narrow leaves weeds and their associated crops. academia journal of agricultural research, 3(10), 226–234. balaguera-lópez, h. e., herrera, a. a., & cortés-moreno, d. (2012). growth of champa fruit under agroecological conditions of miraf lores, boyacá, colombia. pesquisa agropecuária bra sil eira , 47(12), 1722–1730. ht t ps://doi.org /10.159 0/ s0100-204x2012001200007 blanco, y. (2016). the role of weeds as a component of biodiversity in agroecosystems. cultivos tropicales, 37(4), 34–56. https:// doi.org/10.13140/rg.2.2.10964.19844 böcker, t., möhring, n., & finger, r. (2019). herbicide free agriculture? a bio-economic modelling application to swiss wheat production. agricultural systems, 173, 378–392. https://doi. org/10.1016/j.agsy.2019.03.001 bonilla, a., duque, c., garzón, c., takaishi, y., yamaguchi, k., hara, n., & fujimoto, y. (2005). champanones, yellow pigments from the seeds of champa (campomanesia lineatifolia). phytochemistry, 66(14), 1736–1740. https://doi.org/10.1016/j. phytochem.2005.05.025 cabeza-cepeda, h. a., balaguera-lópez, h. e., & useche de vega, d. s. (2021). alelopatía del extracto de campomanesia lineatifolia sobre taraxacum officinale. ciencia y tecnología agropecuaria, 22(3), article e2010. https://doi.org/10.21930/ rcta.vol22_num3_art:2010 carranza, c., castellanos, g., deaza, d., & miranda, d. (2016). efecto de la aplicación de reguladores de crecimiento sobre la germinación de semillas de badea (passif lora quadrangularis l.) en condiciones de invernadero. revista colombiana de ciencias hortícolas, 10(2), 284–291. https://doi.org/10.17584/ rcch.2016v10i2.5791 carvalho, m. s. s., andrade-vieira, l. f., dos santos, f. e., correa, f. f., cardoso, m. g., & vilela, l. r. (2019). allelopathic potential and phytochemical screening of ethanolic extracts from five species of amaranthus spp. in the plant model lactuca sativa. scientia horticulturae, 245, 90–98. https://doi.org/10.1016/j. scienta.2018.10.001 catunda, m. g., souza, c. l. m., moraes, v., carvalho, g. j. a., & freitas, s. p. (2002). efeitos de extratos aquosos de tiririca sobre a germinação de alface, pimentão e jiló e sobre a divisão celular na radícula de alface. ceres, 49(281), 1–11. chaves neto, j. r., mazutti, m. a., zabot, g. l., & tres, m. v. (2020). bioherbicidal action of phoma dimorpha fermented broth on seeds and plants of senna obtusifolia. pesquisa agropecuária tropical, 50(1), article e56894. https://doi. org/10.1590/1983-40632020v5056894 chauhan, b. s., gill, g., & preston, c. (2006). factors affecting seed germination of annual sowthistle (sonchus oleraceus) in southern australia. weed science, 54(5), 854–860. https://doi. org/10.1614/ws-06-047r.1 chon, s. u., & kim, y. m. (2004). herbicidal potential and quantification of suspected allelochemicals from four grass crop extracts. journal of agronomy and crop science, 190(2), 145–150. https://doi.org/10.1111/j.1439-037x.2004.00088.x https://doi.org/10.1590/s0100-204x2012001200007 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2012001200007 https://doi.org/10.13140/rg.2.2.10964.19844 https://doi.org/10.13140/rg.2.2.10964.19844 https://doi.org/10.1016/j.agsy.2019.03.001 https://doi.org/10.1016/j.agsy.2019.03.001 https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2005.05.025 https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2005.05.025 https://doi.org/10.21930/rcta.vol22_num3_art:2010 https://doi.org/10.21930/rcta.vol22_num3_art:2010 https://doi.org/10.17584/rcch.2016v10i2.5791 https://doi.org/10.17584/rcch.2016v10i2.5791 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.10.001 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.10.001 https://doi.org/10.1590/1983-40632020v5056894 https://doi.org/10.1590/1983-40632020v5056894 https://doi.org/10.1614/ws-06-047r.1 https://doi.org/10.1614/ws-06-047r.1 https://doi.org/10.1111/j.1439-037x.2004.00088.x 56 agron. colomb. 40(1) 2022 el-kamali, h. h., el-kheir, m. s. m., habeballa, r. s., hamaza, n. b., & abdalla, i. e. (2011). genetic relationships of two sonchus species collected from two locations in khartoum state using rapd markers. current research journal of biological sciences, 3(2), 95–99. elkhayat, e. s. (2009). cytotoxic and antibacterial constituents from the roots of sonchus oleraceus l. growing in egypt. phar macognosy magazine , 5(20), 324 –328. ht t ps://doi. org/10.4103/0973-1296.58154 fuentes, c. l., eraso, e. r. c., sequeda, o. a. m., & piedrahita, w. c. (2011). flora arvense del altiplano cundiboyacense de colombia. bayer cropscience s.a. and universidad nacional de colombia. gámez, l., cruz, c., plaza, g., cepeda, j., rojas, l., jaramillo, m., & hoyos, v. (2018). guía ilustrada de plantas arvenses del centro agropecuario marengo (cam). universidad nacional de colombia. gil, a. i., celis, a., & cuevas, j. c. (2010). efecto inhibitorio de extractos de swinglea glutinosa (blanco) merr. y lantana camara l. en preemergencia y posemergencia. revista colombiana de ciencias hortícolas, 4(2), 223–224. https://doi.org/10.17584/ rcch.2010v4i2.1242 gindri, d. m., coelho, c. m. m., uarrota, v. g., & rebelo, a. m. (2020). herbicidal bioactivity of natural compounds from lantana camara on the germination and seedling growth of bidens pilosa. pesquisa agropecuária tropical, 50, article e57746. https://doi.org/10.1590/1983-40632020v5057746 gonzález, a. k., gonzález-martínez, l. f., córdoba, l. d., rincón, a. p., & balaguera-lópez, h. e. (2021). regulating the postharvest life of campomanesia lineatifolia r. & p. fruits through the interaction of ethylene, 1-methylcyclopropene and low temperatures. revista colombiana de ciencias hortícolas, 15(2), article e12499. https://doi.org/10.17584/rcch.2021v15i2.12499 guglielmini, a., ghersa, c., & satorre. e. (2007). co-evolution of domesticated crops and associated weeds. ecología austral, 17(1), 167–178. imatomi, m. (2010). estudo alelopático de espécies da família myrtaceae do cerrado. sao paulo, universidade federal de são carlos. jabran, k. (2017). manipulation of allelopathic crops for weed control (1st ed.). springer. kaab, s. b., rebey, i. b., hanafi, m., hammi, k. m., smaoui, a., fauconnier, m. l., de clerck, c., jijakli, m. h., & ksouri, r. (2020). screening of tunisian plant extracts for herbicidal activity and formulation of a bioherbicide based on cynara cardunculus. south african journal of botany, 128, 67–76. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2019.10.018 khan, i., & khan, m. (2015). técnicas ecológicas de control de malezas (extracto alelopático) en el cultivo de trigo. revista mexicana de ciencias agrícolas, 6(6), 1307–1316. https://doi. org/10.29312/remexca.v6i6.578 ma, h. j., shin, d. h., lee, i. j., koh, j. c., park, s. k., & kim, k. u. (2006). allelopathic potential of k21, selected as a promising allelopathic rice. weed biological management, 6(4), 189–196. https://doi.org/10.1111/j.1445-6664.2006.00219.x madalosso, r. c., oliveira, g. c., martins, m. t., vieira, a. e. d., barbosa, j., caliari, m. v., castilho, r. o., & tagliati, c. a. (2012). campomanesia lineatifolia ruiz & pav. as a gastroprotective. journal of ethnopharmacology, 139(3), 772–779. https:// doi.org/10.1016/j.jep.2011.12.014 menalled, f. (2010). consideraciones ecológicas para el desarrollo de programas de manejo integrado de malezas. agroecología, 5, 73–78. moreno-preciado, o. e., & balaguera-lopez, h. e. (2021). caracterización de la comunidad de malezas y su diversidad en una modelación estadística en un cultivo de duraznero (prunus persica (l.) batsch.). revista u.d.c.a actualidad & divulgación científica, 24(1), article e1734. https://doi.org/10.31910/rudca. v24.n1.2021.1734 muñoz, w. c. (2015). extracción de compuestos fenólicos con actividad antioxidante a partir de champa (campomanesia lineatifolia). revista cenic ciencias químicas, 46, 38–46. nawaz, a., farooq, m., cheema, s., & cheema, z. (2014). role of allelopathy in weed management. in b. chauhan, & g. mahajan (eds.), recent advances in weed management (pp. 39–61). springer. oliveros-bastida, a. j. (2008). el fenómeno alelopático. el concepto, las estrategias de estudio y su aplicación en la búsqueda de herbicidas naturales. química viva, 7(1), 2–34. osorio, c., alarcón, m., moreno, c., bonilla, a., barrios, j., garzón, c., & duque, c. (2006). characterization of odor-active volatiles in champa (campomanesia lineatifolia r. & p.). journal of agricultural and food chemistry, 54(2), 509–516. https:// doi.org/10.1021/jf052098c peerzada, a. m., o’donnell, c. & adkins, s. (2019). biology, impact, and management of common sowthistle (sonchus oleraceus l.). acta physiologiae plantarum, 41, article 136. https://doi. org/10.1007/s11738-019-2920-z porras, y. c. m., pedreros, m. c. b., reyes, w. l. a., & balagueralópez, h. e. (2020). light effect on germination of champa (campomanesia lineatifolia r. & p.) seeds. ciencia y agricultura, 17(2), 23–31. https://doi.org/10.19053/01228420.v17. n2.2020.10979 puig, c. g., reigosa, m. j., valentão, p., andrade, p. b., & pedrol, n. (2018). unravelling the bioherbicide potential of eucalyptus globulus labill: biochemistry and effects of its aqueous extract. plos one, 13(2), article e0192872. https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0192872 ranal, m., & santana, d. g. (2006). how and why to measure the germination process? revista brasileira de botânica, 29(1), 1–11. https://doi.org/10.1590/s0100-84042006000100002 raphaelli, o. s., pereira, e. s., camargo, t. m., ribeiro, j. a., pereira, m. c., vinholes, j., dalmazo, g. o., vizzotto, m., & nora, l. (2021). biological activity and chemical composition of fruits, seeds and leaves of guabirobeira (campomanesia xanthocarpa o. berg – myrtaceae): a review. food bioscience, 40, article 100899. https://doi.org/10.1016/j.f bio.2021.100899 seabra, j. e., dal-pozzo, d., feiden, a., santos, r. f., & tokura, l. k. (2017). allelopathic effects of jack bean leaf aqueous extract on saff lower cultures. revista colombiana de ciencias hortícolas, 11(2), 435–440. https://doi.org/10.17584/rcch.2017v11i2.7337 singh, h. p., daizy, r. b., & kohli, r. k. (2003). allelopathic interactions and allelochemicals: new possibilities for sustainable https://doi.org/10.4103/0973-1296.58154 https://doi.org/10.4103/0973-1296.58154 https://isbn.cloud/co/editorial/universidad-nacional-de-colombia/ https://isbn.cloud/co/editorial/universidad-nacional-de-colombia/ https://doi.org/10.17584/rcch.2010v4i2.1242 https://doi.org/10.17584/rcch.2010v4i2.1242 https://doi.org/10.1590/1983-40632020v5057746 https://doi.org/10.17584/rcch.2021v15i2.12499 https://doi.org/10.1016/j.sajb.2019.10.018 https://doi.org/10.29312/remexca.v6i6.578 https://doi.org/10.29312/remexca.v6i6.578 https://doi.org/10.1111/j.1445-6664.2006.00219.x https://doi.org/10.1016/j.jep.2011.12.014 https://doi.org/10.1016/j.jep.2011.12.014 https://doi.org/10.31910/rudca.v24.n1.2021.1734 https://doi.org/10.31910/rudca.v24.n1.2021.1734 https://doi.org/10.1021/jf052098c https://doi.org/10.1021/jf052098c https://doi.org/10.1007/s11738-019-2920-z https://doi.org/10.1007/s11738-019-2920-z https://doi.org/10.19053/01228420.v17.n2.2020.10979 https://doi.org/10.19053/01228420.v17.n2.2020.10979 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192872 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192872 https://doi.org/10.1590/s0100-84042006000100002 https://doi.org/10.1016/j.fbio.2021.100899 https://doi.org/10.17584/rcch.2017v11i2.7337 57martínez cárdenas, balaguera-lópez, and fonseca carreño: bioherbicidal activity of seed extract of campomanesia lineatifolia on the weed sonchus oleraceus l. weed management. critical reviews in plant sciences, 22(3-4), 239–311. https://doi.org/10.1080/713610858 stefanello, r., neves, l. a. s., abbad, m. a. b., & viana, b. b. (2016). potencial alelopático de extratos de chia na germinação e no vigor de sementes de rabanete. revista cultivando o saber, 9(1), 11–23. vencill, w. k., nichols, r. l., webster, t. m., soteres, j. k., mallorysmith, c., burgos, n. r., johnson, w. g., & mc-clelland, m. r. (2012). herbicide resistant: toward and understanding of resistance development and the impact of herbicide-resistance crops. weed science, 60(sp1), 2–30. https://doi.org/10.1614/ ws-d-11-00206.1 verdeguer, m., blazquez, m. a., & boira, h. (2009). phytotoxic effects of lantana camara, eucalyptus camaldulensis and eriocephalus africanus essential oils in weeds of mediterranean summer crops. biochemical systematics and ecology, 37(4), 362–369. https://doi.org/10.1016/j.bse.2009.06.003 zimdahl, r. l. (2018). fundamentals of weed science (5th ed.). academic press. https://doi.org/10.1080/713610858 https://doi.org/10.1614/ws-d-11-00206.1 https://doi.org/10.1614/ws-d-11-00206.1 https://doi.org/10.1016/j.bse.2009.06.003 editorial agronomía colombiana, junto con más de 500 revis-tas colombianas académicas, está participando en la convocatoria de colciencias para la indexación de revistas científicas colombianas especializadas publindex no. 768, que evalúa la calidad de las revistas científicas nacionales, mediante criterios relacionados con la gestión editorial, visibilidad e impacto de las publicaciones. esta labor busca incrementar la calidad de la producción científica a nivel nacional y la inserción de esta a nivel internacional. esta convocatoria inició su primera etapa con un diagnóstico el 16 de agosto de 2016 y continúa con la etapa de la clasificación oficial, a partir del 2 de diciembre de 2016. este, el número 2 del volumen 34 de agronomía colombiana, se compone de 19 artículos de las diferentes áreas de investigación en el agro. en la sección de fitomejoramiento, recursos genéticos y biología molecular, se evalúa morfológicamente in situ una populación de especies de la familia de annonaceae en colombia. en la sección de fisiología de cultivos, el primero trata temas como el crecimiento y la fenología de tres variedades de la papa andina (solanum tuberosum l.), en condiciones de estrés hídrico, el segundo caracteriza el crecimiento del fruto del híbrido de tomate ‘ichiban’ bajo cubierta, mientras para el cultivo de la palma de aceite se investigó el efecto de las condiciones de anegamiento del suelo sobre la fisiología de las plantas durante la fase de vivero y otro estudio en esta palma estimó la transpiración empleando el método de del radio de calor (heat ratio method). dos artículos de revisión, tratando temas de la ecofisiología cierran la sección de fisiología, el primero revisa los mecanismos de tolerancia al déficit de agua en plantas micorrizadas y el segundo, presenta los aspectos ecofisiológicos de los frutales en la era del cambio climático. en la sección protección de cultivos, la primera de las investigaciones trata sobre los parasitoides himenópteros de dasiops (diptera: lonchaeidae) que infestan cultivos de passiflora spp. (passifloraceae) en cundinamarca y agronomía colombiana 34(2), 129-130, 2016 agronomía colombiana along with 500 colombian magazines is taking part over the colciencias announcement for the specialized colombian scientific journal indexing – publindex no. 768, which evaluates the quality of the national scientific magazines through different criteria, including editorial management, visibility and publications impact. this work seeks to increase the quality of the national scientific production and its insertion into the international scientific community. this call began with a primary diagnostic stage on august 16th, 2016 and will continue with the official classification stage, starting on december 2nd, 2016. this issue of agronomia colombiana journal presents 19 articles of different topics related with agricultural investigations. in the plant breeding, genetic resources and molecular biology section, a population of species of the annonaceae family in colombia is morphologically evaluated in situ. the crop physiology section contains seven investigations regarding first, growth and phenology of three varieties of andean potato (solanum tuberosum l.) under hydric stress conditions. furthermore, there is a study on the growth characterization of the hybrid ‘ichivan’ tomato under cover; while in oil palm, the effect of soil waterlogging conditions on plant physiology during the nursery stage was investigated. a second study estimated the transpiration rate, using the method of heat radius. two review articles, addressing issues of ecophysiology conclude the physiology section, the first one reviews tolerance mechanism to water deficit in plants with mycorrhizal associations and the second paper, presents the ecophysiologycal aspects of fruit trees over the climatic change event. in the crop protection section, the first investigation studies the hymenoptera parasitoids of dasiops (diptera: lonchaeidae) infesting passiflora spp. (passifloraceae), cultivated in cundinamarca and boyaca, colombia. the second study, describes the binomial sampling results agron. colomb. 34(2) 2016130 boyacá (colombia). el según estudio describe los resultados del muestreo binomial de paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae) en el cultivo de aguacate. también en la sección de fisiología y tecnología de poscosecha, se presentan dos artículos, el primero caracteriza físico-químicamente la composición nutricional del fruto de feijoa a tres diferentes estados de maduración. en un segundo artículo, para frutos de uchuva, se optimiza el método de la deshidratación osmótica a vacío pulsante usando la metodología de superficies de respuesta. tres artículos componen la sección suelos, fertilización y manejo de aguas, iniciando con un estudio de caso en boyacá (colombia) sobre los modelos de elevación digital (dem) para evaluar los riesgos de erosión del suelo. sigue el trabajo sobre los efectos de tres biorresiduos en el potencial productivo de un suelo sódico y finaliza con el estudio sobre el taponamiento de goteros utilizando agua de un afluente del río bogotá en colombia. un grupo de autores, de tres nacionalidades diferentes, presenta el único trabajo en la sección economía y desarrollo rural, considerado la revolución verde en la soberanía alimentaria. de nuevo son dos artículos, los resultados de investigación en la sección agroecología. el primero se enfoca en las emisiones de gases de efecto invernadero y los sumideros potenciales asociados a sistemas convencionales y sostenibles de la producción de frutas en la región del altiplano de pasto, nariño, colombia. el segundo estudia los impactos de diferentes sistemas de café sobre las poblaciones microbiales del suelo a diferentes altitudes de villavicencio (colombia). dos notas científicas terminan las contribuciones en el seg u ndo fascícu lo de 2016. l a pri mera describe melanagromyza obtusa (diptera: agromyzidae), como un nuevo registro para colombia y la segunda reporta, como primera vez, a takecallis taiwana (takahashi) y t. arundinariae (essig) (hemiptera: aphididae) en colombia. of paraleyrodes quaintance pos. bondari (hemiptera: aleyrodidae) in avocado trees. again, the postharvest physiology and technology section presents two articles, the first one analyses and characterizes physicochemically the nutritional composition of the feijoa fruit under three different ripening stages. in the cape gooseberry fruit, the method of pulsed vacuum osmotic dehydration is optimized using the response surface methodology. three articles compound the soils, fertilization and management of water section, starting with a case study in boyacá (colombia) and regarding the use of digital elevation models over risk of soils erosion. the work on the effects of three bio-waste on the productive potential of a sodium soil is followed. the section ends with the study on the plugging of drippers using water from a tributary of the bogota river in colombia. a group of authors from three different nationalities presents a study in the section economy and rural development, considering the green revolution in the food sovereignty. there are two articles showing the investigation results in the agroecology section. the first is focused on greenhouse gas emissions and potential sinks associated with conventional and sustainable systems of fruit production in the pasto highlands region of nariño, colombia. the second studies the impacts of different coffee systems on soil microbial populations at different altitudes in villavicencio (colombia). two scientific notes end the contributions in the second issue of 2016. the first describes melanagromyza obtusa (diptera: agromyzidae), as a new record for colombia and the second report, for the first time, to takecallis taiwana (takahashi) and t. arundinariae (essig) (hemiptera: aphididae) in colombia. gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias effect of gibberellic acid-3 and 6-benzylaminopurine on dormancy and sprouting of potato (solanum tuberosum l.) tubers cv. diacol capiro received for publication: 12 september, 2019. accepted for publication: 8 june, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.82231 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: lpmorenof@unal.edu.co agronomía colombiana 38(2), 178-189, 2020 abstract resumen the duration of the dormancy period in tubers is a determining factor in the planning of potato planting and production. the effect of two plant growth regulators on the dormancy period and sprouting of cv. diacol capiro tubers was evaluated in this study. the experiment was carried out under storage conditions (15°c and 75% rh) using a completely randomized block design with 3×3×3 factorial arrangement. the factors were: gibberellic acid-3 (ga3) and 6-benzylaminopurine (6bap) (0, 25, and 50 mg l-1) and the immersion time (it) (10, 60, and 120 min). the application of ga3 and it had an effect on dormancy breakage; the treatments with 25 mg l-1 ga3 and 60 min of immersion were enough to reduce dormancy by 18 d (35%) compared to untreated tubers. the factor ga3 increased tuber weight loss (10.2%), generated sprouts with higher weight (25.6-28.4%), higher length growth rate (42.3%), and lower dry matter content (21.8-28.4%), and it increased secondary sprouting (36.2-57.9%) in comparison with untreated tubers. this way, despite the treatments with 25 mg l-1 ga3 reduced the dormancy period, this dose generated sprouts more susceptible to mechanical damage. the treatments with 6bap did not significantly affect the evaluated variables. la duración del periodo de reposo en tubérculos es un factor determinante en la planeación de las siembras y la producción de papa. en este estudio se evaluó el efecto de dos reguladores de crecimiento sobre el periodo de reposo y la brotación de tubérculos de papa cultivar diacol capíro. el experimento se realizó en condiciones de almacenamiento (15°c y 75% hr) con un diseño de bloques completamente al azar en arreglo factorial 3×3×3. los factores fueron: ácido giberélico-3 (ag3) y 6-bencilaminopurina (6bap) (0, 25 y 50 mg l-1) y el tiempo de inmersión (ti) (10, 60 y 120 min). la aplicación de ag3 y ti tuvo efecto en interrumpir el periodo de reposo y tratamientos con 25 mg l-1 de ag3 y 60 min de inmersión fueron suficientes para disminuir el reposo en 18 días (35%) con respecto a los tubérculos no tratados. el factor ag3 aumentó la pérdida de peso de los tubérculos (10.2%), generó brotes de mayor peso (25.628.4%), con mayor tasa de crecimiento en longitud (42.3%), con menor contenido de masa seca (21.8-28.4%) y aumentó la brotación secundaria (36.2-57.9%) con respecto a tubérculos no tratados. de esta forma, a pesar de que los tratamientos con 25 mg l-1de ag3 redujeron el periodo de reposo, esta dosis generó brotes más susceptibles al daño mecánico. los tratamientos con 6bap no afectaron significativamente las variables evaluadas. key words: tuber potato seed, cytokinins, gibberellins, growth regulators, sprouts. palabras clave: tubérculo semilla de papa, citoquininas, giberelinas, reguladores de crecimiento, brotes. effect of gibberellic acid-3 and 6-benzylaminopurine on dormancy and sprouting of potato (solanum tuberosum l.) tubers cv. diacol capiro efecto del ácido giberélico-3 y 6-bencilaminopurina sobre el reposo y brotación de tubérculos de papa (solanum tuberosum l.) cultivar diacol capíro pedro alfonso lizarazo-peña1, federico fornaguera-espinoza1, carlos eduardo ñústez-lópez1, nelson alirio cruz-gutiérrez4, and liz patricia moreno-fonseca1* introduction the potato (solanum tuberosum l.) is one of the most important horticultural crops in the world and the fourth most consumed source of carbohydrates for humans after rice, wheat, and corn. potatoes have high nutritional value and they are consumed in both fresh and processed form (devaux et al., 2014; navarre and pavek, 2015). in colombia, diacol capiro is one of the cultivars with the largest planted areas. it is also the main cultivar (cv.) used for processing due to its high productivity and frying quality (ñústez, 2011). dormancy is a factor that can limit seed availability when establishing new crops (mustefa et al., 2017; deligios et al., 2020). the most common strategy for breaking dormancy is storage in warehouses (jansky and hamernik, 2015). the dormancy period for cv. diacol capiro could last up to three months at 15°c and 75% rh (ñústez, 2011). this affects the costs for seed producers. the most common potato propagation method is the vegetative one with seed tubers. the quality of seed tubers is linked to different parameters, such as the physiological http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n2.82231 179lizarazo-peña, fornaguera-espinoza, ñústez-lópez, cruz-gutiérrez, and moreno-fonseca: effect of gibberellic acid-3 and 6-benzylaminopurine on dormancy and sprouting of potato (solanum tuberosum l.) tubers cv. diacol capiro age of the tuber, its dormancy state and sprouting ability. these are variables that affect the yield potential of the crop (mikitzel, 1993; knowles and knowles, 2006; struik, 2007; blauer et al., 2013). dormancy is the absence of visible sprout growth, even under adequate conditions for it to occur (suttle, 2007). it is a period that begins simultaneously with the tuber filling at the mother plant and ends with sprouting (claassens and vreugdenhil, 2000; nambara and marion-poll, 2005). dormancy is a plant strategy used to escape from hostile conditions, and this is very important in sessile organisms like plants to ensure their survival (henis, 1987; suttle, 2007). in tubers, dormancy is present in the meristems, i.e. buds (lang et al., 1987; sonnewald and sonnewald, 2014), while the rest of the tuber remains metabolically active (viola et al., 2007; sergeeva et al., 2012). viola et al. (2007) establish the presence of at least one sprout of 2 mm length or greater as a criterion to determine the end of the tuber dormancy period. dormancy breakage begins with the reactivation of the symplastic pathway in the tuber that regulates the distribution of energy reserves towards the meristematic tissues, allowing their activation and sprout development (viola et al., 2007). the sprouting process begins with the development of the apical sprout that becomes dominant and inhibits the development of lateral sprouts (carli et al., 2010). this state is called “apical dominance” or “paradormancy” (lang et al., 1987; sonnewald and sonnewald, 2014). dominance decreases gradually with the increase of the tuber’s physiological age and ends in a state of multiple sprouting that is considered adequate for seed sowing (krijthe, 1962; teperbamnolker et al., 2012; blauer et al., 2013; eshel, 2015). the dormancy period varies according to components, such as genotype, environmental conditions, agronomic management of the crop, storage, and endogenous hormonal dynamics of the tuber (carli et al., 2010; sonnewald and sonnewald, 2014; eshel, 2015; christensen et al., 2019; deligios et al., 2020). during dormancy the levels of plant growth inhibitors, such as abscisic acid and ethylene, are high. these are the main hormones involved in dormancy initiation and maintenance (carli et al., 2010; mani et al., 2014; sonnewald and sonnewald, 2014; deligios et al., 2020). when dormancy is overcome and sprouting begins, the hormonal dynamics change and the concentrations of growth promoters such as cytokinins, gibberellins (mani et al., 2014) and auxins increase, although the role of auxins is less clear than the other two (suttle, 2004; carli et al., 2010). different studies have shown that the exogenous contribution of plant growth regulators can increase efficiency of dormancy breakage and potato seed tuber sprouting. the use of exogenous regulators, such as gibberellins (jansky and hamernik, 2015; mustefa et al., 2017; chindi and tsegaw, 2019; christensen et al., 2019; deligios et al., 2020), cytokinins (turnbull and hanke, 1985; suttle, 2008; campbell et al., 2014) or their combination (alexopoulos et al., 2007) have generated positive responses. however, most of the available information is limited to cultivars of the group tuberosum, which is not a group of potatoes planted in colombia (huaman and spooner, 2002). the objective of this research was to evaluate the effect of the application of gibberellic acid-3 and 6-benzylaminopurine on tuber dormancy and sprouting in potato cv. diacol capiro seed tubers at different immersion times. materials and methods plant material and experiment establishment the experiment was carried out at the universidad nacional de colombia bogota campus, using seed tubers under storage conditions with diffuse light, an average temperature of 16°c and 40-80% relative humidity. potato cv. diacol capiro tubers were used 10 d after harvest. the tubers were washed and classified into three categories (i: 90-110 g, ii: 70-89 g, and iii: 50-69 g). the tubers that showed morphological changes or some type of damage were discarded. a completely randomized block design with factorial arrangement (3×3×3) was used. the factors were: gibberellic acid-3 (ga3), 6-benzylaminopurine (6bpa), at concentrations of 0 mg l-1, 25 mg l-1, and 50 mg l-1, and immersion times (it) of tubers in the solutions at 10, 60, and 120 min. a control without treatment was used for the variable “dormancy period”. the experimental unit (eu) included 20 tubers for the variables: dormancy period, weight loss, number of sprouts and secondary sprouting, and five tubers for the variables apical sprout growth, sprout weight and dry matter. tuber size was used as a blocking factor. seed tubers were placed on plastic meshes and submerged in solutions with the different hormone treatments. the tubers were then removed at different immersion times. subsequently, the tubers were allowed to dry, randomly arranged inside plastic baskets that were stacked in towers per block. the baskets were randomized per height twice a week and stored until the end of the trial, 100 d after applying the treatments (dat). 180 agron. colomb. 38(2) 2020 evaluated variables dormancy period the tubers that showed at least one bud with a sprout of 2 mm length or greater were counted and recorded twice a week. with this information, the number of days necessary to obtain 80% of sprouting tubers was determined. this number was considered as the breakage of the dormancy period. weight loss and number of sprouts tuber weight was determined using a milligram precision balance (xb220a, precisa, switzerland) at 8 dat (initial weight) and 100 dat (final weight), and the percentage of weight loss was calculated with these data. the number of sprouts was estimated as the total number of sprouts with sufficient vigor to survive in the field at 100 dat. apical sprout growth five tubers were randomly selected and the sprouts of the apical zone were individually marked, and their length and diameter measured at 16, 24, 32, 39, 52, 60, 73, and 90 dat. the tuber growth rate in terms of length and diameter was estimated using the obtained data. sprout weight and dry matter percentage at 100 dat, all sprouts from five tubers were removed, weighed (fresh weight), and then brought to constant weight in an oven (thelco model 16, precision scientific company, chicago, usa) at 70°c (dry weight). the dry matter percentage was then determined. secondary sprouting the number of tubers that showed secondary sprouting was quantified. the secondary sprouts are characterized by the presence of small and thin sprouts in the primary sprout (krijthe, 1962). statistical analysis the data were analyzed with the r statistical package (version 3.5.1), using an anova to determine the effect of the factors on parametric variables and the tukey test for a comparison of means (p≤0.05). for the variable sprout growth (length and width), a generalized linear gamma model with repeated measures was performed based on the methodology of dobson and barnett (2008). results and discussion dormancy period for this variable, statistically significant differences were observed for ga3, it and the ga3×it interaction (tab. 1). the response in the dormancy period was different between ga3 concentrations. without ga3 application, the dormancy period was 42.2 d on average, whereas with 25 mg l-1 ga3 it was 32.8 d and with 50 mg l-1 ga3 it was 30.1 d. the three levels were statistically different from each other (fig. 1a). the data showed that ga3 promoted the breakage of tuber dormancy in less time, with the dose of 50 mg l-1 as the most effective. table 1. significance levels of anova results of the variables dormancy period (dp), weight loss (wl), number of sprouts (ns), fresh weight of sprouts (fw), dry weight of sprouts (dw), percentage of dry matter of sprouts (% dm), and secondary sprouting (ss) with the applications of different concentrations of gibberellic acid-3 (ga3), 6-benzylaminopurine (6bap), and immersion time (it) in s. tuberosum cv. diacol capiro tubers. dp wl ns fw dw %dm ss block * ns ns *** *** *** * ga3 *** *** ns *** *** *** *** 6bap ns ns ns ns ns ns ns it ** ns ns ns ns ns ns ga3×6bap ns ns ns ns ns ns ns ga3×it * ns ns ns ns ns ns 6bap×it ns ns ns ns ns ns ns ga3×6bap×it ns ns ns ns ns ns ns variation coefficient 17.3% 6.7% 18.5% 35.1% 32.5% 8.6% 32.1% *** p≤0.1%; ** 1%; * 5%; ns: non-significant differences. the dormancy breakage response in the tubers due to the exogenous application of ga3 has been reported in other studies with different cultivars of the group tuberosum, such as ‘red pontiac’ (guzmán, 1963), ‘agria’ (salimi et al., 2010; barani et al., 2013; mohammadi et al., 2014), ‘marfona’ (salimi et al., 2010; barani et al., 2013), ‘solara’ (hartmann et al., 2011), ‘draga’ (barani et al., 2013), ‘born’ (mohammadi et al., 2014), ‘bubu’, ‘bate’ (mustefa et al., 2017), ‘pasat’, ‘dorota’ (wróbel et al., 2017), ‘shepody’ (dean et al., 2018a), ‘spunta’, ‘monalisa’, ‘europe’, ‘arinda’ (deligios et al., 2020) and ‘payette’, ‘russet’ and ‘alturas’ (dean et al., 2018b). however, the available information in andigenum cultivars is scarce. alexopoulos et al. (2007) evaluated treatments with ga3, 6bap and their combination at different temperatures in the andigenum cv. chacasina, applying the solution directly to the tuber-stolon junction. the authors found that ga3 treatments and the combination of ga3 and 6bap reduced the dormancy period and showed the synergic effect of the two plant growth regulators. treatment with it resulted in statistically significant responses between all the evaluated times as compared to the untreated control (49 d), showing the effect of humidity at 181lizarazo-peña, fornaguera-espinoza, ñústez-lópez, cruz-gutiérrez, and moreno-fonseca: effect of gibberellic acid-3 and 6-benzylaminopurine on dormancy and sprouting of potato (solanum tuberosum l.) tubers cv. diacol capiro the beginning of the sprouting processes (fig. 1b). the 10 min it generated a dormancy reduction of 12 d compared to the untreated control. it also differed statistically from 60 and 120 min (14 d), which did not differ from each other (fig. 1b). these results suggested that, for the cv. diacol capiro, 60 min were enough to generate the dormancy breakage response in the evaluated treatments. this result was similar to that reported by alexopoulos et al. (2008) in the andigenum cv. chacasina, in which 120 min was the optimum time of the treatment. it also underlines that the it has more inf luence than the plant growth regulator dose, possibly due to the higher amount of solution that enters the tuber. there were interactions between ga3 and it (fig. 1c) in which ga3-it combinations 25-60, 25-120, 50-10, 50-60 and 50-120 reduced the dormancy period by 18 d on average compared to non-treated tubers, and 11 d compared to tubers immersed in water (fig. 1c). there were no effects of the treatments with 6bap on the tuber dormancy period. different studies have shown that the effectiveness of treatments with cytokinins as dormancy disrupters in potato varies with conditions such as tissue sensitivity that is greater in less deep stages of dormancy (turnbull and hanke, 1985; suttle, 2001; rodríguez and moreno, 2010; hartmann et al., 2011), genetic component, and type of cytokinins used (suttle, 2008). weight loss only the ga3 treatment showed significant differences in the tuber weight loss (tab. 1). at 100 d of storage, the treatments with 50 mg l-1 ga3 showed a lower weight loss percentage (4.4%) than the one obtained with 25 and 50 mg l-1 (4.9%). the last two had no differences between them (fig. 3). weight loss is a response associated with the degree of tuber longevity that increases when sprouting is higher, due to the greater permeability of the cell membranes of the sprouts compared to other tuber tissues (carli et al., 2010). the response is similar to that reported in cultivars andigena of the subspecies andigena, such as ‘chacasina’ (alexopoulos et al., 2007; alexopoulos et al., 2008) and the group tuberosum, such as ‘agria’ (rentzsch et al., 2012), and ‘bubu’ and ‘bate’ (mustefa et al., 2017), in which weight loss is related to an increase in the respiratory rate and sprout development in ga-treated tubers. figure 1. duration of the tuber dormancy period in days (dp) in response to a) gibberellic acid-3 (ga3), b) immersion time (it), and c) the interaction ga3×it, in the cv. diacol capiro. the data shown is the number of days needed to reach breakage in 80% of the tubers after the application of the treatments. standard deviations are indicated by vertical bars. different letters above the bars indicate significant difference at 95% confidence, according to the tukey test. n: a/b = 27; c = 9. a b c a b c c a b b b c d d d d d d p it (minutes) b d p ga 3 (mg l-1) it (minutes) c 250 50 d p 40 30 20 10 0 50 ga 3 (mg l-1) a 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 0-0 0-10 0-60 0-120 25-10 25-60 25-120 50-10 50-60 50-120 0 10 60 120 182 agron. colomb. 38(2) 2020 a b c d figure 2. sprout development in a) untreated, b) treated with water for 10 min, c) treated with a 25 mg l-1 gibberellic acid-3 (ga3) solution for 10 min, and d) treated with a 50 mg l-1 ga3 solution for 10 min potato (s. tuberosum) cv. diacol capiro tubers 39 days after treatment. arrows show the buds that have sprouts. b a a 250 50 w ei gh t l os s (% ) ga 3 (mg l-1) 1 2 3 4 6 5 0 number of sprouts in this study, none of the treatments affected the number of sprouts per tuber (tab. 1), confirming alexopoulos et al. (2007). studies with ga3 applications at low concentrations (20 mg l-1) in cultivars of the subspecies show an increase in the number of vigorous sprouts per tuber (mustefa et al., 2017). concentrations between 1 and 2 mg l-1 ga3 in tuber seeds increase the number of stems and the percentage distribution of tubers harvested by size in the crop (herman et al., 2016; wróbel et al., 2017; dean et al., 2018a; dean et al., 2018b). growth in apical sprout length the applied treatments affected the length of sprouts (tab. 2). taking into account the deviance model used, the differential effect of the dat (time factor) and their figure 3. effect of different of gibberellic acid-3 (ga3) concentrations on the weight loss percentage in potato cv. diacol capiro tubers at 100 dat. standard deviations are indicated by the vertical bars. different letters above the bars indicate significant difference at 95% confidence, according to the tukey test. n = 27. 183lizarazo-peña, fornaguera-espinoza, ñústez-lópez, cruz-gutiérrez, and moreno-fonseca: effect of gibberellic acid-3 and 6-benzylaminopurine on dormancy and sprouting of potato (solanum tuberosum l.) tubers cv. diacol capiro interactions with each of the evaluated factors were identified as follow: ga3×dat, 6bap×dat and ti×dat (tab. 2). for this reason, the analysis is presented as repeated measures over time. table 2. significance levels of deviance analysis of growth variables in apical sprouts expressed in terms of growth rate in length (l) and diameter (d), treated with different concentrations of gibberellic acid-3 (ga3) and 6-benzylaminopurine (6bap) and immersion time (it), in s. tuberosum cv. diacol capiro tubers. l d l d size (block) ns *** dat *** *** ga3 *** *** ga3×dat *** *** 6bap ns ns 6bap×dat * ns it *** ns it×dat *** ns ga3×6bap * ns ga3×6bap×dat * ** ga3×it ns *** ga3×it×dat * ns 6bap×it ns * 6bap×it×dat ns ns ga3×6bap×it ns ns ga3×6bap×it×dat ns ns ga3 (factor): gibberellic acid-3; 6bap (factor): 6-benzylaminopurine; it: immersion time; dat (time factor): days after treatment; *** p≤0.1%; ** 1%; * 5%; ns: non-significant differences. the ga3 treatments affected the growth rate of sprouts (fig. 4a). treatments with 0 mg l-1 had the lowest growth rate (0.15 mm/d) compared to treatments with 25 mg l-1 (0.26 mm/d) and 50 mg l-1 (0.26 mm/d) without statistically significant differences between the last two. the sprout length at 90 dat for 50 mg l-1 (2.2 cm) was 83% higher than that in treatments without ga3 (1.2 cm), while in treatments with 25 mg l-1 (2.0 cm) sprout length increased by 66% (fig. 4b). when observing the effect of 6bap and it, ga3 had the greatest effect on the growth of apical sprouts results (alexopoulos et al., 2008) in the cv. chacasina. the treatment with 6bpa did not affect the growth rate or length of sprouts during the evaluation period (figs. 4c and 4d). the factor it showed differences in sprout length throughout the evaluation time (it×dat) (tab. 2). the growth rate was higher with 60 min (0.25 mm/day) and differed from treatments of 10 min (0.22 mm/d), whereas treatments of 120 min (0.24 mm/d) did not differ from the previous ones (fig. 4e). however, the length values at 90 dat were not very different from each other. they showed the lowest value at 10 min (17 mm), followed by 120 min (18 mm) and 60 min (19 mm), with maximum differences of 11% in length (fig. 4f). the interaction between ga3xitxdat and ga3x6bapxdat affected the length and growth rate of tuber sprouts (tab. 2). these data suggest that the factor that had the greatest inf luence was ga3, since treatments with 50 mg l-1 ga3, regardless of their combination with other treatments, generated 3 of the 4 highest sprout lengths (22.6 mm). the highest ga3 concentrations together with the combination 25-60 (ga3-it) showed no differences in growth rate (fig. 5a). the other treatments with 25 mg l-1 ga3 (25-120, 2510) resulted in higher sprout length averages (18.5 mm) and higher growth rates than the treatments with 0 mg l-1 ga3 (fig. 5b). there were no differences in sprout length at 90 dat or in the growth rate of the treatments with 0 mg l-1 ga3, indicating that the effect of it requires the presence of ga3 (fig. 5b). the ga3×6bap×dat interaction showed differences in sprout length at 90 dat. only the 50-0 treatment (ga36bap) differed statistically in the growth rate (fig. 5c) and showed the greatest length (24.5 mm), 49% higher than the average of the treatments with 0 mg l-1 ga3 (12.1 mm) (fig. 5d). growth in diameter of the apical sprout with the statistical model used, the effects of dat and its interaction with ga3 and the interaction ga3×6bpa (tab. 2) were identified. the ga3 affected the diameter growth rate of the sprouts. the treatments with 0 mg l-1 had the highest growth rate (0.073 mm/d), significantly higher compared to 50 mg l-1 (0.045 mm/d) (fig. 6a). at the end of the evaluation (90 d), the application of 50 mg l-1 ga3 generated smaller sprout diameter at levels 25 and 0 mg l-1, respectively (fig. 6b). this coincides with alexopoulos et al. (2008). we saw no interaction between ga3 and 6bap in the sprout diameter, but we observed the growth rate as a product of the interaction of the factors ga3×6bap×dat (tab. 2, fig. 6c). the treatment with 0 mg l-1 ga3 and with 6bap did not differ from the treatment with 0 mg l-1 ga3 and without 6bap in the diameter growth rate (fig. 6c), but the diameter in length was superior to the other treatments with different ga3 and 6bap combinations. this result suggests a negative effect of ga3 on sprout diameter (fig. 6d), but a positive effect on length. jansky and hamernik (2015) observed similar results in the growth of sprouts in tubers treated with ga3. they found increases in sprout elongation with doses of up to 1000 mg l-1 ga3 and attributed this effect to the role this plant growth regulator plays in cellular elongation processes. the development of long and/or thin sprouts is a characteristic that can affect the quality of the tuber as seed by making sprouts more susceptible to damage by handling during transport and planting (virtanen et al., 2013). 184 agron. colomb. 38(2) 2020 sprout weight and dry matter significant differences were only found for the growth of sprouts (tab. 1, fig. 7) represented by fresh weight (fw), dry weight (dw) and dry matter percentage (dm) in response to ga3 application. the fw and dw of the sprouts were significantly lower for treatments with 0 mg l-1 ga3 (3.02 g, 0.68 g) compared to 25 mg l-1 (4.06 g, 0.87 g) and 50 mg l-1 (4.54 g, 0.95 g), but there were no significant differences between these last two (fig. 8a, fig. 8b). these results are similar to those observed by other authors in different cultivars (alexopoulos et al., 2007; salimi et al., 2010; mustefa et al., 2017). b a a a a a b a ab s pr ou t l en gt h (m m ) dat 250 50 g ro w th r at e (m m /d ) 6bap (mg l-1) 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0 5 10 15 20 25 30 c d 0 20 40 60 80 100 0 6bap 25 6bap 50 6bap s pr ou t l en gt h (m m ) dat 250 50 g ro w th r at e (m m /d ) ga 3 (mg l-1) 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0 5 10 15 20 25 30 a b 0 20 40 60 80 100 0 ga 3 25 ga 3 50 ga 3 s pr ou t l en gt h (m m ) dat 6010 120 g ro w th r at e (m m /d ) it (minutes) 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0 5 10 15 20 25 30 e f 0 20 40 60 80 100 10 min 60 min 120 min figure 4. growth rate (a, c, e) and length (b, d, f) of apical sprouts in cv. diacol capiro in response to factors gibberellic acid-3 (ga3) (a, b), 6-benzylaminopurine (6bap) (c, d) and immersion time (it) (e, f) 90 days after treatment (dat). data shown in a, c and e correspond to the growth rate during the evaluation period. vertical bars correspond to the standard deviation. different letters above the bars indicate a significant difference at 95% confidence, according to the tukey test. n: a/c/e = 135 per point, b/d/f = 27. 185lizarazo-peña, fornaguera-espinoza, ñústez-lópez, cruz-gutiérrez, and moreno-fonseca: effect of gibberellic acid-3 and 6-benzylaminopurine on dormancy and sprouting of potato (solanum tuberosum l.) tubers cv. diacol capiro figure 5. growth rate (a, c) and length (b, d) of apical sprouts in cv. diacol capiro in response to interactions ga3×it (a, b) and ga3×6bap (c, d) 90 days after treatment (dat). data shown in a and c correspond to the growth rate during the evaluation period. vertical bars correspond to the standard deviation. different letters above the bars indicate significant difference at 95% confidence, according to the tukey test. n: a/c/e = 45 per point; b/d/f = 9. c c c b a b a a a b b b ab ab ab a ab ab s pr ou t l en gt h (m m ) dat 0 5 10 15 20 25 30 d 0 20 40 60 80 100 s pr ou t l en gt h (m m ) dat 0 5 10 15 20 25 30 b 0 20 40 60 80 100 g ro w th r at e (m m /d ) 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 a g ro w th r at e (m m /d ) ga 3 (mg l-1) 6bap (mg l-1) 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 c ga 3 (mg l-1) it (minutes) 0-10 0-60 0-120 25-10 25-60 25-120 50-10 50-60 50-120 0 ga 3 10 it 0 ga 3 60 it 0 ga 3 120 it 25 ga 3 10 it 25 ga 3 60 it 25 ga 3 120 it 50 ga 3 10 it 50 ga 3 60 it 50 ga 3 120 it 0-0 0-25 0-50 25-0 25-25 25-50 50-0 50-25 50-50 0 ga 3 0 6bap 0 ga 3 25 6bap 0 ga 3 50 6bap 25 ga 3 0 6bap 25 ga 3 25 6bap 25 ga 3 50 6bap 50 ga 3 0 6bap 50 ga 3 25 6bap 50 ga 3 50 6bap 186 agron. colomb. 38(2) 2020 figure 6. growth rate (a, c) and diameter (b, d) of apical sprouts in the cv. diacol capiro in response to gibberellic acid-3 (ga3) (a, b) and the ga3×6bap interaction (c, d) 90 days after treatment (dat). data shown in a and c correspond to the growth rate during the evaluation period. vertical bars correspond to the standard deviation. different letters above the bars indicate significant difference at 95% confidence, according to the tukey test. n: a = 135 per point, b = 27; c = 45 per point; d = 9. a ab b ab a a b b bc bc bc c s pr ou t d ia m et er ( m m ) dat 250 50 g ro w th r at e (m m /d ) ga 3 (mg l-1) a b 0 20 40 60 80 100 0 ga 3 25 ga 3 50 ga 3 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0 1 2 3 4 5 6 7 g ro w th r at e (m m /d ) ga 3 (mg l-1) 6bap (mg l-1) 0-0 0-25 0-50 25-0 25-25 25-50 50-0 50-25 50-50 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.1 0.1 s pr ou t d ia m et er ( m m ) d 0 20 40 60 80 100 0 ga 3 0 6bap 25 ga 3 50 6bap 0 1 2 3 4 5 6 7 dat 0 ga 3 25 6bap 0 ga 3 50 6bap 25 ga 3 0 6bap 25 ga 3 25 6bap 50 ga 3 0 6bap 50 ga 3 25 6bap 50 ga 3 50 6bap c the dry matter percentage in the sprouts showed significant differences for the treatments with ga3 (fig. 8c). treatments with 0 mg l-1 ga3 obtained greater dry matter percentages (23%) than the treatments with 25 mg l-1 and 50 mg l-1 (21%) with no differences between the last two. these results suggest that sprout growth promoted by ga3 was caused by cellular elongation rather than by division. salimi et al. (2010) find similar results in response to ga3 treatments. however, partially opposite results are reported by alexopoulos et al. (2007), who find that tuber sprouts treated with ga3 and 6bap are larger, with greater dry mass percentages than in untreated tubers. secondary sprouting secondary sprouting corresponds to the formation of thin sprouts that grow on the main sprout (krijthe, 1962). a 187lizarazo-peña, fornaguera-espinoza, ñústez-lópez, cruz-gutiérrez, and moreno-fonseca: effect of gibberellic acid-3 and 6-benzylaminopurine on dormancy and sprouting of potato (solanum tuberosum l.) tubers cv. diacol capiro significant effect of ga3 was observed in our research (tab. 1), increasing the percentage of occurrence when the dose was higher, with results of 51% for treatments with 0 mg l-1, 80% for 25 mg l-1 and 88% for 50 mg l-1 (fig. 9). secondary sprouting takes place in tubers with very long periods of storage time and this is associated with tuber senescence (struik, 2007; carli et al., 2010) or high storage humidity. blocking in the experiment was performed by tuber size and this inf luenced most of the variables, because size is associated with the physiological age of the tubers (struik, 2007; salimi et al., 2010; mohammadi et al., 2014; christensen et al., 2019). the dormancy period decreases when the tuber is larger (knowles and knowles, 2006). in our research, the largest tubers developed larger sprouts with a higher dry matter content and increased secondary sprouting. these data show that there is a differential response to treatments with growth regulators due to the size of the figure 7. apical sprouts of potato (s. tuberosum) tubers cv. diacol capiro a) immersed in pure water for 10 min, b) treated with 25 mg l-1 gibberellic acid-3 (ga3) for 60 min, and c) treated with 50 mg l -1 ga3 for 120 min, 90 d after treatment. b a a b a a a b b 250 50 d ry m as s of t he s pr ou t ga 3 (mg l-1) c 250 50 d ry w ei gh t o f t he s pr ou t ( g) ga 3 (mg l-1) b 250 50 fr es h w ei gh t o f t he s pr ou t ( g) ga 3 (mg l-1) a 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0% 5% 10% 15% 20% 25% figure 8. a) fresh weight, b) dry weight, and c) percentage of dry matter of tuber sprouts of s. tuberosum l. cv. diacol capiro in response to different doses of gibberellic acid-3 (ga3). vertical bars correspond to the standard deviation. different letters above the bars indicate significant difference at 95% confidence, according to the tukey test. n: a/b/c = 27. a b c a b c 250 50 tu be rs w ith s ec on da ry s pr ou tin g ga 3 (mg l-1) 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% figure 9. percentage of tubers with secondary sprouting in s. tuberosum l. cv. diacol capiro treated with different concentrations of gibberellic acid-3 (ga3). standard deviations are indicated by vertical bars. different letters above the bars indicate significant difference at 95% confidence, according to the tukey test. n = 27. tubers, which highlights the importance of taking this factor into account to apply ga3 as a seed treatment. 188 agron. colomb. 38(2) 2020 conclusions the results showed that exogenous ga3 applications decrease the dormancy period of cv. diacol capiro tubers and their effect increases as an effect of prolonged immersion times (60 and 120 min). the treatments with 25 or 50 mg l-1 ga3 and it 60 min reduced the dormancy period by 35% (18 d). however, 50 mg l-1 ga3 generated long sprouts with smaller diameter and lower dm content. this makes them more susceptible to mechanical damage and increases the occurrence of characteristics associated with advanced physiological age and affects the quality of the tuber. in this study, 6bap showed no clear effect on dormancy breakage. acknowledgments the authors would like to thank camila fornaguera, ernesto cantor, daniel duque and felipe mon for their support in data collection. literature cited alexopoulos, a., k. koumianakis, s. vemmos, and h. passam. 2007. the effect of postharvest application of gibberellic acid and benzyl adenine on the duration of dormancy of potatoes produced by plants grown from tps. postharvest biol. technol. 46(1), 54-62. doi: 10.1016/j.postharvbio.2007.03.016 alexopoulos, a., g. aivalakis, k.a. akoumianakis, and h.c. passam. 2008. effect of gibberellic acid on the duration of dormancy of potato tubers produced by plants derived from true potato seed. postharvest biol. technol. 49(1), 424-430. doi: 10.1016/j.postharvbio.2008.02.009 barani, m., n. akbari, and h. ahmadi. 2013. the effect of gibberellic acid (ga3) on seed size and sprouting of potato tubers (solanum tuberosum l.). afr. j. agric. res. 8(29), 3898-3903. blauer, j.m., l.o. knowles, and r. knowles. 2013. manipulating stem number, tuber set and size distribution in specialty potato cultivars. am. j. potato res. 90(1), 470-496. doi: 10.1007/ s12230-013-9317-0 campbell, m., j. suttle, d. douches, and c.r. buell. 2014. treatment of potato tubers with the synthetic cytokinin 1-(α-ethylbenzyl)3-nitroguanidine results in rapid termination of endodormancy and induction of transcripts associated with cell proliferation and growth. funct. integr. genomics 14(1), 789-799. doi: 10.1007/s10142-014-0404-1 carli, c., e. mihovilovich, f. yuldashev, d. khalikov, and m. kadian. 2010. assessment of dormancy and sprouting behavior of cip elite and advanced clones under different storage conditions in uzbekistan. potato res. 53(1), 313-323. doi: 10.1007/ s11540-010-9172-z claassens, m.m.j. and d. vreugdenhil. 2000. is dormancy breaking of potato tubers the reverse of tuber initiation? potato res. 43(1), 347-369. doi: 10.1007/bf02360540 chindi, a. and t. tsegaw. 2019. effect of gibberellic acid on growth, yield and quality of potato (solanum tuberosum l.) in central highlands of ethiopia. j. hortic. sci. for. 1(2). 1-10. christensen, c., l. zotarelli, k. haynes, and c. kelly. 2019. comparative evaluation of the effects of gibberellic acid concentrations on dormancy break in tubers of solanum chacoense. horttechnology 30(1). 76-81. doi: 10.21273/horttech04448-19 dean, c.j., l.o. knowles, and n.r. knowles. 2018a. efficacy of seed aging and gibberellin treatments for manipulating apical dominance, tuber set and size distribution of cv. shepody. am. j. potato res. 1-13. doi: 10.1007/s12230-018-9657-x dean, c.j., l.o. knowles, and n.r. knowles. 2018b. auxin modulates gibberellin-induced effects on growth, yield, and raw product recovery for frozen processing in potato (solanum tuberosum l.). am. j. potato res. 95(6), 622-641. doi: 10.1007/ s12230-018-9668-7 deligios, p., e. rapposelli, m. mameli, l. baghino, g. mallica, and l. ledda. 2020. effects of physical, mechanical and hormonal treatments of seed-tubers on bud dormancy and plant productivity. j. agron. 10, 33. 1-19. doi: 10.3390/agronomy10010033 devaux, a., p. kromann, and o. ortiz. 2014. potatoes for sustainable global food security. potato res. 57. 185-199. doi: 10.1007/ s11540-014-9265-1 dobson, a.j. and a. barnett. 2008. texts in statistical science: an introduction to generalized linear models. crc press, boca raton, usa. eshel, d. 2015. bridging dormancy release and apical dominance in potato tuber. pp. 187-196. in: anderson, j.v. (ed.). advances in plant dormancy. springer international publishing. switzerland. doi: 10.1007/978-3-319-14451-1_11 guzmán, v. 1963. activity of gibberellin levels for breaking dormancy of solanum tuberosum l. fla. state hort. soc. proc. 76(1), 199-204. hartmann, a., m. senning, p. hedden, u. sonnewald, and s. sonnewald. 2011. reactivation of meristem activity and sprout growth in potato tubers require both cytokinin and gibberellin. plant physiol. 155(1), 776-796. doi: 10.1104/pp.110.168252 henis, y. 1987. survival and dormancy of microorganisms. john wiley & sons, new york, usa. doi: 10.1002/jobm.3620290705 herman, d.j., l.o. knowles, and n.r. knowles. 2016. differential sensitivity of genetically related potato cultivars to treatments designed to alter apical dominance, tuber set and size distribution.  am. j. potato r. 93(4), 331-349. doi: 10.1007/ s12230-016-9507-7 huamán, z. and d.m. spooner. 2002. reclassification of landrace populations of cultivated potatoes (solanum sect. petota). amer. j. bot. 89(1), 947-965. doi: 10.3732/ajb.89.6.947 jansky, s. and a. hamernik. 2015. rapid cycling of potato tuber generations by overcoming dormancy. am. j. potato res. 92(1), 148-152. doi: 10.1007/s12230-014-9415-7 knowles, n.r. and l.o. knowles. 2006. manipulating stem number, tuber set, and yield relationships for northernand southern grown potato seed lots. crop sci. 46(1), 284-296. doi: 10.2135/ cropsci2005.05-0078 krijthe, n. 1962. observations on the sprouting of seed potatoes. eur. pot. j. 5(1), 316-333. doi: 10.1007/bf02365862 lang, g.a., j.d. early, g.c. martin, and r.l. darnell. 1987. endo-, para-, and ecodormancy: physiological terminology and classification for dormancy research. hortscience 22(1), 371-377. 189lizarazo-peña, fornaguera-espinoza, ñústez-lópez, cruz-gutiérrez, and moreno-fonseca: effect of gibberellic acid-3 and 6-benzylaminopurine on dormancy and sprouting of potato (solanum tuberosum l.) tubers cv. diacol capiro mani, f., t. bettaieb, n. doudech, and c. hannachi. 2014. physiological mechanism for potato dormancy release and sprouting: a review. afr. crop sci. j. 22(2), 155-174. mikitzel, l.j. 1993. inf luencing seed tuber yield of ranger russet and shepody potatoes with gibberellic acid. am. potato j. 70(1), 667-676. doi: 10.1007/bf02849155 mohammadi, m., s. kashani, a. vazan, and f. hasani. 2014. evaluation of potato mini-tubers dormancy breaking affected by various chemicals, genotype and mini-tuber size. int. j. biosci. 4(6), 100-108. doi:10.12692/ijb/4.6.100-108 mustefa, g., w. mohammed, n. dechassa, and d. gelmesa. 2017. effects of different dormancy-breaking and storage methods on seed tuber sprouting and subsequent yield of two potato (solanum tuberosum l.) varieties. open agric. 2(1), 220-229. doi: 10.1515/opag-2017-0023 nambara, e. and a. marion-poll. 2005. abscisic acid biosynthesis and catabolism. annu. rev. plant biol. 56(1), 165-185. doi: 10.1146/annurev.arplant.56.032604.144046 navarre, r. and m.j. pavek. 2015. the potato: botany, production and uses, 1st ed. cab international, croydon, uk. doi: 10.1079/9781780642802.0000 ñústez, c. 2011. variedades colombianas de papa. universidad nacional de colombia, facultad de agronomia, bogota. rentzsch, s., d. podzimska, a. voegele, m. imbeck, k. müller, a. linkies, and g. leubner-metzger. 2012. doseand tissuespecific interaction of monoterpenes with the gibberellinmediated release of potato tuber bud dormancy, sprout growth and induction of α-amylases and β-amylases. planta 235, 137-151. doi: 10.1007/s00425-011-1501-1 rodríguez, l. and l.p. moreno. 2010. factores y mecanismos relacionados con la dormancia en tubérculos de papa. agron. colomb. 28(2), 189-197. salimi, k.h., r.t. afshari, m.b. hosseini, and p.c. struik. 2010. effects of gibberellic acid and carbon disulphide on sprouting of potato minitubers. sci. hort. 124(1), 14-18. doi: 10.1016/j. scienta.2009.12.026 sergeeva, l.l., m.m.j. claassens, d.c.l. jamar, l.h.w. van der plas, and d. vreugdenhil. 2012. starch-related enzymes during potato tuber dormancy and sprouting. russ. j. plant physiol. 59(4), 556-564. doi: 10.1134/s1021443712040115 sonnewald. s. and u. sonnewald. 2014. regulation of potato tuber sprouting. planta 239(1), 27-38. doi: 10.1007/s00425-013-1968-z struik, p.c. 2007. the canon of potato science: 40. physiological age of seed tubers. potato research 50(1), 375-377. doi: 10.1007/ s11540-008-9069-2 suttle, j.c. 2001. dormancy-related changes in cytokinin efficacy and metabolism in potato tubers during postharvest storage. plant growth regul. 25(1), 199-206 doi: 10.1023/a:1014448727719 suttle, j.c. 2004. physiological regulation of potato tuber dormancy. am. j. potato res. 81(4), 253-262. doi: 10.1007/bf02871767 suttle, j.c. 2007. dormancy and sprouting. pp. 287-309. in: vreugdenhil, d., j. bradshaw, c. gebhardt, f. govers, m.a. taylor, d.k. mackerron, and h.a. ross (eds.). potato biology and biotechnology: advances and perspectives. elsevier, amsterdam. doi: 10.1016/b978-044451018-1/50056-7 suttle, j.c. 2008. effects of synthetic phenylurea and nitroguanidine cytokinins on dormancy break and sprout growth in russet burbank minitubers. amer. j. potato res. 85(1), 121-128. doi: 10.1007/s12230-008-9002-x teper-bamnolker, p., y. buskila, y. lopesco, s. ben-dor, i. saad, and v. holdengreber. 2012. release of apical dominance in potato tuber is accompanied by programmed cell death in the apical bud meristem. plant physiol. 158(20), 53-67. doi: 10.1104/pp.112.194076 turnbull, c.g.n. and d.e. hanke. 1985. the control of bud dormancy in potato tubers. evidence for the primary role of cytokinins and seasonal pattern of changing sensitivity to cytokinin. planta 165(1), 359-365. doi: 10.1007/bf00392233 viola, r., j. pelloux, v. ploeg, t. gillespie, n. marquis, a.g. roberts, and r.d. hancock. 2007. symplastic connection is required for bud outgrowth following dormancy in potato (solanum tuberosum l.) tubers. plant cell environ. 30(1), 973-983. doi: 10.1111/j.1365-3040.2007.01692.x virtanen, e., h. häggman, y. degefu, a.l. välimaa, and m. seppänen. 2013. effects of production history and gibberellic acid on seed potatoes. j. agr. sci. 12(5), 145. doi: 10.5539/jas. v5n12p145 wróbel, s., j. kęsy, and k. treder. 2017. effect of growth regulators and ethanol on termination of dormancy in potato tubers. am. j. potato res. 94(5), 544-555. doi: 10.1007/s12230-017-9592-2 <i>boron-zinc interaction in the absorption of micronutrients by cotton</i> received for publication: 22 july, 2017. accepted for publication: 16 february, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.66539 1 doutorado em agronomia (produção vegetal), universidade federal da grande dourados (brasil) 2 doutorando em ciências. centro de energia nuclear na agricultura – cena/usp, programa de pós-graduação em ciências, piracicaba, sp (brasil). 3 doutorado em ciencia do solo. universidade estadual do mato grosso do sul (uems) aquidauana ms. * corresponding author: ericabb25@hotmail.com agronomía colombiana 36(1), 51-57, 2018 boron-zinc interaction in the absorption of micronutrients by cotton interacción boro-zinc en la absorción de micronutrientes por el cultivo del algodón érica de oliveira araújo1*, elcio ferreira dos santos2, and marcos antonio camacho3 abstract resumen b-zn interaction modifies the nutritional dynamics of copper (cu), iron (fe) and manganese (mn) in cotton. the main objective of this research was to evaluate the effect of b and zn concentrations on the absorption of cu, fe and mn in cotton plants grown in a nutrient solution. a completely randomized experimental design with three replicates was performed, in a 4×5 factorial scheme, corresponding to four concentrations of b (0, 20, 40 and 80 µm l-1) and five concentrations of zn (0, 1, 2, 4 and 8 µm l-1). at 115 days after emergence, the plants were collected, divided into roots, shoots and fruits, and chemically analyzed. the results allowed to conclude that the cu content and total cu in the fruit, total cu in the roots, cu efficiency, fe content in the roots, fe absorption efficiency, mn content in the fruit, and mn absorption efficiency of cotton are inf luenced by the concentrations of b in the solution. the interaction between b and zn affected the total fe in the roots, fe content and total fe content in the fruit, fe transport efficiency, total mn in the shoots and mn transport efficiency. in addition, zn acts differently according to the supply of b and vice versa. la interacción boro-zinc (b-zn) modifica la dinámica nutricional del cobre (cu), hierro (fe) y manganeso (mn) en el cultivo del algodón. el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de concentraciones de b y zn sobre la absorción de cu, fe y mn por plantas de algodón creciendo en solución nutritiva. se utilizó un diseño completamente al azar con tres repeticiones en un esquema factorial 4×5, siendo cuatro las concentraciones de b (0, 20, 40 y 80 µm l-1) y cinco las concentraciones de zn (0, 1, 2, 4 y 8 µm l-1). a los 115 días después de emergencia las plantas fueron recolectadas, divididas en raíz, parte aérea y frutos, y sometidas a análisis químicos. los resultados permitieron concluir que el contenido y el total de cu en el fruto, el contenido de cu en la raíz, la eficiencia de utilización de cu, el total de fe en la raíz, la eficiencia de absorción de fe, el total de mn en el fruto y la eficiencia de absorción de mn son inf luenciadas por las concentraciones de b en la solución. la interacción b-zn afectó el contenido de fe en la raíz, el contenido y el total de fe en el fruto, eficiencia de transporte de fe, el total de mn en la parte aérea y la eficiencia del transporte de mn, adicionalmente zn actúa de manera diferente de acuerdo al suministro de b y viceversa. key words: gossypium hirsutum l., copper, iron, manganese, nutritional efficiency. palabras clave: gossypium hirsutum l., cobre, hierro, manganeso, eficiencia nutricional. al., 2012; araújo et al., 2013). b is directly related to the metabolism of the ribonucleic acid (rna), different functions of the plasmatic membrane and constitutes the structure of the cell wall and pectic substances associated with it, especially the middle lamella (wimmer and eichert, 2013). zn is required in many active sites of different proteins, such as carbonic anhydrase and superoxide dismutase. the deficiency of this nutrient reduces the photosynthetic rate through the modification of the activity of enzymes involved in the process of carbon fixation (broadley et al., 2007; assunção et al., 2013). b-zn interaction inf luences different metabolic processes of the plant, interfering with the mineral composition through the stimulation or inhibition of the absorption introduction cotton farming is one of the main activities of the brazilian agribusiness. the increasing use of more productive varieties worldwide, with a higher nutrient demand, requires a better knowledge on the nutritional relationships in cotton (rochester and constable, 2015). in this context, a better knowledge of the nutritional dynamics is important for the establishment of an efficient fertilization program. gossypium hirsutum l. – species of greatest use for cotton production in brazil – is responsive to the application of micronutrients, especially in low natural fertility areas. among the micronutrients, boron (b) and zinc (zn) are the most limiting elements to achieve better yields (araújo et http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.66539 52 agron. colomb. 36(1) 2018 of other nutrients (baxter, 2009). these relationships are highly variable and may occur inside the cells or in the rhizosphere (morgan and connolly, 2013). the b-zn interactions in cotton are correlated (araújo et al., 2012) and the reduction in b absorption as a function of zn is common. besides cotton (araújo et al., 2012), this result has already been observed for lemon (rajaie et al., 2009), olive tree (jasrotia et al., 2014) and wheat (nasim et al., 2015). thus, the effect of the b-zn interaction on the absorption of these nutrients is evident. however, there is still limited information on the effect of b-zn interaction in the absorption dynamics of other micronutrients, such as cu, fe and mn. many nutritional relationships have been observed between micronutrients (baxter, 2009; milner et al., 2013; aibara and miwa, 2014). these nutritional interactions have been cataloged as complex, with initial modification at a molecular level, resulting in a variation of the absorption and mineral composition of the plants. thus, the observed nutritional interaction depends on the availability of nutrients and on the analyzed plant species (araújo et al., 2012; araújo et al., 2013). therefore, the need for studies that address the classic nutritional interaction between b and zn, evaluating the absorption of cu, fe and mn is evident. understanding the micronutrient interaction would enhance the use of fertilizers, reducing production costs. the hypothesis of this study is that the combinations of b and zn in nutrient solution modify the total content and the efficiency of absorption, use and transport of cu, fe and mn in cotton. given the above, the main objective of this research was to evaluate the effect of b and zn concentrations on the absorption of cu, fe and mn in cotton cultivated in nutrient solution. materials and methods the experiment was conducted in an agricultural greenhouse of the plant production sector of the state university of mato grosso do sul (uems), in aquidauana-ms, at the geographic coordinates 20º28’ s and 55º48’ w with an altitude of 174 m a.s.l. the experimental design was completely randomized with three replicates, in a 4×5 factorial scheme, corresponding to four concentrations of b (0, 20, 40 and 80 µm l-1), applied in the form of boric acid, and five concentrations of zn (0, 1, 2, 4 and 8 µm l-1), applied in the form of zinc sulfate. the experimental units consisted of plastic pots with 3 l capacity, filled with washed and sterilized quartz sand. cotton seeds, cv. fibermax 910, were placed to germinate on trays with moistened sand. five days after emergence, when cotyledon leaves developed, three seedlings were transplanted to each experimental unit, where they received a complete and diluted (1/5) nutrient solution (epstein and bloom, 2006). at 28 days after emergence, thinning was performed leaving only one plant in each experimental unit. the nutrient solution application started according to each treatment, irrigating three times a day with deionized water. in the treatment solutions lacking a specific nutrient, the concentrations were identical to those of the complete solution, except for the absent nutrient. the nutrient solution showed the following composition: 6.0 ml of 1 mol l-1 kno3; 4.0 ml of 1 mol l-1 ca(no3)4·h2o; 2.0 ml of 1 mol l-1 nh4h2po4; 1.0 ml of 1 mol l-1 mgso4·7h2o; 1.0 ml of 0.2 mol l-1 fe-edta; 1.0 ml of 0.05 mol l-1 kcl; 1.0 ml of 0.02 mol l-1 h3bo3; 1.0 ml of 0.002 mol l-1 mnso4·h2o; 1.0 ml of 0.002 mol l-1 znso4·7h2o; 1.0 ml of 0.0005 mol l-1 cuso4·5h2o; 1.0 ml of 0.0005 mol l-1 h2moo4 (85% moo3). at 115 days after emergence, the plants were collected and divided into roots, shoots (stem and leaves) and fruits (boll). all the collected plant material was rinsed in a detergent solution at 3 ml l-1, running water, 0.1 mol l-1 hcl solution and deionized water, respectively. the samples were placed in paper bags and then dried in a forced-air oven at 65ºc for 72 h. after drying, the plant material was ground in a wiley-type mill (thomas scientific, usa). the samples were subjected to nitric-perchloric digestion for the determination of cu, fe and mn contents in the different plant parts (malavolta et al., 1997). the determination of cu, fe and mn was used to calculate the absorption efficiency (mg g-1) = [total content of nutrient in the plant (mg)/root dry matter (g)] (swiader et al., 1994); transport efficiency (%) = [(content of nutrient in the shoots (mg)/total content of nutrient in the plant (mg)) x 100] (li et al., 1991); and use efficiency (g2 mg) = [(total dry matter produced (g))2/total content of nutrients in the plant (mg)] (siddiqi and glass, 1981). the results were statistically assessed with an analysis of response surface, using the statistical package sas and adopting a 0.05 significance level. initially, an analysis of variance was performed and, according to the significance of the f test, the study of polynomial regression was conducted (for cases with significant interaction), through the rsreg procedure. 53de oliveira araújo, ferreira dos santos, and camacho: boron-zinc interaction in the absorption of micronutrients by cotton results and discussion the interaction between the b and zn treatments inf luenced the fe content in the boll, total fe in the roots and in the boll, total mn in the shoots and transport efficiency of fe and mn (tab. 1). there was a significant response (p<0.05) of b concentrations for cu content in the boll, total cu in the roots and in the boll, fe content and total fe in the roots, mn content in the boll, cu use efficiency and the efficiencies of absorption of fe and mn (tab. 1). zn doses in the solution did not affect individually any of the studied variables. various studies indicate antagonistic relationship between zn and cationic micronutrients, such as cu, fe and mn. this interaction occurs due to the competition of the cations for the absorption sites (broadley et al., 2007; baxter, 2009; assunção et al., 2013). this study did not find any antagonistic relationship between zn and other cationic micronutrients (fe, mn and cu), disagreeing with the results reported by rajaie et al. (2009), aref (2011) and lima neto and natale (2014) in other plant species. hence, only b doses and the combined doses of b and zn inf luenced the absorption of cu, fe and mn in cotton (tab. 1). cu content and total cu in the cotton fruit were inf luenced by the b concentrations in the solution. the increase in b concentrations in the solution until 40 µm l-1 promoted a reduction in the cu content and total cu in cotton bolls (figs. 1a, 1b). b doses higher than 40 µm l-1 increased cu content and total cu in the bolls. aref (2011) observed an increment in the concentration of cu in maize leaves with the increase in b concentrations in the planting substrate. ahmed et al. (2011) observed a positive effect of b doses on cu content and total cu in different parts of cotton plants. however, the total cu in cotton roots linearly decreases with the increment in b concentrations in the solution (fig. 1c), agreeing with the results found by esringü et al. (2002) who observed a rgjeduction of cu concentration in strawberry roots with the increase in the supply of b reporting an antagonistic relationship between the nutrients. cu use efficiency for the production of dry matter was positively inf luenced by the supply of b in the solution, so that the increase in b concentrations promoted linear increment in the cu use efficiency of cotton plants (fig. 1d). b is related to various biochemical processes in the plants; thus, its concentrations in the cultivation substrate may directly or indirectly affect the use of cu by the plant (malavolta, 2006; wimmer and eichert, 2013). table 1. summary of the analysis of variance: coefficient of variation and p-value for the effect of b, zn and the b-zn interaction for content, total and efficiency of absorption, transport and use of cu, fe and mn. parameters cv (%) p-values b zn b x zn copper (cu) cu content in the shoots (g kg-1) 67.29 0.846 0.065 0.532 cu content in the roots (g kg-1) 37.53 0.110 0.216 0.184 cu content in the boll (g kg-1) 26.09 0.000* 0.468 0.119 total cu in the shoots (mg) 66.09 0.805 0.065 0.488 total cu in the roots (mg) 44.49 0.028* 0.476 0.053 total cu in the boll (mg) 32.30 0.000* 0.555 0.129 absorption efficiency of cu (mg g-1) 33.21 0.197 0.105 0.387 transport efficiency of cu (%) 42.92 0.560 0.159 0.173 use efficiency of cu (mg g-1) 32.17 0.013* 0.339 0.205 iron (fe) fe content in the shoots (g kg-1) 28.92 0.209 0.364 0.173 fe content in the roots (g kg-1) 32.57 0.003* 0.878 0.121 fe content in the boll (g kg-1) 32.66 0.000* 0.078 0.000* total fe in the shoots (mg) 31.16 0.220 0.531 0.207 total fe in the roots (mg) 32.06 0.000* 0.646 0.005* total fe in the boll (mg) 41.74 0.000* 0.346 0.000* absorption efficiency of fe (mg g-1) 27.72 0.005* 0.800 0.253 transport efficiency of fe (%) 37.44 0.000* 0.830 0.009* use efficiency of fe (mg g-1) 31.32 0.054 0.578 0.186 manganese (mn) mn content in the shoots (g kg-1) 14.73 0.060 0.103 0.053 mn content in the roots (g kg-1) 28.83 0.057 0.491 0.469 mn content in the boll (g kg-1) 19.53 0.000* 0.653 0.218 total mn in the shoots (mg) 18.69 0.000* 0.264 0.003* total mn in the roots (mg) 36.62 0.059 0.867 0.055 total mn in the boll (mg) 24.89 0.063 0.089 0.456 absorption efficiency of mn (mg g-1) 17.72 0.000* 0.131 0.592 transport efficiency of mn (%) 21.8 0.104 0.777 0.035* use efficiency of mn (mg g-1) 19.6 0.051 0.116 0.506 b: boron; zn: zinc; cv: coefficient of variation. *significant by f test at p≤0.05. b concentrations in the solution promoted a significant increment in fe content and total fe in cotton roots (figs. 2a, 2b). similar results were obtained by esringü et al. (2012) in strawberry, in which the fe content in the roots increased with the concentration of 10 µm l-1 of b, decreasing at the concentration of 20 µm l-1 of b. these results suggest that b has certain affinity for fe and that there may be a synergetic relationship between the nutrients. rajaie et al. (2009) also observed significant increase in the concentration of fe with the increment in b levels in citrus aurantifolia. 54 agron. colomb. 36(1) 2018 fe content and total fe in the cotton fruit were significantly affected by the interaction between b and zn in the solution. the increase in b concentrations in the solution promoted the reduction in fe contents and total fe in the fruit with the increment in zn concentrations (figs. 2c, 2d). ahmed et al. (2011) reported that the fe content, in different parts of the cotton crop, significantly increased with the increment in the applied levels of b. the increase in fe concentration in the fruit with the increasing levels of b has also been reported in guava (salvador et al., 2003) and in citrus aurantifolia (rajaie et al., 2009), disagreeing with the results obtained in the present study. there is a lack of available information about the inf luence of b on the absorption of other micronutrients, and the results vary according to the analyzed plant species. fe absorption efficiency positively responded to the b supply in the solution, so that the increase in b concentrations promoted increment in the fe absorption efficiency of cotton (fig. 3e). fe transport efficiency was affected by the interaction between b and zn in the solution, demonstrating an antagonistic relationship between b and zn at the highest concentrations of b, and a synergetic relationship at the highest concentrations of zn (fig. 3f). it is possible to observe an increment of 25% in the transport of fe by the roots with the increase in zn concentrations at 0 µm l-1 of b. the mn content in the fruit decreased with the increment in b concentrations, until 40 µm l-1 of b, with an increase at the highest concentrations of the nutrient (80 µm l-1), the same behavior observed for cu content and total cu in the cotton fruit (fig. 3a). aref (2011), working with maize plants, observed that the mn content was affected by b fertilization, with a reduction in leaf mn content under these conditions. on the other hand, esringü et al. (2012) observed an increment in leaf mn content with the increase in b concentrations, until 10 µm l-1, with reduction at the highest b concentration (30 µm l-1). in contrast, the data of the present study indicate that mn positively responded to b only at the highest concentration of the nutrient. figure 1. content of cu in the boll (a), total cu in the boll (b), content of cu in the roots (c) and cu absorption efficiency (d) of cotton in response to different b concentrations in the nutrient solution. y=0.0012x2 0.0975x + 6.0805 r2 = 0.96 y=0.0135x2 0.0944x + 60.768 r2 = 0.99 y=-3.4018x + 685.25 r2 = 0.95 y=0.0074x + 1.106 r2 = 0.99 b (µm l-1) dc b (µm l-1) to ta l c u in th e bo ll (m g) b (µm l-1) to ta l c u in th e ro ot s (m g) 400 650 700 600 550 500 450 0 20 40 60 80 b (µm l-1) c u co nt en t i n th e bo ll (m g g1 ) ba 3.0 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 6.5 7.0 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 35 30 65 60 55 50 45 40 70 75 to ta l c u in th e ro ot s (m g) 1.0 1.7 1.8 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 55de oliveira araújo, ferreira dos santos, and camacho: boron-zinc interaction in the absorption of micronutrients by cotton y=0.0494x2 5.1388x + 327.04 r2 = 0.47 ŷ=3452.3927 + 66.0153b + 304.7927zn 4.5169b*zn r2: 0.07 p<.0001 ŷ=422.922 3.1126b 0.2623zn + 0.00063b*zn r2: 0.82 p<.0001 ŷ=3802.2387 30.3201b + 2.7300zn + 0.001135b*zn r2: 0.73 p<.0001 y=1.3307x + 432.01 r2 = 0.35 ŷ=26.0591 0.08348b 0.0468zn + 0.00015b*zn r2: 0.25 p<.0001 b (µm l -1) dc b (µm l -1) to ta l f e in th e ro ot s (m g) b (µm l -1) c on te nt f e in th e bo ll (m g g1 ) 100 350 400 450 300 250 200 150 0 20 40 60 80 b (µm l-1) fe c on te nt in th e ro ot s (m g g1 ) ba 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 7000 6000 5000 4000 3000 8000 9000 to ta l f e in th e bo ll (m g) 400 600 550 500 450 350 300 250 200 b (µm l -1) fe b (µm l-1) a bs or pt io n ef fic ie nc y of f e (m g g1 ) 0 20 40 60 80 tr an sp or t e ff ic ie nc y of f e (% ) 400 600 550 500 450 350 300 zn (µ m l -1 ) 6 2 0 zn (µ m l -1 ) 0 4 zn (µ m l -1 ) 0 40 20 40 60 80 500 3000 3500 4000 2500 2000 1500 1000 0 2 6 0 20 40 60 80 15 25 27 29 23 21 19 17 zn (µ m l -1 ) figure 2. content of fe in the roots (a), total fe in the roots (b), content of fe in the boll (c), total fe in the boll (d) and efficiency of absorption (e) and transport (f) of fe of cotton in response to different b and zn concentrations in the nutrient solution. the total mn in the shoots and mn transport efficiency were negatively inf luenced by the increase in b concentration at 0 µm l-1 of zn and positively inf luenced at 8 µm l-1 of zn (figs. 3b, 3d). it is possible to observe an increment of 49% in the transport of mn by the roots with the increase in zn concentrations at 0 µm l-1 of b. this reduction in mn content and total mn in cotton roots and shoots in response to the increase in b concentrations may be due to the effect of dilution or the antagonistic relationship between b and mn. the source of b can inf luence, as a regulator or inhibitor, the accumulation and use of other nutrients (aref, 2011). mn absorption efficiency linearly increased with 56 agron. colomb. 36(1) 2018 the increment in b concentrations (fig. 3c). b is involved in physiological processes that control the absorption and transport of cu, fe, mn and zn (malavolta, 2006; wimmer and eichert, 2013). dursun et al. (2010) also observed increase in cu, fe and mn contents in leaves of tomato and pepper as a function of b doses. conclusions cu content and total cu in the fruit, total cu in the roots, cu use efficiency, fe content in the roots, fe absorption efficiency, mn content in the fruit and mn absorption efficiency of cotton are inf luenced by the concentrations of b in the solution. the b-zn interaction affected total fe in the roots, fe content and total fe in the fruit, fe transport efficiency, total mn in the shoots and mn transport efficiency; in addition, zn acts differently according to the b supply and vice versa. literature cited ahmed, n., m. abid, f. ahmad, m.a. ullah, q. javaid, and m.a. ali. 2011. impact of boron fertilization on dry matter production and mineral constitution of irrigated cotton. pakistan j. bot. 43(6), 2903-2910. aibara, i. and k. miwa. 2014. strategies for optimization of mineral nutrient transport in plants: multilevel regulation of nutrientdependent dynamics of root architecture and transporter activity. plant cell physiol. 55, 2027-2036. doi: 10.1093/pcp/ pcu156 araújo, e.o., e.f. santos, and m.a. camacho. 2012. interação boro e zinco no crescimento, desenvolvimento e nutrição do algodoeiro. rev. bras. cienc. agrar. 7(sup.), 720-727. araújo, e.o., e.f. santos, and m.a. camacho. 2013. absorption of calcium and magnesium by cotton plant grown under different concentrations of boron and zinc. agrária 8, 383-389. aref, f. 2011. inf luence of zinc and boron nutrition on copper, manganese and iron concentrations in maize leaf. aust. j. basic appl. sci. 5(7), 52-62. assunção, a.g.l., d.p. persson, s. husted, j.k. schjørring, r.d. alexander, and m.g.m. aarts. 2013. model of how plants figure 3. content of mn in the boll (a), total mn in the shoots (b) and efficiency of absorption (c) and transport (d) of mn of cotton in response to different b and zn concentrations in the nutrient solution. y=0.0069x2 + 0.2395x + 33.58 r2 = 0.66 y=0.0062x2 0.4753x + 40.256 r2 = 0.98 ŷ=3452.3927 + 66.0153b + 304.7927zn 4.5169b*zn r2: 0.07 p<.0001 ŷ=3802.2387 30.3201b + 2.7300zn + 0.001135b*zn r2: 0.73 p<.0001 b (µm l -1) dc b (µm l -1) to ta l m n in th e sh oo ts ( m g) 0 20 40 60 80 b (µm l-1) a bs or pt io n ef fic ie nc y of m n (m g g1 ) 370 450 430 410 390 350 330 310 290 270 250 0 20 40 60 80 b (µm l-1) m n co nt en t i n th e bo ll (m g g1 ) ba 0 20 40 60 80 1500 1000 500 0 2000 2500 tr an sp or t e ff ic ie nc y of m n (% ) 30 50 45 40 35 25 zn (µ m l -1 )4 0 zn (µ m l -1 ) 0 40 20 40 60 80 10 35 45 40 50 30 25 20 15 http://dx.doi.org/10.1093/pcp/pcu156 http://dx.doi.org/10.1093/pcp/pcu156 57de oliveira araújo, ferreira dos santos, and camacho: boron-zinc interaction in the absorption of micronutrients by cotton sense zinc deficiency. metallomics 5, 1110-1116. doi: 10.1039/ c3mt00070b baxter, i. 2009. ionomics: studying the social network of mineral nutrients. curr. opin. plant biol. 12, 381-386. doi: 10.1016/j. pbi.2009.05.002 broadley, m.r., p.j. white, j.p. hammond, i. zelko, and a. lux, a. 2007. zinc in plants. new phy tol. 173, 677-702. doi: 10.1111/j.1469-8137.2007.01996.x dursun, a., m. turan, m. ekinci, a. gunes, n. ataoglu, a. esringu, and e. yildirim. 2010. effects of boron fertilizer on tomato, pepper and cucumber yields and chemical composition. commun. soil sci. plant anal. 41(1), 1576-1593. doi: 10.1080/00103624.2010.485238 eptein, e. and a.j. bloom. 2006. mineral nutrition of plants: principles and perspectives. editora planta, londrina, brazil. esringu, a., m. turan, a. gunes, a. esitken, and p. sambo. 2011. boron application improves on yield and chemical composition of strawberry. acta agric scand. b. 8, 1651-1913. doi: 10.1080/09064711003776867 jasrotia, a., p. bakshi, v.k. wali, b. bhushan, and d.j. bhat. 2014. inf luence of girdling and zinc and boron application on growth, quality and leaf nutrient status of olive cv. frontio. afr. j. agr. res. 9, 1354-1361. li, b., s.e. mckeand, and h.l. allen. 1991. genetic variation in nitrogen use efficiency of loblolly pine seedlings. forest sci. 37(2), 613-626. lima neto, a.j. de and w. natale. 2014. content, accumulation and nutritional efficiency of nutrients on rootstocks of caramboleira in composted substrate with zinc. agrária 9, 236-243. malavolta, e. 2006. manual of mineral nutrition of plants. agronômica ceres, são paulo, brazil. malavolta, e., c.g. vitti, and s.a. oliveira. 1997. assessment of nutritional status of plants: principles and applications. brazilian association for research of phosphate and potash, piracicaba, brazil. milner, m.j., j. seamon, e. craft, and l.v. kochian. 2013. transport properties of members of the zip family in plants and their role in zn and mn homeostasis. j. exp. bot. 64, 369-381. doi: 10.1093/jxb/ers315 morgan, j.b. and e.l. connolly. 2013. plant-soil interactions: nutrient uptake. nat. ed. knowl. 4(8), 2. nasim, m., z. rengel, t. aziz, b.d. regmi, and m. saqib. 2015. boron toxicity alleviation by zinc application in two barley cultivars differing in tolerance boron toxicity. pak. j. agri. sci. 52, 151-158. rajaie, m., a.k. ejraie, h.r. owliaie, and i. tavakoli. 2009. effect of zinc and boron interaction on growth and mineral composition of lemon seedlings in a calcareous soil. int. j. plant prod. 3(1), 39-50. rochester, i.j. and g.a. constable. 2015. improvements in nutrient uptake and nutrient use-efficiency in cotton cultivars released between 1973 and 2006. field crops res. 173, 14-21. doi: 10.1016/j.fcr.2015.01.001 salvador, j.o., a. moreira, e. malavolta, and c.p. cabral. 2003. inf luência do boro e do manganês no crescimento e na composição mineral de mudas de goiabeira. ciênc. agrotec. 27(2), 325-331. siddiqi, m.y. and a.d.m. glass. 1981. utilisation index: a modified approach to the estimation and comparison of nutrient utilization efficiency in plants. j. plant nutr. 4, 289-302. swiader, j.m., y. chyan, and f.g. freiji. 1994. genotypic differences in nitrate uptake and utilization efficiency in pumpkin hybrids. j. plant nutr. 17(10), 1687-1699. wimmer, m.a. and t. eichert. 2013. review: mechanisms for boron deficiency-mediated changes in plant water relations. plant sci. 203, 25-32. doi: 10.1016/j.plantsci.2012.12.012 http://dx.doi.org/10.1039/c3mt00070b http://dx.doi.org/10.1039/c3mt00070b http://dx.doi.org/10.1016/j.pbi.2009.05.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.pbi.2009.05.002 http://dx.doi.org/10.1111/j.1469-8137.2007.01996.x http://dx.doi.org/10.1080/00103624.2010.485238 http://dx.doi.org/10.1080/09064711003776867 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/ers315 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2015.01.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2012.12.012 pre-harvest factors that influence the quality of passion fruit: a review received for publication: 17 april, 2018. accepted for publication: 20 december, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.71751 1 scientific consultant; emeritus researcher of colciencias, bogotá (colombia). 2 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 3 faculty of life sciences, humboldt-universität zu berlin, berlin (germany). * corresponding author: gerfischer@gmail.com agronomía colombiana 36(3), 217-226, 2018 pre-harvest factors that influence the quality of passion fruit: a review factores precosecha que influyen en la calidad de las frutas pasifloráceas. revisión gerhard fischer1*, luz m. melgarejo2, and joseph cutler3 abstract resumen colombia is the country with the greatest genetic diversity in passion fruit species, some of which are cultivated on an area of approximately 13,673 ha. each variety must be planted at a suitable altitude under optimal conditions to obtain the best quality. regarding plant nutrition, potassium has the greatest inf luence due to the effect of its application on the yield increase, ascorbic acid content and lifecycle to harvest. adequate water increases the percentage of the marketable quality and amount of fruit juice, and the use of rootstocks does not significantly change the fruit quality. ensuring a pollination of the f lowers in cultivation is decisive for the fruit formation and its juice content. the species differ greatly in their quality, as purple passion fruit (passif lora edulis f. edulis) is a fruit that develops the highest content of ascorbic acid, while sweet calabash (p. maliformis) forms the maximum amount of phenols and total antioxidant activity. the maturation and ripening of passion fruit is determined by the skin coloration, during which the brix grades and the maturity index increase and the titratable acidity diminishes. fruits harvested early in physiological maturity and with unripe peel color can be treated with ethylene in post-harvest, matching fruits that ripened in the plant. more research is needed in the improvement of the quality of the passif loraceae. giant granadilla (p. cuadrangularis) and sweet calabash have been studied less than banana passion fruit (p. tripartita var. mollissima), purple passion fruit, yellow passion fruit and sweet granadilla (p. ligularis). the last three species are the most exported fruits in the country. colombia es el país de mayor diversidad genética en especies de pasif loras, algunas de las cuales se cultivan abarcando aproximadamente 13,673 ha. cada variedad debe ser sembrada en sitio y piso térmico apto para desarrollar su calidad óptima, igualmente debe ser cultivada con las mejores prácticas para aprovechar su potencial. en la nutrición, es el potasio el que muestra mayor inf luencia ya que aumenta el rendimiento y el contenido de ácido ascórbico y acorta el tiempo para cosechar. suministro suficiente de agua aumenta el porcentaje de calidad de fruto mercadeable, así como el jugo del fruto, mientras que el uso de patrones no inf luye significativamente en la calidad de los frutos. garantizar una polinización de las f lores en cultivo es decisivo para la formación del fruto y el jugo. las especies difieren mucho en su calidad, siendo la gulupa (passif lora edulis f. edulis) la que desarrolla un contenido más alto en ácido ascórbico, mientras la cholupa (p. maliformis) se destaca por el máximo en fenoles y actividad antioxidante total. la maduración de los frutos de las pasif loráceas está bien determinada por la coloración de la cáscara, durante la cual los grados brix y el índice de madurez aumentan, y la acidez titulable disminuye. los frutos cosechados tempranamente en madurez fisiológica y con cáscara de poca coloración pueden ser tratados con etileno en poscosecha igualando a los frutos madurados en planta. más investigación es necesaria para el mejoramiento de la calidad de las pasif loráceas, siendo la badea (p. cuadrangulares) y la cholupa las menos estudiadas, en comparación con la curuba (p. tripartita var. mollissima), la gulupa, el maracuyá y la granadilla (p. ligularis), de las cuales las últimas tres están dentro de las frutas más exportadas del país. key words: passif lora edulis f. f lavicarpa, p. edulis f. edulis, p. ligularis, p. tripartita var. mollissima, p. maliformis, p. cuadrangularis. palabras clave: passif lora edulis f. f lavicarpa, p. edulis f. edulis, p. ligularis, p. tripartita var. mollissima, p. maliformis, p. cuadrangularis. been statistically assessed, and according to agronet (2018) in 2016, a total of 195,942.2 t were produced on 13,673.45 ha. provinces of antioquia and huila produce 119,388.87 t of yellow passion fruit (7,192.30 ha); huila, cundinamarca and antioquia 42,950.51 t of sweet granadilla (3,793.55 ha); antioquia, tolima and cundinamarca 15,945.67 t of purple introduction colombia is a country with the highest diversity rates of passif loraceae species (ocampo et al., 2007), nine species are commercially cultivated to supply local and international markets (ligarreto, 2012). six of these species have http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.71751 218 agron. colomb. 36(3) 2018 passion fruit (1,001.55 ha); boyaca, norte de santander and tolima 13,741.8 t of banana passion fruit (1,319.1 ha); huila, santander and choco 2,352.55 t of giant granadilla (156.05 ha); and finally, huila produces 1,562.8 t of sweet calabash (211 ha). the most exported passif lora from colombia is purple passion fruit, which generated 25.8 million usd for the country in 2017 and is exported mainly to the netherlands, germany and the united kingdom (la nota económica, 2018). the physiological behavior, quality and perishability of the fruits depends on the characteristics of each fruit, environmental conditions and crop management, as well as postharvest care (herrera, 2012). the word “quality” comes from the latin “qualitas” which means attribute, property or basic nature of a product; however, nowadays it can be defined as the “level of excellence or superiority” (kader, 1986), in terms of appearance, taste, nutritional value and safety, among others (lópez, 2004). quality is a combination of the attributes, properties or characteristics that each product value confers in terms of its use (e.g. raw, cooked or processed) (kader, 2002). the set of all the qualitative factors indicates the rate of deterioration, and the lack of control of these factors leads to post-harvest losses on a larger scale (barmann et al., 2015). kader (2002) estimates, in general, that a third of all fruits is lost before reaching the consumer. due to the fact that during the post-harvest of fruits, less importance has been given to the investigation of the inf luence of some pre-harvest factors, such as climate and crop management on physiology, quality and longevity (barman et al., 2015), the objective of this review is to deal with these issues in the case of commercially cultivated passion fruits. development of the fruit quality during cultivation of the factors that inf luence the quality of the product in cultivation (pre-harvest), the most determining factors are the genetics of the variety, the environmental conditions, the further interaction between genotype and environment, and the crop management strategies (herrera, 2012). environmental factors and quality the environmental conditions of the site (climate and soil) are crucial for the process of crop quality formation, and are the basis for the development of commercial fruit growing in a country or region (fischer and miranda, 2012; fischer and orduz-rodríguez, 2012). the environment inf luences processes such as photosynthesis, transpiration, respiration, translocation of photoassimilates and the metabolism of the plant, which are decisive for the internal and external quality of the fruit and its longevity in postharvest (ladaniya, 2008). the effect of the physical, chemical and biotic environment on the physiological mechanisms of the plant is known as plant ecophysiology (larcher, 2003; lambers et al., 2008). different cultivated passion fruit species are found in brazil, colombia and, in general, in tropical america and central america (miranda, 2012). the ecophysiological demands and climatic conditions of the different types of passion fruit are diverse, as shown in table 1. in colombia, the altitude defines factors such as temperature. with an increase of 100 m the temperature decreases on average 0.6°c, while the uv radiation increases, and the atmospheric pressure and relative humidity decrease (fischer and orduz-rodríguez, 2012). as shown in table 1, different passif loraceae can be grown commercially between 0 and 3,000 m a.s.l. table 1. climatic factors of growth and production of passion fruits in colombia. climatic factor yellow passion fruit (p. edulis f. flavicarpa) purple passion fruit (p. edulis f. edulis) sweet granadilla (p. ligularis) banana passion fruit (p. tripartita var. mollissima sweet calabash (p. maliformis) giant granadilla (p. cuadrangularis) temperature (°c) 24-28 15-18 16-20 13-16 26-32 20-24 altitude (m a.s.l.) 0-1,300 1,700-2,200 2,000-2,500 1,800-3,000 600-1,000 0-1,000 precipitation (mm) 800-1,500 1,300-1,800 2,000-2,500 1,000-1,500 1,200-1,450 1,000-1,800 rel. humidity (%) 70 80-94 70-75 70-80 60-70 80 light/solar radiation <5 h/day direct sunshine 9-13 h light/day 7-8 h/day direct sunshine 8-11 h light/day authors cleves et al., 2012 ocampo and wyckhuis, 2012 miranda, 2012 campos and quintero, 2012; ángulo and fischer, 1999 ocampo et al., 2015 carrión and pontón, 2002 219fischer, melgarejo, and cutler: pre-harvest factors that influence the quality of passion fruit: a review due to the increase in uv light with elevation, juicy fruits, as in the case of passif loraceae, are more prone to sunburn (fischer et al., 2016) and, in addition, a high and prolonged solar radiation increases both the temperature of the irradiated cells that can cause the splitting of the epidermis and a subsequent entry of pathogens to these unprotected tissues (fischer, 2000). for this reason, the plants need leaves to cover fruits. however, it is important that part of the uv light reaches the fruits during ripening to stimulate the production of antioxidants that improve their nutritional value (fischer et al., 2016). at higher altitudes, due to the colder environment, production starts later and fruit development lasts longer than at lower sites, as mayorga (2017) found in banana passion fruit. outside their altitudinal range, crops can have a higher incidence of pests and diseases, and pollination processes are less effective (fischer et al., 2009; ocampo et al., 2015). in banana passion fruit at higher altitudes, the epidermis of the fruit is thicker and more resistant to anthracnose (campos and quintero, 2012). in sweet granadilla, at altitudes lower than 1,700 m a.s.l., fruit size is reduced producing 50% of second grade quality fruits (castro, 2001). after assessing passif loraceae fruits in a high altitudinal zone (2,498 m, average 14.9°c), mayorga (2017) found that in pasca (cundinamarca, colombia) the banana passion fruits had a higher weight, size, citric and ascorbic acid contents; in contrast, the total soluble solids content (tss) was lower in the high zone compared to fruits produced in lower areas (2,006 m a.s.l. and 17.9°c). it is possible that the organic acids in the higher area were not metabolized at the same rate due to the colder environment (tellez et al., 2007) and the higher tss at the lower elevation (2,006 m), leading to increase the transformation rate of starch in sugar by hydrolysis process. this was stated assuming that the tss is basically a sugar dilution (80.95%) that does not depend directly on leaf photosynthesis rather than on the climatic conditions (flórez et al., 2012), considering that in this research the photosynthetic rate increased proportionally to the elevation rate. for banana passion fruit located in foggy areas, the espalier and the conduction of the canopy were exposed with an angle of 45° and an orientation towards the east, increasing the capture of light by the leaves and the production of fruits. these features produce 90 fruits per m2 of canopy in low radiation sites and up to 100-150 fruits per m2 in those of high radiation with productions as high as 40 t ha-1 year-1, with 2.5 cycles annually for the cv. momix (o.c. quintero, personal communication, 2004). genetic material and quality the highest genetic diversity of the passion fruit is found in colombia, where ocampo et al. (2007) observed 167 species, from which 165 were native, followed by brazil with 127 and ecuador with 90. according to ligarreto (2012), in the national system of germplasm banks administered by corpoica (colombia), there are 170 accessions of passion fruits, with 52 molecularly characterized, including details about their biochemical and agro-industrial properties. the quality enhancement is the most important objective of genetic breeding, improving the f lavor and acidity of the fruit for the industrialized beverages manufacture, increasing the content of tss and the size of the fruit (ligarreto, 2012). in the case of yellow passion fruit, the same author mentions that oval shaped fruits are preferred because they contain up to 10% more juice than the round ones. ocampo et al. (2015) collected and characterized sweet granadilla fruits in 35 municipalities of 11 provinces of the andean region in colombia to establish the degree of genetic variability as an important input for genetic improvement. eleven physicochemical variables were characterized and seven elite accessions were identified through the quality parameters: fruit weight (>34 g), ºbrix (>14.4) and pulp + seed (>52%). regarding the inf luence of the genetic material on the quality and production of the passifloraceae, there are great differences between the species and the variety. in yellow passion fruit in brazil, the kinetics of chlorophyll f luorescence allowed an accurate evaluation of the functional states of the photosynthetic apparatus in the different cultivars, which indicated that ‘fb 300’, ‘brs sol do cerrado’ and ‘brs ouro vermelho’ are photosynthetically more efficient and have better fruit quality (gama et al., 2013). ramaiya et al. (2013) compared antioxidant contents (ascorbic acid, total phenols and total antioxidant activity) in four passion fruit species and found the highest content of ascorbic acid in purple passion fruit (0.32 g kg-1 fw) and the lowest in sweet calabash (0.15 g kg-1 fw). regarding the total phenols, the highest content was found in sweet calabash (277.00 mg gae/l fw) and the lowest in giant granadilla (272.96 mg gae/l fw), while the highest total antioxidant activity was found in sweet calabash (1,685.00 μmol trolox/l fw) and the lowest in purple passion fruit (547.70 μmol trolox/l fw); yellow passion fruit obtained intermediate values of these antioxidants (tab. 2). 220 agron. colomb. 36(3) 2018 in a compilation by casierra-posada and jarma-orozco (2016) on the nutritive values of different passion fruits vary depending on the species. for example, according to the reports of chan et al. (1972), the highest content of organic acids in yellow passion fruit are: citric acid (55.0 meq/100 g fruit juice), malic acid (10.5 meq), lactic acid (0.5 meq) and malonic acid (0.1 meq). in purple passion fruit, citric acid also presented the highest content, but only with 13.1 meq followed by lactic (7.4 meq), malonic (4.9 meq) and malic (3.8 meq) acids (tab. 2). moreover, the different commercial passion fruit species differ in the content of sugars in the fruit juice. ramaiya et al. (2013) analyzed the highest sucrose content in purple passion fruit (45.5 g kg-1 fw) and the lowest in sweet calabash (17.0 g), while the glucose content was the highest in giant granadilla (43.7 g) and the lowest in yellow passion fruit (14.1 g). likewise, the lowest level of monosaccharide fructose was found in yellow passion fruit (14.6 g), and the highest one was reported in giant granadilla (39.0 g) (tab. 2). some cultural practices and quality nutrition good crop management increases the potential of the variety. plant nutrition is one of the key factors for the development of the typical fruit quality (fischer and álvarez, 2008), and due to its effect on the growth it highly inf luences the production and quality of the fruit (aular et al., 2014). important practices can be lead to promote the development and quality of the fruit in purple passion fruit crop. for example, around 70 to 80 g of fertilizer 10-20-20 (npk) should be applied seven times between 200 and 295 d after sowing (jiménez et al., 2012). the absorption of nutrients increases at the beginning of the reproductive phase, for example in yellow passion fruit, the fertilizer demand increases at 250 to 280 d after transplanting, when the plants begin to grow exponentially. in this phenological stage, the absorption of nutrients such as nitrogen (n), potassium (k) and calcium (ca) and the micronutrients rises, especially manganese (mn) and iron (fe) (borges and lima, 2007). in addition, the same authors reported that temperatures below 18°c decrease passion fruit growth which, consequently, reduces nutrient absorption and fruit production. in order to understand the inf luence of n on yellow passion fruit, borges et al. (2006) applied two sources, urea and calcium nitrate, in five doses (0 to 800 kg ha-1) and found the maximum fruit yield (34.3 t ha-1) with the application of 457 kg ha-1 of n in the form of urea, without inf luencing the characteristics of the fruit and the quality of the juice. freitas et al. (2006) studied the deficiencies of macronutrients and boron (b) in yellow passion fruit and found that the lack of mg, n, phosphorus (p) and sulfur (s) in the nutrient solution caused the lowest number of fruits per plant (0, 2, 3 and 4, respectively), compared to the control (10 fruits). the authors also found that tss were lower in fruits deficient in n, p and k, and the content of ascorbic acid decreased with the lack of n, k and s in the nutrient solution. table 2. some antioxidants, predominant organic acids and sugars contained in the pulp of passion fruits. fruit species antioxidants organic acids sugars yellow passion fruit 1ascorbid acid 0.24 g kg-1 fw 1total phenols 361.73 mg gae l-1 fw 1taa 524.00 μmol trolox l-1 fw 3citric acid 55.0 meq 100 g-1 3malic acid 10.5 meq 100 g-1 3lactic acid 0.5 meq 100 g-1 3malonic acid 0.1 meq 100 g-1 1sucrose 28.6 g kg-1 fw 1glucose 14.1 g kg-1 fw 1fructose 14.6 g kg-1 fw purple passion fruit 1ascorbic acid 0.32 g kg-1 fw 1total phenols 362.00 mg gae l-1 fw 1taa 547.70 μmol μmol trolox l-1 fw 3citric acid 13.1 meq 100 g-1 3malic acid 3.8 meq 100 g-1, 3lactic acid 7.4 meq 100 g-1 3malonic acid 4.9 meq 100 g-1 1sucrose 45.5 g kg-1 fw 1glucose 30.1 g kg-1 fw 1fructose 31.3 g kg-1 fw sweet granadilla 2ascorbic acid 0.14 g kg-1 fw 2citric acid 7.12 mg g-1 fw 2malic acid 2.86 mg g-1 fw 2oxalic acid 0.019 mg g-1 fw 2sucrose 20.67 g kg-1 fw 2glucose 35.6 g kg-1 fw 2fructose 35.6 g kg-1 fw giant granadilla 1ascorbic acid 0.22 g kg-1 fw 1total phenols 272.96 mg gae l-1 fw 1taa 1,352.30 μmol trolox l-1 fw 4citric acid 15.2 mg g-1 fw 1sucrose 28.1 g kg-1 fw 1glucose 43.7 g kg-1 fw 1fructose 39.0 g kg-1 fw sweet calabash 1ascorbic acid 0.15 g g kg-1 fw 1total phenols 277.0 mg gae l-1 fw 1taa 1,685.00 μmol μmol trolox l-1 fw 5acidity 3.0 % 1sucrose 17.0 g kg-1 fw 1glucose 23.4 g kg-1 fw 1fructose 22.1 g kg-1 fw 1ramaiya et al. (2013); 2espinosa et al. (2018); 3chan et al. (1972); 4sánchez et al. (2014); 5ocampo et al. (2015). taa total antioxidant activity 221fischer, melgarejo, and cutler: pre-harvest factors that influence the quality of passion fruit: a review with different levels of k in the nutrient solution, araújo et al. (2006) found that 6 mmol l-1 of k produced fruits of greater weight and yield/plant, while the thickness and relative water content of the pericarp as well as the concentration of vitamin c increased with the dose of k (from 0 to 8 mmol l-1). also, the increase in k concentration to 8 mmol l-1 shortened the time to fruit maturity by around 25 d (araújo et al., 2005). passion fruits are notable for their high content of mineral nutrients. martin and nakasone (1970) reported higher contents of ca and p (measured in 100 g of fresh weight) in purple passion fruit (14 g and 41 mg, respectively), while sweet granadilla excelled in fe (0.8 mg), but yellow passion fruit and banana passion fruit presented low ca contents (4 g). water and irrigation in yellow passion fruit cultivated in the semi-arid region of paraíba (brazil) and irrigated with 133% of the crop evapotranspiration (eto), gas exchange rates were higher in the ‘brs sol do cerrado’ genotype, in addition to fruit production with a higher market classification, compared to ‘brs gigante amarelo’ which was more prone to develop in conditions of low water availability due to its lower stomatal conductance (melo et al., 2014). in the same semi-arid region, suassuna et al. (2011) found in the yellow passion fruit hybrid iac 273/277 that the irrigation level at 120% of eto promoted a greater proportion of fruits with fresh weights higher than 150 g, an increase in juice yield and a higher percentage of skin compared to lower and higher levels of irrigation. a symptom of severe deterioration is the cracking of the passion fruits due to possible effects such as higher water influx to organs, drastic change between night and daytime temperature and/or lack of b, ca, k or mg (rivera et al., 2002; fischer et al., 2009; parra-coronado and miranda, 2016), which is observed especially in sweet granadilla and banana passion fruit. pruning regarding pruning, growing yellow passion fruits with a different number of reproductive branches (40, 30, 24, 20 and 14 branches/plant) evidenced that a smaller number of tertiary branches decreased production (number of fruits/ plant) and productivity (kg ha-1 of fruits) and juice yield, but increased the average fruit weight without modifying the internal characteristics of organs (haf le et al., 2009). according to weber et al. (2017), fruit weight accumulation includes competition for compounds produced by photosynthesis, and a lower fruit number increases the available assimilates for fruit filling. grafting in different combinations of yellow passion fruits in viçosamg (brazil) grafted on two wild species (p. gibertti and p. mucronata), salazar et al. (2016) observed significant correlations in fruits for ascorbic acid, brightness values, chroma and angle hue. however, the content of β-carotene in the fruit did not show significant differences, which indicates that the two rootstocks did not inf luence this compound; nevertheless, there was a decrease in the ascorbic acid content, compared to non-grafted plants. the results indicate the potential use of wild rootstocks due to their positive effects on grafted plants, while maintaining the commercial quality of the fruits. pollination akamine and girolami (1959) reported that the fruit set, the number of seeds, the weight of the fruit and the fruit yield depend on the amount of pollen deposited on the stigma. seed development is directly correlated to the juice content (knight and winters, 1962). the passif loraceae species are commonly pollinated by bumblebees, especially by xylocopa sp. (miranda, 2012) and also by centris sp., epicharis sp., eulaema sp., bombus sp. and ptiloglossa sp. (schotsmans and fischer, 2011). in the allogamous yellow passion fruit, artificial pollination is very common, achieving a fruit set of 80% (cleves et al., 2012). rodriguezamaya (2003) reports that manual pollination will produce larger and more succulent fruits. phytosanitary status bacteria affecting quality are: xanthomonas axonopodis pv. passif lorae causing dark brownish green spot lesions (castilho and granada, 1995) and pseudomonas syringae pv. passif lorae causing small green spots that develop into golden brown sticky necrotic lesions (fischer and rezende, 2008). the following fungi are causal agents affecting quality: fusarium oxyporum f. sp. passif lorae causes a pale beige color in fruits (fischer and rezende, 2008), phytophtera sp. causes gray spots (varón de agudelo, 1993), colletotrichum gloeosporioides induces lesions on fruit skin that become corky and brown, alternaria passiflorae causes browning, and septoria sp. causes blotch. of the viruses found in passion fruit, cowpea-aphid borne mosaic virus (cabmv) causes fruit deformation, east asian passif lora virus (eapv) induces fading in fruit color, passion fruit vein clearing virus (pvcv) reduces fruit size (kitajima et al. 1986), passion fruit green spot virus (pgsv) causes green spots on yellow passion fruit (kitajima et al., 2003), 222 agron. colomb. 36(3) 2018 and passion fruit mottle virus (pamv) induces fruit skin mottling (fischer and rezende, 2008). fruit ripening and quality ripening can be defined as the integration of external and internal changes, including the taste and texture that a fruit provides when it completes its growth (agustí, 2004). the cultivated passion fruits are climacteric (hernández and fischer, 2009); it means that berries growth and development take place while attached to the plant or after the harvesting process, depending on the state of fruit development. in two sweet granadilla plantations in the municipalities of santa maría and la argentina in the province of huila (colombia), espinosa et al. (2015) grouped the fruits into four stages of maturity, recording the change in color, the increase in tss (brix degrees) and maturity index (tss/ tta), and the decrease in total titratable acidity (tta) (tab. 3). since the color change of the epidermis during the maturation of the passion fruit is the most notable characteristic (schotsmans and fischer, 2011), the change of the passion fruit from green to yellow is due to the degradation of chlorophyll and the production of new pigments, mainly carotenoids, which generate the yellow to red coloration of the tissues (valero and serrano, 2010). similar results were obtained by pinzón et al. (2007) for purple passion fruit, only differing in the purple skin color and the maturity index (mi). the purple passion fruit retains a higher content of tta at the consumption ripeness, recording a mi of 4.14 (with a tta of 3.92), regardless of the higher concentration of tss (16.21), compared to 13.1 of the sweet granadilla (tab. 2). after analyzing the stages immature (i), color change (breaker) (ii) and mature (iii) for purple passion fruits, jiménez et al. (2011) found an increase of the tss from 13.5 to 17.4, a decrease in the tta from 4.68 to 2.51 and an increase in the concentration of anthocyanin, between stage ii and iii, from 0.45 to 1.73 g cy-3glu equiv./kg fruit. the maturity index (tss/tta), which is the balance between sugars and acids giving the characteristic f lavor to the fruit (flórez et al., 2012), is a parameter stated to identify the maturity of passion fruit. for example, in the case of purple passion fruit, the consumption quality improves mainly due to the decrease in acidity (shiomi et al., 1996a). in several sensory tests, it has been found that acidity masks the sensation of sweetness and as the acidity decreases due to the reduction of tta during post-harvest, the sweetness is evident (schotsmans and fischer, 2011). in relation to ascorbic acid, patel et al. (2014) recorded the maturity of the purple and yellow passion fruits to contain the highest content (48.75 mg 100 ml-1) of this antioxidant, produced in purple passion fruit (var. megha purple) at the end of maturation (90 d), while in yellow passion fruit (var. kerala yellow) the highest ascorbic acid concentration table 3. development of sweet granadilla fruit quality grouped into four stages of maturity. maturity stage description color scale tss (°brix) tta (%) maturity index (tss/tta) 1 fruit with 100% growth, 100% green, 49-105 daa l = 38.49 c = 15.08 h = 102.35 10.2 1.4 7.6 2 fruit with 100% growth, 60% green 40% yellow, 109-117 daa l = 53.65 c = 40.41 h = 79.21 12.8 1.1 12.2 3 fruit with 100% growth, 40% green 60% yellow, 121-129 daa l = 61.96 c = 57.86 h = 67.09 12.5 0.7 17.4 4 fruit with 100% growth, 100% yellow, 133-141 daa l = 61.77 c = 57.04 h = 64.53 13.1 0.7 18.5 daa days after anthesis. photos: d.d. espinosa. table and photos with permission from espinosa et al. (2015) and universidad nacional de colombia, bogota. 223fischer, melgarejo, and cutler: pre-harvest factors that influence the quality of passion fruit: a review (28.4 mg 100 ml-1) is produced until 83 d and then decreases. the reduction of ascorbic acid in the final stage of fruit ripening was attributed by these authors to the oxidation of l-ascorbic acid to dehydro-ascorbic acid during the metabolic process. pongener et al. (2014) reported for purple passion fruit that the quality attributes of these fruits were better when they were harvested after the breaker state in which the fruits had developed 50% of their purple coloration (tab. 4). the ethylene evolution rate increased almost 8.15 times the value with maximum levels of 505.35 μl kg-1 h-1 of c2h4 in fruits harvested in the color change (breaker) state. the changes in the color values l*, a* and b* indicated an optimal color development only in harvested fruits after 50% of its coloring. these authors concluded that the purple passion fruit should be harvested only after 50% of coloring on its fruit surface, for an optimal storage, appropriate ripening and development of f lavor and quality. in contrast, shiomi et al. (1996b), in an experimental orchard of purple passion fruit in kenya, observed that harvested fruits at 70 d after f lowering (daf; “ripe” green stage), showed characteristics almost similar to the more developed fruits (80 and 90 daf). if the color can develop normally after the application of exogenous ethylene in post-harvest, it should be possible to harvest the purple passion fruit in a stage of “ripe” green or in the change from green to purple (breaker). this is much earlier than the usual maturity of the harvest and would give the product a good export quality, with a longer shelf life when marketed and transported abroad. shiomi et al. (1996a) reported that the application of ethylene in post-harvest of the purple passion fruit should be at least 1 d after harvesting, given that the ethylene biosynthesis regulated mainly by the activity of the acc synthase could change its sensitivity after the harvest when the fruit is ripening. flórez et al. (2012) harvested purple passion fruits in different ripening stages, from physiological (100% green) to mature (100% purple), registering in all of these a peak of ethylene production on day 18 of post-harvest. the fruits harvested in the states 70% (30% green, 70% purple) and 100% purple presented the highest ethylene production rate. in addition, these authors found that the climacteric peak (of respiration) preceded the ethylene production, which confirms the hypothesis that this hormone is not responsible for the respiratory increase in the purple passion fruits, which, in the 100% state, obtained the maximum co2 production. vianna-silva et al. (2010) found a different behavior in yellow passion fruit, as fruits ripen differently depending on whether they are attached to the plant or have already been removed from it. fruits delayed their coloration and decreased the thickness of the epidermis, compared with fruits of the same age already stored. the same authors stated that the optimum harvest time is 63 d after anthesis (daa), while when harvested at 54 daa fruits had 21% less juice yield. conclusions in order to produce high quality passion fruit it is important to choose the suitable species and variety adapted to specific altitudinal and climatic conditions. there are major differences between the species regarding quality, for example the purple passion fruit develops a very high content of ascorbic acid, while the sweet calabash contains the maximum amount of phenols and total antioxidant activity. regarding the crop management, an accurate plant nutrition strategy is decisive in the quality of yellow passion fruit, especially k supplement, which is the element with the highest effect on yield, content of ascorbic acid and the reduction of the fruit development time. irrigation increases the percentage of the marketable qualities and the juice of the fruit, while the use of rootstocks does not table 4. recommended harvest indices for different passion fruit crops. species maturity index1 authors purple passion fruit skin with 50% purple color 50% green pinzón et al., 2007; pongener et al., 2014 sweet granadilla skin with 40% green color 60% yellow espinosa et al., 2015 yellow passion fruit skin with 60% green color 40% yellow hernández and fischer, 2009 banana passion fruit skin color ≤ 30% yellow campos and quintero, 2012 giant granadilla light yellowish or redness of the apical fruit part opaque green fruit reina et al., 1996 sweet calabash green or yellowish green fruit, before falling to the ground, with dry bracts ocampo et al., 2015 1the indices may vary according to the destination of the fruits. 224 agron. colomb. 36(3) 2018 significantly change the fruit quality. guaranteeing a pollination of the f lowers is decisive for the production of the fruit and its juice. fruit ripening is well determined by the change of color, an increment in sugar content (brix degrees) and maturity index along to a decrease in the titratable acidity rate. fruits harvested early in the physiological maturity and with a lower color expression in the peel can be treated with ethylene at post-harvest. more research is needed on the improvement of the quality of the passif loraceae in colombia, as the purple passion fruit, yellow passion fruit and sweet granadilla are among the five most exported fruits in the country, and the giant granadilla and sweet calabash are the least studied so far. acknowledgment thanks are extended to the financial support provided by the department of sciences, technology and innovation colciencias, executed by the universidad nacional de colombia (code 110154332012; contract 459/2013). literature cited agronet. 2018. estadísticas agrícolas. área, producción, rendimiento y participación 2016. url: http://www.agronet.gov.co/estadistica (accessed january 2018). akamine, e.k. and g. girolami. 1959. pollination and fruit set in the yellow passion fruit. hawaii agr. expt. sta. tech. bul. 59, 44. angulo, r. and g. fischer. 1999. los frutales de clima frío en colombia. la curuba. ventana al campo andino 2(2), 24-28. araújo, r.d.c., c.h. bruckner, h.e. prieto martinez, l.c.c. salomão, v.h. alvarez, a.p.d. souza, w.e. pereira, and s. hizumi. 2006. quality of yellow passion fruit (passif lora edulis sims f. f lavicarpa deg.) as affected by potassium nutrition. fruits 61(2), 109-115. araújo, r.d.c., c.h. bruckner, h.e. prieto, l. martínez, l.c.c. salomão, v.h.a. venegas, j.m.m. dias, w.e. pereiras, and j.a.d. souza. 2005. crescimento e produção do maracujazeiro-amarelo em resposta à nutrição potássica. rev. bras. frutic. 27(1), 128-131. agustí, m. 2004. fruticultura. ed. mundi-prensa, madrid, spain. aular, j., m. casares, and w. natale. 2014. nutrição mineral e qualidade do fruto do abacaxizeiro e do maracujazeiro. rev. bras. frutic. 36(4), 1046-1054. doi: 10.1590/0100-2945-269/14 barman, k., m.s. ahmad, and m.w. siddiqui. 2015. factors affecting the quality of fruits and vegetables: recent understandings. in: siddiqui, m.w. (ed.). postharvest biology and technology of horticultural crops: principles and practices for quality maintenance. crc press taylor and francis group, boca raton, fl, usa. doi: 10.1201/b18438 borges, a., r. caldas, and a. lima. 2006. doses e fontes de nitrogênio em fertirrigação no cultivo do maracujá-amarelo. rev. bras. frutic. 28(2), 301-304. borges, a.l. and a.a. lima. 2007. passion fruit. pp. 163-178. in: johnston, a.e. (ed.). fertilizing for high yields and quality: tropical fruits of brazil. ipi bulletin 18, international potash institute, horgen, switzerland. campos, t. and o.c. quintero. 2012. curuba (passif lora tripartita var. mollissima). pp. 421-442. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. carrión. j. and d. pontón. 2002. proyecto de prefactibilidad para la producción y exportación de badea al mercado español. undergraduate thesis. universidad tecnológica equinoccial, quito. casierra-posada, f. and a. jarma-orozco, a., 2016. nutritional composition of passif lora species. pp. 517-534. in: simmonds, m.s.j. and v.r. preedy (eds.). nutritional composition of fruit cultivars. academic press, london, uk. castro, l. 2001. guía básica para el establecimiento y mantenimiento del cultivo de la granadilla. asociación hortofrutícola de colombia (asohofrucol), bogota. castilho, n.m. and g.a. granada. 1995. estúdios sobre la bacteriosis del maracuya em el valle de cauca: etiologia, hospedeiros y control. fitopatol. colomb. 19, 55-61. chan, h.t., t.s.k. chang, and e. chenchin. 1972. nonvolatile acids of passion fruit juice. j. agric. food chem. 20, 110-112. cleves, j.a., a.j. jarma, and g.a. puentes. 2012. maracuyá (passif lora edulis f. f lavicarpa y f. purpurea l.). pp. 682-700. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. espinosa, d.s., l.m. melgarejo, m.s. hernández, s.e. melo, and j.p. fernández-trujillo. 2018. physiological and biochemical characterization of sweet granadilla (passif lora ligularis juss) at different locations. acta hortic. 1194, 1459-1464. doi: 10.17660/actahortic.2018.1194.204 espinosa, d.s., w.h. pérez, m.s. hernández, l.m. melgarejo, d. miranda, g. fischer, and j.p. fernández-trujillo. 2015. caracterización fisicoquímica, fisiológica y bioquímica del fruto de granadilla (passif lora ligularis juss). pp. 91-118. in: melgarejo. l.m. (ed.). granadilla (passif lora ligularis juss): caracterización ecofisiológica del cultivo. universidad nacional de colombia, bogota, colombia. url: http://uneditorial. net/uf lip/granadilla-caracterizacion-ecofisiologica/pubdata/ source/granadilla.pdf (accessed january 2018). fischer, g. 2000. ecophysiological aspects of fruit growing in tropical highlands. acta hortic. 531, 91-98. fischer, g. and j. alvarez. 2008. efecto de la nutrición sobre la calidad de los frutos. pp. 92-104. in: proc. xxxviii congreso anual de comalfi, 27-29 de agosto 2008, montería, colombia. fischer, g., f. casierra-posada, and w. piedrahíta 2009. ecofisiología de las especies pasif loráceas cultivadas en colombia. pp. 4567. in: miranda, d., g. fischer, c. carranza, s. magnitskiy, f. casierra, w. piedrahíta, and l.e. flórez (eds.). cultivo, poscosecha y comercialización de las pasif loráceas en colombia: maracuyá, granadilla, gulupa y curuba. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota, colombia. fischer, g. and d. miranda. 2012. introducción. pp. 10-15. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. fischer, g. and j.o. orduz-rodríguez. 2012. ecofisiología en frutales. pp. 54-72. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. http://www.agronet.gov.co/estadistica http://www.agronet.gov.co/estadistica http://dx.doi.org/10.1590/0100-2945-269/14 http://dx.doi.org/10.1201/b18438 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2018.1194.204 http://uneditorial.net/uflip/granadilla-caracterizacion-ecofisiologica/pubdata/source/granadilla.pdf http://uneditorial.net/uflip/granadilla-caracterizacion-ecofisiologica/pubdata/source/granadilla.pdf http://uneditorial.net/uflip/granadilla-caracterizacion-ecofisiologica/pubdata/source/granadilla.pdf 225fischer, melgarejo, and cutler: pre-harvest factors that influence the quality of passion fruit: a review fischer, g., f. ramírez, and f. casierra-posada. 2016. ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review. agron. colomb. 34(2), 190-199. doi: 10.15446/agron. colomb.v34n2.56799 fischer, i.h. and j.a.m. rezende. 2008. diseases of passion f lower (passif lora spp.). pest technol. 2(1). 1-19. flórez, l.m., l.v. pérez, l.m. melgarejo, and m.s. hernández. 2012. caracterización físico-química, fisiológica y bioquímica del fruto de gulupa (passif lora edulis sims) como indicadores para el punto óptimo de cosecha. in: melgarejo, l.m. (ed.). ecofisiología del cultivo de la gulupa (passif lora edulis sims). universidad nacional de colombia, bogota, colombia. url: http://www.bdigital.unal.edu.co/8547 (accessed january 2018). freitas, m.s.m., p.e. monnerat, l.g.d.r. pinho, and a.j.c. carvalho. 2006. deficiência de macronutrientes e boro em maracujázeiro doce: qualidade dos frutos. rev. bras. frutic. 28(3), 492-496. gama, v.n., j.t. cunha. i.d.m. lima, m.a. bacarin, and d.m. silva. 2013. photosynthetic characteristics and quality of five passion fruit varieties under field conditions. acta physiol. plant. 35, 941-948. doi: 10.1007/s11738-012-1137-1 haf le, o.m., j.d. ramos, l.c.d.o. lima, e.a. ferreira, and p.c. de melo. 2009. produtividade e qualidade de frutos do maracujazeiro-amarelo submetido à poda de ramos produtivos. 2009. rev. bras. frutic. 31(3), 763-770. hernández, m.s. and g. fischer. 2009. cosecha y poscosecha en las frutas pasif loráceas. pp. 267-281. in: miranda, d., g. fischer, c. carranza, s. magnitskiy, f. casierra, w. piedrahíta, and l.e. flórez (eds.). cultivo, poscosecha y comercialización de las pasif loráceas en colombia: maracuyá, granadilla, gulupa y curuba. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota, colombia. herrera, a.o. 2012. manejo poscosecha de las frutas. pp. 266-292. in: fischer, g. (ed.). 2012. manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. jiménez, y., c. carranza, and m. rodríguez. 2012. gulupa (passif lora edulis sims.). pp. 579-599. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. jiménez, a.m., c.a. sierra, f.j. rodríguez-pulido, m.l. gonzálezmiret, f.j. heredia, and c. osorio. 2011. physicochemical characterisation of gulupa (passif lora edulis sims. fo edulis) fruit from colombia during the ripening. food res. int. 44, 1912-1918. doi: 10.1016/j.foodres.2010.11.007 kader, a.a. 1986. biochemical and physiological basis for effects of controlled and modified atmospheres on fruits and vegetables. food technol. 40(5), 99-104. kader, a.a. 2002. postharvest biology and technology: an overview. pp. 39-47. in: kader, a.a. (ed.). postharvest technology of horticultural crops. special publ. 3311. university of california, division of agriculture and natural resources, davis, ca, usa. kitajima e.w., c.m. chagas, and o.a. crestani. 1986. enfermidades de etiologia viral e associadas a organismos do tipo micoplasma em maracujazeiros no brasil. fitopatol. bras. 11, 409-432. kitajima e.w., j.a.m. rezende, and j.c.v. rodrigues. 2003. passion fruit green spot virus vectored by bevipalpus phoenecis (acari: tenuipalpidae) on passion fruit in brazil. exp. appl. acarol. 30, 225-231. knight, r.j.j. and h.f. winters. 1962. pollination and fruit set of yellow passion fruit in southern florida. fla. state hort. soc. proc. 75, 412-418. la nota económica. 2018. la uchuva y la gulupa toman fuerza en el mercado internacional. url: http://lanotaeconomica.com. co/economia/la-uchuva-y-la-gulupa-toman-fuerza-en-elmercado-internacional.html (accessed april 2018). ladaniya, m.s. 2008. preharvest factors affecting fruit quality and postharvest life. pp. 79-102. in: ladaniya, m.s. (ed.). citrus fruit, biology, technology and evaluation. elsevier, oxford, u.k. lambers, h., f.s. chapin iii, and t.l. pons. 2008. plant physiological ecology. springer, new york, usa. larcher, w. 2003. physiological plant ecology: ecophysiology and stress physiology of functional groups. springer science and business media, new york, usa. ligarreto, g.a. 2012. recursos genéticos de especies frutícolas en colombia. pp. 35-53. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. lópez, a.f. 2004. manual for the preparation and sale of fruits and vegetables from field to market. fao agricultural services bulletin 151, rome. martin, f.w. and h.y. nakasone. 1970. the edible species of passif lora. econ. bot. 24(3), 333-343. mayorga, m.j. 2017. caracterización ecofisiológica de curuba (passiflora tripartita var. mollissima) en dos condiciones ambientales. m.sc. thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota, colombia. melo, a.s., j.m. da silva, p.d. fernandes, a.f. dutra, m.e.b. brito, and f.g. da silva. 2014. gas exchange and fruit yield of yellow passion fruit genotypes irrigated with different rates of eto replacement. biosci. j. 30 (supl. 1), 293-302. miranda, d. 2012. granadilla (passif lora ligularis juss.). pp. 550-578. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. ocampo, j., j.c. arias, and r. urreas. 2015. colecta e identificación de genotipos élite de granadilla (passif lora ligularis juss.) en colombia. rev. colomb. cienc. hortíc. 9(1), 9-23. doi: 10.17584/rcch.2015v9i1.3742 ocampo, j.a., g. coppens d’eeckenbrugge, m. restrepo, a. jarvis, m. salazar, and c. caetano. 2007. diversity of colombian passif loraceae: biogeography and an updated list for conservation. biota colomb. 8, 1-45. ocampo, j., a. rodríguez, a. puentes, z. molano, and m. parra (eds.). 2015. el cultivo de la cholupa (passif lora maliformis l.), una alternativa para la fruticultura colombiana. corporación centro de desarrollo tecnológico de las pasif loras de colombia (cepass). neiva, colombia. ocampo, j. and k. wyckhuys (eds.). 2012. técnologia para el cultivo de la gulupa en colombia (passif lora edulis f. edulis sims). centro de bio-sistemas de la universidad jorge tadeo lozano, centro internacional de agricultura tropical y ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota, colombia. parra-coronado, a. and d. miranda. 2016. la calidad poscosecha de los frutos en respuesta a los factores climáticos en el cultivo. agron. colomb. supl. 34 (1supl.), 1415-14318. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56799 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56799 http://www.bdigital.unal.edu.co/8547/ http://dx.doi.org/10.1007/s11738-012-1137-1 http://lanotaeconomica.com.co/economia/la-uchuva-y-la-gulupa-toman-fuerza-en-el-mercado-internacional.html http://lanotaeconomica.com.co/economia/la-uchuva-y-la-gulupa-toman-fuerza-en-el-mercado-internacional.html http://lanotaeconomica.com.co/economia/la-uchuva-y-la-gulupa-toman-fuerza-en-el-mercado-internacional.html http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2015v9i1.3742 226 agron. colomb. 36(3) 2018 patel, r.k., a. singh, j. prakash, a. nath, and b.c. deka. 2014. physico-biochemical changes during fruit growth, development and maturity in passion fruit genotypes. indian j. hort. 71(4), 486-493. pinzón, i.m.p., g. fischer, and g. corredor. 2007. determinación de los estados de madurez del fruto de la gulupa (passif lora edulis sims.). agron. colomb. 25(1), 83-95. pongener, a., v. sagar, r.k. pal, r. asrey, r.r. sharma, and s.k. singh. 2014. physiological and quality changes during postharvest ripening of purple passion fruit (passif lora edulis sims). fruits 69, 19-30. doi: 10.1051/fruits/2013097 ramaiya, s.d., j.s. bujang, m.h. zakaria, w.s. kinga, and m.a.s. sahrir. 2013. sugars, ascorbic acid, total phenolic content and total antioxidant activity in passion fruit (passif lora) cultivars. j. sci. food agric. 93, 1198-1205. doi: 10.1002/jsfa.5876 reina, c.e., d.o. tovar, and m.l. sánchez. 1996. manejo postcosecha y evaluación de la calidad para la badea (passif lora cuadrangularis) que se comercializan en la ciudad de neiva. facultad de ingeniería, universidad surcolombiana, neiva, colombia. rivera, b., d. miranda, l.a. ávila, and a.m. nieto. 2002. manejo integral del cultivo de la granadilla (passif lora ligularis juss). ed. litoas, manizales, colombia. rodriguez-amaya, d.b. 2003. passion fruits. pp. 4360-4368. in: caballero, b., p. finglas, and f. toldra (eds.). encyclopedia of food sciences and nutrition. academic press, oxford, uk. salazar, a.h., d.f. pereira da silva, and c.h. bruckner. 2016. effect of two wild rootstocks of genus passif lora l. on the content of antioxidants and fruit quality of yellow passion fruit. bragantia 75(2), 164-172. doi: 10.1590/1678-4499.396 sánchez, j.m., l. hennessey, and e.j. torres. 2014. efectos fisiológicos de badea (passif lora quadrangularis) y yuca (manihot esculenta) utilizando recubrimientos a base de cera y parafina bajo conservación en frío. rev. colomb. inv. agroind. 1, 33-43. doi: 10.23850/24220582.113 schotsmans, w.c. and g. fischer. 2011. passion fruit (passif lora edulis sims.). pp. 125-142. in: yahía, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 4. mangosteen to white sapote. woodhead publishing, cambridge, uk. shiomi, s., y. kubo, l.s. wamocho, h. koaze, r. nakamura, and a. inaba. 1996a. postharvest ripening and ethylene biosynthesis in purple passion fruit. postharvest biol. technol. 8, 199-207. shiomi, s., l.s. wamocho, and s.g. agong. 1996b. ripening characteristics of purple passion fruit on and off the vine. postharvest biol. technol. 7, 161-170. suassuna, j.f., a.s. melo, r.l.d.s. ferraz, v.m. pereira, and m.s.d.s. sousa. 2011. rendimento e qualidade da produção de híbrido de maracujazeiro-amarelo ‘iac 273/277’ sob diferentes níveis de irrigação. rev. caatinga 24(4), 115-122. tellez, c.p., g. fischer, and o.c. quintero. 2007. comportamiento fisiológico y fisicoquímico de frutos de curuba (passif lora mollissima bailey) encerados y almacenados a dos temperaturas. rev. colomb. cienc. hortíc. 1(1), 67-80. valero, d. and m. serrano. 2010. postharvest biology and technology for preserving fruit quality. taylor and francis group, new york, usa. doi: 10.1201/9781439802670 varón de agudelo, f. 1993. hongos asociados con pudrición de cuello y raíces de maracuyá passif lora edulis. ascolfi informa. 19, 30-31. vianna-silva, t., r.v. lima, i.g. azevedo, r.c.c. rosa, m.s. souza, and j.g. oliveira. 2010. determinação da maturidade fisiológica de frutos de maracujazeiro amarelo colhidos na região norte do estado do rio de janeiro, brasil. rev. bras. frutic. 32(1), 57-66. weber, d., j.c. fachinello, and j. saavedra del aguila. 2017. correlations between production and quality characteristics of the yellow passion fruit selection ‘ovalado grande’ in southern brazil. acta hortic. 1178, 17-23. doi: 10.17660/actahortic.2017.1178.3 http://dx.doi.org/10.1051/fruits/2013097 http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.5876 http://dx.doi.org/10.1590/1678-4499.396 http://dx.doi.org/10.23850/24220582.113 http://dx.doi.org/10.1201/9781439802670 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2017.1178.3 evaluation of phytoseiidae mites and chrysoperla carnea (stephens) on the control of tetranychus urticae in carica papaya l. received for publication: 2 july, 2018. accepted for publication: 2 march, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.73271 1 universidad nacional de colombia sede palmira, valle del cauca (colombia). 2 bichopolis-biobee, tabio, cundinamarca (colombia). 3 frutas tropicales s en c, la union, valle del cauca (colombia). * corresponding author: ncmesac@unal.edu.co agronomía colombiana 38(1), 101-109, 2020 abstract resumen in order to evaluate the establishment and biological effectiveness of the predators phytoseiulus persimilis, neoseiulus californicus and chrysoperla carnea on populations of tetranychus urticae, a trial was established at the farm “la pola” (with a cumulative precipitation of 445.9 mm), located in the municipality of roldanillo, valle del cauca, colombia. an experiment was performed under field conditions between september 2017 and may 2018 and using the papaya hybrid tainung-1 between the stages of vegetative growth and fruit filling. four treatments were established: t1: 12 releases of p. persimilis and n. californicus; t2: 10 releases of c. carnea; t3: treatment with no predator releases (control); and t4: grower’s practice (15 applications of pesticides) in a randomized complete block design with three replicates per treatment. samples were collected every eight days by measuring the following variables: infestation percentage, number of fruits/plant, population of t. urticae, p. persimilis, n. californicus, and c. carnea/leaf and the diameter of the stem (every 30 d). the largest t. urticae populations were found in t3 and the lowest ones in t4. the populations of immature and adult t. urticae did not show significant differences between t1 and t2 but there were significant differences between t3 and t4. the variables diameter of the stem, number of leaves per plant, percentage of infestation, and number of fruits per plant showed significant differences between treatments. the t1 and t2 were equal to t3. t4 had the highest number of leaves and fruits per plant. the released predators did not control the populations of the mite t. urticae under the conditions of the present experiment. con el fin de evaluar el establecimiento y la efectividad biológica de los depredadores phytoseiulus persimilis, neoseiulus californicus y chrysoperla carnea sobre las poblaciones de tetranychus urticae, se estableció un ensayo en la finca la pola, ubicada en el municipio de roldanillo, valle del cauca, colombia. el experimento se realizó entre septiembre de 2017 a mayo de 2018 bajo condiciones de campo y con una precipitación acumulada de 445.9 mm utilizando el hibrido de papaya tainung-1 entre la etapa de crecimiento vegetativo y llenado de frutos. se establecieron cuatro tratamientos: t1: 12 liberaciones de p. persimilis y n. californicus; t2: 10 liberaciones de c. carnea; t3: testigo absoluto (control), y t4: testigo agricultor (15 aplicaciones de plaguicidas) en un diseño de bloques completos al azar con tres repeticiones por tratamiento. se hicieron muestreos cada ocho días midiendo las variables porcentaje de infestación, número de frutos/planta, poblaciones de t. urticae, p. persimilis, n. californicus y c. carnea/hoja y diámetro del tallo (cada 30 d). se encontraron las mayores poblaciones de t. urticae en el t3 y las menores para el t4. las poblaciones de inmaduros y adultos de t. urticae no presentaron diferencia significativa entre los t1 y t2, pero si con los t3 y t4. las variables diámetro del tallo, número de hojas por planta, porcentaje de infestación y número de frutos por planta, presentaron diferencias significativas entre los tratamientos. los t1 y t2 fueron iguales al t3. el t4 presentó el mayor número de hojas y frutos/planta. los depredadores liberados no ejercieron un control de las poblaciones del ácaro t. urticae bajo las condiciones del presente trabajo experimental. key words: settlement, neoseiulus californicus, phytoseiulus persimilis, effectiveness, tainung-1. palabras clave: establecimiento, neoseiulus californicus, phytoseiulus persimilis, efectividad, tainung-1. evaluation of phytoseiidae mites and chrysoperla carnea (stephens) on the control of tetranychus urticae in carica papaya l. evaluación de ácaros phytoseiidae y chrysoperla carnea (stephens) sobre el control de tetranychus urticae en carica papaya l. yuri mercedes mena1, nora cristina mesa1*, alexander escobar2, and santiago pérez3 introduction the mite tetranychus urticae koch is one of the most limiting arthropods for papaya cultivation in various producing regions of the world, including the province of valle del cauca in colombia (santa-cecília and reis, 1986; vieira et al., 2004; moraes and flechtmann, 2008; gómez et al., 2014; migeon and dorkeld, 2006-2017). tetranychus urticae feeds on a wide range of host plants (1140 plant species) that comprise diverse families (migeon and dorkeld, 10.15446/agron.colomb.v38n1.73271 102 agron. colomb. 38(1) 2020 2006-2017). it frequently begins colonization of host plants on the mature leaves, and as its populations increase, it invades the younger leaves (marín et al., 1995; seeman and beard, 2011; vásquez et al., 2012). the mite develops its colonies on the underside of leaves and has a cw type of life (complex and complicated spider web production) according to the classification of saito (2010). their web provides shelter and protection for the immature stages against predator attacks, toxic substances, and adverse climatic conditions (moraes and flechtmann, 2008; badii et al., 2010). two-spotted spider mites feed more commonly on older papaya leaves, which initially turn yellow on the upper sides and silver on the lower sides, followed by the appearance of necrotic areas and eventually leaf drop (collier et al., 2007). this damage, predominating in the dry season, directly inf luences photosynthesis and increases exposure to the sun, with negative consequences for fruit production and marketability. for this reason, pesticide applications in papaya orchards occur year-round, with the well-known risks to the environment and human health (marín et al., 1995). biological control of t. urticae has proven to be successful in different crops, and the predator mite neoseiulus californicus (mcgregor) is one of the major biological control agents of t. urticae in rose (rosa spp.) crops in greenhouses of several countries (marafeli et al., 2011). in colombia, the use of predators of the genera phytoseilus spp. and amblyseius spp. has been reported as an effective control of the mite t. urticae in roses (valcárcel-calderón, 2013) as well as the effective use of the entomopathogenic fungus isaria fumosorosea wize (castro, 2010). for this same species of tetranychidae, the releases of phytoseids phytoseiulus persimilis athias-henriot and n. californicus were very effective in nursery conditions for clementine (citrus clementina hort. ex tan.) orchards in spain (sá, 2012). alternative products based on the neem azadirachta indica (juss) have also successfully exercised control of t. urticae populations in strawberry plants (soto et al., 2011). however, insecticides and acaricides have always played the central role in controlling this species of mite in different crops such as the papaya in valle del cauca (gómez et al., 2014). currently, a large number of compounds with different chemical structures and application modes is used (knowles, 1997; dekeyser, 2005; van leeuwen et al., 2009). however, t. urticae has a high capacity for rapidly developing resistance to chemical products (knowles, 1997, van leeuwen et al., 2008). its high reproductive potential, inbreeding, the condition of producing haploid males and its short life cycle resulting in many generations per year, facilitate the rapid development of resistance to many acaricides after a limited number of applications (nauen et al., 2000; van leeuwen et al., 2010). among all the arthropods, t. urticae has the highest prevalence of resistance to pesticides (van leeuwen et al., 2010; grbić et al., 2011). this very rapid resistance to new and commercially available chemical products affects integrated management programs (cho et al., 1995). additionally, the excessive use of these chemicals has increased the health risks of farmers and consumers, in addition to the negative impact on the environment (morera, 2015). some of the most effective biological controllers for the control of t. urticae are phytoseiidae mites such as p. persimilis and n. californicus (cloyd et al., 2006; rhodes et al., 2006). both species possess important attributes such as a shorter development cycle than that of t. urticae, a rapid development of populations, and high search capacity and voracity, among other details (acosta, 2000; gómez et al., 2014). mcmurtry et al. (2013) classify p. persimilis as a specialized predator of mite species of the genus tetranychus (type: ia), and they classify n. californicus as a selective predator of mites of the family tetranychidae (type: ii), which might be used in programs of integrated pest management. some studies have been conducted with phytoseiidae mites in papaya but under controlled conditions. collier et al. (2004) report neoseiulus idaeus denmark & muma, 1973 in brazil as a good candidate for biological control of t. urticae, based on laboratory results due to its high occurrence in papaya production systems with intensive use of acaricides, together with its favorable biological characteristics reported in the literature. lópez (2014) found that the predatory mites n. californicus and amblyseius swirskii athias-henriot, 1962 are viable for the control of t. merganser in papaya cultivation under greenhouse conditions in brazil. chrysoperla carnea (neuroptera: chrysopidae) is indicated as an important natural enemy of soft-bodied phytophagous arthropods, such as red spiders, in part because of its high voracity as well as its polyphagous nature (pappas et al., 2011). it is a species with wide geographical distribution, tolerance to insecticides such as abamectins, and ease of breeding in the laboratory, which allows its mass production in different laboratories of valle del cauca (nasreen et al., 2005; cerna et al., 2012). hassanpour et al. (2009) recommend including c. carnea in red spider management programs due to its good predatory potential. 103mena, mesa, escobar, and pérez: evaluation of phytoseiidae mites and chrysoperla carnea (stephens) on the control of tetranychus urticae in carica papaya l. predatory mites of the family phytoseiidae and predatory insects such as c. carnea are widely included in biological control programs in various crops, due to their ability to survive, reproduce and tolerate some chemical compounds (cloyd et al., 2006). but a control exercised by these predators has not been evaluated on t. urticae in crops of c. papaya in colombia. the hybrid tainung-1 is the most cultivated material in the province with yield losses caused by t. urticae, considered to be the most limiting pest for the cultivation of papaya in this region of the country (gómez et al., 2014). that is the basis for this research, aimed at evaluating the control exercised by p. persimilis, n. californicus and c. carnea on populations of t. urticae in papaya tainung-1 in valle del cauca, under field conditions. materials and methods obtaining p. persimilis and n. californicus individuals of p. persimilis and n. californicus used for field trials were obtained from the commercial company bichopolis-biobee© sas., located in the municipality of tabio, cundinamarca. the mites were packed and sent in 60 ml plastic bottles whose lid had a dispenser. each bottle contained 1,000 predatory mites mixed with vermiculite. shipments from tabio were made by land following the route tabio-cali-roldanillo (to the farm “la pola”) with an average time of 48 to 72 h from packing to release. the bottles contained the two species of phytoseiidae, p. persimilis and n. californicus, in a 600:400 ratio, respectively, for each bottle. obtaining c. carnea the individuals of c. carnea were obtained from the commercial company perkins ltda., located in the city of palmira. each package contained 100 eggs of c. carnea mixed with rice husk and sitotroga cerealella eggs (olivier) (lepidoptera: gelechiidae). these sealed packages were transported in a cooler with ice at the bottom, one day before the hatching of the eggs, from palmira to the farm “la pola” (municipality of roldanillo). the experiment under field conditions the study was carried out between september 2017 and may 2018 under field conditions, at the farm “la pola” (04°40’ n and 76°10’ w, at an altitude of 910 m a.s.l.). climatic conditions during the releases were as follows: temperature 23.1°c (maximum: 25°c, minimum 20.3°c), relative humidity 81.3% (maximum: 95%, minimum 73%), and a cumulative rainfall of 445.9 mm with a maximum peak of 72.2 mm at 9 weeks after transplanting (wat). a randomized complete block design was used, with four treatments and three replicates per treatment. the experimental unit consisted of 16 plants of hybrid papaya tainung-1, aged between the sixth and 36th week after transplanting, between the phenological stages of vegetative growth and fruit filling. a total of 192 plants were used for the experiment with a distance between plants of 1.5 m and a distance between rows of 3.5 m. four treatments were established as described in table 1. the predatory mites were released on the leaves of the middle part of the 16 plants in each plot during the morning hours with a mean temperature of 23.1°c and relative humidity of 81.3%. before opening the bottle, the cap was strongly tapped, since most of the mites were concentrated here, and the bottle was rotated in a horizontal position to allow an adequate mixture of the predatory mites in the vermiculite. the amount and time of release of the phytoseiidae mites is listed in table 1, following the recommendations of the producing company and its experience in the release of these phytoseiidae under controlled conditions. each bag of c. carnea was hung from each of the 16 plants of the three experimental plots. the release dates of the lacewings are listed in table 1. the appearance of the first focus of t. urticae on the crop was used as the criterion for the release of predators. table 1. description of the treatments for evaluating the control of predators on the populations of tetranychus urticae in papaya tainung-1. treatment 1 release of p. persimilis and n. californicus. twelve periodic releases were accomplished from 6 wat*. initial releases (20 mites/plant) at 6, 7, 9, 10, 11, 12 and 13 wat. flooding releases (1,000 mites/plant) at 15, 16 and 17 wat. semi-flooding releases (500 mites/plant) at 19 and 20 wat. treatment 2 realease of c. carnea. ten periodic releases of 100 larvae/plant were accomplished 6, 10, 11, 13, 14, 16, 17, 19, 20 and 22 wat. treatment 3 untreated treatment (control). control of t. urticae was not carried out throughout the development of the crop. treatment 4 grower’s practice, mite management as is conventionally performed in a commercial crop where approximately 15 applications of chemical synthesis acaricides in rotation (abamectin, spiromesifen, cyflumetofen, fenazaquin, hexithyazox, acequinocyl, milbectin, bifenazate) are applied. this treatment was isolated from the other treatments by a green cloth used as an enclosure at 5 m of height. *wat: weeks after transplanting. the infestation of t. urticae in the experimental lot was natural for all treatments. however, this was increased early on by the presence of a nearby melon (cucumis melo l.) crop, which was found infested with the mite, resulting in the experimental lot (mainly block i) being infested. an initial population mean of 7 adults, 39 immatures and 104 agron. colomb. 38(1) 2020 61 eggs per leaf was found for all treatments evaluated by direct counting on papaya leaves. in order to guarantee the highest percentage of hermaphrodite plants in the experimental lot, two plants were planted per site. once the f lowering took place, thinning was performed leaving a single plant, preferably the hermaphrodite plant. the phenological states presented by the culture of papaya are vegetative development (0-11 wat), beginning of flowering (12 wat), first fruiting (16 wat) and reproductive period (more than 30 wat). treatments were begun on the sixth week after the transplanting. throughout the development of the crop all necessary agronomic work was carried out: irrigation, weed control, disease and insect vectors of diseases, as well as the necessary fertilizations. plants that had obvious symptoms of virus were removed, but this practice did not affect the experimental design. for an evaluation of populations of t. urticae before and after the release of predators as well as the populations of p. persimilis, n. californicus and c. carnea, four plants were randomly tagged in each lot with a weekly monitoring of the incidence of mite damage on the plant (number of leaves with damage/number of total leaves per plant). leaves considered to be damaged were those that showed obvious chlorosis and food marks. damage was determined in the inspected leaves using a scale of damage proposed by tomkiewicz et al. (1993) (tab. 2), registering the percentage of the foliar area affected. table 2. chart of evaluation of tetranychus urticae’s damage (tomkiewicz et al., 1993). reproduced with permission of experimental and applied acarology. rate of foliage damage definition % affected foliage area 0 no damage on the leaf 0 1 feeding marks in the base of the leaf or in the area near the ribbing. 5 2 base of the leaf and area close to the ribbing affected. 15 3 base of the leaf and area along the main ribbings with feeding marks. 30 4 feeding marks that cover all the leaf, although the leaf still looks green. 60 5 leaves are yellow and are beginning to wither. 80-100 from each lot, a leaf from the middle part of the plant was collected randomly, and then taken to the acarology laboratory of universidad nacional de colombia, palmira. the populations of each species (eggs, immature and adult stages) were counted with the help of a stereoscope leica ez4 8x-35x zoom (leica microsystems, switzerland). eggs were recognized by their yellowish color and spherical shape, finding them along the leaf veins or above or between the cobwebs. the number of fruits and stem diameters were recorded monthly in order to detect the impact of phytophagous mite populations on crop production. all plants were brought to the first month of harvest and the crop yield was evaluated. meteorological data were obtained from the rma zar station: zarzal of cenicaña. data analysis was performed using the sas 9.3 statistical package (sas institute, 2014). data were subjected to an analysis of variance (anova) and mean separation by least significant difference (lsd) at 5% significance. results and discussion evaluation of populations of t. urticae and predators the populations of t. urticae appeared from the fourth week after transplanting (wat). the presence of a crop of melon (c. melo) at harvest stage located next to the experiment was possibly a focus of the mite pest, increasing the population quickly mainly in block one, for all treatments. the largest populations of t. urticae occurred from the sixth week and increased at the beginning of f lowering, reaching the highest peaks between 9 and 20 wat in all treatments. populations in t1 and t2 had maximum peaks of 2,699 and 1,862 eggs/leaf respectively. in t3, the populations were very high and reached peaks of 5,482 eggs/leaf. in the t4, the highest peak population was 407 eggs/leaf. when the 19th wat was reached, the pest mite populations decreased considerably to the point of registering zero mites/leaf in all treatments. the development of t. urticae populations (eggs, immatures, and adults) in each of the treatments is shown in figure 1. in contrast, very few individuals of p. persimilis were found in t1 and t2, with population peaks of 50 and 40 individuals/leaf at 14 and 18 wat respectively. once the releases of the phytoseiidae were finished (19 wat), the populations practically disappeared. the presence of p. persimilis in t2 can be explained by air currents and the proximity of these treatments in the experiment, especially t1. no individuals of the species n. californicus were recovered in any treatment during all evaluations. something similar occurred with c. carnea whose populations were very low, only a few individuals were found in t2 (4 eggs/leaf). regarding eggs, immatures and adult stages, the untreated t3 showed the largest populations of t. urticae in contrast to the grower’s practice t4 that showed the lowest 105mena, mesa, escobar, and pérez: evaluation of phytoseiidae mites and chrysoperla carnea (stephens) on the control of tetranychus urticae in carica papaya l. population levels. eggs of t. urticae per leaf in treatments t1, t2 and t3 showed a significant difference in t4. the immature and adult populations of t. urticae showed no significant difference between t1 and t2 but between t3 and t4 (fig. 2). for the establishment of phytoseiidae mites and c. carnea, phytoseiids disperse by walking or f lying within a crop (johnson and croft, 1976; hoy et al., 1985; jung and croft, 2000). phytoseiulus persimilis has the longest legs and moves faster than other species, so they move from leaf to leaf, from plant to plant, and can walk a few meters on the ground. these characteristics allow them to ensure a uniform distribution over the plant and adjacent plants, despite the difficulties of f looding releases of phytoseiids on all leaves where the prey is present (hoy, 2011). d n o. o f t . u rt ic ae /l ea f 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 19 20 22 24 28 32 36 po pu la tio n of p re da to r/ le af vegetative growth flowering fruit filling t. urticae eggs/leaf t. urticae immatures/leaf t. urticae adults/leaf p. persimilis/leaf c. carnea/leaf c n o. o f t . u rt ic ae /l ea f 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 19 20 22 24 28 32 36 po pu la tio n of p re da to r/ le af vegetative growth flowering fruit filling t. urticae eggs/leaf t. urticae immatures/leaf t. urticae adults/leaf p. persimilis/leaf c. carnea/leaf b n o. o f t . u rt ic ae /l ea f 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 19 20 22 24 28 32 36 po pu la tio n of p re da to r/ le af vegetative growth flowering fruit filling t. urticae eggs/leaf t. urticae immatures/leaf t. urticae adults/leaf p. persimilis/leaf c. carnea/leaf a n o. o f t . u rt ic ae /l ea f 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 19 20 22 24 28 32 36 po pu la tio n of p re da to r/ le af vegetative growth flowering fruit filling t. urticae eggs/leaf t. urticae immatures/leaf t. urticae adults/leaf p. persimilis/leaf c. carnea/leaf figure 1. development of the populations of tetranychus urticae and predators in the different treatments a) t1: phytoseiulus persimilis and neoseiulus californicus, b) t2: chrysoperla carnea, c) t3: untreated (control) and d) t4: grower’s practice. ab b b ab b b a a a b c c p op ul at io n of t . u rt ic ae /l ea f t. urticae eggs t. urticae immatures t. urticae adults t1: p. persimilis n. californicus t2: c. carnea t3: untreated treatment t4: grower’s practice 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 figure 2. comparison of the population of tetranychus urticae (eggs, immatures, and adults) in different treatments. vertical bars indicate the standard error. 106 agron. colomb. 38(1) 2020 this was not the situation observed in our experiment. in spite of the f looding releases of p. persimilis, n. californicus and c. carnea, no establishment of these natural regulators in c. papaya was accomplished and, therefore, no control effect on t. urticae was observed. some factors, such as the low initial releases of the predators and the high infestation of t. urticae could have inf luenced these results. the releases were initiated from plants with an average of nine leaves in which the populations of t. urticae were on average 48 individuals per leaf (between eggs, immatures, and adults). releases were initiated at a dose of 20 mites/ plant/week approximately at 12 wat. during this period the maximum number of t. urticae populations was 4,418 individuals per leaf, whereas the maximum number of individuals that p. persimilis showed at that time was 34 individuals between eggs and mobile stages per leaf. hoy (2011) indicates that augmented releases of phytoseiids should be performed early when the pest population is low, since these releases usually involve only adult females, which take time to move to adjacent leaves or plants in search of their pray after the releases. reyes (2012) recommends the use of this predator with f looding releases in papaya for the control of tetranychus merganser under laboratory conditions, since p. persimilis is not settled when showing a low hatching (5.14 eggs per female) when feeding on this tetranychidae. another aspect that can affect the behavior of phytoseiidae is the long storage period of predatory mites and c. carnea between the packaging and the releases. the phytoseiidae were raised in the municipality of tabio, cundinamarca and sent by land courier service to the place of the experiment. the storage period was between 48 to 72 h before being released. when opening the bottle containing the phytoseiidae, most were located in the lid of the dispenser. this agrees with daza et al. (2010), who finds that the effectiveness of p. persimilis is diminished by the effect of the trip since it affects the quality and survival of the individuals. mesa and duque (1994) indicate the convenience of acclimatizing phytoseiidae before releases by confining them in cages for a time, as pre-adaptation in the field. in our research, releases were performed directly from the jar with vermiculite to the papaya plants after the long transport. it is important to consider the architecture of the papaya plant, whose leaves have long petioles, the leaves are distant from each other, and often have drops of latex. it is possible that some of these factors may have disturbed the behavior of the predators. according to konno et al. (2004), the latex produced by the leaves of c. papaya presents a protease, papain that confers defense against the attack of herbivores, such as polyphagous insects, reducing their rate of growth on that host. tetranychus urticae, has in its genome some detoxifying genes from bacteria, fungi and plants that it uses to combat the defense mechanisms of the plants it feeds on (grbić et al., 2011). these could prevent that this papain had a negative effect on this tetranychidae, but they could have some effect on p. persimilis. also, the crop has a leaf blade with a smooth bundle and the underside has protuberant ridges (arango and roman 2000), which might prevent the shelter of predators. however, collier et al. (2007) indicates that t. urticae reared on papaya or green bean is a suitable prey for the development and reproduction of the predatory mite neoseiulus idaeus under laboratory conditions. this proves that under these conditions the host plant of t. urticae does not affect the predator, guaranteeing the success of n. idaeus as a biological control agent of t. urticae in papaya orchards. although there have been very few studies on n. idaeus in papaya crops, it may have the potential to regulate populations of two-spot spider mites in this crop, compared to other phytoseiidae species. neoseiulus idaeus is a type ii specialized predator that shows substantial adaptations and table 3. variables evaluated to measure the control exerted by predators for the different treatments. treatments infestation (%±sem) number of leaves±sem stem diameter (cm±sem) number of fruits*±sem average fruit weight (kg±sem)* t1: p. persimilis 78.3±1.3 b1 32.9±0.3 ab 21.2±0.7 b 2.7±0.8 b 1.1±0.2 b t2: c. carnea 80.1±1.2 b 31.7±0.3 b 21.1±0.7 b 2.6±0.4 b 1.1±0.1 b t3: untreated treatment (control) 84.3±1.1 a 30.9±0.3 b 22.3±0.8 b 3.2±0.7 b 0.9±0.2 b t4: groweŕ s practice 61.5±1.1 c 39.9±0.3 a 24.5±0.1a 6.4±0.8 a 1.5±0.1 a 1means followed by equal letters do not differ from each other according to the tukey’s test (p<0.05). sem: standard error of the mean. *data collected in the first month of harvest. 107mena, mesa, escobar, and pérez: evaluation of phytoseiidae mites and chrysoperla carnea (stephens) on the control of tetranychus urticae in carica papaya l. preference for spider mites. the presence and abundance of n. idaeus throughout the year in commercial orchards with constant acaricide applications indicates that it can develop resistance to pesticides, and this gives more support to its use as a control agent in papaya (collier et al., 2004). the period in which the experiment took place coincided with the period of strong winds during the year in the municipality of roldanillo between october and february with average wind speeds of more than 4.6 km/h (cedar, 2018). strong wind could carry predators to other plants different from the ones in which the releases were performed. these winds probably contributed to the rapid dispersion of t. urticae in the experimental plot since this arthropod has aerial-dispersal behaviors that facilitate its escape from the leaf-surface boundary layer and enable it to become airborne. in addition, as wind speed increases, the dispersion response increases (smitley and kennedy, 1985). in relation to the variables stem diameter, number of leaves per plant, percentage of infestation and number, and the weight of fruits per plant, the analysis of variance showed significant differences between treatments (tab. 3). mean values were the same for t1, t2 and t3, showing a reduction in the number of leaves/plant and in the number of fruits/ plant and a higher percentage of infestation. in the first month of harvest, the t1 and t2 treatments yielded 58.4% less fruits than the grower’s practice, and even though in the t3 a smaller reduction was recorded (50%), the weight of fruits was lower, which is directly related to a lower yield. the grower’s practice showed the highest values in the number of leaves per plant and the number and weight per fruit, and the lowest percentage of infestation. the number of leaves is a clear indicator of productivity of papaya, considering that at least one fruit is formed in the bud of each leaf (storey 1969; mahouachi et al., 2005). similarly, the leaves synthesize the carbohydrates that are to be distributed among the different organs of the plant, which allows greater fruit production (cuéllar and arrieta, 2010). thus, a direct relation between the number of leaves and the number of fruits exists, and a decrease in the yield of the crop is observed due to the mites that cause defoliation. establishing experiments under real field conditions is important, since the crops grown by the producer entail facing multiple natural factors and problems that cannot be controlled and that do not affect the populations of the pest mite. therefore, under the conditions of our research the f lood releases of predators p. persimilis and n. californicus, and c. carnea were not found to exert control of the t. urticae mite populations. it is possible that some abiotic or biotic factors described above did not allow them to settle down in the papaya crop since the populations of t. urticae in this crop were so high between weeks 6 and 19 after the transplantation that the number of predators released was not enough or these controllers were not released in a timely enough manner. in addition, perhaps some experimental errors could have been made. acknowledgments the authors would like to thank the acarology research group of universidad nacional de colombia, palmira campus. they would also like to thank the information system of research, the extension and hermes laboratories, the doctorate scholarship program of colciencias and norbey marín. literature cited acosta, a. 2000. escrito sobre lo que seguramente usted ya ha oído de los famosos ácaros tetranychus spp. conocimientos generales y manejo integrado de tetranychus spp. (acariformes: tetranychidae) en cultivos de f lores. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. arango, l. and c. roman. 2000. aspectos agroeconómicos. pp. 8-12. in: arango l.v. (ed.). el cultivo de la papaya en los llanos orientales de colombia. manual de asistencia técnica no. 4. corpoica, asohofrucol and sena, villavicencio, colombia. badii, m.h., j. landeros, and e. cerna. 2010. regulación poblacional de ácaros plaga de impacto agrícola (population regulation of pest mites of agricultural significance). daena j. 5(1), 270-302. castro, j. 2010. evaluación del control biológico que ejerce la simbiosis del hongo paecilomyces fumoroseus junto con el organismo quitinolítico aislado de cascarilla de camarón, sobre el ácaro t. urticae en cultivo de rosa bajo invernadero. undergraduate thesis, escuela politécnica del ejército, sangolqui, ecuador. cedar. 2018. el clima promedio en roldanillo. viento. ur l: https://es.weatherspark.com/y/21524/clima-promedio-enroldanillo-colombia-durante-todo-el-a%c3%b1o (accessed 20 may 2017). cerna, a., s. landeros, s. sánchez, m. badii, l. aguirre, and y. ochoa. 2012. comparación de la toxicidad y selectividad de insecticidas para la plaga bactericera cockerelli y su depredador chrysoperla carnea. agrociencia 46, 783-793. cho, k., c. eckel, j. walgenbach, and g. kennedy. 1995. spatial distribution and sampling procedures for frankliniella spp. (thysanoptera: thripidae) in staked tomato. j. econ. entomol. 88(6), 1658-1665. doi: 10.1093/jee/88.6.1658 cloyd, r., c. galle, and s. keith. 2006. compatibility of three miticides with the predatory mites neoseiulus californicus mcgregor a nd phytoseiulu s persimilis at hiashenriot 108 agron. colomb. 38(1) 2020 (acari: phytoseiidae). hortsci. 41, 707-710. doi: 10.21273/ hortsci.41.3.707 collier, k., j. de lima, and g. albuquerque. 2004. predaceous mites in papaya (carica papaya l.) orchards: in search of a biological control agent of phytophagous mite pests. neotrop. entomol. 33(6), 799-803. doi: 10.1590/s1519-566x2004000600020 collier, k., g. albuquerque, j. de lima, a. pallini, and a. molinarugama. 2007. neoseiulus idaeus (acari: phytoseiidae) as a potential biocontrol agent of the two-spotted spider mite, tetranychus urticae (acari: tetranychidae) in papaya: performance on different prey stage-host plant combinations. exp. appl. acarol. 41(1-2), 27-36. doi: 10.1007/s10493-006-9041-2 cuéllar, n. and h. arrieta. 2010. evaluación de respuestas fisiológicas de la planta arbórea hibiscus rosasinensis l. (cayeno) en condiciones de campo y vivero. corpoica cienc. tecnol. agropec. 11, 61-72. doi: 10.21930/rcta.vol11_num1_art:196 daza, m., h. bustos, f. cantor, d. rodríguez, and j. cure. 2010. criterios para la producción de phytoseiulus persimilis (parasitiformes: phytoseiidae) bajo condiciones de invernadero. acta biol. colomb. 15(1), 37-46. dekeyser, m. 2005. acaricide mode of action. pest manage. sci. 61,103-110. doi: 10.1002/ps.994 gómez, e.d., n.c. mesa, y.m. mena, c.a. huertas, k. imbachi, and j.a. salazar. 2014. programa de manejo fitosanitario en papaya en el valle del cauca. universidad nacional de colombia, palmira, colombia. grbić, m., t. van leeuwen, r.m. clark, s. rombauts, p. rouze, and v. grbić. 2011. the genome of tetranychus urticae reveals herbivorous pest adaptations. nature 479, 487-492. doi: 10.1038/ nature10640 hassanpour, m., g. nouri-ganbalani, j. mohaghegh, and a. enkegaard. 2009. functional response of different larval instars of the green lacewing, chrysoperla carnea (neuroptera: chrysopidae), to the two-spotted spider mite, tetranychus urticae (acari: tetranychidae). j. food. agric. environ. 7, 424-428. hoy, m., r. groot, and h. van de baan. 1985. inf luence of aerial dispersal on persistence and spread of pesticide and spread of pesticide resistant metaseiulus occidentalis in california almond orchards. exp. appl. acarol. 37, 17-31. doi: 10.1111/ j.1570-7458.1985.tb03448.x hoy, m. 2011.  agricultural acarology: introduction to integrated mite management. crc press, boca raton, usa. johnson, d. and b. croft. 1976. laboratory study of the dispersal behavior of amblyseius fallacis (acarina: phytoseiidae). ann. entomol. soc. am. 69, 1019-1023. doi: 10.1093/aesa/69.6.1019 jung, c. and b. croft. 2000. survival and plant-prey finding by neoseiulus fallacis (acari: phytoseiidae) on soil substrates after aerial dispersal. exp. appl. acarol. 24, 579-596. doi: 10.1023/a:1026593907917 knowles, c. 1997. mechanisms of resistance to acaricides. pp. 57-77. in: sjut, v. (ed.). chemistry of plant protection. molecular mechanisms of resistance to agrochemicals. doi: 10.1007/978-3-662-03458-3_3 konno, k., c. hirayama, m. nakamura, k. tateishi, y. tamura, m. hattori, and k. kohno. 2004. papain protects papaya trees from herbivorous insects: role of cysteine proteases in latex. plant j. 37(3), 370-378. doi: 10.1046/j.1365-313x.2003.01968.x lópez, e. 2014. incidencia de daño y estrategias de control de tetranychus merganser en el cultivo de papaya (carica papaya l.). msc thesis, colegio de postgraduados, veracruz, mexico. mahouachi, j., a. pio, r. socorro, c. regalado, and p. rodríguez. 2005. respuestas de la papaya (carica papaya l.) frente al estrés hídrico: crecimiento vegetativo y contenido de elementos minerales. actas portuguesas de horticultura 6, 193-199. marafeli, p., p. reis, e. da silveira, m. de toledo, and g. souza-pimentel. 2011. neoseiulus californicus (mcgregor, 1954) preying in different life stages of tetranychus urticae koch, 1836 (acari: phytoseiidae, tetranychidae). acarologia 51(4), 499-506. doi: 10.1051/acarologia/20112031 marín, s., j. gomes, j. salgado, d. martins, and e. fulin. 1995. recomendações para a cultura do mamoeiro dos grupos solo e formosa no estado do espírito santo. circ. téc. 4(3), 1-57. mcmurtry, j., g. de moraes, and n. sourassou. 2013. revision of the lifestyles of phytoseiid mites (acari: phytoseiidae) and implications for biological control strategies. syst. appl. acarol. 18(4), 297-320. doi: 10.11158/saa.18.4.1 mesa, n. and m. duque. 1994. liberación y establecimiento de tres especies de ácaros phytoseiidae para el control de ácaros tetranychidae en un cultivo de yuca. rev. col. entomol. 20(3), 169-177. migeon, a. and f. dorkeld. 2006-2017. spider mites web: a comprehensive database for the tetranychidae. url: http://www. montpellier.inra.fr/cbgp/spmweb (accessed 10 may 2017). moraes, g. and c. flechtmann. 2008. manual de ácarologia. ácarologia. básica e ácaros de plantas cultivadas no brasil. holos editora, riberão preto, brazil. morera, i. 2015. identificación de principios activos de plaguicidas en frutas, hortalizas y granos básicos en costa rica: una propuesta para la implementación de nuevas metodologías de análisis. revista pensamiento actual 15(25), 155-171. nasreen, a., g. mustafa, and m. ashfaq. 2005. morta lit y of chrysoperla carnea (stephens) (neuroptera: chrysopidae) after exposure to some insecticides; laboratory studies. s. pac. stud. 26(1), 1-6. nauen, r., n. stumpf, and a. elbert. 2000. efficacy of baj 2740, a new acaricidal tetronic acid derivative, against tetranychid spider mite species resistant to conventional acaricides. pp. 453-458. proceedings of the bcpc conference: pests and diseases. 2000, november 13-16, brighton, uk. farnham, british crop protection council. pappas, m., g. broufas, and d. koveos. 2011. chrysopid predator and their role in biological control. j. entomol. 8(3), 301-326. doi: 10.3923/je.2011.301.326 reyes, n. 2012. implementación del control biológico de tetranychus merganser boudreaux, ácaro plaga del papayo en veracruz, méxico. phd thesis, colegio de postgraduados, veracruz, mexico. rhodes, e., o. liburd, c. kelts, s. rondon, and r. francis. 2006. comparison of single and combination treatments of phytoseiulus persimilis, neoseiulus californicus and acramite ( bi fena z ate) for cont rol of t wospot ted spider mites i n 109mena, mesa, escobar, and pérez: evaluation of phytoseiidae mites and chrysoperla carnea (stephens) on the control of tetranychus urticae in carica papaya l. strawberries. exp. appl. acarol. 39(3-4), 213-225. doi: 10.1007/ s10493-006-9005-6 sá, p. 2012. gestión integrada de la araña roja tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae): optimización de su control biológico en clementinos. phd thesis, universitat politècnica de valència, valencia, spain. doi: 10.4995/thesis/10251/17804 saito, y. 2010.  plant mites and sociality: diversity and evolution. springer-verlag, tokyo. doi: 10.1007/978-4-431-99456-5 santa-cecília, l. and p. reis. 1986. pragas do mamoeiro. inf. agropec. 12, 49-52. sas institute. 2014. sas/stat version 9.3. sas institute, cary, usa. seeman, o. and j. beard. 2011. identification of exotic pest and australian native and naturalised species of tetranychus (acari: tetranychidae).  zootaxa (2961), 1-72. doi: 10.11646/ zootaxa.2961.1.1 smitley, d. and g. kennedy. 1985. photo-oriented aerial-dispersal behavior of tetranychus urticae (acari: tetranychidae) enhances escape from the leaf surface. ann. entomol. soc. am. 78(5), 609-614. doi: 10.1093/aesa/78.5.609 soto, a., h. oliveira, and a. pallini. 2011. integración de control biológico y de productos alternativos contra tetranychus urticae (acari: tetranychidae). revista u.d.c.a. 15(1), 23-29. storey, w. 1969. pistillate papaya f lower: a morphological anomaly. science 163, 401-405. doi: 10.1126/science.163.3865.401 tomkiewicz, j., h. skovgård, g. nachman, and m. münsterswendsen. 1993. a rapid and non-destructive method to assess leaf injury caused by the cassava green mite, mononychellus tanajoa (bondar) (acarina: tetranychidae). exp. appl. acarol. 17(1-2), 29-40. valcárcel-calderón, f. 2013. el control biológico de plagas en la f loricultura colombiana. pp. 233-240. in: rueda-ramírez, d. and e. torrado-león (eds.). memorias congreso colombiano de entomología. 2013, july 10-12, bogota. bogota, sociedad colombiana de entomología. van leeuwen, t., b. vanholme, s. van pottelberge, p. van nieuwenhuyse, r. nauen, l. tirry, and i. denholm. 2008. mitochondrial heteroplasmy and the evolution of insecticide resistance: non-mendelian inheritance in action. proc. natl. acad. sci. 105, 5980-5985. doi: 10.1073/pnas.0802224105 van leeuwen, t., j. vohtas, a. tsagkarakou, and l. tirry. 2009. mechanisms of acaricide resistance in two spotted spider mite tetranychus urticae. pp. 343-393. in: ishaaya, i. and a. horowitz (eds.). biorational control of arthropod pests springer, dordrech, the netherlands. doi: 10.1007/978-90-481-2316-2_14 van leeuwen, t., j. vohtas, a. tsagkarakou, w. dermauw, and l. tirry. 2010. acaricide resistance mechanisms in the twospotted spider mite tetranychus urticae and other important acari: a review. insect biochem. molec. biol. 40(8), 563-572. doi: 10.1016/j.ibmb.2010.05.008 vásquez, c., f. da silva, j. morales, and m. sandoval. 2012. biological studies and pest management of phytophagous mites in south america. pp. 354-376. in: larramendy, m.l. and s. soloneski (eds.). integrated pest management and pest control current and future tactics. intech, rijeka, croatia. doi: 10.5772/30250 vieira, m., l. correa, t. castro, l. silva, and m. monteverde. 2004. efeito do cultivo do mamoeiro (carica papaya l.) em ambiente protegido sobre a ocorrência de ácaros fitófagos e moscas-brancas. rev. bras. fruticultura 26(3), 441-445. doi: 10.1590/s0100-29452004000300017 https://www.researchgate.net/deref/http%3a%2f%2fdx.doi.org%2f10.1007%2f978-4-431-99456-5 https://www.researchgate.net/deref/http%3a%2f%2fdx.doi.org%2f10.1007%2f978-90-481-2316-2_14?_sg%5b0%5d=jvqpuft0ctzkj1ce-0duugovlfa03vhkjz5qti8zzgl4i6laiwlpbka8t6grkzngrwdfjgpvcyh_tatis1u81t_dda.hsy_pi4y6lhn7ou8ayozlh8uvrln4bwu16dhmy2ghsbmmirzh3hcjczoecsltsqtq_zdjowd6y42o20pxfzkxq dynamics of the weed community during pineapple growth in the brazilian semi-arid region received for publication: june 21, 2020. accepted for publication: february 16, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.94079 1 universidade estadual de montes claros, janaúba, minas gerais (brazil). 2 empresa brasileira de pesquisa agropecuária embrapa, pelotas, rio grande do sul (brazil). * corresponding author: victor.maia@unimontes.br agronomía colombiana 40(1), 109-119, 2022 abstract resumen the pineapple belongs to the family bromeliaceae and is a slow-growing succulent monocot with a reduced superficial root system. for this reason, the interference of weeds in competition with this crop can cause significant losses to the production. one of the bases to elaborate a control strategy is the knowledge of the diversity of weeds that occur in the cultivated areas. the objective of this study was to identify the weed community during pineapple growth in a semi-arid climate region of brazil. weeds were collected 60, 120, 180, 240, 300, and 360 days after planting (dap) the pineapple. these collections were made in three different plots every two months until f loral induction, composed of three pineapple cultivars. the weed community found in the irrigated pineapple field, in semi-arid climate conditions, was mostly composed by species belonging to the families amaranthaceae, asteraceae, convolvulaceae, fabaceae, malvaceae, and poaceae. the highest diversity of weed species was found at 60 dap. the species ipomoea acuminata was present throughout the development of the pineapple and showed the highest importance value index in most of the periods evaluated during the pineapple growth. la piña pertenece a la familia bromeliaceae y es una monocotiledónea suculenta de crecimiento lento con un sistema radical superficial reducido. por este motivo, la interferencia de las malezas en competencia con el cultivo puede provocar pérdidas importantes para la producción. una de las bases para la elaboración de una estrategia de control es el conocimiento de la diversidad de malezas que se dan en las áreas cultivadas. el objetivo de este trabajo fue identificar la comunidad de malezas durante el crecimiento de la piña en una región de clima semiárido de brasil. las malezas se recolectaron 60, 120, 180, 240, 300 y 360 días después de la siembra (dds) de la piña. estas recolecciones se realizaron en tres parcelas diferentes cada dos meses hasta la inducción f loral, compuestas por tres cultivares de piña. la comunidad de malezas que se encontró en el campo de piña irrigado, en condiciones climáticas semiáridas, estaba compuesta principalmente por especies pertenecientes a las familias amaranthaceae, asteraceae, convolvulaceae, fabaceae, malvaceae y poaceae. la mayor diversidad de especies de malezas se encontró a los 60 dds. la especie ipomoea acuminata estuvo presente durante todo el desarrollo de la piña y mostró el índice de valor de importancia más alto en la mayoría de los períodos evaluados durante el crecimiento de la piña. key words: ananas comosus var. comosus, phytosociological survey, iac fantastic, perola, smooth cayenne. palabras clave: ananas comosus var. comosus, estudio fitosociológico, iac fantástico, perola, cayena lisa. dynamics of the weed community during pineapple growth in the brazilian semi-arid region dinámica de la comunidad de malezas a lo largo del crecimiento de piña en la región semiárida brasileña joão rafael prudêncio dos santos1, victor martins maia1*, bruno soares da silva1, pedro mendes demicheli1, ignacio aspiazú1, and germani concenço2 introduction the pineapple (ananas comosus var. comosus) is the third most cultivated tropical fruit in the world, and brazil is the third largest producer with 2.2 million t in an area of 62,116 ha (fao, 2018). the semi-arid zones in the world occupy around 15% of the global land surface, including the hot and cool semiarid regions. these zones are characterized by low average annual rainfall which corresponds to between one-fifth and one-half of the potential evapotranspiration. hot semiarid regions have a mean annual temperature above 18°c (scholes, 2020); therefore, the brazilian semi-arid zone is classified as hot semi-arid. as a plant with slow vegetative growth, small size and superficial root system, the pineapple suffers intense competition with weeds, especially in the first months after planting. this contributes to delay the development of the https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.94079 110 agron. colomb. 40(1) 2022 crop and reduces productivity and quality of the fruits (maia et al., 2012; maia et al., 2018). weeds compete with agricultural crops for water, light and nutrients, and can release allelopathic substances that inhibit crop growth (zimdahl, 2008; ghanizadeh et al., 2014; maia et al., 2018). additionally, they can host pests and diseases, thus, hindering crop management and harvesting as well as impairing the quality of the marketable product (swanton et al., 2015; mureithi et al., 2017; ocimati et al., 2018). the degree of weed interference depends on the weed community, environment and the period and time of the crop’s coexistence with weeds. in this sense, it is essential to identify the species present in the cultivation areas and determine the main periods of interference, indicating the appropriate time to carry out weed control in the fields (zimdahl, 2008; swanton et al., 2015; marques et al., 2017). the knowledge of the diversity of weeds in the cultivation areas is the basis for the elaboration of a weed control proposal. in addition to the identification of weed species, a survey needs to include a quantitative analysis of these species, i.e., a phytosociological study or method (braunblanquet, 1979; swanton et al., 2015). this method provides data that are specific to the species present, such as frequency, density, and abundance, and their relationship with the whole weed population. this tool allows making many inferences about the weed in question to define what will be done, how and when. a phytosociological study for weed management is justified as infestation conditions are varied and the management possibilities are diverse (sarmento et al., 2017; santos et al., 2019) since the establishment and dynamics of a weed community depend on edaphoclimatic conditions, crop practices, seed bank, etc. (adegas et al., 2010; swanton et al., 2015; korres et al., 2019). as phytosociological studies in irrigated crops in the hot semi-arid region showing weed community f luctuations along the year are scarce, especially in the pineapple crop, the objective of this study was to identify the dynamics of the weed community during pineapple growth in a semi-arid climate region of brazil. materials and methods the experiment was carried out in the municipality of janaúba, mg, under the geographical coordinates of 15°43’48’’ s, 43°19’23’’ w and 533 m a.s.l. the region has “aw” climate (sá júnior et al., 2012). the climatic conditions during the period of the experiment are shown in figure 1. weeds were collected 60, 120, 180, 240, 300, and 360 days after planting (dap) of pineapple, in a plot composed of three pineapple cultivars (perola, iac fantastic, and smooth cayenne) planted in double rows spaced 1.2 x 0.3 x 0.20 m, totaling 66,666 plants ha-1. the three cultivars occupied the same proportion in the sample plot. the area was prepared by plowing at a depth of 0.40 m with two harrowings, furrowing and pre-planting fertilization with chemical and organic fertilizers. before planting, a composite soil sample from the 0-20 cm layer was collected to determine the soil chemical properties. the soil of the area was an eutrophic red latosol (oxisol), medium/clayey texture (embrapa, 2006), and the physical and chemical properties in the 0-20 cm layer were as follows: ph(h2o) = 6.5; organic matter = 15 g kg -1; p = 8 mg dm-3, k = 374 mg dm-3, ca2+ = 3.2 cmolc dm -3; mg = 1.2 cmolc dm -3; al3+= 0 cmolc dm -3; h+al = 1.4 cmolc dm -3; zn = 1.5 mg dm-3; fe = 23.4 mg dm-3; mn = 33.3 mg dm-3; cu = 0.9 mg dm-3; b = 0.3 mg dm-3; sum of base cations (sb) = 5.5 cmolc dm -3; base saturation (v) = 80%; aluminum saturation (m) = 0%; effective cation exchange capacity (cec) = 5.5 cmolc dm -3; total cec = 6.8 cmolc dm -3 and remaining phosphorus (prem) = 33.3 mg l-1. the crop was planted in august 2017 at a depth of 0.20 m and, after furrowing, a micro-sprinkler irrigation system was implemented. after the adjustments and adaptations of the irrigation system, preliminary tests were carried out to determine the f low rate of the micro-sprinklers and the water distribution uniformity coefficient. slip, slip-sucker, and sucker propagules were used for planting with the same kind of propagule in the same plot to maintain crop uniformity. for weed collection, the standard method of the square inventory (0.5 m x 0.5 m) was employed, randomly thrown once in the useful area of each plot. the square was thrown three times per collection, collecting all plants as described by several authors (curtis & mcintosh, 1950; odum, 1971; braun-blanquet, 1979; swanton et al., 2015). only the weed shoots were collected. the identification of the species in each square was carried out by comparison, according to the classification of lorenzi (2008) and quantified by family, genus and species, with later determination of the phytosociological values. the samples of each species were then packed in paper bags and put into a forced air circulation oven (model te 394/3, tecnal, piracicaba, brazil) at 65°c for 72 h, for later weighing of the dry matter mass on a precision scale, 111santos, maia, silva, demicheli, aspiazú, and concenço: dynamics of the weed community alongside pineapple growth in the brazilian semi-arid region with the result expressed in g. the total dry matter of the weed community was used to adjust a growth model and estimate the absolute and relative growth rate of the weed community as a function of growth sampling dates in the pineapple crop (hunt, 2012; soltani & sinclair, 2012). the number of individuals per species in each plot and the total number per collection were determined. from the identification and counting of species, we carried out the calculations and descriptive analysis of the following phytosociological variables: frequency (fr), density (de), abundance (ab), relative frequency (frr), relative density (der), relative abundance (abr), relative dominance (dor), importance value index (ivi) and coverage value index (cvi) (mueller-dombois & ellenberg, 1974; braunblanquet, 1979; tuffi santos et al., 2004). the relative indexes were used to calculate the importance value indexes expressed as constants. to perform the calculations, the following formulas were used: fr = number of squares containing the species / total number of squares obtained; frr = fr of the species × 100 / total frequency of all species; de = total number of individuals per species / total area occupied by the squares; der = de of the species × 100 / total density of all species; ab = total number of individuals per species / total number of squares containing the species; abr = ab of the species × 100 / total abundance of all species; dor = biomass of the species / ∑ of total biomass of all species × 100; ivi = frr + der + abr; cvi = dor + der. all results were presented using descriptive statistics done with microsoft excel. the graphs were made using the software sigma plot 12.5 demo version. results and discussion throughout the pineapple growth cycle, the weed community obtained by the surveys showed a distribution of 22 species and 12 families. among the species, a population of 68.2% of dicotyledonous plants and 31.8% of monocotyledonous plants was found (tab. 1). as for the carbon fixation process, 54.6% were plants with c3 metabolism and 45.4% were with c4 metabolism. no plants with cam metabolism were observed. regarding the number of species, among the dicots, the families amaranthaceae, asteraceae, convolvulaceae, fabaceae and malvaceae stood out. these families corresponded to 45.5% of the identified species. among the monocotyledonous plants, the family poaceae stood out, with five species, equivalent to 22.7% of the identified species (tab. 1). sarmento et al. (2017) cultivated pineapple under similar climatic conditions in the spring-summer period of brazil and identified ten weed species distributed in nine genera and eight families, with the families euphorbiaceae and poaceae standing out, with two individuals each. in the autumn-winter period, nine species, seven genera and six families were identified, with euphorbiaceae and poaceae standing out again with three and two individuals, respectively. model et al. (2008) reported that 40 weed species were identified in an area of pineapple cultivation in maquiné (rs, brazil), a region with a humid subtropical climate. the authors highlighted the presence of the families asteraceae figure 1. rainfall, minimum, maximum, and mean temperatures (t, °c) and relative humidity (rh, %) during the experiment. r ai nf al l ( m m ) t (° c ) an d r h ( % ) 0 50 100 150 200 250 300 0 20 30 40 90 80 70 60 50 100 au g/ 20 18 ju l/2 01 8 ju n/ 20 18 m ay /2 01 8 ap r/ 20 18 m ar /2 01 8 fe b/ 20 18 ja n/ 20 18 d ec /2 01 7 n ov /2 01 7 o ct /2 01 7 se p/ 20 17 au g/ 20 17 rainfall tmax (°c) rh (%) tmin (°c) tmean (°c) 112 agron. colomb. 40(1) 2022 (27.5%), poaceae (25%), cyperaceae (7.5%), fabaceae (7.5%), apiaceae (5%) and others with 2.5% each. in the following year, model and favreto (2009) identified 74 weed species belonging to 25 botanical families, with the families poaceae (23%), asteraceae (28%), cyperaceae (5%), and fabaceae (5%) standing out. similar results were found in pineapple areas located in the humid tropics of india (kerala) (girija & menon, 2019). the high number of species and families shows the great botanical diversity of the weed f lora with the potential to compete with the pineapple. the favorable climate, soil productive potential, ph, and nutrient corrections are factors that can inf luence the diversity of species and the development of weeds (model & favreto, 2009). in addition to these factors is the use of irrigation, which allows for the germination and growth of weeds to occur in all months of the year. the asteraceae and poaceae families have been commonly reported and found in several weed studies (jakelaitis et al., 2003; erasmo et al., 2004; murphy et al., 2006; duarte et al., 2007; maia et al., 2018). this is certainly because they show high dissemination and colonization of different environments (pedrotti & guarim neto, 1998). most of the species of the family poaceae are perennial and produce large amounts of seeds, which considerably increases their dissemination power and the colonization of different types of environments, even under adverse conditions (holm et al., 1991). the species of the family asteraceae have similar characteristics and are easily established in different environments, being the first weeds in the cultivation area after soil preparation (lorenzi, 2008). the species of this family are considered among the most infesting plants of annual and perennial crops (holm et al., 1991; zimdahl, 2008). the identification of weed species is important and necessary, as each species has the potential to establish itself in the area and can interfere differently, depending on the crop (korres et al., 2019). the dry matter of the weed community increased during the entire survey period. there was an exception at 180 d, with dry matter of 1,780.58 g m-2, i.e., slightly lower than table 1. botanical and photosynthetic classification of weeds found during pineapple cultivation in the semi-arid climate region of brazil. family genus scientific name class photosynthesis malvaceae sida s. rhombifolia magnoliopsida c3 amaranthaceae amaranthus a. viridis c4 bidens b. pilosa c3 apocynaceae calotropis c. procera c3 asteraceae galinsoga g. parviflora c4 acanthospermum a. hispidum c3 commelinaceae commelina c. benghalensis liliopsida c3 convolvulaceae merremia m. aegyptia magnoliopsida c3 ipomoea i. acuminata c3 euphorbiaceae euphorbia e. hirta c4 fabaceae senna s. obtusifolia c3 mimosa m. pudica c4 malvaceae malva m. sylvestris c3 poaceae brachiaria b. plantaginea c4 sorghum s. bicolor liliopsida c4 cenchrus c. echinatus c4 panicum p. maximum c4 eleusine e. indica c3 brachiaria b. decumbens c3 dactyloctenium d. aegyptum c4 portulacaceae portulaca p. oleracea magnoliopsida c4 turneraceae turnera t. subulata c3 113santos, maia, silva, demicheli, aspiazú, and concenço: dynamics of the weed community alongside pineapple growth in the brazilian semi-arid region the previously evaluated period. as a result, the maximum accumulated dry matter (3,436.77 g m-2) of the weed community was reached 360 dap (tab. 2). this is probably due to the greater adaptation and competition potential of these species compared to the pineapple plants. weed species can harm the crop by competing for the essential resources for plant development (water, light, and nutrients), especially nutrient extraction. considering the highest value of dry matter obtained at 360 dap (3,436.77 g m-2 = 34.4 t ha-1), it can be estimated that 515.5 kg of n table 2. dry matter (dm, g m-2) and number of individuals per species (nis) of weeds found during pineapple cultivation in the semi-arid climate region of brazil. sampling moments 60 d after planting 120 d after planting weed dm nis weed dm nis amaranthus viridis 92.26 7 amaranthus viridis 49.45 6 brachiaria plantaginea 3.45 92 calotropis procera 52.6 7 cenchrus echinatus 53.59 5 cenchrus echinatus 206.2 26 commelina benghalensis 42.3 5 galinsoga parviflora 61.12 8 eleusine indica 15.4 3 ipomoea acuminata 1173.5 35 ipomoea acuminata 849.8 16 merremia aegyptia 156.3 3 malva sylvestris 10.36 3 panicum maximum 125.9 5 merremia aegyptia 264.05 14 portulaca oleracea 31.2 6 mimosa pudica 53.3 9 sida rhombifolia 37.9 5 senna obtusifolia 12.69 53 sida rhombifolia 115.23 6 sorghum bicolor 233.9 2 turnera subulata 37.6 2 total 1783.93 217 1894.2 101 180 d after planting 240 d after planting weed dm nis weed dm nis amaranthus viridis 13.9 5 amaranthus viridis 36.5 26 cenchrus echinatus 128 18 bidens pilosa 0.06 1 euphorbia hirta 43.92 3 commelina benghalensis 3.62 4 ipomoea acuminata 1395 41 ipomoea acuminata 1718.9 37 malva sylvestris 35.1 7 malva sylvestris 18.66 4 merremia aegyptia 79.6 12 merremia aegyptia 215.8 13 mimosa pudica 31.96 3 sida rhombifolia 53.1 2 total 1780.58 91 1993.54 85 300 d after planting 360 d after planting weed dm nis weed dm nis amaranthus viridis 5.6 2 brachiaria decumbens 1021 69 cenchrus echinatus 199.5 6 ipomoea acuminata 1997.21 27 ipomoea acuminata 1937.8 41 acanthospermum hispidum 6.2 1 merremia aegyptia 142.5 6 bidens pilosa 0.9 1 calotropis procera 369.4 1 malva sylvestris 85.8 8 dactyloctenium aegyptum 315.3 39 senna obtusifolia 10.36 3 total 2654.8 56 3,436.77 148 114 agron. colomb. 40(1) 2022 (1.5%), 61.85 kg of p (0.18%), 580.79 kg of k (1.69%), 154.6 kg of ca (0.45%), 164.96 kg of mg (0.48%), and 68.73 kg of s (0.20%) are extracted from the soil by weeds at the expense of pineapple plants. those values were estimated based on a study by souza et al. (1999), who evaluated the levels of macro and micronutrients and the c:n ratio of various weed species of the families commelinaceae, poaceae, cyperaceae, amaranthaceae, compositae, convolvulaceae, euphorbiaceae, malvaceae, and rubiaceae. the accumulation of dry matter in the weed community over the periods of evaluation showed exponential growth, with an increase in the amount of dry matter accumulated as a function of time. the highest dry matter value (3,436.77 g m-2) was observed on the last collection date. an increment of 0.0128 g per d was observed from the sampling times of the weed community in the pineapple crop (fig. 2a). from the adjusted model, the absolute and relative growth rates of the weed community were estimated. the absolute growth rate (agr) is a physiological index used to obtain the average growth speed over the observation period (hunt, 2012; soltani & sinclair, 2012). on the other hand, the relative growth rate (rgr) expresses the increase in dry matter per unit of the initial weight over a period of time (g g-1/d) (hunt, 2012; soltani & sinclair, 2012). the relative and absolute growth rates showed the same exponential behavior observed for dry matter accumulation (fig. 2b). the maximum observed agr value was 22.29 g m-2/d, while the maximum observed rgr was 0.00644 g g-1 m-2/d, both observed on the last collection date. the growth rate is an important feature to describe the ecological strategies of plants. weeds, in general, show rapid initial growth, allowing them to absorb mineral nutrients and develop in environments without limitations, thus, being able to stabilize in the environment (ravindra et al., 2008; korres et al., 2019). in the analysis of plant growth, the absolute growth rate usually shows an increase until it reaches a peak, with a subsequent fall. the relative growth rate, in turn, decreases over the time of collection. the higher the values of this rate and the longer the time it remains high, the greater the competition capacity of the species in question. therefore, the weed community showed great competitive capacity with the studied species (pineapple) and that this capacity increased over time. this indicates that, the longer the pineapple is subjected to weed competition, the greater the competition capacity of these species. during the pineapple growth period, the species that showed the best carbon fixation capacity, in terms of dry matter, were ipomoea acuminata, merremia aegyptia, and brachiaria decumbens (tab. 2). the other species collected showed the lowest number of individuals and lower dry matter values than those previously mentioned. however, these values can be considered representative since the capacity to extract resources from the soil tends to increase possibly with the higher number of individuals. ipomoea acuminata and merremia aegyptia have a climbing habit, which can make certain growing practices and pineapple harvesting difficult. brachiaria decumbens, being a c4 metabolism plant, tends to be more efficient in the use of scarce resources, especially water, considering the semi-arid climate conditions (zimdahl, 2018). ŷ=1719.4153• + 17.4728ns exp (0.0128* x) d ry m at te r of th e w ee d co m m un ity ( g) 0 1600 2000 2400 2800 3200 3600 a bs ol ut e gr ow th r at e (g m -2 /d ) r el at iv e gr ow th r at e (g g -1 m -2 /d ) 0 5 10 15 20 25 0.000 0.001 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.007 absolute growth rate relative growth rate a b 3303002702402101801501209060300 360 sampling dates of the weed community (dap) 3303002702402101801501209060300 360 sampling dates of the weed community (dap) figure 2. a) dry matter and b) absolute growth rate (g m-2 /d) and relative growth rate (g g-1 m-2/d) of the weed community as a function of growth sampling dates in the pineapple crop. dap days after planting. 115santos, maia, silva, demicheli, aspiazú, and concenço: dynamics of the weed community alongside pineapple growth in the brazilian semi-arid region at 60 dap, 217 weed specimens were identified (tab. 2), with brachiaria plantaginea and senna obtusifolia having the highest number of individuals per species (nis) and, consequently, the highest relative density (der), relative abundance (abr) and importance value index (ivi) (fig. 3). however, ipomoea acuminata and merremia aegyptia showed higher dry matter compared to the other species. when the pineapple reached 120 and 180 dap, 101 and 91 weed specimens were observed, respectively, with the largest number of individuals and amount of dry matter observed for the species i. acuminata and cenchrus echinatus (tab. 2). for these two species, higher values of der, abr and ivi were also observed (fig. 3). however, the highest relative frequency (frr) was observed only for i. acuminata, 180 dap. at 240 and 300 dap, there was a reduction in the number of specimens. however, i. acuminata remained with a larger number of individuals and showed higher dry matter in this period. this behavior remained similar for frr, der, abr, and ivi (fig. 3). sarmento et al. (2017) observed higher frequency (fr) values for the species euphorbia heterophylla, cynodon dactylon, dactyloctenium aegyptium, and amaranthus hybridus a 40200 60 ivi turnera subulata sida rhombifolia senna obtusifolia mimosa pudica merremia aegyptia malva sylvestris ipomea acuminata eleusine indica commelina benghalensis cenchrus echinatus sorghum bicolor brachiaria plantaginea amaranthus viridis b 40200 60 ivi portulaca oleacea sida rhombifolia galinsoga parviflora merremia aegyptia ipomea acuminata cenchrus echinatus panicum maximum calotropis procera amaranthus viridis c 40200 60 ivi sida rhombifolia mimosa pudica merremia aegyptia malva sylvestris ipomea acuminata euphorbia irta cenchrus echinatus amaranthus viridis d 40200 60 ivi merremia aegyptia ipomea acuminata amaranthus viridis malva sylvestris commelina benghalensis bidens pilosa e 40200 60 ivi calotropis procera merremia aegyptia ipomea acuminata cenchrus echinatus amaranthus viridis f 40200 60 ivi senna obtusifolia ipomea acuminata brachiaria decumbens acanthospermum hispidum malva sylvestris dactyloctenium aegyptum bidens pilosa figure 3. importance value index (ivi) of the main species of weeds collected during the development of pineapple, in days after planting (dap), cultivated in the semi-arid climate region of brazil. blue bar = relative frequency (frr); orange bar = relative density (der); gray bar = relative abundance (abr). a) 60 dap; b) 120 dap; c) 180 dap; d) 240 dap; e) 300 dap; f) 360 dap. 116 agron. colomb. 40(1) 2022 in the spring-summer period of brazil. the greatest distribution in the autumn-winter period was observed in the species euphorbia hirta, amaranthus hybridus, euphorbia heterphylla, and portulaca oleracea. unlike this study, the same authors found that the species that showed the highest ivi values were cyperus iria, cynodon dactylon, euphorbia heterophylla, amaranthus hybridus, euphorbia hirta, and boerhavia diffusa. this is because, although the study was conducted under similar climatic conditions, the spatial variation in the distribution of weed species was large, confirming that other factors inf luence the diversity of the weed community. brachiaria decumbens and dactyloctenium aegyptum were found only at 360 dap, while i. acuminata was identified at all survey times (tab. 2). a greater number of individuals at 360 dap was observed in the species b. decumbens, d. aegyptum, and i. acuminata, respectively, as well as the greater frr, der, abr, and ivi (fig. 3). the highest weed density during the pineapple development cycle was verified at 60 dap, when 217 individuals per m2 were counted. the lowest density was observed at 300 dap, with 56 individuals per m2 (tab. 2). according to radosevich et al. (2007), as the density and development of weeds that germinate and emerge at the beginning of the crop cycle increases, interspecific and intraspecific competition intensifies, so that more developed weeds become dominant, and the rest are suppressed or die. the diversity and density of weeds were higher in the first days after planting, i.e., crop still establishing itself. at this stage, the plant has not yet reached the ideal height of the shoot; therefore, its potential to shade the soil is low, allowing weeds to receive sunlight. additionally, the pineapple has a slow growth pattern, which makes it uncompetitive against weeds. at 360 dap, weed diversity was reduced, as in other survey periods, compared to the first 60 dap. this probably occurred due to competition between weeds, as some are more aggressive than others, resulting in reduced emergence and/ or growth of weeds. the species that stand out from the others generally have high seed production (to supply the soil seed bank), combined with other mechanisms, such as dispersion, longevity, and dormancy for a long period. species developing these mechanisms can survive even under adverse conditions (zimdahl, 2008; 2018; korres et al., 2019). regarding relative dominance (dor), i. acuminata stood out in relation to the other species in all survey periods, except for 300 dap, when m. aegyptia showed the highest dor value (tab. 3). at 360 dap, the species i. acuminata (58.11), b. decumbens (29.70), and d. aegyptum (9.17) stood out. these same species produced a higher number of individuals per species and higher dry matter in the same period. table 3. relative dominance (dor) and weed cover value index (cvi) during the pineapple cultivation cycle in the semi-arid climate region of brazil. sampling moments 60 d after planting 120 d after planting weed dor cvi weed dor cvi amaranthus viridis 5.17173 8.398 amaranthus viridis 2.610656 8.55125 brachiaria plantaginea 0.19339 42.59 calotropis procera 2.776957 9.70765 cenchrus echinatus 3.00404 5.308 cenchrus echinatus 10.88609 36.62867 commelina benghalensis 2.37117 4.675 galinsoga parviflora 3.22676 11.14755 eleusine indica 0.86326 2.246 ipomoea acuminata 61.95306 96.60652 ipomoea acuminata 47.6364 55.01 merremia aegyptia 8.251679 11.22198 malva sylvestris 0.58074 1.963 panicum maximum 6.646746 11.59724 merremia aegyptia 14.8016 21.25 portulaca oleracea 1.647168 7.587762 mimosa pudica 2.98779 7.135 sida rhombifolia 2.000887 6.951382 senna obtusifolia 0.71135 25.14 sida rhombifolia 6.45933 9.224 sorghum bicolor 13.1115 14.03 turnera subulata 2.10771 3.029 total 100 200 100 200 continue 117santos, maia, silva, demicheli, aspiazú, and concenço: dynamics of the weed community alongside pineapple growth in the brazilian semi-arid region the species that stood out in relation to the coverage value index (cvi) were i. acuminata and b. plantaginea (55.01 and 42.59) at 60 dap. ipomoea acuminata and c. echinatus showed higher cvi values (96.60 and 36.62, respectively) at 120 and 180 dap. merremia aegyptia showed cvi equal to 17.65 at 180 dap. in the last survey period, 360 dap, i. acuminata (76.35), b. decumbens (76.32), and d. aegyptium (35.52) showed higher cvi values compared to the other weeds. according to the cvi, the species i. acuminata covered most of the study area during the collection periods. known as a common morning-glory, the species i. acuminata was present on all collecting dates. this plant has a climbing growth habit, as do the species of the merremia genus, which was also present in almost all surveys but in a smaller number. as these weeds are herbaceous climbing plants that reproduce by seeds and, in general, prefer tilled, fertile soils with good humidity, they can establish easily. as for competition for nutrients, the common morningglories can be great extractors, as observed by souza et al. (1999) in the sugarcane crop. conclusions the weed community found in irrigated pineapple cultivation under semi-arid climate conditions was composed mostly of species belonging to the families amaranthaceae, asteraceae, convolvulaceae, fabaceae, malvaceae, and poaceae. the highest diversity of weed species was found 60 d after planting. the diversity of weed species decreased over the pineapple growth cycle. the species ipomoea acuminata was present throughout the growth of the pineapple and showed a higher index of importance value in most periods evaluated. acknowledgments the authors would like to thank the minas gerais research support foundation (fapemig), the coordination for the improvement of higher education personnel financing code 001 (capes001) and the national council for scientific and technological development (cnpq) of brazil for the financial support and scholarships. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions jrps, vmm and ia conceptualized and designed the experiment; jrps, bss and pmd carried out the field experiment and laboratory analysis; vmm, jrps, ia and gc contributed to the data analysis; vmm, jrps, ia and gc sampling moments 180 d after planting 240 d after planting weed dor cvi weed dor cvi amaranthus viridis 0.780645 6.27515 amaranthus viridis 32.4191 32.42 cenchrus echinatus 7.188669 26.96889 bidens pilosa 1.17948 1.179 euphorbia hirta 2.466612 5.763315 commelina benghalensis 4.88747 4.887 ipomoea acuminata 78.34526 123.4002 ipomoea acuminata 129.753 129.8 malva sylvestris 1.971268 9.663575 malva sylvestris 5.64191 5.642 merremia aegyptia 4.470453 17.65727 merremia aegyptia 26.1191 26.12 mimosa pudica 1.794921 5.091624 sida rhombifolia 2.982174 5.179977 total 100 200 200 200 300 d after planting 360 d after planting weed dor cvi weed dor cvi amaranthus viridis 5.624597 5.624597 brachiaria decumbens 29.70813 76.32975 cenchrus echinatus 10.71766 10.71766 ipomoea acuminata 58.113 76.35624 ipomoea acuminata 73.41792 73.41792 acanthospermum hispidum 0.180402 0.856078 merremia aegyptia 107.4045 107.4045 bidens pilosa 0.026187 0.701863 calotropis procera 2.835362 107.4045 malva sylvestris 2.49653 7.901936 dactyloctenium aegyptum 9.174312 35.52566 senna obtusifolia 0.301446 2.328473 total 200 200 100 200 118 agron. colomb. 40(1) 2022 wrote the original draft; vmm, jrps, ia and gc wrote, reviewed, and edited the article; vmm and ia supervised and managed the project. all authors reviewed the manuscript. literature cited adegas, f. s., oliveira, m. f., vieira, o. v., prete, c. e. c., gazziero, d. l. p., & voll, e. (2010). levantamento fitossociológico de plantas daninhas na cultura do girassol. planta daninha, 28(4), 705–716. https://doi.org/10.1590/s0100-83582010000400002 braun-blanquet, j. (1979). fitosociología: bases para el estudio de las comunidades vegetales. h. blume ediciones. curtis, j. t., & mcintosh, r. p. (1950). the interrelations of certain analytic and synthetic phytosociological characters. ecology, 31(3), 434–455. https://doi.org/10.2307/1931497 duarte, a. p., silva, a. c., & deuber, r. (2007). plantas infestantes em lavouras de milho safrinha, sob diferentes manejos, no médio paranapanema. planta daninha, 25(2), 285–291. https:// doi.org/10.1590/s0100-83582007000200007 embrapa. (2006). sistema brasileiro de classificação de solos (2nd ed.). empresa brasileira de pesquisa agropecuária. https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/bitstream/ doc/338818/1/sistemabrasileirodeclassificacaodossolos2006. pdf erasmo, e. a. l., pinheiro, l. l. a., & costa, n. v. (2004). levantamento fitossociológico das comunidades de plantas infestantes em áreas de produção de arroz irrigado cultivado sob diferentes sistemas de manejo. planta daninha, 22(2), 195–201. https:// doi.org/10.1590/s0100-83582004000200004 fao. (2018). faostat. food and agriculture organization of the united nations. https://www.fao.org/faostat/en/#data/qc ghanizadeh, h., lorzadeh, s., & aryannia, n. (2014). effect of weed interference on zea mays: growth analysis. weed biology and management, 14(2), 133–137. https://doi.org/10.1111/ wbm.12041 girija, t., & menon, m. v. (2019). diversity of weed f lora in pineapple plantations of kerala. journal of crop and weed, 15(1), 218–221. holm, l. g., plucknett, d. l., pancho, j. v., & herberger, j. p. (1991). the world’s worst weeds: distribution and biology (2nd ed.). krieger pub co. hunt, r. (2012). basic growth analysis: plant growth analysis for beginners. springer science & business media. jakelaitis, a., ferreira, l. r., silva, a. a., agnes, e. l., miranda, g. v., & machado, a. f. l. (2003). dinâmica populacional de plantas daninhas sob diferentes sistemas de manejo nas culturas de milho e feijão. planta daninha, 21(1), 71–79. https:// doi.org/10.1590/s0100-83582003000100009 korres, n. e., burgos, n. r., & duke, s. o. (eds.). (2019). weed control: sustainability, hazards, and risks in cropping systems worldwide. crc press. lorenzi, h. (2008). plantas daninhas do brasil: terrestres, aquáticas, parasitas e tóxicas (4th ed.). plantarum. maia, l. c. b., maia, v. m., lima, m. h. m., aspiazú, i., & pegoraro, r. f. (2012). growth, production and quality of pineapple in response to herbicide use. revista brasileira de fruticultura, 34(3), 799–805. https://doi.org/10.1590/s0100-29452012000300020 maia, v. m., aspiazú, i., & pegoraro, r. f. (2018). sustainable weed control in pineapple. in n. e. korres, n. r. burgos, & s. o. duke (eds.), weed control: sustainability, hazards, and risks in cropping systems worldwide (1st ed., pp. 470–484). crc press. ma rques , l . j. p., bia nco, s ., c ecí l io fi l ho, a . b., bia nco, m. s., & lopes, g. s. (2017). weed interference in eggplant crops. revista caatinga, 30(4), 866–875. https://doi. org/10.1590/1983-21252017v30n406rc model, n. s., & favreto, r. (2009). plantas espontâneas e daninhas identificadas em cinco épocas em área cultivada com abacaxizeiro em maquiné, rio grande do sul, brasil. pesquisa agropecuária gaúcha, 15(1), 57–64. model, n. s., favreto, r., & rodrigues, a. e. c. (2008). espécies e biomassa de plantas daninhas no abacaxizeiro em função de cinco tratamentos de controle. pesquisa agropecuária gaúcha, 14(2), 95–104. mueller-dombois, d., & ellenberg, h. (1974). aims and methods of vegetation ecology. john wiley & sons. mureithi, d. m., fiaboe, k. k. m., ekesi, s., & meyhöfer, r. (2017). important arthropod pests on leafy amaranth (amaranthus viridis, a. tricolor and a. blitum) and broad-leafed african nightshade (solanum scabrum) with a special focus on hostplant ranges. african journal of horticultural science, 11, 1–17. murphy, s. d., clements, d. r., belaoussoff, s., kevan, p. g., & swanton, c. j. (2006). promotion of weed species diversity and reduction of weed seedbanks with conservation tillage and crop rotation. weed science, 54(1), 69–77. https://doi. org/10.1614/ws-04-125r1.1 ocimati, w., were, e., groot, j. c. j., tittonell, p., nakato, g. v., & blomme, g. (2018). risks posed by intercrops and weeds as alternative hosts to xanthomonas campestris pv. musacearum in banana fields. frontiers in plant science, 9, article 1471. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01471 odum, e. p. (1971). fundamentals of ecology (3rd ed.). w.b. saunders co. pedrotti, d. e., & guarim neto, g. (1998). flora ruderal da cidade de cuiabá, mato grosso, brasil. acta botanica brasilica, 12(2), 135–143. https://doi.org/10.1590/s0102-33061998000200004 radosevich, s. r., holt, j. s., & ghersa, c. m. (2007). ecology of weeds and invasive plants: relationship to agriculture and natural resource management (3rd ed.). wiley. ravindra, g. m., sridhara, s., girijesh, g. k., & nanjappa, h. v. (2008). weed biology and growth analysis of celosia argentea l., a weed associated with groundnut and finger millet crops in southern india. communications in biometry and crop science, 3(2), 80–87. sá júnior, a., carvalho, l. g., silva, f. f., & alves, m. c. (2012). application of the köppen classification for climatic zoning in the state of minas gerais, brazil. theoretical and applied climatology, 108, 1–7. https://doi.org/10.1007/s00704-011-0507-8 santos, g. c., maia, v. m., aspiazú, i., pereira, m. c. t., donato, s. l. r., & nobre, d. a. c. (2019). weed interference on ‘prata-anã’ banana production. planta daninha, 37, article e019222533. https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100150 sarmento, h. g. s., rodrigues, t. m., aspiazú, i., & corsato, c. e. (2017). phytosociological survey in pineapple cultivated https://doi.org/10.1590/s0100-83582010000400002 https://doi.org/10.2307/1931497 https://doi.org/10.1590/s0100-83582007000200007 https://doi.org/10.1590/s0100-83582007000200007 https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/bitstream/doc/338818/1/sistemabrasileirodeclassificacaodossolos2006.pdf https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/bitstream/doc/338818/1/sistemabrasileirodeclassificacaodossolos2006.pdf https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/infoteca/bitstream/doc/338818/1/sistemabrasileirodeclassificacaodossolos2006.pdf https://doi.org/10.1590/s0100-83582004000200004 https://doi.org/10.1590/s0100-83582004000200004 https://www.fao.org/faostat/en/#data/qc https://doi.org/10.1111/wbm.12041 https://doi.org/10.1111/wbm.12041 https://doi.org/10.1590/s0100-83582003000100009 https://doi.org/10.1590/s0100-83582003000100009 https://doi.org/10.1590/s0100-29452012000300020 https://doi.org/10.1590/1983-21252017v30n406rc https://doi.org/10.1590/1983-21252017v30n406rc https://doi.org/10.1614/ws-04-125r1.1 https://doi.org/10.1614/ws-04-125r1.1 https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01471 https://doi.org/10.1590/s0102-33061998000200004 https://doi.org/10.1007/s00704-011-0507-8 https://doi.org/10.1590/s0100-83582019370100150 119santos, maia, silva, demicheli, aspiazú, and concenço: dynamics of the weed community alongside pineapple growth in the brazilian semi-arid region in northern minas gerais. nativa, 5(4), 231–236. https://doi. org/10.5935/2318-7670.v05n04a01 scholes, r. j. (2020). the future of semi-arid regions: a weak fabric of unravels. climate, 8(3), article 43. https://doi.org/10.3390/ cli8030043 soltani, a., & sinclair, t. (2012). modeling physiology of crop development, growth and yield. cabi. souza, l. s., velini, e. d., maimoni-rodella, r. c. s., & martins, d. (1999). teores de macro e micronutrientes e a relação c/n de várias espécies de plantas daninhas. planta daninha, 17(1), 163–167. https://doi.org/10.1590/s0100-83581999000100015 swanton, c. j., nkoa, r., & blackshaw, r. e. (2015). experimental methods for crop-weed competition studies. weed science, 63(sp1), 2–11. https://doi.org/10.1614/ws-d-13-00062.1 tuffi santos, l. d., santos, i. c., oliveira, c. h., santos, m. v., ferreira, f. a., & queiroz, d. s. (2004). levantamento fitossociológico em pastagens degradadas sob condições de várzea. planta daninha, 22(3), 343–349. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582004000300003 z i md a h l , r . l . (2 0 0 8). we e d c ro p c o m p e t it i o n : a re v i e w. wiley-blackwell. zimdahl, r. l. (2018). fundamentals of weed science. academic press. https://doi.org/10.5935/2318-7670.v05n04a01 https://doi.org/10.5935/2318-7670.v05n04a01 https://doi.org/10.3390/cli8030043 https://doi.org/10.3390/cli8030043 https://doi.org/10.1590/s0100-83581999000100015 https://doi.org/10.1614/ws-d-13-00062.1 https://doi.org/10.1590/s0100-83582004000300003 https://doi.org/10.1590/s0100-83582004000300003 <i>how to improve smallholder market access: evaluation of mercados campesinos in colombia</i> received for publication: 27 september, 2017. accepted for publication: 23 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.67970 1 master in economics and development, faculty of economy and management, university of florence, italy. 2 research group on rural management and development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogotá. * corresponding author: aparradob@unal.edu.co agronomía colombiana 36(1), 79-87, 2018 how to improve smallholder market access: evaluation of mercados campesinos in colombia cómo mejorar el acceso al mercado de los pequeños productores: evaluación de los mercados campesinos en colombia federica romagnoli1, juan molina2, and álvaro parrado2* abstract resumen this paper presents an analysis of the results obtained in the project called “mercados campesinos” carried out in the central region of colombia between 2004 and 2015. this analysis was performed to evaluate the impacts of this short food value chain experience and its inf luence on economic, social and political dimensions of smallholders’ market access. the analysis included two complementary research methods: quantitative and qualitative approaches. these methods were stated to identify the benefits accrued to participants using three different methodologies: i) t-test analysis; ii) an impact evaluation known as difference-in-difference and iii) multilevel regressions. on the other hand, qualitative analysis was based on semi-structured interviews and informal dialogues to investigate the perceptions of a selected group of beneficiaries regarding how project goals have been achieved. the results showed that one of the most inf luential elements in smallholders’ market access has been the role of peasant organizations, associations and local farmer committees. these administrative structures greatly affected the economic efficiency, political participation and, to a lesser extent, commercial improvements. project outcomes have been extremely inf luenced by participants’ expectations of improvements in wellbeing, life quality, production rates, and income. the project was not able to reach a good level of financial sustainability; however, it provided peasants with well-designed tools to self-coordinate their actions. proof of that is that farmers started to organize themselves autonomously to exert pressure at municipal and local levels. el artículo presenta un análisis de los resultados del proyecto “mercados campesinos” desarrollado en la región central de colombia entre 2004 y 2015, evaluando el impacto que esta experiencia de circuitos cortos de comercialización tuvo en las dimensiones política, económica y social. el análisis incluye dos métodos complementarios de investigación: enfoque cualitativo y cuantitativo. el primero pretende identificar los beneficios alcanzados a través de tres metodologías: i) análisis t-test; ii) valoración de impacto utilizando la técnica difference-indifference y iii) regresión multivariada. el análisis cualitativo se basó en entrevistas semi-estructuradas y diálogos informales para investigar la percepción de un grupo de participantes sobre cómo los objetivos han sido alcanzados. los resultados muestran que uno de los elementos más inf luyentes ha sido el rol de las fundaciones y asociaciones campesinas y de los comités campesinos locales. ellos tuvieron fuerte inf luencia tanto en alcanzar eficiencia económica como en aumentar la participación política de los campesinos y, en menor manera, en alcanzar mejoramientos en la comercialización. la estructura del proceso ha sido enormemente afectada por las expectativas de los participantes en términos de bienestar, calidad de vida, producción e ingreso. el proyecto no alcanzó un buen nivel de sostenibilidad financiera; igualmente pudo proveer herramientas para coordinar autónomamente tanto la acción económica como la política, tanto que los campesinos empezaron a organizarse autónomamente para ejercer presión a nivel municipal. key words: short food supply chain, rural territorial development, impact analysis, smallholders’ organizations. palabras clave: cadenas cor tas de comercia lización de alimentos, desarrollo rural territorial, análisis de impacto, organizaciones de campesinos. forces of socia l a nd econom ic development of t he country. however, the sector suffers great structural problems that affect agricultural productivity causing gradual marginalization and stagnation (cano et al., 2016). the main reasons for the sector’s backwardness have been the high poverty levels, several adversities, functional introduction c onsider i ng its ag ro-ecolog ic a l potent ia l, c olombia is one of the strongest agricultural countries of latin america (velez et al., 2010). the agricultura l sector could potentially be one of the main driving http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.67970 80 agron. colomb. 36(1) 2018 instability and social violence events that colombian smallholders have experienced for several decades (osorio and riva, 2017). however, despite their shortage of means, smallholders play a key role in the colombian agricultural sector constituting 70.9% of total farms (dane, 2016). this is why peasants can still be considered the main agricultural product suppliers, even if their market access and products commercialization are extremely compromised and strongly dependent on intermediaries (parrado and molina, 2014). in recent years, a new solution is arising to improve farmers market access, promote smallholders agriculture and create conditions for a sustainable rural development (prado, 2014). in that framework, there is a growing interest for short food value chains (eclac-faoiica, 2014) as a valuable possibility to create a profitable situation for both smallholders and consumers. farmers’ markets are a great opportunity to foster small scale agriculture and family farming and, at the same time, satisfy consumer expectations of high quality, fresh and safe food, and chemical free products (diaz, 2014). short food value chains create conditions for an equitable and sustainable development, reducing the gap between rural and urban areas and increasing market access opportunities for family farming. through them, smallholders are able to diversify commercial channels, increase their product value and obtain higher and more stable income by reducing intermediaries’ role (cepal, 2014). along with short food supply chain, smallholders’ organizations are one of the elements that contribute to boost the productivity and competitiveness of the agricultural sector. indeed, several researches have shown how systematization of farmers’ organization has stimulated the small farmers’ integration in the local and regional food supply system (romero et al., 2017). smallholders’ organizations have improved cooperation among farmers to face economic challenges but also stand social and political injustices (machado, 2003). short food value chains combined with the support and systematization of farmers’ associations have led to important achievements in increasing smallholders’ wellbeing, improving not only living conditions of rural families but also fostering rural communities (escobar et al., 2010). in a context of social and political transformation of colombian smallholders’ reality, a short food supply chain experience developed in bogota is outstanding. “mercados campesinos” project implemented efficient solutions to overcome bottlenecks and constraints that were affecting the smallholders of the central region of colombia and improved the food supply of the capital city. the project started in 2004 and ended in 2015; during this period it passed through various phases and achieved different objectives. in particular, it launched a new market channel in bogota that allowed direct contact between producers and consumers. thanks to the project, every two weeks farmer markets were organized in 16 squares of bogota and smallholders coming from the rural areas surrounding the capital could directly sell their products to customers (gutiérrez et al., 2012). additionally, smallholders could participate in several workshops and training workshops to better comprehend market dynamics and commercialization, improve product quality and introduce new production methods. the project was able to combine productive transformation and institutional change using a theoretical framework based on the rural territorial development approach (schejtman and berdegué, 2003). with this focus, the “mercados campesinos” project introduced changes in the smallholders’ access to bogota food supply chain and consequently encouraged cooperation processes between local actors, among themselves and external actors with the purpose of modifying the food policy patterns of the capital (parrado and molina, 2014). with its participatory approach, “mercados campesinos” aimed at positively inf luence the social, economical and political dimensions of beneficiaries providing means to achieve not only economic improvements but also social and political ameliorations (gutierrez et al., 2012). to reach these goals, two main sub-objectives were set: i) to ensure fairer smallholders’ participation in production, commercialization and product transformation and ii) to highlight the key role played by family famers in food supply and increase their political recognition, representativeness and inf luence in public policy definition (ordoñez and montoya, 2011). to achieve the latter dimension and ensure participants’ engagement in all project phases, a complex organizational structure was set. all project participants were engaged in a local smallholder farmer group in which there was at least one local representative of project leading organizations (parrado and molina, 2014). participation in farmers’ organizations stressed the importance of collective work to obtain political recognition, facilitated organizations of farmers markets and strengthened local rural communities (romero et al., 2017). “mercados campesinos” has been an extremely complex short food supply chain experience that introduced important changes to the wellbeing of smallholders of the central region of colombia and redefined food supply of the capital. the research objective was to identify the overall project impact on smallholders’ living conditions. 81romagnoli, molina, and parrado: how to improve smallholder market access: evaluation of mercados campesinos in colombia to accomplish this objective, a series of quantitative and qualitative investigation have been undertaken. an in depth and comprehensive statistical analysis has been implemented to measure the achievements of the project objectives in the three different dimensions that “mercados campesinos” initiative wants to improve. following main pillars of rural territorial development, this study was designed to identify project effects on three important dimensions: i) improvement in commercialization, ii) increase of economic efficiency, and iii) increase the farmers’ political and social involvement. additionally, the quantitative analysis was carried out to identify exogenous and endogenous factors that have affected most project implementation. considering the participatory nature of the project, further than the achievement of project goals, the analysis aimed at measuring the participant satisfaction of the actions implemented and their engagement in the different project steps. these data were collected using qualitative research methods such as semi-structured interviews and focus groups. the combination of the two methodologies allowed a detailed examination of the elements in line with the evaluation goals (eu-aid, 2004). the implementation of both methods was designed to avoid and clarify eventual errors derived by the impact evaluation and to understand accurately the environment in which the analysis was undertaken. materials and methods the research methodology chosen was designed to identify the overall objectives achievement and the beneficiaries’ satisfaction and engagement in the measures implemented. to accomplish these goals, a combination of quantitative and qualitative research methods was implemented. to undertake the first analysis, a dataset was created based on an evaluation questionnaire implemented on february 2014 during a monitoring phase of the project. the survey was conducted by the research group in management and rural development (gigdr) of the of the agricultural sciences faculty, national university of colombia, bogota, along with oxfam gb and the european union support. it included 488 observations: 158 formed the treated group and 330 the control group. people interviewed were settled in colombia central region, specifically in the departments of cundinamarca, tolima and boyaca and in the rural areas surrounding bogota. the assessed regions are situated in the central geographic area of colombia, but differ in climate, types of crops and infrastructures. the beneficiaries selected for the questionnaire were involved in the project for at least one year, while the control group was chosen using a propensity score matching method based on common socio-economic characteristics between the treated and the control group. the survey was constructed including two periods of time: 2007 as baseline year and 2014 as follow up year. it’s important to highlight that some questions were not retrospective, in that case they refer to the follow-up year. table 1 represents participants and control group main features. table 1. descriptive statistics from treated and control groups. treated group control group activity led by women 35% 0% average hh size 5 4 average wealth level 3.5 2.8 average education level primary primary dependency ratio 1.09 1.12 average age 52 51 average property areas (ha) 2 1.7 percentage of small farmers <1 hc 64.77% 59.03% percentage of small farmers 1<hc<5 31.21% 35.83% percentage of small farmers 5<hc<10 3.36% 4.21% percentage of small farmers 10<hc<50 0.67% 0.62% percentage of small farmers hc>50 0% 0.31% tractor 20% 23% irrigation 0.63% 1.53% average savings 2013 1,347,003.3 944,166.67 a full impact evaluation was implemented on the previous dataset to study the effects of project interventions on final welfare outcomes (adb, 2006). the different statistical analysis that constituted the impact evaluation provided robust evidence on performances and revealed to what extent the project has achieved its desired outcomes (gertler et al., 2011). the statistical analysis was based on three different methods, according to the rationale of the analysis and the types of data available. for each method and estimation, an ad hoc dataset was prepared to define the dependent and independent variables considered, especially to avoid data loss. the investigations implemented were: i) t-test; ii) difference-in-difference and iii) multinomial analysis. the t-test analysis was performed to identify how the project inf luenced the price definition. the differencein-difference investigation was implemented to isolate the treatment effect and evaluate eventual indicator improvements derived by project participation. this method allowed the identification of the outcome rates between 82 agron. colomb. 36(1) 2018 the treated and control group over time and describe the project’s real impact (gertler et al., 2011). considering the time line of “mercados campesinos”, an analytical representation of the model was obtained: y = (2014-2007) (2014-2007) the analysis was implemented using a probit model considering the type of data used and the characteristics of the indicators. probit model implementation was justified by the fixed effect identified in the hausmann test. y = (yt2014-yt2007) – (ynt2014-ynt2007) the last step of the statistical analysis was the implementation of a multinomial probit / logit regression. multinomial logistic regression is used to predict categorical placement in or the probability of category membership on a dependent variable based on multiple independent variables. for this research, this model was implemented to identify the probability of being involved in one or more situations described by the project analysis. all the data elaborations related to the quantitative analysis were implemented using stata software (statacorp llc, usa). in the second level of the analysis, a qualitative research was carried out. in particular, in depth interviews were performed, complemented by participatory observation. the interviewees were five women living in tuta and duitama, two villages of boyaca rural area that have been involved in “mercados campesinos” project since its beginning. interviews were focused on understanding participant perceptions about the project and the objectives achieved, to have a better comprehension of their living conditions and the main problems affecting their businesses. interviews were focused on four different topics: i) project participation determinants and main goals reached, ii) challenges characterizing agricultural business, iii) commercialization and production improvements, iv) project weaknesses. during the field trip, a meticulous observation of the environment permitted a profound comprehension of the external context and further in-depth observation of family dynamics and peer relations were useful to integrate the information already collected. a qualitative investigation was implemented during a one-week field camp in tuta on november 2015 and during 4 visits to mercados campesinos in bogota in september and october. the last step of the qualitative analysis was a focus group in which smallholders from tuta analyzed their engagement in local and bogota markets. participatory observation was also implemented during the visits to “mercados campesinos” in bogota, focusing mainly on understanding the market dynamics, observing participants’ commercial abilities and relations between smallholders and costumers. results and discussion the research was performed around three main topics that coincide with the project’s main objectives: commercial abilities improvement, economic efficiency, and smallholders’ political participation. analyzing the development of the “mercados campesinos” process, it was possible to identify the dimensions that have been mostly affected by the short value chain experience and the aspects of smallholders’ livelihood that have been improved. commercial improvements this topic identified those activities designed to improve smallholders’ abilities to sell products autonomously, deal with costumers and define prices (romagnoli, 2016). previous studies (ordoñez and montoya, 2011; cepal, 2014; molina and parrado, 2015) observed that smallholders’ business is extremely subjected to the control of intermediaries, who have strong market and price power. by reducing the intermediaries inf luence, peasants will increase their income, enhance self-confidence and their abilities to deal with costumers, and improve overall business management. to monitor improvements in these dimensions, three core variables were identified: selling products directly to consumers, the ability to establish selling prices and quality definition. figure 1 shows a brief comparison of these aspects between the project beneficiaries and the control group. control group participants sell directly to consumers define qualitydefine price a ve ra ge n um be r of h ou se ho ld s 8 6 4 2 0 figure 1. descriptive statistics of the commercial improvement indicators. 83romagnoli, molina, and parrado: how to improve smallholder market access: evaluation of mercados campesinos in colombia figure 2. descriptive statistics of involvement in different market channels. the graph confirms the positive trends pointed out in the previous figure, but registers milder improvements. in fact, figure 1 shows that participants were generally able to avoid intermediaries and establish selling prices autonomously, whereas figure 2 shows that intermediaries still represent an important buyer for both group categories. interviews helped to clarify the complexity linked with price determination and the intermediaries’ role. regarding the first issue, participants reported strong difficulties in extending price increase out of “mercados campesinos” channels and only a small percentage acquired enough bargaining abilities to negotiate prices with intermediaries and at a village market level. these results were confirmed by a t-test analysis which showed that in a basket composed by 15 products, on average, participants succeeded in setting higher prices for just a few goods in all market channels in comparison to the control group. thus, the only commercial channel where all beneficiaries succeeded in defining “fair” prices were “mercados campesinos” markets. in particular bogota markets are identified as the most profitable channel and participants’ main source of income. positive project impact on commercial activities has been better explained by difference-in-difference analysis that assessed the correlation between project involvement and goals achieved. table 2 summarizes the project inf luence comparing treated and control groups. table 2. impact analysis results of commercial improvement indicators. x y consumer direct sale price definition quality definition treatment effect 1.278*** 0.459* 0.434* project participation 0.751*** 0,762*** -0.525*** male -0.189* 0.055 0.337** wealth 0.066* 0.029 0.0135 education -0.036 0.0301 -0.075* savings 0.286* 0.150 0.060 products sold 0.565** 0.034* 0.094*** *** p<0.001; ** p<0.005; *p<0.1. the variable t hat f u lly represents project impact is treatment effect; as expected, it has a positive and valuable significance in all aspects analyzed, showing the highest positive inf luence on direct sale to consumers. that outcome confirmed our expectations and also the results of the interviews, proving the project key role in improving direct sale and its smoother inf luence on price and quality determination. socio-economic variables registered ambiguous inf luence and significance. a univocal conclusion can be drawn only for quantity of good sold that has a remarkable and positive significance in all aspects, confirming that the involvement in this activities is positively correlated with the quantity and types of goods produced. impact analysis results were complemented by multinomial analysis. this investigation confirmed that the treated group is more likely to be involved in activities to ameliorate trade. indeed, the percentage of beneficiaries introducing business improvement is higher than non-participants. furthermore, the notable role played by variables wealth and farmers’ group participation was stressed. activity engagement is positively linked with wealth level, which means that richer farmers have more possibilities or more interest to increase market abilities. equally significant is local producers’ group participation that boosts project activities involvement. interviews showed that commercial improvements not only included economic and business enhancements but also several intangible and non-economic aspects that increased overall farmers’ wellbeing. the majority of noneconomic dimensions were not analyzed with quantitative approach. however, participants considered these aspects equally important as income increase and market diversification. thanks to project participation and attendance sale to intermediaries sale to local markets mercados campesinos sale participantscontrol group a ve ra ge n um be r of h ou se ho ld s 8 6 4 2 0 in the x axis, the variables analyzed are represented highlighting the differences between the treated and nontreated groups. on average, project participants are more inclined to sell directly to consumers and to define the price of their goods than the control group, while a remarkable difference in product quality definition is not registered. figure 2 shows the distribution of the two groups among market channels considered in the analysis. 84 agron. colomb. 36(1) 2018 to workshops, beneficiaries not only developed an entrepreneurial mentality and soft skills which are extremely useful for the management of their businesses, but also private life organization. additionally, direct relation with costumers was fundamental to increase the participants’ self-esteem and confidence, valorize family farming activities and peasants’ role, and raise consumers’ awareness of smallholders’ claims. economic performance economic efficiency embraces those activities aiming at introducing novelty and innovation to smallholders’ businesses, increasing productivity and supply, and positively inf luencing their profits (parrado and molina, 2014). this dimension is composed by the following variables: introduction of organic cultivation practices, introduction of product exchange among project participants, and supply diversification given by sale of uncommon products in the local area. interviews clarified that improvements in these dimensions were achieved mainly through participation to the workshops organized within the project framework that mainly dealt with more efficient production techniques and market practices. through these workshops, participants obtained a set of tools and knowledge to boost productivity and increase yields, as well as a full comprehension of overall market processes that clarified price definition mechanisms, market negotiation, costumer care and sale arrangement practices. an important remark is that workshops effectiveness was strongly determined by project participants’ initial features. beneficiaries were extremely differentiated in relation to management abilities and mechanization. qualitative analysis showed that the most benefitted participants were those smallholders who lacked strong productive mechanization and had poor organizational abilities. however, all people interviewed agreed that trainings positively affected their businesses. participants’ diversity highly inf luenced economic efficiency enhancements. consequently, improvements in this dimension have not been as straightforward as in the previous topic. as shown in figure 3, there is not a strong difference between treated and control groups regarding organic practices implementation and commercialization of non-regional products, while there is an outstanding discrepancy in relation to product exchange practices. impact analysis confirms descriptive statistics results (tab. 3). indeed, the investigation showed strong project significance on the product exchange / barter dimension. however, no statistical correlation was found between project participation and implementation of organic cultivation practices even if outcomes showed positive project inf luence. regarding cultivation of non-local products, project participation seems to have a negative impact. nevertheless, this result was not statistically confirmed. socio-economic variables have an ambiguous impact and a weak inf luence, the only exception is represented by quantity of product sold that had a strong and proved significance in all aspects considered. figure 3. descriptive representation of the economic efficiency indicator. control group participants products exchange sale of non-local products organic production a ve ra ge n um be r of h ou se ho ld s 6 4 2 0 table 3. impact analysis results of economic efficiency indicator x y product exchange nontraditional product organic treatment effect 0.819*** -0.173 0.245 project participation 0.818 0.273 -0.061 male 0.070 -0.274* 0.082 wealth 0.081* 0.083 -0.033 education -0.135* 0.011 -0.119* savings 0.297* -0.009 0.178 products sold 0.040 * 0.071*** 0.116*** *** p<0.001; ** p<0.005; *p<0.1. impact analysis outcomes were complemented by multinomial analysis. in particular, it clarified the role of socio-economic variables. the analysis confirmed higher beneficiaries’ engagement in activities that led to business returns. it is important to highlight the positive inf luence of farmers’ group participation, volume of products sold and wealth level on activity involvement. the different analyses showed that together with project participation, participant’s features had a crucial role in achieving economic improvements. additionally, several 85romagnoli, molina, and parrado: how to improve smallholder market access: evaluation of mercados campesinos in colombia unobservable variables affected outcomes of this dimension, in particular the project leading foundation and associations’ role. given that they were in charge of training organization and management, workshops contents were often inf luenced by organization sensitiveness and commitment to different topics. a clear example of this is given by the leading role that “fundación san isidro” had in sensitizing and educating project participants on agro-ecological practices. in comparison with other beneficiaries, smallholders that attended to trainings organized by this association were more informed and committed to agro-ecological cultivation, preservation of traditional products and food sovereignty. political participation the project aimed at to ameliorate all aspects of smallholders’ livelihoods in order to reach sustainable and comprehensive improvements in benef iciaries’ wellbeing. to meet this goal, activities that inf luenced social and political dimensions were implemented, besides economic and technical ones. in particular “mercados campesinos” focused its efforts on decreasing peasants’ underrepresentation and low political recognition of the smallholders’ needs and claims, increasing participants’ advocacy power and inf luence on political decisions. these goals were achieved mainly thanks to the organizational structure of the project, namely the creation of local producer groups in each village that ensured active beneficiaries’ involvement in project activities definition and management. through direct involvement in the decision making process, participants acquired the abilities needed to express their requests and understood collective action strength and efficiency. farmers’ group constituted the milestone to build confidence and collective organization structure necessary to pressure at local and regional levels. political participation improvements were measured with the following variables: local committees’ participation, advocacy activities participation, meetings with local politicians, and participation in the creation of a law proposal draft. the analysis undertaken expressed ambiguous results. descriptive statistics showed a marked difference between beneficiaries and the control group regarding commitment to advocacy activities that becomes particularly significant in relation to the participation level of the farmers group (fig. 4). this result is particularly relevant because it indicates that smallholders are rarely used to gather into groups and act collectively. table 4. impact analysis result of political improvements. x y meeting with local politicians advocacy activities participation in law proposal draft farmers group participation treatment effect 0.299 0.149 -0.336 2.705*** project participation -0.222 0.121* 0.036* 1.176*** wealth 0.053 0.029 0.127* 0.081* education level 0.025 0.042 -0.020 -0.041* farmers group participation 0.0637** 0.825*** 0.881*** not analyzed dependency rate -0.114* -0.589 0.111* 0.113 products sold 0.048** 0.039* 0.046* 0.135 governmental program awareness 0.448** 0.458** 0.555** 0.402 source: own elaboration. *** p<0.001; ** p<0.005; * p<0.1. control group participants meet local politicians participation to farmers groupsparticipation to advocacy activities law proposals making a ve ra ge n um be r of h ou se ho ld s 6 4 2 0 figure 4. descriptive statistics of political participation. the impact analysis recorded a positive inf luence of the project without stating a significant correlation between project participation and the improvements reached. no relevant inf luence of the variables on participants’ political engagement was recorded, except for the local producers’ group membership. however, it is worthy to highlight that if the participation of the producers’ group is considered an independent variable and not an indicator, it has a fundamental role in boosting participation to project advocacy 86 agron. colomb. 36(1) 2018 activities. the combined effect of these results with the key role of the treatment variable on the farmers group participation indicator, would suggest that project participation indirectly inf luences all the other activities. indeed, if the independent variable participation to producer group is eliminated, treatment effect acquires a positive and significant role. it is also worth mentioning the strong correlation between governmental program awareness and engagement in political activities. impact analysis results have been cleared up by the multinomial investigation that confirmed a high positive inf luence of governmental programs awareness on peasant active citizenship. additionally, it highlights the significant role of project participation on beneficiaries’ political engagement. outcomes of descriptive statistics and multinomial analysis are totally in line with the interviews results, which confirmed that “mercados campesinos” increased knowledge of agricultural political issues, peasant confidence in exerting pressure at the local level and in promoting sensitizing activities with market costumers. outcomes of the interviews clarified that the participation of local producers’ groups had a positive inf luence on several dimensions besides improving active citizenship and political awareness. initially, smallholders developed a sense of belonging and attachment to traditions and community and, and simultaneously, they gained managerial and organizational competencies and full comprehension of the market structure. conclusions the impact analysis of the results in “mercados campesinos” project shows that this initiative offered tools and activities to improve peasants’ livelihood through a process that changed smallholders’ perceptions about themselves and their occupation. the quantitative and qualitative methodologies of this study indicated that the process had some contradictory results in terms of economic and commercial improvements. the results ensure that farmer markets in bogota have been extremely successful and have led to an increase in beneficiaries’ income and productivity. however, not all beneficiaries obtained an equal profit from the participation in the project. socio-economic variables such as family incomes, agricultural tools endowment and organizational abilities played an important role in defining the degree of satisfaction and engagement in project activities. additionally, the results achieved in bogota farmer markets, such as the ability to overcome market intermediaries and to define good prices, were not easily replicable out of the “mercados campesinos” structure. smallholders’ organizations played an important role not only in project organization, but also in creating a cultural and political base for cooperation among smallholders that strengthened producers and the entire rural community. this condition has been fundamental to create smallholders’ awareness of their crucial role in the food supply chain and, consequently, start consumers’ sensitization. lastly, it is important to stress that the project pointed out how productive and institutional dimensions are strongly interlinked. indeed, peasant foundations and associations and local farmers committees not only inf luenced notoriously the political participation but also increased the economic efficiency. regarding the social and political role of agriculture as a source of local development, the project strengthened rural economies and valorized indigenous and local products. mercados campesinos provided few actions that could be implemented to employ the political role of agriculture to reach territorial development. how to delineate and design this last element should be studied and investigated in further researches. in particular, strategies that could foster smallholders’ associations advocacy and collective activities independently from projects implementation should be identified. rural extension programs should focus their efforts on promoting short food supply chain based on a bottom up approach that starts with the direct involvement of farmers’ associations and smallholders in order to ensure public policy efficiency. literature cited adb. 2006. impact evaluation: methodological and operational issues. asian development bank. economic analysis and operations support division economics and research department. mandaluyong city, philippines. beland, e. 2013. dinámicas regionales, economía y pobreza: departamento de boyacá. documento de trabajo nº21 serie estudios territoriales. rimisp. santiago de chile. cámara de comercio de bogotá. 2006. plan maestro de abastecimiento y seguridad alimentaria. series mesas de trabajo bogotá como vamos. nº 19. bogota. cano, c.g., a.m. iregui, m.t. ramírez, and a.m. tribín. 2016. el desarrollo competitivo, equitativo y sostenible del sector agropecuario en colombia. banco de la república – caf. bogota. cepal. 2014. agricultura familiar y circuitos cortos. nuevos esquemas de producción, comercialización y nutrición. santiago de chile: series seminarios y conferencias 77. united nations publication, république française. 87romagnoli, molina, and parrado: how to improve smallholder market access: evaluation of mercados campesinos in colombia díaz, t. 2014. la visión de la fao. pp. 11-12. in: agricultura familiar y circuito cortos. nuevos esquemas de producción, comercialización y nutrición. naciones unidas, santiago de chile. dane. 2016. tercer censo nacional agropecuario. tomo 2. resultados. departamento administrativo nacional de estadística, bogota. escobar, g., o. paz, and e. jara. 2010. la participación en organizaciones rurales y los ingresos de pequeños productores en américa latina. centro latinoamericano para el desarrollo rural rimisp. santiago de chile. eu-aid european aid co-operation office. 2004. evaluation methods for the european union’s external assistance. evaluation tool, vol. 4. joint evaluation unit. luxemburg. flacso, oxfam, unal. 2014. modelos de acceso al mercado para pequeños productores en tres contextos de américa latina. informe ejecutivo. guatemala. gertler, j.p., s. martinez, p. premand, l.b. rawlings, and m.j. veermesch. 2011. impact evaluation in practice. world bank. guereña, a. 2014. mercados campesinos locales en la región central: un ejemplo de apalancamiento. series de aprendizajes nº 3. oxfam. gutiérrez, o., a. parrado, and j.p. molina. 2012. mapa de actores y circuitos de mercados campesinos. documento de trabajo. universidad nacional de colombia, grupo de investigación en gestión y desarrollo rural, facultad de agronomía. bogota. machado, a. 2003. ensayos sobre seguridad alimentaria. universidad nacional de colombia. bogota. ordoñez, f. and g. montoya. 2011. economía campesina, soberanía y seguridad alimentarias. la experiencia de mercados campesinos en bogotá y la región central de colombia. ilsa. bogota. osorio, a.a. and a.g. rivas. 2017. contribution of local peasant innovations to the re-configuration of endogenous rural development. agron. col. 35(3), 365-373. doi: 10.15446/agron. colomb.v35n3.63551 parrado, a. and j.p. molina. 2014. mercados campesinos: modelos de acceso a mercados y seguridad alimentaria en la región central de colombia. universidad nacional de colombia, grupo de investigación en gestión y desarrollo rural, facultad de ciencias agrarias. primera edición. bogota. pereira, f.a. 2014. la experiencia del proyecto “mercados campesinos” en el apoyo a la economía campesina y el consumo urbano. universidad nacional de colombia, facultad de agronomía. bogota. prado, a. 2014. la visión de cepal. pp. 13-14. in: agricultura familiar y circuito cortos. nuevos esquemas de producción, comercialización y nutrición. naciones unidas. santiago de chile. romagnoli, f. 2016. small-holders market participation in colombia: an assessment of mercados campesinos project in boyaca region. master thesis. università degli studi di firenze, florence, italy. romero, n.m., n.r. escobar, and j.p. molina. 2017. organizaciones de productores campesinos: un eje transversal en el desarrollo rural. pp. 437-459. in: el desarrollo competitivo, equitativo y sostenible del sector agropecuario en colombia. banco de la república – caf. bogota. schejtman, a. and j.a. berdegué. 2003. desarrollo rural territorial. centro latinoamericano para el desarrollo rural (rimisp). santiago de chile. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.63551 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.63551 can amplicephalus funzaensis linnavuori 1968 (hemiptera: cicadellidae) transmit phytoplasmas to strawberry? received for publication: 19 march, 2019. accepted for publication: 24 february, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.78583 1 facultad de ciencias básicas y aplicadas, universidad militar nueva granada, km 2 vía cajicá-zipaquirá, cundinamarca, colombia. 2 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota, colombia. * corresponding author: liliana.franco@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 38(1), 73-84, 2020 abstract resumen phytoplasmas are plant pathogenic bacteria of the class mollicutes that lack cell walls, are restricted to the phloem of their plant hosts, are difficult to culture, and are transmitted by insect vectors. phytoplasmas from 16sri and 16srvii groups have been associated with diseases in urban trees in the bogota plateau and with potato and strawberry crops in cundinamarca, colombia. the objective of this work was to evaluate if the vector amplicephalus funzaensis (hemipera: cicadellidae) could transmit phytoplasmas to fragaria x ananassa under semi-controlled conditions. a transmission assay on f. x ananassa var. monterrey was performed with a. funzaensis from a population naturally infected with phytoplasmas, whose host was cenchrus clandestinus. seven months after herbivory by these insects, the plants did not show symptoms associated to phytoplasmas, even though more than one third of the insects used carried phytoplasmas. in total, 120 a. funzaensis individuals were tested for the presence of phytoplasmas by molecular methods; of these, 46 (38%) were positive for phytoplasmas, showing the existence of insect populations with a high number of individuals that are a potential source of inoculum for the pathogen transmission. additionally, for the molecular identification of a. funzaensis, a dna barcode was generated from the cyitochrome c oxidase (coi) gene. los fitoplasmas son bacterias patógenas de plantas de la clase mollicutes que carecen de pared celular, están restringidas al f loema de sus hospederos vegetales, son difícilmente cultivables y son transmitidos por insectos vectores. fitoplasmas de los grupos 16sri y 16srvii se han asociado a enfermedades en árboles urbanos de la sabana de bogotá y en cultivos de fresa y papa de cundinamarca, colombia. el objetivo de este trabajo fue evaluar si el conocido vector amplicephalus funzaensis (hemipera: cicadellidae) podía transmitir fitoplasmas a fresa fragaria x ananassa en condiciones semicontroladas. a. funzaensis, naturalmente infectados con fitoplasmas, cuyo hospedero era cenchrus clandestinus se utilizaron para realizar ensayos de transmisión en plantas f. x ananassa var. monterrey. siete meses posteriores a la herbivoría por estos insectos, las plantas no presentaban síntomas asociados a fitoplasmas, a pesar de que más de un tercio de estos insectos portaban fitoplasmas. en total, en este trabajo se evaluaron 120 individuos de a. funzaensis para la presencia de fitoplasmas por métodos moleculares; de estos, 46 (38%) fueron positivos para fitoplasmas, mostrando la existencia de poblaciones de insectos con un número alto de individuos que son fuente potencial de inóculo para la transmisión del patógeno. además, para la identificación molecular de a. funzaensis, se generó un código de barras de adn partir de una secuencia del gen citocromo c oxidasa (coi). key words: insect vectors, dna barcoding, cytochrome c oxidase, coi gene. palabras clave: insectos vectores, código de barras de adn, citocromo c oxidasa, gen coi. can amplicephalus funzaensis linnavuori 1968 (hemiptera: cicadellidae) transmit phytoplasmas to strawberry? ¿puede amplicephalus funzaensis linnavuori 1968 (hemiptera: cicadellidae) transmitir fitoplasmas a fresa? daniela montaño novoa1, helena luisa brochero2, and liliana franco-lara1* introduction phytoplasmas are bacteria of the class mollicutes that lack cell walls and are sensitive to tetracycline. it has been stated that they inhabit the phloem cells of plants or the intestine, haemolymph, salivary glands and other internal organs of some hemipteran insects of the families cicadellidae, fulgoromorpha, and psyllidae (lee et al., 2000; weintraub and beanland, 2006; hogenhout et al., 2008; bertaccini and duduk, 2009). phytoplasmas are difficult to cultivate (contaldo et al., 2016), so their detection, identification and classification are mainly based on the amplification of the 16srrna gene (gundersen et al., 1996) and further analysis by restriction fragment length polymorphism (rflp) with 17 restriction enzymes that discriminate them into ribosomal groups. to date, 34 16sr groups are recognized for phytoplasmas (pérez-lópez et al., 2016). the genus ‘candidatus phytoplasma’ was adopted for incompletely http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n1.78583 74 agron. colomb. 38(1) 2020 described, non-cultivable phytoplasmas. a new species within candidatus is created when the sequence of the 16srrna gene contains less than 97.5% of nucleotide identity compared to previously described phytoplasma species (irpcm, 2004). the presence of phytoplasmas is associated with diseases in crops, ornamentals, fruit and woody plants belonging to different botanical families (lee et al., 2000; bertaccini et al., 2014). in colombia, phytoplasmas from the 16sriii group were reported in coffea arabica, cordia alliodora, physalis peruviana and solanum quitoense (galvis et al., 2007; mejía et al., 2014); 16srv and 16srxii in solanum tuberosum (mejía et al., 2011; varela and franco-lara, 2017); 16sriii-l in manihot esculenta (álvarez et al., 2009); 16srix in catharanthus roseus (duduk et al., 2008a), and 16sri in elaeis guineensis, zea mays and musa acuminata (duduk et al., 2008b; álvarez et al., 2014; aliaga et al., 2018). in bogota, phytoplasmas of the groups 16sri and 16srvii are widely distributed in urban trees such as acacia melanoxylon, croton spp., eugenia neomyrtifolia, fraxinus uhdei, liquidambar styracif lua, magnolia grandif lora, pittosporum undulatum, populus nigra, and quercus humboldtii (perilla-henao et al., 2012; perilla-henao and franco-lara, 2013; franco-lara and perilla-henao, 2014; franco-lara et al., 2017). phytoplasma diseases in strawberry fragaria x ananassa have been reported in australia (padovan et al., 1998; padovan et al., 2000), the united states (harrison et al., 1997; jomantiene et al., 1999), france (danet et al., 2003), italy (bertaccini et al., 1997), and lithuania (valiunas et al., 2006). in colombia, phytoplasma groups 16sri and 16srvii have been reported in strawberry varieties camino real and ventana, with symptoms of f lower phyllody, virescence of achenes, double sepals and aborted fruits (perilla-henao and franco-lara, 2014). amplicephalus funzaensis linnavuori 1968 (cicadellidae: deltocephalinae) and exitianus atratus linnavuori 1959 (cicadellidae: deltocephalinae) are known vectors of phytoplasma groups 16sri and 16srvii in bogota (perillahenao et al., 2016). the objective of this study was to determine if a. funzaensis can transmit phytoplasmas to fragaria x ananassa, and to generate a dna barcode for this insect species. materials and methods the transmission assays were carried out at the campus of the universidad militar nueva granada (umng), in cajica, cundinamarca (4°55’0” n, 74°1’30” w), at an altitude of 2558 m a.s.l., with average annual temperature of 13.9°c and average annual relative humidity of 87.9% (information obtained in 2016 from the meteorological station at nueva granada campus, when the assays were carried out). entomological material insects were collected from pastures represented mainly by cenchrus clandestinus using an entomological net and a mouth aspirator. samplings were performed at the campus umng or at the universidad nacional de colombia (un) campus in bogota, colombia (4°38’18.88” n, 74°5’2.76” w). the insects were stored in 90% (v/v) ethanol. taxonomic identification was based on morphological characters (linnavuori, 1959; dietrich, 2005; silva-castaño et al., 2019). before performing the transmission experiments, a natural population of a. funzaensis that lived on the grass c. clandestinus at the campus umng in cajica was tested for the presence of phytoplasmas. in july 2015, 20 individuals were analyzed by nested pcr to test for phytoplasmas. the a. funzaensis used for the transmission assays were captured in april 2016 at the campus umng from the population in which the natural infection by phytoplasmas had been recorded. in february and march 2016, another group of twelve a. funzaensis belonging to two different populations, umng campus and un campus were used to generate a dna barcode for this species. transmission assays one hundred adult a. funzaensis were collected and maintained for 5 min at 4°c to reduce their mobility and separate females and males, before placing them on strawberry f. x ananassa variety monterrey of approximately 6 months old, grown in an aquaponic culture. the plants were propagated by division of the crown and the new plants were potted individually in 7 kg pots using soil and rice husks (2:1) as substrate. before the experiment, the plants were kept for three months in insect free cages and were watered every 3 d by drip irrigation and fertilized once a month with hoagland and arnon (1950) nutrient solution. to confirm that all the plants were free of phytoplasmas before the transmission assays, nested pcr tests were performed, as described below. treatment 1 consisted of two replicas with five plants each, and treatment 2 (control) consisted of one replica with five plants that were not exposed to a. funzaensis hervibory. plants of both treatments were kept in independent insect free cages. for treatment 1, each plant was infested with ten male and female adults of a. funzaensis captured at the campus umng in cajica, from the population in which phytoplasmas had been previously detected. to guarantee that the insects were in contact with the leaves, two 10 cm x 10 cm veil bags containing five insects each were tied to different leaves of each plant. 75montaño novoa, brochero, and franco-lara: can amplicephalus funzaensis linnavuori 1968 (hemiptera: cicadellidae) transmit phytoplasmas to strawberry? when the insects died, 1 week later, they were retrieved and stored at -20°c for molecular testing. two months post-herbivory, leaves of all the plants of treatments 1 and 2 were sampled and tested for phytoplasmas. the plants were kept for 7 months in observation inside cages and monthly observations were made to register the appearance of symptoms. during these months, watering and fertilization were performed as described before. dna extraction insect dna extractions were performed following the methodology described by hung et al. (2004). one a. funzaensis individual was ground with liquid nitrogen and 30 µl of lysis buffer (0.1 m tris-hcl ph 8.0, 0.05 m edta, 0.01% (v/v) n-lauroylsarcosine). after grinding, 970 µl of the same buffer were added. the tissue was treated with 1% (w/v) sodium dodecyl sulphate and 0.08 mg ml-1 proteinase k, and incubated at 55°c overnight. the next day, 500 µl of 1:1 equilibrated ph 8.0 phenol and chloroform were added and the sample was centrifuged at 10,000 g for 10 min. the aqueous phase was removed and the nucleic acids precipitated with 1 ml of absolute ethanol for 15 min at -20°c, and then samples were centrifuged at 10,000 g for 25 min. the pellet was washed in 1 ml of 70% (v/v) ethanol. the supernatant was eliminated and the ethanol left to evaporate. finally, the dna was resuspended in 50 µl te buffer (10 mm tris-hcl, 1 mm edta ph 8.0) and stored at -20°c. the dna concentration of the samples was quantified in a qubit (invitrogen®) using the qubit assay kit. the plant dna extractions were performed using a protocol by dr. a. bertaccini (personal communication) and adapted in our laboratory. extractions started from 0.33 g of leaf midribs. the midribs were ground in liquid nitrogen and extraction buffer i (92 mm k2hpo4 × 3h2o, 30 mm kh2po4, 10% sucrose (w/v), 5% (w/v) pvp-10 and l-ascorbic acid (ph 7.6)). the samples were filtered through sterile cloths, centrifuged at 6500 g for 10 min and resuspended in 1.3 ml of extraction buffer ii (100 mm tris-hcl, 100 mm edta, 250 mm nacl) with 25 µl of proteinase k (5 mg/ ml) and 145 µl of n-lauroylsarcosine 10% (w/v). samples were incubated at 55°c for 2 h. the lysate was centrifuged for 10 min at 8,000 g and the pellet discarded. the nucleic acids were precipitated with 0.6 volumes of isopropanol and incubated at 4°c overnight. next day, the extracts were centrifuged at 8,000 g for 30 min and the pellet resuspended in 990 µl of te buffer (10 mm tris-hcl, 1 mm edta [ph 8.0], 24.75 ml of 20% (w/v) sodium lauryl sulphate and 19.8 μl of proteinase k (5 μmg ml-1)), and incubated at 37°c for 1 h. later, 175 µl of 5 m nacl and 140 µl (10% (w/v) cetyl trimethyl ammonium bromide/0.7m nacl) were added and the lysate incubated at 65°c for 10 min. two consecutive extractions were performed, the first with an equal volume of chloroform / isoamyl alcohol (24:1) and the second with an equal volume of chloroform. in both cases the phases were separated by centrifugation at 8,000 g for 10 min and the organic phase discarded. the supernatant was precipitated with 0.6 volumes of isopropanol at 4°c overnight. finally, the nucleic acids were pelleted by centrifugation at 11,000 g for 20 min and the pellet washed with ethanol 70%. the pellet was resuspended in 50 µl of te buffer and the dna was stored at -20°c. later, the dna was purified with the powerclean® pro dna clean-up kit (mo bio laboratories, inc.) to eliminate other impurities. amplification of the coi gene of a. funzaensis and sequence analysis the amplification of a region of the coi mtdna gene was performed with the universal insect primers lco1490/ hco2198 (folmer et al., 1994). the pcr reactions were conducted at a final volume of 25 µl, with 0.05 u of taq polymerase (bioline®), 1x reaction buffer, 2.5 mm mgcl2, 0.3 mm dntps, 0.3 µm of each primer and 50 ng of dna diluted in deionized water. the thermic profile consisted on a denaturation for 10 min at 95°c, followed by 35 cycles of denaturation for 1 min at 95°c, annealing for 45 s at 40°c, extension for 45 s at 72°c and, a final extension period for 10 min at 72°c. the amplicons were purified with the ultraclean® pcr clean-up kit (mo bio laboratories, inc.) and were bi-directionally sequenced in macrogen, korea. the sequences were edited with the geneious r9 software (biomatters ltd.) and each individual consensus sequences were built by superposition of the forward and reverse sequences. the consensus sequences were compared using blastn with the genbank database. additionally, nine a. funzaensis sequences obtained in this research, and other cicadellidae downloaded from the bold database (http:// www.barcodinglife.org) were used to construct a distance tree by the neighbor-joining method, with 1000 bootstrap, based on the kimura 2 parameter (k2p) model, using the mega v.6.0 software (tamura et al., 2013). a sequence of psylla galeaformis (hemiptera: psyllidae) was used as outgroup. the barcode gap analysis of the coi gene sequences was performed by comparison of the intraspecific versus the interspecific sequences, obtained from the distance matrix generated in mega v.6.0, according to the k2p model. detection of phytoplasmas using pcr the presence of phytoplasmas was tested by pcr in f. x ananassa and a. funzaensis dna extracts. to verify that pcr inhibitors were not present in the plant dna extracts, amplification of rps16 chloroplast intron was performed, 76 agron. colomb. 38(1) 2020 before phytoplasma detection (oxelman et al., 1997). the pcr reactions were conducted in a final volume of 15 µl, with 0.05 u of biolase (bioline), 1x reaction buffer, 1.5 mm mgcl2, 0.2 mm dntps and 0.2 µm of primers. dilutions 1:50 and 1:100 were prepared from the plant dna extracts in deionized water and 2 µl were used as template. deionized water was used as negative control in all the pcr reactions. the thermic profile was: initial denaturation for 5 min at 95°c, followed by 35 cycles of denaturation for 1 min at 94°c, annealing for 1 min at 53°c, extension for 2 min at 72°c, and a final extension period for 10 min at 72°c. the pcr reactions for phytoplasmas were made as explained before. for f. x ananassa, 1:20, 1:50 and 1:100 dilutions of the dna extracts were tested. for the insects, 1:20 dilutions of dna extracts were analyzed. the pcr with universal primers p1a/p7a (lee et al., 2004) produced amplicons of ~1800 bp, which were diluted 1:20 and used in nested pcrs with the internal primers r16mf2/ r16mr1 (gundersen and lee, 1996) to obtain ~1430 bp amplicons. frequently, when low intensity amplicon bands were observed in nested pcrs, the resulting amplicons were amplified again using internal primers r16f2n/ r16r2 (gundersen and lee, 1996) using 1:20 dilutions of the amplicon as template. bands with enough dna were further analyzed by sequencing or rflp analyses. in these reactions, the positive control corresponded to fragments of the region 16s-23s of the phytoplasmas maize bushy stunt mbs (16sri-b group) and ash yellows ashy (16srvii-a group), previously cloned and maintained in an escherichia coli strain. in the f. x ananassa plants and in the a. funzaensis, additional nested pcrs tests were performed with different primer combinations such as p1a/p7a (lee et al., 2004) followed by r16f2n/r16r2, and r16mf2/r16mr1 in primary reactions followed by r16f2n/r16r2. the plant dna extracts were analyzed in 1:50 and 1:100 dilutions and the insect dna extracts in 1:10 dilutions. the thermic profile was as described before, except for annealing temperatures that depended on the primer pairs used: p1a/p7a, 55°c; r16mf2/r16mr1, 54°c and r16f2n/r16r2, 54°c. the amplicons were separated using standard electrophoresis in 1% agarose gels in tbe buffer 1x (89 mm tris base, 89 mm boric acid, 2 mm edta), stained with ethidium bromide and visualized under uv light. to determine phytoplasma ribosomal group affiliation, nested pcr amplifications were performed with the r16f2n/r16r2 primers at a final volume of 30 µl. this volume was divided into four, and each aliquot digested with the restriction endonucleases rsai, msei, hhai or alui (new englad biolabs). digestions were conducted at a final volume of 20 µl, with 0.05 u of enzyme, 1x buffer and 6.5 µl of the pcr product obtained by nested amplification. the reactions were incubated at 37°c overnight. the restriction products were separated using agarose gel electrophoresis at 3% in tbe buffer. additionally, the selected amplicons obtained with the primers r16f2n/r16r2 were purified with the ultraclean® pcr clean-up kit (mo bio laboratories, inc.) and sequenced bidirectionally in macrogen, korea. the sequence analysis was performed as explained before. results entomological material only specimens of a. funzaensis, confirmed by morphological and molecular methods, were included in this study (fig. 1). figure 1. amplicephalus funzaensis. (a-b) adult male, dorsal and ventral views. (c) female, ventral view. transmission assays at the time of this experiment it was not possible to raise a. funzaensis under laboratory conditions, so the transmission experiment was performed with insects from a naturally infected population. in a previous work, a population of a. funzaensis infected with 16sri and 16srvii phytoplasmas had been found, but before performing the experiment it was tested again for the presence of phytoplasmas. twelve adults of twenty a. funzaensis from that population were found positive for phytoplasmas by nested pcr, but no further rflp or sequencing analysis were performed because the quantity of the obtained dna was too small. for the transmission experiment, a different set of 100 insects were allowed to feed in 10 phytoplasma-free plants, placing 10 insects per plant. dna extraction is a destructive method, so the detection of the phytoplasmas in these insects was performed after they were allowed to feed on a b c 1 mm 1 mm 1 mm 77montaño novoa, brochero, and franco-lara: can amplicephalus funzaensis linnavuori 1968 (hemiptera: cicadellidae) transmit phytoplasmas to strawberry? table 1. results of transmission assays of phytoplasmas by amplicephalus funzaensis to fragaria x ananassa in semi-controlled conditions. a. funzaensis (adults) plants fragaria x ananassa females males positive by pcr (b) group detected by rflp/ detection plants per plant per plant (a) females males total individuals tested (c) by pcr (d) plants exposed to herbivory 1 5/10 5/10 4 1 16sri (2/4) – 2 8/10 2/10 5 0 16sri (4/4) – 3 7/10 3/10 2 0 16sri (2/2) – 4 9/10 1/10 6 0 16sri (5/6) – 5 7/10 3/10 4 2 16sri (4/5) – 6 8/10 2/10 3 1 16sri (4/4) – 7 2/10 8/10 0 7 16sri (6/7) – 16srvii (1/7)* 8 8/10 2/10 7 2 16sri (4/5) – 9 9/10 1/10 1 0 16sri (1/1) – 10 7/10 3/10 2 1 16sri (1/3) – controls plants not exposed to herbivory 1 0 – – – – 2 0 – – – – 3 0 – – – – 4 0 – – – – 5 0 – – – – total 70 females 30 males 34 14 (a) number of females and males placed on each tested plant, over total number of insects. (b) number of females and males positive for phytoplasmas by nested pcr. (c) number of positive insects for 16sri or 16srvii groups, determined by rflp with restriction enzymes rsai, msei, hhai and alui, over the total of tested insects. (d) detection of phytoplasmas in f. x ananassa by nested pcr and double nested pcr 2 months post-inoculation. (-) negative for phytoplasmas. (*) samples with mixed infections containing 16sri and 16srvii. the test plants. after two months post-herbivory, all the f. × ananassa plants were negative for phytoplasmas, regardless of the pcr primer combination used, as were the non-exposed negative control plants. in all the cases, the positive pcr controls generated bands of the expected size and the negatives did not amplify (figs. 2 a-c). no symptoms associated with phytoplasmas in leaves, f lowers, or fruits were observed after 7 months of evaluation (tab. 1). the control plants were also negative for the presence of phytoplasmas in tests conducted simultaneously with plants exposed to insects. in all cases, the positive controls generated bands of the expected size and the negatives did not amplify (figs. 2 a-c). of 100 a. funzaensis used in the transmission assays, 22 individuals resulted positive for phytoplasmas by nested pcr with primers p1a/p7a followed by r16f2n/r16r2 and 36 individuals were positive with primers r16mf2/ r16mr1 and r16f2n/r16r2. taking into account nested pcr tests with both sets of primers, 48 of 100 individuals that were used in the transmission tests were positive in pcr using primers for phytoplasmas (fig. 3, tab.1). of the 48 positive insects, 41 were analyzed by rflp. of these, 34 were infected with phytoplasmas: 33 were infected with 16sri group and one simultaneously with 16sri and 16srvii groups (tab. 1). in the others, the rflp patterns obtained were not consistent with any phytoplasma group profile, suggesting non-specific amplifications (fig. 4). dna barcoded for a. funzaensis amplicons of the mitochondrial dna coi gene were obtained from 12 individuals, six collected at the umng and six at the un. consensus sequences of lengths between 667 and 706 bp were obtained from nine individuals (fig. 5a); the other sequences were illegible. the edited sequences were uploaded in the bold database (http:// v3.boldsystems.org/) (ratnasingham and hebert, 2007). the sequences of all the a. funzaensis collected in bogota at the un showed a conserved haplotype (sequences id: colci053-18, colci054-18, colci055-18, colci056-18, and colci057-18), but the ones collected at the umng in cajica represented three haplotypes. haplotype 1 was identical to the bogota sequence (sequence id: colci049-18); two sequences called haplotype 2 (sequences id: colci051-18 and colci052-18) presented substitutions t 78 agron. colomb. 38(1) 2020 pb 1200 1400 1000 treatment 2 treatment 1c 1ii iias h y m bs h 2o 5432 1 98765432 10 pb 1200 1400 1000 treatment 2treatment 1b 1ii iih 2o as h y m bs 54321 98765432 10 pb 1200 1400 1000 treatment 2treatment 1a 1 iih 2o as h y m bs 54321 98765432 10 pb 1200 1400 1000 b pb 1200 1400 1000 a iih 2o m bs ii 89 f 88 f 87 f 86 f 85 f 84 f 83 f 82 m 81 f 80 m 79 m 78 m 77 m 76 f 75 f 74 m 73 m 72 m 71 m 90 m iih 2o m bs 89 f 88 f 87 f 86 f 85 f 84 f 83 f 82 m 81 f 80 m 79 m 78 m 77 m 76 f 75 f 74 m 73 m 72 m 71 m 90 m ii figure 2. nested and double nested pcr of fragaria x ananassa samples exposed to amplicephalus funzaensis (treatment 1) and control plants (treatment 2). (a) double nested pcr with primers p1a/p7a, r16mf2/r16mr1 followed by r16f2n/r16r2. (b) nested pcr with primers p1a/ p7a and r16f2n/r16r2. (c) nested pcr with primers r16mf2/r16mr1 and r16f2n/r16r2. in all the cases, only the result of the last pcr is shown. mbs: positive control group 16sri-b. ashy: positive control group 16srvii-a. negative control: water. ii: molecular weight marker hyperladder 50 pb (bioline®). figure 3. detection of phytoplasmas by nested pcr in the amplicephalus funzaensis used in transmission assays. (a) nested pcr with primers p1a/p7a followed by r16f2n/r16r2. (b) nested pcr with r16mf2/r16mr1 followed by r16f2n/r16r2. only the result of the nested pcr is shown. the number corresponds to the insect code, f: females and m: males. mbs: positive control group 16sri-b. negative control: water. ii: molecular weight marker hyperladder 50 pb (bioline®). by c at positions 183, a by g in 453 and t by c in 517. in haplotype 3, there was a substitution of g by a in position 342 (sequence id: colci050-18). the sequence similarity of the coi sequences obtained for a. funzaensis was over 99%. sequences for a. funzaensis were not found in the bold or genbank databases, therefore, deltocephalinae sequences showing similarities between 86% and 87% were used for comparison. 79montaño novoa, brochero, and franco-lara: can amplicephalus funzaensis linnavuori 1968 (hemiptera: cicadellidae) transmit phytoplasmas to strawberry? the nine a. funzaensis sequences obtained in this work formed a distinct cluster from other sequences of the amplicephalus genus obtained from bold and genbank. all the sequences clustered by taxa, showing that they had enough differences to separate them as distinct groups (fig. 5b). the average intraspecific genetic divergence varied between 0.0000 and 0.0245 (mean 0.0048) and the interspecific divergence between 0.1003 and 0.2341 (mean 0.1501). the most divergent species were p. f lavicosta compared to a. simplarius (0.2341), a. curtisii compared to a. littoralis (0.2233) and p. f lavicosta compared to a. littoralis (0.2233). the less divergent species were a. littoralis and a. simplarius (0.1003). the a. funzaensis sequences were close to d. balli (0.1499) and a. curtisii (0.1739), and showed the largest divergence with a. simplarius (0.2004). the barcode gap analysis showed that for the eight species analyzed, the sequence variability at the intraspecific level was lower than the variability at the interspecific level. discussion a very important aspect of the epidemiology of the diseases associated with phytoplasmas is the identification of their insect vectors. to do this, the insects nearby the symptomatic plants are collected and their ability to transmit phytoplasmas to healthy host plants is tested (weintraub and beanland, 2006). the presence of phytoplasmas in an insect does not guarantee its vector ability; therefore, transmission tests are mandatory (purcell et al., 1981; vega et al., 1993). in this work, tests were performed with a. funzaensis because it is a known vector of phytoplasma, and it is ubiquitously distributed in the c. clandestinus grasslands of the bogota plateau that frequently surrounds f. x ananassa crops (perilla-henao et al., 2016; silva-castaño et al., 2019). no evidence was observed of phytoplasma transmission by a. funzaensis to f. x ananassa. the plants exposed to infected a. funzaensis were negative by pcr 2 months post-herbivory and no symptoms were observed for seven months, although the observations performed during the transmission experiment suggested that the insects fed from the test plants and that 36 of the 100 insects used in the assay were infected with phytoplasmas of 16sri or 16srvii groups. several explanations for these results are possible. for instance, that the f. x ananassa variety monterrey figure 4. detection of phytoplasmas in a. funzaensis used in the transmission assays. (a-b) rflp with msei, (c) rflps with rsai, of amplicons obtained by nested pcr with primers p1a/p7a, r16mf2/r16mr1 and r16f2n/r16r2. *nested pcrs with p1a/p7a followed by r16f2n/r16r2. **nested pcr with r16mf2/r16mr1 followed by r16f2n/r16r2. the number corresponds to the insect code, f: females and m: males. mbs: positive control group 16sri-b. ashy: positive control group 16srvii-a. negative control: water. ii: molecular weight marker hyperladder 50 bp (bioline). v: molecular weight marker hyperladder 25 bp (bioline®). pb 200 500 600 400 300 100 c b 71 m * ii as h y m bs 82 m ** 81 f 71 0 m 78 m 77 m 74 m 73 m 72 m 41 0 f 69 f 67 f 65 m 61 f 51 0 f* 51 0 f* * 58 m 57 m 71 m ** pb 400 500 300 a ii as h y m bs ii 17 f 16 f 11 0 f 28 f 52 f * 52 f ** 49 f 47 f 46 f 43 f 42 f 34 f 33 f 53 f 25 f 23 f * 23 f ** 22 f 13 m v rsa l mse l mse l pb 200 500 600 400 300 pb 200 500 600 400 300 100 71 m * ii m bs 82 m ** 81 f 71 0 m 78 m 77 m 74 m 73 m 72 m 53 f 69 f 67 f 65 m 61 f 51 0 f* 51 0 f* * 58 m 57 m 71 m ** 80 agron. colomb. 38(1) 2020 amplicephalus funzaensis colci050-18 amplicephalus funzaensis colci057-18 amplicephalus funzaensis colci056-18 amplicephalus funzaensis colci055-18 amplicephalus funzaensis colci054-18 amplicephalus funzaensis colci053-18 amplicephalus funzaensis colci051-18 amplicephalus funzaensis colci049-18 amplicephalus funzaensis colci052-18 deltocephalus balli cnchf464-12.coi-5p 99 67 90 57 89 34 51 88 59 93 100 100 100 100 100 100 100 100 deltocephalus balli cnchf466-12.coi-5p amblysellus curtisii cnchf364-12.coi-5p amblysellus curtisii cnchf365-12.coi-5p graminella mohri cnchf444-12.coi-5p graminella mohri cnchf445-12.coi-5p amplicephalus osborni cnchf387-12.coi-5p amplicephalus osborni cnchf388-12.coi-5p planicephalus flavicosta cnchf468-12.coi-5p planicephalus flavicosta cnchf469-12.coi-5p planicephalus flavicosta cnchf470-12.coi-5p amplicephalus simplarius cnchf390-12.coi-5p amplicephalus simplarius cnchf392-12.coi-5p amplicephalus litoralis cnchf376-12.coi-5p amplicephalus litoralis cnchf377-12.coi-5p psylla galeaformis uamic1925-14.coi-5p amplicephalus litoralis cnchf378-12.coi-5p 0.05 700 1000 800 600 bogotacajica b a 1 h 2o 65432ii 1 65432 plants are not susceptible to phytoplasmas. however, more tests would be necessary to confirm this possibility taking into account that phytoplasma infections in strawberry are widely reported (padovan et al., 1998; jomantiene et al., 1999; padovan et al., 2000; danet et al., 2003; valiunas et al., 2006). furthermore, phytoplasmas of groups 16sri and 16srvii have been detected in strawberries of camino real and ventana in cundinamarca before (perilla-henao and franco-lara, 2014). taking into account that the pcr tests were performed 2 months post-herbivory, it is also possible that the plants at that moment were infected but the phytoplasma title was under the pcr detection level. it would have been desirable to test for the presence of phytoplasmas by pcr in the following period, but the plant tissue collected in the subsequent months was lost due to refrigeration problems. symptoms were not observed in the next seven months in the plants exposed to insects. furthermore, it has been known that in different plant hosts, figure 5. (a) amplification of the coi gene of amplicephalus funzaensis by pcr. negative control: water. ii: molecular weight marker hyperladder 50 pb (bioline). (b) distance tree constructed by neighbor-joining (nj) based on the kimura 2 parameter model (k2p) with 1000 bootstrap, using 25 coi sequences of the genus deltocephalini, which includes amplicephalus. the out group was a sequence of psylla galeaformis. insects collected at umng are shown with triangles, and at un with circles. several groups of phytoplasmas can accumulate either in the source tissues, such as in euphorbia pulcherrima and cathatantus roseus with levels of accumulation that can vary one order of magnitude being more concentrated in c. roseus than in e. pulcherrima (christensen et al., 2004), or in the case of australian papaya dieback phytoplasma which accumulated in young leaves but not in fruits (siddique et al., 1998), making it difficult to select the sampling tissue in an unknown host. when this research was carried out, a rearing for a. funzaensis was unavailable. in consequence, many variables that inf luence the transmission efficiency were not controlled. the transmission of phytoplasmas by their insect vectors is of the circulative, propagative type, and occurs in three phases (weintraub and beanland, 2006; perilla-henao and casteel, 2016). the acquisition access period (app) is the feeding time necessary for the insect 81montaño novoa, brochero, and franco-lara: can amplicephalus funzaensis linnavuori 1968 (hemiptera: cicadellidae) transmit phytoplasmas to strawberry? to acquire phytoplasmas, and the latency period (lp) is the period elapsed between the acquisition and the moment in which the insect is able to transmit phytoplasmas. during lp, the phytoplasmas replicate inside the insect and only when the salivary glands become infected, transmission occurs (weintraub and beanland, 2006). the latency period can take as long as 3 weeks (webb et al., 1999). the inoculation access period (iap) is the time during which the insects are infective, which in this case is all their lives (alma et al., 2019). it is known that insects that test positive for phytoplasmas by nested are not necessary vectors (purcell et al., 1981; vega et al., 1993); to be able to transmit, phytoplasmas must infect the salivary glands of the insect (weintraub and beanland, 2006; alma et al., 2019). in this case, the dna extractions performed on the a. funzaensis individuals were performed from the whole body and not only from the head, so it is impossible to know if the salivary glands were infected. the efficiency of transmission is also affected by the insect species. euscelidius variegatus (hemiptera: cicadellidae) is considered to be an inefficient insect vector of the crisantemum yellows (cy) phytoplasma (group 16srib), in comparison to macrosteles quadripunctulatus (hemiptera: cicadellidae). it has shown that in e. variegatus about 75% of the individuals get their salivary glands infected with cy in experimental conditions in comparison to m. quadripunctulatus in which 100% of the individuals get infected salivary glands. the transmission efficiency is attributed to the fact that the intestine and salivary gland membranes of e. variagatus act as semi-selective barriers to the pass of phytoplasmas, making them less efficient in transmission (galetto et al., 2009). it was later demonstrated that the cy amp protein (major antigenic membrane) plays a role in the recognition between the phyotplasm and insect membranes in the early stages of the vector infection (rashidi et al., 2015). on the other hand, palermo et al. (2001) showed that in infective individuals of macrosteles quadripunctulatus (hemiptera: cicadellidae), a very efficient vector of cy, the infected insects have periods in which they were unable to transmit, but a few days later they recovered this ability (palermo et al., 2001). in this test, the infected a. funzaensis were collected from an infected grass patch, but the aap and lp were not considered. other variables not considered in this research were the number of insects infected at the beginning of the experiment (galetto et al., 2009), the host plant from which the phytoplasmas were collected (palermo et al., 2001), the plant load (galetto et al., 2014), and the control of temperature which could affect the transmission efficiency (murral et al., 1996; maggi et al., 2014). recommendations for future experiments include a period of pre-adaptation feeding for the insects before the transmission tests, and longer observation periods and using nymphs instead of adults, as it is generally considered that they are more efficient vectors. nymphs and adults can be infected with phytoplasmas but their transmission efficiency varies, even if they feed on the same part of the plant if nymphs are exposed earlier in their lives to phytoplasmas (weintraub, 2007; alma et al., 2019). the potential transmission ability of insect vectors can vary according to their feeding habits on different plant species, the phytoplasma groups that infect the host plants and the susceptibility of the insect to the colonization of the phytoplasmas, in addition to the intimate molecular relationships that occur between insects and phytoplasmas (palermo et al., 2001; d’amelio et al., 2007; galetto et al., 2009; bosco and d’amelio, 2010). there is little information about the interactions between phytoplasmas and different ap and lp which compete for tissues and organs (d’amelio et al., 2007; bosco and d’amelio, 2010; perilla-henao and casteel, 2016), as would be the case of the 16sri and 16srvii phytoplasmas. in this experiment, the a. funzaensis was collected from a natural population of infected insects growing in grass c. clandestinus, a monocot c4 plant, which was placed on strawberry, a dicot c3 plant. it is, therefore, possible that the different diet and nutritional content of the plants, in addition to the stress associated with the experimental conditions found in caged plants inside a greenhouse, may have affected their survival or transmission efficiency. in total, 120 individuals of a. funzaensis were individually tested for the presence of phytoplasmas, including the insects evaluated to test the population used in the transmission experiments, and the insects were allowed to feed on the test plants. of these individuals, 38% carried phytoplasmas. of the 100 insects used for the transmission essays, 33 carried phytoplasmas of the 16sri group and one carried a mix of 16sri and 16srvii groups. the existence of a. funzaensis populations in which large percentages of insects are infected with phytoplasmas make them a potential risk for dispersion of phytoplasmas in the bogota plateau. the groups 16sri and 16srvii have been reported as the most common phytoplasma groups in the bogota plateau infecting trees (perilla-henao et al., 2012; perilla-henao and franco-lara, 2013; franco-lara and perilla-henao, 2014; franco-lara et al., 2017). furthermore, 17% of the positive samples by nested pcr produced rflp patterns that were inconsistent with phytoplasmas, confirming that not specific amplification of dna can occur with the 82 agron. colomb. 38(1) 2020 phytoplasma primers used, as has been reported before (abeysinghe et al., 2016). this is the first report of a coi dna barcode sequence for a. funzaensis. this sequence allows the separation of this species from other members of the same genus such as a. litoralis, a. osborni and a. simplarius. the two a. funzaensis populations studied were separated by a geographical distance of 35 km. the dna barcode was represented by a major haplotype shared between the two populations and two additional haplotypes that had a few nucleotide substitutions (average genetic distance of 0.0048). this low genetic variability suggests that a. funzaensis in the bogota plateau is a meta-population thriving due to the efficient use of c. clandestinus as a host plant, a non-native grass that dominates the landscape. more information is needed to characterize the genetic variability of this species in the zone; in addition, possible differences between its symbionts could enhance its biological efficiency improving its nutritional and reproductive status (takiya et al., 2006). among the symbionts, phytoplasmas are known to cause differential effects on the fitness of the insect vectors, in some cases improving their general fitness (beanland et al., 2000), or on the contrary negatively affecting their life span, fecundity, and progeny size (bressan et al., 2005). this work does not provide proof of the ability of a. funzaensis to transmit phytoplasmas to f. × ananassa and more tests are needed. however, the fact that a high number of insects are infected with three groups of phytoplasmas highlights the need for epidemiological surveillance of crops and plants of the urban landscape of the bogota plateau. acknowledgments we thank dr. michael robin wilson of the national museum of wales, united kingdom for helping with the identification of a. funzaenis, and andrés felipe silvacastaño for taking the insect pictures. also, the gratitude is extended to the universidad militar nueva granada for funding project cias 839. literature cited abeysinghe, s., p.d. abeysinghe, c.k. de silva, p. udagama, k. warawichanee, n. aljafar, p. kawicha, and m. dickinson. 2016. refinement of the taxonomic structure of 16srxi and 16srxiv phytoplasmas of gramineous plants using multilocus sequence typing. plant dis. 100, 2001-2010. doi: 10.1094/ pdis-02-16-0244-re aliaga, f., e. hopp, e. álvarez, and l.a.b. lopez-lavalle. 2018. first report of a ‘candidatus phytoplasma asteris’ isolate associated with banana elephantiasis disease in colombia. new dis. rep. 37, 12. doi: 10.5197/j.2044-0588.2018.037.012 alma, a., f. lessio, and h. nicke. 2019. insects as phytoplasma vectors: ecological and epidemiological aspects. pp. 1-26. in: bertaccini, a., p.g. weintraub, g.p. rao, and n. mori (eds.). phytoplasmas: plant pathogenic bacteria ii. springer, singapore. doi: 10.1007/978-981-13-2832-9_1 álvarez, e., j.f. mejía de los ríos, g.a. llano rodríguez, j.b. loke, a. calari, b. duduk, and a. bertaccini. 2009. characterization of a phytoplasma associated with frogskin disease in cassava. plant dis. 93, 1139-1145. doi: 10.1094/pdis-93-11-1139 álvarez, e., j.f. mejía, n. contaldo, s. paltrinieri, b. duduk, and a. bertaccini. 2014. ‘candidatus phytoplasma asteris’ strains associated with oil palm lethal wilt in colombia. plant dis. 98 (3), 311-318. doi: 10.1094/pdis-12-12-1182-re beanland, l., c.w. hoy, s.a. miller, and l.r. nault. 2000. inf luence of aster yellows phytoplasma on the fitness of aster leaf hopper (homoptera: cicadellidae). ann. entomol. soc. am. 93(2), 271276. doi: 10.1603/0013-8746(2000)093[0271:ioaypo]2.0.co;2 bertaccini, a., m. vibio, m. pastore, s. recupero, s. guerrini, and d. grimaldi. 1997. nested-pcr assays for detection of phytoplasmas in strawberry. acta hortic. 439, 787-790. doi: 10.17660/ actahortic.1997.439.130 bertaccini, a. and b. duduk. 2009. phytoplasma and phytoplasma diseases: a review of recent research. phytopathol. mediterr. 48, 355-378. bertaccini, a., b. duduk, s. paltrinieri, and n. contaldo. 2014. phy toplasmas and phy toplasma diseases: a severe threat to agriculture. am. j. plant sci. 5, 1763-1788. doi: 10.4236/ ajps.2014.512191 bosco, d. and r. d’amelio. 2010. transmission specificity and competition of multiple phytoplasmas in the insect vector. pp. 293-308. in: weintraub, p.g., and p. jones (eds.). phytoplasmas: genomes, plant hosts and vectors. 1st ed. cab international, london. doi: 10.1079/9781845935306.0293 bressan, a., v. girolami, and e. boudon-padieu. 2005. reduced fitness of the leaf hopper vector scaphoideus titanus exposed to flavescence dorée phytoplasma. entomol. exp. appl. 115, 283-290. doi: 10.1111/j.1570-7458.2005.00240.x christensen, n.m., m. nicolaisen, m. hansen, and a. schulz. 2004. distribution of phytoplasmas in infected plants as revealed by real-time pcr and bioimaging. mol. plant-microbe in. 17, 1175-1184. doi: 10.1094/mpmi.2004.17.11.1175 contaldo, n., e. satta, y. zambon, s. paltrinieri, and a. bertaccini. 2016. development and evaluation of different complex media for phytoplasma isolation and growth. j. microbiol. methods 127, 105-110. doi: 10.1016/j.mimet.2016.05.031 d’amelio, r., c. marzachi, and d. bosco. 2007. double infection of ‘candidatus phytoplasma asteris’ and “f lavescence dorée” phytoplasma in the vector euscelidius variegatus. b. insectol. 60, 223-224. danet, j.l., x. foissac, l. zreik, p. salar, e. verdin, j.g. nourrisseau, and m. garnier. 2003. “candidatus phlomobacter fragariae” is the prevalent agent of marginal chlorosis of strawberry in french production fields and is transmitted by the plant hopper cixius wagneri (china). phytopathology 93, 644-649. doi: 10.1094/phyto.2003.93.6.644 https://doi.org/10.17660/actahortic.1997.439.130 https://doi.org/10.17660/actahortic.1997.439.130 https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.2005.00240.x https://doi.org/10.1016/j.mimet.2016.05.031 https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/phyto.2003.93.6.644 https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/phyto.2003.93.6.644 https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/phyto.2003.93.6.644 https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/phyto.2003.93.6.644 83montaño novoa, brochero, and franco-lara: can amplicephalus funzaensis linnavuori 1968 (hemiptera: cicadellidae) transmit phytoplasmas to strawberry? dietrich, c.h. 20 05. keys to t he fa mi lies of cicadomor pha and subfamilies and tribes of cicadellidae (hemiptera: auchenorrhy ncha). florida entomol. 88, 502-517. doi: 10.1653/0015-4040(2005)88[502:kttfoc]2.0.co;2 duduk, b., j.f. mejia, a. calari, and a. bertaccini. 2008a. identification of 16srix group phytoplasmas infecting colombian periwinkles and molecular characterization on several genes. iom 17th international congress. 2008, july 6-11; tienjin, china. duduk, b., j.f. mejia, s. paltrinieri, n. contaldo, e. alvarez, f. varon, and a. bertaccini. 2008b. molecular differentiation of phytoplasmas affecting corn in colombia and serbia. second international phytoplasma workshop. 2008, september 2226; la havana. folmer, o., m. black, w. hoeh, r. lutz, and r. vrijenhoek. 1994. dna primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit i from diverse metazoan invertebrates. mol. mar. biol. biotech. 3, 294-299. franco-lara, l. and l.m. perilla-henao. 2014. phytoplasma diseases in trees of bogotá, colombia: a serious risk for urban trees and crops. pp. 90-100. in: a. bertaccini (ed.). phytoplasmas and phytoplasma disease management: how to reduce their economic impact. international phytoplasmologist working group, italy. franco-lara, l., n. contaldo, j. mejia, s. paltrinieri, b. duduk, and a. bertaccini. 2017. detection and identification of phytoplasmas associated with declining liquidambar styracif lua trees in colombia. trop. plant pathol. 42, 352-361. doi: 10.1007/ s40858-017-0170-4 galetto, l., m. nardi, p. saracco, a. bressan, c. marzachi, and d. bosco. 2009. variation in vector competency depends on chrysanthemum yellows phytoplasma distribution within euscelidius variegatus. entomol. exp. appl. 131, 200-207. doi: 10.1111/j.1570-7458.2009.00845.x galetto, l., d. miliordos, c. roggia, m. rashidi, d. sacco, c. marzachi, and d. bosco. 2014. acquisition capability of the grapevine flavescence dorée by the leaf hopper vector scaphoideus titanus ball correlates with phytoplasma titre in the source plant. j. pest sci. 87, 671-679. doi: 10.1007/ s10340-014-0593-3 galvis, c.a., j.e. leguizamón, a.l. gaitán, j.f. mejía, e. alvarez, and j. arroyave. 2007. detection and identification of a 16sriiirelated phytoplasma associated with coffee crispiness disease in colombia. plant dis. 91, 248-252. doi: 10.1094/pdis-91-3-0248 gundersen, d.e. and i.m. lee. 1996. ultrasensitive detection of phytoplasmas by nested-pcr assays using two universal primers pairs. phytopathol. mediterr. 35, 44-151. harrison, n.a., d.e. legard, r. dibonito, and p.a. richardson. 1997. detection and differentiation of phytoplasmas associated with diseases of strawberry in florida. plant dis. 81, 230-230. doi: 10.1094/pdis.1997.81.2.230b hoagland, d.r. and d.i. arnon. 1950. the water-culture method for growing plants without soil. the college of agriculture university of california, berkeley, usa. hogenhout, s., k. oshima, e. ammar, s. kakizawa, h. kingdom, and s. namba. 2008. phytoplasmas: bacteria that manipulate plants and insects. mol. plant pathol. 9, 403-423. doi: 10.1111/j.1364-3703.2008.00472.x hung, t.h., s.c. hung, c.n. chen, m.h. hsu, and h.j. su. 2004. detection by pcr of ‘candidatus liberibacter asiaticus’, the bacterium causing citrus huanglongbing in vector psyllids: application to the study of vector-pathogen relationships. plant pathol. 53, 96-102. doi: 10.1111/j.1365-3059.2004.00948.x irpcm. 2004. ‘candidatus phytoplasma’, a taxon for the wall-less, non-helical prokaryotes that colonize plant phloem and insects. int. j. syst. evol. microbiol. 54, 1243-1255. doi: 10.1099/ ijs.0.02854-0 jomantiene, r., j.l. maas, e.l. dally, and r.e. davis. 1999. first report of clover yellow edge and strawb2 phytoplasmas in strawberry in maryland. plant dis. 83, 1072-1072. doi: 10.1094/ pdis.1999.83.11.1072c  lee, i.m., d.e gundersen-rindal, r.e. davis, and i.m. bartoszyk. 1998. revised classification scheme of phytoplasmas based on rflp analyses of 16s rrna and ribosomal protein gene sequences. int. j. syst. evol. microbiol. 48, 1153-1169. doi: 10.1099/00207713-48-4-1153 lee, i.m., r.e. davis, and d.e. gundersen-rindal. 2000. phytoplasma: phytopathogenic mollicutes. annu. rev. microbiol. 54, 221-255. doi: 10.1146/annurev.micro.54.1.221 lee, i.m., d.e. gundersen-rindal, r.e. davis, k.d. bottner, c. marcone, and e. seemüller. 2004. ‘candidatus phytoplasma asteris’, a novel phytoplasma taxon associated with aster yellows and related diseases. int. j. syst. evol. microbiol. 54, 1037-1048. doi: 10.1099/ijs.0.02843-0 linnavuori, r. 1959. revision of the neotropical deltocephalinae and some related subfamilies (homoptera). societas zoologica botanica fennica “vanamo”, helsinki. maggi, f., l. galetto, c. marzachì, and d. bosco. 2014. temperature-dependent transmission of ‘candidatus phytoplasma asteris’ by the vector leaf hopper macrosteles quadripunctulatus kirschbaum. entomologia 2, 87-94. doi: 10.4081/ entomologia.2014.202 mejía, j.f., n. contaldo, s. paltrinieri, j.m. pardo, c.a. rios, e. alvarez, and a. bertaccini. 2011. molecular detection and identification of group 16srv and 16srxii phytoplasmas associated with potatoes in colombia. b. insectol. 64(suppl.), s97-s98. mejía, j.f., s. paltrinieri, e. rincón, c.m. ospina, a. gaitán, j.m. pardo, e. alvarez, and a. bertaccini. 2014. coffee crispiness and nogal cafetero witches’ broom associated with ‘candidatus phytoplasma pruni’-related strains in colombia: multilocus gene characterization. pp 101-108. in: a. bertaccini (ed.). phytoplasmas and phytoplasma disease management: how to reduce their economic impact. international phytoplasmologist working group, italy. murral, d.j., l.r. nault, c.w. hoy, l.v. madden, and s.a. miller. 1996. effects of temperature and vector age on transmission of two ohio strains of aster yellows phytoplasma by the aster leaf hopper (homoptera: cicadellidae). j. econ. entomol. 89, 1223-1232. doi: 10.1093/jee/89.5.1223 oxelman, b., m. liden, and d. berglund. 1997. chloroplast rps16 intron phylogeny of the tribe sileneae (caryophyllaceae). ‎pl. syst. evol. 206, 393-410. doi: 10.1007/bf00987959 padovan, a., k. gibb, and d. persley. 1998. phytoplasmas associated with diseases in strawberry. australas. plant pathol. 27, 280. doi: 10.1071/ap98036 https://doi.org/10.1653/0015-4040(2005)88%5b502:kttfoc%5d2.0.co;2 https://doi.org/10.1094/pdis-91-3-0248 https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/pdis.1997.81.2.230b https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/pdis.1997.81.2.230b https://doi.org/10.1094/pdis.1997.81.2.230b https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2004.00948.x https://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0ahukewjhqiv_6i_cahuewfkkhrvgdsyqfggmmaa&url=https%3a%2f%2fwww.ncbi.nlm.nih.gov%2fnlmcatalog%3fterm%3d%2522int%2bj%2bsyst%2bevol%2bmicrobiol%2522%255bta%255d&usg=aovvaw132f8ldsxrf-r0dmoff2rs https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/pdis.1999.83.11.1072c https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/pdis.1999.83.11.1072c https://apsjournals.apsnet.org/doi/abs/10.1094/pdis.1999.83.11.1072c http://dx.doi.org/10.1094/pdis.1999.83.11.1072c http://dx.doi.org/10.1094/pdis.1999.83.11.1072c https://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0ahukewjhqiv_6i_cahuewfkkhrvgdsyqfggmmaa&url=https%3a%2f%2fwww.ncbi.nlm.nih.gov%2fnlmcatalog%3fterm%3d%2522int%2bj%2bsyst%2bevol%2bmicrobiol%2522%255bta%255d&usg=aovvaw132f8ldsxrf-r0dmoff2rs https://dx.doi.org/10.1099/00207713-48-4-1153 https://doi.org/10.1146/annurev.micro.54.1.221 https://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0ahukewjhqiv_6i_cahuewfkkhrvgdsyqfggmmaa&url=https%3a%2f%2fwww.ncbi.nlm.nih.gov%2fnlmcatalog%3fterm%3d%2522int%2bj%2bsyst%2bevol%2bmicrobiol%2522%255bta%255d&usg=aovvaw132f8ldsxrf-r0dmoff2rs https://doi.org/10.1099/ijs.0.02843-0 https://doi.org/10.1093/jee/89.5.1223 84 agron. colomb. 38(1) 2020 padovan, a., k. gibb, and d. persley. 2000. association of ‘candidatus phytoplasma australiense’ with green petal and lethal yellows diseases in strawberry. plant pathol. 49, 362-368. doi: 10.1046/j.1365-3059.2000.00461.x palermo, s., a. arzone, and d. bosco. 2001. vector-pathogen-host plant relationship of chrysanthemum yellows (cy) phytoplasma and the vector leaf hoppers macrosteles quadripunctulatus and euscelidius variegatus. entomol. exp. appl. 99, 347-354. doi: 10.1046/j.1570-7458.2001.00834.x pérez-lópez, e., m. luna-rodríguez, c. olivier, and t. dumonceaux. 2016. the underestimated diversity of phytoplasmas in latin america. int. j. syst. evol. microbiol. 66, 492-513. doi: 10.1099/ijsem.0.000726 perilla-henao, l.m., m. dickinson, and l. franco-lara. 2012. first report of ‘candidatus phytoplasma asteris’ affecting woody hosts (fraxinus uhdei, populus nigra, pittosporum undulatum and croton spp.) in colombia. plant dis. 96, 1372. doi: 10.1094/ pdis-03-12-0290-pdn perilla-henao, l.m. and l. franco-lara. 2013. especies arbóreas de las familias euphorbiaceae, pittosporaceae y salicaceae son infectadas por ‘ca. phytoplasma fraxini’ y ‘ca. phytoplasma asteris᾿ en infecciones mixtas en bogotá, colombia. rev. fac. cienc. bas., 9, 248-265. doi: 10.18359/rfcb.386 perilla-henao, l.m. and l. franco-lara. 2014. phytoplasmas 16sri and 16srvii of urban trees of bogotá infect strawberries in the sabana de bogotá, colombia. 47 congreso brasileiro de fitopatología. 2014, august 17-22; londrina, brazil. perilla-henao, l.m. and c.l. casteel. 2016. vector-borne bacterial plant pathogens: interactions with hemipteran insects and plants. front. plant sci. 7, 1-15. doi: 10.3389/fpls.2016.01163 perilla-henao, l.m., m.r. wilson, and l. franco-lara. 2016. leaf hoppers exitianus atratus and amplicephalus funzaensis transmit phytoplasmas of groups 16sri and 16srvii in colombia. plant pathol. 65, 1200-1209. doi: 10.1111/ppa.12490 purcell, a.h., j. richardson, and a. finlay. 1981. multiplication of the agents of x-disease in a non-vector leaf hopper macrosteles fascifrons. ann. appl. biol. 99, 283-289. doi: 10.1111/j.17447348.1981.tb04797.x rashidi, m., l. galetto, d. bosco, a. bulgarelli, m. vallino, f. veratti, and c. marzachì. 2015. role of the major antigenic membrane protein in phytoplasma transmission by two insect vector species. bmc microbiol. 15, 193. doi: 10.1186/s12866-015-0522-5 ratnasingham, s. and p.d.n. hebert. 2007. bold: the barcode of life data system (www.barcodinglife.org). mol. ecol. notes 7, 355-364. doi: 10.1111/j.1471-8286.2007.01678.x siddique, a.b.m., j.n. guthrie, k.b. walsh, d.t. white and p.t. scott. 1998. histopathology and within-plant distribution of the phytoplasma associated with australian papaya dieback. plant dis. 82, 1112-1120. doi: 10.1094/pdis.1998.82.10.1112 silva-castaño, a.f., m.r. wilson, h.l. brochero, and l. francolara. 2019. biodiversity, bugs and barcodes: the cicadellidae associated with grassland and phytoplasmas in the sabana de bogotá, colombia. fla. entomol. 102, 755-762. doi: 10.1653/024.102.0413 takiya, d., p. tran, c. dietrich, and n. moran. 2006. co-cladogenesis spanning three phyla: leaf hoppers (insecta: hemptera: cicadellidae) and their duel bacterial symbionts. mol. ecol. 15, 4175-4191. doi: 10.1111/j.1365-294x.2006.03071.x tamura, k., g. stecher, d. peterson, a. filipski, and s. kumar. 2013. mega 6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. mol. biol. evol. 12, 2725-2729. doi: 10.1093/molbev/mst197 va l iu na s , d., j. st a n iu l i s , a nd r . d av i s . 2 0 0 6 . ‘c a n d i d a tus  phy toplasma fragariae’, a novel phy toplasma ta xon discovered in yellows diseased strawberry, fragaria × ananassa. int. j. syst. evol. microbiol. 56, 277-281. doi: 10.1099/ ijs.0.63935-0 varela, c. and l. franco-lara. 2017. evidencia de fitoplasmas asociados a una nueva enfermedad de papa en cundinamarca. vii congreso de horticultura, 2017 november 15-17; cajica, colombia. vega, f.e., r.e. davis, p. barbosa, e.l. dally, a.h. purcell, and i.m. lee. 1993. detection of a plant pathogen in a non-vector insect species by the polymerase chain reaction. phytopathology 83, 621-624. doi: 10.1094/phyto-83-621 webb, d.r., r.g. bonfiglioli, l. carraro, r. osler, and r.h. symons. 1999. oligonucleotides as hybridization probes to localize phytoplasmas in host plants and insect vectors. phytopathology 89, 894-901. doi: 10.1094/phyto.1999.89.10.894 weintraub, p.g. and l. beanland. 2006. insect vectors of phytoplasmas. annu. rev. entomol. 51, 91-111. doi: 10.1146/annurev. ento.51.110104.151039 weintraub, p. 2007. insect vector of phytoplasmas and their control an update. bull. insectol. 60(2), 169-173. https://doi.org/10.1046/j.1365-3059.2000.00461.x https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26519050 https://doi.org/10.1099/ijsem.0.000726 https://doi.org/10.1094/pdis-03-12-0290-pdn https://doi.org/10.1094/pdis-03-12-0290-pdn https://doi.org/10.1111/ppa.12490 https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1981.tb04797.x https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1981.tb04797.x https://dx.doi.org/10.1111%2fj.1471-8286.2007.01678.x https://doi.org/10.1653/024.102.0413 https://doi.org/10.1111/j.1365-294x.2006.03071.x https://doi.org/10.1093/molbev/mst197 https://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0ahukewjhqiv_6i_cahuewfkkhrvgdsyqfggmmaa&url=https%3a%2f%2fwww.ncbi.nlm.nih.gov%2fnlmcatalog%3fterm%3d%2522int%2bj%2bsyst%2bevol%2bmicrobiol%2522%255bta%255d&usg=aovvaw132f8ldsxrf-r0dmoff2rs https://doi.org/10.1099/ijs.0.63935-0 https://doi.org/10.1099/ijs.0.63935-0 https://doi.org/10.1094/phyto.1999.89.10.894 study of the spatial variability of moisture and compaction in soils with different plant covers received for publication: 09 september, 2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.59984 1 group of agricultural research (gia), faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc). tunja (colombia). jgalvarezh@gmail.com agronomía colombiana 34(3), 355-363, 2016 study of the spatial variability of moisture and compaction in soils with different plant covers estudio de la variabilidad espacial de la humedad y la compactación en suelos con diferentes coberturas vegetales lida paola pinzón-gómez1, javier giovanni álvarez-herrera1, and andrés mesa-amezquita1 abstract resumen soil is a dynamic system, with physical, chemical and biological properties that have high spatial variability, making necessary to use innovative methodologies to study this variability. the aim of this study was to determine the spatial variability of moisture and compaction in soils with different plant covers. the study was conducted in the department of boyaca (colombia), municipality of sogamoso, ombachita district. a total of 95 sampling points were measured as a rigid network in an area of 34.18 ha, which were georeferenced and taken as representative for the plant cover in the sampling area. the values of penetration resistance (pr) found in the soil ranged from 0.717 to 1.385 mpa, so that, as the depth increased, the pr increased, while the volumetric moisture presented an inversely proportional behavior for depth. the cover that prevailed in the study area was a mosaic of pastures and crops (mpc), at 30.1%. the moisture values were lower in the area planted with eucalyptus. the pr showed greater spatial dependence at a greater depth, while the moisture presented a moderate dependence at different depths. el suelo es un sistema dinámico con propiedades físicas, químicas y biológicas que presentan una gran variabilidad espacial, de tal forma que se ha hecho necesario el uso de metodologías novedosas que permitan estudiar dicha variabilidad. el objetivo del presente trabajo fue determinar la variabilidad espacial de la humedad y la compactación en suelos con diferentes coberturas vegetales. el estudio se realizó en el departamento de boyacá (colombia), municipio de sogamoso, vereda ombachita. se midieron 95 puntos de muestreo en forma de red rígida, en un área de 34,18 ha, los cuales fueron georreferenciados teniendo en cuenta que su ubicación fuera representativa de las coberturas vegetales del área de estudio. los valores de resistencia de penetración (rp) encontrados en el suelo oscilaron entre 0,717 y 1,385 mpa, de tal forma que a medida que aumenta la profundidad, la rp aumenta, mientras que la humedad volumétrica presentó un comportamiento inversamente proporcional a la profundidad. la cobertura que predominó en el área muestreada fue mosaico de pastos y cultivos (mpc) con un 30,1%. los valores de humedad fueron menores en la zona sembrada con eucalipto. la rp mostró mayor dependencia espacial a mayor profundidad, mientras que la humedad presentó una dependencia moderada a las distintas profundidades. key words: geostatistics, physical properties, semivariogram, spatial dependence. palabras clave: dependencia espacial, geoestadística, propiedades físicas, semivariograma. ibarra, 2013). understanding this variability will define limiting factors and establish practices for the management and conservation of soil (muñoz et al., 2006). despite the increase in research on soil properties, the water distribution process and methods to predict the content of soil moisture remain open to study because of the high spatial and temporal variability, along with some factors that determine and are correlated with it (brocca et al., 2012), such as topography, parent material, plant cover and land use. these in turn affect soil processes such as oxygen circulation, temperature and mechanical strength and very introduction the physical properties of soils have high spatial variability, both horizontally and vertically, and are subject of continuous changes in natural conditions (bravo and andreu, 2011). similarly, a need to know soil properties and changes in detail, make of tools such like geostatistics very relevant (marques et al., 2014) as they allow the study of the spatial distribution of soil properties such as moisture and compaction (zucco et al., 2014), because changes in cover and land use cause changes in these properties (rojas and 356 agron. colomb. 34(3) 2016 important properties such as particle size, soil structure, hydraulic conductivity, infiltration, runoff, and erosion (zucco et al., 2014), making moisture one of the more important factors that affect soil compaction processes (vaca et al., 2014). soil compaction is an important factor in the degradation of soils, it is manifested as a reduction in the volume of soil and an increase in bulk density, decreasing the porosity of the soil and affecting the shape and size distribution of the pores (barik et al., 2014). hamza and anderson (2005) considered certain physical properties of soils as the main parameters used to characterize compaction, these are bulk density, resistance to penetration and water infiltration into the soil. the determination of the resistance to penetration is currently the most widely used one in assessing the state of soil compaction and is also the best estimate of mechanical difficulty for the root growth of plants in soil (gonzález et al., 2015); knowledge on the spatial variability of penetration resistance is useful for identifying problems of soil compaction in specific places also, it allows the development of management options to minimize the negative impact on the environment generated by land use and use conf licts (usowicz and lipiec, 2009). similarly, rojas and ibarra (2013) concluded that a mulched soil directly inf luences the variability of soil properties, with soils with a forest cover having lower values of bulk density and increased amounts of bases and organic matter, as compared to agricultural land use. likewise, fang et al. (2016) found that different land uses had varying moisture; however, they mentioned that the climate factor greatly determines the moisture content. therefore, the objective of this study was to evaluate the spatial variability of moisture and soil compaction in the ombachita district of the municipality of sogamoso (boyaca, colombia) according to the different covers, in order to establish the impact of the soil use on these physical properties. materials and methods the study was conducted in the department of boyaca (colombia), municipality of sogamoso, ombachita district in the high jimenez sector, located at the geographic coordinates 5°48’58” n, 72°53’57” w. the study area had 34.18 ha (fig. 1a). for the methodological design, a sample of 95 georeferenced points was taken and placed in a mesh with a distance of 60 m between points (fig. 1b). the points were taken following a rigid network methodology, so that the location was a representative value of the plant cover in the sampling area. the soil description was done using the cartographic database of the sistema de información ambiental territorial (siat) 2012 and soils general study in boyaca (igac, 2005), seeking the plate and placing the sampling area in order to determine the representative soils of the study area. as for the cover, the description was done using the corine land cover methodology, which describes, characterizes, classifies and compares the characteristics of the plant cover, interpreted with the use of spatial resolution satellite image of 30 × 30 m. the variables were measured directly in the field. at each selected sampling point, the volumetric moisture and compaction were measured and expressed as the penetration resistance of the soil. the moisture was measured at different depths (4, 8, 12, 20 cm) using a portable moisture soil sensor fieldscout tdr 100 (spectrum technologies, aurora, il). for the determination of the penetration resistance, a digital cone penetrometer fieldscout sc 900 (spectrum technologies, aurora, il) was used, which relates the force necessary to introduce into the ground a conical tip normalized by the section of the base of the cone to a depth limit, recording the pressure applied in pascals every 2.5 cm, in this case to a depth of 20 or 30 cm depending on the soil resistance. with the data, a descriptive statistical analysis was carried out, which evaluated the mean, median, variance, covariance, standard deviation, coefficient of variation (cv) and kurtosis. similarly, a normality test was done using the kolmogorov-smirnov goodness of fit test for each variable in order to determine the degree of central tendency of the data. a cv analysis was performed based on the scale used by garzón et al. (2010), which indicates low variability for cv values below 12%, average variability for cv between 12% and 60% and high variability for cv over 60%. the linear correlation analysis was done with pearson’s correlation. for the above, sas® v.9.4 (sas institute inc., cary, nc) was used. to determine the spatial variability of the evaluated soil properties, a geostatistical analysis, which included fitting the data to semivariogram theoretical models, normalization and kriging interpolation was used. gs+™ 5 (gamma design software, plainwell, mi) was used for the semivariograms and maps. the spatial autocorrelation of the variables and the correlation between the variables were performed using the theory 357pinzón-gómez, álvarez-herrera, and mesa-amezquita: study of the spatial variability of moisture and compaction in soils with different plant covers figure 1. study area. a. location; b. mesh sampling points. b a 358 agron. colomb. 34(3) 2016 of regionalized variables proposed by oliver and webster (2015), in which a data group is fit to a semivariogram theoretical model γ (h), defined by the following equation: (1) where γ(h): semivariance n(h): number of separated point pairs at a h distance z(xi): attribute value at the xi location z(xi+h): attribution value at a h distance at the xi +h location results and discussion descriptive analysis the penetration resistance (pr) showed an abnormal behavior at depths of 0 cm and 2.5 cm (tab. 1) according to the kolmogorov-smirnov normality test; however, normality is not a mandatory requirement for the analysis of geostatistical data. nevertheless, if the data are normal, they provide kriging estimates with best fit (glendell, 2014). the pr at these two depths (0 and 2.5 cm) showed a platykurtic data distribution with positive skewness and higher coefficients of variation 85.41 and 59.86%, respectively, which is similar to the cv reported by cortes et al. (2013), who found values of 88.25% at a depth of 1 cm. this variation in the pr is attributed to the inf luence of the moisture content on the soil (r2=0.37) and the particle size (zhao et al., 2007), resulting in different cvs, depending on the area and moisture content. the mean values ranged from 0.717 mpa to 1.385 mpa, lower than what was found by villazón et al. (2015), who found higher values (3 mpa) at depths of 0 to 10 cm and pointed out that this variation is due to the different uses and management of the soils. when analyzing the pr at 5, 7.5 and 10 cm, there was a normal behavior with a similar mean and median and a platykurtic curve and negative asymmetry for the depths of 5 and 7.5 and positive for 10 cm. there were average values of 2.53, 2.95 and 3.04 mpa, respectively, showing that as the depth increased, the pr increased, because of the presence of clay layers in the soil, which make the soil compaction increase; similarly, these variables showed an average cv variation, between 25% and 45%. similarly, cortés et al. (2013) found average pr values of 1.53 mpa and cv values of 46.28%, before plowing, and 2.72 mpa and 38.64% after harvesting in a corn crop, and explained that the variation could possibly be due to the intensive use of machinery and the inf luence exerted by rainfall and irrigation during the growing season. the moisture contents measured at different depths (4, 8, 12 and 20 cm) had a normal behavior, a positive skewness and a leptokurtic distribution, indicating a greater concentration of data around the average. the moisture had an inversely proportional behavior to the depth, it went from values of 42.94% at 4 cm to 12.19% at 20 cm (figure 2), contrary to the findings of largaespada and henriquez (2015) who reported average moisture values measured with a tdr of 40.89% in the first 30 cm of the soil. the cv ranged between 25% and 45%, consistent with the findings of guatibonza et al. (2009) and cucunubá-melo et al. (2011) who reported average cv values of 25.46% and 34.85%, respectively. although, the results match those reported by other authors, it could be said that these values varied depending on the soil type and the time when this variable was measured. analysis by cover 29.1 ha were mapped, corresponding to the area of the sampling grid, as shown in table 2. the cover predominated the study area was a mosaic of pastures and crops table 1. descriptive statistics of the variables measured. parameter mean median minimum maximum asymmetry kurtosis cv n pr0 (mpa) 0.717 0.482 0.035 2.229 0.99 -0.22 85.41 * pr25 (mpa) 1.385 1.219 0.070 3.964 0.44 -0.38 59.86 * pr50 (mpa) 2.534 2.597 0.157 5.116 -0.21 -0.03 40.69 ns pr75 (mpa) 2.951 2.931 0.368 4.950 -0.39 -0.27 35.16 ns pr100 (mpa) 3.042 3.054 0.105 5.968 0.06 -0.17 36.31 ns h4 (%) 42.94 42.00 15.80 83.10 0.40 1.16 25.43 ns h8 (%) 29.79 29.20 6.60 64.50 0.45 1.23 31.42 ns h12 (%) 18.69 18.50 1.50 44.20 0.41 1.17 36.99 ns h20 (%) 12.19 12.00 1.00 31.80 0.46 1.09 43.38 ns pr0: penetration resistance at 0 cm; pr25: penetration resistance at 2.5 cm; pr50: penetration resistance at 5.0 cm; pr75: penetration resistance at 7.5 cm; pr100: penetration resistance at 10 cm; and water content in depth (h4: moisture at 4 cm; h8: moisture at 8 cm; h12: moisture at 12 cm; and h20: moisture at 20 cm). n: normality test of kolmogorov-smirnov; cv: coefficient of variation; ns: not significant; *: significant for normality (p 0.01). 359pinzón-gómez, álvarez-herrera, and mesa-amezquita: study of the spatial variability of moisture and compaction in soils with different plant covers (mpc), 30.1%, with 8.8 ha, followed by high dense forest (hdf) with 28.1%, 8.2 ha; this cover consisted of eucalyptus globulus forests of different ages, whose output is sold primarily for the production of logs, which are used in the construction of scaffolding for coal mines in surrounding the area. the cover occupying the rest of the sampled area included weedy grasses (wg), 18.3%, a mosaic of crops (mc), 21.1%, and discontinuous urban sprawl (dus), 2.4% of the total area. table 2. description of the plant cover found in the study area. cover no. sample points % area (ha) mosaic of pastures and crops 31 30.1 8.8 firm soil, high, dense forest 24 28.1 8.2 weedy grasses 23 18.3 5.3 mosaic of crops 19 21.1 6.2 discontinuous urban sprawl 0 2.4 0.7 total 97 100 29.2 the different evaluated variables were arranged in a completely randomized design with different repetitions depending on the number of points for each variable and the different covers in the area were established as treatments, thereby proceeding with the analysis of variance, finding that there were only significant differences between the treatments for the pr25 variable, while for the other variables, the differences were not significant. for pr25, a duncan test was done, taking into account that the treatments did not have the same number of repetitions or sampled points, which was not significantly different between the hdf, mpc and wg covers, which had the highest pr value, but there were significant differences for these for the mc cover, which had lower values (fig. 3). this difference could be due to the fact that the mc cover had figure 2. profile of the average moisture contents at depth in the soil of the study area. error bars indicate standard error. -20 -16 -12 -8 -4 0 0 10 20 30 40 50 d ep ht ( cm ) volumetric water content (%) ** ** ** ** **-10 -8 -6 -4 -2 0 d ep ht ( cm ) penetration resistance (mpa) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 hdf mpc wg mc figure 3. penetration resistance for the different studied covers. error bars indicate standard error. ** indicate significant differences according to the tukey test (p . . human intervention (mechanization, tillage and others), changing the physical properties, which is consistent with that reported by sánchez-saenz et al. (2010), who reported that the tillage system used on the soil inf luences the distribution of organic matter and modifies the mass-volume ratio, the amount of water in the soil and the structure and soil temperature. the moisture values were not significantly different in the research covers; however, it was evident that the lower moisture values were in the hdf cover (fig. 4) since eucalyptus is a species that absorbs more water, which is why the moisture was lower in those areas. guatibonza et al. (2009) also reported lower moisture values where there was * * * *-20 -16 -12 -8 -4 0 d ep ht ( cm ) volumetric water content (%) 0 10 20 30 40 50 hdf mpc wg mc figure 4. moisture of the different studied covers. error bars indicate standard error. ** indicate significant differences according to the tukey test (p . . 360 agron. colomb. 34(3) 2016 eucalyptus, finding values between 16% and 28%, likewise, gonzález et al. (2015) also found values between 8% and 24.8% with eucalyptus, indicating that the moisture contents remain with low values longer probably because of the presence of trees that require a large amount of water. geostatistical analysis each variable was fit to a semivariance model; table 3 shows the parameters of the estimated semivariograms. the classification of the spatial dependence was done according to the methodology used by garzón et al. (2010), in which the degree of dependence is determined by the relationship between the nugget effect and the plateau [c0/ (c0+c)], so that it is strong when it is less than 25%, moderate between 25% and 75% and weak when it is greater than 75%. thus, the pr0 and pr100 variables had a weak spatial dependence; pr25, pr50 and pr75 strong dependence and moisture at the different depths, demonstrating moderate dependency. similarly, usowicz and lipiec (2009) found a degree of weak spatial dependence in the first cm of the soil, while at a deeper depth, the degree of spatial dependence was stronger, which was attributed to frequent trampling by livestock, increased mechanical traffic and presence of roots in this zone, which helps the data observed for the pr that was more heterogeneous than at other depths. the pr value range for the different depths that had a strong spatial dependence showed lower ranges, while the pr with a weak spatial dependence had a greater range. it should be analyzed whether the spatial dependence of penetration resistance is also inf luenced by other soil and environmental characteristics, such as organic matter content, type of root system, and mechanization, among others; the above is consistent with that reported by medina et al. (2012), who evaluated resistance to penetration at different depths and found ranges between 14 and 107 m, which means that, at a greater depth, the pr will have a greater range and hence a greater spatial dependence, because there is less weathering. the moisture measured at different depths (4, 8, 12 and 20 cm) presented a moderate spatial dependence because the ratio of the plateau and the nugget effect was between 25 and 75% and ranged between 900 and 1,200 m, contrary to that found by cucunubá-melo et al. (2011), who reported weak variability with values near 100% and ranges of 117 m. these moisture variables were fit to exponential semivariogram models with correlation coefficients close to 1. guatibonza et al. (2009) and cucunubá-melo et al. (2011) reported fit to spherical models, but with lower correlation coefficients. in this regard, zucco et al. (2014) stated that the moisture contents depend on soil conditions (organic matter content, slope and particle size) that vary locally, which results in changes at a shorter distance than other characteristics. spatial distribution figure 5 shows the maps of the spatial distribution for each variable, obtained with ordinary kriging. the contour maps confirmed the relationship between the analyzed variables and the other existing spatial variability in the soil, making it necessary to use localized soil management practices, according to the site conditions and crop requirements, with the aim of reducing production costs and preventing soil degradation caused by conventional management (da silva et al., 2010). multivariate analysis multiple linear correlation figure 6 shows the correlation between the evaluated variables. the pr and moisture at different depths varied inversely with each other, i.e. a smaller amount of water in the soil means higher pr values. the pr is an indirect table 3. semivariogram parameters fit for the measured variables. parameter model c0 c0 + c range (m) c0/(c0+c) r 2 vc pr0 (kpa) linear 0.342 0.396 438.25 0.866 0.722 x pr25 (kpa) exponential 0.035 0.682 106.80 0.051 0.806 x pr50 (kpa) exponential 0.041 1.041 108.90 0.039 0.873 x pr75 (kpa) exponential 0.072 1.081 100,80 0.066 0.390 x pr100 (kpa) linear 1.229 1.229 438.16 1 0.564 x h4 (%) exponential 66.60 158.20 957.30 0.420 0.948 x h8 (%) exponential 48.40 116.78 933.00 0.414 0.951 x h12 (%) exponential 27.30 64.95 1008.60 0.420 0.952 x h20 (%) exponential 16.35 38.55 1216.50 0.424 0.947 x c0: nugget effect; c0 + c: plateau; c/(c0+c): ratio between the covariance and the plateau; r 2: adjustment coefficient model semivariogram; vc: cross-validation. 361pinzón-gómez, álvarez-herrera, and mesa-amezquita: study of the spatial variability of moisture and compaction in soils with different plant covers 1129927 1130187 1130448 1130708 h20 11 23 67 8 11 23 83 8 11 23 99 9 11 24 15 9 12.1 14.7 9.4 6.7 4.1 17.4 20.0 1129927 1130187 1130448 1130708 h12 11 23 67 8 11 23 83 8 11 23 99 9 11 24 15 9 22.0 18.1 14.3 10.5 6.6 25.8 29.6 1129927 1130187 1130448 1130708 h8 11 23 67 8 11 23 83 8 11 23 99 9 11 24 15 9 34.8 29.5 24.2 18.9 13.6 40.1 45.4 1129927 1130187 1130448 1130708 h4 11 23 67 8 11 23 83 8 11 23 99 9 11 24 15 9 1129928 1130188 1130448 1130708 pr100 11 23 67 9 11 23 83 9 11 23 99 9 11 24 16 0 1129928 1130188 1130448 1130708 pr75 11 23 67 9 11 23 83 9 11 23 99 9 11 24 16 0 1129928 1130188 1130448 1130708 pr50 11 23 67 9 11 23 83 9 11 23 99 9 11 24 16 0 1129928 1130188 1130448 1130708 pr25 11 23 67 9 11 23 83 9 11 23 99 9 11 24 16 0 1129928 1130188 1130448 1130708 pr0 11 23 67 9 11 23 83 9 11 23 99 9 11 24 16 0 48.5 42.4 36.3 30.1 24.0 54.6 60.7 2.36 2.30 2.24 2.18 2.12 2.42 2.48 3.41 2.86 2.31 1.76 0.66 1.21 3.96 4.51 3.43 2.85 2.26 1.68 0.51 1.09 4.02 4.60 2.51 2.06 1.60 1.15 0.24 0.69 2.97 3.42 0.86 0.70 0.54 0.38 0.22 1.02 1.18 figure 5. maps of the spatial distribution of the evaluated variables. 362 agron. colomb. 34(3) 2016 measure of the force exerted by the roots via the soil to grow and absorb water and nutrients, such that when the pr is low and soil conditions with excess moisture predominate, the pr may also be an indicator of the availability of oxygen to the roots, establishing whether hypoxia problems occur in the plant (dat et al., 2004). conclusions it was found that, as the depth increase, the pr increased, while the volumetric moisture presented an inversely proportional behavior to the depth. the cover that prevailed in the study area was a mosaic of pastures and crops (mpc), 30.1%. the moisture values were lower in the area planted with eucalyptus. the pr had a higher spatial dependence at the greater depth, while the moisture had a moderate dependence at the different depths. literature cited barik, k., e. lutfi, k. rafiq, s. sari, and i. angin. 2014. spatial variability in soil compaction properties associated with field traffic operations. catena 120, 122-133. doi: 10.1016/j. catena.2014.04.013 bravo, c. and e. andreu. 2011. propiedades físicas y producción de maíz (zea mays l.) en un alfisol del estado guárico, venezuela, bajo dos sistemas de labranza. venesuelos 3(2), 62-68. brocca, l., t. tullo, f. melone, t. moramarco, and r. morbidelli. 2012. catchment scale soil moisture spatial–temporal variability. j. hydrol. 422-423, 63-75. doi: 10.1016/j.jhydrol.2011.12.039 cortés, c.a., j.h. camacho-tamayo, and f.r. leiva. 2013. análisis multivariado del comportamiento espacial y temporal de la resistencia del suelo a la penetración. acta agron. 62(3), 268-278. cucunubá-melo, j.l., j.g. álvarez-herrera, and j.h. camachotamayo. 2011. identification of agronomic management units based on physical attributes of soil. j. soil sci. plant nutr. 11(1), 8799. doi: 10.4067/s0718-95162011000100008  da silva, a.l., e. gomes, and j.h. camacho. 2010. variabilidad espacial de la infiltración y su rel2ación con algunas propiedades físicas. ing. invest. 30(2), 116-123. dat, j., n. capelli, h. folzer, p. bourgeade, and p. badot. 2004. sensgin and signalling during plant f looding. plant physiol. biochem. 42, 273-282. doi: 10.1016/j.plaphy.2004.02.003 fang, k., h. li, z. wang, y. du, and j. wang. 2016. comparative analysis on spatial variability of soil moisture under different land use types in orchard. sci. hortic. 207, 65-72. doi: 10.1016/j. scienta.2016.05.017 garzón, c.a., c.a. cortés, and j.h. camacho-tamayo. 2010. variabilidad espacial de algunas propiedades químicas en un entisol. rev. udca act. div. cient. 13(1), 87-95. glendell, m., s.j. granger, r. bol, and r.e. brazier. 2014. quantifying the spatial variability of soil physical and chemical properties in relation to mitigation of diffuse water pollution. geoderma 214-215, 25-41. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.10.008 gonzález, p., m. pérez, and l. gutiérrez. 2015. effects of tillage intensities on spatial soil variability and site-specific management in early growth of eucalyptus grandis. for. ecol. manag. 346, 41-50. doi: 10.1016/j.foreco.2015.02.031 guatibonza, m., j. álvarez-herrera, and j. sanabria. 2009. distribución espacial de la conductividad hidráulica en un lote de la granja tunguavita (paipa, colombia). agron. colomb. 27(2), 261-271. hamza, m. and w. anderson. 2005. soil compaction in cropping systems a review of the nature, causes and possible solutions. soil tillage res. 82, 121-145. doi: 10.1016/j.still.2004.08.009 largaespada, k. and c. henríquez. 2015. distribución espacial de la humedad y su relación con la textura en un suelo. agron. costarr. 39(3), 137-147. marques, j., d.s. siqueira, l.a. camargo, d.d.b. teixeira, v. barrón, and j. torrent. 2014. magnetic susceptibility and diffuse ref lectance spectroscopy to characterize the spatial variability of soil properties in a brazilian haplustalf. geoderma 219-220, 63-71. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.12.007 medina, c ., j. ca macho-ta mayo, a nd c . cor tés. 2012. soi l penetration resistance analysis by multivariate and geostatistical methods. eng. agric. 32(1), 91-101. doi: 10.1590/ s0100-69162012000100010  muñoz, j., l. martínez, and r. giraldo. 2006. variabilidad espacial de propiedades edáficas y su relación con el rendimiento en un cultivo de papa (solanum tuberosum l.). agron. colomb. 24(2), 355-366. oliver, m.a. and r. webster. 2015. basic steps in geoestatistics: the variogram and kriging. springer international publishing, cham, switzerland. rojas, a. and j. ibarra. 2013. efectos del uso del suelo sobre algunas propiedades químicas y físicas, considerando suelos bajo cobertura de bosque y suelos bajo uso agrícola.  invest. agr. 8(1), 10-14. h12 h8 h4 rp0 rp25 rp50 rp75 h20 rp100 -1 -2 -3 0 1 2 3 4 -3 -2 -1 0 1 2 3 d im en si on 1 dimension 2 figure 6. multiple linear correlation of the penetration resistance (pr0: a 0 cm; pr25: a 2.5 cm; pr50: a 5.0 cm; pr75: a 7.5 cm; pr100: a 10 cm) y la humedad en profundidad (h4: a 4 cm; h8: a 8 cm; h12: a 12 cm; y h20: a 20 cm). 363pinzón-gómez, álvarez-herrera, and mesa-amezquita: study of the spatial variability of moisture and compaction in soils with different plant covers sánchez-sáenz, c.m., z. menezes de souza, e.e. mansura, and n.r. salomão de freitas. 2010. efecto de la cobertura en las propiedades del suelo y en la producción de fríjol irrigado. rev. udca act. div. cient. 13(2), 41-50. usowicz, b. and j. lipiec. 2009. spatial distribution of soil penetration resistance as af fected by soil compacting: the fractal approach. ecol. complex. 6, 263-271. doi: 10.1016/j. ecocom.2009.05.005 vaca, v., j. martínez, a. gonzález, e. morales, j. zamudio, b. gonzález, and f. gutiérrez rodríguez. 2014. compactación de un vertisol bajo tres sistemas de labranza en maíz (zea mays l.). rev. mex. cienc. agríc. 5(8), 1495-1507. villazón, j.a., g. martín, y. rodríguez, and y. cobo. 2015. resistencia a la penetración en un vertisol crómico con diferentes usos, manejos y sitios de muestreo. pastos forrajes 38(2), 162-169. zhao, y., s. peth, j. krümmelbein, r. horn, z. wang, and m. steffens. 2007. spatial variability of soil properties affected by grazing intensity in inner mongolia grassland. ecol. model. 205(1-2), 241-254. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2007.02.019 zucco, g., l. brocca, t. moramarco, and r. morbidelli. 2014. inf luence of land use on soil moisture spatial–temporal variability and monitoring. j. hydrol. 516, 193-199. doi: 10.1016/j. jhydrol.2014.01.043 morphological evaluation of an in situ collection of species from the annonaceae family in colombia received for publication: 17 november, 2015. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.54527 1 scientific sub-directory, jardín botánico de bogotá josé celestino mutis. bogota (colombia). slcastanedag@unal.edu.co 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 34(2), 131-140, 2016 morphological evaluation of an in situ collection of species from the annonaceae family in colombia evaluación morfológica de una colección in situ de especies de la familia annonaceae en colombia sandra liliana castañeda-garzón1, gustavo adolfo ligarreto m.2, and diego miranda-lasprilla2 abstract resumen an in situ collection composed of 167 accessions of the species annona cherimola, a. glabra, a. reticulata, and a. squamosa, rollinia sp., and the interspecific hybrid a. squamosa × a. cherimola was established through bioprospecting of genetics resources of the annonaceae family in the colombian andean and caribbean regions. these accessions were distributed in 13 departments and 48 municipalities. the most representative species of this collection are a. squamosa and a. reticulata, which are derived from traditional cultivars of populated centers with a variable altitude range of up to 1,021 m a.s.l. the morpho-agronomic evaluation was carried out on 98 accessions using 25 qualitative and quantitative descriptors, which identified the phenotypic traits in a. squamosa and a. reticulata that are related to fruit quality, such as size, weight, symmetry, degrees brix, ph, acidity, seed weight and seed number, which are the more discriminating descriptors, differentiating six clusters in a. squamosa and four clusters in a. reticulata. a partir de la prospección de recursos fitogenéticos de la familia annonaceae en las regiones andina y caribe colombiano, se conformó una población in situ de 167 accesiones de las especies: annona cherimola, a. glabra, a. reticulata, a. squamosa, rollinia sp. y del híbrido interespecífico a. squamosa × a. cherimola, distribuidas en 13 departamentos y 48 municipios. las especies más representativas en la población son a. squamosa y a. reticulata, conformadas por cultivares tradicionales de centros poblados de un rango altitudinal variable hasta 1.021 msnm. la evaluación morfoagronómica se realizó en 98 accesiones a través de 25 descriptores cuantitativos y cualitativos, permitió identificar en a. squamosa y a. reticulata, que los rasgos fenotípicos que se relacionan con la calidad del fruto como tamaño, peso, simetría, grados brix, ph, acidez, peso y número de semillas son los que diferencian los seis agrupamientos conformados para a. squamosa y los cuatro para a. reticulata. key words: annona reticulata, annona squamosa, genetic plant resources, germoplasm. palabras clave: annona reticulata, annona squamosa, recursos genéticos, germoplasma. muricata l. (soursop), while ignoring other promising species, such as “anon” or sugar apple (a. squamosa) or recognized fruits such as cherimoya (a. cherimola). other wild annona species, with a native distribution that covers this country, still remain untapped. in the annonaceae family, morphological studies have identified phenotypic traits (quantitative and qualitative) that characterize materials used in genetic improvement programs and that have been selected by fruit productivity and quality criteria (george et al., 1999). the research that has been carried out on the annonaceae family has contributed valuable information for the characterization process through the selection of morphological traits that have identified the phenotypic variability in an in situ population of a. cherimola trees (alavez-lópez et introduction the industrial and food significance of some species in the annonaceae family (agustín and ledesma, 2014; buriticá and cartagena, 2015; guerrero and fischer, 2007; moreno et al., 2013; lemos, 2014) has led to the development of world-renowned commercial varieties, such as cherimoya (annona cherimola mill.) (escribano et al., 2008) and atemoya (a. squamosa × a. cherimola), as a result of a long process of genetic improvement that has identified plants with commercially desirable agronomic characteristics that distinguish the fruit market of this family. in colombia, there have been few studies on species from the annonaceae family and the studies that have been conducted focused on commercial species, such as annona http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.54527 132 agron. colomb. 34(2) 2016 al., 2000) and the phenotypic variability of a. cherimola fruits in the province of loja-ecuador (morales et al., 2004). among the studies is to be emphasized the morphological evaluation of a. muricata germoplasm sampled in the pacific and north of nicaragua (benavides, 2004), the incorporation of morphometric traits in the evaluation report of an a. cherimola germoplasm bank in mexico (andrés-agustín et al., 2004) and the morphometric analysis of organs of a. cherimola and fruit parameters for the characterization of campas, burtons, and white cultivars, as well as selected mexican germoplasm (andrés-agustín et al., 2006). the descriptors developed for these species have been useful to evaluate an in situ collection of species from the annonaceae family in colombia, but also for the morphoagronomic evaluation of a. muricata and a. cherimola ecotypes in fields and the centro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie) collection in costa rica (tacán, 2007) and for the evaluation of fruit yield and quality in an orchard of a. muricata l. trees (evangelistalozano et al., 2003). the latter reported on advances in the morphological evaluation of species of the family, in which in situ and ex situ collections of a. cherimola have been established. it has been noted that fruit and leaf characteristics are relevant traits for differentiating genotypes in germoplasm collections. the present study aimed to morphologically evaluate an in situ collection of species in the annonaceae family from the andean and caribbean regions of colombia in order to contribute to the knowledge and establishment of a pioneer annonaceae germplasm collection. materials and methods the in situ collection (167 accessions) was based on the paper “design of the collection of three species of the genus annona of interest to colombia” (2009) prepared under the project “establishment of the colombia anon (annona squamosa l.) germoplasm collection”, from the universidad nacional de colombia (parra, 2009). this process included selected accessions that had been collected before 2009, as well as selected material that had been collected for this study in 2010 and 2011 (tab. 1). based on the information generated from the collection design, representative individuals from the andean and caribbean study areas were collected. during collection expeditions, individuals were selected to create the in situ collection that had little phytosanitary damage on the trunks, stems, leaves, f lowers, and fruits, and, when possible, were in the process of blooming and fructification. for the field identification and definition of accessions in the in situ collection, visits were made to home orchards, plots, and crops, where material from the species a. squamosa, a. glabra, a. reticulata, and a. squamosa × a. cherimola, including a few accessions from a. cherimola and a. purpurea (known as “soncoya”), were collected in areas with a natural distribution. the sample sites were visited table 1. general information of the in situ collection of annonaceae species in colombia. departments number of accessions species municipalities tolima 33 (19.76%) a. reticulata (custard apple), a. squamosa alvarado, ambalema, armero, carmen de apicala, coyaima, espinal, flandes, guamo, melgar, piedras, saldaña valle del cauca 28 (16.77%) a. cherimola, a. squamosa × a. cherimola, a. reticulata, a. squamosa, rollinia sp. (anon del pacifico) guacari, la union, la victoria, obando, roldanillo, sonso, toro, zaragoza, zarzal cundinamarca 26 (15.57%) a. reticulata, a. squamosa apulo, cambao, girardot, guataqui, jerusalen, nariño santander 20 (11.98%) a. reticulata, a. squamosa cepita, piedecuesta guajira 13 (7.78%) a. reticulata, a. squamosa dibulla, la jagua del pilar, san juan del cesar, urumita, villanueva nariño 11 (6.59%) a. cherimola funes, yacuanquer magdalena 11 (6.59%) annona glabra l. (anón), a. reticulata, a. squamosa el reten, fundacion cordoba 8 (4.79%) a. glabra, a. reticulata, a. squamosa lorica, san antero, tuchin atlantico 7 (4.19%) a. squamosa ponedera, sabanagrande, sabanalarga casanare 4 (2.40%) a. reticulata, a. squamosa trinidad, yopal sucre 3 (1.80%) a. squamosa sampues cesar 2 (1.20%) a. squamosa valledupar bolivar 1 (0.60%) a. squamosa santa catalina 133castañeda-garzón, ligarreto m., and miranda-lasprilla: morphological evaluation of an in situ collection of species from the annonaceae family in colombia on one or two occasions, the individuals were georeferenced with a gps, and the environmental site conditions and plant morphological traits were recorded. in order to obtain more detailed information from the in situ collection, 67 descriptors were used for cherimoya (a. cherimola), as defined by bioversity international (2008); 29 of the descriptors corresponded to passport information, six to site and environmental site conditions, seven to tree characteristics or plant descriptors, and 25 to plant traits, related to leaf, fruit, and seed shapes and sizes, which were employed in the morphological evaluation (tab. 2). the data compiled for these descriptors made up the annona in situ collection data base. for the identification of accession groups according to their morphological similarity (tapia and legaria, 2007; franco and hidalgo, 2003), a general analysis of the available information on morphological descriptors for each accession was carried out, followed by a univariate statistical analysis at the inter and intraspecific levels (with measurements of central tendency and dispersion), as well as an intraspecific multivariate statistical analysis with a principal components analysis -pca(quantitative and qualitative descriptors), cluster analysis with the upgma method-unweighted pair group method with arithmetic mean-, and gower distance (gower, 1971), using sas® 9.1 and past 2.17 (polly, 2007). results and discussion geographical distribution and habitat the in situ collection was established primarily with germplams from cities and populated centers (52.69%), mostly with traditional cultivars (82.04%) that were not a part of crop systems (94.61%), given that the individuals were generally found in isolated conditions in plots or farms. during germplasm collection activities, the species a. squamosa was found as well-established crop only in the municipality of apulo (cundinamarca). regarding the environmental site descriptors compiled for the in situ collection, the predominant agriculture type corresponded to 51.50% natural trees and shrubs and 40.70% general urban vegetation in the collection site and surrounding areas. interspecific morphological variability the interspecific univariate analysis of 98 accessions (from all of the species) with 39 plant descriptors represented more than 80% of the information. in addition, there was no symmetry in the data and high dispersion was observed because of the variability of some descriptors, such as leaf table 2. plant descriptors used for the morphological evaluation of the in situ collection of annonaceae species in colombia. aspect characteristic abbreviation tree tree height (cm) h circumference at breast height -gbh (cm) cap canopy height (cm) ac canopy length (ns direction)-cm lcns canopy length (ew direction)-cm lcew ramification ram sucker growth serp leaf leaf shape gh leaf apex ah leaf base bh length (mm) lh width (mm) anh flower petal length (mm) lp petal width (mm) anp fruit fructification habit habf fruit shape* ff number of fruits nf fruit weight (g) pf symmetry sim polar diameter (mm) dpol equatorial diameter (mm) decu type of exocarp texo exocarp color* cexo exocarp weight (g) pexo exocarp thickness (mm) gexo percentage of exocarp %exo percentage of pulp %p raquis weight (g) pr pulp weight (g) pp brix degrees brix acidity acid ph ph seed seed weight (g) ps number of seeds per fruit ns source: bioversity international (2008). * modified by the authors: attributes were included to complete the morphological descriptors. length and width, fruit shape, polar and equatorial diameter, exocarp type and thickness, degrees brix, acidity, ph, and exocarp and pulp percentage. the interspecific multivariate analysis of the accession groups with 98 accessions showed that the first 16 components contributed 86.87% of the total variability (tab. 3). nonetheless, the components related to leaf and fruit 134 agron. colomb. 34(2) 2016 morphological characteristics had the highest contribution to the analysis and corresponded to 20 of the 25 descriptors for leaf and fruit shape and size (tab. 4). in this case, the first three components explained 40.61% of the variation. the morpho-agronomic analysis of the in situ collection of annonaceae species (a. cherimola, a. squamosa × a. cherimola, a. glabra, a. reticulata, a. squamosa, and rollinia sp.) showed that the quantitative characteristics of the fruit, such as weight, polar and equatorial diameter, exocarp, raquis, and pulp weight, degrees brix, acidity, and seed weight contributed more to the variation based on the coefficient of variation. the cluster analysis of the set of annonaceae accessions (a. cherimola, a. glabra, a. reticulata, a. squamosa, a. squamosa × a. cherimola and rollinia sp.) showed six groups, at a gower distance of 0.26, which supported the difference between the species based on their morphological affinity. the groups were characterized by clusters of same species individuals, according to qualitative morphological characteristics of the leaves and fruits. in this case, the quantitative characteristics had variation between the groups, except for group h, which contained the only rollinia sp. accession and had the higher values for most descriptors (tab. 5, fig. 1). this analysis was developed by suggestion of experts, aiming to corroborate the morphological differences between species and provide statistical support of the in situ collection. the latter was markedly observed for the species a. reticulata from santander, cundinamarca and tolima, córdoba and valle del cauca, which can be clearly differentiated into groups a, b, e, and f. meanwhile, the species a. squamosa had the greatest representation in group d and originated from different provinces of colombia. on the other hand, the species rollinia sp. and a. cherimola were located in dissimilar groups (h and g, respectively) and, table 4. more informative variables according to the eigenvector values of the principal components for 98 accessions of annonaceae species from colombia. informative variables 1* 2* 3* 4* 5* 6* 7* 8* 9* 10* 11* 12* 13* 14* 15* 16* lh (0.25) p (0.29) ps (-0.30) lcew (-0.24) rma (0.38) ac (-0.39) vegs (-0.49) ff (0.37) sim (0.33) dre (0.43) h (0.39) habf (0.56) %exo (-0.25) cap (0.29) bh (0.37) cap (0.29) pf (0.31) ta (-0.32) top (0.34) serp (0.44) lcns (0.25) texo (0.30) ph (0.56) nf (0.44) esp (-0.39) anh (-0.38) dpol (0.27) fh (0.31) ft (0.36) ah (-0.28) cexo (-0.30) decu (0.31) brix (0.30) %p (0.22) gexo (-0.38) pexo (0.25) acid (0.31) ns (0.00) pr (0.27) pp (0.31) * principal component. shaded descriptors corresponded to 20 traits for leaf and fruit shape and size. see abbreviations in tab. 2. table 3. eigenvalues and percentage of variance explained by the pca for 98 accessions of the annonaceae species of the in situ population from colombia. pc eigenvalue variance (%) accumulated variance (%) 1 7.86 20.16 20.16 2 4.10 10.52 30.68 3 3.87 9.93 40.61 4 2.75 7.06 47.67 5 2.06 5.29 52.96 6 1.96 5.04 58.00 7 1.72 4.41 62.41 8 1.66 4.26 66.67 9 1.44 3.68 70.35 10 1.22 3.12 73.47 11 1.11 2.83 76.30 12 1.03 2.63 78.93 13 0.95 2.43 81.36 14 0.80 2.04 83.40 15 0.73 1.88 85.27 16 0.62 1.59 86.87 135castañeda-garzón, ligarreto m., and miranda-lasprilla: morphological evaluation of an in situ collection of species from the annonaceae family in colombia in other cases, some cluster groups (e and f) of accessions of more than one species were seen, but their geographical distribution is specific to one department (tab. 5, fig 1). this could be due to the centralized sampling strategy that was used and the progressive incorporation of individuals from other species during collection. the descriptors that had higher contribution to the phenotypic variability in annonaceae species in other collections of a. cherimola, matched with the descriptors used in this study, included: leaf shape, degrees brix, number of seed per fruit, pulp weight, seed weight per fruit, fruit weight, ph, and percentage of pulp (tab. 6). this information is useful to compare results from the characterization and morphological evaluation process of the collection established in this study and other previous efforts. intraspecific morphological variability for the species a. squamosa, the principal components analysis included 24 descriptors that were related to 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 d is ta nc e s 2a r 23 1 s 2a r 23 9 c 10 a r 16 2 c 7a r 17 0 t9 a r 17 3 c 10 a s1 63 c 10 a s1 64 c 2a s 22 7 t1 3a s1 77 c 7a s1 69 t8 a s1 74 t1 1a s1 53 c 4a s1 85 t4 a s1 52 t4 a s1 51 c 4a s1 83 c 4a s1 84 c 6a s1 66 c 2a s 22 5 c 2a s 22 6 c 2a s 22 4 c 2a s 22 8 c 5a s1 54 c 5a s1 55 c 7a s1 67 t9 a s1 72 t1 3a s1 75 t7 a s1 80 c a 2a s1 82 t1 3a s1 76 v1 a s 21 1 t1 2a s1 17 t7 a s1 79 t7 a s1 78 c o 5a s 26 8 m g 2a s 28 0 g j3 a s 27 2 c o 4a s1 46 c o 4a s 26 4 s u 1a s 27 0 g j3 a s1 34 g j3 a s 27 4 c o 2a s 26 6 c o 2a s 26 7 at 2a s1 38 c e3 a s1 29 g j4 a s1 44 g j5 a s1 45 at 4a s 28 8 s u 1a s 26 9 g j3 a s1 32 m g 3a s 27 7 at 4a s1 40 m g 3a s 28 3 at 3a s 28 7 at 4a s1 39 m g 2a s 28 2 m g 3a s 27 9 c o 4a s 26 5 t1 a s1 86 t1 0a s 22 0 t1 0a s 22 2 t1 0a s 22 3 t8 a s 21 7 t8 a s 22 9 m g 3a s 28 4 c 10 a s1 56 c 5a s1 60 c 5a s1 58 c 5a s1 59 c 5a s1 57 c 5a s1 61 c o 4a r 14 7 c o 4a g 14 8 m g 3a g 27 5 m g 3a g 27 6 t3 a r 18 8 v 7a r 20 3 v3 a s1 93 v5 a r 19 5 v2 a r 19 7 v2 a r 20 1 v1 a r 21 2 v9 a r 20 5 v6 a r 21 0 v1 a r 21 5 v1 a s 21 3 v1 a s 21 4 v1 a s c 21 6 v8 a r 18 9 v4 a r 19 0 v2 a r 19 8 n 2a c 25 4 n 2a c 25 5 n 2a c 25 6 n 2a c 25 8 n 1a c 26 2 v4 r 19 2 figure 1. dendrogram of morphological traits of 98 accessions of the in situ collection of annonaceae (gower distance) from colombia. table 5. main aspects of the cluster analysis of the in situ collection of annonaceae species in colombia. species cluster number of accessions and representativity in the collection origin a. reticulata a 2 (2.04%) santander a. reticulata b 3 (3.06%) cundinamarca and tolima a. squamosa c 20 (20.41%) cundinamarca and tolima a. squamosa d 47 (47.96%) nine departments a. glabra and a. reticulata e 4 (16.33%) mainly from cordoba (a. reticulata) and magdalena (a. glabra) a. reticulata. a. squamosa and a. squamosa × a. cherimola f 16 (16.33%) mainly from valle del cauca (except for one accession from tolima) a. cherimola g 5 (5.10%) yacuanquer (nariño) rollinia sp. h 1 (1.02%) obando (valle del cauca) 136 agron. colomb. 34(2) 2016 commercially defined fruit quality parameters. the descriptors did not include exocarp type because it behaved as a constant in the univariate analysis. the pca revealed that the first 10 components contributed 85% of the total variability (tab. 7). the more informative variables were fruit weight, polar and equatorial diameter, exocarp weight, raquis and pulp weight, exocarp and pulp percentage, seed weight, and number of seeds (tab. 8). table 7. eigenvalues and percentage of variance explained by the pca of 24 descriptors for the species a. squamosa from colombia. pc eigenvalue variance (%) accumulated variance (%) 1 6.20 25.83 25.83 2 3.33 13.89 39.72 3 2.66 11.07 50.79 4 2.12 8.83 59.62 5 1.53 6.37 65.99 6 1.22 5.08 71.07 7 1.12 4.65 75.72 8 0.92 3.84 79.56 9 0.80 3.33 82.89 10 0.74 3.08 85.97 the cluster analysis identified six accession groups, at a gower distance of 0.28. these groups did not ref lect any relationship with the geographic origin of the accessions, but there was evidence of the morphological differences of fruits and seeds between species. groups c and d contained most of the accessions of a. squamosa (fig. 2), followed by group f, with clusters of some accessions of a. squamosa, a. reticulata and a. squamosa × a. cherimola. additionally, groups a and b contained accessions of a. reticulata, and groups g and h had some accessions of a. cherimola, rollinia sp. these clusters could be explained by the f low of materials within the country’s regions as a result of the historical anthropic selection of these perennial fruits. according to gepts (2002), this type of selection has taken place in domestication processes in order to increase species adaptation to crop conditions and the use of harvest products, such as grains, fruits, and fibers. however, lobo et al. (2007), based on their study on the characterization of a. cherimola and a. muricata seed germination and latency, stated that “perennial fruits are species in an initial table 6. comparison of morphological descriptors for current and previous characterizations of a. cherimola from colombia. trait eigenvector values and principal component authors of the compared study this study other studies leaf shape 0.3109, pc2 0.4521, pc6 alavez-lópez et al. (2000) degrees brix 0.3011, pc2 -0.39, pc1 tacán (2007) number of seeds per fruit -0.2979, pc3 -0.687, pc1. 0.3069, pc3. 0.56, pc2 andrés-agustín et al. (2006); alavez-lópez et al. (2000); tacán (2007) pulp weight 0.3126, pc1 0.3237, pc1. -1.04, pc1 alavez-lópez et al. (2000); tacán (2007) seed weight -0.3046, pc3 0.307, pc3 alavez-lópez et al. (2000) seed weight per fruit -0.3046, pc3 -1.52, pc2. 0.3070; pc3 tacán (2007); alavez-lópez et al. (2000) fruit weight 0.3089, pc1 0.705, pc1 andrés-agustín et al. (2006) ph 0.5576, pc11 -0.3448, pc3. 0.585, pc3. 0.45, pc2 alavez-lópez et al. (2000); andrés-agustín et al. (2006); tacán (2007) percentage of pulp 0.2218, pc6 -0.446; pc1 andrés-agustín et al. (2006) table 8. informative variables according to eigenvectors values for each principal component in a. squamosa. 1* 2* 3* 4* 5* 6* 7* 8* 9* 10* pf (0.94) fh (0.83) ah (0.49) lh (0.58) sim (0.59) nf (-0.65) habf (0.48) habf (0.48) gexo (0.48) dpol (0.84) bh (-0.76) cexo (0.47) anh (0.47) decu (0.88) ff (-0.52) ph (-0.60) pexo (0.80) brix (0.54) pr (0.67) acid (0.66) pp (0.84) %exo (-0.61) %p (0.58) ps (0.70) ns (0.61) * principal component. see abbreviations in tab. 2. 137castañeda-garzón, ligarreto m., and miranda-lasprilla: morphological evaluation of an in situ collection of species from the annonaceae family in colombia domestication process, derived from the fact that most of these species have turned from being wild type plants to cultivated plants, with a syndrome of incomplete domestication” (gepts, 2002). for the species a. reticulata, the principal components analysis included 25 descriptors related to commercially defined fruit quality parameters. the pca revealed that the first seven components contributed 86% of the total variability and showed eigenvalues above 1 (tab. 9). based on the eigenvalue vectors, the more informative variables were leaf length and apex, fruit weight, polar and equatorial diameter, exocarp type, color, and weight, raquis weight, pulp and seed, and number of seeds (tab. 10). the cluster analysis identified four accession groups, at a gower distance of 0.32. these groups did not ref lect any relationship with the geographic origin of the accessions. group a contained the greatest number of accessions, from the departments of tolima, valle del cauca, santander, and córdoba (fig. 3), while the rest of the groups contained few accessions. the detailed analysis of the six and four accession groups of a. squamosa and a. reticulata, respectively, showed that figure 2. dendrogram of morphological traits of 70 accessions of a. squamosa (gower distance) from colombia. 0 8 16 24 32 40 48 56 64 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 d is ta nc e c 2a s 22 8 c 5a s1 61 c 4a s1 83 v3 a s1 93 c 5a s1 57 t4 a s1 51 t8 a s 21 7 t4 a s1 52 t1 1a s1 53 c 5a s1 54 c 5a s1 59 c 5a s1 55 c 5a s1 58 t7 a s1 80 t7 a s1 79 c 7a s1 69 t8 a s1 74 c 10 a s1 63 c 7a s1 67 c 5a s1 60 c 6a s1 66 c 2a s 22 5 c 2a s 22 6 c 2a s 22 7 c 10 a s1 64 c 4a s1 85 t1 3a s1 76 t1 3a s1 77 v1 a s 21 3 v1 a s 21 4 c 10 a s1 56 t1 3a s1 75 v1 a s 21 1 t9 a s1 72 c a 2a s1 82 t7 a s1 78 c o 5a s 26 8 g j3 a s 27 2 c 2a s 22 4 c o 4a s 26 5 m g 3a s 27 9 t1 0a s 22 0 t1 0a s 22 2 t8 a s 22 9 t1 0a s 22 3 c o 4a s1 46 m g 2a s 28 0 t1 2a s1 17 g j5 a s1 45 c e3 a s1 29 c o 4a s 26 4 c o 2a s 26 6 g j3 a s1 34 c o 2a s 26 7 at 4a s 28 8 m g 3a s 28 4 at 2a s1 38 g j3 a s 27 4 s u 1a s 27 0 g j4 a s1 44 s u 1a s 26 9 g j3 a s1 32 at 4a s1 40 m g 3a s 27 7 m g 3a s 28 3 at 3a s 28 7 at 4a s1 39 m g 2a s 28 2 c 4a s1 84 t1 a s1 86 table 9. eigenvalue vectors of the variance explained by the pca (25 descriptors) for the species a. reticulata from colombia. pc eigenvalue variance % accumulated variance % 1 8.65 34.61 34.61 2 3.55 14.21 48.82 3 2.78 11.13 59.95 4 2.20 8.78 68.73 5 1.65 6.59 75.32 6 1.40 5.60 80.92 7 1.19 4.75 85.67 the phenotypic traits defined the principal homologies and differences between the groups, which, for sugar apple, are basically due to fruit quality (size, weight, symmetry, degrees brix, ph, acidity, and seed weight and number). in the in situ collection, the accessions of a. squamosa and a. reticulata showed a morphological-geographical association, given that the accessions from the caribbean region and a few from the andean region are located in a big group. on the contrary, a number of accessions of the two more representative species of the collection, from cundinamarca, tolima and valle del cauca, were grouped in different clusters and their morphological characteristics 138 agron. colomb. 34(2) 2016 are relevant for marketing and consumption. the clustering of the accessions according to their morphological and origin similarity could be attributed to the interaction between the genotype and the environment from which the individuals came from. however, complementary studies on these aspects must be conducted in order to derive conclusions on this topic. a comparison of the physical characteristics of genotypes of the in situ anon (a. squamosa) collection in colombia with a. squamosa genotypes in brazil revealed that the average number of seeds per fruit varied between 13 and 84, which is equal to the value variation obtained by cavalcante et al. (2011), who found a variation between 11 and 47 seeds per fruit among genotypes of an active germoplasm bank. table 10. informative variables according to eigenvectors values for each principal component in a. reticulata from colombia. 1* 2* 3* 4* 5* 6* 7* ah (-0.82) fh (0.67) anh (-0.47) habf (0.66) ff (0.75) nf (0.60) lh (-0.55) bh (-0.58) brix (0.78) acid (0.66) pf (0.95) sim (0.65) ph (0.81) dpol (0.85) gexo (-0.64) %exo (0.59) decu (0.76) %p (-0.54) texo (-0.65) cexo (0.67) pexo (0.68) pr (0.88) pp (0.94) ps (0.76) ns (0.79) * principal component. see abbreviations in tab. 2. figure 3. dendogram of morphological traits of 18 accessions of a. reticulata (gower distance) from colombia. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 d is ta nc e t3 a r 18 8 v2 a r 20 1 v6 a r 21 0 v 7a r 20 3 v1 a r 21 5 v5 a r 19 5 v2 a r 19 7 v9 a r 20 5 v1 a r 21 2 c o 4a r 14 7 s 2a r 23 9 v8 a r 18 9 v4 a r 19 0 v2 a r 19 8 s 2a r 23 1 t9 a r 17 3 c 7a r 17 0 c 10 a r 16 2 139castañeda-garzón, ligarreto m., and miranda-lasprilla: morphological evaluation of an in situ collection of species from the annonaceae family in colombia although the population in this study, with 70 accessions from 10 departments, was much greater than that obtained by the brazilian researchers, with 12 genotypes from one municipality, the reference values found by the brazilian researchers were useful in this study as a measure of productivity in a. squamosa. in the in situ collection, the comparison of the a. squamosa fruit shape with the relationship between longitudinal and transversal fruit diameters (relation dl/dt) showed values between 0.76 and 1.03, which produced round fruits suitable for the fruit market. according to silva et al. (1998), fruits are round when the value nears 1.0, a favorable trait for quality fruit markets, and a relevant characteristic for freshly consumable anon. cavalcante et al. (2011) conducted the same comparison in a. squamosa genotypes and found that these fruits met the characteristics required by the brazilian market. this relationship may be taken into consideration in future research. although this study did not evaluate the genotype x environment interaction, the intraspecific morphological variations could have been partly due to the wide geographical distribution of the accessions and the different environmental characteristics of the collection sites. conclusions the morphological traits that contributed to the differentiation of the a. squamosa accessions included fruit weight, polar and equatorial diameter, exocarp weight, raquis and pulp weight, exocarp and pulp percentage, and seed weight and number. on the contrary, for a. reticulata, leaf length and apex, as well as exocarp type and color, were the traits that contributed to the differentiation of this species. the intraspecific morpho-agronomic evaluation of the in situ population of annonaceae in colombia revealed ten accession groups of a. squamosa and a. reticulata, six and four, respectively, that were characterized by similarities in traits such as fruit size, weight, symmetry, brix degrees, ph, and acidity, in addition to seed weight and number. for a. reticulata and a. squamosa, superior category fruits (cordiform, symmetrical, greater weight and a brix degrees content above 15°) were found in the departments of cundinamarca and tolima, while, for rollinia sp. and a. squamosa x a. cherimola, they were found in valle del cauca. most of the fruits of the species assessed in the in situ population were classified as common because their characteristics differed greatly from those required by the international fruit market. acknowledgements we thank the faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota and the ministerio de agricultura y desarrollo rural for financing this research, and the species producers and researchers who were the sources of the secondary information and plant material currently consolidated in this study. literature cited agustín, j.a. and s.d.s. ledesma. 2014. conservación y uso de los recursos genéticos de annonaceae en méxico. rev. bras. frutic. 36, 118-124. doi: 10.1590/s0100-29452014000500014. alavez-lópez, m.j., j.g. cruz-castillo, l.m. marroquín-andrade, and m. rubí-arriaga. 2000. horticultural characterization of cherimola trees in situ. rev. chapingo, ser. hortic. 6, 179-193. andrés-agustín, j., f. gonzález-andrés, r. nieto-ángel, and a.f. barrientos-priego. 2006. morphometry of the organs of cherimoya (annona cherimola mill.) and analysis of fruit parameters for the characterization of cultivars, and mexican germplasm selections. sci. hortic. 107, 337-346. doi: 10.1016/j. scienta.2005.11.003. andrés-agustín, j., r. nieto-ángel, a.f. barrientos-priego, m.t. martínez-damián, f. gonzález-andrés, s.d. segura-ledesma, j.g. cruz-castillo, and c. gallegos-vázquez. 2004. variación morfológica de la hoja del chirimoyo. rev. chapingo, ser. hortic. 10, 103-110. benavides g., a. 2004. caracterización numérica de germoplasma de guanábana (annona muricata l.) muestreado in situ en el pacífico y norte de nicaragua. la calera 10, 29-35. bioversity international. 2008. descriptores para cherimoyo (annona cherimola mill.). fao, rome. buriticá c., p. and j.r. cartagena v. 2015. neotropical and introduced fruits with special tastes and consistencies that are consumed in colombia. rev. fac. nal. agr. medellín 68, 75897618. doi: 10.15446/rfnam.v68n2.50948 cavalcante, í.h.l., m.c.s. moura, l.f. rocha, g.b. silva júnior, l.v. martins, and r.r.s. silva. 2011. seleção preliminar de genótipos de pinheira em bom jesus-pi. rev. ciênc. agrár. 34, 173-181. escribano, p., m.a. viruel, and j.i. hormaza. 2008. comparison of different methods to construct a core germplasm collection in woody perennial species with simple sequence repeat markers. a case study in cherimoya (annona cherimola, annonaceae), an underutilised subtropical fruit tree species. ann. appl. biol. 153, 25-32. doi: 10.1111/j.1744-7348.2008.00232.x evangelista-lozano, s., j.g. cruz-castillo, s. pérez-gonzález, e. mercado-silva, and g. dávila-ortiz. 2003. producción y calidad frutícola de guanábanos (annona muricata l.) provenientes de semilla de jiutepec, morelos, méxico. rev. chapingo, ser. hortic. 9, 69-79. http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452014000500014 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2005.11.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2005.11.003 http://dx.doi.org/10.15446/rfnam.v68n2.50948 http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7348.2008.00232.x 140 agron. colomb. 34(2) 2016 franco, t.l. and r. hidalgo (eds.). 2003. análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. tech. bull. no. 8. instituto internacional de recursos fitogenéticos (ipgri), rome. george, a.p., r.h. broadley, r.j. nissen, s.d. hamill, and b.l. topp. 1999. breeding strategies for atemoya and cherimoya. acta hortic. 497, 255-268. doi: 10.17660/actahortic.1999.497.13 gepts, p. 2002. a comparison between crop domestication, classical plant breeding, and genetic engineering. crop sci. 42, 17801790. doi: 10.2135/cropsci2002.1780 gower, j.c. 1971. a general coefficient of similarity and some of its properties. biometrics 27, 857-871. doi: 10.2307/2528823 guerrero, e.j. and g. fischer. 2007. manejo integrado en el cultivo de anón (annona squamosa l.). rev. colomb. cienc. hortic. 2, 154-169. doi: 10.17584/rcch.2007v1i2.1157 lemos, e.e.p. 2014. a produção de anonáceas no brasil. rev. bras. frutic. 36, 77-85. doi: 10.1590/s0100-29452014000500009 lobo, m., o. delgado, j.r. cartagena, e. fernández, and c.i. medina. 2007. categorización de la germinación y la latencia en semillas de chirimoya (annona cherimola l.) y guanábana (annona muricata l.), como apoyo a programas de conservación de germoplasma. agron. colomb. 25, 231-244. morales a., a.r., b. cueva c., and p.s. aquino v. 2004. genetic diversity and geographic distribution of annona cherimola in southern ecuador. lyonia 7, 159-170. moreno b., n.e., d. miranda, and f.e. martínez m. 2013. germinación de semillas de anón (annona squamosa l.) sometidas a estratificación. rev. colomb. cienc. hortic. 7, 20-30. doi: 10.17584/rcch.2013v7i1.2032 parra q., m. 2009. diseño de colecta de tres especies de interes agrícola del género annona para colombia. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. polly, d. 2007. paleontological data analysis. hammer and d. harper (eds). publisher: blackwell publishing, oxford, 2005 (351 pp.) isbn: 1-4051-1544-0. j. quaternary sci. 22, 652. doi: 10.1002/jqs.1107 tacán p., m.v. 2007. caracterización agromorfológica e identificación de zonas potenciales de conservación y producción de guanábana (annona muricata) y cherimoya (annona cherimola) en fincas de agricultores y condiciones ex situ en costa rica. msc thesis. programa de educación para el desarrollo y la conservación, centro agronómico tropical de investigación y enseñanza (catie), turrialba, costa rica. tapia p., d. and j.p. legaria s. 2007. variabilidad genética en cultivares de guayabo (psidium guajava l.). rev. fitotec. mex. 30, 391-401. silva, g.c., o.m.s. andrade, f.a. castro, and f.t. sá. 1998. instruções técnicas para o cultivo da ateira. tech. instr. no. 01 dez./98, embrapa agroindústria tropical, fortaleza, brasil. http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.1999.497.13 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2002.1780 http://dx.doi.org/10.2307/2528823 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2007v1i2.1157 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452014000500009 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2013v7i1.2032 http://dx.doi.org/10.1002/jqs.1107 optimization of lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 in a medium containing sugar cane molasses received for publication: 3 august, 2020. accepted for publication: 3 april, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.89674 1 laboratorio de biología molecular, facultad de farmacia y bioquímica, universidad nacional mayor de san marcos, lima (peru). 2 department of chemical and process engineering, university of surrey, guilford (united kingdom). 3 ls prozessund anlagentechnik, brandenburgische technische universität cottbus-senftenberg, cottbus (germany). * corresponding author: cf loresf@unmsm.edu.pe agronomía colombiana 39(1), 98-107, 2021 abstract resumen the aim of this study was to optimize lactic acid production by a native strain (hui1) of lactobacillus plantarum isolated from a peruvian amazon fruit (genipa americana) in a medium supplemented with an agroindustrial by-product such as sugar cane molasses. optimization was performed though one-factor-at-a-time studies followed by the placket-burman and central composite designs. the data were analyzed by using the statistica® 10 software. several carbon, nitrogen and ion sources were tested, and the optimum concentration of lactic acid achieved was 84.2 g l-1 in a medium containing as follows (in g l-1): meat extract, 18.69; tryptone, 7.88; sugar cane molasses, 140; calcium carbonate, 15; dipotassium phosphate, 1; manganese phosphate, 0.03; sodium acetate, 5, and magnesium sulphate, 0.2. in addition, a high degree of conversion from sugar cane molasses to lactic acid was obtained (yp/s 0.898 g g-1). these results indicate the potential of lactobacillus plantarum strain hui1 to produce lactic acid in a medium supplemented with sugar cane molasses, an underutilized industrial by-product. el objetivo de este estudio fue optimizar la producción de ácido láctico por una cepa nativa (hui1) de lactobacillus plantarum, aislada de un fruto de la amazonía peruana (genipa americana), en un medio suplementado con un subproducto agroindustrial como la melaza de caña de azúcar. la optimización se realizó mediante el estudio de un factor a la vez seguido de los diseños de placket-burman y compuesto central. los datos se analizaron utilizando el software statistica® 10. se evaluaron varias fuentes de carbono, nitrógeno y iones, alcanzándose una producción de ácido láctico de 84.2 g l-1 en un medio que contenía (en g l-1): extracto de carne, 18.69; triptona, 7.88; melaza de caña de azúcar, 140; carbonato de calcio, 15; fosfato dipotásico, 1; fosfato de manganeso, 0.03; acetato de sodio, 5; y sulfato de magnesio, 0.2. además, se obtuvo un alto grado de conversión de melaza de caña de azúcar a ácido láctico (yp/s 0.898 g g-1). estos resultados indican el potencial de la cepa de lactobacillus plantarum hui1 para producir ácido láctico en un medio suplementado con melaza de caña de azúcar, un subproducto industrial subutilizado. key words: fermentation, response surface methodology, byproducts, industry. palabras clave: fermentación, metodología de superficie de respuesta, subproductos, industria. optimization of lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 in a medium containing sugar cane molasses optimización de la producción de ácido láctico por lactobacillus plantarum cepa hui1 en un medio que contiene melaza de caña stephy saavedra1, luis alejandro-paredes1, juan carlos flores-santos1, carol nathali flores-fernández1*, harvey arellano-garcía2,3, and amparo iris zavaleta1 introduction lactic acid (2-hydroxypropanoic acid) has multiple applications in the pharmaceutical, food, and chemistry industries as a food additive, ph regulator, and poly lactic acid precursor, among others (de oliveira, coelho, et al., 2018). in the last few years, the use of lactic acid has notably increased, and around 30% of the production is used for the development of biopolymers (sengupta et al., 2020). lactic acid can be produced by chemical synthesis and microbial fermentation. the chemical pathway gives as a result an equal concentration of the racemic mixture (l and d stereoisomers) (de oliveira, coelho, et al., 2018). fermentation, depending on the microorganism, results in the production of either one of the stereoisomers or in a variable composition of the mixture. moreover, 90% of the lactic acid production worldwide is carried out by fermentation since it is more cost effective (de lima et al., 2009; coelho et al., 2011). the genus lactobacillus comprises a group of bacteria widely distributed in nature. this genus is characterized by its high tolerance to acidic ph values and its capacity to https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.89674 99saavedra, alejandro-paredes, flores-santos, flores-fernández, arellano-garcía, and zavaleta: optimization of lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 in a medium containing sugar cane molasses produce important concentrations of lactic acid, especially lactobacillus plantarum (hwang et al., 2012; behera et al., 2018). however, lactobacillus plantarum is an heterofermentative microorganism and requires a complex medium with several nutrients, including fermentable carbohydrates, vitamins, amino acids and minerals (coelho et al., 2011). during lactic acid production by this bacterium, the selection of carbon and nitrogen sources in the medium formulation is fundamental (brinques et al., 2010). in recent years, lactic acid production using a number of industrial by-products from banana, corn, potato, wheat, etc., has been reported (mufidah et al., 2017). in this context, sugar cane molasses, a by-product from the sugar industry formed by fermentable sugars (sucrose, glucose and fructose, 50% w/v), nitrogen (0.5-0.9% w/v) and minerals, could be used as a substrate for the production of this compound (coelho et al., 2011). sugar cane molasses is typically used as a low-cost animal food. however, it is also used to produce ethanol and has great potential in the production of chemicals (dotaniya et al., 2016). the production of this raw material in countries such as china is around 3 million t per year (sun et al., 2019), which makes it available for use in different industrial bioprocesses in a circular economy context. the aim of this study was to optimize the lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 isolated from a peruvian amazon fruit (genipa americana), in a medium supplemented with sugar cane molasses. different components were tested, and optimization was achieved by the response surface methodology (rsm). materials and methods inoculum and culture preparation lactobacillus plantarum strain hui1 was isolated from huito (genipa americana), a fruit from the peruvian amazon. this strain was isolated and identified by our research group (laboratorio de biologia molecular, facultad de farmacia y bioquimica, universidad nacional mayor de san marcos) through partial sequencing of 16s rdna (genbank accession number: ky977384). the stock cultures were maintained in de man, rogosa and sharpe (mrs) medium supplemented with 20% (v/v) glycerol at -20°c. the mrs medium composition was as follows (in g l-1): glucose, 20; peptone, 10; yeast extract, 5; meat extract, 10; sodium acetate, 5; ammonium citrate, 2; dipotassium phosphate, 5; magnesium sulphate heptahydrate, 0.1, and manganese sulphate tetrahydrate, 0.05. the pre-inoculum was grown in the mrs medium at 30ºc for 24 h. then, the inoculum was prepared by transferring 2 ml of the pre-inoculum into an erlenmeyer flask containing 20 ml of mrs medium. the culture was incubated for 10 h at 37°c and then the cell concentration was determined by the correlation between the optical density (od) and the cell density (1x108 colony-forming units (cfu) ml-1) (mcfarland curve). the cells were concentrated by centrifugation at 2000 g for 10 min, then washed twice with 50 mm phosphate buffer at ph 7.0, and finally re-suspended in 1 ml of the same buffer. the od measurements were carried out at 620 nm. the inoculum cell concentration used in this work was 109 cfu ml-1. all the fermentations were carried out in 250 ml f lasks containing 50 ml of culture medium as the final volume. sugar cane molasses pre-treatment sugar cane molasses were obtained from the company ajinomoto peru s.a. sugar cane molasses was heated at 70°c for 10 min in a water bath and filtered through whatman filter paper of 11 µm. subsequently, the concentration of total sugars was analyzed by the modified anthrone method described by rodríguez (1987). a concentration of 100 g of total sugars per liter of culture medium (100 g ts l-1) was equivalent to 140 g l-1 of sugar cane molasses. one-factor-at-a-time the effect of the following 16 factors on the lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 was evaluated independently as follows: fructose, galactose, glucose, lactose, maltose, cellobiose, sucrose, tween 80, sodium acetate, ammonium citrate, starch, and sugar cane molasses as carbon sources, as well as meat extract, yeast extract, casein tryptone, and bacteriological tryptone as nitrogen sources. this was done to decide the significant factors in lactic acid production. for these assays, 2.6 g l-1 of mrs medium was supplemented either with 12 g l-1 of each carbon source or with 4 g l-1 of each nitrogen source (chauhan et al., 2007). additionally, the medium containing each nitrogen source was also supplemented with glucose (12 g l-1). in the case of the media with carbon sources such as ammonium citrate and sodium acetate, they were also supplemented with glucose (12 g l-1). after fermentation, the lactic acid concentration was determined by acid-base titration. effect of calcium carbonate to determine the effect of calcium carbonate on the lactic acid production, 2.6 g l-1 of mrs medium was supplemented with 140 g l-1 of sugar cane molasses and 15 g l-1 100 agron. colomb. 39(1) 2021 of calcium carbonate (dumbrepatil et al., 2008; pejin et al., 2015). the ph of the medium was adjusted to 6.5 with 1 m naoh and the culture was incubated at 37°c for 5 d at 50 g. samples were collected at 22, 46, 72, 94 and 118 h of fermentation. the concentration of lactic acid was determined using the modified ferric chloride method (pacios et al., 2009). plackett-burman design the four significant factors from the one-factor-at-a-time study, as well as the effect of ions, including mg2+, mn2+ and k1+ (magnesium sulphate, manganese sulphate and dipotassium phosphate) were analyzed through a plackettburman design that was divided into two levels with two central points and a replicate (tab. 1). cultures were carried out in 25 ml f lasks containing 20 ml of medium supplemented with 140 g l-1 of sugar cane molasses and 15 g l-1 of calcium carbonate (chauhan et al., 2007; coelho et al., 2011). the ph of the medium was adjusted to 6.5 and the cultures were incubated at 37°c for 5 d and 50 g. data obtained were analyzed by using the statistica® 10 software. table 1. plackett-burman design for lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1. independent variables low level central level high level g l-1 -1 0 +1 meat extract 1.0 5.5 10.0 casein tryptone 1.0 5.5 10.0 ammonium citrate 0.0 1.0 2.0 sodium acetate 0.0 2.5 5.0 magnesium sulphate 0.0 0.1 0.2 manganese sulphate 0.0 0.025 0.05 dipotassium phosphate 0.0 1.0 2.0 central composite design the two significant factors from the placket-burman design, the meat extract and the casein tryptone, were optimized by applying the central composite design (ccd) methodology at five levels, including five replicates for the central point (tab. 2). a total of 13 experiments were carried out in 25 ml f lasks containing 20 ml of medium with the following composition (in g l-1): sugar cane molasses, 140; calcium carbonate, 15; dipotassium phosphate, 1; manganese sulphate, 0.03; sodium acetate, 5; and magnesium sulphate, 0.1. the medium was adjusted to a ph of 6.5, and the cultures were incubated at 37°c, for 5 d and 50 g. the model is represented by the quadratic equation 1: y = β0 + ∑βixi + ∑βiixi2 + ∑βijxixj (1) where y is the predicted lactic acid response in g l-1, β0 is the intercept, βii is the interaction coefficient, and the independent variables correspond to xi and xixj. according to table 2, xi corresponds to x1 (meat extract in g l-1) and xj corresponds to x2 (tryptone in g l-1). table 2. range and levels of the variables used in the central composite design. variable (g l-1) code range and levels 1.414* -1 0 1 1.414* meat extract x1 12.34 14 18 22 23.66 casein tryptone x 2 5.38 6 7.5 9 9.62 *the values ±1.414 correspond to α obtained from √2. the analysis of variance (anova) was carried out and the values of the f-test, correlation coefficient (r), coefficient of determination (r2), t-student and the lack-of-fit were determined. the results were obtained with a 95% confidence level (p<0.05). then, three-dimensional response surface curves were plotted to assess the interaction among components. finally, the optimum values of the medium components determined by rsm were tested experimentally, to validate the optimization methodology. statistical analysis was performed using the statistica® 10 software. analytical methods quantitative determination of lactic acid after each fermentation of the media resulted from the one-factor-at-a-time, the plackett-burman, and central composite designs, the culture media were centrifuged at 4000 g for 5 min, recovering the supernatant liquid and discarding the pellet. the supernatants were analyzed by either of the two methods used for the quantitative determination of lactic acid. the first was the aoac 947.05 method (aoac, 2019). this was carried out as follows: one drop of phenolphthalein was added to 10 ml of the supernatant and then the mixture was titrated with 0.1 n naoh. the lactic acid was calculated and expressed as g of lactic acid l-1 of culture. the second method was a colorimetric assay using ferric chloride (pacios et al., 2009). in this method, 1.5% (w/v) calcium carbonate was added to the supernatant, and the mixture was heated to 50°c for 5 min. then, this suspension was centrifuged at 2800 g for 10 min, and 1 ml of 61.6 mm ferric chloride was added to 1 ml of the recovered supernatant. the ferric lactate concentration was determined by spectrophotometry at 440 nm. 101saavedra, alejandro-paredes, flores-santos, flores-fernández, arellano-garcía, and zavaleta: optimization of lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 in a medium containing sugar cane molasses biomass calculations the biomass concentration was determined by turbidimetry diluting 0.5 ml of culture in 50 mm phosphate buffer at ph 7.0. the absorbance was measured at 620 nm and the cell concentration was determined by comparison with the od and the cell density (1x108 cfu ml-1) (mcfarland curve). total sugars calculations the total sugar concentration was determined using the modified anthrone method (rodríguez, 1987). the samples obtained from the fermentation were previously centrifuged at 4000 g for 5 min, and 500 ml of the supernatant were collected and placed in 2 ml microtubes on ice. then, 1 ml of the anthrone reagent was added. the mixture was subsequently homogenized and placed on ice; then, the tubes were transferred to a boiling water bath for 5 min. afterwards, the tubes were placed on ice for 1 min. the measurement was carried out at a wavelength of 640 nm. determination of yp/s the yp/s is the yield of substrate in product, considering that p0 (initial lactic acid in g l-1), s0 (initial total sugars in g l-1), pf (final lactic acid in g l-1) and sf (final total sugars in g l-1) are the initial and final concentrations of product and substrate of the fermentation. it is the ratio of the lactic acid produced by consuming the total sugars present in the cane molasses in the fermentation medium (eq. 2). yp/s = pf − po = lactic acid produced (g) (2) so − sf total sugars consumed (g) results and discussion one-factor-at-a-time this study was carried out to identify the carbon and nitrogen sources with a significant effect on the lactic acid production by the lactobacillus plantarum strain hui1. figure 1 shows that all carbon sources were fermented except for starch. from these results, it can be observed that sugarcane molasses enhanced the lactic acid production 4.8-fold compared to the control (mrs medium). molasses are low-cost agro-industrial by-products whose composition includes 40-60% sugars (approximately 11% reducing sugars, 34% sucrose), proteins, vitamins, and minerals (sindhu et al., 2016). the high sugar content, combined with their low market price, make them eligible to be used instead of synthetic sugars (glucose, fructose, and others). however, the composition of molasses will depend on different factors such as the variety of sugarcane, climate, and the process employed for sugar extraction (sindhu et al., 2016). the fermentation by lactobacillus plantarum with molasses from different places (komesu et al., 2017), and sugarcane bagasse (lino et al., 2018), has a high potential in the production of lactic acid. 0 2 4 6 8 10 12 c on tro l c itr at e ac et at e* c itr at e* c an e m ol as se s st ar ch tw ee n 80 * c el lo bi os e su cr os e la ct os e g al ac to se m al to se fr uc to se ac et at e g lu co se la ct ic a ci d (g l -1 ) figure 1. effect of carbon sources on the lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1. *supplemented with 12 g l-1 of glucose. error bars represent the standard deviation from the mean (n = 3). figure 2 shows the effect of nitrogen sources on the production of lactic acid by the lactobacillus plantarum strain hui1. the greatest production of lactic acid was obtained with meat extract and tryptone; for this reason, they were selected for the plackett-burman design (fig. 2). the nitrogen source plays a fundamental role on the growth of lactobacillus strains. several lactobacillus strains are unable to synthesize some amino acids and, therefore, require a medium supplemented with them (papizadeh et al., 2020). nitrogen from animal or bacterial origin represents an important source of these amino acids, low molecular weight peptides, and growth factors that protein hydrolysates provide. safari et al. (2012) showed that lactobacillus plantarum ptcc1058 had good growth in a medium containing peptones from the hydrolyzed wastes compared with the mrs control medium. they also indicated that lactobacillus plantarum requires amino acids such as arginine, isoleucine, tyrosine, valine, and pantothenic acid for optimal growth. according to solval et al. (2019), growth and the amount of lactic acid produced by lactobacillus plantarum nrrl b-4496 in mrs medium without a nitrogen source (0.22 h-1; 3.13 h and 1.73%) were lower than in the mrs control medium (0.48 h-1; 1.44 h and 0.60%); thus, the absence of a nitrogen source affects the maximum growth rate, doubling time and lactic acid production. the meat extract shows a higher concentration of vitamins, salts and approximately 57.83% of proteins in its 102 agron. colomb. 39(1) 2021 composition. on the other hand, tryptone contains a variety of essential amino acids with 13% of total nitrogen content in its composition. high nitrogen content allows a better growth of bacteria and, as a result, a greater production of lactic acid (abedi & hashemi, 2020). figure 2. effect of nitrogen sources on the lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1. error bars represent the standard deviation from the mean (n = 3). effect of calcium carbonate on lactic acid production figure 3 shows the effect of calcium carbonate on lactic acid production in the mrs medium supplemented with 140 g l-1 of sugar cane molasses. the maximum concentration of lactic acid was achieved at 72 h. lactic acid concentration was remarkably higher in the presence of calcium carbonate than in the absence of this compound (3.5-fold). this could be explained due to the calcium carbonate regulating the ph of the culture during the fermentation process as it is considered a neutralizing agent (yang et al., 2015). according to pejin et al. (2015), the lactobacillus cells have a high viability due to the effect of calcium carbonate at the end of fermentation, and allow an increase in the lactic acid yield. thus, cubas-cano et al. (2019) reported a lactic acid yield of 94% in a controlled ph fermentation, and a yield of 41% when ph was not controlled in the process. lactobacillus plantarum strains can function at low ph conditions (iorizzo et al., 2016); however, the acidification of the medium from a high accumulation of lactic acid causes an inhibition by-product that is not suitable for lactic acid overproduction (singhvi et al., 2018; mousavi & mousavi, 2019); also, the lactobacillus growth is hampered by maintaining the transmembrane ph gradient (othman et al., 2017). for these reasons, the use of calcium carbonate is necessary and, compared to other neutralizing agents (ammonia, sodium hydroxide, calcium hydroxide and potassium hydroxide), is a great alternative since it does not generate calcium sulphate as a by-product or cause cell toxicity by ammonia (yang et al., 2015). figure 3. effect of calcium carbonate on the lactic acid production from lactobacillus plantarum hui1. the plackettburman design in this experiment, the concentrations of sugar cane molasses and calcium carbonate were kept constant at 140 and 15 g l-1, respectively. seven factors selected from the one-factor-a-time assays were tested, including meat extract and casein tryptone as nitrogen sources, ammonium citrate and sodium acetate as carbon sources, and mg2+ (magnesium sulphate), mn2+ (manganese sulphate) and k1+ (dipotassium phosphate) as ions. according to the anova and the pareto chart from the plackett-burman design (tab. 3 and fig. 4, respectively), the meat extract, casein tryptone, dipotassium phosphate, and manganese sulphate significantly inf luenced the lactic acid production (p<0.05). both the meat extract and casein tryptone were important components in the culture medium due to their high concentration of peptides, amino acids, and vitamins. therefore, as sugar cane molasses has a low organic nitrogen content, the concentrations of meat extract and casein tryptone used can be increased to improve lactic acid yields and the growth of lactobacillus plantarum in a medium containing sugar cane molasses (lino et al., 2018; papizadeh et al., 2020). table 3. analysis of variance (anova) of the plackett-burman design for the lactic acid production by the lactobacillus plantarum strain hui1. factor sum of squares degrees of freedom square mean f-value p-value meat extract 816.41 1 816.41 134.15 0.0000s casein tryptone 179.92 1 179.92 29.56 0.0003s ammonium citrate 0.10 1 0.097 0.02 0.9019 sodium acetate 24.46 1 24.46 4.02 0.0728 magnesium sulphate 4.24 1 4.24 0.69 0.4233 manganese sulphate 171.72 1 171.72 28.22 0.0003s dipotassium phosphate 142.95 1 142.95 23.49 0.0007s error 60.86 10 6.09 total sum of squares 1400.66 17 significance level: p<0.05; r2: 0.956; r2 (adjusted): 0.926, and s: significant at p<0.05. 0 2 4 6 8 10 12 control bacteriological tryptone casein tryptone yeast extract meat extract la ct ic a ci d (g l -1 ) 0 15 10 5 20 25 30 35 40 0 12010080604020 la ct ic a ci d (g l -1 ) time (h) without calcium carbonatewith calcium carbonate 103saavedra, alejandro-paredes, flores-santos, flores-fernández, arellano-garcía, and zavaleta: optimization of lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 in a medium containing sugar cane molasses manganese sulphate showed a positive effect on the lactic acid production due to mn2+ being a cofactor of several lactobacillus enzymes such as the rna polymerase, lactate dehydrogenase (ldh), nadh oxidase and superoxide dismutase that allows improving the efficiency and productivity of the lactic fermentation (cheng et al., 2014). cheng et al. (2014) demonstrate the effect of the mn+2 on the stimulation of ldh by directing the conversion of pyruvic acid to lactic acid, and they show that the production of lactic acid decreases in the absence of mn2+. however, although lactobacillus plantarum ccfm436 tolerates high concentrations of mn2+, its growth is affected (tong et al., 2017). for that reason, it is necessary to adjust the mn2+ concentration to prevent a negative effect on the lactic acid production. although dipotassium phosphate has a negative effect on the lactic acid production, it is kept in the culture since kpo42is an inorganic salt important for the metabolism of lactobacillus plantarum as it interacts with metal ions (mn2+ and mg2+), thus improving the tolerance of bacteria to oxidative stress (correa deza et al., 2017; alcántara et al., 2018). therefore, the manganese sulphate and dipotassium phosphate concentrations were kept constant in the medium (0.03 and 1 g l-1, respectively). regarding mg2+, the concentration of magnesium sulphate was kept constant at 0.2 g l-1 in the medium. lew et al. (2012) indicate that the interaction between mn2+ and mg2+ is related to the obtention of good production of organic acids in lactobacillus. in another study, lew et al. (2013) indicate that both factors (mn2+ and mg2+) exert a synergistic effect to achieve a high production of lactic acid; therefore, despite the fact that in our case magnesium was not significant, it was kept at a constant value in the following experiments. central composite design from the placket-burman design, the meat extract and casein tryptone were selected as the key factors for further optimization in lactic acid production by lactobacillus plantarum hui1. the anova of the ccd (tab. 4) shows that the lack of fit value was 2.94 and the p-value was not significant (0.07). according to this, the model fitted the data well, indicating that it can describe the inf luence of the factors on the response to predict lactic acid production. table 4. analysis of variance (anova) of the central composite design (ccd) for lactic acid production by the lactobacillus plantarum strain hui1. factor sum of squares degrees of freedom square mean f-value p-value (1) meat extract (l) 14.32 1 14.32 27.04 0.0001s (2) meat extract (q) 106.36 1 106.36 200.81 0.0000s (3) casein tryptone (l) 6.74 1 6.74 12.73 0.0091s (4) casein tryptone (q) 23.45 1 23.45 44.23 0.0002s 1l by 2l 0.02 1 0.02 0.03 0.8633 residual 3.71 7 0.53 lack of fit 2.94 3 0.98 5.11 0.0745 error 0.77 4 0.19 total sum of squares 143.59 12 significance level: p<0.05; r2 = 0.97; r2 (adjusted) = 0.95; l linear; q quadratic; 1l by 2l: interaction between the two linear variables, and s: significant at p<0.05. equation 3 defines the fitted model, with the regression coefficients shown in table 5. this quadratic model contains two linear terms, two quadratic terms and one factorial interaction. y = −48.0079 + 9.0512x1 − 0.2444x12 + 12.6581x2 − 0.8161x22 + 0.0108 x1 x2 (3) where y is the predicted response (lactic acid concentration), and x1 (meat extract) and x2 (casein tryptone) are natural variables. the meat extract and the casein tryptone had a significant effect (p<0.05) on the lactic acid production as well as positive coefficients (tab. 5). thus, an increase in the concentration of these compounds will result in an increase in lactic acid production. the interaction between the squared variables x12 and x22 was also significant (p<0.05), but their coefficients were negative, suggesting that at high concentrations of these factors (in relation to the quadratic form (q) of the factors), obtaining lactic acid could be impaired. the x1x2 interaction was not significant (p>0.05). additionally, the r2 indicated that 97.42% of the variance could be explained by the quadratic model. 5.445622 5.324158 -4.85855 2.024395 .8300018 11.55929 -.121464 pareto chart of standarized effects; variable lactic acid (g l-1) 7 factors screening design; ms residual = 6.100278 dv: lactic acid (g l-1) (2) casein tryptone (6) manganese sulphate (7) dipotassium phosphate (4) sodium acetate (5) magnesium sulphate (1) meat extract (3) ammonium citrate p = 0.05 standardized effect estimate (absolute value) figure 4. pareto chart of the placket-burman design for the lactic acid production by lactobacillus plantarum hui1. ms residual residual mean square and dv dependent variable. 104 agron. colomb. 39(1) 2021 the graph of the response surface model (fig. 5) showed that concentrations around 18 g l-1 of meat extract and 8 g l-1 of casein tryptone produced 86.23 g l-1 of lactic acid. concentrations higher than 22 g l-1 of meat extract and 10 g l-1 of casein tryptone showed a reduction in the lactic acid production, demonstrating that nitrogen concentrations higher than 20 g l-1 were toxic for this lactobacillus plantarum strain. la ct ic a ci d (g l -1 ) me at e xtra ct ( g l -1 ) casein tryptone (g l -1) 85 80 75 70 65 60 90 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 10.0 5.0 26 24 22 20 18 16 14 12 10 table 5. regression coefficients of the central composite design (ccd) for lactic acid production by the lactobacillus plantarum strain hui1. factor regression coefficients standard error t (7) p-value -95% confidence level +95% confidence level mean/intercept -48.0079 12.41799 -3.8660 0.0061s -77.3718 -18.6440 (1) meat extract (l) 9.0512 0.77233 11.7194 0.0000s 7.2249 10.8774 (2) meat extract (q) -0.2444 0.01725 -14.1708 0.0000s -0.2852 -0.2036 (3) casein tryptone (l) 12.6581 2.14595 5.8986 0.0006s 7.5837 17.7324 (4) casein tryptone (q) -0.8161 0.12264 -6.6545 0.0003s -1.1061 -0.5261 1l by 2l 0.0108 0.06065 0.1786 0.8633 -0.1326 0.1542 significance level: p<0.05; l linear; q quadratic; 1l by 2l: interaction between the two linear variables, and s: significant at p<0.05. figure 5. 3d response surface of the central composite design (ccd) showing the effects of the meat extract and casein tryptone on the lactic acid production by the lactobacillus plantarum strain hui1. ms pure error mean square pure error and dv dependent variable. the maximum lactic acid production determined by ccd (86.44 g l-1) was achieved using a medium containing 18.69 g l-1 of meat extract, 7.88 g l-1 of casein tryptone, 140 g l-1 of sugar cane molasses, 15 g l-1 of calcium carbonate, 1 g l-1 of dipotassium phosphate, 0.03 g l-1 of manganese sulphate, 5 g l-1 of sodium acetate and 0.2 g l-1 of magnesium sulphate. these results were tested and a lactic acid production of 84.2 g l-1 was obtained, demonstrating that the model was predictable. previous studies on the optimization of lactic acid production by different microorganisms are known (de lima et al., 2009, 41.42 g l-1; tripathi et al., 2015, 39.2 g l-1; mufidah et al., 2017, 28.01 g l-1). in these studies, different industrial by-products were used, but the concentration of the lactic acid obtained was considerably lower than that in this study. other studies with lactobacillus plantarum strains have shown that the nitrogen source improves the production of lactic acid, such is the case of solval et al. (2019). they showed improved lactic acid production by lactobacillus plantarum nrrl b-4496 in media containing high free amino acids and protein. coghetto et al. (2016) obtained 21 g l-1 of lactic acid by lactobacillus plantarum bl011 growing in soy bean acid residue (20 g l-1), peptone (2 g l-1), corn steep liquor (5 g l-1), and yeast extract (15 g l-1). these studies show the necessity for the fermentation medium to have a carbon source and a nitrogen source. unban et al. (2019) found that gelatinized starchy waste and corn steep liquor were the two nutrients that significantly influence lactic acid production by lactobacillus plantarum s21. hence, corn steep liquor, a nitrogen source, could replace the meat extract and tryptone casein since these are considerably more expensive nitrogen sources in fermentation processes. some authors have worked using derived low-cost sugar media, such as sikder et al. (2014), who reported a production of 89.5 g l-1 of lactic acid and yp/s of 0.83 g g-1 by lactobacillus plantarum ncim 2912 starting with sugarcane juice (140 g l-1) and yeast extract. this value is similar to that obtained in this study. mousavi and mousavi (2019) showed that lactic acid was the most significant product at the end of fermentation by lactobacillus plantarum dsmz 20174 using high fructose corn syrup. zhang and vadlani (2015) obtained a yp/s of 0.87 g g-1 and 25 g l-1 of lactic acid by lactobacillus plantarum atcc 21028 from poplar hydrolysate (biomass-derived sugars). 105saavedra, alejandro-paredes, flores-santos, flores-fernández, arellano-garcía, and zavaleta: optimization of lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 in a medium containing sugar cane molasses in this case, molasses have been used as an efficient carbon source for the production of metabolites of industrial interest such as lactic acid (papizadeh et al., 2020), with lower cost compared to sugarcane juice, since molasses is an industrial waste. furthermore, as in the study of coelho et al. (2011), supplementation with nitrogen sources was considered. these authors carried out the optimization of the medium composition in lactic acid production by lactobacillus plantarum lmism6 grown in molasses. a maximum lactic acid production of 94.8 g l-1 was obtained in a medium containing molasses, corn steep liquor, dipotassium phosphate and tween 80 at concentrations of 193.50 g l-1, 37.50 ml l-1, 2.65 g l-1, and 0.83 ml l-1, respectively. srivastava et al. (2014) showed a strong interaction between molasses and amino acids. high concentrations of nitrogen (>40 g l-1) had a negative effect, while an increase in the concentration of cane molasses improved lactic acid production. the yp/s obtained at the end of the fermentation was 0.89 g g-1 and indicated that sugar cane molasses was a suitable substrate for lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1. the production of lactic acid obtained in this study was similar to that achieved by de oliveira, rossell, et al. (2018) who obtained a yp/s of 0.93 g g-1 by lactobacillus plantarum cct 3751 from hemicellulosic liquor from sugarcane bagasse, yeast extract (20 g l-1), and sodium acetate (5 g l-1). conclusions the optimization of lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 was achieved by rsm obtaining a yield of 84.2 g l-1. the results showed that lactobacillus plantarum strain hui1 has the potential to be used for the industrial production of lactic acid. in addition, this research demonstrated the feasibility of using an agro-industrial waste such as sugar cane molasses as a promising carbon source in the culture medium for lactic acid production. finally, it is important to highlight that the replacement of synthetic sources with by-products in a culture medium contributes to reduce production costs. this work provides insights for continuing the search for low-cost sources for the medium culture formulation, mainly nitrogen sources. acknowledgments this study was funded by the vrip a17040521 2016 project and the 007-fondecyt 2014 agreement. author’s contributions ss conducted the research and investigation process, applied the statistical techniques to analyze the study data and developed the methodology. lap formulated the overarching research goals and aims, conducted the research and investigation process, developed the methodology and verified the overall replication/reproducibility of results/experiments. jcfs conducted the research and investigation process, applied the statistical techniques to analyze the study data, and developed the methodology. cnff formulated the overarching research goals and aims, conducted the research and investigation process, wrote the original draft, and carried out the critical review, commentary, or revision of the manuscript. hag wrote the original draft and carried out the critical review, commentary, and revision of the manuscript. aizp obtained the financial support for the project leading to this publication, managed and coordinated the research activity planning and execution, wrote the original draft, and carried out the critical review, commentary, and revision of the manuscript. literature cited abedi, e., & hashemi, s. m. b. (2020). lactic acid production producing microorganisms and substrates sources-state of art. heliyon, 6(10), article e04974. https://doi.org/10.1016/j. heliyon.2020.e04974 alcántara, c., coll, j. m., jadán-piedra, c., vélez, d., devesa, v., zúñiga cabrera, m., & monedero, v. (2018). polyphosphate in lactobacillus and its link to stress tolerance and probiotic properties. frontiers in microbiology, 9, article 1944. https:// doi.org/10.3389/fmicb.2018.01944 aoac. (2019). official methods of analysis of aoac international (21st ed.). aoac international. behera, s. s., ray, r. c., & zdolec, n. (2018). lactobacillus plantarum with functional properties: an approach to increase safety and shelf-life of fermented foods. biomed research international, 2018, article 9361614. https://doi.org/10.1155/2018/9361614 brinques, g. b., peralba, m. d. c., & ayub, m. a. z. (2010). optimization of probiotic and lactic acid production by lactobacillus plantarum in submerged bioreactor systems. journal of industrial microbiology and biotechnology, 37(2), 205–212. https:// doi.org/10.1007/s10295-009-0665-1 chauhan, k., trivedi, u., & patel, k. c. (2007). statistical screening of medium components by plackett-burman design for lactic acid production by lactobacillus sp. kcp01 using date juice. bioresource technology, 98(1), 98–103. https://doi.org/10.1016/j. biortech.2005.11.017 cheng, x., dong, y., su, p., & xiao, x. (2014). improvement of the fermentative activity of lactic acid bacteria starter culture by the addition of mn2+. applied biochemistry and biotechnology, 174, 1752–1760. https://doi.org/10.1007/s12010-014-1156-z coelho, l. f., lima, c. j. b., rodovalho, c. m., bernardo, m. p., & contiero, j. (2011). lactic acid production by new https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04974 https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04974 https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01944 https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01944 https://doi.org/10.1155/2018/9361614 https://doi.org/10.1007/s10295-009-0665-1 https://doi.org/10.1007/s10295-009-0665-1 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2005.11.017 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2005.11.017 https://doi.org/10.1007/s12010-014-1156-z 106 agron. colomb. 39(1) 2021 lactobacillus plantarum lmism6 grown in molasses: optimization of medium composition. brazilian journal of chemical engineering, 28(1), 27–36. https://doi.org/10.1590/ s0104-66322011000100004 coghetto, c. c., vasconcelos, c. b., brinques, g. b., & ayub, m. a. z. (2016). lactobacillus plantarum bl011 cultivation in industrial isolated soybean protein acid residue. brazilian journal of microbiology, 47(4), 941–948. https://doi.org/10.1016/j. bjm.2016.06.003 correa deza, m. a., grillo-puertas, m., salva, s., rapisarda, v. a., gerez, c. l., & de valdez, g. f. (2017). inorganic salts and intracellular polyphosphate inclusions play a role in the thermotolerance of the immunobiotic lactobacillus rhamnosus crl 1505. plos one, 12(6), article e0179242. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0179242 cubas-cano, e., gonzález-fernández, c., & tomás-pejó, e. (2019). evolutionary engineering of lactobacillus pentosus improves lactic acid productivity from xylose-rich media at low ph. bioresource technology, 288, article 121540. https://doi. org/10.1016/j.biortech.2019.121540 de lima, c. j. b., coelho, l. f., blanco, k. c., & contiero, j. (2009). response surface optimization of d(-)-lactic acid production by lactobacillus smi8 using corn steep liquor and yeast autolysate as an alternative nitrogen source. african journal of biotechnology, 8(21), 5842–5846. de oliveira, r. a., coelho, l. f., bernardi, n. s., & contiero, j. (2018). experimental design for optimization of d-lactic acid production using a uv-light selected strain. journal of applied biotechnology and bioengineering, 5(4), 270–277. https://doi. org/10.15406/jabb.2018.05.00148 de oliveira, r. a., rossell, c. e. v., venus, j., rabelo, s. c., & maciel filho, r. (2018). detoxification of sugarcane-derived hemicellulosic hydrolysate using a lactic acid producing strain. journal of biotechnology, 278, 56–63. https://doi.org/10.1016/j. jbiotec.2018.05.006 dotaniya, m. l., datta, s. c., biswas, d. r., dotaniya, c. k., meena, b. l., rajendiran, s., regar, k. l., & lata, m. (2016). use of sugarcane industrial by-products for improving sugarcane productivity and soil health.  international journal of recycling of organic waste in agriculture, 5, 185–194. https://doi. org/10.1007/s40093-016-0132-8 dumbrepatil, a., adsul, m., chaudhari, s., khire, j., & gokhale, d. (2008). utilization of molasses sugar for lactic acid production by lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii mutant uc-3 in batch fermentation. applied and environmental microbiology, 74(1), 333–335. https://doi.org/10.1128/aem.01595-07 hwang, c. f., chang, j. h., houng, j. y., tsai, c. c., lin, c. k., & tsen, h. y. (2012). optimization of medium composition for improving biomass production of lactobacillus plantarum pi06 using the taguchi array design and the box-behnken method. biotechnology and bioprocess engineering, 17, 827– 834. https://doi.org/10.1007/s12257-012-0007-4 iorizzo, m., testa, b., lombardi, s. j., garcía-ruiz, a., muñozgonzález, c., bartolomé, b., & moreno-arribas, m. v. (2016). selection and technological potential of lactobacillus plantarum bacteria suitable for wine malolactic fermentation and grape aroma release. lwt food science and technology, 73, 557–566. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.06.062 komesu, a., wolf maciel, m. r., & maciel filho, r. (2017). central composite experimental design applied to evaluate the lactic acid concentration by short path evaporation. chemical engineering and processing: process intensification, 117, 89–94. https://doi.org/10.1016/j.cep.2017.03.020 lew, l. c., choi, s. b., tan, p. l., & liong, m. t. (2013). mn2+ and mg2+ synergistically enhanced lactic acid production by lactobacillus rhamnosus ftdc 8313 via affecting different stages of the hexose monophosphate pathway. journal of applied microbiology, 116(3), 644–653. https://doi.org/10.1111/jam.12399 lew, l. c., liong, m. t., & gan, c. y. (2012). growth optimization of lactobacillus rhamnosus ftdc 8313 and the production of putative dermal bioactives in the presence of manganese and magnesium ions. journal of applied microbiology, 114(2), 526–535. https://doi.org/10.1111/jam.12044 lino, f. s. o., basso, t. o., & sommer, m. o. a. (2018). a synthetic medium to simulate sugarcane molasses. biotechnology for biofuels, 11, article 221. https://doi.org/10.1186/s13068-018-1221-x mousavi, z. e., & mousavi, m. (2019). the effect of fermentation by lactobacillus plantarum on the physicochemical and functional properties of liquorice root extract. lwt food science and technology, 105, 164–168. https://doi.org/10.1016/j. lwt.2019.02.003 mufidah, e., prihanto, a. a., & wakayama, m. (2017). optimization of l-lactic acid production from banana peel by multiple parallel fermentation with bacillus licheniformis and aspergillus awamori. food science and technology research, 23(1), 137–143. https://doi.org/10.3136/fstr.23.137 othman, m., ariff, a. b., rios-solis, l., & halim, m. (2017). extractive fermentation of lactic acid in lactic acid bacteria cultivation: a review. frontiers in microbiology, 8, article 2285. https:// doi.org/10.3389/fmicb.2017.02285 pacios, a., cruz, y., bell, a., carrera, e., & michelena, g. (2009). síntesis y caracterización del lactato ferroso para la fortificación de alimentos infantiles. icidca, 43(1), 36–43. papizadeh, m., rohani, m., hosseini, s. n., shojaosadati, s. a., nahrevanian, h., talebi, m., & pourshafe, m. r. (2020). screening for efficient nitrogen sources for overproduction of the biomass of the functionally probiotic l. plantarum strain rpr42 in a cane molasses-based medium. amb express, 10, article 53. https://doi.org/10.1186/s13568-020-00976-x pejin, j., radosavljević, m., mojović, l., kocić-tanackov, s., & djukić-vuković, a. (2015). the inf luence of calcium-carbonate and yeast extract addition on lactic acid fermentation of brewer’s spent grain hydrolysate. food research international, 73, 31–37. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.12.023 rodríguez, j. a. (1987). manual de prácticas de bioquímica (4th ed.). universidad autónoma de nuevo león. safari, r., motamedzadegan, a., ovissipour, m., regenstein, j. m., gildberg, a., & rasco, b. (2012). use of hydrolysates from yellowfin tuna (thunnus albacares) heads as a complex nitrogen source for lactic acid bacteria. food and bioprocess technology, 5, 73–79. https://doi.org/10.1007/s11947-009-0225-8 sengupta, s., manna, s., roy, u., & das, p. (2020). manufacturing of biodegradable poly lactic acid (pla): green alternatives to petroleum derived plastics. encyclopedia of renewable and sustainable materials, 3, 561–569. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-803581-8.11013-6 https://doi.org/10.1590/s0104-66322011000100004 https://doi.org/10.1590/s0104-66322011000100004 https://doi.org/10.1016/j.bjm.2016.06.003 https://doi.org/10.1016/j.bjm.2016.06.003 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179242 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179242 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121540 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121540 https://doi.org/10.15406/jabb.2018.05.00148 https://doi.org/10.15406/jabb.2018.05.00148 https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2018.05.006 https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2018.05.006 https://doi.org/10.1007/s40093-016-0132-8 https://doi.org/10.1007/s40093-016-0132-8 https://doi.org/10.1128/aem.01595-07 https://doi.org/10.1007/s12257-012-0007-4 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.06.062 https://doi.org/10.1016/j.cep.2017.03.020 https://doi.org/10.1111/jam.12399 https://doi.org/10.1111/jam.12044 https://doi.org/10.1186/s13068-018-1221-x https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.02.003 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.02.003 https://doi.org/10.3136/fstr.23.137 https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.02285 https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.02285 https://doi.org/10.1186/s13568-020-00976-x https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.12.023 https://doi.org/10.1007/s11947-009-0225-8 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-803581-8.11013-6 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-803581-8.11013-6 107saavedra, alejandro-paredes, flores-santos, flores-fernández, arellano-garcía, and zavaleta: optimization of lactic acid production by lactobacillus plantarum strain hui1 in a medium containing sugar cane molasses sikder, j., chakraborty, s., sharma, v., & drioli, e. (2014). kinetic of lactic acid production from sugarcane juice using lactobacillus plantarum ncim 2912. asia-pacific journal of chemical engineering, 9(3), 374–381. https://doi.org/10.1002/apj.1806 sindhu, r., gnansounou, e., binod, p., & pandey, a. (2016). bioconversion of sugarcane crop residue for value added products an overview. renewable energy, 98, 203–215. https://doi. org/10.1016/j.renene.2016.02.057 singhvi, m., zendo, t., & sonomoto, k. (2018). free lactic acid production under acidic conditions by lactic acid bacteria strains: challenges and future prospects. applied microbiology and biotechnology, 102, 5911–5924. solval, k. m., chouljenko, a., chotiko, a., & sathivel, s. (2019). growth kinetics and lactic acid production of lactobacillus plantarum nrrl b-4496, l. acidophilus nrrl b-4495, and l. reuteri b-14171 in media containing egg white hydrolysates. lwt food science and technology, 105, 393–399. https://doi. org/10.1016/j.lwt.2019.01.058 srivastava, a. k., tripathi, a. d., jha, a., poonia, a., & sharma, n. (2014). production, optimization and characterization of lactic acid by lactobacillus delbrueckii ncim 2025 from utilizing agro-industrial byproduct (cane molasses). journal of food science and technology, 52, 3571–3578. https://doi.org/10.1007/ s13197-014-1423-6 sun, y., xu, z., zheng, y., zhou, j., & xiu, z. (2019). efficient production of lactic acid from sugarcane molasses by a newly microbial consortium cee-dl15.  process biochemistry,  81, 132–138. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2019.03.022 tong, y., zhai, q., lu, w., tian, f., zhao, j., zhang, h., & chen, w. (2017). new insights in integrated response mechanism of lactobacillus plantarum under excessive manganese stress. food research international, 102, 323–332. https://doi.org/10.1016/j. foodres.2017.10.014 tripathi, a. d., srivastava, s. k., singh, p., singh, r. p., singh, s. p., jha, a., & yadav, p. (2015). optimization of process variables for enhanced lactic acid production utilizing paneer whey as substrate in smf. applied food biotechnology, 2(2), 46–55. https://doi.org/10.22037/af b.v2i2.7612 unban, k., kanpiengjai, a., khatthongngam, n., saenjum, c., & khanongnuch, c. (2019). simultaneous bioconversion of gelatinized starchy waste from the rice noodle manufacturing process to lactic acid and maltose-forming α-amylase by lactobacillus plantarum s21, using a low-cost medium. fermentation, 5(2), ar ticle 32. ht tps://doi.org /10.3390/ fermentation5020032 yang, p. b., tian, y., wang, q., & cong, w. (2015). effect of different types of calcium carbonate on the lactic acid fermentation performance of lactobacillus lactis. biochemical engineering journal, 98, 38–46. https://doi.org/10.1016/j.bej.2015.02.023 zhang, y., & vadlani, p. v. (2015). lactic acid production from biomass-derived sugars via co-fermentation of lactobacillus brevis and lactobacillus plantarum. journal of bioscience and bioengineering, 119(6), 694–699. https://doi.org/10.1016/j. jbiosc.2014.10.027 https://doi.org/10.1002/apj.1806 https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.02.057 https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.02.057 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.01.058 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.01.058 https://doi.org/10.1007/s13197-014-1423-6 https://doi.org/10.1007/s13197-014-1423-6 https://doi.org/10.1016/j.procbio.2019.03.022 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.10.014 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.10.014 https://doi.org/10.22037/afb.v2i2.7612 https://doi.org/10.3390/fermentation5020032 https://doi.org/10.3390/fermentation5020032 https://doi.org/10.1016/j.bej.2015.02.023 https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2014.10.027 https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2014.10.027 rural development thinking, moving from the green revolution to food sovereignty received for publication: 30 march, 2015. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.56639 1 department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). fapachona@unal.edu.co 2 albrecht daniel thaer-institut für agrarund gartenbauwissenschaften, humboldt universität zu berlin. berlin (germany). 3 direction of regional centers, universidad autónoma chapingo. chapingo (mexico). agronomía colombiana 34(2), 267-276, 2016 rural development thinking, moving from the green revolution to food sovereignty consideraciones de desarrollo rural: de la revolución verde a la soberanía alimentaria fabio pachón a.1, wolfgang bokelmann2, and césar ramírez m.3 abstract resumen since the middle of the last century, several perspectives have addressed rural development from different viewpoints, and productive aspects have prevailed. four general approaches encompass these perspectives: the technocratic, sociological, socio-technocratic, and political approaches. this paper aims to put forward food sovereignty and its focus on the rights of rural inhabitants as a perspective of the political approach to rural development. despite the fact that food sovereignty integrates important topics such as the recognition of the importance of rural inhabitants by society, it is necessary to make a clear proposal for how to incorporate consumers in its postulates. desde mediados del siglo pasado varias perspectivas desde diferentes puntos de vista han tratado de abordar el desarrollo rural, y los aspectos productivos han prevalecido. cuatro enfoques generales agrupan estas perspectivas: tecnocrático, sociológico, sociotecnocrático y político. este artículo de ref lexión busca destacar la soberanía alimentaria, centrada en los derechos de los habitantes rurales, como la perspectiva del enfoque político del desarrollo rural. a pesar de que la soberanía alimentaria integra aspectos importantes como el reconocimiento por parte de la sociedad de la importancia del campesinado, una propuesta más clara sobre cómo integrar a los consumidores en sus postulados es necesaria. key words: agricultural policy, food policy, household income, welfare. palabras clave: política agraria, política alimentaria, ingresos de los hogares, bienestar. traditionally, the rights of rural inhabitants and indigenous peoples, fishermen and shepherds, artisans and farm workers, rural women and children have been forgotten. however, food sovereignty puts rights on the top of the arguments. the food sovereignty perspective represents the political approach to rural development, which emerges in contrast to the technocratic and socio-technocratic approaches. instead, it could be considered as complementary to the sociological approach because it focuses on people beyond agricultural production. however, some essential questions emerge in the analysis. why a concept such as food sovereignty can bring together so many diverse people around the world? this paper attempts to put forward food sovereignty as the contemporary perspective to address rural development. in order to find out the reasons why food sovereignty should be considered as a new perspective to address rural development, and to establish relationships and tensions introduction the rural development debate has evolved from a technocentric approach into a contemporary one focused on rights. the technocentric approach focuses on production, whereas the modern approach focuses on people. the essence of the technocentric approach is to modernize agricultural production through the green revolution. the essence of the contemporary approach is a social inclusion of rural inhabitants. environmental issues became relevant at the end of the last century because of the evident consequences of climate change. however, the perspectives focused on productive matters and did not prioritize the alternatives to adapt to and alleviate climate change distress. on the other hand, the start of this century aroused interest for equity and inclusion, and the food sovereignty perspective leads to ongoing debate. besides food production, which remains at the center of concerns, the discussion ignored matters narrowly related to the quality of life of rural inhabitants. reflection article http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56639 268 agron. colomb. 34(2) 2016 between previous perspectives and food sovereignty, this paper proposes four different approaches to rural development and their perspectives. the main approaches of rural development thinking to best understand the main rural development approaches, this paper focuses on four different approaches. firstly, the technocratic, which takes into consideration five main perspectives: modernization of agricultural production, structuralism – cepalino and dependence theory -, neoliberalism, and neo-structuralism. secondly, the sociological approach, which highlight at least four well-defined notions: the agrarian question, sustainable rural livelihood, and human scale development. between them, there is the socio-technocratic approach with rural territorial development and new rurality perspectives. finally, the political approach based on the food sovereignty perspective. figure 1 shows all the described perspectives, highlighting the moment they became important. these ideas appeared around a particular date. however, after some years they gained strength and inf luence, initially in academic deliberation and subsequently in development practices (ellis and biggs, 2001). the process of emergence, consolidation and decline of these perspectives corresponds to the government efforts to reach economic development. that explains the advent of a movement such as ‘la via campesina’ as a result of the depletion of a development phase. technocratic approach modernization of agricultural production (map) the technocratic approach has an evident tendency for an economistic worldview. the economistic tendency has an economic rationalism that tends to perceive the social life in the way to maximize business (hann, 2014; polanyi, 1977), where everything is controlled just by a utilitarian rationality, and beyond this tendency, nothing makes sense (polo, 2013). map is a true example of the economistic tendency. it aims to increase agricultural production and maximize profits, but without a real concern for the social and environmental consequences of its practices. map claims that there are two types of agriculture: traditional and modern. traditional agriculture is predominant mainly in developing countries, practised by peasants, and conceived as economically non-viable, characterized by small pieces of land and low production. in contrast, modern agriculture is located in developed countries, practised by medium and large agricultural entrepreneurs, and conceived as economically viable, characterised by high production and the use of external inputs (hetherington, 2009). modernization seeks to transform traditional agriculture into a modern one, looking for the maximization of capital accumulation and economic growth. therefore, rural inhabitants use cutting edge technology (oya, 2009). new technologies come from developed countries and should be spread to as many rural inhabitants as possible; initially through institutions specialized on productive matters with research centers, a green revolution pattern, technology transfer, and later through international cooperation. for the purpose to adapt the modernization perspective in changing times, its main thoughts were transformed. those transformations are represented in new perspectives; however, they maintain the original idea of conversion into modern agriculture with production targeting the international market. structuralism structuralism was the way in which the modernization perspective turned into public policies in developing countries. in essence, structuralism seeks to increase the agricultural production as the base of the industrialization of urban areas in these countries. structuralism has two tendencies: the centre-periphery model and the dependency theory. both tendencies agree that technology is crucial to achieve development. the centre-periphery model advocates for industrialization because the countries that hold industry and technology are in the center of the development while those that do not hold it, remain at the periphery. the dependency theory argues that developing countries maintain structural condition because they do not have access to technology. hence, industrialization and new technologies are the secret to achieving development (kay, 2009). the import substitution industrialization (isi) was the model of public policy proposed by the structuralism as the way to overcome dependency. according to isi, governments should lead the development process through strong institutions promoting industrialization and protecting domestic production (pachón, 2011). in developing countries, increasing agricultural production in the absence 269pachón a., bokelmann, and ramírez m.: rural development thinking, moving from the green revolution to food sovereignty of urban industries was the strategy to earn the revenue needed for industrialization. in this context, the rural sector provided profits through the export of commodities to international markets, agricultural commodities, and transferred through taxes to the industrial expansion. also, the agricultural production provided raw material and cheap food that allowed the incipient industry to reduce manufacturing costs, especially wages. besides, the rural population was a big market for these novel products, and they provided a labor force characterized by low costs and non-tradition of an organization as a working class. the results of structuralism were that credits, technical assistance and subsidies were a way to strengthen modern agriculture. in some countries, the prices of goods produced by the industry from central countries grew up faster than the national ones because of the inability to create a successful vertical integration to add value to the agricultural production. as a possible consequence, developing countries increased their external debts to support the model, which consequently brought the implementation of the neoliberal perspective (borras, 2009). neoliberalism neoliberalism is a new strategy of the economistic tendency to strengthen modern agriculture, especially of developed countries, via the control of the food market by international food and beverage companies through globalization. the main difference between previous perspectives and neoliberalism is the activism of the governments in the control of the development process. neoliberalism was implemented through the structured adjustment program. as a result, the market, instead of governments, must regulate the f low of commodities and goods in a scheme of free interchange among countries. that structure allows for the intervention of the market by international food companies to manage prices according to their convenience (brass, 2002). the principles of the structured adjustment program that directly affected the rural sector were mainly the privatization of public companies related to rural issues. besides other micro and macroeconomic measures, the rural sector was disturbed because of the elimination of subsidies and socio-technocratic approach 1960 1970 1980 1990 2000 2010 1950 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 technocratic approach sociological approach political approach modernization structuralism neoliberalism neostructuralism agrarian question sustainable rural livelihoods rural territorial development neorurality human scale development food sovereignty figure 1. timeline of the main approaches to rural development thinking. 270 agron. colomb. 34(2) 2016 border taxes, deregulation of the banking industry and uncontrolled interest rates (kay, 2009). according to kay (2005), during neoliberalism, there are no rural development policies, just some specific actions. however, some consequences such as the increase of monoculture for international market, unemployment, the decrease in agricultural production in domestic consumption, and the increase of rural poverty in developing countries, could be characterized. neostructuralism the neostructuralism perspective is the proposal to adjust public policies to reduce the effects of neoliberalism and globalization. its concerns for rural equity and reduction of poverty ignored small farmers and allowed for the strengthening of modern agriculture (bryceson and kay, 2000). neostructuralism advocates for the role of the market but with appropriate interventions by governments. developing countries must continue opening their economies to foreign investment. nevertheless, governments ought to formulate clear rules that must create conditions for the competitiveness of domestic agricultural production. it attempts to locate clusters in which local agriculture could be competitive in the global market and modify public policies to reinforce such clusters. policies must guarantee topics such as training, technology, credits, subsidies, and access to markets (kay, 2009). neostructuralism seeks to reduce the differences between all rural actors, but its focus on international markets, instead of strengthening the local commerce, in the end, it resulted in a rise of rural poverty and inequality. an obvious example of these kinds of policies is the free trade agreements between countries with high differences such as those from latin america and the united states or the european union. sociological approach the sociological approach focuses on people instead of their economic activities. the perspectives of the sociological approach tackle social concerns. in contrast to the technocratic approach, it focuses on cultural and ecological issues. the goal of the sociological approach is to put the rural population first (chambers, 1983), dealing with traditions, mores, and behaviors. initially, it is important to mention a perspective that the academic world has not got over: the ‘agrarian question’. it argues about the role of rural inhabitants in the processes of economic transformation (brass, 2002). the ‘agrarian question’ discusses the survival of rural inhabitants based on work relationships such as ‘family labor’, and the fact that household production aims to meet the needs instead of accumulating money. this discussion is relevant because nowadays the perception about rural inhabitants has been changing, and its importance has been growing, even in some international institutions and in the academic world. equally, it is important to remark on the thoughts of garcía nossa. his analysis established the backwards condition of rural areas such as a structural problem that affects the economic, political, and cultural environments, especially in latin america. according to garcía, to overcome that condition, it was necessary to change the agrarian structure such as land tenancy, power structure, and requirements for a real participation (garcía, 1972). sustainable rural livelihoods essentially, sustainable rural livelihoods defines livelihood as a net that involves people and their ways of living (food, earnings, and assets). it discusses three main topics: capabilities, equity, and sustainability. sustainable rural livelihoods states that capabilities provide a way of living and support to upgrade yield. equity is the fair access to available livelihoods and resources to obtain ways of living. sustainability is an adequate handling of resources to ensure the future availability and affords conditions to satisfy next generations (chambers and conway, 1992). thus, the combination of capabilities, equity, and sustainability creates a virtuous circle to improve livelihoods. in a rural scenario, livelihoods include several inter alia activities: cropping and processing, hunting, fishing, artisanal works, communal work, and providing services. bebbington (1999) also proposes an interesting analysis of the sustainable rural livelihoods based on a scheme of five capitals (natural, financial, human, physical and social), which rural inhabitants mix to improve their livelihoods. however, scoones (2009) remarked that sustainable rural livelihoods ignores some topics such as politics and power, lack of arrangement with globalization, the likelihood to cover issues about agrarian change and related matters. finally, he remarked on a lack of long-term vision. human scale development (hsd) hsd seeks to satisfy the fundamental human needs through the creation of increasing levels of self-reliance and articulation of humans with the environment and technology, the globalization and local processes. indeed, the focus is on people because the satisfaction of the fundamental 271pachón a., bokelmann, and ramírez m.: rural development thinking, moving from the green revolution to food sovereignty human needs is done based on people’s involvement, privileging both autonomy and diversity. it aims to transform people perceived as an object, into people understood as an actor of the development. the participatory democracy constructed from the bottom up, stimulates real solutions for real problems, which will satisfy fundamental human needs (max-neef et al., 1994). hsd perspective emphasizes three milestones. firstly, institutions and persons, which have traditionally used a type of language that strongly links development with economic growing. hence, people are more concerned with material goods instead of other topics such as the quality of life. secondly, hsd differentiates ‘wealth and poverties’ according to how societies satisfy their fundamental human needs. finally, it clarifies the confusion between needs and satisfiers. commonly, needs are understood as infinite and changing over time and culture. indeed, needs are multiple and interdependent, for that reason they conform a net where they interact. needs are finite, few and classifiable. simultaneity, complementarity, and trade-offs characterize the process to satisfy human needs. precisely, these are the main differences with the proposal of abraham maslow in his theory of human motivation (max-neef et al., 1994). according to hsd, needs could be organized into two categories: existential and axiological. the matrix of fundamental human needs is the result of mixing the needs of both categories. on one side of the matrix, there are existential needs : being, having, doing, and interacting. on the other side, axiological needs such us subsistence, protection, affection, understanding, participation, leisure, creation, identity, and freedom are located. satisfiers are the way in which existential needs meet axiological needs (max-neef et al., 1994). socio-technocratic approach the socio-technocratic approach focuses on the economic activities of rural inhabitants, but includes some social concerns such as territory and the consequences of policies on rural families. even though social issues are included in the discussion, the predominance of topics such as competitiveness or productive advantages to accessing the markets preserves a close relationship with the economistic tendency. rural territorial development (rtd) the center of rtd is territory. the best understanding of territories associates them with spaces that hold identity, and development thoughts built collectively. besides, rtd understands the rural issue in a comprehensive way. it overcomes productive topics because its main milestones, territory and rurality, go beyond sectorial approaches that traditionally give priority to technocratic and productive tendencies. rtd is a process of both institutional and productive transformations that seeks poverty alleviation and strengthens territorial identities. productive transformation aims to link territories and markets in a sustainable and competitive way. institutional transformation pursues agreements among stakeholders involved in governance arrangements. these agreements aim to create opportunities to participate in both economic and political development, and then avoid exclusions from the benefits of the productive transformation (bebbington, 1999; schejtman and berdegué, 2003). some authors have added interesting topics to enhance rdt’s principles. some of the topics proposed are related to social issues, which will be useful to improve the proposal. for instance, molina (2010) named five keys: firstly, territorial planning as an option to solve land use conf licts and enhance livelihood strategies by stakeholders. secondly, rural poverty and local capabilities understood as the linkage between stakeholders’ skills to markets. thirdly, land tenure and agrarian structure. inequalities in tenancy and land use avoid that territories develop all their potentials. the fourth key is a connection between the local and national dimensions. it implies to overcome divergences between sectorial policies and territorial requirements. the last key is contextual and the disciplinary education. it remarks the role of the universities in training professionals with a territorial profile. new rurality new rurality perspective analyzes the diversification of incomes in rural families. many households have sought to vary to increase income, doing diverse activities simultaneously with agriculture. these activities are mainly handicrafts, services, and remittances from migrants (kay, 2009). mexico is the best example of this issue. in this country, most of the rural incomes are based, direct or indirectly, on remittances. the income diversification phenomenon has demonstrated something that has always occurred: multifunctionality and pluriactivity of rural areas. multifunctionality means that besides agricultural production, the rural area provides several goods and services to society (silva, 2010). on the other hand, pluriactivity means coupling with non-agricultural activities (van der ploeg, 2012), which is an attribute of the peasantry production. (bryceson and 272 agron. colomb. 34(2) 2016 kay, 2000) added to this discussion, the issue of the ‘deagrarianization’ of the rural sector. it states that some rural areas are losing their agricultural and productive identity, sometimes due to the different activities held there. despite the ‘deagrarianization’ argument, the result has been the reassessment of the rural area meaning. even though the new rurality perspective offers interesting questions about the countryside, kay (2005) argued that those topics are the consequences of the map, neoliberalism and globalization policies. notwithstanding, they explained that the new rurality perspective explores issues about rural sector such as participation, local development, empowerment, entrepreneurship, organic agriculture, gender topics, or fair trade; but it does not offer tangible paths to reach its goals or the role of governments in this achievement. besides, ramírez (2014) explained the new rurality perspective as the neoliberal rurality because it typifies the consequences of the implementation of neoliberal policies in rural areas. for instance, while governments were opening the national economy for globalization and were seeking to establish production for the international market, the rural sector sought diversification of activities. political approach the political approach concentrates on rights. essentially the political approach debates the importance for all the rural inhabitants to access to every privilege as the urban population. however, these rights go beyond the access to freedom, autonomy, and independence. they refer to an acknowledgement of the importance of the rural areas, rural inhabitants and food by all society (patel, 2009). the rights have recently reached the center of the debate on rural development because the other approaches have been predominant in both the academic and political discussion. nevertheless, their inf luence on public policies has been inconspicuous. the current perspective is led by an international rural organization: ‘la vía campesina.’ initially, it is important to remark that the advent of la vía campesina has brought the discussion about the survival of rural inhabitants back. another interesting fact is that the english word ‘peasant’ has gradually been changed in the international literature by the spanish word ‘campesino’ (altieri and toledo, 2011). that is exceptional because both words have been used in an offensive way to designate somebody who is poor, unable to act appropriately in social circumstances, as well as being inadequately educated. la vía campesina, as an international movement, includes many worldwide organizations from all the continents. regardless, the differences of its members, la vía campesina has become the opportunity to integrate a set of demands in a global scenario (desmarais, 2002). besides, the most important aspect is that the food sovereignty perspective has strengthened a collective identity and common places to debate refreshing ideas. food sovereignty food sovereignty started at the beginning of the nineties based primarily on a struggle against neoliberal policies, the unfair market, and the global corporate agrifood system (pachón, 2013). martinez-alier (2011) suggests that even though it is a perspective from non-common circles, it has been relevant in the academic world, and probably soon in public policies. in 2007 through the declaration of nyéléni on food sovereignty, the organization presented its postulates: “the right of peoples to healthy and culturally appropriate food produced through ecologically sound and sustainable methods, and their right to define their own food and agriculture systems. it puts those who produce, distribute and consume food at the heart of food systems and policies rather than the demands of markets and corporations. it defends the interests and inclusion of the next generation. it offers a strategy to resist and dismantle the current corporate trade and food regime, and directions for food, farming, pastoral and fisheries systems determined by local producers. food sovereignty prioritises local and national economies and markets and empowers peasant and family farmer-driven agriculture, artisanal fishing, pastoralist-led grazing, and food production, distribution and consumption based on environmental, social and economic sustainability. food sovereignty promotes transparent trade that guarantees just income to all peoples and the rights of consumers to control their food and nutrition. it ensures that the rights to use and manage our lands, territories, waters, seeds, livestock and biodiversity are in the hands of those of us who produce food. food sovereignty implies new social relations free of oppression and inequality between men and women, peoples, racial groups, social classes and generations” (declaration of nyeleni, 2007). it is a significant differentiation between food sovereignty and food security. the food security concept has impacted policies because an inf luential institution such as the food and agricultural organization of the united nations (fao) is behind it. food security means that from an individual to a global level, every person should always have both 273pachón a., bokelmann, and ramírez m.: rural development thinking, moving from the green revolution to food sovereignty physical and economic access to satisfactory, safe, and nutritious food to meet their nutritional requirements and food preferences for a dynamic and healthy life (fao, 2003). this statement would be unquestionable but omits some fundamental issues such as where food is produced, who is in the production process, modes of production, trade practices, environmental consequences of production, or subsidy schemes in developed countries. perhaps the most important issue is if people that produce food will consume it or must sell all the production to achieve their livelihoods. food sovereignty accentuates several topics, but the most important one is its emphasis on ‘rights’. that means that it is legal, fair and morally allowed that the peasantry chooses the best way to carry out their activities, especially cropping without external pressures such us market conditions, a particular type of inputs, monoculture practices, consumption behaviors, or displacement of their lands. it is true that several rural inhabitants, farmers, and indigenous people in many places are expelled from their lands because of violence and discriminatory policies, or when governments allow transnational food companies to f lood emerging economies with food at unfair prices with subsidized production. another interesting issue in that discussion is the food wasted worldwide. sometimes market requirements pursue the creation of consumption habits, which have resulted in a significant food loss, mainly in developed countries (martínez, 2014). ortega and rivera (2010), described five principles of food sovereignty. firstly, the access to resources. from the individual to the communal level, rural inhabitants can take control of land, seeds, credits, water and infrastructure. those resources must be used in an eco-friendly way, emphasizing gender equality. secondly, the modes of production. it seeks to recover and propagate ancestral production models, especially avoiding external dependencies. the third is the transformation and commercialization. it motivates the producers themselves to add value to their products and commercialize them in local markets. the fourth principle is related to food consumption. that is the key issue in food sovereignty and aims the right of the producers, their families, and neighbors to consume their products. finally, the agricultural policies. rural inhabitants have the possibility to interfere with policies that could affect their rights. besides these principles the food sovereignty perspective aims for rural inhabitants to live with dignity, preserving natural resources, and appreciating women’s role. it protects and respects traditional knowledge, culture, and language. it defends the territories against external actions and promotes that peasants decide themselves their future. one of the central concerns of food sovereignty is the right to have access to seeds, which are the basis of agriculture and represent new lives, future, and renovation. seeds, beyond the capability to generate new plants, constitute the arsenal of culture and the reference framework for the generations to come. seeds conserve part of history. every moment that seeds are lost, this entire heritage is lost as well. rural development from the food sovereignty point of view hitherto, the principal rural development perspectives have been highlighted, including food sovereignty as a part of the political approach. the final discussion will illustrate, consider this background, the main reasons why the current paper understands food sovereignty as the contemporary rural development perspective. in plain words, rural development can be understood as the stage where all rural residents get a standard of living that allows them to accomplish all of their rights as human beings. the key topics of rural development are the standard of living and the rights of people. both topics are synergic, in other words, its combination makes the process to make rural development more efficient. on the one hand, the standard of life includes, at least, three backgrounds: support, conservation and inclusion. the support context suggests, for instance, matters such as housing, jobs and incomes; the conservationist context, for example, is concerned about water, land or air. the inclusion context comprises, among others, welfare, health and equity. the standard of life must be different in both, the individual and the collective levels including all rural inhabitants, making a particular emphasis in those who have seen their efforts to achieve their rights frustrated. the rights can be organized in the same three backgrounds: support, conservation and inclusion. the support rights include having their property separated or in cooperation with others, keeping their belongings, having freedom to choose a job or occupation with a fair payment that ensures the coverage of basic needs such as food, clothing, housing and medical care for people and their families as well as being provided with social protection in cases of unemployment. the conservationist rights are based upon the idea of common goods. these goods must be accessible 274 agron. colomb. 34(2) 2016 for everyone everywhere, including the rural areas. conservationist rights refer especially to the conventions of the human behavior to preserve an adequate environment available for all people, including the next generations and respect all the living creatures. the inclusion rights essentially are a big tent where rights such as dignity, freedom of speech, movement, security, recognition and equality, peaceful assembly and association, as well as the freedom to join a trade union, leisure, education, special care and assistance for the motherhood, and childhood are present. the inclusive rights must avoid discrimination, torture, exile or racism; and promote respect and participation in the cultural life according to their beliefs for all the rural inhabitants. the food sovereignty perspective takes these concerns into consideration, but is fenced off to food as the burning question. perhaps other topics are highlighted, but they are not the core of the perspective. in other words, the subjects underlined in the definition of rural development belong to the ideas of the food sovereignty perspective, but they are described regarding the importance of food. supportive issues about the debate of supportive problems, food sovereignty proposes that access to markets in a fair way would improve those topics. according to food sovereignty, rural inhabitants should have the right to commercialize their products in a transparent structure. the practices that distort o deform the market must be forbidden. with an unbiased access to the market, rural inhabitants will gain their wages and hence hold enough economic resources. it is important to remark that the food sovereignty perspective does not emphasize access to assets. its emphasis is on the right of rural inhabitants to commercialize in fair trade. in it, the consumer pays a fair price for the food and, the reward is adequate according to the labor and risks that the rural inhabitants assume throughout all the production process. adequate payment, beyond the incomes, is inspired by feelings such as social involvement, self-esteem, confidence and pride, besides an acknowledgment by society about the prominence of rural inhabitants. parrado and molina (2014) described the experience of the program ‘mercados campesinos’ in the central region of colombia. regularly, rural inhabitants surrounding bogotá gather their production and commercialize it in special places such as parks or squares. besides the fair price that consumers are willing to pay for these products, a friendship between peasants and consumers has been created. in some cases, consumers go directly to the farm with the purpose of visiting and identifying the production process. as a result, consumers realize that the price is correct, and rural inhabitants feel that society values their work. an adequate payment can allow rural inhabitants to have access to material assets, which could inf luence the improvement of the standard of living and accomplishment of their rights. however, just the access to material assets cannot guarantee by itself the achievement of the rights and the enhancement of the standard of living. material assets allow for the satisfaction of some particular needs, which are undoubtedly important for people. nevertheless, the feelings created by the acknowledgment and engagements of the society are those that indeed allow improving the standard of living and the accomplishment of rights. some of the supportive issues described as essential by the food sovereignty perspective are land, seeds, and infrastructure. certainly, rural inhabitants must have an adequate infrastructure available to improve the standard of living and the accomplishment of their rights. infrastructure such as housing, schools, medical centers, roads, bridges, electricity, clean water, or places for recreation is a sine qua non condition, in conjunction with the social engagement, to reach rural development. conservative issues the conservative issues discussed by food sovereignty are fundamentally related both to access to resources and the food production modes. the food production modes go together with the protection of the environmental resources and the access to them. food sovereignty argues that most of the ancestral ways of food production were environmentally friendly because its priority was integrated natural resource management, privileging conservation of water, land, and biodiversity. nonetheless, some isolated practices do not have this characteristic. in many developing countries, customs such as burning tires to get the energy for post-harvest processes generate enormous environmental impacts. that is why an analysis of the real inf luence of some of these practices must be done to identify positive and adverse effects on the environment, but especially for the purpose to recover the traditional knowledge and share it with the other communities. according to food sovereignty, seeds are the most important treasure that rural inhabitants have. seeds embody the base for the new life and are the main inheritance that rural inhabitants and humanity have to establish strong bonds with their territories. all societies have built their history through food produced by seeds. the traditions of all 275pachón a., bokelmann, and ramírez m.: rural development thinking, moving from the green revolution to food sovereignty societies, even the most industrialized, are strongly related to food, which becomes one of the central axes. besides the industrialization level, the economic situation, or religious beliefs, food remains inside the legacies of societies. for that reason, seeds and food become the most efficient way to keep traditions and spread culture for new generations. inclusive issues inclusive matters in food sovereignty are strongly related to political issues, especially the agrarian policy. in it, the core is the accomplishment of the human rights for all rural inhabitants, in particular for the peasantry. a policy that pursues an integral reform process that overcomes the idea of just the redistribution of land, together with the previously discussed matters, belongs to the features of the rural development debate. it does not mean that the land and its adequate distribution have lost its relevance in the agrarian question, quite the opposite. besides the land, the peasantry requires much more subjects that allow them to reach rural development. some examples of these requirements are the availability of a technical assistance according to their interests and needs, clean water, loans, fair markets, information, insurances, schools, medical services, leisure, housing, and transportation. the idea of an integral reform that contains all the previous concerns and others will correspond to a proposal of a rural reform for the rural development. however, as it was discussed previously, the primary characteristic of this reform is social acknowledgement and overcoming the old idea that rural inhabitants are poorly educated people, resistant to the change or difficult to organize. the implementation of this policy based on a rural reform requires a new kind of institutions. traditional institutions based on the notion of the economistic tendency, cannot succeed in that aim. historically, the goals of the institutions can change. however, if people keep doing their duties, in the same way, the results would persist without alteration. a novel mind, innovative performances, integrative practices and perhaps young people concerned about these matters should belong to the new institutions for rural development. that means that working in the countryside should become an attractive occupation for young enthusiasts. for that reason, the motivations, including wages for the employees, should be convenient to capture the best people. food sovereignty strongly remarks the role of women as the leaders of the development processes. women, according to the food sovereignty beliefs, are the holders of traditions, which they share with children and their families through education. for that reason, the role of women is crucial in preserving the heritages for new generations. women must have the right to decide the best way to make things in the household, as well as the likelihood to make decisions over their bodies. in the same way, food sovereignty remarks the importance of children for the rurality. children must remain in schools instead of working in the plots. they must receive an integral education that promotes staying in rural areas instead of migrating to urban environments. food sovereignty understands children as the present and, at the same time, the future of rurality. conclusions the main finding of this discussion is in the answer to the question proposed at the beginning of the paper. how a concept such as food sovereignty can bring together so many diverse people around the world? a possible answer could be because of the consequences of the implementation of perspectives of the technocratic approach. that implementation takes shape in public policies, which handle unified criteria for much of the rural inhabitants around the world. possibly the explanation could remain in the fact that most of the people that feel recognized by the food sovereignty perspective are suffering similar problems. that situation is independent of the location of these people. a common denominator in all these places is the implemented policies. much of these policies follow an economistic tendency, which has evolved from protection to globalization, have determined that similar situations remain parallel worldwide, obviously with certain nuances according to the realities of the continents, countries and territories. it is logical that when an alternative proposal that can join the needs of an enormous social group emerges, most of its members feel identified by it. it happens because the technocratic and socio-technocratic approaches are almost always trying to unify the rural diversities into just one reality. on the other hand, the sociological approach takes into consideration most of the diversities of the countryside and their inhabitants. nevertheless, the political approach embodied in the food sovereignty perspective constructs a general framework characterized mainly by the particularities, reality, and history of each territory. food sovereignty constructs a proposal based on the rights of rural inhabitants beyond their production. food sovereignty puts food in a different context, not as a commodity. the interdependence between rural inhabitants and consumers is crucial for the social acknowledgment of rural 276 agron. colomb. 34(2) 2016 inhabitants. the consumers, beyond a fair pay for food, must offer the place the peasantry deserves in the society. when this happens, the consumers will have the right to decide the kind of food that best suits according to their viewpoints, avoiding imposed food. that means the consumers belong to the food sovereignty perspective as well, and they play a significant role in it. however, the perspective is imprecise about how consumers can be enrolled in the achievement of the food sovereignty proposal in a more active way. that is a new step that la vía campesina and all its partners must improve. literature cited altieri, m. and v. toledo. 2011. the agroecological revolution in latin america: rescuing nature, ensuring food sovereignty and empowering peasants. j. peasant stud. 38, 587-612. doi: 10.1080/03066150.2011.582947 bebbington, a. 1999. capitals and capabilities: a framework for analyzing peasant viability, rural livelihoods and poverty. world develop. 27, 2021-2044. doi: 10.1016/s0305-750x(99)00104-7 borras jr., s. 2009. agrarian change and peasant studies: changes, continuities and challenges-an introduction. j. peasant stud. 36, 5-31. doi: 10.1080/03066150902820297 brass, t. 2002. latin american peasants new paradigms for old? j. peasant stud. 29, 1-40. doi: 10.1080/03066150412331311019c bryceson, d. and c. kay. 2000. disappearing peasantries: rural labour in africa, asia and latin america. intermediate technology publications, london. chambers, r. 1983. rural development: putting the last first. prentice hall, harlow, uk. chambers, r. and g. conway. 1992. sustainable rural livelihoods: practical concepts for the 21st century. institute of development studies, brighton, uk. declaration of nyeleni. 2007. declaration of nyeleni. chain react. 100, 16. in: http://search.informit.com.au/documentsumma ry;dn=081408433041096;res=ielhss; consulted: may, 2016. desmarais, a. 2002. peasants speak the vía campesina: consolidating an international peasant and farm movement. j. peasant stud 29, 91-124. doi: 10.1080/714003943 ellis, f. and s. biggs. 2001. evolving themes in rural development 1950 s-20 0 0 s. develop. pol ic y rev. 19, 4 4 8. doi: 10.1111/1467-7679.00143 fao. 2003. trade reforms and food security: conceptualizing the linkages. rome. garcía, a. 1972. atraso y dependencia en américa latina. editorial el anteo, buenos aires. doi: 10.1080/03085147.2014.898824 hann, c. 2014. the economistic fallacy and forms of integration under and after socialism. econ. soc. 43, 626-649. doi: 10.1080/03085147.2014.898824 hetherington, k. 2009. the strategic incoherence of development: marketing expertise in the world development report. j. peasant stud. 36, 653-661. doi: 10.1080/03066150903143053 kay, c. 2005. enfoques sobre el desarrollo rural en américa latina y europa desde mediados del siglo veinte. institute of social studies de la haya. the hague, the netherlands. kay, c. 2009. development strategies and rural development: exploring synergies, eradicating poverty. j. peasant stud. 36, 103-137. doi: 10.1080/03066150902820339 martinez-alier, j. 2011. the eroi of agriculture and its use by the via campesina. j. peasant stud. 38, 145-160. doi: 10.1080/03066150.2010.538582 martínez, n., z. menacho, and f. pachón. 2014. food loss in a hungry world, a problem? agron. colomb. 32, 283-293. doi: 10.15446/ agron.colomb.v32n2.43470 max-neef, m., a. elizalde, and m. hopenhayn. 1994. desarrollo a escala humana: conceptos, aplicaciones y algunas ref lexiones. vol. 66. icaria editorial, barcelona, spain. molina, j. 2010. keys for rural territorial development. agron. colomb. 28, 421-427. ortega, m. and m. rivera. 2010. indicadores internacionales de soberanía alimentaria: nuevas herramientas para una nueva agricultura. rev. iberoam. econ. ecol. 14, 53-77. oya, c. 2009. the world development report 2008: inconsistencies, silences, and the myth of “win-win” scenarios. j. peasant stud. 36, 593-601. doi: 10.1080/03066150903142949 pachón, f. 2011. desarrollo rural: superando al desarrollo agrícola. coleccióntechné. editorial universidad nacional de colombia, bogota. pachón, f.a. 2013. food sovereignty and rural development: beyond food security. agron. colomb. 31, 362-377. parrado, a. and j. molina. 2014. mercados campesinos: modelo de acceso a mercados y seguridad alimentaria en la región central de colombia. oxfam; universidad nacional de colombia, bogota. patel, r. 2009. food sovereignty. j. peasant stud. 36, 663-706. doi: 10.1080/03066150903143079 polanyi, k. 1977. the livelihood of man. academic press, new york, ny. polo, j. 2013. karl polanyi y la “hybris” economicista de la modernidad. logos: an. semin. metafisi. 46, 261-285. doi: 10.5209/ rev_asem.2013.v46.42873 ramírez, c. 2014. critical ref lections on the new rurality and the rural territorial development approaches in latin america. agron. colomb. 32, 122-129. doi: 10.15446/agron.colomb. v32n1.41218 schejtman, a. and j. berdegué. 2003. desarrollo territorial rural. rimisp, santiago. scoones, i. 2009. livelihoods perspectives and rural development. j. peasant stud. 36, 171-196. doi: 10.1080/03066150902820503 silva, r. 2010. multifuncionalidad agraria y territorio: algunas ref lexiones y propuestas de análisis. eure (santiago) 36, 5-33. doi: 10.4067/s0250-71612010000300001 van der ploeg, j.d., y. jingzhong, and s. schneider. 2012. rural development t hrough t he construction of new, nested, markets: comparative perspectives from china, brazil and the european union. j. peasant stud. 39, 133-173. doi: 10.1080/03066150.2011.652619 https://doi.org/10.1080/03066150.2011.582947 https://doi.org/10.1016/s0305-750x(99)00104-7 https://doi.org/10.1080/03066150902820297 https://doi.org/10.1080/03066150412331311019c https://doi.org/10.1080/714003943 https://doi.org/10.1111/1467-7679.00143 https://doi.org/10.1080/03085147.2014.898824 https://doi.org/10.1080/03085147.2014.898824 https://doi.org/10.1080/03066150903143053 https://doi.org/10.1080/03066150902820339 https://doi.org/10.1080/03066150.2010.538582 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n2.43470 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n2.43470 https://doi.org/10.1080/03066150903142949 https://doi.org/10.1080/03066150903143079 http://dx.doi.org/10.5209/rev_asem.2013.v46.42873 http://dx.doi.org/10.5209/rev_asem.2013.v46.42873 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.41218 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.41218 https://doi.org/10.1080/03066150902820503 https://doi.org/10.4067/s0250-71612010000300001 https://doi.org/10.1080/03066150.2011.652619 evaluation of four degree-day estimation methods in eight colombian coffee-growing areas evaluation of four degree-day estimation methods in eight colombian coffee-growing areas evaluación de cuatro métodos para estimar grados-día en ocho zonas cafeteras colombianas carlos andrés unigarro1*, leidy natalia bermúdez2, rubén darío medina3, álvaro jaramillo3, and claudia patricia flórez3 abstract resumen methods to estimate the accumulation of degree-days based on maximum and minimum temperaturesare are commonly used to determine relationships or to adjust phenological models based on the “physiological time”. degree-days are obtained indirectly by these methods, this information is not generally available on hourly or shorter time scales due to the type of equipment used to record data or a data loss in historical time series. to compare the performance of such methods, degree-days were estimated with four indirect methods in eight colombian locations during 1 year. each indirect method was evaluated in comparison to the numerical integration method by the trapezoidal rule (reference method) using temperatures recorded every 5 min. based on the percent bias error, the methods proposed by arnold, ometto and snyder tend to overestimate thermal time, whereas the villa-nova method underestimates this time, but with a lower performance as regards to the previous ones. los métodos que estiman la acumulación de los grados-día basados en datos de temperatura máxima y mínima diaria son comúnmente usados para determinar relaciones o hacer ajustes en modelos fenológicos basados en “tiempo fisiológico”. la obtención de los grados-día con estos métodos se hace de manera indirecta, dado a que en general no se dispone de información de temperaturas a escala horaria e incuso menor, debido al tipo de equipo utilizado para tomar registros o por la pérdida de datos en series históricas. con el objetivo de determinar el desempeño de estos métodos, se estimaron los grados-día con cuatro métodos indirectos en ocho localidades colombianas durante 1 año. cada uno de los métodos se evaluó con respecto al método de integración numérica por regla del trapecio (método de referencia) usando las temperaturas registradas cada 5 min. el desempeño de los métodos se evaluó a partir de un modelo de regresión lineal y sus respectivos errores. los métodos de arnold, ometto y snyder, según el porcentaje de sesgo, tienden a sobrestimar el tiempo térmico, mientras el método de villa-nova lo subestima, pero con un menor desempeño respecto a los anteriores. key words: thermal time, temperature, numerical integration, linear regression, bias. palabras clave: tiempo térmico, temperatura, integración numérica, regresión lineal, sesgo. planting to first harvest, the average air temperature (°c) and the thermal units. heat accumulation is referred to as “heat units”, “thermal time”, “cumulative growing degree days” or “physiological time” and ref lects the concept of a quantifiable relationship between temperature and the rate of crop development (gordon and bootsma, 1993; mcmaster and wilhelm, 1997; bonhomme, 2000; snyder et al., 2013). this relationship has been successfully used in agricultural science to predict and quantify the time between the plant phenological stages (gilmore and rogers, 1958; cross and zuber, 1972; mcmaster, 1993; cardina et al., 2007). introduction temperature affects several physiological processes in plants. generally, this inf luence is due to a thermal action on enzymatic activity, with temperature inducing changes in the conformation of enzymes and consequently on their functionality (sharpe and demichele, 1977; johnson and thornley, 1985; higley et al., 1986; bonhomme, 2000). the phenological response of plants to temperature is observed as changes in developmental rates (the occurrence of certain phenological events per time unit) (raworth, 1994). jaramillo and guzmán (1984) found that a significant correlation exists among the number of days elapsed from received for publication: 25 may, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.65221 1 national coffee research center-cenicafé, manizalez (colombia). 2 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, medellin (colombia). 3 national coffee research center-cenicafé, manizalez (colombia). * corresponding author: andresunigarro@gmail.com agronomía colombiana 35(3), 374-381, 2017 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.65221 375unigarro, bermúdez, medina, jaramillo, and flórez: evaluation of four degree-day estimation methods in eight colombian... in the study of phenology and crop development, the concept “physiological time” can be expressed in quantifiable terms, with this time measured in growing degree-days (gdd, °c-days) (mcmaster and wilhelm, 1997; rodríguez et al., 2012) and representing the thermal units recorded between the minimum (tb) and maximum (tb) threshold temperatures at the hours of a day (snyder et al., 2013). mathematically, the daily gdd are obtained by the integration of growing degree-hours (gdh, °c-hours) for each hour of the day divided by the number of hours in a day (24 h) (roltsch et al., 1999; cesaraccio et al., 2001; souza et al., 2011; rodríguez et al., 2012; snyder et al., 2013). however, hourly data a re not a lways ava i lable, for example,when historical records are used or automatic weather stations are scarce. in such cases, the gdd are estimated using mathematical methods that use only daily maximum (tm) and minimum (tm) temperatures (snyder et al., 1999). among the methods most frequently used for calculating degree-days are the rectangle (arnold, 1959), triangle (lindsey and newman, 1956) and sine wave (baskerville and emin, 1969) methods, including their variants (villa-nova et al., 1972; ometto, 1981; snyder, 1985). according to roltsch (1999), when the tm exceeds the tb, these methods can use two approximations of accumulated thermal units: (1) the vertical cutoff, which assumes that there has been no accumulation of thermal units and (2) the horizontal cutoff, which assumes that the thermal units continue to accumulate until the tb is reached. the threshold temperatures are the values under which (tb) or above which (tb) the development rate is zero. however, the threshold temperature is only a statistical value, which may be distant from the “physiological temperature” for which the development rate is close to zero, essentially because its value may vary depending on the method used for its calculation, on the growth stage or on the physiological process analyzed (wang, 1960; durand et al., 1982; bonhomme, 2000; litschmann et al., 2008). in crops such as brussels sprouts, cabbage, parsley, legumes, fodder, corn, soybeans and tomatoes, the tb may oscillate between 0 and 10°c (gordon and bootsma, 1993). for coffea arabica l. in brazil, lima and silva (2008) estimated the tb and tb at 12.9 and 32.4°c, respectively, from transplanting to the first f lowering event, whereas pezzopane et al. (2008) obtained a tb value of 10.2°c from f lowering to harvesting based on several harvest cycles using the “mundo novo” variety. for most tropical plants, including coffee, the tb and tb values have been defined, respectively, as 10°c (pedro-junior et al., 1977; jaramillo and guzmán, 1984) and 32°c (jaramillo and guzmán, 1984; hatfield andprueger, 2015). roltsch et al. (1999), souza et al. (2011), rodríguez et al. (2012) and kean (2013) have found variation in performance when comparing different methods to estimate gdd based on maximum and minimum daily temperatures and when applying those methods to different growing regions. these disparities become relevant, for example, should the estimated accumulation of degree-days be greater than the “real” accumulation; this example would imply that a shorter chronological time than estimated would be necessary to reach a certain phenological stage, or vice versa (bryant et al., 1998), which can affect the predictions of phenological models based on “physiological time” (kean, 2013). given the importance of the degree-day calculation in phenological models, the objective of the present research was to evaluate the performance of four horizontal cutoff methods in estimating degree-days within eight colombian coffee-producing areas, using thermal thresholds associated with tropical plants. materials and methods study area and meteorological data eight localities with contrasting environmental conditions were selected, espatial distribution and economic importance for colombian coffee crop was considered. each locality was equipped with an automatic, raws-f, fire weather, campbell scientific® remote automated weather station from the coffee meteorological network, a part of the colombian national federation of coffee producers (federación nacional de cafeteros de colombia) (tab. 1, fig. 2). the air temperature was recorded 24 h a day between february 1, 2014, and january 31, 2015, with fiveminute intervals between measurements. the differences in the number of daily logs for the meteorological stations, due to the days with missing data are shown in table 1. the temperature sensors were previously calibrated, by means of the homologation in parallel between conventional and authomatic stations, with amaximum error of ± 0.5 °c. degree-day calculation for all the developed methods, the tb and tb values were considered as 10 and 32°c, respectively, following the proposal by pedro-junior et al. (1977), jaramillo and guzmán, (1984), camargo and pereira (1994) and hatfield and prueger, (2015) for coffee cultivation. 376 agron. colomb. 35(3) 2017 numerical integration by trapezoidal rule (reference method) the integration method was used as the reference method against which the indirect methods were evaluated due to its greater estimation precision and its comparatively frequent data collection at relatively short intervals (cesaraccio et al., 2001; souza et al., 2011; rodríguez et al., 2012). the estimate of gdd using the reference method (gddr) was calculated as follows: gddr = gddtt – (gddtb + gddtb) (1) where gddr = degree-days of the reference method (°c-days), gddtt = total degree-days (°c-days), gddtb = degree-days above tb (°c-days), and gddtb = degree-days below tb (°c-days). to obtain the values that compose expression (1), we used expression (2), in which the areas of individual trapezoids constructed from the temperature records were calculated to apply the “trapezoid rule”. these areas were integrated into an area under the curve (auc), which was divided by the total number of seconds per day (86400), thus obtaining the daily thermal units, representing the total degree-days per day (gddtt) in this case. to calculate the gddtb and gddtb, the auc was integrated, assuming that the temperatures (the mi values in expression 2) were, respectively, higher than or equal to the tb and below or equal to the tb at corresponding times (fig. 2). tu = 0,5ni= 2 * mi + mi –1 * ti – ti– 1 86400 (2) where tu = thermal units, mi = temperature in the ith measurement, and ti = ith time in the daily logs. indirect methods evaluated the daily “cumulative growing degree days” or “physiological time” in gdd was estimated using the daily maximum and minimum temperature and four indirect methodologies formerly described in the literature (arnold, 1959; villa-nova et al., 1972; ometto, 1981; snyder, 1985) (tab. 2), some of them previously applied to coffee production (lima and silva, 2008). table 1. geographic location of the weather stations used in the study; average annual historical values for precipitation (p), maximum temperature (tmax), temperature (tmed), minimum temperature (tmin) and mean relative humidity (rh); and the number of days used in calculating the degree-days for each locality (nd). weather station department elevation (m) latitude longitude p (mm) tmax (°c) tmed (°c) tmin (°c) rh (%) nd el sauce nariño 1609 01°37´ 77°07´ 1853 25.7 19.9 16.1 77.5 292 jorge villamíl huila 1420 02°20´ 75°31́ 1337 24.5 19.8 16.2 76.6 365 julio fernández valle del cauca 1381 03°49´ 76°32´ 1094 25.7 19.9 16.4 78.3 337 paraguaicito quindío 1203 04°24´ 75°44´ 2179 28.1 21.7 17 78.5 365 naranjal caldas 1381 04°58´ 75°39´ 2795 26.8 20.9 16.6 76.9 337 bertha boyacá 1677 05°53´ 73°34´ 1999 26.1 18.8 13.2 77.3 337 el rosario antioquia 1635 05°58´ 75°42´ 2645 24.9 20.1 16.2 75.3 281 pueblo bello cesar 1134 10°25́ 73°34´ 2043 27.2 21.0 15.7 81.1 337 figure 1. location in colombia of the weather stations of the coffee meteorological network used in the study. 377unigarro, bermúdez, medina, jaramillo, and flórez: evaluation of four degree-day estimation methods in eight colombian... figure 2. description of thermal units (tu) integrated in the auc for gddtt (a), gddtb (b) and gddtb (c). te m pe ra tu re ( c °) c tu tb tb day te m pe ra tu re ( c °) b tu tb tb day te m pe ra tu re ( c °) a tu tb tb day table 2. indirect methods of degree-day estimation used in the analysis. method use context equation arnold (1959) general table 2. indirect methods of degree-day estimation used in the analysis. method use context equation arnold (1959) general 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (3) villa-novaet al., (1972) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (4) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐷𝐷 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇) 2            (5) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (6) ometto (1981) tb > tm > tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (7) tb > tm > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (8) tb > tb > tm > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (9) tm > tb > tm > 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 2 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (10) (3) villa-nova et al. (1972) tb ≥ tm table 2. indirect methods of degree-day estimation used in the analysis. method use context equation arnold (1959) general 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (3) villa-novaet al., (1972) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (4) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐷𝐷 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇) 2            (5) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (6) ometto (1981) tb > tm > tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (7) tb > tm > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (8) tb > tb > tm > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (9) tm > tb > tm > 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 2 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (10) (4) tb < tm table 2. indirect methods of degree-day estimation used in the analysis. method use context equation arnold (1959) general 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (3) villa-novaet al., (1972) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (4) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐷𝐷 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇) 2            (5) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (6) ometto (1981) tb > tm > tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (7) tb > tm > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (8) tb > tb > tm > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (9) tm > tb > tm > 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 2 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (10) (5) tb ≥ tm table 2. indirect methods of degree-day estimation used in the analysis. method use context equation arnold (1959) general 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (3) villa-novaet al., (1972) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (4) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐷𝐷 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇) 2            (5) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (6) ometto (1981) tb > tm > tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (7) tb > tm > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (8) tb > tb > tm > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (9) tm > tb > tm > 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 2 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (10) (6) ometto (1981) tb > tm > tm > tb table 2. indirect methods of degree-day estimation used in the analysis. method use context equation arnold (1959) general 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (3) villa-novaet al., (1972) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (4) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐷𝐷 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇) 2            (5) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (6) ometto (1981) tb > tm > tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (7) tb > tm > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (8) tb > tb > tm > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (9) tm > tb > tm > 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 2 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (10) (7) tb > tm > tb > tm table 2. indirect methods of degree-day estimation used in the analysis. method use context equation arnold (1959) general 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (3) villa-novaet al., (1972) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (4) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐷𝐷 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇) 2            (5) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (6) ometto (1981) tb > tm > tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (7) tb > tm > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (8) tb > tb > tm > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (9) tm > tb > tm > 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 2 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (10) (8) tb > tb > tm > tm table 2. indirect methods of degree-day estimation used in the analysis. method use context equation arnold (1959) general 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (3) villa-novaet al., (1972) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (4) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐷𝐷 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇) 2            (5) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (6) ometto (1981) tb > tm > tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (7) tb > tm > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (8) tb > tb > tm > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (9) tm > tb > tm > 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 2 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (10) (9) tm > tb > tm > tb table 2. indirect methods of degree-day estimation used in the analysis. method use context equation arnold (1959) general 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (3) villa-novaet al., (1972) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (4) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐷𝐷 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇) 2            (5) tb ≥ tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (6) ometto (1981) tb > tm > tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (7) tb > tm > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (8) tb > tb > tm > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 0            (9) tm > tb > tm > 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 2 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! 2(𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (10) (10) tm > tb > tb > tm method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) (11) snyder (1985) method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) (12) (13) (14) (15) tb < tm method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) (16) tb > tm method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) (17) continue 378 agron. colomb. 35(3) 2017 method use context equation snyder (1985) tm > tb; tm > tb method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) method use context equation tb tm > tb > tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = ! ! 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 ! − (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)! (𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑇𝑇𝑇𝑇)            (11) snyder (1985) 𝑀𝑀 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   +  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (12)𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑇𝑇   −  𝑇𝑇𝑇𝑇 2            (13) 𝜃𝜃 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (14)𝜑𝜑 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑇𝑇𝑇𝑇 − 𝑀𝑀 𝑊𝑊            (15) tb < tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇𝑇𝑇 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (16) tb > tm 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (17) tm > tb; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑇𝑇𝑀𝑀 + 𝑇𝑇𝑇𝑇 2 − 𝑇𝑇𝑇𝑇            (18) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (19) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (20) (18) (19) (20) tb > tm; tm > tb method use context equation tb > tm; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (21) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (22) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (23)       𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 − 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺!)!!!! 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺!!!!! ∗ 100          (24)                     method use context equation tb > tm; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (21) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (22) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (23)       𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 − 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺!)!!!! 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺!!!!! ∗ 100          (24)                     method use context equation tb > tm; tm > tb 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜃𝜃 + 𝑊𝑊 cos𝜃𝜃 𝜋𝜋            (21) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! = 𝑀𝑀 − 𝑇𝑇𝑇𝑇 𝜋𝜋2 − 𝜑𝜑 + 𝑊𝑊 cos𝜑𝜑 𝜋𝜋            (22) 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝐺𝐺𝐷𝐷𝐷𝐷!            (23)       𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 − 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺!)!!!! 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺!!!!! ∗ 100          (24)                     (21) (22) (23) where: tm = maximum daily temperature (ºc), tm = minimum daily temperature (ºc), tb = minimum threshold temperature (ºc), tb = maximum threshold temperature (ºc), gdd = growing degree-days according to the indirect method (°c-days), gdd1 = degree-days above tb (°c-days), and gdd2 = degree-days above tb (°c-days). statistical analysis a linear regression model of the observed values was adjusted to each locality and indirect method, fitting the reference method data (dependent variable, y) as a function of the data obtained with the indirect method (independent variable, x). the significance of the regression coefficients was evaluated using a t-test with α=5%. to identifying the best adjustment, we also evaluated whether the regression slope coefficient (β1) differed statistically from one to determine whether the indirect method overestimated or underestimated the gdd. additionally, the coefficient of determination (r2) was calculated. the bias of the degree-days accumulated by each conventional method was estimated as the percent bias (pb) of the residual (expressed as percentage), as shown by expression (24). pb = ( gdd –gdd r)ni = 1 gddrni = 1 * 100 (24) where: gddr = degree-days of the reference method (°c-days); gdd = growing degree-days according to the indirect method (°c-days). the statistical analyses were performed using sas software version 9.4 (sas institute, 2012). results and discussion the results of adjusting the regression model with the data from the reference method expressed as a function of the data obtained from each of the indirect methods are presented in table 3 for each weather station. the regression coefficients (β1) were significantly different from zero for all the methods by the t-test at the 5% probability level, indicating that the values obtained with each of the indirect methods help explain the results observed with the reference method. the proportion of the data variability observed with the reference method that was explained by the indirect method varied from 32 to 82%, according to the coefficients of determination (tab. 3). the regression coefficient was equal to one (it means, a 1:1 ratio existed between the indirect method and the reference method) for the indirect method of villa-nova et al. (1972) and for the localities of naranjal (β1 = 0.960°c-days) and el rosario (β1 = 1.053°c-days) (t-test, α = 5%). the coefficient was significantly different from 1 for all the other localities. regarding goodness-of-fit, r2 for the methods proposed by arnold (1959), ometto (1981) and snyder (1985) exceeded 0.73 for the el rosario, el sauce, jorge villamíl, naranjal and paraguaicito localities and varied between 0.59 and 0.68 for julio fernández and pueblo bello. for every locality assessed, the r2 obtained for the method of villa-nova et al. (1972) was lower compared to all the other methods. the lowest adjustment values for r2 were recorded for a locality in bertha (between 0.32 and 0.44). the pb showed that when the degree-day errors accumulated, for the methods of arnold (1959), ometto (1981) and snyder (1985) overestimated the gdd relative to the reference method by between 8.3 and 17.2% at all eight table 2. continuation 379unigarro, bermúdez, medina, jaramillo, and flórez: evaluation of four degree-day estimation methods in eight colombian... table 3. regression coefficient (β1), standard error (ste), coefficient of determination (r 2) and percent bias (pb) obtained in the relation between accumulated degree-days in each indirect method and the accumulated degree-days estimated by numeric integration during the evaluated period in eight coffee-growing areas of colombia. station and degree-days accumulated (reference method) indirect method regression coefficient r2 accumulated (indirect method) (°c-day) pb (%) β1 ± se bertha (σgddr= 3148°c-día) arnold(1959) 0.566 ± 0.035 a b 0.44 3685.4 17.08 ometto(1981) 0.569 ± 0.035 a b 0.44 3686.3 17.11 snyder(1985) 0.572 ± 0.035 a b 0.44 3687.8 17.16 villa et al. (1972) 0.529 ± 0.042 a b 0.32 3085.1 -1.99 el rosario (σgddr= 2907°c-día) arnold(1959) 0.908 ± 0.028 a b 0.79 3264.5 12.31 ometto(1981) 0.908 ± 0.028 a b 0.79 3264.5 12.31 snyder(1985) 0.908 ± 0.028 a b 0.79 3264.5 12.31 villa et al. (1972) 1.053 ± 0.038 a 0.73 2334.6 -19.68 el sauce (σgddr= 3004°c-día) arnold(1959) 0.798 ± 0.027 a b 0.75 3490.3 16.20 ometto(1981) 0.798 ± 0.027 a b 0.75 3490.3 16.20 snyder(1985) 0.798 ± 0.027 a b 0.75 3490.3 16.20 villa et al. (1972) 0.864 ± 0.037 a b 0.66 2541.0 -15.41 jorge villamil (σgddr= 3711°c-día) arnold(1959) 0.810 ± 0.020 a b 0.82 4161.0 12.12 ometto(1981) 0.810 ± 0.020 a b 0.82 4161.0 12.12 snyder(1985) 0.810 ± 0.020 a b 0.82 4161.0 12.12 villa et al. (1972) 0.826 ± 0.027 a b 0.73 2946.4 -20.61 julio fernández (σgddr= 3650°c-día) arnold(1959) 0.677 ± 0.026 a b 0.68 4183.0 14.61 ometto(1981) 0.677 ± 0.026 a b 0.68 4183.0 14.60 snyder(1985) 0.678 ± 0.026 a b 0.68 4182.9 14.60 villa et al. (1972) 0.728 ± 0.038 a b 0.52 3021.3 -17.22 naranjal (σgddr= 3828°c-día) arnold(1959) 0.926 ± 0.023 a b 0.82 4354.8 13.76 ometto(1981) 0.926 ± 0.023 a b 0.82 4354.8 13.76 snyder(1985) 0.926 ± 0.023 a b 0.82 4354.8 13.76 villa et al. (1972) 0.960 ± 0.029 a 0.76 3196.8 -16.49 paraguaicito (σgddr= 4465°c-día) arnold(1959) 0.869 ± 0.026 a b 0.76 5085.7 13.90 ometto(1981) 0.870 ± 0.026 a b 0.76 5085.5 13.90 snyder(1985) 0.871 ± 0.026 a b 0.76 5085.1 13.89 villa et al. (1972) 0.832 ± 0.027 a b 0.72 3747.8 -16.06 pueblo bello (σgddr= 3871°c-día) arnold(1959) 0.780 ± 0.036 a b 0.59 4193.0 8.32 ometto(1981) 0.780 ± 0.036 a b 0.59 4193.0 8.32 snyder(1985) 0.780 ± 0.036 a b 0.59 4193.0 8.32 villa et al. (1972) 0.836 ± 0.062 a b 0.35 3178.8 -17.88 se = standard error; a = t-test with alpha 5% for β1 values significantly different from zero; b = t-test with alpha 5% for β1 values significantly different from one. localities. under the thermal thresholds evaluated, these three methods were also consistently observed to show no significant differences. the method described by villanova et al. (1972), with negative pb values, was the only one to underestimate the reference method results, ranging between 2.0 and 20.6%. in the present study, the methods of arnold (1959), ometto (1981) and snyder (1985) showed no descriptive differences by locality regarding the regression coefficient, r2 or pb values (tab. 3). souza et al. (2011) also reported that these three methods produce similar results, which is due to the similar geometric forms usedby these methods for estimating the degree-days based on tb and tb. according to the above, these methods did not present differences, because most of the minimum temperatures were higher than the tb in the daily records. however, in 380 agron. colomb. 35(3) 2017 a very few cases, the maximum temperatures exceeded the tb. this occurrence causes the methods of ometto (1981) and snyder (1985) to consider expressions based only on the tb, a situation bearing similarity to the arising results with the method of arnold (1959), which only includes tb in its mathematical expression. according to higley et al. (1986), even though omitting a maximum development threshold could decrease the precision of the degree-day estimation, the introduced error is low as long as the daily maximum temperatures are generally lower than the maximum threshold temperature for development (tb). the evaluation criteria did indicate different performance among the localities for themethods of arnold (1959), ometto (1981) and snyder (1985). for example, higher coefficients of determination (r2) were observed for the localities of el rosario, el sauce, jorge villamíl, naranjal and paraguaicito compared to those on bertha, julio fernández and pueblo bello (tab. 3), this implies a better fit for the first. carlson and hancock (1991) and roltsch et al. (1999) highlight the importance of r2 as an evaluation criterion to determine the degree of fit between methods. the pb also varied among the localities, although the variation was inconsistent with that described for the adjustment. comparatively high pb values were obtained for bertha and el sauce, where as those for el rosario, jorge villamíland pueblo bello were low (tab. 3). the greater pb for bertha could be attributed to the lower temperatures recorded in this area (tab. 1). by contrast, the greater pb for el sauce could be mostly due to variation in cloudiness and wind speed, which affect the daily temperature f luctuation. roltsch et al. (1999) and worner (1988) found that when degree-days are estimated by indirect methods, a greater error is found for cold areas or climates in which fast thermal changes occur. both error and bias are important parameters to consider because the prediction of phenological events is linked to the accumulation of physiological time (rodríguez et al., 2012). the accumulated error evaluated by the pb did not exceed 17.1% compared to arnold (1959), ometto (1981) or snyder (1985) methods in any locality (tab. 3). this error could be considered acceptable for the prediction as regards to the pb found by rodríguez et al. (2012) for colombia (between 7.13 and 30.57%). the different errors involved may cancel each other to some extent, but the greatest source of error, which is thermal accumulation, results from inaccurate temperature estimation (pruess, 1983). those methods with positive pb values overestimated the degree-days relative to the ones calculated by the reference method, which was also reported by souza et al. (2011). an overestimation can be convenient, considering that an underestimation of accumulated degree-days can lead to erroneous conclusions regarding a phenological event in poikilothermic organisms by inaccurately predicting a later event than actually occurs (bryant et al., 1998). plant development may be further affected by not only nutritional status and water stress but also photoperiod in long-day plants and, to a lesser extent, in short-day plants (bonhomme, 2000). therefore, any deleterious effects of these factors should be reduced for cash crops, with all required substrates present in amounts adequate to ensure growth (higley et al., 1986). the method proposed by villa-nova et al. (1972) was the only one to present regression coefficients statistically equal to 1 and to underestimate the reference method, contrasting with the results reported by souza et al. (2011). conclusion considering the pb, the methods proposed by arnold, ometto and snyder tend to overestimate thermal time, whereas the method proposed by villa-nova underestimates thermal time, but with a lower performance regarding to the previous ones. however, the performance of each method can vary between zones due to the agri-environmental conditions typical of each locality. arnold’s method can be taken into account when daily temperatures do not exceed the maximum or minimum threshold considered, as in the present study. the use of the different methods depends on the available information and the objective of the thermal time estimation. acknowledgments the authors thank the national center for coffee research (centro nacional de investigaciones de café, cenicafé) for providing data from the coffee meteorological network and funding for this study. the meteorological data are available at https://agroclima.cenicafe.org/home. literature cited arnold, c.y. 1959. the determination and significance of the base temperature in a linear heat unit system. proc. amer. soc. hort. sci. 74, 430-445. baskerville, g.l. and p. emin. 1969. rapid estimation of heat accumulation from maximum and minimum temperatures. ecology.50, 514-517. doi: 10.2307/1933912 bonhomme, r. 2000. bases and limits to using “degree.day” units. eur. j. agron. 13, 110. doi: 10.1016/s1161-0301(00)00058-7 bryant, s.r., j.s. bale, and c.d. thomas. 1998. modification of the triangle method of degree-day accumulation to allow for https://agroclima.cenicafe.org/home http://dx.doi.org/10.2307/1933912 http://dx.doi.org/10.1016/s1161-0301(00)00058-7 381unigarro, bermúdez, medina, jaramillo, and flórez: evaluation of four degree-day estimation methods in eight colombian... behavioral thermoregulation in insects. j. appl. ecol. 35, 921927. doi: 10.1111/j.1365-2664.1998.tb00009.x camargo, a.d. and a.r. pereira. 1994. agrometeorology of the coffee crop. world meteorological organization, 92. geneva, switzerland. cardina, j., c.p. herms, d.a. herms, and f. forcella. 2007. evaluating phenological indicators for predicting giant foxtail (setaria faberi) emergence. weed sci. 55, 455-464. doi: 10.1614/ ws-07-005.1 carlson, j.d. and j.f. hancock.1991. a methodology for determining suitable heat-unit requirements for harvest of highbush blueberry. j. amer. soc hort. sci. 116 (5), 774-779. cesaraccio, c., d. spano, p. duce, and r.l. snyder. 2001. an improved model for degree-days from temperature data. int. j. biometeorol. 45, 161-169. doi: 10.1007/s004840100104 cross, h.z. and m.s. zuber. 1972. prediction of f lowering dates in maize based on different methods of estimating thermal units. agron. j. 64, 351-355. doi: 10.2134/agronj1972.000219 62006400030029x durand, r., r. bonhomme, and m. derieux. 1982. seuil optimal des sommes de température: application au maïs (zea mays l.). agronomie 7, 589-597. gilmore, e.c. and j.s. rogers. 1958. heat units as a method of measuring maturity in corn. agron. j. 50, 611-615. doi: 10.2134/ agronj1958.00021962005000100014x gordon, r. and a. bootsma. 1993. analyses of growing degree-days for agriculture in atlantic canada. clim. res. 3, 169-176. doi: 10.3354/cr003169 hatfield, j.l. and j.h. prueger. 2015. temperature extremes: effect on plant growth and development. weather and climate extremes. 10, 4-10. doi: 10.1016/j.wace.2015.08.001 higley, l.g., l.p. pedigo, and k.r. ostlie. 1986. degday: a program for calculating degree-days, and assumptions behind the degree-day approach. environ. entomol. 15, 999-1016. doi: 10.1093/ee/15.5.999 jaramillo, r.a. and m.o. guzmán.1984. relación entre la temperatura y el crecimiento en coffea arabica l., variedad caturra. cenicafé. 35(3), 57-65. johnson, i.r. and j.h.m. thornley. 1985. temperature dependence of plant and crop processes. ann. bot. 55, 1-24. kean, j.m. 2013. how accurate are thermal accumulation methods for predicting phenology in new zealand. n.z. plant prot. 66, 124-131. lima, e.p. and e.l. da silva. 2008. temperatura base, coeficientes de cultura e graus-dia para cafeeiro arábica em fase de implantação. r. bras. eng. agríc. ambiental. 12(3), 266-273. doi: 10.1590/s1415-43662008000300007 lindsey, a.a. and j.e. newman. 1956. use of official weather data in spring time: temperature analysis of an indiana phenological record. ecol. 37, 812-823. doi: 10.2307/1933072 litschmann, t., i. oukropec, and b. kirzan. 2008. predicting individual phenological phases in peaches using meteorological data. hort. sci. 35(2), 65-71. mcmaster, g.s. and w.w. wilhelm. 1997. growing degree-days: one equation, two interpretations. agr. forest meteorol. 87, 291-300. doi: 10.1016/s0168-1923(97)00027-0 mcmaster, g.s. 1993. another wheat (triticum spp.) model? progress and applications in crop modeling. riv. agron. 27, 264-272. ometto, j.c. 1981. bioclimatologia vegetal. agronômica ceres. são paulo, brazil. pedro-junior, m.j., o. brunini, r.r. alfonsi, and l.r. angelocci. 1977. estimativa de graus-dia em função de altitude e latitude para o estado de são paulo. bragantia 36(1), 89-92. doi: 10.1590/s0006-87051977000100005 pezzopane, j.r.m., m.j. pedro, m.b. paes, and l.c. fazuoli. 2008. exigência térmica do café árabica cv. mundo novo no subperíodo f lorescimento-colheita. ciênc. agrotec. 32(6), 1781-1786. doi: 10.1590/s1413-70542008000600016 pruess, k. 1983. day-degree methods for pest management. environ. entomol. 12, 613-619. doi: 10.1093/ee/12.3.613 raworth, d.a. 1994. estimation of degree-days using temperature data recorded at regular intervals. environ. entomol. 23, 893899. doi: 10.1093/ee/23.4.893 rodríguez, c.d., j.m. cotes, and j.r. cure. 2012. comparision of eight degree-days estimation methods in four agroecological regions in colombia. bragantia 71(2), 299-307. doi: 10.1590/ s0006-87052012005000011 roltsch, w.j., f.g. zalom, a.j. strawn, j.f. strand, and m.j. pitcairn. 1999. evaluation of several degree-day estimation methods in california climates. int. j. biometeorol. 42, 169-176. doi: 10.1007/s004840050101 sas institute. 2012. the sas system for windows. release 9.4. sas institute. cary, nc, usa. sharpe, p.j.h. and d.w. demichele. 1977. reaction kinetics of poikilotherm development. theor. biol. 64, 649-670. doi: 10.1016/0022-5193(77)90265-x snyder, r.l. 1985. hand calculating degree days. agr. forest meteorol. 35(1-4), 353-358. doi: 10.1016/0168-1923(85)90095-4 snyder, r.l., d. spano, c. cesaraccio, and p. duce. 1999. determining degree-day threshold from field observations. int. j. biometeorol. 42, 177-182. doi: 10.1007/s004840050102 snyder, r.l., d. spano, and p. duce. 2013. weather station siting: effects on phenological models. pp. 345-361. in: shwartz, m.d. (ed.). phenology: an integrative environmental science. springer verlag, berlin, germany. souza, a.p.r., c.m. carvalho, a.d. lima, h.o. florentino, and j.f. escobedo. 2011. comparison of methodologies for degree-day estimation using numerical methods. acta sci-agron. 33(3), 391-400. doi: 10.4025/actasciagron.v33i3.6018 villa-nova, n.a., jr., m.j. pedro, a.r. pereira, and j.c. ometo. 1972. estimativa de graus-dia acumulados acima de qualquer temperatura base, em função das temperaturas máximas e mínima. caderno de ciências da terra instituto de geografia uniersidade de são paulo 30, 1-8. wang, j.y. 1960. a critique of the heat unit approach to plant response studies. ecol. 41, 785-790. doi: 10.2307/1931815 worner, s.p. 1988. evaluation of diurnal temperature models and thermal summation in new zealand. j. econ. entomol. 81, 9-13. doi: 10.1093/jee/81.1.9 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2664.1998.tb00009.x http://dx.doi.org/10.1614/ws-07-005.1 http://dx.doi.org/10.1614/ws-07-005.1 http://dx.doi.org/10.1007/s004840100104 http://dx.doi.org/10.2134/agronj1972.00021962006400030029x http://dx.doi.org/10.2134/agronj1972.00021962006400030029x http://dx.doi.org/10.2134/agronj1958.00021962005000100014x http://dx.doi.org/10.2134/agronj1958.00021962005000100014x 10.http://dx.doi.org/3354/cr003169 http://dx.doi.org/10.1016/j.wace.2015.08.001 http://dx.doi.org/10.1093/ee/15.5.999 http://dx.doi.org/10.1590/s1415-43662008000300007 http://dx.doi.org/10.2307/1933072 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1923(97)00027-0 http://dx.doi.org/10.1590/s0006-87051977000100005 http://dx.doi.org/10.1590/s1413-70542008000600016 http://dx.doi.org/10.1093/ee/12.3.613 http://dx.doi.org/10.1093/ee/23.4.893 http://dx.doi.org/10.1590/s0006-87052012005000011 http://dx.doi.org/10.1590/s0006-87052012005000011 http://dx.doi.org/10.1007/s004840050101 http://dx.doi.org/10.1016/0022-5193(77)90265-x http://dx.doi.org/10.1016/0168-1923(85)90095-4 http://dx.doi.org/10.1007/s004840050102 http://dx.doi.org/10.4025/actasciagron.v33i3.6018 http://dx.doi.org/10.2307/1931815 http://dx.doi.org/10.1093/jee/81.1.9 effect of urea on lead absorption in corn (zea mays l.), spinach (spinacia oleracea l.) and cabbage (brassica oleracea l.) received for publication: 11 february, 2020. accepted for publication: 5 august, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.85082 1 facultad de ciencias ambientales, universidad científica del sur, villa el salvador, lima (peru). 2 laboratorio de parasitología, facultad de ciencias biológicas, universidad ricardo palma, santiago de surco, lima (peru). 3 laboratorio de ecología y biodiversidad animal, facultad de ciencias naturales y matemática, universidad nacional federico villarreal, el agustino, lima (peru). * corresponding author: joseiannaconeoliver@gmail.com agronomía colombiana 38(2), 205-217, 2020 abstract resumen agricultural intensification has led to an elevated use of pesticides and fertilizers such as urea, without considering the negative effects these products can cause, such as acidification of the soil and the entry of lead (pb) into the trophic chain. the objective of this research was to determine the effect of urea on the absorption of lead (pb) in the leaf structure of corn (zea mays l.), spinach (spinacia oleracea l.), and cabbage (brassica oleracea l.). these three plant species were exposed to five different concentrations of urea and a constant concentration of pb in the form of pb acetate for 93 days. the effect of urea and pb was determined through analysis of the leaf structure. the results showed an increase in the dry weight of corn, whereas in spinach (t4) (1.5 g urea kg-1 of soil plus 0.5 g pb kg-1 of soil) dry weight decreased as well as the fresh weight and foliar area. an increase in the chlorophyll index in corn, spinach, and cabbage was observed in the treatments with urea, and there was an inf luence on soil acidification. we also observed that spinach concentrated more pb (t4) in its foliage at higher rates of n application. the idiosyncratic nature of the crop responses to the combined effects of pb and n highlights the need for more research on this subject. la intensificación agrícola ha generado un alto uso de plaguicidas y fertilizantes como la urea, sin considerar los efectos negativos que estos productos puedan ocasionar, como la acidificación del suelo y el ingreso de plomo a la cadena trófica. el objetivo de la presente investigación fue determinar el efecto de la urea en la absorción de plomo (pb) en la estructura foliar de maíz (zea mays l.), espinaca (spinacia oleracea l.) y col (brassica oleracea l.). estas tres especies fueron expuestas a cinco diferentes concentraciones de urea y a una concentración constante de pb en forma de acetato de pb durante 93 días. se determinó el efecto de la urea y el pb por medio del análisis de la estructura foliar. los resultados mostraron un aumento en el peso seco del maíz, mientras que en la espinaca (t4) (1.5 g urea kg-1 de suelo más 0.5 g pb kg-1 de suelo), el peso seco disminuyó, así como el peso fresco y el área foliar. se observó un incremento de los valores de clorofila en el maíz, espinaca y col en los tratamientos con urea, y una inf luencia en la acidificación del suelo. también se observó que la espinaca concentró mayor pb foliar (t4) con tasas de aplicación de n más altas. la naturaleza idiosincrásica de las respuestas de los cultivos a los efectos combinados de pb y n resalta la necesidad de más investigación sobre este tema. key words: acidification of the soil, crops, fertilizers, heavy metals, leaf structure. palabras clave: acidificación del suelo, cultivos, fertilizantes, metales pesados, estructura de la hoja. effect of urea on lead absorption in corn (zea mays l.), spinach (spinacia oleracea l.) and cabbage (brassica oleracea l.) efecto de la urea en la absorción de plomo en maíz (zea mays l.), espinaca (spinacia oleracea l.) y col (brassica oleracea l.) zelma beatriz peñafiel-sandoval1 and josé iannacone1,2,3, * introduction the global demand for nitrogen (n) fertilizers is increasing. in the case of urea, consumption was 174.29 million t worldwide in 2016 (ifa, 2017). in peru, the import volume of urea for agricultural purposes was 398 961 t in 2019 (agrodata perú, 2020). key factors determine crop productivity and one of them is n fertilizers such as urea (campillo et al., 2007). intensive use of n fertilizers can cause negative effects such as acidification or nitrification of soils (tong and xu, 2012; fao, 2014). the existence of heavy metals, such as lead (pb), in agricultural soils is mainly due to irrigation with contaminated water (méndez et al., 2009). additionally, the use of pesticides, such as pb arsenate, in peruvian agriculture (iannacone et al., 2009) until its ban in 2013 (minam, 2013) and the atmospheric deposition of industrial and vehicular 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 206 agron. colomb. 38(2) 2020 air particles are some of the causes of the presence of these metals in the soil (nolasco, 2001; bellido, 2018). the bioaccumulation of heavy metals, such as pb, in crops is inf luenced by factors such as weather, atmospheric depositions, soils with concentrations of other heavy metals, use of fertilizers, the nature of the soil in which vegetables are grown, and agricultural areas with a long-term history of treated or untreated wastewater for irrigation (sinha et al., 2005). anthropogenic factors, such as fertilizers, can contribute to the absorption of heavy metals in crops by modifying the physical-chemical properties of the soil, such as ph, organic matter, and bioavailability of heavy metals in the soil (sharma et al., 2008). according to yu-kui et al. (2009), corn (zea mays l.) absorbs mineral elements and heavy metals due to the application of n fertilizers. in the case of cabbage (brassica oleracea l.), the plant has heavy metal hyperaccumulator characteristics (yanqun et al., 2005). also, spinach (spinacia oleracea l.) has a high potential to accumulate heavy metals (kumar et al., 2013). the absorption of heavy metals by the different parts of plants (root, leaves, and fruit) is the first step for their incorporation in the trophic chain (méndez et al., 2009). therefore, it represents a health hazard due to the negative effects these heavy metals can cause (salazar et al., 2012). the objective of this research was to determine the effect of urea on the absorption of pb in corn (z. mays), spinach (s. oleracea) and cabbage (b. oleracea var. capitata), and to determine which of these plant species absorbs more pb in its foliage and how urea inf luences soil acidification. materials and methods the study was carried out in the environmental engineering greenhouse of the universidad cientifica del sur (ucsur), lima, peru, and in the laboratory of ecology and animal biodiversity of the universidad nacional federico villarreal (leba), lima, peru. a total of 112.5 kg of greenhouse substrate was prepared with the following characteristics: 40% peat moss, 30% farm soil, 10% coarse sand, 10% compost, and 10% horse manure. two samples were analyzed for the selection of farm soil; one belonged to the district of huachipa and the other to the district of lurin, lima, peru. the samples were analyzed in the laboratory of soil, plants, water and fertilizer analysis (laspaf) of the faculty of agronomy of the national agrarian university la molina (unalm), lima, peru (tab. 1). the protocol for the determination of the field capacity (fc) followed the procedure of rai et al. (2017). the soil chosen for the substrate was from the district of lurin because the concentration of pb was below the environmental quality standard (eqs) of peru for agricultural land (0.07 g kg-1). in contrast, the soil from huachipa had a pb concentration above the eqs of peru for agricultural land. the greenhouse substrate was mixed with the respective concentration of pb (0.5 g pb kg-1 of soil) in a plastic container. the contaminant used was pb acetate, and the urea doses were added to the substrate according to the treatments listed in table 2. the plant materials used for the present experiment were spinach (s. oleracea), and cabbage (b. oleracea var. capitata) seeds acquired at the nursery of the universidad nacional agraria la molina (unalm), lima, peru. corn (z. mays) seeds were purchased from the corn program of unalm, lima, peru. the corn cultivar was indurata; for spinach, the cultivar was virof lay, and for cabbage, the cultivar was brunswick. a completely randomized block design was established with five treatments (tab. 2) with three replicates per crop. the experimental unit was a 15 l plastic container with 2.5 kg of greenhouse substrate. the seeds were sown directly in the substrate except for the cabbage that was transplanted after two weeks of germination. three seeds were sown in each pot, and after three weeks of germination, only one plant was left per pot. only a general linear model (glm) factorial two-way anova was performed to evaluate the effects of urea and pb application on foliar pb and n contents in corn, spinach, and cabbage. table 1. analysis of the farm soil for the preparation of the greenhouse substrate. sample parameters ph (1:1) ec (1:1) ds m-1 caco3 % om % p mg l-1 k mg l-1 al+3+h+ meq/100 g pb g kg-1 fc % n % agricultural land (lurin) 8.40 2.45 2.30 2.59 146 318 0 0.026 24.8 0.15 agricultural land (huachipa) 7.54 1.14 0.50 0.77 29 139 0 0.12 18.1 0.07 ec electrical conductivity; caco3 calcium carbonate; om organic matter; p phosphorus; k potassium; al+ 3 + h+ exchangeable acidity; pb lead; fc field capacity; n nitrogen. 207peñafiel-sandoval and iannacone: effect of urea on lead absorption in corn (zea mays l.), spinach (spinacia oleracea l.) and cabbage (brassica oleracea l.) plant growth and development were under greenhouse conditions. temperature and relative humidity data were collected from the nearest senamhi weather von humboldt station located in la molina district, lima, peru (12°05 s, 76°57’ w, and 243.7 m a.s.l.). the following temperature (16.62°c, range = 12.0-27.9°c) and humidity parameters (82.27%, range = 75.44-84.71%) were recorded. table 2. treatments to evaluate the effect of urea on pb absorption in corn (zea mays), spinach (spinacia oleracea), and cabbage (brassica oleracea var. capitata). treatment urea application (g of urea kg-1 soil) pb application (g of pb kg-1 soil) control 0 g 0 g (*) t1 0 g 0.5 g t2 0.5 g 0.5 g t3 1.0 g 0.5 g t4 1.5 g 0.5 g (*) this value (0 g) corresponds to the application of pb acetate on the soil and not to the value of pb in the composition of the soil of the farm (0.026 g kg-1) which is below the environmental quality standard (eqs) of peru (0.07 g pb kg-1 soil) for agricultural land. plants were irrigated with demineralized water from the time of sowing to one week before harvest. the volume of irrigation water per pot was enough to approximate the humidity of field capacity (rai et al., 2017). the field capacity of the substrate was not modified by the use of peat moss and coarse sand, which prevented leachate of excess water and, therefore, a possible loss of n, pb, or other nutrients from the substrate. each pot was irrigated twice a week; the first irrigation had a volume of 1000 ml, and then plants were irrigated with a volume between 200 and 500 ml according to the need of each plant (ugáz et al., 2000). in total, each plant of corn utilized 7600 ml, spinach 6800 ml, and cabbage 5800 ml. during plant growth and development, the soil ph was evaluated with a potentiometer (aams, mhs iberica, madrid, spain) (1:1 soil:water ratio) every 7 d to determine its behavior (collins et al., 1970). biometric measurements were performed at the end of the trial, at the time of harvest at 93 d for corn, spinach, and cabbage, without considering their different periods of growth of each crop but implementing the same period of exposure to urea and pb. a portable electronic balance (0.1 g readability, spj6001, ohaus, melrose, usa) was used to determine the fresh weight and dry weight of plants. for measuring the height of the plant, a measuring tape (±1 mm) was used. for corn, plants were measured from the ground level to the f lag leaf (the last leaf that emerges from the stem), and the spinach and cabbage plants were measured from the ground level to the highest leaf. a portable chlorophyll meter (spad-502, konica minolta, tokyo, japan) was used to determine the chlorophyll index. three measurements were taken between the main nerve and the edge of the central leaf let of each plant to obtain the average chlorophyll index in spad units (yllanes et al., 2014; hurtado et al., 2017). the imagej program version 1.50i was used to determine the leaf area. photographs of all the leaves of each plant were taken before sending them to the laboratory. the plant shoot of each crop was placed in paper bags and then taken to the laspaf of unalm, lima, peru, where the concentration of pb and n in leaves was determined. the reading or measurement of the concentration of pb was performed on an atomic absorption spectrophotometer (aanalyst 200, perkin elmer, waltham, usa) using a wavelength of 283.3 nm. the analysis of plant tissue for the determination of total n was carried out using the method described by kjeldahl, as described in sáez-plaza et al. (2013), which is based on transforming the entire organic fraction of n (proteins, amino acids) into the ammonium sulfate, and which can be distilled to obtain the n contained in the leaf sample. data were analyzed using the statistical program spss, version 24.00. an analysis of variance (anova) with a confidence of 95% was performed to analyze the differences between the control and the treatments as well as the relationship between the parameters of the plants. additionally, the non-parametric kruskal-wallis test was used for those variables that did not meet all the requirements (normality and homogeneity of variance). posteriorly, the tukey test was performed to determine the significant differences for each of the parameters. the observed effect concentration (noec) and lowest observed effect concentration (loec) were also determined. the negative effects of loec and noec refer to any increase or reduction for each of the evaluated variables. in addition, for noec and loec, the highest statistically divergent values were used compared to the control in the case of observing a non-linear relationship. a general linear model (glm) factorial two-way anova was performed to evaluate the effects of urea and pb application on crops of corn, spinach, and cabbage. the relationship between the urea dose, acidity, and soil ph were also analyzed as well as the relationship between the soil ph, and the concentration of pb were analyzed by pearson’s correlation, with 95% confidence. the data obtained from the laspaf of unalm, lima, peru regarding the concentration of pb in the leaves of corn, spinach, and cabbage were compared with the maximum 208 agron. colomb. 38(2) 2020 permissible levels (mpls) of codex alimentarius and of other countries (mincotur, 2017). codex alimentarius is the regulation that governs peruvian legislation because there was no mpl for food until now. the bioconcentration factor (bcf) is the ratio of the elements contained in the foliar part of the plant concerning the soil (vysloužilová et al., 2003). if the quotient is greater than or equal to one, the plant is considered a pb accumulator (santoyo-martínez et al., 2020). pb concentration in the leaf structure was estimated for the foliar parts. in the case of the control treatment, the data from the soil analysis of the used farmland (22.32 mg kg-1) was considered for determining pb concentration in the soil, and for the other treatments, the pb acetate concentration (500 mg kg-1) that was applied. results fifteen experimental units were evaluated for corn, 15 experimental units for spinach, and only nine experimental units for cabbage, because in the third week the plants of t3 and t4 died, possibly due to the application of dose levels of urea and pb totaling 39 experimental units that grew and developed for 93 d. pb and foliar nitrogen there were significant differences between treatments for foliar pb in spinach, with t4 showing the highest concentration of pb compared to corn and cabbage. significant differences were evident between treatments for foliar n in cabbage, with t2 showing the highest concentration compared to the control and t1. noec and loec had the lowest statistical values for foliar pb and n in cabbage (tab. 3). the glm factorial two-way anova indicated significant differences in the treatments with urea and pb application on foliar pb (f=4.09, p<0.05), but no differences were observed on the foliar n (f=1.70, p=0.18) of corn, spinach, and cabbage. also, the factorial two-way anova indicated significant differences between crops of foliar pb (f=10.51, p<0.05) and foliar n (f=16.82, p<0.05). finally, the factorial two-way anova indicated significant differences in the interaction between treatments of urea and pb application and the crops on foliar pb (f=2.78, p<0.05) but no differences were observed on foliar n (f=0.88, p=0.52) of corn, spinach, and cabbage. corn for the chlorophyll index, the treatments in which urea was applied (t2, t3, and t4) had the highest spad values compared to the treatments without urea application (control and t1). t2 and t3 showed greater fresh weight than the control, and t1, t2, t3, and t4 showed greater dry weight than the control. t2 plants showed greater height compared to the control, and the leaf area for t1, t2, and t3 was greater than in the control. noec and loec had the statistically lowest values for chlorophyll index, fresh weight, and height in corn (tab. 4). spinach there were no significant differences between treatments for dry weight, height, and leaf area. regarding the chlorophyll index and fresh weight, t2 was higher compared to the control. noec and loec had the statistically lowest values for fresh weight in spinach (tab. 5). table 3. comparison of the effects of urea and pb application on foliar pb and n in corn (zea mays), spinach (spinacia oleracea), and cabbage (brassica oleracea var. capitata). concentrations (g kg-1 soil) treatment corn spinach cabbage pb (mg kg-1) n (%) pb (mg kg-1) n (%) pb (mg kg-1) n (%)pb urea 0 0 control 2.90±0.53 a 1.23±0.19 a 5.01±1.17 b 3.31±0.43 a 5.25±1.37 a 2.77±0.19 a 0.5 0 t1 7.34±1.68 a 1.75±0.24 a 7.68±2.85 b 3.84±0.69 a 6.54±0.69 a 2.93±0.31 a 0.5 0.5 t2 5.73±0.98 a 2.39±0.21 a 10.31±0.88 ab 4.78±0.15 a 5.13±0.57 a 2.39±0.21 b 0.5 1 t3 6.43±1.85 a 2.97±0.12 a 11.78±0.82 ab 4.76±0.43 a 0.5 1.5 t4 5.17±0.78 a 2.87±0.90 a 18.07±6.66 a 4.81±0.03 a f 1.72 2.87 0.1* 0.27* 0.68 11.76 p 0.22 0.08 ˂0.05 ˃0.05 0.54 0.01 noec t 4** t 4 t 3 t 4 t 2 t 1 loec nd nd t 4 nd nd t 2 f fisher statistic; *the kruskal wallis test was used because the data did not meet the normality test. plevel of significance; noec maximum concentration in which no negative effects are observed compared to the control; loec minimum concentration in which negative effects are observed compared to the control; (±) standard error; nd not determined; **for noec and loec, the highest statistically different values were used in relation to the control in the case of a non-linear relationship; equal lowercase letters in the same column indicate that the means are statistically equal according to the tukey test (p<0.05). 209peñafiel-sandoval and iannacone: effect of urea on lead absorption in corn (zea mays l.), spinach (spinacia oleracea l.) and cabbage (brassica oleracea l.) table 4. progressive effect of urea and pb application on the five physiological variables evaluated in leaves of corn (zea mays). concentrations (g kg-1 soil) treatment chlorophyll index (spad) fresh weight (g) dry weight (g) height (cm) leaf area (cm2)pb urea 0 0 control 23.62±1.17 b 78.55±4.48 c 13.66±0.19 b 131.00±7.33 b 4856.23±650 b 0.5 0 t1 28.61±1.65 b 92.30±4.11 bc 23.14±3.31 a 117.33±8.08 c 7263.08±668 a 0.5 0.5 t2 47.67±2.37 a 123.55±3.39 a 23.50±1.34 a 158.33±14.19 a 7195.30±394 a 0.5 1 t3 43.69±0.52 a 118.78±3.25 a 22.34±1.18 a 114.33±6.96 c 7780.03±862 a 0.5 1.5 t4 42.48± 1.97 a 102.24±4.39 b 19.24±0.81 ab 99.33± 4.10 d 4732.65± 638 b f 39.56 22.13 5.71 120.7 4.85 p 0.0 0.0 0.01 0.0 0.02 noec t 1 t 1 t 4** nd t 4** loec t 2 t 2 nd t 1 nd f fisher statistic; *the kruskal wallis test was used because the data did not meet the normality test; spadchlorophyll index value; p the level of significance; noec maximum concentration to which no negative effects are observed concerning the control; loec minimum concentration where negative effects are observed concerning the control; ± standard error; nd not determined; ** for noec and loec, the highest statistically different values were used in relation to the control in the case of a non-linear relationship; equal lowercase letters in the same column indicate that the means are statistically equal according to the tukey test (p<0.05). table 5. progressive effect of urea and pb application on the five physiological variables evaluated in leaves of spinach (spinacia oleracea). concentrations (g kg-1 soil) treatment chlorophyll index (spad) fresh weight (g) dry weight (g) height (cm) leaf area (cm2)pb urea 0 0 control 46.49±3.12 bc 118.77±13.66 bc 12.44±3.65 ab 42.00±4,93 a 2910.13±420 ab 0.5 0 t1 36.45±2.40 c 128.66±14.67 ab 10.44±1.72 ab 37.67±1,86 a 4077.55±599 a 0.5 0.5 t2 63.37±3.32 a 181.92±13.30 a 17.22±1.78 a 43.67±2,91 a 3764.13±120 a 0.5 1 t3 50.71±3.44 b 63.85±1.45 cd 5.38±0.52 b 32.33±0,88 a 2340.59±302 ab 0.5 1.5 t4 42.17±2.00 bc 45.57±21.87 d 4.91±2.00 b 31.00±3.51 a 1228.18±535 b f 12.18 13.99 5.13 3.22 7.01 p 0.0 0.0 0.02 0.06 0.0 noec t 4 t 3 t 4 t 4 t 4 loec nd t 4 nd nd nd f fisher statistic; *the kruskal wallis test was used because the data did not meet the normality test; spad chlorophyll index value; p level of significance; noec maximum concentration to which no negative effects are observed concerning the control; loec minimum concentration where negative effects are observed concerning the control; ± standard error; nd not determined; **for noec and loec, the highest statistically different values were used in relation to the control in the case of a non-linear relationship; equal lowercase letters in the same column indicate that the means are statistically equal according to the tukey test (p<0.05). table 6. progressive effects of urea and pb application on the five physiological variables evaluated in leaves of cabbage (brassica oleracea var. capitata). concentrations (g kg-1 soil) treatment chlorophyll index (spad) fresh weight (g) dry weight (g) height (cm) leaf area (cm2)pb urea 0 0 control 48.99±0.93 b 138.99±7.03 a 15.59±1.40 a 36.67±0,88 a 4045.16±137 a 0.5 0 t1 49.42±0.78 b 150.53±28.28 a 16.34±1.74 a 33.00±1.16 a 4296.64±566 a 0.5 0.5 t2 60.64±1.55 a 202.20±6.43 a 19.84±0.82 a 38.33±2.33 a 5283.28±186 a f 0.07* 3.81 5.13 2.96 3.43 p ˂0.05 0.09 0.02 0.13 0.10 noec t1 t2 t2 t2 t2 loec t2 nd nd nd nd f fisher statistic; *the kruskal wallis test was used because the data did not meet the normality test; spad chlorophyll index value; plevel of significance; noec maximum concentration to which no negative effects are observed concerning the control; (loec) minimum concentration where negative effects are observed for the control; ± standard error; nd not determined; **for noec and loec, the highest statistically different values were used in relation to the control in the case of a non-linear relationship; equal lowercase letters in the same column test indicate that the means are statistically equal according to the tukey (p<0.05). cabbage in cabbage, there were no significant changes between treatments for fresh weight, dry weight, height, and leaf area. for the chlorophyll index, t2 was higher compared to the control. noec and loec had the statistically lowest values for the chlorophyll index in cabbage (tab. 6). 210 agron. colomb. 38(2) 2020 figure 1. comparison of the five treatments in corn (zea mays) for soil ph behavior. treatment 1 (t1): urea application level (0 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 2 (t2): (0.5 urea kg-1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 3 (t3): (1.0 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 4 (t4) (1.5 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil). bars represent the standard error. the soil ph in spinach in control and t1 was slightly alkaline during the 93 d. however, t2, t3, and t4 remained slightly acidic until days 29, 50, and 64, respectively (fig. 2). regarding the soil ph in cabbage during all the assays, the control and t1 were slightly alkalized. t2 remained slightly acidic until day 22, and from day 29, it was somewhat alkalized; t3 and t4 were slightly acidified until day 15 (fig. 3). ph o f s oi l days 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 01 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 93 control t1 t2 t3 t4 neutral ph soil ph soil ph in the control and t1 for corn was slightly alkaline during the time of the experiment. t2 remained slightly acidic until day 36, and then acidity increased. treatments t3 and t4 were slightly acid ph until day 50 (fig. 1). ph o f s oi l days 01 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 93 control t1 t2 t3 t4 neutral ph 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 figure 2. comparison of the five treatments on spinach (spinacia oleracea) for soil ph behavior. treatment 1 (t1): urea application level (0 g urea kg-1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 2 (t2): (0.5 urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 3 (t3): (1.0 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 4 (t4) (1.5 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil). bars represent the standard error. ph o f s oi l days 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 01 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 93 control t1 t2 t3 t4 neutral ph figure 3. comparison of the five treatments in cabbage (brassica oleracea var. capitata) for soil ph behavior. treatment 1 (t1): urea application level (0 g urea kg-1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 2 (t2): (0.5 urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 3 (t3): (1.0 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 4 (t4) (1.5 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil). bars represent the standard error. the ph behavior among the treatments for the three plants together was similar; the control and t1 were slightly alkalized, and t2, t3, and t4 were acidified temporarily to approach neutrality or become somewhat alkalized (fig. 4). figure 4. comparison of the five treatments combined in corn (zea mays), spinach (spinacia oleracea), and cabbage (brassica oleracea var. capitata) for soil ph behavior. treatment 1 (t1): urea application level (0 g urea kg-1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 2 (t2): (0.5 urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 3 (t3): (1.0 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 4 (t4) (1.5 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil). bars represent the standard error. ph o f s oi l days 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 01 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 93 control t1 t2 t3 t4 neutral ph 211peñafiel-sandoval and iannacone: effect of urea on lead absorption in corn (zea mays l.), spinach (spinacia oleracea l.) and cabbage (brassica oleracea l.) we observed that the urea dose had a direct relationship with the acidity time of the soil for corn, spinach, and cabbage, and the urea dose had a negative relationship with the soil ph for corn and spinach (tabs. 7 and 8). we also observed that the soil ph had a negative correlation with foliar pb contents only for spinach (tab. 9). table 7. pearson correlation coefficient values among the doses of urea and the acidity time in corn (zea mays), spinach (spinacia oleracea), and cabbage (brassica oleracea var. capitata). dose of urea (g urea kg-1 soil) soil acidity time (d) p corn r = 0.98 0.00 spinach r = 0.98 0.00 cabbage r = 1.00 0.00 p<0.05 is statistically significant, indicating a relationship between the dose of urea and the acidity time of the crops. table 8. pearson correlation coefficient values illustrating the dose of urea and its effect on the soil ph in corn (zea mays), spinach (spinacia oleracea), and cabbage (brassica oleracea var. capitata). dose of urea (g urea kg-1 soil) ph of the soil p corn r = 0.97 0.01 spinach r = 0.97 0.01 cabbage r = -0.98 0.14 p<0.05 is statistically significant, indicating a relationship between the dose of urea and the soil ph. table 9. pearson correlation coefficient values showing the relationship between the soil ph and the foliar pb contents in corn (zea mays), spinach (spinacia oleracea) and cabbage (brassica oleracea var. capitata). ph of the soil foliar pb contents (mg kg-1) p corn r = -0.17 0.79 spinach r = -0.95 0.01 cabbage r = 0.73 0.48 p<0.05 is statistically significant, indicating a relationship between soil ph and foliar pb contents of the crop. maximum permissible limit (mpl) of pb in food we observed that the concentration of pb in the leaf structure of spinach, corn, and cabbage in all treatments and control exceeded the pb mpl of both the codex alimentarius (peruvian legislation) and the limits of other countries (tab. 10). the bcf values were less than 1 in all the treatments for spinach, corn, and cabbage that indicate that these plants are not considered efficient accumulators of pb (tab. 11). discussion effect of treatments on chlorophyll contents, fresh weight, dry weight, and leaf area chlorophyll contents of corn, spinach (t2), and cabbage were higher in the treatments where urea was applied and table 10. comparison of pb contents in leaves of corn (zea mays), spinach (spinacia oleracea), and cabbage (brassica oleracea var. capitata) with the maximum permissible limits of the codex alimentarius (peruvian legislation) and legislation of other countries. plant species treatment foliar content (pb mg kg-1) codex alimentarius (pb mg kg-1) european union (pb mg kg-1) australia and new zealand (pb mg kg-1) brazil (pb mg kg-1) japan (pb mg kg-1) corn control 2.90 0.05 0.05 0.20 0.50 t1 7.34 0.05 0.05 0.20 0.50 t2 5.73 0.05 0.05 0.20 0.50 t3 6.43 0.05 0.05 0.20 0.50 t4 5.17 0.05 0.05 0.20 0.50 spinach control 5.01 0.10 0.10 0.50 5.00 t1 7.68 0.10 0.10 0.50 5.00 t2 10.31 0.10 0.10 0.50 5.00 t3 11.78 0.10 0.10 0.50 5.00 t4 18.07 0,10 0.10 0.50 5.00 cabbage control 5.25 0.30 0.30 0.30 0.50 t1 6.54 0.30 0.30 0.30 0.50 t2 5.13 0.30 0.30 0.30 0.50 treatment 1 (t1): urea application level (0 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 2 (t2): (0.5 urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 3 (t3): (1.0 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil); treatment 4 (t4) (1.5 g urea kg -1 soil) and pb application level (0.5 g pb kg-1 soil). 212 agron. colomb. 38(2) 2020 when pb concentration increased in the soil. t3 and t4 of spinach showed a decrease in chlorophyll contents, both fresh or dry weight, and leaf area, possibly due to the presence of high doses of urea and the presence of pb taken from the soil (tabs. 4-6). according to sonbai et al. (2013), the increase in chlorophyll levels is because n from urea can be absorbed through the roots and used to form more chlorophyll (ai and banyo, 2011; surya, 2013). in cannabis sativa, an increase in leaf number, plant height, and root length is observed at high doses of urea with contaminated soil with pb, when compared to a control (hadi et al., 2014). khan et al. (2016) noted that pb could alter chlorophyll biosynthesis and n metabolism. the fresh weight in corn (t2 and t3) was higher in the treatments where urea was applied, and in spinach the greater fresh weight was observed in t2 (tabs. 4-6). nitrogen is an essential element since it is a component of proteins and chlorophyll. therefore, it is essential for photosynthesis, vegetative (fresh weight), and reproductive growth, and often determines the yield of corn (iqbal et al., 2006). according to pangaribuan et al. (2018), increasing n levels can also increase the fresh weight per plant, which can be attributed to the greater availability of n with the higher rate of n fertilizer. in spinach, t4 had the highest concentration of foliar pb (tab. 3) and, at the same time, the lowest fresh weight (tab. 5). similar effects are observed in studies with plantago major l. and spinach, where reduction in fresh and dry weight is observed in the different parts of the plant when exposed to pb (kosobrukhov et al., 2004; lamhamdi et al., 2013). the specific symptoms of exposure to pb in plants are characterized by the reduction of dry weight in the shoot since pb causes a decrease in the protein content in tissues and an alteration in the lipid composition (cao et al., 2015). alia et al. (2015) note that, in s. oleracea, an increase in the doses of pb in the soil with different doses (mg kg-1) reduces the growth parameters (shoot and root lengths, biomass and number of leaves). hart et al. (2005) and zhou et al. (2018) studied the effects of pb doses in the soil on plant shoot and root growths and photosynthesis in various types of plants. under pb stress, the chloroplasts are deformed, and the thylakoid lamellae are gradually expanded, resulting in the separation from the cell wall and the eventual shrinkage of the nucleus (zhou et al., 2018). in corn, the treatments where pb was applied (t1, t2, and t3) obtained a greater dry weight compared to the control (tab. 4). according to hu et al. (2015), the reduction in dry weight in plants that are exposed to pb shows variability depending on the species, as shown in this research for corn, spinach, and cabbage that had different pb concentration in the leaves. this was also observed for p. major plants, where a decrease in dry weight was observed. this effect was also noted in z. mays, where there was an apparent increase in dry weight with the increase in the synthesis of polysaccharides in the cell wall. in cabbage, there were no significant changes between treatments for fresh weight, dry weight, height, or leaf area. paschalidis et al. (2013) observed that cabbage plants do not show growth disturbance, and the plants show no symptoms of phytotoxicity as a result of pb application. these studies note the tolerance of cabbage plants to high concentrations of pb in the soil. these authors found that fresh weights of leaves of cabbage significantly increase in the lowest applications (10 mg pb kg−1) compared to the control treatment (paschalidis et al., 2013). the stimulatory effect of pb on chlorophyll contents in cabbage in t2 could be attributed to the fact that metal ions can serve as activators of enzymes in cytokinin metabolism that accelerates the growth of plants. cytokinins can delay senescence while maintaining the chlorophyll and photosynthetic activity of leaf tissues of cabbage (paschalidis et al., 2013). table 11. bioconcentration factor (bcf) of corn (zea mays), spinach (spinacia oleracea), and cabbage (brassica oleracea var. capitata). treatment spinach corn cabbage soil pb foliar pb bcf soil pb foliar pb bcf soil pb foliar pb bcf (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) control 22.32 5.01 0.23 22.32 2.90 0.13 22.32 5.25 0.24 t1 500 7.68 0.02 500 7.34 0.02 500 6.54 0.01 t2 500 10.31 0.02 500 5.73 0.01 500 5.13 0.01 t3 500 11.78 0.02 500 6.43 0.01 t4 500 18.07 0.04 500 5.17 0.01 bcf bioconcentration factor = pb concentration in foliar tissues/pb concentration in soil. 213peñafiel-sandoval and iannacone: effect of urea on lead absorption in corn (zea mays l.), spinach (spinacia oleracea l.) and cabbage (brassica oleracea l.) nas and ali (2018) explain that pb accumulation in the soil inhibits germination of seeds and retards growth of seedlings, decreases the germination percent, germination index, root/shoot length, number of leaves, tolerance index and dry mass of roots and shoots. lead inhibits photosynthesis, decreases mineral nutrition, water balance, and enzyme activities. lead inhibits chlorophyll synthesis by causing reduced uptake by plants of essential elements such as magnesium and iron. however, the presence of urea in this study caused a different behavior with an increase in dry and wet weight, and a decrease in leaf area with higher urea concentrations and constant pb values according to the treatments in corn. in spinach, the highest values in all variables analyzed were seen in t2. in cabbage, most of the variables showed no changes compared to the control, and only the chlorophyll index showed an increase in t1 and t2 compared to the control. crop response to treatments a decrease in height was observed in corn in t3 and t4 that were the treatments with the highest rates of urea application (tab. 4). on the other hand, different studies show that increasing n doses has positive increased plant height in corn (kaplan et al., 2016; chauhdary et al., 2017). in cabbage, t3 and t4 were not successful because the plants died at 21 d after sowing. the pb uptake may have inf luenced this effect under greater urea concentrations than by the pb concentration in the soil itself when it existed at concentrations that do not exceed 1 g of pb kg-1 soil. pb accumulates in higher amounts in the different organs of the plant, and non-tolerant plants may die (rodríguez et al., 2006). likewise, the acidity of the soil may also have influenced because both treatments had the lowest ph value (5.87) during the first weeks. cabbage has an optimum ph range between 6.2-6.5 (faxsa, 2002) and is intolerant of acidity (ugáz et al., 2000). bioavailability of pb in plants depends on the acidity of the soil and ph values (lópez et al., 2005). paschalidis et al. (2013) observed that 500 mg pb kg-1 significantly increases pb accumulation in roots of cabbage compared to the control treatment. pb accumulation in pb-treated plants was not dose-related, but it significantly increased only with the greatest dose of pb, compared to the control treatment. the lower pb accumulation was probably due to the relatively low mobility of this metal caused by the binding of pb to clay minerals. pb is taken up by plants only in very low amounts, with its largest proportion being accumulated in roots, and only a small portion is transported to the shoots. spinach obtained higher concentrations of foliar pb compared to corn and cabbage (tab. 3). spinach was the only plant species that increased pb levels in the leaves by increasing urea concentrations and the presence of pb in the soil. this could be explained by the fact that spinach differs from corn and cabbage in its uptake of heavy metals and its sensitivity to pb, which is a factor that depends on certain soil conditions and root morphology (hart et al., 2005). there are plant species with the capacity to store higher concentrations of specific metals in the shoots (pilon-smits, 2005; callahan et al., 2006). in spinach, this could be related to a greater capacity to resist the oxidative stress generated by pb (lamhamdi et al., 2010). spinach also can accumulate heavy metals, such as pb, due to a greater translocation capacity for pb compared to other plant species (kumar et al., 2013). thanh et al. (2013) and khan et al. (2016) point out that the capacity of plants to absorb pb depends on each plant species, so this was observed in the present research with spinach showing higher levels of foliar pb than in the other two plant species. a higher concentration of foliar pb was observed in spinach in t4 (tab. 3) and, at the same time, a greater reduction in the leaf area compared to t1 (tab. 5) where the concentration of foliar pb was lower (tab. 3). this symptom may be related to the inhibitory effect of pb on the growth of the different plant shoots (kopittke et al., 2007), where a lower number of leaves, a smaller size, and a greater fragility are observed (gupta et al., 2009). this can be attributed to metabolic disorders of nutrients (kopittke et al., 2007; gopal and rizvi, 2008) and a disturbance of photosynthesis (islam et al., 2008). all correlation relationships for pb concentrations within shoot and leaves from a variety of plants were positive. the increasing concentrations of pb within roots also correspond to increasing concentrations within the shoots (alia et al., 2015). most of the pb ions absorbed by plants from the soil remain concentrated in the roots, and a small portion is transferred to the stems and leaves (zhou et al., 2018). soil acidification in corn, spinach, and cabbage, in the treatments where urea (t2, t3, and t4) was applied, the soil was slightly alkalized during the first 7 d and then temporarily acidified (figs. 1-5). this is because when urea is applied to the soil, it has two behaviors, a basic behavior during the first days when it goes from amide to ammonium carbonate, and an acidic behavior when it passes from the ammoniacal to the nitric form (releasing h+ to the medium); therefore, urea behavior is acidic at the end (fertiberia, 2002). however, the acidification of the soil can be long-lasting or temporary, and the degree or intensity with which it varies is due to the continuous applications of n fertilizers such 214 agron. colomb. 38(2) 2020 as urea (baldoncini, 2015). in our research, acidification was temporary because the dose of urea was only applied once. additionally, this temporality had a direct relationship with the dose of urea, and the greater the dose of urea, the longer the soil remains acidic (boccolini, 2016). paschalidis et al. (2013) observed that the application of pb significantly increases the total n content in the soil compared to the control treatment, perhaps because of the application of the metal in the nitrate form. in our research, the contaminant used was pb acetate. the availability of pb for uptake by plants is generally lower at high ph than at low ph (paschalidis et al., 2013). maximum permissible limit (mpl) and bioconcentration factor (bcf) of pb in corn, spinach and cabbage, all treatments including the control exceeded the mpl for pb (tab. 10) of the codex alimentarius (0.05 mg kg-1 for corn and 0.3 mg kg-1 for cabbage) and other countries (0.1 mg kg-1 for spinach for the european union, australia and new zealand, 0.5 mg kg-1 for brazil, and 5 mg kg-1 for japan). it should be noted that, in the control, pb was not applied in the form of pb acetate. still, the soil already contained 0.026 mg kg-1 (a concentration lower than the mpl for pb in agricultural land for peruvian legislation) in the soil of the farm that was used to make the greenhouse substrate. the possible source for the high levels of pb, even in the controls, could be related to some possible variables not evaluated in this research that could be irrigation water (although it was demineralized water), the concentration of pb in the soil at 93 d of exposure, or even atmospheric contamination and foliar deposition of pb; however, it is not certain which of the factors listed was the main source of pb in the leaves of the crops (natasha et al., 2020). some researchers point out that pb is present in plants under natural conditions (tóth et al., 2014). these results can be observed in the crops where agrochemicals, organic fertilizers, and pesticides are frequently used (pesca, 2015). this overdose in both the amount and frequency of application (torres and ramírez, 2014) increases the probability of transfer or absorption of heavy metals in food, soil, and water (conpes, 2014). in peru, research has been carried out where it is evident that foodstuffs such as potatoes (luna and rodríguez, 2016) and eggs (gonzález, 2015) exceed the mpl for pb in food. therefore, the spinach analyzed in this research is not suitable for consumption and poses a real risk of pb exposure in the human body. the bcf of pb is the best way to know the availability of important metals transferred from soil to grown vegetables (ugulu et al., 2020). the bcf values were less than 1 in all the treatments for the three plant species, which indicated that they were not accumulators of heavy metals in the agroecosystem. similarly, pakchoi cabbage (brassica campestris l.) shows bcf values of less than 1 for pb with the inf luence of green waste compost (liu et al., 2020). conclusions we observed that pb increased the dry weight in corn and decreased the fresh and dry weights and leaf area in spinach (t4). likewise, urea increased the values of chlorophyll in corn, spinach, and cabbage, indicating that urea inf luences the absorption of pb in the leaf structure in the three plant species under study. we determined that spinach is the only plant species that absorbed by the roots and translocated more pb to the shoot of the plant by n fertilization (t4). spinach showed a greater pb storage capacity in its leaves (10.57 mg kg-1 average in all treatments) compared to corn (5.51 mg kg-1 average in all treatments) and cabbage (5.64 mg kg-1 in all treatments). in corn and spinach, we determined that there was a direct relationship between the dose of urea and the acidity time of the soil, and an indirect relationship between the dose of urea and the ph value, which means that urea inf luenced soil acidification. the idiosyncratic nature of the crop responses to the combined effects of pb and n highlights the need for more research on the subject. literature cited agrodata perú. 2020. urea perú importación 2019 febrero. url https://www.agrodataperu.com/importaciones-productosagropecuarios (accessed 21 april 2020). ai, n.s. and y. banyo. 2011. konsentrasi klorofil daun sebagai indikator kekurangan pada tanaman (the concentration of leaf chlorophyll as water-deficit indication in plants) (in indonesian). jurnal ilmiah sains 11(2), 166-173. doi: 10.35799/ jis.11.2.2011.202 alia, n., k. sardar, m. said, k. salma, a. sadia, s. sadaf, a. toqeer, and m. scholz. 2015. toxicity and bioaccumulation of heavy metals in spinach (spinacia oleracea) grown in a controlled environment. int. j. environ. res. public health 12(7), 74007416. doi: 10.3390/ijerph120707400 baldoncini, a. 2015. efectos de la aplicación de fertilizantes sobre el ph de suelos serie oncativo. undergraduate thesis, universidad nacional de córdoba, córdoba, argentina. bellido, j. 2018. niveles de plomo en los suelos de la urbanización primavera, distrito de el agustino. undergraduate thesis, universidad nacional federico villarreal, lima. 215peñafiel-sandoval and iannacone: effect of urea on lead absorption in corn (zea mays l.), spinach (spinacia oleracea l.) and cabbage (brassica oleracea l.) boccolini, m. 2016. impacto de la aplicación prolongada de urea sobre la comunidad de bacterias oxidantes del amoníaco en un suelo argiudol típico de argentina. msc tesis, universidad nacional de cordoba, cordoba, argentina. callahan, d., a. baker, s. kolev, and a. wedd. 2006. j. biol. inorg. chem. 11, 2-12. doi: 10.1007/s00775-005-0056-7 campillo, r., c. jobet, and p. undurraga. 2007. optimización de la fertilización nitrogenada para trigo de alto potencial de rendimiento en andisoles de la región de la araucanía. agri. téc. 67(3), 281-291. doi: 10.4067/s0365-28072007000300007 cao, d., x. shi, h. li, p. xie, h. zhang, j. deng, and y. liang. 2015. effects of lead on tolerance, bioaccumulation, and antioxidative defense system of green algae, cladophora. ecotoxicol. environ. saf. 112, 231-237. doi: 10.1016/j.ecoenv.2014.11.007 collins, j., e. whiteside, and e. cress. 1970. seasonal variability and lime requirements in several southern michigan soils when measured in different ways. soil sci. soc. am. j. 34(1), 56-61. doi: 10.2136/sssaj1970.03615995003400010018x conpes. 2014. manejo ambiental integral de la cuenca hidrográfica del lago de tota. conpes, bogota. chauhdary, j.n., a. bakhsh, m. arshad, and m. maqsood. 2017. effect of different irrigation and fertigation strategies on corn production under drip irrigation. pak. j. agri. sci. 54(4), 855863. doi: 10.21162/pakjas/17.5726 fao. 2014. ahorrar para crecer. url: http://www.fao.org/docrep/014/i2215s/i2215s.pdf (accessed 25 may 2015). fa xsa. 2002. col repollo, información general y de cultivo. url: http://www.faxsa.com.mx/semhort1/c60cl001.htm (accessed 10 june 2018). fertiberia. 2002. incidencia de los fertilizantes sobre el ph del suelo. u r l:  ht t p://oa .upm.es/3176/2/m a r isca l _ mono_2002_01.pdf (accessed 15 june 2018). gonzález, s. 2015. determinación cuantitativa de plomo, cadmio y mercurio en huevos de gallina de venta en mercados populares del cono norte de lima perú. msc thesis, universidad nacional mayor de san marcos, lima. gopal, r. and a. rizvi. 2008. excess lead alters growth, metabolism, and translocation of certain nutrients in radish. chemosphere 70(9), 1539-1544. doi: 10.1016/j.chemosphere.2007.08.043 gupta, d., f. nicoloso, m. schletinger, l. rossato, l. pereira, g. castro, s. srivastava, and r. tripathi. 2009. antioxidant defense mechanism in hydroponically grown zea mays seedlings under moderate lead stress. j. hazard. mater. 172(1), 479-484. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.06.141 hadi, f., f. hussain, m. hussain, s. sanaullah, a. ahmad, s.u. rahman, and n. ali. 2014. phytoextraction of pb and cd; the effect of urea and edta on cannabis sativa growth under metals stress. int. j. agro. agr. res. 5(3), 30-39. hart, a.d., c.a. oboh, i.s. barimalaa, and t.g. sokari. 2005. concentrations of trace metals (lead, iron, copper, and zinc) in crops harvested in some oil prospecting locations in rivers state, nigeria. afr. j. food agric. nutr. dev. 5(2), 1-22. hu, r., k. sun, x. su, y. pan, y. zhang, and x. wang. 2015. physiological responses and tolerance mechanisms to pb in two xerophils: salsola passerina bunge and chenopodium album l. j. hazard. mater. 205-206, 131-138. doi: 10.1016/j. jhazmat.2011.12.051 hurtado, e., f. gónzalez, c. roper, e. bastías, and p. manzuela. 2017. propuesta para la determinación del contenido de clorofila en hojas de tomate. idesia 35(4), 129-130. doi: 10.4067/ s0718-34292017000400129 iannacone, j., l. alvariño, and c. paredes. 2009. evaluación del riesgo ambiental del arseniato de plomo en bioensayos con ocho organismos no destinatarios. j. braz. soc. ecotoxicol. 4(1-3), 73-82. doi: 10.5132/jbse.2009.01.010 ifa. 2017. short-term fertilizer outlook 2017-2018. url: https:// www.ifastat.org/supply/nitrogen%20products/urea (accessed 22 june 2018). iqbal, m., m. ashraf, and a. jamil. 2006. seed enhancement with cytokinins: changes in growth and grain yield in salt-stressed wheat plants. plant growth regul. 50, 29-39. doi:  10.1007/ s10725-006-9123-5 islam, e., d. liu, t. li, x. yang, x. jin, q. mahmood, s. tian, and j. li. 2008. effect of pb toxicity on leaf growth, physiology, and ultrastructure in the two ecotypes of elsholtzia argyi. j. hazard. mater. 154(1-3), 914-926. doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.10.121 kaplan, m., p. baran, a. ünlükara, h. kale, m. arslan, k. kara, s.b. beyzi, y. konca, and a. ulas. 2016. the effects of different nitrogen doses and irrigation levels on yield, nutritive value, fermentation and gas production of corn silage. turk. j. field crops 21(1), 101-109. doi: 10.17557/tjfc.82794 khan, i., m. iqbal, m.y. ashraf, m.a. ashraf, and s. ali. 2016. organic chelants-mediated enhanced lead (pb) uptake and accumulation is associated with higher activity of enzymatic antioxidants in spinach (spinacea oleracea l.). j. hazard. mater. 317, 352-361. doi: 10.1016/j.jhazmat.2016.06.007 kopittke, p., c. asher, r. kopittke, and n. menzies. 2007. toxic effects of pb2+ on growth of cowpea (vigna unguiculata). environ. pollut. 150, 280-287. doi: 10.1016/j.envpol.2007.01.011 kosobrukhov, a., i. knyazeva, and v. mudrik. 2004. plantago major plants responses to increase content of lead in soil: growth and photosynthesis. plant growth regul. 42(2), 145-151. doi: 10.1023/b:grow.0000017490.59607.6b kumar, n., k. bauddh, s. kumar, n. dwivedi, d.p. singh, and s.c. barman. 2013. accumulation of metals in weed species grown on the soil contaminated with industrial waste and their phytoremediation potential. ecol. eng. 61, 491-495. doi: 10.1016/j. ecoleng.2013.10.004 lamhamdi, m., a. bakrim, a. aarab, r. lafont, and f. sayah. 2010. a comparison of lead toxicity using physiological and enzymatic parameters on spinach (spinacia oleracea l.) and wheat (triticum aestivum l.) growth. moroccan j. biol. 6-7, 64-73. lamhamdi, m., o. el galiou, a. bakrim, j. nóvoa, m. arias, a. aarab, and r. lafont. 2013. effect of lead stress on mineral content and growth of wheat (triticum aestivum) and spinach (spinacia oleracea) seedlings. saudi j. biol. sci. 20(1), 29-36. doi: 10.1016/j.sjbs.2012.09.001 liu, y., x. sun, s. li, w. zhou, q. ma, and j. zhang. 2020. inf luence of green waste compost on pb-polluted soil remediation, soil quality improvement, and uptake by pakchoi cabbage (brassica campestris l. ssp). environ. sci. pollut. res. 27, 7693-7701. doi: 10.1007/s11356-019-07505-9 lópez, p., f. guzmán, e. santos, f. prieto, and a. román. 2005. evaluación de la calidad física de diferentes variedades de 216 agron. colomb. 38(2) 2020 cebada (hordeum sativum jess) cultivadas en los estados de hidalgo y tlaxcala, méxico. rev. chil. nutr. 32(3), 247-253. doi: 10.4067/s0717-75182005000300010 luna, r. and v. rodríguez. 2016. determinación de las concentraciones de cadmio y plomo en papa (solanum tuberosum) cosechada en las cuencas de los ríos mashcón y chonta cajamarca. undergraduate thesis, universidad nacional mayor de san marcos, lima. méndez, j., c. gonzález, a. román, and f. prieto. 2009. contaminación y fitotoxicidad en plantas por metales pesados provenientes de suelos y agua. trop. subtrop. agroecosyt. 10, 29-44. mincotur. 2017. legislación internaciona l de residuos de plaguicidas en productos vegetales. url: http://plaguicidas. comercio.es/metalpesa.pdf (accessed 11 may 2018). minam. 2013. se aprobó notificación de perú sobre prohibición del arseniato de plomo como plaguicida en agricultura. url: http://www.minam.gob.pe/prensa/2013/11/20/se-aprobo-notificacion-de-peru-sobre-prohibicion-del-arseniato-de-plomocomo-plaguicida-en-agricultura/ (accessed 11 may 2019). nas, f.s. and m. ali. 2018. the effect of lead on plants in terms of growing and biochemical parameters: a review. moj ecol. environ. sci. 3(4), 265-268. doi: 10.15406/mojes.2018.03.00098 natasha, s.m., m. shahid, and s. khalid. 2020. foliar application of lead and arsenic solutions to spinacia oleracea: biophysiochemical analysis and risk assessment. environ. sci. pollut. res. 27, 39763–39773. doi: 10.1007/s11356-019-06519-7 nolasco, g. 2001. determinación de la concentración de plomo en suelos de lima metropolitana y su repercusión en la contaminación ambiental. undergraduate tesis, universidad nacional mayor de san marcos, lima. pangaribuan, d.h., k. hendarto, s. elzhivago, and a. yulistiani. 2018. the effect of organic fertilizer and urea fertilizer on growth, yield, and quality of sweet corn and soil health. asian j. agric. biol. 6(3), 335-344. paschalidis, c., v. kavvadias, s. dimitrakopoulou, and a. koriki. 2013. effects of cadmium and lead on growth, yield, and metal accumulation in cabbage. commun. soil sci. plant anal. 44(14), 632-644. doi: 10.1080/00103624.2013.745373 pesca, s.y. 2015. seguimiento del comportamiento físico y químico de los agroquímicos más utilizados en el cultivo de cebolla larga en el entorno cercano del lago de tota y aplicación del modelo cepis para evaluar su impacto. undergraduate thesis, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. pilon-smits, e. 2005. phytoremediation. annu. rev. plant biol. 56, 15-39. doi: 10.1146/annurev.arplant.56.032604.144214 rai, r. k., v.p. singh, and a. upadhyay. 2017. soil analysis. chapter 17. in: planning and evaluation of irrigation projects, methods and implementation. raveendra. academic press, elsevier. london. pp. 505-523. doi: 10.1016/b978-0-12-811748-4.00017-0 rodríguez, j., h. rodríguez, g. de lira, j. martínez de la cerda, and j.l. lara. 2006. capacidad de seis especies vegetales para acumular plomo en suelos contaminados. rev. fitotec. mex. 29(3), 239-245. sáez-plaza, p., m.j. navas, s. wybraniec, t. michałowski, and a. garcía-asuero. 2013. an overview of the kjeldahl method of nitrogen determination. part ii. sample preparation, working scale, instrumental finish, and quality control. crit. rev. anal. chem. 43(4), 224-272. doi: 10.1080/10408347.2012.751787 salazar, m., j. rodriguez, g.l. nieto, and m. pignata. 2012. effects of heav y metal concentrations (cd, zn and pb) in agricultural soils near different emission sources on quality, accumulation and food safety in soybean [glycine max (l.) merrill]. j. hazard. mater. 233-234, 244-253. doi:  10.1016/j. jhazmat.2012.07.026 santoyo-martínez, m., p. mussali-galante, i. hernández-plata, l. valencia-cuevas, a. flores-morales, l. ortiz-hernández, k. flores-trujillo, f. ramos-quintana, and e. tovar-sánchez. 2020. heav y metal bioaccumulation and morphological changes in vachellia campechiana (fabaceae) revea l its potential for phytoextraction of cr, cu, and pb in mine tailings. environ. sci. pollut. res. 27, 11260-11276. doi: 10.1007/ s11356-020-07730-7 sharma, k., m. agrawal, and f. marshall. 2008. heavy metal (cu, zn, cd and pb) contamination of vegetables in urban india: a case study in varanasi. environ. pollut. 15(2), 254-263. doi: 10.1016/j.envpol.2007.10.010 sinha, s., k. pandey, a. gupta, and k. bhatt. 2005. accumulation of metals in vegetables and crops grown in the area irrigated with river water. bull. environ. contam. toxicol. 74, 210-218. doi: 10.1007/s00128-004-0570-2 sonbai, j.h.h., d. prajitno, and a. syukur. 2013. pertumbuhan dan hasil jagung pada berbagai pemberian pupuk nitrogen di lahan kering regosol (growth and yield of maize on various applications of nitrogen fertilizer in dry land regosol). (in indonesian). ilmu pertanian (agricultural science). 16(1), 77-89. surya, r.e. 2013. pengaruh pengomposan terhadap rasio c/n kotoran ayam dan kadar hara npk tersedia serta kapasitas kadar kation tanah (composting effect of chicken manure towards c/n ratio and available npk nutrient and soil cation exchange capacity). (in indonesian) unesa j. chem. 2(1), 137-144. thanh, n.h., t.t.l. ha, c.v. ha, n.d. hung, p.q. hung, k. kurosawa, and k. egashira. 2013. uptake of pb, zn and cu by roots and shoots of fast growing plants grown in contaminated soil in vietnam. j. soil sci. environ. manag. 4(6), 108-115. doi: 10.5897/jssem11.009 tong, d. and r. xu. 2012. effects of urea and (nh4)2so4 on nitrification and acidification of ultisols from southern china. j. environ. sci. 24(4), 682-689. doi: 10.1016/s1001-0742(11)60832-2 torres, b. and a.l.n. ramírez. 2014. caracterización de la zona de inf luencia del cultivo de cebolla larga y la determinación de tasas de usos de agroquímicos en el lago de tota. undergraduate thesis, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. tóth, t., m. kopernická, r. stanovič, j. musilová, d. bajčan, m. slávik, l. harangozo, and s. zupka. 2014. content of mercury and lead in leaves of spinach (spinacia oleracea, l.). j. microbiol. biotech. food. sci. 3(special issue 3), 298-299. ugáz, r., s. siura, f. delgado, a. casas, and j. toledo. 2000. hortalizas: datos básicos. url: http://www.lamolina.edu.pe/hortalizas/publicaciones/datos %20b%c3%a1sicos/1-tabla%20 de%20contenido.pdf (accessed 15 june 2015). ugulu, i., z.i. khan, s. rehman, k. ahmad, m. munir, and h. bashir. 2020. effect of wastewater irrigation on trace metal 217peñafiel-sandoval and iannacone: effect of urea on lead absorption in corn (zea mays l.), spinach (spinacia oleracea l.) and cabbage (brassica oleracea l.) accumulation in spinach (spinacia oleracea l.) and human health risk. pak. j. anal. environ. chem. 21(1), 92-101. doi: 10.21743/pjaec/2020.06.11 vysloužilová, m., p. tlustoš, j. száková, and d. pavlíková. 2003. as, cd, pb and zn uptake by different salix spp. grown at soils enriched by high loads of these elements. plant soil environ. 49(5), 191-196. doi: 10.17221/4112-pse yanqun, z., l. yuan, ch. jianjun, q. haiyan, q. li, and c. schvartz. 2005. hyperaccumulation of pb, zn and cd in herbaceous grown on lead-zinc mining area in yunnan, china. environ. int. 31(5), 755-762. doi: 10.1016/j.envint.2005.02.004 yllanes, p., a. vélez, and s. lozano. 2014. efectos fitotóxicos del plomo en maíz híbrido dekalb (zea mays l.) en suelo arenoso y limoso. the biologist 12(2), 337-348. yu-kui, r., j. shi-ling, z. fu-suo, and s. jian-bo. 2009. effects of nitrogen fertilizer input on the composition of mineral elements in corn grain. agrociencia 43(1), 21-27. zhou, j., z. zhang, y. zhang, y. wei, and z. jiang. 2018. effects of lead stress on the growth, physiology, and cellular structure of privet seedlings. plos one 13(3), e0191139. doi: 10.1371/ journal.pone.0191139 received for publication: 4 july, 2020. accepted for publication: 27 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.97071 1 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 grupo de investigaciones agrícolas (gia), facultad de ciencias agropecuarias, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja (colombia). * corresponding author: hebalagueral@unal.edu.co agronomía colombiana 39(2), 196-207, 2021 abstract resumen the objective of this review was to report on advances in environmental, cultural, and physiological aspects of f leshy fruit cracking to reduce or avoid this disorder, which affects many fruit species. cracking is a physiological disorder that limits the production and quality of f leshy fruits because it affects the exocarp and mesocarp, especially with climate change and variability. fruit cracking is generated by external factors (agronomic and environmental) and internal factors, several of which require exhaustive study. the incidence of cracking varies widely according to climatic characteristics during fruit development, different fruit species and varieties, growth sites, and crop management. this physiological disorder is aggravated by increases in rain intensity, especially after a dry season or in areas with increased temperatures. knowledge on causes of cracking has generated management strategies that involve genetic improvement, ecophysiological conditions, agronomic practices such as pruning, irrigation, and fertilization (mainly with ca, mg, b, and k), applications of plant growth regulators, and use of plastic covers, etc. for several fruit trees, these strategies are effective, but in species such as the cape gooseberry, cracking remains without a full explanation or effective management. el objetivo de esta revisión es informar sobre los avances en los aspectos ambientales, culturales y fisiológicos del rajado en los frutos carnosos más importantes para disminuir o evitar este desorden el cual afecta numerosas especies frutales. el rajado es una fisiopatía que limita la producción y la calidad de frutos carnosos porque afecta el exocarpio y el mesocarpio, especialmente en escenarios de cambio y variabilidad climática. el rajado del fruto es generado por factores externos (agronómicos y ambientales), e internos, varios de los cuales todavía son motivos de exhaustivo estudio. la incidencia del rajado varía ampliamente según las características climáticas durante el desarrollo del fruto, las diferentes especies frutales y variedades, además de los sitios de crecimiento y el manejo del cultivo. esta fisiopatía se agrava por el aumento de la intensidad en las lluvias y especialmente cuando estas ocurren después de una época seca, igualmente en zonas donde ha aumentado la temperatura. el conocimiento de las causas del rajado ha permitido generar estrategias de manejo que involucran: mejoramiento genético y de condiciones ecofisiológicas, practicas agronómicas como podas, riego y fertilización (principalmente ca, mg, b y k), aplicación de fitorreguladores y uso de cubiertas plásticas, entre otros. en varios frutales estas estrategias son efectivas, pero en especies como la uchuva aún el problema del rajado permanece sin total explicación y manejo efectivo. key words: mineral nutrition, climate, heavy rains, f leshy fruits, fruit growing, physiological disorders. palabras clave: nutrición mineral, clima, lluvias intensas, frutos carnosos, fruticultura, fisiopatías. causes of fruit cracking in the era of climate change. a review causas del rajado de frutos en la era del cambio climático. una revisión gerhard fischer1, helber enrique balaguera-lópez1*, and javier álvarez-herrera2 introduction food security is strongly inf luenced by the threat of climate change (cc), not only through global warming but also by altered rain patterns, which generate more extreme weather events (ipcc, 2019). the effects on fruit trees will probably intensify for countries in the tropics and subtropics with higher initial temperatures, which will affect more marginal or degraded lands and underdeveloped regions with a low adaptation potential (yohannes, 2016). thus, global warming will affect small farmers more, who, for the most part, depend solely on rain (sthapit et al., 2012). in addition, the andean tropics will be greatly affected by cc, not only because it would increase precipitation by 20% to 25% but also because warming would increase more at altitude than in valleys (marengo et al., 2011). zandalinas et al. (2021) highlighted that multifactorial stress, generated by cc, severely affects the growth and survival of crops, for which dubey et al. (2021) pointed out that the intensity and frequency of abiotic stress are constantly increasing. chmielewski et al. (2008) stated that adaptations of fruit plantations to cc require time and long-term research. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.97071 197fischer, balaguera-lópez, and álvarez-herrera: causes of fruit cracking in the era of climate change. a review one of the most important limitations for fruit growth is the presence of physiological disorders, especially fruit cracking (fig. 1), which limits production and quality (ramteke et al., 2017) both at harvest and post-harvest, mainly in berries and drupes. this disorder affects the appearance of fruits, increases water loss and susceptibility to infection by pathogens, and decreases storage and shelf-life, resulting in substantial commercial losses for growers (ginzberg & stern, 2016; yu et al., 2020). the peel plays a crucial role in resistance to cracking, portability, storability, and quality during storage (shelf-life quality) (wang et al., 2021). cracked fruits lose their commercial value for the fresh market and can only be sold locally or for the processing and transformation, as reported by rojas alfonso et al. (2012) for cape gooseberry producers in cienaga (boyaca, colombia), where the exporting company returns at least 20% of the fruits because of cracking. likewise, in times of heavy and prolonged rainfall, exporters can reject up to 50% of cape gooseberry fruits because of cracking (fischer, 2005). interestingly, cracked pomegranate fruits developed a higher oil content than intact fruits (zaouay et al., 2020). for the main causes of this physiological disorder, yilmaz and özgüven (2019) mentioned genetic factors, very ripe fruits, and f luctuating soil moisture, apart from nutritional deficiencies, sunburn, injuries, and pathogens on the skin of the fruits. generally, fruit cracking occurs because of a physical failure of the cuticle or skin as the result of tensions (stresses) and heavy rains (ramteke et al., 2017). because of fruit cracking, water management and nutrition in crops have become a concern for many countries (fischer & orduz-rodríguez, 2012). in nature, fruit cracking manifests at the end of fruit development, that is, just after ripening and before seed dispersal (lichter et al., 2002). it is a physiological disorder that affects the exocarp and the mesocarp (yu et al., 2020) and can be distinguished from epidermis cracking, which is more superficial, including the cuticle and epidermal tissue. deeper cracking can be characterized by an opening to the interior of the pulp, known as splitting (opara et al., 1997; fischer, 2005). in the cape gooseberry, gordillo et al. (2004) found two types of cracking: superficial (cracking) and deep (splitting) (fig. 1a). however, in most cases, cracking and splitting are used synonymously (lopezzaplana et al., 2020). in the case of cherries, microcracking results in deterioration of the barrier, involving only the cuticle, whereas macrocracking involves both the barrier and structure, figure 1. fruit cracking in different fruit species. a) cape gooseberry; b) sweet granadilla; c) feijoa; d) pear; e) banana passion fruit; f) lulo. a b c d e f 198 agron. colomb. 39(2) 2021 deteriorating the cuticle and the internal cell layers (knoche & lang, 2017). the objective of this literature review was to report on advances in environmental, cultural, and physiological aspects of fruit cracking, which are important for making management decisions, and plant breeding programs to reduce and avoid this disorder in many fruit crops, especially in the context of climate change and variability. factors causing fruit cracking figure 2 shows these factors for the cape gooseberry (physalis peruviana l.), a fruit that shows high percentages of cracking and various causes. fruit cracking is generated by external factors, including agronomic and environmental, and internal factors (yu et al., 2020). it is a physiological disorder that involves the exocarp and mesocarp of the fruit and affects its appearance, intensifies the loss of water and predisposition to infection by pathogens, and decreases the postharvest shelf-life, generating considerable losses for fruit growers (ginzberg & stern, 2016; ramteke et al., 2017). wang et al. (2021) characterized fruit cracking as a common physiological disorder, in which the surface cracks because of uncoordinated internal growth and an external environment with high climatic variability. the incidence of cracking varies widely according to the climatic characteristics during fruit development, the different fruit species and varieties, growth sites, and crop management (fischer & orduz-rodríguez, 2012). as these authors report, fruit cracking can occur occasionally in any season, garden plant, branch, or cultivar. environmental factors water cracking because of rain, especially in f leshy fruit, (fig. 1) imposes a severe problem in production and is related to huge commercial losses worldwide (grimm et al., 2019). this situation greatly affects the cultivation of fruit trees in the andes, where rainfall will increase as a result of climate change (marengo et al., 2011). high amounts of rain for several days or short heavy rains after a dry season can cause fruit cracking, such as in the cape gooseberry (fischer & melgarejo, 2020; fischer et al., 2021). there is a disproportion between the amount of water that enters a fruit in a given time and the extensibility of its epidermis (fischer & orduz-rodríguez, 2012). however, this turgor model (the critical turgor hypothesis), initially developed for grapes (vitis vinifera l.) by considine and kriedemann (1972), was questioned by winkler et al. (2016) in sweet cherries (prunus avium l.) because its results indicated that rain cracking is a localized phenomenon, a local exposure of a fruit’s skin to water that is not related to the net water balance. according to grimm et al. (2019), rain and fruit cracking have a causal relationship, and cracking is related to a change in the water relations of fruits, associated with the humidity of its surface. also, abundant rains can cause very watery fruits, as in guava (psidium guajava l.), with a reduced content of sugars, ascorbic acid, and titratable acidity, making them more susceptible to cracking (fischer & melgarejo, 2021). the water balance of fruits is associated with several factors that can generate cracks (saei et al., 2014), where the genetic factors • susceptible varieties • large fruits • epidermis extensibility plant factors • first fruits • large fruits • ripe fruits • fruits in high plant stratum environmental factors • soil moisture fluctuations • season of heavy rains • water stress at the beginning of fruit development • high relative humidity • day/night temperature fluctuations • high temperatures nutritional and hormonal factors • ca, b, and mg deficiency • excess of n and high contents of soil organic matter • ga3 deficiency figure 2. diagram of possible factors of cracking in the cape gooseberry fruit. 199fischer, balaguera-lópez, and álvarez-herrera: causes of fruit cracking in the era of climate change. a review water potential is the force that produces cracking, while the cell wall and other structures must withstand this pressure (lichter et al., 2002). thus, the biomechanical characteristics of the epidermis are crucial in maintaining internal pressure and resistance to fruit cracking (saei et al., 2014). in the case of cherries, knoche (2015) pointed out that an important cause of cracking is the rapid absorption of water by a fruit, which can be generated by direct absorption of the skin of the fruit or absorption by the vascular system of the plant. in berries, such as the tomato and cape gooseberry, the high-water content and the high concentration of solutes exert high pressure on the epidermis of fruits, which cannot resist and cracks (peet, 2009; fischer & melgarejo, 2020). this situation is accentuated if there are few fruits on the plant, such as the first fruits when the cape gooseberry production cycle begins (gordillo et al., 2004). in postharvest, this problem is also accentuated when cape gooseberry fruits are subjected to immersion treatments in water, which limits the use of technologies such as pre-cooling with water and disinfection with products in liquid form. in the case of high-water availability in the soil, cracking is very frequent in combination with two other factors, high relative humidity (rh) and low air temperature, conditions that reduce the transpiration of fruits (fischer, 2005). for the pomegranate, ikram et al. (2020) mentioned environmental factors, such as the imbalance of soil and air humidity, that contribute to intense cracking, that is, factors that have a high inf luence on fruit growth and development. relative humidity and temperature in several studies in apple, opara et al. (1997) reported greater cracking as the result of a lower formation potential or change in the composition of the cuticle, losing protective capacity, and a high rh that decreases the loss of water through the fruit. deep splitting occurred when there was noticeable and depressed transpiration for 6 hours or more (opara et al., 1997). on the other hand, fischer (2005) reported a propitious effect of fruit cracking from low night temperatures in combination with a high rh. a high rh prevents transpiration, which generates a high pressure inside the fruit, so that the epidermis can crack (fischer & orduz-rodríguez, 2012), especially during prolonged periods of a rh between 99% and 100%, alone or in combination with rain (fischer, 2005). in tropical species such as passion fruit (passif lora ligularis juss, fig. 1b), temperatures below 12-15°c are conducive not only to floral abortion and lower fertilization but also to fruit cracking (fischer & miranda, 2021). in addition, this species cracks more when sudden changes occur between day and night temperatures (miranda lasprilla, 2020). cape gooseberries are susceptible to cracking from high amounts of water (figs. 1a and 2) when the fruit grows completely inside the closed calyx, which dampens extreme temperatures by up to 5°c, especially with variations in day and night temperatures (fischer et al., 2021). in the cherry, apple, and peach, bohlmann (1962) observed a tendency to crack when the temperature of the water on the epidermis increased. reddy et al. (2017) also pointed out that physiological disorders are accentuated by global warming, such as the cracking of lychee fruits. likewise, in hotter and more humid weather that follows a cold and dry period, there is danger of cracking, especially when young fruits begin to fill (opara et al., 1997). for the pomegranate, an excessive increase in temperature, hot dry winds, a downpour after a dry season, and large differences between day-night temperatures with temperatures greater than 38ºc combined with a rh of 60%, favor fruit cracking in this species (ikram et al., 2020). light regarding light, the side of the fruit exposed to direct sun can crack more because the epidermal cells on this exposed side become comparatively thicker and inelastic and do not adapt to the rapid increase of the tissues below (opara et al., 1997). ikram et al. (2020) reported that direct sun increases the temperature and evapotranspiration of the fruit surface, which results in a high moisture loss and a greater susceptibility to cracking. opara et al. (1997) pointed out that, in some apple varieties, cracking occurs preferably on the shady side of the apples, i.e., the phenomenon is exclusively varietal. fischer (2000) observed greater crack at 2,700 m a.s.l. in the department of cundinamarca (colombia) in ‘jonagold’ apples exposed directly to the sun and affected by venturia inaequalis. ulinnuha et al. (2020) found a lower incidence of cracking in tomatoes under shade and proposed further investigation of this phenomenon with associated crops that produce shade. suzuki et al. (2007) harvested more fruits without cracking in this species when the foliage and fruits intercepted a lower amount of light than with other types of conduction (training). 200 agron. colomb. 39(2) 2021 cultural factors mineral nutrition the mineral nutrition of fruit is highly related to cracking (yu et al., 2020). ca deficiency has been reported as one of the main causes of cracking, such as in mandarin (chabbal et al., 2020), lemon (devi et al., 2018), grape (yu et al., 2020), fig (aydin & kaptan, 2015), sweet cherry (erogul, 2014), sour cherry (simon et al., 2007), apricot (nie et al., 2017), pomegranate (davarpanah et al., 2018), litchi (martínez bolaños et al., 2017), loquat (yilmaz, 2020), sweet granadilla (fischer & miranda, 2021; fig. 1b), and cape gooseberry (cooman et al., 2005; fig. 1a). as a macroelement and the most important element for fruit quality (marschner, 2012), ca is essential for multiple important functions in plant physiology, mainly because of its role in the structural integrity and stability of cell walls and the middle lamella, not only serving as a bridge between pectin molecules but also improving the integrity of cell membranes through the bonds with phospholipids. additionally, it participates in stress signaling as a secondary messenger (ranty et al., 2016; yu et al., 2020). gordillo et al. (2004) observed that a deficient dose of potassium (k), as well as a lack of boron (b) in fertilization, induced greater cracking in cape gooseberry fruits. cooman et al. (2005) also found an increase between 5.5% and 13.0% in the number of cracked fruits in this species when ca or b was lacking in fertilization (fig. 2). fischer et al. (2020) reported cracking in banana passion fruit, known in the high tropics of colombia as “the witch’s laugh” (risa de bruja in spanish) (fig. 1e) because of the visibility of all seeds, attributed to ca and/or b deficiency. marschner (2012) underlined the role of b in the structure of cell walls. on the other hand, garzón-acosta et al. (2014) recorded the highest cracking in mature and harvested cape gooseberry fruits in a greenhouse in plants that suffered from a magnesium (mg) deficiency (fig. 2), compared to plants deficient in ca (11% and 1% cracked fruits, respectively). problems with fruit cracking in feijoa (acca sellowiana; fig. 1c) have also been reported in colombia with a ca/mg ratio ≥10 in the soil, where fruits crack and develop brown pigmentation (fischer et al., 2021). marschner (2012) stated that part of mg is firmly bound to pectin in cell walls; therefore, deficiency of this element would contribute to cracking. on the contrary, high concentrations of n in the soil from chemical or organic overfertilization, especially when the content of organic matter (om) in the soil exceeded 20%, increased cracking in the cape gooseberry (fig. 2) (gordillo et al., 2004). fischer and orduz-rodríguez (2012) suggested that the increase in the epidermis is not enough to keep up with the expansion of the fruit. similarly, yilmaz (2020) found an overconcentration of n in cracked loquat fruits. phytosanitary problems superficially or deeply cracked fruits not only exhibit open lesions that facilitate a loss of moisture and wrinkling but also are susceptible to infection by pathogens (opara et al., 1997), which fischer (2005) described in cracked cape gooseberries affected by botrytis. in apples cultivated in the high tropics, the epidermis of the fruit can be burned and cracked by high insolation (sun burning), especially by high amounts of uv light, which facilitates infection by venturia inaequalis (fischer, 2000). casierra-posada (2012) pointed out that b deficiencies can weaken the epidermis of young apples and pears, facilitating infection by v. inaequalis and v. pyrina, respectively, that later show lesions similar to cracking. ikram et al. (2020) and singh et al. (2020) reported that attacks by insects, pathogens, and birds especially affect ripe, cracked fruits, which greatly reduces their commercial quality. another cause of cracking or aggravation in existing lesions may be the application of agrochemicals, especially mixtures with surfactants since they increase the penetration of water through the cuticle of the fruit (opara et al., 1997). fruit factors the relationships between fruit characteristics and susceptibility to cracking have also been evidenced (fig. 2). khadivi-khub (2015) have reported a series of correlations between cracking and different aspects of the fruit, such as size, shape, and firmness, and the epidermis (resistance, stomata, and cuticular properties), in addition to the osmotic concentration, water capacity of the pulp, and the state of development of the fruit. in the ‘terigas’ mandarin, hardiyanto and nirmala (2019) found that fruit cracking increased with decreases in the thickness of the epidermis and, surprisingly, thinning of the peel of the mandarins was not inf luenced by nutrients (k, ca, mg). in most species, the fruit suffers constant stress during development, because the volume is constantly increasing and, therefore, the surface of the fruit increases as well 201fischer, balaguera-lópez, and álvarez-herrera: causes of fruit cracking in the era of climate change. a review (knoche & lang, 2017). these authors characterized the skin of fruits as a primary structure, consisting of a polymeric cuticle whose function is similar to that of a barrier that covers the epidermis and hypodermis, cell layers that are responsible for the skin’s load-bearing functions. mishra et al. (2016) in pomegranate (punica granatum l.) and fischer (2005) in cape gooseberry reported that a prolonged drought hardens the skin (epidermis) prematurely, and the next heavy rain causes the pulp to expand. the same occurs during phases of rapid fruit growth, in which the skin cracks, especially in late harvests of mature fruits (fig. 2) (mishra et al., 2016). the parts of the fruit that are most susceptible to cracking are its weak parts, as is the case with lenticels (fischer, 2005). in the pomegranate, during water stress, the growth of the peel is limited, as in the aril; however, when the water enters the fruit again, the aril expands more than the peel, which results in fruit cracking (ikram et al., 2020). this desynchronization when the pulp turgor exceeds a critical threshold causes the fruit skin to stretch beyond its extensibility limit and crack (considine & kriedemann, 1972). in most studies, an increase in the incidence of cracking was found as fruit maturation advanced (fig. 2). jiang et al. (2019) and wang et al. (2021) stated that, when the fruit is in an advanced state of maturity and a downpour occurs, the risk of cracking is much higher. in addition, fruits in a state of overmaturity are more susceptible to cracking because of the senescence of the epidermis (fischer & orduz-rodríguez, 2012). gordillo et al. (2004) found in the cape gooseberry that this physiological disorder occurs especially in fruits with a large volume and weight and at the beginning of the harvest season (figs. 1a and 2), considering that this species has indeterminate growth (fischer et al., 2021), in which vegetative and reproductive development occur at the same time. this situation was described by torres azuero et al. (2016) as an imbalance between the sourcedemand relationship because of an excess of assimilates in the first stage of the harvest, which supposedly generates pressure from assimilates, propitiating an average of 15% of cracked fruits in the cultivation of the cape gooseberry in the cundiboyacense highlands. also, alvarez-herrera et al. (2012) found the highest cracking (81%) in large cape gooseberry fruits (fig. 2) but only 33% in small fruits in the same greenhouse study; the highest percentage of cracked fruits was observed in the upper stratum (38%) (fig. 2), as compared to only 25% in the lower stratum of the plant. in different citrus cultivars, most of the cracking occurs during cell elongation or in the period of fruit maturation. however, in some cultivars, cracking can occur throughout the development of the fruit (li & chen, 2017). in tomato studies, jiang et al. (2019) concluded that ripe fruit is more resistant to cracking as it contains more intact pectins as a result of a good degree of binding between the pectins by ca2+ and other cross-linkages. additionally, the correlation analysis by these authors verified that tomato cracking is significantly more related to the level of protopectin and cellulose than to that of ca2+. on the other hand, a transcriptome analysis of atemoya (annona cherimola × a. squamosa) by chen et al. (2019) found that the decomposition of starch into soluble sugars and the metabolism of polysaccharides of the cell wall are closely related to fruit cracking. the hydrolytic enzyme of the cell wall, polygalacturonase (pg), breaks the α-(1-4)galacturonan bond in the pectin chain, so an increase in pg activity generates fruit softening (lu & lin, 2011). on the other hand, research on the non-enzymatic protein expansin (exp), which is involved in the extension of cell walls, is essential for knowledge on causes of cracking (balbontín et al., 2013) since varieties that are more resistant to cherry and lychee splitting have a level of exp expression that was noticeably higher than in those most susceptible to this physiological disorder (balbontín et al., 2014). brüggenwirth and knoche (2017) and jiang et al. (2019) noted that factors such as disassembly, modification, and composition of the cell wall can affect the mechanical characteristics of the pericarp; therefore, they become determining elements of susceptibility to fruit cracking. varietal and genetic factors as described above, the causes of cracking can be diverse, and the reasons vary between different species (lu & lin, 2011) and, in many cases, also between varieties of the same species (opara et al., 1997). khadivi-khub (2015) pointed out that fruit cracking is a quantitative trait that is controlled by several genes. additionally, this author indicated that the cultivars most resistant to this problem and that show adequate fruit quality can be chosen for subsequent cultivation. therefore, cultivars that exert greater skin break force and elasticity are more resistant to fruit cracking (brüggenwirth & knoche, 2016). when evaluating 54 cape gooseberry materials from northeastern colombia, herrera et al. (2011) found large differences in the occurrence of cracking, which was higher 202 agron. colomb. 39(2) 2021 in feral cultivars with an average of 23.9%. however, within this group, there was an accession (06uch0001) without broken fruits, as compared to accession 06uch0073 with 50% cracked fruits. this result confirmed that cracking depends to a high degree on the genetics of the material (fischer, 2005), as in other nightshade berries, such as the tomato (peet, 2009). criollo et al. (2014) compared cracking in three genotypes of cape gooseberry and found that the highest percentages of this disorder occurred in the materials ‘silvania’ and ‘kenya’ (8.9% and 8.1%, respectively), compared to ‘regional nariño’ with only 3.1%. these results confirmed that, under the same climatic conditions, fruits of different cultivars of the same species show differences in susceptibility to cracking (khadivi-khub, 2015). on the other hand, lagos-burbano et al. (2021) characterized the fruit of 36 hybrids obtained from double haploid lines, with cracking being one of the three parameters that explained the total variability through principal component analysis. they also reported that two of the six clusters registered a high seed content, a low maturity index, and a high percentage of cracking. berries are particularly susceptible to splitting (fischer et al., 2021). however, medina et al. (2009) reported that improved material from ‘lulo de la selva’ was used to find materials more resistant to cracking in the cultivation of lulo (solanum quitoense lam.) (fig. 1f), and, after a generation of open pollination, the jalisco clone showed reduced cracking and large fruits. fischer and melgarejo (2020) pointed out that plant breeding programs should also include resistance to cracking, and not only the production of large fruits, because size is highly correlated with the number of seeds (trevisani et al., 2017; balaguera-lópez et al., 2020). this should always be considered in these programs because cracking is an attribute whose gene expression may also depend on environmental conditions. it is worth mentioning that the development of high-quality varieties resistant to cracking and the identification of genes involved in this resistance should be an important objective in plant breeding programs in fruit trees (balbontín et al., 2013). examples for cracking handling the best way to reduce fruit cracking today would be proper orchard management that tries to minimize water stress and considers nutrition and physiological factors that contribute to fruit cracking (khadivi-khub, 2015). table 1 shows examples of ca applications in cultivation, alone or in combination with b or k, which resulted in a decrease in the incidence of cracking in grapes, citrus, and table 1. examples of crop management to reduce the incidence of fruit cracking. management type species effect authors fertilization cluster immersion with 5 g l-1 cacl2 grape ‘xiangfei’ ca inhibited the production of water-soluble proteins, delaying the degradation of protopectin in the cell wall yu et al. (2020) foliar applications of 1% cacl2, boric acid or a combination mandarin ‘shogun’ significant reduction in the number of cracked fruits sdoodee and chiarawipa (2005) application of k2so4 (10%) and cacl2 (1%) lemon ‘eureka’ reduction of cracking and improvement of fruit quality devi et al. (2018) application of ca (0, 50, or 100 kg ha-1) cape gooseberry ‘colombia’ cracking of 38% in fruits without ca, decreased cracking to 27% when 100 kg ha-1 of ca was applied alvarez-herrera et al. (2012) application of b (0, 1, or 3 mg l-1), k (3, 5, or 7 meq l-1) cape gooseberry ‘colombia’ the two levels of b decreased the number of cracked fruits, as did the application of 3.5 meq l-1 of k sabino-lópez et al. (2018) irrigation irrigation levels with net coefficients of 0.7, 0.9, 1.1, and 1.3 evaporation from tank class a cape gooseberry ‘colombia’ the 1.3 and 1.1 irrigation levels produced the fruits with the lowest percentage of cracking álvarez-herrera et al. (2021) plant hormones application of 50 mg l-1 naphthaleneacetic acid (naa) lemon ‘pant lemon-1’ lower number of cracked fruits bhatt et al. (2016) double application of 40 mg l-1 naa lemon ‘eureka’ more effective treatment in minimizing cracking devi et al. (2018) application of 0, 5, 10, or 15 mg l-1 ga3 cape gooseberry ‘colombia’ plants with 10 mg l-1 of ga3 resulted in the lowest cracking percentage, and the highest was with 5 mg l-1 amézquita et al. (2008) covers plastic film cover (oroplus®), 5 m above the plants cherry ‘lapins’ the plastic cover reduced cracking from 20% to 2% in both seasons, without affecting fruit yield mika et al. (2019) 203fischer, balaguera-lópez, and álvarez-herrera: causes of fruit cracking in the era of climate change. a review cape gooseberries. cronjé et al. (2013) suggested an interaction of ca with b, forming a stabilizing complex in the middle lamella of cells. for these effects, yu et al. (2020) carried out applications of ca during the maturation phase to prevent a localized deficiency of this element since it is necessary for fruit quality. also, in the cape gooseberry, b or k alone (tab. 1) reduced the percentage of fruit cracking (sabino-lópez et al., 2018). in the pomegranate fruits highly susceptible to cracking with losses of up to 40-60% (ikram et al., 2020), 0.2% b reduced the presence of this physiological disorder (sharma & belsare, 2011). applications of naphthaleneacetic acid have shown good results for controlling cracking in lemons (tab. 1), which devi et al. (2018) attributed to the significant role of this plant hormone in increasing resistance and plasticity of the peel, which determine the intensity of cracking. furthermore, amiri et al. (2012) specified that synthetic auxins decrease cracking in citrus fruits because of the increased thickness of the rind. in the pomegranate, an application of 5 mg l-1 of forchlorfenuron (cppu), a cytokinin, significantly reduced cracking (sahu & sharma, 2019), as did applications with paclobutrazol (an anti-gibberellic compound) (khalil & aly, 2013). the results of the application of gibberellins in cultivation are not consistent (amézquita et al., 2008), possibly because this regulator can increase the size of fruits. however, amézquita et al. (2008) found that applications of 10 mg l-1 of ga3 generated the lowest percentage of cracking of cape gooseberry fruits (tab. 1; fig. 2). besides proper management with nutrition, irrigation, and growth regulators, ikram et al. (2020) reported other practices to reduce cracking for the pomegranate, such as protecting the fruits from direct solar radiation by bagging or putting a shade net, as well as the application of antitranspirants based on kaolin. additionally, in different crops, specific management methods should be sought, such as the elimination of the first f lowers at the beginning of the productive cycle in the cape gooseberry (fischer & miranda, 2012). also, in the cape gooseberry ‘silvania’, cracking was reduced by pruning (training) with an increase in primary branches, from three to four (criollo et al., 2014). by increasing the number of branches, the plants had a greater transpiratory volume, an increase in cell mass, and a better water distribution (marsal et al., 2006). criollo et al. (2014) assumed that they reduced the risk of breaking the fruit surface because of a decrease in pressure exerted on the cell walls at the pericarp level. conclusions fruit cracking is a physiological disorder that seriously affects the quality and marketability of many fruit species. because of climate change, this physiological disorder is aggravated in areas where the intensity of rains is higher, but also in regions where there is an increase in temperatures and solar radiation and in the dry seasons that will be followed by rains, which is the main cause of this disorder. in general, fruit cracking is due to the stated climatic conditions, but also due to prolonged rains in combination with a high rh that suppress the transpiration of fruits. high temperatures and/or sunburn age the epidermis of fruits, which cannot withstand the pressure when the fruit fills up with more turgor again. likewise, sudden changes between daytime and nighttime temperatures or hot seasons after cold ones promote cracking in several species. the deficiency of nutrients that are important for the stability of the cell wall, such as ca, b, and mg, is another important cause of this physiological disorder. additionally, the lack of k that regulates the water rate in plants, inf luences cracking. likewise, excess n can increase the pressure of the pulp on the epidermis of the fruit, causing it to crack. measures are proposed to control this disorder, such as the selection of more resistant varieties, adequate nutrition to strengthen the resistance of the cell wall, the avoidance of water stress in plantations, and the application of growth regulators such as naa or ga3, depending on the species. additionally, plastic covers should be placed on species, such as cherries, that easily crack as a result of water absorption on the skin of the fruit. specific tasks are important according to the species, such as eliminating the first f lowers or increasing the number of primary branches in the cape gooseberry to reduce the pressure of water and solutes on a small number of fruits when the plant is in full growth and just beginning production. finally, since many fruit species lack successful research on fruit cracking, this literature review provides initiatives to lessen this problem with proper crop management and breeding programs for the affected species and varieties that consider the aforementioned traits. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. 204 agron. colomb. 39(2) 2021 author’s contribution gf wrote the initial draft and carried out the final revision of the manuscript. heb wrote, carried out the revision of the manuscript and translated the initial draft. jah carried out the revision and complemented the manuscript. literature cited alvarez-herrera, j., balaguera-lópez, h., & fischer, g. (2012). effect of irrigation and nutrition with calcium on fruit cracking of the cape gooseberry (physalis peruviana l.) in the three strata of the plant. acta horticulturae, 928, 163–170. https://doi. org/10.17660/actahortic.2012.928.19 álvarez-herrera, j., fischer, g., & vélez, j. e. (2021). análisis de la producción de uchuva (physalis peruviana l.) durante el ciclo de cosechas en invernadero con diferentes láminas de riego. revista de la academia colombiana de ciencias exactas físicas y naturales, 45(174), 109–121. https://doi.org/10.18257/ raccefyn.1239 amézquita, n., balaguera-lópez, h. e., & álvarez-herrera, j. g. (2008). efecto de la aplicación precosecha de giberelinas y calcio en la producción, calidad y rajado del fruto de uchuva (physalis peruviana l.). revista colombiana de ciencias hortícolas, 2(2), 133–144. https://doi.org/10.17584/rcch.2008v2i2.1182 amiri, n. a., kangarshahi, a. a., & arzani, k. (2012). reducing of citrus losses by spraying of synthetic auxins. international journal of agriculture and crop sciences, 4(22), 1720–1724. aydin, m., & kaptan, m. a. (2015). effect of nutritional status on fruit cracking of fig (ficus carica l. cv. sarilop) grown in high level boron contained soils. scientific papers. series a. agronomy, 58, 20–25. balaguera-lópez, h. e., fischer, g., & magnitskiy, s. (2020). seedfruit relationships in f leshy fruits: role of hormones. a review. revista colombiana de ciencias hortícolas, 14(1), 90–103. https://doi.org/10.17584/rcch.2020v14i1.10921 balbontín, c., ayala, h., bastías, r. m., tapia, g., ellena, m., torres, c., yuri, j. a., quero-garcía, j., ríos, j. c., & silva, h. (2013). cracking in sweet cherries: a comprehensive review from a physiological, molecular, and genomic perspective. chilean journal of agricultural research, 73(1), 66–72. balbontín, c., ayala, h., rubilar, j., cote, j., & figueroa, c. r. (2014). transcriptional analysis of cell wall and cuticle related genes during fruit development of two sweet cherry cultivars with contrasting levels of cracking tolerance. chilean journal of agricultural research, 74(2), 162–169. https://doi.org/10.4067/ s0718-58392014000200006 bhatt, b. b., rawat, s. s., naithani, d. c., kumar, d., & singh, k. k. (2016). effect of foliar application of bio-regulators and nutrients on growth and yield characters of lemon (citrus limon burma.) cv. pant lemon-1 under subtropical condition of garhwal region. plant archives, 16(2), 821–825. bohlmann, t. e. (1962). why does fruit crack? farming in south africa, 38, 12–13. brüggenwirth, m., & knoche, m. (2016). mechanical properties of skins of sweet cherry fruit of differing susceptibilities to cracking. journal of the american society for horticultural science, 141(2), 162–168. https://doi.org/10.21273/jashs.141.2.162 brüggenwirth, m., & knoche, m. (2017). cell wall swelling, fracture mode, and the mechanical properties of cherry fruit skins are closely related. planta, 245, 765–777. https://doi.org/10.1007/ s00425-016-2639-7 casierra-posada, f. (2012). manzano y peral (malus domestica borkh. y pyrus communis l.). in g. fischer (ed.), manual para el cultivo de frutales en el trópico (pp. 657–681). produmedios. chabbal, m. d., yfran-elvira, m. m., giménez, l. i., martínez, g. c., llarens-beyer, l. a., & rodríguez, v. a. (2020). control del rajado de los frutos en plantas de mandarino clementino. cultivos tropicales, 41(4), article e06. chen, j., duan, y., hu, y., li, w., sun, d., hu, h., & xie, j. (2019). transcriptome analysis of atemoya pericarp elucidates the role of polysaccharide metabolism in fruit ripening and cracking after harvest. bmc plant biology, 19, article 219. https://doi. org/10.1186/s12870-019-1756-4 chmielewski, f. m., blümel, k., henniges, y., & müller, a. (2008). vulnerability of fruit growers to climate change observed impacts and assessments. italian journal of agronomy, 3(3), 605–606. considine, j. a., & kriedemann, p. e. (1972). fruit splitting in grapes: determination of the critical turgor pressure. australian journal of agricultural research, 23(1),17–24. https://doi. org/10.1071/ar9720017 cooman, a., torres, c., & fischer, g. (2005). determinación de las causas del rajado del fruto de uchuva (physalis peruviana l.) bajo cubierta: ii. efecto de la oferta de calcio, boro y cobre. agronomía colombiana, 23(1), 74–82. criollo, h., lagos, t. c., fischer, g., mora, l., & zamudio, l. (2014). comportamiento de tres genotipos de uchuva (physalis peruviana l.) bajo diferentes sistemas de poda. revista colombiana de ciencias hortícolas, 8(1), 34–43. https://doi.org/10.17584/ rcch.2014v8i1.2798 cronjé, p. j. r., stander, o. p. j., & theron, k. i. (2013). fruit splitting in citrus. horticultural reviews, 41, 177–200. davarpanah, s., tehranifar, a., abadía, j., val, j., davarynejad, g., aran, m., & khorassani, r. (2018). foliar calcium fertilization reduces fruit cracking in pomegranate (punica granatum cv. ardestani). scientia horticulturae, 230, 86–91. https://doi. org/10.1016/j.scienta.2017.11.023 devi, k., kumar, r., wali, v. k., bakshi, p., sharma, n., & arya, v. m. (2018). effect of foliar nutrition and growth regulators on nutrient status and fruit quality of eureka lemon (citrus limon). indian journal of agricultural sciences, 88(5), 704–708. dubey, s., kuruwanshi, v. b., bhagat, k. p., & ghodke, p. h. (2021). impact of excess moisture in onion genotypes (allium cepa l.) under climate change scenario. international journal of current microbiology and applied sciences, 10(03), 166–175. erogul, d. (2014). effect of preharvest calcium treatments on sweet cherry fruit quality. notulae botanicae horti agrobotanici, 42(1), 150–153. fischer, g. (2000). ecophysiological aspects of fruit growing in tropical highlands. acta horticulturae, 531, 91–98. https://doi. org/10.17660/actahortic.2000.531.13 fischer, g. (2005). el problema del rajado del fruto de uchuva y su posible control. in g. fischer, d. miranda, w. piedrahita, & j. https://doi.org/10.17660/actahortic.2012.928.19 https://doi.org/10.17660/actahortic.2012.928.19 https://doi.org/10.18257/raccefyn.1239 https://doi.org/10.18257/raccefyn.1239 https://doi.org/10.17584/rcch.2008v2i2.1182 https://doi.org/10.17584/rcch.2020v14i1.10921 https://doi.org/10.4067/s0718-58392014000200006 https://doi.org/10.4067/s0718-58392014000200006 https://doi.org/10.21273/jashs.141.2.162 https://doi.org/10.1007/s00425-016-2639-7 https://doi.org/10.1007/s00425-016-2639-7 https://doi.org/10.1186/s12870-019-1756-4 https://doi.org/10.1186/s12870-019-1756-4 https://doi.org/10.1071/ar9720017 https://doi.org/10.1071/ar9720017 https://doi.org/10.17584/rcch.2014v8i1.2798 https://doi.org/10.17584/rcch.2014v8i1.2798 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.11.023 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.11.023 https://doi.org/10.17660/actahortic.2000.531.13 https://doi.org/10.17660/actahortic.2000.531.13 205fischer, balaguera-lópez, and álvarez-herrera: causes of fruit cracking in the era of climate change. a review romero (eds.), avances en cultivo, poscosecha y exportacion de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia (pp. 55–82). unibiblos, universidad nacional de colombia. fischer, g., balaguera-lópez, h. e., & magnitskiy, s. (2021). review on the ecophysiology of important andean fruits: solanaceae. revista u.d.c.a actualidad & divulgación científica, 24(1), article e1701. http://doi.org/10.31910/rudca.v24.n1.2021.1701 fischer, g., & melgarejo, l. m. (2020). the ecophysiology of cape gooseberry (physalis peruviana l.), an andean fruit crop. a review. revista colombiana de ciencias hortícolas, 14(1), 76–89. https://doi.org/10.17584/rcch.2020v14i1.10893 fischer, g., & melgarejo, l. m. (2021). ecophysiological aspects of guava (psidium guajava l.). a review. revista colombiana de ciencias hortícolas, 15(2), article e12355. https://doi. org/10.17584/rcch.2021v15i2.12355 fischer, g., & miranda, d. (2012). uchuva (physalis peruviana l.). in g. fischer (ed.), manual para el cultivo de frutales en el trópico (pp. 851–873). produmedios. fischer, g., & miranda, d. (2021). review on the ecophysiology of important andean fruits: passif lora l. revista facultad nacional de agronomía medellín, 74(2), 9471–9481. https:// doi.org/10.15446/rfnam.v74n2.91828 fischer, g., & orduz-rodríguez, j. o. (2012). ecofisiología en frutales. in g. fischer (ed.), manual para el cultivo de frutales en el trópico (pp. 54–72). produmedios. fischer, g., quintero, o. c., tellez, c. p., & melgarejo, l. m. (2020). curuba: passif lora tripartita var. mollissima y passif lora tarminiana. in a. rodríguez carlosama, f. g. faleiro, m. parra morera, & a. m. costa (eds.), pasif loras especies cultivadas en el mundo (pp. 105–121). proimpress & cepass. garzón-acosta, c. p., villarreal-garzón, d. m., fischer, g., herrera, a. o., & sanjuanelo, d. w. (2014). la deficiencia de fósforo, calcio y magnesio afecta la calidad poscosecha del fruto de uchuva (physalis peruviana l.). acta horticulturae, 1016, 83–88. https://doi.org/10.17660/actahortic.2014.1016.9 ginzberg, i., & stern, r. a. (2016). strengthening fruit-skin resistance to growth strain by application of plant growth regulators. scientia horticulturae, 198, 150–153. https://doi. org/10.1016/j.scienta.2015.11.016 gordillo, o. p., fischer, g., & guerrero, r. (2004). efecto del riego y de la fertilización sobre la incidencia del rajado en frutos de uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de silvania (cundinamarca). agronomía colombiana, 22(1), 53–62. grimm, e., hahn, j., pf lugfelder, d., schmidt, m. j., van dusschoten, d., & knoche, m. (2019). localized bursting of mesocarp cells triggers catastrophic fruit cracking. horticulture research, 6, article 79. https://doi.org/10.1038/s41438-019-0161-3 hardiyanto, & nirmala, f. d. (2019). application of k, ca and mg on peel thickness and fruit cracking incidence of citrus. russian journal of agricultural and socioeconomic sciences, 3(87), 45–56. https://doi.org/10.18551/rjoas.2019-03.07 herrera, a. m., ortiz, j. d., fischer, g., & chacón, m. i. (2011). behavior in yield and quality of 54 cape gooseberry (physalis peruviana l.) accessions from north-eastern colombia. agronomía colombiana, 29(2), 189–196. ikram, s., shafqat, w., qureshi, m. a., din, s. u., rehman, s. u., mehmood, a., sajjad, y., & nafees, m. (2020). causes and control of fruit cracking in pomegranate: a review. journal of global innovations in agricultural and social sciences, 8(4), 183–190. https://doi.org/10.22194/jgiass/8.920 ipcc. (2019). summary for policymakers. in climate change and land: an ipcc special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas f luxes in terrestrial ecosystems. intergovernmental panel on climate change. jiang, f., lopez, a., jeon, s., freitas, s. t., yu, q., wu, z., labavitch, j. m., tian, s., powell, a. l. t., & mitcham, e. (2019). disassembly of the fruit cell wall by the ripening-associated polygalacturonase and expansin inf luences tomato cracking. horticulture research, 6, article 17. https://doi.org/10.1038/ s41438-018-0105-3 khadivi-khub, a. (2015). physiological and genetic factors inf luencing fruit cracking. acta physiologiae plantarum, 37, article 1718. https://doi.org/10.1007/s11738-014-1718-2 khalil, h. a., & aly, h. s. h. (2013). cracking and fruit quality of pomegranate (punica granatum l.) as affected by pre-harvest sprays of some growth regulators and mineral nutrients. journal of horticultural science and ornamental plants, 5(2), 71–76. knoche, m. (2015). water uptake through the surface of f leshy soft fruit: barriers, mechanism, factors, and potential role in cracking. in y. kanayama, & a. kochetov (eds.), abiotic stress biology in horticultural plants (pp. 147–166). springer. https:// doi.org/10.1007/978-4-431-55251-2_11 knoche, m., & lang, a. (2017).  ongoing growth challenges fruit skin integrity. critical reviews in plant sciences, 36(3), 190– 215. https://doi.org/10.1080/07352689.2017.1369333 lagos-burbano, t. c., mejía-españa, d. f., arango-bedoya, o., villaquirán-samboni, z. y., lagos-santander, l. k., & duarte-alvarado, d. e. (2021). fruit characterization of 36 cape gooseberry hybrids for identification of potential industrial or fresh consumption uses. revista colombiana de ciencias hortícolas, 15(2), article e12526. https://doi.org/10.17584/ rcch.2021v15i2.12526 li, j., & chen, j. (2017). citrus fruit-cracking: causes and occurrence. horticultural plant journal, 3(6), 255–260. https://doi. org/10.1016/j.hpj.2017.08.002 lichter, a., dvir, o., fallik, e., cohen, s., golan, r., shemer, z., & sagi, m. (2002). cracking of cherry tomatoes in solution. postharvest biology and technology, 26, 305–312. lopez-zaplana, a., bárzana, g., agudelo, a., & carvajal, m. (2020). foliar mineral treatments for the reduction of melon (cucumis melo l.) fruit cracking. agronomy, 10, article 1815. https://doi. org/10.3390/agronomy10111815 lu, p. l., & lin, c. h. (2011). physiology of fruit cracking in wax apple (syzygium samarangense). botanica orientalis: journal of plant science, 8, 70–76. https://doi.org/10.3126/botor.v8i0.5954 marengo, j. a., pabón, j. d., díaz, a., rosas, g., ávalos, g., montealegre, e., villacis, m., solman, s., & rojas, m. (2011). climate change: evidence and future scenarios for the andean region. in s. k. herzog, r. martinez, p. m. jørgensen, & h. tiessen (eds.), climate change and biodiversity in the tropical andes (pp. 110–127). iai, scope. http://doi.org/10.31910/rudca.v24.n1.2021.1701 https://doi.org/10.17584/rcch.2020v14i1.10893 https://doi.org/10.17584/rcch.2021v15i2.12355 https://doi.org/10.17584/rcch.2021v15i2.12355 https://doi.org/10.15446/rfnam.v74n2.91828 https://doi.org/10.15446/rfnam.v74n2.91828 https://doi.org/10.17660/actahortic.2014.1016.9 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.11.016 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.11.016 https://doi.org/10.1038/s41438-019-0161-3 https://doi.org/10.18551/rjoas.2019-03.07 https://doi.org/10.22194/jgiass/8.920 https://doi.org/10.1038/s41438-018-0105-3 https://doi.org/10.1038/s41438-018-0105-3 https://doi.org/10.1007/s11738-014-1718-2 https://doi.org/10.1007/978-4-431-55251-2_11 https://doi.org/10.1007/978-4-431-55251-2_11 https://doi.org/10.1080/07352689.2017.1369333 https://doi.org/10.17584/rcch.2021v15i2.12526 https://doi.org/10.17584/rcch.2021v15i2.12526 https://doi.org/10.1016/j.hpj.2017.08.002 https://doi.org/10.1016/j.hpj.2017.08.002 https://doi.org/10.3390/agronomy10111815 https://doi.org/10.3390/agronomy10111815 https://doi.org/10.3126/botor.v8i0.5954 206 agron. colomb. 39(2) 2021 marsal, j., lopez, g., mata, m., & girona, j. (2006). branch removal and defruiting for the amelioration of water stress effects on fruit growth during stage iii of peach fruit development. scientia horticulturae, 108(1), 55–60. https://doi.org/10.1016/j. scienta.2006.01.008 marschner, p. (ed.). (2012). marschner’s mineral nutrition of higher plants (3rd ed.). elsevier. martínez bolaños, m., martínez bolaños, l., guzmán deheza, a., gómez jaimes, r., & reyes reyes, a. l. (2017). calcio y ácido giberélico en el bretado de frutos de litchi (litchi chinensis soon.) cultivar mauritius. revista mexicana de ciencias agrícolas, 8(4), 837–848. medina, c. i., lobo, m., & martínez, e. (2009). revisión del estado del conocimiento sobre la función productiva del lulo (solanum quitoense lam.) en colombia. corpoica ciencia y tecnología agropecuaria, 10(2), 167–179. mika, a., buler, z., wójcik, k., konopacka, d. (2019). inf luence of the plastic cover on the protection of sweet cherry fruit against cracking, on the microclimate under cover and fruit quality. journal of horticultural research, 27(2), 31–38. https://doi. org/10.2478/johr-2019-0018 miranda lasprilla, d. (2020). granadilla: passif lora ligularis juss. in a. rodríguez carlosama, f. g. faleiro, m. parra morera, & a. m. costa (eds.), pasif loras especies cultivadas en el mundo (pp. 65–103). proimpress & cepass. mishra, d. s., tripathi, a., & nimbolkar, p. k. (2016). review on physiological disorders of tropical and subtropical fruits: causes and management approach. international journal of agriculture, environment and biotechnology, 9(6), 925–935. https://doi.org/10.5958/2230-732x.2016.00120.0 nie, g., kai, l. i., tian, y., dai, g., yang, x., song, y., jingjiang, l. i., zhang, x., & lyu, j. (2017). correlation of fruit cracking and mineral nutrient content in apricot. journal of agriculture, 7(5), 23–27. opara, l. u., studman, c. j., & banks, n. h. (1997). fruit skin splitting and cracking. horticultural reviews, 19, 217–262. peet, m. m. (2009). physiological disorders in tomato fruit development. acta horticulturae, 821, 151–159. https://doi. org/10.17660/actahortic.2009.821.16 ramteke, s. d., urkude, v., parhe, s. d., & bhagwat, s. r. (2017). berry cracking; its causes and remedies in grapes a review. trends in biosciences, 10(2), 549–556. ranty, b., aldon, d., cotelle, v., galaud, j. p., thuleau, p., & mazars, c. (2016). calcium sensors as key hubs in plant responses to biotic and abiotic stresses. frontiers in plant science, 7, article 327. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00327 reddy, a. g. k., kumar, j. s., maruthi, v., venkatasubbaiah, k., & rao, s. (2017). fruit production under climate changing scenario in india: a review. environment & ecology, 35(2b), 1010–1017. rojas alfonso, d., velandia torres, s. r., & castro sánchez, a. m. (2012). aprovechamiento del fruto rajado de uchuva (physalis peruviana l.) en la elaboración de mermeladas. revista de investigación, desarrollo e innovación, 3(1), 18–24. sabino-lópez, j. e., sandoval-villa, m., alcántar-gonzález, g., ortiz-solorio, c., vargas-hernández, m., & colinas-león, t. (2018). fecha de trasplante, boro, potasio y poda en la producción de frutos de physalis peruviana l. en hidroponía e invernadero. agrociencia, 52, 255–265. saei, h., sharifani, m. m., dehghani, a., seifi, e., & akbarpour, v. (2014). description of biomechanical forces and physiological parameters of fruit cracking in pomegranate. scientia horticulturae, 178, 224–230. https://doi.org/10.1016/j. scienta.2014.09.005 sahu, p., & sharma, n. (2019). fruit cracking and quality of pomegranate (punica granatum l.) cv. kandhari as inf luenced by cppu and boron. journal of pharmacognosy and phytochemistry, 8(1), 2644–2648. sdoodee, s., & chiarawipa, r. (2005). fruit splitting occurrence of shogun mandarin (citrus reticulata blanco cv. shogun) in southern thailand and alleviation by calcium and boron sprays. songklanakarin journal of science and technology, 27(4), 719–730. sharma, n., & belsare, c. (2011). effect of plant bio-regulators and nutrients on fruit cracking and quality in pomegranate (punica granatum l.) ‘g-137’ in himachal pradesh. acta horticulturae, 890, 347–352. https://doi.org/10.17660/actahortic.2011.890.48 simon, g., tóth, m., & papp, j. (2007). cracking susceptibility of sour cherry (prunus cerasus l.) in hungary and relation to calcium application. international journal of horticultural science, 13(3), 109–118. https://doi.org/10.31421/ijhs/13/3/757 singh, a., shukla, a. k., & meghwal, p. r. (2020): fruit cracking in pomegranate: extent, cause, and management a review. international journal of fruit science, 20(sup 3), s1234–s1253. https://doi.org/10.1080/15538362.2020.1784074 sthapit, b., rao, v. r., & sthapit, s. (eds.). (2012). tropical fruit tree species and climate change. bioversity international. suzuki, t., yanase, s., enya, t., shimazu, t., & tanaka, i. (2007). effects of total integrated solar radiation on radial fruit cracking in tomato cultivation under rain shelter in cool uplands. horticultural research, 6(3), 405–409. torres azuero, c., fischer, g., & miranda, d. (2016). principales fisiopatías del cultivo de uchuva (physalis peruviana l.). in d. miranda, c. carranza, & g. fischer (eds.), problemas de campo asociados al cultivo de uchuva (physalis peruviana l.) (pp. 139–146). universidad nacional de colombia. trevisani, n., melo, r. c., colli, m. p., coimbra, j. l. m., & guidolin, a. f. (2017). associations between traits in fisális: a tool for indirect selection of superior plants. revista brasileira de fruticultura, 39(4), article e-106. https://doi. org/10.1590/0100-29452017106 ulinnuha, z., chozin, m. a., & santosa, e. (2020). the growth, fruit set and fruit cracking incidents of tomato under shade. journal of tropical crop science, 7(2), 92–101. wang, y., guo, l., zhao, x., zhao, y., hao, z., luo, h., & yuan, z. (2021). advances in mechanisms and omics pertaining to fruit cracking in horticultural plants. agronomy, 11(6), article 1045. https://doi.org/10.3390/agronomy11061045 winkler, a., peschel, s., kohrs, k., & knoche, m. (2016). rain cracking in sweet cherries is not due to excess water uptake but to localized skin phenomena. journal of the american society for horticultural science, 141(6), 653–660. https://doi. org/10.21273/jashs03937-16 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2006.01.008 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2006.01.008 https://doi.org/10.2478/johr-2019-0018 https://doi.org/10.2478/johr-2019-0018 https://doi.org/10.17660/actahortic.2009.821.16 https://doi.org/10.17660/actahortic.2009.821.16 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.09.005 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.09.005 https://doi.org/10.1590/0100-29452017106 https://doi.org/10.1590/0100-29452017106 https://doi.org/10.21273/jashs03937-16 https://doi.org/10.21273/jashs03937-16 207fischer, balaguera-lópez, and álvarez-herrera: causes of fruit cracking in the era of climate change. a review yilmaz, c. (2020, december 6–9). the effect of mineral content on fruit cracking of loquat [conference presentation]. eurasia summit congress on scientific researches and recent trends. baku eurasian university, azerbaijan. yılmaz, c., & özgüven, a. i. (2019). physiology of pre-harvest f ruit crack ing in pomegra nate: minera l contents. acta hor ticulturae, 1254, 205 –211. ht tps://doi.org /10.17660/ actahortic.2019.1254.31 yohannes, h. (2016). a review on relationship between climate change and agriculture. journal of earth science and climatic change, 7(2), article 335. https://doi.org/10.4172/2157-7617.1000335 yu, j., zhu, m., bai, m., xu, y., fan, s., & yang, g. (2020). effect of calcium on relieving berry cracking in grape (vitis vinifera l.) ‘xiangfei’. peerj, 8, article e9896. https://doi.org/10.7717/ peerj.9896 zandalinas, s. i., fritschi, f. b., & mittler, r. (2021). global warming, climate change, and environmental pollution: recipe for a multifactorial stress combination disaster. trends in plant science, 26(6), 588–599. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.02.011 zaouay, f., marwa brahem, m., boussaa, f., haddada, f. m., tounsi, m. s., & mars, m. (2020). effects of fruit cracking and maturity stage on quality attributes and fatty acid composition of pomegranate seed oils. international journal of fruit science, 20(sup3), s1959–s1968. https://doi.org/10.1080/15538362.20 20.1839625 https://doi.org/10.17660/actahortic.2019.1254.31 https://doi.org/10.17660/actahortic.2019.1254.31 https://doi.org/10.4172/2157-7617.1000335 https://doi.org/10.7717/peerj.9896 https://doi.org/10.7717/peerj.9896 https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.02.011 https://doi.org/10.1080/15538362.2020.1839625 https://doi.org/10.1080/15538362.2020.1839625 typification of the production system of snuff (nicotiana tabacum) in the guanenta province, santander department, colombia received for publication: 04 october, 2016. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.63972 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 department of rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). yvarandac@unal.edu.co 3 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 35(2), 247-255, 2017 typification of the production system of snuff (nicotiana tabacum) in the guanenta province, santander department, colombia tipificación de un sistema de producción de tabaco (nicotiana tabacum) en la provincia de guanentá, departamento de santander, colombia jennifer jiménez c.1, yesid aranda c.2, and enrique darghan3 abstract resumen in the province of guanenta (santander), lack of technical assistance received by producers is one of the main obstacles to the production of snuff. the objective of this research was to characterize the snuff production systems in the province, considering technical, socioeconomic and environmental variables. the sample was determined from census by producers supplied by coltabaco, using stratified random sampling; the data were processed by multiple correspondence analysis. the results are shown as discriminant variables: type of snuff, the percentage of sharecropping, type of leaf curing, implementation of irrigation system, development of alternative crops, crops rotation and membership of producers to associations. four types of production systems were found: i) conventional snuff type burley, ii) technified snuff type burley, iii) conventional alternative snuff type burley, iv) conventional snuff type black. finally and aiming improve the production of snuff, this study propose improvement actions for technical assistance programs received by producers, alternatives for access improvement and availability of water. en la provincia guanentá (santander), la asistencia técnica productiva es uno de los principales obstáculos para la producción de tabaco. el objetivo de esta investigación fue caracterizar los sistemas de producción de tabaco en la provincia, se indagó acerca de variables técnicas, socioeconómicas y ambientales. la muestra se determinó a partir del censo de los productores suministrados por coltabaco, por medio de muestreo aleatorio estratificado; los datos se procesaron mediante análisis de correspondencias múltiples. los resultados muestran como variables discriminantes: tipo de tabaco, el porcentaje de aparcería, tipo de curación, implementación de sistema de riego, desarrollo de cultivos alternativos y la rotación, y la pertenencia de productores a asociaciones gremiales. se encontraron cuatro tipos de sistemas de producción: i) convencional tipo de tabaco burley, ii) tecnificado tipo de tabaco burley, iii) alternativa convencional tipo de tabaco burley, iv) convencional tipo de tabaco negro. para mejorar la producción de tabaco se proponen acciones de mejora a los programas de asistencia técnica que reciben los productores, y mejorar el acceso y la disponibilidad de agua. key words: technification, sharecropping, contract agriculture, multivariate analysis. palabras clave: tecnificación, aparcería, agricultura por contrato, análisis multivariado. usa (3%) (faostat, 2016). the european union stands as the largest importer of crude snuff, followed by russia, the united states and japan (traub, 2009). according to official statistics, for 2014 in colombia the blond snuff harvested area reached 6.336 ha with a production of 11.757 t, registering an increase of 56% and 50.2% in planted area and crop production respectively, compared to 2013 in which were harvested 4,061 ha with a production of 7,825 t (agronet, 2016). despite the increase, area and production of snuff in colombia does not reach the levels presented for this product in 2005 when 10,892 ha produced 20,925 t of tobacco. introduction the production of snuff (nicotiana tabacum) stands out worldwide, because the profitability of snuff production turns out to be high, compared to other agricultural products (peña and rivera, 2011). commercially, prices are stable to the producer, and depend mainly on the quality of snuff produced, the tobacco types are virginia, black, burley and oriental, the last two are the most marketed as this types are employed for cigarettes production (castellanos and montanez, 2006;castellanos et al., 2009). by 2013 the country with the highest production of snuff was china (29%), followed by india (9%), brazil (8%) and http://http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.63972 mailto:yvarandac%40unal.edu.co?subject= 248 agron. colomb. 35(2) 2017 between the 2005 2015 period the decline in harvested area is explained by the problems of performance and quality of the regions where domestic production tobacco is located, nowadays farmers are replacing snuff production areas by other crops. the tobacco production in the country is concentrated in the departments of santander, norte de santander, huila, guajira, boyacá, cauca, valle, tolima, cesar and quindio (castellanos et al., 2009). in recent years the snuff production in colombia has reached 1.3% in the agricultural gdp and 0.53% of manufacturing gdp. in the first quarter of 2016 the performance of the national agricultural industry shows an increase of 0.7% over the same period of 2015, particularly unprocessed snuff increased its production by 40.7% (dane, 2016). the national tobacco industry has been highlighted in the national economy by creating jobs (cncpt, 2010), it is estimated that the sector generated 17,000 jobs in the production phase and 8,000 jobs in the industrial phase; it is also an important source for income generation for the departments through taxes and foreign exchange, generated by exports of raw and processed snuff products (agrocadenas, 2005). regarding the sector competitiveness, the trade balance for 2014 reports that imports of snuff and its derivative products amounted usd $66’340 million, while exports reached usd $54’155 million, showing a negative balance of 19%; usual trend since 2012 (siex, 2016). this ref lects a loss of competitiveness of the tobacco industry regarding its performance in the past decade, since the 2002-2009 period showed a positive balance for the country. santander department is located in the andean region of colombia, locally the snuff production is considered one of the most important economic lines in agriculture (mojica and paredes, 2005); its production is concentrated in 35 municipalities. by 2014 about 5,400 ha were cultivated, representing 56% of the national area, reaching a production amount of about 7,555 t of snuff leaf (fig. 1), with average yields of 1.68 t ha-1 (madr, 2015) and an average acreage per farmer of 1.7 ha. in santander farmers cultivate two types of snuff mainly: blond type tobacco and black type, performing 56.7 and 43.2%, respectively. farmers produce mainly burley snuff in the first half of the year, because the high environmental availability of water and higher purchase prices versus the black type snuff, but black typo snuff is considered complementary, because the tobacco production is a tradition in some municipalities of the department. among the benefits some of the major difficulties facing the production of snuff in the department are the training for technical improvement of the system and high production costs (gobernación de santander, 2010). in the province of guanenta (municipalities of san gil, aratoca, barichara, jordan, curiti and villanueva), the production of snuff is mainly related to rural economy systems with an average of 2.5 ha per production unit (castellanos et al., 2009), production is related to smallholdings, intensive family labor and sharecropping arrangements, where the owner offers the land and, as return, receives a percentage of gross production (quintero, 2001). in the province the major constraints facing the producer of snuff are related, among others, to the low adoption of technologies by some farmers, land not suitable for cultivation, limited access to irrigation water, low use of inputs. this condition itself generate low yields and low product quality (mojica and paredes, 2005). the production of snuff is performed by contracted farming systems, with the presence of two companies i) coltabaco and ii) british american tobacco; h ar ve st ed a re a (1 ,0 00 h a) p ro du ct io n (1 ,0 00 t) 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 45 40 35 30 25 50 20 13 20 12 20 11 20 10 20 09 20 08 20 07 20 06 20 05 20 04 20 03 20 02 20 01 20 00 20 14 19 99 19 98 19 97 19 96 19 95 19 94 production of santander national production national harvested area santander harvested area figure 1. harvested area and tobacco production, national and participation of the department of santander. source: the authors, based on agronet (2016). 249jiménez c., aranda c., darghan: typification of the production system of snuff (nicotiana tabacum) in the guanenta province, santander, colombia who established agreements of purchase depending specific qualities and quantities, with agreed prices; in turn, these companies provide services back to the farmer as the provision of agricultural inputs and technical assistance (eaton and shepherd, 2002). the objective of this research was to typify the snuff production system in the province guanenta, santander, to generate information and propose actions aimed to improving the competitiveness of this production system located in the national territory. materials and methods the guanenta province is located south east of the department of santander (fig. 1) in the eastern cordillera of andeans (colombia). total length is approximately 3,800 km2 and its formed by 18 municipalities, among which villanueva, san gil, curiti, barichara, aratoca and jordan are municipalities with more snuff cultivated area. according to producer’s census by coltabaco, in the province are 985 farmers that signed purchase agreement of snuff blond production and / or snuff black with this company in 2015. the census was made following an stratified proportional random sampling (schaeffer et al., 2006), taking as strata the municipalities where the company had purchase agreements, the sample size was determined by formulates n = (np(1-p)) / ([(n-1) (ε / z )2] + p(1-p)), where n is the number of producers who signed purchase agreement with the company in 2015 (985 producers); z (score of the normal distribution) is the level of confidence (95%); ε is the sampling error (4.7%); p is the proportion of producers located in the province and with signed purchase agreements with the company (0.9) and q=1-p. the sample size estimated was 92 producers (n). the methodology to estimate the proportional weight of each stratum (municipality) ni was obtained with wi = ni / n, where wi corresponds to the weight of stratum i; ni correspond to the number of snuff producers located in stratum i (municipality) and n is the number of producers who signed purchase agreement in each municipality 2015. the numbers of surveys to implement each layer are in table 1. it was built an analytical model with 98 variables related to four criteria (general, technical, socioeconomic and environmental), a questionnaire was developed, it validated with 12 producers. later, between february and april 2016 the questionnaire survey to the producers according stratified sampling was applied. the variables were predominantly quantitative and continuous; some of them are discrete, it was necessary to reclassify using the optimal method of the accumulated frequency root (schaeffer et al., 2006). 24 variables were constants and 14 variables complementary. multiple correspondence analysis (mca) was applied incorporating only the discriminant variables for the population (60 variables), distributed as follows: i) general: related to the site where production takes place, possession of it and information of respondents (3 variables); ii) technical: related to the production process of snuff, other crops and livestock production (39 variables); iii) socioeconomic: related to the financing of production, the products destination, the amount and type of labor required for production, quality of life, and the farmer household (15 variables); and iv) environmental: related to climatic factors affecting production, the use of environmental resources, availability and access to water and climate change (3 variables). multiple correspondence analysis (mca) was used as technique to detect the common information between variables by new variables, which are called factors (jolliffe, 1986). a matrix of individuals containing qualitative or nominal variables was achieved to categorize the population, synthesizing information and obtaining individuals similar in function on the association between categories of respondent’s variables. the variables formed a burt matrix containing all possible crosses between the surveyed variables (greenacre, 2007), and through chisquare statistical was established interdependence by the cumulative frequency, which explains the percentage of variability in dimensions. the multivariate analysis technique allowed establish, in first place, the relationship between the variables of each criterion with an individual way (general, technical, socioeconomic and environmental); and secondly, the relationship between all the criteria and variables according to the proposed analytical model, determining the variables used to establish the production systems of snuff in the territory. table 1. sample size with proportional affixing. stratum municipality 1 san gil 85 0.09 8 2 jordan 22 0.02 2 3 villanueva 372 0.38 35 4 curiti 272 0.27 26 5 barichara 234 0.24 22 total 985 1 92 250 agron. colomb. 35(2) 2017 data processing was performed using free software (r studio), obtaining plots in two dimensions that explain the greater variability of the components, which were used for the discussion of results. results and discussion general characteristics of the tobacco production system in the province of guanenta variables that became constant (with variance equal to zero) when collecting data were: crop association, implementation of seedbed, weed control, leaves classification, record of activities, technical assistance, production financing, washing water, kitchen area, working baths, and electric power. the production system in the territory is characterized by: i) technical component: tobacco producers do not practice associate farming models in the tobacco crop, they rely on technical qualified assistance, use seedbed in trays, manage weeds control, classify leaves during packing and do not make any record of activities or costs of production. ii) socio-economic component: contracts of purchase and sale are the financing source of tobacco production, the producer establishes the number of plants or the area to sowing, the expected production, the financial credit, the supervision of the crop and technical consulting and prices of the leaf are related to the tobacco classification of every company in the zone. there are two leading industries in the country, coltabaco and british american tobacco, which produce primary tobacco, establishing contract farming agreements with producers and developing the activity of agribusiness of cigarettes (castellanos, 2009). the product is mainly for sale, family members work in the farm, and eventually wages are paid. all properties surveyed have kitchen area, functional bathrooms and electric power. analysis by criteria general criterion according to general information variables, the variability of this component is explained by four dimensions with 65.9% (fig. 2); in order of contribution: municipalities (24.4%) standing out villanueva and jordán; land tenure (15.4%) for the development of productive activity, where both owners and sharecroppers are those who develop tobacco production (agrocadenas, 2005). the third dimension is explained again by the variable municipality, in particular san gil which contributes with 21.6%. it is inferred that in villanueva municipality there is a major trend to find lands with areas upper to 5 ha with predominance of proprietary farmers of the land. in contrast with the municipalities of san gil and curití where predominate systems under sharecropping in lands with areas of less than 5 ha, where land owners prefer to distribute small areas to diverse sharecroppers in order to minimize the risk and to improve the conditions related to the development and benefit every sharecropper can add to the crop, improving its profitability. technical criterion the technical component explains 64.2% of variability across 9 dimensions (fig. 3). in the first dimension stands out for its importance, rotating crops (4.8%) and planting (3.3%); in the territory prevail small farm areas in order to take advantage of the productive land and consequently developing small areas of tobacco production. nowadays, it is observed the phenomenon of parcels of farms mainly in the municipality of barichara, generating the arrival of new owners, who acquire the land of build condominiums or rest homes. the second dimension explains the 9.4% of the variability and highlights the implementation of irrigation systems (5.2%), characteristic of technical productive systems that improve performance. the third dimension is explained by the type of curing (7%) due to the fact that some farmers have initiated the implementation of the curing system (hanging all the tobacco plant in a driing facility known as “caney”) that is more efficient in terms of the labor requirement, reducing it up to 30%, which improves the quality of the product. currently, it is necessary to train the producers about benefits generated by this practice, since they perform their work inadequately lowering their massive implementation. figure 2. correspondence map for the general criterion. la nd te nu re municipality -1.0 0.5 0 -0.5 1.0 -0.5 0 0.5 1.0 251jiménez c., aranda c., darghan: typification of the production system of snuff (nicotiana tabacum) in the guanenta province, santander, colombia the territory is characterized by low-tech production systems; however, in the third quadrant are located productive systems that have implemented technical improvements for agricultural production. social and economic criterion according to the analysis of socio-economic data; 60.2% of the variability is explained by four dimensions. in the first dimension, 18.7% of the variability correspond to the wage earner (13.9%). in the territory, it is not common to find this situation, due to the fact that production is related to family farming systems; in there, activities out of the farm are scarce, because labor force is used almost exclusively for own production. the second dimension is explained by acordds with loans entities (5.3%) because of the high presence of credit and financial cooperatives offering these services, it is important to add, the department of santander is renown for having an honest economic and social management (davila, 2004). the third dimension is explained by the size of the family nucleus (9.2%), which is fundamental for family farming systems where the development of agricultural activity derives from family members work force whose assume all farming tasks. in the correspondence chart (fig. 4), the sample tends to be very homogeneous, in terms of the mentioned criteria; however, there is a close relationship between the people who exercise an activity as employees and sharecroppers who pay the sixth part to the owner of the land. however, the growth of san gil in last years has created a greater demand of labor in the urban zone, which can be generating the connection to non-agricultural activities. environmental criterion according to the environmental criteria, 68.9% of the variability is explained by three dimensions; the first dimension (fig. 5) explains 38.1% of the variance and incorporates the difficulty for water use. the category does not present difficulty for water using (45.3%) and the variable environmental phenomenon in the category does not present environmental phenomena with the capacity to affect production (40.4%). those are atypical data, due to the drought phenomenon faced in the second half of 2015. the second dimension accounts for 17.8% of the variability and highlights the variables of environmental phenomenon hail (35.1%) and water source in its broken category (27.4%). it is important to rescue the environmental phenomenon of hail, which affects the municipalities of san gil and curití, and generates production loss and affects the quality of the leaves (mojica and paredes, 2005), becoming a social problem, currently harvest insurance ensures performance yet not quality of product, which is punished in the purchase price to the producer. the third dimension explains 13% of the variability with the variable difficulty for water use and its relation to drought. in the environmental component, the climatic seasonality of the province stands out, with little rainfall during the year; there are prolonged water deficits, mainly in the phase ir ri ga tio n sy st em s rotating crops and planting -0.8 0.4 0 -0.4 0.8 -0.4-0.8 0 0.4 0.8 lo an s wage earner activities -0.8 -1.2 -1.6 0.4 0 -0.4 0.8 -0.4-0.8-1.2-1.6 0 0.4 0.8 figure 4. correspondence map for the socio-economic criterion. figure 3. correspondence map for the technical criterion. w at er s ou rc e environmental phenomenon 0.1 -0.6 -1.3 0.8 1.5 -0.5 0 0.5 1.0 figure 5. correspondence map for the environmental criterion. 252 agron. colomb. 35(2) 2017 of rapid growth of the vegetative period, which significantly affect production and quality (ledesma, 2012). typification of tobacco production systems in the province of guanenta from the main component analysis incorporating all variables of the model, nine dimensions are identified that explain 60.6% of the variability (tab. 2). the first three dimensions explain 31.57% of the variance. the first dimension (12.8%) explains for the category of activity as employee (2.6%), followed by the sharecropping in which the owner obtains the sixth part of the production (2.6%), and in the third order the production of black tobacco (2.3%). the second dimension with 10.6%, group together the type of irrigation by drip (3%), additional crop-tomato (2.8%); the declaration of farmeŕ s membership into the national federation of producers of tobacco (fedetabaco) (2.3%), and the structure of storage (2.2%). in the third dimension (8.2%) emphasize the type of curinghatchet (8.6%) and no external sales (2.2%). the first dimension is formed by socio-economic criteria emphasizing the payment of the sixth part to the owner and executing activities as employee. also the variable type of tobacco in its black category becomes relevant due to the change of production towards blond tobacco (burley) as consequence of a greater demand of blond cigarettes at tobacco companies (mojica and paredes, 2005). however, black tobacco production in the province is located in areas with higher temperatures, mainly in the low-lying areas of the municipalities of barichara and jordán, while in other municipalities of the province it is produced as complementary product to burley type tobacco as a rotation crop during the second semester (mojica and paredes, 2005). the second dimension is formed by the technical variables, where the use of technology on crops becomes relevant. the productive system has a drip irrigation system, storage structures and area is used for other crops; showing a greater degree of use of technology that allows the farmer to improve performance. at the socio-economic level the recognition of being part of associations or guilds, allows to identify farmers who are more immersed in the dynamics of the sector and committed to improve production, they belong to producers associations which are affiliated to fedetabaco (castellanos, 2009). in the third dimension are relevant technical criteria, especially the variables of curing-hatchet and additional sales of tobacco, which are dependent on each other. performing the cutting of the whole plant requires eliminating f lower buds and applying inhibitors, and it is necessary to adapt or construct structures different from the traditional ones for the drying of tobacco leaves. nowadays, this practice has a little use in the territory, mainly because of the practice of the producers to carry out traditional curing (leaf-to-leaf healing). they believe that high-quality butchering curing tobaccos is less heavy thus the production is lower, and also by the large percentage of sharecropping producers that are limited to construct this type of structures for profit. types of productive systems according to the correspondence map (fig. 6), four types of productive systems of tobacco in the province of guanenta are identified. type 1. conventional production system burley type tobacco this type of production is used by about 67% of the province producers . these are conventional production systems that technically are producers of burley-type tobacco, whose main rotation crop is bush bean. they make additional sales of tobacco leaf to external buyers, so the predominant type of curing is leaf-to-leaf type. thirty seven percent table 2. variability explained by dimensions for each evaluated criterion. dimension value singular inertia chi-square percentage accumulated percentage histogram 1 0.1422 0.0202 6467.6744 12.7989 12.7989 **** 2 0.1293 0.0167 5343.0991 10.5735 23.3724 **** 3 0.1139 0.0130 4144.3055 8.2012 31.5736 *** 4 0.0992 0.0099 3148.9104 6.2314 37.8050 ** 5 0.0948 0.0090 2873.0020 5.6854 43.4904 ** 6 0.0895 0.0080 2558.6953 5.0634 48.5539 ** 7 0.0843 0.0071 2271.3055 4.4947 53.0486 ** 8 0.0781 0.0061 1949.2689 3.8574 56.9060 ** 9 0.0763 0.0058 1860.5165 3.6818 60.5878 ** 10 0.0736 0.0054 1731.4459 3.4264 64.0141 ** 253jiménez c., aranda c., darghan: typification of the production system of snuff (nicotiana tabacum) in the guanenta province, santander, colombia (37%) of the producers are livestock owners (mainly cattle), nevertheless, tobacco continues being the main production activity. at the socio-economical level, these are productive systems that in the case of being sharecroppers, the percentage share is 20% of payment to the owner; they do not recognize the membership to fedetabaco, and are mainly engaged in the development of a productive system in their properties; for this reason those are considered typical family farming systems (forero et al., 2013). at the environmental level, the main phenomenon that affects production is drought, so that despite having reservoirs for water in summer seasons there is no availability to be used in production. type 2. technified production system burley type tobacco this type of production system is formed by technical production systems, used by about 16% of producers in the province. at technical level, implement irrigation systems, mainly by dripping; have warehouses for storage of agricultural supplies; and additional to the production of tobacco they farm other crops as: tomato and coffee. in these farms, crops are rotated mainly with beans and corn. land -owning farmers have longor perennial cycle crops; however, tobacco cultivation is important for the productive system. at the socioeconomic level, there are no significant differences with other producers in the province, besides they recognize their affiliation to fedetabaco, as a sample of the embeddedness or agreements (sonnino, 2007; renting et al., 2008), that in particular, producers in this group have with the tobacco industry in the province. type 3. conventional production system black type tobacco they are conventional production systems, which are used by about 10% of the producers of the province. these are characterized by the production of black tobacco, located in the municipality of jordán and the lower area table 3. variables contribution to dimensions. variable contribution to dimensions 1 2 3 activity as employee (ac _ as) 0.026 0.013 0.022 shareholding percentagesixth part (ap) 0.026 0.006 0.003 type of tobacco black (t _ t) 0.023 0.001 0.003 type of irrigation-drip (t _ r) 0.004 0.03 0 alternate crop tomato(o _ c) 0 0.028 0 storage structure (alm) 0.016 0.022 0 farmer membership (as _ ag) 0.023 0.023 0.001 healing and hatchet type (t _ c) 0.004 0.007 0.086 no external sales (br) 0 0.004 0.022 te ch ni ca l c om po ne nt ( te ch ni fic at io n) socio-economic component -0.2 -0.6 -1.0 0.6 0.2 1.0 -0.3-0.6 0 1.20.90.60.3 1.5 type 1 type 3 type 2 type 4 figure 6. map of multiple correspondences, types of tobacco production systems in the guanenta-santander province. of barichara where high temperatures and lower rainfall are predominant. for the development of this system it is necessary to carry out a greater number of collections and consequently it is necessary to link more labor throughout the productive cycle. sowings are made in the second half of the year. at the socio-economic level are farmers with large families (on average 8 members per family) linked to the production in the farms. type 4. conventional production system burley type tobacco, alternate it is formed by conventional tobacco production systems in which about 5.6% of the province’s producers participate; are basically differentiated by the socio-economical component, with farmers located in the municipality of san gil, mainly sharecroppers, whose percentage is lower than that of other farmers (payment of the sixth part). producers combine agricultural production on their farms with activity as wage earners on other farms; unlike other production systems in this municipality, it is declared that production is affected by climate change, specifically by the phenomenon of hail. conclusions the tobacco production system in guanenta province has a basic technical level. it has qualified technical assistance for the cultivation of tobacco, does not carry out association of cultivation of tobacco with another crop, makes classification of the leaf in the packing phase and do not record activities or production costs. at the socioeconomical level, its main source of financing for tobacco production is tobacco purchase and sale contracts with tobacco companies present in the area, the main purpose of most of the production is aimed at sale, labor is mainly family, occasionally making external contracts hiring for 254 agron. colomb. 35(2) 2017 labors, and have kitchen area, working bathrooms, electric power and water for washing. the main relevant variables to characterize the tobacco production system are: tobacco t y pe, percentage of sharecropping, activity as wage earner, type of curing, alternative crops, rotation and association of the farmer with guilds. the methodology used, allowed us to establish four types of production systems: i) conventional production system burley type tobacco, ii) technified production system burley type tobacco, iii) conventional production system black type tobacco, iv) conventional production system burley type tobacco, alternate. currently an issue is the pressure exerted by transformation of the rural envirnment given the proximities with urban area, related by the multifunctionality of agricultural activities, which generate the displacement of agricultural activity and the decrease of labor for the agricultural sector due to the requirement of labor in other economic sectors of the region. the lack of support from the governmental and municipal entities is recognized as an important problem at social level in the region, in essence, the process of coaching and technical assistance to the different crops in the province are developed by private companies. an outreach process is required with a greater participation of public entities in order to support the efforts of private companies and thus seek to solve production problems in the province of guanenta. also, it is necessary the commitment of these entities to establish technical committees that tackle the real needs of the rural population. outreach processes in the guanenta province should be focused on improving tobacco production conditions in the area, based on programs designed to improve access to water and implement efficient production techniques, improving not only performance but also the quality of tobacco. future research that could be developed to contribute to the improvement of the competitiveness of the system of snuff in guanenta province corresponds to characterize with greater level of detail the groups included in this research, specially the analysis of production systems with being sharecroppers in the territory, to evaluate the effects by the change of land uses, multifunctionality of agricultural activities and the different logics of production and the profits for the different agents involved in the production system of snuff literature cited agrocadenas. 2005. la cadena del tabaco en colombia. iica, bogota, colombia. barrientos, j.c., g. plaza, and j. rojas. 2012. comparative analysis of flue-cured tobacco production costs in santander and huila (colombia). agron. colomb. 30(2), 289-296. castellanos, o., l. torres and d. rodríguez. 2009. desarrollo tecnológico e innovación de la cadena productiva del tabaco. universidad nacional de colombia, bogota, colombia. cncpt consejo nacional de la cadena productiva del tabaco. 2010. acuerdo de competitividad cadena productiva del tabaco. consejo nacional de la cadena productiva del tabaco. retrieved from: http://sioc.minagricultura.gov.co/templates/ sioc_cadenas/docs/1109.pdf; consulted: october, 2016. dávila, r. 2004. innovación y éxito en la gerencia cooperativa, casos exitosos de cooperativas rurales de ahorro y crédito. pontificia universidad javeriana, bogota, colombia. dane departamento administrativo nacional de estadística. 2016. boletín técnico: cuentas trimestrales – colombia producto interno bruto (pib) primer trimestre de 2016. retrieved from: https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/boletines/ pib/bol_pib_itrim16_oferta_demanda.pdf; consulted: october, 2016. eaton, c. and a. shepherd. 2002. agricultura por contrato alianzas para el crecimiento. fao. retrieved from: http://www.fao.org/ docrep/004/y0937s/y0937s00.htm#toc; consulted: october, 2016. fao. 2016. estadística de producción de tabaco faostat. retrieved from: http://faostat3.fao.org/download/q/*/e; consulted: october, 2016. forero, j., l.j. garay, f. barberi, c. ramírez, d.m. suárez, and r. gómez. 2013. la eficiencia económica de los grandes, medianos, y pequeños productores agrícolas colombianos. pp. 69-111. in: garay, l.j. (ed.). ref lexiones sobre la ruralidad y el territorio en colombia. problemáticas y retos actuales. oxfam, bogota, colombia. gobernación de santander. 2010. plan prospectivo provincia de guanenta. gobernación de santander and fundacion universitaria de san gil unisangil, san gil, colombia. greenacre, m. 2007. correspondence analysis in practice.chapman and hall and crc press, boca raton, fl, usa. doi: 10.1201/9781420011234 grupo de investigación y desarrollo biogestión. 2006. estudio prospectivo en la cadena productiva del tabaco colombiana. universidad nacional de colombia, bogota, colombia. jolliffe, it. 1986. principal component analysis. springer series in statistics, springer-verlag, new york, usa. madr ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2015. bullets cadena del tabacomarzo-2015. ministerio de agricultura y desarrollo rural. retrieved from: http://sioc.minagricultura. gov.co/index.php/opc-documentoscadena?ide=19; consulted: january, 2016. ministerio de hacienda y crédito público. 2015b. resultados pib cuarto trimestre 2014. ministerio de hacienda y crédito http://sioc.minagricultura.gov.co/templates/sioc_cadenas/docs/1109.pdf http://sioc.minagricultura.gov.co/templates/sioc_cadenas/docs/1109.pdf https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/boletines/pib/bol_pib_itrim16_oferta_demanda.pdf https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/boletines/pib/bol_pib_itrim16_oferta_demanda.pdf %20http://www.fao.org/docrep/004/y0937s/y0937s00.htm%23toc %20http://www.fao.org/docrep/004/y0937s/y0937s00.htm%23toc http://faostat3.fao.org/download/q/%2a/e https://doi.org/10.1201/9781420011234 http://sioc.minagricultura.gov.co/index.php/opc-documentoscadena%3fide%3d19 http://sioc.minagricultura.gov.co/index.php/opc-documentoscadena%3fide%3d19 255jiménez c., aranda c., darghan: typification of the production system of snuff (nicotiana tabacum) in the guanenta province, santander, colombia público. retrieved f rom: ht tp://w w w.minhacienda.gov. co/porta l/page/porta l/homeminhacienda/sa ladeprensa/ presentaciones/2015/2015-03-17-pib-iv-2014-oferta-3.1.pdf; consulted: january, 2016. mojica, a. and j. paredes. 2005. características del cultivo de tabaco en santander. centro regional de estudios económicos de bucaramanga. retrieved from: http://www.banrep.gov.co/ docu mentos/publicaciones/reg iona l/eser / buca ra ma nga/2005_diciembre.pdf; consulted: january, 2016. peña, l. and h. rivera. 2011. análisis estratégico del sector tabacalero en colombia 2005-2010. universidad del rosario, bogota, colombia. quintero l. 2004. costos de producción de tabaco en colombia. documento de trabajo no 43. observatorio de agrocadenas iica, ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota, colombia. renting, h., h. oostindie, c. laurent, g. brunori, d. barjolle, a. jervell, and m. heinonen. 2008. multifunctionality of agricultural activities, changing rural identities and new institutional arrangements. int. j. agr. res. governance ecol. 7(4-5), 361385. doi: 10.1504/ijarge.2008.020083 scheaffer, r.l., w. mendenhall, and l. ott. 2006. elementos de muestreo. paraninfo, madrid, spain. sistema estadístico de comercio exterior (siex). 2016. estadísticas de comercio exterior, dian. retrieved from: http://websiex. dian.gov.co/; consulted: january, 2016. sonnino, r. 2007. embeddedness in action: saffron and the making of the local in southern tuscany. agric. hum. values 24(1), 61-74. doi: 10.1007/s10460-006-9036-y traub, a. 2009. el tabaco en un mundo de contradicciones. oficina de estudios y politicas agrarias (odepa), ministerio de agricultura, gobierno de chile. santiago de chile, chile. http://www.minhacienda.gov.co/portal/page/portal/homeminhacienda/saladeprensa/presentaciones/2015/2015-03-17-pib-iv-2014-oferta-3.1.pdf http://www.minhacienda.gov.co/portal/page/portal/homeminhacienda/saladeprensa/presentaciones/2015/2015-03-17-pib-iv-2014-oferta-3.1.pdf http://www.minhacienda.gov.co/portal/page/portal/homeminhacienda/saladeprensa/presentaciones/2015/2015-03-17-pib-iv-2014-oferta-3.1.pdf http://www.banrep.gov.co/documentos/publicaciones/regional/eser/bucaramanga/2005_diciembre.pdf http://www.banrep.gov.co/documentos/publicaciones/regional/eser/bucaramanga/2005_diciembre.pdf http://www.banrep.gov.co/documentos/publicaciones/regional/eser/bucaramanga/2005_diciembre.pdf https://doi.org/10.1504/ijarge.2008.020083 https://doi.org/10.1007/s10460-006-9036-y to cite this article: alarcón-jiménez, m.f., j.h. camacho-tamayo, and j.h. bernal. 2015. management zones based on corn yield and soil physical attributes. agron. colomb. 33(3). doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.53760 management zones based on corn yield and soil physical attributes zonas de manejo basadas en el rendimiento de maíz y de atributos físicos del suelo milton f. alarcón-jiménez1, jesús h. camacho-tamayo1, and jaime h. bernal2 1 department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jhcamachot@unal.edu.co 2 la libertad research center, corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (corpoica). villavicencio (colombia). received for publication: 24 june, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. abstract the need to increase the yield and thus the income of farmers and provide food for the growing population requires the search for more efficient and innovative ways for growing, such as management by zones or site-specific practices. this knowledge improves the process of decision making in agricultural production for better crop management. the aim of this study was to determine zones of agricultural management based on corn yield and its relationship with some physical attributes in an oxisol on the eastern plains of colombia. for this, the soil sampling was done in a regular grid whose sampling points were spaced every 70 m, in an area of 37 ha. the studied soil attributes were penetration resistance (pr), texture, total porosity (tp), macropores, mesopores, micropores, saturated hydraulic conductivity (ks), bulk density (bd), particle density (pd), soil water content (sw) and yield. the results were analyzed using descriptive statistics, geostatistics and multivariate techniques. from these results, management zones were defined. the soil physical attributes presented high variability in the different regions of the sampled area. the methods used for characterizing the management zones, allowed for identifying which area presented the best physical characteristics, an area that also showed the highest production of maize, similar in the different methods that were studied. key words: soil management, zea mays l., spatial distribution, precision agriculture, oxisols, eastern plains. resumen la necesidad de aumentar el rendimiento y con ello los ingresos de los productores agropecuarios, así como abastecer de alimentos a la creciente población, obliga a la búsqueda de prácticas más eficientes e innovadoras para cultivar, como el manejo por zonas o por sitio específico. estas prácticas permiten mejorar el proceso de toma de decisiones en la producción agrícola, para una mejor gestión de los cultivos. el objetivo de este estudio fue determinar zonas de manejo agrícola basadas en el rendimiento de maíz y su relación con algunos atributos físicos, en un oxisol de la altillanura plana de colombia. para esto, el muestreo del suelo se realizó en una malla regular cuyos puntos de muestreos se encontraban distanciados cada 70 m, en un área de 37 ha. los atributos del suelo estudiados fueron resistencia a la penetración (pr), textura, porosidad total (tp), macroporos, mesoporos, microporos, conductividad hidráulica saturada (ks), densidad aparente (bd), densidad de partículas (pd), contenido de agua del suelo (sw) y la producción del cultivo. los resultados fueron analizados mediante estadística descriptiva, geoestadística y técnicas multivariadas. a partir de estos resultados se definieron zonas de manejo. los atributos físicos del suelo presentaron alta variabilidad en diferentes sectores del lote muestreado. los métodos empleados para la caracterización de las zonas de manejo, permitieron identificar cual es la zona que presentó las mejores características físicas, zona que también presentó la mayor producción de maíz, similar en los diferentes métodos estudiados. palabras clave: manejo del suelo, zea mays l., distribución espacial, agricultura de precisión, oxisoles, llanos orientales. introduction corn is the third largest crop in the world, after rice and wheat crops. production and consumption present great economic and social importance, both for humans and animal feed, as well as raw materials for industrial uses (galvão et al., 2014). in colombia, more than half a million hectares are planted, whose production depends on the crop management system. the regions with high production are córdoba, tolima and meta, with yields that exceeded 5 t ha-1 for the 2013 harvest (madr, 2014), lower than yields recorded in subtropical areas. one reason for this low productivity is due to conventional management with a random sampling of low density that is insufficient to express the relationships between soil attributes and crop productivity, sometimes leading to errors in decision making, as they may present large variations of the same attribute due to changes caused by agricultural activities (strudley et al., 2008; sánchez et al., 2011). moreover, farmers generally consider the chemical attributes for management, ignoring the importance in managing the physical attributes. according to letey (1985), the physical attributes related to soil productivity can be divided into two categories: those directly related to the development of the plant (water, oxygen, penetration resistance and temperature, among others) and those whose relationship is indirect, such as the texture, aggregation, porosity and density. physical attributes play a key role in fertility and are a basic component of soil quality (amézquita et al., 2004), and their evaluation has been recommended to define specific management units (cucunubá-melo et al., 2011; camacho-tamayo et al., 2013).the bulk density is known as a parameter which gives indications of the presence of compacted areas because a reduction in the soil porosity causes an increase in the bd value (orjuela-mata et al., 2011) since actual density (dr) is linked with the type and amount of mineral and organic soil constituents and sedimentation rate of particles (orjuela-matta et al., 2011). the true density and bulk density have a predominant role in the total porosity and therefore the movement and storage of water in the soil (cruz et al., 2010). furthermore, clays contribute to the stabilization of organic carbon and the retention of anions and cations in the soil, which affect the processes of percolation and the stripping/ retention of nutrients, as well as the agrochemicals in the soil (godwin and miller, 2003). frequently, the analysis of this information is performed by univariate techniques that only allow for characterizing the soil properties. therefore, it requires a great number of measurements at different sites to obtain an accurate estimate. for the analysis of data thus created, the use of geostatistical tools that allow for the evaluation and understanding of the spatial variability of soil variables is suggested (martins et al., 2011), considering the response to problems such as variability of the soil properties and the relationship with the climatic conditions (navar and lizarraga-mendiola), variability in physical properties (cruz et al., 2010) or determination of management units and analysis of crop yield (camacho-tamayo et al., 2013). a multivariate analysis reveals the associations among a group of studied properties. cluster and principal component analyses are employed for classification, mathematical modelling, and evaluation in environmental studies. in soil property studies, a multivariate analysis allows for the characterization of an area and the identification of the interaction with the surroundings of each resulting property and group. while it is true that these methods do not in themselves allow for the establishment of the spatial variability of a group of samples, they support their categorization and grouping. with this grouping, it is possible to determine areas and establish management zones allowing appropriate uniform management to be carried out within the zones (camacho-tamayo et al., 2013). the objective of this study was to define the relationship between some physical attributes with crop yield of corn in an oxisol and to identify management zones (zm) in order to generate recommendations and improve agricultural practices. materials and methods the study was conducted in the municipality of puerto lópez (meta) on the versalles farm, with the geographical coordinates 4º09'51.31 n and 72º48'38.86 w, at an altitude of 232 m a.s.l. the soil of the study area was classified as a typic haplustox, with maize crop. the experimental unit had an area of 37 ha. the zone has a sub-humid tropical climate with an average temperature of 27.8ºc and an annual precipitation between 2,200 and 2,400 mm, which is concentrated between the months of april and november. in each sampling point, undisturbed samples at 0-10 cm and 10-20 cm depths were taken for the determination of the physical properties such as total porosity (pt), macropores (map), mesopores (mep), micropores (mip), bulk density (bd), particle density (pd) and saturated hydraulic conductivity (ks). the soil water content was determined with the gravimetric technique and the texture was determined with the bouyoucus method. in a field, the penetration resistance (pr) to 0.60 m depth was measured with an eijkelkamp penetro logger, with a soil water content near to the field capacity due to precipitation at sampling time (november). at the end of the crop cycle (december 2012), the production parameters were obtained. with the experiment data, initially, a descriptive statistical analysis was performed to determine the mean, median, maximum and minimum coefficients of variation (cv), skewness and kurtosis. thus, the adjustment to normal for each variable was verified (diggle and ribeiro, 2000). for the analysis of cv, warrick and nielsen (1980) was used, which considered low variability for cv below 12%, middle variability between 12 and 60% and high variability for cv greater than 60%. to define the management zones (mz), three methods were used. the first method was the cluster analysis, while the second and third methods were related to estimating the soil index (si) with two different methods: principal component analysis (cp) and the coefficient of variation (cv). a si corresponds to a linear combination of the properties of the selected soil where the weight of each property is chosen. a description of the si is given by ortega and santibañez (2007). cluster analysis identifies groups of observations that have some similarities to each other (ferreira, 2011). after the areas of handling for each method were identified, plots of mz were developed. finally, the pearson correlation between the mz and each attribute was estimated to establish the correlation and influence of the attributes in the zm. for the statistical analysis, spss v.20 was used. results and discussion similar values of the mean and the median in the studied variables suggested a symmetrical distribution of the data, which together with the near-zero coefficients of skewness and kurtosis values, support the conclusion that the behavior of the distributions were near to normal (tab. 1). this approximation to the normal distribution, expressed by the skewness and kurtosis, resulted in increased reliability because the variance was more stable (camacho-tamayo et al., 2013). table 1. descriptive parameters of the attributes pr, ws, bd, pd, tp, map, mep, mip, sand, clay, silt and yield for corn (eastern plains of colombia). attribute mean median skewness kurtosis minimum maximum cv (%) yield (t ha-1) 6.329 6.40 -0.08 -0.47 4.30 8.60 14.19 depth, 0-10 pr (mpa) 1.32 1.31 0.11 -0.53 0.79 1.85 18.50 sw (%) 26.62 26.90 -0.23 -0.59 9.40 39.20 25.88 sand (%) 51.28 48.90 1.89 3.40 40.17 76.96 14.98 clay (%) 25.74 26.37 -1.49 2.65 12.37 33.71 15.50 silt (%) 22.55 23.95 -1.29 0.97 7.33 30.00 23.81 bd (g cm-1) 1.47 1.45 0.19 -0.81 1.08 1.84 12.45 pd (g cm-1) 2.57 2.56 0.58 0.23 2.36 2.81 3.27 ks (g cm-1) 17.57   15.50 0.98 0.35 4.10 47.00  58.98 tp (%) 46.46 48.15 -0.67 -0.67 34.27 56.69 12.13 map (%) 9.52 8.45 0.74 -0.58 3.89 18.03 37.41 mep (%) 8.00 8.12 0.13 -0.51 5.47 11.48 17.31 mip (%) 29.23 30.16 -0.55 0.18 17.37 38.79 16.80 depth, 10-20 cm pr (mpa) 1.98 1.99 -0.02 -0.36 0.50 2.48 11.10 sw (%) 26.83 26.60 -0.12 -0.90 11.30 38.50 24.59 sand (%) 50.66 48.53 1.83 1.03 40.83 77.63 15.14 clay (%) 29.09 29.71 -1.08 1.51 16.19 35.71 14.61 silt (%) 20.32 21.20 -1.13 0.82 9.33 26.59 21.11 bd (g cm-1) 1.51 1.50 0.13 -0.61 1.10 1.91 11.52 pd (g cm-1) 2.66 2.66 1.19 7.38 2.34 2.66 3.63 ks (g cm-1) 13.78  12.00  0.81  -0.21  2.50 34.6  58.48 tp (%) 45.43 46.67 -0.92 0.08 32.42 53.48 11.96 map (%) 7.80 7.11 0.92 0.08 4.55 14.51 30.98 mep (%) 7.74 7.58 0.42 -0.24 4.96 12.08 19.89 mip (%) 30.15 30.58 -0.55 0.21 17.8 38.87 15.7 pr, penetration resistance; sw, soil water content; bd, bulk density; pd, particle density; ks, saturated hydraulic conductivity; tp, total porosity; map, macroporosity; mep, mesoporosity; mip, microporosity. the observed values of pr at the 0-10 cm depth were lower than those reported for the colombian eastern plains by rubiano (2005) and jaimes et al. (2003), which reported values between 1.73 and 3.37 mpa for native savanna. this shows that the soil intervention by agriculture reduces the pr in the shallow layers. on the other hand, at the depth of 10-20 cm, a mean of 1.98 mpa was observed for the pr, value, considered by several authors as appropriate, at the upper limit for the root development of plants (hamza and anderson, 2005; medina et al., 2012). the pr for the 10-20 cm depth, as determined by warrick and nielsen (1980), showed low variability. for the other studied attributes, the variability was medium with a cv lower than 60; however, the attribute dispersions at the two depths were relatively similar. according to the sand, silt and clay contents, the soil texture was between clay loam and sandy loam. the bulk density showed values between 1.47 and 1.51 g cm-3 at the depths of 0-10 cm and 10-20 cm, respectively. the tp was similar for the analyzed depths, with values close to 46%. for the cluster analysis of the soil physical attributes, a euclidean distance of 15 was used (fig. 1). for the two depths, four groups were considered. the sand content was correlated with bd because these attributes were in the same group. likewise, it was observed that the crop yield depended on the pr at both depths. another characteristic was the relationship between the soil water content (sw) and the mep, indicating that the soil water availability was subject to the pore size. moreover, as observed for these attributes in the cluster analysis, the presence of silt also indicated the presence of pores; furthermore, the amount of map determined the ks. figure 1. cluster analysis of the soil physical attributes on the eastern plains of colombia. a, 0-10 cm; b, 10-20 cm. the principal components analysis (pca) presented similar behaviors at both depths (fig. 2), particularly in the first and second component (pc1 and pc2). similar results were reported by camacho-tamayo et al. (2010) for chemical properties in this oxisol, with different levels of intervention. for the first depth, the pca considered three pcs with an engine value above one (1), components that represented more than 70% of the total variance. for the second depth, four components were considered since they represent more than 70% of the total variance. the cp1 represented 43.5 and 45.54% of the total variance for each depth, respectively, where the attributes that best represented this component were silt, clay, tp and mip, attributes that presented a negative correlation with the first depth and a positive correlation at the second depth. furthermore, the sand, pd and bd showed a positive correlation at the first depth and a negative correlation at the second depth. figure 2. principal component analysis of the physical attributes of the soil at the 0-10 cm depth (a and b) and 10 to 20 cm depth (c and d) on the eastern plains of colombia. the second component (pc2) represented 19.96 and 15.91%, respectively, of the total variance for each depth, where mapand ks had inverse correlation for both depths, as observed in the cluster analysis (fig. 1). at both depths, the more representative physical attributes for cp1 were silt, clay, tp, mip, sand, pd and bd. the yield had low correlations with these attributes and low representation in the pca. the determination of the mz based on the cluster analysis allowed for the definition of four zones for the first depth (fig. 3a), with an area of 10.78, 8.33, 14.21 and 3.43 ha, respectively. zone 1 and 4 had the lower cv values, while zone 3 had the greatest value (tab. 2). figure 3. management zones defined by the cluster analysis for the physical attributes at the two depths on the eastern plains of colombia. a, 0-10 cm; b, 10-20 cm. table 2. means and coefficients of variation of management zones defined by the cluster analysis for the soil physical attributes on the eastern plains of colombia. attribute zone 1 zone 2 zone 3 zone 4 mean cv (%) mean cv (%) mean cv (%) mean cv (%) depth 0-10 cm area (ha) 10.78 8.33 14.21 3.43 pr (mpa) 1.38 23.32 1.33 14.08 1.22 19.09 1.34 17.66 sw (%) 33.08 11.66 26.85 23.62 23.00 25.73 20.80 12.55 sand (%) 47.71 7.50 55.68 10.97 47.81 5.24 77.14 4.52 clay (%) 25.17 10.47 19.65 22.74 24.92 9.99 9.24 18.36 silt (%) 27.12 7.66 24.67 12.93 27.27 7.68 13.62 14.19 bd (g cm-1) 1.47 6.09 1.69 5.69 1.32 9.82 1.70 5.38 pd (g cm-1) 2.53 1.69 2.61 3.46 2.55 2.81 2.71 1.57 ks (g cm-1) 14.92 47.59 8.88 41.98 26.79 49.70 37.11 55.37 tp (%) 48.09 4.74 40.73 8.77 50.98 4.11 36.52 4.18 map (%) 8.64 28.05 6.09 23.16 12.17 30.02 11.18 31.15 mep (%) 8.89 12.13 7.72 15.21 7.32 18.23 8.74 14.61 mip (%) 30.56 8.54 26.91 13.52 31.49 13.09 16.60 15.98 depth 10-20 cm area (ha) 16,66 3,92 12,74 3,43 pr (mpa) 1.92 12.53 2.106 10.439 2.008 10.539 1.705 40.212 sw (%) 24.42 24.81 27.028 29.454 31.261 16.488 21.861 8.256 sand (%) 47.18 6.59 47.631 5.985 51.318 10.479 72.042 4.578 clay (%) 22.13 11.21 22.404 6.171 19.536 19.892 9.810 18.700 silt (%) 30.69 9.40 29.965 10.302 29.146 9.763 18.149 13.207 bd (g cm-1) 1.49 7.62 1.218 5.160 1.630 7.917 1.742 4.524 pd (g cm-1) 2.70 14.32 2.643 2.344 2.591 16.002 2.686 2.859 ks (g cm-1) 16.58 56.26 38.738 35.931 8.613 45.546 15.882 43.564 tp (%) 47.82 5.58 50.201 3.180 44.069 10.129 33.441 2.259 map (%) 7.39 23.37 13.005 11.679 7.308 30.112 6.788 23.704 mep (%) 6.79 15.04 7.088 12.786 9.127 13.834 7.945 17.196 mip (%) 33.64 8.51 30.108 5.191 27.634 9.781 18.708 10.468 pr, penetration resistance; sw, soil water content; bd, bulk density; pd, particle density; ks, saturated hydraulic conductivity; tp, total porosity; map, macroporosity; mep, mesoporosity; mip, microporosity. for the second depth (fig. 3b), four areas were determined. zone 1, with 16.66 ha and the largest area, and zone 2, with 3.92 ha, had medium values of cv. zone 3, with 12.74 ha, and zone 4, with 3.43 ha, had the higher cv values (tab. 2). at the studied depths, the pr was high, with values of 1.33 mpa for the first depth and 2.1 mpa for the second depth, which showed the formation of a compact layer. zone 1 had higher contents of pt and mep due to a high clay content and a low da. zone 2 had a low bd, high tp and moderate ks at the second depth according to the classification created by kohnke (1968). zone 3 had a low bd and high tp, while the four zone presented high mep values and low contents of mip. the soil ks behaved randomly with values between slow and fast; however, area 4 had a moderate ks. according to the soil index based on the coefficient of variation, the four zones were determined using the physical attributes. zone 4, with 11.27 ha, had the highest cv value. zone 2, with 18.13 ha, had the largest area. zone 1, with 3.92 ha, showed the lowest cv value, and zone 3, with 11.27 ha, presented medium values (tab. 3). table 3. means and coefficients of variation of the management zones defined by the coefficient of variation index for the soil physical attributes on the eastern plains of colombia. attribute zone 1 zone 2 zone 3 zone 4 mean cv (%) mean cv (%) mean cv (%) mean cv (%) depth0-10 area (ha) 3.92 18.13 11.27 2.94 pr (mpa) 1.31 13.86 1.33 19.03 1.24 23.73 1.36 18.45 sw (%) 27.22 15.15 26.47 23.22 28.85 26.97 19.43 31.42 sand (%) 48.01 6.04 49.31 6.84 54.24 20.08 66.66 24.43 clay (%) 25.25 10.04 23.98 10.32 20.97 33.07 14.81 56.47 silt (%) 26.74 6.67 26.71 9.16 24.79 19.30 18.53 43.37 bd (g cm-1) 1.40 7.73 1.48 9.55 1.55 14.39 1.43 22.81 pd (g cm-1) 2.54 1.85 2.56 2.98 2.59 3.56 2.64 3.76 ks (g cm-1) 47.95 4.36 47.93 9.69 44.68 14.51 42.81 17.98 tp (%) 16.11 28.04 16.82 49.46 17.92 78.19 50.35 23.45 map (%) 9.53 18.71 9.41 39.79 8.52 37.04 14.87 23.08 mep (%) 30.32 6.74 30.71 11.79 27.82 22.10 20.07 29.58 mip (%) 8.10 10.82 7.80 15.94 8.33 20.11 7.87 20.10 depth10-20 cm area (ha) 5.39 18.13 11.76 4.90 pr (mpa) 1.97 8.33 1.98 9.55 1.94 16.01 1.86 34.54 sw (%) 27.76 15.04 26.29 27.35 29.20 18.35 23.79 31.88 sand (%) 48.61 6.07 48.65 7.04 52.58 18.92 59.48 23.33 clay (%) 29.11 7.21 30.19 9.78 28.77 19.07 24.18 26.98 silt (%) 22.27 10.65 21.16 12.89 18.65 27.54 16.34 46.95 bd (g cm-1) 1.52 6.29 1.53 9.25 1.56 13.69 1.50 19.32 pd (g cm-1) 2.58 8.55 2.66 18.43 2.69 4.36 2.67 2.68 ks (g cm-1) 13.76 27.67 12.42 55.33 16.65 75.23 31.49 59.64 tp (%) 47.24 4.45 46.32 7.98 44.85 15.42 41.14 20.33 map (%) 7.78 15.45 7.25 30.20 8.70 33.21 9.13 40.65 mep (%) 7.42 21.05 7.70 19.24 8.28 21.06 7.34 18.04 mip (%) 32.04 9.27 31.38 11.28 27.88 20.61 24.68 28.31 pr, penetration resistance; sw, soil water content; bd, bulk density; pd, particle density; ks, saturated hydraulic conductivity; tp, total porosity; map, macroporosity; mep, mesoporosity; mip, microporosity. at the studied depths, zone 4 showed a high pr at the first depth and a low pr at the second depth, and a high sand content, low values of bd, mip, tp and mep, and a moderate ks at the first depth. this indicates the presence of a compacted layer apparently caused by machinery traffic. zone 2 had a high pr and mip and a moderately slow ks according to the kohnke classification. zone 3 showed a low bd, moderately slow ks and high mep (fig. 4). figure 4. management zones defined by the coefficient of variation index for the physical attributes at the two depths on the eastern plains of colombia. a, 0-10 cm; b, 10-20 cm. according to the soil index based on the principal components analysis (fig. 5), for the physical attributes at the two depths, the highest cv values were in zone 4. in contrast, zone 1 had the lowest cv values. zones 1 and 2 had approximately similar mean values for pd and map although they had different cvs (tab. 4). figure 5. management zones defined by the principal components index for the physical attributes at the two depths on the eastern plains of colombia. a, 0-10 cm; b, 10-20 cm. table 4. means and coefficients of variation of the management zones defined by the principal components analysis index for the soil physical attributes on the eastern plains of colombia. attribute zone 1 zone 2 zone 3 zone 4 mean cv (%) mean cv (%) mean cv (%) mean cv (%) depth0-10 area (ha) 4.41 16.66 9.8 5.88 pr (mpa) 1.27 14.59 1.33 21.81 1.27 19.62 1.29 18.56 sw (%) 26.88 22.46 26.55 28.64 29.94 15.78 21.12 25.10 sand (%) 48.70 7.41 47.98 6.36 53.24 13.93 65.68 22.04 clay (%) 27.29 6.81 27.11 8.42 25.31 12.48 19.04 36.78 silt (%) 24.01 10.83 24.91 10.01 21.45 25.20 15.28 51.21 bd (g cm-1) 1.47 6.00 1.44 8.76 1.58 13.54 1.48 20.24 pd (g cm-1) 2.53 3.15 2.56 2.64 2.58 3.22 2.63 3.94 ks (g cm-1) 14.85 42.95 18.65 53.99 14.07 68.70 38.90 49.60 tp (%) 47.29 6.73 48.72 5.79 44.69 15.96 42.37 17.42 map (%) 9.24 27.91 9.23 27.74 8.71 55.48 12.80 31.76 mep (%) 8.52 7.52 7.90 15.63 7.88 21.35 8.13 20.79 mip (%) 29.54 8.12 31.60 9.17 28.10 16.84 21.44 33.72 depth10-20 cm area (ha) 4.90 16.66 10.29 4.90 pr (mpa) 1.91 8.34 1.98 13.28 1.98 9.72 1.84 33.86 sw (%) 26.24 24.66 27.38 26.18 27.87 19.68 23.38 28.18 sand (%) 47.36 5.53 48.62 9.47 53.41 16.56 57.52 23.59 clay (%) 29.23 8.19 30.49 9.25 27.87 18.13 25.38 27.83 silt (%) 23.41 13.41 20.89 14.51 18.72 25.63 17.11 40.58 bd (g cm-1) 2.66 1.76 2.64 6.74 2.57 16.19 2.89 23.87 pd (g cm-1) 1.51 5.95 1.54 8.53 1.55 12.69 1.48 20.92 ks (g cm-1) 12.37 32.37 13.99 70.23 15.00 56.04 29.43 68.24 tp (%) 46.24 2.05 45.97 7.77 45.79 15.60 42.04 19.46 map (%) 7.58 18.22 7.17 28.48 8.33 29.85 9.82 41.26 mep (%) 7.74 10.18 7.82 18.70 8.02 25.42 6.88 12.69 mip (%) 30.92 6.39 30.98 10.90 29.44 24.18 25.34 22.50 pr, penetration resistance; sw, soil water content; bd, bulk density; pd, particle density; ks, saturated hydraulic conductivity; tp, total porosity; map, macroporosity; mep, mesoporosity; mip, microporosity. it was observed that the methods of the soil index based on the coefficient of variation and corresponding principal component were similar at both analyzed depths, as with zone 4, where a high sand content, low values of pr, bd, mip, tp, mep and a moderate ks value were observed. zone 2 showed a high pr and mip and a moderately slow ks. in this zone, the use of a chisel plow is recommended to till the compacted layer to prevent limitations on root development, as seen in reports by ramírez-lópez et al. (2008) for compacted soils of this zone. zone 3 presented a low bd, moderately slow ks and high mep. moreover, zone 1 had a high tp and low bd. the zone delineation for the crop yield was established on the basis of coefficient of variation, with four management zones (tab. 5 and fig. 6). the zone with the lowest production was zone 1 (4.96 ton ha-1) and zone 4 (7.51) was the zone with the highest yield, in an area of 5.88 ha. by correlating these areas with the physical attributes, it appears that the zone of greatest yield presented the highest values of sand and mip, low values of pr and bd and a moderate ks. moreover, zones 1, 2 and 3 showed high values of tp and mep. table 5. means and coefficients of variation of the management zones defined by the corn crop yield on the eastern plains of colombia. attribute zone 1 zone 2 zone 3 zone 4 mean cv (%) mean cv (%) mean cv (%) mean cv (%) area (ha) 6.86 9.80 14.21 5.88 yield (t ha-1) 4.96 6.31 5.79 4.73 6.67 3.78 7.51 4.95 figure 6. management zones defined by corn crop yield on the eastern plains of colombia. according to the above, the best physical conditions were present in zone 4 and the other zones must be enhanced in order to improve the soil conditions and increase yield. for this, the use of a chisel plow is recommended to break the compact layer and cause soil fractionation. thus, different attributes, such as infiltration, air capacity, distribution of nutrients and root penetration, will be improved (molina et al., 2003). conclusions this spatial variability allowed for the establishment of management zones, where it was possible to identify the best area based on the physical characteristics and yield crop by different methods, which showed similarity in their results. the overall relationship, including data from all of the sites, between the methods of delineation was very high. in practice, this means that, once the proper attributes that explain yield are identified, any of the evaluated methods could be used to delineate the mz within a field. likewise, with this information, better management of different areas is facilitated in order to increase crop production. literature cited amézquita, e., r.j. thomas, i.m. rao, d.l. molina, and p. hoyos. 2004. use of deep-rooted tropical pastures to build-up an arable layer through improved soil properties of an oxisol in the eastern plains (llanos orientales) of colombia. agric. ecosyst. env. 103, 269-277. doi: 10.1016/j.agee.2003.12.017 camacho-tamayo, j.h., c. luengas-gómez, and f.r. leiva. 2010. análisis multivariado de propiedades químicas en oxisoles con diferentes niveles de intervención agrícola. acta agron. 59, 273-284. camacho-tamayo, j.h, y. rubiano-sanabria, and l.m. santana. 2013. management units based on the physical properties of an oxisol. j. soil sci. plant nutr. 13, 767-785. doi: 10.4067/s0718-95162013005000061 cruz, j.s., r.n. assis júnior, s.s.r. matias, j.h. camacho-tamayo, and r.c. tavares. 2010. spatial analysis of physical attributes and organic carbon from yellow-red alfissolwith sugarcane crop. ciênc. agrotec. 34, 217-278. doi: 10.1590/s1413-70542010000200001 cucunubá-melo, j.l., j.g. álvarez-herrera, and j.h. camacho-tamayo. 2011. identification of agronomic management units based on physical attributes of soil. j. soil sci. plant nutr. 11, 8799. doi: 10.4067/s0718-95162011000100008 diggle, p.j. and j.r. ribeiro. 2000. model based geostatistics. associação brasileira de estatística, são paulo, brazil. ferreira, d.f. 2011. estatística multivariada. 2nd ed. editora ufla, lavras, brazil. galvão, j.c.c., g.v. miranda, e. trogello, and r. fritsche-neto. 2014. sete décadas de evolução do sistema produtivo da cultura do milho. rev. ceres 61, 819-828. doi: 10.1590/0034-737x201461000007 godwin, r.j. and p.c.h. miller. 2003. a review of the technologies for mapping within-field variability. biosyst. eng. 84, 393-407. doi: 10.1016/s1537-5110(02)00283-0 hamza, m.a. and w.k. anderson. 2005. soil compaction in cropping systems: a review of the nature, causes and possible solutions. soil till. res. 82, 121-145. doi: 10.1016/j.still.2004.08.009 jaimes, w., g. navas, c. salamanca and a. conde. 2003. estudio detallado de suelos de la estación experimental de corpoica "sabanas" en la altillanura colombiana. corpoica, villavicencio, colombia. kohnke, h. 1968. soil physics. mc graw-hill book, san francisco, ca. letey, j. 1985. relationship between soil physical properties and crop production. adv. soil sci. 1, 277-294. doi: 10.1007/978-1-4612-5046-3_8 madr, ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2014. anuario estadístico del sector agropecuario 2013. oficina asesora de planeación y prospectiva, grupo de información y estadísticas sectoriales. bogota. martins, a.l.s., e.g. de moura, and j.h. camacho-tamayo. 2011. evaluation of corn production parameters and their spatial relationship with chemical attributes of the soil. agron. colomb. 29, 99-106. medina, c., j.h. camacho-tamayo, and c.a. cortes. 2012. soil penetration resistance analysis by multivariate and geostatistical methods. eng. agríc. 32, 91-101. doi: 10.1590/s0100-69162012000100010 molina l., d.l., e. amézquita c. and p. hoyos g. 2003. construcción de capas arables en suelos oxisoles de la altillanura colombiana. pp. 113-117. in: evaluación de parámetros y procesos hidrológicos en el suelo. vii escuela latinoamericana de física de suelos. la serena, chile. navar, j. and l. lizarraga-mendiola. 2014. tree-ring growth and hydro-climatic variability in temperate dendrochronologies of northern mexico. agron. colomb. 32, 103-112. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n1.41271 orjuela-matta, h.m., y. rubiano-sanabria and j.h. camacho-tamayo. 2011. spatial variability of hydrodynamic parameters in the native savanna of the colombian eastern plains. agron. colomb. 29, 83-90. ortega, r.a., and o.a. santibáñez. 2007. determination of management zones in corn (zea mays l.) based on soil fertility. comput. electron. agric. 58, 49-59. doi: 10.1016/j.compag.2006.12.011 ramírez-lópez, l., a. reina-sánchez and j.h. camacho-tamayo. 2008. variabilidad espacial de atributos físicos de un typic haplustox de los llanos orientales de colombia. eng. agríc. 28, 55-63. doi: 10.1590/s0100-69162008000100006 rubiano, y. 2005. sistema georreferenciado de indicadores de calidad del suelo. herramienta sig para apoyo, planificación, uso y manejo del suelo. phd thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. sánchez, j.d., g.a. ligarreto m., and f.r. leiva. 2011. spatial variability of soil chemical properties and its effect on crop yields: a case study in maize (zea mays l.) on the bogota plateau. agron. colomb. 29, 465-474. strudley, m.w., t.r. green, and j.c. ascough ii. 2008. tillage effects on soil hydraulic properties in space and time: state of the science. soil till. res. 99, 4-48. doi: 10.1016/j.still.2008.01.007 warrick, a.w. and d.r. nielsen. 1980. spatial variability of soil physical properties in the field. pp. 319 -44. in: hileel, d. (ed.). applications of soil physics. academic press, new york, ny. 0 5 10 15 20 25 30 euclidean distance ks map yield pd pr clay mip tp silt mep sw bd sand cluster 1 cluster 3 cluster 2 cluster 4 (b) a l ar rp hum dr da pt map mip mep ks *rdtoha -1 0 1 pc 1 (43.50%) -0.9 0.0 0.9 pc 2 (19.96%) yield ks map sand silt clay mep p r s w t p p d mip b d (a) a l ar rp hum dr da pt map mip mep ks *rdtoha -1 0 1 cp 1 (43.50%) -0.9 0.0 0.9 cp 3 (10.81%) (b) yield mip mep map sand silt clay ks p d b d s w p r t p a l ar rp hum dr da pt map mip mep ks *rdtoha -1 0 1 pc 1 (42.54%) -0.9 0.0 0.9 pc 2 (15.91%) (c) yield b d p d t p s w p r sand map ks clay silt mip mep a l ar rp hum dr da pt map mip mep ks *rdtoha -1 0 1 pc 1 (42.54%) -0.9 0.0 0.9 pc 3 (12.27%) (d) b d r p s w t p p d sand map silt clay mip sand ks mep yield 11406001141200 951750 952250 (a) 11406001141200 951750 952250 1 2 3 4 zone (b) 0 5 10 15 20 25 30 35 euclidean distance tp clay mip silt ks map yield mep sw pr bd pd sand cluster 1 cluster 2 cluster 3 cluster 4 (a) physicochemical characteristics of blackberry (rubus glaucus benth.) received for publication: 17 october, 2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.62755 1 grupo de gestión en tecnología, innovación y diseño agroindustrial (gti), departamento de ingeniería civil y agrícola, facultad de ingeniería, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 2 corresponding author. mfvergaras@unal.edu.co agronomía colombiana 34(3), 336-345, 2016 physicochemical characteristics of blackberry (rubus glaucus benth.) fruits from four production zones of cundinamarca, colombia características físicoquímicas de frutos de mora de castilla (rubus glaucus benth.) provenientes de cuatro zonas productoras de cundinamarca, colombia manuel fernando vergara1, 2, jessica vargas1, and john fabio acuña1 abstract resumen blackberries play an important role in human nutrition, due to the elevated content of certain bioactive compounds including ascorbate, anthocyanins, phenolic acids, carbohydrates, and proteins. blackberry rubus glaucus from colombian andes has a high demand on regional and international markets and there is much interest in its cultivation to increase the commercial offer. in four blackberry producing municipalities of cundinamarca province, fruits were harvested for different quality tests based on the availability of hydric resources in the zone and their inf luence on fruit characteristics according to the precipitation of each zone, since the crops did not have an irrigation system. the variables, such as size, fresh weight, texture, ph, titratable total acids (tta), total soluble solids (tss), and color were evaluated to compare the quality of the fruits between the municipalities, finding that fruits from silvania had the greater size but, in turn, were the least consistent. el colegio zone presented the sweetest fruits and together with pasca had the highest acidity percentage. the color of pasca and silvania fruits was the most attractive for commercialization parameters. these parameters, even when management and agro-climatic conditions between municipalities were very similar, allows knowing the positive attributes and determine the factors that need to be improved and to project on a shortterm future productions acceptable on the international market. la mora desempeña un papel importante en la nutrición humana, debido a su elevado contenido en bioactivos que incluyen ascorbato, antocianinas, ácidos fenólicos, carbohidratos y proteínas. la especie rubus glaucus proveniente de los andes colombianos, tiene alta demanda en el mercado regional e internacional y existe elevado interés en su cultivo para aumentar la oferta comercial. en cuatro diferentes municipios, altamente productores del departamento de cundinamarca, se cosecharon frutos para realizar diferentes pruebas de calidad con base en la disponibilidad del recurso hídrico en la zona y como este afecta las cualidades de los mismos según la precipitación presentada en cada zona, debido a que los cultivos no cuentan con un sistema de riego disponible. variables como tamaño, peso fresco, textura, ph, acidéz total titulable (att), sólidos solubles totales (sst) y color fueron evaluadas para comparar la calidad de los frutos entre municipios, encontrando que en “silvania” se produjeron los frutos de mayor tamaño pero a su vez son los menos consistentes. la zona de “el colegio” presentó los frutos mas dulces y junto con “pasca” tuvieron el mayor porcentaje de acidez, finalmente el color de frutos de pasca y silvania es el mas atractivo para su comercialización, esto, aún cuando el manejo y las condiciones agro-climaticas son muy similares, permite conocer las cualidades positivas y determinar los factores que hacen falta para mejorar y proyectar en un futuro a corto plazo con producciones que tengan aceptación en el mercado internacional. key words: drought, water deficiency, growth, development, rosaceae, post-harvest. palabras clave: sequía, deficit hídrico, crecimiento, desarrollo, rosaceae, poscosecha. 2015). cundinamarca (3,275 ha, 24,239 t year-1 and 7.4 t ha-1), santander (1,793 ha, 19,190 t year-1 and 10.7 t ha-1) and antioquia (1,430 ha, 13,728 t year-1, 9.6 t ha-1) are the provinces best positioned in terms of area and production, but risaralda (14.0 t ha-1) and santander provinces presented the best performance (carvalho and betancur, 2015). the plants are sown in relatively cold areas at an altitude between 1,800 and 2,400 m a.s.l., with 70-80% relative air introduction in colombia, the andean blackberry (rubus glaucus benth.), also known as the castilla blackberry, is a traditional rural crop grown by small producers but with a high production potential (moreno-medina et al., 2016), having an area of 12,281 ha, a production of 105,218 t year-1 and an average productivity of 8.6 t ha-1 (carvalho and betancur, 337vergara, vargas, and acuña: physicochemical characteristics of blackberry (rubus glaucus benth.) fruits from four production zones of cundinamarca, colombia humidity, 11-18°c air temperature, 1,500-2,500 mm year precipitation, direct solar radiation between 1,200 and 1,600 h year-1, and an average soil ph of 5.5 (franco, 2001). the genus rubus is one of the most diverse in morphological and genetic terms and presents a wide range of wild and cultivated species that are appreciated for the edible fruits (jennings, 1988). this crop enjoys high consumption in colombia (1.5 kg year-1 per capita in 2013), with wide consumption acceptance as fresh produce (60%), and is highly regarded in the processed industry (40%) due to its exotic f lavor and easy agroindustrial processing (escobar, 2014). berries have been recognized to play an important role in human nutrition providing health-benefits against a wide range of diseases, mainly due to their elevated content in certain bioactive compounds, including ascorbate, anthocyanins, phenolic acids, and carotenoids (manganaris et al., 2013). therefore, most bioactive compounds within the plants are secondary metabolites, whose synthesis can be triggered in response to biotic and abiotic stresses, such as uv radiation, drought, wounding as well as infections (terry et al., 2007; jahangir et al., 2009). the blackberry crop is highly sensitive to different issues, for example droughts (morales and villegas, 2012) and global climate projections suggest that the frequency of drought events in many regions would increase affecting drought-sensitive plant species. in non-tropical areas, for example, it is expected that water restriction will limit perennial species production in the arid and semi-arid production regions, unless enough water will be stored for irrigation (walthall et al., 2012). short-term droughts are projected to occur as frequently as once per year, while occasional long-term droughts (> 6 months) are being projected, where perennial horticulture crops will be highly affected (walthall et al., 2012). otherwise, in the united kingdom, the climate change effects can have a negative impact on berry crops, affecting fruit quality and productivity, and among adaptation strategies to deal with water shortage of these crops are: irrigation scheduling, deficit irrigation techniques and other techniques to reduce water inputs maintaining yield and high quality of fruits (else and atkinson, 2010). high-quality supported by irrigation is an important feature to ensure postharvest life to cope commercialization and transformation processes, because the blackberry is a non-climacteric fruit which has a fragile skin, susceptible to contamination by microorganisms and a very short postharvest life between 3 to 5 d (ramirez et al., 2013; sora et al., 2016). during the ripening process a fruit undergoes continuous physicochemical changes that affect acceptability, quality, and storage time (ayala et al., 2013) reducing the content of organic acids, allowing loss of firmness and increases the concentration of sugars, among others (moreno and deaquiz, 2016). in addition, physical factors, such as color and its uniformity, are parameters that directly define the quality of the fruits, because it is considered to interfere with features, such as f lavor and intensity (moreno and deaquiz, 2016). postharvest studies with fruits of this species seek appropriate handling to ensure the quality and marketing requirements, considering the physical and chemical changes that occur during the maturation, depending on various factors such as light, temperature, moisture, and soil fertility among others (gómez-romero et al., 2010). hence, under the framework of the “corredor tecnológico agroindustrial ii fresa y mora” project, it was considered important to characterize the physical and chemical properties of fruits based on the hydric status of plants and harvested fruits in four different high blackberry producing municipalities in cundinamarca, colombia. this, in order to know its performance and to generate short-term improvements in such products that can be projected as a producing region and improve both the quality of life and the recognition of farmers based on an international market approach. materials and methods location the study was conducted in four representative producing areas of the province of sumapaz, cundinamarca, that refer to different municipalities (tab. 1). these zones were strategically chosen because of their agroclimatic potential that promotes better plant growth and fruit development and have a long tradition of blackberry growing. to carry out the study, a repressentative sample of fruits was collected per municipality, and classified by three maturity stages (4, 5 and 6) after the colombian technical standard (ntc 4106; icontec, 1997), where fruits from each state were taken for variables evaluation. the tests were performed 1 d after harvest in the postharvest laboratory of the agricultural engineering department of the universidad nacional de colombia, bogotá. environmental data recorded rainfall data (in mm), accumulated over a period of 1 year (april 2015 to april 2016), were obtained from 338 agron. colomb. 34(3) 2016 the database of the “instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales (ideam)” from the ministery of “ambiente y desarrollo sustentable” of colombia, whereas the relative air humidity and average day temperature were recorded by dataloggers (rht10, extech instruments®, waltham, ma) located in each location. fresh and dry mass of fruits in order to obtain dry mass of fruits, three samples where taken from three fruits at each maturity stage, the samples were weighed and later dried in oven at 70 °c with measurements every 24 h until obtain a constant weight, having its percentages using the following formula: dry mass (%) = initial weight ×100 (1) final weight texture to determine texture from the side to the center of the fruit, a ct3 texturometer (brookfield engineering laboratories, middleborough, ma) was used with a punch accessory diameter of 0.2 cm, with reference the maximum load and final charge applied in grams (g), whereas deformation was obtained in millimeters (mm). total titratable acidity (tta) tta was determined with potentiometer titroline® wa 20 (si analytics, weilheim, germany), taking 10 g of pure fruit extract plus 10 g of distilled water to obtain a 1:1 solution. the computer showed the ph and the volume of reagent required for titration in millimeters (mm), so that the percentage of acidity (malic acid for blackberry fruits) was calculated by the following formula: acidity (%) = v × n × c ×100 (2) w where v: naoh used volume (ml) n: naoh normality (0.1 n) c: malic acid constant (0.067 g meq-1) w: sample weight (g) total soluble solids (tss) for tss determination, a j357 refractometer (rudolph research analytical, hackettstown, nj) was used with one pure extract juice of blackberry as sample and the results were expressed in percentage units. additionally, the reading was corrected for acidity using the formula obtained by herrera (2010): corrected tss = tss (%) + acid (%) × 0.0118) (3) color for color measurement the system of hunter l a b and a chroma meter cr 400 (konica minolta sensing europe, bremen, germany) was used. after its calibration, the readings were taken at three different sites of each fruit. statistical analysis all statistical analysis was performed with r software (v 2.15.2) (development core team 2012). data were reviewed using a mixed lineal effect model, with tukey test for variance and homogeneity with a confidence level of α = 0.05 to identify significant differences among the variables evaluated. results and discussion water availability in order to record the average rainwater per month, from april 2015 to april 2016, the rain water amounts in each evaluated zone were registered from ideam wheater stations (tab. 2). figure 1 shows the amount of rainfeed water in each municipality and, as an average, the dotted line of the base requirement for a blackberry crop to fulfill its normal physiological functions in the conditions of the provinceof cundinamarca. althought the crops are located in different sites, the characteristics such assoil, management, and its structures are very similar among them. for optimal growth and development of blackberry crops, it is necessary to supply about 30 mm of water per week (4.28 mm d-1) (casaca, 2005). a drip irrigation system is recommended table 1. climatic conditions of each production site. municipality crop location altitude (m a.s.l.) average day temperature (ºc) relative air humidity (%) el colegio 4°32’29.9’’n 74°24’28.01’’w 1,882 17 75 pasca 4°14’10’’n 74°19’31.5’’w 2,647 13 80 san bernardo 4°6’4.57’’n 74°24’52.85’’w 2,410 15 84 silvania 4°27’33.4’’n 74°19’25.6’’w 2,200 16 80 339vergara, vargas, and acuña: physicochemical characteristics of blackberry (rubus glaucus benth.) fruits from four production zones of cundinamarca, colombia by casaca (2005) because it adapts to any topographical condition and there is no contact between the water and the aerial part of plants and, thus, takes full advantage of water resource. flowering and fruit growth are the main periods to irrigate the crop, because constant irrigation increases performance, increasing fruit size and quantity of fruits per plant (fischer and orduz-rodríguez, 2012). regard less of climatic change a lterations presented throughout the year as el niño and la niña phenomena, it is evident that rain water supply in nearly all months (fig. 1) was not enough to cover the minimum need amount for all fruit development. after jaleel et al. (2009) during a prolonged water deficit, the overall plant development is delayed and leaf size is reduced; inducing anatomical changes due to modifications in cell size and a premature senescence and, ultimately, plant death observed in several species. for adaptation strategies, it is important to increase the irrigation efficiency implementing different irrigation methods, such as drip irrigation or the partial root-zone drying technique. in other species, partial “root-zone drying” can allow a 29-50% of water saving with a similar yield and a concomitant water use efficiency increase (monneveuxa et al., 2013). water restriction during full f lowering and fruit production is particularly harmful. a study showed that blackberry plants had decreased stomatal conductance and transpiration after 24 d under dry-out conditions (drought stress), while the leaf turgor did not show variation (parra et al., 1999). this result suggests the occurrence of osmotic adjustment activity, in fact, blackberry plants without irrigation presented double proline accumulation compared with plants under irrigation (parra et al., 1999). fruit size fruits size, expressed in volume, among municipalities and by maturity stage (with 6,32 cm3; 6,92 cm3 and 6,47 cm3 for maturity stages 4, 5 and 6, respectively) showed slightly significant differences due to environmental conditions of the four producing areas (fig. 2). probably, because the agronomic management applied to each of them (foliar and soil fertilization, pesticide application, spalier, weed management, pruning and harvesting) were very similar, so the homogeneity can be attributed to these factors. studies done by ayala et al. (2013) in blackbery in the province of tolima showed an average fruit volume for maturity stages 4, 5 and 6 of 6,81 cm3; 7,55 cm3 and 7,49 cm3, respectively, with values higher than in our study, where the agronomic management was based on a traditional knowledge. table 2. locations and the weather stations close to each experimental farm (ideam, 2016). municipality location station name location el colegio 4°32’29.9’’n 74°24’28.01’’w hidroparaiso 4º57’31.6’’n 74º40’48.33’’w pasca 4°14’10’’n 74°19’31.5’’w pasca 4º31’01’’n 73º31’17.5’’w san bernardo 4°6’4.57’’n 74°24’52.85’’w el tulcan 4º1’5.24’’n 74º35’97.55’’w silvania 4°27’33.4’’n 74°19’25.6’’w alto san miguel 4º44’96.6’’n 74º29’97.2’’w figure 1. daily rainfall average per month in each experimental blackberry farm on a one year period (april 2015 to april 2016), after ideam (2016). el colegio pasca san bernardo silvania crop water requirement marchfebruaryjanuarydecembernovemberoctoberseptemberaugustjulyjunemayapril april 0 1 2 3 4 5 6 7 8 r ai nf al l a ve ra ge ( m m d -1 ) 340 agron. colomb. 34(3) 2016 figure 2. average volume of blackberry fruits harvested in four municipalities and classified at three diferent maturity stages. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p 0.05). rror bars indicate standard error. previous studies by garcía (2012) in silvania municipality reported a harvested fruit average fruit length of 31.2 mm during the rainy season, while in this study an average length of 26.5 mm was obtained (data not shown), including also the municipality of silvania. the low weight and size of blackberry fruits in our study, among other agronomic management factors, could be affected most by the lack of water supply. fischer and orduz-rodríguez (2012) indicated that water deficiency can reduce the growth and quality of fruits. which normally contains in its maturity stage up to 90% o more of water and, especially, during the fruit enlargement fase a constant water supply is the basis for its normal growth. hsiao et al. (1976) stated that one of the first responses to a water deficit is reduced plant growth due to cell expansion inhibition. fresh and dry matter of fruits the fresh weight, dry biomass, and water content by stage of maturity is shown in tab. 3. no significant differences were registered between municipalities demonstrating very consistent results. weight variation was not determined directly by the biomass but more by the amount of water contained in cells and rainfall of the four studied zones were more or less similar (ideam, 2016). vicente et al. (2009) corroborate that water is the most abundant component in fruits and vegetables comprising about 90% of their mass. the water content values vary according to the product structure, what is the reason that fruits and vegetables are highly perishable, especially when having a high water content that can easily allow tgrowing pathogen microorganisms (fischer, 2009). with the formation of fruits an increase in their density occurs, being, in many cases, directly proportional to its weight, as a result of internal transformations through the expansion of cells and tissues (quimbaya, 2009). however, because of the low water availability in soil, which decreases photosynthesis, carbohydrate accumulation and, finally, overall plant growth are limited (chaves and oliveira, 2004). in addition, drought stress causes stomata closure, decreases gas exchange by reducing transpiration and, thus, the photosynthetic rate (glass et al., 2003; kiziloglu et al., 2006), all of them affecting density of cells. texture of fruits figure 3 shows that consistency and firmness of fruits were reduced as a consequence of maturation by the decrease of osmotic cellular pressure through chemical reactions in the processes of degradation of pectin, starch, and cellulose (quimbaya, 2009), as well as by reducing its fiber content and from degradative processes of cell walls through which fruits become softer and more susceptible to physical damages during postharvest handling (arias and toledo, 2000). according to data reported by farinango (2010) for blackberry castilla fruits, resistance to penetration varies from 0.23 kgf to 0.48 kgf for maturity stages 2 to 5 but, in our study, in el colegio, pasca and san bernardo municipalities, the values between 0.21 and 0.45 kgf were obtained (data not shown). although there were similar results, the municipality of silvania presented a significant drop in the consistency and strength (fig. 3), which can be attributed, primarily, to the employment of a blackberry hybrid between castilla and san antonio variety, and this intercrossing presented an improved performance, but their table 3. fresh weight, dry biomass, and water content of blackberry fruits per matuity stage (4, 5 and 6) by each site and 6) by each site. fresh weight (g) biomass (g) water content (g) municipality 4 5 6 4 5 6 4 5 6 el colegio 16.87 ab 19.64 ab 15.83 ab 2.18 a 2.45 a 2.12 a 14.69 a 17.19 a 13.7 a pasca 18.06 a 19.96 a 21.86 a 2.23 a 2.37 a 2.36 a 15.83 a 17.59 a 19.5 a san bernardo 19.54 ab 19.24 ab 16.62 ab 2.46 a 2.55 a 2.03 a 17.08 a 16.69 a 14.59 a silvania 15.3 b 15.13 b 15.3 b 1.94 b 1.94 b 1.59 b 13.36 b 13.19 b 13.71 b b b ab ab b ab a b b ab a 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 el colegio pasca san bernardo silvania r ea l v ol um e (c m 3 ) maturity state 4 5 6 341vergara, vargas, and acuña: physicochemical characteristics of blackberry (rubus glaucus benth.) fruits from four production zones of cundinamarca, colombia physical characteristics werenot the most suitable to obtain favorable postharvest results. second ly, t he municipa lit y of silvania received low amounts of rainwater throughout the year (fig. 1), this could have affected the process of overall production of plants by weakening the cell walls and the cohesive forces that hold together the cells between them, generating a disintegration of cell structure, besides the internal movement of water related to osmosis processes (angón-galván et al., 2006). also, in soil analysis from silvania. it was found that ca levels (data not shown) were very low (2.64 cmol kg-1 exchangeable ca) compared with the other municipalities, which have acceptable levels (pasca 5.04 cmol kg-1 and san bernardo 4.01 cmol kg-1). according to castaño et al. (2010), calcium reinforces the cell wall and tissues of plants, calcium pectate gives resistance to infection by fungi or bacteria, increases the hardness of the fruits and delays ripening, consequently giving stability to the cell membrane, and favors the cation and anion balance within the cell and osmoregulation. titratable total acids (tta) and total soluble solids (tss) of fruits the behavior of tta showed that, as ripening occurred, acidity decreased (fig. 4a); similar results were obtained by díaz et al. (2011), who claimed that the acids contained in fruits are consumed in respiration across the time, giving rise to new compounds (kays, 2004), which explains its decline during the ripening process. however, concentrations of tta, as shown in figure 4a, were considerably higher compared with those in ntc 4106 (icontec, 1997), where the contents at maturity stages 4, 5, and 6 corresponded to 3.0, 2.8, and 2.5%, respectively. the municipality of san bernardo had the lowest levels differing significantly (p≤0.05) from the others based on their maturation process. the studies by moreno and deaquiz (2016) in rubus alpinus showed concentrations of 2.28 and 1.85% at stages 5 and 6 tta, respectively, indicating these high levels can be viewed positively for accessing a world-class market. clark and finn (2008) indicated that the united states industry prefers an original blackberry f lavor, good color, low ph, high content of soluble solids and acidity. and low number of seeds, while, for consumers, the qualities, such as sweetness, acidity, astringency, color, firmness, and absence of seeds are important for both processed and fresh fruits. it is worthwhile to mention that tss measurement is associated with dissolved sugars in the cell sap (osterloh et al., 1996), and these authors claimed that the amount of sugars in fruit would be determined by the variety, the assimilatory performance of leaves, the relationship between leaf and fruit, and the climatic conditions during fruit development, among others. however, the results found in our study (fig. 4b) can be compared with other blackberry studies; for example, grijalba et al. (2010) recorded an average of 5.69 ºbrix atmaturity stage 4, values lower than those obtained by other authors, such as vásquez et al. (2006), who recorded values between 7.7 and 9.1 ºbrix for castilla blackberry, whereas tosun et al. (2008) reported values of 7-11 ºbrix of blackberries in brazil. ali et al. (2011) explained that variations may occur in the chemical content in response to the location of the crop, especially due to differences in temperature ranges, which inf luence the organoleptic characteristics of fruits (osterloh et al., 1996). therefore, lower tss results obtained from the municipality of pasca 0 5 10 15 20 25 s tr en gh t ( kg c m -2 ) maturity state 0 1 2 3 4 5 6 7 4 5 64 5 6 c on si st en cy ( n ) maturity state el colegio pasca san bernardo silvania a b figure 3. a. consistency and b. firmness of blackberry fruits per maturity stage and municipality. 342 agron. colomb. 34(3) 2016 werenormal because of its high elevation site and, consequently, a lower average temperature than from the other municipalities (fischer and orduz-rodríguez, 2012). color the color is an important parameter to assess as harvest index during the ripening of many fruits. the ntc 4106 standard (icontec, 1997) provides a visual color scale with six stages of maturity for blackberry fruits along with images and descriptions for each maturity stage, which were established using subjective evaluations. figure 5 shows the behavior of the parameters l, a. and b, based on the hunter lab scale in the four evaluated a a c b a a c b a a c b a c b b a c b b a c b b 0 6 5 4 3 2 1 7 8 9 10 °b ri x 0 1 2 3 4 5 6 m al ic a ci d (% ) maturity state a b el colegio pasca san bernardo silvaniael colegio pasca san bernardo silvania 4 5 6 figure 4. a. total titratable acidity and b. total soluble solids (ºbrix), obtained by three diferent maturity stages compared by each municipality. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p 0.05). maturity state 0 5 10 15 20 25 l b a 0 5 10 15 20 25 l b a 0 5 10 15 20 25 l b a 0 5 10 15 20 25 l b a dc ba 4 5 6 figure 5. hunter lab graphics obtained by harvested and evaluated fruits selected by maturity stage (4: dashed, 5: grey, and 6: black) in the four municipalities. a. el colegio, b. pasca, c. san bernardo, and d. silvania. 343vergara, vargas, and acuña: physicochemical characteristics of blackberry (rubus glaucus benth.) fruits from four production zones of cundinamarca, colombia municipalities. the l component represents the variation between black and white, where black = 100 and white = 0. a parameter does not have a numerical limit defined and its positive value indicates a trend towards the red hue, while its negative value indicates a trend toward green. the parameter b also has a definite numerical limit and its positive value indicates a trend toward the yellow hue, while its negative value indicates a tendency towards blue tone (hunterlab, 2012). a clear decrease of the l as maturity progresses was observed (fig. 5) indicated the trend that fruit acquire to become darker, just as the value b is abruptly reduced showing the trend that takes the fruit to the blue color. finally, figure 5 shows that there were no negative values eliminating the green color of the fruit structure, however, it indicated a positive decrease placing the fruit in an increasingly clear red hue. this reduction is explained by the change to purple red hue of the fruits during ripening due to the appearance of pigments, such as anthocyanins (garcía, 2012). the trend of color change of the harvested fruit as the same, however significant differences in the intensity of the colors were evident (fig. 5). blackberries from silvania were the most attractive ones because of their dark color, which may be through the castilla and san antonio combination or can also be a reaction of hydric stress in these zones unlike the other municipalities. terry et al. (2007) affirmed, for strawberry plants, that irrigation shortage resulted in berries with higher concentrations of anthocyanins and antioxidant capacity. conclusions currently it is not accurate to recommend an optimal development of crop production based just on rainwater supply, even if colombia presents a bimodal rainfall system. it was evident that the one year period of rainwater received failed to meet the basic needs, not even for the projected yield spectations. it is highly recommended to implement a drip irrigation system, which is friendly to water use without generating unexpected cost increases and ensures the plant health. for blackberry crops in cundinamarca, simple adjustments in fertilization plans can contribute to a significantly improved both physical and biochemical quality of fruits. a high percentage of titratable acidity and low concentrations of total soluble solids are observed, this is positive but still is difficult to project these blackberries to an international market, basically due to the size of the fruit. therefore,it is necessary to have scientific assistance focused on fruit quality along the time which allows to do the correct improve at the right time. it was determined that the fruits from silvania had the largest size, those from el colegio were the sweetest ones and those from pasca had the highest acidity and, finally, the most attractive color were found in fruits of pasca and silvania. so, each municipality has interesting characteristics for marketing. now, the next step is to homogenize and improve with research and constant accompaniment the qualities of blackberry fruits for the farmers of colombia. acknowledgments the authors thank the corredor tecnológico agroindustrial ii – fresa y mora project, for allowing the realization of this study with the help and willingness of farmers in each area, under the direction of dr. martha bolaños from blackberry sub-project, also thank to mrs. elizabeth amado, mr. julian carrasco and mr. brian albarracin for their support in obtaining data in the laboratory and to mrs. giovanna quintero for her contributions. literature cited ali, l., b. svensson, b.w. alsanius, and m.e. olsson. 2011. late season harvest and storage of rubus berries major antioxidant and sugar levels. sci. hortic. 129, 376-381. doi: 10.1016/j. scienta.2011.03.047 angón-galván, p., n.f. santos-sanchez, and c.g. hernández. 2006. índices para la determinación de las condiciones óptimas para la maduración de un fruto. temas cienc. tecnol. 10(30), 3-8. arias, c.j. and j. toledo. 2000. manual de manejo poscosecha de frutas tropicales (papaya, piña, plátano, cítricos). fao, rome, italy. ayala, l.c., c.p. valenzuela, and y. bohorquez. 2013. caracterización fisicoquímica de mora de castilla (rubus glaucus benth.) en seis estados de madurez. biotecnol. sector agropecu. agroind. 11(2), 10-18. carvalho, c.p. and j.a. betancur. 2015. quality characterization of andean blackberry fruits (rubus glaucus benth.) in different maturity stages in antioquia, colombia. agron. colomb. 33(1), 74-83. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.47132 casaca, á.d. 2005. guía técnica de frutas y vegetales el cultivo de la mora. proyecto de modernización de los servicios de tecnología agrícola promosta. san josé de costa rica. castaño, c.a., c.l. morales, and f.h. obando. 2010. evaluación de las deficiencias nutricionales en el cultivo de mora (rubus glaucus benth.) en condiciones controladas para bosque montano bajo. agron 16(1), 75-88. chaves, m. and m. oliveira. 2004. mechanisms underlying plant resilience to water deficits: prospects for water-saving agriculture. j. exp. bot. 55, 2365-2384. doi: 10.1093/jxb/erh269 344 agron. colomb. 34(3) 2016 clark, j.r. and c.e. finn. 2008. new trends in blackberry breeding. acta hortic. 777, 41-47. doi: 10.17660/actahortic.2008.777.2 díaz, r.o., l. moreno, r. pinilla, w. carillo, l.m. melgarejo, o. martínez, j.p. fernández-trujillo. and m.s. hernández (2011). postharvest behavior of purple passion fruit in xtend® bags during low temperature storage. acta hortic. 934, 727-731. doi: 10.17660/actahortic.2012.934.95 else, m. and c. atkinson. 2010. climate change impacts on uk top and soft fruit production, outlook agric.39, 257-262. doi: 10.5367/oa.2010.0014 escobar, c. 2014. cadena productiva nacional de la mora. indicadores de apoyo. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota, colombia farinango, m.e. 2010. estudio la fisiología poscosecha de la mora de castilla (rubus glaucus benth.) y de la mora variedad brazos (rubus sp.). facultad de ingeniería química y agroindustria, escuela politécnica nacional, quito, ecuador. fischer, g. 2009. efecto del agua en la calidad del fruto. pp. 27-32. in: robayo, g. (ed.). agua: conservación, educación, agua potable. riego y nutrición en semillas y cultivos. galrobayov editores científicos-técnicos, bogota, colombia. fischer, g. and j.o. orduz-rodríguez. 2012. ecofisiología en frutales. pp. 54-72. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico produmedios, bogotá, colombia. franco, g. 2001. fertilización de la mora de castilla (rubus glaucus benth.) en zonas del departamento de caldas. in: proc. tercer seminario de clima frío moderado. manizales, colombia. garcía, g. 2012. elaboración de un paquete tecnológico para productores, en manejo, cosecha y poscosecha de mora (rubus glaucus benth.) aplicando ingeniería de calidad y determinación de las características nutraceúticas de la fruta en precosecha, en el municipio de silvania cundinamarca. msc. thesis. universidad nacional de colombia, bogota, colombia. glass, v, d. percival, and j. proctor. 2003. inf luence of decreasing soil moisture on stem water potential, transpiration rate and carbon exchange rate of the lowbush blueberry (vaccinium angustifolium ait) in a controlled environment. j. hortic. sci. biotechnol. 78(3), 359-364. doi: 10.1080/14620316.2003.11511632 gómez-romero, m., a. segura-carretero, and a. fernández-gutiérrez. 2010. metabolite profiling and quantification of phenolic compounds in methanol extracts of tomato fruit. phytochem. 71(16), 1848-1864. doi: 10.1016/j.phytochem.2010.08.002 grijalba, c.m., l.a. acalderon, and m.m. pérez. 2010. rendimiento y calidad de la fruta en mora de castilla (rubus glaucus bent.) con y sin espinas, cultivado a campo abierto en cajicá cundinamarca, colombia. rev. fac. cienc. básicas 6(1), 24-41. hsiao, t., e. acevedo, e. fereres, and d. henderson. 1976. water stress, growth, and osmotic adjustment. phil. trans. roy. soc. london 273, 479-500. doi: 10.1098/rstb.1976.0026 hunterlab. 2012. hunter l, a, b color scale. applications note 8(9). in: http://www.hunterlab.se/wp-content/uploads/2012/11/ hunter-l-a-b.pdf; consulted: july, 2016. ideam. 2016. base de datos del instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales, bogota, colombia. icontec. 1997. ntc 4106. frutas frescas. mora de castilla. especificaciones. instituto colombiano de normas técnicas y certificación, bogota, colombia. jahangir, m., i.b. abdel-farid, h.k. kim, y.h. choi, and r. verpoorte. 2009. healthy and unhealthy plants: the effect of stress on the metabolism of brassicaceae. environ. exp. bot. 67, 23-33. doi: 10.1016/j.envexpbot.2009.06.007 jaleel, c.a., p. manivannan, a. wahid, m. farooq, r. somasundaram, and r. panneerselvam. 2009. drought stress in plants: a review on morphological characteristics and pigments composition. int. j. agric. biol. 11, 100-105. jennings, d. 1988. raspberries and blackberries: their breeding, diseases and growth. academic press, london, u.k. kays, s. 2004. postharvest biology. exon press, athens, ga. kiziloglu, f.m. u. sahin, t. tunc, and s. diler. 2006. the effect of deficit irrigation on potato evapotranspiration and tuber yield under cool season and semiarid climatic condition. j. agron. 5, 284-288. doi: 10.3923/ja.2006.284.288 manganaris, g.a., v. goulas, a.r. vicente, and l.a. terry. 2013. berry antioxidants: small fruits providing large benefits. j. sci. food agric. 94, 825-833. doi: 10.1002/jsfa.6432 monneveuxa, p., d.a. ramírez, and m.t. pino. 2013. drought tolerance in potato (s. tuberosum l.). can we learn from drought tolerance research in cereals? plant sci. 205-206, 76-86. doi: 10.1016/j.plantsci.2013.01.011 morales, c.s. and b. villegas. 2012. mora (rubus glaucus benth.). pp. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota, colombia. moreno, b.l. and y.a. deaquiz. 2016. caracterización de parametros fisicoquímicos en frutos de mora (rubus alpinus macfard.). acta agron. 65(2), 130-136. doi: 10.15446/acag.v65n2.45587 moreno-medina, b.l., f. casierra-posada, and michael blanke. 2016. índices de crecimiento en plantas de mora (rubus alpinus macfad) bajo diferentes sistemas de poda. rev. colomb. cienc. hortic. 10(1), 28-39. doi: 10.17584/rcch.2016v10i1.4457 osterloh, a., g. ebert, w.h. held, h. schulz, and e. urban. 1996. lagerung von obst und südfrüchten. verlag ulmer, stuttgart, germany.    parra, r.a., j.l. rodríguez, and v.a. gonzález. 1999. transpiración, potencial hídrico y prolina en zarzamora bajo déficit hídrico. terra 17, 125-130. quimbaya, a.y. 2009. desarrollo de una propuesta para mejorar el manejo poscosecha de los frutos de gulupa (passif lora edulis sims.) y curuba (passif lora mollisisma balley). icta, universidad nacional de colombia, bogota, colombia. development core team. 2012. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna, austria. ramirez, j., i. aristizabal, and j. restrepo. 2013. conservación de mora de castilla mediante la aplicación de un recubrimiento comestible de gel de mucílago de penca de sábila. vitae 20(3), 172-183. sora, a.d., g. fischer, and r. flórez. 2006. almacenamiento refrigerado de frutos de mora de castilla (rubus glaucus benth.) en empaques con atmosfera modificada. agron. colomb. 24(2), 306-316. terry, l.a., g.a. chope, and j.g. bordonaba. 2007. effect of water deficit irrigation and inoculation with botrytis cinerea on 345vergara, vargas, and acuña: physicochemical characteristics of blackberry (rubus glaucus benth.) fruits from four production zones of cundinamarca, colombia strawberry (fragaria xananassa) fruit quality. j. agric. food chem., 55, 10812-10819. doi: 10.1021/jf072101n tosun, i., n.s. unstun, and b. tekguler. 2008. physical and chemical changes during ripening of blackberry fruits. sci. agric. 65, 87-90. doi: 10.1590/s0103-90162008000100012 vásquez r., h.h. ballesteros, c.a. muñoz, and m.e. cuellar. 2006. utilización de la abeja apis mellifera como agente polinizador en cultivos comerciales de fresa (fragaria chiloensis) y mora (rubus glaucus) y su efecto en la producción. corpoica, tibaitatá, mosquera, colombia. vicente, a.r., g.a. manganaris, g.o. sozzi, and c.h. crisosto. 2009. postharvest handling: a system approach. chapter 5. nutritional quality of fruits and vegetables. macmillan publishing, london, u.k. walthall, c.l., j. hatfield, p. backlund, l. lengnick, e. marshall, m. walsh, s. adkins, m. aillery, e.a. ainsworth, c. ammann, c.j. anderson, i. bartomeus, l.h. baumgard, f. booker, b. bradley, d.m. blumenthal, j. bunce, k. burkey, s.m. dabney, j.a. delgado, j. dukes, a. funk, k. garrett, m. glenn, d.a. grantz, d. goodrich, s. hu, r.c. izaurralde, r.a.c. jones, s-h. kim, a.d.b. leaky, k. lewers, t.l. mader, a. mcclung, j. morgan, d.j. muth, m. nearing, d.m. oosterhuis, d. ort, c. parmesan, w.t. pettigrew, w. polley, r. rader, c. rice, m. rivington, e. rosskopf, w.a. salas, l.e. sollenberger, r. srygley, c. stöckle, e.s. takle, d. timlin, j.w. white, r. winfree, l. wright-morton, and l.h. ziska. 2012. climate change and agriculture in the united states: effects and adaptation. usda tech. bull. 1935. washington, dc. parental selection and descriptor evaluation in the identification of superior cowpea genotypes received for publication: 10 may, 2021. accepted for publication: 17 november, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.95660 1 federal university of ceará, fortaleza (brazil). 2 universidade federal rural do semi-árido ufersa, mossoró (brazil). * corresponding author: francisco.tomaz@alunos.ufersa.edu.br agronomía colombiana 39(3), 313-321, 2021 abstract resumen the objective of this study was to evaluate and quantify the genetic divergence between accessions of cowpea, aiming to identify the characters that most contribute to diversity and select superior parents. seventy-six cowpea accessions were evaluated using 19 descriptors that were also utilized to estimate genetic diversity using the shannon-weaver index. phenology and production data were analyzed using descriptive statistics and were subjected to pearson’s correlation test. the descriptors f lower color, pod color, and seed brightness showed greater variability in the quantification of genetic diversity. the genotypes das almas, galanjão, selected from ce-13, 7907-purple hull and caupi branco should be incorporated into cowpea breeding programs as they exhibit desirable agronomic characters. crossings involving the genotype 7907-purple hull with das almas and galanjão are indicated, which could result in obtaining superior genotypes in terms of precocity and grain yield. el objetivo de este estudio fue evaluar y cuantificar la divergencia genética entre accesiones de fríjol caupí, para identificar los caracteres que más contribuyen a la diversidad y seleccionar padres superiores. se evaluaron 76 accesiones de fríjol caupí utilizando 19 descriptores, que también fueron usados para estimar la diversidad genética utilizando el índice de shannonweaver. los datos de fenología y producción se analizaron mediante estadística descriptiva y se sometieron a la prueba de correlación de pearson. los descriptores color de f lor, color de vaina y brillo de semilla presentaron mayor variabilidad en la cuantificación de la diversidad genética. los genotipos das almas, galanjão, seleccionado de ce-13, 7907-purple hull y caupi branco deben incorporarse a los programas de mejoramiento del frijol caupí ya que presentan características agronómicas deseables. los cruces que involucran el genotipo 7907-purple hull con das almas y galanjão están indicados con el objetivo de obtener genotipos superiores en términos de precocidad y rendimiento de grano. key words: vigna unguiculata (l.) walp., diversity, dendrogram. palabras clave: vigna unguiculata (l.) walp., diversidad, dendrograma. parental selection and descriptor evaluation in the identification of superior cowpea genotypes selección de padres y evaluación de descriptores en la identificación de genotipos superiores de frijol caupí francisca reijane gadelha de alencar1, charles lobo pinheiro1, francisco linco de souza tomaz2*, cândida hermínia campos de magalhães bertini1, and ana kelly firmino da silva1 introduction the cowpea [vigna unguiculata (l.) walp.] represents one of the most relevant and strategic food sources for the tropical and subtropical regions of the planet. in brazil, the cultivation of cowpea has traditionally been concentrated in the northern and northeastern regions. however, it has been expanding to other regions, mainly to the midwest, due to its wide adaptability to tropical conditions, low production costs, and intense breeding approaches applied to the cultivation (freire filho et al., 2011). the cowpea breeding programs are usually based on the selection of parents followed by hybridization to form a base population and an advanced generation. this occurs with simultaneous selection of more than one characteristic, such as productivity, size, resistance to pests and diseases, and grain quality (bertini et al., 2009). therefore, the previous characterization of the available germplasm becomes indispensable since it allows the breeder to explore the existing genetic diversity and evaluate its potential for use in the breeding program (oliveira et al., 2017). studies on genetic divergence are relevant because they provide estimates for the correct choice of parents that, when crossed, result in a high heterotic effect on the progenies, maximizing the chances of obtaining superior genotypes for the characters of interest (rotili et al., 2012). in this sense, several multivariate techniques can be applied in the study of genetic divergence. among them, the most https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.95660 314 agron. colomb. 39(3) 2021 used are those involving canonical variables and main components, in addition to the grouping methods, whose application depends on the calculation of the previously estimated dissimilarity measures (cruz et al., 2014). in recent years, several authors have evaluated genetic divergence in cowpea (santos et al., 2014; sousa et al., 2017; santana et al., 2019). for example, santana et al. (2019) evaluated the genetic divergence between cowpea genotypes by morpho-agronomic traits in the state of pernambuco, and they found that the combinations pitiúba x cabeçudo and pitiúba x manteiga could result in hybrids with greater heterotic effect. santos et al. (2014) evaluated the agronomic performance and genetic divergence between cowpea genotypes grown in the cerrado/pantanal ecotone region. they found that the crossings of mnc03 737f 5 4 with mnc03 725f 3 and mnc03737f 5 11 obtained promising populations in terms of grain productivity. hence, this research aimed to evaluate and quantify the genetic divergence between 76 cowpea accessions to identify the characters that most contribute to an efficient selection of superior parents. materials and methods plant material and experiment site seventy-six cowpea accessions from the germplasm active bank of the federal university of ceará (bag/ufc) were evaluated (tab. 1). the group of genotypes used in this study was chosen due to the great genetic variability and potential for use in breeding programs, observed during activities routinely developed at the bag related to cowpea, such as seed multiplication and regeneration. the test was carried out in an experimental field belonging to the bag/ ufc, located in fortaleza-ce (03°44’ s, 38°34’ w, and table 1. genotypes of cowpea from the active germplasm bank of the federal university of ceará. n° register accession name n° register accession name n° register accession name 1 ce-07 das almas 27 ce-117 iron k-892-c15-63 53 ce-229 chiapas-277 2 ce-14 potomac 28 ce-119 selected from ce-31 54 ce-230 progresso-66 (grená) 3 ce-27 quem-quem 29 ce-124 selected from ce-92 55 ce-243 malhado preto 4 ce-28 cacheado 30 ce-131 tvu 106 56 ce-252 tvu 179-p1 5 ce-30 galanjão 31 ce-133 tvu 756 57 ce-262 tvu 381 6 ce-32 pitombeira 32 ce-135 tvu 793 58 ce-465 tvu 2934 7 ce-33 josé do santo 33 ce-136 tvu 1015 59 ce-578 ce-578 8 ce-44 novato 34 ce-137 tvu 1204 60 ce-599 selected from ce-394 9 ce-46 milagroso 35 ce-139 tvu 1233 61 ce-646 br3-tracateua 10 ce-48 selected from ce-42 36 ce-140 tvu 1240 62 ce-656 cncx 188-13-1e/p 11 ce-51 selected from ce-13 37 ce-141 selected from ce-134 63 ce-726 cncx 658-26e 12 ce-52 ce-52 38 ce-143 selected from ce-48 64 ce-895 cncx 333-33e 13 ce-53 selected from ce-13 39 ce-148 tvu 1248 65 ce-899 cncx 333-38 e 14 ce-54 selected from ce-13 40 ce-156 tvu 1593 66 ce-924 epace 11-jaguaribe 15 ce-58 ir-58.71 41 ce-160 tvu 1976 67 ce-931 selected from ce-10 16 ce-62 selected from ce-1 42 ce-161 tvu 1977 68 ce-935 brs gurgueia 17 ce-69 selected from ce-1 43 ce-162 tvu 1981 69 ce-936 canapuzinho 18 ce-74 praiano 44 ce-171 tvu 4279 70 ce-938 brs paraguaçu 19 ce-83 azulão-2 45 ce-175 tvu 4369 71 ce-959 brs potiguar 20 ce-90 ferrugem 46 ce-181 caupi branco 72 ce-960 tvu 379 21 ce-91 tvu 966 47 ce-190 costa rica v-11 73 ce-962 22 ce-101 hagreen-66 48 ce-191 costa rica v-12 74 ce-967 tvu 382 23 ce-102 7907-purple hull 49 ce-192 costa rica v-15 75 ce-970 24 ce-105 clay-23 50 ce-194 costa rica v-39 76 ce-971 25 ce-106 australia-67 51 ce-196 costa rica v-43 26 ce-108 mississipi silver-24 52 ce-226 guerrero-109 315alencar, pinheiro, tomaz, bertini, and silva: parental selection and descriptor evaluation in the identification of superior cowpea genotypes altitude of 12 m a.s.l.). according to the köppen and geiger methodology, the region’s climate is of the tropical aw type, with an average annual temperature and precipitation of 26.3 ± 1.7°c and 1,448 mm, respectively. experiment conditions each genotype was distributed in a 5.0 m long row, with 0.5 m spacing between plants. sowing was carried out using three seeds per hole. fifteen days after planting, thinning was performed, leaving the most vigorous plant in each hole, with 10 plants per genotype. to avoid possible crossings between the different accessions, the spacing adopted between rows was 2.0 m. at the time of sowing, fertilization was carried out with the commercial fertilizer npk (0414-08), following the recommendations for the crop. the fertilizer was applied in furrows located next to the planting pits. the control of weeds, pests, and diseases was carried out according to the needs observed in the field. variables analyzed the qualitative descriptors evaluated throughout the crop cycle were seedling pigmentation, flower color, inflorescence type, growth habit, central leaf let shape, plant size, pod position, pod color, pod shape, grain color, grain shape, seed brightness, seed texture, and resistance to diseases caused by viruses. for this last descriptor, a visual analysis of the plants was performed to detect the characteristic symptoms of cowpea severe mosaic virus (cpsmv), the main pathogen of the crop (lima et al., 2012). all plants were classified for possible resistance/susceptibility based on a scale ranging from 0 to 4, where a score of 0 was assigned for absence of symptoms and scores of 1, 2, 3 and 4 for 25, 50, 75 and 100% of plants with typical symptoms of these viruses, respectively. the following quantitative characters were evaluated: initial f lowering (if), pod length (pl), number of grains per pod (ngp), the mass of 100 grains (m100g), and cycle. the statistical analysis was carried out with all the characters (14 qualitative and 5 quantitative), which were converted into multi-categorical variables. the following variables were also collected: average number of days from emergence to full f lowering (ndeff), average number of days from emergence to pod formation (ndepf), average number of days from emergence to physiological maturation (ndepm), average number of days from emergence to harvest point (ndehp), number of pods per plant (npp), and production per plant (p/pl). statistical analysis based on the frequency distribution of the genotypes in the different phenotypic classes of each descriptor, the genetic diversity was estimated using the shannon-weaver index (shannon & weaver, 1964), according to the following equation: 𝐻𝐻′ = [𝑁𝑁 𝑙𝑙𝑙𝑙(𝑁𝑁)−∑ 𝑙𝑙𝑛𝑛 𝑆𝑆 𝑖𝑖=1 𝑙𝑙𝑙𝑙(𝑙𝑙𝑛𝑛)] 𝑁𝑁 (1) 𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍 = 𝑋𝑋𝑛𝑛𝑋𝑋− 𝑋𝑋𝑋𝑋 ̅̅̅̅ 𝑆𝑆(𝑋𝑋𝑛𝑛) (2) (1) where h’ is the shannon-weaver index; ni is the number of individuals sampled from the i-th species; n is the total number of individuals sampled; s is the total number of species sampled, and ln is the neperian-based logarithm. the shannon-weaver index (h’) measures the degree of uncertainty in predicting to which species or group an individual chosen randomly, from a sample with s species and n individuals, will belong. thus, the lower the value of h’, the lower the degree of uncertainty, and, therefore, the lower the diversity of the sample (shannon & weaver, 1964). this index can also be used to quantify the level of entropy of the characters. the entropy of a given descriptor will be greater based on the number of phenotypic classes and the balanced frequency distribution of the accessions in the different phenotypic classes (oliveira et al., 2017). to establish a single pattern of analysis for the different variables (qualitative and quantitative), these were converted into multi-categorical variables (cruz et al., 2011; silva et al., 2013; paiva et al., 2014) and later standardized according to the following equation: 𝐻𝐻′ = [𝑁𝑁 𝑙𝑙𝑙𝑙(𝑁𝑁)−∑ 𝑙𝑙𝑛𝑛 𝑆𝑆 𝑖𝑖=1 𝑙𝑙𝑙𝑙(𝑙𝑙𝑛𝑛)] 𝑁𝑁 (1) 𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍 = 𝑋𝑋𝑛𝑛𝑋𝑋− 𝑋𝑋𝑋𝑋 ̅̅̅̅ 𝑆𝑆(𝑋𝑋𝑛𝑛) (2) (2) where z is the standardized value, with zero average and variance within the range from -1 to +1; xij is the actual observation value within each class; xj is the average of the class observations; s is the variance of observations within each class; i is the number of observations, and j is the class of each observation. after standardization of all multi-categorical variables, the genetic distances between the 76 cowpea accessions were estimated based on the square of the euclidean distance, with the grouping of the genotypes carried out using ward’s hierarchical method. two dendrograms were generated to graphically represent the genetic diversity between accessions. the first included 316 agron. colomb. 39(3) 2021 all 19 characters evaluated, and the second was constructed only with the characters that exhibited frequency above 50% in a certain class and an entropy value greater than 75% (h’>0.75), aiming to reduce expenses with labor and time dedicated to data collection. the data obtained from the phenological and production characters were analyzed using descriptive statistics and subjected to pearson’s correlation test, with all statistical analyses performed using the minitab® software version 18.1. results and discussion table 2 shows the multi-categorical descriptors, the number of phenotypic classes, and the shannon-weaver index. the highest entropy values were observed for the characters f lower color (0.97), pod color (0.93), and seed brightness (0.92). high values for entropy are normally associated with a greater amount of the phenotypic category for the applied descriptor and also with a greater balance in the proportion between the frequency of genotypes in the different phenotypic categories (vieira et al., 2008). thus, this result demonstrates the existence of variability between the referred characters, making them relevant in the differentiation between genotypes. table 2. number of phenotypic classes (npc) and entropy levels (h’) for the multi-categorical descriptors applied to the 76 accessions of cowpea. descriptors npc h’ seedling pigmentation 2 0.18 flower color 3 0.97 inflorescence type 2 0.10 growth habit 2 0.36 central leaflet shape 5 0.76 plant size 4 0.73 pod position 3 0.81 pod color 4 0.93 pod shape 4 0.60 grain color 15 0.78 grain shape 4 0.63 seed brightness 3 0.92 seed texture 2 0.74 initial flowering 5 0.29 pod length 5 0.70 number of grains per pod 3 0.72 mass of 100 grains 5 0.83 cycle 5 0.57 resistance to diseases caused by viruses 5 0.90 low entropy values (h’<0.75) associated with a frequency above 50% were found for eleven descriptors, namely inf lorescence type, seedling pigmentation, initial f lowering, growth habit, cycle, pod shape, grain shape, pod length, number of grains per pod, plant size and seed texture. therefore, these descriptors were suggested for disposal (tab. 2). although the descriptors pod length and number of grains per pod were provided for discard, they are relevant for cowpea breeding programs as they directly inf luence grain yield. therefore, only the other nine descriptors were eliminated. the disposal of nine of the 19 characters evaluated (tab. 2) reduced by 47.4% the number of descriptors. a result superior to this was found by silva et al. (2019) in a study to select morpho-agronomic characters in physalis angulata l. germplasm using univariate and multivariate techniques that recorded disposal of 55.9% of the total number of the descriptors evaluated, without a significant loss of information. among all the characters evaluated in the present study, those with the lowest entropy coefficients were inf lorescence type and seedling pigmentation, with h’ values of 0.10 and 0.18, respectively. this result implies a low variability of these characters, which can be considered as those that least inf luenced the divergence between the cowpea accessions. ward’s hierarchical method, based on the dissimilarity matrix estimated using the quadratic euclidean distance, made it possible to group the 76 genotypes into five distinct groups from a cut at approximately 60% of the maximum distance (fig. 1). group i had the highest concentration of genotypes, consisting of 55 of the 76 accessions evaluated, which expressed the most frequent characters. group ii was composed of 14 accessions (16, 17, 22, 28, 35, 36, 38, 44, 46, 59, 61, 70, 74, and 76). the genotypes belonging to this group have a small/medium pod length, mass of 100 grains that classifies them as small and medium, and a cycle ranging from early to medium. group iii consisted of 5.3% of the tested genotypes (29, 56, 65, and 68), which showed a determinate growth habit and erect plant size, important characters for breeding programs that aim to obtain cultivars adapted to mechanization. group iv was composed only of accession number 4 (cacheado), which differs from the others since it is the only one that showed a type of compound inf lorescence. 317alencar, pinheiro, tomaz, bertini, and silva: parental selection and descriptor evaluation in the identification of superior cowpea genotypes according to barros et al. (2011), compound inf lorescence has a direct inf luence on production by morphologically altering the reproductive part of the plant, which causes bifurcations at a certain height of the peduncle and new segments that will produce f lowers and fruits. group v consisted of two components (23 and 75), the only ones that had anthocyanin pigmentation in the seedling phase. the most divergent combination, with a distance of 261.08, was established between genotypes 1 (das almas) and 75 (ce-970), showing greater genetic divergence between these accessions, which is desirable in breeding programs aiming to produce superior hybrids. on the other hand, the most similar combination was obtained between accessions 34 (tvu 1204) and 54 (progresso-66), with a distance of 1.47, which should be avoided in order to explore heterosis in the progeny. the first dendrogram was created considering all the descriptors evaluated (fig. 1). for the construction of the second dendrogram, nine characters were discarded. the elimination of these characters resulted in a new distribution of accessions, represented graphically in figure 2. in this new dendrogram, seven groups were generated. group i consisted of 24 accessions (1, 21, 22, 26, 29, 30, 31, 33, 34, 36, 37, 41, 43, 44, 45, 46, 50, 51, 54, 59, 64, 65, 67, and 70). these genotypes have white-colored seeds ranging from white with brown halo, white with mottled halo, and white-brown. also, they showed mass of 100 grains that characterize them as extra small, small, and medium. in group ii, ten accessions (13.2%) were grouped, which showed pods distributed above the foliage level, with a matte or intermediate opaque seed shine and with extra small to small size based on the seed weight. group iii figure 1. dendrogram generated from the genetic dissimilarity matrix between 76 accessions of cowpea. i ii iii iv v genotypes 87.03 0 174.06 261.08 d is ta nc e 64 45 13 33 30 67 63 12 25 37 41 43 9 14 24 32 42 11 4 271 10 55 19 5 20 66 39 40 18 71 49 57 26 50 73 31 69 7 62 53 48 60 21 51 72 2 58 153 54 52 6 8 16 44 22 46 76 17 38 28 59 36 70 35 74 61 29 65 68 56 4 2334 75 i ii iii iv v vi vii genotypes 48.79 0 97.52 146.38 d is ta nc e 64 26 37 45 30 67 31 36 70 21 51 22 43 46 65 29 50 34 41 541 44 59 4 9 27 52 47 11 14 24 32 42 2 62 38 7 60 48 16 25 53 3 8 18 20 5 49 3933 73 6 58 71 68 12 15 40 58 56 63 35 74 72 75 61 10 55 13 17 69 66 76 1957 23 figure 2. dendrogram generated from the characters that showed higher levels of entropy (h’>0.75) associated with a frequency below 50% in a given class. 318 agron. colomb. 39(3) 2021 was constituted by nine genotypes (2, 7, 16, 25, 38, 48, 53, 60, and 62), whose plants showed brilliant seeds of cream color, white-purple, and black-white. the genotypes that formed group iv produced pods positioned above the foliage, shiny seeds, and weight of 100 seeds that classify them as medium to large. group v consisted of accessions 35, 61, 72, 74, and 75. these accessions have violet flowers and produce seeds of great or extra-large weight. in group vi, there were seven genotypes that exhibited greater pod length and less frequent seed color (purple mottled, brown-white, brown mottled white, cream, and black). the two accessions that were part of group vii (19 and 23) have an oval central leaf let shape and produce large pods with black colored or vinegar seeds. table 3 shows the descriptive statistics of the phenological and production variables used in the characterization of the 76 cowpea genotypes. the amplitude of the coefficient of variation (cv) varied from 9.19 to 59.44% for ndehp and p/pl, respectively. santana et al. (2019), in a study of genetic divergence between cowpea accessions, found a smaller amplitude for cv values, which varied from 4.39 to 23.65% for the characters grain index and grain yield, respectively. in studies with cowpea, it is common to find high cv values for grain production (bertini et al., 2009; públio júnior et al., 2017; camara et al., 2018; souza et al., 2019). the evaluated genotypes showed high variability regarding the cycle. regarding the character ndeff, some accessions started f lowering at 33 d after emergence, and others only at 58 d. the general average for this descriptor was 45 d. the character ndepf ranged from 35 to 70 d, with an average of 48 d. when considering ndepm, there was a variation from 40 to 76 d, with a general average of 56 d. the accessions also expressed great variation concerning ndehp, with the earliest reaching the harvest point at 51 d and the latest at 82 d. on average, the harvest point was reached at 62 d. table 3. descriptive statistics of the quantitative characters of the 76 accessions of cowpea. characters minimum maximum average standard deviation variance cv (%) ndeff 33.00 58.00 44.83 4.68 21.95 10.45 ndepf 35.00 70.00 47.96 5.81 33.77 12.12 ndepm 40.00 76.00 55.68 6.64 44.19 11.94 ndehp 51.00 82.00 61.91 5.69 32.37 9.19 npp 2.57 53.13 22.90 11.97 143.27 52.27 p/pl (g) 5.50 139.38 54.52 32.41 1050.29 59.44 ndeff average number of days from emergence to full flowering; ndepf average number of days from emergence to pod formation; ndepm average number of days from emergence to physiological maturation; ndehp average number of days from emergence to harvest point; npp number of pods per plant; p/pl production per plant; cv coefficient of variation. according to freire filho et al. (2005), precocity is a relevant character as it represents the possibility of up to three crops per year, including rainfed and irrigated crops. as a result, it should be possible to increase and/or stabilize cowpea production in regions with long periods of drought. thus, the mentioned descriptors were relevant and should be considered when selecting parents since they are directly related to the cultivation cycle. approximately 53% of accessions started to f lower fully between 42 and 48 d after emergence, classified as of early and medium cycle, respectively (fig. 3a). the majority of accessions began to form pods between 40 and 50 d (fig. 3b). approximately 91% of accessions started the maturation process between 48 and 64 d (fig. 3c), and 67% reached the harvest point between 58 to 64 d after emergence (fig. 3d). accession 23 (7907-purple hull) was the only one considered extra early, starting its f lowering and harvest at 33 and 51 d, respectively. on the other hand, accessions 2 (potomac), 4 (cacheado), and 8 (novato) only started f lowering between 54 and 58 d and harvest from 74 to 82 d. regarding the descriptor npp, there was considerable variation between genotypes, with most of them producing 15 to 30 pods (fig. 3e). accessions 1 (das almas), 5 (galanjão), and 9 (milagroso) are noteworthy for having shown an npp greater than 50. this character is essential for breeding programs aimed at the identification of parents since the selection for increasing the number of pods per plant results, indirectly, in increased grain yield (santos et al., 2012). a more uniform distribution was observed for p/pl, with about 93% of accessions producing less than 100 g and only five accessions with higher production, with emphasis on genotypes 1 (das almas) and 5 (galanjão), which produced more than 130 g/plant (fig. 3f). the low production values recorded for most genotypes are due to the low weight of 100 grains and the low number of grains per pod. 319alencar, pinheiro, tomaz, bertini, and silva: parental selection and descriptor evaluation in the identification of superior cowpea genotypes regarding virus attack, the accessions were classified as resistant/susceptible according to a grade scale. among the evaluated genotypes, 29 showed no symptoms (1, 2, 3, 5, 8, 10, 13, 17, 19, 21, 28, 29, 31, 35, 36, 40, 51, 55, 62, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 75 and 76). the other accessions showed symptoms ranging from mild to severe. since only visual analysis of symptoms was performed, further studies will be needed to confirm the resistance of the genotypes to the cpsmv. regarding the estimated linear correlation between quantitative characters, an amplitude from -0.016 to 0.933 was found (tab. 4). pearson’s correlation coefficient (r) measures the strength of the relationship between the characters studied, assuming values between -1 and 1, which are interpreted as perfect negative and positive correlations, respectively. according to the values shown in table 4, the variables npp and p/pl were highly correlated (r = 0.886; p = 0.000). these results corroborate the findings of santos et figure 3. frequency distribution of the 76 cowpea genotypes evaluated for six characters. a) ndeff average number of days from emergence to full flowering; b) ndepf number of days from emergence to pod formation; c) ndepm number of days from emergence to physiological maturation; d) ndehp number of days from emergence to harvest point; e) npp number of pods per plant, and f) p/pi production per plant. fr eq ue nc y ndeff 0 5 10 15 20 25 30 5451484542393633 57 a fr eq ue nc y ndepf 0 5 10 15 20 25 6866646260585654525048464442403836 70 b fr eq ue nc y ndepm 0 5 10 15 20 25 30 35 6864605652484440 72 76 c fr eq ue nc y ndehp 0 5 10 15 20 25 82807876747270686664626058565452 d fr eq ue nc y npp 0 4 2 6 8 10 12 14 16 403530252015105 45 50 55 e fr eq ue nc y p/pi (g) 0 4 2 6 8 10 12 140130120110100908070605040132010 f 320 agron. colomb. 39(3) 2021 al. (2012) and show that the accessions that expressed the highest number of pods also showed higher production. table 4. pearson’s correlation coefficients and their respective probabilities obtained for the six quantitative characters evaluated in 76 cowpea genotypes. ndeff ndepf ndepm ndehp npp ndepf 0.768 0.000 ndepm 0.754 0.933 0.000 0.000 ndehp 0.749 0.925 0.890 0.000 0.000 0.000 npp -0.016 0.004 0.061 0.038 0.894 0.974 0.603 0.745 p/pl (g) 0.035 0.015 0.093 0.101 0.886 0.767 0.900 0.422 0.384 0.000 ndeff average number of days from emergence to full flowering; ndepf average number of days from emergence to pod formation; ndepm average number of days from emergence to physiological maturation; ndehp average number of days from emergence to harvest point; npp number of pods per plant; p/pl production per plant; upper cells show the correlation coefficient and lower cells show the p-value. the phenological variables ndepf, ndepm, and ndehp showed a high correlation with each other (tab. 4). this result was expected since these characters are closely related to the crop cycle. therefore, the accessions that started the formation of pods earlier showed the same behavior for physiological maturation and harvest point. of the 76 accessions evaluated in this study, five deserve to be mentioned and should be incorporated into cowpea breeding programs. they are: 1 (das almas), 5 (galanjão), 13 (selected from ce-13), 23 (7907-purple hull), and 46 (caupi branco). accession 23 was considered the most precocious of all. however, it showed a low npp and, therefore, low grain production. the other five genotypes combined medium cycle, nvp above average, and production above 100 g per plant. regarding the dendrogram shown in figure 2, among the five genotypes mentioned, 1 (das almas) and 46 (caupi branco) belong to group i, while 5 (galanjão) belongs to group iv. the genotypes 13 (selected from ce-13) and 23 (7907-purple hull) belong to group vi and vii, respectively. based on the assumption that classified accessions are homogeneous within the group but heterogeneous between groups, crossings should be performed between accessions belonging to different groups and with desirable agronomic characters. following these criteria, crosses involving genotype 23 (7907-purple hull), which showed an extra early cycle, with 1 (das almas) or 5 (galanjão), which expressed the highest npp and p/pl, are promising. conclusions the descriptors f lower color, pod color, and seed brightness showed greater genetic variability. among the genotypes evaluated, das almas, galanjão, selected from ce-13, 7907-purple hull, and caupi branco can be incorporated as parents into cowpea breeding programs. crossings between the genotype 7907-purple hull and das almas or galanjão are indicated for use in breeding programs to obtain superior genotypes in precocity and grain yield. acknowledgments the authors would like to express their gratitude to the national council for scientific and technological development (cnpq) for funding the scientific initiation scholarship, the phytotechnics department of the federal university of ceará (ufc) for providing the infrastructure and technical support for conducting and evaluating the experiment, particularly the center for studies and research in improvement and biotechnology of plant genetic resources, and the seed analysis laboratory. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions chcmb, akfs and frga designed the experiment; chcmb obtained financial support for the project that led to this publication; chcmb and akfs supervised and conducted the planning and execution of the research activity; frga conducted the experimental research and collected the data; clp and frga applied statistical and computational techniques to analyze the study data; flst and frga wrote and translated the initial draft; all authors reviewed the manuscript. literature cited barros, f. r., anunciação filho, c. j., rocha, m. m., nunes, j. a. r., silva, k. j. d., freire filho, f. r., & ribeiro, v. q. (2011). potencial genético de progênies de feijão-caupi segregantes quanto ao tipo da inf lorescência. pesquisa agropecuária brasileira, 46(2), 182–189. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2011000200010 bertini, c. h. c. m., teófilo, e. m., & dias, f. t. c. (2009). divergência genética entre acessos de feijão-caupi do banco de germoplasma da ufc. revista ciência agronômica, 40(1), 99–105. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2011000200010 321alencar, pinheiro, tomaz, bertini, and silva: parental selection and descriptor evaluation in the identification of superior cowpea genotypes camara, f. t., mota, a. m. d., nicolau, f. e. a., pinto, a. a., & silva, j. m. f. (2018). produtividade de feijão caupi crioulo em função do espaçamento entre linhas e número de plantas por cova. revista de agricultura neotropical, 5(2), 19–24. cruz, c. d., ferreira, f. m., & pessoni, l. a. (2011). biometria aplicada ao estudo da diversidade genética. suprema. cruz, c. d., regazzi, a. j., & carneiro, p. c. s. (2014). modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético (3rd ed.). editora ufv. freire filho, f. r., lima, j. a. a., & ribeiro, v. q. (eds.). (2005). feijão-caupi: avanços tecnológicos. embrapa. freire filho, f. r., ribeiro, v. q., rocha, m. m., silva, k. j. d., nogueira, m. s. r., & rodrigues, e. v. (2011). produção e importância socioeconômica. in f. r. freire filho (ed.), feijão-caupi no brasil: produção, melhoramento genético, avanços e desafios (pp. 18–38). embrapa. lima, j. a. a., nascimento, a. k. q., silva, a. k. f., & aragão, m. l. (2012). biological stability of a strain of cowpea severe mosaic virus over 20 years. revista ciência agronômica, 43(1), 105–111. https://doi.org/10.1590/s1806-66902012000100013 oliveira, j. s., faleiro, f. g., junqueira, n. t. v., vieira, e. a., & viana, m. l. (2017). caracterização fenotípica e diversidade genética de passif lora spp. baseada em descritores multicategóricos. revista de ciências agrárias, 60(3), 223–234. https:// doi.org/10.4322/rca.2427 paiva, j. b., freire filho, f. r., teófilo, e. m., & ribeiro, v. q. (2014). feijão-caupi: melhoramento genético no centro de ciências agrárias. ufc. públio jú nior, e ., mora is, o. m., rocha, m. m., públio, a. p. p. b., & bandeira, a. s. (2017). características agronômicas de genótipos de feijão-caupi cultivados no sudoeste da ba hia. científica, 45(3), 223–230. https://doi. org/10.15361/1984-5529.2017v45n3p223-230 rotili, e. a., cancellier, l. l., dotto, m. a., peluzio, j. m., & carvalho, e. v. (2012). divergência genética em genótipos de milho, no estado do tocantins. revista ciência agronômica, 43(3), 516–521. https://doi.org/10.1590/s1806-66902012000300014 santana, s. r. a., medeiros, j. e., anunciação filho, c. j., silva, j. w., costa, a. f., & bastos, g. q. (2019). genetic d ivergence a mong cow pea genot y pes by mor phoag ronomic traits. revista caatinga, 32(3), 841–850. https://doi. org/10.1590/1983-21252019v32n329rc santos, a., ceccon, g., correa, a. m., durante, l. g. y., & regis, j. a. v. b. (2012). análise genética e de desempenho de genótipos de feijão-caupi cultivados na transição do cerrado-pantanal. cultivando o saber, 5(4), 87–102. santos, j. a. s., teodoro, p. e., correa, a. m., soares, c. m. g., ribeiro, l. p., & abreu, h. k. a. (2014). desempenho agronômico e divergência genética entre genótipos de feijão-caupi cultivados no ecótono cerrado/pantanal. bragantia, 73(4), 377–382. https://doi.org/10.1590/1678-4499.0250 shannon, c. e., & weaver, w. (1964). the mathematical theory of communication. the university of illinois press. silva, f. l., baffa, d. c. f., oliveira, a. c. b., pereira, a. a., & bonomo, v. s. (2013). integração de dados quantitativos e multicategóricos na determinação da divergência genética entre acessos de cafeeiro. bragantia, 72(3), 224–229. https:// doi.org/10.1590/brag.2013.039 silva, h. k., passos, a. r., schnadelbach, a. s., moreira, r. f. c., conceição, a. l. s., & lima, a. p. (2019). selection of morphoagronomic descriptors in physalis angulata l. using multivariate techniques. journal of agricultural science, 11(1), 289–302. https://doi.org/10.5539/jas.v11n1p289 sousa, s., tavares, t., barros, h., nascimento, i., santos, v., & fidelis, r. (2017). divergência genética de feijão‑caupi (vigna unguiculata) no sul do tocantins. revista de ciências agrárias, 40(2), 419–429. https://doi.org/10.19084/rca16069 souza, k. n., torres filho, j., barbosa, l. s., & silveira, l. m. (2019). avaliação de genótipos de feijão-caupi para produção de grãos verdes em mossoró-rn. colloquium agrariae, 15(1), 9–14. https://doi.org/10.5747/ca.2019.v15.n1.a265 vieira, e. a., fialho, j. f., silva, m. s., fukuda, w. m. g., & faleiro, f. g. (2008). variabilidade genética do banco de germoplasma de mandioca da embrapa cerrados acessada por meio de descritores morfológicos. científica, 36(1), 56–67. https://doi.org/10.1590/s1806-66902012000100013 https://doi.org/10.4322/rca.2427 https://doi.org/10.4322/rca.2427 https://doi.org/10.15361/1984-5529.2017v45n3p223-230 https://doi.org/10.15361/1984-5529.2017v45n3p223-230 https://doi.org/10.1590/s1806-66902012000300014 https://doi.org/10.1590/1983-21252019v32n329rc https://doi.org/10.1590/1983-21252019v32n329rc https://doi.org/10.1590/1678-4499.0250 https://doi.org/10.1590/brag.2013.039 https://doi.org/10.1590/brag.2013.039 https://doi.org/10.5539/jas.v11n1p289 https://doi.org/10.19084/rca16069 https://doi.org/10.5747/ca.2019.v15.n1.a265 degradation and thermodynamic adsorption process of carbofuran and oxadicyl in a colombian agricultural soil profile received for publication: 1 october, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.53325 1 department of chemistry, faculty of science, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). csmosquerav@unal.edu.co 2 department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) agronomía colombiana 34(1), 92-100, 2016 degradation and thermodynamic adsorption process of carbofuran and oxadicyl in a colombian agricultural soil profile degradación y termodinámica del proceso de adsorción del carbofurano y oxadicil en un perfil de suelo agrícola de colombia carmen s. mosquera-vivas1, nelson obregon-neira2, raúl e. celis-ossa2, jairo a. guerrero-dallos1, and carlos a. gonzález-murillo2 abstract resumen carbofuran and oxadixyl pesticides are used in colombia to control pests and fungi, but their mobility through the soil profile is poorly understood. this study showed degradation and adsorption processes of these compounds in a melanudands soil (0-100 cm) from colombia using laboratory incubation and the batch equilibrium methods. first-order kinetic models indicated that the degradation rates of carbofuran (0.013-0.006 day-1) and oxadixyl (0.013-0.008 day-1) decreased at deeper soil layers, suggesting that the pesticides were more persistent in the sub-surface (60-100 cm) than in the surface layers (0-40 cm). the thermodynamic approach showed that the adsorption of both pesticides was similar, an exothermic and spontaneous process. the carbofuran and oxadixyl coefficient of distribution (5.8-0.3 l kg-1) and the percentage of adsorption (71.2-11.3%) were very similar in the surface layers (0-40 cm) and decreased with the soil depth. the organic carbon (oc) and clay content showed a positive correlation with the pesticide adsorption throughout the soil profile; therefore, mathematical equations were developed from multiple linear regression models for these soil properties and initial concentration. the equations were important to the estimation of the mobility of the compounds using leaching models under laboratory and field conditions. el carbofurano y oxadicil se aplican en diferentes cultivos en colombia, pero su transporte a través del perfil del suelo se ha estudiado muy poco. se evaluó la degradación y la adsorción de ambos plaguicidas en un suelo melanudands (0-100 cm) mediante el método indirecto e incubaciones bajo condiciones de laboratorio. las tasas de degradación del carbofurano (0,0130,006 día-1) y oxadicil (0,013-0,008 día-1) disminuyeron en las capas más profundas del perfil; lo cual indica que los plaguicidas fueron más persistentes en las capas sub-superficiales (60100 cm) que en las capas superficiales (0-40 cm). la adsorción fue un proceso exotérmico y espontáneo. los coeficientes de distribución (5,8-0,3 l kg-1) y los porcentajes de adsorción (71,2-11,3%) de ambos plaguicidas fueron muy similares en los primeros 40 cm y disminuyeron con la profundidad. con modelos de regresión lineal múltiple entre la adsorción de los plaguicidas y el contenido de carbón orgánico (co), las arcillas y la concentración inicial, se obtuvieron ecuaciones matemáticas, las cuales muestran como el co y las arcillas controlan el transporte de ambos pesticidas a través del perfil. estas ecuaciones son útiles para estimar el transporte del carbofurano y oxadicil en el suelo. key words: pesticide persistence, soil pollution, sorption, chemical degradation, forecasting. palabras clave: persistencia de los plaguicidas, contaminación del suelo, sorción, degradación química, técnicas de predicción. valencia et al., 2008; pimmata et al., 2013). on the other hand, oxadixyl is a fungicide applied to potato, tomato, onion, cut roses and fruit crops (ica, 2016). the fate of pesticides in the atmosphere-plant-soil system depends on their behavior in the soil. once the foliar application was carried out, the pesticides moved to the air by volatilization, to the surface water by runoff, to the groundwater by leaching or remained in the soil (adsorption) and were perhaps degraded (tiryaki and temur, 2010). the degradation and adsorption processes are critically important introduction pesticides are chemicals used to control insects, weeds and/ or endemic diseases in order to enhance food production and to protect forests, plantations and fibers (ecobichon, 2001; mamy and barriuso, 2007; sattler et al., 2007). carbofuran is an insecticide banned in europe and the usa (pan, 2015; epa, 2015); in spite of this fact, latin american and asian farmers have been using it regularly to control pests in vegetable and fruit crops (farahani et al., 2007; http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.53325%20 mailto:csmosquerav@unal.edu.co 93mosquera-vivas, obregon-neira, celis-ossa, guerrero-dallos, and gonzález-murillo: degradation and thermodynamic adsorption process of carbofuran... to understanding the off-site impact of pesticides applied to field crops in order to protect the environment (gebremariam et al., 2012). pesticide degradation rates in soils were dependent upon: the soil type, microorganisms, pesticide type, soil temperature, soil water content, and light irradiation (shelton and parkin, 1991; tariq et al., 2006; bermúdez-couso et al., 2013; pimmata et al., 2013; dhanasekara et al., 2015). for instance, the natural pyrite degraded nearly 40% of the carbofuran within 100 h (dhanasekara et al., 2015) and the degradation of the insecticide in the soils with indigenous microorganisms was more rapid that in the sterile soils (pimmata et al., 2013); although, tariq et al. (2006) found similar behaviors for sterile and non-sterile soils. soil adsorption was the main factor that was responsible for the carbofuran dissipation under darkness (bermúdezcouso et al., 2013). adsorption is the net accumulation of a substance at the interface between a solid phase and an aqueous solution phase (sposito, 1989; delle, 2001). the physical and chemical soil properties affect the amount of the chemical adsorbed on the soil solid surface. the oc content, the clay content, the cation exchange capacity (cec) and the ph seemed to control the adsorption of carbofuran in both the tropical and temperate soils (delle, 2001; gupta et al., 2006; krishna and philip, 2008; valencia et al., 2008; singh and srivastava, 2009; bermúdez-couso et al., 2012). in regards to oxadixyl degradation and adsorption, the only available data are those provided by the “pesticide properties database” (ppdb, 2015) for temperate soils. aldana et al. (2011) showed that oxadixyl was a mobile fungicide in soil columns at a 0-30 cm depth and it might be leached through the soil profile. in the understanding of the adsorption equilibrium between the solid (adsorbent) and liquid phases of soils, thermodynamics play a fundamental role. to have significant adsorption of a chemical in soils, the free energy of adsorption (δgads) must be negative and since (δgads) = (δhads)-t(δsads), this requires an enthalpy of adsorption (δhads) negative that adsorption entropy (δsads). the entropy of adsorption (δsads) must be negative due a rotational freedom of the adsorbed substance that is less than the liquid phase substance (ruthven, 1984). most degradation and adsorption studies of carbofuran and oxadixyl have focused on the topsoil layer (shelton and parkin, 1991; tariq et al., 2006; farahani et al., 2007; valencia et al., 2008; aldana et al., 2011; bermúdez-couso et al., 2012; pimmata et al., 2013; martínez-cordón et al., 2015). how these pesticides behave throughout the soil profile is poorly understood. therefore, the aim of this study was to assess the degradation and adsorption of the pesticides carbofuran and oxadixyl (commonly used in colombia) in one melanudand soil as a function of soil depth (0-100 cm). materials and methods soils five soil layers (melanudands), s1 to s5, acquired at different vertical depths in the soil profile (s1: 0-20 cm, s2: 20-40cm, s3: 40-60 cm, s4: 60-80 cm and s5: 80-100 cm), were used in this study. the soil layers were taken in an agricultural landscape in the region of tenjo-cundinamarca (colombia), located at 2,595 m a.s.l. these layers were airdried and sieved through a us standard sieve with 2.38 mm mesh openings (number 8) for adsorption experiments; whereas, the soil layers for degradation study were kept at field water content. the physical and chemical properties of the soil are summarized in tab. 1. pesticides carbofuran [(2,2-dimethyl-3h-1-benzofuran-7-yl) nmethylcarbamate] and oxadixyl [n-(2,6-dimethylphenyl)2-met hox y-n-(2-oxo-1,3-oxazolidin-3-yl)acetamide] pesticides (≥ 98% purity) were provided by dr. ehrenstorfer gmbh (augsburg, germany). degradation process the pesticide degradation was studied with laboratory incubation experiments (mamy and barriuso, 2007; mosquera-vivas et al., 2010). ten g (10.00) of dry soil (s1s5) were placed in a 50 ml centrifuge tube and spiked with 0.250 ml of the pesticide mixture. carbofuran and oxadixyl were added at reported field doses of a.i. 0.31 and 1.0 kg ha-1, respectively. these samples were then inserted in 500 ml jars containing 20 ml of 2 m naoh (on top) and a sealed vial with 10 ml of distillated water. the samples were incubated under unsaturated field moisture conditions (tab. 1) at 18ºc in the dark for 102 d. after incubation times of 0, 1, 3, 7, 14, 31, 45, 60, 76 and 102 d, two soil samples from each depth were dried on foil containers at room temperature (18ºc) for 3 d. the samples were then placed in centrifuge tubes, spiked with pcb 103 (surrogate compound) and extracted with 20 ml of ethyl acetate and shaken for 15 min. na2so4 (5.0 g) and nahco3 (1.7 g) were then added and the samples were shaken for 15 min again. the samples were centrifuged at 7,500 rpm for 15 min and the organic supernatants (10 ml) concentrated to 2 ml. an aliquot of pcb 52 (internal standard) was then added before injecting the samples into a cg-ms system. the limit of 94 agron. colomb. 34(1) 2016 detection (lod) was 0.008 μg g-1 for carbofuran and 0.028 μg g-1 for oxadixyl. the limits of quantification (loq) were 0.020 μg g-1 and 0.118 μg g-1 for carbofuran and oxadixyl, respectively. the recovery of the pesticides was 103.3±7.8% for carbofuran and 79.1±5.9% for oxadixyl. for instance, the recovery of pcb 103 was 91.9% with a rsd of 1.4%. the first-order kinetic model was fitted to obtain the degradation rate (k) and the half-life (t1/2) of the two pesticides (eq. 1 and 2): ct = c0e–kt (1) t1/2 = ln(1/2)/-k (2) where ct is the pesticide concentration at time t and c0 is the initial concentration of the pesticide. adsorption process the adsorption process was obtained by using the batch equilibrium method (mamy and barriuso, 2007; langeron et al., 2014). all of the pesticides were studied together in a mixture solution according to the field data. five test substances were prepared in 0.01 m cacl2. the concentration ranges were 0.13 0.40 mg l-1 for carbofuran and 0.49 2.16 mg l-1 for oxadixyl. all of the experiments were executed with samples of pesticides in 0.01 m cacl2 and blanks with soil in 0.01 m cacl2. ten g (10.00) of dry soil (s1-s5) were placed in 50-ml centrifuge tubes and a 20.0 ml aliquot of the mixture was added to each tube. the soil-water slurry was shaken for 24 h at 20ºc and centrifuged at 7,000 rpm for 30 min. the supernatant was removed, weighed and extracted by liquid-liquid extraction. the supernatant was spiked with pcb 103 and the extraction was carried out with 20.0 ml of ethyl acetate and shaken for 15 min. nacl was added and the sample was shaken again for an additional 15 min before sonication for 15 min. the organic phase was concentrated to 1 ml. an aliquot of pcb 52 was added to the samples before injection into a cg-ms system. the pesticide and pcb 103 recoveries by liquid-liquid extraction were 89.5±8.5% for carbofuran, 81.9±5.8% for oxadixyl and 84.9±7.1% for pcb 103. the coefficient of distribution (kd) was calculated as the average of the subsamples for each layer (eq. 3): k d = x m i ceq i n (3) ceq is the equilibrium concentration of the pesticide (mg l-1) in the soil solution and n is the number of the data. finally, the soil organic carbon-water partitioning coefficient, koc, was obtained by normalizing the kd coefficients to the oc content (eq. 4): k o c = k d %oc∗ 1 0 0 (4) pedotransfer functions (ptf) were used to estimate the kd values of the pesticides from the oc content, clay content and ph (weber et al., 2004; singh et al., 2014). weber et al. table 1. physical and chemical properties of the soil in the region of tenjo-cundinamarca (colombia). soil layer oc (%) ph cec (cmol(+) kg-1) texture ρr (g ml-1) n (%) p (mg kg-1)clay (%) silt (%) sand (%) s1 (0-20 cm) 10.3±0.3 6.3±0.2 57.8 16.0 32.0 52.0 2.0 0.87 >116 s2 (20-40 cm) 10.7±0.8 5.8±0.1 58.0 16.0 32.0 52.0 2.0 0.87 64.4 s3 (40-60 cm) 9.6±0.4 5.2±0.3 46.5 14.0 20.0 66.0 2.1 0.81 27.9 s4 (60-80 cm) 4.8±0.7 5.3±0.2 38.2 10.0 12.0 78.0 2.2 0.37 10.0 s5 (80-100 cm) 2.7±0.8 5.4±0.1 32.6 6.0 18.0 76.0 2.4 0.18 8.6 soil layer ea (cmol(+) kg-1) ion exchange (cmol(+) kg-1) ecec (cmol(+) kg-1)ca k mg na s1 (0-20 cm) 0 36.9 2.4 9.2 0.7 49.1 s2 (20-40 cm) 0 24.7 1.9 6.9 0.6 34.0 s3 (40-60 cm) 0.3 12.0 1.3 3.7 0.4 17.6 s4 (60-80 cm) 0.2 5.3 0.9 2.1 0.4 9.0 s5 (80-100 cm) 0.2 3.8 0.8 1.9 0.5 7.2 oc (organic carbon) walkley-black method; ph, 1:1 water-soil ratio; cec (cationic exchange capacity) is obtained by ammonium exchange with nacl with units of meq/100 g of dry soil; texture, bouyoucos method; ρr (particle density) pycnometer method; n (nitrogen) calculated from oc (factor = 0.0862); p, bray ii method; ea (exchange acidity) extraction with kcl 1 m; ecec (effective cationic exchange capacity) is sum of the ions extracted with ammonium at ph = 7.0 with units of meq/100 g of dry soil. 95mosquera-vivas, obregon-neira, celis-ossa, guerrero-dallos, and gonzález-murillo: degradation and thermodynamic adsorption process of carbofuran... (2004) used 13 data points to get a linear model between linear model between the kd of carbofuran as the carbofuran as a dependent variable, and the oc and the clay content as independent variables. in order to obtain multiple linear regression models for both pesticides, we performed a multicollinearity test using pearson correlation coefficients and the variance inf lation factor (vif) with all of the data (n = 22) throughout the soil profile. linear parameters were obtained for the combination of the oc content, the clay content and the initial concentration of the substances, where vif was used to select the best linear equations. pesticide quantification the quantification of the pesticides in the soil and aqueous phases was performed using an agilent (santa clara, ca) model 7890a gas chromatography coupled to a 5975c mass spectrometer detector. the chromatography system was equipped with a multimode inlet, autosampler and hp5ms (30 m x 250 μm x 0.25 μm) column. the carrier gas used was helium and the injection volume was 4 μl with the solvent vent mode. the ms transfer line was kept at 280ºc and the quantification was performed using selected ion monitoring (sim). thermodynamic approach adsorption enthalpy (δhads) is given by (goss and schwarzenbach, 1999): ∆hads = − 4 .1 7 ln kd tr 1 .0 × 1 0 3 s s − 8 8 .1 (5) where, kd t is the coefficient of distribution at tr (reference temperature = 293 k) and ss is the average specific surface of the soil, which can be estimated as (vighi and di guardo, 1995) ss = 100.0 ( 1 0 0 .0 fo 6 + 2 .0 fc l + 0 .4 fst + 0 .0 0 5 fs d ) (6) where foc is the soil carbon fraction, fcl is the soil clay fraction, fst is the soil silt fraction and fsd is the soil sand fraction. adsorption free energy at tr is calculated as: ∆gads = − rtlnk d (7) where r is the gas constant and kd is: psln ↔ pads (8) k d = p ads p sln (9) k d = x m ρ p ceq (10) where [pads] is the equilibrium concentration of the pesticide in the soil solid (mole l-1), [psln] is the equilibrium concentration of the pesticide in the soil solution (mole l-1) and ρp is the density of the particles (kg l-1). adsorption entropy can be calculated according to (ruthven, 1984) ∆sa d s = ∆hads – ∆gads tr (11) δsads can be used to understand the adsorption process described in the reaction below: s( s ) + 2 p s ln ↔ s − p( a d s ) + p s ln (12) where s(s) is the soil solid, p(sln) is the pesticide in the soil solution and s – p(ads) is the pesticide adsorbed in the soil solids. results and discussion degradation process the first-order kinetic models for carbofuran and oxadixyl in the soil profile are shown in fig. 1. the degradation rate (k) and the half-life time (t1/2) calculated from this model are given in tab. 2. carbofuran was completely degraded in s1 after 7 d of incubation. in s2-s4, the model fitted accurately to data with coefficients of determination (r2) >0.75 and the null hypothesis (h0: k = 0 and c0 = 0) were rejected at a 95% confidence level. the k values of the insecticide (0.006-0.013 d-1) decreased from s2 to s3 and remained constant in s4, which may be explained by the change of microbial activity throughout the soil profile. soil microorganisms play an important role in the pesticide degradation process (mosquera-vivas et al., 2010; pimmata et al., 2013) and, in our soil, the amount of co2 evolved during the microbial respiration was found to decrease in s1-s3, after which it was constant (fig. 2); accordingly, the decreasing of microbial activity allowed the k values to decrease. it is seemed with k value of carbofuran in s5 where the concentration remained unchanged; hence, the first-order kinetic showed a poor fit, as was expected. the degradation rates of 2,4-d and atrazine decreased with the increasing soil depth, which was due to the microbiota decrease through the soil profile (kruger et al., 1993; veeh et al., 1996). microbial degradation is an important degradation pathway of carbofuran in neutral and acid soils (evert, 1991; pimmata et al., 2013). t1/2 values of the insecticide increased at deeper soil depths. t1/2 for soil layers s1 and s2 (10.5-53.3 d-1) is within the range reported by pimmata et al. (2013) and tariq et al. (2006) for pakistan and thailand 96 agron. colomb. 34(1) 2016 soils (1.6-69.3 d-1); although, t1/2 in soil layers at a depth of 40-100 cm is higher than the former ones, suggesting the insecticide was more persistent at the deeper layers in the studied soil profile. the first-order kinetic fit well to oxadixyl degradation data with r2 values between 0.83 and 0.95, and the null hypothesis (h0: k = 0 and c0 = 0) was rejected at a 95% confidence level, except in s5 (fig. 1 and tab. 2). k values of the oxadixyl were similar in s1-s3 (0.012-0.013 d-1) and slightly decreased to 0.008 d-1 in s4. this behavior might be explained by the fact that the biotic process occurs mainly in s1 and s2, where the amount of co2 evolved during the microbial respiration was higher than in s3 and s4 (fig. 2). in layers s3 and s4, the abiotic process probably degraded the fungicide. it seems that hydrolysis controled the degradation process in layers at a depth of 40-80 cm because the oxadixyl showed a heterocyclic ring system, which is liable to hydrolysis (roberts and hutson, 1998). in contrast to the carbofuran, the oxadixyl was degraded to nearly 10.0% of its maximum concentration during 102 d of incubation in s5, confirming the hydrolysis reaction as well. the t1/2 of the oxadixyl also increased at the deeper soil layers (tab. 2). the t1/2 of the fungicide in s1-s3 was smaller than the values published in the pesticide properties database in topsoils from temperate regions (pan, 2015; ppdb, 2015), showing that the oxadixyl degraded faster under tropical conditions and it was more persistent at deeper soils layers, i.e. in s4 and s5. adsorption process the kd and koc values and the adsorption percentage for the carbofuran and oxadixyl in soil layers s1-s5 are shown in fig.3. kd values and the adsorption percentage for both pesticides were higher in s1-s2 than in s3-s5. although the carbofuran and oxadixyl showed an aromatic ring, a heterocyclic ring and oxygen atoms, which are liable to adsorb the pesticides in our soil with the same physical interactions. the adsorption behavior for the carbofuran and oxadixyl through the soil profile can be explained by the decrease in the oc content, clay content, cec and ecec. the kd values revealed a positive correlation with the oc content (r = 0,97 and 0.92), clay (r = 0.97 an d 0.93), cec (r = 0.99 and 0.99) and ecec (r = 0.88 and 0.95). similar trends have been published by delle (2001), valencia et al. (2008), singh and srivastava (2009), bermúdez-couso et al. (2012), and pimmata et al. (2013). positive correlation between kd, ecec and oc showed the role of the oxygen atoms in the retention capacity of both pesticides in the soils. the oxygen atoms attracted electron density (electronegativity) and the negative net of the soil repelled the pesticides; as a consequence, the kd values were very small (0.3-5.8 l kg-1). the decreasing values of carbofuran and oxadixyl adsorption with soil depth might be explained by the decreased concentration of the divalent cations, ca2+ and mg2+ (tab. 1). these cations form soil-divalent cationpesticides linkages. the koc values of the insecticide and the fungicide in s1-s5 varied from 40.3 to 13.7 l kg-1 and from 55.6 to 11.1 l kg-1, respectively. the carbofuran range of the koc at a depth of 0-60 cm (fig. 3) was within the one reported for colombian soils (valencia et al., 2008); however, all of the koc values were lower than that found for tropical soils from india and malaysia. (farahani et al., 2007; krishna and philip, 2008; singh and srivastava, 2009), it might suggest the adsorption of the insecticide was affected by the soil genesis. in contrast, the oxadixyl range of the koc at a depth of 0-40 cm table 2. degradation of carbofuran and oxadixyl in a colombian agricultural soil profile obtained by a first-order kinetic model fit. pesticide soil layers degradation rate t1/2 (d) r2 anova -k (1 d-1) tstudent probability fcal probability carbofuran s1 --10.5a ---s2 0.013±0.002 0.001 53.3 0.79 30.14 0.001 s3 0.008±0.001 0.001 86.6 0.83 34.63 0.001 s4 0.006±0.001 0.003 115.5 0.75 20.58 0.003 s5 0.0008 0.258 866.4 0.18 1.53 0.258 oxadixyl s1 0.012±0.002 0.004 57.8 0.89 34.06 0.004 s2 0.012±0.002 0.001 57.8 0.89 40.18 0.001 s3 0.013±0.001 0.0001 53.3 0.95 89.19 0.0001 s4 0.008±0.002 0.004 86.6 0.83 23.99 0.004 s5 0.0007 0.116 990.2 0.50 4.00 0.116 fcal, is fisher distribution from anova test; a estimated from experimental data. soil layers (cm): s1, 0-20; s2, 20-40; s3, 40-60; s4, 60-80; s5, 80-100. 97mosquera-vivas, obregon-neira, celis-ossa, guerrero-dallos, and gonzález-murillo: degradation and thermodynamic adsorption process of carbofuran... 0 50 100 s2 0.06 0.04 0.02 0.08 0 0 50 100 s2 0.06 0.04 0.02 0.08 0 0 50 100 s3 0 50 100 0 50 100 time (d) s5 0 50 100 time (d) s5 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 s3 0 50 100 s4 0 50 100 s4 0 50 100 s1 0.06 0.04 0.02 0.08 0 0 50 100 s1 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 carbofuran oxadixyl figure 1. degradation (mg kg-1) of the carbofuran (left) and oxadixyl (right) in a colombian agricultural soil profile. soil layers (cm): s1, 0-20; s2, 20-40; s3, 40-60; s4, 60-80; s5, 80-100. error bars indicate standard deviation. 98 agron. colomb. 34(1) 2016 was higher than that reported for temperate and tropical soils; although, the range of the koc at a depth of 40-100 cm was within the range published in the literature (pan, 2015; epa, 2015; martínez-cordón et al., 2015), indicating that the adsorption of the fungicide in our topsoil (0-40 cm) was higher than those found in other topsoils. this behavior could result from the composition of the soil organic matter throughout the profile. the multiple linear regression models for the carbofuran and oxadixyl throughout the soil profile are summarized in eqs 13-18: carbofuran: kd = − 1 .3 7 3 + 0 .6 7 7 % oc+ 0 .6 7 2 ci, r2 = 0 .8 9 ci = initial concentration (13) % ads = − 6 .8 8 9 + 6 .2 6 6 % oc+ 1 5 .3 0 3 ci, r2 = 0 .9 6 % ads = percentage of adsorption (14) kd = −2.780 + 0.404%clay + 0.797ci, r 2 = 0.89 (15) % ads = −25.252 + 5.304%clay + 16.970ci, r 2 = 0.95 (16) oxadixyl: log%ads = 0.531 + 1.276log%oc+0.071logci, r 2 = 0.94 (17) log%ads = –0.435 + 1.896log%clay + 0.074logci, r 2 =0.96 (18) these models can be used to calculate the coefficient of distribution and/or the adsorption percentage using the oc and clay content. to calculate kd and the percentage of adsorption from ptf may reduce the cost and time in chemical analysis to predict the mobility of carbofuran and oxadixyl in colombia soils. furthermore, the models confirmed the relationship between the adsorption of pesticides and the oc and clay content. the enthalpy, entropy and free energy values of the adsorption of the pesticides in layers s1-s5 are summarized in tab. 3. the fig. 4 shows the adsorption free energy of the carbofuran and oxadixyl throughout the soil profile. all of the thermodynamic approaches were negative, except the free energy for both pesticide in soil layer s5, suggesting that the adsorption of the pesticides in our soils was exothermic and spontaneous and the rotational freedom of the adsorbed chemicals was less than the liquid phase chemicals (ruthven, 1984). furthermore, ∆gads was similar for the carbofuran and oxadixyl throughout the soil profile (tab. 3 and fig. 4). negative free energy (∆gads) has also been published for the adsorption of carbofuran in india soils at a depth of 0-30 cm (singh and srivastava, 2009). low values of free energy indicate that the adsorption of the pesticides in soil solids is often promoted by weak figure 2. microbial respiration in a colombian agricultural soil profile contaminated with carbofuran and oxadixyl profile. soil layers (cm): s1, 0-20; s2, 20-40; s3, 40-60; s4, 60-80; s5, 80-100. c o 2 (m g) time (d) 0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 25 30 35 s4s3s2 s5s1 table 3. enthalpy, entropy and free energy of the carbofuran and oxadixyl in a colombian agriculture soil. pesticide soil layers ∆hads (kj mole-1) ∆sads (kj mole-1 k-1) ∆gads (kj mole-1) carbofuran s1 -7.03±0.35 -0.01 -4.97±0.21 s2 -7.30±0.52 -0.01 -5.25±0.30 s3 -5.89±0.63 -0.01 -4.25±0.37 s4 -4.00±1.47 -0.01 -1.65±0.86 s5 -2.59±1.22 -0.01 0.39±0.71 oxadixyl s1 -8.57±1.04 -0.01 -5.87±0.61 s2 -8.41±1.16 -0.01 -5.90±0.68 s3 -5.87±0.98 -0.01 -4.23±0.57 s4 -4.56±1.28 -0.01 -1.98±0.75 s5 -1.69±1.14 -0.01 0.92±0.67 soil layers (cm): s1, 0-20; s2, 20-40; s3, 40-60; s4, 60-80; s5, 80-100. 99mosquera-vivas, obregon-neira, celis-ossa, guerrero-dallos, and gonzález-murillo: degradation and thermodynamic adsorption process of carbofuran... positive free energy for the insecticide and fungicide in s5 showed that the adsorption of both pesticides was not a spontaneous process, i.e. carbofuran and oxadixyl prefer the soil aqueous solution. conclusion the high microbial activity played a key role reducing the transport of both pesticides at a depth of 0-40 cm. if carbofuran and oxadixyl reach deeper soil layers (60-100 cm), they might constitute a risk for groundwater pollution due to their persistence and mobility, as shown above. acknowledgements this study was funded by the swiss national science foundation (snsf) and the swiss agency for development and cooperation (sdc) [project number: iz70z0_124080]. furthermore, the authors would like to thank colciencias (project number: 528) for economical support and asocolf lores (direction of environmental issues) for technical support. literature cited aldana, m., r. de prado, and m.j. martínez. 2011. leaching of oxadyxil and tebuconazole in colombian soil. commun. agric. appl. biol. sci. 76, 909-914. bermúdez-couso, a., d. fernández-calviño, i. rodríguez-salgado, j.c. nóvoa-muñoz, and m. arias-estévez. 2012. comparison of batch, stirred f low chamber, and column experiments to study adsorption, desorption and transport of carbofuran within two acidic soils. chemosphere 88, 106-112. doi: 10.1016/j. chemosphere.2012.02.078 bermúdez-couso, a., j.c. nóvoa-muñoz, m. arias-estévez, and d. fernández-calviño. 2013. inf luence of different abiotic and biotic factors on the metalaxyl and carbofuran dissipation. chemosphere 90, 2526-2533. doi: 10.1016/j. chemosphere.2012.10.090 k d ( l kg -1 ) carbofuran oxadixyl s1 s2 s3 s4 s5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 s1 s2 s3 s4 s5 soil layer k oc ( l kg -1 ) s1 s2 s3 s4 s5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 po rc en ta ge o f a ds or pt io n (% ) depth fr ee e ne rg y of a ds or pt io n (k j m ol -1 ) carbofuran oxadixyl 1 2 3 4 5 -6 -7 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 figure 3. distribution coefficient (kd), adsorption percentage and distribution coefficient normalized for the organic carbon content (koc) of the pesticides in colombian agriculture soil. error bars indicate standard deviation. figure 4. free energy of carbofuran and oxadixyl in a colombian agricultural soil. error bars indicate standard deviation. physical forces (weber, 1993; singh and srivastava, 2009). for instance, the carbofuran and oxadixyl were adsorbed less than the dimethomorph (data not shown) and this is in accord with their chemical structure. dimethomorph shows two aromatic ring system and chlorine atom, while carbofuran and oxadixyl exhibit one aromatic ring system without a chlorine atom. the aromatic rings increase π-π stacking interactions and the chlorine atom promotes hydrophobic interactions between pesticide and aromatic components of soil organic matter. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.02.078 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.02.078 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.10.090 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.10.090 100 agron. colomb. 34(1) 2016 delle s., a. 2001. factors affecting sorption of organic compounds in natural sorbent/water systems and sorption coefficients for selected pollutants. a review. j. phys. chem. ref. data 30, 187. doi: 10.1063/1.1347984 dhanasekara, s.a.k.m., a.n.b. attanayake, a.c. herath, n. nanayakkara, a. senaratne, s.p. indrarathne, and r. weerasooriya. 2015. partial degradation of carbofuran by natural pyrite. environ. nanotech. monit. manage. 4, 51-57. doi: 10.1016/j. enmm.2015.07.002 ecobichon, d.j. 2001. pesticide used in developing countries. toxicology 160, 27-33. doi: 10.1016/s0300-483x(00)00452-2 epa, environmental protection agency. 2015. carbofuran cancellation process. in: www.epa.gov/oppsrrd1/reregistration/ carbofuran/carbofuran_noic.htm; consulted: august, 2015. evert, s. 1991. environmental fate of carbofuran. in: department of pesticide regulation, http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/ pubs/fatememo/carbofuran.pdf; consulted: april, 2016. farahani, g.h.n., z. zakaria, a. kuntom, d. omar, and b.s. ismail. 2007. adsorption and desorption of carbofuran in malaysian soils. adv. environ. biol. 1, 20-26. gebremariam, s.y., m.w. beutel, d.r. yonge, m. flury, and j.b. harsh. 2012. adsorption and desorption of chlorpyrifos to soils and sediments. rev. environ. contam. toxicol. 215, 123-175. doi: 10.1007/978-1-4614-1463-6_3 goss, k.u. and r.p. schwarzenbach. 1999. empirical prediction of heats of vaporization and heats of adsorption of organic compounds. environ. sci. technol. 33, 3390-3393. doi: 10.1021/ es980812j gupta, v.k., i. ali, suhas, and v.k. saini. 2006. adsorption of 2,4-d and carbofuran pesticides using fertilizer and steel industry wastes. j. colloid interf. sci. 299, 556-563. doi: 10.1016/j. jcis.2006.02.017 ica, inst it uto c olombia no de ag r ic u lt u ra . 2016. reg ist ro naciona les-ma rzo de 2016. in: w w w.ica.gov.co/getdoc/ d 3612ebf-a 5a6 4702-8d4b-8 4 27c1cdaeb1/r egistros nacionales-pqua-15-04-09.aspx; consulted: april, 2016. krishna, k.r. and l. philip. 2008. adsorption and desorption characteristics of lindane, carbofuran and methyl parathion on various indian soils. j. hazard. mater. 160, 559-567. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.03.107 kruger, e.l., l. somasundaram, j.r. coast and r.s. kanwar. 1993. persistence and degradation of [14c]atrazine and [14c] deisopropylatrazine as affected by soil depth and moisture conditions. environ. toxicology chem. 12, 1959-1967. doi: 10.1002/etc.5620121102 langeron, j., a. blondel, s. sayen, e. hénon, m. couderchet, and e. guillon. 2014. molecular properties affecting the adsorption coefficient of pesticides from various chemical families. environ. sci. pollut. res. 21, 9727-9741. doi: 10.1007/ s11356-014-2916-6 mamy, l. and e. barriuso. 2007. desorption and time-dependent sorption of herbicides in soils. eur. j. soil sci. 58, 174-187. doi: 10.1111/j.1365-2389.2006.00822.x martínez-cordón, m.j., m.i. aldana-castañeda, and j.a. guerrerodallos. 2015. modelación matemática del transporte de oxadixyl en suelos de cultivo de cebolla. rev. ambient. água 10, 327-337. doi: 10.4136/ambi-agua.1565 mosquera-vivas, c.s., m.j. martínez-cordón, and j.a. guerreodallos. 2010. 14c tebuconazole degradation in colombian soils. commun. agric. appl. biol. sci. 75, 173-181. pan. 2015. which pesticides are banned in europe? in: pan uk food & fairness, www.pan-europe.info/resources/links/ banned_in_the_eu.pdf; consulted: april, 2016. pimmata, p., a. reungsang, and p. plangklang. 2013. comparative bioremediation of carbofuran contaminated soil by natural attenuation, bioaugmentation and biostimulation. int. biodeter. biodegr. 85, 196-204. doi: 10.1016/j.ibiod.2013.07.009 ppdb. 2015. the ppdb pesticide properties database. in: http:// sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/; consulted: april, 2016. ruthven, d.m. 1984. physical adsorption and the characterization of porous adsorbents. pp. 29-85. in: ruthven, d.m. (ed.). principles of adsorption and adsorption process. john wiley & sons. new york, ny. roberts, t. and d.h. hutson. 1998. metabolic pathway of agrochemicals: insecticide and fungicide, part 2. the royal society of chemistry, cambridge, uk. sattler, c., h. kächele, and g. verch. 2007. assessing the intensity of pesticide use in agriculture. agric. ecos. environ. 119, 299304. doi: 10.1016/j.agee.2006.07.017 shelton, d.r. and t.b. parkin. 1991. effect of moisture on sorption and biodegradation of carbofuran in soil. j. agric. food chem. 39, 2063-2068. doi: 10.1021/jf00011a036 singh, r.p. and g. srivastava. 2009. adsorption and movement of carbofuran in four different soils varying in physical and chemical properties. adsorpt. sci. technol. 27, 193-203. doi: 10.1260/026361709789625270 singh, b., a. farenhorst, j. gaultier, d. pennock, d. degenhardt, and r. mcqueen. 2014. soil characteristics and herbicide sorption coefficients in 140 soil profiles of two irregular undulating to hummocky terrains of western canada. geoderma 232-234, 107-116. doi: 10.1016/j.geoderma.2014.05.003 sposito, g. 1989. the chemistry of soils. oxford university press, oxford, uk. tariq, m.i., s. shahzad afzal, and i. hussain. 2006. degradation and persistence of cotton pesticides in sandy loam soils from punjab, pakistan. environ. res. 100, 184-196. doi: 10.1016/j. envres.2005.05.002 tiryaki, o. and c. temur. 2010. the fate of pesticide in the environment. j. biol. environ. sci. 4, 29-38. valencia, e.m., j.a. guerrero, a. de yunda, and m.j. martínez. 2008. evaluación de la adsorción-desorción de 14c-carbofuran y furadan 3sc® en tres suelos de cundinamarca (colombia). rev. colomb. quim. 37, 79-91. veeh, r.h., w.p. inskeep, and a.k. camper. 1996. soil depth and temperature effects on microbial degradation of 2,4-d. j. environ. qual. 25, 5-12. doi: 10.2134/jeq1996.00472425002500010002x vighi, m. and a. di guardo. 1995. predictive approaches for the evaluation of pesticide exposure. pp. 73-100. in: vighi, m. and e. funari (eds.). pesticide risk in groundwater. crc press, boca raton, fl. weber, j.b. 1993. ionization and sorption of fomesafen and atrazine by soils and soil constituents. pest manag. sci. 39, 31-38. doi: 10.1002/ps.2780390105 weber, j.b., g.g. wilkerson, and c.f. reinhardt. 2004. calculating pesticide sorption coeff icients (k d) using selected soil properties. chemosphere 55, 157-166. doi: 10.1016/j. chemosphere.2003.10.049 http://dx.doi.org/10.1063/1.1347984 http://dx.doi.org/10.1016/j.enmm.2015.07.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.enmm.2015.07.002 http://dx.doi.org/10.1016/s0300-483x(00)00452-2 http://www.epa.gov/oppsrrd1/reregistration/carbofuran/carbofuran_noic.htm http://www.epa.gov/oppsrrd1/reregistration/carbofuran/carbofuran_noic.htm http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/pubs/fatememo/carbofuran.pdf http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/pubs/fatememo/carbofuran.pdf http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4614-1463-6_3 http://dx.doi.org/10.1021/es980812j http://dx.doi.org/10.1021/es980812j http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2006.02.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2006.02.017 http://www.ica.gov.co/getdoc/d3612ebf-a5a6-4702-8d4b-8427c1cdaeb1/registros-nacionales-pqua-15-04-09.aspx http://www.ica.gov.co/getdoc/d3612ebf-a5a6-4702-8d4b-8427c1cdaeb1/registros-nacionales-pqua-15-04-09.aspx http://www.ica.gov.co/getdoc/d3612ebf-a5a6-4702-8d4b-8427c1cdaeb1/registros-nacionales-pqua-15-04-09.aspx http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.03.107 http://dx.doi.org/10.1002/etc.5620121102 http://dx.doi.org/10.1007/s11356-014-2916-6 http://dx.doi.org/10.1007/s11356-014-2916-6 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2389.2006.00822.x http://dx.doi.org/10.4136/ambi-agua.1565 http://www.pan-europe.info/resources/links/banned_in_the_eu.pdf http://www.pan-europe.info/resources/links/banned_in_the_eu.pdf http://dx.doi.org/10.1016/j.ibiod.2013.07.009 http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/ http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/ http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2006.07.017 http://dx.doi.org/10.1021/jf00011a036 http://dx.doi.org/10.1260/026361709789625270 http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.05.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.envres.2005.05.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.envres.2005.05.002 http://dx.doi.org/10.2134/jeq1996.00472425002500010002x http://dx.doi.org/10.1002/ps.2780390105 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2003.10.049 http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2003.10.049 303 editorial después de tres años como editor en jefe de la revista agronomía colombiana, ha llegado el momento de hacer un relevo y aportar en otros frentes de la facultad de ciencias agrarias en los cuales se requiere mi trabajo. ocupar el cargo de editor de una revista científica es un privilegio y a la vez una gran responsabilidad, más ahora que la evaluación del desempeño se da de manera tan cuantitativa en todos los órdenes. adicionalmente, asumir las riendas de la revista después de la dirección del profesor gerhard fischer era de partida un reto doble, pues de alguna manera agronomía colombiana adoptó el formato de una revista moderna y se convirtió en referente de la investigación agraria del país, gracias a la visión personal del profesor. los retos se asumieron y la revista continuó su camino. ahora damos paso para que el profesor stanislav magnitskiy recoja el testigo y conduzca la revista a nuevos y más emocionantes escenarios. con agradecimiento, me llevo la sensación de haber aprendido el oficio, comprendiendo la dimensión de una publicación como agronomía colombiana en un contexto como el de la agricultura tropical. los mejores deseos al nuevo equipo editorial, me despido con la esperanza de que mi aporte a la revista pueda contribuir a un mayor reconocimiento de su labor en la divulgación del conocimiento científico alrededor de la agricultura. en esta nota de despedida, también quisiera hacer un breve homenaje a l profesor a leja nd ro chapa rro, a quien edité varios artículos en mi paso por agronomía colombiana. el profesor chaparro fue un prolífico autor y sus contribuciones a nuestra revista incluyen más de 10 manuscritos publicados. por esta razón, este número de agronomía colombiana, el último que edito, está dedicado a su memoria. alejandro no sólo fue autor, after three years as editor-in-chief of agronomía colombiana, the time has come for me to step down and contribute to other areas of the faculty of agricultural sciences where my work is needed. it has been my privilege but also a great responsibility to serve as editor of a scientific journal, even more now, when performance appraisals are focused on quantitative outputs in all spheres of life. additionally, taking the reins of the journal, after the direction of professor gerhard fischer, was a double challenge since agronomía colombiana adopted the format of a modern journal and set a new benchmark for agricultural research in the country thanks to his vision. the challenges were overcome, and the journal continued its journey. it is time now for me to pass the baton to professor stanislav magnitskiy who, i am sure, will take the journal in new, exciting directions. as i leave, i feel grateful for the opportunity to learn and understand the breadth and depth of a publication like agronomía colombiana in a context such as that of tropical agriculture. my best wishes to the new editorial team, i say goodbye in hopes that my contribution to the journal may help to greater recognition of its role in the dissemination of scientific knowledge related to agriculture. in this farewell editorial, i would also like to pay tribute to professor alejandro chaparro. i had the chance of editing some of his papers during my term at agronomía colombiana. professor chaparro was a prolific author and his contributions to our journal include more than 10 published manuscripts. for this reason, this issue of agronomía colombiana, my last one as editor-in-chief, is dedicated to his memory. alejandro was not only an author but also a friend, and sometimes a challenger in some areas where our technical and scientific views overlapped. his critical agron. colomb. 38(3) 2020304 también fue amigo y varias veces contradictor en algunos ámbitos donde nuestras visiones técnicas y científicas se cruzaron. su visión crítica me llevó a esforzarme más en la sustentación de mis ideas. gracias alejandro por todas las enseñanzas, paz en tu tumba. mauricio parra quijano editor en jefe revista agronomía colombiana vision encouraged me to work harder to support my ideas. thank you, alejandro, for all the lessons learned, may you rest in peace. evaluation of two harvesting procedures for oil palm (elaeis guineensis jacq.) fruits. a case study received for publication: 26 june, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.58524 1 specialization program of industrial and perennial crops, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). luisfelirodriguez@yahoo.com 3 master program marketing, universidad de los andes, bogota (colombia). agronomía colombiana 35(1), 00-00, 2017 evaluation of two harvesting procedures for oil palm (elaeis guineensis jacq.) fruits. a case study evaluación de dos procedimientos de cosecha de fruto de palma de aceite elaeis guineensis jacq. un estudio de caso eduardo gonzálo castillo1, luis felipe rodríguez c.2, and andrés felipe páez3 abstract resumen this study was performed in las brisas oilseed property located in the municipality of puerto wilches, province of santander, colombia. it was evaluated a harvesting procedure that modifies the traditional procedure adding an implement called “pepero” placed on the plate of the palm below the cluster for let the fruit to fall in it after the cutting process. with this procedure, it was not necessary to clean thoroughly the plates, as the fruits were few to collect. using these method at least two herbicide applications over the plate can decrease annually and for the same reason leaf residues dropped from the pruning would reach their decomposition process, promoting the palm root system growth, thereby, increasing the absorption of nutrients from the fertilizer. during the evaluation, the proposed method reduced 63% of the harvest efficiency, however it was noted that adjusting harvest cycles to avoid clusters of mature young palms and working performance could be improved. we presented very promising application with the hybrid gox which is replacing current materials as palm, this has small growth and has the tendency to attach the fruits, even than overriped. este trabajo se realizó en predios de oleaginosas las brisas ubicada en el municipio de puerto wilches, departamento de santander. en este ensayo se evaluó un procedimiento de cosecha que modifica al procedimiento tradicional adicionándole un implemento denominado “pepero” el cual se coloca en el plato de la palma debajo del racimo para que cuando sea cortado caiga dentro de él junto con los frutos que se suelten con el impacto al suelo. con este procedimiento no es necesario tener los platos muy limpios ya que van a ser pocos los frutos por recoger, lo que redunde en el hecho de que se pueden disminuir dos aplicaciones de herbicidas al plato anualmente y que por el mismo motivo se puede colocar la hoja picada proveniente de la poda sobre él promoviendo en su descomposición el sistema radical de la palma aumentando con ello la absorción de nutrientes en la fertilización. durante la evaluación el método propuesto disminuyó en un 63% la eficiencia de la cosecha, sin embargo se notó que ajustando los ciclos de cosecha para evitar racimos sobre maduros y trabajando en palmas jóvenes el rendimiento puede mejorar. se presenta muy promisoria su aplicación con el hibrido oxg que está reemplazando a los materiales de palma actuales pues este presenta escaso crecimiento y tiene la tendencia a no desprender frutos fácilmente así este sobremaduro. key words: procedure, herbicides, cluster, fruit. palabras clave: procedimiento, herbicidas, racimo, fruto. because the quality of the oil obtained depends on them and these represent a very important item for the cost of a ton of fruit: 21% according to lans and mill corporation (2008). in the traditional harvest of palm, when the cluster falls down, a significant amount of fruits are scattered on the ground depending on their maturity. this situation creates the need of an operator to pick them up, and, for that reason, the cost for the harvesting operation increases, with the aggravating circumstance that some of these will not be recovered and the oil content in those fruits will be lost. introduction the harvesting operation for oil palm has a great importance for the production chain of palm oil. this is the final stage of the crop production process, and the quality and percentage of oil extraction obtained from the clusters will highly depend on all the practiced criteria (mosquera and fontanilla, 2008). in the chain of oil palm production, the harvesting and transportation of fruits are the most important operations, 93castillo, rodríguez c., and páez: evaluation of two harvesting procedures for oil palm (elaeis guineensis jacq.) fruits. a case study this situation has promoted the evaluation of different implements; some of these are similar to baskets, which are placed under the cluster, and when it is cut, the basket picks it up with most of the fruits scattered. however, although these have presented some efficiency, at the same time, they generate security problems for labor staff. having the need to assign an additional staff to collect the fruits scattered on the ground, costs increase for the operation of harvest, even than the production per batch decreases and, eventually, these fruits germinate, originating the so-called spontaneous palms. these become focus of pests and diseases because they are not considered in crop management programs. from the foregoing it can be deducted the need to modify the current operation procedure for harvesting, adding the tool denominated “pepero,” which is placed on the palm plate and when it falls, the cluster and the detached fruits drops inside it. from the research the following question was generated: when this implement is used in the process of harvesting whether the tool denominated “pepero” increase the efficiency in fruit recollection or not. by modifying the harvesting procedure with the implement called “pepero” it is expected to obtain the additional benefit of no need to keep clean the plates to recollect the fruits. it allows economic savings and elimination of at least two applications of herbicides that are performed every year. the leaves from pruning may be placed on the plate enhancing the development of the root system and, thereby, improving the nutrient absorption. it is noteworthy that the construction of the implement, product of this study, is a simple and inexpensive procedure. due to sustained increase in the planting area of oil palm in colombia it has been presented a raise in the demand for labor, in order to enhance productivity in oil palm cultivation industry. the labor cost in this activity represents 25.5% of the cost of a ton of palm oil (duarte, 2009), so it is necessary to generate strategies to increase the efficiency of human resource. it is important to add that oil palm plantations are established in areas with the deficit of labor and the harvest is the work, which has the highest requirement of this important resource (fontanilla et al., 2010). in a study by corlye (2009), the palm cultivation generated a permanent job for every 10 ha planted and the daily income of a palm oil worker was 10 usd, five times higher than the poverty line estimated in two usd at that year. bernal (2009) proposed designs for a palm plantation based on the type of soil, topography, water sources, harvesting system, and location of the extraction plant. for this, it is necessary to have the topographic study and aerial photography. the managers should not plan batches exceeding 25 ha or under 5, since the management tasks can become harder, and also it is necessary to keep in mind that palm cultivation requires the movement of large quantities of inputs, for which the personnel, supplies and harvest have an efficient and timely move depending on the good condition and design of the track. oil palm is sensitive to both deficiency and excess of water, so it is important to ensure the appropriate supply of water in the periods of water deficit; for this purpose the lots should be guided with irrigation channels and drainage, and these have to be made in favor of the slope, so there will not be rectangular batches (franco, 2003). the cluster harvest is the culminating work of the production process in the cultivation of oil palm. it is important at this time to apply appropriate criteria for cutting the clusters as they should be at the peak of ripeness to harvest and bring these to processing plant as soon as possible to avoid the deterioration of the oil. although this operation seems to be a simple task, it is a specialized activity that requires great skills, training, and continual supervision (bernal, 2009). after fertilization, which represents 35% of the costs of crop production, the most expensive item is the harvest with 20%, followed by the transport with 12%. hence, the reduction of harvesting costs and improving crop competitiveness are important (fairhurst and hardter, 2012). it is important to highlight that palm bunches must be harvested as soon as they mature. for this purpose, the plantation must be examined visiting regularly all the palms, every 7 to 13 d (harvest cycle) cutting the clusters that are separated or ripe (bernal, 2009). the cutted bunches should be sent to the production plant the same day when harvested, to prevent increase in the content of free fatty acid (ffa) within the fruit in a process called acidification. this is originated as a result of an enzyme called lipase, which acts on triglycerides releasing fatty acids. this enzyme begins its activity as soon as the cluster reaches maturity and accelerates once it is cut off from the palm or due to mechanical damage in the fruits. toong and yeang (1993) indicate that adoption of a minimum five fruits naturally dislodged per cluster and harvest cycle every 10 d is satisfactory for production of fresh fruit bunches of good quality. 94 agron. colomb. 35(1) 2017 in order to perform the harvesting operation, it is necessary to organize squads that consist of one to five workers divided between cutters and lifters, with the following tools: an implement called angarilla; a cart, on which the loose fruit is placed along with clusters, a mule, buffalo, ox or tractor, pulling or carrying charge harvest and taking it to the collection point, a palin for cutting the bunches of young palm or malay knives for adult palm bunches, a machete to cut the peduncles of the clusters, a plastic drawer for depositing loose fruit, and a rake to recollect the fruits scattered on the f loor. in order to to perform the operation of harvest, arias et al. (2009) proposed the following steps: search for mature palm bunches. prune leaf supporting the cluster. cut the bunch. cut the peduncle of the bunch if this exceeds 5 cm. recollection of the bunch and loosened fruit before and during the fall of the cluster and deposit on the equipment intended for lifting. cut of leaf and placement in the interlining or the palera. transfer the harvested fruit to the point of collection according to padilla (2004), the harvest crew spends 2436% of their time searching for palms with mature clusters. this can be previously solved by dedicating a person to locate those clusters with a f lag marking the palm. this activity reduces up to 12% searching for the clusters, while improving performance and increasing in 1% extraction rate in the beneficiation plant due to the optimal maturity of the harvested bunches. it is common that with the hit of the cluster when it falls to the ground some fruits get separated creating the need to give an additional time to recollect them, when letting advance the ripeness time of the clusters due to a larger cycle of harvesting (harvest cycle is defined as the time between a harvest and the next one in the same batch), the number of loose fruits increases getting an amount of 300 of them per cluster, with the consequent loss of time picking them up, and the loss of oil due the fruits which are left (chisco, 2006). fedepalma-cenipalma (2006) stated that the harvest with a criteria of 5detached fruits it become 10 or more fruit on the ground, due to the impact of the cluster when it falls. the first fruits which separate are the external ones, those containing up to 48% oil by weight. alfonso et al. (2011) found that gathering detached fruits on the plate takes a while between 40 and 64 s per palm, representing between 36 to 48% of the total operation time of the harvest. the same author in guaicaramo, province of meta (colombia) assessed a kind of basket that supported the stipe of the palm, recollects the bunch and the lost fruits that fall at harvest time. on the north coast of colombia it was evaluated a jama similar to a coffee strainer, with a diameter of 1 m, which was placed under the cluster to harvest with the expectation that this fall into it with the loose fruits. the result obtained from this implement presented great efficiency, but problems were generated in high-rise palms and increased the danger for the operator who manipulates it (mendoza, 1995). the general objective of the research was to evaluate the efficiency of two methods of harvesting the fruits of the oil palm in the oleaginosas las brisas company located in puerto wilches (santander, colombia) in order to design a strategy for improvement of future implementation of better process with the use of “pepero” both for the company and the region. materials and methods in this research, the methodological design was experimental, for which was used a single-factor completely randomized design, considering as an experimental factor the harvesting procedure for the palm. the number of treatments was two (traditional procedure and modified procedure), which were made five times each one (groups of harvest). the harvest was measured in tons per h of effective work. the experimental study was made in batches property of oleaginosas las brisas, located in the community of puente sogamoso, town of puerto wilches, province of santander (colombia), with the geographical coordinates 7°21’ n and 74°54’ w. materials the implement called “pepero” this device has of a frame constructed in wire of ¼ in, shaped as a truncated cone; divided in the central region into two equal parts to easily bend and lift using two handles on 95castillo, rodríguez c., and páez: evaluation of two harvesting procedures for oil palm (elaeis guineensis jacq.) fruits. a case study the sides. this implement is lined in plastic fiber (material used in the wrapping of packages fertilizer) (fig. 1 and 2). it weighs 3.5 kg and its cost, on the study date, was $40.000 colombian pesos. collecting information procedure the study described the harvest of palm and the role of “pepero” in increasing efficiency to collect loose fruits and, likewise, proposed the alternative of developing a model around this practice. the information was taken after harvesting data were collected. the information gathered in the field was organized in tables and graphs, and the statistical technique of analysis of variance (anova) was used to test the hypothesis: h o: μ 1 = μ 2 h a: μ 1 ≠ μ 2 (t1) where μ 1 = average yield of traditional procedure (t h-1); u 2 = average yield of the process modified (t h-1). results and discussion description of the traditional harvest procedure the traditional harvest procedure consists of the following steps, as illustrated by the block diagram in figure 3. search for the palm with ripeclusters. the person who cuts the palm or “cortero” has to undertake a recognition tour throw the cultivation, noting the color of the clusters and classifying these as mature then they are colored brown or have some fruits detached. pruning of the leaf or leaves that support the cluster. when the cluster is classified as mature, the operator has to proceed cutting the leaf or leaves facilitating the harvest process. cuttting of the mature cluster. cutting of thestalk: if the portion of the stalk that persists in the cluster already cut has a length greater than 5 cm it is appropriate to eliminate this excess. the work is carried out when the cluster is resting on the ground. minced and final disposition of the pruned leaves. the leaves pruned are chopped and placed in the interline. collection of the detached fruits. the worker using a rake piles the loose fruits to place them on the transport. positioning of detached fruit on the transport. the clusters and loose fruits are placed in the transport to be taken to the collection center. figure 1. metallic structure of the “pepero”. source: oleaginosas las brisas (2013). figure 2. covered “pepero” ready to be used in the harvesting operation. source: oleaginosas las brisas (2013). vegetal material of research the plant material used in the research was the intraspecific hybrid irho located in batches 44/99 and 8/97of 12 years old on average at the trial time. information sources the data were collected directly through field measurements and at the time of harvest. the information from the records of the plantation was processed, consultation of literature and electronic sources on the palm harvest. instruments for collecting information for this purpose a format to perform data collection in the field was designed, such as: time of entry to the lot, harvested bunch weight, rest periods, and departure time. 96 agron. colomb. 35(1) 2017 search for the palm with ripe clusters pruning of the sheet(s) that support to the cluster cut of the ripe clusters the leaves pruned chopped and are placed in the interline collection the cluster and place them on the means of transport positioning of detached fruit on the means of transport figure 3. block diagram of the traditional procedure of harvest of oil palm. problem with the traditional method of harvest as reported previously by alonso (2011), the harvesting of loose fruits takes between 40 to 64 s by palm representing between 36 to 48% of the harvest time. in addition, this task requires that the dish of the palm has to be clean and free of weeds in order to facilitate the recollection of the fruits. description of the modified procedure of harvest justification of the modified procedure. the elimination of the collection of loose fruits justifies the implementation of this procedure, since the absenceof this step will reduce the harvest costs in 42% on average, and, according to arias et al. (2009), this represents the 20% of the costs of sustaining the crop. moreover, it is not required to have the plates of the palms to be clean because it is not expected to recollect the fruits from the ground. this method consists of the same steps that of the traditional method but including the implement called “pepero”, which is placed below the cluster before the court and is recollected with the detached fruits. the procedure as shown in the block diagram in figure 4 consists of the following steps: the steps illustrated in figure 4 are carried out in the following manner: search for thepalm with ripeclusters. the “cortero” walks through the batch palm to observe the coloration of the clusters and classifies these as mature if they are colored brown or have some fruits detached pruning of the leaves that support the cluster. when the cluster is classified as a mature one the leaves around it has to be cut to facilitate the harvesting process. positioning of implement “pepero” under the cluster at harvest. the “pepero” is placed into the plateof the palm below the bunch at harvest (fig. 5). figure 5. view of the implement “pepero” placed on the plate of the palm below the cluster at harvest. cut of the mature cluster. the mature cluster is cut using the malayo knife. cut the stem of the cluster. if the cluster stem cut is larger than 5 cm it is acceptable to remove (fig. 6). search for the palm with ripe clusters put the place attachment below the cluster harvesting pruning of the sheet(s) that support to the luster cut of the ripe clusters cut the rests to facilitate their harvest the leaves pruned chopped and are placed in the interline collection the pepero with the detached fruit and collection on the means of transport figure 4. diagram of the modified procedure of the harvest operation. 97castillo, rodríguez c., and páez: evaluation of two harvesting procedures for oil palm (elaeis guineensis jacq.) fruits. a case study figure 6. view of the stem of the cluster, when it is larger than 5 cm should be removed. the leaf is minced and placed in the interline. the leaves that support the cluster already on the ground will come to chop and placed in the interline. collection of the cluster and its placement in the transport. the worker collects the cluster to be placed on board of transport. collection of implement together with the detached fruit to be transported to the collection center. problems present in the modified procedure it was expected that with the use of the implement “pepero”, the fruits would fall within it avoiding devote a worker to collect them and, thus, reduce the time of the harvest in 48%. yet it was found that a portion of the fruits fell outside the implement implying the event to employ an extra operator to pick them up and this coupled with the time required to place the implement into the plate of the palm affected negatively the efficiency of the procedure into consideration. comparative analysis between two procedures performance of harvest yield in the traditional procedure this evaluation was carried out in five groups of harvest (each group of harvest is constituted by a “cortero” and a lifter); here it was determined the performance of each group, which was calculated by dividing the tons harvested by the actual working time spent in this activity. the best performance was the group of harvest cootrasog 5 with 1.11 t h-1 and the lowest yield was the group cootrasog 4 with 0.65 t h-1 of harvest (tab. 1). evaluation of the yield of harvest in the modified procedure in this procedure is included the use of the “pepero”, an activity that is different from the traditional procedure. for the implementation of this procedure the work was performed with the same groups of harvest. the performance is calculated by dividing equally the tons of harvest with this procedure by the time devoted to the activity. the best performance was obtained in the group cootrasog 5 with 0.91 t h-1 of harvest and the lowest performance was obtained in the group cootrasog 3 with 0.5 t h-1 (tab. 2). comparison of the yield in the traditional procedure against the modified procedure the comparison between average harvest yield of both procedures was carried out, being that in the modified procedure the average yield 0.593 tons harvested per h against an average yield of 0.933 harvested in the traditional procedure, presenting a difference of 0.34 ton per h in favor of the traditional procedure (table 3). table 1. harvest yield to fruit of palm in the traditional procedure. group of harvest cootrasog 3 cootrasog 4 cootrasog 5 hotracoop 2 hotracoop 3 harvest (t) 4.6 2.3 2.0 2.2 2.8 harvest hours (h) 4.7 3.5 1.8 2.6 2.6 harvest per hour (t h-1) 0.978 0.657 1.111 0.846 1.076 table 2. harvest yield to fruit of palm in the modified procedure. harvest group cootrasog 3 cootrasog 4 cootrasog 5 hotracoop 2 hotracoop 3 harvest (t) 2.0 1.1 5.1 1.4 1.6 harvest hours (h) 3.8 1.9 5.6 3.1 3.2 harvest per h (t h-1) 0.526 0.578 0.910 0.451 0.500 98 agron. colomb. 35(1) 2017 in the two procedures, with a level of significance of 5% the f calculated was higher than the f of table 4. so, we rejected the null hypothesis (h0) and accepted the ha (alternative hypothesis). it could be concluded that there were differences in the yields. this could happen because with the use the modified system not all fruits fall within the implement, implying this that it have to proceed to collect increasing with this time of harvest. when calculating the anova for a level of 1%, f calculated was less than f of the table and, therefore, although there was a difference, this was not highly significant and, therefore, we might not accept the null hypothesis (ho). eva luating each procedure it was obser ved that the average performance of the modified procedure was of 0.59 t h-1 against a value of 0.93 t h-1 in the traditional procedure, therefore, the best results were obtained for the modified procedure. that is the one that is currently used in the area. advantages and disadvantages of the modified procedure in the current situation, where the study was conducted, it did not present special quantitative advantages with respect to the traditional procedure. it is a procedure under formation as it evaluates the palms of smaller size. the optimum maturity can improve the performance, thereby, reducing the costs of the harvest. in addition, if possible to deploy, it could eliminate at least two controls of weeds in the plate, thereby decreasing the costs of sustaining the palm cultivation. the modified procedure of harvest did not work in very high palms and much less with broad cycles of harvest (10 or more days), because this generated more fruit loss. it could be implemented in palms under 10 years and handling short cycles of harvest (8 to 9 d). this procedure looks very promising for the harvest of the hybrid that is replacing the malm materials of the species elaeis guineensis (susceptible to bud rot) because it has the tendency to retain strongly the ripe fruits. also, it is important to propose reduce the weight when implement “pepero”, which at present weights 3.5 kg and is difficult to handle during long periods of harvest. conclusions the traditional procedure of harvest which is used at the moment in the planting of oil product “las brisas” presents loss of time in the collection of fruits that fall to the ground as this labor occupies about 48% of the total time of harvest. the modified procedure of harvest includes the use of an implement called “pepero” which is placed on the plate of the palm below the cluster at harvest in order that the detached fruit remain within it. the modified procedure is not efficient because with the greater height of the palms the stronger is the impact on the ground. such situation is compounded if the over mature cluster is harvested, having the tendency to retain less the fruits on the rachis. the yield of the traditional procedure was 0.93 t h-1 compared to the yield of 0.593 t h-1 in the modified procedure by decreasing the efficiency of harvest in a 63% compared to the first one. the modified procedure of harvest was not efficient in very high palms and with very large harvest cycles that were the conditions that had the palms when it carried out the study. the modified procedure of harvest is able to improve its efficiency making some changes to its structure and table 3. comparison of harvest yields of the traditional and modified procedures. harvest group cootrasog 3 cootrasog 4 cootrasog 5 hotracoop 2 hotracoop 3 average traditional procedure (t h-1) 0.978 0.657 1.111 0.846 1.076 0.9336 modified procedure (t h-1) 0.526 0.578 0.91 0.451 0.5 0.593 difference (t h-1) 0.452 0.079 0.201 0.395 0.576 0.3406 table 4. analysis of variance for the two procedures in the harvest of fruits of the palm. source of variation sum of squares degrees of freedom mean square fc ft0,01(1,8) ft0,05(1,8) harvest system 0.2900209 1 0.2900209 8.5326239 11.26 5.32 0.2719172 8 0.03398965 total 0.5619381 9 99castillo, rodríguez c., and páez: evaluation of two harvesting procedures for oil palm (elaeis guineensis jacq.) fruits. a case study conditions of use, such as applying this method in shorter palms and short crop cycles. it is important to decrease the weight of “pepero”, because its current weight is 3.5 kg, and it could become uncomfortable in its management when working during long periods of harvest. due to the harvesting of loose fruits represents around of 48% of time spent during the harvest, it is important to carry out the modifications necessary for the implementation of the modified system for harvest as this will increase the efficiency of the process, decreasing costs and achieving the additional benefits that this entails. literature cited alfonso, o., j. botero, and e. moreno. 2011. evaluación de la selección de fruto suelto de palma. (elaeis guineensis jacq). revista palmas 31(1), 9-18. arias, n., o. obando, d. motta, m. mosquera, p. gómez, p. franco, m. álvarez, f. betancourt, d. díaz, and p. bernal. 2009. principios agronómicos para el establecimiento de una plantación de palma de aceite. cenipalma, bogota, colombia. bernal, f. 2009. el cultivo de la palma de aceite y su beneficio. guía general para el nuevo palmicultor. fedepalma, bogota, colombia chisco, m. 2006. pérdidas ocasionadas en el proceso de porte y recolección de frutos de palma de aceite. trabajo final. especialización en cultivos perennes industriales. universidad nacional de colombia, bogotá, colombia. corlye h.v. and p.b tinker. 2009. la palma de aceite. 4th ed. fedepalma, bogota, colombia. duarte, g. 2009. informe final actualización de costos de producción de aceite de palma. fedepalma, bogota, colombia. fedepalma-cenipalma. 2006. mejores prácticas de cosecha. boletín técnico no. 18 bogota, colombia. fairhurst, t. and r. hardter. 2012. palma de aceite: manejo para rendimientos altos y sostenibles. fedepalma, bogota, colombia. fontanilla, c., s. pachón, j. castiblanco, m. mosquera, and a. sanchez. 2010. referenciación competitiva a los sistemas de evacuación y alce de fruto. area 51 publicidad y comunicación, madrid, españa. franco, p. 2003. manejo de viveros de palma de aceite. boletín técnico. cenipalma, bogota, colombia. lans and mill corporation. 2008. oilseed and oilseed products out look for profibality to 2020. lmc, oxford, uk. mendoza, a. 1995. manejo de la cosecha de palma de aceite en la zona norte de colombia revista palmas 16 no. especial, 291-293. mosquera, m. and c. fontanilla. 2008. estudios de cosecha en pala de aceite. editorial apice, bogota, colombia. oleaginosas las brisas. departamento de mercado. 2013. fábrica de ideas pepero palmero. puerto wilches, colombia. padilla, p. 2004. cuantificación de las pérdidas de aceite crudo sobre racimos de fruta fresca (ac/rff) en el proceso de pos cosecha de la palma de aceite (elaies guineensis jacq) en tres plantaciones del departamento del cesar. trabajo de grado. instituto universitario de la paz, barrancabermeja, colombia. toong, h. and t. yeang. 1993. normas de cosecha y calidad para una mayor productividad de la palma africana revista palmas 14(2), 51-55. fruit quality attributes of ten colombian blackberry (rubus glaucus benth.) genotypes received for publication: 19 june, 2019. accepted for publication: 5 march, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.80559 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, centro de investigación tibaitatá, mosquera, cundinamarca (colombia). * corresponding author: mcgarcia@agrosavia.co agronomía colombiana 38(1), 9-18, 2020 abstract resumen colombia requires blackberry genotypes with remarkable traits that improve the competitiveness of this product in the country. the objective of this work was to evaluate the characteristics of the quality attributes in fruits of ten colombian blackberry genotypes in order to assess their potential in the berry markets but also as a genetic source to be included in breeding programs. the weight of fruits, the equatorial and longitudinal diameters, volume, firmness, color, juice content, f lesh content, seed/ fruit weight percentage, soluble solids content, acidity, ph and maturity index were evaluated in fruits collected during three different harvest periods in the province of cundinamarca. thirty fruits for every genotype and period were harvested and analyzed. these 10 evaluated genotypes showed important differences that allowed separating them into five different groups; however, genotypes 8, 4 and 6 showed the best results regarding size, color, juice content, total soluble solids content, maturity index, firmness and low acidity. these features make them good candidates for incorporating them into breeding programs. nonetheless, their soluble solids content was considerably lower than values reported for genotypes prime ark, natchez, ouachita, and osage that are recognized for these remarkable traits. colombia requiere identificar materiales de mora con características sobresalientes que permitan impulsar el crecimiento de esta cadena de producción en el país. por esta razón el objetivo de ese trabajo fue evaluar los atributos de calidad de fruta de 10 genotipos de mora para determinar su potencial en los mercados de bayas, y como fuente genética para incluirlos en los programas de mejoramiento. el peso, diámetro ecuatorial y longitudinal volumen, firmeza, color, contenido de jugo, contenido de pulpa y porcentaje de peso de semilla/peso de fruta, contenido de sólidos solubles, acidez, ph y el índice de madurez fueron evaluados en frutas recolectadas en tres períodos de cosecha diferentes, en el departamento de cundinamarca. se evaluaron y analizaron 30 frutos por genotipo y periodo. los 10 genotipos mostraron diferencias importantes que permitieron separarlos en cinco grupos diferentes; sin embargo, los genotipos 8, 4 y 6 mostraron los mejores resultados en cuanto a tamaño, color, contenido de jugo, contenido total de sólidos solubles, índice de madurez, firmeza y baja acidez. estas características los hacen buenos candidatos para ser incorporados en los programas de propagación. finalmente, el contenido de sólidos solubles fue considerablemente más bajo que los valores reportados para los genotipos prime ark, natchez, ouachita y osage, los cuales son reconocidos por estas características sobresalientes. key words: soluble solids content, acidity, firmness, color, seed/ fruit weight percentage, juice content. palabras clave: sólidos solubles, acidez, f irmeza, color, porcentaje de peso de semilla/peso de fruta, contenido de jugo. fruit quality attributes of ten colombian blackberry (rubus glaucus benth.) genotypes atributos de calidad de frutos en diez genotipos de mora colombiana (rubus glaucus benth.) erika sánchez-betancourt1, maría cristina garcía-muñoz1*, jorge argüelles-cárdenas1, viviana franco-flórez1, and víctor núñez-zarantes1 introduction the blackberry (rubus glaucus benth.) belongs to the rosaceae family. it is a perennial shrub with semi-erect stems and is cultivated between 1,800 and 3,200 m a.s.l. (afanador-kafuri et al., 2015). blackberry has become one of the most important berry fruits in markets of the united states and the european union, along with strawberries, raspberries, and blueberries (clark and finn, 2011). blackberry shipments to final markets in the u.s. increased more than 530% in the first decade of this century. in addition, production in the united kingdom and mexico for fresh markets and in china for processed product markets has contributed to the growth of blackberry marketing worldwide. among the reasons that this market has increased are the development of genotypes with longer shelf life, better handling facilities, enhanced marketing and promotion, and growing interest of consumers in functional products (lewers et al., 2010; ali et al., 2011; garcía and vaillant, 2014; garcía et al., 2014) as well as the fact that these berries are more profitable than other similar raspberries (clark and finn, 2011). given the importance of this fruit in the http:// 10 agron. colomb. 38(1) 2020 world market, breeding programs were developed looking for an improvement of major traits. at the beginning of blackberry breeding programs, fruit size that was related to yield was the primary objective. however, plant productivity, stem architecture, diseases, and insect resistance as well as plant adaptations were also considered. however, fruit quality is currently the driving force in breeding programs (brock, 2017). different traits relating to fruit quality that satisfy the preferences of the consumer as well as different shipment characteristics that facilitate commercialization of long-distance fresh markets have been considered. furthermore, for the processed product market, fruits are sold fresh and frozen to be used in jams, juice, ice cream and yogurt f lavoring (morales et al., 1996). also, health properties associated with their consumption, such as their antioxidant capacity and other functional properties, have aroused growing interest among scientists (seeram et al., 2006; espin et al., 2007; garcía and vaillant, 2014). there are currently more than 400 genotypes worldwide due to important advances reached in breeding programs in the united states, new zealand, mexico, and brazil. genotypes like brazo and tupy became successful in brazil and mexico. the u.s. has developed the largest number of genotypes and hybrids with special characteristics, such as ‘navaho’, ‘ouachita’, ‘boysen’ and ‘chester thornless’, and others (clark and finn, 2011). in colombia, despite the social and economic importance of the crop, clearly identifiable certified planting material is scarce; and in some cases, it has low genetic quality due to the lack of current breeding. previous studies on blackberry fruit quality have been carried out, and the main variables have been described. espinosa et al. (2009) focus their research on fruit length, weight, width, and maturity, as well as total soluble solids (tss) content and acidity. grijalba et al. (2010) evaluate weight, tss, and number of basal stems in thorny and thornless genotypes, but they do not find significant differences between these two genotypes. carvalho and betancour (2015) mention fruit weight, tss content, titratable acidity, maturity index, color index, and firmness as the most suitable parameters for characterizing the quality of andean blackberry. these studies are based on non-certified plant material, since in colombia there are as yet no registered varieties. therefore, future results must be carefully compared. in this research, the blackberry breeding program of corporacion colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia) established an observation plot with promising genotypes for quality or yield, based on the previous results. the plot was established in silvania, in the province of cundinamarca. this is the largest blackberry production zone at the national level. in 2017, blackberry production was 30,970 t with a yield of 9.4 t ha-1. the climate of silvania is tropical with significant rainfall during most of the months and a short dry season (agronet, 2017). plant material characterized for several traits of interest in certain geographical regions will allow a better understanding of the relationships between variables and genotypes and may benefit a plant breeding program (lewers et al., 2010). considering that fruit size, soluble solids content, acidity, shape, and color are important characteristics for both fresh and processed markets, the aim of this research was to evaluate the fruit quality attributes of 10 colombian blackberry genotypes in order to identify genotypes that have remarkable potential traits in the berry market and as a genetic source to be included in breeding programs. materials and methods field experiment in 2016, a blackberry observation plot was established in silvania, cundinamarca, colombia (04°24’10.6” n, 74°19’16.3” w and 2,215 m a.s.l.). the climatic conditions of silvania are characterized as having a mean annual temperature of 11.5°c and 689 mm precipitation. soil texture in the blackberry orchards was sandy with a medium percentage of organic matter (8.93%); soil ph measured with the potentiometric method was 5.18. the content of available p was 87.15 mg kg-1; k, ca and mg measured with ammonium acetate 1 n ph 7.0 were 0.17 cmol(+) kg-1, 1.48 cmol(+) kg-1, and 0.56 cmol(+) kg-1, respectively. plant material and experimental procedure blackberry (rubus glaucus benth.) plants of 10 genotypes were maintained in field plots in silvania, cundinamarca. these plants were established in performance plots for the project “selected, identified and registered blackberry cultivars for commercial certification” included in the macro-project “integrated development of sustainable production models for the cultivation of blackberry in colombia”. these genotypes were sown in rows spaced every 3 m in a completely randomized block design with four replicates per genotype with 10 fruits per block and genotype. blackberry fruits of these ten genotypes were selected because of their interesting fruit quality traits, which were evaluated in three harvest dates throughout 2016 during the dry and rainy periods (tab. 1). 11sánchez-betancourt, garcía-muñoz, argüelles-cárdenas, franco-flórez, and núñez-zarantes: fruit quality attributes of ten colombian blackberry (rubus glaucus benth.) genotypes the first fruit quality trial was carried out at the beginning of january 2016 after 10 months of production. this period was characterized by an absence of rainfall (0.0 mm), a mean day-time temperature of 19.4°c, and a mean nighttime temperature of 17.2°c. the second trial was carried out in february, one month later, in which the precipitation increased to 3.2 mm. the mean temperatures for day and night during february were 18.8°c and 16.3°c, respectively. the third harvest was carried out in may, with 6.5 mm of precipitation and a mean temperature of 18°c. physicochemical fruit quality analyses ten mature blackberry fruits (stage 5 of the color scale of the colombian technical regulation ntc 4106, published by icontec, 1997) were evaluated for each block and cultivar with four repetitions per each genotype. the assessment comprised every fruit quality parameter in each of the three harvest dates. the berries were transported to the laboratory the same day they were harvested for sample preparation and analysis. the following quality parameters were assessed: seed/fruit weight percentage, fruit weight and diameter, firmness, color, volume, soluble solids content, total acidity, and ph. these parameters are described below. fruit weight and diameter fruit weight (fw), as well as equatorial (ed) and longitudinal or polar diameter (ld) of 10 fruits, were recorded with a calibrated electronic scale (mettler pe 300 digital scale, ohio, usa) and a digital caliper (mituyoyo, são paulo, brazil). firmness fruit firmness (kgf) was measured for 10 fruits using a texturometer (chatillon tcd200, ametek mtc, largo, florida, usa) with a f lat probe of 10.92 mm of diameter, 3.45 mm thickness and a speed of 0.60 mm/min. since fruits were not completely spherical, the test was performed perpendicularly to the f latter face of the fruit and around the equatorial zone. color the three standard cielab parameters (l*, a*, b*) were established on the two opposite sides of the fruit that offer the largest surface area. a minolta chromameter (minolta, ramsey, nj, usa) was used. the parameters (a) (redness) and (b) (yellowness) were used to calculate two indices that express color (hue angle) as well as the chroma or color intensity (mcguire, 1992). the hue angle is calculated from the arctangent of b*/a*, and represents red-purple at an angle of 0°, yellow at 90°, bluish-green at 180°, and blue at 270°. the chroma was calculated using the following equation: (a*2 + b*2)½ (1) volume this characteristic was measured through water displacement in a graduated cylinder. the juice, pulp and seed/ fruit weight percentages were established after weighing and squeezing 10 blackberry fruits and filtering the mass using muslin to separate the juice from the pulp and seeds. the extracted juice was measured and weighed, and the seeds were separated from the residue. both the pulp and seeds were weighed. soluble solids content, total acidity, and ph the extracted juice was analyzed for the following parameters: soluble solids content (ssc) using an atago pal-1 refractometer (atago co. ltd, tokyo, japan); ph using a table 1. origin and multiplication method used in the evaluated blackberry genotypes. genotype code common name town and/or department of origin propagation institution multiplication method verg 1 san antonio antioquia universidad católica de oriente uco in vitro verg 2 sin espinas antioquia verg 3 francesa la ceja, antioquia verg 4 utp1 santa rosa de cabal, risaralda* universidad tecnológica de pereira utpverg 5 utp5 manizales, caldas* verg 6 ils 2268 snbgv 5014 manizales, caldas agrosavia sexual seed verg 7 guapante guarne, antioquia verg 8 pantanillo la ceja, antioquia verg 9 san antonio envigado, antioquia verg 10 ils 2281 snbgv 5001 envigado, antioquia *source: marulanda et al. (2011). 12 agron. colomb. 38(1) 2020 digital potentiometer (mettler toledo ag, schwerzenbach, switzerland); and total acidity (ta) by titration of 2 ml of juice diluted with 24 ml of distilled water and titrated to ph 8.2 with 0.1 n naoh. ta was calculated as malic acid. the maturity index (mi) was calculated as the relationship between ssc (°brix) and acidity. statistical analysis the data obtained were subjected to an analysis of variance complemented with a tukey’s multiple comparison test, using the glm procedure (α≤0.05) found in the sas software (statistical analysis system, inc., version 9.3). furthermore, a correlation analysis among all attributes was performed according to the pearson’s test (α ≤0.05). clustering genotypes in order to classify these 10 evaluated genotypes into homogeneous groups according to their quality attributes, a principal component analysis (pca) was carried out using the princomp procedure of the sas software (statistical analysis system, inc., version 9.4). this analysis was also performed in order to eliminate the redundant information contained in all average variables (fruit weight, total sugar content, acidity, ph, juice content, etc.). based on the principal components (pc) retained, a cluster analysis was performed using the cluster procedure (ward algorithm) of the sas software. in order to describe the defined groups, basic statistics were generated (mean, minimum and maximum values and coefficient of variation). results and discussion physical parameters of fruits weight from the global analysis, significant differences in fruit weight were found among genotypes. genotype 3 showed the highest mean value (5.99 g), and genotypes 10, 2 and 1 reported the lowest values (4.52 g), as illustrated in figure 1. fruit weight values found in all these genotypes were in the same range as those found by hassimotto et al. (2008) and farinango (2010) in studies conducted in brazil and ecuador, respectively. however, the values found in this study were lower than those found by ayala et al. (2013), who report weights between 5.07-9.06 g for blackberries cultivated in tolima, colombia. according to the ntc 4106, all materials studied are classified as having medium or small fruits, corresponding to a commercial category c or d. clark and finn (2011) recommend a weight around 8 or 10 g; regarding these results, all ten of the assessed blackberry genotypes have a similar size compared to important genotypes developed by this industry such as ‘osage’ and ‘ouachita’, although they were a bit smaller than ‘primark® traveler’. regarding size, these genotypes could probably be accepted in both national and international markets and would be more appropriately prepared as frozen berry mixes similar to raspberries. longitude and equatorial diameter the 10 materials evaluated in the current study showed longitude values between 21.4 mm and 24.1 mm without showing significant differences. however, the equatorial diameter showed significant differences between genotype 8 and genotypes 2 and 1. genotype 8 showed the highest value (21.07 mm), whereas genotypes 2 and 1 reported values of 18.27 and 19.11 mm, respectively (fig. 2). the size of most of the blackberry fruits studied corresponds to the commercial categories b or c according to ntc 4106. taking into account that all genotypes were classified as c or d for fruit weight means that these fruits are less dense or less compact than those reported in the ntc. results found for genotype 2, which correspond to a thornless genotype, match the results described by grijalba et al. (2010), who report that this thornless genotype is characterized by having a low fruit weight and a small size. the size of these genotypes is in the range found for blackberry varieties cultivated and commercialized in colombia and other countries, such as ecuador and brazil (hassimotto et al., 2008; farinango, 2010). the correlation between diameters (ld and ed) was 0.53; therefore, both estimators should bb a abab abab ab ab b w ei gh t ( g) genotype 0 1 2 3 4 5 6 7 g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 figure 1. mean fruit weight of ten blackberry genotypes assessed in silvania, cundinamarca. each value represents the mean ± se of ten berries per replicate with four replicates over three harvest dates per genotype. means followed by the same letter within a single column bar are not significantly different (α = 0.05). 13sánchez-betancourt, garcía-muñoz, argüelles-cárdenas, franco-flórez, and núñez-zarantes: fruit quality attributes of ten colombian blackberry (rubus glaucus benth.) genotypes figure 3. mean firmness values of ten blackberry genotypes assessed in silvania, cundinamarca. each value represents the mean ± se of ten blackberry fruits per replicate with four replicates over three harvest dates per genotype. means followed by the same letter within a single bar are not significantly different (α = 0.05). fruit volume and juice, pulp content and seed/fruit weight percentage the fruit volumes obtained for all genotypes showed acceptable values that were adequate for commercialization. however, despite the large differences in volume from 4 cm3 to 5.9 cm3, there was no significant difference among genotypes. nonetheless, a significant correlation of 0.794 (α<0.0001) between fruit volume and weight was found. a small volume could be considered an advantage as fruit can be packed more easily compared to large blackberry fruits, especially because all genotypes showed fruits with uniform conical or barrel shape and uniform drupelets. however, the market prefers large fruits as consumers associate size with quality. juice content reported significant differences among the genotypes (fig. 4). genotypes 1, 2, 4, 5 and 6 achieved the highest juice content compared to genotype 9, 10, 7 and 8 that showed the lowest values. genotypes 8 and 7 reached the highest value (51%) for pulp content, while genotypes 6 and 5 reported the lowest value. however, before recommending any genotype, it is important to point out that genotypes 6 and 4 showed the lowest seed/fruit weight percentage (3.85%) and these genotypes showed markedly significant differences with genotypes 10 (5.64%) and genotypes 7, 9 and 8 (5.3%) (fig. 5). this characteristic relating to low seed perception is critical for both fresh and processed berries (clark and finn, 2011). parameters such as juice and seeds are very important for fresh and processed fruit markets as they determine their potential yield and the production cost related to downstream operations. bc a ab ab abc abc ab c abc ab eq ua to ri al d ia m et er ( m m ) genotype g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 16 17 18 19 20 21 22 abc abc a c abc abc ab abc ab bc fi rm ne ss ( kg f) genotype g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0be taken into consideration for future studies. these two characteristics are important as they are related to the size of the fruit (ayala et al., 2013) and both the industry and consumers have preferences for large fruits. most people associate large size with quality, but this correlation is not completely true. figure 2. mean equatorial values for the diameter of ten blackberry genotypes assessed in silvania, cundinamarca. each value represents the mean ± se of ten fruits per replicate with four replicates over three harvest dates per genotype. means followed by the same letter within a single column bar are not significantly different (α = 0.05). firmness this is an important index for blackberry shelf life since it is directly related to postharvest handling potential, considering that it is necessary to remember that fruit becomes softer with ripening. therefore, the challenge is to achieve ripe fruit with high soluble solids content, low acidity, and that are shiny and with a uniform color, a developed f lavor, and enough firmness for commercial shipping and handling. genotype 1 achieved the highest firmness value with 4.1 kgf and showed significant differences from genotypes 4 and 3, which obtained the lower values of 2.46 and 2.03 kgf. these results show that fruit firmness was lower for all the genotypes under study (fig. 3), compared to the blackberry genotypes that garcía and garcía (2001) report. however, these were firmer than thornless genotypes such as brazos and navaho, reported by perkins-veazie et al. (2000), with values of 1.86 and 2.45 kgf; but they were also in the same range as those reported by moreno and deaquiz (2016) and segantini et al. (2018). according to these results, genotypes 1, 8 and 10 could be used to improve postharvest handling potential in a breeding program. however, genotypes 1 and 10 also showed the lowest fruit weight, which reduces their market potential. thus, genotype 8 could be a good candidate for a breeding program. 14 agron. colomb. 38(1) 2020 a abab a c bc abcabc abcab abc abc abc b ababab bb b c ol or p ar am et er s (° h u e an d c hr om a) genotypes g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 hue chroma figure 5. seed/fruit weight percentage of ten blackberry genotypes assessed in silvania, cundinamarca. each value represents the mean ± se of ten berries replicated over three harvest dates per genotype. means followed by the same letter within a single column bar are not significantly different (α =0.05). aa b ab b abab ab a a s ee d/ fr ui t w ei gh t p er ce nt ag e genotype g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 0 1 2 3 4 5 6 7 a bbbb ab a a aa ju ic e co nt en t ( % ) genotype g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 0 10 20 30 40 50 60 70 figure 4. mean percentage of juice content of ten blackberry genotypes assessed in silvania, cundinamarca. each value represents the mean ± se of juice released for ten berries per replicate with four replicates over three harvest dates per genotype. means followed by the same letter within a single column bar are not significantly different (α = 0.05). figure 6. hue and chroma values of ten blackberry genotypes cultivated in silvania, cundinamarca. each value represents the mean ± se of ten fruits replicated over three harvest dates per genotype. means followed by the same letter within a single column bar are not significantly different (α = 0.05). color fruit ripening and color of blackberry fruits are associated with better customer acceptance. consumers look for fully dark but shiny red-purple drupelets, but not completely red as this means unripe fruit. based on the results, it can be proposed that the color of all genotypes corresponds to a red color but with different grades of saturation. figure 6 shows that genotype 4 had significant differences compared to genotype 10, highlighting its stronger red-purple color according to the hue angle values found. this color is related to the presence of anthocyanins and according to these results it seems that genotype 4 shows a higher anthocyanin content (zielinski et al., 2015). genotype 6 achieved the most intense color compared to genotypes 8, 10, 9, and 7 which reported the lowest color intensity when interpreting chroma values. genotype 4 could be considered a good option for breeding since it has a good balance between the red-purple color and intensity. according to these color parameters, most of the genotypes show a red-purple color when they are ripe, although small differences exist among them. however, there were no genotypes with marked differences in color, like ‘natchez’, ‘osage’ or ‘ouachita’, which are characterized by having a black color when ripe. chemical parameters of fruits ph, soluble solids content and titratable acidity the highest ph values (2.8) were observed in genotypes 7, 4, and 2 establishing markedly significant differences from genotypes 9, 1, and 10 (fig. 7). the ph parameter showed important differences among genotypes and can be considered a good indicator. nevertheless, ph values found in all the genotypes were lower than those reported for genotypes ouachita (3.2), natchez (3.1), navaho (3.2), and osage (3.6) (perkins-veazie et al., 2000; clark et al., 2019). the ssc is one of the most common fruit maturity indices and is a very important variable in the food industry as well as a good indicator of consumer appraisal (abiodun and akinoso, 2014). significant differences between genotypes 7 and 10 were found, as the first one achieved the highest ssc (7.55), while genotype 10 only obtained a value of 5.68 °brix. according to these results, most of these genotypes were harvested in ripeness stage 4 according to ntc 4106. it is also important to point out that genotypes 7, 8 and 3 15sánchez-betancourt, garcía-muñoz, argüelles-cárdenas, franco-flórez, and núñez-zarantes: fruit quality attributes of ten colombian blackberry (rubus glaucus benth.) genotypes reach ssc values as high as those achieved in popular genotypes such as ‘brazos’, ‘caingangue’, ‘choctaw’, ‘comanche’, ‘guarani’, ‘tupy’, and ‘xavante’, according to santos guedes et al. (2013). on the other hand, these values are lower than those reported for genotypes natchez, osage, ouachita, prime-ark® 45, prime-ark®traveler, cancaska, and chester (threlfall et al., 2016). joo et al. (2011) report ssc values between 8 and 11%. thus, genotype 8 can be recommended for a plant breeding program because of its red color and high total ssc. regarding total acidity, genotype 4 yielded the lowest value (2.48%) compared to the highest acid contents in genotypes 7, 8, 1 and 5 (3.1-3.24%); but there were no significant differences among them. these values reached by all genotypes under study were higher than those reported by genotypes brazos, caingangue, cherokee, choctaw, comanche, ebano, guarani, tupy, and xavante (santos guedes et al., 2013). genotypes natchez, osage, ouachita, primeark®  45, and prime-ark® traveler are characterized by their acidity values lower than 1.4%. thus, it is necessary to continue looking for genotypes with less acid fruits and that are appropriate for colombian conditions. despite the fact that acid fruits have a longer shelf life since acidity acts as protection against microorganisms, this advantage is not so important for the industry which searches for fruits that combine low acidity and high sugar content in order to reduce sugar consumption and, therefore, the processing cost. flavor is also an interesting fruit quality characteristic and is composed basically of aroma, astringency, acidity and sweetness qualities (clark and finn, 2008). total acidity and ssc are important fruit quality attributes that determine the taste and processability of fruits (vrhovsek et al., 2008). markets prefer a balance of sweetness and acidity, as high acidity with high soluble solids content is associated with a full and intense f lavor, whereas lower acidity results in a “f lat” f lavor. also, high acidity is related to longer anthocyanin stability (clark and finn, 2011). then, if genotypes show high acidity, their ssc should also be high, otherwise other genotypes with lower acidity must be found. maturity index the impact of fruit ripeness in blackberries is very important as it establishes fruit shelf life and consumer appeal. the sweetest blackberries are obtained when fruits are completely ripe, but the fruit is also softer at this stage. it is necessary to look for the most appropriate ripening stage to harvest the fruit, not only to satisfy consumer preferences, but also to reach a longer shelf life. more than ssc or acidity, the ratio between these two attributes is a better maturity indicator and is called the maturity index (mi). in colombia, the standard maturity index for blackberry harvests ranges from 2.2 to 3.1 (icontec, 1997). this variable was discriminative, showing significant differences between genotypes 4, 2, and 7 (2.69, 2.57, and 2.56, respectively), while genotype 10 had the lowest score of 1.98 (fig. 8), which is not appropriate for consumers, since it has the most pronounced acid taste. a ab ab ab ab ab ababab b abcaba a abc abc abc bc c ph , s s c , ° b ri x genotypes g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 ph ssc 1 2 3 4 5 6 7 8 ababa a a ab ab ab ab b m at ur ity in de x (s s c / t a ) genotypes g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 figure 7. ph and soluble solids content (ssc) of ten genotypes assessed in silvania, cundinamarca. each value represents the mean ± se of the ph and the ssc values of juice obtained from ten berries per replicate, with four replicates over three harvest dates per genotype. means followed by the same letter within a single column bar are not significantly different (α = 0.05). figure 8. ssc/total acidity ratio (maturity index) for ten blackberry genotypes cultivated in silvania, cundinamarca. each value represents the mean ± se of the ssc/total acidity ratio of the juice of ten berries per replicate, with four replicates over three harvest dates per genotype. means followed by the same letter within a single column bar are not significantly different (α = 0.05). clustering genotypes to classify the ten assessed genotypes into homogeneous groups based on the variables fruit weight, soluble solids 16 agron. colomb. 38(1) 2020 content, acidity, ph, juice content, seed/fruit weight percentage, equatorial diameter, firmness, and color (°hue), we performed a principal component analysis (pca). the first three components explained 81.62% of the total data variability. the first component reported 39.76% whereas the second one showed 26.68% and the third one 15.18%. moreover, the first component was associated with the variables seed/fruit weight percentage, firmness, and color (°hue); the second component was related to the equatorial diameter, and finally, the third component was related to ph and acidity, as seen in table 2. table 2. variables and their relation to the first three principal components (pc). variables pc1 pc 2 pc 3 fruit weight -.380456 0.347499 0.261560 soluble solids content -.273206 0.369684 0.011704 acidity 0.176598 0.330511 0.609547 ph -.360983 0.031391 -.532782 juice content -.212779 -.453601 0.457970 seed/fruit weight percentage 0.430697 0.309257 -.250258 equatorial diameter -.013141 0.569760 0.004723 firmness 0.456069 -.005135 0.049697 color (°hue) 0.424465 -.079420 -.034471 figure 9 shows a dendrogram with the classification of these 10 genotypes in the dendrogram (fig. 9), five groups were formed by cluster analysis. groups. fruit weight, acidity, ph, seed/fruit weight percentage, equatorial diameter and firmness were higher than the general mean of all the genotypes. group 2, consisting of the three genotypes (g3, g5 and g6) was characterized by having the highest juice content value (49.8%), as well as the highest fruit weight value (5.7 g). the content of soluble solids, acidity and equatorial diameter exceeded the general average for all genotypes. table 3. averages for each group for each of the variables in the analysis. variables group 1 group 2 group 3 group 4 group 5 general fruit weight (g) 5.3 5.7 4.7 4.8 4.5 5.1 soluble solids content (°brix) 7.5 6.8 5.9 6.6 6.7 6.7 acidity (%) 3.1 3.1 2.9 2.6 3.2 3.0 ph 2.8 2.7 2.7 2.8 2.7 2.7 juice content (%) 37.9 49.8 38.9 50.7 49.4 45.4 seed/fruit weight percentage 5.3 4.0 5.5 3.9 5.0 4.6 equatorial diameter (mm) 21.0 20.2 20.2 19.1 19.1 20.0 firmness 3.3 2.5 3.5 2.8 4.2 3.1 color (°hue) 25.4 25.9 31.5 24.4 29.9 27.0 group 3, constituted two genotypes (g9 and g10) and showed the highest average values for color (31.5°hue) and seed/fruit weight percentage (5.5%) for all the groups. the equatorial diameter (20.2 mm) and firmness (3.5) values exceeded the general average. group 4 included two genotypes (g2 and g4) and stood out by having the highest mean value in terms of juice content (50.7%). the other variables had lower mean values compared to the average of the other genotypes, except for ph, which exceeded the corresponding general average (2.8). finally, group 5 comprised the genotype g1, characterized by the highest acidity (3.2) and firmness (4.2) values of all the groups, and surpassed the general average for juice and seed/fruit weight percentage and color (°hue). analyzing the results independently from each of the three harvest times it can be concluded that to evaluate new materials it is important to carry out long term studies. in such research it would be important to meticulously monitor edaphoclimatic conditions, since these drastically affect the behavior and performance of the crop, and as well, the crop needs adaptation time. this agrees with what s em i p ar tia l r s qu ar e g1 g10 g9 g7 g8 g2 g4 g3 g6 g5 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 figure 9. dendrogram of the 10 evaluated genotypes of blackberry. table 3 lists the means for each group of each of the variables; the groups are comprised as follows: group 1, consisting of two genotypes (g7 and g8), is characterized as the group with the highest mean soluble solids content value (°brix) (7.5), compared with the other 17sánchez-betancourt, garcía-muñoz, argüelles-cárdenas, franco-flórez, and núñez-zarantes: fruit quality attributes of ten colombian blackberry (rubus glaucus benth.) genotypes clark et al. (2019) report, who found an increase in yield, soluble solids content, and weight in an evaluation period of three years after the crop was established. also, conway (2018) reports that warm and dry climates produce less acid and sweeter fruits, but when temperatures are higher than 30°c the f lavor and sweetness content are reduced, especially in humid climates. the results achieved in this research pointed out that equatorial diameter, fruit length, juice content, ssc and acidity have low values during the rainy season, whereas ph reached the highest values in this season. in addition, the maturity index showed the highest values in the dry season, supporting the proposal that dry seasons produce the best performance for all blackberry genotypes. regarding firmness, the values increased with time, reaching the highest values in the third harvest. thus, to attain a deeper knowledge of these genotypes and obtain more reliability for them to be recommended as part of a breeding program, longer evaluation periods should be considered. conclusions according to the overall results, genotypes 8, 4 and 6 are recommended for a breeding program based on various desirable characteristics. genotype 8 is outstanding for traits like size, firmness, ssc and red-purple color; genotype 4 is interesting for its low seed/fruit weight percentage, red color, low acidity, ph, and high mi; and genotype 6 is outstanding for its high juice content, low seed/fruit weight percentage, and color intensity. despite the low number of genotypes evaluated (only 10), these showed significant differences that allowed classifying them into five different groups. acknowledgments the authors would like to thank the corporacion colombiana de investigacion agropecuaria, agrosavia and the ministry of agriculture and rural development (madr) of colombia for funding the project “integral development of sustainable production models for the cultivation of blackberry in colombia” from which this research is derived. literature cited abiodun, o. and r. akinoso. 2014. physico-chemical properties of serendipity berry (dioscoreophyllum cumminsii) fruit. j. appl. sci. environ. manage. 18(2), 218-221. doi: 10.4314/ jasem.v18i2.10 afanador-kafuri, l., e. alvarez, j.f. mejia, and a. gonzalez. 2015. identifying and analyzing the diversity of resistance gene analogs in colombian rubus genotypes. plant dis. 99, 9941001. doi: 10.1094/pdis-05-14-0475-re agronet. 2017. estadísticas, agrícola, producción, rendimiento y participación. url: http://www.agronet.gov.co/estadistica/ paginas/default.aspx (accessed may 2018). ali, l., b. svensson, b.w. alsanius, and m.e. olsson. 2011. late season harvest and storage of rubus berries major antioxidant and sugar levels. sci. hortic. 129, 376-381. doi: 10.1016/j. scienta.2011.03.047 ayala, l.c., c.p. valenzuela, and y. bohórquez. 2013. caracterización fisicoquímica de mora de castilla (rubus glaucus benth.) en seis estados de madurez. biotecnol. sector agropec. agroind. 11(2), 10-18. brock, k. 2017. use of molecular markers in the berry fruit industry. hort innovation. nuffield australia project n° 14117. url: http://nuffieldinternational.org/live/report/au/2014/karenbrock (accessed january 2018). carvalho, c. and j. betancur. 2015. quality characterization of andean blackberry fruits (rubus glaucus benth.) in different maturity stages in antioquia, colombia. agron. colomb. 33(1), 74-83. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n1.47132 clark, j.r. and c.e. finn. 2008. new trends in blackberry breeding. acta hortic. 777, 41-47. doi: 10.17660/actahortic.2008.777.2 clark, j.r. and c.e. finn. 2011. blackberry breeding and genetics. fruit veg. cereal sci. biotech. 5(special issue 1), 27-43. clark,  j.r., m. worthington, and  t. ernst. 2019. ‘caddo’ thornless blackberry. hortsci. 54(9), 1632-1636. doi: 10.21273/ hortsci14119-19 conway, m.a. 2018. supplemental foliar nutrients effects on fruit quality and yield of two new primocane blackberry cultivars. msc thesis, virginia polytechnic institute and state university, blacksburg, virginia, usa. espín, j.c., r. gonzález-barrio, b. cerda, c. lópez-bote, a.i. rey, and f.a. tomás-barberán. 2007. iberian pig as a model to clarify obscure points in the bioavailability and metabolism of ellagitannins in humans. j. agric. food chem. 55, 1047610485. doi: 10.1021/jf0723864 espinosa, n., d. sánchez, a. garcía, m. ariza, c. ariza, and l. barrero. 2009. evaluación agronómica, nutricional y selección participativa de materiales de mora en silvania (cundinamarca). pp. 34-42. in: barrero, l.s. (ed.). caracterización, evaluación y producción de material limpio de mora con alto valor agregado. corpoica, ministerio de agricultura y desarrollo rural, mosquera, colombia. farinango, m. 2010. estudio de la fisiología postcosecha de la mora de castilla (rubus glaucus benth.) y mora variedad brazos (rubus sp). undergraduate thesis. escuela politécnica nacional, quito. garcía, m.c. and b.h. garcía, 2001. harvest and post-harvest management of blackberry, solanum quitoense and tree tomato. produmedios, bogota. garcía, m.c. and f. vaillant. 2014. metabolic fate of ellagitannin: implications for health, and research perspectives for innovative functional foods. crit. rev. food sci. nutr. 54(12), 15841598. doi: 10.1080/10408398.2011.644643 garcía, m.c., l. hernández, a. pérez, and f. vaillant. 2014. diversity of urinary excretion patterns of main ellagitannins’ colonic metabolites after ingestion of tropical highland blackberry https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n1.47132 https://journals.ashs.org/hortsci/search?f_0=author&q_0=john+r.+clark https://journals.ashs.org/hortsci/search?f_0=author&q_0=margaret+worthington https://journals.ashs.org/hortsci/search?f_0=author&q_0=taunya+ernst https://doi.org/10.21273/hortsci14119-19 https://doi.org/10.21273/hortsci14119-19 18 agron. colomb. 38(1) 2020 (rubus adenotrichus) juice. food res. int. 55, 161-169. doi: 10.1016/j.foodres.2013.10.049 grijalba, c.m., l.a. calderón, and m.m. pérez. 2010. rendimiento y calidad de la fruta en mora de castilla (rubus glaucus benth.), con y sin espinas, cultivada en campo abierto en cajicá (cundinamarca, colombia). rev. fac. cienc. bas. 6, 24-41. hassimotto, n., r. mota, b. cordenunsi, and f. lalolo. 2008. physico-chemica l cha racterizat ion a nd bioact ive compounds of blackberry fruits (rubus sp.) grown in brazil. ciênc . tecnol. a l i ment . 28(3), 702-708. doi: 10.159 0/ s0101-20612008000300029 icontec. 1997. frutas frescas. mora de castilla, especificaciones ntc 4106. norma técnica colombiana. icontec, bogota. joo, m., n. lewandowski, r. auras, j. harte, and e. almenar. 2011. comparative shelf life study of blackberry fruit in bio-based and petroleum-based containers under retail storage conditions. food chem. 126, 1734-1740. doi: 10.1016/j. foodchem.2010.12.071 lewers, k.s., s.y. wang, and b.t. vinyard. 2010. evaluation of blackberry cultivars and breeding selections for fruit quality traits and f lowering and fruiting dates. crop sci. 50, 2475-2491. doi: 10.2135/cropsci2010.02.0097 marulanda, m.l., a.m. lópez, j. arias, and j.m. lópez. 2011. biodiversidad y biotecnología en la evaluación y selección de cultivares promisorios de mora de castilla. universidad tecnológica de pereira, pereira, colombia. mcguire, r. 1992. reporting of objective color measurements. hortsci. 27(12), 1254-1255. morales, a.l., d. albarracín, j. rodríguez, c. duque, l.e. riaño, and j. espitia. 1996. volatile constituents from andes berry (rubus glaucus benth.). j. high resolut. chromatogr. 19, 585587. doi: 10.1002/jhrc.1240191011 moreno, b. and y. deaquiz. 2016. physico-chemical characterization parameters in fruit blackberry (rubus alpinus macfad). acta agron. 65(2), 130-136. doi: 10.15446/acag.v65n2.45587 perkins-veazie, p., j. clark, d. huber, and e. baldwin. 2000. ripening physiology in ‘navaho’ thornless blackberries: color, respiration, ethylene production, softening, and compositional changes. j. amer. soc. hort. sci. 125(3), 357-363. doi: 10.21273/ jashs.125.3.357 santos guedes, m.n., c.m. patto de abreu, l.a. castilho maro, r. pio, j.r. de abreu, and j.o. de oliveira. 2013. chemical characterization and mineral levels in the fruits of blackberry cultivars grown in a tropical climate at an elevation. acta sci. agron. 35, 191-196. doi: 10.4025/actasciagron.v35i2.16630 seeram, n.p., l.s. adams, y.j. zhang, r. lee, d. sand, h.s. scheuller, and d. heber. 2006. blackberry, black raspberry, blueberry, cranberry, red raspberry, and strawberry extracts inhibit growth and stimulate apoptosis of human cancer cells in vitro. j. agr. food chem. 54, 9329-9339. doi: 10.1021/jf061750g segantini, d., r. threlfall, j. clark, l. howard, and c. brownmiller. 2018. physiochemical changes in floricane and primocane blackberries harvested from primocane genotypes. hortsci. 53(1), 9-15. doi: 10.21273/hortsci12554-17 threlfall, r., o. hines, j. clark, l. howard, c. brownmiller, d. segantini, and j. lawless. 2016. physiochemical and sensory attributes of fresh blackberries grown in the southeastern united states. hortsci. 51, 1351-1362. doi: 10.21273/ hortsci10678-16 vrhovsek, u., l. giongo, f. mattivi, and r. viola. 2008. a survey of ellagitannin content in raspberry and blackberry cultivars grown in trentino (italy). eur. food res. technol. 226, 817-824. doi: 10.1007/s00217-007-0601-4 zielinski, a.a., c. goltz, m.a. casagrande yamato, s. ávila, e. yoko, g. wosiacki, a. nogueira, and i.m. demiate. 2015. blackberry (rubus spp.): inf luence of ripening and processing on levels of phenolic compounds and antioxidant activity of the ‘brazos’ and ‘tupy’ varieties grown in brazil. cienc. rural 45(4), 744749. doi: 10.1590/0103-8478cr20120715 http://www.sciencedirect.com/science/journal/09639969/55/supp/c https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.10.049 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.10.049 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v35i2.16630 initial interference of cyperus rotundus l. in pre-sprouted seedlings of sugarcane cultivars rb985476 and iacsp95-5000 received for publication: 16 april, 2018. accepted for publication: 18 december, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.73317 1 universidade de são paulo escola superior de agricultura “luiz de queiroz”, usp/esalq, são paulo (brazil). * corresponding author: analigia_giraldeli@hotmail.com agronomía colombiana 36(3), 210-216, 2018 initial interference of cyperus rotundus l. in pre-sprouted seedlings of sugarcane cultivars rb985476 and iacsp95-5000 interferencia inicial de cyperus rotundus l. en plántulas pre-brotadas de caña de azúcar cultivares rb985476 e iacsp95-5000 ana ligia giraldeli1*, felipe carrara de brito1, andré felipe moreira silva1, giovani apolari ghirardello1, ana carolina viviani pagenotto1, júlia pereira de moraes1, and ricardo victoria filho1 abstract resumen weeds compete with plants for water, light, nutrients and space. in sugarcane, planting pre-sprouted sugarcane seedlings (pss) may mean a change in weed interference and management. the aim of this study was to generate information on the interference of cyperus rotundus l. in pss. two experiments were carried out in a completely randomized design, one with cultivar rb985476, with seven densities of c. rotundus (0, 17, 35, 70, 140, 280 and 560 plants m-2), and the second with cultivar iacsp95-5000, with four densities of c. rotundus (0, 70, 140 and 280 plants m-2). for this weed, a 2x6 factorial design was used for the experiment with rb985476 and a 2x3 design was used for iacsp95-5000, the first factor being absence and presence of the crop, and the second factor the densities of the species. biometric evaluations of height, diameter, number of tillers and leaves, leaf area and dry mass were carried out. the pss had a reduction in height, number of leaves and leaf area in the main till at 60 d after planting (dap) in rb985476. for the iacsp95-5000 cultivar, there was no reduction in the analyzed variables. the average dry mass per plant of c. rotundus decreased as the density of the species increased in the absence of pss. las malezas compiten con las plantas cultivadas por el agua, la luz, los nutrientes y el espacio. en la caña de azúcar, la siembra con plántulas pre brotadas de caña de azúcar (ppb) puede significar un cambio en la interferencia y el manejo de las malezas. el objetivo de este trabajo fue evaluar la interferencia de cyperus rotundus l. en plántulas pre-brotadas (ppb) de caña de azúcar. se realizaron dos experimentos en invernadero, en diseño completamente al azar, uno con el cultivar rb985476, con siete densidades de c. rotundus (0, 17, 35, 70, 140, 280 y 560 plantas m-2). el segundo con el cultivar iacsp95-5000, con cuatro densidades de c. rotundus (0, 70, 140 y 280 plantas m-2). para la maleza se adoptó un arreglo factorial de 2x6 para el experimento con rb985476 y 2x3 para iacsp95-5000, con el primer factor siendo la ausencia y presencia de caña de azúcar y el segundo factor las densidades de la especie. se realizaron evaluaciones de altura, diámetro, número de perfiles y hojas, área foliar y masa seca de la parte aérea. las ppb tuvieron reducción en altura, número de hojas y área foliar del perfil principal a los 60 días después del plantío en la rb985476. para la variedad iacsp95-5000, no hubo reducción en las variables analizadas. la masa seca media por planta de c. rotundus se redujo con el aumento de la densidad de la especie en ausencia de ppb. key words: competition, cyperaceae, densities, saccharum spp. palabras clave: competencia, cy peraceae, densidades, saccharum spp. according to oliveira and freitas (2008), 95 weed species have been identified in sugarcane (saccharum officinarum l.), which are distributed in 74 genera and 30 families. the most representative in number of species are poaceae, asteraceae, euphorbiaceae, malvaceae, papilionoideae and amaranthaceae. among these species, cyperus rotundus l. (purple nutsedge) has obtained the highest value of importance (hvi = 230.08) in relation to the infesting community. the species c. rotundus is among the world’s major weeds because of its high competition capacity and control introduction a weed is any plant species that grows where it is not desired, interfering with cultivated plants, which can cause losses in production of around 20 to 30% (lorenzi, 2014). weeds interfere directly with crops through competition for water, light, nutrients and space. additionally, they can interfere through allelopathic compounds capable of harming the development of crops or reducing the quality of products. they may also interfere indirectly since they are hosts of pests, diseases and nematodes, as well as harming culture and harvest practices (pitelli, 1987). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.73317 211giraldeli, carrara de brito, moreira silva, apolari ghirardello, viviani pagenotto, pereira de moraes, and victoria filho: initial interference of cyperus rotundus l. in pre-sprouted seedlings of sugarcane cultivars rb985476 and iacsp95-5000 difficulty (kissmann and groth, 2000) and its reproduction almost exclusively through tubers (lorenzi, 2014). this species can have distinct levels of dormancy, which makes the management of this weed with herbicides difficult (baloch et al., 2015). in sugarcane, durigan et al. (2006) observed a reduction of 43.3% in yield in the presence of this species. kuva et al. (2007) evaluated the weed community in sugarcane mechanically harvested at 120 d after cutting, and the importance of the c. rotundus species, which was found in 20 areas, was notable; in 13 of these areas, it was the most important species, presenting a relative importance index (ri%) above 90%. in another study, kuva et al. (2008) observed the presence of cyperus sp. in 11 of 29 studied plots in a seed bank, ranging from 9.09% to 80% in relation to the ri%. in a conventional green cane system, difficulties controlling species such as c. rotundus, commelina benghalensis l. (bengal dayf lower), sida rhombifolia l. (arrowleaf sida), digitaria nuda (crabgrass) and urochloa plantaginea (link) r.d. webster (alexandergrass) were identified. of these species, c. rotundus presented an hvi of 54%, a relative frequency (rf) of 33.3%, a relative density (rd) of 76.3% and a relative dominance (rd) of 51.9%. in fallow, this species also obtained high values of hvi (51.1%), rd (66.7%) and rd (45.5%) (soares et al., 2016). in relation to the inf luence of weed density on sugarcane, durigan et al. (2005) observed that low (58-246 epigeal manifestations m-2), average (318-773 epigeal manifestations m-2) and high (675-1,198 epigeal manifestations m-2) weed densities reduced sugarcane yield by 13.5, 29.3 and 45.2%, respectively, as compared to the control (free of interference). the interference of c. rotundus in sugarcane is already recognized, but further studies are needed for pre-sprouted sugarcane seedlings (pss). in this planting method, seedlings arrive at the field with the aerial part and roots already developed, which can guarantee a greater competitive advantage for sugarcane, to the detriment of weeds, since it can allow faster closing between lines, reducing the period of interference (oliveira, 2016; dias et al., 2017; silva et al., 2018). according to landell et al. (2012), pss help maintain a cane field with greater vigor and quality, reduce mixtures of cultivars and maintain high phytosanity. the aim of this study was to evaluate the initial interference of c. rotundus in pre-sprouted sugarcane seedlings (pss) cultivars rb985476 and iacsp95-5000. materials and methods two experiments were carried out, the first from june to august, 2017, with cultivar rb985476, and the second from february to april, 2018, with cultivar iacsp95-5000. both experiments were carried out in a greenhouse in piracicaba, são paulo, brazil (22°42’31.2” s and 47°37’44.5” w, 547 m a.s.l.). irrigation was maintained simulating the regional precipitation of the month of october, with an average of three mm per day (average of the last ten years) according to data collected by the meteorological station (22°42’30” s, and 47°38’30” w, 546 m a.s.l.). the experimental design was completely randomized, with four replicates. a seedling was planted in a 10 l plastic pot, with a planting area of 572 cm². for cultivar rb985476, the treatments were composed of seven densities of c. rotundus: 0, 1, 2, 4, 8, 16 and 32 plants/pot, equivalent to 0, 17, 35, 70, 140, 280 and 560 plants m-2, respectively. for the iacsp95-5000 cultivar, the treatments corresponded to four densities of c. rotundus: 0, 4, 8, and 16 plants/pot, equivalent to 0, 70, 140 and 280 plants m-2, respectively. for the c. rotundus weed, in both experiments, the treatments were composed of the densities in the absence and presence of the crop, with the treatments arranged in 2x7 (experiment with cultivar rb985476) and 2x4 factorial schemes (experiment with the cultivar iacsp95-5000), that is, two conditions of coexistence in seven and four densities, respectively. the plants were planted at a depth of three cm at the corresponding densities of each treatment. the tubers were radially allocated in relation to the sugarcane that was planted in the center of the pot. the chemical characteristics according to the soil analysis were: ph (cacl2) = 4.9, p = 7 mg dm-3, k = 1.69 mmolc dm-3, ca = 48.49 mmolc dm-3, mg = 14.65 mmolc dm-3, h + al = 22 mmolc dm-3, organic matter = 42 g kg-1, base saturation = 74.6 %, saturation by al = 0.4%, and cation exchange capacity (cec) = 86.8 mmolc dm-3. evaluations of cultivar rb985476 were performed at 30 and 60 d after planting (dap) and up to 90 dap for iacsp95-5000. plant height was measured from the soil surface to the last fully developed leaf with a visible auricle, the diameter of the stem was measured with a digital caliper at 5 cm from the soil, and the number of leaves and tillers was also estimated. in the last evaluation of each experiment, the leaf area was measured with a licor, li 3000a (nebraska, usa). the dry mass of the sugarcane plants and the purple nutsedge were estimated by cutting samples close to the soil surface, 212 agron. colomb. 36(3) 2018 placing them in properly identified paper bags and oven drying them with forced air circulation at a temperature of 65°c to obtain the dry mass. the data were submitted to analysis of variance by the f test, and the means of the treatments were compared with tukey’s test (p≤0.05) (pimentel-gomes and garcia, 2002). results and discussion experiment i: rb985476 according to the analysis of variance, no statistical differences were observed for the parameters: diameter (tab. 1), number of tillers and dry mass of the sugarcane plants (tab. 2). differences were observed only at 60 dap for the variable height between the treatments, with 16 (17.75 cm) and 32 (26.62 cm) plants/pot (tab. 1); however, neither differed from the control in the absence of the weed. the lowest values of leaf area were verified for the treatments with 1 and 16 plants of c. rotundus/pot when compared with the highest density of competition (tab. 2). the number of sugarcane leaves was lower for the treatment with 16 plants/pot (3.50) as compared to the zero density (7.50) at 60 dap (tab. 2). in relation to the total dry mass of the aerial part of the plants of c. rotundus, the analysis of variance showed an table 2. number of leaves and tillers at 30 and 60 dap, leaf area (cm²) and dry mass (g) at 60 dap of pss of sugarcane cultivar rb985476 in competition with c. rotundus. densities (plants/pot) number of leaves number of tillers leaf area dry mass 30 60 30 60 0 5.75 7.50 a 0.00 0.00 490.075 ab 7.71 1 5.00 6.25 ab 0.25 0.50 270.912 b 5.14 2 5.25 6.00 ab 0.00 0.25 459.752 ab 6.93 4 5.50 7.00 a 0.00 0.50 470.567 ab 7.66 8 4.50 5.75 ab 0.25 0.75 287.920 ab 6.05 16 4.00 3.50 b 0.00 0.00 147.662 b 4.48 32 5.50 8.00 a 0.25 0.50 658.612 a 8.87 mean 5.07 ns 6.28 * 0.10 ns 0.35 ns 397.928 * 6.69 ns lsd 2.58 2.81 0.75 1.46 372.341 5.47 c.v. (%) 22.15 19.48 12.98 21.41 21.55 14.88 ns: non-significant; *means followed by the same letters in a column do not differ according to the tukey test at 5% probability; c.v.: coefficient of variation; lsd: less significant difference; dap: days after planting. table 3. c. rotundus dry mass of the aerial part (g) and dry mass per plant (g) at 60 dap in the presence and absence of pss of sugarcane cultivar rb985476. densities (plants/pot) dry mass of the aerial part dry mass per plant presence absence mean presence absence mean 1 1.67 ca 1.64 ba 1.65 1.67 aa 1.64 aa 1.65 2 3.01 ca 2.44 aba 2.72 1.50 aa 1.22 aba 1.36 4 5.38 bca 4.20 aba 4.79 1.34 aba 1.05 aba 1.19 8 7.08 ba 1.03 bb 4.05 0.88 aba 0.12 ba 0.50 16 3.89 bca 3.28 aba 3.58 0.24 ba 0.20 ba 0.22 32 14.01 aa 6.17 ab 10.09 0.43 aba 0.19 ba 0.31 mean 5.84 3.13 4.48 1.01 0.74 0.87 f factor 1 24.55 * 2.58 ns f factor 2 19.42 * 8.36 * ffactor1 x factor2 6.23 * 0.39 ns c.v. (%) 17.91 13.68 ns: non-significant; *means followed by the same lowercase letters in a column and capital letters in a row do not differ according to the tukey test at 5% probability; dap: days after planting. table 1. height (cm) and diameter (mm) at 30 and 60 dap in the pss of sugarcane cultivar rb985476 in competition with c. rotundus. densities (plants/pot) height diameter 30 60 30 60 0 18.50 24.62 ab 5.50 8.00 1 16.00 19.50 ab 4.30 7.60 2 16.50 22.62 ab 5.00 8.30 4 17.50 22.62 ab 4.70 7.20 8 16.50 19.50 ab 4.70 5.80 16 17.00 17.75 b 4.60 7.30 32 15.75 26.62 a 5.20 7.60 mean 16.82 ns 21.89 * 4.80 ns 7.40 ns lsd 3.12 8.74 2.90 4.90 c.v. (%) 8.08 17.38 26.24 29.19 ns: non-significant; *followed by equal letters in a column means they do not differ according to the tukey test at 5% probability; c.v.: coefficient of variation; lsd: less significant difference; dap: days after planting. 213giraldeli, carrara de brito, moreira silva, apolari ghirardello, viviani pagenotto, pereira de moraes, and victoria filho: initial interference of cyperus rotundus l. in pre-sprouted seedlings of sugarcane cultivars rb985476 and iacsp95-5000 interaction between the factors (tab. 3). in the interaction within the factor of absence and presence of sugarcane, a difference was observed between the densities of 8 plants/ pot, with 7.08 g in the presence of sugarcane and 1.03 g in the absence, and 32 plants/pot, with 14.01 g in the presence and 6.17 g in the absence. for the densities factor, in the presence of sugarcane, the highest total dry mass value of c. rotundus was reached with 32 plants/pot, and the lowest total dry mass with 1 plant/pot, as was expected. for dry mass per plant in the presence of sugarcane, the highest values were seen with the densities of 1 plant/pot (1.67 g) and 2 plants/pot (1.50 g), differing from 16 plants/ pot (0.24 g). for the variable average dry mass per plant, within the factor absence of sugarcane, lower values for the densities of 8 (0.12 g), 16 (0.20 g) and 32 (0.19 g) were verified, as compared to 1 plant/pot (1.64 g). these results may suggest the beginning of intraspecific competition. there was no difference for the factor presence and absence of sugarcane within the density factor (tab. 3). experiment ii: iacsp95-5000 the analysis of variance was not significant for the variables: height, diameter (tab. 4), number of leaves, number of tillers, leaf area, aerial part dry mass of the sugarcane (tab. 5) or dry mass of the aerial part of c. rotundus (tab. 6). table 5. number of leaves and tillers at 30, 60 and 90 dap, leaf area (cm²) and dry mass of the aerial part (g) at 90 dap of pss of sugarcane cultivar iacsp95-5000 in competition with c. rotundus. piracicaba, são paulo, brazil (2018). densities (plants/pot) number of leaves number of tillers leaf area dry mass 30 60 90 30 60 90 0 6.00 8.25 7.00 0.00 0.75 1.25 2117.55 65.78 1 6.25 6.25 6.00 1.25 1.25 1.00 1850.30 34.13 4 6.25 6.75 6.00 0.50 1.00 1.00 1761.09 32.41 8 5.75 6.50 6.25 0.25 0.25 0.25 1415.38 32.99 mean 6.06 ns 6.93 ns 6.31 ns 0.50 ns 0.81 ns 0.87 ns 1786.08 ns 41.33 ns lsd 2.12 2.20 1.05 2.14 2.28 2.53 985.93 41.59 c.v. (%) 16.67 15.15 7.58 28.08 27.34 29.47 26.29 19.83 ns: non-significant; c.v.: coefficient of variation; lsd: less significant difference; dap: days after planting. table 6. dry mass of aerial part (g) and dry mass per plant (g) of c. rotundus at 90 dap in the presence and absence of pss of sugarcane cultivar iacsp95-5000. densities (plants/pot) dry mass of aerial part dry mass per plant presence absence mean presence absence mean 4 1.28 4.12 2.70 0.32 b 1.03 aa 0.67 8 2.01 3.02 2.52 0.25 a 0.37 aba 0.31 16 3.65 4.84 4.25 0.22 a 0.30 ba 0.26 mean 2.32 3.99 3.15 0.26 0.57 0.41 f factor 1 4.091 ns 4.058 ns f factor 2 1.752 ns 2.960 * f factor 1 x factor 2 0.491 ns 1.828 ns c.v. (%) 22.83 10.85 ns: not significant; *means followed by the same lowercase letters in a column and capital letters in a row do not differ according to the tukey test at 5% probability; c.v.: coefficient of variation; dap: days after planting. table 4. height (cm) and diameter (mm) at 30, 60 and 90 dap of pss of sugarcane cultivar iacsp95-5000 in competition with c. rotundus. densities (plants/pot) height diameter 30 60 90 30 60 90 0 14.75 33.75 63.00 4.37 11.75 18.85 1 11.75 28.50 46.00 5.50 9.85 14.42 4 13.50 30.00 48.50 4.75 10.62 14.75 8 14.75 31.62 53.00 6.50 11.42 15.32 mean 13.68 ns 30.96 ns 52.62 ns 5.28 ns 10.91 ns 15.83 ns lsd 4.23 10.54 19.97 3.08 4.49 4.62 c.v. (%) 14.73 16.21 18.07 27.84 19.60 13.90 ns: non-significant; c.v.: coefficient of variation; lsd: less significant difference; dap: days after planting. 214 agron. colomb. 36(3) 2018 for the variable mean dry mass per plant of c. rotundus, the analysis showed a significant effect in the absence of sugarcane, with the highest value in the density of 4 plants/ pot as compared to 16. however, differences were not found with the treatment with 8 plants/pot. a higher mean dry mass was also observed in the density of 4 plants/pot in the absence of sugarcane than in the treatment with presence of the crop (tab. 6). hijano (2016) observed no differences in height, diameter, number of leaves of main stem, leaf area of main stem, dry mass of primary leaves and primary stem at 120 dap of pss of cultivars rb855156 and ctc14 when subjected to competition with rottboellia cochichinensis (lour.) clayton (itchgrass). similar results were obtained in the present study, in which no reduction in height, diameter, or number of leaves and tillers at 30, 60 and 90 dap of cultivar iacsp95-5000 was observed when subjected to competition with c. rotundus. the height of pss cultivar rb966928 was not reduced when they were in competition with panicum maximum jacq. (guineagrass), at 60 and 90 d after emergence (dae) of the weed at densities of 3.8, 7.7, 11.5 and 15.4 plants m-2; however, at 45 dae, a lower height was observed at the higher density (21 cm) as compared to the control (26.3 cm) (paula, 2015). a height reduction also was observed in this study for cultivar rb985476 at 60 dap at the density 16 plants/pot of c. rotundus, reducing the average height of the plants by 8.87 cm. in contrast to what was observed in this study, in which the iacsp95-5000 cultivar did not show a reduction in the height variable, zera et al. (2016) verified a lower height of this cultivar at 30 dap when subjected to competition with u. plantaginea, s. rhombifolia, digitaria horizontalis willd., amaranthus retrof lexus l. (pigweed redroot) and p. maximum, as compared to a control treatment (absence of weeds). in the present study, the lowest plant height at 60 dap was found for cultivar rb985476 at the density 16 plants/pot (17.75 cm). the mean number of tillers, height and dry mass of pss cultivar rb966928 was not reduced at 30, 60 and 90 dae when in competition with ipomoea hederifolia l. (morning glory) at the densities 1, 2, 3 and 4 plants/pot, corresponding to 3.8, 7.7, 11.5 and 15.4 plants m-2. the same was observed when the competition was established with d. horizontalis in the variables height and number of tillers; however, for dry mass, differences were observed between the control (absence of weed) (53.3 g) and treatment with a plant of d. horizontalis/pot (34.4 g) (paula, 2015). this was not observed in the present study, in which there was no reduction in dry mass for the cultivars iacsp95-5000 and rb985476 when in competition with c. rotundus at 90 and 60 dap. for the cultivars of this study, differences in the number of tillers according to the density of c. rotundus were not observed. hijano (2016) observed a reduction in the number of tillers when increasing the density of r. cochichinensis for the cultivars rb855156 (85 and 120 dap) and ctc14 (55, 85 and 120 dap). a reduction in the number of tillers was verified for cultivar rb966928 in coexistence with four plants of u. decumbens/pot at 60 and 90 dae of the weed. in addition, a reduction in the dry mass of the sugarcane with 1 plant/pot was also observed; however, there was no reduction in height (paula, 2015). at 120 dap, zera et al. (2016) observed a reduction in the number of tillers in cultivar iacsp95-5000 with plene evolve, plene pb and mpb-iacsp in competition with p. maximum. this was not observed in the present study, in which there was no reduction in the number of tillers for any of the studied cultivars in competition with c. rotundus. paula (2015) observed a reduction in the number of tillers when pss cultivar rb966928 was in competition with a density of 15.4 p. maximum plants m-2 at 60 dae of the weed and a density of 7.7 plants m-2 at 90 dae. the competition of cultivar rb855536 with i. hederifolia during 229 dap of sugarcane reduced the number of tillers by 34%, from 10.68 to 7.06 m². in addition, the authors observed a 33-d period prior to interference (ppi), yielding 71.65 t ha-1 when the crop remained free of weeds and 38.59 t ha-1 with competition for 229 dap (silva et al., 2009). the ppi, the critical period of preventing interference (cppi), and the total period of preventing interference (tppi) for sugarcane cultivar sp803280 (second cut) were 18, 18-137 and 137 dap when subjected to competition with 12 weed species, with the highest importance for p. maximum, acanthospermum hispidum dc. and alternanthera tenella colla (joyweed). the yield in the absence of weeds was 126.8 t ha-1, which was reduced to 84.4 t ha-1 when the crop competed for 270 dap (meirelles et al., 2009). for the dry mass of the aerial part of the pss, no differences were found between the densities of c. rotundus. zera et al. (2016) did not observe differences for cultivar iacsp95-5000 (plene evolve, plene pb and mpb-iacsp technologies) in competition with u. plantaginea, s. rhombifolia, d. horizontalis, a. retrof lexus and p. maximum. beyond sugarcane, other crops suffer from large interference caused by c. rotundus. maize crops of the dkb 390 215giraldeli, carrara de brito, moreira silva, apolari ghirardello, viviani pagenotto, pereira de moraes, and victoria filho: initial interference of cyperus rotundus l. in pre-sprouted seedlings of sugarcane cultivars rb985476 and iacsp95-5000 hybrid, in competition with c. rotundus, have presented reductions of approximately 10% for the variables dry mass, mass of 100 grains, grain mass and grain yield with increased weed densities in the presence of 10 plants m-² (silva et al., 2015). in this study, the stem diameter variable for both cultivars of sugarcane was not reduced. kuva et al. (2003) estimated a reduction of stem yield of the cultivar rb835089 in competition with u. decumbens and p. maximum (most representative species in the area) as the weed dry mass increased. the results demonstrate the importance of studies to better understand weed management in the pss system since the behavior of sugarcane was different from that observed for conventional planting with parts of the stem. in addition, sugarcane plants arrive in the field with developed aerial parts and roots, which makes it difficult to manage weeds from the poaceae family with herbicides. another important factor that should be considered is that, in seedling planting areas, there is no straw, which can be favorable for positive photoblasts and smaller seeds (silva et al., 2018). conclusions it was concluded that c. rotundus interfered with the height, number of leaves and leaf area of the main tiller of cultivar rb985476 at 60 d after planting, mainly in the treatment with 16 plants/pot (280 plants m-²). there was no initial interference in the parameters evaluated for the iacsp95-5000 cultivar up to 90 d after planting. literature cited baloch, a.h., h. rehman, z. ibrahim, m.a. buzdar, and s. ahmad. 2015. the biology of balochistani weed: cyperus rotundus linnaeus. a review. pure appl. biol. 4, 171-180. dias, j.l.c.s., a.c. silva junior, j.r.g. queiroz, and d. martins. 2017. herbicides selectivity in pre-budded seedlings of su ga rc a ne. a rqu ivos i nst . biol . 8 4 , e 0112 015. doi: 10.1590/1808-1657000112015 durigan, j.c., p.c. timossi, and n.m. correia. 2005. effects of purple nutsedge plant densities and chemical control on sugarcane yield. planta daninha 23, 463-469. doi: 10.1590/ s0100-83582005000300010 durigan, j.c., p.c. timossi, and n.m. correia, 2006. integrated management of purple nutsedge on sugarcane yield. planta daninha 24, 77-81. doi: 10.1590/s0100-83582006000100010 hijano, n. 2016. interferência de capim-camalote em cana-de-açúcar e seletividade de indazif lam e indazif lam + metribuzin aplicados em cana-de-açúcar no sistema mpb. msc thesis. universidade estadual paulista “júlio de mesquita filho”, faculdade de ciências agrárias e veterinárias (fcav), jaboticabal, brazil. kissmann, k.g. and d. groth. (eds.) 2000. plantas infestantes e nocivas. basf, são paulo, brazil. kuva, m.a., r. gravena, r.a. pitelli, p.j. christoffoleti, and p.l.c.a. alves. 2003. interference periods of weeds in the sugarcane crop. iii brachiaria decumbens and panicum maximum. planta daninha 21, 37-44. doi: 10.1590/s0100-83582003000100005 kuva, m.a., r.a. pitelli, p.l.c.a. alves, t.p. salgado, and m.c.d.m. pavani. 2008. weed seedbank and its correlation with the established f lora in no-burn sugarcane area. planta daninha 26, 735-744. doi: 10.1590/s0100-83582008000400004 kuva, m., r.a. pitelli, t.p. salgado, and p.l.c.a. alves. 2007. phytosociology of weed community in no-burn sugar cane agroecosystems. planta daninha 25, 501-511. doi: 10.1590/ s0100-83582007000300009 landell, m.d.a., m.p. campana, p. figueiredo, m.a. xavier, i.d. anjos, l.l. dinardo-miranda, m.s. scarpari, j.c. garcia, m.a.p. bidóia, d.n. silva, j.r. mendonça, r.a.d. kanthack, m.f. campos, s.r. brancalião, r.h. petri, and p.e.m. miguel. 2012. sistema de multiplicação de cana-de-açúcar com uso de mudas pré-brotadas (mpb), oriundas de gemas individualizadas. documentos iac, ribeirão preto, brazil. lorenzi, h. 2014. manual de identificação e controle de plantas daninhas: plantio direto e convencional. instituto plantarum, nova odessa, brazil. meirelles, g.l.s., p.l.c.a. alves, and m.p. nepomuceno. 2009. weed interference periods in ratoon sugarcane. planta daninha 27, 67-73. doi: 10.1590/s0100-83582009000100010 oliveira, a.r. and s.p. freitas. 2008. phyto-sociological survey of weed in sugarcane crop areas. planta daninha 26, 33-46. doi: 10.1590/s0100-83582008000100004 oliveira, t.c. 2016. densidade de plantio e manejo da adubação em cana-planta proveniente de mudas pré-brotadas. msc thesis. universidade de são paulo, centro de energia nuclear na agricultura (cena), piracicaba, brazil. paula, r.j. 2015. interferência de plantas daninhas no desenvolvimento inicial de mudas meristemáticas de cana-de-açúcar. msc thesis. universidade estadual paulista “júlio de mesquita filho”, faculdade de ciências agrarias e veterinárias (fcav), jaboticabal, brasil. pimentel-gomes f. and c.h. garcia. 2002. estatística aplicada a experimentos agronômicos e f lorestais: exposição com exemplos e orientações para uso de aplicativos. fealq, piracicaba, brazil. pitelli, r.a. 1987. competição e controle das plantas daninhas em áreas agrícolas. série técnica ipef 4, 1-24. silva, d.v., m.a.m. freitas, g.s. silva, m.f. souza, a.a.s. silva, l.r. ferreira, t. sediyama, and p.r. cecon, 2015. growth and yield of maize in purple nutsedge interference. semin. cienc. agrar. 36, 3077-3084. doi: 10.5433/1679-0359.2015v36n5p3077 silva, i.a.b., m.a. kuva, p.l.c.a. alves, and t.p. salgado. 2009. interference of a weed community with predominance of ipomoea hederifolia on sugar cane ratton. planta daninha 27, 265-272. doi: 10.1590/s0100-83582009000200008 216 agron. colomb. 36(3) 2018 silva, g.s., a.f.m. silva, a.l. giraldeli, g.a. ghirardello, r. victoria filho, and r.e.b. toledo. 2018. weed management in presprouted seedlings system of sugarcane. rev. bras. herbic. 17, 86-94. doi: 10.7824/rbh.v17i1.526 soares, m.b.b., s. bianco, e.l. finoto, d. bolonhezi, j.a.a. albuquerque, and a.a. silva. 2016. weed community in a raw sugarcane renovation area submitted to different soil managements. planta daninha 34, 91-98. doi: 10.1590/ s0100-83582016340100009 zera, f.s., a.r. schiavetto, and c.a.m. azania, 2016. interferência de plantas daninhas em mudas pré-brotadas (mpb) de cana-de -açúcar nas tecnologias plene pb, plene evolve e mpb-iacsp. stab 34, 40-42. detection of mycotoxins produced by fusarium species in colombia received for publication: 9 january, 2019. accepted for publication: 23 july, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.77176 1 facultad de ciencias agrícolas, universidad de nariño, pasto (colombia). 2 facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira (colombia). * corresponding author: claudiasalazarg@udenar.edu.co agronomía colombiana 38(2), 197-204, 2020 abstract resumen the genus fusarium produces mycotoxins that are metabolites of low molecular weight that affect the quality of crops, and even more importantly, they affect the health of humans and animals. among those that cause damage to health are trichothecenes, fumonisins, and zearalenones. the objective of this study was to quantify the mycotoxins produced by species of the genus fusarium from a population of isolates obtained from different crops and locations in colombia. from 206 isolates, only 14 amplified to regions associated with mycotoxins deoxynivalenol (don) belonging to the group of trichothecenes, fumonisin (fum) and zearalenone (zea) using pcr. each isolate with the presence of mycotoxins was conserved in potato dextrose agar (pda) medium. eight days after seeding in corn kernel medium, the samples were processed to perform the quantitative analysis of don, zea and fum using an elisa kit based on enzyme-linked immunosorbent assays. the results show that mycotoxins were present in the evaluated isolates and their levels were above the standards regulated by mercosur and the european union. the use of immunosorbent assays using the elisa technique becomes a useful tool to detect and quantify mycotoxins of species of the genus fusarium that affect different crops in colombia. el género fusarium produce micotoxinas que son metabolitos de bajo peso molecular que afectan la calidad de los cultivos y especialmente la salud de humanos y animales. entre las que causan daños a la salud se encuentran los tricotecenos, las fumonisinas y las zearalenonas. el objetivo de este estudio fue cuantificar las micotoxinas producidas por especies del género fusarium de una población de aislamientos obtenida de diferentes cultivos y localidades de colombia. de 206 aislamientos, sólo 14 amplificaron regiones asociadas a las micotoxinas deoxinivalenol (don), que pertenece al grupo de los tricotecenos, fumonisina (fum) y zearalenona (zea) usando pcr. cada uno de los aislamientos con presencia de micotoxinas se conservaron en medio papa dextrosa agar (pda). ocho días después de la siembra en medio de granos de maíz, las muestras se procesaron para realizar el análisis cuantitativo de don, zea y fum utilizando un kit de elisa basado en ensayos de inmunoabsorción ligados a una enzima. los resultados revelan la presencia de micotoxinas en los aislamientos evaluados cuyos niveles se encuentran por encima de los estándares regulados por mercosur y la unión europea. el uso de ensayos de inmunoabsorción por medio de la técnica de elisa se convierte en una herramienta útil para detectar y cuantificar micotoxinas de especies del género fusarium que afectan diferentes cultivos en colombia. key words: fumonisins, trichothecenes, zearalenone, elisa. palabras clave: fumonisinas, tricotecenos, zearalenona, elisa. detection of mycotoxins produced by fusarium species in colombia detección de micotoxinas producidas por especies de fusarium en colombia claudia salazar-gonzález1*, david velásquez-ortiz2, and eyder gómez-lópez2 introduction the study of mycotoxins has been an object of interest for the world in the last twenty years, not only because of the large losses in crop and animal productivity but also because of their deleterious effects. mycotoxins are considered the secondary metabolic product of a large number of fungi that in small amounts are capable of triggering alterations and pathological conditions in both humans and animals. the intake of food contaminated with mycotoxins may cause acute or chronic mycotoxicosis. depending on the degree of toxicity, the central nervous, digestive, cardiovascular, and pulmonary systems can be affected. mycotoxins can also trigger cancerous diseases, produce mutagenic and teratogenic damages and, in some cases, can behave as immunosuppressants (bennett and klich, 2003; bertero et al., 2018). mycotoxins are produced by fungi capable of growing on a wide variety of substrates, so they often contaminate food. the biosynthesis is performed by a few precursors derived from intermediates of its primary metabolism. production occurs during the stationary phase of growth with little or no production of these mycotoxins during the active growth phase (berthiller et al., 2013; pitt and miller, 2017). 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 198 agron. colomb. 38(2) 2020 since mycotoxins were recognized as a public health problem, quantification by analy tical techniques has continuously improved. gas chromatography (gc) and high-performance liquid chromatography (hplc) are the most used analytical techniques today. these techniques determine several trichothecenes simultaneously with low concentration levels (ng g-1) of evaluated samples, requiring high stringency, especially in the cleaning processes. the elisa technique allows a large number of samples to be measured routinely with high precision compared to cg and hplc methods, which are expensive and take longer to get results (escobar and fragas, 2004; pleadin et al., 2012). one of the first reports on food contamination by fusarium mycotoxins in human and animal health mentions the t-2 toxin produced by alimentary toxic aleukia (ata), which was reported in russia in the 1940s and fumonisins that cause equine leukoencephalomalacia, reported in several countries in the 1980s (pitt and miller, 2017). mycotoxin production is stimulated by oxidative and nutritional stress, environmental factors such as ph, temperature, water activity, fungicides and secondary metabolites produced in these environments (martínez et al., 2010). evaluations in some regions of europe showed that 80-100% of grains were contaminated with trichothecenes (reverberi et al., 2010). these high incidences occurred in regions where crops were affected by drought, infested by insects, or inadequately maintained using inappropriate harvesting equipment or storage facilities (pohland, 1993). in the case of fusarium, which is essentially regarded as a field pathogen, mycotoxins are synthesized mainly during plant infection; in the case of cereals they can accumulate in the grain during the production, harvesting and storage stages (desjardins and hohn, 1997). species of this genus, which are contaminants of these plants, can produce a large variety of mycotoxins. the mycotoxigenic profile may vary at interand intra-specific levels and often includes a wide range of mycotoxins. fumonisins and trichothecenes are the most frequent and toxic mycotoxins produced by fusarium, although this genus can produce other important mycotoxins such as zearalenone, enanthines, and moniliformina (cha k rabarti, 2013; zhang et al., 2013). environmental conditions, susceptible hosts, and virulence of the pathogen are the factors that promote fungus growth and, consequently, the production of toxins. therefore, agricultural products affected by these microorganisms may be susceptible to contamination in the production, harvesting, transport, and storage processes (nelson et al., 1993; desjardins and hohn, 1997; desjardins and proctor, 2007; zhang et al., 2013). in colombia, resolution 4506 of october 30 establishes the maximum levels of food contaminants intended for human consumption (ministry of health and social protection, 2013). the maximum permissible limit for deoxynivalenol (don) is 100-1750 μg kg-1, for fumonisins (fum) it is 200-4000 μg kg-1 and for zearalenone (zea) it is 20-350 μg kg-1. these ranges depend on the food type, the size of particles generated in the industrial process, and the age of the consumers. these values are remarkably similar to those managed by the european union (eu) and mercosur (who/fao, 2003). the overall objective of this study was to quantify the mycotoxins present in fusarium isolates from a collection of samples belonging to the universidad nacional de colombia located in palmira (valle). materials and methods this study was conducted in the laboratory of plant diagnostics of the universidad nacional de colombia located in palmira. fourteen isolates previously evaluated by pcr (tab. 1) with the trichothecene (tri), fumonisin (fum) and zearalenone (pks) genes were selected and amplified for trichothecene (don), fumonisin (fum) and zearalenone (zea) detection (tab. 2). table 1. primers used to detect mycotoxins in fusarium isolates from the collection of the universidad nacional de colombia palmira campus. mycotoxin primer sequence 5’-3’ amp (bp)+ °t hybridization genotype reference deoxynivalenol tri 5 f tri 5 r 5´-agcgactacaggcttccctc -3´ 5´-aaaccaatccagttctccatct-3´ 545 59 tri li et al., 2005 fumonisin fum 1f fum 4r 5´-gaggcccgagcgagcactgg-3’ 5´-ccagccgcggaaattagggatgtg-3’ 1456 58 fum bluhm et al., 2004 zearalenone pks13f pks13r 5’-cccagccaagcccagtacgc-3´ 5´-acagcggctgacctgggtca-3´ 532 59 pks stępień et al., 2011 amp (bp)+ = expected amplicon size in base pairs. 199salazar-gonzález, velásquez-ortiz, and gómez-lópez: detection of mycotoxins produced by fusarium species in colombia mycotoxin quantification methods the isolates were cultured in petri dishes with potato dextrose agar (pda) medium. then, to determine the amount of mycotoxin, the isolates were introduced to corn kernel medium with a concentration of 1 x 108 ml-1 conidia. these isolates were preserved and incubated with a photoperiod of 12 h of light and 12 h of darkness. once the mycelium reached growth for 15 d, the conidia count was carried out in a neubauer chamber at a concentration of 1 x 106 ml-1 conidia; then, it was separated with a stirring rod adding 10 ml of 70% methanol. the mix was then filtered with watman no. 1 paper and 100 μl of the solution was added with a micropipette to the controls and samples following the protocol of the neogen® veratox commercial kit according to the established concentration for each mycotoxin. finally, the reading was performed in a neogen 4700 microwell reader 9303 (neogen© corporation, lansing, mi, usa) with a length of 650 nm wave. calibration curves for the quantification of deoxynivalenol, zearalenone and fumonisins were performed with the controls established for each kit (tab. 3). statistical analysis the absorbance values and the concentration of the samples were performed using the regression formula established by the elisa reader program (eq. 1) (neogen© corporation, acumedia, lansing, mi, usa) through the optical densities of both the controls and the samples to be evaluated. y= log i t (abs) x=log (conc) (1) where x and y are the axes. results and discussion deoxynivalenol the results show that the evaluated isolates (32, 67, and 113) have concentrations ranging between 0.6 and 2 mg l-1, corresponding to f. graminearum and f. equisetti (fig.1). this method demonstrates there is a high sensitivity for the test that is the most used for trichothecene detection in different foods for both human and animal consumption (meneely et al., 2011). table 2. mycotoxin detection present in isolates obtained by phylogenetic analysis from the collection of the universidad nacional de colombia palmira campus. isolate species host mycotoxin locality 32 f. graminearum corn tri-zea las piedras/ tolima 38 f. verticillioides corn fum tierralta/cordoba 40 f. verticillioides corn fum san agustin/huila 42 f. napiforme corn fum palmira/ valle 61 f. proliferatum corn fum bolivar/ valle 67 f. graminearum corn tri-zea versalles/ valle 73 f. verticillioides corn fum cerrito/ valle 75 f. verticillioides corn fum guacari/ valle 80 f. verticillioides corn fum riofrio/ valle 83 f. verticillioides corn fum palmira/ valle 113 f. equiseti melon tri-zea roldanillo/ valle 132 f. verticillioides grape fum roldanillo/ valle 144 f. verticillioides blackberry fum ginebra/ valle 202 f. oxysporum pepper fum yumbo/ valle *tri: trichothecene; fum: fumonisin; zea: zearalenone. table 3. values of controls used in mycotoxin quantification assays. mycotoxin concentration c1 c2 c3 c4 c5 deoxynivalenol mg l-1 0 0.5 1 2.0 5.0 fumonisin mg l-1 0 1.0 2 4.0 6.0 zearalenone μg l-1 0 25 75 150 500 c= x=log (conc). 200 agron. colomb. 38(2) 2020 studies of trichothecene quantification are performed using methods universally accepted by the international official association of analytical chemists (aoac international), recognized by the food and drug administration (fda) for the determination of mycotoxins (yoshizawa et al., 2004). the results obtained in this evaluation indicate that the values for the presence of trichothecenes in food for human consumption are above the levels allowed in colombia and the eu (rojas and wilches, 2011). values greater than 750 μg kg-1 (0.75 mg kg-1) found in f. graminearum isolates in corn indicate a high mycotoxin concentration in the evaluated samples. in argentina corn samples with a high incidence of don contamination of 0.93 mg kg-1 have been found (pacin et al., 1997). in brazil, the values of this toxin did not exceed 0.6 mg kg-1 (furlong et al., 1995). there are no universal values for measuring the damage caused by don in foodstuffs for human consumption. however, each country or group of countries, such as the eu and mercosur, manage ranges between 300-2000 μg kg-1 with the lowest values being those of the eu (pleadin et al., 2012). in colombia, studies on the detection and quantification of don have been recorded since 1995 (diaz and cespedes, 1997; duarte and villamil, 2006; rojas and wilches, 2011; rojas et al., 2015). these studies show a high concentration of don in foodstuffs for human consumption, especially processed products from corn and wheat. this fact is worrying since to date controls and application of normativity are not carried out in the colombia despite the resolution of the ministry of health and social protection issued in 2014 (ministry of health and social protection, 2013). risks caused by don are initiated when it enters the food chain, and it is transmitted to humans directly through consumption of cereals and cereal products. foods such as corn and wheat are the most susceptible to be contaminated with don. the toxin can remain in processed foods made from contaminated cereal, such as bread, pasta, cookies, etc. toxicity may occur by contact (causing skin, eye and throat irritation) or by direct ingestion. depending on the amount ingested, it may cause vomiting, diarrhea, tachycardia, leucopenia (immunosuppressive effect due to leukocyte reduction), or teratogenic effects (associated with congenital diseases) (sudakin, 2003; pietsch et al., 2014; yang et al., 2014). on the other hand, it is important to highlight that trichothecenes such as don are translocated in the plant tissues before any symptoms of the disease and signs of the fungus occur. metabolites act by decreasing the plant protein synthesis and are able to suppress or delay the defense response. it has been found that isolates that do not produce trichothecenes are less pathogenic and affect the productive development of the plant to a lesser extent (desjardins and hohn, 1997; desjardins, 2006). zearalenone in isolates 32 and 67 (f. graminearum) and 113 (f. equiseti) amplified with the pks gene by pcr, there was also the presence of mycotoxin zearalenone through the serological elisa test (fig. 3). f. graminearum predominates in environments with temperatures of 25°c and relative humidity greater than 88%. in contrast, f. equiseti develops in tropical and subtropical areas affecting several crops, appearing mainly in harvest and post-harvest time. several studies show that zearalenone production in stored food increases with water activity, i.e., the amount of free water that is available for microorganisms’ growth. the optimum amount is 0.98 mg kg-1 which facilitates toxin biosynthesis (lacey and magan, 1991, velluti et al., 2000). the maximum permissible values of this mycotoxin in human food are 0.1 mg kg-1 (ministry of health and social protection, 2013). however, the values found in the evaluated isolates are above the established ranges for colombia (fig. 2). it is observed that the don and zea mycotoxins appear simultaneously in the species f. graminearum and f. equiseti, and this condition is further aggravated due to the possible synergistic effects associated with ingestion of food contaminated with various mycotoxins. in kenya, the simultaneous ocurrence of don, zea, ota (ochratoxin) y = -0.1378x + 0.9538 r² = 0.7944 a bs ( lo gi it ) conc (ln) 0 2 4 6 8 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 figure 1. concentration in mg l-1 and absorbance values of deoxynivalenol produced by isolates. 201salazar-gonzález, velásquez-ortiz, and gómez-lópez: detection of mycotoxins produced by fusarium species in colombia and afs (af latoxins) obtained from wheat crops has been reported (muthomi et al., 2008; li et al., 2014). in studies conducted by rojas et al. (2015) on mycotoxin co-occurrence in food for infants, it was found that zea shows high concentrations between 421.34 and 1518.22 μg kg-1 (0.421-1.5 mg kg-1), which exceed the legal values established for colombia and the eu (20 μg kg-1). in a study carried out in 1999 (díaz, 2005), values ranging from 35 to 134 μg kg-1 (0.035-0.134 mg kg-1) were found in corn, which are above the current ranges, as well as those found in this study. the zearalenone toxin is thermostable which allows it to survive under adverse conditions. once it enters the body it is rapidly metabolized, producing estrogenic substances such as α-zearalenol and β-zearalenol. these substances have in their structure a lactone that initiates estrogenic activity capable of competing and interacting with estrogen receptors which activate and deactivate metabolic pathways (li et al., 2014). information about damages caused by zea in humans is poor. however, studies concerning high zea concentrations in foods and the emergence of diseases associated with estrogen such as precocious puberty and breast cancer have led to the belief that this toxin triggers a series of events that cause the formation of cancer cells and also affects the immune system (efsa, 2011). the world health organization (who) and the international agency for research on cancer (iarc) categorize zea and don produced by f. graminearum into group 3, i.e. they are not classified as carcinogenic to humans (iarc, 2016). however, damage caused by these toxins to humans is ref lected in estrogenic damage (rojas and wilches, 2011). fumonisin high concentrations of fum were found in f. verticillioides isolates 38, 40, 73 and 75 from corn exceeding the control values of 6 mg kg-1 (fig. 3). in colombia, the permitted limits for this toxin are 3 mg kg-1; however, for the eu the values range from 0.2 to 4 mg kg-1. for the species f. proliferatum values also exceed the permitted ranges. in the species f. napiforme, f. oxysporum and f. verticillioides (isolates 80, 83 and 144), the concentration of fum does not exceed those ranges. since corn is a daily food in colombia, concentrations found in culture medium are high compared to the estimated ranges for direct and processed food. studies carried out in mexico, where fum concentration in corn both under field and controlled conditions were evaluated, a high amount of fumonisins (5 mg kg-1) is found above the established standards, becoming a potential risk for human and animal health (gallardo-reyes et al., 2006). in a study conducted in brazil by ono et al. (1999) high relative humidity and temperature are key to fungus growth and subsequent fumonisin contamination in the field. the period close to cob maturity or grain filling generates the highest fum levels (martínez et al., 2010). dry periods before and during the grain filling also promote the disease severity and increase the fumonisins accumulation (munkvold, 2003). fumonisins are also produced by some species of the f. fujikuroi species complex (ffcs) such as f. proliferatum and f. napiforme and the f. oxysporum species complex, with the toxin amount playing an important role in plant pathogenicity (winter et al., 1996; braun and wink, 2018). fum formation is caused by the expression of the fum gene (waalwijk et al., 2004; stępień et al., 2011). the fum y = -2.331x + 1.3678 r² = 0.6843 a bs ( lo gi it ) conc (ln) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 y = -0.0601x + 0.9872 r² = 0.6854 a bs ( lo gi it ) conc (ln) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 0 3 6 9 12 15 figure 2. concentration in mg l-1 and absorbance values of zearalenone produced by isolates. figure 3. absorbance values and mg l-1 concentration of isolates producing fumonisins. 202 agron. colomb. 38(2) 2020 gene cluster is highly correlated between f. oxysporum, f. verticillioides and f. proliferatum given by number of genes, orientation and order (proctor et al., 2008). fum fb1 amount depends on the substrate, the genotype and the environmental conditions; these conditions play an important role in the transcription factors of the fum gene (jurado et al., 2008). the species f. verticillioides is well known worldwide as the largest fum producer. in addition, toxicity in corn has been documented for more than 100 years (desjardins and hohn, 1997). studies about fum toxicity were initiated in 1988 when a devastating disease occurred affecting farm animals especially horses, donkeys, mules and rabbits. research in south africa determined that f. verticillioides was the causal agent of leukoencephalomacia. this research led to conduct relevant studies with this mycotoxin, demonstrating that oral and intravenous doses lead to the disease development in horses and liver cancer in rats (marassas, 1988). the world health organization (who) and the international agency for research on cancer (iarc) categorize this mycotoxin into group 2b, i.e., possibly carcinogenic. however, it is believed that there is a relationship between the occurrence of f. verticillioides and esophageal cancer (iarc, 2016; who/fao, 2019). epidemiological studies conducted in italy, iran, zimbawue, china, the united states and brazil relate this type of cancer to high concentrations of fum b1, b2 produced by f. verticillioides. additionally, the high intake of corn and wheat in diets with low content of minerals such as manganese, molybdenum, selenium, folate and vitamins a, c, e and b12 may also promote disease development (cao et al., 2013). in regions such as china, south africa, and the texas-mexico border, neural tube defects are associated with high corn intake (mutchinick et al., 1999; guéant-rodriguez et al., 2006). for colombia, mycotoxin detection studies are required in food for direct consumption, raw materials and processed products to generate the necessary information to determine the safety of the food consumed. the elisa technique used in this study allowed the quantification of mycotoxins don, zea and fum in the isolates previously detected by pcr. the high levels of mycotoxins detected and quantified with the extraction method used and the immunoabsorption test allowed the obtention of permissibility levels above those established for colombia. literature cited bennett, j.w. and m. klich. 2003. mycotoxins. clin. microbiol. rev. 16(3), 497-516. doi: 10.1128/cmr.16.3.497-516.2003 bertero, a., a. moretti, l.j. spicer, and f. caloni. 2018. fusarium molds and mycotoxins: potential species-specific effects. toxins 10(6). doi: 10.3390/toxins10060244 berthiller, f., c. crews, c. dall’asta, s.d. saeger, g. haesaert, p. karlovsky, i.p. oswald, w. seefelder, g. speijers, and j. stroka. 2013. masked mycotoxins: a review. mol. nutr. food res. 57(1), 165-186. doi: 10.1002/mnfr.201100764 bluhm, b.h., j.e. flaherty, m.a. cousin, and c.p. woloshuk. 2004. multiplex polymerase chain reaction assay for the differential detection of trichotheceneand fumonisin-producing species of fusarium in cornmeal. j. food prot. 65(12), 1955-1961. doi: 10.4315/0362-028x-65.12.1955 braun, m.s. and m. wink. 2018. exposure, occurrence, and chemistry of fumonisins and their cryptic derivatives. compr. rev. food sci. food saf. 17(3), 769-791. doi: 10.1111/1541-4337.12334 cao, a., r. santiago, a.j. ramos, s. marín, l.m. reid, and a. butrón. 2013. environmental factors related to fungal infection and fumonisin accumulation during the development and drying of white maize kernels. int. j. food microbiol. 164(1), 15-22. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2013.03.012 chakrabarti, a. 2013. fusarium oxysporum: a “moving” view of pathogenicity. pp. 157-189. in: horwitz, b.a., p.k. mukherjee, m. mukherjee, and c.p. kubicek (eds.). genomics of soiland plant-associated fungi. springer-verlag, berlin, heidelberg. doi: 10.1007/978-3-642-39339-6_7 desjardins, a. 2006. fusarium micotoxyns: chemistry, genetics and biology. american phytopathology society press, st. paul, usa. desjardins, a. and t. hohn. 1997. mycotoxins in plant pathogenesis. mol. plant microbe interact. 10(2), 147-152. doi: 10.1094/ mpmi.1997.10.2.147 desjardins a. and r. proctor. 2007. molecular biology of fusarium mycotoxins. int. j. food microbiol. 119(1-2), 47-50. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2007.07.024 díaz, g. 2005. micotoxinas y micotoxicosis de importancia en salud humana en colombia. vii congreso latinoamericano de microbiología e higiene de alimentos colmic. 2005, may 18-25, bogota. diaz, g. and a. céspedes. 1997. natural occurrence of zearalenone in feeds and feedstuffs used in poultry and pig nutrition in colombia. mycotoxin res. 13, 81-87. doi: 10.1007/bf02945070 duarte, s. and l. villamil. 2006. micotoxinas en la salud pública. rev. salud pública 8(1), 129-135. efsa. 2011. panel on contaminants in the food chain (contam). scientific opinion on the evaluation of contaminants in the food. url: w w w.efsa.europa.eu/sites /default/files/scientific.../2482.pdf (accessed 4 january 2016). escobar, a. and i. fragas. 2004. determinación de deoxinivalenol (vomitoxina) en muestras de trigo por cromatografía líquida de alta resolución (hplc). rev. salud anim. 26(2), 116-120. furlong, e.b., l.m.v. soares, c.c. lasca, and e.y. kohara. 1995. mycotoxins and fungi in wheat harvested during 1990 in test plots in the state of são paulo, brazil. mycopathologia 131, 185-190. doi: 10.1007/bf01102899 203salazar-gonzález, velásquez-ortiz, and gómez-lópez: detection of mycotoxins produced by fusarium species in colombia gallardo-reyes, e.d., g.m. ibarra-moreno, r.i. sánchez-mariñez, g. cuamea-cruz, d. molina-gil, n.v. parra-vergara, e.c. rosas-burgos, and m.o. cortez-rocha. 2006. micobiota de maíz (zea mays l.) recién cosechado y producción de fumonisina b1 por cepas de fusarium verticillioides (sacc.) nirenb. rev. mex. fitopatol. 24(1), 27-34. guéant-rodriguez, r.m., j.l. guéant, r. debard, s. thirion, l.x. hong, j.p. bronowicki, f. namour, n.w. chabi, a. sanni, g. anello, p. bosco, c. romano, e. amouzou, h.r. arrieta, b.e. sánchez, a. romano, b. herbeth, j.c. guilland, and o.m. mutchinick. 2006. prevalence of methylenetetrahydrofolate reductase 677t and 1298c alleles and folate status: a comparative study in mexican, west african, and european populations. am. j. clin. nutr. 83(3), 701-707. doi: 10.1093/ajcn.83.3.701 iarc. 2016. agents classified by the iarc monographs, volumes 1-116. url: http://monographs.iarc.fr/eng/classification/ (accessed 26 october 2018). jurado, m., p. marín, n. magan, and m.t. gonzález-jaén. 2008. relationship between solute and matric potential stress, temperature, growth, and fum1 gene expression in two fusarium verticillioides strains from spain. appl. environ. microbiol. 74(7), 2032-2036. doi: 10.1128/aem.02337-07 lacey, j. and n. magan. 1991. fungi in cereal grains: their occurrence and water and temperature relations. pp. 77-118. in: j. chelkowski (ed.). cereal grain: mycotoxins, fungi and quality in drying and storage. elsevier science publishers b.v., amsterdam. li, h.p., a.b. wu, c.s. zhao, o. scholten, h. löff ler, and y.c. liao. 2005. development of a generic pcr detection of deox y niva lenol-and niva lenol-chemot y pes of fusarium graminearum. fems microbiol. lett. 243(2), 505-511. doi: 10.1016/j.femsle.2005.01.015 li, r., x. wang, t. zhou, d. yang, q. wang, and y. zhou. 2014. occurrence of four mycotoxins in cereal and oil products in yangtze delta region of china and their food safety risks. food control 35(1), 117-122. doi: 10.1016/j.foodcont.2013.06.042 marassas, w.f., t.s. kellerman, w.c. gelderblom, j.a. coetzer, p.g. thiel, and j.j. van der lugt. 1988. leukoencephalomalacia in a horse induced by fumonisin b1 isolated from fusarium moniliforme. onderstepoort j. vet. res. 55(4), 197-203. martínez, m., r. moschini, d. barreto, j. bodega, r. comerio, h. forjan, f. piatti, d. presello, and o. valentinuz. 2010. factores ambientales que afectan el contenido de fumonisina en granos de maíz. trop. plant pathol. 35(5), 277-284. url: https://www. engormix.com/micotoxinas/articulos/modelos-predictivoscomplejos-fungicos-t41308.htm (accessed 7 december 2017). meneely, j.p., f. ricci, h.p. van egmond, and c.t. elliott. 2011. current methods of analysis for the determination of trichothecene mycotoxins in food. trends anal. chem. 30(2), 192-203. doi: 10.1016/j.trac.2010.06.012 ministry of health and social protection. 2013. resolution 4506. colombia. url: https://www.minsalud.gov.co/sites/rid/lists/ bibliotecadigital/ride/de/dij/resolucion-4506-de-2013.pdf (accessed 1 april 2018). munkvold, g.p. 2003. epidemiology of fusarium diseases and their mycotoxins in maize ears. eur. j. plant pathol. 109, 705-713. doi: 10.1023/a:1026078324268 mutchinick, o.m., m.a. lópez, l. luna, j. waxman, and v.e. babinsky. 1999. high prevalence of the thermolabile methylenetetrahydrofolate reductase variant in mexico: a country with a very high prevalence of neural tube defects. mol. genet. metab. 68, 461-467. doi: 10.1006/mgme.1999.2939 muthomi, j.w., k.k. ndung’u, j.k. gathumbi, e.w. mutitu, and j.m. wagacha. 2008. the occurrence of fusarium species and mycotoxins in kenyan wheat. crop prot. 27(8), 1215-1219. doi: 10.1016/j.cropro.2008.03.001 nelson, p.e., a.e. desjardins, and r.d. plattner. 1993. fumonisins, mycotoxins produced by fusarium species: biology, chemistry, and significance. annu. rev. phytopathol. 31(1), 233-252. doi: 10.1146/annurev.py.31.090193.001313 ono, e., y. sugiura, m. homechin, m. kamogae, e. vizzoni, y. ueno, and e. hirooka. 1999. effect of climatic conditions on natural mycof lora and fumonisins in freshly harvested corn of the state of paraná, brazil. mycopathologia 147, 139-148. doi: 10.1023/a:1007171701245 pacin, a.m., s.l. resnik, m.s. neira, g. moltó, and e. martínez. 1997. natural occurrence of deoxynivalenol in wheat, wheat f lour and bakery products in argentina. food addit. contam. 14(4), 327-331. doi: 10.1080/02652039709374534 pitt, j. and d. miller. 2017. a concise history of mycotoxin research. j. agric. food chem.  65(33), 7021-7033. doi: 10.1021/acs. jafc.6b04494 pietsch, c., c. schulz, p. rovira, w. kloas, and p. burkhardt-holm. 2014. organ damage and hepatic lipid accumulation in carp (cyprinus carpio l.) after feed-borne exposure to the mycotoxin, deoxynivalenol (don). toxins 6(2), 756-778. doi: 10.3390/toxins6020756 pleadin, j., m. sokolović, n. perši, m. zadravec, v. jaki, and a. vulić. 2012. contamination of maize with deoxynivalenol and zearalenone in croatia. food control 28(1), 94-98. doi: 10.1016/j.foodcont.2012.04.047 pohland, a. 1993. mycotoxins in review. food addit. contam. 10(1), 17-28. doi: 10.1080/02652039309374126 proctor, r.h., m. busman, j.a. seo, w.l. yin, and r.d. plattner. 2008. a fumonisin biosynthetic gene cluster in  fusarium oxysporum strain o-1890 and the genetic basis for b versus c fumonisin production. fungal genet. biol. 45(6), 1016-1026. doi: 10.1016/j.fgb.2008.02.004 reverberi, m., a. ricelli. s. zjalić, a. fabbri, and c. fanelli. 2010. natural functions of mycotoxins and control of their biosynthesis in fungi. appl. microbiol. biotechnol. 87(3), 899-911. doi: 10.1007/s00253-010-2657-5 rojas, c., f. wilches, and c. darghan. 2015. co-occurrence of microorganisms and toxic metabolites in food for children. revista udca actualidad y divulgación científica 18(1), 3-12. rojas, l. and a.m. wilches. 2011. coexistencia de af latoxinas, zearalenona y deoxinivalenol en alimentos de consumo infantil. @limentech ciencia y tecnología alimentaria 10(1), 73-79. stępień, ł., g. koczyk, and a. waśkiewicz. 2011 genetic and phenotypic variation of fusarium proliferatum isolates from different host species. j. appl. genet. 52, 487-496. doi: 10.1007/ s13353-011-0059-8 sudakin, d.l. 2003. trichothecenes in the environment: relevance to human health. toxicol. lett. 143(2), 97-107. doi: 10.1016/ s0378-4274(03)00116-4 204 agron. colomb. 38(2) 2020 velluti, a., s. marín, l. bettucci, a.j. ramos, and v. sanchis. 2000. the effect of fungal competition on colonization of maíze grain by fusarium moniliforme, f. proliferatum and f. graminearum and on fumonisin b1 and zearalenone formation. int. j. food microbiol. 59(1-2), 59-66. doi: 10.1016/s0168-1605(00)00289-0 waalwijk, c., t. van der lee, i. de vries, t. hesselink, j. arts, and g.h.j. kema. 2004. synteny in toxigenic fusarium species: the fumonisin gene cluster and the mating type region as examples. eur. j. plant pathol. 110, 533-544. doi: 10.1023/b:ejpp.0000 032393.72921.5b winter, c .k., d.g. gi lchrist, m.b. dick ma n, a nd c . jones. 1996. chemistry and biological activity of aal toxins. pp. 307-316. in: jackson l.s., j.w. devries, and l.b. bullerman (eds.). fumonisins in food. advances in experimenta l medicine a nd biolog y. springer, boston, usa. doi: 10.1007/978-1-4899-1379-1_26 who/fao. 2003. diet, nutrition, and the prevention of chronic disease. who, geneva..url: http://www.who.int/dietphysicalactivity/publications/trs916/en/ (accessed 12 april 2018). who/fao. 2019. safety evaluation of certain food additives and contaminants: prepared by the seventy fourth meeting of the joint fao/who expert committee on food additives (jecfa). ur l: https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/171781/9789240693982_eng.pdf;jsessionid=79ef fbd803b75293027eda351f998a18?sequence=3 (accessed 7 june 2019).  yang, w., m. yu, j. fu, w. bao, d. wang, l. hao, p. yao, a.k. nüssler, h. yan, and l. liu. 2014. deoxynivalenol induced oxidative stress and genotoxicity in human peripheral blood lymphocytes. food chem. toxicol. 64, 383-396. doi: 10.1016/j. fct.2013.12.012 yoshizawa, t., h. kohno, k. ikeda, t. shinoda, h. yokohama, k. morita, o. kusada, and y. kobayashi. 2004. a practical method for measuring deoxynivalenol, nivalenol, and t-2 + ht-2 toxin in foods by an enzyme-linked immunosorbent assay using monoclonal antibodies. biosci. biotechnol. biochem. 68(10), 2076-2085. doi: 10.1271/bbb.68.2076 zhang, j., j.h. wang, a.d. gong, f.f. chen, b. song, x. li, h.p. li, c.h. peng, and y.c. liao. 2013. natural occurrence of fusarium head bligt, micotoxins and micotoxin-producing isolate of fusarium in commercial fields of wheat in hubei. plant pathol. 62(1), 92-102. doi: 10.1111/j.1365-3059.2012.02639.x <i>interaction between timing of foliar fertilizer application and different metribuzin doses in carrot</i> received for publication: 18 october, 2017. accepted for publication: 21 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.68388 1 university of são paulo, superior college of agriculture “luiz de queiroz”, piracicaba (brazil). 2 federal rural university of semi-árido, mossoró (brazil). 3 paulista state university “júlio de mesquita filho”, botucatu (brazil). 4 federal university of triângulo mineiro, iturama (brazil). 5 federal university of viçosa – campus rio paranaíba, rio paranaíba (brazil). 6 federal university of viçosa, viçosa (brazil). * corresponding author: gustavusoares@gmail.com agronomía colombiana 36(1), 35-41, 2018 interaction between timing of foliar fertilizer application and different metribuzin doses in carrot interacción entre la época de aplicación de un fertilizante foliar y diferentes dosis de metribuzin en zanahoria gustavo soares da silva1*, gabriella daier oliveira pessoa carneiro2, valesca pinheiro miranda3, christiane augusta diniz melo4, marcelo rodrigues dos reis5, and antonio alberto da silva6 abstract resumen the objective of this research was to evaluate the potential of the foliar fertilizer fertig as an attenuator of metribuzin toxicity in the carrot crop. experiments were carried out in the 2014 and 2015 crops cycles. the treatments were arranged in a 4 x 3 factorial scheme, four times of foliar fertilizer application and three doses of metribuzin (0, 288 and 576 g ha-1). in crop 1, the foliar fertilizer with the herbicide (288 g ha-1) increased the commercial yield 5 d before the metribuzin application. the use of fertig associated to metribuzin reduced the production of forked carrots 5 d before application and without the foliar fertilizer. the tank mixture decreased the total discard as well as the total yield (576 g ha-1). in crop 2, the commercial yield increased 5 d before (576 g ha-1) and 5 d after (288 g ha-1) the application of metribuzin when the leaf fertilizer was associated with the herbicide. the yield of the forked carrots decreased 5 d after the application of metribuzin (288 g ha-1), as well as the total discard. thus, when associated with metribuzin (288 g ha-1), fertig has the potential to attenuate the herbicide toxicity in carrots. el objetivo fue evaluar el potencial del fertilizante foliar fertig como atenuador de la toxicidad de metribuzin en el cultivo de zanahoria. se realizaron experimentos en las cosechas 2014 y 2015. los tratamientos fueron arreglados en un esquema factorial 4 x 3, realizando cuatro aplicaciones del fertilizante foliar en diferentes épocas y tres dosis de metribuzin (0, 288 y 576 g ha-1). en la cosecha 1, el fertilizante foliar con el herbicida (288 g ha-1) aumentó la productividad comercial cinco d antes de la aplicación del metribuzin. el uso de fertig asociado al metribuzin redujo la producción de zanahorias bifurcadas cinco d antes de la aplicación y sin el fertilizante foliar. la mezcla en tanque disminuyó el descarte total, así como la productividad total (576 g ha-1). en la cosecha 2, la productividad comercial aumentó cinco d antes (576 g ha-1) y cinco d después (288 g ha-1) de la aplicación del metribuzin cuando se asoció el fertilizante foliar al herbicida. las zanahorias bifurcadas disminuyeron cinco d después de la aplicación del metribuzin (288 g ha-1), así como el descarte total. así, fertig tiene potencial para atenuar la intoxicación en zanahoria bifurcada (288 g ha-1) cuando se asocia al metribuzin. key wor ds: forked c a r rot s , dauc u s c arota , herbic ide , phytotoxicity, commercial yield. palabras clave: zanahoria bifurcada, daucus carota, herbicida, fitotoxicidad, productividad comercial. of vegetables in brazil, the alto paranaiba region at minas gerais state, accounts for approximately 50% of the national carrot production (anuário brasileiro de hortaliças, 2016), which is notorious for the city of são gotardo. the carrot is a species of the family apiaceae with presence of tuberous axial roots. it has a high content of beta-carotene and requires typical crop labors to avoid planting intolerance, control high water rate and to allow the proper soils conditions for the good development of the root. introduction carrot (daucus carota l.) is native to the mediterranean sea region in the area where afghanistan is located nowadays and transported to south america in the 16th century. it is a crop of great relevance in the brazilian horticultural sector, occupying the fifth position among the vegetables with the largest participation in the production of the country (carvalho et al., 2013). known as the largest producer http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.68388 36 agron. colomb. 36(1) 2018 weed interference has been one of the main biotic factors causing reduced yield and increased carrot production costs. the application of herbicides has been the most used method for weed control because it is the most efficient and the least labor demanding (mascarenhas, 1984; silva et al., 2017). the herbicides clethodim, linuron, fenoxaprop, fluazifop and trif luralin (agrofit, 2018) are registered for use in carrot cultivation. this low number of registered herbicides has hindered weed management by farmers, who often use herbicides recommended for other crops. metribuzin is an herbicide of the chemical group of triazinones, which acts as an inhibitor of photosystem ii (rodrigues and almeida, 2011), and although it is not registered for the carrot crop in the country, it has already been used in post emergence by producers in the alto paranaiba. however, some research indicate that the use of metribuzin may cause plant toxicity, which is usually observed due to the damage to the shoot organs of the plant (bellinder et al., 1997; jensen et al., 2004). these damages can cause a reduction of the green area of the leaves and consequently the decrease in the photosynthetic rate, the conversion of photoassimilates and the development of the plant, reducing the production and causing the marketable fraction to lose market value (zobiole et al., 2010). substances known as safeners, which can be foliar fertilizers, plant growth regulators, amino acids, among others, can avoid problems caused by herbicides. these compounds have the ability to regulate adaptive responses of the plant to detoxify superoxide anions, which modifies the plant metabolism (ananievaa et al., 2004). it has been observed that in some crops biostimulants are effective in minimizing the toxic effects of herbicides (zobiole et al., 2011). metribuzin has, as detoxification mechanism in the plant, the conjugation of the herbicidal molecule with the udpglucose through the enzyme glycosyl transferase (gt), or with the gsh by the enzyme glutathione s-transferase (gst) (anzalone, 2010). the safeners on the market are mainly applied to grain crops. these crops are cultivated and highly consumed around the world, thus high yields are constantly required (galon et al., 2011). due to the economic importance of these crops, researches have been focused on understanding the relationship between herbicides and grain crops systems, so information of this nature in the vegetables area is scarce. vegetable growers have used selective herbicides applied in post emergence, because they control weeds with morphological features similar to those plants that infest. however, these crops are not a target for the development and registration of specific products; thus, biostimulants associated with herbicides are used in post emergence in order to reduce phytotoxicity. in this research, the foliar fertilizer was used in order to assist the defense systems of the plant to metabolize the toxic compounds and protecting the plant from the effects of the herbicide. the main objective of this research was to evaluate the potential use of a foliar fertilizer (fertig) associated with metribuzin as attenuator of phytotoxicity in the carrot crop. materials and methods the experiments were carried out in an experimental area located in the city of rio paranaiba, minas gerais (mg) state (19º14’59.6” s and 46º13’14.4” w), with elevation of 1,073 m a.s.l. the first experiment was performed during the months of august to december 2014 (crop 1) and the second experiment from october 2014 to february 2015 (crop 2). the temperature averages for the first and second crop were 22.72ºc and 23.36ºc and rainfall of 157.6 mm and 244.6 mm, respectively (fig. 1). irrigations were performed during the two crop seasons (crop 1 and 2), with a total irrigation volume of 400 mm, divided into approximately 4 mm per day. de c/ 14 ja n/ 15 fe b/ 15 m ar /1 5 au g/ 14 se p/ 14 oc t/1 4 no v/ 14 r ai nf al l ( m m ) 14 20 28 26 24 22 30 18 16 0 300 400 500 200 100 average temperaturerainfall (mm) te m pe ra tu re ( c °) figure 1. rainfall (mm) and average temperature (ºc) from august 2014 to march 2015. rio paranaiba – mg. the soil of the experimental area was classified as a redyellow latosol, of clay texture. based on the chemical and physical analysis of the soil (tab. 1), fertilization was carried out with 80 kg n ha-1, 600 kg p2o5 ha-1 and 200 kg k2o ha-1. the cover fertilization was divided in two applications; on the first one 28.5 kg n ha-1, 6 kg p2o5 ha-1 and 37soares da silva, oliveira pessoa carneiro, pinheiro miranda, diniz melo, rodrigues dos reis, and alberto da silva: interaction between foliar fertilizer... 28.5 kg k2o ha-1 were applied, the second event consisted on same composition of the first plus 78 kg k2o ha-1. the carrot cultivars used were nayarit (crop 1), which belongs to the nantes group and is adapted to mild temperatures, and verano (crop 2), from the alvorada group, adapted to higher temperatures. the two experiments were carried out in a randomized complete block design, with four replicates. the treatments were arranged in a 4×3 factorial scheme, the first factor corresponding to the modalities of application of the foliar fertilizer (application 5 d before the herbicide (5 dba), mixing in the tank with the herbicide (0), application 5 d after the use of the herbicide (5 daa) and no fertig application). the second factor was the herbicide metribuzin doses (0, 288 and 576 g ha-1). the fertilizer used was fertiactyl® gz (timac agro, spain), denominated in this research as fertig, which has a composition of 13.0% n, 5.0% k2o and 5.0% organic carbon. the experimental plots were settled as four crop lines (5 m length) arranged in a double stand each. plants were spaced at 0.20 m between lines and 0.07 m between double stands. total research area was equal to 5 m2; and the evaluation working area only covered 3 m2. the plant population was 550,000 plants per ha, obtained after manual thinning performed at 20 d after crop emergence. in the total area, 675 g ha-1 of linuron were applied in pre-emergence, avoiding any weed competition area during the crop cycle; manual weeding was performed when needed. the treatments were applied when the carrot plants had three completely expanded leaves. the application of fertig at a dose of 1 l ha-1 and of the herbicide (associated or not), was performed with a co2 pressurized sprayer at 200 kpa. two spray nozzles 11002 spaced 50 cm apart were used, and the treatments were applied at approximately 50 cm to the target. the volume of application was equivalent to 200 l ha-1. at 30 and 60 d after application of the herbicide, 10 plants were randomly collected in each experimental plot to determine the shoot dry matter. the samples were conditioned in paper bags and dried in a forced air circulation oven at an average temperature of 72°c until reaching a constant mass, and then weighed in an analytical balance. at 110 d after planting, the plants contained in the useful area of each plot were harvested and root classification was performed (ceagesp, 2015). the roots were classified into commercial class (between 10 and 26 cm), forked and total discard (forked + discard). the sum of all classes was subsequently calculated, resulting in total yield. the data were submitted to analysis of variance by the f test and the average results were compared by the tukey’s test (p≤0.05). results and discussion crop 1 assessing the dry matter of the carrot, the associated use of fertig and metribuzin did not provide increments at 30 d. the dry matter of the carrot under the application of metribuzin increased at 30 d in the absence of fertig (tab. 2). at 5 dba, the use of fertig associated with metribuzin (288 and 576 g ha-1) decreased the shoot dry matter of the carrot, and the isolated fertig did not change. at the other times, the isolated application of fertig or along with metribuzin did not change the shoot dry matter. fertig increased the shoot dry matter of the carrot 5 dba and 5 daa in the absence of the herbicide at 60 d. the use of metribuzin at a dose of 288 g ha-1 associated with fertig increased dry matter by 23.5% at 60 d, compared to treatment without fertig application, regardless of the application time at 60 d. the association of the herbicide (576 g ha-1) with fertig at the time of application (time 0) showed an increase in dry matter in relation to the other treatments (tab. 2). in the present research, it was observed that the response to fertig is closely related to the time of application and dose of the herbicide. at 60 d, in the presence of fertig, the plant recovered the shoot dry matter table 1. physical and chemical characteristics of the soil of the experimental area. rio paranaiba – mg. ph p k ca2+ mg2+ al3+ h+al t t mo p-rem mg dm-3 ------------------------cmolc dm -3 ------------------------dag kg-1 mg l-1 6.30 8.20 58.00 4.70 1.00 0.00 2.60 5.85 8.45 2.40 15.60 sand silt clay -----------------------------------% -------------------------------------21 17 62 extractors: ph h2o; p and k mehlich 1; ca, mg, al kcl 1 mol l -1; h+al ca(oac)2 0.5 mol l -1; t – ctc effective; t – ctc to ph 7.0; mo – organic matter; p-rem – remaining soil phosphorus content. 38 agron. colomb. 36(1) 2018 due to the effect of fertig, especially the dose of 288 g ha-1. when evaluating the effect of biostimulant doses on sweet potatoes (ipomoea batatas), rós et al. (2015) also observed significant differences at 28, 37 and 46 d after planting, obtaining satisfactory results at 46 d; it was stated that the increase of the biostimulant dose caused an increase of shoot dry matter. the use of fertig as a single solution (dose 0) increased the commercial yield of carrots at 5 dba, while fertig associated with metribuzin (288 g ha-1) also increased commercial yield. however, at the dose 576 g ha-1 the yield rate was higher in the absence of fertig (tab. 3). in a study by reghin et al. (2000), 10 ml l-1, doses of the growth regulator stimulate mo® were tested in peruvian carrot (arracacia xanthorrhiza) further verifying that the number of roots per plant presented a linear trend response, directly correlated to the increase in the dose of the growth regulator. dobrei et al. (2010) reported that fertiactyl gz® presented higher yield and higher sugar content after evaluating five grape fertilizers in grape cultivars for wine production characteristics. the application of fertig in the absence of metribuzin decreased the yield of forked carrots, except at 5 dba (tab. 3). fertig associated with metribuzin increased the incidence of forked roots at doses 288 g ha-1 and 576 g ha-1 (time 0 table 3. commercial and forked carrot root yield (t ha-1) in different application times of fertig* associated and not associated with metribuzin – crop 1. rio paranaiba – mg. commercial forked metribuzin (g ha-1) metribuzin (g ha-1) time 0 288 576 0 288 576 5 dba1 43.9 aa3 44.3 aa 30.3 bb 4.2 aa 1.6 bc 1.5 bc 0 31.9 bb 40.1 ab 29.0 bb 2.8 ad 3.6 ab 2.8 ba 5 daa2 32.2 abb 33.5 ac 29.4 bb 3.5 bb 3.8 aa 2.4 cb no application 34.9 bb 33.6 bc 39.6 aa 3.4 ac 2.6 bc 2.0 bc cv (%) 4.66 5.10 1 dba: days before application; 2daa: days after application; 3averages followed by the same capital letter in the row and averages followed by the same lowercase letter in the column do not differ according to the tukey’s test (p≤0.05); *fertig– 13.0% n, 5.0% k2o and 5.0% organic carbon. table 4. total yield and total discard (forked + discard) of carrot roots (t ha-1) in different application times of fertig* associated or not with metribuzin – crop 1. rio paranaiba – mg. total discard total yield metribuzin (g ha-1) metribuzin (g ha-1) time 0 288 576 0 288 576 5 dba1 15.7 bc3 20.1 aa 21.1 aa 59.6 ba 64.4 aa 51.4 cb 0 22.3 aa 13.9 bb 15.5 bc 54.2 ab 54.0 ab 44.5 bc 5 daa2 18.2 abc 18.2 aa 17.9 abc 50.4 abb 51.7 ab 47.2 bbc no application 18.9 ab 20.0 aa 19.2 aab 53.8 bb 53.5 bb 58.8 aa cv (%) 8.59 4.66 1 dba: days before application; 2daa: days after application; 3averages followed by the same capital letter in the row and averages followed by the same lowercase letter in the column do not differ according to the tukey’s test (p≤0.05); *fertig – 13.0% n, 5.0% k2o and 5.0% organic carbon. table 2. shoot dry matter of carrot (g) collected at 30 and 60 d after the application of different doses of herbicide metribuzin associated or not with fertig* at three different times – crop 1. rio paranaiba – mg. metribuzin (g ha-1) cv (%)0 288 576 30 d 5 dba1 1.305 aa3 0.905 bb 1.004 bb 14.17 0 1.214 aab 1.035 ab 0.962 ab 5 daa2 0.931 ab 0.846 ab 0.902 ab no application 1.255 aa 1.482 aa 1.479 aa 60 d 5 dba 5.850 aa 6.024 aa 5.294 bb 5.35 0 4.820 bb 5.846 aab 5.991 aa 5 daa 5.842 aa 5.365 abb 5.336 bb no application 4.536 bb 4.392 bc 5.161 ab 1 dba: days before application; 2daa: days after application; 3averages followed by the same capital letter in the row and averages followed by the same lowercase letter in the column do not differ according to the tukey’s test (p≤0.05); *fertig 13.0% n, 5.0% k2o and 5.0% organic carbon. 39soares da silva, oliveira pessoa carneiro, pinheiro miranda, diniz melo, rodrigues dos reis, and alberto da silva: interaction between foliar fertilizer... and 5 daa). thus, the absence of fertig as well as its application before the herbicide had the most representative effect (tab. 3). at a dose of 576 g ha-1, there was a constant reduction of forked carrots due to fertig application. in general, the application of metribuzin did not affect and even decrease the yield of forked carrots, contrary to the suspicions and the reports of producers regarding the action of the herbicide on the formation of carrots of this class. at dose 0, fertig isolated decreased the yield of discard carrots, except at time 0 (tab. 4). in contrast, when the herbicide (288 g ha-1 and 576 g ha-1) is associated with fertig at the time of application, there is a decrease in total discard. the use of fertig decreases the total discard only in the tank mix (time 0) (tab. 4). the application of fertig in the absence of the herbicide (dose 0) and the association of metribuzin with the leaf fertilizer (288 g ha-1) increased the total yield by 11% and 17%, respectively, exclusively to the treatment 5 dba. these results were corroborated with commercial yield data. at the dose 576 g ha-1, a higher total yield was verified in the absence of fertig application. metribuzin provided an increase in total yield at doses of 288 g ha-1 5 dba and 576 g ha-1 without fertig application. when fertig was applied along with the herbicide (576 g ha-1) at the time of application, there was a decrease in the carrot classes, except in the commercial class. the tank mix may have an antagonism effect, causing the product formulation to interfere with its efficiency. therefore, the safener should be applied separately when it causes damage to the crop; antagonism or competition scenarios may occur when the same site of action is shared with the herbicide (roman and pinto, 2003). across all the experiment, when the dose of metribuzin is increased, at a dose of 576 g ha-1 there was a yield decrease in all crop classes except for the total discard. this shows a possible phytotoxicity table 5. shoot dry matter of carrot (g) collected at 30 and 60 d after application of different doses of fertig* associated or not with the herbicide metribuzin at different times – crop 2. rio paranaiba – mg. metribuzin (g ha-1) cv (%) 0 288 576 30 d 5 dba1 3.347 bb3 3.273 bb 4.346 aa 13.10 0 3.412 bb 4.315 aa 4.303 aba 5 daa2 3.600 aab 3.765 aab 3.720 aa no application 4.536 aa 4.388 aa 4.466 aa 60 d 5 dba 6.660 aa 7.242 aab 5.942 ab 13.98 0 7.550 aa 7.652 aa 6.147 ab 5 daa 6.122 aa 5.707 ab 6.102 ab no application 7.320 ba 3.070 cc 10.850 aa 1dba: days before application; 2daa: days after application; 3averages followed by the same capital letter in the row and averages followed by the same lowercase letter in the column do not differ according to the tukey’s test (p≤0.05); *fertig – 13.0% n, 5.0% k2o and 5.0% organic carbon. table 6. commercial and forked carrot root yield (t ha-1) at different application times of fertig* associated or not with metribuzin– crop 2. rio paranaiba – mg. commercial forked metribuzin (g ha-1) metribuzin (g ha-1) time 0 288 576 0 288 576 5 dba1 29.0 ba3 25.8 bb 34.7 aa 5.2 ba 6.2 bb 11.1 aa 0 29.3 aa 30.1 aa 25.6 bb 5.0 ba 10.5 aa 6.7 bb 5 daa2 26.7 bab 30.6 aa 23.8 bb 5.2 aa 4.5 ab 6.1 ab no application 24.5 bb 28.6 aab 26.1 abb 8.1 ba 11.6 aa 9.1 abab cv (%) 7.20 25.33 1dba: days before application; 2daa: days after application; 3averages followed by the same capital letter in the row and averages followed by the same lowercase letter in the column do not differ according to the tukey’s test (p≤0.05); *fertig – 13.0% n, 5.0% k2o and 5.0% organic carbon. 40 agron. colomb. 36(1) 2018 at higher doses even in the presence of fertig, and the use of the correct dose of the herbicide provides yield gains. the interaction between a safener and a herbicide is designed to create a synergism towards the weed control (hatzios and burgos, 2004). in crop 1, the effect of fertig use was desirable as long as the application of fertig before the herbicide (288 g ha-1) caused a preventive effect. thus, fertig possibly acted improving the plant’s defense system, so that the herbicide was applied at a dose that the plant was able to metabolize, maintaining a greater total and commercial yield and also decreasing the yield of forked carrots. crop 2 fertig applied in association with metribuzin (576 g ha-1) 5 dba increased the shoot dry matter of the carrot in 23.8%, compared to the other doses at 30 d (tab. 5). at 60 d, the application of fertig associated with metribuzin (288 g ha-1) increased the dry matter more than 55%, regardless the time of application. however, at 576 g ha-1 there was a constant reduction correlated to the absence of fertig (no application) (tab. 5). in canada, jensen et al. (2004) reported that at the third to fifth leaf stages, carrot culture was tolerant to 280 g metribuzin ha-1. bellinder et al. (1997) reported that the application of up to 280 g metribuzin ha-1caused mild injury to carrot plants (<18%); the authors further stated that tolerance to metribuzin in carrot increased along with the leaf development stage. the fertig at 5 dba (576 g ha-1) increased the commercial carrot yield by 27.5% (tab. 6). the commercial yield increased with the use of fertig at 5 daa (288 g ha-1); at a dose of 576 g ha-1 the previous herbicide application strategy was considered as the most accurate fertig application. when evaluating the development of lettuce under the effect of two foliar fertilizers (fertiactyl gz® and ruter aa®), bezerra et al. (2007) observed that with increasing the concentration, there was an increment of 26.2% in root length with fertiactyl gz®. for the same biostimulants, costa et al. (2008) reported higher root length in watermelon seedlings. the combined use of fertig with the herbicide (288 g ha-1) reduced forked carrots at 5 dba and 5 daa. in the presence of metribuzin at a dose of 288 g ha-1, fertig in tank mix is considered as the most accurate application. when the dose increased to 576 g ha-1, the best application time is at 5 dba (tab. 6). the application of fertig before and after the herbicide (288 g ha-1) decreased the total discard compared to the control. when fertig was applied along with metribuzin at the initial time 0 (576 g ha-1) and 5 daa (288 g ha-1 and 576 g ha-1), it reduced total discard (tab. 7). the total yield at a dose of 288 g ha-1 increased whether the metribuzin was applied along with fertig and alone. at a dose of 576 g ha-1, the previous herbicide application increased the yield compared to the other application events (tab. 7). the results of the two crops show that the metribuzin was not toxic to the carrot crop, with total yield being raised at a dose of 576 g ha-1 in crop 1 and 288 g ha-1 in crop 2, without increasing the total discard rate. in the climatic conditions of brazil in high altitude regions, carrots can be cultivated throughout the year according to the average temperature, precipitation and adapted cultivars (pessoa carneiro et al., 2017). in this study, each carrot genotype (nayarit and verano) was selected for the most appropriate planting season. jensen et al. (2004) reported that there was no reduction in carrot yield when treated with 560 g ha-1 of metribuzin, and differential tolerance to metribuzin could occur on each of the genotypes grown according to the edaphoclimatic conditions. table 7. total yield and total discard (forked + discard) of carrot roots (t ha-1) at different application times of fertig* associated or not with metribuzin – crop 2. rio paranaiba – mg. total discard total yield dose (g ha-1) dose (g ha-1) time 0 288 576 0 288 576 5 dba1 20.2 ba3 21.0 bbc 25.4 aa 49.2 ba 46.9 bb 60.1 aa 0 18.2 ba 24.4 aab 19.3 bb 48.2 bab 54.4 aa 44.8 cc 5 daa2 18.9 aa 17.3 ac 19.5 ab 45.5 abb 47.9 ab 43.3 bc no application 22.2 ba 27.7 aa 23.1 bab 46.7 bab 56.3 aa 49.2 bb cv (%) 10.57 3.54 1dba: days before application; 2daa: days after application; 3averages followed by the same capital letter in the row and averages followed by the same lowercase letter in the column do not differ according to the tukey’s test (p≤0.05); *fertig – 13.0% n, 5.0% k2o and 5.0% organic carbon. 41soares da silva, oliveira pessoa carneiro, pinheiro miranda, diniz melo, rodrigues dos reis, and alberto da silva: interaction between foliar fertilizer... conclusions applications of only metribuzin in the carrot crop did not cause phytotoxicity. however, when metribuzin was applied at a dose of 288 g ha-1 associated with fertig before or after the application of the herbicide, there was an increase in commercial and total root yields in crop 1 and a reduction of forked carrots in crop 2. therefore, when fertig is associated with metribuzin has the potential to mitigate the phytotoxicity caused to the carrots. acknowledgments the authors wish to thank the national counsel of technological and scientific development – cnpq and the agricultural cooperative of alto paranaiba – coopadap. literature cited agrofit sistema de agrotóxicos fitossanitário. in: ministério da agricultura, pecuária e abastecimento do brasil. url: http:// extranet.agricultura.gov.br/agrofit_cons/principal_agrofit_cons (accessed 19 january 2018). ananievaa, e.a., k.n. christova, and l.p. popova. 2004. exogenous treatment with salicylic acid leads to increased antioxidant capacity in leaves of barley plants exposed to paraquat. j. plant physiol. 161(3), 319-328. doi: 10.1078/0176-1617-01022 anzalone, a. 2010. detoxificación de herbicidas en plantas. pp. 1324. in: congreso de la sociedad venezolana para el combate de malezas. barquisimeto, venezuela. bellinder, r.r., j.j. kirkyland, and r.w. wallace. 1997. carrot (daucus carota) and weed response to linuron and metribuzin applied at different crop stages. weed technol. 11(2), 235-240. doi: 10.1017/s0890037x00042895 bezerra, p.s.g., l.c. grangeiro, m.z. negreiros, and j.f. medeiros. 2007. utilização de bioestimulante na produção de mudas de alface. científica 35(1), 46-50. carvalho, a.d.f., f. resende, j. pinheiro, r. pereira, and g.o. silva. 2013. avaliação de genótipos de cenoura em sistemas convencional e orgânico de produção nas condições edafoclimáticas do distrito federal. url: https://www.infoteca. cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/960913/1/bpd94.pdf (accessed 15 june 2017). carvalho, c., b.b. kist, and m. treichel. 2016. cenoura – o que é que há velhinho? anuário brasileiro de hortaliças. 2016. url: http://www.editoragazeta.com.br/f lip/anuario-hortalicas-2016/files/assets/basic-html/index.html#4 (acessed 17 july 2017). ceagesp companhia de entrepostos e armazéns gerais de são paulo. 2015. normas de classificação – cenoura. url: http:// www.ceagesp.gov.br/wp-content/uploads/2015/07/cenoura.pdf (accessed 12 may 2017). costa, c.l.l., z.v.b. costa, c.o. costa júnior, r. andrade, and j.g.r. santos. 2008. utilização de bioestimulante na produção de mudas de melancia. rev. verde agroecol. des. sust. 3(3), 110-115. dobrei, a., f. sala, a. ghiţă, and m. mălăescu. 2010. the usage of small volume fertilizers and biostimulators for increasing the bioproductivity of the vine growing system. j. agric. sci., 42(3), 1-908. galon, l., c. maciel, d. agostinetto, g. concenço, and p.v.d. moraes. 2011. seletividade de herbicidas às culturas pelo uso de protetores químicos. rev. bras. herbic. 10(3), 291-304. doi: 10.7824/rbh.v10i3.167 hatzios, k.k. and n. burgos. 2004. metabolism-based herbicide resistance: regulation by safeners. weed sci. 52(3), 454-467. doi: 10.1614/p2002-168c jensen, k.i.n., d.j. doohan, and e.g. specht. 2004. response of processing carrot to metribuzin on mineral soils in nova scotia. can. j. plant sci. 84(2), 669-676. doi: 10.4141/p03-083 mascarenhas, m.h.t. 1984. controle de plantas daninhas em cenoura e mandioquinha-salsa. informe agropecuário 10(120), 36-40. pessoa carneiro, g.d.o., g.s. silva, a.r. barbosa, d.v. silva, and m.r. reis. 2017. selectivity of metribuzin in postemergence of culture of carrot. planta daninha 35. doi: 10.1590/ s0100-83582017350100036 reghin, m.y., r.f. otto, and j.d. silva. 2000. “stimulate mo” e proteção com “tecido não tecido” no pré-enraizamento de mudas de mandioquinha-salsa. hortic. bras. 18(1),53-56. rodrigues, b.n. and f.s. almeida. 2011. guia de herbicidas. ediçao dos autores, londrina, pr, brazil. roman, e.s. and j.j.o. pinto. 2003. antídoto no herbicida. revista cultivar. url: http://www.grupocultivar.com.br/acervo/300 (accessed 27 september 2017). rós, a.b., n. narita, and h.s. araújo. 2015. uso de regulador de crescimento na cultura da batata-doce. científica. 43(2), 135142. doi: 10.15361/1984-5529.2015v43n2p135-142 silva, g.s., g.d.o. pessoa, d.v. silva, e.r.d. campos, m.r. reis, and a.a. silva. 2017. use of metribuzin, associated with different foliar fertilizers, on carrot crops. rev. colomb. cienc. hortic. 11(2), 351-358. doi: 10.17584/rcch.2017v11i2.7355 zobiole, l.h.s., r.s. oliveira jr., j. constantin, and d.f. biffe. 2011. prevenção de injúrias causadas por glyphosate em soja rr por meio do uso de aminoácidos. planta daninha 29(1), 195-205. doi: 10.1590/s0100-83582011000100022 zobiole, l.h.s., r.s. oliveira jr., j. constantin, d.f. biffe, and r.j. kremer. 2010. uso de aminoácido exógeno na prevenção de injúrias causadas por glyphosate na soja rr. planta daninha. 28(3), 643-653. doi: 10.1590/s0100-83582010000300022 http://dx.doi.org/10.1078/0176-1617-01022 http://dx.doi.org/10.1017/s0890037x00042895 https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/960913/1/bpd94.pdf https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/960913/1/bpd94.pdf http://www.editoragazeta.com.br/flip/anuario-hortalicas-2016/files/assets/basic-html/index.html#4 http://www.editoragazeta.com.br/flip/anuario-hortalicas-2016/files/assets/basic-html/index.html#4 http://www.ceagesp.gov.br/wp-content/uploads/2015/07/cenoura.pdf http://www.ceagesp.gov.br/wp-content/uploads/2015/07/cenoura.pdf http://dx.doi.org/10.7824/rbh.v10i3.167 http://dx.doi.org/10.1614/p2002-168c http://dx.doi.org/10.4141/p03-083 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582017350100036 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582017350100036 http://www.grupocultivar.com.br/acervo/300 http://dx.doi.org/10.15361/1984-5529.2015v43n2p135-142 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2017v11i2.7355 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582011000100022 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-83582010000300022 evaluation of six leaf angle distribution functions in the castillo® coffee variety received for publication: 14 september, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.60063 1 centro nacional de investigaciones de café, cenicafé, chinchina (colombia). andresunigarro@gmail.com. agronomía colombiana 35(1), 23-28, 2017 evaluation of six leaf angle distribution functions in the castillo® coffee variety evaluación de seis funciones de distribución de ángulos foliares en café variedad castillo® carlos andrés unigarro m.1, álvaro jaramillo r.1, and claudia patricia flórez r.1 abstract resumen the study was conducted at the “estación central naranjal cenicafé” (national coffee research center, chinchina, caldas, colombia) on coffea arabica l. variety castillo® to find the leaf angle distribution function that best described the tilt of the angles present in the canopy. leaf angles were recorded for 1,559 leaves located in the upper, middle and lower profiles of the canopy. the observed leaf angle distribution was compared with the beta, ellipsoidal and four de wit distribution functions. the fit between comparisons was determined by the pearson χ2 test and its significance, the regression coefficient statistically equal to one and the rmse. likewise, the leaf angle distribution recorded in the field per profile and their combination was described based on three angle classes (1st class: 0°-30°; 2nd class: 30°-60°; and 3rd class: 60°-90°) according to the goudriaan criterion. generally, the leaf angle distribution present in the canopy of castillo® coffee variety is adequately described by the beta function with two parameters and the ellipsoidal function based on the adjustment provided by the statistical tests. el estudio se llevó a cabo en la estación central naranjal de cenicafé (centro nacional de investigaciones de café, chinchiná, caldas, colombia) sobre coffea arabica l. variedad castillo®, teniendo por objetivo encontrar la función de distribución de ángulos foliares que mejor describa la inclinación de los ángulos presentes en el dosel. los ángulos foliares se registraron en 1.559 hojas ubicadas en los perfiles superior, medio e inferior del dosel. la distribución de ángulos foliares observadas se compararon con las funciones de distribución beta, elipsoidal y las cuatro funciones de wit. el ajuste entre las comparaciones se determinó mediante la prueba de χ2 de pearson y su significancia, el coeficiente de regresión estadísticamente igual a uno y el rmse. así mismo, la distribución de ángulos foliares registrada en campo por perfiles y su combinado, fue descrita con base en tres clases de ángulos (1ra clase: 0°-30°; 2da clase: 30°-60°; 3ra clase: 60°-90°) según el criterio de goudriaan. en términos generales, la distribución de ángulos foliares presente en el dosel de café variedad castillo®, es adecuadamente descrita por la función beta de dos parámetros y la función elipsoidal, de acuerdo con el ajuste dado por las pruebas estadísticas. key words: coffea arabica l., leaves, canopy. palabras claves: coffea arabica l., hojas, dosel. the planophile, erectophile, plagiophile and extremophile distributions describe classical trends in the orientation of the leaves according to de wit (1965). when insufficient information is available on the canopy distribution, it can be assumed that its distribution is spherical (area elements are all inclined as a sphere) (goudriaan, 1988). campbell (1990) generalized the spherical distribution by introducing the ellipsoidal inclination function in which the values of x are within the range of 0.1 (vertical distribution) to 10 (vertical distribution); the spherical distribution has a value x of 1.0 (campbell and norman, 1988; wang and jarvis, 1988). the above-mentioned functions are estimated by a single parameter; however, the beta distribution is estimated with two parameters, which provide a better performance when the canopy has various fractions of leaf area with various leaf angles (wang et al., 2007). goel and strebel (1984) introduction the leaf angle distribution plays a crucial role in processes such as photosynthesis (campbell, 1990), biomass production and energy balance (mooney et al., 1977), the intra-canopy and inter-canopy microclimate (thanisawanyangkura et al., 1997) and even light competition (hikosaka and hirose, 1997). these distributions also determine the radiation ref lected by the canopy, which affects the spectral signature observed by remote sensing satellites (smith, 1982; verhoef and bach, 2007; knyazikhin et al., 2013). the leaf orientation is given by the direction of the inclination angles and azimuthal angles of the leaf (sinoquet and andrieu, 1993; jaramillo et al., 2006). in most canopies, the leaves distribution can be characterized by the distribution of the leaf angle frequencies, when this approaches to an azimuthal symmetry (de wit, 1965; ross, 1975; goudriaan, 1988; goudriaan and monteith, 1990). 24 agron. colomb. 35(1) 2017 suggested that the beta function with two parameters (v and μ) could be considered as a candidate for the distribution of “universal” leaf angles, which are applicable in most canopies. the leaf angle distribution may be affected by water shortages and heat (sinoquet and andrieu, 1993). the age of the plant and its size are also factors that affect the structural characteristics of the leaf, stem and canopy profiles (niinemets, 2010). leaf angle distribution function is useful to describe f lux of solar radiation per unit leaf area by means of canopy in models of radiation distribution, because the light interception depends directly of the leaf orientation (falster and westoby, 2003; flerchinger and yu, 2007). the aim of this study was to find the leaf angle distribution function that best describes the distribution of angles present in c. arabica l. variety castillo® in the three profiles of the tree and their combination. materials and methods location the study was conducted during the month of august, 2014, at the central station naranjal of cenicafé in chinchina (colombia), located at 04°58’ n y 75°39’ w, with an altitude of 1,381 m, an annual average rainfall of 2,795 mm, an annual average temperature of 20.9°c and a relative humidity of 76.9%. sampling method the leaf angles were recorded in 1,559 leaves located in the upper, middle and lower profiles of the canopy. for each profile, the total number of orthotropic nodes of the stem per tree was divided into three equal parts. leaves sampled in the field came from 15 coffee trees of the castillo® variety (coffea arabica l.) that were 2.6 years of age and seeded at a density of 5,000 plants/ha (2×1 m between rows and plants). the measurements per tree were performed in a quarter of the branches present and in 10 leaves present in each of the branches using a compass protractor as described by norman and campbell (1989). data analysis the beta (goel and strebel, 1984), ellipsoidal (campbell, 1990) and de wit (de wit, 1965) classical distribution functions were compared with respect to the measurements of the leaf angle distribution recorded in the field for the upper, middle and lower profiles plus their combination. the de wit functions were evaluated because the erectophile, planophile, plagiophile and extremophile distribution functions describe the trends of foliage orientation in general terms (de wit, 1965). the pearson chi-square (χ2) statistical test determined the goodness of fit between data collected in the field and data estimated by the functions by indicating a better fit of the distributions with χ2 values closer to zero. the null hypothesis was confirmed (the leaf angle distribution measured in the field was not significantly different from the estimate based in one of the leaf angle distribution functions) for the χ2 test by verifying that the value of the χ2 statistic was less than χ2 (1-α; k-1) at 99% probability. the relationship between the observed value (dependent variable) and the estimated value (independent variable) was evaluated using statistically equal to one in the regression coefficient with a t-test at 1%. this procedure led to the conclusion that the estimated values do not overestimate or underestimate observed values. additionally, root mean squares error (rms) was used to demonstrate the goodness of fit according to wang et al. (2007). the leaf angle distribution recorded in the field from the profiles and their combination was described based on three classes of angles (1st class: 0°-30°, 2nd class: 30°-60°, and 3rd class: 60°-90°) according to goudriaan (1988). the x parameter was used as a descriptor of the ellipsoidal leaf angle distribution function (campbell, 1990), whereas the (v) and (μ) parameters were used for the beta function (goel and strebel, 1984). the statistical analyses were performed using the software sas version 9.3 (sas institute, 2010) and the software microsoft excel (2010). results and discussion the χ2 test and the rmse showed that the beta function obtained the best fit in the middle and lower profiles of the tree and the combination of all three profiles, which the lowest χ2 values and rmse values, although the ellipsoidal function showed the best fit only in the upper profile (tab. 1). the foliage orientation described by the de wit distribution functions showed that the upper and lower profiles were represented by the planophile function, whereas the middle profile was represented by the plagiophile function. the combination of all profiles was predominantly represented by the plagiophile function in accordance with the lowest χ2 values and rmse values, this without to consider the significance (tab. 1). mejía et al. (2013) found that 11 of the 19 coffee genotypes of c. arabica evaluated in their study were classified as plagiophile plants because they featured a high number of leaves with angles between 31° and 60°. 25unigarro m., jaramillo r., and flórez r.: evaluation of six leaf angle distribution functions in the castillo® coffee variety table 1. comparison of leaf angle distribution functions with the χ2 test for the coffee variety castillo® according to the tree profile. distribution function upper middle lower combined valor de χ2 beta 79 ** ++29 ns ++42 ** ++102 ** elipsoidal ++44 ** 60 ** 57 ** 122 ** de wit erectophile 4119 ** 1528 ** 3525 ** 8078 ** planophile 849 ** 1414 ** 69 ** 1830 ** plagiophile 994 ** 397 ** 704 ** 1698 ** extremophile 7534 ** 13195 ** 4129 ** 24198 ** value of rmse beta ++1.02 ++1.16 ++1.04 ++1.7 elipsoidal 1.61 1.82 1.92 2.66 de wit erectophile 6.21 5.75 6.39 10.34 planophile 3.33 5.21 3.04 6.47 plagiophile 3.30 2.06 3.88 4.96 extremophile 6.00 7.29 5.70 10.77 regression coefficient beta 1.06 ns 1.00 ns 1.04 ns 1.04 ns elipsoidal 1.01 ns 1.30 ns 0.99 ns 1.10 ns de wit erectophile -0.43 ** -0.03 ** -0.65 ** -0.31 ** planophile 0.47 ** 0.03 ** 0.72 ns 0.34 ** plagiophile 0.49 ** 0.67 ** 0.44 ** 0.55 ** extremophile -0.54 ** -0.74 ** -0.48 ** -0.61 ** χ2 ence in the χ2 ** χ2 test at ** the regression coefficient was statistically equal to one for the beta and ellipsoidal functions in all profiles evaluated and in the combination. additionally, it was confirmed for the plagiophile function in the lower profile. to test the null hypothesis, the significance of the χ2 value was assessed by searching for nonsignificant χ2 values. the null hypothesis was only confirmed for the beta function in middle profile. additionally, the null hypothesis for the plagiophile function in the lower profile was confirmed (tab. 1). based on the χ2 values, regression coefficient and rmse values, the beta function with two parameters and the ellipsoidal function adequately described the leaf angle distribution present in the canopy of coffee variety castillo®. overall, the performance of the beta function with two parameters was better than that of the functions with one parameter (de wit and ellipsoidal). in some plant species, the leaf angle distribution may have a dual structure mode or a diverse group of leaf area fractions with different leaf angles (goel and strebel, 1984; wang et al., 2007). wang et al. (2007) found that the χ2 values of the beta function were lower than those of the ellipsoidal function, indicating a better performance of the former in 33 of the 38 plant species tested. however, the ellipsoidal distribution function is widely used because it provides a reasonably accurate description of the empirical distribution of angles for actual plant canopies (thomas and winner, 2000). the relative frequencies for the classes proposed by goudriaan (1988) for the leaf angles measured in the field are shown in table 2. in all three profiles tested, the second class of leaf angles (30° to 60°) obtained the highest frequencies, with values between 45 and 50%. this finding indicates that the proportion of leaf angles between 30° and 60° throughout the canopy is relatively equal across the tree and predominant in the middle and upper canopy profiles (tab. 2). castillo et al. (1996) found that the range of angles from 0° to 30° obtained the highest recorded frequencies in all evaluated profiles for plants of the c. arabica colombia variety, which was typical of planophile plants. table 2. frequency of leaf angles according to three classes of angles and parameters of the ellipsoidal and beta distribution functions for coffee variety castillo® according to the tree profile. profile angle class (°) frequency (%) θ (°) ellipsoidal beta x v μ upper [0-30) 37.6 36.8 2.17 1.66 2.41[30-60) 47.5 [60-90] 14.9 middle [0-30) 24.0 44.4 1.61 2.04 2.09[30-60) 50.0 [60-90] 26.0 lower [0-30) 46.4 32.3 2.59 1.99 3.54[30-60) 45.4 [60-90] 8.2 combined [0-30) 33.9 39.0 1.99 1.78 2.33[30-60) 48.0 [60-90] 18.1 θ the relative frequencies of the first class of leaf angles (0° to 30°) were predominant only in the lower profile, with a value of 46.4%; in contrast, the middle profile obtained a proportion of only 24% for this class. finally, the third class of leaf angles obtained the highest relative frequency in the middle profile, with a value of 26% (tab. 2). this behavior was also reported by castillo et al. (1996), who found that the upper middle tree profile obtained a lower 26 agron. colomb. 35(1) 2017 relative frequency for the first class of leaf angles with respect to the other profiles. this result explains why the upper and lower profiles are classified as predominantly planophiles, whereas the middle profile is classified as predominantly plagiophile according to the best fit found by the de wit functions (tab. 1). in the combined profiles (tab. 2), the highest relative frequency was observed in the second class of leaf angles (30°-60°), followed in order of magnitude by the first class (0°-30°) and finally by the third class (60°-90°); this finding classifies the canopy of c. arabica variety castillo® as plagiophile by the criterion of de wit (tab. 1 and 2). data collected in the field showed that the upper and lower profiles with an x parameter greater than 2.0 mostly presented leaf angles with a tendency to be horizontal (mean angles less than θ = 45°). in contrast, the middle profile with a value of x = 1.61 had a higher proportion of leaf angles with a vertical trend (mean angle greater than θ = 45°) with respect to the upper and lower profiles (tab. 2). the combined profiles had a higher proportion of leaf angles tending to be horizontal, with a parameter x = 1.99 and an average angle of leaf inclination of 39.0° (tab. 2). according to goel and strebel (1984), the value (μ) is greater than (v) in the planophile canopy type. this phenomenon is observed in data from c. arabica variety castillo® for the upper, lower and combined profiles, with mean leaf inclination angles (θ) between 32.3° and 39.0° (tab. 2). moreover, the middle profile with very similar (μ) and (v) values greater than one predominantly represents a plagiophile canopy type (tab. 2). charbonnier et al. (2013) found that the coffee canopy had a plagiophile distribution based on the beta distribution function, with parameters μ = 1.97 and v = 1.95. one of the most successful methods to improve crop productivity is to increase the efficiency with which plants intercept solar radiation by altering the vertical distribution of solar radiation in the canopy. this phenomenon can be achieved with a more upright inclination angle of the leaves, which increases the gain in carbon by optimizing the interception of photosynthetically active radiation for canopy photosynthesis and mitigates the heat stress induced by excess infrared radiation (van zanten et al., 2010; song et al., 2013; truong et al., 2015). according to blackman (1919), one of the most efficient canopy arrangements for the production of dry matter is the arrangement with erect leaves in the upper profiles that gradually become more horizontal; this pattern was observed for the middle and lower profiles in this study. canopies with predominantly horizontal leaves (planophiles) may limit photosynthesis in the lower profiles of many plants by intercepting most of the radiation in the upper profiles, thereby attenuating the rate of irradiance and thus the temperature inside the plant (castillo et al., 1996; castillo et al., 1997). however, this feature may be associated with the adaptation of the plant when exposed directly to sunlight (castillo et al., 1996) as a protection mechanism to avoid saturation with relatively high irradiance. in contrast, predominantly vertical canopies (erectophile) allow greater penetration of irradiance more evenly, thereby reducing senescence of the lower leaves by shading (pearce et al., 1967; sinclair and sheehy, 1999; song et al., 2013). for a coffee leaf, the saturation irradiance is relatively low, with values between 300 and 700 μmol m-2 s-1 (kumar and tieszen, 1980; fahl et al., 1994). inside the canopy of mature coffee trees, many leaves are partially or completely shaded and intercept only 1.5% of the total solar radiation, suggesting that canopy photosynthesis can become saturated when the irradiance is greater than 600-700 μmol m-2 s-1 (damatta et al., 2007). a better vertical redistribution of solar radiation through the canopy would allow higher seeding densities for grain crops, which is an important factor that increases the production of grain per hectare (duvick 2005; mansfield and mumm, 2014). conclusions the leaf angle distribution present in c. arabica variety castillo® had the best fit for the beta function with two parameters, followed by the ellipsoidal function. in these two distribution functions, the regression coefficient was statistically equal to one in all profiles evaluated. in beta distribution function, the null hypothesis for the χ2 test was only confirmed in middle profile. given the diversity of leaf angles in fractions of leaf area per profile, the beta function is suggested to be the most suitable to describe the canopy of the castillo® variety. another good choice for this purpose is the ellipsoidal function based on the obtained results. the ellipsoidal distribution function described the full canopy with an x parameter of 1.99, whereas the beta distribution described the canopy with μ = 2.33 and v = 1.78, characterizing it as a planophile canopy. according to the de wit functions, the canopy of c. arabica variety castillo® better fits the plagiophile function. knowing the leaf angle distribution functions that get better fitted to the leaf orientation in the canopy is important, because it allowes to simulate radiation distribution at different crop growth models. 27unigarro m., jaramillo r., and flórez r.: evaluation of six leaf angle distribution functions in the castillo® coffee variety acknowledgments the national federation of coffee growers of colombia and the national coffee research center (cenicafé) funded this research. the authors thank dr. carolina jaramillo giraldo for her valuable suggestions for the manuscript and claudia valencia vera and mario franco arcila, technical staff of cenicafé, for their support in the recording of information in the field. literature cited blackman, v.h. 1919. the compound interest law and plant growth. ann. bot. 33(131), 353-360. campbell, c.s. and j.m. norman. 1988. the description and measurement of plant canopy structure. in: c. russell (ed.). plant canopies: their growth, form and function, society for experimental biology. seminar series 29, 179. cambridge university press, new york, usa. campbell, g. 1990. derivation of an angle density function for canopies with ellipsoidal leaf angle distributions. agric. for. meteorol. 49, 173-176. doi: 10.1016/0168-1923(90)90030-a castillo, e., j. arcila, a. jaramillo, and r.j. sanabria. 1997. interceptación de la radiación fotosintéticamente activa y su relación con el área foliar de coffea arabica l. cenicafé 48(3), 182-194. castillo, e., j. arcila, a. jaramillo, and r.j. sanabria. 1996. estructura del dosel e interceptación de la radiación solar en café coffea arabica l., var. colombia. cenicafé 47(1), 4-15. charbonnier, f., g. le maire, e. dreyer, f. casanoves, m. christina, j. dauzat, j.u.h. eitel, p. vaasta, l.a. vierlin, and o. roupsard. 2013. competition for light in heterogeneous canopies: application of maestra to a coffee (coffea arabica l.) agroforestry system. agric. for. meteorol. 181, 152-169. doi: 10.1016/j. agrformet.2013.07.010 damatta, f.m., c.p. ronchi, m. maestri, and r.s. barros. 2007. ecophysiology of coffee growth and production. braz. j. plant physiol. 19(4), 485-510. doi: 10.1590/s1677-04202007000400014 de wit, c. 1965. photosynthesis of leave canopies. center for agricultural publication and documents, wageningen, the netherlands. duvick, d.n. 2005. genetic progress in yield of united states maize (zea mays l.). maydica 50, 193-202. fahl, j.i., m.l.c. carelli, j. vega, and a.c. magalhães. 1994. nitrogen and irradiance levels affecting net photosynthesis and growth of young coffee plants (coffea arabica l.). j. hortic. sci. biotechn. 69, 161-169. doi: 10.1080/14620316.1994.11515262. falster, d.s. and m. westoby, m. 2003. leaf size and angle vary widely across species: what consequences for light interception? new phytol. 158(3), 509-525. doi: 10.1046/j.1469-8137.2003.00765.x flerchinger, g.n. and q. yu. 2007. simplified expressions for radiation scattering in canopies with ellipsoidal leaf angle distributions. agric. forest meteorol. 144(3), 230-235. doi: 10.1016/j. agrformet.2007.03.002 goel, n. and d. strebel. 1984. simple beta distribution representation of leaf orientation in vegetation canopies. agron. j. 76, 800-802. doi: 10.2134/agronj1984.00021962007600050021x goudriaan, j. 1988. the bare bones of leaf-angle distribution in radiation models for canopy photosynthesis and energ y exchange. agric. forest meteorol. 43, 155-169. doi: 10.1016/0168-1923(88)90089-5 goudriaan, j. and j.l. monteith. 1990. a mathematical function for growth based on light interception and leaf area expansion. ann. bot. 66(6), 695-701. hikosaka, k. and t. hirose. 1997. leaf angle as a strategy for light competition: optimal and evolutionarily stable light-extinction coefficient within a leaf canopy. ecosci. 4, 501-507. jaramillo, a., j. arcila, e.c. montoya, and f. quiroga. 2006. la radiación solar, consideraciones para su estudio en las plantaciones de café (coffea arabica l.). meteorol. colomb. 10, 12-22. knyazik hin, y., m.a. schullb, p. stenbergc, m. mõttusd, m. rautiainenc, y. yanga, a. marshake, p.l. carmonaf, r.k. kaufmanna, p. lewisg, m. disneyg, v. vanderbilth, a.b. davisi, f. baretj, s. jacquemoudk, a. lyapustine, and r.b. mynenia. 2013. hyperspectral remote sensing of foliar nitrogen content. proc. nat. acad. sci. usa 110(3), 185-192. doi: 10.1073/pnas.1210196109 kumar, d. and l.l. tieszen. 1980. photosynthesis in coffea arabica. i. effects of light and temperature. exp. agric. 16, 13-19. doi: 10.1017/s0014479700010656 mansfield, b.d. and r.h. mumm. 2014. survey of plant density tolerance in us maize germplasm. crop sci. 54, 157-173. doi: 10.2135/cropsci2013.04.0252 mejía, j.w., j.r. cartagena, and n.m. riaño. 2013. morphometric and productive characterization of nineteen genotypes from the colombian coffee collection. rev. fac. nac. agron. medellin 66(2), 7021-7034. mooney, h.a., j. ehleringer, and o. bjorkman. 1977. the energy balance of leaves of the evergreen desert shrub atriplex hymenelytra. oecol. 29, 301-310. doi: 10.1007/bf00345804 niinemets, u. 2010. a review of light interception in plant stands from leaf to canopy in different plant functional types and in species with varying shade tolerance. ecol. res. 25, 693-714. doi: 10.1007/s11284-010-0712-4 pearce, r.b., r.h. brown, and r.e. blaser. 1967. photosynthesis in plant communities as inf luenced by leaf angle. crop sci. 7, 321-324. doi: 10.2135/cropsci1967.0011183x000700040012x ross, j. 1975. radiative transfer in plant communities. pp. 13-52. ln: monteith, j.l. (ed.). vegetation and the atmosphere. academy press, london, uk. sas institute. 2010. the sas system for windows. release 9.3. sas institute, cary, usa. sinclair, t.r. and j.e. sheehy. 1999. erect leaves and photosy nt hesis in rice. science 283, 1456-1457. doi: 10.1126/ science.283.5407.1455c sinoquet, h. and b. andrieu. 1993. the geometrical structure of plant canopies: characterization and direct measurements methods. pp. 131-158. in: varlet-grancher, c., r. bonhomme, and h. sinoquet (eds.). crop structure and light microclimate characterization and applications. inra, paris, france. smith, j.a. 1982. mathematical structure of electromagnetic terrain feature canopy models. college of forestry and natural resources, colorado state university, fort collins, co, usa. 28 agron. colomb. 35(1) 2017 song, q.f., g.l. zhang, and x.g. zhu. 2013. optimal crop canopy architecture to maximise canopy photosynthetic co2 uptake under elevated co2: a theoretical study using a mechanistic model of canopy photosynthesis. funct. plant biol. 40, 109-124. doi: 10.1071/fp12056 thanisawanyangkura, s., h. sinoquet, p. rivet, m. cretenet, and e. jallas. 1997. leaf orientation and sunlit leaf area distribution in cotton. agric. forest meteorol. 86, 1-15. doi: 10.1016/ s0168-1923(96)02417-3 thomas, s.c. and w.e. winner. 2000. a rotated ellipsoidal angle density function improves estimation of foliage inclination distributions in forest canopies. agric. forest meteorol. 100, 19-24. doi: 10.1016/s0168-1923(99)00089-1. truong, s.k., r.f. mccormick, w.l. rooney, and j.e. mullet. 2015. harnessing genetic variation in leaf angle to increase productivity of sorghum bicolor. genet. 201, 1229-1238. doi: 10.1534/ genetics.115.178608 van zanten, m., t.l. pons, j.a.m. janssen, l.a.c.j. voesenek, and a.j.m. peeters. 2010. on the relevance and control of leaf angle. crit. rev. plant sci. 29, 300-316. doi: 10.1080/ 07352689.2010.502086 verhoef, w. and h. bach. 2007. coupled soil–leaf-canopy and atmosphere radiative transfer modeling to simulate hyperspectral multi-angular surface ref lectance and toa radiance data. remote sens. environt. 109(2), 166-182. doi: 10.1016/j. rse.2006.12.013 wang, w.m., z.l. li, and h.b. su. 2007. comparison of leaf angle distribution functions: effects on extinction coefficient and fraction of sunlit foliage. agric. for. meteorol. 143, 106-122. doi: 10.1016/j.agrformet.2006.12.003 wang, y.p. and p.g. jarvis. 1988. mean leaf angles for the ellipsoidal inclination angle distribution. agric. forest meteorol. 43, 319321. doi: 10.1016/0168-1923(88)90057-3 a comparison of two open-source crop simulation models for a potato crop received for publication: 25 march, 2019. accepted for publication: 23 july, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.82525 1 departamento de geociencias, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: diaquinteropu@unal.edu.co agronomía colombiana 38(3), 382-387, 2020 abstract resumen an open-source model is a model that makes it possible to modify the source code. this tool can be a great advantage for the user since it allows changing or modifying some of the background theory of the model. world food studies (wofost) and aquacropos open-source crop models were compared using field recorded data. both models are free open-source tools that allow evaluating the impacts of climate and water on agriculture. the objective of this research was to assess the model’s efficiency in simulating the yield and above-ground biomass formation of a potato crop on the cundiboyacense plateau. wofost simulates biomass accumulation in the crop organs using partitioning of assimilates to establish the biomass fraction that turns into yield. aquacropos simulates total above-ground biomass accumulation using crop water productivity (wp) and considers the harvest index (hi) to calculate yield formation. crop modules for both models were built using information recorded in previous studies by other authors; those works performed a physiological and phenological characterization of some potato varieties. it was found that the wofost model simulates yield formation better than aquacropos; despite that, aquacropos simulates total aboveground biomass better than wofost. however, aquacropos was as efficient as wofost in simulating yield formation. un modelo de código abierto permite modificar el código fuente. esto puede ser una gran ventaja para el usuario, pues permite modificar o cambiar parte de la teoría en la que se sustenta el modelo. los modelos de código abierto wofost y aquacropos fueron comparados usando información medida en campo. ambos modelos son herramientas gratuitas de código abierto que permiten evaluar los impactos del clima y el agua en la agricultura. el objetivo de esta investigación fue evaluar la eficiencia de los modelos para simular el rendimiento y la formación de acumulación de biomasa sobre el suelo para un cultivo de papa en el altiplano cundiboyacense. wofost simula la acumulación de biomasa en los órganos del cultivo utilizando la partición de asimilados para establecer la fracción de biomasa que va al rendimiento. aquacropos simula la acumulación total de biomasa sobre el suelo usando la productividad de agua del cultivo (pa) y tiene en cuenta el índice de cosecha (ic) para calcular la formación del rendimiento. los módulos de cultivo para ambos modelos fueron construidos usando información recolectada en estudios previos hechos por otros autores; estos trabajos hicieron una caracterización fisiológica y fenológica de algunas variedades de papa. se encontró que el modelo wofost simula la formación del rendimiento mejor que aquacropos; a pesar de esto, aquacropos simula la acumulación total de biomasa sobre el suelo mejor que wofost. sin embargo, aquacropos fue tan eficiente como wofost simulando la formación del rendimiento. key words: crop modelling, crop yield, agrometeorology, solanum tuberosum l. palabras clave: modelización de cultivos, rendimiento de cultivos, agrometeorología, solanum tuberosum l. a comparison of two open-source crop simulation models for a potato crop comparación de dos modelos de simulación de cultivo de código abierto para un cultivo de papa diego quintero1* and eliécer díaz1 introduction crop modeling is increasingly being used to describe agricultural systems, helping scientists to incorporate their understanding of the interactions among components in predicting performance of agricultural systems for better goal achievement of farmers and society (wallach et al., 2014). predicting the performance of agricultural systems has also been used as a tool for decision support in crop production, involving topics such as sowing dates, irrigation amounts and fertilization management (graeff et al., 2012). crop model calibration is necessary for using crop models since the quality of the simulation depends on the quality of the parameters of the crop. although this study is not about model calibration, it is about crop parameter estimation. for crop parameter assessment, we used data recorded in the field by other authors in previous studies (ñústez et al., 2009; valbuena et al., 2010). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.82525 383quintero and díaz: a comparison of two open-source crop simulation models for a potato crop teh (2006) defines crop modeling as describing and translating a real agricultural system into a mathematical form, finding the patterns in the behavior or action of the crop system and translating those patterns into an equation or set of equations. a system is a limited part of reality that contains interrelated elements, and a model is a simplified representation of a system where the variables that govern the system are described. these variables may be interacting with each other. simulation is the building of mathematical models, and the study of their behavior in reference to that of the system they represent (boogaard et al., 2014). according to boogaard et al. (2014), a mathematical model may be a descriptive model or an explanatory model. a descriptive model usually describes the behavior of a system in a relatively simple manner and ref lects little or none of the mechanisms that are the cause of that behavior. an explanatory model consists of a quantitative description of the main processes involved. within an explanatory model, the system processes are related to each other based on comprehension of their interaction. a descriptive model describes processes that govern crop growth and yield development in a wide way; for example, a direct relation between some weather indicators such as total incoming radiation and yield formation. an explanatory model describes a process in detail; for example, a relation between the total assimilated co2 and yield, where the total assimilated co2 depends on the photosynthetic rate, the total incoming radiation, and the canopy cover (marcelis et al., 1998). a simple relation may involve many sub processes that are interacting with each other. a crop model must take weather, soil, crop and crop management information and use those data for solving the equations of the model. aquacropos and wofost models are computer programs that compile equations that then describe the behavior of the water-soil-crop-atmosphere continuum. aquacropos and wofost are made up of multiple modules, and each of those simulates a specific process. simulation of a specific process may consist of the interaction of several subprocesses (raes et al., 2018; de wit et al., 2019). aquacropos and wofost are open-source models, which means that the user of the model can modify the source code. therefore, all the equations, theory, and relations that describe the crop’s system can be modified. open-source models are generally executed on the terminal. this characteristic could be harder for beginner users, but executing a model that way is also a great benefit since the user can make several simulations without spending too much time comparing it to other models that must be executed using a graphic user interface (gui) (foster et al., 2017; de wit, 2018a; de wit, 2018b). in wofost, crop growth is simulated based on ecophysiological processes such as growth and phenological development with a fixed time step of one day. the potential production in the model is limited only by radiation, temperature, atmospheric co2 concentration, and crop features. wofost growth limiting factors are related to water and/or nutrient limitation. growth-reducing factors are associated with weeds and pollutants. the major processes simulated by the model are phenological development, leaf development, and light interception, co2 assimilation, root growth, transpiration, respiration, partitioning of assimilates to the various organs, and dry matter formation (de wit et al., 2019). aquacropos is a recent model based on the previous aquacrop model. this tool simulates crop growth based on crop water productivity. water productivity expresses the above-ground dry matter (kg or g) produced per unit of land area (m² or ha) per unit of transpired water (mm) (foster et al., 2017; raes et al., 2018). the potential production in the model is only limited by crop transpiration and atmospheric co2. aquacrop growth limiting factors are the same used by wofost. growth-reducing factors are related to weeds and soil salinity. as wofost, this model uses a fixed time step of one day. condori et al. (2016) summarized some of the most relevant works on potato crop modeling in latin america. they found that the most frequent topic in publications on modeling is evaluating varieties and their calibration in different simulation models. crop calibration is often focused on fertilizer and irrigation management, as well as the study of the effects of pests and diseases on the potato crop. almost all crop modeling works collected by condori et al. (2016) were about decision support systems for agrotechnology transfer (dssat) and agro models, but none of them were about aquacrop or wofost. there are not many studies on the comparison between the wofost and aquacrop models. however, a recent project aims to improve agricultural models, based on their intercomparison and evaluation. the agricultural model intercomparison and improvement project (agmip) (rosenzweig et al., 2015) was founded in 2010 and consists of a group of experts in crop modeling and agricultural economy. despite this, agmip does not report any research that compares the two models that are the subject of this work. 384 agron. colomb. 38(3) 2020 todorovic et al. (2009) compared the aquacrop, cropsyst, and wofost models in the simulation of sunf lower growth. they found that although aquacrop requires less input information than cropsyst and wofost, it performed similarly to them in simulating both the total above-ground biomass and yield at harvesting. furthermore, huang et al. (2017) used the wofost and aquacrop models for a multiple crop model ensemble. they emphasized that each of the models has a specific target parameter for simulation of growth; therefore, instead of using only one of the models, it is better to use both as an ensemble. the weight of each model in the ensemble would depend on the climate characteristics of the location. therefore, the objective of this research was to study and compare two open-source crop simulation models for a potato crop, under the agrometeorological conditions of the cundiboyacense plateau. materials and methods a potato crop cycle was simulated with limiting water conditions during the second semester of 2004. the simulation period and weather data provider station were selected according to details found on ñústez et al. (2009) about the location and date of execution of the experiments. observed data were recorded at a farm located in the municipality of zipaquira (5°0.133’ n and 73°59.529’ w, and altitude of 2580 m a.s.l.). the observed data recorded by ñústez et al. (2009) and a phenological description performed by valbuena et al. (2010) were used to estimate some crop parameters of the wofost and aquacropos models. both authors collected their data in the field for various potato varieties at the cundiboyacense plateau. some parameters cannot be estimated using those data, and for that reason, default potato crop parameters were adopted for both models. for this work, the potato variety selected was diacol capiro. both models were run for the same period when data was recorded. the results obtained for the two models were compared to the observed data, using the root-mean square error (rmse) and an efficiency coefficient of a model. the results for the two models were compared to the observed data. rmse, pearson correlation, and an efficiency index were obtained for both models. the efficiency index of the model was calculated according to equation 1, which was proposed by confalonieri et al. (2009) for assessing the efficiency of crop models. model efficiency (ef) ranges from negative infinity to one. negative values of ef indicate that the average value of all observations is a better estimator than the model. if the ef value equals one, it means that the model simulates almost perfectly that system. 𝐸𝐸𝐸𝐸 = 1 − !! !! !!! !!!! !! !!! (1) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = ! ! 𝐸𝐸! − 𝑂𝑂! !!!!! ! ! (2) (1) where: di is the model’s residual for observation i, oi is the value of observation i, õ is the average of observations, and n is total number of observations. the efficiency of the model (ef) ranges from negative infinity to one. negative values of ef indicate that the average value of all observations is a better estimator than the model. if the ef value is one, it means that the model simulates almost perfectly that system. rmse (eq. 2) is indicates the mean difference between simulated values by the model and observed values. 𝐸𝐸𝐸𝐸 = 1 − !! !! !!! !!!! !! !!! (1) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = ! ! 𝐸𝐸! − 𝑂𝑂! !!!!! ! ! (2) (2) where: ei is the estimated value, oi is the observed value and n is total number of observations. the aquacropos model was executed using gnu octave version 4.2.2, and the wofost model was executed in python 2.7.15. the python crop simulation environment library (pcse) was used for running the wofost model. pcse (de wit, 2018a) is a python package for building crop simulation models, in particular the crop models developed at wageningen university (netherlands). the model can distinguish an entire crop system in three subsystems, crop, soil and atmosphere. when it comes to the crop subsystem, aquacropos simulates it by using four different submodules: roots, canopy cover, phenology, yield, and biomass. all these submodules are affected by stress coefficients at any step (raes et al., 2018). on the other hand, wofost uses nine submodules for simulating plant growth and yield: phenology, radiation f luxes, assimilation rates, maintenance respiration, dry matter partitioning, carbon balance check, senescence, net growth, and root growth (de wit, 2018a). either for aquacropos or wofost it is necessary to define some parameters that will determine soil, plant, and atmosphere behavior and interactions. according to this, it is required to define soil, crop, and weather parameters which vary according to the location, crop species and variety, soil texture, etc. crop: wofost crop file included information about crop phenology, assimilation and respiration characteristics, and partitioning of assimilates to plant organs. phenology and 385quintero and díaz: a comparison of two open-source crop simulation models for a potato crop partition of assimilates parameters were estimated from the studies by ñústez et al. (2009) and valbuena et al. (2010). assimilation and respiration parameters were obtained from de wit (2018b), who had calibrated the wofost model for a potato crop under the conditions of central europe. although the assimilation and respiration parameters defined by de wit (2018b) were obtained for a different variety, they were used due to the difficulty in obtaining those parameters for local potato varieties since it requires years of research and field experiments under very controlled environments. aquacropos crop file included information about crop phenology and crop water productivity. aquacropos crop parameters were obtained from cortés et al. (2013), who estimated crop parameters based on ñústez et al. (2009). soil: soil texture was defined using a general soil study for the province of cundinamarca carried out by the instituto geográfico agustin codazzi (igac, 2000). the defined soil texture was sandy clay loam. hydrodynamic soil parameters, such as field capacity and permanent wilting point moisture contents, were estimated using the retc sofwtware (van genuchten et al., 1998). retc uses pedo-transfer functions to compute hydrodynamic soil parameters from soil texture. atmosphere: meteorological data for the second half of 2004 was obtained from the instituto de meteorología, hidrología y estudios ambientales (ideam) database. “la cosecha” station was selected for requesting meteorological data. this station is located at 74.0012° w and 4.989° n and was selected because it is the nearest station to the place where data was collected (approximately 1.8 km away). figure 1 depicts the locations of the weather station and the experiments from ñústez et al. (2009). the weather and soil conditions can be considered as equal for both locations. table 1 shows the principal characteristics of both models; some of those characteristics are about required data. figure 1. detailed location of the experiments from ñústez et al. (2009) and the weather station that was used as data source. table 1. main characteristics of wofost and aquacropos crop models (adapted from raes et al. (2018) and de wit et al. (2019)). model characteristic model wofost aquacropos developer timothy foster (university of manchester) allard de wit (wageningen university & research) kind of model explanatory descriptive programming language python / fortran matlab / octave installation and operation difficulty high (it requires medium advanced knowledge of the programming language) medium (it requires basic knowledge of programming) crop calendar growing degree days (gdd) gdd / calendar days hydrodynamic soil parameters required soil humidity and soil hydraulic conductivity as a function of soil matrix potential soil humidity at field capacity, permanent wilting point and saturation. saturated hydraulic conductivity crop management irrigation, fertilizer application mulches, irrigation meteorological data required maximum and minimum temperature, total incoming radiation/total sunshine hours, average vapor pressure, wind speed and precipitation maximum and minimum temperature, reference evapotranspiration, precipitation minimum files required for its execution 3 16 yield calculation partitioning of assimilates harvest index main crop parameters required parameters for: crop phenology (growing degree days), co2 assimilation, conversion efficiency of assimilates, respiration, assimilate partitioning, leaf death rates, root depth, water, temperature and nutrient stress water productivity index, canopy growth parameters, crop yield index, root growth parameters, water and temperature stress parameters 386 agron. colomb. 38(3) 2020 results and discussion tuber biomass simulated by both models was very well adjusted to the observed data (yield or harvestable biomass, fig. 2). both models achieved a quite good approximation to tuber biomass through crop development. simulated final tuber biomass by wofost and aquacropos was 10.48 t ha-¹ and 10.73 t ha-¹, respectively, whereas the observed final tuber biomass was 10.45 t ha-¹. the simulated total above-ground biomass by the two models did not strictly follow the observed data (fig. 3). however, aquacropos exhibited a better fit. simulated final total above-ground biomass by wofost and aquacropos was 17.92 t ha-¹ and 12.90 t ha-¹, respectively, whereas the observed final total above-ground biomass was 12.29 t ha-¹. of them can simulate yield formation with a very high precision. however, wofost simulated yield formation with higher accuracy and with a lower error. on average, wofost and aquacropos error at simulating yield formation was 0.391 t ha-¹ and 0.614 t ha-¹, respectively. the efficiency index of the model in simulating total aboveground biomass was higher for aquacropos. nevertheless, figure 3 shows that in the last stages before the peak of biomass, wofost simulation fits better the observed values. yi el d [t h a1 ] days after sowing 0 20 40 60 12010080 140 0 2 4 6 8 10 observed data aquacropos wofost to ta l a bo ve -g ro un d bi om as s [t h a1 ] 0 20 40 60 12010080 140 0 2 4 6 8 14 12 10 16 days after sowing observed data aquacropos wofost figure 2. tuber biomass (yield) simulated by aquacropos and wofost models, and observed tuber biomass. table 2 shows the efficiency of the model (ef) and rmse values for the simulation of yield and total above-ground biomass for the two models. the obtained results agree with todorovic et al. (2009), who concluded that both models are a good approximation to real yield, although wofost showed the best performance. both rmse and ef values show that wofost is the best model at simulating yield. the efficiency index of both models suggests that the two table 2. efficiency of the models, root-mean square error (rmse), and correlation (r²) in yield and total above-ground biomass simulated by aquacropos and wofost models. model efficiency rmse (t ha-1) correlation harvestable biomass (yield) aquacropos 0.974 0.614 0.990 wofost 0.991 0.391 0.997 total above-ground biomass aquacropos 0.828 1.778 0.951 wofost 0.615 2.658 0.979 highlighted cells show the best result. figure 3. total above-ground biomass simulated by the aquacropos and wofost models and observed total above-ground biomass. wofost, as a physiological model that considers processes like photosynthesis and biomass partition in detail, showed a better performance than aquacropos. the former considers crop transpiration and atmospheric co2 as the only yield-defining factors. despite this, the performance of wofost for total above-ground biomass was poor in comparison to aquacropos. this discrepancy between observed and simulated above-ground biomass for both models was due to the model’s inability of simulating drop of leaves. wofost can simulate the death of leaves; however, even though leaves undergo senescence, they are not falling. in the model, the process of leaf death only implies that they are not contributing to physiological processes such as photosynthesis and transpiration anymore. aquacropos 387quintero and díaz: a comparison of two open-source crop simulation models for a potato crop simulates canopy cover decline, but it is not associated with a biomass loss due to death and drop of leaves. conclusions a lt hough wofost shows t he best performance in simulating tuber biomass, aquacropos’s performance is nearly as good. due to its lower complexity and the smaller number of parameters, aquacropos is the best option for simulating the yield of the potato crop. aquacropos is better in simulating above-ground biomass. less efficiency in simulating above-ground biomass for the two models is due to difficulty at simulating the death of leaves and their consequential fall. crop modeling is a powerful tool to develop data-driven and climate-smart platforms in agriculture. studies on the calibration and validation of crop models result in an important advance in the endless effort to achieve a more sustainable and efficient agricultural production. to represent local conditions for different crop varieties, it is necessary to perform new calibration works. literature cited boogaard, h., c. van diepen, r. rötter, j. cabrera, and h. van laar. 2014. wofost control centre 2.1 and wofost 7.1.7. wageningen university and research centre, wageningen, netherlands. condori, b., a. de la casa, a. mazetti, r. peres, s. olarte, e. jerez, n. clavijo, d. rodríguez, b. gómez, i. trebejo, f. vilaró, c. garcía, l. sarmiento, j. rodríguez, and m. van den berg. 2016. modelación de la papa en latinoamérica: estado del arte y base de datos para parametrización. publications office of the european union, luxembourg. doi: 10.2788/520167 confalonieri, r., acutis, m., bellocchi, g. and donatelli, m. 2009. multi-metric evaluation of the models warm, cropsyst, and wofost for rice. ecol. model. 220(11), 1395-1410. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2009.02.017 cortés, c., j. bernal, e. díaz, and f. méndez. 2013. uso del modelo aquacrop para estimar rendimientos para el cultivo de papa en los departamentos de cundinamarca y boyacá. fao, colombia. de wit, a. 2018a. pcse: the python crop simulation environment. url: https://pcse.readthedocs.io/en/stable/ (accessed 5 february 2019). de wit, a. 2018b. wofost crop parameters. url: https://github. com/ajwdewit/wofost_crop_parameters (accessed 24 january 2019). de wit, a., h. boogaard, d. fumagalli, s. janssen, r. knapen, d. van kraalingen, i. supit, r. van der wijngaart, and k. van diepen. 2019. 25 years of the wofost cropping systems model. agric. syst. 168, 154-167. doi: 10.1016/j.agsy.2018.06.018 foster, t., n. brozović, a.p. butler, c.m.u. neale, d. raes, p. steduto, e. fereres, and t.c. hsiao. 2017. aquacrop-os: an open source version of fao’s crop water productivity model. agr. water manage. 181, 18-22. doi: 10.1016/j.agwat.2016.11.015 graeff, s., j. link, j. binder, and w. claupein. 2012. crop models as decision support systems in crop production. pp. 3-27. in: sharma, p. (ed.). crop production technologies. intech, shangai, china. doi: 10.5772/28976 huang, x., g. huang, c. yu, s. ni, and l. yu. 2017. a multiple crop model ensemble for improving broad-scale yield prediction using bayesian model averaging. field crops res. 211, 114-124. doi: 10.1016/j.fcr.2017.06.011 igac. 2000. estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento de cundinamarca. igac, bogota. marcelis, l.f., e. heuvelink, and j. goudriaan. 1998. modelling biomass production and yield of horticultural crops: a review. sci. hortic. 74(1-2), 83-111. doi: 10.1016/s0304-4238(98)00083-1 ñústez, c., m. santos, and m. segura. 2009. acumulación y distribución de materia seca de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en zipaquirá, cundinamarca (colombia). rev. fac. nac. agron. medellín 62(1), 4823-4834. raes, d., p. steduto, t. hsiao, and e. fereres. 2018. chapter 3 calculation procedures. aquacrop version 6.0-6.1 reference manual. fao, rome. rosenzweig, c., j. jones, j. hatfield, j. antle, a. ruane, and c. mutter. 2015. the agricultural model intercomparison and improvement project: phase i activities by a global community of science. pp. 3-24. in: ronsenzweig, c. and d. hillel (eds.). handbook of climate change and agroecosystems. imperial college press, london. doi: 10.1142/9781783265640_0001 teh, c. 2006. introduction to mathematical modeling of crop growth: how the equations are derived and assembled into a computer model. brown walker press, boca raton, usa. todorovic, m., r. albrizio, l. zivotic, m. abi saab, c. stöckle, and p. steduto. 2009. assessment of aquacrop, cropsyst, and wofost models in the simulation of sunf lower growth under different water regimes. agron. j. 101(3), 509-521. doi: 10.2134/agronj2008.0166s valbuena, r., g. roveda, a. bolaños, j. zapata, c. medina, p. almanza, and p. porras. 2010. escalas fenológicas de las variedades de papa parda pastusa, diacol capiro y criolla “yema de huevo” en las zonas productoras de cundinamarca, boyacá, nariño y antioquia. corpoica, produmedios, bogota. van genuchten, m.t., j. simunek, f.j. leji, and m. sejna. 1998. retc, version 6.0. code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils. us salinity laboratory, usda, riverside, usa. wallach, d., d. makowski, j. jones, and f. brun. 2014. working with dynamic crop models: methods, tools and examples for agriculture and environment. 2nd ed. elsevier, san diego, usa. doi: 10.1016/c2011-0-06987-9 https://pcse.readthedocs.io/en/stable/ https://github.com/ajwdewit/wofost_crop_parameters https://github.com/ajwdewit/wofost_crop_parameters assessing water demand with remote sensing for two coriander varieties received for publication: 10 february, 2018. accepted for publication: 12 december, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.71809 1 universidad nacional de colombia, palmira (colombia). * corresponding author: eatorresp@unal.edu.co agronomía colombiana 36(3), 274-283, 2018 assessing water demand with remote sensing for two coriander varieties determinación de las necesidades hídricas de dos variedades de cilantro mediante sensores remotos euseppe ortiz1* and enrique a. torres1 abstract resumen the use of remote sensing to determine water needs has been successfully applied by several authors to different crops, maintaining, as an important basis, the relationship between the normalized difference vegetation index (ndvi) and biophysical variables, such as the fraction of coverage (fc) and the basal crop coefficient (kcb). therefore, this study quantified the water needs of two varieties of coriander (unapal laurena cl and unapal precoso cp) based on the response of fc and kcb, using remote sensors and a water balance according to the fao-56 methodology. a campbell scientific meteorological station, a commercial digital camera and a portable spectro radiometer were used to obtain information on the environmental conditions and the crop. by means of remote sensing associated with a water balance, it was found that the water demand was 156 mm for cl and 151 mm for cp until the foliage harvest (41 d after sowing); additionally, the initial kcb was 0.14, the mean kcb was 1.16 (approximately) and the final kcb was 0.71 (approximately). el uso de la sensores remotos para determinar las necesidades hídricas ha sido aplicada exitosamente por varios autores en diferentes cultivos, manteniendo como base importante la relación existente entre el índice de vegetación de diferencia normalizada (ndvi) con variables biofísicas como la fracción de cobertura (fc) y el coeficiente basal de cultivo (kcb). por esta razón, en este estudio se cuantificaron las necesidades hídricas de dos variedades de cilantro (unapal laurena cl y unapal precoso cp) basado en la respuesta de la fc y kcb, utilizando sensores remotos y empleando un balance hídrico según la metodología de fao-56. para la obtención de información de las condiciones ambientales y del cultivo, se utilizaron una estación meteorológica campbell scientific, una cámara digital comercial y un espectro radiómetro portátil. se encontró, por medio de sensores remotos asociados a un balance hídrico, que la demanda hídrica para cl fue de 156 mm y 151 mm para cp, hasta la cosecha de follaje (41 días después de siembra). ademas el kcb inicial fue de 0.14, el kcb medio 1.16 (aproximadamente) y el kcb final 0.71 (aproximadamente). key words: unapal , coriandrum sativa, ndvi, water demand. palabras clave: unapal, coriandrum sativa, ndvi, necesidades hídricas. 2004). on the other hand, the variety unapal laurena (cl) is a new variety that will be released soon, created from the genetic improvement of the cp variety. this variety preserves the favorable characteristics of its parent, with a capacity to generate a greater number of basal leaves and average yields in foliage of 40 t ha-1 (otero, 2016). adequate water availability at each phenological stage is decisive for achieving proper coriander production because it requires shallow sowing (5 mm), has a shallow root system (10-15 cm) and a short vegetative period. these characteristics make it a demanding crop that requires short and frequent irrigation, mainly in the early stages of establishment and development (vallejo et al., 2004). according to mejía et al. (2014), in controlled trials in mesh houses, irrigation with less than 200 mm in the vegetative period reduced the number of leaves, the height, and the yield. introduction coriander (coriandrum sativa l.) is an annual herbaceous plant that reaches between 60 and 90 cm in height during the f lowering period; it belongs to the family apiaceae (umbelliferae) (vallejo et al., 2004). its fruits are used for the elaboration of oils, fragrances and f lavorings, while its leaves are used as a condiment (usman et al., 2003). in colombia, eight types of coriander varieties are sown (estrada et al., 1997), and around 2,431 ha are harvested, with cundinamarca (36%) and valle del cauca (23%) being the larger producing departments (madr, 2016). in the departments of valle del cauca and cauca, the unapal precoso (cp) variety is highly accepted because of its short vegetative period (28-35 d after sowing, das) and adaptation to climatic conditions (20-27°c) (estrada et al., http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.71809 275ortiz and torres: assessing water demand with remote sensing for two coriander varieties however, higher irrigation can generate greater evapotranspiration (etc) of this crop without significant increases in yield. it is inferred that, in order to maximize the yield of coriander, an adequate estimation (or measurement) of the etc is necessary in order to accurately determine the water needs of this crop and the irrigation amount to be applied. among the methods globally accepted to determine etc, two methods of water balance are noteworthy, as described by allen et al. (2006): the single coefficient (eq. 1) and the dual coefficient (eq. 2); the latter separately analyzing the plant’s transpiration component and soil evaporation (wright, 1982). etc = eto × (kc) (1) etc = eto × (kcb + ke) (2) where etc is the evapotranspiration of the crop (mm), eto is the reference evapotranspiration (mm), kc is the coefficient of cultivation or single coefficient, kcb is the coefficient of transpiration and ke is the coefficient of evaporation. the implementation of one method or the other differs in terms of the timescale. approximation with the single coefficient integrates two coefficients; therefore, it is designed for crops whose irrigation demand can be extended weekly or at even higher frequencies (allen et al., 2006). on the other hand, the dual coefficient is used for estimates of daily etc, allowing differentiation between the behavior of kcb and ke, especially in the days following irrigation or precipitation events (hunsaker et al., 2005), which makes this method the most suitable for the implementation of high frequency localized irrigation systems. kcb is directly related to the morphology and physiology of a plant, especially to the loss of water vapor through the opening and closing of stomata in response to environmental conditions, inf luenced by energetic, physiological and aerodynamic factors (gonzález piqueras, 2006). kcb recommendations for various crops were given by allen et al. (2006); however, these values are for crops under standard conditions, which on many occasions cannot be replicated because of local conditions. kcb determinations for coriander have not yet been defined. however, closer approximations have been obtained by mejía et al. (2014) with the determination of kc under controlled conditions in mesh houses. kc values of 0.83 for germination, 1.12 for linear growth and 1.40 for fresh harvest (from 27 to 35 das) have been obtained. on the other hand, remote sensing is currently seen as a science of great importance because of its application in different fields, especially agriculture. the possibility of obtaining information from vegetation without coming into direct contact with the crop makes its application conspicuous since it is a non-destructive and low-cost method. the effectiveness of remote sensing is related to the physiological capacity of plants, specifically chlorophylls, xanthophyll and carotene, which interact with radiation from the sun and generate ref lectivity spectral responses associated with phenotypic states seen in the field. the measurement of vegetation ref lectivity can be done by using a radiometer or multispectral images adjusted to the spectral resolution (chuvieco, 2008). with the first satellite observations with multispectral images of the earth’s surface, rouse et al. (1974) showed certain correlations of vegetation biophysical parameters with specific regions of the electromagnetic spectrum, more precisely, the regions included in the spectrum of red (r) and near infrared (nir). since then, the combinations of different bands of the spectrum to identify agronomic variables have been diversified according to the phenomena of interest; these combinations have been called vegetation indices (vi). worldwide, the vi with greater impact and expansion in remote sensing is the normalized difference vegetation index (ndvi) (gonzález, 2006). this index is characterized by results between -1 and 1; when photosynthetically active vegetation densities are high, the ndvi is close to 1. however, for bare soil surfaces, this index is close to zero and takes on negative values for water bodies or cloud cover. one of the advantages and reasons for the great acceptance of ndvi is the simplicity and ease of applying it to intermediate canopy covers (gilabert et al., 2010). its high correlations with biophysical variables, such as kcb (tab. 1) and the plant cover fraction (fc) (gonzález, 2006; er-raki et al., 2007; lópez et al., 2009; johnson et al., 2012; zhang et al., 2015), have allowed for its implementation in studies on water balances in large land surfaces. although changes in soil surface roughness and humidity affect the spectral response of a soil (baret et al., 1993), it is important to note that there are no studies that show a clear relationship between ke and ndvi because ke depends on the soil moisture content in the first 10 or 15 cm and not just at the surface. therefore, ke cannot be deduced from spectral information of the surface and must be calculated with a water balance. the quantification of ke is intrinsic to the fraction of coverage (fc). as vegetation develops through phenological stages, it increases in the ability to intercept incident light and reduces the exposed soil fraction. quantifications of fc have been performed at various scales (local, regional 276 agron. colomb. 36(3) 2018 and national), yielding good results in schedules and water management. the research conducted by white et al. (2000) concluded that the use of images captured with cameras is the easiest and most reliable mechanism for measuring fc. on the other hand, the use of satellite images has seen an exponential increase worldwide since the 1970s, with the development of the first landsat missions. these developments have allowed a wide range of earth-orbiting satellites to provide information at different spectral and temporal resolutions (gonzález, 2006). based on multispectral satellite images, bausch (1995), er-raki et al. (2007), and toureiro et al. (2017) were able to quantify water requirements and apply irrigation more accurately in maize and wheat crops. however, the biggest constraint for the use of this technology in colombia is associated with cloudiness, geographical location and topographical conditions of the country (martínez, 2017). for this reason, research at lower scales with unmanned aerial vehicles or local measurements is considered viable alternatives (garcía et al., 2015). the aim of this study was to quantify the water demand of two varieties of coriander (cl and cp), determined with a water balance, integrating biophysical variables (fc and kcb), and estimated from remote sensors. materials and methods this study was carried out between the months of april and august, 2017 at the ceunp experiment center of the universidad nacional de colombia, palmira (3°25’33”n, 76°25’52”w, 930 m a.s.l.). the nearest meteorological station to ceunp (14 km) is the alfonso bonilla airport (ideam station: 26075040), which has a record period of 1972 to 2016. the data show an average annual precipitation of 893.5 mm, distributed over 144 d, reaching a maximum of 89.6 mm in 24 h. the average temperature is 24°c, and the relative humidity is 73.2%, registering 1810 h of total annual solar brightness and an average wind speed of 1.2 m s-1. the mechanized land preparation was carried out on the upper 40 cm of the surface, making two passes per implement (disc harrow and rotavator). a soil sample was taken to determine the texture (clay loam) and moisture retention curve (field capacity (fc) = 37.86% and wilting point (wp) = 20.84%). the sowing was carried out on april 22 (day 0 after sowing, das) by distributing the seeds manually at a 25 cm distance between furrows. weeds were manually controlled during the first six weeks. the nutritional management of the crop was carried out following the recommendations of the experiment center, which consisted of foliar applications of potassium nitrate, cosmocel® and triple 18, at different concentrations throughout the stages of growth, development and fruit filling. in addition, at the mid-development (27 das), granulated urea was broadcast. for the second week of f lowering, on june 28 (61 das), “boxing” tutoring was installed on double furrows. a complete block design was implemented with two treatments (cp and cl varieties) and three replicates, working an area of 34 m2 distributed in six experiment units (eu) of 5 m2 (2.5 m x 2 m), as shown in figure 1. because of the lack of germination uniformity in the third replicate of cp, this eu was ruled out in the follow-up and analysis. figure 1. distribution of experiment units (eu) in the field of the two studied varieties. the horizontal lines indicate the rows of the crop. the boxes and circles (dashed line) indicate the area covered by photography and radiometry, respectively. cp-3cp-2cp-1 cl-3cl-2cl-1 2.5m 7.5m 0.5m 2.0m 2.0m 4.5m 0.25m 277ortiz and torres: assessing water demand with remote sensing for two coriander varieties calculation of the water demand was based on equation 2, following the methodology described by allen et al. (2006) in fao 56, using climatic variables of temperature, relative humidity, solar radiation, wind velocity, precipitation, crop height, fc and kcb, adapted to local conditions. drip irrigation system was installed to meet the water requirements of the crop, which was programmed to function according to the level of depletion accumulated in the soil, with the exception of the first week between sowing and germination when the surface was watered following the recommendations of estrada et al. (2004). in general, the irrigation applications ensured that the crop was kept free of water stress. climatic information was obtained with the use of a campbell scientific automatic meteorological station installed on a reference surface of grass or festuca, which recorded data of relative humidity, wind velocity, solar radiation, precipitation and temperature every 10 min. for the days without information from july 2 to 6 (41 and 45 das), the information from a near station, belonging to the cenicaña automated meteorological network, was used. based on the only method recommended to determine eto, the fao penman-monteith equation adapted to a festuca reference surface (and daily scale) was used (allen et al., 2006): eto = 0.408 × ∆ × (rn g) + γ × 900 × u2 × (es ea) (3)t + 273 ∆ + γ × (1 + 0.34 × u2) where eto is the reference evapotranspiration (mm d-1), rn is the net radiation on the crop surface (mj m-2 d-1), g is the soil heat f lux (mj m-2 d-1), t is the average air temperature at 2 m height (°c), u2 is the wind speed at 2 m height (m s-1), es is saturation vapor pressure (kpa), ea is the actual vapor pressure (kpa), es–ea is the vapor pressure deficit (kpa), ∆ is the slope of the vapor pressure curve (kpa °c-1), the psychrometric constant (kpa °c-1). the height of the plant was measured weekly; additionally, radiometry and photography were taken to determine the ndvi and fc, respectively. with these parameters, the evolution of the crop was traced, and linear tendencies were plotted with the objective of determining the water demand and scheduling irrigation on the following week (bausch, 1995; gonzalez et al., 2004). the estimation of the fc was carried out with a pentax digital camera, model optio e85, 12 mega pixels, with spectral resolution in the optical range and a field of vision of 53°8’ (determined in a laboratory). three photographs were taken per eu, fixing the camera to a rigid t-shaped structure adjusted to a 1.50 m height. subsequently, the images were subjected to classifications supervised by algorithms of maximum similarity with the arcgis 10.3 software. six trainings were developed according to the evolution of the crop: (1) germination, (2) mid-exponential growth, (3) maximum coverage, (4) f lowering, (5) fruiting and (6) senescence. for the ndvi (eq. 4), an apogee ps100 spectroradiometer with a spectral range between 350-1100 nm was used, with an instantaneous field of view of 23°. for the photographs, three measurements were taken per eu at a 2.1 m height above the ground surface. two spectral ranges, red (r) and infrared (nir), based on landsat 8 bands, were used. ndvi = nir r (4) nir + r where ndvi is the vegetation index with the standard difference (dimensionless), r is the average ref lectivity between 636-673 nm and nir is the average ref lectivity between 851-879 nm. table 1. mathematical relationships between the ndvi and the crop basal coefficient (kcb) reported in the literature. equation kcb r 2 crop author 1.181 * ndvi 0.026 maize* (bausch et al., 1987) 1.092 * ndvi 0.053 0.96 maize* (neale et al., 1989) 1.49 * ndvi 0.12 0.92 cotton (hunsaker et al., 2003) 1.50 * ndvi 0.10 0.94 maize (gonzález et al., 2004) 1.56 * ndvi 0.10 various crops (calera et al., 2005) 1.46 * ndvi 0.19 0.93 maize and wheat (gonzález, 2006) 1.64 * ndvi 0.14 0.79 wheat (duchemin et al., 2006) 1.34 * ndvi 0.14 0.86 wheat (lópez et al., 2009) 1.44 * ndvi 0.10 0.96 grape (campos et al., 2010) 1.464 * ndvi 0.253 0.85 maize (toureiro et al., 2017) relationship referred to alfalfa as reference surface. 278 agron. colomb. 36(3) 2018 with the ndvi value, and taking into account the ndvikcb relationship for various crops (tab. 1), all the equations were averaged and the kcb of each measurement was determined. taking into account the response of the ndvi and the fc, the lengths corresponding to each stage were defined. the harvest was carried out at 104 das, which is equivalent to 98 d after germination (dag), when the achenes changed from brown to dark brown. the yield was assessed by taking samples of 1 m2 per eu, collecting the aerial parts of the crop between 8 and 9 a.m. (local time), carefully using pruning shears to avoid making dry achenes fall. at the end of the study, seed samples were randomly taken to determine the moisture content of the seeds at harvest and after drying in the open air. the samples were left to dry in a covered cellar for 3 d. afterwards, the seeds were collected manually and, using a sieve, the seeds were separated from the crop residues. for each sample, 5 g of seeds were taken and dried in an oven for 1 h at 130±2°c to determine the moisture content (ista, 2016). after the harvest, the soil was taken to saturation to assess the depth and extent of the roots. five roots per eu were manually extracted, and the depth and maximum width were measured. results and discussion from the climatic variables measured in the field with the campbell station, the daily eto was calculated along the crop using equation 3. on average, the eto was 3.7 mm d-1. however, as expected, the evapotranspiration of the reference surface had abrupt changes from one day to another because of the variation of weather conditions in the area (fig. 2). 0 20 806040 100 et o (m m ) 0 3.0 1.5 4.5 6.0 das figure 2. evolution of eto during the test. the horizontal line indicates the average eto (3.7 mm). the average plant density in the final stage was 164 and 108 m-2 for the cl and cp varieties, respectively. differences in plant density are considered a statistically non-significant factor in the response of cp seed yield (puga et al., 2008) and were not evident in the results presented here. however, future studies should focus on evaluating foliage production for green harvest and the inf luence of stocking density, especially for the cl variety. figure 3 shows the evolution of fc and ndvi for each variety as well as the development stages established under the following criteria: the initial stage (lini), starts from sowing and ends when fc is around 0.10, when the crop is in the middle of exponential growth, and its presence begins to exert changes in the response of ndvi. the middle stage (lmdc) is maintained while the fc is above 0.90; after this point, the ndvi reduces sensitivity to the point of saturation (odi et al., 2013). as for the final stage (lend), it starts with values of fc lower than 0.90; the ndvi generates a response to photosynthetically inactive tissues, maintaining distant values for fc. the measurements of fc and ndvi responded adequately to changes throughout the cycle, especially at 59 das, where winds stronger than 2 m s-1 managed to overturn much of the cp variety and the installation of tutoring considerably reduced fc in the mid-stage (fig. 3). however, the ndvi comparisons in cl, before and after tutoring, gave the same response, so the presence of white f lowers (about 6%) on the surface of the crop achieved the same effect. the fc presented values of 0.02 during the emission of the first true leaves and gradually increased up to 0.99, where it reached the maximum vegetative development shortly before f lowering (fig. 3). the largest standard deviations of fc were seen in the middle of the development stage and mid-stage, which coincided with the expansion of the crop in search of new spaces of light, until reaching the maximum development where standard deviations were lower. in the mid-stage, there was an increase in the standard deviation because of the tutoring that left fractions of bare soil exposed, increasing the heterogeneity of the crop cover. the response of the ndvi varied between 0.14 and 0.30 (bare soil) at the initial stage, with 0.14 seen when a low moisture content was present in the soil and 0.3 in the presence of moist soil. in the mid-stage, the response of the ndvi varied between 0.92 and 0.93 when the foliage reached its maximum expression, as shown in figure 3. on the other hand, the correlations between ndvi and fc, before the tutoring, were 0.99 for cl and 0.96 for cp (fig. 2), according to what was reported by calera et al. (2005), 279ortiz and torres: assessing water demand with remote sensing for two coriander varieties gonzález (2006), er-raki et al. (2007), lópez et al. (2009) and johnson et al. (2012). the duration of the stages of development, without taking the days until germination into account, is presented in tab. 2. the cp variety showed a 5-day shorter period in the vegetative stages (start, development and mid). this can be an advantage for farmers because it reduces the time until foliage harvest. the final stage may change because the decision to harvest seeds is based on the farmer’s experience and the climatic conditions, resulting in a variable final stage. the values obtained for kcb are shown in figure 5, with the different ndvi-kcb approximations reported in the literature and presented in the table 1, using the values ldev lmdclini lend ldev lmdclini lend 0 20 806040 100 n d v i a nd fc 0.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 1.2 das fcndvi b 0 20 806040 100 n d v i a nd fc 0.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 1.2 das fcndvi a figure 3. evolution of the fc and ndvi with demarcation of the stages of development, during the life cycle: a) laurena and b) precoso varieties. figure 4. linear relationship found between ndvi and fc. a) laurena and b) precoso varieties. fc=1.36*ndvi 0.30 r2=0.99 fc=1.20*ndvi 0.20 r2=0.96 fs 0.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 1.2 ndvi b 0.0 0.2 0.80.60.4 1.0 0.0 0.2 0.80.60.4 1.0 fs 0.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 ndvi a table 2. length of crop development stages according to the fao 56 methodology. variety start development mid final* sowing date region (lini) (ldev) (lmdc) (lend) laurena cl 19 22 42 15 april rainy season tropical region precoso cp 21 25 32 20 values are expressed in days. lengths corresponds as follow: lini = from germination until 0.10 fc, ldev = fc>0.10 to fc 0.90, lmdc = fc>0.90 up to beginning of senescence and lend = fc<0.90 up to crop. * variable stage. 280 agron. colomb. 36(3) 2018 of ndvi obtained in the present study. in this figure, it is observed that the standard deviation of the estimated kcb was small despite the physiological and morphological differences of the various crops of agricultural importance, with values of 0.05 for ndvi near bare soil and 0.11 close to total plant cover. based on the kcb average equation, water vapor liberation was maintained through the estomatic aperture in relation to the increase of the exposed plant superficial area and the aerodynamic resistance. for this reason, higher transpiration levels appeared in the mid-stage (tab. 3). according to the height measurements, the maximum height for coriander was recorded in the f lowering season, with 1.40 m for cl and 1.38 m for cp. compared to the height achieved with the height reported in the literature, the cp variety significantly exceeded the 0.90 m that was reported by vallejo et al. (2004). on the other hand, and as seen in equations 1 and 2, the behavior of the kc was the result of the summation of ke and kcb, where the greatest contributions of ke were seen in the initial stage or phase of establishment of the crop, and the lowest contributions were seen when the kcb was at the maximum (fig. 6). however, the strong changes in kcb=1.40*ndvi 0.135 0 0.2 0.80.60.4 1.0 k cb 0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.2 1.0 1.4 ndvi neale et al., 1989 hunsaker et al., 2003 gonzalez et al., 2004 gonzalez, 2006 duchemin et al., 2006 lopez et al., 2009 campos et al., 2010 toureiro et al., 2017 average bausch et al., 1987 0 755025 100 p re ci pi ta tio n an d ir ri ga tio n (m m ) 0 45 30 15 60 k cb , k e an d k c 0 0.9 0.6 0.3 1.2 das b ke irrigationpreckcb kc 0 755025 100 p re ci pi ta tio n an d ir ri ga tio n (m m ) 0 45 30 15 60 k cb , k e an d k c 0 0.9 0.6 0.3 1.2 das a ke irrigationpreckcb kc figure 5. kcb approximations calculated with ndvi values. figure 6. kcb, ke and kc behavior over time with precipitation and irrigation, a) laurena and b) precoso varieties. for the latter variety, the rhombus indicates the appropriate time for foliage harvesting. table 3. basal crop coefficients (kcb) and maximum height adapted from the fao 56 methodology. variety kcb max. height initial medium final (m) laurena (cl) 0.14 1.17 0.79 1.40 precoso (cp) 0.14 1.15 0.64 1.38 281ortiz and torres: assessing water demand with remote sensing for two coriander varieties the behavior of ke were associated with the capacity of the soil to retain water in the first centimeters and transfer it easily to the atmosphere when it was not covered. for this reason, after a precipitation event, when the total exposed surface was moistened, the kc presented the maximum values, whereas localized irrigation applications decreased the contribution of evaporation to the kc by up to 66%. at the end of the cycle, when the availability of water in the soil was considerably reduced, the contribution of ke was eliminated, and the contribution of kcb decreased with the crop senescence. according to the water balance, until the middle of the development stage when the fresh foliage was harvested (up to 41 das), the crop demand (etc) was 156 mm for cl and 151 for cp, indicating that with this methodology, the water requirements were under those reported by estrada et al. (2004) and mejia et al. (2014). additionally, for both varieties (cp and cl), the water input by precipitation and irrigation was between 208 mm to 187 mm, respectively, whereas losses through drainage (percolation) were 242 mm for cl and 245 mm for cp. high losses resulting from drainage are a reflection of three factors: the first, the uneven distribution of precipitation throughout the vegetative cycle; the second, the concentration of precipitation in the first days of planting, and third, the application of frequent supplementary irrigation in order to ensure the development of the seed. this is done because, during the initial stage, the pivoting root has not yet been emitted or absorbent hairs have little scope making it impossible to absorb water stored between the porous spaces of the ground surface. the irrigation schedules, made with estimates of effective depth of 30 cm, yielded positive results, allowing the level of soil depletion to exceed the capacity of readily available water (raw) by the plant at the end of senescence, which could occur under stress conditions and favor the drying of the fruit (fig. 7). however, the root analysis at the end of harvest showed that the roots did not exceed a 20 cm depth or a 25 cm width. this suggests that the root-extraction process may underestimate the horizontal and vertical reach of secondary roots. under the conditions of this research, the average seed yield was 181 g m-2 (±49) for cp and 175 g m-2 (±31) for cl, with a seed moisture content of 11% and 12%, respectively. this performance is suitable for both varieties as compared to the yields obtained by usman et al. (2003) and banda et al. (2011) with different methodologies. future studies should address the behavior of coriander until foliage harvest as well as the inf luence of sowing density and a follow-up on evaporation with lysimeters on water requirements, given that, in this study, the behavior of the whole vegetative cycle was assessed. conclusions in the present study, it was observed that water demand management of this crop, based on remote sensors, is viable because of the sensitivity of the images and the radiometry used to determine biophysical variables (fc and kcb) of the coriander, responding adequately to the natural and human variations that occurred throughout the vegetative cycle. 0 755025 100 p re ci pi ta tio n an d ir ri ga tio n (m m ) 60 15 30 45 0 r a w a nd d ep le tio n (m m ) 0 30 20 10 40 das b 0 755025 100 p re ci pi ta tio n an d ir ri ga tio n (m m ) 60 15 30 45 0 r a w a nd d ep le tio n (m m ) 0 30 20 10 40 das a raw irrigationpreckcb raw irrigationpreckcb figure 7. readily available water (raw) behavior for the crop and water depletion in the soil, in terms of rainfall and irrigation inflows. a) laurena and b) precoso varieties. 282 agron. colomb. 36(3) 2018 the transpiration behavior (kcb) in the variety unapal laurena (cl) and the unapal precoso (cp) varieties were very similar, differing slightly in the mid-stage (cl = 1.17 and cp = 1.15), with a more accentuated difference in the final stage of senescence (cl = 0.79 and cp = 0.64). on the other hand, the most contrasting difference between the two varieties was the length of the stages, where cl reached maximum development 5 days before the cp variety. however, cl took 10 d to complete the mid-stage before initiating the stage of senescence, a factor to be taken into account for the drying of seeds in the field. the calculated etc from sowing to harvesting foliage (41 das), under field conditions, was 156 mm and 151 mm for cl and cp, respectively. both varieties demand short and frequent irrigation during the initial stage and at the beginning of the development stage. acknowledgments the author would like to thank the staff of the centro experimental universidad nacional de colombia – sede palmira (ceunp) for their help and assistance during this study and their families for their unconditional support. literature cited allen, r., l. pereira, d. raes, and m. smith. 2006. evapotranspiracion del cultivo. guias para la determinacion de los requerimientos de agua de los cultivos. estudio fao: riego y drenaje 56. rome. banda, l., c. fuentes, and b. chaves. 2011. producción de semilla de cilantro (coriandrum sativum l.) bajo la inf luencia de malezas y alternaria nees. rev. col. cienc. hortic. 5(2), 279-294. baret, f., s. jacquemoud, and j. hanocq. 1993. about the soil line concept in remote sensing. adv. space res. 13(5), 281-284. doi: 10.1016/0273-1177(93)90560-x bausch, w. 1995. remote sensing of crop coefficients for improving the irrigation scheduling of corn. agric. water manag. 27(1), 55-68. doi: 10.1016/0378-3774(95)01125-3 bausch, w. and c. neale. 1987. crop coefficients derived from ref lected canopy radiation: a concept. trans. asae 30, 703-709. calera, a., a. jochum, a. cuesta, a. montorro, and p. lópez. 2005. irrigation management from space: towards user-friendly products. irrig. drain. syst. 19, 337-353. campos, i., c. neale, a. calera, c. balbontín, and j. gonzález. 2010. assessing satellite-based basal crop coefficients for irrigated grapes (vitis vinifera l.). agric. water manag. 98(1), 45-54. doi: 10.1016/j.agwat.2010.07.011 chuvieco, e. 2008. teledeteccion ambiental: la observación de la tierra desde el espacio. 3a ed. editorial ariel, s.a. barcelona, spain. duchemin, b., r. hadria, s. erraki, g. boulet, p. maisongrande, a. chehbouni, and v. simonneaux. 2006. monitoring wheat phenology and irrigation in central morocco: on the use of relationships between evapotranspiration, crops coefficients, leaf area index and remotely-sensed vegetation indices. agric. water manag. 79(1), 1-27. doi: 10.1016/j.agwat.2005.02.013 er-raki, s., a. chehbouni, n. guemouria, b. duchemin, j. ezzahar, and r. hadria. 2007. combining fao-56 model and groundbased remote sensing to estimate water consumptions of wheat crops in a semi-arid region. agric. water manag. 87(1), 41-54. doi: 10.1016/j.agwat.2006.02.004 estrada, e., m. garcía, c. cardozo, a. gutierrez, b. diosdado, m. salvador, and f. vallejo. 2004. cultivo de cilantro: variedad unapal precoso. programa de investigación en hortalizas. doi: 10.1017/cbo9781107415324.004 estrada, e., m. trujillo, and a. durán. 1997. dinamica de la f loración y producción de semilla de cilantro coriandrum sativum l. acta agron. 47(2), 24-31. garcía, c. and f. herrera. 2015. percepción remota en cultivos de caña de azúcar usando una cámara multiespectral en vehículos aéreos no tripulados. anais xvii simpósio brasileiro de sensoriamento remoto sbsr, april 2017, 4450-4457. gilabert, m., j. gonzález, and b. martínez. 2010. theory and applications of vegetation indices. pp. 1-43. in: maselli f., m. meneti, and p.a. brivio (eds.). remote sensing optical observations of vegetation properties. research signpost, scarborough, toronto, canada. gonzalez, j., a. calera, m. gilabert, a. cuesta, and f. de la cruz tercero. 2004. estimation of crop coefficients by means of optimized vegetation indices for corn. remote sensing for agriculture, ecosystems and hydrology. conference proceedings 5232, 110-118. doi: 10.1117/12.511317 gonzález, j. 2006. evapotranspiración de la cubierta vegetal mediante la determinación del coeficiente de cultivo por teledetección. extensión a escala regional: acuífero 08.29 mancha oriental. phd thesis. universidad de valencia, valencia, spain. hunsaker, d., p. pinter, e. barnes, and a. kimball. 2003. estimating cotton evapotranspiration crop coefficients with a multispectral vegetation index. irrig. sci. 22(2), 95-104. doi: 10.1007/ s00271-003-0074-6 hunsaker, d., p. pinter, and b. kimball. 2005. wheat basal crop coefficients determined by normalized difference vegetation index. irrig. sci. 24(1), 1-14. doi: 10.1007/s00271-005-0001-0 ideam. 2016. suministro de información hidrometeorológica y ambiental. url: http://www.ideam.gov.co/solicitud-deinformacion (accessed 27 june 2017). ista. 2016. international rules for seed testing. international rules for seed testing association. bassersdorf, switzerland. doi: 10.15258/istarules.2016.f johnson, l. and t. trout. 2012. satellite ndvi assisted monitoring of vegetable crop evapotranspiration in california’s san joaquin valley. remote sens. doi: 10.3390/rs4020439 lópez, r., a. montoro, j. gonzález, p. lópez, and e. fereres. 2009. water use of spring wheat to raise water productivity. agric. water manag. 96(9), 1305-1310. doi: 10.1016/j. agwat.2009.04.015 http://dx.doi.org/10.1016/0273-1177(93)90560-x http://dx.doi.org/10.1016/0378-3774(95)01125-3 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2010.07.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2005.02.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2006.02.004 http://dx.doi.org/10.1017/cbo9781107415324.004 http://dx.doi.org/10.1117/12.511317 http://dx.doi.org/10.1007/s00271-003-0074-6 http://dx.doi.org/10.1007/s00271-003-0074-6 http://dx.doi.org/10.1007/s00271-005-0001-0 http://dx.doi.org/10.15258/istarules.2016.f http://dx.doi.org/10.3390/rs4020439 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2009.04.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2009.04.015 283ortiz and torres: assessing water demand with remote sensing for two coriander varieties neale, c., w. bausch, and d. heermann. 1989. development of ref lectance-based crop coefficients for corn. trans. asae 32(6), 1891. doi: 10.13031/2013.31240 martínez, l. 2017. relationship between crop nutritional status, spectral measurements and sentinel 2 images. agron. colomb. 35(2), 205-215. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.62875 mejía, m. and g. marín. 2014. respuesta fisiológica de cilantro (coriandrum sativum l.) a la disponibilidad de agua en el suelo. acta agron. 63(2), 246-252. madr. 2016. área, produccion y rendimiento nacional por cultivo. url: http://www.agronet.gov.co/estadistica (accessed 17 july 2017). odi, m., f. paz, r. lópez, and j. gonzález. 2013. definición de la etapa de desarrollo de los cultivos para estimar evapotranspiración usando la metodología fao-56 y sensores remotos. tecnol. cienc. agua 4(3), 87-102. otero, m.a. 2016. unapal laurena, cilantro precoz. un periodico 204, 21. puga, b.e. and e.i. estrada. 2008. production and post-harvest handling of coriander seed. acta agron. 57(3), 4-10. rouse, j.w., r.h. haas, and j.a. schell. 1974. monitoring the vernal advancement and retrogradation (greenwave effect) of natural vegetation. progress report. remote sensing center. texas a&m university. college station, texas, usa. toureiro, c., r. serralheiro, s. shahidian, and a. sousa. 2017. irrigation management with remote sensing: evaluating irrigation requirement for maize under mediterranean climate condition. agric. water manag. 184, 211-220. doi: 10.1016/j. agwat.2016.02.010 usman, d.c., c. usman, r. bonilla, and m.s. sánchez. 2003. efecto de la fertilización orgánica sobre la producción de follaje y rendimiento de semilla de cilantro coriandrum sativum l. var. unapal precoso. acta agron. 52(1-4), 59-63. vallejo, f. and e. estrada. 2004. producción de hortalizas de clima cálido. universidad nacional de colombia, sede palmira, palmira, colombia. white, m., g. asner, r. nemani, j. privette, and s. running. 2000. measuring fractional cover and leaf area index in arid ecosystems: digital camera, radiation transmittance, and laser altimetry methods. remote sens. environ. 74(1), 45-57. doi: 10.1016/s0034-4257(00)00119-x wright, j.l. 1982. new evapotranspiration crop coefficients. proceedings of the american society of civil engineers,j. irrig. drain. 108(ir2), 57-74. zhang, h., r.g. anderson, and d. wang. 2015. satellite-based crop coefficient and regional water use estimates for hawaiian sugarcane. field crop. res. 180, 143-154. doi: 10.1016/j. fcr.2015.05.023 http://dx.doi.org/10.13031/2013.31240 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.62875 http://www.agronet.gov.co/estadistica http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2016.02.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2016.02.010 http://dx.doi.org/10.1016/s0034-4257(00)00119-x http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2015.05.023 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2015.05.023 microstructural changes and the effect on myofibril proteins in yamu (brycon amazonicus) fish meat during cold storage received for publication: 29 october, 2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.61316 1 facultad de ingeniería, universidad de la costa. barranquilla (colombia). 2 departamento de farmacia, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). 3 instituto de ciencia y tecnología de alimentos (icta), universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hsuarezm@unal.edu.co agronomía colombiana 34(3), 403-414, 2016 microstructural changes and the effect on myofibril proteins in yamu (brycon amazonicus) fish meat during cold storage cambios microestructurales y efecto sobre las proteínas miofibrilares de la carne del pescado yamú (brycon amazonicus) durante la conservación en frío daniel castañeda1, josé manuel lozano2, and héctor suárez3 abstract resumen this study aimed to evaluate the effect of cold storage on yamu fish meat (brycon amazonicus). the methodology consisted of analyzing two temperatures (0±1.6°c and -8±1°c), two storage periods (13 and 61 hours) and two different sources (farm and river), and determine changes in the protein profile, microstructural, physical and chemical properties (water retention capacity-wrc, ph, texture of yamu meat fillets). the microstructural changes were observed with optical and scanning electron microscopy. the results of the image analysis of the meat microstructure showed a negative effect from cold storage on the muscle, affecting the connective tissue. otherwise, the analysis of protein profile demonstrated protein degradation during the cold storage of the yamu meat, such as for heavy chain myosin, actin and α-actinin. in addition, the origin of the fish and the storage temperature had a significant effect on the texture changes (p≤0.05); meanwhile, the storage time had a significant effect on the three technological characteristics of the meat (wrc, ph and texture) (p≤0.05). the storage temperature did not significantly affect the wrc (p>0.05). el propósito de este trabajo consistió en evaluar el efecto de la conservación en frío sobre la carne del pescado yamú (brycon amazonicus). la metodología consistió en analizar bajo dos temperaturas (0±1,6°c y -8±1°c), dos periodos de conservación (13 y 61 horas) y dos orígenes distintos (cultivo y rio), cambios en el perfil proteico, microestructural, propiedades fisicoquímicas (capacidad de retención de agua-cra, ph, textura de la carne de filetes de yamú. las alteraciones microestructurales fueron realizadas por medio de microscopia electrónica de barrido y óptica. los resultados del análisis de las imágenes de la microestructura de la carne mostraron un efecto negativo de la conservación en frío sobre el músculo, evidenciándose una afectación en el tejido conectivo. por otro lado, el análisis de perfil proteico permitió evidenciar que durante la conservación en frío de la carne de yamú, proteínas cómo la miosina de cadena pesada, la actina y la α-actinina presentaron degradación. adicionalmente, el origen de los peces y la temperatura de almacenamiento tuvieron efecto significativo en los cambios de textura (p≤0.05) por su parte el tiempo de almacenamiento tuvo efecto significativo sobre las tres características tecnológicas de la carne (cra, ph y textura) (p≤0.05); y la temperatura de almacenamiento no afectó de manera significativa la cra (p>0.05). key words: proteolysis, microscopy, cold storage, texture. palabras clave: proteólisis, microscopia, almacenamiento en frío, textura. it is known that texture is important in determining the quality of fish meat (ando et al., 1999; suárez-mahecha et al., 2007) because losses in this property suggest changes in technological, sensory and microbiological properties. studies have shown that fish meat loses texture after 24 h of storage on ice (oka et al., 1990; toyohara and shimizu, 1988). the softening of fish meat has been studied in marine fish (ladrat et al., 2003; morrison et al., 2000; wang et al., 2009) and freshwater fish species (ando et al., 1999; ma and yamanaka, 1991; suárez-mahecha et al., 2007; wang et al., 2011); however, these studies have focused on introduction yamu (brycon amazonicus) is a fish species that has the potential to be farmed because of the meat quality and omnivorous habits that promote food efficiency (useche et al., 1993). however, the fish farming and supply of yamu meat is still developing although there has been significant progress for issues of reproduction, feeding and cannibalism control at the nursery stage (arias, 2006), but there are only a few studies on the technological properties and processes that affect yamu meat quality. 404 agron. colomb. 34(3) 2016 highly commercial species (suárez-mahecha et al., 2007). when stored at low temperatures, yamu meat has rapid softening. currently, it is not known with certainty which factors cause this or through which mechanisms (ladrat et al., 2003). authors have suggested that texture losses in fish meat in cold storage is caused by the effect of proteases (verrez-bagnis et al., 1999), especially cathepsins, calpains and hydrolytic enzymes such as elastase and collagenase (chéret et al., 2007). it has also been reported that, after storing hake fillets and whole hakes at -8°c for 12 months, there was a substantial increase in the ph (simeonidou et al., 1997). another functional property that is affected when fish meat is in cold storage (<0°c) is the wrc because it depends on the moisture and stability of the muscular structure (sánchezvalencia et al., 2014). altering this property has negative effects on the marketing of meat because weight loss during storage and during cooking results in immediate rejection by consumers. the aim of this study was to evaluate the effect of cold storage on yamu meat (brycon amazonicus), depending on temperature, shelf life and origin of fish, on the protein profile, microstructure and technological properties such as the wrc, ph and texture. materials and methods biological material the yamu (brycon amazonicus) fishes were obtained in the department of meta. one group was obtained from an aquaculture farm located in the department of meta (4°16’17.1”n and 73°29›39.0» w, municipality of cumaral) (farmed); the second group was caught in a natural environment (4°32’13.9”n and 71°50’47.2”w), municipality of puerto gaitan, san miguel district (fished) (meta river). the fish (6 from the river and 7 from the farm) were killed with a blow to the head and immediately sent to the laboratory in polystyrene coolers with ice packed in plastic bags, avoiding direct contact between the ice and fish. in the laboratory for meat and derivatives processes, the fish were washed with cold water (5±1.5°c), eviscerated and filleted; randomly, fish fillets from each source were assigned to 3 groups of 8 fillets each for subsequent analysis. the first group had fresh samples that were analyzed immediately after filleting. the second group had samples stored at 0±1.5°c. the third group had samples stored at -8±1°c. all of the samples were analyzed during storage for 13 and 61 h. microscopic analysis optical microscopy in order to analyze changes in the muscle structure and microstructure of the yamu meat in cold storage, a histological analysis was carried out. the samples were taken at the epaxial level (back) of the fillets and then cut into 2 × 2 × 2 mm pieces, observing the muscle fibers transversely. the pieces were placed in 1.5 ml vials and fixed in 3% buffered formalin for 2 d. they were then dehydrated in a graded series of alcohols (50, 60, 70, 80, 90, and 99%), followed by xylene. the samples used in the optical microscopy were embedded in paraffin and cut into microtome (4μm) and stained with masson trichrome (mt). for this process, the samples were washed with distilled water and immersed in weigert hematoxylin for 5 min, then washed with tap water at 5°c and immersed in ponceau fuchsin for 5 min and immersed in phosphomolybdic acid for 5 min. this solution was changed to an aniline blue solution for 5-7 min. finally, the tissues were analyzed under a microscope (leica dm750 p, leica microsystems, heerbrugg, switzerland) and images were taken at 40x in order to highlight the collagen fibers. scanning electron microscopy (sem) the samples for this procedure were fixed in 3% glutaraldehyde buffer for 72 h, then dried at the critical point using an ek 3150 for 15 min and covered with gold film using a quorum, q150r es. to proceed with the sem (fei, quanta 200-r), the samples were mounted on individual slides. the images were captured at 4000x. water retention capacity (wrc) of the yamu meat samples the wrc of the yamu meat samples was estimated following the methodology proposed by sánchez-alonso (2012), for which 3 g of meat were taken and wrapped in two filter papers (whatman no. 1, 110 mm diameter) and placed in a falcon tube. subsequently, they were centrifuged for 15 min at 3,000 g. then, the paper was removed and the samples were weighed. the wrc was expressed as a percentage of water retained by the sample after centrifugation. analysis of the yamu meat texture the texture was evaluated using a stable micro system texture analyzer (ta.xt2, surrey, uk), with a f lat end cylinder (10 mm in diameter, p/10 type) that was pressed against the muscle tissue. all of the tests were done at 5°c, keeping the fillets in petri dishes on ice. three cubes (2 × 2 × 1.2 cm) were taken from each fillet, from the top of the 405castañeda, lozano, and suárez: microstructural changes and the effect on myofibril proteins in yamu (brycon amazonicus) fish meat during cold storage sideline. the response variable was the maximum cutting force (g g-1 sample). a compression test was done before the test: 1.00 mm s-1, test speed: 1.10 mm s-1, speed after test: 10.00 mm s-1, distance between the cylinder and sample: 15.0 mm, compression of the sample: 40.0%. the conditions were the same for each sample and seven measurements were taken for each meat portion (larsson et al., 2014). ph determination for the yamu meat samples this parameter was analyzed following the methodology described by mohan et al. (2007), in which a homogenized sample was held with cold deionized water (0±0.5°c) 1:6, using a homogenizer (ultra-turrax ika t-25, campinas, brazil) at 10,000 rpm for 1 min. once the homogenate was obtained, the reading was taken with a ph meter (17±1.5°c) (jenway®, jw-3505, staffordshire, uk). five measurements were taken for each homogenate. extractions of yamu muscle tissue proteins the protein extraction was done by modifying the method proposed by cao et al. (2006). a one gram sample was homogenized in a homogenizer (ultra-turrax ika t-25, campinas, brazil) with 4 volumes of distilled-deionized water for 30 seconds, then centrifuged at 5,000 g and 4°c for 5 min; the supernatant was removed and the precipitate was washed with a cold high ionic strength solution (50 mm phosphate buffer, ph 7.5) for 30 s, then the homogenate was centrifuged at 5,000 g and 4°c for 15 min; the precipitate was suspended in 4 volumes of cold 50 mm phosphate buffer, cold ph 7.5 and repeated the centrifugation process two more times. the supernatant was discarded, a final centrifugation was performed at 3,000 g for 15 min and the precipitate was diluted with 50 mm phosphate buffer and 500 mm nacl ph 8. the protein extracts were stored at -40 ± 0.5°c. protein quantification the protein was quantified as suggested by torres et al. (2012), for which 600 ml of each protein extract were used and the required volume of 1% nacl was added to complete 1 ml; then 1 ml of bradford reagent was added (sigma-aldrich, saint louis, mo) to wait for color development for ten minutes and the absorbance was read at 450/590 nm. sds-page electrophoresis (polyacrylamide gel electrophoresis with dodecyl sulfate sodium) the electrophoresis was done under denaturing conditions (sds-page) (mini vertical electrophoresis tetra-protean® cell, bio-rad, hercules, ca). the separating gel was 10% and the gel concentration was 5% (w/v). a standard molecular weight of 20 to 210 kda was used and the staining was done with g-250 colloidal coomassie blue (cbb). statistical analysis the data (ph, texture and wrc) were subjected to an anova to establish whether or not there were differences between the levels of each of the factors. for differences in the levels of the factors, a tukey test was used. in order to find the effect of the interactions between the factors, an analysis of multifactorial variance was conducted, with the response variables texture (force cutting), ph and wrc; meanwhile the controlled variables were time and temperature of storage. spss 19.0 ® (2010) was used. results scanning electron microscopy (sem) the scanning electron microscopy analysis of the yamu meat for the effect of cold storage of farmed and fished fillets can be seen in figure 1. at the microstructural level, the yamu muscle f iber samples that were analyzed when the fish was fresh demonstrated myosepta, myocommata and integral muscle fibers (fig. 1a and b). meanwhile, in the samples maintained at 0°c for 13 h (fig. 3c and d), there were changes in the organization of the muscle fibers, the structure had architectural loss and there was a bond loss between the myotomes. the samples stored at this temperature for 61 h (fig. 1e and f) showed a greater loss of muscle architecture and collagen degradation. the separation effect between the muscle fibers and general myofibrillar structure presented amorphous forms. the samples stored at -8±1°c (fig. 1 g, h, i and j) had damage caused by the cold in the muscle structure that was higher; this tissue had pronounced invaginations and the myofibrils lost the original structure because of the effect of the interfiber collagen degradation. this phenomenon is accentuated with increasing the storage period under cold conditions; the samples stored for 61 h had greater detachment between the myosepta and full deformity of the primary structure of the muscle. in addition to this technique, it was possible to see slight differences between the muscular structures of the farmed fish and fish from the river, such as myofibrils and connective tissue. the tissue from the river fish had pronounced fissures starting at 61 hs when stored at 0±1.5°c (fig. 1d). 406 agron. colomb. 34(3) 2016 farmed brycon amazonicus fished brycon amazonicus fr es h m ea t m ea t s to re d fo r 3 h at 0 ± 1. 5° c m ea t s to re d fo r 61 h a t 0 ± 1. 5° c 407castañeda, lozano, and suárez: microstructural changes and the effect on myofibril proteins in yamu (brycon amazonicus) fish meat during cold storage m ea t s to re d fo r 13 h a t 8± 1° c m ea t s to re d fo r 61 h a t 8° ± 1° c figure 1. scanning electron microscopy images of brycon amazonicus meat with 4,000 x magnification. a. fresh farmed meat; b. fresh fished meat; c. farmed meat stored for 13 h at 0±1.5°c; d. fished meat stored for 13 h at 0±1.5°c; e. farmed meat stored for 61 h at 0±1.5°c; f. fished meat stored for 61 h at 0±1.5°c; g. farmed meat stored for 13 h at -8±1°c; h. fished meat stored for 13 h at -8±1°c; i. farmed meat stored for 61 h at -8±1°c; j. fished meat stored for 61 h at -8±1°c. optical microscopy figure 2 shows the images of the optical microscopy of the yamu meat (brycon amazonicus) for the effect of cold storage of the fish fillets, from the farm and river. fresh meat cuts show a compact structure of muscle fibers, with little separation of endomysium. however; in the myocommata of the river fish, in addition to a mild disorder, an interfibrilar separation effect was observed that was more pronounced in the myocommata than in the farmed fish (fig. 2a and b). the effect of the low temperature and storage time on the tissue was evidenced by the degradation of larger areas. when the samples were stored for 13 h at 0°c (fig. 2c and d), the separation between the endomysium, myosepta and myotomes (arrows) was higher than in the fresh samples, showing a minor effect on the river fish, probably because these were older, factor that affects collagen composition. moreover, when the cold storage time was equal to 61 h (fig. 2e and f), the tissue from the farmed fish showed greater involvement in the histological structure and myocommata, showing almost total degradation. while the muscle samples of the river fish, although they had interfibrilar collagen loss, had a defined structure. 408 agron. colomb. 34(3) 2016 farmed brycon amazonicus fished brycon amazonicus fr es h m ea t a b s to re d fo r 13 h a t 0 ± 1. 5° c c d s to re d fo r 61 h a t 0 ± 1. 5° c e f 409castañeda, lozano, and suárez: microstructural changes and the effect on myofibril proteins in yamu (brycon amazonicus) fish meat during cold storage farmed brycon amazonicus fished brycon amazonicus s to re d fo r 13 h a t 8± 1° c g h . s to re d fo r 61 h a t 8± 1° c i j j. figure 2. optical microscopy images of yamu brycon amazonicus meat stained with mason trichrome, 40x magnification. a. fresh meat from farming; b) fresh meat from river; c) farmed meat stored for 13 h at 0±1.5°c; d. meat from the river stored for 13 h at 0±1.5°c; e. farmed meat stored for 61 h at 0±1.5°c; f. meat from the river stored for 61 h at 0±1.5°c; g. farmed meat stored for 13 h at -8±1°c; h. meat from the river stored for 13 h at -8±1°c; i. farmed meat stored for 61 h at -8±1°c; j. meat from the river stored for 61 h at -8°c. ruptured areas are marked with arrows, mc is myocommata and e is endomysium. mc water retention capacity (wrc) of yamu meat samples the water retention capacity values (wrc) of the yamu meat under different storage conditions can be seen in figure 3. the wrc of the yamu meat was affected by the storage time (p≤0.05) where the highest value, besides the value for the fresh meat, was seen in the fillets of the river fish, stored for 13 h at 0±1.5°c and the lowest value was seen in the river fish fillets stored for 61 h at 0±1.5°c (29.7%). moreover, the origin of the fish (river or farmed) and storage temperature treatment had no impact on the variation of the wrc (p>0.05); the interactions between the treatments did not have an effect on the wrc either (fig. 3). texture analysis of the yamu meat the texture results for the yamu meat under different storage conditions are in figure 4. 410 agron. colomb. 34(3) 2016 the values indicated that the texture of the yamu meat was affected both by the origin of the fish and by the cold storage period (p≤0.05); there was also a significant effect from the interaction of the 3 factors on the texture of meat. the origin only affected the texture when the storage time reached 61 h. at 13 h of storage, there were no significant differences (p>0.05) for texture between the farmed fish and the river fish. determination of ph in the yamu meat the analysis of the ph values of yamu fillets stored under different conditions are in figure 5. the ph values were affected by two of the three factors (origin and treatment time), as well as by the interaction of all factors (p≤0.05). however, the origin of the fish had an important effect on the ph variation of the fillets after storage for 61 h. the values showed that the ph of the farmed fish meat ranged from 6.54±0.07 to 6.37±0.03 when stored for 13 and 61 h, respectively. the river fish had a ph of between 6.51±0.08 and 6.48±0.09 for fish preserved at 13 and 61 h, respectively. protein degradation the protein profile analysis of tissue extracts of yamu meat (brycon amazonicus) under different storage conditions is in fig. 6 and 7. the electrophoresis showed 14 bands. slight degradation was observed of these proteins in the samples with cold storage (fig. 7a), with a greater effect on the samples preserved for 61 h at a lower temperature (-8±1°c) (lanes 5 and 6). the 222 kda band (fig. 7b, lane 2), similar to the heavy chain myosin, was in all of the treatments and, although the intensity of the band decreased, lower molecular weight figure 3. water retention capacity (wrc) of the yamu meat subjected to different storage conditions. the errors bars correspond to standard deviation. 80,000 70,000 60,000 50,000 40,000 20,000 30,000 10,000 0,000 0 hours61 hours13 hours0 hours 13 hours61 hours61 hours13 hours61 hours13 hours (-8°c)(-8°c) fresh(0°c) river farmed (0°c) fresh w h c ( % ) 600 500 400 300 200 100 0 0 hours61 hours13 hours0 hours 13 hours61 hours61 hours13 hours61 hours13 hours (-8°c)(-8°c) control(0°c) river farmed (0°c) control c om pr es si on fo rc e (g fo rc e) figure 4. texture analysis of the yamu meat subjected to different storage conditions. the errors bars correspond to standard deviation. 411castañeda, lozano, and suárez: microstructural changes and the effect on myofibril proteins in yamu (brycon amazonicus) fish meat during cold storage bands were seen (212.69 kda; 172.87 kda; 171.96 kda; 147.05 kda; 135.96 kda, 124.32 kda, and 112.44 kda) in the samples with cold storage. in this sense, it is possible to conclude that there was no complete degradation. in the samples preserved at 0±1.5°c for 13 h, there was not a defined band of a molecular weight similar to that of actin (~45 kda), but the appearance of 34.06 kda and 30.30 kda bands evidenced a phenomenon suggesting actin degradation. bands representing α-actinin (~105 kda) stopped appearing after storage for 13 h (fig. 7a and 7b); however, a similar weight band appeared in the samples of the river fish and farmed fish stored at 0±1.5°c for 61 h and -8°c for 13 h, respectively. this band did not have the intensity of the actin bands reported in the literature or found in the initial profiles, indicating that it is a fragment of another protein with a higher molecular weight. discussion the scanning electron microscopy and optical analysis results showed that, at a lower temperature, the effect on the brycon amazonicus muscle tissue was greater. the loss of collagen and the formation of interfiber spaces and their size were the effect of low temperatures, showing significant difference between the treatments when comparing the samples stored at -8±1°c and 0˚c during the same storage figure 5. ph variation in the yamu fillets stored at different temperatures. the errors bars correspond to standard deviation. 7.0 6.8 6.6 6.4 6.2 6.0 5.8 0 hours61 hours13 hours0 hours 13 hours61 hours61 hours13 hours61 hours13 hours (-8°c)(-8°c) control(0°c) river farmed (0°c) control ph v al ue s of y am ú fil le ts figure 6. protein profile of tissue extracts of yamu meat (brycon amazonicus). lane 8: protein profile of brycon amazonicus from the river, lane 9: protein profile of farmed brycon amazonicus. figure 7. 10% sds-page electrophoresis. colloidal coomassie was used for staining; 30 μg of protein were placed in each lane. fig. 7a shows the protein profiles of the samples stored at 0±1.5°c for 13 h. pm lane: molecular weight marker. lane 1: fresh meat from the river; lane 2: farmed fresh meat. fig. 7b: pm lane: molecular weight marker; lane 1: meat from the river stored at 0±1.5°c for 61 h; lane 2: farmed meat stored at 0±1.5°c for 61 h; lane 3: meat from the river stored at -8±1°c for 13 h; lane 4: farmed meat stored at -8±1°c for 13 h; lane 5: meat from the river stored at -8±1°c for 61 h; lane 6: farmed meat stored at -8±1°c for 61 h. 412 agron. colomb. 34(3) 2016 time. the samples stored at -8±1°c (fig. 2 and 3) showed a loss of myocommata and interfibrilar tissue and the formation of spaces in the myocommata and between the myomeres. at this temperature, the effect of the origin of the fish was irrelevant since the chilling effect was dramatic and similar in all of the fish. this phenomenon of degradation of myofibrils connective tissue in brycon amazonicus meat subjected to processes of cold storage is a phenomenon that has been reported previously for different species of fish with cold storage at different temperatures and for different times (caballero et al., 2009; ofstad et al., 2006; papa et al., 1997; taylor et al., 2002) and is explained as an effect of proteoglycan degradation of the matrix, where the cause is the structural decomposition of the collagen network, generating muscle structure failure (ofstad et al., 2006). similar results were reported by others authors for sea bream fillets (sparus aurata) stored at 4°c for 2 d and for salmon fillets (salmo salar l.) kept on ice for 1 d (taylor et al., 2002). for the water retention capacity, the values differed from those obtained for european hake fillets (merluccius merluccius) stored at -40±1.5°c for 25 weeks, where the water retention capacity, although reduced in capacity, remained above 40% (sánchez-alonso et al., 2012). there were differences in the values obtained for this species, stored at different temperatures for different periods of time (0-48 weeks), which reported that the effect of storage time also affected the wrc of that species (sánchez-valencia et al., 2014). the fact that the wrc values reported by these authors are greater than those obtained in our research clearly shows that the wrc of yamu meat undergoes dramatic changes when it is subjected to cold storage processes, especially at temperatures below 0±1.5°c. this phenomenon is caused by alterations in the protein/water caused by exposure of the aliphatic groups in the protein secondary structure complex (careche et al., 1999). these events occur as a result of protein degradation that is not controlled with storage temperature, which clearly explains why only the storage time causes a reduction in the wrc because, although the fillets were kept at temperatures below 0°c, the enzymatic action that hydrolyzes the protein complex that helps retain water still remains active. the texture analysis of the yamu meat showed values obtained with the compression force of the yamu meat that were higher than those reported for trout (oncorhynchus mykiss) kept on ice for 5 d and which were between 32 to 116 (g-force) (godiksen et al., 2009); for brycon cephalus, after storage at -3°c for 12 h, values between 96 and 128 (g-force) were reported (suárez et al., 2007) and for six distinct species stored at 5°c for 72 h (ando et al., 1999). however, these values are lower than those reported for atlantic salmon (salmo salar) frozen and chilled pre and post mortem rigor, which ranged between 846.4 and 1070.7 (g-force) (einen et al., 2002). likewise, the values of this research coincide with those reported by liu et al. (2013), who reported average values of 350 and 430 g for grass carp meat stored at -3°c and 0°c, respectively. thus, the yamu meat showed a more drastic change than other authors reported, coinciding with suárez-mahecha et al. (2007), indicating that the meat of animals from the brycon genus can be highly affected by cold storage, more so than the meat of other fish species. this loss of texture is highly related to the decrease in the wrc because hydrolyzed myofibrillar proteins lose the structure that gives support and rigidity to the meat and in effect, the resistance to compression analysis is reduced. the ph values were different from those reported by other authors (jain et al., 2007; ocaño-higuera et al., 2009) who worked with rohu (labeo rohita) and dogfish shark (mustelus lunulatus) stored on ice for 8 and 18 d, respectively. these researchers showed that the ph of the meat of these species increased as storage time passed; however, in our research, the ph of the meat decreased over time. in addition, the results were similar to that reported for cod (gadus morhua) kept at 0, 5, 10, and 15°c for 400 h (heising, 2014). this decrease in ph suggests that the fish were subjected to cold storage before rigor mortis began and the decline was the result of the conversion of glycogen to lactate during postmortem glycolysis (einen et al., 2002). biochemical changes play an important role in the texture of fish fillets. in particular, the rapid post-mortem acidification of anaerobic glycolysis and a low final ph have been associated with a loss of texture (ang and haard, 1985; kiessling et al., 2004), possibly because of the reduced strength of the connective tissue, the denaturation of proteins and increased proteolysis (ofstad et al., 2006). the behavior of myofibrillar protein analysis of brycon amazonicus with cold storage (0°c and -8°c) was similar for the river fish and the farmed fish, but by storing the fillets longer and at lower temperatures, the appearance of lower molecular weight bands (71.08 and 64.78 kda) was evident, suggesting some degradation of higher molecular weight proteins, such as troponin (~78 kda) (fig. 7b, lanes 3-6). the protein patterns were similar to those reported by other authors (ball and johnston, 1996; ladrat et al., 2003; lund and nielsen, 2001; ogata et al., 1998; swartz et al., 413castañeda, lozano, and suárez: microstructural changes and the effect on myofibril proteins in yamu (brycon amazonicus) fish meat during cold storage 1997), within which proteins have been reported, such as heavy chain myosin (whc ~200 kda) (cao et al., 2006; liu et al., 2013), α-actinin (~105 kda) (ladrat et al., 2003), actin (~45 kda) (cao et al., 2006) and troponin (~78 kda) (ladrat et al., 2003). conclusions there was degradation of proteins, such as heavy chain myosin, actin and α-actinin, in the cold storage of the yamu meat. in addition, the origin of the fish and the storage temperature had a significant effect on the texture changes, and the storage time had a significant effect on the three technological characteristics of the meat. the storage temperature did not significantly affect the water retention capacity. literature cited ando, m., a. nishiyabu, y. tsu kamasa, and y. ma k inodan. 1999. post-mortem softening of fish muscle during chilled storage as affected by bleeding. j. food sci. 64(3), 423-428. doi:10.1111/j.1365-2621.1999.tb15056.x ang, j. f. and n. f. haard. 1985. chemical composition and postmortem changes in soft textured muscle from intensely feeding atlantic cod (gadius morhua, l). j. food biochem. 9(1), 49-64. doi: 10.1111/j.1745-4514.1985.tb00338.x arias, j. 2006. estado actual del conocimiento sobre el yamú, brycon amazonicus. rev. colomb. cienc. pecu. 19(2), 125-133. ball, d., and i. johnston, 1996. molecular mechanisms underlying the plasticity of muscle contractile properties with temperature acclimation in the marine fish myoxocephalus scorpius. j. exp. biol. 199(pt 6), 1363-1373. caballero, m.j., m. betancor, j.c. escrig, d. montero, a. espinosa de los monteros, p. castro, and m. izquierdo, 2009. post mortem changes produced in the muscle of sea bream (sparus aurata) during ice storage. aquaculture 291(3-4), 210-216. doi: 10.1016/j.aquaculture.2009.03.032 cao, m.-j., x.-j. jiang, h.-c. zhong, z.-j. zhang, and w.j. su, 2006. degradation of myofibrillar proteins by a myofibril-bound serine proteinase in the skeletal muscle of crucian carp (carasius auratus). food chem. 94(1), 7-13. doi: 10.1016/j. foodchem.2004.09.016 careche, m., a.m. herrero, a. rodriguez-casado, m.l. del mazo, and p. carmona. 1999. structural changes of hake (merluccius merluccius l.) fillets: effects of freezing and frozen storage. j. agric. food chem. 47(3), 952-959. doi: 10.1021/jf9809481 chéret, r., c. delbarre-ladrat, m.d. lamballerie-anton, and v. verrez-bagnis. 2007. calpain and cathepsin activities in post mortem fish and meat muscles. food chem. 101(4), 1474-1479. doi: 10.1016/j.foodchem.2006.04.023c einen, o., t. guerin, o.s. fjæra, skjervold, and p.o. 2002. freezing of pre-rigor fillets of atlantic salmon. aquaculture 212(1-4), 129-140. doi: 10.1016/s0044-8486(01)00874-2 godiksen, h., m. morzel, g. hyldig, and f. jessen. 2009. contribution of cathepsins b, l and d to muscle protein profiles correlated with texture in rainbow trout (oncorhynchus mykiss). food chem. 113(4), 889-896. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.08.012 heising, j. k., p. v. bartels, m. a. van boekel, and m. dekker. 2014. non-destructive sensing of the freshness of packed cod fish using conductivity and ph electrodes. j. food eng. 124(0), 80-85. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2013.10.008 jain, d., p.b. pathare, and m.r. manikantan. 2007. evaluation of texture parameters of rohu fish (labeo rohita) during iced storage. j. food eng. 81(2), 336-340. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2006.11.006 kiessling, a., m. espe, k. ruohonen, and t. mørkøre. 2004. texture, gaping and colour of fresh and frozen atlantic salmon f lesh as affected by pre-slaughter iso-eugenol or co2 anaesthesia. aquaculture 236(1-4), 645-657. doi: 10.1016/j. aquaculture.2004.02.030 ladrat, c., v. verrez-bagnis, j. noël, and j. fleurence. 2003. in vitro proteolysis of myofibrillar and sarcoplasmic proteins of white muscle of sea bass (dicentrarchus labrax l.): effects of cathepsins b, d and l. food chem. 81(4), 517-525. doi: 10.1016/ s0308-8146(02)00481-8 larsson, t., e.o. koppang, m. espe, b.f. terjesen, a. krasnov, h., m. moreno, and t. mørkøre. 2014. fillet quality and health of atlantic salmon (salmo salar l.) fed a diet supplemented with glutamate. aquaculture 426-427, 288-295. doi: 10.1016/j. aquaculture.2014.01.034 liu, d., l. liang, w. xia, j.m. regenstein, and p. zhou. 2013. biochemical and physical changes of grass carp (ctenopharyngodon idella) fillets stored at -3 and 0°c. food chem. 140(1-2), 105-114. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.02.034 lund, k.e. and h.h. nielsen. 2001. proteolysis in salmon (salmo salar) during cold storage; effects of storage time and smoking process. j. food biochem. 25(5), 379-395. doi: 10.1111/j.17454514.2001.tb00747.x ma, b. and h. yamanaka. 1991. studies on thaw-rigor in red sea bream and carpa muscles. nippon suisan gakkaishi 57, 4. mohan, m., d. ramachandran, t.v. sankar, and r. anandan. 2007. inf luence of ph on t he solubilit y and conformational characteristics of muscle proteins from mullet (mugil cephalus). process biochem. 42(7), 1056-1062. doi: 10.1016/j. procbio.2007.04.005 morrison, e.h., h.a. bremner, and p.p. purslow. 2000. location of and post-mortem changes in some cytoskeletal proteins in pork and cod muscle. j. sci. food agric. 80(6), 691-697. doi: 10.1002/(sici)1097-0010(20000501)80:6<691::aidjsfa590>3.0.co;2-t ocaño-higuera, v.m., e. marquez-ríos, m. canizales-dávila, f.j. castillo-yáñez, r. pacheco-aguilar, m.e. lugo-sánchez, and a.z. graciano-verdugo. 2009. postmortem changes in cazon fish muscle stored on ice. food chem. 116(4), 933-938. doi: 10.1016/j.foodchem.2009.03.049 ofstad, r., r.l. olsen, r. taylor, and k.o. hannesson. 2006. breakdown of intramuscular connective tissue in cod (gadus morhua l.) and spotted wolffish (anarhichas minor o.) related to gaping. lwt-food sci. technol. 39(10), 1143-1154. doi: 10.1016/j.lwt.2005.06.019 414 agron. colomb. 34(3) 2016 ogata, h., f. aranishi, k. hara, k. osatomi, and t. ishihara. 1998. proteolytic degradation of myofibrillar components by carp cathepsin l. j. sci. food agric. 76(4), 499-504. doi: 10.1002/ (sici)1097-0010(199804)76:4<499::aid-jsfa980>3.0.co;2-w oka, h., k. ohno, and j. ninomuya, 1990. changes in texture during cold storage of cultured yellowtail meat prepared by different killing methods. bull. japan soc. sci. fish 56, 1673-1678. doi: 10.2331/suisan.56.1673 papa, i., r.g. taylor, c. astier, f. ventre, m.c. lebart, c. roustan, and y. benyamin. 1997. dystrophin cleavage and sarcolemma detachment are early post mortem changes on bass (dicentrarchus labrax) white muscle. j. food sci. 62(5), 917-921. doi: 10.1111/j.1365-2621.1997.tb15006.x simeonidou, s., a. govaris, and k. vareltzis. 1997. effect of frozen storage on the quality of whole fish and fillets of horse mackerel (trachurus trachurus) and mediterranean hake (merluccius mediterraneus). z. lebensm. unters. for. a 204(6), 405-410. doi: 10.1007/s002170050102 suárez-mahecha, h., l.h. beirão, a. de francisco, l.s.o. nakaghi, and s.c. pardo-carrasco. 2007. chilling effect on the postmortem texture of the matrinxã fish muscle brycon cephalus. arq. bras. med. vet. zootec. 59(4), 1067-1073. suárez-mahecha, h., a. de francisco, l.h. beirao, s. pardo, and m. cortés. 2007. pérdida de textura post mortem de la carne de pescado durante el almacenamiento en frío. acta biol. colomb. 12(1), 13-18. swartz, d.r., r.l. moss, and m.l. greaser. 1997. characteristics of troponin c binding to the myofibrillar thin filament: extraction of troponin c is not random along the length of the thin filament. biophys j. 73(1), 293-305. doi:10.1016/ s0006-3495(97)78070-6 sánchez-alonso, i., i. martinez, j. sánchez-valencia, and m. careche, 2012. estimation of freezing storage time and quality changes in hake (merluccius merluccius l.) by low field nmr. food chem. 135(3), 1626-1634. doi: 10.1016/j.foodchem.2012.06.038 sánchez-valencia, j., i. sánchez-alonso, i. martinez, and m. careche. 2014. estimation of frozen storage time or temperature by kinetic modeling of the kramer shear resistance and water holding capacity (whc) of hake (merluccius merluccius l.) muscle. j. food eng. 120(0), 37-43. doi: 10.1016/j. jfoodeng.2013.07.012 taylor, r.g., s.o. fjaera, and p.o. skjervold. 2002. salmon fillet texture is determined by myofiber-myofiber and myofibermyocommata attachment. j. food sci. 67(6), 2067-2071. doi: 10.1111/j.1365-2621.2002.tb09502.x torres l., g.a., i.c. sánchez b., l.p. restrepo s., and w. albarracín h. 2012. estudio de la maduración de carne de cordero empleando electroforesis sds-page. rev. colom. quím. 41(2), 263-281. toyohara, h. and y. shimizu. 1988. relation of the rigor mortis of fish body and the texture of the muscle. nippon suisan gakkaishi 54(10), 1795-1798. useche, c., r. hurtado, and p. cala. 1993. sobre la ecología de brycon siebenthalae y milossoma duriventris (pices: characidae) en el río cafre, orinoquia. rev. caldasia 17(2), 341-352. verrez-bagnis, v., j. noel, c. sautereau, j. fleurence. 1999. desmin degradation in postmortem fish muscle. j. food sci. 64(2), 240-242. doi: 10.1111/j.1365-2621.1999.tb15873.x wang, p.a., i. martinez, and r.l. olsen. 2009. myosin heavy chain degradation during post mortem storage of atlantic cod (gadus morhua l.). food chem. 115(4), 1228-1233. doi: 10.1016/j. foodchem.2009.01.031 wang, p.a., b. vang, a.m. pedersen, i. martinez, and r.l. olsen. 2011. post-mortem degradation of myosin heavy chain in intact fish muscle: effects of ph and enzyme inhibitors. food chem. 124(3), 1090-1095. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.07.093 closing yield gaps in colombian direct seeding rice systems: a stochastic frontier analysis received for publication: 2 may, 2019. accepted for publication: 23 march, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.79470 1 department of natural sciences and mathematics, pontificia universidad javeriana, cali (colombia). 2 research program on climate change, agriculture and food security (ccafs), consultative group for international agricultural research (cgiar), cali (colombia). 3 international center for tropical agriculture (ciat), cali (colombia). 4 school of earth and environment, institute for climate and atmospheric science (icas), university of leeds, leeds (uk). 5 school of economics, universidad del valle, cali (colombia). 6 laboratory of international agricultural development studies, school of global agricultural science, university of tokyo, tokyo (japan). * corresponding author: david.arango@javerianacali.edu.co agronomía colombiana 38(1), 110-119, 2020 abstract resumen rice is one of the most important crops in terms of harvested area and food security both globally and for colombia. improvement of technical efficiency levels in rice production in order to close yield gaps in a context in which rice demand increases, natural resources are depleted, and where there are growing expectations about both climate changes and trade agreements is likely the most important challenge that farmers confront. this research assessed the main management factors that limit both rice crop productivity and the likely drivers of non-optimal technical efficiency levels (a proxy for yield gaps). this study focused on both upland and irrigated direct seeding systems across a variety of environments in colombia. stochastic frontier models were used to integrate microeconomic theory and empirical regression analysis in conjunction with a large commercial rice production database developed by the colombian rice growers’ federation (fedearroz). a large variation was found in technical efficiency (from 40 to 95%) levels for both upland and irrigated systems, and major differences were obtained in the limiting factors of the two systems (e.g. seed availability, variety type, market accessibility, fertilizer type, and use rate). this suggests both substantial and varied opportunities for improvements in current technical efficiency levels. across systems, the correct choice of variety was identified as a common key factor for maximizing yield for a particular environment. for upland systems, optimal choices were f174 and f2000, whereas for irrigated rice f473 was found to produce the highest yield. additionally, numerical analysis suggests a yield impact of ca. 0.18% for each 1% increase in the nitrogen application rate for upland systems. for irrigated rice, phosphorous rather than nitrogen application rates were found to be more important. since our analysis is based on farm-scale commercial production data, we argue that once our results are brought to consensus with local extension agents, technicians and agronomists, then management recommendations for closing yield gaps can be used to improve rice productivity. el cultivo de arroz es uno de los más importantes en términos de área cosechada y seguridad alimentaria tanto a nivel global como en colombia. mejorar los niveles de eficiencia técnica en la producción de arroz para cerrar las brechas de rendimiento en un contexto en el que la demanda de alimento aumenta, los recursos naturales escasean y las expectativas sobre los impactos potenciales del cambio climático y los tratados de libre comercio crecen es probablemente el desafío más importante que enfrentan los agricultores. esta investigación evaluó los principales factores de gestión que limitan la productividad del cultivo de arroz, y los posibles impulsores de niveles de eficiencia técnica no óptimos (un proxy de las brechas de rendimiento). el estudio se enfocó en sistemas de siembra directa de tierras altas y de riego en diferentes ambientes en colombia. utilizamos modelos de frontera estocástica para integrar la teoría microeconómica y el análisis de regresión empírica junto con una gran base de datos de producción comercial de arroz, desarrollada por la federación colombiana de productores de arroz (fedearroz). se encontró una gran variación en los niveles de eficiencia técnica (del 40 al 95%) para los sistemas de tierras altas y de riego, y se obtuvieron diferencias importantes en los factores limitantes entre los dos sistemas (por ejemplo, disponibilidad de semillas, tipo de variedad, accesibilidad al mercado, tipo de fertilizante, y tasa de uso). esto sugiere oportunidades sustanciales y variadas para mejorar los niveles actuales de eficiencia técnica. en todos los sistemas, la elección correcta de la variedad se identificó como un factor clave común para maximizar el rendimiento por ambiente. para los sistemas de tierras altas, las opciones óptimas fueron f174 y f2000, mientras que para el arroz de riego se encontró que f473 era el de mayor rendimiento. además, el análisis numérico sugiere un impacto en el rendimiento de ca. 0.18% por cada 1% de aumento en la tasa de aplicación de nitrógeno para sistemas de tierras altas. para el arroz de riego, se encontró que las tasas de aplicación de fósforo en lugar de nitrógeno eran más importantes. como nuestro análisis se basa en datos de producción comercial a escala de finca, se argumentó que una vez que nuestros resultados llegan a un consenso con los agentes de extensión, técnicos y agrónomos locales, las recomendaciones de gestión para cerrar las brechas de rendimiento se pueden utilizar para mejorar la productividad del arroz. key words: empirical models, food security, increasing rice demand, production function, technical efficiency. palabras clave: modelos empíricos, seguridad alimentaria, aumento de la demanda de arroz, función de producción, eficiencia técnica. closing yield gaps in colombian direct seeding rice systems: a stochastic frontier analysis cierre de brechas de rendimiento en los sistemas colombianos de siembra directa de arroz: un análisis de frontera estocástica david arango-londoño1,2*, julián ramírez-villegas 2,3,4, camilo barrios-pérez2,3,6, osana bonilla-findji2,3, andy jarvis2,3, and jorge mario uribe5 10.15446/agron.colomb.v38n1.79470 111arango-londoño, ramírez-villegas, barrios-pérez, bonilla-findji, jarvis, and uribe: closing yield gaps in colombian direct seeding rice systems: a stochastic frontier analysis introduction the challenges in terms of food security for human societies for the coming decades are enormous. recent projections of human population growth indicate that global population will reach ca. 9 billion by 2050 (fao, 2010; un, 2010). global food demand will double and at the same time competition for the use of food crops to produce bioenergy will increase (wheeler and von braun, 2013; tilman and clark, 2014). such increasing demand for agricultural products will only raise the pressure for natural resources that are vital for agriculture, and this will be compounded by land and water competition of expanding urban centers (foley et al., 2011; west et al., 2014). sustainable improvement of crop productivity by closing yield gaps is, thus, a top priority for agriculture across the developing world (licker et al., 2010; lipper et al., 2014). in colombia, rice is a highly important crop for both food security and farmers’ incomes, given its high consumption and acceptance rates. it is, therefore, essential for colombian daily dietary requirements (khoury et al., 2014). rice is the second annual crop in terms of area harvested with a total area of ca. 685,138 ha (30% area in annual crops) in 2018 in colombia after maize, but in terms of production value it is the first in the nation (dane, 2016). colombia is the second largest rice producer in latin america and the caribbean (madr, 2012). in spite of its importance in colombia, for many developing countries the average on-farm irrigated rice yields are about 50% below their potential (fao, 2004; lobell et al., 2009; licker et al., 2010). in humid tropical conditions, modern rice varieties yield between 10-11 t ha-1, but irrigated rice yields are typically in the range 4-6 t ha-1 for colombia (fao, 2004). as in many other countries, sub-optimal management in conjunction with climate variability is the main cause for yield gaps. in this research, the technical efficiency (a proxy for yield gaps) and its drivers were estimated for a representative sample of rice farmers from different rice growing regions in colombia using stochastic frontier models (sfms). in colombia, only sfms have been used to quantify technical efficiencies of coffee production (perdomo and mendieta, 2007; perdomo and hueth, 2011). a large number of applications of stochastic frontier models exist for rice in asian countries (xua and jeffrey, 1998; mythili and shanmugam, 2000; tian and wan, 2000; chang and wen, 2011). the vast majority of these studies focus on estimating production frontiers through stochastic frontier models, typically for panel and cross-sectional datasets. all these studies include variables that are economically directly related to production efficiency functions, such as harvested area, fertilizer applications, and labor and machinery use. however, recent studies also include household socio-economic conditions (villano and fleming, 2004) and/or environmental variables, such as temperature and precipitation (chang and wen, 2011). the objectives of this study were to quantify technical efficiencies in rice production across different production environments in colombia, identify management factors affecting efficiency, and propose realistic changes in management that allow increasing technical efficiency. a database from a survey of 771 representative rice farms from the three main rice producing regions of colombia (north, center and east) during the period 2007-2015 was used to fit an sfm for a range of environments. the sfms were built separately for upland (eastern and northern regions) and irrigated systems (central and northern regions) as both systems have very different management regimes and yields. the sfms were then used to quantify technical efficiencies and their driving factors, and finally to use a sensitivity analysis to assess the management changes required to increase efficiency levels. the findings were discussed in light of potential strategies to enhance farmer incomes and welfare by helping them to reach optimal efficiency levels. materials and methods stochastic frontier modeling the overall framework and key concepts used throughout this work were introduced by the following terms. the ability of a given production unit to maximize its output, given a particular set of inputs, is what we term ‘technical efficiency’. the overall assumption in our analytic framework is that those units that have the highest productivity form the ‘production frontier’ that can be estimated from data. our approach follows that of kumbhakar and lovell (2000). let qi be the amount of rice (kg per harvest) produced by farm i, defined by a production function f (eq. 1), which is defined by a vector of j variables measured (as fertilize application, man, and machine labor) at the farm (xi) with their associated coefficients ( 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) i), and a stochastic component ηi. 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) (1) the component ηi is formed by two independent elements (eq. 2). 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) (2) 112 agron. colomb. 38(1) 2020 in summary, 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) where 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) (3) the first element in equation 2 vi is associated with random variations (error) and is symmetrical and independently distributed with mean zero and constant variance vi ~ n (0, σv) and can take positive or negative values vi ∈ (-∞, +∞). the second element, ui, is the technical inefficiency observed in rice production (qi) that is asymmetric ui > n (0, σu) and greater than zero and independent from vi. given the characteristics of ηi and the need to have unbiased and consistent model parameters, the estimators ( 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) ) of the stochastic frontier function must be computed using a maximum likelihood approach (aigner et al., 1977). the natural logarithm of the likelihood function (ln f ) is defined by equation 4. 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) (4) where n is the total number of observations (i.e. surveyed farms per system), σs2 is the variance of the model (eq. 5), and φ(zi) is the cumulative normal standard distribution, in which the parameter γ (eq. 6) represents the efficiency parameters stemming from both error sources in eq. 3. when the random effect (vi) dominates (i.e. σu2 → 0 and γ → 0), high efficiency occurs in a group of farmers (i.e., most farmers adequately use their inputs to maximize production). conversely, when the asymmetric component (ui) tends towards infinite (i.e. σu2 → ∞ and γ ≥ 1), the technical inefficiency is the main source of variation in the model (i.e., most farmers use inputs in a non-optimal way and are hence far from the production frontier). 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) (5) 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) (6) finally, the technical efficiency level (tei) can be estimated for each rice farm as the ratio between the actual production (qi) and the maximum achievable production (q*i) (eq. 7). 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! + 𝜂𝜂! (1) 1 2 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (2) 3 4 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!!,𝛽𝛽 = − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 2𝜋𝜋 − ! ! 𝐿𝐿𝐿𝐿 𝜎𝜎!! + 𝐿𝐿𝐿𝐿 1 − 𝜑𝜑 𝑧𝑧!!!!! − ! !!! ! 𝑞𝑞! − 𝑓𝑓 𝛽𝛽𝑋𝑋!,! !! !!! (4) 5 6 𝜎𝜎!! = 𝜎𝜎!! + 𝜎𝜎!! (5) 7 8 𝑧𝑧! = !!!! !!!,! !! ! ! !!! (6) 9 10 11 𝑇𝑇𝑇𝑇! = !! !! ∗ = !! !!!,! !!!!!! !! !!!,! !!! = 𝑒𝑒!!! (7) 12 𝑞𝑞! = 𝑓𝑓 𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!,𝑥𝑥!!, . . ,𝛽𝛽 + 𝜂𝜂! where 𝜂𝜂! = 𝑣𝑣! − 𝑢𝑢! (3) (7) tei represents the ratio between the attained and the potential production. potential production is defined as the production when the rice farmer uses all inputs efficiently. tei varies in the range 0-1 with high values indicative of high technical efficiency and vice versa. the tei values can be used to identify farms and municipalities where efficiency is low and, hence, where interventions may be urgently required to close yield gaps. study region our study region is colombia, and specifically all provinces where rice is grown commercially (fig. 1). the region comprises 11 different provinces distributed across the country and across a range of climatic conditions. farmers in the eastern llanos (provinces of meta and casanare), the driest region, grow primarily upland rice with relatively low inputs. the central region (provinces of huila and tolima) features the largest production quantities. in this region, rice is grown only under irrigated conditions with relatively high inputs and in a variety of elevations and climatic conditions. the northern caribbean region is formed by the provinces of cordoba, sucre, bolivar, magdalena, guajira, cesar, and norte de santander and features both irrigated and upland systems. this region is the largest in extent and likely the most diverse in inputs and farmer socio-economic conditions. figure 1. study region and location of rice farms for both irrigated (blue dots) and upland (red dots) systems. data from colombia during the period 2007-2015. 113arango-londoño, ramírez-villegas, barrios-pérez, bonilla-findji, jarvis, and uribe: closing yield gaps in colombian direct seeding rice systems: a stochastic frontier analysis input data crop data crop management and economic data were gathered from a database of the colombian national rice federation (fedearroz) through the national rice survey (ena, in spanish). the survey was carried out in a representative sample of 771 rice farms in the main rice producing areas of colombia (fig. 1) for the period 2007-2017, for both irrigated and upland production systems. the survey recorded crop yield, seed quantity, cultivar used, farm size, fertilizer use (quantity and frequency), total use of nitrogen and phosphorous, and man and machine labor hours. as an additional socio-economic factor of potential relevance, we calculated access to farms as the distance from each of the 771 farms to the closest primary, secondary or tertiary road. table 1 shows the main characteristics of the two systems. as expected from their contributions to national harvested area and production, there are more irrigated farms (509) than upland farms (262) in the database. there is also a difference between their yield, with irrigated rice yielding ca. 30% more than upland rice (about 1.3 t ha-1 more). we note major management differences, with irrigated systems using more fertilizer and more man hours. due to these differences, we analyzed both systems separately. table 1. rice cultivation farm management practices as derived from the national rice survey database. values shown are mean values for each crop system across all observations. data from colombia during the period 2007-2015. variable / system irrigated upland all total number of surveyed farms 509 262 771 yield (kg ha-1) 5,992 4,623 5,527 quantity of seed used (kg ha-1) 201.1 203.1 201.8 average farm size (ha) 54.3 69.1 59.3 rate of fertilizer per crop cycle (kg ha-1) 619.1 401.6 544.9 total number of fertilizer applications per crop cycle 5.9 3.4 5.1 rate of total nitrogen use (kg ha-1) 154.3 80.9 129.3 rate of total phosphorous use (kg ha-1) 29.9 25.9 28.6 man labor hours per crop cycle (h) 102.5 77.5 92.5 machine labor hours per crop cycle (h) 48.8 77.7 60.5 weather data we gathered daily weather data for the crop cycle (from sowing to harvest) from the weather station network of the colombian institute for hydrology, meteorology and environmental studies (ideam). total precipitation and minimum and maximum temperature data were available for all weather stations. a quality control process was performed on each of the weather stations using the rclimtool software package (llanos and arango, 2015) following esquivel et al. (2018) by detecting and correcting outliers and data gaps. finally, we assigned the weather information to each farm using geostatistical (autocorrelation) analysis with the geor library in the r statistical package (r core team, 2017). for each farm, we then computed the following variables: total precipitation per crop cycle (p), number of rainy days (i.e. with precipitation above 1 mm, rd), average minimum temperature for the crop cycle (tmin), and average maximum temperature for the crop cycle (tmax). soil data soil data were gathered from the world soil information database (isric, 2014). this database consists of globally interpolated chemical and physical soil properties at a resolution of 30 arc-sec (about 1 km around the equator). using the package ‘raster’ of the r software version 3.1, we extracted the organic carbon content and the water holding capacity for each of the rice farms. environmental classification as a preliminary step before fitting the sfms for each crop system (upland, irrigated), climate and soil data were used to derive homogeneous edapho-climatic groups through a cluster analysis using the factoclass method (pardo and del campo, 2007). we used a distance index to determine the optimal number of groups. we grouped farms into environments because, regardless of management or socio-economic conditions, the production frontier and optimal achievable production can shift depending upon the environmental conditions prevalent on the farm (van wart et al., 2013; heinemann et al., 2015). the implication is that the biophysical limit of crop yield varies depending on the prevailing climate (lobell et al., 2009). we thus deemed it necessary to assess these environmental effects through an environmental group classification. quantification of technical efficiencies once the farms in each production system had been grouped into different environments, we used the ‘frontier’ package in the r software version 3.1 (coelli and henningsen, 2013) to fit the sfms for each production system. we transformed all continuous variables as well as crop yields into their log forms and used all crop varieties and environmental groups as binary variables in the models. technical efficiencies for each farm in each crop system were then derived from the models. finally, we used the model coefficients and the results of an f-test to determine 114 agron. colomb. 38(1) 2020 those variables with strong and statistically significant (p≤ 0.01, ≤ 0.05, and 0.1) effects on yield. assessing the potential for reducing yield gaps to determine the needed improvements in crop management that would lead to increased technical efficiencies and, hence, to closing yield gaps, we conducted a sensitivity analysis using the production functions derived for each system. for each system, we performed sfm model runs by modifying the most relevant inputs (as identified by the f-test, above), both separately and in combination, making sure input changes did not fall considerably outside their observed ranges. specifically, for those inputs having a significant positive impact on yield, we increased their observed values by 5%, 10% and 15%, and for those having a negative impact, we decreased their observed values by 5%, 10% and 15%. all sensitivity runs were performed for each of the rice varieties that had a strong effect on yield and for each environment, so that our results would provide sensible environmental-specific management recommendations for improved rice farming. results and discussion environmental groups clustering results indicate that for upland rice, there are four groups of environments, with largely varying edaphoclimatic characteristics per environment (tab. 2). we note large differences in total precipitation and in the number of rainy days. environmental group (eg) 2 received the most precipitation with a relatively poor distribution (53 rainy days), suggesting the occurrence of extremes. this environment also showed the largest differences between maximum and minimum temperatures and soils with high organic carbon contents. conversely, eg 3 showed the lowest precipitation (1,012 mm per crop cycle), with a more even distribution as compared to eg 2. eg 1 and 4 showed the best temporal distribution of precipitation that may result in yield advantages, although their organic carbon contents were about half those of eg 2. for irrigated systems, only three egs were found (tab. 2). as with the upland systems we found a large variation in the total seasonal precipitation across irrigated egs. eg 1 had the largest rainfall amounts (904 mm) followed by eg 2 (710 mm), whereas eg 3 showed the lowest seasonal precipitation (450 mm). large variations were also found for organic carbon, with eg 2 showing the highest content. we noted only small differences between average seasonal maximum and minimum temperatures, suggesting that temperature might not be a limiting factor for irrigated rice yields. the lower (2-3ºc below) maximum temperatures in upland systems compared to irrigated systems highlights the importance of irrigation in allowing evaporative cooling in warm conditions (peng et al., 2004; julia and dingkuhn, 2013). table 2. environmental groups and their average climatic and soil characteristics for both irrigated and upland rice production. data from colombia during the period 2007-2015. system eg1 p (mm)1 rd (d)1 tmin (ºc)1 tmax (ºc)1 asw (%)1 oc (%)1 upland 1 1,425 68 18 35 12 13 2 2,097 53 12 34 12 22 3 1,012 41 10 35 12 20 4 1,507 69 20 35 10 11 irrigated 1 904 52 17 36 12 13 2 710 47 17 36 11 29 3 450 31 16 37 10 10 1eg: environmental group, p: total precipitation per crop cycle, rd: number of rainy days (i.e. with precipitation above 1 mm), tmin: average minimum temperature for the crop cycle, tmax: average maximum temperature for the crop cycle, asw: available soil water, oc: soil organic carbon content. production frontiers and technical efficiencies upland rice for upland rice, a statistically significant variable was the nitrogen application rate, with a yield impact of ca. 0.18% for each 1% increase in this rate (tab. 3). this result is expected (nagai and makino, 2009; mueller et al., 2012), and is also consistent with previously reported nitrogen yield impacts of 0.08% in a study for taiwan (chang and wen, 2011). the amount of seed was also found to have a significant impact on yield, with a regression coefficient of 0.08 ± 0.04. this result can be explained by the fact that colombian rice systems are directly seeded and large amounts of seed are often required to ensure appropriate germination rates and sufficiently high yields. contrary to what would be expected, we found a negative association (regression coefficient of -0.1 ± 0.04) between man labor hours and yield. while this is somewhat counterintuitive, further analysis of the database indicated that most man labor hours are spent on harvesting activities that would reduce the overall harvesting time but would not increase productivity. it is thus important that increases in man labor time are targeted towards activities that have a greater impact on yield such as fertilizer applications, sowing, and pests, diseases, and weed control. the survey included seven different varieties, with fedearroz 733 (f733) being the most common in irrigated systems 115arango-londoño, ramírez-villegas, barrios-pérez, bonilla-findji, jarvis, and uribe: closing yield gaps in colombian direct seeding rice systems: a stochastic frontier analysis table 3. sfa coefficient estimates for upland rice systems. data from colombia during the period 2007-2015. variable coefficient standard error z statistic p value (intercept) 7.39 1.89 3.91 0.00 *** log(nitrogen) 0.18 0.10 1.88 0.06 * log(phosphorous) -0.03 0.04 -0.73 0.46 log(quantity of seed) 0.08 0.04 1.82 0.07 * log(crop area) 0.01 0.02 0.46 0.64 log(fertilizer use rate) 0.04 0.07 0.60 0.55 log(fertilizer application) -0.12 0.08 -1.49 0.14 log(pesticide use rate) -0.06 0.05 -1.13 0.26 log(pesticide application) -0.01 0.07 -0.15 0.88 log(access) 0.08 0.16 0.51 0.61 log(man hours of labour) -0.10 0.04 -2.57 0.01 ** log(machine hours of labour) 0.00 0.03 -0.02 0.99 variety fedearroz _ 2000 0.01 0.08 0.08 0.94 variety fedearroz _ 473 -0.16 0.17 -0.97 0.33 variety fedearroz _ 733 -0.23 0.07 -3.33 0.00 *** variety fortaleza -0.27 0.05 -5.34 0.00 *** variety improarroz _ 1550 -0.18 0.06 -2.81 0.00 *** environment 2 -0.10 0.17 -0.58 0.56 environment 3 -0.13 0.09 -1.49 0.14 environment 4 0.06 0.07 0.79 0.43 0.13 0.03 5.25 0.00 *** 0.95 0.04 21.93 0.00 *** *** significant at 1% ** significant at 5% * significant at 10% to ta l f ar m s fedearroz 733 fedearroz 473 fedearroz 2000 fedearroz 174 fedearroz 60 fortaleza improarroz 1550 upland lowland 0 50 100 150 200 250 yi el d 1 2 3 4 fedearroz_733 improarroz_1550fortaleza variety fedearroz_174 fedearroz_473fedearroz_2000 2500 5000 7500 environment figure 2. frequency of use of different rice varieties for both rice production systems, as derived from the database used in this study. data from colombia during the period 2007-2015. figure 3. effects of management variables and environmental groups on rice yields for upland rice systems. (a) model coefficients and (b) yield of all rice varieties for each environment. horizontal lines show the median, boxes show the interquartile range, whiskers extend to 5-95% of the data, and dots are outliers. data from colombia during the period 2007-2015. and overall in the country and f473 being the most used in upland systems, but also to some extent in irrigated systems (fig. 2). other varieties such as f2000, f174 and f60 are less often used, although some of them (particularly f2000) have been commercially released only recently. we find that most terms associated with varietal choices were also negatively associated with yields. our models indicate that f2000 and f473 have no significant difference from the base category (f174), although f473 tends to yield less and f2000 tends to yield slightly more than f174 (fig. 3b). the other varieties (f733, fortaleza and ia550) all show statistically significant and negative effects on yields (-0.23, -0.27, and -0.18, respectively, all at p≤ 0.01). since coefficients associated with these varieties were the largest in magnitude across all variables, we conclude that varietal choice is the most important management factor in upland rice systems, with optimal choices being f174 and f2000. the rest of the variables showed no significant impact, but this does not necessarily mean that they do not have impact under specific conditions or farms. for instance, pesticide doses are not important if the variety used is pest-resistant, but it would be important if the selected variety were sensitive to pest attacks. high noise in the recorded data or low variability across farms could also have precluded the identification of a relevant variable for the yield response. however, for this farm population there are no statistically significant responses for these variables. finally, we estimated technical eff iciencies for each farmer and found an average technical efficiency level of 77% across all upland rice farms. despite this relatively high value, we observed some farmers with relatively low 116 agron. colomb. 38(1) 2020 efficiencies (below 60%), particularly in the municipalities of villavicencio, cumaral, puerto lopez and fuente de oro, all of which are located in eastern colombia (fig. 4). ef fic ie nc y vi lla vi ce nc io c um ar al pu er to lo pe z fu en te de o ro vi lla nu ev a sa n m ar tín g ra na da sa n lu is d e pa le nq ue 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 figure 4. technical efficiencies of upland rice farmers in all municipalities where upland rice is grown. horizontal lines show the median, boxes show the interquartile range, whiskers extend to 5-95% of the data, and dots are outliers. data from colombia during the period 2007-2015. irrigated rice relevant variables in irrigated systems are different to those in upland systems. this is confirmed by developing systemspecific models (tab. 4). the phosphorous application rate was amongst the most important variables for irrigated rice (coefficient of 0.04). its positive effect on yield as well as the fact that it had a smaller effect than the nitrogen application rate is in broad agreement with theory (longstreth and nobel, 1980; fujisaka et al., 1994). the number of fertilizer applications was also found to be statistically significant, suggesting that a larger number of better temporally distributed yet lower-dosage applications ensures such applications are more efficiently used by the crop in contrast to a reduced number of higher-rate applications. access to farms, calculated as the distance from each farm to primary, secondary and tertiary roads was found to affect yields significantly and negatively (coefficient of -0.12). this negative effect indicates that farms that are further away from roads have lower yields. large distances from farm to roads can limit the timely access of fertilizers and machinery. this could negatively impact farm activity schedules and cause fertilizer, pesticide, or herbicide applications, or machinery-related activities to happen at non-optimal times, thus reducing yields. finally, both environments and varieties had a significant impact on yield. in particular, we found that both eg2 and eg3 had a yield advantage as compared to eg1 and that table 4. stochastic frontier analysis coefficients estimate for irrigated rice system. data from colombia during the period 2007-2015. variable coefficients standard error z statistics p value (intercept) 9.14 0.55 16.66 0.00 *** log(nitrogen) 0.05 0.04 1.18 0.24 log(phosphorous) 0.04 0.01 3.18 0.00 *** log(quantity of seeds) 0.03 0.04 0.63 0.53 log(crop area) -0.01 0.01 -1.33 0.18 log(fertilizer use rate) 0.07 0.06 1.18 0.24 log(fertilizer aplication) 0.07 0.04 1.66 0.09 * log(pesticide use rate) -0.02 0.03 -0.60 0.55 log(pestiside aplication) -0.04 0.03 -1.23 0.22 log(access) -0.12 0.03 -3.56 0.00 *** log(man hours of labour) 0.02 0.04 0.41 0.68 log(machine hours of labour) 0.00 0.02 0.11 0.91 variety fedearroz2000 -0.06 0.05 -1.13 0.26 variety fedearroz2000473 0.10 0.06 1.63 0.10 * variety fedearroz200060 -0.02 0.06 -0.31 0.76 variety fedearroz2000733 -0.06 0.05 -1.09 0.28 environment 2 0.08 0.04 2.23 0.03 ** environment 3 0.15 0.03 4.57 0.00 *** 0.11 0.01 8.23 0.00 *** 0.97 0.02 50.14 0.00 *** *** significant at 1% ** significant at 5% * significant at 10% figure 5. effects of management variables and environmental groups on rice yields for irrigated rice systems. (a) model coefficients; and (b) yield of all rice varieties for each environment. horizontal lines show the median, boxes show the interquartile range, whiskers extend to 5-95% of the data, and dots are outliers. data from colombia during the period 2007-2015. yi el d 1 2 3 4000 2000 6000 8000 fedearroz_60 fedearroz_733 variety fedearroz_174 fedearroz_473fedearroz_2000 environment 117arango-londoño, ramírez-villegas, barrios-pérez, bonilla-findji, jarvis, and uribe: closing yield gaps in colombian direct seeding rice systems: a stochastic frontier analysis the variety f473 had a significantly positive impact (coefficient of 0.1) compared to f174. the other varieties had negative albeit not statistically significant yield impacts (fig. 5). our analysis suggests that adequately selecting varieties per environment is critical to increasing yields in irrigated systems (fig. 5b). the analyses generally highlight the importance of including site-specific variations in yield response models so as to allow the identification of both constraints and opportunities at the scales that are relevant for farmers and extension agents (jiménez et al., 2009, 2011; delerce et al., 2016). technical efficiencies for irrigated rice are shown in figure 6. notably, the average technical efficiency was 78%, which is very similar to the average efficiency of the upland rice system. however, there are large variations across farmers and environments. municipalities such as lorica, la jagua and cucuta show low efficiency levels and hence large yield gaps (>40%) for some farmers, whereas the municipalities of espinal, san martin, valledupar and purificacion show consistently high efficiency levels across farmers. this is consistent with evidence that farmers in northern colombia are less technologically developed (dane, 2004). of both biophysical and economic hypotheses regarding the cropping systems under study. and secondly, since the method is based on commercial farming information, it has the potential to provide recommendations that are tailored to the farms and farm systems analyzed. the use of georeferenced information at the farm level from a geographically widespread sample of rice farms allowed us to integrate soil and climate data. this not only helped to reduce noise in the responses to environment factors but it also enhanced the capabilities of the methodology beyond only identifying management factors, identifying management x environment interactions, and allowing a more comprehensive assessment of the rice crop systems. for the upland rice system, our analysis suggests that increasing nitrogen fertilization and seed quantity in upland systems is needed for yield gap closure. conversely, the amount of man labor hours was found to have a negative effect on productivity, which we attribute to non-optimal use of an excessively large number of man labor hours on harvesting activities. for irrigated systems, we identified the phosphorous application rate as well as the number of fertilizer applications as having a significant and positive effect on yield. for irrigated rice, we also report that accessibility is a limiting factor for a number of farms. for both rice production systems, we identify two critical aspects that need to be well-managed so as to ensure high levels of production. most critical is the correct matching of varieties to the prevailing climates of the farms. our analysis indicates significantly different effects from varieties for the different environments for both production systems. for municipalities with low average efficiency levels, we suggest that improved technical assistance through extension services will be needed to ensure optimal management. for upland systems, we identified villavicencio, cumaral, puerto lopez and fuente de oro, whereas for irrigated systems it would be lorica, la jagua and cucuta. such technical assistance should be targeted at providing site-specific recommendations and could be based on both our results and the experience of the local extension agents and farmers. finally, we note that, as this study is based on commercial farming practices and yields across all rice growing areas of colombia, these recommendations have the potential to directly benefit rice farmers. acknowledgments the authors would like to thank the national rice growers federation (fedearroz) for providing the crop data that made this study possible. we also thank the colombian institute for hydrology, meteorology and environmental ef fic ie nc y lo ric a la j ag ua c uc ut a es pi na l sa n m ar tin va lle du pa r pu rif ic ac io n 0.4 0.3 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 figure 6. technical efficiencies of irrigated rice farmers in all municipalities where irrigated rice is cultivated. horizontal lines show the median, boxes show the interquartile range, whiskers extend to 5-95% of the data, and dots are outliers. data from colombia during the period 2007-2015. conclusions the stochastic production frontier methodology is a useful alternative to more classical yield gap assessments based on detailed process-based modeling (bhatia et al., 2008; van bussel et al., 2015), and has two clear advantages. first, the method integrates microeconomic theory and empirical analysis, thus allowing the empirical validation 118 agron. colomb. 38(1) 2020 studies (ideam) for recording, storing and providing weather station data used in this study. literature cited aigner, d., c.a.k. lovell, and p. schmidt. 1977. formulation and estimation of stochastic frontier production function models. j. econometrics 6, 21-37. doi: 10.1016/0304-4076(77)90052-5 bhatia, v.s., p. singh, s.p. wani, g.s. chauhan, a.v.r.k. rao, a.k. mishra, and k. srinivas. 2008. analysis of potential yields and yield gaps of rainfed soybean in india using cropgrosoybean model. agric. for. meteorol. 148, 1252-1265. doi: 10.1016/j.agrformet.2008.03.004 chang, h.h. and f.i. wen. 2011. off-farm work, technical efficiency, and rice production risk in taiwan. agric. econ. 42, 269-278. doi: 10.1111/j.1574-0862.2010.00513.x coelli, t. and a. henningsen. 2013. frontier: stochastic frontier analysis. r package version 1.1-0. url: https://cran.rproject.org/package=frontier (accessed july 2018). dane. 2004. encuesta nacional agropecuaria. url: https://www. dane.gov.co/files/investigaciones/boletines/ena/bolet_arroz_2004.pdf (accessed july 2018). dane. 2016. statistical database. url: https://www.dane.gov.co/ files/investigaciones/agropecuario/censo-nacional-arrocero/ boletin-tecnico-4to-censo-nacional-arrocero-2016.pdf (accessed july 2018). delerce, s., h. dorado, a. grillon, m.c. rebolledo, s.d. prager, v.h. patiño, g. garcés-varón, and d. jiménez. 2016. assessing weather-yield relationships in rice at local scale using data mining approaches. plos one 11(89), e0161620. doi: 10.1371/ journal.pone.0161620 esquivel, a., l. llanos-herrera, d. agudelo, s.d. prager, k. fernandes, a. rojas, j.j. valencia, and j. ramirez-villegas. 2018. predictability of seasonal precipitation across major crop growing areas in colombia. clim. serv. 12, 36-47. doi: 10.1016/j. cliser.2018.09.001 fao. 2004. rice and yield gap reduction, international rice year. rome. url: http://w w w.fao.org/3/y5167e/y5167e02.htm (accessed july 2018). fao. 2010. the state of food insecurity in the world. rome. url: http://www.fao.org/publications/sofi/2010/en/ (accessed july 2018). foley, j.a., n. ramankutty, k.a. brauman, e.s. cassidy, j.s. gerber, m. johnston, n.d. mueller, c. o’connell, d.k. ray, p.c. west, c. balzer, e.m. bennett, s.r. carpenter, j. hill, c. monfreda, s. polasky, j. rockstrom, j. sheehan, s. siebert, d. tilman, and d.p.m. zaks. 2011. solutions for a cultivated planet. nature 478, 337-342. doi: 10.1038/nature10452 fujisaka, s., l. harrington, and p. hobbs. 1994. rice-wheat in south asia: systems and long-term priorities established through diagnostic research. agric. syst. 46, 169-187. doi: 10.1016/0308-521x(94)90096-x heinemann, a.b., c. barrios-pérez, j. ramírez-villegas, d. arangolondoño, o. bonilla-findji, j.c. medeiros, and a. jarvis. 2015. variation and impact of drought-stress patterns across upland rice target population of environments in brazil. j. exp. bot. doi: 10.1093/jxb/erv126 isric. 2014. world soil information database. url: https://soilgrids. org/#!/?layer=orcdrc_m_sl2_250m&vector=1 (accessed august 2018). jiménez, d., j. cock, h.f. satizábal, m.a. barreto, a.a. pérez-uribe, a. jarvis, and p. van damme. 2009. analysis of andean blackberry (rubus glaucus) production models obtained by means of artificial neural networks exploiting information collected by small-scale growers in colombia and publicly available meteorological data. comput. electron. agric. 69, 198-208. doi: 10.1016/j.compag.2009.08.008 jiménez, d., j. cock, a. jarvis, j. garcia, h.f. satizábal, p. van damme, a. pérez-uribe, and m.a. barreto-sanz. 2011. interpretation of commercial production information: a case study of lulo (solanum quitoense), an under-researched andean fruit. agric. syst. 104, 258-270. doi: 10.1016/j.agsy.2010.10.004 julia, c. and m. dingkuhn. 2013. predicting temperature induced sterility of rice spikelets requires simulation of crop-generated microclimate. eur. j. agron. 49, 50-60. doi: 10.1016/j. eja.2013.03.006 khoury, c.k., a.d. bjorkman, h. dempewolf, j. ramirez-villegas, l. guarino, a. jarvis, l.h. rieseberg, and p.c. struik. 2014. increasing homogeneity in global food supplies and the implications for food security. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 111, 4001-4006. doi: 10.1073/pnas.1313490111 kumbhakar, s.c. and k. lovell. 2000. stochastic frontier analysis. ca mbridge univerist y press, ca mbridge, uk. doi: 10.1111/1467-8276.t01-1-00317 licker, r., m. johnston, j.a. foley, c. barford, c.j. kucharik, c. monfreda, and n. ramankutty. 2010. mind the gap: how do climate and agricultural management explain the “yield gap” of croplands around the world? glob. ecol. biogeogr. 19, 769782. doi: 10.1111/j.1466-8238.2010.00563.x lipper, l., p. thornton, b.m. campbell, t. baedeker, a. braimoh, m. bwalya, p. caron, a. cattaneo, d. garrity, k. henry, r. hottle, l. jackson, a. jarvis, f. kossam, w. mann, n. mccarthy, a. meybeck, h. neufeldt, t. remington, p.t. sen, r. sessa, r. shula, a. tibu, and e.f. torquebiau. 2014. climate-smart agriculture for food security. nat. clim. chang. 4, 1068-1072. doi: 10.1038/nclimate2437 lobell, d.b., k.g. cassman, and c.b. field. 2009. crop yield gaps: their importance, magnitudes, and causes. annu. rev. environ. resour. 34, 179-204. doi: 10.1146/annurev. environ.041008.093740 longstreth, d.j. and p.s. nobel. 1980. nutrient inf luences on leaf photosynthesis. plant physiol. 65, 541-543. doi: 10.1104/ pp.65.3.541 llanos, l. and d. arango. 2015. rclimtool: a free application for analyzing climatic series. working paper international center for tropical agriculture. url: https://cgspace.cgiar.org/ handle/10568/63482 (accessed august 2018). madr. 2012. anuario estadístico del sector agropecuario 2012. url: https://w w w.agronet.gov.co/noticias/paginas/noticia842.aspx (accessed july 2018). mueller, n.d., j.s. gerber, m. johnston, d.k. ray, n. ramankutty, and j.a. foley. 2012. closing yield gaps through nutrient and water management. nature 490, 254-257. doi: 10.1038/ nature11420 119arango-londoño, ramírez-villegas, barrios-pérez, bonilla-findji, jarvis, and uribe: closing yield gaps in colombian direct seeding rice systems: a stochastic frontier analysis mythili, g. and k.r. shanmugam. 2000. technical efficiency of rice growers in tamil nadu: a study based on panel data. indian j. agric. econ. 55, 15-25. doi: 10.22004/ag.econ.297715 nagai, t. and a. makino. 2009. differences between rice and wheat in temperature responses of photosynthesis and plant growth. plant cell physiol. 50, 744-55. doi: 10.1093/pcp/pcp029 pardo, c.e. and c. del campo. 2007. combinación de métodos factoriales y de análisis de conglomerados en r: el paquete factoclass. rev. colomb. estad. 30, 231-245. peng, s., j. huang, j.e. sheehy, r.c. laza, r.m. visperas, x. zhong, g.s. centeno, g.s. khush, and k.g. cassman. 2004. rice yields decline with higher night temperature from global warming. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 101, 9971-9975. doi: 10.1073/ pnas.0403720101 perdomo, j. and j. mendieta. 2007. factores que afectan la eficiencia técnica y asignativa en el sector cafetero colombiano: una aplicación con análisis envolvente de datos. desarrollo y sociedad 2007-ii, 1-45. perdomo, j. and d. hueth. 2011. funciones de producción y eficiencia técnica en el eje cafetero colombiano: una aproximación con frontera estocástica. rev. colomb. estad. 34, 377-402. doi: 10.22004/ag.econ.100873 r core team. 2017. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna, austria. tian, w. and g.h. wan. 2000. technical efficiency and its determinants in china’s grain production. j. product. anal. 13, 159-174. doi: 10.1023/a:1007805015716 tilman, d. and m. clark. 2014. global diets link environmental sustainability and human health. nature 515, 518-522. doi: 10.1038/nature13959 un. 2010. world population prospects: the 2010 revision. url: https://www.oecd-ilibrary.org/content/publication/08b807d4en (accessed july 2018). van bussel, l.g.j., p. grassini, j. van wart, j. wolf, l. claessens, h. yang, h. boogaard, h. de groot, k. saito, k.g. cassman, and m.k. van ittersum. 2015. from field to atlas: upscaling of location-specific yield gap estimates. f. crop. res. 177, 98-108. doi: 10.1016/j.fcr.2015.03.005 van wart, j., l.g.j. van bussel, j. wolf, r. licker, p. grassini, a. nelson, h. boogaard, j. gerber, n.d. mueller, l. claessens, m.k. van ittersum, and k.g. cassman. 2013. use of agro-climatic zones to upscale simulated crop yield potential. f. crop. res. 143, 44-55. doi: 10.1016/j.fcr.2012.11.023 villano, r. and e. fleming. 2004. analysis of technical efficiency in rainfed lowland rice environment in central luzon philippines using stochastic frontier production function with heteroskedastic error structure. working paper series in agricultural and resource economics. university of new england, armidale, australia. doi: 10.22004/ag.econ.12906 west, p.c., j.s. gerber, p.m. engstrom, n.d. mueller, k.a. brauman, k.m. carlson, e.s. cassidy, m. johnston, g.k. macdonald, d.k. ray, and s. siebert. 2014. leverage points for improving global food security and the environment. science 345, 325328. doi: 10.1126/science.1246067 wheeler, t. and j. von braun. 2013. climate change impacts on global food security. science 341(6145), 508-513. doi: 10.1126/ science.1239402 xua, x. and s.r. jeffrey. 1998. efficiency and technical progress in traditional and modern agriculture: evidence from rice production in china. agric. econ. 18, 157-165. doi: 10.1111/j.15740862.1998.tb00495.x received for publication: 11 august, 2015. accepted for publication: 17 november, 2015. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n3.52460 1 department of biology, faculty of science, universidad nacional de colombia. bogota (colombia) 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). dmirandal@unal.edu.co 3 escuela de ciencias agricolas, pecuarias y del medio ambiente (ecapma), universidad nacional abierta y a distancia colombia (unad). bogota (colombia) agronomía colombiana 33(3), 305-314, 2015 effect of fruit maturity stage and fermentation period on the germination of passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa deg.) and sweet granadilla seeds (passiflora ligularis juss.) efecto del estado de madurez del fruto y del período de fermentación sobre la germinación de semillas de maracuyá (passiflora edulis f. flavicarpa deg.) y granadilla (passiflora ligularis juss.) leidy milena aguacía1, diego miranda2, and carlos carranza3 abstract resumen in colombia, we have found 165 species that belong to the passiflora genus and, of these, about 50% have edible fruits. among these, passion fruit, sweet granadilla and purple passion fruit are considered to be of economic importance. this study aimed to evaluate the effect of fruit ripeness and pulp fermentation time period (mucilage) on the seed germination of passion fruits (passif lora edulis f. f lavicarpa deg.) and sweet granadillas (passif lora ligularis juss.) under laboratory conditions (alternating temperatures (30/20ºc, 12/12 hour), 60% relative humidity and in darkness for 60 days) and to establish growth parameters leaf area and plant dry mass. the seeds were extracted from fruits in three maturity stages (m4, m5 and m6) and five fermentation periods (0 days (f0);1 day (f1), 2 days (f2), 4 days (f4) and 8 days (f8)) using a completely random design with a 3x5 factorial arrangement (maturity stage x fermentation time), with four replicates of 50 seeds each. it was found that the m6f1 and m5f1 treatments were more favorable in terms of germination for the passion fruit (94.5 and 92.0%, respectively), while, for the sweet granadilla, the m6f2 (39%) and m6f1 (35%) treatments were more favorable. the growth parameters demonstrated that the highest dry mass value occurred in m6f8 for the passion fruit (136.76 mg) and in m6f1 for the sweet granadilla (104.73 mg); furthermore, these values increased as the maturity stage of the two species progressed. the leaf area of the passion fruit had maximum values in seedlings obtained from the treatment with maturity stage m5f2 and a fermentation period of 1 day, m5f2 (18.3 cm2), while the leaf area of the sweet granadilla increased in the same fashion as the dry mass, with m6f8 having the highest value (16.8 cm2). en colombia, se ha encontrado un grupo de 165 especies pertenecientes al género passif lora y de ellas cerca del 50% son de fruto comestible. entre estas el maracuyá, la granadilla y la gulupa se consideran de importancia económica. el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del estado de madurez del fruto y del tiempo de fermentación de la pulpa (mucílago) sobre la germinación de semillas de maracuyá (passif lora edulis f. f lavicarpa deg.) y granadilla (passif lora ligularis juss.) en condiciones de laboratorio (temperaturas alternas 30/20°c (12/12 horas), humedad relativa del 60% y en oscuridad durante 60 días) y establecer los parámetros de crecimiento área foliar y masa seca de la planta. las semillas utilizadas fueron extraídas de frutos en tres estados de madurez (m4, m5 y m6) y cinco tiempos de fermentación (0 días (f0); 1 día (f1), 2 días (f2), 4 días (f4) y 8 días (f8)), utilizándose un diseño completamente al azar con arreglo factorial 3x5, (estado de madurez x tiempo de fermentación), con cuatro repeticiones de 50 semillas cada uno. se encontró que los tratamientos m6f1 y m5f1 fueron los más favorables para maracuyá en cuanto a germinación (94,5 y 92,0%, respectivamente), mientras para granadilla fueron los tratamientos m6f2 (39%) y m6f1 (35%). los parámetros de crecimiento que se encontraron, muestran que el valor más alto de masa seca en maracuyá se da en m6f8 (136,76 mg) y en granadilla en m6f1 (104,73 mg); además, esos valores aumentan conforme se incrementa el estado de madurez para las dos especies. el área foliar en maracuyá encuentra valores máximos en plántulas obtenidas desde el tratamiento con estado 5 de madurez y tiempo de fermentación de 1 día m5f2 (18,3 cm2), mientras que el área foliar en granadilla crece del mismo modo que en masa seca, siendo el valor más alto m6f8 (16,8 cm2). key words: tropical fruits, germinability, breeders seed, ripening, mucilages, agronomic characters. palabras clave: frutas tropicales, poder germinativo, producción de semillas, madurez, mucílagos, características agronómicas. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n3.52460 mailto:dmirandal@unal.edu.co 306 agron. colomb. 33(3) 2015 introduction colombia has the greatest diversity of pasif loraceaes, reporting 167 species that are concentrated in the andean region, mainly in the departments of antioquia, valle del cauca and cundinamarca (ocampo et al., 2007). it is also the country with the greatest diversity of species grown commercially, with two passion fruit types, yellow (passif lora edulis f. f lavicarpa deg.) and purple (p. edulis f. edulis sims), the banana passion fruit (p. tripartite var. mollissima holm-nielsen & jørgensen), the sweet granadilla (p. ligularis juss.), and the sweet calabash (p. maliformis l.), among others. brazil, with over 120 species, and ecuador and peru, with more than 80 species, follow colombia although these countries mainly cultivate the yellow passionfruit (coppens d’eeckenbrugge, 2003). the propagation of passion fruits and sweet granadillas can be sexual, through seeds, or asexually, through grafting, cuttings or in vitro. the sexual method takes precedence over the asexual methods due to a shorter waiting period for seedling growth although problems related to the physiological quality of seeds, such as uneven germination, directly affect the formation of seedlings (wagner júnior et al., 2006). therefore, sexual reproduction is used more due to the low cost and ease of obtaining more vigorous plants with better root formation and more productivity, as compared to those propagated asexually (rivera et al., 2002). the germination process includes those events that are initiated by the absorption of water by dry seeds (imbibition) and end with the elongation of the embryonic axis. the process ends when the radicle passes through the structures surrounding the embryo, which is often referred to as “visible germination”. usually, this process is divided into three phases: in phase i, imbibition can be observed, which involves the absorption of water needed for the rehydration of proteins; in phase ii, activation of the seed metabolism occurs, where the synthesis of nucleic acids and proteins is carried out; and, finally, in phase iii, the emergence of the radicle (visible growth) occurs, thus concluding the germination process (herrera et al., 2006). in relation to good quality seeds, one aspect to consider is the timing of the harvest. this timing can be determined by following the development of the fruits and/or seeds, using their physical and physiological traits (wagner júnior et al., 2006). the sweet granadilla and yellow passion fruit are climacteric fruits and so can be collected in early maturity stages (hernández and fischer, 2009) and, in accordance with the target market, one can accelerate or retard the ripening process so that the fruits arrive with optimal ripeness at the destination. furthermore, the ripening rate is inf luenced by the agro-ecological conditions and management that are found in the crop. therefore, this timing is only a guide or reference and not an absolute value (garcía, 2008). the seed, in its period of development, must complete certain steps to be considered viable. if the fruit is collected before the seeds mature, there can be consequences, such as a lack of proper development for the endosperm or reserves, resulting in an embryo with delayed or arrested development, which could result in its abortion (hartmann and kester, 2002). in passif lora species, studies have shown that passion fruit and sweet granadilla seeds obtained from a more mature state have a higher percentage of germination and normal seedlings; in addition, the complete removal of the seed aryl promotes germination and reduces the number of hard seeds (maciel and bautista, 1997; lopes et al., 2006; giraldo and aristizábal, 2008). plant germination is negatively inf luenced by the action of growth regulating substances present in the aryl, which surrounds the seeds and, considering the fact that it contributes to uneven germination, should be properly removed to obtain maximum germination with rapid seedling onset (pereira and dias, 2000; irigoyen and cruz, 2005). in colombia, few studies have been conducted to evaluate the effect of fruit ripeness and fermentation period for passion fruits (p. edulis) and sweet granadilla (p. ligularis); therefore, this study aimed to do just that for the germination of passion fruits (p. edulis) and sweet granadilla (p. ligularis) under laboratory conditions. materials and methods plant material the yellow passion fruit and sweet granadilla fruits were collected and selected from farms in the municipalities of suaza and palestina (department of huila colombia), respectively. afterwards, the fruits were transported to the plant physiology laboratory of the faculty of agricultural sciences at the universidad nacional de colombia, bogota. the passion fruit and sweet granadilla fruits were collected from three maturity stages (m4, m5 and m6), as established for each fruit by the instituto colombiano de normas técnicas (icontec spanish abbreviation), following the ntc 4101 standard for p. ligularis and ntc 1267 standard for p. edulis (fig. 1 and 2). 307aguacía, miranda, and carranza: effect of fruit maturity stage and fermentation period on the germination of passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa deg.)... fermentation of pulp and seed extraction the pulp was extracted from the selected fruits, poured into five different glass f lasks and left to ferment (at 1820°c) in its juice for 0 days (f0), 1 d (f1), 2 d (f2), 4 d (f4) and 8 d (f8). the f lasks were placed in a well-ventilated and dark area. the f0 fermentation treatment had the aryl removed immediately after the fruits were opened. after the pulp fermentation of each treatment, the pulp was washed in a strainer with abundant water until the mucilage was completely removed and the seeds that presented buoyancy were eliminated. subsequently, the seeds were placed on absorbent paper and left to dry (at 18-20°c) in darkness for 120 h. the initial seeds that completed the fermentation period were stored with carboxamide and dithiocarbamato fungicides (vitavax® 300, proficol, bogota) in dose 1.5 g per 1 kg of seeds in order to protect them from fungal attacks so that, in the end, all of the seeds completed the fermentation period and were ready for sowing (rivera et al., 2002). seed germination germination includes the emergence and development of the embryo and all of structures that are essential for the production of a normal plantlet under favorable conditions (aosa, 2000). selected seeds were disinfected with vitavax® 300, they were subjected a total of fifteen treatments, four replicates each, using 50 seeds per replicate. then they were arranged in petri dishes on munktell paper filters with 2 ml of distilled water and taken to a phytotron (conviron cmp 3244, winnipeg, canada) under alternating temperatures of 30/20ºc (12/12 h), relative humidity of 60% and in darkness for 60 d. the filter paper was changed weekly and the seed germination was evaluated three times a week, recording seed germinated if the radicle had a length of 5 mm (delanoy et al., 2006). the percentage of germination (gp), mean germination time (mgt) and mean speed of germination (msg) were calculated according to ranal and santana (2006), deaquiz-oyola et al. (2008) and cárdenas (2011). figure 1. sweet granadilla fruits in different maturity stages. a, maturity stage 4 (m4); b, maturity stage 5 (ms5); c, maturity stage 6 (m6) (ntc 4101 icontec, 1997). figure 2. passion fruits in different maturity stages. a, maturity stage 4 (m4); b, maturity stage 5 (m5); c, maturity stage 6 (m6) (ntc 1267 icontec, 1979). 308 agron. colomb. 33(3) 2015 pg = (n / ns) x 100 (1) where, n number of germinated seeds and ns total number of seeds. mgt = ∑ k ni ×ti/ ∑ k ni (2)i=1 i=1 where, ti time since the experiment started with the i-th observation (day or hour); ni number of germinated seeds in time (i-th) and k is last germination. msg = σ (ni / ti) (3) where, ni number of seeds germinated on the i-th day and ti time in days for germination on the i-th day. viability test a tetrazolium test was used to compare the viability of the seeds. the viable seeds included those that were able to produce normal plantlets in a germination test under favorable conditions after dormancy was interrupted and, if they were affected by diseases, after the seeds were disinfected (ista, 1999). at the end of the treatments, the percentage of viable seeds was determined with the nongerminated seeds. one hundred seeds were used in four replications, which were first imbedded in distilled water (ista, 1996). the seeds were cut lengthwise at one of the extremes with a scalpel before immersion in a solution of 2,3,5-triphenyl-2h-tetrazolium chloride (0.5% w/v) for 24 h under dark conditions following the methodology of cárdenas (2011). the seeds were classified as viable if the embryo and cotyledons presented an intense red color and as non-viable if the embryos did not present this color. experimental design and statistical analysis the evaluated treatments included seeds extracted from fruits in three maturity stages (m4, m5 and m6) and five fermentation periods, in days, (f0, f1, f2, f4 and f8) in germination tests carried out at alternating temperatures 30/20ºc (12/12 h), relative humidity of 60% and dark under laboratory conditions, using a completely randomized design with a 3x5 factorial arrangement (maturity stage × fermentation period) and four replications of 50 seeds each for a total of 15 with treatments by species, where the first factor corresponded to the degree of maturity of the seed and the second one corresponded to seed fermentation time. the data that did not show normality or homogeneity were transformed according to root(x) (molinero, 2003). then, they were subjected to analysis of variance and a tukey multiple comparison test of means with a significance level of 5% using the statistical package sas® (statistical analysis system), v. 9.2 (sas institute, cary, nc). results and discussion yellow passion fruit seed germination. there were significant differences between the seed germination percentages in terms of the fruit ripeness and the fermentation period. between the maturity stages m4 and m5, the change in the fermentation period from 4 to 8 d represented decreases in germination of between 11 and 12%, respectively, while maturity stage m6 produced a germination increase of 19.5% (tab. 1). the passion fruit seed germination started at 12 d after the start of the experiment, a result similar to that of negreiros et al. (2006), who reported that passion fruit germination occurs at 10 d (during the first 2 weeks) after seeds are sown. ocampo et al. (2011) found that the germination of passion began at 14 d after temporary storage. the mean speed of germination (msg) passion fruit obtained a value of 2, indicating that the seeds should not be planted after removal of the fruit. almeida et al. (1988) explained that is phenomenon could be due to the fact that seeds from fruits with a high degree of maturity can present a reduction in the production rate of autocatalytic ethylene, which could possibly promote some physiological changes in seeds, favoring the germination process. almeida et al. (1988) demonstrated that viable passion fruit seeds obtained from fruits that had less than 70 d of growth (low degree of fruit maturity) presented a low gp, as occurred in the m4f0 and m4f1 treatments. the differences between the percentages of viability and germination could be due to the presence of seed dormancy, fungal infection of the seeds and deterioration of the seeds during the germination test (moreno, 1984) possibly due to external contamination. other studies have demonstrated that passiflora sp. seeds have an exogenous dormancy, the result of a possible combination of chemical and mechanical dormancy (ellis et al., 1985; bewley and black, 1995; hartmann and kester, 2002; schmidt, 2000; delanoy et al., 2006). if fruits are harvested before seed maturation, there could be a lacking development of the endosperm (reserves); as a result, the growth and development of the embryo could be delayed or arrested (hartmann and kester, 2002). the high percentage of germination was possibly associated with the effect of the alternating temperatures that the seeds were subjected to (30/20ºc, 12 h each), a result similar to that obtained by pereira and andrade (1994) for (p. edulis) and by aular et al. (1996) for passion fruits, which demonstrated a significant increase in the germination of the seeds subjected to alternating temperatures of 30-20ºc, and to the results obtained by severin et al. (2004), who, at 309aguacía, miranda, and carranza: effect of fruit maturity stage and fermentation period on the germination of passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa deg.)... the biological level, suggested that alternating temperatures greatly favor the in vitro germination of cut passiflora seeds (passif lora caerulea l.). although this study considered three higher maturity stages (4, 5 and 6), the fermentation period used in each treatment demonstrated favorable effects on the germination because, apparently, the presence of germination inhibitors decreased and inorganic salts and organic substances that inhibit germination were eliminated (manica, 1981; echeverría, 1997). studies on the passion fruit have demonstrated the effect of the presence of aryl in the seeds, finding a higher germination percentage when the seeds are subjected to complete removal of the aryl, as compared to seeds with the aryl; furthermore, there is evidence that the presence of inhibitors and abscisic acid in the aryl of seeds interfere with the germination process (lopes et al., 2006). studies by mendiondo and garcia, (2008), in p. caerulea found that, after fermentation, germination was higher observed in seeds without the aryl, while no significant differences were observed in seeds with the aryl, and the aryl in seeds without mechanical scarification plus. furthermore, it was evident that the fermentation period of 8 d reduced the germination percentage of the passion fruit, but this response was associated with the fruit maturity that was used, presenting reductions in maturity stages 4 and 5, but not in 6 (tab. 1); this fermentation period may seem excessive and unconventional due to the accumulation of substances that damage the embryo or because the change produced by the fermentation makes the seed suffer damage due to anoxia (duarte and alvarado, 1997). this result agrees with that found for papaya (carica papaya) by ávila (2007), who noted a decrease in the percentage of germination in treatments fermented for more than 5 d, attributable to the fact that the period to which the seeds were subjected in the fermentation process was too long and that there was a toxic effect due to the formation of alcohols or anoxia processes. according to observations, an overexposure to fermentation will decrease a seed’s survival capacity due to a period of oxygen deprivation during which the carbon reserves are used as an energy source. this process has an energy yield that is less than that of respiration metabolism and is limited by the reserve quantities of the seeds (aravena et al., 2010). mean germination time. the mgt of the passion fruit seeds presented signif icant dif ferences between t he evaluated treatments. for maturation stage m4, the lowest germination time corresponded to the seeds that had a fermentation period of 4 d (25.35) and the highest time (34.36) corresponded to the seeds fermented for 8 d. in stage m6, the lowest mgt (31.43) occurred in the seeds fermented for 2 d and the highest time (34.84) was seen in the seeds with table 1. percentage of germination, mean germination time (mgt) mean speed of germination (msg), and seed viability of passiflora edulis f. flavicarpa deg., germinated in darkness at alternating temperatures of 30/20°c, and growth parameters leaf area and plant dry mass. treatment germination (%) mgt (d) msg (seed germ/d) viability (%) dry mass (mg) leaf area (cm2) m4f0 20.50 e 33.24 ab 1.28 f 93.90 a 103.50 b 13.50 b m4f1 29.50 e 27.10 cd 1.56 ef 64.10 cd 130.67 a 14.62 b m4f2 62.00 a 26.35 cd 4.48 a 81.60 b 103.80 b 15.75 a m4f4 59.50 ab 25.35 cde 4.11 ab 79.20 bc 111.57 ab 14.25 b m4f8 48.50 cd 34.36 a 3.02 cd 56.30 e 123.52 ab 15.12 a m5f0 41.50 de 33.12 b 2.71 ef 82.30 b 111.47 b 15.15 a m5f1 92.00 a 32.63 cd 7.20 a 95.50 a 125.00 a 16.15 a m5f2 73.00 bc 33.98 a 5.00 bc 91.70 ab 131.10 a 18.30 a m5f4 51.00 d 33.45 ab 3.49 d 88.40 b 125.93 a 17.00 a m5f8 39.00 e 33.57 ab 2.10 ef 91.00 ab 123.63 a 15.37 a m6f0 48.00 de 32.64 c 2.86 d 41.80 c 103.48 a 13.37 a m6f1 94.50 a 32.29 c 6.07 a 95.00 a 128.63 a 16.12 a m6f2 91.00 ab 31.43 d 5.54 ab 86.70 ab 118.00 a 13.37 b m6f4 56.50 de 34.84 a 5.50 ab 92.10 ab 133.78 a 16.62 a m6f8 76.00 bc 33.81 ab 4.06 c 94.00 a 136.76 a 14.12 b mgt, mean germination time; msg, mean speed of germination. means with different letters in same column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 310 agron. colomb. 33(3) 2015 fermentation for 4 d. the passion fruit mgt responded to the fermentation in the earlier maturity stages, m4 and m5, but, in m6, there was a decrease in the mgt. in cases with a morphological-type endogenous latency, this response could be associated with rudimentary embryos, embryos that are more than a pre-embryo embedded in the endosperm, at the time of fruit maturation and the existence of chemical germination inhibitors present in the endosperm, which become particularly active at high temperatures (varela and arana, 2011). mean germination rate. the mgr presented significant differences in the evaluated treatments. for the m4 maturation stage, the lowest mgr (1.28 seeds germinated per day) was obtained when the seeds were not fermented, while the highest mgr (4.48 seeds germ/d) corresponded to the seeds that were fermented for 2 d. for the m6 maturation stage, the lowest mgr (2.86 seeds germ /d) was obtained when the seeds were not fermented and the highest mgr (6.07 seeds germ/d) corresponded to the seeds fermented for 1 d. for the m6 seeds, increasing the fermentation period from 4 to 8 d produced a slight decrease: 5.50 seeds germinated/day to 4.06 seeds germinated/day. the passion fruit seeds were more sensitive to the increase in the fermentation period, with the increase from 4 to 8 d in the fermentation process resulting in a reduction of the mgr of between 26 and 40%. seed viability. for the seeds obtained from the m4 fruits, the viability was reduced by 22.9% when the fermentation was increased from 4 to 8 d. for the seeds obtained from the m5 maturation stage, the lowest viability was obtained with the seeds that were not fermented (82.3%) and the highest viability (95.5%) was seen when the seeds were subjected to fermentation for 1 d. for m6, the lowest viability was seen when the seeds were not fermented (41.8%) and the highest viability (95%) occurred in the seeds fermented for 1 d. the increase from 4 to 8 d in the fermentation period increased the viability from 92.1 to 94.0%, which represented a 1.9% increase (tab. 2). total dry matter of plantlets. the gain in total dry mass achieved by the passion fruit plantlets presented significant differences in the treatments in terms of the degree of maturation and fermentation period of the seeds. dry mass. there were significant differences in the plantlets that came from seeds subjected to treatments with a maturation stage of 4 (m4), according to the tukey test. the lowest accumulation (103.5 mg) was reached by the plantlets whose seeds were not fermented (f0), while the highest accumulation (130.6 mg) was seen when the 1 d of fermentation; the accumulation in m5 of dry mass went from 111.5 to 123.5 mg, which represented an increase of 10.7%. for the plantlets obtained from fruits with a maturation stage of 6 (m6), the lowest accumulation of dry mass (103.48 mg) corresponded to the plantlets whose seeds were not fermented (f0) and the highest accumulation (136.76 mg) was seen in the seeds that were fermented for 8 d; the change from 4 to 8 d of fermentation increased the accumulation of dry mass by 2.9% (tab. 1). leaf area. this variable presented significant differences between the treatments (tab. 1). the smallest leaf area in the passion fruit plantlets was obtained with the seeds with a maturation stage of 4 (m4), 13.5 cm2, and that were not fermented, while the highest, 15.75 cm2, corresponded to the plantlets of seeds that were fermented for 2 d. for the plantlets obtained from seeds of fruits with a maturation stage of 6 (m6), the smallest leaf area, 13.37 cm2, occurred in the plantlets whose seeds were not fermented (f0) and the largest area (16.12 cm2) was seen in the plantlets with seeds that were fermented for 4 d (f4). the increase in the fermentation period from 4 to 8 d resulted in a reduction of the leaf area, from 16.62 to 14.12 cm2, which represented a reduction of 2.5% (tab. 1). sweet granadilla seed germination. there were significant differences between the percentages of germination of the seeds in terms of fruit maturation degree and the fermentation period. the percentage of germination (pg) reported for the sweet granadilla is highly variable, from 20% (salazar, 2000) to 72.2% (romero, 2000). none of the treatments reached 40% germination, possibly due to the presence of immature embryos with little growth (tab. 2). the lowest percentage of germination in the m5 maturation stage (11%) corresponded to fermentation for 2 d and the maximum percentage (31%) occurred when the seeds were fermented for 1-d. in the m6 maturation stage, the lowest germination was obtained without fermentation (10%) and the highest germination (39%) was seen with fermentation for 2 d (tab. 2). between the m4 and m5 stages of maturation, the change in the fermentation period from 4 to 8 d resulted in increases in the germination of between 4 and 6%, while the m6 stage of maturation produced an increase in the germination of 14% (tab. 2). this result agrees with the findings of salazar (2000), where the sweet granadilla with the highest degree of maturation presented the highest percentage of germination; similar results were demonstrated by giraldo and aristizábal (2008), where seeds 311aguacía, miranda, and carranza: effect of fruit maturity stage and fermentation period on the germination of passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa deg.)... of the sweet granadilla (p. ligularis) and banana passion fruit (passif lora mollisima) from fruits with 100 and 75% maturity presented superior percentages of germination. walck (2002) indicated that recently matured seeds of some species have very small embryos (immature in terms of the size of the seed) and have a lot of endosperm and that, when these embryos still have distinguishable cotyledons and radicles, they must grow to a required length before the radicle emerges from the seed. before a seed can germinate, it must pass through a number of phases, which include the availability of reserves in the seed. these reserves include starch, proteins, lipids, and nutrients that become available for the embryo through specific enzymatic actions and biochemical pathways of transformation (miransari and smith, 2014). according to echeverría (1997), a seed that has not finished its development will lack reserves in the endosperm, resulting in an embryo with an arrested development and possible abortion, which could explain the low percentages of germination. it is important to note that some studies suggest that passif lora seeds have erratic germination and a prolonged dormancy, characteristics that make propagation difficult (siqueira and pereira, 2001; pereira et al., 2008). mean germination time. the mgt of the granadilla seeds presented significant differences between the evaluated treatments. for the m4 stage of maturation, the lowest germination time corresponded to the seeds with 8 d of fermentation (20.42) and the highest time (28.6) occurred in the seeds that were fermented for 4 d. increasing the fermentation from 4 to 8 d resulted in decreases in the mgt of 18.18%. for m6, the lowest mgt (13.32) occurred in the seeds without fermentation and the highest time (29.13) was seen in the seeds with 2 d of fermentation. the change in the fermentation from 4 to 8 d produced increases in the mgt of 1.15% (tab. 2). for the sweet granadilla, the mgt in the m4 fruits saw reductions in the prolonged periods of fermentation and, in the m5 and m6 fruits, these periods produced slight increases (3.0-4.1%). mean germination rate. for the m4 stage of maturation, the lowest mgr (0.38 seeds germinated/d) was obtained when the seeds were fermented for 4 d (f4), while the highest mgr value (0.83 seeds germ/d) corresponded to the seeds that were fermented for 8 d. for the m6 stage of maturation, the lowest mgr (0.53) was obtained when the seeds were not fermented and the highest mgr (2.33 seeds germ/d) corresponded to the seeds that were fermented for 2 d. in this case, the m6 seeds produced an increase, 0.99 to 2.07 seeds germ/day, when the fermentation period was increased from 4 to 8 d (tab. 2). the sweet granadilla responded with increases in the mgr in relation to the table 2. percentage of germination, mean germination time, mean germination rate, and seed viability of the sweet granadilla, germinated in darkness and alternating temperatures of 30/20ºc, and plantlet growth. treatment germination (%) mgt (d) mgr (seed germ/d) viability % dry mass (mg) leaf area (cm2) m4f0 21.00 a 28.10 a 0.82 a 91.30 a 88.80 ab 16.00 a m4f1 17.00 bc 27.61 ab 0.76 bc 87.50 ab 97.13 a 15.2 b m4f2 15.00 bc 23.42 c 0.73 bc 55.00 cd 98.33 a 15.00 b m4f4 12.00 bc 28.60 a 0.38 d 87.80 ab 91.95 a 16.40 a m4f8 16.00 bc 20.42 c 0.83 a 56.20 c 84.30 b 14.62 bc m5f0 13.00 bc 27.66 a 0.53d 41.50 c 87.12 b 14.80 bc m5f1 31.00 a 27.00 ab 1.46 a 78.60 ab 95.28 a 13.20 c m5f2 11.00 d 21.39 c 0.39 e 93.00 a 95.98 a 16.90 a m5f4 17.00 c 27.55 ab 0.67 d 94.20 a 101.70 a 15.30 b m5f8 23.00 b 28.38 a 1.00 c 87.40 ab 92.13 a 14.80bc m6f0 10.00 d 13.32 d 0.53 d 84.70 b 93.10 b 15.40 b m6f1 35.00 ab 28.52 a 1.79 b 97.30 a 104.73 a 14.90 bc m6f2 39.00 a 29.13 a 2.33 a 96.00 ab 100.15 a 17.30 a m6f4 20.00 c 26.56 ab 0.99 c 73.30 c 103.08 a 16.10 a m6f8 34.00 ab 27.71 a 2.07 a 87.60 b 101.45 a 16.80 a mgt, mean germination time; msg, mean speed of germination. means with different letters in same column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). 312 agron. colomb. 33(3) 2015 stage of maturation (m4<m5<m6) and the increase in the fermentation period (f4<f8). seed viability. the percentage of viable seeds presented significant differences between the treatments with the following behavior: for the seeds obtained from fruits with an m4 stage of maturation, the viability decreased by 31.6% when the fermentation was increased from 4 to 8 d. for the m6 stage of maturation, the lowest viability was seen when the seeds were fermented for 4 d (73.3%) and the highest viability (97.3%) was seen in the seeds fermented for 1 d. increasing the fermentation from 4 to 8 d increased the viability from 73.3 to 87%, which represented a 14.3% increase (tab. 2). in the sweet granadilla, seed viability is higher when extraction occurs through fermentation (miranda, 2009), which was not seen in the entirety of this study, which could be related to the fact that the lowest viability was seen in the m5f0 treatment. cases that present percentages of germination below the percentage of viability (m4f0 for the sweet granadilla) also indicate the presence of latency in the seeds. in stone fruit trees, seeds lose their viability if they are left to ferment in their juice; to the point that viability is greatly reduced even if they are left to ferment in their juice for only 24 h. dr y mass accumulated by the plantlets. the sweet granadilla presented significant differences between the treatments for this variable. in the treatment with plantlets obtained from seeds of m5 fruits, the lowest accumulation, 87.52 mg, was seen in the seeds without fermentation and the highest accumulation (101.7 mg) occurred with seeds with 4 d of fermentation. when the fermentation was increased from 4 to 8 d, the accumulation of dry mass by the plantlets was reduced by 9.1%. for the plantlets obtained from m6 fruits, the lowest accumulation of dry mass (93.1 mg) corresponded to the plantlets whose seeds were not fermented (f0) and the highest accumulation (104.7 mg) was seen when the seeds were fermented for 1 d. increasing the fermentation from 4 to 8 d decreased the accumulation of dry mass by 1.63% (tab. 2). according to carvalho and nakagawa (2000), seeds that do not fully mature can germinate, but they will not produce plantlets that are as vigorous as those collected at the appropriate maturation point; a fact that was observable in the present study. leaf area. the smallest leaf area in the sweet granadilla plantlets was obtained in seeds with a maturation stage of 4 (m4) and was 14.62 cm2, occurring in seeds fermented for 8 d (f8), while the largest area, 16.4 cm2, corresponded to the plantlets of seeds fermented for 4 d. increasing the fermentation from 4 to 8 d generated decreases in the leaf area, from 16.4 to 14.62 cm2; this represented a decrease of 1.78%. for the plantlets obtained from the seeds of m6 fruits, the smallest leaf area, 15.4 cm2, was seen in the plantlets whose seeds were not fermented (f0) and the largest area (17.3 cm2) occurred in the plantlets of seeds fermented for 2 d (f2); increasing the fermentation period from 4 to 8 d increased the leaf area by 0.7% (tab. 2). the leaf area of the plantlets did not present significant differences among treatments. the responses seen when increasing the fermentation from 4 to 8 d represented a reduction of 10.8 and 3.2% when the seeds were extracted from fruits with a maturation stage of 4 and 5 (m4 and m5), respectively. these results agree with those of negreiros et al. (2006), where the 2 and 3 maturation stages presented higher means for the variables of total dry mass and number of leaves. conclusions conditions of darkness and alternating temperatures (30/20ºc) in a laboratory can result in increases in the percentages of germination of passion with treatments involving the 5 and 6 maturation stages and a fermentation process. aryl removal is important in this process because any germination inhibiting substances that may be present in the aryl will not interfere with the germination process. the viability test of the non-germinated seeds showed that, despite the high viability percentages, no high germination percentages were generated, which could indicate the presence of exogenous dormancy, as seen in the seeds of some passif lora species. the growth parameters displayed a direct relationship with the state of maturation; a greater dry mass was found in the seedlings that came from seeds with a higher degrees of maturity. the percentages of germination were higher for the passion fruit than for the sweet granadilla. the germination due to the effect of the fermentation of the seeds caused decreases in the germination in m4 and m5 and increases of 25% for the m6 maturation stage. the mean germination time, mgt, of the seeds subjected to the treatments from 4 to 8 d was higher for the passion fruit than for the sweet granadilla. similarly, the mgr was higher for the passion fruit seeds. 313aguacía, miranda, and carranza: effect of fruit maturity stage and fermentation period on the germination of passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa deg.)... literature cited almeida, a.m., j. nakagawa, and r.m almeida. 1988. efeito de armazenamento na germinação de sementes de maracujáamarelo de diferentes estádios de maturação. pp. 603-608. in: anais do 9th congresso brasileiro de fruticultura. campinas, brazil. aosa, association of official seed analysts. 2000. rules for testing seeds. proc. assoc. off. seed ana. 60, 39. aravena c., j., j. mejías b., and v. amiard. 2010. liberación de azúcares desde semillas de lupino: dañino efecto del exceso de agua en el suelo. tierra adentro 88, 38-39. aular, j., a.d. bautista, and n. maciel. 1996. inf luencia de la luz, la profundidad de siembra y el almacenamiento sobre la germinación y emergencia de la parchita. agron. trop. 46, 73-83. ávila j., e. 2007. efecto de tratamientos pre germinativos en la germi nación de semi l la de papaya (car ica papaya). underg raduate t hesis. escuela ag rícola pa na merica na zamorano, san antonio de oriente, honduras. bewley, j.d. and m. black. 1995. seeds: physiology of development and germination. seed sci. res. 5, 127-128. doi: 10.1017/ s0960258500002713 cárdenas, j.f. 2011. morfología y tratamientos pregerminativos de semillas de granadilla (passif lora ligularis juss.). msc thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota. carvalho, n.m. and j. nakagawa. 2000. sementes: ciência, tecnologia e produção. 4th ed. fundação de estudos e pesquisas em agronomia, medicina veterinária e zootecnia (funep), jaboticabal, brazil. coppens d’eeckenbrugge, g. 2003. promesas de las pasif loras. pp. 1-26. in: x seminario nacional and iv internacional sobre especies promisorias. medellin, colombia. deaquiz-oyola, y., j. álvarez-herrera, and a. fraile. 2008. efecto de diferentes láminas de riego y sustratos en la propagación de tomate (solanum lycopersicum l.). rev. colomb. cienc. hortic. 2, 54-65. 10.17584/rcch.2008v2i1.1173 delanoy, m., p. van damme, x. scheldeman, and j. beltran. 2006. germination of passif lora mollissima (kunth) l.h.bailey, passif lora tricuspis mast. and passif lora nov sp. seeds. sci. hortic. 110, 198-203. doi: 10.1016/j.scienta.2006.07.007 duarte, o. and e. alvarado. 1997. tratamientos para mejorar la propagación de tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt.) por semillas y estacas. proc. interam. soc. trop. hort. 41, 248-251. echeverría t., m.a. 1997. determinación del inicio de la capacidad germinativa y tratamientos más adecuados para la germinación del maracuyá amarilllo (passif lora edulis var. f lavicarpa deg.). undergraduate thesis. escuela agrícola panamericana zamorano, san antonio de oriente, honduras. ellis, r.h., t.d. hong, and e.h. roberts. 1985. handbook of seed technology for genebanks. vol. 2: compendium of specific germination, information and test recommendations. handbook for genebanks no. 3. international board for plant genetic resources (ibpgr), rome. garcía m., m.c. 2008. manual de manejo cosecha y poscosecha de granadilla. corpoica, bogota. giraldo j., l.a. and j.c. aristizábal l. 2008. relación del grado de madurez del fruto y las condiciones de almacenamiento de la semilla sobre la germinación y viabilidad en cinco especies de frutales andinos. agron. 16, 63-73. hernández, m.s and g. fischer. 2009. cosecha y poscosecha en las frutas pasif loráceas. pp. 267-282. in: miranda, d., g. fischer, c. carranza, s. magnitskiy, f. casierra-posada, w. piedrahíta, and l.e. flórez (ed.). cultivo, poscosecha y comercialización de las pasif loráceas en colombia: maracuyá, granadilla, gulupa y curuba. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. hartmann, h.t. and d.e. kester. 2002. propagación de plantas: principios y prácticas. 7th ed. compañía editorial continental, méxico df. herrera, j., r. alizaga, e. guevara, and v. jiménez. 2006. crecimiento de la planta. fisiología de la producción de los cultivos tropicales. universidad de costa rica, san jose. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 1979. norma técnica colombiana icontec ntc 1267: maracuyá. bogota. icontec, instituto colombiano de normas técnicas. 1997. norma técnica colombiana icontec ntc 4101: frutas frescas granadilla, especificaciones. bogota. irigoyen, j.n. and m.a. cruz v. 2005. guía técnica de semilleros y viveros frutales. inter-american institute for cooperation on agriculture (iica); programa nacional de frutas de el salvador, santa tecla, el salvador. ista, international seed testing association. 1996. international rules for seed testing. seed sci. technol. 24(suppl. rules), 48-52. ista, international seed testing association. 1999. international rules for seed testing. seed sci. technol. 27(suppl. rules), 25-30. lopes, j.c., g.m. bono, r.s. alexandre, and v.m. maia. 2006. germinação e vigor de plantas de maracujazeiro ‘amarelo’ em diferentes estádios de maturação do fruto, arilo e substrato. ciênc. agrotec., 31, 1340-1346. doi: 10.1590/ s1413-70542007000500010 maciel, n. and d. bautista. 1997. efectos de la luz sobre la germinación de la parchita. agron. trop. 47, 397-408. manica, i. 1981. fruticultura tropical: maracujá. editora agronômica ceres, sao paulo, brazil. miranda, d. 2009. manejo integral del cultivo de la granadilla (passif lora ligularis juss.). pp. 121-157. in: miranda, d., g. fischer, c. carranza, s. magnitskiy, f. casierra-posada, w. piedrahíta, and l.e. flórez (ed.). cultivo, poscosecha y comercialización de las pasif loráceas en colombia: maracuyá, granadilla, gulupa y curuba. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. miransari, m. and d.l. smith. 2014. plant hormones and seed germination. environ. exp. bot. 99, 110-121. doi. 10.1016/j. envexpbot.2013.11.005 molinero, l.m. 2003. ¿y si los datos no siguen una distribución normal? www.seh-lelha.org/noparame.htm; consulted: november, 2015. moreno m., e. 1984. análisis físico y biológico de semillas agrícolas. universidad nacional autónoma de méxico, mexico df. http://dx.doi.org/10.1017/s0960258500002713 http://dx.doi.org/10.1017/s0960258500002713 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2008v2i1.1173 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2006.07.007 http://dx.doi.org/10.1590/s1413-70542007000500010 http://dx.doi.org/10.1590/s1413-70542007000500010 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2013.11.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2013.11.005 http://www.seh-lelha.org/noparame.htm 314 agron. colomb. 33(3) 2015 negreiros, j.r.s., j.a. wagner júnior, v.s. álvares, j.o.c. silva, e.s. nunes, r.s. alexandre, l.d. pimentel, and c.h. bruckner. 2006. inf luência do estádio de maturação e do armazenamento pós-colheita na germinação e desenvolvimento inicial do maracujazeiro-amarelo. rev. bras. frutic. 28, 21-24. doi: 10.1590/s0100-29452006000100009 ocampo p., j.a., g. coppens d’eeckenbrugge, m.t. restrepo, a. jarvis, m.h. salazar, and c.m. caetano. 2007. diversity of colombian passif loraceae: biogeography and an updated list for conservation. biota colomb. 8, 1-45. pereira, t.s. and a.c.s. andrade. 1994. germinaão de psidium guajava l. e passif lora edulis sims efeito da temperatura, substrato e morfologia do desenvolvimento pós-seminal. rev. bras. sementes 16, 58-62. doi: 10.17801/0101-3122/rbs. v16n1p58-62 pereira, k.j.c. and d.c.f.s. dias. 2000. germinação e vigor de sementes de maracujá-amarelo (passif lora edulis sims f. f lavicarpa deg.) submetidas a diferentes métodos de remoção da mucilagem. rev. bras. sementes 22, 288-291. doi: 10.17801/0101-3122/rbs.v22n1p288-291 pereira, w.v.s., l.m. vieira, t.g.s. oliveira, f.f. aquino, l.m. ribeiro, and m.o. mercadante-simões. 2008. efeito de metodos de armazenamento sobre a germinacao de sementes de passif lora cicinnata mast. in: ix simpósio nacional o cerrado and ii simpósio internacional savanas tropicais. parlamundi, brasilia df. ranal, m.a. and d.g. santana. 2006. how and why to measure the germination process? rev. bras. bot. 29, 1-11. doi: 10.1590/ s0100-84042006000100002 rivera, b., d. miranda, l.a. ávila, and a.m. nieto. 2002. manejo integral del cultivo de la granadilla (passif lora ligularis juss.). programa nacional de transferencia de tecnología agropecuaria (pronatta), manizales, colombia. romero, n.p. 2000. evaluación de algunos factores físico y químicos sobre la germinación de las semillas de tres especies de pasif lora (p. edulis, p. mollisima y p. ligularis). undergraduate thesis. faculty of sciences, pontificia universidad javeriana, bogota. salazar, a.a. 2000. evaluación del efecto de la procedencia y el grado de madurez de los frutos de dos especies de pasif lora passif lora mollisima (h.b.k.) bailey y passif lora ligularis juss. sobre la germinación de sus semillas. undergraduate thesis. faculty of sciences, pontificia universidad javeriana, bogota. schmidt, l. 2000. guide to handling of tropical and subtropical forest seed. danida forest seed centre, humlebaek, denmark. severin, c., a. salinas, s. gattusso, m. gattuso, h. busilacchi, m.g. giubileo, a. aguirre, and m. gattusso. 2004. estimulación de la germinación de semillas de passif lora caerulea l. cultivadas in vitro. rev. invest. fac. cienc. agr. 6, 37-38. siqueira, d.l and w.e. pereira. 2001. propagação. pp. 85-137. in: brukner, c.h. and m.c. picanço (ed.). maracujá: tecnologia de produção, pós-colheita, agroindústria e mercado. cinco continentes, porto alegre, brazil. varela, s.a. and v. arana. 2011. latencia y germinación de semillas. tratamientos pregerminativos. sistemas forestales integrados no. 3. instituto nacional de tecnología agropecuaria (inta), bariloche, chile. wa g ner jú n ior, a ., r . s . a lex a nd re , j.r . s . neg rei ros , l .d. pimentel, j.o.c. silva, and c.h. bruckner. 2006. inf luência do substrato na germinação e desenvolvimento inicial de plantas de maracujazeiro amarelo (passif lora edulis sims f. f lavicarpa deg.). ciênc. agrotec. 30, 643-647. doi: 10.1590/ s1413-70542006000400008 walck, j.l., s.n. hidayati, and n. okagami. 2002. seed germination ecophysiology of the asian species osmorhiza aristata (apiaceae): comparison with its north american congeners and implications for evolution of types of dormancy. am. j. bot. 89, 829-835. doi: 10.3732/ajb.89.5.829 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452006000100009 http://dx.doi.org/10.17801/0101-3122/rbs.v16n1p58-62 http://dx.doi.org/10.17801/0101-3122/rbs.v16n1p58-62 http://dx.doi.org/10.17801/0101-3122/rbs.v22n1p288-291 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-84042006000100002 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-84042006000100002 http://dx.doi.org/10.1590/s1413-70542006000400008 http://dx.doi.org/10.1590/s1413-70542006000400008 http://dx.doi.org/10.3732/ajb.89.5.829 influence of the aquacrop soil module on the estimation of soybean and maize crop yield in the state of parana, brazil received for publication: 25 march, 2019. accepted for publication: 23 july, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.78659 1 universidade federal do parana (brazil). 2 emater empresa paranaense de assistência técnica e extensão rural (brazil). 3 fundação abc pesquisa e desenvolvimiento agropecuário (brazil). * corresponding author: skreutzrosa@gmail.com agronomía colombiana 38(2), 234-241, 2020 abstract resumen the values of the physical-water attributes of soils for use in agricultural simulation models are usually obtained using difficult and time-consuming methods. the objective of this study was to analyze the performance of the aquacrop model to estimate soybean and maize crop productivity in the region of campos gerais (brazil), with the option of including soil physical-water attributes in the model. real crop productivities and input data (soil, climate, crop and soil management) were obtained from experimental stations of the abc foundation for the crop years 2006 to 2014. sixty-four yield simulations were performed for soybean (four municipalities) and 42 for maize (three municipalities), evaluating input soil data scenarios of aquacrop as follows: i) all soil physical-water attributes were measured (standard) and ii) the attributes were measured only using textural classification of the area (alternative). real and simulated yields were verified by simple linear regression analyses and statistical indices (r, d, c). the standard scenario yielded performances between very good and excellent (0.75<c≤1.0) for soybean and between bad and excellent (0.40<c≤1.0) for maize. the alternative scenario was more variable, with performances between terrible and excellent (0.0<c≤1.0) for soybean and terrible and medium (0.0<c≤0.65) for maize. using only the soil texture classification in aquacrop indicated an easier way to estimate crop yields, but low performances may restrict estimates of soybean and maize yields in campos gerais. los valores de los atributos físico-hídricos del suelo para uso en modelos de simulación agrícola generalmente se obtienen usando métodos difíciles y demorados. el objetivo del presente trabajo fue analizar el desempeño del modelo aquacrop para estimar la productividad de los cultivos soya y maíz en la región de los campos gerais (brasil), de acuerdo con la opción de incluir los atributos físico-hídricos del suelo en el modelo. las productividades reales de los cultivos y datos de entrada (suelo, clima, cultivo y manejo del suelo) se obtuvieron de las estaciones experimentales de la fundación abc, para los años cosecha entre 2006 y 2014. se llevaron a cabo 64 simulaciones de productividad para soya (cuatro municipios) y 42 para maíz (tres municipios), evaluando escenarios de entrada de los datos del suelo en el aquacrop de la siguiente manera: i) todos los atributos físico-hídricos del suelo medidos (estándar) y ii) sólo la clasificación textural del área (alternativo). las productividades reales y simuladas se verificaron por análisis de regresión lineal simple e índices estadísticos (r, d, c). el escenario estándar obtuvo desempeños entre muy bueno y excelente (0.75<c≤1.0) para la soya y entre malo y excelente (0.40<c≤ 1.0) para el maíz. el escenario alternativo fue más variable, con desempeños entre pésimo y excelente (0.0<c≤1.0) para soya y entre pésimo y mediano (0.0<c≤0.65) para maíz. utilizar solamente la clasificación de textura del suelo en el aquacrop indicó una forma más fácil de estimar los rendimientos de los cultivos, pero los bajos desempeños pueden restringir estimativas de las productividades de los cultivos soya y maíz en campos gerais. key words: simulation, soil attributes, glycine max, zea mays. palabras clave: simulación, atributos del suelo, glycine max, zea mays. influence of the aquacrop soil module on the estimation of soybean and maize crop yield in the state of parana, brazil influencia del módulo suelo del aquacrop en la estimación del rendimiento de los cultivos de soya y maíz en el estado de paraná, brasil jorge luiz moretti de souza1, stefanie lais kreutz rosa1*, karla regina piekarski2, and rodrigo yoiti tsukahara3 introduction the availability of input data is one of the greatest difficulties for using agricultural simulation models. some models require large amounts of input data that are difficult to obtain and expensive (jones et al., 2017; rosa et al., 2020). however, since crop growth modeling has progressed over the last decades (siad et al., 2019), the evolution of simulation models combined with the simplification and robustness of the programs tends to increase precision (steduto et al., 2009; steduto et al., 2012; tonitto et al., 2018). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n2.78659 235moretti de souza, kreutz rosa, piekarski, and yoiti tsukahara: influence of the aquacrop soil module on the estimation of soybean and maize crop yield in the state of parana, brazil researchers from the food and agriculture organization (fao) aiming to meet the demand for more widely usable models developed the aquacrop model (garcía et al., 2017). aquacrop is a crop water productivity model designed to assess the effect of management and the environment on the production of different crops, simulating yield responses to water (issoufou et al., 2020; lópez-urrea et al., 2020). among its other advantages, aquacrop requires a small number of input data and their insertion is easier (steduto et al., 2012; raes et al., 2018a). the literature considers that analyses to obtain soil physical-water attribute values still use difficult and timeconsuming methods; also, the interpretation of their measurements is not direct due to the complexity and specificity of the evaluated soils (lin et al., 1999; bünemann et al., 2018). the standard methodologies require sensitive and expensive equipment that does not match the structure of most laboratories in brazil. in addition, the results often produce errors and are not reliable (oliveira et al., 2002). therefore, the physical-water attribute data for insertion into the models may not be so easy to obtain or either operational. in this regard, aquacrop has shown advances in its development, making it possible to indirectly obtain some parameters or attributes of the agricultural environment as, for example, the use of pedotransfer functions to obtain the main soil physical-water attributes, considering only texture (raes et al., 2018a; 2018b). in order to overcome this problem, aquacrop allows: i) the introduction into the model saturated hydraulic conductivity (ksat) values, field capacity (θfc), permanent wilting point (θpwp) and saturation (θsat) volumetric values; and ii) the generation of values of soil physical-water attributes (ksat, θfc, θpwp and θsat) based on soil texture (clay, silt and sand), using pedotransfer functions. the alternative of using only the soil textural classification in aquacrop is simple and quite interesting for carrying out analyses in places with little soil physical-water attribute data. in the literature, there are several studies with aquacrop, but none have evaluated the performance using the input method of the physical-water attributes (measured or estimated). however, this option can lead to considerable errors that have not yet been properly studied nor evaluated. this aspect is limiting, since the soil hydraulic properties, together with hydraulic gradients, control the water f low towards the roots (pinheiro et al., 2019) and the soil physical-water attributes are fundamental to the interactions in the soil-plant-atmosphere continuum. considering the difficulty of obtaining the main physicalwater attributes required as input in some simulation models, the objective of this study was to evaluate the performance of the aquacrop model for estimating the productivity of soybean and maize crops in the region of campos gerais, according to the option of entering soil physical-water attributes into the model. materials and methods the present study was carried out in the region of campos gerais, located in the states of parana and são paulo, which is the reference for grain production in brazil. maize and soybean historical crop data (2006/07 to 2013/14 harvest) of the abc foundation research and agricultural development were used. the experimental plots and stations used in the study were located at the agrometeorology sector of the abc foundation (tab. 1), which includes f lat to gently undulating relief typical of the region. the soil tillage system is no-tillage with homogeneous vegetable mulching. the crop rotation system used is alternated between soybean and maize in summer, and wheat and black oats in winter. pest and disease control is performed according to the usual methods in the region, and fertilization is performed by supplying all the nutrients necessary for full crop development. the data came from a historical experimental series carried out at the experimental stations of the abc foundation, harvests from 2006/07 to 2013/14. the model used in the analyses was aquacrop version 4.0. this experiment is part of several studies in the region of campos gerais, located in the states of parana and são paulo, in which the first phase consisted of testing the aquacrop model using the parameters recommended by the model’s creators. to verify aquacrop performance under agricultural production conditions, 42 and 64 simulations of maize and soybean production (kg ha-1), respectively, were compared to real yields (kg ha-1) from previous experiments carried out in the field, using harvests from 2006/07 to 2013/14. aquacrop uses simulated groups of conservative parameters (that do not depend on cultivation conditions and water regimen, temporal scale, management practices, climate or geographic location) and non-conservative parameters (depending on the crop under study and the environmental conditions of cultivation). the required conservative parameters were based on the recommendations of raes et al. (2013), and the non-conservative parameters were adjusted according to protocol data of the abc foundation. 236 agron. colomb. 38(2) 2020 to begin simulation, the aquacrop model requires input data on soil, climate, crop and management (raes et al., 2018a and 2018b). to obtain data, data entry varied according to the experimental stations and agricultural crop following methodological aspects. soil physical-water attributes scenarios with the soil data input, two scenarios were considered in soybean and maize crops simulations: i) standard input of all measured soil physical-water attributes needed in aquacrop, corresponding to each experimental station analyzed; and ii) alternative generation of the soil physical-water attribute values using aquacrop pedotransfer functions, based on soil textural classification for each experimental station. soil for each experimental plot (50 × 100 m), five representative points were analyzed in the field. the soil layers considered at each point were 0.0-0.10 m, 0.10-0.25 m and 0.25-0.40 m in order to reach the effective rooting depth of crops. for each layer, data were entered into aquacrop according to simulation scenarios (standard or alternative). at each point and soil layer disturbed and undisturbed soil samples were collected totaling 75 soil samples (5 experimental stations, 5 experimental points and 3 depths). volumetric water content at saturation (m3/m3) and field capacity (m3/m3) were determined according to teixeira et al. (2017) using undisturbed soil samples collected with volumetric rings (5 cm diameter and 3 cm height). the water content at field capacity (m3/m3) was determined while the water balance was kept stable in the tension table at a tension of 0.01 mpa. the water content at permanent wilting point (m3/m3) was estimated in the soil water retention curve, created with splintex pedotransfer software (prevedello, 1999). the volumetric water content at 1.5 mpa tension was considered as the permanent wilting point. the saturated hydraulic conductivity (mm/d) was determined with a constant head permeameter developed and calibrated at the department of soil and agricultural engineering of the federal university of parana, according to teixeira et al. (2017). soil texture was measured with disturbed soil samples using the densimeter method, according to the methodology of teixeira et al. (2017). the soil volumetric water content at planting time (m3/m3) was estimated according to souza et al. (2013). thus, it was considered that the soil reached the water content at field capacity at the moment prior to planting when there was a heavy rainfall. from this date onwards, the daily inf low and outf low water in the soil began to be accounted for until planting time. climate the climate data used came from the agrometeorological stations in each experimental field. the minimum and maximum air temperature (°c) and rainfall (mm) data were obtained from the climate databases provided by the agrometeorology sector of the abc foundation. the reference evapotranspiration (eto; mm/d) was estimated with the penman-monteith method (asce-ewri, 2005). the mean yearly atmospheric co2 concentrations (ppm) were provided by the aquacrop program, measured at the mauna loa observatory in hawaii (raes et al., 2018b). crop the required data were the planting date, duration of each phenological cycle (d), plant population (plants ha-1) and effective rooting depth (m). the data came from historical experiment series carried out at the experimental stations of the abc foundation, harvests from 2006/07 to 2013/14. management a fertilization level near optimal was considered. as the areas were under a no-tillage system, soil cover of mulch was considered to be 50% of the total soil covering in all experimental stations. table 1. locality, soil, climate, geographic coordinates and altitudes of abc foundation experimental stations. locality/state soil1 mean daily air temperature (°c) annual precipitation (mm/year) climate2 latitude3 longitude3 altitude3 (m) (degrees) arapoti/parana oxisol 18.8 1482.3 cfa/cfb(4) 24.18° s 49.85° w 902 castro/parana inceptisol 17.4 1368.1 cfb 24.85° s 49.93° w 1001 itabera/são paulo ultisol 18.4 1380.1 cfa 24.07° s 49.15° w 735 ponta grossa/parana oxisol 17.9 1551.8 cfb 25.01° s 50.15° w 1000 socavão/parana histosol 16.8 1397.4 cfb 24.68° s 49.75° w 1026 1classification obtained from abc foundation soil maps (scale 1:10000); 2adapted from alvares et al. (2013); 3geographic coordinates measured with gps device; 4climate transition site according to köppen’s climate classification for brazil: cfa = humid subtropical, oceanic climate without dry season and with a hot summer and cfb = humid subtropical, oceanic climate without dry season with a temperate summer. 237moretti de souza, kreutz rosa, piekarski, and yoiti tsukahara: influence of the aquacrop soil module on the estimation of soybean and maize crop yield in the state of parana, brazil the input data were inserted into aquacrop generating a soil and climate database for each experimental field in harvests between 2006 and 2014. the management data were the same for all simulations, only requiring a change in the crop data. statistical analyses were performed following the recommendations of souza (2018). the respective values of real crop (kg ha-1) and estimated (kg ha-1) productivities obtained in standard or alternative simulation scenarios were compared statistically using linear regression analysis, correlation coefficient (r; eq. 1), concordance d (willmott, 1982; eq. 2) and performance c (camargo and sentelhas, 1997; eq. 3) indices. the analyzed results were organized by localities to verify the possibility of relating the result to the soil type of each experimental station. 1 2 2 1 1 ( ) ( ) ( ) ( ) n i i i n n i i i i yr yr x ys ys r yr yr x ys ys = = = ⎡ ⎤− −⎣ ⎦ = − − ∑ ∑ ∑ (1) ( )∑ ∑ = = −+− − −= n i ii n i ii ryyrryys yrys d 1 2 1 2 )( 1 (2) c = d x r (3) (1) 1 2 2 1 1 ( ) ( ) ( ) ( ) n i i i n n i i i i yr yr x ys ys r yr yr x ys ys = = = ⎡ ⎤− −⎣ ⎦ = − − ∑ ∑ ∑ (1) ( )∑ ∑ = = −+− − −= n i ii n i ii ryyrryys yrys d 1 2 1 2 )( 1 (2) c = d x r (3) (2) c = d x r (3) where: r = pearson correlation coefficient (dimensionless); d = d index (dimensionless); c = c index (dimensionless); yri = real yields observed in the field at each i-experiment (kg ha-1); yr = real average yields from all cultivars observed in the field (kg ha-1); ysi = estimated yield observed in the model at each i-experiment (kg ha-1); ys = observed average yields from all cultivars estimated in the model (kg ha-1); n = number of harvests in the localities (dimensionless). the interpretation criteria of c performance was classified as excellent (c>0.85); very good (0.75<c≤0.85); good (0.65<c≤0.75); medium (0.60<c≤0.65); tolerable (0.50 <c≤ 0.60); bad (0.40 <c≤ 0.50); and terrible (c≤0.40). results and discussion the measured values (standard) of physical-water attributes from the soils for some experimental stations were different or close to those considered as alternative by aquacrop (raes et al. 2013), obtained according to textural classification of each soil (tab. 2). the measured θsat values (standard) in arapoti were lower than the alternative values. in castro and socavão, the measured θsat values were higher, and in itabera and ponta grossa these values were very similar. the values of θsat (considered equal to the total soil porosity) and θfc allowed calculating the porosity without water (β = θsat − θfc), consisting of the porous space not occupied by water (tab. 2). the literature indicates that β should be enough for the oxygen diffusion in the soil to meet the oxygen demand of agricultural crops (erickson, 1982; reichardt and timm, 2004). thus, β values are more important than the magnitude (lower or higher) of θsat and θfc values. studies indicate that β should be higher than or equal to 0.1 m3/m3 or 10% (erickson, 1982; reichardt and timm, 2004). in order not to hamper the normal functioning of the plant root system, yevtushenko et al. (2016) consider that β should not be below 0.15 m3/m3 or 15% in the surface layer. generally, β values calculated with the measured data (standard; tab. 2) indicated better aeration conditions for soybean and maize crops than the estimated values (alternative; tab. 2). the following means were verified: β = 17.0% (standard) and β = 8% (alternative) for sandy clay loam soil in arapoti; β = 15% (standard) and β = 11% (alternative) for sandy clay in ponta grossa; β = 15.9% (standard) and β = 1.0% (alternative) for clay soils located in castro, itabera and socavão; and β = 15.9% (standard) and β = 4.4% (alternative) for all soils analyzed from the campos gerais region (sandy clay loam, sandy clay and clay). therefore, since they are considered in the calculation the values of β (alternative) can penalize the yields estimated in aquacrop, obtaining higher errors compared to the values of real crop productivity or estimated productivity with the measured physical-water attributes (standard). the measured values of θfc and θpwp (standard; tab. 2) were lower compared to the estimated values (alternative; tab. 2), except for sandy clay soil (0-10 cm) in the experimental station of ponta grossa, where θfc was equal to the estimated value (alternative). it is important to consider that the measured (standard) and estimated (alternative) values of θfc and θpwp showed differences between the evaluated methods. however, the measured (standard) and estimated (alternative) values of soil available water (θawc = θfc − θpwp) were very close, resulting in the following means: θawc = 0.16 m3/m3 (standard) and θawc = 0.21 m3/m3 (alternative) for sandy clay loam soil in arapoti; θawc = 0.15 m3/m3 (standard) and θawc = 0.12 m3/m3 (alternative) for sandy clay soil in ponta grossa; θawc = 0.14 m3/m3 (standard) and θawc = 0.15 m3/m3 (alternative) for clay soils located in castro, itabera and socavão; and θawc = 0.15 m3/m3 (standard) and 238 agron. colomb. 38(2) 2020 θawc = 0.16 m3/m3 (alternative) for all soils analyzed from the campos gerais region (sandy clay loam, sandy clay and clay). therefore, in terms of soil available water capacity, it is important to note that the measured (standard) and estimated (alternative) θfc and θpwp values showed no differences in the simulations. considering the available water values (θawc = θfc − θpwp) and the root system depth (z; 0-10 cm, 10-25 cm and 2540 cm, respectively) of each layer, calculations of water capacity (awc = θawc × z) to z = 40 cm with the measured (standard) and estimated (alternative) soil physical attributes indicated the following values (tab. 2): awc = 62.5 mm (standard) and awc = 84.0 mm (alternative) for sandy clay loam soil in arapoti; awc = 54.5 mm (standard) and awc = 60.0 mm (alternative) for clay soils in castro; awc = 54.0 mm (standard) and awc = 60.0 mm (alternative) for clay soil in itabera; awc = 58.0 mm (standard) and awc = 48.0 mm (alternative) for sandy clay soil in ponta grossa; awc = 60.0 mm (standard) and awc = 60.0 mm (alternative) for clay soil in socavão; and awcmean = 57.8 mm (standard) and awcmean = 62.4 mm (alternative) for all soils analyzed from the campos gerais region (sandy clay loam, sandy clay and clay). the occurrence of water deficiency in the simulations is unlikely in the campos gerais region. in a study in ponta grossa region, scheraiber (2012) verified that the occurrence of water deficiency (mm/ decade) is practically zero in soil simulations with water balance containing: awc = 60 mm, available water fraction (p) between 0.3 and 0.7, and crop coefficient (kc) from 0.75 to 1.1. thus, it is believed that simulated water storage values of the harvests will not be responsible for probable differences that may occur between values of estimated productivity with the measured (standard) and estimated (alternative) physical-water attributes. table 2. estimated (alternative) and measured (standard) soil physical-water attributes in the experimental areas of the abc foundation in the campos gerais region. layer (m) textural classification θsat 1 θfc 1 θpwp1 ksat 2 β 3 θawc4 awc5 (m3/m3) (mm/d) (%) (m3/m3) (mm) estimated (alternative) physical-water attributes obtained according to textural classification (raes et al., 2013) 0.0-0.40 sandy clay loam 0.52 0.44 0.23 120 8.0 0.21 84.0 0.0-0.40 sandy clay 0.50 0.39 0.27 75 11.0 0.12 48.0 0.0-0.40 clay 0.55 0.54 0.39 2 1.0 0.15 60.0 measured (standard) physical-water attributes in arapoti 0.0-0.10 sandy clay loam 0.49 0.34 0.15 1394.9 15.0 0.19 19.0 0.10-0.25 sandy clay loam 0.47 0.30 0.15 1268.4 17.0 0.15 22.5 0.25-0.40 sandy clay loam 0.49 0.30 0.16 1124.5 19.0 0.14 21.0 measured (standard) physical-water attributes in castro 0.0-0.10 clay 0.63 0.50 0.36 418.3 13.0 0.14 14.0 0.10-0.25 clay 0.60 0.47 0.33 368.2 13.0 0.14 21.0 0.25-0.40 clay 0.62 0.45 0.32 325.7 17.0 0.13 19.5 measured (standard) physical-water attributes in itabera 0.0-0.10 clay 0.55 0.40 0.28 516.5 15.0 0.12 12.0 0.10-0.25 clay 0.54 0.37 0.24 462.3 17.0 0.13 19.5 0.25-0.40 clay 0.54 0.37 0.22 420.4 17.0 0.15 22.5 measured (standard) physical-water attributes in ponta grossa 0.0-0.10 sandy clay 0.51 0.39 0.20 743.3 12.0 0.19 19.0 0.10-0.25 sandy clay 0.50 0.35 0.20 732.6 15.0 0.15 22.5 0.25-0.40 sandy clay 0.54 0.36 0.25 636.3 18.0 0.11 16.5 measured (standard) physical-water attributes in socavão 0.0-0.10 clay 0.57 0.43 0.28 336.0 14.0 0.15 15.0 0.10-0.25 clay 0.59 0.41 0.27 351.1 18.0 0.14 21.0 0.25-0.40 clay 0.59 0.40 0.24 355.5 19.0 0.16 24.0 1θsat, θfc, θpwp = volumetric water content at saturation, field capacity and permanent wilting point, respectively; 2ksat = saturated hydraulic conductivity; 3β = porosity without water; 4 θawc = θfc θpwp = available water in the soil; 5 awc = θawc × z = available water capacity at the z depth. 239moretti de souza, kreutz rosa, piekarski, and yoiti tsukahara: influence of the aquacrop soil module on the estimation of soybean and maize crop yield in the state of parana, brazil the measured ksat (standard) values were much larger than the estimated (alternative) values for all textural classifications studied. therefore, the studied soils (standard) have drainage characteristics (τ) different from the alternative ones. according to raes et al. (2018c), the drainage characteristic is a less constant unit responsible for the size given to the potential water depletion curve of a soil layer, originally at saturation, at the end of the first day of free drainage in the soil. the drainage (τ) is a variable that depends on the saturated hydraulic conductivity. thus, the use of estimated attributes (alternative) considers that water depletion of a soil layer would occur more slowly than the measured attributes (standard). the measured (standard) and estimated (alternative) ksat values had the following means (tab. 2): 1263 mm/d (standard) and ksat = 120 mm/d (alternative) for the sandy clay loam in arapoti; ksat = 704 mm/d (standard) and ksat = 75 mm/d (alternative) for sandy clay soil in ponta grossa; ksat = 395 mm/d (standard) and ksat = 2 mm/d (alternative) for clay soils in castro, itabera and socavão; and ksat = 630 mm/d (standard) and ksat = 40 mm/d (alternative) for all soils analyzed from the campos gerais region (sandy clay loam, sandy clay and clay). the amplitude of measured values (standard) is acceptable for the evaluated areas since the ksat has high variability in different soil types. the correlation coefficients indicated that the associations between real crop yield and estimated (yr vs. ys) in aquacrop are less accurate when using the alternative (estimated) scenario of soil physical-water attributes in the simulations (tab. 3 and fig. 1). in the simulations with the standard (measured) scenario, r≥0.88 was obtained for soybean (castro) and r≥0.81 for maize (castro). in simulations with the alternative scenario, the associations indicated a higher dispersion with lower r occurring in castro (r = 0.41 for soybean) and socavão (r = 0.56 for maize). when analyzing the soil physical-water attributes (tab. 2) it was not possible to identify the reason for this higher dispersion. castro and socavão have clay soil that limits the aeration porosity (β) to 1% and ksat = 2 mm/d. the attribute values could have interfered in the yield estimation results in aquacrop; however, itabera showed the same values of β and ksat and did not exhibit a reduction of r. the r values of the association yr vs. ys were lower in the alternative scenario. however, the drop in performance was mainly due to the d index values (tab. 3). the use of estimated (alternative) soil physical-water attributes, based only on the soil textural class, somehow altered the simulated yield values (ys) and data dispersion distanced from 1:1 line (fig. 1). castro and socavão again were the locations that had the highest reduction in d index values. considering maize and soybean and maize crops, the yr vs. ys conjunction analyses for campos gerais also drew attention to a reduction in d index values. the performance of soybean and maize crop yield estimates with aquacrop using the input data from the alternative scenario varied between terrible and very good, with a predominance of terrible (tab. 3). only ponta grossa (excellent) and itabera (very good) showed satisfactory performances for the soybean crop. with the exception for ponta grossa, all performances obtained in aquacrop were lower in the alternative scenario simulations than those obtained in the standard (measured) scenarios. table 3. performance of the aquacrop model, according to standard and alternative simulation scenarios, for soybean and maize crops in campos gerais region. crop locality standard scenario alternative scenario r d c performance r d c performance soybean arapoti 0.94 0.87 0.82 very good 0.84 0.69 0.58 tolerable soybean castro 0.88 0.86 0.76 very good 0.41 0.59 0.24 terrible soybean itabera 0.91 0.84 0.77 very good 0.94 0.89 0.83 very good soybean ponta grossa 0.99 0.99 0.98 excellent 0.97 0.94 0.92 excellent soybean campos gerais1 0.93 0.89 0.83 very good 0.85 0.80 0.68 good maize castro 0.81 0.52 0.42 bad 0.77 0.46 0.36 terrible maize socavão 0.92 0.77 0.71 good 0.56 0.44 0.25 terrible maize ponta grossa 0.98 0.97 0.95 excellent 0.92 0.69 0.63 terrible maize campos gerais2 0.88 0.79 0.69 good 0.76 0.49 0.37 terrible soybean and maize campos gerais3 1.00 0.84 0.84 very good 0.99 0.66 0.65 medium 1experiments with the soybean crop in arapoti, castro, itabera and ponta grossa; 2experiments with maize crops in castro, socavão and ponta grossa; 3experiments with soybean and maize crops in arapoti, castro, itabera, ponta grossa and socavão. 240 agron. colomb. 38(2) 2020 the alternative scenario in aquacrop should be used with much restriction. using soil texture to predict the values of soil physical-water attributes proved to be an easier way to estimate the productivity of soybean and maize crops; however, it resulted in low performance for estimating soybean and maize yields in campos gerais. the positive results for the soybean crop in ponta grossa (excellent) and in itabera (very good) were insufficient, since they did not allow the identification of cause and effect relationships with the measured physical-water attribute values. considering the results obtained in this study, we believe that aquacrop has great potential to be used for soybean and maize crops in the region of campos gerais, with all soil physical-water attributes measured (standard) and, the ability to achieve reliable results for scientific studies in the brazilian scenario. conclusions the simulation scenario in aquacrop using measured soil physical-water attributes (standard) provided better results (very good to excellent), indicating the need of inserting the real soil physical-water attribute values for more accurate productivity simulation results. the simulation scenario with estimated soil physical-water attributes (alternative) in aquacrop should be used restrictively. using only soil texture indicated an easier method for estimating the productivity of soybean and maize crops, but with low performance for estimating soybean and maize yields in campos gerais. literature cited alvares, c.a., j.l. stape, p.c. sentelhas, j.l.m. gonçalves, and g. sparovek. 2013. köppens’s climate classification map for brazil. meteorol. z. 22(6), 711-728. doi: 10.1127/0941-2948/2013/0507 figure 1. linear regression and corresponding determination coefficient between the real crop and estimated mean productivity with aquacrop in the campos gerais region, in the following simulation scenarios with soil physical-water attributes: a) measured (standard) simulation for soybean; b) estimated (alternative) simulation for soybean; c) measured (standard) simulation for maize; and d) estimated (alternative) simulation for maize. y = 0.6555x + 4362.4 r² = 0.76 y = 0.5484x + 5605.7 r² = 0.57 y = 0.6561x + 1407.8 r² = 0.85 y = 0.5797x + 1731.7 r² = 0.77 d 9000 12000 15000 s im ul at ed y ie ld ( ys ; k g ha -1 ) 12000 9000 15000 observed yield (yr; kg ha-1) c 9000 12000 15000 s im ul at ed y ie ld ( ys ; k g ha -1 ) 12000 9000 15000 observed yield (yr; kg ha-1) b 2000 4000 6000 s im ul at ed y ie ld ( ys ; k g ha -1 ) 4000 2000 6000 observed yield (yr; kg ha-1) a 2000 4000 6000 s im ul at ed y ie ld ( ys ; k g ha -1 ) 4000 2000 6000 observed yield (yr; kg ha-1) 241moretti de souza, kreutz rosa, piekarski, and yoiti tsukahara: influence of the aquacrop soil module on the estimation of soybean and maize crop yield in the state of parana, brazil asce-ewri. 2005. the asce standardized reference evapotranspiration equation. report of the technical committee on standardization of reference evapotranspiration. environmental and water resources institute of the american society of civil engineers, reston, usa. url: <https://ascelibrary.org/doi/ book/10.1061/9780784408056> (accessed 01 february 2019). bünemann, e.k., g. bongiorno, z. bai, r.e. creamer, g. deyn, r. goede, l. fleskens, v. geissen, t.w. kuyper, p. mäder, m. pulleman, w. sukkel, j.w. van groenigen, and l. brussaard. 2018. soil quality a critical review. soil biol. biochem. 120, 105-125. doi: 10.1016/j.soilbio.2018.01.030 camargo, a.p. and p.c. sentelhas. 1997. avaliação do desempenho de diferentes métodos de estimativas da evapotranspiração potencial no estado de são paulo, brasil. rev. bras. de agrometeorol. 5, 89-97. erickson, a.e. 1982. tillage effects on soil aeration. pp. 91-104. in: unger, p.w., d.m. van doren jr., f.d. whisler, and e.l. skidmore (eds.). predicting tillage effects on soil physical attributes and processes. american society of agronomy, soil science society of america, madison, usa. doi: 10.2134/ asaspecpub44.c6 garcía, j., g. fischer, and n. riaño. 2017. effect of fertilization level on water use and production of corn (zea mays l.) in a cereal producing area in colombia a modeling exercise using aquacrop-fao. agron. colomb. 35(1), 68-74. doi: 10.15446/ agron.colomb.v35n1.61428 issoufou, a.a., i. soumana, g. maman, s. konate, and a. mahamane. 2020. dynamic relationship of traditional soil restoration practices and climate change adaptation in semi-arid niger. heliyon 6(1), e03265. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e03265 jones, j.w., j.m. antle, b. basso, k.j. boote, r.t. conant, i. foster, h.c.j. godfray, m. herrero, r.e. howitt, s. janssen, b.a. keating, r. munoz-carpena, c.h. porter, c. rosenzweig, and t.r. wheeler. 2017. brief history of agricultural systems modeling. agr. syst. 155, 240-254. doi: 10.1016/j.agsy.2016.05.014 lin, h.s., k.j. mcinnes, l.p. wilding, and c.t. hallmark. 1999. effects of soil morphology on hydraulic attributes ii: hydraulic pedotransfer functions. soil sci. soc. am. j. 63(4), 955-961. doi: 10.2136/sssaj1999.634955x lópez-urrea, r., a. domínguez, j.j. pardo, f. montoya, m. garcíavila, and a. martínez-romero. 2020. parameterization and comparison of the aquacrop and mopeco models for a highyielding barley cultivar under different irrigation levels. agr. water manage. 230, 105931. doi: 10.1016/j.agwat.2019.105931 oliveira, l.b., m.r. ribeiro, p.k.t. jacomine, j.j.v. rodrigues, and f.a. marques. 2002. funções de pedotransferência para predição da umidade retida a potenciais específicos em solos do estado de pernambuco. rev. bras. ciên. solo, 26(2), 315-323. doi: 10.1590/s0100-06832002000200004 pinheiro, e.a.r., q.j. van lier, and j. šimůnek. 2019. the role of soil hydraulic properties in crop water use efficiency: a processbased analysis for some brazilian scenarios. agr. syst. 173, 364-377. doi: 10.1016/j.agsy.2019.03.019 prevedello, c.l. 1999. programa splintex para estimar a curva de retenção de água a partir da granulometria (composição) do solo. versão 1.0. ufpr, curitiba, brazil. raes, d., p. steduto, t.c. hsiao, and e. fereres. 2013. reference manual: section 2.21 input files (chapter 2). version 4.0. fao, rome. raes, d., p. steduto, t.c. hsiao, and e. fereres. 2018a. reference manual: chapter 1: fao crop-water productivity model to simulate yield response to water. version 6.0 6.1. fao, rome. raes, d., p. steduto, t.c. hsiao, and e. fereres. 2018b. reference manual: chapter 2: users guide. version 6.0 6.1. fao, rome. raes, d., p. steduto, t.c. hsiao, and e. fereres. 2018c. reference manual: chapter 3: calculation procedures. version 6.0 6.1. fao, rome. reichardt, k. and l.c. timm. 2004. solo, planta e atmosfera: conceitos, processos e aplicações. manole, barueri, brazil. rosa, s.l.k., j.l.m. souza, and r.y. tsukahara. 2020. performance of the aquacrop model for the wheat crop in the subtropical zone in southern brazil. pesq. agropec. bras. 55, e01238. doi: 10.1590/s1678-3921.pab2020.v55.01238 scheraiber, c.f. 2012. adaptação metodológica para a estimativa e caracterização das relações hídricas como suporte ao planejamento agrícola. msc thesis, universidade federal do parana, curitiba, brazil. siad, s.m., v. iacobellis, p. zdruli, a. gioia, i. stavi, and g. hoogenboom. 2019. a review of coupled hydrologic and crop growth models. agr. water manage. 224, 105746. doi: 10.1016/j.agwat.2019.105746 souza, j.l.m. 2018. fundamentos de matemática e estatística para formulação de modelos e análise de dados: aplicado às ciências agrárias. plataforma moretti/dsea/sca/ufpr (série didática), curitiba, brazil. souza, j.l.m., e. gerstemberger, and m.a. araujo. 2013. calibração de modelos agrometeorológicos para estimar a produtividade da cultura do trigo, considerando sistemas de manejo do solo, em ponta grossa-pr. rev. bras. meteorol. 28(4), 409-418. doi: 10.1590/s0102-77862013000400007 steduto, p., t.c. hsiao, e. fereres, and d. raes. 2012. crop yield response to water. fao irrigation and drainage paper n° 66. fao, rome. steduto, p., t.c. hsiao, d. raes, and e. fereres. 2009. aquacrop the fao crop model to simulate yield response to water: i. concepts and underlying principles. agron. j. 101, 426-437. teixeira, p.c., g.k. donagemma, a. fontana, and w.g. teixeira. 2017. manual de métodos de análise de solo. embrapa, brasilia. tonitto, c., p.b. woodbury, and e.l. mclellan. 2018. defining a best practice methodology for modeling the environmental performance of agriculture. environ. sci. policy 87, 64-73. doi: 10.1016/j.envsci.2018.04.009 willmott, c.j. 1982. some comments on the evaluation of model performance. bull. am. meteorol. soc. 63(11), 1309-1313. yevtushenko, t.v., o.l. tonkha, and o.v. pikovskaa. 2016. changes in balk density and porosity of chernozem typical under different cultivation systems. ann. agrar. sci. 14(4), 299-302. doi: 10.1016/j.aasci.2016.09.005 growth of jatropha curcas l. fertilized with nitrogen and potassium under conditions of dry tropical forest of colombia received for publication: 16 june, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.66581 1 colombian agricultural research corporation (corpoica). nataima (colombia). 2 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). svmagnitskiy@unal.edu.co agronomía colombiana 35(2), 223-231, 2017 growth of jatropha curcas l. fertilized with nitrogen and potassium under conditions of dry tropical forest of colombia crecimiento de jatropha curcas l. fertilizada con nitrógeno y potasio en condiciones de bosque seco tropical de colombia omar montenegro r.1, stanislav magnitskiy2, liz patricia moreno2, and aquiles enrique darghan2 abstract resumen due to the demand in biofuel, the plant species that are not eatable and do not compete with traditional crops in colombia, such as jatropha curcas l., have become an important option. to produce more knowledge on the growth of this species, the research was carried out with different amounts of n and k fertilizers applied during the first 435 days after sowing (das) under dry tropical forest conditions. with the highest n dose (150 kg ha-1), the largest leaf area index was obtained in all evaluation period. the highest net assimilation rate (nar) values were seen in the treatment with 150 kg ha-1 of n at 75 das, 1.852 g m-2 d-1, with no differences presented among the treatments with fertilizer application. the highest absolute growth rate (agr) was observed when 150 kg ha-1 of n+180 kg ha-1 of k2o were applied at the start of the reproductive phase (345 das), 24.5 g d-1. the specific leaf area (sla) did not present a response to the treatments. the relative growth rate (rgr) reached zero value at 402 das for the plants without fertilizers. the accumulation of biomass in j. curcas was inf luenced by the fertilizers with n and k, presenting rapid initial vegetative growth (first 165 das) which decreased with the starting of the reproductive phase. frente a la demanda de los biocombustibles, las especies vegetales no comestibles que no compitan con los cultivos tradicionales en colombia, aparecen como una alternativa importante, tal como jatropha curcas l. con el fin de generar mayor conocimiento sobre el crecimiento de esta especie se aplicaron diferentes dosis de fertilizantes con n y k durante los primeros 435 días después de la siembra (dds) en zona de bosque seco tropical. con la mayor dosis de n (150 kg ha-1) se obtuvo el índice de área foliar más alto en todos los momentos de evaluación. los mayores valores de la tasa de asimilación neta (tan) correspondieron al tratamiento de 150 kg ha-1 de n y se presentaron a los 75 dds con 1,852 g m-2 día-1, sin presentar las diferencias entre los tratamientos de fertilización. la mayor tasa absoluta de crecimiento (tac) se observó cuando se aplicaron 150 kg ha-1 de n + 180 kg ha-1 de k2o al inicio de la etapa reproductiva (345 dds) con 24,5 g día-1. el área foliar específica afe no presentó respuesta a los tratamientos, la tasa relativa de crecimiento (trc) llegó a un valor de 0 a los 402 dds para las plantas sin fertilizar. la acumulación de biomasa en j. curcas estuvo inf luenciada por la fertilización con n y k, presentando un rápido crecimiento vegetativo inicial (primeros 165 dds), el cual se disminuyó al pasar a la etapa reproductiva. key words: assimilation rate, dry mass, growth indices, euphorbiaceae. palabras clave: tasa de asimilación, masa seca, índices de crecimiento, euphorbiaceae. into biodiesel (sato et al., 2007; adebayo et al., 2017). the seeds of j. curcas also could be used to feed animals as a supplement of proteins of high nutritional value (makkar, 2016). in spite of the numerous benefits presented by the cultivation of j. curcas, its production has not been optimized, since factors such as fertilization, planting distances, pruning and pest and disease management have been the main aspects for establishment of its commercial cultivation (silva et al., 2009; ghosh et al., 2011). information of the fertilizer doses and sources, both organic and inorganic, is still very limited (fagam et al., 2012; farouk et al., 2014). however, it is reported that the growth and yield of j. curcas introduction the decline of fossil resources and increased fuel consumption have promoted the search for alternatives to meet energy demands (fao, 2008), through renewable biomass energy to produce biofuels (ho et al., 2014). jatropha curcas (euphorbiaceae) is a plant with high rusticity and easy adaptation to various agroclimatic conditions, growing in marginal areas with low soils fertility, which extends the prospects for its cultivation in the semi-arid regions of the world (sato et al., 2007). the seeds contain between 27 and 42% of non-eatable oil whicht can be transformed http://http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.66581 mailto:svmagnitskiy%40unal.edu.co?subject= 224 agron. colomb. 35(2) 2017 plants are considerably inf luenced by the application of fertilizers, but a balance must be established between the increase in yields and the optimum level of n:p:k fertilizers, to use this species as a large-scale commercial crop (mohapatra and panda, 2011). macro and micronutrient deficiencies in j. curcas plants can limit the plant development and dry mass production (silva et al., 2009). when analyzing the relationships between the macronutrients absorbed by j. curcas, laviola and dos santos-dias (2008) found the n:k ratios of 2.3:1 in leaves and of 1.4:1 in fruits indicating that remobilization of k from the leaves and stems to the fruits is higher than that of n. likewise, the growth characters, such as plant height, leaf number, leaf area, and growth rates were significantly affected by the fertilizer types and doses and plant density (kalannavar et al., 2009; owolabi et al., 2016). studies about growth of j. curcas under edaphoclimatic conditions of colombia are scarce and few published results are available on how the crop cultivation is affected by the agronomic practices. the effects of environment on the growth and development of j. curcas brazil variety in two localities in colombia were studied by pedraza and cayón (2010), who did not find significant differences for leaf area (la) and leaf dry weight (ldw) among the cultivation zones, but rather between the leaf strata within the plants since the middle and lower strata developed greater la and ldw. these results suggest that the plants can modify morphological characteristics increasing the la to capture more light (larcher, 2003). it has also been reported that the absence of n severely decreases the biomass production, plant growth, and leaf formation (garrone et al., 2016). plant growth is defined as irreversible increase in size and dry weight through development, with gradual and progressive changes in structures and their functions (taiz et al., 2014) and can be studied using mathematical models that allow synthesizing and improving knowledge about a productive system (lópez-cruz et al., 2005). this approach allows evaluating possible strategies for agronomic management and estimating potential yield with the use of certain practices, especially application of fertilizers (cañizares et al., 2003). in colombia, up to date few research studies were undertaken on the growth and production of jatropha so it is necessary to obtain more information about the growth of j. curcas in field conditions under agronomic practices, such as fertilizer treatments, in order to reach high levels of productivity. the objective of the present study was to evaluate the effect of the application of different doses of n and k on the growth and accumulation of dry mass of j. curcas in agroclimatic conditions of the tropical dry forest of valle cálido del alto magdalena, tolima department. materials and methods plant material seeds of j. curcas, elite genotype m-3 obtained from the genetic improvement program (corpoica) were planted in black plastic bags with a capacity of 4 kg using a 2:1:1 mixture (v/v/v) of sandy loam soil, 60% burnt rice husk and a compost as a substrate (ph 5.5, 4.1% organic matter, 67.7 mg kg-1 p, 0.55 cmol kg-1 k) under 60% plastic mesh in the nursery of experimental center nataima (corpoica), tolima province. during the nursery stage, the irrigation was applied by spraying water twice a week up to the field water capacity. eight days after germination the mesh was removed and the seedlings were left to free solar exposure. when the plants reached between 5 and 6 true leaves and an average of 35 cm height at 45 d after sowing (das), these were transplanted into the field and evaluated during 435 das. climatic conditions during the evaluation period the plant establishment in field was carried out during the rainy season from may 2012 to july 2013 characterized by an average air temperature of 27.8°c and relative air humidity between 70 and 85%. the mean precipitation was 64.7 mm/month and the evaporation was 85.4 mm/month (fig. 1). the crop development was not affected by water availability since the supplemental irrigation was applied. m il lim et er s 0 20 40 60 80 100 120 140 160 may jun jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr may jun jul months precipitación evaporación figure 1. precipitation and evaporation rates during the evaluation period of j. curcas in field, nataima, tolima (2012-2013). plant establishment and fertilizer application the planting distance in field was 3 m between the rows and 2 m between the plants. twenty-four plants were used for each treatment, separated by a border row, for a total of 1,184 plants. the crop was established in a sandy loam 225montenegro r., magnitskiy, moreno, and darghan: growth of jatropha curcas l. fertilized with nitrogen and potassium under conditions of dry tropical forest of colombia soil described as an inceptisol of ustic moisture regimen (tab. 1), without presence of exchangeable aluminum, with low sodium levels, electrical conductivity lower than 1.0 ds m-2 s-1, good drainage, and classified as typic haplusterts (igac, 2004). the sources of fertilizers were urea for nitrogen and potassium chloride for potassium. macronutrients p, ca, mg, s and micronutrients deficient in soil (mn, zn, and b) were applied to the soil before transplanting in equal doses for all treatments of 46.0 kg ha-1 p2o5; 44.0 kg ha-1 ca; 18.8 kg ha-1 mg; 27.2 kg ha-1 s; 3.2 kg ha-1 mn; 2.4 kg ha-1 zn, and 1.0 kg ha-1 b. these were calculated considering the results of soil analysis and the estimated values of plant extraction for these elements (ica, 1992; montenegro et al., 2014). twelve fertilization treatments consisted of combinations of doses (kg ha-1) of nitrogen (n) and potassium (k2o) were arranged in incomplete factorial design: n0:k0, n0:k120, n50:k60, n50:k120, n150:k180, n100:k0, n100:k60, n100:k120, n100:k180, n150:k60, n150:k120, and n150:k180. the plants were fertilized every three months starting one month after transplanting. the fertilizers were applied uniformly in crown shape around each plant and covered with a soil layer of approximately 1 cm. the control of weeds during the first 180 das was done manually around the plants following a plateau patron and complemented with manual labor and tractor operated light dredge between the rows. no pest control was performed during the development of the experiment. variables evaluated five destructive samplings of plants were taken 1.5 months after each fertilization event which corresponded to 75, 165, 255, 345, and 435 das. the aerial part of the plants was separated into organs (stems, leaves, f lowers, and fruits) and the fresh weight of each organ was obtained, and then dried in the oven (memmert® din-ip20, schwabach, germany) for 72 h at 70°c until a constant dry weight. for determination of specific leaf area, 30 leaves of each sampled plant were taken (10 of each of the three foliar strata of the plant) and leaf area photographs were taken with a digital camera (canon® eos rebel xsi, 494x452 pixels, tokyo, japan) that were processed with imagej® 1.45k software in order to calculate leaf area; after leaves were dried in the oven separately from the rest of the plant. the stems, after being weighed in fresh, were chopped and grinded in a mill (ika®-werke m-20, staufen, germany) and the dry weight of stems was determined. leaf area index (lai) was obtained using a quantum bar (accupar lp-80, decagon devices quantum bar, pullman, wa, usa). these measurements were performed on 4 plants of each treatment, between 11:00 am and 1:00 pm, to minimize the effect of shadow projection of the plant canopy. based on the measurements performed, the indices listed in table 2 were calculated according to hunt et al. (2002) and gardner et al. (2003). statistical analysis the statistical analysis was focused on the adjustment of curves for each index. for agr, nar, and rgr, each response used the evaluation time (75, 165, 255, 345, and 435 das) as an explanatory variable. the combinations of n levels (0, 50, 100, and 150 kg ha-1) and of potassium nested in n k(n) (0, 60, 120, and 180 kg ha-1) formed the factors among the subjects. the potassium factor was nested with nitrogen factor because different levels of potassium factor were combined with a single level of nitrogen factor and table 2. growth indexes calculated for j. curcas with different fertilization treatments. indices of growth abbreviations formula units relative growth rate rgr (1/sdw)x(dsdw/dt) (g g-1 d-1) net assimilation rate nar (1/la)x(dsdw/dt) (g m-2 d-1) leaf area index lai la/as adimensional specific leaf area sla la/ldw (cm2 g-1) absolute growth rate agr dsdw/dt (g d-1) sdw: shoot dry weight; t: time; la: leaf area; as: area of soil surface; ldw: leaf dry weight. table 1. chemical characteristics of ap horizon of soil, where the plants of j. curcas were established. horizon ph soil o.m. (%) p s exchangeable cations cec micronutrient contents ca mg k fe cu mn zn b mg kg-1 cmol+ kg-1 mg kg-1 ap (0-18 cm) 6.3 1.21 39.8 2.6 4.7 1.12 0.24 6.19 36 1.27 2.6 0.14 0.2 chemical analysis of soil was done according to methodology of igac (2006). 226 agron. colomb. 35(2) 2017 the number of potassium levels nested at each nitrogen level was not the same. the obtained indices were vectorial ones, so that was the vector of absolute growth rate, which had 60 elements (12*5), corresponding to the 12 treatments and 5 evaluation moments. the vector of net assimilation rate had 240 elements (12*5*4), since it incorporated the measurements of each of the replicate (m = 1, 2, 3, 4). the index also had 60 index elements corresponding to the 12 treatments and 5 evaluation moments. the extent of adjustment of each index was based on the adjusted coefficient of determination and the method of obtaining the indices was based on the least-squares estimation (lancaster and šalkauskas, 1986). for the indexes lai and sla were obtained directly, the respective profiles were made by dose of n and of k nested in the different doses of n at the different moments of evaluation. the choices of the best level for n or k nested with n were selected under the criterion of the standard error bars (cumming et al., 2007). results and discussion the lai represents the projection of leaf area on the soil plane. the leaves in some perennial crops of tropical and subtropical climate can reach 100% of the ground cover; however, this is not related to a maximum efficiency in the interception of radiation because of increased foliage overlap (gardner et al., 2003). j. curcas increased lai over the time after sowing, reaching the highest lai values at the end of the evaluated period (435 das). regarding the treatments with n, the treatment of 150 kg ha-1 presented the lai of 2.83 and the control without fertilization had lai of 1.425 (fig. 2a). with the highest dose of n (150 kg ha-1) the maximum lai was obtained at all moments of evaluation. in treatments with n, the standard error bars indicated that there was no statistical difference between the doses of 50 kg ha-1, 100 kg ha-1 and 150 kg ha-1; however, these treatments statistically differed from the control. these results are consistent with albéniz (2011), who reported lai mean values ranging between 1.674 and 3.596 in j. curcas for two localities in mozambique; these values were higher in fertile soils, probably due to greater availability of nutrients, increasing leaf area and dry mass production and allowing greater coverage of soil and a high leaf area index. the analysis of the nested effects of k(n=150) indicated a small increase in lai for the control treatment reaching 1.645 but being much lower than the value of 2.320 obtained with the highest dose of k2o (80 kg ha-1) in combination with the different levels of n (fig. 2b). according to the bars of the standard error, the potassium doses (60, 120, and 180 kg ha-1) nested in the average dose of n resulted in statistically same lai, although the highest dose of k (180 kg ha-1) produced the highest average lai at all moments of evaluation; these treatments differed in lai only with the control. the lai presented a higher rate of increase (greater slope) between 165 and 255 das, at the end of the vegetative stage that lasted for 5 months and ended with the emission of f loral primordia, thus, at the beginning of the reproductive phase. the end of the vegetative phase corresponded to an active period of crop development, where the plants increased leaf area to produce more photosynthates, expanding the crown and presenting more growth. this period of higher leaf formation coincided with the rainy season (fig. 2), which, possibly, facilitated the availability of mineral nutrients to the plants. it is possible that, in this period, the plants of j. curcas reached an la i days after sowing (das) b p re ci pi ta tio n (m m ) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 75 165 255 345 435 0 20 40 60 80 100 120 140 k 0 kg ha⁻¹ (n) k 60 kg ha⁻¹(n) k 120 kg ha⁻¹(n) k 180 kg ha⁻¹(n) precipitation la i days after sowing (das) a p re ci pi ta tio n (m m ) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 75 165 255 345 435 0 20 40 60 80 100 120 140 n 0 kg ha⁻¹ n 50 kg ha⁻¹ n 100 kg ha⁻¹ n 150 kg ha⁻¹ precipitation figure 2. leaf area index (lai) of j. curcas subjected to different levels of n (a) and of k nested in n, k(n=150); (b). error bars indicate standard error. 227montenegro r., magnitskiy, moreno, and darghan: growth of jatropha curcas l. fertilized with nitrogen and potassium under conditions of dry tropical forest of colombia adequate c/n equilibrium to enter the reproductive phase (hernández et al., 1995). the nar indicates the amount of total biomass accumulated as a function of leaf area in a given time (gardner et al., 2003). in this regard, pearcy et al. (1989) argued that nar is a measure of the efficiency of leaves to produce new growth. j. curcas presented a downward trend from 75 to 345 das (fig. 3a), the lowest values were observed at 345 das coinciding with the dry period (january-march, 2013). at the end of the evaluation period, in the months of highest precipitation (april-june, 2013) up to 435 das the nar presented a slight increment. the decrease in nar observed in j. curcas can be attributed to the senescence of leaves and increase in leaf area that generated the high lai, so that the upper leaves caused self-shading reducing the incident radiation on the leaves of the medium and lower strata; this, probably, decreased the canopy capacity to maintain a positive carbon balance, an effect that has been reported in other species (scott and batchelor, 1979; escalante-estrada, 1999). the nar did not present statistical differences between the levels of n and between the levels of k nested in n according to the bars of the standard error. the highest nar value of 1.852 g m-2d-1 was obtained 75 das in the treatment with 150 kg ha-1 n and the lowest one of 1.633 g m-2d-1 was recorded in the control treatment (fig. 3a). similar results were reported by laviola and dos santos-dias (2008), who additionally found that n had the highest concentration among the primary macronutrients in the leaves of j. curcas. the nar was inf luenced by the distribution of precipitation presenting a small increase with the increase of rainfall and low values in periods of low precipitation (fig. 3). the coefficient of variation for each dose of n and for k nested in n at each evaluation moment presented values higher than 30% indicating a greater relative dispersion of this index and making the mean less representative for the treatment. the calculations of median and its associated standard error indicated that the control plants had the lowest nar in comparison to the treatments with n and k applications, based on the standard error bars of the median. the agr represents the efficiency in the production of plant dry mass per unit of time (hunt, 2003). the highest agr during the crop development was obtained for the treatment with 150 kg ha-1 of n, reaching 24.5 g d-1 at 435 das, while the lowest agr presented the control treatment, without n, with 9.9 g d-1 at 435 das (fig. 4a). when analyzing the nested effect of k(n) on the growth, the agr had the highest values with the application of 180 kg ha-1 of k2o as compared to 23.2 g d-1 average agr for the treatments with different levels of n; the lowest agr values were observed in the control treatment, without k, with 12.0 g d-1 (fig. 4b). starting from 345 das, the treatments without n and k differed within the treatments with n (50, 100, and 150) and k (60, 120 and 180), with no statistical differences found between the doses according to the criterion of error bars. the progressive increases in dry mass accumulation observed in j. curcas, for the treatments with the highest n and k doses were, probably, related to a high availability of nutrients and a greater efficiency in the absorption and accumulation of nutrients for formation of new tissues, the latter is in accordance with findings of del valle and lema (1999). the rgr represents the efficiency of the plant to produce new tissues from the existing ones (hunt, 2003). this index n a r ( g m 2 d1 ) days after sowing (das) b p re ci pi ta tio n (m m ) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 75 165 255 345 435 0 20 40 60 80 100 120 140 160 k₂o 0 kg ha⁻¹ (n) k₂o 60 kg ha⁻¹ (n) k₂o 120 kg ha⁻¹ (n) k₂o 180 kg ha⁻¹ (n) precipitation n a r ( g m 2 d1 ) days after sowing (das) a p re ci pi ta tio n (m m ) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 75 165 255 345 435 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n 0 kg ha⁻¹ n 50 kg ha⁻¹ n 100 kg ha⁻¹ n 150 kg ha⁻¹ precipitation figure 3. net assimilation rate (nar) of j. curcas submitted to different levels of n (a) and of k nested in n, k(n=150); (b). error bars indicate standard error. 228 agron. colomb. 35(2) 2017 did not present statistical differences for the simple effects of n nor for the nested k(n) effect. all fertilization treatments with n showed the highest values of rgr (28.0 mg g-1day-1) during the period of plant establishment in field up to 75 das (fig. 5a). this indicates that, at the initial phase corresponding to the vegetative stage of development up to 165 das, the young plants of j. curcas had active cell division forming a large amount of new tissues, so that there was greater accumulation of dry mass. both the simple effect of n and nested k(n) showed a very similar behavior in the rgr throughout the evaluation period, with values ranging between 19.2 mg g-1d-1 and 24.1 mg g-1d-1 at 75 das that gradually declined to zero about 435 das. one of the factors that, probably, contributed to the decrease of rgr was leaf abscission, since as the trees increased in size, leaf abscission also increased, thus, reducing the rgr; a similar behavior was reported by del valle and lema (1999). according to villar et al. (2014), the decrease in rgr could also be associated with defoliation caused by drought; however, this factor was not relevant in the present research, since a supplemental irrigation was applied. the sla is an indicator of leaf thickness and defined as the ratio between leaf area and leaf dry weight (hunt, 2003). although it is a physiological index affected by external environmental factors (pearcy, 1989), there were no differences in response to the application of n, based on the criterion of the standard error bars (fig. 6a). the lowest sla values were obtained for the control treatment, without nitrogen, in the last three evaluation moments compared to the plants fertilized with 150 kg ha-1 of n at the same moments; this, probably, was due to a higher photosynthetic activity of the plants caused by a higher content of n as has been reported by yong et al. (2010). the nested effect of k(n) was similar at different evaluation times (fig. 6b). however, sla increased at 345 das because the leaf area was maintained but the leaf dry weight increased, probably, due to increasing leaf thickness a g r ( g d1 ) days after sowing (das) b 75 165 255 345 435 k 0 kg ha⁻¹ (n) k 60 kg ha⁻¹ (n) k 120 kg ha⁻¹ (n) k 180 kg ha⁻¹ (n) a g r ( g d1 ) days after sowing (das) a 75 165 255 345 435 n 0 kg ha⁻¹ n 50 kg ha⁻¹ n 100 kg ha⁻¹ n 150 kg ha⁻¹ 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 r g r ( m g g1 d1 ) days after sowing (das) b 75 165 255 345 435 k 0 kg ha⁻¹ (n) k 60 kg ha⁻¹ (n) k 120 kg ha⁻¹ (n) k 180 kg ha⁻¹ (n) r g r ( m g g1 d1 ) days after sowing (das) a 75 165 255 345 435 n 0 kg ha⁻¹ n 50 kg ha⁻¹ n 100 kg ha⁻¹ n 150 kg ha⁻¹ 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 figure 4. absolute growth rate (agr) of j. curcas subjected to different levels of n (a) and of k nested in n, k(n) (b) error bars indicate standard error. figure 5. relative growth rate (rgr) of j. curcas subjected to different levels of fertilization with n (a), and of k nested in n, k(n) (b). error bars indicate standard error. 229montenegro r., magnitskiy, moreno, and darghan: growth of jatropha curcas l. fertilized with nitrogen and potassium under conditions of dry tropical forest of colombia that coincided with the period of low precipitation presenting values among 143 cm2 g-1 and 154 cm2 g-1, which were slightly lower (18% less) than the 170 cm2 g-1 value reported by maes et al. (2009). the sla presented an inversely proportional behavior to the precipitation rates, since the highest sla values coincided with the dry periods with low precipitation (figs. 6a and b), which indicates the influence of precipitation on the behavior of the sla. the diagrams of lines presented for the different indices were obtained with the data observed in field and, since the lines had homogenized behaviors, it was possible to adjust the curves for the indices, which are a function of time by definition. thus, using the least squares estimation, the adjusted models were obtained by the treatment for agr, nar, and rgr indices. in addition, the values of determination coefficient r2 were acquired as the criterion of the adjustment found. table 3 presents the estimated coefficients of each model for nar and rgr, with r2 adjustments above 97.09%. according to each of these models, a set of subscripts was incorporated in each index (j = 1, 2, ..., 5) associated with each treatment (i = 1, 2, ..., 12), every moment of evaluation and each repetition, in the case of nar (m = 1, 2, 3, 4). the prediction model for agr was used to obtain nar equation, since this index is different from agr due to incorporation of leaf area value into the formula. in the case of rgr, the adjustment was made for the dry weight s la ( cm 2 g1 ) days after sowing (das) b p re ci pi ta tio n (c m ) 75 165 255 345 435 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n 0kg ha⁻¹ n 50kg ha⁻¹ n 100kg ha⁻¹ n 150kg ha⁻¹ precipitation s la ( cm 2 g1 ) days after sowing (das) a p re ci pi ta tio n (m m ) 75 165 255 345 435 0 20 40 60 80 100 120 140 160 k2o 0 kg ha⁻¹(n) k2o 60 kg ha⁻¹(n) k2o 120 kg ha⁻¹(n) k2o 180 kg ha⁻¹(n) precipitation 100 110 120 130 140 150 160 100 110 120 130 140 150 160 figure 6. specific leaf area (sla) of j. curcas submitted to different levels of fertilization with n (a) and of k nested in n, k(n) (b). error bars indicate standard error. table 3. coefficients for the intercept, slope and r2 of the regression equations for each fertilization treatment with n and k2o for the growth indices nar and rgr fertilizer treatment dose n+k2o kg ha -1 model adjusted for nar model adjusted for rgr ai bi ri 2 ci di (*10 -5) ri 2 1 50+60 0.76482 0.33616 99.14 0.0343323 8.18784 99.14 2 50+120 0.90292 0.32239 98.36 0.0328529 7.80820 98.36 3 50+180 0.65751 0.35010 98.33 0.0350756 8.74338 98.33 4 100+60 0.95175 0.33015 99.18 0.0332959 7.88184 99.18 5 100+120 1.01451 0.32289 98.53 0.0322565 7.48634 98.53 6 100+180 0.98360 0.33207 98.88 0.0341915 8.21694 98.88 7 150+60 0.89822 0.33434 98.78 0.0349023 8.50264 98.78 8 150+120 1.01849 0.34214 99.05 0.0348725 8.25044 99.05 9 150+180 1.11120 0.33090 98.95 0.0326926 7.65036 98.95 10 0+120 0.51463 0.32379 99.55 0.0346665 8.61508 99.55 11 100+0 1.02803 0.31856 99.22 0.0327872 7.76764 99.22 12 0+0 0.61110 0.30946 97.09 0.0337430 8.27470 97.09 230 agron. colomb. 35(2) 2017 of leaves in each evaluation moment (das) and by treatment, associated to the doses of n and k2o. the coefficients associated with agr were the same ones as those of nar; the difference was in the measures of the rates, since agr is directly proportional to nar and inversely proportional to the leaf area. the equation (1) presents the expression of the adjusted agr: 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!" = !! ! !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (1) 𝑡𝑡!" = 1/𝑏𝑏! !, 𝑎𝑎! = 1.11120, 𝑏𝑏! = 0.33090, and 𝑡𝑡! = 435, thus, obtaining: 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! = !.!!"#" ! !"# 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 1.11120 + 0.33090 435 = 23.95 g day-1. 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! is obtained from 𝑡𝑡!;!"# = 1/0.33090 != 9.13 das. 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁!"# = !! !!"!"# !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (2) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅!" = 𝑐𝑐! − 𝑑𝑑!𝑡𝑡! (3) (1) this generic expression for each treatment reaches its minimum value in tij= 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!" = !! ! !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (1) 𝑡𝑡!" = 1/𝑏𝑏! !, 𝑎𝑎! = 1.11120, 𝑏𝑏! = 0.33090, and 𝑡𝑡! = 435, thus, obtaining: 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! = !.!!"#" ! !"# 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 1.11120 + 0.33090 435 = 23.95 g day-1. 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! is obtained from 𝑡𝑡!;!"# = 1/0.33090 != 9.13 das. 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁!"# = !! !!"!"# !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (2) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅!" = 𝑐𝑐! − 𝑑𝑑!𝑡𝑡! (3) , such as, in the last evaluation moment (j=435), the fertilizer treatment 9 (table 3) (i=9) is n150:k180. in this case, a9 = 1.11120, b9 = 0.33090 and t5 = 435, thus, obtaining: 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!" = !! ! !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (1) 𝑡𝑡!" = 1/𝑏𝑏! !, 𝑎𝑎! = 1.11120, 𝑏𝑏! = 0.33090, and 𝑡𝑡! = 435, thus, obtaining: 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! = !.!!"#" ! !"# 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 1.11120 + 0.33090 435 = 23.95 g day-1. 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! is obtained from 𝑡𝑡!;!"# = 1/0.33090 != 9.13 das. 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁!"# = !! !!"!"# !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (2) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅!" = 𝑐𝑐! − 𝑑𝑑!𝑡𝑡! (3) = 23.95 g d-1 the minimum value of 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!" = !! ! !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (1) 𝑡𝑡!" = 1/𝑏𝑏! !, 𝑎𝑎! = 1.11120, 𝑏𝑏! = 0.33090, and 𝑡𝑡! = 435, thus, obtaining: 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! = !.!!"#" ! !"# 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 1.11120 + 0.33090 435 = 23.95 g day-1. 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! is obtained from 𝑡𝑡!;!"# = 1/0.33090 != 9.13 das. 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁!"# = !! !!"!"# !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (2) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅!" = 𝑐𝑐! − 𝑑𝑑!𝑡𝑡! (3) is obtained from t9;435 = 1/0.330902 = 9.13 das. similarly, for nar and rgr, the following equations (2) and (3) could be obtained: 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!" = !! ! !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (1) 𝑡𝑡!" = 1/𝑏𝑏! !, 𝑎𝑎! = 1.11120, 𝑏𝑏! = 0.33090, and 𝑡𝑡! = 435, thus, obtaining: 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! = !.!!"#" ! !"# 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 1.11120 + 0.33090 435 = 23.95 g day-1. 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! is obtained from 𝑡𝑡!;!"# = 1/0.33090 != 9.13 das. 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁!"# = !! !!"!"# !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (2) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅!" = 𝑐𝑐! − 𝑑𝑑!𝑡𝑡! (3) (2) 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!" = !! ! !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (1) 𝑡𝑡!" = 1/𝑏𝑏! !, 𝑎𝑎! = 1.11120, 𝑏𝑏! = 0.33090, and 𝑡𝑡! = 435, thus, obtaining: 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! = !.!!"#" ! !"# 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 1.11120 + 0.33090 435 = 23.95 g day-1. 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴!;! is obtained from 𝑡𝑡!;!"# = 1/0.33090 != 9.13 das. 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁!"# = !! !!"!"# !! 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑎𝑎! + 𝑏𝑏! 𝑡𝑡! (2) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅!" = 𝑐𝑐! − 𝑑𝑑!𝑡𝑡! (3) (3) each of these models allows estimating the respective growth index for each treatment and evaluation moment; in addition, these models can be used within the range of operation in time, between 75 and 435 das for the same treatments. unlike the common modeling proposals that approximate these values by ranges, in our case we can find the instant indexes at any time and for each of the treatment used. conclusions the growth of j. curcas was inf luenced by fertilization with n and the effect of k nested in n, k(n). the plants presented a rapid initial growth, with the highest values of rgr in the vegetative phase, a period that comprised from the planting up to 165 das. the nar decreased with the age of the plants and was inf luenced by precipitation rates, so that the lower values of this index occurred in the periods of higher precipitation. in the reproductive phase, between 345 and 435 das, the plants of j. curcas significantly increased their dry mass accumulation and, therefore, increased agr. the sla was not inf luenced by fertilization treatments throughout the evaluation period. from the analysis of functions and with the application of equations obtained for the growth indices, it was obtained that the rgr was null at 402 and 405 das for the plants that were not fertilized and the plants that only received potassium at doses of 120 kg ha-1. acknowledgments the authors express their gratitude to the colombian corporation for agricultural research (corpoica) and the directorate of nataima research center for facilitating the area for the study. the gratitude is extended to dr. eduardo barragán and dr. fernando campuzano for financial support through the transitional crops program and the national agroenergy program of corpoica, respectively, as well as to mr. gentil garcía prada for his support in the agronomic activities during this study. the authors thank dr. diego miranda and dr. hermann restrepo (unal) for the critical suggestions during the research and data analysis. literature cited adebayo, g.b., o.m. ameen, and l.t. abass. 2017. physico-chemical properties of biodiesel produced from jatropha curcas oil and fossil diesel. j. microbiol. biotech. 1 (1), 12-16. albéniz, l.j.m. 2011. desarrollo de jatropha curcas l. según nutrientes del suelo. undergraduate thesis. universidad de navarra, pamplona, españa. taiz, l., e. zeiger, i.m. møller, and a. murphy. 2014. plant physiology and development. 5th ed. sinauer associates, sunderland, ma, usa. cañizares, a., d. laverde, and r. puesme. 2003. crecimiento y desarrollo de guayaba (psidium guajava l.) en santa bárbara, estado de monagas, venezuela. esso agríc. 3 (1), 4-38. cumming, g., f. fidler, and d.l. vaux. 2007. error bars in experimental biology. j. cell. biol. 177 (1), 7-11. doi: 10.1083/ jcb.200611141 del valle, j.i. and a. lema. 1999. crecimiento de cohortes de árboles coetáneos en rodales espacialmente dispersos: el caso de campnosperma panamensis. rev. acad. colom. cienc. 23 (87), 249-260. escalante-estrada, j.a. 1999. área foliar, senescencia y rendimiento del girasol de humedad residual en función del nitrógeno. terra 17 (2), 149-157. fao. 2008. el estado mundial de la agricultura y la alimentación “biocombustibles: perspectivas riesgos y oportunidades”. fao, rome, italy. fagam, a.s., o.o. benjamin, and m.s. yunusa. 2012. assessment of growth performance of jatropha curcas l. as affected by fertilizer and plant spacing. j. sci. technol. educ. 1 (2), 57-61. farouk, h., m. nazri, and a.e. atabani. 2014. a study of biodiesel production from crude jatropha oil (cjo) with high level of https://doi.org/10.1083/jcb.200611141 https://doi.org/10.1083/jcb.200611141 231montenegro r., magnitskiy, moreno, and darghan: growth of jatropha curcas l. fertilized with nitrogen and potassium under conditions of dry tropical forest of colombia free fatty acids. j. teknologi (sci. engin.) 69(3), 65-72. doi: 10.11113/jt.v69.3145 gardner, f.p., r.b. pearce, and r.l. mitchell. 2003. physiology of crop plants. blackwell publishing company, ames, ia, usa. garrone, r.f., a.g. de campos, c.p. silveira, and j. lavres. 2016. produção de biomassa, diagnose nutricional e absorção de nitrogênio e cálcio durante crescimento inicial do pinhão-manso. ciênc. agron. 47 (1), 22-31. doi: 10.5935/1806-6690.20160003 ghosh, a., j. chikara, and d.r. chaudhary. 2011. diminution of economic yield as affected by pruning and chemical manipulation of jatropha curcas l. biomass bioen. 35 (3), 1021-1029. doi: 10.1016/j.biombioe.2010.11.019 hernández, m.s., a.e. casas, o. martínez, and j.a. gálvis. 1995. análisis y estimación de parámetros e índices de crecimiento del árbol de maraco (theobroma bicolor h.b.k.) a la primera f loración. agron. colomb. 12 (2), 182-191. ho, d.p., h.h. ngo, and w. guo, 2014. a mini review on renewable sources for biofuel. biores. tech., 169, 742-749. doi: 10.1016/j. biortech.2014.07.022 hunt, r., d.r. causton, b. shipley, and a.p. askew. 2002. a modern tool for classical plant growth analysis. ann. bot. 90 (4), 485488. doi: 10.1093/aob/mcf214 hunt, r. 2003. growth analysis, individual plants. pp. 579-588. in: thomas b., d.j. murphy, and d. murray (eds.). encyclopedia of applied plant science. academic press, london, uk. doi: 10.1016/b0-12-227050-9/00028-4 ica. 1992. fertilización en diversos cultivos. quinta aproximación. manual de asistencia técnica no. 25, instituto colombiano agropecuario, bogota, colombia. igac. 2004. estudio general de suelos y zonificación de tierras. departamento del tolima. instituto geográfico agustín codazzi, bogota, colombia. igac. 2006. métodos analíticos del laboratorio de suelos. 6th ed. instituto geográfico agustín codazzi, bogota, colombia. kalannavar, v.n., s.s. angadi, v.c. patil, a.s. byadagi, s.j. patil, and s.g. angadi. 2009. effect of major nutrients on growth and yield of jatropha curcas. karnataka j. agric. sci. 22 (5), 1095-1096. larcher, w. 2003. carbon utilization and dry matter production. pp. 69-150. in: physiological plant ecology: ecophysiology and stress physiology of functional groups. 4th ed. springer, new york, usa. lancaster, p. and k. šalkauskas. 1986. curve and surface fitting: an introduction. academic press, london, uk. laviola, b.g. and l.a. dos santos-días. 2008. nutrient concentration in jatropha curcas l. leaves and fruits and estimated extraction at harvest. bras. ciênc. solo 32 (5), 1969-1975. doi: 10.1590/ s0100-06832008000500018 lópez-cruz, i.l ., a. ramírez-aries, and a. rojano-aguilar. 2005. modelos matemáticos de hortalizas en invernadero: trascendiendo la contemplación de la dinámica de cultivos. rev. chapingo serie hortic. 11 (2), 257-267. doi: 10.5154/r. rchsh.2003.08.050 maes, w.h.a., a. trabucco, w.m. achten, and b. muys. 2009. climatic growing conditions of jatropha curcas l. biomass bioen. 33 (10), 1481-1485. doi: 10.1016/j.biombioe.2009.06.001 makkar, h.p. 2016. state-of-the-art on detoxification of jatropha curcas products aimed for use as animal and fish feed: a review. animal feed sci. techn. 222, 87-99. doi: 10.1016/j. anifeedsci.2016.09.013 mohapatra, s. and p.k. panda. 2011. effects of fertilizer application on growth and yield of jatropha curcas l. in an aeric tropaquept of eastern india. not. sci. biol. 3(1), 95-100. doi: 10.15835/nsb315497 montenegro, r.o., s. magnitskiy, and m.c. henao. 2014. effect of nitrogen and potassium fertilization on the production and quality of oil in jatropha curcas l. under the dry and warm climate conditions of colombia. agron. colomb. 32 (2), 255265. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n2.43265 owolabi, i.o., j.t. ashaolu, and y.a. abayomi. 2016. effects of inorganic fertilizer application on plant growth and dry matter yield of physic nut (jatropha curcas l.). int. j. agric. food res. 5 (1), 14-21. doi: 10.24102/ijafr.v5i1.587 pearcy, r.w., j. ehleringer, h.a. mooney, and p.w. rundel. 1989. plant physiological ecology. springer international publishing, the netherlands pedraza, e.a. and d.g. cayón. 2010. caracterización morfofisiológica de jatropha curcas l. variedad brasil cultivada en dos zonas de colombia. acta agron. 59 (1), 30-36. sato, m., o. de carvalho bueno, m.s.t. esperancini, and e.p. frigo. 2007. a cultura do pinhão-manso (jatropha curcas l.): uso para fins combustíveis e descrição agronômica. varia scientia 7 (13), 47-62. scott, h.d. and j.t. batchelor. 1979. dry weight and leaf area production rates of irrigated soybeans. agron. j. 71 (5), 776-782. doi: 10.2134/agronj1979.00021962007100050017x silva, e.d.b., l.p.p. tanure, s.r. santos, and p.s.d. resende jr. 2009. sintomas visuais de deficiências nutricionais em pinhãomanso. pesq. agropec. bras. 44 (4), 392-397. doi: 10.1590/ s0100-204x2009000400009 villar, r., b. lopez-iglesias, p. ruiz-benito, m.a. zavala, and e.g. de la riva. 2014. crecimiento de plántulas y árboles de seis especies de quercus. rev. ecosist. 23 (2), 64-72. doi: 10.7818/ ecos.2014.23-2.09 yong, j.w.h., y.f. ng, s.n. tan, and a.y.l. chew. 2010. effect of fertilizer application on photosynthesis and oil yield of jatropha curcas l. photosynthetica 48 (2), 208-218. doi: 10.1007/ s11099-010-0026-3 https://doi.org/10.11113/jt.v69.3145 https://doi.org/10.5935/1806-6690.20160003 https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.11.019 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.07.022 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.07.022 https://doi.org/10.1093/aob/mcf214 https://doi.org/10.1016/b0-12-227050-9/00028-4 https://doi.org/10.1590/s0100-06832008000500018 https://doi.org/10.1590/s0100-06832008000500018 https://doi.org/10.5154/r.rchsh.2003.08.050 https://doi.org/10.5154/r.rchsh.2003.08.050 https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2009.06.001 https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2016.09.013 https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2016.09.013 https://doi.org/10.15835/nsb315497 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n2.43265 https://doi.org/10.24102/ijafr.v5i1.587 https://doi.org/10.2134/agronj1979.00021962007100050017x https://doi.org/10.1590/s0100-204x2009000400009 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2009000400009 https://doi.org/10.7818/ecos.2014.23-2.09 https://doi.org/10.7818/ecos.2014.23-2.09 https://doi.org/10.1007/s11099-010-0026-3 https://doi.org/10.1007/s11099-010-0026-3 glyphosate and atrazine inhibit growth of azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae and saccharopolyspora spinosa received for publication: 3 august, 2020. accepted for publication: 3 april, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.89870 1 graduate program in plant production, federal university of tocantins, gurupi (brazil). 2 institute of agrarian sciences, federal rural university of the amazon, belem (brazil). * corresponding author: davidingsson@uft.edu.br agronomía colombiana 39(1), 113-120, 2021 abstract resumen glyphosate and atrazine are two herbicides used worldwide to ensure high yields in different types of crops. despite the importance of herbicides, their application may have negative effects on non-target organisms, including bacteria used in biological control and biological nitrogen fixation. therefore, this research aimed to analyze the in vitro effect of glyphosate and atrazine on the growth of bacteria azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae, and saccharopolyspora spinosa. the design used was completely randomized, and the doses of the herbicides evaluated were 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 l ha-1. the results showed that glyphosate and atrazine affected the development of the bacteria under study. atrazine showed a lineal increasing effect between the doses used and inhibition of bacterial growth. therefore, the dose of 4.0 l ha-1 of this herbicide was the one that showed the highest inhibition of bacteria, whereas glyphosate at a dose of 2.0 l ha-1 showed the highest inhibition of bacteria compared to doses of 1.0, 3.0 and 4.0 l ha-1. el glifosato y la atrazina son dos herbicidas utilizados en todo el mundo para garantizar una alta productividad en diferentes tipos de cultivos. a pesar de la importancia de los herbicidas, su aplicación puede causar efectos negativos en organismos no objetivo, incluyendo bacterias usadas en control biológico y fijación biológica de nitrógeno. por lo tanto, esta investigación tuvo como objetivo analizar el efecto in vitro del glifosato y la atrazina sobre el crecimiento de las bacterias azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae y saccharopolyspora spinosa. el diseño utilizado fue completamente al azar y las dosis de los herbicidas evaluadas fueron 1.0, 2.0, 3.0 y 4.0 l ha-1. los resultados mostraron que el glifosato y la atrazina afectaron el desarrollo de las bacterias estudiadas. la atrazina tiene un efecto lineal creciente entre las dosis utilizadas y la inhibición del crecimiento bacteriano. por lo tanto, la dosis de 4.0 l ha-1 de este herbicida fue la que mostró la mayor inhibición de crecimiento de bacterias, mientras que el glifosato a una dosis de 2.0 l ha-1 mostró la más alta inhibición de crecimiento de bacterias en comparación con las dosis de 1.0, 3.0 y 4.0 l ha-1. key words: tolerance, biodegradation, pesticides, micro organisms. palabras clave: tolera ncia, biodegradación, pesticidas, microorganismos. glyphosate and atrazine inhibit growth of azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae and saccharopolyspora spinosa el glifosato y la atrazina inhiben el crecimiento de azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae y saccharopolyspora spinosa david ingsson oliveira andrade de farias1, robson da costa leite2, evandro alves ribeiro1, albert lennon lima martins1, and aloisio freitas chagas júnior1 introduction human population growth has created a demand for crop areas that each year become more productive. however, pests, diseases, and weeds reduce productivity, making agricultural inputs essential for higher yields (steffen et al., 2011). the application of herbicides is of great importance in world agriculture, as a technology widely used to guarantee high agricultural productivity (hirakuri & lazzarotto, 2014). glyphosate (n-(phosphonomethyl) glycine) is a postemergent herbicide that exerts systemic control of a broad spectrum of weeds by inhibiting the enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (epsps) that is responsible for the synthesis of aromatic acids necessary for plant survival (duke & powles, 2008; duke, 2018). despite the low toxicity of this herbicide, its use can cause contamination of soils and water resources that affects non-target organisms (haas et al., 2018). scientific note https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.89870 114 agron. colomb. 39(1) 2021 atrazine (2-chloro-4-ethylamino-6-isopropylamino-striazine) is a pre-emergent or early post-emergent and selective herbicide with systemic action (silva et al., 2017). it is widely used worldwide for weed control in the cultivation of corn, sorghum, and sugarcane (fan & song, 2014). its chemical properties favor the contamination of surface and groundwater due to the high susceptibility of atrazine to leaching and runoff (fan & song, 2014). due to the fact that chemical control is the most currently used type of control in agriculture, its application has been a cause of concern for society. this is because with the increase in agricultural productivity there is also an awareness of the necessity to maintain environmental quality and human health (simonato, 2018). biological control has acquired importance over the years, contributing to sustainability in the agroecosystem. its advantages are the low damage to the environment and to human beings, and a greater specificity than chemical pesticides (oliveira & ávila, 2010; wright, 2014). some microorganisms, such as those of the genera azospirillum, bacillus, saccharopolyspora, and chromobacterium, have been used in agriculture as growth promoters, biological nitrogen fixators, and biological control agents. these microorganisms have gained importance in the last years, contributing to the sustainability of agroecosystems and reducing damage to the environment and to humans (palma et al., 2014; wright, 2014; caulier et al., 2019). despite the importance of herbicides for crop production, the application of these products (including those considered to be of low risk) has negative effects on non-target organisms, such as the microorganisms used in biological control. these effects can be direct, decreasing the abundance of plants, and indirect, impacting microorganisms. therefore, studies on the harmful effects of pesticides on beneficial organisms are of great importance (costa et al., 2014; fonseca et al., 2015; moscardini et al., 2015; prosser et al., 2016). the objective of this study was to analyze the relationship between glyphosate and atrazine applications and the growth of the bacteria azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae and saccharopolyspora spinosa. material and methods study location this research was conducted at the microbiology laboratory of the federal university of tocantins, university campus of gurupi, brazil (11º43’ s, 49º04’ n, at an altitude of 280 m a.s.l.). five different types of bacteria were used: azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae, and saccharopolyspora spinosa, from the mycological collection of the microbiology laboratory of the university. each bacterium was evaluated separately to test the effects of the herbicides glyphosate (roundup original®) and atrazine (atrazine nortox® 500 sc) on radial growth. these two herbicides are widely used in brazilian agriculture. experimental design we used a completely randomized design, in a 2x5 factorial arrangement with three replicates per petri dish, in which factor a corresponded to the two types of herbicides and factor b to the doses of herbicides. the herbicide doses were calculated according to the manufacturer’s recommendation. the reference for glyphosate was a soybean crop and for atrazine a corn crop, using doses ranging from 1.0, 2.0, 3.0, and 4.0 l ha-1 and a control with only distilled water. the concentrations of the active ingredients for the respective doses were 180 g l-1, 360 g l-1, 540 g l-1, and 720 g l-1 of glyphosate, and 250 g l-1, 500 g l-1, 750 g l-1, and 1000 g l-1 of atrazine. procedures performed the herbicide syrups were prepared with distilled and sterilized water with the respective concentrations of the herbicides. the bacteria were multiplied in potato dextrose agar (pda) culture medium (250.0 g of potatoes, 20.0 g of dextrose, 20.0 g of agar, 250.0 mg of ampicillin to 1.0 l of distilled water) and incubated at 27°c for 7 d. subsequently, the bacteria were scratched onto petri dishes (90 mm) containing the pda culture medium. the herbicides were added using 10.0 mm diameter filter paper discs. the disks were soaked in the herbicide syrups corresponding to each dose, and then added to the culture medium containing the bacteria. disks with distilled water were used for the control. after this process, the plates were kept in a biochemical oxygen demand (bod) chamber (model bt 60 hr, biothec, piracicaba, são paulo, brazil) under a temperature of 25°c. the evaluations started 48 h after setting up the treatments, determining radial growth every 48 h, for a total of five evaluations. the measurements were performed with a digital caliper, determining the diameter (mm) of the bacterial growth inhibition halo in three orthogonal directions. if growth was not impeded, the value was equal to zero. 115farias, leite, ribeiro, martins, and chagas júnior: glyphosate and atrazine inhibit growth of azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae and saccharopolyspora spinosa however, with an inf luence on growth, the total diameter was measured by discounting the value of the paper disk. statistical analysis data were subjected to an analysis of variance (anova) and the means were compared by the tukey test (p≤0.05). they were then subjected to a multivariate analysis using a principal component analysis (pca) with the software r® version 3.5.3 (r core team, 2013). the graphs were plotted using the software sigmaplot® version 10.0 (systat, 2014). results according to the anova, herbicides caused changes in bacterial growth (tab. 1). for the herbicide variable only c. subtsugae showed differences between treatments. for the dose variable, there was a statistical difference for all bacteria. there was an interaction between herbicides and doses, except for b. subtilis. according to figure 1a and b, the bacteria a. brasilense and b. subtilis showed no statistical differences regarding the use of herbicides in the formation of the growth halo. for a. brasilense, the products acted linearly (fig. 1a), so the highest dose caused a greater inhibition halo (10.40 mm). although the products are indifferent to the formation of halos, b. subtilis showed quadratic behavior (fig. 1b), with the dose of 2 l ha-1 being the most harmful to the bacteria for both products (13.45 mm), 34.5% higher than the control. saccharopolyspora spinosa showed a difference for the dose only in the herbicide atrazine. it showed linear behavior (fig. 1c) with a 12.90 mm halo for the dose of 4 l ha-1 that was 29% higher than the control. glyphosate showed no statistical difference in terms of doses. bacillus thuringiensis and c. subtsugae showed differences in the use of glyphosate or atrazine. atrazine showed linear table 1. analysis of variance of the diameter of the bacterial growth inhibition halo of the growth of bacteria under the influence of the application of glyphosate and atrazine. variable source of variation (ms) mean cv (%) herbicide (h) dose (d) hxd residue degree of freedom 1 4 4 20 saccharopolyspora spinosa 0.87ns 7.16* 5.88* 1.64 11.65 11 azospirillum brasilense 0.00ns 0.26* 0.07* 0.08 10.19 2.8 bacillus subtilis 1.46ns 7.29** 1.10ns 1.14 11.60 9.19 bacillus thuringiensis 0.01ns 15.42** 5.20** 2.09 12.73 11.35 chromobacterium subtsugae 16.04** 19.74** 11.35** 0.63 12.45 6.41 ms medium square; cvcoefficient of variation; **significant at 1% probability level (p<0.01); *significant at 5% probability level (0.01≤p<0.05); ns not significant (p>0.05) according to the f test. y =10.07+0.0065*x r2 =0.50*average treatments dose (l ha-1) 11 10 9 0 12 13 14 0 1 2 3 4 a in hi bi tio n ha lo o f a . b ra si le ns e (m m ) y =10.4562+1.6894*x-0.3882*x2 r2 =0.88**glyphosate y =9.89+0.95*x r2 =0.80*atrazine dose (l ha-1) 11 10 9 0 12 13 14 15 0 1 2 3 4 c in hi bi tio n ha lo o f s . s pi no sa ( m m ) y =10.46+1.55*x-0.33*x2 r2 =0.65*average treatments dose (l ha-1) 11 10 9 0 12 13 14 0 1 2 3 4 b in hi bi tio n ha lo o f b . s ub til is ( m m ) figure 1. bacterial growth inhibition halo of a) azospirillum brasilense, b) bacillus subtilis, and c) saccharopolyspora spinosa under the effect of the herbicides glyphosate and atrazine (mean ± standard error). 116 agron. colomb. 39(1) 2021 behavior, causing a greater inhibition halo with increasing doses. bacillus thuringiensis showed a halo of 13.66 mm for the dose of 4 l ha-1, representing an 18.8% increase compared to the control. regarding the same bacteria, glyphosate showed quadratic behavior, with a higher reduction of bacterial growth than atrazine at doses of 1 and 2 l ha-1 (10.78 mm and 15.95 mm, respectively), and an increase of 27.39% compared to the control. chromobacterium subtsugae was similarly affected to b. thuringiensis (fig. 2b). glyphosate had a greater effect compared to atrazine only at the dose of 1 l ha-1, with a halo of 12.33 mm which corresponds to an inhibition of 7.7% greater than atrazine and 19.7% compared to the control. the same dose of atrazine showed linear behavior and increased the inhibition halo with higher doses. the dose of 4 l ha-1 obtained an inhibition halo of 16.20 mm that was approximately 56% higher than the control. according to the principal component analysis (pca), the data represent a total of 100%. the greater the variance of the component, the greater its degree of importance. the first component (pc1) was responsible for 53.4% of the total variation of the analyzed characteristics regarding the source and doses of herbicides (tab. 2). according to hair jr. et al. (2009), the percentage above 80% of the variance must be approached to determine the adequate number of components. this way, the first three components for the study were selected, which explained 96.6% of the total variance. pc1 (53.4%) best represented the relationship between herbicide responses and doses and inhibition of bacterial growth, positively associated with s. spinosa (0.87), a. brasilense (0.77), c. subtsugae (0.68), b. subtilis (0.67), and b. thuringiensis (0.63). for the second component (pc2) (22.4%), the highest coefficients were c. subtsugae (0.64), b. thuringiensis (0.44), and s. spinosa (0.00), with b. subtilis (-0.44) and a. brasilense (-0.55) showing a negative correlation. regarding the third component (pc3), b. thuringiensis (0.61) and b. subtilis (0.57) showed the highest positive variance coefficients. in contrast, s. spinosa (-0.44), a. brasilense (-0.28) and c. subtsugae (-0.26) showed a negative correlation (fig. 3). regarding the effects of treatments on the three main components (tab. 3), for pc1 the treatments that showed the highest inf luence were atrazine 4 l ha-1 (2.14), atrazine 2 l ha-1 (1.99), and glyphosate 2 l ha-1 (1.65), and the lowest responses were observed in treatments atrazine 1 l ha-1 (-2.19), atrazine 0 l ha-1 (-2.06), and glyphosate 0 l ha-1 (-1.66). in pc2, the highest values were found in the treatment atrazine 3 l ha-1 (1.99) and the lowest in glyphosate 4 l ha-1 (-1.34) and atrazine 2 l ha-1 (-1.23). for pc3, the treatments with the lowest values were glyphosate 2 l ha-1 (1.64), atrazine 3 l ha-1 (1.12), and atrazine 4 l ha-1 (-1.66). a y =11.76+1.72*x-0.42*x2 r2 =0.41**glyphosate y =10.70+1.02*x r2 =0.72**atrazine dose (l ha-1) 11 10 9 0 12 13 14 16 15 17 0 1 2 3 4 in hi bi tio n ha lo o f b . t hu ri ng ie ns is ( m m ) b y =10.32+2.06*x-0.45*x2 r2 =0.72**glyphosate y =9.62+1.76*x r2 =0.94**atrazine dose (l ha-1) 11 10 9 0 12 13 14 16 15 17 0 1 2 3 4 in hi bi tio n ha lo o f c . s ub ts ug ae ( m m ) figure 2. bacterial growth inhibition halo of a) bacillus thuringiensis and b) chromobacterium subtsugae under the effect of the herbicides glyphosate and atrazine (mean ± standard error). table 2. principal component analysis (pca), eigenvalues (𝜆𝑖), and percentage of explained variance and cumulative variance (%) by components. principal components pc1 pc2 pc3 pc4 pc5 eigenvalues 2.67 1.12 1.03 0.12 0.05 explained variance (%) 53.4 22.4 20.8 2.5 0.9 cumulative variance (%) 53.4 75.8 96.6 99.1 100 117farias, leite, ribeiro, martins, and chagas júnior: glyphosate and atrazine inhibit growth of azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae and saccharopolyspora spinosa the pca results were plotted on a biplot chart (fig. 4). the doses of atrazine 2 l, 3 l, and 4 l ha-1 and glyphosate 2 l ha-1 were responsible for the largest growth inhibition halos. we also observed that doses below 1 l ha-1 of atrazine and glyphosate obtained the best responses, thus significantly inf luencing bacterial growth. a 0.0 0.2 0.4 0.8 0.6 1.0 ss ab bs bt cs c or re la tio n pc1 (53.4%) c b 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 0.2 0.4 0.8 0.6 1.0 ss ab bs bt cs c or re la tio n pc2 (22.4%) 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 0.2 0.4 0.8 0.6 1.0 ss ab bs bt cs c or re la tio n pc2 (20.8%) figure 3. coefficient of variation of variables correlated with the three main components a) pc1, b) pc2, and c) pc3 in bacteria saccharopolyspora spinosa (ss), azospirillum brasilense (ab), bacillus subtilis (bs), bacillus thuringiensis (bt), and chromobacterium subtsugae (cs). table 3. scores of the effects of treatments on the three principal components. treatment dose pc1 pc2 pc3 atrazine 0 l ha-1 -2.06 0.05 0.04 atrazine 1 l ha-1 -2.19 -0.45 -0.37 atrazine 2 l ha-1 1.99 -1.23 -0.25 atrazine 3 l ha-1 0.66 1.99 1.12 atrazine 4 l ha-1 2.14 1.00 -1.66 glyphosate 0 l ha-1 -1.66 0.10 0.51 glyphosate 1 l ha-1 -0.11 -0.53 -1.11 glyphosate 2 l ha-1 1.65 -0.57 1.85 glyphosate 3 l ha-1 -0.61 0.97 -0.35 glyphosate 4 l ha-1 0.19 -1.34 0.22 figure 4. pc1 x pc2 biplot of the variable responses of doses and sources of herbicides for bacterial growth inhibition. bacillus thuringiensis (bt), bacillus subtilis (bs), azospirillum brasilense (ab), chromobacterium subtsugae (cs) and saccharopolyspora spinosa (ss). chromobacterium subtsugae and b. thuringiensis were more inf luenced by the atrazine treatments at doses 3 l and 4 l ha-1, while the a. brasilense, b. subtilis, and s. spinosa were more inhibited in terms of their growth at the doses of 2 l ha-1 atrazine and 2 l ha-1 glyphosate. it is noteworthy that when using lower dosages than these, the inhibition of microbial growth became lower, thus not affecting the final development of the bacteria. discussion changes in bacterial growth were observed. the linear effect of atrazine doses on a. brasilense, s. spinosa, b. thuringiensis, and c. subtsugae is related to the mechanism of action of the herbicide and tolerance of bacteria to the product. atrazine causes membrane rupture, dehydration, and disintegration of cells and organelles through the oxidation of lipids and proteins (oliveira jr., 2011). inhibition of bacterial growth due to the use of atrazine may be related to a lower absorption of nutrients present in the culture medium, causing stress to the bacteria. thus, part of the energy available for the development of bacteria is lost to ab bs ss cs bt 0 -1 1 2 -2 210-1 p c 2 (2 2. 4% ) pc1 (53.4%) atrazine 1 l ha-1 atrazine 4 l ha-1 atrazine 3 l ha-1 atrazine 2 l ha-1 atrazine 0 l ha-1 glyphosate 1 l ha-1 glyphosate 4 l ha-1 glyphosate 3 l ha-1 glyphosate 2 l ha-1 glyphosate 0 l ha-1 118 agron. colomb. 39(1) 2021 the maintenance of cellular and biochemical mechanisms, affecting their growth (schimel et al., 2007). bacillus subtilis can metabolize very high concentrations of atrazine. in some cases, there is a description of urea formation from biuret or allophanate that can be cleaved by the urease enzyme releasing co2 and 2nh3, besides the rapid degradation of cyanuric acid which can serve as nitrogen source for bacteria (wang et al., 2014). glyphosate application affected the growth of bacteria. in a. brasilense, it followed the same behavior of atrazine, increasing the effect on the inhibition halo with higher herbicide doses. this showed that the bacterium did not show tolerance to either of the two molecules. among the tested doses of glyphosate, the most harmful was 2 l ha-1 (fig. 4), causing a greater inhibition halo, an effect linked to the ability of glyphosate to acidify the medium, decrease cell density, and provide unfavorable conditions for bacterial growth (manogaran et al., 2017). the reduction of bacterial growth at doses above 2 l ha-1 is directly linked to the composition of glyphosate. this herbicide is an organophosphate consisting of carbonphosphorus bonds that allow its easy degradation by a select group of microorganisms that use phosphorus from glyphosate degradation for their development. additionally, other bacteria have the ability to adapt to the stress that the herbicide can cause, not compromising their development. the primary and predominant metabolites of microbial degradation in glyphosate are glyoxylate and aminomethyl phosphonic acid (ampa) that turn into water, carbon dioxide, and phosphate (carranza et al., 2019). the ampa metabolite can later be transformed into phosphate and methylamine by the action of a c-p lyase and/or into phosphate and formaldehyde by the combined action of a transaminase and a phosphonatase (carranza et al., 2019; artigas et al., 2020). unlike the ampa pathway, some bacteria such as bacillus sp., pseudomonas sp. and others, can metabolize glyphosate into sarcosine using this component as a growth nutrient (fan et al., 2012). the ability of bacteria to use glyphosate as a source of phosphorus for the synthesis of their cellular components is determined by the presence of a c-p lyase enzyme system that breaks the c-p bond to form non-toxic components, like sarcosine (n-methylglycine) and orthophosphate (kryuchkova et al., 2014). however, the uptake of glyphosate by bacterial cells and its subsequent degradation by the c-plyase pathway are induced only when other sources of p are scarce (fitzgibbon & braymer, 1988). bacteria that can use glyphosate as a source of phosphorus are associated with adaptation directed by a genetic mutation in which the isolate uses the herbicide for its cell propagation (dibua et al., 2015). this result was similar to that found in the present study in which the bacteria b. subtilis, b. thuringiensis and c. subtsugae showed a lower interference of the herbicide in the growth of bacteria at doses of 3 l ha-1 and 4 l ha-1 compared to the lowest doses of 1 l ha-1 and 2 l ha-1. this suggests that the bacteria used the herbicide as the only source of phosphorus present in the culture medium for its growth. regardless of the glyphosate concentration, this herbicide can cause harmful effects on b. thuringiensis, causing a detrimental effect on its development and formation of colonies (agostini et al., 2013). conclusions the herbicides glyphosate and atrazine affect the development of the studied bacteria. however, atrazine has an increasing relationship between doses and inhibition of bacterial growth. regardless of the herbicide, the higher the dose, the greater the growth inhibition halo for bacteria b. thuringiensis, c. subtsugae, s. spinosa, and a. brasilense. the bacterium b. subtilis can degrade high doses of atrazine in the medium, demonstrated by the smaller halo of bacterial growth. in general, the glyphosate dose that most affected the development of bacteria was 2 l ha-1; higher doses affected the development of bacteria less. according to the package leaf let of the herbicide, the most frequently recommended doses range from 0.5 to 2 l ha-1, coinciding with the most harmful dose of the product in the present study. thus, the data presented in this paper provide relevant information regarding the use of bacteria in agriculture and the effects that agricultural pesticides may cause in their development, which may help to support decisions made by growers. author’s contributions dioaf, rcl and afcj formulated the research goals and aims. dioaf, rcl, afcj and allm developed the methodology. dioaf, ear and rcl verified the experiments and reproducibility of results. dioaf and ear applied the statistical techniques. dioaf and rcl conducted the experiments. afcj provided the materials. dioaf 119farias, leite, ribeiro, martins, and chagas júnior: glyphosate and atrazine inhibit growth of azospirillum brasilense, bacillus subtilis, bacillus thuringiensis, chromobacterium subtsugae and saccharopolyspora spinosa and rcl managed the activities to annotate and maintain research data. dioaf and ear prepared the initial draft. afcj performed the critical review of the manuscript. dioaf, ear and rcl prepared and presented data. dioaf, rcl, afcj and allm oversaw and led the research activity. afcj managed and coordinated the research activity and obtained the financial support for the project. literature cited agostini, l. t., otuka, a. k., silva, e. a., baggio, m. v., laurentis, v. l., duarte, r. t., agostini, t. t., & polanczyk, r. a. (2013). compatibilidade de produtos à base de bacillus thuringiensis (berliner, 1911) com glifosato em diferentes dosagens, utilizado em soja (glycine max (l.) merrill). ciência et praxis, 6(11), 37–40. artigas, j., batisson, i., & carles, l. (2020). dissolved organic matter does not promote glyphosate degradation in auto-heterotrophic aquatic microbial communities. environmental pollution, 259, ar ticle 113951. https://doi.org/10.1016/j. envpol.2020.113951 carranza, c. s., regñicoli, j. p., aluffi, m. e., benito, n., chiacchiera, s. m., barberis, c. l., & magnoli, c. e. (2019). glyphosate in vitro removal and tolerance by aspergillus oryzae in soil microcosms. international journal of environmental science and technology, 16, 7673–7682. https://doi.org/10.1007/ s13762-019-02347-x caulier, s., nannan, c., gillis, a., licciardi, f., bragard, c., & mahillon, j. (2019). overview of the antimicrobial compounds produced by members of the bacillus subtilis group. frontiers in microbiology, 10, article 302. https://doi.org/10.3389/ fmicb.2019.00302 costa, m. a., moscardini, v. f., gontijo, p. c., carvalho, g. a., oliveira, r. l., & oliveira, h. n. (2014). sublethal and transgenerational effects of insecticides in developing trichogramma galloi (hymenoptera: trichogrammatidae). ecotoxicology, 23, 1399–1408. https://doi.org/10.1007/s10646-014-1282-y dibua, u. m. e., mkpuma, v. o., & enemuo, s. (2015). isolation, characterization and biodegradation assay of glyphosate utilizing bacteria from exposed rice farm. journal of biology, agriculture and healthcare, 5(5), 96–109. duke, s. o. (2018). the history and current status of glyphosate. pest management science, 74(5), 1027–1034. https://doi.org/10.1002/ ps.4652 duke, s. o., & powles, s. b. (2008). glyphosate: a once-in-a-century herbicide. pest management science, 64(4), 319–325. https:// doi.org/10.1002/ps.1518 fan, j., yang, g., zhao, h., shi, g., geng, y., hou, t., & tao, k. (2012). isolation, identification and characterization of a glyphosatedegrading bacterium, bacillus cereus cb4, from soil. journal of general and applied microbiology, 58(4), 263–271. https:// doi.org/10.2323/jgam.58.263 fan, x., & song, f. (2014). bioremediation of atrazine: recent advances and promises. journal of soils and sediments, 14, 1727–1737. https://doi.org/10.1007/s11368-014-0921-5 fitzgibbon, j., & braymer, h. d. (1988). phosphate starvation induces uptake of glyphosate by pseudomonas sp. strain pg2982. applied and environmental microbiology, 54(7), 1886–1888. fonseca, a. p. p., marques, e. j., torres, j. b., silva, l. m., & siqueira, h. á. a. (2015). lethal and sublethal effects of lufenuron on sugarcane borer diatraea f lavipennella and its parasitoid cotesia f lavipes. ecotoxicology, 24, 1869–1879. https://doi. org/10.1007/s10646-015-1523-8 haas, p., hoehne, l., & kuhn, d. (2018). revisão: avaliação dos efeitos do glifosato no ecossistema agrícola e sua toxicidade para a saúde humana. revista destaques acadêmicos, 10(4), 82–90. https://doi.org/10.22410/issn.2176-3070.v10i4a2018.2014 hair jr., j. f., black, w. c., babin, b. j., & anderson, r. e. (2009). multivariate data analysis (7th ed.). prentice hall. hirakuri, m. h., & lazzarotto, j. j. (2014). o agronegócio da soja nos contextos mundial e brasileiro. embrapa soja. kryuchkova, y. v., burygin, g. l., gogoleva, n. e., gogolev, y. v., chernyshova, m. p., makarov, o. e., fedorov, e. e., & turkovskaya, o. v. (2014). isolation and characterization of a glyphosate-degrading rhizosphere strain, enterobacter cloacae k7. microbiological research, 169(1), 99–105. https:// doi.org/10.1016/j.micres.2013.03.002 manogaran, m., shukor, m. y., yasid, n. a., johari, w. l. w., & ahmad, s. a. (2017). isolation and characterisation of glyphosate-degrading bacteria isolated from local soils in malaysia. rendiconti lincei, 28, 471–479. https://doi.org/10.1007/ s12210-017-0620-4 moscardini, v. f., gontijo, p. c., michaud, j. p., & carvalho, g. a. (2015). sublethal effects of insecticide seed treatments on two nearctic lady beetles (coleoptera: coccinellidae). ecotoxicology, 24, 1152–1161. https://doi.org/10.1007/s10646-015-1462-4 oliveira, h. n., & ávila, c. j. (2010). controle biológico de pragas no centro-oeste brasileiro. g. bio revista de controle biológico, 11–14. oliveira jr., r. s. (2011). mecanismos de ação de herbicidas. in r. s. oliveira jr., j. constantin, & m. h. inoue (eds.), biologia e manejo de plantas daninhas (22nd ed., pp. 141–192). omnipax. palma, l., muñoz, d., berry, c., murillo, j., & caballero, p. (2014). bacillus thuringiensis toxins: an overview of their biocidal activity. toxins, 6(12), 3296–3325. https://doi.org/10.3390/ toxins6123296 prosser, r. s., anderson, j. c., hanson, m. l., solomon, k. r., & sibley, p. k. (2016). indirect effects of herbicides on biota in terrestrial edge-of-field habitats: a critical review of the literature. agriculture, ecosystems and environment, 232, 59–72. https:// doi.org/10.1016/j.agee.2016.07.009 schimel, j., balser, t. c., & wallenstein, m. (2007). microbial stressresponse physiology and its implications for ecosystem function. ecology, 88(6), 1386–1394. https://doi.org/10.1890/06-0219 silva, g. n., souza, g. m., almeida neto, a. f., jorge, l. m. m., & santos, o. a. a. (2017). inf luence of zno content in mixed oxides catalysts applied in the photocatalytic degradation of atrazine. chemical engineering transactions, 57, 637–642. https://doi.org/10.3303/cet1757107 simonato, j. (2018). avaliação do potencial de inimigos naturais no controle biológico de helicoverpa armigera (hübner, 1805) https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.113951 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.113951 https://doi.org/10.1007/s13762-019-02347-x https://doi.org/10.1007/s13762-019-02347-x https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00302 https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00302 https://doi.org/10.1007/s10646-014-1282-y https://doi.org/10.1002/ps.4652 https://doi.org/10.1002/ps.4652 https://doi.org/10.1002/ps.1518 https://doi.org/10.1002/ps.1518 https://doi.org/10.2323/jgam.58.263 https://doi.org/10.2323/jgam.58.263 https://doi.org/10.1007/s11368-014-0921-5 https://doi.org/10.1007/s10646-015-1523-8 https://doi.org/10.1007/s10646-015-1523-8 https://doi.org/10.1016/j.micres.2013.03.002 https://doi.org/10.1016/j.micres.2013.03.002 https://doi.org/10.1007/s12210-017-0620-4 https://doi.org/10.1007/s12210-017-0620-4 https://doi.org/10.1007/s10646-015-1462-4 https://doi.org/10.3390/toxins6123296 https://doi.org/10.3390/toxins6123296 https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.07.009 https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.07.009 https://doi.org/10.1890/06-0219 https://doi.org/10.3303/cet1757107 120 agron. colomb. 39(1) 2021 (lepdoptera: noctuidae) [doctoral dissertation, universidade federal da grande dourados]. https://ainfo.cnptia.embrapa. br/digital/bitstream/item/191682/1/tese-juliana-simonato.pdf systat. (2014). sigmaplot for windows. systat software, inc. steffen, g. p. k., steffen, r. b., & antoniolli, z. i. (2011). contaminação do solo e da água pelo uso de agrotóxicos. revista tecno-lógica, 15(1), 15–21. r core team. (2013). r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. http:// www.r-project.org/ wang, j., zhu, l., wang, q., wang, j., & xie, h. (2014). isolation and characterization of atrazine mineralizing bacillus subtilis strain hb-6. plos one, 9(9), article e107270. https://doi. org/10.1371/journal.pone.0107270 wright, m. g. (2014). biological control of invasive insect pests. in d. p. abrol (ed.), integrated pest management current concepts and ecological perspective (pp. 267–281). academic press. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-398529-3.00015-4 https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/191682/1/tese-juliana-simonato.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/191682/1/tese-juliana-simonato.pdf http://www.r-project.org/ http://www.r-project.org/ https://doi.org/10.1371/journal.pone.0107270 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0107270 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-398529-3.00015-4 effect of climate variability on collaria scenica (hemiptera: miridae) on the bogotá plateau received for publication: 3 november, 2018. accepted for publication: 10 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.75954 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria, agrosavia, mosquera (colombia). 2 instituto nacional de innovación agraria, inia, lima (peru). 3 universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: arodriguezr@agrosavia.co agronomía colombiana 37(1), 47-61, 2019 effect of climate variability on collaria scenica (hemiptera: miridae) on the bogotá plateau efecto de la variabilidad climática sobre collaria scenica (hemiptera: miridae) en la sabana de bogotá andrea rodríguez-roa1*, blanca arce-barboza2, francisco boshell-villamarin3, and nancy barreto-triana1 abstract resumen the aim of this research was to study the effect of climatic conditions on the population of the grass bug collaria scenica (stal, 1859) using agroclimatic models and analyzing its behavior under interannual variability scenarios related to el niño-southern oscillation (enso) events. the population f luctuations of this grass bug were modeled, estimating significant climatic variables in the presence of nymphs and adults with a multiple linear regression analysis. the population distribution of this insect in relation to the occurrence of the el niño and la niña phenomena on the bogota plateau was analyzed based on variations of the sea surface temperature (sst) in the tropical pacific and their impact on climate variables. the maximum and minimum temperatures, precipitation and evapotranspiration showed higher significance for this pest than the other variables. the optimal growth and development conditions for this grass bug occurred during periods with a higher daily thermal amplitude and high precipitation values, which highlights the positive effect of abundant, but not excessive, rain. this study helped to determine the population growth during the two seasons of the year with higher rainfall in the area, which correspond to march-may (mam) and september-november (son), mainly in the following season after the dry quarter of december-february (djf). important increases occur in the el niño event because of the greater accumulation of heat units during this phenomenon based on increases in air temperature that favor insect growth. el objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de las condiciones climáticas sobre la población de la chinche de los pastos collaria scenica (stal, 1859) a partir de modelos agroclimáticos, y analizar su comportamiento bajo escenarios de variabilidad interanual, relacionados con eventos el niño-oscilación del sur (enos). para esto, se modeló la f luctuación poblacional de la chinche de los pastos collaria scenica (stal, 1859) estimando las variables climáticas significativas en la presencia de ninfas y adultos, a través de un modelo de regresión lineal múltiple. se analizó la distribución poblacional del insecto asociada a la ocurrencia de los fenómenos de el niño y la niña en la sabana de bogotá, tomando como base la variación de la temperatura superficial del mar (tsm) en el pacífico tropical, y su impacto en las variables climáticas. la temperatura máxima y mínima, la precipitación y la evapotranspiración mostraron mayor significancia para la plaga frente a las demás variables. las condiciones óptimas para el crecimiento y el desarrollo de la chinche se dan para periodos con mayor amplitud térmica diaria y valores altos de precipitación, destacando el efecto positivo de las lluvias abundantes, pero no excesivas. el estudio permitió establecer aumentos de la población durante las dos épocas del año con mayor lluvia en la zona, correspondientes a marzo-mayo (mam) y septiembre-noviembre (son), principalmente en la temporada siguiente al trimestre seco de diciembre-febrero (def). se presentan incrementos importantes bajo un evento el niño, como consecuencia de la mayor acumulación de unidades de calor que se origina durante este fenómeno, a partir del aumento de la temperatura del aire que favorece el crecimiento del insecto. key words: climatic variables, el niño-southern oscillation, grass bug, models, pest. palabras clave: modelos, plagas, chinche de los pastos, variables climáticas, el niño-oscilación del sur. production systems are thriving on the bogota plateau because of its particular climatic (i.e. average temperature of 13°c, altitude between 2,500 and 3,000 m a.s.l., 70% relative humidity and a bimodal precipitation regime) and edaphic conditions. another factor that has contributed introduction one of the main economic activities on the bogota plateau is specialized dairy production because this region has suitable environmental conditions for its development. these http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.75954 48 agron. colomb. 37(1) 2019 to the development of this industry is the availability of kikuyu grass (cenchrus clandestinus hochst. ex chiov, morrones synonym of pennisetum clandestinum hochst. ex chiov) and ryegrass (lolium spp.), forage used for grazing specialized dairy cow breeds (benavides, 1997; duarte et al., 1998; martínez and barreto, 1998). in these specialized dairy production systems, a reduction in milk production is a consequence of the presence of pests such as the grass bug collaria scenica (stal, 1859), an insect that sucks sap from the leaves of grasses, causing different degrees of damage and generating tissue death that further causes a reduction in biomass availability and affects forage quality. this leads to an income reduction of close to 25% for producers (duarte et al., 1998; martínez and barreto, 1998). this pest has been recorded on the bogota plateau since 1988 and has expanded to other milk-producing regions, such as the ubate and chiquinquira valleys and alto chicamocha (duarte et al., 1998; ramírez and díaz, 2002; ferreira et al., 2013). insect development and behavior are affected by interactions with the environment, including climatic variables such as temperature, precipitation, relative humidity and wind, among others. according to boshell (2010), the distribution of insects and the duration of their life cycle are affected by climatic conditions, especially temperature. therefore, knowledge on the natural climatic variation of an area and its impact on insects or pests is important since this constitutes a significant issue for the prevention of sanitary problems. climate variability and climate change have potential impacts on agriculture and particularly on pest behavior and development. climate variability refers to variations in the mean state and other climate statistics (standard deviations or occurrence of extremes, etc.) on all temporal and spatial scales beyond those of individual weather events. climate change refers to any change in climate over time, whether as a result of natural variability or anthropogenic forces (ipcc, 2014). the bogota plateau is continually affected by climatic anomalies. the agroclimatic quarters or seasons with lower rainfall correspond to the months of december-february (djf) and june-august (jja), and the periods with higher rainfall are march-may (mam) and september-november (son), all of which are altered by large-scale climatic phenomena such as el niño-southern oscillation (enso) events, which generate drier or rainier periods (pabón and torres, 2006). these events cause disasters in a large part of the region, and the presence of el niño has serious consequences as a result of precipitation deficits and increases in temperature and frost threat. the more obvious agricultural and socioeconomic impacts include decreases in the production of basic crops, increased incidence of pests and diseases, reduction of river and stream levels, economic losses, and high product prices, among others. studies on climate variability and global climate change have shown that future variations in climate will generate a noticeable effect on the migration and abundance of pest insect populations, which will adversely affect global agricultural and livestock productivity (palikhe, 2007; merril et al., 2008). an accelerated change in the spatial distribution range of insect species will be one of the important effects of climate variability and change (boshell, 2010). as the planet heats up, insect species limited by temperature will be able to expand to other areas as fast as their own dispersion mechanisms allow them. for example, in the case of the miridae family (i.e. the family grass bugs belong to), an increase in temperature would work in their favor more than other grass pests (kiritani, 2006). for example, variations resulting from climate change affect the potato moth phthorimaea operculella (zeller). according to kroschel et al. (2013), the potential for damage will gradually grow in all regions where this pest currently exists, with a significant increase in the tropics and subtropics in warmer regions where potatoes are grown under emissions scenarios sres (special report on emissions scenarios) -a1b (2050), which model future climatic conditions with a balanced emphasis on all energy sources. also, an increase in temperature in more temperate climate regions, such as mountainous areas and inter-andean valleys, will generate a moderate increase in damage potential in new areas with an infestation risk. according to pulido (2016), for populations of the common cattle tick rhipicephalus (boophilus) microplus in the cundiboyacense highland area, it might be possible that climate change will not have a positive inf luence on this species since there is a decrease in all the stages of development when including data for climatic projections for the period 2011-2040 according to the climate change scenarios of the third national communication (ideam et al., 2015). in a study by ramirez et al. (2015), nonparametric trend analysis (mann-kendall) and correlation analysis were used 49rodríguez-roa, arce-barboza, boshell-villamarin, and barreto-triana: effect of climate variability on collaria scenica (hemiptera: miridae) on the bogotá plateau to determine the effects of climate variability associated with the occurrence of el niño and la niña on the thermal time of the coffee berry borer. this effect is differential: above 1,400 m a.s.l., el niño increases and la niña decreases the suitable conditions for this insect’s growth and development, while below 1,400 m a.s.l., el niño reduces and la niña increases these conditions. additionally, giraldo et al. (2011) reported that high temperatures during the el niño phenomenon favor the reproduction of the coffee red spider mite o. yothersi. a study carried out in the central coffee growing zone of colombia linked three climatic periods (neutral period 2007, la niña period 2008, and el niño period 2009 2010) with the dynamics of coffee berry borer infestation. the results showed that, during the el niño phenomenon, there were increases in the average air temperature and in the levels of infestation in comparison with the neutral and la niña periods. in conclusion, temperature was the variable that had the greatest inf luence on the development of the coffee berry borer, accelerating its life cycle and, therefore, producing more progenies in less time (constantino et al., 2011). according to ramírez and díaz (2002), in the case of grass bugs, population density has a direct relationship with altitude and temperature; the highest densities are found between 2,000 and 2,400 m a.s.l., whereas populations have very low densities above 2,700 m a.s.l. barreto et al. (2011) found significant spatial and altitudinal pest increases in farms located between 1,600 and 3,000 m a.s.l. on the bogota plateau, in the ubate and chiquinquira valleys, and in the alto chicamocha region. according to the modeling of the current potentia l distribution of c. scenica and under the climate change scenario a1 (characterized by a low population trajectory and rapid economic growth) for the period of 2020 in the livestock areas of the cundiboyacense highland region (pulido et al., 2011), there is an expansion of potential areas, both latitudinally and towards higher altitude areas; this expansion is mainly connected with grazing areas and associations of crops and forests, with more extensive areas for these two land uses. the potential areas with the highest probability of insect presence were found at elevations higher than 2,800 and even up to 3,000 m a.s.l. the model was validated in 2011 in the field on farms located between 2,800 and 3,400 m a.s.l., corroborating the presence of the pest. taking into account the importance of c. scenica in milk production on the bogota plateau and given the fact that variability and climate change may favor the expansion and growth of its populations, it is important to value the relationship between climate and the abundance and distribution of this species. this study considers the application of mathematical and statistical models for the description of pest and disease behavior in agriculture as an important step towards a better understanding of the epidemiology of pests, and as an opportunity to support producers in the optimization of crop protection management (orlandini et al., 2017). therefore, the aim of this research was to study the effect of climatic conditions on this grass bug’s population using agroclimatological models and to analyze its behavior under scenarios of interannual variability related to enso events. materials and methods sampling to register the presence of this insect, weekly sampling was conducted from may, 2009 to november, 2010 at a dairy farm located in funza (part of the bogota metropolitan area), in the western savanna province, of the department of cundinamarca, (4°39’24.77” n and 74°11’41.60” w, at an altitude of 2,561 m a.s.l), where three enclosed pastures were selected with different resting periods (d) after grazing, as follows: one recently grazed, another halfway through the resting cycle, and the third one with grazing. in each plot, a quadrant of a quarter of a hectare was selected, where a sampling grid with 10 points was established. a sample was taken at each point, which consisted of ten double passes with an entomological net in a 10 m linear transect, for a total of 10 samples per pasture, according to the methodologies described by barreto et al. (1996) and garza and barreto (2011). the dimensions of the entomological net were 40 cm in diameter and 90 cm in length, attached to a 120 cm handle. in addition, information on the pasture management practices that affected the pest population was also registered. to establish the relationship between the grass bug and agroclimatic variables, the total number of fourth and fifth nymphal stage individuals captured and the total number of adults were analyzed. for the climatic information, daily precipitation, maximum and minimum temperatures, relative humidity, wind speed and solar brightness, data from the 2009-2010 period were used, retrieved from a meteorological station located at 4°41’ n and 74°12’ w, 2,543 m a.s.l. the daily climatic information was accumulated weekly 50 agron. colomb. 37(1) 2019 to build the agroclimatic indices and was crossed with the number of weekly nymph and adult captures. multiple regression model regression models are used to describe the population’s behavior over time, which identified the key factors for the populations and generated approximations for estimating growth (boyce, 2002). to evaluate the behavior of this grass bug in relation to agroclimatic conditions, a multiple regression analysis was carried out. variables that did not show a normal distribution were transformed using the box-cox method (mendoza et al., 2002). the goodness of fit of the theoretical model was evaluated using the coefficient of determination, and the explanatory capacity was obtained from the least squares method (anova), the result was evaluated using fisher’s f-value. the statistical significance of the model’s variables on the dependent variable was carried out using a student’s t -test. in the regression analysis, the calculation of the following agroclimatic indices was integrated in the following equation: degree day (gd or gdd) represents the accumulation of heat units or number of degree days above a certain lower limit temperature (wang, 1960; cross and zuber, 1972; russelle et al., 1984), which for the case of insects corresponds to the minimum development threshold (base temperature). for each day, the gd was calculated as: gd = � tmax + tmin �-tb (1)2 where: gd = degree days tmax = maximum daily temperature tmin = minimum daily temperature tb = minimum threshold temperature at base temperature in the developmental stage prediction from degree days, it was necessary to establish the tb and the number of degree days that must be accumulated in each biological stage (egg, nymphs and adult, in the case of this grass bug) to continue with the next growth phase or termination of the cycle as an adult. according to martínez and barreto (1998), the average life cycle of grass bugs varies according to temperature conditions. in a laboratory with a constant temperature of 18°c, the time from egg to adults is 44 d, while in the field with an average temperature of 13°c, it is 65.5 d. another study under insectary conditions with temperature f luctuation and two host plants (common oat avena sativa and kikuyo pennisetum clandestinum), showed that the egg stage has an incubation period of 30 d and the five nymphal instars had the following periods: i: 8-13.5 d; ii: 4.5-9.5 d, iii: 4-6.4 d, iv: 6-6.4 d, and v: 6.710.1 d; for an average duration from egg to adult of 65 d in oat and 70.7 d in kikuyo (barreto, 2012). in this study, pest information was obtained on the bogota plateau where there are optimal development conditions, and the average temperature is approximately 14 ± 1°c. in addition, since laboratory experiments have shown that this insect does not survive at constant temperatures below 12°c, a tb of 13°c was considered (barreto et al., 2012). degree days were calculated for the same period of time in which the population data were collected (may 2009 to november 2010) with daily tmax and tmin values. water index water balances evaluate water availability in a specific place and period, which serves as a basis to define different agricultural activities, such as crop establishment, monitoring and growth, definition of management activities, appearance of pests and diseases, and irrigation programming, among others. water balance is determined by water inlets and outlets in a system. contributions mainly come from precipitation, and losses are caused by evaporation and transpiration (evapotranspiration). therefore, to establish water availability, these two variables can be compared by calculating either their difference (precipitation minus evapotranspiration) or their relationship (precipitation over evapotranspiration), which results in a series of values representing potential losses or gains from moisture stored in the soil (jaramillo, 1982). a water index was estimated when the relationship between the insect pest and the agroclimatic variables was established. this, in turn, estimated the water availability by comparing the precipitation and evapotranspiration using the following equation: ih = ppt (2) eto where: ih = water index ppt = precipitation eto = reference evapotranspiration, calculated through the fao-penman-monteith method. 51rodríguez-roa, arce-barboza, boshell-villamarin, and barreto-triana: effect of climate variability on collaria scenica (hemiptera: miridae) on the bogotá plateau note that, when ppt is higher than eto (positive balance), the ratio is higher than one. model validation the behavior of the population estimated with the regression model was validated by comparing it with the observed data with a correlation coefficient and the respective significance in the two cases: 1) observations of where the model comes from: comparison with observations obtained from the farm located in the municipality of funza from may, 2009 to november, 2010 (data used to build the model) and 2) observations of where the model comes from in a later period: the main objective of the model is the prediction of the pest, so its response was evaluated with real values in a period after the one considered for its construction. therefore, estimates for nymphs and adults were compared with data obtained from december, 2010 to march, 2011. interannual climatic variability analysis in order to estimate the behavior of the grass bug population under climatic variability scenarios, information from the period 1980-2010 was used from seven meteorological stations distributed on the bogota plateau (tab. 1). table 1. location of the meteorological stations used in this study. station code station name municipality altitude (m a.s.l.) latitude (°n) longitude (°w) 2401512 isla santuario fuquene 2,580 5.28 73.44 2120574 silos choconta 2,709 5.07 73.42 2120572 gja san jorge soacha 2,900 4.30 74.11 2120570 guasca guasca 2,750 4.52 73.52 2120598 gja providencia tenjo 2,560 4.47 74.12 2120542 tibaitata mosquera 2,543 4.41 74.12 2120579 el dorado bogota 2,547 4.42 74.09 the behavior of pest populations in relation to the conditions generated by the oceanic-atmospheric phenomenon enso on the bogota plateau was estimated considering the agroclimatic seasons. the impact of the enso cycle on the study area was identified based on the spectral analysis of the series of anomalies shown by climatic variables that favor the appearance of the pest, recognizing the periodicity of the cycle in the series. then, variability scenarios were established with a correlation analysis between the anomalies of the climatic variables and the anomaly of the sea surface temperature (sst) of the tropical pacific ocean. these scenarios were constructed by grouping the quarters by el niño and la niña events and neutral years during the period 1980 to 2009 based on the oceanic niño index (oni) taken from the database of the climate prediction center (cpc) of the national centers for environmental prediction (ncep) and the national oceanic and atmospheric administration (noaa). once these periods were established, the average and standard deviations were obtained for each variable; then, the insect population in the region was estimated under each climatic variability scenario. results and discussion the multiple regression model adjusted with grass bug nymph and adult population values resulted in the combination of the variables gd and ih, which were significant and could be related in the following equations: (nymphst)-2 = –0.1898 + 0.0008 gd + 0.0066 ih – 0.0012 ih2 (3) with r2 = 14.5% for nymphs, and where: nymphst = e nymphst – 10 (4) and (adultst)–2 = – 0.745 + 0.0012gd + 0.0049 ih – 0.0015 ih2 (5) with r2 = 20.4% for adults, and where: adults = e adultst – 10 (6) the obtained model is useful for predicting and indicating the distribution tendency of the grass bug population, and the above equations correspond to the best estimates of nymph and adult population f luctuations in relation to the analyzed agroclimatic conditions. this showed that the f luctuation behavior of nymphs (14.5%) and adults (20.4%) is explained by gd and ih. gd explains pest growth according to the accumulation of temperature, and ih explains the effect of water availability on the soil surface. these conditions may or may not favor both species development and grass growth since grass is the food of the pest and will attract either a higher or lower number of insects. the coefficients of determination are considered statistically acceptable with high significance for a p-value of less than 0.05 in each of the factors of the equation. the p-value in the anova table (tab. 2) is less than 0.05, which indicates a significant relationship with a 95% confidence level. the remaining unexplained percentages are attributed to other non-agroclimatic factors, such as the quantity and temporary quality of the pasture as a food source, natural enemies, control of other insects, and the presence of other 52 agron. colomb. 37(1) 2019 hosts, among others. moreover, the way in which the insect data were obtained (i.e. field values) had some inherent problems that resulted in a decrease in the r2 values. table 2. analysis of variance. source gl sc sec. sc. ajust. cm ajust f-ratio p-value nymphs model 4 0.033685 0.033685 0.0084212 9.19003 0.000001 adults model 4 0.108589 0.108589 0.0271472 13.8573 <0.000001 the result of this model, in which gd has a positive contribution for the grass bug population, agrees with different organism growth models, where the index expressed in degree days establishes the average time in which a species has optimal development conditions, as explained by ramírez et al. (2015). the model responds to the growth relationship between different pests and climatic variables, as in the cases of the mustard aphid lipaphis erysimi (kalt) (narjary et al., 2013) or the mango leaf hopper idioscopus spp (gundappa et al., 2018), in which a model to predict their population can be obtained from a regression analysis. first validation when comparing the nymph and adult f luctuation from the data taken in the field (in the absence of grazing and chemical control) and the values given by the regression model, the performance of the model in reproducing pest increases and decreases is evidenced for each date (fig. 1 and fig. 2). these values coincided for some peaks, but the simulation underestimated most of the relevant growth, especially in the case of the nymphs. therefore, it can be inferred that the model is useful for determining the seasons in which the presence of the pest could increase or decrease under the predicted climatic conditions. the figure 1. comparison of population fluctuation observations and estimates of collaria scenica nymphs from may, 2009 to november, 2010. a ve ra ge n o. o f n ym ph s 20 15 10 5 0 25 30 estimatedobserved 13112612111611110610196918681767166615651464136312621161161 136 samples a ve ra ge n o. o f a du lts 80 60 40 20 0 100 120 estimatedobserved 13112612111611110610196918681767166615651464136312621161161 136 samples figure 2. comparison of population fluctuation observations and estimates of collaria scenica adults from may, 2009 to november, 2010. 53rodríguez-roa, arce-barboza, boshell-villamarin, and barreto-triana: effect of climate variability on collaria scenica (hemiptera: miridae) on the bogotá plateau model shows a gradual increase with some f luctuations in this process, without detecting large insect outbreaks from one week to the next. table 3. correlation values between the estimated and the observed population values from may 2009 to november 2010. nymphs_obs adults_obs nymphs_est correlation 0.370** next (bilateral) 0.00 adults_est correlation 0.570** next (bilateral) 0.00 ** correlation is significant at the 0.01 level (bilateral). for the degree of similarity between the population estimates (nymphs_est and adults_est) and the field data (nymphs_obs and adults_obs) evaluated using the correlation value, table 3 shows that the simulation of adults had a greater degree of adjustment (0.570) compared to the representations of nymphs (0.37). although the correlations were not close to one, they were significant at 99%, which indicated a good approach and could have been related to the representation of the population f luctuation trends over time. second validation when evaluating the nymph and adult fluctuation from the regression model estimates for the period december, 2010 to march, 2011 in comparison with the observations (fig. 3 and fig. 4), the simulation indicated increase and decrease periods correctly even though there was a difference in the number of insects. this allowed for the identification of the conditions and the moments in which the organisms began to grow; this information is useful for making decisions. for this case, a positive correlation coefficient of 0.68 was obtained for nymphs and 0.75 was obtained for adults n ym ph s ob se rv ed es tim at ed n ym ph s 40 30 20 10 0 50 5 4 3 2 1 0 6 estimatedobserved 3533312927252321191715131197531 37 samples figure 3. comparison of population fluctuation observations and estimates of collaria scenica nymphs from december, 2010 to march, 2011. figure 4. comparison of population fluctuation observations and estimates of collaria scenica adults from december, 2010 to march, 2011. o bs er ve d ad ul ts es tim at ed n o. a du lts 120 90 60 30 0 150 20 15 10 5 0 25 estimatedobserved 3533312927252321191715131197531 37 samples 54 agron. colomb. 37(1) 2019 (tab. 4). both coefficients were significant with a 99% confidence, with the correlation true at the 0.01 level. table 4. correlation values between the estimated and the observed population values from december 2010 to march 2011. nymphs_est adults_est nymphs_obs correlation 0.680** next (bilateral) 0.000 adults_obs correlation 0.756** next (bilateral) 0.000 ** correlation is significant at the 0.01 level (bilateral). relationship between the insect population and the agroclimatic variables defined in the model figures 5-10 show the daily estimation of nymphs and adults for the twelve months of the year separated into agroclimatic quarters. the highest number of insects was observed in the first rainy season of the year (mam), which is related to high temperatures and a larger daily thermal amplitude (understood as the difference between tmax and tmin) during the djf quarter (fig. 7), when there is accumulation of degree days that favors pest growth. pests will then benefit from the abundance of food (forage) that occurs in the following quarter (mam) as a result po pu la tio n m ax im um te m pe ra tu re ( °c )100 80 60 40 20 0 120 24 22 20 18 16 14 12 10 26 tmaxnymphsadults 01 /1 2/ 20 09 01 /0 1/ 20 10 01 /0 2/ 20 10 01 /0 3/ 20 10 01 /0 4/ 20 10 01 /0 5/ 20 10 01 /0 6/ 20 10 01 /0 7/ 20 10 01 /0 8/ 20 10 01 /0 9/ 20 10 01 /1 0/ 20 10 01 /1 1/ 20 10 po pu la tio n m in im um te m pe ra tu re ( °c )100 80 60 40 20 0 120 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 14 tminnymphsadults 01 /1 2/ 20 09 01 /0 1/ 20 10 01 /0 2/ 20 10 01 /0 3/ 20 10 01 /0 4/ 20 10 01 /0 5/ 20 10 01 /0 6/ 20 10 01 /0 7/ 20 10 01 /0 8/ 20 10 01 /0 9/ 20 10 01 /1 0/ 20 10 01 /1 1/ 20 10 figure 5. relationship between the estimated population values of nymphs and adults and the maximum temperature (°c) from december, 2009 to november, 2010. figure 6. relationship between the estimated population values of nymphs and adults and the minimum temperature (°c) from december, 2009 to november, 2010. 55rodríguez-roa, arce-barboza, boshell-villamarin, and barreto-triana: effect of climate variability on collaria scenica (hemiptera: miridae) on the bogotá plateau figure 7. relationship between the estimated population values of nymphs and adults and the maximum and minimum temperature difference (°c) from december, 2009 to november, 2010. figure 8. relationship between the estimated population values of nymphs and adults and the water index from december, 2009 to november, 2010. figure 9. relationship between the estimated population values of nymphs and adults and precipitation (mm) from december, 2009 to november, 2010. po pu la tio n te m pe ra tu re ( °c ) 100 80 60 40 20 0 120 24 20 16 12 8 4 0 -4 28 01 /1 2/ 20 09 01 /0 1/ 20 10 01 /0 2/ 20 10 01 /0 3/ 20 10 01 /0 4/ 20 10 01 /0 5/ 20 10 01 /0 6/ 20 10 01 /0 7/ 20 10 01 /0 8/ 20 10 01 /0 9/ 20 10 01 /1 0/ 20 10 01 /1 1/ 20 10 nymphs adults tmax tmin po pu la tio n w at er in de x 100 80 60 40 20 0 120 20.0 10.0 0.0 -10.0 -20.0 30.0 water index nymphs adults 01 /1 2/ 20 09 01 /0 1/ 20 10 01 /0 2/ 20 10 01 /0 3/ 20 10 01 /0 4/ 20 10 01 /0 5/ 20 10 01 /0 6/ 20 10 01 /0 7/ 20 10 01 /0 8/ 20 10 01 /0 9/ 20 10 01 /1 0/ 20 10 01 /1 1/ 20 10 po pu la tio n p re ci pi ta tio n (m m ) 100 80 60 40 20 0 120 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 70 01 /1 2/ 20 09 01 /0 1/ 20 10 01 /0 2/ 20 10 01 /0 3/ 20 10 01 /0 4/ 20 10 01 /0 5/ 20 10 01 /0 6/ 20 10 01 /0 7/ 20 10 01 /0 8/ 20 10 01 /0 9/ 20 10 01 /1 0/ 20 10 01 /1 1/ 20 10 precipitation nymphs adults 56 agron. colomb. 37(1) 2019 figure 10. relationship between the estimated population values of nymphs and adults and the evapotranspiration (mm) from december, 2009 to november, 2010. figure 11. relationship between the estimated population values of nymphs and adults and the water index from march to may, 2010. of higher rainfall, which coincides with the population f luctuation of the rice bug oebalus insularis (stal), which has higher numbers during the rainy season (vivas et al., 2010). these results agree with what has been indicated by cattle ranchers of the region, which relate the end of the dry season and the beginning of the rains with an increase in insect populations. producers point out that high humidity zones and f looded areas found in certain lots are preferred by this pest. in the analysis of the relationship between the population variation and water availability, ih was compared with pest growth over time (fig. 8). the results showed that a positive effect was established in the development of this insect as a result of a larger population for the mam quarter, in which there was higher water availability. if population f luctuations are directly related to precipitation (fig. 9) and evapotranspiration (fig. 10), the former did not present a clear relationship, although for some rainfall increases, the pest population tended to grow, especially for adults. in the case of eto, there was an inverse response, as during the mam quarter, with a larger population, the eto value is lower. on the other hand, for the djf quarter with high evapotranspiration, the lowest number of nymphs and adults was found, as explained by the water availability that is used by this species in pastures. however, it is important to note that, for insect development, although there was water availability resulting from significant rain, a previous phase of temperature accumulation was necessary since this pest grows as it stores degree days. po pu la tio n ev ap ot ra ns pi ra tio n (m m ) 100 80 60 40 20 0 120 4 2 0 6 01 /1 2/ 20 09 01 /0 1/ 20 10 01 /0 2/ 20 10 01 /0 3/ 20 10 01 /0 4/ 20 10 01 /0 5/ 20 10 01 /0 6/ 20 10 01 /0 7/ 20 10 01 /0 8/ 20 10 01 /0 9/ 20 10 01 /1 0/ 20 10 01 /1 1/ 20 10 eto nymphs adults po pu la tio n w at er in de x 100 80 60 40 20 0 120 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 14.0 water index nymphs adults 01/03/2010 31/03/2010 30/04/2010 30/05/2010 57rodríguez-roa, arce-barboza, boshell-villamarin, and barreto-triana: effect of climate variability on collaria scenica (hemiptera: miridae) on the bogotá plateau figure 12. relationship between the estimated population values of nymphs and adults and precipitation values (mm) from march to may, 2010. po pu la tio n p re ci pi ta tio n (m m ) 100 80 60 40 20 0 120 28 24 20 16 12 8 4 0 32 precipitation nymphs adults 01/03/2010 31/03/2010 30/04/2010 30/05/2010 distribution for son 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 d n s ew distribution for jja 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 c n s ew 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 150 0 distribution for mam 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 b n s ew distribution for djf 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 a n s ew 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 150 0 figure 13. spatial distribution of collaria scenica on the bogota plateau from the estimates for the four agroclimatic quarters considered under el niño conditions. abreviatures for quaters: djf: december, january, february; mam: march, april, may; jja: june, july, august; son: september, october, december. the axes represent latitude (y) and longitude (x). 58 agron. colomb. 37(1) 2019 an additional analysis was performed for nymph and adult growth for the march-may 2010 period (during which the largest population of the period was found) in relation to water availability. in figure 11, the population of mam is shown as a function of the water index, and figure 12 shows it in relation to precipitation. for the precipitation and index value increases, the nymph and adult population growth was recorded, but there were significant decreases in the highest peaks. therefore, rainfall favored insects to a certain extent, and then damage ensues. according to martínez and barreto (1998), rain affects nymphal stages as a result of the blow of the water drop on the insect, which causes death. additionally, excessive or scarce water is related to high mortality rates. this species is susceptible to the amount of water or its accumulation, which can also be linked to a response to the increase in food availability. when pastures have a certain amount of water, they become richer in nutrients and, therefore, become a more beneficial environment for insect species that increase their populations. population estimation and spatial distribution for an ‘el niño’ event to provide information on the spatial behavior of the species and establish the areas of the bogota plateau in which climatic conditions are more favorable for this pest, distribution for son 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 d n s ew distribution for jja 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 c n s ew 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 150 0 distribution for mam 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 b n s ew distribution for djf 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 a n s ew 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 150 0 figure 14. spatial distribution of collaria scenica on the bogota plateau from the estimates for the four agroclimatic quarters considered under la niña conditions. abreviatures for quaters: djf: december, january, february; mam: march, april, may; jja: june, july, august; son: september, october, december. the axes represent latitude (y) and longitude (x). 59rodríguez-roa, arce-barboza, boshell-villamarin, and barreto-triana: effect of climate variability on collaria scenica (hemiptera: miridae) on the bogotá plateau population distribution maps of the region were prepared for the four agroclimatic quarters under an el niño event (fig. 13). in this map, the total population of this pest was considered, i.e. the sum of nymphs and adults, constructed from the data obtained from the meteorological stations. the maps included a scale from zero (0) to 150, where zero indicates the smallest population size and 150 the largest, which indicated that, under an el niño event, the period with the highest pest presence was the mam quarter, and the highest values were found in the southern area of the bogota plateau. population estimation and territorial distribution for a ‘la niña’ event under the la niña conditions (fig. 14), this pest maintained a higher presence during the rainy season, but with a lower tendency to grow than in the case of an el niño event. this is related to water abundance, but, since there is low energy availability during a la niña event, there is not enough heat accumulation for better pest growth. on the other hand, during an el niño event, the amount of energy is higher because of an increase in atmospheric temperature, and distribution for son 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 d n s ew distribution for jja 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 c n s ew 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 150 0 distribution for mam 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 b n s ew distribution for djf 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 5.6 5.8 -7 3. 4 -7 3. 6 -7 3. 8 -7 4 -7 4. 2 -7 4. 4 -7 4. 6 -7 4. 8 a n s ew 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 150 0 figure 15. distribution of collaria scenica on the bogota plateau from the estimates for the four agroclimatic quarters under neutral year conditions. abreviatures for quaters: djf: december, january, february; mam: march, april, may; jja: june, july, august; son: september, october, december. the axes represent latitude (y) and longitude (x). 60 agron. colomb. 37(1) 2019 water availability is also higher during the rainy seasons, favoring the development of this species. population estimation and territorial distribution for a neutral year the spatial distribution on the bogota plateau in each quarter under neutral conditions during one year (fig. 15) presented a very similar behavior throughout the year in terms of pest presence. these values were lower than the ones found during a la niña period and even much lower than during an el niño event. however, in the first quarter, there was a higher pest abundance. these results coincide with similar studies on other species in colombia, such as the case of the coffee berry borer (hypothenemus hampei). according to ramírez et al. (2015) the el niño and la niña phenomena have a marked effect on the thermal time accumulation of this species. above 1,400 m a.s.l., el niño generates a significant tendency to increase favorable conditions for the growth and development of this borer. conclusions an adequate method to explain the behavior of the grass bug in relation to agroclimatic variables is using a multiple linear regression equation, which considers total population values and the degree day and water indices, which builds a model with appropriate estimates of nymph and adult population f luctuations, which is useful in the prediction and analysis of the growth trends of this pest in response to the climatic conditions of the region. the degree day index establishes the optimum conditions for this species, and the water index facilitates the evaluation of possible periods with water deficiency and excess that will affect, in one way or another, the development of both the insect and the pasture. the climatic condition characteristics in which this pest has a tendency to increase and from which population monitoring can be carried out are based on the fact that tmax acquires an inverse effect on the development of the pest, whereas water availability and tmin have a positive effect. population growth occurs for low tmax and eto values and high tmin and ppt values, differentiating the positive effect of abundant precipitation, but not excessive rainfall, which decreases the number of insects, possibly as a result of the blow of the drops. the rainy seasons of the year corresponding to the mam and son quarters for the bogota plateau are the highest vulnerability periods as a result of the presence of the pest. furthermore, the first quarter had the highest abundance, which was related to an increase in temperatures during the djf quarter, which favors pest growth and food abundance, as a result of higher precipitation values during the mam quarter. under el niño and la niña events, population increases are estimated with higher abundance for the former because of heat accumulation resulting from increases in temperature, which favor the growth of this insect during this event. the quarter with the highest tendency to obtain appropriate climatic conditions for this grass bug was the first rainy season, which was related to a better pasture development as a result of the presence of rain and the use of temperature accumulated under el niño conditions. during a neutral year, pest estimation was lower, and, therefore, the inf luence of the effects of interannual climate variability on the behavior of this grass bug on the bogota plateau can be deduced. acknowledgments the authors would like to thank jenifer garza for collecting information in the field and corporacion colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia), c.i. tibaitata and ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) for financing this research. this study was carried out within the framework of the project “development of a management and early warning system for the grass bug collaria scenica, in relation to the variability and climate change in the cundiboyacense highland region”. this project was financed by ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) of colombia and executed by corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (agrosavia). literature cited barreto, n., g.e. martínez, j.r. galindo, and d. corredor. 1996. patrón de disposición espacial de la chinche de los pastos collaria columbiensis (hemiptera: miridae), en la sabana de bogotá. rev. col. entomol. 22(3), 159-162. barreto, n., b. arce, e. rojas, j. betancourt, e. aguilera, g. garcía, e. espitia, and p. cuesta. 2011. desarrollo de un sistema de manejo y alerta temprana para la chinche de los pastos collaria scenica stal, en relación con la variabilidad y el cambio climático en el altiplano cundiboyacense. informe final corpoica, centro de investigación tibaitatá, mosquera, colombia. barreto, n., b. arce, g. rodriguez, l.c. arreaza, and e. rojas. 2012. ajuste y validación de un prototipo de modelo para el manejo de la chinche de los pastos collaria scenica para fincas lecheras del altiplano cundiboyacense. informe final. corpoica, centro de investigación tibaitatá, mosquera, colombia. benavides, m. 1997. resultados proyecto: prevención y manejo de la chinche de los pastos en la sabana de bogotá. instituto colombiano agropecuario ica. bogota. 61rodríguez-roa, arce-barboza, boshell-villamarin, and barreto-triana: effect of climate variability on collaria scenica (hemiptera: miridae) on the bogotá plateau boshell, f. 2010. cambio y variabilidad del clima y relaciones con la agricultura colombiana con énfasis en aspectos sanitarios. socolen, bogota. boyce, m.s. 2002. statistics as viewed by biologists. jabes 7, 306312. doi: 10.1198/108571102267 constantino, l.m., z.n. gil, a. jaramillo, p. benavides, and a.e. bustillo. 2011. efecto del cambio y la variabilidad climática en la dinámica de infestación de la broca del café, hypothenemus hampei en la zona central cafetera de colombia. socolen, manizales, colombia. doi: 10.13140/rg.2.1.4683.9205 cross, h.z. and m.s. zuber. 1972. prediction of f lowering dates in maize based on different methods of estimating thermal units. agron. j. 64, 351-355. doi: 10.2134/agronj1972.000219 62006400030029x duarte, o., s. castillo, f. gómez, a. rey, and r. aragón. 1998. la chinche de los pastos: efectos de su ataque y estrategias para su control en fincas lecheras. boletín de investigación. corporación colombiana de investigación agropecuaria, tibaitata, colombia. ferreira, p.s., n. barreto, and g. abril. 2013. collaria columbiensis carvalho, 1984, a newly recognized synonym of collaria scenica (stal, 1859) (hemiptera: heteroptera: miridae). zootaxa 3669 (2), 197-200. doi: 10.11646/zootaxa.3669.2.14 garza, j. and n. barreto. 2011. fluctuación temporal de la chinche de los pastos collaria scenica (stal, 1859) (hemiptera: heteroptera: miridae) en la sabana de bogotá. universidad militar nueva granada. rev. fac. cienc. bas. 7(2), 166-179. giraldo, m., l.a. galindo, and p. benavidez. 2011. la arañita roja del café: biología y hábitos. avances técnicos no. 403. cenicafe, colombia. gundappa, t. adak, and p.k. shukla. 2018. application of growing degree days for mango hopper population dynamics at lucknow, u.p. j. agrometeorol. 20 (1), 50-52. ideam, pnud, mads, and cancilleria. 2015. escenarios de cambio climático para precipitación y temperatura para colombia 2011-2100. herramientas científicas para la toma de decisiones estudio técnico completo: tercera comunicación nacional de cambio climático, bogota. ipcc. 2014. climate change 2014: synthesis report. contribution of working groups i, ii and iii to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. in: pachauri r.k. and l.a. meyer (eds.). ipcc, geneva, switzerland. jaramillo, r.a. 1982. balance hídrico de la zona cafetera colombiana. cenicafe 33(1), 15-34. kiritani, k. 2006. predicting impacts of global warming on population dynamics and distribution of arthropods in japan. popul. ecol. 48, 5-12. doi: 10.1007/s10144-005-0225-0 kroschel, j., m. sporleder, h.e.z. tonnang, h. juarez, p. carhuapoma, j.c. gonzales, and r. simon. 2013. predicting climatechange-caused changes in global temperature on potato tuber moth phthorimaea operculella (zeller) distribution and abundance using phenology modeling and gis mapping. agric. for. meteorol. 170, 228-241. doi: 10.1016/j.agrformet.2012.06.017 martínez, e. and n. barreto. 1998. la cinche de los pastos collaria scenica stal. en la sabana de bogotá. boletín de investigación. corporación colombiana de investigación agropecuaria, bogota. merril, r., d. gutiérrez, o. lewis, j. gutiérrez, s. díez, and r. wilson. 2008. combined effects of climate and biotic interactions on the elevational range of a phytophagous insect. j. anim. ecol. 77, 145-155. doi: 10.1111/j.1365-2656.2007.01303.x narjary, b., t. adak, m.d. meena, and n.v.k. chakravarty. 2013. population dynamics of mustard aphid in relation to humid thermal ratio and growing degree days. j. agr. phys. 13(1), 39-47. orlandini, s., r.d. magarey, e.w. park, m. sporleder, and j. kroschel. 2017. methods of agroclimatology: modeling approaches for pests and diseases. in: hatfield, j.l., m.v.k. sivakumar, and j.h. prueger (eds.). agroclimatology: linking agriculture to climate. agron. monogr. 60. asa, cssa, and sssa, madison, wi, usa. doi: 10.2134/agronmonogr60.2016.0027 pabón, j.d. and g.a. torres. 2006. efecto climático de los fenómenos el niño y la niña en la sabana de bogotá. meteorol. colomb. 10, 86-99. palikhe, b.r. 2007. relationship between pesticide use and climate change for crops. jae 8, 83-91. doi: 10.3126/aej.v8i0.731 pulido, a., j. betancourt, p. osorio, n. barreto, and e. aguilera. 2011. distribución potencial actual y futura de dos especies plaga en zonas ganaderas del altiplano cundiboyacense. resúmenes xxxviii congreso de la sociedad colombiana de entomología, manizales, caldas, colombia. pulido, a. 2016. modelos de distribución de especies en escenarios de tiempo y espacio: el caso de la garrapata del ganado rhipicephalus (boophilus) microplus (canestrini, 1888). phd thesis, universidad nacional de colombia, bogota. ramírez, c. and g. díaz. 2002. la chinche de los pastos collaria scenica: una amenaza para la producción lechera de la sabana de bogotá y valles de ubaté y chiquinquirá. instituto colombiano agropecuario, bogota. ramírez, c., j. daza, and a. peña. 2015. tendencia anual de los grados día cafeto y los grados día broca en la región andina ecuatorial de colombia. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 16(1), 51-63. doi: 10.21930/rcta.vol17-num3 russelle, m., w. wilhelm, r. olson, and j. power. 1984. growth analysis based on degree days. crop sci. 24, 28-32. doi: 10.2135/ cropsci1984.0011183x002400010007x mendoza, h., j. vargas, l. lopez, and g. bautista. 2002. métodos de regresión. universidad nacional de colombia. url: http:// www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2007315 (accessed january 12, 2018). vivas, m., a. notz, and d. astudillo. 2010. fluctuación poblacional del chinche vaneadora en parcelas de arroz, calabozo, estado guárico, venezuela. agron. trop. 60(3), 61-73. wang, j.y. 1960. a critique of the heat unit approach to plant response studies. ecology 41, 785-790. doi: 10.2307/1931815 response of radish seedlings (raphanus sativus l.) to different concentrations of ammoniacal nitrogen in absence and presence of silicon received for publication: 19 february, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.62772 1 school of agricultural and veterinarian sciences, são paulo state university (unesp). jaboticabal, sp (brazil). dilier@uniss.edu.cu 2 university of sancti spiritus jose marti perez-uniss. sancti spiritus (cuba). agronomía colombiana 35(2), 198-204, 2017 response of radish seedlings (raphanus sativus l.) to different concentrations of ammoniacal nitrogen in absence and presence of silicon respuesta de las plántulas del rábano (raphanus sativus l.) a diferentes concentraciones de nitrógeno amoniacal en ausencia y presencia de silicio dilier olivera viciedo1, renato de mello prado1, rodolfo lizcano toledo1, luiz cláudio nascimento dos santos1, and kolima peña calzada2 abstract resumen there are unknown thresholds about the effects of ammonia toxicity in the cultivation of radish and its prejudice is higher in the root than in the aerial part, been the use of silicon an alternative to mitigate this toxicity. the objective was to evaluate the response of radish crop to different concentrations of an ammonium nutrient solution in the absence and presence of silicon under greenhouse conditions. after 30 days of germination were evaluated photosynthesis, green color index, stomatal conductance, transpiration, leaf area, tap root diameter, dry matter accumulation of nitrogen and silicon in shoot parts and roots respectively. ammonia toxicity in radish decreased photosynthesis, transpiration, and stomatal conductance, having greater prejudice in the dry matter accumulation of root and aerial part, this effect was mitigated with the presence of silicon in the nutrient solution. existen dudas sobre los efectos de la toxicidad amoniacal en la fisiología del cultivo del rábano y su perjuicio es mayor en la raíz que en la parte aérea, siendo posible el uso del silicio para mitigar esa toxicidad. para esto el objetivo fue evaluar la respuesta del cultivo del rábano en función de diferentes concentraciones de nh4+ en la solución nutritiva en ausencia y presencia de silicio. posterior a los 30 días de la germinación se evaluaron la fotosíntesis, índice de color verde, conductancia estomática, transpiración, área foliar, diámetro de la raíz, materia seca y acúmulos de nitrógeno y silicio respectivamente en la parte aérea y las raíces de las plantas. la toxicidad amoniacal en el rábano disminuyó la fotosíntesis, la transpiración y la conductancia estomática, habiendo mayor perjuicio en el acúmulo de la materia seca de la raíz y la parte aérea, siendo mitigado este efecto con la presencia de silicio en la solución nutritiva. key words: beneficial element, abiotic stress, nitrogen; nutrient solution, vegetable. palabras clave: elemento benéfico, estrés abiótico, solución nutritiva, hortaliza. nitrogen is the second most required nutrient by vegetables. this element is mainly absorbed in form of nitrate or ammonium, and constitutes amino acids, proteins and enzymes. in this way, it exerts inf luence on the growth of plant species and on the production of reserve substances and maturation. ammoniacal nitrogen can bring some benefits to plants, because it acts as an important intermediary in many metabolic reactions (britto and kronzucker, 2002), has lower energy expenditure for its metabolism, and dispenses the reduction phases, which are required to the absorption of no3(hachiya et al., 2012). however, elevated concentrations of nh4+ lead to several issues: induces toxicity in plants, may lead to chlorosis in leaves, reduction of photosynthesis, lower plant performance, lower nutrient level, cation and metabolites mismatches, as well as a decrease of amino acids and organic acids (britto and kronzucker, 2002). introduction radish (raphanus sativus l.) originates from the mediterranean region and belongs to the brassicaceae family, being one of the oldest cultivated vegetables. the globular root is edible; it contains medicinal properties as stimulant of the digestive system and natural expectorant. it also contains vitamins a, c, b1, b2, b6, potassium, folic acid and calcium, has antioxidant activity, low amounts of calories and a high amount of dietary fiber (camargo et al., 2007). the radish is a short cycle crop enabling space to other vegetables. likewise, it can be grown in pots where the space of cultivation is limited. the cultivars of greater acceptance produce roots of bright scarlet coloration and white pulp. currently, the culture has gained greater prominence among small and medium horticulturists due to the crop size rusticity and its short cycle, been harvested 25 to 35 d after sowing (filgueira, 2008). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.62772 mailto:dilier%40uniss.edu.cu?subject= http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0265931x1200046x http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0265931x1200046x 199olivera viciedo, de mello prado, lizcano toledo, nascimento dos santos, and peña calzada: response of radish seedlings (raphanus sativus l.) to different... to reduce ammonium toxicit y in plants, the use of beneficial elements such as silicon (si) is recommended. its effect is related to the mitigation of stresses (liang et al., 2007; bybordi, 2010) by increasing the activity of antioxidant enzymes (gao et al., 2014), the physical integrity of the membranes (kochanová et al., 2014) and the photosynthetic activity (vaculíková et al., 2014), resulting in increased plant growth. in canola plants (brassica napus l.) under salt conditions, bybordi (2010) observed a beneficial relationship of si and ammonium, where the ammonium increased the production of fresh matter and foliar area in the presence of the beneficial element, evidencing the beneficial effect of the si interaction with high ammonium concentrations. in recent studies (barreto et al., 2016) on the strengthening of silicon in the nutrient solution in tomato plants under excess of ammonium, researchers have found an increase in the accumulation and the efficiency of use of nitrogen in the leaf area and the dry biomass of roots. however, there are not studies on ammoniacal toxicity in radish crop and its relationship with silicon nutrition. therefore, hypothetically ammoniacal toxicity in radish cultivation affects the physiology of the plant and its damage is greater in the root than in the aerial part, where silicon would beneficts plans against ammonium toxicity. the present study had the objective to evaluate the dry matter production, accumulation of nitrogen and silicon in the roots and the aerial part as well as the physiological variables in radish culture, as a function of ammonium concentrations in the nutrient solution in the absence and presence of silicon. material and methods the study was conducted in a greenhouse at the faculty of agricultural and veterinary sciences, sao paulo state university (unesp) in jaboticabal, sp, brazil, at the geographic coordinates of 21º15’22’’ s and 48º18’58’’ w, with radish (raphanus sativus var. crimson giant) cultivation being grown in pots from july to september, 2015. this variety is characterized by developing red and white colors, large 3-4 inch (7.5-10 cm), globe shaped crimson roots with white pulp. plants were grown under controlled environmental conditions in a growth chamber with a light/dark regime of 13/11 h, temperature regime of 35/25ºc, and relative humidity of about 50%. a completely randomized design was adopted, with four replicates, in a 5×2 factorial scheme, corresponding to the absence and presence of si (2 mmol l-1) and five ammonium concentrations (1.0, 7.5, 15, 22.5, or 30 mmol l-1). for the ammonium composition, the nitrogen source was nh4cl. si was supplied as h4 sio4 (si = 28.5 g l-1). the experimental unit was composed of plastic pots with a capacity of 3.8 l. seeds were sown in plastic pots placing eight seeds at each pot in a depth of 2 cm. after 5 d of emergency, thinning was made leaving four plants in each pot, allowing adequate distance for root growth. substrate mixture of (1:1, v/v) medium vermiculite (90 to 100% of the particles between 1.19 and 1.50 mm) and superfine (90 to 100% of the particles between 0.21 and 0.30 mm) was used, allowing for adequate porosity and aeration (sarasketa et al., 2014; barreto et al., 2016). initially 100 ml of distilled water by pot during the first 7 d were used to guarantee the required moisture for the seedlings germination. starting from this time 200 ml of solution nutritive per every pot proposed by hoagland and arnon (1950) were used, with a modification in the iron source mainly alternating of fe-edta for fe-eddhma. the nitrogen source used to compose the treatments was ammonium chloride, which maintained the nutrient solution ph value between 5.5 and 6.0. after 30 d of the germination, the vegetative cycle of this species was completed and the plants showed clear affectations by the toxicity of nh4+ which marked the beginning of the evaluations, starting with the green color index, measurements were performed in the second pair of fully developed true leaves, using a chlorophyllometer (optisciences®, ccm-200, and chlorophyll meter, hudson, nh, usa). the remaining physiological variables evaluated were photosynthesis, stomatal conductance (mmol m-2 s-1) and transpiration (mmol h2o s-1 m-2). measurements were practiced on the second pair of fully expanded leaves from the top to the bottom, between 08: 00 and 09: 00 am. an infrared gas analyzer was used (licor, inc., li-6400, lincoln, ne, usa). the leaf area (cm2), was measured in all leaves of the plants from a digital meter (li-cor, model l1-3000®, lincoln, ne, usa). all the plant material was ground in a willey mill, where n levels were determined as ammoniacal form, following the methodology described by bataglia et al. (1983), and the silicon levels, according to kraska and breitenbech (2010). depending on the levels of this nutrient and the dry matter, the accumulation in the roots and aerial part (mg per plant) was calculated. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0265931x1200046x 200 agron. colomb. 35(2) 2017 statistical analysis the data were subjected to analysis of variance by the f test, the means were compared by the tukey test (p≤0.05). in all variables, a polynomial regression analysis was applied, depending on the ammonium concentrations, where sisvar 3.01 software was used for (ferreira, 2011). results and discussion the increase of nitrogen concentration in the nutrient solution raised the accumulation of this element in the aerial part of the plants reaching the maximum value at a concentration of 22.7 mmol l-1 with 5.74 mg per plant (fig. 1a). otherwise, the highest accumulation in the root also was related with the studied factors, obtaining the maximum value to the concentration of 15 mmol l-1 which represents 1.60 mg per plant (fig. 1b). the balance of n sources in the nutrient solution regarding the n accumulation is widely known in the literature (zanin et al., 2015). this effect, probably occurs due to the increase of the ammonium concentration up to non-toxic levels in the cell ś cytoplasm, not causing toxicity to the radish plants since they can adopt different strategies which include the regulation of the ammonium transporters and the increased uptake of this ion (setien et al., 2014). however, a higher proportion of nh4+ decreased the accumulation of total n in the plants, a fact found in this research and reported by other authors in crops considered sensitive, such as arabidopsis thaliana (sarasketa et al., 2014) and cucumis sativus (roosta et al., 2009). moreover the excess of ammonium in the nutritive solution caused a high accumulation of this cation in the chloroplasts being able to block the metabolism of the enzymatic complex gs-gogat, responsible for the assimilation of nitrogen by plants (bittsánszky et al., 2015). while in the presence of silicon, there was greater accumulation of this element in the plants followed by a progressive increase in the aerial part, until the concentration of ammonium reached 17 mmol l-1. corresponding to its highest level and representing 16.10 mg per plants (fig. 1c). this could be inf luenced by the higher absorption of silicon by the plants, increasing the absorption of silicon cations (chen et al., 2011). a different behavior was observed in figure 1d, where silicon accumulation was lower with increasing ammonium concentrations in roots, being higher with the presence of this element in the nutrient solution and figure 1. effect of ammonium concentrations in the absence and presence of silicon on the accumulation of ammonium nitrogen and silicon in radish plants. nitrogen accumulations in the shoots (a) and the root (b), silicon accumulation in the shoot (c) and the root (d). lsd, *, ** and ns = least significant difference, significant at p≤0.05, p≤0.01 for the f-test. lsd: i lsd: i lsd: i lsd: i s ili co n ac cu m ul at io n on r oo t (m g pe r pl an t) nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0 3 2 1 4 9 8 7 6 5 10 nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0 18 16 14 12 10 8 6 4 2 20 n itr og en a cc um ul at io n on r oo t (m g pe r pl an t) nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0 0.6 0.4 0.2 1.6 1.4 1.2 1 0.8 1.8 nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0 1 6 5 4 3 2 7 0 201 5 2510 3015 0 201 5 2510 3015 0 201 5 2510 3015 c d a b nxsi** n** si** 0 201 5 2510 3015 n itr og en a cc um ul at io n on le af s (m g pe r pl an t) s ili co n ac cu m ul at io n on le af s (m g pe r pl an t) nxsi** n** si** nxsi** n** si** nxsi** n** si** 201olivera viciedo, de mello prado, lizcano toledo, nascimento dos santos, and peña calzada: response of radish seedlings (raphanus sativus l.) to different... at the same time been inf luenced because the ammoniacal n, causes different damages to the root system, such as reducing growth, turning plant to brown colors, and necrosis (bianco et al., 2015). these authors suggested that the excess of ammonium also produces greater growth of vegetative buds compared to reproductive buds. otherwise, the presence of silicon, in excess of ammonium, increased the index of green color of the leaves, decreasing in the treatments without silicon and in the smaller and greater doses. reaching the maximum point with concentration of 29.53 mmol l-1 (fig. 2a). this may be because of the higher uptake of si by the plants under stress conditions, which can increase the physical integrity of the membranes on different abiotic stresses (kochanová et al., 2014). these results can also be explained by the fact that si promotes protective effects on photosynthetic mechanisms and nutrient balance (mateos naranjo et al., 2013). the photosynthesis rate decreased when ammonium concentration increased, especially without using si in the nutrient solution (fig. 2b). therefore, the use of si in the nutrient solution alleviated the decrease of photosynthesis due to ammonium toxicity. the increase of the ammonium concentration decreased the transpiration (fig. 2c) and the stomatal conductance of the radish plants (fig. 2d), especially with the incorporation of si in the nutrient solution. the addition of si could protect the photosynthetic pigments in leaves, alleviating the damage to chloroplast ultrastructure, and increasing the expression of genes associated with photosynthesis (song et al., 2014). the silicon, after being absorbed as monossilicic acid, is accumulated in the abaxial region of the leaves, making them upright and with greater light absorption and increasing the enzymatic activities responsible for the reduction and assimilation of nitrogen (feng et al., 2010). in addition, silicon can form a double silicate layer on the leaf epidermis controlling the stomata conductance, which could favor the photosynthetic efficiency of the plants (kochanová et al., 2014). while for the foliar area, there was interaction between the factors, si concentration and nh4+ concentrations followed a quadratic adjustment, where the maximum value of this variable was reached in the concentration of 12.1 mmol l-1 of ammonium in the presence of si (fig. 3a). however, the ammonium excess in the nutrient solution decreased the leaf area, independently of the presence or absence of si, which might be inf luenced by the toxic effect and accumulation of that cation in the chloroplasts, blocking the metabolism of the gs-gogat enzymatic figure 2. effect of the concentrations of ammonium in the presence and absence of silicon, on four physiological variables in radish plants. green color index (a), photosynthesis (b), transpiration (c) and stomatal conductance (d). lsd, *, ** and ns = least significant difference, significant at p≤0.05, p≤0.01 and non-significant level, respectively, for the f-test. lsd: i lsd: i lsd: i lsd: is to m at al c on du ct an ce (m m ol m -2 s -1 ) nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0.00 0.02 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.14 nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0.0 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.8 p ho to sy nt he si s (m m ol m -2 s -1 ) nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0 4 2 14 12 10 8 6 16 nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0 25 20 15 10 5 30 0 201 5 2510 3015 0 201 5 2510 3015 0 201 5 2510 3015 c d a b nxsi** n** si** 0 201 5 2510 3015 g re en c ol or in de x tr an sp ir at io n (m m ol m -2 s -1 ) nxsi** n** si** nxsi** n** si** nxsi** n** si** http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0265931x1200046x 202 agron. colomb. 35(2) 2017 complex, responsible for the assimilation of n by plants (bittsánszky et al., 2015). the accumulation of ammonium in the aerial part was also inf luenced by the silicon, where in its absence the maximum point was reached at 16.3 mmol l-1, representing 1.12 g per plant, while he presence of this element in the nutrient solution led the maximum point at 16.5 mmol l-1 of ammonium, which means 1.5 g per plant of dry matter, respectively (fig. 3b). with the absence and presence of silicon, it was found that its appropriate dose was achieved in the range of 10 and 9 mmol l-1 (90% of the maximum production) to 16.5 and 16.3 mmol l-1 (maximum production) and the toxic dose was achieved betwen (10% decrease in maximum shoot dry matter yield) 23.0 and 21.5 mmol l-1, respectively. moreover, the critical level of ammonium toxicity was higher with the presence of si in relation to its absence in the nutrient solution indicating a greater tolerance to the ammonium toxicity of the plants. critical toxicity levels, corresponding to the presence or not of silicon in the nutrient solution, resulted in a decrease of shoot dry matter, inducing symptoms in older leaves, which initially showed chlorosis at the edges, which was progressively extended to the rest of the plant (being more notorious when the nh4+ concentration increased). after the critical or tolerance levels of the plant were reached, necrosis of a large part of the leaf area was observed. in duckweed plants lemna minor, the ammonium toxicity affected the aerial part , changing leaves of a green color to yellow, and also the roots becoming short (huang et al., 2013). a recent study in the cultivation of solanum lycopersicum verified a linear decrease of dry matter with the use of ammonium concentrations higher than 1 mmol l-1 in the nutrient solution (barreto et al., 2016). in other research on different species, the effect of nh4+ toxicity can also be verified, and its critical concentration of toxicity in plants such as lemna minor, with 3.3 mmol l-1 of nh4+ (huang et al., 2013), and solanum tuberosum, with 4.1 mmol l-1 of nh4+ (zebarth et al., 2012). root dry matter presented interaction between factors, inf luenced by the presence of silicon in the nutrient solution, reaching its maximum point in the concentration of 6.18 mmol l-1 representing 0.72 g per plant (fig. 3c). the appropriate nh4+ levels were determined following the same criteria as shoots dry matter. based on this criterion we determined, for this crop, the adequate dose according to this variable and when si presence is in the range of 1.00 figure 3. effect of the concentrations of ammonium in the presence and absence of silicon in radish plants. leaf area (a), shoot dry matter (b) and root (c). lsd, *, ** = least significant difference, significant at p≤0.05; p≤0.01 for the f-test. mmol l-1 to 6.18 mmol l-1 and the critical level of toxicity was 14 mmol l-1, representing a reduction of more than 10% of the dry matter of the roots. however, in the absence of silicon, the maximum point was reached at the concentration of 5.28 mmol l-1 representing 0.64 g per plant when the critical level of toxicity was 13 mmol l-1, with a lower tolerance of the plants to the toxicity of ammonium related to the treatment with silicon presence in the nutritive solution. the ammonium toxicity is detrimental to the plants, as this cation is directly related to root development, which is mostly affected by the exposure of this ion in relation to the other plant organs with severe physiological and morphological changes (zanin et al., 2015). dms: i dms: i dms: i nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0.0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.9 s ho ot d ry m at te r (g p er p la nt ) nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0 0.4 0.2 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 1.6 nh 4 + concentrations (mmol l-1) 0 250 200 150 100 50 300 0 201 5 2510 3015 0 201 5 2510 3015 c a b nxsi** n** si** 0 201 5 2510 3015 fo lia r ar ea ( cm 2 ) r oo t d ry m at te r (g p er p la nt ) nxsi** n** si** nxsi** n** si** clt (+si)=23 clt (-si)=21,5 clt (+si)=14 clt (-si)=13 203olivera viciedo, de mello prado, lizcano toledo, nascimento dos santos, and peña calzada: response of radish seedlings (raphanus sativus l.) to different... conclusions ammonia toxicity in radish cultivation decreased photosynthesis, transpiration and stomatal conductance, with a greater decrease in the dry matter accumulation of the root when related to the aerial part this effect was reduced with the incorporation of silicon in the nutritious solution in the doses used for this research. acknowledgments the present work has been done with the support of cnpq, brazilian national council for scientific and technological development brazil and twas, the academy of sciences for the developing world. literature cited bataglia, o.c., a.m.c. furlani, j.p.f. teixeira, p.r. furlani, and j.r. gallo. 1983. métodos de análise química de plantas. iacboletim téc. 78. instituto agronômico, campinas, brazil. barreto, r.f., r.m. prado, a.j.f. leal, m.j.b.troleis, g.s.junior, c.c.monteiro, and r.f. carvalho. 2016. mitigation of ammonium toxicity by silicon in tomato depends on the ammonium concentration. acta agric. scand. sect. b soil plant sci. 66(6), 483-488. doi: 10.1080/09064710.2016.1178324 bianco, m.s., a.b. cecilio filho, and l.b. de carvalho. 2015. nutritional status of the cauliflower cultivar ‘verona’ grown with omission of out added macronutrients. plos one 10(4), 1-17. doi: 10.1371/journal.pone.0123500 bittsánszky, a., k. pilinszky, g. gyulai, and t. komives. 2015. overcoming ammonium toxicity. plant sci. 231, 184-190. doi: 10.1016/j.plantsci.2014.12.005 bybordi, a. 2010. inf luence of no3:nh4 ratios and silicon on growth, nitrate reductase activity and fatty acid composition of canola under saline conditions. ajar, 5(15),1984-1992. doi: 10.5897/ ajar09.064 britto, d.t. and h.j. kronzucker. 2002. nh4+ toxicity in higher plants: a critical review. j. plant physiol. 159(6), 567-584. doi: 10.1078/0176-1617-0774 camargo, g.a., l. consoli, i.c.s. lellis, j. mieli, and é.k. sassaki. 2007. bebidas naturais de frutas: perspectivas de mercado, componentes funcionais e nutricionais/natural fruits beverages: market outlook, functional and nutritional components. rev. bioeng. 1(2), 179-205. doi: 10.18011/bioeng2007v1n2p179-205 chen, w., x. yao, k. cai, and j. chen. 2011. silicon alleviates drought stress of rice plants by improving plant water status, photosynthesis and mineral nutrient absorption. biol. trace elem. res. 142(1), 67-76. doi: 10.1007/s12011-010-8742-x feng, j., q. shi, x. wang, m. wei, f. yang, and h. xu. 2010. silicon supplementation ameliorated the inhibition of photosynthesis and nitrate metabolism by cadmium (cd) toxicity in cucumis sativus l. sci. hortic. 123 (4), 521-530. doi: 10.1016/j. scienta.2009.10.013 ferreira, d.f. 2011. sisvar: a computer statistical analysis system . ciênc . a g rote c . 35(6), 1039 -10 4 2 . doi : 10.159 0/ s1413-70542011000600001 filgueira, f.a.r. 2008.novo manual de olericultura. agrotecnologia moderna na producao e comercializacao de hortalicas. 3rd ed. vicosa-mg ufv, são paulo, brazil. gao q, wang and x. lu. 2014. effects of exogenous silicon on physiological characteristics of cucumber seedlings under ammonium stress. j appl ecol. 25, 1395-1400. hachiya, t., c.k. watanabe, m. fujimoto, t. ishikawa, k. takahara, m. kawai-yamada, and k. noguchi. 2012. nitrate addition alleviates ammonium toxicity without lessening ammonium accumulation, organic acid depletion and inorganic cation depletion in arabidopsis thaliana shoots. plant cell physiol. 53(3), 577-591. doi: 10.1093/pcp/pcs012 hoagland, d.r. and d.i. arnon. 1950. the water-culture method for growing plants without soil. 2nd ed. california agricultural experiment station, berkeley, usa. huang, l., y. lu, x. gao, g. du, x. ma, m. liu,, and y. chen. 2013. ammonium-induced oxidative stress on plant growth and antioxidative response of duckweed (lemna minor l.). ecol. eng. 58, 355-362. doi: 10.1016/j.ecoleng.2013.06.031 kochanova, z., k. jaškova, b. sedlakova, and m. luxova. 2014. silicon improves salinity tolerance and affects ammonia assimilation in maize roots. biol. 69,1164-1171. doi: 10.2478/ s11756-014-0411-7 kraska, j.e. and g.a. breitenbeck. 2010. simple, robust method for quantifying silicon in plant tissue. comm. soil sci. plant anal. 41(17), 2075-2085. doi: 10.1080/00103624.2010.498537 liang, y., w. sun, y.g. zhu, and p. christie. 2007. mechanisms of silicon-mediated alleviation of abiotic stresses in higher plants: a review. environ. pollut. 147(2), 422-428. doi: 10.1016/j. envpol.2006.06.008 mateos-naranjo, e., l. andrades-moreno, and a.j. davy. 2013. silicon alleviates deleterious effects of high salinity on the halophytic grass spartina densif lora. plant physiol. biochem. 63, 115-121. doi: 10.1016/j.plaphy.2012.11.015 roosta, h.r. a., sajjadinia, a. rahimi, and j.k. schjoerring. 2009. responses of cucumber plant to nh4+ and no3− nutrition: the relative addition rate technique vs. cultivation at constant nitrogen concentration. sci. hortic. 121(4), 397-403. doi: 10.1016/j.scienta.2009.03.004 song, a., p. li, f. fan, z. li, and y. liang. 2014. the effect of silicon on photosynthesis and expression of its relevant genes in rice (oryza sativa l.) under high-zinc stress. plos one 9(11). doi: 10.1371/journal.pone. 0113782 sarasketa, a., m.b. gonzalez-moro, c. gonzalez-murua, and d. marino. 2014. exploring ammonium tolerance in a large panel of arabidopsis thaliana natural accessions. j. exp. bot. doi: 10.1093/jxb/eru342 setien, i., i. vega-mas, n. celestino, m.e. calleja-cervantes, c. gonzalez-murua, j.m. estavillo, and m.b. gonzalez-moro. 2014. root phosphoenolpyruvate carboxylase and nad-malic enzymes activity increase the ammonium-assimilating capacity in tomato. j. plant physiol. 171(5), 49-63. doi: 10.1016/j. jplph.2013.10.021 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0265931x1200046x https://doi.org/10.1080/09064710.2016.1178324 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0123500 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2014.12.005 https://doi.org/10.5897/ajar09.064 https://doi.org/10.5897/ajar09.064 https://doi.org/10.1078/0176-1617-0774 https://doi.org/10.18011/bioeng2007v1n2p179-205 https://doi.org/10.1007/s12011-010-8742-x https://doi.org/10.1016/j.scienta.2009.10.013 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2009.10.013 https://doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 https://doi.org/10.1590/s1413-70542011000600001 https://doi.org/10.1093/pcp/pcs012 https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2013.06.031 https://doi.org/10.2478/s11756-014-0411-7 https://doi.org/10.2478/s11756-014-0411-7 https://doi.org/10.1080/00103624.2010.498537 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2006.06.008 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2006.06.008 https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2012.11.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2009.03.004 https://doi.org.co/10.1371/journal.pone.0113782 https://doi.org/10.1093/jxb/eru342 file:///c:\users\dilier\downloads\10.1016\j.jplph.2013.10.021 https://doi.org/10.1016/j.jplph.2013.10.021 https://doi.org/10.1016/j.jplph.2013.10.021 204 agron. colomb. 35(2) 2017 vaculikova, m., m. vaculik, l. šimkova, i. fialova, z. kochanova, b. sedlakova, and m. luxova. 2014. inf luence of silicon on maize roots exposed to antimony – growth and antioxidative response. plant physiol. biochem. 83, 279-284. doi: 10.1016/j. plaphy.2014.08.014 zanin, l., a. zamboni, r. monte, n. tomasi, z. varanini, s. cesco, and r. pinton. 2015. transcriptomic analysis highlights reciprocal interactions of urea and nitrate for nitrogen acquisition by maize roots. plant cell physiol. 56(3), 532-548. doi: 10.1093/ pcp/pcu202 zebarth, b.j., h. tai, s. luo, p. millard, d. de koeyer, x.q. li, and x. xiong. 2012. effect of nitrogen form on gene expression in leaf tissue of greenhouse grown potatoes during three stages of growth. am. j. potato res. 89(4), 315-327. doi: 10.1007/ s12230-015-9485-1 http://www.elsevier.com/locate/issn/09819428 https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2014.08.014 https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2014.08.014 http://dx.doi.org/10.1093/pcp/pcu202 http://dx.doi.org/10.1093/pcp/pcu202 https://doi.org/10.1007/s12230-015-9485-1 https://doi.org/10.1007/s12230-015-9485-1 effect of deficit irrigation on the postharvest of pear variety triunfo de viena (pyrus communis l.) in sesquile (cundinamarca, colombia) received for publication: 10 april, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.63974 1 department of civil and agricultural engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). vivianabayona9@gmail.com 2 departamento de fisiología y bioquímica vegetal, instituto nacional de ciencias agrícolas de cuba (inca). san josé de las lajas (cuba). agronomía colombiana 35(2), 238-246, 2017 effect of deficit irrigation on the postharvest of pear variety triunfo de viena (pyrus communis l.) in sesquile (cundinamarca, colombia) efecto del riego deficitario en la poscosecha de pera variedad triunfo de viena (pyrus communis l.) en sesquilé (cundinamarca,colombia) lady viviana bayona-penagos1, javier enrique vélez-sánchez1, and pedro rodriguez-hernandez2 abstract resumen a technique settled to optimize the use of water resources is known as controlled deficient irrigation (cdi), for which this experiment was carried out to determine the effect of a three water laminae: 100 (t1), 25 (t2) and 0% (t3) croṕ s evapotranspiration (etc) on the rapid growth phase of the pear fruit variety triunfo de viena.the fruit quality (fresh weight variation, osmotic potential, color, acidity, soluble solids, co2 emission, dry matter, volume, firmness, ripeness index and moisture content) was evaluated over a two-month storage period. the first quality measurement was taken 2 days after harvest (dah 8), with significant differences between treatments according to the duncan test (p≤0.05):the largest fruit size was achieved with 100% etc, (its diameter and volume were 7.70 cm and 217.5 cm3, respectively.), the firmness was higher in the treatment without water (t3), with a value of 8.02 n; however, during the rest of the storage time, there were no significant differences, showing water restriction during the rapid growth phase of the fruit provided 100% water savings without compromising quality in terms of fresh weight, total titratable acidity, color index, total soluble solids and moisture content. una técnica para optimizar el uso del recurso hídrico es el riego deficitario controlado (rdc), por esto se realizó un experimento para ver el efecto de tres láminas de agua correspondientes al 100 (t1), 25(t2) y 0% (t3) de la evapotranspiración del cultivo (etc), en la fase de crecimiento rápido del fruto de pera variedad triunfo de viena. se evaluó durante un periodo de almacenamiento de dos meses la calidad del fruto (variación del peso fresco, potencial osmótico, color, acidez, sólidos solubles, respiración, volumen, materia seca, firmeza, índice de madurez y contenido de humedad). la primera medición de calidad se realizó dos días después de la cosecha ddc con diferencia significativa entre tratamientos de acuerdo a la prueba de duncan (p≤0.05) obteniendo el mayor tamaño de frutos con el 100% de la etc. la firmeza fue mayor en el tratamiento que no se suministró agua (t3), sin embargo, durante el resto del tiempo de almacenamiento no se presentaron diferencias significativas, lo que demostró que la restricción hídrica durante la fase de crecimiento rápido del fruto permitió un ahorro del 100% del agua sin comprometer su calidad en términos de peso fresco, acidez total titublable, índice de color, solidos solubles totales y contenido de humedad. key words: crop evapotranspiration, quality, storage, deficit. palabras clave: evapotranspiración de cultivo, calidad, almacenamiento, déficit. around 28,949 t in 2014 (wapa, 2015), a significant figure since colombia has suitable land and climates in the departments of cundinamarca, norte de santander, santander, huila, nariño and putumayo (miranda and carranza, 2013). the increase in the consumption of fresh fruits, especially pears, is beneficial to health due to the medicinal properties, since its components turn out to be antitussive, antiinf lammatory, antihyperglycemic and helps the diuretic activities of the human body (li et al., 2014). due to the above, the postharvest and the preservation of this fruit becomes very important. introduction according to the world association of apples and pears (wapa), pear production in the southern hemisphere was 1,502,000 t for 2015-2016, 1.53% higher than the previous year. argentina is the main producer with 716,000 t (wapa 2015). globally, china is the main producer with 15,696,676 t in 2013. colombia in 2014, produced 23,634 t, being the main producer boyacá department (minagricultura, 2014). colombia has 3,000 ha of planted deciduous trees (diaz, 2016), of which 1,490 are planted with pear trees (faostat, 2014); however, imports of fresh pears reached http://http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.63974 mailto:vivianabayona9%40gmail.com?subject= 239bayona-penagos, vélez-sánchez, and rodriguez-hernandez: effect of deficit irrigation on the postharvest of pear variety triunfo de viena (pyrus communis l.)... one of the main constraints to food production is the availability of water, which is inf luenced by climate change and increased consumption in different areas. agriculture requires high amounts of water, exceeding 70% worldwide (fao, 2011; kohli et al., 2010). in 2016, colombia faced one of the most severe droughts in the first quarter because of the niño phenomenon, which resulted in decreased rainfall and increased temperatures (ideam, 2016), leading to a decrease in the food production and to a rise in the market prices. water is vital for agriculture, so strategies that allow rational use must be incorporated. localized irrigation is important for the development of crops, which consists in the specific application of water at the plant́ s root zone using emitters (vélez et al., 2007). another technique for the optimization of water resources is controlled deficient irrigation (cdi), which consists on a reduction of the irrigation lamina in those periods where the growth of the fruit is less sensitive to water decreases (marsal et al., 2002) three irrigation treatments were established by irrigating at amounts 30% below (t70 but ensuring the appropriated supply in the rest of the phenological cycle of the tree (díaz et al., 2016)”issn” : “2323-0118”, “abstract” : “en colombia las \u00e1reas de siembra en pera (pyrus communis l., cv. triunfo de viena. several studies have shown that cdi increases f lowering and, hence, the number of fruits. a deficit imposed before the fruit growth period increases yield without causing negative effects on size and quality, as compared to normal irrigation (wu et al., 2013; molina, 2014; diaz et al., 2016)xinjiang, china, which is in an oasis around taklimakan desert, to investigate the effects of regulated deficit irrigation (rdi. this study aimed to evaluate the effect of irrigation laminae on the postharvest fruit quality of the triunfo de viena pear variety in order to obtain significant water savings. materials and methods flowering of the pear (pyrus communis l.) crop started on october 26, 2015; cdi was used from day 61 after f lowering (daf) on december 26, 2015 to 140 daf on march 14, 2016. the harvest was done on april 6, 2016 (163 daf) at san benito (boitiva), located in the municipality of sesquile, cundinamarca (colombia), 5º02’53.65 “n and 73º48’12.78” w, with an altitude of 2,595 m a.s.l. and an average annual temperature of 14°c. the study plot had an area of 0.32 ha (22 rows of 6 to 9 trees each), with 18-year-old ‘triunfo de viena’ pears, planted in 1998 with a 4x4 framework and a drip irrigation system with 6 turbo line emitters, 8l/h. the experiment design used was randomized blocks, with three treatments and four replications (12 plots, each with 16 or 20 trees); the terrain slope was used as a block. the irrigation was determined based on crop evapotranspiration (etc) (allen et al., 1998). all plants were irrigated during the crop cycle with a 100% etc irrigation lamina and, in the rapid growth stage of the fruits, the treatments were (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% of the etc, respectively. after the harvest of each plot, 15 to 20 fruits were taken and stored in a cold room at 4°c and 80% relative humidity in the fruit and vegetable laboratory of the universidad nacional de colombia, bogota, and the following variables were determined: fresh weight with an electronic balance, pb3001 (shanghai, china), (0.1 g precision), volume using a 600 ml graduated cylinder to observe the displaced water when the fruit was placed in the cylinder. color with a chromameter cr400 konica minolta (tokyo, japan). the color index (ic) was calculated with equation 1 (garcía et al., 2011). ic = a * 1000 (1) l * b where: a and b correspond to the variations between red-green and yellow-blue. l represents the lightness and has a range of 0 (black) to 100 (white). moisture content of the fruits was measured three times per week in each treatment. two mm slices were cut. the fresh weight (wf) was measured in each of the samples with an electronic balance, pb3001 (0.1 g precision). the samples were placed in an oven at 105°c for approximately two months and the dry weight (ws) was taken three times per week and the moisture content was calculated with equation 2. the water removed is the amount of water that the fruit is losing during drying. ch % = wf – ws ws * 100 (2) the co2 emission was recorded with the vernier co2 gas sensor (vernier software & technology, beaverton, or, usa) and the labquest software, measurements were taken every 5 s for 900 s to obtain parameters a and b of the linear equation, representing the behavior of this variable. for the calculation of the respiration, an analysis of variance (anova) of the linear equation a and b parameters 240 agron. colomb. 35(2) 2017 was done each day and replaced in the linear function at 0, 100, 200, 300, 400, 500, 600 and 700 s, resulting in a graph for each treatment. total titratable acidity (tta): 5 g of fruit juice was taken and 5 g of distilled water was added for a total of 10 g. titration was carried out with a titroline 6000 (si analytics) with 0.1n sodium hydroxide (naoh). the acidity was calculated with equation 3 (parra et al.,1998). att = v * n * f (3) m where: v: volume of naoh (ml) n: normality of (0.1n) m: sample mass (g) f : malic acid factor (0.067 meq l-1) total soluble solids (tss): a fruit juice sample was placed in a portable digital refractometer (dr201-95; krüss optronic; hamburg, germany), with a measurement range of 0-95% and 0.2% precision. maturity index (mi): using equation 4. mi = tss (4) tta where: tss: total soluble solids tta: total titratable acidity firmness of epidermis and pulp: measured with brookfield labs with 0.02% accuracy, 2 mm s-1 test speed, 2 mm diameter needle and texture pro v1.2 software (brookfield engineering labs., middleborough, ma, usa) osmotic potential (ψo): by extracting 10 μl of fruit juice using a vapro 560 (wescor, logan, ut, usa), measured in 90 s, with a range of 20 to 3,200 mmol kg-1 at room temperature. statistical analysis was performed using the ibm spss 23 program, analysis of variance (anova) and duncan’s mean comparison tests, with a significance level of 5%. results and discussion the fresh weight variation of the fruit during the study of the three treatments had a linear decrease (fig. 1), with no significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). the average fresh fruit weights for day 1 were 248.53, 208.3 and 241.04 g for (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively; results higher than those reported by díaz et al. (2016) and molina (2014) in the same plot, which can be attributed to climatic conditions or physiological adjustments, in addition, these researchers used different irrigation sheets in their experimental designs, but the results are similar to those found by parra et al. (1998). at 48 dah, deterioration occurred in the t1 (100% etc) fruits, due to the high content of water, making them more susceptible to attack by pathogens. previous studies, have proven that the percentage of fruit damaged during storage is reduced when trees have been subjected to a water stress (collado-gonzález et al., 2013). time (d) fr es h w ei gh t ( g) 160 180 200 220 240 260 280 0 10 20 30 40 50 60 70 t2 t1 t3 figure 1. weight variation in triunfo de viena variety pear fruits during postharvest in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). 241bayona-penagos, vélez-sánchez, and rodriguez-hernandez: effect of deficit irrigation on the postharvest of pear variety triunfo de viena (pyrus communis l.)... the osmotic potential in the treatments had a f luctuating and decreasing tendency (fig. 2). t3 (0% etc) had the highest (fig. 2) ψo because plants, when subjected to a water stress, adjust the osmotic pressure as a defense to decrease water loss (torrecilla et al., 1996). with a higher ψo plants minimize the water movement between cells and intercellular spaces (keqing, 2004). there was no significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05) in the ψo, which shows that the cdi did not induce a significant osmotic adjustment in the fruits since this is a mechanism plants use to maintain turgency (salvador et al., 1997), but apparently this mechanism was not transferred to the fruits, but possibly to the leaves of the tree. it has been shown in previous studies, that in the beginning of drought conditions, it is possible to modify the water potential gradients in different tree organs, affecting the water-tree relationship (diaz et al., 2016). at the foliar level, aba and other molecules are transported from the roots as signals to reduce the water loss in the leaves in the transpiration process, in addition, water stress can improve the photosynthetic efficiency through an osmotic adjustment in the leaves (morandi et al., 2014). in others studies with cdi in two stages of fruit growth, a higher osmotic adjustment was found as compared to the non-deficit irrigation treatment (marsal et al., 2000). statistically, the total soluble solids content during the postharvest period in all three treatments was not significantly different, it was higher in t3 (0% etc) (fig. 3) and lower in t1 (100% etc), with averages of 13.67, 14.38 and 14.91°brix, time (d) o sm ot ic p re ss ur e (m m ol k g1 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 t1 t2 t3 800 850 900 950 1,000 1,050 1,100 time (d) °b ri x 0 10 20 30 40 50 60 70 t1 t2 t3 12 13 14 15 16 17 18 figure 2. osmotic potential variations (ψo) in triunfo de viena variety pear fruits during postharvest in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). figure 3. variations in the total soluble solids in triunfo de viena variety pear fruits during postharvest in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). 242 agron. colomb. 35(2) 2017 for t1, t2 and t3 respectively, similar values found by wu et al. (2013), in pyrus bretschneideri rehd with applications of 60 and 40% etc, and higher than those reported by parra et al. (1998) with 12.67°brix, díaz (2015) with 12.21°brix, with an irrigation lamina of 53% etc, and molina (2014) with 8.7°brix, with an irrigation lamina of 55% etc, in pear variety triunfo de viena. there is statistical difference in the first measurement, t3 (0% etc) had the highest values (fig. 4), with averages of 0.32, 0.43 and 0.48% malic acid in t1 (100%), t2 (25%) and t3 (0%), respectively, at 2 dah. this happens when the water stress increases the concentration of soluble solids in the maturation stage of the fruit; this is expected in climacteric fruits, because organic acids are used like respiration substrates or are transformed in sugars by gluconeogenesis, therefore it reduces the acidity in the ripening process (lópez et al., 2011). after day 2 dah, the three treatments did not present significant differences and the total titratable acidity (tta) decreased over time. the results indicate that, as the maturation process occurred, the malic acid was reduced, similar values (0.3%) to those found by parra et al. (2006). figure 5a shows that at 2 dah, the highest co2 emission was in t1 (100% etc) and the lowest was in t2(25% etc). however, as storage time elapsed, t3 (0% etc) had the highest emission value (fig. 5b) and the lowest was t1 (100% etc). despite the behavior of the results, there was no significant difference between the control treatment time (d) m al ic a ci d (% ) 0 10 20 30 40 50 t1 t2 t3 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 * * time (s) c o 2 em is si on ( pp m ) 2001000 300 400 500 600 700 t1 t2 t3 350 250 450 550 650 750 850 1,050 950 1,150 b time (s) c o 2 em is si on ( pp m ) 2001000 300 400 500 600 700 t1 t2 t3 350 250 450 550 650 750 850 950 a figure 4. variations in the titratable acidity (tta) as a percentage of malic acid in triunfo de viena variety pear fruits during postharvest in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). figure 5. variation of co2 emission in triunfo de viena variety pear fruits in the postharvest, at 2 dah (a), and 65 dha (b) in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05) 243bayona-penagos, vélez-sánchez, and rodriguez-hernandez: effect of deficit irrigation on the postharvest of pear variety triunfo de viena (pyrus communis l.)... t1 (100% etc) and the other treatments, so it is possible to conclude that the water deficit did not affect this quality parameter in the fruit. in relation to previous studies, díaz et al. (2016) concluded that the hydraulic stress affected the emission of co2 in the fruits at the time of harvest. however, the respiratory process requires sugars or starches that are oxidized, with the consequent consumption of oxygen (o2) and production of carbon dioxide (co2) (arias and toledo, 2000), in this experiment, treatment with mayor value of total soluble solids was the treatment t3 (0% etc) that coincides with the greater emission of co2, that is, it could be said that the higher the concentration of sugars the greater the emission of co2 (balaguera, 2015). in general, the three treatments had a similar behavior regarding the color index (ic) of the epidermis as shown in figure 6, where there is an increase of the ic in the storage time. however, on day 37 dha, a significant difference (p≤0.05) was found between t1 control treatment (100% etc) and t3 deficiency irrigation treatment (0% etc), with the highest index being the fruits were not subjected to water stress, values close to those found by díaz et al. (2016) and molina (2014). the same was true of the pulp color index, presenting a significant difference on day 23 dha, between treatment t1 (100% etc) and t3 (0% etc), obtaining a higher color index value for the fruits subjected to water stress (fig. 7). this parameter had a decrease in the time of experimentation. the above results agree with what was expected from the experimental units (climacteric fruits), since the change in coloration in the fruits of color to pear, is attributed to the production of ethylene; hormone responsible for the time (d) c ol or in de x 0 10 20 30 40 6050 70 t1 t2 t3 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 time (d) c ol or in de x 0 10 20 30 40 6050 70 t1 t2 t3 -2,5 -2,0 -1.5 -1.0 -0.5 0 0.5 figure 6. epidermis color index for each of the treatments during the postharvest in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). figure 7. pulp color index for each of the treatments during the postharvest in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). 244 agron. colomb. 35(2) 2017 ripening process of fruits and the degradation of pigments (degradation of chlorophylls) (defilippi et al., 2015). the highest fruit volume and diameter were found in t1 (100%etc) and the lowest in t3 (0% etc), with significant differences according to the duncan test (p≤0.05). among these treatments at 2 dah (data not shown), this difference was due this control treatment received a greater amount of water in the second stage of rapid growth of the fruit compared to the deficit irrigation treatments, coinciding with marshall et al. (2000) who also found differences in the size of ‘barlett’ pear fruits with irrigation lamina of 15% eto. the results of these characteristics are similar to those obtained by diaz et al. (2016). the firmness during the postharvest period decreased in all three treatments because the softening of the fruits was conditioned by the fact that cementing substances, that produce turgidity to fruits such as protopectins and pectins over time, become water-soluble peptic acids and other components (parra et al., 2006). in addition, a significant difference (p≤0.05) was found between t1 control treatment (100% etc) and t3 deficiency irrigation treatment (0% etc) it is observed in figure 8 that t3 (0% etc) presented the highest values of firmness, since it was the treatment subjected to a more intense water stress, the fruit has lower contents of water and for this the effect of a greater firmness (wu et al., 2013). caspari et al. (1996) found that by subjecting the hosui pear variety in the growing stage to water stress, with a water laminae of 75% of the soil capacity, the firmness of the fruit was 37.5 n, which was higher than the control. is not a value similar to those obtained in this study, but it is verified that the rdc does inf luence the firmness of the fruit. the highest maturation index (mi) was in t1(100%etc) and the lowest in t3 (0% etc), with significant differences according to the duncan test (p≤0.05) among these treatments at 2 dah (fig. 9). the behavior of this mi is the result of the ratio of soluble solids (which increase as the fruit matures) and titratable acidity (decreases with age) (parra et al., 1998).the results obtained concur with the studies by parra et al. (1998) and diáz et al. (2016) in ‘triunfo de viena’ pear. the moisture content of the three treatments was similar until day 28 (fig. 10), significant differences (p≤0.005) between treatments t2 (25% etc) with t1 (100% etc) and t3 (0% etc) were found. the moisture content obtained in the treatments are in accordance with the results of with diaz et al. (2016), and with marsal et al. (2000). as a contrast, in previous studies, it was found that deficient irrigation applied to pear crops reduces the moisture content of fruits (molina, 2014), but in this research the treatment of deficient irrigation t3 (0%) showed no differences (t1) (100% etc), these differences can be attributed to climatic conditions or possibly because the crop has physiologically adapted to water stress and has made osmotic adjustments or stomatal regulation; in addition, t3 (0%) showed a higher concentration of dry matter, otherwise t2 (25% etc), which presented the lowest dry matter content (results not shown), because the restriction of water in a crop can increase the total soluble solids content and the dry matter percentage time (d) n ew to n (n ) 0 10 20 30 40 6050 70 t1 t2 t3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 figure 8. variations of firmness in triunfo de viena variety pear fruits during postharvest in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). 245bayona-penagos, vélez-sánchez, and rodriguez-hernandez: effect of deficit irrigation on the postharvest of pear variety triunfo de viena (pyrus communis l.)... (vélez et al., 2007), important characteristics in subjects quality. conclusions the deficit irrigation applied to the crop in the rapid growth stage of the fruit did not affect the parameters of fruit quality in terms of fresh weight, osmotic pressure, total titratable acidity, color index, total soluble solids, moisture content and respiration during the storage time. the first measurement of quality parameters is just after the harvest (day 2), and a difference between treatments sizes was observed, being the greater one for the treatment of the irrigation of 100% of the etc; t1, it means, water stress affected the diameter of fruit. otherwise, that same day the firmness was greater for the treatment where water was not supplied (t3), however during the rest of the storage time there were no differences between the three treatments. in short, this research showed that it was not necessary to irrigate the crop in the stage of rapid growth of the fruit, because the quality of the fruit in general did not show abrupt changes with the t1 control treatment. this means that a farmer could save 100% of the irrigation, approximately 1,460 l per tree during this stage. literature cited allen, r., l. pereira, d. raes, and m. smith. 1998. crop evapotranspiration, guidelines for computing crop water requirements. irrigatión and drainage paper 56. fao, rome, italy. time (d) m oi st ur e co nt en t ( % ) 0 10 20 30 40 50 60 70 t1 t2 t3 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 time (d) 0 10 20 30 40 50 t1 t2 t3 0 50 100 150 200 250 m at ur ity in de x figure 9. variations in the maturity index (mi) in triunfo de viena variety pear fruits during postharvest in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). figure 10. variations in the moisture content in triunfo de viena variety pear fruits during postharvest in (t1) 100, (t2) 25 and (t3) 0% crop evapotranspiration (etc), respectively. the asterisk indicates significant difference between the treatments according to the duncan test (p≤0.05). 246 agron. colomb. 35(2) 2017 arias, c. and h. toledo. 2000. manual de manejo postcosecha de frutas tropicales (papaya, piña, plátano, cítricos). fao, rome, italy. balaguera, l.h. 2015. comportamiento poscosecha del fruto de uchuva (physalis peruviana l.): efecto del 1-metilciclopropeno y de la refrigeración. ph.d. thesis. facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota, colombia. caspari, h.w., m.h. behboudian, d.j. chalmers, b.e. clother, and f. lenz. 1996. fruit characteristics of hosui’ asian pears after deficit irrigation. hortscience 31(1), 162. collado-gonzález, j., z.n. cruz, p. rodríguez, a. galindo, f.g. díaz-baños, j. garcía de la torre, and a. gil-izquierdo. 2013. effect of water deficit and domestic storage on the procyanidin profile, size, and aggregation process in pear-jujube (z. jujuba) fruits. j. agric. food chem. 61(26), 6187-6197. doi: 10.1021/jf4013532 defilippi, b., i.c. torres, and i.o. hernández. 2015. maduración en peras. calidad y condición en postcosecha. boletín técnico pomáceas 15(1), 1-8. díaz, d. 2015. evaluación de la respuesta a la aplicación de riego deficitario controlado en cultivo de pera variedad triunfo de viena (pyrus communis l.). m.sc. thesis. facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota, colombia. díaz, d., j. vélez, and p. rodríguez. 2016. efecto de la aplicación de riego controlado en la producción y calidad del fruto de pyrus communis l., cv. triunfo de viena. acta agron., 65(2), 156-163. doi: 10.15446/acag.v65n2.49650 faostat. 2014. fao statistics database on the world wide web. in: faostat database, retrieved from: http://www.fao.org/ faostat/en/#data, consulted: december, 2016. fao. 2011. the state of food insecurity in the world. rome. retrieved from: http://www.fao.org/docrep/014/i2330e/i2330e00.htm; consulted: december, 2016. garcía, y., a. garcía, a. hernández, and j. pérez. 2011. estudio de la variación del índice de color durante la conservación de la piña variedad cayena lisa a temperatura ambiente. rev. cienc. téc. agr. 20(4), 13-16. salvador, p.v., l. ocaña, j. peñuelas, i. carrasco, s. dominguez, and i. renilla. 1997. relaciones hídricas y potencial de formación de raices en plántulas de estrés hídrico. cuadernos de la s.e.c.f. 4, 81-92. ideam. 2016. fenómeno del niño. retrieved from: http://www.ideam. gov.c o/we b/t iemp o -yc l i ma /c l i ma /fenomenos el-n i no -y-la-nina; consulted: december, 2016. keqing, x. 2004. optimización del secado por aire caliente de pera (variedad blanquilla). p.h.d. thesis. departamento de tecnología de alimentos, universidad politécnica de valencia, valencia, spain. kohli, a., k. frenken, and c. spottorno. 2010. disambiguation of water use statistics.  the aquastat programme of fao, rome, italy. li, x., t. wang, b. zhou, w. gao, j. cao, and l. huang. 2014. chemical composition and antioxidant and anti-inf lammatory potential of peels and f lesh from 10 different pear varieties (pyrus spp.). food chem. 152, 531-538. doi: 10.1016/j. foodchem.2013.12.010 lópez, g., c. larrigaudiére, j. girona, m.h. behboudian, and j. marsal. 2011. fruit thinning in ‘conference’ pear grown under deficit irrigation: implications for fruit quality at harvest and after cold storage. sci hortic. 129 (1), 64-70. doi: 10.1016/j. scienta.2011.03.007 marsal, j., m. mata, a. arbonés, j. rufat, and j. girona. 2002. regulated deficit irrigation and rectification of irrigation scheduling in young pear trees: an evaluation based on vegetative and productive response. eur. j. agron. 17(2), 111-122. doi: 10.1016/ s1161-0301(02)00002-3 marsal, j., h.f. rapoport, t. manrique, and j. girona. 2000. pear fruit growth under regulated deficit irrigation in container-grown trees. sci hortic. 85(4), 243-259. doi: 10.1016/ s0304-4238(99)00151-x minagricultura. 2014. red de información y comunicación del sector agropecuario. retrieved from: http://www.agronet.gov.co/ estadistica/paginas/default.aspx; consulted: december, 2016. miranda, d. and c. carranza. 2013. caracterización, clasificación y tipificación de los sistemas productivos de caducifolios con enfásis en duraznero, manzano, ciruelo y peral. pp. 87-113. in: miranda, d., g. fischer, and c. carranza (eds.). los frutales caducifolios en colombia, situación actual, sistemas de cultivos y plan de desarrollo. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota, colombia. molina, m. j. 2014. efecto de la aplicación de tres láminas de riego en cultivo de pera variedad triunfo de viena (pyrus communis l.). universidad nacional de colombia, bogota, colombia. retrieved from: http://www.bdigital.unal.edu.co/46218; consulted: december, 2016. morandi, b., p. losciale, l. manfrini, m. zibordi, s. anconelli, f. galli, e. pierpaoli, and l. corelli, 2014. increasing water stress negatively effects pear fruit growth by reducing firts its xylem and then its phloem inf low. j. plant physiol. 171 (16), 1500-1509. doi: 10.1016/j.jplph.2014.07.005 parra, a., j. hernandez, and j. camacho. 2006. estudio de algunas propiedades físicas y fisiológicas precosecha de la pera variedad triunfo de viena. rev. bras. frutic. 28(1), 55-59. doi: 10.1590/ s0100-29452006000100017 parra, a., l. sánchez, and c. barragan. 1998. características físicas y fisiológicas de la pera variedad triunfo de viena. ing. inv. 41, 33-44. vélez, j., d. sebastiano, and j.r. castel. 2007. programación del riego en citricos con base en sensores de medida del estado hidrico del suelo y de la planta. ing. agua, 14(2), 127-136. doi: 10.4995/ia.2007.2907 wapa. 2015. apple and pear imports by country and year (20032014). un comtrade statistics. retrieved from: http://www. wapa-association.org/asp/page_1.asp?doc_id=446; consulted: 17 december, 2016. wu, y., z. zhao, w. wang, y. ma, and x. huang. 2013. yield and growth of mature pear trees under water deficit during slow fruit growth stages in sparse planting orchard. sci. hortic. 164 (17), 189-195. doi: 10.1016/j.scienta.2013.09.025 https://doi.org/10.1021/jf4013532 https://doi.org/10.15446/acag.v65n2.49650 http://www.fao.org/faostat/en/%23data http://www.fao.org/faostat/en/%23data http://www.fao.org/docrep/014/i2330e/i2330e00.htm http://www.ideam.%20gov.co/web/tiempo-y-clima/clima/fenomenos-el-nino%20-y-la-nina http://www.ideam.%20gov.co/web/tiempo-y-clima/clima/fenomenos-el-nino%20-y-la-nina http://www.ideam.%20gov.co/web/tiempo-y-clima/clima/fenomenos-el-nino%20-y-la-nina https://doi.org/10.1016/j.%20foodchem.2013.12.010 https://doi.org/10.1016/j.%20foodchem.2013.12.010 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2011.03.007 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2011.03.007 https://doi.org/10.1016/s1161-0301%2802%2900002-3 https://doi.org/10.1016/s1161-0301%2802%2900002-3 https://doi.org/10.1016/s0304-4238%2899%2900151-x https://doi.org/10.1016/s0304-4238%2899%2900151-x http://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/default.aspx http://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/default.aspx http://www.bdigital.unal.edu.co/46218 https://doi.org/10.1016/j.jplph.2014.07.005 https://doi.org/10.1590/s0100-29452006000100017 https://doi.org/10.1590/s0100-29452006000100017 https://doi.org/10.4995/ia.2007.2907 http://www.wapa-association.org/asp/page_1.asp%3fdoc_id%3d446 http://www.wapa-association.org/asp/page_1.asp%3fdoc_id%3d446 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.09.025 spectral and thermal response of heliconia psittacorum species to induced water stress received for publication: 26 june, 2018. accepted for publication: 26 november, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.70379 1 grupo de investigación en sistemas inteligentes gisi, corporación universitaria comfacauca, popayán (colombia). 2 grupo de óptica cuántica, universidad del valle, cali (colombia). 3 instituto cinara-gisam, universidad del valle, cali (colombia). * corresponding author: drevelo@unicomfacauca.edu.co agronomía colombiana 36(3), 237-247, 2018 spectral and thermal response of heliconia psittacorum species to induced water stress respuesta espectral y térmica de la especie heliconia psittacorum ante estrés hídrico david revelo-luna1*, aldemar reyes-trujillo2, and miguel peña-varón3 abstract resumen an important limitation in agricultural production is stress resulting from water deficit. flower production and postharvest life both decrease in heliconia psittacorum affected by water stress. remote sensing provides tools for estimating the water status of plant species using spectral information in the visible and infrared range. this paper presents a study of ref lectance in the 350-800 nm range and the response in the thermal infrared of leaf tissue under different irrigation regimes. for the measurement of ref lectance, an oceanoptics® micro-spectrometer was used, while for the thermal infrared measurements, a flire40® camera was used. three irrigation regimes were established: t1: 100% field capacity (fc), t2: 50% fc, and t3: 10% fc. significant differences were found between treatment t1 and treatments t2-t3 in the water stress index (cwsi) and stomatal conductance index (gi). the ref lectance around 800 nm decreased for t2 and t3. significant differences were obtained between t1 and t2-t3 in the maximum of the first derivative of the ref lectance between 700 and 750 nm. it was found that, in the range 350-800 nm, the thermal indices were better indicators of the water status of the heliconia species than the spectral indices. un limitante importante en la producción agrícola es el estrés por déficit hídrico. la producción de f lores y la vida de poscosecha disminuyen en heliconias psittacorum afectadas por estrés hídrico. el sensado remoto proporciona herramientas para la estimación del estado hídrico de especies vegetales usando información espectral en el rango visible e infrarrojo. en este trabajo, se presenta el estudio de la ref lectancia en el rango 350-800 nm, y la respuesta en el infrarrojo térmico del tejido foliar en diferentes tratamientos de riego. para la medida de ref lectancia se usó un micro-spectrometer oceanoptics® y para las medidas en el infrarrojo térmico se usó la cámara flire40®. se establecieron tres regímenes de riego: t1: capacidad de campo (cc) 100%, t2: cc 50%, y t3: cc 10%. se encontraron diferencias significativas entre el tratamiento t1 y los tratamientos t2-t3 para el índice de estrés hídrico (cwsi) y el índice de conductancia estomática (gi). la ref lectancia alrededor de 800 nm se disminuyó para t2 y t3. se obtuvieron diferencias significativas entre t1 y t2-t3 en el máximo de la primera derivada de la ref lectancia entre 700 y 750 nm. se encontró que los índices térmicos son mejores indicadores del estado hídrico de la especie heliconia que los índices espectrales en el rango 350-800 nm. key words: thermal indices, spectral ref lectance, water deficit, vegetation indices. palabras clave: índices térmicos, ref lectancia espectral, déficit hídrico, índices de vegetación. introduction heliconia sp. is an herbaceous species of the family heliconiaceae that is distributed mainly in brazil, colombia, french guiana, guyana, surinam, trinidad and venezuela. the genus heliconia l. grows in neo-tropical habitats in warm protected areas in temperate climates. this genus has an important commercial application because of its ornamental uses, with 93 species preliminarily recognized in colombia. heliconia psittacorum grows between 0.5 m and 1.5 m tall, preferably under both full sun and partial shade, with moist and well-drained soil that is rich in organic matter. this tropical species is particularly important because of its use in phytoremediation studies in environments affected by a variety of pollutants, such as chemical oxygen demand (cod), nitrogen, hg+2, cd+2, cr+6, and pb+2 (madera et al., 2014; wood, 2015). the water status of ornamental plants inf luences their f lower production. the water requirement in an irrigation level of the species heliconia psittacorum (he) varies around 10 cm d-1, depending on the vegetative stage of the crop, the soil type, and the climatic conditions (sosa, 2013). water deficiency in plants can cause water stress, resulting in growth inhibition, decreased production, and death (lisar et al., 2012; etesami and jeong, 2018). a plant under water http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.73108 238 agron. colomb. 36(3) 2018 stress reduces its photosynthetic activities by decreasing the leaf area and the exchange of gases and by rejecting light energy that is useful for the photosynthetic process; other effects include the inhibition of growth cells, decrease in stomatal opening, mainly caused by an increase in the concentration of gaseous carbon in the leaves, and decrease in the water potential (akıncı and lösel, 2012; kögler and söff ker, 2017). water status is estimated using traditional methods, such as direct measurement, water potential and relative water content; however, it is also estimated indirectly with variables, such as stomatal conductance, photosynthetic activity, chlorophyll f luorescence, and gas exchange (co2 assimilation and transpiration). the measurement of water potential and relative water content, in general, are destructive and require a lot of time (farifteh et al., 2013). there is, therefore, an evident need to develop non-invasive and non-destructive techniques that monitor, in real time, the water status of plants and crops. remote sensing techniques provide tools to monitor water status, using information on the spectral response of the plants. the first advances in this subject were made in the 1980s with studies on low spatial and spectral resolution, using the vegetation response in bands of the visible spectrum (vis) and the near infrared (nir) (wójtowicz et al., 2016). in recent years, remote sensing techniques have made significant progress because of the development of hyper-spectral sensors, which make it possible to carry out detailed studies of pigment content (uiboupin et al., 2012; fan et al., 2014; li et al., 2015), leaf tissue structure and water content in plants (shimada et al., 2012; farifteh et al., 2013; genc et al., 2013; ge et al., 2016). in several studies, the thermal response of foliar tissue of plants and crops has been associated with indirect effects caused by water deficit. the development of low cost thermographic cameras has allowed an important advance in the study of the water status of plants, providing spatial resolution. because of the alteration in the transpiration and the opening of stomata in leaf tissue, thermal variations are produced that can be measured in images using thermal indices, such as the stomatal conductance index (gi) or the crop water stress index (cwsi). several studies have found high correlation between thermal indices and measurements of physiological parameters, such as stomatal conductance, water potential and gas exchange (fuentes et al., 2012; gómez-bellot et al., 2015; yuan et al., 2015; lima et al., 2016; mangus et al., 2016). the main objective of this study was to determine variations in the spectral response in the vis, nir and long-wave infrared (lwir) bands of the he species in response to water stress induced by different irrigation levels. materials and methods experimental design this experiment was carried out in a greenhouse located in the experimental station of the agricultural water and soils laboratory of the universidad del valle, cali, colombia, where the variables ambient temperature and relative humidity were monitored (average temperature of 24.5°c, 79% relative humidity, and 30% poly shade). young individuals of the plant species heliconia psittacorum (he), not more than 0.15 m tall, were taken from a sub-surface wetland of horizontal f low from the wastewater treatment plant of ginebra-valle, colombia. the plants were acclimated for two months under saturated substrate conditions. the experimental design was completely randomized with one factor (irrigation). three levels of the irrigation factor were established (100% field capacity (fc), 50% fc and 10% fc). the fc value of the substrate was estimated using the sand box method (jaramillo, 2002). three treatments were performed with 4 replicates and 12 experimental units (eu). each eu was an individual of the he species planted in 6 l pots with the substrate, which provided nutritional support, composed of soil with organic fertilizer, to which macro and micronutrients were added according to the requirements of nitrogen, phosphorus and potassium reported by sosa (2013). tests of analysis of variances (anova) and honestly significant difference (hsd) of tukey (p≤0.05) were used prior to the normalization and verification of homoscedasticity to determine if there were significant differences between the treatments. the experiments began on november 20, 2016 and ended on january 27, 2017. statistical tests were performed to evaluate significant differences between treatments on the days shown in table 1. table 1. start and end dates of experiments and days chosen to carry out hypothesis tests. sampling day date start of experiment 20-11-2016 5 02-12-2016 9 12-12-2016 14 27-12-2016 16 10-01-2017 18 17-01-2017 19* 20-01-2017 20 (end of experiment) 27-01-2017 * substrate moisture was restored to fc for t2. 239revelo-luna, reyes-trujillo, and peña-varón: spectral and thermal response of heliconia psittacorum species to induced water stress irrigation control the substrate moisture of each eu was measured using time domain refractometry (tdr) equipment (mpm160 ict-international, armidale-autralia) three times per week at a distance equal to the effective root depth (0.07 m). each measurement was taken three times in random points, and the average value was recorded. according to the volumetric moisture value of each eu, the moisture of the substrate was adjusted according to each treatment. the fc value of the substrate was estimated using the sand box method (jaramillo, 2002). all the eus started at fc; treatments t2 and t3 were drained until reaching the respective depletion level for each group, while t1 was maintained at fc throughout the experiment. measurement of spectral reflectance the leaf tissue ref lectance (%) of each eu was measured using an sts-vis mini-spectrometer (ocean optics®, florida, usa). the equipment has a measurement range between 350 and 800 nm, with an integration time of 100 ms and a spectral resolution of 1 nm. the measurements were taken at a distance of 0.05 m from the leaf tissue, between 10:00 am and 12:00 midday. one measurement was taken per leaf in the central part and to one side of the midrib. the calibration was done using the ref lectance blank prior to each measurement. a medium low pass filter was used to eliminate high frequency and noise components before the calculation of the spectral indices. the normalized difference vegetation index (ndvi) and the variation of ndvi in the range 705-750 nm (ndvi705) spectral indices were estimated using equations 1 and 2, respectively. the maximum value of the first derivative of the ref lectance curve (dmax) between 700 and 750 nm (eq. 3) was also calculated: ndvi = r650 – r800 (1) r650 + r800 ndvi705 = r750 – r705 (2) r750 + r705 dmax = max� dr � (3) dλ where r650, r705, r750 and r800 are the percentages of light ref lected with respect to the calibration blank at wavelengths 650, 705, 750 and 800 nm, respectively (%), and dr dλ is the first derivative of the ref lectance with respect to the wavelength (% nm-1). measurement of thermal indices the cwsi and gi values were calculated according to the model described by leinonen and jones (2004) (eq. 4 and 5). cwsi = tleaf – twet (4) tdry – twet gi = tdry – tleaf (5) tleaf + twet where tleaf is the temperature of the leaf (°c), twet is the reference temperature of wet tissue (°c) and tdry is the reference temperature of dry tissue (°c). the temperature measurement was taken with thermographs of each eu, using the flir e40® camera (oregon, usa), with a thermal sensitivity of 0.07°c at 25°c, 160x120 pixels resolution, and a spectral range from 7.5 to 13 μm. the images were taken at a height of 1.5 m directly above each eu. two reference temperatures were used: tdry (dry tissue) and twet (wet tissue). tdry was obtained by taking 5°c above air temperature (rud et al., 2014; mangus et al., 2016). the value of the reference temperature twet was measured using the most frequent value of the histogram of the thermography in wet leaf tissue. the thermal information of the images (raw-data) was exported in the .csv format using the flirtools© (oregon, usa). the data were then processed for the calculation of the thermal indices in free software developed by the main author in c++ using image processing libraries from opencv2.0. results and discussion soil moisture all eu started with the volumetric moisture of the substrate at fc (76% volume content). the substrate moisture was monitored and adjusted three times per week until it reached the values of each treatment t1, t2 and t3. figure 1 shows the variation of the average substrate moisture (volume-basis) throughout the experiment. on d 19, the moisture of the t2 treatment was restored to 100% fc in order to determine if the changes in the thermal and spectral response of the eus corresponded to the variation in the irrigation. spectral reflectance and spectral indices the leaf tissue ref lectance of the eus presented the typical response of plant tissue, in which the percentage ref lected in the nir band (around 800 nm) was higher than the 240 agron. colomb. 36(3) 2018 percentage ref lected in the visible band (400-700 nm). however, it was found that the nir ref lectance for the t2 and t3 treatments was lower than for the t1 treatment. changes in morphology of the leaf and the structure of the mesophyll have a strong inf luence on the spectral properties of leaves in this range (wójtowicz et al., 2016). decrease in ref lectance in the near infrared could occur because of the structural modification of mesophyll, which is possibly related to a strong water deficit (semenova et al., 2014). figure 2 shows the average of the ref lectance curves for each treatment at d 14 of the experiment. these results are in agreement with those obtained in other species subjected to a water deficit. in a study with zea mays l., genc et al. (2013) found similar results for four treatments (100% fc, 66% fc, 33% fc and 0% fc). in the species spinacia oleracea under water stress, corti et al. (2017) reported the same effect of a decrease on nir ref lectance measured on green leaves. no significant differences were found (p>0.05) between any of the treatments for the ndvi and ndvi705 vegetation indices (tab. 2); shimada et al. (2012) reported that there were no significant differences between the ndvi index and the water potential of the species hibiscus rosa-sinensis subjected to water stress. elvanidi et al. (2017) conducted an experiment to study the water status of solanum lycopersicum in an environment with a controlled microclimate. they found no significant differences in treatments using the ndvi index. however, the normalized difference indices showed greater sensitivity in changes generated by the structure at the canopy level (duan et al., 2017), especially when the leaf area index was low and in the face of lengthy follow-up times (gamon et al., 2013; morgounov et al., 2014). the vibrational modes of water molecules have associated wavelengths of 1,405 nm (2v1) and 1,896 nm (v1+v2); some weak vibrations are associated with the bands 1,150 nm (v1+3v2) and 960 nm (v1+4v2), the latter being the weakest (yang et al., 2011; steidle et al., 2017). these wavelengths are all outside the range of the spectrometer used in this study. as such, it was not possible to directly associate the spectral indices in this range with the water status of the plants. however, one effect water stress produces is the inhibition of the synthesis of chlorophyll (lisar et al., 2012; etesami and jeong, 2018), a pigment that does have optical activity in the visible spectrum. red edge variations the treatments with a water deficit showed a decrease in the slope between 700 and 750 nm. as a consequence, the maximum value of the first derivative of the ref lectance curve (eq. 3) decreased for t2 and t3. figure 3 shows the average behavior for d 14 of the measurements in the three treatments. significant differences were found between the t1 treatment and the t2 and t3 treatments from d 9 of the measurements for values with a significance of p≤0.05 (tab. 2). the inhibition in chlorophyll synthesis in plants subjected to water stress can explain the statistically significant difference in the spectral response in the 700-750 nm range between the t1 treatment and the t2 and t3 treatments. authors such as mielke et al. (2012), dian et al. (2016), and 0 5 201510 25 vo lu m et ri c w at er c on te nt ( % ) 70 60 50 40 30 20 10 0 80 90 d t3t2t1 figure 1. variation of substrate moisture (volume-basis) for 3 treatments: t1 (100% fc), t2 (50% fc) and t3 (10% fc). 300 400 800700600500 900 r ef le ct an ce ( % ) 60 50 40 30 20 10 0 70 wavelength (nm) avgt3avgt2avgt1 figure 2. average reflectance for treatments t1 (100% fc), t2 (50% fc) and t3 (10% fc) at d 14 of the experiment. 241revelo-luna, reyes-trujillo, and peña-varón: spectral and thermal response of heliconia psittacorum species to induced water stress liu et al. (2016) have considered spectral indices in the red edge band as good indicators of the leaf chlorophyll content of different plant species. yang et al. (2015) established a correlation model for chlorophyll content that considers the maximum of the first derivative of the ref lectance in the range 670-780 nm as one of its variables. leaf temperature and thermal indices the temperature of the leaf tissue was found to increase for treatments with a water deficit (t2 and t3). figure 4 shows the leaf tissue temperature of the eus in the three treatments on d 14 of the measurements. the data from 1 to 4 correspond to the eus of t1, data 5 to 8 to t2, and data 9 to 12 to t3. the mean temperature difference between treatments t1 and t3 was 2.2°c, for which there were significant differences. a similar result was presented by farifteh et al. (2013), who found that the difference between the control group and the treatment with induced water stress was 2.7°c after 22 d, a time period in which significant differences were found between the treatments. the increase in leaf temperature of the treatments with a water deficit may correspond to stomatal closure, a decrease in gas exchange and a reduction in transpiration, which occur in response to low water availability (lisar et al., 2012; etesami and jeong, 2018). all these phenomena, in principle, contribute to a lower water circulation and contribute to a process of raising the temperature of the tissue since the rate of heat transmission to the environment is reduced. authors such as lima et al. (2016) correlated measurements of stomatal conductance (gs) and transpiration (e) with increased leaf temperature. the above is valid if it is assumed that leaf temperature is not strongly inf luenced by variations in wind speed, resistance to heat f low and vapor pressure deficit. in this way, the stomatal resistance model described by jones (1999) has an inverse relationship with leaf temperature, which would explain the relationship between leaf temperature and a possible stomatal closure resulting from water stress. the twet reference was calculated using the most frequent value of the histogram in the region of interest (roi). figure 5 presents the roi for measurement of the twet and its histogram. the circle shows the most frequent value of the histogram of the roi temperature field. similarly, the leaf temperature of the eus was estimated with the temperature image. the cwsi and gi showed significant differences between the t1 treatment and the t2 and t3 treatments. after restoring irrigation to fc for t2, no significant differences were obtained between t1 and t2, which shows that the thermal response of the leaf tissue of the eus was inf luenced by the irrigation levels (tab. 2). figure 6 presents the estimated thermal indices for the thermographs taken for the three treatments on the 14th d of experiment. the cwsi and gi made it possible to obtain greater statistical differentiation between the t1 treatment and the t2-t3 treatments than the ndvi, ndvi705 and dmax spectral indices studied in the 350-800 nm range (fig. 7). 0 2 10864 12 te m pe ra tu re ( °c ) 32.5 32.0 31.5 31.0 30.5 30.0 29.5 33.0 experimental unit t3t2t1 670 680 760750740730720710700690 770 fi rs t d er iv at iv e re fle ct an ce 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 1.4 wavelength (nm) avgt3avgt2avgt1 figure 3. first derivative curve of reflectance treatments t1 (100% fc), t2 (50% fc) and t3 (10% fc). figure 4. leaf temperature of the eus in treatments t1 (100% fc), t2 (50% fc) and t3 (10% fc). 242 agron. colomb. 36(3) 2018 0 32 111098765 12 131 4 c w s i 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 1.0 g i 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 1.0 eu t3t2t1 cwsigi a b b a b b a a a a a a a a a t1 t2 t3t1 t2 t3t1 t2 t3t1 t2 t3t1 t2 t3 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1.8 ndvidmaxgicwsi ndvi705 23 24 28272625 29 fr eq ue nc y 300 200 100 0 400 temperature (°c) frequency figure 5. twet reference temperature using the most frequent value of the thermography histogram. table 2. anova and tukey test results for gi, cwsi, dmax, ndvi, ndvi705, between the t1 treatment and the t2 and t3 treatments. day p-value hsd p-value hsd p-value hsd p-value hsd p-value hsd cwsi gi ndvi705 ndvi dmax 5 0.71 0.076 0.17 0.48 0.83 9 0.17 0.25 0.25 0.51 0.013* t2, t3 14 8.03 e-5* t2, t3 1.37e-6* t2, t3 0.26 0.49 0.007* t2, t3 16 1.02 e-6* t2, t3 1.56e-6* t2, t3 0.21 0.24 0.014* t2, t3 18 3.12 e-6* t2, t3 9.03e-6* t2, t3 0.47 0.11 7.00e-4* t2, t3 20 3.25 e-5* t3 3.00e-4* t3 0.45 0.19 0.024* t3 *significant difference between treatments p≤0.05. figure 6. cwsi and gi for treatments t1 (100% fc), t2 (50% fc) and t3 (10% fc). figure 7. statistical diagram of the cwsi, gi, dmax, ndvi and ndvi705 parameters. different letters show statistically significant differences. 243revelo-luna, reyes-trujillo, and peña-varón: spectral and thermal response of heliconia psittacorum species to induced water stress figure 8b shows the histograms associated with the rois of the thermographs shown in figure 8a, taken on experiment d 14. information was obtained on the thermal indices of the plant species for each pixel associated with the leaf tissue of the eus using equations 4 and 5, whose gray level is proportional to the value of the index in each pixel (fig. 8 c and d). from the image analysis, it was found that the higher intensity values in the cwsi images and the lower intensity values in the gi images were associated with the treatments with a water deficit. similar results were found by rud et al. (2014), gómez-bellot et al. (2015), and bellvert et al. (2014). the eus of the t2 treatment, once they were taken to field capacity, had higher stomatal conductance indices and lower water stress indices than those seen when there was a water deficit (fig. 9). it was also found that the response of the plants to a water deficit was not uniform. it was observed that the eus under a water deficit showed an increase in leaf temperature, an increase in the cwsi and a decrease in the gi, initially in the central part and then spreading to the rest of the leaf. figure 10 shows an eu with a water deficit and non-uniform temperature field, in which the histogram did not have a single defined maximum. figure 11 shows a control eu and uniform temperature field. the associated histogram had a single maximum in the area of the leaf. the evidence shows that, under water stress, plants have an anisotropic warming in the tissue of their leaves, which, as mentioned above, would be related to the characteristic of thermal instability when there is a low rate of evapotranspiration and stomatal closure as a physiological state of response to water stress. faced with an increase in temperature, the plants showed temporary wilting as a natural adaptation mechanism, decreasing the effective area and the temperature in the leaf tissue (fig. 12). t1. gi=0.84 t2. gi=0.29 t3. gi=0.18 d 0.0 1.0 t1. cwsi=0.54 t2. cwsi=0.78 t3. cwsi=0.85 c 0.2 1.0 26 27 333231302928 34 fr eq ue nc y 300 200 100 0 400 temperature (°c) t1t2t3twet t1. t=29.6°c t2. t=31.1°c t3. t=31.9°c a 26°c 36°c b figure 8. thermal response of he to induced water stress in treatments t1 (100% fc), t2 (50% fc) and t3 (10% fc). a) gray scale image of the temperature of the experimental units, b) thermography histogram, c) gray scale image of the cwsi thermal index, and d) gray scale image of the gi thermal index. 244 agron. colomb. 36(3) 2018 day 14 day 20 0.0 2.0 day 14 day 20 0.0 2.5 day 14 day 20 0.3 1.0 day 14 day 20 0.3 0.9 gicwsi 24.9°c 37.0°c background leaf non-uniform 2624 28 36343230 38 fr eq ue nc y 300 200 100 0 400 temperature (°c) 23.8°c 26.7°c background leaf uniform 24.023.5 24.5 26.526.025.525.0 27.0 fr eq ue nc y 300 200 100 0 400 temperature (°c) figure 9. cwsi and gi thermal indices of two experimental units of treatment t2 before (d 14) and after (d 20) restoring the moisture of the substrate to field capacity. figure 10. thermal image and roi histogram. plant under water stress, non-uniform temperature field. figure 11. thermal image and roi histogram. plant before water stress, uniform temperature field. 245revelo-luna, reyes-trujillo, and peña-varón: spectral and thermal response of heliconia psittacorum species to induced water stress figure 12. response of the he plant to the excessive temperature increase. the cwsi and gi made it possible to differentiate the eus at fc and those subjected to a water deficit because of the fact that they have a relationship with the thermoregulation affected by variations in transpiration and gs, which, in turn, is associated with the water status of the plant. bellvert et al. (2016), egea et al. (2017) and santesteban et al. (2017) found a relationship between thermal indices and gs. figure 13 shows the average value of the thermal indices between d 5 and 20 for each treatment. for d 19, the moisture was restored to fc for t2. the maximum values of the cwsi index were associated with the treatments with a water deficit, which is related to the tendency of leaf temperature to approach the reference temperature, inhibiting the transpiration process. on the other hand, the maximum values associated with the gi were related to the eus at fc. this corresponds, according to equation 4, to the tendency of leaf temperature to approach the reference temperature, favoring the process of perspiration. the cwsi went from a mean value of 0.9 for d 18 to 0.45 for d 20, after resetting the moisture of the eus of t2 to fc. likewise, the gi went from an average value of 0.1 to 1.2, showing that restoring irrigation in the eus of t2 favored stomatal conductance and decreased water stress in the plants. conclusions the cwsi, gi and dmax variables showed significant differences between t1 and t2-t3. the thermal indices offered a greater capacity for statistical discrimination between the treatments. the cwsi and gi were successful indicators of the effect on transpiration caused by the water status of the he species. the thermal response in the leaf tissue, when faced with variations in the water status was not uniform for the he species. the imaging technique was, therefore, a valuable tool because it provided sufficient spatial resolution to evaluate the response of the plants. the spectral measurements in the range 350-800 nm did not allow for evaluation of the water status of the he species directly. secondary effects, such as chlorophyll content or changes in the mesophyll structure, may be associated with variations in this range. the ndvi and ndvi705 did not present significant differences between the treatments; however, the maximum value of the first derivative of the ref lectance in the 700-750 nm range showed significant differences between the treatment at fc and the treatments under a water deficit. 29.2°c 27.0°c 31.1°c 32.0°c 6 84 1816141210 20 g i 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 2.4 days mt3mt2mt1 6 8 201816141210 22 c w s i 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.95 days mt3mt2mt1 figure 13. average value of cwsi and gi for treatments t1, t2 and t3. 246 agron. colomb. 36(3) 2018 the thermal imaging technique allowed us to estimate the variations in the transpiration capacity of the he species in the face of variations in its water status in a non-invasive way, and, for future studies, it is suggested that an automated thermography processing system be implemented for the calculation of thermal indices in real time. this technique would thereby be strengthened compared to conventional measurements. important fieldwork would look at the role of thermal regulation that the evapotranspiration process plays on the receiving surfaces of direct solar radiation (i.e., leaves) and how thermal equilibrium is a necessary condition for good physiological performance, which, in turn, is related to the water state or the adequate presence of water in the substrate. acknowledgments the authors wish to express their immense gratitude to the centro de investigacion e innovacion en bioinformatica y fotonica (cibiofi) of the universidad del valle, which in part financed this research through the sistema general de regalias de colombia (sgrc) program. we would also like to thank the laboratorio de aguas y suelos agricolas eidenar and the grupo de biologia de plantas y microorganismos of the biology department of the universidad del valle for the use of field equipment. particular thanks are given to the gisam at the cinara institute for use of the flir e40® thermographic camera. literature cited akıncı, ş. and d. lösel. 2012. plant water-stress response mechanisms. pp. 16-30. in: mofizur (ed). water stress. intech, rijeka, croatia. doi: 10.5772/29578 bellvert, j., p. zarco-tejada, j. girona, and e. fereres. 2014. mapping crop water stress index in a ‘pinot-noir’ vineyard: comparing ground measurements with thermal remote sensing imagery from an unmanned aerial vehicle. precis. agric. 15, 361-376. doi: 10.1007/s11119-013-9334-5 bellvert, j., j. girona, j. marsal, v. gonzález-dugo, e. fereres, s. ustin, and p. zarco-tejada. 2016. airborne thermal imagery to detect the seasonal evolution of crop water status in peach, nectarine and saturn peach orchards. remote sens. 8(1), 2-17. doi: 10.3390/rs8010039 corti, m., p. gallina, d. cavalli, and g. cabassi. 2017. hyperspectral imaging of spinach canopy under combined water and nitrogen stress to estimate biomass, water, and nitrogen content. biosyst. eng. 158, 38-50. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2017.03.006 dian, y., y. le, s. fang, y. xu, c. yao, and g. liu. 2016. inf luence of spectral bandwidth and position on chlorophyll content retrieval at leaf and canopy levels. j. indian soc. remote sens. 44(4), 583-593. doi: 10.1007/s12524-015-0537-2 duan, t., s.c. chapman, y. guo, and b. zheng. 2017. dynamic monitoring of ndvi in wheat agronomy and breeding trials using an unmanned aerial vehicle. field crops. res. 210, 71-80. doi: 10.1016/j.fcr.2017.05.025 egea, g., c. padilla-díaz, j. martinez-guanter, j. fernández, and m. pérez-ruíz. 2017. assessing a crop water stress index derived from aerial thermal imaging and infrared thermometry in super-high density olive orchards. agric. water manag. 187, 210-221. doi: 10.1016/j.agwat.2017.03.030 elvanidi, a., n. katsoulas, t. bartzanas, k. ferentinos, and c. kittas. 2017. crop water status assessment in controlled environment using crop ref lectance and temperature measurements. precis. agric. 18, 332-349. doi: 10.1007/s11119-016-9492-3 etesami, h. and b. jeong. 2018. silicon (si): review and future prospects on the action mechanisms in alleviating biotic and abiotic stresses in plants. ecotoxicol. environ. saf. 147, 881-896. doi: 10.1016/j.ecoenv.2017.09.063 fan, d.x., y.l. huang, l.x. song, d.f. liu, g. zhang, and b. zhang. 2014. prediction of chlorophyll a concentration using hj-1 satellite imagery for xiangxi bay in three gorges reservoir. water sci. eng. 7(1), 70-80. doi: 10.3882/j.issn.1674-2370.2014.01.008 farifteh, j., r. struthers, r. swennen, and p. coppin. 2013. plant spectral and thermal response to water stress induced by regulated deficit irrigation. int. j. geosci. geomat. 1(1), 17-22. fuentes, s., r. de bei, p. joanne, and s. tyerman. 2012. computational water stress indices obtained from thermal image analysis of grapevine canopies. irrig. sci. 30(6), 523-536. doi: 10.1007/s00271-012-0375-8 gamon, j.a., k.f. huemmrich, r.s. stone, and c.e. tweedie. 2013. spatial and temporal variation in primary productivity (ndvi) of coastal alaskan tundra: decreased vegetation growth following earlier snowmelt. remote sens. environ. 129, 144-153. doi: 10.1016/j.rse.2012.10.030 ge, y., g. bai, v. stoerger, and j. schnable. 2016. temporal dynamics of maize plant growth, water use, and leaf water content using automated high throughput rgb and hyperspectral imaging. comput. electron. agric. 127, 625-632. doi: 10.1016/j. compag.2016.07.028 genc, l., m. inalpulat, u. kizil, m. mirik, s. smith, and m. mendes. 2013. determination of water stress with spectral ref lectance on sweet corn (zea mays l.) using classification tree (ct) analysis. zemdirbyste-agriculture 100(1), 81-90. doi: 10.13080/z-a.2013.100.011 gómez-bellot, m., p. nortes, m. sánchez-blanco, and m. ortuño. 2015. sensitivity of thermal imaging and infrared thermometry to detect water status changes in euonymus japonica plants irrigated with saline reclaimed water. biosyst. eng. 133, 21-32. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2015.02.014 jaramillo, d. 2002. introducción a la ciencia del suelo. universidad nacional de colombia, facultad de ciencias. medellin, colombia. jones, h. 1999. use of thermography for quantitative studies of spatial and temporal variation of stomatal conductance over leaf surfaces. plant cell environ. 22, 1043-1055. doi: 10.1046/j.1365-3040.1999.00468.x kögler, f. and d. söff ker. 2017. water (stress) models and deficit irrigation: system-theoretical description and causality mapping. ecol. model. 361, 135-156. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2017.07.031 http://dx.doi.org/10.5772/29578 http://dx.doi.org/10.1007/s11119-013-9334-5 http://dx.doi.org/10.3390/rs8010039 http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.03.006 http://dx.doi.org/10.1007/s12524-015-0537-2 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2017.05.025 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2017.03.030 http://dx.doi.org/10.1007/s11119-016-9492-3 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.09.063 http://dx.doi.org/10.3882/j.issn.1674-2370.2014.01.008 http://dx.doi.org/10.1007/s00271-012-0375-8 http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2012.10.030 http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2016.07.02 http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2016.07.02 http://dx.doi.org/10.13080/z-a.2013.100.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2015.02.014 http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-3040.1999.00468.x http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2017.07.031 247revelo-luna, reyes-trujillo, and peña-varón: spectral and thermal response of heliconia psittacorum species to induced water stress leinonen, i. and h. jones. 2004. combining thermal and visible imagery for estimating canopy temperature and identifying plant stress. j. exp. bot. 55(401), 1423-1431. doi: 10.1093/jxb/erh146 li, x., x. liu, m. liu, c. wang, and x. xia. 2015. a hyperspectral index sensitive to subtle changes in the canopy chlorophyll content under arsenic stress. int. j. appl. earth obs. geoinf. 36, 41-53. doi: 10.1016/j.jag.2014.10.017 lima, r., i. garcía-tejero, t. lopes, j. costa, m. vaz, v. durán-zuazo, m. chaves, d. glenn, and e. campostrini. 2016. linking thermal imaging to physiological indicators in carica papaya l. under different watering regimes. agric. water manag. 164(1), 148-157. doi: 10.1016/j.agwat.2015.07.017 lisar, s., r. motafakkerazad, m. hossain, and i. rahman. 2012. water stress in plants: causes, effects and responses. pp. 1-12. in: rahman, i. (ed.). water stress. intech, rijeka, croatia. doi: 10.5772/39363 liu, b., w. shen, y. yue, r. li, q. tong, and b. zhang. 2016. combining spatial and spectral information to estimate chlorophyll contents of crop leaves with a field imaging spectroscopy system. precis. agric. 18(4), 491-506. doi: 10.1007/ s11119-016-9466-5 madera, c., e. peña, and j. soto. 2014. efecto de la concentración de metales pesados en la respuesta fisiológica y capacidad de acumulación de metales de tres especies vegetales tropicales empleadas en la fitorremediación de lixiviados provenientes de rellenos sanitarios. ingenieria y competitividad 16(2), 179-188. doi: 10.25100/iyc.v16i2.3693 mangus, d., a. sharda, and n. zhang. 2016. development and evaluation of thermal infrared imaging system for high spatial and temporal resolution crop water stress monitoring of corn within a greenhouse. comput. electron. agric. 121, 149-159. doi: 10.1016/j.compag.2015.12.007 mielke, m., b. schaffer, and a. schilling. 2012. evaluation of ref lectance spectroscopy indices for estimation of chlorophyll content in leaves of a tropical tree species. photosynthetica 50(3), 343-352. doi: 10.1007/s11099-012-0038-2 morgounov, a., n. gummadov, s. belen, y. kaya, m. keser, and j. mursalova. 2014. association of digital photo parameters and ndvi with winter wheat grain yield in variable environments. turk. j. agric. for. 38(5), 624-632. doi: 10.3906/tar-1312-90 rud, r., y. cohen, v. alchanatis, a. levi, r. brikman, c. shenderey, b. heuer, t. markovitch, z. dar, c. rosen, d. mulla, and t. nigon. 2014. crop water stress index derived from multi-year ground and aerial thermal images as an indicator of potato water status. precis. agric. 15(3), 273-289. doi: 10.1007/ s11119-014-9351-z santesteban, l., s. di gennaro, a. herrero-langreo, c. miranda, j. royo, and a. matese. 2017. high-resolution uav-based thermal imaging to estimate the instantaneous and seasonal variability of plant water status within a vineyard. agric. water manag. 183, 49-59. doi: 10.1016/j.agwat.2016.08.026 semenova, g., i. fomina, and a. ivanov. 2014. combined effect of water deficit and salt stress on the structure of mesophyll cells in wheat seedlings. cellbio 3(1), 14-24. doi: 10.4236/ cellbio.2014.31002 shimada, s., e. funatsuka, m. ooda, m. takyu, t. fujikawa, and h. toyoda. 2012. developing the monitoring method for plant water stress using spectral ref lectance measurement. j. arid land stud. 22(1), 251-254. sosa, f. 2013. revisión bibliográfica: cultivo del género heliconia. cultiv. tropic. 34(1), 24-32. steidle, a., d. lopes, f. pinto, and s. zolnier. 2017. vis/nir spectroscopy and chemometrics for non-destructive estimation of water and chlorophyll status in sunf lower leaves. biosyst. eng. 155, 124-133. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2016.12.008 uiboupin, r., j. laanemets, l. sipelgas, l. raag, i. lips, and n. buhhalko, 2012. monitoring the effect of upwelling on the chlorophyll a distribution in the gulf of finland (baltic sea) using remote sensing and in situ data. oceanologia 54(3), 395419. doi: 10.5697/oc.54-3.395 wójtowicz, m., a. wójtowicz, and j. piekarczyk. 2016. application of remote sensing methods in agriculture. commun. biom. crop sci. 11(1), 31-50. yang, j., d. zhang, and y. li. 2011. how to remove the inf luence of trace water from the absorption spectra of swnts dispersed in ionic liquids. beilstein j. nanotechnol. 2, 653-658. doi: 10.3762/bjnano.2.69 yang, x., y. yu, and w. fan. 2015. chlorophyll content retrieval from hyperspectral remote sensing imagery. environ. monit. assess. 187(7), 443-456. doi: 10.1007/s10661-015-4682-4 yuan, w., y. yu, y. yue, j. wang, f. zhang, and x. dang. 2015. use of infrared thermal imaging to diagnose health of ammopiptanthus mongolicus in northwestern china. j. forest. res. 26(3), 605-012. doi: 10.1007/s11676-015-0075-3 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/erh146 http://dx.doi.org/10.1016/j.jag.2014.10.017 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2015.07.017 http://dx.doi.org/10.5772/39363 http://dx.doi.org/10.1007/s11119-016-9466-5 http://dx.doi.org/10.1007/s11119-016-9466-5 http://dx.doi.org/10.25100/iyc.v16i2.3693 http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2015.12.007 http://dx.doi.org/10.1007/s11099-012-0038-2 http://dx.doi.org/10.3906/tar-1312-90 http://dx.doi.org/10.1007/s11119-014-9351-z http://dx.doi.org/10.1007/s11119-014-9351-z http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2016.08.026 http://dx.doi.org/10.4236/cellbio.2014.31002 http://dx.doi.org/10.4236/cellbio.2014.31002 http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2016.12.008 http://dx.doi.org/10.5697/oc.54-3.395 http://dx.doi.org/10.3762/bjnano.2.69 http://dx.doi.org/10.1007/s10661-015-4682-4 http://dx.doi.org/10.1007/s11676-015-0075-3 combining ability and selection of wheat populations for a tropical environment received for publication: august 11, 2021. accepted for publication: august 1, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.99390 1 department of agronomy, federal university of viçosa, viçosa (brazil). * corresponding author: henrique.mezzomo@ufv.br agronomía colombiana 40(2), 174-185, 2022 abstract resumen the selection of segregating populations with the potential for derived lines is essential for breeding programs. the present work analyzes the potential of tropical f2 wheat (triticum aestivum l.) populations originated from complete diallel cross combinations. for this purpose, eight tropical wheat cultivars were combined in a complete diallel design in 2019 after f1 seeds were multiplied in a greenhouse and the seeds of 56 f2 populations, plus the eight parents, were evaluated in the field in viçosa, mg, brazil in the winter harvest of 2020 using a simple lattice design (8×8). the trait scores of (1) severity of tan spot (pyrenophora tritici-repentis), (2) severity of wheat head blast (whb) (magnaporthe oryzae pathotype triticum), (3) days to heading, (4) spike height, (5) and total grain weight of the plot were evaluated. we performed a diallel analysis using mixed models to obtain the effects of general combining ability (gca), specific combining ability (sca), and estimation of population genotypic values. the additive effect predominated for the control of all traits, except for spike height. there were greater gca effects for the set of parental maternal plants. heritability, in the narrow sense, ranged from 0.20 (blast) to 0.66 (heading). there was an effect of maternal gca for all variables, while for paternal gca the effect was only for days passed for head and total grain weight. populations derived from the cultivars tbio aton, tbio ponteiro, and tbio sossego had lower disease severity, while the combinations from brs 254, brs 264, and brs 394 had earlier maturation time. the most promising combinations to derive lines for the set of traits were brs 254 × cd 1303, brs 394 × tbio aton, tbio aton × brs 254, cd 1303 × brs 254, and cd 1303 × brs 264. la selección de poblaciones segregantes con potencial para derivar líneas es esencial para los programas de mejoramiento. el presente trabajo presenta el potencial de las poblaciones tropicales de trigo f2 (triticum aestivum l.) generadas a partir de combinaciones de cruces dialélicos completos. para ello, se combinaron ocho cultivares de trigo tropical en un diseño dialélico completo en 2019 después de multiplicar semillas f1 en invernadero y se evaluaron en campo las semillas de 56 poblaciones f2, más los ocho progenitores, en la cosecha de invierno de 2020 en un diseño reticular simple (8×8) en viçosa, mg, brasil. se evaluaron las variables: severidad de la mancha amarilla (pyrenophora tritici-repentis), severidad del tizón (whb) (magnaporthe oryzae pathotype triticum), número de días hasta embuchamiento, altura de la espiga y peso total de grano en la parcela. el análisis dialélico se realizó utilizando modelos mixtos para obtener los efectos de capacidad combinatoria general (gca), capacidad combinatoria específica (sca) y estimación de valores genotípicos de la población. el efecto aditivo predominó para el control de todas las variables, excepto para la altura de la espiga. hubo mayores efectos de gca para el conjunto de plantas madres progenitoras. la heredabilidad, en sentido estricto, osciló entre 0.20 (tizón) y 0.66 (embuchamiento). hubo efecto de la cga materna para todas las variables, mientras que para la cga paterna solo para número de días hasta embuchamiento y peso total de grano en la parcela. las poblaciones derivadas de los cultivares tbio aton, tbio ponteiro y tbio sossego presentaron menor severidad de la enfermedad, mientras que las combinaciones de brs 254, brs 264 y brs 394 presentaron un tiempo de maduración más temprano. las combinaciones más promisorias para derivar líneas para el conjunto de variables evaluadas fueron brs 254 × cd 1303, brs 394 × tbio aton, tbio aton × brs 254, cd 1303 × brs 254 y cd 1303 × brs 264. key words: additive effect, diallel analysis, mixed models, segregating population, triticum aestivum l. palabras clave: efecto aditivo, análisis dialélico, modelos mixtos, segregación de población, triticum aestivum l. combining ability and selection of wheat populations for a tropical environment aptitud combinatoria y selección de poblaciones de trigo para un medio ambiente tropical henrique caletti mezzomo1*, cleiton renato casagrande1, caique machado e silva1, gabriel wolter lima1, aluízio borém1, and maicon nardino1 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.99390 175mezzomo, casagrande, silva, lima, borém, and nardino: combining ability and selection of wheat populations for a tropical environment introduction because of its amount of protein and the possibility of derived products, wheat (triticum aestivum l.) is an important part of the human diet. it is currently the main source of protein and carbohydrates for humans (shewry et al., 2016). in this context, wheat corresponds to 30% of world grain production (united states department of agriculture – usda, 2018). in brazil, wheat production occurs mainly in the southern region that generated about 90% of the 6.2 million t produced in 2020 (companhia nacional de abastecimento conab, 2021). even so, brazil needs to import about 5.8 million t of wheat (conab, 2021). pasinato et al. (2018) point out that despite the low participation in the total wheat production, the cerrado region of brazil is a potential for production of this crop, increasing national production. however, the expansion of agricultural frontiers depends on the generation of cultivars adapted to new locations, like the brazilian cerrado. national expansion is fostered especially by the participation of wheat in the country’s food security, since it is an affordable source of nutrition for a large part of the population, especially those with low-middle income. in addition, wheat is essential in sustainable agricultural systems (hickey et al., 2019). the plant breeding pipeline depends on the formation of segregating populations with a potential for selection. to this end, it is necessary that parental lines concentrate favorable alleles for the traits of interest, allowing the production of superior individuals after hybridization (fasahat et al., 2016). in breeding programs, several segregating populations are produced and evaluated. however, only a small portion of them has the potential to obtain superior genotypes. this slows the progress, because of unsatisfactory segregating populations requiring work and resources. methodologies capable of making the process more efficient are used, such as genomic selection (merrick et al., 2022) or diallel analysis. the latter is more suitable to the reality of brazilian public research, since the implementation of genomic selection is the enormous cost of genotyping, as well as the need to develop infrastructure for genotyping thousands of progenies (juliana et al., 2020). diallelic analysis allows studying and selecting the best combinations of parents through the evaluation of the generated progenies. this evaluation seeks to identify parents with a high allelic complementarity. in addition, it allows the determination of the predominant gene action in the expression of a trait (cruz et al., 2014). some previous studies describe diallel analysis on wheat (pimentel et al., 2013; pagliosa et al., 2017; akel et al., 2018; pelegrin et al., 2020). the difficulty in obtaining a satisfactory number of seeds in the f1 generation limits the use of robust statistical designs or a greater number of repetitions. thus, generations with a greater seed availability, such as f2, can be used efficiently in the diallel analysis of wheat, resulting in accurate predictions (masood & kronstad, 2000). there is also the mixed model methodology, where the use of the best linear unbiased predictor (blup) that considers components of variance estimated by restricted maximum likelihood (reml), allows breeders to select and predict genetic values efficiently and accurately (resende, 2016). it is common in wheat breeding programs to evaluate several genotypes and select promising ones according to the main traits of interest. when talking into account a large number of traits, truncated and indirect selection is limited, since it becomes efficient only for traits with high genetic association. with the use of selection indexes, we seek to obtain simultaneous gains for several traits, facilitating decision-making for the selection of populations (céronrojas & crossa, 2020). in addition, the gains are better distributed among the set of traits considered important for selection in the breeding program. studies on improvement of tropical wheat in brazil are still scarce and contrast with the need to achieve self-sufficiency in wheat. according to pereira et al. (2019), the great potential of wheat in tropical regions requires the development of genotypes that are adapted to local climatic conditions and show a desirable agronomic level. thus, the objective of this work was to select promising tropical f2 populations of wheat based on estimations of combining ability of elite parent plants using reml/blup. materials and methods cultivar combinations for crosses, eight wheat cultivars recommended for cultivation in the brazilian tropical region (registro nacional de cultivares – rnc, 2022) were selected based on agronomic parameters and technological quality of the f lour (tab. 1). the cultivars were combined in a complete diallel design, resulting in 56 hybrid combinations. the crosses were carried out between august and october 2019 in a greenhouse belonging to the departamento de agronomia da universidade federal de viçosa, in the state of minas gerais, brazil. generation advance the seeds from crossings were harvested at physiological maturity, manually treshed, and stored in a cold chamber. 176 agron. colomb. 40(2) 2022 the f1 seeds of each combination were sown in february 2020 in a greenhouse to advance the generation and production of f2 seeds. harvesting was carried out in mid-may 2020. the spikes were trailed and the f2 was sowed in a field at the beginning of june 2020. f2 population evaluation the field experiment was carried out during the 2020 winter at the universidade federal de viçosa, viçosa, mg, brazil experimental area (20º45’14”s; 42º52’55”w; 648 m a.s.l.). the seeds harvested from f1 plants (56 f2 combinations) and the eight parents comprised the 64 treatments. these were sown in a simple lattice design (8×8), with 2 replicates. the experimental plots were composed of three 3 m long lines spaced 0.2 m apart, totaling plots of 0.6 m-2. the sowing density was ten seeds per linear meter, that is, with spaced plants and following the pedigree conduction method, as used by mcvetty and evans (1980). fertilization consisted of 300 kg ha-1 of n-p-k (08-28-16) plus a cover fertilization of 90 kg ha-1 of n divided in two phenological stages, 50% at the beginning of tillering and 50% in the heading phases 21 and 45, according to the scale of zadoks et al. (1974). the nitrogen source used urea (46% n), totaling 200 kg ha-1. chemical weed control was performed using the active ingredient metsulfuron methyl at a dose of 5 g ha-1 of the commercial product approximately 20 d after plant emergence. for chemical control of aphids (metopolophium dirhodum and sitobion avenae), the active ingredient acetamiprid was used at a dose of 375 g ha-1 of commercial product at the post-anthesis phase. for diseases, chemical control was not performed in order to verify the natural reaction of the genotypes. the experiment was carried out with sprinkler irrigation according to the water needs of the genotypes. the climatic conditions of the field assessment cycle are displayed in the table 2. evaluated traits the following traits were evaluated: severity of tan spot (pyrenophora tritici-repentis) following the scale proposed by lamari and bernier (1989) (1 = resistant, 5 = susceptible), wheat head blast (whb) severity (magnaporthe oryzae pathotype triticum) following an adapted scale, initially proposed by maciel et al. (2013) (1 = 0%, 12 = 100%). days to heading were evaluated in days began from the phase 10 (first leaf appearance after the coleoptile) to the phase 54 (half of inf lorescences emerging from the sheath of the f lag leaf) following zadoks et al. (1974). spike height was measured by a ruler graduated in cm from the base of the plant to the spike insertion, and total weight of dry grains of the plot was measured in grams using a precision scale. statistical analysis data were evaluated according to the methodology of maximum restricted likelihood/best linear unbiased prediction (reml/blup). to estimate the variance components (reml), predict the genotypic values (blup), and estimate the values of general combining ability (gca) table 1. list of wheat parents combined in a complete diallel arrangement to obtain segregating populations. code1 description of parents ♀♀ ♂♂ parents provenance release year class cycle a 1 cd 1303 coodetec 2016 bread/ improver early b 2 brs 254 embrapa 2005 improver early c 3 brs 264 embrapa 2005 bread early d 4 brs 394 embrapa 2014 improver early e 5 tbio aton biotrigo 2018 bread medium f 6 tbio duque biotrigo 2018 bread/bleacher early g 7 tbio ponteiro biotrigo 2017 bread medium/late h 8 tbio sossego biotrigo 2015 bread medium ♀: code for maternal parent; ♂: code for paternal parent. table 2. weather conditions during the growth season. month precipitation, mm mean temperature, ºc maximum temperature, ºc minimum temperature, ºc relative air humidity, % june 2.60 17.28 18.00 16.61 84.06 july 2.60 17.45 18.18 16.78 82.62 august 21.40 17.17 17.97 16.40 78.53 september 30.20 20.64 21.50 19.84 71.67 october 184.40 21.54 22.16 20.97 78.45 177mezzomo, casagrande, silva, lima, borém, and nardino: combining ability and selection of wheat populations for a tropical environment and specific combining ability (sca), the model 192 of the software selegen-reml/blup was used (resende, 2017). it simultaneously fits one model for crosses and another one for parents. the following model was used to adjust intersections: y = xc + zp + wm + sd + tb + e, where y is the phenotypic vector, c is the fixed effect of the general mean of crosses, p is the vector of effects of the general combining ability of paternal (random) parents (p~n(0, σ2p)), m is the vector of effects of general combining ability of maternal (random) parents (m~n(0,σ2m)), d is the vector of effects of specific combining ability of (random) crosses (d~n(0, σ2sca)), b is the vector of (random) block effects (b~n(0, σ2b)), and e is the vector of (random) error effects and (e ~n(0, σ2e)). x, z, w, s, and t are incidence matrices for their respective effects. the adjustment of effects of parents was performed using the following model: y = xu + hp + tb + e, where y is the phenotypic vector, u is the fixed effect of the general mean of parents, p is the vector of additive genetic effects of parents (random) (p~n(0, σ2g)), b is the vector of (random) block effects (b~n(0, σ2b)), and e is the vector of (random) error effects (e~n(0, σ2e)). x, h, and t are incidence matrices. the additive genetic variance (σ2a^ ) was estimated as follows: σ2a^ = {[4 ⁄(1 + f)] σ2p^ +[4 (1 + f)] σ2m^ /2, where σ2p^ is the genetic variance of paternal parents, σ2m^ is the genetic variance of maternal parents, and f is the inbreeding coefficient (f=1). variance due to dominance deviations (σ2d^ ) was estimated according to the formula: σ2d^ = [4 ⁄(1 + f)]σ2sca, where σ2sca is the variance of specific combining ability. heritability in the narrow sense ( ^ h2n) and dominance ( ^ h2d) were estimated as follow: ^ h2n = σ2a^ and ^h2d = σ2d^ σ2pf2^ σ2pf2^ respectively, where σ2pf2^ is the phenotypic variance of the populations evaluated. the genotypic values (gv) of the f2 populations were expressed as: vg = u + gcai + gcaj, where u is the general mean of the trait, gcai is the value of the general combining ability of parent i, gcaj is the value of the general combining ability of parent j. simultaneous selection on genotype values (gv) of all the evaluated traits was applied considering the selection of 20% of the superior populations. we calculated the multiplicative index (subandi et al., 1973) according to the following expression: is(i) = ∏j=1 n wi, where is(i) is the multiplicative index for the populations i; wi = xij – kj, where xij the observed population value for population i in trait j (vg), kj is the selection criterion for the trait j assuming wi = 0, if xij – kj > 0 for the traits tan spot, blast, heading and spike height and if xij – kj < 0 for the trait total weight. the kj is defined as the maximum or minimum value established for each trait. in this study, the criterion we adopted was the mean genotypic value of the trait ± genotypic standard deviation. for the traits that satisfy the condition (kj ), the value of the difference xij – kj is used in productive (∏). populations that do not meet the criteria receive a value of zero, making is(i) null, so it cannot be selected. statistical analyses were performed using the software selegen reml/blup (resende, 2016) and the graphs were plotted using the software r (r development core team, 2020). results and discussion estimates of genetic parameters by reml table 3 shows a significance of 5% for the variance between maternal parents (σ2gcam^ ) or for the general combining ability for maternal parents for all analyzed traits. in turn, considering the paternal parents, the general ability to combine paternal parents (σ2gcap^ ), the traits of days to heading, and total grain weight were significant. the specific combining ability (σ2sca^ ) only for the trait spike height was significant. in general, there is a greater participation of additive effects in relation to the effects of dominance. this is because most traits have a higher significance for the effects of gca, either by the paternal or maternal parent, than for the effects of sca. 178 agron. colomb. 40(2) 2022 table 3. estimation of genetic parameters for the traits tan spot (scale), blast severity (scale), days to heading (d), spike height (cm), and total weight of dry grains (g) in 64 tropical wheat genotypes and average genotypic values of maternal parents (♀) and paternal parents (♂). parameter tan spot whb days to heading spike height total grain weight σ2gcam^ 0.28 0.17 15.03 4.27 1745.85 σ2gcap^ 0.03 0.00 4.69 0.56 975.31 σ2sca^ 0.01 0.01 2.05 10.51 1001.50 σ2parents^ 0.00 0.04 0.08 0.05 2746.58 σ2g^ 0.32 0.18 21.78 15.32 3722.66 σ2a^ 0.31 0.17 19.73 4.82 2721.16 σ2d^ 0.01 0.01 2.05 10.51 1001.50 σ2b^ 0.00 0.01 0.18 0.01 16.93 σ2e^ 0.92 0.68 7.97 17.74 7125.84 σ2pf2^ 1.24 0.86 29.93 33.08 10865.42 σ2parents^ 0.92 0.72 8.24 17.80 9889.34 c2gcam 0.23* 0.20* 0.50* 0.13* 0.16* c2gcap 0.03ns 0.00ns 0.16* 0.02ns 0.09* c2sca 0.01ns 0.01ns 0.07ns 0.32* 0.09ns c2parents 0.00ns 0.06ns 0.01ns 0.00ns 0.28ns c2b 0.00ns 0.01ns 0.01ns 0.00ns 0.00ns ^ h2n 0.25 0.20 0.66 0.15 0.25 ^ h2d 0.01 0.01 0.07 0.32 0.09 ^ h2b 0.26 0.20 0.73 0.46 0.34 r̂âa 0.51 0.45 0.85 0.68 0.59 mean 1.86 1.57 65.91 75.33 487.65 genetic value parents tan spot whb days to heading spike height total grain weight ♀♀ ♂♂ ♀♀ ♂♂ ♀♀ ♂♂ ♀♀ ♂♂ ♀♀ ♂♂ a 2.10 1.93 1.77 1.57 68.34 66.74 75.33 75.33 547.38 541.80 b 2.47 1.86 2.22 1.58 66.51 67.11 77.37 75.40 516.07 508.82 c 2.31 1.99 2.10 1.58 65.91 65.91 76.64 75.75 520.63 491.46 d 2.88 2.03 1.98 1.58 67.31 66.35 75.52 75.62 487.65 487.65 e 2.01 1.90 1.63 1.58 69.60 68.43 75.74 75.46 528.08 521.73 f 2.18 1.95 1.85 1.58 68.96 67.66 75.94 75.54 502.97 501.63 g 1.86 1.89 1.69 1.58 71.81 67.85 76.24 75.73 508.31 493.98 h 1.94 1.91 1.57 1.57 70.52 68.04 79.23 75.66 494.37 497.28 mean 2.22 1.93 1.85 1.58 68.62 67.26 76.50 75.56 513.18 505.54 * significant and ns non-significant by the χ² test at 5% probability; σ2gcam^ = variance of the gca of the maternal parents; σ2gcap^ = variance of the gca of the paternal parents; σ2sca^ = variance of the sca of the f2 populations; σ2parents^ = genotypic variance between parents; σ2g^ = genetic variance; σ2a^ = additive genetic variance; σ2d^ = dominance variance; σ2b^ = block variance; σ2e^ = error variance; σ2pf2^ = phenotypic variance between f2 populations; σ2parents^ = phenotypic variance between parents; c2gcap = coefficient for determining the gca effects of paternal parents; c2gcaf = coefficient for determining the gca effects maternal parents; c 2 sca= coefficient for determining the sca effects; c2parents= coefficient for determining the parents effects; c2b = coefficient for determining the block effects; ^ h2n= narrow-sense heritability; ^ h2d= heritability of values due to deviations in dominance; ^ h2b= broad-sense heritability; r̂âa= accuracy; a= cd 1303; b= brs 254; c= brs 264; d= brs 394; e= tbio aton; f= tbio duque; g= tbio ponteiro; h= tbio sossego; whb= wheat head blast. 179mezzomo, casagrande, silva, lima, borém, and nardino: combining ability and selection of wheat populations for a tropical environment both heritability in the narrow sense ( ^ h2n) and in the broad sense ( ^ h2b) obtained the highest values for the trait days to heading. such heritability, according to resende (2002), is considered moderate (0.15 < h2 < 0.50) and high (h2 > 0.50). according to the classification proposed by resende and duarte (2007), the selective accuracy is classified as moderate (0.40 < r̂âa < 0.65) for tan spot, blast, and total weight, and high (0.65 < r̂âa <0.85) for days to heading and spike height. the decomposition of the phenotypic variance component of the f2 populations (σ 2 pf2 ^ ) (tab. 3) into genetic variance (σ2g), additive genetic variance (σ2a) and genetic variance due to dominance deviations (σ2d ) allows verification of a greater participation of additive effects in all traits with the exception of spike height, for which the variance of dominance effects had the highest proportion. ljubicic et al. (2017) demonstrated predominant dominance effects when studying productive variables in diallel analysis. when identifying and selecting superior genotypes, σ2a is a fundamental component to quantify the potential of populations (cruz et al., 2014). its greater participation in the composition of genetic variance allows using direct strategies to increase the frequency of favorable alleles to a given trait. this also happens with the presence of the significance of gca effects in comparison with non-significant effects of sca. in this sense, it is noteworthy that 98.1% of variation effects for the trait tan spot severity are due to gca effects (σ2gcam^ + σ2gcap^ ), which is similar to blast severity (97.70%), as well as days to heading (90.40%), and total grain weight (73.10%). spike height, in turn, differs from the others. there is a greater share of effects of specific combining ability σ2sca in relation to gca effects with σ2sca corresponding to 68.5% of the variation. there are similar results when analyzing wheat productivity (pimentel et al., 2013; pagliosa et al., 2017), plant height, and days to heading (akel et al., 2018). estimates of gca and sca figure 1 shows the estimates of the effects of general combining ability (gca) of each parent for each trait, whereas table 3 shows the means of each parent. although with different magnitudes, there was agreement between the estimates of gca effects for parents considering maternal and considering paternal parents. there were negative effects of gca for the two disease severity traits, tan spot and blast, for the parents cd 1303 (a), tbio aton (e), tbio duque (f), tbio ponteiro (g), and tbio sossego (h). they ranged from -0.03 (tbio aton) to -0.58 (tbio ponteiro) (fig. 1a) and from -0.09 (tbio duque) to -0.39 (tbio sossego) (fig. 1b) for tan spot and blast. still, among the traits in which negative gca effects are desired days to heading (fig. 1c) the group of parents belonging to the breeder company, embrapa and coodetec showed negative gca effects. these effects ranged from -0.01 (cd 1303) to -4.23 (brs 264). for spike height (fig. 1d), only the parent tbio sossego had no negative gca effect considering both paternal and maternal parents. the cd 1303, tbio aton, and tbio duque parents showed negative gca effects simultaneously for both maternal and paternal parents. in general, the effects of specific combining ability (sca) were of low magnitude (from -0.01 to 0.01) for both tan spot severity (fig. 2a) and whb severity (fig. 2b). populations with negative sca effects and the presence of at least one parent with a negative gca for these traits stood out among ten f2 populations for severity of tan spot and five f2 populations for severity of whb (b1, c1, c8, d5, and d7). for days to heading, 25 f2 populations showed a negative sca effect (fig. 2c) that varied from -0.03 (a3) to -1.72 (g3). the total variation of the negative sca effects for spike height was -7.99 (g2) to 4.39 (b5) (fig. 2d). however, when targeting populations with negative sca effects and at least one parent with a negative gca, 24 populations stood out. the trait total grain weight (fig. 2e), combining positive sca and gca effects, comprises a group of 20 promising f2 populations with a sca variation from 1.00 (f5) to 24.47 (a7). the estimate of sca of parents (a1, b2, c3, d4, e5, f6, g7, and h8) (fig 2a-e) showed an alternation of signals: for tan spot and whb, the sca was zero. however, for days to heading, the parents a1, d4, e5, and g7 had a positive sca, and the others had a negative sca. for the trait spike height, the parents who had positive sca were d4, f6, g7, and h8, while for total grain weight, the parents with positive sca were a1, c3, e5, f6, and h8. 180 agron. colomb. 40(2) 2022 g c a -0.5 0.5 0.0 1.0 a c d e gf hba parents maternal gender paternal g c a -0.25 0.25 0.00 0.50 b c d e gf hba parents maternal gender paternal g c a 0 -2 -4 4 2 6 c c d e gf hba parents maternal gender paternal g c a -30 30 0 60 e c d e gf hba parents maternal gender paternal g c a 1 0 -1 3 2 4 d c d e gf hba parents maternal gender paternal figure 1. general combining ability (gca) for tan spot severity (a), wheat head blast-whb severity (b), days to heading (c), spike height (d), and total grain weight (e) of eight tropical wheat parents by diallel analysis via reml/blup. 181mezzomo, casagrande, silva, lima, borém, and nardino: combining ability and selection of wheat populations for a tropical environment figure 2. specific combining ability (sca) for tan spot severity (a), whea head blast-whb severity (b), days to heading (c), spike height (d), and total grain weight (e) of eight tropical wheat parents by diallel analysis via reml/blup. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.010.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01-0.01-0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.010 0 0 0 0.04 -1.040.970.03 -0.98 0.96 0.380.09 0.32 0.03-0.090.20 2.57 -0.18 -0.65-1.72 0.84 1.26-0.3-1.4 -0.44 0.12 -0.280.33 0.64 1.91-0.53-1.38 -0.82 0.18 0.26-1.01 -0.31 -0.450.210.2 0.19 -0.6 -0.570.82 -0.09 -0.10.240 0.72 -0.5 -0.78-0.08 0.13 0.590.820.84 0.13 0.37 0.391.05 -0.64 -0.25-0.760.83 -0.43 0.47 0.82-0.03 -24.18 1.48-23.668.54 3.49 -17.84 32.39-5.98 -22.09 0.220.5220.68 -22.76 13.92 -5.529.09 -4.66 3.14-21.4-8.14 3.62 1 8.611.32 9.21 15.17-21.929.38 9.95 4.73 -3.52-10.9 -8.67 -3.21-10.41-7.37 -3.59 5.98 5.68-5.4 3.06 -25.510.845.65 2.28 11.67 -14.4616.84 12.43 -12.5325.651.02 -9.89 -1.46 7.1-13.87 24.47 13.224.1410.74 9.11 -1.52 -8.32-17.57 2.14 1.741.261.22 3.76 -1.87 -0.652.02 3.26 1.963.44-1.03 -7.99 -1.19 -1.792.6 -3.89 0.71-1.85-0.98 0.52 -0.38 1.512.91 0.99 -1.222.240.61 -0.23 -3.09 -0.03-0.77 2.52 -0.170.56-3.32 0.17 -4.85 -0.322.58 2.34 1.25-1.080.3 -0.29 0.29 -1.81-1.38 0.72 -3.391.092.35 0.19 4.39 1.21.03 -0.99 2.88-0.53-2.4 -1.57 -3.28 2.320.38 0 0 0 0 0 0 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.010.01 0.01 0.01 0.01 0.02 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 00 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 m at er na l p ar en t a c b g f e d h a 3 4 5 76 821 paternal parent sca 0.02 0.01 0.000 -0.01 m at er na l p ar en t a c b g f e d h c 3 4 5 76 821 paternal parent sca 2 1 0 -1 m at er na l p ar en t a c b g f e d h e 3 4 5 76 821 paternal parent sca 30 20 10 -10 -200 m at er na l p ar en t a c b g f e d h d 3 4 5 76 821 paternal parent sca 2.5 0.0 -2.5 -5.0 -7.5 m at er na l p ar en t a c b g f e d h b 3 4 5 76 821 paternal parent sca 0.02 0.01 0.000 -0.01 182 agron. colomb. 40(2) 2022 considering paternal parents, the lack of significance of gca effects for some traits (tab. 3) showed that the mean number of favorable alleles is similar between genotypes. this may be because the parents used here were commercial cultivars with already desirable agronomic traits; therefore, they already shared a set of favorable alleles. the sca was expressed as a function of deviations in dominance and genetic diversity between parents. although there was diversity between parents, the non-significance of sca effects for tan spot, whb, days to heading, and total grain weight could have been the result of a small contribution of dominance effects on the expression of traits in the evaluated generation (f2) in which heterosis was reduced to half its initial value. low contributions are stressed by the low values of ^ h2d by pimentel et al. (2013), who also did not observe a heterotic effect for productivity, although other authors observe this in studies with durum wheat (akel et al., 2018). in the improvement of self-pollinated species such as wheat, the final selected progenie plants are homozygous lines, which suggest the additive effects explained by the value of heritability in the narrow sense ^ h2n. non-additive effects, such as dominance deviation effects, make improvement more complicated since their expression occurs in heterozygous individuals. along with the advance of generations, heterozygosity reduces by half. thus, the effects of additive predominance reported in this work are satisfactory for obtaining superior lines, confirmed by observing the values of ^ h2n. elias et al. (1989) evaluate f4 and f5 populations of wheat and observe a ^ h2n mean of 0.73 for tan spot, a value higher than that reported in the present study. however, the generations considered in that study have a higher degree of homozygosity, in which effects due to deviations in dominance become insignificant, remaining only additive effects. juliana et al. (2020) find resistance to whb in 1.11 accessions of wheat from the germplasm bank of the international maize and wheat improvement center (cimmyt) in different environments, and they report a ^ h2n ranging from 0.49 to 0.87. previous research analyze the ^ h2n days to heading and plant height. the latter is correlated to spike height in f2 populations of wheat (afridi et al., 2017), observing values of ^ h2n of 0.35 for days to heading and 0.45 for plant height. pimentel et al. (2014), in turn, studying the ^ h2n of grain productivity in f2 populations of tropical wheat report a ^ h2n of 0.01, lower than that of the present study. selection based on gca and sca considering that scales of tan spot and wheat head blast (whb) scores used in the study considered resistant plants those with the lowest scores, we recommend the selection of parents with a negative gca. thus, the maternal parents tbio aton, tbio ponteiro, and tbio sossego (fig. 1a-b) contributed more to reduce the mean of severity scores of tan spot and whb. when those parents participated in crosses as pollen-donor parents, there was a greater probability to give rise to superiorhealth populations. in contrast, the genoty pes from embrapa (brs 254, brs 264, and brs 394) showed gca effects with greater negative magnitudes (fig. 1c), for an earlier maturation cycle. casagrande et al. (2020) report similar results when studying the genetic diversity of 32 tropical wheat genotypes. the cultivars from embrapa show earlier maturation when comparing to cultivars from biotrigo seed company, in contrast, those with a long cycle showed greater health. with respect to spike height and total grain weight (fig. 1d), only the parents cd 1303 and tbio aton had the effects of paternal gca and maternal gca. it was negative for spike height; however, a height reduction is desired for these parents in order to avoid lodging, especially in irrigated areas of the brazilian cerrado (richards et al., 2019). the result was also a positive gca for total grain weight (fig. 1e). gca refers to the mean performance of the parent present in hybrid combinations. thus, it is associated with genes with additive effects; in turn, sca designates cases in which hybrid combinations are superior or inferior than expected based on the mean parents performance and their gene complementarity, since sca depends on genes with dominant effects and on their interactions (fasahat et al., 2016). the estimation of parent’s sca effects is relevant because it becomes an indicator of the existence or not of unidirectional dominance. sca values are negative when dominance deviations are predominantly positive; otherwise, they are positive (cruz et al., 2014). the discrepancy in the sca values of parents observed in the present study for the traits days to heading, spike height, and total grain weight, (that is, positive and negative values of sca) points to the absence of unidirectional dominance for these traits. therefore, dominant and recessive genes determine the traits. the aim of breeding programs is based not only on the improvement of one trait but also the selection of progenies that present the combination of desirable traits. however, depending on the number of genes that control a trait, it becomes difficult to find a homozygous genotype that includes all genes for all selected traits. thus, it is necessary to select segregating populations that have such desirable 183mezzomo, casagrande, silva, lima, borém, and nardino: combining ability and selection of wheat populations for a tropical environment traits, such as populations that have desirable sca effects for each trait and that bring together at least one of the parents with desirable gca effects (chagas et al., 2019). in this sense, three combining populations have desirable sca effects (fig. 2) for most selected traits, namely, b1 (brs 254 × cd 1303), d5 (brs 394 × tbio aton), and e2 (tbio aton × brs 254). b1 and d5 combine the traits whb lower severity, days to heading, spike height, and total weight, while the f2 e2 population differs in relation to the first trait: it is resistant to tan spot. another six f2 populations stand out for combining sca effects for three other traits, as follow: a2 (cd 1303 × brs 254), a4 (cd 1303 × brs 394), a7 (cd 1303 × tbio ponteiro), f2 (tbio duque × brs 254), f3 (tbio duque × brs 264), and g1 (tbio ponteiro × cd 1303). different previous studies report efficiency in the use of diallel analysis to select promising wheat populations (sharifi et al., 2019), so it is worth recommending these populations. simultaneous selection as a second criterion for selecting the most promising populations, the genotypic value (gv) shown in table 4 in which the simultaneous selection methodology used is based on the method of subandi et al. (1973). adopting a selection pressure of 20%, 13 best populations were selected, the gain with selection was suitable for all traits: 6.84% for tan spot severity, -5.98% for whb severity, 0.00% for days to heading, -1.37% for spike height, and 6.28% for total grain weight with a total gain of 20.57%. the average of the selected populations (xs) was 2.13 tan spot severity, 1.77 for blast severity, 76.988 cm for spike height, and 561.86 g for total weight. considering the severity scales proposed by lamari and bernier (1989) (tan spot) and by maciel et al. (2013) (whb), these selected populations are considered resistant or moderately resistant. the average of the populations selected for heading, of 69.573 d, is inferior to commercial cultivars cd 1303, brs 254, brs 264, brs 394 and tbio duque that are considered early cycle (tab. 1). the superior performance of these selected f 2 populations, even in a state of segregation, demonstrates the potential for derivation of superior lines since there are of transgressive individuals. when considering the simultaneous selection by subandi et al. (1973) and the selection based on the values of gca and sca, the populations f2 a2 (cd 1303 × brs 254), a4 (cd 1303 × brs 394), a7 (cd 1303 × tbio ponteiro) and e2 (tbio aton × brs 254) were selected on both ways. these populations have desirable genetic values for all traits, i.e., values of tan spot and whb severity, days to heading, and plant height below the general mean, and total grain weight above the mean of the populations. therefore, the selection for the derivation of lines is promising. table 4. estimates of original average (x0) and average of selected populations (xs), selection differential (sd), selection gain (sg), and selection gain in % (sg%) in the simultaneous selection for 10 superior tropical wheat populations f2 for the traits: tan spot severity (%), wheat head blastwhb severity (%), days to heading (d), spike height (cm), and total grain weight (g). trait x0 xs sd sg sg% tan spot 2.30 2.13 -0.16 -0.07 -6.89 whb 1.88 1.78 -0.11 -0.06 -5.61 days to heading 69.57 69.21 -0.36 -0.01 -0.52 spike height 78.06 76.59 -1.47 -0.02 -1.88 total weight 528.64 564.41 35.77 0.07 6.77 total 21.67 population tan spot whb days to heading spike height total grain weight cd 1303 2.15 1.77 69.57 75.74 612.28 cd 1303 × brs 254 2.02 1.84 68.93 75.98 565.11 cd 1303 × brs 264 2.27 1.83 67.48 77.44 549.47 cd 1303 × brs 394 2.32 1.82 67.88 76.60 553.94 cd 1303 × tbio aton 2.13 1.79 71.14 75.66 574.34 cd 1303 × tbio ponteiro 2.10 1.80 70.09 76.42 577.97 tbio aton × cd 1303 2.05 1.72 69.96 77.52 592.31 tbio aton × brs 254 1.95 1.65 69.70 76.93 543.73 tbio aton × brs 264 2.09 1.67 68.32 77.21 523.26 tbio duque × brs 254 2.23 1.91 69.06 76.36 551.68 184 agron. colomb. 40(2) 2022 conclusions the additive effect predominates in the genetic control of tan spot severity, blast severity, days to heading, and total grain weight. the effect resulting from dominance deviations predominates in the genetic control of the trait spike height. there are greater gca effects for the set of maternal parents compared to gca effects for the set of paternal parents. populations derived from the parents tbio aton, tbio ponteiro and tbio sossego have a greater potential for obtaining superior lines with lower disease infection, while populations from the parents brs 254, brs 264, and brs 394 have a greater potential for showing early maturation cycle lines. the most promising populations to derive lines for the set of traits evaluated are brs 254 × cd 1303, brs 394 × tbio aton, tbio aton × brs 254, cd 1303 × brs 254 and cd 1303 × brs 264. acknowledgments this study was financed in part by the coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior brasil (capes) finance code 001 by the conselho nacional de desenvolvimento científico e tecnológico (cnpq) – finance code 312791/2021-6 and by the fundação de amparo à pesquisa do estado de minas gerais (fapemig) – finance code apq 00520-21 and apq-02668-21. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions hcm, crc, ab and mn designed and conducted the research; hcm, crc, cms and gwl performed the field experiment; hcm and mn performed the statistical analyses; ab and mn supervise, validate, and acquire funding for the research; hcm wrote the manuscript; and hcm, crc, cms, gwl, ab and mn reviewed the manuscript. literature cited afridi, k., khan, n. u., mohammad, f., shah, s. j. a., gul, s., khalil, i. a., sajjad, m., ali, s., ali i., & khan, s. m. (2017). inheritance pattern of earliness and yield traits on half-diallel crosses of spring wheat. canadian journal of plant science, 97(5), 865–880. https://doi.org/10.1139/cjps-2016-0309 akel, w., rapp, m., thorwarth, p., würschum, t., & longin, c. f. h. (2018). hybrid durum wheat: heterosis of grain yield and quality traits and genetic architecture of anther extrusion. theoretical and applied genetics, 132, 921–932. https://doi. org/10.1007/s00122-018-3248-6 casagrande, c. r., mezzomo, h. c., cruz, c. d., borém, a., & nardino, m. (2020). choosing parents tropical wheat genotypes through genetic dissimilarity based on reml/blup. crop breeding and applied biotechnology, 20(3), article e329120316. https://doi.org/10.1590/1984-70332020v20n3a50 céron-rojas, j. j., & crossa, j. (2020). expectation and variance of the estimator of the maximized selection response of linear selection indices with normal distribution. theoretical and applied genetics, 133, 2743–2758. https://doi.org/10.1007/ s00122-020-03629-6 chagas, j. t. b., santos, p. r., daher, r., stida, w. f., vidal, a. k., nascimento, m. r., costa, k. d. s., vivas, m., amaral júnior, a. t., & menezes, d. (2019). estimation of genetic merit of diallel hybrids of sweet pepper by mixed models. ciência rural, 49(8), article e20180968. https://doi. org/10.1590/0103-8478cr20180968 conab – companhia nacional de abastecimento. (2021, march). acompanhamento da safra brasileira de grãos. https://www.conab.gov.br/ingo-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos cruz, c. d., carneiro, p. c. s., & regazzi, a. j. (2014). modelos biométricos aplicados ao melhoramento genético (3rd. ed.). editora ufv. elias, e., cantrell, r. g., & hosford jr., r. m. (1989). heritability of resistance to tan spot in durum wheat and its association with other agronomic traits. crop science, 29(2), 299–304. https:// doi.org/10.2135/cropsci1989.0011183x002900020013x fasahat, p., rajabi, a., rad, j. m., & derera, j. (2016). principles and utilization of combining ability in plant breeding. biometrics & biostatistics international journal, 4(1), 1–22. https://doi. org/10.15406/bbij.2016.04.00085 hickey, l. t., hafeez, a. n., robinson, h., jackson, s. a., lealbertioli, s. c. m., tester, m., gao, c., godwin, i. d., hayes, b. j., & wulff, b. b. h. (2019). breeding crops to feed 10 billion. nature biotechnology, 37, 744–754. https://doi.org/10.1038/ s41587-019-0152-9 juliana, p., he, x., kabir, m. r., roy, k. k., anwar, m. b., marza, f., poland, j., sherestha, s., singh, r. p., & singh, p. k. (2020). genome-wide association mapping for wheat blast resistance in cimmyt’s international screening nurseries evaluated in bolivia and bangladesh. scientific reports, 10, article 15972. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72735-8 lamari, l., & bernier, c. c. (1989). evaluation of wheat lines and cultivars to tan spot (pyrenophora tritici-repentis) based on lesion type. canadian journal of plant pathology, 11(1), 49–56. https://doi.org/10.1080/07060668909501146 ljubicic, n., petrovic, s., kostic, m., dimitrijevic, m., hristov, n., kondic-spika, a., & jevitic, r. (2017). diallel analysis of some important grain yield traits in bread wheat crosses. turkish journal of field crops, 22(1), 1–7. https://doi.org/10.17557/ tjfc.297681 maciel, j. l. n., danelli, a. l. d., boaretto, c., & forcelini, c. a. (2013). diagrammatic scale for the assessment of blast on wheat spikes. summa phytopathologica, 39(3), 162–166. https://doi. org/10.1590/s0100-54052013000300003 masood, m. s., & kronstad, w. e. (2000). combining ability analysis over various generations in a diallel cross of bread wheat. pakistan journal of agricultural sciences, 16(1), 1–4. mcvetty, p. b. e., & evans, l. e. (1980). breeding methodology in wheat. ii. productivity, harvest index, and height measured on f2 spaced plants for yield selection in spring wheat. crop https://doi.org/10.1139/cjps-2016-0309 https://doi.org/10.1007/s00122-018-3248-6 https://doi.org/10.1007/s00122-018-3248-6 https://doi.org/10.1590/1984-70332020v20n3a50 https://doi.org/10.1007/s00122-020-03629-6 https://doi.org/10.1007/s00122-020-03629-6 https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20180968 https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20180968 https://www.conab.gov.br/ingo-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos https://www.conab.gov.br/ingo-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos https://doi.org/10.2135/cropsci1989.0011183x002900020013x https://doi.org/10.2135/cropsci1989.0011183x002900020013x https://doi.org/10.1038/s41587-019-0152-9 https://doi.org/10.1038/s41587-019-0152-9 https://doi.org/10.1038/s41598-020-72735-8 https://doi.org/10.1080/07060668909501146 https://doi.org/10.17557/tjfc.297681 https://doi.org/10.17557/tjfc.297681 https://doi.org/10.1590/s0100-54052013000300003 https://doi.org/10.1590/s0100-54052013000300003 185mezzomo, casagrande, silva, lima, borém, and nardino: combining ability and selection of wheat populations for a tropical environment science, 20(5), 587–589. https://doi.org/10.2135/cropsci1980.0 011183x002000050010x merrick, l. f., herr, a. w., sandhu, k. s., lozada, d. n., & carter, a. h. (2022). utilizing genomic selection for wheat population development and improvement. agronomy, 12(2), article 522. https://doi.org/10.3390/agronomy12020522 pagliosa, e. s., benin, g., beche, e., silva, c. l., milioli, a. s., & tonatto, m. (2017). identifying superior spring wheat genotypes through diallel approaches. australian journal of crop science, 11(1), 112–117. https://doi.org/10.21475/ajcs.2017.11.01.289 pasinato, a., cunha, g. r., fontana, d. c., monteiro, j. e. b. a., nakai, a. m., & oliveira, a. f. (2018). potential area and limitations for expansion of rainfed wheat in the cerrado biome of central brazil. pesquisa agropecuária brasileira, 53(7), 779–790. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2018000700001 pelegrin, a. j., nardino, m., carvalho, i. r., szareski, v. j., ferrari, m., conte, g. g., oliveira, a. c., souza, v. q., & maia, l. c. (2020). combining ability as a criterion for wheat parents selection. functional plant breeding journal, 2(1), 35–45. https:// doi.org/10.35418/2526-4117/v2n1a4 pereira, j. f., cunha, g. r., & moresco, e. r. (2019). improved drought tolerance in wheat is required to unlock the production potential of the brazilian cerrado. crop breeding and applied biotechnology, 19(2), 217–225. https://doi. org/10.1590/1984-70332019v19n2r30 pimentel, a. j. b., guimarães, j. f. r., souza, m. a., resende, m. d. v., moura, l. m., rocha, j. r. a. s. c., & ribeiro, g. (2014). estimação de parâmetros genéticos e predição de valor genético aditivo de trigo utilizando modelos mistos. pesquisa agropecuária brasileira, 49(11), 882–890. https://doi.org/10.1590/ s0100-204x2014001100007 pimentel, a. j. b., souza, m. a., carneiro, p. c. s., rocha, j. r. a. s. c., machado, j. c., & ribeiro, g. (2013). análise dialélica parcial em gerações avançadas para seleção de populações segregantes de trigo. pesquisa agropecuária brasileira, 48(12), 1555–1561. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2013001200004 r development core team. (2020). r: a language and environment for statistical computing. r fundation for statistical computing, vienna. resende, m. d. v. (2002). genética biométrica e estatística no melhoramento de plantas perenes. brasília, df: embrapa informação tecnológica. resende, m. d. v. (2016). software selegen-reml/blup: a useful tool for plant breeding. crop breeding and applied biotechnology, 16(4), 330–339. https://doi.org/10.1590/1984-70332016v16n4a49 resende, m. d. v. (2017). selegen reml/blup – sistema estatístico e seleção genética computadorizada. manual complementar do selegen-reml/blup 2017. embrapa informação tecnológica. resende, m. d. v., & duarte, j. b. (2007). precisão e controle de qualidade em experimentos de avaliação de cultivares. pesquisa agropecuária tropical, 37(3), 182–194. richards, r. a., cavanagh, c. r., & riff kin, p. (2019). selection for erect canopy architecture can increase yield and biomass of spring wheat. field crops research, 244, 107649. https://doi. org/10.1016/j.fcr.2019.107649 rnc – registro nacional de cultivares. (2022, march 03). cultivarweb – triticum aestivum. https://sistemasweb.agricultura. gov.br/pages/snpc_cw.html sharifi, p., mohammadi, m., & karimizadeh, r. (2019). biplot analysis of diallel crosses for yield and some of morphological traits in wheat. vegetos, 32, 420–430. https://doi.org/10.1007/ s42535-019-00046-z shewry, p. r., pellny, t. k., & lovegrove, a. (2016). is modern wheat bad for health? nature plants, 2(7), 16097. https://doi. org/10.1038/nplants.2016.97 subandi, compton, w. a., & empig, l. t. (1973). comparison of the efficiencies of selection indices for three traits in two variety crosses of corn. crop science, 13(2), 184–186. https://doi. org/10.2135/cropsci1973.0011183x001300020011x usda – united states department of agriculture. (2018). world agricultural outlook board. https://w w w.usda.gov/oce/ commodity-markets/waob zadoks, j. c., chang, t. t., & konzak, c. f. (1974). a decimal code for the growth stages of cereals. weed research, 14(6), 415–421. https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.1974.tb01084.x https://doi.org/10.2135/cropsci1980.0011183x002000050010x https://doi.org/10.2135/cropsci1980.0011183x002000050010x https://doi.org/10.3390/agronomy12020522 https://doi.org/10.21475/ajcs.2017.11.01.289 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2018000700001 https://doi.org/10.35418/2526-4117/v2n1a4 https://doi.org/10.35418/2526-4117/v2n1a4 https://doi.org/10.1590/1984-70332019v19n2r30 https://doi.org/10.1590/1984-70332019v19n2r30 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2014001100007 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2014001100007 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2013001200004 https://doi.org/10.1590/1984-70332016v16n4a49 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2019.107649 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2019.107649 https://sistemasweb.agricultura.gov.br/pages/snpc_cw.html https://sistemasweb.agricultura.gov.br/pages/snpc_cw.html https://doi.org/10.1007/s42535-019-00046-z https://doi.org/10.1007/s42535-019-00046-z https://doi.org/10.1038/nplants.2016.97 https://doi.org/10.1038/nplants.2016.97 https://doi.org/10.2135/cropsci1973.0011183x001300020011x https://doi.org/10.2135/cropsci1973.0011183x001300020011x https://www.usda.gov/oce/commodity-markets/waob https://www.usda.gov/oce/commodity-markets/waob file:///volumes/%20isa%20hd/04_facagronomia/04(2022)%2b19%20agrocol_40(2)/a%20diagramar%20/99390%20figuras\h https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.1974.tb01084.x received for publication: 3 march, 2021. accepted for publication: 17 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.94096 1 departamento de fitotecnia, facultad de agronomía, universidad nacional agraria la molina, lima (peru). * corresponding author: hcantaro@lamolina.edu.pe agronomía colombiana 39(2), 187-195, 2021 abstract resumen the effect of a recent plant growth regulator, triacontanol (tria), on plant growth and yield of pisum sativum l. was investigated. the experiment was carried out under field conditions at the instituto nacional de innovación agraria (inia), la molina, lima, peru, using a completely randomized block design with eight treatments and three replicates. treatments consisted in the foliar application of tria alone and in all possible combinations with three plant growth regulators based on auxins (aux), gibberellins (ga), and cytokinins (ck), on pea plants cv. rondo. the highest green pod yields were obtained with the application of tria+aux+ga+ck, and tria+aux+ck. the tria+aux increased the values of the yield variables while tria+ga increased the values of the morphological variables. tria+ck showed a stimulating effect on morphological variables and number of grains per pod, while tria+aux+ck acted synergistically on yield variables since their combined effect overweighed the effect of each growth regulator separately. treatments with tria exceeded the control treatment in yield variables, indicating its great potential to be used in sustainable agriculture to guarantee food security in the future. se investigó el efecto de un regulador del crecimiento vegetal relativamente nuevo, el triacontanol (tria), sobre el crecimiento de las plantas y el rendimiento de pisum sativum l. el experimento se llevó a cabo en condiciones de campo en el instituto nacional de innovación agraria (inia), lima, perú, utilizando un diseño de bloques completamente al azar con ocho tratamientos y tres repeticiones. los tratamientos consistieron en la aplicación foliar de tria solo y en todas las combinaciones posibles con tres reguladores del crecimiento vegetal a base de auxinas (aux), giberelinas (ga) y citoquininas (ck), en plantas de arveja cv. rondo. los mayores rendimientos de vaina verde se obtuvieron con la aplicación de tria+aux+ga+ck y tria+aux+ck. tria+aux incrementó los valores de las variables de rendimiento mientras que tria+ga incrementó los valores de las variables morfológicas. tria+ck mostró un efecto estimulante sobre las variables morfológicas y el número de granos por vaina, mientras que tria+aux+ck actuó sinérgicamente en las variables de rendimiento, ya que su efecto combinado sobrepesó el efecto de cada regulador de crecimiento por separado. los tratamientos con tria superaron al tratamiento control en las variables de rendimiento, lo que indica su gran potencial de uso en la agricultura sostenible para garantizar la seguridad alimentaria en el futuro. key words: auxins, cytokinins, gibberellins, plant physiology, legumes. palabras clave: auxinas, citoquininas, giberelinas, fisiología vegetal, leguminosas. interaction of triacontanol with other plant growth regulators on morphology and yield of field pea (pisum sativum l.) interacción del triacontanol con otros reguladores de crecimiento vegetal en la morfología y el rendimiento de arveja (pisum sativum l.) héctor cantaro-segura1* and amelia huaringa-joaquín1 introduction the field pea (pisum sativum l.) belongs to the fabaceae family and is one of the oldest domesticated species for human and livestock consumption. it is widely cultivated around the world (wu et al., 2019) and predominant in world trade, representing about 35-40% of the total trade in legumes. it is also among the most consumed vegetables worldwide (ratnayake et al., 2001). the pea is an important nutritional crop (liu et al., 2015) since its grains have high contents of protein (18-30%), vitamins and minerals. additionally, its shoots and leaves can be used for fresh consumption as leafy vegetables (santos et al., 2014), with a good demand in the national and international markets. field pea is a profitable agricultural product. however, this profitability is diminished in many regions by various factors such as environmental problems, incorrect agronomic management, and increase in production costs due to the rise in the application of fertilizers and pesticides (erisman, 2011). agronomic management is especially critical because long-duration varieties with low yields are still sown in production areas and are susceptible to different diseases and pests (wu et al., 2019). for this crop, correct physiological and nutritional management is imperative, https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.94096 188 agron. colomb. 39(2) 2021 with biostimulants and plant hormones playing an important role (bertolin et al., 2010; cato et al., 2013; martínez gonzález et al., 2017). plant growth regulators are small molecules that can trigger different physiological processes related to the growth, development, and defense of plants (pozo et al., 2015). they are also known as phytohormones, but this term is not used frequently in agriculture (davies, 2010). plant hormones, growth regulators, and inhibitors have been used in practice to increase yield, improve quality, or alleviate the adverse effects induced by biotic or abiotic stresses (csukasi et al., 2009). different classes of hormones have already been characterized, including abscisic acid, auxins, brassinosteroids, cytokinins, ethylene, gibberellins, jasmonates, strigolactones, etc. (depuydt & hardtke, 2011). all of them have been linked in one way or another to growth regulation (santner et al., 2009; wolters & jürgens, 2009). cytokinins, auxins, gibberellins, and brassinosteroids are considered essential for growth of mutant phenotypes in which hormone biosynthesis or perception is disrupted; cytokinins regulate cell proliferation, while gibberellins promote cell elongation and auxins are involved in both processes. furthermore, brassinosteroids are essential for cell elongation, but may also play a role in cell division (nakaya et al., 2002; hardtke et al., 2007). all these hormones can regulate a high number of processes in a unique and independent way. however, cooperation and interrelationship between signaling metabolic pathways appears to exist, as it follows from the superimposed inf luence on various cellular processes (hardtke et al., 2007). new hormones and plant growth regulators are still being discovered, and their interrelationships, mechanisms of action, and relationships at the metabolic level are being exhaustively studied (gomez-roldan et al., 2008; kuppusamy et al., 2009). among these substances is triacontanol (tria), a growth regulator recently used in commercial applications despite the fact that it was discovered a few decades ago in natural waxes. it can exert stimulating effects, even at considerably low foliar concentrations (khandaker et al., 2013). tria is not considered a plant hormone since it is a secondary substance in plant growth (naeem et al., 2012). however, various studies show that its effects on growth and yield in plants are not shown by other plant hormones or growth regulators. the positive role of tria in photosynthesis, nitrogen fixation, enzymatic activities, free amino acids, reducing sugars, and soluble proteins in plants has been documented (borowski et al., 2000; naeem et al., 2009; 2010; 2011; aftab et al., 2010; khandaker et al., 2013). the application of tria also increases the dry weight, chlorophyll content, protein and net photosynthetic efficiency in rice (oryza sativa l.) (chen et al., 2002). in cotton, it promotes vegetative growth and increases the level of monogalactosyldiacylglycerol (mgdg), a galactolipid that appears to be involved in the synthesis of photosystem i proteins (naeem et al., 2012). the application of tria alone or in combination with potassium increases plant height, fresh and dry weight of the plant and leaf area in tomato (khan et al., 2009). in this exploratory study, we evaluated the effect of the interaction of plant growth regulators with triacontanol on the field pea pisum sativum l. cv. rondo to determine the roles of growth regulators applied alone and in combination and their impact on yield components and plant growth and development. materials and methods the experiment was carried out in the experimental fields of the instituto nacional de innovación agraria (inia), la molina, lima, peru (12°04’48” s, 76°56’44” w at 243 m a.s.l.) between september and december 2015. to determine the effect of the application of triacontanol (tria) and the growth regulators on peas, pea seeds cv. rondo were used. rondo is a commercial cultivar with a determinate growth habit, semi-late, with straight pod and rough grain suitable for fresh consumption, and with medium maturation appreciated by farmers for its yield and pod size. climate characteristics of the field site are described in table 1. four pea seeds were sown per hole under drip irrigation at a distance between plants of 0.75 x 0.2 m, with 24 experimental plots of 9 m2 and a total area of 320 m2 (experimental plots + edge spaces). average soil characteristics of the field site were: sand, 53%; silt, 28%; clay, 19%; organic matter, 1.12%; p, 17.4 mg kg-1; k, 291 mg kg-1; ph, 7.7, and electrical conductivity, 1.62 ds m-1. the soil analysis was carried out according to the guidelines established by burt (2014). subsequently, manual thinning was done, leaving three plants per stroke and a final planting density of 200,000 plants ha-1. at 43 d after sowing (v4 growth stage), the treatments described in table 2 were foliar applied. all treatments, except the control, alone or in combination with other plant growth regulators (auxins (aux), gibberellins (ga) or cytokinins (ck)) contained tria, and a foliar-applied potassium fertilizer (k). other commercial foliar fertilizers from farmex s.a. (peru), such as fx amino and powergizer, were also applied to all treatments at the same concentration to replace nitrogen deficiencies. 189cantaro-segura and huaringa-joaquín: interaction of triacontanol with other plant growth regulators on morphology and yield of field pea (pisum sativum l.) to evaluate the effect of the treatments on growth and yield, the plant height, number of branches per plant, plant fresh weight, pod length, pod width, number of pods per plant, number of grains per pod and green pod yield (t ha-1) were determined at harvest. a completely randomized block design was used, with eight treatments and three replicates, for a total of 24 experimental units. the results were subjected to a normality test and analysis of variance (anova) by the f test, and the means were compared with the least significant fisher’s test (lsd) at 5% probability of error, using the statistical software r. pearson’s correlation test at p≤0.05 was applied to assess the significance of correlation coefficients. table 2. description of the treatments and doses of the plant growth regulators used in the experiment. name description tria+aux 0.5 mg l-1 triacontanol + 10 mg l-1 naa tria+ga 0.5 mg l-1 triacontanol + 10 mg l-1 ga3 tria+ck 0.5 mg l-1 triacontanol + 1 mg l-1 kin tria+aux+ck 0.5 mg l-1 triacontanol + 0.5 mg l-1 naa + 1 mg l-1 kin tria+aux+ga+ck 0.5 mg l-1 triacontanol + 0.5 mg l-1 naa + 1 mg l-1 ga3 + 1 mg l -1 kin tria+k 0.5 mg l-1 triacontanol + 3000 mg l-1 k2o tria 0.5 mg l-1 triacontanol control treatment without any application of triacontanol or growth regulators naa 1-naphthaleneacetic acid; ga3 gibberellic acid; kin kinetin; k2o potassium oxide. results and discussion growth parameters the plant growth regulators applied in this study caused changes in plant height. the application of tria + ga obtained the highest plant height (143.5 cm), and the control obtained the lowest value (79.8 cm), which was 15.6% lower than the average obtained in the experiment (tab. 3). the height of the pea plant is a characteristic determined by its genetics (weeden, 2007), and the interaction with growth-promoting phytohormones such as ga (wang et al., 2017). the control of this experiment showed a height greater than that reported by anchivilca rojas (2018) (68 cm), santos et al. (2018) (60 cm), and rodríguez quispe (2015) (52 cm). according to checa coral et al. (2020), this could be due to environmental conditions and an efficient supply of resources since the resulting phenotype is the interaction of the genotype and the environment. the positive interaction of tria and ga agrees with that proposed by shukla et al. (1992), who mention that triacontanol potentiates the effect of ga. the opposite is observed with aux, since tria decreases its inf luence as a “destruction” effect is produced. the intensity of this effect is specific in each cultivar (henry & gordon, 1980); auxins at low concentrations inhibit stem growth in favor of root growth and development (davies, 2010; taiz et al., 2014). no effects were observed with foliar application of potassium because the soil was rich in this element (291 mg l-1) and the application of potassium would keep the plants under conditions of “luxury consumption” (marschner, 2011). regarding the number of branches per plant, there were no statistical differences in the analysis of variance for the treatments. most of the treatments obtained similar values to those of the control, except for tria+ga, with a value 21.8% less than the average, and tria+aux+ga+ck, with a value 23.5% greater than the control and 26.3% greater than the average (tab. 3). the trend is repeated for pod length and plant fresh weight regarding the highest and lowest values in the treatments. however, for pod width, the control showed the lowest value of 1.66 cm, tria+aux showed an intermediate value of 1.76 cm, and tria+aux+ga+ck obtained the highest value with 1.83 cm. the number of branches plant (nbp) and the pod width are also genetically determined characteristics, but the former is more susceptible to variations due to environmental conditions and/or agronomic practices than the latter (presence of the n gene, wehner & gritton, (1981)). pod width did not exhibit significant or percentage statistical variation from all variables, showing a less marked incremental effect of the negative interaction of tria with aux and ck applied jointly (fig. 1). on the other hand, for nbp, the treatments table 1. average climate data during the crop cycle. month maximum temperature (°c) minimum temperature (°c) relative humidity (%) mean precipitation (mm/month) september 21.52 15.34 80.21 0.12 october 22.77 16.16 79.75 0.06 november 22.9 16.64 79.33 0.09 december 25.08 17.97 77.92 0.06 190 agron. colomb. 39(2) 2021 with ck increased the branching of the shoots (müller & leyser, 2011) and the number of branches in the plants (taiz et al., 2014). pearson’s correlation coefficients showed interesting data regarding the relationships between variables. within the vegetative parameters, plant height was negatively correlated with pod length (-0.271) and the number of branches per plant was positively correlated with pod length (0.442*) and yield (0.731**). the variable pod length was positively correlated with plant fresh weight (0.626**), number of grains per pod (0.823**), and green pod yield (0.654**). a positive correlation was also observed between these last three variables. however, these variables were not positively correlated with pod width (tab. 4). in contrast with the values obtained in the variable plant height, the average pod length in this experiment (9.9 cm) was lower than that obtained by anchivilca rojas (2018) (10 cm), rondinel ruíz (2014) (10.2 cm), and rodríguez quispe (2015) (11.4 cm). triacontanol application resulted in an increase of 11.3% in yield over the control (fig. 2). a positive interaction was also observed with treatments containing ck and, to a lesser extent, with foliar potassium. a slight negative interaction was observed with aux and a higher negative interaction was registered with gibberellins. the effect of ck is significant since they promote greater pod setting in legumes (carlson et al., 1987) and increase the width, length, and weight of pods (mosjidis et al., 1993). potassium also has a slight incremental effect on fruiting and a higher pod setting in legumes (marschner, 2011). however, this is not ref lected by a luxury consumption of k. the trend of the effect of the hormonal interaction is repeated on pod length, as well as on plant fresh weight, except that a negative interaction with foliar potassium was also recorded. although gibberellins favor the vegetative growth of the plant when applied in excess (taiz et al., 2014), this growth is very fast, forming tall but weak stems with lower dry matter content and fresh weight of the plant. the mixture of the three hormones considerably increases the plant fresh weight due to a better regulation of physiological processes and the internal hormonal balance in the plants (figs. 1-3). yield parameters the lowest values of all yield variables (number of pods per plant, number of grains per pod, and green pod yield) were obtained with tria+ga. the highest values were recorded with tria+aux+ga+ck, in which all the hormones were used, except in the number of pods per plant, where the best treatment was tria+aux+ck (tab. 3). the number of pods per plant showed a different behavior between treatments, although it was highly positively correlated with the number of grains per pod (0.485*) and yield (0.883**) as shown in table 3. an increase of 308.7% over the lowest value of this variable and 12.52% over the control was recorded. statistically significant differences between the treatments were observed, since a very strong detrimental effect of ga was seen in this variable. figures 1a and 1b show the positive interaction of tria with the mixture of aux, ck and ga, but a negative interaction with aux and ck applied separately. regarding the number of grains per pod, significant statistical differences were observed between the treatments. the tria+aux+ga+ck showed an increase of 48.8% over the control and 14.3% over the tria applied alone, which, in turn, represents a 22.6% increase over the control. table 3. effect of plant growth regulators on growth and yield of pea plants. treatment ph (cm) nbp pl (cm) pw (cm) npp ngp pfw (g) yield (t ha-1) tria+aux 86.5b ± 8.3 2.7ab ± 0.4 9.67ab ± 0.7 1.77ab ± 0.03 9.5abc ± 1.0 6.1c ± 0.7 130.2bc ± 21.5 7.43c ± 0.8 tria+ga 143.5a ± 4.6 2.2b ± 0.3 8.26b ± 0.4 1.83ab ± 0.09 3.7c ± 0.9 4.6d ± 0.01 93.5c ± 11.5 2.15d ± 0.3 tria+ck 95.8b ± 6.4 2.8ab ± 0.2 10.67a ± 0.1 1.74ab ± 0.03 12.2ab ± 3.4 7.9ab ± 0.3 143.3abc ± 15.6 8.47bc ± 0.9 tria+aux+ck 85.0b ± 6.1 2.8ab ± 0.2 10.29a ± 0.4 1.68ab ± 0.02 15.0a ± 1.5 7.7ab ± 0.2 154.5ab ± 7.2 10.53ab ± 0.9 tria+ aux+ga+ck 91.5b ± 4.5 3.5a ± 0.5 10.71a ± 0.7 1.83a ± 0.06 14.7ab ± 3.2 8.7a ± 0.2 198a ± 34.9 12.15a ± 1.4 tria+k 85.7b ± 3.3 2.7ab ± 0.2 10.46a ± 0.4 1.81ab ± 0.03 9.0bc ± 1.3 7.7ab ± 0.6 120.8bc ± 15.4 7.30c ± 1.0 tria 88.7b ± 3.3 2.7ab ± 0.2 10.21a ± 0.3 1.73ab ± 0.05 12.8ab ± 0.9 7.2bc ± 0.4 135.8bc ± 9.3 8.88bc ± 0.4 control 79.8b ± 7.2 2.8ab ± 0.2 9.33ab ± 0.5 1.66b ± 0.04 13.3ab ± 1.5 5.9cd ± 0.3 122.2bc ± 14.6 7.98bc ± 1.0 f-test ** ns ns ns * ** ns ** mean 94.56 2.77 9.95 1.75 11.27 6.98 137.29 8.11 tria triacontanol, aux auxins, ga gibberellins, ck cytokinins, k foliar-applied potassium, ph plant height, nbp number of branches per plant, pl pod length, pw pod width, npp number of pods per plant, ngp number of grains per pod, pfw plant fresh weight. ns not significant at p>0.05; *: p≤0.05; **: p≤0.01. 191cantaro-segura and huaringa-joaquín: interaction of triacontanol with other plant growth regulators on morphology and yield of field pea (pisum sativum l.) a b -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% ph nbp pl pw pfw npp ngp yield tria+aux tria+ga tria+ck tria+aux+ck tria+ aux+ga+ck tria+k tria -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% ph nbp pl pw pfw npp ngp yield aux ga ck aux+ck aux+ga+ck k figure 1. differential effects of the application of a) triacontanol (tria) compared to the control and b) the plant growth regulators (aux auxins, ga gibberellins, and ck cytokinins) alone or mixed compared to triacontanol. ph plant height; nbp number of branches per plant; pl pod length; pw pod width; npp number of pods per plant; ngp number of grains per pod; pfw plant fresh weight. -6.9% -73.1% 6.1% 31.9% 52.2% -8.6% 11.3% tr ia + au x tr ia + g a tr ia + c k tr ia + au x+ c k tr ia + a u x+ g a+ c k tr ia + k tr ia 18.6 % 36.20 % -16.3 % -75.8 % -4.7 % -17.8 % au x g a c k au x+ c k au x+ g a+ c k k figure 2. differential effect of the treatments on the yield (t ha-1) compared to the control. tria triacontanol, aux auxins, ga gibberellins, ck cytokinins, k foliar-applied potassium. figure 3. differential effects of growth regulators on the yield (t ha-1) compared to triacontanol. aux auxins, ga gibberellins, ck cytokinins, k foliar-applied potassium. tria+aux, tria+ga and the control did not exceed the average value obtained in the experiment of seven grains per pod (tab. 3). within the yield components, the number of pods per plant with the application of tria decreased by 3.8% compared to the control (fig. 1a). no positive interactions were observed with the mixture of aux and ck or with the mixture of the three hormones. however, a negative interaction was recorded with aux and ck applied separately since the aux-ck relationship is imbalanced in physiological processes. a large decrease was observed with ga since they favor vegetative growth (davies, 2010), and foliar potassium application obtained values below the control (32.5% less). the number of pods per plant is one of the most important yield components in legumes. ga decreased this yield variable because it promotes growth to the detriment of fruiting and formation of plant f lowers (davies, 2010). ck promote pod formation and show synergism with auxins (cato et al., 2013). the positive impact of ck has been observed in plants, such as artemisia grown in vitro (rasool et al., 2013), showing a greater effect with the mixture of the three growth regulators (cato et al., 2013). foliar-applied potassium has a positive effect on the control and an interaction with tria, similar to that occurring with ck. regarding the variable green pod yield, the values obtained ranged between 2.15 and 12.15 t ha-1 with highly significant statistical differences between treatments (p<0.01). tria+aux+ck and tria+aux+ga+ck 192 agron. colomb. 39(2) 2021 exceeded 10 t ha-1, and tria+ga showed a decrease of 73.1% relative to the control. tria+aux and tria+k did not exceed the control. the application of tria alone showed an increase of 11.3% relative to the control (fig. 2). pearson’s correlation coefficients of the yield variables showed that the number of pods per plant was positively correlated with number of grains per pod (0.485*), number of branches per plant (0.655**), plant fresh weight (0.670**), and yield (0.883**), and negatively correlated with plant height (-0.573**). the number of grains per pod was also positively correlated with the other variables (p<0.05). the same was observed for the variable green pod yield, except for pod width, which is not correlated with any variable (tab. 4). green pod yield is the agronomic trait that helps to determine the profitability of the crop. it also determines if the crop is a good alternative for the farmer, who looks for high yields with increasing emphasis on quality (espinosa & ligarreto, 2005; checa coral et al., 2017). the high yield values obtained are due to the fact that the values of number of branches per plant, number of pods per plant, and number of grains per pod were also higher. these last two variables are important components of the yield and determine the productivity of plants. the lowest values were obtained in the interaction of tria with aux and ga applied separately. this shows the negative effect of ga on crop yield in general since they decrease pod formation favoring vegetative growth and increasing plant height, an unfavorable issue leading to lodging (davies, 2010; hedden, 2016; wang et al., 2017). it also shows the negative effect of aux applied alone, since they alter the aux-ck relationship that is key to the growth and development of plant species (schaller et al., 2015). tria is a natural growth regulator widely studied in various species, with notable effects on the growth and development of rice (jadhav et al., 2017), capsicum annuum l. (sahu et al., 2017), willow (digruber et al., 2018), sweet potato (rajak et al., 2018), strawberry (baba et al., 2017), and guava (singh et al., 2017). pearson’s correlation coefficients show a highly positive correlation between yield and the number of pods per plant (0.883**), number of branches per plant (0.731**), number of grains per plant (0.723**), plant fresh weight (0.845**), and pod length (0.654**) (tab. 4). the differential effect for tria in this experiment was greater, especially in the yield components, with an increase in plant height of 11%, a decrease in number of branches per plant and number of pods per plant of 5.9 and 3.8%, respectively, and increases of 9.5% in pod length, 4.2% in pod width, 11.19% in plant fresh weight and 22.6% in number of grains per pod. conclusions the results of this study showed that tria by itself has no remarkable effect on the growth and yield of pisum sativum; only when tria is combined with other plant growth regulators such as aux, ga and ck are noteworthy effects seen. aux, ga and ck increased morphological variables with the exception of the number of branches per plant, and pod length in the case of ga. within the yield components, aux and ck increased the number of grains per pod and ga decreased all these variables, showing a negative interaction with tria. aux and ck acted synergistically in almost all the variables evaluated, except for the number of branches for which similar values were obtained. in all these variables, the synergistic action of aux and ck exceeds the effect of each growth regulator separately. the joint application of foliar-applied potassium fertilizer with tria showed an unfavorable effect on the yield and plant fresh weight. the highest green pod yields were obtained with the application of tria plus aux, ga and ck (12.15 t ha-1), followed by the application of tria plus aux and ck (10.53 t ha-1). the trihormonal application with tria obtained the best results in the variables table 4. pearson’s correlation coefficients of the variables tested. ph nbp npp pl pw pfw ngp nbp -0.271 ------------------npp -0.573** 0.655** ---------------pl -0.443* 0.442* 0.396 ------------pw 0.225 0.243 -0.232 0.131 ---------pfw -0.255 0.891** 0.670** 0.626** 0.267 ------ngp -0.447* 0.456* 0.485* 0.823** 0.058 0.587** ---yield -0.613** 0.731** 0.883** 0.654** -0.009 0.845** 0.723** ph plant height; nbp number of branches per plant; npp number of pods per plant; pl pod length; pw pod width; pfw plant fresh weight, and ngp number of grains per pod. 193cantaro-segura and huaringa-joaquín: interaction of triacontanol with other plant growth regulators on morphology and yield of field pea (pisum sativum l.) because the hormonal relationship is maintained and is not altered by the imbalance of the others. acknowledgments the authors acknowledge the help of the grain legumes and oilseed research center (peru) for financing the research, engineer norma bustamante and the company farmex s.a. for providing the biostimulants used in the experiment, and the national institute of agrarian innovation (inia-peru) for facilitating the experiment site. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions ahj obtained the financial support and the experiment site for the project. ahj and hcs designed the methodology. hcs conducted the research process, performed the experiment, and analyzed the data. hcs wrote the draft and ahj carried out the revision of the manuscript. literature cited aftab, t., khan, m. m. a., idrees, m., naeem, m., singh, m., & ram, m. (2010). stimulation of crop productivity, photosynthesis and artemisinin production in artemisia annua l. by triacontanol and gibberellic acid application. journal of plant interactions, 5(4), 273–281. https://doi.org/10.1080/17429141003647137 anchivilca rojas, g. h. (2018). abonamiento orgánico y fertilización npk en arveja verde (pisum sativum l.) cv. rondo, bajo riego por goteo en tupicocha, huarochirí [undergraduate honors thesis, universidad nacional agraria la molina]. repositorio institucional universidad nacional agraria la molina. http:// repositorio.lamolina.edu.pe/handle/unalm/3559 baba, t. r., ali, a., kumar, a., & husain, m. (2017). effect of exogenous application of salicylic acid and triacontanol on growth characters and yield of strawberry. the pharma innovation journal, 6(11), 274–279. bertolin, d. c., sá, m. e., arf, o., furlani junior, e., colombo, a. s., & carvalho, f. l. b. m. (2010). aumento da produtividade de soja com a aplicação de bioestimulantes. bragantia, 69(2), 339–347. https://doi.org/10.1590/s0006-87052010000200011 borowski, e., blamowski, z. k., & michałek, w. (2000). effects of tomatex/triacontanol/ on chlorophyll f luorescence and tomato (lycopersicon esculentum mill.) yields. acta physiologiae plantarum, 22, 271–274. https://doi.org/10.1007/s11738-000-0030-5 burt, r. (ed.). (2014). soil survey field and laboratory methods manual. soil survey investigations report no. 51, version 2. united states department of agriculture, natural resources conservation service. carlson, d. r., dyer, d. j., cotterman, c. d., & durley, r. c. (1987). the physiological basis for cytokinin induced increases in pod set in ix93-100 soybeans. plant physiology, 84(2), 233–239. https://doi.org/10.1104/pp.84.2.233 cato, s. c., macedo, w. r., peres, l. e. p., & castro, p. r. c. (2013). sinergism among auxins, gibberellins and cy tokinins in tomato cv. micro-tom. horticultura brasileira, 31, 549–553. https://doi.org/10.1590/s0102-05362013000400007 checa coral, ó. e., bastidas acosta, j. e., & narváez taimal, o. c. (2017). evaluación agronómica y económica de arveja arbustiva (pisum sativum l.) en diferentes épocas de siembra y sistemas de tutorado. revista u.d.c.a actualidad & divulgación científica, 20(2), 279–288. checa coral, o. e., getial pantoja, j. a., & rodríguez rodríguez, d. m. (2020). evaluación de ocho líneas de arveja arbustiva (pisum sativum l.) en seis ambientes de la zona cerealista de nariño. revista u.d.c.a actualidad & divulgación científica, 23(1), article e1211. https://doi.org/10.31910/rudca.v23.n1.2020.1211 chen, x., yuan, h., chen, r., zhu, l., du, b., weng, q., & he, g. (2002). isolation and characterization of triacontanol-regulated genes in rice (oryza sativa l.): possible role of triacontanol as a plant growth stimulator. plant cell physiology, 43(8), 869–876. https://doi.org/10.1093/pcp/pcf100 csukasi, f., merchante, c., & valpuesta, v. (2009). modification of plant hormone levels and signaling as a tool in plant biotechnology. biotechnology journal, 4(9), 1293–1304. https://doi. org/10.1002/biot.200800286 davies, p. j. (2010). the plant hormones: their nature, occurrence, and functions. in p. j. davies (ed.), plant hormones: biosynthesis, signal transduction, action! (pp. 1–15). springer. https:// doi.org/10.1007/978-1-4020-2686-7_1 depuydt, s., & hardtke, c. s. (2011). hormone signalling crosstalk in plant growth regulation. current biology, 21(9), r365–r373. https://doi.org/10.1016/j.cub.2011.03.013 digruber, t., sass, l., cseri, a., paul, k., nagy, a. v., remenyik, j., molnár, i., vass, i., toldi, o., gyuricza, c., & dudits, d. (2018). stimulation of energy willow biomass with triacontanol and seaweed extract. industrial crops and products, 120, 104–112. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.04.047 erisman, j. w. (2011). the new global nitrogen cycle. in j. c. polacco, & c. d. todd (eds.), ecological aspects of nitrogen metabolism in plants (1st ed., pp. 3–15). wiley-blackwell. https://doi. org/10.1002/9780470959404.ch1 espinosa, n., & ligarreto, g. a. (2005). evaluación de la habilidad combinatoria y heterosis de siete progenitores de arveja pisum sativum l. agronomía colombiana, 23(2), 197–206. gomez-roldan, v., fermas, s., brewer, p. b., puech-pagès, v., dun, e. a., pillot, j. p., letisse, f., matusova, r., danoun, s., portais, j. c., bouwmeester, h., bécard, g., beveridge, c. a., rameau, c., & rochange, s. f. (2008). strigolactone inhibition of shoot branching. nature, 455, 189–194. https://doi.org/10.1038/ nature07271 hardtke, c. s., dorcey, e., osmont, k. s., & sibout, r. (2007). phytohormone collaboration: zooming in on auxin-brassinosteroid interactions. trends in cell biology, 17(10), 485–492. https:// doi.org/10.1016/j.tcb.2007.08.003 hedden, p. (2016). gibberellins. in b. thomas, b. g. murray, & d. j. murphy (eds.), encyclopedia of applied plant sciences https://doi.org/10.1080/17429141003647137 http://repositorio.lamolina.edu.pe/handle/unalm/3559 http://repositorio.lamolina.edu.pe/handle/unalm/3559 https://doi.org/10.1590/s0006-87052010000200011 https://doi.org/10.1007/s11738-000-0030-5 https://doi.org/10.1104/pp.84.2.233 https://doi.org/10.1590/s0102-05362013000400007 https://doi.org/10.31910/rudca.v23.n1.2020.1211 https://doi.org/10.1093/pcp/pcf100 https://doi.org/10.1002/biot.200800286 https://doi.org/10.1002/biot.200800286 https://doi.org/10.1007/978-1-4020-2686-7_1 https://doi.org/10.1007/978-1-4020-2686-7_1 https://doi.org/10.1016/j.cub.2011.03.013 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.04.047 https://doi.org/10.1002/9780470959404.ch1 https://doi.org/10.1002/9780470959404.ch1 https://doi.org/10.1038/nature07271 https://doi.org/10.1038/nature07271 https://doi.org/10.1016/j.tcb.2007.08.003 https://doi.org/10.1016/j.tcb.2007.08.003 194 agron. colomb. 39(2) 2021 (vol. 1, pp. 411–420). academic press. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-394807-6.00219-7 henry, e. w., & gordon, c. j. (1980). the effect of triacontanol on peroxidase, iaa, and plant growth in pisum sativum var. ‘alaska’ and ‘little marvel’. journal of experimental botany, 31(5), 1297–1303. https://doi.org/10.1093/jxb/31.5.1297 jadhav, s. m., burondkar, m. m., patil, m. y., & sawant, g. b. (2017). effect of plant growth regulators on physiological behavior of rice (oryza sativa l.) under kharif konkan condition. international journal of chemical studies, 5(6), 1365–1367. khan, m. m. a., bhardwaj, g., naeem, m., moinuddin, mohammad, f., singh, m., nasir, s., & idrees, m. (2009). response of tomato (solanum lycopersicum l.) to application of potassium and triacontanol. acta horticulturae, 823, 199–208. https://doi. org/10.17660/actahortic.2009.823.29 khandaker, m. m., faruq, g., rahman, m. m., sofian-azirun, m., & boyce, a. n. (2013). the inf luence of 1-triacontanol on the growth, f lowering, and quality of potted bougainvillea plants (bougainvillea glabra var. “elizabeth angus”) under natural conditions. the scientific world journal, 2013, article 308651. https://doi.org/10.1155/2013/308651 kuppusamy, k. t., walcher, c. l., & nemhauser, j. l. (2009). cross-regulatory mechanisms in hormone signaling. plant molecular biology, 69, article 375. https://doi.org/10.1007/ s11103-008-9389-2 liu, c., wang, s., copeland, l., & wang, s. (2015). physicochemical properties and in vitro digestibility of starches from field peas grown in china. lwt food science and technology, 64(2), 829–836. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.06.060 marschner, p. (ed.). (2011). mineral nutrition of higher plants (3rd ed.). academic press. https://doi.org/10.1016/c2009-0-63043-9 martínez gonzález, l., maqueira lópez, l., nápoles garcía, m. c., & núñez vázquez, m. (2017). efecto de bioestimulantes en el rendimiento de dos cultivares de frijol (phaseolus vulgaris l.) biofertilizados. cultivos tropicales, 38(2), 113–118. mosjidis, c. o., peterson, c. m., truelove, b., & dute, r. r. (1993). stimulation of pod and ovule growth of soybean, glycine max (l.) merr. by 6-benzylaminopurine. annals of botany, 71(3), 193–199. https://doi.org/10.1006/anbo.1993.1024 müller, d., & leyser, o. (2011). auxin, cytokinin and the control of shoot branching. annals of botany, 107(7), 1203–1212. https:// doi.org/10.1093/aob/mcr069 naeem, m., idrees, m., aftab, t., khan, m. m. a., & moinuddin. (2010). changes in photosynthesis, enzyme activities and production of anthraquinone and sennoside content of coffee senna (senna occidentalis l.) by triacontanol. international journal of plant developmental biology, 4(1), 53–59. naeem, m., khan, m. m. a., & moinuddin. (2012). triacontanol: a potent plant growth regulator in agriculture. journal of plant interactions, 7(2), 129–142. https://doi.org/10.1080/17429145. 2011.619281 naeem, m., khan, m. m. a., moinuddin, idrees, m., & aftab, t. (2011). triacontanol-mediated regulation of growth and other physiological attributes, active constituents and yield of mentha arvensis l. plant growth regulation, 65, 195–206. https:// doi.org/10.1007/s10725-011-9588-8 naeem, m., khan, m. m. a., moinuddin, & siddiqui, m. h. (2009). triacontanol stimulates nitrogen-fixation, enzyme activities, photosynthesis, crop productivity and quality of hyacinth bean (lablab purpureus l.). scientia horticulturae, 121(4), 389–396. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2009.02.030 nakaya, m., tsukaya, h., murakami, n., & kato, m. (2002). brassinosteroids control the proliferation of leaf cells of arabidopsis thaliana. plant & cell physiology, 43(2), 239–244. https://doi. org/10.1093/pcp/pcf024 pozo, m. j., lópez-ráez, j. a., azcón-aguilar, c., & garcía-garrido, j. m. (2015). phytohormones as integrators of environmental signals in the regulation of mycorrhizal symbioses. new phytologist, 205(4), 1431–1436. https://doi.org/10.1111/nph.13252 rajak, r., sengupta, s., tiwary, a. k., verma, s., minz, a., bibhuti, t. o. p., & rani, v. (2018). effect of bio regulators on yield parameters of sweet potato (ipomoea batatas l.). journal of pharmacognosy and phytochemistry, 7(1), 2425–2427. rasool, r., ganai, b. a., kamili, a. n., akbar, s., & masood, a. (2013). synergistic effect of auxins and cytokinins on propagation of artemisia amygdalina (asteraceae), a critically endangered plant of kashmir. pakistan journal of botany, 45(2), 629–634. ratnayake, w. s., hoover, r., shahidi, f., perera, c., & jane, j. (2001). composition, molecular structure, and physicochemical properties of starches from four field pea (pisum sativum l.) cultivars. food chemistry, 74(2), 189–202. rodríguez quispe, g. (2015). evaluación de 12 cultivares de arveja (pisum sativum l.) de tipo industrial para cosecha en verde en condiciones de tarma [undergraduate thesis, universidad nacional del centro del perú]. repositorio institucional digital universidad nacional del centro del perú. http:// repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12894/977/ rodr%c3%8dguez%20quispe%20gustavo.pdf rondinel ruíz, r. (2014). rendimiento en vaina verde de tres variedades de arveja (pisum sativum l.) en tres modalidades de siembra bajo el sistema de agricultura de conservación. canaán a 2750 msnm ayacucho [undergraduate honors tesis, universidad nacional de san cristóbal de huamanga]. repositorio institucional universidad nacional de san cristóbal de huamanga. http://repositorio.unsch.edu.pe/bitstream/handle/ unsch/901/tesis ag1139_ron.pdf sahu, g., aslam, t., das, s. p., maity, t. k., & gupta, n. k. (2017). a study on pre-f lowering foliar spray of plant growth regulator on growth and yield parameters in sweet pepper (capsicum annuum l.) under protected condition. international journal of current microbiology and applied sciences, 6(7), 3998–4007. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.607.414 santner, a., calderon-villalobos, l. i. a., & estelle, m. (2009). plant hormones are versatile chemical regulators of plant growth. nature chemical biology, 5, 301–307. https://doi.org/10.1038/ nchembio.165 santos, j., herrero, m., mendiola, j. a., oliva-teles, m. t., ibáñez, e., delerue-matos, c., & oliveira, m. b. p. p. (2014). assessment of nutritional and metabolic profiles of pea shoots: the new ready-to-eat baby-leaf vegetable. food research international, 58, 105–111. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.01.062 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-394807-6.00219-7 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-394807-6.00219-7 https://doi.org/10.1093/jxb/31.5.1297 https://doi.org/10.17660/actahortic.2009.823.29 https://doi.org/10.17660/actahortic.2009.823.29 https://doi.org/10.1155/2013/308651 https://doi.org/10.1007/s11103-008-9389-2 https://doi.org/10.1007/s11103-008-9389-2 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.06.060 https://doi.org/10.1006/anbo.1993.1024 https://doi.org/10.1093/aob/mcr069 https://doi.org/10.1093/aob/mcr069 https://doi.org/10.1080/17429145.2011.619281 https://doi.org/10.1080/17429145.2011.619281 https://doi.org/10.1007/s10725-011-9588-8 https://doi.org/10.1007/s10725-011-9588-8 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2009.02.030 https://doi.org/10.1093/pcp/pcf024 https://doi.org/10.1093/pcp/pcf024 https://doi.org/10.1111/nph.13252 http://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12894/977/rodr%c3%8dguez%20quispe%20gustavo.pdf http://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12894/977/rodr%c3%8dguez%20quispe%20gustavo.pdf http://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12894/977/rodr%c3%8dguez%20quispe%20gustavo.pdf http://repositorio.unsch.edu.pe/bitstream/handle/unsch/901/tesis ag1139_ron.pdf http://repositorio.unsch.edu.pe/bitstream/handle/unsch/901/tesis ag1139_ron.pdf https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.607.414 https://doi.org/10.1038/nchembio.165 https://doi.org/10.1038/nchembio.165 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.01.062 195cantaro-segura and huaringa-joaquín: interaction of triacontanol with other plant growth regulators on morphology and yield of field pea (pisum sativum l.) santos, o. f., cunha, f. f., taira, t. l., souza, e. j., & leal, a. j. f. (2018). increase in pea productivity associated with irrigation management. horticultura brasileira, 36(2), 178–183. https:// doi.org/10.1590/s0102-053620180205 schaller, g. e., bishopp, a., & kieber, j. j. (2015). the yin-yang of hormones: cytokinin and auxin interactions in plant development. the plant cell, 27(1), 44–63. https://doi.org/10.1105/ tpc.114.133595 shuk la, a., abad farooqi, a. h., shuk la, y. n., & sharma, s. (1992). effect of triacontanol and chlormequat on growth, plant hormones and artemisinin yield in artemisia annua l. plant growth regulation, 11, 165–171. https://doi.org/10.1007/ bf00024071 singh, k., sharma, m., & singh, s. k. (2017). effect of plant growth regulators on fruit yield and quality of guava (psidium guajava) cv. allahabad safeda. journal of pure and applied microbiology, 11(2), 1149–1154. https://doi.org/10.22207/jpam.11.2.61 taiz, l., zeiger, e., møller, i. m., & murphy, a. (eds.). (2014). plant physiology and development (6th ed.). oxford university press. wang, y., zhao, j., lu, w., & deng, d. (2017). gibberellin in plant height control: old player, new story. plant cell reports, 36, 391–398. https://doi.org/10.1007/s00299-017-2104-5 weeden, n. f. (2007). genetic changes accompanying the domestication of pisum sativum: is there a common genetic basis to the ‘domestication syndrome’ for legumes? annals of botany, 100(5), 1017–1025. https://doi.org/10.1093/aob/mcm122 wehner, t., & gritton, e. t. (1981). effect of the n gene on pea pod characteristics. journal of the american society for horticultural science, 106(2), 181–183. wolters, h., & jürgens, g. (2009). survival of the f lexible: hormonal growth control and adaptation in plant development. nature reviews genetics, 10, 305–317. https://doi.org/10.1038/nrg2558 wu, l., chang, k. f., hwang, s. f., conner, r., fredua-agyeman, r., feindel, d., & strelkov, s. e. (2019). evaluation of host resistance and fungicide application as tools for the management of root rot of field pea caused by aphanomyces euteiches. the crop journal, 7(1), 38–48. https://doi.org/10.1016/j.cj.2018.07.005 https://doi.org/10.1590/s0102-053620180205 https://doi.org/10.1590/s0102-053620180205 https://doi.org/10.1105/tpc.114.133595 https://doi.org/10.1105/tpc.114.133595 https://doi.org/10.1007/bf00024071 https://doi.org/10.1007/bf00024071 https://doi.org/10.22207/jpam.11.2.61 https://doi.org/10.1007/s00299-017-2104-5 https://doi.org/10.1093/aob/mcm122 https://doi.org/10.1038/nrg2558 https://doi.org/10.1016/j.cj.2018.07.005 toxicity evaluation of two insecticides on tetragonisca angustula and scaptotrigona xanthotricha (hymenoptera: apidae) toxicity evaluation of two insecticides on tetragonisca angustula and scaptotrigona xanthotricha (hymenoptera: apidae) evaluación de la toxicidad de dos insecticidas sobre tetragonisca angustula y scaptotrigona xanthotricha (hymenoptera: apidae) daniel estiven quiroga-murcia1*, moisés joão zotti2, ingeborg zenner de polanía3, and esdras elías pech-pech4 abstract resumen stingless bees (hymenoptera: apidae, meliponini) have crucial roles in the ecosystem, offering pollination service and contributing to genetic diversity of species, and also providing honey and wax to humankind. tetragonisca angustula and scaptotrigona xanthotricha are species that have been used since ancient times for beekeeping. currently these and other species have been exposed to agronomic practices, among which the use of synthetic pesticides used for crop protection stands out. the aim of this study was to evaluate the toxicity of the insecticides thiamethoxam and fipronil, which are used in agriculture in several countries in the tropical and subtropical belt in order to establish the risk that these products represent to the survival of these two species. the oral and topical ld50 was obtained by probit analysis. comparisons with the ld50s of other stingless bees and apis mellifera were realized. although further studies are required to calculate the real risk of the two compounds, the results showed an evident susceptibility of both species. we concluded that it is essential to use tools and practices that reduce the risk, and perform toxicological evaluations of new and existing pesticides on stingless bees. las abejas sin aguijón (hymenoptera: apidae, meloponini) hacen parte fundamental del ecosistema, ofreciendo el servicio de polinización y diversificación genética de las especies, además de proporcionar miel y cera para los seres humanos. tetragonisca angustula y scaptotrigona xanthotricha son especies que han sido usadas en la meliponicultura por tiempos ancestrales. en la actualidad ellas, junto con otras especies, han estado expuestas a las prácticas agronómicas entre las cuales se destaca la protección de cultivos. el objetivo de este trabajo fue evaluar la toxicidad de tiametoxam y fipronil, insecticidas usados en la agricultura de varios países de la franja tropical y subtropical, a fin de establecer el riesgo que pueden representar para la supervivencia de estas dos especies. se obtuvo por medio del análisis probit las dl50 para la exposición oral y tópica de los dos insecticidas. se realizaron comparaciones con la dl50 de otras especies de abejas sin aguijón y apis mellifera. aunque se requieren más estudios para calcular el riesgo real de los dos compuestos, se evidenció la susceptibilidad de las dos especies y el riesgo para su supervivencia. se concluyó que es fundamental el uso de herramientas y prácticas que disminuyan el riesgo que corren estas especies, además de la realización de evaluaciones toxicológicas sobre las abejas sin aguijón a la hora de aprobar el uso de nuevos y existentes pesticidas. key words: pollination, stingless bees, meliponini, pesticide risk, toxicology. palabras clave: polinización, abejas sin aguijón, meliponini, riesgo de pesticidas, toxicología. among stingless bees those of the tribe meliponini stand out, they do not sting because the sting is atrophied. they are distributed throughout the tropical and subtropical region of america, africa, asia and oceania (michener, 2002; nogueira-neto, 1997). in latin america the exploitation of honey and wax from meliponines or the so called meliponiculture, a term created by nogueira-neto. (1997), has been reported before the arrival of columbus (mcgregor, introduction many american indigenous bees pollinate native and domesticated plant species, in some cases even, more effective and efficiently than the imported bee apis mellifera linnaeus, 1758 (hymenoptera: apidae). according to klein et al. (2007) from 57 crops accounting the 95% of the world production, 42% are visited by a native bee. received for publication: 04 june, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.65447 1 programa de maestría, departamento de protección vegetal, universidad autonoma chapingo, texcoco (mexico). 2 universidade federal de pelotas, faculdade de agronomia eliseu maciel, departamento de fitossanidade, pelotas (brazil). 3 universidad de ciencias aplicadas y ambientales, bogota (colombia). 4 instituto tecnológico de conkal, conkal, yucatan (mexico). * corresponding author: quirogaedaniel@hotmail.com agronomía colombiana 35(3), 340-349, 2017 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.65447 quirogaedaniel@hotmail.com 341quiroga-murcia, zotti, zenner de polanía, pech-pech: toxicity evaluation of two insecticides on tetragonisca angustula and scaptotrigona xanthotricha... 1976). in colombia, few documents about this culture exist, however the use of 25 species has been recorded (nates-parra and rosso-londoño, 2013). in brazil, until the introduction of the domestic bee in 1839, they were the only producers of honey (witter and tirelli, 2014), while in colombia they were of great importance to the development of native communities, long before the conquest. the native tribes chibchas, muiscas and tayronas, among others, consumed their honey to sweeten the “chicha” and used its wax in gold melting for jewelry production, using the lost wax technique (falchetti and nates-parra, 2002, nates-parra, 1996). meliponines are social insects that offer a great service by effectively pollinating native and cultivated plants (witter and tirelli, 2014). bees of the genus scaptotrigona and tetragonisca can be used to pollinate field and greenhouse crops, due to their docility, absence of functional sting and adaptation to artificial domains (mcgregor, 1976; natesparra, 2005). tetragonisca angustula illiger, 1806, according to nogueiraneto (1997) is one of the bees with very good characteristics to “meliponiculture”, both to honey production and pollination. workers can cover a distance of 500 m, are generalist and polylectic, which means they can visit f lowers of various plant species and are rustic (nates-parra, 2005; venturieri, 2008). in colombia, the species has been recorded from 0 to 2,000 m a.s.l. in most of the national territory (nates-parra and rosso-londoño, 2013). scaptotrigona xanthotricha moure, 1950 called in brazil “mandaguari-amarillo”, covers a distance of approximately 750 m (nogueira-neto, 1997); its behavior is more aggressive than t. angustula. they do not possess a functional sting, but defend their hive by tangling in operatoŕ s hair and clinging with legs and mandibles to the cloth and sensitive skin areas like eyelids and lips, without causing any physical damage. they show great potential as a producer species of special honey with antimicrobial activity (borsato et al., 2013); distributed in several states in brazil (camargo and pedro, 2008) and registered in colombia in the department of santander (nates-parra, 2001). although there is a considerable number of articles over the toxicology and the effect of insecticides on meliponines, as those published by costa et al. (2015), jacob et al. (2013), lourenço et al. (2005), moraes et al. (2000), soares et al. (2015), tomé et al. (2015), valdovinos-nuñez et al. (2009), among others, there is few information on the toxicology of the two species mentioned above and even less about neonicotinoids and phenylpyrazoles based insecticides, such as thiamethozam and fipronil. thiamethoxam belongs to the neonicotinoids, agonistic molecules of the nicotinic acetylcholine receptor, that mimic the action of the neurotransmitter acetylcholine, blocking receptors and disrupting the transmission impulse between nerve cells (devine et al., 2008, group irac international moa working, 2015); it is systemic and acts by ingestion and contact, as well as its metabolite clothtianidin. both compounds are persistent in soil and water and are highly toxic to apis mellifera (lewis et al., 2016). nowadays, collapse colony disorder (ccd) is one of the most important problems that threaten a. mellifera and, consequently, agriculture in north america and europe. ccd is defined as: “the loss of bee colonies without the presence of dead adult bees; only the queen is found, sometimes honey and immature bees” (usda ars, 2008). as other insecticides belonging to this group, the use of thiamethoxam is one of the possible causes of this disorder, both directly and indirectly, by increasing the susceptibility of bees to pathogens such as nosema that affects the digestive tract of bees (ccd steering committee, 2012, henry et al., 2012). due to these results, several countries of the european union have banned and / or limited its use in several crops (agriculture forêt, 2013). fipronil belonging to phenylpyrazoles, it is also a neurotoxic antagonist of the chloride channel regulated by γ-aminobutyric acid (gaba); due to its mode of action interferes with the chloride channels in the nerve membrane, disrupting ion transfer and impulse transmission between nerve cells (devine et al., 2008, group irac international moa working, 2015). it is systemic and can act by ingestion and contact; persistent in soil as well as its most important metabolites, product of its transformation, fipronil amide, sulfone and sulphide, of which the toxicity to bees has been only studied for fipronil sulfone, product, orally, highly toxic (lewis et al., 2016). it is reported as a toxic compound for bees and also as a possible, partial, ccd responsible (reuber, 2015); in addition, causes a greater susceptibility of bees to nosema (vidau et al., 2011). in colombia there are two products registered with thiamethoxam as active ingredient and two in mixture with lambda-cyhalothrin; for fipronil more than 50 products with the active ingredient are registered alone and in mixture. its use is permitted in rice, maize, potato, pasture, tomato, bean, citrus, onion, soybean, green beans, chrysanthemums, rose, avocado and cotton (ica instituto colombiano agropecuario, 2016). 342 agron. colomb. 35(3) 2017 in order to contribute to the knowledge of the toxicology of these two products commonly used in agriculture and to formulate strategies to increase productivity, toxicity and the effect of thiamethoxam and fipronil on t. angustula and s. xanthotricha was evaluated, estimating the ld50 applied both topically and orally. materials and methods the research was carried out at the phytosanitary laboratory of the agronomy faculty eliceu maciel, federal university of pelotas, capão do leão brazil, where artificial hives of scaptotrigona xanthotricha and tetragonisca angustula (hymenoptera: apidae) are available. to perform the tests, the methodologies proposed in the guide 213 honeybees, acute oral toxicity test and guide 214 acute contact toxicity test of the organization for co-operation and economic development (oecd/ocde, 1998); ocspp 850.3020 : honeybee acute contact toxicity test and ocspp 850.3030: honey bee toxicity of residues on foliage, the united states environmental protection agency (epa, 2012a, 2012b), the guideline for evaluating side effects of plant protection products on honeybees from the european and mediterranean plant protection organization (oepp/eppo, 2010) and the standard methods for toxicology research in a. mellifera of the international bee research association (medrzycki et al., 2013) were considered. collection of bees: the collection was made with an aspirator, lifting the top of the hives. initially, 180 bees per test, ten bees for three replicates and six treatments were collected, then deposited in a plastic container with a lid and a feeder with a 50% sucrose solution (epa, 2012a, 2012b; medrzycki et al., 2013, oecd/ocde, 1998; oepp/eppo, 2010). the bees were kept for 24 h in a dark room at 26°c and 70% humidity (epa, 2012b; oecd/ ocde, 1998; oepp/eppo, 2010). specimen conditioning prior to application: the importance of food availability at the collection event has been observed. maintaining these meliponines for more than 30 minutes without food causes a high natural mortality in the vials. for a. mellifera it is not recommended to have an individual alone for more than 1 h (oepp/eppo, 2010); since the meliponines are also social insects, this recommendation was considered. the individuals were removed from the darkroom and all dead bees or those that did not exhibit normal and active behavior were discarded. the normal ones were anesthetized with co2 for 20 s or until sleeping. preliminary tests were performed to evaluate the response of individuals to the anesthesia procedure, to determine the volume of solution to be applied to the individual for topical application, and to know the effect of solvents for both topical application and oral exposure. after the application of the chemical the individuals were transferred to an aluminum box with two holes and metal mesh where they had a 50% sucrose based feeder; all 18 experimental units corresponding to each test were taken back to the dark room. insecticide solutions: the dilutions were prepared according to the commercial formulated products guidelines: actara 250 wg containing 25% m/v of thiamethoxam and standak® containing 25% m/v of fipronil. as base solution the maximum recommended dose for field applications (mdrc) of the insecticides was taken, prepared with water table 1. doses used for the determination of the topical ld50 and oral lc50 species insecticide administration dosage used (a.i. ng µl-1) 1 2 3 4 5 6 7 8 tetragonisca angustula thiamethoxam oral 750.00 46.88 1.46 0.18 0.02 topical 750.00 46.88 11.72 2.93 1.46 0.73 0.09 0.01 fipronil oral 750.00 46.88 5.86 0.18 0.09 0.01 topical 750.00 46.88 5.86 0.73 0.18 0.09 scaptoatrigaona xanthotricha thiamethoxam oral 750.00 23.40 11.72 1.46 0.37 0.09 0.01 topical 750.00 11.72 1.46 0.09 0.01 fipronil oral 750.00 46.88 5.86 2.93 1.46 0.09 0.05 0.01 topical 750.00 46.88 5.86 1.46 0.73 0.09 343quiroga-murcia, zotti, zenner de polanía, pech-pech: toxicity evaluation of two insecticides on tetragonisca angustula and scaptotrigona xanthotricha... and 1% detergent due to the insolubility of both commercial products in acetone. serial dilutions were prepared from the base solution until the required doses for topical application and oral exposure were reached (medrzycki et al., 2013). the doses used (tab. 1) varied according to the behavior of each species. to determine the definitive doses, first serial dilutions were made, however, not all were applied to the sample. a selection of five dilutions was made, based on assumptions of the mortality that they could cause, and after the evaluation, along with the analysis of the data, the tests were adjusted, adding or not adding other doses. thus, the number of doses of each test was variable. determination of ld50 by means of topical application: topical application was performed using the burkard® precision microapplicator. each dose was applied to an experimental group of 30 bees, 10 bees from each hive, using three replicates (epa, 2012b), plus an experimental control group without application, only was applied the aqueous solution with detergent and hold under the same conditions (medrzycki et al., 2013; oecd/ocde, 1998). each bee received 1 μl of the solution corresponding to each treatment on the pronotum (medrzycki et al., 2013, oecd/ocde, 1998, oepp/eppo, 2010); then the individuals were placed in a petri dish to allow evaporation of the compound and subsequently deposited per replicate in an aluminum box and taken to the dark room where mortality and poisoning symptoms were observed at 4, 24 and 48 h (medrzycki et al., 2013; oecd/ocde, 1998). determination of oral lc50: subjects were anesthetized to be placed in the aluminum boxes, where they were fed 10μl/bee of a 50% sucrose solution contaminated with the doses proposed for the test for 4 h (medrzycki et al., 2013; oecd/ocde, 1998; oepp/eppo, 2010); afterwards the contaminated food was removed and a tube with clean food solution was placed. the number of boxes or experimental units was initially 18 for each test; but with increasing doses in some of them this number varied; however, all boxes were maintained under the conditions described above and observations were made with the same periodicity as in the previous evaluation. no repetition in time was performed. statistical analysis: due to the nature of the data and the objective of this work to determine the ld50 applied both topically and orally with their respective 95% confidence intervals and chi square values, the probit analysis was performed using excel software, xlstat 2015 statistical package and graphpad prism software. results and discussion oral and topical lethal dose: oral lc50 is a measurement that allows to obtain the lethal concentration of a pesticide in a food solution. however, its effect depends on the amount ingested by the target organism; lc50 is then converted into ld50, and represents the estimated amount of pesticide that causes the mortality of the organism. the oral exposure diet to reach the lc50 to thiamethoxam in t. angustula of 6.664 ng μl-1 diet, and to s. xanthotricha of 0.1848 ng μl-1 diet was estimated. with fipronil the following data were obtained: t. angustula: 0.1864 ng μl-1 diet and s. xanthotricha: 0.8162 ng μl1 diet. the oral ld50 was calculated after considering the concentration of the pesticide in the solution with which the bees were fed, it was also necessary to estimate the average consumption of the specimens during the 4 h of exposure, in order to know the amount of pesticide they consumed and subsequently calculate the ld50 in ng/ bee; for s. xanthotricha it was 2 μl and for t. angustula 0.8 μl; results are presented, with the respective statistics, in tables 2 and 3. slope interpretation of the curve dose-response: figures 1 and 2 show the model used to determine of the topical and oral ld50 of the two insecticides. the different doses corresponding to the estimated percentages of mortality can be identified in the graphs. in addition, the risk represented by the insecticides to the bees can be interfered from the data in tables 2 and 3. the slopes resulting from the oral fipronil tests in t. angustula and fipronil topical in s. xanthotricha were superior to 2, indicating a high sensitivity of both species to small modifications in the used dose; therefore, the existing range between ld50 and ld90 in these two cases is less than in the other tests. in the oral thiamethoxam test for t. angustula, the lowest slope inclination was obtained, which explains the great difference between the ld50andld90; second is the thiamethoxam topical test on s. xanthotricha where the same behavior is observed between the two lethal doses. this low slope inclination agrees with the higher doses of the ld50 calculated in this study and make the different reaction of the two species to thiamethoxam evident. according to zhu et al. (2015) the risk is inf luenced by the products concentration at field application and the slope of the dose response curve, a high inclination of a slope indicates a high sensitivity to the pesticide; small dose increase causes high mortality. 344 agron. colomb. 35(3) 2017 figure 1. dose curve response evidencing the lethal effects of a dilution series based on the respective mdrc of fipronil (a) and thiamethoxam (b) (1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128, 1/256, 1/512, 1/1024, 1/2048, 1/4096); topical application on t. angustula and s. xanthotricha (mortality was measured 48 h after treatment). b dose-response sigmoid curves of thiamethoxam on stingless bees dose-response sigmoid curves of fipronil on stingless bees thiamethoxam (ng al/bee) m or ta lit y (% ) 0 20 40 60 80 100 fipronil (ng al/bee) m or ta lit y (% ) 0.01 1 100 a 0 20 40 60 80 100 0.01 1 100 t. angustula r² = 0.9782 s. xanthotricha r² = 0.9854 t. angustula r² = 0.9816 s. xanthotricha r² = 0.9583 b dose-response sigmoid curves of thiamethoxam on stingless bees dose-response sigmoid curves of fipronil on stingless bees thiamethoxam (ng al/bee) m or ta lit y (% ) 0 20 40 60 80 100 fipronil (ng al/bee) m or ta lit y (% ) 0.01 1 100 a 0 20 40 60 80 100 0.01 1 100 t. angustula r² = 0.9360 s. xanthotricha r² = 0.7891 t. angustula r² = 0.9886 s. xanthotricha r² = 0.9627 figure 2. dose curve response evidencing the lethal effects of a dilution series based on the respective mdrc of fipronil (a) and thiamethoxam (b) (1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128, 1/256, 1/512, 1/1024, 1/2048, 1/4096), oral exposure of t. angustula and s. xanthotricha. (mortality was measured 48 h after treatment). table 2. effect of thiamethoxam and fipronil o≠n the stingless bee tetragonisca angustula. insecticide exposure slope±se ld50 (95% lc1) ld90 (95% lc) fraction mrfd2 pr>chi thiamethoxam oral (ng/bee) 0.91±0.30 5.331 (1.41-20.16) 49.68 (24.36-148.66) 1/140 <0.0001 topical (ng/bee) 1.857±0.27 1.86 (1.79-2.51) 5.097 (3.77-8.94) 1/403 <0.0001 fipronil oral (ng/bee) 3.536±0.93 0.15 (0.14-0.17) 0.272 (0.2-0.75) 1/5000 <0.0001 topical (ng/bee) 1.932±0.61 0.56 (0.42-0.76) 1.783 (1.11-4.05) 1/1339 <0.0001 1 confidencial level; 2 maximum recommended field dose. 345quiroga-murcia, zotti, zenner de polanía, pech-pech: toxicity evaluation of two insecticides on tetragonisca angustula and scaptotrigona xanthotricha... it is of great importance to know the sensitivity and the reaction of species to insecticides, based on the slope of the dose response curve. this slope describes the doses that may or may not cause a sub-lethal effect can be inferred and it also implies a contribution when planning the doses for toxicological studies of sub-lethal effects. routes of exposure to pesticides: there are multiple routes of exposure to pesticides that affect bees, being direct contact with a pesticide solution and with the powder from treated seeds or the application of pesticides in granular form to the soil the most common ones. oral exposure to residues; or products translocated by the plant that are present in the pollen or nectar of planted or associated plants within or at the crops border and nearby crops; all the exposed aerial applications; the application of granules to the soil; the seed treatment or the absorption of residues from previous grown crops (efsa european food safety authority, 2013c; godfray et al.,2014) are considered highly hazardous .in addition, it is assumed, that its response also depends on intrinsic factors, such as ecology, biology, physiology, morphology and extrinsic factors such as climate and f lora. no research was found on the consumption of free environmental water by stingless bees; however, a topical or oral exposure to insecticides can be potentially considered either by the guttation drops from some crops treated with systemics, the consumption of contaminated water from puddles or ditches or droplets present on plant surfaces or on soil as a remain product of the irrigation, as mentioned by girolami et al. (2009) for a. mellifera. these studies should be carried out for stingless bees. it is of special importance to consider the pesticide or its metabolites risks and how to measure their effects, matter slightly studied so far, once these routes of exposure have been verified. if bees use guttation drops to support the hive, it is important to study the content of thiamethoxam and its metabolites in plants such as fragaria x ananassa (strawberry), where the product is used by means of foliar application and in regular irrigation water. strawberry f lowers are those normally visited by t. angustula (imperatriz-fonseca et al., 2015). many gramineae such as zea mays although they do not require bee-assisted pollination, could provide guttation droplets to bees after through secretions by maize and pollen. this solution has been found to contain thiamethoxam residues when treated seeds are planted or granules are applied to the soil (godfray et al., 2014; efsa european food safety authority, 2013a, 2013b; simon et al., 2013). intoxication symptoms: after topical application and oral exposure, acute poisoning symptoms were observed with the highest doses of both insecticides. intoxication with fipronil of s. xanthotricha, initially induced a high excitation condition, represented by wing movement, vibration and circular movements at the same site. later, slowness in movement, tremor and a displacement difficulty was observed, which also occurred in another stingless bee, m. scutellaris when exposed orally and topically to the same compound (lourenço et al., 2012); t. angustula symptoms were less evident due to their slower movement dynamic, but it was also observed that individuals struggled with difficulty and trembled to death. after less than 4 h after the application event the individuals were dead showing a full spread of wings and legs. with thiamethoxam poisoning, individuals of both species started to move rapidly throughout the box; minutes later they slowed down and were paralyzed, agreeing with the symptoms observed for s. postica when exposed to imidacloprid (soares et al., 2015); in some cases the bees died clinging to the mesh of the experiment boxes (fig. 3). the dead individuals showed a swollen abdomen (fig. 4) and legs and wings contracted. table 3. effect of thiamethoxam and fipronil on the stingless bee scaptotrigona xanthotricha. insecticide exposure slope±se ld50 (95% lc1) ld90 (95% lc) fraction mrfd2 pr>chi thiamethoxam oral (ng/bee) 1.34±0.65 0.37 (0.148-0.921) 1.235 (0.084-2.46) 1/2032 <0.0001 topical (ng/bee) 1.11±0.53 27.78 (9.54-80.88) 126.7 (52.55-919.32) 1/27 <0.0001 fipronil oral (ng/bee) 1.564±0.60 1.632 (0.84-3.17) 5.89 (4.37-9.62) 1/459 <0.0001 topical (ng/bee) 6.56±2.302 1.124 (0.89-1.418) 1.415 (1.3-1.53) 1/667 <0.0001 1 confidencial level; 2 maximum recommended field dose. 346 agron. colomb. 35(3) 2017 figure 3. scaptotrigona xanthotricha dead and firmly entangled on the mesh of the cage after topical exposure to thiamethoxam. turn more tolerant than m. scutellaris. when a. mellifera was exposed topically to fipronil, vidau et al. (2011) obtained an ld50 of 417 ng/bee, which shows that both species are more susceptible than the domestic bee.in relation to thiamethoxam, valdovinos-nuñez et al. (2009) obtained a topical ld50 of 4 ng/bee to nanotrigona perilampoides, which ref lects a susceptibility, approximately 6 times greater than s. xanthotricha, but a higher tolerance to the product than t. angustula. even so, the topical ld50 reported by zhu et al. (2015) on a. mellifera was equivalent to 40 ng/bee, twice the obtained value to s. xanthotricha and more than 30 times greater than the ld50 for t. angustula. finally, the research carried out by tomé et al. (2015) showed that imidacloprid is lethal in doses used in the field for the s. xanthotricha, as has also been observed in the present study, where thiamethoxam and fipronil were lethal to all individuals of the two species, when exposing the bees to the doses used during field application. the efsa european food safety authority (2013c) states that both bumblebees and solitary bees, because of their own biology, ecology and physiology, are more susceptible to pesticides than a. mellifera. based on the results of this study, the stingless bees could be included in this concept amplifying efsá s statement. comparing the susceptibility of both bees to insecticides, as well as their capacity to adapt to agroecosystems, allows to recognize their potential as pollinators that could replace apis mellifera. jaffe et al. (2015) found that trigona snipes is able to colonize degraded environments and may persist in highly altered landscapes, being an example of a “rescue pollinator”. susceptibility and risk: in general, a greater susceptibility of both species to fipronil was detected. s. xanthotricha also presents a high susceptibility to thiamethoxam in oral exposure. furthermore, fipronil is toxic to the 50 and 90% of the sample in doses lower than 2 ng/bee. representing a high toxicity after applying the classification criteria proposed by atkins et al. (1981), which indicates that insecticides with ld50 less than 2 μg/bee (2,000 ng/bee) are highly toxic to this group of insects. in the case of thiamethoxam, s. xanthotricha showed a higher tolerance to topical exposure than t. angustula, although there is a high toxicity to oral exposure. this result is considered concerning, due to the high systemicity of the product, which, being soluble in water, is rapidly translocated to all parts of the plant and represents a risk figure 4. tetragonisca angustula dead with swollen abdomen after oral contamination with thiamethoxam. toxicological comparisons: fipronil has been evaluated on several species of stingless bees, as well as on domestic bee a. mellifera. jacob et al. (2013) reported a topical ld50: 0.54 ng/bee and oral lc50: 0.24 ng μl-1 diet to s. postica. on the other hand, lourenço et al. (2012) recorded a topical ld50 of 0.41 ng/bee and an oral lc50 of 0,011 ng μl-1 diet on melipona scutellaris. comparing the results of this study with those obtained by the mentioned authors, it is observed that both species are more susceptible than s. xanthotricha with both topical exposure and oral administration, whereas s. postica is slightly more tolerant to the insecticide than t. angustula provided in oral form, but in 347quiroga-murcia, zotti, zenner de polanía, pech-pech: toxicity evaluation of two insecticides on tetragonisca angustula and scaptotrigona xanthotricha... due to in foliar application, soil or seed treatment. based on this mode of action, the european union banned its use in many crops, considered attractive to bees or in those in which the bees could be exposed to the compound (the european commission, 2013). the maximum recommended dose for field applications represents the dosage suggested by the formulator of the commercial product. in both cases the dose from which the dilutions were made was 3 g l-1. therefore, direct contact in the field during spraying or exposure to fresh or dry residues could be of great detriment to the survival of the hive of both species. the evaluation of the potential risk of a pesticide requires not only the calculation of the ld50 but also the evaluation of larval toxicity, the effects on their behavior, the effect on the hypopharyngeal gland as well as the cumulative effect of the pesticides (efsa european food safety authority, 2013c). so far, no research on this topic for meloponini has been carried out. this basic research demonstrated the susceptibility of the t. angustula and s. xanthotricha to the action of thiamethoxam and fipronil when administered orally or topically. a greater susceptibility of these two species of native bees than that of a. mellifera to these pesticides was confirmed. there are several reasons that could explain this greater susceptibility, such as an adaptation and selection processes of apis being over time exposed to insecticides, size and the presence or absence of structures that could protect from direct contact with the compound, foraging habits associated with weather and the moment an application is made, among other causes. there is very little information and studies on stingless bees and without them it is impossible to establish with any certainty the actual risk represented by pesticides for these bees. it is of great importance to carry out studies on native stingless bees, taking into account their role as pollinators in the diversity of fauna and f lora. at present for registration and use of pesticides only the ld50 on a. mellifera is considered, without knowing fully the real risk even on this species. the consumption of pollen and nectar has to be quantified, as well as the use of guttation water, to evaluate all routes of exposure and to fully identify the risk that for the meliponines can represent pesticides, used under field conditions. in front of ccd and the continuing degradation of ecosystems, meliponines can play a crucial role regarding global food production and food security, up to now, no reports of ccd affecting meliponine hives have been reported, probably due to differential characteristics of a. mellifera and stingless bees. eventually they could recover the role they had as pollinators before the introduction of the a. mellifera in the tropical and subtropical region. the great meloponini biodiversity richness of latin america is, among many others, a justification to increase efforts in native bee species conservation and reducing the impact of agriculture practices on ecosystems. literature cited agriculture foret. 2013. trois neonicotinoides interdits dans l’ue. retrieved from: http://w w w.lafranceagricole.fr/actualiteagricole/pesticides-trois-neonicotinoides-interdits-dans-lue-71641. html; consulted: october, 2015. atkins, e.l., d. kellum, and k.w. atkins. 1981. reducing pesticide hazards to honey bees: mortality prediction techniques and integrated management strategies. science leaf let 2883. division of agricultural sciences, university of california, davis, ca, usa. borsato, d.m., l.a.esmerino, p.v. farago, m.d. miguel and o.g. miguel. 2013. atividade antimicrobiana de méis produzidos por meliponíneos nativos do paraná (brasil). b. ceppa 31(1), 57-66. doi: 10.5380/cep.v31i1.32700 camargo, j.m.f. and s.r.m. pedro. 2008. meliponini lepeletier 1836. pp. 272-578. in: moure j.s., d. urban, and g.a.r. melo (eds.). catalogue of bees (hymenoptera, apoidea) in the neotropical region. retrieved from: http://moure.cria.org.br/ catalogue?id=34930. p. 272-578; consulted: october, 2015. doi: 10.1051/apido:2008033 ccd steering committee. 2012. colony collapse disorder progress report. usd a-ars. 13 p. retrieved from: http://www.ars. usda.gov/is/br/ccd/ccdprogressreport2012.pdf; consulted: november, 2015. costa, l.m., t.c. grella, r.a. barbosa, o. malaspina, and r.c.f. nocelli. 2015. determination of acute lethal doses (ld50 and lc50) of imidacloprid for the native bee melipona scutellaris latreille, 1811 (hymenoptera: apidae). sociobiol. 62(4), 578582. doi: 10.13102/sociobiology.v62i4.792 devine, g.j., d. eza, e. ogusuku, and m.j. furlong. 2008. uso de insecticidas: contexto y consecuencias ecológicas. rev. peru med. exp. salud publica 25(1), 74-100. doi: 10.17843/ rpmesp.2008.251.1241 efsa european food safety authority. 2013a. conclusion on the peer review of the pesticide risk assessment for bees for the active substance thiamethoxam. efsa j. 139(1), 12-26. doi: 10.2903/j.efsa.2015.4212 efsa european food safety authority. 2013b. conclusion on the peer review of the pesticide risk assessment for bees for the active substance thiamethoxam considering all uses other than seed treatments and granules. efsa j. 11(1), 1-68. doi: 10.2903/j.efsa.2015.4212 http://www.lafranceagricole.fr/actualite-agricole/pesticides-trois-neonicotinoides-interdits-dans-l-ue-71641. html http://www.lafranceagricole.fr/actualite-agricole/pesticides-trois-neonicotinoides-interdits-dans-l-ue-71641. html http://www.lafranceagricole.fr/actualite-agricole/pesticides-trois-neonicotinoides-interdits-dans-l-ue-71641. html http://dx.doi.org/10.5380/cep.v31i1.32700 http://moure.cria.org.br/catalogue?id=34930. p. 272-578 http://moure.cria.org.br/catalogue?id=34930. p. 272-578 http://dx.doi.org/10.1051/apido:2008033 http://www.ars.usda.gov/is/br/ccd/ccdprogressreport2012.pdf http://www.ars.usda.gov/is/br/ccd/ccdprogressreport2012.pdf http://dx.doi.org/10.13102/sociobiology.v62i4.792 http://dx.doi.org/10.17843/rpmesp.2008.251.1241 http://dx.doi.org/10.17843/rpmesp.2008.251.1241 http://dx.doi.org/10.2903/j.efsa.2015.4212 http://dx.doi.org/10.2903/j.efsa.2015.4212 348 agron. colomb. 35(3) 2017 efsa european food safety authority. 2013c. guidance document on the risk assessment of plant protection products on bees (apis mellifera, bombus spp. and solitary bees). efsa j. 11(nn), 268. doi: 10.2903/j.efsa.2013.3295 epa environmental protection agency. 2012a. ecological effects test guidelines: ocspp 850.3030: honey bee toxicity of residues on foliage. united states environmental protection agency, office of chemical safety and pollution prevention, epa 712-c-018. epa environmental protection agency. 2012b. ecological effects test guidelines: ocspp 850.3020: honey bee acute contact toxicity test. united states environmental protection agency, office of chemical safety and pollution prevention, epa 712-c-019. falchetti, a.m. and g. nates-parra. 2002. las hijas del sol: las abejas sin aguijón en el mundo uwa. pp. 174-215. in: ulloa, a. and l.g. baptiste-ballera (eds.). rostros culturales de la fauna. las relaciones entre los humanos y los animales en el contexto colombiano. instituto colombiano de antropología e historia, bogotá, colombia. girolami, v., l. mazzon, a. squartini, n. mori, m. marzaro, a. di bernardo, m. greatti, c. giorio, and a. tapparo. 2009. translocation of neonicotinoid insecticides from coated seeds to seedling guttation drops: a novel way of intoxication for bees. j. econ. entomol. 102, 1808-1815. doi: 10.1603/029.102.0511 godfray, h.c.j., t. blacquiere, l.m. field, r.s. hails, g. petrokofsky, s.g. potts, n.e. raine, a.j. vanbergen, and a.r. mclean. 2014. a restatement of the natural science evidence base concerning neonicotinoid insecticides and insect pollinators. proc. r. soc. b. 281, 1-23. doi: 10.1098/rspb.2014.0558 group ir ac internationa l moa work ing. 2015. ir ac moa classification scheme. ir ac resistance action comitte. retrieved from: http://www.irac-online.org/documents/moaclassification/?ext=pdf; consulted: september, 2015. henry, m., m. beguin, m., f. requier, o. rollin, j.f. odoux, p. aupinel, j. aptel, s. tchamitchian, and a. decourtye. 2012. a common pesticide decreases foraging success and survival in honey bee. science 337(6101), 1453-1453. doi: 10.1126/science.1215039 ica instituto colombiano agropecuario. 2009. registros de venta de plaguicidas químicos de uso agrícola. retrieved from: http://w w w.ica.gov.co/getdoc/2dae6093-c021-49d1-8b29c9dfebce2757/registros-de-venta--pqa-24-01-09.aspx; consulted: october, 2016. imperatriz-fonseca, v.l., p. nogueira-neto, m., cortopassi, p. nunes-silva, p., and t.c. giannini. 2015. guia ilustrado das abelhas sem ferrão do estado de são paulo. retrieved from: http://www.ib.usp.br/beesp/tetragonisca_angustula_angustula.htm; consulted: october, 2015. jacob, c.r.o., soares, h.m., carvalho, s.m., nocelli, r.c.f., and malaspina, o. 2013. acute toxicity of fipronil to the stingless bee scaptotrigona postica latreille. bull. environ. contam. toxicol. 90(1), 69-72. doi: 10.1007/s00128-012-0892-4 jaffe, r., a. castilla, n. pope, n., v.l. imperatriz-fonseca, j.p. metzger, m.c. arias, and s. jha. 2016. landscape genetics of a tropical rescue pollinator. conservation genet. 17(2), 267-278. doi: 10.1007/s10592-015-0779-0 klein, a.m., b.e., vaissiere, j.h. cane, i. steffan-dewenter, s.a. cunningham, c. kremen, and t. tscharntke, 2007. importance of pollinators in changing landscapes for world crops. proc. royal soc. b 274, 303-313. doi: 10.1098/rspb.2006.3721 lewis, k.a., j. tzilivakis, d. warner, and a. green. 2016. an international database for pesticide risk assessments and management. human ecol. risk assess. 22(4), 1050-1064. doi: 10.1080/10807039.2015.1133242 lourenço, c.t., s.m. carvalho, o. malaspina, and r.c.f. nocelli. 2012. oral toxicity of fipronil insecticide against the stingless bee melipona scutellaris (latreille, 1811). bull. environ. contam. toxicol. 89(4), 921-924. doi: 10.1007/s00128-012-0773-x mcgregor, s.e. 1976. insect pollination of cultivated crop plants. usda unites states department of agriculture, washington, usa. medrzycki, p., h. giffard, p. aupinel, l.p. belzunces, m.p. chauzat, c. claßen, m.e. colin, t. dupont, v. girolami, r. johnson, y. le conte, j. lückmann, m. arzaro, j. pistorius, c. porrini, a. schur, f. sgolastra, n.s. delso, j.j.m. van der steen, k. wallner, c. alaux, d.g. biron, n. blot, g. bogo, j-l. brunet, f. delbac, m. diogon, h.el alaoui, b. provost, s. tosi, and c. vidau. 2013. standard methods for toxicology research in apis mellifera. j. apicult. res. 52(4), 1-60. doi: 10.3896/ ibra.1.52.4.14 michener, c.d. 2002. the bees of the world. the john hopkins university press, baltimore, md, usa. moraes, s.s., a.r.l. bautista, and b.f. viana. 2000. avaliação da toxicidade aguda (dl50 e cl50) de inseticidas para scaptotrigona tubiba (smith) (hymenoptera: apidae): via de contato. an. soc. entomol. bras. 29(1), 31-37. doi: 10.1590/ s0301-80592000000100004 nates-parra, g. 1996. abejas sin aguijón y su origen dentro de la mitologia muisca. tacaya 5, 3-5. nates-parra, g. 2001. las abejas sin aguijón (hymenoptera: apidae: meliponini) de colombia. biota colomb. 2(3), 233-248. nates-parra, g. 2005. abejas silvestres y polinización. manejo integr. plagas agroecol. 95, 7-20. nates-parra, g. and j. m. rosso-londono. 2013. diversidad de abejas sin aguijón (hymenoptera: meliponini) utilizadas en meliponicultura en colombia. acta biol. colomb. 18(3), 415-425. nogueira-neto, p. 1997. criacao de abelhas indigenas sem ferrao. ed. nogeirapis, brazil. oecd/ocde. 1998. oecd guidelines for the testing of chemicals. no. 214. doi: 10.1787/9789264070189-en oepp/eppo. 2010. side-effects on honeybees. eppo bulletin 40, 313-319. doi: 10.1111/j.1365-2338.2010.02418.x reuber, b. 2015. 21st century homestead: beekeeping. lulu.com. simon, g., c. huxdorff, d. santillo, and p. johnston. 2013. dripping poison: an analysis of neonicotinoid insecticides in the guttation f luid of growing maize plants. greenpeace research laboratories technical report 05-2013, 16 p. soares, h.m., c.r.o. jacob, s.m. carvalho, r.c.f. nocelli, and o. malaspina. 2015. toxicity of imidacloprid to the stingless bee scaptotrigona postica latreille, 1807 (hymenoptera: apidae). bull. environ. contam. toxicol. 1807, 675-680. doi: 10.1007/ s00128-015-1488-6 http://dx.doi.org/10.2903/j.efsa.2013.3295 http://dx.doi.org/10.1603/029.102.0511 http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2014.0558 http://www.irac-online.org/documents/moa-classification/?ext=pdf http://www.irac-online.org/documents/moa-classification/?ext=pdf http://dx.doi.org/10.1126/science.1215039 http://www.ica.gov.co/getdoc/2dae6093-c021-49d1-8b29-c9dfebce2757/registros-de-venta--pqa-24-01-09.aspx http://www.ica.gov.co/getdoc/2dae6093-c021-49d1-8b29-c9dfebce2757/registros-de-venta--pqa-24-01-09.aspx http://www.ib.usp.br/beesp/tetragonisca_angustula_angustula.htm http://www.ib.usp.br/beesp/tetragonisca_angustula_angustula.htm http://dx.doi.org/10.1007/s00128-012-0892-4 http://dx.doi.org/10.1007/s10592-015-0779-0 http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2006.3721 http://dx.doi.org/10.1080/10807039.2015.1133242 http://dx.doi.org/10.1007/s00128-012-0773-x http://dx.doi.org/10.3896/ibra.1.52.4.14 http://dx.doi.org/10.3896/ibra.1.52.4.14 http://dx.doi.org/10.1590/s0301-80592000000100004 http://dx.doi.org/10.1590/s0301-80592000000100004 http://dx.doi.org/10.1787/9789264070189-en http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2338.2010.02418.x http://dx.doi.org/10.1007/s00128-015-1488-6 http://dx.doi.org/10.1007/s00128-015-1488-6 349quiroga-murcia, zotti, zenner de polanía, pech-pech: toxicity evaluation of two insecticides on tetragonisca angustula and scaptotrigona xanthotricha... the european commission. 2013. reglamento de ejecución (ue) no. 485/2013, 11 diario oficial de la union europea 12-26. retrieved from: http://eur-lex.europa.eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=oj:l:2013:139:0012:0026:es:pdf; consulted: september, 2015. tomé, h.v.v., w.f. barbosa, a.s. corrêa, l.m. gontijo, g.f. martins, and r.n.c. guedes. 2015. reduced-risk insecticides in neotropical stingless bee species: impact on survival and activity. ann. appl. biol. 167(2) 186-196. doi: 10.1111/aab.12217 usda ars. 2008. colony collapse disorder: a complex buzz. agric. res. mag. 56(7), 8-11. doi: 10.1371/journal.ppat.1005757 valdovinos-nuñez, g.r., j.j.g. quezada-euán, p. ancona-xiu, h. moo-valle, a. carmona, and e. ruiz sánchez. 2009. comparative toxicity of pesticides to stingless bees (hymenoptera: apidae: meliponini). j. econ. entomol. 102(5), 1737-1742. doi: 10.1603/029.102.0502 venturieri, g.c. 2008. criaçao de abelhas indígenas sem ferrão. 2a ed. embrapa amazonia oriental, belem, pa, brazil. vidau, c., m. diogon, j. aufauvre, r. fontbonne, b. viguès, j.l. brunet, c. texier, d.g. biron, n. blot, h. alaoui, l.p. belzunces, and f. delbac.2011. exposure to sublethal doses of fipronil and thiacloprid highly increases mortality of honeybees previously infected by nosema ceranae. plos one 6(6), e21550. doi: 10.1371/journal.pone.0021550 witter, s. and f. tirelli, f. 2014. polinizadores nativos presentes em lavouras de canola no rio grande do sul. in abelhas na polinizaçao da canola. ed. ipucrs, porto alegre, brasil. zhu, y.c., j. adamczyk, t. rinderer, j. yao, r. danka, r. luttrell, and j. gore. 2015. spray toxicity and risk potential of 42 commonly used formulations of row crop pesticides to adult honey bees (hymenoptera: apidae). j. econ. entomol. 108(6), 2640-2647. doi: 10.1093/jee/tov269 http://eur-lex.europa.eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=oj:l:2013:139:0012:0026:es:pdf http://eur-lex.europa.eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=oj:l:2013:139:0012:0026:es:pdf http://dx.doi.org/10.1111/aab.12217 http://dx.doi.org/10.1371/journal.ppat.1005757 http://dx.doi.org/10.1603/029.102.0502 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0021550 http://dx.doi.org/10.1093/jee/tov269 yield and fruit quality of the blueberry cultivars biloxi and sharpblue in guasca, colombia received for publication: 23 december, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016 doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.54897 1 group of agrobiology research, faculty of basic and applied sciences, universidad militar nueva granada. cajica (colombia). maria.perez@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 34(1), 33-41, 2016 yield and fruit quality of the blueberry cultivars biloxi and sharpblue in guasca, colombia rendimiento y calidad de frutos de los cultivares de arándano biloxi y sharpblue en guasca, colombia maría elena cortés-rojas1, paola andrea mesa-torres1, carlos mario grijalba-rativa1, and maría mercedes pérez-trujillo1 abstract resumen this study aimed to compare the crop yield and some qualityrelated aspects of the blueberry cultivars biloxi and sharpblue in a commercial crop located in guasca (colombia). this research was conducted between june and december of 2014, observing two lots with different plant ages at the start of the study: 20 months and 36 months. for 28 weeks, mature fruits were manually harvested and the accumulated yield per plant, the number of fruits, the diameter, the firmness and the total soluble solids (tss) were determined. the yield of both cultivars was similar in the 20-month-old plants. the ‘sharpblue’ 36-month-old plants had an accumulated yield that was 60% higher than that of the ‘biloxi’ cultivar due to the fact that they produced a higher number of fruits. in addition, the sharpblue fruits tended to present higher tss values. although both cultivars were similar in terms of firmness, ‘biloxi’ stood out more than ‘sharpblue’ in the 20-month-old plants. the individual weight and diameter of the fruits were similar for both cultivars. el objetivo de este estudio fue comparar el rendimiento del cultivo y algunos aspectos relacionados con la calidad de los frutos de arándano de los cultivares biloxi y sharpblue, en un cultivo comercial ubicado en guasca (colombia). la investigación se desarrolló entre los meses de junio y diciembre de 2014, mediante el seguimiento de dos lotes diferenciados por la edad de las plantas al momento de iniciar el estudio: 20 y 36 meses. por un periodo de 28 semanas se cosecharon de forma manual los frutos maduros y se determinó el rendimiento acumulado por planta, el peso individual del fruto, el número de frutos, el diámetro, la firmeza y los sólidos solubles totales (sst). el rendimiento de ambos cultivares fue similar en plantas de 20 meses de edad. las plantas de 36 meses de edad de ‘sharpblue’ presentaron un rendimiento acumulado superior en un 60% frente a ‘biloxi’, debido a que produjeron un mayor número de frutos. los frutos de sharpblue tendieron a presentaron mayores valores de sst. en cuanto a la firmeza, aunque ambos cultivares tuvieron un comportamiento similar, ‘biloxi’ se destacó sobre ‘sharpblue’ en las plantas de 20 meses de edad. el peso individual y el diámetro de fruto fueron similares para los dos cultivares. key words: vaccinium corymbosum × vaccinium darrowii, highbush blueberries, harvest, crop performance, cultivar selection, soft fruits. palabras clave: vaccinium corymbosum × vaccinium darrowii, arándanos altos, cosecha, desempeño de cultivos, selección de cultivares, frutas de baya. this fruit originated in north america has a notable antioxidant capacity, three times greater than strawberries or raspberries (kalt et al., 1999; saftner et al., 2008), and significant contents of anthocyanins and f lavonoids (jiménez-garcía et al., 2013). these properties have generated great interest, especially in the nutra-pharmaceutical industry where it is known as the “super fruit” due to its prevention and treatment of neurodegenerative diseases, cardiovascular diseases, diabetes, and cancer, among others (sinelli et al., 2008; you et al., 2011; stevenson and scalzo, 2012). the more commercially cultivated blueberry species include vaccinium corymbosum l., v. ashei reade and introduction the blueberry belongs to the ericaceae family, vaccinium genus, with approximately 450 species worldwide, mainly distributed in the northern hemisphere (retamales and hancock, 2012). it belongs to the soft fruit group with spherical berries that are dark blue when ripe (sterne and liepniece, 2010; giongo et al., 2013). acid soils are required, ideally with a ph between 4.5 and 5.5 (erb et al., 1993), that are porous and loose with good drainage due to the slightly deep radicle system, generally restricted to the first 20 cm of the soil with narrow roots without hairs (gough, 1994). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.54897%20 34 agron. colomb. 34(1) 2016 v. angustifolium aiton (hancock, 2009; retamales and hancock, 2012; scalzo et al., 2013). since the 20th century, hybridization programs have been carried out in order to adapt blueberries to the conditions of different regions, as well as to find new and improved characteristics, such as vigor, disease resistance, production, f lavor, fruit firmness, and chilling requirements (hancock, 2009; retamales and hancock, 2012; scalzo et al., 2013). there are blueberries cultivars for the northern hemisphere, the southern hemisphere, and half-high blueberry, which differ in the amount of chilling hours that is required for the development of f lowers and in the ability to resist cold environments (hancock, 2009). cultivars from the southern hemisphere indicate a cross between v. corymbosum l. × v. darrowii camp., the latter of which has a lower chilling requirement, higher resistance to foliar diseases, and better adaptation to conditions with high temperatures and humidity (chavez and lyrene, 2009; spann et al., 2003). this hybrid is ideal for crops in tropical zones due to a chilling hour requirement that is below 1,000. the cultivars that predominate in the industry include ‘misty’, ‘duke’, ‘bluecrop’, ‘legacy’, ‘o´neal’, ‘brigitta’, ‘elliot’, ‘star’, ‘emerald’, ‘biloxi’ and ‘sharpblue’, among others (hancock, 2009; borlando, 2012; retamales and hancock, 2012). the united states is the largest producer and importer of blueberries worldwide (brazelton, 2013; marzolo and geisler, 2015). the consumption per capita was 0.26 lb in 2000 and close to 1.3 lb in 2011 (brazelton, 2013; marzolo and geisler, 2015). interestingly, south america is notable due to its increasing production; between 2008 and 2012, there was an increase of 136%. this region, led by chile, contributes one-quarter of the global production and is ranked as the second largest global production zone, following north america, with 14,800 cultivated hectares (brazelton, 2013; chilean blueberry committe, 2013). the blueberry market is growing in countries such as argentina, uruguay, peru and brazil, which, along with chile, have the benefit of a counterseason. currently, chile and, to a lesser extent, argentina are the only exporters to consolidated markets, such as the united states (brazelton, 2013; fernández-gutiérrez, 2014). colombia occupies the sixth place among the south american countries that produce blueberries with 25 ha cultivated in the departments of cundinamarca and boyaca, with all of the production going towards meeting the local consumption (brazelton, 2013; fernández-gutiérrez, 2014). in this sense, the blueberry planting represents an opportunity in this country due to the possibility of continuous production that could meet the domestic demand and contribute to supplying the needs of northern countries in the winter months given the existing free trade agreements. it is important to note that, according to the centro de excelencia fitosanitaria that belongs to instituto colombiano agropecuario (ica), the blueberry is one of the fruits from colombia that are allowed entry in all of the ports of the united states (ica, 2006). however, for colombia, there is still not enough formal information for the cultivation of this species; for the most part, efforts have been focused on the productive sector that are isolated and with restricted divulgence. in recent years, great advances have been made in the world for the development of new cultivars and studies on the behavior of genetic materials in different climate and crop conditions. furthermore, the growing demand for blueberries, the appearance of new markets, and the increase in the demand for fruit quality necessitate a better understanding of production and postharvest processes in order to favor commercial success. as such, this study aimed to compare the crop yield and some aspects related to fruit quality for the cultivars biloxi and sharpblue, cultivated in open fields in commercial crops established in the municipality of guasca (colombia). material and methods this research was carried out between june and december of 2014 in a commercial blueberry crop located in guasca (colombia), at 4°52.868’ n, 74°29.733’ w and 2,700 m a.s.l. the average, high, and low temperatures recorded during the experiment were 12.85, 17.0 and 10.6°c, respectively; the average, high and low relative humidity was 84.87, 94.0 and 72.85%. the average annual precipitation in this zone is 640.8 mm with a bimodal pattern. the crop was established using the cultivars biloxi and sharpblue, which came from a nursery in the united states. they were planted in elevated beds on natural soil that was covered with black plastic mulch. a fertigation system was used with one drip tape per bed, supplying a volume of 643 ml/plant per day for the 36-month-old plants and 386 ml/ plant per day for the 20-month-old plants. the agricultural practices included hoeing the plants once per year and pruning carried out every two months that removed dead, diseased, and small diameter and short stems located close to the base of the plants. the disease and pest incidence was determined weekly; mainly mites, rust, and gray mold were seen, which were managed with integrated control 35cortés-rojas, mesa-torres, grijalba-rativa, and pérez-trujillo: yield and fruit quality of the blueberry cultivars biloxi and sharpblue in guasca, colombia practices according to the criteria of the producers. the crop was protected with birdnets in order to reduce fruit losses due to consumption by birds. during this research, plants from two lots with different ages at the start of the study were observed: 20 months and 36 months. according to the literature, blueberry bushes start reproductive development soon after transplant; however, it is recommended that the f lowers and fruits be removed during the first two years in order to improve the balance between the vegetative and the reproductive development and in order to increase the productive life of the shrub, which starts at an age of three years and reaches a maximum at 5 or 8 years (maust et al., 1999; molina et al., 2008). however, some commercial farms allow the production of blueberries to occur starting at an age of two years (strik and buller, 2005; scalzo et al., 2013). in colombia, some producers stop removing the f lowers and fruits and start harvesting the fruit after the first year of establishment after transplant. the 20-month-old bushes were planted at a distance of 0.8 m between the plants and 2.2 m between the bed centers, for a density of 5,600 plants/ha. the 36-month-old bluberries were planted at a distance of 1m between the plants and 2.2 m between the bed centers, for a density of 4,275 plants/ha. for this experiment, 12 homogenous bushes were selected for each of the cultivars and for each crop age. for 28 weeks, the ripe fruits were handpicked from each bush weekly. the fruit harvest point was defined as a dark blue color because the fruits of this species are climacteric and their physiological maturity has been determined to occur with this color (kalt and mcdonald, 1996; giongo et al., 2013). the accumulated yield per plant was determined, corresponding to the fresh weight of the fruits harvested during the 28-week period. in addition, the number of fruits harvested per plant was recorded, along with the individual weight of each fruit using a precision balance and the diameter or equatorial diameter using an analog caliper gauge. in order to determine the firmness, first, a portion of the epidermis approximately equal to the diameter of the device’s probe was removed and the force needed to penetrate the part of the fruit without an epidermis was measured with a force gauge pce-ptr-200 digital penetrometer with a 6mm probe, expressing the results in newton (n). the firmness was estimated at four times during the experiment and was done on 30% of the total harvested fruits per plant. for the total soluble solids (tss), on the five harvest dates, a subsample was taken that equaled 30% of the total harvested fruits per plant; the fruits in this subsample were cut in half, macerated, and finally filtered with a voile. the tss concentration was estimated in the resulting juice with a hi 96801 digital refractometer, standardized with distilled water, expressing the results in brix degrees. the results, except for the firmness and tss variable, were subjected to a combined analysis of variance, using two factors for each one with two levels: plant age (20 and 36 months) and cultivar (biloxi and sharpblue). the multiple comparisons were done with t-tests using the statistics software sas 9.1.3 with the proc gml procedure and lsm linear estimations (least square mean). for the firmness and tss variables, an analysis of variance was done with repeated measurements during the time used for the proc mixed procedure. in order to analyze the relationship between the variables of yield and number of fruits per plant, linear regression was used with the data analysis-regression tool in excel 2013®. results and discussion the accumulated yield per plant for the 28 weeks was statistically different between the cultivars in the 36-month-old plants, with ‘sharpblue’ being higher at 2,443 g/plant as compared to ‘biloxi’ with 1,531 g/plant (p≤0.0001), which represented an increase of 60%. the yield in the 20-monthold ‘sharpblue’ plants was 991 g/plant and, for ‘biloxi’, it was 737 g/plant, with the former being 34% higher; however, the yields of both were statistically similar (p=0.1503). the yields obtained in the bushes of both cultivars and for both ages had a close relationship with the number of fruits, as seen in fig. 1 where there is a clear relationship between these two variables. number of fruits/plant y ie ld ( g/ pl an t) 0 300 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 yield = 1.46 * number of fruits 0.6229 r2 = 0.9521 figure 1. linear regression between the yield and the number of harvested fruits per plant for the blueberry cultivars biloxi and sharpblue (n=856; p≤0.001). 36 agron. colomb. 34(1) 2016 in general, and as expected, the yield increased with the age of the plants, being higher in the 36-month-old plants, independent of the evaluated cultivar (p≤0.0001). molina et al. (2008) reported that the maximum production of blueberry fruits is only reached in the 7th and 8th years of production, which is why plants tend to increase their yield as they increase in age. these results agree with those obtained by strik and buller (2005), who evaluated the yield of plants that were 1 to 4 years in age from the southern cultivars ‘bluecrop’, ‘duke’ and ‘elliot’, reporting higher yields in the plants with a higher age (4 years). according to these authors, young plants have less vegetative development and so cannot achieve high production, which is why they recommended removing the fruits from plants that are less than 2 years in age in order to promote vegetative growth and the formation of a root system. in new zealand, scalzo et al. (2013) evaluated the yield of ‘blue bayou’, ‘sunset blue’, ‘blue moon’, ‘dolce blue’, ‘sky blue’, ‘central blue’ and ‘velluto blue’ for 5 years, eliminating the fruits for the first two years of the crop establishment. in five of the seven evaluated cultivars, the yield increased in the older plants, reaching an increase of up to 77%, as in the case of ‘central blue’. on average, in the third, fourth, and fifth years, the yield was 2,425 kg/ plant, 3,051 kg/plant and 3,355 kg/plant, respectively. the yield per hectare, calculated based on the data obtained in this study from each plant for a period of 6 months and considering the plant density, would be 5,583 kg ha-1 for the 20-month-old ‘sharpblue’ plants, 4,127 kg ha-1 for the 20-month-old ‘biloxi’ plants, 10,443 kg ha-1 and 6,545 kg ha-1 for the 36-month-old ‘sharpblue’ and ‘biloxi’ plants, respectively. these values are close to those reported by the usda (2013) for 2012 for blueberries, with a yield of 6,652 kg ha-1, and are higher than those reported by scalzo et al. (2013). according to these results, the yield seen in both cultivars under the conditions found in guasca (colombia) during this study can be considered promising. it is important to note that, under the conditions of the present study, the fruit harvest was continuous throughout the experiment (fig. 2) and that similar reports only discuss one harvest season per year. in both cultivars, the harvest peaks were concentrated in determined moments in the experiment (fig. 2); possibly, these peaks were related to the f lowering peaks that occurred in the previous periods, which were perhaps stimulated by periods of low precipitation in the study area. as reported by fischer et al. (2012) for various fruit tree species in the tropics, f loral induction occurs as a result of conditions of hydric stress or low temperatures. when the cultivars were compared, the ‘sharpblue’ bushes demonstrated a higher tendency to concentrate the production in harvest peaks that were more defined and higher in magnitude as compared to ‘biloxi’ (fig. 2). these results agree with those reported by retamales and hancock (2012) for these materials, where ‘sharpblue’ was described as a cultivar with more vegetative vigor and more yield than 10 /0 6/ 20 14 17 /0 6/ 20 14 26 /0 6/ 20 14 01 /0 7/ 20 14 07 /0 7/ 20 14 14 /0 7/ 20 14 21 /0 7/ 20 14 28 /0 7/ 20 14 04 /0 8/ 20 14 11 /0 8/ 20 14 18 /0 8/ 20 14 25 /0 8/ 20 14 01 /0 9/ 20 14 08 /0 9/ 20 14 15 /0 9/ 20 14 22 /0 9/ 20 14 29 /0 9/ 20 14 04 /1 0/ 20 14 11 /1 0/ 20 14 20 /1 0/ 20 14 27 /1 0/ 20 14 01 /1 1/ 20 14 10 /1 1/ 20 14 15 /1 1/ 20 14 24 /1 1/ 20 14 01 /1 2/ 20 14 06 /1 2/ 20 14 15 /1 2/ 20 14 date 0 50 100 150 200 250 300 350 400 w ee kl y yi el d (g /p la nt ) 'biloxi' 20 months 'biloxi' 36 months 'sharpblue' 20 months 'sharpblue' 36 months figure 2. weekly yield per plant for the two blueberry cultivars ‘biloxi’ and ‘sharpblue’ in 20-month-old and 36-month-old plants cultivated in guasca (colombia) for a period of 28 harvest weeks. error bars indicate standard error. 37cortés-rojas, mesa-torres, grijalba-rativa, and pérez-trujillo: yield and fruit quality of the blueberry cultivars biloxi and sharpblue in guasca, colombia ‘biloxi’. although ‘biloxi’ had lower yields in this study, it is important to note that its production during the different harvest weeks was more consistent and constant than that seen with ‘sharpblue’. in the firmness of the 20-month-old plants, at the statistical level, on the third (p=0.0053) and fourth (p=0.0422) evaluation dates, the ‘biloxi’ fruits were firmer than the ‘sharpblue’ fruits (fig. 3). however, in the 36-month-old plants, there was no difference in the firmness of the fruits of the two cultivars (p>0.05) (fig. 4). the literature indicates that the biloxi cultivar is characterized by having fruits with an intermediate (zee et al., 2006) to very firm firmness (retamales and hancock, 2012), while ‘sharpblue’ fruits have intermediate firmness (retamales and hancock, 2012). in general, the higher firmness values were obtained in the 20-month-old plants rather than in the 36-month-old plants. this may have been due to a smaller amount of competition for photoassimilates, resulting from a lower number of fruits (or sinks) that is seen in younger plants, as has been reported for other species (link, 2000; taiz and zeiger, 2010). the mean firmness of the fruits in the biloxi cultivar was 2.1 n and 2.07 n for the ‘sharpblue’ fruits. these values are higher than those reported by molina et al. (2008) for the southern cultivars ‘o´neal’, 1.23 n, ‘misty’, 1.25 n and ‘sharpblue’, 1.19 n, cultivated in andalucia, spain.   on average, the tss content of the harvested fruits was in a range of 12.4 to 14.5 °brix for the two cultivars in the two evaluated ages. in the 20-month-old plants, there were no differences between the evaluated cultivars, with a mean of 13.6°brix for ‘biloxi’ and 13.58°brix for ‘sharpblue’ (fig. 5). in the 36-month-old plants (fig. 6), ‘sharpblue’ demonstrated a tendency to present higher values than ‘biloxi’; however, the tss values were only statistically higher in the first (p≤0.05) and in the fifth (p≤0.01) evaluation dates. this behavior has been reported in other studies, where tss values of this cultivar were higher in comparison with other southern cultivars (lang and tao, 1992; zee et al., 2006; aung et al., 2014). authors such as zee et al. (2006) in waimea, hawaii, have registered tss values of 14.92°brix for ‘sharpblue’. aung et al. (2014), in a study in japan that evaluated the behavior of different blueberry cultivars exposed to natural light and artificial light, obtained tss evaluation period fr ui t f ir m ne ss ( n ) 1 2 3 4 'biloxi' 'sharpblue' 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 * * evaluation period fr ui t f ir m ne ss ( n ) 1 2 3 4 'biloxi' 'sharpblue' 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 figure 3. firmness (n) in blueberry fruits harvested from the 20-monthold bushes of the cultivars biloxi and sharpblue in guasca (colombia). means with asterisk indicate a significant difference between the cultivars according to the lsm estimation (p≤0.05). error bars indicate standard error. figure 4. firmness (n) in blueberry fruits harvested from the 36-monthold bushes of the cultivars biloxi and sharpblue in guasca (colombia). error bars indicate standard error. evaluation period ts s ( °b ri x) 1 2 3 54 'biloxi' 'sharpblue' 0 2 4 6 8 10 12 14 16 figure 5. total soluble solids content (tss) in blueberry fruits collected with the harvest criterion of blue fruits, from 20-month-old bushes of the cultivars biloxi and sharpblue in guasca (cundinamarca). error bars indicate standard error. 38 agron. colomb. 34(1) 2016 values of 14.8°brix for ‘sharpblue’ in natural light and 13.7°brix in artificial light. molina et al. (2008) obtained a tss value of 12.4°brix for this cultivar in andalucia, spain. generally, the results obtained in this study for the two cultivars and for the two ages were higher than those reported by authors such as zee et al. (2006) for ‘biloxi’ (12.27°brix), ogden and iersel (2009) for other southern cultivars such as ‘emerald’ (12.81°brix) and ‘jewel’ (11.5°brix), hancock et al. (2009) for ‘bluegold’, ‘brigitta’, ‘elliott’, ‘legacy’ (11.4 to 13.7°brix), saftner et al. (2008) for ‘duke’ (10.9°brix) and ‘bluecrop’ (11.5°brix), gündüz et al. (2015) for the southern cultivars ‘springhigh’ (11.33°brix), ‘star’ (13.47 °brix) and ‘sharpblue’ (13.33°brix) and lang and tao (1992) for the ‘sharpblue’ cultivar (11.6°brix). blueberry fruits cultivated in the high tropics have a higher tss content due to the fact that these zones have higher levels of sunlight than at other altitudes (fischer et al., 2012), which increase the photosynthetic rate (taiz and zeiger, 2010), resulting in an increase in the concentration of soluble solids (hopkirk and triggs, 1986; vasconcelos and castagnoli, 2000; jifon and syversten, 2001). another factor that can inf luence the tss content results from the decrease in respiration caused by the low temperatures seen in zones such as high tropics, which promotes the synthesis and accumulation of carbohydrates in fruits (mackenzie et al., 2011). the 20-month-old plants had similar values for the individual fresh weight of the fruits in both cultivars, with 1.55 g for biloxi and 1.5 g for sharpblue. in the 36-month-old plants, ‘biloxi’ had a mean weight of 1.39 g and ‘sharpblue’ had a weight of 1.42 g. the individual weight of the ‘sharpblue’ fruits found in this study was lower than that reported by gündüz et al. (2015) with 1.82 g. nevertheless, this study agrees with the reports by molina et al. (2008) in andalucia (spain), working with 4 and 5-year-old blueberry plants and by parra et al. (2007) in spain for 10 and 3-year-old plants. however, this result was higher than that obtained by lang and tao (1992), 1.33 g, in louisiana (united sates) with 4-year-old plants.   according to zee et al. (2006), ‘sharpblue’ produces medium-sized fruits and ‘biloxi’ produces medium-sized to small-sized fruits, as demonstrated through the characterization of six southern cultivars, where the higher fruit weights were obtained with ‘misty’ (2.52 g), ‘jewel’ (2.13 g), ‘emerald’ (1.99 g) and ‘sapphire’ (1.65 g) and the lower weights were obtained with ‘biloxi’ (1.51 g) and ‘sharpblue’ (1.28 g). as reported by molina et al. (2008), blueberry fruits must have a weight over 0.75 g in order to be accepted in the market. with this reference, the fruits of the studied cultivars under the conditions of the present study would have good commercial acceptance in terms of their size. fruit weight and diameter are two of the more representative quality parameters for the commercial blueberry market. as reported by various authors, such as saftner et al. (2008), retamales and hancock, (2012) and scalzo et al. (2013) cultivars that have good production are more accepted in the market if they also produce good-sized fruits, which make the harvest easier for the workers and allow boxes to be filled with a lower number of fruits. likewise, visually speaking, a larger-sized fruit has a positive effect on the consumer (parra et al., 2007; sterne and liepniece, 2010; retamales and hancock, 2012). in the 20-month-old plants, the ‘biloxi’ fruits had a mean diameter of 1.5 cm; 20% of the total harvested fruits had this diameter, followed by 17.9% with a diameter of 1.4 cm. ‘sharpblue’ had a similar mean diameter of 1.5 cm, but the highest percentage of harvest fruits, 17.8%, had a diameter of 1.3 cm, followed by a diameter of 1.5 cm at 17.3%. the range of diameters recorded for both cultivars was between 0.9 cm and 2.2 cm for ‘biloxi’ and between 0.9 and 2.1 cm for ‘sharpblue’. the distribution percentage of the harvested fruits in each of the diameter categories was very similar for both cultivars (fig. 7). evaluation period ts s (° b ri x) 1 2 3 54 'biloxi' 'sharpblue' 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 * * figure 6. total soluble solids content (tss) in blueberry fruits collected with the harvest criterion of blue fruits, from 36-month-old bushes of the cultivars biloxi and sharpblue in guasca (cundinamarca). means with asterisk indicate a significant difference between the cultivars according to the lsm estimation (p≤0.05). error bars indicate standard error. 39cortés-rojas, mesa-torres, grijalba-rativa, and pérez-trujillo: yield and fruit quality of the blueberry cultivars biloxi and sharpblue in guasca, colombia in the 36-month-old plants, both cultivars had a similar diameter, with a mean of 1.4 cm, and both had the highest percentages of harvested fruits in the diameters of 1.3 and 1.4 m. the diameter range recorded for both cultivars was between 0.9 and 2.1 cm for ‘biloxi’ and between 0.9 and 2.0 cm for ‘sharpblue’ (fig. 8). these results agree with the reports from lang and tao (1992), molina et al. (2008) and aung et al. (2014) for the sharpblue cultivar, which stated mean diameters of 1.40, 1.46 and 1.45 cm, respectively.   jordan and eaton (1995) proposed a classification of five commercial categories for blueberry fruits based on fruit diameter: <4.0 mm; 6.3-4.0 mm; 8.0-6.3 mm; 9.5-8.0 mm and >9.5 mm. according to this classification, all of the fruits harvested from both cultivars corresponded to fruits with a diameter greater than 9.5 mm. conclusions the sharpblue cultivar presented a higher accumulated yield in the 36-month-old plants, as well as higher tss values, making it a promising cultivar under the conditions and timeframe of this study. the fruits of the biloxi and sharpblue cultivars presented a similar behavior in terms of the individual weight and diameter of the fruits and the firmness. the ‘sharpblue’ plants of both crop ages demonstrated a higher tendency to concentrate the production in harvest peaks that were more defined and of a higher magnitude in comparison to ‘biloxi’. the yield of the crop and the quality of the harvested fruits in the two cultivars under the conditions of this study presented consumption characteristics at maturity that would allow them to be competitive in international markets. for subsequent studies, it is recommended that crop yields be observed for longer periods of time, evaluating plants that are close to the age of maximum production, as reported in the literature, between 5 and 8 years, and quantifying the effect of starting early fruit production in young bushes, such as 20-month-old bushes, can have on the productive life of the plants in the long term. similarly, evaluating other blueberry cultivars is suggested, especially those considered to be southern cultivars, in order to record the behavior of these materials in different locations throughout colombia. acknowledgements the authors wish to thank proplantas s.a. for co-financing this study and especially gerardo afanador and omar gutiérrez for their collaboration. this study was part of the cias 1460 project, financed by the vicerrectoria de investigaciones of the universidad militar nueva granada -2014. literature cited aung, t., y. muramatsu, n. horiuchi, j. che, y. mochizuki, and i. ogiwara. 2014. plant growth and fruit quality of blueberry in a controlled room under artificial light. j. jpn. soc. hortic. sci. 83, 273-281. doi: 10.2503/jjshs1.ch-110 borlando v., p. 2012. comportamiento de las principales variedades de arándanos plantadas en chile. rev. frutic. 3, 8-13. brazelton, c. 2013. world blueberry acreage & production. north american blueberry council, folsom, ca. diameter (cm) p er ce nt ag e 'biloxi' 'sharpblue' 0 5 10 15 20 25 ≥0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 diameter (cm) p er ce nt ag e 'biloxi' 'sharpblue' 0 5 10 15 20 25 ≥0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 figure 7. percentage of the total harvested fruits that belonged to each diameter (cm), collected from 20-month-old blueberry bushes of the cultivars biloxi and sharpblue in guasca (colombia). figure 8. percentage of the total harvested fruits that belonged to each diameter (cm), collected from 36-month-old blueberry bushes of the cultivars biloxi and sharpblue in guasca (colombia). http://dx.doi.org/10.2503/jjshs1.ch-110 40 agron. colomb. 34(1) 2016 chavez, d.j. and p.m. lyrene. 2009. interspecific crosses and backcrosses between diploid vaccinium darrowii and tetraploid southern highbush blueberry. j. amer. soc. hort. sci. 134, 273-280. chilean blueberry committe. 2013. compendio estadístico. in: www.comitedearandanos.cl; consulted: march, 2016. erb, w.a., a.d. draper, and h.j. swartz. 1993. relation between moisture stress and mineral soil tolerance in blueberries. j. amer. soc. hortic. sci. 118, 130-134. fernández-gutiérrez, p. 2014. seminario arándanos: el negocio en el mundo y la oportunidad en colombia. fall creek farm and nursery, bogota. fischer, g., f. ramírez, and p. almanza-merchán. 2012. inducción f loral, f loración y desarrollo del fruto. pp. 120-140. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. giongo, l., p. poncetta, p. loretti, and f. costa. 2013. texture profiling of blueberries (vaccinium spp.) during fruit development, ripening and storage. postharvest biol. technol. 76, 34-39. doi: 10.1016/j.postharvbio.2012.09.004 gough, r.e. 1994. the highbush blueberry and its management. the haworth press, binghamton, ny. gündüz, k., s. serçe, and j.f. hancock. 2015. variation among highbush and rabbiteye cultivars of blueberry for fruit quality and phytochemical characteristics. j. food comp. anal. 38, 69-79. doi: 10.1016/j.jfca.2014.09.007 hancock, j.f. 2009. highbush blueberry breeding. hortscience 41, 20-21. hopkirk, g., d.j. beever, and c.m. triggs. 1986. variation in soluble solids concentration in kiwifruit at harvest. n.z. j. agric. res. 29, 475-484. doi: 10.1080/00288233.1986.10423500 ica, instituto colombiano agropecuario. 2006. colombia podrá exportar arándano (“blueberry”) y agraz hacia los ee.uu. boletín informativo no. 11. centro de excelencia fitosanitaria, bogota. jifon, j.l. and j.p. syvertsen. 2001. effects of moderate shade on citrus leaf gas exchange, fruit yield, and quality. proc. fla. state hort. soc. 114, 177-181. jiménez-garcía, s.n., r.g. guevara-gonzález, r. miranda-lópez, a.a. feregrino-pérez, i. torres-pacheco, and m. vásquezcruz. 2013. functional properties and quality characteristics of bioactive compounds in berries: biochemistry, biotechnology, and genomics. food res. int. 54, 1195-1207. doi: 10.1016/j. foodres.2012.11.004 jordan, w.c. and l.j. eaton. 1995. a comparison of first and second cropping years of nova scotia lowbush blueberries (vaccinium angustifolium) ait. can. j. plant sci. 75, 703-707. doi: 10.4141/ cjps95-120 kalt, w. and j.e. mcdonald. 1996. chemical composition of lowbush blueberry cultivars. j. amer. soc. hort. sci. 121, 142-146. kalt, w., c.f. forney, a. martin, and r.l. prior. 1999. antioxidant capacity, vitamin c, phenolics, and anthocyanins after fresh storage of small fruits. j. agric. food chem. 47, 4638-4644. doi: 10.1021/jf990266t lang, g.a. and j. tao. 1992. postharvest performance of southern highbush blueberry fruit. horttechnol. 2, 366-370. l i n k , h . 2 0 0 0. sig n i f ic a nc e of f lower a nd f r u it t h i n n i ng on f r u it qu a l it y. pla nt grow t h reg u l . 31, 17-26 . doi: 10.1023/a:1006334110068 mackenzie, s.j., c.k. chandler, t. hasing, and v.m. whitaker. 2011. the role of temperature in the late-season decline in soluble solids content of strawberry fruit in a subtropical production system. hortscience 46, 1562-1566. maust, b.e., j.g. williamson, and r.l. darnell. 1999. flower bud density affects vegetative and fruit development in field-grown southern highbush blueberry. hortscience 34, 607-610. marzolo, g. and m. geisler. 2015. blueberries. in: agmrc agricultural marketing resource center, www.agmrc.org/commodities/products/fruits/blueberries-profile; consulted: june, 2013. molina, j.m., d. calvo, j.j. medina, c. barrau, and f. romero. 2008. fruit quality parameters of some southern highbush blueberries (vaccinium x corymbosum l.) grown in andalucia (spain). span. j. agric. res. 6, 671-676. doi: 10.5424/sjar/2008064-359 ogden, a.b. and m.w. van iersel. 2009. southern highbush blueberry production in high tunnels: temperatures, development, yield, and fruit quality during establishment years. hortscience 44, 1850-1856. parra, r., z. díaz l., and b. valdés. 2007. fruit size and picking scar size in some blueberry commercial cultivars and hybrid plants grown in sw spain. int. j. food sci. technol. 42, 880-886. doi: 10.1111/j.1365-2621.2006.01299.x retamales, j.b. and j.f. hancock. 2012. blueberries. cab international, wallingford, uk. saftner, r., j. polashock, m. ehlenfeldt, and b. vinyard. 2008. instrumental and sensory quality characteristics of blueberry fruit form twelve cultivars. postharvest biol. technol. 49, 19-26. doi: 10.1016/j.postharvbio.2008.01.008 scalzo, j., d. stevenson, and d. hedderley. 2013. blueberry estimated harvest from seven new cultivars: fruit and anthocyanins. food chem. 139, 44-50. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.01.091 sinelli, n., a. spinardi, v. di egidio, i. mignani, and e. casiraghi. 2008. evaluation of quality and nutraceutical content of blueberries (vaccinium corymbosum l.) by near and midinfrared spectroscopy. postharvest biol. technol. 50, 31-36. doi: 10.1016/j.postharvbio.2008.03.013 spann, t.m., j.g. williamson, and r.l. darnell. 2003. photoperiodic effects on vegetative and reproductive growth of vaccinium darrowi and v. corymbosum interspecific hybrids. hortscience 38, 192-195. sterne, d. and m. liepniece. 2010. preliminary observations of phenology development, yield and yield quality of some highbush blueberry cultivars in latvia. p. 60. in: international scientific confer. university of agriculture, jelgava, latvia. stevenson, d. and j. scalzo. 2012. anthocyanin composition and content of blueberries from around the world. j. berry res. 2, 179-189. doi: 10.3233/jbr-2012-038 strik, b. and g. buller. 2005. the impact of early cropping on subsequent growth and yield of highbush blueberry in the establishment years at two planting densities is cultivar dependant. hortscience 40, 1998-2001. http://www.comitedearandanos.cl http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2012.09.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfca.2014.09.007 http://dx.doi.org/10.1080/00288233.1986.10423500 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2012.11.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2012.11.004 http://dx.doi.org/10.4141/cjps95-120 http://dx.doi.org/10.4141/cjps95-120 http://dx.doi.org/10.1021/jf990266t http://dx.doi.org/10.1023/a:1006334110068 http://www.agmrc.org/commodities/products/fruits/blueberries-profile http://www.agmrc.org/commodities/products/fruits/blueberries-profile http://dx.doi.org/10.5424/sjar/2008064-359 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.2006.01299.x http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2008.01.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.01.091 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2008.03.013 http://dx.doi.org/10.3233/jbr-2012-038 41cortés-rojas, mesa-torres, grijalba-rativa, and pérez-trujillo: yield and fruit quality of the blueberry cultivars biloxi and sharpblue in guasca, colombia taiz, l. and e. zeiger. 2010. plant physiology. 5th ed. sinauer associates, sunderland, ma. usda, united states department of agriculture. 2013. cultivated blueberries: commercial acreage, yield per acre, production, and season-average grower price in the united states, 19802012. in: http://usda.mannlib.cornell.edu/mannusda/viewdocumentinfo.do?documentid=1765, consulted: march, 2016. vasconcelos, m.c. and s. castagnoli. 2000. leaf canopy structure and vine performance. am. j. enol. vitic. 51, 390-396. you, q., b. wang, f. chen, z. huang, x. wang, and p.g. luo. 2011. comparison of anthocyanins and phenolics in organically and conventionally grown blueberries in selected cultivars. food chem. 125, 201-208. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.08.063 zee, f., k. hummer, w. nishijima, r. kai, a. strauss, m. yamasaki, and r. hamasaki. 2006. preliminary yields of southern highbush blueberry in waimea, hawai’i. f&n-12. coop. ext. serv. bull./ctahr, university of hawai‘i at mänoa, honolulu, hawaii. http://usda.mannlib.cornell.edu/mannusda/viewdocumentinfo.do?documentid=1765 http://usda.mannlib.cornell.edu/mannusda/viewdocumentinfo.do?documentid=1765 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.08.063 technical and economic assessment of two harvesting tools for young elaeis oleifera x e. guineensis oil palms received for publication: 27 february, 2020. accepted for publication: 11 december, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.85303 1 agricultural economics and biometrics, corporación centro de investigación en palma de aceite (cenipalma), bogota (colombia). 2 palmeiras colombia s.a., cali (colombia). * corresponding author: mmosquera@cenipalma.org agronomía colombiana 38(3), 418-428, 2020 abstract resumen the harvest of oil palm fruit bunches represents 25% of the total cost of production of one metric ton of fresh fruit bunches (ffb), and nine-tenths of the costs of this process (i.e., harvest) are labor costs. this study was undertaken to analyze and compare the labor productivity and harvesting costs of young oil palm trees of the species elaeis oleifera x e. guineensis (oxg) using two different cutting tools. the first tool was a chisel, and the second was a mechanized oil palm cutter. from a methodological perspective, we conducted a time and motion study. the results show that the average number of palms harvested by a worker using a chisel was 320 per workday (on average 291 fresh fruit bunches were cut per workday). a worker using a mechanized oil palm cutter (mopc) harvested 546 palms per workday (on average 551 fresh fruit bunches were cut per workday). finally, the cost per ton of fresh fruit bunches (ffb) harvested decreased by 15% following the mopc; in other words, the implementation of this novel technology is cost-effective. la labor de cosecha de racimos de palma de aceite representa el 25% de los costos totales de producción de una tonelada de racimos de fruto fresco (rff), y nueve décimas partes de los costos de este proceso (es decir, la cosecha) son costos laborales. el estudio se realizó con el objetivo de analizar y comparar los rendimientos laborales y los costos de cosecha de palmas jóvenes de la especie elaeis oleifera x e. guineensis (oxg), utilizando dos herramientas de corte. la primera herramienta fue el palín malayo y la segunda fue el cortador mecanizado para palma de aceite. desde el punto de vista metodológico se realizó un estudio de tiempos y movimientos. los resultados muestran que el número promedio de palmas cosechadas por un trabajador usando el palín malayo fue 320 por día de trabajo (en promedio se cortaron 291 rff por jornada). de otro lado, un trabajador empleando el cortador mecanizado cosechó 546 palmas (en promedio se cortaron 551 rff por jornada). finalmente, el costo por tonelada de racimos de fruto fresco cosechada disminuyó en 15% con el uso del cortador mecanizado; en otras palabras, la implementación de esta novedosa tecnología es rentable. key words: cutting tools, palm cutter, time and motion study, process, labor productivity, economic efficiency, oxg hybrid. palabras clave: herramientas de corte, cortador mecanizado, estudio de tiempos y movimientos, proceso, productividad laboral, eficiencia económica, híbridos oxg. technical and economic assessment of two harvesting tools for young elaeis oleifera x e. guineensis oil palms evaluación técnica y económica de dos herramientas para la cosecha de palmas de aceite elaeis oleifera x e. guineensis jóvenes elizabeth ruiz álvarez1, jhon banguera2, wilson pérez toro1, juan hernández hernández1, javier arévalo2, and mauricio mosquera montoya1* introduction when one evaluates the long-term trends in the real price of crude palm oil (cpo) worldwide in us dollars, a decreasing rate of -1.6% per year is seen for the period from 1950 to 2010. this obviously negatively impacts the income of oil palm growers and the profitability of their businesses (mesa, 2016). additionally, the colombian palm agroindustry is considered a price taker when exporting crude palm oil (cpo) to foreign markets. the latter responds to the fact that malaysia and indonesia together represent more than 90% of the global cpo exports (fedepalma, 2017). finally, comparative analyses aimed at estimating production costs in different countries indicate that cpo production in colombia is 20% more expensive than in malaysia, mostly due to the economies of scale at the mill, land’s opportunity costs, and higher wages (mosquera et al., 2017a). therefore, alternatives that contribute to increasing labor productivity, specifically in processes that are more labor-intensive, such as the harvest, must be pursued (ruiz et al., 2017; mosquera et al., 2017b). this study focuses on improving labor productivity of oil palm harvesters. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.85303 419ruiz álvarez, banguera, pérez toro, hernández hernández, arevalo, and mosquera montoya: technical and economic assessment of two harvesting tools for young elaeis oleifera x e. guineensis oil palms the harvest is of critical importance for the production of palm oil because the quality of the final product depends upon the opportune cutting of the fresh fruit bunches (ffb) and bunches need to be cut at the right time to maximize the oil content in the fruits. in consequence, having properly trained workers is a must (aramide et al., 2015). given the fact that ffb do not reach the optimal moment to be cut together, it is necessary to visit the same plots every 7 to 15 d (corley and tinker, 2015). therefore, harvest in oil palm crops is a labor-intensive task. in fact, 90% of the harvesting costs are represented by labor payment (mosquera-montoya et al., 2019). the harvest of oil palm is carried out by searching for ripe bunches, cutting them off, collecting ffb from the ground, and gathering ffb at collecting points in the field (mosquera, 2017a; sinambela et al., 2020). these operations may be performed by harvest teams (division of labor) or by individual workers, depending on plantation yields and the availability of machinery. the equipment commonly used to harvest young palms includes a chisel to cut bunches off, a cart pulled by an animal (water buffaloes or bulls) in which the harvester places the ffb, and the picked loose fruit, and a machete to cut off the peduncles from the ffb (castillo et al.,2017). the average labor productivity for the harvest of young oil palms in plantations in colombia oscillates between 1.5 t ffb/workday and 2.5 t ffb/workday (mosquera et al., 2009). when the harvest is performed by a single worker and mechanized equipment is not used, lower labor productivity results (castiblanco and mosquera, 2010). when the harvest is divided into two operators (one specialized in cutting off ffb and the other specialized in filling the containers either mechanically with a grabber or manually) and there are devices such as a cableway to help to evacuate ffb from the field, the highest labor productivity results (castiblanco and mosquera, 2010; munévar, 2020). it is easier to mechanize the process of fruit evacuation from the field than cutting off ffb from oil palm trees. although research has been conducted with the aim of increasing labor productivity during the harvest over the period from 1995 to 2008, achievements are moderate (jelani et al., 2008). the lack of substantial achievements may be because oil palm is a perennial crop in which every palm is an individual different from others. additionally, bunches are ready to harvest at different times, depending on each palm; therefore, the same plot must be regularly harvested. finally, the ability to access bunches of oil palms is not a straightforward process since harvesters must cut the frond holding the bunch and probably some other fronds that impede access to the bunch. palm cutters, such as the cantas cutters, are among the novel technologies developed for harvesting oil palms and are recommended by jelani et al. (2008) to help reduce workers effort and increase their productivity. the use of a cantas cutter for harvesting oil palm trees with bunches located at a height less than 5 m yielded a 40 to 50% increase in the number of bunches cut, and a 30% reduction in the cost of harvesting a ton of ffb. another device evaluated was the c-kat, a palm cutter suited for palms whose bunches are located at a of height less than 1.5 m (jelani et al., 2008). field trials showed that workers using the c-kat may be able to increase their labor productivity by 10% to 20% compared to workers using a chisel (jelani et al., 2008). jelani et al. (2018) surveyed literature on the mechanization of cutting oil palm bunches and concluded that the use of mechanized alternatives instead of a traditional chisel (in young palms) or a long-armed sickle (in tall palms) (jelani et al., 2018) results in an average 50% reduction in the cost of harvesting a metric ton of ffb. additionally, cutting was conducted with greater efficiency, which allowed for a timely harvest and required fewer workers to complete the task. most studies analyzing the mechanized harvest of oil palm refer to crops planted with elaeis guineensis (jelani et al., 2003; jelani et al., 2008; alfonso et al., 2009; khalid and shuib, 2014; aramide et al., 2015). to our knowledge, no reports have described the benefits of using these alternatives in crops planted with crosses of elaeis oleifera x e. guineensis (oxg). oxg crops have been used as an alternative crop by colombian growers interested in staying in the oil palm business in areas that have experienced outbreaks of bud rot (br) because of their partial resistance to br. oxg crosses are more robust than e. guineensis cultivars, and, thus, a study aiming to determine whether these mechanized tools can be used to harvest oxg oil palms that feature thicker fronds and petioles is of great interest. this manuscript reports the results of a study conducted to assess the implementation of a mechanized oil palm cutter (mopc) that is suited for harvesting young oxg oil palm (i.e., bunches at a maximum height of 3 m). the use of this device is compared to the use of a chisel in terms of labor productivity and production costs. the use of a mopc is expected to improve the performance of harvesters in the field. the mopc reduces the physical effort by the worker when performing his job. the mopc 420 agron. colomb. 38(3) 2020 is equipped with an engine that converts fuel energy into an oscillatory movement that eases the cutting process through traction. when the worker uses a chisel to cut bunches, he must use his strength to repeatedly strike the frond holding the bunch in order to cut it. then, he must strike the peduncle of the fresh fruit bunch to cut it. in contrast, when the worker uses the mopc, he does not need to strike the base of the bunch multiple times as the cutter only needs to be operated once. regarding production costs, when cultivating oxg crosses in colombia, one of the processes responsible for most of the investment in labor is the harvest (together with pollination), and in terms of production costs it occupies the second place, after fertilization, with 18.4% in the share of total costs (mosquera et al., 2020). in consequence, these results provide insights into mechanized alternatives for increasing labor productivity and reducing production costs in crops planted with oxg oil palms. materials and methods location this research was conducted at an oil palm plantation in colombia located in the municipality of tumaco (southwest of colombia) known as palmeiras. this plantation contains 559 ha planted with oxg crosses of oil palm. these oil palms were planted in 2008 and in 2009, and the data used by the authors were collected when these oil palms were 8 and 9 years old. harvesting teams there are workers responsible for cutting fronds and bunches (cutters) and other workers (pickers) in charge of picking up ffb from the ground, placing the ffb in wheeled containers (pulled by water buffaloes) and locating the fronds the plates. the process of covering the oil palm plates with fronds is conducted at the plantation where the study is performed (i.e., palmeiras) because of the presence of an insect known as sagalassa valida walker (s. valida) that feeds on oil palm tree roots and lays their eggs on oil palm plates. an effective strategy for controlling s. valida consists of using cut fronds to form a barrier that prevents this insect from laying their eggs close to the oil palm roots (corredor et al., 2016). table 1 shows the number of workers required to harvest a plot. table 1. harvest teams according to the cutting tool used. h ar ve st in g te am s chisel mechanized oil palm cutter 1 cutter 1 picker 1 water buffalo 1 wheeled container (capacity: 1t) 1 chisel 1 cutter 2 pickers 2 water buffaloes 2 wheeled containers (capacity: 1t) 1 mechanized oil palm cutter figure 1 illustrates the methods assessed and table 2 shows the main features of each of the tools used for harvesting young oxg oil palms. figure 1. cutting methods for oil palm trees tested in the present study. a) chisel vs. b) mechanized oil palm cutter. a b 421ruiz álvarez, banguera, pérez toro, hernández hernández, arevalo, and mosquera montoya: technical and economic assessment of two harvesting tools for young elaeis oleifera x e. guineensis oil palms table 2. main features of the cutting tools evaluated. chisel mechanized oil palm cutter fe at ur es reach: 3 m weight: 3 kg metal bar adapted to a chisel no engine is required. energy required for cutting depends on the strength of the operator brand: herragro, colombia reach: 3 m weight: 8 kg iron bar adapted to a chisel engine: 25.4 cc, power 0.95 kw manual fuel pump at the carburetor starting system: elastostar brand: stihl model pc70, brazil ex tr a to ol s re qu ir ed whetstone whetstone lubricant: grease gasoline: fuel oil (3:1) to ol s chisel chisel engine metal bar metal bar 422 agron. colomb. 38(3) 2020 time and motion study we performed a time and motion study to compare the outcomes of using either the chisel or the mopc to cut ffb from young oxg oil palms, based on the method proposed by sánchez et al. (2010). time and motion studies require a first stage that consists of establishing the sequence of processes required to complete the task, in this case cutting off bunches (harvest). the result of this stage is the process f low diagram for each cutting tool being assessed. flow diagram of the process of cutting ffb the process of cutting oil palm bunches was observed for a period of two weeks. the goal was to characterize not only the processes involved in cutting bunches but also the demand for inputs, tools and machinery required to complete this task. we used the symbols proposed by the american society of mechanical engineers (asme) (tab. 3). table 3. symbols used for flow diagrams. symbol process activity operation something is produced or a task gets carried out transport switching of placement, implies movement inspection verification of quality or quantity delay interference or unexpected stop of the process storing keeping or protecting something deciding decide on continuing or switching activity source: sánchez et al., 2010. estimation of time length for each subprocess and for labor productivity the second stage builds f low diagrams for the processes and consists of measuring time for each process. data on time records must suffice to encompass the observed variability on time length for each process. additionally, the frequency and the best measure of central tendency (mean or median) must be considered according to the distribution of the collected time data for each process. the result of this stage is the standard time required to complete the task of cutting ffb in oxg young oil palms, which results from the sum of the mean/median times of each process multiplied by their frequency. we used the information recorded by a gis system available at palmeiras known as click palm. click palm allows data to be collected from the field in real time because every oil palm tree is tagged; thus, the worker records any process performed at any specific palm using a cell phone. data related to cutting fruit bunches was used in the present study. click palm enables an assessment of the daily performance at the worker level. the analysis is possible because each worker is provided with a cell phone equipped with the application and the information is uploaded to the database. the system records the time, enabling an estimate of the amount of time a task requires. we analyzed the time required to conduct this time and motion study to accomplish the harvest process by four workers that had at least six months of experience using the mopc. regarding the chisel, which is the traditional method, specific expertise was not required, but workers must have used the chisel. we analyzed harvest data from a six-month period. since we are focused on the processes carried out during the harvest, we considered palms with zero bunches to cut as palms harvested, as well as those with one or more bunches to cut. the latter means that each harvested palm has its corresponding work cycle. a work cycle is defined as the set of processes carried out in order to harvest an oil palm tree, and that are repeated many times during a workday (i.e., processes with the greater frequency). we refer to the number of harvested palms considered for the statistical analysis according to the number of records (tab. 4). table 4. number of records per worker (palms harvested). worker cutting tool number of palms harvested a mopc 57,384 b mopc 74,288 c mopc 48,391 d mopc 51,445 e chisel 14,271 f chisel 7,333 g chisel 9,927 h chisel 1,338 mopc mechanized oil palm cutter. the data from each worker were analyzed using descriptive statistics in order determine their distribution. subsequently, the proper measure of the central trend representing the data was chosen. these measures were also used to determine records that were too long, which tended to correspond to non-productive times or actions that are not part of the necessary subprocesses, such as resting, maintaining hydration, and attending to personal needs, etc. these activities must be accounted since they are considered non-effective working time that is part of a workday. additionally, one must consider that people are unable to work for an entire day at the same pace. in fact, fatigue plays a key role in explaining the decrease in labor productivity during a workday. this explains why it 423ruiz álvarez, banguera, pérez toro, hernández hernández, arevalo, and mosquera montoya: technical and economic assessment of two harvesting tools for young elaeis oleifera x e. guineensis oil palms is best to account for reliable data for the entire workday, instead of carrying out work sampling during the workday. we evaluated time data from entire workdays, collected by means of click palm. we considered two different indicators, the number of oil palms harvested per workday and the number of fresh fruit bunches cut per workday, to determine the labor productivity according to the tools used. these indicators were calculated using click palm records for each of the workers mentioned above. cost efficiency analysis of both harvesting methods we estimated the total costs of cutting one ton of oil palm bunches by considering fixed and variable costs using a previously described method (edwards, 2015) (fig. 2). we asked for the market prices of tools and machinery to estimate the fixed costs since they correspond to the initial capital outlay. in other words, the fixed costs represent the expenditure the grower incurs to buy tools and machinery. additionally, we considered the life span and scrap value of tools and machinery. then, we estimated the depreciation using the straight-line depreciation method. regarding variable costs, we considered operating costs such as wages, repair, and maintenance (of tools and machinery), fuel and lubricant oil. we considered the frequencies of payments the grower incurred. we used information recorded by the plantation (palmeiras) regarding payments for labor and other expenses, such as caring for the buffaloes (feed and veterinary costs), fuel, grease, and equipment repair. we only considered expenses related to the harvesting process. we estimated these ffb harvest costs in terms of col$ t-1. results and discussion flow diagram of the process of cutting ffb figure 2 displays the f low diagrams for both ffb cutting processes (chisel and mopc); the work cycle corresponds to processes 40-70. the work cycle of the process of cutting bunches includes: 1) walking along oil palm rows searching for ripe ffb, 2) confirming that the ffb meets the harvest criteria, 3) cutting the leaf holding the ffb and cutting the ffb, and 4) recording the number of ffb cut from the harvested palm (using click palm). the process of cutting ffb using the mopc requires two extra processes compared to the process using the chisel: starting the engine at the plot before beginning to search for ripe bunches and fueling the engine as required. the latter occurs a maximum of twice daily, and thus, it does not substantially alter the standard time estimation. 5 50 40 35 30 20 85 83 80 70 60 100 90 86 end of the working day no need to fuel? go to 40 need to fuel? go to 86 check fuel level yes: proceed to 90 no: proceed to 40 end of the working day? record the number of bunches cut in click palm cut the leaf that holds the ffb, then cut off ffb not ready to cut? proceed to 40 ready to cut? proceed to 70 confirm if the ffb meets the harvest criteria receiving tools and getting tools ready reaching the plot to be harvested start pc70’s engine walking along the field in the search for ripe ffb found a ripe ffb mechanized oil palm cutter (mopc) chisel plot assignment at the tools storage turn in the tools walk back to the tools storage fuel the engine no yes no yes no yes figure 2. flow diagram for the process of cutting fresh fruit bunches (ffb). 424 agron. colomb. 38(3) 2020 the mopc eases the process of cutting fronds and, in consequence, cost savings are incurred for pruning oil palm trees. the staff from palmeiras states that they are paying for pruning once a year when the mopc is used, while they must pay for pruning twice a year when bunches are cut using chisels. estimated time required for processes involved in cutting bunches importantly, 30% of the work cycle corresponds to zero ffb identified, 40% to one ffb cut, 24% to two ffb cut and, 4% to three ffb cut (tab. 2). by analyzing the data, the median time was the central tendency measured used because the frequency distribution is biased to the right (figs. 3 and 4). table 5 contains synthetized information on the median time per work cycle, i.e., the median value of the time elapsed while performing processes 40 to 70 (from the process f low diagram), according to the number of bunches to cut. the time elapsed per work cycle is greater when the worker uses a chisel to cut fronds and ffb than when the worker table 5. median of time elapsed per work cycle* (sec). number of bunches cut per cycle workers using the mechanized oil palm cutter (median of time elapsed per work cycle in seconds) a b c d median 0 21 26 17 23 22 1 40 47 42 29 41 2 52 65 61 45 57 workers using chisel (median of time elapsed per work cycle in seconds) e f g h median 0 16 14 15 15 15 1 23 23 26 26 25 2 30 33 36 37 35 *a work cycle comprehends processes from 40 to 70. 600 8004002000 60 40 20 0 80 d fr eq ue nc y time (sec) three bunches 150 200100500 60 40 20 0 80 c fr eq ue nc y time (sec) two bunches 300 4002001000 60 40 20 0 80 b fr eq ue nc y time (sec) one bunch 150 200100500 60 40 20 0 80 a fr eq ue nc y time (sec) zero bunches figure 3. distribution of time elapsed per work cycle according to number of bunches cut using the chisel. 425ruiz álvarez, banguera, pérez toro, hernández hernández, arevalo, and mosquera montoya: technical and economic assessment of two harvesting tools for young elaeis oleifera x e. guineensis oil palms uses the mopc (tab. 5). it is likely that a shorter time elapses when no bunches are cut because no fronds interfere with the view of bunches when the palm cutter is used. when palms with ripe ffb to be cut are identified, the time elapsed per work cycle was noticeably shorter when the mopc was used than the time spent by workers using chisels (tab. 5). as shown in figures 3 and 4, some work cycles are longer than the median value. this increase in work cycles occurs when workers perform actions that lead to non-productive time. these actions are not suggested to be unnecessary and do not indicate that the workers are not committed to the accomplishment of their job (resting, remaining hydrated, addressing personal needs, receiving instructions from the harvest supervisor, eating a snack or lunch, moving through drainage channels or other obstacles, etc.). the existence of non-productive time was assessed using the median value plus a standard deviation. actions leading to non-productive time tended to increase throughout the workday and totaled 1.4 h per day (tab. 6). table 6. non-productive time along a workday, according to the cutting tool. hour of the workday time (sec) chisel mechanized oil palm cutter 7 129 587 8 159 552 9 516 264 10 918 398 11 580 421 12 1127 1363 13 1310 1212 14 233 146 number and weight of bunches cut per workday (labor productivity) cutters using the mopc averaged 546 palms harvested per workday (approximately 4.7 ha), while cutters using chisels averaged 320 palms harvested per workday (approximately 2.76 ha). the latter implies an increase of 71% in the number of oil palm trees harvested. figure 4. distribution of time elapsed per work cycle according to number of bunches cut using the mechanized oil palm cutter. 150 200100500 500 0 1500 d fr eq ue nc y time (sec) three bunches 150 200100500 2000 0 4000 c fr eq ue nc y time (sec) two bunches 150 200100500 4000 0 8000 b fr eq ue nc y time (sec) one bunch 150 200100500 4000 0 8000 a fr eq ue nc y time (sec) zero bunches 426 agron. colomb. 38(3) 2020 regarding the number of bunches cut per workday, cutters using the mopc cut an average of 551 ffb per workday (3.3 t ffb/workday), while workers using chisels cut an average 291 ffb per workday (2.5 t ffb/workday). thus, the labor productivity increased 90% when workers used a mopc palm cutter. during the workday, labor productivity tended to decrease due to physical fatigue experienced when performing the job (fig. 5). the latter was observed for both harvest tools. 10 53 56 58 40 38 24 12 25 98 100 98 96 74 45 15 7 8 9 10 11 12 13 14 c ut b un ch es ( nu m be r) workday (h) mechanized oil palm cutterchisel 0 20 40 60 80 100 120 figure 5. number of ffb cut off along the workday, according to the tool used by the cutter. cost efficiency analysis the use of the palm cutter implies the need for an extra worker to pick up the bunches and to accommodate fronds, compared to the situation in which the cutter uses a chisel for cutting bunches (tab. 7). finally, we considered the number of tons cut to estimate the costs per ton of ffb harvested (tab. 7). table 7. need of workers, tools and equipment per harvesting team and labor productivity. chisel mechanized oil palm cutter cutting tool (number/team) 1 1 cutter (number/team) 1 1 pickers (number/team) 1 2 buffaloes (number/team) 1 2 wheeled containers (number/team) 1 2 labor productivity (t ffb/workday) 2.5 3.3 fixed costs we used market prices for equipment, tools and animals required to complete the harvest. the price of a cutting tool was col$45,000 for the chisel (6-month lifespan) and col$1,600,000 for the mopc (1-year lifespan). the price of a trained buffalo was col$4,000,000 (10-year lifespan). finally, the price of a wheeled container was col$5,000,000 (3-year life span). calculations were performed to estimate the cost per ton of ffb harvested (tab. 8). variable costs the estimated costs of the harvest when using the mopc was col$ 18,531 t-1 ffb harvested, while the costs of the harvest when using the chisel was col$ 21,816 t-1 ffb. this means the harvest costs decrease 15%, and the total costs of producing a ton of ffb decreases 2.4% (tab. 8). cutting ffb using the mopc implies that the harvesting team must be rearranged. the increase in the number of cut bunches implies that one cutter will require two pickers, instead of requiring one picker for each cutter, as when using the chisel. this allows for a cost decrease in labor that suffices to offset the extra costs incurred with the use of the mopc (depreciation, maintenance, fuel and fuel oil). the results of this study are consistent with findings from previous reports showing that mechanized processes represent an alternative for lowering unit costs (castiblanco and mosquera, 2010; fontanilla et al., 2010; alfonso and castiblanco, 2013). additionally, given the fact that there is a scarcity of labor in rural areas, this is a significant contribution from using the mopc. table 8. fixed and variable costs involved in the harvesting process according to the cutting tool used. mechanized oil palm cutter chisel labor productivity (t ffb/workday) 10.0 5.2 fixed costs (col$t-1 ffb) cutting tool 541 58 buffaloes 126 122 wheeled container 901 866 variable costs (col$t-1 ffb) fuel 379 lubricant oil 124 cutting tool repair 69 wheeled container repair 338 325 buffaloes (feed and veterinary care) 429 413 labor 15,625 20,032 total 18,531 21,816 conclusion the switch from using a chisel to using a mopc implies that the strength needed to cut off bunches is no longer 427ruiz álvarez, banguera, pérez toro, hernández hernández, arevalo, and mosquera montoya: technical and economic assessment of two harvesting tools for young elaeis oleifera x e. guineensis oil palms provided by the cutter but by the engine. naturally, a learning curve must be considered. at palmeiras, the company where this study was conducted, harvesters (cutters) required approximately one year to master the use of the mopc. during the adjustment to the use of the mopc, some minor damage to the equipment occurred since workers typically forgot that they no longer needed to strike the palms. however, the benefits of using these mechanized tools justify the costs associated with the training process since labor productivity increased by 90%. the costs of harvest decreased because the mopc facilitates the completion of the job by cutters and increases labor productivity, which offsets not only the greater price of the tool but the expenses related to the operation and repair of the mopc. additionally, one of the main results of this study is the development of a method to use information collected by an information system, such as click palm, as if it was data collected for a time and motion study. this approach is very interesting since the use of software for controlling cropping processes is a trend that may improve labor productivity studies. finally, there is little to no literature associated to oxg crossings, specifically when it comes to the efficiency of harvesting methods. these crossings have been grown at an industrial scale for only 13 years in colombia, so there are a few references to harvesting this type of palms that differ from e. guineensis in the sense that leaves are thicker and more difficult to cut off. in this regard, this work fills a gap in the existing knowledge. literature cited alfonso, o.a. and j.s. castiblanco. 2013. análisis comparativo de costos para la aplicación de fertilizantes en palma de aceite. rev. palmas 34(1), 31-38. alfonso, o.a., r. botero, and h.m. romero. 2009. la mecanización del cultivo de la palma de aceite. rev. palmas 30(4), 21-29. aramide, b.p., o.k. owolarafe, and n.a. adeyemi. 2015. comparative evaluation of the performance of motorized and pole and knife oil palm fruit bunch harvester. agric. eng. int: cigr j. 17(4), 165-172. castiblanco, j.s. and m. mosquera. 2010. evaluación económica de dos sistemas de evacuación de fruta: alce manual y cable vía. rev. palmas 31(1), 33-42. castillo, e.g., l.f. rodríguez, and a.f. páez. 2017. evaluation of two harvesting procedures for oil palm (elaeis guineensis jacq.) fruits. a case study. agron. colomb. 35(1), 92-99. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.58524 corley, r.h.v., and p.b.h. tinker. 2015. the oil palm. 5th ed. wiley blackwell, oxford, england. corredor, j.e., m. mosquera, c.a. fontanilla, and e. ruíz. 2016. sagalassa valida walker y el paradigma de los platos limpios. rev. palmas 37(4), 123-131. edwards, w. 2015. estimating farm machinery costs. ag decision maker file a3-29. fedepalma. 2017. oferta y consumo aparente. anuario estadístico 2017. fontanilla, c.a., s. pachón, j.s. castiblanco, m. mosquera, and a.c. sánchez. 2010. referenciación competitiva a los sistemas de evacuación y alce de fruta. boletín técnico número 25. fedepalma cenipalma, bogota. jelani, a.r., a.r. shuib, a. hitam, j. jamak, and m.m. noor. 2003. hand-held mechanical cutter. mpob information series no. 180. malaysian palm oil board, kuala lumpur. jelani, a.r., a. hitam, j. jamak, a. mohamed, y. gono, f. ismail, and m.m. noor. 2008. motorized chisel (ckattm) for short palm harvesting. mpob information series no. 409. malaysian palm oil board, kuala lumpur. jelani, a.r., m.r. ahmad, m.i.h. azaman, y. gono, z. mohamed, s. sukawai, a. aduka, a. aziz, a. bakri, a. mohamed, m.b. selamat, a. ismail, m.s. deraman, a.r. shuib, n. kamarudin, and k.a. 2018. development and evaluation of a new generation oil palm motorised cutter. j. oil palm res. 30(2), 276-288. doi: 10.21894/jopr.2018.0015 khalid, m.r. and a.r. shuib. 2014. field evaluation of harvesting machines for tall oil palms. j. oil palm res. 26(2), 125-132. mesa, j. 2016. la productividad un compromiso gremial. rev. palmas 37(4), 56-65 mosquera, m., c. fontanilla, c. martínez, a. sánchez, and w. alarcón. 2009. identifying oil palms with ripe bunches before harvesting, irbbh: a strategy for increasing labor productivity. pp. 993‐1006. proceedings of the global economics and marketing (gem) conference: pipoc 2009 international palm oil congress: palm oil balancing ecologics with economics, 2009, november 9-12, kuala lumpur. malaysian palm oil board, kuala lumpur. mosquera, m., e. ruiz, c.a. fontanilla, m. valderrama, d.f. lópez, and l.e. castro, and m.a. gonzález. 2017a. costos de producción para el cultivo de la palma de aceite en colombia. pp. 427-435. in: moreno y. and e. mantilla (eds.). mejores prácticas agroindustriales del cultivo de la palma de aceite en colombia. cenipalma, bogota. mosquera, m., e. ruiz, and e. mesa. 2017b. economic assessment of technology adoption in oil palm plantations from colombia. int. j. financ. res. 8(3), 74-84. doi: 10.5430/ijfr.v8n3p74 mosquera, m., e. ruiz, d. munévar, l. castro, l. díaz, and d. lópez. 2020. costos de producción 2019 para la palmicultura colombiana. estudio de referenciación competitiva entre empresas que han adoptado mejores prácticas. rev. palmas 41(4), 3-16. mosquera-montoya, m., d. lópez, e. ruíz, m. valderrama, and l. castro. 2019. mano de obra en cultivos de palma aceitera de colombia: participación en el costo de producción y demanda. rev. palmas 40(1), 46-53. munévar, d., e. ruiz, w. díaz, d. báez, j.s. hernández, o. salamanca, and m. mosquera. 2020. cosecha en cultivos de palma de aceite mediante el uso del grabber: caso de estudio en una plantación de colombia. rev. palmas 41(2), 13-26. 428 agron. colomb. 38(3) 2020 ruiz, e., e. mesa, m. mosquera, and j. barrientos. 2017. technological factors associated with oil palm yield gaps in the central region in colombia. agron. colomb. 35(2), 256-264. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.61894 sánchez, c., c. fontanilla, and m. mosquera. 2010. métodos para el desarrollo de estudios de tiempos y movimientos para labores del cultivo en palma de aceite. cenipalma, bogota. sinambela, r., t. mandang, i.d.m. subrata, and w. hermawan. 2020. application of an inductive sensor system for identifying ripeness and forecasting harvest time of oil palm. sci. hortic. 265, 109231. doi: 10.1016/j.scienta.2020.109231 received for publication: 4 april, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.56799 1 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). gfischer@unal.edu.co 2 independent researcher. bogota (colombia). 3 faculty of agricultural sciences, universidad pedagogica y tecnologica de colombia. tunja (colombia). agronomía colombiana 34(2), 190-199, 2016 ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review aspectos de la ecofisiología de los frutales en los tiempos del cambio climático. una revisión gerhard fischer1, fernando ramírez2, and fánor casierra-posada3 abstract resumen the increased concentration of carbon dioxide (co2) and other greenhouse effect gases has led to global warming, which has resulted in climate change, increased levels of ultraviolet (uv) radiation and changes in the hydrological cycle, affecting the growth, development, production and quality of fruit crops, which undoubtedly will be difficult to predict and generalize because the physiological processes of plants are multidimensional. this review outlines how the effects of high/low solar radiation, temperature, water stress from droughts, f looding and rising levels of co2 in the atmosphere affect fruit crops and their growth and physiology. la elevada concentración de dióxido de carbono (co2) y otros gases de efecto invernadero ha resultado en un calentamiento global, mayores niveles de radiación ultravioleta (uv) y cambios en el ciclo hidrológico afectando el crecimiento, desarrollo, producción y calidad de los cultivos frutales, que sin duda, serán difíciles de predecir y generalizar debido a que los procesos fisiológicos de las plantas son multidimensionales. se reseña, cómo los efectos de una alta y baja radiación solar y temperatura, estrés hídrico por sequía e inundación y el aumento del nivel de co2 en la atmósfera inciden sobre los cultivos y afectan su crecimiento y fisiología. key words: radiation, temperature, water stress, carbon dioxide. palabras clave: radiación, temperatura, estrés hídrico, dióxido de carbono. given site, growing conditions decide on the size of the plant, the duration of phenological stages, the time and volume of the harvest. considering the dependence of crops on the environment, the effects of climate change can be very large depending on the fruit species and the climate conditions. it is very difficult to adopt experiences from one country to another one because the plant effect is different at each plantation site (fischer and orduz-rodríguez, 2012). on the other hand, pritchard and amthor (2005) mentioned that it is difficult to predict and generalize how climate change would affect growth, development, production, and quality of crops since highly varied responses of plants resulting from physiological processes are multidimensional. in addition, climate change affects important plant pests with consequences on physiological potential, yield and quality of fruit species (seidel, 2016). climate change, observed since 1950, has shown, among other factors, an increase in extremes of high air temperatures, reducing peaks of low temperature and an increase in the number of heavy rains in several regions. the average global temperature between the land surface and oceans introduction ecophysiology is the study of environmental effects on plant physiology; these conditions are of paramount importance for the success of any crop (fischer and orduzrodriguez, 2012). ecophysiological research is conducted to describe the physiological mechanisms during development and growth of plants that interact with physical and biotic environmental factors (lambers et al., 2008). an orchard is characterized by an environment composed of light, temperature, water, humidity, wind, various atmospheric gases, soil nutrients and other conditions of the rhizosphere. during the growth of plants several climate and stress factors are inf luential at the same time for the crop, such as drought, heat, uv light, etc. (mittler, 2006), i.e. no climatic factor alone can decide the physiological performance. for example, photosynthesis depends not only on radiation, but also on temperature, co2, water and nutritional elements (fischer and orduz-rodriguez, 2012). as shown by these authors, planting a crop in an eco-physiologically unfit place increases the costs of production and, thus, reduces the chance of high economic success. taking into account environmental factors, at a http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56799 191fischer, ramírez, and casierra-posada: ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review shows an increasing trend of 0.85°c (0.65 to 1.06°c) for 1880-2012 (ipcc, 2015). for the 21st century, a temperature increase of nearly 3°c is projected by 2050 and values of as high as 6°c by the end of the century (stöckle et al., 2011). pritchard and amthor (2005) mentioned factors such as (a) the overall increase in the concentration of atmospheric carbon dioxide, (b) global warming related to the increase in the concentration of co2 and other greenhouse gases, (c) increase in the concentration of ozone (o3) in the troposphere and the lower layer of stratospheric o3, (d) soil salinization in irrigated crops and (e) changes in the hydrological cycle as important phenomena of changing climate effects on agriculture. these authors claim that crops exposed to these conditions of altered growth must be able to harmonize the multiple effects of those changes to maintain a balance between the activities of the different organs. to adapt fruit production to these new situations, mostly adverse to crops, a complete understanding of multiple effects of climate change on plant physiology is required (swaminathan and kesavan, 2012). the aim of this review was to elucidate how these factors, focusing on solar radiation, temperature, water and carbon dioxide, affect the physiology of the fruit plants, in general, with emphasis on fruits from the tropics and subtropics, and with some experiences of species from the temperate zones. effect of changing climatic factors on the ecophysiology of fruit plants solar radiation the visible solar radiation is essential as a source of energy for photosynthetic activity in plants (koyama et al., 2012), with its key role as an energy source for biomass production and finally fruit crops yield. if climate change causes high light intensity for long periods, the more co2 is reduced and more carbohydrates produced that are available for filling and increasing the sweetness of fruits if soil moisture permits (sherman and beckman, 2003). in this context, an increased radiation and temperature require a lower leaf area in plants to produce the same amount of fruit as before climate change (fischer et al., 2012a) and this situation gives space for varieties with higher photosynthetic performance and less susceptibility to early photoinhibition. the leaf area of a plantation is determined by the leaf area index (lai), which is the ratio between the total leaf area and the f loor area covered by it and can range in many fruit crops from 1.5 (minimum in apple) to 11 (maximum in citrus), depending on factors such as variety, rootstock, pruning, trellising, fertilization, and other cultural practices (jackson, 1980; fischer et al., 2012a). as casierra-posada (2007) reported, reducing the leaf area may be a defense mechanism of plants to reduce the capture and use of light quanta. thus, there may be two cases: a dynamic photoinhibition, which manifests itself during the midday hours, especially in the tropics, when the leaves are exposed to a large amount of incident radiation, and a chronic photoinhibition, which occurs as a result of failures or overload in foliar protection mechanisms (casierra-posada, 2007). the plants would be severely affected in its photosynthetic efficiency when photoinhibition results from alterations in radiation levels or temperature (rivas, 2008). a greater radiation absorption and reduced transpiration (stomatal closure) heat up the canopy, which affects the meristem temperature, without changing the surrounding air temperature, increasing or lowering the developmental rate of plants depending on the temperature range (pritchard and amthor, 2005). long periods of low radiation, with diffused or reduced light, stimulate the longitudinal growth of fragile vegetative structures because of an undersupply with carbohydrates (dwivedi and dwivedi, 2012). therefore, the correct and not excessive density of plants and branches as well as the tree height and shape of the crown, which are regulated by pruning and espalier, and also by the direction of the rows from north to south, are important aspects to maximize light interception in plantations (fischer and orduzrodriguez, 2012). in banana passionfruit (passif lora tripartita var. mollissima), in areas of high incidence of mist, the training and pruning of plant canopy in a 45° espalier, orientated to the east, increases interception of light and, therefore, fruit production (miranda et al., 2009). the reduction of light intensity affects the reproductive more than the vegetative phase because it directly inf luences f loral induction, differentiation of f lower bud, and also set, size, color, and organoleptic quality of fruits (fischer et al., 2012b). thus, in f leshy fruits, optimum solar radiation benefits color, synthesis of anthocyanin pigments, the refractive index (°brix) and dry matter content, as well as increases the concentration of vitamin c (ascorbic acid) (fischer and orduz-rodriguez, 2012; parra-coronado and miranda, 2016). a. castro (personal communication, 2015) confirmed that, in the colombian highlands within the orchard of deciduous fruit trees located at 2,500 m a.s.l. in duitama (boyaca), the high solar radiation produces 192 agron. colomb. 34(2) 2016 apples of good coloration (through a high anthocyanin synthesis) and also with an increased thickness of the epidermis and cuticle, which are less susceptible to pathogens and insectpests. however, during dry periods, longer than 15 d, such as the “el niño” in the northern part of south america, plants can suffer from high solar radiation, when the chlorophylls in the thylakoid membranes of chloroplasts absorb excess light energy that can no longer be used in the photosynthetic process (tadeo, 2000) causing photoinhibition, which induces damage to the photosystem ii (ps ii) and degradation of d1 protein (casierra-posada, 2007). moreover, high and prolonged solar radiation causes sunburn on juicy fruits and, through its additional effect on increasing the temperature in the irradiated cells, can generate fruit cracking (fischer, 2000), an adverse effect that may be aggravated by pathogens attacking these unprotected tissues. in tomato plants, high light intensities caused a strong negative effect on the photosynthesis and leaf stomatal opening, reducing the [ca2+]cyt concentration from 252 to 52 nm in stomatal guard cells (o’carrigan et al., 2014). climate change produces droughts (clear skies) and increases the levels of ultraviolet rays, especially uv-b (280-320 nm), that get higher with altitude and are getting worse because of the activities of man, which have led to the release of compounds that destroy the ozone layer (martínez-lüscher et al., 2014). to withstand the negative effect of increasing altitude, some fruit species, for example cape gooseberry (physalis peruviana), have developed adaptations such as a dense pubescence that covers all of the green parts of the plant (fischer and melgarejo, 2014), but plant tolerance to moderate levels of uv radiation can be seriously affected by the progressive reduction of the ozone layer (casierra-posada, 2007). in general, crops should actively respond to environmental stress, such as o3 exposure, by increasing respiration rates of several repair and detoxification mechanisms, but these stand for a loss of assimilates that will no longer be used for increasing plant biomass (pritchard and amthor, 2005). however, in sensitive plants, prolonged uv-b radiation can prevent photosynthetic activity and plant growth by damaging dna, proteins, membranes, and lipids (hideg et al., 2013). but, natural uv-b radiation levels can have favorable effects on several species, including the grapevine, favoring secondary metabolism, reducing abundant vegetative growth and the incidence of pathogens. plants are able to develop different protection mechanisms against uv-b radiation, such as an increased synthesis of phenylpropanoids (f lavonoids e.g. anthocyanins) in the epidermis that absorb this radiation and act as antioxidants (caldwell et al., 1998). m. quijano (personal communication, 2012) informed that during berry ripening of vine grapes the uv light stimulates a higher synthesis of carotenoids, anthocyanins and f lavonoids and, therefore, increases phenolic compounds that are important for improvig taste, color and aroma of the wine. das (2012) and fischer and melgarejo (2014) reported that uv-b radiation can increase leaf thickness and specific leaf weight, as a protective mechanism, at the expense of a reduced leaf area. with low solar radiation, which occurs during rainy periods, fruits can be smaller due to reduced photosynthesis in the leaves close to them or have fewer grape berries per inf lorescence on the vine or develop a poor color and brightness of its skin, such as in strawberries (kays, 1999). if radiation levels fall below 10 to 30% of the light within the canopy, compared to those out of the canopy, the f lowers are not differentiated in many fruit species (rom, 1996) and production will occur only in the apical and lateral periphery of the tree (sherman and beckman, 2003). temperature das (2012) stated clearly that “plants can grow only within certain limits of temperature”. global warming stimulates crop growth and, thus, shortens the time of fruit formation, and the number of fruits and seeds within may be reduced by the effects of high temperatures on reproduction, particularly the formation and function of pollen (larcher, 2003; fischer and orduz-rodriguez, 2012). in peaches, a shortening of the earlier phases of fruit development by elevated temperatures can decrease fruit size and yield (stöckle et al., 2011). these authors indicated that the shorter growing season would result in lower seasonal water loss by transpiration despite of increased temperature. pritchard and amthor (2005) estimated that an increase in air temperature by a few degrees will significantly reduce the yield of many crops, which are currently grown in typical producing regions and, moreover, extreme temperatures during anthesis, can severely affect harvest index. countries in the northern hemisphere will benefit more from rising temperatures because the growing season will be extended (kesavan and swaminathan, 2012). advanced f lowering, due to the increase in temperature, as reported by ramírez and kallarackal (2015, and the authors cited by them), occurs during several days, or even weeks, as compared to what happened 100 years ago, depending 193fischer, ramírez, and casierra-posada: ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review on the species. this reaction is more pronounced in the temperate zones than in the tropics or subtropics. sherman and beckman (2003) reported that peach cultivars with 80 d for fruit development, at an optimum temperature site, can take 120 d at a cooler place. the temperature affects the rate of physiological processes, with great inf luence on the kinetic energy of the enzyme systems and each fruit species has an optimum temperature range, in the case of cape gooseberry between 13 and 18°c, in the andean blackberry between 16-19°c, etc. (fischer and orduz-rodriguez, 2012). the increase in average temperature can cause more f lattened and less elongated fruits, especially when higher temperatures occur in the early phase of fruit development, when cell division takes place (westwood, 1993). the temperature increase in the era of climate change reduces the duration of phenological phases, as counted in “heat units” or “degree days” expressing the heat accumulation above a base temperature (parra et al., 2015). in a recent study with pineapple guava (acca sellowiana) in two growing zones with contrasting altitudes of cundinamarca (colombia), at 2,580 m and 1,800 m a.s.l., parra et al. (2015) found the following base temperatures for four different reproductive phenological stages: (1) flower bud to anthesis 2.89°c, (2) anthesis to fruit set 3.04 °c, (3) fruit set to harvest 1.76°c, and (4) f lower bud to harvest 1.74°c. in general, for citrus the physiological minimum is estimated at 12.5°c (fischer and orduz-rodriguez, 2012), while in cape gooseberry salazar et al. (2008) reported 6.29°c as a base temperature for stem growth. high temperatures high temperatures greatly affect fruit crops, especially with poor fruit set and decreases in production. for example, in grape vine, temperatures >35°c hinder fruit set, in cape gooseberry ≥30°c can inhibit f lowering, in mango >35°c reduce the viability of pollen and fruit set (fischer and orduz-rodriguez, 2012, and cited references therein). hot tissues are softer and lose their texture and, hence, resistance to attacks by pathogens and insects-pests; in addition, high temperatures cause the degradation of organic acids required primarily for the respiration of ripe f leshy fruits and make them insipid (fischer and orduz-rodriguez, 2012). also, high night temperatures greatly degrade photoassimilates, affecting the filling and organoleptic quality of fruits (das, 2012; gariglio et al., 2007). global warming affects photosynthesis, especially in c3 plants, i.e. all commercially fruit species (except the few cam fruit species); however, this effect has been little studied. in general, in c3 fruit plants, requiring lower temperatures, heat increases photorespiration because the rubisco in c3 plants reacts with increased oxygenation to the cost of carboxylation and therefore a lower production of biomass than c4 plants (maize, sorghum, etc.) (pritchard and amthor, 2005). in their review about climate change on crop plants, jarma et al. (2012) concluded that high temperatures can have adverse effects on physiological processes such as photosynthesis, respiration, water relations, hormone regulation and secondary plant metabolism, as well as on membrane stability. low temperatures climate change causes less events on extreme low temperatures in tropical and subtropical areas and, but in these areas, not enough chilling hours originate a shortage of low temperatures to break bud dormancy in deciduous fruits (petri and leite, 2004), such as apple, pear, peach, and plum. these species will demand higher concentrations of dormancy breaking products and varieties with lower requirements of chilling hours (fischer, 2000). in addition, cool nights are necessary to reduce the maintenance respiration of fruits, which lowers their energy costs and increases the positive carbon balance and, hence, the accumulation of dry matter (gariglio et al., 2007). also, cool nights favor the coloring of fruits, with an increased production of anthocyanins (sherman and beckman, 2003). in wine grapes, cool nights advance berry coloration and, nowadays, indicate an important criterion for classifying grape-growing regions globally (tonietto and carbonneau, 2004). in relation to the “el niño” phenomenon, the fruit grower must not only avoid areas exposed to frost, but also has to take into account that crops such as pineapple, banana, starfruit, mango and papaya need climates with minimum temperatures of the coldest month of the year higher than 8°c (paull and duarte, 2011), also in the peach, night temperatures above 10°c force f lowering (sherman and beckman, 2003). soil temperature the soil temperature inf luences such important processes as the germination and emergence of seeds, absorption of water and nutrients and synthesis of hormones (cytokinins and gibberellins) in the roots, among others (fischer and orduz-rodriguez, 2012). for example, in the citrus root zone, the temperature must exceed 12°c for bud sprouting and this event can be at any time of the year (agustí, 2003). 194 agron. colomb. 34(2) 2016 global warming will also increase soil temperature and, consequently, enhance soil organic matter decomposition, which may lead to soil fertility depletion (osman, 2013), especially in hot dry o desert climates of the tropics. too hot edaphic temperatures might harm the symbiosis between the roots and rhizobia sp. and mycorrhizae (pritchard and amthor, 2005). as the optimum soil temperature for many tropical species lies between 20 and 25°c (marschner, 2002), these should not exceed 30-32°c and above 35°c severely affects benefic soil microorganism (fischer and orduz-rodriguez, 2012). overheating of soils can be avoided by covers such as organic mulch and living short growing plants (e.g. short cut grass). water pritchard and amthor (2005) reported an increase of 1 to 8% for the annual global precipitation, taking into account differences in their geographical distribution. in the past century, precipitation increased between 5 and 10%, preferably in areas of middle and high latitudes of the northern hemisphere, meanwhile, fell by 3% on average in the subtropical zone (neenu et al., 2013). water not only plays a key role in plant physiological ecology but also in the enrichment of the planet atmosphere with oxygen. in the process of photosynthesis, two h2o molecules are broken to produce o2, released into the atmosphere, while the resulting hydrogen is used in the reduction of co2 to carbohydrates (taiz and zeiger, 2010). in fruit trees, many juicy fruits contain between 80 and 90% water, while young twigs and leaves about 50-60% (friedrich and fischer, 2000). fruit are very demanding in water throughout plant reproductive stages starting from the f lower formation until the filling of the fruit, considering that species with indeterminate growth, such as the passif loraceae, solanaceae and caricaceae families, require a constant supply of water (fischer et al., 2012b). in these species, water shortage stops growth and development, while heavy rains during f lowering, fruit set or maturation are harmful for f lowers and recently set fruits (fischer and orduz-rodríguez, 2012). species with determinate growth (f lowering, fruiting and harvesting occur in defined periods, as in citrus, mango, etc.) require about 1,000 to 2,000 mm annual rainfall, well distributed, especially from the start of the reproductive phase (fischer and orduz-rodriguez, 2012). however, there is evidence that rainfall patterns, modified by climate change affect the phenology and reproductive behavior of many fruits, especially in the tropics (ramírez and kallarackal, 2015). a prolonged rainy season or heavy rain after a long dry period can cause cracking of f leshy fruits, thus, water and nutrition have become of great interest to fruit growers (fischer and melgarejo, 2014). fischer (2005) reported that an imbalance between the volume of water entering the fruit and extensibility of the epidermis and juicy fruits in the ripeness state are more susceptible to cracking by senescence of their epidermal layers. furthermore, high humidity environments inhibit transpiration which raises the pressure inside the fruit and therefore may cause cracking (fischer and melgarejo, 2014). because of these reasons, the nutritional elements that inf luence the stability and extensibility of the skin play an important role in controlling this disorder (fischer, 2005). therefore, the soil in orchards must be kept at a constant moisture level, slightly below field capacity, with optimum contents of calcium, boron, potassium and magnesium, maintaining nitrogen fertilization at the low average levels (gordillo et al., 2004; fischer, 2005). water stress plant stress occurs whenever more water is lost through transpiration than absorbed from the soil (kramer, 1989). water is an important component of the cell ś turgor pressure and essential media for biochemical processes; furthermore, a water deficit translates into dehydration, which severely affects the plant́ s metabolism and survival (dwivedi and dwivedi, 2012). water stress is known to damage chloroplasts, thus, affecting photosynthesis (kramer, 1989). early stomatal closure, effective cuticular transpiration, the ability to change leaf orientation toward the sun, or reduce leaf area (by abscission) are key aspects for cultivar selection for drought areas (gariglio et al., 2007). also, fruit tree cultivars with deep and expanded root systems are relevant during drought periods (fischer and orduzrodríguez, 2012). fruit trees have different mechanisms to overcome water stress. for example, leaves can extract water from fruits by mid-day stomatal closure (westwood, 1993). also, cam (crassulacean acid metabolism) fruit plants such as cacti (opuntia sp.) extract water from their f leshy cladoses through the phloem, under extreme water stress conditions (fischer and orduz-rodríguez, 2012). furthermore, 195fischer, ramírez, and casierra-posada: ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review prolonged water stress conditions during f lowering and fruit filling in avocado are conducive to f lower and fruit drop, which is a consequence of superficial growing roots (paull and duarte, 2011). in lulo (solanum quitoense), fruit drop occurs if drought periods extend more than 3 weeks (fischer and orduz-rodríguez, 2012). floral induction in citrus sp. and some other subtropical fruit trees occurs in response to water stress conditions (paull and duarte, 2011). similarly, f loral induction in ‘arrayana’ mandarin takes place in response to water stress conditions on oxisols in the foothills of meta province, colombia. in this zone, the “natural” water stress from late december through late february induces shoot initiation and f lowering after a two week period (orduz-rodríguez and fischer, 2007). water stress affects the number of fruits produced and their quality characteristics. thus, fruits are smaller if water stress occurs during the cellular expansion phase (gariglio et al., 2007). fischer and orduz-rodríguez (2012) recommended, in fruit trees, in general, removing all plant parts that are unimportant for increasing productivity and fruit quality in prolonged “el niño” scenarios. plant parts to be removed include: basal and mature senescent leaves, unproductive branches, low quality fruits. also, for the tree an adequate nutrient supply has to be guaranteed, such as potassium which reduces water consumption and phosphorous stimulating deep soil root growth. regulated deficit irrigation has been applied at selected phenological stages of fruit trees to control vegetative growth without yield reduction (stöckle et al., 2011). molina-ochoa et al. (2015) found no yield or quality reduction in pear fruits in sesquile (cundinamarca, colombia), when trees were irrigated with only 55% of the amount of water of the control plants. soil waterlogging large cropping areas within colombia have been affected by climate change abiotic stresses such as waterlogging and f looding (aldana et al., 2014). both stresses have been intensified by climate change conditions. since 2007, there has been an increase in heavy and prolonged rains in numerous provinces across colombia. these heavy rains also can occur during the “dry” months of the year, affecting large scale fruit tree orchards lacking an efficient drainage system (moreno and fischer, 2014). root anaerobic conditions are generated as a consequence of poor drainage (das, 2012). furthermore, many fruit trees require a water table level ≥1.5 m (fischer and orduz-rodríguez, 2012). in waterlogged soils, ionic buildup and anaerobe derived products generate phytotoxic conditions (dwivedi and dwivedi, 2012). these conditions increase the occurrence of fungal pathogens such as phytophthora, pythium and fusarium (villareal, 2014). moreover, oxygen depletion inhibits water and nutrient uptake. and this in turn, reduces the stomatal resistance causing stomatal closure and negatively impacting photosynthesis (moreno and fischer, 2014). six to eight days of waterlogged conditions caused reduced plant biomass (particularly roots), f lowering and fruit production in cape gooseberry. furthermore, the plants died after 8 d in f looded conditions (aldana et al., 2014). moreover, cape gooseberry plants waterlogged over a sixday-period and inoculated with fusarium oxysporum had a prominent reduction in root system, root width and foliar area; also, reduced photosynthesis and transpiration were evidenced by stomatal closure (villareal, 2014). fischer and orduz-rodríguez (2012) reported that in plants sensitive to waterlogging fine and fibrous roots die first under hypoxic conditions, while leaves undergo chlorosis, due to deficient absorption and translocation of water and nutrients from the roots. as a consequence, leaves and fruits abscise and drop, respectively. this adversary effect increases with the rise in soil (and water) temperature within a climate change context. casierra-posada and vargas (2007) found that waterlogging significantly affected the production of fruit and plant dry weight of strawberry cultivars, this situation reduced the production of fresh fruits in chandler than in sweet charlie. in relation to the dry weight, the opposite occurred (tab. 1), suggesting a differential tolerance among cultivars of this species to tolerate excess water in the soil. table 1. percentage decline in production values of fresh fruits and dry weight in three strawberry cultivars exposed to waterlogging, as compared with plants grown under normal conditions (adapted from casierra-posada and vargas, 2007). cultivar total fresh fruit production/plant (%) total dry weight/ plant (%) chandler -82.2 -46.7 camarosa -37.4 -45.9 sweet charlie -19.6 -52.9 carbon dioxide because of the high level of emissions, the concentration of co2 is now as high as 398 μmol mol-1 in the atmosphere (swaminathan and kesavan, 2012), the carbon dioxide 196 agron. colomb. 34(2) 2016 level is one of the most limiting growth factor for fruit trees. thus, the increasing co2 concentration in the atmosphere will have a high impact on determining fruit tree productivity in the future since co2 is a limiting factor for photosynthesis (ramírez and kallarackal, 2015). this is linked to the photosynthesis derived matter (85 to 92% of dry matter) (larcher, 2003). in general, crops require from 150 to 220 kg ha-1 co2 and this is supplied by the atmosphere though wind, air f low and turbulence (fischer and orduz-rodríguez, 2012). furthermore, it should be noted that publications pertaining fruit trees and elevated co2 are relatively few in comparison to other crops (ramírez and kallarackal, 2015). the increase of co2 concentration in the air near the leaf blade decreases stomatal aperture, stomatal conductance and transpiration; in consequence, photosynthesis and growth increase because of an elevated water use efficiency (pritchard and amthor, 2005; stöckle et al., 2011). an increase in growth because of an elevated co2 requires higher water and fertilizer supply. this is because more nitrogen is required to ensure high crop productivity under climate change conditions (ramírez and kallarackal, 2015). hiratsuka et al. (2015) found that satsuma mandarin increased gross photosynthetic rate of the fruit rind with increasing co2 concentrations up to 500 μmol co2 mol-1. parra-coronado and miranda (2016) mentioned that an increase in atmospheric co2 concentration improves the nutritional quality of fruits. thus, moretti et al. (2010, and the authors cited therein) reported that an elevated co2 concentration had a positive effect on the postharvest quality of fruits and ascorbic acid increase in strawberries and oranges. also, bindi et al. (2001) observed that an elevated co2 concentration increased total fenolics and f lavonoids in grape, but, in mango, it decreased volatile compounds (lalel et al., 2003). bindi et al. (2001) found an increase in grape production, when the carbon dioxide concentration was shifted from 550 a 700 μmol mol-1 co2, noting a 40 to 45% increase in production, respectively. moreover, these authors reported no negative impacts on grape or wine quality. the effects of rising co2 in plants are well known and include: reduced stomatal transpiration and conduction, increased water use efficiency, higher photosynthetic rates, augmented light use efficiency (fig. 1) (drake and gonzález-meler, 1997; ramírez and kallarackal, 2015). whenever co2 is increased from an ambient level of 350 to 550 ppm at 25°c, over time, the photosynthetic rates are reduced in some species relative to plants grown at ambient levels of co2 (ramírez and kallarackal, 2015). this aspect is termed photosynthetic acclimation and has been attributed to five mechanisms that occur at the cellular level: (1) sugar buildup and gene repression (krapp et al., 1993), (2) not enough nitrogen uptake by the plant (stitt and krapp, 1999), (3) a tie-up of carbohydrate accumulation with inorganic phosphate and a consequent limitation in rubp renewal capacity (sharkey, 1985), (4) starch buildup in the chloroplast (lewis et al., 2002), and (5) triose phosphate consumption capability (fig. 1) (hogan et al., 1996). furthermore, increased co2 has been known to increase the following aspects in sour orange trees: truck diameter, the number of fruits produced and branch number (fig. 1) (kimball et al. (2007). the fruit grower needs to find possible solutions to mediate the increase in co2 concentration, thus, growers can increase nutrient and water applications and supply sufficient light for leaf growth and development (ramírez and kallarackal, 2015). also, growers need to guarantee adequate “co2 soil fertilization”, which increases soil respiration; in italy, organically managed vineyards (with manure and burying of pruning residues) showed higher soil respiration rates than conventional ones (brunori et al., 2016). applying organic fertilizers can increase the soil’s co2 production by 2/3 in the case of microorganisms and by 1/3 in the case of root respiration (fischer and orduzrodríguez, 2012). conclusions through its inf luence on the physiology of fruit plants, climate change affects differentially growth, development, production and quality of fruits that can be favorable in its response, but conversely if these factors occur at excessive levels. examples are solar radiation, which promotes photosynthesis, but in the case of too high levels can cause photoinhibition and/or sunburn. increasing temperatures accelerate the crop cycle of the plant and enable crops at higher altitudes, but also increases the harmful effects of water stress and high radiation. elevated carbon dioxide will require growers to apply more nitrogen derived fertilizers and water. growers need to mitigate climate change by selecting hardier cultivars that respond to elevated co2 levels and are able to adapt to drought or waterlogged conditions. the use of phenological scales (for example the bbch [biologische bundesanstalt, bundessortenamt und chemische industrie] or the landmark stage proposed by 197fischer, ramírez, and casierra-posada: ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review ramírez et al. (2014) and ramírez and davenport (2016) are another key factor for understanding the responses of trees to climate change. furthermore, there is an urgent need to develop mathematical models to be used in the particular case of fruit trees in the tropics. these models could help predict future scenarios and consequences of f looding, droughts, and elevated co2, etc. in times of climate change. literature cited agustí, m. 2003. citricultura. ediciones mundi-prensa, madrid. aldana, f., p.n. garcía, and g. fischer. 2014. effect of waterlogging stress on the growth, development and symptomatology of cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants. rev. acad. colomb. cienc. exact. fis. nat. 38, 393-400. doi: 10.18257/raccefyn.114 bindi, m., l. fibbi, and f. miglietta. 2001. free air co2 enrichment (face) of grapevine (vitis vinifera l.): ii. growth and quality of grape and wine in response to elevated co2 concentrations. eur. j. agron. 14, 145-155. doi: 10.1016/s1161-0301(00)00093-9 brunori, e., r. farina, and r. biasi. 2016. sustainable viticulture: the carbon-sink function of the vineyard agro-ecosystem. agr. ecosyst. environ. 223, 10-21. doi. 10.1016/j.agee.2016.02.012 caldwell, m.m., l.o. björn, j.f. bornman, s.d. flint, g. kulandaivelu, a.h. teramura, and m. tevini. 1998. effects if increased solar ultraviolet radiation on terrestrial ecosystems. j. photochem. photobiol. b: biol. 46, 40-52. doi: 10.1016/ s1011-1344(98)00184-5 casierra-posada, f. 2007. fotoinhibición: respuesta fisiológica de los vegetales al estrés por exceso de luz. rev. colomb. cienc. hortic. 1, 114-123. doi: 10.17584/rcch.2007v1i1.1150 casierra-posada, f. and y.a. vargas. 2007. crecimiento y producción de fruta en cultivares de fresa (fragaria sp.) afectados por encharcamiento. rev. colomb. cienc. hortic. 1, 21-32. doi: 10.17584/rcch.2007v1i1.1142 das, h.p. 2012. agrometeorology in extreme events and natural disasters. bs publikations, hyderabad, india. drake, b.g. and m.a. gonzález-meler. 1997. more efficient plants: a consequence of rising atmospheric co2? annu. rev. plant. physiol. plant. mol. biol. 48, 609-639. doi: 10.1146/annurev. arplant.48.1.609 dwivedi, p. and r.s. dwivedi. 2012. physiology of abiotic stress in plants. agrobios, jodhpur, india. fischer, g. 2000. ecophysiological aspects of fruit growing in tropical highlands. acta hortic. 531, 91-98. doi: 10.17660/ actahortic.2000.531.13 fischer, g. 2005. el problema del rajado del fruto de uchuva y su posible control. pp. 55-82. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. fischer, g., p.j. almanza-merchán, and f. ramírez. 2012a. sourcesink relationships in fruit species. a review. rev. colomb. cienc. hortic. 6, 238-253. doi: 10.17584/rcch.2012v6i2.1980 fischer, g. and l.m. melgarejo. 2014. ecofisiología de la uchuva (physalis peruviana l.). pp. 31-47. in: carvalho, c.p. and d.a. moreno (eds.). physalis peruviana: fruta andina para el mundo. programa iberoamericano de ciencia y tecnología para el desarrollo – cyted, limencop sl, alicante, spain. fischer, g. and j.o. orduz-rodríguez. 2012. ecofisiología en frutales. pp. 54-72. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. fischer, g., f. ramírez y p.j. almanza-merchán. 2012b. inducción f loral, f loración y desarrollo del fruto. pp. 120-140. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. friedrich, g. and m. fischer. 2000. physiologische grundlagen des obstbaues. verlag ulmer, stuttgart, germany. gariglio, n.f., r.a. pilatti, and m. agustí. 2007. requerimientos ecofisiológicos de los árboles frutales. pp. 41-82. in: sozzi, g.o. (ed.). árboles frutales. ecofisiología, cultivo y aprovechamiento. editorial facultad de agronomía, universidad de buenos aires, buenos aires. greater number of fruits} insufficient nitrogen uptake } stimulation of productivity} limitation in rubp regeneration} starch accumulation chloroplast} thicker trunks and more branches} {higher photosynthesis rates {improved water use efficiency {reduction of stomatal conductance {sugar accumulation and gene repression {enhancement of biomass production figure 1. effects of elevated co2 in trees (after ramírez and kallarackal, 2015). reproduced with permission after springer briefs in plant science, berlin. http://dx.doi.org/10.18257/raccefyn.114 http://dx.doi.org/10.1016/s1161-0301%2800%2900093-9 http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2016.02.012 http://dx.doi.org/10.1016/s1011-1344%2898%2900184-5 http://dx.doi.org/10.1016/s1011-1344%2898%2900184-5 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2007v1i1.1150 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2007v1i1.1142 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.arplant.48.1.609 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.arplant.48.1.609 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2000.531.13 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2000.531.13 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2012v6i2.1980 198 agron. colomb. 34(2) 2016 gordillo, o.p., g. fischer, and r. guerrero. 2004. efecto del riego y de la fertilización sobre la incidencia del rajado en frutos de uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de silvania (cundinamarca). agron. colomb. 22, 53-62. hideg, e., m.a. jansen, and a. strid. 2013. uv-b exposure, ros, and stress: inseparable companions or loosely linked associates? trends plant sci. 18, 107-15. doi: 10.1016/j.tplants.2012.09.003 hiratsuka, s., suzuki, m., h. nishimura, and k. nada 2015. fruit photosynthesis in satsuma mandarin. plant sci. 241, 65-69. doi: 10.1016/j.plantsci.2015.09.026 hogan, k.p., d. whitehead, j. kallarackal, j.g. buwalda, j. meekings, and g.n.d. rogers. 1996. photosynthetic activity of leaves of pinus radiata and nothofagus fusca after 1 year of growth at elevated co2. aust. j. plant physiol. 23, 623-630. doi: 10.1071/ pp9960623 ipcc, intergovernmental panel on climate change. 2015. climate change 2014 synthesis report summary for policymakers. switzerland. jackson, j.e. 1980. light interception and utilization by orchard systems. hort. rev. 2, 208-267. doi: 10.1002/9781118060759.ch5 jarma, a., c.c. ayala, and h. araméndis. 2012. efecto del cambio climático sobre la fisiología de las plantas cultivadas: una revisión. rev. udca act. & div. cient. 15, 63-76. kays, s. 1999. preharvest factors affecting appearance. postharvest biol. technol. 15, 233-247. doi: 10.1016/s0925-5214(98)00088-x kimball, b.a., s.b. idso, s. johnson, and m.c. rillig. 2007. seventeen years of carbon dioxide enrichment of sour orange trees: final results. glob. change biol. 13, 2171-2183. doi: 10.1111/j.1365-2486.2007.01430.x koyama, k., h. ikeda, p.r. poudel, and n. goto-yamamoto. 2012. light quality affects f lavonoid biosynthesis in young berries of cabernet sauvignon grape. phytochem. 78, 54-64. doi: 10.1016/j.phytochem.2012.02.026 kramer, p.j. 1989. relaciones hídricas de suelos y plantas. ediciones harla, mexico df. krapp, a., b. hofmann, c. schafer, r.l. la morte, g.w. wall, d.j. hunsaker, g. wechsung, f. wechsung, and t. kartschall. 1993. regulation of the expression of rbcs and other photosynthetic genes by carbohydrates: a mechanism for the ‘sink’ regulation of photosynthesis? plant j. 3, 817-828. doi: 10.1111/j.1365-313x.1993.00817.x lalel, h.j.d., z. singh, and s.c. tan. 2003. distribution of aroma volatile compounds in different parts of mango fruit. j. hort. sci. biotechnol. 78, 131-138. doi: 10.1080/14620316.2003.11511595 lambers, h., f.s. chapin iii, f. stuart, and t.l. pons. 2008. plant physiological ecology. springer, new york, ny. doi: 10.1007/978-0-387-78341-3 larcher, w. 2003. physiological plant ecology. springer-verlag, berlin. doi: 10.1007/978-3-662-05214-3 lewis, j.d., x.z. wang, k.l. griffin, and d.t. tissue. 2002. effects of age and ontogeny on photosynthetic responses of a determinate annual plant to elevated co2 concentrations. plant cell environ. 25, 359-368. doi: 10.1046/j.0016-8025.2001.00815.x marschner, h. 2002. mineral nutrition of higher plants. 2nd ed. elsevier science, london. martínez-lüscher, j., n. torres, g. hilbert, t. richard, m. sánchezdíaz, s. delrot, j. aguirreolea, i. pascual, and e. gomès. 2014. ultraviolet-b radiation modifies the quantitative and qualitative profile of f lavonoids and amino acids in grape berries. phytochem. 102, 106-114. doi: 10.1016/j.phytochem.2014.03.014 miranda, d., g. fischer, c. carranza, s. magnitskiy, f. casierra, w. piedrahíta, and l.e. flórez (eds.). 2009. cultivo, poscosecha y comercialización de las pasif loráceas en colombia: maracuyá, granadilla, gulupa y curuba. sociedad colombiana de ciencias hortícolas, bogota. mittler, r. 2006. abiotic stress, the field environment and stress combination. trends plant sci. 11, 15-19. doi: 10.1016/j. tplants.2005.11.002 molina-ochoa, m.j., j.e. vélez-sánchez, and a. galindo-egea. 2015. resultados preliminares del efecto del riego deficitario durante el periodo de crecimiento rápido del fruto de pera (var. triunfo de viena) en la producción y calidad del fruto. rev. colomb. cienc. hort. 9, 38-45. doi: 10.17584/rcch.2015v9i1.3744 moreno, a. and g. fischer. 2014. efectos del anegamiento en los frutales. una revisión. temas agrarios 19, 108-125. moretti, c.l., l.m. mattos, a.g. calbo, and s.a. sargent. 2010. climate changes and potential impacts on postharvest quality of fruit and vegetable crops: a review. food res. int. 43, 1824-1832. doi: 10.1016/j.foodres.2009.10.013 neenu, s., a.k. biswas, and a. subba rao. 2013. impact of climatic factors on crop production – a review. agric. rev. 34, 97-106. o’carrigan, a., e. hinde, n. lu, x.-q. xu, h. duan, g. huang, m. mak, b. bellotti, and z.-h. chen. 2014. effects of light irradiance on stomatal regulation and growth of tomato. environ. exp. bot. 98, 65-73. doi: 10.1016/j.envexpbot.2013.10.007 orduz-rodríguez, j. and g. fischer. 2007. balance hídrico e inf luencia del estrés hídrico en la inducción y desarrollo f loral de la mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte llanero de colombia. agron. colomb. 25, 255-263. osman, k.t. 2013. soils: principles, properties and management. pp. 129-159. in: osman, k.t. (ed.). plant nutrients and soil fertility management. springer science + business media, dordrecht, the netherlands. doi: 10.1007/978-94-007-5663-2_10 parra, a., g. fischer, and b. chaves. 2015. tiempo térmico para estados fenológicos reproductivos de la feijoa (acca sellowiana (o. berg) burret). acta biol. colomb. 20, 167-177. parra-coronado, a. and d. miranda. 2016. la calidad poscosecha de los frutos en respuesta a los factores climáticos en el cultivo. agron. colomb. supl. 1. doi: 10.15446/agron.colomb. sup.2016n1.58156 paull, r.e. and o. duarte. 2011. tropical fruits. vol 1. 2nd ed. cabi, wallingford, uk. petri, j.l. and g.b. leite. 2004. consequences of insufficient winter chilling on apple tree budbreak. acta hortic. 662, 53-60. doi: 10.17660/actahortic.2004.662.4 pritchard, s.g. and j.s. amthor. 2005. crops and environmental change. food products press, the haworth press, new york, ny. ramírez, f. and t.l. davenport. 2016. the phenology of the capuli cherry [prunus serotina subsp. capuli (cav.) mcvaugh] characterized by the bbch scale, landmark stages and implications http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2012.09.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2015.09.026 http://dx.doi.org/10.1071/pp9960623 http://dx.doi.org/10.1071/pp9960623 http://dx.doi.org/10.1002/9781118060759.ch5 http://dx.doi.org/10.1016/s0925-5214%2898%2900088-x http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2486.2007.01430.x http://dx.doi.org/10.1016/j.phytochem.2012.02.026 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-313x.1993.00817.x http://dx.doi.org/10.1080/14620316.2003.11511595 http://dx.doi.org/10.1007/978-0-387-78341-3 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-662-05214-3 http://dx.doi.org/10.1046/j.0016-8025.2001.00815.x http://dx.doi.org/10.1016/j.phytochem.2014.03.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2005.11.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2005.11.002 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2015v9i1.3744 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2009.10.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2013.10.007 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2004.662.4 199fischer, ramírez, and casierra-posada: ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review for urban forestry in bogotá, colombia. urban for. urban green. 19, 202-211. doi: 10.1016/j.ufug.2016.06.028 ramírez, f., g. fischer, t.l. davenport, j.c.a. pinzón, and c. ulrichs. 2014. mango trees have no distinct phenology: the case of mangoes in the tropics. sci. hortic. 168, 258-266. doi: 10.1016/j.scienta.2014.01.040 ramírez, f. and j. kallarackal. 2015. responses of fruit trees to global climate change. springer briefs in plant science. springer international publishing, new york, ny. rivas, j. 2008. la luz y el aparato fotosintético. pp. 165-189. in: azcón-bieto, j. and m. talón (eds.). fundamentos de la fisiología vegetal. mcgraw-hill interamericana de españa, madrid. rom, c.r. 1996. environmental factors regulating growth: light, temperature, water, nutrition. pp. 11-29. en: maib, k.m., p.k. andrews, g.a. lang, and k. mullinix (eds.). tree fruit physiology: growth and development washington state fruit commission. good fruit grower, washington. salazar, m.r., j. w. jones, b. chaves, a. cooman, and g. fischer. 2008. base temperature and simulation model for nodes appearance in cape gooseberry (physalis peruviana l.). rev. bras. frutic. 30, 862-867. doi: 10.1590/s0100-29452008000400004 seidel, p. 2016. impacts of extreme weather events o pests, damage caused by pests and plant protection measures first evidence. j. kulturplanzen 68(9), 253-269. doi: 10.5073/jf k.2016.09.02 sharkey, t.d. 1985. o2-insensitive photosynthesis in c3 plants. its occurrence and a possible explanation. plant physiol. 78, 71-75. doi: 10.1104/pp.78.1.71 sherman, w.b. and t.g. beck man. 2003. climate adaptions in fruit crops. acta hortic. 622, 411-428. doi: 10.17660/ actahortic.2003.622.43 stitt, m. and a. krapp. 1999. the interaction between elevated carbon dioxide and nitrogen nutrition: the physiological and molecular background. plant cell environ. 22, 583-621. doi: 10.1046/j.1365-3040.1999.00386.x stöckle, c.o., j. marsal, and j.m. villar. 2011. impact of climate change on irrigated tree fruit production. acta hort. 889, 4152. doi: 10.17660/actahortic.2011.889.2 swaminathan, m.s. and p.c. kesavan. 2012. agricultural research in an era of climate change. agric. res. 1, 3-11. doi: 10.1007/ s40003-011-0009-z tadeo, f.r. 2000. fisiología de las plantas y el estrés. pp. 481-498. in: azcón-bieto, j. and m. talón (eds.). fundamentos de la fisiología vegetal. mcgraw-hill interamericana, madrid. taiz, l. and e. zeiger. 2010. plant physiology. 5th ed. sinauer associates, sunderland, ma. tonietto, j. and a. carbonneau, a. 2004. a multicriteria climatic classification system for grape-growing regions worldwide. agr. for. meteor. 124, 81-97. doi: 10.1016/j.agrformet.2003.06.001 villareal, a. 2014. evaluación fisiológica de plantas de uchuva (physalis peruviana l.), en la respuesta al estrés por anegamiento e infección de fusarium oxysporum. msc thesis. facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota. westwood, m.n. 1993. temperate-zone pomology: physiology and culture. 3rd ed. timber press, portland, or. http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452008000400004 http://dx.doi.org/10.1104/pp.78.1.71 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2003.622.43 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2003.622.43 http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-3040.1999.00386.x http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2011.889.2 http://dx.doi.org/10.1007/s40003-011-0009-z http://dx.doi.org/10.1007/s40003-011-0009-z http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2003.06.001 response of various oil palm materials (elaeis guineensis and elaeis oleifera × elaeis guineensis interspecific hybrids) to bud rot disease in the southwestern oil palm-growing area of colombia received for publication: 23 october, 2015. accepted for publication: 28 march, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n1.53760 1 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center-cenipalma. bogota (colombia) 2 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). hmromeroa@unal.edu.co agronomía colombiana 34(1), 74-81, 2016 response of various oil palm materials (elaeis guineensis and elaeis oleifera × elaeis guineensis interspecific hybrids) to bud rot disease in the southwestern oil palm-growing area of colombia respuesta de diferentes materiales de palma de aceite (elaeis guineensis e híbrido interespecífico elaeis oleifera × elaeis guineensis) a la pudrición de cogollo en la zona suroccicental palmera de colombia rodrigo andrés avila-diazgranados1, edison steve daza1, edwin navia1, and hernán mauricio romero1, 2 abstract resumen palms planted in an area with a high bud rot disease (br) inoculum pressure were evaluated monthly for a six-year period to determine their tolerance, resistance, or susceptibility to the disease. dura-type e. guineensis and oxg (e. oleifera × e. guineensis) interspecific hybrids coari × la me were evaluated. of the two types of genetic material evaluated, the progenies of the e. guineensis palms showed the highest levels of incidence, reaching 90% affected palms in less than two years of evaluation. although the hybrids showed susceptibility, they had a lower degree of affectation than the dura-type palms. the severity assessment of both genetic materials showed that the dura-type palms had the highest degree of affectation, reaching the highest values after over two years of evaluation. however, the hybrids, which were not homogeneous in terms of the level of severity, did not exceed, on average, severity level 2. according to the scale, severity level 2 is indicative of tolerance to the disease. durante 6 años se realizaron las evaluaciones mensuales de palmas sembradas en un sitio de alta fuente de inóculo de la enfermedad pudrición de cogollo para determinar su tolerancia, resistencia o susceptibilidad a la enfermedad. se sembraron palmas e. guineensis tipo dura e híbridos interespecíficos oxg (e. oleifera × e. guineensis) coari × la me. de los materiales evaluados, los códigos de las palmas e. guineensis alcanzaron los niveles más altos de incidencia, llegando a un 90% de sus palmas afectadas en menos de dos años de evaluación; frente a los híbridos que si bien presentaron susceptibilidad, el grado de afección no superó el de las palmas tipo dura. al evaluar la severidad de ambos materiales, las palmas tipo dura presentaron los mayores grados de afección, alcanzando los valores más altos en poco más de 2 años de evaluación. sin embargo, los cruzamientos de híbridos, que no fueron homogéneos entre ellos con respecto a la severidad, si presentaron características de tolerancia al no superar en promedio el grado 2 de severidad según la escala. key words: phytophthora palmivora, disease tolerance, epidemiology, field experimentation, cultivar selection, oil crops. palabras clave: phytophthora palmivora, tolerancia a enfermedades, epidemiología, experimentación en campo, selección de cultivares, plantas oleaginosas. several studies have shown that br is caused by the oomycete phytophthora palmivora, which is the causal agent of the initial lesions (sarria et al., 2008; torres et al., 2010). after this initial colonization by p. palmivora, fungi and bacteria enter tissues and continue the decomposition process and the rotting of the bud (vélez et al., 2008). according to martínez and torres (2007), the disease begins at the base of the spear and progresses downward through the central package of undifferentiated leaves, affecting the meristematic zone, thus inhibiting the normal development of leaves and reproductive structures. introduction bud rot disease (br) has been a major limiting factor in the production of oil palm in colombia for more than 20 years. the initial symptoms of the disease include drooping young fronds of diseased palms and loss of all or part of the spear leaves. the disease causes a significant reduction of leaves, leading to a reduction in light absorption and photosynthetic activity in addition to low biochemical activity and affected metabolic processes and photoassimilate production; this, in turn, affects bunch production and filling (moreno-chacón et al., 2013). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n1.53760 75avila-diazgranados, daza, navia, and romero: response of various oil palm materials (elaeis guineensis and elaeis oleifera × elaeis guineensis interspecific hybrids)... the first studies on br sought to identify the causal agent and it became evident that it was a threat to oil palm cultivation in general (nieto, 1996). in the southwestern oil palm-growing area, there have been reports of br since 1985 (jiménez, 1991); however, in this region, before 2005, the presence of the disease did not require significant management efforts because the incidence of the disease did not exceed 1% (martínez and torres, 2007). it was only when the number of cases increased and developed into an epiphytotic that resources were made available to replace all of the oil palm trees in the affected areas. however, between 2006 and 2009, the incidence of the disease increased at an alarming rate, to the point that it was necessary to create an emergency plan because the reported cases reached 90% of the planted area, leading to a complete production debacle and a serious social and economic crisis in the area (corredor et al., 2008). given this situation, the oil palm growers of tumaco carried out eradication programs to replace diseased palms with genetic materials that are tolerant to br (oxg hybrids). these hybrids are the result of crossing american oil palm elaeis oleifera with pollen from african oil palm e. guineensis. hybrids have intermediate traits of both parents, with particularly slow growth rates (approximately 20 cm/year), which lengthen the useful life of a plantation by up to 30 to 50 years (el tiempo, 2009). additional intermediate traits include partial resistance to br (zambrano, 2004; bastidas et al., 2007) and low lipase activity (cadena et al., 2013). as a result of the low lipase activity, free fatty acid production is slow; thus, harvesting cycles may be extended compared with those of e. guineensis (corley and tinker, 2015). intermediate traits also include high productivity (torres et al., 2004; el tiempo, 2009) and better composition of the oil in terms of the iodine index (68-70) and concentrations of antioxidants, such as carotenoids, tocopherols, and tocotrienols (cadena et al., 2013; rincón et al., 2013). to develop strategies to counteract the effects caused by br in the area, cenipalma used its genetic material as well as commercial hybrids for a field evaluation of genotypes with the potential to express traits related to tolerance or resistance to the disease. because there are some plantations where a large percentage of palms have been eradicated because of the disease, different progenies can be planted in these areas to create a field that selects promising genetic materials; it is clear that these are growing areas with high inoculum pressure. as part of the strategies to counter the ravages of the disease, we decided to evaluate different oil palm genetic materials to identify individuals with traits of resistance to the disease. this experiment evaluated the behavior of 10 progenies of interspecific oxg hybrids (coari × la me) and 19 progenies of dura-type e. guineensis palms planted in a high inoculum br site. the br incidence and severity were assessed to find potential sources of resistance to the disease. materials and methods the trial was carried out on the palmas del mira plantation in the municipality of tumaco (nariño), in the southwestern oil palm growing area of colombia. the region, based on historical information, was classified as a high inoculum br site. a parcel of land was selected to test the behavior of the 29 progenies from the two types of genetic materials. dura-type e. guineensis palms (19 progenies) were selected from cenipalma’s breeding program. additionally, 10 different interspecific hybrid progenies of e. oleifera and e. guineensis (coari × la me) were selected. the seeds of the progenies were transported to tumaco (nariño) for the required pre-nursery and nursery stages. the progenies were transplanted in june, 2007 to the experimental field. on average, 15 palms were planted per progeny. the 29 progenies were randomized (both e. guineensis and interspecific hybrids) in each block under a complete randomized design with 15 replicates. to assess the response of the various progenies to br, the palms were left without prophylactic treatments so that the genetic expression of their potential resistance to the disease could be observed over time. the evolution of the br in the progenies was measured by assessing the symptoms and health conditions of the palms that were exposed to the pathogen based on the severity scale developed by martínez and torres (2007). the identification of the best individuals from the two types of genetic materials, in an area that has historically shown a high number of reported cases of the disease, was performed using the screening selection method. the disease severity scale (martínez and torres, 2007) describes the symptoms caused by the disease in young palms; therefore, it was necessary to extrapolate the data to the actual conditions. the scale has 5 levels (0 to 5) in terms of the percentage of the affected area. level 0 (or a healthy palm) indicates no presence or symptoms of disease and, in ascending order depending on the affected area, 76 agron. colomb. 34(1) 2016 the highest level of severity, level 5, indicates that 100% of the area is affected. after a detailed assessment, the palms that were severely affected by the disease were removed from the trial plots. the affected plants were evaluated by assessing the damage in the specific area of the first spear leaf. the affected area was determined and the severity of tissue damage was recorded according to the scale. the incidence and severity of the disease were assessed using incidence curves generated from the field data of monthly incidence records. cumulative incidence curves were then plotted to analyze the trend of the disease in each group of palms. with regard to the severity analysis, it was necessary to develop a formula to estimate the degree of damage caused in the palms. the eq. 1 is shown below: is = ∑ (n × s) (1) n where, is: level of severity n: number of plants affected by disease. s: associated level of severity n: total number of plants assessed these are dimensionless values that affect the 0-5 range severity scale for br that was developed by martínez and torres (2007). the generated data weighed the level of severity found in each palm per progeny. results cumulative incidence monthly plant health assessments were conducted over a six-year period on the hybrids and dura type progenies that were evaluated; the cumulative incidence and severity were calculated after 2,052 d of evaluation. the first cases of the disease appeared in the third month after planting. seven cases of disease symptoms were reported 99 d after planting. as the months progressed, the number of cases increased; the e. guineensis progenies were more affected than the interspecific hybrids. in the first year of the evaluation, the dura-type palms had 49% incidence of the disease, while the e. olifera × e. guineensis hybrids showed 37% of incidence. although this is not indicative of resistance, it ref lects the average performance of the 29 progenies that were evaluated (fig. 1). subsequent evaluations confirmed the observations made during the first year of the experiment; by day 471 after planting, a marked difference was observed in terms of the 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 7 8 9 10 18 6 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 in ci de nc e progeny err g5 g4 g3 g2 g1 g0 figure 1. bud rot incidence and severity of 29 oil palm progenies one year after planting in a high inoculum pressure site. err: eradicated palms. g1 to g5 degree of severity according to the martínez and torres (2007) severity scale. g0: palms without symptoms. from left to right, 1 to 18 interspecific oxg hybrids coari × la me, 6 to 29 e. guineensisdura type progenies. 77avila-diazgranados, daza, navia, and romero: response of various oil palm materials (elaeis guineensis and elaeis oleifera × elaeis guineensis interspecific hybrids)... increased cumulative incidence. the e. guineensis palms showed a considerable increase in the number of cases (cumulative incidence reached 70% in this month); while for the interspecific hybrids with historical cases of the disease, the cumulative incidence reached 61%. this trend remained unchanged, but after 2 years of exposure in an area with a high inoculum pressure, the dura-type palms exceeded 90% of the cases that were reported in all of the progenies; the hybrids reached 64% incidence (fig. 2). this incidence is related to cases reported to date; however, this high incidence was not related to high severity, as was the case in the dura-type palms. in the interspecific hybrids, the palms spontaneously recovered from the disease; they appeared healthy in the following field assessment. on the contrary, in the dura palms, the severity increased with time up to the point to reach the highest values of the scale of severity and it was necessary to eradicate them. thus, the final balance of eradication was 58% for e. guineensis and only 9% for the hybrids. at this point, differences were identified regarding the adaptation of the two genetic materials; the e. guineensis palms were seriously affected by the disease (are susceptible to br), while the hybrids, although differences in behavior were observed between them, showed what could be categorized as high resistant (hr), according to the terminology defined by the isf (2012) (fig. 3). subsequent evaluations showed a stabilization trend for both materials in their incidence curves. the cumulative incidence in the dura-type palms remained at 98% from day 880 after planting until 1,460 d after planting, when it increased to 99%; the incidence has remained unchanged until today (fig. 4). the trend for the e. guineensis progenies became stable after two years of evaluation, (more precisely after day 809 of the evaluation), when 14 of the 19 duratype progenies were completely affected by the disease and removed from the trial area. by contrast, the e. oleifera × e. guineensis interspecific hybrids showed significant differences between them, which enabled individual analysis as part of the search for traits of resistance or tolerance to the disease. level of severity to assess the degree of damage caused by the pathogen, an analysis was conducted on the level of severity in each palm over time. the disease index was calculated by determining the progress of the disease over time for each progeny. for the evaluation of the disease, the severity was assessed over the 2,052 d of the evaluation. regarding the severity of the lesion, the differences in incidence were more significant for this variable. by day 407 of the evaluation, there was a distinct separation of the two disease progression curves for both types of genetic 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 7 8 9 10 18 6 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 in ci de nc e progeny err g5 g4 g3 g2 g1 g0 figure 2. bud rot incidence and severity of 29 oil palm progenies two years after planting in a high inoculum pressure site. err: eradicated palms. g1 to g5 degree of severity according to the martínez and torres (2007) severity scale. g0: palms without symptoms. from left to right, 1 to 18 interspecific oxg hybrids coari × la me, 6 to 29 e. guineensis dura type palms. 78 agron. colomb. 34(1) 2016 materials. in the first year of evaluation, the value for the e. guineensis progenies was 1.5 vs. 0.7 for the interspecific hybrids; by day 407, a significant difference in the response of each genetic material to the pathogen attack was observed (fig. 5). the progenies of the dura-type palms had a higher susceptibility to the disease, increasing the number of palms with high levels of severity (levels 3, 4 and 5 on the scale), as compared to the interspecific hybrid crosses, which did not exceed level 1 after 2 years of the evaluation (fig. 5). the analysis of the severity progress curves in both genetic materials showed that the e. guineensis palms reached the highest level of severity (level 5) by day 782 of the evaluation. this is significant in terms of the number of palms to be removed. by this time, the 10 hybrid progenies had not exceeded level 2 of severity according to the scale. days of epidemy 0 16 5 25 2 33 0 40 7 47 1 54 7 68 0 78 2 83 7 92 8 99 4 10 71 11 56 12 36 13 17 13 78 14 41 15 06 15 79 16 28 16 90 17 56 18 12 18 72 19 32 19 92 20 52 0 16 5 25 2 33 0 40 7 47 1 54 7 68 0 78 2 83 7 92 8 99 4 10 71 11 56 12 36 13 17 13 78 14 41 15 06 15 79 16 28 16 90 17 56 18 12 18 72 19 32 19 92 20 52 c um ul at iv e b r in ci de nc e (% ) 0 20 40 60 80 100 days of epidemy 0 20 40 60 80 100 c um ul at iv e b r in ci de nc e (% ) mean guinmean hyb. hyb t1 hyb t2 hyb t3 hyb t4 hyb t5 hyb t7 hyb t8 hyb t9 hyb t10 hyb t18 t29t28t27 mean guin t26 mean hyb. t24t23t22t21 t25 t19t17t16t15 t20 t13t12t11t6 t14 83.5 99.3 83.5 99.3 figure 3. bud rot cumulative incidence of 29 oil palm progenies evaluated between june 2007 and april 2013. each curve represents a different progeny. a, e. guineensis dura type progenies; b, interspecific oxg hybrids. hyb corresponds to interspecific oxg hybrids coari × la me. t corresponds to e. guineensis dura type progenies. in both graphs, the average cumulative incidence for the hybrids of dura progenies is shown. 79avila-diazgranados, daza, navia, and romero: response of various oil palm materials (elaeis guineensis and elaeis oleifera × elaeis guineensis interspecific hybrids)... 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 7 8 9 10 18 6 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 in ci de nc e progeny err g5 g4 g3 g1 g0 0 16 5 25 2 33 0 40 7 47 1 54 7 68 0 78 2 83 7 92 8 99 4 10 71 11 56 12 36 13 17 13 78 14 41 15 06 15 79 16 28 16 90 17 56 18 12 18 72 19 32 19 92 20 52 hyb t1 hyb t2 hyb t3 hyb t4 hyb t5 hyb t7 hybt8 hyb t9 hyb t10 hyb t18 t6 t11 t12 t13 t14 t15 t16 t17 t19 t20 t21 t22 t23 t24 t25 t26 t27 t28 t29 mean hyb mean guin s ev er ity g ra de 0 1 2 3 4 5 days of epidemy 2.5 4.9 figure 4. br incidence and severity of 29 oil palm progenies 6 years after planting in a high inoculum pressure site. err: eradicated palms. g1 to g5 degree of severity according to the martínez and torres (2007) severity scale. g0: palms without symptoms. from left to right, 1 to 18 interspecific oxg hybrids coari × la me, 6 to 29 e. guineensis dura type progenies. figure 5. bud rot severity progression curves of 29 oil palm progenies evaluated between june 2007 and april 2013. each curve represents a different progeny. hyb corresponds to interspecific oxg hybrids coari × la me. t corresponds to e. guineensis dura type progenies. severity was assessed according to the martínez and torres (2007) severity scale. 80 agron. colomb. 34(1) 2016 the differences among the hybrid progenies became evident after day 994 of the evaluation, when each hybrid showed a particular disease progress curve. although they did not behave like the dura-type palms, there were differences in tolerance to the disease among these hybrids. discussion the assessment of the two variables, incidence and severity, showed that, in both the dura-type e. guineensis palms and interspecific hybrids, the incidence was similar with slower growth in the case of the hybrids, but with the presence of the disease in all of the progenies. the incidence of the disease increased gradually in both genetic materials, but, after one and a half years of evaluation, the incidence curve for the dura-type palms showed a higher growth rate. currently, there are no known sources of resistance to the br in e. guineensis; therefore, this result with the dura-type palms was expected. these palms were greatly affected by the high inoculum pressure, to the point that, in less than two years, there was 90% incidence of the disease in all of the evaluated progenies. the large difference between the e. guineensis progenies and oxg interspecific hybrids was in the level of severity reached by each of the two types of genetic materials that were evaluated and their corresponding progenies. the evaluation of this parameter showed large differences between the genetic materials; progenies of the same material showed even larger differences. previous studies using epidemiological tools have shown the usefulness of severity as the most discriminating and differentiating factor for genetic materials that are resistant or susceptible to br, as compared to the incidence variable (navia et al., 2014). the severity assessment showed a differential response in each of the hybrids. the degree of internal damage in these hybrids was less than in the e. guineensis palms; therefore, the hybrids had a lower susceptibility to the disease. in the case of the dura palms, the severity progress curve reached the highest severity level (5) in two years for most of the progenies, leading to a high percentage of eradication. however, on average, the interspecific hybrids did not reach the level 2 of severity. although differences were found among the oxg hybrids, the strong susceptibility of e. guineensis to the disease, as compared to the partial resistance of the interspecific hybrids, was clear. conclusion although the incidence analysis is important in the characterization of the response of palms to br, the results indicate that the severity of the disease provides a more accurate assessment of the behavior and susceptibility of the progenies that were evaluated. therefore, the assessment of br severity is a great tool for the analysis of differential behavior and it is essential to finding a feasible source of resistance to br. traits that are inherent to genetic materials with low levels of severity are sought in projects of this type and lead to new research studies that should be included in breeding programs. acknowledgments the authors would like to thank the management and staff of the palmas del mira plantation for their assistance in the various stages of this project. the research of cenipalma is funded by the colombian oil palm promotion fund (ffp) administered by fedepalma. literature cited bastidas, s., e. peña, r. reyes, j. pérez, and w. tolosa. 2007. comportamiento agronómico del cultivar híbrido rc1 de palma de aceite (elaeis oleifera x elaeis guineensis) x elaeis guineensis. corpoica cienc. tecnol. agropecu. 8, 5-11. cadena, t., f. prada, a. perea, and h.m. romero. 2013. lipase activity, mesocarp oil content, and iodine value in oil palm fruits of elaeis guineensis, elaeis oleifera, and the interspecific hybrid o×g (e. oleifera × e. guineensis). j. sci. food agric. 93, 674-680. doi: 10.1002/jsfa.5940 corley, r.v.h. and p.b. tinker. 2015. the oil palm. 5th ed. blackwell science, oxford, uk. corredor r., a., g. martínez l., and a. silva c. 2008. problemática de la pudrición del cogollo en tumaco e instrumentos para su manejo y la renovación del cultivo. palmas 29(special issue), 11-16. el tiempo. 2009. con un híbrido la hacienda la cabaña logró desterrar la pudrición del cogollo en la palma. in: www. eltiempo.com/archivo/documento/cms-6301768; consulted: march, 2016. isf, international seed federation. 2012. definition of the terms describing the reaction of plants to pests and abiotic stresses for the vegetable seed industry. in: http://www.worldseed. org/our-work/plant-health/plant-disease-and-resistance/; consulted: march, 2016. jiménez o., o.d. 1991. pudrición del cogollo en la palma aceitera en la región de tumaco colombia. palmas 12, 45-48. http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.5940 http://www.eltiempo.com/archivo/documento/cms-6301768 http://www.eltiempo.com/archivo/documento/cms-6301768 http://www.worldseed.org/our-work/plant-health/plant-disease-and-resistance/ http://www.worldseed.org/our-work/plant-health/plant-disease-and-resistance/ 81avila-diazgranados, daza, navia, and romero: response of various oil palm materials (elaeis guineensis and elaeis oleifera × elaeis guineensis interspecific hybrids)... martínez l., g. and g.a. torres l. 2007. presencia de la pudrición de cogollo de la palma de aceite (pc) en plantas de vivero. palmas 28, 13-20. moreno c h a c ón , a . l ., j. e . c a mp ero s -r e ye s , r . a . áv i l adiazgranados, and h.m. romero. 2013. biochemical and physiological responses of oil palm to bud rot caused by phytophthora palmivora. plant physiol. biochem. 70, 246-251. doi: 10.1016/j.plaphy.2013.05.026 navia, e.a., r.a. ávila, e. daza, e.f. restrepo, and h.m. romero. 2014. assessment of tolerance to bud rot in oil palm under field conditions. eur. j. plant pathol. 140, 711-720. doi: 10.1007/ s10658-014-0491-9 nieto p., l.e. 1996. síntomas e identificación del agente causal del complejo pudrición del cogollo de la palma de aceite, elaeis guineensis jacq. palmas 17, 57-60. rincón, s.m., p.a. hormaza, l.p. moreno, f. prada, d.j. portillo, j.a. garcía, and h.m. romero. 2013. use of phenological stages of the fruits and physicochemical characteristics of the oil to determine the optimal harvest time of oil palm interspecific oxg hybrid fruits. ind. crop. prod. 49, 204-210. doi: 10.1016/j. indcrop.2013.04.035. sarria, g.a., g.a. torres, h.a. aya, j.g. ariza, j. rodríguez, d.c. vélez, f. varón, and g. martínez. 2008. phytophthora sp. es el responsable de las lesiones iniciales de la pudrición del cogollo (pc) en la palma de aceite en colombia. palmas 29(special issue), 31-41. torres v., m., l. rey b., f. gelves r., and l. santacruz. 2004. evaluación del comportamiento de los híbridos interespecíficos elaeis oleifera x elaeis guineensis en la plantación guaicaramo s.a. palmas 25(special, tome ii), 350-357. torres, g.a., g.a. sarria, f. varon, m.d. coffey, m.l. elliot, and g. martínez. 2010. first report of bud rot caused by phytophthora palmivora on african oil palm in colombia. plant dis. 94, 1163. doi: 10.1094/pdis-94-9-1163a vélez, d.c., c. noreña, g. sarria, g.a. torres, f. varón, and g. martínez. 2008. evaluación y cuantificación de estructuras de phytophthora palmivora, el responsable de la pudrición del cogollo (pc) de la palma de aceite. fitopatol. colomb. 32, 45-50. zambrano r., j.e. 2004. híbridos interespecíficos elaeis oleifera hbk. x elaeis guineenses jacq.: una alternativa de renovación para la zona oriental de colombia. palmas 25(special, tome ii), 339-349. http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2013.05.026 http://dx.doi.org/10.1007/s10658-014-0491-9 http://dx.doi.org/10.1007/s10658-014-0491-9 http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2013.04.035 http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2013.04.035 http://dx.doi.org/10.1094/pdis-94-9-1163a crude protein content in hybrids of paspalum evaluated in the pampa biome of southern brazil received for publication: 28 january, 2019. accepted for publication: 30 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.77535 1 universidade federal do rio grande do sul, porto alegre, rio grande do sul (brazil). ² noble research institute, ardmore (usa). ³ universidade federal do pampa, rio grande do sul (brazil). * corresponding author: marianaravila@gmail.com agronomía colombiana 37(2), 189-192, 2019 crude protein content in hybrids of paspalum evaluated in the pampa biome of southern brazil contenido de proteína bruta en híbridos de paspalum evaluados en el bioma de pampa en el sur de brasil karla saraiva de ávila¹, raquel schneider-canny², mariana rockenbach de ávila³*, miguel dall’agnol¹, and eder alexandre da motta¹ abstract resumen the use of forage species adapted to the local environment allows an easier management, and greater production and stability. it also allows the conservation of the natural genetic resources, and the reduction of the costs and risks of production that further result in higher sustainability of the system. forage quality may not be considered as important as biomass production in many forage systems. however, when forage plants constitute most or all of the ruminant diet it assumes substantially greater importance. therefore, the goal of this study was to evaluate the crude protein (cp) content of hybrids of p. plicatulum x p. guenoarum, in a region of southern brazil in the pampa biome. the hybrids evaluated were: 10202, 1020104, 102084, 102080, 1020133, 102058, 102069 (p. plicatulum “4pt” x p. guenoarum “azulão”), 103063, 10308, 103042, 103040, 103061, 103077, 103087, 103093, 103031, 103020, 103084, and 103037 (p. plicatulum “4pt” x p. guenoarum “baio”). the cp analyzes were performed on the leaves of the genotypes in each harvest. the hybrid 102069 “azulão” presented the best cp content (16.4%) compared to the other genotypes in both years. these results are encouraging for forage breeding studies with species of the genus paspalum. el uso de especies forrajeras adaptadas al entorno local permite un manejo más sencillo y una mayor producción y estabilidad. también permite la conservación de los recursos genéticos naturales, la reducción de los costos y riesgos de producción, lo que resulta en una mayor sostenibilidad del sistema. la calidad del forraje no puede considerarse tan importante como la producción de biomasa en muchos sistemas forrajeros. sin embargo, cuando las plantas forrajeras constituyen la mayor parte o la totalidad de la dieta para rumiantes, asume una importancia sustancialmente mayor. por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar el contenido de proteína cruda (pc) de los híbridos de p. plicatulum x p. guenoarum, en una región del sur de brasil en el bioma de pampa. los híbridos evaluados fueron: 10202, 1020104, 102084, 102080, 1020133, 102058, 102069 (p. plicatulum “4pt” x p. guenoarum “azulão”), 103063, 10308, 103042, 103040, 103061, 103087, 103093, 103031, 103020, 103084 y 103037 (p. plicatulum “4pt” x p. guenoarum “baio”). los análisis de pc se realizaron en las hojas de los genotipos en cada cosecha. el híbrido 102069 presentó el mejor contenido de pc en comparación con los otros genotipos en ambos años. estos resultados son alentadores para los estudios de cría de forrajes con especies del género paspalum. key words: forage plants, forage quality, forage breeding. palabras clave: plantas forrajeras, calidad del forraje, mejoramiento de forrajeras. intraspecific and interspecific variability is high (sartor et al., 2009). paspalum species occur in most of the herbaceous communities in the distinct brazilian ecosystems. it has suitable characteristics to be used for grazing as well as beneficial chemical composition for ruminant production (valls, 2000). the use of forage species adapted to the local environment allows an easier management, and greater production and stability. it also allows the conservation of the natural introduction worldwide, forage plants are the cheapest way to produce and provide food to animals, enabling meat and milk production at low costs (follett et al., 2001). species of the genus paspalum are the most important forage constituents of the natural grasslands in south america (novo et al., 2016). the greatest diversity of species is found in the central and southern regions of brazil and paraguay, eastern bolivia and northeastern argentina; therefore, scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.77535 190 agron. colomb. 37(2) 2019 genetic resources and the reduction of the costs and risks of production, resulting in higher sustainability of the system (townsend, 2008). the quality of forage plants is a factor that greatly affects the productivity of grazing ruminants. therefore, evaluation of the crude protein (cp) content plays a very important role in the qualitative analysis of forages. in diets that do not provide a minimum of 7% of cp in the dry matter, the recycled urea is not enough to meet the nitrogen demand of rumen microorganisms, resulting in a decreased feed intake and digestibility (van soest, 1994). these factors determine the amount of ingested nutrients, which are necessary to meet the maintenance and production requirements of the animals (gomide, 1993). the selection of genotypes with greater forage production, forage quality and wide adaptability to diverse environments is one of the main goals in forage breeding programs. steiner et al. (2017) obtained higher forage production with two native ecotypes of p. guenoarum and two ecotypes of p. notatum compared to the cultivar “pensacola” (p. notatum) which demonstrates the possibility to use native ecotypes as cultivated pastures. forage quality may not be considered as important as biomass production in many forage systems. however, when forage plants constitute most or all of the ruminants’ diet it assumes substantially greater importance (brink et al., 2015). therefore, the goal of this study was to evaluate the cp content of hybrids of p. plicatulum x p. guenoarum in a region of southern brazil in the pampa biome. materials and methods the experiment was carried out in the state of rio grande do sul, in the municipality of el dorado do sul, depressão central region, brazil (30º05’ s, 51º39’ w, 40 m a.s.l.) during two growing seasons, from february to april 2013 and from february to april 2014. the average annual temperature varied from 8.5-8.7ºc (june and july, coldest months) to 29.4-30.2ºc (january and february, hottest months). the average annual rainfall was approximately 1445 mm (bergamaschi et al., 2013). nitrogen fertilizer (as urea) was applied in the amounts of 180 and 130 kg ha-1 of n in 2013 and 2014, respectively. artificial hybridizations were performed in greenhouse by the forage plants breeding group at the department of forage plants and agrometeorology (dpfa) of the federal university of rio grande do sul (ufrgs). hybrids obtained from these crosses were previously evaluated in the field (individual plants) during the summer of 2010 and throughout the year 2011. the genotypes with the highest forage production were selected to compose the present study (forage plants breeding group, 2013). the hybrids evaluated were: 10202, 1020104, 102084, 102080, 1020133, 102058, and 102069, which resulted from crosses between paspalum plicatulum “4pt” x p. guenoarum “azulão”, and the hybrids 103063, 10308, 103042, 103040, 103061, 103077, 103087, 103093, 103031, 103020, 103084, and 103037, which resulted from crosses between p. plicatulum “4pt” x p. guenoarum “baio”. the parents (“4pt”, “azulão” and “baio”) and the cultivar “aruana” (megathyrsus maximus) were used as controls. “azulão” and “baio” are native to the state of rio grande do sul, southern brazil, while ecotype “4pt” is native to corrientes, argentina. “aruana” is a warmseason grass used in animal production systems in brazil. five clonal plants of each genotype were planted, spaced by 20 cm, in a 1 m row. each row was planted 50 cm apart. the experimental design was a randomized complete block (rcbd) with four replicates. the plants were harvested when 80% of the genotypes reached 35 cm height, leaving a 15 cm stubble height. the harvests were carried out on february and march 2013 and february and april 2014. the plant samples were separated into leaves, stems and inf lorescences. subsequently, the samples of the plant components were placed to dry in a forced air circulation oven at 55ºc for 72 h to obtain the dry matter weights, which were used to determine the cp content. the cp analyzes were performed on the leaves of the genotypes in each harvest. the cp content was determined according to the methods proposed by aoac (1984) in the animal nutrition laboratory of embrapa pecuária sul. the data were submitted to analysis of variance (anova) and an f test at 5% probability using sas software (sas institute, 2002). when differences between genotypes were observed, a means comparison was performed using scottknott test at 5% probability. results and discussion there was significant genotype x harvest interaction (p<0.05) for cp content in both years. at the harvest performed in february 2013, the cp content ranged from 11.4% (102084 and 103031) to 16.3% for hybrid 102069 (tab. 1). higher cp content values were observed with the hybrids 102069, 102080 and 10308 compared to the ecotypes “4pt”, “azulão” and “baio” and cultivar “aruana”. in april 2013, 191saraiva de ávila, schneider-canny, rockenbach de ávila, dall’agnol, and da motta: crude protein content in hybrids of paspalum evaluated in the pampa biome of southern brazil the cp content ranged from 11.1% for hybrid 102080, to 18.5% (103042). in this harvest, hybrids 103042 and 102069 had higher cp content than the ecotypes “4pt”, “azulão” and “baio” and cultivar “aruana” (control). at the harvest performed in february 2014, the cp content ranged from 10.9% (103084) to 17.8% for hybrid 102069. higher values for cp content were observed at the second harvest in 2014 (april) ranging from 12.8% (103087) to 20.4% (102069). in both harvests of 2014, the hybrid 102069 showed higher cp content than ecotypes “4pt”, “azulão” and “baio” and cultivar “aruana”. the cp content observed in some paspalum interspecific hybrids was higher compared to other studies reported in the literature. echevarria et al. (2016) evaluated urochloa interspecific hybrid brs rb331 ipyporã and observed a cp content of 13.8%. evaluating species of megathyrsus maximus, urochloa brizantha and urochloa decumbens, lima et al. (2018) reported cp contents of 10.2, 4.1 and 10.8% respectively. in a study with acessions of paspalum atratum swallen and paspalum lenticulare kunth, marcon et al. (2018) observed cp content of 10.1 and 10.8% respectively. the cp content is an important trait for the selection and improvement of nutritional characteristics in forage plants. steiner et al. (2017) described mean values of 14.7% and 14.2% for cp content from “azulão” and “baio”, respectively. the findings in this research revealed that there were hybrids with higher cp content than the ecotypes used as parents and the commercial cultivar, especially hybrid 102069 that had superior cp content in all harvests and years. the national academies of sciences, engineering, and medicine (2016) recommends 12% of cp for finishing cattle. therefore, it can be considered that cp values found for some hybrids and its progenitors are satisfactory for cattle weight gain even in the most demanding classes. average across genotypes and higher cp content values were observed on april 2014 when compared to the other harvests (tab. 1). table 1. crude protein content (%) of leaf blade samples of interspecific hybrids and ecotypes of the genus paspalum, and the cultivar “aruana” evaluated in eldorado do sul, rs, brazil. genotypes harvest february 13 april 13 february 14 april 14 mean 102069 16.3 c-a 15.7 c-b 17.8 b-a 20.4 a-a 17.6 102080 15.4 a-b 11.1 c-f 13.5 b-c 15.4 a-c 13.9 10308 15.1 a-b 13.3 b-d 13.3 b-c 15.0 a-c 14.2 102058 14,5 b-c 12.9 c-d 14.0 b-b 16.2 a-b 14.4 103042 14.4 c-c 18.5 a-a 13.7 d-c 16.3 b-b 15.7 10104 14.1 b-c 12.6 c-e 14.8 a-b 14.8 a-c 14.1 103087 12.7 a-e 12.3 a-e 11.6 b-e 12.8 a-e 12.4 103077 13.9 b-c 12.8 c-d 13.9 b-c 16.2 a-b 14.2 “4pt” 13.8 b-d 12.9 c-d 13.6 b-c 15.0 a-c 13.8 “azulão” 13.7 c-d 12.8 d-d 14.4 b-b 16.4 a-b 14.3 103061 13.6 a-d 12.3 b-e 12.3 b-d 13.6 a-d 13.0 10202 13.5 c-d 12.6 d-e 14.1 b-b 14.8 a-c 13.8 103093 13.3 c-d 14.2 b-c 14.4 b-b 15.2 a-c 14.3 103037 13.3 b-d 12.4 c-e 13.4 b-c 15.8 a-b 13.7 103063 13.1 b-e 13.3 b-d 12.7 b-d 14.9 a-c 13.5 “baio” 14.0 b-c 14.0 b-c 14.2 b-b 15.3 a-c 14.4 1020133 12.5 c-e 12.3 c-e 13.6 b-c 14.3 a-d 13.2 103040 12.3 c-e 13.1 b-d 13.0 b-c 14.8 a-c 13.3 103084 12.3 b-e 11.5 c-f 10.9 c-f 13.3 a-e 12.0 103020 11.9 b-f 12.1 b-e 12.6 b-d 13.7 a-d 12.6 “aruana” 11.9 b-f 12.5 b-e 12.4 b-d 13.2 a-e 12.5 102084 11.4 c-f 12.6 b-e 13.7 a-c 13.4 a-e 12.8 103031 11.4 d-f 12.2 c-e 13.6 b-c 14.5 a-c 12.9 mean 13.4 13.0 13.5 15.0 13.8 means followed by the same lowercase letters in rows and uppercase letters in columns do not differ by the scott-knott test at 5% probability. 192 agron. colomb. 37(2) 2019 this result can be attributed to cumulative effect of the nitrogen application in the second year, which may have provided benefits to increase cp content of the genotypes. pereira et al. (2011), evaluating ecotypes of p. guenoarum and p. lepton (ex-nicorae), also observed the variation in the cp content between harvests and related it to the effect of nitrogen fertilization to increase cp. the improvement of paspalum species through artificial hybridization can be an important tool to obtain novel genetic resources with higher cp for pasture-based livestock production. conclusions the hybrid 102069 (paspalum plicatulum “4pt” x p. guenoarum “azulão”) presented the best cp content compared to the other genotypes in both years. these results are encouraging for forage breeding studies with species of the genus paspalum. promising hybrids can be used in new crossings in order to continue to increase forage nutritional characteristics or to be released as new cultivars. the hybrid 102069 will be used in coming evaluations within the forage plants breeding program of ufrgs. since the hybrid progeny may include individuals for the sexual or apomictic type of reproduction, it is important to evaluate the reproductive biology of these hybrids. this analysis is already in progress. literature cited aoac. 1984. official methods of analysis. association of official agricultural chemists, washington d. c. bergamaschi, h., r.w. de melo, m.r. guadagnin, l.s. cardoso, m.i.g da silva, f. comiran, f. dalsin, m.l. tessari, and p.c. brauner. 2013. boletins agrometeorológicos da estação experimental agronômica da ufrgs. universidade federal do rio grande do sul, porto alegre-rs, brazil. brink, g.e., m.a. sanderson, and m.d. casler. 2015. grass and legume effects on nutritive value of complex forage mixtures. crop sci. 55(3), 1329-1337. doi: 10.2135/cropsci2014.09.0666 echeverria j.r., v.p.b euclides, a.f sbrissia, d.b. montagner, r.a. barbosa, and n.n. nantes. 2016. acúmulo de forragem e valor nutritivo do híbrido de urochloa ‘brs rb331 ipyporã’ sob pastejo intermitente. pesq. agropec. bras. 51(7), 880-889. doi: 10.1590/s0100-204x2016000700011 follett, r.f., j.m. kimble, and r. lal. (eds.). 2001. the potential of u.s. grazing lands to sequester carbon and mitigate the greenhouse effect. crc press llc, boca raton, usa. gomide, j.a. 1993. produção de leite em regime de pasto. rev. bras. zootec. 22(4), 591-613. lima d.m., a.l. abdalla filho, p.m.t. lima, g.z. sakita, t.p. dias silva, c. mcmanus, a.l. abdalla, and h. louvandini. 2018. morphological characteristics, nutritive quality, and methane production of tropical grasses in brazil. pesq. agropec. bras. 53(3), 323-331. doi: 10.1590/s0100-204x2018000300007 marcón f., m.h. urbani, c.l. quarin, and c.a. acuña. 2018. agronomic characterization of paspalum atratum swallen and p. lenticulare kunth. trop. grassl. forrajes trop. 6(2), 70-81. doi: 10.17138/tgft(6)70-81 national academies of sciences, engineering, and medicine. 2016. nutrient requirements of beef cattle, eighth revised edition. the national academies press, washington, dc. doi: 10.17226/19014 novo, p.e., j.f.m. valls, f galdeano, a.i. honfi, f. espinoza, and c.l. quarin. 2016. interspecific hybrids between paspalum plicatulum and p. oteroi: a key tool for forage breeding.  sci. agr. 73(4), 356-362. doi: 10.1590/0103-9016-2015-0218 pereira, e.a., m. dall’agnol, c. nabinger, k.g.c. huber, d.p. montardo, and t.c.m. genro. 2011. agronomic production of a collection of paspalum nicorae parodi access. rev. bras. zootec. 40(3), 498-508. doi: 10.1590/s1516-35982011000300006 sartor, m.e., c.l. quarin, and f. espinoza. 2009. mode of reproduction of colchicine-induced paspalum plicatulum tetraploids. crop sci. 49(4), 1270-1276. doi: 10.2135/cropsci2008.05.0270 sas institute inc. 2002. statistical analysis system user’s guide. version 9.0. statistical analysis system institute. cary, usa. steiner, m.g., m. dall’agnol, c. nabinger, s.m. scheffer-basso, r.l. weiler, c. simioni, m.t. schifino-wittmann, and e.a.m. da motta. 2017. forage potential of native ecotypes of paspalum notatum and p. guenoarum. annal. acad. bras. cienc. 89(3), 1753-1760. doi: 10.1590/0001-3765201720160662 townsend, c. 2008. características produtivas de gramíneas nativas do gênero paspalum, em resposta à disponibilidade de nitrogênio. phd thesis, universidade federal do rio grande do sul, porto alegre, brazil. valls, j.f.m. 2000. impacto do conhecimento citogenético na taxonomia de paspalum e axonopus (gramineae). pp. 57-60. in: cavalcanti, t.b. and b.m.t. walter (eds.). tópicos atuais em botânica. sbb/embrapa recursos e biotecnologia. brasilia. van soest, p. j. 1994. nutritional ecology of the ruminant. cornell university press, ithaca, usa. received for publication: november 27, 2020. accepted for publication: august 27, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.91622 1 facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira (colombia). 2 facultad de ciencias agropecuarias, universidad de caldas, manizales (colombia). * corresponding author: jaocampop@unal.edu.co agronomía colombiana 39(2), 156-176, 2021 abstract resumen yellow passion fruit cultivation in colombia lacks detailed genetic studies that allow the establishment of intraspecific variability as a basis for a breeding program. the aim of this research was to establish the genetic relationships among accessions of different geographic origins through an agro-morphological characterization. this research was carried out in the municipality of palestina (caldas) at the luker farm located at 1050 m a.s.l. fifty-two accessions from colombia (47), ecuador (3), brazil (1), and costa rica (1) were characterized with 45 agro-morphological descriptors complemented with phytosanitary evaluations. the quantitative descriptors (25) were analyzed by variance decomposition and principal components (pca), and the qualitative descriptors (18) were analyzed with the multiple correspondence factor analysis (mcfa). the classification analysis by the neighbor-joining (nj) method was used for both types of descriptors. pca results showed six components explaining 71.6% of the total variance that are mainly associated with descriptors related to the size of the f lower (tube, nectar camera, and operculum) and weight of the fruit (pulp, shell, and juice content). thirteen qualitative descriptors were selected, and four factors (44.38% inertia) were identified, mainly associated with pubescence and anthocyanins in the bract, petiole, leaf, and ripe fruit color. the nj classification analysis showed no relationship between accessions by geographic origin, and the distance between individuals of the same accession was higher than among accessions for both types of descriptors. thrips (neohydatothrips signifier) and scab (cladosporium cladosporioides) were the pests with the highest incidence in the accessions. six elite accessions were identified according to the selection index with outstanding fruit quality characteristics, yield, and tolerance to phytosanitary problems. the high intra-accession variability and traits of certain accessions are the basis for future breeding programs to obtain more productive and tolerant cultivars. el cultivo del maracuyá amarillo en colombia carece de estudios genéticos detallados que permitan establecer la variabilidad intraespecífica como base para un programa de fitomejoramiento. el objetivo de esta investigación fue establecer las relaciones genéticas entre accesiones de diferentes orígenes geográficos con base en una caracterización agromorfológica. esta investigación se realizó en el municipio de palestina (caldas), en la granja luker localizada a 1050 m s.n.m. se caracterizaron 52 accesiones provenientes de colombia (47), ecuador (3), brasil (1) y costa rica (1) con 45 descriptores agromorfológicos complementados con evaluaciones fitosanitarias. los descriptores cuantitativos (25) fueron sometidos a análisis de descomposición de la varianza y de componentes principales (acp), y con los cualitativos (18) se realizó un análisis factorial de correspondencias múltiples (afcm). el análisis de clasificación por el método del vecino más próximo (neighbor-joining – nj) fue empleado para ambos tipos de descriptores. los resultados del acp muestran seis componentes que explican el 71.6% de la varianza total que están asociados principalmente con descriptores relacionados con las dimensiones de la f lor (tubo, cámara nectarífera y opérculo) y peso del fruto (pulpa, cáscara y contenido de jugo). se seleccionaron trece descriptores cualitativos, y se identificaron cuatro factores (44.38% inercia) asociados principalmente con la pubescencia y antocianinas en la bráctea, el peciolo y la hoja, y el color del fruto maduro. el análisis de clasificación nj mostró que no existe relación entre las accesiones por origen geográfico, y la distancia entre individuos de una misma accesión fue superior que entre accesiones para ambos tipos de descriptores. los trips (neohydatothrips signifier) y la roña (cladosporium cladosporioides) fueron las plagas que presentaron mayor incidencia en las accesiones. seis accesiones elite fueron identificadas de acuerdo con el índice de selección por sus características sobresalientes de calidad del fruto, rendimiento y tolerancia a problemas fitosanitarios. la alta variabilidad intraaccesión y los atributos de ciertas accesiones son la base para la obtención de cultivares más productivos y tolerantes. key words: collection, diversity, plant breeding, tropical fruit, passif loraceae. palabras clave: colección, diversidad, fitomejoramiento, fruta tropical, passif loraceae. agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia caracterización agro-morfológica del maracuyá amarillo (passiflora edulis f. flavicarpa degener) revela genotipos élite para un programa de mejoramiento en colombia john ocampo1*, viviana marín2, and ramiro urrea2 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.91622 157ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia introduction yellow passion fruit (passif lora edulis f. f lavicarpa) is one of the leading fruit species of the neotropics due to its high nutritional content and economic potential as fresh or processed fruit (ocampo pérez et al., 2021). this species originated in brazil and is currently cultivated in tropical areas on four continents from sea level to mountain areas up to 1,500 m a.s.l. (faleiro et al., 2020). the f lower is hermaphrodite with a high degree of self-incompatibility (93%) and is cross-pollinated (allogamy) mainly by insects of the genus xylocopa spp. (gonzález et al., 2009; ariassuárez et al., 2014). yellow passion fruit was introduced to colombia from hawaii (usa) through venezuela at the experimental station of the colombian agricultural institute (ica) in valle del cauca in the early 1960s (morton, 1967). colombian growers have contributed considerably to its domestication process by implementing new agronomic practices for better yield, such as pruning, fertilizer application, and the use of irrigation systems (ocampo, urrea, et al., 2013). there are currently about 8,165 ha cultivated with yellow passion fruit, with an average annual production of 137,622 t (agronet, 2019). the departments of antioquia, huila, meta, and valle del cauca concentrate the highest production with about 7,115 ha and an average yield that varies between 15 and 21 t ha-1 per year. most of the production (60%) is destined for export, and national consumption is essentially supplied as fresh fruit, ice cream, desserts, and homemade juices. this production system suffers from multiple phytosanitary problems that prevent better crop development, such as collar rot [fusarium solani f. sp. passif lorae (mart.) appel & wollenweber], anthracnose [colletotrichum gloeosporioides (penz.) penz. & sacc.], soybean mosaic virus (smv), bean dwarf mosaic virus (bdmv), thrips (neohydatothrips signifier priesner), and lance f ly (dasiops inedulis steyskal) (hernández et al., 2011; osorio cardona et al., 2020), forcing the application of chemical treatments for crop protection. additionally, the absence of certified nurseries and the lack of breeding programs have led to a decrease in the useful life of plantations from 36 to 18 months and a reduction in annual average yields to just 17.1 t ha-1 in the last decades (agronet, 2019). genetic variability for agronomic traits is the key component of breeding programs for broadening the gene pool of crops to face the risk of epidemic plant diseases, obtain greater adaptability to different ecological zones, and ensure sustainable agriculture (meletti et al., 2005; freitas et al., 2011). in colombia, some studies have been carried out on the genetic variability in some species of the genus passif lora l. at the intra and interspecific levels using morphological descriptors (primot et al., 2005; ocampo pérez et al., 2009; viana et al., 2010; checa coral et al., 2011), molecular markers such as amplified fragment length polymorphism (aflp) (segura et al., 2002; ocampo et al., 2004), and microsatellites (ortiz et al., 2012; bernal-parra et al., 2014). these studies have established the distances between cultivated species and their wild relatives as a strategy for the exploration and conservation of genetic resources. they have also allowed the development of further research on interspecific hybridization between the main economically important species of passif lora and their closest wild species (ocampo et al., 2016). most of research efforts in yellow passion fruit have been focused on its characterization, selection, and breeding in colombia (restrepo & kogson, 1998; espitia et al., 2008; galeano mendoza et al., 2018). however, the sample size, composition, and origin of these studies limit their interpretation and do not allow a broader exploration of the intraspecific variability of this species. ocampo, urrea, et al. (2013) reported the collection and characterization of 44 yellow passion fruit accessions in different producing areas of colombia, identifying eight elite materials with high fruit quality (weight >200 g, pulp percentage >50%, and ˚brix >14.5) as promising for a breeding program. this same sample of accessions was characterized using microsatellite markers (ocampo et al., 2017), finding relative genetic variability with certain geographic relationships between accessions of the same origin based on fruit-associated characters. while in colombia variability is currently being explored, in brazil, several yellow passion fruit cultivars have been released since the year 2000 for fresh consumption and the agroindustry (meletti et al., 2000; nascimento et al., 2003; cerqueira-silva et al., 2014; viana et al., 2016) with significant impact in the last decade by improving fruit quality in this country (cerqueira-silva et al., 2016; faleiro et al., 2020). characterization of agro-morphological descriptors has been used in several fruit cultivated species, such as carica papaya l. (ocampo et al., 2006), theobroma cacao l. (santos et al., 2012), and annona muricata l. (moreira-macías et al., 2020), to establish the levels of intra and interspecific variability (ocampo pérez & coppens d’eeckenbrugge, 2017). these levels are easily accessible, and their information is essential for breeding that cannot be based primarily on dna sequences. a descriptor is a characteristic or 158 agron. colomb. 39(2) 2021 attribute whose expression is easy to measure, register, or evaluate and refers to the shape, structure, or behavior of an accession (hidalgo, 2003). these descriptors are based on the measurement of quantitative and qualitative characters of different plant organs, such as stem, leaf, f lower, and fruit. however, these characters must be measured at the same locality to avoid environmental inf luence (hidalgo, 2003). in brazil, crochemore et al. (2003) established high differentiation in 56 accessions of passif lora species, but with small divergences within yellow passion fruit accessions. studies carried out by ocampo pérez et al. (2009) and ocampo pérez and coppens d’eeckenbrugge (2017) demonstrated that 23 quantitative and 18 qualitative descriptors could detect variability between and within 61 passif lora species, including accessions of p. edulis f. f lavicarpa. castro et al. (2012) defined 16 quantitative and six qualitative descriptors for passion fruit with discriminating capacity by analyzing 24 genotypes grown in brazil. these studies highlight that the agro-morphological descriptors that contribute most to the total variance are related to f lower and fruit traits. collection and characterization studies carried out in colombia by ocampo, urrea, et al. (2013), ocampo et al. (2017), and galeano mendoza et al. (2018) are the basis for further research in the search for new planting materials for different ecological niches with greater hardiness and productivity. therefore, the aim of this study was to establish the genetic relationships between individuals and accessions of different geographical origins through morphological characterization based on desirable agronomic traits, allowing the selection of elite yellow passion fruit accessions. materials and methods study area this research was carried out at the experimental station of the luker farm (5°04’25.95” n; 75°41’4.71” w) located in the municipality of palestina, department of caldas (colombia) at 1023 m a.s.l. the edaphoclimatic conditions registered in this locality were as follows: soil with a loamy texture, ph from 5.5 to 6.0, 9% organic matter, an average environmental temperature of 23°c, heliophany of 190 h per year, average relative humidity of 75.6%, and total annual average precipitation of 2200 mm. plant material and field trials the germplasm included 52 commercial accessions collected in previous studies by ocampo, urrea, et al. (2013) in different geographical areas of colombia and other producing countries (tab. 1). in total, the sample comprised 104 individuals, and each genotype was obtained through open pollination, considering half-siblings within each accession. seeds of each accession were germinated in 12x17 cm plastic bags (1.9 kg) using substrate composed of soil and rice husk at a 3:1 ratio. plants were established in the field 40 d after germination. agronomical practices such as fertilization, weed control, pruning, and pest and disease control were adopted according to the recommendations of jaramillo vásquez et al. (2009) with emphasis on the use of biological products (trichoderma harzianum and pachycrepoideus vindemiae). seedlings were sown 3 m between rows and 3 m between plants in a simple trellis system and under a completely randomized block experimental design with 52 treatments (accessions) and five replicates per experimental unit. table 1. list of yellow passion fruit accessions characterized and evaluated. no country department code no. accessions 1 colombia antioquia antfla 6 2 colombia amazonas amafla 1 3 colombia caldas calfla 4 4 colombia cauca caufla 5 5 colombia cundinamarca commercial (control) 1 6 colombia cundinamarca cunfla 1 7 colombia huila huifla 7 8 colombia meta metfla 1 9 colombia tolima tolfla 7 10 colombia valle del cauca unión 1 11 colombia valle del cauca valfla 13 12 brazil sao paulo bra _ 1 1 13 ecuador manabi ecu _ 1/2/3 3 14 costa rica guanacaste cr _ 1 1 morphological characterization in each block, the most vigorous plant per accession was selected, and this plant was characterized with a list of 23 quantitative and 18 qualitative descriptors associated with vegetative, f loral and fruit characters selected by ocampo pérez et al. (2009), castro et al. (2012), and ocampo pérez and coppens d’eeckenbrugge (2017) (tab. 2). for the quantitative descriptors, five measurements were made per descriptor in each plant organ using a digital caliper, and weighing was done directly using a digital scale. the traits related to fruit quality were analyzed at the quality laboratory at the experimental station of the luker farm, and total soluble solids (̊ brix) per fruit were measured with a manual refractometer on a scale of 0 to 32. all qualitative 159ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia characteristics were recorded as binary numbers, i.e., presence (1) or absence (0), and the colors of each organ were compared with the royal horticultural society color chart (r.h.s., 2001). the shape of the fruit was recorded and divided into three categories as oval (1), spherical (2) and oblate (3) based on the index generated between diameter and length (fruit diameter (frd)/fruit length (frl). agronomic evaluation the incidence of pests and diseases (percentage of plants affected) was registered in 10 plants per accession (five replicates) every 15 d for 12 months after sowing the plants of each accession in the field, for a total of 24 phytosanitary evaluations. the number of days after the first flower (daf; anthesis) was recorded when at least 50% of the plants of each accession bloomed. fruit yield (kg ha-1, yld) was determined by the sum of the total of harvests carried out during 8 months after the first harvest. yield was calculated in kilograms, collecting the fruits of the five plants in each accession per block. the identification of pest insects and diseases was carried out in the plant health laboratories of universidad de caldas and the international center for tropical agriculture (ciat) bioversity international, following the methodologies proposed by morales et al. (2006), fischer and rezende (2008), and hernández et al. (2011). selection of superior genotypes a selection index (si) based on a linear combination of economic weight for the traits yield, precocity (daf), and fruit quality for market requirements was calculated according to baker (1986). the values of each variable were standardized (e) using the following equation: e = [(xij – m)/sd] (1) where xij is the individual observation, m is the general average of each accession per variable, and sd is the standard deviation. once the data were standardized, the si was established according to the following equation: table 2. list of morphological descriptors used in 52 yellow passion fruit accessions assessed. organ quantitative code qualitative code stem internode length (cm) inl stem anthocyanin sta leaf petiole length (cm) pel stipule color esc central lobe length (cm) cll anthocyanin stipule aes flower bract length (cm) brl pubescence stipule pus petal length (cm) ptl petiole anthocyanins pea petal width (cm) ptw anthocyanins in abaxial leaf aal sepal length (cm) spl pubescence abaxial bract pab nectar chamber length (cm) ncl androgynophore color anc nectar chamber diameter (cm) ncd staminal filament color sfc floral tube length (cm) ftl anthocyanins in styles ans floral tube diameter (cm) ftd ovary pubescence ovp hypanthium length (cm) hyl anthocyanins at the base of the ovary abo ovary length (cm) ovl staminal filament length (cm) sfl operculum length (mm) opl fruit length (cm) frl shape frs diameter (cm) frd ripe fruit pubescence rfp weight (g) frw ripe fruit color rfc pulp plus seed weight (g) psw pulp color (aril) puc pulp percentage (%) pul% seed color sec juice weight (g) juw juice percentage (%) jui% shell weight (g) shw seed weight (g) sew seed index (100 seeds) sei total soluble solids (˚brix) tss 160 agron. colomb. 39(2) 2021 si = (frw × 0.4) + (pul% × 0.3) + (tss x 0.2) + (daf × 0.05) + (fdl × 0.05) (2) where frw is the fruit weight estimated in t ha-1, pul% is the percentage of pulp plus the seeds, tss is the content of total soluble solids (˚brix), daf is the days after the first f lower or precocity, and fdl is the ratio between fruit diameter and length. statistical analysis the main traits of fruit quality (weight, pulp content, and total soluble solids), and yield were subjected to an analysis of variance (anova; p≤0.05) and the tukey’s mean difference test. the quantitative descriptors were subjected to univariate and multivariate principal component analyses (pca) using varimax normalized function. the qualitative descriptors underwent a multiple correspondence factor analysis (mcfa). the analysis of classification by the neighbor-joining method (saitou & nei, 1987) was used with the quantitative descriptors utilizing euclidean distances, and the qualitative descriptors employed the distances of sokal and michener (1958). data were analyzed with the software statistica® v.8.1 and darwin® v.5.01. results agronomic evaluation precocity the 52 passion fruit accessions showed an average of 119 daf with a coefficient of variation of 14.2% (tab. 3). likewise, 51% of the accessions reached their first bloom below the average value, and only seven of them between 86 and 105 d (caufla04, valfla13, huifla04, calfla04, ecu_2, commercial, and valfla07). in contrast, tolfla01, huifla02/3, ecu_1, and caufla02/03, with more than 130 daf, come from regions distant from the area where this study was carried out. yield the anova showed significant differences between the means of each treatment (52 accessions), with a p≤0.05. the yield during the first eight months after the first fruit harvest registered an average of 19.3 t ha-1, ranging between 14.6 and 25 t ha-1 (tab. 3). thirty percent of the accessions reached yields of more than 20 t ha-1 and were associated with the departments of valle del cauca (valfla05/06/07/08/09/11/12), tolima (tolfla05/06), antioquia (antfla04/05/06), huila (huifla07), cauca (caufla03), and caldas (calfla04), and the countries brazil (bra_1), and costa rica (cr_1). in contrast, accessions from cauca (caufla04/5), meta (metfla01), ecuador (ecu_2), and the commercial control showed yields below 16.2 t ha-1. a point to highlight is the discreet yield of the commercial control accession (16.1 t ha-1), with a value lower than 90% of the evaluated accessions. the divergence found in yield between all accessions can be explained by the degree of adaptability of the accessions to the environmental conditions of the study area. incidence of pests and diseases the phytosanitary evaluation carried out for 12 months recorded the incidence of five pest insects during the 24 evaluations carried out (fig. 1a). thrips (neohydatothrips signifier) were the most limiting insects in the collection, with a 98% incidence in all accessions, affecting terminal shoots and causing growth retardation. lance f ly (dasiops inedulis) ranked second in importance with 77%, followed by the defoliation worm [dione juno (cramer)] with 22%, affecting mostly the leaves. mites (tetranychus ludeni zacher) and aphids (aphis gossypii) were also detected attacking young and adult leaves with 10% and 21% incidence, respectively. accessions with a low pest attack (21% of incidence) were identified. thrips were the main pest of economic importance affecting yellow passion fruit, particularly the accessions from valle del cauca (valfla01/03/06/08), huila (huifla01), antioquia (antfla03), and tolima (tolfla01). the accession from ecuador (ecu_02) showed an incidence of less than 2%, indicating a high potential for the selection of genotypes with pest tolerance. four diseases were registered affecting the development of the 52 accessions (fig. 1b). scab [cladosporium cladosporioides (fresen.) g.a.de vries] was the disease with the highest incidence (100%), affecting branches and fruits at all stages of the crop cycle. viral symptoms (soybean mosaic virus – smv) in the leaves were also detected in 96% of the accessions after the first harvest until the end of the evaluation. bacteriosis [xanthomonas axonopodis pv. passif lorae (pereira) gonçalves & rosato] and anthracnose [colletotrichum gloeosporioides (penz.) penz. and sacc.] showed severe symptoms in the branches, leaves, and fruits with an incidence of 48% and 83%, respectively. the latter was characterized by partial defoliation and loss of plant vigor, and such symptoms were more affected by increased rainfall and high relative humidity. 161ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia table 3. average of the trait’s precocity, yield, and fruit quality for market requirements in the yellow passion fruit germplasm. accession daf yield(t ha-1) tukey’s test frw (g) tukey’s test pul% tukey’s test tss tukey’s test bra _ 01 107.0 25.0 f 255.2 d e f 45.0 a b c d e f 12.7 a b c huifla07 121.5 23.5 e f 170.1 a b c d e f 51.1 c d e f 14.2 a b c d e f g h i cr _ 01 109.0 23.2 e f 155.6 a b c d 37.6 a 12.6 a valfla07 104.0 22.9 e f 238.0 b c d e f g 40.7 a b c d 14.8 a b c d e f g h i valfla06 106.0 22.2 e f 175.8 a b c d e f 38.9 a b c 15.4 d e f g h i calfla04 103.0 21.8 d e f 186.6 a b c d e f g 48.5 a b c d e f 14.3 a b c d e f g h i valfla11 120.5 21.4 d e f 220.1 a b c d e f g 47.0 a b c d e f 15.6 e f g h i j valfla09 114.5 21.3 d e f 252.0 c d e f g 49.3 a b c d e f 14.7 a b c d e f g h i tolfla06 108.0 21.1 d e f 201.2 a b c d e f g 50.0 a b c d e f 14.6 a b c d e f g h i valfla05 121.5 21.1 d e f 231.6 a b c d e f g 50.6 b c d e f 17.8 j tolfla05 124.5 20.9 d e f 142.6 a b 46.8 a b c d e f 12.6 a b caufla03 117.0 20.8 d e f 233.0 a b c d e f g 50.7 b c d e f 14.1 a b c d e f g h i antfla06 124.0 20.4 c d e f 170.8 a b c d e f 56.0 f 15.7 f g h i j antfla05 123.0 20.4 c d e f 231.4 a b c d e f g 44.4 a b c d e f 15.4 d e f g h i valfla08 107.5 20.3 c d e f 198.1 a b c d e f g 50.2 a b c d e f 14.1 a b c d e f g h i antfla04 118.5 20.2 c d e f 247.8 b c d e f g 50.3 a b c d e f 15.1 d e f g h i valfla12 149.0 20.1 c d e f 284.3 g 43.9 a b c d e f 15.3 d e f g h i huifla06 106.5 20.0 b c d e f 269.4 e f g 46.4 a b c d e f 14.9 c d e f g h i tolfla04 108.0 19.9 b c d e f 212.2 a b c d e f g 50.0 a b c d e f 13.7 a b c d e f g calfla03 132.5 19.9 b c d e f 255.5 d e f g 40.8 a b c d 16.0 h i j valfla02 138.0 19.9 b c d e f 271.6 f g 43.6 a b c d e f 14.7 a b c d e f g h i antfla03 117.0 19.7 b c d e f 190.2 a b c d e f g 45.8 a b c d e f 14.8 a b c d e f g h i tolfla02 131.0 19.5 b c d e f 181.8 a b c d e f g 45.1 a b c d e f 14.5 a b c d e f g h i cunfla02 119.0 19.5 b c d e f 258.1 d e f g 48.7 a b c d e f 14.8 a b c d e f g h i unión 110.5 19.5 b c d e f 178.4 a b c d e f g 45.4 a b c d e f 13.1 a b c d calfla02 109.5 19.4 b c d e f 173.1 a b c d e f 50.0 a b c d e f 13.6 a b c d e f antfla02 125.5 19.4 b c d e f 177.2 a b c d e f 51.3 c d e f 13.6 a b c d e f g valfla10 106.0 19.3 b c d e f 252.8 c d e f g 41.2 a b c d 14.0 a b c d e f g h i valfla13 98.0 19.2 b c d e f 176.1 a b c d e f 47.5 a b c d e f 14.1 a b c d e f g h i caufla02 158.0 19.0 a b c d e f 204.7 a b c d e f g 45.3 a b c d e f 13.3 a b c d e huifla01 113.5 18.9 a b c d e f 178.0 a b c d e f g 49.9 a b c d e f 15.9 g h i j calfla01 107.0 18.7 a b c d e f 182.0 a b c d e f g 46.9 a b c d e f 15.5 e f g h i valfla03 124.0 18.6 a b c d e f 211.6 a b c d e f g 39.9 a b c d 15.6 f g h i j huifla04 100.5 18.4 a b c d e f 175.2 a b c d e f 43.9 a b c d e f 13.7 a b c d e f g h ecu _ 3 123.0 18.4 a b c d e f 194.2 a b c d e f g 54.3 e f 14.2 a b c d e f g h i tolfla01 156.0 18.3 a b c d e f 225.4 a b c d e f g 42.2 a b c d e 14.2 a b c d e f g h i tolfla07 119.0 18.3 a b c d e f 167.2 a b c d e f 38.0 a b 13.8 a b c d e f g h i huifla05 183.5 18.2 a b c d e f 183.3 a b c d e f g 45.4 a b c d e f 15.4 d e f g h i huifla03 136.0 18.2 a b c d e f 202.5 a b c d e f g 42.3 a b c d e 13.7 a b c d e f g antfla01 127.0 18.2 a b c d e f 236.4 b c d e f g 49.0 a b c d e f 14.9 b c d e f g h i tolfla03 127.0 18.2 a b c d e f 171.7 a b c d e f 43.0 a b c d e 14.1 a b c d e f g h i valfla01 130.5 17.9 a b c d e f 220.2 a b c d e f g 42.5 a b c d e 14.5 a b c d e f g h i caufla05 121.0 17.2 a b c d e f 154.0 a 52.5 e f 13.8 a b c d e f g h i valfla04 124.0 17.0 a b c d e f 178.6 a b c d e f g 49.7 a b c d e f 15.3 d e f g h i amafla01 130.5 16.5 a b c d e f 207.4 a b c d e f g 50.7 b c d e f 14.8 a b c d e f g h i huifla02 148.0 16.4 a b c d e 251.5 c d e f g 47.3 a b c d e f 14.0 a b c d e f g h i ecu _ 1 131.0 16.1 a b c d 163.4 a b c d e 50.7 b c d e f 14.8 a b c d e f g h i commercial 103.0 16.1 a b c d 171.1 a b c d e f 48.7 a b c d e f 14.9 b c d e f g h i ecu _ 2 103.0 15.9 a b c d 146.2 a b c 51.5 c d e f 15.3 d e f g h i caufla04 86.0 15.6 a b c 200.4 a b c d e f g 49.4 a b c d e f 16.1 i j metfla01 137.0 15.3 a b 217.0 a b c d e f g 47.9 a b c d e f 13.6 a b c d e f caufla01 128.5 14.6 a 126.9 a b c d 54.6 d e f 13.9 a b c d e f g h i mean 121.1 19.3 203.1 47.0 14.5 s.d. 17.2 2.2 37.5 4.3 1.0 cv% 14.2 11.3 18.4 9.2 6.7 daf days after the first flower; frw fruit fresh weight (g); pul% percentage of pulp; tss total soluble solids (˚brix). lowercase letters indicate the differences between the treatments. s.d. standard deviation; cv coefficient of variation. 162 agron. colomb. 39(2) 2021 the incidence of diseases between the accessions was more variable than the incidence of pests. seven accessions (tolfla03/06, huifla06, caufla04, cunfla02, bra_01, and cr_01) showed tolerance to diseases (c. cladosporioides) that mainly attack fruit shells lowering their marketing quality as fresh fruit. a positive reaction to the attack of bacteriosis and anthracnose was observed in 57% of the accessions with less than 2% incidence; valfla04 and the commercial control showed no visible symptoms. regarding viral attacks, mainly smv, accessions amafla01, caufla04, and huifla02 did not show symptoms of the disease, and the remaining accessions did not exceed 13% incidence. the results of this phytosanitary evaluation suggest a second agronomic evaluation to confirm these results. selection of elite accessions the si analysis identified 48% of the accessions with desirable agronomic traits (fig. 2). these accessions combine a in ci de nc e (% ) pests diseases la nc e fly (d as io ps in ed ul is ) d ef ol ia tio n w or m (d io ne ju no ) ap hi d (a ph is g os sy pl i) m ite (t et ra ny ch us lu de ni ) th rip s (n eo hy da to th rip s si gn ife r) 0 20 10 30 40 50 60 70 80 90 100 b in ci de nc e (% ) 0 20 10 30 40 50 60 70 80 90 100 sc ab (c la do sp or iu m cl ad os po rio id es ) vi ru s (s oy be an m os ai c vi ru s) an th ra cn os e (c ol le to tri ch um gl oe os po rio id es ) ba ct er io si s (x an th om on as ax on op od is ) figure 1. phytosanitary evaluation carried out during 12 months in 52 yellow passion fruit accessions. the best fruit characteristics, earliness or precocity and yield. thus, when selection pressure of 10% was applied, six elite accessions were identified: valle del cauca (valfla05/09/12), antioquia (antfla04), cundinamarca (cunfla02), and huila (huifla06) with a si higher than 0.66 (tab. 4). additionally, accession valfla05 showed the highest values of pulp percentage (50.6%) and total soluble solids (17.8 ˚brix), while valfla09 and huifla06 showed high yield (21.3 t ha-1) and a low number of days after the first f lower (106.5). the average fruit fresh weight varied between 231.6 to 284.3 g, and the accessions valfla12 and huifla06 were characterized by fruits of more than 269 g. in contrast, 27% of the accessions recorded a si lower than -0.25, showing lower values of fruit quality, precocity, and yield. the commercial control showed yield of less than 16.1 t ha-1 compared to the general average of 19.2 t ha-1 among the 52 s el ec tio n in de x -0.80 -1.00 -1.20 -1.40 -1.60 -0.40 -0.60 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 va lf la 05 an tf la 04 c un fl a0 2 h ui fl a0 6 h ui fl a0 2 h ui fl a0 1 h ui fl a0 7 h ui fl a0 5 h ui fl a0 3 h ui fl a0 4 m et fl a0 1 c al fl a0 3 c al fl a0 1 c al fl a0 4 c al fl a0 2 an tf la 01 an tf la 05 an tf la 02 an tf la 03 an tf la 06 am af la 01 c au fl a0 4 c au fl a0 2 c om m er ci al c au fl a0 1 c au fl a0 5 u ni ón c au fl a0 3 to lf la 06 to lf la 01 to lf la 02 to lf la 03 to lf la 05 to lf la 07 to lf la 04 br a_ 01 ec u_ 01 ec u_ 02 c r_ 01 ec u_ 03 va lf la 12 va lf la 09 va lf la 02 va lf la 11 va lf la 10 va lf la 01 va lf la 07 va lf la 03 va lf la 13 va lf la 06 va lf la 04 va lf la 08 figure 2. selection index analysis performed in 52 yellow passion fruit accessions. 163ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia accessions evaluated. the brazilian commercial accession bra_1 showed high qualities regarding average yield (25 t ha-1), precocity (107 daf), and fruit fresh weight (255.2 g), but pulp percentage (pul%) of only 45% and low content of total soluble solids (12.7 ˚brix), which is supported by its low si (-0.02). the commercial accessions from ecuador (ecu_1/2/3) obtained a selection index rate between -0.02 and 0.33, showing yield of less than 18.5 t ha-1 and fruit weight <163.5 g, but average pul% and tss higher than 50% and 14.5 ˚brix. quantitative morphological variability univariate analysis the estimated genetic variability was calculated for the 26 descriptors analyzed using descriptive statistics (tab. 5). the average coefficient of variation (cv) was 17.67% and only the descriptors related to petiole length (pel), and the weights of the fruit (frw), pulp (psw), juice (juw), and shell (shw) exceeded 25% of the variation. descriptors associated with the diameter of the nectar chamber (ncd), the length of the stamen filaments (sfl), and the seed index (sei) showed a cv below 10%, suggesting that these do not contribute to the total variation. the main descriptors related to fruit quality, such as tss and pul% showed relative variation (10.66 and 17.21%) that can be considered for the selection of elite individuals. this pomological variation is the consequence of an unsystematic selection of plants with uniform fruit characteristics by the producers in each harvest cycle. phenotypic correlations the average correlation analysis between the morphological and agronomic descriptors was r = 0.14 (tab. 6). the most significant correlations showed values higher than r≥0.70 and were represented by the most morphologically related descriptors. the most related were f loral tube length (ftl) and hypanthium length (hyl) vs. f loral tube table 4. elite yellow passion fruit accessions selected with desirable agronomic parameters. department valle del cauca valle del cauca antioquia cundinamarca valle del cauca huila municipally ginebra palmira tamesis caparrapi la union rivera accession valfla05 valfla12 antfla04 cunfla02 valfla09 huifla06 pest incidence (%) thrips (neohydatothrips signifer) 16.67 20.83 8.33 16.67 16.67 16.67 lance fly (dasiops inedulis) 4.17 8.33 12.50 4.17 8.33 0.00 aphid (aphis gossypii) 0.00 0.00 4.17 0.00 0.00 0.00 defoliation worm (dione juno) 0.00 0.00 4.17 0.00 4.17 4.17 mite (tetranychus ludeni) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 disease incidence (%) scab (cladosporium cladosporioides) 45.83 75.00 54.17 41.67 62.50 37.50 anthracnose (colletotrichum gloeosporioides) 0.00 4.17 4.17 4.17 0.00 12.50 bacteriosis (xanthomonas axonopodis) 4.17 0.00 0.00 4.17 4.17 4.17 virus (soybean mosaic virus) 8.33 12.50 12.50 16.67 12.50 8.33 fruit weight frw (g) 231.60 284.30 247.80 258.10 252.00 269.35 fruit length frl (cm) 90.08 103.61 99.22 102.90 101.19 95.40 fruit diameter frd (cm) 81.77 85.29 81.22 77.60 83.69 83.20 fruit shape (frd/frl) fsh 0.91 0.82 0.82 0.75 0.83 0.87 pulp percentage pul% 50.60 44.00 50.30 48.72 49.30 46.42 total soluble solids tss (˚brix) 17.80 15.30 15.10 14.82 14.70 14.94 seed index sei (g) 2.40 2.60 2.20 2.40 2.50 2.20 days after the first flower (daf) 122.00 149.00 119.00 119.00 115.00 106.50 yield (t ha-1) 21.00 20.10 20.20 19.51 21.30 20.05 selection index (si) 1.20 1.00 0.80 0.74 0.67 0.69 164 agron. colomb. 39(2) 2021 diameter (ftd), petiole length (pel) vs. central lobe length (cll), and sepal length (spl) vs. petal length (ptl) with an r>0.74. regarding the descriptors of fruit quality, only frw and dimensions (frl and frd) showed an average correlation coefficient of r = 0.77. total soluble solids did not show significant correlations, although it is negatively related to the ncd with r = -0.39. the yield (t ha-1) exhibited moderate correlations with pel, cll, and bract length (brl), with values between 0.31 and 0.35. multivariate analysis the quantitative descriptors were subjected to a principal component analysis (pca), and only six were retained with an eigenvalue higher than 1, explaining 71.6% of the total variance (tab. 7). the first component explains 22.7% of the variance related to f lower length descriptors (nectar chamber length (ncl), ftl, ftd, hyl, and operculum length (opl)). the second component assumed 20.4% of table 5. genetic variability in the yellow passion fruit collection calculated for the 26 descriptors analyzed using descriptive statistics. organ descriptor code mean minimum maximum standard deviation coefficient of variation (%) s te m internode length (mm) inl 96.58 60.00 166.10 18.86 19.53 le af petiole length (mm) pel 36.15 16.60 74.00 9.99 27.64 central lobe length (mm) cll 114.35 72.00 172.00 18.55 16.22 fl ow er bract length (mm) brl 24.72 11.60 42.10 5.21 21.07 petal length (mm) ptl 33.38 22.40 42.30 3.35 10.03 petal width (mm) ptw 10.18 6.60 13.90 1.14 11.16 sepal length (mm) spl 34.69 21.70 49.40 3.94 11.37 nectar chamber length (mm) ncl 5.57 3.00 7.50 0.72 12.92 nectar chamber diameter (mm) ncd 13.01 8.20 16.70 1.13 8.67 floral tube length (cm) ftl 6.01 2.90 8.30 0.91 15.23 floral tube diameter (mm) ftd 16.88 11.20 22.70 1.98 11.73 hypanthium length (mm) hyl 11.58 6.30 15.60 1.43 12.31 ovary length (mm) ovl 7.73 6.00 11.10 0.87 11.25 staminal filament length (mm) sfl 13.56 10.30 16.50 0.86 6.33 operculum length (mm) opl 2.14 1.10 3.30 0.36 17.07 fr ui t length (mm) frl 91.56 62.50 137.30 11.38 12.43 diameter (mm) frd 76.86 47.70 109.00 8.83 11.49 weight (g) frw 203.06 65.00 472.00 67.61 33.30 pulp plus seed weight (g) psw 94.69 29.00 180.00 32.46 34.29 pulp percentage (%) pul% 46.96 21.84 71.29 8.08 17.21 juice weight (g) juw 86.24 19.40 172.10 32.01 37.11 juice percentage (%) jui% 42.34 17.11 66.84 8.12 19.19 shell weight (g) shw 108.41 29.00 300.00 42.07 38.81 seed weight (g) sew 8.45 3.70 16.50 2.00 23.71 seed index (100 seeds) sei 2.28 1.80 2.80 0.20 10.66 total soluble solids (˚brix) tss 14.54 10.00 21.00 1.55 8.74 the variance and includes fruit descriptors, such as dimension (frl and frd) and weight (frw, psw, juw, and shw). the third (9.4%) was associated with pul% and juw (%). the last three components (4, 5, and 6) explained 19.2% of the variance and were associated with the ptl, spl, ovary length (ovl), pel, cll, as well as seed weight (sew). the pca identified 42% of the descriptors proposed in this study and mainly those that were retained in the first two components, with 43.1% of the variance explained. plants of each accession were projected in the main plane (fig. 3). in the first component on the left side, accessions valfla13ab and antfla06ab appear characterized by having small f lowers, while in the other extreme, metfla01a,b, calfla02b, and valfla09b showed the largest flowers. in the upper part of the second component, the accessions with the largest fruit size and weight such as cunfla02b, tolfla01b, huifla02b, huifla02a, valfla09b, and valfla12b 165ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia ta b le 6 . p he no ty pi c co rr el at io ns b et w ee n th e m or ph ol og ic al a nd a gr on om ic d es cr ip to rs u se d in th e ye llo w p as si on fr ui t c ol le ct io n as se ss ed . d es cr ip to r in te rn od e le ng th in l pe tio le le ng th -0 .1 1 p el c en tr al lo be le ng th -0 .0 7 0. 80 c ll br ac t l en gt h -0 .0 2 0. 20 0. 21 b r l pe ta l l en gt h 0. 01 0. 06 -0 .0 2 0. 42 p tl pe ta l w id th 0. 05 0. 10 0. 12 0. 13 0. 41 pt w se pa l l en gt h -0 .0 9 -0 .0 8 -0 .0 5 0. 56 0. 75 0. 21 s p l n ec ta r c ha m be r le ng th -0 .0 1 -0 .1 2 -0 .1 0 0. 06 0. 23 0. 25 0. 38 n c l n ec ta r c ha m be r di am et er 0. 23 -0 .0 9 -0 .0 1 0. 48 0. 38 0. 14 0. 49 0. 42 n c d fl or al tu be le ng th 0. 09 -0 .0 8 -0 .1 1 0. 13 0. 37 0. 39 0. 38 0. 70 0. 32 ft l fl or al tu be di am et er 0. 13 -0 .1 0 -0 .0 9 0. 16 0. 33 0. 24 0. 38 0. 62 0. 51 0. 80 ft d h yp an th iu m le ng th 0. 06 -0 .1 1 -0 .1 1 0. 11 0. 34 0. 36 0. 41 0. 89 0. 39 0. 95 0. 79 h y l o va ry le ng th (m m ) 0. 08 -0 .0 2 0. 03 0. 52 0. 49 0. 43 0. 64 0. 35 0. 52 0. 40 0. 38 0. 41 o v l st am in al fi la m en t l en gt h -0 .0 1 0. 19 0. 14 0. 13 0. 36 0. 31 0. 28 0. 29 0. 38 0. 34 0. 30 0. 35 0. 29 s fl o pe rc ul um le ng th 0. 08 0. 00 0. 08 0. 13 0. 34 0. 25 0. 44 0. 62 0. 44 0. 65 0. 58 0. 70 0. 53 0. 34 o p l fr ui t l en gt h 0. 13 0. 02 0. 07 0. 55 0. 47 0. 37 0. 39 0. 02 0. 27 0. 26 0. 24 0. 18 0. 50 0. 25 0. 22 fr l fr ui t d ia m et er 0. 04 0. 10 0. 12 0. 51 0. 45 0. 36 0. 30 -0 .0 3 0. 27 0. 20 0. 21 0. 12 0. 35 0. 22 0. 13 0. 75 fr d fr ui t w ei gh t -0 .0 4 0. 13 0. 09 0. 39 0. 34 0. 26 0. 19 -0 .1 3 0. 07 0. 09 0. 08 0. 00 0. 25 0. 15 0. 01 0. 75 0. 81 fr w pu lp p er ce nt ag e -0 .0 3 0. 02 -0 .0 6 -0 .3 2 -0 .1 5 0. 00 -0 .2 5 -0 .1 2 -0 .2 6 -0 .1 1 -0 .1 5 -0 .1 2 -0 .3 0 -0 .1 5 -0 .1 7 -0 .2 7 -0 .2 9 -0 .2 4 p u l% se ed w ei gh t 0. 15 0. 09 0. 10 -0 .1 1 -0 .1 7 0. 19 -0 .2 0 -0 .0 4 -0 .0 4 -0 .0 1 -0 .0 4 -0 .0 3 0. 02 -0 .0 4 0. 10 0. 02 0. 05 0. 10 0. 20 s ew se ed in de x 0. 18 0. 03 0. 05 0. 20 0. 08 0. 16 -0 .0 6 0. 08 0. 17 0. 26 0. 30 0. 20 0. 31 0. 00 0. 23 0. 48 0. 52 0. 47 -0 .2 2 0. 34 s ei to ta l s ol ub le so lid s -0 .0 2 0. 04 0. 04 -0 .0 8 -0 .1 8 -0 .0 5 -0 .2 1 -0 .1 9 -0 .3 9 -0 .0 9 -0 .1 8 -0 .1 4 -0 .1 3 0. 02 -0 .1 2 0. 13 0. 16 0. 24 0. 13 0. 24 0. 26 ts s d ay s af te r f irs t flo w er -0 .0 2 -0 .0 5 -0 .1 5 0. 17 0. 15 0. 30 0. 17 0. 24 0. 00 0. 19 0. 09 0. 23 0. 23 -0 .1 0 0. 15 0. 25 0. 23 0. 17 -0 .1 0 -0 .1 5 0. 21 0. 00 d a f yi el d -0 .2 2 0. 31 0. 35 0. 35 0. 13 -0 .1 5 0. 10 -0 .1 4 0. 28 -0 .2 8 -0 .2 0 -0 .2 4 0. 12 0. 08 -0 .0 9 0. 12 0. 23 0. 27 -0 .2 6 -0 .1 0 -0 .0 3 -0 .1 0 -0 .2 2 y ld 166 agron. colomb. 39(2) 2021 table 7. principal component analysis (pca) performed on the quantitative descriptors used in the yellow passion fruit collection evaluated. components organ descriptor code 1 2 3 4 5 6 stem internode length inl -0.032 -0.101 0.022 0.107 -0.016 0.511 leaf petiole length pel -0.086 0.046 -0.083 -0.032 0.917 0.034 central lobe length cll -0.035 0.042 0.062 0.073 0.906 0.002 flower bract length brl 0.035 0.324 0.252 0.533 0.160 -0.295 petal length ptl 0.157 0.088 -0.086 0.828 -0.030 -0.014 petal width ptw 0.171 0.000 -0.143 0.518 0.142 0.369 sepal length spl 0.232 0.031 0.027 0.814 -0.102 -0.261 nectar chamber length ncl 0.801 -0.073 0.019 0.195 -0.100 -0.154 nectar chamber diameter ncd 0.326 -0.038 0.169 0.627 -0.027 -0.100 floral tube length ftl 0.896 0.024 0.005 0.150 -0.023 0.086 floral tube diameter ftd 0.832 -0.021 0.083 0.216 -0.016 -0.033 hypanthium length hyl 0.953 -0.019 0.012 0.188 -0.062 -0.016 ovary length ovl 0.270 0.131 0.109 0.736 0.043 0.104 staminal filament length sfl 0.251 0.022 0.075 0.371 0.292 0.138 operculum length opl 0.705 0.027 0.064 0.241 0.085 0.033 fruit length frl 0.031 0.831 0.142 0.211 -0.004 0.096 diameter frd 0.007 0.893 0.151 0.135 -0.003 0.089 weight frw -0.031 0.978 0.014 0.013 0.048 0.010 pulp plus seed weight psw -0.050 0.910 -0.373 -0.001 0.044 -0.004 pulp percentage pul% -0.069 -0.119 -0.947 -0.079 -0.021 0.036 juice weight juw -0.044 0.906 -0.384 0.009 0.052 -0.037 juice percentage jui% -0.059 0.063 -0.966 -0.059 0.017 -0.075 shell weight shw -0.016 0.913 0.311 0.023 0.044 0.019 seed weight sew -0.125 0.332 -0.230 -0.203 0.020 0.439 seed index sei -0.020 0.165 0.067 -0.194 0.075 0.666 total soluble solids tss 0.162 0.445 0.307 0.007 -0.028 0.429 total variance 22.718 20.392 9.357 7.659 6.800 4.703 valfla13_b valfla13_a antfla06a antfla06b huifla04a tolfla02a calfla02b huifla07b metfla01a huifla02b tolfla01b cunfla02b valfla12b valfla09a huifla06a metfla01b valfla09b c om po ne nt 2 ( 20 .4 0% ) component 1 (22.71%) -3 -2 -1 0 1 2 3 -4 -2 -1 0 2-3 1 3 figure 3. yellow passion fruit accessions projected in the main plane generated by the principal component analysis (pca) using quantitative descriptors. 167ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia iii iv v ii huifla07b huifla02a tolfla04b bra_1a tolfla01b *cunfla02b tolfla02a calfla04b antfla03a antfla05a tolfla02b antfla02a ecu_3a antfla04a antfla06a antfla06b valfla03b valfla13b valfla13a valfla03a valfla06a valfla10a valfla12a calfla03b valfla07a valfla04a valfla11a valfla01a antfla01b antfla01a huifla04b huifla05b huifla03b huifla06b* huifla07a huifla03a huifla01a huifla02b huifla04a huifla05a huifla01b calfla04a antfla05b antfla04b* antfla03b bra_1b antfla02b commercial a commercial b caufla02b tolfla06b tolfla06a tolfla03a tolfla03b metfla01b metfla01a calfla01btolfla04atolfla01a tolfla05a tolfla07a tolfla07b tolfla05b cr_1a cr_1b amafla01b ecu_3b ecu_2a ecu_1b ecu_1a ecu_2b caufla03a caufla03a calfla01a caufla03b caufla01a caufla05a caufla01b caufla02a caufla05b amafla01a caufla04a caufla04b calfla02a calfla02b cunfla02a* valfla12b huifla06a valfla08b valfla09a* valfla11b valfla05b* valfla07b valfla10b valfla05a* valfla01b valfla02bvalfla02a valfla04b valfla06b valfla08a unión a unión b valfla09a* 37 36 43 45 49 38 34 42 42 35 51 41 32 66 36 41 52 41 46 iii iv v ii huifla07b huifla02a tolfla04b bra_1a tolfla01b *cunfla02b tolfla02a calfla04b antfla03a antfla05a tolfla02b antfla02a ecu_3a antfla04a antfla06a antfla06b valfla03b valfla13b valfla13a valfla03a valfla06a valfla10a valfla12a calfla03b valfla07a valfla04a valfla11a valfla01a antfla01b antfla01a huifla04b huifla05b huifla03b huifla06b* huifla07a huifla03a huifla01a huifla02b huifla04a huifla05a huifla01b calfla04a antfla05b antfla04b* antfla03b bra_1b antfla02b commercial a commercial b caufla02b tolfla06b tolfla06a tolfla03a tolfla03b metfla01b metfla01a calfla01btolfla04atolfla01a tolfla05a tolfla07a tolfla07b tolfla05b cr_1a cr_1b amafla01b ecu_3b ecu_2a ecu_1b ecu_1a ecu_2b caufla03a caufla03a calfla01a caufla03b caufla01a caufla05a caufla01b caufla02a caufla05b amafla01a caufla04a caufla04b calfla02a calfla02b cunfla02a* valfla12b huifla06a valfla08b valfla09a* valfla11b valfla05b* valfla07b valfla10b valfla05a* valfla01b valfla02bvalfla02a valfla04b valfla06b valfla08a unión a unión b valfla09a* 37 36 43 45 49 38 34 42 42 35 51 41 32 66 36 41 52 41 46 iii iv v ii huifla07b huifla02a tolfla04b bra_1a tolfla01b *cunfla02b tolfla02a calfla04b antfla03a antfla05a tolfla02b antfla02a ecu_3a antfla04a antfla06a antfla06b valfla03b valfla13b valfla13a valfla03a valfla06a valfla10a valfla12a calfla03b valfla07a valfla04a valfla11a valfla01a antfla01b antfla01a huifla04b huifla05b huifla03b huifla06b* huifla07a huifla03a huifla01a huifla02b huifla04a huifla05a huifla01b calfla04a antfla05b antfla04b* antfla03b bra_1b antfla02b commercial a commercial b caufla02b tolfla06b tolfla06a tolfla03a tolfla03b metfla01b metfla01a calfla01btolfla04atolfla01a tolfla05a tolfla07a tolfla07b tolfla05b cr_1a cr_1b amafla01b ecu_3b ecu_2a ecu_1b ecu_1a ecu_2b caufla03a caufla03a calfla01a caufla03b caufla01a caufla05a caufla01b caufla02a caufla05b amafla01a caufla04a caufla04b calfla02a calfla02b cunfla02a* valfla12b huifla06a valfla08b valfla09a* valfla11b valfla05b* valfla07b valfla10b valfla05a* valfla01b valfla02bvalfla02a valfla04b valfla06b valfla08a unión a unión b valfla09a* 37 36 43 45 49 38 34 42 42 35 51 41 32 66 36 41 52 41 46 i 0 1 figure 4. classification analysis of yellow passion fruit accessions using the neighbor-joining (nj) method and employing quantitative descriptors. yellow stars indicate elite accessions. are distributed. in the lower part, two plants of the accessions tolfla02a and huifla04a are differentiated with small and light fruits. in general, the main plane is dominated by a central cloud, where only 30% of the total accessions move away from the point of origin (0). these results suggest that the descriptors retained in the first two components do not allow grouping or clear differentiating of the accessions studied according to their geographical origin. however, descriptors related to f lower and fruit size can contribute to the selection of elite individuals. tree classification classification analysis of the accessions utilizing the neighbor-joining method was carried out based on the results of the three principal components (pca) that explained 52.45% of the total variance (fig. 4). the dendrogram shows five main groups with little differentiation (bootstrap<30) and with high heterogeneity among the individuals of the same accession. the distances among the plants of each accession are higher than among the main groups. this is clearly observed in the accessions from valle del cauca (valfla), huila (huifla), and tolima (tolfla) that are distributed in all groups. the accessions from ecuador (ecu_1/2/3) and brazil (bra_1) do not show a considerable differentiation in relation to the colombian accessions; additionally, plants within the same accession are placed in different groups. in general, grouping of individuals is unsystematic, with some exceptions such as the accessions union and tolfla03 (group i), valfla13, antfla06, and huifl06 (group ii), and tolfla05 and caufla04 (group v). the six elite accessions (valfla05, valfla09, valfla12, antfla04, cunfla02, and huifla06) 168 agron. colomb. 39(2) 2021 are distributed in four groups and their individuals are well differentiated. qualitative morphological variability multiple correspondence factor analysis the characterization showed that descriptors related to the color of the androgynophore (anc) and staminal filaments (sfc), the pubescence of the ovary (ovp), and the yellow color of ripe fruit (rcf) did not show variability in the evaluated accessions. these descriptors were excluded, and a mcfa was performed with 13 qualitative polymorphic descriptors. the mcfa was represented by four factors that explain 44.4% of the total variability (inertia). the first factor retained 13.4% of the variability and was related to the absence of pubescence in the upper part of the bract (pab01), anthocyanins in the petiole (pea01), anthocyanins in the abaxial surface of the leaf (aal01), and the pale-yellow color in the fruit (rfc03). in the second factor (11.5%), the descriptors related to the presence of anthocyanins at the base of the ovary (abo02) and in the androgynophore (ana02), absence of anthocyanins in the stem (sta01), pubescence in the mature fruit (rfp01) and dark green color in the stipule (est02) stood out. the presence of pubescence (pus02), absence of anthocyanins (aes01) in the stipule, and fruit shape (frs) represented 19.5% of the total variability (factors 3 and 4). the frs showed three categories, ovate, spherical and oblate, across the total accessions with an index of shape (ish = frd/ frl) that varied between 0.65 and 1.17. thus, 96% of the harvested fruits were ovate (ish<1), 3% spherical (valfla05, tolfla05, antfla02, bra_1, and union), and some plants of the accessions huifla03, caufla03 and antfla03 were oblate (ish>1). the accessions were projected in the principal plane generated by the mcfa and showed a similar distribution compared to the pca with the quantitative descriptors. in this main plane, the accessions were not clearly grouped, and in most cases, they did not follow a pattern according to the geographical origin (fig. 5). in the first factor, the cauca accessions (caufla03b/04a) stood out with the absence of pubescence in the bract (pab01). on the opposite side of factor 1, some accessions from valle del cauca (valfla07a/08a), antioquia (antfla01b/06b), huila (huifla04b), tolima (tolfla04b/07a), and caldas (calfla04a) were characterized by the absence of anthocyanin on the petiole (pea01) and on the abaxial surface of the leaf (aal01), and by a pale-yellow color of the fruit (rfc03). for the second factor, accessions metfla01a,b (meta), antfla02a,b (antioquia), valfla02a/09a,b (valle del cauca) and ecu_2a/b (ecuador) showed anthocyanin at the base of the ovary (abo02) and on the androgynophore (ana02), and its absence in the stem (sta01). tree classification the maximum variability determined by the mcfa with the four factors (44.4% of inertia) was retained to construct the classification analysis of the qualitative descriptors (fig. 6). thus, the dendrogram showed five poorly supported main groups (bootstrap<30) with a similar structure to that obtained with the quantitative descriptors and shorter distances between the individuals of each accession. the accessions from valle del cauca (valfla), huila (huifla), and tolima (tolfla) are distributed in the five branches, with no association among the plants that comprise them. despite the high heritability of the qualitative traits, there is a high divergence between individuals of the same accession, with some exceptions such as valfla01, valfla03, valfla08a valfla09b antfla02bvalfla02a metfla01a valfla07a calfla04a valfla01b huifla06a unión huifla05b huifla01b valfla04b antfla01b antfla04acommercial_a tolfla06b antfla03b tolfla04b antfla02a cunfla02a cunfla02b caufla04a caufla03b ecu02a ecu02b tolfla01b fa ct or 2 ( 11 .4 7% in er tia ) factor 1 (13.42% inertia) -8 -6 -4 4 2 0 -2 6 8 10 -8 -4 -2 0 10864-6 2 12 figure 5. yellow passion fruit accessions projected in the main plane generated by the multiple correspondence factor analysis (mcfa) using qualitative descriptors. 169ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia tolfla07, valfla13, and union. these two accessions are selections from valle del cauca and show some uniformity compared to both types of descriptors. the plants of the six elite accessions are scattered in the five groups and especially in group iv, where the accessions from brazil (bra_01), costa rica (cr_01), and ecuador (ecu_03) are also grouped. despite the high heritability of qualitative descriptors, the plants of each accession appear separated into different groups (valfla05 – groups i and iv; valfla12 – groups ii and iv; antfla04 – groups i and iv; cunfla02 – groups iii and iv; valfla09 – groups iv and v, and huifla06 – groups iii and iv). overall, the qualitative descriptors show similar structure variability regarding the quantitative descriptors in the yellow passion fruit collection assessed, ref lected by the differences between the accessions and their plants. the low geographical structure of the individuals makes it challenging to identify duplicates within the collection for conservation if the origin criterion of the accessions is used. discussion pomological variability in this study, 11 characters related to the fruit register high heterogeneity as reported by ocampo, urrea, et al. (2013), with a cv higher than 33% in frw, psw, juw, and shw. however, in this study, tss showed values between 10 to ecu_2a cr_1b ecu_1b ecu_2b bra_1b tolfla06a caufla04a iii *huifla06a huifla01a huifla07a huifla05a huifla02b huifla04a *cunfla02b *cunfla02a caufla02b caufla03a valfla01b valfla01a valfla01b calfla01a tolfla03b tolfla03a tolfla02a tolfla04a calfla02b calfla02a calfla01b caufla04b tolfla05a amafla01a amafla01b metfla01b antfla06a tolfla02b valfla03b valfla03a valfla10a valfla11a valfla04b valfla05b valfla04a valfla08a *valfla05a valfla12a* valfla02b valfla02avalfla06a valfla06a valfla10b valfla07a valfla09b antfla03b antfla03a antfla01b antfla06b tolfla06b tolfla04b tolfla07a tolfla07b tolfla01a antfla05a tolfla05b tolfla01b calfla03a huifla05b huifla03b huifla04b antfla04acommercial b caufla05b caufla02a commercial a caufla03b caufla01a caufla01b caufla04a *antfla04b *antfla02a *antfla05b *antfla05a huifla03a *huifla06b huifla02a cr_1a bra_1a ecu_3a ecu_3b metfla01a calfla04b caufla03b caufla05a huifla01b huifla07b valfla07b ii valfla06bvalfla13a valfla13b valfla08b unión b unión a ecu_1a 47 41 56 64 41 51 39 33 32 iv v 37 58 31 30 i ecu_2a cr_1b ecu_1b ecu_2b bra_1b tolfla06a caufla04a iii *huifla06a huifla01a huifla07a huifla05a huifla02b huifla04a *cunfla02b *cunfla02a caufla02b caufla03a valfla01b valfla01a valfla01b calfla01a tolfla03b tolfla03a tolfla02a tolfla04a calfla02b calfla02a calfla01b caufla04b tolfla05a amafla01a amafla01b metfla01b antfla06a tolfla02b valfla03b valfla03a valfla10a valfla11a valfla04b valfla05b valfla04a valfla08a *valfla05a valfla12a* valfla02b valfla02avalfla06a valfla06a valfla10b valfla07a valfla09b antfla03b antfla03a antfla01b antfla06b tolfla06b tolfla04b tolfla07a tolfla07b tolfla01a antfla05a tolfla05b tolfla01b calfla03a huifla05b huifla03b huifla04b antfla04acommercial b caufla05b caufla02a commercial a caufla03b caufla01a caufla01b caufla04a *antfla04b *antfla02a *antfla05b *antfla05a huifla03a *huifla06b huifla02a cr_1a bra_1a ecu_3a ecu_3b metfla01a calfla04b caufla03b caufla05a huifla01b huifla07b valfla07b ii valfla06bvalfla13a valfla13b valfla08b unión b unión a ecu_1a 47 41 56 64 41 51 39 33 32 iv v 37 58 31 30 i 0 0.2 figure 6. classification analysis of yellow passion fruit accessions using the neighbor-joining (nj) method employing qualitative descriptors. yellow stars indicate elite accessions. 170 agron. colomb. 39(2) 2021 21 ˚brix with little variation (cv = 11%). the differences between studies can be explained by the origin of the germplasm collected by ocampo, urrea et al. (2013) which was characterized in situ in different producing areas. this germplasm was inf luenced by edaphoclimatic offer and determined by the genotype x environment interaction. the high degree of genetic exchange in the species also contributes to the heterogeneity in the quality of the harvested fruits and the progressive genetic degeneration of the cultivated genotypes. however, the variability found in the 52 characterized accessions allows selecting plants with large to small fruits depending on the market’s demand for fresh or processed consumption (tab. 4). the results showed that several accessions with yield higher than 20.0 t ha-1 have a pul% lower than 45%. this suggests that the shell represents more than half the weight of the fruit and is an agronomic parameter not desirable for the yellow passion fruit market (viera et al., 2020) that should be considered in the selection process. precocity and yield yield is a function of the production obtained in each harvest and depends largely on the days after the first f lower (daf) and the environmental conditions where the orchards are established (wallace & enriquez, 1980; viera et al., 2020). the precocity of the harvest is beneficial as it brings advantages to geneticists for breeding processes and is excellent in economic terms for producers. in this way, 46% of the accessions have an average of less than 121 daf; accessions caufla04 and valfla13 were particularly more precocious with 86 and 98 d, respectively. this agronomic trait that estimates the precocity in f lower production showed that most of the accessions can adapt to the ecological conditions of the area where they were evaluated. however, the yield of most of these precocious accessions was lower than the average (19.3 t ha-1). the correlation between precocity and yield was r = -0.22 (tab. 6), indicating that these traits are not always related, and in some cases, the effect is inverse. the commercial control accession showed a high precocity with 103 daf; however, its yield reached only 16.1 t ha-1. although precocity is a highly heritable trait (acquaah, 2012), the results shown in this study suggest that it would not be effective in the selection processes in yellow passion fruit. precocity must complement yield and fruit quality; thus, breeders should pay more attention to these precocious genotypes. the national annual average yield in colombia is 17.1 t ha-1 (agronet, 2019), with maximum values between 19.9 and 20.6 t ha-1 in the departments of meta and antioquia, respectively. in this research, 83% of the evaluated accessions exceed this value and ten exceed 21 t ha-1 (valfla05/06/07/09/11, tolfla06, huifla07, calfla04, bra_01, and cr_01). the low yield of the commercial control (16.1 t ha-1) questions the crop quality of this material that is currently offered to colombian growers without any agronomic and scientific validation. the period between the fertilization of the f lower and fruit ripening for harvest in yellow passion fruit varies between 50 to 60 d (arias-suárez et al., 2014), and if this is considered, the precocious accessions (daf<121) with good yield (>21 t ha-1) constitute an important promising genetic material since their first harvest could start before six months. the good yield reached by most of the accessions in valle del cauca is explained by the selection processes of the best genotypes carried out by growers since the 1950s when passion fruit was introduced to colombia (morton, 1967; ocampo, urrea, et al., 2013). this department is a reference for the cultivation of yellow passion fruit and many growers from other regions have established new orchards with seed from this area. however, in recent years, phytosanitary problems, climate variability, and the absence of cultivars have affected the crop, preventing its expansion to new areas (ocampo, arias, et al., 2013; galeano mendoza et al., 2018). the differences in precocity and yield of the accessions were due to the interaction of the genotype x environment that affects the agronomic behavior of the different passion fruit materials that come from different regions in colombia and other countries (viera et al., 2020). reaction to phytosanitary problems plant pests and diseases are a complex problem that generates significant losses in yield and income for farmers. these effects are immediate and impose chemical treatments for the protection of orchards, reducing productivity and the cycle duration and leading to the loss of competitiveness of agricultural systems (fischer & rezende, 2008; faleiro et al., 2019; 2020). phytosanitary evaluations show that thrips (neohydatothrips signifer), lance f ly (dasiops inedulis), scab (cladosporium cladosporioides), viruses (smv), and anthracnose (colletotrichum gloeosporioides) are the insects and pathogens with the highest incidence (>75%). these phytosanitary problems have been reported throughout the producing areas of the country (morales et al., 2006; wyckhuys et al., 2010; monje et al., 2012), with a higher prevalence in orchards located between 500 and 1,000 m a.s.l. the accessions collected by ocampo, urrea et al. (2013) and evaluated in this study were also severely affected by these phytosanitary problems. pest insects are favored (>30%) during summer, while diseases increase (>40) their frequency during rainy periods. thrips, viruses 171ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia and collar rot (fusarium solani) are the major limitations for passion fruit production in colombia, since they cause considerable economic losses (ocampo, arias, et al., 2013; osorio cardona et al., 2020). in the evaluated germplasm, several accessions such as valfla05/12/09, antfla04 and huifla06 responded positively to the pressure of these agents during the 24 phytosanitary evaluations carried out, showing high fruit quality and yield higher than 20 t ha-1. this study shows that accession valfla09, identified by ocampo, urrea et al. (2013) as promising, does indeed show good agronomic traits that can respond to the needs of producers. selection of elite accessions the genetic potential in crops determines growth, yield, and quality traits (acquaah, 2012). however, identifying genotypes with yield potential and good fruit quality traits is a job of extreme precision for geneticists (moraes et al., 2005; chavarría-perez et al., 2020). selection indices are a strategy widely used by breeders in various crops for plant selection and the establishment of working collections with the best genotypes (bos & caligari, 2008; lagos et al., 2015). the six elite accessions identified in the study with a selection index higher than 0.66 (valfla05, valfla09, valfla12, antfla04, cunfla02, and huifla06) constitute significant progress for future work on the breeding of yellow passion fruit in colombia. nevertheless, this germplasm must be evaluated in other regions of the country under a recurrent selection scheme to determine its genetic potential in other agroecological zones. thus, this strategy will enable the increase in the frequency of favorable alleles that control the quantitative traits, such as total soluble solids (˚brix), pulp weight, and yield. this methodology, combined with si, has been used successfully in brazil as an alternative to accumulate intrapopulation genetic gain (silva et al., 2016) and selection of superior progeny through recurrent selection in passion fruit (silva et al., 2009; rodrigues et al., 2020). recurrent selection has also been used in brazil to develop the yellow passion fruit cultivar ‘uenf rio dourado’ (viana et al., 2016) with yields of up to 25 t ha-1. in colombia, using an si, 30 promising passion fruit accessions were identified by galeano mendoza et al. (2018) as possible parents for a first cycle of recurrent selection. another important genetic resource is the elite passion fruit accessions identified by ocampo, urrea et al. (2013) in colombia, whose desirable agronomic traits are evidenced in this research. the results confirm the genetic potential of each accession and suggest that productivity does not only depend on agronomic management and environmental factors, as reported in other studies on passion fruit (araújo et al., 2006). this germplasm should also be used to obtain cultivars that respond better to water stress and tolerate saline-sodium soils, which might be key in the near future. on the other hand, the commercial accessions from ecuador (ecu1/2/3) obtained a selection index rate between -0.02 and 0.33, showing yields below 18.5 t ha-1 (16.1 to 18.4) and fruit weight <163.5 g, although the average pul% and tss were higher than 50% and 14.5 ̊ brix. these accessions show agronomic characteristics similar to the colombian commercial control and superior to those reported by viera et al. (2020) in the ecuadorian pacific coast, where the orchards do not exceed average yield of 6 t ha-1 and 14 ̊ brix. morphological relationships the use of descriptors in the morphological characterization of germplasm is essential for structuring breeding programs (bioversity international, 2007). phenotypic descriptors allow direct access to variability and must be evaluated in the same location due to environmental inf luence (bioversity international, 2007). the multivariate analysis grouped the 23 selected quantitative descriptors into six principal components explaining 71.6% of the variance, of which 11 are those that contribute the most to the variability. these descriptors were related to f lower length (ncl, ftl, ftd, hyl, and opl), dimension (frl and frd), and fruit fresh weight (frw, psw, juw, and shw). ocampo pérez et al. (2009) report similar values, with 77.9% of the variance explained by the same set of descriptors in p. edulis f. f lavicarpa. castro et al. (2012) mention that the descriptors related to the fruit are essential to estimate the genetic variability in yellow passion fruit. at the interspecific level, the descriptors associated with the f lower are those that contribute the most to the variability and allow ranking the species of the genus passiflora (villacis et al., 1998; ocampo pérez & coppens d’eeckenbrugge, 2017). however, crochemore et al. (2003) mention that vegetative descriptors, such as leaf dimensions, contribute to interspecific variability in passif lora. the quantitative descriptors identified in this study are confirmed as a powerful tool to explore variability in yellow passion fruit accessions. the neighbor-joining classification analysis showed five main groups with low geographical structure. this may be a consequence of the inter-cross pollination present in p. edulis f. f lavicarpa since the plants of each accession originate from seeds of half-siblings and constitute different genotypes. the five groups identified are higher than the groups reported by ocampo et al. (2017) with microsatellite markers, with the same germplasm size and constitution. in the molecular study, these 52 accessions were distributed into 172 agron. colomb. 39(2) 2021 three main groups with high heterogeneity among the materials, but with a higher association among the individuals of the same accession. in general, in both morphological and molecular characterizations, the six elite accessions appeared distributed in different groups, as well as the two plants that compose each accession. regarding the qualitative descriptors, the presence or absence of pubescence and anthocyanins in the stem, petiole, abaxial surface of the leaf, bract, androgynophore, base of the ovary, and the mature fruit are the most inf luential descriptors and separate accessions. the accessions in the dendrogram showed a similar distribution to the results of the pca, indicating that these characteristics are not systematically associated with groups of accessions according to their geographical origin. in general, 53% of the accessions were discriminated by the qualitative descriptors with the highest contribution to variability in the mcfa; some accessions that possess these qualitative characteristics of high heritability showed tolerance to thrips and viruses (valfla07/09, tolfla07, caufla04, antfla02/06, ecu_2, and metfla01). this germplasm should also be considered for future studies of selection of genotypes with tolerance to biotic factors. the genetic variability estimated in this study is higher than the molecular variability found by ocampo et al. (2017); this high heterogeneity in the fruit variables is the result of cross-pollination between different genotypes in the same orchard. the dispersion of the accessions from valle del cauca (valfla) in all dendrogram groups confirms that this department has been the source of seed dispersal for all the producing areas of the country since the 1950s, when yellow passion fruit was introduced to colombia (morton, 1967). the accessions of ecuador (ecu_1/2/3) and brazil (bra_1) did not show considerable differentiation, which is supported by the recent introductions of brazilian germplasm in the last decade to ecuador (viera et al., 2020; personal observations). however, these new introductions do not show the desirable quality characteristics of the fruit for the concentrated juice export market, which demands fruits with >45% pulp and ˚brix>14.0. current status and future prospects for breeding in colombia, yellow passion fruit was introduced to valle del cauca in the early 1950s from hawaii through venezuela. for nearly 70 years, producers have contributed to its domestication process with new agronomic practices. despite this, there are no selected cultivars in colombia available for the producers that meet the demands of the different fresh and processed consumption markets. colombian growers, for many generations, have carried out the massal selection of fruits from the best yellow passion fruit plants (ocampo, urrea, et al., 2013). however, growers do not distinguish different local varieties based on the morphology of fruit characters due to the high heterogeneity in fruit shape, size, and color within the orchards. this pomological variability is also supported by outcrossing pollination (arias-suárez et al., 2014) and by the exchange of seeds between producers in different areas (ocampo et al., 2017). yellow passion fruit breeding programs in colombia can benefit from the results obtained from the germplasm evaluation and characterization in this study, together with information reported by ocampo et al. (2017) employing molecular markers. these studies establish considerable variability in the cultivated yellow passion fruit materials present in colombia, structured in four and five clusters by the neighbor-joining analysis. pre-breeding efforts can improve fruit quality and yield, by emphasizing the elite accessions identified. elite selections with specific quality characteristics (tss or pul%) are of utmost importance for breeders establishing the current genetic structure and variability of cultivated yellow passion fruit for colombia, in the search for more productive cultivars with resistance to specific phytosanitary problems, such as thrips, collar rot, and viruses that are spread across the country. these accessions must be evaluated in the field in other localities at different selection cycles to establish interesting traits with controlled pollinations to avoid gene f low with unwanted genotypes, through a multivariate analysis. an alternative for a yellow passion fruit breeding program in colombia is employing the residual or restricted maximum likelihood/ best linear unbiased prediction (reml/blup) methodology aimed at the selection of progeny or individuals from recurrent selection cycles. this allows accumulating genetic gains in the traits of interest while maximizing heterosis to develop new cultivars (santos et al., 2015; viana et al., 2016; silva et al., 2017). advances in phenotype and molecular genetics may overcome some of the limitations of the traditional breeding methods based on sexual recombination by increasing selection efficiency using high-throughput phenotyping (moreira et al., 2020), molecular markers (genotyping by sequencing – gbs), and transgene technology. in these methods, individual genes, or the recent emergence of genome-editing technologies such as crispr/cas9 (limera et al., 2017; fernie & yan, 2019), have been a significant milestone in crop breeding. breeding programs could implement all these strategies in colombia. grafting with 173ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia relative species of p. edulis f. f lavicarpa is another technology that must be considered to solve soil-borne diseases such as fusarium solani (ambrósio et al., 2018), one of the leading causes of economic losses in yellow passion fruit crops in colombia (osorio cardona et al., 2020). the selection of genotypes with abiotic stress tolerance used as rootstock could also be an effective strategy to overcome/mitigate constraints for the adequate development of yellow passion fruit orchards (hurtado-salazar et al., 2017; 2020). additionally, all elite accessions identified in this study must be included to enrich the primary gene pool of the cultivated germplasm in colombia as an ex situ conservation strategy in gene banks and to improve the genetic resources of this species for future research studies (ocampo pérez et al., 2021). conclusions the agro-morphological characterization of 52 yellow passion fruit accessions was highly informative, showing important levels of variability in 11 qualitative and 19 quantitative descriptors. the genetic variability was structured in five main groups, with low genetic differentiation among different geographic origins of the accessions due to several factors, such as outcross pollination and seed exchange between growers in different regions. the results of the agronomic evaluation identified six elite accessions (valfla05, valfla09, valfla12, antfla04, cunfla02, and huifla06) that constitute a genetic reservoir for establishing a working collection for future selection and recombination cycles, with well-differentiated and agronomically outstanding parents for passion fruit breeding programs with a commercial focus in the country. author’s contributions jo and ru designed the experiments and conducted the research; vm and jo carried out the field experiment; jo performed the data analysis, and jo, ru and vm wrote the manuscript. acknowledgments the authors would like to thank the ministry of agriculture and rural development (madr) of colombia for financing this study [grant number: 074-2008l6772-3447]. we also want to extend our gratitude to mauricio salazar from casa luker institute for his help in maintaining the collection in the field, as well as to juan carlos arias for his support in the characterization of fruits. we are also indebted to several anonymous groups of colombian farmers for collecting and generously providing yellow passion fruit samples to this study, and for sharing with us their empirical knowledge regarding cultural practices on this species. conflict of interest statement the authors declare that there are no conf licts of interest regarding the publication of this article. literature cited acquaah, g. (2012). principles of plant genetics and breeding (2nd ed.). wiley-blackwell. agronet. (2019). reporte: área, producción y rendimiento nacional por cultivo. ministerio de agricultura y desarrollo rural de colombia. https://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/ home.aspx?cod=1 ambrósio, m., krause, w., silva, c. a., lage, l. a., cavalcante, n. r., & silva, i. v. (2018). histological analysis and performance of sour passion fruit populations under different rootstocks resistant to fusarium spp. revista brasileira de fruticultura, 40(1), article e-274. https://doi.org/10.1590/0100-29452018274 araújo, r. c., bruckner, c. h., martínez, h. e. p., salomão, l. c. c., alvarez, v. h., souza, a. p., pereira, w. e., & hizumi, s. (2006). quality of yellow passionfruit (passif lora edulis sims f. f lavicarpa deg.) as affected by potassium nutrition. fruits, 61(2), 109–115. https://doi.org/10.1051/fruits:2006009 arias-suárez, j. c., ocampo-pérez, j. a., & urrea-gómez, r. (2014). la polinización natural en el maracuyá (passif lora edulis f. f lavicarpa degener) como un servicio reproductivo y ecosistémico. agronomía mesoamericana, 25(1), 73–83. baker, r. j. (1986). selection indices in plant breeding. crc press. bernal-parra, n., ocampo-pérez, j., & hernández-fernández, j. (2014). caracterización y análisis de la variabilidad genética de la granadilla (passiflora ligularis juss.) en colombia empleando marcadores microsatélites. revista brasileira de fruticultura, 36(3), 586–597. https://doi.org/10.1590/0100-2945-251/13 bioversity international. (2007). bioversity technical bulletin no. 13. developing crop descriptor lists: guidelines for developers. bioversity international. bos, i., & caligari, p. (2008). selection methods in plant breeding (2nd ed.). springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6370-1 castro, j. a., neves, c. g., jesus, o. n., & oliveira, e. j. (2012). definition of morpho-agronomic descriptors for the characterization of yellow passion fruit. scientia horticulturae, 145, 17–22. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2012.07.022 cerqueira-silva, c. b. m., faleiro, f. g., jesus, o. n., santos, e. s. l., & souza, a. p. (2016). the genetic diversity, conservation, and use of passion fruit (passif lora spp.). in m. r. ahuja, & s. m. jain (eds.), genetic diversity and erosion in plants: sustainable development and biodiversity, vol. 8 (pp. 215–231). springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-25954-3_5 cerqueira-silva, c. b. m., santos, e. s. l., vieira, j. g. p., mori, g. m., jesus, o. n., corrêa, r. x., & souza, a. p. (2014). new microsatellite markers for wild and commercial species of passif lora (passif loraceae) and cross-amplification. applications in plant sciences, 2(2), article 1300061. https://doi.org/10.3732/ apps.1300061 https://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/home.aspx?cod=1 https://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/home.aspx?cod=1 https://doi.org/10.1590/0100-29452018274 https://doi.org/10.1051/fruits:2006009 https://doi.org/10.1590/0100-2945-251/13 https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6370-1 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2012.07.022 https://doi.org/10.1007/978-3-319-25954-3_5 https://doi.org/10.3732/apps.1300061 https://doi.org/10.3732/apps.1300061 174 agron. colomb. 39(2) 2021 chavarría-perez, l. m., giordani, w., dias, k. o. g., costa, z. p., ribeiro, c. a. m., benedetti, a. r., cauz-santos, l. a., pereira, g. s., rosa, j. r. b. f., garcia, a. a. f., & vieira, m. l. c. (2020). improving yield and fruit quality traits in sweet passion fruit: evidence for genotype by environment interaction and selection of promising genotypes. plos one, 15(5), article e0232818. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232818 checa coral, o., rosero álvarez, e., & eraso cultid, i. (2011). colección y caracterización morfoagronómica del subgénero tacsonia en la zona andina del departamento de nariño, colombia. revista facultad nacional de agronomía medellín, 64(1), 5893–5907. crochemore, m. l., molinari, h. b. c., & vieira, l. g. e. (2003). genetic diversity in passion fruit (passif lora spp.) evaluated by rapd markers. brazilian archives of biology and technology, 46(4), 521–527. espitia, m., vargas, l. e., & martínez, g. (2008). análisis de sendero para algunas propiedades del fruto en maracuyá (passif lora edulis f. f lavicarpa deg.). revista u.d.c.a actualidad y divulgación científica, 11(2), 131–140. faleiro, f. g., junqueira, n. t. v., jesus, o. n., cenci, s. a., machado, c. f., rosa, r. c. c., costa, a. m., junqueira, k. p., & junghans, t. g. (2020). maracuyá: passif lora edulis sims. in a. r. carlosoma, f. g. faleiro, m. p. morera, & a. m. costa (eds.), pasif loras: especies cultivadas en el mundo (pp. 15–29). proimpress. faleiro, f. g., junqueira, n. t. v., junghans, t. g., jesus, o. n., miranda, d., & otoni, w. c. (2019). advances in passion fruit (passiflora spp.) propagation. revista brasileira de fruticultura, 41(2), article e-155. https://doi.org/10.1590/0100-29452019155 fernie, a. r., & yan, j. (2019). de novo domestication: an alternative route toward new crops for the future. molecular plant, 12(5), 615–631. https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.03.016 fischer, i. h., & rezende, j. a. m. (2008). diseases of passion f lower (passif lora spp.). pest technology, 2(1), 1–19. freitas, j. p. x., oliveira, e. j., cruz neto, a. j., & santos, l. r. (2011). avaliação de recursos genéticos de maracujazeiro-amarelo. pesquisa agropecuária brasileira, 46(9), 1013–1020. galeano mendoza, c. h., cerón-souza, i., & arango, l. v. (2018). agronomic evaluation of a colombian passion fruit (passif lora edulis sims) germplasm collection. agronomy research, 16(4), 1649–1659. https://doi.org/10.15159/ar.18.190 gonzález, v. h., gonzález, m. m., & cuéllar, y. (2009). notas biológicas y taxonómicas sobre los abejorros del maracuyá del género xylocopa (hymenoptera: apidae, xylocopini) en colombia. acta biológica colombiana, 14(2), 31–40. hernández, l. m., castillo, f., ocampo, j., & wyckhuys, k. a. g. (2011). guía técnica de campo: guía de identificación de plagas y enfermedades para la maracuyá, la gulupa y la granadilla. universidad jorge tadeo lozano centro de bio-sistemas, centro internacional de agricultura tropical (ciat), madr. hidalgo, r. (2003). variabilidad genética y caracterización de especies vegetales. in t. l. franco, & r. hidalgo (eds.), análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos (pp. 2–26). instituto internacional de recursos fitogenéticos (ipgri). hurtado-salazar, a., pereira da silva, d. f., ceballos-aguirre, n., ocampo, j., & bruckner, c. h. (2017). proline and ions accumulation in four passif lora species under water-saline stress. comunicata scientiae, 8(4), 570–580. https://doi. org/10.14295/cs.v8i4.2323 hurtado-salazar, a., pereira da silva, d. f., ceballos-aguirre, n., ocampo-pérez, j., & bruckner, c. h. (2020). promissory passif lora l. species (passif loraceae) for tolerance to water-salt stress. revista colombiana de ciencias hortícolas, 14(1), 44–49. https://doi.org/10.17584/rcch.2020v14i1.10574 jaramillo vásquez, j., cárdenas rocha, j., & orozco ávila, j. (2009). manual sobre el cultivo del maracuyá (passif lora edulis) en colombia. corpoica. lagos, t. c., apraez, j., lagos, l. k., & duarte, d. e. (2015). comportamiento de 50 familias de medios hermanos de solanum quitoense lam bajo selección recurrente. temas agrarios, 20(2), 19–29. https://doi.org/10.21897/rta.v20i2.755 limera, c., sabbadini, s., sweet, j. b., & mezzetti, b. (2017). new biotechnological tools for the genetic improvement of major woody fruit species. frontiers in plant science, 8, article 1418. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01418 meletti, l. m. m., santos, r. r., & minami, k. (2000). melhoramento do maracujazeiro-amarelo: obtenção do cultivar ‘composto iac-27’. scientia agricola, 57(3), 491–498. meletti, l. m. m., soares-scott, m. d., bernacci, l. c., & passos, i. r. s. (2005). melhoramento genético do maracujá: passado e futuro. in f. g. faleiro, n. t. v. junqueira, & m. f. braga (eds.), maracujá: germoplasma e melhoramento genético (pp. 55–75). embrapa. monje, b., delgadillo, d., gómez, j. c., & varón, e. h. (2012). manejo de neohydatothrips signifer priesner (thysanoptera: thripidae) en maracuyá (passif lora edulis f. f lavicarpa degener) en el departamento del huila (colombia). ciencia & tecnología agropecuaria, 13(1), 21–30. https://doi.org/10.21930/rcta. vol13_num1_art:236 morales, f. j., castaño, m., arroyave, j. a., olaya, c., velasco, a. c., & martínez, a. k. (2006). detección de virus en especies frutales cultivadas en colombia. fitopatología colombiana, 30(2), 39–49. moraes, m. c., geraldi, i. o., matta, f. p., & vieira, m. l. c. (2005). genetic and phenotypic parameter estimates for yield and fruit quality traits from a single wide cross in yellow passion fruit. hortscience, 40(7), 1978–1981. https://doi.org/10.21273/ hortsci.40.7.1978 moreira, f. f., oliveira, h. r., volenec, j. j., rainey, k. m., & brito, l. f. (2020). integrating high-throughput phenotyping and statistical genomic methods to genetically improve longitudinal traits in crops. frontiers in plant science, 11, article 681. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00681 moreira-macías, r., rodríguez, h., héctor-ardisana, e., feicánmejía, c., mestanza velasco, s. a., & viera arroyo, w. (2020). in situ morphological characterization of soursop (annona muricata l.) plants in manabí, ecuador. enfoque ute, 11(2), 58–70. https://doi.org/10.29019/enfoque.v11n2.536 morton, j. f. (1967). yellow passionfruit ideal for florida home gardens. proceedings of the florida state horticultural society, 80, 320–330. nascimento, w. m. o., tomé, a. t., oliviera, m. s. p., müller, c. h., & caravalho, j. e. u. (2003). seleção de progênies de https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232818 https://doi.org/10.1590/0100-29452019155 https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.03.016 https://doi.org/10.15159/ar.18.190 https://doi.org/10.14295/cs.v8i4.2323 https://doi.org/10.14295/cs.v8i4.2323 https://doi.org/10.17584/rcch.2020v14i1.10574 https://doi.org/10.21897/rta.v20i2.755 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01418 https://doi.org/10.21930/rcta.vol13_num1_art:236 https://doi.org/10.21930/rcta.vol13_num1_art:236 https://doi.org/10.21273/hortsci.40.7.1978 https://doi.org/10.21273/hortsci.40.7.1978 https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00681 https://doi.org/10.29019/enfoque.v11n2.536 175ocampo, marín, and urrea: agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passiflora edulis f. flavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia maracujazeiro-amarelo (passif lora edulis f. f lavicarpa) quanto à qualidade de frutos. revista brasileira de fruticultura, 25(1), 186–188. ocampo, j., acosta-barón, n., & hernández-fernández, j. (2017). variability and genetic structure of yellow passion fruit (passif lora edulis f. f lavicarpa degener) in colombia using microsatellite dna markers. agronomía colombiana, 35(2), 135–149. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.59973 ocampo, j., arias, j. c., & bonilla, m. (2013). principales problemas fitosanitarios del cultivo del maracuyá (passif lora edulis f. f lavicarpa degener) en colombia y su manejo. in j. ocampo, j. c. arias, m. bonilla, c. a. moreno, s. molina, m. r. manzano, & l. m. hernández (eds.), cartillas frutales, maracuyá/lulo (pp. 9–25). universidad nacional de colombia. ocampo, j., arias, j. c., & urrea, r. (2016). interspecific hybridization between cultivated and wild species of genus passif lora l. euphytica, 209, 395–408. https://doi.org/10.1007/ s10681-016-1647-9 ocampo pérez, j., & coppens d’eeckenbrugge, g. (2017). morphological characterization in the genus passif lora l.: an approach to understanding its complex variability. plant systematics and evolution, 303, 531–558. https://doi.org/10.1007/ s00606-017-1390-2 ocampo, j., coppens d’eeckenbrugge, g., bruyère, s., de lapeyre de bellaire, l., & ollitrault, p. (2006). organization of morphological and genetic diversity of caribbean and venezuelan papaya germplasm. fruits, 61(1), 25–37. https://doi.org/10.1051/ fruits:2006003 ocampo pérez, j., coppens d’eeckenbrugge, g., & jaramillo, n. (2009). caracterización agro-morfológica del maracuyá amarillo (passif lora edulis f. f lavicarpa) y de la gulupa (passif lora edulis sims). in d. miranda, g. fischer, c. carranza, s. magnitskiy, f. casierra, w. piedrahíta, & l. e. flórez (eds.), cultivo, poscosecha y comercialización de las pasif loráceas en colombia: maracuyá, granadilla, gulupa, y curuba (pp. 346). sociedad colombiana de ciencias hortícolas. ocampo, j. a., coppens d’eeckenbrugge, g., olano, c. t., & schnell, r. j. (2004). aflp analysis for the study of genetic relationships among cultivated passif lora species of the subgenera passif lora and tacsonia. proceedings of the interamerican society of tropical horticulture, 48, 72–76. https://doi.org/10.13140/ rg.2.1.4623.8167 ocampo, j., urrea, r., wyckhuys, k., & salazar, m. (2013). exploración de la variabilidad genética del maracuyá (passiflora edulis f. f lavicarpa degener) como base para un programa de fitomejoramiento en colombia. acta agronómica, 62(4), 352–360. ocampo pérez, j., hurtado-salazar, a., & lópez, w. r. (2021). genetic resources and breeding prospects in passif lora species. in a. hurtado salazar, j. ocampo, n. ceballos-aguirre, d. j. garcía jaramillo, & w. r. lópez (eds.), passif lora: genetic, grafting and biotechnology approaches (pp. 1–76). nova science publisher. ortiz, d. c., bohórquez, a., duque, m. c., tohme, j., cuéllar, d., & mosquera vásquez, t. (2012). evaluating purple passion fruit (passif lora edulis sims f. edulis) genetic variability in individuals from commercial plantations in colombia. genetic resources and crop evolution, 59, 1089–1099. https://doi. org/10.1007/s10722-011-9745-y osorio cardona, j. a., martínez lemus, e. p., hio, j. c., aguirre rodríguez, j. e., vergara ávila, j. a., luque sanabria, n. y., rojas zambrano, e. d., & cruz castiblanco, g. n. (2020). caracterización sanitaria de los cultivos de granadilla, gulupa y maracuyá en colombia, con especial referencia a la secadera causada por fusarium solani f. sp. passif lorae. agrosavia. https://doi.org/10.21930/agrosavia.investigation.7403381 primot, s., coppens d’eeckenbrugge, g., rioux, v., ocampo pérez, j. a., & garcin, f. (2005). variación morfológica de tres especies de curubas (passif lora tripartita var. mollissima, p. tarminiana y p. mixta) y sus híbridos en el valle del cauca (colombia). revista brasileira de fruticultura, 27(3), 467–471. https://doi. org/10.1590/s0100-29452005000300030 restrepo, j. f., & kogson, j. f. (1998). evaluación de dos introducciones de maracuyá amarillo (passif lora edulis var. f lavicarpa) en condiciones comerciales. fitotecnia, (14), 1–2. r.h.s. (2001). r.h.s. colour chart. royal horticultural society, flower council of holland. rodrigues, d. l., viana, a. p., vieira, h. d., santos, e. a., & silva, f. h. l. (2020). responses of sour passion fruit (passif lora edulis sims) seeds from the third recurrent selection cycle during storage. acta agronómica, 69(1), 61–67. https://doi. org/10.15446/acag.v69n1.80343 saitou, n., & nei, m. (1987). the neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. molecular biology and evolution, 4(4), 406–425. https://doi.org/10.1093/ oxfordjournals.molbev.a040454 santos, r. c., pires, j. l., & correa, r. x. (2012). morphological characterization of leaf, f lower, fruit and seed traits among brazilian theobroma l. species. genetic resources and crop evolution, 59, 327–345. https://doi.org/10.1007/s10722-011-9685-6 santos, e. a., viana, a. p., freitas, j. c. o., rodrigues, d. l., tavares, r. f., paiva, c. l., & souza, m. m. (2015). genotype selection by reml/blup methodology in a segregating population from an interspecific passif lora spp. crossing. euphytica, 204, 1–11. https://doi.org/10.1007/s10681-015-1367-6 segura, s., coppens d ’eeckenbrugge, g., bohorquez, a., ollitrault, p., & tohme, j. (2002). an aflp diversity study of the genus passif lora focusing on subgenus tacsonia. genetic resources and crop evolution, 49, 111–123. https://doi. org/10.1023/a:1014731922490 silva, f. h. l., muñoz, p. r., vincent, c. i., & viana, a. p. (2016). generating relevant information for breeding passiflora edulis: genetic parameters and population structure. euphytica, 208, 609–619. https://doi.org/10.1007/s10681-015-1616-8 silva, m. g. m., viana, a. p., gonçalves, g. m., amaral júnior, a. t., & pereira, m. g. (2009). seleção recorrente intrapopulacional no maracujazeiro amarelo: alternativa de capitalização de ganhos genéticos. ciência e agrotecnologia, 33(1), 170–176. https://doi.org/10.1590/s1413-70542009000100024 silva, f. h. l., viana, a. p., santos, e. a., freitas, j. c. o., rodrigues, d. l., & amaral júnior, a. t. (2017). prediction of genetic gains by selection indexes and reml/blup methodology in a population of sour passion fruit under recurrent selection. acta scientiarum agronomy, 39(2), 183–190. https://doi.org/10.4025/ actasciagron.v39i2.32554 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.59973 https://doi.org/10.1007/s10681-016-1647-9 https://doi.org/10.1007/s10681-016-1647-9 https://doi.org/10.1007/s00606-017-1390-2 https://doi.org/10.1007/s00606-017-1390-2 https://doi.org/10.1051/fruits:2006003 https://doi.org/10.1051/fruits:2006003 https://doi.org/10.13140/rg.2.1.4623.8167 https://doi.org/10.13140/rg.2.1.4623.8167 https://doi.org/10.1007/s10722-011-9745-y https://doi.org/10.1007/s10722-011-9745-y https://doi.org/10.21930/agrosavia.investigation.7403381 https://doi.org/10.1590/s0100-29452005000300030 https://doi.org/10.1590/s0100-29452005000300030 https://doi.org/10.15446/acag.v69n1.80343 https://doi.org/10.15446/acag.v69n1.80343 https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454 https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454 https://doi.org/10.1007/s10722-011-9685-6 https://doi.org/10.1007/s10681-015-1367-6 https://doi.org/10.1023/a:1014731922490 https://doi.org/10.1023/a:1014731922490 https://doi.org/10.1007/s10681-015-1616-8 https://doi.org/10.1590/s1413-70542009000100024 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v39i2.32554 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v39i2.32554 176 agron. colomb. 39(2) 2021 sokal, r. r., & michener, c. d. (1958). a statistical method for evaluating systematic relationships. university of kansas science bulletin, 38(22), 1409–1438. viana, a. p., silva, f. h. l., gonçalves, g. m., silva, m. g. m., ferreira, r. t., pereira, t. n. s., pereira, m. g., amaral júnior, a. t., & carvalho, g. f. (2016). uenf rio dourado: a new passion fruit cultivar with high yield potential. crop breeding and applied biotechnology, 16, 250–253. https://doi. org/10.1590/1984-70332016v16n3c38 viana, a. j. c., souza, m. m., araújo, i. s., corrêa, r. x., & ahnert, d. (2010). genetic diversity in passif lora species determined by morphological and molecular characteristics. biologia plantarum, 54(3), 535–538. viera, w., brito, b., zambrano, e., ron, l., merino, j., campaña, d., & álvarez, h. (2020). genotype x environment interaction in the yield and fruit quality of passion fruit germplasm grown in the ecuadorian littoral. international journal of fruit science, 20(sup3), s1829–s1844. https://doi.org/10.1080/1553836 2.2020.1834897 villacis, l. a., vega, j., grum, m., & coppens d’eeckenbrugge, g. (1998). morphological characterization of andean passif loras (passif lora spp.) from ecuador. plant genetic resources newsletter, (115), 51–55. wallace, d. h., & enriquez, g. a. (1980). daylength and temperature effects on days to f lowering of early and late maturing beans (phaseolus vulgaris l.). journal of the american society for horticultural science, 105, 583–591. wyckhuys, k. a. g., lópez acosta, f., rojas, m., & ocampo, j. (2010). the relationship of farm surroundings and local infestation pressure to pest management in cultivated passif lora species in colombia? international journal of pest management, 57(1), 1–10. https://doi.org/10.1080/09670874.2010.506223 https://doi.org/10.1590/1984-70332016v16n3c38 https://doi.org/10.1590/1984-70332016v16n3c38 https://doi.org/10.1080/15538362.2020.1834897 https://doi.org/10.1080/15538362.2020.1834897 https://doi.org/10.1080/09670874.2010.506223 received for publication: april 22, 2021. accepted for publication: august 27, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.95978 1 semillero de investigación en entomología fcab, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). * corresponding author: embrochero@unal.edu.co agronomía colombiana 39(2), 216-225, 2021 abstract resumen commercial f lower crops in colombia are largely grown within plastic greenhouses in the sabana de bogotá (bogota plateau). this study examined the abundance and f light activity of thrips in a chrysanthemum crop, estimated from plant samples, commercial yellow sticky traps, and non-commercial (self-crafted) yellow sticky tape traps installed in the crop. frankliniella occidentalis was the dominant species present associated with all plant phenological stages. abundance of larvae and adults was not evenly distributed throughout the greenhouse. an absolute method of plant sampling found 2.5 times more thrips larvae than the relative method of sampling plants by beating. for non-commercial traps, there was no difference in the number of thrips at different trap heights; however, traps facing the south-west caught significantly more thrips than traps facing north-west, north-east, and south-east. a moderate positive correlation was found between the number of thrips sampled on plants and the spatial location of the commercial sticky traps. the results found here provide a basis to design and standardize direct sampling methods for thrips on plants and indirect sampling using yellow sticky traps for monitoring and managing thrips in ornamental crops under plastic covers in colombia. los cultivos comerciales de f lores en colombia se realizan principalmente en invernaderos de cubierta plástica en la sabana de bogotá. este estudio examinó la abundancia y la actividad de vuelo de los thrips en un cultivo de crisantemo, a partir de los individuos capturados directamente en las plantas y los obtenidos de trampas amarillas con pegante, tanto comerciales como no comerciales (artesanales), instaladas en el cultivo. frankliniella occidentalis fue la especie dominante y presentó asociación con los diferentes estadios fenológicos de las plantas muestreadas. la abundancia de larvas y adultos no se distribuyó uniformemente en el invernadero. el método absoluto de muestreo de plantas encontró 2.5 veces más larvas de thrips que el método relativo por golpeo en plantas. para las trampas no comerciales, no hubo diferencia en el número de thrips a diferentes alturas de las trampas; sin embargo, las trampas orientadas hacia el suroeste capturaron significativamente más thrips que las trampas orientadas al noroeste, noreste y sureste. se encontró una moderada correlación positiva entre el número de thrips muestreados en las plantas y la ubicación espacial de las trampas comerciales. los resultados que aquí se presentan proporcionan una base para diseñar y estandarizar métodos de muestreo directo para thrips en plantas y muestreo indirecto utilizando trampas amarillas con pegante para el monitoreo y manejo de thrips en cultivos ornamentales bajo cubiertas plásticas en colombia. key words: sticky traps, western f lower thrips, pest monitoring, f loriculture. palabras clave: trampas adhesivas, thrips occidental de las f lores, monitoreo de plagas, f loricultura. abundance and flight activity of frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) in a female chrysanthemum crop for seeding, colombia abundancia y actividad de vuelo de frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) en un cultivo hembra de crisantemo para obtención de semillas, colombia andrés felipe silva-castaño1 and helena luisa brochero2* introduction colombia is the second country for fresh cut f lower exports in the world (vanegas lópez et al., 2017). floriculture for exports is concentrated in six municipalities of the sabana de bogotá (bogota plateau), with production of roses, carnations, alstroemerias, gerberas, and mixed floral bouquets with sales of around 1.5 billion us dollars/year (gonzález et al., 2014). the f lower sector constitutes a non-traditional agricultural export that is based on cheap labor, fertile soil, an equatorial climate that provides around 12 h of sunshine per day throughout the year, and more than fifty years of experience (iizuka & gebreeyesus, 2018). this industry provides the financial and social support for workers in rural areas with nearly 200,000 employees and an important participation of women who are mainly single heads of households (lee, 2008; patel-campillo, 2010). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.95978 217silva-castaño and brochero: abundance and flight activity of frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) in a female chrysanthemum crop for seeding, colombia frankliniella occidentalis (pergande, 1895) (thysanoptera: thripidae) is considered a significant pest for f lower production and exports in colombia (loyola et al., 2019). this thrips species feeds and lays eggs directly in plant tissues causing malformation of plant structures during production, detrimental cosmetic damage for exports, transmission of virus to plants in crops that cause reduction of yield (reitz et al., 2020) and quarantine issues for international trade (nicholas & follett, 2018). in colombia, control of western f lower thrips (wft) is based on weekly insecticide applications during crop production and phosphine treatments for postharvest management (kim et al., 2016) despite the initial development of some biological control strategies (rueda-ramírez et al., 2018). for mon itor i ng t h r ips popu lat ions i n com mercia l greenhouses for exports in the sabana de bogotá, a direct sampling of thrips from the buds and f lowers by a gentle beating of plants is carried out to determine the density of thrips per plot (relative sampling) (pizzol et al., 2010). additionally, plastic or acrylic yellow, white, and blue cards with insect glue are installed in the crop to determine the relative abundance and spreading of f lying thrips (corredor, 1999). in general, for standard direct plant sampling protocols in colombia, there is no discrimination between the different species present or of population structure (larvae versus adults). this is given by the fact that, due to quarantine export regulations, no thrips should be allowed in any container (threshold = 0). in contrast, sticky cards require technical personnel for selecting colors and materials for application of glue for their use, periodic installation, counting of insects, and the incorporation of these data into entomological surveillance for thrips management strategies. these traps do not have standardized colors determined by spectral measurements or studies to define the cardinal orientation optimizing trap capture for monitoring or trapping of thrips, as is recommended by several authors (pearsall & myers, 2001; ben-yakir & chen, 2008; aliakbarpour & rawi, 2011). in colombia, information obtained from colored sticky traps is difficult to interpret by crop managers and management consultants. there are no studies showing the relationship between thrips caught on self-crafted or commercial, colored sticky traps and thrips infestation on plants and thrips damage. in general, since there are no clear criteria to incorporate data from colored sticky cards for surveillance or mass capture of thrips, they are usually abandoned by the phytosanitary programs of each f loriculture company. the aim of this study was to establish the abundance and f light activity of f. occidentalis in a female chrysanthemum crop for seed production by using two different methods of direct sampling and one indirect sampling (yellow sticky traps) for thrips on plants at different phenological stages. materials and methods chrysanthemum crop conditions this study was carried out in a female chrysanthemum crop for seed production in a plastic greenhouse located in madrid, cundinamarca, in the sabana de bogotá, colombia (4°44’ n, 74°17’ w). the f loor area of the greenhouse was of 1,088 m2 divided into five compartments, each separated by 0.45 m. the first area had five f lower beds 0.6 m wide by 30 m length on soil substrate, and the other four areas had six f lower beds of the same size. average (18.4°c), maximum (40.3°c), and minimum (5.6°c) temperatures and relative air humidity (67.9%) were recorded every minute per day using three dataloggers distributed inside the greenhouse. during this study, several varieties of chrysanthemum at different plant phenological stages (e.g., vegetative, f lowering, senescence, and seed harvest) were present in the greenhouse at the same time, in different beds due to the production cycle. thrips control was carried out with regular use of chemical insecticides directed at all plant phenological stages, except for those associated with the collection of pollen. the greenhouse had a main entrance with trap doors to prevent thrips from entering and moving within the greenhouse and a disinfection area for workers to get dressed and clean their shoes before entering the production area. no thrips control was done in external greenhouse areas. during the day, greenhouse temperature and relative humidity were regulated using vertical screens that could be raised and lowered between areas, but during the night, the temperature was regulated by three heaters located on the headers of areas one to three, while six fans distributed the heat. ventilation was enabled through two longitudinal openings on the ceiling of areas one and five. the plant material sampled for control of wft contained plants at different stages of development: vegetative stage (vs) (1 to 8 weeks after planting), f lowering stage (fs) (9 to 13 weeks after planting), senescence stage (ss) (14 to 18 weeks after planting), and seed harvest (sh) (19 weeks after planting). a grid of 454 cells (each one of 0.3 m x 0.24 m) was superimposed over the five beds to assist the selection of plants to be sampled. thrips plant infestation two direct sampling methods were used to estimate the abundance of wft on chrysanthemum plants within the greenhouse. the relative method consisted of the gentle 218 agron. colomb. 39(2) 2021 beating of buds and f lowers (~20 sec for each plant) from a total of 240 plants (fs = 123, ss = 101, sh = 16) over a white surface (~0.15 m of diameter) where the adults and immature thrips were collected with a soft brush and preserved in 70% ethanol in plastic 1.5 ml vials labelled with the phenological stage of plants, date, and hour of collecting. the sample unit corresponded to one plant per cell (i.e., 240 plants). at the time that the relative samples were undertaken, there were no plants in the vegetative stage. the absolute method included the removal of 93 whole plants (vs = 12, fs = 51, ss = 30) from the planting beds, which were immediately immersed into 70% ethanol in plastic bags and preserved at -20°c. to protect the seeds obtained in the harvest sample (sh), plants at this phenological stage were not sampled. in the laboratory, adult thrips and immatures were counted from the ethanol solution in the sample and from the plant after careful dissection of plant material under a nikon smz800® stereomicroscope (80x). sampling was carried out in the greenhouse in march (relative method) and april (absolute method) 2018 between 9:00 and 11:00 h. thrips were identified; 1% of the total females from direct sampling and 0.5% of females from the sticky traps were macerated and mounted on microscope slides (mirabbalou & chen, 2010). taxonomic identification was based on morphological characters of the females (mound & kibby, 1998; cavalleri & mound, 2012). the entomological material was processed at the laboratorio de entomología, área genética de insectos de interés económico, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá. the mean number of adult and immature thrips per plant was obtained for each plant development stage. kruskalwallis test (conover & iman, 1981) followed by dunn’s multiple comparison test (dunn, 1964) were conducted to determine if the density of thrips changed with the plant developmental stage for each sampling method. also, a spearman’s correlation (puth et al., 2015) was made for the two sampling methods to assess the relationships between number of thrips and phenological stages. thrips flight activity non-commercial (self-crafted) yellow sticky tape traps (1.35 m x 0.2 m) with manually applied adhesive glue (biotrapper®, agrotrampas colombiana ltda. bogotá, colombia) on both faces were used to examine thrips f light activity. to examine the effect of trap height and cardinal orientation for monitoring thrips, 28 yellow sticky tape traps were placed in the greenhouse for three consecutive days in february. the bottom of each trap was placed at 0.50 m above of ground and the total height of each one was 1.85 m. each of the yellow sticky tape traps were divided in nine squares of 0.15 m x 0.15 m, where each square (s) was represented by a different height of capture in meters from the ground (s1 = 1.85 to 1.70, s2 = 1.70 to 1.55, s3 = 1.55 to 1.40, s4 = 1.40 to 1.25, s5 = 1.25 to 1.10, s6 = 1.10 to 0.95, s7 = 0.95 to 0.80, s8 = 0.80 to 0.65, and s9 = 0.65 to 0.50). of these 28 traps, ten yellow sticky tape traps were positioned with trapping surfaces facing the north-west/ south-east and 18 yellow sticky tapes with trapping surfaces facing the south-west/north-east. the mean number of adult thrips per trap was estimated by visual observation of the thrips on the traps and the number determined for each combination of trap height and orientation. statistical differences were estimated using kruskal-wallis test (conover & iman, 1981) and multiple comparison of dunn’s test (dunn, 1964). the relationships between the number of thrips vs. height and orientation of the non-commercial yellow sticky tape traps were estimated using spearman’s correlation (puth et al., 2015). fifteen commercial yellow sticky traps (40 cm x 25 cm, impact sticky board yellow russell ipm®) were placed 7.5 m apart in the crop throughout the greenhouse. the commercial traps were inspected over a period of 10 d in march. the cumulative number of thrips per trap at different locations in the greenhouse was compared using a one-way anova and a multiple comparison duncan test (zar, 2010). the relationships between number of thrips and the spatial location of the commercial traps were estimated using a pearson’s correlation (obilor & amadi, 2018). for each commercial yellow sticky trap and non-commercial yellow sticky tape trap, the total number of thrips was counted under a nikon smz800® stereomicroscope (80x) and 1% of the randomly selected samples of each trap were taxonomically identified based on morphological characters (mound & kibby, 1998; cavalleri & mound, 2012). all statistical analyses were done using the software r v 3.5.0 using α = 0.05. results and discussion thrips plant infestation a total of 3,688 larvae, 8,513 adult females, and 325 adult males were collected. frankliniella occidentalis (n = 7,856; 62.7%) was represented by three morphotypes based on the exoskeleton color. wft morphotypes have been previously reported (bryan & smith, 1956; elimem et al., 2011) and thought to have developed in response to changes in seasonal and environmental factors, such as temperature. 219silva-castaño and brochero: abundance and flight activity of frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) in a female chrysanthemum crop for seeding, colombia additionally, two more species of thrips were recorded: frankliniella sp. 1 (female n = 627; 5%) and frankliniella sp. 2 (female n = 30; 0.2%). since f. occidentalis was the dominant species in this study with a ratio of 40 females:1 male, it is recognized as the main pest in chrysanthemum crops for seeding (wu et al., 2021). as there are no taxonomic keys based on morphological characters for larvae and males of thrips, these developmental insect stages were assumed to belong to wft. for statistical analyses, only females of wft were included. the relative beating sampling method allowed the recovery of 1,033 larvae, 146 adult males, and 5,301 adult females of f. occidentalis, 519 females of frankliniella sp. 1, and 22 females of frankliniellla sp. 2 from 240 plants (29 thrips/plant). there were significant differences in thrips abundance (p<0.01) associated with the plant phenological stages with higher larvae infestation on the f lowering stage (tab. 1). the spatial distribution of larvae was not correlated with the adult distribution inside the greenhouse (fig. 1). the highest abundance of total adult thrips was found at the senescence stage sample followed by the f lowering stage (tab. 1) with the greatest abundance of thrips located at the north end of the greenhouse (fig. 1, large, dotted circle). unlike the adults, the larvae were found in greater abundance in the south of the study area and in the plants at f lowering stage (fig. 1, small, dotted circles). the abundance of several thrips species is inf luenced by the phenological stage of plants (cárdenas & corredor, 1989; mejía et al., 2018), because larvae and adults have different feeding habits, nutritional requirements, and physiological pathways to detoxify plant defenses (kirk, 1997; chau & heinz, 2006; mouden et al., 2017). additionally, the distribution of immatures and adults can be different since once females have laid eggs on a plant, they migrate to other neighboring plants (rhainds & shipp, 2004). the absolute sampling method resulted in a total of 2,655 larvae, 179 adult males, and 2,555 adult females of f. occidentalis, 108 adult females of frankliniella sp. 1, and 8 adult females of frankliniella sp. 2 from 93 whole plants that represented an average infestation of 59 thrips per plant (tab. 2). larvae, female, and male infestation were found from f lowering to senescence stages (p<0.01) (tab. 2). no correlation (p>0.09) was found between number of thrips and those phenological stages sampled with the relative sampling method; however, a moderate negative correlation (rho = -0.4, p<0.01) was found between the number of thrips and those phenological stages sampled using the absolute method. the larvae were detected twice as much with the absolute whole plant samples compared to the relative samples (beating of f lowers). the larvae may prefer to take refuge and remain in the leaves of the plant (hansen et al., 2003), while the natural thigmotactic behavior of adult thrips allows them to escape (f ly) during the removal of plants. since the relative sampling for monitoring thrips in ornamental production in colombia is focused on the f lowering stages, the real infestation in the crop is probably underestimated (sutherland & parrella, 2011). discriminating the structure of thrips populations in the greenhouse is important, not only as an indicator of resident populations that complete their full life cycle in the greenhouse (like those in this study) but also for the sensitivity of larvae to acquire and transmit orthophotospovirus to plants, where chrysanthemums are particularly susceptible to being infected (he et al., 2020; zhao & rosa, 2020). because males are more efficient at transmitting viruses to plants (ogada & poehling, 2015), the absolute sampling that allows detection of more larvae and males is an important tool for preventing virus outbreaks in chrysanthemums. table 1. mean number (± standard error) of larvae and adult thrips collected using the relative beating sampling method at different plant phenological stages. thysanoptera (thripidae) plant phenological stages vegetative n = 0 flowering n = 123 senescence n = 101 seed harvest n = 16 frankliniella occidentalis (females) 17.2 (± 0.3)a 29.3 (± 0.5)b 13.9 (± 0.6)ab frankliniella sp. 1 (females) 2.3 (± 0.2)b 2.4 (± 0.3)b 0.1 (± 0.2)a frankliniella sp. 2 (females) 0.1 (± 0.1) 0.1 (± 0.1) 0 males 0.8 (± 0.1)b 0.5 (± 0.1)ab 0.1 (± 0.3)a larvae 7.5 (± 0.4)b 1.1 (± 0.2)a 0.1 (± 0.2)a the letters represent the groups formed by the dunn’s test between stages. 220 agron. colomb. 39(2) 2021 table 2. mean number (± standard error) of larvae and adult thrips collected using the absolute sampling method at different plant phenological stages. thysanoptera (thripidae) plant phenological stages vegetative n = 12 flowering n = 51 senescence n = 30 seed harvest n = 0 frankliniella occidentalis (females) 0.25 (± 0.26)c 38.6 (± 0.8)a 19.5 (± 0.5)b frankliniella sp. 1 (females) 0 0.6 (± 0.4)a 2.6 (± 0.4)b frankliniella sp. 2 (females) 0 0.03 (± 0.1) 0.2 (± 0.1) males 0 1.9 (± 0.2)a 2.7 (± 0.3)a larvae 0 24.1 (± 1.4)a 47.6 (± 1.7)a the letters represent the groups formed by the dunn’s test between stages. figure 1. heat map illustrating the spatial distribution of a) adults and b) larvae of thrips sampled from a range of phenological stages on a female chrysanthemum crop for seeding in a greenhouse at the sabana de bogotá, colombia. in ornamental crops in the sabana de bogotá, thrips populations can reside permanently in the greenhouse because of relatively stable biotic conditions, weak plant defenses since breeders select the cosmetic attributes of the crop, and good food sources as plant fertilization is regularly applied. the genetic background of these resident thrips is improved by genes from dispersal and migrant thrips that enter through ventilation openings and main doors of the greenhouse. in this scenario, historical data on thrips plant infestation through sampling by relative and absolute methods is important to determine the structure, variation and patterns of spatial and temporal distribution of the thrips species in the greenhouse. this may help to reduce sampling costs by early detection of peak populations and sampling efforts focusing on hotspots of thrips and receptive zones for new colonization (natwick et al., 2007). this can be done without compromising robust information for the monitoring and control of thrips, not only to reduce losses in production but also to reduce quarantine interceptions during exports. a b 221silva-castaño and brochero: abundance and flight activity of frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) in a female chrysanthemum crop for seeding, colombia thrips flight activity non-commercial yellow sticky tape traps (self-crafted) that faced south-west caught significantly (p<0.01) more thrips (n = 9.937c) than traps facing north-west (n = 1.979a), northeast (n = 960bc), and south-east (n = 1.267ab). no statistical differences were found (p>0.42) between the number of thrips versus the height for thrips caught on the vertical oriented non-commercial traps: s1 (1.85 to 1.70 m) = 1,046 thrips; s2 (1.70 to 1.55 m) = 1,224 thrips; s3 (1.55 to 1.40 m) = 1,472 thrips; s4 (1.40 to 1.25 m) = 1,427 thrips; s5 (1.25 to 1.10 m) = 1,555 thrips; s6 (1.10 to 0.95 m) = 1,715 thrips; s7 (0.95 to 0.80 m) = 1,830 thrips; s8 (0.80 to 0.65 m) = 1,988 thrips, and s9 (0.65 to 0.50 m) = 1,886 thrips. sticky traps are generally installed at the height of the plants or a few inches above them (brødsgaard, 1989); however, this study showed that at different heights, a high number of thrips were captured. the positive attraction response of each thrips species or thrips populations at different wavelengths using passive colors such as those on colored sticky cards and a high number of thrips infesting a crop (as in our study) can inf luence the effectiveness of traps to capture thrips for monitoring and mass trapping (prema et al., 2018; stukenberg et al., 2020). in rose crops, the blue traps at canopy level capture significantly more thrips than the yellow traps; however, the yellow traps show no significant differences for capturing thrips relating to the height from the ground (khavand et al., 2019). a low positive correlation was found between the number of thrips vs. the height and orientation of the non-commercial traps (rho = 0.11, p = 0.01; rho = 0.24, p<0.01, respectively). this may be due to the limited sampling time used in this study. nevertheless, the height and cardinal orientation of the traps increase the attraction of thrips species to the traps (mao et al., 2018; shin et al., 2020). commercial traps caught significantly more thrips (p<0.01) in the northern zone (n = 5,895a) of the greenhouse in comparison with the central zone (n = 4,305ab), the edge of the northern zone (n = 3,789ab), the southern zone (n = 2,681bc) and the edge of the southern zone (n = 1,116c) of the study area. a moderate positive correlation was found between number of thrips in plant samples and the spatial location of the commercial traps (rho>0.6, p<0.01). this study showed that the trap’s cardinal orientation and thrips spatial distribution within a crop and the standardized color and glue in sticky traps play an important role for the monitoring and mass trapping of t h r ips a s a n essent ia l compou nd of i nsec t pest ma nagement. st ick y colored t raps a l low a relat ive estimation of the density of adult f lying thrips (rhodes et al., 2011; liansheng et al., 2013). this information is fundamental for developing models of spatial thrips distribution patterns using geostatistical techniques to predict dispersion of thrips inside the greenhouse; along with the abiotic conditions, these could contribute to define an early warning system for thrips management. however, colored st ick y t raps do not prov ide rea l i n for mat ion about t he species a nd t he popu lat ion s t r uc t u re of t h r ips i n g re en hou s e s (l e w i s , 19 97) because larvae, as the biological stage for acquisition of orthotospovirus, are not represented in these (rotenberg et al., 2015). frankliniella occidentalis has shown different levels of attraction to different shapes of sticky traps (mainali & lim, 2010), and the species is positively attracted to blue (otieno et al., 2018; khavand et al., 2019) and yellow colors (rőth et al., 2016). despite this, in chrysanthemum crops in the antioquia region of colombia, growers use yellow sticky traps for thrips monitoring (mejía et al., 2018). in the sabana de bogotá, western f lower thrips also show attraction for white and purple sticky cards (cárdenas & corredor, 1989). the positive phototaxis of thrips to colored cards is mediated by the specific photoreceptors of the species (matteson et al., 1992; röth et al., 2016) and the surface of the material and the glue (van tol et al., 2021) that define specular or diffuse sunlight ref lection (davidson et al., 2015). the cardina l orientation of traps facing the sunlight directly or indirectly affects the ref lectance of the light as an important factor for thrips response to the passive light. the architecture of the crop in its different phenological stages and external interferences, such as uv filters in plastics or nets in the greenhouse, affect thrips f light and their response to attraction cues. for example, f. occidentalis shows reduced dispersal and lower rates of attraction to yellow sticky traps under uv-deficient environments (kigathi & poehling, 2012). optical response of western f lower thrips populations in colombia as an essential component of thrips monitoring and control in ornamental crops in the sabana de bogotá requires more studies to assess the response to different waveleng ths, alone and in combination with semiochemicals (sampson & kirk, 2013; abdullah et al., 2015; cao et al., 2018; kirk et al., 2021) and to evaluate their impact on beneficial insects for biological control of thrips and pollinators (ogino et al., 2016; van tol et al., 2020). floriculture systems in the sabana de bogotá are based on crops under plastic cover with different varieties and phenological stages for one or several plant species. critical 222 agron. colomb. 39(2) 2021 f luctuations in abiotic factors are managed through heaters, fans, and uv filters on plastic covers to protect the physiology of plants and to synchronize crop management (de gelder et al., 2012; shamshiri & ismail, 2013). density of plants and the aeration systems based on openings located in the ceiling of the greenhouse generate micro and macro environments that modulate the interaction between thrips and their hosts (rhainds et al., 2007). all these conditions produce an ideal matrix for the establishment and maintenance of thrips populations according to their nutritional requirements, strategies to find shelters, and escape from control strategies, particularly during the spraying of chemical pesticides. thrips management in f lower crops for export from the sabana de bogotá is based on weekly chemical insecticide spraying. however, as the results in this research have shown, studies on thrips population dynamics, population structure, and insectplant relationships provide a base line for implementing control strategies for thrips (hillocks, 2002). it is necessary to design and standardize relative and absolute sampling methods to evaluate thrips management and complement the information obtained from sticky color traps. only through these methods, it will be possible to implement control strategies for thrips that are environmentally friendly and that allow a pest and residue free production of export f lowers to maintain the market in accordance with the regulations of quarantine and chemical traceability required by each country. conclusions taxonomic identification of thrips species collected by direct and indirect sampling provide the basis to develop effective integrated pest management strategies. this study has shown a resident population of f. occidentalis with high numbers of females in f lowering plants and a differential spatial distribution of the larvae and adults in the greenhouse. direct sampling of plants by relative and absolute methods provides information to determine the species and stages of development of thrips infesting plants at different phenological stages and to infer patterns of the distribution of thrips using geostatistical models. yellow sticky traps faced south-west captured more thrips, but the height of these in the crop was not significant to increase their capture. standardized sticky traps must be assessed in different crops and greenhouse conditions to enhance this strategy for monitoring and mass trapping thrips within an integrated pest management framework. despite the limitations in the sampling time because the crop was eradicated by high infestation of external and resident populations of thrips, this study contributed to the knowledge of the western f lower thrips populations in colombian greenhouses and thrips monitoring in chrysanthemum crops. acknowledgments the authors would like to thank dr. david teulon of the new zealand institute for plant & food research for his suggestions and comments on the manuscript. afsc was funded by the f loriculture company where the chrysanthemum crop studied was located. hlb was funded by the universidad nacional de colombia. there was an agreement signed by the f loriculture company and the facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá to carry out this project. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions afsc and hlb planned and supervised the study; afsc performed the experiments and the analysis of data; both authors discussed the results and wrote the manuscript. literature cited abdullah, z. s., greenfield, b. p., ficken, k. j., taylor, j. w., wood, m., & butt, t. m. (2015). a new attractant for monitoring western f lower thrips, frankliniella occidentalis in protected crops. springerplus, 4, article 89. https://doi.org/10.1186/ s40064-015-0864-3 aliakbarpour, h., & rawi, c. s. m. (2011). evaluation of yellow sticky traps for monitoring the population of thrips (thysanoptera) in a mango orchard. environmental entomology, 40(4), 873–879. https://doi.org/10.1603/en10201 ben-yakir, d., & chen, m. (2008). studies of thrips migratory f lights in israel. acta phytopathologica et entomologica hungarica, 43(2), 243–248. https://doi.org/10.1556/aphyt.43.2008.2.5 brødsgaard, h. f. (1989). coloured sticky traps for frankliniella occidentalis (pergande) (thysanoptera, thripidae) in glasshouses. journal of applied entomology, 107(1–5), 136–140. https://doi. org/10.1111/j.1439-0418.1989.tb00240.x bryan, d. e., & smith, r. f. (1956). the frankliniella occidentalis (pergande) complex in california (thysanoptera, thripidae). university of california publications in entomology. university of california press. cao, y., zhi, j., li, c., zhang, r., wang, c., shang, b., & gao, y. (2018). behavioral responses of frankliniella occidentalis to f loral volatiles combined with different background visual cues. arthropod-plant interactions, 12, 31–39. https://doi. org/10.1007/s11829-017-9549-x https://doi.org/10.1186/s40064-015-0864-3 https://doi.org/10.1186/s40064-015-0864-3 https://doi.org/10.1603/en10201 https://doi.org/10.1556/aphyt.43.2008.2.5 https://doi.org/10.1111/j.1439-0418.1989.tb00240.x https://doi.org/10.1111/j.1439-0418.1989.tb00240.x https://doi.org/10.1007/s11829-017-9549-x https://doi.org/10.1007/s11829-017-9549-x 223silva-castaño and brochero: abundance and flight activity of frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) in a female chrysanthemum crop for seeding, colombia cárdenas, e., & corredor, d. (1989). biología del trips frankliniella occidentalis (pegande) (thysanoptera: thripidae) sobre crisantemo chrysanthemum morifolium l. bajo condiciones de laboratorio. agronomía colombiana, 6, 71–77. cavalleri, a., & mound, l. a. (2012). toward the identification of frankliniella species in brazil (thysanoptera, thripidae). zootaxa, 3270(1), 1–30. https://doi.org/10.11646/zootaxa.3270.1.1 chau, a., & heinz, k. m. (2006). manipulating fertilization: a management tactic against frankliniella occidentalis on potted chrysanthemum. entomologia experimentalis et applicata, 120(3), 201–209. https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.2006.00441.x conover, w. j., & iman, r. l. (1981). rank transformations as a bridge between parametric and nonparametric statistics. the american statistician, 35(3), 124–129. https://doi. org/10.2307/2683975 corredor, d. (1999). integrated pest management in cut f lower crops grown in plastic houses at the bogota plateau. acta hor ticulturae, 482 , 241–24 6. ht t ps://doi.org /10.176 6 0/ actahortic.1999.482.35 davidson, m. m., nielsen, m. c., butler, r. c., vellekoop, r., george, s., gunawardana, d., muir, c. a., & teulon, d. a. j. (2015). the effect of adhesives and solvents on the capture and specimen quality of pest thrips on coloured traps. crop protection, 72, 108–111. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2015.03.008 de gelder, a., dieleman, j. a., bot, g. p. a., & marcelis, l. f. m. (2012). an overview of climate and crop yield in closed greenhouses. the journal of horticultural science and biotechnology, 87(3), 193–202. https://doi.org/10.1080/14620316 .2012.11512852 dunn, o. j. (1964). multiple comparisons using rank sums. technometrics, 6(3), 241–252. https://doi.org/10.2307/1266041 elimem, m., harbi, a., & chermiti, b. (2011). evaluation of frankliniella occidentalis different body colours and their development in a pepper crop greenhouse in the region of moknine in tunisia. bulletin of insectology, 64(1), 9–13. gonzález, e. c., orjuela, j. a., trujillo, j., & becerra, m. (2014). descripción de la cadena productiva de las f lores en la zona de bogotá y cundinamarca. semilleros, 1(1), 5–16. hansen, e. a., funderburk, j. e., reitz, s. r., ramachandran, s., eger, j. e., & mcauslane, h. (2003). within-plant distribution of frankliniella species (thysanoptera: thripidae) and orius insidiosus (heteroptera: anthocoridae) in field pepper. environmental entomology, 32(5), 1035–1044. https://doi. org/10.1603/0046-225x-32.5.1035 he, z., guo, j. f., reitz, s. r., lei, z. r., & wu, s. y. (2020). a global invasion by the thrip, frankliniella occidentalis: current virus vector status and its management. insect science, 27(4), 626–645. https://doi.org/10.1111/1744-7917.12721 hillocks, r. j. (2002). ipm and organic agriculture for smallholders in africa. integrated pest management reviews, 7, 17–27. https://doi.org/10.1023/a:1025720512408 iizuka, m., & gebreeyesus, m. (2018). ‘discovery’ of non-traditional agricultural exports in latin america: diverging pathways through learning and innovation. innovation and development, 8(1), 59–78. https://doi.org/10.1080/215793 0x.2017.1355771 khavand, m., minaei, k., & atashi, h. (2019). comparison of trapped western f lower thrips, frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) to yellow and blue sticky traps in three different heights on two greenhouse rose cultivars. journal of crop protection, 8(3), 373–377. k igat hi, r ., & poeh ling, h. m. (2012). u v-absorbing f i l ms a nd nets a f fect t he dispersa l of western f lower t hrips, frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae). journal of applied entomology, 136(10), 761–771. https://doi. org/10.1111/j.1439-0418.2012.01707.x kim, b. s., park, c. g., moon, y. m., sung, b. k., ren, y., wylie, s. j., & lee, b. h. (2016). quarantine treatments of imported nursery plants and exported cut f lowers by phosphine gas (ph3) as methyl bromide alternative. journal of economic entomology, 109(6), 2334–2340. https://doi.org/10.1093/jee/tow200 kirk, w. d. j.  (1997).  feeding.  in t. lewis (ed.), thrips as crop pests (pp. 119–174). cab international. kirk, w. d. j., jan de kogel, w., koschier, e. h., & teulon, d. a. j. (2021). semiochemicals for thrips and their use in pest management. annual review of entomology, 66, 101–119. https:// doi.org/10.1146/annurev-ento-022020-081531 lee, r. a. (2008). ipm strategies in the colombian cut f lower industry. iobc/wprs bulletin, 32, 123–134. lewis, t. (1997). field and laboratory techniques. in t. lewis (ed.), thrips as crop pests (pp. 435–475). cab international. liansheng, h., din, z. m., & lai, y. m. (2013). spatial distribution and temporal dynamics of frankliniella occidentalis pergande, 1895 and thrips palmi karny, 1925 (insecta: thysanoptera: thripidae) in orchids in singapore. life: the excitement of biology, 1(4), 176–196. https://doi.org/10.9784/leb1(3)he.03 loyola, c. e., dole, j. m., & dunning, r. (2019). south and central america cut f lower production and postharvest survey. horttechnology, 29(6), 898–905. https://doi.org/10.21273/ horttech04484-19 mainali, b. p., & lim, u. t. (2010). circular yellow sticky trap with black background enhances attraction of frankliniella occidentalis (pergande) (thysanoptera: thripidae). applied entomology and zoology, 45(1), 207–213. mao, l., chang, y., yang, f., zhang, l., zhang, y., & jiang, h. (2018). attraction effect of different colored cards on thrips frankliniella intonsa in cowpea greenhouses in china. scientific reports, 8, article 13603. https://doi.org/10.1038/s41598-018-32035-8 matteson, n., terry, i., ascoli-christensen, a., & gilbert, c. (1992). spectral efficiency of the western f lower thrips, frankliniella occidentalis. journal of insect physiology, 38(6), 453–459. https://doi.org/10.1016/0022-1910(92)90122-t mejía, c. m., ospina, l., palacio, m. m., calvo, s. j., & giraldo, c. e. (2018). relación entre método directo e indirecto de monitoreo de trips (insecta: thysanoptera) en un cultivo comercial de crisantemo dendranthema (dc.) des moul (asterácea) del oriente antioqueño, colombia. metrof lor, 84, 25–32. mirab-balou, m., & chen, x. x. (2010). a new method for preparing and mounting thrips for miscroscopic examination. journal of environmental entomology, 32(1), 115–121. mouden, s., sarmiento, k. f., klinkhamer, p. g. l., & leiss, k. a. (2017). integrated pest management in western f lower thrips: https://doi.org/10.11646/zootaxa.3270.1.1 https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.2006.00441.x https://doi.org/10.2307/2683975 https://doi.org/10.2307/2683975 https://doi.org/10.17660/actahortic.1999.482.35 https://doi.org/10.17660/actahortic.1999.482.35 https://doi.org/10.1016/j.cropro.2015.03.008 https://doi.org/10.1080/14620316.2012.11512852 https://doi.org/10.1080/14620316.2012.11512852 https://doi.org/10.2307/1266041 https://doi.org/10.1603/0046-225x-32.5.1035 https://doi.org/10.1603/0046-225x-32.5.1035 https://doi.org/10.1111/1744-7917.12721 https://doi.org/10.1023/a:102572051240 https://doi.org/10.1080/2157930x.2017.1355771 https://doi.org/10.1080/2157930x.2017.1355771 https://doi.org/10.1111/j.1439-0418.2012.01707.x https://doi.org/10.1111/j.1439-0418.2012.01707.x https://doi.org/10.1093/jee/tow200 https://doi.org/10.1146/annurev-ento-022020-081531 https://doi.org/10.1146/annurev-ento-022020-081531 https://doi.org/10.9784/leb1(3)he.03 https://doi.org/10.21273/horttech04484-19 https://doi.org/10.21273/horttech04484-19 https://doi.org/10.1038/s41598-018-32035-8 https://doi.org/10.1016/0022-1910(92)90122-t 224 agron. colomb. 39(2) 2021 past, present and future. pest management science, 73(5), 813–822. https://doi.org/10.1002/ps.4531 mound, l. a., & kibby, g. (1998). thysanoptera: an identification guide. cab international. natwick, e. t., byers, j. a., chu, c. c., lopez, m., & henneberry, t. j. (2007). early detection and mass trapping of frankliniella occidentalis and thrips tabaci in vegetable crops. southwestern entomologist, 32(4), 229–238. https://doi. org/10.3958/0147-1724-32.4.229 nicholas, a. h., & follett, p. a. (2018). postharvest irradiation treatment for quarantine control of western f lower thrips (thysanoptera: thripidae). journal of economic entomology, 111(3), 1185–1189. https://doi.org/10.1093/jee/toy073 obilor, e. i., & amadi, e. c. (2018). test for significance of pearson’s correlation coefficient (r). international journal of innovative mathematics, statistics & energy policies, 6(1), 11–23. ogada, p. a., & poehling, h. m. (2015). sex-specific inf luences of frankliniella occidentalis (western f lower thrips) in the transmission of tomato spotted wilt virus (tospovirus). journal of plant diseases and protection, 122, 264–274. https://doi. org/10.1007/bf03356562 ogino, t., uehara, t., muraji, m., yamaguchi, t., ichihashi, t., suzuki, t., kainoh, y., & shimoda, m. (2016). violet led light enhances the recruitment of a thrip predator in open fields. scientific reports, 6, article 32302. https://doi.org/10.1038/ srep32302 otieno, j. a., stukenberg, n., weller, j., & poehling, h. m. (2018). efficacy of led-enhanced blue sticky traps combined with the synthetic lure lurem-tr for trapping of western f lower thrips (frankliniella occidentalis). journal of pest science, 91, 1301–1314. patel-campillo, a. (2010). rival commodity chains: agency and regulation in the us and colombian cut f lower agro-industries. review of international political economy, 17(1), 75–102. https://doi.org/10.1080/09692290903296094 pearsall, i. a., & myers, j. h. (2001). spatial and temporal patterns of dispersal of western f lower thrips (thysanoptera: thripidae) in necta rine orcha rds in british colu mbia. journal of economic entomology, 94(4), 831–843. https://doi. org/10.1603/0022-0493-94.4.831 pizzol, j., nammour, d., hervouet, p., bout, a., desneux, n., & mai l leret, l . (2010). comparison of t wo met hods of monitoring thrips populations in a greenhouse rose crop. journal of pest science, 83, 191–196.  https://doi.org/10.1007/ s10340-010-0286-5 prema, m. s., ganapathy, n., renukadevi, p., mohankumar, s., & kennedy, j. s. (2018). coloured sticky traps to monitor thrips population in cotton. journal of entomology and zoology studies, 6(2), 948–952. puth, m. t., neuhäuser, m., & ruxton, g. d. (2015). effective use of spearman’s and kendall’s correlation coefficients for association between two measured traits. animal behaviour, 102, 77–84. https://doi.org/10.1016/j.anbehav.2015.01.010 reitz, s. r., gao, y., kirk, w. d. j., hoddle, m. s., leiss, k. a., & funderburk, j. e. (2020). invasion biology, ecology, and management of western f lower thrips. annual review of entomology, 65, 17–37. https://doi.org/10.1146/annurev-ento-011019-024947 rhainds, m., cloutier, c., shipp, l., boudreault, s., daigle, g., & brodeur, j. (2007). temperature-mediated relationship between western f lower thrips (thysanoptera: thripidae) and chrysanthemum. environmental entomology, 36(2), 475–483. https://doi.org/10.1093/ee/36.2.475 rhainds, m., & shipp, l. (2004). dispersal of adult western f lower thrips (thysanoptera: thripidae) in greenhouse crops. the canadian entomologist, 136(2), 241–254. https://doi.org/10.4039/ n03-028 rhodes, e. m., liburd, o. e., & grunwald, s. (2011). examining the spatial distribution of f lower thrips in southern highbush blueberries by utilizing geostatistical methods. environmental entomology, 40(4), 893–903. https://doi.org/10.1603/en10312 rotenberg, d., jacobson, a. l., schneweis, d. j., & whitfield, a. e. (2015). thrips transmission of tospoviruses. current opinion in virology, 15, 80–89. https://doi.org/10.1016/j. coviro.2015.08.003 rőth, f., galli, z., tóth, m., fail, j., & jenser, g. (2016). the hypothesized visual system of thrips tabaci lindeman and frankliniella occidentalis (pergande) based on different coloured traps’ catches. north-western journal of zoology, 12(1), 40–49. rueda-ramírez, d. m., rios-malaver, d. m., varela-ramírez, a., & de moraes, g. j. (2018). colombian population of the mite gaeolaelaps aculeifer as a predator of the thrips frankliniella occidentalis and the possible use of an astigmatid mite as its factitious prey. systematic and applied acarology, 23(12), 2359–2372. https://doi.org/10.11158/saa.23.12.8 sampson, c., & kirk, w. d. j. (2013). can mass trapping reduce thrips damage and is it economically viable? management of the western f lower thrips in strawberry. plos one, 8(11), article e80787. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080787 shamshiri, r., & ismail, w. i. w. (2013). a review of greenhouse climate control and automation systems in tropical regions. journal of agricultural science and applications, 2(3), 176–183. shin, y. k., kim, s. b., & kim, d. s. (2020). attraction characteristics of insect pests and natural enemies according to the vertical position of yellow sticky traps in a strawberry farm with highraised bed cultivation. journal of asia-pacific entomology, 23(4), 1062–1066. https://doi.org/10.1016/j.aspen.2020.08.016 stukenberg, n., pietruska, m., waldherr, a., & meyhöfer, r. (2020). wavelength-specific behavior of the western f lower thrips (frankliniella occidentalis): evidence for a blue-green chromatic mechanism. insects, 11(7), article 423. https://doi. org/10.3390/insects11070423 sutherland, a. m., & parrella, m. p. (2011). accuracy, precision, and economic efficiency for three methods of thrips (thysanoptera: thripidae) population density assessment. journal of economic entomology, 104(4), 1323-1328. https://doi.org/10.1603/ec10415 van tol, r. w. h. m., davidson, m. m., butler, r. c., teulon, d. a. j., & de kogel, w. j. (2020). visually and olfactorily enhanced attractive devices for thrips management. entomologia experimentalis et applicata, 168(9), 665–677. https://doi.org/10.1111/ eea.12969 van tol, r. w. h. m., tom, j., roher, m., schreurs, a., & van dooremalen, c. (2021). haze of glue determines preference of western f lower thrips (frankliniella occidentalis) for yellow or blue traps. scientific reports, 11, article 6557. https://doi. org/10.1038/s41598-021-86105-5 https://doi.org/10.1002/ps.4531 https://doi.org/10.3958/0147-1724-32.4.229 https://doi.org/10.3958/0147-1724-32.4.229 https://doi.org/10.1093/jee/toy073 https://doi.org/10.1007/bf03356562 https://doi.org/10.1007/bf03356562 https://doi.org/10.1038/srep32302 https://doi.org/10.1038/srep32302 https://doi.org/10.1080/09692290903296094 https://doi.org/10.1603/0022-0493-94.4.831 https://doi.org/10.1603/0022-0493-94.4.831 https://doi.org/10.1007/s10340-010-0286-5 https://doi.org/10.1007/s10340-010-0286-5 https://doi.org/10.1016/j.anbehav.2015.01.010 https://doi.org/10.1146/annurev-ento-011019-024947 https://doi.org/10.1093/ee/36.2.475 https://doi.org/10.4039/n03-028 https://doi.org/10.4039/n03-028 https://doi.org/10.1603/en10312 https://doi.org/10.1016/j.coviro.2015.08.003 https://doi.org/10.1016/j.coviro.2015.08.003 https://doi.org/10.11158/saa.23.12.8 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080787 https://doi.org/10.1016/j.aspen.2020.08.016 https://doi.org/10.3390/insects11070423 https://doi.org/10.3390/insects11070423 https://doi.org/10.1603/ec10415 https://doi.org/10.1111/eea.12969 https://doi.org/10.1111/eea.12969 https://doi.org/10.1038/s41598-021-86105-5 https://doi.org/10.1038/s41598-021-86105-5 225silva-castaño and brochero: abundance and flight activity of frankliniella occidentalis (thysanoptera: thripidae) in a female chrysanthemum crop for seeding, colombia vanegas lópez, j. g., merlos garcía, j. j., & mayorga abril, c. m. (2017). flower export barriers: a comparative study in colombia, mexico and ecuador. latin american business review, 18(3–4), 227–250. https://doi.org/10.1080/10978526. 2017.1354705 wu, s., xing, z., ma, t., xu, d., li, y., lei, z., & gao, y. (2021). competitive interaction between frankliniella occidentalis and locally present thrips species: a global review. journal of pest science, 94, 5–16. https://doi.org/10.1007/s10340-020-01212-y zar, j. h. (2010). biostatistical analysis (5th ed.). prentice hall. zhao, k., & rosa, c. (2020). thrips as the transmission bottleneck for mixed infection of two orthotospoviruses. plants, 9(4), article 509. https://doi.org/10.3390/plants9040509 https://doi.org/10.1080/10978526.2017.1354705 https://doi.org/10.1080/10978526.2017.1354705 https://doi.org/10.1007/s10340-020-01212-y https://doi.org/10.3390/plants9040509 potential of a cladosporium cladosporioides strain for the control of tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) under laboratory conditions received for publication: 5 july, 2018. accepted for publication: 10 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.73353 1 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: agaigl@unal.edu.co agronomía colombiana 37(1), 84-89, 2019 potential of a cladosporium cladosporioides strain for the control of tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) under laboratory conditions potencial de una cepa de cladosporium cladosporioides para el control de tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) bajo condiciones de laboratorio angie gámez-guzmán1, esperanza torres-rojas1, and andreas gaigl1* abstract resumen the two spotted spider mite tetranychus urticae is an important polyphagous pest worldwide. it is able to adapt to a wide variety of environments and has a high reproduction rate. in practice, farmers try to reduce losses by using synthetic acaricides. however, frequent and inadequate applications of acaricides have made this mite resistant to many active ingredients, creating the need to search for alternative control strategies. the aim of this research was to identify and to evaluate an indigenous strain of a fungus, which eliminated a t. urticae colony in a greenhouse. the isolated fungus was identified through a morphological and molecular characterization as cladosporium cladosporioides. thereafter, the mites were treated with five concentrations of c. cladosporioides conidia (2x104, 2x105, 2x106, 2x107, and 2x108 conidia ml-1) and a positive control (commercial beauveria bassiana strain, 1x106 conidia ml-1). after 10 d, all treatments achieved at least 50% control; the concentrations 2x107 and 2x108 spores ml-1 controlled 73.3% and 81.7%, respectively, surpassing the commercial strain slightly (72.3%). tl50 ranged between 5 (2x108 spores ml-1) and 8 (2x104 spores ml-1) d, and lc50 was 1.95x106. the possible acaricidal effect of this strain on these mites is discussed. el ácaro bimaculado tetranychus urticae es una plaga polífaga importante a nivel mundial. es capaz de adaptarse a una amplia variedad de entornos y tiene una alta tasa de reproducción. en la práctica, los agricultores intentan reducir las pérdidas utilizando acaricidas sintéticos. sin embargo, las aplicaciones frecuentes e inadecuadas de acaricidas han hecho que este ácaro sea resistente a muchos ingredientes activos, lo que genera la necesidad de buscar estrategias de control alternativas. el objetivo de esta investigación fue identificar y evaluar una cepa nativa de un hongo, que erradicó una colonia de t. urticae en el invernadero. se identificó el hongo aislado mediante caracterización morfológica y molecular como cladosporium cladosporioides. posteriormente, los ácaros se trataron con cinco concentraciones de conidias de c. cladosporioides (2x104, 2x105, 2x106, 2x107 y 2x108 conidias ml-1) y un control positivo (cepa comercial de beauveria bassiana, 1x106 conidias ml-1). después de 10 d, todos los tratamientos lograron un control de al menos el 50%; las concentraciones de 2x107 y 2x108 esporas ml-1 controlaron 73,3% y 81,7%, respectivamente, superando levemente la cepa comercial (72,3%). el tl50 varió entre 5 (2x108 esporas ml-1) y 8 (2x104 esporas ml-1) d y la lc50 fue de 1,95x106. se discute el posible efecto acaricida de esta cepa para controlar ácaros. key words: entomopathogenic fungi, biological control of mites, beauveria bassiana. palabras clave: hongos entomopatógenos, control biológico de ácaros, beauveria bassiana. with sublethal doses of acaricides (amjad et al., 2012). moreover, they can be applied in combined strategies, for example, along with the predatory mites phytoseiulus longipes (amjad et al., 2012) or neoseiulus californicus (oliveira et al., 2013). the breakdown of the t. urticae colony in our greenhouse as a result of an entomopathogenic fungal outbreak, apparently from the genus cladosporium, sparked interest in its identification and evaluation of its potential as a biological control agent for this mite. this fungus has been widely introduction the efficient control of spider mites has been reported for invertebrate pathogenic fungi (van der geest et al., 2000). the entomopathogenic fungi beauveria bassiana (bals.criv.) vuill., hirsutella thompsonii fischer and metarhizium anisopliae (metschn.) sorokin were observed to be promising controls for t. urticae (jeyarani et al., 2011). invertebrate pathogenic fungi are efficient control agents against mites and other arthropods and are increasingly involved in pesticide resistance management in combination scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.73353 85gámez-guzmán, gaigl, and torres-rojas: potential of a cladosporium cladosporioides strain for the control of tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) under laboratory conditions studied against t. urticae (eken and hayat, 2009). these authors tested 13 strains of c. cladosporioides in a lab bioassay, and the total mortality percentage varied from 50.95 to 74.76% for t. urticae, with a lt50 range between 2.34-3.9 d. these results led the authors to the conclusion that this fungus is a promising candidate for the biological control of t. urticae. since no studies on cladosporium spp. versus mites are known to have been conducted in colombia so far, the aim of this study was to test the pathogenicity of these colombian strains against t. urticae. materials and methods studies were conducted in the laboratory of entomology, faculty of agricultural sciences, at the universidad nacional de colombia, bogota. deceased mites (t. urticae) were collected from bean plants (phaseolus vulgaris, variety cerinza) established in a greenhouse (mean temperature 22˚c ± 10°c measured using a tfa indoor digital thermo hygrometer during the entire assay, 80% ± 3% relative humidity and 12:12 h light:darkness). p. vulgaris in the vegetative stage (three weeks after germination) served as host plants for the mite colony; the plants were irrigated every three days. in order to avoid the presence of any infested mites, healthy mites were obtained from the center of biosystems of the universidad tadeo lozano in chia (cundinamarca, colombia) and from flores de tenjo ltda. (tenjo, cundinamarca, colombia). strain isolation and identification the fungal strain was isolated from dead mites in the colony in the entomology greenhouse of the faculty of agricultural sciences, where an apparently epizootic event occurred in 2010. the fungus was cultured in potato dextrose agar (pda) medium and kept it in an incubator at 25˚c. this procedure was repeated until monoconidial cultures were obtained. the fungus was identified by considering its morphological and genetic characteristics. the morphological part was described using a culture grown on a solid pda medium following the key developed by bensch et al. (2012). for the molecular identification of the fungus, genomic dna was isolated as follows: (i) to a 2 ml eppendorf tube containing 1000 µl of lysis buffer (50 mm tris-hcl [ph 8.0], 100 mm nacl, 1% sodium dodecyl sulfate, sds) and 425-600 mm sized acid-washed glass beads (sigma-aldrich, st. louis, usa), a small lump of fresh mycelia was added by using a sterile toothpick. after a quick vortex mix, the eppendorf tube was left at room temperature for 15 min and centrifuged at 10,000 g for 10 min at 4oc. (ii) the supernatant was transferred to a 1.5 ml eppendorf tube, and an equal volume of phenol-chloroform-isoamyl alcohol (25:24:1) was added; the sample was vortexed and centrifuged at 10,000 g for 10 min at 4oc; this step was repeated using an equal volume of chloroform-isoamyl alcohol (24:1). (iii) after transferring the supernatant to a new 1.5 ml eppendorf tube, an equal volume of isopropyl alcohol was added and briefly mixed by inversion and stored at -20oc for at least for 1 h. the sample was centrifuged at 10,000 g for 10 min and the supernatant was discarded. (iv) the resultant dna pellet was washed in 300 µl of 70% ethanol two times, and the supernatant was discarded each time after the pellet was centrifuged at 10,000 g for 5 min at 4oc. the dna pellet was air dried and dissolved in 50 µl of tris-edta and incubated with rnaase (10 µg/ml) at 37oc for 30 min. different dilutions (1:1 and 1:5) of the purified dna were used in 50 µl of the pcr mixture. the internal transcribed spacer region (its) from the rrna was amplified using the its 1-4 primers, following the conditions described by avellaneda-torres et al. (2014). the obtained sequences were analyzed using the software genius, version pro 5.1.5., and compared with sequences in the ncbi genbank using basic local alignment serach tool (blast) (altschul et al., 1990; benson et al., 2005). preparation of inoculum the inoculum was produced using pure fungus cultures grown on pda in sealed petri dishes and incubated at 25˚c. the spore solutions were prepared by adding 10 ml of distilled and sterile water and 0.1% tween 20 on the pure culture and scraping the medium with a sterilized needle. this solution was passed through a cloth, and the number of conidia per ml was counted in a neubauer chamber under a light microscope. five different concentrations were prepared from a 2x108 conidia ml-1 stock suspension, which were diluted in water at 2x104, 2x105, 2x106, and 2x107 conidia ml-1 for immediate application in the bioassay. bioassays under controlled conditions humid cotton was placed in a petri dish and was covered with an upside-down rose leaf (variety charlotte grafted on the natal briar rootstock). then, 20 mites were placed on each leaf (experimental unit). every experimental unit was repeated five times. the fungus was applied using a mobile sprayer located in the weed greenhouse of the faculty of agricultural sciences. first, the sprayer was calibrated as follows: 1 kg/cm2 pressure, 0.48 m s-1 speed and 0.57 l min-1 as volume. after spraying the petri dishes, 86 agron. colomb. 37(1) 2019 they were placed in an incubator (25˚c, 80 % rh, 12:12 h light:darkness) for 10 d. the seven treatments were conducted as follows: t1: negative control (water and tween 20 0.05 %), t2: positive control applying the commercial product bassianil®, with beauveria bassiana as the active ingredient (perkins ltd., palmira, colombia) at a concentration of 1x106 conidia ml-1. based on previous experiments and the study by saranya et al. (2010), six conidia concentrations were selected; the treatments (fungus concentrations = conidia ml-1) were t3: 2x104, t4: 2x105, t5: 2x106, t6: 2x107, t7: 2x108. the entire experiment was repeated three times over time. the mites were counted for 10 d, starting on the first day after application, and the accumulated percentage of dead individuals was calculated. statistical analysis abbott’s equation (1925) was used in order to correct the mortality data. the effects of treatments on mite mortality were compared using the general linear model procedure (proc glm, sas institute 2013); significant differences between the treatments were identified with tukey’s test hsd (p<0.05). the treatments were arranged using a completely randomized design. results and discussion strain identification the isolated strain taken from the pda cultured fungus presented a brownish dark color surface, a black color reverse; the plain surface was haired and occasionally turned to dust. at the microscopic level, we identified hyphae septate, branched and dark (data not shown). these results are corroborated by the observations of bensch et al. (2012), who described the surface ornamentation of conidia in the c. cladosporioides complex as quite variable, ranging from smooth, or almost so, to irregularly verruculose-rugose, verrucose or rough-walled in some species. the extracted dna was visualized with agarose gel electrophoresis (fig. 1a), and the size of the successfully amplified sequence, using its1-4 primers, was about 513 base pairs (fig. 1b). after the sequencing and dna data comparison using blast search, highly homologous sequences were obtained with genebank samples in ncbi. this indicated that the microorganism corresponds to the fungus of the division ascomycota, subphylum pezizomycotina, order capnodiales, family cladosporiaceae, genus cladosporium, and species cladosporioides. its coverage was 100%, the evalue was 0.0, and the identity was 100% (accession number ln808903.1). figure 1. agarose gel analysis of dna extracted from a fungus strain (a) and gel electrophoresis of amplicons products with the primers its1-4 of the rrna gene on purified genomic dna (b). amplicons (513 bp) from 1:1 (b) and 1:50 (c) adn dilutions; nc: negative control; no dna (a). pc: positive control (d). mm: 1 kb dna molecular weight marker; dna lambda (thermo). cladosporium spp. these species are ubiquitous, saprobic, dematiaceous fungi and have been associated with human and animal opportunistic infections (sandoval-denis et al., 2015). their entomopathogenic potential has been described since the early eighties, when their pathogenicity to insects was recorded (samways and grech, 1986). nowadays, cladosporium spp. are considered effective biological control agents against insects and mites at the laboratory level (sosa-gomez et al., 2010; bahar et al., 2011). nevertheless, among the arthropod-associated ascomycete fungi, uncertainties remain about the extent to which species in ubiquitous genera, such as cladosporium, aspergillus, penicillium, and fusarium, are pathogenic to arthropods or might be opportunistic secondary pathogens or saprotrophics that colonize available cadavers (samways and grech, 1986). thus, histopathologic studies are necessary in order to prove whether this organism is the causal agent of an arthropod’s death. a. b. 87gámez-guzmán, gaigl, and torres-rojas: potential of a cladosporium cladosporioides strain for the control of tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) under laboratory conditions entomopathogenic activity of cladosporium cladosporioides it was observed that the dead mites presented a brown or dark green color resulting from the attack of the fungus. when the fungus entered an advanced stage of development, the color turned black. table 1 shows significant differences between the different conidia concentrations for all days (tukey’s test, p<0.05). the concentration 2x104 conidia ml-1 achieved moderate control of the mites, 62%. the highest mortality (81.7%) was obtained with 2x108 conidia ml-1, suggesting that this fungus might be a promising candidate for the control of mites and should be evaluated under field conditions. these results surpassed the efficacy of the commercial b. bassiana strain (72.3 %). the negative control (only water + tween) showed a mortality of 20.7%, which was similar to the results obtained by chandler et al. (2005). they hypothesized that a high mortality in the control might be associated with an interaction between fungus and non-fungus mortality factors in a treatment bioassay; for instance, lesions caused by transferring the mites to the experiment unit, a short life cycle and a non-uniform age of the mites. table 1 gives evidence for the progressive activity of the fungus: the concentration 2x108 ml-1 caused a 50% mortality after 5 d, 2x107 ml-1 after six, 2x106 ml-1 after seven and the treatments with the lowest concentration (2x105 ml-1 and 2x104 ml-1) caused 50% mortality after 8 d. a similar mortality rate was reported by gatarayiha (2009), who observed that b. bassiana caused a lethal time, lt50, between 5.5 and 8.9 d. unfortunately, it is impossible to compare our results with other reports because of different experimental designs of bioassays with different fungi and arthropods (chandler et al., 2005; bahar et al., 2011). however, other criteria for fungi selection should be considered, such as a high conidia production and high final mortality rates (chandler et al., 2005; bahar et al., 2011). lower conidia concentrations (2x104 and 2x105 conidia ml-1) are able to reduce mite populations. however, higher concentrations (2x106, 2x107 and 2x108 conidia ml-1) definitely shorten the lethal period, which was corroborated by our experiments. a mean lethal concentration lc50 of 1.95x106 conidia ml-1 was found. this concentration was low compared with the lc50 of other fungi, such as b. bassiana (8.65x107 conidia ml-1), hirsutella thompsoni (1.06x108 conidia ml-1), and m. anisopliae (2.43x107 conidia ml-1), on t. urticae (chandler et al., 2005). our results indicate that the fungus showed a good control potential towards mites. it is possible that the fungus also acted through toxic bioactive metabolites, increasing the effect with a typical mycoparasitic infection (bensaci et al., 2015). samways and grech (1986) stated that cladosporium oxysporum is capable of inducing major decreases in the aphids toxptera cictriculus and t. erytreae. moreover, shaker et al. (2019) provided support for this hypothesis through the isolation of two major compounds from c. cladosporioides, which were identified as 3-phenyl propanoic acid and 3-(4β-hydroxy-6-pyranonyl)-5isopropylpyrrolidin-2-one. these compounds caused 100% mortality for the aphid aphis gossypii. the toxic properties and degree of their toxicity vary depending on the administration, chemical structure and concentration (piecková and jesenská, 1999). since cladosporium spp. form tiny conidia in high amounts (piecková and jesenská, 1999), it can be concluded that this fungus is table 1. percentage of corrected mortality (abbott, 1925) of tetranychus urticae after applications of cladosporium cladosporioides over 10 days. daa control 2x104 2x105 2x106 2x107 2x108 b. bassiana 2x106 fvalue pvalue 1 1.3 ± 0.75 c 6.7 ± 4.6 b 9.0 ± 0.9 b 14.3 ± 1.5 a 14.3 ± 1.9 a 16.7 ± 3.3 a 6.7 ± 3.1 b 21.5 <0. 0001 2 2.3 ± 0.9 d 11.7 ± 2.6 c 14.3 ± 1.9 bc 20.0 ± 3.1 ab 23.7 ± 6.1 a 27.0 ± 3.6 a 14.7 ± 4.3 bc 26.0 <0. 0001 3 3.7 ± 0.75 e 16.0 ± 3.0 d 20.3 ± 4.3 cd 27.0 ± 5.2 abc 32.3 ± 7.5 ab 35.0 ± 3.1 a 24.0 ± 3.5 bcd 29.6 <0. 0001 4 5.0 ± 1.2 d 22.0 ± 3.2 c 27.3 ± 4.9 bc 32.7 ± 6.5 abc 40.7 ± 10.9 a 42.3 ± 2.5 a 34.3 ± 7.0 ab 22.7 <0. 0001 5 7.7 ± 1.5 e 28.7 ± 5.7 d 32.3 ± 5.1 cd 37.3 ± 6.9 bcd 47.3 ± 12.4 ab 51.7 ± 3.3 a 44.3 ± 8.9 abc 21.6 <0. 0001 6 9.0 ± 0.9 c 36.0 ± 6.3 b 42.3 ± 8.0 ab 44.3 ± 6.0 ab 54.0 ± 13.0 a 57.3 ± 6.8 a 53.0 ± 6.5 a 23.9 <0. 0001 7 11.3 ± 1.8 c 43.7 ± 8.3 b 48.3 ± 8.7 ab 52.0 ± 6.6 ab 60.0 ± 10.5 a 62.3 ± 5.4 a 58.3 ± 4.9 a 30.2 <0. 0001 8 14.3 ± 1.9 c 51.7 ± 10.1 b 54.0 ± 9.5 b 59.0 ± 4.8 ab 63.7 ± 8.4 ab 69.0 ± 6.9 a 65.0 ± 5.4 ab 32.5 <0. 0001 9 19.0 ± 3.8 c 59.0 ± 8.5 b 57.7 ± 8.2 b 63.0 ± 5.7 ab 68.0 ± 7.8 ab 75.0 ± 8.3 a 68.0 ± 6.5 ab 32.9 <0. 0001 10 20.7 ± 4.9 c 62.0 ± 9.8 b 63.0 ± 7.3 b 70.3 ± 5.4 ab 73.3 ± 7.0 ab 81.7 ± 6.1 a 72.3 ± 6.0 ab 42.4 <0. 0001 daa: days after application. *means followed by the same letter are not significantly different (tukey hsd, p≤0.05). 88 agron. colomb. 37(1) 2019 an efficient candidate for the biological control of arthropods. singh et al. (2016) described the potential of toxins produced by cladosporium velox for exhibiting activities of alpha glucosidase inhibitors, affecting the digestion and moulting of spodoptera litura. it was observed that the lt50 of the mites oscillated between seven and nine days when treated with cladosporium and b. bassiana, which was significantly different from the control. the lowest lc50 (1.11x106 conidia ml-1) occurred on d 10. the rate of mortality decreased during the entire observation period, whereas the standard deviation increased. despite the fact that the differences between the commercial strains and our isolate were not statistically significant because of the high mortality in the control. the results suggest that our tested strain may be a promising candidate for biological control. another experiment under controlled conditions and with higher conidia concentrations verified under semi-controlled and field conditions may give further evidence of the efficacy of this strain as a control agent of mites. moreover, further studies on secondary metabolites of this strain and their toxicity to tetranychid mites might create options for biological control strategies against this pest. for example, shaker et al. (2019) successfully extracted ethyl acetate from c. cladosporioides, leading to 100% control of aphids. acknowledgments this research was financially supported by the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia, bogota. we would like to thank sandra esperanza melo, aquiles enrique darghan and diana zabala for their statistical support. special thanks to rogerio biaggioni lopes for his constructive comments on the manuscript. we are highly indebted to the anonymous reviewers for their extraordinary helpful comments on an earlier version of this manuscript. literature cited abbott, w.s. 1925. a method of computing the effectiveness of an insecticide. j. econ. entomol. 18, 265-267. altschul, s.f., w. gish, w. miller, e.w. myers, and d.j. lipman. 1990. basic local alignment search tool. j. mol. biol. 215(3), 403-410. doi: 10.1016/s0022-2836(05)80360-2 amjad, m., m. hamid, m. afzal, m. altaf, and n. javed. 2012. synergistic effect of some entomopathogenic fungi and synthetic pesticides, against two-spotted spider mite, tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae). pak. j. zool. 44(4), 977-984. url: http://zsp.com.pk/pdf44/977-984%20_12_%20pjz-878-12.pdf avellaneda, l.m., c.p. guevara, and e. torres. 2014. assessment of cellulolytic microorganisms in soils of nevados park, colombia. braz. j. microbiol. 45(4), 1211-1220. bahar, m., d. backouse, p.c. gregg, and r. mensah. 2011. efficacy of a cladosporium sp. fungus against helicoverpa armigera (lepidoptera: noctuidae), other insect pests and beneficial insects of cotton. biocontrol sci. techn. 21(12), 1387-1397. doi: 10.1080/09583157.2011.622036 bensaci, o.a., h. daoud, n. lombarkia, and k. rouabah. 2015. formulation of the endophytic fungus cladosporium oxysporum berk. & m.a. curtis, isolated from euphorbia bupleuroides subsp. luteola, as a new biocontrol tool against the black bean aphid (aphis fabae scop.). j. plant. prot. res. 55(1), 80-87. doi: 10.1515/jppr-2015-0011 bensch, k., u. braun, j. groenewald, and p. crous. 2012. the genus cladosporium. stud. mycol. 72, 1-401. doi: 10.3114/sim0003 benson, d.a., i. karsch-mizrachi, d.j. lipman, j. ostell, and d.l. wheeler. 2005. genbank. nucleic acids res. 33, d34-d38. doi: 10.1093/nar/gki063 chandler, d., g. davidson, and j. jacobson. 2005. laboratory and glasshouse evaluation of entomopathogenic fungi against the two-spotted spider mite, tetranychus urticae (acari: tetranychidae), on tomato, lycopersicon esculentum. biocontrol sci. techn. 15(1), 37-54. doi: 10.1080/09583150410001720617 eken, c. and r. hayat. 2009. preliminary evaluation of cladosporium cladosporioides (fresen.) de vries in laboratory conditions, as a potential candidate for biocontrol of tetranychus urticae koch. world j. microbiol. biotechnol. 25, 489-492. doi: 10.1007/s11274-008-9914-0 gatarayiha, m. 2009. biological control of the two-spotted spider mite, tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae). ph.d. thesis. faculty of science and agriculture, university of kwazulu-natal, pietermaritzburg, south african republic. jeyarani, s., j. gulsar banu, and k. ramaraju. 2011. first record of natural occurrence of cladosporium cladosporioides (fresenius) de vries and beauveria bassiana (bals.-criv.) vuill on two-spotted spider mite, tetranychus urticae koch from india. j. entomol. 8(3), 274-279. doi: 10.3923/je.2011.274.279 ncbi (national center for biotechnology information). 2015. url: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/ln808903.1 (accessed 3 march 2015). oliveira, a., s. martins, and m. zacarias. 2013. an individual-based model for the interaction of the mite tetranychus urticae (koch, 1836) with its predator neoseiulus californicus (mcgregor, 1954) (acari: tetranychidae, phytoseiidae). ecol. modell. 255, 11-20. piecková, e. and z. jesenská. microscopic fungi in dwellings and their health implications in humans. ann. agric. environ. med. 6, 1-11. samways, m.j. and n.m. grech. 1986. assessment of the fungus cladosporium oxysporum (berk. and curt.) as a potential biocontrol agent against certain homoptera. agric. ecosyst. environ. 15(4), 231-239. sandoval-denis, m., d.a. sutton, a. martin-vicente, j.f. cano-lira, n. wiederhold, j. guarro, and j. gené. 2015. cladosporium species recovered from clinical samples in the united states. j. clin. microbiol. 53(9), 2990-3000. doi: 10.1128/jcm.01482-15 saranya, s., r. ushakumari, s. jacob, and b.m. philip. 2010. efficacy of different entomopathogenic fungi against cowpea 89gámez-guzmán, gaigl, and torres-rojas: potential of a cladosporium cladosporioides strain for the control of tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) under laboratory conditions aphid, aphis craccivora (koch). j. biopesticides 3(1 special issue), 138-142. sas. 2013. sas/stat user’s guide 9.13. cary, nc, sas institute inc. url: http://support.sas.com/documentation/cdl/en/ st at ug /63962/ h tm l/defau lt /v iewer.ht m#g l m _toc .ht m (accessed 10 october 2014). singh, b., t. kaur, s. kaur, k. rajesh, r.k. manhas, and a. kaur. 2016. insecticidal potential of an endophytic cladosporium velox against spodoptera litura mediated through inhibition of alpha glycosidases. pest biochem. physiol. 131, 46-52. doi: 10.1016/j.pestbp.2016.01.004 shaker, n.h., g.m. mousa ahmed, h.y. el-sayed-ibrahim, m.m. el-sawy, m. el-hoseiny mostafa, and h.n.a. el-rahman ismail. 2019. secondary metabolites of the entomopathogenic fungus, cladosporium cladosporioides and its relation to toxicity of cotton aphid, aphis gossypii. int. j. entomol. nematol. 5(1), 115-120. sosa-gomez, d.r., c.c. lopez-lastra, and r.a. humber. 2010. an overview of arthropod-associated fungi from argentina and brazil. mycopathologia 170(1), 61-76. doi: 10.1007/ s11046-010-9288-3 van der geest, l.p.s., s.l. elliot, j.a.l. breeuwer, and e.a.m. beerling. 2000. diseases of mites. exp. appl. acarol. 24, 497-560. vélez, p., f.j. posada, p. marín, a.e. bustillo, m.t. gonzález, and e. osorio. 1997. técnicas para el control de calidad de formulaciones de hongos entomopatógenos. boletín técnico cenicafé no. 17. url: http://hdl.handle.net/10778/709 characterization of potassium solubilizing bacteria isolated from corn rhizoplane received for publication: 17 september, 2021. accepted for publication: 30 december, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.98522 1 departamento de fisiología y bioquímica vegetal, instituto nacional de ciencias agrícolas (inca), mayabeque (cuba). 2 institute of biology, biotechnology and environmental protection, university of silesia in katowice, katowice (poland). 3 departamento de inspección y ensayo, laboratorios medsol, la habana (cuba). 4 instituto de investigaciones de pastos y forrajes (iipf), la habana (cuba). 5 centro de investigaciones biotecnológicas del ecuador (cibe), escuela superior politécnica del litoral (espol), guayaquil (ecuador). 6 facultad de ciencias de la ingeniería, universidad estatal de milagros (unemi), milagros (ecuador). * corresponding author: rene.perez-perez@us.edu.pl agronomía colombiana 39(3), 415-425, 2021 abstract resumen potassium is one of the most important elements in plant growth and development. most of the potassium reserves on earth are in insoluble mineral form, which represents a limitation for the absorption of this nutrient by plants. some microorganisms can solubilize the mineral forms of potassium. this study aimed to isolate and identify potassium solubilizing bacteria resident in corn rhizoplane. to do this, bacteria that formed a solubilization halo around the colony on solid aleksandrov culture medium were selected. these bacteria were then characterized considering the appearance of the colonies and cell morphology and were identified by partial 16s rdna sequencing. their solubilizing and potassium-releasing capacity was determined under different conditions of temperature, ph, and salinity, using potassium feldspar and muscovite as insoluble sources of potassium. eight strains identified within the genera paenibacillus, lysinibacillus, arthrobacter, bacillus, pseudomonas, and stenotrophomonas were obtained. the release of potassium from feldspar was favored at 28 and 30°c, ph 7.5 and a saline concentration of 4 g l-1, while in the presence of muscovite the best conditions were 30 and 37°c, ph 5.5 and 7.5, and 4 g l-1 of nacl. the most efficient strains were bacillus sp. inca-frc7 and bacillus sp. inca-frc19x with yields of up to 2.095 mg l-1. these strains could become alternatives to the use of potassium fertilizers and contribute to the ecological sanitation of the agroecosystems. el potasio es uno de los elementos más importantes en el crecimiento y desarrollo vegetal. la mayor parte de las reservas potásicas en la tierra se encuentra en forma de mineral insoluble, lo cual representa una limitante para la absorción del nutriente por las plantas. algunos microorganismos tienen la capacidad de solubilizar este mineral en formas minerales de potasio. este estudio tuvo como objetivo aislar e identificar bacterias residentes en el rizoplano del maíz con capacidad para solubilizar potasio. para esto, se seleccionaron las bacterias que formaron un halo de solubilización alrededor de la colonia en el medio de cultivo aleksandrov sólido. estas bacterias se caracterizaron posteriormente teniendo en cuenta la apariencia de las colonias y la morfología celular, y se identificaron por secuenciación parcial del adnr 16s. se determinó su capacidad solubilizadora y liberadora de potasio bajo diferentes condiciones de temperatura, ph y salinidad, empleando feldespato de potasio y moscovita como fuentes insolubles de potasio. se obtuvieron ocho cepas identificadas dentro de los géneros paenibacillus, lysinibacillus, arthrobacter, bacillus, pseudomonas y stenotrophomonas. la liberación de potasio a partir de feldespato se vio favorecida a los 28 y 30°c, ph 7.5 y una concentración salina de 4 g l-1, mientras que en presencia de moscovita las mejores condiciones fueron de 30 y 37°c, ph 5.5 y 7.5 y 4 g l-1 de nacl. las cepas más eficientes fueron bacillus sp. inca-frc7 y bacillus sp. inca-frc19x con rendimientos de hasta 2.095 mg l-1. estas cepas podrían convertirse en alternativas al uso de fertilizantes potásicos y contribuir al saneamiento ecológico de los agroecosistemas. key words: k solubilizing capacit y, k release capacit y, k-feldspar, muscovite. palabras clave: capacidad solubilizadora de k, capacidad liberadora de k, feldespato-k, moscovita. characterization of potassium solubilizing bacteria isolated from corn rhizoplane caracterización de bacterias solubilizadoras de potasio provenientes del rizoplano de maíz reneé pérez-pérez1, 2*, ionel hernández forte1, yarixa openda sanabria álvarez3, juan carlos salcedo benítez4, daynet sosa-del castillo5, and simón pérez-martínez6 introduction potassium (k) is important for cellular processes, such as cell turgor and elongation, and quality factors such as organoleptic and aesthetic properties of the plants; however, these factors do not represent direct contributions to crop yields (sardans & peñuelas, 2015). for this reason, the importance of the soil as a supplier of k is less in extensive https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.98522 416 agron. colomb. 39(3) 2021 field crops, such as cotton or cereals, which are not paid for quality but for quantity. in these cases, many farmers neglect k fertilization generally in favor of nitrogen (n) causing a nutritional imbalance, leading to a decrease in k reserves in the soil, low yields and increased production costs (shirale et al., 2019; kour, rana, kaur, et al., 2020). potassium in soil represents 2.6% of the weight of the earth’s crust and can be found in two fundamental forms, as free ions in the soil solution and in diverse forms in different mineral and organic compounds. despite this abundance, 90-98% of k is fixed in forms not available to plants (sun et al., 2020) within the minerals of magmatic origin such as potassium feldspars and micas such as muscovite and biotite (shirale et al., 2019). the low amounts of available k in the soil tend to deplete quickly during cultivation due to high demand by some plants. therefore, the constant renewal of easily removable k sources is required, such as from mineral fertilizers that represent around 95% of the k exploited in the world (shirale et al., 2019). the release of k from minerals occurs slowly through weathering or by the action of a diverse group of microorganisms including fungi and bacteria (sarikhani et al., 2018); bacteria play an essential role in the biogeochemical cycle of this element (sattar et al., 2019). there is little information related to the microbial process of k solubilization at the molecular level. however, existing reports indicate that the k release mechanisms used by these microbes include: a) a direct solubilization pathway (strong organic acid production) (basak et al., 2017; sattar et al., 2019); b) an indirect solubilization pathway (chelation of cations bound to k silicate, exchange or complexation reactions, and metal complexing ligands) (basak et al., 2017), c) secretion of polysaccharides (capsular exopolysaccharides) (sattar et al., 2019), and d) biofilm formation on mineral surfaces (nagaraju et al., 2017). the exudation of organic acids, especially oxalic, tartaric, and citric (rajawat et al., 2016), may be the most important mechanism of solubilization of k minerals (etesami et al., 2017), mainly muscovite, feldspar and biotite (basak et al., 2017). previous studies have focused on potassium solubilizing bacteria (ksb), especially those that inhabit the rhizospheric zone, where genera such as pseudomonas, pantoea, rahnella, bacillus, and paenibacillus have been found (xiao et al., 2017; khanghahi et al., 2018; dong et al., 2019). inoculation of ksb in crops of agricultural interest like tea, rice, wheat, barley, tomato, lettuce, cotton and corn has shown good results in growth variables such as plant height, length and dry weight of leaves and roots, shoot growth, biomass yield, nutrient uptake, and fruit weight and yield (bagyalakshmi et al., 2017; khanghahi et al., 2018; sarikhani et al., 2018; sattar et al., 2019), in addition to a notable increase in the available forms of k in the rhizosphere and in the k uptake by plants. however, most of these studies use bacteria isolated from ecosystems or crops different from those where they are inoculated. in this sense, the use of native strains resident in the rhizosphere of the crop may represent an advantage compared to the use of allochthonous strains. the autochthonous strains exhibit better capacity to interact positively with the resident edaphic microbiota, greater adaptability to local climatic and agroecological conditions, and the promotion of sustainable ecological management of agroecosystems (reinhold-hurek et al., 2015; koskey et al., 2017; berger et al., 2018; tchakounté et al., 2018). corn is an exhaustive crop whose nutritional needs include n and k to a greater extent (feng et al., 2019); sometimes, the k requirement is higher than the n requirement depending on the chemical characteristics of the soil (wang et al., 2018). this leads to the use of fertilizers as a common and mandatory practice to obtain acceptable yields in this crop. however, the long-term indiscriminate use of agrochemicals has a negative impact on agricultural productivity (wang et al., 2018; kour, rana, kaur, et al., 2020). furthermore, it constitutes the main cause of loss of soil fertility (berger et al., 2018) and generates groundwater contamination (sun et al., 2020), the displacement of microbial communities or the loss of some of their ecological functions, and, in some cases, affectations of human health (vejan et al., 2016). in cuba, the land area destined to the cultivation of corn is greater compared to other crops of agricultural interest, with a total of 128,604 ha in 2020 (onei, 2021). however, the crop yield is remarkably low (2 t ha-1) and does not meet the nutritional demands of the population or the livestock sector (onei, 2021). fundora et al. (2010) state that this is due to insufficiencies in the production chain, fundamentally to the shortage of chemical fertilizers (n and k fertilizers), which represents the highest cost of the process. additionally, nutrient deficiencies and the deterioration of the structure of cuban soils as a result of long years of monoculture and intensive cultivation threaten the agricultural sustainability and yield of this crop. for this reason, the aim of this research was to identify and characterize ksb from corn rhizoplane for future use as inoculants for this crop. 417pérez-pérez, hernández forte, openda sanabria, salcedo benítez, sosa-del castillo, and pérez-martínez: characterization of potassium solubilizing bacteria isolated from corn rhizoplane materials and methods sampling sa mpling was ca rried out at t he ¨el mu lato¨ fa rm (23°00’26.8” n; 82°08’12.6” w), mayabeque province, cuba. thirty-day old (vegetative development) corn plants grown in leached red ferralitic soil were sampled. five random sampling points were established, and two plants were selected from each of them. a 20 cm3 region was excavated around the root system, which was completely extracted. a sample of non-rhizospheric soil and rhizospheric soil was collected at each of the sampling points for chemical characterization in the chemical analysis laboratory of the national institute of agricultural sciences. the root samples were placed in polyethylene bags and kept at 4°c until their processing in the microbiology laboratory of the same center. chemical characterization of the soil the ph of the rhizospheric and non-rhizospheric soil samples was measured by potentiometry in a 1:2.5 (1n) soil/kcl suspension. moisture content was determined gravimetrically by drying a sample of wet field soil in an oven at 105°c for 24 h. the organic matter content was determined by the wet combustion method with potassium dichromate (k2cr2o7) (1n) (paneque pérez et al., 2010). the total k was extracted from the air-dried soil by digestion in a hot concentrated mixture of 7 ml of hno3 and 1 ml of hclo4, held for 3 h and then adjusted to 100 ml after cooling, while the available k was extracted from 1 m nh4oac (sun et al., 2020). both extraction solutions were analyzed by f lame emission spectrophotometry (λ = 766 nm) (410 classic flame photometer, sherwood scientific ltd, uk). isolation of potassium solubilizing bacteria the isolation of potassium solubilizing bacteria was carried out from the rhizoplane of the corn plants on solid aleksandrov culture medium (5 g l-1 glucose, 0.005 g l-1 mgso4.7h2o, 0.1 g l-1 fecl3, 2.0 g l-1 caco3, 3.0 g l-1 kfeldspar powder, 2.0 g l-1 ca3(po4)2, 20 g l-1 agar, ph 7.5) (vincent, 1970). first, the roots were superficially washed with sterile water until most of the attached rhizospheric soil was removed. clean roots were then cut into 1 cm long portions and placed in 50 ml erlenmeyer f lasks with 10 ml of sterile distilled water. the f lasks were continuously stirred for 2 h at 150 rpm. with the suspensions obtained, serial decimal dilutions from 10-1 to 10-6 were made, of which the 10-4, 10-5 and 10-6 dilutions were cultured by dissemination on solid aleksandrov medium. potassium feldspar powder (k-feldspar) was used as the insoluble mineral. the cultures were incubated at 29 ± 1°c for 7 d. the colonies that formed a solubilization halo around themselves were selected and re-isolated on aleksandrov medium under the same culture conditions by successive passages. once the axenic cultures were obtained, they were stored at 4°c for future use. morphological and colony characterization for the colony characterization, the coloration, opacity, shape, elevation, edges, and mucus of the colonies on aleksandrov solid medium were considered. a gram stain was performed to determine morphology, staining, and sporulation. identification and phylogenetic analysis the molecular identification of ksb was carried out by partial sequencing of the 16s rdna. the extraction of the genetic material was carried out by alkaline lysis of bacterial colonies in eppendorf tubes containing 40 μl of naoh (0.2 m). the suspension was heated in a microwave oven at 10% power for 1 min and then immediately cooled on ice for 5 min. subsequently, the suspension was centrifuged for 10 min at 10,000 g (eppendorf 5702r, merck kgaa, germany) to remove cell debris and the supernatant was stored at room temperature. amplification of 16s rdna was carried out by the pcr technique, using a 25 μl mixture containing 1 μl (10 μm) of universal primers 27f (5’-agagtttgatcctggctcag-3 ‘) and 1492r (5’-tacggttaccttgttacgactt -3 ‘), 1 μl of rdna, and 23 μl of gotaq® green master mix (promega corporation, usa). the process was carried out in an ms mini thermal cycler (major science, usa) with the following parameters: initial denaturation 95°c for 10 min and additional denaturation 92°c for 1 min; 35 cycles at 72°c each for 2 min. the amplification products were observed by 1% (m/v) agarose gel electrophoresis (1 g of agarose in 150 ml of 1x tae buffer) at 80 v for 45 min. sequencing was performed using the sanger method at the macrogen® company (republic of korea, http://www. macrogen.com/en/main/index.php). subsequently, the obtained sequences were indexed and compared with the national center for biotechnology information (ncbi) database using the blastn tool (basic local alignment search tool) and aligned using the clustalw multiple sequence alignment tool in the mega-x software (version 10.0.4) (kumar et al., 2018). additionally, a phylogenetic tree was made from the sequences obtained and the closest type sequences using the neighbor-joining method in the same software. 418 agron. colomb. 39(3) 2021 k solubilizing capacity bacterial suspensions of each isolate were prepared in sterile distilled water and the optical density was adjusted to 0.5 (λ = 600 nm) by spectrophotometry (thermo genesys™ 10uv uv-vis, thermo fisher scientific, usa). the solubilizing capacity was determined by calculating the solubilization index (si) on solid aleksandrov medium (30°c, ph 7) using two separate insoluble sources of k, k-feldspar (3 g l-1) and muscovite (3 g l-1). ten µl of the bacterial suspensions were inoculated for a total of four isolates per plate, and six replicates were established per isolate. after 7 d of incubation, the si was calculated using the formula: si = dh (1) dc where dh is the diameter of the solubilization halo (cm) and dc is the diameter of the bacterial colony (cm). the dissolution rate was characterized as “fast” when the solubilization halo appeared before the third day of culture and “slow” if it did so later. the solubilizing capacity was characterized as “low” (si<2.00), “intermediate” (2.00≤si≤4.00) and “high” (si≥4.00) according to saha et al. (2016). k releasing capacity under different conditions of temperature, ph, and salinity one hundred milliliter erlenmeyer f lasks were prepared with 20 ml of the liquid aleksandrov medium independently supplemented with k-feldspar (3 g l-1) and muscovite (3 g l-1). to evaluate the effect of ph, the medium was adjusted to values of 5.5, 7.5, and 9.0 by adding hydrochloric acid (hcl) or sodium hydroxide (naoh). four ranges of salinity were established by applying 4 g l-1, 8 g l-1, 12 g l-1, and 16 g l-1 of sodium chloride (nacl) and the effect of temperature was verified at 28°c, 30°c, 37°c, and 40°c. in all cases, the erlenmeyer f lasks were continuously stirred at 150 rpm for 7 d. the cultures were subsequently centrifuged at 3000 g (eppendorf 58xx with rotor f-34-6-38, usa) for 15 min and the amount of k released in the supernatant was determined by f lame spectrophotometry (bwb sfp flame photometer, bwb technology, uk). the standard curve was prepared with a potassium chloride (kcl) solution (saha et al., 2016). six replicates were established per treatment. statistical analysis the data from the determinations of the solubilizing and releasing capacity of k from k-feldspar and muscovite were subjected to the normality test (bartlett’s test) and homogeneity of variance (kolmogorov-smirnov’s test). simple classification analysis of variance (anova) was applied, using the tukey’s mean comparison test at p<0.05. version 21 of the statistical package for the social sciences program (spss®, ibm corporation, usa) was used for the statistical processing of the data, and excel 2016 to create the graphs. results chemical characterization of the soil the ph at the rhizosphere level was slightly more acidic compared to the non-rhizospheric soil, which was found closer to neutral. the water content indicated good moisture retention, while the organic matter levels were low. the total k content determined in the non-rhizospheric soil was higher compared to the rhizospheric soil, although both values were considered relatively high according to john-louis et al. (2017). however, the available k values for the plants were considered low in non-rhizospheric soil and medium in rhizospheric soil (tab. 1) (john-louis et al., 2017). isolation and morphological characterization a total of eight bacterial isolates with the presence of a solubilization halo around the colonies were obtained on the solid aleksandrov culture medium. the cultural and morphological characterization showed diversity among the selected isolates (tab. 2). five of these were characterized as gram-positive and three as gram-negative. the inca-frr15 and inca-frr5 isolates showed identical morphological and colony characteristics. identification and phylogenetic analysis the partial sequencing of the 16s rdna of the eight isolates allowed the identification of six genera (tab. 3) corresponding to the phyla actinobacteria, firmicutes and proteobacteria (fig. 1). table 1. physico-chemical analysis of the corn non-rhizospheric and rhizospheric soil. soil type depth (cm) location ph water content (%) organic matter (%) potassium content total k (cmol kg-1) available k (cmol kg-1) typical eutric leached red ferralitic 10-20 non-rhizospheric soil 6.7 17.1 2.2 0.53 high 0.30 low rhizospheric soil 5.6 19.3 1.8 0.48 high 0.37 medium 419pérez-pérez, hernández forte, openda sanabria, salcedo benítez, sosa-del castillo, and pérez-martínez: characterization of potassium solubilizing bacteria isolated from corn rhizoplane table 2. colony and morpho-staining characteristics of potassium solubilizing bacteria (ksb) from corn rhizoplane. isolates colony characteristics morpho-staining characteristics diameter (cm) color opacity shape elevation edges mucus gram stain sporulation inca-frc17 0.2 beige opaque circular elevated smooth dry g+ no inca-frc7 1.2 beige sparkly circular elevated rough dry g+ yes inca-frc19x 1.2 grey sparkly irregular elevated smooth mucous g+ yes inca-frc27 1.5 whitish sparkly irregular flat wavy dry g+ yes inca-frc9 0.5 whitish opaque circular convex smooth dry g+ yes inca-frr15 0.4 beige sparkly circular convex smooth mucous gno inca-frr5 0.4 beige sparkly circular convex smooth mucous gno inca-frr1 0.6 whitish opaque circular convex wavy mucous gno g+: gram-positive; g-: gram-negative. table 3. molecular identification of potassium solubilizing bacteria (ksb) from corn rhizoplane, from the partial sequencing of 16s rdna. isolates identity accession closest identification accession % id inca-frc17 arthrobacter sp. mt793084 arthrobacter pokkalii p3b162 nr _ 149802.1 100 inca-frc7 bacillus sp. mt793079 bacillus aryabhattai b8w22 nr _ 118442.1 100 inca-frc19x bacillus sp. mt793087 bacillus safensis ihbb14387 km888116 100 inca-frc27 lysinibacillus sp. mt793090 lysinibacillus boronitolerans nbrc 103108 nr _ 114207.1 100 inca-frc9 paenibacillus sp. mt793081 paenibacillus pocheonensis gsoil 1138 nr _ 112565.1 100 inca-frr15 pseudomonas sp. mt793106 pseudomonas hibiscicola hpg72 jq291604.1 100 inca-frr5 pseudomonas sp. mt793096 pseudomonas brenneri cfml 97-391 nr _ 025103 98 inca-frr1 stenotrophomonas sp. mt793092 stenotrophomonas rhizophila e-p10 nr _ 121739.1 99 % id percentage of identity. pseudomonas brenneri cfml 97-391 (nr_025103.1) pseudomonas brenneri bd11-00181 (ku647658.1) pseudomonas hibiscicola hpg72 (jq291604.1) pseudomonas sp. inca.frr5 (mt793096) pseudomonas sp. inca.frr15 (mt793106) stenotrophomonas rhizophila e-p10 (nr_121739.1) stenotrophomonas maltophilia iam 12423 (nmn240936.1) stenotrophomonas sp. inca.frr1 (mt793092) paenibacillus sp. inca-frc9 (mt793081) paenibacillus pocheonensis gsoil 1138 (nr_112565.1) lysinibacillus boronitolerans nbrc 103108 (nr_114207.1) lysinibacillus xylanilyticus xdb9 (nr_116698.1) lysinibacillus sp. inca-frc27 (mt93090) bacillus sp. inca-frc19x (mt93087) bacillus sp. inca-frc7 (mt93079) arthrobacter sp. inca-frc17 (mt793084) bacillus albus mccc 1a02146 (mk182756.1) bacillus safensis ihbb14387 (km888116) bacillus aryabhattai b8w22 (mk182791.1) bacillus megaterium nbrc 15308 atcc 14581 (nr_112636.1) arthrobacter pokkalii p3b162 (nr_149802.1) arthrobacter enclensis nio-1008 (nr_134699.1) proteobacteria firmicutes actinobacteria 99 97 96 98 98 89 75 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0.050 figure 1. phylogenetic tree obtained by the neighbor-joining method with 1000 bootstrap replicas using partial 16s rdna sequences belonging to 22 strains. the numbers in each branch correspond to the percentage of replicated trees that are associated with the taxon in question and the evolutionary distances were determined by the maximum likelihood method. the potassium solubilizing bacteria (ksb) strains identified in this study are shown in red. 420 agron. colomb. 39(3) 2021 k solubilizing capacity one hundred percent of the strains developed a solubilization halo both on the medium supplemented with kfeldspar and on the medium supplemented with muscovite. additionally, the appearance of the halo occurred within the first 48 h of the culture, so the dissolution rate was classified as fast. the solubilization indices remained within the ranges of 0.73 5.36 for k-feldspar and 1.07 3.39 for muscovite. the solubilizing capacity did not vary from one mineral to another except for the strains bacillus sp. inca-frc7 and bacillus sp. inca-frc19x, which showed contrasting solubilizing capacities, high for k-feldspar mineral and low for muscovite. in the case of k solubilization from muscovite, the most prominent strain was arthrobacter sp. inca-frc17, with an si of 3.39 for an intermediate solubilizing capacity (tab. 4). k releasing capacity under different conditions of temperature, ph, and salinity in general, the gram-positive strains performed better under the different cultivation conditions evaluated, except for lysinibacillus sp. inca-frc27 and paenibacillus sp. inca-frc9, which showed the lowest values in all determinations. similarly, the amounts of k released from muscovite were higher compared to those obtained from k-feldspar (figs. 2-4). the temperature that most favored the release of k in both sources was 30°c (fig. 2). the most efficient strains were bacillus sp. inca-frc19x with 1.982 mg l-1 of k released from k-feldspar at 28°c and 2.096 mg l-1 from muscovite at 30°c, and bacillus sp. inca-frc7 with 1.873 mg l-1 of k released from k-feldspar at 30°c and 2.051 mg l-1 from muscovite at 37°c. the gram-negative strains obtained similar amounts of k released in each source of 1.162 1.201 table 4. determination of the solubilization index (si) and solubilizing capacity (sc) of k-feldspar and muscovite on solid aleksandrov medium (30ºc, ph 7). strains k-feldspar powder muscovite si sc si sc arthrobacter sp. inca-frc17 3.65 ± 0.21b intermediate 3.39 ± 0.56a intermediate bacillus sp. inca-frc7 4.64 ± 0.40a high 1.80 ± 0.08cd low bacillus sp. inca-frc19x 5.36 ± 0.24a high 1.97 ± 0.11c low lysinibacillus sp. inca-frc27 0.73 ± 0.37d low 1.07 ± 0.00d low paenibacillus sp. inca-frc9 1.82 ± 0.10c low 1.85 ± 0.18cd low pseudomonas sp. inca-frr15 3.40 ± 0.31b intermediate 2.86 ± 0.32ab intermediate pseudomonas sp. inca-frr5 2.31 ± 0.50c intermediate 2.40 ± 0.10bc intermediate stenotrophomonas sp. inca-frr1 2.05 ± 0.05c intermediate 3.02 ± 0.31ab intermediate tukey’s mean comparison test (p<0.05; n = 6). values represent means ± standard error. different letters in the same column indicate statistical differences. k r el ea se d (m g l1 ) strains a b t 28°c t 30°c t 37°c t 40°c 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 in c afr r5 in c afr r1 5 in c afr c9 in c afr c2 7 in c afr c1 9x in c afr c7 in c afr c1 7 in c afr r1 k r el ea se d (m g l1 ) strains t 28°c t 30°c t 37°c t 40°c 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 in c afr r5 in c afr r1 5 in c afr c9 in c afr c2 7 in c afr c1 9x in c afr c7 in c afr c1 7 in c afr r1 figure 2. k released from a) k-feldspar powder and b) muscovite in liquid aleksandrov medium under different conditions of temperature. values represent means ± standard deviation (n = 5). 421pérez-pérez, hernández forte, openda sanabria, salcedo benítez, sosa-del castillo, and pérez-martínez: characterization of potassium solubilizing bacteria isolated from corn rhizoplane mg l-1 in k-feldspar (fig. 2b) and 0.850 1.044 mg l-1 in muscovite at 30°c (fig. 2b). the strain stenotrophomonas sp. inca-frr1 was the only one to release detectable amounts of k from k-feldspar at all four temperatures (fig. 2a). k solubilizing activity was favored at ph 7.5, where all the strains, except for pseudomonas sp. inca-frr5, released between 0.490 2.001 mg l-1 (fig. 3). the highest values with this ph were obtained by the strains bacillus sp. inca-frc19x and bacillus sp. inca-frc7, which reached up to 1.798 mg l-1 from k-feldspar (fig. 3a) and 1.986 mg l-1 from muscovite (fig. 3b). however, the highest values of k released were obtained at ph 5.5 by these same strains. on the other hand, the alkaline ph was more successful in releasing k from k-feldspar, with the highest value for the strain bacillus sp. inca-frc7 with 1.004 mg l-1. strains arthrobacter sp. inca-frc17, bacillus sp. inca-frc7, pseudomonas sp. inca-frr15 and stenotrophomonas sp. inca-frr1 released detectable amounts of k from kfeldspar under the three measured ph conditions (fig. 3a), while bacillus sp. inca-frc7 and stenotrophomonas sp. inca-frr1 released it from muscovite (fig. 3b). salinity affected the release of k, mainly at high concentrations of nacl (fig. 4). the k releasing activity was manifested in all strains at a concentration of 4 g l-1 of salt, with 0.036 1.306 mg l-1 released from k-feldspar and k r el ea se d (m g l1 ) strains a b ph 5.5 ph 7.5 ph 9.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 in c afr r5 in c afr r1 5 in c afr c9 in c afr c2 7 in c afr c1 9x in c afr c7 in c afr c1 7 in c afr r1 k r el ea se d (m g l1 ) strains ph 5.5 ph 7.5 ph 9.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 in c afr r5 in c afr r1 5 in c afr c9 in c afr c2 7 in c afr c1 9x in c afr c7 in c afr c1 7 in c afr r1 k r el ea se d (m g l1 ) strains a b 4 gl-1 8 gl-1 12 gl-1 16 gl-1 4 gl-1 8 gl-1 12 gl-1 16 gl-1 in c afr r5 in c afr r1 5 in c afr c9 in c afr c2 7 in c afr c1 9x in c afr c7 in c afr c1 7 in c afr r1 k r el ea se d (m g l1 ) strains in c afr r5 in c afr r1 5 in c afr c9 in c afr c2 7 in c afr c1 9x in c afr c7 in c afr c1 7 in c afr r1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 figure 3. k released from a) k-feldspar powder and b) muscovite in liquid aleksandrov medium under different conditions of ph. values represent means ± standard deviation (n = 5). figure 4. k released from a) k-feldspar powder and b) muscovite in liquid aleksandrov medium under different concentrations of salinity. values represent means ± standard deviation (n = 5). 422 agron. colomb. 39(3) 2021 muscovite. the highest values of k released were obtained at this concentration by the strain stenotrophomonas sp. inca-frr1 from k-feldspar (fig. 4a) and by strains bacillus sp. inca-frc19x and bacillus sp. inca-frc7 from muscovite (fig. 4b). only the strains stenotrophomonas sp. inca-frr1 and bacillus sp. inca-frc19x released k from k-feldspar and muscovite, respectively, under the four salinity concentrations tested. discussion potassium is part of the clay minerals that make up the mineral fraction of the soil; a soil rich in clay has a high content of k (melgar & castro, 2005). however, red ferralitic soils, considered clayey, are exceptions because the ferratilization process considerably reduces the total k content, as it does with the assimilable k content (hernández jiménez et al., 2010). as the k is depleted from the mineral interlayers of the soil, the release rate becomes progressively slower (melgar & castro, 2005), a process that increases with constant agricultural activity as is the case with the sampled soil. the use of k chemical fertilizers results in a strong adsorption of k to the minerals causing their contraction (potassium fixation) (melgar & castro, 2005; john-louis et al., 2017) and making them inaccessible for the plants. this could explain the low amounts of assimilable k found in the sampled soil, especially in the soil furthest from the rhizosphere, which would allow the establishment of microbial populations with k solubilizing capacities. atlas and bartha (2005) state that the deficiency of a nutrient in the medium stimulates the microbial solubilization/fixation activity as a survival mechanism. however, the content of assimilable k in the rhizosphere was slightly higher than in non-rhizospheric soil, which could indicate that at this level, the microbial activity of k solubilization has been stimulated, possibly inf luenced by radical exudates and plant-microorganism compatibility (reinhold-hurek et al., 2015). the microbial biodiversity of the rhizosphere is determined mainly by the composition of the radical exudates, which are specific to each plant species and decide the type and density of microbial populations associated with the plant (verma et al., 2020) additionally, the differences detected between the ph values in both soil zones indicate an acidification around the rhizosphere that would favor the solubilization of k minerals in this region (verma et al., 2020). studies on ksb from corn crops are scarce, and it is an interesting topic given the crop’s high demand for k. although ksb are the most important members of the microorganisms involved in the k cycle (sattar et al., 2019), the few isolates obtained in this research highlight the exclusivity of this activity in the microbial world in general. the identified genera have previously been isolated from rhizospheric soil samples and roots of crops, such as soybean, rice, rape, apple, tea, sudan grass, sorghum and wheat, and characterized as ksb by different authors (verma et al., 2016; egamberdieva et al., 2017; verma et al., 2017; kour, rana, yadav, et al., 2020; rana et al., 2021). considering that most of the ksb that are known correspond to the phylum proteobacteria (kour, rana, yadav, et al., 2020), the genus bacillus (phylum firmicutes) is one of the most studied and best yielding (baghel et al., 2020; kour, rana, yadav, et al., 2020; sun et al., 2020). this supports the results obtained in this research where the strains incafrc7 and inca-frc19x identified as bacillus sp. showed the highest k solubilization index on solid aleksandrov medium supplemented with k-feldspar. these strains also stood out in k release in liquid medium, showing the best yields under the different cultivation conditions, both with k-feldspar and with muscovite. on the other hand, the k solubilizing capacity of the rest of the strains remained unchanged in the presence of both k mineral sources in solid medium, in accordance with the determinations of nath et al. (2017), nath et al. (2018), and sun et al. (2020). the lysinibacillus sp. inca-frc27 and paenibacillus sp. inca-frc9 strains obtained the lowest k solubilization and k release indices in all the determinations; however, the values obtained did not correspond to those determined by naureen et al. (2017) and xiao et al. (2017) who characterize these genera as good k solubilizers. the solubilization of k is mainly due to the action of organic acids (ghadam khani et al., 2019), both of microbial and plant origin (verma et al., 2020). however, like all physiological processes, k solubilization is directly inf luenced by external factors such as temperature or ph that will determine the efficiency of the process (verma et al., 2020). in this study, k release was most favored by a temperature of 30°c, a ph of 7.5 and the lowest saline concentration tested. these results are similar to those obtained by sun et al. (2020) who obtained a maximum amount of k released from k-feldspar of 1.751 mg l-1, while the k release efficiency by the strains in this research was 13% higher with the same k source. verma et al. (2020) identified bacillus, paenibacillus and pseudomonas strains with the ability to solubilize k in temperatures up to 60°c. the growth and k solubilization at the different temperatures determined in this study was 423pérez-pérez, hernández forte, openda sanabria, salcedo benítez, sosa-del castillo, and pérez-martínez: characterization of potassium solubilizing bacteria isolated from corn rhizoplane lower in comparison with those results. the critical temperature was 40°c for all isolates in the presence of both k sources, and 37°c for gram-negative strains in the presence of muscovite. only the stenotrophomonas sp. strain inca-frr1 managed to develop and perform in all four temperature ranges. additionally, the acidic and neutral ph generally favored more k release, while alkalinity conditions only stimulated the release of k by the arthrobacter sp. inca-frc17, bacillus sp. inca-frc7, pseudomonas sp. inca-frr15 and stenotrophomonas sp. inca-frr1, coinciding with the results of verma et al. (2020). finally, salt stress affected k solubilization in both mineral sources. the level of halotolerance of the strains was limited to the lowest concentrations of nacl, while at 12 g l-1 and 16 g l-1 the solubilization was very low or there was practically no microbial growth. however, stenotrophomonas sp. incafrr1 and bacillus sp. inca-frc19x showed good resistance to these conditions, which corresponds to the results of alexander et al. (2020) and silambarasan et al. (2020), who characterized halotolerant strains of stenotrophomonas with potential for promoting lactuca sativa l. and arachis hypogaea l. growth, respectively, and to hamid et al. (2021) who obtained a k solubilizing bacillus strain under salt stress conditions. yields of k release from both mineral sources showed important differences. like the results of verma et al. (2020) and ghanbari and safari sinegani (2021), k release from muscovite was more efficient compared to k-feldspar in the same period of time; this result is interesting since muscovite is structurally more complex and less abundant in nature than feldspar minerals (alling, 1923; sattar et al., 2019). many strains such as ksb identified by other authors generally exhibit other mechanisms for promoting plant growth such as biological n fixation, solubilization of other nutrients, or phytostimulation (vasanthi et al., 2018; verma et al., 2020), so the role of these strains as agricultural inoculants would not be limited only to the contribution of k but would act in a wide range of ecological niches. conclusions in the rhizoplane of corn plants established in leached red ferralitic soil, ksb populations corresponding to the genera bacillus, arthrobacter, paenibacillus, lysinibacillus, pseudomonas, and stenotrophomonas coexist. the yields in the k release differed between strains and varied depending on the established abiotic conditions. the strains corresponding to the genera lysinibacillus and paenibacillus showed less efficiency as solubilizers, while strains bacillus sp. inca-frc7 and bacillus sp. inca-frc19x stood out for their performance in all determinations. these strains may be part of future biofertilizers for the corn crop, and this work constitutes the preliminary steps to achieve this. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions rpp formulated the research objectives, designed the work plan, performed the phylogenetic analysis, and supervised the experimental part. ihf performed the statistical analysis and its interpretation. yos and jcsb carried out the lab work. dsc carried out the molecular identification and supervised the phylogenetic analysis. spm performed the final review of the article. all authors contributed to the writing of the document. literature cited alexander, a., singh, v. k., & mishra, a. (2020). halotolerant pgpr stenotrophomonas maltophilia bj01 induces salt tolerance by modulating physiology and biochemical activities of arachis hypogaea. frontiers in microbiology, 11, article 568289. https:// doi.org/10.3389/fmicb.2020.568289 alling, h. l. (1923). the mineralography of the feldspars part ii. the journal of geology, 31(4), 282–305. atlas, r. m., & bartha, r. (2005). ecología microbiana y microbiología ambiental (4th ed.). pearson addison wesley. baghel, v., thakur, j. k., yadav, s. s., manna, m. c., mandal, a., shirale, a. o., sharma, p., sinha, n. k., mohanty, m., singh, a. b., & patra, a. k. (2020). phosphorus and potassium solubilization from rock minerals by endophytic burkholderia sp. strain fdn2-1 in soil and shift in diversity of bacterial endophytes of corn root tissue with crop growth stage. geomicrobiology journal, 37(6), 550–563. https://doi.org/10.1080/01490451.20 20.1734691 bagyalakshmi, b., ponmurugan, p., & balamurugan, a. (2017). potassium solubilization, plant growth promoting substances by potassium solubilizing bacteria (ksb) from southern indian tea plantation soil. biocatalysis and agricultural biotechnology, 12, 116–124. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.09.011 basak, b. b., sarkar, b., biswas, d. r., sarkar, s., sanderson, p., & naidu, r. (2017). bio-intervention of naturally occurring silicate minerals for alternative source of potassium: challenges and opportunities. in d. l. sparks (ed.), advances in agronomy (pp. 115–145). academic press. https://doi.org/10.1016/ bs.agron.2016.10.016 berger, b., patz, s., ruppel, s., dietel, k., faetke, s., junge, h., & becker, m. (2018). successful formulation and application of plant growth-promoting kosakonia radicincitans in maize cultivation. biomed research international, 2018, article 6439481. https://doi.org/10.1155/2018/6439481 dong, x., lv, l., wang, w., liu, y., yin, c., xu, q., yan, h., fu, j., & liu, x. (2019). differences in distribution of potassium-solubilizing bacteria in forest and plantation soils in https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.568289 https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.568289 https://doi.org/10.1080/01490451.2020.1734691 https://doi.org/10.1080/01490451.2020.1734691 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.09.011 https://doi.org/10.1016/bs.agron.2016.10.016 https://doi.org/10.1016/bs.agron.2016.10.016 https://doi.org/10.1155/2018/6439481 424 agron. colomb. 39(3) 2021 myanmar. international journal of environmental research and public health, 16(5), article 700. https://doi.org/10.3390/ ijerph16050700 egamberdieva, d., wirth, s., jabborova, d., räsänen, l. a., & liao, h. (2017). coordination between bradyrhizobium and pseudomonas alleviates salt stress in soybean through altering root system architecture. journal of plant interactions, 12(1), 100–107. https://doi.org/10.1080/17429145.2017.1294212 etesami, h., emami, s., & alik hani, h. a. (2017). potassium solubilizing bacteria (ksb): mechanisms, promotion of plant growth, and future prospects a review. journal of soil science and plant nutrition, 17(4), 897–911. https://doi.org/10.4067/ s0718-95162017000400005 feng, k., cai, z., ding, t., yan, h., liu, x., & zhang, z. (2019). effects of potassium-solubulizing and photosynthetic bacteria on tolerance to salt stress in maize. journal of applied microbiology, 126(5), 1530–1540. https://doi.org/10.1111/jam.14220 fundora, z. m., castiñeiras, l., shagarodsky, t., barrios, o., fernández, l., león, n., moreno, v., cristóbal, r., garcía, m., giraudy, c., hernández, f., arzola, d., de armas, d., garcía, r., & fuentes, v. (2010). destinos de la producción de diferentes cultivos en fincas rurales de dos provincias de cuba. cultivos tropicales, 31(3). ghadam khani, a., enayatizamir, n., & norouzi masir, m. (2019). impact of plant growth promoting rhizobacteria on different forms of soil potassium under wheat cultivation. letters in applied microbiology, 68(6), 514–521. https://doi.org/10.1111/ lam.13132 ghanbari, m., & safari sinegani, a. a. (2021). isolation and identification of 10 strains of potassium, phosphorus and iron solubilizing bacteria from the soil around the potato roots in hamedan province. electronic journal of soil management and sustainable production, 10(4), 55–76. https://doi.org/10.22069/ ejsms.2021.18031.1957 hamid, s., ahmad, i., akhtar, m. j., iqbal, m. n., shakir, m., tahir, m., rasool, a., sattar, a., khalid, m., ditta, a., & zhu, b. (2021). bacillus subtilis y16 and biogas slurry enhanced potassium to sodium ratio and physiology of sunf lower (helianthus annuus l.) to mitigate salt stress. environmental science and pollution research, 28, 38637–38647. https://doi.org/10.1007/ s11356-021-13419-2 hernández jiménez, a., bojórquez serrano, j. i., morell planes, f., cabrera rodríguez, a., ascanio garcía, m. o., garcía paredes, j. d., & madueño molina, a. (2010). fundamentos de la estructura de suelos tropicales (1st ed.). universidad autónoma de nayarit, instituto nacional de ciencias agrícolas. john-louis, c. m., vantour-causse, a., & tamayo-sierra, a. a. (2017). estado de la fertilidad química de los suelos ferralíticos rojos de la granja los pinos. revista ingeniería agrícola, 7(3), 17–22. khanghahi, m. y., pirdashti, h., rahimian, h., nematzadeh, g., & sepanlou, m. g. (2018). potassium solubilising bacteria (ksb) isolated from rice paddy soil: from isolation, identification to k use efficiency. symbiosis, 76, 13–23. https://doi.org/10.1007/ s13199-017-0533-0 koskey, g., mburu, s. w., njeru, e. m., kimiti, j. m., ombori, o., & maingi, j. m. (2017). potential of native rhizobia in enhancing nitrogen fixation and yields of climbing beans (phaseolus vulgaris l.) in contrasting environments of eastern kenya. frontiers in plant science, 8, article 443. https://doi. org/10.3389/fpls.2017.00443 kour, d., rana, k. l., kaur, t., yadav, n., halder, s. k., yadav, a. n., sachan, s. g., & saxena, a. k. (2020). potassium solubilizing and mobilizing microbes: biodiversity, mechanisms of solubilization, and biotechnological implication for alleviations of abiotic stress. in a. a. rastegari, a. n. yadav, & n. yadav (eds.), new and future developments in microbial biotechnology and bioengineering trends of microbial biotechnology for sustainable agriculture and biomedicine systems: diversity and functional perspectives (pp. 177–202). elsevier. https://doi. org/10.1016/b978-0-12-820526-6.00012-9 kour, d., rana, k. l., yadav, a. n., yadav, n., kumar, m., kumar, v., vyas, p., dhaliwal, h. s., & saxena, a. k. (2020). microbial biofertilizers: bioresources and eco-friendly technologies for agricultural and environmental sustainability. biocatalysis and agricultural biotechnology, 23, article 101487. https://doi. org/10.1016/j.bcab.2019.101487 kumar, s., stecher, g., li, m., knyaz, c., & tamura, k. (2018). mega x: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. molecular biology and evolution, 35(6), 1547–1549. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096 melgar, r. j., & castro, l. n. (2005). potasio. in h. nielson, & r. sarudiansky (eds.), minerales para la agricultura en latinoamérica (pp. 254–266). centro de estudios para la sustentabilidad. nagaraju, y., triveni, s., subhashreddy, r., & jhansi, p. (2017). biofilm formation of zinc solubilizing, potassium releasing bacteria on the surface of fungi. international journal of current microbiology and applied sciences, 6(4), 2037–2047. https:// doi.org/10.20546/ijcmas.2017.604.241 nath, d., maurya, b. r., & khan, s. (2018). in-vitro solubilization of waste minerals and morphological characteristics of potassium and phosphorus solubilizing bacteria. journal of pharmacognosy and phytochemistry, 7(2), 1626–1632. nath, d., maurya, b. r., & meena, v. s. (2017). documentation of five potassiumand phosphorus-solubilizing bacteria for their k and p-solubilization ability from various minerals. biocatalysis and agricultural biotechnology, 10, 174–181. https://doi. org/10.1016/j.bcab.2017.03.007 naureen, z., rehman, n. u., hussain, h., hussain, j., gilani, s. a., al housni, s. k., mabood, f., khan, a. l., farooq, s., abbas, g., & harrasi, a. a. (2017). exploring the potentials of lysinibacillus sphaericus za9 for plant growth promotion and biocontrol activities against phytopathogenic fungi. frontiers in microbiology, 8, article 1477. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01477 onei. (2021). series estadísticas agricultura enero-diciembre 2020. oficina nacional de estadistica e informacióon. http://www. onei.gob.cu/node/15778 paneque pérez, v. m., calaña naranjo, j. m., calderón valdés, m., borges benítez, y., hernández garcía, t. c., & caruncho contreras, m. (2010). manual de técnicas analíticas para análisis de suelo, foliar, abonos orgánicos y fertilizantes químicos. ediciones inca. rajawat, m. v. s., singh, s., tyagi, s. p., & saxena, a. k. (2016). a modified plate assay for rapid screening of potassium-solubilizing https://doi.org/10.3390/ijerph16050700 https://doi.org/10.3390/ijerph16050700 https://doi.org/10.1080/17429145.2017.1294212 https://doi.org/10.4067/s0718-95162017000400005 https://doi.org/10.4067/s0718-95162017000400005 https://doi.org/10.1111/jam.14220 https://doi.org/10.1111/lam.13132 https://doi.org/10.1111/lam.13132 https://doi.org/10.22069/ejsms.2021.18031.1957 https://doi.org/10.22069/ejsms.2021.18031.1957 https://doi.org/10.1007/s11356-021-13419-2 https://doi.org/10.1007/s11356-021-13419-2 https://doi.org/10.1007/s13199-017-0533-0 https://doi.org/10.1007/s13199-017-0533-0 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00443 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00443 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-820526-6.00012-9 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-820526-6.00012-9 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101487 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101487 https://doi.org/10.1093/molbev/msy096 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.604.241 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.604.241 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.03.007 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.03.007 https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01477 http://www.onei.gob.cu/node/15778 http://www.onei.gob.cu/node/15778 425pérez-pérez, hernández forte, openda sanabria, salcedo benítez, sosa-del castillo, and pérez-martínez: characterization of potassium solubilizing bacteria isolated from corn rhizoplane bacteria. pedosphere, 26(5), 768–773. https://doi.org/10.1016/ s1002-0160(15)60080-7 rana, k. l., kour, d., kaur, t., devi, r., yadav, a., & yadav, a. n. (2021). bioprospecting of endophytic bacteria from the indian himalayas and their role in plant growth promotion of maize (zea mays l.). journal of applied biology & biotechnology, 9(3), 41–50. https://doi.org/10.7324/jabb.2021.9306 reinhold-hurek, b., bünger, w., burbano, c. s., sabale, m., & hurek, t. (2015). roots shaping their microbiome: global hotspots for microbial activity. annual review of phytopathology, 53, 403– 424. https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-082712-102342 saha, m., maurya, b. r., meena, v. s., bahadur, i., & kumar, a. (2016). identification and characterization of potassium solubilizing bacteria (ksb) from indo-gangetic plains of india. biocatalysis and agricultural biotechnology, 7, 202–209. https:// doi.org/10.1016/j.bcab.2016.06.007 sardans, j., & peñuelas, j. (2015). potassium: a neglected nutrient in global change. global ecology and biogeography, 24(3), 261–275. https://doi.org/10.1111/geb.12259 sarikhani, m. r., oustan, s., ebrahimi, m., & aliasgharzad, n. (2018). isolation and identification of potassium-releasing bacteria in soil and assessment of their ability to release potassium for plants. european journal of soil science, 69(6), 1078–1086. https://doi.org/10.1111/ejss.12708 sattar, a., naveed, m., ali, m., zahir, z. a., nadeem, s. m., yaseen, m., meena, v. s., farooq, m., singh, r., rahman, m., & meena, h. n. (2019). perspectives of potassium solubilizing microbes in sustainable food production system: a review. applied soil ecology, 133, 146–159. https://doi.org/10.1016/j. apsoil.2018.09.012 shirale, a. o., meena, b. p., gurav, p. p., srivastava, s., biswas, a. k., thakur, j. k., somasundaram, j., patra, a. k., & rao, a. s. (2019). prospects and challenges in utilization of indigenous rocks and minerals as source of potassium in farming. journal of plant nutrition, 42(19), 2682–2701. https://doi.org/10.1080/ 01904167.2019.1659353 silambarasan, s., logeswari, p., ruiz, a., cornejo, p., & kannan, v. r. (2020). inf luence of plant beneficial stenotrophomonas rhizophila strain casb3 on the degradation of diuroncontaminated saline soil and improvement of lactuca sativa growth. environmental science and pollution research, 27, 35195–35207. https://doi.org/10.1007/s11356-020-09722-z sun, f., ou, q., wang, n., guo, z. x., ou, y., li, n., & peng, c. (2020). isolation and identification of potassium-solubilizing bacteria from mikania micrantha rhizospheric soil and their effect on m. micrantha plants. global ecology and conservation, 23, article e01141. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01141 tchakounté, g. v. t., berger, b., patz, s., fankem, h., & ruppel, s. (2018). data on molecular identification, phylogeny and in vitro characterization of bacteria isolated from maize rhizosphere in cameroon. data in brief, 19, 1410–1417. https://doi. org/10.1016/j.dib.2018.06.003 vasanthi, n., saleena, l. m., & raj, s. a. (2018). silica solubilization potential of certain bacterial species in the presence of different silicate minerals. silicon, 10, 267–275. https://doi.org/10.1007/ s12633-016-9438-4 vejan, p., abdullah, r., khadiran, t., ismail, s., & nasrulhaq boyce, a. (2016). role of plant growth promoting rhizobacteria in agricultural sustainability a review. molecules, 21(5), article 573. https://doi.org/10.3390/molecules21050573 verma, p., yadav, a. n., khannam, k. s., kumar, s., saxena, a. k., & suman, a. (2016). molecular diversity and multifarious plant growth promoting attributes of bacilli associated with wheat (triticum aestivum l.) rhizosphere from six diverse agro-ecological zones of india. journal of basic microbiology, 56(1), 44–58. https://doi.org/10.1002/jobm.201500459 verma, p., yadav, a. n., khannam, k. s., kumar, s., saxena, a. k., & suman, a. (2020). molecular diversity and functional annotation of potassium solubilizing bacteria associated with wheat (triticum aestivum l.) from six diverse agro-ecological zones of india. research journal of biotechnology, 15(10), 41–56. verma, p., yadav, a. n., khannam, k. s., saxena, a. k., & suman, a. (2017). potassium-solubilizing microbes: diversity, distribution, and role in plant growth promotion. in d. panpatte, y. jhala, r. vyas, & h. shelat (eds.), microorganisms for green revolution. microorganisms for sustainability (pp. 125–149). springer. https://doi.org/10.1007/978-981-10-6241-4_7 vincent, j. m. (1970). a manual for the practical study of the root-nodule bacteria. ibp handbook 15. blackwell scientific publishers. wang, q., jiang, x., guan, d., wei, d., zhao, b., ma, m., chen, s., li, l., cao, f., & li, j. (2018). long-term fertilization changes bacterial diversity and bacterial communities in the maize rhizosphere of chinese mollisols. applied soil ecology, 125, 88–96. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.12.007 xiao, y., wang, x., chen, w., & huang, q. (2017). isolation and identification of three potassium-solubilizing bacteria from rape rhizospheric soil and their effects on ryegrass. geomicrobiology journal, 34(10), 873–880. https://doi.org/10.1080/0 1490451.2017.1286416 https://doi.org/10.1016/s1002-0160(15)60080-7 https://doi.org/10.1016/s1002-0160(15)60080-7 https://doi.org/10.7324/jabb.2021.9306 https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-082712-102342 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2016.06.007 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2016.06.007 https://doi.org/10.1111/geb.12259 https://doi.org/10.1111/ejss.12708 https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2018.09.012 https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2018.09.012 https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1659353 https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1659353 https://doi.org/10.1007/s11356-020-09722-z https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01141 https://doi.org/10.1016/j.dib.2018.06.003 https://doi.org/10.1016/j.dib.2018.06.003 https://doi.org/10.1007/s12633-016-9438-4 https://doi.org/10.1007/s12633-016-9438-4 https://doi.org/10.3390/molecules21050573 https://doi.org/10.1002/jobm.201500459 https://doi.org/10.1007/978-981-10-6241-4_7 https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.12.007 https://doi.org/10.1080/01490451.2017.1286416 https://doi.org/10.1080/01490451.2017.1286416 effect of selected bacteria from biogas sludge on the growth and nutrition of upland rice received for publication: may 24, 2021. accepted for publication: december 20, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.97583 1 doctoral program in agricultural sciences, faculty of agriculture, universitas sumatera utara, sumatera utara (indonesia). 2 program of agrotechnology, faculty of agriculture, universitas sumatera utara, sumatera utara (indonesia). 3 program of chemical engineering, faculty of engineering, universitas sumatera utara, sumatera utara (indonesia). *corresponding author: zulnasution@usu.ac.id agronomía colombiana 39(3), 381-391, 2021 abstract resumen this study evaluated the inf luence of selected superior bacterial isolates (sbi), biogas sludge, and their interactions on growth and nutrient uptake of upland rice grown in ultisols. we used a randomized block design with two factors and seven replicates from october 2020 to april 2021. the first factor used selected sbi (b0 = untreated, b1 = nitrogen-fixing bacteria isolate (n3), b2 = phosphate solubilizing bacteria isolate (p7), b3 = isolate combination (n3+p7)). the second factor was the dosage of biogas sludge (s0 = untreated, s1 = 157.5; s2 = 315; s3 = 630 ml/polybag). the parameters were determined by anova and followed by duncan’s multiple range test at р<0.05. the results showed that the isolate p7 significantly increased the n uptake by 20.77% and crop growth rate (cgr) of upland rice 2.81 times. biogas sludge doses from 315 to 630 ml/polybag significantly increased plant height, uptake of n and p, total fresh and dry weight, and cgr of upland rice. the interaction between n3 and biogas sludge dosage of 630 ml/ polybag significantly increased the cgr of upland rice. the application of isolates n3 and p7 and their combination with biogas sludge of 630 ml/polybag has the potential to increase the cgr of upland rice in acidic soils. el presente estudio evaluó la inf luencia de aislamientos bacterianos superiores seleccionados (abs), lodos de biogás y sus interacciones sobre el crecimiento y la absorción de nutrientes del arroz de tierras altas cultivado en ultisoles. se utilizó un diseño de bloques al azar con dos factores y siete repeticiones desde octubre de 2020 hasta abril de 2021. el primer factor utilizado seleccionó abs (b0 = sin tratamiento, b1 = aislamiento de bacterias fijadoras de nitrógeno (n3), b2 = aislamiento de bacterias solubilizadoras de fosfato (p7), b3 = combinación de aislamientos (n3+p7)). el segundo factor fue la dosificación del lodo de biogás (s0 = sin tratamiento, s1 = 157.5; s2 = 315; s3 = 630 ml/polybag). los parámetros fueron determinados por análisis de varianza y seguidos de la prueba de rangos múltiples de duncan a р<0.05. los resultados mostraron que el aislamiento p7 aumentó significativamente la absorción de n en un 20.77% y la tasa de crecimiento del cultivo (tcc) de arroz de tierras altas 2.81 veces. las dosis de lodos de biogás de 315 a 630 ml/polybag aumentaron significativamente la altura de la planta, la absorción de n y p, el peso fresco y seco total y el tcc de arroz de tierras altas. la interacción de n3 con la dosis de lodos de biogás de 630 ml/polybag aumentó significativamente la tcc del arroz de tierras altas. la aplicación de los aislamientos n3 y p7 y su combinación con lodos de biogás de 630 ml/polybag tiene el potencial de aumentar la tcc de arroz de tierras altas en suelos ácidos. key words: acidic soil, crop grow th rate, dosage, sludge potential. palabras clave: suelo ácido, tasa de crecimiento de cultivos, dosis, potencial de lodo. effect of selected bacteria from biogas sludge on the growth and nutrition of upland rice efecto de las bacterias seleccionadas de los lodos de biogás en el crecimiento y la nutrición del arroz de tierras altas novilda elizabeth mustamu1, zulkifli nasution2*, irvan3, and mariani sembiring2 introduction biogas sludge is the waste by-product from an anaerobic processing system (fao, 1977) and has a high nutrient content that can be used as organic fertilizer to increase soil fertility and plant yield (adela et al., 2014). the following characteristics of the biogas sludge from palm oil waste have been reported: total n of 490 mg l-1, total p of 110 mg l-1, total k of 1.9 mg l-1 (lubis et al., 2014), c/n 8; 0.14% n, 1.12% c (tepsour et al., 2019), and n-nh3 of 91-112 mg l-1 (choorit & wisarnwan, 2007). the ph may range from 6.8 to 8.3, with the highest bacterial population of 7.21×107 cells ml-1 and the lowest of 3.15×107 cells ml-1 (alvionita et al., 2019). additionally, mustamu and triyanto (2020) reported that the biogas sludge has nitrogen-fixing and phosphate solubilizing bacteria that have the potential to increase the availability of nitrogen and phosphate in soils. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.97583 382 agron. colomb. 39(3) 2021 the diversity of beneficial bacteria such as nitrogen-fixing and phosphate solubilizing bacteria has a greater potential to increase soil fertility and plant growth. zhang et al. (2013) reported that phosphate solubilizing bacteria play an important role in increasing soil fertility and plant yield, and reducing the use of chemical fertilizers. sharma et al. (2013) described different bacillus species, such as b. circulans, b. cereus, b. fusiformis, b. pumilus, b. megaterium, b. mycoides, b. coagulans, b. chitinolyticus, and b. subtilis as phosphate solubilizing microorganisms. ambrosini et al. (2016) showed the highest nitrogenase activity in bacillus cereus among 42 different strains of bacillus spp. lim et al. (2018) also reported the dominant bacteria found in the biogas sludge from anaerobic processing using the pyrosequencing and clone library methods, i.e., proteobacteria, firmicutes, bacteroidetes, and thermotogae. the application of bacteria from biogas sludge has never been reported in indonesia for improving upland rice growth on acidic soils, including ultisols. according to the pusat penelitian tanah dan agroklimat (center for soil and agro-climate research) (2000), the area in indonesia covered by ultisols is 45.8 million ha or 24% of the total area of the country. furthermore, according to the ministry of agriculture, the area dedicated to rice cultivation in indonesia is 15,712,025 ha with a yield of 81,148,617 t in 2017, and the contribution of upland rice yield is 4.66% (kementerian pertanian, 2017). the yield contribution of upland rice is classified as low and, therefore, it is necessary to find options to increase it. therefore, it is necessary to test the potential of beneficial bacterial isolates from biogas sludge to increase the availability of nitrogen and phosphate and, thus, the growth response of upland rice in ultisols. this study aimed to evaluate the inf luence of selected superior bacterial isolates, biogas sludge, and their interaction on the mineral nutrition of the upland rice grown in ultisols. materials and methods study area the concentration of total n and available p in ultisols and in the plant tissue (n and p uptake) were analyzed in the analytical laboratory of socfin indonesia inc., medan (indonesia). the bacterial isolates were applied to upland rice in the village of padang bulan (3°37.760’ n, 98°38.898’ e, and altitude of 18 m a.s.l.), medan selayang subdistrict, medan city, indonesia, from october 2020 to april 2021. the average temperature was 27.4°c, the average air humidity was 82%, and the average rainfall was 228.5 mm per month. preparation of medium and upland rice seeds the medium to grow upland rice plants was the ultisol soil from the simalingkar area, medan tuntungan subdistrict, medan city, collected at a depth of 0 to 20 cm. one hundred g of soil sample were taken and analyzed for chemical characteristics of ph h2o, organic c by walkley-black, available p by bray-ii, total n using the kjeldahl method, and cation exchange capacity (cec) and base saturation (k, ca, na, mg) by ammonium acetate ph7 method (tab. 1). the soil was sterilized by drying at 100°c for 2 h. to prevent heat from the sterilization process, the soil was incubated for 1 d and then placed into a 10 kg polybag (18 cm × 18 cm). a basic npk fertilizer (16-16-16) by meroke tetap jaya inc. (medan, indonesia) at a dose of 1.5 g/polybag was applied by stirring evenly with the soil. the seeds of upland rice (oryza sativa l.) of the inbred variety inpago-8 from the indonesian agency for agricultural research and development were soaked in water for 24 h, followed by the application of the fungicide propineb (70%) for 2 h. upland rice was planted after 1 d of basic fertilization with two seeds per polybag at a depth of 2 cm. table 1. chemical characteristics of the ultisol soil samples after sterilization at 100°c. chemical characteristics method value category soil ph (h2o) electrometry 4.80 acid organic c (%) walkley-black 0.44 very low total n (%) kjeldahl 0.04 very low available p (mg kg-1) spectrophotometry 870.25 very high cec (meq 100 g-1) ammonium acetate ph 7 28.31 high base saturation (%) ammonium acetate ph 7 4.85 very low exchangeable cations k (meq 100 g-1) ammonium acetate ph 7 0.60 high ca (meq 100 g-1) ammonium acetate ph 7 0.34 very low mg (meq 100 g-1) ammonium acetate ph 7 0.32 very low na (meq 100 g-1) ammonium acetate ph 7 0.09 very low al (%) ammonium acetate ph 7 0.02 very low criteria for ph (h2o) = 4.5-5.5 (acid); organic c <1% (very low); total n <0.1% (very low); available p >60 mg kg-1 (very high); cation exchange capacity (cec) = 25-40 meq 100 g-1 (high); base saturation <20% (very low); exchangeable k = 0.60-1.00 meq 100 g-1 (high); exchangeable ca <2 meq 100 g-1 (very low); exchangeable mg <0.4 meq 100 g-1 (very low); exchangeable na <0.1 meq 100 g-1 (very low); exchangeable al <5% (very low) (balai penelitian tanah (indonesia soil research institute), 2009). preparation of superior bacterial isolates suspension and biogas sludge one ml of the bacterial isolate suspension obtained from the characteristic stage was put into a test tube containing 9 ml of distilled water, homogenized and then diluted to 10-5. a total of 0.1 ml of the suspension from the last dilution was spread over james nitrogen free malat bromothymol blue 383mustamu, nasution, irvan, and sembiring: effect of selected bacteria from biogas sludge on the growth and nutrition of upland rice (jnfb) medium (kirchhof et al., 1997) for the nitrogenfixing bacterial isolates test and pikovskaya (pvk) medium (pikovskaya, 1948) for the phosphate solubilizing bacteria isolates. the culture medium was incubated for 2 to 3 d at 37°c. the nitrogen-fixing bacterial isolate test was characterized by the presence of colonies growing on the jnfb medium. the growth of phosphate solubilizing bacterial isolates was indicated by a halo zone around the microbial colonies on the pvk medium. seven nitrogen-fixing and seven phosphate-solubilizing isolates were found to produce total n and available p. the isolates that showed the highest phosphate and nitrogen increasing abilities were selected, namely phosphate solubilizing bacteria (p7) and nitrogen-fixing bacteria (n3), which were confirmed by mustamu et al. (2021a; 2021b). the biogas sludge was collected from nubika jaya inc., pinang city, labuhanbatu district, north sumatra province, indonesia. the procedure for processing biogas sludge was the following: the palm oil mill removed the palm oil mill eff luent (pome) waste from the second pond which has been mixed with oil and then separated at an optimal temperature of 35°c. liquid waste was then pumped into the receiver tank of 10 m3 volume and filtered on a fiber tank screen to separate solid waste such as fiber and other materials. liquid waste from the receiver tank was further pumped into the tower tank. then, it was distributed evenly to the fixed tank at a temperature of 35 to 37°c and a f low rate of 20 to 30 m3/h. finally, the biogas sludge was taken from the fixed tank. bacterial isolates and biogas sludge were applied to the soil surface at the base of the plants at one week after planting. biogas sludge samples of 500 ml volume were used to analyze the chemical and biological characteristics (tab. 2). treatment application this study used a randomized block design with two factors and seven replicates. the first factor was the type of superior bacterial isolates (b0 = untreated; b1 = nitrogenfixing bacterial isolate (n3); b2 = phosphate solubilizing bacteria isolate (p7); b3 = combination of isolates n3+p7) at a similar dose, namely 10 ml/polybag. the second factor was the dosage of biogas sludge (s0 = untreated; s1 = 157.5; s2 = 315; s3 = 630 ml/polybag). determination of biogas sludge based on the dose of liquid organic fertilizer at the oil palm was 126 m3 ha-1 equal to 126,000 l ha-1 (sutarta et al., 2000), then converted to soil weight per polybag (eq. 1). each replicate was harvested at 4, 8, and 12 weeks after application (waa) for determination of the crop growth rate (cgr). biogas sludge = dose of liquid organic fertilizer ha-1 × soil weight per polybag (1) soil weight ha-1 = 126,000 l ha-1 × 10 kg = 630 ml 2,000,000 kg ha-1 plant growth variables and data analysis the growth variables were assessed by measuring the growth of upland rice (plant height, and total fresh and dry weights), contents and uptake of n and p in the aerial table 2. chemical and biological characteristics of the biogas sludge. characteristics method value ph electrometry 7.41 chemical oxygen demand (mg l-1) spectrophotometry 4547.8 biological oxygen demand (mg l-1) titrimetry 1127.5 total n (%) kjeldahl 0.051 total p (%) spectrophotometry 0.0097 available p (%) spectrophotometry 0.013 total k (%) graphite furnace atomic absorption spectrophotometry (aas) 0.18 organic c (%) walkley-black 0.14 ca (%) graphite furnace-aas 0.04 mg (%) graphite furnace-aas 0.04 na (mg l-1) graphite furnace-aas 44.41 cu (%) aas 0.0001 total nitrogen-fixing bacteria (cfu ml-1) plate count 29.4×105 total phosphate solubilizing bacteria (cfu ml-1) plate count 7.0×104 laboratory analysis based on the balai penelitian tanah (indonesia soil research institute) (2009). 384 agron. colomb. 39(3) 2021 parts, and crop growth rate (cgr). the plant height was measured from the root apex to the tip of leaves using a measuring tape, and the total fresh weight was obtained by weighing the roots and shoots. the total dry weight (roots + shoots) was obtained after plant drying in an oven (vs-1202d3, vision scientific co., korea) at 60°c for 48 h and weighed using analytical scales. a 200 g sample of the second leaf from the shoots was collected and analyzed to determine the n content using the kjeldahl method, and the p content was recorded using the destruction method through dry ashing (bertramson, 1942). the n and p uptake were measured using equation 2. the cgr was calculated as the dry weight related to the unit area at 4-8, 8-12, and 12-16 waa using equation 3 (shon et al., 1997): nutrient uptake = nutrient content in the shoots × total dry weight (2) cgr = δw × w2-w1 (3) t2-t1δt where: cgr = crop growth rate; w1 = dry weight per unit area at t1; w2 = dry weight per unit area at t2; t1 = first sampling; t2 = second sampling. the parameters of the second phase of the study were analyzed by an anova. if the treatment had a significant effect, the duncan’s multiple range test was applied at p<0.05 using spss v.20 software (ibm, 2011). 56 90 96 99 55 88 94 98 54 90 97 101 58 91 98102 58 95 103109 57 87 94 98 57 86 9296 55 102 108112 55 87 93 99 54 87 94 98 52 85 9296 55 95 100104 52 9196 100 56 86 9599 56 8286 90 58 94 103 107 55 92 98102 57 88 94 98 54 8488 91 59 95 102 107 55 84 90 93 56 87 94 98 55 91 98102 57 96 103107 p la nt h ei gh t ( cm ) bacterial isolates 0 20 40 60 80 100 120 untreated n3 p7 n3+p7 4 waa 8 waa 12 waa 16 waa a p la nt h ei gh t ( cm ) interactions 0 20 40 60 80 100 120 b3s2b3s1b3s0b2s3b2s2b2s1b2s0b1s3b1s2b1s1b1s0b0s3b0s2b0s1b0s0 b3s3 4 waa 8 waa 12 waa 16 waa c p la nt h ei gh t ( cm ) dosage of biogas sludge (ml/polybag) 0 20 40 60 80 100 120 0 157.5 315 630 4 waa 8 waa 12 waa 16 waa b figure 1. a) effect of superior bacterial isolates, b) dosage of biogas sludge, and c) their interactions on plant height of upland rice at 4, 8, 12, and 16 weeks after application (waa). values followed by a different letter in the graph significantly differed according to the duncan test at p<0.05. vertical bars indicate the standard error. dosage of biogas sludge (s0 = untreated; s1 = 157.5; s2 = 315; s3 = 630 ml/polybag). superior bacterial isolates (b0 = untreated; b1 = isolate n3, b2 = isolate p7; b3 = isolates n3+p7). 385mustamu, nasution, irvan, and sembiring: effect of selected bacteria from biogas sludge on the growth and nutrition of upland rice results effect of bacterial isolates and biogas sludge on upland rice growth plant height of upland rice the effect of biogas sludge application was significant on the plant height of upland rice at 8, 12, and 16 waa. superior bacterial isolates and their interactions did not have a significant effect on the plant height of upland rice at 4, 8, 12, and 16 waa (fig. 1a-c). a significant increase in plant height of upland rice was observed with higher doses of biogas sludge of 630 ml/polybag at 8, 12, and 16 waa, with the highest increase of 14.81% compared to the control at 16 waa. although the effect was not significant, the combination of isolates b3 and the interaction of b2s3 showed the highest increase in plant height of upland rice by 2.94% and 22.06%, respectively, compared to the control. biomass of upland rice the effect of biogas sludge significantly increased the total fresh weight of upland rice at 8, 12, and 16 waa. superior bacterial isolates and their interactions did not have a significant effect on the total fresh weight of upland rice at 4-16 waa (tab. 3). table 3. effect of superior bacterial isolates, biogas sludge, and their interactions on the total fresh weight (shoot + roots) of individual upland rice plants at 4, 8, 12, and 16 weeks after the application (waa). treatments total fresh weight (g) ± standard error 4 waa 8 waa 12 waa 16 waa superior bacterial isolates (b) b0 4.15 ± 0.21 169.31 ± 8.90 215.27 ± 8.42 229.82 ± 8.94 b1 3.12 ± 0.12 194.50 ± 9.35 235.08 ± 10.32 252.02 ± 10.22 b2 4.52 ± 0.23 162.89 ± 11.15 201.85 ± 9.89 230.70 ± 9.28 b3 3.30 ± 0.25 173.91 ± 12.55 220.40 ± 15.96 245.03 ± 16.32 biogas sludge (s) s0 3.72 ± 0.24 144.07 ± 9.37 b 182.67 ± 7.14 b 197.56 ± 6.58 b s1 3.58 ± 0.27 153.41 ± 7.93 b 190.70 ± 8.90 b 215.65 ± 7.03 b s2 3.64 ± 0.27 199.68 ± 10.30 a 258.70 ± 9.63 a 280.15 ± 9.25 a s3 4.15 ± 0.25 203.45 ± 1.36 a 240.52 ± 2.81 a 264.21 ± 2.42 a interactions (b×s) b0s0 4.99 ± 0.33 124.08 ± 5.60 185.64 ± 3.32 192.78 ± 2.96 b0s1 3.47 ± 0.26 160.43 ± 1.16 188.60 ± 5.76 207.05 ± 3.97 b0s2 3.42 ± 0.42 185.97 ± 6.80 232.60 ± 8.75 250.84 ± 7.40 b0s3 4.71 ± 0.42 206.76 ± 5.49 254.23 ± 10.27 268.61 ± 8.85 b1s0 2.80 ± 0.18 155.79 ± 1.12 183.96 ± 5.20 202.88 ± 2.88 b1s1 3.74 ± 0.29 174.82 ± 9.01 227.91 ± 6.38 236.60 ± 6.32 b1s2 3.28 ± 0.40 241.17 ± 5.25 283.60 ± 7.76 296.08 ± 8.05 b1s3 2.67 ± 0.22 206.20 ± 7.23 244.85 ± 6.26 272.52 ± 4.34 b2s0 3.19 ± 0.18 190.90 ± 7.77 215.36 ± 7.67 229.11 ± 6.75 b2s1 4.85 ± 0.38 106.74 ± 13.42 143.16 ± 13.02 179.61 ± 10.36 b2s2 5.20 ± 0.24 148.40 ± 11.59 219.65 ± 5.26 248.72 ± 6.94 b2s3 4.82 ± 0.45 205.53 ± 10.50 229.21 ± 16.57 265.34 ± 9.58 b3s0 3.91 ± 0.30 105.53 ± 3.94 145.72 ± 1.96 165.45 ± 1.11 b3s1 2.25 ± 0.09 171.63 ± 4.90 203.14 ± 7.07 239.34 ± 12.07 b3s2 2.66 ± 0.14 223.17 ± 7.84 298.95 ± 1.51 324.94 ± 3.03 b3s3 4.37 ± 0.07 195.31 ± 6.77 233.79 ± 8.40 250.38 ± 8.16 cv (%) 56.09 29.68 26.31 20.78 values followed by a different letter in the column significantly differed according to the duncan test at p<0.05. cv coefficient of variation. dosage of biogas sludge (s0 = untreated; s1 = 157.5; s2 = 315; s3 = 630 ml/polybag). superior bacterial isolates (b0 = untreated; b1 = isolate n3, b2 = isolate p7, b3 = isolates n3+p7). 386 agron. colomb. 39(3) 2021 a significant increase in the total fresh weight of upland rice was observed with the higher dose of biogas sludge of 315 ml/polybag at 16 waa, with the highest increase of 41.81% compared to the control. although the effect was not significant, b1 and the interaction of b3s2 showed the highest increase in the total fresh weight of upland rice with 9.66% and 68.55%, respectively, compared to the control. the effect of biogas sludge significantly increased the total dry weight of upland rice at 12 and 16 waa. superior bacterial isolates and their interactions had an insignificant effect on the total dry weight of upland rice at 4-16 waa (tab. 4). a significant increase in the total dry weight of upland rice was observed with the increase in the dosage of biogas sludge of 630 ml/polybag at 16 waa, with the highest increase of 50.55% compared to the control. although the effect was not significant, b1 and the interaction of b3s3 showed the highest increase in the total dry weight of upland rice with 20.84% and 81.53%, respectively, compared to the control. crop growth rate of upland rice the effect of superior bacterial isolates, biogas sludge, and their interactions significantly increased the crop growth rate of upland rice at 12-16 waa but did not have a significant effect at 4-8 and 8-12 waa (tab. 5). table 4. effect of superior bacterial isolates, biogas sludge, and their interactions on the total dry weight (shoot + roots) of individual upland rice plants at 4, 8, 12, and 16 weeks after the application (waa). treatments total dry weight (g) ± standard error 4 waa 8 waa 12 waa 16 waa superior bacterial isolates (b) b0 1.38 ± 0.06 48.01 ± 1.29 73.60 ± 3.99 82.52 ± 4.18 b1 1.13 ± 0.05 54.09 ± 2.41 76.83 ± 2.66 99.72 ± 4.15 b2 1.49 ± 0.06 47.30 ± 3.30 73.20 ± 2.28 98.25 ± 3.90 b3 1.15 ± 0.07 52.32 ± 3.39 77.18 ± 4.90 98.47 ± 4.56 biogas sludge (s) s0 1.26 ± 0.06 45.51 ± 2.63 62.88 ± 2.19 b 76.78 ± 1.63 c s1 1.23 ± 0.08 44.47 ± 1.71 68.52 ± 2.00 ab 87.65 ± 2.84 bc s2 1.26 ± 0.08 55.36 ± 3.43 85.69 ± 1.08 a 98.95 ± 1.86 b s3 1.40 ± 0.06 56.38 ± 1.05 83.73 ± 3.44 a 115.59 ± 2.11 a interactions (b×s) b0s0 1.58 ± 0.08 41.73 ± 2.78 58.08 ± 1.54 67.23 ± 0.96 b0s1 1.12 ± 0.08 45.87 ± 0.83 62.74 ± 1.83 71.08 ± 1.91 b0s2 1.20 ± 0.12 52.25 ± 2.07 81.39 ± 5.48 88.28 ± 5.02 b0s3 1.60 ± 0.12 52.18 ± 0.29 92.20 ± 3.05 103.49 ± 2.43 b1s0 0.97 ± 0.04 46.64 ± 1.39 69.53 ± 4.90 80.30 ± 4.51 b1s1 1.40 ± 0.07 48.13 ± 2.78 78.91 ± 0.53 96.23 ± 1.50 b1s2 1.12 ± 0.10 67.79 ± 1.44 91.05 ± 2.25 101.80 ± 2.40 b1s3 1.02 ± 0.08 53.81 ± 3.76 67.84 ± 1.77 120.54 ± 2.15 b2s0 1.17 ± 0.05 59.32 ± 2.33 70.92 ± 4.20 81.43 ± 3.82 b2s1 1.54 ± 0.10 34.47 ± 2.16 61.69 ± 1.97 89.84 ± 1.41 b2s2 1.73 ± 0.05 37.37 ± 3.74 83.10 ± 1.19 105.46 ± 1.37 b2s3 1.53 ± 0.10 58.05 ± 1.76 77.07 ± 4.27 116.28 ± 1.30 b3s0 1.30 ± 0.07 34.35 ± 7.04 52.98 ± 0.73 78.16 ± 0.48 b3s1 0.85 ± 0.03 49.40 ± 0.08 70.72 ± 1.29 93.44 ± 2.19 b3s2 0.99 ± 0.05 64.05 ± 4.68 87.22 ± 2.90 100.26 ± 1.93 b3s3 1.44 ± 0.02 61.48 ± 2.47 97.80 ± 0.77 122.04 ± 0.20 cv (%) 43.80 31.22 26.54 18.38 values followed by a different letter in the column significantly differed according to the duncan test at p<0.05. cv coefficient of variation. dosage of biogas sludge (s0 = untreated; s1 = 157.5; s2 = 315; s3 = 630 ml/polybag). superior bacterial isolates (b0 = untreated; b1 = isolate n3, b2 = isolate p7, b3 = isolates n3+p7). 387mustamu, nasution, irvan, and sembiring: effect of selected bacteria from biogas sludge on the growth and nutrition of upland rice the biogas sludge dose of 630 ml/polybag (s3) significantly increased the highest crop growth rate for upland rice at 12-16 waa by 129.44% compared to the control. the isolates b1-b3 significantly increased the crop growth rate of upland rice with the highest increase for b2 of 181.45% compared to the controls at 12-16 waa. the interaction of b1s3 significantly increased the crop growth rate of upland rice, showing values 5.76 times greater than those of the control. effect of bacterial isolates and biogas sludge on upland rice nutrition contents of n and p in the upland rice the effect of biogas sludge, superior bacterial isolates, and their interactions did not have a significant effect on the content of n and p in the upland rice (fig. 2a-c). the biogas sludge doses of 315 and 630 ml/polybag (s2 and s3) increased p and n in the plant tissue of upland rice by 33.33% and 4.53%, respectively, compared to the control. the isolate b2 showed the highest content of n in the plant tissues of upland rice with values 1.63% higher than those of the control. however, all isolates (b1-b3) showed a similar level of p in the plant tissues of upland rice compared to the control. uptake of n and p in the upland rice the effect of biogas sludge significantly increased the uptake of n and p. the superior bacterial isolates significantly increased the uptake of nitrogen. the interaction of biogas sludge with superior bacterial isolates did not show a significant effect on the uptake of n and p in the upland rice (fig. 2d-f). a significant increase in the uptake of n and p in upland rice was observed with a higher dose of biogas sludge of 630 ml/polybag, with the highest increases of 54.11% and 65.20%, respectively, compared to the control. the bacterial isolates b1-b3 also significantly increased the uptake of n in the upland rice with the highest increase with b2 of 20.77% compared to the control. although the effect was not significant, b3 showed the highest uptake of p in the upland rice of 19.93% compared to the control. table 5. effect of superior bacterial isolates, biogas sludge, and their interactions on the crop growth rate of the upland rice 4, 8, 12, and 16 weeks after the application (waa). superior bacterial isolates (b) biogas sludge (s) average s0 s1 s2 s3 4-8 waa b0 1.434 1.598 1.823 1.806 1.665 b1 1.631 1.669 2.381 1.885 1.892 b2 2.077 1.176 1.273 2.019 1.636 b3 1.180 1.734 2.252 2.144 1.828 average 1.580 1.544 1.932 1.964 cv = 32.28% 8-12 waa b0 0.584 0.602 1.041 1.430 0.914 b1 0.818 1.099 0.831 0.501 0.812 b2 0.414 0.972 1.633 0.679 0.925 b3 0.665 0.761 0.828 1.297 0.888 average 0.620 0.859 1.083 0.977 cv = 56.17% 12-16 waa b0 0.327 fgh 0.298 gh 0.246 h 0.403 b-h 0.318 b b1 0.385 c-h 0.619 a-h 0.384 d-h 1.882 a 0.817 a b2 0.375 e-h 1.005 a-h 0.798 a-h 1.400 a-h 0.895 a b3 0.899 a-h 0.811 a-h 0.466 a-h 0.866 a-h 0.761 a average 0.496 b 0.683 b 0.474 b 1.138 a cv = 51.07% values followed by a different letter in the column significantly differed according to the duncan test at p<0.05; cv coefficient of variation. dosage of biogas sludge (s0 = untreated; s1 = 157.5; s2 = 315; s3 = 630 ml/polybag). superior bacterial isolates (b0 = untreated; b1 = isolate n3, b2 = isolate p7, b3 = isolates n3+p7). 388 agron. colomb. 39(3) 2021 2.45 0.07 2.41 0.07 2.42 0.07 2.50 0.08 2.45 0.07 2.37 0.06 2.39 0.07 2.49 0.07 2.57 0.07 2.41 0.06 2.44 0.07 2.45 0.08 2.68 0.07 2.53 0.06 2.39 0.07 2.37 0.07 2.48 0.07 2.46 0.07 2.49 0.07 2.44 0.07 2.43 0.06 2.41 0.07 2.45 0.06 2.54 0.07 b 2.76 82.07 2.38 85.96 2.61 94.56 3.05 102.24 3.00 86.03 2.33 97.94 3.01 109.32 3.06 134.17 3.68 90.68 2.16 97.59 2.92 114.26 3.63 147.76 4.09 88.37 2.22 105.13 3.24 113.62 3.53 142.83 4.24 a 3.02 a 3.20 a 3.31 c c bc b b ab a a c on te nt ( % ) bacterial isolates 0 2 1 1 2 3 3 4 4 0 2 1 1 2 3 3 4 4 0 2 1 1 2 3 3 4 4 untreated n3 p7 n3+p7 total n available p total n available p total n available p a c on te nt ( % ) interactions b3s2b3s1b3s0b2s3b2s2b2s1b2s0b1s3b1s2b1s1b1s0b0s3b0s2b0s1b0s0 b3s3 c c on te nt ( % ) dosage of biogas sludge (ml/polybag) 0 157.5 315 630 b u pt ak e (% ) bacterial isolates 0 80 60 40 20 100 120 140 160 180 u pt ak e (% ) 0 80 60 40 20 100 120 140 160 180 u pt ak e (% ) 0 80 60 40 20 100 120 140 160 180 untreated n3 p7 n3+p7 n p n p n p d interactions b3s2b3s1b3s0b2s3b2s2b2s1b2s0b1s3b1s2b1s1b1s0b0s3b0s2b0s1b0s0 b3s3 f dosage of biogas sludge (ml/polybag) 0 157.5 315 630 e figure 2. effect of superior bacterial isolates, dosage of biogas sludge, and their interactions on the nutrient content (a-c) and uptake of n and p (df) of upland rice. values followed by different letters significantly differed according to the duncan test at p<0.05. vertical bars indicate the standard error. dosage of biogas sludge (s0 = untreated; s1 = 157.5; s2 = 315; s3 = 630 ml/polybag). superior bacterial isolates (b0 = untreated; b1 = isolate n3, b2 = isolate p7, b3 = n3+p7 isolates). 389mustamu, nasution, irvan, and sembiring: effect of selected bacteria from biogas sludge on the growth and nutrition of upland rice discussion effect of selected superior bacterial isolates the selected superior bacterial isolates (n3 and p7) significantly increased the uptake of nitrogen and the crop growth rate of upland rice in an ultisol at 12-16 waa but did not have a significant effect on plant height, total fresh weight, total dry weight, content of n and p in leaves, uptake of phosphorus by the plants, and crop growth rate of upland rice from 4 to 12 waa. the superior bacterial isolates (n3, p7, and n3+p7) increased the uptake of nitrogen in upland rice by 14.64%, 20.77%, and 20.68%, respectively, compared to the control (fig. 2). similar results are also shown in table 5, with the crop growth rate of upland rice at 12-16 waa increased by 2.57, 2.81, and 2.39 times, respectively, due to the selected superior bacterial isolates (n3, p7, n3+p7) compared to the control. the results indicate that a single p7 bacterial isolate increased the nitrogen uptake and crop growth rate of upland rice compared to a single n3 isolate and the combination of n3+p7 isolates. this was due to the presence of several organic acids and hormones produced by the isolate p7 that can increase the uptake of nitrogen and crop growth rate of upland rice. this result is supported by mustamu et al. (2021a) who found that the phosphate solubilizing bacterial isolate (p7) from the biogas sludge contains organic acids, such as lactic, oxalic, acetic, and citric, and had the highest ability to solubilize phosphate from calcium triphosphate and rock phosphate with values 4.62 and 2.66 times higher, respectively, compared to the control. meena et al. (2016) reported that the availability of nitrogen and phosphorus in soils slightly increased with the application of bio fertilization with bacillus cereus. this was due to the production of organic acids and other substances, including citric, tartaric, and oxalic acids, that can stimulate plant growth and nutrient availability. youssef and eissa (2017) reported that the increase in vegetative growth and total biomass was due to increased photosynthesis, translocation, and accumulation of mineral nutrients. khan et al. (2020) reported that bacillus cereus strain sa1 can produce the hormones gibberellin, indole-acetic acid (iaa), and organic acids. ferrara et al. (2012) reported that gibberellin and iaa can increase plant growth under stressful conditions. kang et al. (2014) indicated that the plant growth-promoting bacteria (pgpb) has several mechanisms to increase plant growth with nitrogen-fixation and phosphate solubilization, increasing nutrient availability. suksong et al. (2016) reported that bacteria of palm oil solid waste from an anaerobic digester include ruminococcus sp., thiomargarita sp., clostridium sp. anaerobacter sp., bacillus sp., sporobacterium sp., saccharofermentans sp., oscillibacter sp., sporobacter sp., and enterobacter sp. liaquat et al. (2017) also reported abundance of bacillus, clostridium, and enterobacter spp. in an anaerobic digester of wastewater when producing biogas. effect of biogas sludge the dose of biogas sludge significantly increased the plant height, total fresh weight (8, 12, and 16 waa), total dry weight (12 and 16 waa), uptake (n and p), and crop growth rate of upland rice at 8-12 waa. however, it did not have a significant effect on the content (n and p) in leaf tissue, and crop growth rate of upland rice (4-8 and 8-12 waa). an increase in plant height, total dry weight, uptake of nitrogen and phosphorus, and also crop growth rate of upland rice in an ultisol with a higher dose of biogas sludge of 630 ml/polybag was seen at the end of this study (16 waa). in contrast, the total fresh weight increased along with the higher dose of biogas sludge of 315 ml/polybag and then decreased at the dose of 630 ml/polybag. this result is due to the chemical characteristics of the biogas sludge such as ph (7.41), total n (0.051%), available p (0.013%), organic c (0.14%), total k (0.18%), and the biological characteristics such as total nitrogen-fixing bacteria (29.4×105 cfu ml-1) and total phosphate solubilizing bacteria (7.0×104 cfu ml-1) (tab. 2). the organic c content and the total population of nitrogen-fixing and phosphate solubilizing bacteria from the biogas sludge could increase the uptake of nitrogen and phosphorus in upland rice with an increasing dose of biogas sludge of 630 ml/polybag (fig. 2). therefore, the nutrients absorbed are used for plant metabolic processes and stimulate the plant height, biomass, and crop growth rate of the upland rice. a similar result was reported by mustamu and triyanto (2020), who determined the macro and micronutrients from the biogas sludge and the population of nitrogen-fixing and phosphate solubilizing bacteria of 480×104 and 42×104 cfu ml-1, respectively. ndubuisi-nnaji et al. (2020) reported that the total phosphate solubilizing bacteria (1.6 to 2.5 cfu ml-1) was significantly higher than nitrogen-fixing bacteria (0.5-1.4 cfu ml-1), showing a significant increase in nutrient concentration in the order of n>k>p>ca>mg>s in all anaerobic digester bioreactors. möller and müller (2012) reported an increase in concentrations of nh4+-n from 45% to 80% in the anaerobic waste. interaction of selected superior bacterial isolates and biogas sludge the interaction of biogas sludge and superior bacterial isolates only significantly increased the crop growth rate of upland rice in ultisols at 12-16 waa but did not have a significant effect on the other parameters in this study. the interaction of b1 with biogas sludge at the dose of 630 ml/polybag (b1s3) showed the highest crop growth rate of 390 agron. colomb. 39(3) 2021 upland rice compared to other interactions and was 5.76 times greater compared to the control. this was caused by the application of biogas sludge that could have increased soil organic matter and the total population of beneficial bacteria. likewise, the biogas sludge contained organic c (0.14%), total nitrogen-fixing bacteria (29.4×105 cfu ml1), and total phosphate solubilizing bacteria (7.0×104 cfu ml-1) (tab. 2) that could improve soil quality and increase the cgr. this result is supported by urra et al. (2019) who found that the application of sewage sludge in the long term significantly increases the organic matter contents in the soil, causing a decrease in soil ph due to the nitrification of ammonium in sewage sludge and the production of organic acids along with the decomposition of the organic matter. bhardwaj et al. (2014) and carvajal-muñoz and carmonagarcia (2012) showed that the application of a biofertilizer had advantages for the plants such as availability of nutrients balanced for plant health. it also stimulates nutrient mobilization that can increase soil biological activity and nutrient availability for microorganisms to encourage the growth of beneficial microorganisms, increasing the soil organic matter content and, therefore, the cation exchange capacity. siswanti and lestari (2019) indicated that the interaction of biogas sludge + biofertilizer (36 ml + 10 l ha-1) significantly increased the plant height, number of leaves, and capsaicin content in chili pepper compared to a single treatment of biogas sludge and biofertilizer. conclusions the isolates n3, p7, n3+p7 from the biogas sludge significantly increased the uptake of nitrogen (20.77%) and crop growth rate (2.81 times higher than the control) of upland rice in ultisols with the highest increase found with the p7 isolate. the dose of biogas sludge significantly increased plant height (14.81%), total dry weight (50.55%), uptake of nitrogen (54.11%) and phosphorus (65.20%), and also crop growth rate (129.44%) of upland rice in ultisols with the highest increase at a dose of 630 ml/polybag. likewise, the dose of biogas sludge significantly increased the total fresh weight of upland rice by 41.81% with the highest increase at the dose of 315 ml/polybag. the interaction of isolates n3, p7, n3+p7 with the dose of biogas sludge only significantly increased the crop growth rate of upland rice in ultisols 5.76 times with the highest increase found with b1s3. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions all authors formulated the overarching research goals and aims, provided the study materials, and developed the methodology. nem analyzed and interpreted the study data. nem and ms wrote the initial draft, managed and coordinated the research activity in the field, and collected the data. zn and i verified the overall reproducibility of the results and the other research outputs. all authors conducted the critical review of the manuscript. literature cited adela, b. n., muzzammil, n., loh, s. k., & choo, y. m. (2014). characteristics of palm oil mill eff luent (pome) in an anaerobic biogas digester. asian journal of microbiology, biotechnology and environmental sciences, 16(1), 225–231. alvionita, f., faizal, m., komariah, l. n., & said, m. (2019). biogas production from palm oil mill eff luent with indigenous bacteria. international journal on advanced science, engineering and information technology, 9(6), 2060–2066. https://doi. org/10.18517/ijaseit.9.6.10462 ambrosini, a., stefanski, t., lisboa, b. b., beneduzi, a., vargas, l. k., & passaglia, l. m. p. (2016). diazotrophic bacilli isolated from the sunf lower rhizosphere and the potential of bacillus mycoides b38v as biofertiliser. annals of applied biology, 168(1), 93–110. https://doi.org/10.1111/aab.12245 balai penelitian tanah. (2009). petunjuk teknis 2: analisis kimia tanah, tanaman, air, dan pupuk. kementerian pertanian. ber tramson, b. r . (1942). phosphorus ana lysis of plant mat e r i a l . pl a n t phy s i o l o g y, 17(3), 4 47– 4 5 4 . ht t p s : //d oi . org/10.1104%2fpp.17.3.447 bhardwaj, d., ansari, m. w., sahoo, r. k., & tuteja, n. (2014). biofertilizers function as key player in sustainable agriculture by improving soil fertility, plant tolerance and crop productivity. microbial cell factories, 13, article 66. https://doi. org/10.1186/1475-2859-13-66 carvajal-muñoz, j. s., & carmona-garcia, c. e. (2012). benefits and limitations of biofertilization in agricultural practices. livestock research for rural development, 24(3), article 43. choorit, w., & wisarnwan, p. (2007). effect of temperature on the anaerobic digestion of palm oil mill eff luent. electronic journal of biotechnology, 10(3), 376–385. https://doi.org/10.2225/ vol10-issue3-fulltext-7 fao. (1977). fao soils bulletin 40 china: recycling of organic wastes in agriculture. food and agriculture organization of the united nations. https://www.fao.org/publications/card/ en/c/34d03d32-bd9f-5d08-aa08-ed2499349eb1/ ferrara, f. i. s., oliveira, z. m., gonzales, h. h. s., floh, e. i. s., & barbosa, h. r. (2012). endophytic and rhizospheric enterobacteria isolated from sugar cane have different potentials for producing plant growth-promoting substances. plant and soil, 353, 409–417. https://doi.org/10.1007/s11104-011-1042-1 ibm. (2011). ibm spss statistics for windows version 20.0. international business machines corporation. https://doi.org/10.18517/ijaseit.9.6.10462 https://doi.org/10.18517/ijaseit.9.6.10462 https://doi.org/10.1111/aab.12245 https://doi.org/10.1104%2fpp.17.3.447 https://doi.org/10.1104%2fpp.17.3.447 https://doi.org/10.1186/1475-2859-13-66 https://doi.org/10.1186/1475-2859-13-66 https://doi.org/10.2225/vol10-issue3-fulltext-7 https://doi.org/10.2225/vol10-issue3-fulltext-7 https://www.fao.org/publications/card/en/c/34d03d32-bd9f-5d08-aa08-ed2499349eb1/ https://www.fao.org/publications/card/en/c/34d03d32-bd9f-5d08-aa08-ed2499349eb1/ https://doi.org/10.1007/s11104-011-1042-1 391mustamu, nasution, irvan, and sembiring: effect of selected bacteria from biogas sludge on the growth and nutrition of upland rice kang, s. m., radhakrishnan, r., you, y. h., joo, g. j., lee, i. j., lee, k. e., & kim, j. h. (2014). phosphate solubilizing bacillus megaterium mj1212 regulates endogenous plant carbohydrates and amino acids contents to promote mustard plant growth. indian journal of microbiology, 54, 427–433. https://doi.org/10.1007/ s12088-014-0476-6 kementerian pertanian. (2017). produksi tanaman pangan di indonesia. khan, m. a., asaf, s., khan, a. l., jan, r., kang, s. m., kim, k. m., & lee, i. j. (2020). thermotolerance effect of plant growthpromoting bacillus cereus sa1 on soybean during heat stress. bmc microbiology, 20, article 175. https://doi.org/10.1186/ s12866-020-01822-7 kirchhof, g., reis, v. m., baldani, j. i., eckert, b., döbereiner, j., & hartmann, a. (1997). occurrence, physiological and molecular analysis of endophytic diazotrophic bacteria in gramineous energy plants. in j. k. ladha, f. j. de brujin, & k. a. malik (eds.), opportunities for biological nitrogen fixation in rice and other non-legumes (pp. 45–55). springer. https:// doi.org/10.1007/978-94-011-7113-7_6 liaquat, r., jamal, a., tauseef, i., qureshi, z., farooq, u., imran, m., & ali, m. i. (2017). characterizing bacterial consortia from an anaerobic digester treating organic waste for biogas production. polish journal of environmental studies, 26(2), 709–716. https://doi.org/10.15244/pjoes/59332 lim, j. w., ge, t., & tong, y. w. (2018). monitoring of microbial communities in anaerobic digestion sludge for biogas optimisation. waste management, 71, 334–341. https://doi.org/10.1016/j. wasman.2017.10.007 lubis, f. s., irvan, anwar, d., harahap, b. a., & trisakti, b. (2014). kajian awal pembuatan pupuk cair organik dari eff luent pengolahan lanjut limbah cair pabrik kelapa sawit (lcpks) skala pilot. jurnal teknik kimia usu, 3(1), 32–37. https://doi. org/10.32734/jtk.v3i1.1499 meena, v. s., bahaur, i., maurya, b. r., kumar, a., meena, r. k., meena, s. k., & verma, j. p. (2016). potassium-solubilizing microorganism in evergreen agriculture: an overview. in v. s. meena, b. r. maurya, j. p. verma, & r. s. meena (eds.), potassium solubilizing microorganisms for sustainable agriculture (pp. 1–20). springer. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2776-2_1 möller, k., & müller, t. (2012). effects of anaerobic digestion on digestate nutrient availability and crop growth: a review. engineering in life sciences, 12(3), 242–257. https://doi.org/10.1002/ elsc.201100085 mustamu, n. e., nasution, z., irvan, & sembiring, m. (2021a). isolation of phosphate solubilizing bacteria from anaerobic digestion sludge of palm oil mill eff luent on ultisols. plant cell biotechnology and molecular biology, 22(35–36), 220–230. mustamu, n. e., nasution, z., irvan, & sembiring, m. (2021b). potential and phylogenetic of superior bacterial isolates in biogas sludge from anaerobic digestion of palm oil mill eff luent. iop conference series: earth and environmental science, 913, article 012065. mustamu, n. e., & triyanto, y. (2020). nature of chemical and biological sludge biogas liquid waste oil palm. international journal of innovative science and research technology, 5(2), 955–957. ndubuisi-nnaji, u. u., ofon, u. a., ekponne, n. i., & offiong, n. a. o. (2020). improved biofertilizer properties of digestate from codigestion of brewer’s spent grain and palm oil mill eff luent by manure supplementation. sustainable environment research, 30, article 14. pikovskaya, r. i. (1948). mobilization of phosphorus in soil in connection with the vital activity of some microbial species. mikrobiologiya, 17, 362–370. pusat penelitian tanah dan agroklimat. (2000). atlas peta tanah indonesia. jakarta puslittanak. sharma, s. b., sayyed, r. z., trivedi, m. h., & gobi, t. a. (2013). phosphate solubilizing microbes: sustainable approach for managing phosphorus deficiency in agricultural soils. springerplus, 2, article 587. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-587 shon, t. k., haryanto, t. a. d., & yoshida, t. (1997). dry matter production and utilization of solar energy in one year old bupleurum falcatum. journal of the faculty of agriculture kyushu university, 41(3–4), 133–139. siswanti, d. u., & lestari, m. f. (2019). growth rate and capsaicin level of curly red chili (capsicum annum l.) on biofertilizer and biogas sludge application. jurnal biodjati, 4(1), 126–137. https://doi.org/10.15575/biodjati.v4i1.4216 suksong, w., kongjan, p., prasertsan, p., imai, t., & o-thong, s. (2016). optimization and microbial community analysis for production of biogas from solid waste residues of palm oil mill industry by solid-state anaerobic digestion. bioresource technology, 214, 166–174. https://doi.org/10.1016/j. biortech.2016.04.077 sutarta, e. s., winarna, p. l., & sufianto, t. (2000, june 13–14). aplikasi limbah cair pabrik kelapa sawit pada perkebunan kelapa sawit [conference presentation]. pertemuan kelapa sawit ii, medan, indonesia. tepsour, m., usmanbaha, n., rattanaya, t., jariyaboon, r., othong, s., prasertsan, p., & kongjan, p. (2019). biogas production from oil palm empty fruit bunches and palm oil decanter cake using solid-state anaerobic co-digestion. energies, 12(22), article 4368. https://doi.org/10.3390/en12224368 urra, j., alkorta, i., mijangos, i., epelde, l., & garbisu, c. (2019). application of sewage sludge to agricultural soil increases the abundance of antibiotic resistance genes without altering the composition of prokaryotic communities. science of the total environment, 647, 1410–1420. https://doi.org/10.1016/j. scitotenv.2018.08.092 youssef, m. a., & eissa, m. a. (2017). comparison between organic and inorganic nutrition for tomato. journal of plant nutrition, 40(13), 1900–1907. https://doi.org/10.1080/01904167.20 16.1270309 zhang, a. m., zhao, g. y., gao, t. g., wang, w., li, j., zhang, s. f., & zhu, b. c. (2013). solubilization of insoluble potassium and phosphate by paenibacillus kribensis cx-7: a soil microorganism with biological control potential. african journal of microbiology research, 7(1), 41–47. https://doi.org/10.5897/ ajmr12.1485 https://doi.org/10.1007/s12088-014-0476-6 https://doi.org/10.1007/s12088-014-0476-6 https://doi.org/10.1186/s12866-020-01822-7 https://doi.org/10.1186/s12866-020-01822-7 https://doi.org/10.1007/978-94-011-7113-7_6 https://doi.org/10.1007/978-94-011-7113-7_6 https://doi.org/10.15244/pjoes/59332 https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.10.007 https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.10.007 https://doi.org/10.32734/jtk.v3i1.1499 https://doi.org/10.32734/jtk.v3i1.1499 https://doi.org/10.1007/978-81-322-2776-2_1 https://doi.org/10.1002/elsc.201100085 https://doi.org/10.1002/elsc.201100085 https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-587 https://doi.org/10.15575/biodjati.v4i1.4216 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.04.077 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.04.077 https://doi.org/10.3390/en12224368 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.08.092 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.08.092 https://doi.org/10.1080/01904167.2016.1270309 https://doi.org/10.1080/01904167.2016.1270309 https://doi.org/10.5897/ajmr12.1485 https://doi.org/10.5897/ajmr12.1485 organogenesis in-vitro using three tissues types of tree tomato [solanum betaceum (cav.)] received for publication: 30 november, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.61330 1 group of plant biotechnology, universidad nacional de colombia, medellin (colombia). paamurillogo@unal.edu.co; rhoyos@unal.edu.co. 2 international center for tropical agriculture (ciat), genetic transformation platform, cali (colombia). agronomía colombiana 35(1), 5-11, 2017 organogenesis in-vitro using three tissues types of tree tomato [solanum betaceum (cav.)] organogénesis in-vitro usando tres tipos de tejidos de tomate de árbol [solanum betaceum (cav.)] paola andrea murillo-gómez1, rodrigo hoyos s.1, and paul chavarriaga2 abstract resumen tree tomato is a fruit with great economic potential due to its high nutritional value. the induction of direct organogenesis in this species is a great alternative for clonal propagation of disease-free plants, and also useful for genetic transformation.  in this study was assessed the induction of organogenesis  in vitro  using three different tissues: leaves, petioles and sexual seeds of the variety common. all tissues were cultured on ms supplemented with agar, sucrose and tdz or bap phytohormones at 0.5 to 3 mg l-1, combined or not with the auxins iaa and naa. although petioles and seeds had a great potential for regeneration of plantlets, leaves produced more shoots (average of 18.4 shoots/explant) on medium containing tdz 0.5 mg l-1. additionally, its easy handling and resistance to physical damage may be useful traits to perform genetic transformation. the highest average of shoots produced from seeds and petioles were 4.3 and 3.1 shoots/explant, respectively. the production of multiple shoots in petioles was inf luenced by low concentrations of auxins. the emergence of the radicle in the seeds was important for the formation of shoots. el tomate de árbol es un frutal con gran potencial económico debido a su alto valor nutricional. la inducción de organogénesis directa en esta especie presenta una gran alternativa para la propagación clonal de plantas libres de enfermedades, y también es útil para transformación genética. en este estudio fue evaluada inducción de organogénesis in vitro utilizando tres diferentes tejidos: hojas, pecíolos y semillas sexuales, de la variedad común. todos los tejidos se cultivaron en ms suplementado con agar, sacarosa y las fitohormonas tdz o bap de 0.5 a 3 mg l-1, combinadas o no con las auxinas aia y ana. aunque los pecíolos y las semillas tuvieron un gran potencial para la regeneración de plántulas, las hojas produjeron más número de brotes (promedio de 18.4 brotes/explante) en medio que contenía tdz 0.5 mg l-1. además, su fácil manejo y resistencia al daño físico pueden ser rasgos útiles para realizar transformación genética. el promedio más alto de brotes producidos a partir de semillas y pecíolos fue de 4.3 y 3.1 brotes/ explante, respectivamente. la producción de brotes múltiples en pecíolos fue inf luenciada por bajas concentraciones de auxinas. la emergencia de la radícul a en las semillas fue importante en la formación de brotes. key words: clonal propagation, shoot induction, tamarillo, tissue culture, phytohormones. palabras clave: propagación clonal, inducción de brotes, tamarillo, cultivo de tejidos, fitohormonas. al., 2011). in colombia, the variety named ‘común’ (common), which has yellow-orange pulp and reddish-orange exocarp is the most widely cultivated. according to agronet for colombia, in 2015 194.355 t of tree tomato fruits were produced, with a cultivated area of 13.804 ha and a harvested area of 10.109 ha, being antioquia the department with the greater production. its price ranges from $1.880 to $3.400 cop/kg (agronet, 2016). its use lies mainly on the fresh fruit as it is used in juices and salads or prepared food as jams and desserts.  it is characterized by a high content of antioxidants and fibers, introduction tree tomato [cyphomandra betacea  (cav.) sendt.], also known as tamarillo or tomate de árbol in south america, belongs to the solanaceae family and it is native of the south american andean zone (bonnet and cárdenas, 2012). tree tomato has hanging egg-shaped fruits with exocarp from yellow to orange, but it can also be colored red to purple. its pulp color varies from yellow to orange.  this exotic species has been introduced in many subtropical areas, but production and exportation have recently increased mainly in colombia, ecuador and new zealand (schotsmans et 6 agron. colomb. 35(1) 2017 vitamins b6, c and e, pro-vitamin a, low carbohydrate and high of amino acids contents (vasco et al., 2009). due to its high antioxidant content, tree tomato may have desirable properties to struggle against vascular diseases and cancer, among other illnesses (cerón et al., 2011; kadir et al., 2015). tree tomato growers usually use seeds and cuttings for its propagation, which possess a problem for cultivar identity. pollination is mainly autogamic, which means a low rate of hybridization (pringle and murray, 1991) and explains the reduced genetic diversity found within populations. additionally, the main constrains for tree tomato production are the availability of high-yielding varieties, with good fruit quality, resistant to pests and diseases. the costs for disease control in tree tomatoes correspond to 28 to 45% of total production costs. despite the effort made by the producers, losses can reach up to 50%, and postharvest can reach 80-100%; which may lead to the abandonment or substitution of the crop (tamayo, 2001; alvarez, 2016). biotechnological methods have facilitated the propagation of fruit species of commercial interest, allowing selection of elite material and reducing phytosanitary problems, with minimal space requirement, independent of agricultural inputs. by direct organogenesis it is possible to regenerate whole seedlings from plant tissues, without passing through a stage of dedifferentiation, i.e., callus and/or somatic embryo formation (hussain et al., 2012), thus maintaining genomic stability in regenerated plants. however, it’s worth remembering that simple in vitro micropropagation may induce epigenetic changes, i.e., altered methylation patterns in the genome of clonally propagated species, i.e., in manihot esculenta crantz (kitimu et al., 2015). in vitro cultivation of plant tissues has also been useful for genetic transformation, being the starting point for establishing working material, and to obtain and propagate seedlings that have been transformed. genetic improvement serves as a supporting tool for breeding clonal crops like tree tomato. a variety of  in vitro  culture technologies have been applied in c. betacea using different explant types (correia and canhoto, 2012). however, direct organogenesis has been little reported and greater emphasis has been given to somatic embryogenesis.  obando et al.  (1992) regenerated axillary shoots starting from nodal segments and they reported some of the first responses of organogenesis from leaf segments.  they used the basal ms culture medium (murashige and skoog, 1962) with naphthaleneacetic acid (naa), 6-bencil amino purine (bap) and gibberellic acid (ga3), all at 0.2 mg l-1, and zeatin at 2.5 mg l-1. in the case of leaves, thidiazuron (tdz) at concentrations of 0-10 mg l-1 were added to the culture medium. a great number of reports highlight indirect regeneration of tree tomato  in vitro through the induction of callus or somatic embryogenesis, with subsequent formation of seedlings (obando and jordan, 2001; correia et al., 2011; correia and canhoto, 2012; chacón-cerdas et al., 2013). in these indirect methods it have being used among other tissues, leaves and petioles as explants, however, to our knowledge, the use of sexual seeds for direct induction of multiple shoots has not been reported so far. the purpose of this study was to seek a tissue from the plant in which a direct formation of shoots via organogenesis could be induced. so, three tissues of tree tomato var. common were selected: young leaves, seed tissue, and petioles to determine which had the greatest regenerative potential for clonal propagation of fully regenerated seedlings, and later on be used for genetic transformation, which requires an efficient system for plant regeneration. we thus discuss the effect of combining explants and phytohormones on the shoot regeneration ability of tissues in vitro. methods the plant material was supplied by the laboratory of plant biotechnology of the universidad nacional de colombia in medellin, colombia. tree tomato (var. common) in vitro plants were used as source of leaf and petiole explants. for seeds, the source of explants were fruits in a good phytosanitary conditions, purchased in local supermarkets in medellin, colombia. explants from in vitro plants were not subjected to any disinfection process since they came from aseptic plants. in the case of seeds, fruits were disinfected externally with sodium hypochlorite (3% naocl), seeds extracted, mucilaginous aril removed and immersed in 0.5% naocl for 5 min; then seeds were dried on sterile absorbent paper. finally, four washes with distilled water were performed. the entire process was conducted in a laminar f low bench. the culture media was selected based on previous experience of this research group on tree tomato in vitro cultivation (unpublished).  explants were placed on a culture medium composed of ms salts and vitamins, supplemented with agar (sigma®, a1296) 6.5 g l-1, sucrose 20 g l-1, with the addition of growth regulators as it is shown in table 1. for leaves, they were used segments of 0.5 cm2 of young leaves (position 1-3 counting from the apex) and placed with adaxial side in contact with the culture medium. four replicas by treatment, each with four explants, for a total 16 7murillo-gómez, hoyos s., and chavarriaga: organogenesis in-vitro using three tissues types of tree tomato [solanum betaceum (cav.)] explants per treatment were made. for petioles, transverse segments of approximately 2 mm were used, each treatment had 20 explants. disinfected seeds were placed on culture medium either with or without mechanical scarification. eight replicas each with five seeds were explanted, for a total of 40 seeds per treatment. the scarification process consisted of removing a small portion of the seed coat, to stimulate germination. shoots developed in the different treatments were transferred to growth and development medium (gdm) composed of ms medium supplemented with agar 6.5 g l-1, sucrose 20 g l-1 and growth regulators ga3 (0.025 mg l-1), naa (0.025 mg l-1), iaa (0.02 mg l-1) and indole-3-butyric acid (iba, 0.05 mg l-1). finally, after one month the total number of shoots from leaves and petioles was recorded and after transferred to gdm. similarly for seeds, the number of shoots was recorded after two months then transferred to gdm. table 1. combinations of plant growth regulators (mg l-1) tested for in vitro shoot induction in three tissues types from tree tomato. phytohormone combinations were taken as treatments for statistical analysis. treatment tissue evaluated tdz bap iaa naa 1 leaf 0.5 2 leaf, petiole 0.5 0.02 0.025 3 leaf, petiole 1.0 4 leaf, petiole 1.0 0.02 0.025 5 leaf, petiole, seed 2.0 61 seed 2.0 0.02 0.025 7 leaf, petiole 2.0 0.02 0.025 8 leaf 3.0 9 leaf, petiole 1.0 10 leaf, petiole 1.0 0.02 0.025 11 leaf 2.0 12 leaf, petiole 2.0 0.02 0.025 13 leaf, seed 3.0 141 seed 3.0 15 control leaf, petiole, seed 1 seeds were scarified before explanting them on media. the ph of media was adjusted to 5.8  with naoh and hcl  1n solutions and it was autoclaved at 121°c and 15 psi. the cultures were kept at 23±2°c, with a photoperiod of 12 h in a growth room. treatments in which leaves and petioles were used as explants, were established in petri dishes with 15 ml of culture medium. treatments whose explants were seeds, were established in 100 ml glass flasks, with 10 ml of culture medium each. for the transferring of plantlets developed from shoots 225 ml glass f lasks with 15 ml of gdm were used. data on shoot establishment were analyzed using the statistical program r version 3.2.2. analysis of variance anova and tukey means multiple comparisons analysis were conducted (p≤0.05). in the case of the petiole tissue, the non-parametric tests kruskal-wallis and dunn’s multiple comparisons of sum of rank analysis were performed. results and discussion the analysis of variance (anova) showed that the number of means differ between groups in at least one of the treatments for leaf explants (p=1.484 x 10-7), with a 95% confidence level. the beginning for the shoot formation was 20 d after sowing. the highest number of average shoots was observed in the treatment 1 with 0.5 mg l-1 (18.4 shoots/ explant), followed by treatment 4 with 1 mg l-1 in combination with 0.02 mg l-1 iaa and 0.025 mg l-1 ana (13.6 shoots/explant). in control explants, shoot formation was not detected. concentrations above 2 mg l-1 tdz or bap were not adequate, since organogenesis was inhibited or arose in very low numbers (tab. 2, fig. 1a and 1b). greater concentrations than 1 mg l-1 of tdz also caused signs of hiperhidricity. the percentage of explants that produced shoots per treatment ranged between 100% (treatment 4), 20% (treatment 8) and 0% (control).  the treatment 1, in which the largest number of shoots was arisen, obtained response in 94% of the explants. table 2. averages of shoot explants in the different evaluated treatments, for each type of tissue. treatment shoots/leaf explant ± 1.842 (se) shoots/seed ±0.564 (se) shoots/petiole explant ±0.422 (se) 1 18.4 a ne ne 2 9.7 a,j,k,o ne 0.5 a,b 3 10.8 a,k ne 0 a 4 13.5 a,m ne 1.3 a,b 5 10.1 a,k,n 0.5 a 0 a 6 ne 3.2 b,d ne 7 3.9 b,k,l ne 1.7 a,b 8 1 c,l,n,o ne ne 9 0.7 d,j,k,o,p ne 0 a 10 4.5 e,j,k,m,o,q ne 0.9 a,b 11 7.7 f,j,k,m,o,r ne 0 a 12 2.5 g,j,k,l,n,o ne 3.1 b 13 3.7 h,j,k,o,s 1.5 a,b ne 14 ne 4.3 c,d ne 15 (control) 0 i,l,p,q,r,s 0 a 0 a ne indicates that the treatment was not evaluated for a specific tissue. means with different letters indicate a significant difference according to tukey’s test (p 8 agron. colomb. 35(1) 2017 the procedure of tukey’s multiple comparison of means, performed for leaves explants, showed significant differences between treatment 1 and the most of the evaluated treatments, including control, except with treatments 2, 3, 4 and 5; and they showed significant differences with respect to control. finally, there were also differences between treatment 3 and 8. similarly, the anova for seed explants showed  that the number of means differ between groups in at least one of the treatments (p=1.572 × 10-5).  the beginning of shoot formation was evident with the seed germination, which was rather slow and low in the treatments with phytohormones in comparison with the control, which had no phytohormones, that presented the greater percentage of germination with a 67.5%, and it could be evidenced around 15 d after sowing. in the moist chamber under aseptic conditions was found that the germination was facilitated, with a percentage of 95%. the process of seed scarification improved seed germination, and at the same time the shoot formation. the greater average was observed in the treatment 14 with 3 mg l-1 bap, in which the seeds were scarified (4.3 shoots/explant), with a 57.5% of seeds geminated, of which the 78% produced shoots. the second best average was for the treatment 6 (3.2 shoots/explant), with a 47.5% of germinated seeds of which 63% produced shoots.  treatments 13 and 5 presented a percentage of germination of 50 and 40% and shoot formation of 45 and 25%, respectively (tab. 1 and 2, fig. 1c and 1d). the procedure of tukey’s multiple comparisons of means for seed, reveled significant differences between the treatment 14 and the others evaluated treatments and the control, except with the treatment 6. it was found significant differences among treatment 6 and 5, and control too. for petiole explants, using kruskal-wallis analysis, was found that the number of medians differ between groups in at least one of the treatments (p=1.6882 × 10-5). the response begins around 22 d, although in the most treatments figure 1. direct in vitro organogenesis of explants from common tomato tree. treatments in which the highest average shoot formation were shown. a. leaf treatment; b. control; c. seed treatment 14; d. control; e. petiole treatment 12; f. control; g. in vitro plant on medium with tdz 0.5, developed from shoots of tree tomato; h. seedling adapted to soil conditions in greenhouse. a hgfe dcb 9murillo-gómez, hoyos s., and chavarriaga: organogenesis in-vitro using three tissues types of tree tomato [solanum betaceum (cav.)] the response was null or very low. some response only was found in treatments containing naa 0.025 mg l-1 and iaa 0.02 mg l-1. the treatment with the greater average of shoots was for the one contained 2 mg l-1 bap and naa and iaa to the concentrations previously mentioned, with 3.1 shoots/explant. that treatment had a 40% of explants with organogenic response.  followed by the treatment 7 with 1.7 shoots/explants and 25% of the explants showed shoots. in the rest of treatments, the percentage of explants that formed shoots ranged between 30 and 0%, including the control with a 0% (tab. 1 and 2, fig. 1e and 1f). the analysis of dunn’s multiple comparisons based on rank sum, revealed few significant differences. they were between treatments 12 and control, and treatments 9, 11, 3 and 5. for the shoots that formed plantlets in all tissues tested and treatments, the occurrence of roots was facilitated once they were transferred to ms medium with low concentrations of  ga3 (0.025 mg l-1), naa (0.025 mg l-1), iaa (0.02 mg l-1) and iba (0.05 mg l-1) phytohormones and in 225 ml f lasks, rooting took place around 2 weeks. the direct induction of shoots by organogenesis counts with few reports in c. betacea. however, the use of tdz in tamarillo has been studied by obando et al. (1992), using high concentrations of tdz (5 mg l-1 and 10 mg l-1) in leaf explants, they obtained the highest percentage of explants with shoots with a 48%. the addition of iaa in amounts greater than 1 mg l-1 reduced the formation of shoots and the appearance of callus. naa concentrations lower than 0.02 mg l-1 in nodal segments allowed the best answer for shoot induction. in the mentioned work, plantlets did not achieve to produce roots.  while atkinson and gardner (1993) found better results using 1 mg l-1 bap and 0.01 mg l-1 naa, with shoot response formation up to 63% of the explants. none of those work revealed the number of produced shoots/explant, data that would be more representative at the time of searching organogenesis induction at a good rate.  obando and jordan (2001) also obtained the best results using high concentrations of tdz (5 and 10 mg l-1), starting from mature tissues. in leaf, callus was first formed and then shoots, values of 2.1 to 16.3 shoots/ explants were obtained. the response was obtained in a month or a little more time. the investigators also evaluated the tissue of hypocotyl and petiole, obtaining callus and somatic embryogenesis in presence of callus, respectively, due to the used phytohormone (5 mg l-1 of 2,4-d). in contrast to the above, in this study, the effect of the hormonal concentration varied depending on the tissue. leaf explants showed the highest rate of shoot formation by organogenesis, in ms media with low concentrations of tdz (0.5 mg l-1) with a comparable average regarding the other reports, 18.4 shoots/explant. greater concentrations than 2 mg l-1 reduced shoot formation and in some cases, hiperhidricity in the tissues was evidenced. while in seed explants, high values of cytokinins (3 mg l-1 bap and 2 mg l-1 tdz) induced organogenesis. in the case of petiole explants, the shoots induction was inf luenced by the presence of auxins iaa and naa at low concentrations (0.02 and 0.025 mg l-1, respectively) for this work, what has been reported in tamarillo nodal segments and leaf explants (obando et al., 1992; atkinson and gardner, 1993). these auxins acted in conjunction with bap or tdz to stimulate the organogenic response in petiole explants, despite being very low (not significant statistical differences between the responses for treatments).  the conjunction effect of auxins-cytokinins could also be seen in leaves explants, as for example in the treatment 4 (tab. 2). organogenic response of common tree tomato seed explants depends on its germination, for instance the emergence of the radicle tissue or hypocotyl tissue, which are the first tissues arising during germination, appear to be involved. therefore, it was expected that the process of scarification improved the response germination by increasing the uptake and absorption of water and nutrients. this is consistent with that described by bello-bello et al. (2012) for pinus brutia seeds in which mechanical scarification with an increase in the germination was performed. hitherto, there are no reports of the use of the complete seeds to induce shoots in tamarillo, and very few for other species have been reported, as it is the case by malik et al. (1993), who used intact seeds from different lathyrus species, to evaluate shoots regeneration, further showing the effect of phytohormonal concentration in reducing germination and subsequent response of shoot formation. in a more recent study, kahia (2015) also reported the best results in leaf tissues and hypocotyl of tree tomato using high concentrations of bap (9 mg l-1) and low of tdz (0.22 mg l-1) to induce organogenesis, obtaining values of 4.67 and 3.56 shoots/explant, respectively. these averages were lower than those obtained in our work (18.4, 4.3 and 3.1 shoots/explants). kahia (2015) obtained root formation in the organogenesis-evaluated media, with averages ranging between 0 and 3.78 roots. in this study a combination of very low concentrations of  ga3  (0.025 mg l-1), naa (0.025 mg l-1), iaa (0.02 mg l-1) and iba (0.05 mg l-1) hormones was suitable for root production and complete plantlet development (fig. 1g and 1h). the use of naa, 10 agron. colomb. 35(1) 2017 ga3 (obando and jordan, 2001), iaa and iba (chacóncerdas et al., 2013) as phytohormones has been reported for plantlet rooting obtained from shoots in tree tomato. since our interest was to obtain a good number of shoots by organogenesis, evaluation of the process of acclimatization was not raised, however, the adaptation of common tree tomato and other varieties to soil conditions, is relatively easy in garden soil. in our research group, a sterile substrate for this species has been established, it consists in soil:sand:poultry manure:rice husk, in a ratio of 1:1:1:1, with good results.  although it was not evaluated, some plantlets were transferred to soil conditions to verify this capacity (fig. 1h). conclusions tree tomato organogenic responses varied between the tissues type tested; however, leaf tissue had the more regenerative capacity with 18.4 shoots/explant, using tdz phytohormone at a concentration of 0.5 mg l-1. followed by seeds explants (4.3 shoots/explants) and finally petiole explants (3.1 shoots/explant).  this regenerative capacity is enhanced insofar as they are treated with tdz or bap growth regulators, alone or in combination with naa and iaa. the tissue with the greatest potential for transformation assays is leaf, because it allows getting good amounts of shoots, in about a month, it is easy to manipulate, resists some degree of damage and it could replicate rapidly. although seeds have a good rate of shoot induction, germination in order to obtain such response must be performed and evaluated, but high values of bap or tdz (2-3 mg l-1) may affect the percentage of germination.  in the case of petiole, the response was low; however, this tissue allows a high availability of raw material, since a single one can be fragmented in many pieces. in addition, the results obtained in this study can be useful not only for genetic transformation processes, but also to performed works of tree tomato mass propagation, because of the advantages that offers tissue culture for obtaining high numbers plants in a short period of time and in a sustainable manner. acknowledgment to the vice-dean of research and extension, universidad nacional of colombia, call of the project national program for the strengthening of the research, the creation and innovation in posgraduate program of the universidad nacional of colombia 2013-2015, by be the source of funding. to aida maria hurtado, assistant in the laboratory of plant biotechnology.  to prof. guillermo correa and herber sarrazola for the consultants in the statistical part. literature cited agronet. 2016. anuario estadístico del sector agropecuario (base agrícola eva 2007-2015. in: http://www.agronet.gov.co; consulted: june 2016. alvarez, j. 2016. personal communication of this fruit grower. atkinson, r.g. and r.c. gardner. 1993. regeneration of transgenic tamarillo plants. plant cell rep. 12, 347-351. doi: 10.1007/ bf00237433 bello-bello, j., l. iglesias-andreu, l. sánchez-velásquez, j. casasmartínez, and santana-buzzy n. in vitro regeneration of pinus brutia ten. var. eldarica (medw.) through organogenesis. 2012. afr. j. biotechnol. 11(93), 15982-15987. doi: 10.5897/ ajb12.2180 bonnet, jg. and j.f. cárdenas. 2012. tomate de árbol (cyphomandra betacea sendt.). pp. 825-850. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota, colombia. cerón, i., j. higuita, and c. cardona. 2011. capacidad antioxidante y contenido fenólico total en tres frutas cultivadas en la región andina. vector 5, 17-26. chacón-cerdas, r., d. flores-mora, l. alvarado-marchena, a. schmidt-durán, and c. alvarado-ulloa. 2013. in vitro culture of tamarillo (cyphomandra betacea (cav.)) sendt. (orange phenotype) from costa rica. tecnol. marcha 6, 45-55 correia, s.i. and j.m. canhoto. 2012. biotechnology of tamarillo (cyphomandra betacea): from in vitro cloning to genetic transformation. sci. hortic. 148, 161-168. doi: 10.1016/j. scienta.2012.09.037 correia, s.i., l. lopes, and j.m. canhoto. 2011. somatic embryogenesis induction system for cloning an adult cyphomandra betacea (cav.) sendt (tamarillo). trees 25, 1009-1020. doi: 10.1007/s00468-011-0575-5 hussain, a., i.a. qarshi, h. nazir, and i. ullah. 2012. plant tissue culture: current status and opportunities. in: recent advances in plant in vitro culture. chapter 1. intech. 27. doi: 10.5772/50568 kadir, n.a.a.a. a. rahmat, and h.z.e. jaafar. 2015. protective effects of tamarillo (cyphomandra betacea) extract against hig h fat d iet i nduced obesit y i n sprag ue-dawley rats. hindawi publishing corporation. j. obesity. 2015, 1-8. doi: 10.1155/2015/846041 kahia, j. 2015. a novel regeneration system for tamarillo (cyphomandra betacea) via organogenesis from hypocotyl, leaf, and root explants. hortscience 50(9), 1375-1378 kitimu, s.r., j. taylor, t.j. march, f. tairo, m.j. wilkinson, c.m rodríguez-lópez. 2015. meristem micropropagation of cassava (manihot esculenta) evokes genome-wide changes in 11murillo-gómez, hoyos s., and chavarriaga: organogenesis in-vitro using three tissues types of tree tomato [solanum betaceum (cav.)] dna methylation. front plant sci. 13, 6-590. doi: 10.3389/ fpls.2015.00590 malik, k.a., s.t. ali-khan, and p.k. saxena. 1993. high-frecuency organogenesis from direct seed culture in lathyrus. ann. bot. 72, 629-637. doi: 10.1006/anbo.1993.1154 murashige, t. and f. skoog. 1962. a revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. physiol. plant. 15, 473-497. doi: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x obando, m., a. goreux, and m. jordan.1992. regeneration in vitro de cyphomandra betacea (tamarillo), an andean fruit species. cienc. investig. agr. 19, 125-130. obando, m. and m. jordan. 2001. regenerative responses of cyphomandra betacea (cav.) sendt (tamarillo) cultivated in vitro. acta hortic. 560, 429-432. doi: 10.17660/actahortic.2001.560.83 pringle, g.j. and b.g. murray. 1991. interspecif ic hybridisation involving the tamarillo cyphomandra betacea (cav.) sendt. (solanaceae). n. z. j. crop hort. sci. 19, 103-111. doi: 10.1080/01140671.1991.10421787 schotsmans, w.c., a. east, and a. woolf. 2011. tamarillo. pp. 427441. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 4. woodhead publishing, cambridge, uk. doi: 10.1533/9780857092618.427 tamayo, p.j. 2001. principales enfermedades del tomate de árbol, la mora y el lulo en colombia. boletín técnico 12. corpoica, regional 4. centro de investigación la selva, rionegro, colombia. vasco, c., j. avila, j. ruales, u. svanberg, and a. kamal-eldin. 20 09. physica l a nd chemica l characteristics of goldenyellow and purple-red varieties of tamarillo fruit (solanum betaceum cav.). int. j. food sci. nutr. 60, 278-288. doi: 10.1080/09637480903099618 impact of biochar use on agricultural production and climate change. a review received for publication: 18 may, 2020. accepted for publication: 11 december, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.87398 1 departamento de ciencias biológicas, universidad icesi, cali (colombia). 2 center for bioinformatics and photonics-cibiofi, universidad del valle, cali (colombia). * corresponding author: tghneim@icesi.edu.co agronomía colombiana 38(3), 367-381, 2020 abstract resumen biochar is a solid material obtained from the thermal decomposition of biomass of diverse biological origins through a process called pyrolysis. biochar has great potential for reducing greenhouse gas emissions, sequester carbon in the soil, rehabilitate degraded soils, and reduce dependence on chemical fertilizers in crops. it also improves the physical, chemical, and biological properties of the soil and has a positive effect on plant growth. given these attributes, there is a growing interest for adopting its use in agriculture, soil and land reclamation, and climate change mitigation. the effects of biochar application can be neutral or positive and will be determined mainly by factors such as the origin of the raw materials, carbonization conditions, frequency of applications, the method of application and dosage. in this review, we offer a detailed examination of the origins of biochar and the technologies used for its production. we examine the various materials that have been used to produce biochars and how they affect their physico-chemical characteristics, and we describe their applications in agriculture and climate change mitigation. finally, we list the guides that describe the standards for the production, characterization, and commercialization of biochar that seek to guarantee the quality of the product and the essential characteristics for its safe use. el biocarbón es un material sólido obtenido a partir de la descomposición térmica de biomasa de diverso origen biológico mediante un proceso llamado pirólisis. el biocarbón tiene un gran potencial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, secuestrar el carbono en el suelo, rehabilitar los suelos degradados y reducir la dependencia de los fertilizantes químicos en los cultivos. también mejora las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo y tiene un efecto positivo en el crecimiento de las plantas. teniendo en cuenta estos atributos, existe un interés creciente en adoptar su uso en la agricultura, la recuperación de suelos y tierras, y en la mitigación del cambio climático. los efectos de la aplicación del biocarbón pueden ser neutros o positivos y estarán determinados principalmente por factores como el origen de la materia prima, las condiciones de carbonización, la frecuencia de las aplicaciones, el método de aplicación y la dosis. en este artículo ofrecemos un examen detallado de los orígenes del biocarbón y las tecnologías utilizadas para su producción. examinamos los diversos materiales que se han utilizado para producir biocarbones y cómo éstos afectan a sus características fisicoquímicas, y describimos sus aplicaciones en la agricultura y la mitigación del cambio climático. por último, enumeramos las guías que describen las normas de producción, caracterización y comercialización del biocarbón, las cuales tratan de garantizar la calidad del producto y las características esenciales para su uso seguro. key words: pyrolysis, carbon, biomass, amendment. palabras clave: pirólisis, carbono, biomasa, enmienda. impact of biochar use on agricultural production and climate change. a review impacto del uso del biocarbón sobre la producción agrícola y el cambio climático. una revisión sandra moreno-riascos1, 2 and thaura ghneim-herrera1* introduction biochar is a solid, porous, carbon-enriched compound, produced by high temperature biomass thermal degradation under an inert atmosphere (absence of oxygen) through a thermochemical process known as pyrolysis (itskos et al., 2016; basu, 2018; baskar et al., 2019). this process consists of simultaneous, successive and serial reactions that include dehydration, depolymerization, isomerization, aromatization, decarboxylation, and carbonization (lee et al., 2019; xiao et al., 2020). these stages are intertwined (kan et al., 2016) and cover a complex set of reactions that involve the formation of radical groups (odinga et al., 2020). although it is widely considered as an independent biomass conversion technology, pyrolysis actually constitutes the first stage of the gasification and combustion processes (levin et al., 2016). the main stages of pyrolysis have been generally described as: i) initial evaporation of free moisture, ii) primary decomposition, and iii) secondary reactions (oil cracking and repolymerization) (uddin et al., 2018; chen et al., 2019).  http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.87398 368 agron. colomb. 38(3) 2020 the complexity of the pyrolysis process is strongly related to the conditions of manufacturing such as the maximum process temperature, the particle size, the residence time (zhang et al., 2019), the temperature/heating time relationship, pressure, etc. (itskos et al., 2016; leng & huang, 2018; szwaja et al., 2018; sato et al., 2019). during this process, large chains of polymers and inorganic compounds, mainly made up of carbon, hydrogen and oxygen, decompose into smaller molecules in the form of gases, condensable vapors (tars and oils) and solid carbon (kan et al., 2016). the diversity in composition of the biomass, depending on its origin, added to the conditions described above, will determine the speed and degree of decomposition of each of the components (tabakaev et al., 2019) as well as their performance and quality (intani et al., 2016). through direct and indirect effects, biochar can improve the physicochemical properties and quality of the soil, increase the productivity of crops, or help mitigate climate change (cheng et al., 2018; diatta et al., 2020). that is why biochar has managed to position itself as a key input within the wide range of alternative practices for more sustainable development, thanks to its versatility and potential in different fields such as agriculture or the environment. some effects derived from the application of biochar to the soil are a reduction of greenhouse gas emissions and the promotion of carbon sequestration in the soil, making possible the rehabilitation of degraded soils (bis et al., 2018; gupta et al., 2020). additionally, biochar reduces dependence on chemical fertilizers in crops by improving the physical, chemical and biological properties of the soil (ph, surface area, cation exchange capacity (cec), particle density, humidity, and conductivity) (burrell et al., 2016; zwart, 2020), reducing the leaching of nutrients, or making a direct or indirect contribution of nutrients that exerts a promoting effect on plant growth and increasing crop yield (ouyang et al., 2014; sun et al., 2019). biochar not only improves the physico-chemical properties of the soil, but it can also have a positive impact on its biological properties, such as an increase in the abundance and diversity of beneficial soil microorganisms, since it provides a micro habitat that serves as protection against other pathogenic microorganisms (liao et al., 2016; ajema, 2018). however, it is important to note that the type and magnitude of the effect on soil properties are associated not only with the chemical and physical properties of biochar (weber & quicker, 2018), but they can also vary remarkably depending on the type of soil where it is added. therefore, the characteristics of the biochar and the type of soil are two important factors to consider before its use. in this review, we provide detailed information about the different technologies, process conditions, and starting materials employed for biochar production and their inf luence on the final physico-chemical characteristics and practical applications of biochar. we also analyze the impact of biochar use in various applications, in areas such as the mitigation of climate change and agriculture, as well as the international regulations that govern biochar use. a brief history of biochar the origin of biochar goes back to the black earths, anthropogenic dark earths (ade), or terra preta de indio, as they were known by the indigenous populations that inhabited the brazilian amazon region (de oliveira et al., 2020). these lands exhibit completely different properties to most soils in that region (glaser & birk, 2012). these soils are widely distributed throughout the region and are characterized by having a high content of nutrients such as carbon (c), phosphorus (p), calcium (ca), magnesium (mg), zinc (zn), manganese (mn) and organic matter (barbosa et al., 2020). its organic component does not come strictly from the accumulation of vegetal cover, but rather it has originated as a result of ancestral human practices as a method for the use of plant and animal bone remains, cooking coal, and waste from fires that were made to replace forests with farming lands (costa et al., 2017; macedo et al., 2017). the use of coal for promoting agronomic productivity has been known for centuries (ogawa & okimori, 2010), since it retains its stability and properties for hundreds of years. also, it has proven to be an excellent soil amendment (ye et al., 2020). the term biochar was used for the first time in 1999 to describe an activated carbon prepared from sorghum grain and deployed in a process known as reverse-burn gasification (the chemchar process) (bapat et al., 1999). later, it was incorporated into scientific literature on bioenergy to describe charcoal prepared from various crop residues to be used as fuel. the idea of using biochar as an alternative to mitigate climate change was conceived by different authors since 1993, long before the term was born (paustian et al., 2016). however, it was not until the beginning of the 21st century that johannes lehmann associated biochar with the concept of climate change as a way to reduce greenhouse gas emissions (ghg); thus, biochar started to 369moreno-riascos and ghneim-herrera: impact of biochar use on agricultural production and climate change be considered as a soil amendment (lehmann et al., 2006; hyland et al., 2010). influence of pyrolysis process parameters and type of biomass on biochar characteristics biochar can be produced from a variety of biological, raw materials such as crop residues, decaying organic matter of animal origin (livestock manure, pigs, poultry, etc.) (tag et al., 2016; pariyar et al., 2020; tomczyk et al., 2020). regarding crop residues, the raw biomass is constituted mainly by carbohydrates formed from photosynthesis; the structures and compounds are very diverse depending on the type of plant. these characteristics also inf luence and significantly determine biochar properties (li et al., 2020). the yield, ash contents, development and size of the pore, surface area, and even ph are just some of the characteristics that change considerably between the different types of starting material (tan et al., 2017; jafri et al., 2018). several types of biomass have been used to produce biochar with different purposes (tab. 1). table 1. different raw materials used to produce biochar and some areas of study and potential application. application type of raw material reference agriculture cow manure (zhao et al., 2013) pig manure (jin et al., 2016) shrimp waste (kazemi et al., 2019) cocoa shell (oyedeji et al., 2018) corn (shareef et al., 2018) (chen et al., 2020)sewage sludge pine tree (lyu et al., 2016) corn cobs (shaheen & turaib ali bukhari, 2018) corn stem (liu et al., 2013)bagasse coconut fiber rice husk (lee et al., 2013) almond shell tree bark algae soybean husk peanut shell (zhao et al., 2013) (ahmad et al., 2012)grass wheat straw (laghari et al., 2016; muhammad et al., 2017) sawdust brazilian pepper (yao et al., 2012; huang et al., 2020) bamboo climate change oak wood (stewart et al., 2013; nelissen et al., 2015)hard wood pine tree chips peanut husk (cheng et al., 2016) rice husk (nguyen et al., 2020b) organic waste (kammann et al., 2017) peanut shell (lan et al., 2019) orange peel (ahmad et al., 2012) cow manure (nguyen et al., 2020a) immobilization and pollutant removal wood, sewage sludge, agriculture waste (zhao et al., 2019) pruning waste (park et al., 2015) spent mushroom substrate (wu et al., 2019) 370 agron. colomb. 38(3) 2020 lignocellulose, the principal component of plant biomass, is mainly constituted of three organic polymers: cellulose (40-60% w/w), hemicellulose (20-40% w/w) and lignin (10-25% w/w) (yang et al., 2007). each one of these polymers react differently during the heat treatment (weber & quicker, 2018), due to their different thermal stabilities that inf luence not only the required treatment temperature, but also the yield regardless of the chosen conditions (tag et al., 2016; uddin et al., 2018). a large number of studies have shown that there are several interactions between the main components of biomass (yu et al., 2017); therefore, it is not possible to predict the pyrolysis results simply based on the individual thermal behavior of the three components (yaashikaa et al., 2019). the interaction between hemicellulose and lignin promotes the production of phenols, while it hinders the generation of hydrocarbons (cao et al., 2018).  lignin also interacts significantly with cellulose by limiting the polymerization of levoglucosan which reduces the formation of biochar, while the interaction between cellulose and hemicellulose has less effect on the formation and distribution of pyrolysis products (kan et al., 2016). low heating rates and long residence times are usually used to produce biochar. at higher temperatures, the carbon content in the final material increases. however, for vegetal residues high temperatures are not ideal due to the increase in ash contents (rafiq et al., 2016). as temperature increases, water evaporation rises. volatile compounds are then released, which, in turn, enlarges the relative fixed carbon ratio of the solid compared to the raw biomass (jouhara et al., 2018). at the same time, there are variations in the carbon, hydrogen, and oxygen contents that lead to some physicochemical changes such as polarity reduction, aromaticity increase, and biochar hydrophobicity (lehmann et al., 2009; gray et al., 2014) 500°c, and 620°c. the surface area as well as pore volume also increase slightly due to the release of volatiles during carbonization. this process reconfigures the structure of lignocellulose compounds, giving rise to the formation of structures shaped as canals (sigmund et al., 2017). the thermal decomposition of the organic components in the biomass begins between 350-550°c with the formation of two structural fractions composed by the stacking of crystalline sheets of poly-aromatic graphene that grow laterally, and by an amorphous fraction of randomly organized aromatic structures (weber & quicker, 2018). both of these fractions are associated with ring shaped carbon bonds of benzene types with oxygen or hydrogen (kwiatkowski & kalderis, 2020), that give rise to layers, forming the structure of a lattice or slit that originates multiple spaces corresponding to the pores. these bonds between aromatic structures of c-o and c-h determine the stability of biochar and are used as a parameter to measure the degree of aromaticity (choudhary et al., 2019). they also contain oxidized and aliphatic carbon structures that are easily degradable. the dominant process is carbonization, that occurs at between the 600-800°c, and causes the removal of most non-carbonaceous atoms such as calcium (ca), magnesium (mg), and potassium (k) (zhang et al., 2017; chatterjee et al., 2020). hydrogen (h), oxygen (o), phosphorus (p), and sulfur (s) are mainly located within aromatic rings as heteroatoms. the presence of heteroatoms contributes greatly to the reactivity of biochar and the chemical heterogeneity of its surface (cheng & li, 2018). as a result, biochar with low h/c ratios, that corresponds to a higher degree of carbonization, contain fewer functional groups and more aromatic structures than biochar produced at low temperatures. o/c ratios are much higher than those present in mineral coal that also originates from biomass, but that is formed by geological processes in periods that include geological scales (bakshi et al., 2020). the ph of biochar also depends on the production parameters and type of biomass, which results in products with a wide range of ph values (tag et al., 2016). when biochar is produced at temperatures below 400°c, it reaches a ph below 7, but at temperatures above 500°c, the ph can vary from 7 to more alkaline (tomczyk et al., 2020). biochar production technologies within the diverse thermochemical processes that transform biomass into biochar, four methods are used: slow pyrolysis, fast pyrolysis, f lash pyrolysis, and gasification (novak et al., 2010; ippolito et al., 2012). slow pyrolysis, or carbonization, is characterized by long residence times (hours to days) at relatively low temperatures (~300-700°c) and materials with different particle sizes (5-50 mm)  (claoston et al., 2014). in this type of pyrolysis, the thermal decomposition of biomass occurs at a very low heating rate (temperature/time), using enough time to maximize the solid yields thanks to repolymerization reactions. the previous method is used mainly to produce the solid fraction or coal, although it can also be gasified to obtain hydrogen-rich gas. 371moreno-riascos and ghneim-herrera: impact of biochar use on agricultural production and climate change fast pyrolysis generally involves high heating rates (>10200°c sec-1) and short residence times (0.5-10 sec) (claoston et al., 2014). it is used to obtain a high yield of liquid products, such as bio-oil, in relation to the dry biomass base, which can be as high as 50-70% by weight.  finally, the pyrolysis process known as f lash is characterized by very high heating rates (103-104°c sec-1) and much shorter residence times (<0.5 sec), resulting in very high bio-oil yields that can reach up to 75-80% by weight (gilbe et al., 2008; gao et al., 2011; enders et al., 2012). in comparison to residual biomass, these materials offer greater chemical and biological decomposition resistance (zimmerman, 2010) as well as a greater number of aromatic structures (baldock & smernik, 2002). biochar quality standards in order to guarantee the safety of the use of biochar as a soil amendment to the market and especially consumers, the members of the international biochar initiative (ibi) in conjunction with research centers, scientists, farmers, and producers worldwide, developed guidelines and policies that provide the rules for the characterization of biochar products. all the standards are based on a series of guiding principles and the follow-up of guidelines consistent with the best practices for the development of standards such as the international standards organization (iso), astm international, and the institute of electrical and electronics engineers (ieee). compliance with these standards by manufacturers is not mandatory. however, the ibi has implemented a certification program to expand the biochar industry since 2013. through this program the producer can certify that the product complies with quality standards and that it is safe for use in soils. in addition, the ibi certified tm quality seal is awarded, which is recognized worldwide (international biochar initiative, 2015). at the same time, europe has the european biochar certificate (ebc) that applies a system for the sustainable production of biochar based on the latest and most innovative research and practices. these practices aim to guarantee the production control and quality of biochar with processes that have scientific and legal support and that are economically viable and practically applicable. unlike the ibi standards, the european certificate is mandatory for all producers (european biochar foundation, 2016). currently, there are two documents approved by the members of the ibi and ebc that contain the technical programs, policies, and guidelines: ibi biochar standards (version 2.0) and european biochar certificate guidelines (version 6.4e). biochar in agriculture great interest has been generated on biochar and its application to soils due to the similarity between biochar particles and those found in terra preta de indio (lehmann et al., 2011). several studies have shown that the physical and chemical properties of biochar favor adsorption thanks to its high specific surface area compared to other organic amendments, thus improving the availability of nutrients in the soil (bonanomi et al., 2017; yadav et al., 2019). the ph is one of the most important soil parameters because of its great inf luence on biological, chemical, physical, and geological processes, and because it is related to soil fertility (neina, 2019). changes in ph trigger a series of modifications in the soil environment, affecting the availability of nutrients for plant growth and microbial activity, or accelerating biogeochemical processes in the rhizosphere (ducey et al., 2015). the addition of biochar as a soil amendment has become a common practice, as it improves soil quality by reducing soil acidity. due to its porous matrix structure, it can also improve soil structure by forming micro aggregates, increase water retention, improve solubilization, nutrient retention and transport, enhance the soil quality index and reduce nutrient leaching (martinsen et al., 2014; wang et al., 2014; pratiwi et al., 2016; jeffery et al., 2017; oladele, 2019). some properties of biochar, such as high surface charge density, large surface area, internal porosity, and the presence of polar and non-polar surface sites play an important role in the liming effect (shetty & prakash, 2020). the effect of ph on acidic soils is probably due to their alkalinity and high buffering capacity (juriga & šimanský, 2019). the basic cations (e.g., k, ca, mg and si) that are contained in biochar as carbonates or oxides can reduce the acidity by increasing the reaction of the exchangeable basic cations. this process is carried out through the functional groups on the surface of biochar as cooand owith the h+ or al+3 ions in the soil, which would cause an increase in the soil ph (hansen et al., 2016; dai et al., 2017; zong et al., 2018). another physicochemical property of the soil associated with its fertility is cation exchange capacity (cec), which refers to the capacity of soils to retain cations interchangeably through adsorption (durães et al., 2018; zhang et al., 2018). the cec of biochar is mainly a consequence of the temperature conditions at which it is produced (tan et al., 2017; leng & huang, 2018). the carboxylic groups formed in the bridges of the aromatic nuclei of biochar are responsible for the increase of the cec and reactivity 372 agron. colomb. 38(3) 2020 (zhang et al., 2018). after biochar is added to the soil, the charges of its functional groups are generally positive, but over time the functional groups on the surface oxidize and generate more negative charges relative to the positive ones, increasing the cec. adsorption of highly oxidized organic matter on biochar surfaces is another process that affects cec (tomczyk et al., 2020). when biochar is exposed to oxygen and water, more functional groups can be generated on the surface through oxidation, thus increased cec is attained (hue, 2020). however, cec is highly variable depending on the surface chemistry of biochar and tends to change once it is incorporated due to interactions with the environment (hailegnaw et al., 2019). these processes can directly or indirectly inf luence the improvement of other physical and chemical soil properties (karimi et al., 2020). a positive effect of biochar on the productivity of the crops has been shown (jin et al., 2016; he et al., 2017; masud et al., 2020). the most significant changes have been observed in acid soil (diatta et al., 2020), which suggests that its yield effect is similar to that produced by liming, accompanied by better water retention (ahmed et al., 2016). the water retention capacity is mainly due to two factors: the large internal surface and the high number of residual pores in the biochar, where water is retained by capillarity, improving soil aggregation and structure. this increases the general porosity of the soil and the water content, leading to a decrease in the mobility of water, reducing water stress in plants (batista et al., 2018). biochar improves the structure, porosity and aggregation of the soil, facilitating tillage (du et al., 2018) and favoring the availability of nutrients (karimi et al., 2020). nutrient composition and availability from biochar depend on biochar raw material and pyrolysis conditions (purakayastha et al., 2019). in addition, various factors affect the nutrient status in biochar-treated soils including the soil and feedstock type, pyrolysis temperature, and addition rate (yu et al., 2019). biochar can directly provide higher nutrient content such as p, k, ca, mg (gao et al., 2017). also, it can inf luence soil microbial activity due to changes in labile carbon and soil properties. the activity of soil microbes can significantly affect soil organic matter decomposition and nutrient cycling (yu et al., 2019). the soil microbial biomass and enzyme activities have major impacts on the soil nutrient status and crop productivity. another promoted benefit of biochar application to soil is reduced nutrient leaching (zhao et al., 2019; karimi et al., 2020). therefore, biochar does not act by means of a single effect. it influences different, interconnected soil physicochemical and biological properties. a highly variable response has been shown in the soil biota, reporting increases, decreases (kolton et al., 2011; li et al., 2018), or no significant effects (lehmann et al., 2011). these interactions between microorganisms and biochar are also controlled by multiple environmental factors such as types and rates of biochar amendment, soil type, land use, and vegetation types (gorovtsov et al., 2020). biochar as a matrix carrier for plant growth-promoting microorganisms peat is the most widely used inoculum carrier in the world; however, its availability is limited (sahu & brahmaprakash, 2016). exploration of other matrix alternatives generated by more sustainable processes and that compete biologically and economically with the materials currently used could be beneficial to the biofertilizer industry (herrmann & lesueur, 2013; flores-félix et al., 2019; saeid & chojnacka, 2019). biochar has the potential to be used as an alternative vehicle in the development of new biofertilizers. its use as a carrier of plant growthpromoting microorganisms could favor both the proliferation of the microorganism of interest immobilized in it and the abundance of indigenous microorganisms (ajema, 2018). however, it is important to consider that the raw material, the pyrolysis temperature, the degree of oxidation, and the size of the pores obtained during the production of biochar affect the characteristics of the final product and, therefore, its effect on microorganisms. the effects of inoculated biochar also vary according to the environmental conditions that directly affect the viability of microorganisms (palansooriya et al., 2019). the effects of biochar incorporation on soil microorganisms can be direct through the contribution of labile organic matter that provides a source of energy and nutrients. they can also be indirect, through changes in some soil properties, such as ph or porosity (gorovtsov et al., 2020). the porous structure of biochar can act as a habitat for microorganisms. it can also increase the soil surface, which is able to retain water and nutrients favoring the growth of soil biota and rhizosphere microbiome (jenkins et al., 2017; husna et al., 2019). the addition of biochar can increase mineralization through its contribution of labile organic matter. in general, biochar obtained through slow pyrolysis contains a greater amount of labile organic matter and tends to cause a greater increase in soil biota than more recalcitrant biochar (cross & sohi, 2011; hardy et al., 2019). 373moreno-riascos and ghneim-herrera: impact of biochar use on agricultural production and climate change hale et al. (2014) show that survival but not abundance of enterobacter cloacae (uw5), a well-studied bacterium that produces indole acetic acid (iaa) in a tryptophandependent manner, increases in soils amended with any of five different types of biocarbon (palm leaves, pine wood, coconut shell, pistachio shell, and fruit pits) when compared to peat and vermiculite. ghazi (2017) evaluates the effect of rhizobium-based formulations developed with biochar from rice husks on bean seeds, which were compared with peat and vermiculite materials. the biochar-based treatment records a maximum carrier survival population after 180 d of inoculation. in addition, a slight decrease in ph was recorded at the end of the storage period. biochar derived from acacia wood and inoculated with azospirillum lipoferum (az 204) was tested at different dose levels (0, 5, 10, 15, 20, 25 t ha-1) and its effect on maize growth was evaluated. a significant increase was observed in azospirillum and other diazotroph populations in the rhizosphere after the application of biochar at all the stages of crop growth. furthermore, a significant increase of native mycorrhizal colonization was observed in response to biochar-azospirillum application (saranya et al., 2011). additionally, combinations of bacteria have been evaluated in the formulation of biofertilizers based on biochar, with the aim of finding sets of microorganisms that enhance plant growth through an interactive and harmonious work. the microbial consortium formed by endophytic bacteria (brevibacillus, enterobacter, kytococcus, pantoea, pseudomonas, serratia, and stenotrophomonas) and fungi (cutaneotrichosporon, mucor, and wickerhamomyces) isolated from rapeseed (brassica napus) and barley (hordeum vulgare) were inoculated into a biochar derived from processed wood waste to evaluate its potential as a carrier of plant growth promoting microorganisms (pgpm) and its growth effect on barley seedlings. a synergistic effect of the microbial consortium with the biochar on root growth was observed. a decrease in urease activity in the soil was also found, without causing a negative effect on seedling development during the study (vecstaudza et al., 2017). biochar has been recognized as a carrier matrix not only for microorganisms with a plant growth-promoting effect, but also as an alternative for the immobilization of microorganisms used in bioremediation. for example, biochar was used as a carrier of bacterial consortia in soils contaminated with cypermethrin, an insecticide for agricultural use (liu et al., 2017). biochar can also play an important role as a carrier of bacteria used in biological control. in sugarcane, this strategy showed positive results for the control of the pathogen macrophomina phaseolina by the antagonistic rhizobacterium paenibacillus illinoisensis rh-3 (shahjahan et al., 2018). that study demonstrated that biochar derived from sugarcane bagasse is a better carrier of p. illinoisensis rh-3, compared to peat and lignite. the neutral ph of biochar together with its porosity and high availability of nutrients seemed to be determinants of its positive effect (shahjahan et al., 2018). all research on the potential of biochar as a carrier of microbial inoculum supports its use as an alternative to classical chemical fertilization. however, further studies are needed to elucidate the synergistic effects of biochar and soil microorganisms on plant growth promotion, their mechanisms of action, and the interactions between microorganisms and their microhabitats. finally, such effects must also be validated under field conditions. biochar in climate change mitigation biochar was first recognized for its potential as a tool to counteract climate change in 2009 (lehmann et al., 2009). its porous structure and high internal surface area give it the capacity to absorb soluble organic compounds, gases, some inorganic compounds, and different pollutants thanks to the diversity of functional groups on its surface (mendes et al., 2018). biochar has been evaluated for the removal of heavy metals in contaminated waters such as lead (pb), copper (cu), zinc (zn) and cadmium (cd) (shim et al., 2015; wang et al., 2019; zhao et al., 2019). the type of biomass and the temperature of the process are very inf luential for the absorption capacity of biochar. for example, materials produced at high temperatures result in materials with a larger surface area, higher carbon content and microporosity, leading to increased efficiency in removing compounds such as trichloroethylene (tce), benzene (c6h6) and nitrobenzene (c6h5no2) (zhou et al., 2010; ahmad et al., 2012). the application of biochar to soils has been proposed as a strategy to reduce the concentration of co2 in the atmosphere, as it would serve as a long-term carbon sink. its recalcitrant nature, i.e., its resistance to degradation due to all the carbon present in its structure, gives it the ability to remain in soils for hundreds or thousands of years (woolf et al., 2010) and to reduce the rate at which carbon fixed by photosynthesis returns to the atmosphere. it has also been suggested that carbon retention can be much greater when soil carbon stocks increase (ding et al., 2018; ventura et al., 2019). however, some studies have found that many of the 374 agron. colomb. 38(3) 2020 practices used to sequester carbon in the soil are often offset by increased greenhouse gas emissions (shen et al., 2014; zhang et al., 2019) and that soils show a low potential for carbon accumulation (smith, 2016; sharma, 2018; gupta et al., 2020). however, among the possible strategies to remove co2 from the atmosphere, biochar stands out in this area and currently represents the most promising alternative. biochar application can also reduce the emissions of nitrous oxide (n2o) and sometimes, the f low co2 in soil, generating an additional tool to mitigate their effects (woolf et al., 2010). however, the results have not always been positive in terms of co2 reductions (spokas et al., 2010). regarding the potential of biochar to reduce nitrous oxide (n2o) emissions, several hypotheses have been put forward on how biochar could interact with denitrification, by directly stimulating or suppressing the amount of n that passes into the gaseous form. these hypotheses relate this effect to several different biochar properties, soil type, and environmental conditions such as temperature and precipitation (dicke et al., 2015; lan et al., 2019). although to date the impact of biochar on denitrification has not yielded conclusive results (cayuela et al., 2014; ameloot et al., 2016; kammann et al., 2017), it appears that the magnitude and mechanisms associated with biochar inhibition of n2o depend on the dose and application frequency (liu et al., 2020). biochar-induced changes in the composition or activity of the microbial community not only affect nutrient cycles and plant growth but also the soil organic matter cycle (ouyang et al., 2014; hardy et al., 2019; gorovtsov et al., 2020). while research under controlled conditions has shown that biochar can affect n2o emissions from the soil (taghizadeh-toosi et al., 2011; schimmelpfennig et al., 2014; kammann et al., 2017), laboratory results cannot be extrapolated to what is expected in the field. in field trials, often no statistical differences are observed between biochar and control treatments. despite the extensive literature published on the subject in recent years, it is still very unpredictable whether a type of biochar will be effective in mitigating n2o emissions in a field with crops. factors such as application rate, biochar characteristics, soil type, environmental conditions, less homogeneous particle distribution, and greater soil (and plant) heterogeneity in the fields result in a high variability in n2o f lows (hüppi et al., 2015). therefore, most research efforts are now directed towards achieving the greatest reductions in n2o emissions by selecting the most efficient biochars and analyzing the mechanisms involved. conclusions the addition of biochar to the soil provides different benefits derived from changes in the physical, chemical, and biological characteristics of the soil, which in turn, promote plant growth and productivity by increasing the availability of nutrients and ph. the porosity of biochar, along with water and nutrient retention, can promote the establishment and increase the abundance and diversity of microbiota which, in turn, promote plant growth. the potential of biochar for carbon sequestration and its ability to reduce greenhouse gas emissions make it a very attractive alternative to counteract the adverse effects of climate change. however, further research is needed in this field to elucidate its long-term effects. the wide availability of biochar as well as the varied responses in crops that will depend not only on the crop species but also on the type of soil, make it difficult to establish standard parameters regarding the dose and form of biochar application. for this reason, it is necessary to expand research in this field, since the wide availability of raw materials and the different technologies available for pyrolysis offer a wide range of opportunities for the production, marketing, and profitable use of biochar in colombian agriculture. acknowledgments smr msc studies were financially supported by a grant from universidad icesi and the cibiofi project, funded by the colombian science, technology and innovation fund general royalties system (fondo cteisgr), gobernación del valle del cauca, and ministerio de ciencia, tecnologia e innovación (minciencias), under contract no. bpin 2013000100007. we also kindly thank franklin gerardo ojeda for his revision of the manuscript. author’s contributions smr carried out the writing of the original draft and tgh conducted the critical review and revision of this manuscript. literature cited ahmad, m., lee, s. s., dou, x., mohan, d., sung, j. k., yang, j. e., & ok, y. s. (2012). effects of pyrolysis temperature on soybean stoverand peanut shell-derived biochar properties and tce adsorption in water. bioresource technology, 118, 536–544. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.05.042 ahmed, a., kurian, j., & raghavan, v. (2016). biochar inf luences on agricultural soils, crop production, and the environment: 375moreno-riascos and ghneim-herrera: impact of biochar use on agricultural production and climate change a review. environmental reviews, 24(4), 495–502. https://doi. org/10.1139/er-2016-0008 ajema, l. (2018). effects of biochar application on beneficial soil organism review. international journal of research studies in science, engineering and technology, 5(5), 9–18. https://doi. org/10.13140/rg.2.2.15186.66247 ameloot, n., maenhout, p., de neve, s., & sleutel, s. (2016). biocharinduced n2o emission reductions after field incorporation in a loam soil. geoderma, 267, 10–16. https://doi.org/10.1016/j. geoderma.2015.12.016 bakshi, s., banik, c., & laird, d. a. (2020). estimating the organic oxygen content of biochar. scientific reports, 10(1), article 13082. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69798-y baldock, j. a., & smernik, r. j. (2002). chemical composition and bioavailability of thermally altered pinus resinosa (red pine) wood. organic geochemistry, 33(9), 1093–1109. https://doi. org/10.1016/s0146-6380(02)00062-1 bapat, h., manahan, s. e., & larsen, d. w. (1999). an activated carbon product prepared from milo (sorghum vulgare) grain for use in hazardous waste gasification by chemchar cocurrent f low gasification. chemosphere, 39(1), 23–32. https://doi. org/10.1016/s0045-6535(98)00585-2 barbosa, j. z., motta, a. c. v., corrêa, r. s., melo, v. de f., muniz, a. w., martins, g. c., silva, l. de c. r., teixeira, w. g., young, s. d., & broadley, m. r. (2020). elemental signatures of an amazonian dark earth as result of its formation process. geoderma, 361, article 114085. https://doi.org/10.1016/j. geoderma.2019.114085 baskar, g., kalavathy, g., aiswarya, r., & abarnaebenezer selvakumari, i. (2019). advances in bio-oil extraction from nonedible oil seeds and algal biomass. in k. azad (ed.), advances in eco-fuels for a sustainable environment, a volume in woodhead publishing series in energy (pp. 187–210). woodhead publishing. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-102728-8.00007-3 basu, p. (2018). biomass gasification, pyrolysis and torrefaction, practical design and theory (3rd ed.). academic press. https:// doi.org/10.1016/b978-0-12-812992-0.00005-4 batista, e. m. c. c., shultz, j., matos, t. t. s., fornari, m. r., ferreira, t. m., szpoganicz, b., de freitas, r. a., & mangrich, a. s. (2018). effect of surface and porosity of biochar on water holding capacity aiming indirectly at preservation of the amazon biome. scientific reports, 8(1), article 10677. https:// doi.org/10.1038/s41598-018-28794-z bis, z., kobyłecki, r., ścisłowska, m., & zarzycki, r. (2018). biochar potential tool to combat climate change and drought. ecohydrology & hydrobiology, 18(4), 441–453. https://doi. org/10.1016/j.ecohyd.2018.11.005 bonanomi, g., ippolito, f., cesarano, g., nanni, b., lombardi, n., rita, a., saracino, a., & scala, f. (2017). biochar as plant growth promoter: better off alone or mixed with organic amendments? frontiers in plant science, 8, article 1570. https:// doi.org/10.3389/fpls.2017.01570 burrell, l. d., zehetner, f., rampazzo, n., wimmer, b., & soja, g. (2016). long-term effects of biochar on soil physical properties. geoderma, 282, 96–102. https://doi.org/10.1016/j. geoderma.2016.07.019 cao, w., li, j., martí-rosselló, t., & zhang, x. (2018). experimental study on the ignition characteristics of cellulose, hemicellulose, lignin and their mixtures. journal of the energy institute, 92(5), 1303–1312. https://doi.org/10.1016/j.joei.2018.10.004 cayuela, m. l., van zwieten, l., singh, b. p., jeffery, s., roig, a., & sánchez-monedero, m. a. (2014). biochar’s role in mitigating soil nitrous oxide emissions: a review and meta-analysis. agriculture, ecosystems and environment, 191, 5–16. https:// doi.org/10.1016/j.agee.2013.10.009 chatterjee, r., sajjadi, b., chen, w. y., mattern, d. l., hammer, n., raman, v., & dorris, a. (2020). effect of pyrolysis temperature on physicochemical properties and acoustic-based amination of biochar for efficient co2 adsorption. frontiers in energy research, 8, article 85. https://doi.org/10.3389/fenrg.2020.00085 chen, c., liu, g., an, q., lin, l., shang, y., & wan, c. (2020). from wasted sludge to valuable biochar by low temperature hydrothermal carbonization treatment: insight into the surface characteristics. journal of cleaner production, 263, article 121600. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121600 chen, w. h., wang, c. w., ong, h. c., show, p. l., & hsieh, t. h. (2019). torrefaction, pyrolysis and two-stage thermodegradation of hemicellulose, cellulose and lignin. fuel, 258, article 116168. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j. fuel.2019.116168 cheng, f., & li, x. (2018). preparation and application of biocharbased catalysts for biofuel production. catalysts, 8(9), article 346. https://doi.org/10.3390/catal8090346 cheng, n., peng, y., kong, y., li, j., & sun, c. (2018). combined effects of biochar addition and nitrogen fertilizer reduction on the rhizosphere metabolomics of maize (zea mays l.) seedlings. plant and soil, 433, 19–35. https://doi.org/10.1007/ s11104-018-3811-6 cheng, q., huang, q., khan, s., liu, y., liao, z., li, g., & ok, y. s. (2016). adsorption of cd by peanut husks and peanut husk biochar from aqueous solutions. ecological engineering, 87, 240–245. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j. ecoleng.2015.11.045 choudhary, t. k., khan, k. s., hussain, q., ahmad, m., & ashfaq, m. (2019). feedstock-induced changes in composition and stability of biochar derived from different agricultural wastes. arabian journal of geosciences, 12, article 617. https://doi. org/10.1007/s12517-019-4735-z claoston, n., samsuri, a. w., ahmad husni, m. h., & mohd amran, m. s. (2014). effects of pyrolysis temperature on the physicochemical properties of empty fruit bunch and rice husk biochars. waste management and research, 32(4), 331–339. https://doi.org/10.1177/0734242x14525822 costa, a. da r., silva júnior, m. l., kern, d. c., ruivo, m. de l. p., & marichal, r. (2017). forms of soil organic phosphorus at black earth sites in the eastern amazon. revista ciência agronômica, 48(1), 1–12. https://doi.org/10.5935/1806-6690.20170001 cross, a., & sohi, s. p. (2011). the priming potential of biochar products in relation to labile carbon contents and soil organic matter status. soil biology and biochemistry, 43(10), 2127–2134. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.06.016 dai, z., zhang, x., tang, c., muhammad, n., wu, j., brookes, p. c., & xu, j. (2017). potential role of biochars in decreasing soil acidification a critical review. science of the total environment, 581–582, 601–611. https://doi.org/10.1016/j. scitotenv.2016.12.169 376 agron. colomb. 38(3) 2020 de oliveira, e. a., marimon-junior, b. h., marimon, b. s., iriarte, j., morandi, p. s., maezumi, s. y., nogueira, d. s., aragão, l. e. o. c., da silva, i. b., & feldpausch, t. r. (2020). legacy of amazonian dark earth soils on forest structure and species composition. global ecology and biogeography, 29(9), 1458–1473. https://doi.org/10.1111/geb.13116 diatta, a. a., fike, j. h., battaglia, m. l., galbraith, j. m., & baig, m. b. (2020). effects of biochar on soil fertility and crop productivity in arid regions: a review. arabian journal of geosciences, 13(14), article 595. https://doi.org/10.1007/s12517-020-05586-2 dicke, c., andert, j., ammon, c., kern, j., meyer-aurich, a., & kaupenjohann, m. (2015). effects of different biochars and digestate on n2o f luxes under field conditions. science of the total environment, 524–525, 310–318. https://doi.org/10.1016/j. scitotenv.2015.04.005 ding, f., van zwieten, l., zhang, w., weng, z. h., shi, s., wang, j., & meng, j. (2018). a meta-analysis and critical evaluation of inf luencing factors on soil carbon priming following biochar amendment. journal of soils and sediments, 18, 1507–1517. https://doi.org/10.1007/s11368-017-1899-6 du, z., xiao, y., qi, x., liu, y., fan, x., & li, z. (2018). peanut-shell biochar and biogas slurry improve soil properties in the north china plain: a four-year field study. scientific reports, 8, article 13724. https://doi.org/10.1038/s41598-018-31942-0 ducey, t. f., novak, j. m., & johnson, m. g. (2015). effects of biochar blends on microbial community composition in two coastal plain soils. agriculture, 5(4), 1060–1075. https://doi. org/10.3390/agriculture5041060 durães, n., novo, l. a. b., candeias, c., & da silva, e. f. (2018). distribution, transport and fate of pollutants. in a. c. duarte, a. cachada, & t. rocha-santos (eds.), soil pollution, from monitoring to remediation (pp. 29–57). academic press. https:// doi.org/10.1016/b978-0-12-849873-6.00002-9 enders, a., hanley, k., whitman, t., joseph, s., & lehmann, j. (2012). characterization of biochars to evaluate recalcitrance and agronomic performance. bioresource technology, 114, 644–653. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.03.022 european biochar foundation. (2016). guidelines for a sustainable production of biochar. european biochar foundation (ebc). https://doi.org/10.13140/rg.2.1.4658.7043 flores-félix, j. d., menéndez, e., rivas, r., & velázquez, m. de la e. (2019). future perspective in organic farming fertilization: management and product. in s. chandran, m. r. unni, & s. thomas (eds.), organic farming global perspectives and methods (pp. 269–315). woodhead publishing. https://doi. org/10.1016/b978-0-12-813272-2.00010-0 gao, l., wang, r., shen, g., zhang, j., meng, g., & zhang, j. (2017). effects of biochar on nutrients and the microbial community structure of tobacco-planting soils. journal of soil science and plant nutrition, 17(4), 884–896. https://doi.org/10.4067/ s0718-95162017000400004 gao, x., & wu, h. (2011). biochar as a fuel: 4. emission behavior and characteristics of pm1 and pm10 from the combustion of pulverized biochar in a drop-tube furnace. energy & fuels, 25(6), 2702–2710. https://doi.org/10.1021/ef200296u ghazi, a. a. (2017). potential for biochar as an alternate carrier to peat moss for the preparation of rhizobia bio inoculum. microbiology research journal international, 18(4), 1–9. https:// doi.org/10.9734/mrji/2017/30828 gilbe, c., öhman, m., lindström, e., boström, d., backman, r., samuelsson, r., & burvall, j. (2008). slagging characteristics during residential combustion of biomass pellets. energy & fuels, 22(5), 3536–3543. https://doi.org/10.1021/ef800087x glaser, b., & birk, j. j. (2012). state of the scientific knowledge on properties and genesis of anthropogenic dark earths in central amazonia (terra preta de índio). geochimica et cosmochimica acta, 82, 39–51. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j. gca.2010.11.029 gorovtsov, a. v., minkina, t. m., mandzhieva, s. s., perelomov, l. v., soja, g., zamulina, i. v., rajput, v. d., sushkova, s. n., mohan, d., & yao, j. (2020). the mechanisms of biochar interactions with microorganisms in soil. environmental geochemistry and health, 42, 2495–2518. https://doi.org/10.1007/ s10653-019-00412-5 gray, m., johnson, m. g., dragila, m. i., & kleber, m. (2014). water uptake in biochars: the roles of porosity and hydrophobicity. biomass and bioenergy, 61, 196–205. https://doi.org/10.1016/j. biombioe.2013.12.010 gupta, d. k., gupta, c. k., dubey, r., fagodiya, r. k., sharma, g., a, k., noor mohamed, m. b., dev, r., & shukla, a. k. (2020). role of biochar in carbon sequestration and greenhouse gas mitigation. in j. s. singh & c. singh (eds.), biochar applications in agriculture and environment management (pp. 141–165). springer international publishing. https://doi. org/10.1007/978-3-030-40997-5_7 hailegnaw, n. s., mercl, f., pračke, k., száková, j., & tlustoš, p. (2019). mutual relationships of biochar and soil ph, cec, and exchangeable base cations in a model laboratory experiment. journal of soils and sediments, 19, 2405–2416. https://doi. org/10.1007/s11368-019-02264-z hale, l., luth, m., kenney, r., & crowley, d. (2014). evaluation of pinewood biochar as a carrier of bacterial strain enterobacter cloacae uw5 for soil inoculation. applied soil ecology, 84, 192–199. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2014.08.001 hansen, v., müller-stöver, d., munkholm, l. j., peltre, c., hauggaard-nielsen, h., & jensen, l. s. (2016). the effect of straw and wood gasification biochar on carbon sequestration, selected soil fertility indicators and functional groups in soil: an incubation study. geoderma, 269, 99–107. https://doi.org/10.1016/j. geoderma.2016.01.033 hardy, b., sleutel, s., dufey, j. e., & cornelis, j. t. (2019). the longterm effect of biochar on soil microbial abundance, activity and community structure is overwritten by land management. frontiers in environmental science, 7, article 110. https://doi. org/10.3389/fenvs.2019.00110 he, y., zhou, x., jiang, l., li, m., du, z., zhou, g., shao, j., wang, x., xu, z., hosseini-bai, s., wallace, h., & xu, c. (2017). effects of biochar application on soil greenhouse gas f luxes: a meta-analysis. gcb bioenergy, 9(4), 743–755. https://doi. org/10.1111/gcbb.12376 herrmann, l., & lesueur, d. (2013). challenges of formulation and quality of biofertilizers for successful inoculation. applied microbiology and biotechnology, 97(20), 8859–8873. https:// doi.org/10.1007/s00253-013-5228-8 377moreno-riascos and ghneim-herrera: impact of biochar use on agricultural production and climate change huang, l. q., fu, c., li, t. z., yan, b., wu, y., zhang, l., ping, w., yang, b. r., & chen, l. (2020). advances in research on effects of biochar on soil nitrogen and phosphorus. iop conference series: earth and environmental science, 424, article 012015. https://doi.org/10.1088/1755-1315/424/1/012015 hue, n. (2020). biochar for maintaining soil health. in b. giri & a. varma (eds.), soil health (pp. 21–46). springer international publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-44364-1_2 hüppi, r., felber, r., neftel, a., six, j., & leifeld, j. (2015). effect of biochar and liming on soil nitrous oxide emissions from a temperate maize cropping system. soil, 1(2), 707–717. https:// doi.org/10.5194/soil-1-707-2015 husna, n., budianta, d., munandar, m., & adipati, n. (2019). evaluation of several biochar types as inoculant carrier for indigenous phosphate solubilizing microoorganism from acid sulphate soil. journal of ecological engineering, 20(6), 1–8. https://doi. org/10.12911/22998993/109078 hyland, c., hanley, k., enders, a., rajkovich, s., & lehmann, j. (2010, august 1–6). nitrogen leaching in soil amended with biochars produced at low and high temperatures from various feedstocks [conference presentation]. 19th world congress of soil science, soil solutions for a changing world. brisbane, australia. https://www.iuss.org/19th%20wcss/symposium/ pdf/0742.pdf international biochar initiative. (2015). standardized product definition and product testing guidelines for biochar that is used in soil. international biochar initiative. https://www. biochar-internationa l.org/w p-content/uploads/2018/04/ ibi_biochar_standards_v2.1_final.pdf intani, k., latif, s., kabir, a. k. m. r., & müller, j. (2016). effect of self-purging pyrolysis on yield of biochar from maize cobs, husks and leaves. bioresource technology, 218, 541–551. https:// doi.org/10.1016/j.biortech.2016.06.114 ippolito, j. a., laird, d. a., & busscher, w. j. (2012). environmental benefits of biochar. journal of environment quality, 41(4), 967–972. https://doi.org/10.2134/jeq2012.0151 itskos, g., nikolopoulos, n., kourkoumpas, d. -s., koutsianos, a., violidakis, i., drosatos, p., & grammelis, p. (2016). energy and the environment. in s. g. poulopoulos & v. j. inglezakis (eds.), environment and development, basic principles, human activities, and environmental implications (pp. 363–452). elsevier. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-62733-9.00006-x jafri, n., wong, w. y., doshi, v., yoon, l. w., & cheah, k. h. (2018). a review on production and characterization of biochars for application in direct carbon fuel cells. process safety and environmental protection, 118, 152–166. https://doi.org/10.1016/j. psep.2018.06.036 jeffery, s., abalos, d., prodana, m., bastos, a. c., van groenigen, j. w., hungate, b. a., & verheijen, f. (2017). biochar boosts tropical but not temperate crop yields. environmental research letters, 12(5), article 053001. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ aa67bd jenkins, j. r., viger, m., arnold, e. c., harris, z. m., ventura, m., miglietta, f., girardin, c., edwards, r. j., rumpel, c., fornasier, f., zavalloni, c., tonon, g., alberti, g., & taylor, g. (2017). biochar alters the soil microbiome and soil function: results of next-generation amplicon sequencing across europe. gcb bioenergy, 9(3), 591–612. https://doi.org/10.1111/gcbb.12371 jin, y., liang, x., he, m., liu, y., tian, g., & shi, j. (2016). manure biochar inf luence upon soil properties, phosphorus distribution and phosphatase activities: a microcosm incubation study. chemosphere, 142, 128–135. https://doi.org/10.1016/j. chemosphere.2015.07.015 jouhara, h., ahmad, d., van den boogaert, i., katsou, e., simons, s., & spencer, n. (2018). pyrolysis of domestic based feedstock at temperatures up to 300°c. thermal science and engineering progress, 5, 117–143. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2017.11.007 juriga, m., & šimanský, v. (2019). effects of biochar and its reapplication on soil ph and sorption properties of silt loam haplic luvisol. acta horticulturae et regiotecturae, 22(2), 65–70. https://doi.org/10.2478/ahr-2019-0012 kammann, c., ippolito, j., hagemann, n., borchard, n., cayuela, m. l., estavillo, j. m., fuertes-mendizabal, t., jeffery, s., kern, j., novak, j., rasse, d., saarnio, s., schmidt, h. p., spokas, k., & wrage-mönnig, n. (2017). biochar as a tool to reduce the agricultural greenhouse-gas burden knowns, unknowns and future research needs. journal of environmental engineering and landscape management, 25(2), 114–139. https://doi.org/1 0.3846/16486897.2017.1319375 kan, t., strezov, v., & evans, t. j. (2016). lignocellulosic biomass pyrolysis: a review of product properties and effects of pyrolysis parameters. renewable and sustainable energy reviews, 57, 1126–1140. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.185 karimi, a., moezzi, a., chorom, m., & enayatizamir, n. (2020). application of biochar changed the status of nutrients and biological activity in a calcareous soil. journal of soil science and plant nutrition, 20, 450–459. https://doi.org/10.1007/ s42729-019-00129-5 kazemi, r., ronaghi, a., yasrebi, j., ghasemi-fasaei, r., & zarei, m. (2019). effect of shrimp waste–derived biochar and arbuscular mycorrhizal fungus on yield, antioxidant enzymes, and chemical composition of corn under salinity stress. journal of soil science and plant nutrition, 19, 758–770. https://doi. org/10.1007/s42729-019-00075-2 kolton, m., harel, y. m., pasternak, z., graber, e. r., elad, y., & cytryn, e. (2011). impact of biochar application to soil on the root-associated bacterial community structure of fully developed greenhouse pepper plants. applied and environmental microbiology, 77(14), 4924–4930. https://doi.org/10.1128/ aem.00148-11 kwiatkowski, m., & kalderis, d. (2020). a complementary analysis of the porous structure of biochars obtained from biomass. carbon letters, 30, 325–329. https://doi.org/10.1007/ s42823-019-00101-4 laghari, m., hu, z., mirjat, m. s., xiao, b., tagar, a. a., & hu, m. (2016). fast pyrolysis biochar from sawdust improves the quality of desert soils and enhances plant growth. journal of the science of food and agriculture, 96(1), 199–206. https://doi. org/10.1002/jsfa.7082 lan, z. m., chen, c. r., rezaei rashti, m., yang, h., & zhang, d. k. (2019). linking feedstock and application rate of biochars to n2o emission in a sandy loam soil: potential mechanisms. geoderma, 337, 880–892. https://doi.org/10.1016/j. geoderma.2018.11.007 lee, j. w., hawkins, b., li, x., & day, d. m. (2013). biochar fertilizer for soil amendment and carbon sequestration. 378 agron. colomb. 38(3) 2020 in j. w. lee (ed.), advanced biofuels and bioproducts (pp. 57–68). springer science and business media. https://doi. org/10.1007/978-1-4614-3348-4_6 lee, j., sarmah, a. k., & kwon, e. e. (2019). production and formation of biochar. in y. s. ok, d. c. w. tsang, n. bolan, & j. m. novak (eds.), biochar from biomass and waste, fundamentals and applications (pp. 3–18). elsevier. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-811729-3.00001-7 lehmann, j., gaunt, j., & rondon, m. (2006). bio-char sequestration in terrestrial ecosystems a review. mitigation and adaptation strategies for global change, 11, 403–427. https://doi. org/10.1007/s11027-005-9006-5 lehmann, j., & joseph, s. (2009). biochar for environmental management: an introduction. in j. lehmann, & s. joseph (eds.), biochar for environmental management, science, technology and implementation (pp. 1–12). taylor & francis group. lehmann, j., rillig, m. c., thies, j., masiello, c. a., hockaday, w. c., & crowley, d. (2011). biochar effects on soil biota a review. soil biology and biochemistry, 43(9), 1812–1836. https://doi. org/10.1016/j.soilbio.2011.04.022 leng, l., & huang, h. (2018). an overview of the effect of pyrolysis process parameters on biochar stability. bioresource technology, 270, 627–642. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.09.030 levin, a. a., shamansky, v. a., & kozlov, a. n. (2016). a model of pyrolysis in a staged scheme of low-grade solid fuel gasification. journal of physics: conference series, 754, article 022006. https://doi.org/10.1088/1742-6596/754/2/022006 li, x., chen, x., weber-siwirska, m., cao, j., & wang, z. (2018). effects of rice-husk biochar on sand-based rootzone amendment and creeping bentgrass growth. urban forestry and urban greening, 35, 165 –173. ht t ps://doi.org /10.1016/j. ufug.2018.09.001 li, y., xing, b., ding, y., han, x., & wang, s. (2020). a critical review of the production and advanced utilization of biochar via selective pyrolysis of lignocellulosic biomass. bioresource technology, 312, article 123614. https://doi.org/10.1016/j. biortech.2020.123614 liao, n., li, q., zhang, w., zhou, g., ma, l., min, w., ye, j., & hou, z. (2016). effects of biochar on soil microbial community composition and activity in drip-irrigated desert soil. european journal of soil biology, 72, 27–34. https://doi.org/10.1016/j. ejsobi.2015.12.008 liu, h., li, h., zhang, a., rahaman, m. a., & yang, z. (2020). inhibited effect of biochar application on n2o emissions is amount and time-dependent by regulating denitrification in a wheatmaize rotation system in north china. science of the total environment, 721, article 137636. https://doi.org/10.1016/j. scitotenv.2020.137636 liu, j., ding, y., ma, l., gao, g., & wang, y. (2017). combination of biochar and immobilized bacteria in cypermethrin-contaminated soil remediation. international biodeterioration and biodegradation, 120, 15–20. https://doi.org/10.1016/j. ibiod.2017.01.039 liu, n., sun, z., wu, z., zhan, x., zhang, k., zhao, e., & han, x. (2013). adsorption characteristics of ammonium nitrogen by biochar from diverse origins in water. advanced materials research, 664, 305–312. https://doi.org/10.4028/www.scientific. net/amr.664.305 lyu, h., he, y., tang, j., hecker, m., liu, q., jones, p. d., codling, g., & giesy, j. p. (2016). effect of pyrolysis temperature on potential toxicity of biochar if applied to the environment. environmental pollution, 218, 1–7. https://doi.org/10.1016/j. envpol.2016.08.014 macedo, r. s., teixeira, w. g., corrêa, m. m., martins, g. c., & vidal-torrado, p. (2017). pedogenetic processes in anthrosols with pretic horizon (amazonian dark earth) in central amazon, brazil. plos one, 12(5), article e0178038. https:// doi.org/10.1371/journal.pone.0178038 martinsen, v., mulder, j., shitumbanuma, v., sparrevik, m., børresen, t., & cornelissen, g. (2014). farmer-led maize biochar trials: effect on crop yield and soil nutrients under conservation farming. journal of plant nutrition and soil science, 177(5), 681–695. https://doi.org/10.1002/jpln.201300590 masud, m. m., abdulaha-al baquy, m., akhter, s., sen, r., barman, a., & khatun, m. r. (2020). liming effects of poultry litter derived biochar on soil acidity amelioration and maize growth. ecotoxicology and environmental safety, 202, article 110865. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110865 mendes, k. f., júnior, a. f. d., takeshita, v., régo, a. p. j., & tornisielo, v. l. (2018). effect of biochar amendments on the sorption and desorption herbicides in agricultural soil. in s. edebali (ed.), advanced sorption process applications (pp. 87– 103). intertechopen. https://doi.org/10.5772/intechopen.80862 muhammad, n., aziz, r., brookes, p. c., & xu, j. (2017). impact of wheat straw biochar on yield of rice and some properties of psammaquent and plinthudult. journal of soil science and plant nutrition, 17(3), 808–823. https://doi.org/10.4067/ s0718-95162017000300019 neina, d. (2019). the role of soil ph in plant nutrition and soil remediation.  applied and environmental soil science, 2019, article 5794869. https://doi.org/10.1155/2019/5794869 nelissen, v., ruysschaert, g., manka’abusi, d., d’hose, t., de beuf, k., al-barri, b., cornelis, w., & boeckx, p. (2015). impact of a woody biochar on properties of a sandy loam soil and spring barley during a two-year field experiment. european journal of agronomy, 62, 65–78. https://doi.org/10.1016/j.eja.2014.09.006 nguyen, b. t., trinh, n. n., & bach, q.-v. (2020a). methane emissions and associated microbial activities from paddy salt-affected soil as inf luenced by biochar and cow manure addition. applied soil ecology, 152, article 103531. https://doi. org/10.1016/j.apsoil.2020.103531 nguyen, t. k. p., khoi, c., ritz, k., sinh, n., tarao, m., & toyota, k. (2020b). potential use of rice husk biochar and compost to improve p availability and reduce ghg emissions in acid sulfate soil. agronomy, 10, article 685. https://doi.org/10.3390/ agronomy10050685 novak, j. m., busscher, w. j., watts, d. w., laird, d. a., ahmedna, m. a., & niandou, m. a. s. (2010). short-term co2 mineralization after additions of biochar and switchgrass to a typic kandiudult. geoderma, 154(3–4), 281–288. https://doi. org/10.1016/j.geoderma.2009.10.014 odinga, e. s., waigi, m. g., gudda, f. o., wang, j., yang, b., hu, x., li, s., & gao, y. (2020). occurrence, formation, environmental fate and risks of environmentally persistent free radicals in biochars. environment international, 134, article 105172. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.105172 379moreno-riascos and ghneim-herrera: impact of biochar use on agricultural production and climate change ogawa, m., & okimori, y. (2010). pioneering works in biochar research, japan. australian journal of soil research, 48, 489–500. https://doi.org/10.1071/sr10006 oladele, s. o. (2019). changes in physicochemical properties and quality index of an alfisol after three years of rice husk biochar amendment in rainfed rice maize cropping sequence. geoderma, 353, 359–371. https://doi.org/10.1016/j. geoderma.2019.06.038 ouyang, l., tang, q., yu, l., & zhang, r. (2014). effects of amendment of different biochars on soil enzyme activities related to carbon mineralisation. soil research, 52(7), 706–716. https:// doi.org/10.1071/sr14075 oyedeji, s., animasaun, d. a., ademola, o. i., & agboola, o. o. (2018). growth performance of cowpea in spent oil-contaminated soils ameliorated with cocoa shell powder and biochar. journal of biological and environmental sciences, 12(36), 105–112. palansooriya, k. n., wong, j. t. f., hashimoto, y., huang, l., rinklebe, j., chang, s. x., bolan, n., wang, h., & ok, y. s. (2019). response of microbial communities to biocharamended soils: a critical review. biochar, 1, 3–22. https://doi. org/10.1007/s42773-019-00009-2 pariyar, p., kumari, k., jain, m. k., & jadhao, p. s. (2020). evaluation of change in biochar properties derived from different feedstock and pyrolysis temperature for environmental and agricultural application. science of the total environment, 713, article 136433. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136433 park, j. h., ok, y. s., kim, s. h., kang, s. w., cho, j. s., heo, j. s., delaune, r. d., & seo, d. c. (2015). characteristics of biochars derived from fruit tree pruning wastes and their effects on lead adsorption. journal of the korean society for applied biological chemistry, 58(5), 751–760. https://doi.org/10.1007/ s13765-015-0103-1 paustian, k., lehmann, j., ogle, s., reay, d., robertson, g. p., & smith, p. (2016). climate-smart soils. nature, 532, 49–57. https://doi.org/10.1038/nature17174 pratiwi, e. p. a., hillary, a. k., fukuda, t., & shinogi, y. (2016). the effects of rice husk char on ammonium, nitrate and phosphate retention and leaching in loamy soil. geoderma, 277, 61–68. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2016.05.006 purakayastha, t. j., bera, t., bhaduri, d., sarkar, b., mandal, s., wade, p., kumari, s., biswas, s., menon, m., pathak, h., & tsang, d. c. w. (2019). a review on biochar modulated soil condition improvements and nutrient dynamics concerning crop yields: pathways to climate change mitigation and global food security. chemosphere, 227, 345–365. https://doi. org/10.1016/j.chemosphere.2019.03.170 rafiq, m. k., bachmann, r. t., rafiq, m. t., shang, z., joseph, s., & long, r. (2016). inf luence of pyrolysis temperature on physico-chemical properties of corn stover (zea mays l.) biochar and feasibility for carbon capture and energy balance. plos one, 11(6), article e0156894. https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0156894 saeid, a., & chojnacka, k. (2019). fertlizers: need for new strategies. in s. chandran, m. r. unni, & s. thomas (eds.), organic far ming , global perspectives and method s (pp. 91–116). wood head publishing. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-813272-2.00004-5 sahu, p. k., & brahmaprakash, g. p. (2016). formulations of biofertilizers approaches and advances. in d. p. singh, h. b. singh, & r. prabha (eds.), microbial inoculants in sustainable agricultural productivity (pp. 179–198). springer. https://doi. org/10.1007/978-81-322-2644-4_12 saranya, k., kumutha, k., & krishnan, p. s. (2011). inf luence of biochar and azospirillum application on the growth of maize. madras agricultural journal, 98(4/6), 158–164. sato, m. k., de lima, h. v., costa, a. n., rodrigues, s., pedroso, a. j. s., & de freitas maia, c. m. b. (2019). biochar from acai agroindustr y waste: study of py rolysis conditions. waste management, 96, 158–167. https://doi.org/10.1016/j. wasman.2019.07.022 schimmelpfennig, s., müller, c., grünhage, l., koch, c., & kammann, c. (2014). biochar, hydrochar and uncarbonized feedstock application to permanent grassland-effects on greenhouse gas emissions and plant growth. agriculture, ecosystems and environment, 191, 39–52. https://doi.org/10.1016/j. agee.2014.03.027 shaheen, a., & turaib ali bukhari, s. (2018). potential of sawdust and corn cobs derived biochar to improve soil aggregate stability, water retention, and crop yield of degraded sandy loam soil. journal of plant nutrition, 41(20), 2673–2682. https://doi.org/ 10.1080/01904167.2018.1509092 shahjahan, m., inam-ul-haq, m., mukhtar, t., & khalid, a. (2018). biochar as a carrier of antagonistic rhizobacteria suppressing macrophomina phaseolina. transylvanian review, 26(28), 7469–7476. shareef, t. m. e., zhao, b., & filonchyk, m. (2018). characterization of biochars derived from maize straw and corn cob and effects of their amendment on maize growth and loess soil properties. fresenius environmental bulletin, 27(5a), 3678–3686. sharma, s. p. (2018). biochar for carbon sequestration: bioengineering for sustainable environment. in d. barh & v. azevedo (eds.), omics technologies and bio-engineering volume 2: towards improving quality of life (pp. 365–385). academic press. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-815870-8.00020-6 shen, j., tang, h., liu, j., wang, c., li, y., ge, t., jones, d. l., & wu, j. (2014). contrasting effects of straw and straw-derived biochar amendments on greenhouse gas emissions within double rice cropping systems. agriculture, ecosystems and environment, 188, 264–274. https://doi.org/10.1016/j.agee.2014.03.002 shetty, r., & prakash, n. b. (2020). effect of different biochars on acid soil and growth parameters of rice plants under aluminium toxicity. scientific reports, 10(1), article 12249. https://doi. org/10.1038/s41598-020-69262-x shim, t., yoo, j., ryu, c., park, y. k., & jung, j. (2015). effect of steam activation of biochar produced from a giant miscanthus on copper sorption and toxicity. bioresource technology, 197, 85–90. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.08.055 sigmund, g., hüffer, t., hofmann, t., & kah, m. (2017). biochar total surface area and total pore volume determined by n2 and co2 physisorption are strongly inf luenced by degassing temperature. science of the total environment, 580, 770–775. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.12.023 smith, p. (2016). soil carbon sequestration and biochar as negative emission technologies. global change biology, 22(3), 1315–1324. https://doi.org/10.1111/gcb.13178 380 agron. colomb. 38(3) 2020 spokas, k. a., baker, j. m., & reicosky, d. c. (2010). ethylene: potential key for biochar amendment impacts. plant and soil, 333(1–2), 443–452. https://doi.org/10.1007/s11104-010-0359-5 stewart, c. e., zheng, j., botte, j., & cotrufo, m. f. (2013). co-generated fast pyrolysis biochar mitigates green-house gas emissions and increases carbon sequestration in temperate soils. gcb bioenergy, 5(2), 153–164. https://doi.org/10.1111/gcbb.12001 sun, h., zhang, h., shi, w., zhou, m., & ma, x. (2019). effect of biochar on nitrogen use efficiency, grain yield and amino acid content of wheat cultivated on saline soil. plant, soil and environment, 65(2), 83–89. https://doi.org/10.17221/525/2018-pse szwaja, s., poskart, a., & zajemska, m. (2018, june 26–29). a new approach for evaluating biochar quality from biomass thermal processing [conference presentation]. 3rd international conference on smart and sustainable technologies (splitech), split, croatia. https://ieeexplore.ieee.org/document/8448316 tabakaev, r., kanipa, i., astafev, a., dubinin, y., yazykov, n., zavorin, a., & yakovlev, v. (2019). thermal enrichment of different types of biomass by low-temperature pyrolysis. fuel, 245, 29–38. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.02.049 tag, a. t., duman, g., ucar, s., & yanik, j. (2016). effects of feedstock type and pyrolysis temperature on potential applications of biochar. journal of analytical and applied pyrolysis, 120, 200–206. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2016.05.006 taghizadeh-toosi, a., clough, t. j., condron, l. m., sherlock, r. r., anderson, c. r., & craigie, r. a. (2011). biochar incorporation into pasture soil suppresses in situ nitrous oxide emissions from ruminant urine patches. journal of environment quality, 40(2), 468–476. https://doi.org/10.2134/jeq2010.0419 tan, z., lin, c. s. k., ji, x., & rainey, t. j. (2017). returning biochar to fields: a review. applied soil ecology, 116, 1–11. https://doi. org/10.1016/j.apsoil.2017.03.017 tomczyk, a., sokołowska, z., & boguta, p. (2020). biochar physicochemical properties: pyrolysis temperature and feedstock kind effects. reviews in environmental science and bio/technology, 19, 191–215. https://doi.org/10.1007/s11157-020-09523-3 uddin, m. n., techato, k., taweekun, j., rahman, m. m., rasul, m. g., mahlia, t. m. i., & ashrafur, s. m. (2018). an overview of recent developments in biomass pyrolysis technologies. energies, 11(11), article 3115. https://doi.org/10.3390/en11113115 vecstaudza, d., senkovs, m., nikolajeva, v., kasparinskis, r., & muter, o. (2017). wooden biochar as a carrier for endophytic isolates. rhizosphere, 3, 126–127. https://doi.org/10.1016/j. rhisph.2017.04.002 ventura, m., alberti, g., panzacchi, p., vedove, g. d., miglietta, f., & tonon, g. (2019). biochar mineralization and priming effect in a poplar short rotation coppice from a 3-year field experiment. biology and fertility of soils, 55, 67–78. https:// doi.org/10.1007/s00374-018-1329-y wang, x., li, x., liu, g., he, y., chen, c., liu, x., li, g., gu, y., & zhao, y. (2019). mixed heavy metal removal from wastewater by using discarded mushroom-stick biochar: adsorption properties and mechanisms. environmental science: processes and impacts, 21(3), 584–592. https://doi.org/10.1039/c8em00457a wang, y., yin, r., & liu, r. (2014). characterization of biochar from fast pyrolysis and its effect on chemical properties of the tea garden soil. journal of analytical and applied pyrolysis, 110, 375–381. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2014.10.006 weber, k., & quicker, p. (2018). properties of biochar. fuel, 217, 240–261. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.12.054 woolf, d., amonette, j. e., street-perrott, f. a., lehmann, j., & joseph, s. (2010). sustainable biochar to mitigate global climate change. nature communications, 1, article 56. https://doi. org/10.1038/ncomms1053 wu, q., xian, y., he, z., zhang, q., wu, j., yang, g., zhang, x., qi, h., ma, j., xiao, y., & long, l. (2019). adsorption characteristics of pb(ii) using biochar derived from spent mushroom substrate. scientific reports, 9(1), article 15999. https://doi. org/10.1038/s41598-019-52554-2 xiao, r., yang, w., cong, x., dong, k., xu, j., wang, d., & yang, x. (2020). thermogravimetric analysis and reaction kinetics of lignocellulosic biomass pyrolysis. energy, 201, article 117537. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117537 yaashikaa, p. r., senthil kumar, p., varjani, s. j., & saravanan, a. (2019). advances in production and application of biochar from lignocellulosic feedstocks for remediation of environmental pollutants. bioresource technology, 292, article 122030. https:// doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122030 yadav, v., karak, t., singh, s., singh, a. k., & khare, p. (2019). benefits of biochar over other organic amendments: responses for plant productivity (pelargonium graveolens l.) and nitrogen and phosphorus losses. industrial crops and products, 131, 96–105. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.01.045 yang, h., yan, r., chen, h., lee, d. h., & zheng, c. (2007). characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. fuel, 86, 1781–1788. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.12.013 yao, y., gao, b., zhang, m., inyang, m., & zimmerman, a. r. (2012). effect of biochar amendment on sorption and leaching of nitrate, ammonium, and phosphate in a sandy soil. chemosphere, 89(11), 1467–1471. https://doi.org/10.1016/j. chemosphere.2012.06.002 ye, l., camps-arbestain, m., shen, q., lehmann, j., singh, b., & sabir, m. (2020). biochar effects on crop yields with and without fertilizer: a meta-analysis of field studies using separate controls. soil use and management, 36, 2–18. https://doi. org/10.1111/sum.12546 yu, h., zou, w., chen, j., chen, h., yu, z., huang, j., tang, h., wei, x., & gao, b. (2019). biochar amendment improves crop production in problem soils: a review. journal of environmental management, 232, 8–21. https://doi.org/10.1016/j. jenvman.2018.10.117 yu, j., paterson, n., blamey, j., & millan, m. (2017). cellulose, xylan and lignin interactions during pyrolysis of lignocellulosic biomass. fuel, 191, 140–149. https://doi.org/10.1016/j. fuel.2016.11.057 zhang, c., liu, l., zhao, m., rong, h., & xu, y. (2018). the environmental characteristics and applications of biochar. environmental science and pollution research, 25(22), 21525–21534. https://doi.org/10.1007/s11356-018-2521-1 zhang, c., zeng, g., huang, d., lai, c., chen, m., cheng, m., tang, w., tang, l., dong, h., huang, b., tan, x., & wang, r. (2019). biochar for environmental management: mitigating greenhouse gas emissions, contaminant treatment, and potential negative impacts. chemical engineering journal, 373, 902–922. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.05.139 381moreno-riascos and ghneim-herrera: impact of biochar use on agricultural production and climate change zhang, h., chen, c., gray, e. m., & boyd, s. e. (2017). effect of feedstock and pyrolysis temperature on properties of biochar governing end use efficacy. biomass and bioenergy, 105, 136–146. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2017.06.024 zhao, j., shen, x. j., domene, x., alcañiz, j. m., liao, x., & palet, c. (2019). comparison of biochars derived from different types of feedstock and their potential for heavy metal removal in multiple-metal solutions. scientific reports, 9, article 9869. https://doi.org/10.1038/s41598-019-46234-4 zhao, l., cao, x., mašek, o., & zimmerman, a. (2013). heterogeneity of biochar properties as a function of feedstock sources and production temperatures. journal of hazardous materials, 256–257, 1–9. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.04.015 zhou, z., shi, d., qiu, y., & sheng, g. d. (2010). sorptive domains of pine chars as probed by benzene and nitrobenzene. environmental pollution, 158, 201–206. https://doi.org/10.1016/j. envpol.2009.07.020 zimmerman, a. r. (2010). abiotic and microbial oxidation of laboratory-produced black carbon (biochar). environmental science and technology, 44(4), 1295–1301. https://doi. org/10.1021/es903140c zong, y., wang, y., sheng, y., wu, c., & lu, s. (2018). ameliorating soil acidity and physical properties of two contrasting texture ultisols with wastewater sludge biochar. environmental science and pollution research, 25, 25726–25733. https://doi. org/10.1007/s11356-017-9509-0 zwart, k. (2020). effects of biochar produced from waste on soil quality. in e. meers, g. velthof, e. michels, & r. rietra (eds.), biorefinery of inorganics: recovering mineral nutrients from biomass and organic waste (pp. 283–299). john wiley & sons ltd. https://doi.org/10.1002/9781118921487.ch5-7 evaluation of ‘arrayana’ tangerine (citrus reticulata blanco) grafted onto different rootstocks in tropical lowlands of colombian orinoquia, 2005-2011 (second cycle) received for publication: 15 september, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.60082 1 facultad de agronomía e ingeniería forestal, pontificia universidad católica de chile, santiago (chile). hnchaparro@uc.cl 2 centro de investigación la libertad, corporación colombiana de investigación agropecuaria (corpoica). villavicencio (colombia). agronomía colombiana 35(1), 29-34, 2017 evaluation of ‘arrayana’ tangerine (citrus reticulata blanco) grafted onto different rootstocks in tropical lowlands of colombian orinoquia, 2005-2011 (second cycle) evaluación de la mandarina ‘arrayana’ (citrus reticulata blanco) injertada en diferentes patrones en el trópico bajo de la orinoquía colombiana, 2005-2011 (segundo ciclo) hans nicolás chaparro-zambrano1, heberth augusto velásquez-ramírez2, and javier orlando ordúz-rodríguez2 abstract resumen ‘arrayana’ tangerine (citrus reticulta blanco) is the most cultivated variety in meta piedmont; it is mainly grafted onto the ‘cleopatra’ tangerine rootstock (citrus reshni hort. ex tanaka). plants grafted onto this rootstock have a late production entrance, produce big plants and their yield is affected by the rainfall patterns that occur during the dry season. five rootstocks were evaluated to identify the one with the best productive performance for ‘arrayana’ tangerine. the experiment was established in 1997. the report of the first five harvest was published in 2006. this report shows the results of six additional pickings. the rootstocks with the highest yields were citrumelo ‘swingle’ (cpb 4475) and sunki × english (s×e), without statistical differences, followed by sunki × jacobson (s×j) (no statistical differences with s×e), ‘cleopatra’ and ‘volkamer’. the lowest yield was obtained from ‘carrizo’. citrumelo ‘swingle’, s×e, s×j and ‘volkamer’ obtained plants of ‘arrayana’ tangerine with less height and volume than ‘cleopatra’; the best productive efficiency was obtained by s×j followed by citrumelo ‘swingle’, sxe (no statistical differences) markedly higher than ‘cleopatra’ and ‘carrizo’. citrumelo ‘swingle’ produced 2,438 kg/plant in 11 pickings overpassing s×e by 1,776.6 kg of fruit per plant, ‘volkamer’ (1,572.99 kg/plant) and s×j (1,498.95 kg/ plant). citrumelo ‘swingle’ outyielded ‘cleopatra’ by more than 1 t per tree in cumulative yield of 11 pickings. all rootstocks showed good fruit quality for domestic market. la mandarina ‘arrayana’ (citrus reticulata blanco) es la variedad más cultivada en el piedemonte llanero de colombia. el patrón utilizado para su cultivo es la mandarina ‘cleopatra’ (citrus reshni hort. ex tanaka). este patrón es de tardía entrada en producción, produce árboles de gran tamaño y la precipitación en la época seca afecta su rendimiento. con el propósito de identificar patrones de mejor comportamiento productivo se evaluaron cinco patrones utilizados en la citricultura colombiana. el experimento se estableció en 1997. el reporte sobre las cinco primeras cosechas se publicó en el año 2006. este artículo presenta los resultados de seis cosechas adicionales. el patrón con mayor producción acumulada fue citrumelo ‘swingle’ y sunki × english (s×e) sin diferencias estadísticas seguido por sunki × jacobson (sin diferencias estadísticas con s×e), ‘cleopatra’ y ‘volkameriana’. el último lugar en producción estuvo el patrón ‘carrizo’. citrumelo ‘swingle’, s×e, s×j y ‘volkameriana’ formaron plantas de menor altura y volumen de copa que ‘cleopatra’; la mayor eficiencia productiva la obtuvo s×j seguido por citrumelo ‘swingle’, s×e (sin diferencias estadísticas) superando ampliamente a ‘cleopatra’ y ‘carrizo’. el patrón citrumelo ‘swingle’ produjo 2.438 kg de fruta en 11 cosechas superando a los patrones sxe con 1.776 a ‘volkameriana’ con 1.572, a s×j con 1.498 kg de fruta, respectivamente. citrumelo ‘swingle’ superó a cleopatra en más de 1 t por árbol en la producción acumulada. todos los patrones presentaron buena calidad de fruta para el mercado interno. key words: citriculture, growth, production, fruit quality, genotype. palabras clave: citricultura, crecimiento, producción, calidad de fruta, genotipo. producing countries for 2009-2010 were china, spain, brazil and japan. production of tangerine in colombia is between 200-300 thousand tons per year, occupying second place in production before orange. ‘arrayana’ tangerine is a variety preferred by colombian growers being the most cultivated, and the only variety cultivated in orinoquia piedmont, being one of the species described by molecular introduction ta ngerines were originated in nor t heast india a nd southeast china (saunt, 1990), they are mainly grown in subtropical zones between latitude 40° north and south; it is the most adaptable of the cultivated citrus species. according to statistical data of fao (2012) the main tangerine 30 agron. colomb. 35(1) 2017 and morphological analysis of the genotype cultivated in orinoquia piedmont (orduz-rodríguez et al., 2012). the most used rootstock for ‘arrayana’ in orinoquia piedmont is ‘cleopatra’ tangerine (citrus reshni hort. ex tanaka), which is tolerant to phytophthora, and to systemic diseases like ctv, psoriasis and xiloporosis (castle, 1987). one of the limitations of the rootstock is the late entrance in production (orduz-rodríguez et al., 2006), and also the yield decrease, produced by extraordinary rains occurring in the middle of the dry season (december to march), which causes early f lowering, favoring f lower and fruitlets abortion caused by a water deficiency that preeceds the extemporary rain. with the propose of identify rootstocks for ‘arrayana’ tangerine (citrus reticulata blanco) that allow an earlier entrance to production and the improvement of the crop ś reliability by the obtaining of greater yields than the ones provided by the local rootstock, an experiment was carried out in corpoica ‘la libertad’ research center in villavicencio (meta). five rootstocks used in the colombian citriculture were evaluated and compared with ‘cleopatra’, which is the main commercial rootstock of the region. in 2006 the first report of this experiment was published in which the precocity of the rootstocks and the results of five accumulated harvests were shown (orduz-rodríguez et al., 2006). the objective of the present work was to evaluate a wide period of the ‘arrayana’ tangerine performance grafted on six rootstocks, showing the information of production of six harvests as grown up trees and also showing the morphological modification of trees during the evaluation period, productive efficiency, and fruit quality reached by each rootstock. the cumulated information of 10 harvests allows the recommendation of new rootstocks that improve the performance of the trees grafted with ‘arrayana’ tangerine in the climatic and soil conditions of ‘llanos’ piedmont and allows the offering of technological alternatives to local citrus growers in the interest of enhancing their economic reliability of investments. material and methods trees were planted in july of 1997 in corpoica ‘la libertad’ research center (4°03’ n and 73°29’w) at 336 m a.s.l. the rootstocks evaluated were: ‘volkamerian’ lemon (citrus volkameriana ten. and pasq.); citrumelo ‘swingle’ cpb 4475 (citrus paradisi macf. × poncirus trifoliata (l.) raf.), ‘carrizo’ citrange (citrus sinensis osb. × poncirus trifoliata (l.) raf.); sunki × english (sxe) (citrus sunki hort. ex tan. × poncirus trifoliata (l.) raf.); sunki × jacobson (s×j) (citrus sunki hort. ex tan. × poncirus trifoliata (l.) raf.), and commercial rootstock ‘cleopatra’ tangerine (citrus reshni hort. ex tanaka). rootstock was selected for its relevance and good performance in tropical conditions. the experimental design used was randomized blocks, with four trees per experimental unit, and three replications. planting distance was 8×5 m. orinoquia piedmont climate classification corresponds to tropical wet forest (bh-t) (igac 2004); average annual temperature of 26°c and annual average rainfall of 2,900 mm, with moist excess for 9 months (march to november) and water deficit between december and february. the type of soil is classified as haplustox, with clay loam texture; this known as iv class (high terraces) and are recommended for citrus cultivation in the region (orduz and baquero, 2003). initially, the soil ś bases concentration was 26% (ca, mg y k). citrus orchard management was made according to orduz and baquero (2003). vegetative and yield measurements the morphological variables evaluated were the plant height and the canopy diameter north and south, the measures were taken during the dry season (december to february) at the end of the growth season. to determine yield, all harvest was count and sized per year (november to january). tree height was taken from the soil to the top of the tree. canopy volume was determined by turrell’s (1946) equation: v = 0.5236· h· d2 (1) where v: volume, h: height and d: diameter. ratio between canopy volume and annual yield expresses the canopy efficiency index as kilograms of fruit produced by cubic meter of tree canopy. fruit quality ten fruits per experimental unit were collected to realize fruit quality analyses. fresh fruit was weighted and an electric squeezer was used for juice extraction. juice content was determined with a graduated pipette; total soluble solids were determined with a hand refractometer and total titratable acidity was determined by its acid citric equivalent, titration with naoh 0.1 n. data analysis variables were analyzed using the sas 9.0 statistical software with procedure anova, for means differences was realized a multiple range test with statistical tukey at 5%. 31chaparro-zambrano, velásquez-ramírez, and ordúz-rodríguez: evaluation of ‘arrayana’ tangerine (citrus reticulata blanco) grafted onto different rootstocks... results and discussion fruit production the highest cumulative yields of six annual harvests (2005-2011, data 2009 not shown) (tab. 1), was obtained by ‘swingle’ citrumelo, with 1,695.4 kg of fruit per tree and the rootstock sunki × english, with 1,360.2 kg of fruit/ tree. ‘swingle’ citrumelo had a greater production (680 kg) than ‘cleopatra’ tangerine in the evaluation of six harvests, swingle citrumelo was over cleopatra with 400 kg more than ‘cleopatra’ as seen in 2010 harvest (tab. 1); sunky × english was a medium productive rootstock with a mean fruit yield of 226,7 kg/tree (fig. 1), its best production was 347,2 kg/tree (tab. 1). the total yield obtained by ‘arrayana’ tangerine grafted onto ‘swingle’ citrumelo, confirmed the previously reported outstanding performance of this rootstock (orduz-rodríguez et al., 2006) in the same orchard. in contrast, trials realized with ‘valencia’ sweet orange showed that ‘carrizo’ had better yield than ‘swingle’ citrumelo in an 8 year old plantation, in the same experiment the next harvest showed no difference between them, explained by the increase of hlb infection incidence (albrecht et al., 2012). the third place in cumulate yield was obtained by sunki × jacobson, with 1,092.8 kg/tree in six harvests without statistical differences with s×e. ‘arrayana’ tangerine shows a medium yield when grafted onto ‘volkamerian’ lemon and ‘cleopatra’ tangerine; this rootstock yielded close to 1,000 kg/tree for six evaluated harvests; in this group was s×j. the lowest cumulative yield of six harvests was obtained by ‘carrizo’ citrange, with 385 kg/tree. the cumulative yield for 11 harvests of ‘arrayana’ tangerine trees grafted onto six rootstocks is shown in table 2. the information related to the first fice harvests was reported by orduz-rodríguez et al. (2006) the best yield was obtained by the trees grafted onto ‘swingle’ citrumelo with 2,438 kg/tree followed by s×e with 1,776 kg/tree, ‘volkamerian’ (1,572 kg/tree), and s×j (1,498 kg/tree). ‘swingle’ citrumelo overpassed the local rootstock ‘cleopatra’ by 1,050 kg/tree, the rootstock with the lowest cumulate production for 11 years was ‘carrizo’ citrange. in trials realized with ‘pera olympia’ sweet orange the cumulative yield for harvests of 8 years showed that ‘volkamerian’ lemon was higher than ‘cleopatra’ (castle and baldwin, 2011). table 2. cumulative yield of 11 harvests of ‘arrayana’ tangerine grafted onto six rootstocks. the first phase is composed by five harvests made by orduz-rodríguez et al. (2006), second phase corresponds to fully developed trees (2005-2011, no data for 2009). rootstock period cumulative yield (kg/tree) 1st 2nd total volkameriana 554.52 1,018.47 1,572.99 citrumelo ‘swingle’ 742.79 1,095.36 2438,15 cleopatra 378.31 1,055.67 1,433.98 carrizo 134.10 438.68 572.78 sunki × english 416.39 1,360.2 1,776.59 sunki × jacobson 340.14 1,158.81 1,498.95 in the conditions of orinoquia piedmont, tangerines blooms once per year (orduz, et al., 2010) inducted by water stress in periods of low rainfall (davies, 1997); ‘cleopatra’ is sensitive to climatic conditions of water deficit occasioned by unseasonable rainfalls that occurred in dry seasons during the f lowering-curdled phase (mateus et al., 2010), ‘cleopatra’ was also reported as a rootstock of late entrance in production (castle, 1987). bassal (2009) confirmed this characteristic in ‘marisol’ clementine (citrus reticulate blanco.), where ‘cleopatra’ obtained the lowest yield versus ‘carrizo’ and ‘swingle’ citrumelo after 5 years of planted. otherwise ‘carrizo’ did not show an improvement in yield with the pass of time, in ‘tahiti’ lime cantuarias-avilés et al. (2012) found that plants grafted on ‘carrizo’ produced better cumulative yield values (7 years) than citrumelo. table 1. tree annual yield of ‘arrayana’ tangerine grafted onto six different rootstocks. 2005-2011. r.c ‘la libertad’. rootstock production per tree (kg) cumulative 2005 2006 2007 2008 2010 2011 volkamerian 105.18 ab 203.03 a 229.92 a 162.77 dc 119.29 c 198.28 b 1,011.8 c citrumelo ‘swingle’ 142.28 a 234.17 a 275.05 a 325.32 ab 403.93 ab 314.61a 1,695.4 a cleopatra 64.07 bc 77.66 a 183.65 a 250.08 bc 285.26 b 194.95 b 1,016.7 c carrizo 21.63 bc 93.59 ab 24.13 b 179.18 dc 100.15 c 20.00 b 385.00 d sunki × english 128.77 a 214.81 a 222.32 a 347.3 a 305.82 ab 141.18 b 1,360.2 ab sunki × jacobson 119.29 a 239.80 a 183.77 a 155.78 d 234.43 b 225.74 ab 1,092.8 bc means followed by different letters indicate significant difference according to tukey’s test (p 32 agron. colomb. 35(1) 2017 figure 1 shows the mean yield of ‘arrayana’ grafted onto six rootstocks. the rootstock that produced the highest annual yield was ‘swingle’ citrumelo with 282.6 kg/tree, being better than ‘cleopatra’ by 113 kg/tree mean annual yield and s×e 56 kg/tree, which was the second rootstock in cumulate annual yield. vegetative growth in 2005, plant height was similar to the first phase evaluated by orduz-rodríguez et al. (2006); ‘cleopatra’ showed the maximum height of all the rootstocks during the second phase with statistical differences in 2011, except with ‘carrizo’. figure 1. average annual production of ‘arrayana’ tangerine grafted onto six different rootstocks, 2000-2011 (excluding the 2009 harvest). error bars represent the standard deviation. fr ui t y ie ld ( kg /t re e) rootstock 0 50 100 150 200 250 volkamerian citrumelo cleopatra carrizo sxe sxj canopy volume ‘cleopatra’ had the biggest evaluated canopy volume in the second phase, but it was not significantly different from ‘swingle’ citrumelo in 2006 and 2008-2011. s×j, ‘carrizo’ and ‘volkamerian’ were grouped as lower volume canopies, among them s×j was the canopy with lowest volume in the 2009-2011 period (tab. 4). statistically significant differences were found between the first phase (orduz-rodríguez et al., 2006) and the second, where ‘carrizo’ was the only one with lowest canopy volume with statistical differences. georgiou (2002) obtained similar results with the canopy volume of ´clementiné tangerine (citrus reticulate blanco) grafted onto ́ carrizó and ‘swingle’ citrumelo. cantuarias-avilés et al. (2010) in ‘okatsu’ satsuma (citrus unshiu marcow) trees grafted onto ‘carrizo’ obtained greater canopy volume than onto ‘swingle’ citrumelo; this corroborates the inf luence of tropical conditions on the vegetative growth when compared to subtropical zones. with ‘nova’ tangerine, georgiou (2000) found that plants grafted onto ‘volkamerian’ rootstocks produced bigger canopy volumes than onto ‘swingle’ citrumelo. production efficiency the second phase did not show an ascendant pattern in productive efficiency, as was seen in the first phase, where table 3. tree height of ‘arrayana’ tangerine grafted onto six rootstocks, during 2005-2011. rootstock tree height (cm) 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 volkamerian 413.33 b 447.9 b 478.75ab 455.8 d 435.8 d 455,58ab 463.33 c citrumelo ‘swingle’ 434.58ab 462.5ab 501.67ab 490.8abc 461.7abc 446.33 b 485.83 c cleopatra 458.75 a 482.1 a 525.00 a 515.4 ab 493.3 ab 530.42 a 535.00 a carrizo 408.33b 435.4 b 478.33ab 519.2 a 500.00 a 491.83ab 534.17ab sunki × english 432.5 ab 460.8ab 490.00ab 475.40bcd 445.00bcd 490.67ab 490.00bc sunki × jacobson 409.86b 441.40b 428.42b 442.2 cd 404.50cd 434.58 b 445.83 c means followed by different letters indicate significant difference according to tukey’s test (p table 4. canopy volume of ‘arrayana’ tangerine grafted onto six different rootstocks, since 2005-2011. rootstock canopy volume (m3/tree) 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 volkamerian 34.51 b 48.58ab 52.53 ab 60.95 bc 59.66 bc 64.24 bc 73.66bc citrumelo ‘swingle’ 40.12 b 53.43 a 47.79 b 73.99 ab 73.94 ab 81.40 ab 90.31ab cleopatra 47.61 a 59.45 a 69.15 a 83.13 a 84.18 a 102.35 a 110.38a carrizo 24.19 c 36.38 b 39.17 b 50.38 c 58.79 bc 60.69 bc 59.75 c sunki × english 36.64 b 49.46ab 52.48 ab 67.14abc 63.64abc 66.71 bc 83.68 b sunki × jacobson 33.19 b 46.41ab 50.24 b 52.50 bc 49.78 c 52.96 c 58.83 c means followed by different letters indicate significant difference according to tukey’s test (p 33chaparro-zambrano, velásquez-ramírez, and ordúz-rodríguez: evaluation of ‘arrayana’ tangerine (citrus reticulata blanco) grafted onto different rootstocks... the efficiency increased according to tree growing (orduzrodríguez et al., 2006). the rootstocks showed a similar pattern than first phase, except for ‘cleopatra’ that showed a low productive efficiency, this rootstock only had similar statistical conditions with other rootstocks in 2008 and 2010. in average, the rootstocks that obtained the lowest productive efficiency were ‘cleopatra’ and ‘carrizo’ (tab. 5), following the same performance seen in the first phase (orduz-rodríguez et al., 2006). sxj was the rootstock that obtained the maximum productive efficiency in years average (tab. 5) was 156% superior to ‘cleopatra’, followed by ‘swingle’ citrumelo. mourão filho et al. (2007) with ‘fallglo’ tangerine (citrus reticulate blanco), found similar performance between ‘cleopatra’ and ‘swingle’ citrumelo, being the last one the best in productive efficiency; in the same experiment, with ‘sunburst’ tangerine (citrus reticulate blanco), ‘cleopatra’ overpassed ‘swingle’ citrumelo without statistical differences. the rootstocks with the highest productive efficiencies obtained, allow plantation of higher plant densities and the obtaining of a better yield/ha, this was the case of s×j that also had the lowest canopy volumes (58.8 m3) in 2011 showed the best productive efficiency per year with 5.1 kg m-3 overpassing ‘cleopatra’ with more than 100 m3 of table 5. productive efficiency of ‘arrayana’ tangerine grafted onto six rootstocks, 2005-2011 period. rootstock canopy productive efficiency (kg m-3) 2005 2006 2007 2008 2010 2011 average volkamerian 3.17 a 4.49 ab 4.47 ab 2.78 b 1.85 b 2.7 ab 3.26 ab citrumelo ‘swingle’ 3.28 a 5.01 ab 5.71 a 4.73 ab 5.53 ab 4.44 a 4.77 a cleopatra 1.37 b 1.51 b 2.33 b 2.83 ab 2.47 ab 1.61 b 1.99 b carrizo 1.11 b 3.24 ab 2.10 b 4.17 ab 1.80 b 1.97 ab 2.2 b sunki × english 3.86 a 4.31 ab 4.55 ab 5.52 a 5.77 ab 1.89 b 4.31 ab sunki ×jacobson 3.73 a 8.52 a 3.75 ab 3.57 ab 6.53 a 3.83 ab 5.1 a means followed by different letters indicate significant difference according to tukey’s test (p table 6. fruit quality of ‘arrayana’ tangerine grafted onto six different rootstocks, year 2006. rootstock fresh weight (g) juice content (%) att (%) sst (%) ratio sst/att carrizo 240.73 a 34.11 a 0.51 a 8.68 b 17.14 a citrumelo ‘swingle’ 200.72 a 36.79 a 0.56 a 8.78 ab 15.87 ab cleopatra 220.21 a 33.53 a 0.56 a 8.77 ab 15.81 ab s×e 202.87 a 33.89 a 0.53 a 8.16 b 16.48 ab s×j 194.97 a 36.85 a 0.55 a 9.08 a 16.61 a volkameriana 216.91 a 36.94 a 0.55 a 8.12 c 14.80 b means followed by different letters indicate significant difference according to tukey’s test (p canopy that can only produce 1.99 kg m-3 per year. trees grafted onto rootstocks that generate canopies with lower volumes and high productive efficiencies, as was the case of s×e, s×j and ‘swingle’ citrumelo, allow plantations with better densities and increased production per area and reliability of soil use. fruit quality ´carrizo´ obtained the highest fresh fruit weight and s×j the lowest, without statistical differences with other rootstocks (tab. 6) this table shows how the fruit in 2006 overpassed the optimal fruit size, reaching weights of around 200 g. georgiou (2000) reported for ‘nova’ tangerine that ‘volkamerian’ rootstock produced bigger fruits than ‘swingle’ citrumelo and ‘carrizo’. cantuarias-avilés et al. (2010) as well as in other important regions in the world, is based on very few mandarin cultivars. this fact leads to a short harvest period and higher prices for off-season fruit. cantuarias-avilés et al. (2010) report that ‘carrizo’ was the rootstock that produced the biggest fruits of ‘okitsu’ tangerine but without statistical differences to 'swingle' citrumelo. in trials involving ‘valencia’ sweet orange bowman et al. (2016) observed that ‘cleopatra’ produced the fruits with heaviest weight, followed by ‘swingle’ citrumelo. 34 agron. colomb. 35(1) 2017 the juice content showed no differences between the rootstocks, ‘volkamerian’ was the rootstock that produced the best percentage of fruit (36.94%) and the lowest was ‘cleopatra’ (33.53%). the rootstocks did not inf luence the total titratable acidity (tta). on the other hand, the highest total soluble solids (tss) content was obtained by s×j followed by s×e, and the lowest value was observed in ‘volkamerian’. the fruit quality was similar to the first phase of evaluation in regard to the tss/tta ratio, ‘carrizo’ was the one with the highest values without statistical differences with the other rootstocks, except for ‘volkamerian’ that was the lowest one. the results were similar to the ones described by chaparro-zambrano et al. (2015), obtained with the same rootstocks where ‘valencia’ sweet orange were grafted and grown under tropical conditions. all rootstocks values were between normal ranges to consider all of them as good rootstock for fruit quality parameter. conclusions the response in parameters of yield, high, canopy volume, productive efficiency and fruit quality allow the identification of ‘swingle’ citrumelo and s×e as rootstocks with aptitude for new plantations of ‘arrayana’ tangerine in the region, overpassing the commercial rootstock ‘cleopatra’ in the main productive index, producing trees of lowest high and best productive efficiency. the s×j, s×e and ‘swingle’ citrumelo showed the lowest canopy volume and the best productive efficiency in ‘arrayana’ tangerine, because of this qualities, it allows increasing the plant density to 300-350 trees/ha, with the possibility of increasing yield by this way. literature cited albrecht, u., g. mccollum, and k.d. bowman. 2012. inf luence of rootstock variety on huanglongbing disease development in field-grown sweet orange (citrus sinensis [l.] osbeck) trees. sci. hortic. 138, 210-220. doi: 10.1016/j.scienta.2012.02.027 bassal, m.a. 2009. growth, yield and fruit quality of ‘marisol’ clementine grown on four rootstocks in egypt. sci. hortic. 119, 132-137. doi: 10.1016/j.scienta.2008.07.020 bowman, k.d., g. mccollum, and u. albrecht. 2016. performance of ‘valencia’ orange (citrus sinensis [l.] osbeck) on 17 rootstocks in a trial severely affected by huanglongbing. sci. hortic. 201, 355-361. doi: 10.1016/j.scienta.2016.01.019 cantuarias-avilés, t., f. mourão, f. de asis, e.s. stuchi, s.r. da silva, e. espinoza-núñez, and h.b. neto. 2012. rootstocks for high fruit yield and quality of ‘tahiti’ lime under rain-fed conditions. sci. hortic. 142, 105-111. doi: 10.1016/j. scienta.2012.05.008 cantuarias-avilés, t., f. mourão, f. de asis, e.s. stuchi, s.r. da silva, and e. espinoza-núñez. 2010. tree performance and fruit yield and quality of ‘okitsu’ satsuma mandarin grafted on 12 rootstocks. sci. hortic. 123, 318-322. doi: 10.1016/j. scienta.2009.09.020 castle, w. 1987. citrus rootstocks. pp. 361-369.in: rom, r.c. and r.f. carlson (eds.). rootstocks for fruit crops. wiley & sons, new york, usa. castle, w.s. and j.c. baldwin. 2011. young-tree performance of juvenile sweet orange scions on swingle citrumelo rootstock. hortscience 46, 541-552. chaparro-zambrano, h.n., h.a velásquez, and j.o. orduzrodríguez. 2015. performance of ‘valencia’ sweet orange grafted in different rootstocks, colombia tropical lowland. 2001-2013. agron. colomb. 33, 43-48. doi: 10.15446/agron. colomb.v33n1.49497 davies, f.s. 1997. an overview of climatic effects on citrus f lowering and fruit quality in various parts of the world. in: proc. citrus flowerin gand fruiting short course. crec/ifas, lake alfred, fl, usa. fao. 2012. frutos citricos frescos y elaborados estadisticas anuales. fao, rome, italy. georgiou, a. 2000. performance of ‘nova’ mandarin on eleven rootstocks in cyprus. sci. hortic. 84, 115-126. doi: 10.1016/ s0304-4238(99)00120-x georgiou, a. 2002. evaluation of rootstocks for ‘clementine’ mandarin in cyprus. sci. hortic. 93, 29-38. doi:10.1016/ s0304-4238(01)00311-9 mateus, d., x. pulido, a. gutiérrez, and j.o. orduz-rodríguez. 2010. evaluación económica de la producción de cítricos cultivados en el piedemonte del departamento del meta durante 12 años. orinoquia 14, 16-26. mourão, f., f. de asis, e. espinoza-núñez, e.s. stuchi, and e.m.m. ortega. 2007. plant growth, yield, and fruit quality of ‘fallglo’ and ‘sunburst’ mandarins on four rootstocks. sci. hortic. 114, 45-49. doi: 10.1016/j.scienta.2007.05.007 orduz, j., h. monroy, and g. fischer. 2010. comportamiento fenológico de la mandarina arrayana en el piedemonte del meta, colombia. agron. colomb. 28, 63-70. orduz, j. and j. baquero. 2003. aspectos basicos para el cultivo de los citricos en el piedemonte llanero. rev. achagua 7, 7-19. orduz-rodríguez, j.o., l. arango-wiesner, h. monroy, and g. fischer. 2006. performance of arrayana mandarin on six rootstocks in acid soils of the piedemonte llanero of colombia. agron. colomb. 24, 266-273. orduz-rodríguez, j.o., j. monroy, s. barrera, v. núñez, and g.a. ligarreto. 2012. caracterización morfo-agronómica y molecular de mandarina ‘arrayana’ en el piedemonte del meta (colombia). corpoica cienc. tecnol. agropecu. 13, 5-12. doi: 10.21930/rcta.vol13_num1_art:234 saunt, j. 1990. citrus varieties of the world. an illustrated guide. sinclair international ltd., norwick, uk. turrell, f.m. 1946. tables of surfaces and volumes of spheres and of prolate and oblate spheroids, and spheroidal coefficients. university of california press, davis, ca, usa. edible coatings based on sodium alginate and ascorbic acid for application on fresh-cut pineapple (ananas comosus (l.) merr) received for publication: 11 november, 2018. accepted for publication: 8 august, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.76173 1 instituto universitario de la paz unipaz. centro de investigaciones santa lucia, barrancabermeja (colombia). 2 escuela de administración de empresas agropecuarias. facultad seccional duitama, universidad pedagógica y tecnológica de colombia, boyaca (colombia). * corresponding author: alex.lopez01@uptc.edu.co agronomía colombiana 37(3), 317-322, 2019 abstract resumen �e demand for healthy and ready-to-eat products, such as freshly-harvested fruits, has been growing steadily over the years. however, these products are very susceptible to spoilage and have a short shelf-life. in this research, edible coatings based on sodium alginate and its blends with ascorbic acid (a natural antioxidant and anti-browning agent) were applied on fresh-cut pineapple samples, and the changes in their physicochemical properties were monitored during 10 d of storage at 4ºc. initially, the surface of the coated fruits was brighter and statistically signi�cant di�erences were not found between uncoated and coated samples (p<0.05); similar values were obtained in the parameters of soluble solids (~11 ºbrix), ph (~3.74) and titratable acidity (~0.64%). during storage, coated samples were more protected against changes in appearance compared to uncoated fresh-cut pineapple samples. �e current results will be bene�cial for further research that focuses on the preservation of minimally processed fruits such as pineapple. la demanda de productos saludables y listos para consumir, tales como las frutas frescas cortadas, ha venido creciendo sostenidamente en los últimos años. sin embargo, estos productos son muy susceptibles al deterioro y tienen una corta vida útil. en el presente trabajo, se aplicaron recubrimientos comestibles a base de alginato de sodio y sus mezclas con ácido ascórbico (un agente antioxidante y anti-pardeamiento natural) sobre muestras de piña fresca cortada y se monitorearon los cambios en sus características �sicoquímicas durante 10 d de almacenamiento a 4ºc. inicialmente, la super�cie de las frutas recubiertas fue más brillante y no se observaron diferencias estadísticamente signi�cativas entre las muestras sin y con recubrimiento (p<0.05), obteniendo valores similares en los parámetros de contenido de solidos solubles (~11 ºbrix), ph (~3.74) y acidez titulable (~0.64%). durante el almacenamiento, las muestras recubiertas estuvieron mejor protegidas frente a cambios en la apariencia en comparación con las muestras de piña fresca cortada sin recubrir. estos resultados serán muy útiles para futuras investigaciones que se centren en la conservación de frutas mínimamente procesadas, tales como piña. key words: minimally processed foods, storage losses, food preservation, added value. palabras clave: alimentos mínimamente procesados, pérdidas por almacenamiento, preservación de alimentos, valor añadido. edible coatings based on sodium alginate and ascorbic acid for application on fresh-cut pineapple (ananas comosus (l.) merr) recubrimientos comestibles a base de alginato de sodio y ácido ascórbico para aplicación sobre piña (ananas comosus (l.) merr) fresca cortada alex lópez-córdoba1,2* and andrea aldana-usme1 scientific note introduction pineapple (ananas comosus (l.) merr) is one of the most-produced tropical fruits worldwide (ancos et al., 2016). it is recognized as an important source of sugars, organic acids, �ber, minerals, and vitamins (ancos et al., 2016; montero-calderón and martín-belloso, 2016). in addition, pineapple is rich in health-promoting bioactive compounds such as ascorbic acid, carotenoids, and �avonoids (ancos et al., 2016; montero-calderón and martín-belloso, 2016). pineapple is commonly consumed fresh or used to make jam, jellies, desserts, and other products. minimally processed pineapples are gaining popularity in developed countries due to their convenience and freshness (montero-calderón and martín-belloso, 2016). however, the typical minimal processing operations, such as peeling and cutting, increases the surface area of the fruit promoting browning, so�ening, decay, o�-�avor and microbial growth that in turn shortens the shelf life of fresh-cut pineapple (azarakhsh et al., 2012). �erefore, additional innovative strategies should be developed, such as using http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 318 agron. colomb. 37(3) 2019 edible coatings, in order to extend the shelf life of fresh-cut fruits and vegetables. coatings are defined as mixtures of film-forming materials plus solvents and other additives (e.g., plasticizers) which, when applied to a surface and cured or dried, yield a solid protective, decorative and/or functional adherent in a thin layer (bierwagen, 2016). moreover, antioxidants, antimicrobial agents, oxygen scavengers, or moisture absorbers, among others can be added to coatings to obtain active coatings (yousuf et al., 2018). over the past years, the application of coatings has become more and more important in the food field (tharanathan, 2003; versino et al., 2016). the application of coatings on food products allows an extension of shelf life of perishable and sensitive products, such as fruits and vegetables, since these materials act as an external protective layer. these coatings slow the respiration rate, reduce moisture and solute migration, gas exchange, oxidative reaction rates, and suppress physiological disorders of fresh-cut fruits (robles-sánchez et al., 2013; yousuf et al., 2018). several polymers of natural origin have been used for the fabrication of food-edible coatings including starch (praseptiangga et al., 2017), alginate (mannozzi et al., 2017), chitosan (mannozzi et al., 2018), pectin (mannozzi et al., 2017), cellulose derivatives (gunaydin et al., 2017), etc. among these polymers, sodium alginate is well-known for its excellent film-forming properties and functionalities (lópez córdoba et al., 2013; mannozzi et al., 2017). alginates are a family of unbranched binary copolymers of (1-4)-linked β-d-mannuronic acid (m) and α-l-guluronic acid (g) residues of widely varying composition and sequential structure (wüstenberg, 2015). the food industry uses alginates for specific gelling, thickening, and stabilizing applications. sodium alginate films and coatings with food additives, such as antioxidants, antibrowning agents, antimicrobials, probiotic bacteria, etc., have also been prepared (robles-sánchez et al., 2013; valero et al., 2013; salvia-trujillo et al., 2015). one of the most used additives in the fabrication of edible coating is ascorbic acid, because it has excellent antibrowning and antioxidant properties (bierhals et al., 2011; robles-sánchez et al., 2013). alginate-based edible coatings have been useful in maintaining postharvest quality of tomatoes, peaches, sweet cherries, plums, etc. (valero et al., 2013; cakmak et al., 2017). recently, mannozzi et al. (2017) studied the efficacy of edible coatings based on sodium alginate on the quality of blueberry fruits during 14 d of storage at 4ºc. they found that the application of sodium alginate coating improved the firmness of blueberry samples as compared to the uncoated ones. moreover, changes in the surface ref lection properties in coated blueberries induced a general lower lightness and a more intense blue hue color than the control sample. the microbiological results indicated that the alginate-coated blueberry samples significantly reduced the growth kinetics of yeasts and mesophilic aerobic bacteria (mannozzi et al., 2017). several authors have reported that alginate-based edible coatings constitute a useful tool for maintaining the quality and shelf-life of fresh-cut pineapples. montero-calderón et al. (2008) studied the effects of edible coatings on the quality of fresh-cut pineapples, based on blends of sodium alginate and glycerol emulsified with sunf lower oil. the sodium alginate-based coatings were crosslinked in a calcium chloride batch containing ascorbic acid and citric acid. the use of edible coatings significantly reduced juice leakage of fresh-cut pineapples increasing their shelf-life (monterocalderón et al., 2008). azarakhsh et al. (2012) optimized alginate and gellan-based edible coating formulations for fresh-cut pineapples finding that weight loss and respiration rate were significantly lower, and firmness was maintained in both optimized coated samples as compared to a control. mantilla (2012) used the layer-by-layer technique to obtain coated fresh-cut pineapples. coating formulation consisted of sodium alginate, trans-cinnamaldehyde (antimicrobial agent), pectin, and calcium chloride. mantilla (2012) observed that the coating improved the shelf-life of fresh-cut pineapple up to 12 d compared to uncoated samples. in this research, we studied the effect of edible coatings during storage, based on sodium alginate and its blends with ascorbic acid on the behavior of the physicochemical properties of fresh-cut pineapple. uncoated and coated pineapple samples were prepared and stored at 4ºc for 10 d. the physicochemical properties of the fruits were periodically monitored, and the changes that occurred due to the effects of the treatment were statistically analyzed. as far as the authors are aware, there are no studies on the effect of similar coating formulations on cut pineapples. materials and methods pineapples (ananas comosus (l.) merr) were obtained from a local supermarket from the same batch. visual inspection was conducted to ensure consistent ripeness and absence of significant defects or physical damages that could interfere with the experiments. the fruits were washed in a 50 mg l−1 naclo solution and then peeled manually and cut in pieces. 319lópez-córdoba and aldana-usme: edible coatings based on sodium alginate and ascorbic acid for application on fresh-cut pineapple (ananas comosus (l.) merr) sodium alginate (saporiti, argentina) and glycerol (jt baker, mexico) were used as coating material and plasticizer, respectively. ascorbic acid was used as an antioxidant and antibrowning agent. preparation and application of coating materials coating solutions without ascorbic acid (algna) were prepared by dissolving sodium alginate powder (1% w/v) in distilled water, heating the solution under constant stirring until the mixture became clear. then, 0.5% (w/v) glycerol was added to the sodium alginate solution and stirred for 5 min. coating solutions with 0.1% w/v ascorbic acid (algna+aa) and sodium alginate/glycerol blends were mixed. fresh-cut pineapple samples were randomly divided into three groups: the control group (uncoated fruit), fruit coated with sodium alginate, and fruit coated with the sodium alginate/ascorbic acid blend. fruits were dip-coated by immersion in the coating solutions for 90 s, drained of excess coating, and air-dried at room temperature during 24 h. uncoated and coated samples were packed in separate polyethylene plastic bags and stored at 4ºc. changes in the fruit quality parameters (visual appearance, soluble solid content (ºbrix), ph and titratable acidity (%)) were monitored after 3, 7 and 10 d of storage at 4ºc according to aoac standards (aoac, 1998). fruit samples were crushed using a blender and filtered through filter paper to obtain fruit juice. the soluble solid content was measured in the fruit juice using a refractometer (zhifong®, changhua, taiwan) and expressed as ºbrix (aoac 932.12). titratable acidity (%) was determined by titration with 0.1 n naoh up to ph 8.1 using 1 g of sample in 10 ml of distilled water (aoac 942.15). the results were expressed in citric acid percentage. the ph of fruit samples was assessed using a digital ph meter (oakton instruments, vernon hills, il, usa) (aoac 981.12). statistical analysis the statistical analysis was performed using the systat inc. software (evanston, usa). analysis of variance (anova) and tukey pairwise comparisons were carried out using a 95% confidence level. the experiments were performed at least in duplicate, and data were reported as mean ± standard deviation. results and discussion coating-forming solutions based on sodium alginate (algna) and its blends with ascorbic acid (algna+aa) were obtained. they were easy to prepare and handle and yielded a transparent and homogenous coating on the fresh-cut pineapple samples. moreover, the coatings adhered well to the fruit and gave its surface a bright appearance (fig. 1). general appearance of uncoated and coated fresh-cut pineapple samples the general appearance of uncoated and coated fresh-cut pineapple samples was visually evaluated before and after storage. on day 0, the surface of the coated fruits was bright and shiny (fig. 1). during storage, uncoated samples showed visible symptoms of decay, whereas fruit samples coated with sodium alginate and its blends with ascorbic acid had a better appearance during the assay, looking fresher and more attractive, mainly in algna samples (fig. 2). robles-sánchez et al. (2013) studied the inf luence of alginate edible coatings carrying ascorbic and citric acid as antibrowning agents figure 1. digital images of uncoated and coated samples on day 0 of the assay. a) uncoated sample, b) coated sample with sodium alginate and c) coated sample with sodium alginate and ascorbic acid. figure 2. digital images of uncoated and coated samples taken during storage. a) uncoated sample, b) coated sample with sodium alginate and c) coated sample with sodium alginate and ascorbic acid. d ay 1 0 d ay 7 d ay 3 control algna algna+aa a b c a b c 320 agron. colomb. 37(3) 2019 on quality parameters of fresh-cut kent mangoes stored at 4ºc. they found that the combination of alginate and antibrowning agent preserved the color of fresh-cut mangoes. this was attributed to antibrowning agents such as ascorbic and citric acids, which inhibit the polyphenol oxidase activity functioning as reducing agents (o-quinones to diphenols) and ph reducers (robles-sánchez et al., 2013). behavior of physicochemical properties of uncoated and coated cut pineapple samples during storage behavior of the ph and titratable acidity (%) the behavior of the ph and titratable acidity (%) of uncoated and coated cut pineapple samples is shown in figures 3 and 4, respectively. at the initial time, statistically significant differences were not found between uncoated and coated samples (p<0.05); similar values of ph (~3.74) and titratable acidity (~0.64%) were obtained. these results suggest that the application of edible coatings based on sodium alginate and its blends with ascorbic acid allow the preservation of coated fresh-cut pineapple with similar characteristics to the uncoated fruit. values of ph and titratable acidity (%) of 3.5 and 0.18, respectively, were reported by dussan-sarria et al. (2014) when working with the pineapple (ananas comosus) variety manzana. figure 3 shows the behavior of ph of cut pineapple samples during storage. all samples showed a gradual increase in the ph with the passing of time until reaching ph values of around 4.11 at the end of storage (p<0.05). a decrease of around 38% in the initial values of titratable acidity was observed for all samples, obtaining titratable acidity values of 0.4% for control and algna samples and 0.3% for the algna+aa samples (p<0.05) (fig. 4). the decrease of the titratable acidity (%) in both uncoated and coated pineapple samples agreed with the increase in ph of the samples (figs. 3 and 4). in a recent study, pizato et al. (2019) evaluated the effect of a different gum-based edible coating on the shelf life of fresh-cut pineapple (variety smooth cayenne). they also found a decrease in the acidity of the minimally processed pineapple and an increase in the ph with the passing of storage days. according to valero et al. (2013), the decrease in total acidity is typical during postharvest storage and has been attributed to the use of organic acids as substrates for the respiratory metabolism in detached fruit. behavior of the soluble solid content the behavior of the soluble solid content of uncoated and coated cut pineapple samples is shown in figure 5. at the initial time, statically significant differences were not found between uncoated and coated samples (p<0.05) with values around 11 ºbrix observed. with the passing of storage days, the uncoated and the coated samples showed soluble solid contents f luctuating between 10 and 12 ºbrix during storage. at the end of storage, control and algna samples exhibited a slight decrease in the values of soluble solid content, while in the algna+aa coated samples, this parameter was similar to the initial one. it is well known that sugars are the most important components in soluble solids of fruits and that their concentration varies with the species, cultivar, maturation stage, and climate. soluble solid contents from 7 to 14% have been reported for several ph storage time (d) 0 1 2 3 6 7 8 9 10 11 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 algna+aaalgnacontrol ti tr at ab le a ci di ty ( % ) storage time (d) 0 1 2 3 6 7 8 9 10 11 0.0 0.1 0.2 0.3 0.7 0.6 0.5 0.4 0.8 algna+aaalgnacontrol figure 3. behavior of ph during storage of uncoated (control) and coated (algna and algna+aa) cut pineapple samples. figure 4. behavior of the titratable acidity percentage during storage of uncoated (control) and coated (algna and algna+aa) cut pineapple samples. 321lópez-córdoba and aldana-usme: edible coatings based on sodium alginate and ascorbic acid for application on fresh-cut pineapple (ananas comosus (l.) merr) figure 5. behavior of the soluble solid content during storage of uncoated (control) and coated (algna and algna+aa) cut pineapple samples. conclusions the application of edible coatings based on sodium alginate and its blends with ascorbic acid have proven to be a useful strategy for the preservation of the visual appearance of minimally processed pineapple under refrigerated storage. these coatings formed a good film on the surface of freshcut pineapple samples giving the fruit a bright, translucent, fresh-like appearance. coated samples showed better appearance during storage when compared to the uncoated ones. overall, these results suggest that the use of sodium alginate coatings for the preservation of fresh-cut pineapple is a promising strategy that could find useful applications in postharvest technology. acknowledgments the authors would like to thank the instituto universitario de la paz and universidad pedagógica y tecnológica de colombia (proyecto sgi 2461) for their financial support, facilities and equipments. literature cited ancos, b., c. sánchez-moreno, and g.a. gonzález-aguilar. 2016. pineapple composition and nutrition. pp. 221-239. in: lobo, m.g. and r.e. paull (eds.). handbook of pineapple technology. wiley-blackwell, chichester, uk. doi: 10.1002/9781118967355. ch12 aoac. 1998. official methods of analysis, 16th ed. aoac international, rockville, usa. azarakhsh, n., a. osman, h.m. ghazali, c.p. tan, and n. mohd adzahan. 2012. optimization of alginate and gellan-based edible coating formulations for fresh-cut pineapples. int. food res. j. 19(1), 279-285. bierhals, v.s., m. chiumarelli, and m.d. hubinger. 2011. effect of cassava starch coating on quality and shelf life of fresh‐cut pineapple (ananas comosus l. merril cv “pérola”). j. food sci. 76(1), e62–e72. doi: 10.1111/j.1750-3841.2010.01951.x bierwagen, g.p. 2016. surface coating. encyclopædia britannica. url: https://www.britannica.com/technology/surface-coating (accessed 13 november 2017). cakmak, h., s. kumcuoglu, and s. tavman. 2017. production of edible coatings with twin-nozzle electrospraying equipment and the effects on shelf-life stability of fresh-cut apple slices. j. food process eng. 2017, e12627. doi: 10.1111/jfpe.12627 dussan-sarria, s., p.m. reyes-calvache, and j.i. hleap-zapata. 2014. efecto de un recubrimiento comestible y diferentes tipos de empaque en los atributos físico-químicos y sensoriales de piña manzana mínimamente procesada. inf. tecnol. 25, 41-46. doi: 10.4067/s0718-07642014000500007 gunaydin, s., h. karaca, l. palou, b. de la fuente, and m.b. pérezgago. 2017. effect of hydroxypropyl methylcellulose-beeswax composite edible coatings formulated with or without antifungal agents on physicochemical properties of plums during cold storage. j. food qual. 2017, 1-9. doi: 10.1155/2017/8573549 lópez córdoba, a., l. deladino, and m. martino. 2013. effect of starch filler on calcium-alginate hydrogels loaded with yerba mate antioxidants. carbohydr. polym. 95(1), 315-323. doi: 10.1016/j.carbpol.2013.03.019 mannozzi, c., j.p. cecchini, u. tylewicz, l. siroli, f. patrignani, r. lanciotti, p. rocculi, m. dalla rosa, and s. romani. 2017. study on the efficacy of edible coatings on quality of blueberry fruits during shelf-life. lwt food sci. technol. 85, 440–444. doi: 10.1016/j.lwt.2016.12.056 mannozzi, c., u. tylewicz, f. chinnici, l. siroli, p. rocculi, m. dalla rosa, and s. romani. 2018. effects of chitosan based coatings enriched with procyanidin by-product on quality of fresh blueberries during storage. food chem. 251, 18-24. doi: 10.1016/j.foodchem.2018.01.015 mantilla, n.v. 2012. development of an alginate-based antimicrobial edible coating to extent the shelf-life of fresh-cut pineapple. msc thesis, texas a&m university, texas, usa. montero-calderón, m. and o. martín-belloso. 2016. fresh-cut pineapple. pp. 153-174. in: lobo, m.g. and r.e. paull (eds.). handbook of pineapple technology. wiley-blackwell, chichester, uk. doi: 10.1002/9781118967355.ch9 s ol ub le s ol id c on te nt ( °b ri x) storage time (d) 0 1 2 3 6 7 8 9 10 11 8 12 11 10 9 13 algna+aaalgnacontrol pineapple cultivars (dussan-sarria et al., 2014; pizato et al., 2019), and different behaviors have been observed in the soluble solid content of cut pineapple samples during refrigerated storage. for instance, pizato et al. (2013, 2019), who worked with minimally processed peaches and pineapples, observed an increase in the soluble solid content of fruits with the passing of storage days. this result was attributed to the significant water loss suffered by the fruit, resulting in a concentration of total soluble solids. 322 agron. colomb. 37(3) 2019 montero-calderón, m., m.a. rojas-graü, and o. martín-belloso. 2008. effect of packaging conditions on quality and shelf-life of fresh-cut pineapple (ananas comosus). postharvest biol. technol. 50(2), 182-189. doi: 10.1016/j.postharvbio.2008.03.014 pizato, s., r.c. chevalier, m.f. dos santos, t.s. da costa, r. arévalo pinedo, and w.r. cortez vega. 2019. evaluation of the shelf-life extension of fresh-cut pineapple (smooth cayenne) by application of different edible coatings. br. food j. 121(7), 1592-1604. doi: 10.1108/bfj-11-2018-0780 pizato, s., w.r. cortez-vega, j.t.a. de souza, c. prentice-hernández, and c.d. borges. 2013. effects of different edible coatings in physical, chemical and microbiological characteristics of minimally processed peaches (prunus persica l. batsch). j. food saf. 33(1), 30-39. doi: 10.1111/jfs.12020 praseptiangga, d., r. utami, l.u. khasanah, i.p. evirananda, and kawiji. 2017. effect of cassava starch-based edible coating incorporated with lemongrass essential oil on the quality of papaya mj9. iop conf. ser. mater. sci. eng. 176, 012054. doi: 10.1088/1757-899x/176/1/012054 robles-sánchez, r.m., m.a. rojas-graü, i. odriozola-serrano, g. gonzález-aguilar, and o. martin-belloso. 2013. inf luence of alginate-based edible coating as carrier of antibrowning agents on bioactive compounds and antioxidant activity in fresh-cut kent mangoes. lwt food sci. technol. 50(1), 240-246. doi: 10.1016/j.lwt.2012.05.021 salvia-trujillo, l., m.a. rojas-graü, r. soliva-fortuny, and o. martín-belloso. 2015. use of antimicrobial nanoemulsions as edible coatings: impact on safety and quality attributes of fresh-cut fuji apples. postharvest biol. technol. 105, 8-16. doi: 10.1016/j.postharvbio.2015.03.009 tharanathan, r.n. 2003. biodegradable films and composite coatings: past, present and future. trends food sci. technol. 14(3), 71-78. doi: 10.1016/s0924-2244(02)00280-7 valero, d., h.m. díaz-mula, p.j. zapata, f. guillén, d. martínezromero, s. castillo, and m. serrano. 2013. effects of alginate edible coating on preserving fruit quality in four plum cultivars during postharvest storage. postharvest biol. technol. 77, 1-6. doi: 10.1016/j.postharvbio.2012.10.011 versino, f., o.v. lopez, m.a. garcia, and n.e. zaritzky. 2016. starchbased films and food coatings: an overview. starch/stärke 68, 1026-1037. doi: 10.1002/star.201600095 wüstenberg, t. 2015. general overview of food hydrocolloids. pp. 1-68. in: t. wüstenberg (ed.). cellulose and cellulose derivatives in the food industry fundamentals and applications. wiley-vch, weinheim, germany. doi: 10.1002/9783527682935. ch01 yousuf, b., o.s. qadri, and a.k. srivastava. 2018. recent developments in shelf-life extension of fresh-cut fruits and vegetables by application of different edible coatings: a review. lwt food sci. technol. 89, 198-209. doi: 10.1016/j.lwt.2017.10.051 sulfur effects on sugar content, enzyme activity and seed yield of rapeseed (brassica napus l.) received for publication: 21 april, 2018. accepted for publication: 2 september, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.71830 1 agronomic and horticultural crops research department, mazandaran agricultural and natural resources research and education center, areeo sari (islamic republic of iran). 2 scientific member and former msc. graduate student, islamic azad university, gorgan branch. * corresponding author: vrameeh@gmail.com agronomía colombiana 37(3), 311-316, 2019 abstract resumen a field experiment was conducted in a randomized complete block design with four sulfur levels, s0, s1, s2 and s3, including 0, 12, 24 and 36 kg ha-1 (respectively) along with 115 kg n ha-1, to evaluate the economic yield of the rapeseed variety (hyola401) in abandankash in the central district of sari county in northern iran. parameters such as activity of leaf nitrate reductase, root nitrate content, contents of sugars in leaves and root, root peroxidase activity, and leaf catalase activity as well as seed yield were recorded. the results of the analysis of variance revealed that there were highly significant differences between characters for the majority of the traits such as contents of sugars and nitrate in leaves and root, root peroxidase activity, leaf catalase activity, and seed yield. due to significant positive correlation between activity of root nitrate reductase and seed yield, increasing this enzyme in roots by sulfur application would have an accelerating effect on rapeseed seed yield. a highly significant positive correlation determined between leaf sugar content and seed yield (0.75**) indicated that increasing levels of sulfur had a direct effect on leaf sugar content, which had an accelerating effect on the weight of seed yield. sulfur application significantly increased seed yield compared to the control (s0 level), and it ranged from 2744 to 3215 kg ha-1 in s0 and s3. se realizó un experimento de campo en un diseño de bloques completos al azar con cuatro niveles de azufre, s0, s1, s2 y s3, incluyendo 0, 12, 24 y 36 kg ha-1 (respectivamente) junto con 115 kg n ha-1, para evaluar el rendimiento económico de una variedad de canola (hyola401) en abandankash en el distrito central del condado de sari en el norte de irán. se registraron parámetros tales como actividad de la nitrato-reductasa de la hoja, contenido de nitrato en raíz, contenido de azúcares en hojas y en raíz, actividades de peroxidasa en raíz y de catalasa en hojas y rendimiento de semilla. los resultados del análisis de varianza revelaron diferencias altamente significativas entre los caracteres para la mayoría de los rasgos como contenido de nitrato y de azúcares en hojas y raíz, actividades de peroxidasa en raíz y de catalasa en hojas y rendimiento de semillas. debido a una correlación positiva significativa entre la nitratoreductasa de la raíz y el rendimiento de la semilla, el aumento de esta enzima en la raíz mediante la aplicación de azufre tiene un efecto acelerador en el rendimiento de la semilla de colza. una correlación positiva altamente significativa determinada entre el contenido de azúcar en la hoja y el rendimiento de la semilla (0.75**) indica que los niveles crecientes de azufre tuvieron un efecto directo sobre el contenido de azúcar en la hoja, lo que tuvo un efecto acelerador sobre el peso del rendimiento del grano. la aplicación de azufre aumentó significativamente el rendimiento de la semilla sobre el control (nivel de s0) y varió de 2744 a 3215 kg ha-1 en s0 y s3, respectivamente. key words: correlation, fertilizer, nitrate reductase, nutrient, variation. palabras clave: correlación, fertilizante, nitrato reductasa, nutriente, variación. sulfur effects on sugar content, enzyme activity and seed yield of rapeseed (brassica napus l.) efectos del azufre sobre el contenido de azúcar, la actividad enzimática y el rendimiento de semillas de canola (brassica napus l.) valiollah rameeh1*, maryam niakan2, and mohammad hossein mohammadi2 scientific note introduction sulfur (s) is considered the fourth major plant nutrient along with nitrogen, phosphorus and potassium.  sulfur is important for rapeseed production, and s deficiencies frequently constrain rapeseed yield (jan et al., 2008). rapeseed requires about 1.5 kg of s to produce 100 kg ha-1 of seed (kumar et al., 2002). therefore, a 3000 kg ha-1 crop would require approximately 45 kg s ha-1. to obtain optimum yields of high-quality rapeseed seed, s needs to be an important part of balanced fertilization along with other nutrients (jackson, 2000; malhi and gill, 2002; kandil and gad, 2012; sharifi, 2012). sulfur is essential for the synthesis of amino acids including cystine and methionine (a component of vitamin a), and it activates special enzyme systems in plants (balint and rengel, 2009). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 mailto:vrameeh@gmail.com 312 agron. colomb. 37(3) 2019 regarding protein formation during rapeseed growth and development, s can also increase seed yield and improve oil content (zhao et al., 1993; jan et al., 2002; sattar et al., 2011). sulfur is also involved in the synthesis of chlorophyll and is also required in plants of the family cruciferae for the synthesis of volatile oils (marschner, 2012). castellano and dick (1991) find that photosynthesis-related proteins such as the rubisco protein and chlorophyll and n and s content in leaves significantly increase with sulfur levels up to 50 kg s ha-1 compared to 0 kg s ha-1. ahmad et al. (2000) report that sulfur application significantly increased acetyl-coa concentration, acetyl-coa carboxylase activity, and soluble protein and starch content in developing seeds. plants take sulfur primarily in the form of s04-2 by a specific transport protein (thompson et al., 1986). shallow soils with low organic matter content are likely to provide little sulphate (holmes, 1980). total chlorophyll content and peroxidase activity increases with higher sulfur levels (khanpara et al., 1993). abiotic stresses contribute to the formation of reactive oxygen species (ros), superoxide radical (o2-), hydrogen peroxide (h2o2) and hydroxyl radical (oh-), with the last one as the most cytotoxic. these ros cause perturbation of basic metabolic pathways and damage membranes and organic molecules, mainly proteins, dna, and pigments (fridovich, 1986; imlay and linn, 1988) as well as sulfur containing amino acids in proteins (hernandez et al., 2000). plants use different strategies to solve this problem. for instance, one strategy is that plants increase the activity of antioxidant enzymes. the toxic superoxide radical is rapidly dismutated by superoxide dismutase (sod) to h2o2, a product that is relatively stable and can be detoxified by catalase (cat) and guaiacol peroxidases (grant and loake, 2000). increased sod activity is known to confer oxidative stress tolerance (bowler et al., 1992). the balance between ros production and activities of antioxidative enzymes determines whether oxidative signaling and/or damage will occur (moller et al., 2007). the activities of these antioxidant enzymes are reported to increase under various environmental stresses (hernandez et al., 1995; hernandez et al., 2000). there are many reports in the literature that underline the intimate relationship between enhanced or constitutive antioxidant enzyme activities and increased resistance to environmental stresses in brassica and other plant species (sreenivasulu et al., 2000; rameeh et al., 2004; khanna-chopra and selote, 2007). sulfur application will improve seed and oil quality and is also a key factor for oil formation. in the present study, four sulfur levels: 0, 12, 24 and 36 kg ha-1 along with 115 kg n ha-1 were applied to evaluate economic yield and also enzyme activity of rapeseed under rainfed conditions. materials and methods a field experiment was carried out in a farm in abendankash located in sari, iran (53º7’ e, 36º32” n, 60 m a.s.l.) during the 2006-2007 cropping seasons. the soil was classified as a deep loam soil (typic xerof luents, usda classification), which maintained an average of 280 g clay kg-1, 560 g silt kg-1, 160 g sand kg-1, and 22.4 g organic matter kg-1 with a ph of 7.3. soil samples were found to have 45 kg ha-1 of mineral nitrogen (n) in the upper 30-cm profile. the experiment received 50 kg p ha-1 and 75 kg k ha-1. the average temperature was around 15.5°c and the average rainfall was 36.7 mm. seeds of the rapeseed cultivar hyola401 were planted on october 18, 2006. seeds were sown with a uniform seed rate of 5 kg ha-1 in all plots with the help of a hand hoe in straight rows. the experiment was set in a randomized complete block design with four replicates. the treatments under study included different amounts of ammonium sulfate (containing 21% nitrogen and 24% sulfur) and urea fertilizer (containing 46% nitrogen): s0: 250 kg ha-1 urea; s1: 227 kg ha-1 urea+50 kg ha-1 ammonium sulfate; s2: 204 kg ha-1 urea + 100 kg ha-1 ammonium sulfate; and s3: 182 kg ha-1 urea + 150 kg ha-1 ammonium sulfate. s0, s1, s2 and s3 included 0, 12, 24 and 36 kg ha-1 s, respectively, and all treatments maintained 115 kg n ha-1. all cultural practices were uniformly applied to all plots. all plant protection measures were adopted to keep the crop free from insect pests. seed yield (adjusted to kg ha-1) was recorded based on three middle rows in each plot. for enzyme assays, frozen leaves were ground to fine powder with liquid nitrogen and extracted with ice-cold 0.1 m trishcl buffer (ph 7.5) containing 5% (w/v) sucrose and 0.1% 2mercaptoethanol (3:1 buffer volume/fw). the homogenate was centrifuged at 10,000 g for 20 min, at 4°c, and the supernatant was used for enzyme activity. regarding the enzyme assay, superoxide dismutase activity which has the ability to inhibit the phothochemical reduction of nitroblue tetrazolium (nbt) (beauchamp and fridovich, 1971), was determined according to the method by dhindsa et al. (1980). for the sod assay, the reaction mixture contained 50 mm k-phosphate buffer (ph 7.8), 13 mm methionine, 75 µm nbt, 0.1 µm edta, 4 µm ribof lavin and the required amount of enzyme extract. the reaction was initiated by adding ribof lavin and placing the tubes under two 15 w f luorescent lamps for 15 min. a complete reaction mixture without enzyme, which gave the maximal color, served as control. peroxidase activity was assayed adopting the method by polle et al. (1994). according to this method, peroxidase activity was determined at 436 nm by its ability to convert guaiacol to tetraguaiacol (e = 26.6 mm-1 cm-1) the reaction mixture contained 100 mm k-phosphate 313rameeh, niakan, and hossein mohammadi: sulfur effects on sugar content, enzyme activity and seed yield of rapeseed (brassica napus l.) buffer (ph 7.0), 20.1 mm guaiacol, 10 mm h2o2, and the enzyme extract. the increase in absorbance was recorded by the addition of h2o2 at 436 nm for 5 min. cat activity was determined by monitoring the disappearance of h2o2 at 240 nm (e = 40 mm-1 cm-1) according to the method by aebi (1984). the reaction mixture contained 50 mm kphosphate buffer (ph 7.0), 33 mm h2o2 and the enzyme extract. to estimate sugar and starch contents in leaves, chopped leaves were fixed in boiling 80% ethanol. sugar contents were estimated colorimetrically by the method described by nelson (1994) at 500 nm. data recorded were analyzed statistically, using analysis of variance (anova) with appropriate techniques for randomized complete block design (steel and torrie, 1980). for the analysis, an excel worksheet was programmed. all the analyses were performed using the software sas version 9 (sas institute inc., 2004). results and discussion significant mean square, which indicates significant different effects of sulfur levels, were found for the traits including leaf nitrate reductase, root nitrate reductase, leaf and root sugars, root peroxidase, leaf catalase, and seed yield (tab. 1). leaf peroxidase activity was not affected by sulfur levels. sulfur application along with seed yield that improves oil quality is a critical factor for oil formation. sulfur shortage adversely decreases yield as well as protein and enzyme synthesis (scherer, 2001). means comparisons of leaf nitrate reductase as inf luenced by different levels of sulfur is presented in table 2 and fig ure 1. su lf ur application induced a significant increase in activity of leaf nitrate reductase. leaf nitrate reductase activity varied from 0.82 to 2.90 mm no2g-1 in s0 (control) and s3 (36 kg s ha-1), respectively. mean values of leaf nitrate reductase activity were classified into two statistical groups for the application of four s levels. this trait related to s0 and s1 determined the same group, and for s2 and s3 it was also classified in the same statistical group. ahmad et al. (2000) report that sulfur application significantly increases acetyl-coa concentration acetyl-coa carboxylase activity, soluble protein and starch content in developing seeds. a significant positive correlation was determined between leaf nitrate reductase activity and sugar content in leaf and root of rapeseed (tab. 3). therefore, any variation for this enzyme will have considerable effect on leaf and root sugar contents. root nitrate reductase activity ranged from 0.33 to 1 mm no2g-1 in s0 and s3, respectively. a significant positive correlation between root nitrate reductase activity and sugar content in leaf and root of rapeseed was observed (tab. 3). due to a significant positive correlation between activity of root nitrate reductase and seed yield, increasing this enzyme in the roots followed by sulfur application will have considerable effect on rapeseed seed yield. leaf sugar was positively affected by sulfur levels, and it varied from 0.72 to 2.29 g g-1 dw for s0 and s3, respectively. a highly significant table 1. randomized complete block (rcbd) analysis of variance for the studied traits. msdf s.o.v. seed yield leaf catalase root peroxidase leaf peroxidase root sugarleaf sugar root nitrate reductase leaf nitrate reductase 39126.52**0.001**0.0010.050.06*0.120.082replicate 365024**1.57**0.0002*0.00010.41**1.39**0.24*2.65**3treatments 854320.080.000030.0010.040.010.030.236error 11.565.911.434.724.56.6725.727.4coefficient of variation (c.v.) % s.o.v.: source of variance, df: degree of freedom, ms: mean squares. *, ** significant at p<0.05 and 0.01, respectively. table 2. mean comparison of yield components, seed yield and oil percentage. sulfur (kg ha-1) leaf nitrate reductase (mm no2 g -1) root nitrate reductase (mm no2 g-1) leaf sugar (g g-1 dw) root sugar (g g-1 dw) leaf peroxidase (od g-1 fw min-1) root peroxidase (od g-1 fw min-1) leaf catalase (µm h2o2 d min -1) seed yield (kg ha-1) s0=0 0.82b 0.33c 0.72d 0.40c 0.053a 0.036b 3.87b 2744b s1=12 1.18b 0.63bc 1.07c 0.63bc 0.056a 0.041b 4.50b 2844ab s2=24 2.12a 0.77ab 1.55b 0.91ab 0.052a 0.047ab 4.87ab 3190ab s3=36 2.90a 1.00a 2.29a 1.26a 0.053a 0.057a 5.60a 3215a s0, s1, s2 and s3 included 0, 12, 24 and 36 kg s ha -1, respectively, and all treatments maintained 115 kg n ha-1. 314 agron. colomb. 37(3) 2019 figure 1. means of plant heights, yield components, seed yields and oil contents of rapeseed var. hyola401 under different sulfur levels (s0, s1, s2 and s3 including 0, 12, 24 and 36 kg s ha -1, respectively). error bars indicate 95% confidence intervals. s ee d yi el d (k g ha -1 ) sulfur levels le af c at al as e (µ m h 2o 2 d m in -1 ) sulfur levels r oo t p er ox id as e (o d g -1 f w m in -1 ) sulfur levels le af p er ox id as e (o d g -1 f w m in -1 ) sulfur levels r oo t s ug ar ( g g1 d w ) sulfur levels le af s ug ar ( g g1 d w ) sulfur levels r oo t n itr at e re du ct as e (m m n o2 g -1 ) sulfur levels le af n itr at e re du ct as e (m m n o 2 g -1 ) sulfur levels s 0 s 1 s 2 s 3 0 1 2 3 4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0 1 2 3 4 5 6 7 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 s 0 s 1 s 2 s 3 s 0 s 1 s 2 s 3 s 0 s 1 s 2 s 3 s 0 s 1 s 2 s 3 s 0 s 1 s 2 s 3 s 0 s 1 s 2 s 3 s 0 s 1 s 2 s 3 315rameeh, niakan, and hossein mohammadi: sulfur effects on sugar content, enzyme activity and seed yield of rapeseed (brassica napus l.) positive correlation (0.75**) was determined between leaf sugar content and seed yield; therefore, increasing sulfur levels had a direct increasing effect on leaf sugar content, which had an escalating effect on seed yield. root sugar content was positively affected by sulfur levels and changed from 0.40 to 1.26 g g-1 dw for s0 and s3, respectively (tab. 2). sulfur levels had an increasing effect on root peroxidase activity and this enzyme ranged from 0.036 to 0.057 od g-1 fw min-1 in roots. leaf catalase activity was significantly affected by sulfur levels, and the mean value of this enzyme activity varied from 3.87 to 5.60 µm h2o2 d min-1 for s0 and s3. bashir et al. (2015) indicate that the activity of ascorbate peroxidase, glutathione reductase and catalase declined in cd-treated and s-deficient plants, but it was upregulated in the presence of sulfur.  sulfur application signif icantly increased seed yield compared to control (s0 level) and it ranged from 2744 to 3215 kg ha-1 in s0 and s3 (tab. 3). s3 (36 kg ha-1 s) increased seed yield on 17%. sulfur application improves seed yield quantity and oil quality and also sulfur shortage adversely decreases yield, protein and enzyme synthesis (scherer, 2001; rehmanuh et al., 2013). conclusion all the traits except leaf peroxidase activity were significantly affected by sulfur levels. a significant positive correlation between leaf nitrate reductase and sugar content in rapeseed leaves and roots was found. therefore, any variation of this enzyme will have considerable effect on leaf and root sugar contents. due to a significant positive correlation between root nitrate reductase activity and seed yield, increasing this enzyme in roots by sulfur application will have a considerable effect on rapeseed seed yields. leaf sugar was positively affected by sulfur levels and its high mean value was observed at level s3. a highly significant positive correlation determined between leaf sugar content and seed yield (0.75**) was observed. thus, increasing sulfur levels had a direct increasing effect on leaf sugar content, which had an accelerating effect on seed yield. sulfur application significantly increased seed yield compared to s0 level, and it ranged from 2744 to 3215 kg ha-1 in s0 and s3. literature cited aebi, h. 1984. catalase in vitro. methods enzymol. 105, 121-126. ahmad, a. and m.z. abdin. 2000. interactive effect of sulphur and nitrogen on the oil and protein contents and on the fatty acid profiles of oil in the seeds of rapeseed (brassica campestris l.) and mustard (brassica juncea l. czern. and coss.). j. agron. crop sci. 185(1), 49-54. doi: 10.1046/j.1439-037x.2000.00401.x ahmad, g., a. jan, i. arif, and m. arif. 2006. phenology and physiology of canola as affected by nitrogen and sulphur fertilization. j. agron. 5, 555-562. doi: 10.3923/ja.2006.555.562 balint, t. and z. rengel. 2009. differential sulphur efficiency in canola genotypes at vegetative and grain maturity stage. crop past. sci. 60, 262-270. doi: 10.1071/cp08224 bashir, h., m.m. ibrahim, r. bagheri, j. ahmad, i.a. arif, m.a. baig, and m.i. qureshi. 2015. inf luence of sulfur and cadmium on antioxidants, phytochelatins and growth in indian mustard. aob plants 7(1), 1-13. doi: 10.1093/aobpla/plv001 beauchamp, c. and i. fridovich. 1971. superoxidase dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. anal. bioch. 44, 276-286. doi: 10.1016/0003-2697(71)90370-8 bowler, c., m.w. montagu, and d. inze. 1992. superoxide dismutase and stress tolerance. ann. rev. plant physiol. plant mol. biol. 43, 83-116. doi: 10.1146/annurev.pp.43.060192.000503 castellano, s.d. and r.p. dick. 1991. cropping and sulphur fertilization inf luence on sulphur transformation in soil. soil sci. soc. am. j. 55, 1, 114-121. chen, x.j., z.j. zhu, x.l. ni, and q.q. qlan. 2006. effect of nitrogen and sulfur supply on glucosinolates in brassica campestris ssp. chinensis. agric. sci. china 5(8), 603-608. table 3. pearson correlation coefficient estimates of biochemical traits and seed yield in different levels of sulfur used on a rapeseed variety. traits leaf nitrate reductase root nitrate reductase leaf sugar root sugar leaf peroxidase root peroxidase leaf catalase seed yield leaf nitrate reductase 1 root nitrate reductase 0.67* 1 leaf sugar 0.88** 0.74** 1 root sugar 0.78** 0.76** 0.86** 1 leaf peroxidase -0.15 0.35 0.06 -0.09 1 root peroxidase 0.21 -0.18 -0.07 -0.19 -0.19 1 leaf catalase 0.12 -0.24 0.01 0.25 0.25 0.65* 1 seed yield 0.53 0.71* 0.75** 0.27 0.27 -0.36 -0.18 1 *, ** significant at p<0.05 and 0.01, respectively. 316 agron. colomb. 37(3) 2019 fridov ich, i. 1986. biolog ica l ef fects of superox ide rad ica l. arch. biochem. biophysic. 247(1), 1-11. doi: 10.1016/0003 9861(86)90526-6 giannopolitis, c.n. and s.k. ries. 1977. superoxide dismutases: i. occurrence in higher plants. plant physiol. 59, 309-314. grant, j.j. and g.j. loake. 2000. role of reactive oxygen intermediates and cognate redox signaling in disease resistance. plant physiol. 124, 21-29. doi: 10.1104/pp.124.1.21 hernandez, j.a., a. jimenez, p. mullineaux, and f. sevilla. 2000. tolerance of pea (pisum sativum l.) to long-term salt stress is associated with induction of antioxidant defences. plant cell environ. 23, 853-862. doi: 10.1046/j.1365-3040.2000.00602.x hernandez, j.a., e. olmos, f.j. corpas, f. sevilla, and l.a. del rio. 1995. salt-induced oxidative stress in chloroplasts of pea plants. plant sci. 105, 151-167. doi: 10.1016/0168-9452(94)04047-8 holmes, m.r.j. 1980. nutrition of the oilseed rape crop. applied science publishers ltd., london. imlay, j.a. and s. linn. 1998. dna damage and oxygen radical toxicity. science 240, 1302-1309. doi: 10.1126/science.3287616 jackson, g.d. 2000. effects of nitrogen and sulfur on canola yield and nutrient uptake. agron. j. 92(4), 644-649. doi: 10.2134/ agronj2000.924644x jan, a., g. ahmad, t. jan, m. jamal, and f. subhan. 2008. oil yields of canola as affected by n and s levels and methods of application under rainfed condition. sarhad j. agric. 24(1), 1-10. jan, a., n. khan, i.a. khan, and b. khattak. 2002. chemical composition of canola as affected by nitrogen and sulphur. asian j. plant sci. 1, 519-521. doi: 10.3923/ajps.2002.519.521 kandil, h. and n. gad. 2012. growth and oil production of canola as affected by different sulphur sources. j. basic. appl. sci. res. 2, 5196-5202. kayupova, g.a. and l.k. klyshev. 1984. superoxide dismutase of pea root under the inf luence of high nacl concentrations. plant physiol. 31, 441-445. khanna-chopra, r. and d.s. selote. 2007. acclimation to drought stress generates oxidative stress tolerance in drought-resistant than -susceptible wheat cultivar under field conditions. environ. exp. bot. 60, 276-283. doi: 10.1016/j.envexpbot.2006.11.004 khanpara, v.n., b.l. porwal, and j.e. patel. 1993. effect of levels and modes of sulphur application on biochemical changes in mustard (brassica juncea) leaves. indian j. agron. 38(3), 410-413. kumar, r., d. singh, and h. singh. 2002. growth and yield of brassica species as inf luence by sulphur application and sowing dates. indian j. agron. 47(3), 418-421. malhi, s., y. gan, and j. raney. 2007. yield, seed quality and sulphur uptake of brassica oil seed crops in response to sulphur fertilization. agron. j. 99, 570-577. doi: 10.2134/agronj2006.0269 malhi, s.s. and k.s. gill. 2002. effectiveness of sulphate-s fertilization at different growth stages for yield, seed quality and s uptake of canola. can. j. plant sci. 82, 665-674. doi: 10.4141/ p01-184 doi: 10.4141/p01-184 marschner, p. 2012. mineral nutrition of higher plants. 3rd ed. academic press, london. moller, i.m., p.e. jensen, and a. hansson. 2007. oxidative modifications to cellular components in plants. ann. rev. plant biol. 58, 459-481. doi: 10.1146/annurev.arplant.58.032806.103946 nelson, n. 1994. a photometric adaptation of the somogyi method for determination of glucose. j. biol. chem. 53, 375-378. polle, a., t. otter, and f. seifert. 1994. apoplastic peroxidases and lignification in needles of norway spruce (picea abies l.). plant physiol. 106, 53-60. doi: 10.1104/pp.106.1.53 rameeh, v., a. rezai, and g. saeidi. 2004. study of salinity tolerance in rapeseed. commun. soil sci. plant anal. 35, 2849-2866. doi: 10.1081/css-200036472 rehmanuh, q., m. iqbal, i. farooq, and s.m.a. afzal. 2013. sulphur application improves the growth, seed yield and oil quality of canola. acta physiol. plant. 35(10), 1331-339. doi: 10.1007/ s11738-013-1331-9 sas institute inc. 2004. sas/stat user’s guide. version 9. fourth edition. statistical analysis institute inc. cary, north carolina, usa. sattar, a., m.a. cheema, m.a. wahid, m.f. saleem, and m. hassan. 2011. interactive effect of sulphur and nitrogen on growth, yield and quality of canola. crop environ. 2, 32-37. scherer, h.w. 2001. sulphur in crop production. eur. j. agron. 14(2), 81-111. doi: 10.1016/s1161-0301(00)00082-4 sharifi, r.s. 2012. sulphur fertilizer effects on grain yield and the sum of physiological indices of canola (brassica napus l.). ann. biol. res. 3(11), 5034-5041. sreenivasasula, n., b. grimm, u. wobus, and w. weschke. 2000. differential response of antioxidant compounds to salinity stress in salt-tolerant and salt-sensitive seedlings of foxtail millet (setaria italica). physiol. plant. 109, 435-442. doi: 10.1034/j.1399-3054.2000.100410.x steel, r.g.d. and j.h. torrie. 1980. principles and procedures of statistics: a biometrical approach. 2nd ed. mcgraw hill book co., new york, usa. thompson, j.f., i.k. smith, and j.t. madison. 1986. sulfur metabolism in plants. in: tabatabai, m.a. (ed.). sulfur in agriculture. agronomy society of america, madison, usa. zhao, f., p.e. bilsborrow, e.j. evans, and j.k. syers. 1993. sulphur turnover in the developing pods of single and double low varieties of oilseed rape (brassica napus l.). j. sci. food agric. 62(2), 111-119. doi: 10.1002/jsfa.2740620203 post-harvest quality of pineapple guava [acca sellowiana (o. berg) burret] fruits produced in two locations at different altitudes in cundinamarca, colombia received for publication: 30 october, 2017. accepted for publication: 28 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.68577 1 departamento de ingeniería civil y agrícola, facultad de ingeniería, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 scientific consultant; emeritus researcher of colciencias, bogota (colombia). * corresponding author: aparrac@unal.edu.co agronomía colombiana 36(1), 68-78, 2018 post-harvest quality of pineapple guava [acca sellowiana (o. berg) burret] fruits produced in two locations at different altitudes in cundinamarca, colombia calidad poscosecha de frutos de feijoa [acca sellowiana (o. berg) burret] producidos en dos localidades de cundinamarca, colombia, en diferentes altitudes alfonso parra-coronado1*, gerhard fischer2, and jesús hernán camacho-tamayo1 abstract resumen the quality of pineapple guava fruits during post-harvest storage depends directly on their quality at harvest and is inf luenced by climatic conditions during growth. the aim of this study was to determine the inf luence of climatic conditions on certain parameters of fruit quality during post-harvest storage. twenty trees were tagged in two locations within the department of cundinamarca (colombia), recording the climatic conditions during fruit growth until harvest. the fruits were differentiated by place of origin and stored at 18 ± 1ºc (76 ± 5% relative humidity, rh) for 11 d or 5 ± 1ºc (87 ± 5% rh) for 31 d, evaluating several quality attributes every two d. the places of origin were san francisco de sales (1,800 m a.s.l., 20.6ºc, 63-97% rh, with an average annual precipitation of 1,493 mm) and tenjo (2,580 m a.s.l., 12.5ºc, 74-86% rh, with an average annual precipitation of 765 mm). the results indicated that the fruits stored at the highest temperature were sweeter and had reduced weight and firmness, lower acidity, and faster postharvest senescence (lower post-harvest durability). the postharvest fruit characteristics were determined by considering the fruit quality during growth and the inf luence of climatic conditions during cultivation in each location. at the higher altitudes, the total soluble solid content in the fruits was higher and firmness decreased, and the total titratable acidity and weight loss were lower. for fruit color, significant differences were not observed that would demonstrate the effect of climatic conditions during the post-harvest period. la calidad de los frutos de feijoa durante el almacenamiento poscosecha depende directamente de la calidad que estos tengan en el momento de la recolección, la cual está inf luenciada por las condiciones climáticas de cultivo. el objetivo de este estudio fue determinar la inf luencia de las condiciones climáticas en algunos parámetros de calidad durante el almacenamiento en poscosecha. se marcaron veinte árboles por finca en dos localidades del departamento de cundinamarca (colombia), donde se registraron las condiciones climáticas durante el crecimiento de los frutos hasta la cosecha. los frutos diferenciados por el lugar de procedencia fueron almacenados a temperaturas de 18 ± 1ºc (humedad relativa: 76 ± 5%) durante 11 días y a 5 ± 1ºc (humedad relativa: 87 ± 5%) durante 31 días, con evaluación de los atributos de calidad cada 2 días. los lugares de procedencia fueron san francisco de sales (1,800 msnm, 20,6 ºc, 63-97% humedad relativa (hr), precipitación media anual 1,493 mm) y tenjo (2,580 msnm, 12.5ºc, 74-86% hr, precipitación media anual 765 mm). los resultados obtenidos indican que los frutos almacenados a mayor temperatura son más dulces, con mayor pérdida de peso y de firmeza, así como con menor acidez y durabilidad en poscosecha, atributos que están determinados por la calidad de estos en la cosecha, la cual está inf luenciada a su vez por las condiciones climáticas registradas en el cultivo. se observó que, a mayor altitud, también es mayor el contenido de sólidos solubles totales y la pérdida de firmeza, mientras que es menor la acidez total titulable y la pérdida de peso. en las mediciones de color no se evidenciaron diferencias significativas que permitan inferir que hubo alguna inf luencia de las condiciones climáticas en la variación de este parámetro durante la poscosecha. key words: feijoa, weight loss, firmness, total soluble solids, total titratable acidity, maturity ratio. palabras clave: feijoa, pérdida de peso, firmeza, sólidos solubles totales, acidez total titulable, relación de madurez. that is native to south america, particularly southern brazil and uruguay (schotsmans et al., 2011), with high adaptability to different climatic zones (parra and fischer, 2013), and is cultivated commercially between 1,800 and introduction pineapple guava or feijoa (acca sellowiana (o. berg) burret) is a perennial fruit species of the mirtaceae family http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.68577 69parra-coronado, fischer, and camacho-tamayo: post-harvest quality of pineapple guava [acca sellowiana (o. berg) burret] fruits produced in two locations... 2,700 m a.s.l. in colombia. in tropical areas, this crop can produce fruits continually throughout the year, whereas under seasonal temperature conditions, only one annual harvest occurs (quintero, 2012). as reported by parra and fischer (2013), the principal commercial production of pineapple guava is found in new zealand, georgia, azerbaijan, colombia and california, with the recent addition of commercial production in uruguay and brazil. in colombia, which has an estimated area of 650 ha for this crop (quintero, 2012), different varieties of pineapple guava are cultivated, which facilitates cross pollination and yields of high-quality fruits. after harvest, pineapple guava fruits, which are entirely green, ripen from the inside out; over-ripe fruits suffer a loss of taste and darkening of the seed and pulp (yi et al., 2016). the external changes in quality that occur during post-harvest ripening are not excessive in this green fruit, which makes it difficult to determine the degree of fruit ripeness by visual, tactile, or non-destructive methods (gaddam et al., 2005). according to amarante et al. (2013), the physiological basis of fruit ripening is not well known, making it more difficult to determine strategies for preserving quality during the post-harvest stage. during post-harvest, fruits undergo a series of changes that involve synthesis and degradation, which are genetically controlled and eventually lead to senescence. these changes generally include modifications of the texture and ultrastructure of cell walls, changes in turgidity, juice content, conversion of starches into sugars, increases in susceptibility to pathogens, and alterations in pigment biosynthesis and compounds that determine f lavor (kader and yahia, 2011). the evolution of these properties determines the post-harvest quality of fruits. oxidative metabolism inf luences most of the physicochemical changes that occur in harvested fruits (parra-coronado and hernández-hernández, 2008), and respiration may have the greatest effect on fruit ripening during postharvest through cell diffusion processes (schouten et al., 2004). the respiration pattern of pineapple guava is the same as for other mirtaceae species and is a climacteric fruit (schotsmans et al., 2011). the inhibition of respiratory processes directly affects the maintenance of vegetable and fruit quality during storage and can be performed by using controlled or modified atmospheres and also by altering the temperature and relative air humidity (yahia et al., 2011). general fruit quality depends directly on the stage of ripeness. many parameters must be considered when determining quality, such as firmness, total titratable acidity, soluble solid content (parra-coronado et al., 2006; parra-coronado and hernández-hernández, 2008), and the ratio between soluble solids and titratable acidity (parra-coronado et al., 2015). quality parameters at the time of harvest depend upon prevailing weather conditions during growth and the levels of luminosity and temperature (calvo, 2004). in pineapple guava fruits, these factors directly affect the soluble solid concentration and total titratable acidity but do not affect firmness and color (parra-coronado et al., 2015) or physiological and chemical changes that occur during post-harvest ripening (mishra and gamage, 2007). notably, with increasing temperatures in the crop cycle and especially during maturation, the sugar content of the fruit decreases (parra-coronado and miranda, 2016). research performed on pineapple guava includes specific studies on post-harvest physiology and studies on fruit nutraceutical characteristics (rodríguez et al., 2006; velho et al., 2011; amarante et al., 2013). the aim of this study was to evaluate how weather conditions during the growth of pineapple guava fruits affect the quality characteristics of the produce stored under two different temperature conditions. the pineapple guava in this study was grown in two locations in the department of cundinamarca, colombia, with different altitudes and weather conditions. materials and methods pineapple guava fruits were collected at physiological maturity (considering the size, firmness, peduncle abscission, and color intensity described by parra-coronado and fischer, 2013 and schotsmans et al., 2011) from two farms located in the andean region of the department of cundinamarca, colombia, where trees originating from clone 41 (‘quimba’) were planted in 2006. the different crop management activities (e.g., pruning and fertilization) were performed equally on both farms following the recommendations of quintero (2012) to eliminate the influence of cultivation variables. the soil characterization showed that the soils of the two farms had a sandy loam texture. the ca/mg, mg/k, ca/k and (ca + mg)/k ratios indicated that there were no k and mg deficiencies and that cu and mn showed values below those considered optimal. the first farm was located in the municipality of tenjo (4°51’23” n and 74°6’33” w) at an altitude of 2,580 m a.s.l., with a mean temperature of 12.5°c and relative humidity 74-86%. the farm had a bimodal rainfall pattern, with an average annual precipitation of 765 mm, concentrated within the periods 70 agron. colomb. 36(1) 2018 march-may and september-november. the second farm was located in the municipality of san francisco (4°57’57” n and 74°16’27” w) at 1,800 m a.s.l., with average temperature of 20.6°c and relative humidity between 63 and 97%. this farm had a bimodal rainfall pattern with an annual mean precipitation of 1,493 mm, concentrated within the periods february-may and september-november. for the choice of the two altitudinal sites, the authors found these sites were near the lowest and the highest elevation recommended for commercial pineapple guava cultivation in colombia. the climatic conditions of the locations were recorded from anthesis to harvest of the pineapple guava fruits (tab. 1), between 2012 and 2014. the meteorological data were obtained from weather stations placed in each sampling site, which recorded hourly data on temperature, precipitation, relative air humidity, and total solar radiation. experimental design because pineapple guava is a perennial crop, 10 trees per element plot (fernández et al., 2010) and two plots per farm were studied, for a total of 40 trees, planted at 4 × 4 m. the aim was to record fruit growth and development from anthesis to harvest along with the weather conditions. a total of 300 fruits free of defects and mechanical damage were collected during two harvests per plot and per farm. the fruits were transported to the laboratory for disinfection with a solution of 1 ml l-1 sodium hypochlorite. the fruits were differentiated per plot and site of origin for each harvest and stored at 18 ± 1°c (76 ± 5% rh, 90 fruits by 11 d) and 5 ± 1°c (87 ± 5% rh, 210 fruits by 31 d), taking into account that this fruit species can stand temperatures as low as 1.7°c (valderrama et al., 2005). measured variables the measured quality attributes included weight loss (wl), skin and pulp firmness, total soluble solids (tss), total titratable acidity (tta) and epidermal color (hue angle; °h). to determine wl, the weight variation during the storage of five samples from two fruits was determined based on a gravimetric method using an analytical precision balance, precisa xt220a, with a capacity of 220 g and 0.0001 g precision (precisa instruments, zurich, switzerland). the skin and pulp firmness were quantified with a brookfield ct3-4500 texturometer (brookfield engineering, middleboro, ma, usa). two readings per fruit were performed with a ta39 probe at a precision of ± 0.5%. the ntc 4624 technical standard (icontec, 1999a) was used for the measurements of tss with an eclipse refractometer (bellingham stanley, tunbridge well, uk) using a scale from 0 to 32 and a precision of 0.2 °brix. the tta was determined following the ntc 4623 technical standard (icontec, 1999b). the maturity ratio (mr), defined as the ratio between tss and tta (tss/ tta), was determined. the epidermal color was measured using a minolta cr-400 chroma meter (konica minolta, ramsey, nj, usa). the quality attributes of the fruits were evaluated after 1, 3, 5, 7, 9 and 11 d of fruit storage at 5 and 18°c. the quality attributes were also evaluated after 15, 19, 23 and 31 d of fruit storage at 5°c. the statistical design was entirely random, with five replicates per trial. in order to analyze the behavior of each quality parameter and its variation over time, the statistical program ibm-spss v.20 (spss inc., chicago, il, usa) was used to perform a correlation analysis between the fruit quality parameters. the data were analyzed with descriptive statistics, and the standard deviation (sd) was used as a measure of dispersion. an analysis of variance and comparison of means test (tukey’s tests) were performed for the fruit-quality characteristics during storage for each study location and harvest. results skin and pulp firmness the pineapple guava fruit skin and pulp firmness had the same trends in behavior over time for both storage conditions and both locations, with initially high values that decreased during ripening (tab. 2). the skin firmness was always higher than the pulp firmness for the same storage period. table 1. weather conditions in the study zones from anthesis to pineapple guava fruit harvest (parra-coronado et al., 2015). zone harvest daysa gddb (ºc) tc (ºc) rhd (%) pe (mm) radf [w m-²] tenjo 1 180 1,979 12.3 76.4 190 12,303 (2,580 m a.s.l.) 2 180 1,966 12.3 84.3 417 9,861 san francisco 1 155 2,728 18.5 86.1 573 7,814 (1,800 m a.s.l.) 2 155 2,627 18.0 95.1 1,400 10,021 adays: calendar days from anthesis to harvesting; bgdd: thermal time (growing degree-days accumulated from anthesis to harvesting); ct:average temperature during the study period; drh: average relative humidity during the study period; ep: accumulated precipitation from anthesis to harvesting; frad: accumulated radiation from anthesis to harvesting. 71parra-coronado, fischer, and camacho-tamayo: post-harvest quality of pineapple guava [acca sellowiana (o. berg) burret] fruits produced in two locations... at the beginning of storage, the skin firmness of the pineapple guava fruits showed mean values of 15.2 ± 1.6 n for san francisco and 12.5 ± 3.1 n for tenjo, with values decreasing over time. for the fruits stored at 5°c, the skin firmness at the end of the storage period reached average values of 13.8 ± 2.7 n for fruits coming from san francisco and 7.8 ± 2.0 n for those coming from tenjo, whereas the “san francisco fruits” stored at 8°c showed average values of 9.3 ± 1.8 n and the “tenjo fruits” showed mean values of 4.2 ± 0.9 n at the end of the storage period. the pulp firmness had average values of 5.8 ± 2.0 n in fruits from san francisco and 6.5 ± 3.1 n in fruits from tenjo at the beginning of storage, at both temperatures. at the end of the storage period, the pulp firmness of the fruits stored at 5°c reached values of 1.7 ± 1.0 n in the fruits from san francisco and 1.2 ± 0.5 n in the fruits from tenjo, whereas the “san francisco fruits” stored at 18°c had mean values of 0.8 ± 0.3 n and the “tenjo fruits” showed average values of 0.5 ± 0.2 n. the analysis of means (tab. 2) indicated that, during storage, the differences were related to storage conditions and place of origin. however, differences were not observed in fruits from the same locations. the firmness behavior of the pineapple guava fruits during post-harvest depended on the storage temperature and fruit firmness at the time of harvest, which is inf luenced by the climatic conditions of the cultivation site. the weather conditions at the origin site inf luenced durability in postharvest and invariably affected the internal and external quality of the fruits and their storage capacity (moretti et al., 2010). the loss of firmness in fruit skin and pulp (tab. 2) during storage was higher for fruits produced at the elevated altitude (tenjo), with a lower average temperature and higher table 2. analysis of means for skin and pulp firmness (n) of pineapple guava fruits during post-harvest under two storage conditions. temperature: 5ºc; rh: 87% temperature: 18ºc; rh: 76% day t-1 t-2 s.f.-1 s.f.-2 t-1 t-2 s.f.-1 s.f.-2 skin firmness 1 14.82 a 10.21 b 16.19 a 14.18 a 14.82 a 10.21 b 16.19 a 14.18 a 3 18.67 a 11.68 a 18.59 a 16.84 a 18.58 a 13.49 a 20.86 a 20.38 a 5 16.35 abc 11.12 bc 22.58 a 17.49 ab 17.32 ab 9.25 c 21.21 a 21.91 a 7 16.99 ab 10.79 cd 22.77 a 18.80 ab 15.59 bc 6.62 d 19.52 ab 18.39 ab 9 16.64 ab 10.99 bc 17.78 a 13.67 ab 10.88 bc 4.87 c 15.76 ab 14.75 ab 11 14.44 a 10.77 b 17.34 a 14.64 a 4.44 c 3.86 c 8.91 b 9.65 b 15 13.22 ab 10.07 c 18.59 a 16.50 ab 19 12.45 b 8.32 c 16.86 a 14.87 ab 23 10.42 b 7.87 b 16.09 a 16.54 a 27 10.63 b 6.60 c 15.27 a 15.56 a 31 9.03 bc 6.63 c 13.55 ab 14.03 a pulp firmness 1 6.90 a 6.14 a 5.47 a 6.12 a 6.90 a 6.14 a 5.47 a 6.12 a 3 8.98 a 5.82 a 7.72 a 4.62 a 4.42 a 5.69 a 7.26 a 5.69 a 5 6.87 ab 6.49 ab 11.01 a 5.79 ab 4.15 a 2.27 a 5.88 ab 6.25 ab 7 5.56 abc 5.18 bc 10.96 a 6.75 ab 2.93 bc 1.03 c 2.81 bc 2.97 bc 9 5.29 ab 3.98 abc 5.88 a 4.05 abc 1.40 bc 0.60 c 1.87 abc 1.61 abc 11 4.43 b 3.36 bc 8.22 a 5.91 ab 0.40 c 0.60 c 0.91 dc 0.64 c 15 3.40 b 3.08 b 8.65 a 4.93 b 19 3.18 bc 1.77 c 5.78 a 4.92 ab 23 2.89 a 1.98 a 3.35 a 4.42 a 27 1.75 a 1.18 a 2.95 a 2.89 a 31 1.27 a 1.04 a 1.68 a 1.78 a t-1: tenjo location, harvest 1; t-2: tenjo location, harvest 2; s.f.-1: san francisco location, harvest 1; s.f.-2: san francisco location, harvest 2. different lowercase letters in the rows show statistical differences according to the tukey’s test (p≤0.05). means followed by different letters for the same day indicate significant differences according to the tukey’s test (p≤0.05). 72 agron. colomb. 36(1) 2018 solar radiation; thus, a higher number of calendar d and lower thermal time (gdd) were required to proceed from anthesis to harvest (tab. 1). the average loss of skin firmness of the pineapple guava fruits from tenjo and san francisco was 37.1 and 8.2% for the fruits stored at 5°c, and 66.0 and 38.5% for the fruits stored at 18°c, respectively. contents of total soluble solids, total titratable acidity and maturity ratio for the pineapple guava fruits stored at 18°c, the tss (°brix) and maturity ratio (mr) increased and tta (% of citric acid) decreased with ripening, whereas the fruits stored at 5°c showed little variation of those parameters throughout the storage time (tab. 3). the fruits stored at a higher temperature showed more changes because of the exponential increase in the speed of enzymatic reactions with increasing temperatures (wills et al., 2007). the tts content showed average values of 10.8 ± 0.9 °brix for san francisco and 12.6 ± 1.1 °brix for tenjo at the beginning of storage for the two temperatures. although the tss in the fruits stored at 5°c showed an increasing trend, the variation was not significant, especially for the fruits from san francisco, which was shown by comparing the values recorded at the beginning and end of the study (tab. 3). at the end of the storage period, the fruits reached mean values of 10.9 ± 0.7 °brix for san francisco and 14.2 ± 0.9 °brix for tenjo. the tss of the fruits stored at 18°c increased as the fruits ripened, especially in the fruits from tenjo. at the end of the storage period, mean tss values of 12.0 ± 0.9 °brix for san francisco and 16.5 ± 0.7 °brix for tenjo fruits were observed. table 3. analysis of means for total soluble solids (tss) and total titratable acidity (tta) in pineapple guava fruits under two storage conditions. temperature: 5ºc; rh: 87% temperature: 18ºc; rh: 76% day t 1 t 2 s.f. 1 s.f. 2 t 1 t 2 s.f. 1 s.f. 2 total soluble solids (tss, °brix) 1 13.35 a 11.73 ab 11.19 ab 10.25 b 13.35 a 11.73 ab 11.19 ab 10.25 b 3 12.67 abc 12.67 abc 11.32 bc 10.92 bc 14.42 a 13.21 ab 10.52 bc 10.25 c 5 13.48 ab 11.86 b 9.57 c 9.98 c 13.35 ab 14.02 a 10.11 c 10.11 c 7 14.56 a 12.13 b 9.30 c 9.30 c 14.02 a 14.15 a 11.59 b 11.05 bc 9 14.29 ab 12.54 bc 11.19 c 10.78 c 16.58 a 14.42 ab 11.46 c 11.32 c 11 15.77 b 13.48 cd 9.84 f 10.11 f 17.79 a 15.23 bc 12.67 cd 11.32 ef 15 14.83 a 12.67 b 10.92 c 11.59 bc 19 16.04 a 13.88 b 9.71 c 10.38 c 23 14.96 a 15.50 a 11.05 b 10.51 b 27 14.96 a 13.88 a 11.32 b 11.19 b 31 14.56 a 13.75 a 11.32 b 10.51 b total titratable acidity (tta, % citric acid) 1 1.91 a 1.68 a 1.58 a 1.80 a 1.91 a 1.68 a 1.58 a 1.91 a 3 1.77 ab 1.86 ab 1.61 b 1.81 ab 1.78 ab 2.20 a 1.65 ab 1.78 ab 5 1.86 a 2.12 a 1.66 a 1.86 a 1.82 a 1.86 a 1.88 a 1.85 a 7 1.95 a 1.81 a 1.50 a 1.90 a 1.58 a 1.49 a 1.77 a 1.80 a 9 1.87 ab 2.04 a 1.84 ab 1.97 b 1.30 b 1.49 ab 1.45 ab 1.50 ab 11 1.77 a 2.10 a 1.89 a 1.99 a 0.73 c 0.83 bc 1.20 b 1.25 b 15 1.93 a 2.10 a 1.88 a 2.16 a 19 1.77 a 1.92 a 1.83 a 1.95 a 23 1.45 b 2.28 a 1.92 ab 2.10 a 27 1.50 b 1.74 ab 1.96 a 1.91 ab 31 1.48 ab 1.57 ab 1.61 a 1.23 b t-1: tenjo location, harvest 1; t-2: tenjo location, harvest 2; s.f.-1: san francisco location, harvest 1; s.f.-2: san francisco location, harvest 2. different lowercase letters in the rows show statistical differences according to the tukey’s test (p≤0.05). means followed by different letters for the same day indicate significant differences according to the tukey’s test (p≤0.05). 73parra-coronado, fischer, and camacho-tamayo: post-harvest quality of pineapple guava [acca sellowiana (o. berg) burret] fruits produced in two locations... the tta registered average values of 1.69 ± 0.18% for san francisco and 1.80 ± 0.20% for tenjo at the beginning of storage at both temperatures. although the tta in the fruits stored at 5°c showed low variation, the tta tended to decrease during the last day of storage (tab. 3) reaching final mean values of 1.42 ± 0.15% for san francisco and 1.53 ± 0.19% for tenjo. the tta of the fruits stored at 18°c decreased as they ripened (tab. 3), especially in fruits from tenjo, with average values of 1.23 ± 0.25% for san francisco and 0.78 ± 0.27% for tenjo at the end of the storage period. the mr increased for the two storage conditions (fig. 1) and was elevated at the highest temperature. the mr showed average values of 6.6 ± 1.1 for san francisco and 7.1 ± 1.2 for tenjo at the beginning of storage for both temperatures. although the mr at 5°c showed little variation, it generally tended to increase during the last 8 d of storage, reaching average values of 7.9 ± 0.9 for fruits from san francisco and 9.6 ± 2.2 for fruits from tenjo. the mr of the fruits stored at 18°c increased as the fruits ripened, presenting average values of 10.3 ± 2.6 for san francisco and 23.9 ± 8.1 for tenjo at the end of storage, with high dispersion for the latter location. the analysis of means (tab. 3) indicated that storage conditions and place of origin differed for tss and tta. the behavior of tss, tta, and mr in the pineapple guava fruits during post-harvest depended on the storage temperature and tss and tta values at the time of harvest, which were influenced by weather conditions during fruit growth. during storage, the fruits from the highest location (tenjo) with an elevated accumulated solar radiation and lower mean temperature and relative air humidity (tab. 1) had higher levels of tss and mr, but lower tta. these results indicate that pineapple guava fruits produced in cold climates have a better f lavor than those from warm climates. the values listed in table 3 indicate that the tta in the pineapple guava fruits did not show differences at the time of harvest, which could help determine the inf luence of climatic conditions on this parameter, but differences were observed at the end of the storage period, especially for fruits stored at the highest temperature (18°c). the tta was higher in the fruits produced at the lowest altitude (san francisco), with less accumulated solar radiation and higher average temperatures and relative air humidity (tab. 1). weight loss and color change the weight loss (wl) in the pineapple guava fruits increased for both storage conditions (fig. 2a). for fruits stored at 5°c, the wl at the end of the storage period showed a mean value of 8.48 ± 1.91% for san francisco and 5.94 ± 0.75% for tenjo, whereas those stored at 18°c presented a mean value of 20.37 ± 1.60% for fruits from san francisco and 13.01 ± 1.98% for fruits from tenjo. for the storage conditions (equal altitude), it was observed that, at a lower temperature, the relative humidity was lower (sensitive cooling of the air) and, therefore, the vapor pressure deficit was lower, which is the cause of the moisture loss of the product (weight loss). transpiration and substrate consumption through respiration are the primary causes of wl of fruits during post-harvest ripening (saladié et al., 2007). the analysis of means indicated that differences in wl occurred between storage conditions and cultivation location. the fruits stored at 5°c did not show significant differences for the site of origin or harvest when compared with fruits stored at 18°c. however, for the two storage conditions, the wl was lower in the fruits from the highest location (tenjo), where the accumulated radiation is greater and mean temperature and relative humidity are lower (tab. 1). color change occurred because of chlorophyll degradation and pigments synthesized such as anthocyanins and carotenoids (mishra and gamage, 2007). the color measured as the °h represented the color or tonality that varies from 0° in pure red to 180° in pure green (hernández et al., 2007). the value of the °h of the pineapple guava fruits did not show a clear trend during the first d of storage, but decreased over time for the two storage conditions (fig. 2b). the analysis of means indicated that statistically significant differences did not occur in the °h for the pineapple guava fruits during the last d of storage for the different sites and harvests. t2 t1 1 3 975 2723191511 31 ts s /t ta 0 20 30 40 10 tenjo harvest 2tenjo harvest 1 san francisco harvest 2san francisco harvest 1 postharvest days figure 1. variation of the maturity ratio (tss/tta) of pineapple guava fruits stored at t1 (5ºc) and t2 (18ºc). 74 agron. colomb. 36(1) 2018 discussion skin and pulp firmness different authors (osterloh et al., 1996; parra-coronado et al., 2006) have indicated that decreased firmness values during fruit ripening are determined by propectin, the agglutinating substance within cells that gives turgidity to fruits and degrades along with pectin substances. this degradation process changes the texture and consistency of fruits, producing the characteristic softening during the ripening process. the decrease in firmness over the storage period has been reported by various authors for other fruits of the mirtaceae family, such as guava (solarte et al., 2010), champa (campomanesia lineatifolia) (álvarez et al., 2009), and araza (eugenia stipitata) (hernández et al., 2007). firmness is an important fruit characteristic of consumption quality. when designing packaging and transport during the harvest and post-harvest periods (parra and fischer, 2013), the criteria set by márquez et al. (2007) should be considered; these authors indicated that the load that a fruit can support is equivalent to 70% of its durability. during pineapple guava fruit ripening, many enzymes are expressed, which modify the plasticity of cell walls, and one the main enzymes involved in this process is polygalacturonase (pg) (öpik and rolfe, 2005). the activity of pg in pineapple guava is higher inside the mesocarp, which suggests that softening progresses from the inside to the outside of the fruit (parra and fischer, 2013). this process is evidenced by the lower firmness value of the pulp as compared to that of the skin. for the storage conditions considered in this study, firmness decreased more rapidly for the pineapple guava fruits stored at the higher temperature (18°c). at day 11 of storage, the fruits with higher values of skin and pulp firmness were those stored at the lowest temperature (5°c) (tab. 2). similar results were reported by different authors for pineapple guava from clones 41 (‘quimba’) and 8-4 (rodríguez et al., 2006; parra and fischer, 2013) as well as for guava (solarte et al., 2010) and pear (parra-coronado et al., 2006). the post-harvest physiological behavior of fruits and vegetables depends on their storage conditions, with temperature being the main factor (parra-coronado and hernández-hernández, 2008). the decreasing intensity of respiration is the basis for extending the life of agricultural products through low temperatures, which reduces the speed of enzymatic activity (wills et al., 2007). the speed of enzymatic reactions increases exponentially with increases of temperature, and, for every 10°c temperature increase, physiological and chemical changes increase 2 to 3 times (q10) (mishra and gamage, 2007). as the respiration rates increase, ethylene concentration is also increased, promoting the activation of enzymes that intervene in cell wall degradation, which causes loss of firmness and consequent softening of the fruit (saladié et al., 2007). although studies have not been performed to determine the inf luence of weather conditions on the post-harvest behavior of pineapple guava fruits, the results found in this study are consistent with observations by minas et al. (2018), who found that peach fruits produced at higher crop temperatures were firmer, whereas their water content was t2 t1 t2 t1 1 3 975 2723191511 31 h ue a ng le ( °h ) 115 125 130 135 120 postharvest days b 1 3 975 2723191511 31 w ei gh t l os s (% ) 0 15 20 25 10 5 tenjo harvest 2tenjo harvest 1san francisco harvest 2san francisco harvest 1 postharvest days a figure 2. variation in weight loss (a) and hue angle (b) of pineapple guava fruits stored at t1 (5ºc) and t2 (18ºc). 75parra-coronado, fischer, and camacho-tamayo: post-harvest quality of pineapple guava [acca sellowiana (o. berg) burret] fruits produced in two locations... lower. limited studies have been performed to determine the inf luence of precipitation and relative humidity on fruit firmness. in this study on pineapple guava fruits, harvests with greater accumulated rain (tenjo-2, with 417 mm; and san francisco-2, with 1,400 mm) and average relative humidity produced fruits with lower skin firmness for the same location although the pulp firmness did not show differences (tab. 2). this result is consistent with that of gariglio et al. (2007), who reported that a high rh could severely affect fruit quality, as observed in mandarin, which quickly lost fruit consistency. contents of total soluble solids, total titratable acidity, and maturity ratio the pineapple guava fruits stored at higher temperatures showed a higher and accelerated increase in tss because the speed of enzymatic reactions increases exponentially with rises in temperature (wills et al., 2007). although there is no consensus on variations of tss in pineapple guava fruit during post-harvest, these results are within the range reported by certain authors, who indicated that tss values increase up to the climacteric process and subsequently decrease (rodríguez et al., 2006; parra and fischer, 2013). other authors have indicated that tss decreases during post-harvest or remains constant when fruits are stored at a low temperature (velho et al., 2011), with values between 5 and 15 °brix. according to osterloh et al. (1996), these dissimilar behaviors were most likely inf luenced by varietal characteristics, plant age, and climatic and growing conditions to which the fruits were exposed. according to rodríguez et al. (2006), the pineapple guava had high levels of starch at the time of harvest, which hydrolyzed during post-harvest ripening and caused the tss to increase. the tta results in this study are similar to those observed by different authors. rodríguez et al. (2006) observed that, in pineapple guava fruits, the tta increases until the climacteric process and subsequently decreases, whereas other authors (velho et al., 2011) have reported that the tta decreases during storage (4 to 23°c). rodríguez et al. (2006) indicated that, in pineapple guava fruits (clones 8-4 and quimba), acidity decreases during the ripening process because organic acids degrade during respiration. according to wills et al. (2007), organic acids generally degrade during the ripening stage because they are utilized in respiration or transformed into sugars; such changes are shown in table 3 for fruits produced in tenjo, which presented increased tss concentrations during storage at 18°c. the maturity index increased for the two storage conditions (fig. 1) and was increased at higher temperature, which is consistent with reports for the majority of fruits (parra-coronado et al., 2006; álvarez et al., 2009). the mr was low and relatively constant when the product was stored at low temperatures and showed little dispersion because the starch hydrolysis was higher and more complete at low temperatures (musacchi and serra, 2018). the highest values for the mr occurred with the highest storage time, lowest relative air humidity and highest temperatures. the behavior of tss, tta, and mr in pineapple guava fruits during post-harvest depends on the tss and tta values of fruits at the time of harvest, which are inf luenced by weather conditions at the origin site during fruit growth. the tss content during post-harvest was higher in the fruits produced in tenjo. these results are consistent with kano (2015), who indicated that the tss content in watermelon fruits would be lower at higher temperatures. arah et al. (2015) also observed that, in tomatoes, the tss content was lower at higher temperatures and relative humidity, and also at lower light intensity. possibly, growing temperatures that are too high result in a loss of photoassimilates as a result of elevated respiration rates of carbohydrates (wills et al., 2007; taiz et al., 2014). however, when the higher temperature is still inside the optimum range of a fruit species, the warmer site can also promote the sugar translocation to the fruits, which was observed in colombia in cape gooseberry (fischer et al., 2007) and banana passion fruits (mayorga, 2016) at the lower and warmer site. for accumulated solar radiation, martínez-vega et al. (2008) found similar results for pineapple guava belonging to clone 41 and indicated that the fruits with the lowest tss values were those located within the inner-middle area of the canopy, which has a low incidence of luminous radiation. the authors supposed that the higher accumulated solar radiation at the high elevation site (tenjo) favored photosynthetic performance and thus the tss content (taiz et al., 2014; fischer et al., 2016). on the other hand, the cooler nights in tenjo (located at a higher elevation than san francisco) decreased the maintenance respiration of the fruits and their energy costs, increasing the positive carbon balance (gariglio et al., 2007) and so, contributing to the higher tss. also, the lower tss content in the fruits from san francisco could have been inf luenced by the higher precipitation rates at this location (tab. 1), especially because osterloh et al. (1996) observed that high precipitation diminishes tss production, possibly because of cloudy weather conditions and temperature decreases. 76 agron. colomb. 36(1) 2018 the results found in this study are consistent with those of martínez-vega et al. (2008), who observed that tta increased slightly in pineapple guava fruits from less illuminated parts of the canopy. weight loss and color change the weight loss (wl) in the pineapple guava fruits increased during both storage conditions (fig. 2a), which is consistent with what rodríguez et al. (2006) found for pineapple guava in clones 8-4 and quimba and for champa fruits (álvarez et al., 2009). the wl was higher for the pineapple guava fruits stored at higher temperatures, a behavior also reported by parra-coronado et al. (2006) for pears. rodríguez et al. (2006) found intermediate values compared with the results of this study for pineapple guava fruits of the ‘quimba’ clone from the municipality of vega (1,900 m a.s.l.) stored at ambient temperature (16.3°c, 65.1% rh); after 18 d in storage, the wl was 17.3%. valderrama et al. (2005) indicated that pineapple guava fruits could be stored over long periods at low temperatures (1.7°c) with low wl and tss. the °h value of the green pineapple guava fruits did not show a clear trend during the first d of storage, but decreased over time for the two storage conditions (fig. 2b). this undefined trend of °h of the pineapple guava fruit is consistent with reports by east et al. (2009), who indicated that significant variations might not be observed in skin color among certain cultivars as the fruit ripens. in other pineapple guava cultivars, the °h decreased, representing a loss in green color (velho et al., 2011). the results found in this study show that the pineapple guava fruit does not change color because of the genetics of the fruits and only varies in shades of green. this result should not be used to establish the inf luence of weather conditions during the growth stage of fruits over this parameter at post-harvest. to date, studies reporting differences between pineapple guavas indicating the inf luence of weather conditions on the behavior of fruit quality parameters during the postharvest stage have not been carried out. to our knowledge, this is the first study carried out on the subject. further research covering a wide range of pineapple guava varieties and environments is recommended. also, the application of research facilities such as face (free-air carbon dioxide enrichment), installed through weather measuring equipment in a circle around the studied trees (jones et al., 2014) could provide much more information on the direct inf luence of weather on the quality of fruits inside the face circle. conclusions storage temperature is a factor that affects the durability of pineapple guava fruits and shows a direct relationship with tss, mr, and wl. storage temperature has an inverse relationship with the tta, firmness and shelf life of fruits. therefore, stored fruits are sweeter and show a higher loss of weight and firmness and reduction in postharvest durability. the results obtained in this study clarify that the storage conditions and climatic conditions of origin (altitude) had a great inf luence on the behavior of the tss, tta, mr, firmness, and wl in the pineapple guava fruits during the post-harvest period. this behavior depends on the values of these parameters at the time of harvest and weather conditions during fruit growth. the conditions at the higher altitude (lower temperature but higher solar radiation) corresponded to a greater tss content and firmness loss but lower tta and wl. the color change (°h) of these nearly entirely green fruits did not show significant differences that might reveal the inf luence of weather conditions on the variation of this parameter during post-harvest. acknowledgments we are grateful to the agricultural science faculty of the universidad nacional de colombia in bogota for financial support, to dr. celsa garcia for supplying two meteorological stations, and to biologist omar camilo quintero for allowing access to his pineapple guava crops and for supplying the necessary resources for this study. literature cited álvarez, j.g., h.e. balaguera, and j.f. cárdenas. 2009. caracterización fisiológica del fruto de champa (campomanesia lineatifolia ruiz and pavón) durante la poscosecha. rev. udca act. divul. cient. 12(2), 125-133. amarante, c.v.t., c.a. steffens, t.d.t. benincá, c. hackbarth, and k.l. dos santos. 2013. qualidade e potencial de conservação pós-colheita dos frutos em cultivares brasileiras de goiabeira-serrana. rev. bras. frutic. 35(4), 990-999. doi: 10.1590/ s0100-29452013000400009 arah, i.k., h. amaglo, e.k. kumah, and h. ofori. 2015. preharvest and postharvest factors affecting the quality and shelf life of harvested tomatoes: a mini review. int. j. agron. vol. 2015, art. id 478041, 6 p. doi: 10.1155/2015/478041 calvo, g. 2004. efecto del 1-metilciclopropeno (1-mcp) en pera variedad williams cosechadas con dos estados de madurez. rev. invest. agropecu. 33(2), 3-26. east, a.r., x.i.t. araya, m.l.a.t.m. hertog, s.e. nicholson, and a.j. mawson. 2009. the effect of controlled atmospheres on respiration and rate of quality change in ‘unique’ feijoa http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452013000400009 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452013000400009 http://dx.doi.org/10.1155/2015/478041 77parra-coronado, fischer, and camacho-tamayo: post-harvest quality of pineapple guava [acca sellowiana (o. berg) burret] fruits produced in two locations... fruit. postharvest biol. technol. 53(1), 66-71. doi: 10.1016/j. postharvbio.2009.02.002 fernández, r., a. trapero, and j. domínguez. 2010. experimentación en agricultura. consejería de agricultura y pesca, servicio de publicaciones y divulgación; sevilla, spain. fischer, g., g. ebert, and p. lüdders. 2007. production, seeds and carbohydrate contents of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits grown at two contrasting colombian altitudes. j. appl. bot. food qual. 81(1), 29-35. fischer, g., f. ramírez, and f. casierra-posada. 2016. ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review. agron. colomb. 34(2), 190-199. gaddam, u.s., a.j. mawson, w.c. schotsmans, and e.w. hewett. 2005. segregation of feijoa fruit using acoustic impulse response. acta hortic. 687, 365-367. gariglio, n.f., r.a. pilatti, and m. agustí. 2007. requerimientos ecofisiológicos de los árboles frutales. pp. 41-82. in: sozzi, g.o. (ed.). árboles frutales – ecofisiología, cultivo y aprovechamiento. editorial facultad de agronomía, universidad de buenos aires, buenos aires. hernández, m.s., o. martínez, and j.p. fernández-trujillo. 2007. behavior of arazá (eugenia stipitata mc vaugh) fruit quality traits during growth, development and ripening. sci. hortic. 111, 220-227. doi: 10.1016/j.scienta.2006.10.029 icontec, 1999a. norma técnica colombiana ntc 4624. jugos de frutas y hortalizas. determinación del contenido de sólidos solubles. instituto colombiano de normas técnicas y certificación, bogota. icontec, 1999b. norma técnica colombiana ntc 4623. productos de frutas y verduras. determinación de la acidez titulable. instituto colombiano de normas técnicas y certificación, bogota. kader, a.a. and e.m. yahia. 2011. postharvest biology of tropical and subtropical fruits. pp. 79-111. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 1. fundamental issues. woodhead publishing, cambridge, uk. ka no, y. 2015. ef fects of summer day-time temperature on sugar content in several portions of watermelon fruit (citrullus lanatus). j. hortic. sci. biotech. 79(1), 142-145. doi: 10.1080/14620316.2004.11511728 márquez, c.c.j., c.m. otero, and m. cortés. 2007. cambios fisiológicos, texturales, fisicoquímicos y microestructurales del tomate de árbol (cyphomandra betacea s.) en poscosecha. vitae 14(2), 9-16. martínez-vega, r.r., g. fischer, a. herrera, b. chaves, and o.c. quintero. 2008. características físico-químicas de frutos de feijoa inf luenciadas por la posición en el canopi. rev. colomb. cienc. hortic. 2(1), 21-32. doi: 10.17584/rcch.2008v2i1.1170 mayorga, m.j. 2016. caracterización ecofisiológica de curuba (passif lora tripartita var. mollissima) en dos condiciones ambientales. msc thesis. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. minas, i.s., g. tanou, and a. molassiotis. 2018. environmental and orchard bases of peach fruit quality. sci. hortic. 235, 307-322. doi: 10.1016/j.scienta.2018.01.028 mishra, v. k. and t.v. gamage. 2007. postharvest physiology of fruit and vegetables. pp. 19-48. in: shafiur rahman, m. (ed.). handbook of food preservation. 2nd ed. taylor & francis group, new york, usa. moretti, c.l., l.m. mattos, a.g. calbo, and s.a. sargent. 2010. climate changes and potential impacts on postharvest quality of fruit and vegetable crops: a review. food res. int. 43, 18241832. doi: 10.1016/j.foodres.2009.10.013 musacchi, s. and s. serra. 2018. apple fruit quality: overview on pre-harvest factors. sci. hortic. 234, 409-430. doi: 10.1016/j. scienta.2017.12.057 öpik, h. and s. rolfe. 2005. the physiology of f lowering plants. 4th ed. cambridge university press, cambridge, uk. osterloh, a., g. ebert, w.h. held, h. schulz, and e. urban. 1996. lagerung von obst und südfrüchten. verlag ulmer, stuttgart, germany. parra, a. and g. fischer. 2013. maduración y comportamiento poscosecha de la feijoa (acca sellowiana (o. berg) burret). una revisión. rev. colomb. cienc. hortic. 7(1), 98-11. doi: 10.17584/rcch.2013v7i1.2039 parra-coronado, a., g. fischer, and j.h. camacho-tamayo. 2015. development and quality of pineapple guava fruit in two locations with different altitudes in cundinamarca, colombia. bragantia 74(3), 359-366. doi: 10.1590/1678-4499.0459 parra-coronado, a. and d. miranda. 2016. la calidad poscosecha de los frutos en respuesta a los factores climáticos en el cultivo. agron. colomb. 34(1supl.), s1415-s1418. parra-coronado, a. and j.h. hernández-hernández. 2008. fisiología postcosecha de frutas y hortalizas. 4th ed. facultad de ingeniería, universidad nacional de colombia, bogota. parra-coronado, a., j.e. hernández-hernández, and j.h. camachotamayo. 2006. comportamiento fisiológico de la pera variedad triunfo de viena (pyrus communis l.) durante el período poscosecha. rev. bras. frutic. 28(1), 46-50. doi: 10.1590/ s0100-29452006000100017 quintero, o.c. 2012. feijoa (acca sellowiana berg). pp. 443-473. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. rodríguez, m., h.e. arjona, and j.a. galvis. 2006. maduración del fruto de feijoa (acca sellowiana berg) en los clones 41 (quimba) y 8-4 a temperatura ambiente en condiciones de la sabana de bogotá. agron. colomb. 24(1), 68-76. saladié, m., a.j. matas, t. isaacson, m.a. jenks, s.m. goodwin, k.j. niklas, r. xiaolin, j.m. labavitch, k.a. shackel, a.r. fernie, a. lytovchenko, m.a. o’neill, c.b. watkins, and j.k.c. rose. 2007. a reevaluation of the key factors that inf luence tomato fruit softening and integrity. plant physiol. 144, 1012-1028. doi: 10.1104/pp.107.097477 schotsmans, w.c., a. east, g. thorp, and a. woolf. 2011. feijoa (acca sellowiana [berg] burret). pp. 115-135. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 3. cocona to mango. postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. woodhead publishing, cambridge, uk. doi: 10.1533/9780857092885.115 schouten, r.e., r.h. veltman, h.p.j. de wild, t.j. koopen, m.g. staal, and l.m.m. tijskens. 2004. determination of o2 y co2 permeance, internal respiration and fermentation for a batch http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2009.02.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2009.02.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2006.10.029 http://dx.doi.org/10.1080/14620316.2004.11511728 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2008v2i1.1170 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2018.01.028 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2009.10.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2017.12.057 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2017.12.057 http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2013v7i1.2039 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452006000100017 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452006000100017 http://dx.doi.org/10.1104/pp.107.097477 http://dx.doi.org/10.1533/9780857092885.115 78 agron. colomb. 36(1) 2018 of pears (cv. conference). postharvest biol. technol. 32, 289298. doi: 10.1016/j.postharvbio.2003.12.006 solarte, m.e., m.d. hernández, a.l. morales, j.p. fernández, and l.m. melgarejo. 2010. caracterización fisiológica y bioquímica del fruto de guayaba durante la maduración. pp. 85-119. in: morales, a.l. and l.m. melgarejo (eds.). desarrollo de productos funcionales promisorios a partir de la guayaba (psidium guajava l.) para el fortalecimiento de la cadena productiva. facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota. taiz, l., e. zeiger, i.m. møller, and a. murphy. 2014. plant physiology and development, 6th ed. sinauer associates, sunderland, ma, usa. valderrama, j.k., g. fischer, and m.s. serrano. 2005. fisiología poscosecha en frutos de dos cultivares de feijoa (acca sellowiana [o. berg] burret) sometidos a un tratamiento cuarentenario de frío. agron. colomb. 23(2), 276-282. velho, a.c., c.v.t. do amarante, l.c. argenta, and c.a. steffens. 2011. inf luência da temperatura de armazenamento na qualidade pós-colheita de goiabas serranas. rev. bras. frutic. 33(1), 14-20. doi: 10.1590/s0100-29452011005000016 wills, r., b. mcglasson, d. graham, and d. joyce. 2007. postharvest: an introduction to the physiology and handling of fruit, vegetables and ornamentals. 5th ed. cab international, wallingford, uk. yahia, e.m., j. ornelas-paz, and a. de j. elansari. 2011. postharvest technologies to maintain the quality of tropical and subtropical fruits. pp. 142-193. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 1. fundamental issues. woodhead publishing, cambridge, uk. yi, j., b.t. kebede, t. grauwet, a. van loey, x. hu, and m. hendrickx. 2016. a multivariate approach into physicochemical, biochemical and aromatic quality changes of purée based on hayward kiwifruit during the final phase of ripening. post har vest biol. technol. 117, 206 -216. doi: 10.1016/j. postharvbio.2016.03.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2003.12.006 http://dx.doi.org/10.1590/s0100-29452011005000016 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2016.03.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2016.03.007 cross-species transfer of ssr markers in setaria sphacelata and trichloris crinita sp. received for publication: 31 march, 2019. accepted for publication: 23 june, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.78785 1 instituto de genética “ewald a. favret”, centro de investigación en ciencias veterinarias y agronómicas, instituto nacional de tecnología agropecuaria, buenos aires (argentina). 2 the pirbright institute, pirbright, woking, surrey (u.k.). 3 estación experimental agropecuaria, instituto nacional de tecnología agropecuaria pergamino, buenos aires (argentina). * corresponding author: cecirand@gmail.com agronomía colombiana 37(2), 112-119, 2019 cross-species transfer of ssr markers in setaria sphacelata and trichloris crinita sp. transferencia cruzada de marcadores ssr en setaria sphacelata y trichloris crinita sp. cecilia paola randazzo1*, andrea matilde ferri1, leonela carabajal paladino2, adriana noemi andres3, and lorena romina ingala1 abstract resumen setaria sphacelata and trichloris crinita are subtropical forage species that are important for livestock breeding in argentina. genomic information is scarce for these species, and there are no molecular markers designed for them; this limits the development of genetic improvement programs. we performed a cross-species transfer of ssr markers from several poaceae species. in s. sphacelata, 8 ssr markers were transferred from setaria italica (40% transfer rate), exhibiting 83% polymorphism. kazungula, splenda and narok cultivars were genetically differentiated and the experimental material “selección inta” was separated from narok, from which it was derived. for t. crinita, 19 microsatellites were transferred from 5 poaceae species (7.3% transfer rate), with 69% polymorphism. the results obtained in this study show the potential of the transferred ssr markers for assessing genetic variation and for expanding the genetic resources available for these species. setaria sphacelata  y  trichloris crinita  son especies forrajeras subtropicales, estratégicas para el desarrollo de la actividad ganadera argentina. para estas especies, la información genómica es escasa y no existen marcadores moleculares desarrollados en las mismas, por lo cual el desarrollo de programas de mejoramiento genético se ve limitado. en este contexto, realizamos una transferencia de marcadores ssr de varias especies de poáceas. en  s. sphacelata, se transfirieron 8 marcadores desarrollados en setaria italica (tasa de transferencia del 40%), mostrando un 83% de polimorfismo. los cultivares kazungula, splenda y narok se diferenciaron genéticamente y el material experimental “selección inta” se separó de narok, del cual se deriva. para t. crinita, se transfirieron 19 microsatélites de 5 especies poáceas (tasa de transferencia del 7.3%), con 69% de polimorfismo. todos los individuos se pudieron difrenciar genéticamente. los resultados obtenidos en este trabajo muestran la capacidad de los marcadores ssr transferidos para evaluar la variabilidad genética, expandiendo los recursos genéticos disponibles para estas especies. key words: microsatellites, polymorphism, feed crops, genetic variation, plant genetic resources. palabras clave: m icrosatél ites, pol i mor f ismo, pla nta s forrajeras, variación genética, recursos genéticos vegetales. trichloris crinita (lag.) parodi (poaceae) is a perennial grass species native to arid regions of the american continent (kozub et al., 2017). it is a warm-season species with good forage quality due to its protein content and palatability (nicora and rúgolo de agrasar, 1987). it is an autogamous tetraploid (2n=4x=40) (fedorov, 1969), tolerant to drought and low-salinity (aronson, 1989; greco and cavagnaro, 2003), which is used for protection against soil erosion (dalmasso, 1994). in argentina, t. crinita integrates the grasslands of arid and semi-arid regions (cano, 1988). in 2012, the genus trichloris was embedded in leptochloa and the species t. crinita was renamed l. crinita (snow and peterson, 2012). introduction setaria sphacelata (poaceae) is a perennial pasture grass native to tropical africa (hacker, 1991). it is a crosspollinating, tetraploid species (2n=4x=36) (hacker and jones, 1969; le thierry d´ennequin et al., 1998) of summer growth. it is cultivated in regions with rainfall exceeding 750 mm; but it also exhibits resistance to drought, f looding, and nutrient-deficient soils (borrajo and pizzio, 2006). in argentina, s. sphacelata is cultivated in the northern regions, and the most agronomically important cultivars are splenda, kazungula, and narok (pensiero, 1999; borrajo et al., 2006; burghi et al., 2014). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 113randazzo, ferri, carabajal paladino, andres, and ingala: cross-species transfer of ssr markers in setaria sphacelata and trichloris crinita sp. both species are used as forage in argentina and are strategic for the development of regional and national livestock breeding. the accessibility of molecular markers could complement the genetic improvement programs for these species. although there are no microsatellites specifically designed for these grass species to date, a few studies have been reported using molecular markers. on the one hand, li et al. (1998) applied random amplification of polymorphic dna (rapd) analysis to assess the intraspecific and interspecific variation in several species of genus setaria, including s. sphacelata. moreover, simple sequence repeat (ssr) markers were developed in s. italica and transferred to s. sphacelata (gupta et al., 2012; gupta et al., 2013; kumari et al., 2013; pandey et al., 2013). cavagnaro et al. (2006) assessed the genetic diversity in t. crinita varieties using amplified fragment length polymorphism (aflp) markers. more recently, ssr markers were developed in t. crinita using sequence data from related grass species (kozub et al., 2018). in order to expand the set of molecular markers available for genetic improvement programs of s. sphacelata and t. crinita, we conducted an ssr cross-amplification from related species of the poaceae family. for this, we first optimized the dna extraction for t. crinita. materials and methods plant materials we studied three s. sphacelata cultivars in this research: narok, splenda, and kazungula. we also included an experimentally improved population derived from narok, called “selección inta” (eea inta mercedes, corrientes), in the analysis. twenty individuals from each cultivar were analyzed in bulk. we collected trichloris crinita material from four sites in argentina: one individual from la pampa (36°35’34.4” s and 64°41’47.6” w), eight individuals from catamarca (29º18’22” s and 65º08’40” w), seven individuals from cordoba (three individuals from 29º57-59’ s, 64º28-29’ w, and 300 m a.s.l., and four individuals from 29º49-54’ s, 64º27-28’ w, and 310 m a.s.l.), and seven individuals from la rioja (three individuals from 31º24-25’ s, 66º46-47’ w, and 490 m a.s.l. and four individuals from 31º30-32’ s, 66º48-49’ w, and 450 m a.s.l.) (quiroga et al., 2010). plants were grown at 25°c in 20 cm pots filled with a 3:1 mixture of fertilized soil and vermiculite in a greenhouse at the ewald a. favret institute of genetics, national institute of agricultural technology (igeaf-inta). pots were watered approximately every 3 d. the photoperiod was 16 h light and 8 h dark. dna extraction different protocols were attempted for dna extraction from s. sphacelata without successful results. therefore, in order to obtain high-purity genomic dna, we modified the extraction protocol described by dellaporta et al. (1983). fresh young leaves were ground in liquid nitrogen and 3040 mg were resuspended in 800 µl of extraction buffer (50 mm tris-hcl, 0.5 mm edta, 50 mm nacl, 10% sds, 10 mm β-mercaptoethanol, ph 8.0). tubes were incubated at 65ºc for 30 min. then, 200 µl of potassium acetate (5 m) was added, and the tubes were incubated in ice for 20 min. the suspension was centrifuged at 12,000 rpm for 20 min at 4°c, and the supernatants were transferred into clean tubes. next, 800 µl of chloroform:isoamyl alcohol 24:1 (v/v) was added, and the tubes were centrifuged again at 12,000 rpm for 10 min. isopropanol (1 volume) was added to the supernatants for dna precipitation, and the tubes were spun at 12,000 rpm for 30 min at 4ºc. the supernatants were discarded and the dna pellets resuspended in 250 µl of te1x buffer (50 mm tris-hcl, 10 mm edta, ph 8.0). then, 2.5 µl of rnase (10 mg/ml) was added, and the tubes were incubated for 30 min at 37ºc. later, phenol (1 volume) was added, and the tubes were centrifuged at 12,000 rpm for 10 min at 4ºc. the supernatants were washed with te1x buffer and spun. one volume of chloroform:isoamyl alcohol 24:1 (v/v) was added to the supernatants, and the tubes were centrifuged again. the supernatants were transferred to new tubes, and the dna was precipitated with isopropanol (1 volume). the tubes were incubated for 30 min at 4°c and then spun at 12,000 rpm for 40 min at 4ºc. the supernatants were discarded, and the pellets were washed with 500 µl of 70% (v/v) ethanol. finally, the tubes were centrifuged at 12,000 rpm for 2 min, and the dna pellets were resuspended in hplc water. genomic dna from t. crinita was extracted using the saghai-maroof method, modified by pérez de la torre et al. (2008). the dna extracted from both species was verified by 0.8% agarose gel electrophoresis. ssr markers we selected a set of 29 ssr primers for cross-amplification in s. sphacelata: 20 pairs from s. italica (www.ncbi.nlm. nih.gov, jia et al., 2007), two from bromus tectorum (ramakrishnan et al., 2004), one from lolium perenne (jones et al., 2001), three from triticum aestivum (röder et al., 114 agron. colomb. 37(2) 2019 1998), and three from zea mays selected from http//www. agron.missouri.edu. we labeled all forward primers for s. sphacelata with fam (6-carboxyf luorescein) and hex (hexachloro-6-carboxyfluorescein) fluorescent dyes (alpha dna). for cross-amplification in t. crinita, we selected a set of 260 ssr primers: six pairs from b. tectorum (ramakrishnan et al., 2004), 50 from cenchrus ciliaris (jessup, 2005), seven from eleusine coracana (dida et al., 2007; arya et al., 2009), 20 from festuca arundinacea (saha et al., 2003), 10 from l. perenne (jones et al., 2001), 12 from panicum maximum (ebina et al., 2007; chandra and tiwari 2010), 20 from s. italica (jia et al., 2007; www.ncbi.nlm.nih.gov), 66 from t. aestivum (röder et al., 1998; http://wheat.pw.usda.gov), and 69 designed in z. mays (http//www.agron.missouri.edu). pcr amplification we performed pcr reactions in a total volume of 20 μl, which contained 75 ng of dna, 1x pcr buffer (invitrogen), 0.5 u of taq dna polymerase, 0.125 mm of each primer, 0.15 mm of dntps, and 2.5 mm of mgcl2. the amplification reactions were performed in a thermal cycler (mastercycler epgradient s, eppendorf), under the following conditions: initial denaturation temperature of 94°c for 10 min, followed by 30 cycles of denaturation at 94°c for 1 min, primer annealing at 50°c for 30 s, and amplification at 72°c for 2 min, with a final extension at 72°c for 10 min. we applied each pcr four times. in s. sphacelata, we analyzed the individuals from each cultivar in bulk. we detected ssr fragments by abi prism 3130 genetic analyzer using genemapper 3.4 software (applied biosystems). in t. crinita, we separated pcr products by 6% non-denaturing polyacrylamide gels and stained them with ethidium bromide. the fragment size for each product was determined by 100, 50, and 10 bp standard size markers (invitrogen). data analysis we estimated genetic distances among the materials using dice and jaccard coefficients for s. sphacelata and t. crinita, respectively. we conducted clustering between species using the unweighted pair-group method with the arithmetic average (upgma). in the dendrogram, we used s. italica and c. ciliarisas external controls (outgroups) for s. sphacelata and t. crinita, respectively. we quantified the level of polymorphism for each ssr with the polymorphism index content (pic) (botstein et al., 1980). we performed principal coordinates analysis, along with the rest of the statistical analyses described in this section, using infogen software (balzarini and di rienzo, 2016). we estimated genetic variability within and among species via an analysis of molecular variance (amova) using gen aiex 6.2 software (peakall and smouse, 2006). results and discussion eight out of the 20 markers designed in s. italica were transferable to s. sphacelata. none of the primer pairs from the other species, b. tectorum (2), l. perenne (1), t. aestivum (3) and z. mays (3), generated amplicons. we obtained 21 different pcr products with an average of 2.62 bands per marker and with sizes ranging from 120 to 411 bp. the average transfer rate of ssr markers from s. italica to s. sphacelata was 40% (tab. 1). six of the eight transferred microsatellites could amplify polymorphic bands, which represents a 75% level of polymorphism. the polymorphism index content (pic) varied from 0.27 to 0.36. transferability between s. italica and s. sphacelata was consistent with the results obtained by barbará et al. (2007) for amplification within genera in monocots (40%). however, the polymorphism obtained in this study for the table 1. characteristics of the ssr markers transferred from setaria italica to setaria sphacelata. bp: base pairs; nd: not determined. ssr forward primers (5´3´) reverse primers (5´3´) size (bp) repeat motif reference expected observed 2 agaaagttgtagattgggaaga aataatgtggaaagaccctgt 346 346 nd gi: 29123369 3 actatgtggtggagggcggt gatgataagaggcaggagtg 279 186393 nd gi: 30351051 4 tacttgactgctcacaccttc ttgtccttgtaatccactcc 376 375411 nd gi: 22002467 9 tatgcctcaaacaacatcc actcccttccaatgatacaac 333 273-357 nd gi: 62318483 15 agaaagttgtagattgggaaga gagagcgactgagacacc 286 270285 nd gi: 15558946 p2 ccaacacgcaatcgcagaa aggcagtgggtttgagcat 120-127 120 ct jia et al., 2007 p5 ttgccttgagctctttgatg gctgatactgatatgtctgatgagga 300-307 300-310 cat jia et al., 2007 p13 ggagagattccgggctctagt acggttccgacattttaacg 166-170 160170 ca jia et al., 2007 115randazzo, ferri, carabajal paladino, andres, and ingala: cross-species transfer of ssr markers in setaria sphacelata and trichloris crinita sp. transferred markers to s. sphacelata (75%) was higher than the 26% observed by jia et al. (2007) with microsatellites developed and evaluated in s. italica. it is also higher than the polymorphism obtained by wang et al. (2005) between poaceae species (67%) and between self-incompatible species (57%). in order to assess the applicability of the transferred ssr markers, we performed a genetic diversity analysis in s. sphacelata cultivars (fig. 1). the genetic distance of materials ranged from 0.18 to 0.33. the dataset computed a high cophenetic correlation between matrixes (0.892). “selección inta” was separated from narok cultivar at a genetic distance of 0.18, which is expected considering that the former derives from the latter (borrajo et al., 2009). the genetic distance between s. sphacelata and s. italica obtained in this study was similar to that reported by kumari et al. (2013). previous research on s. sphacelata reports significant variability in agronomically relevant, morphological characteristics among populations, lines, and cultivars (hacker and cuany, 1997; jank et al., 2007). in this context, the availability of molecular markers for the species could contribute to a production of more proficient genetic improvement programs. furthermore, hacker and cuany (1997) studied variation in seed production between cultivars of s. sphacelata and found that kazungula and narok are the most contrasting ones. similar results are reported by hacker (1991), hacker and cuany (1997), jank and hacker (2004) and jank et al. (2007), coinciding with the molecular classification obtained in this study (fig. 1). for t. crinita, 19 (out of the 260 evaluated markers) ssr were successfully transferred from five poaceae species (a 7.3% transfer rate). microsatellites from c. ciliaris and z. mays showed the highest transfer rates of 18% and 10%, respectively (tab. 2). these results are in full agreement with reports by barbará et al. (2007) on transfer rates between genera of approximately 10% for eudicots and even lower for monocots. pic varied from 0.11 to 0.36. sixty-one different pcr products were obtained with an average of 3.21 bands per marker and sizes ranging from 85 to 450 bp. in total, 69% of the transferred ssr were polymorphic. these are high levels of polymorphism in comparison with the 34-46% obtained by saha et al. (2006) with transferred ssr markers from f. arundinacea to poaceae species. our results are similar to those obtained by wang et al. (2005) for cynodon with ssr transferred from major cereal crops. kozub et al. (2018) also transferred ssr markers to t. crinita. whereas the level of polymorphism obtained in our work (69%) is higher than that obtained by the authors (37.5%), our transfer rate (7.3%) is lower than theirs (15.2%). this could be explained by the use of highly phylogenetically related species by kozub et al. (2018). we assessed genetic diversity among t. crinita individuals through cluster analysis. we grouped materials in four clusters, with genetic distances ranging from 0.13 to 0.37 and a cophenetic correlation coefficient of 0.905 (fig. 2). although the distribution of the individuals into the four clusters was not completely consistent with the collection sites, the ssr markers used for this study exhibited a potential for discriminating the individuals from catamarca and cordoba. individuals from la rioja were scattered between the groups. the sample collected in la pampa (cluster a) was the first to separate, with a genetic distance of 0.37. cluster b, formed by four individuals collected in cordoba, separated at a genetic distance of 0.34. finally, clusters c and d separated at 0.31. the first was composed of three individuals from cordoba and two from la rioja, and the latter consisted mainly of individuals from catamarca. additionally, we performed a principal coordinates analysis (pcoa) to better visualize the variability among the individuals (fig. 3). the distribution obtained with the pcoa is analogous to the classification obtained with the cluster analysis. moreover, an amova was computed, and we observed that 79% of the molecular variance belonged to differences within populations, whereas 21% belonged to differences among them. 0.00 0.14 0.420.28 0.56 “selección inta” cv. narok cv. splenda cv. kazungula setaria italica figure 1. genetic variability among setaria sphacelata cultivars based on the 8 ssr markers transferred from s. italica. the clustering analysis was performed using the upgma and dice coefficient. s. italica was used as an outgroup. 116 agron. colomb. 37(2) 2019 table 2. summary of the ssr markers transferred to trichloris crinita from five poaceae species. ssr forward primers (5´3´) reverse primers (5´3´) size (bp) repeat motif donor species references expected observed lpssrh01a07 tggagggctcgtggagaagt cggttcccacgccttgc 350 225-400 nd l. perenne jones et al., 2001 nffa019 gctcgtgtatggccttcaat tggatttgcaattagcctca 190 180-350 nd f. arundinacea saha et al., 2003 2d03b caatgggagctcaaattagca cggggaagaagtttgttcttt 250 160-200 at c. ciliaris jessup, 2005 2d09 caaatcggagcaaatcgg aggaaagcctcgggaaac 358 115-205 aac c. ciliaris jessup, 2005 6e10 actccactgctgcctcct cttccaccaccataccct 389 180-200 gcc c. ciliaris jessup, 2005 7b11 ctccattcgcctccctac gtttcgtctctcccatcag 391 200 ga c. ciliaris jessup, 2005 7e09 ggaggtagatgttgatgttga ccctttgtcccgccatac 360 85-320 cgg c. ciliaris jessup, 2005 7h12 tcttattcctccgagccgta ggaaaattgggaccctttgt 182 170-450 ct c. ciliaris jessup, 2005 10e12 ctcttgaaccccgaggctat atctcgcgtcatcgtttagg 196 105-350 gt c. ciliaris jessup, 2005 10g10a aagaagaagaagaagaagaagga ggaagaggagaccaacaaa 193 350-380 tgac c. ciliaris jessup, 2005 10h10 cgactcagaccacctctc ggctcccagttcttcatc 307 160 cga c. ciliaris jessup, 2005 xgwm190 gtgcttgctgagctatgagtc gtgccacgtggtacctttg 201-253 165-350 ct t. aestivum röder et al., 1998 bnlg0439 ttgacatcgccatcttggtgacca tcttaatgcgatcgtacgaagttgtggaa nd 200-220 nd z. mays http//www.agron. missouri.edu bnlg1014 cacgctgtttcagacaggaa cgcctgtgattgcactacac nd 160-190 ag z. mays http//www.agron. missouri.edu bnlg1016 ccgactgactcgagctaacc ccgtaacttccaagaaccga nd 120-180 ag z. mays http//www.agron. missouri.edu bnlg1811 acacaagccgaccaaaaaac gtagtaggaacgggcgatga nd 165-185 ag z. mays http//www.agron. missouri.edu bnlg2057 cagcagaacctgtggacaga tgcatacttgaggatcggag nd 125-195 ag z. mays http//www.agron. missouri.edu umc1220 atctttttccttccgagctgtacg gtggacgagtccgtgctcag nd 130-140 ag z. mays http//www.agron. missouri.edu umc1331 ttatgaacgtggtcgtgactatgg atatctgtccctctcccaccatc nd 145-170 ggt z. mays http//www.agron. missouri.edu bp: base pairs; nd: not determined. figure 2. dendrogram showing the genetic relationships among 23 trichloris crinita individuals based on the transferred ssr markers. the clustering analysis was performed using the upgma and jaccard coefficient. letters indicate groups discriminated at 50% of the maximum estimated genetic distance. we used c. ciliaris as an outgroup. 0.00 0.02 0.070.05 0.570.540.520.490.470.440.420.390.370.340.320.300.270.250.220.200.170.150.120.10 0.59 catamarca 8 catamarca 4 catamarca 7 catamarca 6 catamarca 3 catamarca 5 catamarca 2 catamarca 1 la rioja 5 la rioja 1 la rioja 2 cordoba 2 cordoba 3 cordoba 4 la rioja 3 la rioja 4 cordoba 5 cordoba 7 cordoba 6 cordoba 1 la pampa cenchrus ciliaris la rioja 6 la rioja 7 b a d c 117randazzo, ferri, carabajal paladino, andres, and ingala: cross-species transfer of ssr markers in setaria sphacelata and trichloris crinita sp. conclusions the goal of this study was to generate a molecular tool for s. sphacelata and t. crinita that could be used to make more efficient genetic improvement programs in these species. the strategy was to exploit the available genetic resources of agronomically relevant crops to identify markers in grass species with limited genomic information. we successfully transferred eight polymorphic ssr markers to s. sphacelata and 19 to t. crinita. these markers widen the available molecular resources for these forage crops, especially in t. crinita for which this study constituted the second report of transferred microsatellites in the species. as for s. sphacelata, these findings not only expanded the available genetic resources but also increased the number of methodological tools for the species with the optimization of the dna extraction protocol. we expect the results obtained in this study will be valuable for the development of new molecular breeding programs and novel strategies to assess genetic diversity in the species. acknowledgments authors gratefully acknowledge b.sc. daniela alvarez for her thorough and critical reading of the manuscript, dr. josé manuel aguirre for his helpful advice and continuous support, and m. sc. emiliano quiroga for providing t. crinita materials. this study was funded by inta (aerg 233282) and the ministry of science, technology, and productive innovation (mincyt, argentina) (prh 75-11). literature cited aronson, j.a. 1989. haloph: a data base of salt tolerant plants of the world. office of arid land studies, university of arizona. tucson, usa. arya, l., m. verma, v.k. gupta, and j.l. karihaloo. 2009. development of est ssrs in finger millet (eleusine coracana ssp coracana) and their transferability to pearl millet (pennisetum glaucum). j. plant biochem. biotech. 18(1), 97-100. doi: 10.1007/ bf03263303 balzarini, m.g. and j.a. di rienzo. 2016. infogen version 2016. url: http://www.info-gen.com.ar. barbará, t., c. palma-silva, g.m. paggi, f. bered, m.f. fay, and c. lexer. 2007. cross-species transfer of nuclear microsatellite markers: potential and limitations. mol. ecol. 16, 3759-3767. doi: 10.1111/j.1365-294x.2007.03439.x borrajo, c.i. and r. pizzio. 2006. manual de producción y utilización de setaria. libreta técnica. proyecto ganadero de corrientes. eea mercedes, inta. corrientes, argentina. borrajo, c.i., p. barbera, and d. bendesky. 2009. comportamiento de variedades de setaria sphacelata. rev. arg. prod. anim. 29(1), 508-510. botstein, d., r.l. white, m. skolnick, and r.w. davis. 1980. construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms. am. j. hum. genet. 32(3), 314-331. burghi, v., r. avila, p. barbera, l. blanco, j.p. de battista, c. frasinelli, k. frigerio, l. gandara, m.c. goldfarb, s. griffa, k. grunberg, k. leal, c. kunst, s. maría lacorte, a. lauric, l. martínez calsina, g. mc. lean, f. nenning, j. otondo, and j. veneciano. 2014. gramíneas forrajeras para el subtrópico y el semiárido central de la argentina. forage grasses for the subtropics and central semiarid argentina. url: https://bit. ly/2p5l194 (accessed 31 january 2019). cano, e. 1988. descripción de las especies más importantes. tomo i. pp. 425. in: cano, e. and j.b. nazar anchorena eds. catamarca 8 catamarca 4 catamarca 7 catamarca 6 catamarca 3 catamarca 5 catamarca 2 catamarca 1 la rioja 5 la rioja 1 la rioja 2 cordoba 2 cordoba 3 cordoba 4 la rioja 3 la rioja 4 cordoba 5 cordoba 7 cordoba 6 cordoba 1 la pampa la rioja 6 la rioja 7 d c b c p 2 ( 17 .7 % ) -0.15 -0.07 0.02 0.11 cp 1 (18.5%) -0.19 -0.09 0.00 0.10 0.19 figure 3. principal coordinates analysis plot. variability among 23 trichloris crinita individuals based on the transferred ssr markers. circles delimit the individuals grouped into clusters b, c, and d according to the clustering analysis showed in figure 2. https://bit.ly/2p5l194 https://bit.ly/2p5l194 118 agron. colomb. 37(2) 2019 pastizales naturales de la pampa. editorial aacrea. la pampa, argentina. cavagnaro, p., j. cavagnaro, j. lemes, r. masuelli, and c. passera. 2006. genetic diversity among varieties of the native forage grass trichloris crinita based on aflp markers, morphological characters, and quantitative agronomic traits. genome 49, 906-918. doi: 10.1139/g06-060 chandra, a. and k.k. tiwari. 2010. isolation and characterization of microsatellite markers from guineagrass (panicum maximum jacq.) for genetic diversity estimate and crossspecies a mpl i f icat ion. pla nt breed. 129, 120 -124. doi: 10.1111/j.1439-0523.2009.01651.x dalmaso, a.d. 1994. fenología de cinco gramíneas nativas de interés forrajero. multiequina 3, 9-24. dellaporta, s.l., j. wood, and j.b. hicks. 1983. a plant dna mini preparation: version ii. plant mol. biol. rep. 1(4), 19-21. doi: 10.1007/bf02712670 dida, m., m. srinivasachary, s. ramakrishnan, j.l. bennetzen, m.d. gale, and k.m. devos. 2007. the genetic map of finger millet, eleusine coracana. theor. appl. genet. 114, 321-332. doi: 10.1007/s00122-006-0435-7 ebina, m., k. kouki, s. tsuruta, r. akashi, t. yamamoto, m. takahara, m. inafuku, k. okumura, h. nakagawa, and k. nakajima. 2007. genetic relationship estimation in guineagrass (panicum maximum jacq.) assessed on the basis of simple sequence repeat markers. grassl. sci. 53, 155-164. doi: 10.1111/j.1744-697x.2007.00086.x fedorov, a.a. 1969. chromosome numbers of f lowering plants. academy of sciences of the ussr. nauka, leningrad, ussr. greco, s. and j. cavagnaro. 2003. effects of drought in biomass production and allocation in three varieties of trichloris crinita p. (poaceae) a forage grass from the arid monte region of argentina. plant ecol. 164, 125-135. doi: 10.1023/a:1021217614767 gupta, s., k. kumari, p.p. sahu, s. vidapu, and m. prasad. 2012. sequence-based novel genomic microsatellite markers for robust genotyping purposes in foxtail millet [setaria italica (l.) p. beauv.]. plant cell rep. 31, 323-337. doi: 10.1007/ s00299-011-1168-x gupta, s., k. kumari, m. muthamilarasan, a. subramanian, and m. prasad. 2013. development and utilization of novel ssrs in foxtail millet [setaria italica (l.) p. beauv.]. plant breed. 132 (4), 367-374. doi: 10.1111/pbr.12070 hacker, j.b. 1991. seed production potential in bred populations and cultivars of setaria sphacelata. trop. grasslands 25, 253-261. hacker, j.b. and r.j. jones. 1969. the setaria sphacelata complex a review. trop. grasslands 3(1), 13-25. hacker, j.b. and r.l. cuany. 1997. genetic variation in seed production and its components in four cultivars of the pasture grass setaria sphacelata. euphytica 93, 271-282. doi: 10.1023/a:1002932432121 jank, l. and j.b. hacker. 2004. setaria. pp. 785-807. in: moser l.e., b.l. burson, and l.e. sollenberger eds. warm-season (c4) grasses. agronomy monography 45. madison, usa. jank, l., k.h. quesenberry, l.e. sollenberger, d.s. wofford, and p.m. lyrene. 2007. selection of morphological traits to improve forage characteristics of setaria sphacelata grown in florida. new zeal. j. agr. res. 50(1), 73-83. doi: 10.1080/00288230709510284 jessup, r.w. 2005. molecular tools for marker-assisted breeding of buffelgrass. phd thesis, texas a&m university. texas, usa. jia, x.p., y.s. shi, y.c. song, g.y. wang, and t.y. wang. 2007. development of est-ssr in foxtail millet (setaria italica). genet. resour. crop ev. 54, 233-236. doi: 10.1007/s10722-006-9139-8 jones, e.s., m.p. dupal, r. kölliker, m.c. drayton, and j.w. forster. 2001. development and characterization of simple sequence repeat (ssr) markers for perennial ryegrass (lolium perenne l.). theor. appl. genet, 102(2-3), 405-415. doi: 10.1007/ s001220051661 kozub, p.c., k. barboza, f. galdeano, c.l. quarin, j.b. cavagnaro, and p.f. cavagnaro. 2017. reproductive biology of the native forage grass trichloris crinita (poaceae, chloridoideae). plant biol. 19(3), 444-453. doi: 10.1111/plb.12549 kozub, p.c., k. barboza, and j.b. cavagnaro. 2018. development and characterization of ssr markers for trichloris crinita using sequence data from related grass species. rev. fca. uncuyo. 50(1), 1-16. kumari, k., m. muthamilarasan, g. misra, s. gupta, a. subramanian, s.k. parida, d. chattopadhyay, and m. prasad. 2013. development of essr-markers in setaria italica and their applicability in studying genetic diversity, cross-transferability and comparative mapping in millet and non-millet species. plos one. 8(6), e67742. doi: 10.1371/journal.pone.0067742 le thierry d’ennequin, m., o. panaud, s. brown, s. siljak-yakovlev, and a. sarr. 1998. first evaluation of nuclear dna content in setaria genus by f low cytometry. j. hered. 89(6), 556-559. doi: 10.1093/jhered/89.6.556 li, y., j. jia, y. wang, and s. wu. 1998. intraspecific and interspecific variation in setaria revealed by rapd analysis. genet. resour. crop ev. 45(3), 279-285. doi: 10.1023/a:1008600123509 nicora, e.g. and z.e. rúgolo de agrasar. 1987. los géneros de gramíneas de américa austral: argentina, chile, uruguay y áreas limítrofes de bolivia, paraguay y brasil. editorial hemisferio sur, buenos aires. pandey, g., g. misra, k. kumari, s. gupta, s.k. parida, d. chattopadhyay, and m. manoj prasad. 2013. genome-wide development and use of microsatellite markers for large-scale genotyping applications in foxtail millet [setaria italica  (l.)].  dna res. 20(2), 197-207. doi: 10.1093/dnares/dst002 peakall, r. and p.e. smouse. 2006. genalex 6: genetic analysis in excel. population genetic software for teaching and research. mol. ecol. notes 6(1), 288-295. doi: 10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x pensiero, j.f. 1999. las especies sudamericanas del género setaria (poaceae, paniceae). darwiniana 37, 37-151. pérez de la torre, m., p. zirilli, m. rodríguez, and a. escandón. 2008. análisis de la variabilidad genética utilizando marcadores moleculares en el género mecardonia. proceedings of the 4th congreso argentino de floricultura y plantas ornamentales and the 10th jornadas nacionales de floricultura. corrientes, argentina. quiroga, e.r., r.a. golluscio, l.j. blanco, and r.j. fernandez. 2010. aridity and grazing as convergent selective forces: an experiment with an arid chaco bunchgrass. ecol. appl. 20(7), 1876-1889. doi: 10.1890/09-0641.1 http://link.springer.com/search?facet-author=%22jonathan+wood%22 http://link.springer.com/search?facet-author=%22james+b.+hicks%22 http://link.springer.com/journal/11105 http://link.springer.com/journal/11105/1/4/page/1 119randazzo, ferri, carabajal paladino, andres, and ingala: cross-species transfer of ssr markers in setaria sphacelata and trichloris crinita sp. ramakrishnan, a., s.e. meyer, j. waters, m.r. stevens, c.e. coleman, and d.j. fairbanks. 2004. correlation between molecular markers and adaptively significant genetic variation in bromus tectorum (poaceae), an inbreeding annual grass. am. j. bot. 91, 797-803. röder, m.s., v. korzun, k. wendehake, j. plaschke, m.h. tixier, p. leroy, and m.w. ganal. 1998. a microsatellite map of wheat. genetics 149, 2007-2023. saha, m.c., j.c. zwonitzer, a.a. hopkins, and m.a.r. mian. 2003. a molecular linkage map of a tall fescue population segregating for forage quality traits. in: molecular breeding of forage and turf. proceedings of the 3rd international symposium. dallas, usa. saha, m.c., j.d. cooper, m.a. mian, k. chekhovskiy, and g.d. may. 2006. tall fescue genomic ssr markers: development and transferability across multiple grass species. theor. appl. genet. 113(8), 1449-58. doi: 10.1007/s00122-006-0391-2 snow, n. and p.m. peterson. 2012. nomenclatural notes on dinebra, diplachne, disakisperma, and leptochloa (poaceae: chloridoideae). phytoneuron 71, 1-2. wang, m.l., n. barkley, j. yu, r. dean, m. newman, m. zorreéis, and g. pederson. 2005. transfer of simple sequence repeat (ssr) markers from major cereal crops to minor grass species for germplasm characterization and evaluation. plant genet. resour. 3(1), 45-57. doi: 10.1079/pgr200461 reuse of agricultural waste as an alternative substrate in the production of eggplant (solanum melongena l.) seedlings received for publication: 19 august, 2019. accepted for publication: 13 april, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.79497 1 department of plant science, federal university of viçosa, viçosa (brazil). 2 department of plant science, federal institute of education, science and technology of espírito santo, santa teresa campus, santa teresa (brazil). 3 department of plant science, darcy ribeiro north fluminense state university, campos dos goytacazes (brazil). * corresponding author: carol.merlo@hotmail.com agronomía colombiana 38(1), 29-35, 2020 abstract resumen seedling formation is one of the most important phases for the eggplant crop cycle. one of the decisive factors for obtaining quality seedlings and the consequent increase in productivity is the type of substrate used. the objective of this research was to evaluate the growth of eggplant seedlings grown in alternative substrates with increasing levels of “moinha” (residue from the coffee dry milling process) replacing the commercial substrate. the experiment was carried out in a completely randomized design, with six treatments and ten replicates. the treatments were: t1: commercial substrate (control); t2: 0% moinha (mo) + 40% burnt rice husk (brh) + 15% coconut fiber (cf) + 5% eggshell (es) + 40% commercial substrate (cs); t3: 10% mo + 40% brh + 15% cf + 5% es+ 30% cs; t4: 20% mo + 40% brh + 15% cf+ 5% es + 20% cs ; t5: 30% mo + 40% brh + 15% cf + 5% es + 10% cs; t6: 40% mo + 40% brh + 15% cf + 5% es + 0% cs. the electrical conductivity of the substrates and the seedling total dry mass, plant height and stem diameter were evaluated. it is recommended to use the substrate containing 20% mo + 40% brh + 15% cf + 5% es + 20% cs. la formación de plántulas es una de las fases más importantes para el ciclo de cultivo de la berenjena. el tipo de sustrato utilizado es uno de los factores decisivos para obtener plántulas de calidad y el consiguiente aumento de la productividad. el objetivo de este estudio fue evaluar el crecimiento de las plántulas de berenjena cultivadas en sustratos alternativos con niveles crecientes de “moinha” (residuo del proceso de molienda en seco de café), en sustitución del sustrato comercial. el experimento se realizó en un diseño completamente al azar, con seis tratamientos y diez repeticiones. los tratamientos fueron: t1: sustrato comercial (control); t2: 0% de moinha (mo) + 40% de cáscara de arroz quemada (caq) + 15% de fibra de coco (fc) + 5% de cáscara de huevo (ch) + 40% de sustrato comercial (sc); t3: 10% mo + 40% caq + 15% fc + 5% ch + 30% sc; t4: 20% mo + 40% caq + 15% fc + 5% ch + 20% sc; t5: 30% mo + 40% caq + 15% fc + 5% ch + 10% sc; t6: 40% mo + 40% caq + 15% fc + 5% ch + 0% sc. se evaluó la conductividad eléctrica de los sustratos y la masa seca total de las plántulas, la altura de la planta y el diámetro del tallo. se recomienda utilizar el sustrato que contiene 20% de mo + 40% de caq + 15% de fc + 5% de ch + 20% de sc. key words: growth, moinha, solanum melongena, seedling quality, horticulture. palabras clave: crecimiento, moinha, solanum melongena, plántulas de calidad, horticultura. reuse of agricultural waste as an alternative substrate in the production of eggplant (solanum melongena l.) seedlings reutilización de residuos agrícolas como sustrato alternativo en la producción de plántulas de berenjena (solanum melongena l.) karoline matiello almeida1, paola alfonsa vieira lo monaco2, marcelo rodrigo krause1, dandara lyone silva de oliveira3, lorena aparecida merlo meneghelli1, caroline merlo meneghelli1*, and louise pinto guisolfi1 introduction in the production of quality vegetables, seedling formation is one of the most important phases for the crop cycle (zaccheo et al., 2013), and the type of substrate used for growing them is one of the crucial factors for obtaining high-quality seedlings and, therefore, high-yield plants. the substrate should provide an adequate supply of air and water to the root system, besides physically supporting plant growth (júnior et al., 2014). in addition, growth media or substrates must be free of plant pathogens, easy to handle, long-lasting, highly available and of low cost (fernandes et al., 2006; mesquita et al., 2012). several studies have been developed to reuse agricultural and agro-industrial residues in the composition of substrates to minimize the environmental impact that would be caused by inadequate disposal, and reduce production costs by replacing commercial substrates (krause et al., 2017; almeida et al., 2018; guisolfi et al., 2018; meneghelli et al., 2018). the reuse of residues to compose substrates http:// 30 agron. colomb. 38(1) 2020 in eggplant seedling production has been investigated by several authors (costa et al., 2012; bardiviesso et al., 2014; ferreira et al., 2014). agricultural wastes, such as coir (or coconut fiber), burnt rice husk, eggshell, and the dry residue of coffee beans, also known as “moinha”, are highly available and potential alternative materials to compose substrates for the production of eggplant seedlings. coconut coir dust has a predominance of medium and fine particle size fractions, which makes it an adequate substrate when looking for high porosity and presence of micropores. these are important factors to obtain good aeration and water-holding capacity (zorzeto et al., 2014). coconut fiber is a renewable and highly biodegradable substrate with improved mechanical properties and low cost (machado et al., 2014). therefore, its high availability, low cost, and physical-chemical properties make coconut fiber an adequate alternative material for the composition of substrates.  burnt rice husk has a high water-holding capacity and fast and efficient drainage. these characteristics provide good oxygenation to the roots, well-aerated conditions, resistance to decomposition, relative structure stability, low density, and ph close to neutrality (soares et al., 2012). due to the aforementioned properties, rice husk has become intensively used as a substrate for plant growth. eggshells are composed of organic and inorganic substances. calcium carbonate (caco3) is the main component in the inorganic phase of hen eggshells (medeiros and alves, 2014) and they can be used as one of the nutritional materials for the formulation of a substrate. moinha is a residue generated during the processing of coffee beans. it is composed of plant residues, such as leaves, branches, inf lorescences, and poorly formed coffee beans, which, when dried together with the coffee beans, are burned and released from the dryer. when chemically analyzed, this material was found to contain a high content of organic matter as well as phosphorus, potassium, and nitrogen (meneghelli et al., 2016). in addition to its potential use as a fertilizer, the authors found a high electrical conductivity in this residue, which is why they verified that concentrations greater than 10% of moinha in the substrate provided lower values in the analyzed variables in conilon coffee seedlings. in this sense, different concentrations of moinha in the composition of substrates for different crops should be investigated, considering the hypothesis that this residue is an important substrate material, but in an adequate proportion that requires experimentation. it is believed that partial or even total replacement of commercial substrates by the combination of different agricultural residues may be a sustainable alternative for the production of eggplant seedlings since all of them have appropriate characteristics to seedling germination and development. in addition, it reduces costs when compared to commercial growing media (mesquita et al., 2012; ferreira et al., 2014). however, it is necessary to know the exact proportions of moinha and commercial substrate in the composition of the alternative substrate, which will provide high-quality eggplant seedlings. the objective of this research was to evaluate the growth of eggplant seedlings grown in alternative substrates with increasing levels of moinha, replacing the commercial substrate. material and methods the experiment was carried out at the plant nursery of the federal institute of espirito santo, campus santa teresa, located in the municipality of santa teresa, espirito santo state (18°48’ s, 40°40’ w, 130 m a.s.l.), in brazil. according to köppen and geiger (1928), the climate of the region, is cwa (subtropical dry-winter climate), with an average annual temperature of 24.6°c and average annual precipitation ranging from 700 to 1200 mm. the temperature and relative humidity of the air during the experimental period ranged from 19.9 to 38.2°c and 47.5 to 69.5%, respectively. the plant nursery was covered with a shading screen, which provided a reduction of solar radiation by 50%. the residues used in the alternative substrate composition for the production of eggplant seedlings were: residues from the coffee dry milling process (moinha), eggshells, dry coconut fiber (coir), and burnt rice husk. eggshells were collected from local restaurants and dried in the sun for 3 d. subsequently, they were crushed and ground into a fine powder. burnt rice husk and coir were donated by the company fibria, located in aracruz-es, brazil. moinha was collected from a private property (sítio da saudade), located near the experimental area in santa teresa, espirito santo, brazil. before being used, moinha was sieved in a stainless-steel sieve with a 4 mm mesh. the chemical and physical-chemical characterization of the residues used in the composition of the substrates was carried out at the soil and solid waste laboratory of the 31matiello almeida, vieira lo monaco, krause, silva de oliveira, merlo meneghelli, merlo meneghelli, and pinto guisolfi: reuse of agricultural waste as an alternative substrate in the production of eggplant (solanum melongena l.) seedlings agricultural engineering department of the federal university of viçosa. the physical-chemical analysis consisted of the determination of the electrical conductivity (ec), through a laboratory conductivity meter (model p613, shanghai yoke instrument co. ltd., shangai, china). the chemical analysis consisted in the determination of the ph, using a bench ph meter (model hmcdb-150, highmed solutions in measurement technology ltdme tatuape, são paulo, brazil) and the quantification of organic matter (om), total nitrogen (tn), phosphorus (p) and potassium (k), according to the methodology described by de matos (2015). the chemical and physical-chemical attributes (ec) of coconut fiber, moinha, eggshells and burnt rice husk used in the experiment are shown in table 1. table 1. chemical and physical chemical attributes (ec) of eggshells (es), coconut fiber (cf), moinha (mo) and burnt rice husk (brh) used in the experiment. residues ph(a) ec ocro oct om nt p k ca ds m-1 g kg-1 es 9.37 0.37 2.8 3.6 6.2 0.87 0.08 0.06 31.9 cf 7.15 0.09 57.1 74.1 127.7 0.66 0.05 0.14 0.0 mo 5.60 6.49 45.3 58.9 101.5 3.7 0.14 0.71 0.0 brh 5.9 1.15 31.5 40.9 70.5 0.59 0.08 0.03 0.0 ph(a): potential of hydrogen in water; ec: electrical conductivity; ocro: readily oxidizable organic carbon; oct: total organic carbon; om: organic matter; nt: total nitrogen; p: phosphorus; k: potassium; ca: calcium. a completely randomized experimental design (crd) was used, with six treatments and ten replicates. each experimental unit consisted of 20 seedlings, totaling 1,200 seedlings used in the experiment. six plants were considered useful for each experimental unit. the treatments: t1: commercial substrate (control); t2: 0% moinha + 40% burnt rice husk + 15% coconut fiber + 5% eggshells + 40% commercial substrate; t3: 10% moinha + 40% burnt rice husk + 15% coconut fiber + 5% eggshell + 30% commercial substrate; t4: 20% moinha + 40% burnt rice husk + 15% coconut fiber + 5% eggshell + 20% commercial substrate; t5: 30% moinha + 40% burnt rice husk + 15% coconut fiber + 5% eggshell + 10% commercial substrate; t6: 40% moinha + 40% burnt rice husk + 15% coconut fiber + 5% eggshell + 0% commercial substrate were evaluated. chemical attributes of the commercial bioplant® substrate, obtained by paixão et al. (2012) are shown in table 2. table 2. chemical analysis of the commercial substrate bioplant®. ph(a) nt p k ca oct om g kg-1 5.62 0.62 1.55 0.44 1.84 21.00 52.21 ph(a) in cacl2(cacl2 ph); nt: total nitrogen; p: phosphorus; k: potassium; ca: calcium; oct: total organic carbon; om: organic matter. seeds of eggplant (solanum melongena l.) cultivar embu were sown in a 200-cell styrofoam propagation tray, placing two seeds per cell. the seedling production system was arranged in suspended trays, placed in masonry raised beds. seedlings were manually irrigated twice a day, once in the morning and once in the afternoon without fertilizer application. fifteen days after sowing (das) thinning was performed leaving only one seedling per cell, the most vigorous one. the variables plant height, stem diameter and total dry mass were evaluated at 31 das. plant height was obtained using a millimeter ruler, measuring from the stem base to the apical bud that originated the last leaf. the stem diameter was measured using a precision digital caliper (zaas precision). to obtain the total dry mass, the roots were carefully washed in running water, over a sieve. afterward, the seedlings were packed in paper bags and placed in a forced air circulation drying oven (model wgl-30b, westtune, suzhou beiyin medical equipment co., ltd., zhejiang, china). the seedlings were maintained at 65°c until a constant weight was achieved. subsequently, the materials were weighed in an electronic precision scale (1 g) (reference ls5, scientific mars, são paulo, brazil). in addition to the biometric and gravimetric analysis, the electrical conductivity of the substrates was determined using a conductivity meter (model p613, shanghai yoke instrument co., ltd, shangai, china) following the methodology proposed by de matos (2015). all the evaluated variables were submitted to the tests of normality (lilliefors) and homoscedasticity (bartlett), to validate and assess their variance. due to the qualitative difference between the commercial substrate treatment (t1) and the other substrates (t2 to t6), the analysis of variance for qualitative treatments was performed only considering the contrast between t1 and the other treatments in the decomposition of the sums of squares of the treatments. in addition, for the comparisons between treatments t2, t3, t4, t5, and t6, related to the moinha level, their adjustments were adopted in regression models using the orthogonal polynomial method. for all procedures, an “α” equal to 0.05 was adopted. all the statistical analyzes were performed through the saeg 9.1 software (2007). 32 agron. colomb. 38(1) 2020 results and discussion for the variables stem diameter (sd), plant height (ph), and total dry mass (tdm), superiority (p<0.05) was observed for the group of treatments containing 0, 10, 20, 30 and 40% of moinha, in comparison to the commercial substrate treatment (tab. 3). this result may be associated with the greater amount of nutrients contained in this residue, especially nitrogen. nitrogen can favor leaf expansion and provide greater plant growth (eichler et al., 2008). increases in shoot dry mass are expected due to the application of nitrogen doses, mainly because this nutrient contributes to vegetative growth, leaf expansion, and stem growth rate (aleman and chaves, 2016) thus, the higher content of nitrogen in the treatment group containing moinha may have provided greater vegetative growth in the seedlings. the use of eggshells and coconut fiber may have positively contributed to seedling development, even because no moinha was added (0% moinha) in t1. the eggshell mineralized in a short period of time could have contributed to the availability of nutrients. studying the use of eggshell as a soil acidity corrective, lo monaco et al. (2015) concluded that in a period of 2 weeks, the residue added to the soil in the form of powder was mineralized and favored the increase of ph in the soil. likewise, niezer and silveira (2014), using eggshell to recompose the ph of the soil, found a decrease in acidity after 3 weeks of incubation of the soil with the residue. although it has the lowest organic matter content compared to the other residues used, eggshells provide nutrients, especially calcium (tab. 1), in greater amounts than the commercial substrate (paixão et al., 2012). calcium is extremely important in the primary growth phase of plants, since it is involved in the construction of cell walls, in addition to other essential processes such as photosynthesis, cell division, cytoplasmic movements, and increased cell volume (malavolta et al., 1997). moreover, calcium plays an important role in ion absorption and when in deficit it affects root growth points (vitti et al., 2006). coconut fiber may have contributed to the physical quality of the substrate, providing adequate aeration and water retention. granulated coconut fiber shows a predominance of intermediate and fine fractions, which may be appropriate when seeking high porosity and presence of micropores, which are responsible for good aeration and water retention in the environment (zorzeto et al., 2014). in highly weathered tropical and subtropical soils, organic matter is of great importance for crop nutrient supply, cation retention, toxic and micronutrient complexation, structure stability, infiltration and retention, aeration, and microbial activity, constituting a fundamental component of its productive capacity (bayer and mielniczuk, 1999). organic matter added to soil favors numerous microbiological processes related to mineralization and nutrient release to plants, nitrogen fixation (symbiotic to non-symbiotic), and decomposition of organic waste. it also improves the physical qualities of the soil such as structure development and aggregate stability, which are beneficial for plant growth and development (bento, 1997). in addition to physical factors, the increase in organic matter content promotes improvements in chemical attributes such as increased ph and base saturation, as well as aluminum complexation and soil solution precipitation (mello and vitti, 2002). regarding the variable electrical conductivity (ec), there was no difference (p<0.05) between the two groups of contrasted treatments. table 3. significance levels, contrast estimators and p value between the conventional substrate treatment and those with different levels of moinha in the composition. treatments conventional 0% 10% 20% 30% 40% estimator p value contrast coefficients moinha level 5 -1 -1 -1 -1 -1 means of the treatment stem diameter (mm) 1.67 1.57 1.88 1.99 2.05 1.87 -1.00 0.0189 means of the treatment plant height (cm) 4.00 4.00 5.09 6.04 5.78 4.48 -5.38 0.0082 means of the treatment total dry mass (mg) 213.75 298.63 270.25 492.0 454.63 376.63 -823.38 0.0034 means of the treatment electrical conductivity (µs cm-1) 48.75 45.00 55.00 55.00 31.25 83.75 -26.25 0.4986 33matiello almeida, vieira lo monaco, krause, silva de oliveira, merlo meneghelli, merlo meneghelli, and pinto guisolfi: reuse of agricultural waste as an alternative substrate in the production of eggplant (solanum melongena l.) seedlings when the different moinha levels were evaluated (polynomial regression), second-degree effects (p<0.05) were observed for the variables electrical conductivity (ec), stem diameter (sd) and plant height (ph). for the total dry mass (tdm), no adjustment was observed in regression models (p<0.05). it was observed that, in general, increasing percentages of moinha in the substrate composition led to an increase of the salinity level in the substrate (greater electrical conductivity) (fig. 1). this result was already expected since moinha showed higher electrical conductivity than the other residues (tab. 1). the high concentration of salts is a stress factor for plants, because it reduces the osmotic potential and causes the action of ions on the protoplasm (harter et al., 2014). water is osmotically retained in the saline solution, so that the increased concentration of salts makes it less and less available to plants (ribeiro et al., 2001). figure 2. stem diameter of eggplant seedlings as a function of increasing percentages of moinha in the composition of substrates. the smaller amount of nutrients present in the substrate, due to the absence of moinha, may have been the reason for having a smaller stem diameter in t2. in the highest concentrations of moinha, the decrease in this variable can be attributed to the higher salinity of this residue, which impairs plant growth and development, as mentioned earlier. a similar result was obtained by almeida et al. (2018), who verified a decrease in the stem diameter of cucumber seedlings with the increase of the residue in the alternative substrate. the plant height increased significantly with the gradual replacement of the commercial substrate by moinha up to the percentage of 21.80%, providing a maximum height of 5.94 cm (fig. 3). above this percentage, there is a decrease in the plant height values. however, similarly to what occurred for the stem diameter, the plant height values obtained at higher moinha concentrations were still greater than those registered for the treatment in which no moinha was added (t2). ŷ = 52.0000 1.2125x + 0.0437x² r² = 37.48%; p = 0.034 el ec tr ic al c on du ct iv ity ( µ s c m -1 ) moinha in the substrate (%) 0 10 20 30 40 20 30 40 50 60 70 80 90 ŷ = 1.5701 + 0.0368 0.0007x² r² = 98.81%; p = 0.001st em d ia m et er ( m m ) moinha in the substrate (%) 0 10 20 30 40 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 figure 1. electrical conductivity as a function of increasing percentages of moinha in the composition of the substrates. the stem diameter is a key variable to evaluate the survival potential and growth of seedlings (souza et al., 2006). these authors emphasize that within the same species, plants with large stem diameters have higher survival rates because they have the capacity to generate and develop roots. in this sense, it can be observed that the substrate containing 26.3% moinha provided the highest stem diameter (2.05 mm), with a decrease in the variable above this percentage (fig. 2). however, the stem diameter values obtained at doses higher than 26.3% were still greater when compared to the treatment without the addition of moinha in the substrate (0% moinha + 40% burnt rice husk + 15% coconut fiber + 5% eggshell + 40% commercial substrate), demonstrating the beneficial effect of this residue on substrate composition. ŷ = 3.89211 + 0.1875 0.0043x² r² = 96.48%; p = 0.0001 p la nt h ei gh t ( cm ) moinha in the substrate (%) 0 10 20 30 40 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 figure 3. plant height of eggplant seedlings as a function of increasing percentages of moinha in the composition of the substrates. 34 agron. colomb. 38(1) 2020 in general, it was verified that the highest values obtained for the assessed variables were those in which around 20% moinha was added in the composition of the substrates. when moinha proportion increased above this percentage, all variables showed decreasing values. it is believed that this result could be associated with the higher salinity levels achieved with increasing moinha percentages in the substrate, evidenced by the greater electrical conductivities (fig. 1). the high concentration of salts is a stress factor for plants, as it reduces the osmotic potential and provides the action of ions on the protoplasm (harter et al., 2014). the water is osmotically retained in the saline solution, making it less and less available to the plants, and, consequently, interfering negatively in the growth and productivity of the crop. studying the use of agricultural residues in the composition of substrates for the production of tomato seedlings, krause et al. (2017) found that the highest values obtained from the analyzed variables were those in which around 15 to 32% of moinha was used in the composition substrates. with the increase in this proportion, all variables showed decreasing values. the authors also believe that this fact may be associated with higher salinity in the substrate, evidenced by the greater electrical conductivity in the residue. likewise, meneghelli et al. (2016), studied moinha as an alternative substrate in conilon coffee seedlings and also found a decrease in the analyzed growth variables and concluded that the high salinity of the residue may have favored this result. the use of about 20% of moinha in the substrate composition promoted the best development of eggplant seedlings, probably because at this proportion the negative effects of salinity did not overcome the beneficial effects of the nutrients, especially nitrogen, present in higher amounts (tab. 1). conclusion the moinha can be used to partially replace the commercial substrate for eggplant seedling production. we recommend using the substrate containing 20% moinha + 40% burnt rice husk + 15% coconut fiber + 5% eggshell and 20% commercial substrate. literature cited aleman, c.c. and t.c. chaves. 2016. effect of nitrogen in via fer t igat ion lemon g r a ss.  nucleu s 13(1), 19 9 -20 4 . doi: 10.3738/1982.2278.1614 almeida, k.m., p.a.v. lo monaco, i.r. haddade, m.r. krause, l.p. guisolfi, and l.a.m. meneghelli. 2018. efeito de diferentes proporções de moinha de café na composição de substratos alternativos para produção de mudas de pepino. rev. ciênc. agrovet. 17(4), 515-522. doi: 10.5965/223811711732018515 bardiviesso, e.m., e. costa, m.n. barcelos, d.m. bardiviesso, and l.f. murakami. 2014. eggplant green growth in different substrates. revista de agricultura neotropical 1(1), 17-25. doi: 10.32404/rean.v1i1.217 bayer, c. and j. mielniczuk. 1999. dinâmica e função da matéria orgânica. pp. 9-26. in: santos, g. de a. and f.a. de o. camargo (eds.). fundamentos da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. gênesis, porto alegre, brazil. bento, m.m. 1997. fontes de matéria orgânica na composição de substratos para a produção de mudas micorrizadas de maracujazeiro. msc thesis, escola superior de agricultura luiz de queiroz, piracicaba, brazil. doi: 10.11606/d.11.2019. tde-20190821-122101 costa, e., a.b. pegorare, p.a.m. leal, j.s. espíndola, and l.c.p. salamene. 2012. eggplant seedlings and fruits production. científica 40(1), 12-20. de matos, a.t. 2015. manual de análise de resíduos sólidos e águas residuárias. ufv, viçosa, brazil. eichler, v., e.s. seraphin, t. de aquino portes, b. rosa, l.a. de araújo, and g. santos. 2008. produção de massa seca, número de perfílios e área foliar do capim mombaça cultivado em diferentes níveis de nitrogênio e fósforo. ciência animal brasileira 9(3), 617-626. fernandes, c., j.e. corá, and l.t. braz. 2006. desempenho de substratos no cultivo do tomateiro do grupo cereja.  hortic. bras. 24(1), 42-46. doi: 10.1590/s0102-05362006000100009  ferreira, l.l., a.a.e. silva, l.r. costa, f.m.s. bezerra, l.a. lima, and v.c.n. porto. 2014. vermicompost as substrate for the production of seedlings of eggplant (solanum melongena) and pepper (capsicum annumm). holos 30(4), 269-277. doi: 10.15628/holos.2014.1409 guisolfi, l.p., p.a.v. lo monaco, i.r. haddade, m.r. krause, l.a.m. meneghelli, and k.m. almeida. 2018. produção de mudas de pepino em substratos alternativos com diferentes composições de resíduos agrícolas. rev. caatinga 31(3), 791-797. doi: 10.1590/1983-21252018v31n330rc harter, l.d.s.h., f.s. harter, c. deuner, g.e. meneghello, and f.a. villela. 2014. effect of salinity on physiological performance of mogango seeds and seedlings. hortic. bras. 32(1), 80-85. doi: 10.1590/s0102-05362014000100013 júnior, j.a.s., h.r. gheyi, d.n. silva, d.l. araujo, and d.h. guedes filho. 2014. substrates and different concentrations of nutrient solution prepared in wastewater on growth in the sunf lower. rev. cienc. agron. 45(4), 696-707. doi: 10.1590/ s1806-66902014000400007 köppen, w. and r. geiger. 1928. klimate der erde. verlag, justus perthes, gotha, germany. krause, m.r., p.a.v. lo monaco, i.r. haddade, l.a.m. meneghelli, and t.d. souza. 2017. aproveitamento de resíduos agrícolas na composição de substratos para produção de mudas 35matiello almeida, vieira lo monaco, krause, silva de oliveira, merlo meneghelli, merlo meneghelli, and pinto guisolfi: reuse of agricultural waste as an alternative substrate in the production of eggplant (solanum melongena l.) seedlings de tomateiro. hortic. bras. 35(2), 305-310. doi: 10.1590/ s0102-053620170224 lo monaco, p.a.v., g.r. júnior, g.h.s. vieira, c.m. meneghelli, and c. da penha simon. 2015. conchas de ostras e cascas de ovos moídas como corretivos da acidez do solo. revista engenharia agricultura 23(6), 584-590. doi: 10.13083/1414-3984/reveng. v23n6p584-590 machado, b.a.s., j.h.o. reis, j.b. silva, l.s. cruz, i.l. nunes, f. pereira, and j.i. druzian. 2014. obtaining nanocellulose from green coconut fibers and incorporation in biodegradable films of starch plasticized with glycerol.  quím. nova 37(8), 12751282. doi: 10.5935/0100-4042.20140220  malavolta, e., g.c. vitti, and s.a. oliveira. 1997. avaliação do estado nutricional das plantas, princípios e aplicações. potafos, piracicaba, brazil. medeiros, f.m. and m.g.m. alves. 2014. qualidade de ovos comerciais. revista eletronica nutritime 11(4), 3515-3524. issn: 1983-9006 mello, s.c. and g.c. vitti. 2002. inf luência de materiais orgânicos no desenvolvimento do tomateiro e nas propriedades químicas do solo em ambiente protegido. hortic. bras. 20(3), 452-458. doi: 10.1590/s0102-05362002000300011 meneghelli, c.m., p.a.v. lo monaco, i.r. haddade, l.a.m. meneghelli, and m.r. krause. 2016. waste of drying coffee beans as a substrate alternative in coffee conilon seedlings. coffee sci. 11(3), 330-335. meneg hel li, l .a.m., p.a.v. lo monaco, m.r . k rause, c .m. meneghelli, l.p. guisolfi, and j. menegassi. 2018. resíduos agrícolas incorporados a substrato comercial na produção de mudas de repolho. rev. ciênc. agrovet. 17(4), 491-497. doi: 10.5965/223811711732018491 mesquita, e.f., l.h.g. chaves, b.v. freitas, g.a. silva, m.v.r. sousa, and r. andrade. 2012. produção de mudas de mamoeiro em função de substratos contendo esterco bovino e volumes de recipientes. rev. bras. cienc. agr. 7(1), 58-65. doi: 10.5039/ agraria.v7i1a1448 niezer, t.m. and r.m.c.f. silveira. 2014. recomposição do ph do solo utilizando casca de ovo: enfoque cts sobre o ensino de química. revista encitec 4(2), 69-84. paixão, m.v.s., e.r. schmildt, h.n. matiello, g.a. ferreguetti, and r.s. alexandre. 2012. frações orgânicas e mineral na produção de mudas de mamoeiro. rev. bras. frutic. 34(4), 1105-1112. doi: 10.1590/s0100-29452012000400018 ribeiro, m.c.c., b.m. marques, and j. amarro filho. 2001. efeito da salinidade na germinação de sementes de quatro cultivares de girassol (helianthus annuus l.). rev. bras. sementes 23(1), 281-284. doi: 10.17801/0101-3122/rbs.v23n1p281-284 saeg. 2007. sistema para análises estatísticas, versão 9.1. fundação arthur bernardes ufv, viçosa, brazil. soares, f.c., r.p. mello, m.x. peiter, r.a. belle, a.d. robaina, g.v. vivian, and a.r.c. parizi. 2012. water consumption by the lily culture grown on alternative substrates in protected conditions. cienc. rural 42(6), 1001-1006. doi: 10.1590/ s0103-84782012000600008 souza, c.a.m., r.b. oliveira, s. martins filho, and l.j.s. souza. 2006. field grow th of forest species in different conditions of fertilizations. ciênc. florest. 16(3), 243-249. doi: 10.5902/198050981905 vitti, g.c., e. lima, and f. cicarone. 2006. cálcio, magnésio e enxofre. pp. 299-326. in: fernandes, m.s. (ed.). nutrição mineral de plantas. sociedade brasileira de ciência do solo, viçosa, brazil. zaccheo, p.v.c., r.s. aguiar, n.m.c. stenzel, and c.s.v.j. neves. 2013. tamanho de recipientes e tempo de formação de mudas no desenvolvimento e produção de maracujazeiro-amarelo. rev. bras. frutic. 35(2), 603-607. doi: 10.1590/ s0100-29452013000200032 zorzeto, t.q., s.c.f. dechen, m.f. abreu, and f.f. júnior. 2014. physical characterization of substrates for plants.  bragantia 73(3), 300-311. doi: 10.1590/1678-4499.0086 received for publication: 14 december, 2020. accepted for publication: 13 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.89886 1 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 yara colombia, carepa (colombia). * corresponding author: sdgarciag@unal.edu.co agronomía colombiana 39(2), 234-242, 2021 abstract resumen the production of bananas (musa aaa simmonds cv. williams) for export in uraba, colombia is an important source of income for the region, ref lected in the offer of approximately 40,000 jobs. production requires research into various subjects, with fertilization being a priority. in this study, the effect of n doses on the nutrient relationships existing in a banana bunch during two cycles was evaluated. a sixth-generation plantation was used and evaluated during the fruit filling and harvest stages. a multivariate approach was used for the analysis of variance of the design in repeated measures, with two factors between subjects (fertilization and repetitions), and one intrasubject associated with the cycle. the models were adjusted with the phenological stages. synergy was found between mg:ca+n, zn:b, k:cu, k:p, and ca:cu, with k:p and k:cu ratios being the only ones that showed a directly proportional behavior with the production variables. optimal values of the interaction k:cu+k:p (35.11-39.05) led to a greater accumulation of dry mass in the bunch (4.24 kg) in the treatments of 321.8 and 483 kg n ha-1 for the evaluated stages. la producción de banano (musa aaa simmonds cv. williams) para exportación en urabá, colombia es una fuente importante de ingresos para la región, lo que se ve ref lejado en la oferta aproximada de 40 000 puestos de trabajo. el proceso productivo requiere investigación en diversos temas, siendo la fertilización una prioridad. en el presente estudio se evaluó el efecto de dosis de n sobre las relaciones nutricionales existentes en el racimo de banano en dos ciclos. se empleó un cultivo de sexta generación, el cual fue evaluado durante las etapas de llenado de fruto y cosecha. se utilizó un enfoque multivariado para el análisis de varianza del diseño en medidas repetidas, con dos factores entre-sujetos (fertilización y repeticiones) y uno intrasujetos asociado al ciclo. se ajustaron los modelos con las etapas fenológicas. se encontró sinergia entre mg:ca+n, zn:b, k:cu, k:p, y ca:cu siendo las relaciones k:p y k:cu las únicas que presentaron un comportamiento directamente proporcional con las variables de producción. valores óptimos de la interacción k:cu+k:p (35.11-39.05) conllevaron a una mayor acumulación de masa seca en el racimo (4.24 kg) en los tratamientos de 321.8 y 483 kg ha-1 de n para las etapas evaluadas. key words: soil fertility, component analysis, musaceae, perennials. palabras clave: fertilidad del suelo, análisis de componentes, musaceae, plantas perennes. relationships between mineral nutrients in banana (musa aaa simmonds cv. williams) bunches fertilized with nitrogen in two production cycles relaciones entre nutrientes minerales en racimos de banano (musa aaa simmonds cv. williams) fertilizados con nitrógeno en dos ciclos de producción sebastián david garcía-guzmán1*, sebastián camilo morales romero1, jaime torres bazurto1, and jaiver danilo sánchez2 introduction bananas (musa, musaceae) represent an important role in the diet of millions of people in the tropical and subtropical regions of the world, and they are a staple food that contributes to food security and the reduction of malnutrition (oyeyinka & afolayan, 2019). this crop is considered to have some of the best phytochemical characteristics with rich sources of minerals, vitamins, carbohydrates, f lavonoids, and phenolic compounds (kookal & thimmaiah, 2018). the consumption per capita of bananas varies between 50 and 150 kg, reaching 400 kg in the producing continents such as africa (brito et al., 2015). the largest banana producer worldwide is india, while colombia was ranked 11th among producers worldwide for the year 2019, with a production of 2.9 million t (faostat, 2020). the technical management of fertilization in banana export production could represent approximately 40% of the production cost and is one of the most representative (torres-bazurto et al., 2019). several factors condition the absorption of mineral nutrients by the plants in which we can find physical-chemical properties of soil and physiological conditions associated with the plant phenological stages. additionally, the distribution of assimilates towards https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.89886 235garcía-guzmán, morales romero, torres bazurto, and sánchez: relationships between mineral nutrients in banana (musa aaa simmonds cv. williams) bunches fertilized with nitrogen in two production cycles the bunches plays an essential role (espinosa & mite, 2002), where it is important to highlight the decrease in root formation in the post-f lowering stage (galan et al., 2018). nitrogen fertilization of bananas in the caribbean region far exceeds the necessary amount that the crop extracts from the soil since other sources from which this element may come are not considered (dorel et al., 2008). the response of the banana crop to n fertilization is multifactorial and, therefore, the n content in soil, the dose, the source, and the time of n application are relevant to satisfy the needs of the plants and to guarantee optimal yield and quality of the commercial product (sun et al., 2020). within perennial crops, antagonistic and synergistic relationships between nutrients can often be observed that are ref lected in the yield (espinosa & mite, 2002). regarding the relationship between k, ca, and mg in banana, when any of these elements is in high proportions, the absorption of other elements is reduced (ipni, 2015a). despite the above, there is very little information on the relevant results about the different associations between elements. there are approximately 200-300 banana cultivars; therefore, information on the nutrient aspects for growing cultivars on a large scale (such as williams) are of the utmost importance (ashokkumar et al., 2018). this study sought, as a general objective, to evaluate the effect of n doses on the relationships between the mineral nutrients in the bunches of williams banana during two production cycles in the uraba region of colombia, in order to adjust recommendations of n doses according to the needs of the plants. materials and methods location, plant material, and treatments the study was carried out in the uraba region in the department of antioquia (colombia), in the experimental field of the company augura (municipality of carepa), located at 7°46’46” n and 76°40’20” w at 20 m a.s.l. the soils of the study were classified according to the usda taxonomic classification as fine fluventric eutrudepts, clay loam over clay fluvaquentic eutrudepts, and fine loam vertic endoaquepts (igac, 2007). the climatic conditions at the study site were the following: mean relative air humidity of 87%, maximum air temperature of 32.3°c, minimum air temperature of 23.2°c, and mean air temperature of 26.7°c (regional mean is 27°c). the mean solar brightness was 5 h per d for a total of 1,700 h per year. the mean annual precipitation was 845 mm during the first production cycle (from august 2011 to april 2012) and 2,088 mm for the second production cycle (from february to december 2012). each production cycle lasted 10 months. a banana (musa aaa simmonds cv. williams) crop of giant cavendish subgroup, williams clone, was used with a mean plant height of 3.5 m. this is one of the two most cultivated clones for export (robinson & galán saúco, 2012). a sixth-generation banana plantation was used. fertilization plans were established as recommended by cenibanano in the uraba area, based on the soil analyses carried out and the proposals of sánchez torres and mira castillo (2013) who recommend not applying fe, mn and cu since the soils contain these elements in appropriate quantities. the n doses (kg ha-1) were as follows: 1) absolute control without fertilization; 2) 0; 3) 161; 4) 321.8, and 5) 483. all treatments, except the absolute control, received the following fertilization (kg ha-1): 87.1 p2o5, 678.8 k2o; 50.5 cao; 117.5 mgo; 64.2 s; 1.4 b; and 9.3 zn. the sources of the mineral fertilizers were as follows: urea (46% of n), kmag (22% k2o, 18% mgo, and 22% s), fertiboro (10% b), solufos (30% p2o5, 36% ca, 5% s, and 8% si), zno (80% zn), potassium sulfate (50% k2o and 18% s), and kcl (60% k2o). four replicates (blocks) were established per treatment and the treatments were randomized. each of these replicates (blocks) was distributed according to the types of soil in the experiment. each treatment corresponded to the area units, called “botalones”. each “botalon” had an area of 1,563 m2 and 250 banana plants, of which 15 plants were selected with a height between 1.0 m and 1.5 m. these plants formed an experimental unit and were evaluated according to the number of weeks and growth stages of development (tab. 1). table 1. sampling times of banana cv. williams according to the number of weeks and stages of development. phase of growth sampling time weeks of growth from sucker emergence productive bunch filling 43-44 productive harvest 50-51 the agronomic management in the area was similar to that of the commercial banana plantations in the uraba region, except for the doses of fertilizers. fertilizer doses were divided within each production cycle for a total of 17 fertilizer applications per year, with approximately 3 weeks between applications. the sampling time was selected 236 agron. colomb. 39(2) 2021 considering the phase and the development time of the plant, with at least two weeks after the application of the respective fertilizer dose. production variables the following production variables were measured in the bunch in the last two selected stages of development. banana bunch dry mass (bdm): the whole bunch was weighed fresh, taking the rachis on top of the first hand until the last scar, packing 300 g in a paper bag. the total dry weight was obtained using a rule of three, relating the total fresh weight to the fresh and dry weight of the sample. the number of hands (nhpb) and total number of fingers per bunch (tnfb) were counted before separating the rachis from the fruits. the average number of fingers per bunch (anfb) was determined by averaging the tnfb of each of the treated samples. for the fruit sample, the two central fingers of hands 1, 3, and 5 were selected since they are the ones used to measure the commercial quality of bananas in the study area, separating the peel from the pulp from the six fingers, weighing them separately, and packing them in paper bags. subsequently, we sent pulp and peel separately to the soil and water laboratory of the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia, bogota campus, to determine their mineral nutrient content. we determined the total n, p, ca, k, mg, cu, fe, mn, zn and b concentrations in pulp and peel using the methodology of igac (2006). for s concentration, we used the method described by tabatabai and bremner (1970). finally, we added the concentrations of the elements in pulp and peel to obtain the total concentration of the fruit that was the one used in this study. statistical analysis we performed statistical analyses using both descriptive and inferential procedures. regarding the descriptive methods, the averages of the variables obtained were used to generate tables and combined line and bar diagrams for the variables derived from the different procedures performed. as for the inferential method, we used a principal component analysis (pca) to decrease the dimensionality of each of the nutrients associated with the bunch, regardless of the experimental design used. this relates variables that obtained a similar trend across the components and/ or a high degree of significance in any of the components shown in the rotated component matrix using the varimax method with kaiser normalization (kaiser, 1958; aldás & uriel, 2017). we obtained possible relationships between bunch nutrients considering what models were generated based on linear regressions by corroborating their relationship (synergistic or antagonistic). after this, we sought to associate the available production variables with the nutrient relationships found, following the same procedure mentioned above. the relationship between the different responses and the different levels of the factors was modeled using a linear model. such a model was associated with the design of table 2. principal component matrix rotated for the nutrient contents in banana bunches. rotated component matrix nutrient content in banana bunches components 1 2 3 4 5 n 0.825 0.382 0.262 0.148 0.100 mg 0.800 0.329 0.065 0.268 0.364 ca 0.711 0.296 0.252 0.388 0.377 cu 0.670 0.316 0.446 0.311 0.295 k 0.623 0.350 0.444 0.402 0.294 p 0.559 0.292 0.419 0.457 0.373 zn 0.271 0.890 0.162 0.139 0.200 b 0.379 0.823 0.200 0.245 0.103 mn 0.226 0.201 0.895 0.220 0.214 s -0.336 -0.255 -0.273 -0.820 -0.224 fe 0.368 0.213 0.308 0.245 0.800 highlighted values have a component greater than 0.7 and/or a similar trend. 237garcía-guzmán, morales romero, torres bazurto, and sánchez: relationships between mineral nutrients in banana (musa aaa simmonds cv. williams) bunches fertilized with nitrogen in two production cycles repeated measures with a factor between subjects (n dose), depending on the effect of the blocks (fixed factor) and an intra-factor-subject (production cycle). the data were processed by the spss 23 program (ibm corp., armonk, ny, usa), the free software rstudio, and the ms excel 2017 program (microsoft office inc., seattle, wa, usa). results and discussion statistical analysis of nutrient relationships we analyzed the results obtained in the rotated component matrix from the pca (tab. 2), decreasing the dimensionality of the data. data were chosen so that any of the components was greater than 0.7 and/or had a similar trend. although the analysis indicates that only one of the components should be used since it is the one that explains most of the variability of the data (75.395%), five components were considered to facilitate the analysis. we found significance in the first component of n (0.825), ca (0.800) and mg (0.711), in the second component of zn (0.890) and b (0.823), and trends of similar and near increase through the components of k and cu, k and p, ca, and cu. linear regression models of each of the interactions mentioned above were proposed and, from them, we determined whether the relationship was antagonistic or synergistic. since there were two independent variables, in the case of mg, ca, and n, the model with the lowest variance inf lation factor (vif) was used to avoid collinearity of the data. also, linear equations were generated to give a glimpse of the relationship obtained. mg:ca+n ratio in the fruits as for the mg:ca+mg ratio, the model with ca and n as predictors had an adjusted r squared of 0.859, which indicated a high positive correlation (synergy) between ca and n (independent), and mg (dependent), as equation 1 shows: bunch mg concentration (%) = (1.294 + (0.382 × bunch ca concentration (%)) + (0.056 × bunch n concentration (%))) ± 1.805 (1) calcium has structural characteristics in plant cells because it is a fundamental part of cell walls and membranes; therefore, it is essential for plant growth and fruit development (díaz et al., 2007). the allocation of ca occurs unevenly within the reproductive organs due to the rate of expansion of the fruit and the distribution of the vascular bundles. in bananas, the allocation of ca occurs in the central area of the convex part of the fruit, where the nutrient deficiencies of ca manifest themselves. magnesium is essential for plant nutrition since it participates in various metabolic functions. its deficiency accelerates premature ripening and, in certain cases, causes the abortion of fruits before reaching their physiological maturity (marschner, 2012). nitrogen has a great influence on the flowering and fruiting processes and is directly related to crop yield. its deficiencies are associated with decreased bdm (sun et al., 2020). the ratio between ca and mg has been widely documented since they are cationic bases. if they are balanced in the soil, no imbalance will occur that negatively affects the intake of the other elements (white & brown, 2010). due to the low mobility of ca in the phloem, it is not well redistributed from the leaves to the bunches. there is a very important relationship of ca with mobile elements due to its structural functions that guarantee the post-harvest quality of the fruit. on the other hand, n and mg have greater phloem mobility in the plant than ca that favors their accumulation in the bunches due to the filling process and their role in the functioning of the enzymes necessary for fruit formation. zn:b ratio in the fruits the regression model used for the zn:b ratio had an adjusted squared r of 0.747, indicating a high positive correlation between zn and b (synergy), given by the following equation: bunch zn concentration (mg kg-1) = (-7.141 + (0.774 × bunch b concentration (mg kg-1)) ± 69.875 (2) in bananas, b is essential for the functioning of the plasma membrane since this nutrient is involved in the activity of the enzyme atpase, while zn plays an important role in redox reactions as part of the superoxide dismutase, promoting the protection of the membranes, interfering in the oxidation of nadph and radical removal. boron deficiency in some plant tissues promotes a decrease in atpase activity and its ion absorption rate, while high amounts of this element are toxic to bananas. zinc plays a fundamental role in decreasing the accumulation of b, reducing its negative effects (kirkby & römheld, 2008a; 2008b; sánchez torres & mira castillo, 2013). plants fertilized with the supplement of zn and b obtained 400 commercial boxes of fruits (41 lb) ha-1 per year (ipni, 2015b). this value is far higher than that obtained from plants under basic recommended fertilizer management. 238 agron. colomb. 39(2) 2021 k:cu ratio in the fruits the regression model used for the k:cu ratio had an adjusted r squared of 0.848, with variables positively correlated with each other indicating their synergy (eq. 3). bunch k concentration (%) = (-121.025 + (13.682 × bunch cu concentration (mg kg-1))) ± 81.779 (4) potassium plays a fundamental role in various metabolic processes, including photosynthesis and respiration. the accumulation of k in banana fruits varies between 21% and 24% at the stage of harvest in the bunch for the prata variety, because of the source-sink relationship (deus et al., 2020). copper in banana plants is part of the enzymatic processes involved in respiration and photosynthesis. also, cu-related proteins participate in lignification, anaerobic metabolism, cellular defense, and hormonal metabolism (espinosa & mite, 2002). jivan and sala (2014) found a high correlation (r2 = 0.702) between the contents of k and cu in apple trees as observed in this study. however, there is no explanation for the ratio. on an equivalent chemical basis, plants tend to maintain constant amounts of total cations, a fact that leads to very complex nutrient relationships that are not characterized (ranade-malvi, 2011). still, the k:cu ratio is associated with the plant’s defense system. k:p ratio in the fruits the k:p ratio has an adjusted r squared of 0.904 and the variables are positively correlated with each other, indicating that there is synergy between them (eq. 4). bunch k concentration (%) = (-109.422 + (22.606 × bunch p concentration (%)) ± 65.158 (4) k is very important for the growth and development of bananas due to its multiple functions, but p is relevant at the morphological and root levels. likewise, p is a component of atp, necessary in various reactions at the molecular level, such as photosynthesis, respiration, and carbohydrate metabolism (leonel et al., 2020). it is also related to the f lowering and fruit formation (marschner, 2012). both k and p tend to accumulate (24% and 35%, respectively) in the bunch at the harvest stage, showing a strong correlation in their accumulation (deus et al., 2020). in oil palms, k and p tend to accumulate up to 45% in bunches, showing a synergistic relationship like in this study (herrera peña, 2015). we can infer that the ratio of these two nutrients affects the formation and filling of the bunch, due to their metabolic role. ca:cu ratio in the fruits the regression model used for the ca:cu ratio has an adjusted r squared of 0.788, explaining that the variables are positively correlated (synergy) (eq. 5). bunch ca concentration (%) = (-2.249 + (0.611 × bunch cu concentration (mg kg-1))) ± 4.513 (5) in oil palms, cu shows the highest accumulation in the bunch among all micronutrients; approximately 46% of the total cu absorbed is concentrated in this organ (owen, 1992). this behavior is similar to that shown by ca whose accumulation amounts to 25%, demonstrating that both nutrients tend to accumulate in the bunch efficiently and synergistically, perhaps associated with structural and defense functions. influence of n doses on nutrient relationships in the fruits for the filling stage, the multivariate analysis showed differences between cycles (p<1.407e-09), treatments (p<0.01220) a nd in t he c ycle*treat ment interaction (p<0.01674). in contrast, in the univariate analysis the only ratio that generated differences for the factor treatment was the mg:ca+n ratio (p<0.0811). therefore, multiple comparison tests were carried out, demonstrating a significantly greater effect in the dose with 0 kg n ha-1 than in the treatment with 483 kg n ha-1, while in the other treatments there were no significant differences. during t he har vest stage, t he mu ltivariate ana lysis showed differences between cycles (p<0.002867), treatments (p<0.001595) and the cycle*treatment interaction (p<0.006214). regarding the univariate analysis, differences were observed for the mg:ca+n (p<0.0005091) and k:p (p<0.01723) ratios. therefore, multiple comparison tests were performed finding that for mg:ca+n a significant difference was observed between the treatment with 0 kg n ha-1 and the other treatments (absolute control without fertilization and the doses with 161, 321.8, 483 kg n ha-1). while the k:p ratio was inf luenced by the n content, showing differences between the treatments of 0 and 483 kg n ha-1, there were no differences between the other treatments. the trends found in the mg:ca+n ratio in both stages are due to the fact that the accumulation of n shows an increase according to the dose used. this agrees with data by keshava and iyengar (2000), who find high levels of n accumulation in the robusta banana when a higher dose of n was used. 239garcía-guzmán, morales romero, torres bazurto, and sánchez: relationships between mineral nutrients in banana (musa aaa simmonds cv. williams) bunches fertilized with nitrogen in two production cycles the k:p ratio was explained by the increasing n fertilization levels and, as a result, the absorption of all nutrients together was expected to be more efficient and balanced. this agrees with a report by sun et al. (2020), who state that the higher the amounts of metabolized nitrate, the higher the concentration of nutrients such as n, p, and k. the other nutrient relationships were not negatively or positively affected by n doses in the two phenological stages studied. statistical analysis of the interaction between the nutrient relationships and production variables from the pca, the results obtained in the rotated component matrix (tab. 3) were processed, reducing the dimensionality of the data. any of the components considered was greater than 0.7. table 3. rotated principal component matrix of the proposed nutrient relationships and production variables of banana bunches. rotated component matrix component proposed nutrient relationships / production variables 1 2 3 mg:ca+n -0.317 0.676 0.032 k:cu 0.942 0.118 -0.032 zn:b 0.138 0.441 0.037 k:p 0.818 -0.242 0.256 nhpb 0.341 -0.651 0.524 tnfb 0.271 -0.338 0.845 anfb -0.061 0.410 0.820 ca:cu 0.563 0.593 -0.109 bdm 0.855 -0.380 0.192 nhpb number of hands per bunch; tnfb total number of fingers per bunch; anfb average number of fingers per bunch; bdm bunch dry mass. highlighted values have a component greater than 0.7. as the analysis indicated, three components were used since these explained most of the variability of the data (71.994%). significance was found in the first component of the k:cu (0.942) and k:p (0.818) ratios and of the production variable bdm (0.855). there were no significant variables in the second component, while in the third there was significance for the variables tnfb (0.845) and anfb (0.820). despite this, these variables were not considered to continue the analysis because they were not associated with a ratio. as shown in figure 1, the comparison between cp1 and cp2 and cp3 showed there was a relationship between the variables k:p, k:cu and bdm. regarding the comparison between cp2 and cp3, although k:p and bdm are in the same quadrant, k:cu is a little further apart despite having the same trend. this is explained because cp1 explains most of the variability of the data. therefore, the comparison between cp2 and cp3 does not ref lect a spatial distribution as marked as the comparison between cp1 and cp2 and cp3. figure 1. comparison between the three components that explained most of the data variability of the proposed nutrient relationships and production variables of banana bunches. a linear regression model was performed between the significant variables of the first component (bdm, k:cu, k:p) to observe their relationship. a model was obtained with a variance inf lation value (vif) of <10, showing low data collinearity. interaction between bdm and k:cu and k:p ratios the association of the k:cu and k:p ratios with the bdm production has an adjusted r squared of 0.713 showing a direct correlation between the variables (eq. 6). bdm = (-2.537 + (0.229 × k:cu ratio) + (0.175 × k:p ratio)) ± 0.752 (6) for the filling period, the multivariate analysis showed differences between cycles (p<9,128e-05), treatments (p<0.0 0 02102) a nd t he c ycle*t reat ment interact ion (p<0.0020895). regarding the univariate analysis of the k:cu+k:p regression model, no significant differences were obtained, but for the bdm they were found between treatments (p<1.69e-05). the greatest accumulation of bdm was obtained in the 321.8 and 483 kg n ha-1 n treatments for the bunch filling mg:ca+n k:cu zn:b k:p nhpb tnfb anfb ca:cu bdm mg:ca+n k:cu zn:b k:p nhpb tnfb anfb ca:cu bdm mg:ca+n k:cu zn:b k:p nhpb tnfb anfb ca:cu bdm -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 cp1 (x) cp2 (y) cp1 (x) cp3 (y) cp2 (x) cp3 (y) 240 agron. colomb. 39(2) 2021 stage (fig. 2a). at the harvest stage, there was an increasing trend despite not showing significant differences between treatments (fig. 2b). at both stages, a similar behavior of the k:cu+k:p model and the bdm was observed, with a tendency of the two variables to be greater according to the increase in the n dose. this was because n is involved in plant growth, development, and dry mass production (yang et al., 2013). greater amounts of metabolized nitrate increase the concentration of other nutrients that, in the case of k, cu and p, are involved in different metabolic processes that promote the formation of fruits and their subsequent filling (espinosa & mite, 2002; sun et al., 2020). proposed ranges for the k:cu+k:p model, relative to the bdm the general behavior of k implies a considerable translocation towards the bunch after the f lowering stage because of fruit filling (torres bazurto et al., 2017). banana plants do not require a large dose of p compared to the other primary macronutrients. however, continuous extraction of p after f lowering is required, intervening in fruit formation (leonel et al., 2020). regarding cu, the content of this element in the soils was sufficient for the development of the crop, which influenced the effect of the k:cu ratio with an increase in bdm. this is because cu plays a fundamental role as a cofactor of various enzymes and is part of the metabolism of carbohydrates in the plant (espinosa & mite, 2002). higher accumulations of k together with p and cu resulted in a greater amount of bdm, both for the filling and harvest stages (tab. 4). conclusions a significant and synergistic relationship was found between mineral nutrients, with the main ones being mg:ca+n; zn:b; k:cu; k:p, and ca:cu. however, the mg:ca+n; zn:b and ca:cu ratios in the fruits showed no effect on production variables of williams bananas. the high doses of n showed that the nutrient relationships in the fruits that inf luenced the production were those of k:p and k:cu. the proposed ranges of the interaction k:cu+k:p can be used to make comparisons with data obtained from nutrient analyses of banana cv. williams bunches to determine their nutrient status in relation to their dry matter content, finding possible problems in the accumulation of k, p or cu. this becomes a useful tool for planning and decision making in mother plants or their suckers. c c bc a ab a a a a a a a a a a ab b ab ab a a b un ch d ry m as s (k g) k :c u+ k :p treatments (kg n ha-1) 0 161 321.8 483absolute control 18 19 20 21 22 23 24 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 b b un ch d ry m as s (k g) k :c u+ k :p treatments (kg n ha-1) 0 161 321.8 483absolute control 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 figure 2. influence of different nitrogen doses on the bunch dry mass (bdm) and the k:cu+k:p model at the phenological stages of a) bunch filling and b) harvest. table 4. proposed ranges for the k:cu+k:p interaction with the bunch dry mass (bdm) at the phenological stages of bunch filling and harvest. bunch filling harvest level k:cu+k:p average dry mass of the bunch (kg) k:cu+k:p average dry mass of the bunch (kg) low 9.22 14.04 0.58 23.24 27.29 3.32 medium 14.05 18.88 0.89 27.20 31.14 3.69 medium-high 18.89 23.71 1.37 31.15 35.10 4.08 high 23.72 28.55 1.50 35.11 39.05 4.24 241garcía-guzmán, morales romero, torres bazurto, and sánchez: relationships between mineral nutrients in banana (musa aaa simmonds cv. williams) bunches fertilized with nitrogen in two production cycles acknowledgments the authors acknowledge the help of all technical, administrative, and field staff of augura cenibanano in carepa, antioquia and yara that financially and technically supported the development of the field and laboratory phases of this study. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions sdgg and scmr worked on the conceptualization and methodology of the study and wrote the article. sdgg carried out the implementation of the computer code and supporting algorithms, performed the formal analysis, data curation, preparation and creation of data presentation. jtb verified the results and supervised and managed the project. sdgg, scmr and jtb carried out the investigation process. jds provided the resources and acquired the financial support for the research. all authors reviewed the manuscript. literature cited aldás, j., & uriel, e. (2017). análisis multivariante aplicado con r (2nd ed.). paraninfo. ashokkumar, k., elayabalan, s., shobana, v. g., sivakumar, p., & pandiyan, m. (2018). nutritional value of cultivars of banana (musa spp.) and its future prospects. journal of pharmacognosy and phytochemistry, 7(3), 2972–2977. brito, f. s. d., fraaije, b., & miller, r. n. g. (2015). sigatoka disease complex of banana in brazil: management practices and future directions. outlooks on pest management, 26(2), 78–81. https:// doi.org/10.1564/v26_apr_08 deus, j. a. l., neves, j. c. l., lima neto, a. j., natale, w., alvarez, v. h., & albuquerque, f. m. r. (2020). partitioning of macronutrients and nutritional efficiency in fertigated prata banana. revista brasileira de fruticultura, 42(4), article e-611. https:// doi.org/10.1590/0100-29452020611 díaz, a., cayón, g., & mira, j. j. (2007). metabolismo del calcio y su relación con la “mancha de madurez” del fruto de banano. una revisión. agronomía colombiana, 25(2), 280–287. dorel, m., achard, r., & tixier, p. (2008). simba-n: modeling nitrogen dynamics in banana populations in wet tropical climate. application to fertilization management in the caribbean. european journal of agronomy, 29(1), 38–45. https://doi. org/10.1016/j.eja.2008.02.004 espinosa, j., & mite, f. (2002). estado actual y futuro de la nutrición y fertilización del banano. informaciones agronómicas, (48), 1–14. faostat. (2020). banana production in 2019. http://www.fao.org/ faostat/es/#data/qc galan, v., rangel, a., lopez, j., perez hernandez, j. b., sandoval, j., & rocha, h. s. (2018). propagación del banano: técnicas tradicionales, nuevas tecnologías e innovaciones. revista brasileira de fruticultura, 40(4), article e-574. https://doi. org/10.1590/0100-29452018574 herrera peña, g. e. (2015). obtención del sistema integrado de diagnóstico y recomendación integral (dris) en el cultivo de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) [doctoral dissertation, universidad nacional de colombia]. repositorio institucional unal. https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/ unal/54819/07790690.2015%20(1).pdf?sequence=1 igac. (2006). métodos analíticos del laboratorio de suelos (6th ed.). instituto geográfico agustín codazzi. igac. (2007). estudio semidetallado de los suelos potencialmente agrícolas. urabá. departamento de antioquia. instituto geográfico agustín codazzi. ipni. (2015a). interpretación foliar y las relaciones entre cationes en banano. informaciones agronómicas de hispanoamérica, (18), 3–4. ipni. (2015b). la importancia del zinc, boro y azufre en la producción de banano en ecuador. http://nla.ipni.net/ipniweb/region/nla. nsf/e0f085ed5f091b1b852579000057902e/6d1f0099f9337b820 5257e0e00579a0d/$file/aa 9 septiembre-2015.pdf jivan, c., & sala, f. (2014). relationship between tree nutritional status and apple quality. hortscience, 41(1), 1–9. https://doi. org/10.17221/152/2013-hortsci kaiser, h. f. (1958). the varimax criterion for analytic rotation in factor analysis. psychometrika, 23, 187–200. https://doi. org/10.1007/bf02289233 keshava, m., & iyengar, b. (2000). effect of time application and placement method on comparative efficiency of absorption and utilization of fertilizer n and p in robusta banana using 15n ammonium sulfate & 32p superphosphate. in h. p. singh, & k. l. chadha (eds.), banana: improvement, production, and utilization (pp. 297–302). aipub. kirkby, e., & römheld, v. (2008a). micronutrientes en la fisiología de las plantas: funciones, absorción y movilidad (primera parte). informaciones agronómicas, (68), 1–6. kirkby, e., & römheld, v. (2008b). micronutrientes en la fisiología de las plantas: funciones, absorción y movilidad (tercera parte). informaciones agronómicas, (70), 10–13. kookal, s. k., & thimmaiah, a. (2018). nutritional composition of staple food bananas of three cultivars in india. american journal of plant sciences, 9(12), 2480–2493. https://doi.org/10.4236/ ajps.2018.912179 leonel, m., bolfarini, a. c. b., silva, m. j. r., souza, j. m. a., & leonel, s. (2020). banana fruits with high content of resistant starch: effect of genotypes and phosphorus fertilization. international journal of biological macromolecules, 150, 1020–1026. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.10.217 marschner, p. (ed.). (2012). marschner’s mineral nutrition of higher plants (3rd ed.). academic press. https://doi.org/10.1016/ c2009-0-63043-9 owen, e. (1992). fertilización de la palma africana (elaeis guineensis jacq.) en colombia. revista palmas, 13(2), 39–64. https://doi.org/10.1564/v26_apr_08 https://doi.org/10.1564/v26_apr_08 https://doi.org/10.1590/0100-29452020611 https://doi.org/10.1590/0100-29452020611 https://doi.org/10.1016/j.eja.2008.02.004 https://doi.org/10.1016/j.eja.2008.02.004 http://www.fao.org/faostat/es/#data/qc http://www.fao.org/faostat/es/#data/qc https://doi.org/10.1590/0100-29452018574 https://doi.org/10.1590/0100-29452018574 https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/unal/54819/07790690.2015%20(1).pdf?sequence=1 https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/unal/54819/07790690.2015%20(1).pdf?sequence=1 http://nla.ipni.net/ipniweb/region/nla.nsf/e0f085ed5f091b1b852579000057902e/6d1f0099f9337b8205257e0e00579a0d/$file/aa 9 septiembre-2015.pdf http://nla.ipni.net/ipniweb/region/nla.nsf/e0f085ed5f091b1b852579000057902e/6d1f0099f9337b8205257e0e00579a0d/$file/aa 9 septiembre-2015.pdf http://nla.ipni.net/ipniweb/region/nla.nsf/e0f085ed5f091b1b852579000057902e/6d1f0099f9337b8205257e0e00579a0d/$file/aa 9 septiembre-2015.pdf https://doi.org/10.17221/152/2013-hortsci https://doi.org/10.17221/152/2013-hortsci https://doi.org/10.1007/bf02289233 https://doi.org/10.1007/bf02289233 https://doi.org/10.4236/ajps.2018.912179 https://doi.org/10.4236/ajps.2018.912179 https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.10.217 https://doi.org/10.1016/c2009-0-63043-9 https://doi.org/10.1016/c2009-0-63043-9 242 agron. colomb. 39(2) 2021 oyeyinka, b. o., & afolayan, a. j. (2019). comparative evaluation of the nutritive, mineral, and antinutritive composition of musa sinensis l. (banana) and musa paradisiaca l. (plantain) fruit compartments. plants, 8(12), article 598. https://doi. org/10.3390/plants8120598 ranade-malvi, u. (2011). interaction of micronutrients with major nutrients with special reference to potassium. karnataka journal of agricultural sciences, 24(1), 106–109. robinson, j. c., & galán saúco, v. (2012). plátanos y bananas (2nd ed.). mundi-prensa. sánchez torres, j. d., & mira castillo, j. j. (2013). principios para la nutrición del cultivo de banano. augura, cenibanano. sun, j., li, w., li, c., chang, w., zhang, s., zeng, y., zeng, c., & peng, m. (2020). effect of different rates of nitrogen fertilization on crop yield, soil properties and leaf physiological attributes in banana under subtropical regions of china. frontiers in plant science, 11, article 613760. https://doi.org/10.3389/ fpls.2020.613760 tabatabai, m. a., & bremner, j. m. (1970). a simple turbidimetric method of determining total sulfur in plant materials. agronomy journal, 62(6), 805–806. https://doi.org/10.2134/ agronj1970.00021962006200060038x torres bazurto, j., sánchez, j. d., & cayón salinas, d. g. (2017). nutrient accumulation models in the banana (musa aaa simmonds cv. williams) plant under nitrogen doses. acta agronómica, 66(3), 391–396. https://doi.org/10.15446/acag. v66n3.58238 torres-bazurto, j., magnitskiy, s., & sánchez, j. d. (2019). effect of fertilization with n on height, number of leaves, and leaf area in banana (musa aaa simmonds, cv. williams). revista colombiana de ciencias hortícolas, 13(1), 9–17. http://doi. org/10.17584/rcch.2019v13i1.8440 white, p. j., & brown, p. h. (2010). plant nutrition for sustainable development and global health. annals of botany, 105(7), 1073–1080. https://doi.org/10.1093/aob/mcq085 yang, b., yao, l., li, g., zhou, c., he, z., & tu, s. (2013). absorption, accumulation, and distribution of mineral elements in plantain banana. journal of plant nutrition and fertilizers, 19(6), 1471–1476. https://doi.org/10.11674/zwyf.2013.0623 https://doi.org/10.3390/plants8120598 https://doi.org/10.3390/plants8120598 https://doi.org/10.3389/fpls.2020.613760 https://doi.org/10.3389/fpls.2020.613760 https://doi.org/10.2134/agronj1970.00021962006200060038x https://doi.org/10.2134/agronj1970.00021962006200060038x https://doi.org/10.15446/acag.v66n3.58238 https://doi.org/10.15446/acag.v66n3.58238 http://doi.org/10.17584/rcch.2019v13i1.8440 http://doi.org/10.17584/rcch.2019v13i1.8440 https://doi.org/10.1093/aob/mcq085 https://doi.org/10.11674/zwyf.2013.0623 nutritional characterization of moringa oleifera leaves, seeds, husks and flowers from two regions of mexico received for publication: 3 october, 2019. accepted for publication: 22 june, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.82644 1 instituto nacional de investigaciones forestales, agrícolas y pecuarias, campo experimental bajío, celaya, guanajuato (mexico). 2 programa de biotecnología, universidad de guanajuato, celaya, guanajuato (mexico). 3 centro de investigación en alimentación y desarrollo, a.c. ctaov, hermosillo, sonora (mexico). 4 universidad politécnica de guanajuato, cortazar, guanajuato (mexico). 5 departamento de biotecnología y ciencias alimentarias, instituto tecnológico de sonora, ciudad obregón, sonora (mexico). * corresponding author: jesus.rodriguez@ugto.mx agronomía colombiana 38(2), 287-297, 2020 abstract resumen moringa oleifera (mo) is a native tree species found in the south of the himalayas, india, bangladesh, afghanistan and pakistan that is used commercially to produce tea, animal fodder and herbal medicines. the aim of the present study was to determine the nutritional characteristics of different parts of the mo plant from two regions of mexico (states of guerrero and sonora). the proximal composition analyses (protein, lipids, ashes and fiber) were carried out according to the methods of the association of official analytical chemists (aoac), and the antioxidant capacity and phenolic compounds were determined by spectrophotometric methods. protein (38.5%) and lipid contents (42.2%) were higher in mo seeds compared to other plant parts. these results were similar between the two regions of mexico that were evaluated. mo f lowers from guerrero showed the highest content of phenols and tannins (1908.71 mg gallic acid equivalents (gae) 100 g-1, 220.27 mg catechin equivalents (ce) 100 g-1, respectively) while mo leaves from sonora showed the highest f lavonoid content (2859 mg gae 100 g-1). the trolox equivalent antioxidant capacity (teac) analysis showed that mo husks obtained from guerrero had the highest antioxidant capacity (224.45 μmol trolox equivalents (te) g-1). the oxygen radical absorbance capacity (orac) test showed that mo f lowers from guerrero had the highest antioxidant capacity (382 μmol (te) g-1). the differences between mo from the two different regions reported in this study could be attributed to factors such as soil type, climatic conditions and the growing region. la moringa oleifera (mo) es una especie arbórea nativa del sur del himalaya, india, bangladesh, afganistán y pakistán, utilizada comercialmente para producir té, forraje para animales y medicinas herbales. el objetivo del presente estudio fue determinar las características nutricionales de diferentes partes de la planta de mo provenientes de dos regiones de méxico (estados de guerrero y sonora). los análisis de composición proximal (lípidos, proteínas, cenizas y fibra) se realizaron en base a las metodologías establecidas por la asociación de químicos analíticos oficiales (aoac), y la determinación de capacidad antioxidante y compuestos fenólicos se realizó por métodos espectrofotométricos. los contenidos de proteínas (38.5%) y lípidos (42.2%) de las semillas de mo fueron los más altos en comparación con otras partes de la planta. estos resultados fueron similares entre las dos regiones de méxico que fueron evaluadas. las f lores de mo de guerrero mostraron el mayor contenido de fenoles y taninos (1908.71 mg equivalentes de ácido gálico (eag) 100 g-1, 220.27 mg equivalentes de catequina (ec) 100 g-1, respectivamente) mientras que las hojas mo de sonora mostraron el mayor contenido de f lavonoides (2859 mg eag 100 g-1). el análisis de capacidad antioxidante equivalente de trolox (caet) mostró que las cáscaras de mo obtenidas en la región de guerrero tienen la mayor capacidad antioxidante (224.45 μmol equivalentes de trolox (et) g-1). la prueba de capacidad de absorción de radicales de oxígeno (caro) señaló que las f lores de mo de guerrero tienen la mayor capacidad antioxidante (382 μmol et g-1). la diferencia entre el mo de las dos regiones diferentes reportadas en este estudio podría atribuirse a factores como el tipo de suelo, las condiciones climáticas y la región de siembra. key words: trolox equivalent antioxidant capacity, oxygen radical absorbance capacity, phenols, f lavonoids, proximate composition. palabras clave: capacidad antioxidante equivalente de trolox, capacidad absorción radicales de oxígeno, fenoles, f lavonoides, composición proximal. nutritional characterization of moringa oleifera leaves, seeds, husks and flowers from two regions of mexico caracterización nutricional de hojas, semillas, cáscara y flores de moringa oleifera de dos regiones de méxico salvador horacio guzmán-maldonado1, marcela josefina lópez-manzano2, tomás jesús madera-santana3, carlos alberto núñez-colín2, claudia patricia grijalva-verdugo4, alma guadalupe villa-lerma5, and jesús rubén rodríguez-núñez2* 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 288 agron. colomb. 38(2) 2020 introduction moringa oleifera (mo) belongs to the moringaceae family and is mainly distributed in latin america, asia, and africa (tao-bin et al., 2018). the high concentration of nutrients in leaves, pods and seeds, as well as its rapid growth in poor soils with a ph of 5.0 to 9.0 and resistance to droughts, have transformed this plant into an attractive partial solution to problems such as malnutrition in the most vulnerable sectors of the population (rashid et al., 2008). fresh mo leaves have 7 times more vitamin c than oranges, 10 times more vitamin a than carrots, 17 times more calcium than milk, 9 times more protein than yogurt, 15 times more potassium than banana and 25 times more iron than spinach. therefore, mo has been widely used for human and animal consumption (fahey, 2005; anwar et al., 2007; moyo et al., 2011; bonal et al., 2012; gopalakrishnan et al., 2016). mo seeds have around 33-41% oil, containing high concentrations of oleic acid (>70%). mo oil is commercially known as “ben oil” due to its content of behenic acid (docosanoic), which shows high resistance to oxidation, has various medicinal uses, and high nutritional value. in addition, seed residues generated during oil extraction contain a peptide that has proved to be one of the best naturally occurring coagulating agents (rashid et al., 2008; sánchez-machado et al., 2010). some parts of the mo plant, such as leaves, pods and seeds, have several medicinal properties. therefore, these plant parts have been used to treat diseases such as hypertension, diabetes, anemia, fertility problems, neurodegenerative, liver and kidney diseases as well as skin disorders and cancer (gowrishankar et al., 2010). in 2007, mo was named the “botanical of the year” by the national institute of health (nih) due to its nutraceutical and medical properties (gupta et al., 2018). in recent years, mexico has increased mo production, mainly in the states of sonora and guerrero, supporting the commercialization of the edible parts of the plant and the development of new products from them (sánchezmachado et al., 2010). however, factors such as growing conditions, climatic change, location of crops and soil type promote different nutritional components in the plant. moreover, when high temperatures are reached, enzyme denaturation occurs (gopalakrishnan et al., 2016). the aim of this work was to evaluate the nutritional quality (proximate composition, phenolic compounds, and antioxidant capacity) of different parts of the mo plant from two different regions of the mexican republic and to offer reliable information to the consumer and producer who use parts of mo in their products or as a nutritional supplement. materials and methods sample collection leaves, seeds and husks were collected from places in two mexican states (etchojoa, sonora and acapulco, guerrero) in november, 2016 (fig. 1). due to the collection date, figure 1. geographic regions of moringa oleifera collecting points. etchojoa, sonora acapulco, guerrero 0 400 km 289guzmán-maldonado, lópez-manzano, madera-santana, núñez-colín, grijalva-verdugo, villa-lerma, and rodríguez-núñez: nutritional characterization of moringa oleifera leaves, seeds, husks and flowers from two regions of mexico f lowers could only be collected from guerrero. samples were dried at 60°c for 12 h in an electric oven (dp43c, yamato scientific america, santa clara, usa). the dry samples were milled (electric mill, nutribullet, los angeles, usa) and collected in closed plastic bags (ziploc®) at room temperature, and then stored in a cabinet to avoid light, until their analysis. proximate composition the proximal analysis of the samples was performed following the aoac methods for protein (960.52), fat (920.85) and ash (923.03) (aoac, 2000). total dietary fiber was calculated based on the gravimetric enzymatic method according to prosky et al. (1998), using a thermostable α-amylase and amyloglucosidase (merck, darmstadt, germany). insoluble dietary fiber was determined by the same procedure, but methanol (merck, darmstadt, germany) was not added after the enzymatic treatment. finally, soluble dietary fiber was calculated by subtracting the total dietary fiber from the insoluble dietary fiber. carbohydrates were estimated as the remaining percentage reached 100% of the proximal composition (fao/who, 2004). phenolic compounds total phenol determination was carried out following the folin-ciocalteu spectrophotometric method described by singleton and rossi (1965), using gallic acid as a standard for the calibration curve, with an optimal concentration range of 0.05 to 0.2 mg ml-1. the crude extract was obtained by adding 100 mg of the sample in 10 ml of methanol (30%) in deionized water. the sample was stirred for 10 min at 8000 rpm, then centrifuged for 10 min (5000 rpm), and the supernatant was recovered. an aliquot of 125 μl of the crude extract was added to 500 μl of deionized water and stirred for 15 seconds (3000 rpm). afterwards, 125 μl of folin-ciocalteu reagent was added to the sample which was maintained for 6 min in the dark; then 1.25 ml of na2co3 (7%) + 1 ml of deionized water were added and the sample was left in the dark for 90 min. finally, the absorbance at 750 nm was registered using a spectrophotometer (6405 uv/vis, jenway, san diego, usa). the results were expressed as mg of gallic acid equivalents (gae) 100 g-1 of sample (mg gae 100 g-1) (r² = 0.9991). condensed tannins were determined following the vainillin method proposed by hagerman et al. (1989), using (+) catechin as a standard in concentrations from 0.0039 to 1 mg ml-1. a crude extract was obtained from 200 mg of dry sample in 10 ml of absolute methanol and stirred at 8000 rpm for 20 min. later, 1 ml of the crude extract was mixed with 5 ml of freshly prepared vanillin reagent (1% vanillin in methanol and 8% hydrochloric acid in methanol 1:1) in a falcon tube. the tube was kept in a water bath for 20 min at 30°c. finally, the absorbance at 500 nm was read in a spectrophotometer. at the same time, a correction factor with 1 ml of the crude extract mixed with 5 ml of hydrochloric acid (4%) in methanol (instead of vanillin reagent) was evaluated. the final concentration was expressed as mg (+) catechin equivalents (ce) 100 g-1 of the sample (mg ce 100 g-1) (r² = 0.9997). total f lavonoids were determined according to the method proposed by borrás-linares et al. (2015), using a standard curve of (+) catechin in a range of concentration from 0.015 mg ml-1 to 0.5 mg ml-1. the crude extract was obtained from 200 mg of dry sample in 5 ml of aqueous methanol (60:40) mixed in a falcon tube and stirred for 10 min using a vortex. later, the tube was sonicated for 30 min at room temperature and centrifuged at 10,000 rpm for 15 min at 4°c. the supernatant was recovered and 250 μl of this supernant + 75 µl of nano₂ (5%) was poured into a test tube and stirred. after, 150 µl of alcl₃ (10%) + 500 µl of naoh (1m) + 1.52 ml of deionized water were added to the tube to total 2.5 ml which was placed in repose for 5 min. the final concentration of f lavonoids was expressed in mg (+) catechin equivalents 100 g-1 of the sample (mg ce 100 g-1). antioxidant capacity (teac and orac) trolox equivalent antioxidant capacity (teac) or abts+ antioxidant capacity was determined following the method described by van der berg et al. (1999). the crude extract was obtained with 20 mg of sample in 5 ml of acetone/water (1:1 v/v) mixed in a test tube. the mix was then sonicated for 10 min and centrifuged at 5000 rpm for 5 min. the radical abts+ was prepared dissolving 38 mg of the reactive abts (merck, darmstadt, usa) in 1 ml of potassium persulphate 2.45 mm in deionized water. to determine the antioxidant capacity, 0.15 ml of the abts+ solution was diluted in 14 ml of phosphate buffer at ph 7.4. the resultant absorbance was 0.7±0.020 at 734 nm. then, the absorbance at initial time (t=0) was measured in 990 μl of the radical abts+ solution, and 10 μl of the sample was immediately added. the mix was left to rest for 6 min and the absorbance at 734 nm (t=6) was measured. antioxidant capacity was calculated by comparing the absorbance values of the sample to a trolox standard (ts) curve (100 μm ts g-1 to 3000 μm ts g-1) (r² = 0.9903). the ability to trap peroxyl radicals (roo°) or oxygen radical absorbance capacity (orac) was determined according to ou et al. (2001). the crude extract was obtained with 50 mg of sample in 5 ml of acetone/water (1:1 v/v) mixed 290 agron. colomb. 38(2) 2020 in a test tube. the mix was then sonicated for 10 min and centrifuged at 5000 rpm for 5 min and the supernant was recovered. to standardize the crude extract, 15 μl was taken and diluted with 1.98 ml of phosphate buffer solution (ph 7.4). afterwards, 1.5 ml of fluorescein solution was collected (7.7 μl of stock f luorescein solution, 0.5315 mm in 50 ml of crude extract) and placed in a quartz cell. in the same quartz cell, 0.75 ml of diluted crude extract was added. the cell was placed in a water bath for 5 min at 37°c and 0.75 ml of aaph (2,2’-azobis (2-amidinopropane) hcl) (0.415 g of aaph in 10 ml of phosphate buffer solution) was added. the first reading was made in the f luorometer (tbs-380, turner biosystems, massachusetts, usa) (λ excitation= 493 and λ emission= 515) and the sample was returned to the water bath. the sample was read every minute until the value corresponded to 10% of the initial value. results were expressed in trolox equivalent micromoles per gram of dry sample (μmol trolox g-1) using a standard curve (r² = 0.9971). statistical analysis all analyses were performed in triplicate (n = 3) and standard deviation was determined. additionally, a principal component analysis was carried out using ntsyspc, version 2.20f, to elucidate main traits that intervened in the differences of mo parts and origins. this multivariate statistical analysis factorized the standardized variance and covariance matrix in their eigenvalues and eigenvectors to show the total variability of all experimental units, mo parts and origins. the reduced euclidean planes allow comparing the means of the distance of the projection of each experimental unit in the three principal components three eigenvectors with the highest eigenvalues (jonhson, 1998; núñez-colín and escobedo-lópez, 2014). results and discussion proximal composition ashes there was a difference between ash contents from mo leaves obtained in sonora and guerrero (tab. 1). guzmánmaldonado and fuentes (2015) analyzed samples from celaya and guanajuato, mexico, reporting an ash content of 12.3%. moreover, sánchez-machado et al. (2010) studied samples from sonora, mexico reporting ash contents of 14.60% in mo leaves. it is possible that guerrero’s environmental conditions (the type of weather and soil, sowing region, and crop conditions) may have affected the ash content. mo seeds showed an ash content of 4.48% for sonora and 4.31% for guerrero. these values were lower than those reported by abdulkarim et al. (2005) in samples from selangor, malaysia (6.5%) and sánchez-machado et al. (2010) in sonora, mexico (7.62%). the analysis of the seed shell showed ash values of 2.96% and 4.92% for sonora and guerrero, respectively. the ash content of mo f lowers collected in guerrero was 8.86%, which is similar to the 9.68% reported by sánchez-machado et al. (2010). the results suggested that there is an inf luence on the ash contents according to the sowing region, as can be observed in the results obtained from mo leaves and seed shells. faizi et al. (1998) report that it is normal to find these types of differences in the results due to the sowing region. lalas and tsaknis (2002) mention that factors such as the soil table 1. proximal composition (%, dry base) of the different structures of moringa oleifera*. samples ashes ethereal extracts proteins soluble fiber insoluble fiber carbohydrates seeds etchojoa, sonora 4.48 ± 0.07 41.70 ± 0.71 38.55 ± 0.30 1.40 ± 0.08 5.41 ± 0.07 8.45 ± 1.19 acapulco, guerrero 4.31 ± 0.28 42.27 ± 0.018 38.57 ± 1.31 5.67 ± 0.02 3.35 ± 0.01 5.82 ± 0.81 husks etchojoa, sonora 2.96 ± 0.01 11.94 ± 0.02 7.59 ± 1.29 17.33 ± 1.29 28.51 ± 0.45 31.28 ± 0.04 acapulco, guerrero 4.92 ± 0.01 9.42 ± 0.88 8.69 ± 0.88 14.38 ± 0.51 35.65 ± 17.45 26.93 ± 2.70 leaves etchojoa, sonora 13.38 ± 1.10 10.76 ± 1.46 18.34 ± 0.02 8.31 ± 0.65 7.66 ± 0.68 41.58 ± 2.19 acapulco, guerrero 6.83 ± 0.03 6.95 ± 0.10 21.79 ± 0.34 9.01 ± 0.36 7.45 ± 0.05 48.45 ± 0.06 flowers acapulco, guerrero 8.86 ± 0.057 6.10 ± 0.23 14.94 ± 0.92 4.34 ± 0.18 7.91 ± 0.07 57.88 ± 1.17 *the values reported are the average of n = 3 ± standard deviation. * the total fiber results are not shown in the table, but they represent the sum of soluble fiber + insoluble fiber. 291guzmán-maldonado, lópez-manzano, madera-santana, núñez-colín, grijalva-verdugo, villa-lerma, and rodríguez-núñez: nutritional characterization of moringa oleifera leaves, seeds, husks and flowers from two regions of mexico type, water stress, plant age and genetic factors are ref lected in the proximal composition of mo plants. proteins the content of proteins in mo leaves was 18.34% for sonora and 21.79% for samples from guerrero. makkar and becker (1996) and sena et al. (1998) report similar values to the ones obtained for mo leaves from guerrero (25.10% and 22.90% from nicaragua and balayera, nigeria, respectively). on the other hand, reyes et al. (2006) report protein contents of 17.80% in samples from managua, nicaragua, resembling the percentage of protein observed in samples from sonora. previous studies have shown a variation in protein contents in mo leaves according to the planting area. moyo et al. (2011) report protein contents of 30.3% in mo leaves from africa, while dhakar et al. (2011) report 27.1% in pakistan. it is noteworthy that the protein content of mo leaves from sonora and guerrero is higher than the values reported in chard (beta vulgaris subsp.) (2.9%) (macías de costa et al., 2003) or edible algae (5 to 13%) (sánchez-machado et al., 2004). moringa oleifera seeds showed a protein content of 38.55% (sonora) and 38.57% (guerrero); these values are similar to those reported by amaglo et al. (2010) (35.7%) and vaknin and mishal (2017) (37.59%). however, the protein content of mo seeds from this study differs from the 20.66% value reported by gidamis et al. (2003). mo seed shells resulted in the lowest values of proteins compared to the other analyzed parts of the plant (7.59% for sonora and 8.69% for guerrero). the main applications of seed shells are for obtaining bioadsorbents (do carmo et al., 2013) and biofuels due to their high carbohydrate content (raman et al., 2017). that is the reason why there are fewer reports related to the protein content of this mo part. moringa oleifera f lowers showed a protein content of 14.94%. this value is lower than the one reported by sánchez-machado et al. (2010) (18.92%) in samples from sonora, mexico. it is not possible to make a broader comparison of the total protein content in mo f lowers due to a lack of references. however, a related study found 9,443 peptides with molecular weights between 40-70 kda, suggesting the possible use of these proteins in the fermentation industry as well as in the development of functional peptides (shi et al., 2018). lipids the lipid content in mo leaves showed differences between the evaluated regions (tab. 1). samples from sonora showed a lipid content of 10.76%, whereas samples from guerrero showed a content of 6.95%. sánchez-machado et al. (2010) report a value of 4.60% for lipid contents in mo leaves collected in sonora, mexico. besides, makkar and becker (1996) report a percentage of 5.40% of lipids in mo leaves; this is lower than the lipid contents obtained in the present research. this variation could be attributed to the specific area of sowing, harvest season, the age of the plant, and the climate conditions of the region (sánchez-machado et al., 2010). mo seeds from sonora showed 41.70% lipids and the ones obtained from guerrero showed 42.27% (tab. 1). these values are similar to the ones reported by anhwange et al. (2004) and anwar and bhanger (2003), which are 40.39% and 41.58%, respectively. in this research, no significant differences were found in lipid contents between the sowing areas. however, authors such as bhutada et al. (2016) state that these contents may vary from 16% to 47% depending on the sowing regions. the lipid content of mo seeds is a critical factor since it is one of the most interesting products of this plant, and the oil is currently accepted as a substitute for olive oil. additionally, its lipid content is higher than the lipid content of soybean, which contributes to its nutritional importance (vaknin and mishal, 2017). seed shells collected in sonora had a lipid content of 11.94% and those obtained from guerrero showed values of 9.42%. it is noteworthy that seed shells contain significant amounts of lipids, but currently there are no reports related to the use of these parts. nowadays, seed shells are mainly used for bioethanol production due to their high content of carbohydrates (39.8%) that can be converted into simple sugars (martín et al., 2010). the lipid content in mo f lowers from guerrero (6.10%) was higher than the 2.91% reported by sánchez-machado et al. (2010) and the contents reported by fao (2003) (4.1%). it is important to mention that oil from mo f lowers is a plentiful source of linoleic, oleic and linolenic acids (sánchez-machado et al., 2010), which gives the mo f lower the potential for extraction of this oil, in addition to the acids extracted from the seeds. fiber total fiber contents (soluble fiber + insoluble fiber, tab. 1) of leaf samples were 15.97% and 16.46% for the states of sonora and guerrero, respectively. the results are within the range (16% to 24%) reported by aree and jongrungruangchok 292 agron. colomb. 38(2) 2020 (2016) in mo leaves from thailand, and they are also similar to the 19.2% reported by dhakar et al. (2011) in samples from pakistan. however, fiber contents in mo leaves were lower than the percentages reported by guzmán-maldonado and fuentes (2015) and sánchez-machado et al. (2010), who mention values of 27.8% and 30.97%, respectively in mo leaves from the regions of sonora and guanajuato, mexico. the percentage of fiber in mo leaves is high when compared to foods such as spinach (2.2%), cabbage (2.5%), chard (1.6%) and artichoke (5.4%) that are commonly recommended due to their high fiber content (titchenal and dobbs, 2005). the fiber content in mo seeds was 6.81% in samples from sonora and 9.02% in those obtained from guerrero. these results are similar to the 9.0% reported by anwar et al. (2006), and they are also within the range of 5.6% to 7.5% mentioned by anwar and bhanger (2003). anudeep et al. (2016) point out that mo seeds have a high potential for food applications due to their high content of total dietary fiber (33%) and a high percentage of soluble fiber (6.5%). the parts with the highest fiber percentage were the seed shells with values of 45.84% for sonora and 50.03% for guerrero. seeds have higher fiber contents compared to mo pods (39.2%) and cortex (33.1%), according to the data reported by abdulkadir et al. (2016). the seed fiber contents are also similar to the fiber content (46.78%) reported by sánchez-machado et al. (2010) for mo pods in samples from sonora, mexico. ali and kemat (2017) used mo seed shells to obtain bioethanol due to their high content of lignocellulosic material. warhurst et al. (1997) obtained activated charcoal with mo seed shells because of their high content of lignocellulose. these are the only applications performed to mo seed shells, and there are not many studies proposing an integral use of them. the f lower samples from the state of guerrero showed a fiber content of 12.25%. this value is lower than that reported by sánchez-machado et al. (2010) of 32.45%. there are only a few reports that show the percentage of fiber in mo f lowers. however, the percentages of fiber present in the jamaican f lower (8.5-12.0%) are similar to those obtained in the mo f lowers, which makes mo a feasible alternative for adding crude fiber in the diet (sáyago-ayerdi and goñi, 2010). carbohydrates moringa oleifera leaves had carbohydrate contents of 41.58% and 48.45% in the regions of sonora and guerrero, respectively (tab. 1). sánchez-machado et al. (2010) report 35.3% in leaves collected from sonora, mexico and guzmán-maldonado and fuentes (2015) report 27.05% in leaves obtained from celaya, mexico. also, gopalakrishnan et al. (2016) show an average carbohydrate content of 38.2% in mo leaves in their research. all these studies report lower values than those obtained in the present research. however, toro et al. (2016) mention values of 52.10% of carbohydrate content for mo leaves grown in the region of bolivar, colombia. the percentage of carbohydrates in mo seeds obtained from sonora showed a value of 8.45%, while those obtained from guerrero showed a value of 5.82%. these results are similar to the ones obtained by olagbemide and alikwe (2014) (8.67%) in seeds of mo cultivated in ibadan, nigeria. however, the results differ from the values of carbohydrate percentages reported by aja et al. (2013) (18%) in seeds collected from ebonyi, nigeria. the highest percentage of carbohydrates reported for mo seeds were 40% in samples collected in the region of irene, pretoria, south africa (mabusela et al., 2018), which differs from that obtained in the present work. these differences could be attributed to the different planting regions and crop conditions. on the other hand, mo seed shells show carbohydrate contents of 31.28% in samples from sonora and 26.93% in samples from guerrero in mexico. abdulkadir et al. (2016) mention values of 26.9% of carbohydrates in the cortex and sánchez-machado et al. (2010) report carbohydrate values of 24.98% in mo seed pods. it is important to mention that there are no previous reports of carbohydrate analysis for mo seed shells; however, these results are similar to the ones obtained for seed pods and cortex. for the percentage of carbohydrates in f lowers, samples from guerrero showed 57.88%. this value is higher than the one reported by sánchez-machado et al. (2010) (36.04%) and lower than the one indicated by arise et al. (2014) (66.45-73.25%) in mo f lowers collected in kwara, nigeria. mo f lowers show a higher content of carbohydrates compared to the leaves, consistent with that reported in previous studies by sánchez-machado et al. (2010). a variation in the carbohydrate content related to the sowing region is notable in all the analyzed parts of the plant, and this is attributable to the geographical area of sowing, the time of cultivation, and the availability of water and fertilizer, since they are the main factors affecting the nutritional characteristics of the plant (velázquez-zavala et al., 2016). phenolic compounds results obtained for total phenols, tannins and f lavonoids of the different parts of the mo plant are shown in table 2. 293guzmán-maldonado, lópez-manzano, madera-santana, núñez-colín, grijalva-verdugo, villa-lerma, and rodríguez-núñez: nutritional characterization of moringa oleifera leaves, seeds, husks and flowers from two regions of mexico moringa oleifera f lowers showed the highest concentration of total phenols (1908.71 mg gae 100 g-1). the results were similar to the value reported by alhakmani et al. (2013) (1931 mg gae 100 g-1) in mo f lowers from al batinah, oman. however, the obtained values differ from the results reported by pakade et al. (2013) (2970 mg gae 100 g-1) for mo f lowers from limpopo and atteridgeville, south africa. when comparing these results to other edible f lowers, values are similar to those found in calendula officinalis (120-150 mg gae 100 ml-1) (alhakmani et al., 2013) and hibiscus sabdarif fa (2400 to 10,000 mg gae 100 g-1) (fernandes et al., 2017). likewise, mo f lowers showed the highest concentration of condensed tannins (220.27 mg ce 100 g-1); however, contents are lower than those reported for linden f lowers (19.5 g gae 100 g-1 of extract) and crataegus monogyna f lowers (11.5 g gae 100 g-1 of extract), which are consumed as medicinal plants (ropiak et al., 2016). the anti-nutritional nature of tannins due to their capacity to form insoluble complexes with proteins and carbohydrates (chaparro et al., 2009) does not impede the consumption of mo f lowers as food or herbal remedies since f lowers do not provide important quantities of these compounds. regarding the results of f lavonoids, mo leaves collected in guerrero showed the highest values (2859.44 mg gae 100 g-1). they were twice as high as those obtained from leaves from sonora (1427.27 mg gae 100 g-1). cabrera-carrión et al. (2017) studied the effect of age and height on the concentration of f lavonoids in mo leaves and found values from 1183 to 3485 mg 100 g-1, which are similar to the values obtained in leaf samples from both states. the f lavonoid differences between the evaluated states can be attributed to conditions such as age, height and geographical region. furthermore, the results are comparable to previous studies reporting a high content of phenolic compounds and f lavonoids in mo leaves (gopalakrishnan et al., 2016; cabrera-carrión et al., 2017). antioxidant capacity teac and orac these methods were used to quantify the antioxidant capacity of different mo parts and their results are shown in table 3. teac showed the highest antioxidant capacity in mo husk collected in guerrero (224.45 μmol trolox equivalents (te) g-1), while orac indicated that mo leaves from the region of sonora showed the highest antioxidant capacity (721.29 μmol te g-1). these results suggested that there is no correlation between the teac and orac methods. variations in results between these two methods are attributed to the different antioxidant compounds contained in samples since they have different kinetics and reaction mechanisms (zulueta et al., 2009). the antioxidant capacity of mo leaves is related to that reported by guzmán-maldonado and fuentes (2015) and cuellar-núñez et al. (2018) who obtained values of 500.02 μmol te g-1 and 636 μmol te g-1, respectively. mo leaves show higher antioxidant capacity compared to epazote (31.5 μmol te g-1), oregano (25 μmol te g-1) and parsley (60 μmol te g-1) (mercado-mercado et al., 2013). table 2. content of phenolic, tannins, and flavonoids in the different structures of moringa oleifera. samples phenols (mg gae 100 g-1) tannins (mg ce 100 g-1) flavonoids (mg gae 100 g-1) seeds etchojoa, sonora 160.87 ± 14.13 nd 249.86 ± 22.08 acapulco, guerrero 184.05 ± 13.52 nd 149.47 ± 6.30 husks etchojoa, sonora 3.65 ± 0.20 52.49 ± 3.56 273.85 ± 25.18 acapulco, guerrero 4.50 ± 0.42 57.46 ± 3.58 202.81 ± 18.91 leaves etchojoa, sonora 20.25 ± 0.02 13.81 ± 0.004 1427.27 ± 53.44 acapulco, guerrero 26.14 ± 0.06 13.78 ± 0.009 2859.44 ± 220.63 flowers acapulco, guerrero 1908.71 ± 110.74 220.27 ± 16.30 936.44 ± 88.03 gae gallic acid equivalents; ce catechin equivalents. 294 agron. colomb. 38(2) 2020 table 3. antioxidant capacity of the different structures of moringa oleifera. samples teac (µmol te g-1) orac (µmol te g-1) seeds etchojoa, sonora 107.99 ± 6.88 64.35 ± 6.06 acapulco, guerrero 152.62 ± 9.34 61.82 ± 1.89 husks etchojoa, sonora 154.87 ± 11.95 102.91 ± 4.59 acapulco, guerrero 224.45 ± 9.07 93.47 ± 9.15 leaves etchojoa, sonora 122.05 ± 1.54 721.29 ± 71.77 acapulco, guerrero 183.36 ± 13.97 645.33 ± 23.82 flowers acapulco, guerrero 124.13 ± 2.33 382.60 ± 33.54 teac trolox equivalent antioxidant capacity; orac oxygen radical absorbance capacity; te trolox equivalents. principal component analysis (pca) the three principal components (eigenvalues) explain 90.3% of the total variation; the first component represents a separate variance of 37.84%, while the second component represents 34.79%, and the third one a total of 17.67%. these main components contributed with the greatest inf luence (tab. 4). table 4. eigenvalues and explained variance of the principal component analysis (pca) using 13 biochemical variables on different structures of moringa oleifera. pca eigenvalue explained variance (%) cumulative variance (%) 1 4.9204 37.8490 37.8490 2 4.5233 34.7948 72.6438 3 2.2974 17.6722 90.3160 4 0.7866 6.0506 96.3666 5 0.4010 3.0848 99.4515 6 0.0713 0.5485 100.0000 the value in bold represents the cumulive variance (%) ≥90%. moreover, each of the main components refers to different variables (eigenvectors); component one (main) is composed of the ethereal extract variables with -0.9860, carbohydrates 0.9142 and protein -0.8746, whereas component two is represented by dietary fiber which showed a value of -0.8849, insoluble fiber -0.790 and soluble fiber -0.895 (fig. 2). component three is made up of up to four variables representing the highest phenols with 0.7021, tannins 0.7083, flavonoids -0.6598 and antioxidant capacity determined by the orac method with -0.6319 (tab. 5). there was a difference between the different parts of the plant; nevertheless, there are only minor changes between regions. seeds are the part that showed greater differences compared to leaves, husks and f lowers. table 5. eigenvectors and cumulative variance (%) of the analysis of the principal component analysis (pca) using 13 biochemical variables on different structures of moringa oleifera. variable pc1 pc2 pc3 phenols 0.3736 0.5984 0.7021 tannins 0.6231 0.3100 0.7083 flavonoids 0.4567 0.4309 -0.6598 ashes 0.4382 0.6312 -0.3554 moisture 0.6420 0.4449 0.4715 proteins -0.8746 0.4142 -0.0429 ethereal extract -0.9860 0.0692 0.1325 total dietary fiber 0.4393 -0.8849 0.0630 insoluble fiber 0.4012 -0.8790 0.1780 soluble fiber 0.4876 -0.8095 -0.2117 carbohydrates 0.9142 0.3618 -0.0739 teac 0.3467 -0.6849 -0.1189 orac 0.5432 0.5477 -0.6319 teac trolox equivalent antioxidant capacity; orac oxygen radical absorbance capacity. values in bold represent the significant correlations between the principal components and the variables. p c 3 pc1 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 (etheri c extra ct and protein negati ve correla tion ca rbohyd rates positiv e corre lation) (t ot al p he no ls a nd ta nn in s po si tiv e co rre la tio n fla vo no id s an d o ra c ne ga tiv e co rre la tio n) (total dietary fiber, insoluble fiber and soluble fiber negative correlation) pc2 -1.0 -0.5 0.0 0.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 leaf (guerrero) leaf (sonora) seed husk (guerrero) seed husk (sonora) seed (guerrero) seed (sonora) flower (guerrero) figure 2. projection on the three first principal components of different structures of moringa oleifera. 295guzmán-maldonado, lópez-manzano, madera-santana, núñez-colín, grijalva-verdugo, villa-lerma, and rodríguez-núñez: nutritional characterization of moringa oleifera leaves, seeds, husks and flowers from two regions of mexico conclusions the different parts of mo analyzed showed differences in the proximal composition and functional compounds as phenols, f lavonoids and tanins. however, the comparative analysis (principal component analysis, pca) did not show important differences between the samples obtained from the states of guerrero and sonora. the companies in mexico that market products of the mo plant can get it from both regions and so they treat them as similar. mo seeds and f lowers could be an alternative to enriched foods (wheat f lour or cereals) due to their high protein values. the use of mo f lowers could be recommended as an antioxidant supplement due to their high values of phenols and f lavonoids. these values are even higher than the ones observed in leaves, which are currently the most commercialized part of the mo plant. acknowledgments the authors would like to thank the program “support for the incorporation of new ptc-prodep 2015”, fpromep-38 / rev-03, sep-23-005. in addition, they would like to thank the university of guanajuato for the support through the project ciforea 126/2016. literature cited abdulkadir, a.r., d.d. zawawi, a nd m.s. jahan. 2016. proximate and phy tochemical screening of different parts of moringa oleifera. russ. agric. sci. 42, 34-36. doi: 10.3103/ s106836741601002x abdulkarim, s.m., k. long, o.m. lai, s.k.s. muhammad, and h.m. ghazali. 2005. some physico-chemical properties of moringa oleifera seed oil extracted using solvent and aqueous enzymatic methods. food chem. 93(2), 253-263. doi: 10.1016/j. foodchem.2004.09.023 aja, p.m., u.a. ibiam, a.j. uraku, o.u. orji, c.e. offor, and b.u. nwali. 2013. comparative proximate and mineral composition of moringa oleifera leaf and seed. glo. adv. res. j. agric. sci. 2, 137-141 alhakmani, f., s. kumar, and s.a. khan. 2013. estimation of total phenolic content, in-vitro antioxidant and anti-inf lammatory activity of f lowers of moringa oleifera. asian pac. j. trop. biomed. 3(8), 623-627. doi: 10.1016/s2221-1691(13)60126-4 ali, e.n. and kemat, s.z. 2017. bioethanol produced from moringa oleifera seeds husk. iop conf. ser. mater. sci. eng. 206, 012019. doi: 10.1088/1757-899x/206/1/012019 amaglo, n.k., r.n. bennett, r.b.l. curto, e.a. rosa, v.l. turco, a. giuffrida, a.l. curto, f. crea, and g.m. timpo. 2010. profiling selected phytochemicals and nutrients in different tissues of the multipurpose tree moringa oleifera l., grown in ghana. food chem. 122(4), 1047-1054. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.03.073 anhwange, b.a., v.o. ajibola, and s.j. oniye. 2004. chemical studies of the seeds of moringa oleifera (lam) and detarium microcarpum (guill and sperr). j. biol. sci. 4(6), 711-715. doi: 10.3923/jbs.2004.711.715 anudeep, s., v.k. prasanna, s.m. adya, and c. radha. 2016. characterization of soluble dietary fiber from moringa oleifera seeds and its immunomodulatory effects. int. j. biol. macromol. 91, 656-662. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2016.06.013 anwar, f. and m.i. bhanger. 2003. analytical characterization of moringa oleifera seed oil grown in temperate regions of pakistan. j. agric. food chem. 51, 6558-6563. doi: 10.1021/jf0209894 anwar, f., a.i. hussain, s. iqbal, and m.i. bhanger. 2007. enhancement of the oxidative stability of some vegetable oils by blending with moringa oleifera oil. food chem. 103(4), 1181-1191. doi: 10.1016/j.foodchem.2006.10.023 anwar, f., s.n. zafar, and u. rashid. 2006. characterization of moringa oleifera seed oil from drought and irrigated regions of punjab, pakistan. grasas aceites 57(2), 160-168. doi: 10.3989/ gya.2006.v57.i2.32 aoac. 2000. official methods of analysis of the association of official analytical chemists international: vitamins and other nutrients. gaithersburg, usa. aree, t. and s. jongrungruangchok. 2016. crystallographic evidence for β-cyclodextrin inclusion complexation facilitating the improvement of antioxidant activity of tea (+)-catechin and (–)-epicatechin. carbohyd. polym. 140, 362-373. doi: 10.1016/j. carbpol.2015.12.066 arise, a.k., r.o. arise, m.o. sanusi, o.t. esan, and s.a. oyeyinka. 2014. effect of moringa oleifera f lower fortification on the nutritional quality and sensory properties of weaning food. croat. j. food sci. technol. 6(2), 65-71. bhutada, p.r., a.j. jadhav, d.v. pinjari, p.r. nemade, and r.d. jain. 2016. solvent assisted extraction of oil from moringa oleifera lam. seeds. ind. crop. prod. 82, 74-80. doi: 10.1016/j. indcrop.2015.12.004 bonal, r.r., o.r. rivera, and c.m. bolívar. 2012. moringa oleifera: una opción saludable para el bienestar. medisan 16(10), 1596-1599. borrás-linares, i., s. fernández-arroyoa, d. arráez-romana, p.a. palmeros-suárez, r. del val-díaz, i. andrade-gonzáles, a. fernández-gutiérrez, j.f. gómez-leyva, and a. seguracarretero. 2015. characterization of phenolic compounds, anthocyanidin, antioxidant and antimicrobial activity of 25 varieties of mexican roselle (hibiscus sabdariffa). ind. crop. prod. 69, 385-394. doi: 10.1016/j.indcrop.2015.02.053 cabrera-carrión, j.l., c. jaramillo-jaramillo, f. dután-torres, j. cun-carrión, p.a. garcía, and l. rojas de astudillo, l. 2017. variación del contenido de alcaloides, fenoles, f lavonoides y taninos en moringa oleifera lam. en función de su edad y altura. bioagro 29(1), 53-60. chaparro, a.s.p., t.i.d. aristizábal, and g.j.h. gil. 2009. composición y factores antinutricionales de las semillas del género mucuna. rev. fac. nac. agron. medellin 62(1), 4843-4853. cuellar-núñez, m.l., i. luzardo-ocampo, r. campos-vega, m.a. gallegos-corona, e. gonzáles de mejía, and g. loarca-piña. 2018. physicochemical and nutraceutical properties of moringa (moringa oleifera) leaves and their effects in an in vivo aom/ dss-induced colorectal carcinogenesis model. food res. int. 105, 159-168. doi: 10.1016/j.foodres.2017.11.004 296 agron. colomb. 38(2) 2020 dhakar, r.c., s.d. maurya, b.k. pooniya, n. bairwa, m. gupta, and sanwarmal. 2011. moringa: the herbal gold to combat malnutrition. chron. young sci. 2(3), 119-126. do carmo, s.n., f.q. damásio, v.n. alves, t.l. marques, and n.m. coelho. 2013. direct determination of copper in gasoline by f lame atomic absorption spectrometry after sorption and preconcentration on moringa oleifera husks. microchem. j. 110, 320-325. doi: 10.1016/j.microc.2013.04.010 fahey, j.w. 2005. moringa oleifera: a review of the medical evidence for its nutritional, therapeutic, and prophylactic properties. trees for life j. 1, 1-24. faizi, s., b.s. siddiqui, r. saleem, k. aftab, f. shaheen, and a.h. gilani. 1998. hypotensive constituents from the pods of moringa oleifera. planta medica 64(3), 225-228. doi: 10.1055/s-2006-957414 fao. 2003. food energy methods of analysis and conversion factors. fao food and nutrition paper 77. fao, rome. fao/who. 2004. codex alimentarius commission, xii, supplement 4. joint fao who food standards programme, rome. fernandes, l., s. casal, j.a. pereira, j.a. saraiva, and e. ramalhosa. 2017. edible f lowers: a review of the nutritional, antioxidant, antimicrobial properties and effects on human health. j. food compos. anal. 60, 38-50. doi: 10.1016/j.jfca.2017.03.017 gidamis, a.b., j.t. panga, s.v. sarwatt, b.e. chove, and n.b. shayo. 2003. nutrient and antinutrient contents in raw and cooked young leaves and immature pods of moringa oleifera, lam. ecol. food nutr. 42(6), 399-411. doi: 10.1080/03670240390268857 gopalakrishnan, l., k. doriya, and d.s. kumar. 2016. moringa oleifera: a review on nutritive importance and its medicinal application. food sci. hum. wellness 5(2), 49-56. doi: 10.1016/j. fshw.2016.04.001 gowrishankar, r., m. kumar, v. menon, d.s. mangala, m. saravanan, p. magudapathy, b.k. panigrahi, k.g.m. nair, and k. venkataramaniah. 2010. trace element studies on tinospora cordifolia (menispermaceae), ocimum sanctum (lamiaceae), moringa oleifera (moringaceae), and phyllanthus niruri (euphorbiaceae) using pixe. biol. trace elem. res. 133, 357-363. doi: 10.1007/s12011-009-8439-1 gupta, s., r. jain, s. kachhwaha, and s.l. kothari. 2018. nutritional and medicinal applications of moringa oleifera lam. review of current status and future possibilities. j. herb med. 11, 1-11. doi: 10.1016/j.hermed.2017.07.003 guzmán-maldonado, s.h., a. zamarripa-colmenares, and l.g. hernández-duran. 2015. calidad nutrimental y nutraceútica de hoja de moringa proveniente de árboles de diferente altura. rev. mexicana cienc. agríc. 6(2), 317-330. doi: 10.29312/ remexca.v6i2.691 hagerman, a.e. and l.g. butler. 1989. choosing appropriate methods and standards for assaying tannin. j. chem. ecol. 15, 1795-1810. doi: 10.1007/bf01012267 jonhson, d.e. 1998. métodos multivariados aplicados al análisis de datos. traslated to spanish by pérez-castellanos, h. international thomson editores, mexico city. lalas, s. and j. tsaknis. 2002. characterization of moringa oleifera seed oil variety “periyakulam 1”. j. food compos. anal. 15(1), 65-77. doi: 10.1006/jfca.2001.1042 mabusela, s.p., t.t. nkukwana, m. mokoma, and v. muchenje. 2018. layer performance, fatty acid profile and the quality of eggs from hens supplemented with moringa oleifera whole seed meal. s. afr. j. anim. sci. 48(2), 234-243. macías de costa, s., m.a. montenegro, t. arregui, m.i. sánchez de pinto, m.a. nazareno, and b. lópez de mishima. 2003. caracterización de acelga fresca de santiago del estero (argentina). comparación del contenido de nutrientes en hoja y tallo. evaluación de los carotenoides presentes. ciênc. technol. aliment. 23(1), 33-37. doi: 10.1590/s0101-20612003000100008 makkar, h.p.s. and k. becker. 1996. nutrional value and antinutritional components of whole and ethanol extracted moringa oleifera leaves. anim. feed sci. tech. 63(1-4), 211-228. doi: 10.1016/s0377-8401(96)01023-1 martín, c., a. moure, g. martín, e. carrillo, h. domínguez, and j.c. parajó. 2010. fractional characterization of jatropha, neem, moringa, trisperma, castor and candlenut seeds as potential feedstocks for biodiesel production in cuba. biomass bioenergy 34(4), 533-538. doi: 10.1016/j.biombioe.2009.12.019 mercado-mercado, g., r. carrillo, a. wall-medrano, j.a. lópez día z , a nd e . á lva rez-pa rri l la. 2013. compuestos polifenólicos y capacidad antioxidante de especias típicas consumidas en méxico. nutr. hosp. 28(1), 36-46. doi: 10.3305/ nh.2013.28.1.6298 moyo, b., p.j. masika, a. hugo, and v. muchenje. 2011. nutritional characterization of moringa (moringa oleifera lam.) leaves. afr. j. biotechnol. 10(60), 12925-12933. doi: 10.5897/ ajb10.1599 núñez-colín, c.a. and d. escobedo-lópez. 2014. caracterización de germoplasma vegetal: la piedra angular en el estudio de los recursos fitogenéticos. acta agricola y pecuaria 1(1), 1-6. olagbemide, p.t. and p.c.n. alikwe. 2014. proximate analysis and chemical composition of raw and defatted moringa oleifera kernel. advan. life sci. technol. 24, 92-99. ou, b., m. hampsh-woodill, and r. prior. 2001. development and validation of an improved oxygen radical absorbance capacity assay using f luorescein as the f luorescent probe. j. agr. food chem. 49(10), 4619-4626. doi: 10.1021/jf010586o pakade, v., e. cukrowska, and l. chimuka. 2013. comparison of antioxidant activity of moringa oleifera and selected vegetables in south africa. s. afr. j. sci. 109(3-4), 1-5. doi: 10.1590/ sajs.2013/1154 prosky, l., n.g. asp, t.f. schweizer, j.w. devries, and i. furda. 1998. determination of insoluble, soluble, and total dietary fiber in foods and food products. j. assoc. off. anal. chem. 71(5), 1017-1023. raman, j.k., c.m. alves, and e. gnansounou. 2017. a review on moringa tree and vetiver grass-potential biorefinery feedstocks. bioresour. technol. 249, 1044-1051. doi: 10.1016/j. biortech.2017.10.094 rashid, u., a. farooq, b.r. moser, and g. knothe. 2008. moringa oleifera oil: a posible source of biodiesel. bioresour. technol. 99(17), 8175-8179. doi: 10.1016/j.biortech.2008.03.066 reyes, s.n., e. spörndly, and i. ledin. 2006. effect of feeding different levels of foliage moringa oleifera to creole dairy cows on intake digestibility milk production and composition. livest. prod. sci. 101(1-3), 24-31. doi: 10.1016/j.livprodsci.2005.09.010 297guzmán-maldonado, lópez-manzano, madera-santana, núñez-colín, grijalva-verdugo, villa-lerma, and rodríguez-núñez: nutritional characterization of moringa oleifera leaves, seeds, husks and flowers from two regions of mexico ropiak, h.m., a. ramsay, and i. mueller-harvey. 2016. condensed tannins in extracts from european medicinal plants and herbal products. j. pharm. biomed. anal. 121, 225-231. doi: 10.1016/j. jpba.2015.12.034 sánchez-machado, d.i., j. lópez-cervantes, j. lópez-hernández, and p. paseiro-losada. 2004. fatty acids, total lipid, protein and ash contents of processed edible seaweeds. food chem. 85(3), 439-444. sánchez-machado, d.i., j.a. núñez-gastélum, c. reyes-moreno, b. ramírez-wong, and j. lópez-cervantes. 2010. nutritional quality of edible parts of moringa oleifera. food anal. method. 3, 175-180. doi: 10.1007/s12161-009-9106-z sáyago-ayerdi, s.g. and i. goñi. 2010. hibiscus sabdariffa l.: fuente de fibra antioxidante. arch. latinoam. nutr. 60(1), 79-84. sena, l.p., d.j. vanderjagt, c. rivera, a.t.c. tsin, i. muhamadu, o. mahamadou, m. millson, a. pastuszyn, and r.h. glew. 1998. analysis of nutritional components of eight famine foods of the republic of niger. plant food hum. nutr. 52, 17-30. doi: 10.1023/a:1008010009170 shi, y., x. wang, and a. huang. 2018. proteomic analysis and food-g rade en z y mes of mor inga oleifera l a m. a l a m. f lower. int. j. biol. macromol. 115, 883-890. doi: 10.1016/j. ijbiomac.2018.04.109 singleton, v.l. and j.a. rossi. 1965. colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. am. j. enol. vitic. 16, 144-158. tao-bin, h., h. yan-ping, h. yewei, w. xuan-jun, h. jiang-miao, and s. jun. 2018. structural elucidation and antioxidant activity of an arabinogalactan from the leaves of moringa oleifera. int. j. biol. macromol. 112, 126-133. doi: 10.1016/j. ijbiomac.2018.01.110 toro, m.j.j., h.a. carballo, and r.l. rocha. 2016. corn f lour fortified with moringa oleifera leaves powder: alternative against hunger on vulnerable population. revista de ciencias 20(2), 77-86. titchenal, c.a. and j. dobbs. 2005. nutritional value of vegetables. pp. 21-23. in: hui, y.j. (ed.). handbook of food science, technology, and engineering. taylor & francis group, florida, usa. vaknin, y. and a. mishal. 2017. the potential of the tropical “miracle tree” moringa oleifera and its desert relative moringa peregrina as edible seed-oil and protein crops under mediterranean conditions. sci. hortic. 225, 431-437. doi: 10.1016/j. scienta.2017.07.039 van der berg, r., g.r.m. haenen, h. van der berg, and a. bast. 1999. applicability of an improved trolox equivalent antioxidant capacity (teac) assay for evaluation of antioxidant capacity measurements of mixtures. food chem. 66(4), 511-517. doi: 10.1016/s0308-8146(99)00089-8 velázquez-zavala, m., i.e. peón-escalante, r. zepeda-bautista, and m.a. jiménez-arellanes. 2016. moringa (moringa oleifera lam.): usos potenciales en la agricultura, industria y medicina. rev. chapingo ser. hortic. 22(2), 95-116. doi: 10.5154/r. rchsh.2015.07.018 warhurst, a.m., s.l. raggett, g.l. mcconnachie, s.j.t. pollard, v. chipofya, and g.a. codd. 1997. adsorption of the cyanobacterial hepatotoxin microcystin-lr by a low-cost activated carbon from the seed husks of the pan-tropical tree, moringa oleifera. sci. total environ. 207(2-3), 207-211. doi: 10.1016/ s0048-9697(97)00260-x zulueta, a., m.j. esteve, and a. frígola. 2009. orac and teac assays comparison to measure the antioxidant capacity of food products. food chem. 114(1), 310-316. doi: 10.1016/j. foodchem.2008.09.033 banana leaf as packaging of lulo for different storage temperatures and the effects on postharvest characteristics received for publication: 28 january, 2017 accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.64135 1 department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). nmforeroc@unal.edu.co 2 faculty of agriculture and food sciences, université laval, quebec (canada). sebastian.gutierrez-pacheco.1@ulaval.ca 3 independent researcher, bogotá (colombia). agronomía colombiana 35(1), 107-115, 2017 banana leaf as packaging of lulo for different storage temperatures and the effects on postharvest characteristics hoja de plátano como empaque de lulo para diferentes temperaturas de almacenamiento y los efectos en las características postcosecha nathalia m. forero-cabrera1, sebastián gutiérrez-pacheco2, javier rivera-acosta3, andrés f. silva-dimaté1, and carolina m. sánchez-sáenz1 abstract resumen in colombia, the small and medium farmers are responsible for the production of nearly 45.000 t yr-1 of lulo (solanum quitoense). however adequate and easy techniques for postharvest handling are not often available to be implemented by this sector of the producers. this research aimed to study banana (musa paradisiaca) leaf as primary packaging to minimize the loss of quality of lulo stored at different temperatures. chemical and physiological quality parameters were considered in the analysis of the maturation process. loss weight, color changes in cielab coordinates, total titratable acidity (tta), young’s modulus and firmness were measured to represent the fruit quality. use of banana leaf as primary package show that weight losses and the color changes result of the ripening process were decreased. the color changes of lulo skin were significantly affected by storage temperature. to avoid changes in tta, mechanical damage is not recommended. when the lulo fruits were packed with banana leaves, the young’s modulus and firmness values was higher. the results of this research allow the comparison of quality of lulo in the packaging proposal and the results of others researchers who use conventionally packaging like wood crates and carton packaging. the proposal packaging configuration (lulos packed with banana leaf in plastic crates of 80×60×20 cm) is an easy alternative to get and preserve the quality of lulo fruits for a longer storage time. en colombia, los pequeños y medianos productores son responsables de la producción de cerca de 45.000 t año-1 de lulo (solanum quitoense). sin embargo, técnicas de manejo poscosecha fáciles y adecuadas a menudo no están disponibles para ser implementadas por este sector de productores. esta investigación tuvo como objetivo estudiar la hoja de plátano (musa paradisiaca) como empaque primario para minimizar la pérdida de calidad del lulo almacenado a diferentes temperaturas. se consideraron parámetros de calidad físicos y químicos en el análisis del proceso de maduración. pérdida de peso, cambio de color en coordenadas cielab, acidez total titulable (att), módulo de young y firmeza se midieron para determinar la calidad del fruto. el uso de hoja de plátano como empaque primario permitió que las pérdidas de peso y el cambio de color producto del proceso de maduración disminuyeran. los cambios de color en la piel del lulo fueron afectados significativamente por la temperatura de almacenamiento. para evitar cambios en la att, el daño mecánico no es recomendable. cuando los frutos de lulo se empacaron con hoja de plátano, los valores de módulo de young y firmeza fueron mayores. los resultados de esta investigación permiten la comparación de la calidad de lulo bajo el empaque propuesto y los resultados de otros autores quienes usaron empaques convencionales como cajas de madera y cartón. la configuración de empaque propuesta (lulos empacados en hoja de plátano en cajas de plástico de 80×60×20 cm) es una alternativa fácil que permite obtener y preservar la calidad de frutos de lulo por un mayor periodo de almacenamiento. key words: fruit preservation, primary packing, solanum quitoense, musa paradisiaca. palabras clave: conservación de frutas, empaque primario, solanum quitoense, musa paradisiaca. significant losses at harvest stage, caused by factors such as inadequate practices at harvesting, defective storage infrastructure, high perishability and problems of handling, transport and marketing. introduction in colombia at 2013, the lulo culture (solanum quitoense) reported an increase in its production of 1.87% (madr, 2014). however, the production growth is accompanied by 108 agron. colomb. 35(1) 2017 cooling and packaging are the common strategies deployed to preserve climacteric fruits like lulo. the temperature handling has been the dominant factor for extending the postharvest life of any collected product (shao-wei et al., 2017). an increase of 10°c in storage temperature represents an increase in the respiratory activity by a factor of two or three (silip et al., 2015). different researches (nabati et al., 2017; olivares-tenorio et al., 2017; rodoni et al., 2016; krarup, 1993) show that for some horticultural solanaceae, temperature and relative humidity are the most important factors in their conservation, suggesting an appropriate storage temperature of 10°c and a relative humidity greater than 90% for eggplant (solanum melongena), cucumber fruit (cucumis sativus), red pepper (capsicum annuum) and tomato (solanum lycopenicum). in uchuva (physalis peruviana), garcía et al. (2014) mention the positive effect of cooling reducing the maturation process. other case reported by rugkong et al. (2011), who stored tomato fruits, indicate that cooling reduced ethylene production, color change and firmness loss. according to balaguera-lópez et al. (2014), less weight loss and lower color change were observed by dipping lulo (solanum quitoense lam.) for 10 min in a cacl2 solution before storage at 8°c. regarding the packing use, rudra et al. (2013) used active packaging (with microbial and ethylene scrubbers) to store peach and plum at a temperature of 32±2°c. in their investigation an increased shelf life, marketability and retailer profitability through the use of this type of packaging was determined. other reports involving the use of agro-industrial waste as raw material for packaging have presented satisfactory results: for example, cavalcante et al. (2015) used waste of minimally processed carrots as edible films. they found that these films have beneficial properties to the consumer such as the antioxidant activity. in colombia, the use of different plant leaves as packaging is frequent due to its degradability and its ability to protect fresh or processed products (díaz, 2012). the bijao leaf (heliconia bihai) used to commercialize guava paste is an example of this kind of packaging. in addition, this package provides a pleasant f lavor and odor characteristic (prada et al., 2006). “envuelto de maiz” (a typical food of colombian caribbean coast and panama), is a mass of ground corn/ cob beans, cheese and sugar wrapped in corn leaves and cooked in water (rodríguez et al., 2008). “casabe” is bread made from cassava starch, native of the amazon. in the department of bolivar (colombia), packages of this bread into banana leaves was reported aswell (hoyos, 2002). the use of banana leaf as primary fruit packaging was explored (forero et al., 2014) due to its degradability, easy access, and its potential to preserve the fruit harvested quality. however, the effect on postharvest characteristics of this package for different storage temperatures has not been explored in depth. lulo is a tropical fruit characterized by its refreshing and intense aroma, attracting domestic and international markets (forero et al., 2015). several studies interested in maintaining the qualities of lulo after harvest have been developed (galvis and herrera, 1999; huyskens-keil et al., 2001; franco et al., 2002; casierra-posada et al., 2004; forero et al., 2014) using parameters such as weight, color and texture to determine the effects of diverse procedures on the fruits. some of them affect the pulp taste as titratable acidity, total soluble solids and ph. monitoring these parameters allows quality control on fruits and vegetables and, as a whole, keeps the nutritional, culinary and commercial value of products ref lected on the external appearance (chacon, 2006). thus, this research was aimed to study banana leaf as primary packaging to minimize the loss of quality of lulo stored at different temperatures. materials and methods fruit material, acquisition and selection the variety quitoense lulo fruit used in the experiment were grown in san bernardo, cundinamarca, colombia, with geographical coordinates 4°10’44” n and 74°25’20” w. 500 kg of lulo were brought to the laboratory immediately after harvesting procedure. color uniformity, size and absence of injuries and odors were the criterion considered to fruit selection. banana leaves were harvested the same day of lulo fruit harvest. to choose the banana leaves, color uniformity and the absence of radiation damage and pest attack were considered. data of initial characterization as follow: firmness: 18±7.07 n, total soluble solids: 7.14±0.68%, weight: 120±40 g, state at harvest (according with corpoica, 2001): between 3 and 4 (25-50% of surface was yellow). packaging the distribution of fruit and banana leaves as primary packaging inside the plastic containers was as follows: first, the banana leaves were pretreated by heating in an oven at 80°c during three minutes in order to avoid the spread of fungi of banana leaves. in plastics fruit crates of 80x60x20 cm a first layer of banana leaves was placed to protect lulos and avoid contact with the container surface. after this, a first layer of fruit was placed over the banana leaves. later, interwoven layers of fruit and banana leaves were added 109forero-cabrera, gutiérrez-pacheco, rivera-acosta, silva-dimaté, and sánchez-sáenz: banana leaf as packaging of lulo for different storage temperatures... until completing three layers of lulo. this packaging configuration led approximately 220 g of banana leaves used to pack 25 kg of lulo fruit. then, two treatment groups were studied: lulo fruits packed with banana leaf (pbl) and lulo fruits without packaging (npbl). storage conditions before the storage, samples were subjected to impacts to simulate the conditions that often make part of the postharvest process. ordered fruit in baskets were submitted to mechanical damage for 5, 10, 15, 20 or 25 times (depending on treatment). the beatings were carried out by dropping the basket to a height of 80 cm from the ground. then, the containers were stored at a temperature of 7°c (rh 90±5%), 10.25°c (rh 85±5%), 13.5°c (rh 60±5%), 16.75°c (rh 50±5%) and 20°c (rh 40±10%). experimental design this study was based on a central composite rotational experimental design (ccrd) with two independent factors (or variables): temperature (between 7 and 20°c) and number of impacts suffered (ni) (between 5 and 25). this design helped to form a factorial planning 2k (k = 2 independent variables) with three central points (level 0), four factorial points (levels ±1) and four axial points (levels ± α). in short, 11 experimental trials were packed with banana leaf (pbl) and 11 trials without packaging (npbl) (tab. 1). the α-value equal to 1.4142 was used according to α ≈ (2k)1/4. a second-order model was generated from a ccrd experimental design, wherein the value of the dependent variables is the function of the independent variables, as described in eq. (1). (1) this design was chosen because is possible to obtain significant and predictive models and allowed to generate a response surface to optimize the process (barros neto et al., 2002). fruit quality measurements the parameters of fruit quality were evaluated in the postharvest laboratory of civil and agricultural engineering department at universidad nacional de colombia, immediately after harvest, until observe fruit overripe. four lulos (repetitions) for each treatment were monitored, except for texture test, where twenty lulos at the beginning and twenty at the end of each treatment were evaluated. the weight was determined by an electronic scale (precisa gravimetrics ag, model xt 220±0.0001 g, dietikon, switzerland). weight loss was calculated as: wl = w0–wi *100 (2) w0 where wl was the weight loss expressed as a percentage, w0 was the weight at initiation of treatment for each lulo, and wi was the weight of lulo for i-day of treatment. the skin color changes were registered by a digital colorimeter (konica minolta, cr-410, ramsey, usa), using coordinates of cielab standard. the total difference between each coordinate obtained was modeled as: delta l*= l*0 l*f (3) delta a*= a*0 a*f (4) delta b*= b*0 b*f (5) total titratable acidity (tta) was obtained by titration with naoh (1 n), in a sample of the fruit juice (between 0.9 and 1.7 g) and expressed as a percentage of citric acid. % citric acid = (vf–vi)*0.64 (6) wm where, vf was the final volume of naoh recorded, vi meant the initial volume of naoh recorded, wm was the weight of the fruit juice sample and the constant 0.64 is the equivalence for citric acid. change in ta was obtained as, change in tta = |tai – taf | (7) where i and f subscripts refer to the initial and final measure, respectively. table 1. matrix treatments in the ccrd. treatments x1 (number of impacts) x2 (temperature, °c) code real code real 1 -1 10 -1 10.25 2 1 20 -1 10.25 3 -1 10 1 16.75 4 1 20 1 16.75 5 -1.414 5 0 13.5 6 1.414 25 0 13.5 7 0 15 -1.414 7 8 0 15 1.414 20 9 0 15 0 13.5 10 0 15 0 13.5 11 0 15 0 13.5 110 agron. colomb. 35(1) 2017 the textural properties, defined by barreiro and ruizaltisent (1996) as firmness and young’s modulus, were evaluated and determined by magness taylor test with the use of a texture analyzer (ct3 brookfield, model ct34500, 0 to 4500 g, middleboro, usa). a ratio to compare the change of young’s modulus from baseline was established. young’s modulus ratio between final and initial value was designated as equation 8. sf (8) si where sf was the final young’s modulus value and si was initial young’s modulus value. statistical analysis statistical package statistica software 9.0 2001 (statsoft, tulsa, ok, usa) was used for anova analysis (significance level α 0.05). anova analysis allowed determinate the effect of the factors and their interactions on the response variables. statistical models with its corresponding correlation coefficient (r2), graphs of the response surfaces and contour curves were obtained. models allowed estimate the optimum storage condition. results and discussion weight loss as shown in figure 1, to stored fruit at room temperature (20°c) and subjected to 15 strokes, average weight losses at 15 d were 8.7% for npbl fruit and 6.6% to pbl fruit. forero et al. (2014) reported weight losses of 7.3% for lulo fruits stored in plastic crates and 3.8% for fruits with the proposed packaging. damage generated by impacts resulted in a higher percentage of weight loss for this assay. balaguera-lópez et al. (2014) reported for lulo weight loss of 12.9% at the same storage time and storage temperature. reina et al. (1998) who worked with lulo stored at 12°c, reported weight losses of 7.7% at 18 d. in this research, similar temperature storage was used (at 13.5°c). to this condition, fruit subjected to 15 impacts and stored by 20 days, the weight losses were 10.9% for npbl fruits and 9.4% for pbl fruits. the difference between reina’s results and the weight losses reported in this research may be caused by the storage temperature difference (difference by 1.5°c) and physical damage generated. this postharvest stress caused accelerated metabolism in fruit which resulted in greater weight and fruit quality losses. as shown the figure 1, lower weight loss for fruits stored at temperatures above 13.5°c was found to pbl configuration compared to npbl configuration. this may be a result of the characteristics of banana leaf to protect the lulo fruit to weight loss caused by fruit transpiration. in the first days of storage, the moisture content of the banana leaf decreased (“weight loss banana leaf ”) and then this leads to weight loss of lulo by transpiration (forero et al., 2014). figure 1. monitoring of the weight loss in storage time for treatments with ni = 15 impacts. storage temperature at: (a) 7°c; (b) 13.5°c, and (c) 20°c. c b w ei gh t l os s (% ) storage days npbl pbl 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 16 -4 302520151050 35 w ei gh t l os s (% ) storage days npbl pbl 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 16 -4 302520151050 35 w ei gh t l os s (% ) storage days npbl pbl 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 16 -4 302520151050 35 a moreover, for fruit stored at 7.5°c, forero et al. (2014) reported weight losses of 5.8% at 18 d of storage. for this research, the lowest storage temperature was 7°c and this condition caused weight losses of 2.5% to npbl fruit and 111forero-cabrera, gutiérrez-pacheco, rivera-acosta, silva-dimaté, and sánchez-sáenz: banana leaf as packaging of lulo for different storage temperatures... 2.6% for pbl fruits at 17 d of storage. for this case, the temperature was the main factor in weight losses and there were not significant differences for the two packaging configurations studied (p>0.05). compared to fruit packaging used conventionally such as cardboard and wood crates, bonilla (2010) reported weight losses of 6.8% with wood crates and 7.1% in cardboard packaging for lulos unrefrigerated (20±5°c) by 10 d. for this investigation, average weight losses of 7.2% for npbl fruits and 5.3% for lulos pbl were recorded to day 13. similarly, bonilla (2010) performed the same test for refrigerated (8±1°c) fruit and he reported weight losses of 1.9% for wood crates and 4.2% for carton packaging, both results for ten days of storage. for this study, the average weight loss for lulos stored at 7°c, at the 11th day was 1.6%. the proposed packaging configuration yielded comparable results to conventional packaging reports for lulo. the banana leaf besides showing that fulfills its function of reducing weight losses by transpiration, also offers other advantages such as its low cost, its ability to be individually wrapped and especially its biodegradability, comparatives advantages over other materials used in food packaging (bonilla, 2010). color change a model to describe the change of the variables l* a* b* was not obtained for npbl fruits (for all the factors p>0.05). however, for pbl fruits the models of equation 9, 10 and 11 were obtained: change in l* = 3.7515 + 2.1794(t)2 r2 0.537 (9) change in a* = 6.2331 + 4.5848(t)2 r2 0.520 (10) change in b* = 6.6819 + 3.9654(t)2 r2 0.576 (11) where t is storage temperature. for all three models, the temperature factor (quadratic) was significantly different (p = 0.0103 for change of l*, p = 0.0122 for change of a* and p = 0.0068 for change of b*). the change in b* represents the blue-yellow changes and their model showed a better fit. mejía et al. (2012) reported that this variable is the key to track the increase in the characteristic orange hue of lulo, and in the case of this fruit is postulated as a variable to summarize the changes in the external appearance of fruits harvested and stored. the combination of storage temperature and packaging plays an important role in the degradation of pigments in the lulo. this combination can decelerate the changes of color as a result of the ripening process (salinas et al., 2010). the packaging besides protecting the fruit as we deduced in the analysis of weight loss, also reduces the amount of oxygen that available for the lulo, what it brings consequently the delay to manifest the characteristic yellow-orange hue of a mature lulo. total titratable acidity (tta) initial tta in all samples were similar (p>0.05). temperature has an important effect on this variable. significant differences were found between treatments stored at 7 and 20°c. similar results were found by díaz and manzano (2002), who worked with lulo treated with sodium hypochlorite 2% for 5 min and stored at 5, 10 and 15°c for 21 d. a model for change in tta for npbl fruits (fig. 2) was obtained. this model responded to the number of impacts (p≤0.05) and an adjustment (r2 0.483) was determined. the resulting model is described by equation 12, where ni is number of impacts. change in ta = 0.965651 – 0.299860 * ni2 (12) when the impacts received by the fruit increased, the difference between the initial and final value of tta increased. this is probably caused due to the increase in respiratory rate and then the degradation of organic acids reserves in the fruit as a result of respiration process, as balaguera-lópez et al. (2016) found for uchuva (physalis peruviana) storaged at 18°c throughout its ripening process. the greatest variation was found when the fruit receives fifteen impacts. for pbl fruits, an average value of 0.672% in the change in tta of was obtained. a model was not obtained on the basis of the factors considered in this study and no statistical evidence of the significance of these factors on the change of ta value (p>0.05) was found. considering figures 2c and 2d during the first 10 d after the harvest of lulo, the reduction in tta values was more evident in npbl fruits than pbl fruits. then, using banana leaves as packaging for lulo we can expect a steady performance of this variable to a storage period not more than 10 days. firmness the average values for firmness in this research are observed in table 2. firmness values between 13 and 23n were obtained for freshly harvested lulos, between 4.9 and 19 n, and between 5.4 and 11.6 n, for npbl and pbl in ripe lulos, respectively. galvis and herrera (1999) reported values of 42.26 n for half-ripe fruits and 17.8 n for ripe 112 agron. colomb. 35(1) 2017 fruits. ospina et al. (2007) also found values of 15.7 n for unripe and 14.4 n for ripe fruits. a decrease of the storage temperature and an increase of the co2 concentration (by use of packaging) result in a reduction of metabolic activity and a decrease in the rate of degradation of organic acids and hence, the evolution of physicochemical and quality properties such as color, firmness and shelf-life (alam and goyal, 2006; gwanpua et al., 2012). also, the variation on this parameter corresponds to the anisotropy of the material. its value will depend of the physiological conditions of the fruit, postharvest time and load conditions. in addition, fracture strength values indicate that freshly harvested lulo resists greater burden c b s to ra ge te m pe ra tu re ( c °) number of impacts 2015105 25 tt a ( % c itr ic a ci d) storage days 4.0 3.5 3.0 2.5 4.5 2.0 302520151050 35 40 w ei gh t l os s (% ) storage days 302520151050 35 40 d a c ha ng e in t ta 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 1.6 number of impacts storage temperature (°c) 5 25 20 15 10 7 10.25 13.75 16.75 20.0 <0.9 <0.8 <0.7 <0.6 <0.5 <0.4 >0.9 7.00 10.25 13.75 16.75 20.00 4.0 3.5 3.0 2.5 4.5 2.0 7°c 13.5°c 20°c 7°c 13.5°c 20°c figure 2. a. response surface for the change of tta; b. contour curves for the change of tta; c. tracking of tta values during the storage time for pbl fruits and d. npbl fruits, at ni = 15 impacts (central ni value). table 2. results of maximum strength (firmness) and modules of young’s modulus (stiffness) for fruit pbl and for fruit npbl. treatments pbl npbl firmness (n) sd (n) c.v (%) young’s modulus (mpa) sd (mpa) c.v (%) firmness (n) sd (n) -c.v (%) young’s modulus (mpa) sd (mpa) -c.v (%) 1 9.71 4.09-42.1 22.422 9.44-42.1 10.79 3.86-35.74 21.764 7.78-35.74 2 8.89 3.83-43.05 24.019 10.34-43.05 6.93 3.01-43.39 14.349 6.23-43.39 3 5.38 2.42-45 7.852 3.53-45 21.89 10.51-48 17.459 8.38-48 4 5.88 2.06-35.1 7.330 2.57-35.1 19.04 5.7-29.92 34.553 10.34-29.92 5 6.69 3.05-45.53 9.534 4.34-45.53 6.78 3.24-47.73 6.953 3.32-47.73 6 5.40 3.44-63.74 11.606 7.4-63.74 5.63 3.68-65.39 7.528 4.92-65.39 7 11.57 3.71-32.09 17.639 5.66-32.09 9.82 3.57-36.32 15.566 5.65-36.32 8 10.36 4.99-48.18 22.846 11.01-48.18 8.36 6.19-74.04 15.197 11.25-74.04 9 5.79 3.82-65.93 6.730 4.44-65.93 5.81 2.12-36.46 6.183 2.25-36.46 10 6.07 2.98-49.02 8.753 4.29-49.02 4.94 4.59-92.86 8.391 7.79-92.86 11 5.38 3.19-59.33 5.899 3.5-59.33 5.79 3.41-58.91 6.700 3.95-58.91 113forero-cabrera, gutiérrez-pacheco, rivera-acosta, silva-dimaté, and sánchez-sáenz: banana leaf as packaging of lulo for different storage temperatures... than lulos the end of each treatment, similar results are reported by ospina et al. (2007) and sena (1999). a model of this response variable in function of temperature (p≤0.05) for lulos pbl was obtained with an adjustment of r2 0.854. the ni variable did not have the incidence expected. storage conditions are the factor affecting the degree of mechanical strength. nevertheless, adequate storage technique must be ensured to protect them from damage during handling postharvest. to npbl a significant model was not obtained. firmness = 5.64308 – 1.13106 (t) + 2.38123 (t)2 (13) r2 0.854 young’s modulus the mean values of the modules of young’s modulus or deformability of the lulo epidermis can be seen in table 2. in general, for lulos pbl this value is higher, which mechanically represents that these fruits will be deformed unless than lulos npbl under the same compressive stress. water loss is one of the main causes of commercial and physiological deterioration of fresh produce, in the form of wilting, shriveling, and decrease of stiffness, turgidity and succulence (rodov et al., 2010). then, pbl lulos allowed to loss less water and lower reduction on stiffness. the model of young’s modulus ratio was only obtained for fruit pbl. sf = 0.191808t + 0.125832 t2 (14) si r2 0.705 the results for npbl have a greater dispersion because the blow was more random for this treatment. the banana leaf besides of cushion the blow, also keep the order among the layers of fruit. number of impacts (ni) did not have inf luence on final young’s modulus (linear p = 0.5029 and quadratic p = 0.3783). however, as seen in figure 3, for lulos pbl, a model based on the young’s modulus mean and the temperature (linear p = 0.0152 and quadratic p = 0.0145) was obtained to predict this parameter. the proposed packaging configuration can cushion the blow that receives lulo. conclusions in this research, the banana leaf as primary packaging reduces the damage caused by the impacts. as a result, less deformation and less mechanical damage to lulos packaged under this configuration were obtained. the packaging configuration consisting in lulos packed with banana leaf in plastic crates of 80×60×20 cm is an easy alternative to gets and preserves the quality of lulo fruits for a longer storage time. for pbl configuration of three layers of fruit, temperatures below 13.5°c and strokes not more than 15 are suggested. analogously for npbl fruits, strokes below 10 impacts are suggested. however, to avoid color degradation and changes in the ta value mechanical damage is not recommended. the inf luence of impacts to the fruit on ta value and pigments was verified. regarding the temperature conditions, when a storage temperature of 7°c can be ensure, use of banana leaf is figure 3. contour curves for epidermis texture characterization for pbl lulos. a. prediction of the final value of the maximum breaking force (firmness) of the epidermis of lulo; b. prediction of the young’s modulus ratio (dimensionless). b n i storage temperature (°c) n i storage temperature (°c) 20 15 10 25 5 1713107 20 a 1713107 20 20 15 10 25 5 <11.75 <10.75 <9.75 <8.75 <7.75 <5.75<6.75 >12 <0.39<0.54 <0.49 <0.44 <0.34 <0.29 <0.19<0.24 >0.55 114 agron. colomb. 35(1) 2017 not necessary to reduce weight losses. however, for future research, use of the proposal packaging configuration to protect the fruit of chilling injury caused by low cooling storage temperatures will be interesting. for further tests, explore this kind of packaging with other tropical fruits is suggested. also, analyze the fruitpacking-storage interaction by mathematical modeling will be necessary. acknowledgments the authors acknowledge the support of the department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia; the financial support of “programa nacional de semilleros de investigación, creación e innovación de la universidad nacional de colombia” and the support of mr. jaime cortés, farmer from san bernardo, cundinamarca, colombia. literature cited alam, t. and g.k. goyal. 2006. colour and pigment changes during modified atmosphere packaging storage of fruits and vegetables. stewart postharvest rev. 5, 1-9. doi: 10.2212/spr.2006.5.16 balaguera-lópez, h.e., c.a. martínez-cárdenas, and a. herreraarévalo. 2016. efecto del estado de madurez sobre el comportamiento poscosecha de frutos de uchuva (physalis peruviana l.) almacenados a temperatura ambiente. bioagro 28(1), 21-28. balaguera-lópez, h.e., d.a. ramírez, and p.j. almanza-merchán. 2014. el tiempo de inmersión en cacl2 y la refrigeración modifican algunas características físicas del fruto de lulo (solanum quitoense lam.) durante la poscosecha. acta hortic. 1016, 147-150. doi: 10.17660/actahortic.2014.1016.20 barreiro, b. and m. ruiz-altisent. 1996. propiedades mecánicas y calidad de frutos. definiciones y medidas instrumentales. frutic. profesional 77, 48-51. barros neto, b., i.s. scarminio, and r.e. bruns.2002. como fazer experimentos: pesquisa e desenvolvimento na ciência e na indústria, 2nd ed. ed. unicamp, campinas, brazil. bonilla, d. 2010. evaluación de dos índices de cosecha y tipos de empaque del fruto de naranjilla (solanum quitoense lam.) híbrido iniap palora, bajo dos condiciones de almacenamiento, en el cantón cevallos de la provincia de tungurahua. trabajo de grado. facultad de ingeniería agronómica, universidad técnica de ambato, ceballos, ecuador. casierra-posada, f., e. garcía, and p. lüdders. 2004. determinación del punto óptimo de cosecha en el lulo (solanum quitoense lam. var. quitoense y septentrionale). agron. colomb. 22(1), 32-39. cavalcante, a.e., m.r. alves de souza, n. vinhosa-bruno, and e. castello. 2015. produção de revestimento comestível à base de resíduo de frutas e hortaliças: aplicação em cenoura (daucus carota l.) minimamente processada. scient. agropecu. 6(1), 59-68. doi: 10.17268/sci.agropecu.2015.01.06 chacon, s. 2006. manual de procesamiento de frutas tropicales a escala artesanal en el salvador. programa nacional de frutas del salvador, ministerio de agricultura y ganadería, la libertad, el salvador. corpoica. 2001. manejo poscosecha del lulo ‘la selva’. corpoica. río negro, antioquia, colombia. díaz, s. 2012. las hojas de las plantas como envoltura de alimentos. imprenta nacional, bogota, colombia. díaz, j.g. and j.e. manzano. 2002. calidad en lulo (solanum quitoense l.) almacenados a diferentes temperaturas. proc. interam. soc. trop. hortic. 46, 27-28. forero, d., c. orrego, d. peterson, and c. osorio. 2015. chemical and sensory comparison of fresh and dried lulo (solanum quitoense lam.) fruit aroma. food chem. 169, 85-91. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.07.111 forero, n.m., s. gutierrez, r.l. sandoval, j.h. camacho, and m.a. meneses. 2014. evaluación poscosecha de las características del lulo (solanum quitoense) cubierto con hoja de plátano. temas agrar. 19(1), 73-85. franco, g., j. bernal, m. giraldo, p. tamayo, o. cataño, a. tamayo, j. gallego, m. botero, j. rodríguez, n. guevara, j. morales, m. londoño, g. ríos, j. rodríguez, j. cardona, j. zuleta, j. castaño, and m. ramírez. 2002. el cultivo del lulo: manual técnico. corpoica reg. 9 y 4. manizales, colombia. galvis, j. and a. herrera. 1999. el lulo (solanum quitoense lam.) manejo de poscosecha. convenio sena, universidad nacional de colombia. publicaciones sena, bogotá, colombia. garcía, m., a. peña, and b. brito. 2014. desarrollo tecnológico para el fortalecimiento del manejo poscosecha de la uchuva (physalis peruviana l.). in: carvalho, c. and d. moreno (eds.). physalis peruviana: fruta andina para el mundo. programa iberoamericano de ciencia y tecnología para el desarrollocyted, limencop sl, alicante, españa. gwanpua, s., b.e. verlinden, m.l.a.m. hertog, i. bulens, b. van de poel, j. van impe, b.m. nicolaï, and a.h. geeraerd. 2012. kinetic modeling of f irmness brea kdown in ‘braeburn’ apples stored under different controlled atmosphere conditions. postharvest biol. technol. 67, 68-74. doi: 10.1016/j. postharvbio.2011.12.010 hoyos, c. 2002. tambucos, ceretas y cafongos: recipientes, soportes y empaques del antiguo departamento de bolivar. gamma s.a., bogota, colombia. huyskens-keil, s., h. prono-widayat, and p. peters. 2001. effect of surface coating and film packing on the keeping quality of solanaceous crops (solanum muricatum ait., solanum quitoense lam.). acta hortic. 553. 621-625. doi: 10.17660/ actahortic.2001.553.150 krarup, c. 1993. tecnologías de pre y postcosecha de solanáceas relacionadas con su conservación y exportación. pp. 13.1-13.15. in: curso internacional: producción de hortalizas protegidas bajo plástico. instituto de investigaciones agropecuarias de chile (inia), santiago, chile. madr. 2015. anuario estadístico del sector agropecuario año 2013. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota, colombia. 115forero-cabrera, gutiérrez-pacheco, rivera-acosta, silva-dimaté, and sánchez-sáenz: banana leaf as packaging of lulo for different storage temperatures... mejía, c. m., d.a. gaviria, a.l. duque, r.m. rengifo, e.f. aguilar, and a.h. alegría. 2012. physicochemical characterization of the lulo (solanum quitoense lam.) castilla variety in six ripening stages. vitae 19(2), 157-165. nabati, j., f. izadi, r. abbasi, and f. hassani. 2017. effect of different storage methods on quantity and quality of potato. iran. food sci. technol. res. j. 1396. doi: 10.22067/ifstrj.v1396i0.57671 olivares-tenorio, m.l., m. dekker, m.a.j.s. van boekel, and r. verkerk. 2017. evaluating the effect of storage conditions on the shelf life of cape gooseberry (physalis peruviana l.). lwtfood sci. technol. 80, 523-530. doi: http://doi.org/10.1016/j. lwt.2017.03.027 ospina, d.m., h.j. ciro, and i.d. aristizábal. 2007. determinación de la fuerza de la fractura superficial y fuerza de firmeza en frutas de lulo (solanum quitoense x solanum hirtum). rev. fac. nac. agron. medellín 60(2), 4163-4178. doi: 10.15446/rfnam prada, l.e., j.j. caceres, h.r. garcia, and e. kopp. 2006. bijao: un empaque para la certificación de origen del bocadillo veleño. produmedios, bogota, colombia. reina, c., c. araujo, and i. manrique. 1998. manejo poscosecha y evaluación de la calidad del lulo que se comercializa en la ciudad de neiva. facultad de ingeniería, universidad surcolombiana, neiva, colombia. rodoni, l .m., j.h. hasperué. c.m. ortiz, m.l . lemoine, a. concellón, and a.r. vicente. 2016. combined use of mild heat treatment and refrigeration to extend the postharvest life of organic pepper sticks, as affected by fruit maturity stage. postharvest biol. technol. 117, 168-176. doi: 10.1016/j. postharvbio.2015.11.016 rodríguez, o., g. salamanca, and j. abril. 2008. simulación y optimización de un proceso de transferencia de calor para la inactivación de clostridium botulinum en alimentos colombianos. memorias xliii congreso nacional de ciencias biológicas. yopal, colombia. facultad de ciencias, universidad del tolima, ibague, colombia. rodov, v., s. ben-yehoshua, n. aharoni, and s. cohen. 2010. modified humidity packaging of fresh produce. hortic. rev. 37, 281329. doi: 10.1002/9780470543672.ch5 rudra, s., v. singh, s. jyoti, and u. shivhare. 2013. mechanical properties and antimicrobial efficacy of active wrapping paper for primary packaging of fruits. food biosci. 3, 49-58. doi: 10.1016/j.f bio.2013.07.002 rugkong, a., r. mcquinnc, j. giovannonic, j. rosee, and c. watkins. 2011. expression of ripening-related genes in cold-stored tomato fruit. postharvest biol. technol. 61, 1-14. doi: 10.1016/j. postharvbio.2011.02.009 salinas, r., e. liévano, f. ulín-montejo, j. mercado, and d. petit. 2010. caracterización morfológica y cambios durante la vida postcosecha de cuatro tipos de chile amashito (capsicum annuum l.) variedad glabriusculum (dunal) heiser & pickersgill. rev. iberoam. tecnol. postcosecha 11(1), 92-100. sena. 1999. el lulo solanum quitoense lam. manejo poscosecha convenio sena-icta, universidad nacional de colombia, bogota, colombia. shao-wei, c., h. min-chi, f. hsin-hsiu, t. shang-han, and l. yu-shen. 2017. effect of harvest season, maturity and storage temperature on storability of carambola ‘honglong’ fruit. sci. hortic. 220, 42-51. doi: 10.1016/j.scienta.2017.03.047 silip, j.j., r.r. yung, k.s. lim, m. mohamad, and s.m. hamdan. 2015. postharvest life of guava fruit under selected postharvest handling practices. pp. 152-158. in: proc. int. conf. plant physiology 2014. malaysian society of plant physiology, kuala lumpur, malaysia. on-farm conservation of potato landraces in ecuador received for publication: 31 july, 2018. accepted for publication: 18 december, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.66640 1 instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias iniap, departamento nacional de recursos fitogenéticos (denaref), estación experimental santa catalina, quito (ecuador). * corresponding author: alvaro.monteros@iniap.gob.ec agronomía colombiana 36(3), 189-200, 2018 on-farm conservation of potato landraces in ecuador conservación in situ de variedades de papa nativas del ecuador álvaro monteros-altamirano1* abstract resumen potato-landrace production systems have not been previously described in ecuador. accordingly, three areas of high potato diversity were identified using the passport data of samples collected during the 70s and 80s. native potato diversity collected at these three locations during 2006-2008 was compared with the diversity at the same places approximately 30 years ago to determine the dynamics in the potato diversity. additionally, potato-farmers growing landraces were interviewed and invited to local meetings to evaluate the vulnerability of their systems. when the earlier collections were compared with the 20062008 collection, many landraces with new names were found. the low number of landraces common to the past and present collections might suggest that the sampling of local landraces was not exhaustive, both during the 1970s and 1980s and during the 2006-2008 collection trips. mostly elderly people and small-scale farmers are currently maintaining potato landraces. since farmers cannot live solely on the production of their farms, they look for income alternatives through migration. the vulnerability of the potato conservation varied between the study areas. external conservation interventions performed on-farm, such as diversity fairs or re-introduction of landraces, were highly appreciated by the farmers and could help preserve potato landraces. los sistemas de producción de papas nativas no han sido previamente descritos en el ecuador. con este propósito, tres áreas de alta diversidad de papas fueron identificadas usando datos pasaporte de materiales colectados durante los años 70 y 80. se comparó la diversidad de papas nativas cultivadas durante el 2006 al 2008 en estas tres localidades con la diversidad colectada en los mismos sitios aproximadamente 30 años atrás para determinar las dinámicas en su diversidad. adicionalmente, los cultivadores de papas del estudio fueron entrevistados e invitados a encuentros locales para evaluar la vulnerabilidad de sus sistemas de producción. cuando las colectas anteriores fueron comparadas con la colección de este estudio, se hallaron algunas variedades nativas con nuevos nombres. el bajo número de variedades comunes halladas 30 años atrás y durante este estudio puede sugerir que las dos colectas no fueron exhaustivas. principalmente adultos mayores y agricultores de pequeña escala son los que mantienen todavía las papas nativas. como sus fincas no logran proveer los ingresos necesarios, los productores buscan ingresos alternativos a través de la migración. la vulnerabilidad de la conservación de papa varía entre las áreas estudiadas. intervenciones externas para la conservación en-finca, tales como ferias de semillas o re-introducción de variedades nativas de papa, fueron de alto aprecio por los agricultores y puede ayudar a conservarlas. key words: agrobiodiversity, genetic resources, farmers, in situ, solanum tuberosum. palabras clave: ag robiodiversidad, recursos genét icos, agricultores, in situ, solanum tuberosum. introduction in south america, there is wide diversity in cultivated and wild potato species. ecuador is one of the centers of diversity for these species (hawkes, 1988; hawkes, 1990). the ecuadorian biodiversity of potato includes 23 wild species and three cultivated solanum tuberosum (andigenum group) diploids, triploids and tetraploids (spooner et al., 1992; spooner et al., 2007; spooner et al., 2014). the diversity in cultivated potato is not randomly distributed; spots with high diversity can be identified. these spots or microcenters are small areas in which the diversity of a crop is concentrated (harlan, 1951). the international potato center (cip) has identified some microcenters of diversity for native potatoes. in ecuador, the chimborazo and carchi provinces are considered such microcenters (cip, 2017). areas with high diversity are suitable targets for on-farm conservation of plant genetic resources (bellon, 2004). on-farm conservation studies on native potatoes have been published in peru (brush and taylor, 1992; brush et al., 1995; de haan et al., 2007; de haan and juárez, 2010; de haan et al., 2010) and bolivia (terrazas et al., 2005; terrazas and cadima, 2008; iriarte et al., 2009). initial studies on native potatoes in ecuador were carried http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.66640 190 agron. colomb. 36(3) 2018 out by monteros et al. (2005a), but more studies are required in order to achieve efficient in situ conservation of these valuable resources in this country. two research sites identified in the study by monteros et al. (2005a) (carchi and chimborazo) are identical to the microcenters identified by cip (2017). the province of loja was identified as the third research site; this province was recognized as a biodiversity hot spot (pohle and gerique, 2008b), but its potato diversity has not been recognized yet. the ethnic background of the farmers who cultivate these potatoes is different in the three research areas. most of the population in carchi is “mestiza”, people with a mixed spanish and indigenous cultural background. according to frolich et al. (1999) and espinosa (2006), they were never under inca inf luence. carchi has a relatively small number of indigenous people, 2.8% of the total population in the province according to chisaguano (2006). carchi is also the first area where intensive potato monocropping became a common practice during the last 20-30 years. however, this area has changed, currently almost exclusively producing pasture and milk cow grazing (frolich et al., 1999). espinosa (2006) highlighted the lack of organization and cooperation among farmers in carchi. in chimborazo, most of the farmers are indigenous people who value their culture (espinosa, 2006). chimborazo is considered the capital of the indigenous population, accounting for 38% of the total population in the province (chisaguano, 2006). from the 17th century on, chimborazo’s countryside has been dominated by the “hacienda” system; the system was based servitude known as “huasipungo” (korovkin, 1997). in 1964, these farmers were granted property rights for their small plots of land (korovkin, 1997). farmer organization tends to be stronger here than in carchi (espinosa, 2006). loja, in southern ecuador, has an indigenous population of about 3.1%, mostly located in the saraguro canton (chisaguano, 2006). saraguro is one of the areas within the loja province with a higher level of potato crop diversity (finerman and sacket, 2003; pohle and gerique, 2008b). the saraguros are a highland indigenous group who speak quichua. since the 19th century, they have kept cattle to supplement their traditional “system of mixed cultivation”, featuring maize, beans, potatoes and other tubers. it is assumed that they originally came from the titicaca region in bolivia and settled as workers and vassals in the andean highlands, working for the incas (pohle, 2008a). nowadays, mestizos and indigenous people share the region. in this study, we used the term landrace as def ined by camacho et al. (2006): “a landrace is a dynamic population(s) of a cultivated plant that has historical origin, distinct identity and lacks formal crop improvement. it is also genetically diverse, locally adapted and associated with traditional farming systems”. more than 400 landraces of native potatoes have been reported in ecuador (cuesta et al., 2005). however, only 20 landraces have been reported to be marketed in the central provinces of ecuador (unda et al., 2005). in addition, it is unknown to what extent farmers maintain landraces in the ecuadorian andes although it has been suggested that the introduction and use of modern cultivars and the lack of market opportunities are negatively inf luencing the conservation of landraces (cuesta et al., 2005). however, there is no systematic inventory on the forces that benefit the conservation of these materials. this paper describes the state of the conservation of potato landraces in ecuador. the potato diversity found from 2006 to 2008 at three locations was compared with the diversity at the same places approximately 30 years ago to determine the dynamics in the potato diversity. potato farmers currently growing landraces were interviewed and invited to local meetings to evaluate the vulnerability of the contemporary system. materials and methods the research areas to identify the research areas, three databases with the passport data of previous collections in ecuador from the 1970s and 1980s were used. the data were analyzed with the program diva gis 4.2 (hijmans et al., 2004). one database was obtained from the international potato center (cip), which contained 459 ecuadorian accessions, including cultivated and wild species (cip, 2007); the two remaining databases were obtained from the national institute for agricultural research iniap (instituto nacional de investigaciones agropecuarias). the iniap databases were from the national program for root and tuber crops-pnrt (692 accessions of cultivated material) and from the national department of plant genetic resources-denaref (187 accessions of cultivated and wild material). duplicates in the databases were eliminated. these duplicates were determined by identical names and collection sites between the databases; the same was done for the landraces or wild materials. accessions corresponding to modern cultivars were also eliminated. in addition, landraces with identical names at the canton level were eliminated because the authors assumed they were the same material. in total, 443 accessions of landraces were included in the new database. 191monteros-altamirano: on-farm conservation of potato landraces in ecuador three research sites were selected. diva gis 7.5 generated maps with colored cells indicating the number of landraces present (fig. 1), which were used as the first selection criterion. since there were several areas with high numbers of landraces, the geographical location (north, center and south) was considered as well. the three research sites that were selected were located in the provinces of carchi, chimborazo, and loja (fig. 1). collection of the landraces in the research areas the earlier potato collection missions in the 1970s and 1980s yielded over 400 accessions of ecuadorian potato landraces. these samples included 82 accessions from carchi, 35 from chimborazo and 41 from loja. however, over the years, accessions were lost and only 91 ecuadorian potato landraces were still maintained ex situ at the time the first collection activities for this study were performed in 2006. as done in the earlier collections, we explored the cantons espejo, mira, el angel, huaca, montufar, san gabriel and tulcan in carchi; chunchi, colta, guamote, guano, penipe and riobamba in chimborazo (the canton alausi was included in this collection, but not in the 1970s-1980s collection), and gonzanama, loja and saraguro in loja. the collections followed the methodology currently used by iniap and other gene banks (castillo and herman, 1995). the farmers were informed of the purpose of this study and they agreed to provide the materials to the collectors. as there was no information on the individual farmers that were visited in the collection missions in the 1970s and 1980s, information was gathered in every microcenter for farmers holding “old potato landraces”, with the assumption that this snowball technique would deliver some information about the current holders of landraces. the search of landraces was not restricted to those already reported, but for all available old landraces. after collecting a specific landrace, any other landrace with the same name from another farmer in the same canton was discarded. landraces were only collected when the morphological appearance was (slightly) different from the synonym landrace. every collection was a sample of five to ten tubers. after every collection trip, the potato samples were taken to the iniap-santa catalina experimental station in quito for propagation and evaluation. survey to collect information about on-farm potato conservation in the three research areas, a questionnaire with 32 questions was prepared (appendix 1). fifty (50) farmers were selected in each research area. initially, all farmers that provided germplasm were interviewed. then, these farmers were asked to suggest other potato farmers in the area that were currently growing potato landraces or had been growing them in the past. this way, the number of farmers needed to meet the required total of 50 farmers per research area was achieved. at the selected farms, the interviews were done with either men or women, based on availability. this fieldwork was carried out from march to august of 2008. farmer meetings three one-day long farmer meetings were organized in each research area: one in tenta-loja (november, 2009), another in san gabriel-carchi (december, 2009), and the last one in pisicaz-chimborazo (february, 2010). these meetings had three objectives: 1. to provide farmers with a b c d carchi chimborazo loja carchi chimborazo loja figure 1. distribution of cultivated native potatoes in the andean region of ecuador using diva gis 7.5 (passport data from collections during the 1970s and 1980s). a) potato landraces distribution in ecuador. the research areas selected for this study included: b) province of carchi (north of the country), c) province of chimborazo (central part of the country) and d) province of loja (south of the country). a b c d carchi chimborazo loja 192 agron. colomb. 36(3) 2018 feedback from the surveys, 2. to clarify some of the issues that arose from the interviews, 3. to return landraces collected in each study area to the farmers. all of the farmers involved in the collection and survey processes were invited. data analysis all of the information from the surveys was processed in excel databases and exported to spss 15.0 for analysis (spss inc., usa). descriptive statistics and bi-variate correlations (pearson, two tailed) were carried out. results and discussion the collecting missions the snowball technique used to find farmers conserving potato landraces was effective. the farmers in each location pointed out other farmers with specific landraces. after scanning all of the potential farmers in the areas with landraces, except in chimborazo where more farmers had landraces in their fields, different landraces were traced for collection. during the first trip to carchi, 14 accessions of potato landraces were collected in the montufar canton. a second trip later that year added another 38 landraces. for chimborazo, iniap-cip conducted a collection mission in early 2006 to two cantons: colta and guamote. at that time, 46 landraces were collected. a complementary collection carried out in 2008 in other cantons (guano, penipe, riobamba, alausi and chunchi) resulted in 16 new landraces. in loja, during january of 2008, 60 potato landraces were collected. a total of 174 landrace accessions were collected from 17, 28 and 30 farmers in carchi, chimborazo and loja, respectively. farmers growing potato landraces were scarcer in carchi and dispersed in loja (and consequently more difficult to find), while in chimborazo most of the farmers (including the indigenous communities) kept old landraces in their fields. additionally, one diversity fair was organized in chimborazo (colta canton) in 2008 (project innovandes, cip-iniap-fao) to celebrate the international year of the potato. this fair, which aimed to create awareness and bring potato growers together to exchange material, resulted in 35 additional landraces based on names, morphological characteristics and origin. all these potato landraces were integrated into the potato collection at the ecuadorian genebank at iniap (appendix 2). in total, this collection provided 209 accessions of landraces from the research areas. they constitute almost 50% of the newly assembled ecuadorian potato collection, comprising about 450 accessions. n um be r of la nd ra ce s research areas overlap of names betw een collections 70's vs 06-08 landraces collected 06-08landraces collected 70-80's 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 carchi chimborazo loja figure 2 shows the number of landraces collected at each microcenter, based on their names. the names of the landraces collected during the 1970s and 1980s were compared with those collected in the present study (fig. 2, appendix 2), and only 13 names were similar between the 2 collection periods for the carchi research area. in chimborazo and loja, only 14 and 15 names were similar, respectively. characteristics of the interviewed farmers the characteristics of the interviewed farmers are shown in table 1. men and women growing potato landraces were interviewed according to their availability, which resulted in fairly equal representation in chimborazo and loja. only the survey in carchi had over-representation by men. however, the men category included six cases in which husbands and wives answered the questions together, but the women preferred their husbands’ names to be included in the survey format. according to table 1, most of the farmers were over the age of 50, with an average age of 53. the race distribution (mestizos and indigenous) differed between the regions. the data in table 1 also showed that the farmers with landholdings of less than 3 ha (19 farmers in carchi, 38 in chimborazo and 31 in loja) were mainly growing potato landraces. the level of education of the respondents was generally poor. the statistical test (pearson correlation, two tailed) showed hardly any significant correlations between the descriptors. the only low correlation was between age and education (-0.319). the older people were less educated than the younger generations. figure 2. number of landraces collected in the three research areas. the number of different landraces, as judged by name, collected during the 1970s and 1980s and collected during the 2006-2008 period are shown (landraces collected at the diversity fair are not included). 193monteros-altamirano: on-farm conservation of potato landraces in ecuador in addition to cropping activities, 46% of the farmers in carchi, 10% in chimborazo and 64% in loja kept livestock (cattle and minor animals), or performed house-keeping activities. other off-farm income-generating activities included paid labor in agriculture or non-agricultural activities, as stated by 20% of the farmers in carchi, 14% in chimborazo and 35% in loja. figure 3 shows how the farmers valued their activities based on income generation. in chimborazo, agriculture was the most important activity (86%), whereas in the other regions, the other activities (such as construction or other paid labor) played an important role as well. most of the potato farmers mentioned having one or more family members who migrated to find a job outside agriculture (53% carchi, 64% chimborazo and 52% in loja). potatoes in the farming system the farmers rotated potatoes with other crops. in carchi, an individual farm can produce up to five different crops, including potatoes, as seen in chimborazo with 8 crops and loja with 7 crops. in total, besides potato, 16 crops or crop groups were mentioned: wheat (triticum aestivum), barley (hordeum vulgare), grass (various), faba bean (vicia faba), carrot (daucus carota), peas (pisum sativum), maize (zea mays), other vegetables (various), ulluco (ullucus tuberosus), mashua (tropaeolum tuberosum), oca (oxalis tuberosa), chocho (lupinus mutabilis), fruits (various), quinoa (chenopodium quinoa), bean (phaseolus vulgaris) and other minor crops. in carchi, the potato farmers included rotations with all of the crops mentioned above except oca, chocho, fruits, quinoa and beans. in chimborazo, beans were not considered for rotation because this is a crop more suitable at lower altitudes. in loja, chocho and quinoa were missing from the potato rotations. the questionnaires addressed only the number of major crops that were present in the rotation with potatoes and not all crops present, e.g. medicinal plants or diversity within the other crops were not surveyed. most of the farmers in the research areas grew both landraces and commercial cultivars and managed these groups similarly (64% in carchi, 58% in chimborazo and 60% in loja). however, the landraces were grown in smaller plots or in-home gardens, whereas the commercial cultivars were grown in larger plots (field observation). some farmers grew early sprouting potatoes (s. tuberosum andigena group, mainly diploids), referred to as “chauchas”, along with other triploids and tetraploids in the same fields, but preferred to grow the landraces in separate rows. table 1. characteristics of the 50 respondents to the questionnaire at each of the three research sites in ecuador. the respondents grew potato landraces. descriptor characteristics carchi chimborazo loja gender men 35 23 23 women 15 27 27 age <30 years 2 1 5 30-40 years 7 9 8 41-50 years 10 16 12 >50 years 31 24 25 min 25 27 23 max 88 70 82 mean 58 51 51 sd 16.1 10.7 15.2 race mestizos 50 10 35 indigenous 0 40 15 farm size (ha) ≤3 ha 19 38 31 4-10 ha 17 10 4 ≥10 ha 6 1 1 min 0.2 0.1 0.03 max 70 40 50 mean 7.3 3.3 3.0 sd 12.2 5.9 10.7 education no education 3 23 4 primary school 42 24 38 secondary 3 3 4 college 2 0 4 p er ce nt ag e (% ) of r es po ns es research areas other activityequalagriculture 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 carchi chimborazo loja figure 3. percentage of farmer responses regarding what work (agriculture or other) they considered more important for income generation. 194 agron. colomb. 36(3) 2018 after harvest, the commercial cultivars were sold immediately, and the landraces, which are not usually sold in the market, were stored for consumption (in the kitchen or a nearby storage room), distributed among the family, exchanged with the neighbors or saved as seeds for the next cycle. the farmers in carchi mentioned exchanging seeds in 46% of the cases, with 23% in chimborazo and 60% in loja. however, the farmers usually did not know who else in the community maintained the less common landraces (carchi 75%, chimborazo 68% and loja 53%). labor allocation in the potato farming system in ecuador, there is a division of labor among family members. the different activities in the potato growing cycle and the different labor divisions are summarized in table 2. table 2. labor division during the potato planting cycle by percentage in the three research areas of potato diversity in ecuador: land preparation, daily cropping activities and harvest. question answers carchi chimborazo loja who prepares the land? farmer (man) 62 22 44 farmer (woman) 0 14 14 both 9 60 24 other 29 4 18 who does the daily activities? farmer (man) 77 30 32 farmer (woman) 0 20 26 both 6 46 38 other 17 4 4 who harvests the potatoes? farmer (man) 32 8 16 farmer (woman) 0 0 14 both 36 20 52 family 0 52 0 other 32 20 18 the labor allocation for land preparation was different among the research areas. in carchi, the men (62%) mainly carried out soil preparation. in chimborazo, this activity was shared by men and women (60%), and, in loja, 44% of the respondents answered that only the men prepare the land, but in 24% of the cases, both men and women carried out this activity together. the potato cropping activities (daily activities after planting and before harvesting) were mainly taken care of by the men (77%) in carchi. this was different in chimborazo where 46% answered that the activity was shared by men and women. in loja, 38% answered that men and women together took care of the daily activities, with 32% for only men and 26% for only women. the harvest was, in most cases, a family activity performed by men and women together, as pointed out by the respondents in chimborazo. reasons to maintain potato landraces since most potato landraces were not marketed, the farmers grew these potatoes for other reasons. during the meetings, the farmers mentioned culinary characteristics such as good taste and softness after cooking. in chimborazo, some of the landraces are reported as good for “cariucho”, which is a typical dish with indigenous farmers, made from faba bean, oca, melloco and potatoes boiled together. other advantageous characteristics include: drought, frost and late blight resistance. medicinal uses of certain landraces were also mentioned, such as the use of puña to cure headaches or chaucha amarilla to cure arthritis. these and other attributes have kept these potatoes from disappearing. potato landraces in farmer’s fields both the collections during the 1970s and 1980s and these collections (2006-2008) managed to gather a significant number of accessions (158 and 174, respectively). apparently, the farmers have continued to maintain local landraces. when the earlier collections were compared to the results of later collection trips, many new landraces were found based on the recorded names. there was only a small name overlap between the materials collected in both periods (fig. 2). this emergence of new landrace names is remarkable and contrasts with the general trend of landraces disappearing and diversity decreasing. however, in carchi, a decrease of landraces from the past to the present was observed, suggesting genetic erosion. the low number of landraces common to the past and present collections may indicate that the sampling of local landraces was far from exhaustive, both during the 1970s and 1980s and during the reported collection trips. this is further supported by the fact that the diversity fair in chimborazo resulted in many new landraces. monteros-altamirano et al. (2017) applied ssr markers to most of the accessions collected in this study, finding significant genetic diversity in the three areas. a change in the landraces being grown could be explained by the exchange of landraces among farmers, with the associated name changes. exchanging potatoes is very common in the andes (brush et al., 1981; zimmerer, 1991). however, information does not necessarily travel with the seed lot, producing name inconsistencies (nuijten and almekinders, 2008). the movement of potato seed lots may either be inter-regional or intra-regional. the fact that some farmers did not know where the rare landraces were or who in the community held them suggests that this 195monteros-altamirano: on-farm conservation of potato landraces in ecuador movement has been mainly conducted on an individual basis and not in any organized way. again, the results presented by monteros-altamirano et al. (2017) suggested the exchange of potato landraces among the three areas; nevertheless, each area maintained genetic differentiation from the others. who maintains the diversity? this study shows that the majority of the farmers growing native potatoes were relatively old (tab. 1). this was similar in all three research areas. this group might be expected to be more knowledgeable on potato landraces than younger farmers. with the current educational system, younger generations become better qualified and eventually migrate to cities looking for more rewarding jobs and leaving behind agriculture, these potatoes and their ancestral knowledge. the farmers conserving the potato landraces had mainly small farms (tab. 1) and were generally associated with low incomes and even poverty. these small farmers maintained the local landraces for food security and/or cultural heritage, but there were no market opportunities. potato production in ecuador is an activity that is shared between men and women. men carry out the land preparation which is very intensive labor when done using animals or hand tools and fungicide application, if any. women participate in most of the potato cropping activities. in addition, the harvest is an activity performed by both men and women and a family task in chimborazo. family involvement in potato cropping is probably advantageous to the conservation of potatoes. however, migration, especially by men, accounts for the feminization of agriculture as observed by lastarria-cornhiel (2006). how and why are the farmers maintaining the potato diversity? in ecuador, cultivated potatoes are part of the broader crop diversity seen in farmers’ fields and an important element in crop rotation. potato landraces coexist with commercial potatoes, as is the case in peru (brush et al., 1995). the fact that potatoes and other crops co-exist on farms, again as seen in peru (de haan and juárez 2010; de haan et al., 2010), indirectly supports the survival of potato landraces. the income from marketable crops (potatoes or others) subsidizes the maintenance of non-commercial potato landraces. in addition, it can be inferred that the income from activities outside the farms is important to the families currently maintaining potato diversity (fig. 3). farmers empirically know the nutritional or medicinal value of their potatoes and, so, maintain landraces from generation to generation as a cultural heritage. conclusions carchi was the most vulnerable area for the conservation of potato landraces. frolich et al. (1999) stated that ancient landraces are no longer found in this area. the farmers holding landraces were scattered throughout the province, i.e. not organized. mostly elderly people maintained the landraces, and the new generation demonstrated a lack of interest in cropping potato landraces. the potato conservation in chimborazo appeared more sustainable than in the other areas. even though old people were currently in charge of the potato landraces, the farmers saw agriculture as the most important source of income. the number of indigenous farmers keeping potato landraces in their fields was higher in this province than in the other areas. apparently, they were more culturally attached to their land and viewed agriculture as a family activity (tab. 2). the farmers in loja have conserved potatoes for a long time, but some aspects could make conservation vulnerable. similar to carchi, the farmers holding landraces were scattered throughout the province, i.e. not organized, with conservation mainly done on an individual basis. externally driven on-farm conservation activities, such as the diversity fair or re-introduction of landraces, were highly appreciated by the farmers. the diversity fair organized in chimborazo was effective at raising local awareness on the richness of local crop genetic diversity, as observed in other cases (almekinders, 2001), and promoting landrace exchanges between farmers. diversity fairs should be organized in the other areas to support on-farm conservation. the creation of communal potato conservation gardens would also help make landraces more available to farmers and raise local awareness. the newly assembled potato collection at iniap will complement the ex situ – on-farm conservation activities at the national level. finally, the younger generation of farmers should be motivated to maintain local landraces through education in agrobiodiversity (iniap-denaref, 2009). the creation of market opportunities for the landraces would support both their conservation and use (monteros et al., 2005b; devaux et al., 2009). acknowledgments the author gratefully acknowledges giovanny suquillo, carlos sevillano, pedro llangarí, fausto yumisaca, rodrigo aucancela, paola pilco, jorge coronel, patricio ordóñez and xavier cuesta of iniap for their technical support during the field work, jorge andrade (innovandes), iván angulo (fao) and technical personnel of iniap for co-organizing the diversity fair in chimborazo, and ben 196 agron. colomb. 36(3) 2018 vosman, ronald van den berg and richard visser for reviewing this manuscript. the author gives special thanks to the potato farmers in carchi, chimborazo and loja for providing their time and their willingness to share their knowledge on potatoes. literature cited almekinders, c.j.m. 2001. management of crop genetic diversity at community level. project: managing agrobiodiversity in rural areas. gtz. url: https://goo.gl/x4aqqb (accessed july 2017). bellon, m. 2004. conceptualizing interventions to support on-farm genetic resource conservation. world dev. 32(1), 159-172. doi: 10.1016/j.worlddev.2003.04.007 brush, s.b., h.j. carney, and z. huamán. 1981. dynamics of andean potato agriculture. econ. bot. 35(1), 70-88. doi: 10.1007/ bf02859217 brush, s.b. and e. taylor. 1992. diversidad biológica en el cultivo de papa. pp. 217-259. in: mayer e. (ed.). la chacra de papa economía y ecología. centro peruano de estudios sociales, lima. brush, s.b., r. kesseli, r. ortega, p. cisneros, k. zimmerer, and c. quiros. 1995. potato diversity in the andean center of crop domestication. conser. biol. 9(5), 1189-1198. doi: 10.1046/j.1523-1739.1995.9051176.x-i1 camacho, c., n. maxted, m. scholten, and b. ford-lloyd. 2006. defining and identifying crop landraces. plant genet. resour. 3(3), 373-384. doi: 10.1079/pgr200591 castillo, r. and m. hermann. 1995. collecting andean root and tuber crops (excluding potatoes) in ecuador. pp. 639-646. in: guarino, l., v. ramanatha, and r. reid (eds.). collecting plant genetic diversity. technical guidelines. ipgri, fao, unep, iucn, cab international, wallingford, uk. chisaguano, s. 2006. la población indígena del ecuador. instituto nacional de estadística y censos, quito. cip. 2007. germplasm passport and evaluation data. international potato center. url: http://genebank.cipotato.org/gringlobal/ search.aspx (accessed july 2017). cip. 2017. la ruta del condor. international potato center. url: https://cipotato.org/es/programas-de-investigacion/bancogenetico/la-ruta-del-condor/ (accessed july 2017). cuesta, x., c. castillo, and c. monteros. 2005. biodiversidad de las papas nativas ecuatorianas. pp. 9-10. in: monteros, c., j. jiménez, x. cuesta, and g. lópez (eds.). las papas nativas en el ecuador. estudios cualitativos sobre oferta y demanda. iniap, pnrt, papa andina, quito. de haan, s., m. bonierbale, m. ghislain, j. núñez, and g. trujillo. 2007. indigenous biosystematics of andean potatoes: folk taxonomy, descriptors and nomenclature. acta hortic. 745, 89-134. doi: 10.17660/actahortic.2007.745.4 de haan, s. and h. juárez. 2010. land use and potato genetic resources in huancavelica, central peru. j. land use sci. 5(3), 179-195. doi: 10.1080/1747423x.2010.500681 de haan, s., j. nuñez, m. bonierbale, and m. ghislain. 2010. multilevel agrobiodiversity and conservation of andean potatoes in central peru. mt. res. dev. 30(3), 222-231. doi: 10.1659/ mrd-journal-d-10-00020.1 devaux, a., d. horton, c. velasco, g. thiele, g. lópez, t. bernet, i. reinoso, and m. ordinola. 2009. collective action for market chain innovation in the andes. food policy 34, 31-38. doi: 10.1016/j.foodpol.2008.10.007 espinosa, p. 2006. facilitating the entry of smallholders into the new agricultural economy conserving the natural resource base: a case study from the andes. report of activities (pr 34743). september 30, 2006. cip, quito. finerman, r. and r. sacket. 2003. using home gardens to decipher health and healing in the andes. med. anthropol. q. 17(4), 459-482. doi: 10.1525/maq.2003.17.4.459 frolich, l., s. sherwood, a. hemphill, and e. guevara. 1999. “eco papas”: through potato conservation towards agroecology. leisa-leusden 15, 44-45. harlan, j. 1951. anatomy of gene centers. am. nat. 85(821), 97-103. doi: 10.1086/281657 hawkes, j. 1988. the evolution of cultivated potatoes and their tuber-bearing wild relatives. kulturpf lanze 36, 189-208. doi: 10.1007/bf01986960 hawkes, j. 1990. the potato-evolution, biodiversity and genetic resources. belhaven press, london. hijmans, r.j., l. guarino, c. bussink, p. mathur, m. cruz, i. barrantes, and e. rojas. 2004. diva-gis versión 4. sistema de información geográfica para el análisis de datos de distribución de especies. url: http://data.diva-gis.org/docs/divagis4_manual_esp.pdf (accessed july 2017). iniap-denaref. 2009. promoción de cultivos andinos para el desarrollo rural en el ecuador. informe proyecto, quito. iriarte, v., b. condori, d. parapo, and d. acuña. 2009. catálogo etnobotánico de papas nativas del altiplano norte de la paz. fundación proinpa, ricerca e cooperazione (rc), instituto nacional de innovación agropecuaria y forestal (iniaf), la paz, bolivia. korovkin, t. 1997. indigenous peasant struggles and the capitalist modernization of agriculture: chimborazo, 1964-1991. ecuador, part 1: politics and rural issues. lat. am. perspect. 24(3), 25-49. doi: 10.1177/0094582x9702400303 lastarria-cornhiel, s. 2006. feminization of agriculture: trends and driving forces. rimisp. url: https://goo.gl/ovouxk (accessed july 2017). monteros-altamirano, a., j. buitrón-bustamante, k. orbe-vergara, and x. cuesta-subía. 2017. ecuadorian potato landraces: traditional names and genetic identity. rev. fitotec. mex. 40(4), 481-489. monteros, c., j. jiménez, x. cuesta, and g. lópez. 2005a. las papas nativas en el ecuador. estudios cualitativos sobre oferta y demanda. iniap, pnrt, papa andina, quito. monteros, c., a. grijalva, w. vasquez, and g. lópez. 2005b. diagnóstico cualitativo de la cadena de papa en quito y oportunidades para las papas nativas. pp. 19-25. in: monteros, c., j. jiménez, x. cuesta, and g. lópez. (eds.). las papas nativas en el ecuador. estudios cualitativos sobre oferta y demanda. iniap, pnrt, papa andina, quito. https://goo.gl/x4aqqb http://dx.doi.org/10.1016/j.worlddev.2003.04.007 http://dx.doi.org/10.1007/bf02859217 http://dx.doi.org/10.1007/bf02859217 http://dx.doi.org/10.1046/j.1523-1739.1995.9051176.x-i1 http://dx.doi.org/10.1079/pgr200591 http://genebank.cipotato.org/gringlobal/search.aspx http://genebank.cipotato.org/gringlobal/search.aspx https://cipotato.org/es/programas-de-investigacion/banco-genetico/la-ruta-del-condor/ https://cipotato.org/es/programas-de-investigacion/banco-genetico/la-ruta-del-condor/ http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2007.745.4 http://dx.doi.org/10.1080/1747423x.2010.500681 http://dx.doi.org/10.1659/mrd-journal-d-10-00020.1 http://dx.doi.org/10.1659/mrd-journal-d-10-00020.1 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodpol.2008.10.007 http://dx.doi.org/10.1525/maq.2003.17.4.459 http://dx.doi.org/10.1086/281657 http://dx.doi.org/10.1007/bf01986960 http://data.diva-gis.org/docs/diva-gis4_manual_esp.pdf http://data.diva-gis.org/docs/diva-gis4_manual_esp.pdf http://dx.doi.org/10.1177/0094582x9702400303 https://goo.gl/ovouxk 197monteros-altamirano: on-farm conservation of potato landraces in ecuador nuijten, e. and c.j.m. almekinders. 2008. mechanisms explaining variety naming by farmers and name consistency of rice varieties in the gambia. econ. bot. 62(2), 148-160. doi: 10.1007/ s12231-008-9012-0 pohle, p. 2008a. the people sett led around podocarpus national park. pp. 25-36. in: beck, e., j. bendix, i. kottke, f. makeschin, and r. mosandl (eds.). gradients in a tropical mountain ecosystem of ecuador. springer, berlin. doi: 10.1007/978-3-540-73526-7_3 pohle, p. and a. gerique. 2008b. sustainable and non-sustainable use of natural resources by indigenous and local communities. pp. 331-345. in: beck, e., j. bendix, i. kottke, f. makeschin, and r. mosandl (eds.). gradients in a tropical mountain ecosystem of ecuador. springer, berlin. doi: 10.1007/978-3-540-73526-7_32 spooner, d., r. castillo, and l. lópez. 1992. ecuador, 1991 potato germplasm collecting expedition: taxonomy and new germplasm resources. euphytica 60, 159-169. doi: 10.1007/ bf00039394 spooner, d., j. nuñez, g. trujillo, r. herrera, f. guzmán, and m. ghislain. 2007. extensive simple sequence repeat genotyping of potato landraces supports a major reevaluation of their gene pool structure and classification. pnas 104(49), 19398-19403. doi: 10.1073/pnas.0709796104 spooner, d.m., m. ghislain, r. simon, s.h. jansky, and t. gavrilenko. 2014. systematics, diversity, genetics, and evolution of wild and cultivated potatoes. bot. rev. 80, 283-383. doi: 10.1007/ s12229-014-9146-y spss inc. 2006. spss base 15.0 for windows user’s guide. spss inc., chicago il. terrazas, f., a. guidi, x. cadima, r. gonzales, e. chávez, j. almanza, m. salazar, and j. baudoin. 2005. conservación in situ y valorización de las papas nativas en el centro de diversidad genética la candelaria, cochabamba, bolivia. agrociencia 9(1-2), 135-146. terrazas, f. and x. cadima. 2008. catálogo etnobotánico de papas nativas: tradición y cultura de los ayllus del norte potosí y oruro. fundación proinpa, ricerca e cooperazione (rc), instituto nacional de innovación agropecuaria y forestal (iniaf), cochabamba, bolivia. unda, j., j. jiménez, l. andrade, and c. monteros. 2005. sondeo de la oferta de papas nativas en el ecuador. pp. 12-16. in: monteros, c., j. jiménez, x. cuesta, and g. lópez (eds.). las papas nativas en el ecuador. estudios cualitativos sobre oferta y demanda. iniap. quito. zimmerer, k. 1991. the regional biogeography of native potato cultivars in highland peru. j. biogeogr. 18, 165-178. doi: 10.2307/2845290 http://dx.doi.org/10.1007/s12231-008-9012-0 http://dx.doi.org/10.1007/s12231-008-9012-0 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-73526-7_3 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-73526-7_32 http://dx.doi.org/10.1007/bf00039394 http://dx.doi.org/10.1007/bf00039394 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0709796104 http://dx.doi.org/10.1007/s12229-014-9146-y http://dx.doi.org/10.1007/s12229-014-9146-y http://dx.doi.org/10.2307/2845290 198 agron. colomb. 36(3) 2018 1. farmer’s name: 2. age: 3. race: 1 = mestizo, 2 = indigenous 4. education level: 0 = none, 1 = primary, 2 = secondary, 3 = university 5. do you have another job besides agriculture? 0 = only agriculture, 1 = raise minor animals, 2 = cattle, 3 = housekeeping, 4 = paid labor, 5 = other 6. which one is more important? 1 = agriculture, 2 = equal, 3 = other activities 7. province: 1 = carchi, 2 = chimborazo, 3 = loja 8. canton: 9. parish: 10. locality: 11. community: 12. size of the farm (ha): 13. observations: 14. date: 15. how many members of the family are men? 16. how many members of the family are women? 17. how many members of the family are working directly in agriculture? 18. how many members of the family have migrated to look for a job different than agriculture? 19. who prepares the land? 1 = men, 2 = women, 3 = men + women, 4 = hired labor, 5 = tractor, 6 = sharecropper, 7 = men + hired labor, 8 = men + women + hired labor 20. who takes care of the crop daily? 1 = men, 2 = women, 3 = men + women, 4 = hired labor, 5 = tractor, 6 = sharecropper, 7 = men + hired labor, 8 = men + women + hired labor 21. who applies fungicides? 0 = not applied, 1 = men, 2 = women, 3 = men + women, 4 = hired labor, 5 = tractor, 6 = sharecropper, 7 = men + hired labor, 8 = men + women + hired labor 22. who harvests? 1 = men, 2 = women, 3 = men + women, 4 = hired labor, 5 = tractor, 6 = sharecropper, 7 = men + hired labor, 8 = men + women + hired labor, 9 = all family 23. who sells? 0 = do not sell, self-consumption, 1 = men, 2 = women, 3 = men + women, 4 = hired labor, 5 = tractor, 6 = sharecropper 7 = men + hired labor, 8 = men + women + hired labor 24. invisible work for women: 25. crops in the farm: 26. is there any difference between the management of commercial potatoes and native ones? 1 = yes, 2 = no 27. do you grow the landraces mixed or separated? 1 = mixed, 2 = separated 28. if you lose your landrace, do you try to recover it? 1 = yes, 2 = no 29. if you sell these landraces, where do you do it? 1 = local market, 2 = other 30. do you exchange seeds with the neighbors? 1 = yes, 2 = no 31. do you know anybody that still has these local potato landraces? 1 = yes, 2 = no 32. do you believe if you grow potatoes together, they hybridize? 1 = yes, 2 = no appendix 1. questionnaire 199monteros-altamirano: on-farm conservation of potato landraces in ecuador appendix 2. potatoes collected in the three research areas collection # landrace name collection # landrace name collection # landrace name landraces’ names found both during the 70-80’s and the 2006-08 collecting missions carchi chimborazo loja js-28 botella (blanca) fm fh ra 005 cacho mopg-009 bodeguera blanca js-33 carriza ama-301 chaucha blanca mpg-029 chaucha amarilla axc-008 chaucha amarilla mll-01 chaucha colorada mpg-022 chaucha amarilla alargada ac-037 chaucha borrega o azul chaucha roja mpg-024 chaucha amarilla redonda axc-015 chaucha botella ama-309 curipamba mpg-027 chaucha blanca axc-007 chaucha negra ama-310 ilusión blanca mpg-026 chaucha negra axc-001 chaucha ratona fm fh ra 002 norteña negra mpg-028 chaucha roja js-35 curipamba fm fh ra 003 pera mpg-041 escaleña ac-041 mambera fm fh ra 002 puña negra mpg-044 guano de cuchi axc-017 pamba roja. (tableada roja). ama-303 tabla mpg-018 guata morada axc-029 rosada fm fh ra 004 tulca mpg-017 guata roja. guata colorada. papa cuy ac-034 sabanera fm fy ra 004 uchu rumi mpg-033 negra js-25 violeta fm fy ra iv 001 uvilla blanca mpg-038 papa de chacra fm fy ra 003 uvilla negra mopg-012 perra dormida mopg-007 suscaleña blanca landraces collected during 2006-2008 carchi chimborazo loja js-29 alpargata fm ra 002 alpargate arx-2 alpargate js-36 cardenilla mll-02 alpargate mg-004 bodeguera blanca (ojo blanco) ac-036 carriza fm ra fh 002 cacho blanco mg-003 bodeguera blanca (ojo morado) axc-014 chaucha amarilla fm fy ra 011 cacho negro mg-001 bodeguera negra (probable ambateña) axc-012 chaucha blanca ama-300 camotilla mopg-015 bolona ac-038 chaucha botella fm fh ra 006 cañareja mpg-032 bolona js-23 chaucha negra fm fy ra iv 004 cayamarco mpg-019 bolona amarilla axc-028 chaucha ratona fm fy ra 010 chapituna mpg-031 bolona negra js-3 coneja blanca fm fy ra iv 002 chaucha amarilla mpg-020 carriza axc-016 curipamba chaucha blanca mopg-001 chaucha amarilla alargada axc-023 curipamba ama-302 chaucha negra “pera” mopg-005 chaucha amarilla redonda/bolonga axc-022 gualcalá fm fy ra 005 chihuila blanca mg-010 chaucha negra axc-027 guata= capiro fm fy ra 006 chihuila negra mopg-013 chaucha roja ac-43 huevo de indio fm ra fh 001 chilca mpg-023 chaucha roja axc-019 leona fm ra fh 002 coneja mpg-035 chola antingua js-1 leona blanca 1 fm fy ra 008 cornos mg-005 churona rosada js-34 leona del carchi fm fy ra iv 005 cuchi chupa mopg-003 colorada js-26 leona negra fm fy ra 009 cuchi dzili mpg-042 colorada antigua 1 axc-002 mampuera fm fh ra 006 fayre mpg-043 colorada antigua 2 js-24 manpuera ama-307 gachu papa mopg-004 colorada chaucha axc-009 morasurco fm fy 003 guancala mopg-016 cuchicaca “papa de chacra” axc-026 negra conocida como morasurco fm fh ra 001 guantiva mopg-006 unknown js-30 osito fm fy ra 003 huarmi papa mopg-011 guacalá blanca axc-018 pamba pintada. (tableada pintada). ama-308 jobaleña mopg-014 guacalá roja continúa 200 agron. colomb. 36(3) 2018 collection # landrace name collection # landrace name collection # landrace name landraces collected during 2006-2008 carchi chimborazo loja axc-020 parda mejorada fm fy ra 007 leona negra mg-007 guata amarilla ac-042 parda pastusa fm fy ra 008 leona roja mg-012 guata blanca ojona axc-021 parda suprema fm fy ra 001 limeña mopg-010 guata roja js-31 puña fm fy ra 005 loro papa mg-016 maría esperanza axc-013 pura sangre fm fy 002 mamey arx-1 maría esperanza ac-040 rabo de gato fm fy 001 mami mpg-040 negra ojona ac-039 ratona amarilla fm fy ra iv 003 manuela mg-011 negra ojona js-32 roja plancha ama-306 mishi maqui “uña gato” mopg-002 negra, carrizo o catalina axc-030 roja plancha fm fy ra 004 moronga mpg-021 papa chacra js-27 rosada fm fh ra 001 norte roja mpg-034 papa curra (como gusanito) axc-003 sulipamba fm ra fh 003 noteña mg-009 papa de chacra axc-004 super violeta papa yerac mpg-025 papa huinga axc-011 uva fm fy ra 006 pargate arx-3 quiteña js-2 uva fm fy ra 001 pudzu uvilla mpg-030 roja axc-025 violeta común fm fh ra 004 puña mg-013 semibolona 1 mll-04 puña mg-014 semibolona 2 fm fy ra 007 tsujtsuj arx-4 suscaleña blanca ama-304 turca mg-006 suscaleña colorada ama-305 turca “tablona” mopg-008 suscaleña negra fm ra fh 001 uvilla mg-015 wicupa amarilla map-001 uvilla mpg-037 wicupa colorada fm ra 001 uvilla amarilla mll-03 uvilla original fm fh ra 005 yana pera landraces collected during the diversity fair (chimborazo) xcfm-11 caperucita xcfm-4 huagrasinga xcfm-7 rapuña xcfm-9 capulí amfy-3 huancala amfy-20 tabaquera blanca xcfm-1 castillo amfy-1 manuela 1 amfy-19 tabaquera colorada xcfm-18 chaucha manzana amfy-2 manuela 2 xcfm-8 tanda amfy-16 chaucha ratona xcfm-17 marta amfy-9 tsujsuj morado amfy-6 chihuila roja xcfm-12 morosel amfy-8 tulca blanca xcfm-6 chugsho amfy-15 norteña antigua xcfm-19 tulca hembra amfy-4 chuquillinga amfy-13 papa puya xcfm-3 unknown xcfm-2 cuerno blanco amfy-5 papa table amfy-12 ascho chaqui (pata perro) amfy-18 curiquinga xcfm-10 pera amarilla amfy-10 yanatabla amfy-17 frayla xcfm-5 puca table amfy-7 chaucha crespa xcfm-13 freila amfy-11 rapuña quality of butia capitata fruits harvested at different maturity stages received for publication: november 23, 2021. accepted for publication: april 15, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.99651 1 department of agricultural science, universidade estadual de montes claros, janaúba, mg (brazil). 2 campo experimental do gorutuba, empresa de pesquisa agropecuária de minas gerais, epamig norte, nova porteirinha, mg (brazil). * corresponding author: maristella.martineli@unimontes.br agronomía colombiana 40(1), 69-76, 2022 abstract resumen butia capitata (mart.) becc. or “coquinho azedo” is a native palm species of the brazilian savannah, bears fruits which are sold fresh or as frozen pulp. this study examined postharvest changes in “coquinho azedo” harvested at a commercially immature stage and later evaluated the quality of these fruits by comparing them with those harvested fully ripe. fruits purchased in the 2020 harvest in santo antônio do retiro, mg (brazil), were harvested at different degrees of maturity, namely, commercially immature and ripe, according to the point of harvest adopted in the region. for 7 d, weight loss, skin color and respiratory activity were evaluated in the commercially immature-harvested fruits. at 7 d postharvest, physical and chemical evaluations of the pulp were performed. the ripe-harvested fruits were subjected to the same evaluations, but only at 1 d postharvest. the skin color of commercially immature-harvested fruits tended to yellow over the days. respiration postharvest increased in the immature-harvested fruits. fresh weight loss exceeded 10% but without compromising appearance. the commercially immature-harvested fruits had 55% more total phenols, whereas the ripe-harvested fruits had higher soluble solids and ascorbic acid contents. pulp color, soluble solids/titratable acidity ratio and total carotenoid contents were similar regardless of the degree of maturity at harvest. during the days after the harvest of the commercially immature “coquinho azedo”, changes take place which cause them to resemble the fruit harvested ripe. based on the evaluated traits, the early harvest did not compromise the ripening of the fruits. butia capitata (mart.) becc. o “coquinho azedo” es una especie de palma nativa de la f lora brasileña, produce frutos que se venden frescos o como pulpa congelada. este estudio examinó los cambios poscosecha en los frutos de “coquinho azedo” recolectados en su etapa comercialmente inmaduros y evaluó su calidad comparándola con los cosechados completamente maduros. los frutos adquiridos en la cosecha de 2020 en santo antônio do retiro, mg (brasil), fueron cosechados en diferentes grados de madurez: inmaduros o maduros según el punto de cosecha adoptado en la región. durante 7 d, se evaluó la pérdida de peso, el color de la epidermis y la actividad respiratoria en los frutos inmaduros recolectados. a los 7 d poscosecha, se realizaron evaluaciones físicas y químicas de la pulpa. los frutos cosechados maduros fueron sometidos a las mismas evaluaciones, pero 1 d después de recolectados. el color de la epidermis de los frutos inmaduros tendió a amarillearse con el paso de los días. la respiración poscosecha aumentó en los frutos inmaduros. la pérdida de peso fresco superó el 10%, pero sin comprometer la apariencia. los frutos cosechados inmaduros tuvieron un 55% más de fenoles totales, mientras que los maduros tuvieron mayores niveles de sólidos solubles y ácido ascórbico. el color de la pulpa, la relación solidos solubles/ acidez titulable y el contenido de carotenoides totales fueron similares independiente del estado de madurez en la cosecha. durante los días posteriores a la cosecha del “coquinho azedo” comercialmente inmaduro, ocurren cambios que los hacen similares a los cosechados maduros. con base en las características evaluadas, la anticipación de la cosecha no comprometió la maduración de los frutos. key words: coquinho azedo, postharvest, quality, ripening. palabras clave: coqu i n ho a zedo, poscosecha, ca l idad, maduración. quality of butia capitata fruits harvested at different maturity stages calidad de frutos de butia capitata cosechados en diferentes estados de madurez maristella martineli1*, ariane castricini2, julia lavínia oliveira santos1, loranny danielle pereira1, and camila maida de albuquerque maranhão1 introduction butia capitata, commonly known as “coquinho azedo” in portuguese, is a brazilian endemic palm tree that grows in the cerrado regions of the states of bahia, minas gerais, and goiás (cncflora, 2020). the “coquinho azedo” fruits constitute an important source of income for producers during the harvest period, which runs from october to january (lima et al., 2010). the fruit is sold fresh and as frozen pulp for use also during the off-season. according to castricini et al. (2020), “coquinho azedo” pulp frozen for eight months exhibited variations in instrumental color (lightness, chroma and °hue), ph, titratable acidity (ta), contents of soluble solids (ss), and ascorbic acid content, https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.99651 70 agron. colomb. 40(1) 2022 without prejudice to the minimum standards of identity and quality. the “coquinho azedo” pulp is a source of vitamin c, β-carotene and phenolic compounds (barbosa et al., 2021). according to these authors, the consumption of the fruit should be encouraged due to the antioxidant action of these compounds on growth, development, and protection against diseases. optimum postharvest fruit quality is inf luenced by the maturity stage at the time of harvest, with fruits harvested immature or overripe having inferior quality and a shorter shelf life (braman et al., 2015). in addition, chitarra and chitarra (2005) stated that early harvested (immature) fruits will have poor sensory attributes, even if they reach maturity some time later. this was demonstrated in fruits of ziziphus jujube, cv. dongzao harvested with a light green color (80 d after full f lowering), which showed lower sensory acceptance up to the sixth day of shelf life, compared with fruits harvested with 50% of the skin red (110 d after full f lowering) (zhao et al., 2021). finally, lobos et al. (2018) mentioned that vaccinium corymbosum l. fruits harvested at a higher degree of maturity exhibited higher soluble solids contents and soluble solids/titratable acidity ratio at 30 and 40 d of cold storage. lima et al. (2010) suggested that the best time for harvesting “coquinho azedo” is when most of the fruits in the bunch are yellowish-green (color-turning stage), since, if harvested green, not all of them will ripen and become good for consumption. however, if they are harvested ripe, the percentage of fruit losses due to decay can be high, reducing marketing time. therefore, this study was undertaken to examine the postharvest changes (physical, chemical, and physiological) of “coquinho-azedo” harvested at a commercially immature stage of maturity and evaluate the characteristics of these fruits by comparing them with those harvested fully ripe. material and methods fruit collection the “coquinho azedo” fruits were acquired from the 2020 harvest period in the municipality of santo antônio do retiro mg, brazil. the fruits were harvested by the producer at different degrees of maturity, namely, ripe and commercially unripe, according to the point of harvest adopted in the region. b. capitata is a native species of the brazilian f lora and, for this reason, the fruit collection activity was registered in the national system for the management of genetic heritage and associated traditional knowledge (sisgen) under no. a8e6425. experimental design the study was divided into two stages, according to the degree of maturity at harvest: ripe and commercially immature. a completely randomized experimental design with six replicates was used, with each replicate consisting of three fruits. the ripe-harvested fruits had completely yellow skin (lightness=64.07, chroma=63.33, and °hue=72.02), whereas the skin of those harvested when commercially immature was green with yellow spots (lightness=57.39, chroma=37.19, and °hue=103.99). evaluations of fruits picked ripe and commercially immature after harvesting, the fruits were sent to the laboratory, and on the following day (1 d postharvest), respiratory activity was evaluated for 1 d in the ripe and for 7 d in the commercially immature-harvested fruits. the average temperature and relative humidity of the environment in the experimental period were 26.66ºc and 79.43%, respectively. respiratory activity was measured simultaneously by two methods, to confirm the respiratory trends of the commercially immature fruits. the evaluation by titrimetry followed the methodology of crispim et al. (1994), adapted by deliza et al. (2008), with results expressed in mg co2 kg h -1 on each evaluation day. instrumental evaluation consisted of measuring the percentage of carbon dioxide (co2) accumulated inside the container holding the fruits, which was determined by direct measurement with a co2 analyzer  (mocon, ametek®) throughout the experimental period. in both methodologies, each replicate was placed in a covered 5.2-l pet bottle protected by a pvc film to ensure better sealing, preventing and/or reducing gas exchange with the external environment. parallel to measurement of respiratory activity, the fruits har vested at the commercially immature stage were weighed daily on a digital scale to determine weight loss. losses were calculated each day relative to the initial weight of the fruits, with the result expressed in percentage terms. 71martineli, castricini, santos, pereira, and maranhão: quality of butia capitata fruits harvested at different maturity stages skin color in the immature fruits was also measured daily (before packaging), using a colorimeter (cr 400 chroma meter, minolta®) operating in the lch system (lightness, chroma and °hue). three readings were performed in the mid-region of each fruit. on the last day of evaluation (7 d postharvest), these fruits were crushed without the skin and the pulp subjected to the following assessments: instrumental color, following the methodology described for whole fruits; ph, by potentiometry; titratable acidity, by titration with 0.1 m naoh, with results expressed in g citric acid 100 g-1; soluble solids (ºbrix), determined by digital refractometry, according to the adolfo lutz institute – ial (2008); ascorbic acid (mg 100 g-1), measured by the reduction of the indicator 2,6-dichloroindophenol (dcip) by ascorbic acid (brasil, 2013); total carotenoid contents (mg 100 g-1), by spectrophotometry, as proposed by lichtenthaler (1987); extraction took place in ethyl alcohol (95% ethanol), in a dark and refrigerated environment, for 24 h. the filtered extract was read in a spectrophotometer, with the absorbance (a) of chlorophyll “a” determined at 664 nm, chlorophyll “b” at 648 nm, and total carotenoids at 470 nm; total contents of phenolic compounds, determined according to singleton and rossi (1965) and georgé et al. (2005) with modifications. the extraction took place in 70% acetone for 20 min in an ultrasound device and centrifuging at 4,000 rpm for 20 min. the mixture was filtered through rapid-filtration filter paper and the extraction (successive extraction) was repeated. the 10% folin-ciocalteu and 7.5% calcium carbonate reagents were added to the extract. total phenolic compounds were quantified using a gallic acid calibration curve, with values expressed in mg gallic acid 100 g-1. the ripe-harvested fruits were subjected to these same assessments, 1 d post-harvest, following the methodology described for immature fruits. data analysis the data were subjected to the shapiro-wilk and bartlett tests to check for the normality of errors and homogeneity of variances, respectively. because they did not meet the assumptions, the skin color data of “coquinho azedo” collected at the commercially immature stage were subjected to non-parametric statistics, with the color change over the days of storage analyzed by the kruskal-wallis test and, subsequently, dunn’s test. the other characteristics met the assumptions. the fresh weight loss data of the immature-harvested fruits were subjected to analysis of variance, in which losses over the storage days were analyzed by regression. data on the physical and chemical characteristics of the pulp (destructive evaluations) of fruits harvested at the ripe stage (1 d postharvest) and commercially immature (7 d postharvest) were compared by the t-test, to observe whether the commercially immature-harvested fruits would complete their ripening and resemble the ripe produce. the respirator y activity of commercially immatureharvested fruits (by both methods used) during ripening was evaluated by descriptive statistics. all analyses were performed at the 5% significance level, using sisvar statistical software (ferreira, 2007). results and discussion skin color, weight loss, and respiratory activity of fruits picked commercially immature the skin color of the immature-harvested fruits (tab. 1) changed over the days. between the first and fifth days postharvest, there was a 27.51% decrease in ºhue, with the fruit skin shifting from green (ºhue values between 90 and 180) to a color tending to yellow (ºhue values between 0 and 90), which remained until the end of the experimental period. chroma was 56.71% higher at 5 d postharvest, indicating that the skin was a more intense (or “purer”) yellow. because of yellowing or degreening, the skin was lighter, with higher lightness values (closer to 100) seen after the 4 d postharvest. the change in the color of the commercially immature-harvested “coquinho azedo” fruits was due to their ripening over the 7 d of study. this was mentioned by lima et al. (2010), who stated that the yellow color is an indication of ripeness in “coquinho azedo”. additionally, according to spoto et al. (2020), changes in color allow the consumer to identify the maturity of fruits. fruit ripening results in color changes due to biosynthesis, degradation and appearance of pigments, events catalyzed by enzymes activated at this stage of fruit development (kapoor et al., 2022). 72 agron. colomb. 40(1) 2022 carotenoids are pigments present in green leaves and fruits, red, yellow and orange f lowers, roots, and seeds, whose biosynthesis begins with the production of phytoene by the condensation of two molecules of geranylgeranyl diphosphate by the enzyme phytoene synthase (psy) (gonzalez-jorge et al., 2013). saini et al. (2015) mentioned that, after their biosynthesis, the main carotenoids accumulate in specialized plastids, chromoplasts, chloroplasts or leucoplasts, and the main carotenoids present in yelloworange fruits are β-carotene and α-carotene. additionally, gonzalez-jorge et al. (2013) argued that the concentration of carotenoids can also be regulated by enzymatic degradation (carotenoid cleavage dioxygenases) in plastids. fresh weight loss was significantly inf luenced by the days postharvest, fitting a quadratic model and reaching a maximum value of 13.42% at 7 d postharvest (fig. 1). although most fruits have their quality compromised when they lose 5 to 10% of moisture (chitarra & chitarra, 2005), our results suggest that the final percentage of fresh weight loss in the fruits did not cause them to wilt. ŷfwl= -5.987781 + 5.127510x 0.336262x2 r2 = 0.9860 fr es h w ei gh t l os s (% ) days after harvest 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 2 3 654 7 figure 1. fresh weight loss (%) in “coquinho azedo” (b. capitata) fruits harvested at the “commercially immature” stage and stored at an average temperature of 26.55ºc and 79.43% relative humidity. significance of the quadratic model at p<0.05. r es pi ra to ry a ct iv ity ( m g c o 2 kg -1 h -1 ) days after harvest 80 90 100 110 120 130 140 21 3 654 7 a c o 2 (% ) days after harvest 1.5 1.2 0.9 0.6 0.3 0.0 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3 21 3 654 7 b fruits atmosphere figure 2. a) respiratory activity and b) co2 production of “coquinho azedo” (b. capitata) fruits harvested at the “commercially immature” stage of maturity, during 7 d of storage at average temperature of 26.55ºc and 79.43% relative humidity. table 1. instrumental color of “coquinho azedo” (b. capitata) fruits harvested at a “commercially immature” stage and stored at an average temperature of 26.55ºc and 79.43% relative humidity. days after harvest lightness chroma °hue 1 57.64 b 37.09 e 103.98 a 2 59.28 b 39.43 de 99.96 ab 3 60.05 b 42.31 edc 92.48 abc 4 64.83 a 51.71 cdb 81.54 bcd 5 65.03 a 55.97 cba 75.97 cde 6 65.31 a 58.25 ba 73.05 ed 7 64.88 a 58.91 a 71.94 e medians followed by the same lowercase letter do not differ from each other by dunn’s nonparametric test at 5% significance. the transpiration caused by the difference in vapor pressure between the plant tissue and the surrounding atmosphere compromises fruit quality, inducing loss of fresh weight (khaliq et al., 2015). coatings on the fruit surface can reduce transpiration and the consequent fresh weight losses, as observed by the authors in mango. similarly, fruits of physalis peruviana l. (cape gooseberry) packed in a pet tray with cast pp film showed reduced weight loss (garavito et al., 2022). respiratory rate decreased between the 1 and 2 d of storage, with a subsequent increase until the 5 d, followed by a decline until the last day, in both analyzed methods (figs. 2a-b). this behavior suggests a climacteric pattern, since, after harvest, climacteric fruits exhibit a significant increase in respiratory activity and rapid ripening, with color changes, increases in sugar concentration and texture changes (chitarra & chitarra, 2005). in non-climacteric fruits, after harvest, there is a decrease in respiratory activity, regardless of the stage of development at which they were harvested (spoto et al. 2020). 73martineli, castricini, santos, pereira, and maranhão: quality of butia capitata fruits harvested at different maturity stages respiratory activity and percentage co2 of fruits picked commercially immature (7 d postharvest) and ripe (1 d postharvest) there was no significant difference in respiratory activity and percentage co2 of the commercially immature-harvested fruits at 7 d postharvest and ripe-harvested fruits 1 d postharvest (tab. 2). considering that as the fruit ripens its respiratory rate generally decreases (saltveit, 2016), it can be assumed that, in terms of these evaluations, the immature-harvested “coquinho azedo” is able to complete its ripening in a similar way to the fruits that ripened on the plant. therefore, anticipating the harvest is not detrimental from the maturation standpoint. table 2. respiratory activity (mg co2 kg -1 h-1) and co2 production (%) of “coquinho azedo” (b. capitata) harvested “ripe” (1 d postharvest) and 7 d after harvesting the fruits “commercially immature”. characteristics degrees of maturity at harvest commercially immature* ripe cv (%) respiratory activity 110.18 ±7.65 a 123.64 ±3.49 a 10.40 co2 production 1.89 ±0.10 a 2.52 ±0.28 a 22.86 means of six replicates ± standard error. means followed by the same letter in the rows do not differ by the t-test at 5% significance. *evaluation performed at 7 d postharvest. physical and chemical characteristics of pulp from fruits picked at different degrees of maturity as for pulp color (tab. 3), at 7 d postharvest, the commercially immature-harvested fruits had a higher lightness value than those that were harvested ripe. the chroma in the pulp of ripe-harvested fruits was higher, whereas the pulp color hue was similar between the fruits of both groups. the yellowish color of the fruit pulp indicates that both fruit groups were ripe, corroborating lima et al. (2010). nonetheless, due to the higher lightness (although this difference was not visually observable) and chroma values in the ripe-harvested “coquinho azedo”, their pulp color was a lighter and more intense yellow shade. during the ripening of “coquinho azedo” fruits, the change from greenish to yellowish color is due to the unmasking of preexisting pigments by the degradation of chlorophylls and synthesis of carotenoids (maduwanthi & marapana, 2019). in addition, according to li and yuan (2013), the yellowish color of the fruits is due to the synthesis and deposit of carotenoids in the chromoplasts, with β-carotene being the predominant carotenoid in “coquinho-azedo” (faria et al., 2011). the ph of the immature-harvested fruits was significantly higher, with a value inversely proportional to titratable acidity. at 7 d postharvest, this fruit category exhibited a lower citric acid content. following the same response, the ripe-harvested “coquinho azedo” had a higher soluble solids content. soluble solids are mostly composed of sugars, which makes the sweetness of a fruit dependent on this trait (cao et al., 2015). during the ripening of fruits in a non-refrigerated environment, there is an increasing accumulation of organic acids and sugars within the vacuole (ventura et al., 2022), which will be used in respiration or in the conversion to sugars (tosun et al., 2008). in addition, during ripening, the partial degradation of the cell wall contributes to the increase in sugar levels in the fruits (canton et al., 2020). in the commercially immature-har vested “coquinho azedo”, the fruits, possibly, continued the expected respiratory process after harvest, with the use of organic acids and sugars, which possibly explains the lower acidity and soluble solids contents in the commercially immatureharvested fruits at 7 d postharvest. the higher soluble solids content in the ripe-harvested “coquinho azedo” can be explained by the longer time the fruit remained on the plant, which favors a greater accumulation of sugars. this phenomenon was demonstrated in papaya, where the soluble solids content in the fruits remained practically constant after harvest despite the change in skin color, loss of firmness, among others (gutierrez & watanabe, 2017). the soluble solids content determines the degree of sweetness of fruits (spoto et al., 2020) due to the higher proportion of soluble sugars in their composition (fernandes et al., 2017). in the literature, average soluble solids levels of 7.70 and 9.60 ºbrix were reported in mature coconuts (souza, 2016; souza et al., 2018). the ss/ta ratio was significantly the same in fruits harvested at different ripening degrees. according to spoto et al. (2020), the ss/ta ratio is a criterion for the evaluation of f lavor, which can express the degree of fruit ripeness. table 3. lightness, chroma and ºhue of “coquinho azedo” (b. capitata) fruits harvested “ripe” (1 d postharvest) and harvested “commercially immature” (7 d postharvest). characteristics degrees of maturity at harvest commercially immature** ripe cv (%) lightness 65.10 a 64.06 b 1.18 chroma 58.59 b 63.33 a 4.22 ºhue 72.07 a 72.02 a 2.53 means followed by the same letter in the rows do not differ by the t-test at 5% significance. **evaluation performed at 7 d postharvest. 74 agron. colomb. 40(1) 2022 chitarra and chitarra (2005) stated that the ss/ta ratio provides a good idea of the balance between the soluble solids content and titratable acidity, constituting a more representative measure than the evaluation of these traits in isolation. therefore, it is likely that the “coquinho azedo” did not have their f lavor altered 7 d after being harvested commercially immature. ascorbic acid, also known as vitamin c, is an important compound that has antioxidant and metabolic functions (cruz-rus et al., 2011), and its content was higher in the ripe-harvested fruits. in contrast, the total carotenoid content did not differ between the fruits harvested ripe or commercially immature. after harvest, the concentration of organic acids in the fruits commonly declines due to their use as a respiratory substrate (chitarra & chitarra, 2005), which may explain the lower ascorbic acid content in the immature-harvested “coquinho-azedo”. greater synthesis of ascorbic acid in papaya fruit occurred in parallel with higher respiratory activity in the fruits, with a subsequent decrease during storage (maringgal et al., 2021). this is because, as stated by mellidou and kanellis (2017), ascorbic acid participates in the synthesis of ethylene as a cofactor of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase (acc oxidase). the similar total carotenoids contents in both studied fruit groups may be due to the continued biosynthesis of this phytochemical 7 d after the fruits were harvested commercially immature. this agrees with the findings of rodriguez-amaya (2001) that the carotenoids content intensifies with fruit ripening. phenolic contents were higher in the immature-harvested fruits, which showed approximately 55% more of these compounds. with respect to phenolic compounds, the literature reports that in citrus fruits, the concentration of f lavonoids (a specific class of phenols in vegetables) decreases with increasing fruit size and maturity. this statement corroborates mcharek and hanchi (2017), who observed a reduction in the concentration of phenols throughout the ripening of lime. kosar et al. (2004) did not observe significant differences in the f lavonoid content of green and ripe strawberries. in the present study, the total phenolic content in the “coquinho azedo” was higher than that reported by nascimento et al. (2020) in fully ripe fruits. the higher total phenolic content in this study may have been due to the two successive extraction steps used, which resulted in more compounds being extracted. phenolic compounds are aromatic organic compounds including secondary metabolites, which determine the color and f lavor of fruits, in addition to actively participating in the mechanism of resistance to insects and diseases (milind, 2010). in a study with guava, papaya and mango, oliveira et al. (2011) stated that these metabolites are the antioxidant compounds that most contribute to antioxidant activity in these fruits. therefore, the “coquinho azedo” can be a good source of natural oxidants for human consumption, especially if the fruits are harvested commercially immature and consumed 7 d postharvest. table 4. means of ph, titratable acidity (ta-g citric acid 100 g-1), soluble solids (ss-ºbrix), ss/ta ratio, ascorbic acid (mg 100 g-1), total carotenoids (mg 100 g-1) and total phenols in the pulp of “coquinho azedo” (b. capitata) fruits harvested at different degrees of maturity and evaluated at different times after harvest. characteristics degrees of maturity at harvest commercially immature** ripe cv (%) respiratory activity 110.18 a 123.64 a 10.40 ph 3.80 a 3.25 b 0.94 titratable acidity (ta) 1.39 b 2.32 a 7.00 soluble solids (ss) 4.45 b 6.53 a 9.19 ss/ ta ratio 3.21 a 2.84 a 10.36 ascorbic acid 7.51 b 52.91 a 10.31 total carotenoids 15.42 a 19.12 a 19.90 total phenolic compounds 729.99 a 408.26 b 18.20 means followed by the same letter in the rows do not differ by the t-test at 5 % significance. **evaluation performed at 7 d postharvest. conclusions “coquinho-azedo” fruits harvested commercially immature had an increase in respiratory activity after harvest, with changes in skin color and fresh weight losses of over 10% throughout storage. at the end of the ripening period after harvest, the color (⁰hue), respiratory activity, ss/ta ratio and total carotenoids in “coquinho azedo” resembled those of fruits that ripened on the plant. “coquinho-azedo” fruits harvested fully ripe had higher titratable acidity, soluble solids and ascorbic acid contents than the fruits harvested commercially immature, when ripe. the total phenolic content of “coquinho-azedo” fruits harvested at the commercially immature stage, when ripe, was 55% higher than that of the ripe-harvested fruits. acknowledgments the authors thank the national council for scientific and technological development (cnpq) of brazil, the research 75martineli, castricini, santos, pereira, and maranhão: quality of butia capitata fruits harvested at different maturity stages support foundation of minas gerais (fapemig) and the coordination for the improvement of higher education personnel brazil (capes) (finance code 001). conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions mm designed the experiments, carried out the laboratory experiments, performed the statistical analyses, and wrote this manuscript. ac contributed to the design of the experiments and the writing and review of this manuscript. jls and lps carried out the laboratory experiments and reviewed the manuscript. cmam contributed to the data analysis and reviewed the manuscript. all authors have reviewed the manuscript. literature cited barbosa, m. c. a., rosa, q. s., cardoso, l. m., gomides, a. f. f., barbosa, l. c. a., sant’anna, h. m. p., pinheiro, s. s., peluzio, m. c. g., teixeira, r. b. l., & valente, m. a. s. (2021). composition proximate, bioactive compounds and antioxidant capacity of butia capitata. food science and technology, 41(suppl 2), 763–764. https://doi.org/10.1590/fst.26720 braman, k., ahmad, s., & siddiqui, m. w. (2015). factors affecting the quality of fruits and vegetables. in m. w. siddiqui (ed.), postharvest biology and technology of horticultural crops (pp. 1–51). crc press. https://doi.org/10.1201/b18438 brasil ministério da agricultura, pecuária e abastecimento. (2013). análises físico-químicas de bebidas e vinagres – beb (met beb/001/001). método para determinação de ácido ascórbico. laboratório federal de defesa agropecuária lanagro, sp. https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/ credenciamento-e-laboratorios-credenciados/legislacao-metodos-credenciados/arquivos-metodos-da-area-bev-iqa/ met-beb-001_001-analises-fisico-quimicas-de-bebidas-e-vinagres.pdf/view canton, m., drincovich, m. f., lara, m. v., vizzotto, g., walker, r. p., famiani, f., & bonghi, c. (2020). metabolism of stone fruits: reciprocal contribution between primary metabolism and cell wall. frontiers in plant science, 11, article 1054. https:// doi.org/10.3389/fpls.2020.01054 cao, f., guan, c., dai, h., li, x., & zhang, z. (2015). soluble solids content is positively correlated with phosphorus content in ripening strawberry fruits. scientia horticulturae, 195, 183–187. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.018 castricini, a., martineli, m., oliveira, l. d. p., santos, j. l. o., maranhão, c. m. a., & pereira, m. a. f. j. (2020). qualidade da polpa congelada de coquinho-azedo. empresa de pesquisa agropecuária de minas gerais. http://www.epamig.br/ download/circular-tecnica-323/ chitarra, m. i. f., & chitarra, a. b. (2005). pós-colheita de frutas e hortaliças: fisiologia e manuseio (2nd ed.). editora ufla. cncflora. (2020, march). butia capitata in lista vermelha da f lora brasileira versão 2012.2. centro nacional de conservação da flora. http://cncf lora.jbrj.gov.br/portal/pt-br/profile/butia capitata. crispim, j. e., martins, j. c., pires, j. c., rosolem, c. a., & cavariani, c. (1994). determinação da taxa de respiração em sementes de soja pelo método da titulação. pesquisa agropecuária brasileira, 29(10), 1517–1521. cruz-rus, e., amaya, i., sanchez-sevilla, j. f., botella, m. a., & valpuesta, v. (2011). regulation of l-ascorbic acid content in strawberry fruits. journal of experimental botany, 62(12), 4191–4201. https://doi.org/10.1093/jxb/err122 faria, j. p., siqueira, e. m. a., vieira, r. f., & agostini-costa, t. d. s. (2011). fruits of butia capitata (mart.) becc as good sources of β-carotene and provitamina. revista brasileira de fruticultura, 33(spe1), 612–617. https://doi.org/10.1590/ s0100-29452011000500084 fernandes, l. m. s., vieites, r. l., lima, g. p. p., de lima braga, c., & do amaral, j. l. (2017). caracterização do fruto de pitaia orgânica. biodiversidade, 16(1), 167–178. garavito, j., mendoza, s. m., & castellanos, d. a. (2022). configuration of biodegradable equilibrium modified atmosphere packages, including a moisture absorber for fresh cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits. journal of food engineering, 314, article 110761. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110761 georgé, s., brat, p., alter, p., & amiot, m. j. (2005). rapid determination of polyphenols and vitamin c in plant-derived products. journal of agricultural and food chemistry, 53(5), 1370–1373. https://doi.org/10.1021/jf048396b gonzalez-jorge, s., ha, s. h., magallanes-lundback, m., gilliland, l. u., zhou, a., lipka, a. e., nguyen, y-n., angelovici, r., lin, h., cepela, j., little, h., buell, c. r., gore, m. a., & dellapenna, d. (2013). carotenoid cleavage dioxygenase4 is a negative regulator of β-carotene content in arabidopsis seeds. the plant cell, 25(12), 4812–4826. https://doi.org/10.1105/tpc.113.119677 gutierrez, a. s. d., & watanabe, h. s. (2017). desafios do mamão. in m. zucoloto, & r. bonomo (eds.), fruticultura tropical: diversificação e consolidação (pp. 16–25). alegre, es: caufes. https://biblioteca.incaper.es.gov.br/digital/bitstream/123456789/3615/1/fruticulturatropicalv.2-zucoloto.pdf instituto adolfo lutz ial. (2008). métodos físico-químicos para análise de alimentos, são paulo: instituto adolfo lutz. kapoor, l., simkin, a. j., george priya doss, c., & siva, r. (2022). fruit ripening: dynamics and integrated analysis of carotenoids and anthocyanins. bmc plant biology, 22(1), 1–22. https://doi.org/10.1186/s12870-021-03411-w khaliq, g., mohamed, m. t. m., ali, a., ding, p., & ghazali, h. m. (2015). effect of gum arabic coating combined with calcium chloride on physico-chemical and qualitative properties of mango (mangifera indica l.) fruit during low temperature storage. scientia horticulturae, 190, 187–194. https://doi. org/10.1016/j.scienta.2015.04.020 kosar, m., kaf kas, e., paydas, s., & baser, k. h. c. (2004). phenolic composition of strawberry genotypes at different maturation stages. journal of agricultural and food chemistry, 52(6), 1586–1589. https://doi.org/10.1021/jf035093t https://doi.org/10.1590/fst.26720 https://doi.org/10.1201/b18438 https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/credenciamento-e-laboratorios-credenciados/legislacao-metodos-credenciados/arquivos-metodos-da-area-bev-iqa/met-beb-001_001-analises-fisico-quimicas-de-bebidas-e-vinagres.pdf/view https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/credenciamento-e-laboratorios-credenciados/legislacao-metodos-credenciados/arquivos-metodos-da-area-bev-iqa/met-beb-001_001-analises-fisico-quimicas-de-bebidas-e-vinagres.pdf/view https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/credenciamento-e-laboratorios-credenciados/legislacao-metodos-credenciados/arquivos-metodos-da-area-bev-iqa/met-beb-001_001-analises-fisico-quimicas-de-bebidas-e-vinagres.pdf/view https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/credenciamento-e-laboratorios-credenciados/legislacao-metodos-credenciados/arquivos-metodos-da-area-bev-iqa/met-beb-001_001-analises-fisico-quimicas-de-bebidas-e-vinagres.pdf/view https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/credenciamento-e-laboratorios-credenciados/legislacao-metodos-credenciados/arquivos-metodos-da-area-bev-iqa/met-beb-001_001-analises-fisico-quimicas-de-bebidas-e-vinagres.pdf/view https://doi.org/10.3389/fpls.2020.01054 https://doi.org/10.3389/fpls.2020.01054 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.018 http://www.epamig.br/download/circular-tecnica-323/ http://www.epamig.br/download/circular-tecnica-323/ http://cncflora.jbrj.gov.br/portal/pt-br/profile/butia capitata. http://cncflora.jbrj.gov.br/portal/pt-br/profile/butia capitata. https://doi.org/10.1093/jxb/err122 https://doi.org/10.1590/s0100-29452011000500084 https://doi.org/10.1590/s0100-29452011000500084 https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110761 https://doi.org/10.1021/jf048396b https://doi.org/10.1105/tpc.113.119677 https://biblioteca.incaper.es.gov.br/digital/bitstream/123456789/3615/1/fruticulturatropicalv.2-zucoloto.pdf https://biblioteca.incaper.es.gov.br/digital/bitstream/123456789/3615/1/fruticulturatropicalv.2-zucoloto.pdf https://doi.org/10.1186/s12870-021-03411-w https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.04.020 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.04.020 https://doi.org/10.1021/jf035093t 76 agron. colomb. 40(1) 2022 lima, v. v. f., silva, p. a. d., & scariot, a. (2010). boas práticas de manejo para o extrativismo sustentável do coquinho azedo. brasília: embrapa recursos genéticos e biotecnologia. lobos, g. a., bravo, c., valdés, m., graell, j., ayala, i. l., beaudry, r. m., & moggia, c. (2018). within-plant variability in blueberry (vaccinium corymbosum l.): maturity at harvest and position within the canopy inf luence fruit firmness at harvest and postharvest. postharvest biology and technology, 146, 26–35. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2018.08.004 maduwanthi, s. d. t., & marapana, r. a. u. j. (2019). induced ripening agents and their effect on fruit quality of banana. international journal of food science, 2019, article 2520179. https://doi.org/10.1155/2019/2520179 maringgal, b., hashim, n., mohamed amin tawakkal, i. s., mohamed, m. t. m., hamzah, m. h., & mohd ali, m. (2021). effect of kelulut honey nanoparticles coating on the changes of respiration rate, ascorbic acid, and total phenolic content of papaya (carica papaya l.) during cold storage. foods, 10(2), article 432. https://doi.org/10.3390/foods10020432 mcharek, n., & hanchi, b. (2017). maturational effects on phenolic constituents, antioxidant activities and lc-ms/ms profiles of lemon (citrus limon) peels. journal of applied botany and food quality, 90, 1–9. https://doi.org/10.5073/jabfq.2017.090.001 nascimento, a. l. a. a., brandi, i. v., durães, c. a. f., lima, j. p. d., soares, s. b., & mesquita, b. m. a. d. c. (2020). chemical characterization and antioxidant potential of native fruits of the cerrado of northern minas gerais. brazilian journal of food technology, 23, article e2019296. https://doi. org/10.1590/1981-6723.29619 rodriguez-amaya, d. b. (2001). a guide for carotenoids analysis in foods. international life sciences institute press. saini, r. k., nile, s. h., & park, s. w. (2015). carotenoids from fruits and vegetables: chemistry, analysis, occurrence, bioavailability and biological activities. food research international, 76, 735–750. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2015.07.047 saltveit, m. e (2016). respiration metabolism. in k. c. gross, c. y. wang, & m. e. saltveit (eds.), the commercial storage of fruits, vegetables, and f lorist and nursery stocks (pp. 68–75). washington: usda. singleton, v. l., & rossi, j. a. (1965). colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. american journal of enology and viticulture, 16(3), 144–158. souza, a. p. r. (2016). desempenho agronômico do coquinho azedo em cinco safras [master of science dissertation, universidade federal de minas gerais]. biblioteca da ufmg. https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/ncap-acvj62/1/disserta__o_completa_ana_paula__pronta_para_impress_o_1.pdf souza, a. g., fassina, a. c., de souza saraiva, f. r., & de souza, l. (2018). caracterização físico-química de frutos nativos da região sul do brasil. evidência, 18(1), 81–94. spoto, m. h. f., gutierrez, a. s. d., silva, p. p. m., & signorelli, s. a. d. g. (2020). qualidade bioquímica e fisiologia pós-colheita de frutas e hortaliças. in a. r. alcarde, m. r. d’arce, & m. h. f. spoto (eds.), fundamentos da ciência e tecnologia de alimentos (pp. 289–323). editora manole ltda. tosun, i., ustun, n. s., & tekg u ler, b. (2008). physica l and chemica l changes during ripening of blackberr y fruits. scientia agrícola, 65(1), 87–90. https://doi.org /10.1590/ s0103-90162008000100012 ventura, l. d. j. m., pereira, g. s. l., mazzottini-dos-santos, h. c., de lima, j. p., mercadante-simões, m. o., lopes, p. s. n., & ribeiro, l. m. (2022). cytological aspects of butia capitata (arecaceae) fruit maturation and senescence. scientia horticulturae, 297, article110938. https://doi.org/10.1016/j. scienta.2022.110938 zhao, y., zhu, x., hou, y., pan, y., shi, l., & li, x. (2021). effects of harvest maturity stage on postharvest quality of winter jujube (zizyphus jujuba mill. cv. dongzao) fruit during cold storage. scientia horticulturae, 277, article 109778. https:// doi.org/10.1016/j.scienta.2020.109778 https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2018.08.004 https://doi.org/10.1155/2019/2520179 https://doi.org/10.3390/foods10020432 https://doi.org/10.5073/jabfq.2017.090.001 https://doi.org/10.1590/1981-6723.29619 https://doi.org/10.1590/1981-6723.29619 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2015.07.047 https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/ncap-acvj62/1/disserta__o_completa_ana_paula__pronta_para_impress_o_1.pdf https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/ncap-acvj62/1/disserta__o_completa_ana_paula__pronta_para_impress_o_1.pdf https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/ncap-acvj62/1/disserta__o_completa_ana_paula__pronta_para_impress_o_1.pdf https://doi.org/10.1590/s0103-90162008000100012 https://doi.org/10.1590/s0103-90162008000100012 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2022.110938 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2022.110938 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2020.109778 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2020.109778 leaf area, chlorophyll content, and root dry mass in oil palms (elaeis guineensis jacq.) affected by the plumero disorder received for publication: 23 february, 2020. accepted for publication: 9 november, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.85309 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira (colombia). 3 plantaciones unipalma de los llanos s.a., cumaral, meta (colombia). * corresponding author: msespanag@unal.edu.co agronomía colombiana 38(3), 335-341, 2020 abstract resumen the plumero disorder in oil palm is characterized by an abnormality in the development of the leaf area, yellowing of young leaves, and longitudinal chlorotic strips parallel to the central rib. in this research, the leaf area of leaf 17, the specific leaf area, chlorophyll contents, and root dry mass were evaluated in an oil palm (elaeis guineensis jacq.) plantation on the northern coast of colombia to characterize the morphophysiological damage and quantify the severity of the disorder. for the statistical analysis, an ordinal regression model and analysis of variance tests were performed. the results indicated that the palm reduces its leaf area before the disorder is visually evident. leaves became thicker and lower in chlorophyll content. there was also an increase in the tertiary and quaternary root dry mass in the initial grades. this variable decreased in the more severe grades of this disorder. el disturbio del plumero en palma de aceite se caracteriza por una anormalidad en el desarrollo del área foliar, el amarillamiento de las hojas jóvenes y el rayado clorótico longitudinal paralelo a la nervadura central. en esta investigación se determinó el área foliar de la hoja 17, el área foliar específica, los contenidos de clorofilas y la masa seca de raíces en una plantación de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.) en la costa norte de colombia con el objetivo de caracterizar los daños morfofisiológicos y cuantificar la severidad del disturbio. para el análisis estadístico se realizó un modelo de regresión ordinal y pruebas de análisis de varianzas. los resultados indicaron que la palma reduce su área foliar antes de que el disturbio sea evidente a nivel visual. las hojas se vuelven más gruesas con menor contenido de clorofilas. también se presentó un aumento de la masa seca de raíces terciarias y cuaternarias en los grados iniciales. esta variable disminuyó en los grados más severos del disturbio. key words: physiology, damage, disease severity, dry matter. palabras clave: fisiología, daño, severidad de enfermedad, materia seca. leaf area, chlorophyll content, and root dry mass in oil palms (elaeis guineensis jacq.) affected by the plumero disorder área foliar, contenido de clorofila, y masa seca de raíces en palmas de aceite (elaeis guineensis jacq.) afectadas por el disturbio del plumero martha sofía españa-guechá1, daniel gerardo cayón-salinas2, iván ochoa-cadavid3, and aquiles enrique darghan-contreras1 introduction since 2010, a disorder called plumero has been recognized in the oil palm (elaeis guineensis jacq.). this disorder is named after a spanish word that refers to cleaning dusters because of the similarity between the leaf shape and this object. symptoms of plumero are characterized by a visual reduction of the leaf area, yellowing of leaves, longitudinal chlorotic strips parallel to the central rib, drying of the tips of the leaf lets in younger trees, and the presence of yellow strips usually located on one side of the central rib. the yellow strip may appear on one or several leaf lets or one or several leaves (arias et al., 2014). the causal agent or predisposing factors of this disorder are still unknown. plants show physiological responses to changes in environmental factors and the incidence of disease-causing organisms. in oil palms, research has been carried out to evaluate the physiological response of the plant to the attack of an abiotic agent. for example, the disease known as lethal wilt (candidatus phytoplasma asteris) generates increases in the internal temperature, decreasing the rate of photosynthesis and the ability to take nutrients from the oil palm that reduces the ability to produce sugars, the maintenance of leaves, and the production of new roots. during this process, the palm ends up decaying, preventing the leaves from opening their stomata to take up co2 and transpire (cayón et al., 2007). the oil palm has a fasciculate radical system composed of primary, secondary, tertiary and quaternary roots (reyes-santamaría et al., 2000). most of the absorption of nutrients is through the quaternary and absorbing tips of primary, secondary and tertiary roots (tailliez, 1971). ramírez et al. (2004) indicate that palms with lethal wilt produce very few roots, so they cannot http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.85309 336 agron. colomb. 38(3) 2020 take up the water required for nutrition and regulation of leaf temperature. in general, plants are often limited by several stressful factors that occur simultaneously, making it difficult to predict their geographical distribution based on physiological responses of an individual factor (mittler, 2006; fischer et al., 2016; fischer and melgarejo, 2020). the negative impact of foliar diseases is directly expressed on yield components due to changes that pathogens induce in physiological processes responsible for crop productivity such as the increase in leaf area and the accumulation and distribution of dry mass in plant organs (schierenbeck et al., 2014). the disease known as bud rot causes a decrease in photosynthesis, stomatal conductance, transpiration, efficient use of water and chlorophyll content, and increases the carotenoid content in oil palms. the detailed description of some morphological and physiological aspects of a diseased plant allows knowing the infection processes, severity and damage of the disease (rakib et al., 2019). so, the objective of this study was to characterize the morpho-physiological damages and to quantify the severity of the plumero disorder. materials and methods location the work was carried out in an oil palm plantation located on the north coast of colombia (9°56’ n and 73°16’ w, and altitude of 95 m a.s.l.). according to the holdridge classification system, the plantation is located in the ecological formation tropical dry forest (espinal and montenegro, 1963). an average temperature of 27.5°c and average precipitation of 1300 mm were recorded. diagrammatic scale of the disorder the diagrammatic severity scale proposed by arias et al. (2014), indicates that palms affected by plumero disorder can be found in five grades: yellow strip, grade 1, grade 2, grade 3 and grade 4. yellow-strip palms are characterized by the presence of at least one yellow strip in the canopy without visual reduction of the width of the leaf lets, while grades 1 to 4 show a reduction in the width of the leaf lets and sharp insertion of the leaf lets in the rachis. in grade 1, the effect can be seen at the level of the 1st leaf, grade 2 at the level of the 9th leaf, grade 3 at the level of the 17th leaf, and grade 4 when the affected leaves are seen underneath the level of the 17th leaf. to manage a scale with a smaller number of grades to facilitate the analysis and the diagramming of tables and figures, we used the same scale proposed by arias et al. (2014), but grades 1 and 2 were combined into grade 1-2 and grades 3 and 4 were combined into grade 3-4. the combination of grades was confirmed by a multiple correspondence analysis of an exploratory nature from which two dimensions were extracted from the leaf area (la) and specific leaf area (sla) data. the planting year, the number of the lot or farm, the genetic origins, and the degrees of severity were included as factors of plumero, yielding an explained variability of 70.72%. this can be observed in figure 1; the proximity between the points correspond to grades 1 and 2, as well as grades 3 and 4. farm.c sev.yellow_strip sev.gr_3 sev.gr_1 year.2010farm.a gentc_orig.c_mixfarm.b year.2008 sev.healthy farm.d gentc_orig.bra gentc_orig.ek_m sev.gr_2 sev.gr_4d im en si on 2 correspondence map columns: main dimension 1 -1 -0.6 -0.2 0.2 10.6 1.4 -1 -0.6 -0.2 0.2 1 0.6 1.4 figure 1. multiple correspondence analysis of leaf area (la) and specific leaf area (sla). gentc_orig.bra: genetic origin brabanta; gentc_orig.c_mix: genetic origin congo mixed; gentc_orig. ek_m: genetic origin ekona x djongo * mongana; year.2008: planting year 2008; year.2010: planting year 2010; sev.healthy: severity healthy; sev.yellow strip: severity yellow strip; sev.gr_1: severity grade 1; sev.gr_2: severity grade 2; sev.gr_3: severity grade 3; sev. gr_4: severity grade 4. palm sampling samples were collected from 24 healthy palms and 24 palms from each of the severity grades of plumero, according to the multiple correspondence analysis listed in table 1. the palms were randomly selected. the following variables were determined for each of the palms: leaf area (la), specific leaf area (sla), chlorophyll a (chl a), chlorophyll b (chl b), total chlorophyll (chl t), primary root dry mass (prdm), secondary root dry mass (srdm), tertiary and quaternary root dry mass (tqrdm). leaf area and specific leaf area the leaf area of leaf 17 (la17) is an indicator of the total leaf area of the oil palm. la17 has been used as a model for different measurements in the oil palm due to its average location within the total leaves of the palm and its stable 337españa-guechá, cayón-salinas, ochoa-cadavid, and darghan-contreras: leaf area, chlorophyll content, and root dry mass in oil palms (elaeis guineensis jacq.) affected by the plumero disorder nutrient content (corley and tinker, 2003). the formula proposed by corley et al. (1971) was used to determine the leaf area of leaf 17 (la) for the oil palms elaeis guineensis (eq. 1). la17 = 0.55 * [(lw) * n] (1) where la17 is the leaf area of leaf 17(m2), 0.55 is the correction factor for the palms elaeis guineensis, l is the average length of the four largest central leaf lets (m), w is the average width of the four longest central leaf lets, and n is the total number of leaf lets. to determine the sla the method of lópez et al. (2014) was used where a 30 cm long segment was taken from the middle part of two central leaf lets of leaf 17. the width (w) and area of each segment was measured. segments were then dried in an oven at 75°c for 72 h, and the dry weight was determined. thus, the sla (cm2 g-1) was equal to the mean area of the leaf segments divided by their dry weight. sla = l w / p (2) where, l is the average length of the middle part of the leaf let that in this case takes the value of 30 cm, w is the mean mid-width of the leaf lets, and p is the mean of the dry weight of the middle part of the leaf lets. chlorophyll the contents of chl a, chl b and chl t were determined using the acetone extraction method (flórez and cruz, 2004). this consisted of collecting 10 leaf disks of 5 ml in diameter of non-veined plant tissue that were then preserved in eppendorf tubes with 2 ml of 99% absolute alcohol. the tubes were labelled, covered with aluminum foil, and refrigerated. the leaf disks were macerated with 8 ml of a cold solution of 80% acetone and caco3 (0.5 g l-1). absorbances of 645 nm and 663 nm were determined in the macerate using a spectrophotometer (biomate 3, madison, usa). the following equations were used to calculate the content of chl a (eq. 3), chl b (eq. 4) and chl t (eq. 5): chl a = {[(12.7 × d663) (2.69 d645)] × v} / (1000 × w) (3) chl b = {[(22.8 × d645) (4.48 d663)] × v} / (1000 × w) (4) chl t = {[(20.2 × d645) + (8.02 d663)] × v} / (1000 × w) (5) where d is the optical density, v the volume of the extract used in the determination of the optical density in ml, and w is the fresh mass in mg of the 10 leaf disks of plant tissue. root dry mass soil samples were collected at the four cardinal points of the base of the palm tree using a sharp-edged steel cylinder of known volume. the roots were then washed, separated into primary, secondary, tertiary and quaternary roots that were then dried in an oven at 75°c for 72 h. since the weight of the roots was in grams and the volume of the soil sample was known, the data was extrapolated to dried roots per cubic meter of soil (kg m-3). statistical analysis an ordinal regression model with a degree of severity of p was applied as the response variable. the income variables were la, sla, chl a, chl b, chl t, prdm, srdm, tqrdm in the statistical program rstudio. analysis of variance (anova) and the test of minimum significant difference was performed with an alpha calculated using the bonferroni correction (ab) (eq. 6). ab = 1 (1 a)1/n (6) where n is the number of variables in this research; the number of significant variables in the model was n = 4, so the alpha with the bonferroni correction used was ab = 0.0127 with a = 0.05. a matrix of correlations between variables was performed to assess the relevance of using univariate analysis instead of multivariate analysis. to facilitate the analysis, grade 1 was collapsed with grade 2 (labelled as grade 1-2) and grade 3 was collapsed with grade 4 (labelled as grade 3-4). this collapse was performed considering an analysis of multiple correspondences that was performed as data exploration. the proximity between the points corresponding to grades 1 and 2, as well as grades 3 and 4 descriptively validated the collapse of the categories. the veracity or falsity of atypical data was also determined using the box-plot graph of the rstudio software. results all ordinal regression models evaluated reported the variables la and sla as significant (p<0.05) and indicated comparisons of degrees of severity: healthy with yellow strip, yellow strip with grade 1-2, and grade 1-2 with grade 3-4. however, the best fit model was model 4, where the variables la, sla, chl t, tqrdm and the severity degree comparisons were reported as significant (healthy with yellow strip, yellow strip with grade 1-2; and grade 1-2 with grade 3-4). this model also reported an akaike information criterion value of 279.38, the lowest among the 338 agron. colomb. 38(3) 2020 various adjusted models (tab. 1). the parameters of the best fit model are shown in table 2. this model yielded 53.6% correct classifications; that is 53.6% of the palms observed at a certain degree of severity were correctly classified in that same degree of severity. the correlation matrix (tab. 3) indicates that the variables la, sla, chl t, and tqrdm were not correlated, so it was not applicable for performing multiple variance analysis. table 1. adjusted ordinal models. variable model 1 model 2 model 3 model 4 probability la <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 sla 0.0069 0.0058 0.0078 0.0063 chl t 0.0450 0.0464 0.0601 0.0021 chl b 0.1318 0.1324 0.1741 prdm 0.6483 srdm 0.3539 0.4075 tqrdm 0.0010 0.0011 0.0004 0.0010 healthy | yellow strip <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 yellow strip | grade 1-2 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 grade 1-2 | grade 3-4 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 ordinal statistical models statistics model 1 model 2 model 3 model 4 akaike information criterion 271.17 269.38 268.08 267.94 la leaf area, sla specific leaf area, chl b chlorophyll b, chl t total chlorophyll, prdm primary root dry mass, srdm secondary root dry mass, tqrdm tertiary and quaternary root dry mass. table 2. estimated parameters for the reduced model 4. variable estimator standard error t value probability la -1.025 0.180 -5.684 <0.0001 sla -0.055 0.020 -2.730 0.0063 chl t -0.810 0.264 -3.069 0.0021 tqrdm -0.699 0.213 -3.282 0.0010 healthy | yellow strip -14.948 2.239 -6.675 <0.0001 yellow strip | grade 1-2 -13.764 2.180 -6.314 <0.0001 grade 1-2 | grade 3-4 -11.925 2.087 -5.714 <0.0001 la leaf area, sla specific leaf area, chl t total chlorophyll, tqrdm tertiary and quaternary root dry mass. table 3. correlation matrix between physiological variables. sla chl t la tqrdm sla -0.1113 0.2348 0.1421 chl t -0.1113 0.0742 -0.0791 la 0.2348 0.0742 0.0443 tqrdm 0.1421 -0.0791 0.0443 sla specific leaf area, chl t total chlorophyll, la leaf area, tqrdm tertiary and quaternary root dry mass. univariate analyses indicated that the variables la, sla, chl t and tqrdm were significant (p<0.05) which means that la, sla, chl t and tertiary and quaternary root dry mass were different in healthy palms from those affected by plumero (tab. 4). table 4. anova of the variables leaf area (la), specific leaf area (sla), total chlorophyll (chl t) and tertiary and quaternary root dry mass (tqrdm). la source dof sum of squares mean square f value probability severity 3 59.3596 19.7865 17.89 <0.0001 error 120 132.7284 1.106 total 123 192.088 sla source dof sum of squares mean square f value probability severity 3 1368.9987 456.3329 4.99 0.0027 error 120 10978.4834 91.4873 total 123 12347.4821 chl t source dof sum of squares mean square f value probability severity 3 4.5253 1.5084 3.04 0.0316 error 120 59.4762 0.4956 total 123 64.0016 tqrdm source dof sum of squares mean square f value probability severity 3 14.8904 4.9634 8.58 <0.0001 error 117 67.666 0.5783 total 120 82.5565 dof degrees of freedom 339españa-guechá, cayón-salinas, ochoa-cadavid, and darghan-contreras: leaf area, chlorophyll content, and root dry mass in oil palms (elaeis guineensis jacq.) affected by the plumero disorder leaf area, specific leaf area the leaves of palms affected by plumero (yellow strip, grade 1-2, and grade 3-4) had lower la, sla and chl t than healthy palms (fig. 2a-c). the roots of affected palms increased tqrdm at the initial stages (yellow strip and grade 1-2) but then decreased significantly in grade 3-4 (fig. 2d). chlorophyll the leaves of palms affected by plumero (yellow strip, grade 1-2, and grade 3-4) showed lower chl t content than healthy palms (fig. 2c). root dry mass the dry matter of tertiary and quaternary roots increased in the initial degrees of severity (yellow strip and grade 1-2) compared to healthy palms, and it was significantly reduced in the last degrees (grade 3-4) (fig. 2d). discussion leaf area and specific leaf area la progressively decreased as the degree of severity increased (fig. 2a). this occurs long before a reduction in the width of the leaf let, as described by arias et al. (2014) in the plumero severity scale. the decrease in la caused by some pathogens drastically affects the interception of solar radiation and reduces the generation and distribution of biomass (carretero et al., 2009) because they accelerate the necrosis and senescence of leaves, causing fewer photoassimilates to be used in the synthesis of dry matter (schierenbeck et al., 2014). the palms affected in grade 3-4 had thicker leaf laminae. the sla indicated the variation in the relative thickness of the leaves as a consequence of leaf structural alterations, which make the leaf very sensitive to environmental and external factors (reyes-santamaría et al., 2000), and a good indicator of crop productivity (poorter and de jong, 1999). the reduction of sla indicated that the leaves have a thicker mesophyll due to the higher number and size of layers of palisade cells (rodríguez and cayón, 2008). this suggests that the number of photoassimilates in these leaves is greater (ayala and gómez, 2000) or photoassimilates are not efficiently transported from source to sink in response to nutritional deficiencies of elements such as boron (wimmer and eichert, 2013), magnesium (verbruggen and hermans, 2013) or potassium (gerardeaux et al., a b ab c a ab a b a a a b ab b b a grade 3-4grade 1-2yellow striphealthy 4 3 2 1 5 d te rt ia ry a nd q ua te rn ar y ro ot d ry m as s (k g m -3 ) severity grade 3-4grade 1-2yellow striphealthy 3 2 1 4 c to ta l c hl or op hy ll (m g g1 fr es h w ei gh t) severity grade 3-4grade 1-2yellow striphealthy 100 90 80 70 60 110 b s pe ci fic le af a re a (c m 2 g -1 ) severity grade 3-4grade 1-2yellow striphealthy 6 4 0.2 8 a le af a re a of le af 1 7 (m 2 ) severity figure 2. a) leaf area of leaf 17 (m2), b) specific leaf area, c) total chlorophyll and d) tertiary and quaternary root dry mass in healthy and affected palms by plumero. different letters indicate differences in means with p = 0.0127. 340 agron. colomb. 38(3) 2020 2010). according to nenova (2006), sla is also increased due to iron deficiency and decreases due to excess iron, as observed in plants affected by plumero. however, palms affected by this disorder have a lower sla because the leaf does not expand as the leaf lets of healthy plants do. the expansion of the cells can be affected by stressful conditions such as temperature, evaporation, or water content of the soil, although the plant recovers quickly once the stress is over (sadok et al., 2007). however, the elongation and final leaf area are affected in some cases when stress occurs in the last phase of leaf elongation (granier and tardieu, 2009). chlorophyll palms affected by plumero significantly reduced the chlorophyll content and root growth. a decrease in the chlorophyll content in response to abiotic and biotic stress is manifested by foliar yellowing, followed by wilting, affecting photosynthesis (munné-bosch, 2008) and consequently, reducing plant biomass (casierra-posada and cutler, 2017; sánchez-reinoso et al., 2019). mandal et al. (2009) stated that the chlorophyll content in diseased leaves of plantago ovata affected by downy mildew was reduced by 24.39% in slightly chlorotic and 44.90% in severely chlorotic leaves as compared to healthy leaves, which appears to be one of the causes for the reduction of the photosynthesis process. there are several alternatives to evaluate the establishment and development of a disease, such as estimating the chlorophyll content in the leaf (uddling et al., 2007). such estimation could provide a better alternative to evaluate disease severity in a plant (chang et al., 2015) and be a good indicator for the degree of disease or infection and changes during pathogenesis (rakib et al., 2019). the chlorophyll content in ganoderma-infected oil palm seedlings declines as the infection progresses (goh et al., 2016). chang et al. (2015) also report that the chlorophyll content decreases as the disease progresses in different stages of cucumber growth. chlorophyll content also decreases due to deficiencies of other nutrients including molybdenum (agarwala et al., 1978) and boron. the latter generates oxidative damage in chloroplasts (wimmer and eichert, 2013). the reduction in chlorophyll content can also be caused by an attack of pathogens. in deciduous leaves attacked by phytoplasmas, chlorosis occurs as a form of cell death at the pathogen’s entry points (mittelberger et al., 2017). the chlorophyll content is used to determine disease severity in some crops. in the case of fir decline, oren et al. (1993) propose chlorophyll content and foliar nutrient analysis as a method to represent a range of severity for chlorosis to quickly identify the processes that occur in the soil of some areas where a decline occurs. root dry mass in palms affected by plumero in the initial stages (yellow strip and grade 1-2) an increase in the development of tertiary and quaternary roots has been observed. this type of response could be associated with the response system of the plants to a sulfur deficiency with the slow initial growth of lateral roots and then with the rapid root growth (hoefgen and nikiforova, 2008; gruber et al., 2013). conclusions the plumero disorder compromises the physiological and productive performance of the affected palms by affecting the expansion of the leaf area and the development of roots. this characterization contributes to knowledge of the physiological damages caused by the plumero and is a fundamental tool for managing the disorder in the affected plantations. acknowledgments thanks to unipalma de los llanos s.a. for its support in the development of this research. literature cited agarwala, s.c., c.p. sharma, s. farooq, and c. chatterjee. 1978. effect of molybdenum deficiency on the growth and metabolism of corn plants raised in sand culture. can. j. bot. 56(16), 1905-1908. doi: 10.1139/b78-227 arias, n., d. ibagué, and a. ospino. 2014. guía de bolsillo. identificación y registro del plumero en palma de aceite. centro de investigación en palma de aceite cenipalma, bogota. ayala, i.m. and p.l. gómez. 2000. identificación de variables morfológicas y fisiológicas asociadas con el rendimiento en materiales de palma de aceite (elaeis guineensis jacq.). rev. palmas 21, 10-21. carretero, r., r.a. serrago, m.o. bancal, a.e. perelló, and d.j. miralles. 2009. absorbed radiation and radiation use efficiency as affected by foliar diseases in relation to their vertical position into the canopy in wheat. field crops res. 116, 184-195. doi: 10.1016/j.fcr.2009.12.009 casierra-posada, c. and j. cutler. 2017. photosystem ii f luorescence and growth in cabbage plants (brassica oleracea var. capitata) grown under waterlogging stress. rev. udca act. div. cient. 20(2), 321-328. doi: 10.31910/rudca.v20.n2.2017.390 cayón, d.g., c.a. avellaneda, and f. rodríguez. 2007. aspectos fisiológicos asociados a marchitez letal de la palma de aceite. rev. palmas 28(1), 373-382. chang, r.k., y.h. wang, x.t. zhang, g.c. tang, and y. wei. 2015. the research of disease detection method of greenhouse https://doi.org/10.1139/b78-227 341españa-guechá, cayón-salinas, ochoa-cadavid, and darghan-contreras: leaf area, chlorophyll content, and root dry mass in oil palms (elaeis guineensis jacq.) affected by the plumero disorder cucumber leaf based on chlorophyll f luorescence analysis. un ivers. j. ag r ic. res. 3(3), 76 -8 0. doi: 10.13189/ ujar.2015.030302 corley, r.h.v., j.j. hardon, and g.y. tang. 1971. analysis of growth of the oil palm (elaeis guineensis jacq.) i. estimation of growth parameters and application in breeding. euphytica 20, 307-315. corley, r.h.v. and p.b.h. tinker. 2003. the oil palm. 4th ed. blackwell science, oxford, uk. espinal, l. and e. montenegro. 1963. formaciones vegetales de colombia: memoria explicativa sobre el mapa ecológico. instituto geográfico agustín codazzi igac, bogota. fischer, g. and l.m. melgarejo. 2020. the ecophysiology of cape gooseberry (physalis peruviana l.) an andean fruit crop. a review. rev. colomb. cienc. hortíc. 14(2), 76-89. doi: 10.17584/ rcch.2020v14i1.10893 fischer, g., f. ramírez, and f. casierra-posada. 2016. ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review. agron. colomb. 34(2), 190-199. doi: 10.15446/agron. colomb.v34n2.56799 flórez, v. and r. cruz. 2004. guías de laboratorio de fisiología vegetal. 1st ed. universidad nacional de colombia, bogota. gerardeaux, e., l. jordan-meille, j. constantin, s. pellerin, and m. dingkuhn. 2010. changes in plant morphology and dry matter partitioning caused by potassium deficiency in gossypium hirsutum (l.). environ. exp. bot. 67(3), 451-459. doi: 10.1016/j. envexpbot.2009.09.008 goh, k.m., m. dickinson, p. alderson, l.v yap, and c.v. supramaniam. 2016. development of an in planta infection system for the early detection of ganoderma spp. in oil palm. j. plant pathol. 98(2), 255-264. doi: 10.4454/jpp.v98i2.019 granier, c. and f. tardieu. 2009. multi-scale phenotyping of leaf expansion in response to environmental changes: the whole is more than the sum of parts. plant cell environ. 32, 1175-1184. doi: 10.1111/j.1365-3040.2009.01955.x gruber, b.d., r.f.h. giehl, s. friedel, and n. von wirén. 2013. plasticity of the arabidopsis root system under nutrient deficiencies. plant physiol. 163, 161-179. doi: 10.1104/pp.113.218453 hoefgen, r . a nd v.j. ni k iforova. 20 08. metabolomics integrated with transcriptomics: assessing systems response to sulfur-deficiency stress. physiol. plant. 132, 190-198. doi: 10.1111/j.1399-3054.2007.01012.x lópez, j. 2014. caracterización fisiológica y morfológica de palmas de aceite taisha (elaeis oleífera hbk cortes) y sus híbridos (elaeis oleífera hbk cortes x elaeis guineensis jacq.) en la región amazónica del ecuador. msc thesis, universidad nacional de colombia, bogota. mandal, k., r. saravanan, s. maiti, and i.l. kothari. 2009. effect of downy mildew disease on photosynthesis and chlorophyll f luorescence in plantago ovata forsk. j. plant dis. prot. 116(4), 164-168. doi: 10.1007/bf03356305 mittelberger, c., h. yalcinkaya, c. pichler, j. gasser, g. scherzer, t. erhart, s. schumacher, b. holzner, k. janik, p. robatscher, t. müller, b. kräutler, and m. oberhuber. 2017. pathogen-induced leaf chlorosis: products of chlorophyll breakdown found in degreened leaves of phytoplasma-infected apple (malus x domestica borkh.) and apricot (prunus armeniaca l.) trees relate to the pheophorbide a oxygenase/phyllobilin pathway. j. agric. food chem. 65(13), 2651-2660. doi: 10.1021/acs.jafc.6b05501 mittler, r. 2006. abiotic stress, the field environment and stress combination. trends plant sci. 11(1), 15-19. doi: 10.1016/j. tplants.2005.11.002 munné-bosch, s. 2008. do perennials really senesce? trends plant sci. 13(5), 216-220. doi: 10.1016/j.tplants.2008.02.002 nenova, v. 2006. effect of iron supply on growth and photosystem ii efficiency of pea plants. gen. appl. plant physiol. special issue, 81-90. oren, r., k.s. werk, n. buchmann, and r. zimmermann. 1993. chlorophyll-nutrient relationships identif y nutritionally caused decline in picea abies stands. can. j. for. res. 23(6), 1187-1195. doi: 10.1139/x93-150 poorter, h. and r. de jong. 1999. a comparison of specific leaf area, chemical composition and leaf construction costs of field plants from 15 habitats differing in productivity. new phytol. 143(1), 163-176. doi: 10.1046/j.1469-8137.1999.00428.x rakib, m.r.m., a.h. borhan, and a.n. jawahir. 2019. the relationship between spad chlorophyll and disease severity index in ganoderma-infected oil palm seedlings. j. bangladesh agricult. univ. 17(3), 355-358. doi: 10.3329/jbau.v17i3.43211 ramírez, j., r. bedoya, j. guerrero, w. valero, s. otero, a. erazo, and r. bedoya. 2004. resumen de actividades realizadas sobre la marchitez letal 1994-2004. palmar del oriente s.a. rodríguez, p.a. and d.g. cayón. 2008. efecto de mycosphaerella fijiensis sobre la fisiología de la hoja de banano. agron. colomb. 26(2), 256-265. sadok, w., p. naudin, b. boussuge, b. muller, c. welcker, and f. tardieu. 2007. leaf growth rate per unit thermal time follows qtl-dependent daily patterns in hundreds of maize lines under naturally f luctuating conditions. plant cell environ. 30, 135-146. doi: 10.1111/j.1365-3040.2006.01611.x sánchez-reinoso, a.d., y. jiménez-pulido, j.p. martínez-pérez, c.s. pinilla, and g. fischer. 2019. chlorophyll f luorescence and other physiological parameters as indicators of waterlogging and shadow stress in lulo (solanum quitoense var. septentrionale) seedlings. rev. colomb. cienc. hortíc. 13(3), 325-335. doi: 10.17584/rcch.2019v13i3.10017 schierenbeck, m., m.c. fleitas, and m.r. simón. 2014. componentes ecofisiológicos involucrados en la generación de biomasa afectados por enfermedades foliares en trigo. rev. agron. noroeste argent. 34(2), 247-250. tailliez, b. 1971. the root system of the oil palm on the san alberto plantation in colombia. oleagineux 26(7), 435-447. uddling, j., j. gelang-alfredsson, k. piikki, and h. pleijel. 2007. evaluating the relationship between leaf chlorophyll concentration and spad-502 chlorophyll meter readings. photosynth. res. 91, 37-46. doi: 10.1007/s11120-006-9077-5 verbruggen, n. and c. hermans. 2013. physiological and molecular responses to magnesium nutritional imbalance in plants. plant soil 368, 87-99. doi: 10.1007/s11104-013-1589-0 wimmer, m.a. and t. eichert. 2013. review: mechanisms for boron deficiency-mediated changes in plant water relations. plant sci. 2003-2004, 25-32. doi: 10.1016/j.plantsci.2012.12.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2009.09.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2009.09.008 https://doi:%2010.1007/bf03356305 https://doi.org/10.1139/x93-150 https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.1999.00428.x https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2006.01611.x physicochemical characteristics of cacao (theobroma cacao l.) soils in colombia: are they adequate to improve productivity? received for publication: 23 february, 2018. accepted for publication: 10 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.70545 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia. centro de investigación la suiza, rionegro, santander (colombia). 2 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia. centro de investigación el mira, tumaco, nariño (colombia). * corresponding author: jrojas@agrosavia.co agronomía colombiana 37(1), 28-38, 2019 physicochemical characteristics of cacao (theobroma cacao l.) soils in colombia: are they adequate to improve productivity? características fisicoquímicas de los suelos con cacao (theobroma cacao l.) en colombia: ¿están adecuados para mejorar la productividad? clara esperanza león-moreno1, jairo rojas-molina1*, and carlos e. castilla-campos2 abstract resumen in colombia, cacao farms are located mainly in areas with edaphoclimatic limitations. the predominant soil fertility characteristics from small cacao farms in 13 provinces were evaluated. a total of 635 soil samples (0-20 cm) were taken between 2011 and 2013 from the main cacao producer regions in colombia. the number of samples was assigned based on the regional cacao production. the resulting data were analyzed with a linear regression model using ph as the dependent variable and soil chemical and physical parameters as the independent variables. soil texture ranged between 14 and 40% clay, and 31 and 65% sand. bulk density ranged between 1.07 and 1.28 mg m-3 with a calculated porosity between 48.8 and 55.0%. there was no evidence of soil compaction. the national ph ranged between 3.9 and 7.9 and was negatively correlated with al+3 content (r2 = 0.68) and al saturation (r2 = 0.80) and redicts al saturation in the range of available al up to ph >5.25.5. in this range, available p (as p2o5) was lower than 12 mg kg-1 and was accepted as a minimum value for a sustainable production. with 4.0 cmolc kg-1 of ca and 60% saturation of the effective cation exchange capacity (ecec). a minimum ecec is proposed at 6.0 cmolc kg-1. a reference table for soils in colombia is proposed as a guide for the establishment and management of productive and sustainable plantations. en colombia, el cultivo de cacao está establecido en su mayoría en áreas con limitaciones edafoclimáticas. se evaluaron las condiciones prevalentes de fertilidad de los suelos en 13 departamentos tomando 635 muestras durante 2011 al 2013, de las condiciones químico-físicas del suelo (0-20 cm) en las principales zonas productoras de colombia asignando el número de muestras según la producción regional. los datos fueron analizados mediante un modelo de regresión lineal utilizando como variable dependiente el ph y las independientes las variables químicas y físicas del suelo. la textura varió entre 14 y 40% de arcilla y 31 y 65% de arena. la densidad aparente varió entre 1.07 y 1.28 mg m-3 con porosidad total calculada entre 48,8 y 55% sin problemas de compactación. el ph al nivel nacional varió entre 3.9 y 7.9, y estuvo negativamente correlacionado con el contenido de al +3 (r2 = 0.68), y la saturación de al (r2 = 0.80) y predice linealmente la saturación de al en el rango de al disponible en ph >5.2-5.5. en este rango de ph el p disponible (as p2o5) no superó 12 mg kg-1, que es el nivel sugerido como el mínimo requerido para producciones sostenibles. con 4.0 cmolc kg-1 de ca y 60% de saturación de la cice se propone una cice mínima de 6.0 cmolc kg-1. se propone una tabla de referencia como guía para el establecimiento y el manejo de plantaciones productivas y sostenibles. key words: yield, fertilization, mineral nutrition, zoning. palabras clave: producción, fertilización, nutrición mineral, zonificación. the main economic activity (espinal et al., 2005; petterson, 2016). however, it is estimated that more than 52,500 families depend directly on cacao for their livelihood (baquero, 2018). the colombian government expects this cropping system to generate a significant contribution to the illicit crop substitution process that is currently being carried out. although nearly 660,000 ha have been identified for planting cacao without any agricultural restriction, cacao must compete with other crops for prime areas and is generally not planted (garcía-lozano, 2004; garcía-cáceres, 2014). introduction in colombia, cacao plantations have a significant socioeconomic importance because they are cultivated in rural areas with high levels of poverty and the prevalence of social conf licts. traditionally, cacao beans are not only commercialized but are also consumed as part of the rural and urban diets, even more than coffee (garcía-cáceres et al., 2014). cacao production depends on family labor and its cultivation and processing is generally an additional activity from a diversified farm system and might not be http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.70545 29león-moreno, rojas-molina, castilla-campos: physicochemical characteristics of cacao (theobroma cacao l.) soils in colombia: are they adequate to improve productivity? thus, this crop is usually planted in areas with edaphoclimatic limitations that may restrict its productive potential (garcía-lozano, 2004; méndez et al., 2006). limitations include low water or nutrient availability, soil acidity, and mechanization difficulties, among others. these constraints partially explain the low national yields which do not exceed 500 kg ha-1/yr, despite research and development efforts made in the country by research and developmental institutions (agrosavia and universities) and private commercial entities (fedecacao, casa luker, nutresa). available planting materials do not express their potential productivity because small and medium-scale producers do not perform timely fertilization (álvarez-carrillo et al., 2015), pest or disease management (jaimes et al., 2011). the price of sustained fertilizers increases over the years, which discourages their use (álvarez-carrillo et al., 2015). despite the lack of management, cacao in colombia is mostly classified as fine or f lavored (fedecacao, 2019) and recognized in annual showcase events, such as the salon du chocolat in paris, france (iico, 2016). this privileged condition, which only applies to 5% of the world cocoa production, is one more reason to promote and increase bean production. application of fertilizers and soil amendments to improve production is essential to make the cacao cultivation more profitable and sustainable. the main objective of this study was to propose benchmark soil fertility conditions for colombia as a guide for the establishment and maintenance of productive and sustainable plantations. materials and methods a national cacao production survey was carried out between 2011 and 2013 in the largest cacao producing areas in colombia. based on the information collected with this survey, a physicochemical soil sampling scheme (0 to 20 cm depth) was carried out in productive commercial crops of at least more than three years of age. the highest cacao producing municipalities are located in 14 provinces: antioquia, arauca, bolivar, boyaca, cesar, cordoba, guajira, huila, magdalena, meta, nariño, norte de santander, santander, and tolima. statistical analysis sample size and statistical distribution were established according to the planted area per province. sampling points selected per municipality, and sample size per province were considered in the equation for finite populations (planted area per province) (eq. 1). n1 = n * z α 2 ρ * q d 2 × n –1 + zα 2 ×p ×q1 (1) where: n = total population zα = 1.96 (with 95% confidence) p = desired proportion (in this case 5% = 0.05) q = 1-p (in this case 1-0.05 = 0.95) d = precision (5%) the sample sites were established using data from municipal agricultural evaluations (evas) carried out by madr in 2011 (madr, 2016). the numbers of samples assigned per provinces/municipalities are shown in table 1. six municipalities of santander that represented the biggest cacao producing province were analyzed based on their specific weight in the national production. in total 635 cacao farms were sampled. table 1. distribution of the number of samples per municipality and province. province municipality samples (n) santander san vicente 68 rio negro 58 landazuri 49 el carmen 44 playon 14 cimitarra 11 arauca arauquita, saravena, tame 59 antioquia apartado, arboletes, caracoli, chigorodo, maceo, san juan de uraba, turbo 44 nariño tumaco 40 norte de santander sardinata, tibu 39 tolima ataco, chaparral, cunday, falan, icononzo, villarica 34 magdalena santa marta 26 meta cubarral, el dorado, san juan de arama, vista hermosa, fuente de oro, granada 23 huila garzon, gigante, palermo, rivera, tesalia 22 cesar manaure 15 boyaca borbur, maripí, muzo, pauna 12 cordoba los cordobas, tierralta, valencia 11 bolivar santa rosa 10 guajira dibuya 9 total 635 sampling and laboratory analysis soil samples were taken from productive cacao plantations with a minimum of 3 years of establishment and yields 30 agron. colomb. 37(1) 2019 higher than 600 kg ha-1 of dry cacao. plots were selected with areas not bigger than 5 ha (average for cacao producers). sampling was carried out in the soil area with the highest root density: the cacao plant crown (de almeida and valle, 2007) in plots of 50 m x 50 m, with at least four subsamples. physicochemical variables were analyzed at agrosavia facilities, according to the following methods: ph (potentiometric method, soil-water ratio 1:2.5), exchangeable acidity (kcl 1n), interchangeable al, texture by touch, organic matter (modified walkley black), p (bray ii), s (monocalcium phosphate), interchangeable bases (ca, mg, k, in 1m of ammonium acetate at ph 7) and ecec (effective cationic exchange capacity by addition of cations). moreover, bulk density was determined by undisturbed sampling with a known volume ring, and the particle density was obtained using the pycnometer method. statistical analysis the soil data were analyzed using a linear regression model design applying a normality test. the ph range of the colombian soils was used against the physicochemical soil properties as the dependent variable, adjusting the model using the r© software. results and discussion the scope of this study corresponds to 635 soil samples (0-20 cm) taken between 2011 and 2013, each one from a productive cacao field, generally no bigger than 5 ha. sampling was carried out in 13 of the 23 provinces in colombia, representing the largest cacao producing areas in the country. since six municipalities in santander (el carmen, rio negro, el playon, landazuri, cimitarra and san vicente) accounted for 32% of the cacao production in the country, each one was treated as if it was a province in the following graphs and tables (tab. 1). cacao plantations ranged from 0 to 1,400 m a.s.l. (fig. 1) and are considered representative of areas where cacao can be planted in colombia. depending on topography, there are provinces such as antioquia and norte de santander where cacao is cultivated throughout the range of altitude, while in others (nariño, meta and arauca) it is cultivated at a low altitude and relatively f lat topographies. however, most of the cacao farms are located between 350 and 1,000 m a.s.l. (fig. 1). most of these plantations are established in udic to mildly ustic soil moisture regimes. additionally, they loosely correspond to forest biomes ranging from humid to dry tropical forest and/or well drained river terraces of mixed mineralogy, as they are located all along a north-south transect of the andes mountains of colombia with very different parent materials. plantation locations vary widely, but due to farmers’ knowledge, they seemed to follow natural patterns of higher soil fertility rather than land availability. for example, in the province of meta, despite having a very large quantity of available land, cacao farmers preferred a thin strip of higher fertility and better drained alluvial terraces (rv soil series) surrounding the ariari river rather than the dominant acid soils in a piedmont landscape (pv soil series) and well drained plateaus dominated by acid soils (lv soil series) (fig. 2). soil texture (per province) ranged between 14 and 40% clay, and between 31 and 65% sand. silt was the least variable figure 1. altitudinal range (m a.s.l.) of the main cacao growing areas per province in colombia. m a .s .l. ( m ) minmax 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 an tio qu ia to lim a sa nt . r io n eg ro bo ya ca h ui la sa nt . l an da zu ri sa nt . s an v ic en te n or te s an ta nd er bo liv ar sa nt . p la yo n m et a c es ar m ag da le na sa nt . e l c ar m en sa nt . c im ita rr a ar au ca n ar iñ o c or do ba g ua jir a 31león-moreno, rojas-molina, castilla-campos: physicochemical characteristics of cacao (theobroma cacao l.) soils in colombia: are they adequate to improve productivity? textural component ranging between 20 and 44%. predominant soil textures were loamy, clay-loam, sand-loam and loamy-sandy-clay (fig. 3). with these textural ranges, real density averaged between 2.36 and 2.59 mg m-3 and bulk density between 1.07 and 1.28 mg m-3. total porosity varied in a narrow range between 48.8 and 55.0%, with no evidence of compaction (data not shown). mean som contents varied between 1.5 and 4.9% (tab. 2), although the national value ranged between 0.3 and 13%. only 28 samples had som values lower than 1%, and five samples showed values higher than 10%, mainly in landazuri. the average physicochemical soil properties by province/ municipality arranged by increasing mean ph are shown in table 2. because in colombia small-scale producers were found to rarely use soil amendments or fertilization practices, a fact corroborated by the survey, and typical of small cacao farmers worldwide (snoeck et al., 2016; van vliet et al., 2017), the values presented are representative of soils without mayor amendments or fertilizer practices. reference soil nutrient content proposed for cacao in colombia (garcía-lozano et al., 2004) and other producing figure 2. spatial distribution of cacao farms sampled in the municipality of granada, meta, colombia. figure 3. average soil surface textures (0-20 cm, arranged by silt content decrease) of productive farms in the provinces/municipalities with the highest cacao production rates in colombia from 2011 to 2013. % silt% clay% sand antioquia tolima sant. rio negro boyaca huila sant. landazuri sant. san vicente norte santander bolivar sant. playon meta cesar magdalena sant. el carmen sant. cimitarra arauca nariño guajira 806040200 100 32 agron. colomb. 37(1) 2019 countries (wessel, 1971; paramananthan, 2000; snoeck et al., 2016) are shown in table 3. these reference values are meant as a guide to intensify cacao productivity. the correlation matrix coefficients for soil chemical properties and calculated % saturations of colombian soils are shown in table 4. of the evaluated parameters, ph, al+3 and ca+2 and their saturations showed the highest correlations. however, base and al saturation (as percent of the ecec) consistently showed the best correlation with coefficients greater than 75%. statistical analysis indicated that the data were adjusted to normality assumptions for the generation of parametric linear models. as an example, the adjustment to the ph vs. al saturation model shows that it is comprised of two parts: a linear adjustment with ph values<5.5, and a portion without adjustment for ph>5.5. for the linear portion, the atypical points suggested by the model were eliminated from the regression (8 points of 357 for the linear portion) (fig. 4) and the correlation coefficient of r2 = 0.7626 is improved to 0.7964. in this case, the linear model changes the intercept (ph) from 5.2070 to 5.2162, and the al saturation coefficient (x) changed from -0.01175 to -0.0120. the ph is one of the most indicative variables of the general condition of the soil (fageria and baligar, 2008). on average, the ph of soils under cacao per province varied from 4.9 to 6.1, but nationally ranged between 3.9 and 7.9 (tab. 2). some provinces such as huila, guajira and magdalena showed a very narrow ph range, while santander, tolima, antioquia and meta showed ph ranges higher than 2.43.5 in relatively small regions, which are similar in magnitude to the national values (fig. 5). only bolivar, meta, santander/el carmen, santander/rio negro and boyaca had mean province values lower than 5.2, which indicate fields prone to high aluminum content. as an indicator, a ph>5.0 seems reasonable for colombia allowing for some aluminum tolerance for the currently available materials. the available phosphorus content (bray ii) in the country was between 0.1 and 334.9 mg kg-1. province range varied between 2.7 and 67.2 mg kg-1 (tab. 2). no correlation was found between available p content and ph (r2 = 0.068) or table 2. average physicochemical properties of cacao productive areas in colombia from 2011 to 2013. province pd bd porosity sand clay som ph p al ca mg k ecec mg m-3 % mg kg-1 cmolc kg -1 bolivar 2.36 1.11 53.00 32.34 39.80 2.80 4.93 2.71 2.45 2.58 0.90 0.31 6.33 meta 2.59 1.19 53.98 39.21 19.28 2.32 5.00 33.08 0.72 2.82 0.54 0.13 4.72 sant./ el carmen 2.50 1.17 53.11 36.64 35.06 3,03 5.00 26.97 2.58 5.23 0.87 0.15 8.92 sant./ rio negro 2.49 1.23 50.39 36.16 36.54 2,6. 5.15 9.94 1.71 3.20 1.16 0.17 6.37 boyaca 2.48 1.12 55.01 42.50 19.87 3.02 5.17 17.21 1.25 4.93 1.27 0.19 7.73 norte de santander 2.45 1.25 48.85 57.39 16.77 2.22 5.23 11.30 0.82 4.96 1.23 0.16 7.22 arauca 2.48 1.19 51.91 30.92 25.05 1.48 5.25 15.94 0.37 3.81 1.70 0.14 6.08 sant./ playon 2.49 1.26 49.27 47.80 24.91 2.23 5.27 15.79 0.81 2.93 1.43 0.13 5.40 sant./ cimitarra 2.56 1.16 49.27 34.18 35.09 2.76 5.36 8.39 5.97 5.97 1.25 0.14 8.68 sant./ landazuri 2.37 1.16 51.26 37.88 36.48 4.84 5.33 67.16 1.56 6.53 1.41 0.19 9.80 tolima 2,37 1.17 50.71 53.67 24.20 3.50 5.36 12.95 1.08 6.17 2.15 0.32 9.77 antioquia 2.53 1.13 55.40 45.69 26.73 1.65 5.47 7.67 0.41 8.12 3.52 0.24 12.39 sant./ san vicente 2.46 1.18 51.94 34.64 35.92 2.62 5.55 28.85 2.01 9.41 0.99 0.21 12.71 nariño 2.35 1.07 54.51 49.91 19.28 3.20 5.95 5.23 0.11 5.29 2.03 0.16 7.73 cordoba 2.53 5.98 8.64 0.27 11.08 4.79 0.35 16.71 magdalena 50.07 17.20 3.52 6.10 46.64 0.02 7.74 3.07 0.13 11.26 cesar 55.65 19.55 3.57 6.16 58.68 0.00 7.53 1.51 0.20 9.33 huila 2.49 1.28 48.75 65.42 14.24 2.50 6.16 13.60 0.01 5.92 2.35 0.20 8.59 guajira 53.64 11.07 3.05 6.32 45.01 0.00 7.18 2.01 0.14 9.54 bd: bulk density, pd: particle density, som: soil organic matter, ecec: effective cation exchange capacity. 33león-moreno, rojas-molina, castilla-campos: physicochemical characteristics of cacao (theobroma cacao l.) soils in colombia: are they adequate to improve productivity? another chemical parameter. moreover, of the total number of samples taken, only 47 samples had levels below 2 mg kg-1 (fig. 6) and 25 samples had levels higher than 108 mg kg-1 (not shown in fig. 6). for colombia, a minimum of 12 mg kg-1 of available p is proposed, which corresponds approximately to the maximum level of p found in soils with some al content (ph<5.5) (tab. 5). our proposal fits the limits suggested for other countries (tab. 3). from the samples analyzed, 64.4% showed some level of deficiency. on average, seven municipalities/ provinces showed values below the suggested levels. in these cases, p fertilizer application is required to obtain a competitive production. table 3. reference chemical parameter levels for cacao soils in colombia and other countries. parameter unit garcía-lozano et al. (2004) paramananthan (2000) snoeck et al. (2016) wessel (1971) ph 5.0 5.0 5.1 5.5 organic c % 1.5 1.7 1.75 som >3.0 2.57 2.93 3.02 p µg g-1 13* 15 6/12** 12/24*** al cmolc kg -1 <40 >1.5 0.0 ca >8.0 4.0 8.0 mg 1 0.25 0.9 2.0 k 0.3 0.25 0.2 0.2 ecec 12 12 som: soil organic matter *13 µg g-1 calculated based on an apparent density of 1.3 mg m-3 with 58 kg ha-1 of p2o5. **melick/olsen extraction. ***sandy-clay soils. table 4. correlation matrix of the chemical parameters evaluated for cacao productive areas cultivated by small-scale farmers in colombia from 2011 to 2013. ph al+3 ca+2 mg+2 k+ ca+2+ mg+2 ecec ph 1.000 -0.627 0.743 0.379 0.185 0.738 0.566 al+3 1.000 -0.536 -0.449 -0.154 -0.580 -0.078 ca+2 1.000 0.422 0.316 0.971 0.912 mg+2 1.000 0.351 0.627 0.567 k+ 1.000 0.364 0.391 ca+2+ mg+2 1.000 0.933 ecec 1.000 ph al sat. ca sat. mg sat. k sat. sat. ca, mg sat. bases ph 1.000 -0.747 0.768 0.229 -0.178 0.754 0.747 al sat. 1.000 -0.902 -0.533 0.066 -0.996 -0.999 ca sat. 1.000 0.128 -0.188 0.912 0.905 mg sat. 1.000 0.033 0.524 0.531 k sat. 1.000 -0.148 -0.075 sat. ca + mg 1.000 0.997 sat. bases 1.000 34 agron. colomb. 37(1) 2019 al+3 saturation was highly correlated with soil ph rather than with the available al content (r2 = -0.747 vs. -0.627 respectively, tab. 4) (fageria and baligar, 2008). from the national model of ph vs % al saturation (r2 = -0.828, tab. 5), 76% of the model linearly predicts al content in the range of ph>5.2-5.5, (al% = 346.04 65.022*ph). for higher ph (ph<5.5), no correlation was found (r2 = 0.0152) (fig. 7). we propose that for soils with <20% of al+3 saturation, equivalent to >1.5 cmolc kg-1 of available al+3, and with genetic materials with low al+3 susceptibility, damage should not be expected at the root level, and additional amendments may not be required for adequate production at least in the initial years (ribeiro et al., 2013). however, amending the al+3 component will improve the efficiency of applied figure 4. normality assumptions of the data (n = 635) for the regression model of the relationship between ph and al saturation in colombian cacao soils. 172 561 455 172 561 455 s ta nd ar iz ed r es id ua ls -3 -2 -1 0 1 2 3 -3 10-1-2 2 3 normal q-q theoretical quantiles r es id ua ls -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 4.2 5.04.84.64.4 5.2 residuals vs. fitted fitted values ph ph averageph minph max 4.0 3.5 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 an tio qu ia to lim a sa nt . r io n eg ro bo ya ca h ui la sa nt . l an da zu ri sa nt . s an v ic en te n or te s an ta nd er bo liv ar sa nt . p la yo n m et a c es ar m ag da le na sa nt . e l c ar m en sa nt . c im ita rr a ar au ca n ar iñ o c or do ba g ua jir a a va ila bl e p ( m g kg -1 ) 84 72 60 48 36 24 12 0 96 108 8.07.57.06.56.05.55.04.54.03.5 ph figure 5. ph range of the soils under representative cacao productive areas cultivated by small-scale farmers in colombia (ordered from low to high range) from 2011 to 2013. figure 6. dispersion of available p contents in the ph range of soils under representative cacao productive areas cultivated by small-scale farmers in colombia from 2011 to 2013. 35león-moreno, rojas-molina, castilla-campos: physicochemical characteristics of cacao (theobroma cacao l.) soils in colombia: are they adequate to improve productivity? fertilization (puentes-páramo et al., 2014; rosas-patiño et al., 2017) in typic udorthents soils of the colombian amazon, dolomite lime was applied at levels of 7 mg ha-1 which reduced the exchangeable al+3 levels improving nutrient availability and productivity. a minimum ph value of 5.0 is proposed as a predictor of a chemical condition of the soil for cacao cultivation in colombia (tab. 5). of the national samples, 9% showed al+3 contents that merit correction. as a province average, only meta and bolivar showed ph values in a lower range. however, bolívar and the santander municipalities of el carmen and rio negro exhibited al saturation % higher than 20%, suggesting that some type of amendment would be necessary (tab. 2). ca saturation (% of ecec) showed relationships similar to al, which best explains the relationship with ph (r2 = 0.75 vs. 0.63, respectively); however, it continues to be predictive beyond ph 5.5 (fig. 8). for cacao cultivated soils with a ph >5.0, ca levels or its % saturation were at least 4.0 cmolc kg-1 or 60% saturation, respectively. these levels are proposed as indicators of the minimum soil ca content or saturation for cacao soils in colombia (tab. 5), which corresponds to the lower limit of the levels proposed for other countries (tab. 3). however, with the available mg levels or its saturation no correlation was found with ph or other soil parameters (r2 = 0.29 vs. 0.27, respectively) (fig. 8). but the addition of mg to the ca contents relationship (ca + mg) did provide a greater precision. the suggested levels of available mg for cacao according to the literature (tab. 3) varied between 0.25 and 1.0 cmolc kg-1. for the colombian soils, an mg content of 1.0 cmolc kg-1, equivalent to 16% mg saturation (tab. 5) implies that 74% of colombian soils show mg deficiency. we interpret this level to be a higher limit to be used for soils with ph>5.5 and high ecec. however, a lower limit of 0.50 cmolc kg-1 is suggested to be used for soil with a ph<5.5 (and lower ecec) and equivalent to approximately 10% mg saturation. from the available mg requirements (tab. 3), only paranamantan (2000) proposed a lower level of 0.25 cmolc kg-1. the mg requirements of productive cacao soils need to be an area of active research in colombia. the ca/mg ratio did not show any correlation with any chemical soil parameter (fig. 9). the literature review does not report this parameter as an important indicator for cacao (hartemink, 2005; snoeck et al., 2016). thirteen percent of the country’s samples have a wide ca/mg ratio of >10 (fig. 8). these soils are found mainly in the municipalities of el carmen, san vicente and landazuri, all located in santander. no apparent production problems are reported at these sites. for available k, the range was between 0.002 and 1.9 cmolc kg-1 with a national average of 0.2 cmolc kg-1. the province range varied between 0.13 and 0.35 cmolc kg-1. no correlation was found between the content of available k and ph (r2=0.0304) or another physicochemical soil parameter (fig. 10). the level of 0.20 cmolc kg-1 for colombia, equivalent to about 5% of the base saturation, is suggested as suitable for cacao (tab. 5). these levels are similar to those suggested in other studies (tab. 3). at this level, 70% of the colombian cacao samples appear to have some level of deficiency. cation exchange capacity (cec, measured at ph 7.0) was not evaluated, but the effective cation exchange capacity (ecec) which is the sum of cations at soil ph is proposed y=-5.3785x3+109.55x2-737.24x+1639 r2=0.8283 y=-65.022x+346.04 r2=0.7622 y=-0.1837x+1.2312 r2=0.0152a l s at ur at io n (% o f e c ec ) 0 50 40 30 20 10 60 70 80 90 100 3.5 5.55.04.54.0 7.57.06.56.0 8.0 sat al vs. ph ph b a l s at ur at io n (% o f e c ec ) 0 50 40 30 20 10 60 70 80 90 100 3.5 5.55.04.54.0 7.57.06.56.0 8.0 sat al vs. ph ph a figure 7. relationship between ph and al saturation under representative cacao productive areas cultivated by small-scale farmers in colombia from 2011 to 2013: a) model of full ph range; b) two phase model as per %al content at ph=5.5. 36 agron. colomb. 37(1) 2019 figure 8. relationship between ph: a) ca saturation; b) mg saturation; c) ca+mg saturation vs. al saturation under representative cacao productive areas cultivated by small-scale farmers in colombia from 2011 to 2013. y=4.3298x3-84.352x2+552.69x-1138.2 r2=0.7167 y=5.2104x3-106.24x2+716.85x-1503.1 r2=0.8183 y=-5.3785x3+109.55x2-737.24x+1639 r2=0.8283 sat alsat ca+mg a l s at ur at io n (% o f e c ec ) 0 50 40 30 20 10 60 70 80 90 100 3.5 5.55.04.54.0 7.57.06.56.0 8.0 sat mg vs ph ph b a l s at ur at io n (% o f e c ec ) 0 50 40 30 20 10 60 70 80 90 100 3.5 5.55.04.54.0 7.57.06.56.0 8.0 sat ca + mg vs sat de al ph c a l s at ur at io n (% o f e c ec ) 0 50 40 30 20 10 60 70 80 90 100 3.5 5.55.04.54.0 7.57.06.56.0 8.0 sat ca vs ph ph a y=-6.5545x2+76.772x-202.03 r2=0.2809 as a proxy indicator of the capacity to supply bases. ecec was considered since it varies depending on the type and percentage of clay, the ph and the content of organic matter; figure 9. ca/mg ratio in cacao soils in colombia from 2011 to 2013. a va ila bl e c a / m g ra tio 100 80 60 40 20 0 120 140 876543 ph countrysan vicentelandazuriel carmen y=0.0401x-0.0306 r2=0.0343 a va ila bl e k ( cm ol oc k g1 ) 0.8 0.7 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.9 1.0 8.07.57.06.56.05.55.04.54.03.5 ph figure 10. available k content in the ph range of soils under representative cacao productive areas cultivated by small-scale farmers in colombia from 2011 to 2013. and can hardly be changed permanently (brown and lemon, 2007). ecec is proposed as a good indicator since cacao production is demanding on bases. the provinces ecec range varied between 4.7 and 16.7 cmolc kg-1. the national range was between 1.1 and 33.2 cmolc kg-1 with a national average of 8.8 cmolc kg-1. a minimum level of 6.0 cmolc kg-1 is proposed for colombia (fig. 11), a much lower level than the proposed ones for other countries. conclusions based on the national survey carried out in this study, minimum physicochemical soil variables levels for productive cacao projects are proposed in table 5. under prevailing conditions, conditions, small cacao farmers of colombia have a high probability of having at least two nutritional 37león-moreno, rojas-molina, castilla-campos: physicochemical characteristics of cacao (theobroma cacao l.) soils in colombia: are they adequate to improve productivity? deficiencies: p and k, and their correction is essential to increase productivity. these suggested minimum levels are benchmarks for assessing the needs of an established crop or for starting new ventures in which medium to high productivity yields are expected: those that can produce sustainably at least 1.2 to 1.5 t ha-1, which is the national goal for colombia, are used as reference to apply for bank loans for successful productive projects (garcía-cáceres et al., 2014). of course, other additional factors must also be considered, such as environmental conditions and other soil conditions such as the water table and the absence of waterlogging conditions, as well as the proximity to collection centers. with these minimum levels, plus an adequate agronomic fertilization management and sanitary control, it is possible to develop a productive and competitive cacao production for the social development of the country. acknowledgments the authors gratefully acknowledge the ministry of agriculture and rural development of colombia (madr) for financing this national survey. they would also like to express their gratitude to engineer manfred ricardo palacio for his invaluable assistance with the statistical procedures. special thanks are extended to the many collaborators in agrosavia whose help in collecting the soil samples made this survey possible. literature cited álvarez-carrillo, f., j. rojas, and j.c. suarez. 2015. contribución de esquemas de fertilización orgánica y convencional al crecimiento y producción de theobroma cacao l. bajo arreglo agroforestal en rivera (huila, colombia). corpoica cienc. tecnol. agropec. 16(2), 307-314. doi: 10.21930/rcta. vol16_num2_art:375 arévalo-gardini, e., m. canto, j. alegre, o. loli, a. juica, and v.c. baligar. 2015. changes in soil physical and chemical properties in long term improved natural and traditional agroforestry management systems of cacao genotypes in peruvian amazon. plos one 10(7), e0136784. doi: 10.1371/journal.pone.0132147 baquero, e. 2018. federación nacional de cacaoteros fondo nacional de cacao. in memorias del v seminario internacional de cacao aromas de paz. url: http://www.fedecacao.com.co/ portal/images/memorias_v_seminario/001._dr._eduard_baquero_-_fedecacao.pdf (accessed march 2018). brown, k. and j. lemon. 2007. cations and cation exchange capacity fact sheets. url: http://soilquality.org.au/factsheets/cationexchange-capacity (accessed june 2017). de almeida, a.a. and r.r. valle. 2007. ecophysiology of the cacao tree. braz. j. plant physiol. 19(4), 425-448. doi: 10.1590/ s1677-04202007000400011  ec ec ( cm ol oc k g1) 0 4 2 6 8 10 12 14 16 18 an tio qu ia to lim a sa nt . r io n eg ro bo ya ca h ui la sa nt . l an da zu ri sa nt . s an v ic en te n or te s an ta nd er bo liv ar sa nt . p la yo n m et a c es ar m ag da le na sa nt . e l c ar m en sa nt . c im ita rr a ar au ca n ar iñ o c or do ba g ua jir a figure 11. average effective cation exchange capacity (ecec) for representative cacao productive areas cultivated by small-scale farmers in colombia from 2011 to 2013. table 5. minimum levels of chemical conditions in colombian soils for the development of productive cacao projects. ph som p al ca mg k ecec saturation al ca mg k % µg g-1 cmolc kg -1 % 5.0 3.0 12 <1.5 4.0 1.0 0.2 6.0 <20 >60 >20 >5 38 agron. colomb. 37(1) 2019 espinal, c., h. martínez, l. beltrán, and l. ortiz. 2005. la cadena del cacao en colombia: una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. documento de trabajo n.° 92. minagricultura, bogota. fageria, n.k. and v.c. baligar. 2008. ameliorating soil acidity of tropical oxisols by liming for sustainable crop production. adv. agron. 99, 345-399. doi: 10.1016/s0065-2113(08)00407-0 fedecacao. 2017. la productividad es el camino. colombia cacaotera 35, 1-24. fedecacao. 2018. icco ratifica a colombia como país exportador de cacao fino y de aroma. url: http://www.fedecacao.com.co/ portal/index.php/es/2015-04-23-20-00-33/867-icco-ratifica-acolombia-como-pais-exportador-de-cacao-fino-y-de-aroma (accessed march 2018). garcía-lozano, j., m. romero-carrascal, and l.a. ortíz. 2004. caracterización y zonificación de áreas potenciales para el cultivo del cacao en colombia: dirección de cadenas productivas cadena de cacao-chocolate. cor poica, fedecacao, madr, bogota. garcía-cáceres, r.g., a. perdomo, o. ortiz, p. beltrán, and k. lópez. 2014. characterization of the supply and value chains of colombian cocoa. dyna 81(187), 30-40. doi: 10.15446/ dyna.v81n187.39555 hartemink, a.e. 2005. nutrient stocks, nutrient cycling, and soil changes in cocoa ecosystems: a review. adv. agron. 86, 227253. doi: 10.1016/s0065-2113(05)86005-5 iccointernational cocoa organization. 2016. cocoa year 2015/16. quarterly bulletin of cocoa statistics 52(2), 1-29. jaimes, y., f. aránzazu, e. rodríguez, and n. martínez. 2011. behavior of introduced regional clones of theobroma cacao toward the infection moniliophthora roreri in three different regions of colombia. agron. colomb. 29(2), 361-371. méndez, h., g. palencia, and m. ramirez. 2006. zonificación de tierras por su aptitud para el cultivo de cacao en los municipios del occidente de boyacá. documento de trabajo informe final. corpoica, bucaramanga, colombia. paramanathan, s. 2000. soils of malaysia: their characteristics and identification. akademi sains, malaysia, kuala lumpur. petterson, e. 2016. sustainability evaluations and development challenges of cacao farms a minor field study in huila, colombia. undergraduate thesis. örebo university, sweden. puentes-paramo, y., j. menjivar-flores, and f. aranzazu-hernandez. 2014. eficiencias en el uso de nitrógeno, fósforo y potasio en clones de cacao (theobroma cacao l). bioagro 26(2), 99-106. ribeiro, m.a., a.a. de almeida, m.s. mielke, f. gomes, m.v. pires, and v.c. baligar. 2013. aluminum effects on growth, photosynthesis, and mineral nutrition of cacao genotypes. j. plant nutr. 36(8), 1161-1179 doi: 10.1080/01904167.2013.766889 rosas-patiño, g., y.j. puentes-páramo, and j.c. menjivar-flores. 2017. relación entre el ph y la disponibilidad de nutrientes para cacao en un entisol de la amazonia colombiana. corpoica cienc. tecnol. agropec. 18(3), 529-541. doi: 10.21930/rcta. vol18_num3_art:742 snoeck, d, l. koko, j. joffre, p. bastide, and p. jagoret. 2016. cacao nutrition and fertilization. in: lichtfouse, e. (ed). sustainable agriculture review. doi: 10.1007/978-3-319-26777-7_4 wessel, m. 1971. fertilizer requirements of cacao (theobroma cacao l.) in south-western nigeria. communication 61, pp. 104. koninklijk instituut voor de tropen, amsterdam. effect of three biowastes on the productivity potential of a sodic soil received for publication: 7 january, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.55044 1 department of physics, faculty of natural and exact sciences, universidad del valle. cali (colombia). 2 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. palmira (colombia). diospinasa@unal.edu.co agronomía colombiana 34(2), 250-259, 2016 effect of three biowastes on the productivity potential of a sodic soil efecto de tres biorresiduos en el potencial productivo de un suelo sódico mauricio alejandro gutiérrez c.1, orlando zúñiga e.1, and daniel i. ospina-salazar2 abstract resumen three biowastes were applied to a typic haplustepts sodic soil in order to generate a soil productivity potential (spp) indicator derived from the biological, physical and chemical properties. the biowastes included swine manure (sm), vinasse (vs) and composted biosolids (cb) incorporated on experimental plots and left undisturbed. the assessment of the soil properties was done prior to and twice during the experiment. the biowastes produced, in general, an increase in the spp, being higher that of swine manure at the lowest dose in the short term, and composted biosolids at the highest dose in the long term; the vinasse did not significantly increase the spp at any dose. in the control plots, in contrast, the spp decreased steadily during the experiment period. the application of the three biowastes reduced the exchangeable sodium percentage, as well as the electric conductivity, particularly with the swine manure and composted biosolids at the low and high doses, respectively. the total porosity did not change significantly, whereas the co2 production increased between all of the treatments and control. the spp indicated that the biowaste addition improved the quality status of a sodic soil, particularly at the chemical level; hence, this practice could prevent the loss of productivity in the short and long term. se aplicaron tres biorresiduos a un suelo sódico typic haplustepts, con el fin de generar un indicador del potencial productivo del suelo (pps), derivado de sus propiedades biológicas, físicas y químicas. se emplearon los biorresiduos porquinaza (p), vinaza (v), y biosólidos compostados (bc), aplicados superficialmente en lotes experimentales sin alterar. las evaluaciones de las propiedades del suelo se realizaron antes y dos veces durante el experimento. los biorresiduos produjeron un incremento en el pps, siendo mayor el de porquinaza a menor dosis en el corto plazo, y el de biosólidos compostados a mayor dosis en el largo plazo; vinaza no incrementó el pps significativamente a ninguna dosis. en contraste, en el testigo el pps disminuyó sostenidamente durante el tiempo del ensayo. la aplicación de los tres biorresiduos redujo el porcentaje de sodio intercambiable, así como la conductividad eléctrica, especialmente con porquinaza y biosólidos compostados en bajas y altas dosis. la porosidad total no varió significativamente, mientras que la producción de co2 aumentó en todos los tratamientos y el testigo. el pps indica que la aplicación de biorresiduos mejora las condiciones del suelo sódico, particularmente a nivel químico, así que esta práctica podría prevenir pérdidas de productividad en el corto y largo plazo. key words: soil amendments, soil chemicophysical properties, soil improvement. palabras clave: enmiendas del suelo, propiedades fisicoquímicas del suelo, mejora de suelos. sodicity in crop soils is related to inadequate irrigation practices, a lack of routine monitoring of water quality, as well as the bicarbonate content, which leads to its transfer to the soil (ramírez-alzate, 2011). moreover, there are concerns about the massive generation of by-products derived from industrial and livestock processes, such as vinasse, wastewater biosolids, and pig manure. however, the use of these biowastes as amendments in degraded soils, or also as fertilizers, is a promising issue, while palliating their possible impacts on the environment. in colombia, ordinance 1287 (july 10th 2014) states the rate of use of biosolids in crop soils in relation to the content of heavy metals and biological risk (mvct, 2014). sugar mills have been also evaluating different ways introduction sodic soils are widely present in farmlands, where there could be losses in crop productivity without adequate management. in the cauca valley region of southwest colombia, it is estimated that there are around 20,000 ha with some degree of risk of salinity or sodicity, and 40,000 ha affected by saturation levels of sodium above 15% (caleroaguado et al., 2013). the reduction in soil productivity is due to def locculation processes and unavailability of base cations, such as mg2+ and ca2+, which limit the aggregate stability and, therefore, leads to a poor physical condition of the soil. sodium also affects plant development because of specific toxicity of this element in some species (bauder et al., 2014). in the valle del cauca department, progressive http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.55044 251gutiérrez c., zúñiga e., and ospina-salazar: effect of three biowastes on the productivity potential of a sodic soil of applying vinasse on sugar cane crops in order to restore the nutrients depleted by each harvest. pineda et al. (2015) found an increase in phosphorus and potassium in the soil, as well as in the growth parameters of sugar cane fertilized with a dose of 60 m3 ha-1 of vinasse. the swine industry is also aware of the use of pig manure as a soil amendment for crop production, which is a practical method to solve the disposal problem and can be an agronomically and economically viable management practice for sustainable crop production in some areas (choudhary et al., 1996). yongchao et al. (2005) reported that a mixture of pig manure and rice straw had a significant effect on the enzymatic and microbial activity of the soil, as well as the respiration rate, when it was added to pots simulating a salinized environment with nacl. the long-term effects of biowastes on soils have proven to be beneficial. avnimelech et al. (1994), in a two-year evaluation, found that the addition of municipal solid waste compost was even superior to gypsum in reclaiming alkaline soils. further authors supported this finding, showing that gypsum alone is not able to restore saline-sodic soils, but when combined with municipal solid waste sequentially, the physical, chemical and biological properties were restored (hanay et al., 2004). diacono and montemurro (2010) summarized the longterm effects of organic amendments on soil fertility, demonstrating that, among others, the regular addition of composted organic residues increased the soil physical fertility, mainly by improving the aggregate stability and decreasing the soil bulk density. in addition, the crop yield increased with long-term applications of municipal solid waste compost, and there was no tangible evidence demonstrating negative impacts of heavy metals applied to soils, particularly when high-quality compost was used for long periods. since biological, physical and chemical properties do not ref lect by themselves the productivity and conservation status of a soil, it is necessary to establish quality soil indicators that link together all of the characteristics of a soil. the available methodologies only focus on analytical techniques, reducing the entire concept (soil quality) to the sum of their parts (soil properties). in contrast, an alternative methodology to measure soil status is the soil productivity potential (spp), a synthetic indicator that includes both analytical and synthetic properties (such as thermal conductivity, porosity and exchangeable sodium percentage) in order to generate an overall diagnosis of the soil, which conducts to differential management strategies and fertilization with the identification of areas with distinct productivity potential (zúñiga et al., 2008). this indicator has been evaluated on three livestock hillside farms in the cauca valley, showing that slight changes in humidity and fertility inf luence the spp and are related to the microbial activity (rojas et al., 2009). the aim of this study was, thus, to measure the effect of three biowastes on the spp indicator in a soil affected by sodicity through the evaluation of their biological, chemical and physical properties in undisturbed conditions of the cauca valley region, colombia. materials and methods location and georeferencing the experiments were carried out in the moraima farm, located in the cerrito municipality, valle del cauca department. the experimental field was set at the coordinates 3°38’44” n and 76°13’18” w, at 973 m a.s.l. at the time of the experiments, the farm was being used for cattle production. geographically, the moraima farm is part of a basin between the central and western ranges of the andes, in the f loodplain of the cauca river. the average temperature is 24ºc, with a maximum of 30ºc and a minimum of 18ºc, while precipitation reaches 1,200 mm year-1. soil survey and taxonomy the parental material of the soils are gross f lood particles, deep and drained, high fertility and gross texture. the soils of the farm are part of the marsella consociation. this consociation is classified as a typic haplustepts, gross-loam, mixed, superactive, isohypertermic, represented by the modal profile cc806 (igac, 2004). the slope is less than 1%, representative of f lat topography. three samplings of the plots were done, one before the start of the experiments, a second one a month after the application of the treatments, and a last one seventeen months later. for the chemical and biological properties, altered samples were taken with a shovel in the first 20 cm of the soil profile, and, for the physical properties, a bore soil sampler with a cylindrical core inside was used. at each plot, three samples were taken. physical and chemical analysis of the soil and biowastes the samples were analyzed at the agrilab laboratories in bogota for the chemical properties and in the laboratory of environmental physics of universidad del valle in cali for the biological and physical properties. table 1 sums up the analytical methodology. 252 agron. colomb. 34(2) 2016 vinasse was obtained from the providencia sugar mill located in the cerrito municipality. the swine manure was produced and composted on the moraima farm, and the composted biosolids from the cañaveralejo wastewater plant in cali. field tillage and experiment design the tillage of the experiment field was done by passing twice with a cross chisel in order to build up ridges and set adequate conditions to incorporate the three different biowastes. after this, ten 12 x 40 m plots were defined for the application of the biowaste treatments, each plot containing fifteen ridges. each biowaste (composted biosolid, swine manure and vinasse) had three levels of dose application, for ten treatments, including the control, distributed in a completely randomized design with three replicates. the doses were calculated according to the availability of each biowaste in the source and dividing them by three (tab. 2). the time between each application of the biowastes was approximately 2 months, the first one in early march, 2012 and the second one mid-may, 2012. the treatments were applied to the plots by using a knapsack in the case of the vinasse, whereas for the biosolids and swine manure, it was done by hand for the surface distribution, homogeneously. the plots were left undisturbed until the end of the experiments. soil productivity potential (spp) modeling spp is a synthetic variable that links together the soil analytical and synthetic properties. analytical properties are those that directly give a characterization of the soil, such as exchangeable sodium percentage and macroporosity, whereas synthetic properties are those that give an idea of the status of the soil, specifically through the energy f low, as heat or electricity, and are indirectly determined by the thermal conductivity and resistivity. the model for the determination of this parameter was set up with fuzzy logic. the interface used to process the data was fis-pro 3.4. figure 1 shows a scheme of the fuzzy logic processing. the input variables were total pore space, thermal conductivity and esp, whereas the output was spp. figure 1. interface used for fuzzy logic in fis-pro 3.4. with this basis, labels were assigned to identify the subordination degree of each variable and the ranges at which they are consider low, medium or high. through the application of fuzzy rules if and and to the prior ranges, the spp estimation was inferred. the biological and physical properties, as well as the spp data were statistically analyzed with a tukey test and spss software (statistical procedures companion, upper saddle river, nj). results and discussion physical and chemical characterization of the soil and biowastes the physical characteristics of the marsella consociation showed moderately fine textures in the arable layer. the bulk density was high (1.50 to 1.56 g cm-3), whereas the particle density ranged from medium to high (2.57 to 2.88 table 1. methodologies used in the analysis of sodic soil treated with biowastes. parameter method texture bouyucos bulk density richards thermal conductivity electrothermal ph potenciometer organic carbon walkley and black electric conductivity saturation extract k, ca, mg, na ammonium acetate. atomic absorption p olsen/colorimetric microelements melhich i microbial activity titration table 2. applied biowaste doses and treatments in a sodic soil. biowaste treatment application 1 application 2 total vinasse (l ha-1) vs1 1,000 1,000 2,000 vs2 5,000 5,000 10,000 vs3 10,000 10,000 20,000 total vs 32,000 composted biosolid (kg ha-1) cb1 1,000 2,000 3,000 cb2 5,000 20,000 25,000 cb3 10,000 50,000 60,000 total cb 88,000 swine manure (kg ha-1) sm1 1,000 2,600 3,600 sm2 5,000 6,500 11,500 sm3 10,000 10,000 20,000 total sm 35,100 control c 0 0 0 input output diffusor inference mechanism de-diffusor 253gutiérrez c., zúñiga e., and ospina-salazar: effect of three biowastes on the productivity potential of a sodic soil g cm-3); regarding total porosity in the topsoil, a dominance of micropores versus macropores was noticed (44.3% and 12.7%, respectively). the soils of the experiment field are typically sodic, clayey, showing an average exchangeable sodium percentage (esp) of 72.88% and an electric conductivity (ec) of 3.7 ds m-1, whereas the soil reaction was slightly to moderately alkaline (ph 7.7 to 9.3). the concentration of ca2+ and mg2+ ranged from 1 to 8 cmolc kg-1 and 0.7 to 7.6 cmolc kg-1, respectively; these values are within the ranges reported for this type of soils (verma et al., 2013; ahmad et al., 2016). limitations for plant growth and soil exploitation are related to the calcium/magnesium ratio, high sodium saturation ratio (>70%), low content of microelements and mildly to moderately alkaline soil reactions (tab. 3). physical, biological and chemical properties as affected by the biowastes the biological properties of the soil, measured as the microbial activity, were not significantly affected by any biowaste, in comparison with the control plot. although the degree of this activity tended to increase up to the seventeenth month, this could be attributed not only to the treatments but also to the growth of vegetal layer on the undisturbed plots. this explain the higher microbial activity in the control plots. notably, cb decreased it at all three doses, unlike vs and sm, where this parameter went progressively increased with each dose. however, at the end of the experiment, the microbial activity reached a non-significant steady value throughout all of the treatments and control (fig. 2). barbarick et al. (2004), pointed out that the control and biosolids treatments in shrublands had statistically the same qco2 at 6 years after application, indicating that biosolids did not produce increased adverse stress on the microbial population. the increase in the co2 production over time observed in this study could be attributed to a lesser microbial c biomass or to a microbial stress induced by the amount of added biowastes. this differed from that indicated by montenegro-gómez et al. (2009), whose findings showed a decrease over time in co2 production in a mollisol treated with vinasse. table 3. physical, chemical and biological characterization of biowastes applied to a sodic soil. parameters units sodic soil vinasse composted biosolids swine manure bulk density g cm-3 1.53 0.61 0.56 total porosity % 57 microporosity % 44.3 macroporosity % 12.7 humidity % 17.2 56.3 10.4 clay % 50 silt % 26.4 sand % 23.6 texture ar ma kg co2/ha per day 21.8 ooc % 10.5 9.8 30.4 ph 8.71 4.50 8.81 7.08 ec ds m-1 3.7 20.0 23.3 30.6 ca cmolc kg –1 1.3 48.2 30.3 85.5 mg cmolc kg –1 1.7 23.2 4.1 65 na cmolc kg –1 37.8 69.5 1.8 20.4 sar % 31.1 esp % 72.8 mn mg kg-1 0.2 32.4 425 b mg kg-1 0.4 13.4 52 zn mg kg-1 0.0 20.0 1686 2700 cu mg kg-1 0.1 38.3 185 58 fe mg kg-1 0.3 57331 2400 ma, microbial activity; ooc, oxidizable organic carbon; ec, electric conductivity; sar, sodium adsorption ratio; esp, exchangeable sodium percentage. 254 agron. colomb. 34(2) 2016 the total pore space exhibited an increase over time in all of the treatments, except sm2. in the control plots, this property underwent a slight decrease, which is a signal of a compaction process in the soil, in contrast with that observed in the treated plots (fig. 3). in this study, it was found that the total porosity was affected by the treatments at the beginning and the end of the experiment, but not significantly, by augmenting the air fraction of the soil. other researchers have also observed that the bulk density and porosity suffered changes with biowaste amendments. ramírez-pisco et al. (2007) found a reduction in the bulk density of a degraded soil from a brick mine when treated with biosolids at high doses (4 and 8% w/w). this result is in agreement with linlin et al. (2014), whose findings showed a steady and significant decrease in bulk density and an increasing total porosity in a two-year field experiment with four combinations of compost and furfural. mondal et al. (2015) also reported a lessening in bulk density with sewage sludge applications in a typic haplustept sandy loam soil. however, the results of this study are more related with those of peñarete et al. (2013), who registered a slight, but not significant reduction in bulk density, and an increase in macroporosity in a vertic endoaquept soil amended with three types of biosolids. a possible explanation given by the authors was that the high content of clay in the soil, plus the water regime of the period of evaluation, induced a compaction process despite the addition of biowastes. figure 2. microbial activity of a sodic soil with applications of biowastes. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05)±sd. see abbreviatons in tab. 2. vs1 vs2 vs3 cb1 cb2 cb3 sm1 sm2 sm3 c month 0 26.39 30.69 22.70 31.16 29.75 29.86 29.44 24.87 27.36 28.16 month 1 21.77 26.41 40.72 12.65 17.74 18.98 15.56 23.73 56.49 32.44 month 17 64.0 77.7 68.8 62.9 53.3 57.0 51.7 70.5 58.2 65.8 abc c a c bc bc bc ab abc abc a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 m ic ro bi al a ct iv ity ( kg c -c o 2 ha -1 d -1 ) month 0 month 1 month 17 to ta l p or e sp ac e (% ) 40 45 50 55 60 65 70 vs1 vs2 vs3 cb1 cb2 cb3 sm1 sm2 sm3 c 54.6 53.6 54.6 54.1 54.4 54.3 53.7 53.8 54.0 54.1 60.5 58 53.7 52.8 59.5 56.6 57.6 59.8 57.2 68.7 65.6 59.3 57.3 58.8 67.9 59.3 58.7 56.0 57.7 65.4 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a figure 3. total pore space of a sodic soil with applications of biowastes. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05)±sd. see abbreviatons in tab. 2. 255gutiérrez c., zúñiga e., and ospina-salazar: effect of three biowastes on the productivity potential of a sodic soil porosity is the most important macroscale parameter for the thermal conductivity of dry soils: the thermal conductivity of a dry soil linearly increases as the porosity decreases (yun and santamarina, 2008). as seen in fig. 4, the thermal conductivity at the first month of evaluation with vs1, vs3 and sm1 significantly differed from control. this means that in these plots, the soil underwent an increase in air volume. concerning the chemical properties, it was observed that the addition of biowastes affected several parameters, which could change the characterization of the soil as sodic. the esp in the control plots remained stable at the two samplings dates, at values of 87.8-92.4%. vs1 and cb2 did not change significantly the esp, but at their highest figure 4. thermal conductivity of a sodic soil with applications of biowastes. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05)±sd. see abbreviatons in tab. 2. month 0 month 1 month 17 th er m al c on du ct iv ity ( ca l c m -1 s -1 °c -1 )· 10 3 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 vs1 vs2 vs3 cb1 cb2 cb3 sm1 sm2 sm3 c 9.20 9.12 8.88 8.97 8.91 8.91 9.05 9.17 8.95 9.20 7.22 7.86 7.47 8.26 8.50 8.19 7.24 8.25 8.56 9.07 8.1 9.6 8.0 8.3 9.5 8.2 8.0 10.2 9.5 9.4 a a a a a a a a a a a ab a ab ab ab a ab ab b a a a a a a a a a a month 0 month 1 month 17 es p ( % ) 0 20 40 60 80 100 120 vs1 vs2 vs3 cb1 cb2 cb3 sm1 sm2 sm3 c 65.79 70.98 81.70 80.49 82.58 82.48 74.93 67.17 78.47 66.41 89.9 62.5 33.7 30.1 82.2 23.0 11.2 47.6 29.7 92.4 88.4 67.1 37.6 44.9 85.7 12.8 19.4 64.0 28.8 87.8 doses this property went consistently lower. this effect was also observed when using sm1 (fig. 5). the chemical properties of the soil, such as esp, ec and sar were significantly affected by the three added biowastes. high doses of vs and cb, and low doses of sm, demonstrated a reduction in the esp more than 50%, reaching values near 15% in the case of cb3 and sm1. in the case of vs, the trend was negatively correlated with the dose, whereas with cb and sm, the medium dose presented a gap with the other doses. this could be related to the sampling variations. garcía-orenes et al. (2005) previously reported a decreased esp, from 33.7% to 21.8% in a salinized xeric torrif luvent amended with three levels of sewage sludge. the results of linlin et al. (2014) indicated that organic figure 5. exchangeable sodium percentage (esp) of a sodic soil with applications of biowastes. error bars indicate standard deviation. see abbreviatons in tab. 2. 256 agron. colomb. 34(2) 2016 amendments could help reduce the esp and thus, improve saline soils. our results showed that the cb and sm were more effective in controlling the na content in a sodic soil. the ec of the soil showed no significant changes in the control plots, but it went progressively lower in the plots with decreasing doses of sm. the inverse effect was observed with vs, particularly at the seventeenth month of the evaluation. the cb exhibited an irregular trend, but it decreased the ec below the control in two of the applied doses. fig. 6. the ec with vs exhibited a growing pattern at the seventeenth month of the evaluation; one explanation is that its inherent content of sulfates, sodium and phosphates contributed to the increase in the ec in the plots treated with this biowaste. gemtos et al. (1999) did not found a significant variation in this parameter by adding two levels of vinasse to a clayey and a silty clay loam soil from greece. however, alfaro and ocampo-cinchilla (2008), who worked with two levels of vinasse in a vertisol, noticed an important increase in the ec, from 0.29 to 16.49 ms.cm-1. the low ec values achieved with cb3 and sm1 ref lected in their effect on the esp and sar, indicating that these two biowastes have an important capacity to alleviate the effects of sodicity in soils. the latter improves the soil structure by increasing the aggregate stability and decreasing the bulk density (mondal et al., 2015). for the salinized soil, this improvement was primarily due to a reduction in the esp (garcía-orenes et al., 2005). the latter results indicate that the applications of cb and sm were more effective at amending the sodic and saline properties of soils rather than vs, which actually could enhance these characteristics by increasing the ec. concomitantly with the esp and ec, the sar was also affected in the plots treated with the biowastes (fig. 7). the reduction in the na+ content had a direct effect on the sar, which in turn went down to less than 2% (cb3 and sm1). this means that the effects of the biowastes on the physical properties of saline soils could be indirect, through the modification of chemical attributes, such as sodium content or sar. this parameter was significantly decreased in the treated plots, particularly with sm. the vs showed a trend similar to that of the esp, which is consistent with the decrease of sodium in the soil. low sar levels indicate better physical conditions in clayey soils (rengasamy, 2010). on the other hand, the higher ca2+ levels caused by the biowaste application, particularly with vs3, also affected the sar. sm3 also raised the content of this cation in the soil, as compared to the control, but the losses in time were not as marked as with vs3 (fig. 8). previous studies have reported that ca2+ could improve the soil structure by forming cationic bridges between clay particles and soil organic matter. in addition, ca2+ can inhibit clay dispersion and the associated disruption of aggregates by replacing na+ and mg2+ in clay and aggregates, thereby promoting aggregate stability (linlin et al., 2014). other researchers have stated that municipal solid wastes increased ca2+ and mg2+ in soils in a three-year experiment. the positive changes in soil fertility were connected mainly with an increase in available nutrients, such as mg, as well as an improvement of soil sorption properties (weber et al., 2007). month 0 month 1 month 17 el ec tr ic c on du ct iv ity ( ds m -1 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 vs1 vs2 vs3 cb1 cb2 cb3 sm1 sm2 sm3 c 2.77 2.37 1.94 2.31 2.07 2.20 2.37 2.38 2.38 2.53 3.8 3.5 17.1 1.5 2.9 1.7 1.2 2.3 4.0 5.5 2.23 3.05 4.11 0.94 4.57 1.97 0.98 2.01 4.01 5.09 figure 6. electric conductivity of soil of a sodic soil with applications of biowastes. error bars indicate standard deviation. see abbreviatons in tab. 2. 257gutiérrez c., zúñiga e., and ospina-salazar: effect of three biowastes on the productivity potential of a sodic soil spp as affected by biowaste applications the evaluation of the spp throughout the whole experiment showed that, in the control plots, the trend was to progressively decline over time, unlike with the biowastes, where, in all cases, this parameter increased, but only significantly with cb3 and sm1 at the seventeenth and first month, respectively (fig. 9). this suggests that cb3 has a long-term effect on the soil productivity, rather than sm1, in which the spp experienced a decline from the first to seventeenth month. the changes produced by the biowastes, mainly in the chemical properties of the soil, concomitantly inf luenced the spp parameter. it was expected that cb3 and sm1 would exhibit the highest values of spp, principally because of the decrease in sodicity and salinity characteristics (sar, esp, ec). according to zúñiga et al. (2007), values below 90 are considered low, values between 90 and 102 are medium, and values above 102 are high. the diminishing trend in the spp observed in the control plots is an indication of the loss of productivity in sodic soils without adequate management. this is in agreement with rojas et al. (2009), who concluded that spp is lower in soils with compaction processes. cuero (2012) also reported that spp is lower in soils with inadequate control practices for erosion. although the physical properties, such as total porosity and thermal conductivity, were not affected significantly by the biowaste treatments, the reduction in esp and sar, and the increase in the divalent cations, improved the spp parameter. figure 8. calcium content in soil of a sodic soil with applications of biowastes. error bars indicate standard deviation. see abbreviatons in tab. 2. month 0 month 1 month 17 s a r ( % ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 vs1 vs2 vs3 cb1 cb2 cb3 sm1 sm2 sm3 c 28.9 9.0 12.7 11.2 13.3 12.6 8.6 12.9 9.6 19.6 28 8.86 7.78 2.04 15.8 1.57 0.61 4.66 3.35 39.9 20 9.5 4.39 2.76 24.8 0.88 0.99 7.17 3.18 27.8 figure 7. sodium absorption ratio of a sodic soil with applications of biowastes. error bars indicate standard deviation. see abbreviatons in tab. 2. month 0 month 1 month 17 c a (c m ol c k g1 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 vs1 vs2 vs3 cb1 cb2 cb3 sm1 sm2 sm3 c 0.74 0.85 0.53 0.73 0.60 0.66 0.84 0.84 0.80 0.81 1.7 5.9 20 5.1 2.45 6.4 6.9 5.2 10.9 1.8 1.2 6.6 11.8 2.55 2.85 9.4 4.35 2.75 10 3 258 agron. colomb. 34(2) 2016 conclusions the surface application of vinasse, composted biosolids and swine manure to a typic haplustepts sodic soil mainly affected the chemical properties, but marginally affected the physical and biological ones; however, the soil productivity potential indicator ref lected these changes. the above was corroborated by the fact that the spp improved in the short and long term with the addition of sm and cb, respectively, whereas it decreased over time in the untreated plots, which means a deterioration of the quality status of the soil. in conclusion, the cb and sm were better amendments of sodic soils than vs, and the spp synthetic indicator supported this. the findings of this study will help to avoid losses in crop productivity from poor condition in sodic soils in cauca valley through the proper application and management of the different biowastes generated by the industrial and livestock processes in this region and the application and interpretation of the spp indicator. acknowledgments the authors render thanks to the sustainable production group of corporación autónoma regional del valle del cauca (cvc) and ilama research group of valle university for their financial support of this study. literature cited ahmad, s., a. ghafoor, m.e. akhtar, and m.z. khan. 2016. implication of gypsum rates to optimize hydraulic conductivity for variable-texture saline -sodic soils reclamation. land degrad. dev. 27, 550-560. doi: 10.1002/ldr.2413 alfaro, r. and r. ocampo-chinchilla. 2008. cambios físicoquímicos provocados por la vinaza en un suelo vertisol en costa rica. agron costarric. 12, 147-153. avnimelech, y., d. shkedy, m. kochva, and y. yotal. 1994. the use of compost for the reclamation of saline and alkaline soils. compost sci. util. 2, 6-11. doi: 10.1080/1065657x.1994.10757926 barbarick, k.a., k.g. doxtader, e.f. redente, and r.b. brobst. 2004. biosolids effects on microbial activity in shrubland and grassland soils. soil sci. 169, 176-187. doi: 10.1097/01. ss.0000122525.03492.fe bauder, t.a., j.g. davis, and r.m. waskom. 2014. managing saline soils. fact sheet no. 0.503, crop series soil. in: colorado state university extension, www.ext.colostate.edu/pubs/ crops/00503.pdf; consulted: may, 2016. calero-aguado, a., g. a. romero-lozada, and c. martínez-herrera. 2013. la salinidad de los suelos en el valle del río cauca. tecnicaña 31, 27-35. choudhary, m., l.d. bailey, and c.a. grant. 1996. review of the use of swine manure in crop production: effects on yield and composition and on soil and water quality. waste manage. res. 14, 581-595. doi: 10.1006/wmre.1996.0056 cuero, r. 2012. hacia un sistema complementario de producción más limpia en suelos degradados por salinidad. amb. sost. 2, 59-68. diacono, m. and f. montemurro. 2010. long-term effects of organic amendments on soil fertility. a review. agron. sustain. dev. 30, 401-422. doi: 10.1051/agro/2009040 garcía-orenes, f., c. guerrero, j. mataix-solera, j. navarro-pedreño, i. gómez, and j. mataix-beneyto. 2005. factors controlling the aggregate stability and bulk density in two different degraded soils amended with biosolids. soil till. res. 82, 65-76. doi: 10.1016/j.still.2004.06.004 gemtos, t.a., n. chouliaras, and s.t. marakis. 1999. vinasse rate, time of application and compaction effect on soil properties figure 9. changes in spp for each treatment during the time for a sodic soil with applications of biowastes. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05)±sd. see abbreviatons in tab. 2. month 0 month 1 month 17 r el at iv e s p p v al ue s 40 50 60 70 80 90 100 110 120 vs1 vs2 vs3 cb1 cb2 cb3 sm1 sm2 sm3 c 45.94 45.71 45.67 45.43 45.48 45.82 46.11 46.40 46.50 47.16 47.38 46.08 49.04 49.57 48.05 47.16 120.71 46.68 48.90 46.44 46.60 46.16 48.39 47.41 46.79 121.92 49.76 47.04 48.92 45.30 abc cd a d d bc ab b abc abc c d abc a cd d bcd bc abc db b b b cd b a b b b b https://doi.org/10.1002/ldr.2413 https://doi.org/10.1080/1065657x.1994.10757926 https://doi.org/10.1097/01.ss.0000122525.03492.fe https://doi.org/10.1097/01.ss.0000122525.03492.fe http://www.ext.colostate.edu/pubs/crops/00503.pdf http://www.ext.colostate.edu/pubs/crops/00503.pdf http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0734242x96900567 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0734242x96900567 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0734242x96900567 http://www.sciencedirect.com/science/journal/0734242x http://www.sciencedirect.com/science/journal/0734242x http://www.sciencedirect.com/science/journal/0734242x/14/6 https://doi.org/10.1006/wmre.1996.0056 https://doi.org/10.1051/agro/2009040 https://doi.org/10.1016/j.still.2004.06.004 259gutiérrez c., zúñiga e., and ospina-salazar: effect of three biowastes on the productivity potential of a sodic soil and durum wheat crop. j. agr. eng. res. 73, 283-296. doi: 10.1006/jaer.1999.0419 hanay, a., f. büyüksönmez, f.m. kiziloglu, and m.y. canbolat. 2004. reclamation of saline-sodic soils with gypsum and msw compost. compost sci. util. 12, 175-179. doi: 10.1080/1065657x.2004.10702177 igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2004. levantamiento de suelos y zonificación de tierras del departamento de valle del cauca. tomo i. corporación autónoma regional del valle del cauca (cvc), bogota. linlin, w., s. xiangyang, l. suyan, z. tao, z. wei, and z. penghui. 2014. application of organic amendments to a coastal saline soil in north china: effects on soil physical and chemical properties and tree growth. plos one 9, 1-9. doi: 10.1371/ journal.pone.0089185 mvct, ministerio de vivienda, ciudad y territorio. 2014. decreto 1287, “por el cual se establecen criterios para el uso de los biosólidos generados en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales”. bogota. mondal, s., r.d. singh, a.k. patra, and b.s. dwivedi. 2015. changes in soil quality in response to short-term application of municipal sewage sludge in a typic haplustept under cowpea-wheat cropping system. environ. nanotechnol. monit. manage. 4, 37-41. doi: 10.1016/j.enmm.2014.12.001 montenegro-gómez, s.p., j.c. menjivar-flórez, c.r. bonilla-correa, and r. madriñán-molina. 2009. inf luencia de la aplicación de vinaza en actividad y biomasa microbiana en un entic dystropept y un fluventic haplustoll del valle del cauca, colombia. acta agron. 58, 41-45. peñarete, w., j. silva-leal, n. urrutia, m. daza, and p. torreslozada. 2013 efecto de aplicación de biosólidos sobre las propiedades físicas de un suelo cultivado con caña de azúcar. acta agron. 62, 251-260. pineda r., e., y. chico l., m.l. vidal d., e. becerra de armas, f. acosta h., i. fernández d., and i. lugo r. 2015. uso alternativo de la vinaza en la fertilización de la caña de azúcar, efectos sobre el cultivo y el suelo. cent. agric. 42, 31-36. ramírez-alzate, j.a. 2011. evaluación general de la salinidad y modelación de los riesgos de salinización en suelos del valle del cauca. msc thesis. faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. ramírez-pisco, r., d.c. velásquez-pomar, and e. acosta-baena. 2007. efecto de la aplicación de biosolidos en el crecimiento de jacaranda mimosifolia (gualanday) y en las condiciones físicas y químicas de un suelo degradado. rev. fac. nal. agr. medellin 60, 3751-3770. rengasamy, p. 2010. soil processes affecting crop production in salt-affected soils. funct. plant biol. 37, 613-620. doi: 10.1071/ fp09249 rojas p., a., e. madero-morales, l. m. ramírez-náder, and o. zúñiga-escobar. 2009. índice de potencial productivo del suelo aplicado a tres fincas ganaderas de ladera en el valle del cauca, colombia. acta agron. 58, 85-90. verma, t.p., s.p. singh, g. ram, s. rameshwar, r.p. dhankar, and t. lal. 2013. inf luence of landscape on soil properties in upper gangetic plain of uttar pradesh. agropedology 23, 65-76. weber, j., a. karczewska, j. drozd, m. licznar, s. licznar, e. jamroz, and a. kocowicz. 2007. agricultural and ecological aspects of a sandy soil as affected by the application of municipal solid waste composts. soil biol. biochem. 39, 1294-1302. doi: 10.1016/j.soilbio.2006.12.005 yongchao, l., s. jin, m. nikolic, p. yu, c. wei, and j. yun. 2005. organic manure stimulates biological activity and barley growth in soil subject to secondary salinization. soil biol. biochem. 37, 1185-1195. doi: 10.1016/j.soilbio.2004.11.017 yun, t.s. and j.c. santamarina. 2008. fundamental study of thermal conduction in dry soils. granul. matter 10, 197–207. doi. 10.1007/s10035-007-0051-5 zúñiga, o., r. cuero, e. erazo-mesa, r. torres y g. dávila. 2008. determinación del potencial productivo del suelo en un cultivo de yuca a partir de la medición de la conductividad térmica y resistividad eléctrica del suelo en el norte del cauca. suelos ecuat. 38, 9-15. zúñiga, o., r. cuero, a. roa, j.c. osorio, j. zapata-usurriaga, and j. caicedo. 2007. metodología para determinar el potencial productivo del suelo a partir de la medición de la conductividad térmica y su relación con los análisis químicos en un cultivo de caña de azúcar en el valle del cauca. suelos ecuat. 37, 10-14. https://doi.org/10.1006/jaer.1999.0419 https://doi.org/10.1080/1065657x.2004.10702177 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0089185 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0089185 https://doi.org/10.1016/j.enmm.2014.12.001 https://doi.org/10.1071/fp09249 https://doi.org/10.1071/fp09249 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.12.005 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.11.017 https://doi.org/10.1007/s10035-007-0051-5 acaricidal activity and repellency of commercial essential oils on tetranychus urticae in vitro and protected cultivation received for publication: 9 june, 2020. accepted for publication: 28 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.94805 1 universidade federal do espírito santo, departamento de entomologia, campus alegre (brazil). 2 instituto federal de educação, ciência e tecnologia do espírito santo, campus alegre (brazil). * corresponding author: julielsonoliveira@hotmail.com agronomía colombiana 39(2), 226-233, 2021 abstract resumen this study analyzed the toxicity by residual contact and the repellency effect of the essential oils of rosmarinus officinalis, mentha piperita, melaleuca alternifolia, and commiphora myrrha and their mixtures on adult females of tetranychus urticae in laboratory and protected cultivation. the essential oil of c. myrrha exhibited a lc50 of 0.55 ml l-1, and the mixtures r. officinalis + m. piperita + m. alternifolia + c. myrrha, c. myrrha + m. piperita, and c. myrrha + m. alternifolia showed 68%, 60%, and 36% mortality, respectively. the essential oils of c. myrrha and m. alternifolia showed 95 and 70% of repellency, respectively. mixtures of c. myrrha + m. alternifolia, c. myrrha + m. piperita, and c. myrrha + r. officinalis provided repellency of 85, 74 and 73%, respectively. toxicity by residual contact of the essential oil of c. myrrha in protected cultivation exhibited 93% mortality, while the acaricide fenpyroximate showed 80%. the constituents of essential oils were eucalyptol (49.66%), m. piperita menthol (48.53%),  m. alternifolia terpinen-4-ol (48.93%), and c. myrrha benzyl benzoate (97.71%). the essential oil of c. myrrha and the mixtures r. officinalis + m. piperita + m. alternifolia + c. myrrha and c. myrrha + m. piperita showed significant mortality. however, further studies are needed to assess the cost/benefit ratio and the effects on non-target organisms. el presente estudio analizó la toxicidad por contacto residual y el efecto repelente de los aceites esenciales de rosmarinus officinalis, mentha piperita, melaleuca alternifolia y commiphora myrrha y sus mezclas en hembras adultas de tetranychus urticae en laboratorio y cultivo protegido. el aceite esencial de c. myrrha exhibió una cl50 de 0.55 ml l-1 y las mezclas r. officinalis + m. piperita + m. alternifolia + c. myrrha, c. myrrha + m. piperita, y c. myrrha + m. alternifolia presentaron 68%, 60%, y 36% de mortalidad, respectivamente. los aceites esenciales de c. myrrha y m. alternifolia mostraron 95 y 70% de repelencia, respectivamente. las mezclas de c. myrrha + m. alternifolia, c. mirrha + m. piperita y c. myrrha + r. officinalis proporcionaron repelencia de 85, 74 y 73%, respectivamente. la toxicidad por contacto residual del aceite esencial de c. myrrha en cultivo protegido presentó una mortalidad del 93%, mientras que el acaricida fenpiroximato presentó un 80%. los componentes de los aceites esenciales fueron: eucaliptol (49.66%), m. piperita mentol (48.53%), m. alternifolia terpinen4-ol (48.93%), y c. myrrha bencil benzoato (97.71%). el aceite esencial de c. myrrha y las mezclas r. officinalis + m. piperita + m. alternifolia + c. myrrha y c. myrrha + m. piperita mostraron una mortalidad significativa. sin embargo, se necesitan más estudios para evaluar la relación costo/beneficio y los efectos en organismos no objetivo. key words: spider mite, mixtures, toxicity. palabras clave: ácaro araña, mezclas, toxicidad. acaricidal activity and repellency of commercial essential oils on tetranychus urticae in vitro and protected cultivation actividad acaricida y repelencia de aceites esenciales comerciales sobre tetranychus urticae in vitro y cultivo protegido julielson oliveira ataide1*, francieli destefani deolindo1, filipe garcia holtz1, andressa huver1, hugo bolsoni zago1, and luciano menini2 introduction the two-spotted spider mite, tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae), is a polyphagous cosmopolitan pest responsible for serious damage to crops of economic interest in irrigated and protected cultivation systems worldwide (migeon et al., 2019). the considerable negative effect of this pest on agriculture is related to its short biological cycle, high fertility rate and ability to cause injuries (araújo et al., 2020). the main form of control is through the application of synthetic acaricides, widely used throughout brazil (araújo et al., 2020). the indiscriminate use of these synthetic products has favored the selection of resistant populations (monteiro et al., 2015). t. urticae is currently resistant to 95 active ingredients with different modes of action, with records of more than 500 cases of resistant populations in various regions of the world and brazil (mota-sanchez & wise, 2021). additionally, these acaricides can cause other undesirable effects, such as biological imbalance due to the elimination of beneficial organisms (efrom et al., 2012). thus, there is a need to https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.94805 227ataide, deolindo, holtz, huver, zago, and menini: acaricidal activity and repellency of commercial essential oils on tetranychus urticae in vitro and protected cultivation look for control alternatives that can minimize such problems. to this end, researchers have been investigating new acaricides based on essential oils extracted from plants. the literature reports the effects of essential oils and their constituents on several arthropods, including t. urticae (mar et al., 2018). however, few studies have addressed the acaricidal properties of essential oils and their mixtures for the management of t. urticae in protected cultivation (born et al., 2018).  this study evaluated the residual contact toxicity and the repelling effect of the essential oils of rosmarinus officinalis (lamiaceae), mentha piperita (lamiaceae), melaleuca alternifolia (myrtaceae) and commiphora myrrha (burseraceae) and their mixtures on adult females of t. urticae under laboratory conditions and protected cultivation. materials and methods biological material the adult females of t. urticae were bred on jack bean (canavalia ensiformis l. (fabaceae) plants in air-conditioned rooms with 25±1ºc, 65±3% relative humidity and 12 h photoperiod in the núcleo de desenvolvimento científico e tecnológico em manejo de pragas e doenças (nudemafi) at the centro de ciências agrárias e engenharia at universidade federal do espírito santo campus de alegre, espírito santo, brazil (ccae-ufes). obtaining the essential oils essential oils with 100% purity were purchased from the company casa do saboeiro® ltda, located at rio grande do sul, são paulo, brazil. chemical characterization of essential oils the essential oils were analyzed by gas chromatography with f lame ionization detector (gc/fid) (gc-2010 plus, shimadzu, tokyo, japan) and gas chromatography coupled to mass spectrometry (gc/ms) (qp2010 plus, shimadzu, tokyo, japan) adapting the methodology of souza et al. (2017). the following chromatographic conditions were used in both analyses: capillary column of fused silica (30 m x 0.25 mm) with stationary phase rtx®-5ms (0.25 μm of film thickness); n2 (in gc/fid analysis) and he (in gc/ms analysis) as carrier gas with a f low rate of 3.0 ml/ min; the oven temperature followed a schedule in which it remained at an initial temperature of 40°c for 3 min and then gradually increased by 3°c/min until it reached 240°c, maintaining this temperature for 5 min, with an injector temperature of 250°c, detector temperature of 280°c and split ratio of 1:30. gc/ms analysis was performed on equipment gcms-qp2010 plus with detector and aoc5000 sample injection system (shimadzu, tokyo, japan) operated by electronic impact with impact energy of 70 ev, scan speed of 1,000, scanning interval of 0.50 fragments sec-1, and detected fragments from 29 to 400 m/z. the identification of the chemical components of the oils was carried out by comparing their mass spectra with those available in the willey 7, nist 05, nist 05s teak spectrum database with the co-injection of standards and by the retention indexes (ri). to calculate the ri, a mixture of linear n-alkanes (c7 to c40) was used as standard. the calculated ri for each compound was compared with values reported in the literature (adams, 2007). preparation of mixtures of essential oils the blends of the essential oils of r. officinalis, m. piperita, m. alternifolia and c. myrrha were made in the following proportion (tab. 1), according to the methodology proposed by pavela (2015). table 1. proportions of mixtures of essential oils (v/v). mixtures proportions of mixtures essential oils 1 1:1:1:1 r.officinalis + m.piperita + m.alternifolia + c.myrrha 2 1:1 c.myrrha + m.piperita 3 1:1 c.myrrha + m.alternifolia 4 1:1 c.myrrha + r.officinalis 5 1:1 m.alternifolia + r.officinalis 6 1:1 m.piperita + r.officinalis 7 1:1 m.piperita + m.alternifolia residual contact toxicity test of essential oils and mixtures the residual contact toxicity of essential oils was evaluated on adult females of t. urticae using the methodology adapted from paes et al. (2015). jack bean leaf discs with a 4.5 cm diameter were placed on a 6.5 cm diameter acrylic box with a 5 mm deep layer of a 1% ml l-1 agar-water solution; tween 80 was diluted to a concentration of 0.05% (ml l-1). to spray the treatments (control (distilled water + tween 80), essential oil + distilled water + tween 80, and mixtures of essential oils at a 1:1 proportion + distilled water + tween 80 at a concentration of 2% (ml l-1)) an airbrush calibrated to a pressure of 15 n m-² was used, at a distance of 30 cm. each leaf disc was infested with 20 adult female mites aged 5 d, placed on the underside of the leaf. for each essential oil, five replicates were performed, totaling 100 mites per treatment. the concentration of treatments was in accordance with ataide et al. (2020). 228 agron. colomb. 39(2) 2021 the test was conducted in an air-conditioned chamber (temperature of 25±1ºc, relative humidity of 70±10% and photoperiod of 12 h). after 24 h, adult female mortality was assessed. to confirm mortality, the mites were lightly touched with a fine bristle brush (number 00) on the dorsal area. immobile mites were considered dead. lethal concentration estimate the lethal concentration (lc) was estimated with essential oils that reached a mortality rate above 80%, calculated by probit analysis (finney, 1971). therefore, the lethal concentration of myrrh essential oil was estimated on adult females of t. urticae. for this, seven concentrations were used: 0.0, 0.3, 0.5, 0.8, 1.2, 1.5, and 2.0% (ml l-1) of myrrh essential oil, with the lower limit (concentration that causes the death of about 10% of t. urticae) and higher (concentration that causes the death of about 90% of t. urticae) determined by preliminary tests. in the control, distilled water + tween 80 was used; for the treatments, essential oil + distilled water + tween 80 was used. this step of the test was performed according to the procedures adopted in the toxicity test. mortality was assessed after 24 h.  repellency test of essential oils and mixtures the double choice chance method adapted from aslan et al. (2004) was carried out using petri dishes of 10 cm in diameter containing culture medium at 1% ml l-1 (water + agar). two leaf discs of c. ensiformis (2.5 cm in diameter, treated and untreated) were placed in each petri dish, joined by a glass coverslip (18 mm). the experiment was carried out in triplicate, with six replicates with 20 t. urticae, totaling 120 mites per treatment. each treated leaf disc was immersed according to the proposed treatments: distilled water + essential oil + tween 80 and the mixtures of essential oils at a 1:1 proportion + distilled water + tween 80 at a concentration of 2% (ml l-1). the untreated discs were immersed in distilled water + tween 80. after immersion, the leaf discs were placed to dry for 20 min at room temperature. subsequently, 20 t. urticae adult females of 5 d of age were placed on the underside of the leaf in the center of the coverslip with the aid of a finebristle brush (number 00). the treatments were placed in an air-conditioned room (temperature of 25±1ºc, relative humidity of 70±10% and photoperiod of 12 h). after 72 h, the number of mites present in the treated and untreated discs was counted. the mites present on the untreated discs were considered to be repelled by the essential oil. toxicity test by residual contact in protected cultivation the experiment was carried out in a protected cultivation at the centro de ciências agrárias e engenharia at universidade federal do espírito santo (ccae-ufes) located in alegre, es, brazil. the upper part of the greenhouse of the protected cultivation was covered with 150 μm plastic film and the side was covered with optinet 50 mesh anti-aphid screen. jack beans (canavalia ensiformis var. coriacea (biblioth. robot) (fabaceae) were sown manually and deposited in disposable cups (100 ml) containing provaso® (agrosolo, conceição da barra, es, brazil) organic substrate. irrigation was performed daily, with each plant receiving the same amount of water for irrigation. when the c. ensiformis plants reached the age of 14 d, uniform plants were selected. after 10 d, the inoculation of 5,000 adult females of t. urticae was carried out. ten d after inoculation, spraying was performed with an airbrush calibrated at a pressure of 15 n m-² at a distance of approximately 30 cm from c. ensiformis plants, with a volume of 5 ml of the syrup of the aforementioned treatments. approximately 1 ml was sprayed on the upper and lower sides of each leaf of c. ensiformis; the treatments were as follows: distilled water + tween 80 (control), c. myrrha essential oil + distilled water + tween 80 (treatment) at lc95 and the acaricide fenpyroximate from the chemical group pyrazole + distilled water (positive treatment) at the commercial concentration. the experimental design was in randomized blocks, with three treatments, five replicates and five blocks. each block consisted of 15 plants, with five plants from each treatment arranged at random. after 24 h of exposure to treatments, the total number of live and dead mites was counted. to confirm mortality, the mites were lightly touched with a fine bristle brush (number 00); immobile mites were considered dead. the temperature of the protected cultivation varied between 25ºc and 38ºc, and the humidity between 40% and 85%. data analysis for the acute toxicity test, an anova was applied and then the means were compared by the scott-knott test (p≤0.05). for the pair test, the pearson’s chi-square test was applied. the concentration-response curves as well as the lethal concentration (lc50) of the essential oil of myrrh were subjected to probit analysis (finney, 1971). in the test in protected cultivation, a randomized block design was used, with means compared by the tukey’s test (p≤0.05). all analyzes were performed using r software (r development core team, 2010). 229ataide, deolindo, holtz, huver, zago, and menini: acaricidal activity and repellency of commercial essential oils on tetranychus urticae in vitro and protected cultivation results chemical characterization of essential oils in the gas chromatography analysis with f lame ionization detector (gc/fid), eight constituents were identified in the essential oil of r. officinalis, in which eucalyptol (49.66%), α-pinene (17.08%) and camphor (14.79%) were the main ones. fourteen constituents were identified in the essential oil of m. alternifolia, with terpinen-4-ol (48.93%) and γ-terpinene (20.88%) being the main ones. nine constituents were found in the essential oil of m. piperita, in which menthol (48.53%) and menthone (24.25%) were the main ones. two constituents were identified in the essential oil of c. myrrha, with benzyl benzoate (97.71%) being the main one (tab. 2). residual contact toxicity test of essential oils and mixtures the residual contact toxicity of essential oils and their mixtures against adult females of t. urticae is shown in figure 1. the essential oil c. myrrha exhibited 95% mortality (f11, 48 = 119.12; p<0.001), and the mixtures r. officinalis + m. piperita + m. alternifolia + c. myrrha, c. myrrha + m. piperita, and c. myrrha + m. alternifolia showed 68%, 60% and 36% (f11, 48 = 119.12; p<0.001). table 2. chromatographic analysis of the essential oils of r. officinalis, m. alternifolia, m. piperita, and c. myrrha. name of compound cri tri relative area (%) r. officinalis m. alternifolia m. piperita c. myrrha α-pinene 930 932 17.08 2.41 camphene 943 946 4.63 β-pinene 972 974 4.76 0.63 β-myrcene 991 988 0.54 α-terpinene 1014 1014 8.24 ο-cymene 1022 1022 4.11 β-phellandrene 1026 1025 1.58 eucalyptol 1028 1026 49.66 2.23 γ-terpinene 1057 1054 20.88 terpinolene 1086 1086 3.01 linalool 1100 1095 2.35 camphor 1141 1141 14.79 isopulegol 1143 1145 1.73 menthone 1153 1148 24.25 isoborneol 1154 1155 0.72 neomenthol 1163 1161 16.61 menthol 1172 1167 48.53 isomenthol 1182 1179 1.07 terpinen-4-ol 1178 1178 48.93 α-terpineol 1189 1186 3.94 3.51 0.78 piperitone 1252 1249 1.46 menthyl acetate 1293 1294 4.78 trans-caryophyllene 1414 1417 0.79 aromadendrene 1434 1439 1.24 viridiflorene 1491 1496 1.42 δ-cadinene 1520 1522 1.27 cubenol 1655 1645 2.29 benzyl benzoate 1759 1759 97.71 the compounds were identified by ltpri index (gc/fid) and mass spectrometry (gc/ms) using an rtx®-5ms column. cri retention index calculated from data obtained by sampling of saturated n-alkanes (c7-c40). tri tabulated retention index (adams, 2007). compounds with relative areas >0.5% were identified. 230 agron. colomb. 39(2) 2021 figure 1. means (± standard error) of mortality of t. urticae females at a temperature of 25±2ºc, relative humidity of 70±10%, and a photoperiod of 12 h by essential oil mixtures; ct control, cm c. myrrha, ro r. officinalis, mp m. piperita, ma m. alternifolia. equal letters do not indicate statistically significant differences from each other according to the scott-knott test at 5% probability. lethal concentration the lethal concentration of the essential oil of c. myrrha showed an lc95 of 1.6 ml l-1 and an lc50 of 0.55 ml l-1 (tab. 3). repellency test of essential oils and mixtures the repellency effect of essential oils and their mixtures in adult females of t. urticae is shown in figure 2. among the essential oils and their mixtures, the essential oils of c. myrrha and m. alternifolia showed 95 and 70% of repellency, respectively (f10, 89 = 4.020; p<0.001). mixtures of c. myrrha + m. alternifolia, c. myrrha + m. piperita, and c. myrrha + r. officinalis provided repellency of 85, 74 and 73%, respectively (f10, 89 = 4.020; p<0.001). toxicity test by residual contact in protected cultivation the essential oil of c. myrrha showed 93% toxicity against adult females of t. urticae in protected cultivation, whereas ee d c b b eee e e e 0 40 20 80 100 60 r es id ua l c on ta ct to xi ci ty c t c m ro m p m a c m + ro + m p+ m a c m + m p c m + m a c m + ro m a+ ro m p+ ro m p+ m a table 3. lethal concentration of c. myrrha oil on adult females of t. urticae. essential oil n df slope±se χ2 p lethal concentration (ml l-1) (lc 95%) lc50 lc95 c. myrrha 300 3 3.54±0.36 2.02 0.56 0.55 (0.48±0.61) 1.6 (1.34±2.07) n number of individuals; df degrees of freedom; slope slope of the line; x chi-square; p p-value; se confidence interval. treated not treated 040 2080100 60 4020 80 10060 frequency (%) cm ro mp ma cm+ro+mp+ma cm+mp cm+ma cm+ro ma+ro mp+ro mp+ma x2 = 24.5 p<0.0001 x2 = 0.42 p = 0.5151 x2 = 0.2 p = 0.6547 x2 = 8.8 p = 0.003 x2 = 2.08 p = 0.1495 x2 = 2.61 p = 0.106 x2 = 2.25 p = 0.1336 x2 = 0.9 p = 0.3428 x2 = 15.29 p<0.0001 x2 = 34.32 p<0.0001 x2 = 12.45 p<0.0001 f = 4.02, p<0.0001 figure 2. frequency (%) (± standard error) of t. urticae adult females repelled at a temperature of 25±2ºc, a relative humidity of 70±10% and a photoperiod of 12 h on the application of essential oils and their mixtures; cm c. myrrha, ro r. officinalis, mp m. piperita, ma m. alternifolia. 231ataide, deolindo, holtz, huver, zago, and menini: acaricidal activity and repellency of commercial essential oils on tetranychus urticae in vitro and protected cultivation the fenpyroximate showed 80% toxicity (f2, 8 = 545.24; p<0.001) (fig. 3).  showed promising results in terms of the toxic effect from residual contact on adult females of t. urticae with intermediate toxicity, which resulted in an additive interaction. although we did not find synergistic effects, this type of interaction has been described by mwaiko (1992) for mixtures of bark essential oils from two species of citrus (c. limon, c. aurantium, rutaceae) against culex pipiens l. (diptera: culicidae) larvae. benelli et al. (2017) evaluated the acute toxicity of binary mixtures of essential oils of the apiaceae family on the larvae of c. quinquefasciatus, an important vector of filariasis, and found that trachyspermum ammi apiaceae + pimpinella anisum, apiaceae (1:2 ratio) and s. olusatrum + p. anisum (1:1 ratio) were the most toxic to the pest. the repellent effect of essential oils in integrated pest management is important; as these substances keep pests away from the crop, damage is minimized (da camara et al., 2015). the results of the repellency tests suggest that the essential oils of c. myrrha and m. alternifolia and the mixtures of c. myrrha + m. piperita, c. myrrha + m. alternifolia and c. myrrha + r. officinalis showed a repellent effect on females of t. urticae. in previous studies, araújo júnior et al. (2010) found that the essential oils of c. aurantium and c. sinensis var. mimo showed repellency of t. urticae at a concentration below 2.5%, while the essential oil of c. sinensis var. pear had a neutral effect. sararit and auamcharoen (2020) observed that the essential oils of anethum graveolens and allium sativum exhibited repellency of adult females of t. urticae at concentrations of 15 to 20%. farahani et al. (2020) noted that essential oils of thymus daenensis (lamiaceae), satureja khuzestanica (lamiaceae), and satureja bakhtiarica (lamiaceae) showed repellency against adult t. urticae. the repelling action of essential oils triggers an escape behavior of mites, detected by the olfactory sensilla present in the legs (missbach et al., 2014; oliveira et al., 2018). the tests in protected cultivation confirmed the laboratory observations that the essential oil of c. myrrha was toxic to adult females of t. urticae. in a study carried out to avoid the spread of mites in a greenhouse, da camara et al. (2015) observed that the essential oils of c. sinensis and c. aurantium were repellent to t. urticae. the essential oil of c. aurantium, in particular, prevented the dispersion of the pest for a period of 1 week. in a greenhouse trial, potenza et al. (2006) observed toxicity by contact of the aqueous extract of allamanda cathartica (apocynaceae), dieffenbachia brasiliensis (araceae), cenchrus purpureus (schumach.) morrone (poaceae), annona squamosa (annonaceae), ruta graveolens (rutaceae), sonchus oleraceus b a c 0 40 20 80 100 60 r es id ua l c on ta ct to xi ci ty ct cm ac figure 3. means (± standard error) of mortality of females t. urticae in protected cultivation by the application of essential oil and acaricide; ct control, cm c. myrrha and ac acaricide (fenpyroximate); equal letters indicate treatments that do not differ statistically from each other according to the tukey’s test at 5% probability. discussion the major constituent identified in the essential oil of c. myrrha was benzyl benzoate (97.71%) which differed from the major constituents identified by mohamed et al. (2014). the major constituents in the essential oil of m. piperita were menthol (48.53%) and menthone (24.25%), which were the same major constituents found by kizil et al. (2010) and moghaddam et al. (2013). the major constituents found in m. alternifolia were terpinen-4-ol (48.93%) and γ-terpinene (20.88%), with the same major constituents found by zhang et al. (2018) and silva et al. (2019). in the essential oil of r. officinalis, the major constituents found were eucalyptol (49.66%), α-pinene (17.08%) and camphor (14.79%); similar results were found by borges et al. (2018) and jardak et al. (2017) for constituents α-pinene and camphor. this study found that the essential oil of c. myrrha showed residual contact toxicity against adult females of t. urticae, exhibiting an lc50 of 0.55 ml l-1. araújo et al. (2012) found that the essential oil of piper aduncum, piperaceae showed an lc50 of 7.17 μl m-1 on adults of t. urticae. ribeiro et al. (2019) evaluated four different citrus sp. essential oils on t. urticae. of these, the essential oil of citrus limon, rutaceae showed an lc50 of 25.18 μl ml-1 l. essential oils that show efficiency in the control of pest arthropods by residual contact can penetrate the tegument layers (enan, 2001). consequently, since essential oils are made up of several substances, they can act in more than one place exhibiting a neurotoxic action (isman, 2006). the mixtures of r. officinalis + m. piperita + m. alternifolia + c. myrrha and c. myrrha + m. piperita at a 1:1 ratio 232 agron. colomb. 39(2) 2021 (asteraceae), spondias purpurea (anacardiaceae), lytechinus variegatus (euphorbiaceae), impatiens walleriana (balsaminaceae), stryphnodendron adstringens (fabaceae), solanum melongena (solanaceae), campsiandra angustifolia var. angustifolia (fabaceae), and allium (amaryllidaceae) on t. urticae. however, only plants with d. brasiliensis, r. graveolens, a. squamosa, s. oleraceus, i. walleriana, a. angustifolia, s. adstringens, and s. melongena promoted a significant reduction in the population of t. urticae of between 60 and 86%. in another study, ecotrol (containing 10% rosemary oil), a pesticide based on the essential oil of rosemary, proved to be efficient in the control of t. urticae in a greenhouse (miresmailli & isman, 2006). conclusions the essential oil of c. myrrha and the binary and quaternary mixtures c. myrrha + m. piperita and r. officinalis + m. piperita + m. alternifolia + c. myrrha, showed significant mortality in this study. the essential oil of c. myrrha, in turn, showed results in a protected cultivation similar to those obtained with the application of commercial acaricides for the control of t. urticae in orchards and in a protected system in brazil. this study shows the feasibility of using a botanical acaricide with c. myrrha essential oil as an active ingredient for the management of t. urticae. however, for large-scale use, studies to reduce essential oil production costs and the effects on non-target organisms are needed. acknowledgments the authors acknowledge the help of coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior (capes), brazil. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interests regarding the publication of this article. author’s contributions hbz and lm carried out the experiments. joa, fdd, fgh, and ah carried out the laboratory and protected cultivation experiment and collected the data. joa and fdd carried out the data analysis and writing of the manuscript. all the authors reviewed the manuscript. literature cited adams, r. p. (2007). identification of essential oil components by gas chromatography/mass spectrometry (4th ed.). allured publishing corporation. araújo júnior, c. p., camara, c. a. g., neves, i. a., ribeiro, n. c., gomes, c. a., moraes, m. m., & botelho, p. s. (2010). acaricidal activity against tetranychus urticae and chemical composition of peel essential oils of three citrus species cultivated in ne brazil. natural product communications, 5(3), 471–476. https:// doi.org/10.1177/1934578x1000500326 araújo, m. j. c., câmara, c. a. g., born, f. s., & moraes, m. m. (2020). acaricidal activity of binary blends of essential oils and selected constituents against tetranychus urticae in laboratory/greenhouse experiments and the impact on neoseiulus californicus. experimental and applied acarology, 80, 423–444. https://doi.org/10.1007/s10493-020-00464-8 araújo, m. j. c., câmara, c. a. g., born, f. s., moraes, m. m., & badji, c. a. (2012). acaricidal activity and repellency of essential oil from piper aduncum and its components against tetranychus urticae. experimental and applied acarology, 57, 139–155. https://doi.org/10.1007/s10493-012-9545-x aslan, i., özbek, h., çalmaşur, ö., & şahin, f. (2004). toxicity of essential oil vapours to two greenhouse pests, tetranychus urticae koch and bemisia tabaci genn. industrial crops and products, 19(2), 167–173. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2003.09.003 ataide, j. o., pratissoli, d., fragoso, d. f. m., & pinheiro, p. f. (2020). caracterização e atividade inseticida do óleo essencial de zingiber officinale roscoe zingiberaceae sobre duponchelia fovealis zeller, 1847 (lepidoptera: crambidae). revista em agronegócio e meio ambiente, 13(2), 693–705. https://doi. org/10.17765/2176-9168.2020v13n2p693-705 benelli, g., pavela, r., iannarelli, r., petrelli, r., cappellacci, l., cianfaglione, k., afshar, f. h., nicoletti, m., canale, a., & maggi, f. (2017). synergized mixtures of apiaceae essential oils and related plant-borne compounds: larvicidal effectiveness on the filariasis vector culex quinquefasciatus say. industrial crops and products, 96, 186–195. https://doi.org/10.1016/j. indcrop.2016.11.059 borges, r. s., keita, h., ortiz, b. l. s., sampaio, t. i. s., ferreira, i. m., lima, e. s., silva, m. j. a., fernandes, c. p., oliveira, a. e. m. f. m., conceição, e. c., rodrigues, a. b. l., pereira filho, a. c. m., castro, a. n., & carvalho, j. c. t.  (2018). antiinf lammatory activity of  nanoemulsions of  essential oil from  rosmarinus officinalis l.: in  vitro and in zebrafish studies. inf lammopharmacology, 26, 1057–1080. https://doi. org/10.1007/s10787-017-0438-9 born, f. s., camara, c. a. g., melo, j. p. r., & moraes, m. m. (2018). acaricidal property of the essential oil from lippia gracilis against tetranychus urticae and a natural enemy, neoseiulus californicus, under greenhouse conditions. experimental and applied acarology, 75, 491–502. https://doi.org/10.1007/ s10493-018-0286-3 da camara, c. a. g., akhtar, y., isman, m. b., seffrin, r. c., & born, f. s. (2015). repellent activity of essential oils from two species of citrus against tetranychus urticae in the laboratory and greenhouse. crop protection, 74, 110–115. https://doi. org/10.1016/j.cropro.2015.04.014 efrom, c. f. s., redaelli, l. r., meirelles, r. n., & ourique, c. b. (2012). side-effects of pesticides used in the organic system of production on apis mellifera linnaeus, 1758. brazilian archives of biology and technology, 55(1), 47–53. https://doi.org/10.1590/ s1516-89132012000100005 enan, e. (2001). insecticidal activity of essential oils: octopaminergic sites of action. comparative biochemistry and physiology, 130(3), 325–337. https://doi.org/10.1016/s1532-0456(01)00255-1 https://doi.org/10.1177/1934578x1000500326 https://doi.org/10.1177/1934578x1000500326 https://doi.org/10.1007/s10493-020-00464-8 https://doi.org/10.1007/s10493-012-9545-x https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2003.09.003 https://doi.org/10.17765/2176-9168.2020v13n2p693-705 https://doi.org/10.17765/2176-9168.2020v13n2p693-705 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.11.059 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.11.059 https://doi.org/10.1007/s10787-017-0438-9 https://doi.org/10.1007/s10787-017-0438-9 https://doi.org/10.1007/s10493-018-0286-3 https://doi.org/10.1007/s10493-018-0286-3 https://doi.org/10.1016/j.cropro.2015.04.014 https://doi.org/10.1016/j.cropro.2015.04.014 https://doi.org/10.1590/s1516-89132012000100005 https://doi.org/10.1590/s1516-89132012000100005 https://doi.org/10.1016/s1532-0456(01)00255-1 233ataide, deolindo, holtz, huver, zago, and menini: acaricidal activity and repellency of commercial essential oils on tetranychus urticae in vitro and protected cultivation farahani, s., bandani, a. r., & amiri, a. (2020). toxicity and repellency effects of three essential oils on two populations of tetranychus urticae (acari: tetranychidae). persian journal of acarology, 9(1), 67–81. finney, d. j. (1971). probit analysis. cambridge university press. isman, m. b. (2006). botanical insecticides, deterrents, and repellents in modern agriculture and an increasingly regulated world. annual review of entomology, 51, 45–66. https://doi. org/10.1146/annurev.ento.51.110104.151146 jardak, m., elloumi-mseddi, j., aifa, s., & mnif, s. (2017). chemical composition, anti-biofilm activity and potential cytotoxic effect on cancer cells of rosmarinus officinalis l. essential oil from tunisia. lipids in health and disease, 16, article 190. https://doi.org/10.1186/s12944-017-0580-9 kizil, s., haşimi, n., tolan, v., kilinç, e., & yüksel, u. (2010). mineral content, essential oil components and biological activity of two mentha species (m. piperita l., m. spicata l.). turkish journal of field crops, 15(2), 148–153. mar, j. m., silva, l. s., azevedo, s. g., frança, l. p., goes, a. f. f., santos, a. l., bezerra, j. a., nunomura, r. c. s., machado, m. b., & sanches, e. a. (2018). lippia origanoides essential oil: an efficient alternative to control aedes aegypti, tetranychus urticae and cerataphis lataniae. industrial crops and products, 111, 292–297. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.10.033 migeon, a., tixier, m. s., navajas, m., litskas, v. d., & stavrinides, m. c. (2019). a predator-prey system: phytoseiulus persimilis (acari: phytoseiidae) and tetranychus urticae (acari: tetranychidae): worldwide occurrence datasets. acarologia, 59(3), 301–307. https://doi.org/10.24349/acarologia/20194322 miresmailli, s., & isman, m. b. (2006). efficacy and persistence of rosemary oil as an acaricide against twospotted spider mite (acari: tetranychidae) on greenhouse tomato. journal of economic entomology, 99(6), 2015–2023. https://doi.org/10.1093/ jee/99.6.2015 missbach, c., dweck, h. k. m., vogel, h., vilcinskas, a., stensmyr, m. c., hansson, b. s., & grosse-wilde, e. (2014). evolution of insect olfactory receptors. elife, 3, article e02115. https://doi. org/10.7554/elife.02115 moghaddam, m., pourbaige, m., tabar, h. k., farhadi, n., & hosseini, s. m. a. (2013). composition and antifungal activity of peppermint (mentha piperita) essential oil from iran. journal of essential oil bearing plants, 16(4), 506–512. https://doi.org/ 10.1080/0972060x.2013.813265 mohamed, a. a., ali, s. i., el-baz, f. k., hegazy, a. k., & kord, m. a. (2014). chemical composition of essential oil and in vitro antioxidant and antimicrobial activities of crude extracts of commiphora myrrha resin. industrial crops and products, 57, 10–16. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.03.017 monteiro, v. b., gondim jr., m. g. c., oliveira, j. e. m., siqueira, h. a. a., & sousa, j. m. (2015). monitoring tetranychus urticae koch (acari: tetranychidae) resistance to abamectin in vineyards in the lower middle são francisco valley. crop protection, 69, 90–96. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2014.12.012 mota-sanchez, d., & wise, j. c. (2021). the arthropod pesticide resistance database. michigan state university. http://www. pesticideresistance.org mwaiko, g. l. (1992). citrus peel oil extracts as mosquito larvae insecticides. east african medical journal, 69(4), 223–226. oliveira, a. p., santos, a. a., santana, a. s., lima, a. p. s., melo, c. r., santana, e. d. r., sampaio, t. s., blank, a. f., araújo, a. p. a., cristaldo, p. f., & bacci, l. (2018). essential oil of lippia sidoides and its major compound thymol: toxicity and walking response of populations of sitophilus zeamais (coleoptera: curculionidae). crop protection, 112, 33–38. https:// doi.org/10.1016/j.cropro.2018.05.011 paes, j. p. p., rondelli, v. m., costa, a. v., vianna, u. r., & queiroz, v. t. (2015). caracterização química e efeito do óleo essencial de erva-de-santa-maria sobre o ácaro-rajado de morangueiro. revista brasileira de fruticultura, 37(2), 346–354. https://doi. org/10.1590/0100-2945-057/14 pavela, r. (2015). acute toxicity and synergistic and antagonistic effects of the aromatic compounds of some essential oils against culex quinquefasciatus say larvae. parasitology research, 114, 3835–3853. https://doi.org/10.1007/s00436-015-4614-9 potenza, m. r., gomes, r. c. o., jocys, t., takematsu, a. p., & ramos, a. c. o. (2006). avaliação de produtos naturais para o controle do ácaro rajado tetranychus urticae (koch, 1836) (acari: tetranychidae) em casa de vegetação. arquivos do instituto biológico, 73(4), 455–459. r development core team. (2010). r: a language and environment for statistical computing, reference index version 2.12.1. r foundation for statistical computing. ribeiro, n. c., camara, c. a. g., melo, j. p. r., & moraes, m. m. (2019). acaricidal properties of essential oils from agroindustrial waste products from citric fruit against tetranychus urticae. journal of applied entomology, 143, 731–743. https:// doi.org/10.1111/jen.12642 sararit, p., & auamcharoen, w. (2020). biological activities of essential oils from anethum graveolens l. and allium sativum l. for controlling tetranychus truncatus ehara and tetranychus urticae koch. journal of biopesticides, 13(1), 1–12. silva, c. s., figueiredo, h. m., stamford, t. l. m., & silva, l. h. m. (2019). inhibition of listeria monocytogenes by melaleuca alternifolia (tea tree) essential oil in ground beef. international journal of food microbiology, 293, 79–86. https://doi. org/10.1016/j.ijfoodmicro.2019.01.004 souza, t. s., ferreira, m. f. s., menini, l., souza, j. r. c. l., parreira, l. a., cecon, p. r., & ferreira, a. (2017). essential oil of psidium guajava: inf luence of genotypes and environment. scientia horticulturae, 216, 38–44. https://doi.org/10.1016/j. scienta.2016.12.026 zhang, x., guo, y., guo, l., jiang, h., & ji, q. (2018). in vitro evaluation of antioxidant and antimicrobial activities of melaleuca alternifolia essential oil. biomed research international, 2018, article 2396109. https://doi.org/10.1155/2018/2396109 https://doi.org/10.1146/annurev.ento.51.110104.151146 https://doi.org/10.1146/annurev.ento.51.110104.151146 https://doi.org/10.1186/s12944-017-0580-9 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.10.033 https://doi.org/10.24349/acarologia/20194322 https://doi.org/10.1093/jee/99.6.2015 https://doi.org/10.1093/jee/99.6.2015 https://doi.org/10.7554/elife.02115 https://doi.org/10.7554/elife.02115 https://doi.org/10.1080/0972060x.2013.813265 https://doi.org/10.1080/0972060x.2013.813265 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.03.017 https://doi.org/10.1016/j.cropro.2014.12.012 http://www.pesticideresistance.org http://www.pesticideresistance.org https://doi.org/10.1016/j.cropro.2018.05.011 https://doi.org/10.1016/j.cropro.2018.05.011 https://doi.org/10.1590/0100-2945-057/14 https://doi.org/10.1590/0100-2945-057/14 https://doi.org/10.1007/s00436-015-4614-9 https://doi.org/10.1111/jen.12642 https://doi.org/10.1111/jen.12642 https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2019.01.004 https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2019.01.004 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2016.12.026 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2016.12.026 https://doi.org/10.1155/2018/2396109 emitter clogging when using water from a tributary of the bogota river in colombia received for publication: 7 april, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.56890 1 department of civil engineering and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). jevelezs@unal.edu.co agronomía colombiana 34(2), 260-266, 2016 emitter clogging when using water from a tributary of the bogota river in colombia taponamiento de goteros utilizando agua de un afluente del río bogotá en colombia johana almario-narváez1, javier enrique vélez-sánchez1, and maría jaqueline molina-ochoa1 abstract resumen an experiment was conducted to study the behavior of three types of emitters used in colombia under real-work conditions using water from the neusa river, a tributary of the bogota river. the emitters included: an in-line turbulent-f low emitter (e1), an integrated turbulent-f low emitter (e2), and an integrated self-regulated turbulent-f low emitter (e3). the operation and quality of the emitters were evaluated taking into account the f low decrease trend over time (rf), the f low reduction percentage of the emitters (qr), the coefficient of variation (cv), the christiansen uniformity coefficient (cu), and the emission uniformity (eu). the results indicated that the water quality in general affected the performance of the emitters over time, depending on the characteristics and properties of the emitters. the eu and cu decreased in the three emitter types as the experiment progressed and the cv and qr increased. the e2 emitter showed a lower cv and qr and a higher cu and eu than the e1 and e3 emitters. se realizó un experimento para estudiar el comportamiento de tres tipos de emisores utilizados en colombia en condiciones de operación real, tomando como fuente de agua el río neusa af luente del río bogotá. los emisores utilizados fueron: gotero en línea de f lujo turbulento (e1), gotero integrado de f lujo turbulento (e2) y gotero integrado de f lujo turbulento autorregulado (e3). el funcionamiento y calidad de los emisores fue evaluado teniendo en cuenta: la tendencia de diminución del caudal en el tiempo (rf), la reducción de caudal del emisor en porcentaje (qr), el coeficiente de variación (cv), el coeficiente de uniformidad de christiansen (cu) y la uniformidad de emisión (eu). los resultados muestran como la calidad del agua afectó el desempeño del gotero a través del tiempo, dependiendo de las características y propiedades del emisor. la eu y el cu en los tres tipos de emisores disminuyó a medida que avanzó la experimentación y el cv y qr, aumentaron. el emisor tipo e2, mostró menores cv y qr y un mayor cu, eu que los emisores tipo e1 y e3, respectivamente. key words: micro irrigation, emitter, water quality. palabras clave: micro-irrigación, emisor, calidad. presence of algae, microorganisms and organic material (capra and scicolone, 2007; puig-bargues et al., 2010; li et al., 2013, 2015). de kreij et al. (2003) found that laminar and vortex emitters experienced more obstruction than turbulent f low ones. in the majority of cases, high-f low emitters have less obstruction than low-f low ones because of the size of the lines. obstructions in emitters reduce the uniformity of water distribution, which causes a reduction in production and irreversible damage in plants that is normally detected when it is too late (vélez et al., 2013; puig-bargues et al., 2010). the neusa river, a tributary of the bogota river, is used for irrigation. problems related to water resources and the techniques developed to increase the efficient use of these resources depend on the quality of the irrigation equipment, specifically the emitters and driplines (vélez et al., 2013). introduction due to the scarcity of water and advances in plastics, micro irrigation using driplines has rapidly increased throughout the world (vélez et al., 2011) because it optimizes the use of water and improve the developmental conditions of plants through a highly efficient supply of water (vélez and álvarez, 2012). the main problems with microirrigation is the obstruction of emitters due to reduced passages in the lines (li et al., 2010; vélez et al., 2013), water quality in general (zhang et al., 2007; liu and huang, 2009), chemical reactions from the use of fertilizers, lateral positioning of emitters (ravina et al., 1997; yiting et al., 2014), fabrication material and environmental conditions (vélez et al., 2013). clogging can be classified as follows: physical, caused by materials suspended in the water; chemical, caused by the formation of precipitates of calcium, iron, magnesium, phosphates, and sulfates; and biological, caused by the http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56890 261almario-narváez, vélez-sánchez, and molina-ochoa: emitter clogging when using water from a tributary of the bogota river in colombia this study aimed to analyze and evaluate the effect of the water used on the f low, distribution uniformity, clogging and washing effect issuers with clean water and a solution of phosphoric acid of three emitter types used in the commercial cultivation of roses for a period of one year. materials and methods this study was carried out from march of 2011 to april of 2012 on the guaticha farm in the municipality of zipaquira, cundinamarca, at 5º5.48’ n and 73º57.24’ w, at an altitude of 2,600 m a.s.l., in a commercial crop of mini-roses (rosa spp.) cherry variety, grown for export and planted in a greenhouse in 2006 in an approximate area of 0.5 ha. following the general classification of koeppen and thornthwaite, (igac, 2000), the climate consisted of a mean temperature of 14ºc with average lows of 5.6ºc and highs of 18ºc; a cool, moist area that is characteristic of zones with moderate precipitation between 500 and 1,000 mm year-1, with two rainy periods and two dry periods. plastic covers and greenhouses were used to modify the climatic conditions of the crops (igac, 2000). the effective annual and monthly precipitation was 637.9 mm, calculated by the method from the us soil conservation service using cropwat 8 beta from the department of natural and environmental resources (fao, 2013). the annual potential evapotranspiration (eto), as determined with the thornthwaite method and data from the zipaquira weather station, was 665.3 mm, with a monthly mean of 54.61 mm and maximum of 60.40 mm in may, equal to 2.01 mm d-1. there was a water balance of 444.70 mm year-1, a mean monthly relative humidity of 72% and 145 sunlight hours per month. the amount of irrigation water applied to the crop during the experiment (etc) was calculated with the penman-monteith equation (allen et al., 1998; arenas et al., 2012; vélez et al., 2007), taking into account the crop coefficient (kc). the soils came from the quaternary deposits with f luvial and lacustrine origins. the terrain was flat and the parental marital was mantles of volcanic ash on hydrogen clastic deposits, with low to moderate evolution and moderately fine texture (silt clay loam), deep and well-drained with iron and moderately developed sub-angular block structures, a high cationic exchange capacity, low base saturation, medium to low calcium contents and low contents of magnesium, potassium, and phosphorous, and moderate fertility (igac, 2000). water from the neusa river, a tributary of the bogota river, was used for the experiment. the characteristics and properties of the irrigation water and the clogging risk was measured in three samples can be seen in tab. 1 (nakayama and bucks, 1991). during the study, the conditions of the table 1. initial analysis (march 2015) and interpretation of the water quality from a tributary of the bogota river. classification of irrigation water (us salinity laboratory) (pizarro, 1996). analysis units (mg l-1) units (meq l-1) probability of obstruction permissible toxicity concentration limit ph 7.10 low ec (ds m-1) 0.64 no restriction cations ca2+ 3.01 0.15 low 26 meq l-1 mg2+ 3.28 0.27 0.49-2.06 meq l-1 k+ 2.74 0.07 < 0.26 meq l-1 na+ 5.29 0.23 < 1.79 meq l-1 fe+ 3.44 0.12 high < 5 mg l-1 anions so4 234.95 0.36 low cl26.59 0.75 low co3 2na low hco3 63.45 1.04 severe restriction in the spray irrigation hardness 20.72 soft water sar (sodium absorption ratio) 0.50 no restriction rsc (residual sodium carbonate) 0.82 class i, water good for irrigation* 262 agron. colomb. 34(2) 2016 irrigation water was measured four times in three samples and the quality was stable although with high risk of clogging by iron (tab. 2). the irrigation system used a centrifuge pump that supplied 45 m3 h-1 at 0.55 mpa and a filtration unit that filtered 45 m3 h-1 with 22.71 m3 h-1 filters (two gravel filters and two mesh filters, 83 μm), along with lateral and mainline pvc pipes of 110, 90 and 63 mm diameters, venturi fertilizer and safety and control values. the three-emitter types had a turbulent f low of 2 l h-1 and included the following: turboline (e1), interline (e2), and interline pc (e3), made in colombia by agrifim of colombia s.a. the tubes had polyethylene emitters with nominal diameters of 12, 16, and 18 mm, respectively. the emitters were characterized in the irrigation laboratory of the faculty of engineering of the universidad nacional de colombia to know the initial operation condition, with 26 emitters for each type (78 in total). the samples were randomly selected for the f low uniformity test. each test had five replications in order to carry out the corresponding statistical analyses for the mean f low (qm), coefficient of variation (cv), emitter exponent (x), dimensions of the openings of the tubes and category (data not shown), taking into account the iso 9260 standard (iso, 1991). also, for each line type, three emitters were selected and transversely cut for a visual comparison, looking for the presence of defects such as grooves, cracks, or burrs, which can affect proper functioning. a 0.02 mm precision dial gauge was used to measure the openings in the passages in three lines for each type: height, width, internal diameter, external diameter, number of entrance filter teeth for the emitter, size of the teeth openings, height of the cap and thickness and diameter of the diaphragm. this experiment was carried out from march of 2011 to april of 2012. the tasks were conducted following the management established for the production of f lowers in a commercial crop. the water and fertilizer applications were done daily starting at the beginning of the experiment in accordance with the water requirements calculated during the total effective irrigation times of 101, 81, and 109 h for the e1, e2, and e3 emitters, respectively, for an application of 1.000 l per week per bed. the experiment design used a total of 18 irrigation lines in nine rose beds, six lines for each line type of emitters (turboline-e1, interline-e2 and interline pc-e3), independently controlled by a valve. each bed had a length of 30 m and a width of 0.90 m, with two driplines with 2 l h-1 emitters spaced 0.30 m apart. four emitters were selected from each of the six lines used for each type: the first one at the beginning of the bed (ex1), the second one at 10 m (ex2), the third at 20 m (ex3), and the fourth at 30 m or the end of the bed (ex4), for a total of 24 per line type, to determine the operating conditions along the line, which were periodically measures. once the experiment was finished, the irrigation lines were taken to the laboratory where they were f lushed with clean water for 3 min at 0.14 mpa and the pressure washing process was started, subjecting the unobstructed lines to pressures of 0.17, 0.21, and 0.31 mpa for 3 min for each pressure amount and subjecting the obstructed lines to a pressure of 0.31 mpa in order to observe the uncapped emitters in accordance with the methodology used by (liu and huang, 2009), regular pressures for process gradual washing. subsequently, all the emitters were placed in a solution of 5 g l-1 of phosphoric acid (h3po4) normality (45) at a concentration of 83% for 5 d, then they were f lushed for 3 min at a pressure of 0.21 mpa in order to observe the effect of cleaning on each line type (netafim, 2012). criteria for evaluating the clogging of the emitters the criteria used for evaluating the clogging of the emitters included the mean f low (qm), the f low decrease trend over time (rf), f low reduction percentage (qr), coefficient of variation (cv), emission uniformity (eu), and christiansen uniformity coefficient (cu) (liu and huang, 2009). table 2. analysis and interpretation of the evolution water quality from a tributary of the bogota river. parameters july 1, 2011 october 15, 2011 january 30, 2012 probability of obstruction permissible toxicity concentration limit ph 7.10 7.82 6.49 low ec (ds m-1) 0.64 0.63 0.60 no restriction fe+ (mg l-1) 3.44 5.0 5.0 high < 5 mg l-1 hardness (meq l-1) 21.0 22.0 30.0 soft water 263almario-narváez, vélez-sánchez, and molina-ochoa: emitter clogging when using water from a tributary of the bogota river in colombia the f low decrease trend over time (rf) was calculated with eq. 1: rf = qm/qi (1) where qm and qi, are the mean and initial f low of each emitter type in l h-1. flow reduction percentage (qr) was calculated with eq. 2: qr = {(qi-qm)/qi} = 100 (1-rf) (2) coefficient of variation (cv) was calculated with eq. 3: cv = 100 sd/qm (3) where sd is the standard deviation and qm is the mean f low in l h-1 emission uniformity (eu) was calculated with methodology of meriam and keller (1978) in eq. 4: eu = 100 (qm1/4/qm) (4) where qm ¼ is the lowest mean flow from the emitters in the last quarter of the lines and qm is the mean f low in l h-1. christiansen uniformity coefficient (cu) was calculated with eq. 5: cu = {1(∑qi-qm)/nqm} (5) where qi is the mean f low of emitter i, qm is the mean f low in l h-1, and n is the total number of measured emitters. at the beginning of the experiment with the purpose of knowing the pressure at the end of each line irrigation was measured with a pressure gauge and calculated with the equation hazen williams may be expresses as hf, see eq. 6 (boswell, 1990). hf = 10,67 (q/c)1.852 l/(d4.871) (6) where hf, is the friction loss (m); q, is the f low rate (m3s-1); c, is the friction coefficient for plastic pipes (c=150); l, is the pipe length (m); d, is the internal diameter (m). the results were analyzed with the coefficient of variation, the standard error, and the univariate analysis of variance following a tukey test with p≤0.05, using sas/stat® (sas, 2008). results and discussion the emitter f low decreased as the distance from the lateral branch increased due to the decreased pressure caused by losses due to friction, which were 0.015, 0.003 and 0.001 mpa for emitters e1, e2 and e3, respectively, measured at the end of each drip line with a pressure gauge, coinciding, although slightly lower than those calculated with the theoretically but with high correlation between the absolute values which were 0.016, 0.004 and 0.001 mpa for emitters e1, e2 and e3, respectively calculated by hazen williams equation, taking into account the parameters in tab. 3. table 3. parameters for calculating the losses due to friction in the irrigation lines using different emitters types according to hazen williams equation with water from a tributary of the bogota river. parameters turboline interline interline pc line length (m) 30.00 30.00 30.00 distance between emitters (m) 0.30 0.30 0.30 emitter flow (l h-1) 2.00 2.00 2.00 line diameter (mm) 12.00 16.00 18.00 internal diameter measured of line (mm) 9.80 13.30 13.90 christiansen coefficient (kc) 0.35 0.35 0.35 loss due to friction calculated (mpa) 0.016 0.004 0.001 loss due to friction measured (mpa) 0.016 0.003 0.001 at the beginning of the experiment, the differences in the f low between the emitters of the first and last quarter of the driplines were 13.72, 2.71 and 2.45% for emitters e1, e2, and e3, respectively. the difference was greater in emitter e1 due to the smaller internal diameter in the irrigation line (9.8 mm); however, it was found to be in the permissible range of losses due to friction for this type of dripline (boswell, 1990). e3 had the lowest difference due to be larger diameter, or being self-regulated. as the experiment progressed, due to the effect of the low pressure at the end of the driplines, there was sedimentation of particles and fine material that led to an increase in the partial clogging of the emitters at the end of the lines due a low pressure; results that agree with those found by (liu and huang, 2009). figure 1a shows the tendency seen in the e1 emitters, 12 mm, for a decrease in f low over time, depending on the position of the emitters on the irrigation lines. the e14 emitters (located at 30 m or the end of the beds) had a greater decrease between the start and end of the tests, with significant differences (p≤0.05) with e11 (located at the beginning of the beds), and always had a lower f low than the e12 and e13 emitters (located at 10 an 264 agron. colomb. 34(2) 2016 20 m from the beginning of the beds, respectively) with significant differences (p≤0.05), except at days 17, 22, 45 and 207 with e13. the interline (e24) and interline pc emitters (e34), during most of the experiment, had a lower f low at e21, e22 and e23, and at e31, e32 and e33, respectively, with significant differences (p≤0.05) between e24 and e23 at days 126 and 295 and between e34 and e31 on day 295, due the position of the emitter in line (figs. 1b and 1c). at the end of emitters e14, e24 and e34, the f low decreased starting at day 135, with slight recoveries in e34 between day 172 and 207, possibly because of sporadic cleaning of the diaphragm (fig. 1). the univariate analysis of variance determined the susceptibility to clogging in accordance with the height of the emitter passages, which is the limiting dimension that affects the f low of particles (velez et al., 2013). the emitters had a passage height of between 0.70 and 1.50 mm, which theoretically means that they are slightly susceptible to clogging, and had significant differences according to the tukey test (p≤0.05), e2 = 0.7467 mm (a), e1= 0.9733 mm (b) and e3 = 1.0533 mm (c). the f low reduction in the first days oscillated until day 207, when there was a smaller reduction in emitter e2 with significant differences with e3, which was maintained until day 295. the same occurred with e1; however, at the end of the experiment, the maximum f low reduction corresponded to 24.80, 30.70 and 34.66% for e2, e3 and e1, respectively (fig. 2a). the coefficient of variation (cv) increased as the experiment progressed, similar to the results found by (liu and huang, 2009) and was more than double that in e2 (14.97%), e3 (32.15%) and e1 (32.53%), respectively, at the end of the experiment. figure 2b shows that, starting on day 1, there were significant differences according to the tukey test (p≤0.05), between emitters e1 and the emitters e2 and e3. on day 108 there were differences between e1 and e3. on day 207 between the emitters e3 and the emitters e1 and e2, and on day 360 between e2 and e3. at the end of the experiment, there was no significant difference among the emitters. figure 2c shows that the cu decreased during the experiment. starting at day 126, the decrease was higher in emitters e1 and e3. at the end, the lower values were 72.14, 72.28 and 89.34% for e1, e3 and e2, respectively, a b c 0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 100 200 300 400 qm ( l h1 ) turboline (e1) e11 e12 e13 e14 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 0 100 200 300 400 interline (e2) e21 e22 e23 e24 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 0 100 200 300 400 days interlinepc (e3) e31 e32 e33 e34 qm ( l h1 ) qm ( l h1 ) e34 figure 1. flow (qm) of three emitter types and emitter position in the irrigation driplines using water from a tributary of the bogota river. emitter types: a, turboline-e1; b, interline-e2; interline pc-e3. localization of emitter: ex1, 0-10 m; ex2, 10-20 m; ex3, 20-30 m; ex4, 30-40 m. with significant differences between e2 and e3 from day 242 and with e1 from day 295. the same behavior occurred for the emission uniformity (eu) in e3, which reached a minimum of 26.25% on day 360, e1 (38.45%) on day 295 and e2 (78.68%) on day 386. throughout the entire experiment, e2 had a higher eu than 265almario-narváez, vélez-sánchez, and molina-ochoa: emitter clogging when using water from a tributary of the bogota river in colombia e1 and e3, with significant differences (p≤0.05) on day 360 (fig. 2d). the reason for the quick decrease for eu1 and eu3 was the f low reduction high percentage for e1 and e3. the pressure-cleaning process in the laboratory with water and four cycles resulted in a f low recovery of 3.06% in e1. in e2, the effect was the opposite, decreasing the f low by 0.51%, possibly due to the loosening of material or sediment in the tubes and emitters that further obstructed the driplines. however, in e3, the cleaning had no effect and the f low remained the same. the final pressure-cleaning, after soaking the emitters in a solution of 5 g l-1 phosphoric acid for 5 d, resulted in a mean f low recovery in the emitters equal to 10.52, 8.33 and 5.16% for e3, e2 and e1, respectively. although there was f low recovery in the three-dripline types, it is worth noting that this recovery would not be easy with lines in the field because the plants, soil and environment could be affected by the acidic action (iso, 1991; penadille et al., 2006). conclusions emitter quality is vital to the precision, uniformity, duration, and resistance to clogging, which indicate the degree of reliability of irrigation equipment installed in a crop with specific conditions. the difference in the emitter flow varied over time, depending on the emitter quality, installation, design, water quality, management, maintenance and use of the equipment. the results showed that the advances that have been made in the fabrication of emitters, as seen in e2, have been favorable because e2 not only had the best performance but also decreased the costs of production, resulting in a continuous increase in its use for dripline irrigation. the pressure-cleaning process in the laboratory with water did not work, while the cleaning with a solution of 5 g l-1 phosphoric acid presented a mean f low recovery in the emitters literature cited allen, r., l. pereira, d. raes, and m. smith. 1998. crop evapotranspiration, guidelines for computing crop water requirements. irrigation and drainage paper 56. fao, rome. arenas, m.c., j. vélez, and j. camacho. 2012. crecimiento del fruto de peral bajo el sistema de riego por goteo con una y dos a -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 100 200 300 400 qr ( % ) qr1 qr2 qr3 b 0 10 20 30 40 50 60 0 50 100 150 200 250 300 350 400 c v (% ) cv,e2 cv,e1 cv,e3 c 50 60 70 80 90 100 0 100 200 300 400 c u ( % ) cu1 cu3 cu2 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 100 200 300 400 eu ( % ) days eu1 eu2 eu3 d figure 2. flow reduction percentage-qr (a), coefficient of variation-cv (b), coefficient of uniformity-cu (c) and emission uniformity-eu (d) of three emitter types and emitter position in the irrigation line using water from a tributary of the bogota river. emitter types: e1, turboline; e2, interline; e3, interline pc. localization of emitter: x1, 0-10 m; x2, 10-20 m; x3, 20-30 m; x4, 30-40 m. 266 agron. colomb. 34(2) 2016 líneas. rev. colomb. cienc. hortic. 6, 140-151. doi: 10.17584/ rcch.2012v6i2.1972 boswell, m.j. 1990. micro irrigation-design manual. 4th ed. hardie irrigation, el cajon, ca. capra, a. and b. scicolone. 2007. recycling of poor quality urban wastewater by drip irrigation systems. j. clean. prod. 15, 15291534. doi: 10.1016/j.jclepro.2006.07.032 de kreij, c., a.m. van der burg, and w.t. runia. 2003. drip irrigation emitter clogging in dutch greenhouses as affected by methane and organic acids. agric. water manage. 60, 73-85. doi: 10.1016/s0378-3774(02)00159-2 fao. 2013. cropwat 8 betá. natural resources and environ department-fao, rome. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2000. estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento de cundinamarca. tomos i, ii y iii. bogota. iso, international organization for standardization. 1991. agricultural irrigation equipment-emitting specification and test methods. iso 9260. switzerland. li, y.k., z. bo, l. yaoze, j. yinguang, p. yiting, and s. ze. 2013. preliminary surface topographical characteristics of biofilms attached on drip irrigation emitters using reclaimed water. irrig. sci. 31, 557-574. doi: 10.1007/s00271-012-0329-1 li, y.k., s. peng, p. yiting, and f. ji. 2015. effects of lateral f lushing on emitter clogging and biofilm components in drip irrigation systems with reclaimed water. irrig. sci. 33, 235-245. doi: 10.1007/s00271-015-0462-8 li, y.k., z.l. yao, b.l. gui, w.x. ting, s.l. hai, m.r. shu, y. dazhuang, and l.y. pei. 2010. surface topographic characteristics suspended particulates in reclaimed wastewater and effects on clogging in labyrinth drip irrigation emitters. irrig. sci. 30, 43-56. doi: 10.1007/s00271-010-0257-x liu, h. and g. huang. 2009. laboratory experiment on drip emitter clogging with fresh water and treated sewage eff luent. agric. water manage. 96, 745-756. doi: 10.1016/j.agwat.2008.10.014 meriam, j.l. and j. keller. 1978. farm irrigation system evaluation: a guide to management. utah state university, logan, ut. nakayama, f.s. and d.a. bucks. 1991. water quality in drip/ trickle irrigation: a review. irrig. sci. 12, 187-192. doi: 10.1007/ bf00190522 netafim. 2012. guia para el mantenimiento de sistemas de riego. beersheva, israel. penadille, y., g. deffontaines, ch. rosa, and a. farget. 2006. prestazioni dei gocciolatori a bassa portata e delle manichette a goccia. risultati di prove del cemagref. irrígazette latino 30, 5-20. pizarro, f. 1996. riegos localizados de alta frecuencia (rlaf). ediciones mundi-prensa, madrid. puig-bargues, j., g. arbat, m. elbana, m. duran-ross, j. barragán, f. ramírez de cartagena, and f. lamm. 2010. effect of f lushing frequency on emitter clogging in microirrigation with eff luents. agric. water manage. 97, 883-891. doi: 10.1016/j. agwat.2010.01.019 ravina, i., e. paz, z. sofer, a. marcu, a. schischa, g. sagi, z. yechialy, and y. lev. 1997. control of clogging in drip irrigation with stored treated municipal sewage eff luent. agric. water manage. 33, 127-137. doi: 10.1016/s0378-3774(96)01286-3 sas, statistical analysis system institute. 2008. sas statistic guide for personal computers. cary, nc. vélez, j.e. and j.g. álvarez. 2012. riego en frutales. pp. 186-204. in: fischer, g. (ed.). manual para el cultivo de frutales en el trópico. produmedios, bogota. vélez, j.e., j. camacho, and j.g. álvarez. 2013. evaluación de goteros utilizados en microirrigación en colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 7, 184-198. doi: 10.17584/rcch.2013v7i2.2234 vélez, j.e., d.s. intrigliolo, and j.r. castel. 2007. scheduling deficit irrigation of citrus trees with maximum daily trunk shrinkage. agr. water manage. 90, 197-204. doi: 10.1016/j. agwat.2007.03.007 vélez, j.e., d.s. intrigliolo, and j.r. castel. 2011. programación de riego en base a sensores de medida del estado hídrico del suelo y de la planta. rev. u.d.c.a act. & div. cient. 14, 65-73. yiting, p., l. yunkai, l. yaoze, z. bo, s. ze, and j. yinguang. 2014. eight emitters clogging characteristics and its suitability under on-site reclaimed water drip irrigation. irrig. sci. 32, 141-157. doi: 10.1007/s00271-013-0420-2 zhang, j., w. zhao, z. wei, y. tang, and b. lu. 2007. numerical and experimental study on hydraulic performance of emitters with arc labyrinth channels. comput. electron. agric. 56, 120-129. doi: 10.1016/j.compag.2007.01.007 characterization of eggplant producers in the caribbean region of colombia: socio-economic aspects and local production technology received for publication: 19 august, 2019. accepted for publication: 13 april, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.80706 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia), centro de investigación caribia, sevilla guacamayal (colombia). 2 corporación colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia), centro de investigación turipaná, cerete, cordoba (colombia). 3 corporación colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia), centro de investigación motilonia, agustín codazzi, cesar (colombia). * corresponding author: amartinezr@agrosavia.co agronomía colombiana 38(1), 120-132, 2020 abstract resumen eggplant represents one of the most widely accepted vegetables in the colombian caribbean region due to its cultural and socio-economic importance. in this region, 585 ha were cultivated with a production of 4,298 t, in 2018, grouping 900 growers and representing 93% of the national production. however, despite its representativeness, no characterization studies of the species are evidenced. therefore, the aim of this study was to reveal the socioeconomic, productive, and technological aspects linked to eggplant cultivation in productive areas from the colombian caribbean region. in that order, structured surveys were designed and applied. the information was analyzed through multivariate statistical methods, such as gower’s distance and ward’s hierarchical agglomerative clustering method. in general, the results revealed a low-medium technological level associated with eggplant production in this region of colombia. of the five groups identified, the highest level of schooling was found in groups giv and gv, which also obtained the highest yields with 35 t ha-1 and 32 t ha-1, respectively. sowings predominate in the month of april; this activity is related to the occurrence of precipitation in this period and the general lack of irrigation technologies by growers. la berenjena representa una de las hortalizas de mayor aceptación en la región caribe colombiana dada su importancia cultural y socioeconómica. en esta región se cultivaron 585 ha con una producción de 4.298 t en el año 2018, agrupando 900 cultivadores y representando el 93% de la producción nacional. sin embargo, a pesar de su representatividad, no se evidencian estudios de caracterización de la especie. por tanto, el objetivo de esta investigación fue revelar los aspectos socioeconómicos, productivos y tecnológicos asociados al cultivo de berenjena en zonas productoras de la región caribe colombiana. para ello, se diseñaron y aplicaron encuestas estructuradas. la información se analizó mediante métodos multivariados, utilizando la distancia de gower y el agrupamiento jerárquico de ward. los resultados revelan, en general, un nivel tecnológico bajo-medio en la producción de berenjena en esta región de colombia. de los cinco grupos identificados, el mayor grado de escolaridad lo presentaron los grupos giv y gv, que a su vez alcanzaron los mayores rendimientos con 35 t ha-1 y 32 t ha-1, respectivamente. las siembras predominan en el mes de abril, aspecto ligado con la ocurrencia de precipitaciones en este periodo y a la carencia general de tecnologías de riego por parte de los agricultores. key wor ds: leg u me s , a g r ic u lt u re , pro duc t iv it y, fo o d , consumption and returns. palabras clave: leg umbres, agricu ltura, productiv idad, alimentación, consumo y retornos. characterization of eggplant producers in the caribbean region of colombia: socio-economic aspects and local production technology caracterización de los productores de berenjena en la región caribe de colombia: aspectos socioeconómicos y tecnología local de producción ender manuel correa-álvarez1, antonio maría martínez-reina2*, alfonso rafael orozco-guerrero1, gabriel ernesto silva-acosta1, lilibet tordecilla-zumaqué2, maría del valle rodríguez-pinto2, liliana maría grandett-martínez2, carina cecilia cordero-cordero3, and jorge luis romero-ferrer2 introduction the eggplant (solanum melongena l.) is native to india and was introduced to colombia by the spaniards around the 1930s. nowadays it has high commercial acceptance in the colombian caribbean region to the point that it is widely utilized in the regional gastronomy and is prioritized in the productive bets with an export view mainly for the provinces of cordoba and sucre (aramendiz et al., 2008; tapia et al., 2015). according to official statistics, the caribbean region of colombia for the year 2018 obtained a production of around 4.298 t that represents 93% of the national production (agronet, 2019). likewise, the imports of eggplant by the united states, canada, and the caribbean islands account for approximately 95,000 t, representing a market value close to 105 million dollars/year (faostat, 2019). the strategic location of the colombian tropics whose environmental offer allows the production of eggplant throughout the year, plus the proximity to the main ports 10.15446/agron.colomb.v38n1.80706 121correa-álvarez, martínez-reina, orozco-guerrero, silva-acosta, tordecilla-zumaqué, rodríguez-pinto, grandett-martínez, cordero-cordero, and romero-ferrer: characterization of eggplant producers in the caribbean region of colombia: socio-economic aspects and local production technology of the country, generate favorable conditions to obtain competitive and commercial export advantages. these benefits can be exploited by those producers who have or exceed technological aspects to satisfy specialized international and national markets in terms of quality, quantity, continuity, and innocuousness in production. in this sense, typification or characterization studies of agricultural production systems are of great interest because they allow identifying groups of producers within the heterogeneity of socioeconomic and productive conditions. this way, government entities, unions and decision-makers can direct public policies and investment as well as research and technology transfer programs that are tailored to the circumstances, limitations and possibilities of the groups of producers identified (escobar and berdegué, 1990; correa et al., 2010; santos et al., 2014). the multivariate statistical analysis techniques constitute ideal tools for the characterization and classification of agricultural production systems (arias and gálvez, 2010; correa et al., 2010; carrillo et al., 2011; cleves and jarma, 2014). among the existing multivariate methods, gower’s coefficient of similarity allows the simultaneous manipulation of quantitative and qualitative variables in a database. with its application, it is possible to find the similarity between individuals to whom a series of common characteristics have been measured. once the similarity between elements is obtained, the coefficients can be transformed into distances. subsequently, a grouping of individuals can be carried out in such a way that each group is composed of homogeneous units, and the groups among these will be very heterogeneous (gower, 1971; franco and hidalgo, 2003; chauza and villa, 2011). despite the importance of the cultivation of eggplant, and especially the caribbean region that contributes 74% of the national production, there is no history of studies defining the typology of farmers. these studies are necessary at the time of designing technologies in such a way that they respond to the needs of the producer, facilitating their adoption. the typification of producers in a production system allows us to appreciate the technological level and some socio-cultural variables such as the age of the farmer, the experience in cultivation that is considered important to design models of rural extension and improve production and market conditions. this research hypothesized that eggplant production in the caribbean region is carried out with different technological levels, which must be defined to formulate technological recommendations that respond to the needs of different producer groups. in that order of ideas, the ignorance of the elements linked to the eggplant production in the colombian caribbean region is a limitation to improve the competitiveness and productivity of this crop in this region. accordingly, the aim of the research was to identify the production technologies, agronomic practices and socioeconomic characteristics of eggplant producers in the colombian caribbean region, to generate a baseline of the production system as an input to formulate projects on the research agenda of this area. moreover, this will also be used to measure the impacts of future technologies according to estimations of the social balance of different institutions of the agricultural sector. materials and methods the research was conducted in the second semester of 2018 in eggplant producing areas of the colombian caribbean region. for this, aspects related to the socio-economic, technological, and productive characteristics of eggplant producers were studied through the application of surveys with structured questions (tab. 1). the sample size was established by a simple random sampling design without replacement, considering maximum variance according to equation 1: 1 𝑛𝑛 = !∙!∝/! ! ∙!∙(!!!) (!!!)∙!! ! !∝/! ! ∙!∙(!!!) (1) 1 𝑍𝑍∝/! ! 2 𝑑𝑑!" ! = 1 − 𝑆𝑆!" (2) 3 𝑆𝑆!" = !! !!!!!!! !! !!!∝!!!!! !!! !!!! ! !! (3) 4 (1) where: n = population size 1 𝑛𝑛 = !∙!∝/! ! ∙!∙(!!!) (!!!)∙!! ! !∝/! ! ∙!∙(!!!) (1) 1 𝑍𝑍∝/! ! 2 𝑑𝑑!" ! = 1 − 𝑆𝑆!" (2) 3 𝑆𝑆!" = !! !!!!!!! !! !!!∝!!!!! !!! !!!! ! !! (3) 4 = value of the standard normal distribution for a confidence level of 90% (1.645) p = value of the a priori proportion of maximum variance of a proportion variable (0.5) ε = maximum allowable error of the 12% estimate (0.12) n = sample size for this study, the population size was expressed as the number of eggplant producers in the caribbean region, which was determined by the quotient obtained from the most recent official report of the eggplant harvested area in the region (364 ha for the year 2017) with the eggplant modal planting area (≈ 0.62 ha). the corporacion colombiana de investigacion (agrosavia) estimated the latter through research (cadena et al., 2011a). likewise, the values considered for 1 𝑛𝑛 = !∙!∝/! ! ∙!∙(!!!) (!!!)∙!! ! !∝/! ! ∙!∙(!!!) (1) 1 𝑍𝑍∝/! ! 2 𝑑𝑑!" ! = 1 − 𝑆𝑆!" (2) 3 𝑆𝑆!" = !! !!!!!!! !! !!!∝!!!!! !!! !!!! ! !! (3) 4 , p and ε were 90% (1.645), 0.5 and 12% (0.12), respectively, obtaining a sample size of 46 producers. 122 agron. colomb. 38(1) 2020 one of the advantages of using ward’s method in this research is that it is the only hierarchical grouping method that bases its functionality on a regular sum of squares criterion, which allows obtaining defined groups and minimize the dispersion of each element in each group produced (murtagh and legendre, 2014). the measurement of distances through specialized software generates dendrograms that show the similarity/dissimilarity between defined groups. the qualitative variables were: gender, educational level, state of access roads to the property, land tenure, years of experience as a producer, type of labor, age of family labor, access to credit, origin of income, technical assistance service, production destination, topography, and water availability for irrigation. the quantitative variables were the size of the productive unit, cultivated area, yields, total production, and quantities sold. the socioeconomic and technological aspects of the production of eggplant (solanum melongena l.) in the colombian caribbean region are presented in table 1, which are the product of fieldwork seasons through surveys applied randomly to farmers in the regions. the socioeconomic 2.1. soils type of preparation q-mnl soil analysis q-mnl 2.2. seed quality q-ds type q-mnl 2.3. sowing sowing date q-ds planting distance c-q planting system q-ds cultivation cycle (d) d-q 2.4. agricultural work crop rotation q-ds reseeding q-ds thinning q-ds earthing up q-ds pruning q-ds stalking q-ds removal of crop residues q-ds 2.5. irrigation irrigation system q-mnl water source q-mnl water analysis q-ds 2.6. integrated crop management weed control q-ds fertilization q-ds pest control q-ds disease control q-ds 2.7. infrastructure for gap agrochemical preparation area q-ds agrochemical storage warehouse q-ds showers and baths q-ds container storage house q-ds crop reception and conditioning area q-ds any q-ds 2.8. postharvest work classification q-ds washing q-ds drying q-ds packing q-ds storage q-ds any q-ds table 1. socioeconomic and technological aspects inquired to eggplant (solanum melongena l.) farmers in a survey carried out in producing areas of the colombian caribbean region. variable name type 2.technological aspects 1.1. characteristics of the producer gender q-ds age (years) d-q education level q-ml cultivation experience (years) d-q 1. 2. social environment location province q-mnl municipality q-mnl public services water q-ds electricity q-ds cell phone q-ds household gas q-ds propane gas q-ds sewerage q-ds landline phone q-ds internet q-ds none q-ds access roads type of road q-mnl state of the road q-ml 1. 3. productive environment productive unit land tenure q-mnl topography of the property q-ml planting area (ha) c-q yield (t ha-1) c-q workforce q-ds credit q-mnl destination of production sale (%) c-q family consumption (%) c-q animal consumption (%) c-q commercialization sale site q-mnl commercialization unit q-mnl variable name type 1. socioeconomic aspects q-ds qualitative double state; q-mnl: qualitative multistate, non-logical; q-ml: qualitative multistate, logical; c-q: continuous quantitative; d-q: discontinuous quantitative; gap: good agricultural practices. 123correa-álvarez, martínez-reina, orozco-guerrero, silva-acosta, tordecilla-zumaqué, rodríguez-pinto, grandett-martínez, cordero-cordero, and romero-ferrer: characterization of eggplant producers in the caribbean region of colombia: socio-economic aspects and local production technology information refers to the age of the producer, experience in cultivation, gender, services, and size of the productive unit. the technological information highlights crop management yields and cultural practices. for the data analysis, the variables that did not show any variation were discarded. the grouping of producers was carried out through multivariate analysis using gower’s distance (eq. 2) and ward’s hierarchical agglomerative clustering method, and employing the statistical program infostat version 2017 (di rienzo et al., 2017). 1 𝑛𝑛 = !∙!∝/! ! ∙!∙(!!!) (!!!)∙!! ! !∝/! ! ∙!∙(!!!) (1) 1 𝑍𝑍∝/! ! 2 𝑑𝑑!" ! = 1 − 𝑆𝑆!" (2) 3 𝑆𝑆!" = !! !!!!!!! !! !!!∝!!!!! !!! !!!! ! !! (3) 4 (2) where, 1 𝑛𝑛 = !∙!∝/! ! ∙!∙(!!!) (!!!)∙!! ! !∝/! ! ∙!∙(!!!) (1) 1 𝑍𝑍∝/! ! 2 𝑑𝑑!" ! = 1 − 𝑆𝑆!" (2) 3 𝑆𝑆!" = !! !!!!!!! !! !!!∝!!!!! !!! !!!! ! !! (3) 4 (3) sij: gower’s similarity coefficient p1: number of continuous quantitative variables p2: number of binary variables p3: number of qualitative variables (non-binary) a: number of matches (1, 1) in the binary variables d: number of matches (0, 0) in the binary variables α: number of matches in the qualitative (non-binary) variables rh: the range (or path) of the hth quantitative variable results the multivariate analysis of mixed data allowed the formation of five conglomerates (gi, gii, giii, giv, and gv) of farmers, which evidences the existence of divergence in eggplant producers of the caribbean region (fig. 1). groups gii and gv are comprised of farmers from the province of cordoba; however, gii is integrated by producers from a single municipality (la apartada, cordoba). furthermore, groups giii and giv are the most diverse in terms of the place of origin of the farmer, which includes six and seven municipalities, respectively (tab. 2), showing signs of heterogeneous production processes at the eggplant production area level in the caribbean region of colombia. the gi group represents 13% of the sample, and its members are characterized by being located in the rural area of the municipalities of la apartada and monteria in the province of cordoba, and sitionuevo of the province of magdalena. in this group, about 67% of its members are women with an average age of 55 years, with a low schooling level (no study = 50%, primary = 33.3%), and on average, 18 years of farming experience. the productive units have a f lat topography, roads in poor condition, almost no access to public services such as electricity, drinking water, household gas, landline phone, and internet, and the agricultural land shows varied forms of tenure (own 33.3%, rented 33.3%, on loan 33.3%). the planting areas are on average 1,000 m2 with average yields of 12.7 t ha-1; production costs are mainly undertaken using their own resources (66.7%) and using family labor. the production is destined for sale (59.2%) and family consumption (40.8%) in a very similar proportion; likewise, the harvested fruits are sold mainly in the production plot (83.3%), either in 50 kg packages or as retail by kilograms (tab. 2). in terms of local production technology, farmers that carry out soil preparation manually and do not perform soil analysis characterize group i. they usually use seeds from regional cultivars obtained from their own crops; they plant once per year in april and in monoculture using planting densities of 1.1 m x 1.2 m between plants and rows, respectively, corresponding to 7,572 plants ha-1. these farmers fertilize with chemical sources and achieve productive cycles of 298 d on average (≈ 10 months); a moderate number of its members carry out agricultural work intensively, highlighting reseeding, earthing up, stalking, and removal of crop residues. likewise, these farmers have not implemented commercial irrigation systems, supplying the water needs of the plants with artisanal manual irrigation and obtaining water from nearby rivers (magdalena, sinu, and san jorge). the infrastructure for the development of good agricultural practices (gap) is null. however, a significant number of its members carry out the most critical postharvest tasks such as classification, washing, drying, packing, and storage (tab. 3). the gii group corresponds to producers settled in the rural area of the municipality of la apartada (cordoba). most of producers are men (66.7%) with an average age of 59 years, a low schooling level (no study = 66.7%, primary = 33.3%) and extensive experience in the cultivation of eggplant (35 years). the productive units have mainly undulated topography, the access road is in good condition, there is good coverage of residential public services (66.6% of water, 100% of electricity and 100% of household gas) and the agricultural land is mostly rented. the average planting area is 3,000 m2 with average yields of 11.7 t ha-1; production costs are financed by loans from family members and by combining family labor with private wages. the production is destined mainly for sale (90%) and is commercialized by kilograms (66.7%) in the production plot of the farmer (tab. 2). 124 agron. colomb. 38(1) 2020 figure 1. the conglomerates of eggplant farmers established using multivariate analyses such as gower’s distance and ward’s hierarchical agglomerative clustering method. ward distance (gower (1-s)) 1 3 30 12 5 6 7 35 2 8 27 29 33 4 9 45 10 44 11 46 16 19 26 24 41 42 13 15 28 14 17 21 18 20 22 25 23 38 39 40 31 37 43 34 36 32 0.02 0.35 0.68 1.02 1.35 the technological aspects involve land preparation with agricultural equipment and soil analysis, plantings from november to december in monoculture (87%), with planting densities of 0.8 m x 1.5 m between plants and rows, respectively (8,325 plants ha-1), no irrigation is applied, and they use the san jorge river as a source of water. further, they use chemical and organic fertilization sources and reach productive cycles of 230 d (≈ 7.7 months), with little implementation of traditional agricultural work. the infrastructure for the development of gap is null, and the only postharvest work that is carried out is the classification of fruits (tab. 3). the giii group covers the largest number of producers, i.e., 41.3% of the sample. its members are mainly from the province of sucre (89.5%); most of them are men (94.7%) with an average age of 52 years, a low level of education, and around 19 years of experience in the cultivation of eggplant. the productive units have f lat topography, there is poor access to roads, with a coverage of 78.9% and 52.6% of water and electricity services, respectively, and various land tenure types (42.1% belongs to the family, 31.6% is rented, and farmers own the land 26.3%). the average crop area is 6,000 m2 with average yields around 22 t ha-1; the production costs are assumed mainly with their own 125correa-álvarez, martínez-reina, orozco-guerrero, silva-acosta, tordecilla-zumaqué, rodríguez-pinto, grandett-martínez, cordero-cordero, and romero-ferrer: characterization of eggplant producers in the caribbean region of colombia: socio-economic aspects and local production technology ta b le 2 . s oc io ec on om ic a sp ec ts o f e gg pl an t ( s ol an um m el on ge na l .) fa rm er g ro up s in p ro du ct io n ar ea s of th e c ol om bi an c ar ib be an . 1. 1 . c ha ra ct er is ti cs o f t he p ro du ce r s ta t. g i g ii g ii i g iv g v g en de r % fe m al e (6 6. 7) m al e (3 3. 3) m al e (6 6. 7) f em al e (3 3. 3) m al e (9 4. 7) fe m al e (5 .3 ) m al e (1 00 ) m al e (7 5) fe m al e (2 5) a ge ( ye ar s) ẋ 55 .2 58 .7 51 .9 56 .0 56 .4 ed uc at io n le ve l % n on e (5 0) pr im ar y (3 3. 3) se co nd ar y (1 6. 4) n on e (6 6. 7) pr im ar y (3 3. 3) pr im ar y (6 3. 2) n on e (1 5. 8) se co nd ar y (1 0. 5) te ch ni ca l ( 10 .5 ) pr of es si on al (4 0) pr im ar y (3 0) se co nd ar y (2 0) po st gr ad ua te (1 0) se co nd ar y (5 0) te ch ni ca l ( 12 .5 ) pr of es si on al (3 7. 5) c ul ti va ti on e xp er ie nc e (y ea rs ) ẋ 18 35 19 .1 12 .9 9. 6 1. 2 . s oc ia l e nv ir on m en t lo ca ti on pr ov in ce % c or do ba (8 3. 3) m ag da le na (1 6. 7) c or do ba (1 00 ) su cr e (8 9. 5) la g ua jir a (1 0. 5) c or do ba ( 70 ) at la nt ic o (1 0) su cr e (2 0) c or do ba (1 00 ) p ub lic s er vi ce s w at er % 0. 0 66 .6 78 .9 50 .0 62 .5 el ec tri ci ty 0. 0 10 0. 0 52 .6 10 0. 0 87 .5 c el l p ho ne 16 .6 0. 0 15 .8 60 .0 62 .5 h ou se ho ld g as 0. 0 10 0. 0 10 .5 0. 0 12 .5 pr op an e ga s 0. 0 0. 0 0. 0 20 .0 12 .5 se w er ag e 0. 0 0. 0 5. 3 0. 0 12 .5 la nd lin e ph on e 0. 0 0. 0 0. 0 10 .0 0. 0 in te rn et 0. 0 0. 0 0. 0 10 .0 25 n on e 83 .4 0. 0 15 .8 0. 0 0. 0 a cc es s ro ad s ty pe o f r oa d m d u np av ed ro ad br id le p at h u np av ed ro ad u np av ed ro ad u np av ed ro ad st at e of th e ro ad b ad re gu la r b ad g oo d re gu la r co nt in ue 126 agron. colomb. 38(1) 2020 1. 3 . p ro du ct iv e en vi ro nm en t s ta t. g i g ii g ii i g iv g v p ro du ct iv e un it la nd te nu re % o w n (3 3. 3) re nt ed (3 3. 3) o n lo an (3 3. 3) re nt ed (1 00 ) fa m ily (4 2. 1) re nt ed (3 1. 6) o w n (2 6. 3) o w n (4 0) fa m ily (3 0) re nt ed (2 0) o n lo an (1 0) fa m ily (3 7. 5) re nt ed (3 7. 5) o w n (2 5) to po gr ap hy o f t he pr op er ty m d fl at u nd ul at ed fl at fl at fl at pl an tin g ar ea ( ha ) ẋ 0. 1 0. 3 0. 6 0. 8 1. 0 yi el d (t h a1 ) ẋ 12 .7 11 .7 22 .1 35 .3 31 .8 w or kf or ce m d fa m ily fa m ily a nd pr iv at e w ag es fa m ily a nd p riv at e w ag es pr iv at e w ag es fa m ily a nd pr iv at e w ag es c re di t % d oe s no t u se c re di t ( 66 .7 ) b an k cr ed it (3 3. 3) lo an fr om re la tiv es (1 00 ) d oe s no t u se c re di t ( 78 .9 ) b an k cr ed it (2 1. 1) d oe s no t u se c re di t ( 90 ) b an k cr ed it (1 0) d oe s no t u se c re di t ( 50 ) b an k cr ed it (2 5) g ov er nm en ta l p ro du ct iv e pr oj ec ts (2 5) d es ti na ti on o f pr od uc ti on s al e % 59 .2 90 .0 97 .8 98 .4 94 .3 fa m ily c on su m pt io n 40 .8 10 .0 2. 2 1. 6 5. 7 an im al c on su m pt io n 0. 0 0. 0 0. 0 0. 0 0. 0 c om m er ci al iz at io n s al e si te % pr od uc tiv e pl ot (8 3. 3) m ar ke t p la ce (1 6. 7) pr od uc tiv e pl ot (1 00 ) m ar ke t p la ce (6 3. 2) pr od uc tiv e pl ot (2 6. 3) su pe rm ar ke ts (1 0. 5) pr od uc tiv e pl ot (6 0) m ar ke t p la ce (4 0) pr od uc tiv e pl ot (5 0) m ar ke t pl ac e (3 7. 5) o th er (1 2. 5) c om m er ci al iz at io n un it % pa ck ag e 50 k g (5 0) by k g (5 0) by k g (6 6. 7) bu lk o f 5 0 kg (3 3. 3) pa ck ag e of 5 0 kg ( 78 .9 ) by k g (5 .3 ) o th er (1 5. 8) pa ck ag e of 5 0 kg (9 0) by k g (1 0) pa ck ag e of 5 0 kg (8 7. 5) by k g (1 2. 5) st at .: st at is tic s; ẋ : a ve ra ge ; m d: m od e; g i, g ii, g iii , g iv , a nd g v: g ro up s of fa rm er s es ta bl is he d us in g m ul tiv ar ia te a na ly se s (g ow er ’s d is ta nc e an d w ar d’ s hi er ar ch ic al a gg lo m er at iv e cl us te rin g m et ho d) . ta b le 2 c on tin ua tio n. s oc io ec on om ic a sp ec ts o f e gg pl an t ( s ol an um m el on ge na l .) fa rm er g ro up s in p ro du ct io n ar ea s of th e c ol om bi an c ar ib be an . 127correa-álvarez, martínez-reina, orozco-guerrero, silva-acosta, tordecilla-zumaqué, rodríguez-pinto, grandett-martínez, cordero-cordero, and romero-ferrer: characterization of eggplant producers in the caribbean region of colombia: socio-economic aspects and local production technology table 3. technological aspects of eggplant (solanum melongena l.) farmer groups in producing areas of the colombian caribbean region. stat. gi gii giii giv gv 2.1. soils type of preparation md manual mechanized mechanized mechanized mechanized soil analysis md no yes no yes yes 2.2. seed quality md not certified not certified not certified not certified not certified type md regional cultivar variety variety variety variety 2.3. sowing sowing date md april november and december april april october planting density* ẋ 1.1 m x 1.2 m 0.8 m x 1.5 m 1.2 m x 1.3 m 1.2 m x 1.2 m 0.9 m x 1.2 m planting system % monoculture (100) monoculture (100) monoculture (94.7) polyculture (5.3) monoculture (90) polyculture (10) monoculture (62.5) polyculture (37.5) cultivation cycle (d) ẋ 298 230 252 242 287 2.4. agricultural work crop rotation % 33.3 0.0 0.0 10.0 37.5 reseeding 100.0 33.3 84.2 100.0 100.0 thinning 0.0 0.0 21.1 50.0 12.5 earthing up 83.3 0.0 0.0 70.0 25.0 pruning 16.7 0.0 31.6 90.0 100.0 stalking 33.3 0.0 0.0 80.0 37.5 removal of crop residues 33.3 0.0 47.4 70.0 50.0 2.5. irrigation irrigation system % manual (66.7) no irrigation (33.3) no irrigation (100) manual (10.5) by gravity (10.5) no irrigation (79.9) drip (40) by sprinkling (20) by gravity (20) manual (10) drip (50) by sprinkling (12.5) by gravity (12.5) manual (12.5) water source % river (100) river (66.7) irrigation district (33.3) river (63.2) deep well (21.1) dam (10.5) aqueduct (5.3) river (50) deep well (20) dam (20) watering district (10) river (62.5) dam (12.5) watering district (25) water analysis md not performed not performed not performed not performed not performed 2.6. integrated crop management (icm) weed control md chemical and manual chemical and manual chemical and manual chemical and manual chemical and manual fertilization md chemical chemical and organic chemical chemical chemical pest control md chemical chemical chemical chemical chemical disease control md chemical chemical chemical chemical chemical 2.7. infrastructure for good agricultural practices agrochemical preparation area % 0.0 0.0 0.0 60.0 12.5 agrochemical storage warehouse 0.0 0.0 5.3 90.0 12.5 showers and baths 0.0 0.0 0.0 30.0 12.5 container storage house 0.0 0.0 0.0 30.0 0.0 crop reception and conditioning area 0.0 0.0 0.0 30.0 37.5 any 0.0 0.0 0.0 10.0 37.5 2.8. postharvest work classification % 83.3 100.0 57.9 80.0 87.5 washing 50.0 0.0 10.5 40.0 25.0 drying 33.3 0.0 10.5 20.0 0.0 packing 66.7 0.0 73.7 100.0 0.0 storage 33.3 0.0 5.3 0.0 0.0 any 0.0 0.0 10.5 0.0 12.5 stat.: statistics; ẋ: average; md: mode; gi, gii, giii, giv, and gv: groups of farmers established by multivariate analyses (gower’s distance and ward’s hierarchical agglomerative clustering method). *distance between plants and rows, respectively. 128 agron. colomb. 38(1) 2020 resources and combining family labor with private wages. the production is mostly destined for sale and is purchased at various points (municipal market, supermarkets, and production plots) in units, by kilograms, or packages of 50 kg according to the nature of the market (tab. 2). regarding technological aspects, farmers use mechanized soil preparation, they do not perform soil analysis, and traditional planting is carried out in april, mainly in monoculture (94.7%) using planting schemes of 1.2 m x 1.3 m to obtain populations of 6,407 plants ha-1 in average production cycles of 252 d (8.4 months). the agricultural tasks that are mostly carried out are replanting (84.2%) and removal of crop residues (47.4%). likewise, the implementation of irrigation in eggplant (21%) is low, but with various water sources for available irrigation (river, deep well, damn and aqueduct). only 5.3% of its members have an agrochemical storage warehouse and, postharvest work is carried out at a low proportion (tab. 3). group giv comprises 21.7% of the sample, and its members are scattered in the provinces of cordoba, atlantico, and sucre. all farmers are men with an average age of 56 years and a varied level of schooling. it could be observed that 50% have a professional and postgraduate school degree level with average experience in the crop of approximately 13 years. the productive units have f lat topography, the access roads are in good condition, and there is good coverage of public services such as drinking water (50%) and electricity (100%) with agricultural properties mainly owned by the farmer or by the family. the cultivation areas are on average 8,000 m2 with average yields of 35 t ha-1; the production costs are assumed mainly with their own resources, and the labor used is hired (private wages). the production is destined mainly for sale (98.4%) and commercialized predominantly in packages of 50 kg in the production plot to intermediaries of the region and sold in municipal market places (tab. 2). technological aspects involve mechanized soil preparation with soil analysis, one planting per year in april in monoculture (90%) and using planting densities of 1.2 m x 1.2 m between plants and rows, respectively (≈ 6.944 plants/ha). likewise, they perform the everyday tasks demanded by the crop (crop rotation, reseeding, thinning, earthing up, pruning, stalking, and removal of crop residues) in high proportion, and at least 80% of the farmers implement irrigation systems to meet the crop’s water requirements. in this group, at least 30% of the farmers have gap infrastructure, with facilities such as an agrochemical storage warehouse (90%), an area for the preparation of agricultural supplies (60%), and carry out postharvest tasks such as classification, washing, drying and packing (tab. 3). the gv group represents 17.4% of the sample, and its members are located in the province of cordoba and distributed among the municipalities of cerete, la apartada, monteria, and san pelayo. seventy-five percent (75%) of the producers are men with an average age of 56 years, they have a variable level of education (50% secondary, 12.5% technical and 37.5% professional), and around 10 years of experience in the cultivation of eggplant. the productive units have f lat topography, the access to roads is in a regular state, there is an acceptable coverage of public services (62.5% water, 87.5% electricity, and 25% internet), and land tenure is diverse (family farms 37.5%, rented 37.5%, and own 25%). the average crop area is 1.0 ha with average yields of around 32 t ha-1; production costs are mainly undertaken using their own resources (50%). however, other funding sources stand out, such as bank loans and government resources through productive projects. the workforce is familiar and complemented with the hiring of family wages, with production destined mainly for sale (94.3%), and commercialized in the production plot and municipal market places in packages of 50 kg and per kilogram (tab. 2). the technological aspects of this group involve mechanized soil preparation and soil analysis, one planting per year in october in monocultures (62.5%) and polycultures (37.5%), and using planting distances of 0.9 m x 1.2 m between plants and rows, respectively (≈ 9.259 plants ha-1). likewise, they perform the everyday tasks demanded by the crop (crop rotation, reseeding, thinning, earthing up, pruning, stalking, and removal of crop residues) in a high proportion; at least 75% implement irrigation systems to meet the water requirements of the crops. in this group, at least 12.5% of the farmers have gap infrastructure, with facilities such as a harvest reception and conditioning area, an agrochemical storage warehouse (12.5%), an area for the preparation of agricultural supplies (12.5%), showers and baths (12.5%), and postharvest work is carried out, including classification and washing (tab. 3). the groups described above share common characteristics such as having unpaved roads, the use of seed selected from their own crops (not certified), they do not perform water analysis for irrigation, they perform weed control by combining herbicides with manual weeding, and use only chemical pesticides for the control of pests and diseases (tabs. 2 and 3). 129correa-álvarez, martínez-reina, orozco-guerrero, silva-acosta, tordecilla-zumaqué, rodríguez-pinto, grandett-martínez, cordero-cordero, and romero-ferrer: characterization of eggplant producers in the caribbean region of colombia: socio-economic aspects and local production technology discussion the results reveal, in general, a low (gi, gii, and giii) to medium (giv and gv) technological level in eggplant production in the colombian caribbean region. in this regard, some studies have found that aspects, such as the technological level and the adoption of technologies, have a direct relationship with the schooling level of farmers (damián and ramírez, 2008; aguilar et al., 2013; ayala et al., 2013; vargas et al., 2015; garrido et al., 2017). this is consistent with the results obtained in this study, in which the groups with the highest level of education (giv and gv) showed the highest yields (giv = 35 t ha-1, gv = 32 t ha-1). furthermore, this is explained mostly because these groups execute agricultural work implementing irrigation systems, crop nutrition based on soil analysis, and have gap infrastructure (tab. 3). the average age of the eggplant producer groups was similar among the groups, with a range between 52 and 59 years. in related research, correa et al. (2018) found that squash producers in the caribbean region of colombia showed a similar average age range (between 42 and 53 years). these results represent the socioeconomic reality of the rural areas, where the generational change of farmers is uncertain due to the precarious conditions of competitiveness of small farmers. this happens mainly because there is a lack of fair marketing scenarios that directly inf luences the profitability of agricultural products (villalobos, 1984; correa et al., 2010; jaramillo and riveros, 2013). eggplant producers with a lower technological level (gi, gii, and giii) register cultivation areas between 1,000 m2 and 6,000 m2. these results are similar to those obtained by agrosavia in 2011, in which the areas destined to the crop ranged between 1,000 m2 and 5,000 m2 (cadena et al., 2011a). this shows a null growth in the productive units for this segment of producers. however, the official figures on eggplant planting areas at the regional level show a growth close to 500% between 2011 and 2017 (agronet, 2018). this growth can be explained by the incursion of producers included in groups giv and gv with more extensive productive units (0.8-1.0 ha) and higher capacity for economic and technological investment. despite the crucial advances in the generation of knowledge at the local and regional level for the cultivation of eggplant in areas, such as the production of planting material and substrates (aramendiz et al., 2013), water requirements (sánchez et al., 2004), weed management (aramendiz et al., 2010; hernández et al., 2015), nutrition (cantero et al., 2015), phytosanitary management (tamayo and jaramillo, 2006, 2013; gómez et al., 2012), planting densities (pérez et al., 2006), agronomic crop management (aramendiz et al., 2008; tapia et al., 2015), postharvest (escobar et al., 2011) and new eggplant cultivars (aramendiz et al., 2011; cadena et al., 2011a, 2011b), the adoption of these technologies may be limited by the high level of illiteracy among producers, mainly in the gi, gii and giii groups, showing a level of illiteracy of around 50%, 67% and 16%, respectively (tab. 2). in this regard, salcedo and guzman (2014) point out that the level of education in latin america is low with a high level of illiteracy, with colombia registering an average of 5.6 years of schooling in transitional family agricultural producers (i.e., that have only completed their primary education). authors such as barrientos and torrico (2014) point out that the socio-economic perspectives of family farming (ff) in countries such as colombia move mainly to the rhythm of the markets. furthermore, their transformation from a subsistence condition to a commercial situation and vice versa depends mainly on the availability of sufficient resources for production, mainly regarding land, labor, and financial capital. in this sense, according to the ff typologies, eggplant production in the colombian caribbean region can be framed as a transitional ff, whose typology in the country represents around 12% of ff (salcedo and guzman, 2014; sabourin et al., 2015). the study reveals that the predominant sowing date is in april; this is because the rainy season in the colombian caribbean region begins in this period, so the vast majority of farmers establish their crops at this time of the year. this, however, leads to the formation of the phenomenon known as “supply seasonality,” which corresponds to the oversupply of production, mainly from june to november (tab. 3, supplementary material 1). in this regard, the dynamics of prices in the primary market places in the region show low seasonality of prices between june and january, with a recovery period during february and may (fig. 2). these results have great significance by associating the behavior of prices with the productive cycles of the crop, which moves between 7.7 and 10 months (tab. 3), of which, the first 2.5 months correspond to the vegetative period (unproductive stage) and the remaining period (5 to 8 months) to the reproductive (f lowering) and productive (harvest) stages. there is a progressive growth in production during the first six months that descends significantly after the seventh month as a result of crop senescence. this, in turn, explains the recovery of prices due to the substantial decrease in supply. hence, the preference for a segment of producers that sow between october and december in search of favorable marketing prices is revealed. 130 agron. colomb. 38(1) 2020 figure 2. historical behavior of monthly average prices (2013-2018) for eggplant (cop$ kg-1) in the main cities of the caribbean region of colombia (barranquilla, cartagena, monteria and sincelejo) (sipsa and dane, 2018). conclusions eggplant cultivation in the caribbean region of colombia has shown growth in area and production, explained by the increase in consumption and the incorporation of technologies such as irrigation. in addition, this kind of technologies increases yields and decreases seasonality which contributes to its rates of implementation. planting dates are associated with the appearance of rains that usually occur in the third week of april, which is a rule for those farmers who do not have nearby water sources and purchasing power to gain access to pressurized irrigation systems, as is the case of farmers located in the f lat areas. the other type of farmers, such as those in the sinu valley and other productive areas with permanent water sources, take advantage of this asset by growing at different times of the year, thus, breaking the seasonality of production. the socioeconomic conditions of eggplant producers are heterogeneous, and their technification ranges from low to medium levels. likewise, as standard features among the groups identified, the crop is cultivated by farmers with average ages between 52 and 59 years who are considered elderly (≥60 years), and with little participation of young people. in the medium term, this can have a significant impact on the reduction of regional production. therefore, it is imperative to implement a regional rural extension program in the short term, aimed at the adoption of technologies that have been generated, to improve the productive conditions of farmers as well as the sustainability and attractiveness of this economic activity for current and future generations of producers in this region of the country. the crop is highly dependent on chemical synthesis inputs required for phytosanitary management and crop nutrition, a situation that may be generating a significant environmental impact on the health of producers and consumers, in addition to raising production costs. therefore, the study reveals that the implementation of research lines aimed at developing integrated pest, disease and nutrition management is a priority to improve the safety and sustainability of the eggplant production systems in the caribbean region of colombia. acknowledgments the authors wish to thank corporacion colombiana de investigacion agropecuaria (agrosavia) and ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) of colombia for financing this study with public funds, and the producers of the provinces of cordoba, sucre, magdalena, atlantico and la guajira, for their unconditional collaboration and for providing the valuable information used in this research. literature cited agronet. 2018. red de información y comunicación del sector agropecuario colombiano (agronet). área cosechada, producción de berenjena 2011-2017. url: http://www.agronet.gov.co (accessed 5 february 2019). agronet. 2019. red de información y comunicación del sector agropecuario colombiano (agronet). área cosechada, producción y rendimiento de berenjena 2007-2018. url: http://www. agronet.gov.co (accessed 10 march 2019). aguilar, n., m. muñoz, v.h. santoyo, and j. aguilar. 2013. inf luencia del perfil de los productores en la adopción de innovaciones en tres cultivos tropicales. teuken bidikay 4, 207-228. doi: https://revistas.elpoli.edu.co/index.php/teu/article/view/1081 aramendiz, h., c. cardona, a. jarma, and m. espitia. 2008. el cultivo de la berenjena (solanum melongena l.). produmedios, bogota. aramendiz, h., c. cardona, and r. de oro. 2010. período de interferencia de arvenses en el cultivo de berenjena (solanum melongena l.). agron. colomb. 28(1), 81-88. aramendiz, h., c. sudré, l. gonçalves, and r. rodrigues. 2011. potencial agronômico e divergência genética entre genótipos de berinjela nas condições do caribe colombiano. hort. bras. 29, 174-180. doi: 10.1590/s0102-05362011000200007 aramendiz, h., c. cardona, and e. correa. 2013. efecto de diferentes sustratos en la calidad de plántulas de berenjena (solanum melongena l.). revista colombiana de ciencias hortícolas 7(1), 55-61. doi: 10.17584/rcch.2013v7i1.2035 arias, j. and j. gálvez. 2010. tipificación de los sistemas de producción de productores de leña certificada, de las comunas de mariquina, corral y valdivia, en la región de los ríos. bosque nativo 46, 3-11. ayala, a., r. schwentesius, m. o-olán, p. preciado, g. almaguer, and p. rivas. 2013. análisis de rentabilidad de la producción 865 965 1065 1165 1265 caribbean region jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec http://www.agronet.gov.co http://www.agronet.gov.co http://www.agronet.gov.co https://revistas.elpoli.edu.co/index.php/teu/article/view/1081 131correa-álvarez, martínez-reina, orozco-guerrero, silva-acosta, tordecilla-zumaqué, rodríguez-pinto, grandett-martínez, cordero-cordero, and romero-ferrer: characterization of eggplant producers in the caribbean region of colombia: socio-economic aspects and local production technology de maíz en la región de tulancingo, hidalgo, méxico. agric. soc. desarro. 10(4), 381-395. doi: 10.22231/asyd.v10i4.132 barrientos, j. and c. torrico. 2014. socio-economic perspectives of family farming in south america: cases of bolivia, colombia and peru. agron. colomb. 32(2), 266-275. doi: 10.15446/agron. colomb.v32n2.42310 cadena, j., g. gómez, f. martínez, k. ibañez, c. correa, and h. aramendiz. 2011a. selección de cultivares competitivos de berenjena para los mercados nacionales y de exportación con adaptación a las condiciones del caribe colombiano. corpoica, cerete, colombia. doi: 10.13140/rg.2.2.28588.92806 cadena, j., g. gómez, h. aramendiz, and k. ibáñez. 2011b. c 015 y c 029: nueva s va r ied ades de berenjena pa ra la región caribe. corpoica, cerete, colombia. doi: 10.13140/ rg.2.2.26806.34881 cantero, j., l. espitia, c. cardona, c. vergara, and h. aramendiz. 2015. efectos del compost y lombriabono sobre el crecimiento y rendimiento de berenjena solanum melongena l. rev. cienc. agr. 32(2), 56-67. doi: 10.22267/rcia.153202.13 carrillo, b., v. moreira, and j. gonzález. 2011. caracterización y tipificación de sistemas productivos de leche en la zona centrosur de chile: un análisis multivariable. idesia 29(1), 71-81. doi: 10.4067/s0718-34292011000100010 correa, e., h. aramendiz, l. azeredo, c. pombo, and. c. cardona. 2010. tipificación de comercializadores de berenjena en zonas productoras del caribe colombiano. temas agrarios 15(2), 46-57. doi: 10.21897/rta.v15i2.679 correa, e., a. martínez, a. orozco, g. silva, l. tordecilla, and m. rodríguez. 2018. tecnología de producción, patrón de costos e indicadores económicos: caso sistema productivo de la ahuyama en el caribe colombiano. rev. econ. caribe 23, 46-69. chauza, l. and e. villa. 2011. análisis de conglomerados comparando el coeficiente de similaridad de gower y el método análisis factorial múltiple para el tratamiento de tablas mixtas. undergraduate thesis, universidad del valle, cali, colombia. cleves, j.a. and a. jarma. 2014. characterization and typification of citrus production systems in the department of meta. agron. colomb. 32(1), 113-121. doi: 10.15446/agron.colomb. v32n1.42164 damián, m. and b. ramírez. 2008. dependencia científica y tecnologías campesinas. el caso de los productores de maíz del estado de tlaxcala. economía y sociedad 14(21), 59-76. di rienzo, j.a., f. casanoves, m. balzarini, l. gonzalez, m. tablada, and c. robledo. 2017. infostat statistics software student version. grupo infostat, fca, universidad nacional de cordoba, argentina. url: http://www.infostat.com.ar/index. php?mod=page&id=15 (accessed 10 march 2019). escobar, a., m. simanca, and h. aramendiz. 2011. manual para la conservación de frutos de berenjena. corpoica, cerete, colombia. escobar, g. and j. berdegué. 1990. conceptos y metodologías para la tipificación de sistemas de finca: la experiencia de rimisp. pp. 13-44. in: escobar, g. and j. berdegué (eds.). tipificación de sistemas de producción agrícola. rimisp, santiago. faostat. 2019. comercio de cultivos y productos de ganadería: importaciones de berenjenas (cantidad y valor). url: http:// www.fao.org/faostat/es/#home (accessed 15 march 2019). franco, t. and r. hidalgo. 2003. análisis estadístico de datos de caracterización morfológica de recursos fitogenéticos. boletín técnico no. 8. instituto internacional de recursos fitogenéticos (ipgri), cali, colombia. garrido, m., j. martínez, h. martínez, r. granados, and r. rendón. 2017. pequeños productores de maíz en el caribe colombiano: estudio de sus atributos y prácticas agrícolas. cienc. tecnol. agropecuaria 18(1), 7-23. doi: 10.21930/rcta. vol18_num1_art:556 gómez, m., l. villamizar, c. espinel, e. varón, n. jiménez, m. zuluaga, e. grijalba, a. santos, m. cruz, l. uribe, s. aragón, h. rivera, a. cotes, and a. lópez. 2012. uso de lecanicillium lecanii para el control de la mosca blanca bemisia tabaci en algodón y berenjena. produmedios, bogota. gower, j. 1971. a general coefficient of similarity and some of its properties. biometrics 27(4), 857-871. doi: 10.2307/2528823 hernández, c., c. cardona, c. vergara, h. aramendiz, and r. velásquez. 2015. efecto de coberturas y micorrizas nativas sobre el cultivo de berenjena (solanum melongena l.). rev. agron. 23(1), 7-19. ideam. 2018. promedios climatológicos 19812010. instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales ideam. url: http://www.ideam.gov.co/web/tiempo-y-clima/clima (accessed 05 august 2018). jaramillo, c. and h. riveros. 2013. catálogo de iniciativas públicas para favorecer el desarrollo de los agronegocios y la agregación de valor en países referentes de américa latina. programa de agronegocios y comercialización. iica, miami, usa. murtagh, f. and p. legendre. 2014. ward’s hierarchical agglomerative clustering method: which algorithms implement ward’s criterion? j. classif. 31, 274-295. doi: 10.1007/s00357-014-9161-z pérez, m., r. montoya, c. cardona, h. aramendiz, and j. robles. 2006. efecto de cuatro densidades de población sobre el crecimiento del fruto de berenjena (solanum melongena l.). temas agrarios 11(2), 14-25. doi: 10.21897/rta.v11i2.641 sabourin, e., m. samper, and o. sotomayor. 2015. políticas públicas y agriculturas familiares en américa latina y el caribe: nuevas perspectivas. iica, san jose. sánchez, c., a. arrieta, s. flórez, t. mercado, j. martínez, and a. martínez. 2004. requerimiento hídrico de la berenjena solanum melongena l. bajo riego por goteo en el valle del sinú. agron. colomb. 22(2), 170-176. santos, v., m. zúñiga, j. leos, and a. álvarez. 2014. tipología de productores agropecuarios para la orientación de políticas públicas: aproximación a partir de un estudio de caso en la región texcoco, estado de méxico, méxico. sociedades rurales, producción y medio ambiente 14(28), 47-69. salcedo, s. and l. guzmán. 2014. agricultura familiar en américa latina y el caribe: recomendaciones de política. fao, santiago. sipsa and dane. 2018. sistema de información de precios del sector agropecuario. precios mayoristas berenjena. url: http://sen. dane.gov.co:8080/variacionpreciomayoristasipsa_client/#/ (accessed 10 may 2019). tamayo, p. and j. jaramillo. 2006. enfermedades del tomate, pimentón, ají y berenjena en colombia. guía para su diagnóstico y manejo. corpoica, rionegro, colombia. http://dx.doi.org/10.21930/rcta.vol18_num1_art:556 http://dx.doi.org/10.21930/rcta.vol18_num1_art:556 http://www.ideam.gov.co/web/tiempo-y-clima/clima 132 agron. colomb. 38(1) 2020 tamayo, p. and j. jaramillo. 2013. enfermedades del tomate, pimentón, ají y berenjena en colombia. guía para su diagnóstico y manejo. corpoica, bogota. tapia, j., j. cadena, e. correa, n. jiménez, m. rodríguez, p. tamayo, and h. arias. 2015. modelo tecnológico del cultivo de berenjena para la región caribe. corpoica, mosquera, colombia. vargas, j., m. palacios, j. camacho, j. aguilar, and j. ocampo. 2015. factores de innovación en agricultura protegida en la región de tulancingo, méxico. rev. mexicana cienc. agric. 6(4), 827840. doi: 10.29312/remexca.v6i4.622 villalobos, a. 1984. la comercialización de los productos agropecuarios en costa rica: características y perspectivas futuras. agron. costarr. 8(1), 75-82. supplementary material 1. monthly precipitation (mm) of some eggplant producing areas in the caribbean region of colombia in 2018. municipality, province jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec aap monteria, cordoba 18 16 17 97 169 156 137 170 169 155 87 24 1,215 la apartada, cordoba 14 29 56 159 243 272 330 312 312 262 123 69 2,181 cerete, cordoba 13 20 36 124 215 176 199 209 218 172 110 45 1,536 san pelayo, cordoba 7 14 25 104 190 130 162 188 178 144 94 34 1,269 sincelejo, sucre 23 27 41 118 186 165 163 185 196 184 128 58 1,475 corozal, sucre 18 20 35 92 150 137 139 140 139 135 86 37 1,128 los palmitos, sucre 20 26 37 111 143 148 125 152 156 161 106 33 1,219 sampues, sucre 19 35 39 117 167 151 133 170 188 133 107 45 1,304 dibulla, la guajira 16 18 27 102 145 79 40 112 202 296 206 41 1,284 sitionuevo, magdalena 0 0 5 29 147 111 75 136 153 219 125 23 1,023 polonuevo, atlantico 11 4 14 73 154 126 134 146 160 204 128 28 1,181 ponedera, atlantico 2 11 15 86 110 109 107 145 185 183 114 36 1,102 aap: average annual precipitation in mm. values in bold correspond to rainy months, which were considered based on the accumulated precipitation ≥ 85 mm (ideam, 2018). physiological and antioxidant responses of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings to phosphorus deficiency received for publication: 6 december, 2017. accepted for publication: 28 march, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.65610 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: lpmorenof@unal.edu.co agronomía colombiana 37(1), 3-11, 2019 physiological and antioxidant responses of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings to phosphorus deficiency respuestas fisiológicas y antioxidantes en plántulas de uchuva (physalis peruviana l.) a la deficiencia de fósforo gabriel roveda-hoyos1 and liz moreno-fonseca1* abstract resumen the main objective of present study was to understand the physiological effects of phosphorus (p) deficiency and the antioxidant response in cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings. seedlings were grown in soil with five p levels: 0 (p0), 6 (p6), 12 (p12), 25 (p25) and 50 (p50) mg of p2o5 kg-1. the plant growth, gas exchange, chlorophyll content, membrane integrity and the antioxidant response in cape gooseberry were evaluated. in the p0, p6, p12 treatments, the seedlings showed a reduction in total biomass, the number of leaves, leaf area, root length density, shoot/root ratio, photosynthesis, transpiration, stomatal conductance, and chlorophyll content, as well as an increase in the electrolyte leakage, the proline content and the activity of catalase and peroxidase compared with the p50 treatment. the p25 treatment was not different compared to p50 in terms of photosynthesis, chlorophyll content and total biomass after 30 d of treatment, the number of leaves and root length density at 90 d of treatment, and in electrolyte leakage and peroxidase activity at 60 and 90 d of treatment. doses below 25 mg of p2o5 kg-1 cause p deficiency in cape gooseberry seedlings, inducing antioxidant and protection response mechanisms to cope with stress. el presente estudio tuvo como objetivo comprender los efectos fisiológicos de la deficiencia de fósforo (p) y la respuesta antioxidante de las plántulas de uchuva (physalis peruviana l.). las plántulas se cultivaron en suelo con 5 niveles de p: 0 (p0), 6 (p6), 12 (p12), 25 (p25) y 50 (p50) mg de p2o5 kg-1. se evaluaron el crecimiento, el intercambio gaseoso, el contenido de clorofila, la integridad de la membrana y la respuesta antioxidante en las plántulas de uchuva. en los tratamientos p0, p6, p12, las plántulas mostraron una reducción en la biomasa total, el número de hojas, el área foliar, la densidad de la longitud de las raíces, la relación entre las raíces y la parte aérea, la fotosíntesis, la transpiración, la conductancia estomática y el contenido de clorofila, así como un incremento en la pérdida de electrolitos, el contenido de prolina y la actividad de la catalasa y la peroxidasa en comparación con el tratamiento con p50. el tratamiento con p25 no fue diferente con respecto a p50 en términos de fotosíntesis, contenido de clorofila y biomasa total después de 30 días de tratamiento, y en cuanto al número de hojas y la densidad de longitud de raíces a los 90 días de tratamiento y en la pérdida de electrolitos y actividad peroxidasa a 60 y 90 días de tratamiento. dosis menores de 25 mg de p2o5 kg-1 causan deficiencia de p en las plántulas de la uchuva, induciendo la producción de antioxidantes y mecanismos de respuesta de protección para atenuar los efectos del estrés. key words: catalase, electrolyte leakage, mineral nutrition, proline, root length density. palabras clave: catalasa, pérdida de electrolitos, nutrición mineral, prolina, densidad de longitud de raíces. derived from the high content of ascorbic acid, vitamins and antioxidants (puente et al., 2011; briones-labarca et al., 2013). the high prices paid for cape gooseberries in local and international markets have made this plant attractive to producers (fischer et al., 2007; ramírez et al., 2013). one of the main limiting factors of agricultural production, especially in the tropics and subtropics, is the phosphorus (p) deficiency (sánchez, 1976; ramaekers et al., 2010). this element has an important role in various processes, such as nucleic acid synthesis, energy production, introduction physalis peruviana l. is a plant of andean origin cultivated in south america, from venezuela to chile. nowadays, it is grown in other parts of the world, such as california, south africa, india, new zealand, australia and great britain (ramadan and mörsel, 2003; el-tohamy et al., 2012). p. peruviana l. fruits are round, bright orange and have a pleasant taste related to their tropical origin (fischer et al., 2007). this species is very important due to its high nutritional value and potential health benefits, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.65610 4 agron. colomb. 37(1) 2019 photosynthesis, respiration, synthesis and stability of the membrane, enzyme activation and signaling (vance et al., 2003; hawkesford et al., 2012; manschadi et al., 2014). it has been reported that p deficiency reduces the production of biomass in leaves, affecting plant growth (kirschbaum and tompkins, 1990; plénet et al., 2000; de groot et al., 2001; de groot et al., 2003; chaudhary et al., 2008; maathuis, 2009; reich et al., 2009). a change in the root/shoot ratio due to an increase in the density of root hairs, an adaptive response of plants to p deficiency, has also been reported (mollier and pellerin, 1999; hermans et al., 2006; yao et al., 2007; zhang et al., 2013). the decrease in co2 assimilation due to p deficiency is mainly associated to a decline in the regeneration of rubisco (jacob and lawlor, 1992; rao and terry, 1995; campbell and sage, 2006; singh et al., 2013) and stomatal closure caused by the accumulation of co2 in intercellular spaces (thomas et al., 2006). this effect has also been observed in corn (tewari et al., 2004) and rice (guo et al., 2012). phosphorus deficiency decreases the chlorophyll content, thus affecting photosynthesis. the imbalance in photosynthesis phases generated by p deficiency can cause an increase of reactive oxygen species (ros), which alter plant functions by damaging lipids, proteins, enzymes, nucleic acids and photosynthetic pigments. moreover, an increase in free radical production has been reported in bean (phaseolus vulgaris l.) roots in plants with phosphate deficiency (malusa et al., 2002). ros damage cell membranes, causing changes in permeability and resulting in electrolyte leakage (el) and alterations in cellular metabolism (blokhina et al., 2003). in order to reduce oxidative damage, plants have developed different response mechanisms, especially the production of antioxidants and protective molecules (cruz de carvalho, 2008). p deficiency in maize (tewari et al., 2004) and rice (guo et al., 2012) has been observed to cause a significant increase in the activity of antioxidant enzymes, such as catalase (cat), peroxidase (pod) and superoxide dismutase (sod), and an increase in the content of proline (pro). in tomato plants, which are tolerant to low p availability, increased peroxidase activity and anthocyanin accumulation have been observed (khavari-nejad et al., 2009). also, an increase in the proline content of roots and stems (sarker and karmoker, 2011) has been found in lentil plants (lens culinaris medik). p. peruviana l. is grown from 1500 m to 3000 m a.s.l. in the andes, often in volcanic soil with an acidic ph and low phosphorus availability due to the high binding capacity of phosphate anions in the soil solution (fischer et al., 2007; ramirez et al., 2013). these p limitations affect both the yield and quality of cape gooseberry plants (garzón-acosta et al., 2014). however, there have not been any studies that describe the effects of phosphorus deficiency on the physiology of the plant at different stages of development. the purpose of this research was to determine the response mechanisms of cape gooseberry (p. peruviana l.) seedlings in the early stages of development under conditions of phosphorus deficiency through the analysis of morphological, physiological and biochemical responses. materials and methods plant material and experimental design cape gooseberry (p. peruviana l.) seeds ecotype colombia were germinated in peat moss in a growth chamber with a photosynthetic photon f lux density (ppfd) of 350 μmol m-2 s-1, 70% relative humidity, with 12 h of light at 22°c and 12 h of darkness at 10°c. twenty days after germination, the seedlings were transplanted to 50-cell trays with an inert substrate (2:1:1 mixture of river sand, quartz sand and fine granite). a 0.8 strength hoagland solution and the designated p doses were applied. the seedlings grew in a greenhouse with a ppfd range between 450-900 μmol m-2 s-1 par (photosynthetic active radiation), 70% relative humidity, 12 h of light at 25°c and 12 h of darkness at 8°c. a completely randomized block design with five treatments, four replications and an experimental unit of eight plants was used. the treatments had five levels of p2o5 kg-1 in the substrate: 0 mg p2o5 kg-1 (p0), 6 mg p2o5 kg-1 (p6), 12 mg p2o5 kg-1 (p12), 25 mg p2o5 kg-1 (p25) and 50 mg p2o5 kg-1 (p50). the variables were measured at 15 d of treatment (dt), 30 dt, 60 dt and 90 dt. growth parameters the plants were individually divided into roots, stems and leaves and the number of leaves (nl) and the leaf area (la) were measured using a portable area meter (ci-202, cid inc, usa). then, the plant material was dried at 70°c until a constant weight was achieved. the root/shoot ratio was determined using these data and the root length density (rld) was determined according to newman and ritz (1986). gas exchange the photosynthetic rate (a), stomatal conductance (gs) and transpiration (e) were registered at 90 dt using a photosynthesis measurement system (lcpro-sd, portable bioscientific, uk). the measurements were taken from the fourth apical leaf on six plants per treatment, between 9:00 5roveda-hoyos and moreno-fonseca: physiological and antioxidant responses of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings to phosphorus deficiency am and 11:00 am, with a co2 concentration of 360 µl l-1 and a ppdf of 900 µmol m-2 s-1. chlorophyll content and leaf temperature the pigments were extracted according to cubas et al. (2008). the apical expanded leaves from six plants per treatment where homogenized in 80% acetone. the absorbance was determined at an optical density (od) of 663 nm and 647 nm. the leaf temperature (lt) was determined with an infrared thermometer (hd550, extech®, usa) on the fourth apical leaf. membrane permeability the membranes permeability was measured by electrolyte leakage (el) according to rodríguez et al. (2005). eight 2.5 mm diameter leaf discs were placed in falcon tubes with 2 ml of deionized water at 24°c. the electric conductivity (ec) was determined with an electrical conductivity meter (hi 9835 hana, usa) at 24 h. the ec values are expressed as a percentage with respect to the highest value using the following equation: pe = (ec1*ec2-1)*100 (1) where: pe = % of lost electrolytes, ec1 = electric conductively at 24 h, and ec2 = electric conductivity after heating to 80°c. the measurements were carried out on the fourth apical leaf. antioxidant enzymes, proline and protein content a 0.2 g powdered leaf sample was treated with polyvinylpyrrolidone 40 (22% w/w) and with 1.5 ml cold 80% (v/v) acetone and centrifuged (8000xg for 30 min, 4°c) to eliminate pigments, according to lichtenthaler (1987). afterwards, samples were extracted in 3 ml of 110 mm sodium phosphate buffer (ph 7.2) containing 3.82% (w/v) polyvinyl pyrrolidone 40. the homogenate was centrifuged (6000 x g, 1 h, 4°c) and the supernatant was used for the subsequent enzyme assays. the cat activity was determined by the method of reduction of potassium permanganate (kmno4) with hydrogen peroxide in sulfuric acid (ulrich, 1974). the pod activity was estimated by the absorbance change at 436 nm caused by the oxidation of guaiacol according to kireyko et al. (2006). the proline level was determined according to bates  et al.  (1973) based on the prolineninhydrin reaction. for the proline (pro) determination, a 1:1:1 solution of proline, ninhydrin and glacial acetic was incubated at 97°c for 1 h. the reaction was stopped by placing the vials in an ice bath; the chromophore was extracted with toluene and its absorbance was measured at 520 nm. the soluble proteins were measured based on the method of bradford (1976), using bovine serum albumin as a reference. data analysis an analysis of variance (anova) was carried out to determine the effect of the treatments in the analyzed variables. the comparison of the means was done with a tukey multiple range test (p<0.05). results and discussion growth parameters the seedling dry weight decreased by reducing the concentration of p in the nutrient solution (fig. 1a). this decrease was significant between p0 and p6 and the other treatments. the highest values for the dry weight were observed in p50 at 30 dt (0.60 g), 60 dt (4.63 g) and 90 dt (18.13 g) and the lowest values were observed in p0 at 30 dt (0.07 g) and 60 dt (0.08 g); the p0 plants died before 90 dt. although there were differences between p12, p25 and p50 at 90 dt, the values were closer to the values of 30 dt and 60 dt. the assimilate partitioning in p0 and p6 was higher towards the root, compared to the other treatments at 30 dt and 60 dt (p0: 0.038 g, 0.047 g and p6: 0.043 g, 0.064 g, respectively). at 90 dt, there were differences in the partition of assimilates to the root between p12 and p25 as compared to p50, where fewer assimilates were partitioned to roots (fig. 1b). the root/shoot ratio was higher at 30 dt and 60 dt for p0 (1.1; 1.5; nd) and p6 (1.0; 0.8; 0.7) compared to the others treatments. p12 and p25 did not show differences in the root/shoot ratio between each other, but were higher than p50 (tab. 1). the nl, la and rld progressively decreased with a reduction in the concentration of phosphorous in the nutrient solution (tab. 1). at 90 dt, no differences were observed in the nl and rld between p25 and p50, but the la was lower in p25 (168.3 cm2) than in p50 (196 cm2). phosphorus is an essential element for the growth and development of plants; however, there are differences in requirements due to the efficient use some plants make of this element (kirschbaum and tompkins, 1990; nielsen et al., 2001; chaudhary et al., 2008; maathuis, 2009; reich et al., 2009). in the cape gooseberry seedlings, there was a decrease in the dry weight, number of leaves and leaf area as a result of a decrease in the dose of phosphorus; similar data have been reported for different species (radin and eidenbock, 1984; guo et al., 2012). the seedlings in the p0 treatment, without phosphorus, achieved little growth, possibly by using seed reserves, and did not survive beyond 60 dt. in addition to the reduction of total biomass 6 agron. colomb. 37(1) 2019 in plants, one of the indicators of phosphorus deficiency is an increase in the partitioning of photoassimilates to roots (mollier and pellerin, 1999; hermans et al., 2006; yao et al., 2007; zhang et al., 2013). it was observed that all of the treatments, except p50, had a higher proportion of biomass in the roots and a higher root/shoot ratio. this response has been described for many plants suffering p deficiency as a strategy to get through the depleted zone in the substrate and obtain more p (mollier and pellerin, 1999; hermans et al., 2006; yao et al., 2007). these data suggest that the cape gooseberry seedlings in p6, p12 and p25 had a p deficiency. likewise, the decrease in the difference in the dry weight of the seedlings at 90 dt between p12, p25 and p50 suggests that the seedlings changed their metabolism to increase the efficiency of p use, as has been reported in many plants (nakamura, 2013). gas exchange and leaf temperature the p25 and p50 treatments had higher a values (10 µmol m-2s-1; 10.54 µmol m-2s-1) as compared to p12 and p6 (2.76 µmol m-2s-1; 1.67 µmol m-2s-1) (fig. 2a). e behaved similarly to a, with differences between p6 (0.26 mmol m-2s-1) and p50 (2.81 mmol m-2s-1) (fig. 2b). p25 had the highest gs value (0.202 mmol m-2s-1) and p6 and p12 had lower values (0.025 mmol m-2s-1; 0.100 mmol m-2s-1) (fig. 2c). the leaf temperature was higher in p0 (18.1°c) and p12 (16.1°c) compared to p25 (16.1°c) and p50 (14.8°c) (fig. 2d). the temperature increased between 3.3°c and 3.9°c between the treatments with deficient p (p0 and p6) and the treatment with sufficient p (p50). plant biomass production b c d a b c d d a a b cc a a ss im ila te p ar tit io ni ng ( % ) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.7 0.8 0.9 1.0 p0 p5 0 p2 5 p1 2p6 p0 p5 0 p2 5 p1 2p6 p0 p5 0 p2 5 p1 2p6 day after treatment (dt) b 60 dt 30 dt 90 dt d ry w ei gh t ( lo g1 0 g) 1 10 100 1000 10000 p0 p5 0 p2 5 p1 2p6 p0 p5 0 p2 5 p1 2p6 p0 p5 0 p2 5 p1 2p6 day after treatment (dt) a 60 dt 30 dt 90 dt rootstemleaves figure 1. effect of five phosphorous levels in the soil: 0 (p0), 6 (p6), 12 (p12), 25 (p25) and 50 (p50) mg of p2o5 kg -1 on the seedling dry weight, logarithmically transformed data (a) and assimilate partitioning (b) of the cape gooseberry seedlings (physalis peruviana l.) at 30, 60 and 90 d of treatment (dt). the data shown are the averages of sixteen replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. table 1. effect of five phosphorous levels in the soil: 0 (p0), 6 (p6), 12 (p12), 25 (p25) and 50 (p50) mg of p2o5 kg -1 on the number of leaves per plant (nl), leaf area (la), root length density (rld) and root shoot ratio (root/shoot) in cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings at 30, 60 and 90 d after treatment (dt). the data shown are the averages of sixteen replicates. pi, phosphorous levels; nd, data not available. dt pi nl la rld (mg kg-1) (cm2) (mm3 cm-3) 30 p0 1.0 d 0.9 c nd 30 p6 1.1 d 1.0 c nd 30 p12 1.5 c 1.9 c nd 30 p25 2.9 b 6.8 b nd 30 p50 3.6 a 12.3 a nd anova ** ** 60 p0 1.1 e 0.9 d 0.3 d 60 p6 2.3 d 2.0 d 0.7 d 60 p12 4.3 c 15.7 c 2.9 c 60 p25 5.9 b 43.9 b 12.2 b 60 p50 7.2 a 61.0 a 18.3 a anova ** ** ** 90 p0 nd nd nd 90 p6 5.0 c 17.3 d 12.9 c 90 p12 7.6 b 94.3 c 51.5 b 90 p25 10.7 a 168.3 b 64.6 a 90 p50 11.1 a 196.0 a 70.5 a anova ** ** ** means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. comparisons among treatments were analyzed by one-way anova. statistical significance for p<0.05 (*), p<0.01 (**). 7roveda-hoyos and moreno-fonseca: physiological and antioxidant responses of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings to phosphorus deficiency depends directly on net photosynthesis, which is related to the plant ability to intercept light and the efficiency of photosynthetic metabolism (singh et al., 2013). large decreases in a and gs were observed in p6 and p12, as compared to p50, possibly due to the decreased synthesis of atp in the photosynthesis phase, which causes a limitation in the regeneration of the co2 acceptor ribulose-1,5-bisphosphate in the calvin cycle. this slows carboxylation and increases the intercellular concentration of co2, which causes stomatal closure (singh et al., 2013). similar results have been reported in other species at p deficit conditions, such as arabidopsis, sorghum, corn, beans and cotton (radin and eidenbock, 1984; barrett and gifford, 1995; abel et al., 2002; tewari et al., 2004; yao et al., 2007; chaudhary et al., 2008; singh et al., 2013). similarly, the decrease in gs caused by an imbalance in the two phases of photosynthesis produced a reduction in e and an increase in lt due to a decrease in energy dissipation. although the seedlings in p25 had a higher root/shoot ratio than p50 and a decrease in dry weight accumulation, which indicates a deficiency of p, they did not show a decrease in a. this suggests that these plants exhibited a slight deficiency that affected cell division, but not the function of the photosynthetic apparatus. chlorophyll content the chlorophyll content (chl) decreased in p6 (1343 µg g-1 dw) and p12 (1330 µg g-1 dw) as compared to p25 (1615 µg g-1 dw) and p50 (1568 µg g-1 dw). the reduction in chl in p6 compared to p50 was 14.3% (fig. 3). a decrease in chlorophyll content due to p deficiency has been reported in plants such as maize (tewari et al., 2004). in the case of solanaceae, such as tomatoes, a severe reduction has been reported in the chlorophyll content with combined n and p deficiency (khavari-nejad et al., 2009). the reduction in the chlorophyll content can also be related to the degradation of these molecules by ros (misson et al., 2005). the decrease in the a may also have been related to the decrease in the chlorophyll content observed in p6 and p12. c a b a c a b a d a c b a b a b le af te m pe ra tu re ( °c ) 7.5 5.0 2.5 0.0 15.0 12.5 10.0 17.5 20.0 22.5 p6 p25p12 p50 treatments d s to m at al c on du ct an ce ( m m ol c o 2 m -2 s -1 ) 0.0 0.1 0.2 0.3 p6 p25p12 p50 treatments c tr an sp ir at io n ra te ( m m ol h 2o m -2 s -1 ) 0.5 0.0 2.0 1.5 1.0 2.5 3.0 3.5 p6 p25p12 p50 treatments b p ho to sy nt he si s ra te ( µ m ol c o 2 m -2 s -1 ) 0 6 4 2 8 10 12 p6 p25p12 p50 treatments a figure 2. effect of four phosphorous levels in the soil: 6 (p6), 12 (p12), 25 (p25) and 50 (p50) mg of p2o5 kg -1 on the gas exchange. a, photosynthesis rate (a), b, transpiration rate (e), c, stomatal conductance (gs) and d, leaf temperature (lt) in cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings at 90 d of treatment (dt). the data shown are the averages of sixteen replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. 8 agron. colomb. 37(1) 2019 figure 3. effect of four phosphorous levels in the soil: 6 (p6), 12 (p12), 25 (p25) and 50 (p50) mg of p2o5 kg -1 on the chlorophyll content in cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings at 90 d of treatment (dt). the data shown are the averages of sixteen replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. membrane permeability the p0, p6 and p12 treatments had higher percentages of el (fig. 4). the el for p6 at 30 dt, 60 dt and 90 dt was 44%, 40% and 37%, respectively, while for p50 it was 19%, 30% and 19%, respectively (fig. 4). the p25 and p50 treatments showed no significant differences between each other at 60 and 90 dt. due to the imbalance in the two phases of photosynthesis caused by atp deficiency, there is an increase in ros production, which caused damage to macromolecules and structures as membranes (misson et al., 2005). here, there was an increase in el in p0, p6 and p12, suggesting that p deficiency causes damage to membranes, affecting the permeability degree, probably due to lipid peroxidation induced by ros. antioxidant enzymes, proline and protein content the activity of the antioxidant enzyme cat was determined in the leaves at 15 dt, 30 dt, 60 dt and 90 dt (tab. 2). the cat activity was higher for all of the treatments at 15 dt, when the activity in p0 (791 ua g-1 fw) was approximately 3.3 times higher than p50 (238 ua g-1 fw). the cat activity gradually decreased over time in all of the treatments and, at 90 dt, presented lower values. throughout the experiment, p50 had the lowest values of cat activity (106.2 ua g-1 fw to 238.3 ua g-1 fw) (tab. 2). the pod activity was low in all of the treatments, but had higher values in p6 (1.4 mg pod g-1 fw) and p12 (1.38 g-1 fw) at 15 dt. the pod activity gradually reduced until 90 dt, when the lowest value was observed for all treatments. the contents of pro throughout the experiment were higher in p0, p6 and p12 (tab. 2). at 60 dt, p0 showed the highest value for the pro content (771.7 mg g-1 fw), just before the plants died. at 90 dt, the pro content in all of the treatments decreased between 101.8 mg g-1 fw (p6) and 29.4 mg g-1 fw (p50). the protein content was higher in all of the treatments at 90 dt, when the pro content was lower (tab. 2), with values between 2.5 mg g-1 fw (p25) and 2.7 mg g-1 fw (p6, p12). higher antioxidant enzyme activity, such as peroxidase (pod) and superoxide dismutase (sod), has been reported in rice seedlings (guo et al., 2012) and also in maize, with increase in other enzymes as cat and ascorbate peroxidase (apx) under p deficiency (tewari et al., 2004). additionally, in beans, p deficiency increases cat and pod activities (juszczuk et al., 2001). in cape gooseberry seedlings, there was an increased cat activity for the p0, p6, p12 and p25 treatments at 15 dt (tab. 2). the increase was greater for the treatments with lower doses of p, showing that the expression of this enzyme is an early response in cape gooseberry seedlings to a deficiency of this element and may be related to the observed decrease in el. similarly, pod enzyme activity was low, but was higher in treatments with lower doses of p. it has also been reported that p deficiency can increase the pro content in roots and stems in lentil plants (sarker et al., 2011) and in leaves and roots in beans that are deficient in p (juszczuk et al., 2001). the observed pro increase in p0, p6 and p12, which was higher at 30 dt and 60 dt, could be another response of cape gooseberry seedlings to reduce ros caused by an imbalance in photosynthesis (hare et b a b a c hl or op hy ll co nt en t ( µ g g1 fw ) 0 1200 1000 800 600 400 200 1400 1600 1800 p6 p25p12 p50 treatments c b a dd c b a d c b a c el ec tr ol yt e le ak ag e (% ) 0 20 10 30 40 50 p0 p5 0 p2 5 p1 2p6 p0 p5 0 p2 5 p1 2p6 p0 p5 0 p2 5 p1 2p6 60 dt 30 dt 90 dt figure 4. effect of five phosphorous levels in the soil: 0 (p0), 6 (p6), 12 (p12), 25 (p25) and 50 (p50) mg of p2o5 kg -1 on electrolyte leakage in cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings at 30, 60 and 90 d of treatment (dt). the data shown are the averages of sixteen replicates, with the standard deviations indicated by the vertical bars. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. 9roveda-hoyos and moreno-fonseca: physiological and antioxidant responses of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings to phosphorus deficiency al., 1998). it has been reported that low molecular weight metabolites, such as pro, are efficient at detoxifying the .oh radical, and increased pro synthesis has been reported in response to different abiotic stresses or by combining phosphorus deficiency simultaneously with other stresses, such as drought stress (al-karaki et al., 1996) or salinity stress (zribi et al., 2015). pro accumulation has also been reported in response to stress nutrients such as al and ca in beans (yang and chen, 2001), or al and p (ismail, 2005; guo et al., 2012) and fe (arias-baldrich et al., 2015), but not under conditions of phosphorus deficiency alone. the observed pro accumulation may have been a stress response to p deficiency to protect macromolecules and structures from damage caused by ros, due to its function as a compatible osmolyte (schobert and tschesche, 1978). the increase in the defense and protective mechanisms in cape gooseberry seedlings was probably due to metabolic adjustment, which aims at reducing the effect of stress under moderate p deficiency, as noted here. the development of mechanisms such as increased antioxidant capacity and the synthesis of osmolytes has an energy cost that plants probably cannot assume with a severe phosphorus deficiency, as in p0 treatment, because the limitation imposed by deficiency is too high. furthermore, the metabolic adjustment induced by p deficiency includes other mechanisms, such as the use of ppi-dependent enzymes in the glycolysis pathway and the replacement of membrane phospholipids with sulfolipids; plants have developed these mechanisms since p is a limiting element on the planet (nakamura, 2013). these stress defense mechanisms, described here for the first time for p. peruviana l., may explain the acclimatization capability observed in cape gooseberry seedlings under moderate p deficiency. acknowledgments this study was financed by the departamento nacional de ciencia, tecnologia e investigacion, francisco jose de caldas colciencias through the project 202010015904. the authors thank wiliam felipe melo and darwin moreno for their technical assistance in carrying out the experiments and the laboratory determinations. literature cited a b e l , s . , c . a . tic c on i , a nd c . a . d e l at or re . 2 0 0 2 . pho s phate sensing in higher plants. physiol. plant. 115, 1-8. doi: 10.1034/j.1399-3054.2002.1150101.x al-karaki, g.n., r.b. clark, and c.y. sullivan. 1996. phosphorus nutrition and water stress effects on proline accumulation in sorghum and bean. j. plant physiol. 184, 745-751. doi: 10.1016/ s0176-1617(96)80378-6 arias-baldrich, c., n. bosch, d. begines, a.b. feria, j.a. monreal, and s. garcía-mauriño. 2015. proline synthesis in barley under iron deficiency and salinity. j. plant physiol. 183, 121-129. doi: 10.1016/j.jplph.2015.05.016 barrett, d.j. and r.m. gifford. 1995. acclimation of photosynthesis and growth by cotton to elevated co2: interactions with severe phosphate deficiency and restricted rooting volume. aust. j. plant physiol. 22, 955-963. doi: 10.1071/pp9950955 bates, l.s., r.p. waldren, and i.d. teare. 1973. rapid determination of free proline for water stress studies. plant soil 39, 205-207. doi: 10.1007/bf00018060 blokhina, o., e. virolainen, and k. fagerstedt. 2003. antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review. ann. bot. 91(2), 179-194. doi: 10.1093/aob/mcf118 bradford, m.m. 1976. a rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantitites of protein utilizing the principle of protein-dye binding. anal. biochem. 72, 248-254. doi: 10.1016/0003-2697(76)90527-3 table 2. effect of five phosphorous levels in the soil: 0 (p0), 6 (p6), 12 (p12), 25 (p25) and 50 (p50) mg of p2o5 kg -1 on the content of catalase (cat), peroxidase (pod), proline (pro) and total protein in cape gooseberry seedlings (physalis peruviana l.) at 15 dt, 30 dt, 60 dt and 90 dt. pi, phosphorous level; fw, fresh weight; nd: data not available. dt pi cat pod pro total protein (mg kg-1) (ua g-1 fw) (ua g-1 fw) (mg g-1 fw) (mg g-1 fw) 15 p0 791.0 a 1.0 b 43.0 c 1.6 a 15 p6 620.4 b 1.4 a 139.4 b 1.7 a 15 p12 546.8 c 1.4 a 178.8 a 1.5 c 15 p25 336.5 d 0.3 c 24.0 d 1.2 d 15 p50 238.3 d 0.2 c 16.4 e 1.3 c anova ** ** ** ** 30 p0 392.4 a 0.7 a 94.0 c 0.1 d 30 p6 379.8 a 0.9 a 273.0 b 0.6 c 30 p12 344.7 a 1.1 a 332.1 a 0.6 c 30 p25 231.0 b 0.2 b 44.6 d 1.1 b 30 p50 163.7 c 0.2 c 30.4 e 1.3 a anova ** ** ** ** 60 p0 420.8 a 0.6 b 771.7 a 0.2 e 60 p6 365.0 b 0.6 b 282.8 b 0.8 d 60 p12 339.5 b 0.6 b 220.2 d 0.8 c 60 p25 267.2 c 0.1 a 166.2 d 1.5 b 60 p50 134.9 d 0.1 a 161.2 d 1.7 b anova ** ** ** ** 90 p0 nd nd nd nd 90 p6 313.9 a 0.1 a 101.8 a 2.7 b 90 p12 310.0 a 0.1 a 97.2 a 2.7 a 90 p25 148.0 b 0.1 a 64.2 b 2.5 d 90 p50 106.2 c 0.1 a 29.4 a 2.6 c anova ** ** ** means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. comparisons among treatments were analyzed by one-way anova. statistical significance at p<0.05 (*), p<0.01 (**). http://dx.doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3 http://dx.doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3 10 agron. colomb. 37(1) 2019 briones-labarca, v., c. giovagnoli-vicuña, p. figueroa-álvarez, i. quispe-fuentes, and m. pérez-won. 2013. extraction of ß-carotene, vitamin c and antioxidant compounds from physalis peruviana (cape gooseberry) assisted by high hydrostatic pressure. food nutr. sci. 4(8a), 109-118. doi: 10.4236/ fns.2013.48a014 campbell, c.d. and r.f. sage. 2006. interactions between the effects of atmospheric co2 content and p nutrition on photosynthesis in white lupin (lupinus albus l.). plant cell environ. 29, 844853. doi: 10.1111/j.1365-3040.2005.01464.x chaudhary, m.l., j.j. adu-gyamfi, h. saneoka, n.t. nguyen, r. suwa, s. kanai, h.a. el-shemy, d.a. lightfoot, and k. fujita. 2008. the effect of phosphorus deficiency on nutrient uptake, nitrogen fixation and photosynthetic rate in mashbean, mungbean and soybean. acta physiol. plant. j. 30, 537-544. doi: 10.1007/s11738-008-0152-8 cruz de carvalho, m.h. 2008. drought stress and reactive oxygen species. plant signal. behav. 3(3), 156-165. doi: 10.4161/ psb.3.3.5536 cubas, c., m.g. lobo, and m. gonzález. 2008. optimization of the extraction of chlorophylls in green beans (phaseolus vulgaris l.) by n,n-dimethylformamide using response surface methodology. j. food compos. anal. 21, 125-133. doi: 10.1016/j. jfca.2007.07.007 de groot, c.c., l.f.m. marcelis, r. van den boogaard, and h. lambers. 2001. growth and dry-mass partitioning in tomato as affected by phosphorus nutrition and light. plant cell environ. 24, 1309-1317. doi: 10.1046/j.0016-8025.2001.00788.x de groot, c.c., r. van den boogaard, l.f.m. marcelis, j. harbinson, and h. lambers. 2003. contrasting effects of n and p deprivation on the regulation of photosynthesis in tomato plants in relation to feedback limitation. j. exp. bot. 54, 1957-1967. doi: 10.1093/jxb/erg193 el-tohamy, w.a., h.m. el-abagy, m.a. badr, a.a. ghanem, and s.d. abou-hussein. 2012. improvement of productivity and quality of cape gooseberry (physalis peruviana l.) by foliar application of some chemical substances. j. appl. sci. res. 8(4), 2366-2370. fischer, g., g. ebert, and p. lüdders. 2007. production, seeds and carbohydrate contents of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits grown at two contrasting colombian altitudes. j. appl. bot. food qual. 81, 29-35. garzón-acosta, c.p., d.m. villarreal-garzón, g. fischer, a. herrera, and o.d. sanjuanelo. 2014. deficiencies of phosphorus, calcium and magnesium affect the postharvest quality of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits. acta hortic. 1016, 83-88. doi: 10.17660/actahortic.2014.1016.9 guo, t., p. yao, z. zhang, j. wang, and m. wang. 2012. involvement of antioxidative defense system in rice seedlings exposed to aluminum toxicity and phosphorus deficiency. rice sci. 19(3), 207-212. doi: 10.1016/s1672-6308(12)60042-0 hare, p.d., w.a. cress, and j. van staden. 1998. dissecting the roles of osmolyte accumulation during stress. plant cell environ. 21, 535-553. doi: 10.1046/j.1365-3040.1998.00309.x hawkesford, m., w. horst, t. kichey, h. lambers, j. schjoerring, m.i. skrumsager, and f. white. 2012. functions of macronutrients. pp. 135-178. in: marschner, p. (ed.). mineral nutrition of higher plants. elsevier, usa. doi: 10.1016/ b978-0-12-384905-2.00006-6 hermans, c., j.p. hammond, p.j. white, and n. verbruggen. 2006. how do plants respond to nutrient shortage by biomass allocation? trends plant sci. 11, 610-617. doi: 10.1016/j. tplants.2006.10.007 ismail, m. 2005. aluminum-phosphorus interactions on growth and some physiological traits of carrot and radish plants. acta agronomica hung. 53, 293-301. doi: 10.1556/aagr.53.2005.3.6 jacob, j. and d.w. lawlor. 1992. dependence of photosynthesis of sunf lower and maize leaves on phosphate supply, ribulose-1,5bisphosphate carboxylase/oxygenase activity, and ribulose-1,5bisphosphate pool size. plant physiol. 98, 801-807. doi: 10.1104/ pp.98.3.801 juszczu k, i., e . ma lusà, a nd a.m. rychter. 20 01. ox idat ive stress during phosphate deficiency in roots of bean plants (phaseolus vulgaris l.). j. plant physiol. 158, 1299-1305. doi: 10.1078/0176-1617-00541 khavari-nejad, r.a., f. najafi, and c. tofighi. 2009. diverse responses of tomato to n and p deficiency. int. j. agric. biol. 11, 209-213. kireyko, a., i. veselova, and t. shek hov tsova. 2006. mecha n i s m s o f p e r o x i d a s e o x i d a t i o n o f o d i a n i s i d i n e , 3,3 ,́5,5 -́tetramethylbenzidine and o-phynylenediamine in the presence of sodium dodecyl sulfate. russ. j. bioorg. chem. 32, 71-77. doi: 10.1134/s1068162006010079 k irschbaum, m.u.f. and d. tompk ins.1990. photosy nt hetic responses to phosphorus nutrition in eucalyptus grandis seedlings. aust. j. plant physiol. 17, 527-535. doi: 10.1071/ pp9900527 lichtenthaler, h. 1987. chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. pp. 350-382. in: dource r. and l. packer (eds.). methods in enzymology. academic press inc., new york, usa. doi: 10.1016/0076-6879(87)48036-1 maathuis, f.j. 2009. physiological functions of mineral macronutrients. curr. opin. plant biol. 12, 250-258. doi: 10.1016/j. pbi.2009.04.003 malusa, e., e. laurenti, i. juszczuk, r.p. ferrari, and a.m. rychter. 2002. free radical production in roots of phaseolus vulgaris subjected to phosphate deficiency stress. plant physiol. biochem. 40, 963-967. doi: 10.1016/s0981-9428(02)01459-6 manschadi, a.m., h.p. kaul, j. vollmann, j. eitzinger, and w. wenzel. 2014. reprint of “developing phosphorus-efficient crop varieties an interdisciplinary research framework”. field crop res. 165, 49-60. doi: 10.1016/j.fcr.2014.06.027 misson, j., k.g. raghothama, a. jain, and j. jouhet. 2005. a genomewide transcriptional analysis using arabidopsis thaliana affymetrix gene chips determined plant responses to phosphate deprivation.proc. nation. acad. sci. 102(33), 11934-11939. doi: 10.1073/pnas.0505266102 mollier, a. and s. pellerin. 1999. maize root system growth and development as inf luenced by phosphorus deficiency. j. exp. bot. 50, 487-497. doi: 10.1093/jxb/50.333.487 nakamura, y. 2013. review: phosphate starvation and membrane lipid remodeling in seed plants. prog. lipid res. 52, 43-50. doi: 10.1016/j.plipres.2012.07.002 newman, e.i. and k. ritz. 1986. evidence on the pathways of phosphorus transfer between vesicular-arbuscular mycorrhizal plants. new phytol. 104, 77-87. doi: 10.1111/j.1469-8137.1986. tb00635.x https://doi.org/10.1556/aagr.53.2005.3.6 11roveda-hoyos and moreno-fonseca: physiological and antioxidant responses of cape gooseberry (physalis peruviana l.) seedlings to phosphorus deficiency nielsen, k.i., a. eshel, and j.p. lynch. 2001. the effect of phosphorus availability on the carbon economy of contrasting common bean (phaseolus vulgaris l.) genotypes. j. exp. bot. 52(355), 329-339. doi: 10.1093/jexbot/52.355.329 plénet, d., a. mollier, and s. pellerin. 2000. growth analysis of maize field crops under phosphorus deficiency. ii. radiation-use efficiency, biomass accumulation and yield components. plant soil 224, 259-272. doi: 10.1023/a:1004835621371 puente, l.a., s.a. pinto-muñoz, e.s. castro, and m. cortés. 2011. physalis peruviana linnaeus, the multiple properties of a highly functional fruit: a review. food res. int. 44, 1733-1740. doi: 10.1016/j.foodres.2010.09.034 radin, j.w. and m.p. eidenbock. 1984. hydraulic conductance as a factor limiting leaf expansion of phosphorus-deficient cotton plants. plant physiol. 75, 372-377. doi: 10.1104/pp.75.2.372 ramadan, m.f. and j.t. mörsel. 2003. oil goldenberry (physalis peruviana l.). j. agric. food chem. 51, 969-974. doi: 10.1021/ jf020778z ramaekers, l., r. remans, r.i.m. rao, m. blair, and j. vanderleyden. 2010. strategies for improving phosphorus acquisition efficiency of crop plants. field crop. res. 117, 169-176. doi: 10.1016/j.fcr.2010.03.001 ramírez, f., g. fischer, t.l. davenportc, j.c.a. pinzón, and c. ulrichse. 2013. cape gooseberry (physalis peruviana l.) phenology according to the bbch phenological scale. sci. hort. 162, 39-42. doi: 10.1016/j.scienta.2013.07.033 rao, i.m. and n. terry. 1995. leaf phosphate status, photosynthesis, and carbon partitioning in sugar beet (iv. changes with time following increased supply of phosphate to low-phosphate plants). plant physiol. 107, 1313-1321. doi: 10. 1104/ pp. 107. 4. 1313 reich, p.b., j. oleksyn, and i.j. wright. 2009. leaf phosphorus inf luences the photosynthesis-nitrogen relation: a cross-biome analysis of 314 species. oecologia 160(2), 207-212. doi: 10.1007/ s00442-009-1291-3 rodríguez, p., a. torrecillas, m.a. morales, m.f. ortuño, and m.j. sánchez. 2005. effects of nacl salinity and water stress on growth and leaf water relations of asteriscus maritimus plants. environ. exper. bot. 53, 113-123. doi: 10.1016/j. envexpbot.2004.03.005 sánchez, p.a. 1976. properties and management of soils in the tropics. john wiley and sons, new york, usa. sarker, b.c. and j.l. karmoker. 2011. effects of phosphorus deficiency on accumulation of biochemical compounds in lentil (lens culinaris medik.). bangl. j. bot. 40(1), 23-27. doi: 10.3329/ bjb.v40i1.7992 schobert, b. and h. tschesche. 1978. unusual solution properties of proline and its interaction with proteins. biochim. biophys. acta 541, 270-277. doi: 10.1016/0304-4165(78)90400-2 singh, s.k., g. badgujarb, r. vangimalla, d.h. reddyb, j. fleisherb, and a. bunce. 2013. carbon dioxide diffusion across stomata and mesophyll and photo-biochemical processes as affected by growth co2 and phosphorus nutrition in cotton. j. plant physiol. 170, 801-813. doi: 10.1016/j.jplph.2013.01.001 tewari, r.k., p. kumar, n. tewari, s. srivastava, and p.n. sharma. 2004. macronutrient deficiencies and differential antioxidant responses inf luence on the activity and expression of superoxide dismutase in maize. plant sci. 166, 687-694. doi: 10.1016/j. plantsci.2003.11.004 thomas, d., d.s. thomas, k.d. montagu, and j.p. conroy. 2006. leaf inorganic phosphorus as a potential indicator of phosphorus status, photosynthesis and growth of eucalyptus grandis seedlings. forest ecol. manag. 223, 267-274. doi: 10.1016/j. foreco.2005.11.006 ulrich, b.h. 1974. catalase. methods of enzymatic analysis. academic press, new york, usa. vance, c.p., c. uhde-stone, and d.l. allan. 2003. phosphorus acquisition and use: critical adaptations by plants for securing a nonrenewable resource. new phytol. 15, 423-447. doi: 10.1046/j.1469-8137.2003.00695.x yang, y.h. and s.m. chen. 2001. physiological effects of aluminum/ calcium ratios on aluminum toxicity of mungbean seedling growth. j. plant nutr. 24, 585-597. doi: 10.1081/pln-100104982 yao, q., k. yang, g. pan, and t. rong. 2007. the effects of low phosphorus stress on morphological and physiological characteristics of maize (zea mays l.) landraces. agr. sci. china 6(5), 559-566. doi: 10.1016/s1671-2927(07)60083-2 zhang, y., f. chen, x. chen, l. long, k. gao, l. yuan, f. zhang, and g. mi. 2013. genetic improvement of root growth contributes to efficient phosphorus acquisition in maize (zea mays l.). j. integr. agric. 12(6), 1098-1111. doi: 10.1016/ s2095-3119(13)60489-x zribi, o.t., z. barhoumi, s. kouas, m. ghandour, i. slama, and c. abdelly. 2015. insights into the physiological responses of the facultative halophyte aeluropus littoralis to the combined effects of salinity and phosphorus availability. j. plant physiol. 189, 1-10. doi: 10.1016/j.jplph.2015.08.007 http://dx.doi.org/10.1007/s00442-009-1291-3 http://dx.doi.org/10.1007/s00442-009-1291-3 http://dx.doi.org/10.1081/pln-100104982 https://doi.org/10.1016/s2095-3119(13)60489-x https://doi.org/10.1016/s2095-3119(13)60489-x relationship between crop nutritional status, spectral measurements and sentinel 2 images received for publication: 23 february, 2017. accepted for publication: 20 july, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n2.62857 1 faculty of agricultura sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). ljmartinezm@unal.edu.co agronomía colombiana 35(2), 205-215, 2017 relationship between crop nutritional status, spectral measurements and sentinel 2 images relación entre el estado nutricional de los cultivos, las mediciones espectrales y las imágenes sentinel 2 luis joel martínez m.1 abstract resumen in order to monitor the nutritional status of some crops based on plant spectroscopy and sentinel 2 satellite images in colombia, spectral ref lectance data were taken between 350 and 2,500 nm with a fieldspec 4 spectrometer in rubber, rice, sugar cane, maize, soybean, cashew, oil palm crops, pastures and natural savanna. furthermore contents of mineral nutrients in leaves were determined. several vegetation indexes and red edge positions were calculated using various methods from spectral data and sentinel 2 satellite images and were correlated with leaf nutrient content. the results showed correlations between spectral indices, mainly those involving a spectral response in the red-edge range with the n, p, k and cu although the best correlation coefficients were for n. first ref lectance derivatives, transformations by the state normal variate and second ref lectance derivatives showed great potential to monitor n content in crops. the green model index and the red-edge model computed from sentinel 2 images had the best performance to monitor n content, although in the study area, presence of clouds affected the use of these images. the sentinel 2 images allowed calculating some vegetation indexes obtained with other images, such as landsat or spot, but additionally other indexes and calculations based on the bands of the red-edge, which is a great contribution to obtain more information of crops on their spatial and temporal variability con el fin de monitorear el estado nutricional de algunos cultivos con base en espectroscopía de plantas e imágenes satelitales 2 en colombia, se tomaron datos de ref lectancia entre 350 y 2.500 nm con un espectrómetro fieldspec 4 en cultivos de caucho, arroz, caña de azúcar, maíz, soya, marañón y palma de aceite, en pasturas y sabanas naturales y se determinó el contenido de nutrientes minerales en hojas. se calcularon varios índices de vegetación y posiciones de borde rojo usando varios métodos, a partir de datos espectrales e imágenes de satélite sentinel 2 y se correlacionaron con el contenido de nutrientes en las hojas. los resultados mostraron correlaciones entre índices espectrales, principalmente aquellos que involucraron la respuesta espectral en el rango de borde rojo, con n, p, k y cu aunque los mejores coeficientes de correlación fueron para n. la primera derivada de la ref lectancia, su transformación por la state normal variate y la segundas derivadas mostraron un gran potencial para monitorear el contenido de n en los cultivos. el índice del modelo verde y el modelo de borde rojo calculados a partir de imágenes sentinel 2 tuvieron el mejor desempeño para monitorear el contenido de n, aunque en las condiciones del área de estudio la presencia de nubes afectó el uso de estas imágenes. las imágenes sentinel 2 permitieron calcular algunos índices de vegetación que se obtienen con otras imágenes, como landsat o spot, pero adicionalmente otros índices y cálculos basados en las bandas del borde rojo, lo cual es una gran contribución para obtener más información de los cultivos su variabilidad espacial y temporal. key words: spectral ref lectance, spectroradiometry, crop nutrition. palabras clave: ref lectancia espectral, espectroradiometría, nutrición de cultivos. information, produced preferably in real time, to define and apply specific crop management strategies. research has been carried out on the evaluation of data obtained from different sources, such as proximal and remote sensors and photographs taken from unmanned aircraft to generate information about the nutritional or sanitary status of crops, with efficiency and sustainability as the final purpose. introduction the use of sensors in agriculture is increasing, generating reliable and timely information that supports decision making for the proper location of crops and the application of the required amount of inputs at the appropriate site and time. current approaches, such as precision agriculture or site-specific agriculture, dependent of very detailed http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n2.62857 mailto:ljmartinezm@unal.edu.co 206 agron. colomb. 35(2) 2017 until a few years ago, there were limitations for using geographic digital information in agriculture because of the low availability of data, its high cost and difficulty in processing the data. there are now important advances in different fields, such as the increased data supply, prices have declined and some data is free, the improvement of spatial, radiometric and spectral resolution of images and the availability of new sensors and platforms. as examples, there is currently a free and permanent supply of remote sensing images from nasa’s landsat-8 and sentinel-2 esa’s missions that have great potential for generating information for several purposes, such as agriculture. the problem of clouds persists, but other alternatives are emerging based on taking photos from unmanned aerial vehicle (uav) or sensors that are passed through the crop with agricultural machinery or even manually to capture data. another important advance is that geographic information is increasingly valued as a fundamental input in agriculture. several authors (zhang and kovacs, 2012; mulla, 2013; usha and singh, 2013) have emphasized the significant role of sensors in agriculture and highlighted the need to advance to a generation of new knowledge that can be applied to improve the production process. nowadays, ref lectance measurements of plants can be done easily and with a higher level of detail, resulting in a key potential in crop management. some studies have demonstrated the feasibility of estimating chlorophyll content from vegetation indices calculated from measurements of ref lectance at specific wavelengths (schlemmer et al., 2005; gitelson and merzlyak, 1996; yu et al., 2014;martinez and ramos, 2015). the first vegetation indexes were based on the contrast between the near infrared ref lectance values and the strong absorption by chlorophyll in the red part of the spectrum. frampton et al. (2013), initially estimates the chlorophyll content based on the relationship between the ref lectance nir/ r (near infrared/red) that was the basis for the development of normalized difference vegetation index (ndvi), which is currently the vegetation index most used to estimate different vegetation variables. subsequently, refinements of the ndvi have been made as perpendicular vegetation index (pvi) or the index of vegetation adjusted to the soil (savi) that seeks to adjust the variation in the response of vegetation by the inf luence of the soil. other researchers, concerning the function of vegetation ref lectance, have evaluated the relationship between the position of the inf lection point at the red edge rep (red edge position) or reip (red edge inf lection point) and various plant characteristics. the reip lies between the maximum absorption of red (~680 nm) and maximum ref lectance of the nir (~740 nm) (gitelson 2012), the maximum slope point (inf lection point) is defined as the rep or red-edge wavelength. the reip was defined by liang (2004) as “the wavelength around 720 nm at which the first derivative of the spectral ref lectance curve reaches its maximum value” that is the maximum slope (thorp et al., 2004). the rep is affected by biochemical and biophysical parameters and has been used as a means of estimating chlorophyll and nitrogen contents in leaves (cho and skidmore, 2006; curran et al., 1991). traditionally, spectral analyzes were limited to relatively few broad bands, taken by remote sensors of the various satellites. at present, with spectradiometers, data can be taken almost continuously through the electromagnetic spectrum and, consequently, additional information on the characteristics of objects, this case plants, can be obtained. according to datt and paterson (2000) and tsai and philpot (1998), the analysis of the first and second derivative of the ref lectance produces new spectral indexes with better performance for vegetation studies. furthermore they consider derivative analysis as important to the removal of the effect of background signals and the resolution of overlapping spectral features. research has also been carried out to estimate other vegetation parameters, such as water content and biomass (peñuelas et al., 2011), health status (ruiz and chen, 1982), effect of herbicides on plants (yao et al., 2012), land cover (thorp et al., 2004), or water quality (malthus and dekker, 1995) based on derivative analyses of spectral measurements. frampton et al. (2013) based on the simulation of data from sentinel 2 images, found a significant relationship between chlorophyll contents and leaf area index with ndvi and rep values. these authors concluded that sentinel 2 would offer a great opportunity for the global monitoring of vegetation because of the improvement of the spatial and temporal resolution in comparison with the landsat and spot images and because of the bands taken around the red-edge, useful for establishing the state of the vegetation and specifically the contents of chlorophyll. they suggest that further research is required to establish the function of the portion of the spectrum corresponding to green (525-555 nm) and its relation to chlorophyll content. the results suggest that the part of the spectrum corresponding to green in these images may not be very suitable for making estimates of chlorophyll (frampton et al., 2013). the objective of this study was to evaluate the relationship between the spectral ref lectance of some crops measured 207martínez m.: relationship between crop nutritional status, spectral measurements and sentinel 2 images with the spectroradiometer and images from the sentinel 2 sensors with the nutritional status, aiming to develop a method for monitoring crop status. materials and methods the project was carried out in two areas; one located in the colombian orinoquia, in a f lat highland landscape with a hot and humid climate, an average air temperature of 26°c and average annual rainfall of 2,500-2,800 mm. the soils were identified as oxisols and ultisols with high acidity and low fertility that imply significant inputs to achieve acceptable yield levels. other measurements were carried out on maize crop in lowland soils near bogota, with cold weather, average air temperature of 13°c and average annual rainfall of 800 mm aiming to evaluate spatial variability within crop lots. ref lectance in leaves of maize (zea mays), soybean (glycine max), rice (oryza sativa), sugar cane (saccharum officinarum) in a phenological stage before f lowering, leaves of medium age crops of oil palm (elaeis guineensis), rubber (hevea brasiliensis), cashew (anacardium occidentale), established grasses (brachiaria humidicola) and grass vegetation of natural savanna was measured. a fieldspec 4 spectroradiometer (asd inc., longmont, co, usa) was employed measuring the ref lectance in a range of 350 to 2,500 nm, taking values at 1.4 nm intervals from 350 to 1,000 nm and 2 nm from 1,000 to 2,500 nm, the equipment was calibrated with a spectralon panel. in the same leaves, chemical analysis was performed in the laboratory to establish the total contents of n, p, k, ca, mg, cu, b, and mn. pearson’s correlation analysis was performed to determine the relationship between the spectral variables and nutrients content and spatial interpolation analysis was carried out to identify the spatial variation of some spectral variables within a maize crop. sentinel 2 and landsat 8 images from the dry season (january 17, 2016, less than 5mm precipitation) and the wet season (june 25, 2016, more than 189 mm precipitation) were used. sentinel-2 is a wide-swath, high-resolution, multi-spectral imaging mission, launched by the european space agency (esa) in june 2015, it takes images in 13 spectral bands (fig. 1); four bands at 10 m, six bands at 20 m and three bands at 60 m spatial resolution. esa took the first images in the study area in december 2015. sentinel 2 data have some advantages when compared to landsat 8 satellite (fig. 1) operated by nasa, launched in february 2013, taking images in bands 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 9 with a spatial resolution of 30 m, bands 10 and 11 with resolution of 100 m and panchromatic band 8 with 15 m. several analysis were performed in the sentinel 2 images using the software qgis (congedo, 2016) and different spectral vegetation indexes and rep values were calculated (tab. 1). the first and second derivatives of the spectral responses were calculated and further analyzed with the savitzkygolay filter (savitzky and golay, 1964), different window sizes were tested; finally, a 7 point-moving window with second-order polynomials was selected since it showed better performance. other ref lectance data transformation were tested, such as the standard normal variate (snv) to remove scatter effects and multi-collinearity (barnes et al., 1993), including area normalization, which normalizes a spectrum xi by calculating the area under the curve for the spectrum. results and discussion figure 2 shows the spectral responses of some crops measured in the wet season with the fieldspec4 spectroradiometer. significant differences in ref lectance can be observed, mainly in the spectrum range of 530-560 nm, 30m 100m 15m 10m 20m 60m tirswirvnirvis 1 2 43 8 8a765 9 10 11 12 1110 7691 8 5432 wavelenght (nm) la nd sa t 8 s en tin el 2 900400 1,400 12,00011,00010,0002,4001,900 13,000 figure 1. spectral characteristics of sentinel 2 and landsat 8 images. 208 agron. colomb. 35(2) 2017 corresponding to green. the natural savanna vegetation and established pastures had the highest ref lectance values in this portion of the spectrum (0.47), while crops, such as rubber, cashew, oil palm, and soybean, had the lowest values (around 0.1). differences in ref lectance were also observed in parts of the nir (near infrared) and in the swir (short-wavelength infrared). according to liang (2004), the response in the visible spectrum is largely due to the amount and type of chlorophyll and carotenes; while in the nir, it is mainly due to characteristics of the leaf structure and in the swir is most related to water content. this relationship between the spectral response and the content and type of pigments mainly chlorophyll and carotenes is the basis for calculating indices to establish the table 1. spectral indexes and rep calculated from spectral measurements and sentinel images 2. formula name calculation with images sentinel 2 source (nirred)/(nir + red) (783-665)/(783+665) ndvi74 (b7-b4)/(b7+b4) rouse et al. (1974) (nir-red)/(re2/re1) inverted red-edge chlorophyll index -ireci(b7-b4)/(b5/b6) frampton et al. (2013) (r783/r705)-1 red-edge model (rem) (b7/b5)-1 gitelson et al. (2005) (r783/r560)-1 green model (gm) (b7/b3)-1 gitelson et al. (2005) linear extrapolation of straight lines on the far red (680 to 700 nm) and nir (725 to 760 nm) flanks of the first derivative reflectance spectrum red edge position: linear extrapolation method -rep-lecalculated only with spectroradiometer readings cho and skidmore (2006) 700+40(rre−r700)/(r740−r700) rre: (r670+r780)/2 red edge position: linear interpolation method rep-li 700+40(rre−b5)/(b6−b5) rre: (b4+b7)/2 guyot and baret (1988) (r750 r700)/r700 red-edge chlorophyll index (rechi) (b6-b5)/b5 gitelson, et al. (1996) (r531 r570)/(r531 + r570) photochemical reflectance index-pricalculated only with spectroradiometer readings peñuelas et al. (2011) 705 + 35 * ((((nir + r)/2)re1)/(re2re1)), re: red-edge s2-rep 705 + 35 *((((b7 + b4)/2)-b5)/ (b6-b5)) frampton et al. (2013) (nirred)/(nir + red) (705-665)/(705+665) ndi45 (b5-b4)/(b5 + b4) delegido et al. (2011) (r790-r550)/(r790+r550) gndvi green normalized difference vegetation index (b8−b3)/ (b8+b3) gitelson et al. (1996) (r860-r660)/(r860+r660) ndvi narrow band (b8a-b4)/(b8a+b4) qi et al. (2011) nir/red (r810/r660) rvi ratio vegetation index b8/b4 jordan (1969) r: reflectance at a given wavelength; nir: near infrared. figure 2. reflectance of some crops and land-cover types. wavelenght (nm) r ef le ct an ce 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 0.7 0.9 350 500 650 800 950 1,100 1,250 1,400 1,550 2,3002,1502,0001,8501,700 2,450 rice sugar cane rubber pasture maize oil palm soy bean cashew savanna 209martínez m.: relationship between crop nutritional status, spectral measurements and sentinel 2 images state of the plants related to nutrition status or other type of stress from the spectral responses. the relationship between chlorophyll and n is the basis for estimating n content in leaves from spectral responses (cao et al., 2014). figures 3 and 4 show the spectral signatures of some crops and land-covers obtained from sentinel 2 images (only those that were present in the same site and in the two seasons are shown). in the dry season, there was a higher ref lectance in the visible range of spectrum (bands 2, 3, and 4) compared to the wet season because the plants were generally less green, with a lower moisture content and with less chlorophyll, leadin to lower energy absorption and greater ref lection. in the following parts of the spectrum (bands 5, 6, 7, 8 and 8a), higher ref lectance values were present in the wet season compared to the dry season. these changes are important at the moment of the classification of the sentinel 2 images. when comparing the spectral signatures measured with the spectroradiometer (fig. 1) and those obtained from sentinel 2 images (figs. 2 and 3), it wass found that measurements with the spectroradiometer showed a very narrow peak at 550 nm that corresponds to green, while in the images such peak is not detected. this is due to the higher spectral resolution of the readings of the spectrophotometer that takes values every 1.4 nm; while in sentinel 2 images, the ref lectance in the green is represented by a single value in a range of the spectrum whose central value is 560 nm and the bandwidth is 35 nm. this is important since it inf luences the accuracy of the information that can be generated from the images mainly referred to phenological characteristics and nutritional state of the crops. sentinel 2 bands r ef le ct an ce 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b8a b11 b12 harvested maize tillaged soil forest pasture savanna oil palm burned area figure 3. spectral response in sentinel 2 images of some land cover types (rainy season, june 25, 2016). figure 4. spectral response in sentinel 2 images of some land cover types (dry season, january 17, 2016). sentinel 2 bands r ef le ct an ce 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b8a b11 b12 soybean rice oil palm pasture forest savanna maize clouds shadows 210 agron. colomb. 35(2) 2017 the first derivative of the ref lectance curve (fig. 5) showed several peaks at different wavelengths around 521 nm, 725 nm, 954 nm, corresponding to green, red and near infrared, and in other portions of the spectrum, such as 1145 nm, 1390 nm, 1515 nm, 1180 nm, indicating the rate of change in the slope of the graph. the second derivative showed peaks in the wavelengths 520 nm, 690-720 nm, 740 nm, 1380-1420 nm, 1,850-1,900 nm indicating changes in the curvature of the ref lectance plot. spectrum ranges, where peaks occur, may have the potential to generate information related to some plant characteristics. the analysis of the derivatives is not based on the behavior of the real values of the ref lectance, but rather it interprets the slope and the curvature of the ref lectance graphs and the relation of its changes with characteristics of the studied objects, in this case plants. figure 6 shows the behavior of the first ref lectance derivative in the range of the second peak observed in figure 5, between 660 nm and 780 nm. reip values, corresponding to the maximum value of the first derivative in this portion of the spectrum, varied between 0.01 for pastures and 0.017 for maize and were located at wavelengths ranging from 700 nm for grasses to 728 nm for sugar cane, the other crops and land covers presented intermediate values. there was also variation in the shape of the peak, from very sharp for the studied crops and larger for the established grasses and for savanna. based on these results, it was found that the plants with lower contents of n had lower values of the first derivative, performed larger peaks and were located close to 700 nm; while those with higher contents of n had higher values, reip was closer to 725 nm and generally had a sharper peak. figure 5. first derivative of reflectance of some crops and pastures. wavelenght (nm) fi rs t d er iv at iv e of r ef le ct an ce -0.0125 -0.0075 -0.0025 0.0025 0.0125 0.0075 0.0175 350 500 650 800 950 1,100 1,250 1,400 1,550 2,3002,1502,0001,8501,700 2,450 pasture corn savanna soybean figure 6. first derivative of reflectance for different crops and land covers. wavelength (nm) fi rs t d er iv at iv e of r ef le ct an ce -0.005 0 0.005 0.010 0.015 0.020 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 oil palm rice pasture maize savanna soybean rubber sugar cane cashew 211martínez m.: relationship between crop nutritional status, spectral measurements and sentinel 2 images reaching the highest values in the range of 490 nm to 505 nm with r of -0.86 and from 681 to 685 with r of -0.87. there were also highly significant correlations between the content of n in the leaves and the values of the first derivative of the reflectance between the wavelengths of 478 nm and 780 nm, with the highest coefficients in the range of 730 to 732 nm, where r was 0.84 and between 495 nm and 496 nm with r of -0.81. the second derivative and the n content, also showed highly significant correlations in parts of the spectrum (fig. 8), with higher values between 523 and 526 with r = 0.82 and in 743 and 744 nm with r = -0.84. it has been found that the peak of the first derivative that is close to 700 nm increases when the nitrogen content in the plant decreases (chen et al., 2010). changes in the first ref lectance derivative indicated changes in the wavelength (nm) s ec on d de ri va tiv e of r ef le ct an ce -0.0008 -0.0006 -0.0004 -0.0002 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 670 675 680 685 690 695 700 705 710 715 720 725 730 735 740 745 750 755 760 765 770 775 780 oil palm rice pasture maize savanna rubber sugar cane cashew soybean figure 7 shows the trend of the second derivative in the spectrum range of 680-780 nm. the second derivative indicates the change in curvature of the graph (concaveconvex) and usually when the values of the second derivative are equal to zero in that wavelength is considered to be inf lection point or reip. it was observed that, in that part of the spectrum, two peaks were presented, one close to 695 nm and one near 715 nm. it was also found that the peaks varied in position between 690 nm and 727 nm. the correlation analysis showed highly significant coefficients between the n content in the leaves and the values of the ref lectance in the wavelengths range of 450 nm and 780 nm (fig. 8). however, the correlation was higher when the ref lectance was transformed by the state normal variate figure 7. second derivative of reflectance of some crops and land covers. figure 8. correlogram of leaf nitrogen content (%) to leaf reflectance and some reflectance transformations. (snv: state normal variate, rnauc: reflectance normalized by area under the curve; rod: original data of reflectance; 1st-d: first derivative of reflectance, 2nd-d: second derivative of reflectance). wavelength (nm) c or re la tio n co ef fic ie nt snv rnauc rod 1st-d 2nd-d 450 470 490 510 530 550 570 590 610 630 650 670 690 710 730 750 770 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 212 agron. colomb. 35(2) 2017 chlorophyll content in maize, winter wheat, sugar beet and wild vine crops (kochubey and kazantsev, 2007), which have also been used to determine the effect of glyphosate on plants (yao et al., 2012). the results of correlation analysis between leaf nutrient content and spectral indexes (tab. 2) were highly significant in several cases for n, p, k and cu although, in general, the coefficients were lower than those found between the ref lectance values transformed by the normal state variate and nutrient content. is important to highlight the correlations that involved the spectral response in the red-edge range, such as the red edge model (rem), gm, gndvi, rep-le, rechi whose correlation coefficients were the highest. for the ca, b, zn, mg, and mn, the coefficients were generally less than 0.5. according to other researches, the ref lectance in the red-edge region is important because of its relationship with biophysical and biochemical parameters of plants (cho, 2007), and relationships between the red-edge peak and the chlorophyll content have been reported (filella and penuelas, 1994). the regression model for the n presented an r² of 0.83 and included the variables of the first ref lectance derivative transformed by the snv: the sum of the area under the curve of the second derivative of the ref lectance between 680 nm, the wave length when the second derived derivative becomes equal to 0 and the spectral index rep-li. the analysis of normality, homoscedasticity and collinearity of the model indicated an appropriate representation. the determination coefficients between some spectral indices computed with sentinel 2 images and leaf n content are shown in table 3. the highest correlation was presented with the gm although there were also relatively high coefficients with rem and rechi, and lower values with ndvi. this indicates a good potential of sentinel 2 images to evaluate the nutritional status of the crops, in relation to n, and to be able to see their spatial and temporal variability. figure 9 shows the green model index (gm) calculated from the band 7 corresponding to part of the red-edge (783 nm) and band 3 to the green (560 nm) of sentinel 2 table 2. correlation coefficients between nutrient content and some spectral indexes (for n: 68 data, for others 56). variable ireci ndvi74 rem gm ndi45 gndvi n 0.73** 0.64** 0.83** 0.83** -0.2 0.81** p 0.55** 0.42** 0.60** 0.60** 0.06 0.59** k 0.56** 0.51** 0.56** 0.57** 0.1 0.51** cu 0.58** 0.53** 0.34** 0.43** 0.43** 0.45** variable rep-li rep-le rechi pri rvi ndvnb n -0.13* 0.80** 0.83** 0.3* 0.73** 0.66** p -0.26* 0.58** 0.60** 0.37** 0.56** 0.53** k -0.32* 0.45** 0.57** -0.08 0.48** 0.51** cu -0.46** 0.18 0.40** 0.04 0.55** 0.53** figure 9. green model form sentinel 2 images for the dry and rainy season. high: 4.70 low: -0.58 high: 7.76 low: -0.37 213martínez m.: relationship between crop nutritional status, spectral measurements and sentinel 2 images for the wet and dry seasons. lowest values of gm correspond to areas without vegetation (dark red for river-bed or bare soil), higher values (dark green) represent the most developed vegetation or higher density of land cover like oil palm crops or forest, and between these extreme values, different crops are located. pastures and savanna (yellow areas) had low values, although they have high density of land cover. within crop, fields there were found spatial variation of gm values probably due to n content. results also indicated significant changes in the crops, while some areas in the dry season were bare soil (dark red colors) in the wet season with short period mainly soybeans crops were planted, rice and less maize (dark green), in rainy season clouds could be observed (soft red). other studies (immitzer et al., 2016) have emphasized the importance of this kind of images and the availability of several bands in the red edge for crop identification and classification. a significant problem for the use of sentinel 2 images in the study area is the limitation caused by cloudiness which determines the availability of good quality images. for the year 2016, good quality images were found in 4 dates, belonging to january, april, juneand september, which makes it difficult to perform analyzes at other times. in case it is important to know the status of a crop in shorter periods, it is necessary to have complementary technologies, such as the use of uav with multi spectral cameras. table 3. determination coefficients between some spectral indices computed with sentinel 2 images and leaf n content (n=17) variable r² rem 0.85 gm 0.88 ndvi8a4 0.73 ndvi84 0.65 rechi 0.86 an important aspect on which permanent crop information is required is spatial variability at the detailed level within the lots in order to determine differential doses of inputs to be applied, to estimate yields or to perform differential management. figure 9 shows the spatial distribution of gm calculated from ref lectance measurements with the fieldspec spectroradiometer within a maize crop,. although at first glance in the field, it appears to be a relatively uniform crop, it presents high spatial variability associated with variations in the soil characteristics. this variation in the status of the crop affects production and can be modeled from spectral response data. in the case of sentinel 2 images, when crops are relatively large, differences can be seen within cultivated lots; this aspect should be investigated in order to establish how much utility the images could have to evaluate spatial and temporal variability at the interior of each cultivated field. meters 6030150 n s ew n 3.270-6.240 gm values 7.382-9.452 6.240-7.382 figure 10. spatial variability of gm index in a maize crop calculated form measurements of reflectance. conclusions not all indexes and calculated reps showed significant correlations with the nutrient contents; the best correlations were found for the n content when the ref lectance data were transformed by calculations, the first and second derivatives and the nsv. these calculations make it possible to evidence a plant response more clearly than if untransformed ref lectance data were used. for the spectral vegetation indexes, the best correlations were found in those that involved part of the red-edge spectrum in their calculation, such as gm, rem, rechi, whose coefficients were relatively high when calculated from sentinel 2 images and also from the ref lectance measured with the spectroradiometer. in reference to the use of sentinel 2 images, their good spatial, temporal and spectral resolution conferred good potential for crop information generation. an important feature of sentinel 2 is its 10 m spatial resolution in some bands and the taking of images in various parts of the rededge (705, 740, and 783 nm), which is where the response of plants to different conditions was found, meaning new indices can be calculated improving the quality and reliability of the results. in our climate conditions, characterized by the presence of clouds during the rainy season and most of 214 agron. colomb. 35(2) 2017 the short-period crops (maize, soybean, rice) established, cloudy is a problem which could be improved chosing carefully the frequency which the images are going to be taken; however, it is necessary to develop other technologies based on aerial photographs from uav or local sensors to generate more frequent information plus, reliable and detailed to support decision-making for each crop. the results of this research showed the importance of continuing to move towards new topics to evaluate spectral responses as a result of other types of biotic and abiotic stress in plants, so that more reliable and timely information on the state of a crop can be used to make the best management decisions. acknowledgments the author wish to thank the research division and the faculty of agricultural sciences of the national university of colombia for their support in carrying out this project. the help of omar montero and omar cristancho in data collecting is appreciated. literature cited barnes, r., m. dhanoa, and s. lister. 1993. letter: correction to the description of standard normal variate (snv) and de-trend (dt) transformations in practical spectroscopy with applications in food and beverage analysis. j. near infrar. spectros. 1(1), 185. doi: 10.1255/jnirs.21 cao, q., y. miao, g. feng, x. gao, f. li, b. liu, s. yue, s. cheng, s. lu, and r. khosla. 2015. active canopy sensing of winter wheat nitrogen status: an evaluation of two sensor systems. comput. electron agric. 112, 54-67. doi: 10.1016/j.compag.2014.08.012 chen, p., d. haboudane, n. tremblay, j. wang, p. vigneault, and b. li. 2010. new spectral indicator assessing the efficiency of crop nitrogen treatment in corn and wheat. remote sens. environ. 114(9), 1987-1997. doi: 10.1016/j.rse.2010.04.006 cho, m.a. and a.k. skidmore. 2006. a new technique for extracting the red edge position from hyperspectral data: the linear extrapolation method. remote sens. environ. 101(2), 181-193. doi: 10.1016/j.rse.2005.12.011 cho, m.a. 2007. hyperspectral remote sensing of biochemical and biophysical parameters: the derivative red-edge “double-peak feature”, a nuisance or an opportunity?, thesis. twente university, enschede, the netherlands. congedo, l. 2016. semi-automatic classification plugin documentation. doi: 10.13140/rg.2.2.29474.02242/1 curran, p.j., j. l. dungan, b. a. macler, and s. e. plumer.1991. the effect of a red leaf pigment on the relationship between red edge and chlorophyll concentration. remote sens. environ. 35(1), 69-76. doi: 10.1016/0034-4257(91)90066-f datt, b. and m. paterson. 2000. vegetation-soil spectral mixture analysis. igarss 2000. ieee 2000 international geoscience and remote sensing symposium. taking the pulse of the planet: the role of remote sensing in managing the environment. proceedings (cat. no. 00ch37120) 5, 1936-1938. doi: 10.1109/igarss.2000.858186 delegido, j., j. verrelst, l. alonso, and j. moreno. 2011. evaluation of sentinel-2 red-edge bands for empirical estimation of green lai and chlorophyll content. sensors 11(7), 7063-7081. doi: 10.3390/s110707063 european space agency (esa). 2016. sentinel-2 user guide. esa. in: https://earth.esa.int/web/sentinel/user-guides/sentinel2-msi; consulted: june, 2016. filella, i. and j. peñuelas. 1994. the red edge position and shape as indicator of pla nt chlorophyl l content, biomass a nd hydric status. int. j. remote sens. 15(7), 1459-1470. doi: 10.1080/01431169408954177 frampton, w.j., j. dash, g. watmough, and e. j. milton. 2013. evaluating the capabilities of sentinel-2 for quantitative estimation of biophysical variables in vegetation. isprs 82, 83-92. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2013.04.007 gitelson, a.a., y.j kaufman, and m.n. merzlyak. 1996. use of a green channel in remote sensing of global vegetation from eos-modis. remote sens. environ, 58(3), 289-298. doi: 10.1016/s0034-4257(96)00072-7 gitelson, a.a. and m.n merzlyak. 1996. signature analysis of leaf ref lectance spectra: algorithm development for remote sensing of chlorophyll. j. plant physiol. 148(3-4), 494-500. doi: 10.1016/ s0176-1617(96)80284-7 gitelson, a.a., m.n. merzlyak, and h.k lichtenthaler. 1996. detection of red edge position and chlorophyll content by ref lectance measurements near 700 nm. j. plant physiol. 148(3-4), 501-508. doi: 10.1016/s0176-1617(96)80285-9 gitelson, a.a, a. viña, v. ciganda, d. c. rundquist, and t. j. arkebauer. 2005. remote estimation of canopy chlorophyll content in crops. geophys. res. lett. 32(8), 1-4. doi: 10.1029/2005gl022688 guyot, g. and f. baret. 1988. utilisation de la haute résolution spectrale pour suivre l’état des couverts végétaux. pp. 279-286. in: proc. 4th international colloquium on spectral signatures of objects in remote sensing, aussois, france. immitzer, m., f. vuolo, and c, atzberger. 2016. first experience with sentinel-2 data for crop and tree species classifications in central europe. remote sens. 8(3), 2-27. doi: 10.3390/rs8030166 jordan, c.f. 1969. derivation of leaf-area index from quality of light on the forest. ecol. 50(4), 663-666. doi: 10.2307/1936256 kochubey, s.m. and t.a kazantsev. 2007. changes in the first derivatives of leaf ref lectance spectra of various plants induced by variations of chlorophyll content. j. plant physiol. 164(12), 1648-1655. doi: 10.1016/j.jplph.2006.11.007 liang, s. 2004. quantitative remote sensing of land surfaces. wiley and sons, hoboken, ny, usa. malthus, t.j. and g. dekker. 1995. first derivative indices for the remote-sensing of inland water-quality using high-spectralresolution ref lectance. environ. int. 21(2), 221-232. doi: 10.1016/0160-4120(95)00012-7 martinez, l.j. and a. ramos. 2015. estimation of chlorophyll concentration in maize using spectral ref lectance. isprs https://doi.org/10.1255/jnirs.21 https://doi.org/10.1016/j.compag.2014.08.012 https://doi.org/10.1016/j.rse.2010.04.006 https://doi.org/10.1016/j.rse.2005.12.011 http://doi.org/10.13140/rg.2.2.29474.02242/1 https://doi.org/10.1016/0034-4257(91)90066-f https://doi.org/10.1109/igarss.2000.858186 https://doi.org/10.3390/s110707063 https://doi.org/10.1080/01431169408954177 https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2013.04.007 https://doi.org/10.1016/s0034-4257(96)00072-7 http://dx.doi.org/10.1016/s0176-1617(96)80284-7 http://dx.doi.org/10.1016/s0176-1617(96)80284-7 https://doi.org/10.1016/s0176-1617(96)80285-9 https://doi.org/10.1029/2005gl022688 https://doi.org/10.3390/rs8030166 https://doi.org/10.2307/1936256 https://doi.org/10.1016/j.jplph.2006.11.007 https://doi.org/10.1016/0160-4120(95)00012-7 215martínez m.: relationship between crop nutritional status, spectral measurements and sentinel 2 images international archives of the photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences, xl-7/w3(may) 65-71. in: http://www.int-arch-photogramm-remote-sens-spatial-inf-sci. net/xl-7-w3/65/2015; consulted: june, 2016. mulla, d.j. 2013. twenty five years of remote sensing in precision agriculture: key advances and remaining knowledge gaps. biosyst. eng. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2012.08.009 peñuelas, j., m.f. garbulsky, and i. filella. 2011. photochemical reflectance index (pri) and remote sensing of plant co2 uptake. new phytol. 191(3), 596-599. doi: 10.1111/j.1469-8137.2011.03791.x qi, j., y. inoue, and n. wiangwang. 2011. hyperspectral remote sensing in global change studies. pp. 69–90. in: hyperspectral remote sensing of vegetation. crc press. doi: 10.1201/b11222-6 rouse, j.w., jr., r.h. haas, j.a. schell, and d.w. deering.1974. monitoring vegetation systems in the great plains with erts. p. 309. in: freden, s.c., e.p. mercanti, and m.a. becker (eds.). third earth resources technology satellite-1 symposiumvol. i: technical presentations. nasa sp-351. nasa, washington, d.c. ruiz, m. and p. chen. 1982. use of the first derivative of spectral ref lectance to detect mold on tomatoes. trans. asae 25(3), 759-762. savitzky, a. and m.j. golay. 1964. smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures. analyt. chem. 36(8), 1627-1639. doi: 10.1021/ac60214a047 schlemmer, m.r., d.d. francis, j.f. shanahan, and j.s. schepers. 2005. remotely measuring chlorophyll content in corn leaves with differing nitrogen levels and relative water content. agron. j. 97(1), 106-112. doi: 10.1021/ac60214a047 thorp, k.r., l. tian, h. yao, and l. tang. 2004. narrow-band and derivative-based vegetation indices for hyperspectral data. trans. asae 47(1), 291-299. doi: 10.13031/2013.15854 tsai, f. and w. philpot. 1998. derivative analysis of hyperspectral data. remote sens. environ. 66(1), 41-51. doi: 10.1016/ s0034-4257(98)00032-7 usha, k. and b. singh. 2013. potential applications of remote sensing in horticulture a review. sci. hortic. 153, 71-83. doi: 10.1016/j. scienta.2013.01.008 yao, h., y. huang, z. hruska, s.j. thomson, and k.n. reddy. 2012. using vegetation index and modified derivative for early detection of soybean plant injury from glyphosate. comput. electron. agric. 89, 145-157. doi: 10.1016/j.compag.2012.09.001 yu, k., v. l. wiedemann, x. chen, and g. bareth. 2014. estimating leaf chlorophyll of barley at different growth stages using spectral indices to reduce soil background and canopy structure effects. isprs j. photogrammetry remote sens. 97, 58-77. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2014.08.005 zhang, c. and j.m. kovacs. 2012. the application of small unmanned aerial systems for precision agriculture: a review. precision agric. 13(6), 693-712. doi: 10.1007/s11119-012-9274-5 http://www.int-arch-photogramm-remote-sens-spatial-inf-sci.net/xl-7-w3/65/2015 http://www.int-arch-photogramm-remote-sens-spatial-inf-sci.net/xl-7-w3/65/2015 https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2012.08.009 https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2011.03791.x https://doi.org/10.1201/b11222-6 https://doi.org/10.1021/ac60214a047 https://doi.org/10.1021/ac60214a047 https://doi.org/10.13031/2013.15854 https://doi.org/10.1016/s0034-4257(98)00032-7 https://doi.org/10.1016/s0034-4257(98)00032-7 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.01.008 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.01.008 https://doi.org/10.1016/j.compag.2012.09.001 https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2014.08.005 https://doi.org/10.1007/s11119-012-9274-5 prioritization on cultivation and climate change adaptation techniques: a potential option in strengthening climate resilience in south africa received for publication:29 january, 2019. accepted for publication: 30april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.77545 1 department of agriculture and animal health, university of south africa, florida campus, south africa. * corresponding author: seunshaun@gmail.com agronomía colombiana 37(1), 62-72, 2019 prioritization on cultivation and climate change adaptation techniques: a potential option in strengthening climate resilience in south africa priorización de técnicas de cultivo y adaptación al cambio climático: una opción potencial para fortalecer la resiliencia climática en sudáfrica oduniyi oluwaseun samuel1*, antwi micheal akwasi 1, and tekana sibongile sylvia1 abstract resumen numerous challenges currently experienced in the world today stemmed from global scientific collaborations that rely mainly on the ecosystem. impact of climate variability threatens food security and production especially among the rural farming households. the study was conducted in north west province of south africa, to identify climate change adaptation techniques and to analyze prioritization of farmers on cultivation, both in the past and present. a total number of 497 rural household maize farmers were selected through a stratified sampling method from two district municipalities. descriptive statistics were used to compute the mean, frequency and percentages, while wilcoxon sign rank test established farmers’ prioritization on cultivation. the results show different adaptation strategies used. on the other hand, wilcoxon sign rank test showed a statistically significant difference (p<0.05) between the farmers prioritization on cultivation both in the past and present. the study recommends incorporation of conservation agricultural practices to the existing strategies. los numerosos desafíos que se experimentan actualmente en el mundo provienen de colaboraciones científicas globales que se basan principalmente en el ecosistema. el impacto de la variabilidad climática amenaza la seguridad alimentaria y la producción, especialmente entre los hogares de agricultores rurales. el estudio se realizó en la provincia noroeste de sudáfrica, para identificar técnicas de adaptación al cambio climático y analizar la priorización de los agricultores en el cultivo, tanto en el pasado como en el presente. un total de 497 productores de maíz de hogares rurales fueron seleccionados a través de un método de muestreo estratificado de dos municipios del distrito. las estadísticas descriptivas se utilizaron para calcular la media, la frecuencia y los porcentajes, mientras que la prueba de clasificación de wilcoxon estableció la prioridad de los agricultores en el cultivo. los resultados muestran diferentes estrategias de adaptación utilizadas. por otro lado, la prueba de clasificación de signos de wilcoxon mostró una diferencia estadísticamente significativa (p<0.05) entre la priorización de los agricultores en el cultivo, tanto en el pasado como en el presente. el estudio recomienda la incorporación de prácticas agrícolas de conservación a las estrategias existentes. key words: climate variability, maize production, wilcoxon test, north west province. palabras clave: variabilidad climática, producción de maíz, prueba de wilcoxon, provincia noroeste. (ipcc, 2007). in south africa, climate variability has been responsible for periods of surplus in grain production as well as periods of poor production during which grains have had to be imported. climate change can affect climate variability by increasing the frequency of extreme climatic events such as extreme temperature, drought, and f lood. climate change is a threat that further exacerbates the already precarious living conditions of many smallholder farmers (donatti et al., 2018). agriculture is highly exposed to climate change, as farming activities directly depend on climatic conditions. it follows that global climate change impact on agricultural introduction global challenges currently experienced in the world today stemmed from global scientific collaborations that rely mainly on the ecosystem. the upshots gave rise to the excessive and formidable environmental problem cited by udenyi (2010). climate variability describes the way in which climatic elements such as temperature and rainfall f luctuate over a period. it is a variation around the mean or average that can occur in regular cycles over the years, or more randomly without any specific patterns. in sub-saharan africa (ssa), climate variability is the principal cause of changes in food production, south africa inclusively http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.77545 63oduniyi oluwaseun samuel, antwi micheal akwasi, tekana sibongile sylvia: prioritization on cultivation and climate change adaptation techniques: a potential option in strengthening climate resilience in south africa production should be considered important (rosenzweig and parry, 1994). several studies reviewed that climate change and variability pose a negative threat to agricultural production and food security. according to bilham (2011), it was reported that temperature had more impact on the yield of the crop. the impact of climate change is very likely to affect food production at the global, regional, and local level. in every society, agriculture and food are issues that are very sensitive to climate change variability. naturally, climate change will have overarching impacts on crop, livestock and fisheries production, and will increase the prevalence of crop pests (campbell et al., 2016). international fund for agricultural development (ifad, 2009) reported that, in asia, recurrent and extreme events will be experienced such as droughts and f loods, which are anticipated to make maize production even more problematic. it was predicted that a change in climate will put about 49 million people at risk of hunger by 2020. in the same train of thought, maize production in africa and latin america due to the impact of climate variability would be reduced by 10% by the year 2055 (jones and thornton, 2003). the intergovernmental panel on climate change (ipcc, 2007) revealed a comprehensive appraisal of the likely outcomes of climate change on agriculture in the african region. the report depicted that africa will be the most susceptible to climate change due to numerous stresses such as poor infrastructure, poverty, governance, amongst others. fao (2009) stated that climate change is unfolding as a central challenge to the advancement of agriculture in africa. the impact of climate change on maize production is becoming more elongated in the drylands of southern africa. the occurrence of drought is anticipated to escalate on account of higher temperatures and reduced rainfall. ipcc (2001) confirmed there is a prevalent tendency for an increase in temperature in different parts of the subregion, in association with climate variability and extreme weather events. this impact of climate change affects maize production in south africa. according to grain south africa (gsa, 2010), the industry is one of the largest food supplies, producing between 25 and 33% of the country total gross agricultural production. however, the current situation as a result of climate change has led to a drastic decrease in the production of maize. the climate situation, which is becoming hotter and drier, will generate a remarkable decrease in the production of maize by approximately 10-20% over the next 50 years (bfap, 2007). following the current trends of rainfall patterns, maize production would be adversely affected by the impact of climate change. the current inconsistency of patterns in weather in south africa could consequently have a substantial negative impact on the maize economy (mqadi, 2005). over the last few years, there has been a major shift in area and production of maize in south africa. the areas where maize is planted have declined significantly. in the view of this, adaptation practices are considered as a technique worthy of strengthening climate resilience among rural household maize farmers in the study area. climate impacts and adaptation strategies are the major distress area to the body of science; as such, it is paramount that farmers should possess the ability to perceive the incongruity associated with climate, for it is a requisite for the adoption of adaptation (moyo et al., 2012; kihupi et al., 2015). as postulated by adger et al. (2005), in a bid to combat climate change through the implementation of adaptation, necessity is laid upon the farmers to first perceive a change in climatic condition after which there is a need to identify and apply potential useful adaptations. according to kihupi et al. (2015), adaptation strategies of smallholder farmers largely depend on their level of perception knowledge on climate change. however, several studies have been conducted around the globe on how smallholder farmers adapt to climate variations and the significance of adapting agriculture to climate change in the continent (deressa et al., 2009; mertz et al., 2009; hisali et al., 2011; kemausuor et al., 2011; below et al., 2012). there are various adaptation practices to implement in the face of climate change impacts. in this regard, osbahr et al. (2010) opined that crop varieties and livelihood diversification are some of the major adaptation measures adopted by farmers throughout the continent. in india, there are some noticeable changes in the agricultural practices (maize farming), which include adaptation strategies such as groundwater for irrigation and the use of pvc pipes to transport water on farms (mudrakartha, 2012). other methods are the use of early matured cultivars, the increase in the use of high yield crop varieties, change in planting date and harvesting, crop diversification, mixcropping, and agroforestry. improving irrigation facilities and introducing cultivars were identified by wang et al. (2001) in a research conducted on maize farming adaptation measures in china. however, adaptation options are subjective to different environmental factors such as f lood, drought, extreme weather condition, etc. (gbetibouo et al., 2010; hisali et al., 2011; below et al., 2012). according to deressa et al. (2011), adaptation measures used in the eastern coast of africa in maize farming were 64 agron. colomb. 37(1) 2019 the utilization of different maize cultivars, irrigation, and change of planting dates. equally, mary and majule (2009) reported that, in tanzania, the rural farmers adapt by simply changing the date of planting. furthermore, the rural household in tanzania engages in the burying of crop residues to improve soil fertility as well burning the residues to control pest infestation. additionally, in ssa diversification of livelihood strategies to non-farm activities were practiced. in southern africa, zvigadza et al. (2010) reported that, in zimbabwe, traditional coping strategies were identified with the aim of adapting to the aftereffects of climate change. the use of water recycling on the farm, the indigenous method of water conservation, practicing spiritual exercise requesting for rain were all used. according to ndhleve et al. (2017), in south africa, supplementary irrigation and change of planting date were identified for adaptation strategy. farmers engage in the adaptation by re-planning or shifting the planting date to earlier or later moments; additionally, the use of forecasting and weather reports were all measures used. the impact of climate change on farmers’ production brought about prioritization of farmers determinant to cultivation. today, farmers’ priority on cultivation has changed due to climatic events. farmers considered some activities imperative in the present world of farming unlike in the past. this study seeks to provide an insight to farmers’ prioritization to cultivation both in the past and present, as no study of such has been carried out in the area. the objectives of this study were to identify various adaptation techniques and analyze farmers’ prioritization on cultivation in the past and present, used among the rural household maize farmers in the study area. materials and methods study area the study was carried out in the north west province, which lies in the north of south africa on the botswana border, with the kalahari desert to the west, gauteng province to the east and the free state to the south. its landscape is demarcated by magaliesberg mountain in the northeast, which extends to about 130 km from pretoria to rustenburg, while the vaal river forms the province’s southern border. the region is flat and consists of grassland and bushveld scattered with trees and shrubs, with the capital city situated in mahikeng and the largest city is rustenburg. a summer-rainfall region, in which temperatures range from up to 31°c in summer to 3°c in winter. mahikeng (previously mafeking) is the capital and most economic activity in the province is concentrated in the southern region between potchefstroom and klerksdorp, as well as rustenburg and the eastern region, where more than 80% of the province’s economic activity takes place. north west province comprises four district municipal councils which are in turn divided into 18 local municipalities. the largest is bojanala platinum district municipality covering about 18,333 km2; the other include ngaka modiri molema district municipality, dr. ruth segomotsi mompati district municipality, and dr. kenneth kaunda district municipality. however, the study was carried out in two district municipalities which are bojanala and ngaka modiri molema district municipality. bojanala district comprises five local municipalities, which include: rustenburg, moretele, kgetleng, moses kotane, and madibeng. the population of the district is approximately 1.5 million. on the other hand, ngaka modiri molema district consists of mahikeng, ditsobotla, ramotshere moiloa, tswaing, and ratlou. the area of the district is 28,206  km2 with a population 842,699. farming is most predominant in these areas and they are known as the first largest white maize producing areas in the country. other farming activities include planting of sunf lowers, rearing of cattle and vegetables. figure 1 shows the two districts where the study was carried out including their local municipalities. method of data collection permission to collect data was granted by the districts and local municipalities together from the rural household heads and the extension officers to conduct the research. the data used in the research was primary data which was collected in the year 2016. data was collected through face-to-face interviews with the farmers, in which 497 questionnaires were administered in the research area. a wellstructured questionnaire written in english was used as a research tool to collect data. this tool was selected because of its low cost and the little expertise required to run. the questionnaires were tested and validated before the final administration to the respondents. the questionnaires were explained to the local extension officers before the survey because they understand the farmers better and can translate the questionnaires into a local language. face-toface interviews and focus group discussion was conducted in each local municipality where each session lasted for 45 minutes. the questionnaires were filled in anonymously as no personal questions regarding names, addresses and identity numbers were asked. questionnaires consisted of a logical f low of questions which addressed matters related to (a) demographic characteristics, (b) land characteristics, 65oduniyi oluwaseun samuel, antwi micheal akwasi, tekana sibongile sylvia: prioritization on cultivation and climate change adaptation techniques: a potential option in strengthening climate resilience in south africa (c) climate change related issues, such as climate change perception and adaptation practices, and (d) farmers’ prioritization of determinants of cultivation in the past and present. furthermore, the distribution of rainfall patterns and temperature across the study area were accessed and collected from south african weather services. population, sampling procedure, and sample size the research was designed in such a way that data were collected from two district municipalities (bojanala district and ngaka modiri molema) in north west province, which consists of 10 local municipalities altogether. the list of small-scale maize farmers in the two districts was obtained from the department of agriculture, forestry, and fisheries (daff). raosoft sample size calculator was used to determine the sample size from the population of the small and emerging maize farmers in the study area. raosoft presents a sample size calculator that takes into account the margin of error, the confidence level, and the response distribution. the calculation of the sample size n and margin of error e are given by: x = z (c/100)2 r (100-r) (1) n = n x/(n-1) e2 + x) (2) e = sqrt [(n n) x/n(n-1)] (3) stratified random sampling technique was used to group the population of the farmers from the 10 local municipalities in the two districts into strata, after which a random sample was used to select from each stratum. a specific number of sample sizes was selected from the population from each local municipality. a total of 497 questionnaires were administered in the two districts to participate in the research study. statistical analysis data collected were analysed using the statistical package for social sciences (spss, version 23 of 2015) software. spss software can be used to assist in calculating a variety of statistical analysis which has a dynamic data processing ability. the data were subjected to descriptive statistics such as frequency, percentages, mean and graphical representations. these were employed to analyze the household figure 1. districts and local municipalities in nor th west province. source: municipality and demarcation board of south africa (2009). 66 agron. colomb. 37(1) 2019 demographics information and observe climate variability and adaptation strategies in other to fulfill the objectives of the study. on the other hand, wilcoxon sign-rank sum test was used to analyze farmers’ prioritization of determinants on cultivation in the past and present. farmers’ prioritization of determinants on cultivation using wilcoxon signed-rank computation the wilcoxon signed-rank sum test applies to twosample designs involving repeated measures, matched pairs, or “before” and “after” measures like the t-test for correlated samples. the wilcoxon signed-rank test is a non-parametric version of a paired samples t-test, used to test the difference between paired data and it compares two groups. the wilcoxon signed-rank statistics can be computed as sign statistic of the pair-wise averages of data (hettmaspherger et al., 1997). null hypothesis: there is no statistically significant difference between the two variables. farmers’ prioritization on cultivation in the past is same with cultivation in the present. alternative hypothesis: there is a statistically significant difference between the two variables. farmers’ prioritization on cultivation in the past is not the same with cultivation in the present. empirical model: m = σ x / n formula for the normal distribution: ƒ(x) = e ( x µ )² / 2 σ ² (4) σ √ 2π for a given mean (µ) and standard deviation (σ), plug in any value of x to receive the proportional frequency of that value in that particular normal distribution. with sample taken from population a being smaller than the sample from population b) reject h0 if ta ≥ tu or ta ≤ tl results and discussion distribution of municipalities table 1 below shows the distribution of households according to the municipalities. most of the farmers interviewed were from ngaka modiri molema with 76.5% of the total sample. this area is known for maize production in the country with five local municipalities namely; tswaing, ditsobotla, mahikeng, ratlou, and zeerust. most maize farmers were from tswaing local municipalities with 25.2%, followed by ditsobotla with 21.1%, mahikeng with 15.7%, ratlou with 2.0% and ramotshere moiloa, which is the smallest with 1.8%. on the other hand, bojanala district constitutes 23.5% of the total respondents, with 5 local municipalities which include; kgetleng with 8.9%, rustenburg is 9.1%, moses kotane constitutes 7.0%, madibeng is 6.0% and moretele with a proportion of 3.2% as shown below. table 1. distribution of the municipalities. characteristics frequency percentage district municipalities bojanala district 117 23.5 ngaka modiri molema 380 76.5 total 497 100.0 local municipalities kgetleng 44 8.9 rustenburg 45 9.1 moses kotane 35 7.0 madibeng 30 6.0 moretele 16 3.2 tswaing 125 25.2 ditsobotla 105 21.1 mahikeng 78 15.7 ratlou 10 2.0 ramotshere moiloa 9 1.8 total 497 100.0 demography the findings regarding demographics in the study area are shown in table 2. these include information about farmer’s household size, gender, age, marital status, educational background and the source of income. results of the survey in table 2 showed that 76.3% of the farmers were male, while 23.7% were female. as regards to marital status, 26.6% were single, 54.7% were married, 8.0% were divorced, and 5.8% were widows, while 4.8% was separated. agriculture provides food and fiber for the people; 67.4% of the farmers have their major source of income from agriculture while 32.6% do not have their major source of income from agriculture. the results for the age group indicated that the majority of the farmers fall within the age group of 61-70 years old. according to bayard et al. (2007), age is positively related to some climate change adaptation measures that are related to agricultural activities. the age group 41-50 constitutes 24.9%, while the smallest age group is 71-80 with 1.2%. the youth age group (18-30 years) constituted 8.5% and they seem not to be interested in farming. the computer age enables young people to divert attention from 67oduniyi oluwaseun samuel, antwi micheal akwasi, tekana sibongile sylvia: prioritization on cultivation and climate change adaptation techniques: a potential option in strengthening climate resilience in south africa agriculture into information technology and other related professions. this result confirmed to the findings of maponya and mpandeli (2012), who stated that young people in the communities are involved in other activities and use opportunities in the fields of information technology, tendering and jobs in various government departments in the province. table 2. demography (composition and household characteristics). characteristics percentage household size 1-3 30.6 4-6 39.4 7-9 21.1 10-12 4.6 13-15 4.2 total 100.0 household gender male 76.3 female 23.7 total 100.0 household age 18-30 8.5 31-40 17.5 41-50 24.9 51-60 19.9 61-70 28.0 71-80 1.2 total 100.0 household marital status single 26.6 married 54.7 divorced 8.0 widowed 5.8 separated 4.8 total 100.0 educational level pre-school 3.4 sub standard a & b 9.3 standard 1-5 36.0 standard 6-10 28.4 higher 7.2 none 15.7 total 100.0 farming as major income yes 67.4 no 32.6 total 100.0 education is a key to power. the result on the level of education indicated that most of the farmers fall under standard 1-5 (grade 3 to grade 7), with 36% while 15.7% has no formal education. the level of education has a significant difference in farmers’ perception to climate change. according to asfaw and admassie (2004) and bamire et al. (2002), it was reported that education affected agriculture productivity by increasing the ability of farmers to produce more output from given resources and by enhancing the capacity of farmers to obtain and analyze information. maddison (2007) revealed that educated and experienced farmers are expected to have more knowledge and information about climate change and adaptation measures to use in response to climate challenges. about 28.4% fall under standard 6-10 (grade 8 to grade 12), while 3.4% attended preschool. many of the household size falls under the household grouping of 4-6 household members, with 39.4%. the household size of 1-3 is 30.6%, 7-9 is 21.1%, while household sizes of 10-12 and 13-15 constitute 4.6 and 4.2%, respectively. adaptation measure and strategies in the study area table 3 shows various adaptation strategies used by the farmers in the study area. most of the strategies above were targeted towards drought as increased temperature is the most perceived element in the study area. about 29.8% of the farmers in the study area practiced minimum or zero tillage to cope with drought by conserving soil moisture content and preserve soil organic carbon. minimum tillage is considered to be an environmentally agricultural practice which helps to enhance the soil arrangement. environmentally agricultural practice is defined as a practice that supports both agricultural production and biodiversity conservation, working in harmony together to improve the livelihoods of rural communities. it is one of the practices used in conservation agriculture to promote sustainability. according to maponya and mpandeli (2012), it was reported that farmers from limpopo engaged in minimum tillage to cope with drought.  ndamani and watanabe (2016) revealed by a research carried out in ghana that a slim majority of respondents (51%) use crop diversification strategies in response to climatic variability. changing the planting date was chosen by 22% of the respondents, while improving crop varieties was chosen by 12%. farmers also use farm diversification measures (6%), income generating activities (6%) and irrigation (2%) to mitigate the effects of climate change on their farming activities. about 1% of the respondents also undertakes agroforestry. from the results, it was shown that about 5.2% of the farmers practiced crop diversification. many adaptations to climate change and variability by rural household farmers 68 agron. colomb. 37(1) 2019 were centered on diversification. for example, fisher et al. (2015) reported that, in a rainfed systems that are prone to drought, farm diversification could take advantage of spatial variability in rainfall. the most common diversification strategy identified by the several studies was to grow a variety of crops (bryan et al., 2009, 2013; bele et al., 2014; westengen and brysting, 2014). previous research demonstrated a positive correlation between crop diversity and production (di falco et al., 2010). the likelihood of crop diversification is positively inf luenced by secure land tenure, access to information and credit, labor supply, and farming experience (hassan and nhemachena 2008; gbetibouo et al., 2010; fosu-mensah et al., 2012). another adaptation strategy from the study was the planting of different crops. about 5.2% of the respondents were involved in planting different crops to adapt to climate change, especially if one crop fails the other crops can still generate an income. climate change will likely affect regional cropping patterns in sub-saharan africa (kurukulasuriya and mendelsohn, 2006). many studies revealed farmers reassessed and cultivated different crops in response to perceived changes in temperature and rainfall. for example, kenyan farmers switched to cassava, sweet potatoes, and pigeon peas (bryan et al., 2013). cassava, in particular, is potentially useful for adaptation to climate change in sub-saharan africa, because it grows in marginal soils, tolerates periodic and extended periods of drought and heat, and is left in the ground until needed (jarvis et al., 2012). malawian farmers migrated to cassava growing areas during the 2001-2002 famine (brooks, 2014). important factors enabling crop switching are access to irrigation and to extension information (bryan et al., 2009, 2013). few of the farmers are planting improved seeds. about 3.6% of the farmers engaged in plant tolerant maize seeds. maize is the most important food crop in ssa, where it is almost completely rainfed and, therefore, dependent on the region’s increasingly erratic precipitation. around 40% of africa’s maize-growing area faces occasional drought stress in which yield losses are 10-25%. around 25% of the maize crop suffers frequent drought, with losses of up to half the harvest. to reduce vulnerability and improve food security, the drought tolerant maize for africa (dtma) project has released 160 drought tolerant (dt) maize varieties, between 2007 and 2013. the yield advantage of the new dt maize varieties over local maize varieties is greater. research in ssa has indicated a consistent yield advantage of improved maize varieties over local maize varieties at different levels of fertilizer use and various soil fertility and rainfall conditions (smale and jayne, 2003). however, while farmers expressed a demand for drought tolerance, availability of improved dt maize and sorghum seed limited their use in several countries (cavatassi et al., 2011; fisher and snapp, 2014; westengen and brysting, 2014). only in nigeria farmers did have access to improved dt varieties due to the presence of two development projects (tambo and abdoulaye, 2013). a change to drought-tolerant crops such as sunf lowers was also practiced. switching to crop varieties less sensitive to climatic stress is one of the preferred strategies of farmers in ssa. the study reviewed that about 2.4% of the farmers switched to drought tolerance crops. this is in accordance with fisher et al. (2015), who reported that policymakers also support this approach: a un general assembly resolution in 2009 emphasized the development of crop varieties that tolerate environmental stresses, including drought (westengen and brysting, 2014). new varieties of staple crops, many still under development, provide drought and heat tolerance as well as early maturation (karaba et al., 2007; cairns et al., 2013). the studies revealed that improved short-season varieties were available and farmers were growing them to escape drought (thomas et al., 2007; fosu-mensah et al., 2012; fisher and snapp, 2014; westengen and brysting, 2014). changing the planting dates is another adaptation strategy, with 4.2% of the farmers using this method in the study area. according to reason et al., (2005), the onset of the rainy season is crucial to the timing of rain-fed crops: if the farmer plants too early, soil moisture will be insufficient for seed germination; if the farmer plants too late, intense rain might wash the seeds away. farmers in several ssa countries reported they shift crop planting dates in response to year-to-year variability in the rainy season onset (sofoluwe et al., 2011; fosu-mensah et al., 2012; bryan et al., 2013; bele et al., 2014). crop rotation strategies were adopted by about 5.6% of the farmers. it plays an important role in increasing maize production in the study area. the result shows a similar report with other recent studies. crop rotation or switching crops was still found to have an effect on maize productivity (kuntashula et al., 2014). crop rotations are a temporal diversity through crop rotations. for example, alternating cereal crops with broadleaf crops and changing stand densities disrupts the disease cycles (krupinsky et al., 2002). in tanzania, farmers diversify crop types in a form of rotation as a way of spreading risks on the farm (adger et al., 2003; orindi and eriksen, 2005). this serves as an insurance against climate variability. 69oduniyi oluwaseun samuel, antwi micheal akwasi, tekana sibongile sylvia: prioritization on cultivation and climate change adaptation techniques: a potential option in strengthening climate resilience in south africa however, some strategies from table 3 are combined by the farmers to adapt to climate change. for example, some farmers apply a combination of crop diversification, plant tolerant maize seeds, and change to drought-tolerant crops, while others apply a combination of planting mature cultivars and shorten the growing period. table 3. adaptation strategies. practices frequency percentage minimum or low tillage 148 29.8 crop diversification 26 5.2 plant different crops 26 5.2 plant tolerant maize seeds 18 3.6 change to drought tolerance crops 12 2.4 crop rotation 28 5.6 changing of planting date 21 4.2 planting in different area 3 0.6 reduced cultivated land 7 1.4 ripping deeper and ploughing every year 20 4.0 prayers 23 4.6 improved land management 7 1.4 change of production practices 1 0.2 combination of 2, 3 and 5 72 14.5 combination of 12 and 13 51 10.3 none 34 6.8 total 497 100.0 analysis of farmers’ prioritization of cultivation determinants in the past and present tables 4 and 5 summarize the prioritization determinants used by the farmers prior to planting in the past and at present. in the past, soil management (29%) and network with cultural groups (23.7%) were the farmers’ priority. they seemed to engage in networking with a cultural association, religious groups, committees in the community, farmers’ associations and other farmers. however, at present, farmers’ prioritization determinant involves more infrastructural and structural facilities, acquiring new skills to cope with the impact of climate change and assessing available strategies option. tables 6, 7 and 8 show the analysis of farmers’ prioritization determinants on cultivation both in the past and present. the interpretation of the tables is summarized below. a wilcoxon signed-ranks test indicated that the prioritization of determinant on cultivation present (mean rank = 267.08) was rated more favorably than the prioritization of determinant of cultivation before (mean rank = 95.87), z = -15.434, p = 0.000”. the wilcoxon signed rank test shows that the observed difference between both measurements is significant. there is a statistically significant difference and table 4. frequency table for prioritization of determinants on cultivation in the past. prioritization of determinants frequency percentage network with cultural association 118 23.7 network with religious group 40 8.0 network with committees in the community 61 12.3 network with other farmers 79 15.9 network with farmers’ association 10 2.0 soil management 144 29.0 access to water for farm production 45 9.1 total 497 100.0 table 5. frequency table for prioritization of determinants on cultivation in the present. prioritization of determinants frequency percentage extension service access 53 10.7 agribusiness skill 8 1.6 water management 74 14.9 innovative and creative thinking 4 0.8 decision making skill 1 0.2 soil management 51 10.3 access to production infrastructure 1 0.2 network with financial institution 3 0.6 network with farmers’ association 56 11.3 network with farmers’ cooperative 40 8.0 infrastructural facilities 65 13.1 structural facilities 108 21.7 education and training 33 6.6 total 497 100.0 table 6. descriptive statistics. n mean std. deviation minimum maximum prioritization of determinant on cultivation before 497 3.88 2.138 1 7 prioritization of determinant on cultivation present 497 8.65 4.561 1 14 70 agron. colomb. 37(1) 2019 we reject the null hypothesis that both samples are different. we assume here that there is a difference between present and past. the mean rank for prioritization determinants at present is higher than in the past. conclusions the study brought a limelight by identifying the different adaptation strategies used, which include minimum or zero tillage, crop diversification, planting different crops, planting tolerant maize seeds, changing to drought tolerant crops, crop rotation, changing planting dates, planting in different areas, reducing cultivated land, ripping deeper and ploughing every year, prayers, planting mature cultivars, shortening the growing period, improving land management and changing production practices. however, minimum tillage is the most used practice with about 29.8% of the respondents. the evidence of climate variability in the study area was established, which revealed a continuous increase in temperature and low rainfall patterns over the years. in the same manner, the study investigated farmers’ prioritization of determinants of cultivation in the past and present. it showed the descriptive statistics of prioritization options used by the farmers in the past and present. the result revealed that soil management and network with cultural groups were the most used priorities by farmers in the past. however, in the present, farmers’ prioritization has been altered in other to cope with climate change scenarios and variability. at present, farmers use varieties of prioritization options ranging from agribusiness skill, water management skill, decision-making skill, innovative and creative thinking, soil management, infrastructural facilities, structural facilities, education and training, network with farmers’ association, among many others. the result emphasized that there was a statistically significant difference between farmers’ prioritization of determinants of cultivation in the past and present. prioritization of determinant of cultivation at present is greater than that of the past, with a mean rank of 267.08, n is 366b (positive rank) and p<0.000. the study recommends that present prioritization should be look to enhance adaptation, along with the incorporation of conservation agricultural practices to the existing strategies. acknowledgments we would like to express our sincere gratitude to the anonymous reviewers for improving the quality of this paper. we also acknowledge the support of the university of south africa (unisa) for the bursary and grant given for the research, and thanks are extended to those who have contributed to the success of this paper. literature cited adger, w.n., s. huq, k. brown, d. conway, and m. hulme. 2003. adaptation to climate change in the developing world. prog. dev. stud. 3, 179-195. doi: 10.1191/1464993403ps060oa adger, w.n., n.w. arnell, and e.l. tompkins. 2005. successful adaptation to climate change across scales. global environ. chang. 15, 77-86. doi: 10.1016/j.gloenvcha.2004.12.005 asfaw, a. and a. admassie. 2004. the role of education on the adoption of chemical fertiliser under different socioeconomic environments in ethiopia. j. agric. econ. 30(3), 215-228. doi: 10.1016/j.agecon.2002.12.002 bamire, a.s., y.l. fabiyi, and b. manyong. 2002. adoption pattern of fertiliser technology among farmers in the ecological zones of south-western nigeria: a tobit analysis aust. j. agric. res. 5, 901-910. doi: 10.1071/ar01095 bayard, b., c.m. jolly, and d.a. shannon. 2007. the economics of adoption and management of alley cropping in haiti. j. environ. manage. 84, 62-70. doi: 10.1016/j.jenvman.2006.05.001 bele, m.y., d.j. sonwa, and a.m. tiani. 2014. local communities vulnerability to climate change and adaptation strategies in bukavu in dr congo. j. env. dev. 23(3), 331-357. doi: 10.1177/1070496514536395 below, t.b., k.d. mutabazi, d. kirschke, c. franke, s.r. sieber, and k. tscherning. 2012. can farmers’ adaptation to climate change be explained by socio-economic household-level variables? global environ. change 22(1), 223-235. doi: 10.1016/j. gloenvcha.2011.11.012 bfap (bureau for food and agricultural policy). 2007. modeling the economic impact of climate change on the south african maize industry. bfap report # 2007-02. pretoria, south africa. bilham, j. 2011. climate change impacts upon crop yields in kenya: learning from the past. earth environ. 6, 1-45. table 7. ranks. n mean rank sum of ranks negative ranks 96a 95.87 9203.50 positive ranks 366b 267.08 97749.50 ties 35c total 497 table 8. statistics based on wilcoxon signed ranks test. prioritization of determinant on cultivation present prioritization of determinant on cultivation before z -15.434a asymp. sig. (2-tailed) 0.000 a. based on negative ranks. 71oduniyi oluwaseun samuel, antwi micheal akwasi, tekana sibongile sylvia: prioritization on cultivation and climate change adaptation techniques: a potential option in strengthening climate resilience in south africa brooks, s. 2014. enabling adaptation? lessons from the new ‘green revolution’ in malawi and kenya. clim. change 122, 15-26. doi: 10.1007/s10584-013-0992-0 bryan, e., t.t. deressa, g.a. gbetibouo, and r. claudia. 2009. adaptation to climate change in ethiopia and south africa: options and constraints. environ. sci. policy 12, 413-426. doi: 10.1016/j.envsci.2008.11.002 bryan, e., r. claudia, b. okoba, c. roncoli, s. silvestri, and m. herrero. 2013. adapting agriculture to climate change in kenya: household strategies and determinants. j. environ. manage. 114, 26-35. doi: 10.1016/j.jenvman.2012.10.036 cairns, j.e., j. hellin, s. kai, l.a. jose, f.m. john, c. thierfelder, and b.m. prasanna. 2013. adapting maize production to climate change in sub-saharan africa. food sec. 5, 345-360. doi: 10.1007/s12571-013-0256-x campbell, b.m., s.j. vermeulen, p.k. aggarwal, c. corner-dolloff, g. evan, a.m. loboguerrero, j. ramirez-villegas, t. rosenstock, l. sebastian, p.k. thornton, and e. wollenberg. 2016. reducing risks to food security from climate change. glob. food sec. 11, 34-43. doi: 10.1016/j.gfs.2016.06.002 cavatassi, r., l. lipper, and u. narloch. 2011. modern variety adoption and risk management in drought prone areas: insights from the sorghum farmers of eastern ethiopia. agr. econ. 42, 279-292. doi: 10.1111/j.1574-0862.2010.00514.x deressa, t.t., r.m. hassan, c. ringler, t. alemu, and m. yesuf. 2009. determinants of farmer’s choice of adaptation methods to climate change in the nile basin of ethiopia. global environ. change 19, 248-255. doi: 10.1016/j.gloenvcha.2009.01.002 deressa, t.t., r.m. hassan, and c. ringler. 2011. perception and adaptation to climate change by farmers in the nile basin of ethiopia. j. agric. sci. 149, 23-31. doi: 10.1017/s0021859610000687 di falco, s., m. bezabih, and m. yesuf. 2010. seeds for livelihood: crop biodiversity and food production in ethiopia. ecol. econ. 69, 1695-1702. doi: 10.1016/j.ecolecon.2010.03.024 donatti, c.i., c.a. harvey, m.r. martinez-rodriguez, r. vignola, and c.m. rodriguez. 2018. vulnerability of smallholder farmers to climate change in central america and mexico: current knowledge and research gaps. clim. dev. 3(11), 264-286. doi: 10.1080/17565529.2018.1442796 fao. 2009. the state of food insecurity in the world 2009 an fao perspective. rome, london. fisher, m. and s. snapp. 2014. smallholder farmers’ perceptions of drought risk and adoption of modern maize in southern malawi. exp agr. 50(4), 533-548. doi: 10.1017/s0014479714000027 fisher, m., t. abate, r.w. lunduka, w. asnake, y. alemayehu, and r.b. madulu. 2015. drought tolerant maize for farmer adaptation to drought in sub-saharan africa: determinants of adoption in eastern and southern africa. clim. change. 133, 283-299. doi: 10.1007/s10584-015-1459-2 fosu-mensah, b.y., p.l.g. vlek, and d.s. maccarthy. 2012. farmers’ perception and adaptation to climate change: a case study of sekyedumase district in ghana. environ. dev. sustain. 14(4), 495-505. doi: 10.1007/s10668-012-9339-7 gbetibouo, g.a., r.m. hassan, and c. ringler. 2010. modelling farmers’ adaptation strategies for climate change and variability: the case of the limpopo basin, south africa. agrekon 49(2), 217-234. doi: 10.1080/03031853.2010.491294 gsa (grain south africa). 2010. a report on the trends in the agricultural sector. department of agriculture, forestry and fisheries, pretoria, south africa. nhemachena, c. 2008. agriculture and future climate dynamics in africa: impacts and adaptation options. phd thesis. department of agricultural economics, extension and rural development, university of pretoria, south africa. hisali, e., p. birungi, and f. buyinza. 2011. adaptation to climate change in uganda: evidence from micro level data. globa l env iron. cha nge 21, 1245-1261. doi: 10.1016/j. gloenvcha.2011.07.005 ifad. 2009. high food prices: impact and recommendations. url: http://www.ifad.org/operations/food/ceb.htm. (accessed 26 march 2013). ipcc (inter governmental panel for climate change). 2001. impacts, adaptation and vulnerability. in: mccarthy, j.j., o.f. canziani, n.a. leary, d.j. dokken, and k.s. white (eds.). ipcc working group ii, third assessment report. cambridge university press, cambridge, uk. ipcc. 2007. climate change 2007: impacts, adaptation and vulnerability. in: parry, m.l., o.f. canziani, j.p. palutikof, p.j. van der linder, c.e. hanson. (eds.). contribution of working group ii to the ipcc fourth assessment report. cambridge university press, cambridge, uk. jarvis, a., j. ramirez-villegas, b.v. herrera campo, and c. navarro-racines. 2012. is cassava the answer to african climate change adaptation? trop. plant biol. 5(1), 9-29. doi: 10.1007/ s12042-012-9096-7 jones, p.g. and p.k. thornton. 2003. the potential impacts of climate change on maize production in africa and latin america in 2055 glob. environ. change 13(1), 51-59. doi: 10.1016/ s0959-3780(02)00090-0 karaba, a., s. dixit, r. greco, a. aharoni, k. trijatmiko, n. marschmartinez, a. krishnan, k. nataraja, m. udayakumar, and a. pereira. 2007. improvement of water use efficiency in rice by expression of hardy, an arabidopsis drought and salt tolerance gene. proc. natl. acad. sci. usa 104(39), 15270. doi: 10.1073/pnas.0707294104 kemausuor, f., e. dwamena, a. bart-plange, and n. kyei-baffour. 2011. farmer’s perception of climate change in the ejurasekyeredumase district of ghana. arpn j. biol. agric. sci. 6, 26-37. kihupi, m.l., e.e. chingonikaya, and c. mahonge. 2015. ‘smallholder farmers’ perception of climate change versus meteorological data in semi-arid areas of iringa district, tanzania. environ. earth sci. 5(2), 137-147. krupinsky, j.m., k.l. bailey, m.p. mcmullen, b.d. gossen, and t.k. turkington. 2002. managing plant disease risk in diversified cropping systems. agron. j. 94, 198-209. doi: 10.2134/ agronj2002.955a kuntashula, e., l.m. chabala, and b.p. mulenga. 2014. impact of minimum tillage and crop rotation as climate change adaptation strategies on farmer welfare in smallholder farming systems of zambia. j. sustain. dev. 7(4). doi:10.5539/jsd.v7n4p95 kurukulasuriya, p., r.h. mendelsohn, and r. benhin. 2006. will african agriculture survive climate change? world bank econ. rev. 20(3), 367-388. doi: 10.1093/wber/lhl004 72 agron. colomb. 37(1) 2019 maddison, d. 2007. the perception of an adaptation to climate change in africa. policy research working paper 4305. world bank, washington dc. maponya, p. and s. mpandeli. 2012. climate change and agricultural production in south africa: impacts and adaptation options. j. agric. sci. 4(10). doi:10.5539/jas.v4n10p48 mary, a.l. and a.e. majule. 2009. impacts of climate change, variability and adaptation strategies on agriculture in semi-arid areas of tanzania: the case of manyoni district in singida region, tanzania. afr. j. environ. sci. technol. 3, 206-208. mertz, o., c. mbow, and a. reenberg. 2009. farmers’ perceptions of climate change and agricultural adaptation strategies in rural sahel. j. environ. manage. 43, 804-816. doi: 10.1007/ s00267-008-9197-0 moyo, m., b.m. mvumi, m. kunzekweguta, k. mazvimavi, p. craufurd, and p. dorward. 2012. farmer perceptions on climate change and variability in semi-arid zimbabwe in relation to climatology evidence. afr. crop sci. j. 20, 317-335. mqadi, z. 2005. production function analysis of the sensitivity of maize production to climate change in south africa. msc thesis, university of pretoria, south africa. mudrakartha, s. 2012. groundwater recharge management in saurashtra, india: learnings for water governance. phd thesis, university mahal, jagatpura, jaipur, india. ndamani, f. and t. watanabe. 2016. determinants of farmers’ adaptation to climate change: a micro level analysis in ghana. sci. agric. 73(3), 201-208. doi: 10.1590/0103-9016-2015-0163 ndhleve, s., m.d.v. nakin, and b. longo-mbenza. 2017. impacts of supplemental irrigation as a climate change adaptation strategy for maize production: a case of the eastern cape province of south africa. water sa 43(2), 222-228. doi: 10.4314/wsa. v43i2.06 orindi, v.a. and s. eriksen. 2005. mainstreaming adaptation to climate change in the development process in uganda. ecopolicy series 15. african centre for technology studies (acts), nairobi, kenya. osbahr, h., c. twyman, w. adger, and d. thomas. 2010. evaluating successful livelihood adaptation to climate variability and change in southern africa. ecol. soc. 15(2), 27. doi: 10.5751/ es-03388-150227 reason, c.j.c., s. hachigonta, and r.f. phaladi. 2005. interannual variability in rainy season characteristics over the limpopo region of southern africa. int. j. climatol. 25, 1835-1853. doi: 10.1002/joc.1228 rosenzweig, c. and m.l. parry. 1994. potential impact of climate change on world food supply. 133-138. doi: 10.1038/367133a0 smale, m. and t.s. jayne. 2003. maize breeding in east and southern africa, 1900-2000. international food policy research institute. url: http://ideas.repec.org/p/fpr/2020br/1204.html. (accessed 18 december 2008). sofoluwe, n.a., a.a. tijani, and o.i. baruwa. 2011. farmers’ perception and adaptation to climate change in osun state, nigeria. afr. j. agric. res. 6(20), 4789-4794. tambo, j.a. and t. abdoulaye. 2013. smallholder farmers’ perceptions of and adaptations to climate change in the nigerian savanna. reg. environ. change 13, 375-38. doi: 10.1007/ s10113-012-0351-0 thomas, d., h. twyman, h. osbahr, and b. hewitson. 2007. adaptation to climate change and variability: farmer responses to intra-seasonal precipitation trends in south africa. clim. change 83(3), 301-22. doi: 10.1007/s10584-006-9205-4 udenyi, o.g. 2010. impacts of climate change. nigeria social network. wang, m., y. li, w. ye, j.f. bornman, and x. yan. 2011. effects of climate change on maize production, and potential adaptation measures: a case study in jilin province, china. clim. res. 46, 223-242. doi: 10.3354/cr00986 westengen, o.t. and a.k. brysting. 2014. crop adaptation to climate change in the semi-arid zone in tanzania: the role of genetic resources and seed systems. agric. food secur. 3(1), 3. doi: 10.1186/2048-7010-3-3 zvigadza, s., g. mharadze, and s. ngena. 2010. communities and climate change: building local capacity for adaptation in goromonzi district, munyawiri ward, zimbabwe. url: http: eepsea.org/en/ev-156352-201-1-do_topic.html (accessed 4 september 2010). evaluation of irrigation in roses in a suitable substrate with three water depths and the percentage of drainage received for publication: 9 august, 2018. accepted for publication: 5 december, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.73912 1 universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 departamento de ingeniería civil e ingeniería agrícola. facultad de ingeniería. universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 3 departamento de ingeniería agrícola. facultad de ingeniería. universidad sur colombiana, neiva (colombia). * corresponding author: jevelezs@unal.edu.co agronomía colombiana 36(3), 266-273, 2018 evaluation of irrigation in roses in a suitable substrate with three water depths and the percentage of drainage evaluación del riego en rosa en sustrato de acuerdo a tres láminas de agua y el porcentaje de drenaje jorge valencia1, javier vélez2*, and john arévalo3 abstract resumen the municipality of facatativa, where the research was carried out, is located in the bogota plateau (department of cundinamarca), an area specialized in the production of f lowers that, along with other producing regions of the department, represent around 72% of national production. establishing the amount of water and the time of application is a key factor that contributes to obtain the quality and production required, according to the requirements in commercial crops, such as rose. the main objective of this study was to evaluate the effect of three irrigation depths on rosa sp. vendela variety in substrate (80% toasted rice husks and 20% compost), based on evapotranspiration and percentage of drainage, in a greenhouse in the bogota plateau. the experiment was conducted in two crop cycles during 2014. the production and quality of the harvest were evaluated with three irrigation depths: control treatment (t1) with 100% of the crop’s evapotranspiration (etc) and drainage percentage (% d), t2 and t3, equivalent to 80% and 65% of t1, respectively. irrigation was applied as follows: 15.04, 12.39 and 10.35 m3 per bed were applied for two cycles in t1, t2 and t3, representing a reduction of 17.6 and 31.2% for t2 and t3, respectively, compared to the control treatment. the production of f loral stems, the bud diameter and length did not have significant differences (p<0.05) according to the duncan test; however, t1 had the highest number of stems. the length and diameter of the stem, the crop coefficient kc and water use efficiency (wue) presented significant differences between the treatments. the growth curves showed a continuous increase, which fit the logistic model. el municipio de facatativá, lugar donde se realizó la investigación, se encuentra ubicado en la sabana de bogotá (departamento de cundinamarca), zona especializada en la producción de f lores, y que en conjunto con otras regiones productoras del departamento, representan alrededor del 72% de la producción nacional. establecer la cantidad de agua y el momento de aplicación es un factor clave que contribuye a obtener la calidad y producción requeridas, conforme con las exigencias en cultivos comerciales como la rosa. el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de tres láminas de riego en rosa sp. variedad vendela en sustrato (80% cascarilla de arroz tostada y 20% compost), con base en la evapotranspiración y porcentaje de drenaje, en invernadero en la sabana de bogotá. el experimento se realizó en dos ciclos durante el año 2014. fue evaluada la producción y calidad de la cosecha, con tres láminas de riego, un tratamiento control (t1) con una lámina del 100% de la evapotranspiración de cultivo (etc) y el porcentaje de drenaje (% d), un t2 y t3 equivalentes al 80 y 65% de t1, respectivamente. se aplicaron 15.04, 12.39 y 10.35 m3 por cama, durante los dos ciclos, en t1, t2 y t3, representando una reducción del 17.6 y 31.2% para t2 y t3, respectivamente, con respecto al tratamiento control. la producción de tallos f lorares, el diámetro y la longitud del botón no presentó diferencias significativas (p<0.05) de acuerdo con la prueba de duncan; sin embargo, el t1 tuvo la mayor cantidad de tallos. la longitud y diámetro del tallo, el coeficiente de cultivo kc y la eficiencia en el uso del agua (wue) presentaron diferencias significativas entre tratamientos. las curvas de crecimiento presentaron un incremento continuo, con ajuste al modelo logístico. key words: deficit, evapotranspiration, production, quality, growth curve. palabras clave: déficit, evapotranspiración, producción, calidad, curva de crecimiento. the evaporative demand that occurs during the growing season (arevalo et al., 2014). during the early stages of a crop, water is lost mainly due to direct evaporation from the soil; however, as development introduction the water requirements of a crop refer to the amount of water and the timing of its application, with the objective of offsetting the moisture deficit of the soil or substrate and http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.73912 267valencia, vélez, and arévalo: evaluation of irrigation in roses in a suitable substrate with three water depths and the percentage of drainage increases and it fully covers the ground, transpiration becomes the most important process (allen et al., 2006). there are several factors involved in the process of evapotranspiration: crop characteristics, management, soil or growth medium and atmospheric variables that affect evaporation and transpiration (allen et al., 2006). the etc is calculated as the product of the cultivation coefficient (kc) and the evapotranspiration of the reference crop (eto); with optimum management and adequate water supply, maximum yields are achieved according to climatic conditions. generally, the correction factor (kc) is required, which depends on the type of crop, variety, age and agronomic management (allen et al., 2006). the most appropriate indicator for an irrigation scheduling is measuring the water status of the plant because it best evidences the agronomic response of the crop to the water level that it was submitted to (vélez et al., 2007). the water status of the plant can be monitored with the leaf water potential or stem potential (ψt), expressed in mega pascals (mpa) and measured with a scholander pressure chamber (arévalo et al., 2013). the cycle of a f lower stem is on average 10 to 11 weeks; half of this period is vegetative growth and the other half is reproductive. the growing period is subdivided into bud induction and development of the f lower stem, false leaves are closed and most of the time have a reddish color (rodríguez and flores, 2006). the reproductive stage starts with the induction of f loral primordia (palmiche) coinciding with a color differentiation of the stem and leaves from red to green. the following phenological stages are known as ‘rice’ (bud diameter around 0.4 cm), and pea (0.5 to 0.7 cm) with fully open leaves and a more rounded bud. next stages are identified as ‘garbanzo’ (0.8 to 1.2 cm) with losses of reddish stems and leaves, and ‘scratch color’ (1.8 to 2.9 cm) the phenology stage when the sepals have begun to spread due to the growth of the bud, further developing the color of the petals. finally, ‘cut’ (harvest) indicates when the f lowers are ready to be commercialized, but not fully developed (cáceres et al., 2003). the growth analysis is based on the development of measurements, such as dry weight, stem length, number of leaves, and number of branches, among others (arévalo et al., 2013). furthermore, it can be described from a mathematical point of view through direct measurements, such as total dry mass of the plant, leaf area and time. in addition to derived measurements, there are several growth indexes useful to analyze the plant development rate and state the effect of management strategies on the crop development, such indexes are the relative growth rate (rgr), the crop growth rate (cgr), net assimilation rate (nar), leaf area duration (lad), relative leaf area (rla), leaf area index (lai), and specific leaf area (sla) (melgarejo et al., 2010). the interpretation of the logistic model based on the growth of a parameter that has great commercial value, such as the length of the f lower stem, represents a useful tool for programming and agronomic management of commercial rose crops, determining the right time for harvest, according to commercial requirements (rodríguez and flores, 2006). the main objective of this research was to assess the effect of different irrigation levels calculated with the crop evapotranspiration on production and crop quality for the rose (rosa sp.) vendela variety planted in substrate. based on the work carried out, it is recommended to evaluate the effect of applying an 80% of the water needs and a correction factor of the drainage percentage between 30 and 40%, seeking to preserve the quality of the f lower stems. materials and methods the experiment was conducted between august and november 2014 (week 35 to 48), on the santa maria farm (xv property), in a plastic greenhouse with an area of 5,163 m2, overhead and lateral ventilation with mechanical opening and closing regulated by electric gear motors, structure in galvanized iron pipe, in 5-gauge white polyethylene. during the test weeks, the minimum and maximum average temperatures were recorded as 17.97°c and 20.63°c, respectively. the study area was located in the municipality of facatativa (cundinamarca, colombia), with coordinates 4o46’50.3” n, 74°19’18.0” w and 2,586 m a.s.l. according to the caldas-lang model, the area is cold and dry, with an average annual temperature of 13.6°c, and maximum and minimum temperatures of 22°c and 6°c, respectively; the winds usually blow in the south-east direction, with average speeds of 2.6 m s-1; relative humidity of 76%, annual rainfall below 650 mm and actual evapotranspiration between 630 and 640 mm yr-1 (igac, 2012). the studied crop was rosa sp. vendela variety, planted in 2013 in a 32.5 m long and 0.8 m wide beds grown in substrate, composed of 80% burnt rice husk and 20% compost within a framework of continuous production, evaluated at all developmental stages. a completely randomized design (crd) was used, with three treatments and three replicates per treatment, each 268 agron. colomb. 36(3) 2018 repetition had three beds, considering the bed as the experiment unit, for a total of nine beds per treatment. the treatments consisted of three irrigation depths: control treatment t1 with a depth equivalent to 100% of the crop evapotranspiration (etc), and t2 and t3, equivalent to 80% and 65% of t1, respectively. during the experiment, the irrigation was programmed by volume, determined daily as a correction factor of the drainage percentage (fdp). the reference crop evapotranspiration (eto) was determined daily, with direct readings with a 1 mm precision atmometer (et gage), between 7:00 and 7:30 a.m. et gage consists of a canvas covered ceramic evaporation plate mounted on a water reservoir, the reservoir’s capacity is 300 mm deep and the green canvas was #54, used to estimate alfalfa reference. the et gage was installed at the average height of the canopy. based on the methodology established by allen et al. (2006), the crop evapotranspiration (etc) was determined with a fixed crop coefficient value (kc) of 0.94 recommended by rodríguez (1998) to program irrigation and production optimization with minimal drainage depth. planning to assess and monitor the drained volume, nine volume lysimeters were installed, three per treatment, to calculate the drainage percentage (%d), as the ratio of the drawn depth and net applied depth. the crop coefficient (kc) was calculated from the eti/eto ratio, where (eti) is quantified as the water balance (difference between the volume of water applied by irrigation and drained volume in the lysimeter), taking the changing soil moisture as a constant value. the growth of the stem and the bud was monitored for two crop cycles, the first beginning at 35 weeks and the second at 39, approximately nine weeks per cycle, obtaining simple sigmoidal type curves, with three growth phases: logarithmic, linear and senescence, as described by salisbury and ross (1994). additionally, the absolute growth rate (agr) and relative growth (rgr) were evaluated for the bud and stem. the equations used were mostly adjusted from the model obtained after calculating the agr of the stem length (eq.1) and bud diameter (eq.2). equations as follow: y = a × b × e –b(x-c) (1) (1 + e–b(x–c))2 y = a × b × c × e –cx (2) (1 + e–b(x–c))2 a second set of equations was adjusted from a model obtained from the rgr of stem length (eq.3) and bud diameter (eq.4). these equations were: y = agr (3) l y = b × c × e –cx (4) 1 + b × e–cx where, y is the absolute rate of stem growth, a is the maximum final dimension, b is day on which the highest growth rate occurs, c is the relative rate of growth at the inf lection point, x is time in weeks and l is stem length. thirty-six (36) stems per treatment were labeled. the measurement was made in the vegetative phase and in the reproductive phases; “palmiche” is the induction of the f loral primordium, followed by “rice” with less than 4 mm in diameter, “pea” with an approximately 0.5 cm long peduncle, “garbanzo” with a peduncle with an average length of 4 cm, and approximately thirteen pairs of leaves, “double garbanzo” with a peduncle approximately 9 to 12 cm long, “scratch color” in which the color of the petals is observed, and “cutoff ”. the production of the f loral stems was measured weekly per bed for each treatment and repetition. the production results and f loral stem grow th were analyzed using descriptive statistics, nonlinear regression, analysis of variance (anova) and mean comparison test with the duncan method and a significance level of 5%, using spss® statistics software (armonk, new york). results and discussion the potential evapotranspiration (eto) measured with an atmometer was 1.83 mm, while the eto for the type a tank was 2.14 mm. crop’s evapotranspiration (etc) determined with the atmometer eto from week 35 to 48 was 1.68. the crop evapotranspiration with lysimeter (eti) for t3 (1.65 mm) was significantly different (p<0.05) to t2 and t1 (1.99 and 2.05 mm, respectively). in the t1 treatment, the eti and eto of the atmometer and the type a tank were similar, ranging 2.05, 1.83 and 2.14 mm, respectively; thus, the eto was adjusted to the water needs of the crop. 269valencia, vélez, and arévalo: evaluation of irrigation in roses in a suitable substrate with three water depths and the percentage of drainage the total volume of water applied to treatments t1, t2 and t3 was 15.04, 12.39 and 10.35 m3 per bed, respectively, in the two cycles, which is equivalent to 3.64, 2.99 and 2.51 mm per day, respectively (fig. 1). the reductions in the volume of water applied to t2 and t3 compared to t1 were 17.6% and 31.2%, respectively. the volumes were lower than those reported by patiño (2000) who stated that the irrigation volume must range between 3.70 and 5.29 mm per day. daily average values, 44.30%, 32.83% and 31.09% for t1, t2 and t3, respectively. the %d was adjusted taking into account the preset interval to use the drainage percentage correction factor (dpf) (30-50%) in nine (9) of the fourteen (14) weeks, with averages of 44.30% and 41.60% for the %d and dpf of t1, respectively (fig. 2). the %d was lower than those reported by esmeral et al. (2011) in rose cv. charlotte, resulting in 52.65, 63.17 and 63.14% for the three substrates, 100% for burnt rice husks (brh), 65% for brh + 35% coconut fiber and 35% for brh + 65% coconut fiber, respectively. however, it was higher than those proposed by arreaza (2000) and meneses (2004) in this study the %d ranged from 5% to 20% for carnations planted in the substrate, and reported by martínez and roca (2011) 10 to 30%. the coefficient of culture medium calculated for t1, t2 and t3 was 1.15, 1.13 and 0.93, respectively, with significant differences (p<0.05) according to the duncan test for t3 (t2 and t1) and a high pearson linear correlation (p<0.05) eti, in t1 and t2, with 0.50 and 0.48, respectively (tab. 1). the kc values were not associated with a growth stage and were close to those reported by esmeral et al. (2011), who obtained values of 0.79 and 1.50, in rose cv. charlotte planted on the bogota plateau. the kc value of t1 (1.15), was similar to that found by arevalo et al. (2013), who reported a value of 1.13, for a treatment watered at 100% etc in rose cv. freedom in soil. the growth showed a continuous behavior (fig. 3a). in the second measurement cycle starting at week 43, t1 had table 1. evapotranspiration of the referenced crop (eto), the lysimeter (eti)and calculated crop coefficient (kc). values with different letters indicate significant differencesaccording to the duncan test (p<0.05). week eto (mm d-1) t1 (100%etc) t2 (80%t1) t3 (65%t1) eti (mm d-1) kc eti (mm d-1) kc eti (mm d-1) kc 35 1.30 1.59 a 1.17 a 1.42 a 1.01 a 1.14 a 0.80 a 36 1.79 1.66 a 0.95 a 1.82 a 0.99 a 1.61 a 0.90 a 37 1.41 1.53 a 1.14 a 1.64 a 1.17 a 1.35 a 0.99 a 38 1.60 1.85 a 1.18 a 1.84 a 1.17 a 1.55 a 0.99 a 39 1.83 2.47 a 1.34 a 2.27 a 1.24 ab 1.96 a 1.07 b 40 1.64 1.98 a 1.32 a 1.77 a 1.18 a 1.44 a 0.96 a 41 1.50 1.66 a 1.01 a 1.62 a 1.01 a 1.26 a 0.78 b 42 1.84 2.27 a 1.20 a 2.13 a 1.14 a 1.76 a 0.95 a 43 1.75 1.90 a 1.11 a 2.04 a 1.18 a 1.71 a 0.97 a 44 1.73 2.18 a 1.13 a 2.33 a 1.25 a 1.83 a 0.99 a 45 2.43 2.19 a 1.04 a 2.00 a 0.97 a 2.11 a 0.93 a 46 2.07 2.26 a 1.20 a 2.11 a 1.13 ab 1.65 a 0.88 b 47 2.33 2.70 ab 1.21 a 2.62 a 1.14 ab 2.01 b 0.78 b 48 2.25 2.41 a 1.18 a 2.30 ab 1.13 a 1.82 b 0.94 a ir ri ga tio n de pt h ac cu m ul at ed ( m 3 p er b ed ) week 34 36 38 40 42 44 46 48 50 0 2 4 6 8 10 12 14 16 100%etc 80%t1 65%t1 figure 1. accumulated irrigation depth in m3 per treatment and per bed in the two crop cycles. the mean daily values of the drained depth were 1.64, 1.00 and 0.82 mm in t1, t2 and t3, respectively. the drainage percentage (%d) in t2 and t3 was similar, according to the 270 agron. colomb. 36(3) 2018 the highest values of stem length to harvest after week 47 with 60.37 cm; while t2 and t3 were 55.81 and 55.80 cm respectively, according to the results, there were no table 2. phenological stages of rosa sp. vendela, as a function of the bud diameter; weeks 42 to 47. values with different letters indicate significant differences according to the duncan test (p<0.05) (week, days after cutting, phenological stages, bud diameter). week days after cutting (ddc) phenological stages bud diameter (mm) bud diameter (mm) bud diameter (mm) t1 (100%etc) t2 (80%t1) t3 (65%t1) 42 46 rice 3.97 a 4.19 a 4.30 a 43 53 pea 5.46 5.44 a 5.80 a 44 60 garbanzo 7.78 a 7.69 a 8.41 a 45 67 double garbanzo 12.51 b 12.61 b 14.21 a 46 74 scratch color 16.96 a 17.20 a 18.11 a 47 81 cut 21.34 a 21.96 a 23.26 a significant differences (p<0.05) in treatments. for the diameter of the f loral stem (fig. 3b), at the end of the cycle, the values 5.76, 5.94 and 5.49 mm were obtained for t1, t2 and t3, with coefficients of variation (cv) of 14.60, 10.90 and 13.62%, respectively. no significant differences (p<0.05) were established after assessing the diameter of the f loral stem. in the second cycle, the length of the bud was measured since week 42, with initial values of 0.89, 0.95 and 0.81 cm for t1, t2 and t3, with a cv of 32.46%, 28.51% and 34.16%, respectively. at the conclusion of the cycle, in week 47 (fig. 4a), average bud lengths of 4.01, 4.02 and 4.28 cm, with a cv of 14.08%, 12.68% and 12.85% for t1, t2 and t3 were obtained, respectively. no significant differences where found (p<0.05). at the end of the second period, the bud diameter was 21.34, 21.96 and 23.26 mm with a cv of 19.10%, 14.31% and 13.53% for t1, t2 and t3, respectively. there were no significant differences between the treatments (p<0.05) (fig. 4b). figure 2. fluctuation in the drainage percentage (%d) in the corresponding range for the dpf (30-50%) in t1. d ra in ag e pe rc en ta ge t 1 (% ) week 34 36 38 40 42 44 46 48 50 25 30 35 40 45 50 55 60 %d * * * * * d ia m et er ( m m ) week 38 40 42 44 46 48 30 25 35 40 45 50 55 60 65 100%etc 80%t1 65%t1 b s te m l en g th ( cm ) week 38 40 42 44 46 48 0 10 20 30 40 50 60 70 100%etc 80%t1 65%t1 a figure 3. growth curve of floral stem, weeks 39 to 47, a) length and b) diameter. the * indicates a significant difference according to the duncan test (p<0.05). 271valencia, vélez, and arévalo: evaluation of irrigation in roses in a suitable substrate with three water depths and the percentage of drainage the length and diameter of the stem and bud did not show significant differences between treatments for the second cycle of measurements, because the stress was moderate and did not cause reductions in the quality of the f lower; however, decreases in the length and diameter of the stem confirm what was found by bolla et al. (2010), who stated that under unfavorable conditions of water availability and even with small decreases, there was a cessation of vegetative growth. although the length of the stem found in the treatments ranged within the commercial requirements (50 to 60 cm for the vendela variety), the shortest length in t1 inf luences the commercial value depending on the destination market. the f loral bud had typical weekly phenology stages for the f lower stem (tab. 2), coinciding to the appearance of the bud, identified with the peak of stem elongation at week 37, as reported by de hoog (2001). the curves from table 3 fit the logistic model reported by flórez et al. (2006). according to this logistic model, the larger stem growth length values during the second cycle were 59.74, 55.17 and 55.81 cm for t1, t2 and t3, respectively, achieving this growth after 41 weeks. the slope of the curve for t1, t2 and t3 was 1.008, 1.021 and 1.017, respectively. the growth time is represented by (t). the agr of the f lower stalk in the three treatments showed a typical trend of a bell curve (fig. 5a), showing a steady growth, and reaching maximum values at week 42 (13.84, 13.13 and 12.37 cm for t1, t2 and t3, respectively). agr values were zero in the phase of senescence to harvest. the t2 rgr showed a different behavior between weeks 39 and 40 but a similar trend was recorded after that period until harvest, were values ranged close to zero (fig. 5b). for the bud diameter in the second cycle, the agr increased weekly until peaking up at week 46 in the t1 and t2 treatments, with values of 4.71 and 5.04 mm, respectively. the maximum value of t2 was obtained at week 47 (fig. 6a). the rgr presented a steady decline in all of the treatments until harvest at week 47 (fig. 6b). there were no significant differences (p<0.05) in the cumulative production of f loral stems, with 12,393, 9,779 and 11,197 units for t1, t2 and t3, respectively. table 3. equations of the logistic model for the stem length; weeks 39 to 47. treatment stem length model r2 t1 (100%etc) y = 59.7375 1 + e–1.0081 (t–41.4200) 0.9988 t2 (80%t1) y = 55.1700 1 + e–1.0211 (t–41.4796) 0.9985 t3 (65%t1) y = 55.8097 1 + e–1.0169 (t–41.2636) 0.9981 an average productivity of 1.31, 1.03 and 1.18 stems per plant per month for t1, t2 and t3 were reached, respectively. these results concur to those reported by arévalo et al. (2013), who found values of 1.32, 1.28 and 1.24 stems per plant per month for rosa cv. freedom in soil. bolla et al. (2010), found a reduction in the production of marketable * * b ud d ia m et er ( m m ) week 0 5 10 15 20 25 100%etc 80%t1 65%t1 b b ud le ng ht ( cm ) week 41 42 43 44 474645 48 0 1 2 3 4 5 100%etc 80%t1 65%t1 a 41 42 43 44 474645 48 figure 4. growth curve of floral buds, weeks 39 to 47, a) length and b) diameter. the * indicates a significant difference according to the duncan test (p<0.05). 272 agron. colomb. 36(3) 2018 rose flower stalks grown in three different substrates, under water deficit conditions, using only 67% of the irrigation needs. for the wue, 140.43, 132.00 and 186.61 stems m-3 were obtained for t1, t2 and t3, respectively, finding significant differences (p<0.05) between t3 and t2 and t1. the treatment with the lowest water supply produced the highest stem number during the first and last five weeks. this finding confirms the reports by bolla et al. (2010), who observed increases in the wue under a reduced water application. it also coincides to the observations by raviv and bloom (2001) in a crop of rose cv. sonia and laser, where wue increased when the water level dropped. this contrasts to what was found in this research for treatment t2, with a lower production of f lower stalks with respect to t1. r g r ( cm /c m w ee k) week 100%etc 80%t1 65%t1 b a g r ( cm /w ee k) week 100%etc 80%t1 65%t1 a 38 40 42 44 46 48 38 40 42 44 46 48 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 figure 5. growth curve for the floral stem length, weeks 39 to 47, a) absolute growth rate (agr), b) relative growth rate (rgr). figure 6. growth curve of the bud diameter, weeks 39 to 47, a) absolute growth rate (agr) and b) relative growth rate (rgr). r g r ( cm /c m w ee k) week 100%etc 80%t1 65%t1 b a g r ( cm /w ee k) week 100%etc 80%t1 65%t1 a 1 2 3 4 5 6 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 41 42 43 44 45 46 47 48 41 42 43 44 45 46 47 48 conclusions the crop coefficient values (kc) obtained from the water balance were close to those reported for other rose varieties grown in a greenhouse on the bogota plateau. the volume of applied irrigation from the potential evapotranspiration (eto) and drain percentage (%d) did not affect the water status of the plants. the growth of the f loral stem was adjusted to a logistic model, showing the characteristic sigmoidal trend that allows the strategies planning for the crop production. the largest length values were 59.74, 55.17 and 55.81 cm for t1, t2 and t3, respectively, achieving this growth in 41 weeks. 273valencia, vélez, and arévalo: evaluation of irrigation in roses in a suitable substrate with three water depths and the percentage of drainage reductions of 35% in the irrigation depth affected the growth of the stems but not the f loral button, leaf area and the accumulated production of f lower stems, although a higher quantity of short stems was observed. acknowledgments the authors wish to thank the elite flower business group and the department of civil and agricultural engineering of the universidad nacional de colombia, bogota. literature cited allen, r.g., l.s. pereira, d. raes, and m. smith. 2006. evapotranspiración del cultivo. guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. estudio fao riego y drenaje 56. fao, rome. arévalo-h, j., j.e. vélez, and j.h. camacho-tamayo. 2013. uso eficiente del agua para el cultivo de rosa cv. freedom bajo invernadero. rev. bras. eng. agríc. ambient. 17, 811-817. doi: 10.1590/s1415-43662013000800002 arévalo-h, j., j.e. vélez, and d.s. intrigliolo. 2014. determination of an efficient irrigation scheduling regime for the cultivation of rose cv. freedom under greenhouse conditions in colombia. agron. colomb. 32(1), 95-102. arreaza, p. 2000. técnicas básicas del cultivo del clavel. pp. 15-40. in: pizarro, de márquez, m. (eds). clavel (dianthus caryophyllus), ediciones hortitecnia ltda, bogota. bolla, a., d. voyiatzis, m. koukourikou-petridou, and d. chimonidou. 2010. photosynthetic parameters and cut-f lower yield of rose ‘eurored’ (h.t.) are adversely affected by mild water stress irrespective of substrate composition. sci. hort. 126, 390-394. cáceres, l.a. and d.e. nieto. 2003. efecto del ácido giberélico (ga3) sobre el desarrollo del botón f loral en tres variedades de rosa (rosa sp.). tésis de pregrado. facultad de agronomía, universidad nacional de colombia, bogota. de hoog, j. 2001. handbook of modern greenhouse rose cultivation. applied plant research. aslsmeer, the netherlands. esmeral, v., c.a. gonzález, and v.j. flórez. 2011. evapotranspiración en plantas de rosa cv. charlotte en condiciones de invernadero en la sabana de bogotá. pp. 109-126. in: flórez, r. (ed.). sustratos, manejo del clima, automatización y control en sistemas de cultivo sin suelo. editorial universidad nacional de colombia, bogota. flórez, v.j., d. miranda, b. chaves, t. chaparro, c.a. cárdenas, and a. farías. 2006. parámetros considerados en el análisis de crecimiento en rosa y clavel en los sistemas de cultivo en suelo y en sustrato. pp. 44-52. in: avances sobre fertirriego en la f loricultura colombiana. editorial universidad nacional de colombia, bogota. igac. 2012. levantamiento detallado de suelos en las áreas planas de 14 municipios de la sabana de bogotá. instituto geográfico agustín codazzi, bogota. martínez, p.f. and d. roca. 2011. sustratos para el cultivo sin suelo. materiales, propiedades y manejo. pp. 37-78. in: flórez r., v.j. (ed.). sustratos, manejo del clima, automatización y control en sistemas de cultivo sin suelo. editorial universidad nacional de colombia, bogota. melgarejo, l.m., m. romero, s. hernández, j. barrera, m.e. solarte, d. suárez, l.v. pérez, a. rojas, m. cruz, a.l. moreno, s.c. crespo, and w.h pérez. 2010. experimentos en fisiología vegetal. universidad nacional de colombia, bogota. meneses, v. 2004. caracterización física, en función del tiempo de uso, del sustrato empleado en cultivos de clavel del grupo américa flor ltda. universidad nacional de colombia, bogota. patiño, m. 2000. cultivo de clavel sobre sustrato de cascarilla de arroz. pp. 41-43. in pizano, m. (ed). el clavel. ediciones hortitecnia, bogota. raviv, m. and t.j. blom. 2001. the effect of water availability and quality on photosynthesis and productivity of soilless-grown cut roses. sci. hort. 88, 257-276. rodríguez, m. 1998. estudio del consumo de agua para un cultivo de rosa bajo invernadero ubicado en el rosal (cund.). undergraduate thesis. faculty of engineering, universidad nacional de colombia, bogota. rodríguez, w.e. and v.j. flórez. 2006. comportamiento fenológico de tres variedades de rosas rojas en función de la acumulación de la temperatura. agron. colomb. 24(2), 247-257. salisbury, f.b. and c.w. ross. 1994. fisiologia vegetal. grupo editorial iberoamericana, mexico. vélez, j.e., d.s. intrigliolo, and j.r. castel. 2007. scheduling deficit irrigation of citrus trees with maximum daily trunk shrinkage. water manag. 90, 197-204. http://dx.doi.org/10.1590/s1415-43662013000800002 co-inoculation with a product based on native microorganisms improves germination and seedling growth of phaseolus vulgaris l. received for publication: october 25, 2020. accepted for publication: december 27, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.91841 1 experimental station of pasture and forage “indio hatuey”, university of matanzas, matanzas (cuba). 2 center for biotechnology studies, faculty of agronomy, university of matanzas, matanzas (cuba). * corresponding author: yunel.perez@umcc.cu agronomía colombiana 39(3), 405-414, 2021 abstract resumen agricultural products based on native microorganisms represent an ecological alternative to traditional chemical fertilizers for enhancing growth and crop yield. this study aimed to evaluate the effect of the product based on native microorganisms ihplus® on germination, emergence, and primary leaf formation of phaseolus vulgaris l. seedlings. the treatments consisted of a control (immersion in distilled water) and nine treatments that were the combination of ihplus® at three concentrations and three immersion times. the application of ihplus® significantly increased the percentage of germination, mainly in the first days. after 7 d, the germination rate and root and hypocotyl lengths increased in almost all treatments compared to control seedlings. the beneficial effects of ihplus® on the germination of p. vulgaris may be partially attributed to changes on seedling metabolism due to an increase in α-amylase activity and in the content of reducing sugars and soluble proteins. results suggest that ihplus® may act as an enhancer of germination in common beans that might lead to rapid seed germination, uniform seedling growth, and better seedling establishment and crop productivity. los productos agrícolas a base de microorganismos nativos constituyen una alternativa ecológica al uso tradicional de fertilizantes químicos para potenciar el crecimiento y el rendimiento de los cultivos. este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto del producto a base de microorganismos nativos ihplus® en la germinación, emergencia y formación de hojas primarias de plántulas de phaseolus vulgaris l. los tratamientos consistieron en un control (inmersión en agua destilada) y nueve tratamientos con la combinación de tres concentraciones de ihplus® y tres tiempos de inmersión. la aplicación de ihplus® incrementó significativamente el porcentaje de germinación principalmente en los primeros días. después de 7 d, la tasa de germinación y la longitud de la raíz y del hipocótilo aumentaron en casi todos los tratamientos con relación a las plántulas control. el efecto benéfico de ihplus® sobre la germinación de p. vulgaris se puede atribuir, en parte, a cambios en el metabolismo de las plántulas debidos a un aumento en la actividad de la α-amilasa y en el contenido de azúcares reductores y las proteínas solubles. los resultados sugieren que el ihplus® puede actuar como un potenciador de la germinación en el frijol común, lo que puede contribuir a elevar la velocidad de germinación, el crecimiento uniforme de las plántulas y a un mejor establecimiento y productividad del cultivo. key words: agroecology, biochemistry, common bean, efficient microorganisms. palabras clave: agroecología, bioquímica, frijol común, microorganismos eficientes. co-inoculation with a product based on native microorganisms improves germination and seedling growth of phaseolus vulgaris l. la co-inoculación con un producto a base de microorganismos nativos mejora la germinación y el crecimiento de plántulas de phaseolus vulgaris l. maykelis díaz solares1, leticia fuentes alfonso2, madyu matos trujillo2, ramón liriano gonzález2, liliet gonzález sierra1, and yunel pérez hernández2* introduction the excessive use of hazardous agrochemicals in the world to achieve high crop yields has caught the attention of the scientific community and consumers, because of the negative effects on the ecosystems and human health. the indiscriminate application of agrochemicals may increase waterway eutrophication and soil contamination with toxic heavy metals. additionally, synthetic pesticides negatively affect biodiversity and reinforce pest resistance (alori et al., 2017). as a viable alternative to conventional production systems, agroecological and sustainable agriculture represents a tool for reducing the use of synthetic fertilizers and pesticides to preserve the environment. the development of new bio-agrochemicals based on soil microorganisms has emerged as a promising approach to achieve ecological management of agroecosystems (sözer https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.91841 406 agron. colomb. 39(3) 2021 bahadir et al., 2018). the technology of effective microorganisms (em), also known as native or autochthonous microorganisms, consists of the inoculation of a mixed culture of beneficial microorganisms into the soil, to establish a favorable environment for crop growth and health (olle & williams, 2015). effective microorganisms promote plant growth and development in different ways. direct mechanisms involve the production of plant hormones such as auxins, cytokinins, and gibberellins (felestrino et al., 2017), the solubilization of minerals (thakur et al., 2017), biological nitrogen fixation (nushair et al., 2018), and the synthesis of iron-chelating siderophores. indirect mechanisms include the production of antimicrobial agents and lytic enzymes that reduce populations of plant pathogens (maan et al., 2019). soil microorganisms are currently used to reduce the organic contaminants that result from industrial activities (tarekegn et al., 2020) and to alleviate abiotic stresses like drought and salinity (jochum et al., 2019). the common bean (phaseolus vulgaris l.) is considered one of the most cultivated and consumed dry grain legumes in developing countries and constitutes a staple food for cuban populations. the nutritional and health benefits of this grain, rich in proteins, carbohydrates, minerals, vitamins, and dietary fiber, have been well documented (celmeli et al., 2018; rezende et al., 2018). research has focused on improving vegetative growth and yield of the common bean, using beneficial microorganisms shown to be effective in enhancing plant morphological and physiological parameters, such as number of leaves, dry weight, and yield components (vasallo cristia et al., 2018; calero hurtado et al., 2019; calero-hurtado et al., 2020; gabre et al., 2020). however, the beneficial effects of em on seed germination may also play a pivotal role in the development of the common bean and other important crops since seed inoculation with plant growth-promoting microorganisms (pgpm) leads to an improvement of vigor and seedling growth uniformity (ayala-villegas et al., 2014). additionally, seed germination is considered the most vulnerable stage in the life cycle of plants and its performance defines crop establishment and yield (channaoui et al., 2017). various studies have been conducted to enhance p. vulgaris germination and seedling growth by using pgpm as well as to elucidate the biochemical and physiological mechanisms by which those microorganisms stimulate seed germination (yadav et al., 2013; talaat et al., 2015; kumar et al., 2016). ihplus® is an em-based product shown to be versatile for improving crop productivity and animal health and production (blanco-betancourt et al., 2017; tellez-soria & orberá-ratón, 2018). the hypothesis that ihplus® could improve germination and seedling growth of the common bean was tested under controlled conditions. the objective of this study was to evaluate the effect of ihplus® on germination and seedling growth of p. vulgaris l. cv. tomeguín. materials and methods inoculum of ihplus® this research was developed in the center for biotechnology studies of the university of matanzas, cuba. the germination experiment was performed under controlled laboratory conditions. the liquid inoculum of ihplus® was produced at the pasture and forage experimental station, perico, cuba and is a natural product based on native microorganisms. the composition of the main groups of beneficial microorganisms are shown in table 1. the ph of the product was 3.45 and microbiological analysis showed no pathogenic microorganisms in the medium. table 1. microbiological composition of the liquid inoculum of ihplus®. content of microorganisms (cfu ml-1) aerobic bacteria 1x106 anaerobic bacteria 1x105 fungi and yeasts 1x104 1x105 lactobacillus 1x104 cfu colony-forming unit. germination test seeds of p. vulgaris l. cv. tomeguín were first immersed in concentrations of ihplus® (2, 4, and 6%) during three immersion times (2, 4, 6 h) plus the control (distilled water) (tab. 2). ten seeds per petri dish (9 cm diameter) were placed on whatman no. 1 filter paper containing sterile distilled water in a proportion of three times the weight of the dry substrate (ista, 2014). four replicates of each treatment were performed. the seeds were kept in a growing room at 25 ± 2°c with a photoperiod of 16 h (35 µmol m-2 s-1). germination was evaluated daily for 7 d and the results were expressed as percentages of normal seedlings. seeds were considered germinated when a radicle of at least 2 mm length emerged. 407díaz solares, fuentes alfonso, matos trujillo, liriano gonzález, gonzález sierra, and pérez hernández: co-inoculation with a product based on native microorganisms improves germination and seedling growth of phaseolus vulgaris l. table 2. combinations of different concentrations of ihplus® and time of immersion used as experimental treatments. seed treatments ihplus® (%) immersion time (h) into ihplus® t1 (control) 0 6 (water) t2 2 2 t3 2 4 t4 2 6 t5 4 2 t6 4 4 t7 4 6 t8 6 2 t9 6 4 t10 6 6 germination rate and root and shoot length germination rate (gr) was determined using the formula by djavanshir and pourbeik (1976). gr = (∑ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆)( () *+, )-./* (1) where sdei is the speed of daily radicle emergence, calculated as the ratio between the percentage of accumulated emergence and the number of days since the beginning of the test. n is the frequency or number of sde determined during the test, and ef is the percentage of seedling emergence at the end of the experiment. root and hypocotyl length (cm) were determined by using a sheet of graph paper. biochemical assays crude enzymatic extract preparation roots and shoots of 7-d-old seedlings were used to prepare the crude enzymatic extracts. extracts were carried out by homogenizing plant material in a cold solution of sodium citrate buffer ph = 5.0 in a proportion of 1:2 (w/v). the homogenates were centrifuged at 10000 rpm at 4°c and the supernatants were collected and stored at -20°c for the biochemical assays. α-amylase activity the α-amylase activity in the seeds was determined by the procedure described by díaz solares et al. (2019). enzymatic activity was expressed as a unit of α-amylase ml-1. one unit of α-amylase is defined as the amount of the enzyme that liberates 1.0 μmol of reducing sugars per min with dglucose as a standard under the enzyme activity conditions. content of reducing sugars the content of reducing sugars was determined by the method of 3.5-dinitrosalicylic acid (miller, 1959). dglucose (sigma-aldrich, steinheim, germany) was used as a standard, and the absorbance was measured at 456 nm. content of soluble proteins soluble protein content was determined according to lowry et al. (1951) using bovine serum albumin (bsa) as the standard. absorbance values were recorded at 750 nm and the concentration (mg ml-1) was calculated using a standard curve. all the spectrophotometric readings were performed in a uv/vis spectrophotometer (ultrospec 2000, pharmacia biotech, sweden). experimental design and statistical analysis the germination assay was conducted using a completely randomized design with four replicates (petri dishes) per treatment. five seedlings per each treatment were randomly selected to carry out the biochemical assays. morphological parameters were evaluated by measuring 10 seedlings per treatment. data were processed with the statistical program spss version 18.0 for windows. the significance for each evaluated parameter was established by one-way analysis of variance (anova) and the means were separated by the tukey’s test (p≤0.05), once the normal distribution of data and the homogeneity of variance were determined using the shapiro-wilk and levene’s tests, respectively. results and discussion effect of ihplus® on the germination process the results indicated that ihplus® had a significant effect on the germination of p. vulgaris during the first days of this process (fig. 1). the greatest difference among treatments was observed at d 1, when all the treatments containing ihplus® (except for t2) led to an increase in the percentage of germination when compared to the control. values in those treatments ranged from 63% (t9) up to 88% (t6), with non-statistical differences, whereas t1 (control, 30%) and t2 (43%) showed the lowest percentages without differences between them. the highest increases were observed in t6 (2.93-fold), t5 and t8 (2.66-fold) compared to the control. after 3 d, t6 (98%), t5 and t8 (95%), and t4 and t7 (93%) showed the highest germination percentages among the evaluated treatments, compared to the control with 73%. these results agree with other reports in p. vulgaris l. (saxena et al., 2013) and capsicum annuum l. (marquina et al., 408 agron. colomb. 39(3) 2021 figure 1. effect of ihplus® on the percentage of germination of p. vulgaris l. cv. tomeguín. t1: control (immersion in distilled water for 6 h); t2: 2% ihplus® immersion for 2 h; t3: 2% ihplus® immersion for 4 h; t4: 2% ihplus® immersion for 6 h; t5: 4% ihplus® immersion for 2 h; t6: 4% ihplus® immersion for 4 h; t7: 4% ihplus® immersion for 6 h; t8: 6% ihplus® immersion for 2 h; t9: 6% ihplus® immersion for 4 h, and t10: 6% ihplus® immersion for 6 h. data are the mean of four replicates and vertical bars represent the standard error (p≤0.05). after 7 d of the experiment, the results were similar for all the treatments and control with germination percentages above 95%. this is consistent with data reported by wangdi et al. (2020), who obtained germination percentages higher than 95% in p. vulgaris l. after seed inoculation with beneficial microorganisms and with no differences between untreated (control) and treated seeds. this may be associated with higher viability and seed vigor as well as suitable conditions of humidity and oxygen that ensure an efficient germination process (finch-savage & bassel, 2016). similar studies in p. vulgaris have shown the ability of pgpm to improve the final germination percentage (custodio et al., 2013; yadav et al., 2013; kumar et al., 2016; romero-garcía et al., 2016). however, in those studies, control seeds showed percentages of germination lower than 75% that were suitable for improvement. the beneficial effect of ihplus® on the germination of p. vulgaris might be attributed to the presence of plant growth promoter substances such as auxins, gibberellins, and cytokinins that have been reported as responsible for the growth-promoting response during embryo elongation and seedling growth of capsicum annuum l. during the first days of germination (marquina et al., 2018). these phytohormones are commonly produced by a large number of soil microorganisms (taiwo et al., 2017). among plant hormones, the natural auxin indole 3-acetic acid (iaa) is synthetized by 80% of the soil bacteria and other microbial species (abri et al., 2015). recently, iaa was reportedly produced by bacillus strains isolated from ihplus® (pérez-hernández et al., 2020). gibberellins (gas) are involved in triggering the germination process by inducing the expression of α-amylase that hydrolyzes the starch reserve into glucose required to produce metabolic energy for embryo growth (taiz & zeiger, 2010). on the other hand, auxins and cytokinins act by enhancing cell division and elongation (thakur et al., 2017). germination rate and seedling length table 3 shows the effect of ihplus® on the germination rate and seedling length of p. vulgaris l. the application of ihplus® increased the germination rate in all treatments, except for t2 that showed no difference when compared to control seedlings. the highest germination rate was observed when seeds were immersed into 4% ihplus® for 4h (t6) with a value of 3.39 (1.61-fold higher than control seeds immersed in distilled water at 2.11). the positive effect of beneficial microorganisms on germination rate was reported in p. vulgaris l. (saxena et al., 2013) and other crops such as solanum lycopersicon l. and zea mays l. (mahadevamurthy et al., 2016). the application of ihplus® also brought forward the day at which the higher number of germinated seeds was recorded (d 1), compared to the control that showed the higher germination on the second day after experimental initiation. this could be an important result, since those seeds that germinate in a short period of time show higher vigor and seedling growth uniformity (ayala-villegas et al., 2014). ihplus® promoted root and hypocotyl growth (tab. 3). the highest increases in root length were reported in t6 (26.6%), t4 (21.4%) and t9 (19.7%), with non-statistical differences among them, but significantly higher compared to the control. the rest of the treatments showed similar results to those observed in the control. ihplus® significantly increased hypocotyl length in all the tested treatments, although the maximum values were recorded for t8 (33.8%), t5 (32.2%), and t6 (29.8%) when compared to control. the growth-promoting effect of beneficial microorganisms on roots and shoots has been previously reported in p. vulgaris l. (yadav et al., 2013; kumar et al., 2016; g er m in at io n (% ) time (d) 0 50 40 30 20 10 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 t1 (control) t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 2018), where seed inoculation with pgpm also increased germination during the first days of the experiment. this is an important result since em-based ihplus® seems to quickly activate seed metabolism that could be of interest in areas where water is limited. 409díaz solares, fuentes alfonso, matos trujillo, liriano gonzález, gonzález sierra, and pérez hernández: co-inoculation with a product based on native microorganisms improves germination and seedling growth of phaseolus vulgaris l. romero-garcía et al., 2016; ugochi et al., 2016). ihplus® was also found to increase vegetative growth of beta vulgaris l., alone or in combination with brevibacillus borstelensis b65 (tellez-soria & orberá-ratón, 2018). since germinating seeds receive most of the nutrients from reserve food material available in the endosperm, the growth-promoting effect of ihplus® on the root and hypocotyl of p. vulgaris can be attributed to the action of phytohormones, nutrients and/or metabolites present in the ihplus® inoculum. nevertheless, other experiments need to be carried out to determine the agents involved in the growth-promoting effect observed. the recorded variations among ihplus® treatments may be associated with the balance among phytohormones established inside the seed tissues, after their treatment with ihplus® inoculum at different concentrations and times of immersion. the specific amount of endogenous and exogenous plant hormones inside the seed tissues may interact with secondary metabolites that can interfere with these hormonal pathways, resulting in a specific plant growth-promoting response. the balance between auxins and cytokinins is fundamental for plant organogenesis, and the balance shapes root architecture (taiwo et al., 2017). low levels of iaa can enhance primary root elongation, whereas high iaa concentration promotes the formation of lateral roots, decreases primary root length, and increases the formation of root hairs (remans et al., 2008). active gas not only stimulate germination but also increase plant growth by inducing primary root elongation and lateral root extension (yaxley et al., 2001). biochemical parameters α-amylase activity although the beneficial effect of pgpm on the germination and vegetative growth of the common bean has been well-documented under laboratory and field conditions, little is known about the impact of single microorganisms or consortia on the amylotytic activity of p. vulgaris during germination and seedling growth. the effect of ihplus® on the α-amylase activity in root and hypocotyl is shown in figure 2. the enzymatic activity in roots increased with the application of 2% ihplus® for 2 h (t2) and 4 h (t3) compared to control (fig. 2). the amylolytic activity for the rest of the treatments was not significantly different between them and the control, except for t6, t9 and t10 that showed a decrease when compared to the control. the α-amylase activity in the hypocotyl significantly increased in t2, t3, t5, t9 and t10 as compared to the control. this result is consistent with other reports in oryza sativa l., where seeds treated with biofertilizers based on rhizobacteria increased in amylolytic activity (mohd din et al., 2014). these authors also demonstrated that α-amylase activity is determined by several factors, such as plant genotype, the composition and concentration of the microorganisms present in the biofertilizer, as well as the physiological stage of the plant. the increase in α-amylase activity might result from the higher ga/abscisic acid (aba) ratio inside the seed tissues that, in turn, depends on the endogenous ga synthetized by the embryo and the amount of exogenous ga contained table 3. effect of ihplus® on the germination rate and seeding growth of p. vulgaris l. cv. tomeguín. treatments germination rate seedling length (cm) root hypocotyl t1 (control) 2.11 c ± 0.161 10.05 b ± 0.513 6.84 c ± 0.512 t2 2.40 bc ± 0.123 11.40 ab ± 0.452 8.84 ab ± 0.455 t3 2.89 ab ± 0.117 10.98 ab ± 0.410 8.19 b ± 0.410 t4 3.06 ab ± 0.185 12.20 a ± 0.425 8.65 ab ± 0.423 t5 3.23 ab ± 0.154 11.49 ab ± 0.588 9.04 a ± 0.581 t6 3.39 a ± 0.161 12.73 a ± 0.576 8.88 ab ± 0.576 t7 3.21 ab ± 0.214 11.98 ab ± 0.691 8.25 b ± 0.693 t8 3.26 ab ± 0.162 11.65 ab ± 0.717 9.15 a ± 0.772 t9 2.93 ab ± 0.177 12.03 a ± 0.790 8.53 ab ± 0.794 t10 2.90 ab ± 0.143 11.62 ab ± 0.582 8.15 b ± 0.584 different letters indicate statistical differences among treatments for each column according to the tukey’s test (p<0.05). t1: control (immersion in distilled water for 6 h); t2: 2% ihplus® immersion for 2 h; t3: 2% ihplus® immersion for 4 h; t4: 2% ihplus® immersion for 6 h; t5: 4% ihplus® immersion for 2 h; t6: 4% ihplus® immersion for 4 h; t7: 4% ihplus® immersion for 6 h; t8: 6% ihplus® immersion for 2 h; t9: 6% ihplus® immersion for 4 h, and t10: 6% ihplus® immersion for 6 h. data are the mean of four replicates ± standard error. 410 agron. colomb. 39(3) 2021 in the ihplus® medium. bioactive gas induce the α-amylase gene expression and the synthesis of α-amylase that are essential to mobilize the stored starch, releasing glucose that can be used by the embryo to produce metabolic energy during respiration (liu et al., 2018). however, other studies have reported a concentration-dependent effect of iaa on seed germination attributes and α-amylase activity (tabatabaei et al., 2016) that suggests that those hormones, along with cytokinins, should act in concert to regulate germination. content of reducing sugars the concentration of reducing sugars in roots significantly increased in t2 and t3 when compared to the untreated control (fig. 3). the rest of the treatments showed nonsignificant differences between them and the control. ihplus® also enhanced the content of those compounds in the hypocotyl. the highest concentrations were shown in t2 and t3 that were 2.7-fold and 2.3-fold higher, respectively, compared to the control. the treatments t9, t10, t7 and t5 also increased the content of reducing sugars compared to the control seedlings. such an increment in reducing sugars might be attributed to the increase in α-amylase activity observed in the tested seedlings. the molecules of glucose released by the catalytic activity of α-amylase are essential to obtain metabolic energy through the respiration process and represent a source of carbon skeletons to form new molecules and cellular structures in growing tissues and organs (taiz & zeiger, 2010). the results agree with those reported by angeles-núñez et al. (2015) in plantlets of p. vulgaris l. var. flor de mayo, treated with ramlibacter sp., sinorhizobium sp., sinorhizobium fredii and bradyrhizobium japonicum. in that study, an increase in reducing sugar content (glucose and fructose) in roots was reported as compared to the control. however, only ramlibacter sp. was able to increase the reducing sugars in shoots, demonstrating the importance of the plant-microorganism interaction on the plant physiological response. those authors also explained the change in soluble sugars due to an increase in α-amylase activity associated with raising bioactive gas. total soluble proteins the application of ihplus® to seeds of common bean increased protein contents in the root and hypocotyl of 7-d-old seedlings (fig. 4). the highest protein content in the root was observed in seedlings treated with 2% ihplus® and 4 h of immersion (t3), followed by t2, t5, and t8, with non-significant differences among them, but significantly higher values compared to the control. the protein content in the hypocotyl increased in all treatments with ihplus®, except for t6, t9 and t10 that showed similar values to the control seedlings. the highest contents were recorded in seedlings treated with t3 and t2, with 5.3fold and 3.4-fold increases, respectively, compared to the b b b b d c c c cd cdc c a ab ab a a bc bc bcd α -a m yl as e ac tiv ity ( un it m l-1 ) treatments 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 root hypocotyl bcd cd bc bcd cdf ef ef ab d bcd de a a cd ab ab d cd bcd r ed uc in g su ga rs ( m g g1 fw ) treatments 0.0 2.5 2.0 1.5 1.0 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 root hypocotyl figure 2. effect of ihplus® on α-amylase activity of roots and shoots of p. vulgaris l. cv. tomeguín. different letters indicate statistical differences among the treatments according to the tukey’s test (p<0.05). t1: control (immersion in distilled water for 6 h); t2: 2% ihplus® immersion for 2 h; t3: 2% ihplus® immersion for 4 h; t4: 2% ihplus® immersion for 6 h; t5: 4% ihplus® immersion for 2 h; t6: 4% ihplus® immersion for 4 h; t7: 4% ihplus® immersion for 6 h; t8: 6% ihplus® immersion for 2 h; t9: 6% ihplus® immersion for 4 h, and t10: 6% ihplus® immersion for 6 h. data are the mean of four replicates and vertical bars represent the standard error (p<0.05). figure 3. effect of ihplus® on the content of reducing sugars in roots and hypocotyls of p. vulgaris l. cv. tomeguín. different letters indicate statistical differences among the treatments according to the tukey’s test (p<0.05). t1: control (immersion in distilled water for 6 h); t2: 2% ihplus® immersion for 2 h; t3: 2% ihplus® immersion for 4 h; t4: 2% ihplus® immersion for 6 h; t5: 4% ihplus® immersion for 2 h; t6: 4% ihplus® immersion for 4 h; t7: 4% ihplus® immersion for 6 h; t8: 6% ihplus® immersion for 2 h; t9: 6% ihplus® immersion for 4 h, and t10: 6% ihplus® immersion for 6 h. data are the mean of four replicates and vertical bars represent the standard error (p<0.05). 411díaz solares, fuentes alfonso, matos trujillo, liriano gonzález, gonzález sierra, and pérez hernández: co-inoculation with a product based on native microorganisms improves germination and seedling growth of phaseolus vulgaris l. control. similar results were reported by prathibha and siddalingeshwara (2013) in sorghum bicolor l. varieties csh-14 and proagro, who found an increase in total protein content after the seed inoculation with pseudomonas f luorescens and bacillus subtilis. the stimulating effect of ihplus® on protein metabolism may be partially associated with the availability of reducing sugars found in the seedling tissues. reducing sugars may be used not only for obtaining metabolic energy during cellular respiration, but also for supplying carbon skeletons to form amino acids and other molecules after their oxidation during glycolysis and the tricarboxylic acid cycle (taiz & zeiger, 2010). thus, the growth-promoting effect of ihplus® might enhance the protein biosynthesis that is essential to support the functioning of the new growing seedling tissues and organs. the results obtained here demonstrate the capability of ihplus® to enhance p. vulgaris germination, seedling growth, and metabolism that is essential for latter seedling establishment and crop yield (channaoui et al., 2017; hatran et al., 2021). therefore, ihplus® might be considered an eco-friendly alternative to hazardous chemical fertilizers to promote seed germination and seedling growth of common beans. in general, the immersion of p. vulgaris seeds into ihplus® enhanced their metabolism by increasing α-amylase activity; however, other enzymatic pathways different to this might be stimulated since plant growth promoting microorganisms may elicit distinct phytohormone-related pathways simultaneously, conferring additive responses that enhance seedling growth and development (gholami et al., 2009). the metabolic energy derived from the oxidation of reducing sugars is an essential factor for the active biosynthetic processes that take place in the embryo tissues during germination. it also supports the energy demand for cell division and elongation that is intense in the first stages of plant development and lead to vigorous seed germination (yan et al., 2014). considering all the obtained results, it was possible to select those treatments with the highest impact on seed germination and seedling growth of p. vulgaris. among them, t5 (4% ihplus® immersion for 2 h) and t6 (4% ihplus® immersion for 4 h) resulted in the best combinations of dose/immersion times. these treatments were able to increase the germination percentage in a short period of time, the germination rate, as well as root and hypocotyl length. root growth promotion is particularly important to achieve a large root system as quickly as possible that allows the plant to explore soil more efficiently and find nutrients to sustain growth. similarly, t8 (6% ihplus® immersion for 2h) was shown to be effective for stimulating seed germination and seedling growth; however, from an economical point of view, t5 and t6 seem to be more suitable candidates. conclusions the application of em-based ihplus® to seeds of p. vulgaris induced biochemical changes in the seedlings that led to improvement in seed germination and seedling growth. ihplus® improved the germination percentage in the first days of the experiment and the germination rate that is important to obtain rapid germination and seedling growth uniformity, suitable qualities for achieving higher crop yield. ihplus® also increased root length that may ensure a rapid anchorage of the plantlet to soil and nutrient uptake. among the assessed treatments, t5 and t6 showed the most advantageous results from the biological and economical points of view. acknowledgments the authors want to thank carolyn amy elizabeth brown for editing the manuscript and her precise suggestions. cd b de de cd e cd de c dcd cd b b bc a a d b d s ol ub le p ro te in s (m g g1 fw ) treatments 0.0 8.0 6.0 4.0 2.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 root hypocotyl figure 4. effect of ihplus® on the content of soluble proteins in seedlings of p. vulgaris l. cv. tomeguín. different letters indicate statistical differences among the treatments according to the tukey’s test (p<0.05). t1: control (immersion in distilled water for 6 h); t2: 2% ihplus® immersion for 2 h; t3: 2% ihplus® immersion for 4 h; t4: 2% ihplus® immersion for 6 h; t5: 4% ihplus® immersion for 2 h; t6: 4% ihplus® immersion for 4 h; t7: 4% ihplus® immersion for 6 h; t8: 6% ihplus® immersion for 2 h; t9: 6% ihplus® immersion for 4 h, and t10: 6% ihplus® immersion for 6 h. data are the mean of four replicates and vertical bars represent the standard error (p<0.05). 412 agron. colomb. 39(3) 2021 conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions mds, lfa and yph designed the experiments. mds, lgs, mmt, and yph carried out the laboratory experiments. lfa, and yph contributed to the data analysis. yph, mds, and rlg wrote the article. all the authors reviewed the manuscript. literature cited abri, kuswinanti, t., sengin, e. l., & sjahrir, r. (2015). production of indole acetic acid (iaa) hormone from fungal isolates collected from rhizosphere of aromatic rice in tana toraja. international journal of current research in biosciences and plant biology, 2(6), 198–201. alori, e. t., glick, b. r., & babalola, o. o. (2017). microbial phosphorus solubilization and its potential for use in sustainable agriculture. frontiers in microbiology, 8, article 971. https:// doi.org/10.3389/fmicb.2017.00971 angeles-núñez, j. g., & cruz-acosta, t. (2015). aislamiento, caracterización molecular y evaluación de cepas fijadoras de nitrógeno en la promoción del crecimiento de frijol. revista mexicana de ciencias agrícolas, 6(5), 929–942. ayala-villegas, m. j., ayala-garay, ó. j., aguilar-rincón, v. h., & corona-torres, t. (2014). evolución de la calidad de semillas de capsicum annuum l. durante su desarrollo en el fruto. revista fitotecnia mexicana, 37(1), 79–87. blanco-betancourt, d., ojeda-garcía, f., cepero-casas, l., estupiñán-carrillo, l. j., álvarez-núñez, l. m., & martín-martín, g. j. (2017). efecto del bioproducto ihplus® en los indicadores productivos y de salud de precebas porcinas. pastos y forrajes, 40(3), 201–205. calero-hurtado, a., pérez-díaz, y., gonzález-pardo, y., oliveraviciedo, d., peña-calzada, k., castro-lizazo, i., & meléndrezrodríguez, j. f. (2020). complementary application of two bioproducts increasing the productivity on common bean. cultivos tropicales, 41(3), article e07. calero hurtado, a., pérez díaz, y., olivera viciedo, d., quintero rodríguez, e., peña calzada, k., theodore nedd, l. l., & jiménez hernández, j. (2019). effect of different application forms of efficient microorganisms on the agricultural productive of two bean cultivars. revista facultad nacional de agronomía medellín, 72(3), 8927–8935. https://doi.org/10.15446/rfnam. v72n3.76272 celmeli, t., sari, h., canci, h., sari, d., adak, a., eker, t., & toker, c. (2018). the nutritional content of common bean (phaseolus vulgaris l.) landraces in comparison to modern varieties. agronomy, 8(9), article 166. https://doi.org/10.3390/ agronomy8090166 channaoui, s., el kahkahi, r., charafi, j., mazouz, h., el fechtali, m., & nabloussi, a. (2017). germination and seedling growth of a set of rapeseed (brassica napus) varieties under drought stress conditions. international journal of environment, agriculture and biotechnology, 2(1), 487–494. https://doi. org/10.22161/ijeab/2.1.61 custodio, c. c., araújo, f. f., ribeiro, a. m., souza filho, n. v., & machado-neto, n. b. (2013). seed treatment with bacillus subtilis or indol butyric acid: germination and early development of bean seedlings. interciencia, 38(4), 273–279. díaz solares, m., pérez hernández, y., gonzález fuentes, j., castro cabrera, i., fuentes alfonso, l., matos trujillo, m., & sosa del castillo, m. (2019). efecto del ihplus® sobre el proceso de germinación de sorghum bicolor l. (moench). pastos y forrajes, 42(1), 30–38. djavanshir, k., & pourbeik, h. (1976). germination value a new formula. silvae genetica, 25(2), 79–83. felestrino, é. b., santiago, i. f., freitas, l. s., rosa, l. h., ribeiro, s. p., & moreira, l. m. (2017). plant growth promoting bacteria associated with langsdorffia hypogaea-rhizosphere-host biological interface: a neglected model of bacterial prospection. frontiers in microbiology, 8, article 172. https://doi. org/10.3389/fmicb.2017.00172 finch-savage, w. e., & bassel, g. w. (2016). seed vigour and crop establishment: extending performance beyond adaptation. journal of experimental botany, 67(3), 567–591. https://doi. org/10.1093/jxb/erv490 gabre, v. v., venancio, w. s., moraes, b. a., furmam, f. g., galvão, c. w., goncalves, d. r. p., & etto, r. m. (2020). multiple effect of different plant growth promoting microorganisms on beans (phaseolus vulgaris l.) crop. brazilian archives of biology and technology, 63, article e20190493. https://doi. org/10.1590/1678-4324-solo-2020190493 gholami, a., shahsavani, s., & nezarat, s. (2009). the effect of plant growth promoting rhizobacteria (pgpr) on germination, seedling growth and yield of maize. international journal of agricultural and biosystems engineering, 3(1), 9–14. ha-tran, d. m., nguyen, t. t. m., hung, s. h., huang, e., & huang, c. c. (2021). roles of plant growth-promoting rhizobacteria (pgpr) in stimulating salinity stress defense in plants: a review. international journal of molecular sciences, 22(6), article 3154. https://doi.org/10.3390/ijms22063154 ista. (2014). rules proposals for the international rules for seed testing 2014 edition. international seed testing association. jochum, m. d., mcwilliams, k. l., borrego, e. j., kolomiets, m. v., niu, g., pierson, e. a., & jo, y. k. (2019). bioprospecting plant growth-promoting rhizobacteria that mitigate drought stress in grasses. frontiers in microbiology, 10, article 2106. https:// doi.org/10.3389/fmicb.2019.02106 kumar, p., pandey, p., dubey, r. c., & maheshwari, d. k. (2016). bacteria consortium optimization improves nutrient uptake, nodulation, disease suppression and growth of the common bean (phaseolus vulgaris) in both pot and field studies. rhizosphere, 2, 13–23. https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2016.09.002 liu, l., xia, w., li, h., zeng, h., wei, b., han, s., & yin, c. (2018). salinity inhibits rice seed germination by reducing α-amylase activity via decreased bioactive gibberellin content. frontiers in plant science, 9, article 275. https://doi.org/10.3389/ fpls.2018.00275 https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00971 https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00971 https://doi.org/10.15446/rfnam.v72n3.76272 https://doi.org/10.15446/rfnam.v72n3.76272 https://doi.org/10.3390/agronomy8090166 https://doi.org/10.3390/agronomy8090166 https://doi.org/10.22161/ijeab/2.1.61 https://doi.org/10.22161/ijeab/2.1.61 https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00172 https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00172 https://doi.org/10.1093/jxb/erv490 https://doi.org/10.1093/jxb/erv490 https://doi.org/10.1590/1678-4324-solo-2020190493 https://doi.org/10.1590/1678-4324-solo-2020190493 https://doi.org/10.3390/ijms22063154 https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02106 https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02106 https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2016.09.002 https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00275 https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00275 413díaz solares, fuentes alfonso, matos trujillo, liriano gonzález, gonzález sierra, and pérez hernández: co-inoculation with a product based on native microorganisms improves germination and seedling growth of phaseolus vulgaris l. lowry, o. h., rosebrough, n. j., farr, a. l., & randall, r. j. (1951). protein measurement with the folin phenol reagent. journal of biological chemistry, 193(1), 265–275. https://doi.org/10.1016/ s0021-9258(19)52451-6 maan, p. k., garcha, s., & walia, g. s. (2019). prevalence of bacteriocinogenic rhizobium spp. in mungbean (vigna radiata). legume research, 42(4), 557–564. https://doi.org/10.18805/ lr-3884 mahadevamurthy, m., channappa, t. m., sidappa, m., raghupathi, m. s., & nagaraj, a. k. (2016). isolation of phosphate solubilizing fungi from rhizosphere soil and its effect on seed growth parameters of different crop plants. journal of applied biology and biotechnology, 4(6), 22–26. https://doi.org/10.7324/ jabb.2016.40604 marquina, m. e., ramírez, y., & castro, y. (2018). efecto de bacterias rizosféricas en la germinación y crecimiento del pimentón capsicum annuum l. var. cacique gigante. bioagro, 30(1), 3–16. miller, g. l. (1959). use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. analytical chemistry, 31(3), 426–428. https://doi.org/10.1021/ac60147a030 mohd din, a. r. j., hanapi, s. z., supari, n., alam, s. a. z., javed, m. a., tin, l. c., & sarmidi, m. r. (2014). germination, seedling growth, amylase and protease activities in malaysian upland rice seed under microbial inoculation condition. journal of pure and applied microbiology, 8(4), 2627–2635. nushair, a. m., saha, a. k., mandal, a., rahman, a., mohanta, m. k., hasan, a., & haque, f. (2018). rhizobium sp. ccnwyc119: a single strain highly effective as biofertilizer for three different peas (pigeon pea, sweet pea and chick pea). legume research, 41(5), 771–777. https://doi.org/10.18805/lr-389 olle, m., & williams, i. (2015). the inf luence of effective microorganisms on the growth and nitrate content of vegetable transplants. journal of advanced agricultural technologies, 2(1), 25–28. https://doi.org/10.12720/joaat.2.1.25-28 pérez-hernández, y., díaz-solares, m., rondón-castillo, a. j., fuentes-alonso, l., gonzález-sierra, l., & guzmán-cedeño, a. m. (2020). aislamiento de cepas de bacillus spp. a partir del bioproducto ihplus® con potencialidades para el desarrollo agropecuario e industrial. pastos y forrajes, 43(1), 56–65. prathibha, k. s., & siddalingeshwara, k. g. (2013). effect of plant growth promoting bacillus subtilis and pseudomonas f luorescence as rhizobacteria on seed quality of sorghum. international journal of current microbiology and applied sciences, 2(3), 11–18. remans, r., beebe, s., blair, m., manrique, g., tovar, e., rao, i., croonenborghs, a., torres-gutiérrez, r., el-howeity, m., michiels, j., & vanderleyden, j. (2008). physiological and genetic analysis of root responsiveness to auxin-producing plant growth-promoting bacteria in common bean (phaseolus vulgaris l.). plant and soil, 302, 149–161. https://doi.org/10.1007/ s11104-007-9462-7 rezende, a. a., pacheco, m. t. b., silva, v. s. n., & ferreira, t. a. p. c. (2018). nutritional and protein quality of dry brazilian beans (phaseolus vulgaris l.). food science and technology, 38(3), 421–427. https://doi.org/10.1590/1678-457x.05917 romero-garcía, v. e., garcía-ortiz, v. r., hernández-escareño, j. j., & sánchez-yáñez, j. m. (2016). respuesta de phaseolus vulgaris a microorganismos promotores de crecimiento vegetal. scientia agropecuaria, 7(3), 313–319. https://doi.org/10.17268/sci. agropecu.2016.03.20 saxena, j., geetika, r., & pandey, m. (2013). impact of addition of biochar along with bacillus sp. on growth and yield of french beans. scientia horticulturae, 162, 351–356. https:// doi.org/10.1016/j.scienta.2013.08.002 sözer bahadir, p., liaqat, f., & eltem, r. (2018). plant growth promoting properties of phosphate solubilizing bacillus species isolated from the aegean region of turkey. turkish journal of botany, 42, 183–196. https://doi.org/10.3906/bot-1706-51 tabatabaei, s., ehsanzadeh, p., etesami, h., alikhani, h. a., & glick, b. r. (2016). indole-3-acetic acid (iaa) producing pseudomonas isolates inhibit seed germination and α-amylase activity in durum wheat (triticum turgidum l.). spanish journal of agricultural research, 14(1), article e0802. taiwo, l. b., ailenokhuoria, b. v., & oyedele, a. o. (2017). profiling rhizosphere microbes on the root of maize (zea mays) planted in an alfisol for selection as plant growth promoting rhizobacteria (pgpr). microbiology research journal international, 21(5), 1–10. taiz, l., & zeiger, e. (2010). plant physiology (5th ed.). sinauer associates inc. talaat, n. b., ghoniem, a. e., abdelhamid, m. t., & shawky, b. t. (2015). effective microorganisms improve growth performance, alter nutrients acquisition and induce compatible solutes accumulation in common bean (phaseolus vulgaris l.) plants subjected to salinity stress. plant growth regulation, 75, 281–295. https://doi.org/10.1007/s10725-014-9952-6 tarekegn, m. m., salilih, f. z., & ishetu, a. i. (2020). microbes used as a tool for bioremediation of heavy metal from the environment. cogent food and agriculture, 6(1), article 1783174. https://doi.org/10.1080/23311932.2020.1783174 tellez-soria, t., & orberá-ratón, t. (2018). efecto estimulador del crecimiento de dos biopreparados biotecnológicos en cultivos de remolacha (beta vulgaris l.). revista cubana de química, 30(3), 483–494. thakur, d., kaur, m., & mishra, a. (2017). isolation and screening of plant growth promoting bacillus spp. and pseudomonas spp. and their effect on growth, rhizospheric population and phosphorous concentration of aloe vera. journal of medicinal plants studies, 5(1), 187–192. ugochi, k., etienne, c., & egbadon, e. (2016). enhancement potential of plant growth-promoting rhizobacteria on white beans (phaseolus vulgaris) seedlings. international letters of natural sciences, 57, 11–17. https://doi.org/10.18052/www.scipress. com/ilns.57.11 vasallo cristia, d. c., montejo viamontes, j. l., lópez labarta, p., morgado, a. i., robinson pérez, m., & piñeiro esquivel, d. (2018). efficient microorganisms as biostimulators to enhance yields of phaseolus vulgaris l. cultivar delicia rojo 364. agrisost, 24(3), 152–159. wangdi, u., ngawang, yangden, t., phuentsho, t., & kencho. (2020). effect of effective microorganism (em) application and mulching on the yield of japanese pole bean (phaseolus vulgaris). bhutanese journal of agriculture, 2(1), 138–147. https://doi.org/10.1016/s0021-9258(19)52451-6 https://doi.org/10.1016/s0021-9258(19)52451-6 https://doi.org/10.18805/lr-3884 https://doi.org/10.18805/lr-3884 https://doi.org/10.7324/jabb.2016.40604 https://doi.org/10.7324/jabb.2016.40604 https://doi.org/10.1021/ac60147a030 https://doi.org/10.18805/lr-389 https://doi.org/10.12720/joaat.2.1.25-28 https://doi.org/10.1007/s11104-007-9462-7 https://doi.org/10.1007/s11104-007-9462-7 https://doi.org/10.1590/1678-457x.05917 https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2016.03.20 https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2016.03.20 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.08.002 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.08.002 https://doi.org/10.3906/bot-1706-51 https://doi.org/10.1007/s10725-014-9952-6 https://doi.org/10.1080/23311932.2020.1783174 https://doi.org/10.18052/www.scipress.com/ilns.57.11 https://doi.org/10.18052/www.scipress.com/ilns.57.11 414 agron. colomb. 39(3) 2021 yadav, s. k., dave, a., sarkar, a., singh, h. b., & sarma, b. k. (2013). co-inoculated biopriming with trichoderma, pseudomonas and rhizobium improves crop growth in cicer arietinum and phaseolus vulgaris. international journal of agriculture, environment & biotechnology, 6(2), 255–259. yan, d., duermeyer, l., leoveanu, c., & nambara, e. (2014). the functions of the endosperm during seed germination. plant & cell physiology, 55(9), 1521–1533. https://doi.org/10.1093/ pcp/pcu089 yaxley, j. r., ross, j. j., sherriff, l. j., & reid, j. b. (2001). gibberellin biosynthesis mutations and root development in pea. plant physiology, 125(2), 627–633. https://doi.org/10.1104/ pp.125.2.627 https://doi.org/10.1093/pcp/pcu089 https://doi.org/10.1093/pcp/pcu089 https://doi.org/10.1104/pp.125.2.627 https://doi.org/10.1104/pp.125.2.627 effect of fertilization level on water use and production of corn (zea mays l.) in a cereal producing area in colombia a modeling exercise using aquacrop-fao received for publication: 06 december, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.61428 1 faculty of agricultural sciences, universidad de nariño. pasto (colombia). javier@udenar.edu.co 2 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogotá (colombia). 3 programa de doctorado en desarrollo sostenible, universidad de manizales, manizales (colombia). agronomía colombiana 35(1), 68-74, 2017 effect of fertilization level on water use and production of corn (zea mays l.) in a cereal producing area in colombia a modeling exercise using aquacrop-fao nivel de fertilización en el uso del agua y la producción de maíz (zea maiz l.) en colombia un ejercicio de modelación aquacrop-fao javier garcía a.1, gerhard fischer, and nestor riaño h.3 abstract resumen the effect of the amount of fertilization applied to the corn variety ‘ica v-156’ (white grain) was calibrated and validated with the simulator aquacrop in cerete (cordoba, colombia) at an altitude of 20 m. the fertilization level determined factors related to biomass production, the harvest index, yield and water use, and potential evapotranspiration (eto). the basic information which calibrated and validated the model came from research conducted in different altitudes in maize growing areas in colombia. unexpectedly, the water shortages occurred during the growing season, which the modelling had not considered. levels of 90 to 60% of fertilization were applied to the crop according to the analysis of the evaluated soil. the information was subjected to an analysis of variance; the results showed that the level of fertilization affected the formation of biomass, harvest index and yield, as well as, the use of water during the growing season. the eto values were extreme at 0.9 and 7.3 mm day-1. likewise the total biomass production was 4.64% less at the level of 90 and 25.04% less at 60% fertilization, as compared to the biomass measurements in the field. similarly, the harvest index was 32.3 and 29.8% for the 90 and 60% levels of fertilization, respectively; on the other hand the grain yield was not affected by the highest level (90%), whereas when the reduction in fertilization was 40%, a decrease of 14.335% in the grain yield was obtained. in addition, per m3 of water 18.87 and 23.02 kg of grain for the fertilization levels of 60 and 90% were formed, respectively. calibrado y validado el modelo aquacrop para maíz ‘ica v-156’ (grano blanco), en cereté (córdoba, colombia) a una altitud de 20 msnm, se determinó el efecto del nivel de fertilización, en la producción de biomasa, índice de cosecha; rendimiento y uso del agua, en la cual se tuvo en cuenta la evapotranspiración potencial (eto). la información básica con la que se calibró y validó el modelo, provenía de trabajos de investigación realizados en altitudes diferentes, en zonas productoras de maíz en colombia. la modelación partió del supuesto de no tener déficit de agua, durante el desarrollo del cultivo, como efectivamente sucedió. se evaluaron dos niveles, que comprendían el 90 y 60% de la fertilización, enfrentados a la fertilización aplicada al cultivo de acuerdo con el análisis de suelos. el nivel de fertilización afectó la formación de biomasa, índice de cosecha y rendimiento, así mismo, el uso del agua y el ciclo del cultivo. la determinación de la eto mostró valores extremos de 0,9 y 7,3 mm diarios. la producción de biomasa total fue 4,64% menor para el nivel del 90% y de 25,04% para el 60% de fertilización, en comparación con la medida en campo. el índice de cosecha fue de 32,3 y de 29,8%, para los niveles 90 y 60% de fertilización, respectivamente, de otra parte el rendimiento de grano no se resintió para el mayor nivel (90%), mientras que cuando la reducción en la fertilización fue del 40%, se obtuvo una disminución de 14,335% en el grano. se formaron 18,87 kg de grano por m3 de agua para el nivel de fertilización del 60% y 23,02 kg para el 90%. key words: water consumption, evapotranspiration, biomass, yield. palabras clave: consumo agua, evapotranspiración, biomasa, rendimiento. biofuel (paliwal, 2001). worldwide, maize consumption has been increased over time from 80.000.000 t in 2001 to 110.000.000 t by the year 2011; projections show that by 2020 it could reach 180.000.000 t (oecd/fao, 2011; usda, 2012). the ‘ica v-156’ is a corn variety developed by the colombian agricultural institute (ica), corresponding to medium-sized plants of good yield potential, resistant to introduction maize (zea mays l.) is a plant native to america (fenalce, 2013). it is used for human and animal consumption as grain and forage and in industrial use in the form of precooked f lours, oils, starches, and as an energy component in the production of balanced animal feed and recently as http://http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n1.61428 69garcía a. and fischer: effect of fertilization level on water use and production of corn (zea mays l.) in a cereal producing area in colombia ... lodging. the ‘ica v-156’ provides white grains (fenalce, 2013; 2012) (in colombia two types of corn are grown, yellow and white grain). the studies carried out in the context of global climate change (breton, 2012.; biazin and stroosnijder, 2012; vico and porporato, 2011; geerts et al., 2010; geerts and raes, 2009), indicated that within areas of greater vulnerability transitory crops (baldocchi et al., 2002, 2001) such as corn are planted. for adequate development and production of corn, 961 mm annually of water are required naturally or artificially (negrete et al., 2004). since water is a limiting factor for obtaining high yields in most crops worldwide (martins et al., 2013), fao developed the aquacrop model (raes et al., 2011.; 2010), which estimates the growth and yield of crops, using the following main sources of information: water f low (salemi et al., 2011; steduto et al., 2007), atmospheric conditions, levels of fertilization, soil fertility and plant variety, among others (steduto et al., 2005). from the multiple relationships of the factors that govern the functioning of natural ecosystems and crops, knowledge of the eco-physiological mechanisms are fundamental to understand the models, as these provide mechanistic explanations parameters associated with the weather offer and link with remote sensors satellite (chuvieco, 2002; ceccato et al., 2001; gates, 1965; goetz et al., 1999) and forecast models with the cycles of energy, carbon and water, which allow one to assess considerable scales of the behavior of ecosystems and agro-ecosystems (sun et al., 2009; fageria, 2005; riano et al., 2005; bowman, 1989). most models take into account the interception of light through the canopy (geerts, 2010; geerts et al., 2010.; reiko et al., 2010; garcía et al., 2008), leaf area or leaf area index (lai) for calculations of development and crop yield (jones et al., 2003). in the same way, with this information energy balances can be calculated to meet the penman relations (penman, 1948). the penman model operates with 33 types of data related to climate, soil, agricultural techniques and crop characteristics that can be easily handled based on data from research and field information from producers (garcía, 2014). in aquacrop, the concentration of carbon dioxide is taken from agronomic research stations and eto is calculated from climate data (raes et al., 2011; steduto et al., 2009). such techniques of modeling and simulation of crop growth have been used in other countries, with excellent results (cantor et al., 1995). in aquacrop, the coefficient of stress simulates the effect of soil fertility in plant growth and maximum canopy development (raes et al., 2011; steduto et al., 2007). also, the soil fertility coefficient is differentiated by the leaf expansion coefficient, when minimized in the canopy. the model takes into account crop management and fertilization levels employed (sezen et al., 2011). nutrient uptake is reduced by the lack of water, and a soil fertility voltage and water productivity coefficient (ks*wp), ranging between 1 and 0, corrects this situation. therefore, if soil fertility does not affect the process, ks*wp is equal to 1 and does not affect wp. the yield (y) is obtained by multiplying the biomass (b) by the adjusted value of the reference harvest index (hio) (fao, 2006). fertilization levels of maize crops are diverse, for example, in costa rica, fallas et al. (2011) believe that maize hybrid hc-57 with a yield of 7,075 t ha-1 requires 111 kg of nitrogen, 43 kg of p2o5, and 168 kg of k2o. taboada and alvarez (2008) suggested that in argentina, 20 to 25 kg ha-1 uptake of n per ton of grain are produced, and similar amounts for p and k; melgar et al. (2001) suggested the application of minors nutrients in addition to the major elements. several studies exist where eto has been calculated by various methods (garcía and fereres, 2012; liu et al., 2012.; raez et al, 2011; lopez mata et al., 2010.; trezza, 2008) but the penman-monteith (penman, 1949) study proposed by fao provides the best answer to calculate potential evapotranspiration, to determine irrigation needs in diverse crops and, therefore, serve better use of fertilizers for crop nutrition. the aim of this research was to evaluate, the inf luence of fertilization level on the production of biomass, yield, and its effects on physiological variables and water consumption of corn ‘ica v-156’ at the different stages of growth using the aquacrop model under conditions in a producing zone of colombia,. materials and methods the plant material used for this research was the corn ‘ica v-156’, sown at the rate of 44,444 plants/ha in cerete (cordoba, colombia). from this crop material, biometric measurements and production were evaluated. in addition, the calculation of potential evapotranspiration (eto) on the site was made, and the aquacrop model defined, based on the penman-monteith method as standard reference. for this purpose, planting took place in the second half of the year, and the data of soil radiation, air temperature, air humidity, georeference and wind speed were taken from the weather station at corpoica (turipana) and were based on the formula: 70 agron. colomb. 35(1) 2017 et0 = 0 ,408 ∆ (rn – g) + γ 900 t + 273 u2 es – ea ∆+ γ (1 + 0 ,34 u2) (1) where: et0: reference evaporation (mm day1) rn: net radiation at the crop surface ra: extraterrestrial radiation g: soil heating f low t: average air temperature at 2 m height (oc) u2: wind speed at 2 m high es: saturation vapor pressure ea: actual vapor pressure es – ea: vapor pressure deficit δ: slope of the vapor pressure curve γ: psychrometric constant the experimental crop information was based on biometric weekly measurements, biomass and grain harvest, and the model took into account the level of fertilization and nutrient cycling. the categories of levels of soil fertility, ranked by the system were defined, considering that these varied from no limitation (non-limiting) to severe limitation (severely limiting) (raes et al., 2011). these levels were calibrated from the information obtained on the experimental corn crop plots, to compare the production of potential biomass (result of a proper fertilization), and biomass production in the same type of soil with some limiting fertilization. the relationship was evaluated according to the following expression potential soil fertility = 100 * 1 – biomass calibration biomass potential (2) at the field level, corn fertilization was performed according to soil analysis, and based on simple sources (urea, dap and kcl and a complex of minor elements). for calibration, climate databases were adjusted, and defined the time to reach each stage of crop development, and the morphology and physiology of the plant depending on the location. the basic information obtained by this modeling was development of the canopy, biomass, harvest index, water use and grain yield. with field information, modeling aquacrop was calibrated and validated in the area studied. after validation, the system (aquacrop fao) was run under the fertilization levels of 60 and 90% of the recommended level of fertilization. results and discussion the calculated potential evapotranspiration (eto) showed extreme values of 0.9 and 7.3 mm (for both fertilization levels assessed). this information was used to calculate the water use, as the model separates the evapotranspiration in transpiration and evaporation, avoiding confusion in the consumptive use of water (raes et al., 2010); this is especially important in the early stages of crop development (fao, 2006), because water evaporation on the soil is increases when there is a lack of coverage (odhiambo and irmak, 2012). the average calculated eto was 4.1 mm day-1, a value that permits one to understand the water use in the production of biomass and yield of maize (li et al., 2011). biomass in order to simulate a 60% decrease in the fertilization level of crop, the biomass produced from the time of seedling emergence to physiological maturity was diminished, presenting a biomass of 9.889 t ha-1 for the 90% level and 7,775 t ha-1 for the 60%; meanwhile the measured biomass was 10,370 t ha-1 (fig. 1a). this reduction could be due to the reduction of the canopy area (garcía et al., 2014) from 90 to 70% of the coverage (canopy) of plants. under the stress fertilization, the amount of biomass produced per unit of water, was an average of 1.63 kg m-3 during the crop cycle (fig. 1b). when total fertilization was used, there were on average 2.13 kg m-3 of water consumption (fig. 1 c), although fernandez et al. (1996) reported that some fertilizers did not inf luence maize yield when different irrigation frequencies had been used. in the same way, garcia and fereres (2012), working with corn and aquacrop in southwestern spain, found that the biomass produced by corn ranged between 25.07 and 30.94 t ha-1 for the observed values, and from 28 to 30 t ha-1 for the simulated values. these were values, which differ from those studied and show that there is a potential of biomass production which, possibly, can be translated into a higher potential yield (wang et al., 2008). the biomass values obtained at 90% fertilization, show a linear regression, supported by a r2 of 93.91% and the equation y = 0,1475x 2.8165. similarly, with the level of 60% fertilization, a linear regression (given by the equation y = 0,1145x 2.2868) was observed with a r2 of 93.68%. the harvest indices measured and modeled at 60 and 90% of fertilization were similar (fig. 2a). the measured value of the harvest index was 27.6%, but when the simulated fertilization was 90 and 60%, harvest index was 32.3 and 29.8%, respectively. possibly, the leaves had a larger area (each one) and, probably, a higher weight per unit, due to the increased effort of the plant, since the weight of the biomass is represented in large part by the leaves, according to fageria et al. (2005), in order to capture the photosynthetically active radiation (raf) (bowman, 1989). 71garcía a. and fischer: effect of fertilization level on water use and production of corn (zea mays l.) in a cereal producing area in colombia ... figure 1. a. production of biomass; b. water use calculated in kg biomass/m3 of water under two levels of fertilization; c. compared with the use of corn ica v-156 in normal conditions (aquacrop-fao). measuring the amount of water used to form 1 kg of biomass (fig. 2a) shows that by decreasing the fertilization of corn, this amount of water increased. this may be due to the decreased crop canopy (fig. 2b). the average amount of water to form biomass was 1.84 and 1.38 m-3 kg-1 for the fertilization levels of 90 and 60%, respectively. gambín et al. (2006) report that the amount of water available in the soil at the time of f lowering and the beginning of grain filling was enough to completely form the cob and grains during their development (garcia et al., 2014). also, the maximum evapotranspiration, could have been due to the scarce coverage crop during the early stages of development (ma et al., 2012) and aquacrop allowed to differentiate both of these situations (steduto et al., 2009). yield comparing the simulated with the observed yield at a fertilization level of 60% (fig. 3a), it was found that at the end of the modeled and measured period, the values were different with 2.51 t ha-1 for the of 60% fertilization and 2.95 t ha-1 for the 90% level, while the experimental yield was 2.93 t ha-1, suggesting a response to fertilizer application. not only the level of fertilization that is handled by simulating the crop behavior was affected (singh and singh, 1995), but also the water consumption, because at lower levels of fertilization, the water use efficiency is ref lected shown by the osmotic potential. likewise, at 60% crop fertilization, there was an increased water consumption (fig. 3b), represented by 1.43 mm in average per crop cycle as water transpired; while when 90% fertilization was used, the water transpired per corn plant was 1.1056 mm, on average (fig. 3b). in the application of the aquacrop model, the calibration of crop physiology (hsiao et al., 2009), soil profile and amounts of fertilizers are important items for the representation of benchmark yields (ruane et al., 2013). after 70 d, transpiration decreases (abedinpour et al., 2012) at kg m -3 w at er c days after sowing kg m -3 w at er b days after sowing bi om as s (t h a1 ) a medido simulado 90% simulado 60% days after sowing 0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 0 1 2 3 4 5 6 7 8 wpet(b) 60% kg m-3 wpet(b) 90% kg m-3 0 1 2 3 4 5 6 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 c an op y de ve lo pm en t ( % ) b days after sowing h i ( % ) a medido simulado 90% simulado 60% days after sowing 0 20 40 60 80 100 cc 90% cc 60% 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 figure 2. a. harvest index (hi) and b. canopy development of corn ica v-156 under two levels of crop fertilization. 72 agron. colomb. 35(1) 2017 both levels of fertilization, coinciding with the beginning of f lowering and formation of maize yield for the evaluated site (fig. 3a and b). the yield formation was affected according to the level of fertilization (fig. 3c), since 18.87 kg of grain per cubic meter of water were formed, with a daily average of 0.5241 kg m-3 after f lowering at a 60% fertilization level. likewise, when fertilization was 90%, 23.02 kg m-3 of water were formed stroosnijder (2012) modeled the application of fertilization at different levels and sources, both organic and chemical, in corn, with aquacrop and found decreased performance in proportion to the reduction of fertilization. conclusions the use of aquacrop showed that a fertilization plan at lower doses is recommended. by a decreasing fertilization by10%, the biomass production and maize yield decreased, however, the harvest index was maintained, due to the fact that the yield did not drastically decrease. biomass and canopy development were more affected than the rest of the variables by decreasing fertilization. in the same way, 40% less fertilization restricted performance and biomass production, 15.08 and 25.02%, respectively. as fertilization was reduced, water requirements for biomass formation, canopy formation, as well as crop transpiration increased. a higher fertilization level (90%) achieves a higher amount of grain per m3 of water used, and 18,027% is the best consumption of water. literature cited abedinpour, m., a. sarangi, t.b.s. rajput, m. singh, h. pathak, and t. ahmad. 2012. performance evaluation of aquacrop model for maize crop in a semi-arid environment. agr. water manag. 110, 55-66. doi: 10.1016/j.agwat.2012.04.001 baldocchi, d.d. and k.b. wilson. 2001. modeling co2 and water vapor exchange of a temperate broad leaved forest across hourly to decadal time scales. ecol. model. 142, 155-184. doi: 10.1016/ s0304-3800(01)00287-3 baldocchi, d.d., k.b. wilson, and l. gu. 2002. how the environment, canopy structure and canopy physiological functioning inf luence carbon, water and energy f luxes of a temperate broad-leaved deciduous forest and assessment with the biophysical model canoak. tree physiol. 22, 1065-1077. doi: 10.1093/treephys/22.15-16.1065 biazin, b. and l. stroosnijder. 2012. to tie or not to tie ridges for water conservation in rift valley drylands of ethiopia. soil tillage res. 124, 83-94. doi: 10.1016/j.still.2012.05.006 bowman, w.d. 1989. the relations chip between leaf water status, gas exchange, and spectral ref lectance in cotton leaves, remote sensing of environment. remote sensing environ. 30(3), 249255. doi: 10.1016/0034-4257(89)90066-7 breton, o.m., v.k.s. morris, and v.e. méndez. 2012. cultivation of maize landraces by small-scale shade coffee farmers in western el salvador. agric. syst. 111, 63-74. doi: 10.1016/j. agsy.2012.05.005 cantor, f., j.r. cure, and a.m. orozco. 1995. simulation and growth gypsophyla paniculata var. perfect, including the figure 3. a. grain yield obtained with corn ica v-156, modeling at 60 and 90% level of fertilization at a density of 44,444 plants/ha. b. amount of water transpired and c. water used to form yield. w at er u se e ffi ci en cy ( kg m -3 ) c days after sowing y ie ld ( t h a1 ) a medido simulado 90% simulado 60% days after sowing 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 tr an sp ir ed w at er ( m m ) b days after sowing 0 1 2 3 4 5 6 7 8 tr (60%) mm tr (90%) mm 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 0 50 100 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 wpet(y) 60% kg m-3 wpet(y) 90% kg m-3 73garcía a. and fischer: effect of fertilization level on water use and production of corn (zea mays l.) in a cereal producing area in colombia ... effect of vernalization. in: abstracts network meeting of the international biometric society for central america, the caribbean, colombia and venezuela.11-15 june, 1995. santa marta, colombia. ceccato, p., s. flasse, s. tarantola, s. jacquemoud, and j.m. grégoire. 2001. detecting vegetation leaf water content using ref lectance in the optical domain. remote sensing environ. 77(1), 22-33. doi: 10.1016/s0034-4257(01)00191-2 chuvieco, s.e. 2002. environmental remote sensing. the earth observation from space. ariel science, barcelona, spain. fao. 2006. crop evapotranspiration. guidelines for determining water requirements of crops. fao irrigation and drainage study no. 56. fao, rome. fageria, n.k., v.c. baligar, and r.b. clark. 2005. physiology of crop production. the haword press, new york, ny, usa. fallas, r., f. bertsch, c. echandi, and c. henríquez. 2011. characterization of development and nutrient absorption hybrid corn hc-57. agron. costar. 35(2), 33-47. fenalce. 2012. cerealistas indicators 2011-2012 a. economic department, national federation of grain and legumes growers. in: congreso nacional cerealista. 28-29 june, 2012. monteria, colombia. fenalce. 2013. corn technology in colombia. growers national federation of cereals and pulses. in: www.fenalce.org; consulted: november, 2014. fernández, j.f., f. moreno, j.m. murillo, j.a. cayuela, b.e. fernández, and f. cabrera. 1996. water use and yield of maize with two levels of nitrogen fertilization in sw spain. agric. water manag. 29, 215-233. doi: 10.1016/0378-3774(95)01192-7 gambín, b.l., l. borrás, and m.e. otegui. 2006. source-sink relations and kernel weight differences in maize temperate hybrids. field crops res. 95, 316-326. doi: 10.1016/j.fcr.2005.04.002 garcía a., j. 2014. comparison of simulation models and creft aquacrop under colombian conditions as a tool for decisionmaking and support corn production. phd thesis. faculty of agricultural sciences, national university of colombia, bogota, colombia. garcía a., j., n. riaño, and s. magnitskiy. 2014. simulation of corn (zea mays l.) production in different agricultural zones of colombia using the aquacrop model. agron. colomb. 32(3), 358-366. doi: 10.15446/agron.colomb.v32n3.45939 garcía-vila, m. and e. fereres. 2012. combining the simulation crop model aquacrop with an economic model for the optimization of irrigation management at farm level. eur. j. agron. 36, 21-31. doi: 10.1016/j.eja.2011.08.003 garcía, a., l.c. guerra, and g. hoogenboom. 2008. impact of generated solar radiation on simulated crop growth and yield. ecol. model. 210, 312-326. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2007.08.003 gates, d.m., h.j. keegan, j.c. schleter, and v.r. weidner. 1965. spectral properties of plants. appl. optics 4, 11-20. doi: 10.1364/ao.4.000011 geerts, s. and d. raes. 2009. deficit irrigation as an on-farm strategy to maximize crop water productivity in dry areas. agr. water manag. 96, 1275-1284. doi: 10.1016/j.agwat.2009.04.009 geerts, s., d. raes, and m. garcía. 2010. using aquacrop to derive deficit irrigation schedules. agr. water manag. 98, 213-216. doi: 10.1016/j.agwat.2010.07.003 goetz, s.j., s.d. prince, s.n. goward, m.m. thawley, and j. small. 1999. satellite remote sensing of primary production: an improved production efficiency modeling approach. ecol. model. 122, 239-255. doi: 10.1016/s0304-3800(99)00140-4 hsiao, t.c., l. heng, p. steduto, b. rojas-lara, d. raes, and e. fereres. 2009. aquacrop-the fao crop model to simulate yield response to water: iii. parameterization and testing for maize. agron. j. 101(3), 448-459. doi: 10.2134/agronj2008.0218s jones, j.w., g. hoogenboom, c.h. porter, k.j. boote, w.d. batchelor, l.a. hunt, and p.w. wilkens. 2003. the dssat cropping system model. eur. j. agron.18, 235-265. doi: 10.1016/ s1161-0301(02)00107-7 lópez-mata, e., j.m. tarjuelo, j.a. de juan, r. ballesteros, and a. domínguez. 2010. effect of irrigation uniformity on the profitability of crops. agric. water manag. 98, 190-198. doi: 10.1016/j.agwat.2010.08.006 li, l., g. luoa, x. chena, y. li, g. xu, h. xu, and j. bai. 2011. modelling evapotranspiration in a central asian desert ecosystem. ecol. model. 222, 36803691. doi: 10.1016/j. ecolmodel.2011.09.002 liu, g., m. hafeez, y. liu, d. xua, and c. vote. 2012. a novel method to convert daytime evapotranspiration into daily evapotranspiration based on variable canopy resistance. j. hydrol. 414-415, 278-283. doi: 10.1016/j.jhydrol.2011.10.042 ma, l, t.j. trout, l.r. ahuja, w.c. bausch, s.a. saseendran, r.w. malone, and d.c. nielsen. 2012. calibrating rzwqm2 model for maize responses to deficit irrigation. agr. water manag. 103, 140-149. doi: 10.1016/j.agwat.2011.11.005 doi: 10.1016/j. agwat.2011.11.005 martins, j.d, g.c. rodrigues, p. paredes, r. carlesso, z.b. oliveira, a.e. knies, m.t. petry, and l.s. pereira. 2013. dual crop coefficients for maize in southern brazil: model testing for sprinkler and drip irrigation and mulched soil. biosyst. eng. 115, 291-310. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2013.03.016 melgar, r.j., j. lavandera, m. torres d., and l. ventimiglia. 2001. response to fertilization with boron and zinc in intensive corn production systems. cienc. suelo 19(2), 109-114. negrete, f., j. morales, a.j. lópez, and a.m. martínez. 2004. final report project “comprehensive technical assistance in the cultivation of corn for caribbean ecoregion”. corpoica, c.i. turipana, cerete, colombia. odhiambo, l.o. and s. irmak. 2012. evaluation of the impact of surface residue cover on single and dual crop coefficient for estimating soybean actual evapotranspiration. agr. water manag. 104, 221-234. doi: 10.1016/j.agwat.2011.12.021 ospina, j.g. 2006. dssat validation model in different agroecological conditions of colombia, a tool to optimize management practices maize (zea mays l.). m.sc. thesis. faculty of agricultural sciences, national university of colombia, medellin, colombia. oecd/fao. 2011. agricultural outlook 2011-2020. doi: 10.1787/ agr_outlook-2011-en paliwal, r.l. 2001. morphology of tropical maize. corn in the tropics. improvement and production. collection fao plant production and protection. in: http: //www.fao.org/docrep; consulted: august, 2015. 74 agron. colomb. 35(1) 2017 penman, h.l. 1948. natural evapotranspiration from open water, bare soils, and grass. proc. r. soc. london 193(1032), 120-145. doi: 10.1098/rspa.1948.0037 penman, h.l. 1949. the dependence of transpiration on weather conditions. j. soil sci. 1, 74-89. doi: 10.1111/j.1365-2389.1950. tb00720.x raes, d., p. steduto, t.c.hsiao, and e. fereres. 2011. aquacrop version 3.1plus: fao cropwater productivity model to simulate yield response to water. reference manual. fao, rome. raes, d., p. steduto, t.c.hsiao, and e. fereres. 2010. aquacrop – the fao crop model to simulate yield response to water. user guide. chapter 2. version 3.1 plus. reference manual. fao, rome. reiko, i., n. tatsuro, and o. hiroyuki. 2010. assessment of canopy photosynthetic capacity and estimation of gpp by using spectral vegetation indices and the light-response function in a larch forest. agr. for. meteor. 150, 389-398. doi: 10.1016/j. agrformet.2009.12.009 riaño, h., n.m. tangarife., o.i. osorio, j.f. giraldo, c.m. ospina, d. obando, l.f. gómez, and l.f. jaramillo. 2005. growth model and carbon sequestration to forest species in the tropics. creft. v 1.0. national federation of coffee growers of colombia, national development corporation and forest development, bogotá. ruane, a.c., l.d. cecil, r.m. horton, r. gordón, r. mccollum, d. brown, b. killough, r. goldberg, a.p. greeley, and c. rosenzweig. 2011. climate change impact uncertainties for maize in panama: farm information, climate projections, and yield sensitivities. agr. for. meteorol. 170, 132-145. doi: 10.1016/j. agrformet.2011.10.015 salemi, h., m.a. soom, t.s. lee, s.f. mousavi, a. ganji, and m.k. yusoff. 2011. application of aquacrop model in deficit irrigation management of winter wheat in arid region. afr. j. agr. res. 610, 2204-2215. sezen, s.m., a. yazar, b. kapur, and s. tekinb. 2011. comparison of drip and sprinkler irrigation strategies on sunf lower seed and oil yield and quality under mediterranean climatic conditions. agric. water manag. 98, 1153-1161. doi: 10.1016/j. agwat.2011.02.005 singh, b.r. and d.p. singh. 1995. agronomic and physiological responses of sorghum, maize and pearl millet to irrigation. field crops res. 42, 57-67. doi: 10.1016/0378-4290(95)00025-l steduto, p., t.c. hsiao, and e. fereres. 2007. on the conservative behavior of biomass water productivity. irrig. sci. 25, 189-207. doi: 10.1007/s00271-007-0064-1 steduto, p., t.c. hsiao, d. raes, and e. fereres. 2009. aquacropthe fao crop model to simulate yield response to water: i. concepts and underlying principles. agron. j. 101(3), 426-437. doi: 10.2134/agronj2008.0139s steduto, p., d. raes, t.c. hsiao, e. fereres, l.k. heng, t.a. howell, s.r. evett, b.a. rojas-lara, h.j. farahani, g. izzi, t.y. oweis, s.p. wani, and r. albrizio. 2005. resource use efficiency of field-grown sunf lower, sorghum, wheat and chickpea. ii. water use efficiency and comparison with radiation use efficiency. agric. for. meteorol. 130, 269-281. doi: 10.1016/j. agrformet.2005.04.003 steduto, p., d. raes, t.c. hsiao, e. fereres, l.k. heng, t.a. howell, s.r. evett, b.a. rojas-lara, h.j. farahani, g. izzi, t.y. oweist, s.p. wani, j. hoogeveen, and s. geerts. 2009. concepts and applications of aquacrop: the fao crop water productivity model. pp. 175-191. in: weixing, c., j.w. white, and e. wang (eds.). crop modeling and decision support. springer, berlin. doi: 10.1007/978-3-642-01132-0_19 sun, j., l. yang, y. wang, and d.r. ort. 2009. face-ing the global change: opportunities for improvement in photosynthetic radiation use efficiency and crop yield. plant sci. 177, 511-522. doi: 10.1016/j.plantsci.2009.08.003 taboada, m.a. and c.r. alvarez. 2008. root abundance of maize (zea mays l.) in conventionally-tilled and zero-tilled soils of argentina. rev. bras. cienc. solo 32, 769-779. doi: 10.1590/ s0100-06832008000200031 trezza, r. 2008. estimating reference evapotranspiration monthly in venezuela. what method to use? bioagro 20(2), 89-95. usda. 2012. usda agricultural projections to 2022. u.s. department of agriculture, interagency agricultural projections committee, washington dc, usa. vico, g. and a. porporato. 2011. from rainfed agriculture to stressavoidance irrigation: i. a generalized irrigation scheme with stochastic soil moisture. adv. water resour. 34, 263-271. doi: 10.1016/j.advwatres.2010.11.010 wang, x. p.w. gassman, r. williams, s. potter, and a.r. kemanian. 2008. modeling the impacts of soil management practices on runoff, sediment yield, maize productivity, and soil organic carbon using apex. soil tillage res. 101, 78-88. doi: 10.1016/j. still.2008.07.014 zhu, x.-g., q. song, and d.r. ort. 2012. elements of a dynamic systems model of canopy photosynthesis. curr. opin. plant biol. 15, 237-244. doi: 10.1016/j.pbi.2012.01.010 phosphate fertilization on soils with improved fertility in the brazilian cerrado received for publication: 11 may, 2018. accepted for publication: 12 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.72123 1 universidade federal do tocantins, gurupi, tocantins, brazil. 2 universidade federal rural da amazônia, belém, pará, brazil. 3 universidade federal de lavras, lavras, minas gerais, brazil. * corresponding author: rubsonif@gmail.com agronomía colombiana 37(1), 39-46, 2019 phosphate fertilization on soils with improved fertility in the brazilian cerrado fertilización fosfatada en suelos con fertilidad mejorada en el cerrado brasileño luís marcelo mariussi1, rubson da costa leite2*, gilson araújo de freitas1, robson da costa leite2, antônio carlos martins dos santos1, jefferson santana da silva carneiro3, and rubens ribeiro da silva1 abstract resumen the practices of soil amendment and fertilization carried out over the years have allowed the improvement of the fertility in some of them in the brazilian soils. the objective of this study was to evaluate the performance of soybean in response to phosphate fertilization in soil with improved fertility. the research was carried out during the 2015-2016 harvest season in a dry-land area in the municipality of são desidério, bahia. the experiment was arranged in randomized blocks, with five treatments and four replicates. treatments were composed by doses of phosphate fertilizer (0, 70, 140, 210 and 280 kg p2o5 ha-1). the following variables were evaluated: plant height, height of insertion of the first pod, number of stems per plant, number of pods per plant, thousand grain weight, productivity, and the analysis of macro and micronutrients in the leaf. soybean plants did not respond to phosphorus applied to soil with built fertility. under the conditions of this study, phosphorus fertilization in soil with improved fertility did not promote productivity. although the plants did not respond to foliar macro and micronutrients as a function of phosphate fertilization, there was no reduction of these in response to high doses. las prácticas de corrección y fertilización realizadas a lo largo de los años en los suelos brasileños permitieron mejorar la fertilidad en algunos de ellos. el objetivo de este trabajo fue evaluar el desempeño de la soja en respuesta a la fertilización fosfatada en suelo con fertilidad mejorada. el trabajo fue realizado durante el cultivo 2015-2016 en el municipio de são desidério, en bahía. se empleó un diseño experimental en bloques al azar, con cinco tratamientos y cuatro repeticiones. los tratamientos fueron compuestos por dosis de fertilizante fosfatado (0, 70, 140, 210 y 280 kg ha-1 de p2o5). se evaluaron las siguientes variables: altura de la planta, altura de inserción de la primera vaina, número de ramos por planta, número de vainas por planta, peso de mil granos, productividad y análisis de macro y micronutrientes en la hoja. las plantas de soja no respondieron al fósforo aplicado en el suelo con fertilidad mejorada. en las condiciones de este trabajo, la fertilización fosfatada en suelo con fertilidad mejorada no promovió ganancia de productividad. aunque las plantas no respondieron a los macro y micronutrientes foliares en función de la fertilización fosfatada, no hubo reducción de estos niveles en respuesta a las dosis elevadas. key words: adsorption of phosphorus, glycine max l., foliar content. palabras clave: adsorción de fósforo, glycine max l., contenido foliar. (trabaquini et al., 2017; cattelan and dall’agnol, 2018). among the essential plant nutrients, phosphorus is the element most commonly applied to the soil, because it is the nutrient that most limits the production in this region (alcântara neto et al., 2010). the knowledge about the chemical limitations in brazilian cerrado soils, such as fixation in mineral colloids and by specific adsorption of phosphorus to fe and al oxides (roy et al., 2017), made phosphate fertilization a routine for producers in this region. however, the execution of this practice over the years, along with the management and fertilization of other necessary nutrients, have made possible to modify the chemical, physical and biological introduction soybean (glycine max l.) is one of the main crops worldwide and recently one of the most growing productive crops in brazil (conab, 2018). the cerrado biome, considered a region of low natural fertility and economic value until 1970, is currently the main soy producing region in the country (leite et al., 2017; trabaquini et al., 2017). the outstanding results of soybean cultivation in the brazilian cerrado are due to the government incentives, genetic improvement and application of amendments and fertilizers; since these soils are mostly highly weathered and characterized by a low nutrient availability for the plants http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.72123 40 agron. colomb. 37(1) 2019 properties of the soil, promoting the construction of soil fertility (lacerda et al., 2015). santos et al. (2015) mentioned the fact that plants, such as soybean, present the potential to reuse the residual nutrients from previous fertilizations, thus, presenting low response to phosphate fertilization throughout the years of cultivation. along with these factors, the excess of certain nutrients can affect the growth and productivity of the plants (trabaquini et al., 2017). facing the changes in most of the soils of the brazilian cerrado over the years and the fact that producers continue the application of high doses of phosphate fertilizers, the objective of this study was to evaluate the performance of soybean in response to phosphate fertilization in soils with improved fertility. materials and methods the study was carried out during the 2015-2016 harvest season in a dry land area in the municipality of são desidério, bahia (12°40᾽02” s and 45°57 4̓7” w). the climate of the region is type aw (hot and humid), according to the köppen international classification (alvares et al., 2013). the soils of the experimental area present a sandy loam texture (tab. 1), and according to the soil taxonomy keys are classified as oxisols. the experiment was arranged in randomized blocks, with five treatments and four replicates. the treatments were composed of different doses of phosphate fertilizer (0, 70, 140, 210 and 280 kg ha-1 of p2o5). the fertilization was carried out according to each treatment, with application in the planting row. micronutrients were applied to the soil at the moment of sowing. the sowing was carried out on november 11, 2015, with a mechanical seeder in an area under conventional planting system and using the cultivar m8349 ipro®. the plant emergency occurred on december 4, 2015, with a final population of approximately 130,000 plants ha-1. temperature and precipitation data were collected during the experimental period (fig. 1). table 1. chemical and physical soil analysis of the experimental area at 0-20 cm depth. ph (cacl2) 6.3 potential acidity (h+al) (cmolc kg -1) 1.0 organic matter (g kg-1) 1.8 sum of bases (ca+mg+k) (cmolc kg -1) 3.8 available p (mg kg-1) 57.3 cation exchange capacity (cmolc kg -1) 4.81 available k (mg kg-1) 160.3 base saturation (%) 79.2 exchangeable ca (cmolc kg -1) 2.6 sand (%) 81.2 exchangeable mg (cmolc kg -1) 0.8 silt (%) 1.3 exchangeable al (cmolc kg -1) 0.0 clay (%) 17.5 available phosphorus (p) and potassium (k) extraction with mehlich-1; exchangeable calcium (ca), magnesium (mg) and aluminum (al) extraction with kcl; h + al extraction with calcium acetate. p re ci pi ta tio n (m m ) te m pe ra tu re ( ºc ) temperatureprecipitation days 0 20 40 60 80 100 0 7 14 21 28 35 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 figure 1. average daily temperature and precipitation during the experiment. 41mariussi, da costa leite, araújo de freitas, da costa leite, martins dos santos, da silva carneiro, and ribeiro da silva: phosphate fertilization on soils with improved fertility in the brazilian cerrado cultural management practices were performed according to the recommended baselines for soybeans in the cerrado (lopes, 2013). weeds, pests and diseases were managed through applications of herbicides, insecticides and fungicides registered for the crop. during the phenological stages v3, v7 and r1 micro foliar manganese was applied. the harvest was performed manually on january 4, 2016, removing 3 replicates of 2 representative linear meters of the plot, excluding the borders. the following variables were evaluated: plant height (hp) and height of insertion of the first pod (hifp) were determined through direct measurement using a ruler graduated in millimeters. the number of stems per plant (nsp) and number of pods per plant (npp) were determined through the manual counting of these indicators in the sampled plants. the weight of a thousand grains (wtg) was determined on a precision scale. the productivity (pd) was determined based on the grain yield of the plants harvested in each experiment and adjusted to 13% humidity, being corrected from the spacing and quantity of plants per linear meter and transformed to kg ha-1. during the reproductive stage r1 (f lowering plants), the third leaf was collected from the main apex of approximately 30 plants per treatment (sousa and lobato, 2004). leaves were then packaged in paper bags identified according to the treatment and sent to the laboratory of plant analysis of the federal university of tocantins for the determination of the macro and micronutrients content in leaves. initially, the data were tested for normality (shapiro-wilk) and homoscedasticity (levene) and subsequently submitted to regression analysis, evaluating the significance of the betas and the determination coefficients to obtain the appropriate regression model, adopting a 5% probability. results and discussion among the soybean yield variables, only the first pod insertion height was adjusted to the regression model (fig. 2). the height of plants did not present an adjustment to the regression model, producing plants with an average height of 64 cm, regardless of the applied phosphate dose. the hifp presented a linear reduction as a function of the increasing doses of p2o5 (fig. 2b). for each kg of p2o5 applied to the soil, the plants showed a reduction of 0.0018 cm in hifp. despite the results, a low amplitude of variation in the plant hifp (6.76 to 6.26) was observed as a function of the applied doses. the number of stems presented a similar behavior to plant height with no adjustment to the regression model (fig. 2c); plants had a mean number of stems around 12.68. the height of plants and the number of stems presented a positive correlation with grain yield, since they provided a greater number of reproductive structures (schoninger et al., 2015). the number of pods and the weight of the grains were also directly related to soybean yield. these variables were not altered as a function of phosphate fertilization in soils with improved fertility (fig. 2). the height of insertion of the first pod had a direct inf luence on the occurrence of impurities and grain loss. although it presented a linear reduction as a function of the doses of phosphorus (fig. 2b), there was a low amplitude of variation (0.5 cm). the soybean plants showed an average of 87.93 pods per soybean plant, regardless the phosphate dose (fig. 2d). the non-adjustment of this variable to the regression model evidences the non-inf luence of phosphate doses on soils with good fertility. like the previous variables, the weight of a thousand grains did not fit the regression model (fig. 2e) with plants presenting an average wtg of 130 g. as expected, since the productivity indicators showed no adjustment to regression (fig. 2), the productivity of soybean plants cultivated in soil with good phosphorus fertility did not present an adjustment to the proposed model (fig. 2f). the average yield of the plants was 3033 kg ha-1, independent of the phosphate dose applied to the soil. when evaluating soybean yield in response to phosphate fertilization in cerrado soils with high phosphorus availability, santos et al. (2015) found an increase in productivity as a function of the applied doses. however, the increase in productivity (6%) is low in comparison to the high applied dose (389 kg ha-1 of p2o5), not being a viable practice as recommended by lacerda et al. (2015). in accordance with the results of this work, lacerda et al. (2015) studied corn and soybean cultivation in cerrado soils with high fertility and concluded that it is possible to grow soybeans for three consecutive crops without the use of phosphate fertilization and maintaining p levels in the soil. these authors carried out studies in a consolidated agricultural region in the country, but our study evaluated the behavior in the region denominated as the most recent brazilian agricultural frontier (leite et al., 2017). 42 agron. colomb. 37(1) 2019 hp=64.69 hifp=6.77-0.0018p r2=0.79* nsp=12.68 npp=87.93 tgw=130.09 pd=3033.13 pr od uc tiv ity ( kg h a1 ) 0 1000 2000 3000 4000 p 2 o 5 (kg ha-1) f th ou sa nd g ra in w ei gh t ( gr am s) 0 p 2 o 5 (kg ha-1) e 0 70 140 210 280 0 70 140 210 280 n um be r of p od s pe r pl an t 0 40 60 80 100 p 2 o 5 (kg ha-1) d n um be r of s te m s pe r pl an t 0 5 10 15 20 p 2 o 5 (kg ha-1) c 0 70 140 210 280 0 70 140 210 280 h ei gh t o f i ns er tio n of th e fir st p od ( cm ) 0 2 4 6 8 p 2 o 5 (kg ha-1) b h ei gh t o f p la nt s (c m ) 0 40 60 80 p 2 o 5 (kg ha-1) a 0 70 140 210 280 0 70 140 210 280 40 60 80 100 120 140 160 figure 2. height of plants (a), height of insertion of the first pod (b), number of stems per plant (c), number of pods per plant (d), thousand grain weight (e) and productivity (f) of soybean in response to phosphate fertilization in soil with improved fer tility. p≤0.05. regarding the foliar levels of macronutrients of plants as a function of phosphate fertilization, only the levels of nitrogen and calcium were adjusted to the regression analysis (fig. 3). all leaf mean values were compared to the minimum concentration levels for nutrients in soybean plants grown in the brazilian cerrado (sousa and lobato, 2004). the plants without phosphorus application presented an average content of 52.56 g kg-1 of n. from these values, the plants fertilized with phosphorus presented an increase of 0.017 g kg-1 of n for each kg of p2o5 applied to the soil. all doses presented leaf n levels above the reference level. 43mariussi, da costa leite, araújo de freitas, da costa leite, martins dos santos, da silva carneiro, and ribeiro da silva: phosphate fertilization on soils with improved fertility in the brazilian cerrado the average levels of leaf phosphorus did not adjust to the regression model as a function of the fertilizer applied to the soil (fig. 3b). the results showed that there is no greater accumulation of this nutrient in the plant due to the increase of the doses in soil with good fertility. for the content of foliar potassium, there was no adjustment to the regression as a function of the phosphorus doses applied (fig. 3c). the mean leaf potassium content was 16.82, which ranged in the appropriate levels for soybean. n = 52.56+0.017p r2=0.66*** p = 3.50 4 8 12 16 20 0 k = 16.82 ca = 13.08 + 0.0065p r2=0.90* mg = 4.20 s = 3.55 s ul fu r (g k g1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) f m ag ne si um ( g kg -1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) e 0 70 140 210 280 0 70 140 210 280 c al ci um ( g kg -1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) d p ot as si um ( g kg -1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) c 0 70 140 210 280 0 70 140 210 280 p ho sp ho ru s (g k g1 ) 0 2 1 3 4 5 p 2 o 5 (kg ha-1) b n itr og en ( g kg -1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) a 0 70 140 210 280 0 70 140 210 280 reference content 0 20 40 60 0 4 8 12 16 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 figure 3. leaf macronutrient contents: nitrogen (a), phosphorus (b), potassium (c), calcium (d), magnesium (e) and sulfur (f) in soybean plants with phosphate fertilization. 44 agron. colomb. 37(1) 2019 regarding the foliar calcium contents in response to the phosphate doses, they presented an adjustment to the linear model increase (fig. 3d). for each kg of p2o5 applied to the soil, the plants had an increase of 0.0065 g kg-1 ca in the leaf. despite the increase in ca, even plants without fertilizer application presented a foliar ca level above the suitable level for soybean cultivation in the brazilian cerrado. magnesium and sulfur leaf contents showed no adjustment to the linear regression (fig. 3e), producing plants with average leaf contents of 4.20 and 3.55 g kg-1, respectively. for these two nutrients, the plants presented average levels above the appropriate level. in the foliar micronutrient contents, only the manganese was adjusted to the regression (fig. 4). leaf boron content in the plants was 37.90 b = 37.90 cu = 8.09 fe = 119.14 0 20 40 60 80 100 120 mn = 67.76 + 0.10p r2 = 0.67*** zn = 74.42 zi nc ( m g kg -1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) e 0 70 140 210 280 m an ga ne se ( m g kg -1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) d ir on ( m g kg -1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) c 0 70 140 210 280 0 70 140 210 280 c op pe r (m g kg -1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) b b or on ( m g kg -1 ) p 2 o 5 (kg ha-1) a 0 70 140 210 280 0 70 140 210 280 reference content 0 8 16 24 32 40 48 0 2 4 6 8 10 0 20 40 60 80 100 120 140 0 15 30 45 60 75 90 figure 4. leaf micronutrient contents: boron (a), copper (b), iron (c), manganese (d) and zinc (e) in soybean plants with phosphate fer tilization. 45mariussi, da costa leite, araújo de freitas, da costa leite, martins dos santos, da silva carneiro, and ribeiro da silva: phosphate fertilization on soils with improved fertility in the brazilian cerrado mg kg-1 (fig. 4d), being this value above the appropriate minimum level. as in the case of boron, copper and iron contents did not adjust to the regression (fig. 4b and c). however, the leaf content of copper was below the appropriate minimum level for the crop which was different from the behavior of all other foliar nutrients (fig. 4b). iron content in the leaf was above the appropriate minimum level at all doses evaluated. copper contents in the leaf were below adequate levels at all doses evaluated (fig. 4b). the average copper leaf content found (8.09 mg kg-1) ranged below the levels of soybean plants from high productivity crops in brazil and the united states (mascarenhas et al., 2013). the deficiency of this micronutrient causes a reduction in the growth of soybean plants (bruns, 2017), directly affecting the yield of the crop (dimkpa et al., 2017). although agricultural pesticides commonly used in soybeans, mainly fungicides, have copper in their formulations (bruns, 2017), brazilian cerrado soils are deficient in this nutrient (marques et al., 2004). foliar manganese was 67.76 mg kg-1 in the absence of phosphate fertilizer; however, with the fertilizer application, the plants presented an increase of 0.1 mg kg-1 of mn to each kg of p2o5 applied to the soil (fig. 4d). regarding zinc, although there was no adjustment to regression, leaf contents of these micronutrients were verified above the minimum suitable level for soybean cultivation at all doses (fig. 4e). evaluating the ideal levels of nutrients for the soybean cultivation in the brazilian cerrado (sousa and lobato, 2004), the studied soil has an adequate fertility for cultivation (tab. 1), which reinforces the idea of soil with improved fertility. such high fertility in these soils occurs because brazilian agricultural fields received more phosphate fertilizers than necessary for the need of crops, a practice that has been carried out since 1970 (roy et al., 2017; withers et al., 2018) and that has consequently accumulated large reserves of phosphorus in the soil. this research is innovative, since besides studying the productivity of soybean under phosphate fertilization, we also studied the possibility of translocation and nutrient uptake problems in plants due to the high level of phosphorus in the soil associated with doses of phosphate fertilizer. however, even at the highest phosphate doses studied, the plants did not present deficiency of macro and foliar micronutrients except for copper (figs. 3 and 4). these results are important because micronutrient deficiency can significantly reduce plant quality and productivity (sutradhar et al., 2017). it is known that global phosphorus reserves are a finite and critical natural resource. since brazilian phosphate rock mines provide limited amounts of phosphorus, phosphate fertilizers are mostly imported, which makes brazilian agriculture vulnerable to future phosphorous shortage and sudden price f luctuations (withers et al., 2018). in order to consider brazilian agricultural systems as sustainable in the future, it is necessary to use phosphate fertilizers more efficiently (withers et al., 2018). when considering the amount of phosphorus immobilized in the plant grains (sousa and lobato, 2004) the level of phosphorus in the studied soil (tab. 1) would enable the cultivation of soybeans during three consecutive harvests without the practice of phosphate fertilization. this would allow obtaining the same productivity found (3033 kg ha-1) and still maintaining high nutrient levels in soil. from the third harvest on, phosphorus should be applied in replacement to the immobilized amounts of this nutrient by the grains of the plants (5-8 kg t-1 of grain produced), to maintain the level of phosphorus in the soil. conclusions it was observed that phosphate fertilization for soybean production was not necessary in soil with a high content of available phosphorus. despite the non-response to productivity, high doses of phosphate fertilization did not affect nutrient uptake in plants. under the conditions of this experiment, phosphorus fertilization in soil with improved fertility does not promote productivity. acknowledgments the authors would like to thank the federal university of tocantins for the availability of laboratories for analysis and the company timac agro brazil for the financial support of the study. literature cited alcântara neto, f., g.a. gravina, n.o.s. souza, and a.a.c. bezerra. 2010. adubação fosfatada na cultura da soja na microrregião do alto médio gurguéia. rev. ciênc. agron. 41(2), 266-271. 46 agron. colomb. 37(1) 2019 alvares, c.a., j.l. stape, p.c. sentelhas, j.l.m. gonçalves, and g. sparovek. 2013. köppen’s climate classification map for brazil. meteorol. z. 22, 711-728. doi: 10.1127/0941-2948/2013/0507 bruns, h.a. 2017. soybean micronutrient content in irrigated plants grown in the midsouth. commun. soil sci. plan. 48(7), 808817. doi: 10.1080/00103624.2017.1299165 cattelan, a.j. and a. dall’agnol. 2018. the rapid soybean growth in brazil. oilseeds fats crops lipids 25(1), d102. doi: 10.1051/ ocl/2017058 conab. 2018. acompanhamento da safra de grãos brasileira. companhia nacional de abastecimento. harvest 2017/18 (seventh survey). url: https://www.conab.gov.br. (accessed march 2018). dimkpa, c.o., p.s. bindraban, j. fugice, s. agyin-birikorang, u. singh, and d. hellums. 2017. composite micronutrient nanoparticles and salts decrease drought stress in soybean. agron. sustain. dev. 37,5. doi: 10.1007/s13593-016-0412-8 lacerda, j.j.j., a.v. resende, a.e. furtini neto, c. hickmann, and o.p. conceição. 2015. adubação, produtividade e rentabilidade da rotação entre soja e milho em solo com fertilidade construída. pesq. agropec. bras. 50, 769-778. doi: 10.1590/ s0100-204x2015000900005 leite, r.c., j.s.s. carneiro, g.a. freitas, m.e. casali, and r.r. silva. 2017. adubação fosfatada na soja durante três safras consecutivas na nova fronteira agrícola brasileira. sci. agrar. 18(4), 28-35. doi: 10.5380/rsa.v18i4.50310 lopes, a.l.c. 2013. cultivo e manejo da soja. ênfase no sistema de plantio convencional. dossiê técnico. fundação centro tecnológico de minas gerais/cetec. belo horizonte, brazil. marques, j.j., d.g. schulze, n. curi, and s.a. mertzman. 2004. trace element geochemistry in brazilian cerrado soils. geoderma 121, 31-43. doi: 10.1016/j.geoderma.2003.10.003 mascarenhas, h.a.a., j.a.f. esteves, e.b. wutke, p.c. reco, and p.c.l. leão. 2013. deficiência e toxicidade visuais de nutrientes em soja. nucleus 10(2), 281-306. doi: 10.3738/1982.2278.974 roy, a.d., e. willig, p.d. richards, l.a. martinelli, f.f. vazquez, l. pegorini, s.a. spera, and s. porder. 2017. soil phosphorus sorption capacity after three decades of intensive fertilization in mato grosso, brazil. agric. ecosyst. environ. 249, 206-214. doi: 10.1016/j.agee.2017.08.004 santos, a.c.m., j.s.s. carneiro, r.c. leite, m.a.s. souza, g.a. freitas, and r.r. silva. 2015. adubação fosfatada com fertilizante basiduo® na cultura da soja no oeste da bahia. j. bioen. food sci. 2(3), 82-90. doi: 10.18067/jbfs.v2i3.25 schoninger, e.l., a. lange, t.g. menegon, and g. caione. 2015. produtividade do feijoeiro submetido a doses de fósforo e nitrogênio. agrarian 8(30), 387-398. sousa, d.m.g. and e. lobato. 2004. cerrado: correção e fertilização do solo. embrapa informação tecnológica. brasília, distrito federal, brazil. sutradhar, a.k., d.e. kaiser, and l.m. behnken. 2017. soybean response to broadcast application of boron, chlorine, manganese and zinc. agron. j. 109(3), 1048-1059. doi: 10.2134/ agronj2016.07.0389 trabaquini, t., l.s. galvão, a.r. formaggio, and l.e.o.c. aragão. 2017. soil, land use time, and sustainable intensification of agriculture in the brazilian cerrado region. environ. monit. assess. 189(2), 70. doi: 10.1007/s10661-017-5787-8 withers, p.j.a., m. rodrigues, a. soltangheisi, t.s. carvalho, l.r.g. guilherme, v.m. benites, l.c. gatiboni, d.m.g. sousa, r.s. nunes, c.a. rosolem, f.d. andreote, a. oliveira junior, e.l.m. coutinho, and p.s. pavinato. 2018. transitions to sustainable management of phosphorus in brazilian agriculture. sci. rep. 8(1), 2537. doi: 10.1038/s41598-018-20887-z molecular characterization and freedom to operate analysis of maize received for publication: 29 september, 2016. accepted for publication: 30 november, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n3.60350 1 plant genetic engineering group, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). achaparrog@unal.edu.co 2 centro de investigación y transferencia de tecnología de la cadena agroalimentaria de los cereales y las leguminosas (cenicel) and federación nacional de cultivadores de cereales y de leguminosas (fenalce), cota (colombia). agronomía colombiana 34(3), 309-316, 2016 molecular characterization and freedom to operate analysis of maize hybrids from genetically modified and colombian varieties caracterización molecular y análisis de libertad de operación de híbridos de maíz de variedades colombianas y genéticamente modificadas jenny jiménez-barreto1, alejandro chaparro-giraldo1, julián mora-oberlaender1, and josé ever vargas-sánchez2 abstract resumen spodoptera frugiperda is one of the most common pests in maize crops, causing important losses in colombia. the development of insect resistant crops is an alternative to conventional pest control methods. herculex® i is a transgenic maize line with resistance to lepidopteran insects and tolerance to phosphinothricin herbicides, conferred by genes cry1f and pat, respectively. in colombia, the national federation of cereal and legume growers (fenalce) has carried out mendelian crosses between colombian maize genotypes and herculex® i, with the aim of integrating the genetic elements of the transgenic line into national varieties. three hybrids were obtained which potentially carry such constructs. in the present study, the hybrid lines and their parental lines were characterized at the molecular level. leaf tissue was tested for presence or absence of the genes cry1f and pat and their expression as mrna and respective proteins cry1f and pat. results show that the three hybrids indeed carry the herculex® i constructs. rt-pcr and elisa analysis showed transcription of the genes and presence of the proteins. an initial approach to the freedom to operate analysis was carried out for herculex® i in colombia. spodoptera frugiperda es una de las plagas más comunes del maíz, que causa pérdidas económicas importantes en colombia. una alternativa a los métodos convencionales de control de plagas, es la producción de cultivos con resistencia a insectos. herculex® i es una línea de maíz transgénico caracterizada por ser resistente a lepidópteros y tolerante a herbicidas tipo fosfinotricina, características provistas por los genes cry1f y pat. con el objetivo de integrar estas características en maíz colombiano, la federación nacional de cultivadores de cereales y oleaginosas (fenalce) ha desarrollado experimentos de cruzamientos mendelianos entre genotipos colombianos de maíz y herculex® i. de estos experimentos se obtuvieron tres híbridos que potencialmente podrían contener en su genoma el constructo de herculex® i. en este trabajo se caracterizaron molecularmente dichos híbridos y sus respectivos parentales. el análisis se realizó mediante la detección en hojas de presencia/ausencia de los genes cry1f y pat, pruebas de expresión en arn y detección de las proteínas cry1f y pat. los resultados indican que los híbridos contienen en su genoma elementos característicos de herculex® i. mediante rt-pcr y elisa se determinó el transcripto primario de los genes y la proteína de interés. adicionalmente, se realizó una aproximación inicial al análisis de libertad de operación de herculex® i para colombia. key words: crop improvement, pcr, pest resistance. palabras claves: mejora de cultivos, pcr, resistencia a plagas. (ica, 2008). cultural practices, biological and chemical methods have been developed to help control s. frugiperda (ica, 2003). in order to reduce the harmful effects of this lepidopteran, chemical insecticides are frequently used, but usually their effectiveness is limited by the behavior of the larvae, which tend to remain inside the shoot, usually surrounded by their own excrement, which prevents the insecticides from reaching those (murúa et al., 2013). these control methods also pose a significant economic burden for growers, through an increase in costs, production losses, deterioration of the final quality of their corn introduction maize is one of the most important crops worldwide. its productivity can be altered by a number of plagues, including the fall armyworm, spodoptera frugiperda (j.e. smith). it feeds on all growth stages of maize but most frequently in the whorl of young plants up to 45 days old (cruz et al., 1999). during severe infestations they may completely destroy the shoot (ica, 2003). larvae also feed on the kernels and young panicles (ica, 2003). in colombia, this insect may cause losses in corn crops ranging from 13% to 60% 310 agron. colomb. 34(3) 2016 and the presence of insecticide residues in the final product (ica, 2008). the use of genetically modified (gm) crops with resistance to herbivorous insects is an alternative in the control of such plagues. there are several commercial gm maize events with genes such as cry1ab, cry2ab, cry1f, cry3bb1, cry34ab1 and cry35ab1, which confer resistance to lepidopteran insects. among these, it has been demonstrated that the gene cry1f confers resistance to s. frugiperda (epa 2004, barbour et al., 2008a, hardke et al., 2011). its efficacy in the field has been tested in countries such as argentina and brazil (murúa et al., 2013; nais et al., 2013). commercially available maize bearing the gene cry1f includes herculex® i, also known as maize tc1507. herculex® i contains a gene construct with two expression cassettes (barbour et al., 2008a). the first cassette, which confers insect resistance, carries the cry1f gene from bacillus thuringensis var. aizawi. the construct includes the maize ubiquitin promoter (christensen et al., 1992) followed by cry1f (peyne et al., 1993; cardineau et al., 2001) and the transcriptional terminator 3’orf25 from agrobacterium tumefaciens (barker et al., 1983). the gene cry1f codes for the cry1f protein, which is classified as a delta-endotoxin. cry proteins act by selectively binding to specific receptors on the surface of the mid-gut in susceptible insects. this leads to the formation of pores which alter the ion f low in the mid-gut, causing intestinal paralysis and death due to bacterial sepsis (bravo et al., 2007). the second expression cassette contains the gene pat (wohlleben et al., 1988), which codes for phosphinothricin acetyltransferase (pat), together with the 35s caulif lower mosaic virus (camv35s) promoter (odell et al., 1985) and terminator (mitsuhara et al., 1996). pat catalyzes the acetylation of phosphinothricin (which is the active ingredient in ammonium glufosinate-based herbicides), making it inactive as an herbicide (dröge et al., 1992). this is how herculex® i maize is protected from damage by herbivorous insects and is tolerant to phosphinothricin herbicides. in colombia, herculex® i has been approved for use as animal feed (ica, 2006) and for environmental release under controlled conditions (ica, 2012). given that the fall armyworm is an economically important pest in colombia (ica, 2008), the introduction of resistance genes in colombian maize cultivars is of potential benefit. with this aim, fenalce has developed a conventional breeding program in which herculex® i and nontransgenic hybrid maize parental lines have been crossed. from these crosses, three hybrids were obtained which potentially carry the genetic constructs of maize tc1507. here, we present the molecular characterization of these hybrids in order to detect the presence and function of the constructs, given that the characterization of the construct is essential for the eventual regulatory approval of the crop. in order to do this, the two parental lines, denominated 81 (non-gm) and 28 (gm), and the hybrids 286 × 285, 288 × 287 and 289 × 290, were evaluated. the analysis includes the presence/absence of the transgenes of interest and the functional evaluation through rna and protein expression. all assays were performed twice. additionally, a freedom to operate (fto) analysis was carried out for maize tc1507 in colombia, in order to establish if its use violates any intellectual property rights. materials and methods transgene introgression the crosses for the introgression were developed between 2008 and 2014 in the fields of the national cereal and legume research center (cenicel) maize breeding program, located in buenavista, quindío province. herculex® i maize was crossed with elite lines developed in the breeding program and then backcrosses were carried out, assisted by complementary field tests and immunostrip assays in order to recover the genome of the elite lines. when this was achieved, the elite lines with the introgressed transgenes were hybridized, emphasizing the best hybrid combinations of the breeding program. transgene detection the presence/absence of the genetic elements from herculex® i was tested. five seeds per hybrid line were germinated under greenhouse conditions and leaves were obtained to perform duplicate assays. primers were designed using the sequence of the genetic construct reported in patent us 7449564, seq id 25 (barbour et al., 2008a). the primers (table 1) amplify the following fragments: 3’ region of the maize ubiquitin promoter and 5’ region of the cry1f gene, cry1f gene sequence, camv35s promoter, and pat gene. the presence of these four elements was tested by pcr. when necessary, primers for the constitutive zein gene were used. the extraction of dna and rna from plant material was done with a dna/rna/protein extraction kit from norgen biotek corp (50 mg tissue for extraction). polymerase kapa3g from biosystems was used for pcr. reactions were developed in a final volume of 25 μl containing 311jiménez-barreto, chaparro-giraldo, mora-oberlaender, and vargas-sánchez: molecular characterization and freedom to operate analysis of maize hybrids... pcr buffer 1x (1.5 mm mg, 0.2 mm each dntp), 0.3 μm primers, and 1 u/μl polymerase. amplification conditions for each fragment were determined by temperature gradient pcr. for pat, the final mg concentration used was 0.2 mm. pcr conditions were as follows: initial denaturation at 95°c for 3 min, followed by 35 cycles of denaturation at 95°c for 20 s, annealing at specific annealing temperatures (ta) for 15 s and elongation at 72°c for 30 s. a final elongation at 72 °c for 30 sec was included. the annealing temperatures for each primer pair were: ubi-cry: 63°c, cry 1f: 63°c, camv35s: 60.6°c, pat: 68°c, zp1: 67.5°c. amplification fragments were visualized by electrophoresis in 2% agarose gels stained with ethidium bromide. in all assays pcr mix with no dna was used as an absolute control and the non-gm parental variety as a negative control. dna ladder 1kb plus from invitrogen was used as a molecular weight marker. pcr products obtained from primer pairs uby-cry1f, cry1f and pat were sequenced by macrogen inc. following standard sequencing protocols with two reactions for each pcr product. the resulting sequence was compared against the expected sequence using the ebi platform (http://www.ebi.ac.uk/tools/psa/emboss_water/nucleotide. html). expression of cry1f and pat the expression of the genes cry1f and pat in plant tissue was tested using rt-pcr and immunological assays. rt-pc concentration and quality of extracted rna was evaluated by absorbance at 260/280 nm and 260/230 nm. any possible traces of dna were removed using a thermo scientifictm dnasei rna free kit. the reaction mix consisted of 1 g rna, 1 l 10x reaction buffer (100 mm tris-hcl, ph 7.5 at 25 °c, 25 mm mgcl2, 1 mm cacl2), and 1 l dnasei enzyme (1u/ l), taken to a final volume of 10 l with depc treated water. kit instructions were followed. to verify that no dna was left, a pcr with zein specific primers was carried out. dna from parental 28 was used as a positive control. for cdna synthesis, a thermo scientifictm first strand cdna synthesis kit was used. each reaction contained 1 g rna and 1 l primers oligodt (100 m). these were incubated at 65°c for 5 min and the following were added: 4 l 5x reaction buffer (250 mm tris-hcl at ph 8.3, 250 mm kcl, 20 mm mgcl2, 50 mm ddt), 1 l ribolock rnase inhibitor (20 u/ l), 2 l dntp mix (10 mm), and 2 l m-mulv reverse transcriptase (20 u/ l). reactions were carried out according to manufacturer’s instructions. the cdna obtained was used for pcr with the primers cry1f and pat. immunoassays the functionality of the proteins coded by each of the expression cassettes was tested through elisa and immunostrip assays. for the cry1f gene, an agdia® elisa bt-cry1f kit (catalogue number psp1031) was used. from each sample, 0.15 g of leaf tissue were macerated in 3 ml extraction buffer. as negative controls, wells with buffer only and tissue from the non-gm parental line were included. kit-provided cry1f protein was used as a positive control. the assay was carried out according to manufacturer’s instructions. results were obtained visually and by measuring absorbance at 650 nm. for the pat gene, an amar immunodiagnostics pvt ltd. elisa pat/pat kit (catalogue number aid027) was used. the assay was done according to manufacturer’s instructions. a well with buffer only was included, and also two wells with the kit-provided negative control. additionally, an immunostrip assay was carried out using agrastrip® ll strip test seed & leaf from romer labs®. freedom to operate analysis an initial approach to fto analysis was made in order to establish if the herculex® i technology is protected by patents in colombia. two international databases were accessed: the lens (https://www.lens.org/lens) and patentscope (http://www.wipo.int/patentscope/en). colombia’s national database was also queried (http://www.sic.gov.co/ es/banco-patentes). these three databases are open-access. table 1. primers used in pcr assays name sequence amplified region amplicon size (bp) ubi-cry fw: gttgggcggtcgttcattc rv: caaacgcaactcccacacct pubicry1f 599 cry 1f fw: tgggccaggttcaatcagtt rv: gttcctgaatgtgcgggtgt cry1f gene 519 camv35s fw:gtccctacaaatgccatca rv: gatagtgggattgtgcgtca pcamv35s 196 pat fw: aggacagagccacaaacacca rv: ggagctggcaactcaaaatcc pat gene 410 zp1 fw:tgcttgcattgttcgctctcctag rv: gtcgcagtgacattgtggcat zein gene 329 312 agron. colomb. 34(3) 2016 the following search terms were used: tc1507, maize, cry1f, pat, lepidopteran resistance, dow agroscience, pioneer. all relevant documents found were retrieved and a literal evaluation of their claims (which state the subject of protection) was done. those patents found in international databases were used to search for their homologs in the colombian database. all retrieved documents were considered in order to determine the protection status in the country. results and discussion endotoxin cry1f in herculex® i maize has been proven as an effective control of fall armyworm in this crop in countries such as brazil and argentina (murúa et al., 2013; nais et al., 2013). here, the gene constructs from herculex® i were evaluated for their presence and functionality in three hybrids derived from non-gm and gm maize. transgene presence primers ubi-cry and cry1f were used to detect the presence of the construct containing the gene cry1f. in the gm parental line 28 and the three hybrids, a 599 bp band was observed, which corresponds to part of the ubiquitin promoter and part of the cry1f gene (fig. 1a, lanes 3-6). in the same plants, a 519 bp band was also detected, which is the predicted size for the amplified segment of the cry1f gene (fig. 1b, lanes 3-6). as expected, no band was detected for the dna extracted from the non-gm parental line (fig. 1, lane 2). these results suggest that the maize lines where the pcr results were positive carry the cry1f expression cassette in their genome. primers camv35s and pat were used to detect the pat gene expression cassette. as expected 196 bp and 412 bp bands were observed when using each primer pair, respectively, figure 2. gel electrophoresis of pcr products using primers camv35s (a) and pat (b). mw: molecular weight marker, 1: negative control (no dna), 2: parental 81 (non-gm), 3: parental 28 (gm), 4: hybrid 286 × 285, 5: hybrid 288 × 287, 6: hybrid 289 × 290. figure 1. gel electrophoresis of pcr products using primers ubi-cry (a) and cry1f (b). mw: molecular weight marker, 1: negative control (no dna), 2: parental 81 (non-gm), 3: parental 28 (gm), 4: hybrid 286 × 285, 5: hybrid 288 × 287, 6: hybrid 289 × 290. mw 1 2 3 4 5 6 mw 1 2 3 4 5 6 599 bp 519 bp mw 1 2 3 4 5 6 mw 1 2 3 4 5 6 196 bp 412 bp a b a b 313jiménez-barreto, chaparro-giraldo, mora-oberlaender, and vargas-sánchez: molecular characterization and freedom to operate analysis of maize hybrids... with dna from the gm parental line 28 and the hybrids (fig. 2, lanes 3-6), indicating that these plants have the genetic elements. no bands were observed for the non-gm parental line (fig. 2, lane 2) as expected. together, these results show that the gm parental line 28 and the three hybrids evaluated contain the transgenic elements from herculex® i: cry1f with the ubiquitin promoter and pat with the camv35s promoter. the ubiquitin promoter preceding cry1f is derived from an endogenous maize gene. for this reason, the primers designed cover part of the promoter and part of the gene to avoid obtaining a signal from the endogenous gene and to detect the transgene only. for the pat expression cassette this was not necessary as both the promoter and gene are derived from bacterial sequences. the sequences of the amplified fragments verified that they were in fact the herculex® i elements. this analysis confirmed 577 bp for the amplicon from primers ubi-cry, 467 bp for cry1f and 377 bp for pat. expression of genes cry1f and pat rt-pcr in order to establish if the constructs are functional in the hybrids, expression assays were performed. rna was extracted from leaf tissue of the hybrids and visualized (fig. 3a). the absence of dna in the rna samples after purification was confirmed by pcr using primers for zein (fig. 3b); no bands were obtained for the rna samples while the control (dna from parental line 28) displayed a 329bp amplicon. this results show rna extraction and purification was effective. transcription of genes cry1f and pat was confirmed by rtpcr using primers cry1f and pat, respectively. no band was obtained for samples from the non-gm parental line, while samples from the gm parental line and the hybrids produced a 519 bp band for cry1f and a 412 bp band for pat (fig. 4). bt protein cry1f was detected through the blue coloration on elisa plaques when samples were added and developed. figure 3. a. gel electrophoresis of rna extraction; b. gel electrophoresis of rna pcr products using primers zp1. mw: molecular weight marker, 1: negative control, 2: parental 81 (non-gm), 3: parental 28 (gm), 4: hybrid 286 × 285, 5: hybrid 288 × 287, 6: hybrid 289 × 290, 7: positive control (parental 28 dna). figure 4. gel electrophoresis of rt-pcr products using primers cry1f (a) and pat (b). mw: molecular weight marker, 1: negative control, 2: parental 81 (non-gm), 3: parental 28 (gm), 4: hybrid 286 × 285, 5: hybrid 288 × 287, 6: hybrid 289 × 290, 7: positive control (parental 28 dna). mw 1 2 3 4 5 mw 1 2 3 4 5 6 7 mw 1 2 3 4 5 6 7 mw 1 2 3 4 5 6 7 519 bp 412 bp 329 bp a b a b irna 18s irna 28s 314 agron. colomb. 34(3) 2016 no color was observed for the samples of the non-gm parental line and negative control, while all samples from hybrid lines showed a distinct coloration similar to that of the positive control (fig. 5a). these results were confirmed when absorbance was measured, as samples from hybrid lines had values at least three times higher than the negative control (0.165), which is the manufacturer’s criterion to consider a result as positive (fig. 5b). the non-gm sample had an absorbance value below that of the negative control (0.055). detection of pat/pat protein was also done by an elisa with a pat/pat specific antibody. when samples where pat/pat is present are added to the wells, these proteins bind the immobilized antibodies. these binding can be detected by a yellow coloration in the following step when the substrate is added and rinsed. non-gm parental line 81 showed no color and had absorbance values below 0.06, similar to negative controls (fig. 6). according to the manufacturer, the threshold to consider a sample as positive is an absorbance value equal to or greater than the mean absorbance for the negative control + 0.1, which in this case is 0.152. it is recommended to read absorbance using a primary 450 nm filter and a secondary 620/630 nm filter (for which its absorbance value is subtracted from the primary read). absorbance values obtained for gm parental line 28 and the three tested hybrids are all above the threshold, indicating the presence of pat protein. pat protein was also detected using an immunostrip assay, where a specific antibody is linked to a color reactant on the lateral f low strip. when the strip is placed on a small volume of leaf tissue extract containing pat, the protein binds to the antibody so a sandwich-like union is formed with the antibody bound to the color reactant. the membrane on the strip contains two capture areas, one for the linked pat protein and another for the color reactant. these areas show a red color when the sandwich and/or the intact color reactant are captured. one visible red band (control band) indicates a negative sample, while two visible red bands indicate that a sample is positive for the presence of pat. in accordance with the results of the elisa, the immunostrip assay was negative for the nongm parental line and positive for the gm parental line and the hybrids (fig. 7). b sample absorbance 81 0.055 bt-cry1f 2.551 28 2.998 286 x 285 2.828 288 x 287 3.006 289 x290 2.322 blank 0.148 figure 5. elisa for bt protein cry1f. a. visual results; 1: non-gm parental line 81, 2: bt protein cry1f, 3: gm parental line 28, 4: hybrid line 286 × 285, 5: hybrid line 288 × 287, 6: hybrid line 289 × 290, 7: blank; b. absorbance values. a 1 2 3 4 5 6 7 a 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 control band pat protein detection band b sample absorbance blank 0.047 negative 0.0595 81 0.0585 28 2.050 286 x 285 1.172 288 x 287 3.097 289 x 290 2.908 negative 0.044 figure 6. elisa for pat/pat protein. a. visual results; 1: blank, 2: negative control, 3: non-gm parental line 81, 4: gm parental line 28, 5: hybrid line 286 × 285, 6: hybrid line 288 × 287, 7: hybrid line 289 × 290, 8: negative control; b. absorbance values figure 7. immunostrip assay for pat protein. 1: non-gm parental line 81 2: gm parental line 28, 3: hybrid 286 × 285, 4: hybrid 288 × 287, 5: hybrid 289 × 290. 315jiménez-barreto, chaparro-giraldo, mora-oberlaender, and vargas-sánchez: molecular characterization and freedom to operate analysis of maize hybrids... freedom to operate analysis patents and patent-requests related to herculex® i and the elements of the genetic construct were searched for. two main patent families were found. the first family of patents derives from pct request wo2004099447, which was filed by pioneer hi bred international inc., e.i. du pont de nemours and company, and dow agrosciences llc. derived from this request are united states patents us 7288643 b2 (barbour et al., 2007), us 7417132 b2 (barbour et al., 2008b), us 7435807 b1 (barbour et al., 2008) and us 7449564 b2 (barbour et al., 2008a). the first one protects a 11,361 bp sequence which includes the genetic construct and its f lanking regions in the insert. patents us 7288643 b2 and us 7435807 b1 protect two nucleotide sequences consisting of f lanking regions which can be used to design primers for the specific detection of the event, and the amplicons produced from them. these patents have homologs in australia, canada, south korea, south africa and taiwan. requests were also found for the european union and japan. our search showed no requests for this patent in the colombian national database. a second patent fa m i ly der ives f rom pc t request wo2011075648, filed by dow agrosciences llc. this request was also presented in colombia under the file number 12 21231. it requests the protection of a method for the analysis of zygosity in maize event tc1507, not the protection of the event itself. this request entered the national phase on july 18th 2012. on march 17th 2014 the national authority issued a reply (record number 3447) stating that the claims do not achieve the required inventive level, after which the requesting company could file a reply. however, on august 5th 2014, the request was denied. databases were queried for patents related to genes cry1f and pat. for cry, the most relevant patents are in the family “protein toxins active against lepidopteran pests”, from mycogen corporation. the first in this family is us 5686069 (payne et al., 1997), which protects the cry1f nucleotide sequence and genetic transformations where it is used. this patent request was filed in 1994, so it expired in 2014. no request for this patent was found in colombia. other patents related to cry1f are not directly associated with the subject of this study. three requests were found in the colombian database with file numbers 12119339, 12119367, and 12119370, which were denied 2014. patents related to gene pat are assigned to bayer crop science. the first are european patents ep 257542b1, in which the gene sequence and its use for plant transformation is protected, and ep 275957b1, which claims the codon-use optimization of the gene. both these patents have already expired. in the united states, there is the family derived from patent us 5273894 (strauch et al., 1993). none of these patents were requested in colombia. no patents related to promoters (camv35s or maize ubiquitin) or terminator sequences were found in colombia. conclusions molecular evaluation of five maize lines (two parental lines and three hybrids) showed that the genomes of parental line 28 and hybrids 286 × 285, 288 × 287, and 289 × 290, carry the genetic elements characteristic of herculex® i. the presence of the genes cry1f and pat, and their promoter sequences was detected by pcr. none of these elements were detected in parental line 81, which is non-gm, confirming the specificity of the assay. sequencing of pcr products confirmed the identity of the amplified fragments. transcription of the expression cassettes for cry1f and pat in the gm parental line and the hybrids was demonstrated by rt-pcr, in contrast with the absence of this mrna in the non-gm parental line 81. immunological assays detected the expressed proteins bt-cry1f and pat in the tissue of the gm parental line and the hybrids. together, these results demonstrate that the parental line 28 and hybrids 286 × 285, 288 × 287, and 289 × 290, have the genetic elements of herculex® i thus they are functionally transcribed and translated into proteins bt-cry1f and pat. as the assays presented here are qualitative, in order to establish if the genetic elements from herculex® i are intact, further examination is necessary. an initial approach to the fto analysis indicates that the event herculex® i was not patented in colombia, this suggests that it could be used in the national territory without detriment to the rights of third parties. these analyzes should be completed and updated, before considering any commercial use. acknowledgments the authors wish to thank colombian national federation of cereal and legume growers (fenalce), national cereal fund and universidad nacional de colombia for financial support for the development of this work. literature cited barbour, e., j.w. bing, g.a. cardineau, r.f. cressman, m. gupta, m.e.h. locke, d. hondred, j.w. keaschall, m.g. koziel, and t.e.c. meyer. 2007. corn event tc1507 and methods for detection thereof. us 7288643 b2. 316 agron. colomb. 34(3) 2016 barbour, e., j. bing , g.cardineau, r. cressman, m. gupta, m. locke, d. hondred, j. keaschall, m. koziel, and t. meyer. 2008a. corn event tc1507 and methods for detection thereof. us 7449564 b2. barbour, e., j. bing, g. cardineau, r. cressman, m. gupta, m. locke, d. hondred, j. keaschall, m. koziel, and t. meyer. 2008b. corn event tc1507 and methods for detection thereof. us 7417132 b2 barbour, e., j. bing, g.cardineau, r. cressman, m. gupta, m. locke, d. hondred, j. keaschall, m. koziel, and t. meyer. 2008c. corn event tc1507 and methods for detection thereof. us 7435807 b1. barker, r., k. idler, d. thompson, and j. kemp . 1983. nucleotide sequence of the t-dna region from the agrobacterium tumefaciens octopine ti plasmid pti15955. plant mol. biol. 2(6), 335-350. doi: 10.1007/bf01578595 bravo, a., s. gill, and m. soberón. 2007. mode of action of bacillus thuringiensis cry and cyt toxins and their potential for insect control. toxicon 49(4), 423-435. doi: 10.1016/j. toxicon.2006.11.022 cardineau g., s. stelman, and k. narva. 2001. plant-optimized genes encoding pesticidal toxins. us 6218188. christensen, a., r. sharrock, and p. quail. 1992. maize polyubiquitin genes: structure, thermal perturbation of expression and transcript splicing, and promoter activity following transfer to protoplasts by electroporation. plant mol. biol. 18(4), 675-689. doi: 10.1007/bf00020010 cruz, i., m. l. c. figueiredo, a.c. oliveira y c.a. vasconcelos.1999. damage of spodoptera frugiperda (smith) in different maize genotypes cultivated in soil under three levels of aluminium saturation. int. j. pest manag. 1999. 45(4), 293-296. doi: 10.1080/096708799227707 dröge, w., i. broer, and a. pühler. 1992. transgenic plants containing the phosphinothricin-n-acetyltransferase gene metabolize the herbicide l-phosphinothricin (glufosinate) differently from untransformed plants. planta 187(1), 142-151. doi: 10.1007/ bf00201636 epa. 2004. biopesticide registration action document bacillus thuringensis cry1f corn. us environmental protection agency office of pesticide programs. washington d.c. hardke, j. t., b.r.leonard, f. huang, and r.e. jackson. 2011. damage and survivorship of fall armyworm (lepidoptera: noctuidae) on transgenic f ield corn expressing bacillus thuringiensis cry proteins. crop prot. 30(2),168-172. doi: 10.1016/j.cropro.2010.10.005 ica. 2003. boletín de epidemiología 2003. instituto colombiano agropecuario, bogotá, colombia. ica. 2006. resolución 003745. instituto colombiano agropecuario, bogotá, colombia. ica. 2008. resolución 000879. instituto colombiano agropecuario, bogotá, colombia. ica. 2012. resolución 003575. instituto colombiano agropecuario, bogotá, colombia. nais, j., a. busoli, and m. michelotto. 2013. comportamento de híbridos de milho transgênicos e respectivos híbridos isogênicos convencionais em relação à infestação de spodoptera frugiperda (j. e. smith, 1727) (lepidoptera: noctuidae) em duas localidades e épocas de semeadura. arquiv. instituto biol. 80(2), 159-167. doi: 10.1590/s1808-16572013000200004 mitsuhara i., m. ugaki, h. hirochika, m. ohshima, t. murakami, y. gotoh, y. katayose, s. nakamura, r. honkura, s. nishimiya, k. ueno, a. mochizuki, h. tanimoto, h. tsugawa, y. otsuki, and y. ohashi. 1996. efficient promoter cassettes for enhanced expression of foreign genes in dicotyledonous and monocotyledonous plants. plant cell physiol. 37(1), 49-59. doi: 10.1093/oxfordjournals.pcp.a028913 murúa, m., g. garcía degano, m. florencia, m. pereira, e. pero, e. willink, and g. gastaminza. 2013. eficacia en campo del maíz herculex® i para el control de spodoptera frugiperda (smith) (lepidoptera: noctuidae) en el noroeste argentino. rev. ind. agríc. tucumán 90(1), 37-43. odell, j., f. nagy, and n-h. chua. 1985. identification of dna sequences required for activ it y of t he cau lif lower mosaic virus 35s promoter. nature 313(6005), 810-812. doi: 10.1038/313810a0 peyne, j. and a. sick. 1993. bacillus thuringiensis isolate active against lepidopteran pests, and genes encoding novel lepidopteran-active toxins. us 5188960. payne, j., a. sick, k. narva, h. schnepf, and g. schwab. 1997. protein toxins active against lepidopteran pests. us 5686069. strauch, e., w. wohlleben, w. arnold, r. alijah, a. puhler, g. wohner, r. marquardt, s. grabley, d. brauer, and k. bartsch. 1993. phosphinothricin-resistance gene, and its use. us 527389. wohlleben, w., w. arnold, i. broer, d. hillemann, e. strauch, and a. punier. 1988. nucleotide sequence of the phosphinothricin nacetyltransferase gene from streptomyces viridochromogenes tü494 and its expression in nicotiana tabacum. gene 70(1), 25-37. doi: 10.1016/0378-1119(88)90101-1 <i>development of a new maize hybrid for the ecuadorian lowland</i> received for publication: 10 november, 2017. accepted for publication: 28 july, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.68782 1 national maize breeding program, instituto nacional de investigaciones agropecuarias (iniap). portoviejo (ecuador). 2 national maize breeding program, iniap. quevedo (ecuador). 3 national maize breeding program, iniap. gualaceo (ecuador). 4 national department of plant protection, iniap. portoviejo (ecuador). 5 national maize breeding program, iniap. quito (ecuador). * corresponding author: jose.zambrano@iniap.gob.ec agronomía colombiana 36(2), 174-179, 2018 development of a new maize hybrid for the ecuadorian lowland desarrollo de un nuevo híbrido de maíz para el litoral ecuatoriano ricardo limongi-andrade1, daniel alarcón-cobeña1, eddie zambrano-zambrano1, marlon caicedo2, paúl villavicencio-linzan2, josé eguez3, bernardo navarrete4, carlos yanez5, and josé l. zambrano5* abstract resumen yellow maize (zea mays l. var. indurata) is mainly produced in the ecuadorian lowlands (less than 1,200 m a.s.l.), primarily for feed production. although ecuador has recently increased maize production, new genotypes are needed for self-sufficiency and in order to avoid costly imports. maize is sown mostly from december to january during the rainy season. however, the irregularity of rainfall has become a constraint on production. “iniap h-603 superior” is a new single-cross maize hybrid developed for the ecuadorian lowlands with improved yields, which could contribute to domestic food security. the new hybrid had an average yield of 8.48 t ha-1 with outstanding performance under the rainfall, sustained moisture, and irrigation conditions, outperforming the commercial hybrids iniap h-602, dekalb-7088 and iniap h-553. additionally, the new hybrid showed tolerance to the principal foliar diseases: leaf blight (exserohilum turcicum), rust (puccinia sorghi), and leaf spot (curvularia lunata), as well as good adaptability and stability, with a regression coefficient (bi) of 0.98 when it was evaluated in 29 locations from 2010 to 2013. the greatest yield potential of the new hybrid (10.82 t ha-1) was obtained with irrigation during the dry season. el maíz amarillo duro (zea mays l. var. indurata) es producido principalmente en las zonas bajas o costeras del ecuador (menos de 1200 m s.n.m.) y está destinado mayoritariamente para la elaboración de alimento balanceado. a pesar de que la producción de este cereal en el ecuador se ha incrementado en los últimos años, se requieren de nuevos genotipos que permitan la autosuficiencia y eviten importaciones de maíz. el cultivo de maíz es realizado principalmente en la época de lluvia, cuando las irregulares precipitaciones se convierten en las principales limitantes para la productividad del cultivo. “iniap h-603 superior” es un híbrido simple de maíz desarrollado para expresar su potencial bajo condiciones de riego, lluvia o humedad remanente. el nuevo híbrido obtuvo rendimientos promedios de 8.48 t ha-1, superando a los híbridos comerciales iniap h-602, dekalb-7088 e iniap h-553 y mostró tolerancia a las principales enfermedades que afectaron al cultivo: lancha (exserohilum turcicum), roya (puccinia sorghi), y mancha por curvularia (curvularia lunata); así como buena adaptabilidad y estabilidad de rendimiento, con un coeficiente de regresión (bi) de 0.98, basado en pruebas multi-ambiente en 29 localidades, realizadas del 2010 al 2013. el mayor potencial de rendimiento del nuevo híbrido (10.82 t ha-1) se obtuvo en la época seca bajo riego. key words: breeding, food security, climate change, stability. palabras clave: fitomejoramiento, seguridad alimentaria, cambio climático, estabilidad. although this kind of maize production has increased in recent years in ecuador, going from 540,000 t in 2002 to 1,730,000 t in 2015 (mag, 2015), more high yielding hybrids that are adapted to the growing conditions in ecuador are needed. most of the maize (84% of the production area) is sown in december and january at the beginning of the rainy season (aguilar et al., 2015). the rainy season lasts three to five months, and the rainfall is irregularly distributed during this period (mag, 2015). introduction flint yellow maize is a crop of significant importance in ecuador. during the rainy season of 2016, farmers sowed roughly 192,000 ha of f lint yellow maize, with an average yield of 5.5 t ha-1 (castro, 2016). maize in ecuador is a strategic crop for food security because of its multiple products and by-products, which are mainly used in the poultry, fish, and dairy feed industries. scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.68782 175limongi-andrade, alarcón-cobeña, zambrano-zambrano, caicedo, villavicencio-linzan, eguez, navarrete, yanez, and zambrano: development of a new maize hybrid... accordingly, the objective of the national maize breeding program of iniap is to develop and release high yielding hybrids that are adapted to the local growing conditions, with resistance to the principal foliar diseases of this crop. materials and methods the single-cross maize hybrid “iniap h-603 superior” was obtained in 2010, crossing selected lines generated by the maize breeding program (mbp) of the national institute for agricultural research (iniap) and lines introduced by the international center for maize and wheat improvement (cimmyt), colombia (alarcón et al., 2016). origin of parental lines the female line pob.3.f4. 27-1-1-1 was developed by the mbp at the experimental station portoviejo (eep). it was derived from the population pob.3 in 1994 using diallelic crossing between six genotypes: iniap-541, iniap-542, iniap-526, pool 26 selección sequía (cimmyt), pool 18 selección sequía precoz (cimmyt), and pacific 9205 (private company). after four cycles of mass selection, 256 inbred lines (s1) were developed with self-pollination. the lines were advanced to s4 and evaluated for adaptability and combining ability. this line was selected because of its good agronomic traits, combining ability and high yield. the male line cml-451 was introduced in 2007 from cimmyt, colombia. these lines are maintained at eep by hand (plant to plant pollination), with controlled open pollination. experimental design and statistical analysis this experiment was conducted in the provinces of manabi (santa ana, tosagua, jipijapa), guayas (balzar, el empalme), los rios (mocahe, valencia) and loja (zapotillo, pindal, paltas). ten experimental hybrids, including “iniap h-603 superior”, and five commercial checks (iniap h-553, iniap h-601, iniap h-602, dekalb-1596, and dekalb-7088) were evaluated using a randomized complete block design with three replicates in 29 locations (trials) from 2010 to 2013. to establish the differences between the hybrids, an analysis of variance and significance tests were carried out per location and combined (mcintosh, 1983; gonzález et al., 2010; moore and dixon, 2015) with the statistical package infostat v. 2015 (di rienzo et al., 2015). a tukey t-test (p<0.05) was used to determine the differences in the mean yield between the hybrids, growing conditions and interactions. the model used to estimate yield was: yij = μ+gi+aj+(ga) ij+bk(j)+eijk, where: yij = average performance of the i-th hybrid obtained in the j-th environment; μ = effect of the general median; gi = effect of the i-th hybrid; aj = effect of the j-th environment; (ga)ij = effect of the interaction between the i-th genotype and the j-th environment; bk(j) = effect of the k-th repetition on the j-th environment, and eijk = randomized effect of the experiment error associated with the i-th genotype on the j-th environment and k-th repetition. the stability of the hybrids was estimated based on eberhart and russel’s (1966) criteria (lin et al., 1986). to evaluate the stability, the locations were grouped based on the three main maize ecuadorian growing conditions: rainfall (20 trials), with irrigation during the dry season (four trials), and with water deficits (sustained moisture) during the dry season (five trials). the planting for the dry season occurred in june and july and, for the rainy season, in december and january. the experiment plots consisted of two rows (5 m long) with a distance between rows of 0.80 m, and 0.20 m between plants, for a population density of 62,500 plants ha-1. agronomic management the experiments were planted by hand. the fertilization and phytosanitary control of the crop were carried out according to villavicencio and zambrano (2009). the response of the hybrid to the prevalent foliar diseases: leaf blight (exserohilum turcicum), rust (puccinia sorghi), and leaf spot (curvularia lunata) was evaluated under natural infection conditions, along with the five commercial hybrids used as controls at the eep, from 2010 to 2013. the disease symptoms were scored after silking (reproductive stage r4), based on a 1 to 5 scale developed by cimmyt (1995), where 1 was no symptoms and 5 was complete infection. the plant and ear (cob) heights, male and female f lowering time, and grain yield were also evaluated as described by cimmyt (1995), while the corncob type and grain texture were scored according to ibpgr (1991). results and discussion agronomic characteristics the plant architecture and phenology of “iniap h-603 superior” are similar to other maize hybrids developed by iniap (tab. 1). the index between the ear (cob) and the plant height (am/ap) and male and female f lowering times are important traits for breeders because they contribute to lodging resistance and complete grain filling of the cob. the index am/ap for iniap h-603 superior (0.5) and f lowering time (55 and 57 d) were good values for lodging resistance and grain filling. these values agree with those reported by gordon and deras (2017) for maize 176 agron. colomb. 36(2) 2018 in mesoamerica (am/ap = 0.5, female f lowering = 54 d, male f lowering = 57 d), as well as the am/ap index value reported by vera et al. (2013), who evaluated eight hybrids in four locations in the central area of the ecuadorian lowlands. both authors observed variations caused by environmental effects, as seen in the present study. table 1. morphological characteristics of the maize hybrid “iniap h-603 superior” developed for the lowlands of ecuador. trait average and standard deviation range plant height 259 ± 26.8 cm 180-292 ear height 127 ± 20.8 cm 75-155 male flowering 55 ± 3.3 d 49-59 female flowering 57 ± 2.8 d 51-62 harvest time 120 d 118-135 corncob type conic-cylindrical grain texture flint resistance to major foliar diseases “iniap h-603 superior” was rated 3 (moderate) for leaf blight (e. turcicum), rated 1 (no symptoms) for rust (p. sorghi), and rated 2 (mild) for leaf spot (c. lunata) as shown in table 2. these are significant foliar diseases in the provinces of manabi, guayas and los rios (villavicencio and zambrano, 2009). the new hybrid showed equal or a better response (lower values) to foliar disease incidence than the other commercial hybrids. p. sorghi (1 to 8%) and e. turcicum (1 to 30%) were reported for pergamino, argentina by parisi et al. (2014), who concluded that maize genotypes responded differently to these epiphytes. vera et al. (2013) reported an average disease incidence of 3.31 and 2.44% for leaf spot and leaf blight, respectively, with an incidence not greater than 20% for maize hybrids evaluated in the ecuadorian lowlands. yield performance the combined analysis of variance for yield showed highly significant differences between the hybrids, environments and interactions (tab. 3 and 4). a combined mean analysis showed that there were four ranges of significance for the hybrids, where “iniap h-603 superior”, with 8.48 t ha-1 was the most stable (bi closest to 1) and shared the same range of significance for yield with dekalb-1596 and iniap h-601, with 8.20 t ha-1 and 7.95 t ha-1, respectively. there were significant differences between the yield obtained with irrigation during the dry season (9.93 t ha-1) and the yields obtained during the rainy season (6.68 t ha-1) and the dry season with residual humidity (6.65 t ha-1) (tab. 4). this suggests that, during the rainy season, this crop may not receive the amount of water required by the plant to express its yield potential at the appropriate time. these results support the concept that high maize yields table 2. foliar disease ratings for “iniap h-603 superior” and five commercial maize hybrids evaluated at the experimental station portoviejo, 2011-2013. disease* iniap h-603 iniap h-553 iniap h-601 iniap h-602 dekalb1596 dekalb 7088 leaf blight (exserohilum turcicum) 3 3 3 3 4 4 rust (puccinia sorghi) 1 2 2 2 2 2 leaf spot (curvularia lunata) 2 3 3 3 4 4 * 1 to 5 scale, where 1 = no symptoms and 5 = severe infection (cimmyt, 1995). table 3. average yield, standard deviation, and yield stability of “iniap h603 superior” and five commercial maize hybrids evaluated in 29 locations in the ecuadorian lowlands from 2010 to 2013. hybrids t ha-1 yield stability** bi r² h1 iniap h-603 8.48 ± 1.97 a* 0.98 0.84 h6 dekalb-1596 8.20 ± 2.29 ab 0.62 0.65 h3 iniap h-601 7.95 ± 1.98 abc 0.84 0.84 h4 iniap h-602 7.66 ± 2.01 bc 1.04 0.83 h5 dekalb-7088 7.29 ± 2.08 cd 1.26 0.57 h2 iniap h-553 6.92 ± 1.69 d 0.73 0.84 tukey test (p<0.05) 0.72 * means and standard deviations followed by the same letter do not differ statistically according to the tukey’s range test (p<0.05). ** values close to 1 are the most stable, according to eberhart and russel (1966). 177limongi-andrade, alarcón-cobeña, zambrano-zambrano, caicedo, villavicencio-linzan, eguez, navarrete, yanez, and zambrano: development of a new maize hybrid... are associated with production under irrigation (zambrano et al., 2017) and coincide with the observations of arellano et al. (2011) and caicedo et al. (2017), who found that irrigation with high yield hybrids resulted in a differential or yield potential of 5.0 and 7.0 t ha-1, respectively. stability analysis the genotype x environment interaction (gxe) is an important input in the evaluation and development of new maize hybrids based on yield (zambrano et al., 2017) and resistance to diseases (parisi et al., 2014), where climatic, soil and management variations produce a significant effect on the differentiation of hybrids. this was first proposed by finlay and wilkinson (1963), eberhart and russell (1966), and zobel et al. (1988), but nowadays there are several models for estimating gxe, which are widely used in maize, such as the reliability based on differences in yield with commercial controls (camargo et al., 2002) or the additive main effects and multiplicative interaction (ammi) model (caicedo et al., 2017). the eberhart and russel (1966) criterion for stability evaluates the relationship between environmental conditions and yield, where linear relationships are more stable. alejos et al. (2006) showed how the eberhart and russel method is useful for evaluating genotypes with favorable or unfavorable responses to changing environments. in this study, “iniap h-603 superior” changed linearly with the change in the environment, with a regression coefficient (bi) of 0.98 and r² of 0.84 (tab. 3), indicating that it is a genotype with good stability. these values are similar to those reported for new maize hybrids in panama (camargo et al., 2002). hybrids with bi values greater than 1, such as dekalb-7088, which showed a bi of 1.26 and r² of 0.57, table 4. average yield and standard deviation (t ha-1) of the maize hybrids according to the growing conditions and hybrid x growing condition interaction evaluated in 29 locations in the ecuadorian lowlands from 2010 to 2013. growing condition yield (t ha-1) e2 dry season (irrigated) 9.93 ± 1.37 a* e1 rainy season 6.68 ± 1.87 b e3 dry season (residual humidity) 6.65 ± 1.28 b tukey test (p<0.05) 0.53 hybrid x growing condition h1 x e2 10.82 ± 1.15 a h6 x e2 10.48 ± 1.05 a h3 x e2 10.43 ± 1.13 a h4 x e2 9.69 ± 1.15 a h5 x e2 9.18 ± 1.69 a b h2 x e2 8.95 ± 1.06 a b c h1 x e3 7.58 ± 1.44 b c d h6 x e1 7.21 ± 2.26 c d h1 x e1 7.04 ± 1.58 c d h6 x e3 6.92 ± 1.20 d h4 x e3 6.79 ± 1.06 d h3 x e3 6.75 ± 1.12 d h3 x e1 6.68 ± 1.65 d h5 x e1 6.68 ± 2.04 d h4 x e1 6.50 ± 1.91 d h5 x e3 6.01 ± 1.15 d h2 x e1 5.95 ± 1.45 d h2 x e3 5.86 ± 1.06 d tukey test (p<0.05) 1.95 cv (%) 23.6 * means and standard deviations followed by the same letter do not differ statistically according to the tukey’s range test (p<0.05). h1 = iniap h-603 superior, h2 = iniap h-553, h3 = iniap h-601, h4 = iniap h-602, h5 = dekalb-7088, h6 = dekalb-1596. 178 agron. colomb. 36(2) 2018 are very sensitive to environmental changes. in addition, “iniap h-603 superior” had high yields in all tested environments. these kinds of genotypes should have a good response to high-input agriculture (sabaghania et al., 2006). conclusions the crossing of domestic (iniap lines) and cimmyt lines has allowed the development of a high yielding maize hybrid, with an average of 8.48 t ha-1, that is adapted to the varying local growing conditions. “iniap h-603 superior” is a hybrid well suited for the ecuadorian lowlands, with resistance to the three principal foliar diseases: leaf blight (exserohilum turcicum), rust (puccinia sorghi), and leaf spot (curvularia lunata), and good yield stability (bi = 0.98). the greatest yield potential of the new hybrid (10.82 t ha-1) was obtained with irrigation during the dry season. acknowledgments this research was supported by the projects: “fortalecimiento institucional” and “cambio de la matriz productiva” funded by the ecuadorian government. we would like to thank the farmers and technical team members that collaborated with this research on the development of the new hybrid at the experimental station and in farmers’ fields. we would also like to thank cimmyt, represented in latin america by maize breeder partners dr. luis narro and dr. felix san vicente, for its constant technical support and germplasm, and dr. charles w. barnes for his helpful comments and suggestions on the manuscript. literature cited aguilar, d., d. andrade, d. álava, j. burbano, m. díaz, a. garcés, w. jiménez, d. leiva, v. loayza, w. muyulema, p. pérez, v. ruiz, b. simbaña, and r. yépez. 2015. estimación de superficie sembrada de arroz (oriza sativa l.) y maíz amarillo duro (zea mays l.) en las épocas de invierno y verano año 2015, en las provincias de manabí, los ríos, guayas, santa elena, loja y el oro. quito, ecuador. url: http://sinagap.agricultura.gob. ec/pdf/estudios_agroeconomicos/estimacion_superficie_arroz_maiz-2015.pdf (accessed 1 november 2017). alarcón, d., e. zambrano, r. limongi, and o. cerón. 2016. iniap h-603: híbrido de maíz duro para manabí y los ríos. portoviejo, ecuador: iniap, estación experimental portoviejo, programa de maíz. (plegable no. 428). url: http://repositorio. iniap.gob.ec/handle/41000/4847 (accessed 1 november 2017). alejos, g., p. monasterio, and r. rea. 2006. análisis de la interacción genotipo ambiente para rendimiento de maíz en la región maicera del estado yaracuy, venezuela. agron. trop. 56(3), 369-384. arellano, j., j. vargas, i. rojas, and m. ávila. 2011. h-70: híbrido de maíz de alto rendimiento para temporal y riego del altiplano central de méxico. rev. mex. cienc. agríc. 2(4), 619-626. doi: 10.29312/remexca.v2i4.1651 caicedo, m., i. ledesma, p. villavicencio, a. ezequiel, and d. alarcón. 2017. estabilidad ambiental en híbridos de maíz usando el modelo ammi en el litoral ecuatoriano. espam ciencia 8(1), 23-32.  camargo, i., r. gordón, j. franco, a. gonzález, e. quirós, and a. figueroa. 2002. confiabilidad de nuevos híbridos de maíz, en panamá. agron. mesoam. 13(1), 7-11. castro, m. 2016. rendimientos de maíz duro seco en invierno 2016. url: http://sinagap.agricultura.gob.ec/pdf/estudios_agroeconomicos/rendimiento_maiz_duro_seco_invierno2016.pdf (accessed 1 november 2017). cimmyt. 1995. manejo de los ensayos e informe de los datos para el programa de ensayos internacionales de maíz del cimmyt. url: https://repository.cimmyt.org/handle/10883/764 (accessed 1 november 2017). córdova, h. 1991. estimación de parámetros de estabilidad para determinar la respuesta de híbridos de maíz (zea mays l.) a ambientes contrastantes de centro américa, panamá y méxico. agron. mesoam. 2, 1-10. di rienzo j.a., f. casanoves, m.g. balzarini, l. gonzalez, m. tablada, and c.w. robledo. 2015. infostat versión 2015. grupo infostat, fca, universidad nacional de córdoba, argentina. eberhart, s.a. and w.a. russel. 1966. stability parameters for comparing varieties. crop. sci. 6, 36-40. doi: 10.2135/cropsci 1966.0011183x000600010011x finlay, k.w. and g.n. wilkinson. 1963. the analysis of adaptation in a plant breeding programme. aust. j. agr. res. 14, 742-754. doi: 10.1071/ar9630742 gonzález, a., d. pérez, j. sahagún, o. franco, e. morales, m. rubí, f. gutiérrez, and a. balbuena. 2010. aplicación y comparación de métodos univariados para evaluar la estabilidad en maíces del valle de toluca-atlacomulco, méxico. agron. costarricense 34(2), 129-143. gordon, r. and h. deras. 2017. evaluación de híbridos de maíz en ambientes contrastantes de meso américa, pccmca, 2016. lxii reunión anual del pccmca. san salvador, el salvador. hernández, j.a. and f. zavala. 2009. adaptación y estabilidad del rendimiento de grano de genotipos de mijo (pennisetum americanum l. leeke) en san luis potosí, méxico. rev. fitotec. mex. 32 (2), 143-152. ibpgr. 1991. descriptors for maize. url: https://www.bioversityinternational.org/fileadmin/user_upload/online_library/ publications/pdfs/104.pdf (accessed 1 november 2017). lin, c.s., m.r. binns, and l.p. lef kovitch. 1986. stability analysis: where do we stand? crop sci. 26, 894-900. doi: 10.2135/ cropsci1986.0011183x002600050012x mag. 2015. boletín situacional maíz duro seco. url: http://sinagap.agricultura.gob.ec/phocadownloadpap/cultivo/2016/ boletin_situacional_maiz_duro_seco_2015.pdf (accessed 1 november 2017). mcintosh, m. 1983. analysis of combined experiments. agron. j. 75(1), 153-155. doi: 10.2134/agronj1983.0002196200750001 0041x http://sinagap.agricultura.gob.ec/pdf/estudios_agroeconomicos/estimacion_superficie_arroz_maiz-2015.pdf http://sinagap.agricultura.gob.ec/pdf/estudios_agroeconomicos/estimacion_superficie_arroz_maiz-2015.pdf http://sinagap.agricultura.gob.ec/pdf/estudios_agroeconomicos/estimacion_superficie_arroz_maiz-2015.pdf http://repositorio.iniap.gob.ec/handle/41000/4847 http://repositorio.iniap.gob.ec/handle/41000/4847 http://dx.doi.org/10.29312/remexca.v2i4.1651 http://sinagap.agricultura.gob.ec/pdf/estudios_agroeconomicos/rendimiento_maiz_duro_seco_invierno2016.pdf http://sinagap.agricultura.gob.ec/pdf/estudios_agroeconomicos/rendimiento_maiz_duro_seco_invierno2016.pdf https://repository.cimmyt.org/handle/10883/764 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1966.0011183x000600010011x http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1966.0011183x000600010011x http://dx.doi.org/10.1071/ar9630742 https://www.bioversityinternational.org/fileadmin/user_upload/online_library/publications/pdfs/104.pdf https://www.bioversityinternational.org/fileadmin/user_upload/online_library/publications/pdfs/104.pdf https://www.bioversityinternational.org/fileadmin/user_upload/online_library/publications/pdfs/104.pdf http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1986.0011183x002600050012x http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1986.0011183x002600050012x http://sinagap.agricultura.gob.ec/phocadownloadpap/cultivo/2016/boletin_situacional_maiz_duro_seco_2015.pdf http://sinagap.agricultura.gob.ec/phocadownloadpap/cultivo/2016/boletin_situacional_maiz_duro_seco_2015.pdf http://sinagap.agricultura.gob.ec/phocadownloadpap/cultivo/2016/boletin_situacional_maiz_duro_seco_2015.pdf http://dx.doi.org/10.2134/agronj1983.00021962007500010041x http://dx.doi.org/10.2134/agronj1983.00021962007500010041x 179limongi-andrade, alarcón-cobeña, zambrano-zambrano, caicedo, villavicencio-linzan, eguez, navarrete, yanez, and zambrano: development of a new maize hybrid... moore, k. and p. dixon. 2015. analysis of combined experiments revisited. agron. j. 107, 763-771. doi: 10.2134/agronj13.0485 parisi, l., l. couretot, m. hirsch, m. fernández, and g. magnone. 2014. evaluación de enfermedades foliares, de raíz y tallo en un ensayo comparativo de híbridos de maíz de segunda y su relación con el rendimiento. url: https://inta.gob.ar/sites/ default/files/inta_pergamino_parisi_2014_evaluacion_de_ enfermedades_foliares_de_raiz_y_tallo_en_un_ensayo_comparativo_de_hibridos_de_maiz.pdf (accessed 10 september 2017). sabaghania, n., h. dehghani, and s. sabaghpour. 2006. nonparametric methods for interpreting genotype x environment interaction of lentil genotypes. crop sci. 46, 1100-1106. doi: 10.2135/cropsci2005.06-0122 vera, d., g. liuba, l. godoy, e. díaz, f. sabando, f. garcés, and g. meza. 2013. análisis de estabilidad para el rendimiento de híbridos de maíz (zea mays) en la región central del litoral ecuatoriano. sci. agrop. 4 (3), 211-218. doi: 10.17268/sci. agropecu.2013.03.07 villavicencio, p. and j. zambrano. 2009. guía para la producción de maíz amarillo duro en la zona central del litoral ecuatoriano. url: http://repositorio.iniap.gob.ec/bitstream/41000/1551/1/ bolet%c3%adn%20divulgativo%20n%c2%ba%20353.pdf (accessed 9 october 2017). zambrano, e., r. limongi, d. alarcón, p. villavicencio, m. caicedo, j. eguez, and j. zambrano. 2017. interacción genotipo ambiente de híbridos de maíz bajo temporal en manabí y los ríos, ecuador. espam ciencia 8(1), 7-14. zobel, w.r., m.j. wright, and h.g. gauch. 1988. statistical analysis of a yield trial. agron. j. 80, 388-393. doi: 10.2134/agronj198 8.00021962008000030002x http://dx.doi.org/10.2134/agronj13.0485 https://inta.gob.ar/sites/default/files/inta_pergamino_parisi_2014_evaluacion_de_enfermedades_foliares_de_raiz_y_tallo_en_un_ensayo_comparativo_de_hibridos_de_maiz.pdf https://inta.gob.ar/sites/default/files/inta_pergamino_parisi_2014_evaluacion_de_enfermedades_foliares_de_raiz_y_tallo_en_un_ensayo_comparativo_de_hibridos_de_maiz.pdf https://inta.gob.ar/sites/default/files/inta_pergamino_parisi_2014_evaluacion_de_enfermedades_foliares_de_raiz_y_tallo_en_un_ensayo_comparativo_de_hibridos_de_maiz.pdf https://inta.gob.ar/sites/default/files/inta_pergamino_parisi_2014_evaluacion_de_enfermedades_foliares_de_raiz_y_tallo_en_un_ensayo_comparativo_de_hibridos_de_maiz.pdf http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2005.06-0122 http://dx.doi.org/10.17268/sci.agropecu.2013.03.07 http://dx.doi.org/10.17268/sci.agropecu.2013.03.07 http://repositorio.iniap.gob.ec/bitstream/41000/1551/1/bolet%c3%adn%20divulgativo%20n%c2%ba%20353.pdf http://repositorio.iniap.gob.ec/bitstream/41000/1551/1/bolet%c3%adn%20divulgativo%20n%c2%ba%20353.pdf http://dx.doi.org/10.2134/agronj1988.00021962008000030002x http://dx.doi.org/10.2134/agronj1988.00021962008000030002x physiological performance of quinoa (chenopodium quinoa willd.) under agricultural climatic conditions in boyaca, colombia received for publication: 17 november, 2018. accepted for publication: 21 may, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.76219 1 doctorado en ciencias agrarias y agroindustriales, universidad del cauca, popayán (colombia). 2 facultad de ciencias agrarias y ambientales, fundación universitaria juan de castellanos (colombia). 3 grupo de investigación agricultura organizaciones y frutos aof (colombia). * corresponding author: miguelgarciap@unicauca.edu.co agronomía colombiana 37(2), 144-152, 2019 abstract resumen quinoa (chenopodium quinoa willd.) is native to south america; it is characterized by its high nutrient contents and high adaptation capacity to diverse edapho-climatic conditions, which highlights it ś genetic variability expressed as multiple physiological and phenological responses. the objective of this research was to evaluate the physiological response and proximal composition of the grain to three types of fertilization under the environmental conditions of the municipality of oicata (boyaca, colombia) located at 2,875 m a.s.l. the white soracá variety was planted using a completely randomized design with four treatments and four replicates. it was observed that the fertilization sources have an effect on the physiological and phenological behavior, mainly on the number of leaves, length of stem and chlorophyll content. the reproductive stage and the proximal composition of seeds changed, which is attributed to the application of mineral organic fertilizer that improves the production of quinoa grains, while n-p-k contribution shows greater growth and vegetable development, but less yield. la quinua (chenopodium quinoa willd.) es originaria de américa del sur, y está caracterizada por la alta composición nutricional y su fácil adaptabilidad a condiciones edafoclimáticas, lo que resalta su amplia variabilidad genética que se expresa en múltiples respuestas fisiologías y fenológicas. el objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta fisiológica y la composición proximal del grano a tres tipos de fertilización bajo condiciones de clima y suelo propias del municipio de oicatá (boyacá, colombia), localizado a 2.875 msnm. se sembró quinua variedad blanca de soracá, utilizando un diseño completamente al azar con cuatro tratamientos y cuatro repeticiones. se observó que las fuentes de fertilización tienen efecto sobre el comportamiento fisiológico y fenológico, principalmente en el número de hojas, longitud de tallo y contenido de clorofila. las etapas reproductivas y la composición proximal de las semillas también mostraron cambios, lo que se atribuye al aporte de abono orgánico-mineral que mejora la producción de granos de quinua, mientras que el aporte de n-p-k muestra mayor crecimiento y desarrollo vegetativo, pero menor rendimiento. key words: chlorophyll, fertilizer, phenology, protein content. palabras clave: clorofila, abono, fenología, contenido de proteína. physiological performance of quinoa (chenopodium quinoa willd.) under agricultural climatic conditions in boyaca, colombia comportamiento fisiológico de la quinua (chenopodium quinoa willd.) bajo condiciones agroclimáticas de boyacá, colombia miguel garcía-parra1, 3*, josé garcía-molano2, 3, and yuli deaquiz-oyola2, 3 introduction quinoa (chenopodium quinoa willd.) is considered a crop with great potential because of its high agronomic characteristics and nutritional value, and especially for its inclusion in children and elderly people’s diets (valcárcelyamany and silva, 2012). according to escuredo et al. (2014), this plant has the capacity to produce grains of high quality and protein content. additionally, it contains amino acids such as lysine, threonine and methionine, which are considered as essential. these nutritional characteristics are the result of environmental conditions, such as temperature, light intensity, relative humidity and precipitation. these conditions are key factors in the quality and number of grains per panicle (morales et al., 2017), as well as in the phenological and physiological performance of the plants related to the adaptive capacity to diverse environmental conditions (winkel et al., 2016). the plant has adaptive advantages that allow it to express a great productive potential. quinoa (chenopodium quinoa) has undergone diverse evolutionary http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 145garcía-parra, garcía-molano, and deaquiz-oyola: physiological performance of quinoa (chenopodium quinoa willd.) under agricultural climatic conditions in boyaca, colombia processes, but it has been bred from crosses with chenopodium carnosulum to acquire resistance to salinity problems, chenopodium petiolare to obtain adaptability to droughts, and chenopodium pallidicaule to receive tolerance to frosts (jarvis et al., 2017). the quinoa plant has the capacity to develop alternative metabolic plasticity (bazile et al., 2014). this change is induced by conditions such as temperature, light intensity, nutritional status, relative humidity, and water availability (morales et al., 2017). in addition, it is able to undergo phenological, morphological, and physiological changes known as phenotypic plasticity. on the one hand, the soil conditions, weather, and nutrient availability are important factors in the morpho-agronomic performance of the crop. however, the physical, chemical, and microbiological characteristics are specific to each place and mark plant development and the composition, quality and quantity of the quinoa grain (veloza et al., 2016). moreover, in colombia, the most cultivated varieties of quinoa are piartal and tunkahuan which come from ecuador, sl47 from nariño, white from jerico and white from soraca and boyaca (ardila et al., 2006). these quinoa genotypes have an average productivity of 1.5 and 2.6 t ha-1 depending on the variety the fertilization plan (delgado et al., 2009) and the environmental conditions (garcía-parra et al., 2017). furthermore, the quinoa is planted at a small scale in the provinces of nariño, cundinamarca, cauca and boyaca. in boyaca, there are reports of crops in the central zone (2,538-3,031 m a.s.l.) grown from a mix of seeds that affects crop productivity and grain quality (veloza et al., 2016). in that order, it is necessary to evaluate the physiological performance and the composition of the quinoa grain in three types of fertilization and under the environmental conditions of the municipality of oicata. materials and methods the research was carried out from june 2016 to may 2017 in the municipality of oicata (boyaca, colombia) with coordinates 5°22 4̓8” n and 73°30᾽09” w and an elevation of 2,875 m a.s.l. the average temperature was 12°c, with 74.1% relative humidity and an average precipitation of 1018.9 mm per year (tab. 1). the soil in which the experiment was established had andic dystrustepts and vertic haplustalf association (igac and uptc, 2005). white quinoa seeds from soraca were used as plant material, which were stored by the research group agricultura, organizaciones y frutos (aof) for six months. some of the fertilizers used were: paz del rio fertilizer (prf, escoria thomas, colombia), urea (u) and an organic fertilizer from the agro-ecological farm victoria (aefv, colombia). the experiment area for the research was of 460 m2, where four fertilization treatments with four replicates were established. these trials were performed based on the result of the soil analysis carried out by the chemistry laboratory of soil, water and plants from agrosavia (tab. 2). the treatment t0 was the control, t1 was for the application of 6 kg of aefv fertilizer, t2 was for the application of 3 kg of aefv fertilizer plus 100 g of u and 50 g of prf, and t3 was for the application of 200 g of u and 100 g of prf (tab. 3). the response variables were: number of leaves, height of plants (rigid f lex meter), days to reach six true leaves, and days to 50% f lowering. in addition, days to milky grain and days to pasty grain state, chlorophyll (spad 502 plus, konica-minolta, japan), dry and fresh weights of the plant (drying oven hsy-75, 24 h at 104ºc), grain productivity, protein amount (kjeldahl technique, ntc370), neutral detergent fiber in grain (gravimetric determination, van soest aoac 2002.4) and acid detergent fiber in grain (gravimetric determination, van soest h2so4) were measured every 15 d. table 1. climatic conditions at the experimental plot. climate variation june july august september october november december precipitation (mm)* 22.9 60.7 32 60.3 99.6 42.1 38.6 solar brightness (h)** 119.7 108.8 161.7 151.8 163.7 151.8 162.3 relative humidity (%) 77.1 78.6 75.1 74.7 74.2 74.7 72.3 *pluviometer data of oicata at an altitude of 2,645 m a.s.l. code 24030450 ideam. **data supplied by the weather station from ideam (universidad pedagogica y tecnologica de colombia). 146 agron. colomb. 37(2) 2019 statistical design a completely randomized design with four replicates and 16 separate experimental units was established. the data obtained in the experiment were tabulated using excel® program; a test of homogeneity of variety with the bartlett method and a normality test with the shapiro-wilk method were performed. an analysis of variance (anova) and a tukey test of comparison of means with a 0.05 significance level were performed using the program r version 3.3.0. results and discussion number of leaves as shown in figure 1, significant changes, such as an increase in the number of leaves, were observed after day 75. however, after the start of the f lowering stage (105 d), the plant showed a loss of leaves to its senescence. the highest average was found in the t3 treatment (90.75), which presented significant differences compared to the others, whereas t0 had the lowest average (32.75). all the treatments displayed a sigmoid performance. this performance was expressed in the exponentially development of the plant regarding the time (taiz and zeiger, 2007) taking into account that the plant induces, in the vegetative stages, the greatest number of foliar buds capable of capturing and housing the assimilates that will inf luence the reproductive stages and the formation of grains (atencio et al., 2014). table 2. soil characteristics at the study site. ph organic matter (%) cece (cmol/kg) 5.52 3.85 4.83 interchangeable bases (cmol/kg) ca mg k na 2.5 1.12 1.07 0.14 microelements (mg/kg) p fe mn zn cu b s 10.06 282.4 9.86 3.1 3.66 0.13 8.28 table 3. chemical characteristics of fertilizers. prf (%) u (%) aefv (%) total nitrogen 46 1.86 total phosphorus (p2o5) 11 2.44 potassium (k) 2.45 sodium (na) 0.27 calcium (cao) 40 1.23 magnesium (mgo) 1.5 0.86 silicon (sio2) 6 zinc (zn) 0.001 0.01 copper (cu) 0.001 cobalt (co) 0.0002 boron (b) 0.0002 molybdenum (mo) 0.0013 sulfur (s) 0.36 ph 12 7.2 7.8 humidity (%) 0.3 1 17.9 prf: paz del rio fertilizer; u: urea; aefv: agro-ecological farm victoria fertilizer. ns ns ns ns * * * * * * n um be r of le av es days after planting 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 t3t2t1t0 figure 1. number of quinoa leaves under different fertilization protocols in oicata boyaca. t0: absolute control, t1: organic fertilizer, t2: organic fertilizer + urea + paz del rio fertilizer, and t3: urea + paz del rio fertilizer according to the tukey test (p≤0.05). ns: not significant, *: significant for the day of sampling. although the number of leaves is a determining variable in the production of quinoa, it is not a key factor to crop yield. similarly, the application of elements such as nitrogen stimulated the excessive development of fodder, which could affect the grain productivity (kakabouki et al., 2018). correspondingly, garcía et al. (2017) stated that the application of an increasing dose of n-p-k in quinoa enhanced leaf area but not productivity. nevertheless, the opposite occurs when organic-mineral fertilizer is used. 147garcía-parra, garcía-molano, and deaquiz-oyola: physiological performance of quinoa (chenopodium quinoa willd.) under agricultural climatic conditions in boyaca, colombia this kind of amendment facilitates the absorption of important elements for energetic, metabolic and enzymatic activities of the plant due to the microorganism content (ramzani et al., 2017). plant height statistical differences (p<0.05) in height were recorded from day 75 for the t3 treatment. this contrast resulted in the highest average during the days 75, 90, 105, 135 and 150. the final average was 172.25 cm, compared to the absolute control treatment t0, which resulted in 93.25 cm (fig. 2). following day 120, the t2 treatment increased its growth due to the fertilization plan that was provided to each treatment. this increase could be due to the fact that nitrogen can stimulate plant elongation and cellular division, which allows the synthesis of auxin and cytokinins that have an effect on stem growth (basra et al., 2014). average (66.4 spad units) in the closest phase to the f lowering, at the moment in which the plant displayed the highest number of leaves. however, at 150 d, the treatments did not show significant differences (fig. 3). this could be due to the fact that nitrogen application and chlorophyll content are directly proportional to each other (liu et al., 2015), along with the application urea in treatments t2 and t3. ns ns ns ns * * * * * * h ei gh t ( cm ) days after planting 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 t3t2t1t0 0 30 60 90 120 150 180 210 figure 2. height of quinoa plants under different fertilization protocols in oicata boyaca. t0: control, t1: organic fertilizer, t2: organic fertilizer + urea + paz del rio fertilizer, and t3: urea + paz del rio fertilizer according to the tukey test (p≤0.05). ns: not significant, *: significant for the day of sampling. as a result, when more nitrogen is applied and there is more precipitation, an increase of the stem elongation is evident. according to fghire et al. (2015), the continuous cell division and elongation increase the permeability of the root meristems and facilitates the absorption of structural minerals such as calcium, considered as fundamental in tissue rigidness and an active agent in the manifestation of plant hormones that stimulate the elongation and cellular division. chlorophyll content this variable presented important statistical differences among days 90, 105, 120 and 130. t3 showed the highest * * * * ns c hl or op hy ll (s p a d ) days after planting t3t2t1t0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 80 95 110 125 140 155 figure 3. chlorophyll content of quinoa under different fertilization protocols in oicata boyaca. t0: absolute control, t1: organic fertilizer, t2: organic fertilizer + urea + paz del rio fertilizer, and t3: urea + paz del rio fertilizer according to the tukey test (p≤0.05). ns: not significant, *: significant for the day of sampling. in addition, nitrogen determines the content of assimilates existing in the leaves, and consequently, the color of the leaf through which the chlorophyll meters act on the wave capture. then, the high nitrogen applications result in high chlorophyll contents (fghire et al., 2015), as observed in the experiment. for this reason, it is important to measure the chlorophyll content to evaluate the nutritional status of plants at foliar level (rincón and ligarreto, 2010). therefore, it is evident that the highest chlorophyll content is equivalent to vegetative phases and it is reduced in the reproductive phases (fig. 3). according to garcía-parra et al. (2018), the plant captures the highest amount of mineral elements in these phases, while in the filling and maturation phases, the nutrients are finally accumulated in the seeds. fresh weight each one of the evaluated organs presented significant statistical differences (p<0.05), which evidences that the t2 treatment had greater fresh weight in roots and leaves. in contrast, t3 displayed the highest average in the weight of 148 agron. colomb. 37(2) 2019 the stem and panicle (fig. 4). these results were obtained as a response to the implementation of mineral organic fertilizers (garcia-parra et al., 2017). moreover, the high precipitations during the final phase of the vegetative stages and at the beginning of the reproductive stages generated the dilution of the phosphate fertilizer, which is indispensable for the development of diverse energetic activities. similarly, the contribution of calcium is fundamental in the expression of plant hormones, which stimulate the development of leaves, stems and roots. the fresh weight of plants is an indicator of efficiency in the uptake of nutrients and water (torres et al., 2000), which can be inf luenced by environmental conditions. thus, the biggest part of fresh biomass is found in the panicles followed by the stems, because the panicles support the leaves, glomerulus, and seeds, and are the duct for important substances in the nutrition of quinoa (al-naggar et al., 2017). dry weights the plants treated with different fertilization protocols under the edaphoclimatic conditions of the municipality of oicata presented significant statistical differences (p<0.05) regarding the dry weight of the roots, stems, leaves, and panicles. these results showed that the treatments t2 and t3 had the highest average during the entire test (fig. 5) because of the implementation of the organic material that acts as a retainer of moisture (garcía, 2006). this facilitates the dilution of urea, paz del rio fertilizer, and minerals that are present in the aef fertilizer, all expressed as assimilates in dry matter. in the case of t3, the increment occurred because of the application of soluble fertilizer and the increase of precipitation during the experiment. figure 4. fresh weight of stems, roots, leaves and panicles of quinoa under different fertilization protocols in oicata boyaca. t0: control, t1: organic fertilizer, t2: organic fertilizer + urea + paz del rio fertilizer, and t3: urea + paz del rio fertilizer according to the tukey test (p≤0.05). ns: not significant, *: significant for the day of sampling. ns ns ns * * * * * * * ns ns ns ns * * * * * * ns ns ns ns ns * * * ns * * * * * p an ic le fr es h w ei gh t ( g) days after planting t3t2t1t0 0 30 60 90 120 150 180 75 90 105 120 135 150 le af fr es h w ei gh t ( g) days after planting t3t2t1t0 0 20 40 60 80 100 s te m f re sh w ei gh t ( g) days after planting t3t2t1t0 r oo t f re sh w ei gh t ( g) days after planting t3t2t1t0 0 5 10 15 20 25 30 35 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 30 45 60 75 90 105 120 135 149garcía-parra, garcía-molano, and deaquiz-oyola: physiological performance of quinoa (chenopodium quinoa willd.) under agricultural climatic conditions in boyaca, colombia ns ns * * * * * * * * ns ns * * * * * * ns * * * * * ns ns * * * * * * * * p an ic le d ry w ei gh t ( g) days after planting t3t2t1t0 75 90 105 120 135 150 le af d ry w ei gh t ( g) days after planting t3t2t1t0 s te m d ry w ei gh t ( g) days after planting t3t2t1t0 r oo t d ry w ei gh t ( g) days after planting t3t2t1t0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 30150 45 60 75 90 105 120 135 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 20 40 60 80 100 120 0 2 4 6 8 10 0 50 100 150 200 furthermore, the dry matter is an indicator of the capacity that plants have to absorb nutrients (magolbo et al., 2015). aliro et al. (2011) stated that in the vegetative stages the highest dry matter accumulation occurs in leaves, while in grain formation the elements, minerals, and photoassimilated compounds are transported from the source to the sink organs. nevertheless, the high indexes of dry weight do not certainly indicate either the productivity of the plant or the quality of its composition. it is due to the fact that quinoa expresses diverse potentials according to its variety and origin; the nutrients absorbed not only reach sink organs like seeds, but they are also stored in source organs as reserve, which are determining in the dry weight of leaves, roots and stems (jayme-oliveira et al., 2017). figure 5. dry weights of quinoa stems, roots, leaves and panicles under different fertilization protocols in oicata boyaca. t0: absolute control, t1: organic fertilizer, t2: organic fertilizer + urea + paz del rio fertilizer, and t3: urea + paz del rio fertilizer according to the tukey test (p≤0.05). ns: not significant, *: significant for the day of sampling. phenological performance according to table 4, the differentiation of the phenological performance started at f lowering stage when treatments t1 and t2 took less time to get into their reproductive stages. however, after reaching the stages of milky and pasty grain, t0 presented a shorter productive cycle compared to t1, t2 and t3. this effect was due to the availability of nitrogen, which stimulated the longevity of the plant tissue, generating a constant production of new cells that are expressed in longer productive cycles. the phenological response by the crop occurs through determining factors such as the soil and weather (vargas et al., 2015). for this reason, quinoa plants allow to display longer productive cycles when fertilization plans are carried out with n-p-k in excess (gómez and aguilar, 2016). 150 agron. colomb. 37(2) 2019 moreover, and regarding the climatic factors, the activity of the rubisco activase (enzyme) declines as temperatures increase above the thermal optimum of photosynthesis. this loss of activity causes rubisco deactivation, which in turn is proposed to reduce photosynthetic capacity at elevated temperatures (raines 2011). in addition, elements such as nitrogen determine how long the quinoa plant can be harvested (geren, 2015). this growth effect is triggered when this element stimulates plant hormones that generate the production of foliar buds, which are indispensable in the photosynthesis process. it also composes the chlorophyll molecule that is found between 40-52 spad units in the vegetative phases (garcíaparra et al., 2017). another determining factor is the edapho-climatic conditions during the establishment and development of the crop. the metabolic and phenotypical plasticity processes adapt to the water levels, sun radiation and relative humidity, which are all variables that intervene in the metabolic activities of the plant. these variables have allowed the plant to adapt to diverse regions of the world (tabaglio et al., 2015). production and composition of the grain grain production did not show significant statistical differences (p<0.05). however, t1 showed a greater productivity per square meter, while protein, neutral detergent fiber (ndf) and acidic detergent fiber (adf) had the best results in t2, t1 and t3, respectively (tab. 5). the protein table 4. phenological performance of quinoa according to the treatments. treatment days to six true leaves days to 50% flowering days to milky grain days to pasty grain t0 27±0.0 a 119.5±3.3 a 142.2±1.5 c 171.5±1.0 a t1 25.7±0.9 a 118.5±1.7 ab 143±0.0 c 173±0.8 b t2 26.5±0.5 a 118.7±3.5 ab 150±0.0 b 188±1.6 c t3 26.7±0.5 a 124±0.0 b 154.2±3.4 a 202±2.1 d different letters in the same column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). t0: absolute control; t1: organic fertilizer; t2: organic fertilizer + urea + paz del rio fertilizer, and t3: urea + paz del rio fertilizer. table 5. production and composition of the quinoa grain. treatment grain productivity (g/m2) protein (%) ndf (%) adf (%) t0 243±1.6 a 13.9±1.6 a 15± 1.1 a 10.79±0.9 a t1 389±3.9 a 14.7±0.5 a 16.11± 0.2 a 10.24±0.3 a t2 298.2±1.7 a 14.9±2.8 a 14.08±0.8 a 9.72±0.2 b t3 374.2±1.7 a 13.6±0.5 a 15.69±0.3 a 11.64±1.2 c ndf: neutral detergent fiber. adf: acid detergent fiber. different letters in the same column indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.05). t0: absolute control, t1: organic fertilizer, t2: organic fertilizer + urea + paz del rio fertilizer, and t3: urea + paz del rio fertilizer. of t1 could be higher because it does not contribute to the available nitrogen despite of the organic fertilizer supply; the population of diazotrophic bacterium existing in this kind of fertilizer inf luences its availability in the plant (parra-cota et al., 2014). additionally, a balance in elements like phosphorus, magnesium and other microelements contribute to the synthesis of protein (marschner, 2012). on the one hand, quinoa production is determined by factors such as the availability of elements in the soil. for this reason, even though no significant differences were observed in the grain productivity, treatments t3 and t2 outweigh the amount reported by delgado et al. (2009). moreover, the amount of protein obtained is between the ranges established by jacobsen (2003), which are between 13 and 18%. these ranges are higher in comparison to cereals such as rice (7.5%) and corn (13.4%) (elsohaimy et al., 2015). regarding ndf content, the amount was higher in t1 seeds. however, the values for every treatment are higher in comparison to what was obtained by peiretti et al. (2013), who reported values of 12.75%. the amount of adf in the test was low compared to studies by simranpreet et al. (2017), who reported 77.73%. these results were obtained because the composition and presence of fiber are inf luenced by the maturity stage of the seed (reguera et al., 2018). the results in this test are related to the fact that when plants started the grain phenological stage, precipitations caused the elongation of the panicle that formed new seeds. this prolonged the phenological period of the plant 151garcía-parra, garcía-molano, and deaquiz-oyola: physiological performance of quinoa (chenopodium quinoa willd.) under agricultural climatic conditions in boyaca, colombia to seven months; in other words, two more months than the phenological average of the variety in previous tests. it is noteworthy that reports of adf and ndf are very diverse in different tests reported in around the world. this could be happening because of the variety, maturity stage of the grain and fertilization, as referenced by peiretti et al. (2013), whose results were 12.75% of adf and 5.49% of ndf. on the other hand, marmouzi et al. (2015) reported adf of 72.03% and adf of 27.06%, similar to the results of simranpreet et al. (2017), with values of 77.73% and 27.4% for ndf and adf, respectively. conclusions quinoa under the high andean tropic conditions has a better reaction and performance ref lected on grain productivity and quality when it is amended with organic and mineral fertilizers. nonetheless, from a physiological activity perspective, the plant responded better to mineral fertilization. even though the organic fertilizer did not contribute to the nitrogen available to the plant, the population of diazotrophic bacteria native to this environment is efficient in the contribution of nitrogen for plant development. acknowledgments we would like to thank the staff members of the farm san miguel located in the village of poravita in oicata, boyaca for their support. we would also like to express our gratitude to the staff of the agro-ecological farm victoria located in ventaquemada, boyaca for their cooperation in this experiment. this study was supported by colciencias and gobernacion de boyaca, call 779/2017. literature cited al-naggar, a., r. el-salam, a. badram, and m. el-moghazi. 2017. genotype and drought effects on morphological, physiological and yield traits of quinoa (chenopodium quinoa willd.). asia n j. adva nc. ag ric. res. 3(1), 1-15. doi: 10.9734/ ajaar/2017/36655 atencio, l., j. tapia, s. mejía, and j. cadena. 2014. comportamiento fisiológico de gramíneas forrajeras bajo tres niveles de humedad en condiciones de casa malla. temas agrarios 19(2), 245-259. basra, s.m., s. iqbal, and i. afzal. 2014. evaluating the response of nitrogen application on growth development and yield of quinoa genotypes. int. j. agric. biol. 16, 886-892. bazile, d., d. bertero, and c. nieto. 2014. estado del arte de la quinua en el mundo 2013. ed. fao (santiago de chile) and cirad (montpellier). delgado, a., j. palacios, and c. betancourt. 2009. evaluación de 16 genotipos de quinua dulce (chenopodium quinoa willd.) en el municipio de iles, nariño (colombia). agron. colomb. 27(2), 159-167. elsohaimy, s., t. refaay, and m. zaytoun. 2015. physicochemical and functional properties of quinoa protein isolate. ann. agric. sci. 60(2), 297-305. doi: 10.1016/j.aoas.2015.10.007 escuredo, o., m.i.g. martín, g.w. moncada, s. fischer, and j.m.h. hierro. 2014. amino acid profile of the quinoa (chenopodium quinoa willd.) using near infrared spectroscopy and chemometric techniques. j. cereal sci. 60(1), 67-74. doi: 10.1016/j. jcs.2014.01.016 fghire, r., f. anaya, o. ali, o. benlhabib, r. ragab, and s. wahbi. 2015. physiological and photosynthetic response of quinoa to drought stress. chil. j. agr. res. 72(2), 174-183. doi: 10.4067/ s0718-58392015000200006 garcía, m. 2006. principios generales de la agricultura orgánica. fundación universitaria juan de castellanos, tunja, colombia. garcía-parra, m., j. garcía-molano, d. melo-ortiz, and y. deaquizoyola. 2017. respuesta agronómica de la quinua (chenopodium quinoa willd.) variedad dulce de soracá a la fertilización en ventaquemada boyacá. cultura científica 15, 66-77. garcía-parra, m., j. garcía-molano, and d. carvajal-rodríguez. 2018. evaluación del efecto de la fertilización química y orgánica en la composición bromatológica de semillas de quinua (chenopodium quinoa willd.) en boyacá-colombia. revista invest. agrar. ambient. 9(2), 99-107. doi: 10.22490/21456453.2282 geren, h. 2017. effects of different nitrogen levels on the grain yield and some yield components of quinoa (chenopodium quinoa willd.) under mediterranean climatic conditions. tur. j. field crops 20(1), 59-64. doi: 10.17557/.39586 gómez, l. and f. aguilar. 2016. guía del cultivo de la quinua. universidad nacional agraria la molina. lima, peru. igac and uptc. 2005. estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento de boyacá. 1st ed. igac uptc, bogota. jaconsen, s. 2003. the worldwide potential for quinoa (chenopodium quinoa willd.). food rev. int. 19, 167-177. doi: 10.1081/ fri-120018883 jarvis, d., y. ho, d. lightfoot, s. schmöckel, b. li, t. borm, h. ohyanagi, k. mineta, c. michell, n. saber, n. kharbatia, r. rupper, a. sharp, n. dally, b. boughton, y. woo, g. gao, e. schijlen, x. guo, a. momin, s. negrao, s. al-bili, c. gehring, u. roessner, c. jung, k, murphy, s. arold, t. gojobori, c. linden, e. loo, e. jellen, p. maughan, and m. tester. 2017. the genome of chenopodium quinoa. nature 542(7641), 307-312. doi: 10.1038/nature21370 jayme-oliveira, a., w. ribeiro, m. gerosa, a. camargo, and a. jakelaitis. 2017. amaranth, quinoa, and millet growth and development under different water regimes in the brazilian cerrado. pesqui. agropecu. bras. 52(8), 561-571. doi: 10.1590/ s0100-204x2017000800001 kakabouki, i., d. hela, i. roussis, p. papastylianou, a. sestras, and d. bilalis. 2018. inf luence of fertilization and soil tillage on nitrogen uptake and utilization efficiency of quinoa crop 152 agron. colomb. 37(2) 2019 (chenopodium quinoa willd.). j. soil. sci. p. nut. 18(1), 220235. doi: 10.4067/s0718-95162018005000901 liu, z., h. hu, h. yu, x. yang, h. yang, c. ruan, y. wang, and j. tang. 2015. relationship between leaf physiologic traits and canopy color indices during the leaf expansion period in an oak forest. ecosphere 6(12), 259. doi: 10.1890/es14-00452.1 magolbo, l., e. carmo, e. garcia, a. fernandes, and m. leonel. 2015. dry matter accumulation and mineral nutrition of arracacha in response to nitrogen fertilization. pesq. agropec. bras. 50(8), 670-680. doi: 10.1590/s0100-204x2015000800005 marschner, p. 2012. mineral nutrition of higher plants. 3rd ed. elseiver, usa. marmouzi, i., n. madani, z. charrouf, y. cherrah, and m. abbes. 2015. proximate analysis, fatty acid and mineral composition of processed moroccan, chenopodium quinoa willd. and antioxidant properties according to the polarity. phytotherapie 13, 110-117. doi: 10.1007/s10298-015-0931-5 maliro, m., v. guwela, j. nyaika, and k. murphy. 2017. preliminary studies of the performance of quinoa (chenopodium quinoa willd.) genotypes under irrigated and rainfed conditions of central malawi. front. plant sci. 8, 227. doi: 10.3389/ fpls.2017.00227 morales, a., a. silva, j. maldonado, and h. silva. 2017. transcriptional responses of chilean quinoa (chenopodium quinoa willd.) under water deficit conditions uncovers aba-independent expression patterns. front. plant. sci. 8, 216. doi: 10.3389/fpls.2017.00216 parra-cota, f., j. peña-cabriales, s. santos-villalobos, n. martínezgallardo, and j. délano-frier. 2014. burkholderia ambifaria and b. carobensis promote growth and increase yield in grain amaranth (amanranthus cruentus and a. hypocondriacus) by improving plant nitrogen uptake. plos one 9(2), e88094. doi: 10.1371/journal.pone.0088094 peiretti, p.g., f. gai, and s. tassone. 2013. fatty acid profile and nutritive value of quinoa (chenopodium quinoa willd.) seeds and plants at different growth stages. anim. feed. sci. tech. 183, 56-61. doi: 10.1016/j.anifeedsci.2013.04.012 raines, c. 2011. increasing photosynthetic carbon assimilation in c3 plants to improve crop yield: current and future strategies. plant physiol. 155, 36-42. doi: 10.1104/pp.110.168559 ramzani, p., l. shan, s. anjum, w. khan, h. ronggui, m. iqbal, z. virk, and s. kausar. 2017. improved quinoa growth, physiological response, and seed nutritional quality in three soils having different stresses by the application of acidified biochar and compost. plant physiol. biochem. 116, 137-138. doi: 10.1016/j. plaphy.2017.05.003 reguera, m., c. conesa, a. gil-gómez, c. haros, m. pérez-casas, v. briones-labarca, l. bolaños, i. bonilla, r. álvarez, k. pinto, a. mujica, and l. bascuña-godoy. 2018. the impact of different agroecological conditions on the nutritional composition of quinoa seeds. peer j. 6(e4442). doi: 10.7717/peerj.4442 simranpreet, k., n. kaur, and j. gill. 2017. effect of processing on t he nut rit iona l composit ion of qu inoa (chenopodium quinoa willd.). agric. res. j. 54(1), 90-93. doi: 10.5958/2395-146x.2017.00015.1 tabaglio, v., d. melo, c. ganimede, r. boselli, and a. vercesi. 2015. prime esperienze di coltivazione della quinoa (chenopodium quinoa willd.). in: pianura padana. convegno nacionale societa italiana di agronomia. piacenza, italy. doi: 10.13140/ rg.2.1.3544.4728 taiz, l. and e. zeiger. 2007. fisiología vegetal. universitat jaume, castello, spain. torres, j., h. vargas, g. corredor, and l. reyes. 2000. caracterización morfoagronómica de diecinueve cultivares de quinua (chenopodium quinoa willd.) en la sabana de bogota. agron. colomb. 17(3), 61-68. valcárcel-yamany, b. and s. silva. 2012. applications of quinoa (chenopodium quinoa willd.) and amaranth (amaranthus spp.) and their inf luence in the nutritional value of cereal based foods. food public health 2(6), 265-275. doi: 10.5923/j. fph.20120206.12 vargas, d., m. boada, l. araca, w. vargas, and r. vargas. 2015. agrobiodiversidad y economía de la quinua (chenopodium quinoa willd.) en comunidades aymaras de la cuenca del titicaca. idesia 33(4), 81-87. doi: 10.4067/s0718-34292015000400011 veloza, c., g. romero, and j. gómez. 2016. respuesta morfoagronómica y calidad en proteína de tres accesiones de quinua (chenopodium quinoa willd.) en la sabana norte de bogota. rev. u.d.c.a act. div. cient. 19(2), 325-332. winkel, t., p. bommel, m. chevarría-lazo, g. cortés, c. del castillo, p. gasselin, f. lèger, j. nina-laura, s. rambal, m. tichit, j. tourrand, j. vacher, a. vasssas-toral, m. vieira-pak, and r. joffre. 2016. panarchy of an indigenous agroecosystem in the globalized market: the quinoa production in the bolivian altiplano. glob. environ. change 39, 195-204. doi: 10.1016/j. gloenvcha.2016.05.007 content and distribution of micronutrients in calendula (calendula officinalis) grown in valle del cauca, colombia received for publication: 6 july, 2020. accepted for publication: 5 march, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.88159 1 department of soils, national autonomous university of honduras, la ceiba (honduras). 2 facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira (colombia). 3 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: breno.sosa@unah.edu.hn agronomía colombiana 39(1), 59-67, 2021 abstract resumen calendula productivity depends on the nutritional demands of the crop. knowledge of the nutritional requirements of calendula at its different phenological stages will allow the producer to improve fertilization programs. the objective of this research was to evaluate the content and distribution of essential micronutrients and beneficial elements in different organs and stages of development of calendula under field conditions. an experiment was set up in the municipality of yumbo, in the department of valle del cauca in colombia, using a completely randomized design with five treatments related to the stage of development of the plants (2, 3, 5, 6 and 7 months after transplanting). each treatment had three replicates. leaves, stems, f lowers and seeds were collected every month after transplanting to analyze the concentrations of mn, fe, zn, cu, b, and na. the concentration of nutrients differed significantly between organs and stages of development. calendula accumulated nutrients in descending order (from highest to lowest) as follows: na>fe>mn>b>zn>cu. the highest concentrations of na, mn, zn, b and cu were found in the leaves and of fe in the f lowers. among the phenological stages, the highest values of na were recorded in the second and sixth months, b and fe in the fifth month, cu and zn in the third month, and mn in the third and fifth months. thus, the stages and organs on the plant with the greatest nutrient accumulation were identified. la productividad de la caléndula depende de la demanda de nutrientes por parte del cultivo. el conocimiento de los requerimientos nutricionales de la caléndula en sus diferentes estados fenológicos permitirá al productor mejorar los programas de fertilización. el objetivo de esta investigación fue evaluar el contenido y distribución de micronutrientes esenciales y elementos benéficos en diferentes órganos y etapas de desarrollo de la caléndula en condiciones de campo. un experimento se llevó a cabo en el municipio de yumbo, en el departamento de valle del cauca en colombia, utilizando un diseño completamente al azar con cinco tratamientos relacionados con el estado de desarrollo de las plantas (2, 3, 5, 6 y 7 meses después del trasplante). cada tratamiento tuvo tres repeticiones. se recolectaron las hojas, tallos, f lores y semillas en cada mes después del trasplante para analizar las concentraciones de mn, fe, zn, cu, b y na. la concentración de nutrientes difirió significativamente entre los órganos y etapas de desarrollo. la caléndula acumuló nutrientes en orden descendente (de mayor a menor) de la siguiente forma: na>fe>mn>b>zn>cu. las mayores concentraciones de na, mn, zn, b y cu se encontraron en las hojas y de fe en las f lores. entre las etapas fenológicas, los mayores valores de na se registraron en el segundo y sexto mes, de b y fe en el quinto, de cu y zn en el tercero, y de mn en el tercer y quinto mes. de esta forma se identificaron las etapas y órganos en la planta con mayor acumulación de nutrientes. key words: calendula officinalis, medicinal plants, nutrients, asteraceae, mineral nutrition. palabras clave: calendula officinalis, plantas medicinales, nutrientes, asteraceae, nutrición mineral. content and distribution of micronutrients in calendula (calendula officinalis) grown in valle del cauca, colombia contenido y distribución de micronutrientes en caléndula (calendula officinalis) cultivada en el valle del cauca, colombia breno augusto sosa-rodrigues1*, yuly samanta garcía-vivas1, juan carlos menjivar-flores2, and carmen rosa bonilla-correa3 introduction medicina l plants constitute t he basis of traditiona l medicine and continue to provide new molecules for the synthesis of new drugs (majeed, 2017). in colombia, their use is ancestral, and more than 50% of the herbs are collected (cardona & barrientos, 2011) including basil, thyme, chamomile, calendula, rosemary, etc. calendula (calendula officinalis l.) is one of the most used herbs among 156 medicinal, aromatic and condiment species that are marketed https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.88159 60 agron. colomb. 39(1) 2021 (zamudio et al., 2006) and the second in the number of marketing authorizations (guevara et al., 2010). calendula belongs to the asteraceae family (pérez arbeláez, 1956) and its f lower heads have different culinary and pharmacological uses such as antiphlogistic, healing, and anti-inf lammatory properties (acosta de la luz et al., 2001; franzen et al., 2019). knowledge about the functions of nutrients in plants is required during the management of soil and fertilization in agricultural agroecosystems since they allow carrying out vital processes related to the absorption, transport, and use of assimilates (castro & gómez, 2010). the cultural management of medicinal plants is a factor that strongly inf luences the synthesis of secondary metabolites, with fertilization being essential to achieve good productivity and satisfactory levels of bioactive compounds (marques, 2019). there are several studies on the effect of fertilization on the nutrition of calendula. in iran, several authors measured the effect of n, p, k, vermicomposting, and gibberellic acid on growth, f lowering, and availability of nutrients in the post-harvest soil (tiwari et al., 2018). in brazil, the effect of the application of n, p and bovine manure on the concentration of secondary metabolites was evaluated (fernandes et al., 2013). additionally, some authors determine that nitrogen fertilization increases the total content of f lavonoids (paim et al., 2010). under the conditions of poland, agronomic responses such as number of f lowers, fresh and dry weight of f lowers, and total f lavonoids (1.14%) have been monitored (król, 2011; bielski & szwejkowska, 2013). in iran, it is observed that humic acids promote the increase of weight of fresh leaves and f lowers (mohammadipour et al., 2012). ganjali et al. (2010) also show that the sowing dates, sowing density, and fertilizer dose significantly regulate the yield and essence of calendula. researchers at the international level have made contributions in the use of calendula in the pharmacological sector, but studies in terms of plant nutrition are very scarce. colombia is not an exception, since producers are unaware of the phenological stages of greatest nutritional demand, the absorption of nutrients by vegetative organs and especially f lowers, and the fertilization programs under field conditions. for these reasons, this pioneering research was carried out with the aim of evaluating the content and distribution of essential micronutrients (mn, fe, b, cu, zn) and beneficial elements (na) in the different organs (stems, leaves, f lowers, and seeds) and stages of development of calendula under field conditions. materials and methods characterization of the experimental area the research was carried out in the municipality of yumbo, valle del cauca, located at 3°35᾽0” n, 76°28᾽0” w, at an altitude between 1650 and 2000 m a.s.l., with 50% relative humidity in the dry season and 70% in the rainy season. the soil in this municipality was classified as typic dystrudepts (igac-cvc, 2004) in a low montane humid forest life zone bh-pm (holdridge system) (cvc, 2017). samples of the soil where the calendula (c. officinalis l.) crop was established were collected at a depth of 0 cm to 20 cm (tab. 1). the physical characteristics of the soil were determined in the laboratories of the universidad nacional de colombia, palmira campus, with the following methodologies. table 1. physical characteristics of the soil in the study area. physical characteristics unit methods reference texture --robinson’s pipette method jaramillo, 2002 bulk density (g c m 3 ) beveled cylinder method real density pycnometer method montenegro & malagón, 1990 total porosity % mathematical formula jaramillo, 2002 the analysis determined that the soil had a silt loam texture, 0.9 and 2.53 g cm3 for apparent and real density, respectively, and 63.5% of total porosity. these characteristics provided the optimal conditions of workability, development of root system, and circulation of water and air within the soil. the samples for analysis of the chemical properties (tab. 2) were transferred to the analytical services laboratory of the international center for tropical agriculture (ciat). the results were interpreted following several parameters at the national level (castro, 2004; zamudio et al., 2006). the soil had a neutral ph with high availability of nutrients (s, b, p, mn, ca, mg, na and zn) and nutrient exchange due to the levels of organic carbon and cation exchange capacity (cec). additionally, possible adverse effects on the plant due to low levels of fe and cu could be observed. in general, the soil had the capacity to provide sufficient nutrients during the calendula developmental stages. 61sosa-rodrigues, garcía-vivas, menjivar-flores, and bonilla-correa: content and distribution of micronutrients in calendula (calendula officinalis) grown in valle del cauca, colombia table 2. chemical characteristics of the soil in the study area. parameter unit value level ph global 6.92 neutral co g cm-3 58.24 high k cmolc kg -1 7.9 high ca 201.7 high mg 33.5 high na 2.2 high cec 298 high p (bray ii) mg kg-1 275.4 high s 60.03 high b 1.37 high fe 1.21 low mn 78.34 high cu 0.35 low zn 17.36 high co organic carbon; cec cation exchange capacity. experimental description of the research the sampling unit was a plot of 1000 m2 planted with calendula. the farmers of the area managed the crop with two fertilizations, the first based on a broadcast application of composted chicken manure that was removed along with the soil after four days during its preparation for sowing. the second fertilization consisted of mineral fertilization, using 5 to 8 g of urea (46% n) + triple 15 (15% of n, p and k). the amounts varied according to the empiricism of each product, which was applied in a crescent shape around the plant 1 month after sowing. a completely randomized design was used, considering five phenological stages of the crop (2, 3, 5, 6 and 7 months after transplantation) as treatments and three replicates. the content of micronutrients (mn, fe, cu, b, zn) and beneficial element (na) were evaluated at each stage in the organs of the plant shoot (leaves, stems, f lowers, and seeds). tissues were collected in the f lowering (2 to 7 months) and fruiting (5 months onwards) stages. the phenological stages can be shortened or prolonged according to the agronomic management of the producer and the agroclimatic conditions of the area. at each stage, 10 complete plants were randomly harvested. the samples of leaves, stems and the f loral head (f lowers and seeds) were washed with distilled water. each organ was dried at 60°c until obtaining a constant weight and then chopped with a tungsten knife mill (ika labortechnik m20, sao paulo, brazil). samples were sieved (using a 2 mm sieve/net), marked, packed, and finally transferred to the laboratory. nutrient determinations in leaves, stems, and f loral head (f lowers and seeds) were carried out following the ciat laboratory methodologies (ciat, 2006). analyses of variance (p<0.05) and duncan mean tests were performed using the statistical package sas (statistical analysis system) version 9.13. (sas institute inc., 2002). results and discussion nutrient distribution in organs of calendula the analysis of variance (tab. 3) found statistically significant differences for some of the nutrients (na, b, mn and zn) monitored in the different vegetative organs of calendula. table 3. analysis of variance for the concentration of nutrients in vegetative organs of calendula. nutrient r2 c.v. % pr > f na 0.4602 4.31 0.0402 * b 0.5773 41.4 0.0090 ** cu 0.1678 56.56 0.4794 ns fe 0.1396 118.99 0.5667 ns mn 0.4998 74.83 0.0256 * zn 0.5409 44.36 0.0149 * *significant, **highly significant, ns not significant. c.v. coefficient of variation. for manganese (mn) and zinc (zn), the anova found significant differences (p<0.05) between the organs analyzed throughout the development stages (fig. 1). the mn dynamics were different, since the highest concentration was located in the leaf (161.84 mg kg-1), followed by the stems (63.85 mg kg-1), f lowers (44.48 mg kg-1) and, in the seeds (19.36 mg kg-1) to a lesser extent. among organs, the greatest f luctuation of mn occurred in the leaves with a perfect parabola; the greatest accumulation was recorded in the fifth month. one of the most notable functions of this element is its participation in photosynthetic activity, where oxygen is produced from water (salisbury & ross, 1994; marschner, 2003). when there are deficiencies in the soil, symptoms are associated with interveinal chlorosis in the youngest leaves, depending on the species and its growth (taiz & zeiger, 2006). statistical differences were not found between plant organs for iron concentrations. the most elevated concentration was found in the f lowers (1061.12 mg kg-1), followed by the leaves (976.15 mg kg-1), seeds (382.19 mg kg-1) and finally 62 agron. colomb. 39(1) 2021 the stems (377.4 mg kg-1). these values exceed by far the ranges from 50 to 250 mg kg-1 registered in other crops (navarro & navarro, 2003). iron has low mobility in plant tissues due to the high concentration of p and mn (lópez, 1998). low iron mobility was observed in the crop due to p concentrations ranging from 3.51 to 5.38 g kg-1 (garcía vivas et al., 2015). zinc showed a significantly higher accumulation in the leaf (66.33 mg kg-1) with a tendency to decrease its concentration as the plant grew during the months in production. a dilution effect could be observed due to an increase in the leaf mass or the translocation towards the other organs (malavolta et al., 1997). the f lowers (42.18 mg kg-1) were also valuable reserve tissues, followed by the seeds (28.41 mg kg-1) and stems (22.31 mg kg-1). however, in these last two organs, the concentrations were more constant throughout the crop cycle. the concentration of zn in tissues ranged from 20 to 150 mg kg-1, with some of the most important functions being the biosynthesis of indoleacetic acid, chlorophyll formation, and nitrogen metabolism (azcón-bieto & talón, 2013). the anova detected significant differences (p<0.05) for sodium (na) and boron (b) between plant organs, but not for copper (cu) (fig. 2). although the leaves (19.39 mg kg-1) are the organs of greater cu accumulation, they did not vary much from the stems (14.02 mg kg-1), f lowers (13.16 mg kg-1) and seeds (9.25 mg kg-1), except in the third month, where the leaves accumulated more cu and then homogenized their behavior with the other organs. the highest concentrations of b, mn and zn were found in the leaves (81.66 mg kg-1), where the highest photosynthetic activity occurs, and the lowest accumulation of these microelements was observed in the f lowers (59.47 mg kg-1), stems (28.37 mg kg-1) and, finally, in seeds (28.02 mg kg-1). boron shows little mobility in the plant, with the leaves and reproductive organs having the highest concentrations of this nutrient. young plants absorb more boron than old ones (navarro & navarro, 2003), which acts on the apical growth points of the genetic material and facilitates the transport of carbohydrates throughout the internal membranes. figure 2c shows the behavior of na between the plant organs, with the leaves (10556.57 mg kg-1) being the largest accumulators of this nutrient, followed by the stems (5951.65 mg kg-1), f lowers (2772.87 mg kg-1) and seeds (1000.69 mg kg-1) where the concentration is lowest. although the nutrient content f luctuates in each organ, it coincides to the months with the highest and lowest levels. a b b b a a a a a ab b b b 2 3 5 6 7 fe c 2 3 5 6 7 zn stems leaves flowers seeds a 2 3 5 6 7 mn 0 50 100 150 200 250 300 350 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 developmental stages (months) developmental stages (months) developmental stages (months) 0 20 40 60 80 100 120 140 figure 1. a) manganese (mn), b) iron (fe), and c) zinc (zn) contents (mg kg-1) in leaves, stems, flowers, and seeds of the calendula plant at different developmental stages (months). means with the same letter do not differ significantly according to the duncan test (p<0.05). 63sosa-rodrigues, garcía-vivas, menjivar-flores, and bonilla-correa: content and distribution of micronutrients in calendula (calendula officinalis) grown in valle del cauca, colombia ross, 1994; marschner, 2003). the high levels of na in the soil possibly facilitated its absorption by the plant; so, the accumulation in the tissues without observing damage allows us to elucidate that the calendula prefers this nutrient. on the other hand, the absorption and mobility of nutrients depends on environmental factors, the soil, and the crop. the interaction in the soil-plant phase is mainly determined by the ionic and molecular forms that, in turn, are inf luenced by the atomic weight, valence, and type of movement in the soil (diffusion, root interception, and mass f low) (jungk, 1996). in this research, the nutritional supply exceeded the critical levels for colombian soils (castro, 2004), facilitating rapid absorption by the crop, which translated into vigorous growth and development. nutrient content at different stages of calendula development the analysis of variance (tab. 4) found statistically significant differences for all the nutrients monitored in the different developmental stages (months) of calendula. table 4. analysis of variance of the concentration of nutrients in different vegetative stages (months) of calendula. nutrient r2 c.v. % pr > f na 0.995560 4.047 0.0001 ** b 0.989133 2.685 0.0001 ** cu 0.985783 5.351 0.0001 ** fe 0.589444 77.251 0.0460 * mn 0.996410 3.27 0.0001 ** zn 0.983665 3.717 0.0001 ** *significant, **highly significant, ns not significant. c.v. coefficient of variation. for mn, fe and zn, the anova found significant differences (p<0.05) between the stages of plant development (fig. 3). the dynamics of mn are in the shape of a parabola, from minor accumulations in the second month (41.41 mg kg-1) reaching the highest value in the fifth (135.95 mg kg-1) and then declining in the seventh (42.84 mg kg-1). manganese acts as a cofactor activating about 35 enzymatic reactions, with some of them related to photosynthetic activity and others involved in plant defense (azcón-bieto & talón, 2013). the behavior of fe was characterized by a low concentration in the first months of cultivation, and 294.64 and 253.56 mg kg-1 in the second and third, respectively. then, it accumulated the largest amount in the fifth month (1891.52 mg kg-1) with a decrease in the following samplings, and a value of 1021.36 mg kg-1 in the seventh month. a a a a b b a ab a ab b b b 2 3 5 6 7 b c 2 3 5 6 7 na stems leaves flowers seeds a 2 3 5 6 7 cu developmental stages (months) developmental stages (months) developmental stages (months) 0 10 20 30 40 50 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 figure 2. a) copper (cu), b) boron (b), and c) sodium (na) contents (mg kg-1) in leaves, stems, flowers and seeds of the calendula plant at different development stages (months). means with the same letter do not differ significantly according to the duncan test (p<0.05). the higher concentrations in leaves and stems reveal the high activity of na in osmotic control processes and turgor generation. it can replace k in many species with its similar functions and concentrations in chloroplasts, exercising phosphorylation functions in photosynthesis (salisbury & 64 agron. colomb. 39(1) 2021 the highest zn concentrations in the plant accumulated in the second month with a value of 62.88 mg kg-1, while in the coming months the demand gradually decreased with 43.01 mg kg-1 in the fifth month, 41.26 mg kg-1 in the sixth, and 132.56 mg kg-1 in the seventh month. one of the primary functions of zn is the synthesis of tryptophan, the amino acid precursor of indoleacetic acid (iaa), which is a growth hormone (navarro & navarro, 2003). for cu, b and na, the anova also found significant differences (p<0.05) between the stages of development (fig. 4). like zn, the plant steadily accumulated cu, reaching its highest peak in the third month (26.66 mg kg-1) and declining to a level similar to the initial level for the rest of the cycle, with 12.19, 11.43 and 13.16 mg kg-1 in the fifth, sixth and seventh months, respectively. this element is related to enzymes that participate in processes such as d b a c d bb b ab a d bcb a c b 2 3 5 6 7 c 2 3 5 6 7 a fe zn 2 3 5 6 7 mn developmental stages (months) developmental stages (months) developmental stages (months) 0 50 100 150 0 500 1000 1500 2000 0 20 40 60 80 figure 3. a) mn, b) fe, and c) zn contents (mg kg-1) at different developmental stages (months) of the calendula plant (leaves + stems + flowers + seeds). means with the same letter do not differ significantly according to the duncan test (p<0.05). d c a c b a b d bccd d a c d b b 2 3 5 6 7 c 2 3 5 6 7 a cu na 2 3 5 6 7 b developmental stages (months) developmental stages (months) developmental stages (months) 0 20 40 60 80 0 10 20 30 0 5000 10000 15000 figure 4. a) b, b) cu, and c) na contents (mg kg-1) at different stages (months) of the calendula plant (leaves + stems + flowers + seeds). means with the same letter do not differ significantly according to the duncan test (p<0.05). 65sosa-rodrigues, garcía-vivas, menjivar-flores, and bonilla-correa: content and distribution of micronutrients in calendula (calendula officinalis) grown in valle del cauca, colombia photosynthesis, mitochondrial respiration, cell wall metabolism, etc. (hänsch & mendel, 2009; mendel, 2013). the accumulated concentrations of b in the plant were statistically different between the evaluated stages. an increase was observed from the first sampling in the second month with 41.14 mg kg-1 until reaching the highest value in the fifth month (77.32 mg kg-1). then, a decrease was observed in the seventh month (58.25 mg kg-1). boron is required in the productive stage of fruit crops and basic grains for its participation in multiple functions, such as f lowering, pollen germination, fruiting, synthesis of carbohydrates and hormones, and regulation of water absorption (rao, 2009; mejía, 2010). in the case of na, significant differences were recorded between the stages of development. the highest concentrations were recorded in the second (8951.16 mg kg-1) and sixth months (11007.46 mg kg-1), while the lowest occurred in the third (2947.17 mg kg-1) and the seventh (3110.11 mg kg-1) months. sodium is required by many halophyte and certain c4 plants as a micronutrient that is mainly involved in osmosis (movement of water), ion balance, and chlorophyll synthesis. additionally, it can substitute the functions of potassium under certain conditions (brownell, 1980; malavolta et al., 1997). during the phenological stages of calendula (fig. 5), the accumulated concentration of na (32,135.16 mg kg-1) at the end of the cycle was significantly higher than the rest of nutrients, followed by fe (4,024.44 mg kg-1), mn (450.0 mg kg-1), b (282.51 mg kg-1), zn (218.04 mg kg-1) and cu (77.61 mg kg-1). the most demanded nutrients during some stages of calendula development were fe, mg and b (teixeira et al., 2000). the concentrations of essential and beneficial elements varied constantly in the organs and phenological stages of calendula. siddiqi and glass (1981) have shown that the absorption efficiency and utilization efficiency of nutrients vary by multiple factors: the concentrations and availability of nutrients in the soil, fertilization, species to be cultivated, age and organ of the plant, photosynthetic capacity of the organ (root, fruit, leaf, and branches), etc. these findings allow the identification of the participation of each nutrient under field conditions, though na is of great preference in the productive cycle of the crop. conclusions the accumulation of nutrients differs between the plant organs, with the most elevated concentrations in the leaves (na, mn, b, zn, mn) and f lowers (fe). foliar monitoring is an adequate tool for evaluating the nutrition of the crop. the content of micronutrients and beneficial elements registered in the entire calendula cycle followed the order na>fe>mn>b>zn>cu. calendula demanded the largest amount of na in the second and sixth months, b and fe in the fifth, cu and zn in the third, and mg in the third and fifth months, allowing the identification of the most demanding stages for improving fertilization programs. acknowledgments the authors would like to thank the calendula producers of yumbo, valle del cauca for their funding, advice, and collaboration. we would also like to thank the research groups in genetic resources of medicinal, aromatic and condiment plants and the use and management of soils and waters with emphasis on soil degradation at the universidad nacional de colombia, palmira campus. author’s contributions basr processed the information and prepared the presentation of the manuscript to be published. ysgv proposed the ideas and was in charge of the formulation and execution of the research. jcm obtained the funding and was a research advisor. crb was also a research advisor and contributed to the publication of the manuscript. literature cited acosta de la luz, l., rodríguez ferradá, c., & sánchez govín, e. (2001). instructivo técnico de calendula officinalis. revista cubana de plantas medicinales, 6(1), 23–27. azcón-bieto, j., & talón. m. (2013). fundamentos de fisiología vegetal (2nd ed.). mcgraw-hill. c c b cc a na b cu fe mn zn 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 b , c u, f e, m n an d z n co nt en ts ( m g kg -1 ) 30000 30500 31000 31500 32000 32500 n a co nt en t (m g kg -1 ) figure 5. concentration of essential (b, cu, fe, mn and zn) and beneficial (na) nutrients in the calendula plant (leaves + stems + flowers + seeds) at different developmental stages (month 2 + 3 + 5 + 6 + 7). means with the same letter do not differ significantly according to the duncan test (p<0.05). 66 agron. colomb. 39(1) 2021 bielski, s., & szwejkowska, b. (2013). effect of fertilization on the development and yields of pot marigold (calendula officinalis l.). herba polonica, 59(2), 5–12. https://doi.org/10.2478/ hepo-2013-0007 brownell, p. f. (1980). sodium as an essential micronutrient element for plants and its possible role in metabolism. advances in botanical research, 7, 117–224. https://doi.org/10.1016/ s0065-2296(08)60088-9 cardona, j. o., & barrientos, j. c. (2011). producción, uso y comercialización de especies aromáticas en la región sumapaz, cundinamarca. revista colombiana de ciencias hortícolas, 5(1), 114–129. https://doi.org/10.17584/rcch.2011v5i1.1258 castro, h. (2004). propuesta guía de indicadores analíticos para calificar suelos estables y en proceso de degradación desde el punto de vista físico. memorias del primer taller nacional sobre indicadores de calidad del suelo (pp. 37–42). centro internacional de agricultura tropical ciat. castro, h. e., & gómez, m. i. (2010). fertilidad del suelo y fertilizantes. in h. burbano orjuela, & f. silva mojica (eds.), ciencia del suelo: principios básicos (pp. 105–130). sociedad colombiana de la ciencia del suelo. ciat. (2006). manual de análisis de suelos y tejido vegetal. centro internacional de agricultura tropical. cvc. (2017). evaluación regional del agua, valle del cauca 2017. corporación autónoma regional del valle del cauca. fernandes, e. f. a., meloni, f., borella, j. c., & lopes, n. p. (2013). effect of fertilisation and harvest period on polar metabolites of calendula oficcinalis. revista brasileira de farmacognosia, 23(5), 731–735. https://doi.org/10.1590/ s0102-695x2013000500003 franzen, f. l., oliveira, m. s. r., lidório, h. f., menegaes, j. f., & fries, l. l. m. (2019). chemical composition of rose, sunf lower and calendula f lower petals for human food use. ciencia y tecnología agropecuaria, 20(1), 159–168. https://doi.org/10.21930/ rcta.vol20_num1_art:1252 garcía vivas, y. s., menjivar flores, j. c., sánchez orozco, m. s., & bonilla correa, c. r. (2015). contenido y distribución de macronutrientes en caléndula (calendula officinalis l.) en el valle del cauca, colombia. revista de investigación agraria y ambiental, 6(2), 37–46. ganjali, h. r., band, a. a., sharif abad, h. h., & moussavi nik, m. (2010). effects of sowing date, plant density and nitrogen fertilizer on yield, yield components and various traits of calendula officinalis. american–eurasian journal of agricultural and environmental sciences, 9(2), 149–155. guevara, h. a., luengas, p. e., & garavito, g. (2010). revisión documental de los productos naturales legalmente autorizados para su mercadeo en colombia. colombia médica, 41(2), 129–140. hänsch, r., & mendel, r. r. (2009). physiological functions of mineral micronutrients (cu, zn, mn, fe, ni, mo, b, cl). current opinion in plant biology, 12(3), 259–266. https://doi. org/10.1016/j.pbi.2009.05.006 igac-cvc. (2004). levantamiento de suelos y zonificación de tierras del departamento de valle del cauca. instituto geográfico agustín codazzi, corporación autónoma regional del cauca. jaramillo, d. f. (2002). introducción a la ciencia del suelo. universidad nacional de colombia. jungk, a. o. (1996). dynamics of nutrient movement at the soil-root interface. in y. waisel, a. eshel, & u. kaf kafi (eds.), plant roots: the hidden half (2nd ed., pp. 587–616). marcel decker. król, b. (2011). yield and the chemical composition of f lower heads of pot marigold (calendula officinalis l. cv. orange king) depending on nitrogen fertilization. acta scientiarum polonorum hortorum cultus, 10(2), 235–243. lópez, y. (1998). funciones e interacciones de los elementos menores en plantas y suelos. in f. silva mojica (ed.), actualidad y futuro de los micronutrimentos en la agricultura (pp. 1–12). sociedad colombiana de la ciencia del suelo, comité regional del valle del cauca. majeed, m. (2017). evidence-based medicinal plant products for the health care of world population. annals of phytomedicine, 6(1), 1–4. malavolta, e., vitti, g. c., & oliveira, s. a. (1997). avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações (2nd ed.). associação brasileira para pesquisa da potassa e do fosfato. marques, i. b. (2019). época de plantio e tempo de incorporação de tor ta de mamona no cultivo orgânico de calendula officinalis l. [master’s thesis, universidade estadual paulista]. unesp repository. https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/181702/marques_ib_me_botfca _int. pdf?sequence=4&isallowed=y marschner, h. (2003). mineral nutrition of higher plants (2nd ed.). academic press. mejía, t. m. s. (2010). conceptos sobre fisiología y funciones de los minerales en la nutrición de plantas. universidad nacional de colombia, sede palmira. mendel, r. r. (2013). the molybdenum cofactor. journal of biological chemistry, 288(19), 13165–13172. https://doi.org/10.1074/ jbc.r113.455311 mohammadipour, e., golchin, a., mohammadi, j., negahdar, n., & zarchini, m. (2012). effect of humic acid on yield and quality of marigold (calendula officinalis l.). annals of biological research, 3(11), 5095–5098. montenegro, h., & malagón, d. (1990). propiedades físicas de los suelos. instituto geográfico agustín codazzi. navarro, s., & navarro, g. (2003). química agrícola. el suelo y los elementos químicos esenciales para la vida vegetal. ediciones mundi–prensa. paim, l. f. n. a., fontana, m., winckler, m., grando, a. a., muneron, t. l., & roman júnior, w. a. (2010). assessment of plant development, morphology and f lavonoid content in different cultivation treatments of calendula officinalis l., asteraceae. revista brasileira de farmacognosia, 20(6), 974–980. https:// doi.org/10.1590/s0102-695x2010005000050 pérez arbeláez, e. (1956). plantas útiles de colombia (3rd ed.). sucesores de rivadeneyra. rao, i. m. (2009). essential plant nutrients and their functions. working document no. 209. centro internacional de agricultura tropical. salisbury, f. b., & ross, c. w. (1994). fisiología vegetal. grupo editorial iberoamérica s.a. sas institute inc. (2002). sas user’s guide. version 9.1.3. sas institute inc. https://doi.org/10.2478/hepo-2013-0007 https://doi.org/10.2478/hepo-2013-0007 https://doi.org/10.1016/s0065-2296(08)60088-9 https://doi.org/10.1016/s0065-2296(08)60088-9 https://doi.org/10.1590/s0102-695x2013000500003 https://doi.org/10.1590/s0102-695x2013000500003 https://doi.org/10.21930/rcta.vol20_num1_art:1252 https://doi.org/10.21930/rcta.vol20_num1_art:1252 https://doi.org/10.1016/j.pbi.2009.05.006 https://doi.org/10.1016/j.pbi.2009.05.006 https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/181702/marques_ib_me_botfca_int.pdf?sequence=4&isallowed=y https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/181702/marques_ib_me_botfca_int.pdf?sequence=4&isallowed=y https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/181702/marques_ib_me_botfca_int.pdf?sequence=4&isallowed=y https://doi.org/10.1074/jbc.r113.455311 https://doi.org/10.1074/jbc.r113.455311 67sosa-rodrigues, garcía-vivas, menjivar-flores, and bonilla-correa: content and distribution of micronutrients in calendula (calendula officinalis) grown in valle del cauca, colombia siddiqi, m. y., & glass, a. d. m. (1981). utilization index: a modified approach to the estimation and comparison of nutrient utilization efficiency in plants. journal of plant nutrition, 4(3), 289–302. https://doi.org/10.1080/01904168109362919 taiz, l., & zeiger, e. (2006). plant physiology (4th ed.). sinauer associates. teixeira, n. t., polato, a. m., & tavares, m. a. g. c. (2000). extração de nutrientes pela cultura da caléndula (calendula officinalis l.). revista ecosistema, 25(2), 135–136. tiwari, h., kumar, m., & naresh, r. k. (2018). effect of nutrient management and gibberellic acid on growth, f lowering and nutrients availability in post-harvested soil of marigold (tagetes erecta l.) cv. pusa narangi gainda. international journal of chemical studies, 6(4), 510–514. zamudio, a. m., carrascal, m. l., pulido, c. e., gallardo, j. f., & gómez, i. d. (2006). métodos analíticos del laboratorio de suelos (4th ed.). instituto geográfico agustín codazzi. in vitro inhibition attempts and bio-elicitation of solanum lycopersicum l. by chitin and chitosan against ralstonia solanacearum, the causal agent of bacterial wilt received for publication: august 10, 2021. accepted for publication: december 30, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.97746 1 plant, animal and agro-industry production laboratory, department of biology, faculty of sciences, ibn tofail university, kenitra (morocco). * corresponding author: amine.rkhaila@uit.ac.ma agronomía colombiana 39(3), 355-363, 2021 abstract resumen ralstonia solanacearum is one of the most destructive pathogens of vegetables causing very important economic losses. in 2019, 20 strains of r. solanacearum were collected from potato tubers in morocco. after their identification, the inhibitory effect of colloidal solutions of chitin and/or chitosan was evaluated in vitro on a solid medium (mueller-hinton) supplemented with these biopolymers. the concentrations (25, 50, or 100 mg l-1) contributed to significant inhibition of the growth of the isolated strains that led to an inhibition of 45.04% with the combination of chitin-chitosan (100 mg l-1), 58.92% with the addition of 100 mg l-1 of chitin, and 68.74% in the presence of chitosan at 25 mg l-1. likewise, in experiments with solanum lycopersicum l. seedlings, chitin derivatives significantly promoted stem and root growth. stem length increased by 54.95% when chitin was added at 25 mg l-1, while soil amendment with 100 mg l-1 of chitosan increased root length by 82.55% compared to the control. the severity of bacterial wilt due to r. solanacearum was reduced by 117.02% when we added 100 mg l-1 of chitosan to the soil. however, the severity of this disease decreased by 142.86% when the soil was amended with chitin at 50 mg l-1. these findings are consistent with prior research that suggests using this technique to manage bacterial wilt caused by r. solanacearum. ralstonia solanacearum es uno de los patógenos más destructivos en plantas hortícolas, ocasionando pérdidas económicas muy importantes. en 2019, 20 aislamientos de r. solanacearum fueron recolectados de tubérculos de papa en marruecos. posterior a su identificación, se evaluó in vitro el efecto inhibitorio de soluciones coloidales de quitina y/o quitosano en medio sólido (mueller-hinton) suplementado con estos biopolímeros. las concentraciones (25, 50, o 100 mg l-1) contribuyeron a una inhibición significativa del crecimiento de los aislamientos, generando una inhibición del 45.04% con la combinación de quitina-quitosano (100 mg l-1), del 58.92% con la adición de 100 mg l-1 de quitina, y del 68.74% en presencia de quitosano a 25 mg l-1. así mismo, en los experimentos con plántulas de solanum lycopersicum l., los derivados de la quitina demostraron promover el crecimiento del tallo y de las raíces de forma significativa. la longitud del tallo aumentó en un 54.95% cuando se añadió quitina a 25 mg l-1, mientras que la enmienda del suelo con 100 mg l-1 de quitosano aumentó la longitud de la raíz en un 82.55% en comparación con el control. la severidad de la marchitez bacteriana causada por r. solanacearum se redujo en un 117.02% cuando se adicionaron 100 mg l-1 de quitosano al suelo. sin embargo, la severidad de la enfermedad se redujo en un 142.86% cuando se enmendó el suelo con quitina a 50 mg l-1. estos resultados son coherentes con investigaciones anteriores que sugieren el uso de esta técnica para el manejo de la marchitez bacteriana causada por r. solanacearum. key words: biopolymers, defense stimulation, tomato, growth inhibition. palabras clave: biopolímeros, estimulación de la defensa, tomate, inhibición del crecimiento. in vitro inhibition attempts and bio-elicitation of solanum lycopersicum l. by chitin and chitosan against ralstonia solanacearum, the causal agent of bacterial wilt intentos de inhibición in vitro y bioelicitación de solanum lycopersicum l. mediante quitina y quitosano contra ralstonia solanacearum, el agente causal de la marchitez bacteriana amine rkhaila1*, mouhatti saga1, sofia ghizlan grohs1, and khadija ounine1 introduction market gardening is a vital agricultural sector in africa because of its nutritional value and the significant economic income it generates. this sector has the capacity to serve as an impetus for agricultural and economic diversification by directing production towards local or export markets (sadi et al., 2020). the tomato sector in morocco plays an important socioeconomic role. in fact, at the economic level, tomato exports have a major place since they generate about 1.1 billion usd in foreign currency. socially, the sector is a generator of jobs creating an average of 9 million working days per year at the production level but also in packaging and processing (elame, 2019). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.97746 356 agron. colomb. 39(3) 2021 bacterial wilt caused by ralstonia solanacearum is one of the major land-based vascular diseases that produces considerable damage to many crops of worldwide economic importance (mansfield et al., 2012). the disease was discovered in morocco for the first time on potatoes (solanum tuberosum) in 1999 as the so-called biovar 2 (poussier et al., 2000). over the last 20 years, this taxonomy has undergone several revisions. the classifications were consolidated into four separate phylotypes based on the strain’s geographic origin (phylotype i, phylotype ii, phylotype iii, and phylotype iv) (cellier, 2010). according to ravelomanantsoa et al. (2018), the moroccan strain is grouped into phylotype iib-1 that belongs to cluster a. penetration of this bacterium into plant tissues is ensured by wounds produced during secondary root development, insect injuries, and cultural practices. after the death of the host plant and until contact with a new host, the bacterium develops various survival strategies, such as viable non-cultivable forms and biofilm formation (eppo, 2018). due to the ability of r. solanacearum to develop endophytically, migrate through water, interact with weeds, and persist in soil, particularly in the deeper layers, this pathogen causes direct yield losses that vary significantly depending on the host, soil type, cultivar, cropping plan, climate, and type of strain (elphinstone, 2005). according to some studies, bacterial wilt can result in significant yield losses in bananas (80% to 100%), potatoes (33% to 90%), tomatoes (0% to 91%), groundnuts (0% to 20%), and tobacco (10% to 30%) (yuliar et al., 2015). considering the serious consequences that pesticides may have on human health (male infertility, cancers, negative effects on fetuses, etc.), chitin and chitosan seem to be well-known and eco-friendly biocontrol agents due to their biodegradable, nontoxic, and biocompatible properties (hassan & chang, 2017). they act by increasing the synthesis of secondary metabolites that enhance plant immunological defenses (phenylalanine ammonia lyase (pal) and tyrosine ammonia lyase (tal)) (khan et al., 2003). recently, some studies have found that chitin and its derivatives have strong antibacterial activities in vitro and in vivo against a variety of plant pathogenic bacteria like ralstonia solanacearum (farag et al., 2017) and xanthomonas spp. (ramkissoon et al., 2016). these reactions are the consequence of the induction of multiple defensive responses in host plants, including the accumulation of phytoalexins, proteinase inhibitors, and pathogen-related (pr) proteins, callose formation and lignin production (el hadrami et al., 2010). this biotechnological approach to agriculture promises to increase the efficacy of agrochemicals while reducing their negative impact on the environment. multiple evidence suggests that chitin and chitosan might be an innovative solution for the regulated release of different agrochemicals such as pesticides, micronutrients, fertilizers, and plant hormones, and they can play a dual function in plant growth promotion and biocontrol of phytopathogens (malerba & cerana, 2018). foliar treatment of a commercial chitosan formulation reduced the prevalence of xanthomonas vesicatoria in tomato plants in vivo (li et al., 2010). furthermore, the use of the same chitosan solution has made it possible to limit the incidence of pseudomonas f luorescens infections on broccoli plants (ramkissoon et al., 2016). the aim of this study was to evaluate the efficacy of multiple treatments based on chitin and/or chitosan to protect solanum lycopersicum l. against r. solanacearum attack. materials and methods r. solanacearum isolation and biochemical identification sample collection potato tubers (variety désirée (red skin)) were collected from a local market of the m’nasra’s region in the province of kenitra, morocco (fig. 1). the collected samples show typical symptoms of r. solancearum infection (creamy exudates from the vascular rings and eyes of tubers). isolation medium five potato tubers were carefully cleaned with water and surface sterilized with 70% ethanol; a sterile scalpel was used to cut a transverse section. after crushing the tuber, vascular exudates were sampled with a sterile loop and streaked immediately onto smsa medium (siri et al., 2011), and incubated in petri dishes at 28°c for 3 to 5 d. colonies with the characteristic r. solanacearum phenotype (irregular shaped, f luidal, and completely white or with a pink core) were subcultured onto tetrazolium chloride agar (tzc) medium and purified for further study (sikirou et al., 2017). biochemical tests for r. solanacearum identification for validation of r. solanacearum isolates, four biochemical assays were conducted, including gram staining reaction, potassium hydroxide solubility test, the levan test, and the sugar fermentation test (rahman et al., 2010). identification of virulent and avirulent isolates the virulent (colonies with pink or light red color or characteristic red center and whitish margin) and avirulent (smaller, off-white and non-f luidal colonies) strains of r. 357rkhaila, saga, ghizlan grohs, and ounine: in vitro inhibition attempts and bio-elicitation of solanum lycopersicum l. by chitin and chitosan against ralstonia solanacearum, the causal agent of bacterial wilt solanacearum were identified in a triphenyl tetrazolium chloride (ttc) medium containing 0.005% ttc (kelman, 1954). virulence of the r. solanacearum strain the virulence of r. solanacearum was assessed by inoculating tobacco (nicotiana tabacum) plants at the six-leaf stage by infiltration, using a hypodermic syringe on the underside of the leaves. the bacterial concentration used for this purpose was of the order of 108 cfu ml-1 (do600 = 0.28) (adebayo & ekpo, 2005). the inoculated plants were then repotted in pots containing maâmora forest soil (previously sterilized by tyndallization) (bank et al., 2008) plus commercial peat at a rate of 1/3. according to the usda, the soil of the maâmora forest is made up of fine loamy sands with a clay component (de mahieu et al., 2020). these pots were then transferred to a greenhouse at a temperature of 23 ± 2°c for 7 d. the appearance of necrotic spots on the surface of the areas of inoculation by r. solanacearum demonstrated virulence. however, when no reaction was observed, virulence was considered negative (schaad et al., 2001). source of chitin and chitosan chitin and chitosan were extracted from shrimp shells of prapenaeus longirostris following the protocol described in previous studies (rkhaila & ounine, 2018). table 1 summarizes the characteristics of these products. colloidal chitin preparation colloidal chitin was made from extracted chitin using a modified process developed by hsu and lockwood (1975). forty g of chitin powder were added to 600 ml of concentrated hcl. the chitin was precipitated by the addition of 2 l of distilled water at 10°c after 2 h 30 min of stirring. the filtrate was rinsed with water until neutrality. chitosan solubilization the modified technique of el ghaouth et al. (1991) was adopted to solubilize extracted chitosan. eighty ml of distilled water and 2.5 ml of hcl 10 n were added to 1 g of chitosan. after that, the volume was completed with distilled water up to 100 ml. consequently, the ph of the solution was adjusted to 5.6 using 0.1 ml naoh. solanum lycopersicum seed origin the seeds used in the experiments belonged to species of the solanaceae family from a standard variety (rio grande) and were homogeneous and of the same generation. the seeds are listed in the french varieties in the official catalog of the onssa morocco (office national de sécurité sanitaire des produits alimentaires, morocco) and authorized for sale on the moroccan markets. evaluation of the effect of biopolymers on the growth of r. solanacearum in vitro after adjusting the bacterial concentration of a 24 h culture of r. solanacearum to 108 cfu ml-1 (rodrigues et al., figure 1. potato tubers (variety désirée (red skin)) infected by the causal agent of the bacterial wilt, ralstonia solanacearum. table 1. summary of quantities obtained after extraction of chitin and chitosan from shrimp (prapenaeus longirostris) shells. product quantity (g) ash (%) moisture (%) degree of acetylation (%) shrimp shell powder 100.0 55.08 chitin 50.00 51.2 90 chitosan 23.93 1.076 358 agron. colomb. 39(3) 2021 2011), 0.1 ml of this suspension was inoculated into 10 ml of mueller hinton broth. an aliquot of 1 ml of this well homogenized suspension was taken. ten µl of this suspension was inoculated by streaking on mueller hinton agar. the plates were incubated at 26 ± 1°c for 24 h. the liquid dilution method coupled with agar spreading was used as described by hoekou et al. (2012) with some modifications. the assay was made by introducing into a sterile hemolysis tube 0.5 ml of the colloidal solution of chitin, chitosan, or chitin-chitosan mixture at 25, 50, or 100 mg l-1 with 10 µl of the microbial suspension. in the control tube, the extract was substituted with 0.5 ml of sterile nutrient broth. the tubes were incubated at 26 ± 1°c for 48 h; then, the tests and controls were distributed on mueller hinton agar medium at a rate of 10 plates per tube. after incubation at 37°c for 48 h, colonies were counted on each plate and the percentages of survival and inhibition were calculated in relation to the negative control according to equation 1 (hoekou et al., 2012): % inhibition =  1 − number of bacterial colonies counted on the test petri dish   ×100 (1) number of bacterial colonies counted on the control petri dish in vivo test on r. solanacearum inoculation of s. lycopersicum seedlings solanum lycopersicum seedlings were grown in peat-based germination plates. at the three-leaf stage, the seedlings were collected from their substrate, and the roots cleaned with running water and lightly rubbed with cotton soaked in soapy water. subsequently, the roots were washed until the soap was completely removed. then, these were soaked for 30 min in various concentrations of chitin, chitosan, or chitin-chitosan mixture at 25, 50 or 100 mg l-1 with tween 80 (0.01%) added. for control, the root system was soaked in sterile distilled water containing tween 80 (0.01%, v/v) (benhamou & thériault, 1992). finally, these seedlings were transferred to plastic pots containing maâmora soil and commercial peat at a ratio of 1/3. one d later, the seedlings were removed for a second time from their pots and washed with tap water. once dried, the roots were wounded with a small diameter sterile needle to facilitate the entry of the bacteria (chandrashekara et al., 2012). the tomato seedlings were then inoculated by soaking for 10 min in r. solanacearum bacterial suspension (108 cfu ml-1) before being replanted in their starting pots. during the greenhouse-growing period (7 weeks), the plants were amended every week (once a week) with a 100 ml solution of chitin, chitosan or the chitin-chitosan mixture at 25, 50, or 100 mg l-1. then, the length of the shoot/ root part and the foliar alteration index were calculated. assessment of the degree of infection leaf alteration the expression of leaf symptoms was estimated by a leaf index using the following rating scale (douira et al., 1994): 0: leaves of healthy appearance; 1: cotyledonary leaf: wilting or yellowing of the cotyledonary leaf; 2: falling of the cotyledonary leaf; 3: wilting or yellowing of the true leaf; 4: necrosis of the true leaf; 5: fall of the true leaf. the sum of the scores in relation to the number of leaves constitutes the leaf alteration index. an average index was then calculated for each plant (douira & lahlou, 1989): lai = [∑ (i xi)] (2) 6 ntf where lai is the leaf alteration index; i is the leaf appearance scores from 0 to 5; xi is the number of leaves with i score, and ntf is the total number of leaves. statistical analysis a completely randomized design was used, and data were analyzed by analysis of variance (anova) using the tukey’s test at α = 0.05 and the ibm spss statistics for windows, version 21.0. (ibm corp. armonk, ny, usa). three replicates were made for the in vitro and in vivo tests. results and discussion biochemical tests for r. solanacearum identification the crystal violate reaction showed that the 20 isolated strains were gram negative because they did not retain the violet color. microscopic examination revealed that the cells of virulent isolates are gram-negative, straight, or curved rod shaped. this observation was confirmed by the appearance of a viscous mass when potassium hydroxide was applied to bacterial cultures since koh easily dissolves the thin layer of peptidoglycan of the cell 359rkhaila, saga, ghizlan grohs, and ounine: in vitro inhibition attempts and bio-elicitation of solanum lycopersicum l. by chitin and chitosan against ralstonia solanacearum, the causal agent of bacterial wilt wall of gram-negative bacteria. this fact contributes to the release of its contents that generate the viscous mass (razia et al., 2021). furthermore, the positive result of the levan test suggested that the r. solanacearum strains are levan producers (tab. 2). for sugar fermentation, r. solanacearum isolates had the ability to oxidize carbohydrates, as shown by color changes (reddish to yellow). the sugar fermentation test revealed that all r. solanacearum strains could oxidize the four basic sugars (dextrose, sucrose, mannitol, and lactose) generating acid and gas (tab. 2). identification of virulent and avirulent isolates a kelman tetrazolium chloride (ctc) agar test distinguished virulent from avirulent isolates of r. solanacearum. additionally, in the tzc medium, these isolates generated pink or light red colonies or colonies with a distinctive red center and a white border (11 isolated strains), whereas avirulent isolates (9 isolated strains) produced tiny, off-white, and non-f luid colonies after 24 h of incubation. the results of this test showed that all r. solanacearum isolates (11 virulent strains) from the five potato tubers had gathered the typical pink or light-red colonies or colonies with a distinctive red center and a white border on the tzc medium (ahmed et al., 2013). this proved that all isolates of r. solanacearum (11 virulent strains) were virulent (chamedjeu et al., 2018) (fig. 2). virulence of r. solanacearum to ensure that the isolated strains were virulent, the underside of tobacco leaves was inoculated with a bacterial suspension of r. solanacearum at a concentration of 108 cfu ml-1. after incubation for 7 d, the development of necrotic spots was observed around the infiltration zones (fig. 3). these findings are consistent with those published by heikrujam et al. (2020), who discovered that r. solanacearum could produce a hypersensitive reaction in tobacco leaves after 7 d. table 2. biochemical tests for ralstonia solanacearum identification. strain gram staining reaction potassium hydroxide levan test sugar fermentation r. solanacearum gram + gram − + + dextrose sucrose lactose mannitol – + + + + + figure 2. characteristic aspect of ralstonia solanacearum. figure 3. appearance of necrotic spots on the underside of tobacco leaves produced by ralstonia solanacearum. in vitro test on r. solanacearum the results of the inhibition effects of treatments based on chitin, chitosan, or their mixtures on r. solanacearum are reported in table 3. from these results, all treatments resulted in the inhibition of r. solanacearum growth on mueller hinton agar. furthermore, we observed a dependence between the treatment concentration and the in vitro inhibitory effect of r. solanacearum. based on the results of the in vitro test, we noted that all chitosan concentrations produced the highest suppression of bacterial growth, with values of 68.74%, 63.65%, and 360 agron. colomb. 39(3) 2021 67.29% for doses of 25, 50, and 100 mg l-1, respectively. however, the concentrations of chitin and the chitinchitosan mixture showed a lower inhibitory effect than chitosan alone, as evidenced by inhibition percentages that did not exceed 58.92% for chitin and 45.04% for the mixture of the two biopolymers. table 3. ralstonia solanacearum growth inhibition percentage (mueller hinton solid media). treatment (mg l-1) % inhibition chitin 25 20.87 ± 0.5 a 50 37.15 ± 1.6 b 100 58.92 ± 3.8 d chitosan 25 68.74 ± 4.3 de 50 63.65 ± 3.2 d 100 67.29 ± 4.0 de chitin + chitosan 25 37.48 ± 2.4 b 50 40.24 ± 1.1 bc 100 45.04 ± 3.2 c means in the same column with the same letter do not differ significantly from each other at the 5% level of significance according to the tukey’s test. the study performed by borines et al. (2015) demonstrates that chitosan caused growth inhibition of r. solanacearum in vitro, resulting in the appearance of 7 mm inhibition zones around discs imbibed with 300 mg l-1 of chitosan solubilized in acetic acid. the same authors related this effect to the high substitution of amino groups on chitosan chains, resulting in the enhancement of the positive cationic nature of chitosan in acidic solutions. this could lead to a greater chance of interaction between chitosan and the negatively charged cell walls of microorganisms (mohy eldin et al., 2008; borines et al., 2015). whereas the results obtained by ting et al. (2013) confirmed that an increasing chitosan concentration (from 0 to 0.15 mg ml-1) improved the inhibition of r. solanacearum with a higher rate of 74.3% obtained by applying 0.15 mg ml-1 of chitosan, analysis by transmission electron microscopy showed that this effect is the result of the destruction of the bacterial cell membrane under the action of chitosan. thus, chitosan inhibits the formation of biofilm in many bacteria, such as pseudomonas aeruginosa, listeria monocytogenes, and r. solanacearum (kim et al., 2018). in vivo inoculation of seedlings of s. lycopersicum with r. solanacearum table 4 reports the results of the growth parameters and the leaf alteration index of s. lycopersicum plants inoculated with r. solanacearum. the inoculation of s. lycopersicum seedlings strongly inf luenced the development of both parts (shoots and roots) in the control plants that was expressed by mean lengths varying from 36.4 ± 7.1 cm to 29.8 ± 8.0 cm, respectively. however, plants treated with the biopolymers showed an ability to overcome infection and the expression of the characteristic symptoms of bacterial wilt at both stem and root levels. an improvement of 17.58% in the growth of the shoot was recorded in plants amended with chitin at 100 mg l-1. moreover, the treatment with 50 mg l-1 of this polymer resulted in the development of this parameter by more than 31%, while the lowest concentration (25 mg l-1) allowed for a significant increase in the growth of this part of the plants, by the expression of a difference of 54.95%. for treatments based on chitosan, the effect of this biopolymer was strictly related to its concentration. consequently, the increase of the concentration generated a longer shoot. improvements of 18.96, 15.66, and 40.11% compared to the inoculated control were observed in the plants amended with the chitosan at concentrations 25, 50, or 100 mg l-1, respectively (fig. 4). plants whose soil was amended with the chitin-chitosan mixture at 25 mg l-1 expressed an average length of 41.6 ± 6.5 cm; in other words, an improvement of 14.87% in stem length was observed compared to the control. regarding the mean root length, we observed a highly significant improvement of this parameter in plants treated with chitosan at different concentrations. the strongest growth promotion was recorded by 100 mg l-1 of chitosan. this translates into a difference of 82.55% compared to the control. similarly, chitin at 100 mg l-1 and the chitin-chitosan mixture at 25 mg l-1 showed a remarkable increase in root length compared to the inoculated control, resulting in a difference of 34.90% and 51.34%, respectively (fig. 4). seedlings amended with chitin and/or chitosan and inoculated with r. solanacearum showed the lowest lai compared to the control. this allowed a high level of protection for the plants against bacterial wilt. consequently, differences ranging from 48.69% to 65.05% were recorded in the presence of the chitin-chitosan mixture, while significant differences were observed when the soil was amended with chitosan (72.30% to 117.02%) or in the presence of chitin (80.24% to 142.86%). these results 361rkhaila, saga, ghizlan grohs, and ounine: in vitro inhibition attempts and bio-elicitation of solanum lycopersicum l. by chitin and chitosan against ralstonia solanacearum, the causal agent of bacterial wilt agree with those of borines et al. (2015), who found that the soaking of roots in the 200 mg l-1 chitosan treatment (previously solubilized in acetic acid) before transplanting was effective in protecting the plants against the disease and, consequently, controlling bacterial wilt. algam et al. (2010) showed that the soil amendment with chitosan at 10 mg ml-1 significantly reduced wilt due to r. solanacearum by 72% in tomato plants grown in a greenhouse. seed treatment with the same concentration induced a highly significant reduction of r. solanacearum incidence by 48%. we can deduce from this that previous research employed high concentrations of biopolymers (chitin and chitosan) on the same plant; however, in our case the quantities used were lower but the results were more significant in terms of increased plant growth and bacterial biocontrol. these beneficial effects are explained by the fact that chitosan induces callose deposition in plants (luna et al., 2011). furthermore, chitin oligomers increase the synthesis of the pathogenesis related (pr) proteins (van loon et al., 2006) (for example, pr proteins (npr1) in roots and leaves (pr1 and pr5) (beatrice et al., 2017)). chandra et al. (2015) found that chitosan treatment enhances the plant immune response by inducing defense enzyme activity, increasing phenolic contents and maximizing defense-related gene expression. conclusions in this study, four different concentrations (25, 50, and 100 mg l-1) of chitin, chitosan, and a chitin-chitosan mixture were employed in vitro on r. solanacearum and, subsequently, they were used preventively and curatively as soil amendments on tomato plants. the results revealed that chitosan concentrations (25, 50, and 100 mg l-1) inhibited the development of r. solanacearum more than other treatments. furthermore, in vivo experiments revealed that the lowest concentration of chitin (25 mg l-1) allowed for table 4. means of stem and root length (cm) and leaf alteration index (lai) of plants treated by chitin, chitosan or chitin-chitosan mixture (25, 50, or 100 mg l-1) and control plants. treatment (mg l-1) stem length (cm) amelioration % root length (cm) amelioration % lai control 0 36.4 ± 7.1 ab 29.8 ± 8.0 a 0.510 ± 0.51 a chitin 25 56.4 ± 4.7 d 54.95 35.2 ± 5.2 b 18.12 0.254 ± 0.30 b 50 48.0 ± 5.0 c 31.69 37.1 ± 6.1 b 24.50 0.210 ± 0.21 b 100 42.8 ± 4.6 b 17.58 40.2 ± 7.4 b 34.90 0.283 ± 0.12 b chitosan 25 43.3 ± 6.3 bc 18.96 30.0 ± 4.6 a 00.67 0.264 ± 0.18 b 50 42.1 ± 4.1 b 15.66 26.6 ± 7.2 a 10.78 0.296 ± 0.22 b 100 51.0 ± 5.3 cd 40.11 54.4 ± 6.1 c 82.55 0.235 ± 0.29 b chitin + chitosan 25 41.6 ± 6.5 b 14.87 45.1 ± 4.8 bc 51.34 0.343 ± 0.36 b 50 38.0 ± 5.4 a 04.40 34.2 ± 6.7 a 14.76 0.309 ± 0.20 b 100 37.5 ± 5.0 ab 03.02 32.4 ± 7.0 a 08.72 0.335 ± 0.36 b means in the same column with the same letter do not differ significantly from each other at the 5% significance level according to the tukey’s test. pe rc en ta ge o f i m pr ov em en t concentration (mg l-1) 0 40 30 20 10 50 60 70 80 90 25 50 100 25 50 100 25 50 100 increase in stem length (%) increase in root length (%) chitin chitosan chitin+chitosan figure 4. stem and root lengths in control plants and plants inoculated with ralstonia solanacearum, the bacterial wilt agent. 362 agron. colomb. 39(3) 2021 excellent stem growth, whereas the same concentration of chitosan contributed significantly to root length increase. the leaf alteration index showed a decrease during the application of all treatments compared to the control. these findings led us to suggest the use of these biopolymers to manage this ubiquitous disease in matrix crops over the world. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions ar and ko developed the methodology and created the models. ar conceptualized and wrote the original draft. ko oversaw the writing and editing of the article’s final text and supervised the work. sgg and ms contributed to the data analysis. ar, ko, sgg, and ms wrote, reviewed, and edited the manuscript. literature cited adebayo, o. s., & ekpo, e. j. a. (2005). biovar of ralstonia solanacearum causing bacterial wilt of tomato in nigeria. plant disease, 89(10), 1129. https://doi.org/10.1094/pd-89-1129c ahmed, n. n., islam, m. r., hossain, m. a., meah, m. b., & hossain, m. m. (2013). determination of races and biovars of ralstonia solanacearum causing bacterial wilt disease of potato. journal of agricultural science, 5(6), 86–93. https://doi.org/10.5539/ jas.v5n6p86 algam, s. a. e., xie, g., li, b., yu, s., su, t., & larsen, j. (2010). effects of paenibacillus strains and chitosan on plant growth promotion and control of ralstonia wilt in tomato. journal of plant pathology, 92(3), 593–600. bank, t. l., kukkadapu, r. k., madden, a. s., ginder-vogel, m. a., baldwin, m. e., & jardine, p. m. (2008). effects of gammasterilization on the physico-chemical properties of natural sediments. chemical geology, 251(1–4), 1–7. https://doi. org/10.1016/j.chemgeo.2008.01.003 beatrice, c., linthorst, j. m. h., cinzia, f., & luca, r. (2017). enhancement of pr1 and pr5 gene expressions by chitosan treatment in kiwifruit plants inoculated with pseudomonas syringae pv. actinidiae. european journal of plant pathology, 148, 163–179. https://doi.org/10.1007/s10658-016-1080-x benhamou, n., & thériault, g. (1992). treatment with chitosan enhances resistance of tomato plants to the crown and root rot pathogen fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici. physiological and molecular plant pathology, 41(1), 33–52. https://doi.org/10.1016/0885-5765(92)90047-y borines, l. m., sagarino, r. m., calamba, r. b., contioso, m. a. a., jansalin, j. g. f., & calibo, c. l. (2015). potential of chitosan for the control of tomato bacterial wilt caused by ralstonia solanacearum (smith) yabuuchi et al. annals of tropical research, 37(2), 57–69. https://doi.org/10.32945/atr3725.2015 cellier, g. (2010). description des écotypes du phylotype ii dans le complexe d’espèces ralstonia solanacearum: diversité et évolution [doctoral dissertation, université de la réunion]. hal theses. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00716870 chamedjeu, r. r., masanga, j., matiru, v., & runo, s. (2018). isolation and characterization of ralstonia solanacearum strains causing bacterial wilt of potato in nakuru county of kenya. african journal of biotechnology, 17(52), 1455–1465. https:// doi.org/10.5897/ajb2018.16659 chandra, s., chakraborty, n., dasgupta, a., sarkar, j., panda, k., & acharya, k. (2015). chitosan nanoparticles: a positive modulator of innate immune responses in plants. scientific reports, 5, article 15195. https://doi.org/10.1038/srep15195 chandrashekara, k. n., prasanna kumar, m. k., & saroja, s. (2012). aggressiveness of ralstonia solanacearum isolates on tomato. journal of experimental sciences, 3(9), 5–9. de mahieu, a., ponette, q., mounir, f., & lambot, s. (2020). using gpr to analyze regeneration success of cork oaks in the maâmora forest (morocco). ndt & e international, 115, article 102297. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2020.102297 douira, a., & lahlou, h. (1989). variabilité de la spécificité parasitaire chez verticillium albo-atrum reinke et berthold, forme à microsclérotes. cryptogamie mycologie, 10, 19–32. douira, a., lahlou, h., elhaloui, n. e., & bompeix, g. (1994). mise en évidence de la variabilité du pouvoir pathogène dans la descendance d’une souche de verticillium albo-atrum, forme à microsclérotes, après son adaptation à une nouvelle plante hôte et retour sur la plante d’origine. revue de la faculté des sciences de marrakech, (8), 107–118. elame, f., lionboui, h., wifaya, a., mokrini, f., mimouni, a., & azim, k. (2019). analyse économique de la compétitivité de la filière tomate dans la région du souss-massa (maroc). revue marocaine des sciences agronomiques et vétérinaires, 7(4), 595–599. el ghaouth, a., arul, j., ponnampalam, r., & boulet, m. (1991). chitosan coating effect on storability and quality of fresh strawberries. journal of food science, 56(6), 1618–1620. https:// doi.org/10.1111/j.1365-2621.1991.tb08655.x el hadrami, a., adam, l. r., el hadrami, i., & daayf, f. (2010). chitosan in plant protection. marine drugs, 8(4), 968–987. https://doi.org/10.3390/md8040968 elphinstone, j. g. (2005). the current bacterial wilt situation: a global overview. in c. allen, p. prior, & a. c. hayward (eds.), bacterial wilt disease and the ralstonia solanacearum species complex (pp. 9–28). american phytopathological society press. eppo. (2018). pm 7/21 (2) ralstonia solanacearum, r. pseudosolanacearum and r. syzygii (ralstonia solanacearum species complex). eppo bulletin, 48(1), 32–63. https://doi.org/10.1111/ epp.12454 farag, s. m. a., elhalag, k. m. a., hagag, m. h., khairy, a. s. m., ibrahim, h. m., saker, m. t., & messiha, n. a. s. (2017). potato bacterial wilt suppression and plant health improvement after application of different antioxidants. journal of phytopathology, 165(7–8), 522–537. https://doi.org/10.1111/jph.12589 hassan, o., & chang, t. (2017). chitosan for eco-friendly control of plant disease. asian journal of plant pathology, 11(2), 53–70. https://doi.org/10.3923/ajppaj.2017.53.70 heikrujam, s. c., singh, r. i., laiphrakpam, p. c., & laishram, s. (2020). isolation and characterization of ralstonia solanacearum from infected tomato plants of bishnupur district https://doi.org/10.1094/pd-89-1129c https://doi.org/10.5539/jas.v5n6p86 https://doi.org/10.5539/jas.v5n6p86 https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.01.003 https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.01.003 https://doi.org/10.1007/s10658-016-1080-x https://doi.org/10.1016/0885-5765(92)90047-y https://doi.org/10.32945/atr3725.2015 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00716870 https://doi.org/10.5897/ajb2018.16659 https://doi.org/10.5897/ajb2018.16659 https://doi.org/10.1038/srep15195 https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2020.102297 https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1991.tb08655.x https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1991.tb08655.x https://doi.org/10.3390/md8040968 https://doi.org/10.1111/epp.12454 https://doi.org/10.1111/epp.12454 https://doi.org/10.1111/jph.12589 https://doi.org/10.3923/ajppaj.2017.53.70 363rkhaila, saga, ghizlan grohs, and ounine: in vitro inhibition attempts and bio-elicitation of solanum lycopersicum l. by chitin and chitosan against ralstonia solanacearum, the causal agent of bacterial wilt of manipur. the pharma innovation journal, 9(2), 138–141. https://doi.org/10.22271/tpi.2020.v9.i2c.4363 hoekou, y. p., batawila, k., gbogbo, k. a., karou, d. s., ameyapoh, y., & souza, c. (2012). evaluation des propriétés antimicrobiennes de quatre plantes de la f lore togolaise utilisées en médecine traditionnelle dans le traitement des diarrhées infantiles. international journal of biological and chemical sciences, 6(6), 3089–3097. https://doi.org/10.4314/ijbcs.v6i6.10 hsu, s. c., & lockwood, j. l. (1975). powdered chitin agar as a selective medium for enumeration of actinomycetes in water and soil. applied microbiology, 29(3), 422–426. https://doi. org/10.1128/am.29.3.422-426.1975 kelman, a. (1954). the relationship of pathogenicity in pseudomonas solanacearum to colony appearance on a tetrazolium medium. phytopathology, 44, 693–695. khan, w., prithiviraj, b., & smith, d. l. (2003). chitosan and chitin oligomers increase phenylalanine ammonia-lyase and tyrosine ammonia-lyase activities in soybean leaves. journal of plant physiology, 160(8), 859–863. https://doi. org/10.1078/0176-1617-00905 kim, g., dasagrandhi, c., kang, e. h., eom, s. h., & kim, y. m. (2018). in vitro antibacterial and early stage biofilm inhibitory potential of an edible chitosan and its phenolic conjugates aga inst pseudomona s aeruginosa a nd listeria monocytogenes. 3 biotech, 8, article 439. https://doi.org/10.1007/ s13205-018-1451-4 li, b., liu, b., su, t., fang, y., xie, g., wang, g., wang, y., & sun, g. (2010). effect of chitosan solution on the inhibition of pseudomonas f luorescens causing bacterial head rot of broccoli. the plant pathology journal, 26(2), 189–193. https://doi. org/10.5423/ppj.2010.26.2.189 luna, e., pastor, v., robert, j., flors, v., mauch-mani, b., & ton, j. (2011). callose deposition: a multifaceted plant defense response. molecular plant-microbe interactions, 24(2), 183–193. https://doi.org/10.1094/mpmi-07-10-0149 malerba, m., & cerana, r. (2018). recent advances of chitosan application in plants. polymers, 10(2), article 118. https://doi. org/10.3390/polym10020118 mansfield, j., genin, s., magori, s., citovsky, v., sriariyanum, m., ronald, p., dow, m., verdier, v., beer, s. v., machado, m. a., toth, i., salmond, g., & foster, g. d. (2012). top 10 plant pathogenic bacteria in molecular plant pathology. molecular plant pathology, 13(6), 614–629. https://doi. org/10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x mohy eldin, m. s., soliman, e. a., hashem, a. i., & tamer, t. m. (2008). chitosan modified membranes for wound dressing applications: preparations, characterization and bio-evaluation. trends in biomaterials and artificial organs, 22(3), 158–168. poussier, s., trigalet-demery, d., vandewalle, p., goffinet, b., luisetti, j., & trigalet, a. (2000). genetic diversity of ralstonia solanacearum as assessed by pcr-rflp of the hrp gene region, aflp and 16s rrna sequence analysis, and identification of an african subdivision. microbiology, 146(7), 1679–1692. https:// doi.org/10.1099/00221287-146-7-1679 rahman, m. f., islam, m. r., rahman, t., & meah, m. b. (2010). biochemical characterization of ralstonia solanacerum causing bacterial wilt of brinjal in bangladesh. progressive agriculture, 21(1–2), 9–19. https://doi.org/10.3329/pa.v21i1-2.16744 ramkissoon, a., francis, j., bowrin, v., ramjegathesh, r., ramsubhag, a., & jayaraman, j. (2016). bio‐efficacy of a chitosan based elicitor on alternaria solani and xanthomonas vesicatoria infections in tomato under tropical conditions. annals of applied biology, 169(2), 274–283. https://doi.org/10.1111/aab.12299 ravelomanantsoa, s., vernière, c., rieux, a., costet, l., chiroleu, f., arribat, s., cellier, g., pruvost, o., poussier, s., robène, i., guérin, f., & prior, p. (2018). molecular epidemiology of bacterial wilt in the madagascar highlands caused by andean (phylotype iib-1) and african (phylotype iii) brown rot strains of the ralstonia solanacearum species complex. frontiers in plant science, 8, article 2258. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.02258 razia, s., chowdhury, m. s. m., aminuzzaman, f. m., sultana, n., & islam, m. (2021). morphological, pathological, biochemical and molecular characterization of ralstonia solanacearum isolates in bangladesh. american journal of molecular biology, 11(4), 142–164. https://doi.org/10.4236/ajmb.2021.114012 rkhaila, a., & ounine, k. (2018). shrimp shells, chitin and chitosan powders effect on growth of lycopersicon esculentum and their ability to induce resistance against fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici attack. indian journal of agricultural research, 52(5), 512–517. https://doi.org/10.18805/ijare.a-305 rodrigues, l. m. r., destéfano, s. a. l., diniz, m. c. t., comparoni, r., & neto, j. r. (2011). pathogenicity of brazilian strains of ralstonia solanacearum in strelitzia reginae seedlings. tropical plant pathology, 36(6), 409–413. https://doi.org/10.1590/ s1982-56762011000600011 sadi, s. m., saidou, a. k., boube, m., & aune, j. b. (2020). effets de la fertilisation à base de la biomasse du sida cordifolia l. sur les performances agronomiques et la rentabilité économique de la tomate (lycopersicum esculentum mill.) en culture irriguée. european scientific journal, 16(3), 127–150. https://doi. org/10.19044/esj.2020.v16n3p127 schaad, n. w., jones, j. b., & chun, w. (eds.). (2001). laboratory guide for identification of plant pathogenic bacteria (3rd ed.). american phytopathological society press. sikirou, r., beed, f., ezin, v., hoteigni, j., & miller, s. a. (2017). distribution, pathological and biochemical characterization of ralstonia solanacearum in benin. annals of agricultural sciences, 62(1), 83–88. https://doi.org/10.1016/j.aoas.2017.05.003 siri, m. i., sanabria, a., & pianzzola, m. j. (2011). genetic diversity and aggressiveness of ralstonia solanacearum strains causing bacterial wilt of potato in uruguay. plant disease, 95(10), 1292–1301. https://doi.org/10.1094/pdis-09-10-0626 ting, s., guiyue, w., & guanlin, x. (2013). effects of chitosan against ralstonia solanacearum and its biofilm formation. plant protection, 39(1), 89–92. van loon, l. c., rep, m., & pieterse, c. m. j. (2006). significance of inducible defense-related proteins in infected plants. annual review of phytopathology, 44, 135–162. https://doi.org/10.1146/ annurev.phyto.44.070505.143425 yuliar, nion, y. a., & toyota, k. (2015). recent trends in control methods for bacterial wilt diseases caused by ralstonia solanacearum. microbes and environments, 30(1), 1–11. https:// doi.org/10.1264/jsme2.me14144 https://doi.org/10.22271/tpi.2020.v9.i2c.4363 https://doi.org/10.4314/ijbcs.v6i6.10 https://doi.org/10.1128/am.29.3.422-426.1975 https://doi.org/10.1128/am.29.3.422-426.1975 https://doi.org/10.1078/0176-1617-00905 https://doi.org/10.1078/0176-1617-00905 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1451-4 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1451-4 https://doi.org/10.5423/ppj.2010.26.2.189 https://doi.org/10.5423/ppj.2010.26.2.189 https://doi.org/10.1094/mpmi-07-10-0149 https://doi.org/10.3390/polym10020118 https://doi.org/10.3390/polym10020118 https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x https://doi.org/10.1099/00221287-146-7-1679 https://doi.org/10.1099/00221287-146-7-1679 https://doi.org/10.3329/pa.v21i1-2.16744 https://doi.org/10.1111/aab.12299 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.02258 https://doi.org/10.4236/ajmb.2021.114012 https://doi.org/10.18805/ijare.a-305 https://doi.org/10.1590/s1982-56762011000600011 https://doi.org/10.1590/s1982-56762011000600011 https://doi.org/10.19044/esj.2020.v16n3p127 https://doi.org/10.19044/esj.2020.v16n3p127 https://doi.org/10.1016/j.aoas.2017.05.003 https://doi.org/10.1094/pdis-09-10-0626 https://doi.org/10.1146/annurev.phyto.44.070505.143425 https://doi.org/10.1146/annurev.phyto.44.070505.143425 https://doi.org/10.1264/jsme2.me14144 https://doi.org/10.1264/jsme2.me14144 control of n-nh4+and k+ leaching in potato using a carrageenan hydrogel received for publication: october 6, 2021. accepted for publication: march 3, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.98526 1 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá d. c. (colombia). 2 área de ciencias biológicas y ambientales, facultad de ciencias naturales e ingeniería, universidad jorge tadeo lozano, bogotá d. c. (colombia). * corresponding author: johanna.santamaria@utadeo.edu.co agronomía colombiana 40(1), 85-97, 2022 abstract resumen potato cultivation requires fertilizers to sustain crop yields, but a significant percentage of added nutrients is lost by leaching. the use of coating materials for fertilizers is currently being considered to reduce these losses. the objective of this study was to determine if a carrageenin based hydrogel (cbh), used to coat fertilizer, decreases nh4 + and k+ leaching from a potato crop without affecting growth, specific gravity, and tuber yield. the cbh was tested in a diploid potato crop, cultivar criolla colombia (solanum tuberosum l., phureja group) using a randomized full block design including the treatments noncoated fertilizer (t1), cbh coated fertilizer (t2), and no fertilizer (t3). mineral nutrients in soil leachates together with dry biomass, foliar area, chlorophyll, tuber specific gravity, and yield were quantified. the nutrient content in leachates from t2 were below those from t1. no significant differences between treatments were observed for growth factors, yield, and tuber specific gravity. this study confirms the controlling effect of the cbh, ensuring the retention of the nutrients added in the fertilizer and preventing them from easily leaching. future field studies are worthwhile to establish the amount of fertilizer this coating could save. el cultivo de papa requiere fertilizantes para mantener su rendimiento. sin embargo, un porcentaje significativo de los nutrientes añadidos se lixivia. actualmente el uso de materiales de recubrimiento para los fertilizantes se está considerando para disminuir estas pérdidas. el objetivo de este estudio fue determinar si un hidrogel a base de carragenina (cbh, por sus siglas en inglés), utilizado para recubrir el fertilizante aplicado, puede disminuir la lixiviación de nh4 + y k+ en un cultivo de papa, sin afectar el crecimiento, gravedad específica y el rendimiento de tubérculo. el cbh se probó en un cultivo de papa diploide, cultivar criolla colombia (solanum tuberosum l., grupo phureja) utilizando un diseño de bloques completos al azar. se evaluaron los tratamientos: fertilizante sin recubrimiento (t1), fertilizante recubierto con cbh (t2) y sin fertilizante (t3). se cuantificaron los nutrientes minerales en los lixiviados junto con biomasa seca, área foliar, clorofila, gravedad específica del tubérculo y rendimiento. los contenidos de nutrientes en los lixiviados de t2 fueron inferiores a los de t1, y no se observaron diferencias entre estos tratamientos para factores de crecimiento, rendimiento y gravedad específica. los resultados evidencian que el cbh tiene potencial como material de recubrimiento para fertilizantes en papa y, se debe complementar con otros ensayos para determinar la cantidad de fertilizante que este recubrimiento podría ahorrar. key words: controlled release fertilizers, soil pollution, coating, environmental protection. palabras clave: fertilizante de acción controlada, polución del suelo, revestimiento, protección del medio ambiente. control of n-nh4 + and k+ leaching in potato using a carrageenan hydrogel control de la lixiviación de n-nh4 + y k+ en papa mediante un hidrogel de carragenina nicolás puentes montealegre1, johanna santamaría vanegas2*, carlos eduardo ñústez-lópez1, and gladys rozo2 introduction the potato has been recognized as a key product for providing food security for the growing human population, particularly in developing countries (devaux et al., 2020). this food crop stands out among others because it is an accessible source of nutrients (wijesinha-bettoni & mouillé, 2019) that grows in a wide range of environmental conditions (international potato center, 2017), and its commercial value is resilient to price volatility at the global level due to its local production and distribution (campos & ortiz, 2019). therefore, potato crops are expected to strengthen a sustainable capacity to supply sufficient human nutrition. nevertheless, there are important challenges that must be overcome to ensure environmental sustainability. one of the biggest issues in potato production is to optimize the use of fertilizers to minimize the negative impacts of current fertilization practices on the environment (tilman, 1999). potato is a species with high nutritional demand per kg of produced dry mass. a commercial crop of diploid https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.98526 86 agron. colomb. 40(1) 2022 potato extracts, in a productive cycle, 124 kg ha-1 of nitrogen (n), 25.4 kg ha-1 of phosphorus (p) and 258.2 kg ha-1 of potassium (k) (suarez &torres, 2014). the demand for nutrients implies high fertilization doses to sustain high crop yields (rajiv & kawar, 2016). consequently, potatoes are one of the crops with the highest application doses using 243 kg ha-1 of fertilizers (fao, 2006) for a production of 370 million t over more than 17 million ha around the world (faostat, 2019). locally in colombia, applications doses in commercial diploid potato are around 833.3 kg ha-1, and the nutrient doses applied of added fertilizers are around to 125 kg ha-1 n, 54.6 kg ha-1 p, and 104 kg ha-1 k (alvarado & ramírez, 2018), exceeding those reported by fao (2006). despite the increase in yields per unit area achieved with the application of chemical fertilizers (fao, 1981), only 3035% of the n, 18-20% of the p and 35-40% of k present in the chemical mixtures are actually absorbed and used by the plants in agricultural crops (subramanian et al., 2015), meaning that more than half of the applied fertilizers are quickly lost into the environment through runoff, leaching, and/or volatilization (huang et al., 2017). the non-absorbed n and p are the main drivers of serious environmental problems such as water pollution, eutrophication-caused reductions in biodiversity (whitters et al., 2014; diatta et al., 2020), global warming (bouwnman et al., 2002), and reductions in the ozone layer (molina-herrera et al., 2016). unless there is a rise in fertilizer efficiency, a significant increase in npk fertilizer application is expected by 2050 due to the increasing demand for food (drescher et al., 2011) triggering a greater negative impact on the environment. one of the strategies for facing this issue is to optimize the use of fertilizers in potato crops by implementing controlled release fertilizers. this technology maintains constant slow rates of nutrient release into the soil allowing synchronization between the onset of nutrient uptake by the plants and availability of nutrients (naz & sulaiman, 2016). meanwhile, this technology reduces leaching by rain or irrigation water, mitigating eutrophication and the release of greenhouse gases into the atmosphere (cong et al., 2010). to achieve controlled release, fertilizers are encapsulated in mineral and organic polymers known as coating agents (azeem et al., 2014; ali & danafar, 2015; guilherme et al., 2015). however, the materials used in the coating agents are often non-biodegradable, costly, toxic, and inconsistent in their release patterns and rates (azeem et al., 2014; naz et al., 2016). recently, a carrageenin based hydrogel (cbh) has been proposed as a new encapsulating agent for fertilizer granules. this has extra advantages: its main component is carrageenan, a sulfated polysaccharide from the wall of red algae hypnea musciformis (wulfen) j.v. lamouroux (rozo et al., 2019); the alga is abundant in the coasts and widely distributed throughout the tropics and warm temperate seas in the eastern and western atlantic. this alga is found in southeast asia (ang et al., 2014), the philippines (lastimoso & santiañez, 2021), asia (titlyanova et al., 2016), the southern china (phang et al., 2016), and the caribbean (camacho & montaña-fernández, 2012). in addition, this natural hydrogel is relatively simple in structure and chemical composition, porous, semi-permeable, easy and inexpensive to synthetize, biodegradable and nontoxic (blakemore, 2016; hilliou, 2021; guo et al., 2022). fertilizers coated with urea and acrylamides have existed since the 1960s. however, since 1996 alginate and chitosan biopolymers were developed with a different synthesis technology than the one used for the cbh (fertahi et al., 2021). chitosan has shown good results in corn (kumaraswamy et al., 2021). the use of kappa carrageenan as a coating material is still very new and there are still no studies evaluating this material as a coating in the field. the cbh is a natural material that seems to have high potential as a coating to optimize fertilizers, ensuring the same yields while minimizing negative impacts in the environment; however, its efficiency at the field scale remains unexplored. although it is known that the charges in its structure may have a natural potential to retain cations, it has not yet been explored whether, once the ions are retained, they are released from the hydrogel and absorbed by the plant. knowledge of the integrity of the gel under the environmental conditions of the crop is absent but it is known that the encapsulating fertilizers with the cbh significantly reduced the n-nh4 + and k+ in leachates from laboratory soil column experiments carried out with a soil from an andean potato crop (santamaría et al., 2019). the cbh did not have a major impact on the p leaching because in these soils this element is not leached. in general, potato crops in colombia are in soils with high iron and aluminium content and a ph ranging between 4.5 and 6.0 (fao, 2019), inducing the p in the fertilizer to absorb by the fe/al oxides (hanyabui et al., 2020); therefore, p leaching is low. furthermore, cbh encapsulation did not have a negative impact on the growth and quality of potato (solanum tuberosum l., phureja group, cv. criolla colombia), since the encapsulated fertilizer was as effective as the non-encapsulated in green house experiments with plants cultivated in pots with soil (santamaría et al., 2019). these results look promising; however, in order to propose the cbh as an environmentally friendly alternative to be implemented in potato crops, an evaluation of its efficacy in field experiments is necessary. the objective 87puentes montealegre, santamaría vanegas, ñústez-lópez, and rozo: control of n-nh4 + and k+ leaching in potato using a carrageenan hydrogel of this study was to test whether the cbh coating around granulated fertilizer could reduce nh4 + and k+ leaching without impacting plant growth, specific gravity, and yield of a commercial potato crop. materials and methods study area this study was conducted in a solanum tuberosum l. crop at the san isidro farm in the municipality of sibaté (4°25’42”n; 74°17’58.4”w), located at 2720 m a.s.l. (cundinamarca, colombia) that supplies local markets of the cundinamarca region. the production cycle took place between august and december of 2018, a period with an average temperature of 12.7oc and a maximum/minimum of 15.3/7.1oc. collected soil samples were analyzed at the ciat analytical laboratory for the physicochemical properties of the top (0 to 15 cm) soil layer (tab. 1). based on the levels of nutrient availability, the soil had a deficit in the amount of assimilable nitrogen (16.8 kg ha-1), since 1 ha of the cv. criolla colombia potato extracts on average 124 kg of nitrogen (suarez &torres, 2014). both phosphorus and potassium are present in optimal concentrations with respect to the concentration requirements of the crop (suarez & torres, 2014). table 1. main soil properties at the san isidro farm. property method value ph 1:1 soil water 4.92 organic carbon walkley-black 25.40% total n acid digestates-(sulfuric-salicylic) 5094 mg kg-1 n-nh4 + 1 m kcl-extraction 9.7 mg kg-1 extractable p bray ii 31.6 mg kg-1 extractable k bray ii 0.252 cmol kg-1 ca 1 m kcl-extraction 5.16 cmol kg-1 mg 1 m kcl-extraction 0.44 cmol kg-1 al 1 m kcl-extraction 1.245 cmol kg-1 fe dilute double acid extraction: 1 m hcl and 5 m h2so4 6,62 cmol kg-1 cece sum of interchangeable bases plus al 7.10 cmol kg-1 data source: soil samples collected at the study site and analyzed at ciat analytical laboratory. field experiment experimental design three treatments were compared in a randomized block design with three replicates for a total of nine experimental plots of 15 m2 each. each plot was planted with two rows spaced 1 m apart and 25 plants per row with 0.3 m between plants in a row for a population of 33,333 plants ha-1. the treatment of the plot t1 was fertilized with the nonencapsulated fertilizer and the treatment plots t2 were fertilized with the cbh hydrogel encapsulated fertilizer. a control treatment t3 was established with no fertilizer added to the plots. we used cv. criolla colombia (s. tuberosum l., phureja group), because this is the most cultivated diploid variety in cundinamarca, with 120 d of cultivation cycle at 2600 m a.s.l (ñústez & rodríguez, 2020) and because of its excellent nutritional attributes (thomas et al., 2021) and high required fertilizer applications (alvarado & ramírez, 2018), demand the design of innovative management strategies to reduce environmental impact. also, the phureja group is diploid and displays superior performance of agronomic traits, unlike solanum tuberosum l. that is autotetraploid (tai & xiong, 2003) and has restrictions in the advancement of genetic improvement (camadro & mendiburu, 1988). fertilization treatments field preparation and management practices followed those used at the san isidro farm. the land was dredge plowed and the furrows were constructed using a manual hoe. fertilizer treatments with and without coating, consisted of 25 g of a granulated fertilizer (vecol 15-15-15-11 with n 15%, p205 15%, k2o 15%, s 11% (phosagro, rusia) that contains only ammoniacal n) applied once per plant at the time of sowing. this amount corresponded to 833.3 kg ha-1. in t2, the 25 g of fertilizer were distributed in 11 capsules of the cbh hydrogel. the capsules had a cylindrical shape of 15.4 cm3 and contained 2.27 g of fertilizer (14% w/v). the encapsulated fertilizer was prepared as described in santamaría et al. (2019). for both treatments, the 25 g of fertilizer were placed at 10 cm around the seed (fig. 1). finally, fertilizer and seed were covered with a layer of about 5 cm of soil. selected seed tubers, about 5 cm in diameter, of the cv. criolla colombia were obtained from farmers of the region. rainfall was recorded daily using a conventional rain gauge. precipitation registered a total of 481 mm during the production cycle. this precipitation corresponded to the second rainy peak at this locality. supplemental irrigation was not performed. collected samples soil leachates to collect leachates containing the nutrients not absorbed by the roots, three suction lysimeters were installed (ssat 88 agron. colomb. 40(1) 2022 model, irrometer company, inc., usa) the planting day in each experimental plot. lysimeters were installed at 40 cm depth to ensure that the sampling of soil draining water not absorbed by the plants. at this depth, the leachates have moved beyond the reach of the roots that are typically 30 cm long in the cv. criolla colombia (c. ñústez, personal communication, february 15, 2019). lysimeters were placed next to the plants. leachate volumes were sampled weekly up until 50 d after sowing (das). this time interval included the phenological growth stages of germination (bbch 0), leaf development (1), formation of lateral shoots (2), longitudinal growth (bbch 3), development of harvestable vegetative parts (bbch 4), and appearance of f loral organs (bbch 5) based on the bbch scale of phenological growth stages (hack et al., 1993). their content of nh4 + and k+ was quantified in the analytical services laboratory of the international center for tropical agriculture (ciat). the nh4 + was analyzed by the automated spectrophotometry method using a skalar sanplus analyzer sa 3000/5000 mode 5000-01 (skalar analytical b.v, netherlands) and atomic absortion spectrophotometry (unicam solar 969 spectrophotometer, unicam company, england) was used to quantify k+. plant material samples and measured growth variables to compare plant growth among the treatments, destructive samplings were conducted on three plants from each experimental plot fortnightly from 14 d after emergence (dae), until 8 d before harvest, which took place 126 d after planting. we quantified the total plant dry mass (pdm) (g), tuber dry mass (tdm) (g), foliar area (fa) (cm2), and chlorophyll content (spad units). in all cases, the result was expressed as the average of the nine sampled plants. the pdm was the sum of the dry weight of leaves, stems, f lowers, and tubers on each plant. dry weight of plant organs was determined after dehydration of the fresh samples in an oven at 70oc until they reached constant weight. tuber dry mass content was determined by chopping all the tubers from the same plant and drying this material in an oven at 70oc until a constant weight was reached. leaf area was quantified using a digital camera (canon eosrebel t3) and following the methodology of campillo et al. (2008). the relative content of chlorophyll was measured with a portable chlorophyll meter (spad-502 plus, konica minolta, inc., japan) on the third or fourth fully expanding figure 1. fertilizer distribution around the potato seed. a) treatment 1=noncoated fertilizer and b) treatment 2=cbh coated fertilizer. a b 89puentes montealegre, santamaría vanegas, ñústez-lópez, and rozo: control of n-nh4 + and k+ leaching in potato using a carrageenan hydrogel leaf of the upper third in three plants per experimental plot. three measurements per leaf were averaged. at the time of harvest, we conducted destructive sampling to quantify tuber weight and size. tubers from 30 different plants from each plot were classified according to the local commercial category bases on tuber diameters: > 4 cm, between 2 and 4 cm and < 2 cm. the tuber yield per plot was expressed in t ha-1. the specific gravity, a commercial quality indicator, was determined for 10 tubers (> 4 cm diameter) randomly taken from each treatment after harvest, using both the weight in water and weight in air method (bonierbale et al., 2010). data analysis the assumptions of normality were verified by the shapirowilk and kolmogorov-smirnov tests. the homogeneity of variance was verified by the levene test. if any variable did not meet the assumptions, a box-cox transformation was performed, and an analysis of variance was performed again. concentrations of n-nh4 + and k+ in leachates did not meet the assumptions after transformation. therefore, we tested if the treatment and the das explained the concentrations of n-nh4 + and k+ in the leachates using generalized linear models (glm, r core packages stats version 3.6.2) followed by model selection. we conducted two independent models, one for each nutrient. the response variable was the concentration (mg l-1), while the treatment and das were the fixed effects. we used a glm from a gaussian family, since a preliminary analysis, (supplementary material 1 [s1]) showed our data deviated from the linear regression assumptions only slightly. to increase the robustness of our analysis, we used the corrected akaike’s information criterion (aicc) and dredge automated model selection tool (dredge, r package mumin; bartón, 2020), instead of minimum squares to determine the significance of each predictor. we report the model averaged coefficients and 95% confidence intervals (considered significant if they did not overlap with 0) of the resulting models. models with δaicc < 2 were not considered different, so the simpler model was preferred for that case. all statistical analyses were performed in r 3.6.3 (r core team, 2018). regarding plant growth and yield evaluation, a main effects analysis of variance (anova) was applied to determine differences among treatments. the data from each sampling date were analyzed separately to determine the treatment effect on a phenological crop stage. average values were compared by the tukey’s hsd post hoc analysis. these statistical analyzes were conducted with the software statistica (version 7: statsoft inc., tulsa, usa), with a significance level of α=0.05. results and discussion nutrient leaching overall, the greatest effect of the cbh on nutrient leaching occurred from the second week after sowing (fig. 2 a, b). the highest leachate concentrations of n-nh4 + occurred in t1 (1.05±0.51 mg l-1, mean ±standard deviation [sd]) at 15 das (fig. 2a), a time at which the plants had not yet developed a root system to take the nutrients supplied through the fertilizer. the n-nh4 + in the leachates collected in t2 at 15 das (0.16±0.03 mg l-1), was lower than in t1 and showed similar n-nh4 + values to those in leachates from the control treatment t3 (0.12±0.005 mg l-1). likewise, at 22 das the n-nh4 + in the leachates from t2 (0.12±0.01 mg l-1) was lower than in t1 (0.423±0.145 mg l-1), although the difference between t1 and t2 decreased. at 29 das, an important reduction in the n-nh4 + concentration was observed in leachates from t1 (0.28±0.13 mg l-1) with closer but still higher values to those observed in t2 (0.13±0.01 mg l-1) and t3 (0.10±0.002 mg l-1). after 36 d, high n values were observed in the leachates from t1, but leachates from t2 and the control remained as in the previous sampling dates. regarding the k+ ion (fig. 2b), its concentration in the leachates from t2 (4.18±0.75 mg l-1) was lower than in t1 (6.39±1.09 mg l-1) from 15 d. in previous studies, the mathematical models that follow the ions leaving the gel as a function of time describe a gradual release (rozo et al., 2019). results for aic model selection criteria (s2) showed that only the variable treatment had an effect on the concentration of n-nh4 + and k+ in the soil. results of the linear models are shown in table 2. the estimate for t1 was different from the control, indicating that the application of uncoated fertilizer increased the ammonia and potassium ions in leachates. conversely, t2 was no different from the control for any of the two nutrients, indicating that the coating reduced nutrient leaching to the same level as the control, reducing the environmental risk of using fertilizers. it is important to highlight the large variation for n-nh4 + concentration in the leachates from plots under t1 (fig. 2a). this may be the result of non-homogeneous fertilizer distribution in the crop soil plus the lateral f low of the water produced by the soil heterogeneity and the land slope that together may change the expected downward vertical transport of the infiltration water towards horizontal 90 agron. colomb. 40(1) 2022 transport of the water (hardie et al., 2012; kim & mohanty, 2016). ideally, diffused nutrients from the fertilizer placed around the tuber seed would be expected to be mobilized primarily vertically into deeper layers of the soil profile by water infiltration. as a result, the fraction of the volume of the water infiltration sucked by the lysimeters placed in t1 plots would be expected to contain a high concentration of nutrients in all leachate samples. nevertheless, the redistribution of the infiltration that resulted from the preferential water f low could avoid the infiltration water to move vertically into deeper layers of the soil profile towards the lysimeter (bundt et al., 2001; starr & timlin, 2001; zhang et al., 2018). therefore, some lysimeters in the t1 plots probably collected infiltrated water coming from soil areas not directly inf luenced by the fertilizer, yielding lower contents of n-nh4 + for some of the leachate samples. on the other hand, the variation in nutrient content of leachates collected from t2 was small and similar to that of the control, indicating that plots under t2 had a homogeneous low n-nh4 + concentration across the soil surface as a result of the control that cbh exerts on the exit rate of n-nh4 + from the fertilizer. the cbh is more efficient regulating the n-nh4 + than the k+ leaching. when the mean ion concentration in t2 is subtracted from t1, the difference is higher for k+ than for n-nh4 +, suggesting a greater effect of the cbh on k retention. however, there was a wider range of k+ concentration values in leachates sampled in t2 (from 22 d until the last sampling date) than the one registered for n-nh4 + in t2 (fig. 2b), pointing out that the cbh exerts less control over the diffusion of this ion from the fertilizer granule and reiterating previous laboratory results. this occurs because the presence in the hydrogel network of carboxyl n -n h 4+ (m g l1 ) 0.0 0.5 1.0 1.5 a 5043362922158 5043362922158 b time (days after sowing) k + (m g l1 ) 5 10 15 time (days after sowing) t1 non-encapsulated / traditional fertilizer t3 control / no fertilizer t2 encapsulated / cbh fertilizer t1 non-encapsulated / traditional fertilizer t3 control / no fertilizer t2 encapsulated / cbh fertilizer figure 2. nutrient concentration in soil leachates over time. the first seven weeks of the crop cycle in the san isidro farm are shown. a) generalized linear models-glm for n-nh4 + and b). generalized linear models-glm for k+. number of analyzed leachate samples per treatment 1 and 2 in each sampling date=9. table 2. results of the generalized linear models for the concentrations of the n-nh4 + and k+. r2 (%) parameter estimate 95% c.i. intercept 0.305 n-nh4 + (mg l-1) 10.15 time -0.007 -0.0148; 0.0017 t1 (uncoated fertilizer) 0.384 0.0758; 0.6992 t2 (coated fertilizer) 0.015 -0.2874; 0.3179 intercept 4.169 k+ (mg l-1) 12.38 time -0.019 -0.0556; 0.0172 t1 (uncoated fertilizer) 2.469 1.1169; 3.8220 t2 (coated fertilizer) 1.151 -0.1946; 2.4971 the estimates for each parameter are shown. the intercept corresponds to ion concentration in the control (no fertilizer) at the beginning of the experiment (d=0). the parameter “time” indicates the change in concentration according to the d, which is constant for all treatments (no interactions). the percentage of variance explained is shown as the r2 in %. the effect of each treatment (coated or uncoated) was determined as the difference between their intercept and the control given by a 95% confidence interval (c.i.) around the estimate. the intervals that indicate a significant difference from the control (those that do not overlap with 0) are highlighted in bold. 91puentes montealegre, santamaría vanegas, ñústez-lópez, and rozo: control of n-nh4 + and k+ leaching in potato using a carrageenan hydrogel a ab b ab a b a ab b a b ca a a a ab b a a b a b ab a a b a b ca a a a b c a a b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a p la nt d ry m as s (p d m ) (g ) 0 140 120 100 80 60 40 20 160 180 200 a 80604020 80604020 b days after emergence (dae) fo lia r ar ea ( fa ) (c m 2 ) 4000 2000 0 6000 8000 days after emergence (dae) t1 non-encapsulated / traditional fertilizer t3 control / no fertilizer addition t2 encapsulated / cbh fertilizer t1 non-encapsulated / traditional fertilizer t3 control / no fertilizer addition t2 encapsulated / cbh fertilizer tu be r dr y m as s (t d m ) (g ) 0 140 120 100 80 60 40 20 160 c 80604020 80604020 d days after emergence (dae) c hl or op hy ll co nt en t ( s pa d ) 40 30 20 10 0 50 60 days after emergence (dae) t1 non-encapsulated / traditional fertilizer t3 control / no fertilizer addition t2 encapsulated / cbh fertilizer t1 non-encapsulated / traditional fertilizer t3 control / no fertilizer addition t2 encapsulated / cbh fertilizer and sulfate negative charges had a greater inf luence on the retention of the ammonium ion as a result of a greater hydration radius in nh4 + than in k+ (guilherme et al., 2015; xu, 2019). anyway, less variation was observed for k+ in t2 than in t1 due to the presence of the cbh. greater retention of potassium in the cbh could be achieved by using carrageenan with a higher content of sulfates. subsequent field trials with an experimental design including a greater number of replicates and plots are necessary. this is essential to measure the amount of fertilizer that can be saved using the cbh encapsulated fertilizer. crop growth and yield from the beginning of tuberization detected at 42 d after emerging (dae), the pdm, fa, and tdm tended to have lower values in the plots treated with the cbh encapsulated fertilizer, but no significant differences were found among t1 and t2 for most sampling dates (fig. 3). no significant differences were observed among treatments for chlorophyll content (fig. 3d) and specific gravity that showed an average value of 1.081 (±0.003) for t1, 1.078 (±0.010 sd) for t2 and 1.106 (±0.025) for t3 (fig. 4a). potatoes in t2 had lower mean yields than t1 in all categories of tuber diameter, although there were no significant differences between treatments (fig. 4b). the lowest yields were recorded in t3. the lower pdm and tdm trend in plants under t2 warns of the possibility that the current cbh formulation might decrease the crop yield below that achieved by using the non-cbh encapsulated fertilizer. the cbh could be retaining nutrients around the fertilizer, harming the development of the leaf area, and diminishing the interception of photosynthetically active radiation, hence affecting the total biomass production (allen & scott, 1980; santos castellanos et al., 2010; gómez et al., 2017). nonetheless, more field trials are needed to confirm a negative effect of the figure 3. plant dry mass a), foliar area b), tuber dry mass c) and chlorophyll content d) (mean ± standard deviation [sd]); n=9. different letters above the bars indicate differences between treatments at p<0.05 (tukey hsd p-values). bars=sd. 92 agron. colomb. 40(1) 2022 cbh on biomass production. despite this trend towards a lower fa and pdm in t2, the chlorophyll content and the specific gravity were not affected. the chlorophyll ranged between 34.47 and 46.9 spad units between the 14 and 84 dae, coinciding with values previously reported by ariza et al. (2020) for the cv. criolla colombia (42 spad at 70 das) under optimal irrigation and fertilization conditions. therefore, in this study, normal chlorophyll levels were maintained with all treatments so nitrogen may not be a limiting factor in any of the treatments for chlorophyll synthesis. the specific gravity, an important quality indicator for the industrial processing of potato and directly correlated with the dry matter and starch content (lulai & orr, 1979), showed values (t1=1.081±0.003 and t2=1.078 ± 0.01) recommended for most processed products (kirkman, 2007) like those reported for the cv. criolla colombia in previous studies (rozo & ñústez, 2011). the total tuber yield reported for cv. criolla colombia ranged between 11.15 and 20.48 t ha-1 in six localities in antioquia department (rodriguez et al., 2009). the tuber yield result in this experiment is within this reported range, except for t3, a result that was expected due to lack of fertilizer. even so, contrary to the expected, a slight trend towards a lower yield was observed when cbh is used. this is not desirable because this would translate into a lower profit at the time of harvest. it is necessary to verify whether this effect is a consequence of the cbh nutrient retention that would make it necessary to modify the hydrogel formula to ensure the right f low of nutrients at the beginning of tuber development. it might also be an effect of the field trial size and the number of samples collected for yield estimation. therefore, new trials should include larger crops and larger samplings. conclusions this study confirmed the controlling effect of the cbh on the exit of nutrients from the soil solution at the field scale and during a rainy season, ensuring the retention of the nutrients added in the fertilizer on the soil surface and preventing them from easily leaching, especially at the beginning of the productive cycle when the seed potato tubers have not emerged and do not have roots to absorb the nutrients. at the same time, it was confirmed that the cbh is less efficient controlling the exit of k+. the encapsulated cbh fertilizer allowed the same yield for crops at a field scale as the traditional fertilizers, with the additional advantage of reducing the negative environmental impact of leachates. acknowledgments this work was supported by the administrative department of science, technology and innovation of the republic of colombia (colciencias), project no. 1202669-45888, and the university jorge tadeo lozano. conflict of interest statement the authoŕ s declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions jsv and grt formulated the overarching research goals and aims, jsv and grt obtained the financial support a a a a a a a a b a a b s pe ci fic g ra vi ty 0 0.6 0.4 0.2 0.8 1.0 1.2 a t3t2t1 <22 4>4 b treatment yi el d (t h a1 ) 8 6 4 2 0 10 12 tuber diameter (cm) t1 non-encapsulated / traditional fertilizer t3 control / no fertilizer addition t2 encapsulated / cbh fertilizer figure 4. specific gravity a) and yield b) (mean ± standard deviation [sd]); n per treatment for the yield data=3 blocks (30 plants per block) and n for the specific gravity=10 plants per treatment. the same letters above the bars indicate no differences between treatments (tukey hsd, p>0.05). bars=sd. 93puentes montealegre, santamaría vanegas, ñústez-lópez, and rozo: control of n-nh4 + and k+ leaching in potato using a carrageenan hydrogel for the project leading to this publication. jsv and ceñl developed or designed the methodology. npm and jsv conducted the research. jsv, npm, grt and ceñl contributed to the data analysis. jsv, npm and grt wrote the article. all authors reviewed the manuscript. literature cited ali, s., & danafar, f. (2015). controlled-release fertilizers: advances and challenges. life science journal, 12(11), 33–45. allen, e. j., & scott, r. k. (1980). an analysis of growth of the potato crop. the journal of agricultural science, 94(3), 583–606. https://doi.org/10.1017/s0021859600028598 alvarado, j. a. b., & ramírez, m. a. a. (2018). respuesta de la papa criolla (solanum phureja) a diferentes aplicaciones de fertilizante orgánico mineral en bogotá, cundinamarca [undergraduate thesis, universidad de ciencias aplicadas y ambientales]. repositorio institucional udca. https://repository.udca.edu. co/handle/11158/936 ang, jr. p. o., leung, s. m., & choi, m. m. (2014). a verification of reports of marine algal species from the philippines. philippine journal of science, 142(3), 5–49. ariza, w., rodríguez, l. e., moreno-echeverry, d., guerrero, c. a., & moreno, l. p. (2020). effect of water deficit on some physiological and biochemical responses of the yellow diploid potato (solanum tuberosum l. group phureja). agronomía colombiana, 38(1), 36–44. https://doi.org/10.15446/agron. colomb.v38n1.78982 azeem, b., kushaari, k., man, z. b., basit, a., & thanh, t. h. (2014). review on materials & methods to produce controlled release coated urea fertilizer. journal of controlled release, 181, 11–21. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2014.02.020 bartón, k. (2020). mumin: multi-model inference. r package version 1.43.17. https://cran.r-project.org/package=mumin blakemore, w. r. (2016). polysaccharide ingredients: carrageenan. reference module in food science. https://doi.org/10.1016/ b978-0-08-100596-5.03251-0 bonierbale, m.w., haan, s. de., forbes, a., & bastos, c. (eds.). (2010). procedimientos para pruebas de evaluación estándar de clones avanzados de papa: guía para cooperadores internacionales. lima (perú). centro internacional de la papa (cip). bouwman, a. f., boumans, l. j. m., & batjes, n. h. (2002). emissions of n2o and no from fertilized fields: summary of available measurement data. global biogeochemical cycles, 16(4), 6–13. https://doi.org/10.1029/2001gb001811 bundt, m., widmer, f., pesaro, m., zeyer, j., & blaser, p. (2001). preferential f low paths: biological ‘hot spots’ in soils. soil biology and biochemistry, 33(6), 729–738. https://doi.org/10.1016/ s0038-0717(00)00218-2 camacho, o., & montaña-fernández, j. (2012). cultivo experimental en el mar del alga roja hypnea musciformis en el área de santa marta, caribe colombiano. boletín de investigaciones marinas y costeras, 41(1), 29–46. camadro, e. l., & mendiburu, a. o. (1988). utilización de germoplasma en el mejoramiento de la papa. revista latinoamericana de la papa, 1, 35–43. campillo, c., prieto, m. h., daza, c., moñino, m. j., & garcía, m. i. (2008). using digital images to characterize canopy coverage and light interception in a processing tomato crop. hortscience, 43(6), 1780–1786. https://doi.org/10.21273/hortsci.43.6.1780 campos, h., & ortiz, o. (2019). the potato crop: its agricultural, nutritional and social contribution to humankind (2020 ed.). springer. cong, z., yazhen, s., changwen, d., jianmin, z., huoyan, w., & xiaoqin, c. (2010). evaluation of waterborne coating for controlled-release fertilizer using wurster f luidized bed. industrial & engineering chemistry research, 49(20), 9644–9647. https:// doi.org/10.1021/ie101239m devaux, a., goffart, j. p., petsakos, a., kromann, p., gatto, m., okello, j., suarez, v., & hareau, g. (2020). global food security, contributions from sustainable potato agri-food systems. in h. campos, & o. ortiz (eds.), the potato crop (pp. 3–35). springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-28683-5_1 diatta, j., waraczewska, z., grzebisz, w., niewiadomska, a., & tatuśko-krygier, n. (2020). eutrophication induction via n/p and p/n ratios under controlled conditions—effects of temperature and water sources. water, air, & soil pollution, 231, article 4149. https://doi.org/10.1007/s11270-020-04480-7 drescher, a., glaser, r., richert, c., & nippes, k. r. (2011). demand for key nutrients (npk) in the year 2050. university of freiburg department of geography draft report. https://esdac. jrc.ec.europa.eu/projects/npk/documents/freiburg _demand_for_key_nutrients_in_2050_drescher.pdf fageria, n. k., & nascente, a. s. (2014). management of soil acidity of south american soils for sustainable crop production. in d. l. sparks (ed.), advances in agronomy (pp. 221–275). academic press. fertahi, s., ilsouk, m., zeroual, y., oukarroum, a., & barakat, a. (2021). recent trends in organic coating based on biopolymers and biomass for controlled and slow release fertilizers. journal of controlled release, 330, 341–361. https://doi.org/10.1016/j. jconrel.2020.12.026 fao. (1981). fertilizer and plant nutrition bulletin 2 crop production levels and fertilizer use. food and agriculture organization of the united nations. http://www.fao.org/3/ aq348e/aq348e.pdf fao. (2006). fertilizer and plant nutrition bulletin 17 fertilizer use by crop. food and agriculture organization of the united nations. fao. (2019, may). año internacional de la papa 2008. food and agriculture organization of the united nations. https://www. fao.org/3/i0500s/i0500s.pdf faostat. (2019, july). crops. food and agriculture organization of the united nations. http://www.fao.org/faostat/en/#data/qc gómez, m. i., magnitskiy, s., rodríguez, l. e., & darghan, a. e. (2017). accumulation of n, p, and k in the tubers of potato (solanum tuberosum l. ssp. andigena) under contrasting soils of the andean region of colombia. agronomía colombiana, 35(1), 59–67. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n1.61068 guilherme, m. r., aouada, f. a., fajardo, a. r., martins, a. f., paulino, a. t., davi, m. f. t., rubira, a. f., & muniz, e. c. (2015). superabsorbent hydrogels based on polysaccharides https://doi.org/10.1017/s0021859600028598 https://repository.udca.edu.co/handle/11158/936 https://repository.udca.edu.co/handle/11158/936 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n1.78982 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n1.78982 https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2014.02.020 https://cran.r-project.org/package=mumin https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100596-5.03251-0 https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100596-5.03251-0 https://doi.org/10.1029/2001gb001811 https://doi.org/10.1016/s0038-0717(00)00218-2 https://doi.org/10.1016/s0038-0717(00)00218-2 https://doi.org/10.21273/hortsci.43.6.1780 https://doi.org/10.1021/ie101239m https://doi.org/10.1021/ie101239m https://doi.org/10.1007/978-3-030-28683-5_1 https://doi.org/10.1007/s11270-020-04480-7 https://esdac.jrc.ec.europa.eu/projects/npk/documents/freiburg_demand_for_key_nutrients_in_2050_drescher.pdf https://esdac.jrc.ec.europa.eu/projects/npk/documents/freiburg_demand_for_key_nutrients_in_2050_drescher.pdf https://esdac.jrc.ec.europa.eu/projects/npk/documents/freiburg_demand_for_key_nutrients_in_2050_drescher.pdf https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2020.12.026 https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2020.12.026 http://www.fao.org/3/aq348e/aq348e.pdf http://www.fao.org/3/aq348e/aq348e.pdf https://www.fao.org/3/i0500s/i0500s.pdf https://www.fao.org/3/i0500s/i0500s.pdf http://www.fao.org/faostat/en/#data/qc https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n1.61068 94 agron. colomb. 40(1) 2022 for application in agriculture as soil conditioner and nutrient carrier: a review. european polymer journal, 72, 365–385. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.04.017 guo, z., wei, y., zhang, y., xu, y., zheng, l., zhu, b., & yao, z. (2022). carrageenan oligosaccharides: a comprehensive review of preparation, isolation, purification, structure, biological activities and applications. algal research, 61, article 102593. https://doi.org/10.1016/j.algal.2021.102593 hanyabui, e., obeng-apori, s., agyei-frimpong, k., atiah, k., abindaw, t., ali, m., yeboah-asiamah, j., & byalebeka, j. (2020). phosphorus sorption in tropical soils. aims agriculture and food, 5(4), 599–616. https://doi.org/10.3934/ agrfood.2020.4.599 hack, h., gall, h., klemke, t., klose, r., meier, u., stauß, r., & witzenberger, a. (1993). phänologische entwicklungsstadien der kartoffel (solanum tuberosum l.). nachrichtenblatt des deutschen pf lanzenschutzdienstes, 45(1), 11–19. https://www. openagrar.de/receive/openagrar_mods_00067178 hardie, m. a., doyle, r. b., cotching, w. e., & lisson, s. (2012). subsurface lateral f low in texture-contrast (duplex) soils and catchments with shallow bedrock. applied and environmental soil science, 2012, article 861358. https://doi. org/10.1155/2012/861358 hilliou, l. (2021). structure–elastic properties relationships in gelling carrageenans. polymers, 13(23), article 4120. https://doi. org/10.3390/polym13234120 huang, j., xu, c. c., ridoutt, b. g., wang, x. c., & ren, p. a. (2017). nitrogen and phosphorus losses and eutrophication potential associated with fertilizer application to cropland in china. journal of cleaner production, 159, 171–179. https://doi. org/10.1016/j.jclepro.2017.05.008 international potato center – cip. (2017). facts and figures about the potato. lima (peru). international potato center-cip. https:// hdl.handle.net/10568/87956 kim, j., & mohanty, b. p. (2016). inf luence of lateral subsurface f low and connectivity on soil water storage in land surface modeling. journal of geophysical research: atmospheres, 121(2), 704–721. https://doi.org/10.1002/2015jd024067 kirkman, m. a. (2007). global markets for processed potato products. potato biology and biotechnology, 27–44. https://doi. org/10.1016/b978-044451018-1/50044-0 kumaraswamy, r., saharan, v., kumari, s., chandra choudhary, r., pal, a., sharma, s. s., rakshit, s., raliya, r., & biswas, p. (2021). chitosan-silicon nanofertilizer to enhance plant growth and yield in maize (zea mays l.). plant physiology and biochemistry, 159, 53–66. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.11.054 lastimoso, j. m. l., & santiañez, w. j. e. (2021). updated checklist of the benthic marine macroalgae of the philippines. philippine journal of science, 150(s1), 29–92. lulai, e. c., & orr, p. h. (1979). inf luence of potato specific gravity on yield and oil content of chips. american potato journal, 56, 379–390. https://doi.org/10.1007/bf02855348 molina-herrera, s., haas, e., klatt, s., kraus, d., augustin, j., magliulo, v., tallec, t., ceschia, e., ammann, c., loubet, b., skiba, u., jones, s., brümmer, c., butterbach-bahl, k., & kiese, r. (2016). a modeling study on mitigation of n2o emissions and no3 leaching at different agricultural sites across europe using landscapedndc. science of the total environment, 553, 128–140. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.099 naz, m. y., & sulaiman, s. a. (2016). slow release coating remedy for nitrogen loss from conventional urea: a review. journal of controlled release, 225, 109–120. https://doi.org/10.1016/j. jconrel.2016.01.037 ñústez, c. e., & rodríguez, l. e. m. (2020). papa criolla (solanum tuberosum grupo phureja). manual de recomendaciones técnicas para su cultivo en el departamento de cundinamarca. bogotá d. c. (colombia). corredor tecnológico agroindustrial, cta2. http://investigacion.bogota.unal.edu.co/fileadmin/ recursos/direcciones/investigacion_bogota/manuales/09-manual-papa-criolla-2020-ebook.pdf phang, s.-m., yeong, h. y., ganzon-fortes, e. t., lewmanomont, k., prathep, a., le, h. n., gerung, g. s., & tan, k. s. (2016). marine algae of the south china sea bordered by indonesia, malaysia, philippines, singapore, thailand and vietnam. raff les bulletin of zoology, 34, 13–59. rajiv, & kawar, p. g. (2016). enriched potato for mitigating hidden hunger. in u. singh, c. praharaj, s. singh, & n. singh (eds.), biofortification of food crops (pp. 433–457). springer. https:// doi.org/10.1007/978-81-322-2716-8_32 r core team. (2018). r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna, austria. https://www.r-project.org/ rodríguez, l. e., ñústez, c. e., & estrada, n. (2009). criolla latina, criolla paisa y criolla colombia, nuevos cultivares de papa criolla para el departamento de antioquia (colombia). agronomía colombiana, 27(3), 289–303. rozo, y. c., & ñústez, c. e. (2011). effects of phosphorus and potassium levels on the yield of the tuber variety criolla colombia in the department of cundinamarca. agronomía colombiana, 29(2), 205–212. rozo, g., bohorques, l., & santamaría, j. (2019). controlled release fer t i l i z er encapsu lated by a κ-ca r rageena n hyd rogel. polímeros, 29(3), a r t icle e2019033. ht t ps://doi. org/10.1590/0104-1428.02719 santamaría, j. v., rozo, g. t., & barreto, b. c. (2019). characterization of a κ-carrageenan hydrogel and its evaluation as a coating material for fertilizers. journal of polymers and the environment, 27(4), 774–783. https://doi.org/10.1007/ s10924-019-01384-4 santos, m. c., segura, m. a., & ñústez, c. e. (2010). análisis de crecimiento y relación fuente demanda de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en el municipio de zipaquirá (cundinamarca, colombia). revista facultad nacional de agronomía medellín, 63(1), 5253–5266. star, j. l. & timlin, d. j. (eds.). (2001). preferential f low, water movement and chemical transport in the environment,. proceedings 2nd international symposium (3-5 january 2001, honolulu, hawaii, usa). american society of agricultural engineers. subramanian, k. s., manikandan, a., thirunavukkarasu, m., & rahale, c. s. (2015). nano-fertilizers for balanced crop nutrition. in m. rai, c. ribeiro, l. mattoso, & n. duran (eds.), nanotechnologies in food and agriculture (pp. 69–80). springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-14024-7_3 https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.04.017 https://doi.org/10.1016/j.algal.2021.10259 https://doi.org/10.3934/agrfood.2020.4.599 https://doi.org/10.3934/agrfood.2020.4.599 https://www.openagrar.de/receive/openagrar_mods_00067178 https://www.openagrar.de/receive/openagrar_mods_00067178 https://doi.org/10.1155/2012/861358 https://doi.org/10.1155/2012/861358 https://doi.org/10.3390/polym13234120 https://doi.org/10.3390/polym13234120 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.05.008 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.05.008 https://hdl.handle.net/10568/87956 https://hdl.handle.net/10568/87956 https://doi.org/10.1002/2015jd024067 https://doi.org/10.1016/b978-044451018-1/50044-0 https://doi.org/10.1016/b978-044451018-1/50044-0 https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.11.054 https://doi.org/10.1007/bf02855348 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.099 https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2016.01.037 https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2016.01.037 http://investigacion.bogota.unal.edu.co/fileadmin/recursos/direcciones/investigacion_bogota/manuales/09-manual-papa-criolla-2020-ebook.pdf http://investigacion.bogota.unal.edu.co/fileadmin/recursos/direcciones/investigacion_bogota/manuales/09-manual-papa-criolla-2020-ebook.pdf http://investigacion.bogota.unal.edu.co/fileadmin/recursos/direcciones/investigacion_bogota/manuales/09-manual-papa-criolla-2020-ebook.pdf https://doi.org/10.1007/978-81-322-2716-8_32 https://doi.org/10.1007/978-81-322-2716-8_32 https://www.r-project.org/ https://doi.org/10.1590/0104-1428.02719 https://doi.org/10.1590/0104-1428.02719 https://doi.org/10.1007/s10924-019-01384-4 https://doi.org/10.1007/s10924-019-01384-4 https://doi.org/10.1007/978-3-319-14024-7_3 95puentes montealegre, santamaría vanegas, ñústez-lópez, and rozo: control of n-nh4 + and k+ leaching in potato using a carrageenan hydrogel tai, g. c. c., & xiong, x. y. (2003). haploid production of potatoes by another culture. in m. maluszynski, k. j. kasha, b. p. forster, & i. szarejko (eds.), doubled haploid production in crop plants (pp. 229–234). springer. https://doi. org/10.1007/978-94-017-1293-4_34 thomas, s., vásquez-benítez, j. d., cuéllar-cepeda, f. a., mosqueravásquez, t., & narváez-cuenca, c. e. (2021). vitamin c, protein, and dietary fibre contents as affected by genotype, agro-climatic conditions, and cooking method on tubers of solanum tuberosum group phureja. food chemistry, 349, article 129207. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129207 tilman, d. (1999). global environmental impacts of agricultural expansion: the need for sustainable and efficient practices. proceedings of the national academy of sciences, 96(11), 5995– 6000. https://doi.org/10.1073/pnas.96.11.5995 titlyanov, e. a., titlyanova, t. v., xia, b., & bartsch, i. (2016). retrospective analysis of diversity and species composition of marine macroalgae of hainan island (china). ocean science journal, 51(3), 485–506. https://doi.org/10.1007/ s12601-016-0044-6 torres, j., & suarez, c. a. (2014). nutrient uptake of the criolla potato (solanum phureja var. galeras) for the determination of critical nutritional levels. agronomía colombiana,32(1), 59–69. https:// doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.41811 wijesinha-bettoni, r., & mouillé, b. (2019). the contribution of potatoes to global food security, nutrition and healthy diets. american journal of potato research, 96(2), 139–149. https:// doi.org/10.1007/s12230-018-09697-1 withers, p. j. a., neal, c., jarvie, h. p., & doody, d. g. (2014). agriculture and eutrophication: where do we go from here? sustainability, 6(9), 5853–5875. https://doi.org/10.3390/su6095853 xu, q., sun, y., yang, l., li, c., zhou, x., chen, w., & li, y. (2019). leaching mechanism of ion-adsorption rare earth by mono valence cation electrolytes and the corresponding environmental impact. journal of cleaner production, 211, 566–573. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.11.112 zhang, y., zhang, z., ma, z., chen, j., akbar, j., zhang, s., che, c., zhang, m., & cerdà, a. (2018). a review of preferential water f low in soil science. canadian journal of soil science, 98(4), 604–618. https://doi.org/10.1139/cjss-2018-0046 the equation of the model was y = β0 + β1 t1 + β2 t2 + β3 t3 + α days, where y represents the concentration, β0 is the overall intercept, the value when all predictors are 0 (no biological meaning). β1, β2, β3 are the values of the effect of each of the three treatments, uncoated fertilizer, coated and control, respectively. finally, α represents the slope, i. e., the effect of time over the concentration in the leachates. the distribution of the residuals of the model was analyzed in order to determine if the suppositions of a linear regression are met. we evaluated if residuals ~ n (0, θ). results are shown in figure s1 for ammonium and s2 for potassium. in both cases, the general pattern seems to be the same: the residuals are distributed regardless of the treatments and s.1. linear models the effect of our predictors over the concentration of ammonia n-nh4 + (mg l-1) and potassium k+ (mg l-1) was tested. the model was set as: concentration ~ treatment + days. the interaction between treatment and d was not considered, since there was not a powerful reason to believe that the effect of the treatments on the leachates would vary over time. this is because this is the first study of the performance of our carragean-based gels as coating for fertilizers at a field scale. in addition, it was done to prevent overfitting in our model. table s1. results for the linear models. the units of the estimate and standard error are mg l-1 . the percentage of variance explained is shown as the r2 in %, and the p-values indicating significant effects are highlighted in bold. r2 (%) parameter estimate std error p-value n-nh4 + (mg l-1) 10.15 intercept 0.305 0.1774 0.088 time -0.007 0.0041 0.116 t1* 0.384 0.1556 0.015 t2** 0.015 0.1529 0.921 k+ (mg l-1) 12.38 intercept 4.169 0.7954 <0.001 time -0.119 0.0183 0.298 t1* 2.469 0.6827 0.0004 t2** 1.151 0.6793 0-092 *t1 = uncoated fertilizer, **t2 = coated fertilizer. https://doi.org/10.1007/978-94-017-1293-4_34 https://doi.org/10.1007/978-94-017-1293-4_34 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129207 https://doi.org/10.1073/pnas.96.11.5995 https://doi.org/10.1007/s12601-016-0044-6 https://doi.org/10.1007/s12601-016-0044-6 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.41811 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v32n1.41811 https://doi.org/10.1007/s12230-018-09697-1 https://doi.org/10.1007/s12230-018-09697-1 https://doi.org/10.3390/su6095853 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.11.112 https://doi.org/10.1139/cjss-2018-0046 96 agron. colomb. 40(1) 2022 time (figs. s1a and s2a). residuals are distributed with means approximately 0. slight deviations from homoscedasticity and normality are observed, but mostly driven by the outliers. overall, the analysis of residuals suggests the assumptions for linear regressions are met with only subtle deviations. r es id ua ls -0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 a 43362922 50158 0.50.40.30.2 0.60.10.0 b time (days after sowing) r es id ua ls 2 1 0 -1 3 4 fitted values s ta nd ar iz ed r es id ua ls 0 2 4 6 c 210-1-2 theoretical quantiles figure s1. analysis of residuals from the linear model of ammonium concentration ~ treatment + days. a) residuals vs. predictor plot. residuals show a similar distribution without any distinguishable pattern regardless of the treatment (yellow=t3/control, red=t1/uncoated, green=t2/coated). outliers (n=3) omitted to facilitate visualization of differences in the y axis. b) residual vs. fitted values plot. mean is approximately 0. interestingly, the variance is relatively homogeneous only with slight alterations at higher values of concentration. outliers shown in red. c) normality q-q plot. overall, the standardized residuals correspond to the expected quantile without red. subtle deviations are shown in the tails. larger deviations in the outliers shown in red. r es id ua ls -5 0 5 a 43362922 50158 6.05.55.04.5 6.54.03.5 b time (days after sowing) r es id ua ls 0 -5 5 10 fitted values s ta nd ar iz ed r es id ua ls 1 0 -1 -2 2 3 4 c 210-1-2 theoretical quantiles figure s2. analysis of residuals from the linear model of potassium concentration ~ treatment + days. a) residuals vs. predictor plot. residuals show a similar distribution without a distinguishable pattern regardless of the treatment (yellow=t3/control, red=t1/uncoated, green=t2/coated). b) residual vs. fitted values plot. mean is approximately 0. outliers shown in red. c) normality q-q plot. overall, the standardized residuals correspond to the expected quantile without red. subtle deviations are shown in the tails. outliers shown in red. 97puentes montealegre, santamaría vanegas, ñústez-lópez, and rozo: control of n-nh4 + and k+ leaching in potato using a carrageenan hydrogel s2. model selection tables each table shows the summary of likelihood and aic criteria for each possible model that can be constructed with the combination of variables in this experiment. each row represents one model and the columns represent the following: intercept (intrc), the estimates for the two variables days and treatment (trtmn), the degrees of freedom (df), log likelihood (loglik), aic value, δaicc (difference in aic with the model of minimum aic) and the standardized weight of the model. table s2.1. model selection table with the concentration of ammonia as a response variable. model 3 was preferred over model 4 since the δaicc < 2. this means that the variable ‘days’ does not help to explain the variability in the response variable. the only variable with a considerable effect was treatment. model (intrc) time trtmn df loglik aic δaicc weight 4 0.3053 -0.00657 + 5 -111.698 233.4 0 0.554 3 0.1148 + 4 -112.975 234 0.56 0.42 1 0.2771 2 -118.442 240.9 7.49 0.013 2 0.4456 -0.00601 3 -117.46 240.9 7.52 0.013 table s2.2. model selection table with the concentration of potassium as a response variable. model 3 was preferred since it has the best aic (minimum). the only variable with a considerable effect was treatment. model (intrc) time trtmn df loglik aic δaicc weight 3 3.593 + 4 -276.909 561.8 0 0.605 4 4.169. -0.1918 + 5 -276.348 562.7 0.88 0.39 1 5.125 2 -284.143 572.3 10.47 0.003 2 5.744 -0.02212 3 -283.479 573 11.14 0.002 biomass of crotalaria juncea as a function of plant densities in the semiarid region of northeastern brazil received for publication: 7 april, 2019. accepted for publication: 17 february, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.78957 1 department of agronomic and forest sciences, federal rural university of the semiarid region (ufersa), mossoro, rn (brazil). 2 national institute for colonization and agrarian reform (incra), joão pessoa, pb (brazil). 3 company for the management of hydric resources of the state of ceará (cogerh), quixeramobim, ce (brazil). 4 center for technological education, college of technology (centec-fatec), quixeramobim, ce (brazil). * corresponding author: neyton.miranda@ufersa.edu.br agronomía colombiana 38(1), 148-155, 2020 abstract resumen an increase in the production per area of sunn hemp (crotalaria juncea l.) biomass in order to expand its beneficial effects as green manure is an objective for the agronomic management of this species. three experiments were performed during consecutive years to test the following plant densities per m-2: 10, 20, 30, and 40; 25, 35, 50, and 100; 25, 50, 75, and 100. for each density the spacing between the sowing rows and within the rows was equal. the experiments were conducted at mossoro, rn, brazil, with a randomized complete block design of four replicates. for each experiment, we determined the shoot dry mass and root dry mass per hectare and the ratio between the values per hectare of shoot dry mass and seed rate. data were subjected to analysis of variance (f test) and regression analysis. the increasing linear behavior of shoot and root biomass of sunn hemp as a function of plant density establishes a recommendation of 100 plants m-2 with equal spacing in the sowing row and between rows. however, the amount of dry mass produced by each kg of seeds decreased to the density of 90 plants m-2. the amount of biomass produced was limited by the length of the vegetative phase of sunn hemp during day length conditions at mossoro. el incremento de la producción por área de biomasa de cáñamo de la india (crotalaria juncea l.) para aumentar sus efectos beneficiosos como abono verde es un objetivo en el manejo agronómico de esta especie. en este sentido, se realizaron tres experimentos en años consecutivos para probar las siguientes densidades de plantas por metro cuadrado: 10, 20, 30 y 40; 25, 35, 50 y 100; 25, 50, 75 y 100. en cada densidad, el espaciado entre las filas de siembra y dentro de las filas fue igual. los experimentos se realizaron en mossoró, rn, brasil, en un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. en cada experimento se determinaron la materia seca de la parte aérea y la materia seca de la raíz, ambas por hectárea, y la relación entre los valores por hectárea de materia seca de la parte aérea y la tasa de semillas. los datos se sometieron a análisis de varianza (prueba f) y análisis de regresión. el comportamiento lineal creciente de la biomasa de la parte aérea y raíces de c. juncea en función de la densidad de plantas permite la recomendación de 100 plantas m-2 con el mismo espacio en la hilera de siembra y entre hileras, pero la cantidad de materia seca producida por cada kg de semillas disminuyó hasta la densidad de 90 plantas m-2. la cantidad de biomasa producida se vio limitada por la duración de la fase vegetativa de c. juncea en las condiciones de duración del día en mossoró. key words: sunn hemp, green manure, cover crops, soil management. palabras clave: cáñamo de la india, abono verde, cultivos de cobertura, manejo del suelo. biomass of crotalaria juncea as a function of plant densities in the semiarid region of northeastern brazil biomasa del crotalaria juncea en función de la densidad de plantas en la región semiárida del noreste de brasil neyton de oliveira miranda1*, giulliana mairana morais de sousa vanomark2, isabel giovanna costa e melo3, and glêidson bezerra de góes4 introduction the need for intensifying food production together with inadequate agricultural practices cause soil degradation. this affects the soil’s chemical, physical and biological attributes, accelerates the mineralization of soil organic matter (som) and causes a decline in the soil productive potential. these processes occur throughout the season of agricultural production and are of concern in small decapitalized farms (xavier et al., 2017). in the northeast region of brazil, this problem is aggravated by unfavorable chemical characteristics of soils, such as acidity, deficiency of some nutrients and low cation exchange capacity, as well as the sandy texture of many soils (cavalcante et al., 2012; teodoro et al., 2018). because scientific note 10.15446/agron.colomb.v38n1.78957 149de oliveira miranda, morais de sousa vanomark, costa e melo, and bezerra de góes: biomass of crotalaria juncea as a function of plant densities in the semiarid region of northeastern brazil of this, obtaining a satisfactory crop yield requires large amounts of expensive fertilizers. low-income farmers tend to substitute chemical fertilizers with manure, but the amount their animals produce is insufficient for the needs of the crops (silva et al., 2007; cavalcante et al., 2012). mitigation of soil degradation can be achieved by more sustainable management practices, such as crop rotation and cultivation of species for green manuring and soil cover (lima et al., 2010; eiras and coelho, 2012). green manures, incorporated into soil management or used to cover the soil (espíndola et al., 2005) protect and enrich the soil with som and nutrients and reduce the use of industrialized inputs while mitigating environmental degradation (mateus and wütke, 2006). this makes agriculture more socially, economically, and environmentally sustainable, and benefits crop productivity and farmers’ income (cavalcante et al., 2012; xavier et al., 2017; teodoro et al., 2018). among the species used for green manuring and soil cover, the legumes (fabaceae) stand out because they form a symbiotic association with bacteria that perform biological nitrogen fixation. as a result, after the cultivation of legumes the plants provide a substantial amount of nitrogen for crops in succession (espíndola et al., 2005). an important characteristic of plants that improve the soil (xavier et al., 2017) is that they promote the economic viability and sustainability of production systems by reducing the use of synthetic nitrogen fertilizers (perin et al., 2010). after cutting and decomposition, green manures release to the successor crop the nutrients absorbed by their roots from the deep soil layers and that have been accumulated in their shoots (espíndola et al., 2005). this nutrient cycling reduces the use of chemical fertilizers in the main crop and preserves the environment. other consequences are the increase in soil cation exchange capacity (cavalcante et al., 2012), and higher availability of nitrogen (nitrates) and phosphorus, because the increased som can decrease soil phosphorus retention (espíndola et al., 2005). among the benefits of biomass added to the soil by green manures are weed control, maintenance of soil moisture and temperature, the promotion of biological diversity, and remediation of degraded areas. an increase in som improves soil aggregation, which benefits soil density, soil porosity and water infiltration, while soil cover slows rainwater runoff, reducing soil and water losses by erosion (espíndola et al., 2005; teodoro et al., 2016; pereira et al., 2017). sunn hemp (crotalaria juncea l.) is one of the main species of green manure and is adapted to the different soil and climatic conditions in brazil. it stands out for its large capacity of biomass production, nutrient accumulation and the high quality of its residues, which are important for protecting the soil from erosion and for enriching the soil with nutrients (xavier et al., 2017). sunn hemp is characterized by rapid growth, tolerance to water stress, low soil fertility requirements, and it is able to fix from 78 to 183 kg ha-1 of nitrogen into nitrogen oxides that produce ammonia, nitrites and nitrates. in addition, it can control nematodes and weeds (espíndola et al., 2005; silva et al., 2007; teodoro et al., 2016; facco et al., 2018). sunn hemp is indicated for remediating degraded areas, including compacted soils (pacheco et al., 2015; pereira et al., 2017). the increase in sunn hemp biomass production can improve its benefits as green manure such as in weed control and som accumulation that are directly related to biomass production per area. additionally, nitrogen accumulation in the shoots accompanies an increase in biomass (pereira et al., 2005). perin et al. (2010) and teodoro et al. (2016) show that phosphorus and magnesium accumulation by sunn hemp is more inf luenced by the amount of biomass produced than by the content of these nutrients in the biomass, while calcium accumulation is inf luenced by both higher biomass production and its higher content in biomass. the objective of this work was to test increasing sunn hemp plant densities to identify the densities producing maximum shoot and root biomass and to determine sunn hemp densities that provide the maximum biomass production per kilogram of seed used. materials and methods this research was carried out in the vegetable garden of the federal rural university of the semi-arid region (5°12’26” s, 37°24’06” w), in the municipality of mossoro, located in the state of rio grande do norte, in northeastern brazil. the climate of the region, using the classification of thornthwaite, is semiarid, megathermal with a water deficit during the year. the mean annual precipitation is 673.9 mm of which about 550 mm occur in the period from february to may. sowing was carried out during the months of august, september and october of the years 2009, 2010 and 2011. the climatological normals for these months for the municipality of mossoro are presented in table 1. 150 agron. colomb. 38(1) 2020 the soil of the area is classified as an eutrophic red-yellow argisol (santos et al., 2013) whose main characteristics are: ph 6.22; ce 0.07 ds m-1; ca 1.42 cmolc dm-3; mg 0.93 cmolc dm-3; k 21.57 mg dm-3; na 3.85 mg dm-3; p 22.73 mg dm-3; n 0.27 g kg-1; sand 900 g kg-1; silt 70 g kg -1; clay 30 g kg-1. the experiments were set up as a randomized complete block design with four replicates. the experimental plots had a useful area of one m2. the treatments consisted of plant densities of sunn hemp m-2 that changed each year according to the previous results. the plant densities in each year were: 10, 20, 30, and 40; 25, 35, 50, and 100; 25, 50, 75, and 100 plants m-2. for each plant density, the hills were arranged at equal distances in the row and between rows as follows: 10 31.6 x 31.6 cm, 20 22.4 x 22.4 cm, 25 20.0 x 20.0 cm, 30 18.3 x 18.3 cm, 35 16.9 x 16.9 cm, 40 15.8 x 15.8 cm, 50 14.1 x 14.1 cm, 75 11.5 x 11.5 cm, and 100 10.0 x 10.0 cm. this arrangement was made possible by a cardboard template in which holes were drilled according to each plant density. seeds were purchased from a commercial seed producing company and the mass of 1000 seeds was 45 g. the second experiment was fertilized with one kg of chicken manure m-2, mixed superficially. the manure had n, p and k contents of 9.19, 1.85 and 3.04 g kg-1, respectively. control of weeds was performed manually whenever necessary, and irrigation was performed daily using a microsprinkler system. irrigation depths applied were 270 mm in the first experiment, 310 mm in the second, and 330 mm in the third experiment. biomass production was determined at full f lowering, at which time all plants in the plot were removed with the aid of a cutting shovel to a depth of 30 cm, in order to promote minimum loss of the root system. posteriorly, the plants were cut at the stem base to separate the shoot from the root system, which were weighed separately. five plants were randomly withdrawn from each plot. these were dried in a forced air circulation oven (model te-394/500l, tecnal equipamentos cientificos in piracicaba, sp, brazil) at 65°c until a constant weight was obtained. the calculated dry mass per plot of roots and shoot was expressed in t ha-1. the ratio between the shoot dry mass and the seed rate, was determined in kg ha-1 considering the following densities in plants m-2 and seed rates: 10 4.50 kg ha-1, 20 9.00 kg ha-1, 25 11.25 kg ha-1, 30 13.50 kg ha-1, 35 15.75 kg ha-1, 40 18 kg ha-1, 50 22.50 kg ha-1, 75 33.75 kg ha-1, and 100 45 kg ha-1. data of the shoot dry mass (sdm) and root dry mass (rdm), both expressed in t ha-1, and the ratio between shoot dry mass and seed rate were subjected to an analysis of variance. the significance of the effect of plant densities was determined by the f test. in case of a significant effect, the data were subjected to a regression analysis, whose model was chosen by the highest coefficient of determination. the statistical software used was sisvar (ferreira, 2011). results and discussion the f lowering of sunn hemp occurred at 49, 55, and 63 days after plant emergence (dae) in the first, second, and third experiments respectively. the plant density per area promoted a significant effect (p<0.01) on sunn hemp shoot dry mass (sdm) in all three experiments. the averages obtained were 3.39 t ha-1 in the first experiment, 4.92 t ha-1 in the second and 2.07 t ha-1 in the third experiment. these results are much lower than the biomass production potential mentioned by wutke et al. (2014), which is greater than 15 t ha-1. table 1. climatological normals for months of the second semester in the municipality of mossoro, rn, brazil. parameter august september october november december potential evapotranspiration (mm) 186.1 202.2 223.7 218.2 234.7 mean temperature (°c) 27.7 28.3 28.7 28.7 29.0 maximum temperature (°c) 34.3 35.0 35.1 34.9 34.8 minimum temperature (°c) 21.7 22.6 23.5 23.7 24.2 relative humidity (%) 61.7 60.1 61.7 64.5 65.1 monthly sunshine duration (h) 8.9 9.6 9.9 9.8 8.8 rainfall accumulated (mm) 7.2 1.8 2.4 1.7 14.3 wind speed (m s-1) 4.7 5.2 5.3 5.1 5.0 source: inmet (2018). 151de oliveira miranda, morais de sousa vanomark, costa e melo, and bezerra de góes: biomass of crotalaria juncea as a function of plant densities in the semiarid region of northeastern brazil the time to f lowering and the sdm observed in our study were closer to those obtained in studies conducted in northeastern brazil, where the day length differs little from that observed in mossoro. in the state of alagoas (9°45’ s; 35°38’ w), sunn hemp f lowering occurred at 65 d and 3 t ha-1 of sdm were obtained in a cycle between may and september (cavalcante et al., 2012). in the state of paraiba (7°19’ s; 33°51’ w), f lowering occurred between 50 and 55 d and the highest sdm obtained ranged from 5.4 to 6.7 t ha-1 during five consecutive years with sowings between february and march (silva et al., 2007). in the state of piaui (3°05’ s; 41°46’ w), teodoro et al. (2018) observed a period of 67 d until f lowering, but the sdm of 9.8 t ha-1 was obtained because the plants were cut at 100 dae. the higher sdm (12.82 t ha-1) obtained by pereira et al. (2016) in the state of ceara (5°07’ s; 37°05’ w), at a distance of 90 km from mossoro, is due to the harvesting of plants at the end of the cycle (78 dae). the previous discussion is confirmed by the fact that our results were closer to those obtained when the sowing was carried out in the autumn-winter season in southern regions of the country. the period until sunn hemp f lowering in our study (49 to 63 d) was similar to the sowings in the month of march in são paulo (24°35’ s, 47°50’ w), when days are decreasing in duration (lima et al., 2010). the sdm obtained by us was smaller than that obtained when the sowing occurred in november in that state (15.6 t ha-1), and the time to f lowering was 116 d. according to lima et al. (2010), the greater day length in são paulo between november and january delays f lowering and allows greater accumulation of sdm. there is no time for further accumulation of sdm under the photoperiod conditions of the northeast region, where f lowering occurs earlier. the effect of photoperiod variation on sun hemp development is confirmed by differences in sdm and time to f lowering due to the sowing date in the state of rio de janeiro (22°46’ s, 43°41’ w). in this location, sowing in autumn-winter or spring-summer resulted in f lowering at 60 or 125 d and sdm of 6.8 t ha-1 or 10.7 t ha-1, respectively (pereira et al., 2005). the variation was also seen in the state of goias (16°43’ s, 49°07’ w), when sowing in the months of november or march was compared (amabile et al., 2000), which resulted in decreasing the time until f lowering from 118 to 67 d, with a consequent decrease in sdm from 17 t ha-1 to 6 t ha-1. this was slightly higher than that obtained in our study. the possibility that the low sunn hemp sdm values in our study are due to the anticipation of f lowering in our region is confirmed by studies with sunn hemp in the state of rio grande do sul. in one locality (29°42’ s, 53°49’ w), facco et al. (2018) observes that the time until f lowering increased from 97 to 110 d, when sowing is performed in october or december, months in which there is an increase in day length. in another location (29°05’ s, 53°12’ w), pereira et al. (2017) observes 120 d until f lowering and obtains sdm of 22.71 t ha-1 when sowing is performed in december. the importance of the length of day and night in determining vegetative growth and induction of sunn hemp f lowering is stated by teodoro et al. (2018). the development of species like this one is inf luenced by the interaction between photoperiod and temperature, the sowing date and the latitude (amabile et al., 2000). sunn hemp is a photoperiod-sensitive species and its f lowering is induced by the shortening of day length, resulting in a decrease in biomass production (lima et al., 2010; eiras and coelho, 2012). in mossoro, the length of the day varies slightly, ranging from 11.8 h in june to 12.4 h in december, which is the photoperiod range in which santos and campelo júnior (2003) observe the shortest time until sunn hemp flowering. the sdm of sunn hemp presented positive linear behavior (p<0.01) as a function of plant density per area (fig. 1). this result is corroborated by other studies, like that of eiras and coelho (2012), who observe an increase in sdm as plant density increased from 20, 30, 40, 50 and 60 plants m-2, keeping 50 cm between rows. with the same spacing, teodoro et al. (2016) obtain an increase in sdm with higher densities of 20, 40 and 60 plants m-2. in the study by pereira et al. (2005), the highest sdm is obtained both by increasing the number of plants in the row (5, 10, 20 and 40) as well as by decreasing the row spacing (120, 60 and 30 cm). as plant densities tested by eiras and coelho (2012) result in similar dry mass per plant, the increase in plant density per area is determinant for the increase in sdm, as stated by teodoro et al. (2016). similarly, in our study the sdm increased with higher plant density per area, but sdm per plant decreased. the fact that the highest sdm observed by pereira et al. (2005) in autumn-winter (6.8 t ha-1) is obtained with 133 plants m-2, while in spring-summer the highest sdm (10.7 t ha-1) is obtained with 100 plants m-2, indicates that in spring-summer the plants develop more, and from the density of 100 plants m-2 the competition among them for water, light and nutrients limits the development. this is explained by lima et al. (2010), who point out that the interception of solar radiation by the leaves of the crop canopy and the use of this intercepted radiation are the main 152 agron. colomb. 38(1) 2020 factors determining the accumulation of sdm. according to pereira et al. (2005), a higher sdm can be obtained with higher plant density in the row and lower row spacing. this supports the results obtained in our study, in which the row and in-row spacing were equal. in addition, the early f lowering may have limited plant growth, so that in none of the densities studied by us did the plant development cause competition for solar radiation or impaired its interception. in relation to our work, in which the increase in plant density per area promoted an increase in sdm, the importance of maintaining equal spacing in the row and between rows was demonstrated in two papers in which densities of 50 or 62.5 plants m-2 were tested, which were obtained with a row spacing of 50 or 40 cm and 25 plants m-1 of row. in the study of lima et al. (2010), the increase in plant density per area causes a reduction in sdm, while no effect of increasing density is observed by amabile et al. (2000), who explain that the arrangement of plants studied did not inf luence competition between plants for light, water and nutrients. the even interception and use of solar radiation throughout the sunn hemp canopy in our study may have played an important role in dry mass accumulation, even with increasing plant densities. in this sense, lima et al. (2010) argue that the smaller row spacing favors shading within the canopy affecting leaf area. this may impair the accumulation of dry mass by sunn hemp plants. these authors reduce row spacing to obtain an increase in plant density from 50 to 62.5 plants m-2 and obtain a reduction in sdm from 15.6 t ha-1 to 14.3 t ha-1. however, they do not obtain differences in sdm when the same density (50 plants m-2) is obtained by varying the row spacing (50 or 40 cm) and the number of plants m-1 of row (25 or 20). plant density per area also promoted a significant effect (p<0.01) on sunn hemp root dry mass (rdm) in all three experiments. the averages obtained were 0.91 t ha-1 in the first experiment, 0.83 t ha-1 in the second, and 0.26 t ha-1 in the third. the values of rdm obtained in our study were smaller than those obtained by teodoro et al. (2016), which range from 1.0 to 1.16 t ha-1 at the end of the cycle. in the study by teodoro et al. (2018), the rdm that they obtain (1.70 t ha-1) with a density around 50 plants m-2 is considered underestimated because roots are removed only up to 20 cm due to the difficulty of collecting the entire root system. in our research, the excavation sought to reach the depth of greater root concentration, around 30 cm, where 79% of the sunn hemp roots are located, according to teodoro et al. (2018). the results obtained in the three experiments indicated a linear increase in sunn hemp root dry mass (fig. 2) with the increase in plant density per area. similarly, although not statistically significant, teodoro et al. (2016) obtains an increase in rdm as they progressively increase the density of 10, 20 and 30 plants m-1 of row, maintaining a row spacing of 50 cm. besides the shoot dry mass, it is important to consider the root system of green manure species, which is rarely quantified because even species that do not stand out for figure 1. shoot dry mass of sunn hemp as a function of the plant density per area in the first (a), second (b), and third (c) experiments. y = 0.65 + 0.1095x r² = 0.83 y = 2.6187 + 0.0438x r² = 0.98 y = 0.857 + 0.0195x r² = 0.98s ho ot d ry m as s (t h a1 ) plant density (plants m-2) s ho ot d ry m as s (t h a1 ) plant density (plants m-2) s ho ot d ry m as s (t h a1 ) plant density (plants m-2) a b c 10 15 20 25 30 35 40 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 153de oliveira miranda, morais de sousa vanomark, costa e melo, and bezerra de góes: biomass of crotalaria juncea as a function of plant densities in the semiarid region of northeastern brazil a non-significant effect in the first experiment. each kilogram of seed produced an average of 319.75, 239.90, and 83.54 kg of dry mass in the first, second and third experiments, respectively. analyzing figure 3, in which the seed rate is represented by the corresponding number of plants m-2, we observed that the shoot dry mass produced by each kg of seeds decreased in a quadratic way as a function of the plant density in the second and third experiments. the point of inf lection is at 90 plants m-2. eiras and coelho (2012) observe that, in spite y = 0.025 + 0.0356x r² = 0.97 y =0.4281 +0.0078x r² = 0.91 y = 0.0615 + 0.0032x r² = 0.89r oo t d ry m as s (t h a1 ) plant density (plants m-2) r oo t d ry m as s (t h a1 ) plant density (plants m-2) r oo t d ry m as s (t h a1 ) plant density (plants m-2) a b c 10 15 20 25 30 35 40 20 30 40 50 60 70 80 90 100 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 y = 467.65 6.9508x + 0.0382x2 r² = 0.95 y = 186.66-2.9486 x + 0.0173x2 r² = 0.99sh oo t d ry m as s/ se ed r at e plant density (plants m-2) s ho ot d ry m as s/ se ed r at e plant density (plants m-2) s ho ot d ry m as s/ se ed r at e plant density (plants m-2) a b c 10 15 20 25 30 35 40 20 30 40 50 60 70 80 90 100 20 30 40 50 60 70 80 90 100 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 350 0 20 40 60 80 100 120 140 figure 2. dry mass of roots of sunn hemp as a function of the plant density per area in the (a) first, (b) second and (c) third experiments. the production and quality of the shoot biomass can be very efficient in improving the physical quality of the soil due to a well-developed root system (xavier et al., 2017). species with high root growth benefit agricultural production in compacted soils because they form channels in the soil profile that favor the root growth of crops in succession (pacheco et al., 2015). when analyzing the ratio between the shoot dry mass and seed rate in the second and third experiments, we observed a significant effect of plant density per area (p<0.01) and figure 3. ratio between shoot dry mass and the seed rate of crotalaria juncea in the (a) first, (b) second and (c) third experiments. 154 agron. colomb. 38(1) 2020 of the increase of dry mass per area of sunn hemp due to the increase in plant density, the dry mass of each plant is similar among the densities, while in our work there was a decrease in dry mass of each plant as the density increased up to 90 plants m-2. therefore, taking into account the possibility of increasing biomass production by increasing plant density, it is important to consider seed availability and cost (mateus and wutke, 2006). the small return in biomass production relative to the higher seed cost when increasing sowing density can discourage small and medium farmers from using higher sunn hemp plant densities. therefore, it would be important for farmers to produce their own seed (eiras and coelho, 2012). in this sense, pereira et al. (2011) comment that the practice of green manuring, despite its advantages, has been little-used by farmers. the lack of immediate economic return and the area that must be occupied by these crops are among the main causes for the lack of adoption. conclusion the increasing linear behavior of shoot and root biomass of sunn hemp as a function of plant density supports a recommendation of 100 plants m-2 with equal spacing in the sowing row and between rows. the amount of shoot dry mass produced by each kilogram of seeds decreased up to the density of 90 plants of sunn hemp m-2. the amount of biomass produced was limited by the length of the vegetative phase of sunn hemp at day length conditions found at mossoro, rn, brazil. acknowledgments this research was financed in part by the coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior-brasil (capes) finance code 001. literature cited amabile, r.f., a.l. fancelli, and a.m. carvalho. 2000. comportamento de espécies de adubos verdes em diferentes épocas de semeadura e espaçamentos na região dos cerrados. pesq. agropec. bras. 35, 47-54. doi: 10.1590/s0100-204x2000000100007 cavalcante, v.s., v.r. santos, a.l. santos neto, m.a.l. santos, c.g. santos, and l.c. costa. 2012. biomassa e extração de nutrientes por plantas de cobertura. rev. bras. eng. agríc. amb. 16, 521528. doi: 10.1590/s1415-43662012000500008 eiras, p.p. and f.c. coelho. 2012. avaliação de diferentes densidades de semeadura e da poda na produtividade de sementes de crotalaria juncea l. rev. ceres 59, 668-676. doi: 10.1590/ s0034-737x2012000500012 espíndola, j.a.a., j.g.m. guerra, h. de-polli, d.l. almeida, and a.c.s. abboud. 2005. adubação verde com leguminosas. embrapa informação tecnológica, brasília. facco, g., a. cargnelutti filho, a. lavezo, d.e. schabarum, g.g. chaves, and d.l. silveira. 2018. basic experimental unit and plot sizes for fresh matter of sunn hemp. cienc. rural 48(05), e20170660. doi: 10.1590/0103-8478cr20170660 ferreira, d.f. 2011. sisvar: um sistema computacional de análise estatística. ciênc. agrotec. 35, 1039-1042. doi: 10.1590/ s1413-70542011000600001 inmet. instituto nacional de meteorologia. 2018. normais climatológicas do brasil 1981-2010. url: http://www.inmet.gov.br/ portal/index.php?r=clima/normaisclimatologicas (accessed february 2018). lima, j.d., r.k. sakai, m. aldrighi, and m. sakai. 2010. arranjo espacial, densidade e época de semeadura no acúmulo de matéria seca e nutrientes de três adubos verdes. pesq. agropec. trop. 40, 531-540. doi: 10.5216/pat.v40i4.6777 mateus, g.p. and e.b. wutke. 2006. espécies de leguminosas utilizadas como adubos verdes. pesquisa tecnologia 3, 1-15. pacheco, l.p., a.s.d.c. são miguel, e.m. bomfim-silva, e.d. souza, and f.d. silva. 2015. inf luência da densidade do solo em atributos da parte aérea e sistema radicular de crotalária. pesq. agropec. trop. 45, 464-472. doi: 10.1590/1983-40632015v4538107 pereira, a.j., j.g.m. guerra, v.f. moreira, m.g. teixeira, s. urquiaga, j.c. polidoro, and j.a.a. espíndola. 2005. desempenho agronômico de crotalaria juncea em diferentes arranjos populacionais e épocas do ano. embrapa, brazil. pereira, l.c., a. fontanetti, j.n. batista, j.c.c. galvão, and p.l. goulart. 2011. comportamento de cultivares de milho consorciado com crotalaria juncea: estudo preliminar. rev. bras. agroecol. 6, 191-200. pereira, n.s., i. soares, and f.r. miranda. 2016. biomass and nutrient accumulation of leguminous green manure species in the jaguaribe-apodi region, ceará, brazil. revista verde 11, 11-14. doi: 10.18378/rvads.v11i2.3945 pereira, a.p., a. schoffel, j. koefender, j.n. camera, d.p. golle, and r.c. horn. 2017. ciclagem de nutrientes por plantas de cobertura de verão. rev. ciências agrárias 40, 799-807. doi: 10.19084/rca17065 perin, a., r.h.s. santos, s.s.u. caballero, j.g.m. guerra, and l.a. gusmão. 2010. acúmulo e liberação de p, k, ca e mg em crotalária e milheto solteiros e consorciados. rev. ceres 57, 274-281. doi: 10.1590/s0034-737x2010000200020 santos, v.s. and j.h. campelo júnior. 2003. inf luência dos elementos meteorológicos na produção de adubos verdes, em diferentes épocas de semeadura. rev. bras. eng. agríc. amb. 7, 91-98. doi: 10.1590/s1415-43662003000100015 santos, h.g., p.k.t. jacomine, l.h.c. anjos, v.a. oliveira, j.f. lumbreras, m.r. coelho, j.a. almeida, t.j.f cunha, and j.b. oliveira. 2013. sistema brasileiro de classificação de solos. embrapa, brasilia. silva, t.o., r.s.c. menezes, h. tiessen, e.v.s.b. sampaio, i.h. salcedo, and l.m. silveira. 2007. adubação orgânica da batata 155de oliveira miranda, morais de sousa vanomark, costa e melo, and bezerra de góes: biomass of crotalaria juncea as a function of plant densities in the semiarid region of northeastern brazil com esterco e, ou, crotalaria juncea. i produtividade vegetal e estoque de nutrientes no solo em longo prazo. rev. bras. ciênc. solo 31, 39-49. doi: 10.1590/s0100-06832007000100005 teodoro, m.s., f.j.s. santos, m.n. lacerda, and l.m.s. araújo. 2016. biomass yield of crotalaria juncea after thinning and at varied sowing densities in the coastal plateau of piauí state, brazil. rev. caatinga 29, 878-884. doi: 10.1590/1983-21252016v29n412rc teodoro, m.s., k.n.c. castro, and j.a. magalhães. 2018. assessment of legumes with potential use as green manure in the coastal tablelands of piauí state, brazil. rev. caatinga 31, 584-592. doi: 10.1590/1983-21252018v31n306rc wutke, e.b., a. calegari, and l.p. wildner. 2014. espécies de adubos verdes e plantas de cobertura e recomendações para uso. pp. 59-167. in: de lima filho, o.f., e.j. ambrosano, f. rossi, and j.a.d. carlos (eds.). adubação verde e plantas de cobertura no brasil: fundamentos e prática. embrapa, brasília. xavier, f.a.s., j.i.a. oliveira, and m.r. silva. 2017. decomposition and nutrient release dynamics of shoot phytomass of cover crops in the recôncavo baiano. rev. bras. ciênc. solo 41, e0160103. doi: 10.1590/18069657rbcs20160103 propagation of macadamia (macadamia integrifolia maiden & betche) by cuttings received for publication: 19 august, 2020. accepted for publication: 7 april, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.90005 1 faculdades integradas de bauru, bauru, são paulo (brazil). 2 instituto agronômico, campinas, são paulo (brazil). 3 apta-regional, bauru, são paulo (brazil). 4 instituto agronômico, jundiaí, são paulo (brazil). * corresponding author: sobierajski@iac.sp.gov.br agronomía colombiana 39(1), 129-135, 2021 abstract resumen macadamia trees require a long period for f lowering when propagated by seeds. to anticipate the yield, maintain cultivar characteristics, and increase the homogeneity of nut quality, it is essential to establish orchards with grafted trees. although semi-hardwood cutting propagation tests have been performed in brazil, no method has been shown to be appropriate at a large scale due to the difficulties in implementation of techniques or the high cost. establishing an effective and affordable protocol may provide great improvement to this productive chain since it will meet the demand of nurseries and stimulate the expansion of orchards. the aim of this study was to develop a protocol for macadamia semi-hardwood cutting propagation. six cultivars (haes 344, haes 816, haes 660, iac 4-12b, iac 9-20, and iac 4-20) were evaluated and selected because of their ample cultivation in brazil. the propagation material was collected for four months (october and november 2018, and february and march 2019). the semi-hardwood cuttings were also soaked in indole butyric acid (iba) at three different concentrations (0, 5, or 10 g l-1) and in the commercial product clonex®. the experiment was arranged in a two-way completely randomized design with four replicates and data were analyzed by r software. the cultivar iac 4-12b showed the highest index for root development (37.0%). the treatments did not show significant differences between iba doses and clonex® for root development (iba 10 g l-1 31.5%, clonex® 29.4%, and iba 5 g l-1 27.4%). november was the best cutting season for root development of semi-hardwood cuttings (10.0%). los árboles de macadamia requieren un largo período para empezar la f loración cuando se propagan por semillas. para anticipar el rendimiento, mantener las características del cultivar y aumentar la homogeneidad de la calidad de las nueces, es esencial establecer huertos con árboles injertados. aunque se han realizado ensayos de propagación de esta planta por estacas semileñosas en brasil, ningún método ha demostrado ser el apropiado a gran escala debido a las dificultades en la implementación de las técnicas o al alto costo. el establecimiento de un protocolo eficiente y accesible puede proporcionar una gran mejora a esta cadena productiva ya que satisfará la demanda de viveros y estimulará la expansión de los huertos. el objetivo de este estudio fue desarrollar un protocolo para la propagación de macadamia por estacas semileñosas. seis cultivares (haes 344, haes 816, haes 660, iac 4-12b, iac 9-20, e iac 4-20) fueron evaluados y seleccionados por su amplio cultivo en brasil. el material de propagación se recolectó durante cuatro meses (octubre y noviembre de 2018 y febrero y marzo de 2019). las estacas semileñosas se sumergieron en ácido indolbutírico (aib) en tres concentraciones diferentes (0, 5, o 10 g l-1), y en el producto comercial clonex®. el experimento se realizó siguiendo un diseño bidireccional con cuatro repeticiones y los datos fueron analizados por el software r. el cultivar iac 4-12b mostró el índice más alto para el desarrollo de las raíces (37.0%). los tratamientos no mostraron diferencias significativas entre las dosis de aib y clonex® para el desarrollo de las raíces (aib 10 g l-1 31.5%, clonex® 29.4%, aib 5 g l-1 27.4%). noviembre fue la mejor temporada de recolección para el enraizamiento de las estacas semileñosas (10.0%). key words: indole butyric acid, rooting, cultural practices. palabras clave: ácido indolbutírico, enraizamiento, prácticas culturales. propagation of macadamia (macadamia integrifolia maiden & betche) by cuttings propagación de macadamia (macadamia integrifolia maiden & betche) por estacas vitor hugo domingos da silva1, mariana nunes vieira de melo1, gabriel constantino blain2, marcos josé perdoná3, and graciela da rocha sobierajski4* introduction the macadamia (macadamia integrifolia maiden & betche) is a nut tree belonging to the proteaceae family, native to tropical and subtropical australian forests (peace et al., 2005). it was introduced into brazil in 1931 (dierberger & marino netto, 1985) and in 1940 the agronomic institute began the only macadamia breeding program in the scientific note https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.90005 130 agron. colomb. 39(1) 2021 country (sobierajski et al., 2006). orchards are generally established by using grafted trees to anticipate yield, maintain cultivar characteristics, and increase the homogeneity of nut quality (melo et al., 2019). the technique usually used for vegetative propagation is grafting (campo-dall’orto et al., 1988). it takes 18 months for the seedling to be ready for planting in the orchard (russell et al., 2016). in previous studies, the rate of grafting success reached 80% (campodall’orto et al., 1983). however, this rate is lower than 50% in commercial nurseries. these factors increase the cost of seedlings and reduce their availability to growers making it difficult to expand the culture in brazil (melo et al., 2019). the macadamia tree produces a nut of great acceptance and high value in the international market (penoni et al., 2011; maro et al., 2012). in recent years, there has been an increase in the demand for seedlings of macadamia in brazil (perdoná & soratto 2015; 2016). the propagation by semi-hardwood cuttings can reduce the time and costs of seedling production (bell, 1993). therefore, establishing an effective and affordable protocol of seedling production by semi-hardwood cuttings will provide an advance for macadamia in brazil, stimulating orchard expansion. pereira et al. (1987) studied the rate of rooting in cuttings of five cultivars from two seasons. the authors observed significant differences for cultivars and seasons but no interactions between them. the emission of roots in cuttings of macadamia is the major difficulty for vegetative propagation. therefore, the use of synthetic growth regulators, such as auxin can be an alternative to overcoming this problem (garbelini, 2009). another option is the use of plant growth regulators, e.g., indole butyric acid (iba) that, when compared to a synthetic auxin, shows lower sensitivity to biological degradation (fachinello et al., 2005). these plant growth regulators also stimulate root growth (alvarenga, 1990). however, the ideal iba concentration for cutting immersion varies among different species and cultivars (hartmann et al., 2002), and it is still unknown for macadamia. on such a background, the aim of this study was to identify the macadamia cultivars with the best rooting performance of semi-hardwood cuttings and test different iba concentrations and seasons for seedling production by semi-hardwood cuttings. materials and methods si x macadamia cu ltivars were propagated by semihardwood cuttings. the percentage of survival, callus formation, and rooting were evaluated. the cultivars were selected for their characteristics of yield and nut quality. the cultivars haes 344, haes 816, and haes 660 were developed by the hawaii agricultural experiment station (haes) and the agronomic institute (iac) developed the cultivars iac 4-12b, iac 9-20, and iac 4-20. the semi-hardwood cuttings were collected from 12-yearold trees in dois córregos, são paulo, brazil, for four months (october and november 2018, and february and march 2019). the materials were cut from the medium treetop with 15-20 cm of length and 3-5 cm of diameter; three leaves were kept for all cuttings, as recommended by russell et al. (2016). the semi-hardwood cuttings were soaked in iba (0, 5, or 10 g l-1) (neon®, suzano, brazil) for 15 min, followed by planting in a propagation tube (120 ml) filled with substrate (peat-vermiculite-limestone, carolina soil®, pardinho, brazil). in addition, the tips of cuttings collected in november, february and march were also soaked in clonex® (iba 3 g l-1, for 15 min) (growth technology, taunton, uk). to prevent the cuttings from drying out, they were planted on the same day of collection in a mist-house. the humidity in the mist-house was maintained using a controller (fascitec nti 12 ac, são bernardo do campo, brazil) for intermittent watering and to avoid accumulation of water on the leaves. the experimental design was a two-way completely randomized design with four replicates and five cuttings by plot/month, of which 20 cuttings were the control treatment (distilled water). thus, 1,800 cuttings were evaluated. after 120 d, the semi-hardwood cuttings were removed from the tubes, washed, and evaluated for survival, callus, and root development. the data were transformed by the boxcox method (box & cox, 1964) to meet the normality assumption. the data were analyzed using the r software (r development core team, 2019), and the cluster analyses and threshold were calculated using the r-package ‘factoextra’ (kassambara & mundt, 2017). results and discussion from the 1,800 semi-hardwood cuttings, 9.8% showed callus, 5.7% developed roots, and 84.5% did not survive. this high mortality caused the data to be unbalanced, which prevented the use of an analysis of variance. the statistical analysis was performed by descriptive and multivariate analysis. 131domingos da silva, nunes vieira de melo, blain, perdoná, and da rocha sobierajski: propagation of macadamia (macadamia integrifolia maiden & betche) by cuttings the best season for removing semi-hardwood cuttings for the presence of callus was october 2018 (22.8%), considering all cultivars and doses of iba and clonex® (fig. 1a). however, the best results for root development were observed for those plants collected in november 2018 (10.0%; fig. 1b). the lowest semi-hardwood cutting mortality was observed when the removals occurred in october 2018 (71.9%), while the highest rates occurred in february 2019 (90.2%) and march 2019 (92.3%; fig. 1c). the control treatment (without iba application) showed the highest rate for the presence of callus (42.4%), considering all cultivars and collecting seasons (fig. 2a). however, this treatment showed the lowest rooting rate (11.8%). the other treatments showed no statistical differences for root development with 31.4% for 10 g l-1 iba, 29.4% for clonex®, and 27.4% for 5 g l-1 iba (fig. 2b). the mortality was statistically lower in semi-hardwood cuttings treated with clonex® (19.5%) than with the other doses of iba (fig. 2c). 20 40 60 80 100 h ei gh t march 2019 3.8% october 2018 5.3% november 2018 10.0% february 2019 3.3% b 100 200 300 h ei gh t february 2019 90.2% november 2018 80.6% october 2018 71.9% march 2019 92.3% c 40 60 80 100 h ei gh t february 2019 6.5% november 2018 9.4% october 2018 22.8% march 2019 4.0% a figure 1. similarity matrix (euclidean distance) among collection seasons of semi-hardwood cuttings of macadamia integrifolia, considering all cultivars and doses of iba and clonex®. the similarity matrix considered the following parameters: a) presence of callus, b) root development, and c) mortality. the grouping method (cluster analyses) was based on the k-means algorithm (kassambara & mundt, 2017). figure 2. similarity matrix (euclidean distance) among doses of indole butyric acid (iba) and clonex® for semi-hardwood cuttings of macadamia integrifolia treatment, considering all cultivars and collecting seasons. the similarity matrix considered the following parameters: a) presence of callus, b) root development, and c) mortality. the grouping method (cluster analyses) was based on the k-means algorithm (kassambara & mundt, 2017). 14 18 22 26 h ei gh t iba 5 g l-1 27.4% clonex® 29.4% iba 10 g l-1 31.4% iba 0 g l-1 11.8% b 50 100 200 300 h ei gh t iba 5 g l-1 26.6% iba 0 g l-1 25.8% clonex® 19.5% iba 10 g l-1 28.1% c 15 25 35 45 h ei gh t clonex® 19.2% iba 5 g l-1 26.5% iba 0 g l-1 42.4% iba 10 g l-1 11.9% a 132 agron. colomb. 39(1) 2021 the cultivar haes 660 showed the highest presence of callus (35.6%) considering all seasons of collection and doses of iba and clonex® (fig. 3a). however, only 12.0% of the semi-hardwood cuttings of this cultivar effectively developed roots (fig. 3b). regarding root development, the cultivar iac 4-12b showed the highest rate (37.0%), followed by the second group (formed by ‘iac 9-20’ and ‘iac 4-20’) that showed the second-highest performance (fig. 3b). the mortality rates by cultivar were similar to each other, but the cultivars haes 660 (14.8%) and iac 4-12b (15.6%) showed the lowest values (fig. 3c). the descriptive analysis regarding the cultivars in all iba doses and cutting seasons showed ‘haes 660’ as the best cultivar regarding the presence of callus (60%), also exhibiting the lowest mortality (40%). these rates were observed for those plants collected in october 2018 and subjected to the control treatment (tab. 1). the callus is formed by new meristematic cells near the phloem (hartmann et al., 2002). the presence of calluses in species of hard rooting can precede root emission (bitencourt et al., 2010). however, the development of callus and roots can be regarded as independent events. for instance, singh and ansari (2014) observe high rates for callus development in dalbergia latifolia (91.5%) and gmelina arborea (75.0%) in the control treatment, without these calluses evolving into roots (3.1 and 0%, respectively). the authors suggest that the presence of callus in treatments without hormones is a reaction of the plant to restore the injured cutting and not a prerequisite for root induction. these two events may simultaneously occur, because both processes involve cell division and depend on favorable conditions (preti et al., 2012). regarding root development, ‘iac 4-20’ showed the highest rate of rooting (30%) when collected in november 2018 and subjected to treatment with iba at a dose of 5 g l-1 (tab. 1). for this variable, all cultivars developed by the agronomic institute showed higher results than those found for the hawaiian cultivars. cultivar iac 4-12b was the most stable with 20, 20, 15 and 25% of rooting in november 2018 (iba doses 0, 5, 10 g l-1, and clonex®, respectively; tab. 1). this cultivar also showed high values of rooting in the february collection season (20% clonex®) and march 2019 (25% for iba dose of 10 g l-1 and 20% for clonex®; tab. 1). cultivar iac 9-20 also showed a high rooting rate (20%) in the october 2018 collection season in semi-hardwood cuttings treated with 10 g l-1 of iba (tab. 1). russell et al. (2016) observe a rooting rate of 44% in m. integrifolia cultivars. entelmann et al. (2014) obtain rates of 22.9% of rooting when studying the cultivar aloha 10-14 with an iba concentration of 3 g l-1. according to our data, the capability of the cultivars for rootstocks for the presence of callus, rooting, and survival were classified as nine distinct groups by the cluster analyses (fig. 4). cluster 3 was formed by ‘iac 4-20’ (iba at a dose of 5 g l-1), ‘iac 4-12b’ (iba at a dose of 5 g l-1) and ‘iac 4-20’ (control treatment). these cultivars showed the highest rooting rates and moderate presence of callus. cluster 7 was formed by the cultivars with lowest mortality rates (‘iac 9-20’ control treatment and ‘haes 660’ iba at doses of 5 and 10 g l-1). the cultivars grouped into cluster 10 20 30 40 50 60 h ei gh t b 40 80 120 160 h ei gh t c 0 30 20 10 40 50 h ei gh t haes 344 16.7% iac 4-12b 15.6% haes 660 14.8% iac 4-20 17.6% iac 9-20 17.1% haes 816 18.2% iac 4-12b 14.1% haes 344 19.2% haes 660 35.6% iac 9-20 10.8% haes 816 12.4% iac 4-20 7.9% iac 4-20 17.0% iac 9-20 21.0% iac 4-12b 37.0% haes 344 11.0% haes 660 12.0% haes 816 2.0% a figure 3. similarity matrix (euclidean distance) among cultivars of macadamia integrifolia ‘iac 4-12b’, ‘iac 9-20’, ‘iac 4-20’, ‘haes 344’, ‘haes 660’ and ‘haes 816’, considering all collecting seasons and doses of iba and clonex®. the similarity matrix considered the following parameters: a) presence of callus, b) root development, and c) mortality. the grouping method (cluster analyses) was based on the k-means algorithm (kassambara & mundt, 2017). 133domingos da silva, nunes vieira de melo, blain, perdoná, and da rocha sobierajski: propagation of macadamia (macadamia integrifolia maiden & betche) by cuttings table 1. percentage of semi-hardwood cuttings with presence of callus (callus), root development (root) and mortality (mort.) in macadamia (macadamia integrifolia) cultivars collected in four seasons and treated with indole butyric acid (iba; g l-1) and clonex®. cultivar dose iba october 2018 november 2018 february 2019 march 2019 callus root mort. callus root mort. callus root mort. callus root mort. haes 344 0 50 0 50 10 15 75 0 0 100 5 0 95 5 50 0 50 5 0 95 0 0 100 5 0 95 10 10 5 85 0 15 85 0 5 95 0 5 95 clonex® na na na 15 10 75 0 0 100 20 0 80 haes 660 0 60 0 40 30 0 70 0 0 100 5 0 95 5 25 15 60 25 10 65 20 5 75 15 0 85 10 30 10 60 25 1 70 15 0 85 0 0 100 clonex® na na na 20 5 75 35 5 60 10 5 85 haes 816 0 15 0 85 5 0 95 0 0 100 0 0 100 5 25 5 70 5 0 95 10 0 90 0 0 100 10 15 5 80 0 0 100 0 0 100 0 0 100 clonex® na na na 10 0 95 20 0 80 5 0 95 iac 4-12b 0 20 0 80 30 20 50 10 0 90 15 5 80 5 20 15 65 5 20 75 0 5 95 0 5 95 10 0 0 100 0 15 85 0 10 90 0 25 75 clonex® na na na 10 25 65 5 20 75 10 20 70 iac 4-20 0 25 0 75 15 10 75 10 0 90 0 0 100 5 20 0 80 0 30 70 0 5 95 0 0 100 10 0 10 90 0 10 90 0 5 95 0 0 100 clonex® na na na 0 15 85 0 0 100 0 0 100 iac 9-20 0 40 0 60 5 10 85 20 0 80 5 0 95 5 0 10 90 5 5 90 0 10 90 0 0 100 10 5 20 75 5 5 90 0 0 100 0 10 90 clonex® na na na 0 10 90 10 10 80 0 15 85 clonex® commercial product; na not evaluated. 22 12 20 18 17 14 11 23 9 10 3 4 15 16 24 6 7 21 1 5 2 -2 0 2 -2 420 d im 2 ( 25 .3 % ) dim 1 (30%) 13 3 4 5 6 7 8 2 9 1 8 figure 4. grouping by multivariate features (cultivars, indole butyric acid, and collecting seasons) of semi-hardwood cuttings of macadamia integrifolia. cultivars (dose of iba g l-1): 1 haes 344 (0), 2 haes 344 (5), 3 haes 344 (10), 4 haes 344 (clonex®), 5 haes 660 (0), 6 haes 660 (5), 7 haes 660 (10), 8 haes 660 (clonex®), 9 haes 816 (0), 10 haes 816 (5), 11 haes 816 (10), 12 haes 816 (clonex®), 13 iac 4-12 b (0), 14 iac 4-12 b (5), 15 iac 4-12 b (10), 16 iac 4-12 b (clonex®), 17 iac 4-20 (0), 18 iac 4-20 (5), 19 iac 4-20 (10), 20 iac 4-20 (clonex®), 21 iac 9-20 (0), 22 iac 9-20 (5), 23 iac 9-20 (10), and 24 iac 9-20 (clonex®). the threshold was obtained by the k-means algorithm (kassambara & mundt, 2017). 134 agron. colomb. 39(1) 2021 8 (‘haes 344’ control treatment and iba at a dose of 5 g l-1, and ‘haes 660’ control treatment) showed a high rate of presence of callus; however, these cultivars did not develop roots. these clusters are in agreement with the dendrogram obtained by the similarity matrix (euclidean distance) (fig. 5). the high mortality rates observed in this experiment can be related to diseases caused by high environmental moisture, probably due to the identified presence of cladosporium sp. on the leaves of the semi-hardwood cuttings. high mortality rates (46.2%) were also observed by russell et al. (2016) evaluating the rooting ability of 32 macadamia cultivars in australia. these authors found fungi from nectria spp., seriously affecting m. integrifolia. conclusions considering all the cultivars evaluated in this study, the macadamia cultivar iac 4-12b showed the highest rooting. this cultivar, along with haes 660, showed the lowest mortality rate. therefore, it can be concluded that iac 4-12b is an interesting option for macadamia producers. although there were no statistical differences between indole butyric acid and clonex® for root development, this last treatment showed the lowest mortality. under the conditions of brazil, november showed the highest rooting values for semi-hardwood cuttings, and october showed the highest values for the presence of callus and low mortality for semi-hardwood cuttings. acknowledgments the authors would like to thank the national council for scientific and technological development cnpq for the fellowships to the first, second, and third authors (cnpq process 800871/2018-9, 134952/2018-9, and 307616/2019-3, respectively). author’s contributions grs and mjp formulated the overarching research goals and aims. grs and gcb implemented the computer code and supporting algorithms. grs and gcb applied the statistical and computational techniques to analyze the study data. vhds, mnvm and mjp conducted the research and performed the experiments and data collection. grs and mjp provided the study materials, reagents, and computing resources for analysis. grs, vhds and mnvm managed the activities to annotate and maintain research data for initial use and later re-use. grs, gcb, and mjp prepared the published work and specifically wrote the initial draft. grs and gcb carried out the critical review, commentary and revision of the manuscript. literature cited alvarenga, a. a. (1990). substâncias de crescimento e regulação do desenvolvimento vegetal. ufla. bell, h. (1993). the macadamia industry and genetic diversity. australian macadamia society news bulletin, 20(4), 35–36. bitencourt, j., zuffellato-ribas, k. c., & koehler, h. s. (2010). estaquia de ginkgo biloba l. utilizando três substratos. revista brasileira de plantas medicinais, 12(2), 135–140. https://doi. org/10.1590/s1516-05722010000200002 0 40 20 60 80 h ei gh t h ae s 81 6 (c lo ne x® ) h ae s 34 4 (0 g l -1 ) h ae s 34 4 (5 g l -1 ) h ae s (1 0 g l1 ) h ae s 66 0( 5g l -1 ) ia c 9 -2 0 (0 g l -1 ) h ae s 81 6 (1 0 g l1 ) h ae s 81 6 (0 g l -1 ) h ae s 81 6 (5 g l -1 ) ia c 9 -2 0 (1 0 g l1 ) h ae s 34 4 (1 0 g l1 ) ia c 4 -2 0 (0 g l -1 ) ia c 4 -1 2b ( 5 g l1 ) ia c 4 -2 0 (5 g l -1 ) ia c 9 -2 0 (c lo ne x® ) ia c 4 -1 2b ( 10 g l -1 ) ia c 4 -1 2b ( c lo ne x® ) h ae s 34 4 (c lo ne x® ) ia c 4 -1 2b ( 0 g l1 ) h ae s 66 0 (c lo ne x® ) ia c 9 -2 0 (5 g l -1 ) ia c 4 -2 0 (1 0 g l1 ) ia c 4 -2 0 (c lo ne x® ) h ae s 66 0 (0 g l -1 ) figure 5. similarity matrix (euclidean distance) among macadamia integrifolia cultivars haes 816, haes 660, haes 344, iac 9-20, iac 4-20, and iac 4-12 b subjected to treatment with indole butyric acid (0 g l-1, 5 g l-1 and 10 g l-1) and clonex® and collected in different seasons. the threshold was obtained by the k-means algorithm (kassambara & mundt, 2017). https://doi.org/10.1590/s1516-05722010000200002 https://doi.org/10.1590/s1516-05722010000200002 135domingos da silva, nunes vieira de melo, blain, perdoná, and da rocha sobierajski: propagation of macadamia (macadamia integrifolia maiden & betche) by cuttings box, g. e. p., & cox, d. r. (1964). an analysis of transformations. journal of the royal statistical society, 26(2), 211–243. https:// doi.org/10.1111/j.2517-6161.1964.tb00553.x campo-dall’orto, f. a., barbosa, w., & ojima, m. (1983). desenvolvimento de macadâmia: cultura às condições brasileiras como nova opção agrícola ao mercado de exportação. instituto agronômico. campo-dall’orto, f. a., ojima, m., barbosa, w., sabino, j. c., & rigitano, o. (1988). enxertia precoce da nogueira-macadâmia. bragantia, 47(2), 195–211. https://doi.org/10.1590/ s0006-87051988000200012 dierberger, j. e., & marino netto, l. (1985). noz macadâmia uma nova opção para a fruticultura brasileira. nobel. entelmann, f. a., scarpare filho, j. a., pio, r., silva, s. r., & souza, f. b. m. (2014). emergência de plântulas e enraizamento de estacas e alporques de porta-enxertos de nogueira-macadâmia. revista brasileira de fruticultura, 36(1), 237–242. https://doi. org/10.1590/0100-2945-233/13 fachinello, j. c., hoffmann, a., & nachtigal, j. c. (2005). propagação de plantas frutíferas. embrapa. garbelini, r. c. b. s. (2009). reguladores vegetais na emergência e no desenvolvimento de plantas de macadâmia (macadamia integrifolia maiden & betche) [doctoral dissertation, universidade estadual paulista “julio de mesquita filho”]. repositório institucional unesp. https://repositorio.unesp. br/bitstream/handle/11449/102606/garbelini_rcbs_dr_botib. pdf?sequence=1&isallowed=y hartmann, h. t., kester, d. e., davies jr., f. t., & geneve, r. l. (2002). hartmann & kester’s plant propagation principles and practices. prentice hall. kassambara, a., & mundt, f. (2017). factoextra: extract and visualize the results of multivariate data analyses. http://www.sthda. com/english/rpkgs/factoextra maro, l. a. c., pio, r., penoni, e. s., oliveira, m. c., prates, f. c., lima, l. c. o., & cardoso, m. g. (2012). caracterização química e perfil de ácidos graxos em cultivares de nogueira-macadâmia. ciência rural, 42(12), 2166–2171. https://doi. org/10.1590/s0103-84782012005000117 melo, m. n. v., silva, v. h. d., & perdoná, m. j. (2019). ambientes para produção de mudas de nogueira-macadâmia por estaquia. revista anap brasil, 12(27), 88–97. https://doi.org/10.17271/1 9843240122720192242 peace, c. p., allan, p., vithanage, v., turnbull, c. n., & carroll, b. j. (2005). genetic relationships amongst macadamia varieties grown in south africa as assessed by raf markers. south african journal of plant and soil, 22(2), 71–75. https://doi.org /10.1080/02571862.2005.10634684 penoni, e. s., pio, r., rodrigues, f. a., maro, l. a. c., & costa, f. c. (2011). análise de frutos e nozes de cultivares de nogueira-macadâmia. ciência rural, 41(12), 2080–2083. https://doi. org/10.1590/s0103-84782011001200007 perdoná, m. j., & soratto, r. p. (2015). higher yield and economic benefits are achieved in the macadamia crop by irrigation and intercropping with coffee. scientia horticulturae, 185, 59–67. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.01.007 perdoná, m. j., & soratto, r. p. (2016). arabica coffee-macadamia intercropping: a suitable macadamia cultivar to allow mechanization practices and maximize profitability. agronomy journal, 108(6), 2301–2312. https://doi.org/10.2134/agronj2016.01.0024 pereira, f. m., banzatto, d. a., pereira júnior, a. m., & martins, f. p. (1987). enraizamento de estacas enfolhadas de nogueiramacadâmia em câmaras de nebulização. anais do congresso brasileiro de fruticultura, 9, 543–546. preti, e. a., yamamoto, l. y., cardoso, c., aquino, g. s., paes, v. s., assis, a. m., machado, m. h., neves, c. s. v. j., & roberto, s. r. (2012). estaquia de resedá-nacional (physocalymma scaberrimum pohl.) em diferentes substratos e concentrações de aib. ciência florestal, 22(2), 377–383. https://doi. org/10.5902/198050985745 r development core team. (2019). r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. https://www.r-project.org russell, d. m., neal, j. m., mayer, r., bell, d., & topp, b. l. (2016). variation of cutting rooting ability in cultivated and wild species of macadamia. proceedings of the xxix international horticultural congress on horticulture: sustaining lives, livelihoods and landscapes (ihc2014): international symposium on nut crops. acta horticulturae, (1109), 197–202. https://doi. org/10.17660/actahortic.2016.1109.32 singh, s., & ansari, s. a. (2014). callus formation impedes adventitious rhizogenesis in air layers of broadleaved tree species. annals of forest research, 57(1), 47–54. https://doi.org/10.15287/ afr.2014.189 sobierajski, g. r., francisco, v. l. f. s., rocha, p., ghilardi, a. a., & maia, m. l. (2006). noz macadamia: produção, mercado e situação no estado de são paulo. informações econômicas, 36(5), 25–36. https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1964.tb00553.x https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1964.tb00553.x https://doi.org/10.1590/s0006-87051988000200012 https://doi.org/10.1590/s0006-87051988000200012 https://doi.org/10.1590/0100-2945-233/13 https://doi.org/10.1590/0100-2945-233/13 https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/102606/garbelini_rcbs_dr_botib.pdf?sequence=1&isallowed=y https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/102606/garbelini_rcbs_dr_botib.pdf?sequence=1&isallowed=y https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/102606/garbelini_rcbs_dr_botib.pdf?sequence=1&isallowed=y http://www.sthda.com/english/rpkgs/factoextra http://www.sthda.com/english/rpkgs/factoextra https://doi.org/10.1590/s0103-84782012005000117 https://doi.org/10.1590/s0103-84782012005000117 https://doi.org/10.17271/19843240122720192242 https://doi.org/10.17271/19843240122720192242 https://doi.org/10.1080/02571862.2005.10634684 https://doi.org/10.1080/02571862.2005.10634684 https://doi.org/10.1590/s0103-84782011001200007 https://doi.org/10.1590/s0103-84782011001200007 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.01.007 https://doi.org/10.2134/agronj2016.01.0024 https://doi.org/10.5902/198050985745 https://doi.org/10.5902/198050985745 https://www.r-project.org https://doi.org/10.17660/actahortic.2016.1109.32 https://doi.org/10.17660/actahortic.2016.1109.32 https://doi.org/10.15287/afr.2014.189 https://doi.org/10.15287/afr.2014.189 segmentation of colombian organic food consumers focused on the consumption of the andean blackberry received for publication: may 24, 2021. accepted for publication: december 20, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.96034 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, centro de investigación la selva, rionegro, antioquia (colombia). 2 independent researcher. * corresponding author: sbuiles@agrosavia.co agronomía colombiana 39(3), 438-452, 2021 abstract resumen as one of the most traditional colombian fruits, the andean blackberry is consumed either fresh or as juice or marmalade. however, recent research findings indicate that farmer and consumer’s health may be at risk owing to elevated doses of agrochemicals applied to produce the crop. aiming to identify potential market opportunities for organic andean blackberry, 164 organic consumers were surveyed using the “gower’s distance” clustering technique for the assessment of 86 consumer response variables. these included consumer preferences associated with the andean blackberry, the price they were paying for the non-organic product, their willingness to pay for its organic version, and the information they provided on environmental attitudes, perceptions about organic products, lifestyle, demographics, and socioeconomics. of the three segments obtained from the cluster analysis, namely premium, medium and budget, medium consumers were the most knowledgeable about the benefits of the fruit, whereas those belonging to the budget segment attributed a higher value to money. in turn, premium consumers were willing to pay more for the organic version of the fruit. regarding organics consumption across the three groups, the budget segment contained the highest number of consumers buying organics every week. the medium segment stood out for their recognition of the colombian organic certification for ecological foods. la mora andina es una de las frutas colombianas más tradicionales, consumida en fresco, en jugo o en mermeladas. sin embargo, los resultados de investigaciones recientes indican que la salud del productor y del consumidor de mora puede estar en riesgo debido a las elevadas dosis de agroquímicos aplicados en la producción del cultivo. con el objetivo de identificar oportunidades potenciales de mercado para la mora andina orgánica, se aplicó una encuesta a 164 consumidores de orgánicos, usando la técnica de agrupamiento de “distancia de gower” para evaluar 86 variables de respuesta de los consumidores. estas incluyeron las preferencias de los consumidores asociadas a la mora andina, el precio que pagaban por la fruta no orgánica, su disposición para pagar por su versión orgánica y la información que brindaron sobre actitudes ambientales, percepciones sobre los productos orgánicos, los estilos de vida, la demografía y la información socioeconómica. de los tres segmentos resultantes del análisis de agrupamiento, premium, medio y presupuesto, los consumidores del segmento medio fueron los más conocedores de los beneficios de la fruta, mientras que los consumidores del segmento de presupuesto atribuyeron un mayor valor al dinero. a su vez, los consumidores premium estuvieron dispuestos a pagar más por la versión orgánica de la fruta. con respecto al consumo de productos orgánicos en los tres grupos, el segmento de presupuesto contenía el mayor número de consumidores que compraban productos orgánicos cada semana. el segmento medio se destacó por su reconocimiento de la certificación orgánica colombiana para alimentos ecológicos. key words: consumer segmentation, colombia, gower’s distance, clustering, certifications. palabras clave: segmentación de consumidores, colombia, distancia de gower, agrupamiento, certificaciones. segmentation of colombian organic food consumers focused on the consumption of the andean blackberry segmentación de consumidores colombianos de alimentos orgánicos, con énfasis en el consumo de la mora andina silvana builes gaitán1* and maría clara hurtado pérez2 introduction the andean blackberry (rubus glaucus benth), also known as castilla blackberry, is a fruit belonging to the group of berries, many of which have been found to offer multiple benefits such as high fiber (howarth et al., 2001; chutkan et al., 2012) and antioxidant contents (mazza et al., 2002; burton-freeman et al., 2016) and cholesterol (jenkins et al., 2008; jeong et al., 2014), sugar (martineau et al., 2006; törrönen et al., 2012) and insulin (törrönen et al., 2013) regulation properties. additionally, this fruit represents an important source of polyphenols, carotenes, and vitamin c (alarcón-barrera et al., 2018). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.96034 439builes gaitán and hurtado pérez: segmentation of colombian organic food consumers focused on the consumption of the andean blackberry marketed in colombia through both agroindustry and fresh market channels, the andean blackberry is consumed mainly in the form of juice, pulp, jam, preserves, sweets, and colorants (cámara de comercio de bogotá, 2015). despite its acceptance in the market, fruit safety problems related to the excessive use of agrochemicals for the crop production have become notorious in recent years, potentially putting farmer and consumer health at risk. naranjo marin (2011) has observed the andean blackberry production in colombia to be highly dependent on organophosphate insecticides for pest control. this author found these products to be applied outside the technical parameters recommended for their use and management, increasing the presence and concentration of their active ingredients in the fruit and, therefore, exceeding the corresponding maximum residual limits (mrls). furthermore, the fao/ who alliance on pesticide residues (jmpr) determined that some of the pesticides commonly applied to the andean blackberry should not be permitted and their use represented a risk for human health (naranjo marin, 2011). farmer’s actions to migrate towards a cleaner and organic production of the andean blackberry have been gradually taking place in the departments of cundinamarca, antioquia, and santander. although not significant, this cleaner production is being marketed through specialized stores and agroecological markets but has not yet reached supermarkets, which are the main trading channel for organic foods in colombia. by 2013, agroindustry, fresh market, and exportation channels respectively accounted for 60%, 38% and 2% of the total production of the nonorganic andean blackberry in the country (madr, 2013). this setting offers an opportunity to develop an internal market for a cleaner and organic andean blackberry. little is known about the size of the colombian organic market and the actual areas destined for this mode of production. in addition to not being regularly updated, the figures about these areas are substantially different from the corresponding international data (martínez bernal et al., 2012). furthermore, neither the ministry of agriculture nor the certification companies, the organisms in charge of creating the normative framework and issuing the certifications, have made the figures on certified organic areas publicly available. of the total area of 31,621 ha cultivated organically by 2017 (willer & lernoud, 2019), 5.52% was represented by tropical and subtropical fruits such as banana, mango, strawberry, guava, pineapple, and plantain (sánchez castañeda, 2017; willer & lernoud, 2019). according to willer and lernoud (2019), the area destined to organic agriculture in colombia has had an unsteady dynamic, with ups and downs throughout the 2010-2018 period. additionally, the colombian organic market is still in its infancy. despite the sales growth during the last years, more than 90% of the national organic production is exported (becerra elejalde, 2018). domestic consumption is limited by factors such as high prices associated with organic fruits and vegetables, little available information on their production and benefits, and low added value (martínez bernal et al., 2012). some of the existing literature on organic consumer segmentation has drawn attention to the importance of designing sound marketing strategies and public policies that consider the specific needs and profiles of consumers (gil et al., 2000; chinnici et al., 2002; nie & zepeda, 2011; maciel et al., 2015). studies on organic consumer segmentation have provided valuable information on the differences among groups within this market niche, which are mainly related to product availability and information and pricing strategies (nie & zepeda, 2011). however, these results should be considered in light of some of the points made by claycamp and massy (1968), such as the difficulty in finding mutually exclusive segments and the existence of logistic constraints to target specific groups. when reviewing the literature, two segmentation types for consumer can be found, namely those within the organic niche and those resulting from mass market assessments. reviews on this topic by hughner et al. (2007) and pearson et al. (2011) have pointed out that, despite the many studies to determine standard segmentation criteria for organic consumers, a clear profile remains elusive due to the multiple factors and complex decisions involved in organic food purchasing (zepeda et al., 2006). segmentation has resorted to multiple consumer classification criteria such as by socioeconomics and demographics (chinnici et al., 2002; maciel et al., 2015), food and non-food related lifestyles (gil et al., 2000; mora gonzález et al., 2010; nie & zepeda, 2011), values (chryssohoidis & krystallis, 2005; salgado beltrán, 2019), behaviors (chinnici et al., 2002; nie & zepeda, 2011), attitudes and perceptions (chinnici et al., 2002; mora gonzález et al., 2010; higuchi & avadi, 2015; maciel et al., 2015; salgado beltrán, 2019), purchase frequency (chinnici et al., 2002; krystallis et al., 2006), and level of awareness (krystallis et al., 2006). explaining that individual lifestyles are more likely to inf luence the willingness to pay (wtp) for organic products, gil et al. (2000) proposed a market segmentation for spanish food shoppers based on consumer lifestyle rather than socioeconomic variables. by clustering individuals 440 agron. colomb. 39(3) 2021 according to diet, exercise, and private and personal life habits, they identified three groups: actual organic food consumers, likely and unlikely organic food consumers. mora gonzález et al. (2010) also found that lifestyle and attitudes can provide a more accurate explanation on organic wine consumption in chile. they found the consumer segments to be mainly marked by consumption habits, leisure activities and food-lifestyle, as well as perceptions on the contribution of organic production to the environment and the actual taste of organics. these criteria allowed identifying three groups, indifferent and positive consumers towards organic wine, plus actual organic wine consumers. these groups were differentiated mainly by organic wine frequency consumption and general food preferences (mora gonzález et al., 2010). higuchi and avadi (2015) segmented organic consumers in the metropolitan area of lima, peru, by focusing on consumer’s attitudes towards organics, their perceptions about their attributes, the resulting ecological welfare, health concerns and food safety and convenience. these authors used the segmentation framework of the hartman group (2020) that categorizes organic buyers into three groups, core, mid-level, and periphery. the core consumer buys organics for self-interest and welfare reasons, the periphery consumer buys them for convenience (proximity and novelty), and the mid-level consumer has a more integral approach by also considering environmental issues. similarly, by considering consumer’s attitudes and perceptions about organics, nie and zepeda (2011) found three us food shopper segments, adventurous, careless, and conservative uninvolved consumers. they further stated that the factors they addressed probably ref lect psychological profiles and, as such, may provide information about the motivations inf luencing the purchase of organics. in a more value-centered segmentation, chryssohoidis and krystallis (2005) proposed a greek organic-consumer profile based on personal values that might motivate or hinder the consumption of organic food products. their list of values was grouped around three factors: “belong” (i.e., interpersonal relations), “self-respect” (personal values), and “fun” (non-personal values). the relative importance assigned by the consumers to these factors allowed differentiating four clusters: “explorers”, featured by attributing high importance to all three factors; “loyal organic buyers”, who gave average importance to self-respect and fun; “health-conscious organic buyers”, who give least importance to fun and belonging, and “independent”, who stood out for giving little importance to belonging values. to provide valuable information for farmers and marketers willing to commercialize organic andean blackberry, this study presents a market segmentation for organics consumers, with emphasis on blackberry consumers. this assessment is based on the andean blackberry preferences of this particular target group, the price they currently pay for the non-organic andean blackberry, their wtp for an organic version of the fruit, and their data on demographics, socioeconomics, lifestyle, environmental attitudes, and perceptions about organics. the results of this study will support not only the development of communication and marketing strategies by the andean blackberry farmers and marketers, but also the design of public policies aimed at benefiting all the agents of this supply chain, including the consumers. materials and methods data and survey design the study was conducted in the cities of bogota and medellin, the two largest cities and organic product markets of colombia. as there was no pre-existing database or list of organic consumers, a sample size of 164 participants to be interviewed was defined through a tailored formula for unknown populations, at an 80% confidence level and a 5% margin error. stratified random sampling was used, considering the marketing channels as strata and assuming differences between the organic consumers of each channel in terms of lifestyle, trust in organic foods, and attitudes towards environmental and social issues. the sales percentages of the different marketing channels, as estimated from the information provided by organic food marketers in both cities, were used to estimate the proportion of consumers to be interviewed in each channel. these marketing channels corresponded to retail stores, health-food stores, sale points of farmer organizations and agro-ecological markets. a questionnaire was used for data collection consisting of eight sections which evaluated different consumer features: i) socio-demographic features, ii) lifestyle, iii) environmental attitude, iv) criteria when buying the andean blackberry, v) attitude toward organic fruits and vegetables, vi) confidence in organic marketers and certifications, vii) organics consumption habits, and viii) perception of barriers to increasing organic food consumption (supplementary material 1). most of the responses were scored using a likert scale and a few were defined as yes or no questions. due to difficulties in obtaining income related information through the survey, socioeconomic strata were used as a proxy income level variable. this socioeconomic 441builes gaitán and hurtado pérez: segmentation of colombian organic food consumers focused on the consumption of the andean blackberry stratification of residential properties, which is the basis of the public utility billing strategy, determines that those who have higher economic capacity pay more for their public utilities, whereas the opposite occurs for the lower strata (congreso de colombia, 1994). to encourage participation in the survey, an incentive in the form of organic fruits or vegetables was given to the consumers. data collection took place from july to september 2019. to take advantage of high peak consumer shopping, specialized stores were visited on those days they received fresh product, while retail markets were mainly visited on weekends and fruit-and-vegetable discount days. consumers were approached while in the vicinity of the organics section at the specific market channels. the criteria used to decide the consumers to be included in the sample were those who: i) actually consumed organic fruits and vegetables, as ref lected in the purchase of these products; ii) were aware of the term “organic” as chemical-free, and (iii) consumed andean blackberry. statistical analysis: market segmentation to identify market segments within the target population (i.e., organics and the andean blackberry consumers), a clustering was run on a multiple dimension database containing the consumer’s information on socio-demographics, lifestyle, environmental attitudes, preferences related to the andean blackberry attributes and consumption, and perceptions and knowledge about organic food (fruits and vegetables). no hypotheses were specified before the data were collected as the analysis was data-driven. the cluster analysis was implemented in a gower’s dissimilarity matrix (gower, 1971) used to compute the distance between the different individuals in the dataset. information on the 164 consumers was contained in 86 variables of continuous and categorical nature. gower’s distance between consumers, resulting from integrally computing all the variables, yielded the dissimilarity matrix, which was subsequently used to run a cluster analysis. after trying different numbers of groups, a clear separation among three consumer segments was evident, mainly marked by the relation between wtp for the organic andean blackberry and the current price paid for the non-organic version of the fruits (fig. 1). mathematically speaking, the three resulting segments exist in an 86-dimensional space, corresponding to the number of variables on which the clustering was based. most of the statistically significant variables across the segments were identified using anova and fisher’s tests. results and discussion although it was the cluster analysis (as obtained by computing the 86 variables under study) that allowed identifying the three segments of organics consumers, these actually derived their names from the plotting of the abovementioned price-related variables (“wtp for the organic andean blackberry” and “current price paid for the nonorganic version of the fruit”). this two-dimensional display resulted in three price bands in which the participants of the survey were paying (and willing to pay): relatively low, medium and high prices, respectively corresponding to the “budget”, “medium”, and “premium” consumer segments. thus, an intuitive and more natural understanding of the clustering results was provided, as shown in figure 1. tables 1, 2, 3 and 4 describe the groups through these and other significant variables. w ill in gn es s to p ay fo r 1 lb s of o rg an ic bl ac kb er ry ( c o p ) current price paid for 1 lbs of non-organic blackberry (cop) 5000 10000 15000 20000 2000 4000 6000 8000 cluster 1 cluster 2 cluster 3 figure 1. willingness to pay for the organic andean blackberry vs. current price paid for the non-organic andean blackberry. distribution across segments. the findings suggest that the three consumer segments in question were mainly shaped by their preferences on the andean blackberry and perceptions about organics. as mentioned by chryssohoidis and krystallis (2005), organic consumer groups share many features, explained by the similar nature of the overall sample of respondents. similarities were mainly found in perceptions and beliefs surrounding organic food, considerations about consumption increase barriers, and environmental and health awareness. middle-aged women were found to be the main purchasers of organics across the three identified segments (tab. 1). however, this does not necessarily imply that they are more interested in organics than men, but simply that they usually do the food shopping for the household, which is consistent with multiple studies on organics (davies et 442 agron. colomb. 39(3) 2021 al., 1995; roddy et al., 1996; schifferstein & ophuis, 1998; cicia et al., 2002). as shown in table 1, significant differences among educational levels showed that the budget segment had the most educated consumers, with almost half of them holding a postgraduate degree. regardless of the statistically insignificant socioeconomic stratum differences across segments, half of the consumers of the budget group did not live in the highest strata. across the three segments (tab. 1), most consumers were active in healthy practices, confirming the association between healthy lifestyle and consumption of organic foods (gil et al., 2000; mora gonzález et al., 2010; nie & zepeda, 2011). in this regard, premium consumers were the strictest, as shown by their permanent exercise routines, very frequent consumption of fruits and vegetables, low salt and sugar intake, and involvement in mental and spiritual therapies. this finding relates to that of “core consumers” in higuchi and avadi (2015). regarding the andean blackberry preferences and attributes (tab. 2), the medium segment contained the highest table 1. socioeconomic and lifestyle profiles of consumer segments. middle segment (n = 45) premium segment (n = 68) budget segment (n = 52) mean median sd mean median sd mean median sd age 47.67 45.00 14.70 51.24 54.00 15.37 45.77 43.00 13.86 household members* 2.91 3.00 1.34 2.47 2.00 1.28 3.11 3.00 1.54 female (%) 78 78 84 socioeconomic strata 2 (%) 2.22 0.00 1.92 3 (%) 8.88 14.70 9.61 4 (%) 15.55 17.64 34.61 5 (%) 28.88 32.35 28.84 6 (%) 44.44 35.29 25.00 educational level** secondary school (%) 2.22 9 11 technical school (%) 8.88 11 8 bachelor’s degree (%) 68.88 62 33 postgraduate (%) 20.00 18 48 physical/mental/spiritual therapy* always (%) 15.56 33.82 25.00 very often (%) 15.56 23.53 15.38 sometimes (%) 11.11 5.88 1.92 rarely (%) 13.33 1.47 7.69 never (%) 44.44 35.29 50.00 vegetarian yes (%) 8.88 8.82 7.69 diseased family member** yes (%) 31.11 61.76 63.46 7-8 h sleep*** always (%) 26.66 61.76 51.92 very often (%) 28.88 25.00 11.53 sometimes (%) 26.66 1.47 11.53 rarely (%) 17.77 7.35 21.15 never (%) 0.00 4.41 3.84 sd standard deviation. significance levels of 5%, 1%, and 0.1% are indicated by *, **, and ***, respectively. the significance levels of continuous and categorical variables were estimated using anova and fisher’s test, respectively. 443builes gaitán and hurtado pérez: segmentation of colombian organic food consumers focused on the consumption of the andean blackberry table 2. andean blackberry preference profiles across consumer segments. middle segment (n = 45) premium segment (n = 68) budget segment (n = 52) mean median sd mean median sd mean median sd price paid for andean blackberry (cop)* 5076 5100 1398 5589 5100 1643 3985 4000 1672 where do you buy andean blackberry? (main place of purchase)* supermarkets (%) 75.56 67.65 36.54 farmer markets (%) 2.22 5.88 5.77 agroecological markets (%) 2.22 0.00 3.85 neighborhood shops (%) 2.22 5.88 3.85 particular supplier (%) 8.89 4.41 13.46 specialized stores (%) 2.22 1.47 3.85 market places (%) 4.44 14.71 32.69 other (%) 2.22 0.00 0.00 do you know the nutritional benefits of andean blackberry?*** some of them (%) 73.33 50.00 76.92 all of them (%) 20.00 50.00 23.08 none of them (%) 6.67 0.00 0.00 is the andean blackberry ś place of origin (where it has been grown) important at the time of purchase?*** very important (%) 15.56 5.88 17.31 important (%) 20.00 11.76 11.54 indifferent (%) 28.89 2.94 11.54 not important (%) 20.00 57.35 42.31 not important at all (%) 15.56 22.06 17.31 is the price of andean blackberry important at the time of purchase?* very important (%) 4.44 2.94 13.46 important (%) 33.33 27.94 40.38 indifferent (%) 24.44 10.29 15.38 not important (%) 24.44 47.06 25.00 not important at all (%) 13.33 11.76 5.77 is the color of andean blackberry important at the time of purchase?*** very important (%) 35.56 77.94 80.77 important (%) 55.56 14.71 15.38 indifferent (%) 6.67 1.47 1.92 not important (%) 2.22 4.41 1.92 not important at all (%) 0.00 1.47 0.00 is knowing that andean blackberry contains antioxidants important at the time of purchase?*** very important (%) 35.56 14.71 28.85 important (%) 28.89 7.35 13.46 indifferent (%) 4.44 2.94 9.62 not important (%) 0.00 1.47 1.92 did not know about it (%) 31.11 73.53 46.15 is the degree of ripeness of andean blackberry important at the time of purchase?*** very important (%) 31.11 66.18 76.92 important (%) 55.56 23.53 17.31 indifferent (%) 4.44 4.41 3.85 not important (%) 6.67 5.88 1.92 not important at all (%) 2.22 0.00 0.00 is the environmental impact resulting from andean blackberry production important at the time of purchase?*** very important (%) 20.00 11.76 26.92 important (%) 31.11 8.82 15.38 indifferent (%) 26.67 8.82 7.69 not important (%) 20.00 50.00 32.69 not important at all (%) 2.22 20.59 17.31 sd standard deviation. significance levels of 5%, 1%, and 0.1% are indicated by *, **, and ***, respectively. the significance levels of continuous and categorical variables were estimated using anova and fisher’s test, respectively. 444 agron. colomb. 39(3) 2021 proportion of consumers who considered both the multiple benefits of the fruit and the packaging label (e.g., vitamin c, calcium, phosphorus, and antioxidant contents) as very important or important. as can be seen, this is the segment most knowledgeable about the fruit. given the willingness of middle consumers to be informed, they could rapidly develop an interest in the organic andean blackberry if they were provided with information about the current use of agrochemicals on the non-organic andean blackberry crops and the benefits of organic production. additionally, most middle consumers also gave great importance to the origin of the fruit and the likely environmental impact of its production, which suggests that communication strategies emphasizing local consumption of the organic andean blackberry could be effective with them. most budget consumers considered price, color, appearance, ripeness stage and place of purchase as “very important” criteria when deciding to buy the andean blackberry fruits. this indicates they gave the highest value to money and that a marketing strateg y combining affordable prices, good quality and an ad hoc approach to different distribution channels (e.g., supermarkets, marketplaces, and particular suppliers) could awaken their interest in organic andean blackberry. the foregoing is consistent with the current andean blackberry price paid by budget consumers and their wtp for the organic version, which are the lowest within the three groups. in terms of these prices, premium consumers were willing to pay 40% more than budget consumers and 10% more than medium consumers, despite the fact that this last group had a higher frequency of purchase. one likely reason explaining why premium and medium consumers were paying (and willing to pay) more for the fruit (and its organic version), could be their higher socioeconomic strata, used in this study as a proxy for income. this coincides with previous findings of several studies (nandi et al., 2017; vapa-tankosić et al., 2018; bhattarai, 2019) associating higher income with higher willingness to pay for organics. nonetheless, the assumption that consumer’s public utility expenses can be extrapolated to estimate their food budget assignation is certainly an ambitious one and, as such, needs to be interpreted with caution. these findings suggest that there may be a potential market for organic andean blackberry beyond the highest socioeconomic strata, which could positively respond to competitive price strategies and be the target of future consumer-support policies. results on consumption of organics are shown in table 3. more than half of the participants interviewed in all segments were buying organics for all the members of the family on a weekly basis. a slightly higher proportion of these consumers belonged to the budget segment. furthermore, 50% of the middle consumers recognized the colombian ecological foods certification, while 7% and 20% of the premium and budget consumers, respectively, did so. this shows that, at least for the medium segment, even though the organic certification intends to guarantee that a food product is truly free of chemicals, consumers do not always consider this as a purchase-defining criterion. despite this, more than half of the premium and budget consumers regarded certification of the organic product as important, whereas half of the medium consumers did not. this result can be interpreted considering what hughner et al. (2007) have stated on consumer’s likely distrust and skepticism with regards to certification authorities and agencies and organic food credentials. interestingly, more than 60% of the consumers in the three groups expressed trust in the (non-certified) “organic” label as well as in the marketers of organic products. thus, the distrust in certification can be overcome by the mentioned trust in organic producers and marketers (veldstra et al., 2014). regarding important criteria at the time of buying organics (tab. 3), most of the premium consumers gave more importance to the brand and packaging of these products than did the middle and budget consumers, while the latter considered label, origin, price and nutritional value to be more important. in terms of perceptions and beliefs surrounding organic food, the segments coincided on several criteria and barriers that may hinder the expansion of these products: participants from the three segments believed that the high price of organics is the main barrier to increasing their consumption, agreeing with nandi et al. (2017) and differing with chryssohoidis and krystallis (2005), who found that price is not as important as the organic’s limited availability. other factors hindering organics consumption were lack of knowledge about organic certifications and the plastic packaging of these products, considered by some consumers as a contradiction of what these products environmentally represent. such packaging has been a requirement of marketers such as supermarkets to differentiate organics from conventional products, and even if some organics marketers have started using materials other than plastic, there is still some non-acceptance from consumers. table 4 shows that more than 80% of the consumers in all segments agreed or strongly agreed that organic food is superior in quality and helps prevent diseases. likewise, 90% of them considered organics healthier and more expensive than non-organics, similar to the findings of higuchi and avadi (2015). 445builes gaitán and hurtado pérez: segmentation of colombian organic food consumers focused on the consumption of the andean blackberry table 3. attitudes towards organics across consumer segments. middle segment (n = 45) premium segment (n = 68) budget segment (n = 52) mean median sd mean median sd mean median sd willingness to pay for organic andean blackberry (cop)* 7583 7000 3014 8312 8000 2896 6505 6000 2382 where do you buy organic fruits and vegetables? (main place of purchase) supermarkets (%) 77.77 82.35 69.23 farmer markets (%) 2.22 0.00 1.92 agroecological markets (%) 4.44 1.47 5.76 specialized stores (%) 11.11 13.23 19.23 particular supplier (%) 2.22 2.94 1.92 other (%) 2.22 0.00 1.92 how often do you buy organic fruits and vegetables? every week (%) 55.55 64.70 65.38 several times a month (%) 20.00 26.47 30.76 once a month (%) 20.00 8.82 3.84 every 2/3 months (%) 4.44 0.00 0.00 do you know organic certifications?*** yes (%) 51.11 7.35 21.15 who do you buy organic fruits and vegetables for?*** for me (%) 13.33 48.88 5.76 for all the family (%) 86.66 67.64 94.23 is the brand of organics important at the time of purchase?*** very important (%) 0.00 13.23 5.76 important (%) 13.33 29.41 13.46 indifferent (%) 48.88 10.29 5.76 not important (%) 24.44 36.76 55.76 not important at all (%) 13.33 10.29 19.23 is the price of organics important at the time of purchase?*** very important (%) 6.66 11.76 19.23 important (%) 48.88 30.88 53.84 indifferent (%) 17.77 16.17 17.30 not important (%) 11.11 35.29 9.61 not important at all (%) 15.55 5.88 0.00 is the origin of organics important at the time of purchase?*** very important (%) 13.33 4.41 15.38 important (%) 24.44 8.82 21.15 indifferent (%) 33.33 2.94 3.85 not important (%) 17.78 57.35 46.15 not important at all (%) 11.11 26.47 13.46 is the packaging of organics important at the time of purchase?*** very important (%) 15.56 14.71 11.54 important (%) 46.67 64.71 46.15 indifferent (%) 26.67 5.88 11.54 not important (%) 8.89 14.71 25.00 not important at all (%) 2.22 0.00 5.77 is the nutritional value of organics important at the time of purchase?*** very important (%) 24.44 64.71 69.23 important (%) 53.33 27.94 25.00 indifferent (%) 13.33 2.94 1.92 not important (%) 8.89 2.94 1.92 not important at all (%) 0.00 1.47 1.92 sd standard deviation. significance levels of 5%, 1%, and 0.1% are indicated by *, **, and ***, respectively. the significance levels of continuous and categorical variables were estimated using anova and fisher’s test, respectively. 446 agron. colomb. 39(3) 2021 as to the implementation of the current results, individually targeting consumer segments in the present context is troublesome due to the existence of common features among them, such as the main place for buying organics, which makes it virtually impossible to address a specific segment through a factor like price. similar problems have already been reported by claycamp and massy (1968). the fact that some groups purchase the product in different shop types (i.e., supermarkets, marketplaces and online shops, the latter mainly used by budget and premium consumers) could be exploited by better targeting consumers. commercial strategies attempting to reach premium consumers should consider sales at specialized healthy food stores, supported by organic certification, brand promotion and specialized packaging for organic andean-blackberry. medium consumers, in turn, could be approached by using fair-trade certification along with information about the benefits of organic andean blackberry consumption, its place of origin and the environmental benefits of organic production. an alternative certification to be used for medium consumers could be one offered by participatory guarantee systems, which is used by the agroecological markets network of bogota. finally, budget consumers could also be reached in more affordable organic product stores such as market places or agroecological markets. acknowledgments this project was supported by the colombian agricultural research corporation agrosavia, with funds received from the colombian ministry of agriculture through the tv-19 transfer. agrosavia was only a sponsor for the current research project. the authors would like to thank all those who took part in the survey, including the marketers who gave us permission to work in their facilities, as well as john martínez who supported data collection. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. authors’ contributions sbg formulated the overarching research goals and aims. sbg and mch carried out activities to collect and filter data in the commercial channel for organics. sbg and mch applied statistical, mathematical, computational, and other formal techniques to analyze and synthesize study data. sbg obtained the financial support for the project leading to this publication. sbg and mch developed and designed the methodology. sbg and mch implemented the computer code and supporting algorithms/software table 4. perceptions about organics across consumer segments. middle segment (n = 45) premium segment (n = 68) budget segment (n = 52) do you think organic food is superior?* strongly agree (%) 40.00 72.06 75.00 agree (%) 44.44 16.18 15.38 uncertain (%) 13.33 8.82 7.69 disagree (%) 2.22 1.47 1.92 strongly disagree (%) 0.00 1.47 0.00 do you think organic food is healthier?* strongly agree (%) 53.33 77.94 78.85 agree (%) 44.44 20.59 17.31 uncertain (%) 0.00 0.00 3.85 disagree (%) 2.22 1.47 0.00 do you think organic food is more expensive?*** strongly agree (%) 46.67 77.94 78.85 agree (%) 44.44 14.71 17.31 uncertain (%) 6.67 1.47 0.00 disagree (%) 2.22 5.88 3.85 do you think organic food helps to prevent diseases? strongly agree (%) 37.78 63.24 69.23 agree (%) 44.44 26.47 21.15 uncertain (%) 17.78 10.29 5.77 disagree (%) 0.00 0.00 3.85 significance levels of 5%, 1%, and 0.1% are indicated by *, **, and ***, respectively. the significance levels of continuous and categorical variables were estimated using an anova and fisher’s test, respectively. these results indicate that potential farmers and marketers of andean blackberry should target consumers in the high yielding segments (i.e., premium and medium) in order to profit from their higher wtp. although most consumers who know organic certifications (51%) are in the medium segment, almost as many in this group do not give much importance to such certification. this contrasts with the case of premium and budget consumers who, despite not having prior knowledge about this credentials system, consider it important for future purchases. therefore, medium consumers could be targeted as potential buyers of non-certified organic andean blackberry, whereas the certification could be more significant for the other two segments. this is particularly important considering that many small farmers struggle to get and maintain certifications due to multiple reasons such as the required transition time to become organic, high infrastructure investments, extensive paperwork, and harmful contamination from non-organic neighbor farmers. 447builes gaitán and hurtado pérez: segmentation of colombian organic food consumers focused on the consumption of the andean blackberry in r. sbg prepared, created, and presented the published work and oversaw its visualization/data presentation. sbg and mch wrote the initial draft. literature cited alarcón-barrera, k. s., armijos-montesinos, d. s., garcía-tenesaca, m., iturralde, g., jaramilo-vivanco, t., granda-albuja, m. g., giampieri, f., & alvarez-suarez, j. m. (2018). wild andean blackberry (rubus glaucus benth) and andean blueberry (vaccinium f loribundum kunth) from the highlands of ecuador: nutritional composition and protective effect on human dermal fibroblasts against cytotoxic oxidative damage. journal of berry research, 8(3), 223–236. https://doi.org/10.3233/ jbr-180316 becerra elejalde, l. l. (2018, september 21). “en colombia exportamos 95% de la producción orgánica”: presidente de fedeorgánicos. agronegocios. https://www.agronegocios.co/agricultura/ en-colombia-exportamos-95-de-la-produccion-organicapresidente-de-fedeorganicos-2773418 bhattarai, k. (2019). consumers’ willingness to pay for organic vegetables: empirical evidence from nepal. economics and sociology, 12(3), 132–146. https://doi.org/10.14254/2071-789x.2019/12-3/9 burton-freeman, b. m., sandhu, a. k., & edirisinghe, i. (2016). red raspberries and their bioactive polyphenols: cardiometabolic and neuronal health links. advances in nutrition, 7(1), 44–65. https://doi.org/10.3945/an.115.009639 cámara de comercio de bogotá. (2015). manual mora. programa de apoyo agrícola y agroindustrial, vicepresidencia de fortalecimiento empresarial, cámara de comercio de bogotá. https:// bibliotecadigital.ccb.org.co/bitstream/handle/11520/14319/ mora.pdf?sequence=1&isallowed=y chinnici, g., d’amico, m., & pecorino, b. (2002). a multivariate statistical analysis on the consumers of organic products. british food jour nal, 104(3 – 4 –5), 187–199. ht t ps://doi. org/10.1108/00070700210425651 chryssohoidis, g. m., & krystallis, a. (2005). organic consumers’ personal values research: testing and validating the list of values (lov) scale and implementing a value-based segmentation task. food quality and preference, 16(7), 585–599. https://doi. org/10.1016/j.foodqual.2005.01.003 chutkan, r., fahey, g., wright, w. l., & mcrorie, j. (2012). viscous versus nonviscous soluble fiber supplements: mechanisms and evidence for fiber-specific health benefits. journal of the american academy of nurse practitioners, 24(8), 476–487. https://doi.org/10.1111/j.1745-7599.2012.00758.x cicia, g., del giudice, t., & scarpa, r. (2002). consumers’ perception of quality in organic food: a random utility model under preference heterogeneity and choice correlation from rankorderings. british food journal, 104(3–4–5), 200–213. https:// doi.org/10.1108/00070700210425660 claycamp, h. j., & massy, w. f. (1968). a theory of market segmentation. journal of marketing research, 5(4), 388–394. https://doi. org/10.1177/002224376800500405 congreso de colombia. (1994). ley 142 de 1994. por la cual se establece el régimen de los servicios públicos domiciliarios y se dictan otras disposiciones. https://www.funcionpublica.gov.co/eva/ gestornormativo/norma.php?i=2752 davies, a., titterington, a. j., & cochrane, c. (1995). who buys organic food? a profile of the purchasers of organic food in northern ireland. british food journal, 97(10), 17–23. https:// doi.org/10.1108/00070709510104303 gil, j. m., gracia, a., & sánchez, m. (2000). market segmentation and willingness to pay for organic products in spain. the international food and agribusiness management review, 3(2), 207–226. https://doi.org/10.1016/s1096-7508(01)00040-4 gower, j. c. (1971). a general coefficient of similarity and some of its properties. biometrics, 27(4), 857–871. https://doi. org/10.2307/2528823 higuchi, a., & avadi, a. (2015). organic purchasing factors and consumer classification through their preferences in the metropolitan area of lima, peru. agronomía colombiana, 33(2), 271–279. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.50013 howarth, n. c., saltzman, e., & roberts, s. b. (2001). dietary fiber and weight regulation. nutrition reviews, 59(5), 129–139. https://doi.org/10.1111/j.1753-4887.2001.tb07001.x hughner, r. s., mcdonagh, p., prothero, a., shultz, c. j., & stanton, j. (2007). who are organic food consumers? a compilation and review of why people purchase organic food. journal of consumer behaviour, 6(2–3), 94–110. https://doi.org/10.1002/cb.210 jenkins, d. j. a., nguyen, t. h., kendall, c. w. c., faulkner, d. a., bashyam, b., kim, i. j., ireland, c., patel, d., vidgen, e., josse, a. r., sesso, h. d., burton-freeman, b., josse, r. g., leiter, l. a., & singer, w. (2008). the effect of strawberries in a cholesterol-lowering dietary portfolio. metabolism, 57(12), 1636–1644. https://doi.org/10.1016/j.metabol.2008.07.018 jeong, h. s., hong, s. j., lee, t. b., kwon, j. w., jeong, j. t., joo, h. j., park, j. h., ahn, c. m., yu, c. w., & lim, d. s. (2014). effects of black raspberry on lipid profiles and vascular endothelial function in patients with metabolic syndrome. phytotherapy research, 28(10), 1492–1498. https://doi.org/10.1002/ptr.5154 krystallis, a., fotopoulos, c., & zotos, y. (2006). organic consumers’ profile and their willingness to pay (wtp) for selected organic food products in greece. journal of international consumer marketing, 19(1), 81–106. https://doi.org/10.1300/ j046v19n01_05 maciel, w. r. e., oliveira, d. m., sanches, a. c., & lima-filho, d. o. (2015). segmentação dos consumidores a respeito dos produtos orgânicos. revista capital científico, 13(3), 76–92. https://doi. org/10.5935/2177-4153.20150023 madr. (2013). acuerdo de competitividad para la cadena productiva de la mora en colombia. ministerio de agricultura y desarrollo rural. https://sioc.minagricultura.gov.co/mora/ normatividad/d.c.%20-%20acuerdo%20competitividad.pdf martineau, l. c., couture, a., spoor, d., bernhaddou-andaloussi, a., harris, c., meddah, b., leduc, c., burt, a., vuong, t., mai le, p., prentki, m., bennett, s. a., arnason, j. t., & haddad, p. s. (2006). anti-diabetic properties of the canadian lowbush blueberry vaccinium angustifolium ait. phytomedicine, 13(9–10), 612–623. https://doi.org/10.1016/j.phymed.2006.08.005 https://doi.org/10.3233/jbr-180316 https://doi.org/10.3233/jbr-180316 https://www.agronegocios.co/agricultura/en-colombia-exportamos-95-de-la-produccion-organica-presidente-de-fedeorganicos-2773418 https://www.agronegocios.co/agricultura/en-colombia-exportamos-95-de-la-produccion-organica-presidente-de-fedeorganicos-2773418 https://www.agronegocios.co/agricultura/en-colombia-exportamos-95-de-la-produccion-organica-presidente-de-fedeorganicos-2773418 http://doi.org/10.14254/2071-789x.2019/12-3/9 http://doi.org/10.3945/an.115.009639 https://bibliotecadigital.ccb.org.co/bitstream/handle/11520/14319/mora.pdf?sequence=1&isallowed=y https://bibliotecadigital.ccb.org.co/bitstream/handle/11520/14319/mora.pdf?sequence=1&isallowed=y https://bibliotecadigital.ccb.org.co/bitstream/handle/11520/14319/mora.pdf?sequence=1&isallowed=y https://doi.org/10.1108/00070700210425651 https://doi.org/10.1108/00070700210425651 https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2005.01.003 https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2005.01.003 https://doi.org/10.1111/j.1745-7599.2012.00758.x https://doi.org/10.1108/00070700210425660 https://doi.org/10.1108/00070700210425660 https://doi.org/10.1177/002224376800500405 https://doi.org/10.1177/002224376800500405 https://www.funcionpublica.gov.co/eva/gestornormativo/norma.php?i=2752 https://www.funcionpublica.gov.co/eva/gestornormativo/norma.php?i=2752 https://doi.org/10.1108/00070709510104303 https://doi.org/10.1108/00070709510104303 https://doi.org/10.1016/s1096-7508(01)00040-4 https://doi.org/10.2307/2528823 https://doi.org/10.2307/2528823 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.50013 https://doi.org/10.1111/j.1753-4887.2001.tb07001.x https://doi.org/10.1002/cb.210 https://doi.org/10.1016/j.metabol.2008.07.018 https://doi.org/10.1002/ptr.5154 https://doi.org/10.1300/j046v19n01_05 https://doi.org/10.1300/j046v19n01_05 https://doi.org/10.5935/2177-4153.20150023 https://doi.org/10.5935/2177-4153.20150023 https://sioc.minagricultura.gov.co/mora/normatividad/d.c.%20-%20acuerdo%20competitividad.pdf https://sioc.minagricultura.gov.co/mora/normatividad/d.c.%20-%20acuerdo%20competitividad.pdf https://doi.org/10.1016/j.phymed.2006.08.005 448 agron. colomb. 39(3) 2021 martínez bernal, l. f., bello rodríguez, p. l., & castellanos domínguez, ó. f. (2012). sostenibilidad y desarrollo: el valor agregado de la agricultura orgánica. universidad nacional de colombia. mazza, g., kay, c. d., cottrell, t., & holub, b. j. (2002). absorption of anthocyanins from blueberries and serum antioxidant status in human subjects. journal of agricultural and food chemistry, 50(26), 7731–7737. https://doi.org/10.1021/jf020690l mora gonzález, m. g., magner pulgar, n. s., & marchant silva, r. (2010). segmentación de mercado de acuerdo a estilos de vida de consumidores de vino orgánico de la región metropolitana de chile. idesia, 28(3), 25–33. nandi, r., bokelmann, w., vishwanath gowdru, n., & dias, g. (2017). factors inf luencing consumers’ willingness to pay for organic fruits and vegetables: empirical evidence from a consumer survey in india. journal of food products marketing, 23(4), 430–451. https://doi.org/10.1080/10454446.2015.1048018 naranjo marin, j. m. (2011). propuesta de un perfil de riesgo químico establecido para la mora de castilla (rubus glaucus benth) producida en colombia. [master’s thesis, universidad para la cooperación internacional]. http://www.fedeorganicos.org/ wp-content/uploads/2016/07/tesismaestria.pdf nie, c., & zepeda, l. (2011). lifestyle segmentation of us food shoppers to examine organic and local food consumption. appetite, 57(1), 28–37. https://doi.org/10.1016/j.appet.2011.03.012 pearson, d., henryks, j., & jones, h. (2011). organic food: what we know (and do not know) about consumers. renewable agriculture and food systems, 26(2), 171–177. https://doi.org/10.1017/ s1742170510000499 roddy, g., cowan, c. a., & hutchinson, g. (1996). consumer attitudes and behaviour to organic foods in ireland. journal of international consumer marketing, 9(2), 41–63. https://doi. org/10.1300/j046v09n02_03 salgado beltrán, l. (2019). segmentación de los consumidores de alimentos orgánicos según sus actitudes, valores y creencias ambientales. contaduría y administración, 64(2), 1–22. https:// doi.org/10.22201/fca.24488410e.2018.1491 sánchez castañeda, j. (2017). mercado de productos agrícolas ecológicos en colombia. suma de negocios, 8(18), 156–163. https://doi.org/10.1016/j.sumneg.2017.10.001 schifferstein, h. n. j., & ophuis, p. a. m. o. (1998). health-related determinants of organic food consumption in the netherlands. food quality and preference, 9(3), 119–133. https://doi. org/10.1016/s0950-3293(97)00044-x the har tman group. (2020, june 2). the culture of organic to d ay : wh o b uys o rganic an d why. ht t ps://w w w. h a r tman-group.com/newsletters/1291505642/the-culture-of organic-today-who-buys-organic-and-why törrönen, r., kolehmainen, m., sark kinen, e., poutanen, k., mykkänen, h., & niskanen, l. (2013). berries reduce postprandial insulin responses to wheat and rye breads in healthy women. the journal of nutrition, 143(4), 430–436. https://doi. org/10.3945/jn.112.169771 törrönen, r., sarkkinen, e., niskanen, t., tapola, n., kilpi, k., & niskanen, l. (2012). postprandial glucose, insulin and glucagon-like peptide 1 responses to sucrose ingested with berries in healthy subjects. british journal of nutrition, 107(10), 1445–1451. https://doi.org/10.1017/s0007114511004557 vapa-ta n kosić, j., ignjatijev ić, s., k ra njac, m., lek ić, s., & prodanović, r. (2018). willingness to pay for organic products on the serbian market. international food and agribusiness management review, 21(6), 791–801. https://doi.org/10.22434/ ifamr2017.0068 veldstra, m. d., alexander, c. e., & marshall, m. i. (2014). to certify or not to certify? separating the organic production and certification decisions. food policy, 49(2), 429–436. https://doi. org/10.1016/j.foodpol.2014.05.010 willer, h., & lernoud, j. (eds.). (2019). the world of organic agriculture: statistics and emerging trends 2019. research institute of organic agriculture fibl, ifoam organics international. zepeda, l., chang, h. s., & leviten-reid, c. (2006). organic food demand: a focus group study involving caucasian and africanamerican shoppers. agriculture and human values, 23, article 385. https://doi.org/10.1007/s10460-006-9001-9 https://doi.org/10.1021/jf020690l https://doi.org/10.1080/10454446.2015.1048018 http://www.fedeorganicos.org/wp-content/uploads/2016/07/tesismaestria.pdf http://www.fedeorganicos.org/wp-content/uploads/2016/07/tesismaestria.pdf https://doi.org/10.1016/j.appet.2011.03.012 https://doi.org/10.1017/s1742170510000499 https://doi.org/10.1017/s1742170510000499 https://doi.org/10.1300/j046v09n02_03 https://doi.org/10.1300/j046v09n02_03 https://doi.org/10.22201/fca.24488410e.2018.1491 https://doi.org/10.22201/fca.24488410e.2018.1491 https://doi.org/10.1016/j.sumneg.2017.10.001 https://doi.org/10.1016/s0950-3293(97)00044-x https://doi.org/10.1016/s0950-3293(97)00044-x https://www.hartman-group.com/newsletters/1291505642/the-culture-oforganic-today-who-buys-organic-and-why https://www.hartman-group.com/newsletters/1291505642/the-culture-oforganic-today-who-buys-organic-and-why https://www.hartman-group.com/newsletters/1291505642/the-culture-oforganic-today-who-buys-organic-and-why https://doi.org/10.3945/jn.112.169771 https://doi.org/10.3945/jn.112.169771 https://doi.org/10.1017/s0007114511004557 https://doi.org/10.22434/ifamr2017.0068 https://doi.org/10.22434/ifamr2017.0068 https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2014.05.010 https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2014.05.010 https://doi.org/10.1007/s10460-006-9001-9 449builes gaitán and hurtado pérez: segmentation of colombian organic food consumers focused on the consumption of the andean blackberry supplementary material 1. socioeconomic consumer survey on the willingness to pay for organic andean blackberry 2019. 1. date survey was conducted _ _ _ _ _ _ _ _ 2. code of the surveyor _ _ _ _ _ _ _ _ 3. questionnaire number _ _ _ _ _ _ _ _ 4. city _ _ _ _ _ _ _ _ 5. place of application of the survey [ ] carulla place: _ _ _ _ _ _ _ _ [ ] éxito place: _ _ _ _ _ _ _ _ [ ] euro place: _ _ _ _ _ _ _ _ [ ] merkepaisa place: _ _ _ _ _ _ _ _ [ ] la vaquita place: _ _ _ _ _ _ _ _ [ ] other place: _ _ _ _ _ _ _ _ a. consumer id socioeconomic characterization 6. name of respondent _ _ _ _ _ _ _ _ 7. cell phone number _ _ _ _ _ _ _ _ 8. e-mail _ _ _ _ _ _ _ _ 9. age _ _ _ _ _ _ _ _ 10. gender [ ] male [ ] female 11. civil status [ ] single [ ] married [ ] divorced [ ] other 12. employment status [ ] student [ ] employee [ ] independent [ ] unemployed [ ] housewife [ ] retired 13. socioeconomic stratum _ _ _ _ _ _ _ _ 14. neighborhood _ _ _ _ _ _ _ _ 15. education level [ ] pre-school [ ] primary [ ] incomplete primary [ ] secondary [ ] incomplete secondary [ ] undergraduate [ ] graduate [ ] technical technologist [ ] other 16. profession/occupation _ _ _ _ _ _ _ _ 17. number of members of consumer’s household _ _ _ _ _ _ _ _ b. consumer lifestyle 18. do you eat food without preservatives? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 19. do you eat processed foods? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 20. do you follow a low-salt diet? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 21. do you have regular medical check-ups? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 22. do you practice any sport? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 23. do you exercise? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 24. do you sleep between 7 and 8 hours per day? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 25. do you practice any type of physical/mental/ spiritual therapy? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 26. do you consume alcoholic beverages? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 27. do you consume alcoholic beverages? [ ] yes [ ] no 28. do you consume fruits and vegetables on a regular basis? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 29. do you consume red meat in moderation? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 450 agron. colomb. 39(3) 2021 30. do you consume sugar in moderation? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 31. do you consider that there is a balance between your work and personal life? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 32. does anyone in your family suffer from any disease? yes [ ] no [ ] c. consumer lifestyle 33. do you avoid using plastic bags (at the grocery store, at home, etc.)? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 34. do you dispose your household garbage in different containers? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 35. do you take actions in your home that allow you to save energy and water? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree d. important consumer criteria when buying blackberry and buying habits 36. do you know the benefits of blackberry? [ ] none [ ] some [ ] all 37. where do you buy blackberry? supermarkets [ ] farmers’ markets [ ] neighborhood store [ ] market place [ ] particular supplier [ ] other [ ] e. consumer attitude towards organic food when buying organic food (fruits and vegetables), how important are the following criteria for you? 38. region of origin [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 39. price [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 40. packing [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 41. brand [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 42. nutritional value [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 43. appearance [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 44. color [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 45. firmness [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 46. maturity level [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 47. vitamin c content [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 48. iron content [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 49. calcium content [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 50. phosphorus content [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 51. antioxidant properties [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 52. the information available on the label (nutritional information, ingredients, etc.) of the blackberry packing [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 53. that it does not generate environmental impacts in its production [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 451builes gaitán and hurtado pérez: segmentation of colombian organic food consumers focused on the consumption of the andean blackberry 54. safety [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 55. that its production takes place under a fair-trade framework [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 56. in what presentation do you buy blackberry? [ ] fresh [ ] fruit flesh [ ] juice [ ] nectar [ ] pastry shop [ ] other 57. what are your ways of using and consuming blackberry? [ ] fresh [ ] fruit flesh [ ] juice [ ] nectar [ ] pastry shop [ ] other 58. how much is the monthly blackberry consumption (kg/month) of your household? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 58. price of blackberry consumed (per lb, kg)? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 59. ¿do you consume organic blackberry? [ ] yes [ ] no 59.1 price you pay for organic blackberry (per lb, kg) _ _ _ _ _ _ _ _ 59.2 where do you buy organic blackberry? supermarkets [ ] specialized stores [ ] farmers' markets [ ] particular supplier [ ] other [ ] name of the supplier e. consumer attitude towards organic food when buying organic food (fruits and vegetables), how important are the following criteria for you? 60. region of origin [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 61. price [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 62. packing [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 63. brand [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 64. nutritional value [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 65. appearance [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 66. the information available on the label (nutritional information, ingredients, etc.) of the blackberry package [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 67. that is at discount [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important 68. taste [ ] not important at all [ ] not very important [ ] indifferent [ ] important [ ] very important do you consider organic food (fruits/vegetables) 69. is of superior quality? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 70. does not affect the environment? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 71. is healthier? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 72. is more nutritious? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 73. is more expensive? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 74. is trendy? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 75. helps prevent and reverse the development of diseases? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 452 agron. colomb. 39(3) 2021 76. the main reason why you consume organic food is: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 77. what organic foods do you eat? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 78. how do you identify organic foods? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ f. consumer’s confidence in suppliers and organic certification 79. do you trust that the people/entities that market organic food are marketing real organic food? [ ] always [ ] usually [ ] sometimes [ ] rarely [ ] never 80. do you know about organic food certification? [ ] yes [ ] no 81. do you trust the label of organic food? [ ] yes [ ] no 82.1 when consuming organic fruits/vegetables, do you only buy those that are certified organic? yes [ ] no [ ] 82.2 is it important to you that the organic food you are buying is certified/sealed as organic? [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree g. consumption of organic fruits/vegetables and willingness to pay for organic blackberries 83. where do you buy your organic vegetables/fruits? supermarkets [ ] specialized shops [ ] farmers' markets [ ] particular supplier [ ] other [ ] 84. for whom do you buy organic fruits and vegetables? for all the family [ ] for a member of the family [ ] for me [ ] 85. how often do you buy organic vegetables/fruits? [ ] once a year [ ] twice a year [ ] every 2/3 months [ ] every month [ ] several times/month [ ] every week 86. are you willing to pay out of your income to acquire organic arrears? yes [ ] no [ ] 86.1. how much are you willing to pay for organic blackberry? (per lb/kg) _ _ _ _ _ _ _ _ h. barriers to the consumption of organic vegetables and fruits do you consider any of the following as reasons that hinder the consumption of organic food? 87. organic fruits and vegetables are very expensive [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 88. the appearance of organic fruits and vegetables is not attractive [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 89. low availability in stores/supermarkets [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 90. organic vegetables/fruits generally come in plastic packaging [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 91. there is no constant supply [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 92. there is little variety of organic fruits/vegetables [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 93. little information/education on organic ruits/vegetables [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 94. many organic foods do not have a certification [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree 95. multiple certifications on fruit packages [ ] strongly disagree [ ] disagree [ ] undecided [ ] agree [ ] strongly agree heterosis for ether extract production and its components in seed of cucurbita argyrosperma received for publication: 22 april, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.64253 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, palmira (colombia). * corresponding author: mpvaldesr@unal.edu.co agronomía colombiana 35(3), 293-300, 2017 heterosis for ether extract production and its components in seed of cucurbita argyrosperma heterosis para producción de extracto etéreo y sus componentes en semilla de cucurbita argyrosperma magda piedad valdés1*, sanín ortiz1, and franco alirio vallejo1 abstract resumen twenty-one genotypes (six parental lines and 15 direct crosses) of butternut squash (curcurbita argyrosperma subsp. sororia) were evaluated at the experimental center of the universidad nacional de colombia in candelaria (valle del cauca, colombia) during the second semesters of 2012 (2012b) and the first semester of 2013 (2013a). heterotic effects (average, variety, and specific) were determined for ether extract production per plant (eepp) and the following components: percentage ether extract (ee) in seed, seed weight per fruit (swf), 100-seed weight (100sw), and number of fruits per plant (nfp). the methodology of gardner and eberhart (1966) was used in a randomized complete block experiment design with four replicates (five plants per replicate). variety heterosis accounted for 48% of the variation of total heterosis for eepp. variety heterosis was better expressed in 2013 first semester, with significant differences for eepp, swf, and 100-sw; average heterosis was significant for eepp and ee. in 2012 second semester, heterosis was significant for swf, indicating genetic divergence between hybrids and parents. introductions 256 and 132 expressed the greatest effects of variety heterosis for eepp and superior segregants should be selected from these two parental lines. no significant differences were observed on specific heterosis; however, the best hybrid in terms of eepp at 2013 first semester came from crosses 256×132 and 140×260. en el centro experimental de la universidad nacional de colombia (candelaria, valle del cauca, colombia), se evaluaron 21 genotipos de curcurbita argyrosperma subsp. sororia (6 padres y 15 cruzamientos directos) en semestres 2012b y 2013a, para estimar los efectos heteróticos promedio, varietal y específico para producción de extracto etéreo por planta (eepp) y sus componentes: extracto etéreo en la semilla (ee), peso de semilla por fruto (pspf), peso de 100 semillas (pus) y número de frutos por planta (nfp). se utilizó la metodología de gardner y eberhart (1966) y bloques completos al azar con cuatro repeticiones (cinco plantas por repetición). la heterosis varietal explicó el 48% de la variación de la heterosis total para el carácter eepp y se expresó mejor en 2013a, con diferencias significativas (p≤0,05) para eepp, pspf y pus. la heterosis promedia fue significativa para eepp y ee. en 2012b fue significativa (p≤0,05) para pspf, indicando que hay divergencia genética entre híbridos y padres. las introducciones 256 y 132 expresaron los mayores efectos de heterosis varietal para eepp. se sugiere seleccionar segregantes superiores provenientes de estos dos padres. la heterosis específica no presentó diferencias significativas; sin embargo, los mejores híbridos para eepp en 2013a provenían de los cruzamientos 256×132 y 140×260. key words: heterosis, pumpkins, oilseeds, diallel analysis palabras clave: heterosis, calabaza (cucurbita), semillas oleaginosas, análisis dialelo. c. argyrosperma huber, c. ficifolia bouché, c. maxima duchesne, c. pepo l., and c. moschata (duchesne ex lam) duchesne ex poir. nee (1990) and lira (1995) suggested that the species c. argyrosperma is constituted by two subspecies: argyrosperma and sororia. the subspecies argyrosperma is formed by four varieties: argyrosperma, callicarpa, stenosperma, and palmieri. the first three varieties include all cultivated types, while the fourth corresponds to related wild populations. the subspecies sororia l.h. bailey comprises wild introduction the cucurbitaceae family is composed of approximately 118 genera and 825 species. one of its most important genus is cucurbita, which is composed of 20 to27 species according to esquinas and gulick (1983), 15 species according to lira (1995), and 12 to 13 species according to nee (1990). five species of the genus cucurbitaare were domesticated in the new world and have been grown for centuries (merrick, 1990; smartt and simmonds, 1995; valdés, 2014): http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.64253 294 agron. colomb. 35(3) 2017 populations distributed extensively from mexico to nicaragua. whitaker (1981) and lira (1995) suggested that the subspecies sororia is the wild ancestor of the domesticated species based on both its reproductive compatibility and its morphological similarity. its scarce diffusion worldwide is probably attributable to its poor pulp quality as compared to c. moschata or c. pepo. different parts of the plant (f lowers, young stems, tender or mature fruits) are consumed as vegetables (lira, 1995), and its seeds are consumed whole, roasted, toasted, or ground, being the main ingredient in an array of sauces (valdés et al., 2010). due to their high oil (39%) and protein (44%) contents, seeds are the most important product of the fruit (ortiz et al., 2009; nawirskaet al., 2013; valdés, 2014). in colombia, a native or creole butternut squash variety, c. moschata, produces, on average, 400 kgha-1 of seed, and an average yield of 200 lha-1ether extract. this variety may be consumed as food or destined to medicinal and agroindustrial uses (ortiz et al., 2009). its oil is characterized by a high unsaturated fatty acids content (55.28%), in particular linoleic acid (55.11%). oilseed cake contains approximately 51.11% protein and 4604.66 kcal kg-1 energy (ortiz et al., 2009). in greece, the oil obtained from c. pepo is well-known as an alternative source of biodiesel (schinas et al., 2009). the seed of this species has a high oil content and is rich in polyunsaturated fatty acids, such as linoleic (43-56%) and oleic (24-38%), beta and gamma tocopherols (vitamin e), and carotenoids such as luteolin and beta-carotene (lópez et al., 2009). the seed oil of c. maxima has antioxidant properties (nawirska-olszańska et al., 2013) and it is well known for its multiple health benefits such as the prevention of prostate growth, reduction of hypertension, mitigation of hypercholesterolemia and arthritis, reduction of gastric levels, and prevention of cancer. most of the studies conducted on cucurbita seed have focused on oil content, fatty acid profile and intrinsic seed properties. to date no studies have been reported on the heterosis for ether extract production in seeds of cucurbita argyrosperma subsp. sororia. this study aimed to evaluate the average, variety, and specific heterotic effects related to the character of ether extract production per plant and its components in c. argyrosperma subsp. sororia. materials and methods study area the fieldwork was carried out at the experimental centre of the universidad nacional de colombia (unal, as its spanish acronym), located in the municipality of candelaria, valle del cauca, colombia (2°6’ n and 63°3’ w) (espitia et al., 2006). the experimental centre, located at 972 m above sea level, presents an average annual temperature of 26°c, average annual precipitation of 1100 mm, and 76% relative humidity. based on rainfall and sunshine rates, the climate is classified as sub-humid (valdés et al., 2010). the macromolecular evaluation was carried out at the seeds laboratory of unal-palmira campus. genetic material twenty-one genotypes of c. argyrosperma subsp. sororia, obtained from diallel crosses between six selected parental lines (introductions 256, 140, 260, and 132 from central america and 107 and 68 from mexico) and their corresponding 15 direct f1 crosses, were evaluated (fig. 1, 2, 3, 4, 5, and 6). a randomized complete block design was used with four replicates and five plants per replicate, and the three central plants of each plot were evaluated. a planting distance of 3 m between and within the furrow was used. the diallel cross was evaluated in two consecutive semesters: 2012b and 2013a. evaluated features • ether extract production per plant (eepp): the number of fruits per plant (nfp) multiplied by seed weight per fruit (swf) and percentage ether extract (ee) in seed, expressed in g. • ether extract (ee) in seed: ether extract content (%) in seed. • seed weight per fruit (swf): average weight (g) of three fruits randomly taken from each genotype and conditioned at 12% moisture. • 100-seed weight (100-sw): weight (g) of 100 seeds randomly taken from three fruits of each genotype and conditioned at 12% moisture. • number of fruits per plant (nfp): average number of fruits per plant based on three plants of each genotype. heterosis analysis the fixed model (selected parental lines) (griffing, 1956) and method 2 (parental lines and direct hybrids) of the 295valdés, ortiz, vallejo: heterosis for ether extract production and its components in seed of cucurbita argyrosperma a b figure 1. introduction 256 of cucurbita argyrosperma subsp. sororia. figure 2. introduction 140 of cucurbita argyrosperma subsp. sororia. figure 3. introduction 132 of cucurbita argyrosperma subsp. sororia. a, whole fruit; b, fruit cut open at the equatorial diameter. figure 4. introduction 260 of cucurbita argyrosperma subsp. sororia. a, whole fruit; b, fruit cut open at the equatorial diameter. 296 agron. colomb. 35(3) 2017 methodology proposed by gardner and eberhart (1966) was used. the statistical genetic model is the following: yjj’ = µv + ½ (vj + vj’) + θĥjj’ where: yjj’: expected average value of a parental variety (j = j’) or hybrid (j ≠ j’). if j = j’, then θ = 0 and if j ≠ j, then θ = 1. µv: mean of n parental varieties. vj: variety effect of the j-th parental variety. ĥjj’ : effect of heterosis that results when variety j is crossed with variety j’. total heterosis (ĥjj´) break down as follows: ĥjj’ = + (hj + hj’ )+ sjj’ where: ĥ: mean heterosis of all hybrids. hj and hj’: variety heterosis produced by the j-th variety. sjj’: specific heterosis for the cross between varieties j and j’; this is a deviation from the expected mean based on the effects ĥ + hj. the analysis of variance proposed by gardner and eberhart (1966) included the main sources of variation: replicates, genotypes (parental lines and hybrids), error, and total. the source of variation “genotypes” was broken down into effects of varieties (vj) (parental lines), and heterosis (hjj’). on the other hand, total heterosis effect was broken figure 5. introduction 107 of cucurbita argyrosperma subsp. sororia. a, whole fruit; b, fruit cut open at the equatorial diameter. figure 6. introduction 68 of cucurbita argyrosperma subsp. sororia. a, whole fruit; b, fruit cut open at the equatorial diameter. 297valdés, ortiz, vallejo: heterosis for ether extract production and its components in seed of cucurbita argyrosperma down into average heterosis (ĥ), variety heterosis (hj), and specific heterosis (sjj’). • average heterosis (ĥ) is the difference between the average of all hybrids and the average of all parental lines. • variety heterosis (hj) is the difference between the heterosis given by parental lines or variety j in its corresponding hybrids and the average heterosis of all the parental lines. • specific heterosis (sjj’) between parental lines or varieties j and j’ measures the deviation between the observed performance of a specific hybrid and its expected performance, based on variety effect (vj), average heterosis (ĥ), and variety heterosis (hj) (espitiaet al., 2006). software developed by sas institute inc. (2000), sas-9.1 (windows version), and microsoft excel 2010 were used to process results. results and discussion analysis of averages in both semesters, prevailing environmental conditions affected the performance of parental lines and hybrids. in semester 2012b, evaluated features presented higher averages due to the semester precipitation and temperature and how they inf luenced the phenotypic expression. in 2013a, the excess precipitation negatively affected the evaluated features. tab. 1 shows the parental lines and hybrids averages regarding eepp and its components on c. argyrosperma subsp. sororia. the average of both parental lines and hybrids in 2012b was higher than that of 2013a to all the evaluated features, except to the character ee for which parental lines presented a lower average in 2012b. for the feature eepp, the average of hybrids was superior to that of parental lines in both semesters, indicating high genetic diversity. however, no hybrid exceeded the best parental line 107, which presented 293.8 g/plant in 2012b and 86.3 g/plant in 2013a. only hybrid 256×107 yielded a similar value: 216.8 g/plant in 2012b and 125.1 g/plant in 2013a. for the components of the feature eepp (ee, swf, 100-sw, and nfp), the performance of hybrids was similar to that of parental lines in both semesters evaluated, indicating low genetic diversity for these components. table 2 presents the mean squares of the analysis of variance for the character eepp and its components in semesters 2012b and 2013a. for the character eepp, the average squares associated with varieties (six parental lines) and heterosis (15 hybrids) for semester 2012b were highly significant, confirming the existence of genetic diversity between parental lines and between hybrids for this feature. there were no significant differences in semester 2013a, possibly because its genetic expression was affected by unfavorable environmental conditions. these data agree with the environmental effects found in other experiments on the agroindustrial traits of c. moschata duch. (valdes et al., 2010; valdes et al., 2013). the average heterosis of the character eepp and two of its components, ee and 100-sw, was significant in semester 2012b, indicating that genetic variation exists between parental lines to explore heterosis. for the remaining components (swf, 100-sw, and nfp), average heterosis was non-significant, indicating absence of genetic diversity between parental lines to explore heterosis. variety heterosis was highly significant for the character eepp and two of its components, swf and 100-sw, only in semester 2012b, confirming the presence of genetic diversity between the parental lines and these features. variety heterosis was non-significant for components ee and nfp in both semesters, showing little genetic divergence between parental lines. specific heterosis was non-significant to the character eepp and its components in both semesters, indicating that parental lines did not present favorable gene complements in the different hybrids. similar results were observed on the species cucurbita moschata (valdés et al., 2014). estimating heterosis effects on c. argyrosperma subsp. sororia effect of average heterosis table 3 shows the effect of average heterosis on the character eepp and its components. average heterosis was best expressed in 2012b, where there were significant differences for eepp and the component ee. in 2013a, only the component swf presented significant differences. the significance of these characters indicated that, overall, the parental lines used are suitable to explore the effect of heterosis on hybrids regarding the aforementioned features. regarding the other characters (100-sw and nfp), the parental lines used are not suitable to tapping heterosis. 298 agron. colomb. 35(3) 2017 table 1. averages of parental lines and hybrids for the character of ether extract production per plant (eepp) and different components in cucurbita argyrosperma subsp. sororia for two semesters (2012b and 2013a). parental line eepp ee swf 100-sw nfp 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 256 62.6 25.9 40.00 43.21 16.30 11.87 7.62 6.33 9.17 4.83 140 52.4 85.0 37.17 36.84 41.23 30.18 15.86 13.83 3.17 4.00 260 37.5 43.5 30.96 36.12 6.58 8.62 2.55 3.45 19.50 11.00 107 293.8 86.3 36.92 47.05 61.05 21.10 12.17 6.30 13.00 6.25 68 80.8 57.8 36.67 33.58 57.25 39.48 19.77 16.89 3.75 3.13 132 40.1 34.0 34.15 34.60 55.57 54.15 21.91 22.12 2.42 2.13 average of parental lines 94.5 55.4 35.98 38.57 39.66 27.57 13.31 11.49 8.50 5.22 hybrids 256x140 122.9 49.1 40.36 38.64 39.54 29.69 12.55 11.04 7.50 4.42 256x260 108.4 51.6 39.93 36.30 17.27 14.22 5.91 5.73 15.67 9.71 140x260 158.0 61.8 38.35 33.33 32.46 15.83 9.88 5.73 13.00 11.75 256x107 216.8 125.1 40.78 39.95 31.80 28.40 9.49 9.21 17.42 7.67 140x107 189.4 59.1 45.29 40.42 38.38 21.70 13.04 10.10 11.25 6.75 260x107 114.4 32.3 35.44 39.61 16.36 10.97 4.56 4.19 16.75 6.75 256x68 104.1 110.4 41.31 41.30 23.63 29.40 8.79 9.90 10.21 8.83 140x68 85.5 50.1 34.56 37.58 51.12 43.87 15.01 14.13 4.75 2.92 260x68 55.7 64.9 36.94 36.73 19.90 26.40 6.85 7.85 6.42 7.13 107x68 111.1 44.0 39.00 37.22 35.57 27.57 9.25 9.39 7.50 4.42 256x132 199.8 50.4 40.70 36.26 57.76 37.57 17.53 13.05 7.83 3.33 140x132 106.4 54.5 36.07 36.76 67.97 64.93 22.62 20.86 4.50 2.08 260x132 72.3 58.5 38.99 37.35 34.55 25.10 10.20 7.67 5.54 5.38 107x132 119.8 86.1 36.48 40.08 47.90 44.82 15.08 17.46 6.75 4.25 68x132 157.5 95.3 40.93 38.98 60.86 50.30 18.17 15.94 5.50 4.25 average of hybrids 128.1 66.2 39.01 38.03 38.34 31.38 11.93 10.82 9.37 5.98 lsd (5%) 8.99 9.43 6.41 7.31 19.38 21.28 3.88 4.64 6.26 4.51 table 2. square means of variance analysis of ether extract production per plant (eepp) and its components according to the methodology of gardner and eberhart (1966) in a diallel cross, evaluated in two semesters (2012b and 2013a) in cucurbita argyrosperma subsp. sororia. source of variation g.l. eepp ee swf 100-sw nfp 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a replicates 3 22.59 ns 118.25 ns 4.63 ns 37.92 ns 3.17 ns 527.93 ns 9.05 ns 14.795 ns 52.40 ns 24.56 ns genotypes 20 168.87** 26.80 ns 39.27* 41.04 ns 1254.23** 912.8** 126.,43** 115.084** 101.78** 31.20** varieties (vj) 5 358.57** 15.66 ns 54.67* 104.40** 3876.32** 3091.21** 447.45** 408.570** 329.61** 85.97** heterosis (hjj’) 15 105.64** 30.51 ns 34.13 ns 19.92 ns 380.20* 186.77 ns 19.42** 17.256 ns 25.83 ns 12.94 ns average heterosis 1 193.54* 20.08 ns 157.68** 4.87 ns 30.13 ns 249.62 ns 32.86* 7.700 ns 13.04 ns 9.71 ns variety heterosis 5 150.20** 34.15 ns 4.62 ns 33.66 ns 936.16** 136.51 ns 39.72** 18.665 ns 30.81 ns 5.15 ns specific heterosis 9 71.12 ns 29.64 ns 36.80 ns 13.96 ns 110.24 ns 207.70 ns 6.65 ns 17.535 ns 24.49 ns 17.63 ns error 60 40.42 44.52 20.55 26.75 187.75 226.51 7.55 10.802 19.61 10.20 * significant effect (pr>f)<0.05; ** highly significant effect (pr>f)<0.01; ns: not significant. table 3. effect of average heterosis of the feature ether extract production per plant (eepp) and its components during two semesters (2012b and 2013a) to the species cucurbita argyrosperma subsp. sororia. character semester 2012b 2013a eepp 3.36* 1.08 ee 3.03* -0.53 swp -1.33 3.82* 100-sw -1.38 -0.67 nfp 0.87 0.75 * significant effect (pr>f)<0.05 effect of variety heterosis table 4 shows the effects of variety heterosis for all evaluated characters. variety effects varied between semesters. however, parental line 256 presented positive effects in both semesters to the character eepp and its components swf, 100-sw, and nfp, indicating that it is a stable parental line and can be used in recurrent selection programs to multiply these characters. 299valdés, ortiz, vallejo: heterosis for ether extract production and its components in seed of cucurbita argyrosperma parental line 132 presented positive effects for both semesters to the character eepp and its components ee and swf, indicating that this parental line also has important additive genetic effects that can be used in selection programs to multiply these characteristics. if the objective of a breeding program is to increase the percentage of ether extract on seed and, at the same time, ether extract production per plant, parental lines 256 and 132 should be considered for hybridization and selection programs. effect of specific heterosis specific heterosis helps identify hybrids with better characteristics than those of their parental lines. the significance of this heterosis indicates presence of dominance effects, probably attributable to favorable gene complementation in the crosses in which they form part. table 5 shows the effects of specific heterosis, which varied between semesters. for the character eepp, the effects of hybrids 256×132 and 140×260 were significant for semester 2012b, indicating that these hybrids were superior to the average of their parental lines and the overall average. in semester 2013a, no significant values were obtained. hybrid 140×107 was outstanding in terms of percentage of ee in semester 2012b, presenting positive, significant values. in semester 2013a, although there were hybrids presenting positive values, these were non-significant, suggesting a reduced variability among parental lines and possibly a marked environmental effect even on hybrids. table 4. effects of variety heterosis of the character ether extract production per plant and its components during two semesters (2012b and 2013a) for cucurbita argyrosperma subsp. sororia. parental line character component eepp ee swf 100-sw nfp 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 256 4.38 2.87 -0.001 -1.75 6.26 3.44 1.50 1.29 2.61 1.22 140 2.64 -2.89 -0.70 0.001 8.66 3.47 2.09 0.78 1.20 0.12 260 -0.45 -0.95 1.16 -0.49 -1.25 -6.63 -0.18 -1.71 -2.87 -0.18 107 -7.19 -1.16 0.02 -2.46 -16.11 -2.63 -1.49 1.66 0.95 -0.52 68 -2.48 0.72 -0.92 2.91 -8.95 -0.80 -3.62 -1.92 -0.75 0.47 132 3.10 1.42 0.44 1.80 11.38 3.16 1.69 -0.10 -1.14 -1.10 table 5. effects of specific heterosis of the character ether extract production per plant and its components during two semesters (2012b and 2013a) for cucurbita argyrosperma subsp. sororia. hybrid character component eepp ee swf 100-sw nfp 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 2012b 2013a 256×140 -3.85 ns -1.69 ns -0.56 ns 0.90 ns -2.82 ns -2.06 ns -1.40 ns -0.44 ns -3.35 ns -2.09 ns 256×260 -1.46 ns -1.30 ns 0.26 ns -0.59 ns 2.15 ns 3.35 ns 0.89 ns 1.93 ns 0.72 ns 0.00 ns 256×107 3.32 ns 4.11 ns -0.72 ns -0.43 ns 4.31 ns 7.29 ns 0.96 ns 0.62 ns 1.90 ns 0.68 ns 256×68 -2.02 ns 2.19 ns 0.87 ns 2.28 ns -9.14 ns -2.73 ns -1.40 ns -0.41 ns 1.02 ns 2.42 ns 256×132 4.01 * -3.31 ns 0.15 ns -2.16 ns 5.51 ns -5.86 ns 0.95 ns -1.70 ns -0.30 ns -1.02 ns 140×260 5.75 * 2.52 ns 0.79 ns -2.13 ns 2.46 ns -4.23 ns 0.15 ns -1.30 ns 2.46 ns 3.56 ns 140×107 2.82 ns 0.31 ns 5.90 * 1.47 ns -3.98 ns -8.60 ns -0.20 ns -1.73 ns 0.14 ns 1.28 ns 140×68 -1.63 ns -1.04 ns -3.77 ns -0.01 ns 3.49 ns 2.56 ns 0.11 ns 0.59 ns -0.04 ns -1.99 ns 140×132 -3.09 * -0.10 ns -2.36 ns -0.23 ns 0.85 ns 12.32 ns 1.34 ns 2.88 ns 0.78 ns -0.76 ns 260×107 -0.84 ns -2.23 ns -2.71 ns 1.51 ns 1.23 ns 1.55 ns 0.25 ns 0.04 ns 1.55 ns -1.92 ns 260×68 -0.78 ns 0.58 ns -0.14 ns 0.00 ns -0.50 ns 5.96 ns 0.88 ns 1.98 ns -2.46 ns -0.98 ns 260×132 -2.66 ns 0.44 ns 1.80 ns 1.21 ns -5.34 ns -6.63 ns -2.16 ns -2.64 ns -2.28 ns -0.66 ns 107×68 -1.31 ns -3.45 ns 0.08 ns -3.00 ns 2.80 ns -3.10 ns -0.23 ns -1.27 ns -1.95 ns -0.96 ns 107×132 -3.98 ns 1.25 ns -2.55 ns 0.45 ns -4.36 ns 2.85 ns -0.78 ns 2.35 ns -1.64 ns 0.93 ns 68×132 5.73 ns 1.73 ns 2.96 ns 0.72 ns 3.34 ns -2.69 ns 0.65 ns -0.88 ns 3.43 ns 1.50 ns 300 agron. colomb. 35(3) 2017 it is therefore recommended to conduct studies on the response of parental lines and hybrids in additional contrasting environments. the effects of specific heterosis to components swf, 100-sw, and nfp presented positive but non-significant values, indicating that no genetic complementation exists between their parental lines, even though their geographic origin differs. conclusions the group of parental lines used allowed the effect of average heterosis to be explored to the character eepp and its ee components. parental lines 256 and 132 proved best to tap heterotic effects, based on the effect of average and variety heterosis. furthermore, of all the parental lines evaluated, their stability was the highest to begin a crossbreeding program to select superior-performing segregants to the character eepp. the average heterosis of hybrids 256×132 and 140×260 was superior to that of their parental lines and the overall average to the character eepp in 2012b. hybrid 140×107 was outstanding regarding the ee component, also during 2012b. in the case of semester 2013a, although several hybrids presented positive values, these were non-significant. acknowledgments the authors want to extend sincere thanks to the genetic improvement, agronomy, and vegetable seed production program of the universidad nacional de colombia-palmira campus. literature cited espitia, c.m.m., c.f.a. vallejo, and h. aramendiz. 2006. evaluación agronómica de siete híbridos experimentales f1 de zapallo (cucurbita moschata duch. ex poir). temas agrarios 11(1), 32-42. esquinas a.j.t and p.j. gulick. 1983. genetic resources of cucurbitaceae: a global report. international board for plant genetic resources ibpgr secretariat, rome, italy. retrieved from: http://www.bioversityinternational.org/e-library/publications/ detail/genetic-resources-of-cucurbitaceae-a-global-report gardner, c.o. and s.a. eberhart. 1966. analysis and interpretation of the variety cross diallel and related populations. biometrics 22, 439-452. doi: 10.2307/2528181 griffing, b. 1956. concept of general and specific combining ability in relation to diallelic crossing systems. aus. j. biol. sci. 9(4), 463-493. lira-saade, r. 1995. estudios taxonómicos y ecogeográficos de las cucurbitaceae latinoamericanas de importancia económica: cucurbita, sechium, sicana y cyclanthera. systematic and ecogeographic studies on crop gene pools. 9. international plant genetic resources institute, rome, italy. lópez, h.o.d., c.t. márquez, i.s. salomón, and s.m.l. gonzález. 2009. extracción de lípidos de las semillas de cucurbita pepo l. (calabaza). centro de investigación y desarrollo de medicamentos (cidem), habana, cuba. merrick, l.c. 1990. systematics and evolution of a domesticated squash, cucurbita argyrosperma, and its wild and weedy relatives. pp. 77-95. in: bates, d.m., r.w. robinson, and c. jeffrey (eds.). biology and utilization of the cucurbitaceae. cornell university press, ithaca, ny, usa. nawirska-olszańska, a., a. kita, a. biesiada, a. sokół-łętowska, and a.z. kucharska. 2013. characteristics of antioxidant activity and composition of pumpkin seed oils in 12 cultivars. food chem. 139 (1-4), 155-161. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.02.009 nee, m. 1990. the domestication of cucurbita (cucurbitaceae). econ. bot. 44 (3 supplements). doi: 10.1007/bf02860475 ortiz, g.s., l.s.c. pasos, a.x.c. rivas, r.m.p. valdés, and c.f.a. vallejo.2009. extracción y caracterización de aceite de semillas de zapallo. acta agron. 58 (3), 145-151. schinas, p., g. karavalakis, c.davaris, g. anastopoulos, d. karonis, f. zannikos, s. stournas, and e. lois. 2009.pumpkin (cucurbita pepo l.) seed oil as an alternative feed stockfor the production of biodiesel in greece. biomass bioenergy 33(1), 44-49. doi: 10.1016/j.biombioe.2008.04.008 smartt, j. and n.w. simmonds. 1995. evolution of crop plants. 2nd ed. longmann scientific and technical, oxford, uk. valdés, r.m.p., ortiz, g.s., baena, g.d., and c.f.a. vallejo. 2010. evaluación de poblaciones de zapallo cucurbita moschata duch. por caracteres de importancia agroindustrial. acta agron. 59(1), 91-96. valdés, r.m.p., g.s. ortiz, g.d. baena, and c.f.a. vallejo. 2013. evaluación de siete poblaciones de zapallo para caracteres de importancia agroindustrial. 250 p. in: ortiz, g.s. (ed.) zapallo para consumo en fresco y fines agroindustriales: investigación y desarrollo. editorial feriva s.a., cali, colombia. valdés, r.m.p. 2014. capítulo 10: recursos genéticos de zapallo cucurbita sp. pp. 253-270. in: hidalgo, h.r. and c.f.a. vallejo (eds.). bases para el estudio de recursos genéticos de especies cultivadas. editorial feriva s.a., cali, colombia. valdés, r.m.p., g.s. ortiz, and c.f.a. vallejo. 2014. efectos heteróticos para el carácter extracto etéreo en la semilla de zapallo cucurbita moschata duch. revista udca act. div. cient. 17(2), 371-379. whitaker, t.w. 1981. archeological cucurbits. econ. bot. 35(4), 460-466. doi: 10.1007/bf02858596 http://www.bioversityinternational.org/e-library/publications/detail/genetic-resources-of-cucurbitaceae-a-global-report/ http://www.bioversityinternational.org/e-library/publications/detail/genetic-resources-of-cucurbitaceae-a-global-report/ http://dx.doi.org/10.2307/2528181 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.02.009 http://dx.doi.org/10.1007/bf02860475 http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2008.04.008 http://dx.doi.org/10.1007/bf02858596 antioxidant compounds in diploid potato: effect of the foliar application of magnesium and manganese received for publication: 10 may, 2019. accepted for publication: 9 november, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.79629 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: mmlopezr@unal.edu.co agronomía colombiana 38(3), 325-334, 2020 abstract resumen the potato is a good source of compounds with high antioxidant activity such as phenolic acids, anthocyanins, and carotenoids. these contents can be affected by agronomic practices such as fertilization. this research evaluated the effect of foliar fertilization with magnesium and manganese on the content of phenolic compounds, anthocyanins, and carotenoids, and the antioxidant activity of cooked tubers of four potato cultivars of the phureja group. we determined the antioxidant activity and the content of total phenol, total anthocyanins, phenolic acids and carotenoids. the cultivar violeta showed the highest content of total phenols and the highest antioxidant activity. a significant effect of magnesium fertilization was observed that increased the content of total phenols in the cultivar criolla colombia and reduced it in cultivars violeta and milagros. these results suggest a high inf luence of the genotype on the response of the evaluated variables. therefore, the cultivar violetta is recommended for the in vivo study of antioxidant activity, as it showed the highest values when compared to the other cultivars. la papa es una buena fuente de compuestos con alta actividad antioxidante como los ácidos fenólicos, las antocianinas y los carotenoides, cuyos contenidos se pueden ver afectados por prácticas agronómicas como la fertilización. el presente estudio evaluó el efecto de la fertilización foliar con magnesio y manganeso sobre el contenido de compuestos fenólicos, antocianinas y carotenoides, y la actividad antioxidante en tubérculos cocidos de cuatro cultivares de papa del grupo phureja. se determinó la actividad antioxidante y el contenido de fenoles totales, antocianinas totales, ácidos fenólicos y carotenoides. el cultivar violeta presentó los mayores contenidos de fenoles totales y la mayor actividad antioxidante. se observó un efecto significativo de la fertilización con magnesio, que aumentó el contenido de fenoles totales en el cultivar criolla colombia y lo redujo en los cultivares violeta y milagros. estos resultados sugieren alta inf luencia del genotipo sobre la respuesta de las variables evaluadas. como consecuencia, el cultivar violeta es recomendado para el estudio de actividad antioxidante in vivo, teniendo en cuenta que mostró los mayores valores, comparado con los demás cultivares. key words: phureja group, phenolic acids, anthocyanin, carotenoids. palabras clave: grupo phureja, ácidos fenólicos, antocianina, carotenoides. antioxidant compounds in diploid potato: effect of the foliar application of magnesium and manganese compuestos antioxidantes en papa diploide: efecto de la aplicación foliar de magnesio y manganeso maría margarita lópez-rodríguez1* and carlos eduardo ñústez-lópez1 introduction the potato (solanum tuberosum l.) is considered the fourth most important crop in terms of planted area and the third most consumed food by humans. this tuber plays a key role in food security and constitutes a high portion of the human diet in developing countries (ezekiel et al., 2013; devaux et al., 2014; fao, 2018). potato tubers are consumed worldwide and are cooked in different ways. however, eating unpeeled boiled potatoes is predominant in many regions (camire et al., 2009). potatoes contain a wide range of phytochemicals such as phenolic acids, anthocyanins and carotenoids, and diploid potatoes known as the phureja group are considered an important source of these phytochemicals (pillai et al., 2013; narvaez-cuenca et al., 2018). hydroxycinnamic acids are the predominant acids in potatoes, and within these, chlorogenic acid is the most abundant (mattila and hellström, 2007; piñeros et al., 2017). anthocyanins are water-soluble phenolic compounds that belong to the f lavonoid group and are responsible for the red, blue and purple color in fruits and vegetables (fang, 2015; tierno et al., 2015). they are also present in the skin and f lesh of potato tubers (brown, 2008). carotenoids are lipophilic pigments responsible for the yellow, orange, and red colors in vegetables (rodríguez-amaya, 2018). these phytochemical compounds are metabolites with antioxidant activity http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.79629 326 agron. colomb. 38(3) 2020 that protects cells from oxidative stress damage, play an important role in the tuber organoleptic properties and provide multiple benefits for the human body (craft et al., 2012; ezekiel et al., 2013; bellumori et al., 2017). the concentration of these compounds with antioxidant activity in potato tubers is affected by factors such as the genotype, environment, agronomic crop management, and postharvest processes (andré et al., 2009; ezekiel et al., 2013; lachman et al., 2016). among the agronomic factors, fertilization is important because a balanced management of nutrients ensures that plants can reach their genetic potential ref lected in the quality and yield parameters (gómez, 2005). there is scarce information about the effect of plant nutrition on the content of phenolics and carotenoids or their antioxidant activity in potato tubers. in colombia, research on macro and micronutrients has been conducted solely to analyze their effect on yield and quality of commercial potato cultivars (gómez et al., 2006; palacios et al., 2008). magnesium (mg) and manganese (mn) are two of the essential plant nutrients involved in multiple biological functions (farzadfar et al., 2017). although these elements have been studied in different topics such as tuber yield and quality (pérez et al., 2008; villa et al., 2011), there are no reports in connection with their antioxidant activity. the purpose of this research was to evaluate the effect of foliar applications of magnesium and manganese on the antioxidant activity, total phenol, total anthocyanins, phenolic acids, and carotenoid contents of four diploid potato cultivars, criolla colombia, paola, milagros and violeta. materials and methods plant material tubers of diploid potato cultivars with different colors of skin and flesh were used for this study. the cultivars criolla colombia and paola had yellow skin and f lesh; the cultivar milagros had red skin and yellow f lesh, and the cultivar violeta had purple skin and purple and white f lesh (fig. 1). a b c d figure 1. tubers of cultivars a) criolla colombia, b) paola, c) milagros and d) violeta. 327lópez-rodríguez and ñústez-lópez: antioxidant compounds in diploid potato: effect of the foliar application of magnesium and manganese chemicals ethanol, methanol, folin ciocalteu reagent, 2,2 -̓azinobis-(3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid) (abts), acetate trihydrate, iron(iii) chloride hexahydrate, glacial acetic acid, chlorhidric acid, sodium carbonate and 2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine (tptz) were purchased from panreac. gallic acid was obtained from alfa. the 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (trolox), and standards of zeaxanthin, antheraxanthin and lutein were obtained from sigma aldrich. acetonitrile, butyl hydroxytoluene (bht), hexane, and triethylamine were obtained from j.t. baker. standards of chlorogenic acid and caffeic acid were obtained from chromadex. standards of neochlorogenic acid and cryptochlorogenic acid were obtained from phytolab. water was obtained by a millipore system (emd millipore corp, billerica, ma, usa). foliar fertilization with magnesium and manganese the field experiment was conducted at the experimental farm centro agropecuario marengo of the universidad nacional de colombia, located in mosquera, cundinamarca, colombia (4°41’04.44” n, 74°12’57.46” w, 2543 m a.s.l.) with an annual average precipitation of 750 mm and annual average temperature of 14ºc, from october 2016 to january 2017. the characteristics of the soil used in the experiment are shown in table 1. the experimental design consisted of a randomized block with three replicates. four treatments were evaluated: 1) control (without mg or mn applications), 2) 450 g ha-1 of mg, 3) 300 g ha-1 of mn, and 4) combination of elements, 450 g ha-1 of mg and 300 g ha-1 of mn. the experimental unit was 66 plants per cultivar. applications were split into three foliar sprays, at 60, 75 and 90 d after planting. the source of mg and mn used were chelates (edta). basal fertilizer [10-20-20 (n-p2o5-k2o)] was applied at a rate of 25 g per seed tuber at sowing. potato tubers were harvested at 120 d after planting and a sample of each replicate was collected for cooking. cooking process for each treatment, four tubers of approximately similar size (40-50 g) were selected. whole and unpeeled tubers were washed with tap water and placed in a stainless-steel pot containing boiling water. cooking time tests were performed on each cultivar by piercing the tubers with a knife. the following cooking times were used: 20 min for cultivars criolla colombia and paola and 19 min for cultivars milagros and violeta. after cooking, the samples were cooled at room temperature, placed in sealed plastic bags and frozen at -80°c. the samples were then freeze-dried and pulverized with a blender. each sample was stored in an amber glass f lask at room temperature until use. extraction of phenolic compounds phenolic compounds were extracted using the methods reported by piñeros et al. (2017) and burgos et al. (2013). fifty mg of lyophilized sample was extracted with 1 ml of methanol/water/acetic (50:50:0.1, v/v/v) using sonication at 4°c for 10 min. the mixture was centrifuged at 5000 rpm at 4°c for 15 min and the supernatant was collected. extraction was performed five times. the five supernatants were mixed, f lushed with nitrogen gas, and stored at -20°c until further analyses. determination of total phenols total phenol content was determined using the folin ciocalteu method (waterhouse, 2002). an aliquot 20 µl of the extract solution was taken into a cuvette, and then 1.58 ml of deionized water was added. after 8 min at room temperature, 300 µl of a sodium carbonate solution (20%, w/v) was added, and the mixture was left to stand for 90 min in the dark at room temperature. absorbance was measured at 765 nm with a spectrophotometer (smartspec plus, biorad, richmond, ca, usa). the total phenol concentration was calculated using a gallic acid calibration curve (r2 = 0.9984) ranging from 10 to 100 µg ml-1. data were expressed as mg of gallic acid equivalents per 100 g of potato dry weight (dw). determination of antioxidant activity antioxidant activity was determined by abts and ferric ion reducing antioxidant power (frap) assays. for abts assays, the procedure was carried out according to the method of re et al. (1999) with some modifications. the radical abts was activated by mixing 2.5 mm of a potassium persulfate solution and 7 mm of an abts solution in equal quantities and allowing them to react for 16 h in the dark. the solution was then diluted with 99% ethanol to obtain an absorbance of 0.70 at 734 nm using a spectrophotometer. table 1. chemical and physical characteristics of the soil used in the experiment. ph co ca k mg na al ecec p cu fe mn zn b texture % meq 100-1 mg kg-1 5.6 3.6 17 1 5.9 0.8 0 25.5 86 1.2 249 3.4 50 0.4 clay loam ecec effective cation exchange capacity. 328 agron. colomb. 38(3) 2020 brief ly, 10 µl of each phenolic extract sample was added to 1 ml of abts solution into a cuvette. absorbance was measured at 734 nm. the antioxidant activity was calculated using a trolox acid calibration curve (r2 = 0.9975) ranging from 50 to 800 µm. data were expressed as μm of trolox equivalents per 100 g of potato dw. the frap assay was carried out according to benzie and strain (1996) with some modifications. the frap solution was obtained by mixing 50 ml of 300 mm acetate buffer, ph 3.6; 5 ml of 10 mm tptz solution, 5 ml of fecl3.6h2o and 2.4 ml of deionized water. briefly, 30 µl of each phenolic extract sample were added to 90 µl of deionized water and allowed to react with 900 µl of frap solution for 5 min in a cuvette. absorbance was measured at 593 nm with a spectrophotometer. the antioxidant activity was calculated using a trolox acid calibration curve (r2 = 0.9975) ranging from 50 to 800 µm. data were expressed as μm of trolox equivalents per 100 g of potato dw. determination of total anthocyanins total anthocyanin content was determined according to burgos et al. (2014). for anthocyanin extraction of cultivars criolla colombia, paola and milagros 40 mg of lyophilized sample and 20 mg for cultivar violeta were used. lyophilized samples were extracted with 1 ml of a methanol/1.5 m chloridric acid (80:20, v/v) solution using sonication at 4°c for 5 min and placed in a water bath at 80°c for 5 min. the mixture was centrifuged at 5000 rpm at 4°c for 5 min and the supernatant was collected. extraction was performed four times for cultivars criolla colombia, paola and milagros, and six times for cultivar violeta. the supernatants were mixed and stored at -20°c until analysis. then, 1.5 ml of extract was taken into a cuvette. absorbance was measured at 700, 545 and 515 nm with a spectrophotometer. total anthocyanin concentration was calculated using as reference the extinction coefficient (3.02 x 104) and the molecular weight (718.5 g l-1) of malvidin-3-pcoumarylglycoside for the sample of cultivar violeta and the extinction coefficient (2.73 x 104) and the molecular weight (486.5 g l-1) of pelargonidin-3-glucoside for samples of cultivars criolla colombia, paola and milagros. data were expressed as mg of anthocyanin per 100 g of potato dw. determination of phenolic acids the phenolic extracts were filtered through disposable nylon syringe filter units (0.2 μm, thermo scientific, waltham, ma, usa). the phenolic extract was analyzed according to narváez et al. (2013). separation was performed using a hypersil gold rp-c18 column (150 mm × 2.1 mm, 1.9 μm, thermo scientific). the mobile phase was composed of water/ acetonitrile/acetic acid (99:1:0.1, v/v/v) (solvent a) and acetonitrile/acetic acid (100:0.1, v/v) (solvent b). the elution program consisted of isocratic conditions at 0% b for 5 min; linear gradient from 0 to 60% b for 18 min, and from 60 to 100% b for 1 min; isocratic conditions at 100% b for 3 min; linear gradient from 100 to 0% b for 1 min, and conditioning in isocratic starting conditions at 0% b for 7 min. the volume of injection was 5 μl. the f low rate was 400 µl/min. detection was performed at 325 nm. identification was based on the comparison of retention time and uv spectra of standards. quantification of chlorogenic acid, cryptochlorogenic acid, and neochlorogenic acid were based on the calibration curve with chlorogenic acid ranging from 0.1 to 10 mg l-1 (r2 = 0.9956). quantification of caffeic acid was performed by using a calibration curve with caffeic acid ranging from 0.05 to 10 mg l-1 (r2 = 0.9994). the results were expressed as mg 100 g-1 of potato dw. determination of carotenoids carotenoids were identified and quantified by reversed phase (rp) ultrahigh performance liquid chromatography (uhplc) with diode array detection (dad) (dionex ultimate 3000, thermo scientific, waltham, ma, usa). extraction was carried out according to maurer et al. (2014). under dim light conditions, 250 mg of lyophilized sample were weighed into an amber plastic centrifuge tube and 2 ml of acetone/methanol (2:1, v/v), containing 0.5% (w/v) butylhydroxytoluene (bht), were added, followed by 1 ml of hexane. the mixture was sonicated at 4°c for 20 min and 1.5 ml of cold 1 mol l-1 aqueous sodium chloride was added to the extract. the mixture was centrifuged at 5000 rpm at 4°c for 10 min. the supernatant was collected and stored at 4°c. extraction was performed three times. the three supernatants were mixed and concentrated to 1 ml at 20°c under a nitrogen gas atmosphere. the concentrated extract was filtered through a disposable nylon syringe filter unit (0.2 μm, thermo scientific, waltham, ma, usa) and analyzed by rp-uhplc-dad. separation was performed using an aquity uplc rp18 column (150 mm × 2.1 mm, 1.7 μm, waters, milford, ma, usa) with a temperature of 20°c. the mobile phase was composed of ethyl acetate/triethylamine (100:0.25, v/v) (solvent a), acetonitrile/triethylamine (100:0.25, v/v) (solvent b), and 329lópez-rodríguez and ñústez-lópez: antioxidant compounds in diploid potato: effect of the foliar application of magnesium and manganese acetonitrile/water/triethylamine (50:50:0.25, v/v/v) (solvent c). the elution program consisted of isocratic conditions at 95% b for 1 min; linear gradient from 95 to 65% b for 12 min; isocratic conditions at 65% b for 2.5 min; linear gradient from 65 to 95% b for 2 min; and conditioning in isocratic starting conditions at 95% b for 9.5 min. the volume of injection was 5 μl. the f low rate was 250 µl/min. detection was performed at 450 nm. zeaxanthin, antheraxanthin, and lutein were identified in the extracts by comparing their retention times and uv-vis spectrum against external standards. quantification of each carotenoid was based on calibration curves of standards ranging from 1 to 100 mg l-1 (r2≥0.9993). results were expressed as mg 100 g-1 of potato dw. statistical analysis all analyses were performed using the statistical software r (2019). data were subjected to analysis of variance (anova), and means were compared using the tukey’s test at p≤0.05. results total phenolic content the foliar fertilization with mg (450 g ha-1) had a significant effect on the cultivar criolla colombia, contrasting with cultivars milagros and violeta that showed a reduction when compared to the control. there was no effect on the cultivar paola. the foliar fertilization with mn (300 g ha-1) had a significant effect only on the cultivar milagros reducing the total phenolic content when compared to the control. the two elements in combination did not show a significant effect on any of the cultivars. the cultivar violeta showed the highest mean value for the total phenolic content and it was significantly higher than the cultivars criolla colombia and paola (tab. 2). antioxidant activity by the abts method the foliar fertilization had a significant effect on the cultivars milagros and violeta while the other cultivars did not show a response. these significant effects were observed with mn (300 g ha-1) and mg (450 g ha-1), respectively, that led to a reduction in the antioxidant activity when compared to the control treatment. the cultivar violeta had the highest average value and was significantly superior to the other cultivars (tab. 2). antioxidant activity by the frap method the foliar fertilization had a significant effect on the cultivar criolla colombia. the fertilization with mg (450 g ha-1) increased the antioxidant activity compared to the control. the cultivar violeta showed the highest mean value compared to the cultivars criolla colombia, paola and milagros (tab. 2). total anthocyanin content the foliar fertilization had a significant effect on the cultivar milagros with mg (450 g ha-1) and mg and mn (450 and 300 g ha-1) compared to the control, showing a reduction in the anthocyanin content. there were no significant effects of the foliar fertilizer application on the rest of cultivars. the cultivar violeta showed the highest mean value for the total anthocyanin content among all cultivars (tab. 2). phenolic acid content figure 2 shows a chromatogram with the results for the quantification of phenolic acids with the uhplc. there was a retention time of 9.64 min for the neochlorogenic acid, 11.31 min for the chlorogenic acid, 11.56 min for the cryptochlorogenic acid, and 11.87 min for the caffeic acid. to generate the chromatogram, data were collected from samples of the cultivar violeta as a control (no treatment with mg and mn). a range from 9 to 13 minutes was considered as this range provides the highest peaks for the acids under study. 1 3 4 2 12.512.011.511.010.5 13.010.09.59.0 200 150 100 50 0 250 time (min) a bs or ba nc e (m a u ) figure 2. chromatogram of phenolic acids quantified in boiled potato tubers from cultivar violeta recorded at 325 nm. 1: neochlorogenic acid; 2: chlorogenic acid; 3: cryptochlorogenic acid, and 4: caffeic acid. the foliar fertilization had a significant effect on the cultivar criolla colombia with the treatment mg and mn (450 and 300 g ha-1) showing an increase in the content of chlorogenic acid and neochlorogenic acid compared to the control. similarly, the treatment mg (450 g ha-1) significantly increased the neochlorogenic and caffeic acid contents compared to the control. in cultivar milagros, the mg (450 g ha-1) significantly decreased the cryptochlorogenic acid and caffeic acid content compared to the control. the same effect was observed with the mn (300 g ha-1) on the caffeic 330 agron. colomb. 38(3) 2020 acid content. no significant effect from the fertilization treatment was observed on the cultivar paola (tab. 2), and only a significant reduction in the chlorogenic acid was observed in the cultivar violeta when it was treated with 450 g ha-1 of mg. from all quantified acids, chlorogenic acid was predominant. the cultivar violeta showed the highest mean values for chlorogenic, neochlorogenic and cryptochlorogenic acids. these values were significantly higher when compared to the other cultivars. in the case of the caffeic acid, the cultivar paola showed the highest mean value, statistically higher among all cultivars (tab. 2). carotenoid content figure 3 shows a chromatogram with the results for the quantification of carotenoids with the uhplc. there was a retention time of 3.67 min for antheraxanthin, 4.52 min for lutein, and 4.81 min for zeaxanthin. to generate the chromatogram, data were collected from the samples of the cultivar criolla colombia as a control (no treatment with mg and mn). a range from 3 to 5 min was considered as this range provided the highest peaks for the carotenoids under study. 1 3 2 4.5 5.04.09.53.0 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1.4 time (min) a bs or ba nc e (m a u ) figure 3. chromatogram of the carotenoids quantified in boiled potato tubers from cultivar criolla colombia recorded at 425 nm. 1: antheraxanthin, 2: lutein and 3: zeaxanthin. lutein content did not show a significant effect from the fertilization treatments compared to the control in the four cultivars evaluated. cultivar milagros showed the highest mean value for lutein, but it was not significantly different from the cultivar criolla colombia, which showed the lowest mean value (tab. 2). there was no significant effect of the treatments on the content of antheraxanthin in the cultivars criolla colombia, table 2. antioxidant activity, phenolic compounds, and carotenoids of cooked potato tubers of four diploid cultivars with mg and mn foliar fertilization. cultivar treatment total phenols mg gae/100g dw abts µm trolox/100g dw frap µm trolox/100g dw anthocyanins mg/100g dw chlorogenic acid mg/100g dw c. colombia 0 177.65 ± 40.97 b 988.89 ± 535.69 1269.70 ± 206.14 b 0.54 ± 0.41 33.31 ± 9.25 b mg 259.58 ± 14.61 a 1350.00 ± 190.61 1672.72 ± 82.07 a 1.04 ± 0.45 59.73 ± 7.24 ab mgmn 220.61 ± 26.55 ab 849.00 ± 246.53 1480.30 ± 193.67 ab 1.10 ± 0.47 69.39 ± 20.89 a mn 213.80 ± 24.76 ab 888.89 ± 152.99 1413.64 ± 72.95 b 0.93 ± 0.18 40.74 ± 5.31 ab colombia* 217.91 ± 39.75 c 1019.44 ± 359.54 b 1459.09 ± 204.78 c 0.90 ± 0.43 b 50.79 ± 18.35 b paola 0 255.59 ± 40.42 1261.11 ± 437.37 1792.21 ± 195.19 0.24 ± 0.23 110.55 ± 25.00 mg 261.46 ± 31.78 1255.56 ± 307.44 1982.68 ± 240.79 0.37 ± 0.45 95.30 ± 17.82 mgmn 270.14 ± 29.73 1516.67 ± 34.96 1859.31 ± 282.59 0.29 ± 0.24 97.64 ± 12.69 mn 295.26 ± 73.84 1555.56 ± 442.05 2158.01 ± 377.98 0.46 ± 0.33 124.01 ± 50.24 paola* 270.61 ± 46.81 b 1397.22 ± 353.85 b 1948.05 299.18 b 0.34 ± 0.31 b 106.87 ± 28.34 ab milagros 0 352.30 ± 27.00 a 1966.67 ± 188.56 a 2492.42 ± 389.60 21.47 ± 1.53 a 126.62 ± 21.66 mg 313.33 ± 11.46 b 1644.44 ± 183.38 ab 2169.19 ± 273.18 16.14 ± 2.42 b 95.16 ± 23.50 mgmn 350.19 ± 9.07 a 1994.44 ± 223.52 a 2366.16 ± 137.09 16.17 ± 0.83 b 103.91 ± 14.44 mn 310.05 ± 24.80 b 1572.22 ± 297.71 b 2159.09 ± 219.57 22.42 ± 2.59 a 102.27 ± 11.02 milagros* 331.47 ± 27.36 ab 1794.44 ± 286.52 b 2296.72 ± 290.21 b 19.05 ± 3.50 b 106.99 ± 19.94 a violeta 0 522.25 ± 23.17 a 3672.22 ± 214.39 a 4848.48 ± 637.93 86.86 ± 6.59 230.00 ± 12.55 a mg 454.41 ± 58.74 b 2750.00 ± 583.76 b 4015.15 ± 547.28 76.43 ± 9.30 187.62 ± 33,23 b mgmn 503.94 ± 70.52 ab 3544.44 ± 475.47 a 4643.94 ± 678.88 92.52 ± 25.35 225.99 ± 25.54 ab mn 485.87 ± 40.68 ab 3216.67 ± 273.05 ab 4568.18 ± 876.22 79.23 ± 14.17 213.76 ± 14.93 ab violeta* 491.62 ± 54.42 a 3295.83 ± 530.91 a 4518.94 ± 721.06 a 83.76 ± 15.92 a 214.34 ± 26.22 a treatments: 0 (without fertilization), mg (450 g ha-1), mgmn (450 and 300 g ha-1), and mn (300 g ha-1). abts (2,2’-azinobis-(3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid), frap (ferric ion reducing antioxidant power). different letters after the mean values indicate significant differences by the tukey test (p< 0.05) ± sd. *cultivar mean. nd: not detected. 331lópez-rodríguez and ñústez-lópez: antioxidant compounds in diploid potato: effect of the foliar application of magnesium and manganese milagros and paola. these cultivars showed similar mean values without significant differences. this carotenoid was not detected in the cultivar violeta (tab. 2). there was a significant effect of fertilization with mg (450 g ha-1) on the content of zeaxanthin in the cultivar criolla colombia compared to the control, showing an increase in the carotenoid. in cultivars paola and milagros, the treatments did not have a significant effect, while in cultivar violeta it was not detected (tab. 2). discussion there is very little information about the effect of foliar fertilization with magnesium and manganese in potato. however, documented research findings on fertilization with magnesium in potato plants are in line with the responses observed in this study for the cultivars milagros and violeta. klein et al. (1982) found that the fertilization of potato crops with this element significantly reduced the content of phenols and suggests a possible effect of the phenolase enzymes. despite not finding significant table 2. continuation. antioxidant activity, phenolic compounds and carotenoids of cooked potato tubers of four diploid cultivars with mg and mn foliar fertilization. cultivar treatment neochlorogenic acid mg/100g dw cryptochlorogenic acid mg/100g dw caffeic acid mg/ 100g dw lutein mg/100g dw antheraxanthin mg/ 100g dw zeaxanthin mg/ 100g dw c. colombia 0 3.64 ± 0.42 b 5.50 ± 1.20 3.12 ± 0.76 b 32.37 ± 11.20 17.45± 2.19 100.16± 21.06 b mg 6.14 ± 0.19 a 10.55 ± 1.25 6.11 ± 0.49 a 49.16 ± 28.64 45.07± 30.48 171.38± 36.63 a mgmn 5.55 ± 1.01 a 10.61 ± 3.96 5.50 ± 1.16 ab 43.61 ± 32.10 30.84± 23.13 66.44± 34.60 b mn 4.62 ± 0.17 ab 6.81 ± 0.62 4.39 ± 0.85 ab 32.56 ± 6.80 20.70± 8.29 90.23± 10.94 b colombia* 4.99 ± 1.10 b 8.37 ± 3.01 b 4.78 ± 1.40 b 39.43 ± 20.61 b 28.51± 20.15 107.05± 47.25 a paola 0 6.97 ± 1.34 13.62 ± 3.04 11.28 ± 2.72 92.66 ± 18.17 38.08± 20.02 13.28± 2.71 mg 6.76 ± 0.59 12.56 ± 1.82 10.30 ± 1.46 72.79 ± 16.26 27.77± 13.62 7.95± 3.28 mgmn 6.43 ± 0.13 12.35 ± 0.53 10.40 ± 1.52 67.43 ± 13.74 15.74± 10.10 7.22± 2.57 mn 6.66 ± 0.53 14.52 ± 3.63 11.75 ± 0.90 75.26 ± 30.76 14.27± 9.58 7.21± 6.91 paola* 6.71 ± 0.70 b 13.26 ± 2.36 ab 10.93 ± 1.64 a 77.03 ± 20.30 ab 23.96± 15.63 8.91± 4.49 b milagros 0 5.45 ± 0.33 14.57 ± 1.68 a 3.88 ± 0.65 a 127.22 ± 8.19 13.27± 3.91 32.45± 6.91 mg 5.14 ± 0.49 11.61 ± 1.38 b 2.85 ± 0.17 b 124.03 ± 33.82 22.20± 8.34 29.58± 9.63 mgmn 5.26 ± 0.32 12.49 ± 1.08 ab 3.11 ± 0.23 ab 131.73± 14.56 22.28± 15.93 26.03± 5.17 mn 5.04 ± 0.08 12.09 ± 0.52 ab 3.03 ± 0.26 b 106.13± 0.91 12.87± 1.77 25.34± 3.92 milagros* 5.22 ± 0.33 b 12.69 ± 1.58 ab 3.22 ± 0.52 b 122.28± 19.02 a 17.66± 9.23 28.35± 6.49 b violeta 0 28.91 ± 1.94 46.61 ± 1.68 4.58 ± 0.65 47.88± 4.97 nd nd mg 26.90 ± 3.55 37.53 ± 1.38 3.99 ± 0.17 45.33± 11.38 nd nd mgmn 30.91 ± 6.59 49.76 ± 1.08 4.60 ± 0.23 51.17± 15.11 nd nd mn 24.87 ± 0.50 39.01 ± 0.52 4.24 ± 0.26 57.52± 6.48 nd nd violeta* 27.90 ± 4.06 a 43.23 ± 7.44 a 4.35 ± 0.41 b 67.14± 63.78 ab nd nd treatments: 0 (without fertilization), mg (450 g ha-1), mgmn (450 and 300 g ha-1), and mn (300 g ha-1). different letters after the mean values indicate significant differences by the tukey test (p<0.05) ± sd. *cultivar mean. nd: not detected. differences, hamouz et al. (2006) observe that the content of phenolic compounds decreased with magnesium fertilization. phenolase enzymes such as polyphenol oxidase are associated with the degradation of anthocyanins and oxidation of phenolic compounds in plants (ruenroengklin et al., 2009). in the potato, these enzymes are present in the tubers (tian et al., 2016). the effect of manganese has been reported in other species with a possible action in the activity of phenolase enzymes. farzadfar et al. (2017) evaluated the activity of the enzyme polyphenol oxidase in tanacetum parthenium plants fertilized with this element. the results showed a reduction in the activity of the enzyme related to a greater content of phenolic compounds; however, in this study, mn did not show an effect on these compounds in the four cultivars evaluated. from the treatment responses observed, this research emphasizes the important inf luence of the genotype, as reported by many authors who attributed a wide variation in genotypic differences of antioxidant activity, phenolic 332 agron. colomb. 38(3) 2020 compounds, and carotenoids in potato (andre et al., 2007; reddivari et al., 2007; lachman et al., 2012; tierno et al., 2016; oertel et al., 2017; cuéllar-cepeda et al., 2019). the responses observed in this study showed a greater inf luence of the genotype on the treatments applied, as has been reported by numerous authors who attribute the differences in antioxidant activity and the content of phenolic and carotenoid compounds in potatoes to a wide genotypic variation (andre et al., 2007; reddivari et al., 2007; lachman et al., 2012; tierno et al., 2016; oertel et al., 2017; cuéllar-cepeda et al., 2019). the observed higher content of total phenols and antioxidant activity in the cultivars milagros and violeta compared to cultivars criolla colombia and paola, correspond with the studies of lachman et al. (2012), navarre et al. (2011) and rytel et al. (2014). these studies record values between two and three times higher in red and purple potato tubers compared to yellow tubers. the high antioxidant activity observed in the cultivar violet coincides with the reports of reyes et al. (2005); lachman et al. (2008); valiñas et al. (2017) and cerón-lasso et al. (2018), who show that varieties of potato with purple f lesh contain higher amounts of antioxidant compounds, where anthocyanins are the most representative. there was a high variation in the concentration of phenolic acids among the cultivars evaluated. however, chlorogenic acid exhibited a greater content in all cultivars. these results coincide with the studies by narváez-cuenca et al. (2013) in whole potato tubers of commercial cultivars of colombia, piñeros et al. (2017) in cooked potato tubers of different varieties and cultivars of phureja group of colombia, rytel et al. (2014) in processed yellow and colored potato tubers of czech republic, and gutiérrezquequezana et al. (2020) in whole purple potato tubers of switzerland. the total contents of chlorogenic, cryptochlorogenic, and neochlorogenic acids were lower in the cultivars criolla colombia, paola and milagros than in the cultivar violeta that attained values between two and five times higher. these results are consistent with those reported by ezekiel et al. (2013) and bellumori et al. (2017), who found a much higher concentration of phenolic acids in purple potato tubers. the carotenoid content showed variation among cultivars. in the cultivars of yellow f lesh (‘criolla colombia’, ‘paola’ and ‘milagros’) lutein, antheraxanthin, and zeaxanthin were detected and quantified. in the cultivar violeta, only lutein was detected. these responses are coincident with tatarowska et al. (2019) and kotíková et al. (2016), where the content and type of carotenoids detected were different between cultivars. the higher contents of carotenoids were associated with yellow cultivars compared with the purple ones, and the presence of only lutein in a cultivar similar to violet (skin and f lesh of purple color) was reported. conclusions the responses of the evaluated variables to the treatments applied were different for each cultivar, showing an important effect of the genotype. foliar fertilization with mg had an effect on total phenol content and antioxidant activity. these values increased in cultivar criolla colombia whereas they decreased in cultivar violeta. foliar fertilization with mn reduced the antioxidant activity by the abts method and the content of total phenols and caffeic acid in the cultivar milagros. no significant effects were observed in the other cultivars. the content of carotenoids showed high variability among the cultivars. in the cultivar violeta (purple skin and f lesh), contents of antheraxanthin and zeaxanthin were not detected, while lutein was detected in all cultivars with similar contents. foliar application of mg and mn cannot be recommended as a general agronomic practice if the purpose is to increase the content of phenolic compounds, carotenoids and antioxidant activity in cultivars of the phureja group, as there are genotype-specific responses. this study allows a suggestion for the use of the cultivar violeta in further studies to determine in vivo antioxidant activity. this is a reference cultivar for diploid potato breeding regarding characteristics associated with antioxidant activity. acknowledgments this study was supported by the “convenio especial de cooperación derivado 2. corredor tecnológico agroindustrial-cta”, and the financial support of sistema general de regalías, la secretaría de ciencia y tecnología del departamento de cundinamarca, la secretaria distrital de desarrollo económico de bogotá d.c., universidad nacional de colombia, and agrosavia. 333lópez-rodríguez and ñústez-lópez: antioxidant compounds in diploid potato: effect of the foliar application of magnesium and manganese literature cited andre, c.m., m. ghislain, p. bertin, m. oufir, m.d.r. herrera, l. hoffmann, j. hausman, y. larondelle, and d. evers. 2007. andean potato cultivars (solanum tuberosum l.) as a source of antioxidant and mineral micronutrients. j. agric. food chem. 55(2), 366-378. doi: 10.1021/jf062740i andré, c.m., m. oufir, l. hoffmann, j.f. hausman, h. rogez, y. larondelle, and d. evers. 2009. inf luence of environment and genotype on polyphenol compounds and in vitro antioxidant capacity of native andean potatoes (solanum tuberosum l.). j. food compost. anal. 22(6), 517-524. doi: 10.1016/j. jfca.2008.11.010 bellumori, m., m. innocenti, m. michelozzi, l. cerretani, and n. mulinacci. 2017. coloured-f leshed potatoes after boiling: promising sources of known antioxidant compounds. j. food compost. anal. 59, 1-7. doi: 10.1016/j.jfca.2017.02.004 benzie, f. and j. strain. 1996. the ferric reducing ability of plasma (frap) as a measure of “antioxidant power”: the frap assay. anal. biochem. 239(1), 70-76. doi: 10.1006/abio.1996.0292 brown, c.r., r.w. durst, r. wrolstad, and w. de jong. 2008. variability of phytonutrient content of potato in relation to growing location and cooking method. potato res. 51, 259-270. doi: 10.1007/s11540-008-9115-0 burgos, g., w. amoros, l. muñoa, p. sosa, e. cayhualla, c. sánchez, c. díaz, and m. bonierbale. 2013. total phenolic, total anthocyanin and phenolic acid concentrations and antioxidant activity of purple-f leshed potatoes as affected by boiling. j. food compost. anal. 30(1), 6-12. doi: 10.1016/j.jfca.2012.12.001 burgos, g., l. muñoa, p. sosa, e. cayhualla, r. carpio, and t. felde. 2014. procedures for chemical analysis of potato and sweetpotato samples at cip’s quality and nutrition laboratory. cip communication and public awareness department (cpad), lima. doi: 10.4160/9789290604440 camire, m.e., s. kubow, and d.j. donnelly. 2009. potatoes and human health. crit. rev. food sci. nutr. 49(10), 823-840. doi: 10.1080/10408390903041996 cerón-lasso, m., a.f. alzate-arbeláez, b.a. rojano, and c.e. ñústez-lópez. 2018. composición fisicoquímica y propiedades antioxidantes de genotipos nativos de papa criolla (solanum tuberosum grupo phureja). inf. tecnol. 29(3), 205-216. doi: 10.4067/s0718-07642018000300205 craft, b.d., a.l. kerrihard, r. amarowicz, and r.b. pegg. 2012. phenol-based antioxidants and the in vitro methods used for their assessment. compr. rev. food sci. 11(2), 148-173. doi: 10.1111/j.1541-4337.2011.00173.x cuéllar-cepeda, f., m. parra-galindo, j. urquijo, l. restreposánchez, t. mosquera-vásquez, and c. narváez-cuenca. 2019. inf luence of genotype, agro-climatic conditions, cooking method, and their interactions on individual carotenoids and hydroxycinnamic acids contents in tubers of diploid potatoes. food chem. 288, 127-138. doi: 10.1016/j.foodchem.2019.03.015 devaux, a., p. kromann, and o. ortiz. 2014. potatoes for sustainable global food security. am. j. potato res. 57(3-4),185-199. doi: 10.1007/s11540-014-9265-1 ezekiel, r., n. singh, s. sharma, and a. kaur. 2013. beneficial phytochemicals in potato a review. food res. int. 50(2), 487-496. doi: 10.1016/j.foodres.2011.04.025 fao. 2018. commodity balances crops primary equivalent. url: http://www.fao.org/faostat/en/#data/bc (accessed 10 april 2018). fang, j. 2015. classification of fruits based on anthocyanin types and relevance to their health effects. nutrition 31(11-12), 13011306. doi: 10.1016/j.nut.2015.04.015 farzadfar, s., f. zarinkamar, and m. hojati. 2017. magnesium and manganese affect photosynthesis, essential oil composition and phenolic compounds of tanacetum parthenium. plant physiol. biochem. 112, 207-217. doi: 10.1016/j.plaphy.2017.01.002 gómez, m. 2005. guía técnica para el manejo nutricional de los cultivos: diagnóstico, interpretación y recomendación de planes de fertilización. microfertisa, bogota. gómez, m., m. lópez, and y. cifuentes. 2006. el manganeso como factor positivo en la producción de papa (solanum tuberosum l.) y arveja (pisum sativum l.) en suelos del altiplano cundiboyacense. agron. colomb. 24(2), 340-347. gutiérrez-quequezana, l., a.l. vuorinen, h. kallio, and b. yang. 2020. impact of cultivar, growth temperature and developmental stage on phenolic compounds and ascorbic acid in purple and yellow potato tubers. food chem. 326, 126966. doi: 10.1016/j.foodchem.2020.126966 hamouz, k., j. lachman, p. dvořák, m. jůzl, and v. pivec. 2006. the effect of site conditions, variety and fertilization on the content of polyphenols in potato tubers. plant soil environ. 52(9), 407-412. doi: 10.17221/3459-pse klein, l.b., s. chandra, and n.i. mondy. 1982. effect of magnesium fertilization on the quality of potatoes: total nitrogen, nonprotein nitrogen, protein, amino acids, minerals, and firmness. j. agric. food chem. 30(4), 754-757. doi: 10.1021/jf00112a032 kotíková, z., m. šulc, j. lachman, v. pivec, m. orsák, and k. hamouz. 2016. carotenoid profile and retention in yellow-, purple and red-f leshed potatoes after thermal processing. food chem. 197(a), 992-1001. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.11.072 lachman, j., k. hamouz, m. orsák, v. pivec, and p. dvořák. 2008. the inf luence of f lesh colour and growing locality on polyphenolic content and antioxidant activity in potatoes. sci. hortic. 117(2), 109-114. doi: 10.1016/j.scienta.2008.03.030 lachman, j., k. hamouz, m. orsák, v. pivec, k. hejtmánková, k. pazderů, p. dvořák, and j. čepl. 2012. impact of selected factors cultivar, storage, cooking and baking on the content of anthocyanins in coloured-f lesh potatoes. food chem. 113(4), 1107-1116. doi: 10.1016/j.foodchem.2011.07.077 lachman, j., k. hamouz, m. orsák, and z. kotíková. 2016. carotenoids in potatoes a short overview. plant soil environ. 62(10), 474-481. doi: 10.17221/459/2016-pse mattila, p. and j. hellström. 2007. phenolic acids in potatoes, vegetables, and some of their products. j. food compost. anal. 20(3-4), 152-160. doi: 10.1016/j.jfca.2006.05.007 maurer, m., j. mein, s. chaudhuri, and h. constant. 2014. an improved uhplc-uv method for separation and quantification of carotenoids in vegetable crops. food chem. 165, 475-482. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.05.038 narváez-cuenca, c.e., j.p. vincken, c. zheng, and h. gruppen. 2013. diversity of (dihydro) hydroxycinnamic acid conjugates in colombian potato tubers. food chem. 139 (1-4), 1087-1097. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.02.018 https://doi.org/10.1021/jf062740i 334 agron. colomb. 38(3) 2020 narváez-cuenca, c.e., c. peña, l.p. restrepo-sánchez, a. kushalappa, and t. mosquera. 2018. macronutrient contents of potato genotype collections in the solanum tuberosum group phureja. j. food compost. anal. 66, 179-184. doi: 10.1016/j. jfca.2017.12.019 navarre, d.a., s.s. pillai, r. shakya, and m.j. holden. 2011. hplc profiling of phenolics in diverse potato genotypes. food chem. 127(1), 34-41. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.12.080 oertel, a., a. matros, a. hartmann, p. arapitsas, k.j. dehmer, s. martens, and h.p. mock. 2017. metabolite profiling of red and blue potatoes revealed cultivar and tissue specific patterns for anthocyanins and other polyphenols. planta 246, 281-297. doi: 10.1007/s00425-017-2718-4 palacios, c.a., s. jaramillo, l.h. gonzález, and j.m. cotes. 2008. efecto de la fertilización sobre la calidad de la papa para procesamiento en dos suelos antioqueños con propiedades ándicas. agron. colomb. 26(3), 487-496. pérez, l., l. rodríguez, and m. gómez. 2008. efecto del fraccionamiento de la fertilización con n, p, k y mg y la aplicación de los micronutrientes b, mn y zn en el rendimiento y calidad de papa criolla (solanum phureja) variedad criolla colombia. agron. colomb. 26(3), 477-486. pillai, s.s., d.a. navarre, and j. bamberg. 2013. analysis of polyphenols, anthocyanins and carotenoids in tubers from solanum tuberosum group phureja, stenotomum and andigena. am. j. potato res. 90(5), 440-450. doi: 10.1007/s12230-013-9318-z piñeros-niño, c., c.e. narváez-cuenca, a.c. kushalappa, and t. mosquera. 2017. hydroxycinnamic acids in cooked potato tubers from solanum tuberosum group phureja. food sci. nutr. 5(3), 380-389. doi: 10.1002/fsn3.403 r, core team. 2019. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna. url: http://www.r-project.org/. (accessed 5 may 2018). re, r., n. pellegrini, a. proteggente, a. pannala, m. yang, and c. rice-evans. 1999. antioxidant activity applying an improved abts radical cation decolorization assay. free radic. biol. med. 26(9-10), 1231-1237. doi: 10.1016/s0891-5849(98)00315-3 reddivari, l., a.l. hale, and j.c. miller. 2007. determination of phenolic content, composition and their contribution to antioxidant activity in specialty potato selections. am. j. potato res. 84, 275-282. doi: 10.1007/bf02986239 reyes, l., j. miller, and l. cisneros-zevallos. 2005. antioxidant capacity, anthocyanins and total phenolics in purpleand red-f leshed potato (solanum tuberosum l.) genotypes. am. j. potato res. 82, 271-277. doi: 10.1007/bf02871956 rodríguez-amaya, d.b. 2018. update on natural food pigments a mini-review on carotenoids, anthocyanins, and betalains. food res. int. 124, 200-205. doi: 10.1016/j.foodres.2018.05.028 ruenroengklin, n., j. sun, j. shi, s.j. xue, and y. jiang. 2009. role of endogenous and exogenous phenolics in litchi anthocyanin degradation caused by polyphenol oxidase. food chem. 115(4), 1253-1256. doi: 10.1016/j.foodchem.2009.01.040 rytel, e., a. tajner-czopek, a. kita, m. aniołowska, a.z. kucharska, a. sokół-łętowska, and k. hamouz. 2014. content of polyphenols in coloured and yellow f leshed potatoes during dices processing. food chem. 161, 224-229. doi: 10.1016/j. foodchem.2014.04.002 tatarowska, b., d. milczarek, e. wszelaczyńska, j. pobereżny, n. keutgen, a.j. keutgen, and b. flis. 2019. carotenoids variability of potato tubers in relation to genotype, growing location and year. am. j. potato res. 96(5), 493-504. doi: 10.1007/ s12230-019-09732-9 tian, j., j. chen, f. lv, s. chen, j. chen, d. liu, and x. ye. 2016. domestic cooking methods affect the phytochemical composition and antioxidant activity of purple-f leshed potatoes. food chem. 197(b), 1264-1270. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.11.049 tierno, r., d. hornero-méndez, l. gallardo-guerrero, r. lópezpardo, and j.i. ruiz de galarreta. 2015. effect of boiling on the total phenolic, anthocyanin and carotenoid concentrations of potato tubers from selected cultivars and introgressed breeding lines from native potato species. j. food compost. anal. 41, 58-65. doi: 10.1016/j.jfca.2015.01.013 tierno, r., a. lópez, p. riga, s. arazuri, c. jarén, l. benedicto, and j.i. ruiz de galarreta. 2016. phytochemicals determination and classification in purple and red f leshed potato tubers by analytical methods and near infrared spectroscopy. j. sci. food agric. 96(6), 1888-1899. doi: 10.1002/jsfa.7294 valiñas, m.a., m.l. lanteri, a. ten have, and a.b. andreu. 2017. chlorogenic acid, anthocyanin and f lavan-3-ol biosynthesis in f lesh and skin of andean potato tubers (solanum tuberosum subsp. andigena). food chem. 229, 837-846. doi: 10.1016/j. foodchem.2017.02.150 villa, m., l. rodríguez, and m. gómez. 2011. effect of edaphic and foliar management of manganese on the yield of the criolla colombia cultivar. agron. colomb. 29(3), 447-454. waterhouse, a.l. 2002. determination of total phenolics. current protoc. food analyt. chem. 6(1), 1-8. doi: 10.1002/0471142913. fai0101s06 https://doi.org/10.1007/s00425-017-2718-4 https://doi.org/10.1007/s00425-017-2718-4 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.11.049 3 editorial en nombre de todo el equipo de la revista agronomía colombiana, le expreso mi agradecimiento al profesor phd héctor mauricio parra quijano, quien fue editor en jefe de esta prestigiosa revista entre los años 2017 y 2020. su importante labor en este periodo permitió que agronomía colombiana continuara siendo una de las mejores revistas en ciencias agrarias del país. su impecable trabajo editorial mantuvo la calidad científica que siempre ha caracterizado a nuestra revista. como resultado de su excelente labor como editor, el impacto generado ha permitido proyectar nuevamente la revista al cuartil tres (q3) en la clasificación del scimago journal and country rank (sjr), cuartil que esperamos mantener y mejorar en futuras indexaciones. le deseamos muchos éxitos al profesor parra en su nuevo cargo en nuestra facultad. on behalf of the entire team of the journal agronomía colombiana, i express my gratitude to professor héctor mauricio parra quijano, phd who served as editorin-chief of this prestigious journal between 2017 and 2020. his important labor in this period allowed agronomía colombiana to continue being one of the best agricultural science journals in the country. his impeccable editorial work maintained the scientific quality that has always characterized our journal. as a result of his excellent editorial effort, the impact generated has allowed the journal to be re-projected to quartile three (q3) of the scimago journal and country rank (sjr) classification, a quartile that we hope to maintain and improve in future indexations. we wish professor parra many successes in his new position with our faculty. stanislav magnitskiy editor-in-chief / editor en jefe revista agronomía colombiana selection of soybean (glycine max (l.) merril) genotypes for cultivation in the brazilian brejo paraibano received for publication: 8 july, 2019. accepted for publication: 8 june, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.80842 1 laboratório de melhoramento genético de plantas, departamento de fitotecnia e ciências ambientais, universidade federal da paraíba, areia (brazil). 2 laboratório de genética da soja, departamento de agronomia, universidade federal de viçosa, viçosa (brazil). * corresponding author: guilhermecholanda@gmail.com agronomía colombiana 38(2), 171-177, 2020 abstract resumen soybeans have great commercial value and there are still regions with no indications of promising genotypes, such as brejo paraibano region. the objective of this study was to analyze the adaptability of 20 soybean genotypes selected with a relative maturity degree above 9. the genotypes used were: m8867rr, m8766rr, m9144rr, syn1059 rr, m-soy 9350, st 920 rr, tmg1175rr, m8372ipro, m8527rr, m8644ipro, topazio rr, ufv 16 (capinópolis) and ufvs: berilo rr, 2013, 2012, 2010, 2005, quartzo, 2001, and 2008. a completely randomized experimental design was used with five replicates. the data were subjected to analysis of variance and tukey test to compare the means. from the mahalanobis generalized distance, it was possible to apply the tocher and upgma tests. in addition, using the singh method and canonical correlation, the quantification of the characteristics that contributed most to genetic divergence was evaluated. only ten genotypes reached the physiological maturity, and the following variables were evaluated: hypocotyl length, leaf width and length, plant height, f lower diameter, and seed width and length. the characteristics leaf width, f lower diameter, and seed width were significant (p<0.05) and obtained values above 1 for the ratio between genotypic variation and environmental variation (cvg/cve). the higher means for the significant characteristics were observed in the genotypes syn1059 rr, ufvs: berilo and 2013. the genotypes syn1059 rr, m8766rr, m8867rr, ufvs: berilo, 2012 and 2013 were selected as the most suitable parental material to use in breeding programs. la soya tiene un gran valor comercial y todavía hay regiones sin indicaciones de genotipos tolerantes, como la región del brejo paraibano. el objetivo de este estudio fue analizar la adaptabilidad de 20 genotipos de soya seleccionados con grado de maduración relativo superior a 9. los genótipos utilizados fueron: m8867rr, m8766rr, m9144rr, syn1059 rr, msoy 9350, st 920 rr, tmg1175rr, m8372ipro, m8527rr, m8644ipro, topazio rr, ufv-16 (capinópolis), ufvs: berilo rr, 2013, 2012, 2010, 2005, quartzo, 2001 y 2008. el experimento fue conducido bajo diseño completamente al azar con cinco repeticiones. los datos fueron sometidos a análisis de varianza y test de tukey para comparación de medias. por medio de la distancia generalizada de mahalanobis fue posible aplicar las pruebas de tocher y upgma. además, con el método singh y la correlación canónica evaluamos la cuantificación de las características que más contribuyeron a la divergencia genética. sólo diez genotipos alcanzaron la madurez fisiológica de los cuales se evaluaron las siguientes características: longitud del hipocótilo, longitud y ancho de la hoja, altura de planta, diámetro de la f lor, y longitud y ancho de la semilla. las características del ancho de la hoja, diámetro de la f lor y ancho de la semilla fueron significativas (p<0.05) y obtuvieron entre sí valores superiores a 1 para la relación entre el coeficiente de variación genética y el coeficiente de variación ambiental (cvg/ cva). los promedios más altos de las características significativas se observaron en los genotipos syn1059 rr, ufvs: berilo rr y 2013. los genotipos syn1059rr, m8766rr, m8867rr, ufvs: berilo rr, 2012 y 2013 fueron seleccionados como los materiales parentales más apropiados para usar en programas de mejoramiento. key words: characterization, genetic diversity, genetic breeding, adaptability, superior genotypes. palabras clave: caracterización, diversidad genética, mejoramiento genético, adaptabilidad, genotipos superiores. selection of soybean (glycine max (l.) merril) genotypes for cultivation in the brazilian brejo paraibano selección de genotipos de soya (glycine max (l.) merril) para su cultivo en el brejo paraibano brasileño guilherme chaves de holanda1*, lais tomaz ferreira1, felipe da silva lopes2, and naysa flávia ferreira do nascimento1 introduction soybean (glycine max (l.) merril) is one of the main oleaginous crops in the world (cruz et al., 2016). this quality relates to its productive potential, chemical composition, and nutritive value, which allows it to have multiple uses, for both human and animal feeding. this crop is also of socio-economic importance since it is a raw material that 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 guilhermecholanda@gmail.com 172 agron. colomb. 38(2) 2020 is indispensable to boost several agro-industrial complexes (mauad et al., 2010). brazil is the second-largest producer of soybeans; in the 2017/2018 harvest, it produced 116,996 million t, being only behind the united states, which produced 119,518 million t of this grain (embrapa, 2018). after the 1970s, soybean production became of high relevance to agribusiness. currently the brazilian territory has the availability of natural resources that can be favorable for the maintenance and expansion of its production (silva et al., 2011). however, some regions with production potential do not have recommended and tested genotypes, such as the brejo da paraiba region. plant breeding programs can overcome some limitations, given that soybean cultivars have a broad genetic diversity related to adaptation, especially for photoperiod sensitivity and temperature, which are indispensable factors for crop expansion (viana et al., 2009). it is necessary to access the genetic variability available for future uses in breeding programs since this will make possible the selection of parent plants that will form the population with the highest proportion of desirable recombinants (vasconcelos et al., 2015). in addition to an adequate genotype selection, the success of soybean cultivation depends on several factors. the most important one is the use of high-quality seeds, resulting in high vigor plants that will perform better in the field. the use of high-quality seed allows access to genetic advances, quality assurance, and adaptation technologies in different regions, ensuring higher yields (frança-neto et al., 2016). soybean is considered a short-day plant; for this reason, most of the world’s cultivated area is located at latitudes greater than 30. the adaptation of soybean to the latitude conditions of the brazilian midwest, north, and northeast regions was one of the major challenges faced by soybean breeding programs (almeida et al., 2011). in the northeast region, there is a great demand for soybean for animal feeding in farms of almost all states. as a highly valued crop, it has great potential for gains for producers in the region, meeting regional and global market demands (campos et al., 2016). the precipitation of the brejo da paraiba region allows the cultivation of many vegetable crops of short and perennial cycle, including some species that require high amounts of water (costa et al., 2015). however, there is a lack of practical and scientific information in the literature regarding the recommendation of genotypes for this region. the objective of this study was to analyze the genetic diversity of soybean genotypes provided by the germplasm bank of the universidade federal viçosa through uni and multivariate techniques and recommend the superior genotypes for the analyzed characteristics. materials and methods the experiment was conducted at the departamento de ciências biológicas (dcb), centro de ciências agrárias (cca) of the universidade federal da paraíba (ufpb), campus ii, located in the municipality of areia, in the brejo paraibano microregion at an altitude of 623 m a.s.l. and with coordinates 06°57’48’’ s and 35°41’30’’ w. the annual average temperature was 24.0°c with a relative average humidity of approximately 80% and annual average precipitation of 1,400 mm (costa et al., 2015). the climate, according to köppen (1936), is classified as as, a tropical climate, semi-humid, with rains during the autumn-winter season. the seeds were donated by the plant breeding program of the universidade federal de viçosa. the following genotypes with a relative maturity degree above 9 were pre-selected: m8867rr, m8766rr, m9144rr, syn1059 rr, m-soy 9350, st 920 rr, tmg1175rr, m8372ipro, m8527rr, m8644ipro, topazio rr, ufv 16 (capinópolis) and ufvs: berilo rr, 2013, 2012, 2010, 2005, quartzo, 2001, and 2008. the seeds were sown in a commercial substrate (basaplant®) and arranged to place three seeds of the genotypes per cell. fifteen days after germinated, plants were transferred to 5 l plastic pots maintained under greenhouse conditions. the harvest was performed continuously; when the pods reached the point of physiological maturity and presented predominance of a brown color, they were harvested to avoid future losses, considering that soybean has a dehiscent characteristic. the experiment was located in a region with a high level of humidity (close to 80%) with regular rainfall during short periods of drought. for this reason, the seeds were harvested because they presented a decrease in humidity. a ruler and pachymeter were used for quantitative evaluations such as hypocotyl length, leaf width and length, f lower diameter, plant height, seed length and width. to 173chaves do holanda, tomaz ferreira, da silva lopes, and ferreira do nascimento: selection of soybean (glycine max (l.) merril) genotypes for cultivation in the brazilian brejo paraibano perform the germination index analysis, we divided the number of germinated seeds by the total number of seeds and multiplied by 100 to obtain the result as a percentage. a completely randomized design with five replicates was used. data were previously subjected to analysis of variance, with a subsequent tukey test (p≤0.05) to compare the means. for the multivariate analysis, a residual covariance matrix was obtained and as a measure of dissimilarity, the generalized distance of mahalanobis (d²) was estimated; based on this, it was possible to apply the tocher and upgma grouping method. the cut-off point of the dendrograms generated by the hierarchical methods, as well as the number of groups were estimated based on the method of mojena (1977) based on the relative size of the levels of fusions (distances) in the dendrogram. the singh criterion was also applied to quantify the relative contribution of these characteristics to the genetic divergence. finally, the canonical correlation was also used. the analyses were performed using the genes computational program (cruz, 2013). results from the 20 genotypes used, only 10 reached physiological maturity. the germination index of the seeds is shown in table. 1. the genotypes that had the highest germination percentage were m8867rr, m8766rr, syn1059 rr, tmg1175rr, ufvs: 2012 and 2005. the genotypes m8527rr and m8644ipro had the lowest percentage of germination (6%). according to the analysis of variance by the f test at 5% probability, a significant difference was observed for leaf table 1. seed size and germination index of 20 soybean genotypes. genotypes seed size % germination ufvs berilo rr big 26.60 ufvs 2013 big 20.00 m8867rr big 33.30 ufvs 2012 medium 33.30 ufvs 2010 big 20.00 m8766rr medium 33.30 m9144rr big 20.00 ufvs 2005 big 33.30 syn1059 rr big 33.30 ufvs quartzo big 20.00 m-soy 9350 big 13.30 st 920 rr 13.30 ufv 16 (capinópolis) 13.30 ufvs 2001 13.30 ufvs 2008 20.00 tmg1175rr medium 33.30 m8372ipro 13.30 m8527rr 6.60 m8644ipro medium 6.60 topazio rr 13.30 fields filled with “-” did not reach the breeding stage and had no seeds to be quantified. table 2. summary of the anova for the seven traits evaluated in ten soybean genotypes. sv mq df hl lw lh ph fd sl sw treatments 9 2.82ns 1.41* 1.54ns 331.16ns 1.72* 0.67ns 0.74* residues 20 2.25 0.43 0.81 147.91 0.50 0.39 0.29 cv 17.25 25.94 28.06 26.04 13.65 9.06 12.33 cvf 0.93 0.47 0.51 110.38 0.57 0.22 0.24 cve 0.75 0.14 0.27 49.30 0.16 0.12 0.09 cvg 0.18 0.32 0.24 61.08 0.40 0.09 0.15 h² 19.95 70.00 47.21 55.33 70.69 42.24 61.18 cvg (%) 4.97 22.70 15.32 16.73 12.24 4.47 8.93 cvg/cve (%) 0.24 2.28 0.88 1.24 2.50 0.75 1.66 sv source of variation; mq medium square; df degree of freedom; hl hypocotyl length; lw leaf width; lh leaf length; ph plant height; fd flower diameter; sl seed length; sw seed width; cv coefficient of variation; cvf phenotypic variation; cve environmental variation; cvg genotypic variation; h² heritability coefficient; cvg genetic coefficient of variation; cvg/ cve ratio between genotypic variation and environmental variation; ns not significant and ** significant at 5% probability by the f test. width, f lower diameter, and seed width (tab. 2). for hypocotyl length, leaf length, plant height, and seed length, no significant difference was observed. the characters that had heritability values (h²) above 60% were leaf width, f lower diameter, and seed width, which indicates that phenotypic selection can be performed with 174 agron. colomb. 38(2) 2020 higher accuracy in relation to the other analyzed variables. this can be confirmed by the values of cvg/cve, above 1 for the same characters. the means of the characteristics were analyzed by the tukey test (p≤0.05) (tab. 3). the highest averages in these characteristics were obtained by five genotypes, m8867rr, syn1059 rr, ufvs: berilo rr, 2013 and 2012. the values obtained for leaf width ranged from 1.83 to 3.63 cm. based on this characteristic the most recommended genotype was syn1059 rr. for f lower diameter, the values ranged from 3.91 to 6.26 cm, and the superior genotypes were m8867rr, ufvs: berilo rr and 2012. for seed width, the values ranged from 3.71 to 5.27 cm, and the genotype that obtained the highest value was ufvs 2013. table 3. mean of three traits evaluated in ten soybean genotypes according to the tukey test. genotypes traits lw fd sw ufvs berilo rr 1.83b 6.26a 4.25ab ufvs 2013 1.86b 4.74ab 5.27a m8867rr 2.20ab 6.24a 4.76ab ufvs 2012 2.60ab 5.74a 3.71b ufvs 2010 3.50ab 5.14ab 4.22ab m8766rr 1.93b 4.53ab 3.73b m9144rr 2.00b 5.18ab 3.92ab ufvs 2005 3.16ab 4.75ab 4.40ab syn1059 rr 3.63a 3.91b 4.77ab ufvs quartzo 2.50ab 5.57ab 4.47ab lw leaf width; fd flower diameter; sw seed width. means followed by the same letter in the column do not differ at 5% probability according to the tukey test. the tocher’s clustering method, from the generalized distance of mahalanobis (1936), makes it possible to divide the genotypes into three genetically distinct groups (tab. 4). table 4. grouping of ten soybean genotypes evaluated for seven traits established by the tocher method, using the generalized mahalanobis distance as a measure of dissimilarity. groups genotypes 1 ufvs 2012; ufvs 2005; ufvs 2010; m9144rr; ufvs quartzo; m8867rr 2 ufvs berilo rr; ufvs 2013; m8766rr 3 syn1059 rr in group 1, six genotypes that show genetic similarity (60% of the total) were included. group 2 was composed of three genotypes with genetic similarity (30% of the total). group 3 comprised only one genotype (10% of the total), indicating that it has genetic dissimilarity with the others. a co-phenotype correlation coefficient of 0.76 was obtained using the mahalanobis dissimilarity matrix to generate the dendrogram by the upgma method. this correlation confirms an adequate relation between the distance matrix and the generated dendrogram (fig. 1). using the mojena method, it was possible to obtain two groups: one with the genotypes m8766rr, m9144rr, m8867rr, ufvs: berilo rr, 2010, 2012, 2005, 2013 and quartzo; and another with only the syn1059 rr genotype. in both the tocher and upgma methods, the syn1059 rr genotype was isolated in a different group from the others, which indicates a significant genetic dissimilarity when compared to the other genotypes tested. figure 1. dendrogram of the analysis of ten soybean genotypes by the upgma method obtained from the generalized distance of mahalanobis, generated with seven characteristics. coefficient of correlation (r) = 0.76. group i 40 30 20 10 0 50 ufvs 2013m8867rrm9144rrm8766rrufvs 2005ufvs 2012ufvs 2010 ufvs berilo rr syn1059 rr ufvs quartzo group iigroup ii 175chaves do holanda, tomaz ferreira, da silva lopes, and ferreira do nascimento: selection of soybean (glycine max (l.) merril) genotypes for cultivation in the brazilian brejo paraibano from the singh method (1981), which consists of the relative contribution of the characters to the diversity (value in %), based on the generalized distance of mahalanobis, it was observed that the leaf width (35.45%) was the characteristic that contributed the most to the data variability, followed by the characteristics f lower diameter (19.13%) and plant height (18.34%) (tab. 5). table 5. relative contribution of seven characteristics to the genetic dissimilarity of 10 soybean genotypes according to the method proposed by singh (1981). traits value in % hl 8.08 lw 35.45 lh 2.08 ph 18.34 fd 19.13 sl 8.51 sw 8.41 hl hypocotyl length; lw leaf width; lh leaf length; ph plant height; fd flower diameter; sl seed length; sw seed width. in order to analyze the canonical correlation, the first three canonical pairs had a genetic contribution of 90.14% (tab. 6), thus permitting the presentation of the genotypes in a graphical dimension, where six groups were observed (fig. 2), different from the cluster analyses mentioned above. table 6. canonical correlation of the relative characteristics evaluated in the 10 soybean genotypes. traits eigenvalues % accumulated % hl 48.02 48.02 lw 21.95 69.97 lh 20.17 90.14 ph 4.92 95.07 fd 2.92 98.02 sl 1.59 99.61 sw 0.38 100.00 hl hypocotyl length; lw leaf width; lh leaf length; ph plant height; fd flower diameter; sl seed length; sw seed width. discussion for the selection of promising soybean genotypes, those with significant values of leaf width, f lower diameter, and seed size are of interest since they contribute to a higher photosynthetic surface, pod size, and physiological quality of the plant, which are associated with higher yields. given that the main commercial product of soybeans is the grain, it should be pointed out that the size of the seed affects its physiological quality, as mentioned by pádua et al. (2010). thus, the selection of larger seeds is indicated, because these will theoretically originate more vigorous plants. therefore, the genotypes m8867rr, syn1059 rr and ufvs 2005 are recommended based on the superiority of this characteristic (tab. 1). another important attribute for selection is the existence of genetic variability. according to martins et al. (2012), the characteristics that have significant differences according to the f test indicate the existence of genetic variability (tab. 2). according to domiciano et al. (2015), the values of the cvg/cve ratio above 1 indicate that the plant breeding of the species through morphological characteristics is possible to be carried out through phenotypic selection of promising genotypes. the multivariate analysis is a tool widely used in genetic divergence studies, as evidenced by santos et al. (2011) and almeida et al. (2011) in studies with soybean. this analysis offers the possibility of using various techniques, such as the tocher grouping, or upgma dendogram the singh method, and the canonical correlation. viana et al. (2009) mentioned that the characters used in these analyzes allow the identification of genotypes with higher agronomic limits, identifying superior materials for breeding programs. according to martins et al. (2012), it is not viable to cross varieties contained in the same group as in the tocher figure 2. analysis of the canonical correlation by the graphic dispersion. 1) ufvs berilo rr; 2) ufvs 2013; 3) m8867rr; 4) ufvs 2012; 5) ufvs 2010; 6) m8766rr; 7) m9144rr; 8) ufvs 2005; 9) syn1059 rr; 10) ufvs quartzo. v c 2 vc 1 10.5 19.5 0 9 vc 3 -1.5 7.5 9 6 7 3 1 2 10 45 8 176 agron. colomb. 38(2) 2020 method since they present significant genetic similarity, which theoretically reduces the obtaining of superior materials. it would be recommended to cross genotypes that are in different groups, which increases the genetic dissimilarity and facilitates obtaining superior materials. however, besides the genetic divergence, it is necessary to observe mainly the values of heritability and variances. for the tocher grouping, the upgma method and the graphic dispersion, showed a difference in the formation and distribution of the genotypes within the groups. according to azevedo et al. (2013), it is possible that this occurs since there is a difference between the accuracy and grouping criteria of the methods. based on the singh test (tab. 5), it is possible to notice the importance of the leaf width characteristic, since it contributes to genetic divergence and is closely related to the photosynthetic capacity of assimilatory tissues; thus, a higher leaf width may increase energy synthesis and finally improve the productive use (petter et al., 2016) conclusions the genotypes m8766rr, m8867rr, syn1059 rr, ufvs berilo rr, and ufvs 2012 showed the best values for leaf width, plant height, and f lower diameter, having great potential to be cultivated in the target region, and are indicated for the continuity of the soybean plant breeding program. the crosses between these genotypes are indicated as promising to obtain hybrids, since they have genetic variability and higher averages in the characteristics that contributed the most to the genetic divergence, such as leaf width, f lower diameter, and seed width. acknowledgments the authors would like to thank the cnpq and universidade federal da paraiba for the scientific initiation sponsorship granted to the first author. they would also like to thank the universidade federal de viçosa, especially professor felipe da silva lopes, who provided the tested genotypes. literature cited almeida, r., j. peluzio, and a. flávio. 2011. divergência genética entre cultivares de soja, sob condições de várzea irrigada, no sul do estado de tocantins. rev. ciênc. agron. 42(1), 108-115. doi: 10.1590/s1806-66902011000100014  azevedo, a., v. júnior, c. oliveira, j. fernandes, c. pedrosa, m. dornas, and b. castro. 2013. seleção de genótipos de alface para cultivo protegido: divergência genética e importância de caracteres. hortic. bras. 31(2), 260-265. doi: 10.1590/ s0102-05362013000200014 campos, l., r. costa, r. almeida, and j. simon. 2016. desempenho de cultivares de soja na safra 2015/2016.  fronteira agrícola, informativo técnico no. 10. embrapa pesca e aquicultura, palmas, brazil. costa, a., v. oliveira, a. pereira, p. borges, and l. araújo. 2015. estudo de clima na região do brejo paraibano utilizando técnicas de séries temporais, para previsão com o modelo sarima. gaia scientia 9(1), 127-133. cruz, c. 2013. genes: a software package for analysis in experimental statistics and quantitative genetics. acta sci. agron. 35(3), 271-276. doi: 10.4025/actasciagron.v35i3.21251 cruz, s., d. junior, d. santos, l. lunezzo, and c. machado. 2016. cultivo da soja sob diferentes densidades de semeadura e arranjos espaciais. rev. agric. neotrop. 3(1), 1-6. doi: 10.32404/ rean.v3i1.431 domiciano, g., a. alves, b. laviola, and l. conceição. 2015. parâmetros genéticos e diversidade em progênies de macaúba com base em características morfológicas e fisiológicas. ciênc. rural 45(9), 1599-1605. doi: 10.1590/0103-8478cr20140909 embrapa. 2018. soja em números (safra 2018/19). url: https:// www.embrapa.br/soja/cultivos/soja1/dados-economicos (accessed 16 january 2020) frança-neto, j., f. krzyanowski, a. henning, g. pádua, i. lorini, and f. henning. 2016. a tecnologia da produção de semente de soja de alta qualidade. documentos 380. embrapa soja, londrina, brazil. köppen, w. 1936. das geographische system der climate. pp. 1-44. in: köppen, w. and r. geiger (eds.). handbuch der klimatologie. gebruder borntraeger, berlin. mahalanobis, p.c. 1936. on the generalized distance in statistics. proc. natl. inst. sci. india 2(1), 49-55. martins, e., j. peluzio, r. coimbra, and w. junior. 2012. variabilidade fenotípica e divergência genética em clones de batata doce no estado do tocantins. rev. ciênc. agron. 43(4), 691-697. doi: 10.1590/s1806-66902012000400010 mauad, m., t. silva, a. neto, and v. abreu. 2010. inf luência da densidade de semeadura sobre características agronômicas na cultura da soja. agrarian 3(9), 175-181. mojena, r. 1977. hierarchical grouping methods and stopping rules: an evaluation. comput. j. 20(4), 359-363. doi: 10.1093/ comjnl/20.4.359 pádua, g., r. zito, n. arantes, and j. neto. 2010. inf luência do tamanho da semente na qualidade fisiológica e na produtividade da cultura da soja. rev. bras. sementes 31(3), 09-12. doi: 10.1590/ s0101-31222010000300001 petter, f., j. silva, a. zuffo, f. andrade, l. pacheco, and f. almeida. 2016. elevada densidade de semeadura aumenta a produtividade da soja? respostas da radiação fotossinteticamente ativa. bragantia 75(2), 173-183. doi: 10.1590/1678-4499.447 177chaves do holanda, tomaz ferreira, da silva lopes, and ferreira do nascimento: selection of soybean (glycine max (l.) merril) genotypes for cultivation in the brazilian brejo paraibano santos, e., h. barros, e. ferraz, a. cella, a. capone, a. santos, and r. fidelis. 2011. divergência entre genótipos de soja, cultivados em várzea irrigada. rev. ceres 58(6), 755-764. doi: 10.1590/ s0034-737x2011000600012 silva, a., e. lima, and h. batista. 2011. a importância da soja para o agronegócio brasileiro: uma análise sob o enfoque da produção, emprego e exportação. anais do v encontro de economia catarinense. unesc, florianopolis, brazil. singh, d. 1981. the relative importance of characters affecting genetic divergence. indian j. genet. plant breed. 41(2), 237-245. vasconcelos, e., m. reis, t. sediyama, and c. cruz. 2015. produtividade de grãos, adaptabilidade e estabilidade de genótipos de soja de ciclos precoce e médio. semina 36(3), 1203-1214. doi: 10.5433/1679-0359.2015v36n3p1203 viana, j., r. bruno, j. mendonça, e. gonçalves, e. alves, and j. júnior. 2009. precocidade de cultivares de soja em sistema de cultivo com milho em areia, estado da paraíba. acta sci. agron. 31(3), 481-488. doi: 10.4025/actasciagron.v31i3.675 detection and molecular characterization of the cucumber mosaic virus in chili pepper (capsicum spp. l.) crops received for publication: 17 october, 2019. accepted for publication: 27 august, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.82975 1 grupo ipma interacción planta‑microorganismo‑ambiente, facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira, (colombia). 2 centro de investigación e innovación en bioinformática y fotónica ‑ cibiofi, universidad del valle, cali (colombia). * corresponding author: klopezl@unal.edu.co agronomía colombiana 38(2), 218-225, 2020 abstract resumen the chili pepper (capsicum spp. l.) is a vegetable of economic importance that has been affected worldwide by the cucumber mosaic virus (cmv), a pathogen that causes a devastating disease in this crop. the aim of this research was the detection and characterization of cmv in chili pepper crops in valle del cauca, colombia. leaves of three chili pepper varieties (tabasco, cayenne and habanero) with viral symptoms were collected in four municipalities of valle del cauca. total rna was purified and a fragment of capsid protein (cp) from cmv was amplified by rt‑pcr. then, it was sequenced and bioinformatically analyzed, and from these sequences, specific primers were designed. from 71 chili pepper samples collected in palmira, yumbo, vijes and yotoco, 37 were positive for cmv (52.1%). the cmv chili pepper sequence analysis showed that they had their highest identity (98.5%) with a cmv isolated from bananas in ecuador. specific primers designed for cmv chili pepper showed greater sensitivity for detecting this virus (64.7% vs. 52.1%). the cmv chili pepper cp analysis indicated that it could be transmitted by the species aphis gossypii. this study reports, for the first time, the molecular characterization of cmv in three chili pepper varieties. el ají (capsicum spp. l.) es una hortaliza de importancia económica que se ha visto afectada por el virus del mosaico del pepino (cucumber mosaic virus ‑ cmv), un patógeno que ocasiona una enfermedad devastadora para este cultivo a nivel mundial. el objetivo de la investigación fue la detección y carac‑ terización molecular de cmv en cultivos de ají en el valle del cauca, colombia. se recolectaron hojas de tres variedades de ají (tabasco, cayena y habanero) con síntomas virales en cuatro municipios del valle del cauca. se purificó su rna total y se amplificó un fragmento del gen de la proteína de la cápside (cp) de cmv por rt‑pcr. después se secuenció, se analizó bioinformáticamente y a partir de estas secuencias se diseñaron primers específicos. de 71 muestras de ají colectadas en palmi‑ ra, yumbo, vijes y yotoco, 37 resultaron positivas para cmv (52,1%). el análisis de las secuencias de cmv ají mostró que presentaban su mayor identidad (98,5%) con un cmv aislado de banano en ecuador. los primers específicos diseñados para cmv ají mostraron mayor sensibilidad para detectar este virus (64,7% vs. 52,1%). el análisis de cp de cmv ají indicó que este virus podría ser transmitido por la especie aphis gossypii. este estudio reporta, por primera vez, la caracterización molecular de cmv en tres variedades de ají. key words: cucumoviru s, diagnost ics, haba nero, pcr, solanaceae, tabasco. palabras clave: cucumovirus, diagnóstico, habanero, pcr, solanaceae, tabasco. detection and molecular characterization of the cucumber mosaic virus in chili pepper (capsicum spp. l.) crops detección y caracterización molecular del virus del mosaico del pepino en cultivos de ají (capsicum spp. l.) diana marcela rivera-toro1,2, juan carlos vaca-vaca1,2, and karina lópez-lópez1,2* introduction the chili pepper (capsicum spp. l.) is one of the most important vegetables worldwide because of its culinary and medicinal uses (green and kim, 1991). currently, the region of valle del cauca is one of the largest producers of chili pepper in colombia, due to the climatic conditions and nutritional characteristics of the soil. however, the yield has decreased in the past ten years (ministerio de ag‑ ricultura y desarrollo rural, 2018) as a result of factors such as temperature and humidity that are constantly changing due to climate change or diseases related to fungal, bacterial and viral pathogens; this last factor has become a major limitation for chili pepper production worldwide (moury and verdin, 2012). in the tropics, viral diseases affect crop production and are common in plants of the solanaceae family like chili pep‑ per. these viruses belonging mainly to genera begomovirus, potyvirus, tospovirus and cucumovirus and affect chili pepper crops, causing more than 90% losses (subramanya‑ sastry, 2013). although a great variety of viral genera have been reported as infectious agents, few studies have been carried out in the valle del cauca region or in colombia. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n2.82975 219rivera-toro, vaca-vaca, and lópez-lópez: detection and molecular characterization of the cucumber mosaic virus in chili pepper (capsicum spp. l.) crops only the presence of a potyvirus, the pepper deforming mosaic virus (pepdmv) (morales et al., 2005) and recently, a begomovirus (vaca‑vaca et al., 2019) have been reported as presently affecting these crops. the cucumber mosaic virus (cmv) has only been detected using serological tech‑ niques like elisa. however, these techniques have been displaced by molecular strategies that are more sensitive (gonzález‑garza, 2017). in colombia, since 2005 no studies of rna viruses in chili pepper have been published, so there is no accurate infor‑ mation on the current viral diseases that affect chili pepper crops in this biogeographic area. therefore, it is likely that due to current global climate changes, a variation in the dynamics of populations of the viral vectors (insects) has occurred, causing changes in virus populations. so, the scenario of those last studies does not match the current situation of the dynamics of rna viruses. this is more evi‑ dent if we consider that these viruses evolve following the “quasispecies” model (shukla et al., 1994) which, through high mutation rates can generate new variants and in most cases new viral species that could emerge as new and more aggressive viral pathotypes. cmv has a genome composed of three segments of posi‑ tive single‑stranded rna (rna1, rna2 and rna3). each viral rna fragment is encapsidated in an isometric particle and translated into important proteins responsible for the encapsidation, replication, and viral movement through the plant (international committee on taxonomy of vi‑ ruses, 2018). this virus is transmitted by aphids in a non‑ persistent manner (scott, 2006). cmv isolates have been clustered into two groups, i and ii, according to serology, nucleic acid hybridization, and gene sequences (owen and palukaitis, 1988; wahyuni et al., 1992; dubey et al., 2008). then, roossinck et al. (1999) divided subgroup i into ia and ib based on gene sequences and phylogenetic analysis. cmv is one of the major viral diseases worldwide due to its global distribution as well as its host range covering more than 1000 plant species (international committee on taxonomy of viruses, 2018). in chili pepper crops, cmv produces some symptoms like mosaics, leaf distortion, stunted growth and fruit lesions, which result in a reduction in yield (rahman et al., 2016; azizan et al., 2017). the aim of this research was the detection and molecular characterization of cmv in three different chili pepper varieties in the valle del cauca region of colombia. based on this information, the producers may be able to develop strategies to control this virus as well as having the neces‑ sary information to implement improvement programs for controlling viral diseases. materials and methods plant material seventy‑one samples of three chili pepper varieties, haba‑ nero (capsicum chinense), tabasco (capsicum frutescens) and cayenne (capsicum annuum var. acuminatum), at different phenological stages and with viral symptoma‑ tology were randomly collected in four municipalities (palmira, yumbo, vijes and yotoco) of valle del cauca in colombia. tissues collected from each plant were ground using liquid nitrogen and stored in a refrigerator at ‑20°c for further analysis. rna extraction total rna extraction was performed from 100 mg of fro‑ zen or dehydrated plant tissue (with silica gel), using the trizol® reagent (invitrogen™). the quality and quantity of total rna was verified in 0.7% agarose gels stained with ethidium bromide. these gels were visualized in a chemi‑ doc™ xrs photodocument, using the quantity one 4.6 software (biorad™, california, usa). virus detection by rt-pcr for cdna synthesis, 5 µl of total rna was used as a tem‑ plate using the revertaid first strand cdna synthesis kit (thermofisher scientific™, massachusetts, usa). the cdna was synthesized using both primers included in the kit: random hexamer and oligo dt. in order to detect cmv, a 586 bp fragment corresponding to the gene coding for the capsid protein (cp) was amplified by rt‑pcr (herrera‑ vásquez et al., 2009) using the biolase™ pcr kit dna polymerase (bioline™, london, uk). for this reaction, a primer melting temperature (tm) of 50°c was used. the amplification of the fragment was carried out in a c100 thermal cycler (biorad™, california, usa). in order to characterize the cmv detected in chili pepper, the 586 bp fragment was purified using the wizard® dna clean up system (promega®, wisconsin, usa) purification kit and was sent to macrogen® (seoul, south korea) for sanger sequencing. bioinformatics analysis in order to know the identity of the 586 bp fragment, a sequence nucleotide analysis was performed by blastn algorithm using the default search algorithm parameters: database: refseq genomes, organism: virus, program selec‑ tion: somewhat similar sequences (blastn). the sequence was edited using the bioedit program (north carolina, usa); a multiple alignment was performed in the clustal w program (larkin et al., 2007). the identity values bet‑ ween the sequences, at nucleotide level, were calculated 220 agron. colomb. 38(2) 2020 using the sequence demarcation tool (sdt) 1.2 program (muhire et al., 2014). phylogenetic analysis was performed using the mega 7 program (kumar et al., 2016). the evo‑ lutionary history was inferred using the neighbor‑joining method (saitou and nei, 1987) and evolutionary distances were computed using the maximum composite likelihood method (tamura et al., 2004). also, a protein alignment was carried out to manually identify the key amino acids for vector transmission (perry et al., 1998). design of specific primers for cmv chili pepper detection based on the cmv sequence obtained, a new set of pri‑ mers was designed using the clc main workbench v7.0® program (qiagen®, hilden, germany). these primers amplified a 229 bp fragment of the cp gene. then, the amplification conditions were standardized by gradient pcr. to evaluate the specificity of the primers, cdna from different plants, including the three chili pepper varieties infected with this virus, were used as a template. mechanical inoculation of cmv chili pepper using inoculum from the field (tabasco chili pepper plants infected only with cmv), mechanical inoculation of cmv into 15 healthy and young (one month) plants of tabasco chili pepper (capsicum frutescens) was performed under greenhouse conditions. carburundum powder (600 mesh) and phosphate buffer ph: 7.4 (na2hpo4 + nah2po4) were used for this purpose. one month after inoculation, cmv was detected by rt‑pcr using the specific primers that we previously designed (cmv chili pepper‑f / cmv chili pepper‑r). results and discussion detection by rt-pcr of cucumber mosaic virus (cmv) in chili pepper ten samples of habanero pepper (capsicum chinense), 59 samples of tabasco pepper (capsicum frutescens), and two samples of cayenne pepper (capsicum annuum var. acuminatum) were collected in 2017. the collected samples showed symptoms related to the viral disease such as leaf deformation and mosaics (fig. 1). detection of cmv using primers described by herrera‑ vásquez et al. (2009) was carried out and fragments of the expected size (~586 bp) in 52.1% of analyzed samples (37/71) were obtained: 100% (6/6) of the samples from palmira, figure 1. tabasco pepper with viral symptomatology: mosaics and severe leaf deformation, a) palmira; b) vijes: mosaic and mild leaf deformation; c) yumbo; d) yotoco. a b c d 221rivera-toro, vaca-vaca, and lópez-lópez: detection and molecular characterization of the cucumber mosaic virus in chili pepper (capsicum spp. l.) crops 50% (12/24) of the samples from yumbo, 56.5% (17/30) of the samples from vijes and 27.2% (3/11) of the samples from yotoco (fig. 2). the highest number of positive samples for cmv was found in palmira and vijes, where severe viral symptoms were observed, such as the presence of mosaics and leaf deformation (fig. 1a‑b). the samples collected in yotoco had a lower viral presence, ref lected in the presence of mild symptoms (fig. 1d). then, a 98.5% to 100% identity was found among all the sequences: the quasispecies from palmira and yumbo are 100% identical, and at the same time, they are 99.45% iden‑ tical to the quasispecies from vijes and 98.54% identical to the quasispecies from yotoco. finally, the quasispecies of vijes and yotoco share 99% identity. this might indicate that the cmv quasispecies found in palmira, yumbo, vijes and yotoco are the same. therefore, a sequence from each municipality was chosen for subsequent analysis. the sequence of these fragments was uploaded to the genbank database with the follow‑ ing accession numbers: cmv‑chili pepper isolate palmira: mk889209, cmv‑ chili pepper isolate yumbo: mk889210, cmv‑chili pepper isolate vijes: mk889211, and cmv‑chili pepper isolate yotoco: mk889212. in order to know the percentage of identity of our quasi‑ species with other isolates from the genbank database, an identity analysis was carried out in sdt (tab. 1). our cmv quasispecies isolated from chili pepper are highly related to the cmv isolated from the banana crop in ecuador (ku127245) with 98.5% identity, followed by the cmv isolated from lulo (solanum quitoense) in colombia (mg696856) with 98.3% identity (gallo et al., 2018). how‑ ever, it is important to highlight that our cmv quasispecies have a lower identity percentage (between 93.5 and 94.3%) with cmv isolated from tomato‑jx101617 in palmira, co‑ lombia (uribe‑echeverry, 2012), taking into account that this isolate was found in a plant from the same botanical family and that it was located in the same biogeographic region of the samples evaluated in this study. considering the classification of the different cmv isolates explained above, cmv sequences of subgroups ia, ib and ii were included for our bioinformatics analysis. all refer‑ ence sequences were downloaded from genbank. multiple nucleotide alignment among the chosen sequences and the cmv sequences obtained in this study showed their high‑ est nucleotide identity with a cmv isolated from bananas in ecuador (ku127245.1) that is placed into subgroup ia. the phylogenetic tree (fig. 3) confirms that the cmv qua‑ sispecies detected in this study belongs to subgroup ia and has a close phylogenetic relationship with the cmv isolate found in banana plants in ecuador and colombia. this result has a huge impact because banana was previously grown in some of the areas where our cmv quasispecies was detected. therefore, it is very possible that the cmv isolate has jumped from banana plants to chili peppers and has successfully adapted to this crop through time and through different selective pressures that operate in chili figure 2. detection of cucumber mosaic virus by rt-pcr in chili pepper. products were analyzed through electrophoresis on 1% agarose gel. m: 1 kb dna ladder; lane 1: a209 (vijes), lane 2: a150 (palmira), lane 3: a239 (yotoco), c+: positive control (plasmid dna containing a cmv fragment), c-: negative control (water). the arrow indicates the expected fragment size. c-c+321m c-c+321m 586 pb similar results have been found in other chili pepper vari‑ eties. valadez et al. (2019) detected cmv by means of rt‑ pcr in jalapeño pepper in the colima region of mexico. robles‑hernández et al. (2010) describe that symptoms, such as mosaics and leaf distortion, necrosis, defoliation, and f lower fall, are known in jalapeño pepper crops in mexico. these symptoms result in the decrease of fruits and can generate almost 90% of pepper crop losses. molecular characterization of cmv chili pepper in order to confirm the identity of the detected virus in chili pepper crops, two cmv fragments from samples collected in each municipality were sequenced for a total of eight cmv fragments. a sequence of 549 bp of the cp gene was obtained for each fragment and an identity analysis was carried out among all the sequences of this study. first of all, both sequences from each municipality were the same. 222 agron. colomb. 38(2) 2020 mk889210 cmv chili pepper yumbo mk889211 cmv chili pepper vijes mk889209 cmv chili pepper palmira mk889212 cmv chili pepper yotoco ku127245 cmv banana ecuador (ia) u32859 cmv banana colombia (ia) u32858 cmv plantains colombia ab448694 cmv tobacco syria kp165582 cmv melon germany (ia) ku976477 cmv passionfruit nigeria (ia) ku676466 cmv pepper iran (ib) mg696856 cmv chili lulo colombia ku676467 cmv pepper sudan (ib) jx101617 cmv tomato colombia (ib) ku976471 cmv pepper nigeria (ib) ku976485 cmv pepper australia (ii) ku976486 cmv tobacco germany (ii) aj810256 cmv tobacco usa (ii) subgroup ia subgroup ib subgroup ii 88 100 63 84 81 96 94 98 54 70 67 95 0.050 table 1. percentage identities of the 549 bp fragment from cp gene of cmv chili pepper regarding the most related cmv variants found in the genbank database. the highest identity values are shown in bold. cmv isolate subgroup genbank accession host country cmv chili pepper palmira / yumbo / vijes / yotoco cmv banana ia 7ku127245 musa paradisiaca ecuador 98.5% / 98.3% / 98.7% / 98.5% cmv lulo ia mg696856 solanum quitoense colombia 98.3% / 98.3% /98.1% / 98.3% cmv tobacco ia ab448694 nicotiana tabacum syria 98.1% / 98.1% / 97.9% / 97.8% cmv banana ia u32859 musa paradisiaca ecuador 97.9% / 97.8% /98.1% / 97.9% cmv plantain ia u32858 musa balbisiana colombia 97.6% / 97.6% / 97.8% / 97.9% cmv melon ia kp165582 cucumis melo germany 97.6% / 97.4% / 97.4% / 97.2% cmv passionfruit ia ku976477 passiflora edulis nigeria 97.2% / 97% / 97% / 97.2% cmv tomato ib jx101617 solanum lycopersicum colombia 94.3% / 94.1% / 94.1% / 93.9% cmv pepper ib ku976471 capsicum sp. nigeria 93.9% / 93.8% / 93.8% / 93.6% cmv pepper ib ku976466 capsicum sp. iran 92.7% / 92.5% / 92.5% / 92.3% cmv pepper ib ku976467 capsicum sp. sudan 91.9% / 91.8% / 91.8% / 91.2% cmv pepper ii ku976485 capsicum sp. australia 78.6% / 78.5% / 79% / 79% cmv tobacco ii ku976486 nicotiana tabacum germany 77.7% / 77.5% / 78.1% / 78.1% cmv tobacco ii aj810256 nicotiana tabacum usa 77.7% / 77.5% / 78.1% / 78.1% peppers in relation to those that operate in banana. it is also noteworthy that, although a cmv quasispecies isolate from tomato had been previously detected in colombia, it is not related to our isolates because the cmv isolated from tomato is clustered in subgroup ib, characterized by having “asian strains” (palukaitis and zaitlin, 1997). despite being solanaceous, these results may indicate that the evolutionary selective pressures on the quasispe‑ cies found in these crops are different and are leading to speciation that has taken the viral variants so far that they are practically associated with different groups. we can‑ not discard the possibility that this event could probably figure 3. phylogenetic relationships of the cmv chili pepper, constructed from the cp gene at the nucleotide level and its relationship with related cmv isolates. the bar below the tree indicates nucleotide substitutions per site. the evolutionary history was inferred using the neighbor-joining method and the evolutionary distances were computed using the maximum composite likelihood method. the bootstrap consensus of the tree was inferred from 2000 replicates. only bootstrap values above 50% are shown. 223rivera-toro, vaca-vaca, and lópez-lópez: detection and molecular characterization of the cucumber mosaic virus in chili pepper (capsicum spp. l.) crops happen through the exchange of contaminated seeds, due to the fact that cmv is also disseminated by seeds (ali and kobayashi, 2010). to our knowledge, this is the first record of the molecular identification of a cmv quasispecies af‑ fecting chili peppers in colombia. specific primer design and detection of cmv chili pepper with the previously obtained sequences, a pair of primers was designed in order to perform a more precise and sensitive detection of this cmv quasispecies: cmv chili pepper‑f (ctt‑tac‑gaa‑ctg‑tca‑ccc) and cmv chili pepper‑r (a ac‑tat‑ta a‑cca‑ccc‑a ac‑c) that amplified a 229 bp fragment from the cp gene. in order to corroborate the efficacy of these primers, rt‑ pcr was carried out by taking cdna from chili pepper samples positive for cmv as well as genomic chili pepper dna. according to the results obtained in the efficacy test (data not shown), the expected fragment (229 bp) of cmv was observed in the sample that had previously been reported as positive for cmv using the primers described by herrera‑vásquez et al. (2009). it was also observed that there was no amplification when genomic dna was used as a template, so the possibility that the amplified fragment corresponds to a part of the genome of the plant is discarded. with this pair of primers, a new detection on the same samples was carried out. we found that 64.7% (46/71) of the samples were positive for this cmv quasispecies: 100% (6/6) of the samples from palmira, 62.5% (15/24) of the samples from yumbo, 73.3% (22/30) of the samples from vijes and 27.2% (3/11) of the samples from yotoco. besides reaffirming the results obtained with the previously described primers, new samples were detected as positive for this virus (tab. 2). this result shows that the primers de‑ signed in this study have high sensitivity, since the number of positive samples for cmv was increased by 12% (64.7%). the presence of cmv chili pepper was found in all (three) of the evaluated chili pepper varieties. however, we found that the varieties tabasco and habanero show symptoms associated with viral disease, which could indicate that they are susceptible to cmv chili pepper. otherwise, the variety cayenne was phenotypically asymptomatic despite being positive for cmv chili pepper. from this result, we can suggest that this variety would serve as a virus reser‑ voir, but it could also be a good material to look for cmv tolerance genes. capsid protein analysis of cmv chili pepper studies by perry et al. (1998) have shown that in the capsid protein of cmv there are certain key amino acid positions for viral transmission mediated by vector insects (aphids): one isolate is highly transmissible by aphids (cmv‑fny), and the other one is transmitted at low frequency by aphids (cmv‑m), and the amino acids and their position have been determined (fig. 4). in this study, our cmv isolates were compared and we found that cmv chili peppers sha‑ red the amino acid arrangement with the cmv‑fny isolate (fig. 4) indicating that our isolates most likely belong to the group of those that are highly transmissible by aphids. also, the study by perry et al. (1998) shows that some mutations in the conserved positions of the cmv‑fny isolate increase or decrease the transmission by different aphid species, such as aphis gossypii or myzus persicae. our analysis indicates that the cmv chili pepper, in addition to being table 2. pcr comparison in the cmv chili pepper detection in chili pepper crops using primers reported by herrera-vásquez (2009) and primers designed in this work (cmv chili pepper). municipality chili pepper variety positive plants / plant collected (% viral infection) herrera-vásquez’s primers universal primers designed in this work (cmv chili pepper) palmira habanero 1/1 (100%) 1/1 (100%) tabasco 5/5 (100%) 5/5 (100%) yumbo tabasco 11/22 (50%) 14/22 (63%) cayena 1/2 (50%) 1/2 (50%) vijes tabasco 11/21 (52.3%) 14/21 (66.6%) habanero 6/9 (66.6%) 8/9 (88.8%) yotoco tabasco 2/11 (18.1%) 3/11 (27.2%) four municipalities tabasco 29/59 (49.1%) 36/59 (61%) habanero 7/10 (70%) 9/10 (90%) cayena 1/2 (50%) 1/2 (50%) total 37/71 (52.1%) 46/71 (64.7%) 224 agron. colomb. 38(2) 2020 an isolate highly transmissible by aphids, is more likely to be transmitted by a. gossypii and has a low probability of being transmitted by m. persicae. mechanical transmission of cmv chili pepper at one‑month post‑inoculation, cmv chili pepper was detected in 86.6% (13/15) of tested plants by rt‑pcr, using the specific primers that we previously designed (cmv chili pepper‑f / cmv chili pepper‑r). these plants showed symptoms such as leaf deformation and yellow vein (fig. 5). this result confirms that the cmv chili pepper is an infectious agent for chili pepper plants in colombia. conclusions this study reports, for the first time, the detection and characterization of cucumber mosaic virus in chili pep‑ per crops in four municipalities of valle del cauca using mk889210 cp-cmv chili pepper yumbo mk889211 cp-cmv chili pepper mk889209 cp-cmv chili pepper palmira mk889212 cp-cmv chili pepper yotoco als40407 cp-cmv banana ecuador aab50176 cp-cmv banana colombia baj79033 cp-cmv tobacco syria apb09213 cp-cmv (ib) pepper iran apb09232 cp-cmv (ii) pepper australia a ypk a ag ag ag ag ag ag ag ag nd mp nd g g v iypkcp-cmv-m* cp-cmv-fny* 44 97 130 136 155 182 *consensus sequence reported by perry et al. (1998) eieppklai k dikppklti r dikppklti r dikppklti r dikppklti r dikppklti r dikppklti r dikppklti r ssap ssap ssap ssap ssap ssap ssap ssap sssp ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ................. ................. ................. ................. ................. ................. ................. ................. ................. ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ................... dikppklti r llknnaqvg spdy a llknnaqvg sldy a llknnaqvg sldy a llknnaqvg sldy a llknnaqvg sldy a llknnaqvg sldy a vliay vlvay vlvay vlvay vlvay vlvay vlvay vlvay vlvay pirqheidv vgsm pirqheidv vgst pirqheidv vgst pirqheidv vgst pirqheidv mrsi pirqheidv vgsi pirqheidv vgsm pirqheidv vgsm pirqheidv vgsmllknnaqvg sldy a llknnaqvg sldy e llknnaqvg sldh a figure 5. a) symptoms in tabasco pepper (capsicum frutescens) collected from the field in the municipality of yumbo, positive for cmv chili pepper. b) symptoms of cmv chili pepper in a tabasco pepper plant mechanically inoculated under greenhouse conditions. c) healthy tabasco pepper plant. molecular techniques in 64.7% (46/71) of the evaluated samples. the cmv chili pepper cp analysis indicated that the virus could be transmissible by the species aphis gossypii. also, the cmv primers reported in this study can be implemented as an effective tool in the detection of cmv due to their sensitivity. finally, this cmv isolate can be considered an infectious agent according to the observed symptoms in the mechanical transmission assay. acknowledgments the research was supported by the centro de investiga‑ ción e innovación en bioinformática y fotónica cibiofi and funded by the sistema general de regalías de co‑ lombia (bpin‑2013000100007), colciencias, gobernación del valle del cauca and company hugo restrepo & cia. s.a. it was also partially funded by the project hermes (code 43908) of the universidad nacional de colombia. a b c figure 4. capsid protein analysis from cmv chili pepper. abbreviation on the right side indicates which aphid species transmits each cmv isolate: mp (myzus persicae), ag (aphis gossypii), nd (not determined). 225rivera-toro, vaca-vaca, and lópez-lópez: detection and molecular characterization of the cucumber mosaic virus in chili pepper (capsicum spp. l.) crops literature cited ali, a. and m. kobayashi. 2010. seed transmission of cucumber mosaic virus in pepper. j. virol. methods 163(2), 234‑237. doi: 10.1016/j.jviromet.2009.09.026 azizan, n.h., z. ahmad, z. abidin, and i.c. phang. 2017. study of cucumber mosaic virus gene expression in capsicum annuum. sci. herit. j. 1(2), 29‑31. doi: 10.26480/gws.02.2017.29.31 dubey, v.k., aminuddin, and v.p. singh. 2008. first report of a subgroup ia cucumber mosaic virus isolate from gladiolus in india. australas. plant dis. notes 3(1), 35‑37. doi: 10.1071/ dn08014 gallo, y., l.f. toro, h. jaramillo, p.a. gutiérrez, and m. marín. 2018. identificación y caracterización molecular del genoma completo de tres virus en cultivos de lulo (solanum quitoense) de antioquia (colombia). rev. colomb. cienc. hortic. 12(2), 281‑292. doi: 10.17584/rcch.2018v12i2.7692 gonzález‑garza, r. 2017. evolución de técnicas de diagnóstico de virus fitopatógenos. rev. mex. fitopatol. 35(3), 591‑610. doi: 10.18781/r.mex.fit.1706‑1 green, s.k. and j.s. kim. 1991. characteristics and control of viruses infecting peppers: a literature review. asian vegetable research and development center. url: https://books.google.com. co/books/about/characteristics_and_control_of_viruses_i. html?id=ndmjaqaamaaj&pgis=1 (accessed 24 march 2018). herrera‑vásquez, j.a., a. alfaro‑fernández, m.c. córdoba‑sellés, m.c. cebrián, m.i. font, and c. jordá. 2009. first report of tomato torrado virus infecting tomato in single and mixed infections with cucumber mosaic virus in panama. plant dis. 93(2), 198‑198. doi: 10.1094/pdis‑93‑2‑0198a international committee on taxonomy of viruses. 2018. virus tax‑ onomy: the classification and nomenclature of viruses ‑ the online (10th) report of the ictv. url: https://talk.ictvonline. org/taxonomy/ (accessed 18 april 2018). kumar, s., g. stecher, and k. tamura. 2016. mega7: molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. mol. biol. evol. 33(7), 1870‑1874. doi: 10.1093/molbev/msw054 larkin, m.a., g. blackshields, n.p. brown, r. chenna, p.a. mcget‑ tigan, h. mcwilliam, f. valentin, i.m. wallace, a. wilm, r. lopez, j.d. thompson, t.j. gibson, and d.g. higgins. 2007. clustal w and clustal x version 2.0. bioinformatics 23(21), 2947‑2948. doi: 10.1093/bioinformatics/btm404 ministerio de agricultura y desarrollo rural. 2018. área cosechada y producción rendimiento producción de ají en colombia, 2003‑ 2013. participación del cultivo en área cosechada y producción permanente. agronet 1‑5. url: https://www.agronet.gov.co/ estadistica/paginas/home.aspx?cod=1 (accessed 2 april 2018). morales, f., a.k. martínez, a.c. velasco, j.a. arroyave, and c. olaya. 2005. identificación de un potyvirus que afecta ají y pimentón (capsicum spp.) en el valle del cauca. fitopatol. colomb. 24(2), 77‑80. moury, b. and e. verdin. 2012. viruses of pepper crops in the mediterranean basin: a remarkable stasis. adv. virus res. 84, 127‑162. doi: 10.1016/b978‑0‑12‑394314‑9.00004‑x muhire, b.m., a. varsani, and d.p. martin. 2014. sdt: a virus classification tool based on pairwise sequence alignment and identity calculation. plos one 9(9), e108277. doi: 10.1371/ journal.pone.0108277 owen, j. and p. palukaitis. 1988. characterization of cucumber mosaic virus. i. molecular heterogeneity mapping of rna 3 in eight cmv strains. virolog y 166(2), 495‑502. doi: 10.1016/0042‑6822(88)90520‑x palukaitis, p. and m. zaitlin. 1997. replicase‑mediated resistance to plant virus disease. adv. virus res. 48, 349‑377. doi: 10.1016/ s0065‑3527(08)60292‑4 perry, k.l., l. zhang, and p. palukaitis. 1998. amino acid changes in the coat protein of cucumber mosaic virus differentially affect transmission by the aphids myzus persicae and aphis gossypii. virology 242(1), 204‑210. doi: 10.1006/viro.1998.8991 rahman, m.s., a.m. akanda, i.h. mian, m.k.a. bhuiyan, and m.m. hossain. 2016. new sources of resistance to cucumber mosaic virus in capsicum annuum. j. crop sci. biotechnol. 19(3), 249‑258. doi: 10.1007/s12892‑016‑0044‑1 robles‑hernández, l., a.c. gonzález‑franco, e.m. gill‑langarica, l. pérez‑moreno, and j.c. lópez‑díaz. 2010. virus fitopató‑ genos que afectan al cultivo de chile en méxico y análisis de las técnicas de detección. tecnociencia chihuaha 4(2), 72‑86. roossinck, m., l. zhang, and k. hellwald. 1999. rearrangements in the 5’ nontranslated region and phylogenetic analyses of cucumber mosaic virus rna 3 indicate radial evolution of three subgroups. j. virol. 73(8), 6752‑6758. doi: 10.1128/ jvi.73.8.6752‑6758.1999 saitou, n. and m. nei. 1987. the neighbor‑joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. mol. biol. evol. 4(4), 406‑425. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454 subramanya‑sastry, k. 2013. introduction to plant virus and viroid disease in the tropics. pp. 1‑10. in: sano, t.k. (ed.). plant virus and viroid diseases in the tropics (vol. 1). springer, new delhi. doi: 10.1007/978‑94‑007‑6524‑5 scott, s.w. 2006. bromoviridae and allies. encyclopedia of life sciences. john wiley & sons. chichester, england. doi: 10.1002/9780470015902 shukla, d.d., c.w. ward, and a.a. brunt, 1994. the potyviridae. new phytol. 131(2), 289‑290. doi: 10.1111/j.1469‑8137.1995. tb05732.x tamura, k., m. nei, and s. kumar. 2004. prospects for inferring very large phylogenies by using the neighbor‑joining method. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 101(30), 11030‑11035. doi: 10.1073/ pnas.0404206101 uribe‑echeverry, p. 2012. desarrollo de una metodología molecu‑ lar para el diagnóstico rápido de virus que están infectando el tomate en colombia. undergraduate thesis, universidad nacional de colombia, palmira, colombia. vaca‑vaca, j.c., j. morales‑euse, d.m. rivera‑toro, and k. lópez‑ lópez. 2019. primer reporte de begomovirus infectando cul‑ tivos de ají (capsicum spp.) en colombia. acta biol. colomb. 24, 452‑462. doi: 10.15446/abc.v24n3.79367 valadez‑ramírez, p., j. paz‑román, s. guzmán, m. buenrostro‑ nava, and d. ochoa‑martínez. 2019. nuevos registros de aislamientos del cucumber mosaic virus y su rna satélite en colima, méxico. rev. mex. fitopatol. 37(2), 357‑364. doi: 10.18781/r.mex.fit.1901‑2 wahyuni, w.s., r.g. dietzgen, k. hanada, and r.i.b. francki. 1992. serological and biological variation between and within sub‑ group i and ii strains of cucumber mosaic virus. plant pathol. 41(3), 282‑297. doi: 10.1111/j.1365‑3059.1992.tb02350.x study of the effects of glyphosate application on collembola populations under controlled conditions received for publication: 9 march, 2020. accepted for publication: 18 november, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.85626 1 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: mydotorr@unal.edu.co agronomía colombiana 38(3), 398-405, 2020 abstract resumen glyphosate is the most widely used herbicide worldwide. however, the effects of this molecule on non-target populations are still a subject of study. the objective of this research was to determine the effect of the application of different glyphosate doses on variation in collembolan (springtail) populations. to accomplish this goal, samples of organic substrate that contained different collembolan populations were collected. samples were taken to the laboratory and acclimatized for 48 h. glyphosate c14 was then applied to the samples in doses equivalent to 0 l ha-1, 2 l ha-1, and 4 l ha-1 under a completely randomized experimental design with three treatments and five replicates. population counts were performed by implementing the f lotation method at 0, 4, 7 and 11 d after application (daa). we found that individuals were distributed in the families isotomidae and entomobryidae and divided into species of the genus proisotoma (börner), lepidocyrtus (bourlet) and seira (lubbock). a decrease in the number of arthropods between 40% and 60% was reported for the treatments with herbicide application at 4 and 7 daa, showing a drop in the size of the community in those treatments in which the herbicide was applied compared to the control. however, no differences were observed between herbicide doses. additionally, the presence of glyphosate c14 was demonstrated in dead individuals. this confirms a possible effect of the herbicide on some biological systems that led to a decrease in the size of the population. el glifosato es el herbicida más utilizado a nivel mundial. sin embargo, los efectos de esta molécula sobre poblaciones no objetivo aún es tema de estudio. la presente investigación tuvo como objetivo determinar el efecto de la aplicación de diferentes dosis de glifosato sobre la variación de las poblaciones de colémbolos. para esto, se recolectaron muestras de un sustrato orgánico que contenía diferentes poblaciones de colémbolos. las muestras se llevaron al laboratorio y se aclimataron durante 48 h. después se les aplicó glifosato c14 en dosis equivalentes a 0 l ha-1, 2 l ha-1, y 4 l ha-1 bajo un diseño experimental completamente al azar, con tres tratamientos y cinco repeticiones. se realizaron conteos poblacionales implementando el método de f lotación a los 0, 4, 7 y 11 d después de aplicación (dda). se encontró una distribución de individuos en las familias isotomidae y entomobryidae, divididos en especies de los géneros proisotoma (börner), lepidocyrtus (bourlet) y seira (lubbock). se reportó una disminución entre el 40% y 60% en el número de artrópodos para los tratamientos donde se utilizó el herbicida a los 4 y 7 dda, mostrando una disminución del tamaño de la comunidad en aquellos tratamientos en los cuales se aplicó el herbicida en relación con el testigo. sin embargo, no se observaron diferencias entre las dosis de herbicida. adicionalmente se demostró la presencia de glifosato c14 en los individuos muertos; esto confirma un posible efecto del herbicida sobre algunos sistemas biológicos que llevo a una disminución del tamaño de la población. key words: bioindicator, ecotoxicology, herbicide, springtails. palabras clave: bioindicador, ecotoxicología, herbicida, colémbolos. study of the effects of glyphosate application on collembola populations under controlled conditions estudio de los efectos de la aplicación de glifosato sobre poblaciones de colémbolos en condiciones controladas felipe torres-moya1 and mónica dotor-robayo1* introduction the use of herbicides in agricultural systems can have effects on non-target organisms (santos et al., 2010), affecting certain edaphic populations. this probably implies an alteration of the diversity, structure, and function of ecosystems (casabé et al., 2007). lins et al. (2007) suggest that undisturbed ecosystems have greater macroand mesofaunal biodiversity compared to agricultural systems that have been subjected to monocultural practices. this can be observed in that portion of the mesofauna that is in greater abundance, where mites and collembolans are found (rusek, 1998; johnston, 2000; gómez-anaya et al., 2010). the collembola (hexapoda:collembola), commonly known as springtails, are hexapods of sizes between 250 µm and 10 mm. they are wingless, have ametabolous development and entognathous mouthparts. springtails are considered a very important functional unit among the soil’s http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.85626 399torres-moya and dotor-robayo: study of the effects of glyphosate application on collembola populations under controlled conditions mesofauna since they contribute to the decomposition of the soil organic phase through the mechanical disaggregation of plant materials (lins et al., 2007). they also promote nutrient mineralization (al-assiuty & khalil, 1996) and the formation and maintenance of the soil structure (lins et al., 2007), having a direct inf luence on soil formation and fertility and on the levels of energy production of an ecosystem (gómez-anaya et al., 2010). palacios-vargas and castaño (2014) state that this group is of interest as an ecological indicator of the conservation or alteration of a given environment. several methods have been proposed for determining the reasons behind the presence or absence of this species in specific habitats. one of these methods seeks to explain the effect of changes in land use and diverse agricultural practices on collembolan populations (palacios-vargas & castaño, 2014). this method compares different species in altered agricultural habitats to those in one or more unaffected environments in order to analyze the effect of agricultural practices (ponge et al., 2003). in addition, monitoring springtail populations on site before and after an alteration (such as the application of fertilizers, amendments, pesticides, or crop planting, etc.) can also serve this purpose (palacios-vargas & castaño, 2014). all these practices can be performed to detect changes in the structure of communities and predict the effects of a habitat’s alterations. in agriculture, it is possible to use edaphic entomofauna as a bioindicator (pereira et al., 2018). in this context, springtails stand out since they have the capacity to colonize practically any agricultural environment, are easy to breed in the laboratory, have a short life cycle and, therefore, can respond quickly to environmental changes. all these characteristics make them a group of great importance as a bioindicator of environmental quality in edaphic systems (palacios-vargas & castaño, 2014). ecotoxicological studies in springtails usually use one or several species onto which the toxic substance is sprayed on the substrate or the base diet. the model species folsomia candida (willem, 1902) is frequently used to perform standardized tests of acute toxicity by lethality and chronic toxicity of reproduction (hopkin, 2002; santos et al., 2012). these tests can be complemented with an avoidance test, in which the arthropod’s migration into a contaminated medium is analyzed. all these tests offer advantages such as greater speed, economy, sensitivity, and environmental reliability since springtails can f lee from the sources of pollution in real-life scenarios (palacios-vargas & castaño, 2014). glyphosate is the most popular herbicide used around the world. it is an organic compound formed by a fraction of glycine and an amino phosphate radical that can be found in acid form or be used commercially as an isopropylamine salt of n-(phosphonomethyl) glycine. it behaves as a non-selective, systemic herbicide of foliar action (duke & powles, 2008). in plants, it acts on the shikimic acid pathway by competitive inhibition of the enzyme 5-enolpyruv ylshikimate-3-phosphate (epsp) synthase (niemeyer et al., 2018). the lack of control in catalysis due to the enzyme’s inhibition reduces the biosynthesis of amino acids and compounds such as tetrahydrofolate, ubiquinone, and vitamin k (salazar-lópez & madrid, 2011). although glyphosate is applied foliarly, a great amount of this herbicide reaches the soil where it is strongly adsorbed by clay minerals and the organic fraction. there, it can be degraded by edaphic microorganisms into aminomethylphosphonic acid (ampa) and sarcosine, depending on the soil type, nutrient concentration, ph, temperature and humidity. nevertheless, this herbicide can be a residue for beneficial soil invertebrates (niemeyer et al., 2018). although the metabolic pathway in which glyphosate acts has not been reported in animal cells, there are multiple reports of harmful effects on non-target organisms such as insects (schneider et al., 2009; benamú et al., 2010; santos et al., 2010; santos et al., 2012; al-daikh et al., 2016). as glyphosate can affect different arthropods, we formulate the hypothesis that this herbicide may have a negative impact on the population structure of springtails. the objective of this research was to determine the effect of two different glyphosate doses on the changes in collembolan populations in an organic substrate under laboratory conditions. changes in the abundance and diversity of these beneficial arthropods have been identified as a contribution to an understanding of the agricultural system as a whole. materials and methods the study was performed in two phases: a field phase related to the procurement of the living material and a laboratory phase in which the test was performed. field collected and samples preparation in order to obtain a considerable number of springtails for the experiment, organic substrate was collected from the composter at universidad nacional de colombia, bogota campus (4°38’10.5” n, 74°05’22.5” w). the soil contained enough hexapods for taking samples to expose them to different treatments. samples were collected in pitfall traps 400 agron. colomb. 38(3) 2020 and supplemented by taking the organic phase located between 0 and the first 10 cm of the pit’s depth. a plastic container with dimensions 27.2 cm x 21 cm x 14.5 cm was filled to 60% of its capacity with pindstrup® plus orange substrate (blonde peat with low nutrient content): (23 g mg om-3, 240 g k₂ om-3, 50 g nh₄+m-3, 70 g no3-m-3, ph 6, and electrical conductivity 0.8 ds m-1). the remaining 30% was filled with the different collected samples, and an empty space of 10% was left for air circulation. subsequently, the peat and organic matter with springtails were mixed and homogenized to obtain a similar number of samples in each treatment. collembolans were bred until there was a population greater than 1000 individuals m-². these were observed under a vanguard stereo microscope (1122sp, vee gee scientific, vernon hills, il, usa) taking samples of the substrate of a known area. the peat was moistened with water and sprayed with an atomizer to increase the relative humidity. the sample was left in a drying chamber at 22°c ± 2 to allow springtails to acclimatize to the new conditions before applying the treatments. experimental procedure the sample was divided into 15 fido jars of 125 ml, guaranteeing homogeneous experimental units (eu) with 80 g of the substrate added with the help of a digital scale. different treatments were applied in these jars. population counts were made 1 d before application (dba), the day of application (day 0), and at 4, 7, and 11 d after application (daa), by taking 2.5 g of substrate sample with a closed base plastic cylinder with 1.5 cm radius × 1.5 cm height for each count. subsequently, population densities were projected in m². counting was carried out by placing the samples from the plastic cylinder into another plastic container of greater volume. subsequentially, 10 ml of water was added to bring all the arthropods to the surface, using the f lotation technique for sampling and collection (álvarez et al., 2001). live individuals were collected for counting with a fine tip brush. these individuals were returned to the substrate to avoid a population decrease in the following sample. dead individuals were collected in eppendorf tubes to subsequently quantify the possible amount of herbicide present. the amount of herbicide was determined in order to establish the interaction between glyphosate and the arthropods, based on the collection of dead individuals. dead collembolans were processed in biological oxidizer ox600 and taken for quantification performed in a tri-carb liquid scintillation counter (2910tr, perkinelmer, waltham, ma, usa), adding aliquots of the analyte to 5 ml vials containing a liquid scintillation cocktail. data analysis to run the experiment two treatments with radio labeled herbicide + one control treatment were established using a completely randomized statistical design (crsd). each treatment had five replicates for a total of 15 eu. the treatments were as follows: t0 absolute control without glyphosate application, adding 10 ml of water in the same amount as in the other treatments; t1 treatment with glyphosate application (commercial formulation roundup®) at a rate of 2 l ha-1 (1.76 μl); t2 treatment with glyphosate application (roundup®) at a rate of 4 l ha-1 (3.52 μl). for the treatment with glyphosate, a solution of the commercial glyphosate formulation roundup® and 0.2671 µl ci of c14 glyphosate was used. this solution was applied with a micropipette dividing the total area of the container into five equal parts. the data obtained were analyzed in r® 3.5, with tests of analysis of variance and tukey’s comparison of means (α = 0.05). the assumption of normality was confirmed with the shapiro-wilk test (α = 0.05). mounting process and taxonomic identification for taxonomic identification, individuals were randomly collected from three samples taken from the original container with peat and organic matter using the previously described f lotation method. samples were processed using a stereomicroscope, and then transferred to plastic test tubes containing 70% alcohol. a total of 30 slides were examined to identify each specimen to the genus level. the methodology proposed by palacios-vargas and mejía (2007) was followed for slides that consisted of transferring the arthropods to 10% koh on a concave slide for two minutes. subsequently, the specimens were placed in lactophenol that was heated with a lighter until steam was released. hoyer’s solution was used as a mounting medium, and each slide was covered and placed on a griddle plate for drying at 70°c for a week. the mounts were covered and marked with a label with the geographical coordinates, collecting method, and collector’s name. taxonomic keys were used to identify individuals to genus level (bellinger et al., 1996-2019) using a nikon e600 phase contrast optical microscope (nikon, japan). a photographic record was performed to support the results, using image pro insight® (media cybernetics, inc. rockville, usa). results after counting the population, there was a greater abundance of collembolans of the family isotomidae with 283 individuals corresponding to 86% of the total number 401torres-moya and dotor-robayo: study of the effects of glyphosate application on collembola populations under controlled conditions figure 1. percentage of individuals per family with percentage distribution. values correspond to the total individuals found in the four samples. exposure to the herbicide population counts were performed at 0, 4, 7 and 11 daa to measure the effect of the herbicidal application on the collembolan populations. in the first sample, populations of all treatments were kept at similar levels without showing significant differences and with values between 8000 and 9000 individuals m-². a significant population decrease was observed in the treatments with glyphosate at 4 and 7 daa, showing values between 5000 and 6000 individuals m-², whereas the control exceeded 10,000 individuals m-². these values were ref lected in mortality rates of 40% and 57.4% for treatments with 2 l ha-1 and 4 l ha-1 at 4 daa, and 60% and 44.6% for treatments with 2 l ha-1 and 4 l ha-1 at 7 daa (fig. 2). no statistically significant differences were found between treatments with herbicide application. according to figure 2, a representative change on the population structure was observed compared to these values of the control treatment, especially at 4 and 7 daa. a negative effect of the application of the herbicide on the mortality percentage at 4 daa was observed for the treatment with 4 l ha-1, decreasing with time. the treatment with 2 l ha-1 showed a slower effect and increased progressively with time until 7 daa. at 11 daa there were no significant differences between treatments with a low mortality percentage that did not exceed 23%. with the treatment of glyphosate application at an equivalent dose of 2 l ha-1, we observed a reduction in the number of individuals throughout the different samples (figs. 2-3). a considerable decrease in the number of living springtails and an increase in the number of dead individuals was evident at 4 and 7 daa compared to the base population at 0 daa (fig. 3). however, the last sample date (11 daa) showed a different behavior compared to 7 and 4 daa, since more live arthropods than dead ones were found. in addition, an increase in the number of live individuals was highlighted compared to 7 and 4 daa, considering that the mortality percentage was lower at this sampling date (fig. 2). figures 2 and 3 allow the variation in the number of individuals in the treatment with glyphosate to be apparent at a rate of 4 l ha-1. there was a reduction in the number of arthropods throughout the different samples. although this treatment showed the highest initial average of living individuals, it displayed a significative decrease compared to the control at 4 daa. in addition, this sampling date was the only one with a greater number of dead individuals than live ones. the numbers of live springtails at 7 and 11 daa were higher, whereas the number of dead arthropods decreased on those days, showing a possible trend towards a population recovery. figure 4 shows the relative values accumulated throughout the four samples. the herbicide application caused a decrease in the population size and indicated that exposure to the herbicide generated a moderate population detriment that is not exclusively quantifiable with dead arthropods. with the result of the quantification of radiolabeled glyphosate present in the dead springtails collected in the different treatments, we showed that an exposure to the herbicide b ab a a b a a a b % m or ta lit y daa 4 l ha-12 l ha-10 l ha-1 0 10 20 30 40 50 60 70 0 2 4 6 8 10 12 isotomidae entomobyidae where the genus proisotoma was found. the family entomobryidae contributed to the remaining 14% with 47 individuals divided into the genus seira and lepidocyrtus, in a 6:1 ratio (fig. 1). so, considering a reference measurement such as m2, there were up to 10,500 individuals m-2. figure 2. mortality percentages of springtails with the different treatments. each value on the x axis represents the sample number starting from the first sample (0 days after application (daa)) in which the treatments were applied. letters indicate significant differences between treatments over time. means denoted by the same letter do not significantly differ at α = 0.05 according to the tukey's test. 402 agron. colomb. 38(3) 2020 close to 0.0059% and 0 .0071% for 2 l ha-1 and 4 l ha-1 of the total applied dose (tab. 1) has a possible direct effect on the decrease of the springtail population. table 1. c14 glyphosate (roundup®) quantified in dead arthropods. the reported concentration indicates the total herbicide quantified in dead springtails collected at the end of the experiment. herbicide dose 4 l ha1 2 l ha1 c14 glyphosate ( µci) 0.2671 0.2671 applied glyphosate ( µl) 3.52 1.76 total glyphosate quantified in dead springtails ( µl) 2.0776e-06 1.2465e-06 % of glyphosate quantified in dead springtails 0.00590219 0.00708263 discussion springtails along with mites are common organisms found in compost and usually represent more than 90% of the arthropod cluster (palacios-vargas & mejía, 2007). their abundance is related to the composting and decomposition processes of the organic phase through mechanicalenzymatic fractionation and disintegration (rusek, 1998), nutrient mineralization (al-assiuty & khalil, 1996), the formation of humic substances (rusek, 1998; arbea & blasco-zumeta, 2001), and the stimulation of fungal and bacterial activity (robles et al., 2012). for this reason, it is not uncommon to find thousands of springtails in the relatively small area of m2. this behavior can be seen in the data about springtails per m2 that was around 10,000 individuals on day 0 before any application. similar values were found in diversity samplings in composters by palacios-vargas and mejía (2007) and robles et al. (2012). the great success of springtails as colonizers of this environment is due to the compost being a medium rich in resources that allow their reproductive success. it is a medium that allows the establishment of bacteria and fungus from which springtails can feed (castaño-meneses et al., 2004). also, it is a favorable habitat for the development of the biological and physiological processes that maintain the average temperatures above 20°c and the high humidity. these variables were ref lected in high populations before the application of treatments on 0 daa. figure 1 shows that only specimens of the families isotomidae and entomobryidae were found in percentages of 86% and 14%, respectively. however, this result does not represent the totality of possible families and genera that may exist at the sampling site. these results agree with cutz-pool (2008) and palacios-vargas and castaño (2014), who showed the dominance of three families in composters in mexico. two of those families were those found in this study. in colombia, arango and macías (2004) identified only the family entomobryidae in composters. b aabab ab a aa % c ol le m bo la daa 0 20 40 60 80 100 120 0 4 7 11 t2 % c ol le m bo la daa 0 20 40 60 80 100 120 0 4 7 11 t1 % c ol le m bo la daa 0 20 40 60 80 100 120 0 4 7 11 alive dead alive dead alive dead t0 % a cu m ul at ed in di vi du al s 0 100 200 300 400 500 0 l ha-1 2 l ha -1 4 l ha-1 1st sampling 2nd sampling 3rd sampling 4th sampling figure 3. relative values of the collembolan population changes with the different treatments t0: 0 l ha-1, t1: 2 l ha-1; t2: 4 l ha-1. each series of bars on the x-axis represents the sample number starting from the first sampling (0 days after application (daa)) in which the treatments were applied. letters indicate significant differences between treatments over time. the means denoted by the same letter do not significantly differ at α = 0.05 according to the tukey's test. figure 4. cumulative relative values of the springtail population size in the different treatments over time. 403torres-moya and dotor-robayo: study of the effects of glyphosate application on collembola populations under controlled conditions regarding population changes in collembola, the results agree with field and laboratory tests in which this herbicide was used on springtail populations or species (santos et al., 2010; reimche, 2014; al-daikh et al., 2016; mohammed et al., 2017; vinod & sanal-kumar, 2017; pereira et al., 2018) and other arthropods such as isopods, neoptera, coleoptera and spiders (niemeyer et al., 2006; schneider et al., 2009; benamú et al., 2010; santos et al., 2010; al-daikh et al., 2016). the results indicate an effect on the decrease of the population size with treatments of glyphosate (figs. 2-4). this effect is confirmed by the presence of the herbicide in dead arthropods demonstrated by radiolabeled quantification (tab. 1). it is important to clarify that currently it is not clear how the herbicide could directly affect these populations, since the herbicidal site of action does not exist in these arthropods, and it is exclusive to autotrophic organisms (niemeyer et al., 2018; pereira et al., 2018). however, both the metabolism of the herbicide in animals and the compounds accompanying the molecule’s formulation must be taken into account, since there are often unknown inert substances that act as surfactants and can interact with arthropods (de aguiar et al., 2016; niemeyer et al., 2018). in the case of herbicides, it is common to find that methyl, ethyl, and thiocyanate groups can negatively inf luence the functioning of some biological systems (vinod & sanal-kumar, 2017). therefore, the herbicide or the accompanying molecules may have suffered this type of degradation, and their derivatives may have become toxic to the springtails, with a possible effect on the reproductive or respiratory systems. regarding respiration in springtails, we know that the process is carried out through the cuticle. the cuticle in springtails is very thin, and it may allow the accumulation of the chemical groups already mentioned in the integumentary system of these animals. this might interfere in the gas exchange with the possibility of a subsequent diffusion towards the hemolymph of the arthropods (al-assiuty & khalil, 1996; mohammed et al., 2017; vinod & sanal-kumar, 2017). there may be an indirect effect on reproduction through abnormalities of the reproductive system, especially in the ovaries. additionally, an alteration of reproductive hormones, a decrease in the number of ovipositions, and an increase in the development time of the instars can be seen (schneider et al., 2009; benamú et al., 2010; mohammed et al., 2017; vinod & sanal-kumar, 2017; abdullahi & gbarakoro, 2019). moreover, in vitro studies in animals classified glyphosate as an endocrine disruptor that increases the mortality of placental cells. hypothetically a similar pathway could be occurring in these arthropods (schneider et al., 2009) which may be related to a reduction in fecundity and fertility. it is also possible that there is an effect of the herbicide on other food source organisms or endosymbiont bacteria, since some of these microorganisms have different degrees of sensitivity to the herbicide, depending on their population density (bórtoli et al., 2012). as shown in the different figures that illustrate the population variations, it is important to highlight that there were no significant changes between the doses used. this result could be explained by the possible effect of the treatments even at lower doses (santos et al., 2010). these authors observed a significant decrease in the number of adults and juveniles from 900 individuals in the control to values of 100 individuals under 1, 1.5 and 2 mg glyphosate kg-1 of soil. although the herbicide could affect springtail populations at a moderate level, these arthropods were never entirely eliminated. of the total population on the last sampling date, herbicide treatments obtained 42% (for t1) and 46% (for t2) fewer individuals than the absolute control treatment and a percentage of mortality of less than 23%. under field conditions, populations might increase their density and recover from the negative impacts of a pesticide as observed by frampton (2000) and vinod and sanal-kumar (2017). additionally, we underline that the number of individuals increased from 7 d to 11 d for treatments where glyphosate was used. this fact may be related to the degradation of the pesticide in the substrate and the reduction of harmful radicals for springtails. although the role of springtails on soil health has been amply documented and recognized (hopkin, 2002), the controversy over the effects of glyphosate on the development, physiology, behavior, biochemical and immunological alterations of non-target organisms is still ongoing; and practices to preserve beneficial arthropods in the agriculture are receiving little attention. aspects such as the dosage, form, and frequency of application must be considered in order to allow the recovery of the population. thus, marginal effects on fitness and a considerable reduction in the population growth for the next generations (schneider et al., 2009) would be avoided and, thus, a negative effect on the physicochemical properties of soils. in conclusion, the results found in this study provide evidence of the negative effects of the herbicide glyphosate on these arthropods. 404 agron. colomb. 38(3) 2020 conclusions the predominant families in the trial were isotomidae and entomobryidae, in which the genera proisotoma, seira and lepidocyrtus were found. this study is the first report on collembola present in a composter in bogota. the sensitivity of collembola to external stress factors, such as the application of this herbicide at both doses, led to a reduction of the population size that was measurable on the first sampling date, and that tended to recover at the end of the experiment. however, there were no significant differences between treatments. the presence of radiolabeled herbicide in dead individuals is highlighted, confirming that the application of roundup® had a detrimental effect on the springtail population. this study contributes to understanding the impact of the most widely used herbicide on non-target organisms that perform a vital function in the soil. it is necessary to carry out other trials, such as migration and field tests, to analyze the behavior of this phenomenon in an agroecosystem. acknowledgments this research was supported by the universidad nacional de colombia [project number: 44515]. the authors would like to thank the malherbology laboratory at the universidad nacional de colombia, bogota, the unab entomological museum, and the international atomic energy agency (iaea) for their collaboration. author’s contributions mdr and ftm designed the experiments, ftm carried out the field and laboratory experiments, ftm contributed to the data analysis, mdr and ftm wrote the article. all authors reviewed the manuscript. literature cited al-assiuty, a., & khalil, m. (1996). effects of the herbicide atrazine on entomobrya musatica (collembola) in field and laboratory experiments. applied soil ecology, 4(2), 139–146. https://doi. org/10.1016/0929-1393(96)00107-2 abdullahi, m., & gbarakoro, t. (2019). effects of herbicides on soil microarthopods richness and distribution in tropical soils in nigeria. research journal of life sciences, bioinformatics, pharmaceutical and chemical sciences, 5(4), 125–133. al-daikh, e., el-mabrouk, a., & el roby, a. (2016). effect of glyphosate herbicide on the behavior of soil arthropods in nonorganic tomato system. advance in agriculture and biology, 5(1), 14–19. https://doi.org/10.15192/pscp.aab.2016.5.1.1419 álvarez, t., frampton, g., & goulson, d. (2001). epigeic collembola in winter wheat under organic, integrated and conventional farm management regimes. agriculture, ecosystems and environment, 83(1–2), 95–110. https://doi.org/10.1016/ s0167-8809(00)00195-x arango, g., & macías, k. (2004). mesofauna de los colémbolos en el compost de la corporación universitaria lasallista. revista lasallista de investigación, 1(1), 102–104. arbea, j., & blasco-zumeta, j. (2001). ecología de los colémbolos (hexapoda, collembola) en los monegros (zaragoza, españa). boletín de la sociedad entomológica aragonesa, 28(2001), 35–48. benamú, m., schneider, m. i., & sánchez, n. e. (2010). effects of the herbicide glyphosate on biological attributes of alpaida veniliae (araneae, araneidae), in laboratory. chemosphere, 78(7), 871–876. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2009.11.027 bellinger, p., christiansen, k., & janssens, f. (1996–2019). checklist of the collembola of the world. https://www.collembola.org/ taxa/collembo.htm bórtoli, p., verdenelli, r., conforto, c., vargas-gil, s., & meriles, j. m. (2012). efectos del herbicida glifosato sobre la estructura y funcionamiento de comunidades microbianas de dos suelos de plantaciones de olivo. ecología austral, 22, 33–42. casabé, n., piola, l., fuchs, j., oneto, m., pamparato, l., basack, s., giménez, r., massaro, r., papa, j., & kesten, e. (2007). ecotoxicological assessment of the effects of glyphosate and chlorpyrifos in an argentine soya field. journal of soils and sediments 7(4), 232–239. https://doi.org/10.1065/jss2007.04.224 castaño-meneses, g., palacios-vargas, j., & cutz-pool, l. (2004). feeding habits of collembola and their ecological niche. anales del instituto de biología serie zoología, 75(1), 135–142. cutz-pool, l. (2008). primeros registros sobre colémbolos de composta en méxico. in e. g. estrada-venegas, a. equihuamartínez, j. padilla-ramírez, & a. mendoza-estrada (eds.), entomología mexicana (pp. 808–812). sociedad mexicana de entomología colegio de postgraduados. de aguiar, l., figueira, f., gottschalk, m. s., & da rosa, c. (2016). glyphosate-based herbicide exposure causes antioxidant defense responses in the fruit f ly drosophila melanogaster. comparative biochemistry and physiology part c: toxicology & pharmacology, 185, 94–101. https://doi.org/10.1016/j. cbpc.2016.03.006 duke, s., & powles, s. (2008). glyphosate: once‐in‐a‐century herbicide. pest management science, 64(4), 319–325. https://doi. org/10.1002/ps.1518 frampton, g. (2000). recovery responses of soil surface collembola after spatial and temporal changes in long-term regimes of pesticide use.  pedobiologia,  44(3–4), 489–501. https://doi. org/10.1078/s0031-4056(04)70066-9 gómez-anaya, j., palacios-vargas, j., & castaño-meneses, g. (2010). abundancia de colémbolos (hexápoda: collembola) y parámetros edáficos de una selva baja caducifolia. revista colombiana de entomología, 36(1), 96–105. hopkin, s. (2002). biology of the springtails (insecta: collembola). oxford university press. johnston, j. (2000). the contribution of microarthropods to aboveground food webs: a review and model of belowground transfer in a coniferous forest. the american midland naturalist, 143(1), 226–238. https://doi.org/10.1674/0003-0031(2000)143[0226:tc omta]2.0.co;2 405torres-moya and dotor-robayo: study of the effects of glyphosate application on collembola populations under controlled conditions lins, v., santos, h., & gonçalves, m. (2007). the effect of the glyphosate, 2, 4-d, atrazine e nicosulfuron herbicides upon the edaphic collembola (arthropoda: ellipura) in a no tillage system. neotropical entomology, 36(2), 261–267. https://doi. org/10.1590/s1519-566x2007000200013 mohammed, a., umeozor, o., & gbarakoro, t. (2017). the effects of glyphosate and multrazine on the abundance and diversity of soil microarthropods at the university park, university of port-harcourt, nigeria. european journal of experimental biology, 7(1–2), 1–5. https://doi.org/10.21767/2248-9215.100002 niemeyer, j., santos, v., rodrigues, j., & da-silva, e. (2006). comportamento de cubaris murina brandt (crustacea: isopoda) em solo com glifosato: testes de fuga em laboratório. journal of the brazilian society of ecotoxicology, 1(1), 13–16. niemeyer, j., de-santo, f. b., guerra, n., filho, a. m., & pech, t. m. (2018). do recommended doses of glyphosate-based herbicides affect soil invertebrates? field and laboratory screening tests to risk assessment. chemosphere, 198, 154–160. https://doi. org/10.1016/j.chemosphere.2018.01.127 palacios-vargas, j., & mejía, b. (2007). técnicas de colecta, montaje y preservación de microartrópodos edáficos. universidad nacional autónoma de méxico, facultad de ciencias. palacios-vargas, j., & castaño, g. (2014). los colémbolos (arthropoda: hexapoda) como bioindicadores. in c. a. gonzález, a. vallarino, j. c. pérez, & a. m. low pfeng (eds.), bioindicadores: guardianes de nuestro futuro ambiental (pp. 291–307). el colegio de la frontera sur (ecosur). pereira, j., araujo, t., rodrigues-silva, n., silva, a., & picanco, m. (2018). edaphic entomofauna variation depending on glyphosate application in roundup ready soybean crops. planta daninha, 36, article e018171328. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582018360100110 ponge, j., gillet, s., dubs, f., fédoroff, e., haese, l., sousa, j., & lavelle, p. (2003). collembolan communities as bioindicators of land use intensification. soil biology and biochemistry, 35(6), 813–826. reimche, g. (2014). herbicidas dessecantes na fauna edáfica e genotoxicidade. [doctoral dissertation, universidade federal de santa maria]. ufsm repository. http://repositorio.ufsm. br/handle/1/3238 robles, f., salvador, i., juárez, c., montiel, d., mejía, b., & palacios-vargas, j. (2012). colémbolos (hexápoda) asociados a lombricomposta de cultivo de alfalfa (medicago sativa) en la magdalena contreras, d.f. in a. equihua-martínez, e. g. estrada-venegas, j. a., acuña-soto, m. p. chaires-grijalva, & g. durán ramírez (eds.), entomología mexicana (pp. 487–491). sociedad mexicana de entomología colegio de postgraduados. rusek, j. (1998). biodiversity of collembola and their functional role in the ecosystem. biodiversity conservation, 7(9), 1207–1219. https://doi.org/10.1023/a:1008887817883 salazar-lópez, n., & madrid, m. (2011). herbicida glifosato: usos, toxicidad y regulación. biotecnia, 13(2), 23–28. santos, m., soares, a., & loureiro, s. (2010). joint effects of three plant protection products to the terrestrial isopod porcellionides pruinosus and the collembola folsomia candida. chemosphere, 80(9), 1021–1030. https://doi.org/10.1016/j. chemosphere.2010.05.031 santos, m., ferreira, m., cachada, a., duarte, a., & sousa, j. (2012). pesticide application to agricultural fields: effects on the reproduction and avoidance behaviour of folsomia candida and eisenia andrei. ecotoxicology, 21(8), 2113–2122. schneider, m., sánchez, n., pineda, s., chi, h., & ronco, a. (2009). impact of glyphosate on the development, fertility and demography of chrysoperla externa (neuroptera: chrysopidae): ecological approach. chemosphere, 76(10), 1451–1455. vinod, p., & sanal-kumar, m. (2017). a study on the effect of two agrochemicals on the fecundity of a soil collembolan cryptopygus thermophilus. international journal of pure and applied researches, 4(1), 34–41. genetic variability of yam (dioscorea trifida) genotypes in the ucayali region, peru received for publication: december 1, 2021. accepted for publication: march 17, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.99877 1 universidad nacional de ucayali, pucallpa (perú). 2 subdirección de recursos genéticos, estación experimental agraria pucallpa, instituto nacional de innovación agraria, pucallpa (perú). * corresponding author: lady_tuisima@unu.edu.pe agronomía colombiana 40(1), 12-21, 2022 abstract resumen the aim of this research was to assess genetic variability of yam dioscorea trifida genotypes using morphological descriptors for the germplasm collection conserved in the agricultural experiment station in ucayali, peru. thirty-eight morphological traits were evaluated for 30 d. trifida genotypes over ten years; from the data we estimated the shannon-weaver diversity index (h’) and the coefficient of variation and performed principal component analysis and cluster analysis. qualitative traits with high phenotypic diversity index were: petiole anthocyanin (0.86), internal tuber color (0.86), petiole color (0.81) and stem color (0.80). the quantitative traits with the highest coefficient of variation were: tuber weight per plant (33.01) and tuber yield (32.99). seventy-six percent of the morphological variability is explained by four principal components, the first component is constituted by the characters tuber width, tuber weight per plant, and tuber yield (29%). five groups of genotypes were also identified with statistically significant differences, where group b stands out for its higher yield in fewer days to harvest. this research reveals wide morphological diversity in genotypes of d. trifida; these results can be used to strengthen the conservation, management, and genetic improvement initiatives of this important species in the peruvian amazon. el objetivo de esta investigación fue evaluar la variabilidad genética de genotipos de ñame dioscorea trifida usando descriptores morfológicos a fin de conocer la variabilidad de la colección conservada en la estación experimental agraria en ucayali, perú. se evaluaron 38 caracteres morfológicos para treinta genotipos de d. trifida durante diez años, para obtener el índice de diversidad genética de shannon-weaver (h’), el coeficiente de variación, y análisis de componentes principales y análisis de agrupamiento. los caracteres cualitativos con mayor índice de diversidad fueron: antocianina del peciolo (0.86), color interno del tubérculo (0.86), color del peciolo (0.81) y color del tallo (0.80). los caracteres cuantitativos con mayor coeficiente de variación fueron peso de tubérculos por planta (33.01) y rendimiento de tubérculos (32.99). el 76% de la variabilidad morfológica se explica a través de cuatro componentes principales, el primer componente está constituido por los caracteres ancho de tubérculo, peso de tubérculos por planta y rendimiento de tubérculos (29%). también se identificaron cinco grupos de genotipos en los cuales se encontraron diferencias estadísticamente significativas, donde se destaca al grupo b por su mayor rendimiento en menor número de días a cosechar. por lo tanto, esta investigación revela amplia diversidad morfológica en genotipos de d. trifida, y los resultados pueden ser usados para fortalecer la conservación, manejo e iniciativas de mejoramiento genético de esta especie de importancia en la amazonía peruana. key words: et h nic g roups, mor pholog ica l descr iptors, sachapapa, genetic diversity index, tropical tuber. palabras clave: grupos étnicos, descriptores morfológicos, sachapapa, índice de diversidad genética, tubérculo tropical. genetic variability of yam (dioscorea trifida) genotypes in the ucayali region, peru variabilidad genética de genotipos de ñame (dioscorea trifida) en la región ucayali, perú lady laura tuisima-coral1, 2*and wilfredo felipe guillén huachua2 introduction the amazon region is home to many resources for food; one of these is dioscorea trifida l. f., known as sachapapa (common name in peru) or yam. it is a tuber plant belonging to the dioscoreaceae family. viruel et al. (2016) refer to three genera that group the dioscoreaceae family (stenomeris, trichopus, rajania, and dioscorea), and the world checklist of vascular plants (2022) accepts 679 species for dioscorea (15 edible and medicinal approximately), providing substantial food for more than 100 million people in the humid and sub-humid tropics, appreciated for their f lavor and fine texture (price et al., 2018; padhan & panda, 2020). the dioscorea species grow in southeast asia, tropical america, and west africa, in tropical and subtropical regions of the world (kumar et al., 2017). according to montaldo (1991), in the upper and lower jungle of the peruvian amazon, it constitutes a main source of energy in the diet of the inhabitants. as a crop, dioscorea species requires much light and humid soils https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.99877 mailto:lady_tuisima@unu.edu.pe 13tuisima-coral and guillén huachua: genetic variability of yam (dioscorea trifida) genotypes in the ucayali region, peru with good drainage. padhan and panda (2020) reviewed the aggregate nutritional composition of old-world yam and reported that its tuber is a good source of essential nutritional compounds, such as starch, protein, lipids, vitamins, and minerals, which agrees with the description of pérez et al. (2009) for the nutritional composition of three varieties of dioscorea trifida in the venezuelan amazon. moreover, ramos-escudero et al. (2010) determined the content of total polyphenols, f lavonoids, tannins, and anthocyanins for d. trifida, finding values around 166.10, 27.63, 9.62, and 21.59 mg/100 g of dry matter, respectively. furthermore, pigments of yam pulp tuber have the capacity to sequester free radicals. this indicates a good in vitro protective effect of the pigments extracted from sachapapa (d. trifida). the aforementioned studies reveal the importance of sachapapa for food and health, although there are few studies regarding its agronomic management, origin, geographical distribution, and genetic variability of its populations (nascimento et al., 2015; arnau et al., 2017). in the ucayali region (peru), the production of sachapapa reaches an approximate average of 612.11 t per year (astete-verde, 2019), although it is considered a neglected crop because it is mainly cultivated for subsistence by native communities using traditional agricultural practices. in order to develop strategies for the management and conservation of this crop, the genetic diversity must be agro-morphologically characterized (ocampo et al., 2021; thakur et al., 2021; wada et al., 2021). in this context, the objective of this research was to evaluate the genetic variability using morphological descriptors for 30 dioscorea trifida genotypes. this is a broad germplasm collection maintained and conserved year after year in rotation plots under similar environmental conditions, thus ruling out environment as the cause of observed morphological differences. materials and methods germplasm collection in 1997, the national institute of agrarian innovation (inia), through the genetic resources subdirectorate, began the collection of d. trifida germplasm. by 2000, 30 accessions from the four provinces of the ucayali department (fig. 1, tab. 1), were collected to maintain and figure 1. map of dioscorea trifida germplasm origin in the ucayali region. each circle represents the geographic origin of the sachapapa germplasm part of the national tropical root and tuber germplasm collection. 14 agron. colomb. 40(1) 2022 table 1. list of dioscorea trifida accessions conserved in a germplasm bank in the ucayali region, peru. n° genotype code local name sampling code district ethnic group latitude, s longitude, w altitude, m a.s.l. coronel portillo province 1 ipdt001 purple sp* ma001 masisea mestizo 8.605.300 74.306.300 166 2 ipdt002 purple sp sp002 campoverde mestizo 8.550.800 74.916.400 208 3 ipdt003 white sp sp003 campoverde mestizo 8.550.800 74.916.400 208 4 ipdt004 sp hb004 campoverde mestizo 8.481.300 74.865.000 205 5 ipdt010 dark purple sp lp010 campoverde mestizo 8.564.700 74.870.600 224 6 ipdt011 purple sp pim011 campoverde mestizo 8.532.000 74.808.700 210 7 ipdt012 white sp pim012 campoverde mestizo 8.532.000 74.808.700 210 padre abad province 8 ipdt005 white sp ag005 padre abad mestizo 9.031.800 75.509.400 313 9 ipdt006 purple sp ep006 padre abad mestizo 8.993.800 75.464.400 307 10 ipdt007 white sp avh007 irazola mestizo 8.829.900 75.054.500 234 11 ipdt008 dark purple sp avh008 irazola mestizo 8.829.900 75.054.500 234 12 ipdt009 light purple sp avh009 irazola mestizo 8.829.900 75.054.500 234 atalaya province 13 ipdt013 purple sp br013 yurua mestizo 9.538.900 72.759.100 200 14 ipdt014 sp br014 yurua mestizo 9.538.900 72.759.100 200 15 ipdt015 sp br015 yurua mestizo 9.538.900 72.759.100 200 16 ipdt017 white sp cna017 raymondi ashaninka 10.705.833 73.793.278 241 17 ipdt018 purple sp cna018 raymondi ashaninka 10.705.833 73.793.278 241 18 ipdt019 white sp cnl019 raymondi ashaninka 10.681.833 73.821.778 235 19 ipdt020 white sp plm020 raymondi mestizo 10.784.472 73.704.722 266 20 ipdt021 purple sp plm021 raymondi mestizo 10.783.306 73.706.611 249 21 ipdt022 white sp jchm022 raymondi mestizo 10.753.556 73.720.750 248 22 ipdt023 purple sp plch023 raymondi ashaninka 10.661.056 73.790.583 218 23 ipdt031 sp cnl031 raymondi ashaninka 10.681.833 73.821.778 235 purus province 24 ipdt024 sp (maona en ashaninka) cnra024 purus ashaninka 9.706.222 70.706.222 233 25 ipdt025 sp (maona en ashaninka) cnra025 purus ashaninka 9.706.222 70.706.222 233 26 ipdt026 sp (maona en ashaninka) cnnp026 purus ashaninka 9.726.889 70.702.778 217 27 ipdt027 sp (pua-jushupa) cnb027 purus cashinahua 9.793.972 70.790.583 241 28 ipdt028 sp (pua-meshupa) cnnb028 purus cashinahua 9.785.722 70.761.806 235 29 ipdt029 purple sp crln029 purus mestizo 9.797.222 70.715.472 228 30 ipdt030 purple sp pe030 purus mestizo 9.770.417 70.717.694 204 *sp – sachapapa. conserve in experimental plots a campoverde annex of the pucallpa agrarian experimental station (federico basadre highway, km. 44, campo verde district, coronel portillo province, ucayali department, at coordinates 8°22’00” s and 74°34’80” w, altitude 205 m a.s.l.). the climate of the experimental area is characteristic of the lowland tropical zones; it is humid and warm without marked variations in the annual average temperature and with a defined strong dry season from may to july, with a relative humidity about 70-90%. field characterization plots the 30 accessions of d. trifida were sowed at a distance 2 m between rows and 1 m between plants, with a localized application of 800 kg ha-1 of island guano and in some cases 10 t ha-1 of chicken manure; it was also necessary to install stakes that serve as a support because dioscorea trifida is a climbing species. field characterization plots were located in the same place as the field germplasm collection described above and plot rotation (50 m of distance between each plot) was applied every year from 2008-2017. 15tuisima-coral and guillén huachua: genetic variability of yam (dioscorea trifida) genotypes in the ucayali region, peru descriptors to assess genetic variability, 26 qualitative and 12 quantitative descriptors were evaluated (tab. 2). of the 178 descriptors listed by the international institute of plant genetic resources for dioscorea spp characterization (ipgri, 1997), 38 descriptors were adapted by the researchers according to the basic morphology of dioscorea trifida. experimental design and data analysis the experimental design was completely randomized with 10 repetitions (years). rotation plots were evaluated for 10 years. each year sowing started at the end of october, n stage/character evaluation/evaluation code 1 vegetative phase 1.1 percentage of emergence % 1.2 plant type 1. dwarf, 2. shrub-like, 3. climbing 1.3 twining habit 0. no, 2. yes 1.4 stem color 1. green, 2. slightly pigmented, 3. moderately pigmented, 4. fully pigmented – red, 5. fully pigmented – purple 1.5 stem wings 0. absent, 1. present 1.6 stem hairs 0. absent, 1. present 1.7 leaf color 1. light green, 2. dark green, 3. purple green, 4. purple 1.8 vein color 1. light green, 2. dark green, 3. purple green, 4. purple 1.9 hairiness of upper/ lower surface of leaf 0. absent, 1. present 1.10 leaf type 1. entire, 2. very shallowly lobed, 3. shallowly lobed, 4. moderately lobed, 5. deeply lobed, 6. very deeply lobed 1.11 position of leaves 1. verticillate, 2. alternate, 3. opposite 1.12 number of lobes 1. 01 lobe, 3. 03 lobes, 5. 05 lobes, 7. 07 lobes, 9. 09 lobes 1.13 central lobe shape 0. absent, 1. dentate, 2. semicircular, 3. semi-elliptical, 4. elliptical, 5. lanceolate, 6. oblanceolate, 7. linear, 8 oval, 9. cordate 1.14 leaf size record the length and width of 5 leaves in cm, with one decimal place, from the base to the apex of the leaf taken from the middle part of the plant 1.15 petiole color 1. light green, 2. dark green, 3. purple green, 4. purple 1.16 petiole pubescence 0. absent, 1. present 1.17 anthocyanin in petiole 0. absent, 1. apical part, 2. basal part, 3. slightly pigmented, 4. medium pigmented, 5. completely pigmented 1.18 petiole wing 0. absent, 1 present n stage/character evaluation/evaluation code 2 flowering 2.1 flowering 1. female, 2. male, 3. female and male (predominantly female), 4. male and female (predominantly male) 2.2 inflorescence type 1. spike, 2. raceme, 3. panicle, 9. other 2.3 flower color 1. white, 2. yellow, 3. light green, 4. purple green/pigmented green 2.4 number of flowers per inflorescence for male and female plants 2.5 flower length average of 5 flowers (male or female) per plant in mm (total length from the base of receptacle to the top) 2.6 fruit formation 0. absent, 1 present 2.7 fruit size record length of 5 fruits per plant in mm 2.8 tuber formation (appearance) 1. closed/kidney-shaped bunch, 2. open bunch 2.9 tuber shape 1. round, 2. irregular round (kidney-shaped), 3. cylindrical, 4. ovate, 5. oblong, 6. oblong oval, 7. elliptical length, 8. elongated round, 9. irregular or curved length, 10. compact 2.10 tuber external color 1. white, 2. cream, 3. yellow, 4. light brown, 5. dark brown, 6. purple, 7. gray 2.11 tuber internal color 1. white or cream, 2. yellow, 3. pink, 4. light purple, 5. dark purple 2.12 rootlets 0. absent, 1. slight, 2. intermediate, 3. abundant 2.13 pulp color 1. white, 2. cream, 3. yellow, 4. light purple/pink, 5. light purple, 6. dark purple, 7. concentric light purple. 8. mottled 2.14 peduncle length (average) 0. absent or sessile, 1. very short: < 2 cm, 3. short: 2-5 cm, 5. intermediate: 5-8 cm, 7. long: 9-12 cm, 9 very long: > 12 cm 2.16 tuber size record 5 tuber length and width 2.17 number of tubers per plant 2.18 weight of tubers/plant in kg 2.19 tuber yield in t ha-1 2.20 days to harvest table 2. list of agro-morphological descriptors used to assess genetic variability among 30 genotypes of dioscorea trifida. f lowering took place after 5-7 months and harvesting began after approximately ten months. the climatic condition around each plot location was usually characterized by a rainy season around october 15th to april 15th, followed by a dry season from mid-april until the beginning of october. in every plot, we installed thirty accessions with ten plants per accession. for quantitative variables, five plants from the third to the seventh were selected and evaluated. for qualitative variables, we used direct observation to the ten plants and considered the most frequently occurring attribute observed. 16 agron. colomb. 40(1) 2022 simple descriptive statistics were obtained for all variables. the chi-square test was performed for each qualitative character. the phenotypic diversity for the qualitative variables was determined using the shannon-weaver genetic diversity index (h’). the range of h’ is from 0 to 1, where 1 indicates maximum diversity. h’ is defined as h’ = σpilog2pi, where pi is the proportion of the total number of genotypes belonging to each category. according to jamago (2000), h’ is classified as low (h’<0.50), intermediate (h’=0.50-0.75), and high (h’>0.75). to determine the similarity between the d. trifida germplasm, a hierarchical cluster analysis (ca) was done with ward’s clustering method using euclidean distance. to determine the occurrence of statistical differences between the groups of the dendrogram, a one-way analysis of variance was performed, and the tukey test was used (p≤0.05). a pearson correlation analysis was added between quantitative descriptors. likewise, a principal component analysis (pca) of the twelve quantitative variables under study was carried out. statgraphics v. 19 software (statgraphics, 2009) was used for all analyses. results and discussion qualitative descriptors of the 26 qualitative characters evaluated in 30 genotypes of d. trifida, eleven (11) were not discriminating (tab. 3) and allows the species to be described as having a climbing habit with a twisted appearance, with wings, but without pubescence on the stem. the leaves are alternately arranged, without pubescence and with light green veins. pubescent wings are recorded on the petiole. in all genotypes, spike-type inf lorescences with light green f lowers were observed. nascimento et al. (2015) also reported genotypes of d. trifida with climbing plant behavior, with winged polygonal stems and green petioles with brown pigments and alternate leaves. about fifty eight percent of the qualitative characters evaluated for 30 genotypes of d. trifida resulted discriminant. according to the chi-square analysis and the shannonweaver genetic diversity index (h’) (tab. 4), the most variable qualitative characters of d. trifida are: petiole anthocyanin (0.86), internal tuber color (0.86), petiole color (0.81), and stem color (0.80). while the number of lobes and the color of the mature leaf were the characters with the least variability (0.35), which would be consider as low variability (jamago, 2000). the morphological variability of dioscorea spp. was also determined using the shannonweaver genetic diversity index (h’) of islam et al. (2011). these authors also found high diversity indexes for petiole color and tuber shape in dioscorea alata and dioscorea bulbifera. moreira et al. (2017) evaluated the external color and tuber shape of dioscorea cayennensis, finding a low diversity index, which is expected for descriptors with fewer categories. the slight ly pigmented color predominated for t he stems, which are green with purple or brown pigments. the predominant color of the petiole was purple green, characteristics that coincide with the description for d. trifida genotypes reported by nascimento et al. (2015) in three states of brazil. similarly, the number of lobes per leaf can vary from three to five, although five-lobed leaves were predominant. this result is in sharp contrast with dioscorea alata, a species characterized by single lobe leaves (norman et al., 2011). the color of the pulp for dioscorea species ranges from white, yellow to dark purple (gonzález, 2012). in this study, white pulp color (50%) was predominant, followed by light purple (36.7%), consistent with the results of other studies (pérez et al., 2009; nascimento et al., 2015). pérez et al. (2009) analyzed the nutritional content of d. trifida with three colors of pulp, finding a higher content of crude protein in white pulp (6.8 ± 0.02%) in contrast to the values for purple pulp (4.3 ± 0.54%). quantitative descriptors values regarding the descriptive statistics analysis for 12 quantitative descriptors evaluated in 30 genotypes of d. trifida are shown in table 5. the descriptors with the highest coefficient of variation are tuber weight per plant (33.01) followed by tuber yield (32.99) and the number of female f lowers per inf lorescence (27.42%). table 3. list of descriptors without variability for 30 genotypes of dioscorea trifida. n descriptors attribute 1 plant type climbing 2 twining habit yes 3 stem wings present 4 stem pubescence absent 5 vein color light green 6 leaf pubescence absent 7 leave position alternate 8 petiole pubescence absent 9 petiole wings present 10 type of inflorescence spike 11 flower color light green 17tuisima-coral and guillén huachua: genetic variability of yam (dioscorea trifida) genotypes in the ucayali region, peru table 4. absolute frequency, proportion, and variability within 16 qualitative descriptors of dioscorea trifida. n descriptors attribute absolute frequency proportion x2 ***h’ 1 stem color green 1 0.033 14.53** 0.80 slightly pigmented 14 0.467 moderately pigmented 11 0.367 fully pigmented – purple 4 0.133 2 leaf type shallowly lobed 1 0.033 30.2** 0.53moderately lobed 5 0.167 deeply lobed 24 0.800 3 number of lobes 3 lobes 2 0.067 22.53** 0.35 5 lobes 28 0.933 4 central lobe shape semi-elliptical 2 0.048 16.8** 0.73elliptical 20 0.476 oval 8 0.190 5 petiole color light green 7 0.233 12.6** 0.81purple green 19 0.633 purple 4 0.133 6 presence of anthocyanin in petiole absent 4 0.133 13.2** 0.86 slightly pigmented 16 0.533 medium pigmented 6 0.200 completely pigmented 4 0.133 7 flowering female 11 0.367 --male 19 0.633 8 fruit absent 15 0.500 0.00 1.00 present 15 0.500 9 tuber formation (appearance) closed/kidney-shaped bunch 4 0.133 16.13** 0.57 open bunch 26 0.867 10 tuber shape irregular round (kidney-shaped) 1 0.033 18.2** 0.68ovate 9 0.300 oblong oval 20 0.667 11 tuber external color light brown 11 0.367 2.13 0.95 dark brown 19 0.633 12 tuber internal color white or cream 9 0.300 8.67* 0.86 pink 1 0.033 light purple 12 0.400 dark purple 8 0.267 13 rootlets absent 2 0.067 19.4** 0.70slight 21 0.700 intermediate 7 0.233 14 pulp color white 15 0.500 28.67** 0.70 cream 1 0.033 light purple 11 0.367 dark purple 1 0.033 mottled 2 0.067 15 leaf color light green 2 0.067 22.53 0.35 dark green 28 0.933 * significant chi-square, ** highly significant chi-square (x2), *** shannon-weaver genetic diversity index (h’). 18 agron. colomb. 40(1) 2022 taking into account the coefficients of variation and the ranges of the quantitative variables, wide genetic variability is suggested. however, it is important to evaluate and consider which characteristics are truly inherited and the edaphoclimatic factors that can inf luence the agro-morphological variation and the management of the genotypes of d. trifida for genetic improvement purposes. for example, the genotypes with the highest yield were br013 and cnnb028. this yield, in addition to other physicochemical characteristics (carlos et al., 2020), must be evaluated under different environmental conditions prior to technology transfer to farmers. figure 2 shows the yield in tons per hectares by each d. trifida genotype, an important trait to select genotypes for genetic improvement and food security. correlation analysis leaf width and length, tuber weight per plant and tuber width, tuber yield per plant and tuber width, correlated in a positive and highly significant way (tab. 6). peduncle length and tuber length as well as leaf length and number of tubers per plant showed significant and positive correlations. principal component analysis four components were selected that may explain 86% of the variability among d. trifida genotypes (tab. 7). the first component is constituted mainly by tuber traits: tuber width, tuber weight per plant, and tuber yield (38%). the second component is made up of the descriptors: leaf length and tuber length (20%). the third component is represented table 5. descriptive statistics of 12 quantitative descriptors from the evaluation of 30 genotypes of dioscorea trifida. descriptors mean n=30 sd cv minimum maximum pe 81.00 8.49 10.48 55.00 93.60 ll 17.59 1.19 6.79 15.30 20.40 lw 17.86 1.47 8.25 14.90 22.00 nffi 18 4.93 27.42 7 25 nmfi 23 3.58 15.73 18 35 ffs 10.50 1.59 15.19 6.00 11.60 mfs 4.45 0.60 13.42 3.90 6.50 lped 7.02 1.72 24.51 2.60 10.80 tl 11.16 1.37 12.27 7.60 14.20 tw 4.70 0.73 15.60 3.40 6.80 ntp 7 1.65 23.15 5 11 wtp 0.87 0.29 33.01 0.52 1.71 yield 4.35 1.43 32.99 2.58 8.56 dh 303 11.73 3.87 292 339 sd: standard deviation; cv: coefficient of variation pe: percentage of emergency; ll: leaf length; lw: leaf width; nffi: number of female flowers per inflorescence; nmfi: number of male flowers per inflorescence; ffs: female flower size; mfs: male flower size; lped: length of peduncle; tl: tuber length, tw: tuber width; ntp: number of tubers per plant; wtp: weight of the tubers per plant; dh: days to harvest. 3.323.463.533.61 3.773.833.903.914.11 4.154.154.234.264.284.43 4.484.57 5.105.16 5.986.12 6.74 7.65 8.56 2.622.672.81 3.123.28 2.58y ie ld ( t h a1 ) genotypes 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 5.00 8.00 7.00 6.00 9.00 c n ra 02 5 av h 00 7 c n b0 27 pl m 02 0 pl m 02 1 c n ra 02 4 c n a0 18 c n l0 19 ep 00 6 pl c h 02 3 c n n p0 26 av h 00 8 pi m 01 1 c n a0 17 jc h m 02 2 lp 01 0 ag 00 5 pi m 01 2 c rl n 02 9 sp 00 3 sp 00 2 m a0 01 br 01 4 av h 00 9 h b0 04 pe 03 0 br 01 5 c n n b0 28 br 01 3 c n l0 31 figure 2. tuber yield for 30 genotypes of dioscorea trifida production. 19tuisima-coral and guillén huachua: genetic variability of yam (dioscorea trifida) genotypes in the ucayali region, peru by peduncle length and leaf width (17%). tuber yield and tuber length are included in the set of priority descriptors for characterization of dioscorea genetic resources (biodiversity international and international institute of tropical agriculture (iita), 2009), therefore, it is consistent with the principal component analysis. table 7. eigenvectors of the principal component analysis for d. trifida descriptors. descriptors e1 e2 e3 e4 pe -0.04 -0.43 -0.32 0.63 ll 0.35 0.48 0.13 0.21 lw 0.31 0.39 0.41 0.26 lped 0.19 -0.31 0.48 -0.03 tl 0.17 -0.47 0.46 0.15 tw 0.38 -0.01 -0.37 -0.40 ntp 0.30 0.13 -0.33 0.52 wtp 0.49 -0.21 -0.12 -0.15 yield 0.49 -0.21 -0.12 -0.15 pe: percentage of emergency; ll: leaf length; lw: leaf width; lped: length of peduncle; tl: tuber length, tw: tuber width; ntp: number of tubers per plant; wtp: weight of the tubers per plant. clustering analysis clustering analysis distributed the 30 sachapapa genotypes in different clusters based on the euclidean distance in a range from 0 to 20.63. the dendrogram identified five groups using a cut distance of 5.15 (fig. 3, tab. 8). groups b and d comprise five genotypes each, group c has three genotypes, and groups a and e have eight and nine genotypes, respectively. among the groups, the descriptors with statistically significant differences are emergence percentage, leaf length, leaf width, number of f lowers per cluster, number of tubers per plant, and days to harvest (tab. 8). group c registered the lowest percentage of emergence, while group b registered the highest percentage of emergence. likewise, the group with the longest leaf length and width was group c (19.38 cm and 20.34 cm, respectively), while group e was made up of genotypes with the smallest leaf size (16.47 cm and 16.34 cm). group c registered genotypes with the highest number of f lowers per cluster and the longest peduncle length (28.16 cm and 8.58 cm, respectively). regarding tuber traits, group d registered the highest number of tubers per plant (9), while groups a and e registered the lowest number of tubers per plant. group table 6. pearson’s correlation analysis between nine quantitative characters for dioscorea trifida. pe ll lw lped tl tw ntp wtp yield pe 1 ll 0.28 1 lw 0.34 0.84** 1 lped 0.09 0.0005 0.15 1 tl 0.26 -0.07 0.21 0.51* 1 tw 0.07 0.34 0.08 0.02 0.03 1 ntp 0.21 0.41* 0.26 0.06 0.18 0.3 1 wtp 0.05 0.34 0.27 0.31 0.34 0.69** 0.4* 1 yield 0.05 0.34 0.27 0.31 0.34 0.69** 0.4* 1** 1 pe: percentage of emergency; ll: leaf length; lw: leaf width; lped: length of peduncle; tl: tuber length, tw: tuber width; ntp: number of tubers per plant; wtp: weight of the tubers per plant.* significant at 5% level; ** significant at 1% level. table 8. comparison of means between the groups formed in the cluster analysis. groups pe (%) ll (cm) lw (cm) lped (cm) tl (cm) tw (cm) ntp wtp (kg) yield (t ha-1) a 77.74ab 17.16cd 17.16bc 5.73ª 10.17ª 4.39ª 6b 0.60ª 3.02ª b 86.84ª 17.87bc 17.77abc 7.03ª 11.85ª 5.72ª 8ab 1.30ª 6.50ª c 65.62b 19.38ª 20.34ª 8.58ª 11.30ª 5.13ª 8ab 1.03ª 5.13ª d 84.14ª 18.74ab 19.16ab 6.95ª 10.96ª 4.67ª 9ª 0.91ª 4.56ª e 85.62ª 16.47d 16.34c 6.89ª 11.70ª 4.94ª 6ab 1.09ª 3.95ª pe: percentage of emergency; ll: leaf length; lw: leaf width; lped: length of peduncle; tl: tuber length, tw: tuber width; ntp: number of tubers per plant; wtp: weight of the tubers per plant. averages with different letters are significantly different at 0.05 p-value. 20 agron. colomb. 40(1) 2022 b registered greater length and width of tubers (11.70 cm and 5.72 cm, respectively). this group also stands out with higher yield (6.50 t ha-1) in a shorter period (295 d on average) and with light purple pulp. moreover, groups b and d comprise genotypes of the mestizo ethnicity, therefore, the cluster analysis may ref lect the grouping in relation to the ethnic group to which it belongs. in this context, a conservation strategy within ethnic groups would be to promote the repopulation of the diversity of sachapapa genotypes along with teaching agronomic management techniques applied in the germplasm collection of this study. conclusions the morphological characterization of thirty genotypes of dioscorea trifida using 38 descriptors revealed high variability for the qualitative characters of petiole anthocyanin, internal tuber color, pulp color, and stem color. the quantitative descriptors with the highest coefficient of variation were tuber weight per plant and tuber yield. four main components can explain 86% of the variability of the 30 genotypes of d. trifida. descriptors with the greatest contribution to variance are tuber width, tuber weight per plant, and tuber yield (38%). it was also possible to distinguish five groups based on the euclidean distance and ward hierarchical clustering method, where group b highlights with genotypes hb004, br013, br014, br015, pe030 registering higher tuber yield in fewer days. this is a preliminary study aiming at assessing genetic variability of the germplasm collection rather than high yielding genotypes. for more reliable yield data, replicated trails in different locations would be required. moreover, complementary studies of nutritional value and biochemical composition of these genotypes are suggested, so that they can be shared with the population and additional molecular analysis must be performed to support the basis for the genetic improvement of this species. in addition, the agro-industrial potential of yam pulp tuber color varieties for food and health should be analyzed. acknowledgments authors thank antony del aguila heller for help with figure 1. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. figure 3. dendrogram generated by the euclidean distance for thir ty genotypes of dioscorea trifida. b c d a e ward distance: (euclidean) cnra025 avh007 cnb027 plm020 cnra024 cna018 cnl019 ep006 plch023 cnnp026 avh008 pim011 pim012 cna017 jchm022 lp010 ag005 plm012 crln029 sp003 sp002 ma001 br014 avh009 hb004 pe030 br015 cnnb028 br013 cnl031 0.00 10.31 15.46 20.615.15 21tuisima-coral and guillén huachua: genetic variability of yam (dioscorea trifida) genotypes in the ucayali region, peru authoŕ s contributions wfgh designed the experiments, collected and organized the data and conducted the research. lltc formulated the research aims and performed the data analysis. lltc and wfgh wrote and reviewed the manuscript. all authors have reviewed the manuscript. literature cited arnau, g., bhattacharjee, r., mn, s., chair, h., malapa, r., lebot, v., abraham, k., perrier, x., petro, d., penet, l., & pavis, c. (2017). understanding the genetic diversity and population structure of yam (dioscorea alata l.) using microsatellite markers. plos one, 12(3), article e0174150. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0174150 astete-verde, k. s. (2019). sustitución parcial de harina de trigo (triticum aestivum l.) por la mezcla de harina de sachapapa morada (dioscorea trifida l.) y harina de soya (glicine max l.) en la elaboración de panes en pucallpa [undergraduate thesis, universidad nacional de ucayali]. pucallpa. http://repositorio. unu.edu.pe/handle/unu/4251 bioversity international; international institute of tropical agriculture (iita). (2009). key access and utilization descriptors for yam genetic resources. https://hdl.handle.net/10568/73352 carlos, r. e. s., moreira r. f. c., afonso, s. d. j., cerqueira-pereira, e. c., silva, f. l., & hongyu, k. (2020). physicochemical characterization of six yam (dioscorea spp.) species. international journal of advanced engineering research and science, 7(12), 164–168. https://doi.org/10.22161/ijaers.712.25 gonzález, m. e. v. (2012). el ñame (dioscorea spp.) características, usos y valor nutricional. aspectos de importancia en el desarrollo de su cultivo. cultivos tropicales, 33(4), 5–15. international plant genetic resources institute. (1997). descriptors for yam (dioscorea spp.). https://www.bioversityinternational. org/fileadmin/_migrated/uploads/tx_news/descriptors_for_ yam__dioscorea_spp.__310.pdf islam, m. t., chowdhury, r. u., afroz, r., rahman, s., & haque, m. m. (2011). characterization and maintenance of yam (dioscorea spp) germplasm. bangladesh journal of agricultural research, 36(4), 605–621. https://doi.org/10.3329/bjar.v36i4.11748 jamago, j. m. (2000). morpho-agronomic and molecular diversity of the philippines mungbean (vigna radiata [l.] wilczek) germplasm [master thesis, central mindanao university]. uplb main library special collections section (uscs). https://www. ukdr.uplb.edu.ph/etd-grad/688 kumar, s., das, g., shin, h. s., & patra, j. k. (2017). dioscorea spp. (a wild edible tuber): a study on its ethnopharmacological potential and traditional use by the local people of similipal biosphere reserve, india. frontiers in pharmacology, 8, article 52. https://doi.org/10.3389/fphar.2017.00052 montaldo, a. (1991). cultivo de raíces y tubérculos tropicales (2nd ed.). instituto interamericano de cooperación para la agricultura iica. moreira, r. f. c., afonso, s. d. j., ledo, c. a. s., silva, s. a., conceiçao, a. l. s., cequerira-pereira, e. c., & linge, c. s. (2017). agro-morfological diversity in yam genotypes from recôncavo of bahia, brazil. african journal of agricultural research, 12(24), 2070–2077. https://doi.org/10.5897/ajar2017.12312 nascimento, w. f., siqueira, m. v. b. m., ferreira, a. b., ming, l. c., peroni, n., & veasey, e. a. (2015). distribution, management and diversity of the endangered amerindian yam (dioscorea trifida l.). brazilian journal of biology, 75(1), 104–113. https:// doi.org/10.1590/1519-6984.08313 norman, p. e., tongoona, p., & shanahan, p. e. (2011). diversity of the morphological traits of yam (dioscorea spp.) genotypes from sierra leone. journal of applied biosciences, 45, 3045–3058. ocampo, j., marín, v., & urrea, r. (2021). agro-morphological characterization of yellow passion fruit (passif lora edulis f. f lavicarpa degener) reveals elite genotypes for a breeding program in colombia. agronomía colombiana, 39(2), 156–176. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.91622 padhan, b., & panda, d. (2020). potential of neglected and underutilized yams (dioscorea spp.) for improving nutritional security and health benefits. frontiers in pharmacology, 11, article 496. https://doi.org/10.3389/fphar.2020.00496 pérez, e., jiménez, y., emaldi, u., & dufour, d. (2009). atributos físicos y composición proximal de tres variedades de ñame mapuey (dioscorea trifida) cultivados en el estado amazonas, venezuela. cibia vii. congreso iberoamericano de ingeniería en alimentos, alimentos hoy, 18(18). price, e. j., bhattacharjee, j., lopez-montes, a., & fraser, p. d. (2018). carotenoid profiling of yams: clarity, comparisons and diversity. food chemistry, 259, 130–138. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2018.03.066 ramos-escudero, f., muñoz, a., alvarado-ortiz, c., & yáñez, j. a. (2010). antocianinas, polifenoles, actividad anti-oxidante de sachapapa morada (dioscorea trifida l.) y evaluación de lipoperoxidación en suero humano. revista de la sociedad química del perú, 76(1), 61–72. stat graphics. (2009). statgraphics centurion xviii. versión 18. madrid. http://www.statgraphics.net/descargas/ thakur, p., ramteke, v., & naik, u. (2021). genetic variability for different quantitative character in colocasia [colocasia esculenta var. antiquorum]. international journal for current microbiology and applied sciences, 10(3), 1282–1286. viruel, j., segarra‐moragues, j. g., raz, l., forest, f., wilkin, p., sanmartín, i., & catalán, p. (2016). late cretaceous–early eocene origin of yams (dioscorea, dioscoreaceae) in the laurasian palaearctic and their subsequent oligocene–miocene diversification. journal of biogeography, 43(4), 750–762. https://doi.org/10.1111/jbi.12678 wada, e., feyissa, t., tesfaye, k., asfaw, z., & potter, d. (2021). correction: genetic diversity of ethiopian cocoyam (xanthosoma sagittifolium (l.) schott) accessions as revealed by morphological traits and ssr markers. plos one, 16(6), article e0253993. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0253993 wcvp. (2022). world checklist of vascular plants, version 2.0. facilitated by the royal botanic gardens, kew. http://wcvp. science.kew.org https://doi.org/10.1371/journal.pone.0174150 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0174150 http://repositorio.unu.edu.pe/handle/unu/4251 http://repositorio.unu.edu.pe/handle/unu/4251 https://hdl.handle.net/10568/73352 https://doi.org/10.22161/ijaers.712.25 https://www.bioversityinternational.org/fileadmin/_migrated/uploads/tx_news/descriptors_for_yam__dioscorea_spp.__310.pdf https://www.bioversityinternational.org/fileadmin/_migrated/uploads/tx_news/descriptors_for_yam__dioscorea_spp.__310.pdf https://www.bioversityinternational.org/fileadmin/_migrated/uploads/tx_news/descriptors_for_yam__dioscorea_spp.__310.pdf https://doi.org/10.3329/bjar.v36i4.11748 https://www.ukdr.uplb.edu.ph/etd-grad/688 https://www.ukdr.uplb.edu.ph/etd-grad/688 https://doi.org/10.3389/fphar.2017.00052 https://doi.org/10.5897/ajar2017.12312 https://doi.org/10.1590/1519-6984.08313 https://doi.org/10.1590/1519-6984.08313 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.91622 https://doi.org/10.3389/fphar.2020.00496 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.03.066 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.03.066 http://www.statgraphics.net/descargas/ https://doi.org/10.1111/jbi.12678 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0253993 http://wcvp.science.kew.org http://wcvp.science.kew.org fitting of photosynthetic response curves to photosynthetically active radiation in oil palm received for publication: 06 march, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.63119 1 oil palm biology and breeding research program, colombian oil palm research center-cenipalma, bogota (colombia). 2 department of biology, faculty of sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: hromero@cenipalma.org agronomía colombiana 35(3), 323-329, 2017 fitting of photosynthetic response curves to photosynthetically active radiation in oil palm ajuste de las curvas de respuesta fotosintética a la radiación fotosintéticamente activa en palma de aceite yurany dayanna rivera-méndez1 and hernán mauricio romero1,2* abstract resumen light saturation curves represent the response of the net photosynthetic rate to the photosynthetically active radiation. these curves were obtained from individual leaves of oil palm genotypes (elaeis guineensis, e. oleifera and the o×g interspecific hybrid) without any type of biotic or abiotic stress, fitting three nonlinear models: the rectangular hyperbolic model (michaelis-menten), the non-rectangular hyperbolic model (prioul and chartier) and the exponential model (mitscherlich). the research was conducted at barrancabermeja (santander, colombia) with the aim to compare the adaptations of these models and to identify the most suitable model for the crop. the rectangular hy perbolic model was qualitatively and quantitatively the most appropriate to describe the oil palm response under different conditions, in terms of the coefficient of determination (r2a), the mean squared error (mse) and the standard error (se); therefore, using this model, the photosynthetic parameters showed higher and more realistic correlation (r) with the measured values. the non-rectangular hyperbolic model was the least appropriate model to estimate the maximum photosynthesis, dark respiration, saturation points, light compensation and photosynthetic efficiency. thus, the rectangular hyperbolic model is the fastest, simplest and most appropriate option to access the light curve information in oil palms and can be incorporated into the gas exchange and growth models into the whole palm production system. las curvas de saturación de luz representan la respuesta de la tasa de fotosíntesis neta a la radiación fotosintéticamente activa. éstas se obtuvieron a partir de hojas individuales de genotipos de palma de aceite (elaeis guineensis, e. oleífera y el híbrido interespecífico o×g) sin ningún tipo de estrés biótico o abiótico, y fueron utilizadas para ajustar tres modelos no lineales: el hiperbólico rectangular (michaelis-menten), el hiperbólico no rectangular (prioul y chartier), y el exponencial (mitscherlich). la investigación se llevó a cabo en barrancabermeja (santander, colombia), y buscó comparar las adecuaciones de cada modelo e identificar el más preciso para el cultivo. la hipérbola rectangular fue cualitativa y cuantitativamente el modelo más adecuado para describir tal respuesta en todas las condiciones de estudio, en términos de coeficiente de determinación ajustado (r2a), cuadrado medio del error (cme) y error estándar (ee); y por ello sus parámetros fotosintéticos mostraron una correlación (r) más alta y realista con los valores medidos. el modelo hiperbólico no rectangular fue el menos adecuado para estimar la fotosíntesis máxima, la respiración oscura, los puntos de saturación y compensación de luz, y la eficiencia fotosintética. así, el modelo hiperbólico rectangular es la opción más rápida, sencilla y robusta para acceder a la información de las curvas de luz en palma de aceite, que puede ser incorporada en modelos de crecimiento a nivel de planta y sistema productivo. key words: colombia, dark respiration, light compensation point, light saturation point, ma ximum photosynthesis, photosynthetic efficiency. palabras clave: colombia, eficiencia fotosintética, fotosíntesis máxima, punto de compensación lumínico, punto de saturación lumínico, respiración en oscuridad. radiation spectrum and is known as photosynthetically active radiation (par) (azcón-bieto et al., 2008). the par intercepted and absorbed by the leaves, and the efficiency of the conversion of carbohydrates into chemical energy are key factors to understanding plant growth (woittiez et al., 2017). one way to study these factors is with light saturation curves, which represent the response of the net photosynthetic rate to the par (fig. 1). these curves introduction photosynthesis is the process used by plants to transform less than 5% of the incident solar radiation into the energy needed to drive carbon dioxide fixation to form the organic matter of plant tissues, and to promote plant growth (solarte et al., 2010). the radiation used in photosynthesis range between 400 to 700 nm of the solar http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.63119 324 agron. colomb. 35(3) 2017 show that there is no photosynthetic assimilation in the dark, and the co2 emitted is a result of mitochondrial respiration (dark respiration); as the photon f lux increases, the co2 uptake increases until it equals the co2 release to respiration (taiz and zeiger, 2010). at this par value, which is called the light compensation point, the net co2 exchange of the leaf is zero, and an increase above it results in a proportional increase in the rate of photosynthesis (azcón-bieto et al., 2008). the initial part is essentially linear, and its slope corresponds to the light-use efficiency by chloroplasts or photosynthetic efficiency (ф). at a high par, the photosynthetic response begins to stabilize and reaches its maximum capacity (maximum photosynthesis), and beyond this point, an increase in par does not affect the rate of photosynthesis (light saturation point) (lobo et al., 2013). crops and 5.7 % in national agricultural production, it is the second largest oil palm producer outside southeast asia, and the largest producer in south and central america (fedepalma, 2016). oil palm productive cycle must adjust its photosynthetic and metabolic dynamic based on the soil and climate characteristics of the area where it is grown, aiming to produce the photoassimilates needed to grow and develop reserve structures and fruit bunches (corley and tinker, 2015). thus, the study of the physiological processes that regulate and intervene directly on oil palm production, primarily the increase in photosynthetic capacity (peláez et al., 2010), is a potential tool for the selection of highly productive cultivars (rivera et al., 2013a). several studies have been conducted on the physiological and morphological characterization of oil palms, particularly in terms of photosynthesis, transpiration and the environmental factors that affect their morpho-physiological processes (ayala and gómez, 2000; corley and tinker, 2015; jazayeri et al., 2015; peláez et al., 2010; rivera et al., 2012; rivera et al., 2013a; rivera et al., 2013b; rivera et al., 2016; romero et al., 2007; ruiz and henson, 2002); however these studies have not parameterized the information provided by the light saturation curves in a simple but robust model for breeding purposes. thus, the aim of this research study was to identify the most appropriate nonlinear model to fit light saturation curves in oil palm, based on the suitability of the model (goodness of fit criteria), and to provide practical and efficient selection and breeding criteria for the crop. materials and methods location the study was carried out at the experimental field “palmar de la vizcaína” (6°59’3.22”n and 73°42’20.93”w), owned by the oil palm research center (cenipalma) and located in barrancabermeja (santander, colombia), at an altitude of 125 m a.s.l., with the following climatic conditions: min max average temperature (°c) 16.4 44.3 28.6 relative humidity (%) 33.0 100.0 81.2 precipitation (mm year-1) 2,843 4,463 3,579 plant material a total of 35 plants (n = 35) of three oil palm genotypes, without any type of biotic or abiotic stress, were evaluated: six plants of elaeis oleifera (n = 6), nine plants of elaeis guineensis (n = 9), and twenty plants of interspecific hybrid φ saturation zone dark respiration rate light compensation point light saturation point max. photosynthesis par (µmol m-2 s-1 photons) n et p ho to sy nt he si s (µ m ol m -2 s -1 c o 2) -5 0 5 10 15 20 x 400 800 1200 1600 2000 figure 1. ideal light saturation curve which represents the photosynthetic rate response to the par. to access the information derived from these curves, it is necessary to fit it with nonlinear regression models (marino et al., 2010), because they have simple formulas that can be easily parameterized and interpreted. the effectiveness of the used model depends on the information that is expected to be known and the suitability of the model for the ecophysiology of the species (gomes et al., 2006). oil palm is an important crop worldwide due to its oil production for human consumption and industrial uses, especially for the biodiesel industry. so, it is now the most used vegetable oil worldwide, reaching about 32% of the global oils and fats production (woittiez et al., 2017). oil palm is a perennial crop with a very long growth period and high biomass production which economic cycle may last up to 30 years. in colombia the crop has an average participation of 9.5% in the production of permanent 325rivera-méndez, romero: fitting of photosynthetic response curves to photosynthetically active radiation in oil palm (e. oleifera x e. guineensis) (n = 20) in both the nursery stage and the adult stage (≥ 6 years after planting). plants at the nursery stage received 1 mm d-1 of water through a drip irrigation system, while the adult palms (at the definitive site) were not irrigated, because precipitation satisfied their evapotranspiration rate (5 mm d-1). in terms of fertilization, chemical sources were used, in the quantities necessary to reach the levels established as adequate by rincon et al. (2012), and arias and beltrán (2010) for nursery and adult palms, respectively. experimental conditions the light saturation curves were obtained using the infrared gas analyzer irga li-6400 (li-cor inc., lincoln, ne, usa), evaluating the middle section of leaf no. 3 of palms in the nursery stage and the central leaflets of leaf no. 17 in the adult palms under full sunlight conditions (8:30 to 11:30 h). the following conditions were set in the irga chamber: 30°c temperature, 400 µmol co2 concentration, 2.5 kpa saturation vapor pressure, and 3% of maximum coefficient of variation. initial experimental condition was a saturating par level of 2,000 μmol m-2 s-1 photons, and then it was reduced every 200 μmol m-2 s-1 photons to a value of 200 μmol m-2 s-1 photons (2,000 1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 800 600 400 200 μmol m-2 s-1 photons). at this rate, the spacing between values was reduced to determine the light compensation point (200 150 50 20 0 μmol m-2 s-1 photons). statistical analysis the photosynthesis data based on par were fitted to three nonlinear models (tab. 1), the rectangular hyperbolic model (michaelis-menten), the exponential model (mitscherlich), and the non-rectangular hyperbolic model (prioul and chartier), using the statistical package statistix 9.0® (analytical software, usa) and following the methodology proposed by solarte et al. (2010) for the first two models and the photosyn assistant® (dundee scientific, uk) software for the remaining model. finally, the photosynthesis data sampled and fitted to the three models were compared using univariate linear regressions with the statistical package of microsoft excel 2013. using the goodness-of-fit criteria, the most appropriate model was selected to predict the photosynthetic parameters: photosynthesis rate as a function of par, maximum photosynthesis (amax), light saturation point (saturatingpar), dark respiration (dr), photosynthetic efficiency (ф) and light compensation point (lcp) in oil palms. the criteria used were: the adjusted coefficient of determination (r2a) which measures the proportion of the total variability explained by the model and further corrected by the sample size (n); the standard error (se), which explains the variability produced by unknown distorting factors; the mean squared error (mse), which measures the variance of the prediction error or the difference between the estimated and the actual data; and the correlation (r) or degree of association between the actual data and the data estimated by the model (montgomery, 1992). additionally, a significance test (f-test, p≤0.05) was performed to estimate the overall adequacy of the model. results the sampled values of the photosynthetic response of oil palms to the par overlapped, mainly, with the values obtained by fitting the rectangular hyperbolic model (michaelis-menten) and the exponential model (mitscherlich); in contrast, the non-rectangular hyperbolic model (prioul and chartier), overestimated the values in all three cases table 1. models evaluated to fit the light saturation curves in oil palm. adapted from: gomes et al. (2006) and marino et al. (2010). model information provided amax saturatingpar dr ф lcp θ rectangular hyperbolic: michaelis-menten a = amax * par ( k+ par ) – r d x x x + + exponential: mitscherlich a = amax * ( 1 – exp (– φ * (par–pcl))) x + x x x non-rectangular hyperbolic: prioul and chartier a = + (φ * par) – [(amax+(φ * par)) 2 – (4 * φ * θ * amax* par]0,5 amax (2 * θ) – r d x + x x + x a: photosynthesis based on par; amax: maximum photosynthesis; k: light saturation constant = ½ saturatingpar; saturatingpar:: light saturation point; dr: dark respiration; ф: photosynthetic efficiency; lcp: light compensation point; θ: dimensionless term of convexity. x: information provided directly by the equation; +: estimated information. 326 agron. colomb. 35(3) 2017 of co2 assimilation (fig. 2). specifically, the rectangular hyperbolic model (which has the shape of a rectangular hyperbola) was quantitatively more accurate to describe the oil palm photosynthetic rate in function of the par under the study conditions, and therefore, its predicted photosynthetic parameters showed a higher, significant (p≤0.05) and more realistic association (correlation) with the measured values (fig. 3). hence, this model, displayed four optimal criteria of goodness-of-fit: maximum r, maximum adjusted r2a, minimum mse and minimum se (tab. 2). table 2. goodness-of-fit criteria of the non-linear models to describe the photosynthesis response of oil palms to the par. the optimal values of each criterion are highlighted. criteria model rectangular hyperbolic: michaelis-menten exponential: mitscherlich non-rectangular hyperbolic: prioul and chartier r 0.997** 0.994** 0.905** r2a 0.995 0.988 0.819 mse 44.69 102.15 1721.24 se 0.321 0.485 1.989 ** significance f-test for the model (p≤0.05). r: coefficient of correlation between the actual and the estimated photosynthesis for the model; r2a: coefficient of determination fitted to the model; mse: mean squared error of the model; se: standard error of the model. p ho to sy nt he si s (µ m ol m -2 s -1 c o 2) figure 2. an example of light saturation curves fitting in oil palm genotypes with the non-linear models: the rectangular hyperbolic (michaelismenten), the exponential (mitscherlich) and the non-rectangular hyperbolic (prioul and chartier) models: (a) e. guineensis, (b) e. oleifera and (c) the oxg hybrid. 0 400 800 1200 1600 2000 b -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 400 800 1200 1600 2000 c -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 sampled michaelis-menten mitscherlich prioul and chartier 0 400 800 1200 1600 2000 a -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 par (µmol·m-2 s-1 photons) the rectangular hyperbolic model (amax * pari / (k + pari) -dr), which assumes a reversible photosynthetic response, is simple in its calculation and in the present study allowed to obtain the maximum photosynthesis, saturating par and dark respiration directly, and led to the estimation of photosynthetic efficiency and light compensation point. photosynthetic efficiency was estimated by a linear regression between photosynthesis (a) and 0-300 μmol m-2 s-1 photons of par (ensuring this was significant and with an r2 greater than 0.90). the light compensation point (lcp), was also estimated using the same linear regression but leveling photosynthesis to zero (a = 0): lcp = ‒ ( saturatingpar *dr)2 (dr + amax) thus, the photosynthetic rates of e. guineensis, e. oleifera and the o×g hybrid were positive from approximately 20 μmol m-2 s-1 photons, with lower values at lower par intensities. as the par increased the photosynthetic rates increased initially linearly (up to 300 μmol m-2 s-1 photons) and then diverged from the linear response in a small transition stage to a saturation par value of approximately 545 μmol m-2 s-1 photons. finally the photosynthesis reached a maximum value in a very stable section in which a 327rivera-méndez, romero: fitting of photosynthetic response curves to photosynthetically active radiation in oil palm progressive increase in par had no effect on the assimilation rate. therefore, at approximately 20 μmol m-2 s-1 photons the net co2 exchange of the oil palm leaf was zero and the photosynthetic rate equaled the production of co2 by respiratory processes (1.1 μmol m-2 s-1of co2). moreover, the fraction of photons that reached the leaf tissue and was used to generate the transport of electrons (φ) was 0.022 mole of co2/mole of photons (equivalent to 1 mole of co2 for each 45 photons absorbed), and finally, the maximum photosynthesis was 13 μmol m-2 s-1 co2 which became saturated at a par of 545 μmol m-2 s-1 photons (tab. 3). discussion the non-linear rectangular hyperbolic model (michaelismenten) was selected as a general model to fit the oil palm photosynthetic response curves to par, not only because it met the goodness-of-fit criteria commonly used in model fitting, but also because it can be easily stipulated with a common statistical software such as microsoft excel® (lobo et al., 2013). this model, which estimates the maximum photosynthesis, the dark respiration, the photosynthetic efficiency and the light compensation and saturation points, can be used in oil palm breeding programs and in eco-physiological performance comparisons of oil palm cultivars. the differences in photosynthetic performance are practical and efficient criteria to predict the yield performance of oil palm cultivars (peláez et al., 2010; rivera et al., 2013a), because the photoassimilates are responsible not only for the dry matter productions required for vegetative growth and plant maintenance but also for the bunch-filling. genetic, edaphic, climatic or agricultural management factors can affect through photosynthesis, the production of fresh fruit bunches and plant growth and maintenance (woittiez et al., 2017), and several research studies have shown that there is a relationship between photosynthesis and the production of oil palm; therefore, increased rates of photosynthesis lead to higher productivity. consequently, conditions that limit the photosynthesis components (water, sunlight, co2, nutrients, chlorophyll and leaf area), adversely affect this process, resulting in lower production of bunches, decreased growth and lower resistance to pests and diseases (cayón, 1999; romero et al., 2007). accordingly, it is pertinent to understand the values obtained: the mean photosynthetic parameters estimated using the rectangular hyperbolic model (michaelis-menten) correspond to the values reported for c3 plants such as oil palms. the maximum rate of assimilation (12 to 15 p ho to sy nt he si s sa m pl ed ( µ m ol m -2 s -1 c o 2) photosynthesis estimated by the model (µmol m-2 s-1 co2) figure 3. adjusted regression between the actual and the estimated photosynthesis for the non-linear models in oil palms: (a) the rectangular hyperbolic model: michaelis-menten; (b) the exponential model: mitscherlich; (c) the non-rectangular hyperbolic model: prioul and chartier. y = 0,9961x r² = 0,9884 y = 0,9983x r² = 1 y = 1,0446x r² = 0,8019 b -4 -2 0 2 16141210864 18 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 par (µmol m-2 s-1 photons) sampled ‘prioul and chartier’ model -4 -2 0 2 16141210864 18 c -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 -4 -2 0 2 16141210864 18 a -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 ‘mitscherlich’ model sampled sampled ‘michaelis menten’ model 328 agron. colomb. 35(3) 2017 available par until a maximum value and then became stable because of inhibition of the photosynthetic apparatus due to a raised leaf temperature and co2 limitations. this behavior could be easily accessed and analyzed with the rectangular hyperbolic model (michaelis-menten), and could be incorporated into gas exchange or growth models at the plant and ecosystem levels, every time that photosynthesis is not limited by the availability of water, nutrients, light or co2. however, it does not imply that the rectangular hyperbolic model is suitable for every plant species, although it is the best model for vochysia divergens (lobo et al., 2013), oryza sativa (ye, 2007) and several herbaceous species (marino et al.,2010), because the photosynthetic capacity and the efficiency are represented with dynamic models, whose coefficients must be carefully checked and adjusted to the type of metabolism of the plant (c3, c4 or cam), the environmental factors (incident radiation, temperature, water, nutrients) and even to the leaf ontogeny (solarte et al., 2010; ye, 2007). acknowledgments the authors wish to thank the personnel of the experimental field “palmar de la vizcaína” for their support on measurements and data collection. this research was funded by the colombian oil palm promotion fund (ffp) administered by fedepalma. literature cited arias, n. and j.a. beltrán. 2010. diseño y evaluación del programa de manejo nutricional en palma de aceite. tecnologías para la agroindustria de la palma de aceite: guía para facilitadores. cenipalma-fedepalma, bogota, colombia. ayala, i. and p. gómez. 2000. identification of morphological and physiological variables associated with performance of oil palm materials (elaeis guineensis jacq.). palmas 21(4), 10-21. azcón-bieto, j., i. fleck, x. aranda, and n. gomez-casanovas. 2008. photosynthesis, environmental factors and climate change. pp. 247-263. in: azcón-bieto, j. and m. talon. (eds.). fundamentals of plant physiology and biochemistry. 2nd ed. mcgraw-hill-interamerican, madrid, spain. table 3. mean (χ) ± standard error (se) of the photosynthetic parameters obtained from the light saturation curves fitted to the rectangular hyperbolic model (michaelis-menten) in oil palms. genotype amax (µmol m-2 s-1 co2) ф (mole of co2 / mole of photons) saturatingpar (µmol m-2 s-1 photons) dr (µmol m-2 s-1 co2) lcp (µmol m-2 s-1 photons) χ ± ee χ ± ee χ ± ee χ ± ee χ ± ee e. guineensis 14.9 ± 0.7 0.025 ± 0.001 579 ± 51 -1.8 ± 0.2 37 ± 5 e. oleifera 12.0 ± 0.9 0.023 ± 0.002 393 ± 40 -1.3 ± 0.1 22 ± 3 oxg hybrid 12.3 ± 0.9 0.020 ± 0.002 575 ± 48 -0.7 ± 0.1 16 ± 2 general 12.9 ± 0.6 0.022 ± 0.001 545 ± 33 -1.1 ± 0.1 22 ± 2 amax: maximum photosynthesis; ф: photosynthetic efficiency; saturatingpar: light saturation point; dr: dark respiration; lcp: light compensation point µmol m-2 s-1 co2) was found within the intervals reported by corley and tinker (2015), ruiz and henson (2002), larcher (2003), romero et al. (2007) and jazayeri et al. (2015) for e. guineensis (12-16 µmol m-2 s-1 co2), by peláez et al. (2010) and rivera et al. (2013a) for e. oleifera (9-17 µmol m-2 s-1 co2), and by rivera et al. (2012) and rivera et al. (2013b) for the o×g hybrids without any type of biotic or abiotic stress (9-18 µmol m-2 s-1 co2). the light compensation (14-40 μmol m-2 s-1 photons) and saturation (400-600 μmol m-2 s-1 photons) points were similar to the values obtained in sun plant leaves (lcp: 20-30 and saturatingpar: 400-600 μmol m-2 s-1 photons) and higher than those recorded in shade plant leaves (1-10 and 60-200 μmol m-2 s-1 photons, respectively), suggesting these parameters vary with the species, the development stage and the orientation of the leaf, as well as with different growth factors, particularly temperature and light (ögren and evans, 1993). the photosynthetic efficiency (0.020-0.025 mole of co2/mole of photon) was one-half the value reported for c3 plants (0.05 mole of co2/mole of photon = 1 mole co2 fixed by 20 absorbed photons) under natural conditions, due mainly to a higher photorespiratory rate, but not to a photoinhibition process as the other photosynthetic parameters suggest (azcón-bieto et al., 2008). finally, the mitochondrial respiration under dark conditions (1 μmol m-2 s-1 co2) was two-fold higher than the values reported for c3 plants at 25°c (byrd et al., 1992). this difference can be attributed to a higher temperature (30°c), and to adequate leaf protein content (leaves did not show chlorosis), since this proportion of the carbon lost by the plant depends on the temperature and the leaf nitrogen content (machado and reich, 2006). conclusion the photosynthetic rate of the individual oil palm (e. guineensis, e. oleifera and the o×g interspecific hybrid) leaves, showed a curvilinear relationship with the par intensity, which increased gradually with the increase of 329rivera-méndez, romero: fitting of photosynthetic response curves to photosynthetically active radiation in oil palm byrd, g., r. sage, and r. brown.1992. a comparison of dark respiration between c3 and c4 plants. plant physiol. 100(1), 191-198. cayón, g. 1999. notes on physiology of growth and development of oil palm (elaeis guineensis jacq.). palmas 20(3), 43-54. corley, r. and p. tinker. 2015. the oil palm. 5th ed. john wiley and sons, uk. gomes, f., m. oliva, m. mielke, a. de almeida, and h. leite.2006. photosynthetic irradiance-response in leaves of dwarf coconut palm (cocos nucifera l. ‘nana’, arecaceae): comparison of three models. sci. hortic. 109(1), 101-105. doi: 10.1016/j. scienta.2006.02.030 jazayeri, s.m., y. rivera, j. camperos-reyes, and h.m. romero. 2015. physiological effects of water deficit on two oil palm (elaeis guineensis jacq.) genotypes. agron. colomb. 33(2), 164-173. doi: 10.15446/agron.colomb.v33n2.49846 larcher, w. 2003. physiological plant ecology. 4th ed. springer, new york, usa. lobo, f., m.p. de barros,h. dalmagro, â. dalmolin, w. pereira, é. de souza, g. vourlitis, and c. rodríguez-ortíz. 2013. fitting net photosynthetic light-response curves with microsoft excel, a critical look at the models. photosynthetica 51(3), 445-456. doi: 10.1007/s11099-013-0045-y machado, j.l. and p. reich. 2006. dark respiration rate increases with plant size in saplings of three temperate tree species despite decreasing tissue nitrogen and nonstructural carbohydrates. tree physiol. 26, 915-923. marino, g., m. aqil, and b. shipley.2010. the leaf economics spectrum and the prediction of photosynthetic light-response curves. funct. ecol. 24, 263-272. doi: 10.1111/j.13652435.2009.01630. x mejía de tafur, m.s., r. burbano, m. garcía, and d. baena. 2014. photosynthetic response eucalyptus grandis to soil water availability and light intensity. acta agron. 63(4), 311-317. ögren, e. and j.r. evans.1993. photosynthetic light-response curves. i. the inf luence of co2 partial pressure and leaf inversion. planta 189(2), 191-200. peláez, e., d. ramírez, and g. cayón. 2010. comparative physiology of african oil palm (elaeis guineensis jacq.), american oil palm (elaeis oleifera h.b.k. cortés) and oil palm hybrid (elaeis oleifera x elaeis guineensis) in ‘hacienda la cabaña’. palmas 31(2), 29-38. rincón, a., e. garzón, and a. cristancho. 2012. nutrient contents in different structures of o×g hybrid palms under nursery commercial conditions. palmas 33(1), 11-20. rivera y., l. moreno, c. bayona, and h.m. romero. 2012. physiological response of oil palm interspecific hybrids (elaeis oleifera h.b.k. cortes versus elaeis guineensis jacq.) to water deficit. braz. j. plant physiol. 24(4), 273-280. doi: 10.1590/ s1677-04202012000400006 rivera y., g. cayón, and j. lópez. 2013a. physiological and morphological characterization of american oil palms (elaeis oleifera hbk cortes) and their hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis) on the indupalma plantation. agron. colomb. 31(3), 314-323. rivera y., l. moreno, and h.m. romero 2013b. biochemical and physiological characterization of oil palm interspecific hybrids (elaeis oleifera x elaeis guineensis) grown in hydroponics. acta biol. colomb. 18(3): 465-472. rivera y., j.c. cuenca, and h.m. romero. 2016. physiological responses of oil palm (elaeis guineensis jacq.) seedlings under different water soil conditions. agron. colomb. 34(2), 163-171. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.55568 romero, h.m., i. ayala, and r. ruiz. 2007. oil palm ecophysiology. palmas 28(4), 176-184. ruiz, r. and i.e. henson. 2002. photosynthesis and stomatal conductance of oil palm in colombia: some initial observations. planter 78(915), 301-308. solarte, m., l. pérez, and l.m. melgarejo. 2010. ecofisiología vegetal. pp. 97-120. in: melgarejo l.m. (ed.). experimentos en fisiología vegetal. universidad nacional de colombia, bogotá, colombia. taiz, l. and e. zeiger.2010. photosynthesis: physiological and ecological considerations. pp: 171-192. in: taiz l. and e. zeiger (eds.). plant physiology. 5th ed. sinauer associates, sunderland, ma, usa. woittiez, l., m. wijk, m. slingerland, m. noordwijk, and k. giller. 2017. yield gaps in oil palm: a quantitative review of contributing factors. eur. j. agron. 83, 57-77. doi: 10.1016/j. eja.2016.11.002 ye, z.-p. 2007. a new model for relationship between irradiance and the rate of photosynthesis in oryza sativa. photosynthetica 45, 637-640. doi: 10.1007/s11099-007-0110-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2006.02.030 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2006.02.030 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49846 http://dx.doi.org/10.1007/s11099-013-0045-y http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2435.2009.01630. x http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2435.2009.01630. x http://dx.doi.org/10.1590/s1677-04202012000400006 http://dx.doi.org/10.1590/s1677-04202012000400006 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.55568 http://dx.doi.org/10.1016/j.eja.2016.11.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.eja.2016.11.002 http://dx.doi.org/10.1007/s11099-007-0110-5 effect of a mix of oligogalacturonides on symbiotic nitrogen fixation in common bean received for publication: 2 december, 2020. accepted for publication: 26 april, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.92081 1 departamento de fisiología y bioquímica vegetal, instituto nacional de ciencias agrícolas, san josé de las lajas, mayabeque (cuba). 2 centro de ciencias genómicas, universidad nacional autónoma de méxico, cuernavaca, morelos (mexico). * corresponding author: gina@ccg.unam.mx agronomía colombiana 39(1), 30-36, 2021 abstract resumen the objective of this study was to evaluate the effect of a mix of pectic oligosaccharides in the common bean-rhizobia symbiosis. cuba cueto-25-9-n bean seeds were inoculated with rhizobium tropici ciat 899 and treated with a mix of oligogalacturonides, either by application to the seed (10 mg l-1, 1 ml per seed) at sowing and inoculation or by foliar spray (5 or 100 mg l-1, 1.5 ml per plant) to plants with two trefoils. plant growth, nodulation, nitrogenase activity, and the gene expression of glutamine synthetase and glutamate synthase in nodules were evaluated in inoculated plants and oligogalacturonide-treated inoculated plants at 18 d postinoculation. the oligogalacturonide-treated plants showed increases in shoot and root growth and number of nodules. regarding nodule function, the oligogalacturonides increased the nitrogenase activity and the expression level of the gene coding for nadh-dependent glutamate synthase. the positive effects of oligogalacturonides resulted in higher effectiveness of the symbiotic nitrogen fixation. the application of oligogalacturonides can offer an alternative to increasing the symbiotic nitrogen fixation in common bean plants. el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de una mezcla de oligosacáridos pécticos en la simbiosis frijol común-rizobios. las semillas de frijol cuba cueto-25-9-n se inocularon con rhizobium tropici ciat 899 y se trataron con una mezcla de oligogalacturónidos por aplicación a la semilla (10 mg l-1, 1 ml por semilla) en el momento de la siembra e inoculación o por aspersión foliar (5 o 100 mg l-1, 1.5 ml por planta) a plantas con dos trifoliolos. a los 18 d después de la inoculación, se evaluó el crecimiento de las plantas, la nodulación, la actividad nitrogenasa y la expresión génica de la glutamina sintetasa y la glutamato sintasa en nódulos de plantas inoculadas y en plantas inoculadas y tratadas con oligogalacturónidos. las plantas tratadas con oligogalacturónidos mostraron aumentos en el crecimiento del vástago y raíces y en el número de nódulos. en cuanto a la función de los nódulos, los oligogalacturónidos aumentaron la actividad nitrogenasa y el nivel de expresión del gen que codifica la glutamato sintasa dependiente de nadh. los efectos positivos de los oligogalacturónidos resultaron en una mayor efectividad de la fijación simbiótica del nitrógeno. la aplicación de oligogalacturónidos puede ofrecer una alternativa para incrementar la fijación simbiótica del nitrógeno en plantas de frijol común. key words: oligosaccharides, symbiosis, phaseolus vulgaris l., rhizobium. palabras clave: oligosacáridos, simbiosis, phaseolus vulgaris l., rhizobium. effect of a mix of oligogalacturonides on symbiotic nitrogen fixation in common bean efecto de una mezcla de oligogalacturónidos en la fijación simbiótica del nitrógeno en frijol común danurys lara1, mario ramírez2, alfonso leija2, daimy costales-menéndez 1, maría caridad nápoles1, alejandro bernardo falcón-rodríguez1, and georgina hernández2* introduction nitrogen (n), an essential element for all living organisms, is the primary nutrient limiting crop production (xin et al., 2014). legume crops are less affected by n deficiency in soils due to their capacity for establishing symbiosis with n2-fixing bacteria collectively known as rhizobia that directly fix the atmospheric n2 in forms that can be assimilated by the plant (kuypers et al., 2018). symbiotic n2-fixation (snf) capacity varies among legume species. compared to other legumes, the common bean (phaseolus vulgaris l.) has lower snf capacity (polania et al., 2016). the common bean is the most important legume crop for human consumption and the main source of protein for people in african and central and south american countries (broughton et al., 2003). strategies to improve snf capacity of the common bean include the selection of improved snf common bean varieties as well as rhizobia strains efficient for different soil and environmental https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.92081 31lara, ramírez, leija, costales, nápoles, falcón-rodríguez, and hernández: effect of a mix of oligogalacturonides on symbiotic nitrogen fixation in common bean conditions (farid et al., 2017; oliveira et al., 2017), coinoculation with rhizobia plus growth promoting bacteria (hungria et al., 2013; jesus et al., 2018), and the improvement of inoculants by the addition of biostimulating compounds (lara-acosta et al., 2019). oligosaccharins are biostimulating compounds widely used in agriculture; these compounds include chitin, chitosans, and oligogalacturonides (ogs). the ogs are linear oligosaccharin molecules of about 2 to 20 a-1,4-d-galacturonic acid residues that are released upon fragmentation of pectic polysaccharides from the plant primary cell wall (ridley et al., 2001). oligogalacturonides are considered plant endogenous elicitors or bioregulators that may regulate the amount and action of plant hormones, thus modulating different developmental processes (savatin et al., 2011). the positive effect of ogs has been reported for different crops (camejo et al., 2011; cabrera et al., 2013), but their effect on snf-legume crops remains poorly analyzed. recent work from our group aimed to analyze the effect of an ogs mix in rhizobium-inoculated common bean plants (lara-acosta et al., 2019). this work demonstrated that the application of a mix of ogs, either onto the seeds when planting or by foliar spray in inoculated plants promoted nodulation and plant growth. for this reason, we hypothesized that an ogs mix may have a positive effect on the snf process of common bean plants. therefore, the objective of this work was to evaluate the effect of the application of an ogs mix on the common bean-rhizobia symbiosis. the rhizobium tropici ciat 899 strain used as inoculum is broadly used in commercial inoculants for application on the common bean in south america and africa because it displays intrinsic resistance to abiotic and biotic stresses (ormeño-orrillo et al., 2012). materials and methods the common bean cuban (mesoamerican) black-seeded cuba cueto-25-9-n cultivar was used in this research. the seeds, supplied by the instituto de investigaciones fundamentales en agricultura tropical “alejandro de humboldt”, cuba (inifat), were surface sterilized (ramírez et al., 2013). subsequently, seeds were germinated over moistened sterile paper towels at 30ºc for 2-3 d in darkness. the strain rhizobium tropici ciat 899, initially isolated from a common-bean nodule in colombia (martínezromero et al., 1991), was used as inoculum. the seedlings were planted in pots with sterile vermiculite and inoculated with 1 ml per plant of rhizobium tropici ciat 899 (1 x 1010 colony-forming units (cfu) ml-1) saturated liquid culture. inoculated seedlings were subjected to ogs treatment that consisted of a mixture of ogs with a degree of polymerization of 2 to 8 galacturonic acid residues obtained by enzymatic digestion with pectinex enzyme (sigma-aldrich, mexico city, mexico) of commercial citric pectin (cabrera et al., 2003) and characterized by ms analysis (maldi) in a q-tof premier mass spectrometer (waters corporation, ma, usa). an ogs mix was applied either to the seed (10 mg l-1, 1 ml per seed) at the time of sowing and inoculation or by foliar spray at a low (5 mg l-1, 1.5 ml per plant) or high (100 mg l-1, 1.5 ml per plant) concentrations onto plants with two trefoils. the ogs mix concentrations per treatment were selected based on data from lara-acosta et al. (2019) since these concentrations obtained the best results on increased root growth and nodulation from those tested in seed applications and foliar sprays. control and ogs mix-treated inoculated plants were grown in growth chambers under controlled environmental conditions (26-29ºc, 16 h photoperiod, 4,800 lux, and 60% relative humidity) and were watered with a n-free nutrient solution as reported by summerfield et al. (1977). for the fertilized (non-symbiotic) condition, a full nutrient summerfield solution was used for watering. control and ogs mix-treated snf common bean plants were harvested at 18 d post-inoculation (dpi) for comparative phenotypic analysis. the different parameters were determined from 10 plants (biological replicates) from the control and each of the ogs mix treatments. shoot and root lengths (cm) were determined from freshly harvested plants. excess vermiculite was carefully detached from the roots by rinsing with tap water to avoid breakage of the root. nodules were detached from the root and counted. subsequently, roots, shoots, and nodules from each plant were dried in an oven (laboratory equipment bg, mexico city, mexico) at 60ºc for 3 d and then weighed on an analytical scale (sartorius gmbh, göttingen, germany) to calculate the dry weight (dw, g). nitrogenase activity was determined by the acetylene reduction assay (ara) (hardy et al., 1968) in detached nodulated roots. specific activity of nitrogenase was expressed as µmol c2h4 h-1 g-1 nodule dw per plant. nodule transcript levels of the genes coding for ammonium assimilation enzymes glutamine synthetase (gs) and nadh-dependent glutamate synthase (nadh-gogat) were analyzed by quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (qrt-pcr). total rna was isolated from 200 mg of frozen nodules using trizol reagent (life technologies corporation, frederic, md, usa) following 32 agron. colomb. 39(1) 2021 the manufacturer’s instructions. three replicate rna samples were isolated for each treatment. cdna was synthesized using the revertaid h minus first strand cdna synthesis kit (thermo scientific, waltham, ma, usa) from 1.5 mg total rna, according to manufacturer’s instructions. resulting cdnas were then diluted and used to perform qrtpcr assays using sybr green pcr master mix (applied biosystems, foster city, ca, usa). reactions were analyzed in a real-time thermocycler (7300 real-time pcr system, applied biosystems, foster city, ca, usa) with settings of 50ºc for 2 min, 95ºc for 10 min, and 40 cycles of 95ºc for 15 s and 60ºc for 60 s. the primers used for qrt-pcr amplification of gs1 (phvul.001g229500.1) and gogat (phvul.001g076400.19) cdnas were designed from the coding sequence of each gene obtained from the phaseolus vulgaris v2.1 genome sequence available in the phytozome data base (https://phytosome.jgi.doe.gov/pz/portal.html). the sequences of primers were the following: for nadhgogat: forward 5’-accaggaggttgtggatttt-3’ and reverse 5’-tttttgctttccttccttcg-3’, and for gs forward 5’-ggagcatatcgctgcttatgg-3’ and reverse 5’-agtttcgtgtcgtcctgtcaga-3’. the relative expression level for each sample was calculated using the comparative ct method and normalized with the geometrical mean of three housekeeping genes: ubiquitin (ubc, phvul.006g110100.1), malate dehydrogenase (mdh, phvul.007g273500.1) and heat-shock protein (hsp, phvul.001g039700.1) (hernández et al., 2007). the snf effectiveness for inoculated plants (control or each ogs treatment) was calculated using the following formula: snf effectiveness = dw inoculated per plant × 100 (1) dw fertilized per plant the plant dw was determined by adding the weights of dried roots, shoots, and nodules from each plant. ten inoculated plants from each treatment and 10 fertilized (full nutrient) plants were analyzed. statistical analysis for parameters growth, nodulation, nitrogenase activity and the gene expression was performed using the student’s t-test (p<0.05). the snf effectiveness data were analyzed by anova using spss v22 (ibm corp., usa). differences between means were evaluated using the tukey’s honestly significant difference test (p<0.05). the experiment was carried out under a completely randomized design with 10 replicates and was repeated on two occasions. in the article, only the results of one experimental repetition are shown given the similarity in the behavior of the results. results and discussion figure 1 shows data of growth and nodulation from 18 dpi inoculated common bean plants subjected to the different ogs mix treatments compared to untreated control plants. the values for shoot/root growth showed positive effects on inoculated plants subjected to foliar sprays of an ogs mix. shoot length increased 37% and 35% and root length increased 25% and 15%, with foliar sprays of an ogs mix at low or high concentrations, respectively. however, shoot/ root growth in plants from ogs mix-treated seeds was similar to that from control plants (fig. 1a-b). the ogs mix-treated plants showed similar shoot biomass compared to control plants (fig. 1c). regarding root biomass, a positive effect was observed in plants subjected to the two types of ogs mix treatments, showing increases of 54%, 45% and 55% in root dw after seed or foliar sprays of an ogs mix at low or high concentrations, respectively (fig. 1d). as observed in previous studies (lara-acosta et al., 2019), the ogs mix-treated plants showed an increase in nodule number of 68%, 73% and 29% in plants subjected to seed or foliar sprays of an ogs mix at low or high concentrations, respectively (fig. 1e). however, ogs-treated plants showed similar nodule biomass compared to control plants (fig. 1f). the observed effects of the ogs mix in root and shoot growth of common bean plants may be correlated with altered auxin synthesis and concentration or location in common bean plants (izquierdo et al., 2016), although the mechanism underlaying this effect has not been described yet. auxin is the major hormone governing lateral root formation and primary root growth in plants (bensmihen, 2015). the increased nodule number determined for snf common bean plants treated with an ogs mix could be related to auxin signaling. the bacterial infection and nodule organogenesis in the rhizobium-legume symbiosis is finely regulated by different phytohormones, including auxin (bensmihen, 2015). the role of auxins in nodule initiation is due to its effects on both lateral/hairy root and nodule development (kohlen et al., 2018). barraza et al. (2018) reported that common bean plants with increased synthesis and concentration of indole-3-acetic acid have increased the number of nodules per plant. bacteroid nitrogen fixation and nodule cell ammonia assimilation are important aspects of nodule function. thus, we assessed nodule function of ogs mix-treated plants by evaluating the nitrogenase activity and the expression level of genes coding for the gs and nadh-gogat enzymes 33lara, ramírez, leija, costales, nápoles, falcón-rodríguez, and hernández: effect of a mix of oligogalacturonides on symbiotic nitrogen fixation in common bean * * * * * * * * * * b s ho ot le ng th ( cm p er p la nt ) treatments treatments 0 2 1 3 r oo t l en gt h (c m p er p la nt ) 0 2 1 3 a d s ho ot d ry w ei gh t ( g pe r pl an t) treatments treatments 0 2 1 3 r oo t d ry w ei gh t ( g pe r pl an t) 0 2 1 3 c f n od ul e nu m be r pe r pl an t treatments treatments 0 2 1 3 n od ul e dr y w ei gh t ( g pe r pl an t) 0 2 1 3 e ciat 899+ogs s ciat 899+ogs f5 ciat 899+ogs f100 figure 1. effect of a mix of oligogalacturonides (ogs) on a) shoot length, b) root length, c) shoot dry weight, d) root dry weight, e) nodule number, and f) nodule dry weight of cuba cueto-25-9-n-common bean plants. the ogs mix treatments applied to rhizobium tropici ciat 899-inoculated plants were: ciat 899+ogs s: seed application (10 mg l-1), ciat 899+ogs f5: foliar spray at 5 mg l-1, and ciat 899+ogs f100: foliar spray at 100 mg l-1. parameters were evaluated in 18 d post-inoculation plants. values were normalized to the value from the control condition (inoculated plants without ogs mix addition) that was set to 1 as indicated by a dashed line. values represent the average ± sd from 10 different plants per treatment. student’s t-test was used to analyze the difference in each parameter compared to the control treatment. columns marked with an asterisk (*) represent significantly different means according to the statistical analysis (p<0.05). that catalyze initial ammonia assimilation (temple et al., 1998). the highest values of nitrogenase activity were observed in the plants from seeds treated with an ogs mix and plants with foliar sprays of an ogs mix at a high concentration with an increase of 19% and 27%, respectively (fig. 2a). although a higher nitrogenase activity could be related to increased nodulation, it can also be related to the positive effect of the ogs mix on photosynthetic activity since sucrose derived from photosynthesis is the main carbon source for nodule function (roy et al., 2020). ogs treatments increase stomatal density in banana leaves, thus 34 agron. colomb. 39(1) 2021 * * * * * b n itr og en as e ac tiv ity (µ m ol c 2h 4h -1 g1 n od ul e d w p er p la nt ) treatments treatments 0 2 1 3 g s g en e ex pr es si on le ve l 0 2 1 3 a g o g at g en e ex pr es si on le ve l treatments 0 2 1 3 c ciat 899+ogs s ciat 899+ogs f5 ciat 899+ogs f100 figure 2. effect of a mix of oligogalacturonides (ogs) on a) nitrogenase activity, b) gs gene expression level, and c) nadh-gogat gene expression level of symbiotic n2-fixation (snf) cuba cueto-25-9-ncommon bean plants. the ogs mix treatments applied to rhizobium tropici ciat 899-inoculated plants were: ciat 899+ogs s: seed application (10 mg l-1), ciat 899+ogs f5: foliar spray at 5 mg l-1, and ciat 899+ogs f100: foliar spray at 100 mg l-1. parameters were evaluated from 18 d post-inoculation plants. gs glutamine synthetase. nadh-gogat nadh-dependent glutamate synthase. values were normalized to the value from the control condition (inoculated plants without ogs mix addition), that was set to 1 as indicated by a dashed line. values represent the average ± sd from 10 different plants per treatment. student’s t-test was used to analyze the difference in each parameter as compared to the control treatment. columns marked with an asterisk (*) represent significantly different means according to the statistical analysis (p<0.05). favoring photosynthetic activity through improving gas exchange and decreasing water loss by transpiration (izquierdo et al., 2016). the gs gene expression level was only increased (11%) in plants from ogs mix-treated seeds (fig. 2b). however, nadh-gogat gene expression level showed increases of 130% and 65% in plants with foliar sprays of the ogs mix at low and high concentrations, respectively (fig. 2c). nodule nadh-gogat is considered the limiting step of the gs/ nadh-gogat ammonia assimilation cycle (temple et al., 1998; roy et al., 2020). nodules from inoculated alfalfa plants silenced for nadh-gogat gene expression show a strikingly altered symbiotic phenotype including reduced nitrogenase activity (cordoba et al., 2003). based on the data from figure 1, which indicate the positive effects of an ogs mix on rhizobium-inoculated common bean plants, we evaluated their snf effectiveness by comparing plant biomass of n-fertilized plants (dw = 0.998 ± 0.08 g) with biomass of inoculated plants treated with an ogs mix and control-plants. while inoculated common bean plants showed 50% snf effectiveness, the ogs mix-treated plants showed increased snf effectiveness to 60% (fig. 3). b a a a s n f ef fe ct iv en es s (% ) treatments ciat 899 ciat 899+ogs s ciat 899+ogs f5 ciat 899+ogs f100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 figure 3. effect of a mix of oligogalacturonides (ogs) on symbiotic n2-fixation (snf) effectiveness of cuba cueto-25-9-n-common bean plants inoculated with rhizobium tropici ciat 899. the snf effectiveness, or the dry weight (dw) from inoculated plants compared to dw from fer tilized plants, was determined at 18 d postinoculation. ciat 899: control r. tropici-inoculated plants. the ogs mix treatments applied to rhizobium tropici ciat 899-inoculated plants were: ciat 899+ogs s: seed application (10 mg l-1), ciat 899+ogs f5: foliar spray at 5 mg l-1 and ciat 899+ogs f100: foliar spray at 100 mg l-1. values represent the average ± sd from 10 different plants per treatment. different lowercase letters indicate statistically different groups according to the tukey test (p<0.05). 35lara, ramírez, leija, costales, nápoles, falcón-rodríguez, and hernández: effect of a mix of oligogalacturonides on symbiotic nitrogen fixation in common bean broughton, w. j., hernández, g., blair, m., beebe, s., gepts, p., & vanderleyden, j. (2003). beans (phaseolus spp.) model food leg umes. plant and soil, 252, 55 –128. ht tps://doi. org/10.1023/a:1024146710611 cabrera, j. c., gómez, r., diosdado, e., hormaza, j., iglesias, r., gutiérrez, a., & gonzález, s. (2003). procedure to obtain a pectic oligosaccharide mixture with plant rooting activity. cuban patent no. 22859, resolution 155/2003. cabrera, j. c., wégria, g., onderwater, r. c. a., gonzález, g., nápoles, m. c., falcón-rodríguez, a. b., costales, d., rogers, h. j., diosdado, e., gonzález, s., cabrera, g., gonzález, l., & wattiez, r. (2013). practical use of oligosaccharins in agriculture. acta horticulturae, 1009, 195–212. https://doi. org/10.17660/actahortic.2013.1009.24 camejo, d., martí, m. c., jiménez, a., cabrera, j. c., olmos, e., & sevilla, f. (2011). effect of oligogalacturonides on root length, extracellular alkalinization and o2− -accumulation in alfalfa. journal of plant physiology, 168(6), 566–575. https:// doi.org/10.1016/j.jplph.2010.09.012 chalk, p. m., he, j. z., peoples, m. b., & chen, d. (2017). 15n2 as a tracer of biological n2 fixation: a 75-year retrospective. soil biology and biochemistry, 106, 36–50. https://doi.org/10.1016/j. soilbio.2016.12.010 cordoba, e., shishkova, s., vance, c. p., & hernández, g. (2003). antisense inhibition of nadh glutamate synthase impairs carbon/nitrogen assimilation in nodules of alfalfa (medicago sativa l.). the plant journal, 33(6), 1037–1049. https://doi. org/10.1046/j.1365-313x.2003.01686.x farid, m., earl, h. j., pauls, k. p., & navabi, a. (2017). response to selection for improved nitrogen fixation in common bean (phaseolus vulgaris l.). euphytica, 213, article 99. https://doi.org/10.1007/ s10681-017-1885-5 haag, a. f., arnold, m. f. f., myka, k. k., kerscher, b., dall’angelo, s., zanda, m., mergaert, p., & ferguson, g. p. (2013). molecular insights into bacteroid development during rhizobium-legume symbiosis. fems microbiology reviews, 37(3), 364–383. https:// doi.org/10.1111/1574-6976.12003 hardy, r. w. f., holsten, r. d., jackson, e. k., & burns, r. c. (1968). the acetylene-ethylene assay for n2 fixation: laboratory and field evaluation. plant physiology, 43(8), 1185–1207. https://doi. org/10.1104/pp.43.8.1185 hernández, g., ramírez, m., valdés-lópez, o., tesfaye, m., graham, m. a., czechowski, t., schlereth, a., wandrey, m., erban, a., cheung, f., wu, h. c., lara, m., town, c. d., kopka, j., udvardi, m. k., & vance, c. p. (2007). phosphorus stress in common bean: root transcript and metabolic responses. plant physiology, 144(2), 752–767. https://doi.org/10.1104/ pp.107.096958 hungria, m., nogueira, m. a., & araujo, r. s. (2013). co-inoculation of soybeans and common beans with rhizobia and azospirilla: strategies to improve sustainability. biology and fertility of soils, 49, 791–801. https://doi.org/10.1007/s00374-012-0771-5 izquierdo, h., diosdado, e., gonzález cepero, m. c., núñez, m. c., cabrera, j. c., hernández, r. m., gonzález, j. l., hernández, m. m., héctor, e. f., gómez, r., proenza, r., & velásquez, m. (2016). contributions to knowledge of the functioning of national bioestimulators in plant biotechnology processes. biotecnología aplicada, 33(3), 3511–3516. the increase in effectiveness of snf in inoculated common bean plants and treated with an ogs mix is interpreted as the result of the positive effects of ogs on nodulation, nitrogen fixation, and nodule function. a greater number of nodules guarantees a greater number of sites to fix atmospheric nitrogen (haag et al., 2013). in addition, the higher nitrogenase activity increases the availability of nh4+ for the synthesis of glutamate due to the action of the enzymes glutamine synthetase and glutamate synthase (chalk et al., 2017), which will be used by the plant for its growth. conclusions the application of a mix of ogs with a polymerization degree from 2 to 8 galacturonic acid residues shows a positive effect on rhizobium tropici ciat 899-inoculated common bean plants. the ogs treatment can constitute an ecologically and economically suitable alternative for improving snf effectiveness in the common bean. the positive effect of an ogs mix on root growth, nodulation and nodule function could guarantee an adequate growth and development that would translate into grain yield increase of this legume. acknowledgments the authors would like to thank sara i. fuentes, víctor bustos, and adriana salazar from ccg-unam and belkis morales and hugo hernández from inca for their technical assistance. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions gh, dl, mcn and abfr designed the experiments. dl, mr and al performed the experiments. dc, mcn, abfr, dl and gh analyzed the data. gh and dl wrote the paper. all authors read and approved the final manuscript. literature cited barraza, a., coss-navarrete, e. l., vizuet-de-rueda, j. c., martínezaguilar, k., hernández-chávez, j. l., ordaz-ortiz, j. j., winkler, r., tiessen, a., & alvarez-venegas, r. (2018). downregulation of pvtrx1h increases nodule number and affects auxin, starch, and metabolic fingerprints in the common bean (phaseolus vulgaris l.). plant science, 274, 45–58. https://doi. org/10.1016/j.plantsci.2018.05.006 bensmihen, s. (2015). hormonal control of lateral root and nodule development in legumes. plants, 4(3), 523–547. https://doi. org/10.3390/plants4030523 https://doi.org/10.1023/a:1024146710611 https://doi.org/10.1023/a:1024146710611 https://doi.org/10.17660/actahortic.2013.1009.24 https://doi.org/10.17660/actahortic.2013.1009.24 https://doi.org/10.1016/j.jplph.2010.09.012 https://doi.org/10.1016/j.jplph.2010.09.012 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.12.010 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.12.010 https://doi.org/10.1046/j.1365-313x.2003.01686.x https://doi.org/10.1046/j.1365-313x.2003.01686.x https://doi.org/10.1007/s10681-017-1885-5 https://doi.org/10.1007/s10681-017-1885-5 https://doi.org/10.1111/1574-6976.12003 https://doi.org/10.1111/1574-6976.12003 https://doi.org/10.1104/pp.43.8.1185 https://doi.org/10.1104/pp.43.8.1185 https://doi.org/10.1104/pp.107.096958 https://doi.org/10.1104/pp.107.096958 https://doi.org/10.1007/s00374-012-0771-5 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2018.05.006 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2018.05.006 https://doi.org/10.3390/plants4030523 https://doi.org/10.3390/plants4030523 36 agron. colomb. 39(1) 2021 jesus, e. d. c., leite, r. d. a., bastos, r. d. a., aragão, o. o. d. s., & araújo, a. p. (2018). co-inoculation of bradyrhizobium stimulates the symbiosis efficiency of rhizobium with common bean. plant and soil, 425, 201–215. https://doi.org/10.1007/ s11104-017-3541-1 kohlen, w., ng, j. l. p., deinum, e. e., & mathesius, u. (2018). auxin transport, metabolism, and signaling during nodule initiation: indeterminate and determinate nodules. journal of experimental botany, 69(2), 229–244. https://doi.org/10.1093/jxb/erx308 kuypers, m. m. m., marchant, h. k., & kartal, b. (2018). the microbial nitrogen-cycling network. nature reviews microbiology, 16, 263–276. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2018.9 lara-acosta, d., costales-menéndez, d., nápoles-garcía, m. c., & falcón-rodríguez, a. (2019). pectimorf® and azofert-f® in the growth of bean plants (phaseolus vulgaris l.). cultivos tropicales, 40(4), article e05. martínez-romero, e., segovia, l., mercante, f. m., franco, a. a., graham, p., & pardo, m. a. (1991). rhizobium tropici, a novel species nodulating phaseolus vulgaris l. beans and leucaena sp. trees. international journal of systematic bacteriology, 41(3), 417–426. https://doi.org/10.1099/00207713-41-3-417 oliveira, d. p., figueiredo, m. a., soares, b. l., teixeira, o. h. s., martins, f. a. d., rufini, m., chain, c. p., reis, r. p., morais, a. r., moreira, f. m. s., & andrade, m. j. b. (2017). acid tolerant rhizobium strains contribute to increasing the yield and profitability of common bean in tropical soils. journal of soil science and plant nutrition, 17(4), 922–934. https://doi. org/10.4067/s0718-95162017000400007 ormeño-orrillo, e., menna, p., almeida, l. g. p., ollero, f. j., nicolás, m. f., rodrigues, e. p., nakatani, a. s., batista, j. s. s., chueire, l. m. o., souza, r. c., vasconcelos, a. t. r., megías, m., hungria, m., & martínez-romero, e. (2012). genomic basis of broad host range and environmental adaptability of rhizobium tropici ciat 899 and rhizobium sp. prf 81 which are used in inoculants for common bean (phaseolus vulgaris l.). bmc genomics, 13, article 735. https://doi. org/10.1186/1471-2164-13-735 polania, j., poschenrieder, c., rao, i., & beebe, s. (2016). estimation of phenotypic variability in symbiotic nitrogen fixation ability of common bean under drought stress using 15n natural abundance in grain. european journal of agronomy, 79, 66–73. https://doi.org/10.1016/j.eja.2016.05.014 ramírez, m., guillén, g., fuentes, s. i., iñiguez, l. p., apariciofabre, r., zamorano-sánchez, d., encarnación-guevara, s., panzeri, d., castiglioni, b., cremonesi, p., strozzi, f., stella, a., girard, l., sparvoli, f., & hernández, g. (2013). transcript profiling of common bean nodules subjected to oxidative stress. physiologia plantarum, 149(3), 389–407. https://doi.org/10.1111/ ppl.12040 ridley, b. l., o’neill, m. a., & mohnen, d. (2001). pectins: structure, biosynthesis, and oligogalacturonide-related signaling. phytochemistry, 57(6), 929–967. https://doi.org/10.1016/ s0031-9422(01)00113-3 roy, s., liu, w., nandety, r. s., crook, a., mysore, k. s., pislariu, c. i., frugoli, j., dickstein, r., & udvardi, m. k. (2020). celebrating 20 years of genetic discoveries in legume nodulation and symbiotic nitrogen fixation. the plant cell, 32(1), 15–41. https://doi.org/10.1105/tpc.19.00279 savatin, d. v., ferrari, s., sicilia, f., & de lorenzo, g. (2011). oligoga lacturonide-au xin antagonism does not require posttranscriptional gene silencing or stabilization of auxin response repressors in arabidopsis. plant physiology, 157(3), 1163–1174. https://doi.org/10.1104/pp.111.184663 summerfield, r. j., huxley, p. a., & minchin, f. r. (1977). plant husbandry and management techniques for growing grain legumes under simulated tropical conditions in controlled environments. experimental agriculture, 13(1), 81–92. https:// doi.org/10.1017/s0014479700007638 temple, s. j., vance, c. p., & gantt, j. s. (1998). glutamate synthase and nitrogen assimilation. trends in plant science, 3(2), 51–56. https://doi.org/10.1016/s1360-1385(97)01159-x xin, c., qing-we, y., jia-lin, s., shuang, x., fu-chun, x., & ya-jun, c. (2014). research progress on nitrogen use and plant growth. journal of northeast agricultural university, 21(2), 68–74. https://doi.org/10.1016/s1006-8104(14)60036-2 https://doi.org/10.1007/s11104-017-3541-1 https://doi.org/10.1007/s11104-017-3541-1 https://doi.org/10.1093/jxb/erx308 https://doi.org/10.1038/nrmicro.2018.9 https://doi.org/10.1099/00207713-41-3-417 https://doi.org/10.4067/s0718-95162017000400007 https://doi.org/10.4067/s0718-95162017000400007 https://doi.org/10.1186/1471-2164-13-735 https://doi.org/10.1186/1471-2164-13-735 https://doi.org/10.1016/j.eja.2016.05.014 https://doi.org/10.1111/ppl.12040 https://doi.org/10.1111/ppl.12040 https://doi.org/10.1016/s0031-9422(01)00113-3 https://doi.org/10.1016/s0031-9422(01)00113-3 https://doi.org/10.1105/tpc.19.00279 https://doi.org/10.1104/pp.111.184663 https://doi.org/10.1017/s0014479700007638 https://doi.org/10.1017/s0014479700007638 https://doi.org/10.1016/s1360-1385(97)01159-x https://doi.org/10.1016/s1006-8104(14)60036-2 143 editorial retractación de artículo científico la revista agronomía colombiana hace pública la re-tractación por infringir normas de derecho de autor y propiedad intelectual del siguiente artículo científico: “growth of three color hybrids of sweet paprika under greenhouse conditions crecimiento de tres híbridos de pimentón de colores en condiciones de invernadero” con doi: https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49667 publicado en agronomía colombiana 33(2), 139-146 en el año 2015 y donde autores aparecen el ing. fernando javier peña baracaldo y la dra. ingeborg zenner de polanía. en consecuencia, se informa a la comunidad académica que dicho artículo será retractado. la revista agronomía colombiana reprocha cualquier actividad que conduzca a la violación de los derechos de autor y siempre llama a sus usuarios a hacer lo mismo. statement of retraction scientific article the journal agronomía colombiana publicly an-nounces the retraction of the following scientific article because its publication violated the author’s rights and intellectual property rules: “growth of three color hybrids of sweet paprika under greenhouse conditions crecimiento de tres híbridos de pimentón de colores en condiciones de invernadero” with doi: https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49667 published in 2015 in agronomía colombiana 33(2) pages 139-146, with authors appearing as fernando javier peña baracaldo and ingeborg zenner de polanía. consequently, we inform the academic community that the above-cited article has to be retracted. the journal agronomía colombiana strongly disapproves of any activity that leads to violation of the author’s rights and always encourages its users to do the same. stanislav magnitskiy editor-in-chief / editor en jefe revista agronomía colombiana https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49667 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v33n2.49667 yield and physicochemical quality of physalis peruviana l. fruit related to the resistance response against fusarium oxysporum f. sp. physali received for publication: 29 january, 2019 accepted for publication: 30 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.77550 1 colombian corporation for agricultural research (agrosavia), mosquera (colombia). * corresponding author: fmayorgac@agrosavia.co agronomía colombiana 37(2), 120-128, 2019 yield and physicochemical quality of physalis peruviana l. fruit related to the resistance response against fusarium oxysporum f. sp. physali producción y calidad fisicoquímica del fruto de physalis peruviana l. en relación con respuesta de resistencia a fusarium oxysporum f. sp. physali franklin mayorga-cubillos1*, jorge argüelles-cárdenas1, edwin rodríguez-velásquez1, carolina gonzález-almario1, claudia ariza-nieto1, and luz stella barrero1 abstract resumen cape gooseberry (physalis peruviana l.) is a fruit of great interest, due to its high nutritional and potential medicinal value. vascular wilt disease caused by the fungus fusarium oxysporum f. sp. physali (foph) is responsible for crop losses of up to 100% which makes necessary to identify resistant cultivars. to contribute to crop improvement processes, a physicochemical characterization was performed on fruits of 33 cape gooseberry genotypes using 18 quantitative descriptors. the genotypes were planted in the field under high and no pressure of foph. the student’s t test detected statistically significant differences (p<0.05) between the two conditions for yield, fruit cracking (%) and fruit juice ph. the principal component analysis explained in five factors 84.96% of the total variance, in which the fruit physical variables were the major contributor to the first component (41.65%). cluster analysis grouped the genotypes under high and no pressure in seven and eight clusters, respectively. two contrasting genotypes showing differential resistance response to the pathogen were analyzed for fruit antioxidant capacity, in which dpph and orac methods presented significant differences (p<0.05) between the two genotypes with greater antioxidant activity in the susceptible material. la uchuva (physalis peruviana l.) es una fruta de gran interés por su alto contenido nutricional y potencial medicinal. en el cultivo, la marchitez vascular, enfermedad ocasionada por el hongo fusarium oxysporum f. sp. physali (foph), genera pérdidas hasta del 100%, siendo necesario identificar cultivares resistentes. para contribuir con procesos de fitomejoramiento, se caracterizaron fisicoquímicamente frutos de 33 genotipos de uchuva con 18 descriptores cuantitativos. los genotipos fueron sembrados en campo, bajo condiciones de alta presión del patógeno foph y sin presencia de este. el test de student detectó diferencias estadísticas (p<0.05) entre las dos condiciones para rendimiento, rajado del fruto y ph. el análisis de componentes principales explicó con cinco factores el 84.96% de la varianza total, donde las variables físicas del fruto fueron las de mayor contribución para el primer componente (41.65%). mediante un análisis de conglomerados, se clasificaron genotipos con y sin presencia del patógeno, en siete y ocho grupos, respectivamente. sobre dos genotipos constrastantes por su respuesta diferencial al patógeno, se realizó un análisis de capacidad antioxidante de frutos, en donde los métodos dpph y orac presentaron diferencias (p<0.05) entre los dos genotipos siendo mayor la actividad antioxidante en el material suceptible. key words: fruit quality, antioxidant capacity, promising genotypes, vascular wilt. palabras clave: calidad de fruto, capacidad antioxidante, genotipos promisorios, marchitez vascular. and fiber and its low-calorie content (ramadana, 2015). recently, in colombia, two outstanding cultivars were registered for their fruit quality (ica, 2016). however, cape gooseberry still requires improved cultivars to accurately control diseases. at the national level, the greatest limitation is vascular wilt (enciso-rodríguez et al., 2013; osorio-guarín et al., 2016), a disease caused by fusarium oxysporum f. sp. physali (simbaqueba et al., 2018), causing losses of up to 100% of production and yield (gonzález and barrero, 2011). in terms of quality, the cracking of the fruit stands out as the greatest limitation (fischer et al., 2011; valdenegro et al., 2013). introduction cape gooseberry, physalis peruviana l. is native to the andes, grows between 1,500 and 3,000 m a.s.l. as a wild plant and as a crop between 1,800 and 2,700 m a.s.l. (fischer et al., 2005). colombia is the largest producer in the world, generating revenues of up to 31.7 million dollars per year and concentrating 90% of world production (agronet, 2016). the extracts of the plant and its fruits are attributed with several anti-cancer and anti-inflammatory properties, due to the high content of antioxidants, vitamins, minerals, http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.77550 121mayorga-cubillos, arguelles, rodriguez, almario, ariza, and barrero: yield and physicochemical quality of physalis peruviana l. fruit related to the resistance response against fusarium oxysporum f. sp. physali several studies of phenotypic characterization of p. peruviana and related species from colombian germplasm have found variability in the fruit descriptors. among these, the research of bonilla (2008) with 24 accessions from the provinces of nariño, valle del cauca, caldas, and cundinamarca stands out. morevoer, trillos et al. (2008) identified that fruit cracking, calyx weight, and fruit number per plant were useful descriptors for the differentiation of 46 cape gooseberry accessions conserved in the germplasm bank for food and agriculture, plant subsystem, located at the research center “la selva” of agrosavia. madriñan et al. (2011) determined that the brix degrees, weight and fruit diameter allowed the differentiation of 29 introductions from the work collection of the universidad nacional de colombia (palmira campus). on the other hand, herrera et al. (2012) identified diversity by weight, size, ph and maturity index in 54 accessions of the center and northeast regions of colombia. regarding the resistance response to fusarium oxysporum f. sp. physali (foph), gonzález and barrero (2011) used the highly virulent strain of the pathogen (map5) to evaluate 58 accessions of cape gooseberry and 12 related species from the collections of the universidad nacional de colombia (bogota campus), the universidad de nariño and agrosavia. the authors identified accessions with different levels of phenotypic resistance response to the pathogen in plants under controlled conditions (encisorodríguez et al., 2013). from the accessions that showed different levels of phenotypic response comprising resistant (r), moderately resistant (mr) or susceptible (ms); seed multiplication was performed for further evaluation of field response with a high and no inoculum pressure of the foph map5 strain (rodríguez, 2013). moreover, osorio-guarín et al. (2016) identified promising accessions with different degrees of resistance, as well as sixteen single nucleotide polymorphisms (snps) markers associated with the resistance response. the main objective of the present research was to evaluate fruit traits of commercial interest, i.e. yield, quality, physicochemical and antioxidant capacity in 14 accessions previously identified by carrying traits of interest, and investigate their relationship to the resistance response to foph in order to identify promising genotypes for their direct use or as parentals for genetic improvement processes. materials and methods the study was carried out at the tibaitata research center of the colombian corporation for agricultural research, agrosavia, located in the municipality of mosquera (cundinamarca), at 4°42’00” n and 74°12’00” w, at 2,543 m a.s.l., cold thermal f loor (fa). the experiment was carried out in the field between september 2010 and september 2011 under the following climatic conditions: average temperature between 13 and 14ºc, relative air humidity between 80 and 85%, precipitation between 34 and 198 mm/month and effective solar brightness between 2.6 and 4 h. the plants used in the experiment were previously germinated or hardened under greenhouse conditions in 1 kg bags with 50% husk: 50% soil substrate. they were grown and maintained in the greenhouse during 45 d. after that, they were moved to the field and planted in solarized soil contained in no.6 plastic bags with a capacity of approximately 25 kg (rodriguez, 2013). once planted, the plants were located on the ground and later positioned at a planting distance of 2 m between rows and 2 m between streets. the experiment comprised two lots (500 m2 each), one with high inoculum pressure of the map5 strain of foph (1x105 cfu ml-1) sprayed directly to the soil, and a second one without pathogen inoculation. for each case, a completely randomized experimental design was implemented (rodríguez, 2013). the inoculum for the experiment was produced according to the methodology proposed for namiki et al. (1994) with some modifications. map5 isolate was grown in 2l erlenmeyer f lasks containing 500 ml of pdb medium during 10 d at 28ºc in constant shaking. the culture was filtered using three layers of sterile gauze and conidial suspension was adjusted to the concentration mentioned above. this concentration was tested previously in greenhouse experiments under controlled conditions (enciso et al., 2013). in each lot, 30-31 genotypes from 14 p. peruviana accessions were evaluated. the accessions were provided by the colombian germplasm bank for food and agriculture, plant system (tab. 1). fertilization, cultural practices and pest and disease management were carried out as described in the technical manual for the management of the cape gooseberry crop (zapata et al., 2002). the phenotypic response of the accessions evaluated under field conditions was recorded considering the disease severity variable. the symptoms monitoring was carried out monthly, adapting the scale of evaluation of vascular wilt symptoms in the greenhouse (enciso et al., 2013). this scale is composed of 10 categories, where 0 groups the plants that show no symptoms of the disease and 9 those that have died from the infection caused by foph. for this study, plants with values ≤4 on the severity scale were considered resistant and plants with values >4 were considered 122 agron. colomb. 37(2) 2019 susceptible. statistical analyzes were carried out using sas software version 6.1 using a chi-square test (x2) in order to determine the percentage of resistance of the evaluated accessions (rodriguez, 2013). at 281 d after the establishment in the field, fruit harvest was started at an optimum degree of maturation, during three biweekly samplings. the fruits were classified according to the colombian technical standard ntc 4580 (icontec, 1999). eighteen quantitative descriptors, with 5 fruits per descriptor, related to quality and yield were used (herrera et al., 2012) (tab. 2). the physicochemical variables were analyzed on export-type fruits (icontec, 1999). the fruit antioxidant capacity was evaluated on the genotypes 09u274-74 and 09u279-76 selected for their differential resistance response to foph (tab. 1). this variable was quantified using the methods abts (antioxidant capacity of trolox equivalents), dpph (1,1 diphenyl-2-pyridylhydrazyl) according to rufino et al. (2007), frap (antioxidant power of ferric reduction) according to benzie and strain (1996), and orac (absorbance capacity of oxygen radicals) and total phenols according to andre et al. (2007). data from the 18 descriptors were analyzed using the statistical software sas version 9.4 (sas inst., inc., cary, nc). the antioxidant capacity was analyzed with the glimmix procedure of the mentioned software, under a completely randomized design with a 2x2 factorial arrangement (two genotypes x two types of pathogen pressure). the mean comparison was performed using the tukey test (p<0.05). results and discussion comparison of means of the variables analyzed the t-student test showed statistically significant differences (p<0.05) between the conditions of high pressure of the pathogen and no presence of the same, for the variables yield (y), percentage of cracked fruit (%cf) and ph (tab. 2). regarding the comparison of means, genotypes with high pressure of the pathogen showed a decrease in y of 723 g/plant, an increase in %cf of 4.12% and an increase in ph of 0.05. the above agrees with previous publications related to production losses caused by foph (zapata et al., 2002; gonzález and barrero, 2011). for the materials without pathogen pressure, it was observed that the values for fruit equatorial diameter (fed), fruit polar diameter (fpd), total soluble solids (tss), total titratable acidity (tta), fruit weight with calyx (fwc) and y were placed within the standard ranges according to ntc 4580 (icontec, 1999). table 1. response of accessions from the cape gooseberry collection (p. peruviana) evaluated after the infection process by foph map5 strain under greenhouse and field conditions. accession codea number of genotypes per accession evaluated in field genotype code per accession evaluated in fieldb country of collection (province) phenotypic response in greenhousec resistance response in fieldd 09u047 7 1-7 colombia (boyaca) mr s 09u086 1 33 ecuador s s 09u089 3 34-36 colombia (antioquia) as s 09u099 3 37-39 colombia (caldas) as s 09u116 1 40 colombia (antioquia) as r 09u128 1 41 colombia (cundinamarca) s s 09u136 1 43 colombia (cundinamarca) as s 09u138 3 44-46 francia ms s 09u140 1 55 south africa as s 09u210 2 68-69 colombia (nariño) s s 09u216 3 70-72 colombia (nariño) ms s 09u274 3 73-75 colombia (cundinamarca) s s 09u279 3 76-78 colombia (nariño) r r 09u261 1 100 colombia (cundinamarca) ms s acode assigned by the germplasm bank and plant subsystem to the accessions evaluated under conditions of high and no presence of foph. bcode assigned to each genotype obtained by in vitro multiplication or self-pollination of accessions evaluated in greenhouse and later in the field. cphenotypic response in greenhouse according to pulido (2010). as: highly susceptible, s: susceptible, ms: moderately susceptible, mr: moderately resistant, r: resistant. dphenotypic response in the field according to rodríguez (2013). 123mayorga-cubillos, arguelles, rodriguez, almario, ariza, and barrero: yield and physicochemical quality of physalis peruviana l. fruit related to the resistance response against fusarium oxysporum f. sp. physali principal component analysis (pca) the pca for materials under high and no pathogen pressure accumulated 85.45% and 85.27% of the total variance, respectively, at the first five main components. for materials under high pathogen pressure, component one accumulated 40.5% of the variance, in which fed, fpd, fruit volume (v), fwc, dry fruit weight with calyx (dfwc), fruit weight (fw) and dry fruit weight (dfw) were the variables of greatest importance to define this component. the component two that participated with 18.13% of the total variance was explained mainly by the variables: weight of cracked fruit (wcf), %cf, weight of seeds of 5 fruits (ws5), number of seeds per fruit (nsf) and y. the third component accumulated 11.45% of the variance, in which firmness (f) and tta were the variables with the highest contribution, while factors 4 and 5 contributed 8.98% and 8.64% of the variance, respectively (tab. 3). table 2. description of quantitative variables evaluated in the work collection of p. peruviana. variable unit average* sd cv p np p np p np fruit weight (fw) grams (g) 5.61 5.20 0.97 0.76 17.73 14.28 fruit weight with calyx (fwc) grams (g) 6.04 5.70 0.99 0.72 24.90 15.74 dry fruit weight (dfw) grams (g) 1.03 1.00 0.14 0.12 13.96 12.28 dry fruit weight with calyx (dfwc) grams (g) 1.23 1.19 0.17 0.14 13.80 11.39 fruit volume (v) ml 5.4 5.1 0.96 0.73 17.86 14.18 fruit equatorial diameter (fed) mm 21.2 20.8 1.55 1.05 7.51 5.03 fruit polar diameter (fpd) mm 19.7 19.4 1.12 0.89 6.09 4.53 yield (y) (3 harvests) g/plant 1026.7* 1749.7* 370.9 567.9 36.9 36.4 ** weight of cracked fruit (wcf) (3 harvests) g/plant 74.63 47.06 109.1 61.2 1497 130.4 percentage of cracked fruit (%cf) percentage 6.95 2.83 7.73 3.36 114.4 116.2 ** ph ph 3.53 3.48 0.05 0.05 1.66 1.38 ** maturity index (mi) sst/att 7.88 8.03 0.96 0.95 11.99 11.62 total soluble solids (tss) brix degrees 15.03 14.75 0.85 0.88 5.56 5.85 total titratable acidity (tta) % citric acid 1.94 1.87 0.18 0.20 9.36 10.58 firmness (f) pounds/in2 3.50 3.21 0.62 0.68 17.86 22.75 weight of 100 seeds (ws) grams (g) 0.10 0.10 0.01 0.01 7.13 8.42 number of seeds per fruit (nsf) number 221.82 214.71 36.48 47.58 18.57 21,99 weight of seeds of 5 fruits (ws5) grams (g) 1.11 1.06 0.18 0.24 18.07 22.32 *average of three harvests. **statistically significant differences (p<0.05). sd: standard deviation. cv: coefficient of variation. p: high pressure of the pathogen. np: no presence of the pathogen. table 3. contribution in variance for each of the main components selected in materials under high and no pressure of the pathogen. under high pathogen pressure principal component percentage of total variance explained descriptor genotype number of higher contributions per component absolute accumulated 1 40.50 40.50 fed, fpd, v, fwc, dfwc, fw and dfw 1,2,4,5,35,38, 44,77,100 2 18.13 58.63 wcf, %cf, ws5, nsf and y 1,4,6, 35,36,37,38,40,44,45, 46 3 11.45 70.08 f and tta, 3,5,33, 34, 35,36,39,55,68,69,71,73,74,75,76,77 4 8.98 79.06 wcf, %cf and ph 2,5,36, 73,100 5 6.39 85.45 f, tss and mi 4,5,33,36,41,44 without pathogen pressure 1 40.58 40.58 fed, fpd, v, fwc, dfwc, fw and dfw 1,2,7,35,44,68,70,75,78,100 2 13.19 53.77 wcf, %cf and tta ,3,6,36,37,40,43,44, 46, 68, 73. 75 3 11.53 65.30 tss, nsf and ws5 3,33, 34, 35,36,39,55,68,74,75,76,77 4 11.33 76.63 f, wcf, %cf, mi and ph 1,2, 6, 35,36, 41, 40, 43, 44, 69 71,76 5 8.64 85.27 y 1,2,3,36,37, 55, 70,71,72,73, 74, 75 124 agron. colomb. 37(2) 2019 in the materials without the pressure of the pathogen, component number one included variables related to fruit diameter, volume, and weight, accumulating 40.58% of the total variability. component two, which accumulated 13.19% of variability, was explained by the variables wcf, %cf, and tta; therefore, it grouped genotypes of high fruit cracking and a high percentage of citric acid. the third and fourth components, with 11.53 and 11.33% respectively, were explained by variables related to fruit seeds, fruit cracking, maturity index (mi) and ph. criollo et al. (2001) worked with the cape gooseberry collection of the universidad de nariño and found that the fruit diameter, weight, and brix degrees descriptors were the most important. these results also agree with those reported by bonilla et al. (2008), trillos et al. (2008), herrera et al. (2012) and garcía-arias et al. (2018). this indicates that national collections from different sources agree on the variables of greatest importance to discriminate the phenotypic variability associated with fruit cape gooseberry traits. we found significant positive pearson correlations for mi and tss (0.54), as well as for v/fw and dfwc/dfw (0.98). also, a negative correlation (-0.87) between mi and tta was found. the above agrees with studies published by herrera et al. (2012). although these correlations are barely affected by the presence or absence of the pathogen in the plant (toledo-souza et al., 2012), they are of great help for future selection processes or morpho-agronomic characterization processes, since the positive relationships between traits may allow reducing the number of study variables such as the case of fruit volume (v) and fresh fruit weight (fp). cluster analysis a cluster analysis was carried out based on the main components selected. based on the dendrogram corresponding to the genotypes under high pathogen pressure (fig. 1a), seven homogeneous groups of materials were generated. group one was comprised by genotypes 1, 3, 34, 77, and 5, with materials 77 with high resistance response and material 1 with the highest y (1975.40 g/plant) being the ones that stood out. the mean values of dfwc (1.31 g) and ph (3.56) were higher compared to the other groups. in group two, consisting of genotype 4, the variables y (1543.10 g/ plant), fed (23.40 mm) and fpd (20.80 mm) presented means above the general average of all materials (tab. 4). therefore, it is possible to propose the use of genotypes 1, 4 and 77 in breeding programs focused on yield, fruit size, and fruit quality. group three comprised genotypes 2, 44, 100, 33, 36, 72, 70, 39, 43, and 55, with high mi (8.51), which is higher than the general average (7.88), and low tta (1.82%) (tab. 4). group four showed the lowest mean for y with 647.33 (g/ plant). group five harbored genotypes 35, 38, 71, 74, 75, and 76, the latter with high resistance response in the field (tab. 1). these materials also had high tss (15.42 °brix), a feature of great interest for industrial processes. group six, composed of genotypes 46, 68 and 73, included materials with high cf (83.64 g/plant), compared to the general average (74.63 g/plant). on the other hand, the values for fpd (17.86 mm) and fed (18.99 mm) were the lowest within the materials under high foph pressure. group seven gathered materials 37, 69, 78, and 40, the latter standing out for its resistance to the pathogen in the field. figure 1. dendrogram for materials under high pressure (a) and without the pressure of the pathogen (b). coding: field code (internal numbers of each group) according to tab. 1. external horizontal numbers of the brackets indicate the number of clusters. 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 b 21 6543 87 73393837757434417133764046784566935773684443710 0705521 72 36 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 a 21 6543 7 786937736846757674713835455543397072363310 044245773431 40 125mayorga-cubillos, arguelles, rodriguez, almario, ariza, and barrero: yield and physicochemical quality of physalis peruviana l. fruit related to the resistance response against fusarium oxysporum f. sp. physali for materials under no pathogen pressure, eight groups were identified (fig. 1b). group 1 comprised eight genotypes (1, 2, 55, 70, 100, 7, 43, and 44). group two was made up of genotype 68, in which the variables fed (22.20 mm), fpd (21.00 mm), v (μ=6.6 6 ml), fwc (μ=7.11 g) and fw (μ=6.87 g) presented higher values, representing characteristics of interest for selection of parents, in relation to increasing in fruit size (tab. 5). in group three, genotypes 3, 77, 35 and 69 characterized by high concentrations of total soluble solids tss (15.42 °brix) and high maturity index mi (8.99) were located. genotypes 6, 45, 78, and 46 formed group 4, in which the percentage of citric acid tta (2.08) was the most important variable. group 5 (40 and 76) was characterized by a low number of nsf seeds (159.86), low table 4. mean of the variables for each group conformed by cluster analyses, for genotypes with high pressure of the pathogen. variable group 1 group 2 group 3 group 4 group 5 group 6 group 7 fw 6.32 6.83 6.00 5.47 5.74 4.28 4.26 fwc 6.82 7.10 6.41 6.14 6.16 4.62 4.67 dfw 1.12 1.03 1.07 0.94 1.09 0.78 0.90 dfwc 1.31 1.22 1.28 1.16 1.30 0.95 1.06 v 6.26 6.40 5.87 5.40 5.58 4.16 4.15 fed 22.57 23.40 21.77 20.85 21.41 18.99 19.09 fpd 20.44 20.80 20.20 19.00 19.91 17.86 18.48 y 1518.12 1543.10 905.51 647.33 1010.00 681.59 965.14 wcf 65.09 60,10 54.10 50.83 58.62 83.64 29.19 %cf 4.41 39.01 5.94 7.85 5.88 10.38 3.41 ph 3.56 3.54 3.55 3.51 3.50 3.53 3.42 mi 8.28 6.48 8.51 6.01 7.73 7.71 6.97 tss 15.00 14.43 15.32 13.33 15.42 15.06 14.25 tta 1.83 2.24 1.82 2.22 2.02 1.95 2.05 f 3.26 4,31 3.47 3.86 3.68 4.00 2.94 ws 0.09 0.10 0.10 0.11 0.10 0.09 0.09 nsf 221.55 208.00 200.02 147.72 264.08 244.33 218.31 ws5 1.07 1.04 1.06 0.84 1.34 1.10 0.97 table 5. mean of variables for each group conformed by cluster analyses, for genotypes with no pressure of the pathogen. variable group 1 group 2 group 3 group 4 group 5 group 6 group 7 group 8 fw 5.85 6.87 5.40 4.94 3.85 4.83 4.87 4.97 fwc 6.35 7.11 5.88 5.33 4.45 5.35 5.39 5.65 dfw 1.08 1.23 1.04 0.89 0.80 0.92 0.98 1.11 dfwc 1.28 1.46 1.22 1.08 0.94 1.09 1.18 1.30 v 5.70 6.66 5.30 4.78 3.73 4.75 4.85 5.00 fed 21.81 22.20 20.79 20.53 18.31 20.58 20.42 20.93 fpd 20.25 21.00 19.62 18.92 17.63 19.31 19.11 18.56 y 1825.77 1549.13 1821.49 1024.16 1259.00 1488.07 2174.44 2324.17 wcf 56.03 50.0 20.02 40.08 53.95 21.01 34.05 3266 %cf 3.66 0.32 1.10 3.59 4.49 1.38 1.55 13.84 ph 3.48 3.37 3.46 3.46 3.44 3.54 3.46 3.56 mi 8.26 7.09 8.99 6.75 7.52 8.91 7.81 8.50 tss 14.74 14.60 15.42 13.77 14.73 14.07 15.07 15.59 tta 1.80 2.06 1.75 2.08 1.98 1.58 1.95 1.84 f 3.16 3.19 3.88 3.48 4.21 2.69 2.75 3.08 ws 0.10 0.10 0.09 0.09 0.08 0.10 0.09 0.09 nsf 219.50 244.66 186.66 180.43 159.86 173.07 257.34 289.25 ws5 1.12 1.22 0.86 0.88 0.70 0.94 1.25 1.40 126 agron. colomb. 37(2) 2019 equatorial diameter and polar fruit fed (17.63 mm), fpd (18.31 mm) and high firmness f (2.10 kg/in2). therefore, they can be considered as promising materials to improve tolerance to physical postharvest damage. materials 33, 71 and 41, included in group 6, showed low contents of citric acid (1.58). group 7 assembled genotypes 34, 74, 75, 37, 38, 39, 73, and 72, harboring materials with high y on average (2174.44 g/plant), in which genotype 73 had the highest average production (2843.12 g/plant). genotype 74 showed the highest concentration of tss solutes (16.14 °brix). in group 8, there were high y materials (2324.17 g/plant) and the highest average value for tss (15.59), highlighting genotype 36. thus, groups 2 and 8 represent a genetic source of interest to improve fruit quality and production (tab. 5). antioxidant capacity in fruits the antioxidant capacity analysis was carried out on genotypes 74 (from accession 09u274) and 76 (from accession 09u279), which presented differential resistance responses to foph (tab. 1). the concentration of total phenols did not show statistically significant differences between the evaluated materials 09u279 (resistant) and 09u274 (susceptible) (p<0.05), and it was not affected by the high pathogen pressure (p<0.05) (tab. 6). on the other hand, the dpph activity was higher in the susceptible material (309.0 μmoltrolox/100 g bs), compared with the resistant one (213.4 μmoltrolox/100 g bs) (p<0.001), while the high pressure of the fungus did not affect the dpph antioxidant activity (p<0.05) (tab. 6). for the oxygen radical absorbance capacity (orac), there were differences (p<0.05) between the materials with resistant and susceptible responses, with a greater antioxidant activity in the susceptible material (75.3 μmol trolox/g bs) compared with the resistant one (64.4 μmoltrolox/g bs) (tab. 6). the antioxidant activity measured by abts and frap showed significant differences in the interaction between the resistance response (susceptible and resistant) and the pathogen pressure (high and no pathogen (p<0.05, tab. 6). therefore, the material with higher resistance response (09u279) showed an increase for these two activities when it was challenged to a high pressure of the pathogen, while for the susceptible material the pathogen pressure was related to the decrease of the antioxidant capacity (fig. 2). the results of antioxidant activity are higher compared to those reported by lopez et al. (2013), with values in frap of 99.70 mg aa/100 g of sample and dpph of 53.97 μmol trolox/100 g bs. likewise, they are superior when compared with studies by botero (2008) with results for frap of 54.98 mg aa/100 g sample, total phenols with 39.15 mg ag/100 g of sample and dpph of 192.51 μmoltrolox/100 g bs for the colombia ecotype (la union, antioquia). this is possibly due to differences in the genotypes and environments studied. the antioxidant activity could be related to the differential response of the cape gooseberry genotypes against the high inoculum pressure of the foph pathogen, possibly associated with the expression of an important group of enzymes related to antioxidant activities, signaling, and plant defense. it has been reported that enzymes such as lipoxygenases (lox), catalases, superoxide dismutases, peroxidases, glutathione reductases, polyphenol oxidases, phenylalanine ammonia lyases, chitinases, and β-1,3glucanases are induced in response to attack (peteira and león, 2011). antioxidant activity measure by orac and dpph in susceptible genotypes could be a defense mechanism of the plant. table 6. combined analysis of variance under high and no pathogen pressure for genotypes 76 (09u279) and 74 (09u274) with differential resistance response. factor abts (µmol trolox/g bs) frap (mg aiiia/100 g bs) orac (µmoltrolox/g bs) dpph (µmoltrolox/100 g bs) total phenols (mg ag/g bs) pathogen pressure high 19.8 181.6 71.4 267.1 0.80 no 20.3 186.5 68.3 255.3 0.81 p value 0.8656 0.4057 0.5352 0.5815 0.6859 genotypes 09u279 -76 * 20.5 184.3 64.4 b 213.4 b 0.82 09u274 -74 ** 19.5 183.8 75.3 a 309.0 a 0.79 p value 0.7272 0.9299 0.0425 0.0003 0.4068 p value of interaction 0.0485 0.0247 0.5318 0.1952 0.1982 *genotypes with resistance * and susceptible response **. averages with different letters indicate significant differences between means (p<0.05). 127mayorga-cubillos, arguelles, rodriguez, almario, ariza, and barrero: yield and physicochemical quality of physalis peruviana l. fruit related to the resistance response against fusarium oxysporum f. sp. physali conclusions the study allowed the identification of materials of interest for the genetic improvement of the cape gooseberry crop focused on fruit quality and yield, in relation to the resistance response to the most limiting pathogen of its production in colombia, foph. privileging the resistance response to foph and the statistical analyzes of this study, genotypes 1, 36, 68, 73, 74, and 77 are recommended as promising materials for subsequent genetic improvement schemes. in this context, material 36 has been selected for evaluation in different environments for the generation of direct cultivars or as a future parent. the study, in turn, allowed identifying differential expression in the antioxidant activity of resistant and susceptible genotypes, possibly associated with a mechanism of defense of cape gooseberry against the foph attack. future studies will require identifying the defense genes associated with these mechanisms to open possibilities for new approaches in the protection of cape gooseberry against the pathogen. acknowledgments the authors thank andrea garcia for her technical support in the methodology for the analysis of antioxidant capacity, the colombian germplasm bank for food and agriculture, plant system, for providing the cape gooseberry materials evaluated in this study. the authors also thank ernesto efrain acuña and alba cecilia camargo for their collaboration in the maintenance of field plots. thanks are extended to víctor manuel núñez for the critical review of the manuscript. the authors would like to thank the ministry of agriculture and rural development for cofinancing the project and colciencias for financing franklin mayorga as a young researcher for the realization of the present study. literature cited agronet. 2016. reportes estadísticos. url: http://www.agronet.gov. co/estadistica/paginas/default.aspx (accessed 1 february 2017). andre, c.m., m. ghislain, p. bertin, m. oufir, m. herrera, l. hoffmann, j.f. hausman, y. larondelle, and d. evers. 2007. andean potato cultivars (solanum tuberosum l.) as a source of antioxidant and mineral micronutrients. j. agric. food chem. 55, 366-378. doi: 10.1021/jf062740i benzie, i.f. and j.j. strain. 1996. the ferric reducing ability of plasma (frap) as a measure of “antioxidant power’’: the frap assay. analyt. biochem. 239, 70-76. doi: 10.1006/abio.1996.0292 bonilla, m.l., k. espinosa, a.m. posso, h.d. vásquez, and j.e. muñoz. 2008. establecimiento de una colección de trabajo de uchuva del suroccidente colombiano. acta agron. 57, 95-99. botero, a. 2008. aplicación de la ingeniería de matrices en el desarrollo de la uchuva mínimamente procesada fortificada con calcio y vitaminas c y e. msc thesis. facultad de química farmacéutica, universidad de antioquía, medellín, colombia. criollo, h., t.c. lagos, c.p. criollo, and m. guerrero. 2001a. caracterización de materiales de uvilla (physalis peruviana l.) por sus características de calidad. rev. cienc. agr. 18, 168-180. enciso-rodríguez, f.e., c. gonzález, e.a. rodríguez, c.e. lópez, d. landsman, l.s. barrero, and l. mariño-ramírez. 2013. identification of immunity related genes to study the physalis peruviana fusarium oxysporum pathosystem. plos one 8, e68500. doi: 10.1371/journal.pone.0068500 fischer, g., a. herrera, and p.j. almanza. 2011. cape gooseberry (physalis peruviana l.). pp. 374-396. in: yahia, e.m. (ed.). postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. vol. 2. açai to citrus. woodhead publishing, oxford, uk. doi: 10.1533/9780857092762.374 fischer, g. 2005. el problema del rajado del fruto y su posible control. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva 175 170 180 185 190 195 09u274 09u279 frapb 20 19 18 17 16 15 21 22 23 24 09u274 09u279 abtsa figure 2. interaction response of resistance x inoculum pressure on a) the antioxidant capacity of trolox equivalents (abts) and b) the antioxidant power of iron reduction (frap) according to pearson’s correlation. material with resistant response (09u279 -76). susceptible material (09u27474). solid line: high pathogen pressure. dashed line: no pathogen pressure. 128 agron. colomb. 37(2) 2019 (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. garcía-arias, f.l., j.a. osorio-guarín, and v.m. núñez zarantes. 2018. association study reveals novel genes related to yield and quality of fruit in cape gooseberry (physalis peruviana l.). front. plant sci. 9, 1-16. doi: 10.3389/fpls.2018.00362 gonzález, g.c. and l.s. barrero m. 2011. estudio de la marchitez vascular de la uchuva para el mejoramiento genético del cultivo. corpoica, mosquera, colombia. herrera, a.m., g. fischer, and m.i. chacón. 2012. agronomical evaluation of cape gooseberries (physalis peruviana l.) from central and north-eastern colombia. agron. colomb. 30, 15-24. icontec, instituto colombiano de normas técnicas y certificación. 1999. norma técnica colombiana uchuva ntc 4580. bogota. ica, instituto colombiano agropecuario. 2016. resolución no 00010476. bogota. lopez, j., a. vega-galvez, m.j. torres, r. lemus-mondaca, i. quispe-fuentes, and k. di scala. 2013. effect of dehydration temperature on physico-chemical properties and antioxidant capacity of goldenberry (physalis peruviana l.). chilean j. agric. 73(3), 293-300. doi: 10.4067/s0718-58392013000300013 madriñán, c.e., j.e. muñoz, h.d. vásquez, and m.n. barrera. 2011. caracterización morfológica de 29 introducciones de physalis peruviana l. de la colección de trabajo de la universidad nacional de colombia sede palmira. acta agron. 60(1), 68-75. osorio-guarín, j.a., f.e. enciso-rodríguez, c. gonzález, n. fernández-pozo, l.a. mueller, and l.s. barrero. 2016. association analysis for disease resistance to fusarium oxysporum in cape gooseberry (physalis peruviana l.). bmc genomics. 17, 248. doi: 10.1186/s12864-016-2568-7 peteira, b. and o. león. 2011. interacciones hospedante-patógeno: logros y perspectivas en cuba. revista protección vegetal 263, 137-143. pulido, v.c. 2010. evaluación de la resistencia y susceptibilidad de accesiones élite de germoplasma de uchuva (physalis peruviana l.) al hongo fusarium oxysporum schltdl. undergraduate thesis. universidad pedagógica y tecnológica de colombia, tunja, colombia. ramadana, m.m., a.h. el-ghorab, and k.z. ghanem. 2015. volatile compounds, antioxidants, and anticancer activities of cape gooseberry fruit (physalis peruviana l.): an in-vitro study. j. arab soc. med. res. 10, 56-64. doi: 10.4103/1687-4293.175556 rodríguez, e. 2013. caracterización de aislamientos de fusarium spp. obtenidos de zonas productoras de uchuva (physalis peruviana) en cundinamarca y boyacá. msc thesis. universidad nacional de colombia, bogota. rufino, m.d.s.m., r.e. alves, e.s. de brito, s.m. de morais, c.d.g. sampaio, j. pérez-jimenez, and f.d. saura-calixto. 2007. metodologia científica: determinação da atividade antioxidante total em frutas pela captura do radical livre dpph. embrapa agroindústria tropical-comunicado técnico on line. url: https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/ doc/426953/1/cot127.pdf (accessed 30 january 2019). simbaqueba, j., a. catanzariti, c. gonzález, and d.a. jones. 2018. evidence for horizontal gene transfer and separation of effector recognition from effector function revealed by analysis of effector genes shared between cape gooseberry and tomato‐ infecting formae speciales of fusarium oxysporum. mol. plant pathol. 19: 2302-2318. doi: 10.1111/mpp.12700 trillos, o., j. cotes, c. medina, m. arias, and a. arboleda. 2008. caracterización morfológica de cuarenta y seis accesiones de uchuva (physalis peruviana l.), en antioquia (colombia). rev. bras. frutic. 30(3), 708-715. doi: 10.1590/ s0100-29452008000300025 toledo-souza, e., p. silveira, a. café-filho, and m. lobo junior. 2012. fusarium wilt incidence and common bean yield according to the preceding crop and the soil tillage system. pesqui. agropecu. bras. 47(8), 1031-1037. doi: 10.1590/ s0100-204x2012000800002 valdenegro, m., s. almonacid, c. henriquez, m. lutz, l. fuentes, and r. simpson. 2013. the effects of drying processes on organoleptic characteristics and the health quality of food ingredients obtained from goldenberry fruits (physalis peruviana). omics international 2, 1-7. zapata, j.l., a. saldarriaga, m. londoño, and c. diaz. 2002. manejo del cultivo de la uchuva en colombia. boletin tecnico 42. centro de investigación la selva, rionegro, colombia. received for publication: 11 april, 2021. accepted for publication: 23 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.94999 1 ciestaam, universidad autónoma chapingo (mexico). 2 instituto nacional de investigaciones forestales agrícolas y pecuarias inifap (mexico). * corresponding author: hsantoyo@ciestaam.edu.mx agronomía colombiana 39(2), 282-292, 2021 abstract resumen farm succession involves the interaction of social, economic, and emotional factors. the process also includes the decisions of farmers and their families who consider the farm as patrimony rather than a productive asset. this article analyses the processes of succession in farms of central mexico to understand the different stages they comprise and the problems that these processes encounter. we conducted 12 in-depth interviews with producers who went through a recent transfer process. succession processes and their associated factors were analyzed and discussed using the multiple case study methodology; subsequently, the stages that comprise each of these processes were defined. results show that succession is commonly managed without making decisions or taking actions that prevent future problems, and individual interests of the potential heirs prevail. although each transfer process is different, two basic types were identified: the spouse or the descendants assume the administration of the patrimony. however, in the analyzed cases, we found that, in general, there is no planning for succession, so the successors lack training in agricultural activities. in general, succession processes are complex and generate conf licts, and their trajectory depends on family relationships and the socioeconomic conditions of the farm. la sucesión agrícola conlleva la interacción de factores sociales, económicos y emocionales. el proceso también incluye decisiones de los agricultores y sus familias quienes consideran a la granja un patrimonio más que un activo productivo. este artículo analiza los procesos de sucesión de granjas en el centro de méxico para comprender las diferentes etapas que comprenden y los problemas que cada uno de estos procesos presentan. se aplicaron entrevistas a profundidad a 12 productores que atravesaron recientemente un proceso de transferencia. los procesos de sucesión y sus factores asociados fueron analizados y discutidos utilizando la metodología de estudio de casos múltiples; posteriormente se definieron las etapas que los componen. los resultados muestran que la sucesión se maneja comúnmente sin tomar decisiones o acciones que eviten problemas futuros y prevalecen los intereses individuales de los posibles herederos. aunque cada proceso de transferencia es diferente, se identificaron dos tipos básicos: el cónyuge o los descendientes asumen la administración del patrimonio. sin embargo, en los casos analizados, se encontró que en general no existe una planificación de la sucesión, por lo que los sucesores carecen de entrenamiento en actividades agrícolas. en general, los procesos de sucesión son complejos y generan conf lictos, y su trayectoria depende de las relaciones familiares y las condiciones socioeconómicas de la granja. key words: inheritance, patrimony, transfer, land. palabras clave: herencia, patrimonio, transferencia, tierra. farm management succession by heritage. a central mexico case study sucesión de la gestión agrícola por herencia. un estudio de caso del centro de méxico arely romero-padilla1, vinicio horacio santoyo-cortés1*, sergio roberto márquez-berber1, alma velia ayala-garay2, and j. reyes altamirano-cárdenas1 introduction succession is essential for the development of farms since it is related to sociocultural aspects, and it is fundamental to the sustainability and productivity of global agriculture. given the advanced age of some farmers, promoting succession is key for avoiding the rural-urban migration of younger generations and preventing losses of farms that may lead to a reduction in agricultural production, affecting food security. this is an increasingly important issue since agriculture evolves and changes, making it more difficult for farmers to maintain endogenous cycles of succession and pursue innovative activities (fischer & burton, 2014; hauck & prügl, 2015). although succession was not originally a big problem because farms were large enough to divide them among all descendants (stephens, 2011), inheritance has become more important since farms are smaller, and the number of famers has increased. however, this division has led to lower individual profitability in agriculture that, combined with lower availability of services in rural areas and climatic and biological risks of farming, usually makes it an unattractive activity for successors (barnes, 2009). another https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.94999 283romero-padilla, santoyo-cortés, márquez-berber, ayala-garay, and altamirano-cárdenas: farm management succession by heritage. a central mexico case study problem that farm succession faces is that urbanization and non-agricultural land uses (residential and commercial) have grown considerably, increasing land prices (schumacher et al., 2019). succession planning is essential for the success of family businesses (barclays wealth, 2009), as it refers to the orderly transfer of management, responsibility, ownership, and control (stephens, 2011). it can also include the transfer of the assets and can begin when the holder is alive. thus, succession specifies when, how, and under what circumstances the management of farms will pass from the current operator to another person (mishra & el-osta, 2007). the process of succession is affected by agricultural policy regimes, opportunities for diversification on and off the farm, gender, expectations of farmers, increases in land prices, and a sense of marginalization of farmers from society (fischer & burton, 2014). additionally, succession is specific to the properties and depends on their structure and composition (leonard et al., 2017). farms possess socio-emotional wealth that is relevant and must be considered, due to their nature, as family businesses. literature about family businesses considers non-financial aspects as drivers of family business behavior and contemplates their positive and negative consequences (berrone et al., 2012; hauck & prügl, 2015). families should examine their environment and family relationships since agricultural succession implies walking on a tightrope requiring understanding and empathy between generations (mann, 2007; hauck & prügl, 2015). family relationships are among the fundamental factors relating to succession suggested by camfield and franco (2019). these authors highlight family tradition, blood relationships, family participation, conf lict management, trust, and communication between siblings as relationship issues that can inf luence succession. also, the intention of the successors to take over the farm is determined by their attitude, behavioral control, and perceived norms within the farm (morais et al., 2018). thus, the processes of succession are complicated and involve the interaction of sociocultural and emotional factors of the producers and their families. for this reason, these processes often represent a conf lict for families. additionally, the discussion of succession is a topic avoided in family circles (romero-padilla et al., 2020) due to the anxiety caused by the loss of reputation when problems relating to succession and innovation are shared openly (hauck & prügl, 2015). there are conf licting and contradictory wishes in the older generation regarding the final transfer of a farm (conway et al., 2017). these wishes can generate “symbolic violence” from the owner towards the successors when the proprietor avoids delegating responsibilities and reiterates their indispensability in the operation of the farm. despite these problems in succession, successor effects or the “new blood effect”, referring to a successful succession process when appointed successors introduce innovations on the farm, imply many rewards like farm expansion and productivity (kerbler, 2010). however, failure in these processes can turn into significant losses, financial insecurity, and family dissatisfaction (ahmad & yaseen, 2018). the interest of the heirs in heritage depends on generational involvement and the type of family in which succession takes place (soto maciel et al., 2015; camfield & franco, 2019). also, interest is related to the culture and traditions of rural households and territories (pachón-ariza et al., 2019). since the process of succession is closely related to socio-emotional factors (arreola bravo et al., 2015), family history can inf luence its organizational and strategic performance, as family members can impose their values, objectives, and logic (soto maciel et al., 2015). regarding the rural and fishing sector of mexico, 39% of farmers are over 60 years of age (inegi, 2018). this fact is closely linked to the migration of young people to urban areas and increased marginalization, mainly in the central and southern regions of the country (sagarpafao, 2014). although there are several studies on agricultural succession, this issue has not been widely studied in mexico. thus, information on this topic is important, given the growing urbanization of central mexico, where people easily migrate from the countryside to the city searching for better opportunities, resulting in the abandonment of agriculture because it is not attractive to new generations. the objective of this research was to analyze land transfer on family farms, after the passing of an incumbent. the study took place within the agricultural farms located in central mexico and includes the phases that this process encompasses. the research was carried out with the assumption that succession is a long and complex process involving the interaction of a high number of sociocultural and emotional aspects. to achieve this goal, the multiple case study method was used with producers who went through a recent succession process. materials and methods the study adopted a qualitative approach using the multiple case study method. this method was chosen as a 284 agron. colomb. 39(2) 2021 convenient tool for studying complex phenomena from unique stories (tasci et al., 2020); it also enables an in-depth exploration within specific contexts (rashid et al., 2019). in addition, case studies are usually useful to understand how succession is implemented in family businesses, and their wealth, depth, and closeness allow the understanding of the characteristics of each family business (de massis & kotlar, 2014). the qualitative approach in the study of succession processes provides a deeper understanding, and addresses beliefs, motivations, and attitudes of family members (bertoni & cavicchioli, 2016). in the multiple case study methodology, the selection of cases is important. de massis and kotlar (2014) argue that the sample cases should be selected for theoretical reasons. in this research, the cases were selected because the participants went through a similar situation within a succession process. in this way, the producers were selected under the criterion of having gone through a family farm transfer after the incumbent’s death. in all cases, the land had been transferred in the last 5 years or the process was still in progress. additionally, the participants must have been willing to share their experiences given the sensitivity of the topic. the producers interviewed were contacted through a “local key informant” who knew the producers in the area and understood their willingness to speak openly and honestly about their succession process. the interviews were conducted with 12 farmers in central mexico between july and september 2019. the area of the average farm was 5 ha and the main crops cultivated were maize, bean, alfalfa, broccoli, green oats, and avocado. data collection was carried out through semi-structured interviews that included two main sections. the first section consisted of basic questions about the producer and the farm, while the second section included questions relating to the succession process they had gone through (supplementary material 1). the interviews were recorded and transcribed. a content analysis was performed to find similarities and differences between the interviewed producers and to establish the categories and groups. the materials were imported to atlas.ti and codes were established. this way, it was possible to differentiate succession pathways through the following variables: situation of the holder’s spouse, number of descendants, distribution of the patrimony when the holder was alive, existence of talks about succession between the holder and their descendants, affective relationships between the producer and his spouse, involvement of descendants in agricultural work with their father, and affective relationships between the producer and his descendants. the information on succession was then systematized and analyzed, and the factors associated with them were discussed. the sequence of events and the relatives involved in the process of succession were presented in five succession stages, adapted from the succession phases established by belausteguigoitia rius (2012): diagnostics, planning, training, transfer, and culmination. finally, the importance of socioeconomic, emotional, and cultural issues in the decisions that producers make in their processes of succession was discussed. results and discussion of the twelve producers interviewed, ten were men and two women. the average age was 58 years, and only one woman had no experience in agricultural activities. regarding the level of education, two producers completed primary school, two producers finished secondary school, five producers graduated from high school, and three had a bachelor’s degree. for the producers interviewed, the main asset of their farm was the land. therefore, when we refer to succession and inheritance of the patrimony, we refer only to the land. succession pathways each farm underwent a specific process of succession due to the diversity of income levels, land value, family structure, agricultural systems, the emotional nexus and socioemotional characteristics in the family. our findings agree with those of leonard et al. (2017) who state that there is no specific path to succession. nevertheless, two basic succession pathways were identified, one of them is generally a transition to the other. thus, the final scenario leads the descendants to assume the administration of the farm (fig. 1). the description of these pathways and their multiple aspects are presented below. pathway 1: a descendant assumes the administration of the patrimony when the holder is no longer there in this scenario, three possible situations were found. in the first one, there was a single descendant since the successor had no siblings. his mother died years before his father, so when his father died, the farm was left under his management. although the successor had a profession and exercised it, the agricultural activity was profitable, motivating 285romero-padilla, santoyo-cortés, márquez-berber, ayala-garay, and altamirano-cárdenas: farm management succession by heritage. a central mexico case study him to continue with his father’s work. so, factors such as competitiveness and profitability of the farm indirectly promoted intra-family succession (cavicchioli et al., 2015). an important aspect that the successor commented was that, since he was not involved in agricultural activities, after inheriting the farm many people approached him asking to buy the land. in this situation, if the heir had had a higher opportunity cost outside of agricultural activity, it is most likely that he would have sold the land, and it would have remained in agriculture, but with other owners. the second situation occurred when one descendant received the entire property and was responsible for distributing it among the other descendants. in this situation, we found four farmers with a descendant in charge of distributing the land among his siblings according to the provisions of the holder. in these cases, the holder shared with the family the percentage of the patrimony that corresponded to each descendant. despite this, the holder did not designate in all cases the location of the properties to be distributed; so, when there was no established location, the descendants raff led or agreed on the sites. this fomented displeasure among some heirs who did not agree with the results. in this scenario, the incumbent probably preferred to avoid problems with his descendants about the designated location of the patrimony. this constituted weak planning for the farm that brought problems between the descendants. finally, in the third situation, the successor acquired part of the patrimony distributed by the holder before his death. that does not mean that the inheritance was carried out in a formal way, with the existence of a testament or succession list; however, all the descendants were aware of their father’s decision. the two producers in this situation received a higher percentage of the patrimony than the other heirs. also, the holder designated a small area of land to some descendants for building their houses or to begin establishing their own farm. in the analyzed cases, the holder assigned a different proportion of land to their descendants, causing disagreements between them. pathway 2: the spouse assumes control of the patrimony (land) it is common that the holder does not formally define a descendant as successor. this situation can take place due to the holder’s fear of creating uncomfortable situations or losing authority, or simply due to an unforeseen death. in these cases, the administration of the patrimony invariably falls on the spouse. in this pathway, the successor, widow, and mother of the family seeks to give continuity to the prevailing situation before the death of the head of the family. even where there are dynamic land markets, renting or selling the land are options to obtain income without engaging in agriculture. subsequently, a new process for the designation of the land begins that is carried out by the mother towards her descendants. although it is possible that the heirs continue working on the farm, if the land belongs to the holder’s spouse, they generally do not invest, innovate, or improve the farm since it is not clear who the final successor will be. thus, the “symbolic violence” mentioned by conway et al. (2017) is seen in this scenario when the mother refuses to transfer the land to her son, arguing for his lack of capital. also, the barrier of the “successor effect” is seen since the son wants to take over the farm, but his mother does not allow it. for three of the producers interviewed, their mother oversaw the designation of the available land. in these cases, when the mother died, legal procedures began for the assignment of the property to each descendant. in this scenario, disagreements were related to the final pathway 1 a descendant assumes the administration of the patrimony when the holder is no longer there pathway 2 the spouse assumes control of the patrimony (land) only one descendant the descendant assumes the entire patrimony and is responsible for distributing it to the other descendants the descendant acquires part of the patrimony distributed by the holder the spouse still has possession of the patrimony the spouse dies and the patrimony is shared between her descendants succession figure 1. succession pathways. 286 agron. colomb. 39(2) 2021 percentage that each descendant received. in the end, the descendant who cared for his mother was the one who obtained the highest percentage, causing discontent among the others. this group included a scenario with two widowed women. one of them has already made the patrimony designation and worked together with one son, while the other has not yet appointed her successors and rents the land to other producers. regional conditions differed between these two participants; the first person was in a large agricultural area. additionally, she has been involved in agricultural management for years and considers this activity to be profitable. the other woman rented her land because, according to her statement, she would not know how to handle it. in this case, the land was in a peri-urban area, where the price of land is high and agriculture becomes less important in the face of urban growth (romero-padilla et al., 2020). the two women also acquired the responsibility of deciding whether to continue with the agricultural activity or to sell or rent the land. stages of the transference process to understand the result of a succession, it is necessary to study what happens before and after the transfer of assets (stephens, 2011). for this reason, to specify the planification of succession among the studied farmers, we analyzed the five phases of the succession process in the family businesses proposed by belausteguigoitia rius (2012): diagnostics, planning, training, transfer, and culmination. phase 1. diagnostics according to the producers, this phase is complicated since if they are “ejidatarios”, they must choose a single successor among their family members. in méxico with agrarian reform, the land and water were granted by the president to a group of people named “ejido”. each person of this group is called an “ejidatario” and has the rights over a piece of land and the right to vote in the assemblies of the “ejido”. new members of the “ejidos” obtain land rights, in order of importance, through a) inheritance, b) cession or direct transfer, c) purchase from another member, and d) leasing agreements (barnes, 2009). this implies that they would fear the disagreement among the non-chosen. in most cases, the holders did not talk to the family about their decision, and, therefore, no preparation for the successor was made. in some cases, the designation of the new successor was known only after the holder died. for the interviewed producers, this phase involves the affective, economic, and emotional relationship that they have with their family, and it implies the condition of support that the holder expects to receive from the people identified as heirs once the transfer has been made. in turn, according to the interviewees, not only the direct successor should be considered but also his family. in this way, holders look for ways that their descendants can develop their personal work and emotional projects (lópez castro, 2009). in general, for the cases analyzed, the holders provide the diagnostics of their succession based on the economic and affective security that they would have in the future. thus, the current economic position of the holder and his descendants affects the succession. for example, alternative sources of income, such as a retirement income, provide economic security to the holder for future years. however, this pension could motivate the transfer because the farm is not the only source of income for the farmer (mishra & el-osta, 2008; grubbström & sooväli-sepping, 2012). phase 2. planning a formal planning phase was not found in the processes of succession studied. however, the holders talked to their family about how the transfer of the heritage would take place. in the analyzed cases, the holder sometimes started the distribution of the land so their descendants could establish their homes. in other cases, the holder designated a land area for the descendants to work but without a testament. therefore, there was no document guaranteeing succession of the property. this at times caused frustration and disharmony among family members. sometimes the holder set a fraction of land apart, as an economic asset to sell in an emergency, or to cede it, at a specific time, to the descendants who would support the holder economically and emotionally in their old age. according to the anecdotes of the interviewees, the holder made changes based on the expectations and support they had from the descendants. thus, as mentioned before, descendants did not invest in the farm because they did not know who the final heir would be. phase 3. training in the cases analyzed, no training phase was found because the successor frequently did not know whether they were the only successor. in the studied cases, sometimes it was possible to see the rungs in the succession ladder described by errington (1998), because it was not clear who the final heir would be. this is a common problem for the farmer’s boy since the holder delays his decision to leave the farm as 287romero-padilla, santoyo-cortés, márquez-berber, ayala-garay, and altamirano-cárdenas: farm management succession by heritage. a central mexico case study much as possible and does not delegate sufficient management responsibility to a successor (uchiyama et al., 2008). in some narrations, the successors stated that they had worked on the farm with the holder and had been involved in production and had also indirectly received training. in some cases, the holder commented to the successor that they would oversee the farm. despite the above, not having an official designation kept the successor uncertain and prevented them from becoming fully involved in the production processes. therefore, it is important to consider that an intervention of parents in the motivation and involvement of agricultural labor could increase the intention of the successors to take over the farm, and the necessary factors could be developed to motivate interest in managing the agricultural business. phase 4. transfer this phase is inevitable, and according to the producers interviewed, it is the most complicated and the longest (belausteguigoitia rius, 2012). in the farms analyzed, this phase began after the holder died. as stated before, the transfer of the farm occurs through two basic scenarios, the spouse of the holder assumes control of the patrimony, or a descendant assumes it (fig. 1). in both cases, the holder could previously assign part of his land to his other descendants. phase 5. culmination a multiple succession was noted in the studied cases that could be caused by stress within the farm family, resulting in friction between the family members. there are a few cases where some descendants continued to work the lands inherited from the holder and buy out those who did not intend to continue in agriculture. however, this process could have some complications generated by the need to buy by other siblings and social aspects of the family unit such as the extent to which family members can work together (burton & walford, 2005). this intention to continue in the activity is closely related to the profitability of the farm. thus, a successful farm links the successor to the land (fischer & burton, 2014). socio-emotional aspects and personal relationships inf luence the duration and complexity of the succession processes. however, the continuity of agricultural activity is largely determined by the opportunity costs of alternative uses of the land and of family work. the culmination implies the consent of the holder’s descendants after the long transfer process. thus, in the end, those involved are satisfied or resigned to the results of the succession, and some of them continue working the farm. in this research, there are succession processes that have not reached their culmination because the transfer phase has been very long. in some processes, the land was finally sold by the successors because the farm was not considered profitable, or the successors had higher expectations about other sources of income. also, there were some cases where the land was rented, mainly when the farm was inherited by the spouse, and she did not know how to manage it. another scenario was the personal use of the patrimony for non-agricultural purposes, mainly housing construction. the typical succession process with the comprehensive analysis of the five stages of the succession process, the typical process was designed for the cases studied (fig. 2). the common element in the successions that we studied is that they practically lacked the formal planning and training phases. indeed, the first three stages were carried out unconsciously without explicit analysis or ref lections. the holder avoided committing to the successors to prevent conf licts or disappointments from happening and was able to make adjustments at any time. in the end, this approach makes the next two stages, training and transfer, less effective. the emphasis was on the transfer that, according to the interviewed producers, is the most complicated and longest phase. the culmination phase usually resulted in the fragmentation of the farm and the abandonment of agriculture by most of the descendants. succession and continuity of agricultural activity succession can take place when the incumbent is still alive, and he participates in the management of the farm along with the successor, so the successor gets training. however, succession in the case studies was not planned; it rather happened because of the death of the farm holder or their inability to continue in agricultural production. at the time of the transfer of patrimony, the individual interests of the possible heirs prevailed, frequently in a framework of distrust. this results in fragmentation of the patrimony making the continuity in the agricultural activity less viable, without a route to farming that would provide an appropriate succession and efficient agriculture (chiswell, 2016). 288 agron. colomb. 39(2) 2021 th e ho ld er ta lk s to th e fa m ily a bo ut th e tra ns fe r de at h of th e ho ld er th e de sc en da nt s as su m e th e ad m in is tra tio n of th e pa tri m on y th e sp ou se as su m es th e ad m in is tra tio n of th e pa tri m on y co nt in ui ty of fa m ily wo rk de at h of th e sp ou se di st rib ut io n of he rit ag e on ly s om e de sc en da nt s co nt in ue w ith th e ag ric ul tu ra l a ct iv ity d ia gn os is pl an ni ng tr an sf er tr ai ni ng cu lm in at io n th e ev en t c on si de rs af fin ity , e co no m ic an d em ot io na l su pp or t o f t he de sc en da nt s to p la n th e tra ns fe r in g en er al , su cc es so rs a re no t t ra in ed tr an sf er o f r ig ht s or ti tle de ed o f l an d em ot io na l at ta ch m en t so ci al ti es th e ho ld er g iv es a s in he rit an ce s m al l ar ea s of la nd fo r h ou si ng c on st ru ct io n re nt of he rit ag e (la nd ) sa le o f he rit ag e (la nd ) pe rs on al u se of h er ita ge : no nag ric ul tu ra l re nt of he rit ag e (la nd ) sa le o fh er ita ge (la nd ) so m et im es th e ho ld er h as m or e th an o ne ta lk o r he c ha ng es h is pl an s fi g u r e 2. s ta ge s of th e ty pi ca l p ro ce ss o f s uc ce ss io n in th e fa rm s st ud ie d. 289romero-padilla, santoyo-cortés, márquez-berber, ayala-garay, and altamirano-cárdenas: farm management succession by heritage. a central mexico case study even when the decisions about management of the farm and inheritance follow an economic focus, and profitability is the main motivating factor for continuing in agricultural activities, the interviews revealed that holders and successors also have a need to satisfy personal goals. according to gómez-mejía et al. (2007), some farms continue through generations not only because they are efficient or profitable but also because they satisfy the owners and successors as family businesses, providing successful aging and social and personal identity to the older farmers (o’callaghan & warburton, 2017). however, in these cases studied, the greatest motivation to continue in agricultural activity was profitability that is related to the type of production system and the destination of production (romero-padilla et al., 2020). in the processes of successions analyzed, several factors interacted and affected the decisions made by holders and successors. for example, they were inf luenced by the environment in which the farm was located and the circumstances in which the producer worked. the value of the land was another important variable since proximity to cities increased the value of the land for non-agricultural uses. cultural and traditional aspects were also relevant in succession and have an inf luence on the continuity of the agricultural activities in the cases analyzed. aspects such as gender, birth order, and age play a role in whether the successor will continue in agriculture or not. thus, male and first-born successors are more likely to take over the farm, acquire a greater proportion of the assets, or oversee the assignment (cavicchioli et al., 2018). although sometimes it is the wife who assumes administration of the land, the final transfer follows the same details for her descendants. the narratives of the interviewed producers showed that the processes of succession are affected considerably by affective and emotional issues. the emotional attachment is related to the financial support the holder receives from his descendants and the economic security they will provide when the holder cannot continue the agricultural activity, and his sources of income are null or scarce. thus, the holders maintain their authority over their descendants in an unrecognizable and silent way, exercising symbolic violence (conway et al., 2017). many holders preferred to assign the land to their spouse to provide security for her or simply to leave her the uncomfortable decision of choosing a successor. finally, the main problems in the processes of succession are related to personal feelings and disagreements of the people involved. these are generated by the dissatisfaction with the area or location of the assigned patrimony. conclusions the processes of transfer of farms are not planned, and decisions or actions are rarely taken to prevent future problems and difficulties. thus, succession is long and complex and frequently has permanent consequences for family harmony and the patrimony. there are multiple aspects that depend on family relationships and the economic, social, and cultural conditions in which the farm operates. in the most common scenarios, the continuity of the farm is unlikely due to the tendency to fragment the land and the lack of interest from family members to maintain agriculture as a source of income. thus, at the time of transferring the land, individual interests prevail over collective ones that frequently reduce the economic viability of the farm. in this research, the spouse has an important role in the transfer process, as she is often an executor of the main asset that is the land when the holder dies and, subsequently, the land is distributed to the descendants. this situation is important since it delays the final transfer process and the total involvement of the successors in the agricultural activities. this vulnerability of family farming to the processes of succession represents a challenge since they alter the management of the farm and sometimes compromise continuity. faced with this possibility, strengthening the stages before the transfer (diagnostics, planning, and training) would help to achieve more effective and less risky succession that might prevent losses of mexican farms. this requires those involved in the succession to be willing to seek support or advice. in mexico, there is no culture of succession and generally the succession process starts with the incumbent’s passing. in this sense, public policies that support agrarian transference through training and advisory programs are relevant, especially for profitable farms where continuity of agricultural activity is intended and where development is limited by problems of inheritance. conflict of interest statement the authors declare there is no conflict of interest regarding the publication of this article. 290 agron. colomb. 39(2) 2021 author’s contributions arp formulated the ideas and conducted the research process, performed data collection, defined the overarching research goals and aims, applied the qualitative techniques to analyze and synthesize the study data, developed the methodology, and prepared the published work specifically writing the initial draft. vhsc formulated the overarching research goals and aims, created and presented the published work, specifically writing the initial draft, developed the methodology, acquired the financial support for the project leading to this publication, and led the research activity planning and execution. srmb formulated the overarching research goals and aims and prepared the published work. avag prepared the published work and performed the critical review, commentary or revision. jrac prepared the published work, specifically data presentation and verification. literature cited ahmad, z., & yaseen, m. r. (2018). moderating role of education on succession process in small family businesses in pakistan. journal of family business management, 8(3), 293–305. https:// doi.org/10.1108/jfbm-12-2017-0041 arreola bravo, f. m., niebla zatarain, j. c., & ramírez martínez, g. (2015). los factores socioemocionales y el proceso de sucesión en las empresas familiares. ciencia ergo sum, 22(2), 103–115. barclays wealth. (2009). barclays wealth insights, volume 8: family business: in safe hands? the economist intelligence unit. barnes, g. (2009). the evolution and resilience of community-based land tenure in rural mexico. land use policy, 26(2), 393–400. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2008.05.007 belausteguigoitia rius, i. (2012). empresas familiares: dinámica, equilibrio y consolidación (3rd ed.). mcgraw-hill. berrone, p., cruz, c., & gomez-mejia, l. r. (2012). socioemotional wealth in family firms: theoretical dimensions, assessment approaches, and agenda for future research. family business review, 25(3), 258–279. https://doi.org/10.1177/0894486511435355 bertoni, d., & cavicchioli, d. (2016). process description, qualitative analysis and causal relationships in farm succession. cab reviews: perspectives in agriculture, veterinary science, nutrition and natural resources, 11(043), 1–11. https://doi.org/10.1079/ pavsnnr201611043 burton, r. j. f., & walford, n. (2005). multiple succession and land division on family farms in the south east of england: a counterbalance to agricultural concentration? journal of rural studies, 21(3), 335–347. https://doi.org/10.1016/j. jrurstud.2005.04.004 camfield, c., & franco, m. (2019). theoretical framework for family firm management: relationship between personal values and professionalization and succession. journal of family business management, 9(2), 201–227. https://doi.org/10.1108/ jfbm-06-2018-0020 cavicchioli, d., bertoni, d., & pretolani, r. (2018). farm succession at a crossroads: the interaction among farm characteristics, labour market conditions, and gender and birth order effects. journal of rural studies, 61, 73–83. https://doi.org/10.1016/j. jrurstud.2018.06.002 cavicchioli, d., bertoni, d., tesser, f., & frisio, d. g. (2015). what factors encourage intrafamily farm succession in mountain areas? mountain research and development, 35(2), 152–160. https://doi.org/10.1659/mrd-journal-d-14-00107.1 chiswell, h. m. (2016). from generation to generation: changing dimensions of intergenerational farm transfer. sociologia ruralis, 58(1), 104–125. https://doi.org/10.1111/soru.12138 conway, s. f., mcdonagh, j., farrell, m., & kinsella, a. (2017). uncovering obstacles: the exercise of symbolic power in the complex arena of intergenerational family farm transfer. journal of rural studies, 54, 60–75. https://doi.org/10.1016/j. jrurstud.2017.06.007 de massis, a., & kotlar, j. (2014). the case study method in family business research: guidelines for qualitative scholarship. journal of family business strategy, 5(1), 15–29. https://doi. org/10.1016/j.jf bs.2014.01.007 errington, a. (1998). the intergenerational transfer of managerial control in the farm-family business: a comparative study of england, france and canada. the journal of agricultural education and extension, 5(2), 123–136. https://doi. org/10.1080/13892249885300241 fischer, h., & burton, r. j. f. (2014). understanding farm succession as socially constructed endogenous cycles. sociologia ruralis, 54(4), 417–438. https://doi.org/10.1111/soru.12055 gómez-mejía, l. r., haynes, k. t., núñez-nickel, m., jacobson, k. j. l., & moyano-fuentes, j. (2007). socioemotional wealth and business risks in family-controlled firms: evidence from spanish olive oil mills. administrative science quarterly, 52(1), 106–137. https://doi.org/10.2189/asqu.52.1.106 grubbström, a., & sooväli-sepping, h. (2012). estonian family farms in transition: a study of intangible assets and gender issues in generational succession. journal of historical geography, 38(3), 329–339. https://doi.org/10.1016/j.jhg.2012.03.001 hauck, j., & prügl, r. (2015). innovation activities during intra-family leadership succession in family firms: an empirical study from a socioemotional wealth perspective. journal of family business strategy, 6(2), 104–118. https://doi.org/10.1016/j. jf bs.2014.11.002 inegi. (2018). encuesta nacional agropecuaria ena 2017. conociendo el campo de méxico. instituto nacional de estadística y geografía. https://www.inegi.org.mx/contenidos/programas/ ena/2017/doc/ena2017_pres.pdf kerbler, b. (2010). the role and importance of owners’ perceptions and opinions in preserving continuity between generations on slovenian mountain farms. acta geographica slovenica, 50(1), 35–58. https://doi.org/10.3986/ags50102 leonard, b., kinsella, a., o’donoghue, c., farrell, m., & mahon, m. (2017). policy drivers of farm succession and inheritance. land use policy, 61, 147–159. https://doi.org/10.1016/j. landusepol.2016.09.006 https://doi.org/10.1108/jfbm-12-2017-0041 https://doi.org/10.1108/jfbm-12-2017-0041 https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2008.05.007 https://doi.org/10.1177/0894486511435355 https://doi.org/10.1079/pavsnnr201611043 https://doi.org/10.1079/pavsnnr201611043 https://doi.org/10.1016/j.jrurstud.2005.04.004 https://doi.org/10.1016/j.jrurstud.2005.04.004 https://doi.org/10.1108/jfbm-06-2018-0020 https://doi.org/10.1108/jfbm-06-2018-0020 https://doi.org/10.1016/j.jrurstud.2018.06.002 https://doi.org/10.1016/j.jrurstud.2018.06.002 https://doi.org/10.1659/mrd-journal-d-14-00107.1 https://doi.org/10.1111/soru.12138 https://doi.org/10.1016/j.jrurstud.2017.06.007 https://doi.org/10.1016/j.jrurstud.2017.06.007 https://doi.org/10.1016/j.jfbs.2014.01.007 https://doi.org/10.1016/j.jfbs.2014.01.007 https://doi.org/10.1080/13892249885300241 https://doi.org/10.1080/13892249885300241 https://doi.org/10.1111/soru.12055 https://doi.org/10.2189/asqu.52.1.106 https://doi.org/10.1016/j.jhg.2012.03.001 https://doi.org/10.1016/j.jfbs.2014.11.002 https://doi.org/10.1016/j.jfbs.2014.11.002 https://www.inegi.org.mx/contenidos/programas/ena/2017/doc/ena2017_pres.pdf https://www.inegi.org.mx/contenidos/programas/ena/2017/doc/ena2017_pres.pdf https://doi.org/10.3986/ags50102 https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2016.09.006 https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2016.09.006 291romero-padilla, santoyo-cortés, márquez-berber, ayala-garay, and altamirano-cárdenas: farm management succession by heritage. a central mexico case study lópez castro, n. (2009). cuando la persistencia es una cuestión de familia. relaciones familiares, traspaso y género en explotaciones agropecuarias del sudoeste bonaerense (1987-2007). mundo agrario, 10(19). mann, s. (2007). understanding farm succession by the objective hermeneutics method. sociologia ruralis, 47(4), 369–383. https://doi.org/10.1111/j.1467-9523.2007.00442.x mishra, a. k., & el-osta, h. s. (2007). factors affecting succession decisions in family farm businesses: evidence from a national survey. journal of the american society of farm managers and rural appraisers asfmra, 2007, 1–10. mishra, a. k., & el-osta, h. s. (2008). effect of agricultural policy on succession decisions of farm households. review of economics of the household, 6, 285–307. https://doi.org/10.1007/ s11150-008-9032-7 morais, m., borges, j. a. r., & binotto, e. (2018). using the reasoned action approach to understand brazilian successors’ intention to take over the farm. land use policy, 71, 445–452. https:// doi.org/10.1016/j.landusepol.2017.11.002 o’callaghan, z., & warburton, j. (2017). no one to fill my shoes: narrative practices of three ageing australian male farmers. ageing & society, 37(3), 441–461. https://doi.org/10.1017/ s0144686x1500118x pachón-ariza, f., bokelmann, w., & ramírez-miranda, c. (2019). heritage and patrimony of the peasantr y: an analy tical framework to address rural development. agronomía colombiana, 37(3), 283–296. https://doi.org/10.15446/agron.colomb. v37n3.76757 rashid, y., rashid, a., warraich, m. a., sabir, s. s., & waseem, a. (2019). case study method: a step-by-step guide for business researchers. international journal of qualitative methods, 18, 1–13. https://doi.org/10.1177/1609406919862424 romero-padilla, a., márquez-berber, s. r., santoyo-cortés, v. h., ayala-garay, a. v., & altamirano-cárdenas, j. r. (2020). la sucesión agrícola de unidades de producción del centro de méxico. itea información técnica económica agraria, 116(4), 353–370. https://doi.org/10.12706/itea.2020.007 sagarpa-fao. (2014). estudio sobre el envejecimiento de la población rural en méxico. secretaría de agricultura, ganadería, desarrollo rural, pesca y alimentación, organización de las naciones unidas para la alimentación y la agricultura. https://www.agricultura.gob.mx/sites/default/files/sagarpa/ document/2019/01/28/1608/01022019-2-estudio-sobre-elenvejecimiento-de-la-poblacion-rural-en-mexico.pdf schumacher, m., durán-díaz, p., kurjenoja, a. k., gutiérrez-juárez, e., & gonzález-rivas, d. a. (2019). evolution and collapse of ejidos in mexico: how far is communal land used for urban development? preprints, 2019, article 2019070302. https://doi. org/10.20944/preprints201907.0302.v1 soto maciel, a., de la garza ramos, m. i., esparza aguilar, j. l., & san martín reyna, j. m. (2015). the inf luence of family relationships in the succession: a factorial analysis of mexican enterprises. journal of family business management, 5(2), 238–256. https://doi.org/10.1108/jfbm-11-2014-0036 stephens, m. (2011). planning farm succession: how to be successful. afbm journal, 8(2), 61–66. tasci, a. d. a., wei, w., & milman, a. (2020). uses and misuses of the case study method. annals of tourism research, 82, article 102815. https://doi.org/10.1016/j.annals.2019.102815 uchiyama, t., lobley, m., errington, a., & yanagimura, s. (2008). dimensions of intergenerational farm business transfers in canada, england, the usa and japan. japanese journal of rural economics, 10, 33–48. https://doi.org/10.18480/jjre.10.33 https://doi.org/10.1111/j.1467-9523.2007.00442.x https://doi.org/10.1007/s11150-008-9032-7 https://doi.org/10.1007/s11150-008-9032-7 https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2017.11.002 https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2017.11.002 https://doi.org/10.1017/s0144686x1500118x https://doi.org/10.1017/s0144686x1500118x https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n3.76757 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n3.76757 https://doi.org/10.1177/1609406919862424 https://doi.org/10.12706/itea.2020.007 https://www.agricultura.gob.mx/sites/default/files/sagarpa/document/2019/01/28/1608/01022019-2-estudio-sobre-el-envejecimiento-de-la-poblacion-rural-en-mexico.pdf https://www.agricultura.gob.mx/sites/default/files/sagarpa/document/2019/01/28/1608/01022019-2-estudio-sobre-el-envejecimiento-de-la-poblacion-rural-en-mexico.pdf https://www.agricultura.gob.mx/sites/default/files/sagarpa/document/2019/01/28/1608/01022019-2-estudio-sobre-el-envejecimiento-de-la-poblacion-rural-en-mexico.pdf https://doi.org/10.20944/preprints201907.0302.v1 https://doi.org/10.20944/preprints201907.0302.v1 https://doi.org/10.1108/jfbm-11-2014-0036 https://doi.org/10.1016/j.annals.2019.102815 https://doi.org/10.18480/jjre.10.33 292 agron. colomb. 39(2) 2021 supplementary material 1: semi-structured survey. i. farmer’s information 1 name(s) 2 last name (on the father’s side) 3 last name (on the mother’s side) m ( ) f ( ) 4 age 5gender 6 schooling (years) 7 time dedicated to farm work (hours per week) 8 importance of agricultural activity 9 growth expectations of the farm ii. farm information 10 % income from the farm 11 land cost in the region 12 land rent in the region 13 crop 14 cultivated area (ha) 15 destination 16 type of irrigation iii. succession 1. what do you understand as succession? • do you consider it important? • why do you think that succession is generally not planned? 2. was there a succession plan in your case? • did you know it? • was it followed through? 3. how was the succession carried out? • was it what you expected? • was it carried out as the deceased would have liked? 4. how long was the farm in succession? • have there been any problems after the succession? • what were they? why? could they have been avoided? 5. do you plan to continue with the agricultural activity? why? • how will you carry out the succession? <i>life plan for the yaquivá indigenous reservation in the municipality of inza, cauca colombia, from the perspective of agroecology</i> received for publication: 2 april, 2018. accepted for publication: 30 july, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.71996 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de colombia, palmira (colombia). * corresponding author: mhfrancov@unal.edu.co agronomía colombiana 36(2), 143-151, 2018 life plan for the yaquivá indigenous reservation in the municipality of inza, cauca colombia, from the perspective of agroecology plan de vida del resguardo indígena de yaquivá del municipio de inzá, cauca, colombia, desde la perspectiva de la agroecología marco heli franco-valencia1* and marina sánchez de prager2 abstract resumen the nasa indigenous community on the yaquivá reservation, located in the municipality of inza (cauca-colombia), has designed a “life plan”, in which education plays a fundamental role. this is ref lected in the community education project carried out at the jiisa fxiw agroecological school. however, within the colombian ethnographic literature, there are no records that systematize these life plans from the agroecological approach. in order to help fill this gap, the objective of this study was to analyze the life plan for the yaquivá reservation from the agroecology perspective. participatory action research was used for the research methodology. the results identified the legal and constitutional frameworks that support this plan and action document as the main strength. in addition, the document facilitates the development of institutionalism with autonomy and identity. it was concluded that the life plan for the yaquivá reservation, in itself, constitutes a force that surpasses the technological and productive (distributive), socioeconomic (structural), and sociopolitical (dialectical) dimensions. additionally, as part of the nasa indigenous community, the entire life plan is inf luenced and determined by its own worldview, i.e. its spiritual perspective. el trabajo se realizó en la región de tierradentro, en el resguardo de yaquivá, municipio de inzá (cauca-colombia), comunidad indígena perteneciente al pueblo nasa, la cual dentro de las estrategias para recuperar su cultura de producción agraria han diseñado un “plan de vida” en el cual la educación juega un papel fundamental. este reconocimiento lo plasman en el proyecto educativo comunitario desarrollado en el colegio agroecológico jiisa fxiw. la comunidad yaquiveña ha orientado su quehacer con un plan de vida que le ha permitido existir como comunidad importante para la nación. sin embargo, dentro de la literatura etnográfica colombiana, se carece de registros que sistematicen estos importantes documentos desde diferentes perspectivas, incluyendo la agroecología. con el fin de contribuir a llenar este vacío, se planteó como objetivo analizar desde la agroecología el plan de vida del resguardo de yaquivá. la metodología de investigación utilizada se basó en investigación acción participativa. la interacción de sus resultados permitió identificar como principal fortaleza de este documento de planificación y acción, el marco jurídico y constitucional que lo respalda y le confiere jurisdicción especial propia, que facilita el desarrollo de la institucionalidad con autonomía e identidad. se concluye que el plan de vida de la comunidad yaquiveña, en sí mismo, constituye fortaleza que supera lo tecnológico y productivo (perspectiva distributiva), lo socioeconómico (perspectiva estructural), y lo sociopolítico (perspectiva dialéctica). además, por ser parte de la comunidad indígena nasa, todo el plan de vida está impregnado y atravesado por su propia cosmovisión, es decir, por la perspectiva espiritual. key words: dimensions of agroecological research, distributive dimension, structural dimension, dialectical dimension, spiritual dimension. palabras clave: dimensiones de investigación agroecológica, perspectiva distributiva, perspectiva estructural, perspectiva dialéctica, perspectiva espiritual. defined as a way to organize the future of a community, taking into account advances in terms of territory, economy, rights, education and culture, while exercising autonomy (huila, 2017). an integral life plan starts with the history of a town, values the awareness and socialization of introduction in the tierradentro region, the yaquivá reservation has compiled its life guidelines, proposals and budgets into a single document called the “life plan”. this plan can be http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.71996 144 agron. colomb. 36(2) 2018 each community’s knowledge, analyzes its problems and needs, and enables the creation of pedagogical and methodological proposals that dynamize life projects (onic, 1999). these documents generally include a diagnosis of the fundamental problems and needs of communities, as well as a set of possible solutions and programs to guide the development of public policies in accordance with the indigenous people’s worldview and history. therefore, each town designs its own life plan according to its ethnic and cultural characteristics (resguardo indígena de yaquivá, 1999). the expression “life plan” can be interpreted with the way each ethnic group puts it into sociocultural and historical context and the level of “acculturation” the ethnic group has. therefore, the ethnic and cultural diversity of colombia is ref lected in the multiplicity of ways to view a plan. for this reason, it is not possible to have a unified concept of what a life plan is, how it should be done, and who should do it. however, life plans have been defined in two complementary ways: as a tool for cultural, social, political and economic affirmation of indigenous peoples and, on the other hand, as a strategy of negotiation and agreement with society in the construction of a multiethnic and pluricultural nation (onic, 1999). consequently, a life plan is also a possibility for a community to recreate its culture through a process of permanent self-diagnosis, which must be set in its own reality: yesterday, today and tomorrow (franco, 2010). a life plan is a cultural expression and a negotiation strategy to establish relationship principles with factors outside indigenous communities. the real reasons for a life plan are fundamentally linked to the way in which non-indigenous communities wish to relate. moreover, they are determined by historical moments that, in almost all indigenous peoples and nations, make a big difference with the remaining population of colombia (monje, 2014). however, all these efforts to incorporate indigenous people into colombian society, especially in the economic and political systems, have had negative consequences for indigenous cultures and organizations. in spite of this, one of the subjects that indigenous communities have insisted on the most has been education, especially the teaching of native languages as an ancestral and cultural heritage. according to the regional indigenous council of cauca (cric for its acronym in spanish), memory teaches and shows us the way; we all resist aggression that mistreats us, but everyone respects diversity and differences, so the future depends on a set of collective consciences and autonomies that are in balance and harmony with all beings (cric, 2004). on the other hand, a life plan is a response to the sustainability of an indigenous process, which is based on a permanent construction of social and natural spaces. it should also take place in fair environments for the parties immersed in it, with respect to their social and cultural constructions. this respect should not only come from non-indigenous or government entities, but also from themselves to ensure that what they build day by day is ref lected in their reality. additionally, the basis for this respect should be their own history, with an autonomous presence in their territories, in order to survive, sustain, recover and highlight their culture, retrieve their ancestral work and resist modernization (monje, 2014). therefore, these communities try to function without industry and capitalism, which paralyze them, using models of selforganization, restoration of relationships, revaluation of food and agricultural functions, readjustment to natural cycles and de-commodification of processes and values (naredo, 2006). although indigenous communities, and especially the yaquivá reservation, have had a life plan throughout history that has allowed them to exist as important communities for the nation, within the colombian ethnographic literature, there are no records that account for the existence of systematized life plans from the agroecological approach. therefore, the objective of this study was to analyze the life plan for the yaquivá reservation from the four dimensions of agroecological research: distributive, structural, dialectic and spiritual. materials and methods location the yaquivá reservation is located to the east of the central mountain range, in the municipality of inza, province of cauca, colombia (fig. 1). it has an approximate population of 3,900 inhabitants and a total area of 16,184 ha, at an altitude between 1,600 and 4,000 m a.s.l. in a paramo area. the precipitation and average annual temperature are between 1,000 and 2,000 mm and 18°c, respectively. in order to bring institutions and academia closer to rural and indigenous communities, 2008 participatory research has been carried out between the universidad nacional de colombia and the indigenous community of the yaquivá reservation. in this study, participatory action research (par) was used as the methodology, and participant observation, discussion groups, participatory diagnoses, 145franco-valencia and sánchez de prager: life plan for the yaquivá indigenous reservation in the municipality of inza, cauca colombia, from the perspective of agroecology figure 1. map of the yaquivá indigenous reservation. other techniques used to collect the information included meetings, visits, pedagogical tulpas, labor activities and mingas, of both work and thought. the term tulpa refers to a word derived from the tul (ancestral nasa orchard) production system, where training events are held. minga corresponds to collective efforts to fix roads or aqueducts and build homes, health centers, or schools, in which all the members of the community participate. dimensions of agroecological research according to ottmann (2005) and sevilla (2006, 2009), agroecology is based on three dimensions that develop the study of existing strategies for social and ecological reproductions of agroecosystems. these dimensions propose the rescue of dynamics that, at another time, were based on the recognition, use and creation of diversity. these dimensions act in accordance with natural laws and do not contravene them (toledo and barrera-bassols, 2008). the three dimensions of agroecological research proposed by ibañez (1996) are: the ecological and technical productive (distributive), the socioeconomic and cultural (structural) and the political (dialectic) dimensions. in addition, this research proposed the spiritual dimension (fig. 2). the distributive dimension of agroecological explorationaction moves in a productive space (sevilla and ottmann, 2000). in the ecological and technical productive dimension, agroecology aims to learn and promote modes of appropriation of nature that: a) respect mechanisms of self-maintenance, self-regulation and self-repair that every ecosystem possesses independent of societies and human intervention (toledo, 1985) and b) come from adaptation and integrated coevolution between culture and the environment (norgaard, 1985; norgaard and sikor, 1999). on the other hand, the structural dimension is made up of agroecology as rural development and refers to it as a socioeconomic process for obtaining the optimum level of life allowed by existing resources; it is a productive and participative strategy for obtaining sustainability through forms of collective social action (sevilla and ottmann, 2000). the dialectical dimension, in which participatory action research breaks the subject-object power structure of the scientific methodology (known as “laboratory rebellion”), generates the possibility of change in social actions within performance events, such as “historical analyzers” (delgado and gutiérrez, 1995). the socio-political dimension of agroecology or the cultural and political management of natural resources (cuéllar, 2008) complements the socioeconomic concept of the structural dimension from the perspective of breaking with the conventional scientific and epistemological paradigm. without this, it is not possible, from the agroecological perspective, to achieve fair environmental, social and economic sustainability in accordance with existing cultural diversity (sevilla, 2009). as a consequence of the multiple forms of cultural resistance, certain values were forged, which are incorporated into social memories and which are rescued along with local rural and indigenous knowledge with agroecology. therefore, the sociopolitical dimension states that, without intervention in the established power structures, it will not be possible to propose alternative integral development strategies. these strategies should truly satisfy this focus and be placed in a new “ecological paradigm” that is built on the basis of contributions from both criticism of the surveys and interviews, dialogical dialogues (dialogue of knowledge and dialogue of doing), literature review and secondary sources were used as the methodological tools. figure 2. agroecological research perspective. distributive structural spiritualdialectic yaquivá reservation 146 agron. colomb. 36(2) 2018 dominant mechanistic model and the emergence of new scientific disciplines (garrido, 2007). the last level is the spiritual one; according to boff (2000), modern culture tends to occupy humans with a giant avalanche of messages and requests. our being has become contaminated with materialism and dehumanized, with a loss of all transcendence that feeds the spirit. the spirit, in its original sense, from which the word spirituality derives, is in every being that breathes. therefore, it is in every being that lives, such as human beings, animals and plants. however, earth and the universe live as bearers of spirit because life comes from them, and they provide all the elements for life and maintain the creative movement. in this sense, human beings represent a unitary compound of body and spirit. spirituality is one of the dimensions of humans, that of the spirit. in addition, spirituality motivates inner transformation. it can happen at any age or state or time and in both sexes. spirituality is that attitude that places life at the center, promoting it against all mechanisms of death. the opposite of spirit is not body, but death and everything that is attached to the system of death, taken in its broad sense of biological death, social death and existential death (failure, humiliation, and oppression) (mejía, 2011). feeding spirituality means cultivating the inner space, from which things are connected and re-connected. this means overcoming stagnant behaviors and living the realities beyond their opaque and sometimes brutal existence, as values, inspirations, and symbols of deeper meanings. a spiritual man/woman always perceives the other side of reality and is capable of capturing the depth that is hidden and the reference of everything with the ultimate reality, which religions call god (boff, 2000). results and discussion the analysis of the life plan is presented from perspective of the four dimensions: distributive, structural, dialectical (ibáñez, 1996) and spiritual (chate, pers. comm.; mejía, 1999; boff, 2000). taking into account these dimensions, the different constitutive elements of the life plan are grouped. distributive dimension the income of most of the population of the yaquivá reservation comes from the agricultural sector, mainly from the production and commercialization of coffee (coffea arabica). two types of production are clearly identified: the first one belongs to the rural economy, characterized by permanent crops such as coffee, sugar cane (saccharum officinarum) and banana (musa paradisiaca), with the application of some techniques from the green revolution technological package (for cash crops). in contrast, the second type of production, of indigenous family economy, is carried out for self-consumption, with subsistence crops of produce such as: corn (zea mays), beans (phaseolus vulgaris), potatoes (solanum tuberosum), broad beans (vicia faba), ulluco (ullucus tuberosus), onions (allium cepa), cabbage (brassica oleracea), and coriander (coriandrum sativum), among others. this type of production has scarce commercial surpluses, is developed in systems associated with traditional techniques such as slash, burn and rotation of land, and does not use pesticides or fertilizers made with petrochemical synthesis. additionally, the contribution of labor from family members (mainly female and child labor) and neighbors (franco, 2010) stands out. however, in tierradentro, vegetable crops have decreased in diversity compared to the crops that the spanish colonizers found (patiño, 1969). apparently, this is one of the reasons for the conditions of impoverishment, but at the same time, one of the possible explanations for the persistence of traditional crops. the traditional use and management of tierradentro’s useful plants is the result of the persistence of a traditional agricultural system and the cultural resistance of the nasa ethnic group in its territory. in addition, under the notion of kiwe (nasa term), which means “see, sow and harvest”, agricultural activities are central to the conservation and defense of territories: it is the means of life (work) for its inhabitants, which in part assures the survival of the ethnic group (sanabria, 2001). the persistence of vegetables under the traditional agricultural system is based on a subsistence economy in the ecological and socio-cultural context of the nasa territory (sanabria, 2001). however, the persistence of different andean edible crops and the ones adapted from other regions is due to the political process of indigenous autonomy and the resistance and socioeconomic marginalization of the nasa territory (sanabria, 2001). on the other hand, the traditional production practices carried out on the reservation guarantee the continuity of the productive initiatives developed in the jiisa fxiw (nasa term meaning seed of knowledge) agroecological school over time. acevedo (2015) found that the systems of traditional agriculture showed the highest values of multifunctionality and the best performance in terms of environmental and productive sustainability, while the farmers and semi-annual monocultures showed a lower degree of multifunctionality 147franco-valencia and sánchez de prager: life plan for the yaquivá indigenous reservation in the municipality of inza, cauca colombia, from the perspective of agroecology and sustainability. the ability of farmers to perform multiple tasks in their farm systems is a strategy of resistance for overcoming adversities that put the productivity of the systems at risk. finally, the ecological and productive aspects are grouped as: the land and the territory, size of the land and reserve lands, agricultural sector, agricultural calendar, livestock sector, environment, and ecological life zones (fig. 3). constitution of 1991. in addition, with the firm purpose of advancing the guidelines of the life plan and dynamizing its policies through the pec, teachers meet with students, parents and traditional authorities in order to assume the organization of new technologies to improve the educational quality and strengthen agroecological production for the educational institution jiisa fxiw and the reservation (franco, 2010). however, the construction processes of the pec in the jiisa fxiw school, as well as the life plan, have faced problems such as: a lack of infrastructure and resources, difficulties of appropriation of the territory, natural disasters, and problems of exclusion and violence in the region. this project has reached the productive and political areas of the community and is part of all the dynamics of participatory governance of the reservation (franco, 2010). finally, the aspects related to the socioeconomic part were grouped as: population, health and education sectors (education, organization and culture, the institutional educational project (pei for its acronym in spanish), the pec, educational autonomy, arts, sports and non-formal education (fig. 4)). dialectical dimension the political organization is based on cabildo, a legal figure implanted by the spanish crown, supported by the laws of the liberator simon bolivar and ratified in law 89 of 1890. the organizational dynamics of indigenous communities is a major factor in long-term, proactive and constructive tasks; they have a great capacity for action, reaction and adaptation, which have survived millennia, even after suffering attacks throughout history, an indication that they will continue towards the achievement of many objectives and accomplishments. as for the organization, there have been substantial advances that have led to improvements in living conditions, such as belonging to an association of cabildos, setting up their own working committees, establishing some parameters of action that guarantee peaceful coexistence with autonomy and freedom and achieving progress in the solution of unsatisfied basic needs for the community. on the other hand, from the point of view of identity, specifying the origin of the inhabitants of the reservation is not difficult since the cultural heritage is mostly preserved, such as the ancestral language (nasa yuwe), governance, spirituality, food, economy, folklore and territory. if there is self-governance, it is because the territory is constituted in a reservation with autonomy, where different the land and territory distributive dimension: ecological and productive agricultural sector size of the land and reserve land agricultural calendar livestock sector environment ecological areas of life figure 3. illustration of distributive dimension. structural dimension for the nasa people and the yaquivá community, the conservation of their culture and cosmogony is of great importance, which is ref lected not only in the life plan that was created in 1999, but also in the interest shown in developing productive projects that improve socioeconomic conditions and the level and quality of life for its commoners. therefore, the yaquivá reservation is integrating the nasa culture into an ethno-education and production strategy in the community education project (pec for its acronym in spanish) of the jiisa fxiw agroecological school, which seeks to strengthen sovereignty, dignity and food and nutritional autonomy. education for ethnic groups is a public service and is based on a commitment to collective elaboration where different members of the community exchange knowledge and experiences in order to maintain and recreate processes that development their cultures. this is achieved through real policies of bilingual and intercultural education in accordance with their language, traditions and indigenous privileges (mineducation, 2009; franco and chate, 2015). therefore, since its inception, the cric has created strategies for education that take indigenous culture into account, which is how the alternatives of bilingual education and processes of ethno-education were born (cric, 2004), as stated in article 68 of the national political 148 agron. colomb. 36(2) 2018 activities of an indigenous council are performed; the commoners, with the minimum amount of land, have autochthonous technology learned through oral tradition from elders. hence, its history is based on ancestry (resguardo indígena de yaquivá, 1999). finally, the aspects related to the sociopolitical part were grouped as follows: political organization (the governor, mayors, marshals, commissaries, treasurer, secretary, and councils), internal authority and special jurisdiction and institutional development (fig. 5). to procreate and their children were scattered throughout the universe. among their children, kiwe (earth) was born and became a very beautiful young woman. sek (sun), a handsome young man, started to court her, but he had difficulty approaching her since she was very hurt by his high temperature. uma and tay agreed that the young sek could only see their daughter and get close to her from a certain distance. this way, life was possible on kiwe (earth), and kiwe and sek shared their lives in the universe. this union produced an innumerable diversity of offspring, to the point that everything became chaotic as kiwe’s children started to fight and caused many difficulties. uma and tay were forced to intervene and establish rules of coexistence, but, since the universe was so big, and they could not be vigilant, they established some delegates who were in charge of ensuring the balance and harmony of everyone in the kiwe family. these delegates were located at strategic places, such as rivers, lagoons, swamps, hills, springs, mountains and stubbles; they penalized kiwe’s children, especially humans, when they broke the rules of balance and harmony. these delegates are the spiritual beings who are in charge of maintaining the equilibrium with everyone. the person in charge of establishing this communication between the beings of the cosmos and the nasa or humans is the the wala (a wise member of the nasa community who has been selected by the beings of the cosmos to do this task). thus, the the wala has specific functions, such as being the conciliator between the nasa and the sacred cosmic beings. there is a language that has been established between the the wala and the spiritual beings that only they know; this communication is done mainly through vibrations in figure 4. illustration of structural dimension. dialectic dimension: sociopolitics internal authority and special jurisdiction political organization institutional development figure 5. illustration of dialectical dimension. health sector structural dimension: socioeconomic education, organization and culture population educational sector institutional educational project (pei) and community project (pec) arts, sports and non-formal education educational autonomy spiritual dimension from the nasa cosmovision when talking about the origin of the nasa world, chate (pers. comm.) stated that, at the beginning, everything was dark and lonely; there were only two superior beings that moved from one place to another through the universe. one of them was called uma and the other was named tay; male and female cosmic entities, these two spiritual beings were very sad because they felt alone, so they agreed 149franco-valencia and sánchez de prager: life plan for the yaquivá indigenous reservation in the municipality of inza, cauca colombia, from the perspective of agroecology the body, visions, and signs of nature that the wise man interprets while being very concentrated. additionally, from the point of view of nasa spirituality and feasts and rituals, every 1st of november, the tafxi (ritual of the souls) is performed at the family and community levels, which consists of making an offering to people who have passed away and embarked on the long journey. currently, other rituals, such as cxapuc (appreciation for mother earth) and sakhelu (ritual of seeds) are being recovered. on the other hand, from the organizational and political point of view, the ritual of territorial renewal of the command insignia of the council directors has taken place. from the socio-economic point of view, renewal or harmonization of diversified autochthonous crops, the nasa tul, the seeding of the navel, the dwelling and the body are carried out. the cleaning of the body is done when women are menstruating, at the time of delivering a baby and after a funeral. in view of multiple religions existing on the reservation, it is necessary to look for strategies of agreement and understanding towards nasa spirituality. on the other hand, the organization based on pec and tul converge in an ethnoecological proposal that was developed through participatory talks with professionals, technicians, teachers, students, the community in general, the the wala and elders, who are fundamental to rescuing ancestral knowledge (franco, 2010), which is very necessary to overcoming difficulties. from the local perspective, and from the impulse of the tul, which is defined as those tissues of the soil with food plants, bits of mountain that are already planted to eat, an environmental and cultural tissue is reconstructed, in which the the wala (traditional doctors) and elders direct what to sow, how to sow and how much to sow, as exercises of autonomy, territoriality, spirituality, culture and unity. the tul is considered the expression of the capacity of domestication and technological adaptation under the diverse andean agro-ecological conditions. in the tul, the steps or meeting places of basins and sub-basins constituted points of andean economic dynamism for a living local territory. these points of dynamization, which are more than 500 years old and have withstood the attack of production models of the green revolution, continue to offer their benefits to the communities; at these points, systems of reciprocity and exchange of products and food continue to be dynamic and intense. this testimony of historical permanence constitutes a reliable indicator of its sustainability (vásquez, 2004). despite western sociocultural attacks, the nasa have skillfully preserved much of the cultural heritage, such as: thought through language, spirituality manifested through rituals, traditional medicine, minga, a collective form of work, and the tul as part of autonomy, dignity and food sovereignty. therefore, the technology transfers and agroecological practices are designed to make the sovereignty, autonomy and food dignity of the yaquivá community possible. for food autonomy, the residents of the reservation state that “he who knows what he sows decides what he eats”; in addition, they say that “food is produced to eat first and, if there is something left over, it can be used to barter or to sell”. food dignity is understood as “mutual expression of the collective action the change of hand community work the minga cultural manifestations music, parties and rituals dresses living place health grow native plants heal with medicinal plants tul spiritual dimension: cosmovision figure 6. illustration of spiritual dimension. 150 agron. colomb. 36(2) 2018 respect between all beings to produce food in harmony”, with a more spiritual concept (chate, pers. comm.). the following activities are grouped in figure 6: health (grow native plants, heal with medicinal plants and tul), cultural manifestations (living place, dresses, music, parties and rituals), and community work, i.e. minga and change of hand. change of hand refers to the work dynamics in which members of the community work from farm to farm in order to accomplish certain goals that could not be achieved by working individually. conclusions the life plan for the indigenous reservation of yaquivá has a high level of appropriation and represents a novel advance in both the theoretical and practical aspects. by its nature, it is understandable that the formulation of the life plan is an exercise in decision-making for collective action. it is based on the orality of their culture and the revitalization of traditions; it is a useful tool for promoting ref lection processes within communities for their political, social, cultural, economic and spiritual dynamics in order to reach an acceptable level of formalization and implementation of these dynamics. finally, in the analysis of the life plan for the yaquivá reservation from the agroecology perspective, agreements are gathered on the most appropriate forms of behavior in social relationships and with nature. in this analysis of the life plan of the community, emphasis was placed on the fourth dimension, the “spiritual” one, given the need to resume its contributions within the process of change for purposes that transcend the economic level and that are inserted in welfare. this emphasis intends to collaborate the construction of conceptual and methodological references at the level of other reservations, citizens and the scientific community on apparently evident subjects that are invisible to a culture that believes that the goods of the earth are infinite. literature cited acevedo, a. 2015. revaloración de las funciones múltiples de las agriculturas del campesinado como estrategia de resistencia y adaptación en la cuenca del río guaguarco, sur del tolima colombia. phd thesis. faculty of agricultural sciences. universidad nacional de colombia. bogota. boff, l. 2000. la dignidad de la tierra. editorial trotta s.a., madrid, spain. cric consejo regional indígena del cauca. 2004. qué pasaría si la escuela…? 30 años de construcción de una educación propia. programa de educación bilingüe e intercultural. editorial el fuego azul, bogota, colombia. cuéllar, m.c. 2008. hacia un sistema participativo de garantía para la producción ecológica en andalucía. university of cordoba, cordoba, spain. delgado, j.m. and j. gutiérrez. 1995. métodos y técnicas cualitativas de investigación en ciencias sociales. synthesis, madrid, spain. franco, m. 2010. análisis participativo agroecológico del “plan de vida” del resguardo indígena de yaquivá, inzá, cauca (colombia). msc thesis, universidad internacional de andalucía (unia, baeza), universidad de cordoba (uco, cordoba), universidad pablo de olavide (upo, sevilla), spain. franco, m. and r. chate. 2015. v congreso latinoamericano de agroecología. sociedad científica latinoamericana de agroecología (socla). ponencia: colegio agroecológico jiisa fxiw resguardo indígena de yaquivá (inzá, cauca, colombia). university of la plata, argentina. garrido p.f. 2007. sobre la epistemología ecológica. in: garrido, f., m. gonzalez de molina, j. l. serrano, and j. l. solana (eds.). the ecological paradigm in the social sciences. icaria editorial, barcelona, spain. huila, m. 2017. a’ bakacxtepa fxi’zeanes tul o huerta nasa en el proyecto educativo comunitario de la institución educativa jiisa fxiw, sede yaquivá, municipio de inzá-cauca. msc thesis. faculty of natural, exact and educational sciences. universidad del cauca, popayan, colombia. ibáñez, j. 1996. perspectivas de la investigación social: el diseño en las tres perspectivas. in: garcía ferrando, jesús ibáñez and francisco alvira (eds.). the analysis of social reality. methods and techniques of investigation. editorial alliance. madrid. mejía, m. 1999. agriculturas de no violencia: hacia modelos de armonía. feriva s.a., cali, colombia. mejía, m. 2011. plegaria: suplica de construir lo nuestro. edición propia, cali, colombia. mineducation. 2009. etnoeducación. url: https://www.mineducacion.gov.co/1621/propertyvalues-41304_tablero_pdf. (accessed 27 october 2017). monje, j. 2014. los planes de vida de los pueblos indígenas en colombia. editorial fundación universitaria minuto de dios (uniminuto), bogota, colombia. naredo, j. 2006. raíces económicas del deterioro ecológico y social: más allá de los dogmas. editorial siglo xxi, spain. norgaard, r.b. and t. sikor, 1999. metodología y práctica de la agroecología. in. m. altieri. (ed.). agroecología. bases científicas para una agricultura sustentable. nordan-comunidad, montevideo, uruguay. norgaard, r.b. 1985. bases científicas de la agroecología. in: altieri, olivicultura ecológica. instituto de sociología y agricultura ecológica. universidad de cordoba, cordoba, spain. onic organización nacional indígena de colombia. 1999. abriendo caminos; educación y comunidad en los pueblos indígenas de los países andinos. international workshop, onic-cricproeib andes. popayan, colombia. ottmann, g. 2005. agroecología y sociología histórica desde latinoamérica. universidad de cordoba, cordoba, spain. https://www.mineducacion.gov.co/1621/propertyvalues-41304_tablero_pdf https://www.mineducacion.gov.co/1621/propertyvalues-41304_tablero_pdf 151franco-valencia and sánchez de prager: life plan for the yaquivá indigenous reservation in the municipality of inza, cauca colombia, from the perspective of agroecology patiño, v.m. 1969. plantas cultivadas y animales domésticos en américa equinoccial. tomo iv: plantas introducidas. imprenta departamental, cali, colombia. resguardo indígena de yaquivá. 1999. autodiagnóstico comunitario y plan de vida del resguardo de yaquivá periodo 2000 a 2004. asesoría fundación sol y tierra. sanabria, o. 2001. manejo vegetal en agroecosistemas tradicionales de tierradentro, cauca, colombia. primera edición, editorial universidad del cauca, popayan, colombia. sevilla, e. 2006. de la sociología rural a la agroecología. icaria editorial, barcelona, spain. sevilla, e. 2009. perspectivas agroecológicas desde el pensamiento social agrario. introducción: de los estudios campesinos a la agroecología. material del curso académico 2009/2010. agroecología: un enfoque sustentable de la agricultura ecológica. isec, universidad de córdoba, cordoba, spain. sevilla guzmán, e. and g. ottmann. 2000. los procesos de modernización y cientifización como agresión a la biodiversidad sociocultural. cuhso 5(1), 57-66. toledo, v.m. 1985. ecología y autosuficiencia alimentaria. siglo xxi, mexico city. toledo, v.m. and n. barrera-bassols. 2008. la memoria biocultural. la importancia de las sabidurías tradicionales. barcelona, spain. vásquez, l. 2004. los planes de vida de los resguardos indígenas paeces del norte del cauca, como planes de desarrollo integral. tierra 3, 96-100. design of expression cassettes using the cry1ba1 gene for potato (solanum tuberosum l.) varieties received for publication: 2 march, 2018. accepted for publication: 21 may, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 1 plant genetic engineering group, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). ² universidad antonio nariño, bogotá (colombia). * corresponding author: achaparrog@unal.edu.co agronomía colombiana 37(2), 103-111, 2019 design of expression cassettes using the cry1ba1 gene for potato (solanum tuberosum l.) varieties diseño de casetes de expresión para variedades de papa (solanum tuberosum l.), basados en el gen cry1ba1 natalyth erira¹, alejandro chaparro-giraldo¹*, and silvio lópez-pazos² abstract resumen the most serious insect pest problem in the potato crop in colombia is the lepidopteran tecia solanivora that causes significant economic losses. in this research, we designed expression cassettes based on the cry1ba1 gene of bacillus thuringiensis that could confer resistance to t. solanivora via the variety pastusa suprema. we selected the elements of the designed expression cassettes through an analysis of scientific literature and patent databases; the considered factors were the proteolytic activation of the cry1ba1 protoxin, modification of codonic use, polyadenylation signals, and cryptic splicing sites. we used a tissue-specific patatine promoter to reduce potential biosafety risks, because it is expressed only in the tuber. the freedom to operate analysis suggests that the commercial use of the designed expression cassettes in transgenic potato plants does not affect the rights of third parties in colombia. el más grave problema de insectos plaga en el cultivo de la papa en colombia, es el lepidóptero tecia solanivora, que causa importantes pérdidas económicas. en este trabajo se diseñaron casetes de expresión basados en el gen cry1ba1 de bacillus thuringiensis que pudiesen conferir resistencia a t. solanivora para la variedad pastusa suprema. los elementos de los casetes de expresión diseñados fueron seleccionados mediante un análisis de literatura científica y de bases de datos de patentes; se tuvieron en cuenta los siguientes factores: activación proteolítica de la protoxina cry1ba1, modificación de uso codónico, señales de poliadenilación y sitios crípticos de splicing. se usó un promotor tejido específico de patatina que puede disminuir potenciales riesgos de bioseguridad, debido a que se expresa solo en el tubérculo. el análisis de libertad de operación sugiere que el uso comercial de los casetes de expresión diseñados en plantas transgénicas de papa no afecta los derechos de terceros en el territorio de colombia. key words: bacillus thuringiensis, freedom to operate analysis, patatin promoter, tecia solanivora. palabras clave: bacillus thuringiensis, análisis de libertad de operación, promotor de patatina, tecia solanivora. the guatemalan potato moth, tecia solanivora (lepidóptera: gelechiidae), is one of the main agricultural pests in potato farming in colombia (ica, 2015). due to the fact that it affects the tuber’s quality, it can cause direct losses of up to 35% (vargas et al., 2004). when this insect undergoes complete metamorphosis, the larval stage inf licts the most damage. after the larvae emerge and following the female’s oviposition in the rifts of the plant stems or under the soil adhering to the potato tubers (vargas et al., 2004; lópez-pazos and cerón, 2013), microorganisms enter the plant through the vertical and horizontal galleries created by the larvae as they feed. food residues, excrement, and mold left by the larvae rot and become compacted, causing the tubers to acquire a dark tonality in the field or during storage. this decreases the quality introduction in colombia, potato is the fourth most important crop; in colder climates, it is the main agricultural production system with a planted area of 125,660 ha (ica, 2011; fedepapa, 2017). worldwide, the development of genetically modified (gm) plants using proteins for insect resistance has occurred in several prominent crops, including potatoes (isaaa, 2017). their use has demonstrated advantages such as the reduced use of pesticides and protection of the crop throughout the farming season, while averting damages to the associated entomofauna and the natural environment. this, in turn, has improved production and the economies of farmers that have adopted this technology (sauka et al., 2008; klümper and qaim, 2014). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 104 agron. colomb. 37(2) 2019 and commercial value of the tubers, causing in some cases their rejection (niño, 2004). for over 100 years the entomopathogenic bacterium bacillus thuringiensis (bt) has been used for the biological control of insect pests. this microorganism produces various virulent factors that enable it to colonize its host. the most widely studied proteins from this bacterium are cry proteins. these proteins are active against pest insects of the orders lepidoptera, coleoptera and diptera, and others (soberón and bravo, 2007). cry proteins have high specificity because their action mechanism depends on various stages, which include their solubilization and proteolytic activation in the insect. in addition, these proteins must be recognized by the protein receptors of the susceptible insect’s intestinal membrane. then, active oligomers must form to develop lithic pores that destroy the intestinal tissue’s integrity, eventually causing the death of the host (soberón and bravo, 2007). important developments have been made on the biological activity of cry1ba on t. solanivora as well as on the lethality of other cry proteins. these developments make them a worthy alternative for consideration in biological plans for the control of this insect. in order to obtain potato plants with resistance to the guatemalan potato moth through the use of the cry1ba1 gene, the gene must be included in an expression cassette. therefore, in this research we designed five expression cassettes in silico, delving into certain elements inherent to the context of cassette design. the designed expression cassettes are preliminary for the development of future transgenic lines of the pastusa suprema potato. using the tissue-specific promoter patatin b33 diminishes potential biosafety risks, since the plants would only express the transgene in the tuber. the tuber is the tissue affected by t. solanivora, avoiding exposure of the entomofauna associated with the crop or gene f low (vanegas et al., 2010). research on gm crops for insect resistance has promoted the development for the expression of different cry genes. having several options is valuable considering 1) biological scenarios that imply adaptation to diverse agronomic environments; 2) biosafety contexts for commercial release; 3) alternatives for possible cases of resistance development to a specific cry protein of a gm crop in the field; and 4) marketing contexts such as those that include intellectual property rights, besides other developments, suggesting the need for viable alternatives for generating new events with other cry1 genes. the development of transgenic lines with gene stacking using a cry gene that is different from cry1ac is an alternative in scenarios such as the appearance of resistant pest insects (pitre et al., 2008; lópez-pazos et al., 2010). although genetic engineering programs have been initiated in colombia to control t. solanivora using the cry1ac gene, our research demonstrates the possibility of obtaining transgenic potato plants evaluated with other genes; the cry1b gene is a good candidate for developing plants that are resistant to t. solanivora. materials and methods background studies we conducted two studies using recombinant cry proteins on t. solanivora larvae. in the first study, higher toxicity results were observed for cry1ac protoxin compared to the other proteins evaluated (20% mortality at a concentration of 4.37 μg cm-²) by using protoxins cry1aa, cry1ab, cry1ac, cry1b, cry1c, cry1d, and cry1e expressed by recombinant strains of escherichia coli. these protoxins were purified and assessed on the first instar of t. solanivora larvae at a concentration of 4 μg cm-² (corresponding to the lc50 of the positive control strain bt kurstaki hd1). cry1aa, cry1ab, cry1b, cry1c protoxins showed mortality percentages of 6.24%, 6.76%, 4.16%, and 5.72% respectively, whereas protoxins cry1e and cry1d were the least toxic with an average mortality of 3.12% (martínez et al., 2003). in the second study, the recombinant toxins cry1aa, cry1ac, cry1b, and cry1c were activated with trypsin and purified by ion exchange column chromatography before their biological activity was assessed on the first instar of the t. solanivora larvae. this experience yielded an lc50 of 0.103 μg cm-² for cry1aa, 0.107 μg cm-² for cry1ac, 0.085 μg cm-² for cry1b, and 0.112 μg cm-² for cry1c. these data were subjected to an analysis of variance that found no significant differences between the recombinant proteins. the similar average mortalities demonstrated that t. solanivora was highly susceptible to cry1 proteins. the proteins used in this work had a high level of purity (chromatography) and conferred greater lethality because the proteolysis of the protoxin had been carried out in vitro, favoring their recognition by the receptor. the use of the activated toxins produced a faster effect on the larvae. the cry1b protein showed the best results in a subsequent trial evaluating a cry1b-cry1i hybrid protein in domain 105erira, chaparro-giraldo, and lópez-pazos: design of expression cassettes using the cry1ba1 gene for potato (solanum tuberosum l.) varieties ii (pitre et al., 2008). this protein was obtained from a plasmid in e. coli, which encoded the hybrid protein that was constructed by replacing a section of domain ii of the cry1b gene with the corresponding fragment of the cry1i gene. the protoxins produced were treated with trypsin and purified. the cry1ba-activated toxin evaluated individually has high activity towards t. solanivora with 60% mortality at a dose of 0.5 μg cm-² (lópez-pazos et al., 2010). valderrama et al. (2007) and villanueva et al. (2014) examined the use of cry proteins in potato crops by plant transgenesis. they found that the developed varieties have a high level of expression of the cry1ac gene, and because they were expressed constitutively, they can pose biosafety issues with commercial release of the plant (vanegas et al., 2010). therefore, a study was carried out in which lópez and chaparro-giraldo (2007) propose an agrobacterium tumefaciens transformation system of potato explants of the androsterile variety pastusa suprema. androsterility is an important feature in the environmental biosafety of gm plants for their release in centers of origin or in crop areas of high biodiversity. in colombia, pastusa suprema is the only potato variety with this characteristic obtained by conventional breeding processes. torres et al. (2012) developed transgenic lines using the variety pastusa suprema which was transformed using the cry1ac gene. these lines were transformed with the plasmid p1acprd, which contained the cry1ac gene that was donated by the university of ottawa under a material transfer agreement (mta). these lines were subjected to a freedom to operate (fto) analysis, in which it was concluded that the fto was affected by the mta, because it restricted its use to research only and did not allow commercialization (hincapié and chaparro-giraldo, 2014). analysis of the biological activity of the cry1ba1 protein an exhaustive literature review of the available data evaluating the cry1ba protein on larvae of the guatemalan potato moth led to a determination of the key parameters validating the selection of the cry1ba1 gene as an option for potato transgenesis to confer resistance to t. solanivora, within the context of its toxic activity towards the insect. in silico design of expression cassettes we designed five expression cassettes in silico. we obtained the sequences from the nucleotide database of the national center for biotechnology information (ncbi) as cry1ba1 gene access number x06711.1, promoter b33 (ncbi a08215.1), promoter camv35s (ncbi af234316.1) and tnos (ncbi aet75772.1). we used the ncbi orf finder tool (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/) to determine the cry1ba1 gene open reading frame (orf). we also used visual gene developer 1.3 software (jung and mcdondald, 2011) to produce the codon use modification. we made modifications of codon usage to the cry1ba1 gene sequences to ensure their closer resemblance to the potato gene sequences using the kasuza database (http: //www. kazusa.or.jp/codon/) considering splicing sites, polyadenylation signals, and the removal of restriction sites that could interfere with transcription. then we assembled the sequences with ape-a plasmid editor 2.0 software. we placed restriction enzyme recognition sequences present in the polylinker region of the pcambia2300 vector that did not cut anywhere in the gene sequence at the ends of the construct. with this software, we verified that the inserted sites did not alter the reading frame. generay biotech co. ltd. (china) synthesized the cloning of the five expression cassettes designed in the pcambia2300 vector. genetic transformation of escherichia coli the genetic transformation of the commercial strain dh5alpha of e. coli was carried out through electroporation, to clone each expression cassette. the bacterial strains were phenotypically selected by their growth in the presence of kanamycin, considering that the pcambia2300 plasmid contains a resistance gene for this antibiotic; strains were confirmed using polymerase chain reaction (pcr) assays. we performed plasmid dna extraction using the genejet plasmid miniprep kit (termofisher, waltham, ma, usa). the pcr reaction was carried out with 1x buffer pcr, 0.5 um dntp mix, 2.5 mm mg, and 1 μm of the primers that amplified the expression cassette and specifically the cry1ba1 gene, and 0.3 u taq polymerase. the temperature cycle had the following stages: denaturation (95ºc for 5 min), synthesis (95ºc for 1 min, 57ºc for 2 min, 72ºc for 1 min, for 30 cycles), and elongation (72ºc for 5 min). obtaining and characterizing agrobacterium tumefaciens lba4404 we transformed the strain lba4404 of a. tumefaciens by electroporation with the plasmid pcambia2300 containing each expression cassette. to this end, we incubated 25 μl of electrocompetent cells and 1 μl of vector (100 ng μl-1) in soc medium (triptein 2%, 8.56 mm nacl, 2.5 mm kcl, 10 mm mgcl2, and 10 mm mgso4 heptahydrate) for three hours at 28°c and planted in luria bertani growth (lb) medium with kanamycin (50 mg l-1) and rifampicin (50 mg l-1). these media were incubated at 28°c for 48 h. we selected bacterial strains by their growth in solid lb medium with kanamycin (50 mg l-1) and rifampicin 106 agron. colomb. 37(2) 2019 (50 mg l-1) by pcr assays using primers that amplify the expression cassette and the cry1ba1 gene. plant transformation we carried out the phenotypic characterization of a. tumefaciens lba4404, in vitro regeneration and transformation of 3 to 4-week-old potato seedlings following the protocols by trujillo et al. (2001) and jiménez et al. (2009). regeneration occurred using internodal stem segments (5-6 mm length) with the expression cassette 5 (containing the camv35s promoter with the cry1ba1 gene without c-terminal fragment and codon usage adjustment). the regeneration system allowed the formation of callus and the regeneration of the explants. the efficiency of the regeneration system was evaluated through the induction of callus, percentage of regeneration, and the number of regenerants per explant. the transformation of the seedlings proceeded based on a method proposed by lópez and chaparro-giraldo (2007) by taking groups of 40 explants and placing them in the co-culture medium, which consisted of liquid ms medium supplemented with vitamins and 20 mg l-1 of acetosyringone. the explants were placed in contact with the bacterial suspension for 8 min, using as a control a group of 40 explants not subjected to cocultivation and transferred directly to ms solid culture medium without the addition of hormones. we transferred the co-cultivated explants to petri dishes with solid coculture medium and incubated them in the dark at a temperature of 20 ± 3°c for 18 h. then, we transferred the explants to a regeneration medium supplemented with 250 mg l-1 of cefotaxime for 7 d, and transferred to the same medium supplemented with 50 mg l-1 of kanamycin as the selection concentration that has been used for explants of pastusa suprema (lópez and chaparro-giraldo, 2007; torres et al., 2012) and other varieties (andersson et al., 2003; khan et al., 2006; meiyalaghan et al., 2011; molla et al., 2012). freedom to operate analysis we performed a search for requests and conceded patents in the public access international database the lens (https:// www.lens.org/), using keywords relating to the elements of the designed cassettes. the analysis was centered on the claims of the patent requests. the lens locates patents granted by the united states patent office and its european counterpart, as well as the records in the patent cooperation treaty (pct) that are in the world intellectual property organization (wipo) database. later, we performed the search in the patent database of the superintendencia de industria y comercio (sic) (colombian national superintendence of industry and commerce). results and discussion selection of the different cry1ba1 sequences we considered the mechanism of action of the cry1 proteins in lepidoptera in order to define the characteristics of the coding region for the cry1ba1 protein (pigott and ellar, 2007). the protoxins must be processed by insect proteases that cleave the protoxin polypeptide into specific sequences (deist et al., 2014), and this is crucial for determining the mode of action of these proteins after ingestion of the crystal and the ph-dependent solubilization of the protoxin (for the orders lepidoptera and diptera this happens at basic ph, while, for the orders coleoptera and hemiptera, the ph is neutral to acidic). in the case of the cry1a protein (~130-135 kda), the cleavage results in an active toxin of 65 kda, caused by trypsin (or similar to trypsin) and chymotrypsin-type proteases, where enzymatic digestion eliminates a sequence of ~600 amino acids at the c-terminus and the first 28 amino acids at the n-terminus. for the orders lepidoptera and diptera, the main intestinal proteases are of the serine type, while in coleoptera, the main proteases are cysteine and aspartic acid proteases, although some use cathepsin g and also trypsin and chymotrypsin (serine protease). in the intestinal f luid of various insects, other proteases (elastase, pronase, thermolysin) have been identified and recognized for their possible interactions with bt protoxins. the cleavage of the protoxin is a prerequisite for its insertion into the membrane. these interactions are complex, and the activation process in vivo is unclear and could vary because of differences in proteases in the intestines of insects (miranda et al., 2001). the secondary structure of the toxin and the toxin receptors in the epithelial cells of the insect’s midgut are important determinants of toxin specificity, and it is likely that the differential proteolysis of the protoxin by the intestinal juice of the different larvae may affect toxicity; this has been demonstrated in different species (bah et al., 2004). considering the importance of the proteolytic activation of the cry1ba1 protoxin, determining the structure of the respective active toxin was vital. exactly where each type of protease performs the cleavage depends on the type of cry protein and the specific proteinase population of each insect (pigott and ellar, 2007). since the mechanism of action of cry1 proteins in t. solanivora is not completely understood, in this research we designed five expression cassettes that contemplate possible scenarios of the mechanism of action of the cry1ba1 protein in this species. to this end, we identified the functional domains of 107erira, chaparro-giraldo, and lópez-pazos: design of expression cassettes using the cry1ba1 gene for potato (solanum tuberosum l.) varieties the cry1ba1 protein according to the ncbi database of conserved domains (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/structure/cdd/wrpsb.cgi), which corresponds to a) n-terminal i domain-amino acid 89, b) domain ii-amino acid 267, and c) domain iii-amino acid 489 (fig. 1). this analysis contemplates putative processing by proteases that have been identified in other cry proteins. in silico design the in silico design of expression cassettes permits changes in the nucleotide sequences that can improve the expression of the gene. the codon modifications are one of the most critical factors for achieving adequate levels of expression (christey et al., 2006). figure 1. functional domains of protoxin cry1ba1: a) domain i, b) domain ii, c) domain iii. /db_xref="uniprotkb/swiss-prot: p0a373" yvnyppvpag n d y t a h q g t a e v s q a v r v c p a e i f e e l e g h l e t k r v y t e a g c t d l h e n l g l d v p g t e s l w f k e n y v t l p g y a k r l s d e r n a e y d l e r a q e n i d p f v s a s t q l i n q q i t e n l n a m p l f a i r dysdycvewy q l t r e v y t d a r t m n s g d e l k g f t g g d i l r r y s h r l s h i g i i y l e p i h g v p s n t r h m t y w r rd n h c e y d rg e v y p t d t g t c s d l v i p e w e a s e l p v i p g v n k w r d k r e k l q s h h f s l d i d v l i r y n a k h e t n i t i q e g n d v e k r e l l e k v k e i i p v t a t f e e d s l c i a e g n q w e i f l e h v e t q y i a l e l d f y y e r q v e r t r t r t y p i n t s a g t t v n n f r f l p q g t t v v r g p e t t e r p n y e s e s y a g v l l w g l t i f s a s s r w v e l l l m e e y e e e t y t d v r e l k f k n r e e e hvdvqqshhr l v h r i r e a y l a l s r v k r a e k crdgekcahh i e d s q d l e i y qsehgwwgse a c l s d e f c l d g n g e v y i d k i q m d l l p d a r i v g e l w p rg rd d d a r t r s v l y f g l t s q e i q r d l v a l f p s y d v d f d f f v s r g q i p m v k a s e l l k d s e t e l p p r f a s r d v y r t s p h l l d f l e q e t e g k f i v d s t t a s v n y k p t t i h e i e n n t d n g l t c w n v k g nigmihaadk f i e e k p l l g e fewnpdldcs a y t r y q l r g y e q s n f t s i h e y h i d q v s n l v i i r t s i q g l s i i n a v s n h s a g q l a s f y s f l q s l e d w l e n r l r d a s l f g s e f r r d l t l g v l y r i g f r y a s t t n t i g p n r i t sqpyespglq t n t s i n p v t l f s a i e a a a i r 61 1201 121 181 241 301 361 421 481 541 601 661 721 781 841 901 961 1021 1081 1141 1 origin // e t d t v w i e i g agyedayevd ykegygegcv r n v v k n g d f n s q y d r l q a d t e g h a r l g n l e cgepnrcaph y q k i g e s e l k n k q p d f i s t n p r r l k t d v t d t p f t f t q i q d v t v n g p l t q r y s w t h r s a d r n i s d r g t a n y mtsnrknene i l g v l g v p f a g g l n t s t h g a mnwynnnaps naaswvrynq a q a a n l h l l l g l g d s f r a y q y v t k e l e y x x gcadacnsxx g c g y i l r v t a i i t a i s l y d a k e a v d a l f v d v w v v f k i k t q p l s v e s p i g r t f n e c y p t y l l l q d p n f t s i a v n a l f t n t n n t g l n s l r g t igatgvnmas y g n f v r r a f t t n t g g f g p i r i l q s r v n v p v t v r f n f t n p q g h t i q s r p i g v q t g i n i a g r a r n t a l a r l q nqevpllmvy 90..270 /region_name="endotoxin_n" /note="delta endotoxin, n-terminal domain; pfam03945" /db_xref="cdd: 281878" a /db_xref="interpro: ipr005638" /db_xref="interpro: ipr005639" /db_xref="interpro: ipr008979" /db_xref="interpro: ipr015790" /db_xref="uniprotkb/swiss-prot: p0a373" yvnyppvpag n d y t a h q g t a e v s q a v r v c p a e i f e e l e g h l e t k r v y t e a g c t d l h e n l g l d v p g t e s l w f k e n y v t l p g y a k r l s d e r n a e y d l e r a q e n i d p f v s a s t q l i n q q i t e n l n a m p l f a i r dysdycvewy q l t r e v y t d a r t m n s g d e l k g f t g g d i l r r y s h r l s h i g i i y l e p i h g v p s n t r h m t y w r rd n h c e y d rg e v y p t d t g t c s d l v i p e w e a s e l p v i p g v n k w r d k r e k l q s h h f s l d i d v l i r y n a k h e t n i t i q e g n d v e k r e l l e k v k e i i p v t a t f e e d s l c i a e g n q w e i f l e h v e t q y i a l e l d f y y e r q v e r t r t r t y p i n t s a g t t v n n f r f l p q g t t v v r g p e t t e r p n y e s e s y a g v l l w g l t i f s a s s r w v e l l l m e e y e e e t y t d v r e l k f k n r e e e hvdvqqshhr l v h r i r e a y l a l s r v k r a e k crdgekcahh i e d s q d l e i y qsehgwwgse a c l s d e f c l d g n g e v y i d k i q m d l l p d a r i v g e l w p rg rd d d a r t r s v l y f g l t s q e i q r d l v a l f p s y d v d f d f f v s r g q i p m v k a s e l l k d s e t e l p p r f a s r d v y r t s p h l l d f l e q e t e g k f i v d s t t a s v n y k p t t i h e i e n n t d n g l t c w n v k g nigmihaadk f i e e k p l l g e fewnpdldcs a y t r y q l r g y e q s n f t s i h e y h i d q v s n l v i i r t s i q g l s i i n a v s n h s a g q l a s f y s f l q s l e d w l e n r l r d a s l f g s e f r r d l t l g v l y r i g f r y a s t t n t i g p n r i t sqpyespglq t n t s i n p v t l f s a i e a a a i r 61 1201 121 181 241 301 361 421 481 541 601 661 721 781 841 901 961 1021 1081 1141 1 origin // e t d t v w i e i g agyedayevd ykegygegcv r n v v k n g d f n s q y d r l q a d t e g h a r l g n l e cgepnrcaph y q k i g e s e l k n k q p d f i s t n p r r l k t d v t d t p f t f t q i q d v t v n g p l t q r y s w t h r s a d r n i s d r g t a n y mtsnrknene i l g v l g v p f a g g l n t s t h g a mnwynnnaps naaswvrynq a q a a n l h l l l g l g d s f r a y q y v t k e l e y x x gcadacnsxx g c g y i l r v t a i i t a i s l y d a k e a v d a l f v d v w v v f k i k t q p l s v e s p i g r t f n e c y p t y l l l q d p n f t s i a v n a l f t n t n n t g l n s l r g t igatgvnmas y g n f v r r a f t t n t g g f g p i r i l q s r v n v p v t v r f n f t n p q g h t i q s r p i g v q t g i n i a g r a r n t a l a r l q nqevpllmvy 278..489 /region_name="endotoxin_m" /note="delta endotoxin; pfam00555" /db_xref="cdd: 278954" b /db_xref="uniprotkb/swiss-prot: p0a373" yvnyppvpag n d y t a h q g t a e v s q a v r v c p a e i f e e l e g h l e t k r v y t e a g c t d l h e n l g l d v p g t e s l w f k e n y v t l p g y a k r l s d e r n a e y d l e r a q e n i d p f v s a s t q l i n q q i t e n l n a m p l f a i r dysdycvewy q l t r e v y t d a r t m n s g d e l k g f t g g d i l r r y s h r l s h i g i i y l e p i h g v p s n t r h m t y w r rd n h c e y d rg e v y p t d t g t c s d l v i p e w e a s e l p v i p g v n k w r d k r e k l q s h h f s l d i d v l i r y n a k h e t n i t i q e g n d v e k r e l l e k v k e i i p v t a t f e e d s l c i a e g n q w e i f l e h v e t q y i a l e l d f y y e r q v e r t r t r t y p i n t s a g t t v n n f r f l p q g t t v v r g p e t t e r p n y e s e s y a g v l l w g l t i f s a s s r w v e l l l m e e y e e e t y t d v r e l k f k n r e e e hvdvqqshhr l v h r i r e a y l a l s r v k r a e k crdgekcahh i e d s q d l e i y qsehgwwgse a c l s d e f c l d g n g e v y i d k i q m d l l p d a r i v g e l w p rg rd d d a r t r s v l y f g l t s q e i q r d l v a l f p s y d v d f d f f v s r g q i p m v k a s e l l k d s e t e l p p r f a s r d v y r t s p h l l d f l e q e t e g k f i v d s t t a s v n y k p t t i h e i e n n t d n g l t c w n v k g nigmihaadk f i e e k p l l g e fewnpdldcs a y t r y q l r g y e q s n f t s i h e y h i d q v s n l v i i r t s i q g l s i i n a v s n h s a g q l a s f y s f l q s l e d w l e n r l r d a s l f g s e f r r d l t l g v l y r i g f r y a s t t n t i g p n r i t sqpyespglq t n t s i n p v t l f s a i e a a a i r 61 1201 121 181 241 301 361 421 481 541 601 661 721 781 841 901 961 1021 1081 1141 1 origin // e t d t v w i e i g agyedayevd ykegygegcv r n v v k n g d f n s q y d r l q a d t e g h a r l g n l e cgepnrcaph y q k i g e s e l k n k q p d f i s t n p r r l k t d v t d t p f t f t q i q d v t v n g p l t q r y s w t h r s a d r n i s d r g t a n y mtsnrknene i l g v l g v p f a g g l n t s t h g a mnwynnnaps naaswvrynq a q a a n l h l l l g l g d s f r a y q y v t k e l e y x x gcadacnsxx g c g y i l r v t a i i t a i s l y d a k e a v d a l f v d v w v v f k i k t q p l s v e s p i g r t f n e c y p t y l l l q d p n f t s i a v n a l f t n t n n t g l n s l r g t igatgvnmas y g n f v r r a f t t n t g g f g p i r i l q s r v n v p v t v r f n f t n p q g h t i q s r p i g v q t g i n i a g r a r n t a l a r l q nqevpllmvy 490..636 /region_name="delta_endotoxin_c" /note="delta-endotoxin, c-terminal domain may be associated with carbohydrate binding functionality; cd04085" /db_xref="cdd: 271151" c a) b) c) 108 agron. colomb. 37(2) 2019 we describe the five expression cassettes designed (fig. 2) in this work as follows: 1) contains the cry1ba1 gene without the c-terminal fragment and codon usage adjustment, it is formed by the first 1947 bp of the cry1ba1 gene; this construct contains the b33 promoter; 2) contains the cry1ba1 gene without c-terminal fragment and codon usage adjustment in the first 87 aa, is composed of 1947 bp; 3) contains the cry1ba1 gene coding for protoxin with codon usage adjustment, conformed by 3687pb; 4) contains the cry1ba1 gene encoding the active toxin cleaved at the n-terminus and c-terminal with codon usage adjustment, conformed by 1647 bp that start at nucleotide 267 and ends at nucleotide 1908 of the cry1ba1 gene; 5) contains the cry1ba1 gene without the c-terminal fragment and codon usage adjustment, it is made up by the first 1947 bp of the cry1ba1 gene, it contains the constitutive promoter camv35s. the first four constructs contain the b33 promoter that has a high degree of specificity for expression in the tuber (fig. 2). all the designed expression cassettes contain the t-nos terminator. the sequence of the cry1ba1 gene is of bacterial origin and has a lower content of guanine and cytosine (gc) than that reported for plant genomes (li et al., 2016). the modifications of codon usage allowed changing the content of gc to 42%, which is a value closer to the potato genome (42.4%). cryptic splicing sequences and premature polyadenylation sites of the orf were eliminated in each of the cassettes. phenotypic and molecular characterization of recombinant strains after the transformation of bacteria with expression cassettes 1, 2 and 5 to establish the characterization protocol presented below, we planted by exhaustion in the respective selection medium. as a phenotypic characteristic, the non-transformed colonies showed no growth and the colonies positive for pcr were subcultured in a selection medium for subsequent cryopreservation at -80°c. we performed a pcr assay on the positive colonies transformed with expression cassettes 1 and 2 using the forward primer for the b33 promoter and the reverse primer for the t-nos terminator. we considered the colonies that had an amplicon of 3917 bp positive. we considered positive the pcr assay using the primer pair consisting of the forward primer for the promoter camv35s and reverse primer for the terminator t-nos with an amplicon of 2602 bp. we confirmed the a. tumefaciens and crymod1-35s 5 sacl 281pb bamhi 6pb tnos 1947pb cry1ba1 optimizado 362pb camv-35s 6pb crymod1-4gp 4 sacl 281pb bamhi 6pb tnos 1647pb cry1ba1 optimizado toxina 1689pb b33 6pb crymod1-3gp 3 sacl 281pb bamhi tnos 3687pb cry1ba1 optimizado 1689pb b33 6pb crymod2-igp 2 sacl 281pb bamhi 6pb tnos 1947pb cry1ba1 optimizado 1689pb b33 6pb crymod1-igp 1 sacl 281pb bamhi 6pb tnos 1947pb cry1ba1 optimizado 1689pb b33 6pb figure 2. expression cassettes. 109erira, chaparro-giraldo, and lópez-pazos: design of expression cassettes using the cry1ba1 gene for potato (solanum tuberosum l.) varieties e. coli colonies that showed growth by a pcr assay for a region of the cry1ba1 gene, and subcultured in selection medium. the pcr result was considered positive when 200 bp amplicons were obtained (fig. 3). transformation tests we used the application of the transformation protocol to determine the infective capacity of a. tumefaciens lba4404 on internodal segments of potato, leading to the subsequent introduction of the t-dna with the gene of interest and its insertion in the genome of the plant. we evaluated the growth of regenerants in the presence of kanamycin with cassette 5 containing the nptii gene as a plant selection marker. the control group of regenerated explants without transformation with the expression cassette exhibited callus formation in the second week with a percentage of callus induction of 96%. that is, approximately 38 internodal explants of the 40 cultivated in regeneration medium, and a percentage of regeneration of 90%; approximately 36 explants regenerated with numerous shoots per explant of 4 ± 1. the untransformed explants cultivated in regeneration medium with selection antibiotic began to show oxidation at week one; during week two they presented oxidation and chlorosis in medium with kanamycin (50 mg l-1). twenty percent of the cocultivated explants initiated the process of callogenesis, and by the second week they began to lose viability and exhibited complete oxidation. eighty percent of the explants did not display callogenesis or regeneration; this could be associated with the effects on the plant genome at the time of coculture, physical damage, and the presence of the antibiotic. the explants transformed with the recombinant strain lba4404 showed a behavior similar to that of the previous group, with the difference being that from the fourth week on, 10% persisted in the selection medium and produced regenerants. the resistance presented by the explants in the selection medium could be associated with the insertion of the nptii gene transferred by the recombinant strain lba4404 containing the expression cassette 5 (fig. 4). figure 3. molecular characterization of the recombinant strains of e. coli and a. tumefaciens. a) amplification of expression cassettes 1 and 2, with the b33 promoter; b) amplification cassette 5 with the camv 35s promoter; c) cry1ba1 gene from the cassettes, negative controls (plasmid pcambia 2300). figure 4. application of the transformation protocol in potato explants using the recombinant strain of a. tumefaciens lba4404. a) untransformed explants in regeneration medium without kanamycin, showing processes of callogenesis and regeneration; b) untransformed explants in regeneration medium with 50 mg l-1 of kanamycin, no regeneration was observed; c) explants transformed with the strain lba4404 in regeneration medium with kanamycin (50 mg l-1), regenerants were evident. a b c a b c 110 agron. colomb. 37(2) 2019 employing a regeneration medium containing 50 mg l-1 of kanamycin as a selection agent has proven useful for the preliminary selection of possible transformants when using potato explants; they avoid selection pressure and loss of possible transformed explants by oxidation, chlorosis or tissue necrosis when higher concentrations of the antibiotic are used. this is demonstrated by some authors that have used concentrations of 100 mg l-1 (andersson et al., 2003; khan et al., 2006; lópez and chaparro, 2007; meiyalaghan et al., 2011; molla et al., 2012; torres et al., 2012). freedom to operate analysis we identified patents relating to each of the genetic elements of the constructs beginning from the deconstruction of the product. the patent ep2482639a2 is within the patents relating to the cry1b gene, which is part of the application by pct number wo2011041256a2 (syngenta participations ag). this protects nucleic acid molecules, which encode the cry1ba protein as well as modifications in its amino acid sequences, and the insertion of this with promoters such as patatin. patent us20100235951a1 (bayer bioscience) includes plant cells or plants comprising a cry1c chimeric gene with cry1b or cry1d. the patent us8772577b2 (pioneer hi-bred international, inc.) protects a sequence that possesses 88% identity with the cry1ba gene. in the search of the colombian national database, we found no granted patents or patent requests for the cry1ba1 gene. we found patent applications involving cry1b sequences, such as wo2011060009a2, whose claims protect a sequence possessing 88% identity with the cry1ba, cry1bc and cry1bb genes. another patent application is us20120324606a1 that includes plants that express cry1ab sequences and cry1be, has been requested in colombia with the number co6561804a2. however, this does not correspond to the variant of the gene used in this work (cry1ba1). similarly, patent application us 20110277184a1 claims the cry1bf sequence, a protein with an identity of at least 95% in plants. during the search for patents requested and approved in colombia, we found patent co6561804a2. this patent was requested nationally on june 16, 2012; it was denied because patenting of genes is not allowed in colombia. concerning the promoter b33, patent ep0375092b1 was granted but it expired in 2009. the patent protected the use of this promoter in the production of potato plants. patent us8334429 concerning the strain of a. tumefaciens was found (pioneer hi-bred international, inc.). the patent us 20090075358a1 frames within its claims the general structure of the vector pcambia. we found no patents protecting the use of the t-nos terminator sequence. therefore, to date when the review was carried out, no intellectual property rights relating to the selected sequences in the design of the expression cassettes were registered in colombia. conclusions we selected the cry1ba1 gene as a viable option for obtaining gm potato lines, according to the biological context of the mechanism of action of cry1 proteins. the in silico design of expression cassettes enabled the attainment of modified versions of the cry1ba1 gene for transformation of potato plants, with modifications that allowed the desired levels of expression and lethal effects on the target insects. these studies should be carried out on the transgenic lines that we obtained. to date, the freedom to operate analysis of the expression cassettes in this work, suggested that their use does not affect the rights of third parties in colombia. literature cited andersson, m., a. trifonova, a. andersson, m. johansson, l. bulow, and p. hofvander. 2003. a novel selection system for potato transformation using a mutated ahas gene. plant cell rep. 22(4), 261-267. doi: 10.1007/s00299-003-0684-8 bah, a., k. van frankenhuyzen, r. brousseau, and l. masson. 2004. the bacillus thuringiensis cry1aa toxin: effects of trypsin and chymotrypsin site mutations on toxicity and stability. j. invertebr. pathol. 85(2), 120-127. doi: 10.1016/j.jip.2004.02.002 deist, b., m. rausch, m. fernandez-luna, m. adang, and b. bonning. 2014. bt toxin modification for enhanced efficacy. toxins 6(10), 3005-3027. doi: 10.3390/toxins6103005 fedepapa. 2017. informe de gestión, fondo nacional de fomento url: http://fedepapa.com/ley%20de%20transparencia/informes%20de%0gestion/informe%20de%20 gesti%c3%93n%20fnfp%20ier%20seme tre%202017. pdf (accessed 5 january 2018). hincapié, v. and a. chaparro-giraldo. 2014. estudio de libertad de operación para una línea genéticamente modificada de papa (solanum tuberosum l.) rev. colomb. biotecnol. 16(1), 119-128. doi: 10.15446/rev.colomb.biote.v16n1.44260 instituto colombiano agropecuario ica. 2011. manejo fitosanitario del cultivo de la papa. url: http://www.ica.gov.co/getattachment/b2645c33-d4b4-4d9d-84ac-197c55e7d3d0/manejofitosanitario-del-cultiva-de-la-papa-nbsp;-.aspx (accessed 13 november 2015). instituto colombiano agropecuario ica. 2015. informe especial: polilla guatemalteca o polilla de la papa. url: https://www. ica.gov.co/noticias/todas/2016/informe-especia l-polilla guatemalteca-o-polilla-de.aspx (accessed 5 january 2018). isaaa. 2017. global status of commercialized biotech/gm crops in 2017: biotech crop adoption surges as economic benefits 111erira, chaparro-giraldo, and lópez-pazos: design of expression cassettes using the cry1ba1 gene for potato (solanum tuberosum l.) varieties accumulate in 22 years. isaaa brief no. 53. isaaa, ithaca, ny, usa. jiménez, j.p., a. chaparro-giraldo, and j. blanco. 2009. evaluación de diferentes combinaciones fitohormonales en la regeneración de solanum tuberosum (solanaceae) var. pastusa suprema a partir de explantes internodales. rev. colomb. biotecnol. 11(2), 66-74. jung, s-k. and k. mcdonald. 2011. visual gene developer: a fully programmable bioinformatics software for synthetic gene optimization. bmc bioinformatics 12(1), 1-13. doi: 10.1186/1471-2105-12-340 khan, r.s., m. nishihara, s. yamamura, i. nakamura, and m. mii. 2006. transgenic potatoes expressing wasabi defensin peptide confer partial resistance to gray mold (botrytis cinerea). plant biotechnol. j. 23(2), 179-183. doi: 10.5511/ plantbiotechnology.23.179 klümper, w. and m. qaim. 2014. a meta-analysis of the impacts of genetically modified crops. plos one 9(11), 1-7. doi: 10.1371/ journal.pone.0111629 li, n., m. sun, z. jiang, h. shu, and s. zhang. 2016. genome-wide analysis of the synonymous codon usage patterns in apple. j. integr. agric 15(5), 983-991. doi: 10.1016/s2095-3119(16)61333-3 lópez, a. and a. chaparro-giraldo. 2007. propuesta de un sistema de transformación de plantas de papa (solanum tuberosum sp. andigena var. pastusa suprema) mediado por agrobacterium tumefaciens. agron. colomb. 25(1), 16-25. lópez-pazos, s.a., a.c. rojas-arias, s.a. ospina, and j. cerón. 2010. activity of bacillus thuringiensis hybrid protein against a lepidopteran and a coleopteran pest. fems microbiol. lett. 302(2), 93-98. doi: 10.1111/j.1574-6968.2009.01821.x lópez-pazos, s.a. and j. cerón. 2013. biological activity of insecticidal toxins: structural basis, site-directed mutagenesis and perspectives. pp. 273-302. in: figurski, d. (ed.). genetic manipulation of dna and protein examples from current research. in tech, london, uk. doi: 10.5772/2156 martínez, w., d. uribe, and j. cerón. 2003. efecto tóxico de proteínas cry1 de bacillus thuringiensis sobre larvas de tecia solanivora (lepidoptera gelechiidae). rev. colomb. entomol. 29(1), 89-93. miranda, r., f. zamudio, and a. bravo. 2001. processing of cry1ab δ-endotoxin from bacillus thuringiensis by manduca sexta and spodoptera frugiperda midgut proteases: role in protoxin activation and toxin inactivation. insect biochem. mol. biol. 31(12), 1155-1163. doi: 10.1016/s0965-1748(01)00061-3 molla, m.h., k.m. nasiruddin, m. al-amin, m.s. haque, and m. zzaman. 2012. standardization of protocol for agrobacteriummediated transformation in potato (solanum tuberosum l.). bangladesh j. agril. res. 37(2), 185-194. doi: 10.3329/ bjar.v37i2.11220 meiyalaghan, s., p.j. barrell, j.m.e. jacobs, and a.j. conner. 2011. regeneration of multiple shoots from transgenic potato events facilitates the recovery of phenotypically normal lines: assessing a cry9aa2 gene conferring insect resistance. bmc biotechnol. 11(1), 93. doi: 10.1186/1472-6750-11-93 niño, l. 2004. revisión sobre la polilla de la papa tecia solanivora en centro y suramérica. suplemento revista latinoamericana de la papa, 4-21. pigott, c.r. and d.j. ellar. 2007. role of receptors in bacillus thuringiensis crystal toxin activity. microbiol. mol. biol. rev. 71(2), 255-281. doi: 10.1128/mmbr.00034-06 pitre, l., j. hernández-fernández, and j. bernal. 2008. toxicidad de δ-endotoxinas recombinantes de bacillus thuringiensis sobre larvas de la polilla guatemalteca (tecia solanivora) (lepidóptera: gelechiidae). rev. colomb. biotecnol. 10(2), 85-96. sauka, d.h. and g.b. benintende. 2008. bacillus thuringiensis: generalidades: un acercamiento a su empleo en el biocontrol de insectos lepidópteros que son plagas agrícolas. rev. argent. microbiol. 40(2), 124-140. soberón, m. and a. bravo. 2007. las toxinas cry de bacillus thuringiensis: modo de acción y consecuencias de su aplicación. biotecnologia 14, 303-314. torres, e.s., j. torres, c. moreno, and r. arango. 2012. desarrollo de líneas transgénicas de una variedad androestéril de papa, potencialmente resistentes a tecia solanivora povolny. agron. colomb. 30(2), 163-171. trujillo, c., e. rodríguez, s. jaramillo, r. hoyos, s. orduz, and r. arango. 2001. one-step transformation of two andean potato cultivars (solanum tuberosum l. sp. andigena). plant cell rep. 20(7), 637-641. doi: 10.1007/s002990100381 valderrama, a.m., n. velásquez, e. rodríguez, a. zapata, m.a. zaidi, i. altosaar, and r. arango. 2007. resistance to tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae) in three transgenic andean varieties of potato expressing bacillus thuringiensis crylac protein. j. econ. entomol. 100(1), 172-179. vanegas, p.a., j. blanco, and a. chaparro-giraldo. 2010. expresión de la proteína cry1ac en tejidos de líneas transgénicas de papa (solanum tuberosum spp. andigena) var. diacol capiro. acta biol. colomb. 15(2), 101-114. vargas, b., s. rubio, and a. lópez-ávila. 2004. estudios de hábitos y comportamiento de la polilla guatemalteca tecia solanivora (lepidoptera gelechiidae) en papa almacenada. rev. colomb. entomol. 30(2), 211-217. villanueva, d., j. torres, h. rivera, v. núñez, r. arango, and f. ángel. 2014. líneas colombianas de papa genéticamente modificadas resistentes a tecia solanivora (lepidoptera: gelechiidae) bajo campo confinado. rev. colomb. entomol. 40(2), 148-157. https://doi.org/10.1186/1471-2105-12-340 https://doi.org/10.1016/s0965-1748(01)00061-3 https://doi.org/10.3329/bjar.v37i2.11220 https://doi.org/10.3329/bjar.v37i2.11220 https://doi.org/10.1128/mmbr.00034-06 <i>preferences of scirtothrips dorsalis hood 1919 (thysanoptera: thripidae) for different structures of cotton (gossypium hirsutum l.) plants in the magdalena warm valley of colombia</i> received for publication: 31 july, 2017. accepted for publication: 16 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.66714 1 instituto colombiano agropecuario ica, bogota (colombia). 2 corporación colombiana de investigaciones agropecuarias agrosavia, c.i. nataima, colombia. 3 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 4 earth and life institute – elib, université catholique de louvain, belgium. * corresponding author: everth.ebratt@ica.gov.co agronomía colombiana 36(1), 42-50, 2018 preferences of scirtothrips dorsalis hood 1919 (thysanoptera: thripidae) for different structures of cotton (gossypium hirsutum l.) plants in the magdalena warm valley of colombia preferencias de scirtothrips dorsalis hood 1919 (thysanoptera: thripidae) por diferentes estructuras de la planta del algodón (gossypium hirsutum l.) en el valle cálido del magdalena everth ebratt1*, andrés rodríguez2, buenaventura monje2, edgar varón2, helena brochero3, and arturo goldarazena4 abstract resumen thrips samples were collected from cotton crops in the andean region of the magdalena warm valley, an area represented by the colombian departments of tolima, huila and cundinamarca. ten cotton plants were randomly selected per hectare in each plot. five young leaves, five f loral buds, five opened f lowers and five bolls or fruits were inspected. immature stages were separated from the adults and a first classification was made according to the present thrips morphotypes, separating the adults of possible s. dorsalis specimens from the others. tstudent and kruskal-wallis tests were performed in order to find statistical differences between the different evaluated variables. the selectivity of s. dorsalis for each plant structure was determined by z tests, spearman correlation analysis and the bray-curtis similarity index. scirtothrips dorsalis was found in 77% (n = 46) of the inspected sites. the species exhibited greater affinity to the boll, followed by young leaves and buds. opened f lowers constituted a resource not frequented by the pest with a similarity range of i = 0.8 (<1). it is suggested that cotton plants are hosts to the thrips species; it means that the pest life cycle is highly associated to the cotton production in the andean region. the importance of the results related to the cotton production and other crops associated to the insect species in the region is discussed. en la región andina que comprende el valle cálido del alto magdalena representado por los departamentos de tolima, huila y cundinamarca en colombia se recolectaron muestras de trips en cultivos de algodón. en cada predio se seleccionaron diez plantas de algodón al azar por hectárea en las cuales se inspeccionaron cinco hojas jóvenes o terminales foliares, cinco botones f lorales, cinco f lores abiertas y cinco cápsulas o frutos. los estados inmaduros se separaron de los adultos y se hizo una primera clasificación de acuerdo a los morfotipos de trips presentes, separando los adultos de posibles especímenes de s. dorsalis de los demás. se llevaron a cabo pruebas de t y krustall-wallis con el fin de encontrar diferencias estadísticas entre las variables evaluadas. la selectividad de s. dorsalis por cada estructura de planta fue determinada por medio de pruebas de z, análisis de correlación de spearman y el índice de similitud de bray-curtis. se encontró scirtothrips dorsalis en el 77% (n = 46) de los predios inspeccionados. la especie presentó mayor afinidad por las cápsulas, seguido de las hojas jóvenes y botones f lorales. las f lores abiertas constituyeron un recurso no frecuentado por la plaga con un rango de similitud de i = 0.8 (<1). se sugiere que las plantas de algodón constituyen hospedantes para la especie, lo que implica que el ciclo de vida de la plaga está altamente asociado a la producción de algodón en la región andina y se discute la importancia de los resultados en términos de la producción de algodón en esta región y otros cultivos que se han encontrado asociados a la especie de insecto. key words: thrips, bolls, host, selectivity. palabras clave: trips, cápsulas, hospedero, selectividad. introduction cotton (gossypium hirsutum l.) is an important crop highly related to the economic, social and agro-industrial development of many communities. in colombia there are approximately 10,284 ha planted with cotton, mainly distributed in the caribbean, orinoquia and andean regions. the andean region represents 7,000 ha in the magdalena warm valley which corresponds to the departments of tolima, huila and cundinamarca. the national average yield is 1,971 kg of fiber ha-1 (conalgodón, 2018). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.66714 43ebratt, rodríguez, monje, varón, brochero, and goldarazena: preferences of scirtothrips dorsalis hood 1919 (thysanoptera: thripidae) for different structures of cotton... the cotton industry generates 10,945 direct jobs with a production cost of $4.5 million pesos/ha (conalgodón, 2018). as a strategy for pest management, the instituto colombiano agropecuario (ica) implemented the plan for the exclusion, suppression and eradication of cotton pests (ica, 2000) in all producing regions. in this context, there are two annual planting seasons, the first one in the first half of the year in the andean region, and the second one at the end of the second semester in the orinoquia and caribbean regions (ica, 2000). the thripidae family comprises important pests of cotton because they are associated with direct damages such as leaf distortion, defoliation, bud and boll abortion, premature boll opening, and indirect damage such as viruses transmission that can affect yield and fiber quality (wilson and bauer, 1993; leigh, 1995; cermeli et al., 2009; efsa, 2014; thripswiki, 2017). in the global context of cotton production, the genera caliothrips daniel, retithrips marchal, sericothrips haliday, thrips linneaeus, frankliniella karny and scirtothrips shull have been registered (wilson and bauer, 1993; leigh, 1995; mailhot et al., 2007; kumar et al., 2013). the insect s. dorsalis hood, 1919 is a polyphagous species of tropical asian origin (ananthakrishnan, 1993) that feeds on young leaves of more than 200 species of dicotyledonous plants in about 40 different botanical families (hoodle and mound, 2003; hooddle et al., 2008). s. dorsalis feeds preferentially from the epidermis and, sometimes, from palisade tissues and tissues of the apex of young fruits, especially when they are still hidden under the calyx. in many hosts, it can feed on the upper surface when infestation levels are high. larvae and adults are often located in the midrib or near the damaged leaf tissue area. pupae can be found in leaf litter, leaf axils, and deformed leaves or under the calyx (kumar et al., 2013). the associated damage in plants infested by s. dorsalis is characterized by a silvering on the surface of the infested leaf, feeding scars, linear thickening of the leaf blade, and brown spots on leaves and fruits. a concentric ring often appears in healed tissue around the apex. poor fruit formation and early leaf senescence take place as well (hodges et al., 2005; kumar et al., 2013). thrips s. dorsalis are small insects (<1 mm in length), with thigmotactic behavior and similar morphology features as other thrips species (kumar et al., 2011). it is a species of great economic importance in the world, which was registered for the first time in colombia in 2010 (ica, 2012). due to this, it is necessary to evaluate the potential and actual phytosanitary impact of the species at regional and national levels. the objective of the present study was to determine the infestation and preferences of s. dorsalis for the structures of young leafs, f loral buds, f lowers and bolls (fruits) in cotton plants from the magdalena warm valley of colombia. materials and methods study area the geographical context of this study corresponded to the andean region, the magdalena warm valley in the departments of huila, tolima and cundinamarca. the research area presents an altitudinal range below 600 m a.s.l., characterized by tropical dry forest vegetation (bs-t) (holdridge, 1967; iavh, 2014). farms were inspected in the municipalities of villavieja, campoalegre (huila); venadillo, natagaima, ambalema, lerida, armero, espinal (tolima) and ricaurte (cundinamarca) (fig. 1). sampling the sampling included 60 farms with productive cotton crops (60 to 90 d after sowing) with f loral buds, opened f lowers and bolls (fruits). all cotton crops corresponded to genetically modified or transgenic varieties. ten cotton plants were randomly selected per hectare in each plot. five young leaves or leaf terminals, five f loral buds, five opened f lowers and five bolls or fruits were randomly inspected in the lower, middle or upper strata of each plant. the thrips were collected using brushes previously moistened with ethanol and deposited in 1.5 ml plastic vials with 70% ethanol. the sampling unit was represented by 20 vials per inspected plant. in each plot, a code that represented the geographical location, the number assigned to the plant and the plant structures b (buds), c (boll), f (f lower), h (leaf), p (farms) were assigned (pedigo, 1996). the samples were packed in plastic bags according to the farm and municipality, and were transported to the laboratories of entomology of the nataima research center of the corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia (espinal-tolima) and bioqualityagro in the municipality of mosquera, cundinamarca, with the purpose of preparing the specimens and carrying out the taxonomic identification. the geographical coordinates for some localities were obtained and/or corrected using google earth (www.googleearth.com) and the map was made in arcmap (arcgis) software (pulido et al., 2015). sample treatment immature stages were separated from the adults and a first classification was made according to the present thrips morphotypes, separating the adults of possible s. dorsalis specimens from the others. the number of adults was recorded and the specimens were rinsed using 5-10% koh. 44 agron. colomb. 36(1) 2018 then the specimens were washed with distilled water and dehydrated in ethanol for semi-permanent mounting in hoyer’s solution on slides (mound and marullo, 1996). the taxonomic identification was made based on the morphological characters and according to the available keys (hoddle and mound, 2003; moritz et al., 2007; kumar et al., 2013), and with the aid of a leica® zoom 2000 stereoscope (wetzlar, germany) and a nikon® type-119ys2-t microscope (tokyo, japan) and photographic camera canon® type sx530-16mp (tokyo, japan). data analysis the abundance of s. dorsalis adults in each plant structure (young leaf, f loral buds, opened f lower and boll) per plant, per plot, in each municipality and department evaluated was determined. considering this information, the percentages of infestation per plot and the preference of s. dorsalis for certain plant structures in cotton plants were estimated. t-student and kruskal-wallis tests were performed in order to find statistical differences between the different evaluated variables (ebratt et al., 2004). the selectivity of s. dorsalis for each plant structure was determined by z tests (p≤0.05) with paired comparisons per structure, and spearman correlation analysis between infested plant structures (statistica v10; infostat, 2016). percentage records of the calculations to obtain the bray-curtis similarity index* were transformed on a logarithmic scale in base 10, in order to define the preference for the resource as follows: a) positive preference (i>1), b) neutral or accidental preference (i = 1), and c) non-preference (i<1). this is a statistic used to quantify the compositional dissimilarity between two different sites, based on counts at each site: * bcij = 1 – ( 2 cij ) si + sj where cij cij is the sum of the lesser values for only those species in common between both sites, while si and sj si and sj are the total number of specimens counted at both sites (silveira-neto et al., 1976; johnson, 1980; ramirez, 2006; zamar, 2011; yara and reinoso, 2012). results presence and distribution a total of 12,000 plant structure samples were obtained. these samples corresponded to 30 farms in the department of tolima (10 in the northern zone, 10 in the central zone and 10 in the southern zone), 20 farms in the department of huila (10 in the northern zone and 10 in the central zone) and 10 farms in the southwestern zone of cundinamarca. the thrips s. dorsalis was found in 46 farms (77%) with infestation rates between 20 and 100% (tab. 1). the species was not recorded in 14 farms (23%) located in the municipalities of armero (5 farms), ambalema (1 farm), venadillo (1 farm), el espinal (5 farms), natagaima (2 farms), all located in the department of tolima. the infestation in bolls reached 61.6% (n = 60 ± 6.33), followed by young leaves with 55% (n = 60 ± 6.47), f loral buds with 41.66% (n = 60 ± 6.41) and opened f lowers with 28.33% (n = 60 ± 5.86). in all cases, s. dorsalis was found to be associated with young leaves and bolls (n = 60; r = 0.4592; p<0.001) whereas f lowers and f loral buds showed low abundance (c = 0.85; gl = 3; h = 19.65; p<0.0001) (fig. 2). the south of cundinamarca and south of tolima presented the highest abundances in young leaves, bolls and f loral buds. the same preference was found in the central and northern zones of huila and in the central area of tolima, but with significantly low abundances. in the northern region of tolima, s. dorsalis abundances were significantly lower in young leaves, f lowers, f loral buds and bolls (c = 0.94; gl = 5; h = 19.89; p<0.0008) (fig. 3). figure 1. sampling sites of s. dorsalis in cotton crops in the magdalena warm valley. sampling (%) of s. dorsalis. 45ebratt, rodríguez, monje, varón, brochero, and goldarazena: preferences of scirtothrips dorsalis hood 1919 (thysanoptera: thripidae) for different structures of cotton... table 1. sampling and abundance location of s. dorsalis hood (thysanoptera: thripidae) in cotton crops from the magdalena warm valley, colombia. geographic coordinates geografic location abundance of s. dorsalis in structures number n w altitude (m a.s.l.) departament municipality life zone leaf flower floral buds boll 1 05° 00’ 51,4” 074° 54’ 18,4” 312 tolima armero bs-t 0 0 1 4 2 04° 59’ 29,1” 074° 54’ 19,3” 312 bs-t 0 0 0 0 3 05° 00’ 22,9" 074° 54’ 21,4" 296 bs-t 0 0 0 0 4 04° 59’ 29,1” 074° 54’ 19,3” 312 bs-t 0 0 0 0 5 05° 00’ 30,1" 074° 54’ 22,4" 296 bs-t 0 0 0 0 6 04° 40’ 50,2” 074° 54’ 31,0” 368 tolima ambalema bs-t 0 0 0 0 7 04° 54’ 54,8” 074° 52’ 29,6’ 275 tolima venadillo bs-t 0 0 0 0 8 04° 40’ 40,1” 074° 54’ 18,8” 360 bs-t 0 0 0 2 9 05° 06’ 24,7” 074° 53’ 23,2” 368 tolima armero bs-t 0 1 0 5 10 05° 05’ 11,8” 074° 52’ 44,8” 324 bs-t 0 0 0 0 11 04° 09’ 4,74” 074° 51’ 9,6” 318 tolima el espinal bs-t 46 8 10 10 12 04° 09’ 7,26” 074° 51’ 38,2” 330 bs-t 0 0 0 0 13 04° 09’ 58,6” 074° 55’ 21,8” 356 bs-t 0 3 0 0 14 04° 11’ 38,3” 074° 57’ 57.7” 391 bs-t 0 0 0 0 15 04° 08’ 13,8” 074° 51’ 34,6” 321 bs-t 0 0 0 0 16 04° 07’ 38,1” 074° 50’ 29,7” 319 bs-t 16 11 0 21 17 04° 09’ 24,9” 074° 56’ 55.2” 342 bs-t 0 0 2 0 18 04° 09’ 24,9” 074° 56’ 55,1” 355 bs-t 2 0 0 0 19 04° 07’ 37,8” 074° 50’ 30,1” 388 bs-t 0 0 0 0 20 04° 11’ 21,2” 074° 57’ 19,4” 394 bs-t 0 0 0 0 21 03° 29’ 30,7” 075° 07’ 47,5” 348 tolima natagaima bs-t 9 1 15 8 22 03° 29’ 41,9” 075° 07’ 52,9” 347 bs-t 15 2 4 1 23 03° 29’ 48,8” 075° 07’ 40,1” 348 bs-t 11 0 6 0 24 03° 29’ 3,9” 075° 07’ 53,2” 348 bs-t 0 0 0 0 25 03° 29’ 2,6” 075° 07’ 48,5” 344 bs-t 5 0 5 0 26 03° 28’ 12,4” 075° 07’ 43,2” 356 bs-t 0 0 0 0 27 03° 28’ 51,1” 075° 07’ 32,8” 347 bs-t 5 0 4 0 28 03° 40’ 37,9” 075° 06’ 9,78” 333 bs-t 4 0 8 6 29 03° 40’ 15,7” 075° 05’ 50,5” 333 bs-t 27 2 6 19 30 03° 39’ 57,3” 075° 05’ 40,3” 329 bs-t 5 1 9 2 31 03° 22’ 32,8” 075° 09’ 45,8” 374 huila villavieja bs-t 0 0 0 3 32 03° 22’ 29,5” 075° 09’ 43,9” 370 bs-t 0 0 0 5 33 03° 21’ 54,9” 075° 09’ 46,9” 373 bs-t 3 0 2 1 34 03° 11’ 46,2” 075° 13’ 45,6” 387 bs-t 0 0 0 1 35 03° 12’ 32,4” 075° 13’ 37,9” 402 bs-t 0 0 2 5 36 03° 12’ 35,4” 075° 13’ 31,0” 387 bs-t 0 0 0 9 37 03° 12’ 40,6” 075° 13’ 28,8” 383 bs-t 2 0 3 4 38 03° 12’ 29,5” 075° 13’ 24,2” 386 bs-t 23 0 0 6 39 03° 20’ 46,0” 075° 11’ 33,4” 376 bs-t 7 0 3 5 40 03° 20’ 48,7” 075° 13’ 29,7” 377 bs-t 3 0 1 8 41 02° 41’ 34,4” 075° 21’ 04,6” 519 huila campoalegre bs-t 5 9 5 6 42 02° 41’ 35,7” 075° 21’ 11,3” 518 bs-t 5 1 1 0 continue 46 agron. colomb. 36(1) 2018 preference for structures according to the similarity indices (is) applied, significant differences (p<0.05) were found in the abundances of s. dorsalis between structures in the cotton plant: leaf-f lower (is = 0.40), leaf-bud (is = 0.71), leaf-boll (is = 0.52), f lowerbud (is = 0.24), f lower-boll (is = 0.16) and bud-boll (is = 0.78). the bray-curtis similarity-affinity index showed significant differences between the paired structures f lowerboll (rs = 0.6742; p = 0.01), f lower-leaf (rs = 0.5900; p = 0.006) and boll-leaf (rs = 0.5277; p = 0.017). however, no significant differences were observed between the paired structures f lower-bud (rs = 0.4244; p = 0.062) and boll-bud (rs = 0.4037; p = 0.077). the preference analysis based on the abundance of s. dorsalis in the evaluated structures revealed that the species had a higher affinity for the bolls (i = 1.7>1), followed by young leaves (i = 1.3>1) and buds (i = 1.2>1). opened f lowers were not a frequented resource for the pest with a similarity range of i = 0.8 (<1) (n = 60; a a b a a a a a a a b b leaf flower square boll in di vi du al s (m ea n) 0 12 14 16 10 8 6 4 2 tolimahuilacundinamarca a c b c b bb a a aa b c b a aa a b c c bb a sc ch ntctnh st in di vi du al s (m ea n) 0 12 14 16 10 8 6 4 2 leaf flower square boll figure 2. abundance of s. dorsalis on plant structures of the cotton crop per department (c = 0.85; gl = 3; h = 19.65; p<0.0001). figure 3. mean abundance of s. dorsalis in structures per sampled geographical area (sc. south of cundinamarca; ch. central huila; nh. north of huila; ct. central tolima; nt. north of tolima; st. south of tolima; l. leaf; f. flower; s. floral buds; b. boll) (c = 0.94; gl = 5; h = 19.89; p<0.0008). geographic coordinates geografic location abundance of s. dorsalis in structures number n w altitude (m a.s.l.) departament municipality life zone leaf flower floral buds boll 43 02° 41’ 43,6” 075° 21’ 13,9” 509 huila campoalegre bs-t 1 0 0 3 44 02° 42’ 11,1” 075° 21’ 01,9” 498 bs-t 5 0 2 12 45 02° 42’ 23,5” 075° 20’ 54,4” 507 bs-t 0 8 0 10 46 02° 43’ 12,2” 075° 19’ 01” 547 bs-t 5 5 2 5 47 02° 40’ 46,4” 075° 21’ 23,6” 526 bs-t 11 5 6 10 48 02° 40’ 54,7” 075° 21’ 25,9” 527 bs-t 6 6 1 4 49 02° 40’ 55,7” 075° 21’ 21,8” 525 bs-t 2 9 0 4 50 02° 40’ 39.0” 075° 21’ 36,2” 532 bs-t 5 0 2 0 51 04° 17’ 5,8” 074° 44’ 22,0” 302 cundinamarca ricaurte bs-t 23 0 0 15 52 04° 17’ 03,5” 074° 44’ 19,4” 301 bs-t 18 0 0 23 53 04° 17’ 01,4” 074° 44’ 16,3” 301 bs-t 8 0 0 20 54 04° 17’ 18,9” 074° 44’ 07,4” 305 bs-t 17 0 0 16 55 04° 17’ 19,7” 074° 44’ 01,5” 311 bs-t 10 0 0 6 56 04° 17’ 19,7” 074° 44’ 05,2” 345 bs-t 0 0 0 18 57 04° 17’ 18,3” 074° 44’ 11,0” 283 bs-t 17 3 4 12 58 04° 17’ 52,7” 074° 44’ 31,7” 291 bs-t 37 0 8 3 59 04° 17’ 43,7” 074° 44’ 23,8” 297 bs-t 0 1 0 14 60 04° 16’ 30,6” 074° 44’ 1,9” 290 bs-t 4 0 0 0 47ebratt, rodríguez, monje, varón, brochero, and goldarazena: preferences of scirtothrips dorsalis hood 1919 (thysanoptera: thripidae) for different structures of cotton... cophenetic correlation = 0.927; read cases = 60; omitted cases = 0; p<0.05). paired comparisons using the z test (p = 0.05) revealed that there were significant differences between boll-f lower and young leaf-f lower (fig. 4). which has been a barrier for the definition of surveillance and control strategies (zwölfer, 1983; lacasa et al., 1996; mound and marullo, 1996; hall et al., 1997; pérez, 1999; hernandez, 2005; alves-silva, 2013; kumar et al., 2013; burckhardt et al., 2014). the specialization in insects corresponds to the general rule and not to the exception (pérez, 1999; schoonhoven et al., 2005), so that the recognition of preferences could offer important ethological elements in the differentiation of the species and could also give clarity on their economic importance (thorsteinson, 1960; stern, 1973; zwölfer, 1983; bernays and chapman, 1994; sha et al., 1998; zamar and neder, 2012; cook et al., 2013). in the present study, symptoms such as leaf distortion (leaf curl), leaf wilting, leaf fall, and discoloration of boll and f loral buds (bronzing), were attributed to the insect presence in the cotton plants (fig. 5). the insect s. dorsalis is an introduced species in colombia, with a type “r” reproductive strategy and records of polyphagia (morse and hoddle, 2006; rodríguez, 2006; liebhold and tobin, 2008). all the above, in conjunction with the distribution recorded in the present study, can generate negative effects on biodiversity, uncultivated native f lora and other crops of economic interest such as mango, citrus, avocado, tomato, chili and aromatic herbs, which are also established in the magdalena warm valley in the andean region of colombia (mound and palmer, 1981; hoodle and mound, 2003; liebhold and tobin, 2008; kumar et al., 2011; kumar et al., 2013; wegier and piñero, 2013). it is clear that the introduction and establishment of non-native species affect trophic networks and can alter processes of population dynamics that allow species regulation (lewis, 1997; schoonhoven et al., 2005; gutiérrez, 2006). this fact must be considered as an important risk if the cultivated area is a cotton monoculture. considering the percentages of infestation and insect preferences found for cotton crop in the andean region of colombia, it is clear that s. dorsalis could become a major phytosanitary problem that should be carefully monitored because: a) it could adversely affect the expected yields and the quality of the fiber, b) it produces direct damages that cause the fall of leaves, f loral buds and bolls, c) it favors the distortion in leaf blades in the shape of rosettes, d) it contributes to the foliar malformation, e) it can generate dwarfism and death of the plant (fig. 6). several researches have established that s. dorsalis causes indirect damage related to the transmission of viral particles such as groundnut chlorotic fan-spot virus, groundnut yellow spot virus and tobacco streak virus, as recorded in cotton crops in australia and the united states of america with a reduction of 77% in seed production, 25% in yield and 67% in 0 50 100 % similarity leaf flower square boll figure 4. bray-curtis clustering analysis for s. dorsalis in structures of the cotton crop in the magdalena warm valley in colombia. discussion this study indicates that s. dorsalis was found to be associated with cotton crop plants of the magdalena warm valley in colombia, with a preference for young leaves, f loral buds and bolls. it is clear that these microhabitats have sufficient food and reproductive resources to complete the life cycle and maintain the populations of the species (mound and stiller, 2011), which poses a high risk for crop yield and profitability (mound and stiller, 2011; mannion et al., 2013). it has been reported that leaves and other nonf lowering structures may be more stable food sources for the development of immature stages (funderburk et al., 2002), contrasting the information described to the genus frankliniella karny, strongly associated with f lowers due to the fact that pollen constitutes an essential nutritional contribution to increase egg production. in general, it is understood that young leaves have a higher nutritional content, but also more secondary metabolites, so insect populations must develop efficient strategies to regulate their intake (schoonhoven et al., 2005), as observed in s. dorsalis, which prefers to feed around the main veins of the leaves or in areas bordering damaged zones (efsa, 2014). due to the fact that immature stages of s. dorsalis were found during the sampling performed in the present study, it is suggested that cotton plants constitute true hosts where the species can develop and complete its life cycle (mound and marullo, 1996; marullo, 2004; marullo, 2009; vierbergen et al., 2010; alves-silva et al., 2013). this result is relevant because there is scarce knowledge about host plants and feeding strategies of the genus scirtothrips, 48 agron. colomb. 36(1) 2018 fiber quality, (funderburk, 2002; jones, 2005; shukla et al., 2005; riley et al., 2011; efsa, 2014). it has been found that frankliniella tritici may be associated with cotton f lowers (10%) causing detriments due to its feeding, but also as a carrier of the fungus fusarium verticillioides, causal agent of the so-called hard lock syndrome (mailhot et al., 2007), which coupled with the damage caused by s. dorsalis to cotton plants, constitute important risks for the cotton production chain. however, it is interesting that the insect was not present in 14 of the total farms evaluated (23%), which could be explained by agronomic management practices based on the regular use of insecticidal molecules of chemical synthesis, or due to abiotic factors that do not favor the establishment of the species. the entomological surveillance of the species should be continued, not only in cotton crops but in other plants that can serve as hosts, which can be established through models of distribution and ecological niche of the species (pulido et al., 2015). conclusions the importance of the association of s. dorsalis in cultivated cotton plants described in the present study leads to opportunities to perform projects oriented towards biology, ethology and the recognition of natural enemies of this pest species. those projects may allow the definition of strategies of integrated pest management and the evaluation of the impact on the cotton production chain for the country. the tropical dry forests correspond to a life zone where agriculture has grown with many extensive crops such as chili, mango, rice and cotton, which have been reported as host plants for s. dorsalis. this species has been dispersed and established in this region because it is considered as a favorable ecological niche in this area. the introduction and establishment of species such as s. dorsalis could affect the trophic networks present, altering processes of population dynamics that allow the regulation of the species. this, for the present study, would constitute an important risk to the evaluated areas, if these areas have appropriate environmental conditions as ecological niches for the establishment of the invasive species. acknowledgments the authors would like to thank the different associations of farmers of the cotton sector in the departments of tolima, huila and cundinamarca for the support received in the accomplishment of this work. we thank the officials of the colombian agricultural institute in the different departmental sections, the faculty of agricultural sciences, bogota at the national university of colombia, bogota headquarters, the company bioquality agro and agricultural research center agrosavia-nataima. literature cited alves-silva, e., p.k. maruyama, a. cavalleri, and k. del-claro. 2013. flower stage and host plant preference by f loral herbivore thrips (insecta: thysanoptera: frankliniella) in a brazilian savanna. stud. neotrop. fauna environ. 48(1), 25-31. doi: 10.1080/01650521.2012.751785 ananthakrishnan, t.n. 1993. bionomics of thrips. annu. rev. entomol. 38(1), 71-92. doi: 10.1146/annurev.en.38.010193.000443 figure 5. cotton crop. a. structures without damage. b. structures affected by s. dorsalis. a b http://dx.doi.org/10.1080/01650521.2012.751785 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.en.38.010193.000443 49ebratt, rodríguez, monje, varón, brochero, and goldarazena: preferences of scirtothrips dorsalis hood 1919 (thysanoptera: thripidae) for different structures of cotton... bernays, e.a. and r.f. chapman. 1994. host-plant selection by phytophagous insects. chapman and hall, new york. doi: 10.1007/b102508 burckhardt, d., d. ouvrard, d. queiroz, and d. percy. 2014. psyllid host-plants (hemiptera: psylloidea): resolving a semantic problem. fla. entomol. 97(1), 242-246. doi: 10.1653/024.097.0132 cermeli m., j. perozo, and l. piñango. 2009. scirtothrips dorsalis hood (thysanoptera, thripidae) nuevo insecto plaga del algodonero (gossypium hirsutum l.) en venezuela. entomotropica 24(2), 85-88. conalgodon, 2018. estadísticas. url: http://www.conalgodon.com/ node/56 (accessed august 2016). cook, d.r., b.r. leonard, e. burris, and j. gore. 2013. impact of thrips infesting cotton seedlings on cotton yield distribution and maturity. j. cotton sci. 17, 23-33. ebratt e.e., r. martínez, and a. acosta, 2004. construcción de la base de conocimientos de un sistema experto para el manejo integrado de poblaciones de insectos plaga en el cultivo de algodón en colombia. msc thesis. universidad nacional de colombia, bogota. efsa. 2014. scientific opinion on the pest categorisation of scirtothrips dorsalis. efsa panel on plant health (plh). efsa j. 12, 3915. doi: 10.2903/j.efsa.2014.3915 funderburk, j. 2002. ecology of thrips. pp. 121-128. in: mound, l.a. and r. marullo (eds.). thrips and tospoviruses: proceedings of the 7th international symposium on thysanoptera, università degli studi mediterranea di reggio calabria. facolta di agraria. dipartimento di agrochimica ed agrobiologia. australian national insect collection csiro. canberra, australia. gutiérrez, f. 2006. estado de conocimiento de especies invasoras. propuesta de lineamientos para el control de los impactos. instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota. hall, l.s., p.r. krausman, and m.l. morrison. 1997. the habitat concept and a plea for standard terminology. wildl. soc. bull. 25(1), 173-182. hernández, o.v. 2005. plantas hospederas y estrategias de alimentación en moscas de la fruta. pp. 25-32. in: díaz, f., j. rivera, s. zepeda, and e. hernández (eds.). xvi curso internacional sobre moscas de la fruta, centro internacional de capacitación en moscas de la fruta, programa moscamed-moscafrut sagarpa-iica. metapa de domínguez, chiapas, mexico. hoddle, m.s. and l.a. mound. 2003. the genus scirtothrips in australia (insecta, thysanoptera, thripidae) zootaxa. 268(1), 1-40. doi: 10.11646/zootaxa.268.1.1 hoddle, m.s., j.m. heraty, p.f. rugman-jones, l.a. mound, and r. stouthamer. 2008. relationships among species of scirtothrips (thysanoptera: thripidae, thripinae) using molecular and morphological data. ann. entomol. soc. amer. 101(3), 491500. doi: 10.1603/0013-8746(2008)101[491:rasost]2.0.co;2 hodges, g., g.b. edwards, and w. dixon. 2005. chilli thrips scirtothrips dorsalis hood (thysanoptera: thripidae) a new pest thrips for florida. in: florida department of agriculture & consumer services, division of plant industry. url: http:// www.freshfromf lorida.com/pi/enpp/ento/chillithrips.html (accessed october 2017). holdridge, l.r. 1967. life zone ecology. tropical science center, san josé, costa rica. instituto geográfico agustin codazzi. url: http://www.igac.gov.co/igac (accessed january 2017). iavh. 2014. el bosque seco tropical en colombia. in: pizano, c., and h. garcía (eds.), bogota. ica. 2000. plan nacional de exclusión, supresión y erradicación económica del picudo del algodonero. doc. 21641. url: https://w w w.ica.gov.co/getdoc/b8b6617f-bd3f-4bb8-b33716d918712423/planpicudo_v1.aspx (accessed april 2017). ica. 2012. situación actual del trips amarillo del ají scirtothrips dorsalis (hood) (thripidae:thripinae) en colombia. boletin epidemiológico. ica. bogota. url: https://w w w.ica.gov. co/areas/agricola/ser vicios/epidemiologia-agricola/boletines/nacionales/2012/b_n_sdorsalis_dic_2012. aspx (accessed april 2017). johnson, d.h. 1980. the comparison of usage and availability measurements for evaluating resource preference. ecology 61(1), 65-71. doi: 10.2307/1937156 jones, d.r. 2005. plant viruses transmitted by thrips. eur. j. plant. pathol. 113(2), 119-157. doi: 10.1007/s10658-005-2334-1 kumar, v., d.r. seal, d.j. schuster, c. mckensie, l.s. osborne, j. maruniak, and s. zhang. 2011. scirtothrips dorsalis (thysanoptera: thripidae): scanning electron micrographs of key taxonomic traits and a preliminary morphometric analysis of the general morphology of populations of different continents. fla. entomol. 94(4), 941-955. doi: 10.1653/024.094.0431 kumar, v., g. kakkar, c. mckenzie, d.r. seal, and l.s. osborne. 2013. an overview of chilli thrips, scirtothrips dorsalis (thysanoptera: thripidae) biology, distribution and management. pp. 53-77. in: soloneski, s. and m. larramendy (eds.). weed and pest control conventional and new challenges, intech, rijeka, croatia. doi: 10.5772/55045 lacasa, a., j.m. llorente, and j.a. sanchez. 1996. un scirtothrips (thysanoptera: thripinae), causa daños en los cítricos en españa. bol. sanid. veg. plagas 22(1), 79-95. leigh, t.f. 1995. bionomics of cotton thrips: a review. pp. 61-70. in: parker, b. l., m. skinner, and t. lewis (eds.). thrips biology and management. springer science & business media. doi: 10.1007/978-1-4899-1409-5_5 lewis, t. 1997. thrips as crop pests. cabi, new york, usa. liebhold, a.m. and p.c. tobin. 2008. population ecology of insect invasions and their management. annu. rev. entomol. 53(1), 387-408. doi: 10.1146/annurev.ento.52.110405.091401 mailhot, d.j., j.j. marois, and d.l. wright. 2007. inf luence of f lower thrips on fusarium hardlock severity. plant dis. 91(11), 14231429. doi: 10.1094/pdis-91-11-1423 mannion, c.m., a.i. derksen, d.r. seal, l.s. osborne, and c.g. martin. 2013. effects of rose cultivars and fertilization rates on populations of scirtothrips dorsalis (thysanoptera: thripidae) in southern florida. fla. entomol. 96(2), 403-411. marullo, r. 2004. host-plant range and relationships in the italian thrips fauna. acta phytopathol. entomol. 39(1-3), 243-254. doi: 10.1556/aphyt.39.2004.1-3.23 marullo, r. 2009. host-plant ranges and pest potential: habits of some thrips species in areas of southern italy. bull. insectology 62(2), 253-255. http://dx.doi.org/10.1007/b102508 http://dx.doi.org/10.1653/024.097.0132 http://www.conalgodon.com/node/56 http://www.conalgodon.com/node/56 http://dx.doi.org/10.2903/j.efsa.2014.3915 http://dx.doi.org/10.11646/zootaxa.268.1.1 http://dx.doi.org/10.1603/0013-8746(2008)101[491:rasost]2.0.co;2 http://www.freshfromflorida.com/pi/enpp/ento/chillithrips.html http://www.freshfromflorida.com/pi/enpp/ento/chillithrips.html http://www.igac.gov.co/igac https://www.ica.gov.co/getdoc/b8b6617f-bd3f-4bb8-b337-16d918712423/planpicudo_v1.aspx https://www.ica.gov.co/getdoc/b8b6617f-bd3f-4bb8-b337-16d918712423/planpicudo_v1.aspx https://www.ica.gov.co/areas/agricola/servicios/epidemiologia-agricola/boletines/nacionales/2012/b_n_sdorsalis_dic_2012.aspx https://www.ica.gov.co/areas/agricola/servicios/epidemiologia-agricola/boletines/nacionales/2012/b_n_sdorsalis_dic_2012.aspx https://www.ica.gov.co/areas/agricola/servicios/epidemiologia-agricola/boletines/nacionales/2012/b_n_sdorsalis_dic_2012.aspx https://www.ica.gov.co/areas/agricola/servicios/epidemiologia-agricola/boletines/nacionales/2012/b_n_sdorsalis_dic_2012.aspx http://dx.doi.org/10.2307/1937156 http://dx.doi.org/10.1007/s10658-005-2334-1 http://dx.doi.org/10.1653/024.094.0431 http://dx.doi.org/10.5772/55045 http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4899-1409-5_5 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.ento.52.110405.091401 http://dx.doi.org/10.1094/pdis-91-11-1423 http://dx.doi.org/10.1556/aphyt.39.2004.1-3.23 50 agron. colomb. 36(1) 2018 moritz, g.b., c. o’donnell, and m.p. parrella. 2007. pest thrips of north america associated with domestic and imported crops. cbit publishing, queensland, australia. morse, j.g. and m.s. hoddle. 2006. invasion biology of thrips. annu. rev. entomol. 51(1), 67-89. doi: 10.1146/annurev. ento.51.110104.151044 mound, l.a. and r. marullo. 1996. the thrips of central and south america: an introduction. memoirs on entomology international, gainesville, fl. mound, l.a. and j.m. palmer. 1981. phylogenetic relationships between some genera of thripidae (thysanoptera). entomol. scand. 15(1), 153-17. mound, l.a. and m. stiller. 2011. species of the genus scirtothrips from africa (thysanoptera, thripidae). zootaxa 2786(1), 51-61. pedigo, l.p. 1996. entomology and pest management. prentice-hall pub., englewood cliffs, nj. pérez, c.t. 1999. la especialización en los insectos fitófagos: una regla más que una excepción. boletín s.e.a. url: http:// sea-entomologia.org/pdf/boletin_26/b26-053-759.pdf (accessed april 2017). pulido, h.l., a.a. rudas, j.a. betancourt. w.e. grant, and s.j. vilchez. 2015. distribución inusual y potencial de la garrapata común del ganado, rhipicephalus (boophilus) microplus, en zonas tropicales de alta montaña de los andes colombianos. biota colomb. 16(2), 75-95. ramirez, g.a. 2006. ecología: métodos de muestreo y análisis de poblaciones y comunidades. editorial pontificia universidad javeriana, bogota. riley, d.g., v.j. shimat, r. srinivasan, and s. diffie. 2011. thrips vectors of tospoviruses. j. integr. pest manag. 2(1), 1-10. doi: 10.1603/ipm10020 rodríguez, l.f. 2006. can invasive species facilitate native species? evidence of how, when, and why these impacts occur. biol. invasions 8(4), 927-939. doi: 10.1007/s10530-005-5103-3 schoonhoven, l.m., j. van loon, and m. dicke. 2005. insect plant biology. oxford university press, uk. sha, m., d. danforth, n. tugwell, and m.j. cochran. 1998. plantbased economic injury level for assessing economic thresholds in early-season cotton. j. cotton sci. 2(1), 35-52. shukla, s., g. kalyani, n. kulkarni, f. waliyar, and s.n. nigam. 2005. mechanism of transmission of tobacco streak virus by scirtothrips dorsalis, frankliniella schultzei and megalurothrips usitatus in groundnut, arachis hypogaea l. j. oilseeds res. 22(1), 215-217. silveira-neto, s., o. nakano, and n.a. villa nova. 1976. manual de ecologia dos insetos. agronômica ceres, piracicaba, sp, brazil. stern, v.m. 1973. economic thresholds. annu. rev. entomol. 18(1), 259-280. doi: 10.1146/annurev.en.18.010173.001355 thorsteinson, a.j. 1960. host selection in phytophagous insects. annu. rev. entomol. 5(1), 193-218. doi: 10.1146/annurev. en.05.010160.001205 thripswiki. 2017. thripidae. url: http://thrips.info/w/index. php?title=thripidae&oldid=33251 (accessed april 2017). vierbergen, g., h. kucharczyk, and d.j. kirk. 2010. a key to the second instar larvae of the thripidae of the western palaearctic region (thysanoptera). tijdschr. entomol. 153(1), 99-160. doi: 10.1163/22119434-900000294 wegier, b.a. and d.d. piñero. 2013. diversidad genética y conservación de gossypium hirsutum silvestre y cultivado en méxico. phd thesis. universidad nacional autónoma de méxico, mexico d.f. wilson, l.j. and l.r. bauer. 1993. species composition and seasonal abundance of thrips (thysanoptera) on cotton in the namoi valley. aust. j. entomol. 32(2), 187-192. doi: 10.1111/j.14406055.1993.tb00569.x yara, c. and g. reinoso. 2012. hormigas cazadoras (ectatomminae y ponerinae) en fragmentos de bosque seco y sus matrices (tolima, colombia). rev. colomb. entomol. 38(2), 329-337. zamar, m.i. 2011. la diversidad de thrips del cono sur. el caso de las zonas áridas en jujuy, argentina. metod. ecol. systemat. 6(3), 71-88. zamar, m.i. and l.e. neder. 2012. asociación thysanoptera(insecta)vicia faba (fabaceae) en la prepuna y puna de jujuy, argentina. rev. biol. trop. 60(1), 119-128. doi: 10.15517/rbt.v60i1.2639 zwölfer, h. 1983. life systems and strategies of resource exploitation in tephritids. pp. 16-30. in: r. cavalloro (ed.). fruit f lies of economic importance. balkema, rotterdam. http://dx.doi.org/10.1146/annurev.ento.51.110104.151044 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.ento.51.110104.151044 http://sea-entomologia.org/pdf/boletin_26/b26-053-759.pdf http://sea-entomologia.org/pdf/boletin_26/b26-053-759.pdf http://dx.doi.org/10.1603/ipm10020 http://dx.doi.org/10.1007/s10530-005-5103-3 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.en.18.010173.001355 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.en.05.010160.001205 http://dx.doi.org/10.1146/annurev.en.05.010160.001205 http://thrips.info/w/index.php?title=thripidae&oldid=33251 http://thrips.info/w/index.php?title=thripidae&oldid=33251 http://dx.doi.org/10.1163/22119434-900000294 http://dx.doi.org/10.1111/j.1440-6055.1993.tb00569.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1440-6055.1993.tb00569.x http://dx.doi.org/10.15517/rbt.v60i1.2639 growth and phenology of three andean potato varieties (solanum tuberosum l.) under water stress received for publication: 21 january, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.55279 1 departamento de biología, facultad de ciencias, pontificia universidad javeriana. bogota (colombia). loyla.rodriguez@javeriana.edu.co 2 faculty of sciences, universidad de ciencias aplicadas y ambientales (udca). bogota (colombia). 3 department of agronomy, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia. bogota (colombia). agronomía colombiana 34(2), 141-154, 2016 growth and phenology of three andean potato varieties (solanum tuberosum l.) under water stress crecimiento y fenología de tres variedades andinas de papa (solanum tuberosum l.) en estrés hídrico loyla rodríguez p.1, danny sanjuanelo c.2, carlos eduardo ñústez l.3, and liz patricia moreno-fonseca3 abstract resumen the water-deficit stress has a negative effect on the growth and development of plants, reducing the yield of crops. this study evaluated the effect of a water deficit on the growth and phenology of potato (solanum tuberosum l.) varieties diacol capiro, pastusa suprema and esmeralda. plants that were starting tuberization were subjected to a water deficit by suspension of irrigation until reaching a foliar water potential of -2.0 mpa; later the plants were re-irrigated and recovered. the water deficit decreased the f lowering time in ‘diacol capiro’, the development of leaves and maturation of fruits in ‘esmeralda’ and the development of leaves and formation of lateral shoots in ‘pastusa suprema’. in the three varieties, the water deficit did not induce a significant reduction in the stem length, the number of leaves per stem and per site or the number of main stems per site. the plants demonstrated responses related to escape and evasion mechanisms during the water deficit through the adjustment of the metabolism in order to reduce the duration of the phenological stages. the duration of the biological cycle for the three varieties was 148 days, with a requirement of 1,850 gdd. there were no differences in the potential yield, probably due to the short duration of the stress period. the three varieties demonstrated plasticity when modifying the phenology in response to the drought period. la sequía en el suelo es un factor ambiental que modifica la fenología, el crecimiento y la productividad de los cultivos. este estudio evaluó el efecto del déficit hídrico sobre el crecimiento y desarrollo de variedades de papa (solanum tuberosum l.) diacol capiro, pastusa suprema y esmeralda. las plantas en la inducción de la tuberización, se sometieron a estrés hídrico por suspensión del riego hasta alcanzar un potencial hídrico foliar de -2,0 mpa; las plantas se regaron de nuevo y se recuperaron. el déficit hídrico redujo el tiempo de f loración de ‘diacol capiro’, el desarrollo de hojas y la maduración del fruto en ‘esmeralda’ y el desarrollo de hojas y formación de brotes laterales en ‘pastusa suprema’. en las tres variedades, el déficit hídrico no indujo una reducción significativa en la longitud del tallo, el número de hojas por tallo y por sitio o el número de tallos principales por sitio. las variedades mostraron respuestas relacionadas con el mecanismo de escape o evitación del periodo de déficit hídrico mediante la acomodación del metabolismo para acortar la duración de los estadios fenológicos. la duración del ciclo biológico para las tres variedades fue de 148 días, con un requerimiento de 1,850 gdd. no hubo diferencias en el rendimiento potencial, probablemente debido a la corta duración del período de estrés. las tres variedades demostraron plasticidad al modificar la fenología en respuesta al periodo de sequía. key words: drought, plant development, stress escape, growing degree-day. palabras clave: sequía, estados de desarrollo, escape, grados calor. reductions in growth have been reported in numerous plants under water deficit conditions, including for economically important crops, such as the potato (lahlou et al., 2003; yuan et al., 2003; ierna and mauromicale, 2006), sorghum (zegada-lizarazu and monti, 2013) and rice (lilley and fukai, 1994). likewise, it has been found that water deficits modify the phenology of plants, such as soy (desclaux and roumet, 1996), rice (lilley and fukai, 1994) and raspberry (morales et al., 2013). it is known that plants introduction increases in global temperatures and decreases in precipitation are having a negative effect on the availability of water resources for the planet (oki and kanae, 2006). this limitation causes droughts, affecting the growth and development of plants and causing a decrease in the productivity of crops worldwide (körner and basler, 2010; hossain et al., 2012). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.55279 142 agron. colomb. 34(2) 2016 respond to water deficit stress through different escape and tolerance mechanisms (mcdowell et al., 2008). one strategy involves reducing the duration of the life cycle (wang et al., 2006; mcdowell et al., 2008; touchette et al., 2009). in potato, water deficits reduce the growth period of the foliage through early maturation of the plant, causing a reduction in the life cycle and yield (darwish et al., 2006; kuppinger et al., 2014). a determining factor for the growth and development processes of plants is temperature and its effect has been studied in plants, such as bean (barriosgómez and lópez-castañeda, 2009), melon (bouzo and küchen, 2012) and potato (struik et al., 1989). plants require a certain amount of heat to develop from one point in their life cycles to another; measuring the accumulated heat is known as physiological time and is often expressed in units called growing degree-days (gdd) (bonhomme, 2000; mazurczyk et al., 2003; barrios-gómez and lópezcastañeda, 2009). degree-days accumulate from the base temperature, which is the temperature below which plant growth is zero (bonhomme, 2000; timlin et al., 2006; bouzo and küchen, 2012); while, the optimal temperature is the temperature where the maximum rate of a process is reached (yamasaki et al., 2002). thus, the effect of temperature on the plant development process could be studied measuring the heat necessary, in degree-days, to develop from one phenological state to another (villaseca et al., 1986). different studies have been carried out to determine the thermal time requirements for the phenological development of different potato genotypes (sale, 1979; ewing, 1981; mazurczyk et al., 2003; timlin et al., 2006). however, few andean potato varieties have been characterized with respect to thermal time requirements for phenological development (gutiérrez, 1985; villaseca et al., 1988). there are only a few studies that have assessed the effect of water stress on plant phenology, which include studies on soy (desclaux and roumet, 1996), rice (lilley and fukai, 1994) and raspberry (morales et al., 2013), but there are no reports on potato plants. solanum tuberosum l. is a widely cultivated species in the world, due to its dietary importance (kuiper et al., 2001). in colombia and other countries of south america, this species is cultivated in the upland areas of mountainous terrain, with little or no availability of irrigation, so it is often subjected to water deficit. currently, there is no information about the effect of water deficits on the growth and phenology of potato varieties, knowledge that is necessary to implement management strategies for this crop under conditions of water deficit stress. the aim of this study was to determine the effect of water deficits at the beginning of tuberization on the phenology and growth degree-day requirements, parameters of growth and yield potential in the colombian potato varieties (solanum tuberosum l.) diacol capiro, pastusa suprema and esmeralda. materials and methods plant material and experiment design this study was carried out in 2013 in a greenhouse at the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia, at 2,600 m a.s.l., with an average temperature of 17.43°c and a mean relative humidity of 76.24%. tuber-seed potatoes of the varieties diacol capiro (cap), pastusa suprema (sup) and esmeralda (esm) were planted in black plastic bags with 5 kg of soil. fertilization and agronomic management were carried out following commercial recommendations. during the experiment, the maximum and minimum temperatures and relative humidity (hr) were registered daily with a weather station (mcr200 µmetos®, weiz, austria). the treatments were distributed in a split-plot arrangement under a complete block randomized design with three replications; the cultivars were placed in the main plots and the water state was placed in the subplots (water deficit or normal irrigation). in the water deficit treatment, irrigation was suspended at 74 d after sowing, during the start of the tuberization stage (king et al., 2004; liu et al., 2005; teixeira and pereira, 2007). when the plants presented a foliar water potential (ψh) close to -2.0 mpa (van den bilcke et al., 2013), the plants were re-irrigated and recovered. the water deficit was applied for a short period of 4-6 d, until soil matric potential values near -45 kpa were reached, which are known to cause water-deficit stress in potato (kawakami et al., 2006; wang et al., 2007; aksic et al., 2014). the stress level was also determined by measuring the foliar ψh, for which values below -1.6 mpa have been reported, such as the permanent wilting point for potato plants (vos and haverkort 2007; jensen et al., 2010; rolando et al., 2015). the water deficit treatment was conducted until a foliar ψh close to -2.0 mpa was reached (4 d for cap, 5 for sup and 6 d for esm), after which the plants were re-irrigated. phenology and growing degree-day requirements during the life cycle of each variety, changes in the vegetative and reproductive development were recorded in order to establish the main phenological stages, from sprouting to senescence, according to the bbch scale (meier, 2001). 143rodríguez p., sanjuanelo c., ñústez l., and moreno-fonseca: growth and phenology of three andean potato varieties (solanum tuberosum l.) under water stress the occurrence of a phenological stage was recorded when 50% of the plants reached the specific growth stage: sprouting, leaf development, formation of lateral shoots, stem elongation, tuber formation, inf lorescence and f lower development, fruit and seed development and senescence. during the life cycle of the crop, six plants per treatment were observed for the following: the day of sprouting, the number of leaves per plant with more than 4 cm2 of leaf area expansion, the number of secondary stems longer than 10 cm, the number and length of the main stems longer than 10 cm, the percentage of foliage coverage, the duration of the tuber bulking stage, the number of f lower buds longer than 5 mm, the number of open f loral buds per plant, the number of berries per plant, the shape and color of the berries and the stem and leaf coloration. in addition, every 15 d, the following growth parameters were recorded: stem length from the root collar to the shoot apical meristem, number of leaves per stem and per sowing site (direct count), number of main stems per sowing site and, at 164 d, the potential yield was determined with the fresh weight of the tubers from 10 plants per treatment. in each phenological stage, the growing degree-days (gdd) were calculated with eq. 1, by arnold (1959) and juskiw et al. (2001): gdd = ((tmax+tmin)/2)-tbase (1) where tmax is the maximum daily air temperature, tmin is the minimum daily air temperature and tbase is the base temperature of 6°c, as reported for this crop (cao and tibbitts, 1995). statistical analysis the evaluated variables were analyzed with an anova and the means were compared with a tukey test (p≤0.05). the data were processed with r language (r development core team, 2010). results and discussion during the experiment, the average minimum and maximum air temperature were 10.54±1.3°c and 34.51±3°c, respectively, and the mean minimum and maximum relative humidity were 46.97±10.2% and 98.81±1.56%, respectively. the mean vapor pressure deficit (vpd) was 0.38 (±0.8) kpa (fig. 1). growing degree day requirements the period between sprouting and end of f lowering was shortened both by the water deficit and the maximum daytime temperature for the cap and sup varieties; while for the esm, it was equal (tab. 2; fig. 2). because the water deficit was reached by the varieties in a short period of time (4-6 d), when the f lowering started, these varieties had been submitted to two days of water deficit, which probably induced shortening of the f lowering. on the other hand, the maximum daytime temperature was above 30°c, which likely reduced the duration of inf lorescence and flower development (muthoni et al., 2012; almekinders and struik, 1994). probably the most determinant factor was the interaction between the water deficit and the maximum temperature because the control plants did not present a shortening of the f lowering. for cap, it was 82 d for the figure 1. patterns of temperature (°c), relative humidity (%) and vapor pressure deficit-vpd (kpa) during the growth period of the potato plants (s. tuberosum l.) for the varieties diacol capiro, esmeralda and pastusa suprema, irrigated and subjected to a water deficit at the bogota plateau. r el at iv e hu m id ity ( % ) days after sowing v p d ( k p a) t em pe ra tu re ( °c ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 10 20 30 40 50 60 70 80 90 4 11 18 25 32 39 46 53 60 67 74 81 88 95 10 2 10 9 11 6 12 3 13 0 13 7 14 4 15 1 15 8 16 5 mean temperature mean relative humidity vapor pressure deficit (vpd) maximum temperature minimum temperature 144 agron. colomb. 34(2) 2016 irrigated plants (931 gdd) and 76 d (867 gdd) for the water deficit plants. for the irrigated sup, this period was 76 d (867 gdd) and, for the plants in water deficit, it was 70 d (794 gdd); in the esm, under both water regimens, it lasted 98 d (1118 gdd). on the other hand, the water deficit also accelerated f lowering in the cap and sup varieties by 6 d. the growth cycle for the cap, esm and sup, irrigated and under water deficit, was 148 d (1677 gdd) (tab. 2, fig. 2); lower data (165 d for esm and cap and 180 d for sup) were found by ñústez et al. (2011). this decrease was probably due to the conditions in the greenhouse: the average air temperature was between 17 and 22.98°c, exceeding the optimum temperature for the growth and development of s. tuberosum l. plants as reported by sarquís et al. (1996) and yuan and bland (2004), between 15 and 18°c on the ground and in the air, and higher than that reported for the production areas of cundinamarca, between 12 and 18°c (fedepapa, 2004). sprouting. sprouting was 50% for the three varieties at 13 days (136 gdd), with a mean temperature of 17.33°c (tab. 2 and fig. 2). segura et al. (2006) reported 50% sprouting in cap and sup at 15 d and at 30 d for esm. in this study, the sprouting occurred faster than as reported by segura et al. (2006), possibly because the temperature during the growth stage (17.3°c) exceeded that reported as the optimal temperature (15 to 18°c) for the growth and development of s. tuberosum l. plants (sarquís et al., 1996; yuan and bland, 2004). leaf development. the development of the leaves in the three varieties started at 13 d (136 gdd). for cap under both water regimens, it had a duration of 85 d (1,116 gdd) and, for the irrigated esm, it was 98 d (1,258 gdd), while in the water deficit esm, it was 85 d (1,116 gdd) (tab. 2; fig 2). the development of leaves in sup lasted 126 d (1,501 gdd) in the irrigated plants and 98 d (1,258 gdd) in the plants with a water deficit (tab. 2, fig. 2). segura et al. (2006) reported a leaf development of 81 d for cap, 109 d for sup, and 95 d for esm, differing from the present findings because the growth conditions were different in the two studies. the water deficit shortened the duration of the foliage growth, causing early maturation in the sup and esm (van loon 1981; darwish et al., 2006). the average air temperature of 18±0.6°c for this growth stage was higher than that reported as optimal (between 15 and 18°c) for s. tuberosum l. (sarquís et al., 1996; yuan and bland, 2004). the cap variety leaf development was not affected by water deficit; probably the short period water deficit was not enough to shorten this stage of development. formation of lateral shoots. the three varieties began forming lateral shoots at 27 d (283 gdd) and the growth stage was not affected by the water deficit, and lasted 43 d (794 gdd) for cap, 94 (931 gdd) for esm and 49 d (867 gdd) for sup (tab. 2). this state of formation of lateral shoots started before the application of the water deficit (to the 74 das); therefore, the growth stage was probably not affected by the water deficit. segura et al. (2006) reported the start of the formation of lateral shoots in the same varieties at 29 days after sprouting (das) for sup and cap and at 26 dasp for esm, similar to the present study (tab. 2, fig. 2). main stem elongation. the stem growth began, in the three varieties, at 13 d (136 gdd) and this was not affected by the water deficit; the duration of the stem growth was 85 d (1,116 gdd) for cap, 108 d (1,367 gdd) for esm and 91 d (1,181 gdd) for sup (tab. 2; fig. 2). the duration of this stage for the three varieties was higher than that reported by segura et al. (2006): 59 d for cap, 81 d for ems and 67 d for sup, under field conditions. the average daily temperatures of 19.33°c (cap), 19.28°c (sup) and 19.28°c table 1. mean air temperature (°c) for each phenological stage in the potato plants (s. tuberosum l.) of the varieties diacol capiro, esmeralda and pastusa suprema, irrigated and subjected to a water deficit at the bogota plateau. variety mean temperature growth stage (°c) water state sprouting leaf development formation of lateral shoots main stem elongation tuber formation floral organ appearance floration ripening fruits and seeds senescence diacol capiro irrigated 17.32 18.57 18.75 19.33 19.16 19.58 19.78 np 19.04 diacol capiro water deficit 17.33 18.57 18.75 19.33 19.16 19.28 19.84 np 19.04 esmeralda irrigated 17.34 18.55 19.03 19.33 19.16 19.36 19.53 19.27 19.27 esmeralda water deficit 17.35 18.57 18.96 19.28 19.16 19.36 19.53 19.27 19.27 pastusa suprema irrigated 17.36 18.68 19.28 19.28 19.16 19.46 20.08 np 19.53 pastusa suprema water deficit 17.37 18.68 19.28 19.28 19.16 19.46 20.08 np 19.53 np: growth stage not present. the average air temperature for each growth stage was calculated from the average temperatures of the days when the phenological stages occurred. 145rodríguez p., sanjuanelo c., ñústez l., and moreno-fonseca: growth and phenology of three andean potato varieties (solanum tuberosum l.) under water stress (esm) in the greenhouse, was higher than that reported for potato crops (fig. 1), promoted the development of stems for a longer period. stem elongation depends on diurnal temperature f luctuations (erwin and heins, 1995) and it has been reported that low intensity light induces stem elongation through increased cell elongation (flores-lópez et al., 2009). tuber formation. the three varieties began tuberization at 70 d (794 gdd), which lasted 78 d (1677 gdd) and was equal in both the irrigated plants and the plants under water deficit (tab. 2, fig. 2). segura et al. (2006) reported the start of tuberization at 35 dasp, lasting 102 d for cap, 104 d for sup and 96 d for esm. the tuber bulking found in this study was lower at 24 d (cap), 26 d (sup) and 18 d (esm) because tubers are inhibited at high temperatures (15 to 27°c) (ewing, 1981; struik et al., 1989). the average temperature was 19.16°c, higher than the average in the areas of production of these varieties, and generated a decrease in the duration of the tuber. this reduction, as well as the decrease in the quality and quantity of tubers and yield (less than 1 kg/plant), may have been due to the decrease in the assimilate partition resulting from the high temperature, which has been reported for long-day potato varieties (ewing 1981) (fig. 3). the gdd required for bulking the tubers in the evaluated short-day varieties (short-day) was higher (794-1,677 gdd), as described for long day s. tuberosum l. (russet burbank), which is between 2,000 and 2,220 gdd (goeser et al., 2012). inf lorescence and f lower development. the emergence or appearance of f lower buds began at 48 d for cap, at 41 d for esm and 48 d for sup. blooming, recorded with the presence of open f lowers (meier, 2001), in cap lasted 12 d for the irrigated plants and 6 d for the plants under water deficit; for esm, under both water regimens, it lasted 43 d; and for sup, it was 21 d for the irrigated plants and 15 d for the plants in water deficit (tab. 2, fig. 2). segura et al. (2006) reported a f lowering duration for cap of 56 d, 69 d for esm and 41 d for sup. the optimum temperature that promotes f lowering induction in long-day varieties should be less than 23°c (muthoni et al., 2012; almekinders and struik, 1994); in our study with short-day varieties, the maximum daytime temperature was above 30°c, which likely reduced the duration of inf lorescence and f lower development. fruit and seed development. the sup and cap varieties did not form fruits, while esm formed fruits in less than 25% of the plants during the 35 d of irrigated conditions and the 11 d of the water deficit; sup and cap did not form fruits due to the high male sterility (segura et al., 2006). senescence. the senescence, registered from the beginning of the yellowing of the primary leaves and until the leaves and stem were dead, blanched and dry (meier, 2001), had a different duration for the varieties: 9 d for esm, 16 d for sup and 37 d for cap (tab. 2, fig. 2). segura et al. (2006) reported a senescence duration for leaves and stems of 27 d for esm and 20 d for cap and sup. senescence can be accelerated by increasing the temperature (ewing and struik, 1992), as happened in the present study for esm and sup (fig. 2), where the temperature of the growth stage was 19°c. growth and yield parameters the stem length, the number of leaves per stem and per site and the number of main stems per site showed significant differences (p≤0.01) between the varieties, but not for the two water regimens (tab. 3). although it is known that s. tuberosum l. is a species with high drought sensitivity because it has a shallow root system (liu et al., 2006; lahou et al., 2006; ierna and mauromicale, 2006), the moderate reduction in the growth parameters may have been related table 2. phenological stages in the s. tuberosum l. varieties diacol capiro, pastusa suprema and esmeralda, irrigated and under water deficit. duration in days, according to the bbch scale (meier, 2001) at the bogota plateau. variety duration for each growth stage (days) water state sprouting leaf development formation of lateral shoots main stem elongation tuber formation floral organ appearance floration ripening fruits and seeds senescence diacol capiro irrigated 20 85 43 85 78 49 12 np 37 diacol capiro water deficit 20 85 43 85 78 56 6 np 37 esmeralda irrigated 20 98 94 108 78 29 43 9 9 esmeralda water deficit 20 85 94 108 78 29 43 9 9 pastusa suprema irrigated 20 126 49 91 78 50 21 np 16 pastusa suprema water deficit 20 98 49 91 78 50 15 np 16 np: growth stage not present. 146 agron. colomb. 34(2) 2016 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 7 13 20 27 34 41 48 55 70 76 82 98 104 111 121 132 139 148 59 136 206 283 360 442 522 603 794 867 931 1116 1181 1258 1367 1501 1580 1677 week das gdd 25 75 89 100 sprouting (%) 12 23 47 57 72 77 85 89 92 93 106 leaf development (no.) 4 5 6 7 8 9 formation of lateral shoots (no.) 2 5 13 15 35 45 55 72 85 90 100 main stem elongation (% cover) tuber formation inflorescence emergence (%) 36 94 31 33 44 100 6 36 6 flowering (%) 20 69 86 100 14 27 43 52 62 73 88 95 98 98 103 3 4 5 6 7 8 3 5 10 15 35 45 55 85 95 98 100 sprouting (%) leaf development (no.) formation of lateral shoots (no.) main stem elongation (% cover) 36 83 31 67 50 94 100 17 39 inflorescence emergence (%) flowering (%) senescence senescence d ia co l c ap ir o ir ri ga te d w at er d ef ic it tuber formation tuber formation ripening fruits and seeds senescence 15 50 89 100 11 17 26 30 36 45 48 51 52 55 56 56 57 2 4 6 6 7 7 7 7 7 7 7 9 3 5 7 10 20 30 40 50 58 65 72 83 90 100 72 81 17 14 61 56 47 25 100 3 8 17 25 25 sprouting (%) leaf development (no.) formation of lateral shoots (no.) main stem elongation (% cover) inflorescence emergence (%) flowering (%) development of fruit (%) ir ri ga te d w at er d ef ic it es m er al da 50 83 100 9 17 26 28 35 40 48 48 50 51 54 3 5 6 7 8 8 8 7 8 8 8 9 2 5 7 10 20 30 40 55 62 74 81 87 92 100 64 78 17 47 50 22 47 33 100 8 17 sprouting (%) leaf development (no.) formation of lateral shoots (no.) main stem elongation (% cover) tuber formation senescence inflorescence emergence (%) flowering (%) development of fruit (%) ripening fruits and seeds 10 figure 2. phenological stages in the s. tuberosum l. varieties diacol capiro, pastusa suprema and esmeralda, irrigated and subjected to a water deficit, according to the bbch scale (meier, 2001) at the bogota plateau. 1: sprouting, 2: development of leaves, 3: formation of lateral shoots, 4: longitudinal growth of main stems, 5: development of harvestable vegetative plant parts, 6: appearance of floral organs, 7: floration, 8: fruit formation, 9: ripening of fruits and seeds, 10: senescence. 147rodríguez p., sanjuanelo c., ñústez l., and moreno-fonseca: growth and phenology of three andean potato varieties (solanum tuberosum l.) under water stress table 3. results of the analysis of variance for the growth parameters in days after sowing for the s. tuberosum l. plants, irrigated and under water deficit at the bogota plateau. growth parameter source of variation growing degree-day 125 195 272 349 433 520 613 822 908 908 908 990 1194 1267 1355 1475 1635 1733 days after sowing 13 20 27 34 41 48 55 70 76 76 76 82 98 104 111 121 132 139 stem length variety (v) ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** water state (ws) ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns v x ws ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns no. leaves / stem variety (v) ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** water state (ws) ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns v x ws ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns no. leaves / site variety (v) ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** water state (ws) ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns v x ws ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns no. main stems / site variety (v) ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** water state (ws) ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns v x ws ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns ** probability level 0.001; ns, not significant. 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 7 13 20 27 34 41 48 55 70 76 82 98 104 111 121 132 139 148 59 136 206 283 360 442 522 603 794 867 931 1116 1181 1258 1367 1501 1580 1677 week das gdd 15 50 94 100 13 24 41 47 57 62 76 78 82 83 87 86 88 88 88 71 4 5 6 7 8 7 8 3 10 16 20 30 55 65 71 82 92 95 98 31 42 39 36 97 100 14 61 19 sprouting (%) leaf development (no.) formation of lateral shoots (no.) main stem elongation (% cover) tuber formation inflorescence emergence (%) flowering (%) senescence 20 44 91 100 13 24 45 47 58 68 74 77 79 80 83 82 84 5 6 7 8 8 8 9 4 7 13 20 30 55 65 72 81 89 91 100 28 61 44 67 67 100 22 56 sprouting (%) leaf development (no.) formation of lateral shoots (no.) main stem elongation (% cover) tuber formation inflorescence emergence (%) flowering (%) senescence pa st us a s up re m a ir ri ga te d w at er d ef ic it to the short duration of the applied water deficit; however, the ground water potentials were very low for a glycophyte plant (-1.2 to -1.5 mpa) (pinheiro et al., 2004, correia et al., 2006). it has also been reported that the severity of the effects of a water stress depends on the variety, state of development and duration of the water deficit (deblonde et al., 2001; tourneux et al., 2003). figure 2. continued. 148 agron. colomb. 34(2) 2016 s te m le ng th ( cm ) days after sowing (das) ‘pastusa suprema’ water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 s te m le ng th ( cm ) days after sowing (das) ‘pastusa suprema’ irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120 s te m le ng th ( cm ) days after sowing (das) ‘diacol capiro’ water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 s te m le ng th ( cm ) days after sowing (das) ‘diacol capiro’ irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 s te m le ng th ( cm ) days after sowing (das) 'esmeralda' water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 10 20 30 40 50 60 70 s te m le ng th ( cm ) days after sowing (das) 'esmeralda' irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 10 20 30 40 50 60 70 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 stem length= -7.69+1.61das-0.014das2+4.74e-05das3 r2=0.97 stem length= -12.32+1.91das-0.018das2+5.96e-05das3 r2=0.97 stem length= -7.04+1.56das-0.005das2-9.38e-05das3 r2=0.99 stem length= -6.51+1.46das-0.002das2+2.21e-05das3 r2=0.99 stem length= -9.73+1.54das-0.0001das2-3.49e-05das3 r2=0.99 stem length= -11.88+1.65das-0.002das2-2.15e-05das3 r2=0.99 figure 3. stem length fit to a polynomial model in potato plants (s. tuberosum l.) of the varieties diacol capiro, pastusa suprema and esmeralda, irrigated and under water deficit at the bogota plateau. the dots indicate the means (n=3) and the lines indicate the tendencies. stem length. the longest stem length was seen in sup at 121 d (1,475 gdd) and the lower lengths in esm and cap (fig. 3). these results are similar to those reported by ñústez et al. (2009), who found a greater accumulation of dry mass (dry mass) in sup and a lower one in esm and cap. for the three varieties under both water regimens, the model of best fit according to the correlation coefficient (r2> 0.97) for this parameter was the cubic polynomial (fig. 3). 149rodríguez p., sanjuanelo c., ñústez l., and moreno-fonseca: growth and phenology of three andean potato varieties (solanum tuberosum l.) under water stress n o. le av es /s te m f days after sowing (das) ‘pastusa suprema’ water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. le av es /s te m e days after sowing (das) ‘pastusa suprema’ irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 4 6 8 10 12 14 16 n o. le av es /s te m d days after sowing (das) ‘diacol capiro’ water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. le av es /s te m c days after sowing (das) ‘diacol capiro’ irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. le av es /s te m b days after sowing (das) 'esmeralda' water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2 4 6 8 10 12 14 n o. le av es /s te m a days after sowing (das) 'esmeralda' irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 4 6 8 10 12 14 4 6 8 10 12 16 14 18 4 6 8 10 12 16 14 18 4 6 8 10 12 16 14 18 no. leaves/stem = 2.79+0.17das-0.0008das2+3.33e07das3 r2=0.98 no. leaves/stem = 3.35+0.15das+0.0006das2+2.15e07das3 r2=0.99 no. leaves/stem = 3.49+0.19das-0.002das2-9.44e06das3 r2=0.98 no. leaves/stem = 3.09+0.21das-3.52das2-9.44e06das3 r2=0.97 no. leaves/stem = 4.68+0.16dds-0.0001dds2-4.35e06dds3 r2=0.95 no. leaves/stem = 4.10+0.18das-0.003das2-4.11e06das3 r2=0.94 figure 4. number of leaves per stem fit to a polynomial model in the potato plants (s. tuberosum l.) of the varieties diacol capiro, pastusa suprema and esmeralda, irrigated and under water deficit. the dots indicate the means (n=3) and the lines indicate the tendencies. leaves per stem and per site. the leaves per stem (fig. 4) and per site (fig. 5) did not vary with the water deficit. at 98 d (1,116 gdd), the number of leaves per stem and per site was 16 and 105 for cap, 15 and 87 for sup and 12 and 54 for esm (fig. 4 and 5). for the number of leaves per stem and per site for the three varieties in the two water states, the model of best fit according to the coefficient of correlation (r2>0.94) was the cubic polynomial (fig. 4; fig. 5). 150 agron. colomb. 34(2) 2016 figure 5. number of leaves per site fit to a polynomial model in potato plants (s. tuberosum l.) of the varieties diacol capiro, pastusa suprema and esmeralda, irrigated and under water deficit at the bogota plateau. the dots indicate means (n=3) and the lines indicate the tendencies. n o. le av es /s ite f days after sowing (das) ‘pastusa suprema’ water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. le av es /s ite e days after sowing (das) ‘pastusa suprema’ irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 4 6 8 10 12 14 16 n o. le av es /s ite d days after sowing (das) ‘diacol capiro’ water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. le av es /s ite c days after sowing (das) ‘diacol capiro’ irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. le av es /s ite b days after sowing (das) 'esmeralda' water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. le av es /s ite a days after sowing (das) 'esmeralda' irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 70 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120 no. leaves/site =-7.66+1.46das-0.011das2+2.77e-05das3 r2=0.99 no. leaves/site =-8.55+1.55das-0.012das2+3.23e-05das3 r2=0.99 no. leaves/site =-14.84+2.30das-0.0072das2+4.64e-05das3 r2=0.99 no. leaves/site =-15.55+2.44das-0.010das2+2.63e-05das3 r2=0.97 no. leaves/site =-12.93+2.26das-0.015das2+2.56e-05das3 r2=0.98 no. leaves/site = 4.10+0.18das-0.003das24.11e06das3 r2=0.94 duration of green foliage. the foliage duration was 132 d for esm and sup and 98 d for cap (fig. 4; fig. 5). the length of the growing season in s. tuberosum l. plants should be between 99 and 104 das for early clones and between 123 and 128 dasp for late clones (allen and scott, 1980). the rate of appearance of leaves up to 111 d was 0.8 leaves per plant per day for cap, 0.5 for esm and 0.7 for sup. 151rodríguez p., sanjuanelo c., ñústez l., and moreno-fonseca: growth and phenology of three andean potato varieties (solanum tuberosum l.) under water stress n o. m ai n st em s/ si te f days after sowing (das) ‘pastusa suprema’ water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. m ai n st em s/ si te e days after sowing (das) ‘pastusa suprema’ irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. m ai n st em s/ si te d days after sowing (das) ‘diacol capiro’ water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. m ai n st em s/ si te c days after sowing (das) ‘diacol capiro’ irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. m ai n st em s/ si te b days after sowing (das) 'esmeralda' water deficit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 n o. m ai n st em s/ si te a days after sowing (das) 'esmeralda' irrigated 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 no. main stems/site = -4.81*(1-4.83das) r2=0.82 no. main stems/site = 3.09(1-exp(-0.11das)) r2=0.97 no. main stems/site =2.45+0.055das-0.002das2+1.18e-05das3 r2=0.94 no. main stems/site = 1.60+0.09das-0.008das2+1.30e-05das3 r2=0.94 no. main stems/site = 4.0*(1-exp(0.07das)) r2=0.98 no. main stems/site = 3.68*(1-exp(0.10das)) r2=0.95 figure 6. number of main stems per site fit to a polynomial model in potato plants (s. tuberosum l.) of the varieties diacol capiro, pastusa suprema and esmeralda, irrigated and under water deficit at the bogota plateau. the dots indicate the means (n=3) and the lines indicate the tendencies. main stems per site. the number of main stems was 4.67 for cap, 4 for sup and 3 for esm and did not vary with the water deficit (fig. 6). in potato, stem morphology is inf luenced by temperature; at temperatures above 25°c, the branching of the plant (struik et al., 1989) is reduced. the average daily temperatures of 18.75°c (cap), 19.95°c (sup) and 18.79°c (esm) favored the development of main shoots. for main stems per site, the model of best fit 152 agron. colomb. 34(2) 2016 a a cd d b bc tu be r yi el d (g /p la nt ) capc capd supc supd esmc esmd 0 100 200 300 400 500 600 700 according to the correlation coefficient (r2> 0.80) was the polynomial model for cap and the exponential model for esm and sup (fig. 6). potential tuber yield. the potential tuber yield was decreased by the water deficit by 16.68% for cap, 15.45% for sup and 19.46% for esm, with no statistically significant differences (fig. 7). it has been reported that s. tuberosum l. is sensitive to water deficits and water availability should not be reduced by more than 30% to achieve optimum yields (tourneux et al., 2003; darwish et al., 2006). it has been reported that the limited availability of water during development reduces potato plant growth, yield, number of tubers per plant and tuber size and quality (karafyllidis et al., 1996; yuan et al. 2003; ierna and mauromicale, 2010). here, we did not observe an effect of the water deficit, probably because of the short duration of the stress. but, because the leaf water potential reached a negative value, lower than that reported as the permanent wilting point for the potato in some studies, the results suggested that the three studied potato varieties have mechanisms they allow them to tolerate water loss, lowering the leaf water potentials to around -2.0 mpa, which had not been reported for colombian varieties; the only report was for two peruvian varieties where a foliar potential of -2.0 mpa had a greater yield reduction than that observed here (martínez and moreno, 1992). figure 7. tuber yield potential of potato plants (s. tuberosum l.) of the varieties capiro (cap), pastusa suprema (sup) and esmeralda (esm), irrigated and under a water deficit and re-irrigated. c: irrigated, d: water deficit. means with different letters indicate significant differences according to the tukey test (p≤0.001)±sd (n=10). the results demonstrated the plasticity of the varieties cap, sup and esm to adjust metabolism in the seasonal drought periods, modifying the phenology. likewise, the results showed that these varieties have a high response potential to a short-term water-deficit stress, reaching potentials that are very negative for a glycophyte plant without a decrease in the yield. acknowledgments we wish to thank the vicerrectoria de investigación of the pontificia universidad javeriana for funding this research with id code 00004558. to the graduate program of the ciencias agrarias faculty of the universidad nacional de colombia for financing part of this study and providing the greenhouse and measuring equipments. finally, we are grateful to darwin moreno, agronomic engineer, for his technical assistance during this experiment. literature cited aksic, m., s. gudzic, n. deletic, n. gudzic, s. stojkovic, and j. knezevic. 2014. tuber yield and evapotranspiration of potato depending on soil matric potential. bulg. j. agric. sci. 20, 122-126. allen, e.j. and r.k. scott. 1980. an analysis of growth of the potato crop. j. agr. sci. 94, 583-606. doi: 10.1017/s0021859600028598 almekinders, c.j.m. and p.c. struik. 1994. photothermal response of sympodium development and f lowering in potato (solanum tuberosum l.) under controlled conditions. neth. j. agri. sci. 42, 311-329. arnold, c.y. 1959. the determination and significance of base temperature in a linear heat unit system. proc. amer. soc. hort. sci. 74, 430-445. barrios-gómez, e.j. and c. lópez-castañeda. 2009. temperatura base y tasa de extensión foliar en frijol. agrociencia 43, 29-35. bonhomme, r. 2000. bases and limits to using ‘degree day’ units. eur. j. agron. 13, 1-10. doi: 10.1016/s1161-0301(00)00058-7 bouzo, c.a and m.g. küchen. 2012. effect of temperature on melon development rate. agron. res. 10, 283-294. cao, w. and t.w. tibbitts. 1995. leaf emergence on potato stems in relation to thermal time. agron. j. 87, 474-477. doi: 10.2134/ agronj1995.00021962008700030013x correia, m.j., m.l. osório, j. osório, i. barrote, m. martins, and m.m. david. 2006. inf luence of transient shade periods on the effects of drought on photosynthesis, carbohydrate accumulation and lipid peroxidation in sunf lower leaves. environ. exp. bot. 58, 75-84. doi: 10.1016/j.envexpbot.2005.06.015 darwish, t.m., t.w. atallah., s. hajhasan, and a. haidar. 2006. nitrogen and water use efficiency of fertigated processing potato. agric. water manage. 85, 95-104. doi: 10.1016/j. agwat.2006.03.012 deblonde, p.m.k. and j.f. ledent. 2001. effects of moderate drought conditions on green leaf number, stem height, leaf length and tuber yield of potato cultivars. eur. j. agron. 14, 31-41. doi: 10.1016/s1161-0301(00)00081-2 desclaux, d. and p. roumet. 1996. impact of drought stress on the phenology of two soybean (glycine max l. merr) cultivars. field crops res. 46, 61-70. doi: 10.1016/0378-4290(95)00086-0 erwin, j.e and r.d. heins. 1995. thermomorphogenic responses in stem and leaf development. hortscience 30, 940-949. ewing, e.e. 1981. heat stress and the tuberization stimulus. am. potato j. 58, 31-49. doi: 10.1007/bf02855378 http://dx.doi.org/10.1016/s1161-0301(00)00058-7 http://dx.doi.org/10.2134/agronj1995.00021962008700030013x http://dx.doi.org/10.2134/agronj1995.00021962008700030013x http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2005.06.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2006.03.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2006.03.012 http://dx.doi.org/10.1016/s1161-0301(00)00081-2 http://dx.doi.org/10.1016/0378-4290(95)00086-0 http://dx.doi.org/10.1007/bf02855378 153rodríguez p., sanjuanelo c., ñústez l., and moreno-fonseca: growth and phenology of three andean potato varieties (solanum tuberosum l.) under water stress ewing, e.e. and p.c. struik. 1992. tuber formation in potato: induction, initiation, and growth. hortic. rev. 14, 89-198. doi: 10.1002/9780470650523.ch3 fedepapa. 2004. guía ambiental para el cultivo de la papa. ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial, bogota. flores-lópez, r., f. sánchez-del castillo, j.e. rodríguez-pérez, r. mora-aguilar, m.t. colinas-león and h. lozoya-saldaña. 2009. inf luencia de la radiación solar en la producción de semilla-tubérculo de papa bajo cultivo sin suelo. rev. chapingo ser. hortic. 15, 25-30. goeser, n.j., p.d. mitchell, p.d. esker, d. curwen, g. weis, and a.j. bussan. 2012. modeling long-term trends in russet burbank potato growth and development in wisconsin. agron. 2, 14-27. doi: 10.3390/agronomy2010014 gutiérrez, j.r., a. bravo, n. jaeger, and e.r. hajek. 1985. fenología de la papa (solanum tuberosum) y su relación con la temperatura en lipingüe (décima región, chile). cienc. invest. agrar. 12, 137-142. hossain, a., j.a.teixeira da silva., m.v. lozovskaya, and v. p. zvolinsky. 2012. the effect of high temperature stress on the phenology, growth and yield of five wheat (triticum aestivum l.) genotypes. asian australas. j. plant sci. biotechnol. 6, 14-23. ierna, a. and g. mauromicale. 2006. physiological and growth response to moderate water deficit of off-season potatoes in a mediterranean environment. agric. water manage. 82, 193209. doi: 10.1016/j.agwat.2005.05.005 jensen, c.r., a. battilani, f. plauborg, g. psarras, k. chartzoulakis, f. janowiak, r. stikic. z. jovanovic, g. li, x. qi, f. liu, s.-e. jacobsen, and m.n. andersen. 2010. deficit irrigation based on drought tolerance and root signalling in potatoes and tomatoes. agric. water manage. 98, 403-413. doi: 10.1016/j. agwat.2010.10.018 juskiw, p.e., y.w. jame, and l. kryzanowski. 2001. phenological development of spring barley in a short-season growing area. agron. j. 93, 370-379. karafyllidis, d.i,, n. stavropoulos, and d. georgakis. 1996. the effect of water stress on the yielding capacity of potato crops and subsequent performance of seed tubers. potato res. 39, 153-163. doi: 10.1007/bf02358215 kawakami, j., k. iwama, and y. jitsuyama. 2006. soil water stress and the growth and yield of potato plants grown from microtubers and conventional seed tubers. field crops res. 95, 89-96. doi: 10.1016/j.fcr.2005.02.004 king, b.a., j.c. stark, and s.l. love. 2004. potato production with limited water supply. cis1122. idaho agricultural extension service, university of idaho, moscow, id. körner, c. and d. basler. 2010. phenology under global warming. science 327, 1461-1462. doi: 10.1126/science.1186473 kuiper, h.a., g.a. kleter., h.p. noteborn and e.j. kok. 2001. assessment of the food safety issues related to genetically modified foods. plant j. 27, 503-528. kuppinger, l., j. auber, e. farfan, m.a. khan, m. bonierbale, and f. asch. 2014. effects of drought stress on crop development, growth and chlorophyll f luorescence in five potato clones. p. 54. in: tielkes, e. (ed.). bridging the gap between increasing knowledge and decreasing resources. czech university of life sciences, prague. lahlou, o., s. ouattar, and j.f. ledent. 2003. the effect of drought and cultivar on growth parameters, yield and yield components of potato. agronomie 23, 257-268. doi: 10.1051/agro:2002089 lilley, j.m and s. fukai. 1994. effect of timing and severity of water deficit on four diverse rice cultivars iii. phenological development, crop growth and grain yield. field crops res. 37(3), 225-234. liu, f., c.r. jensen, a. shahanzari, and m.n. andersen, and s.-e. jacobsen. 2005. aba regulated stomatal control and photosynthetic water use efficiency of potato (solanum tuberosum l.) during progressive soil drying. plant sci. 168, 831-836. doi: 10.1016/j.plantsci.2004.10.016 liu, f., a. shahnazari., m.n. andersen., s.e. jacobsen, and c.r. jensen. 2006. effects of deficit irrigation (di) and partial root drying (prd) on gas exchange, biomass partitioning, and water use efficiency in potato. sci. hortic. 109,113-117. doi: 10.1016/j.scienta.2006.04.004 martínez, c.a and u. moreno. 1992. expresiones fisiológicas de resistencia a la sequía en dos variedades de papa sometidas a estrés hídrico en condiciones de campo. r. bras. physiol. veg. 4, 33-38. mazurczyk, w., b. lutomirska, and a. wierzbicka. 2003. relation between air temperature and length of vegetation period of potato crops. agric. forest meteorol. 118, 169-172. doi: 10.1016/ s0168-1923(03)00113-8 mcdowell, n.g., w.t. pockman, c.d. allen., d.d. breshears, n. cobb, t. kolb, j. plaut, j.s. sperry, a. west, d.g. williams, and e.a. yepez. 2008. mechanisms of plant survival and mortality during drought: why do some plants survive while others succumb to drought? new phytol. 178, 719-739. meier, u. 2001. estadios de las plantas mono-y dicotiledóneas. bbch monografia. 2nd ed. centro federal de investigaciones biológicas para agricultura y silvicultura, berlin. morales, c.g., m.t. pino, and a. del pozo. 2013. phenological and physiological responses to drought stress and subsequent rehydration cycles in two raspberry cultivars. sci. hortic. 162, 234-241. doi: 10.1016/j.scienta.2013.07.025 muthoni, j., h. shimelis., r. melis, and j. kabira. 2012. reproductive biology and early generation’s selection in conventional potato breeding. aust. j. crops sci. 6, 488-497. ñústez l., c., m. santos c., and m. segura a. 2009. acumulación y distribución de materia seca de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en zipaquirá, cundinamarca (colombia). rev. fac. nal. agr. medellin 62, 4823-4834. ñústez, c.e. 2011. variedades colombianas de papa. faculty of agronomy, universidad nacional de colombia, bogota. oki, t. and s. kanae. 2006. global hydrological cycles and world resources. sciences 313, 1068-1072. doi: 10.1126/science.1128845 pinheiro, c., j.a. passarinho, and c.p. ricardo. 2004. effect of drought and rewatering on the metabolism of lupinus albus organs. j. plant physiol. 161, 1203-1210. r development core team. 2010. a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, viena. http://dx.doi.org/10.1002/9780470650523.ch3 http://dx.doi.org/10.3390/agronomy2010014 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2005.05.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2010.10.018 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2010.10.018 http://dx.doi.org/10.1007/bf02358215 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2005.02.004 http://dx.doi.org/10.1126/science.1186473 http://dx.doi.org/10.1051/agro:2002089 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2004.10.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2006.04.004 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1923%2803%2900113-8 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1923%2803%2900113-8 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2013.07.025 http://dx.doi.org/10.1126/science.1128845 154 agron. colomb. 34(2) 2016 rolando, j.l., d.a. ramírez, w. yactayo, p. monneveux, and r. quiroz. 2015. leaf greenness as a drought tolerance related trait in potato (solanum tuberosum l.). environ. exp. bot. 110, 27-35. doi: 10.1016/j.envexpbot.2014.09.006 sale, p.j.m. 1979. growth of potatoes (solanum tuberosum l.) to the small tubers stage as related to soil temperature. aust. j. agric. res. 30, 667-675. sarquís, j.i., h. gonzález, and i. bernal-lugo. 1996. response of two potato clones (s. tuberosuml.) to contrasting temperature regimes in the field. am. potato res. 73, 285-300. doi: 10.1007/ bf02855207 segura, m.a., m.c. santos, and c.e. ñústez. 2006. desarrollo fenológico de cuatro variedades de papa (solanum tuberosum l.) en el municipio de zipaquirá (cundinamarca). fitotecnia colomb. 6, 33-43. struik, p.c., j. geertsema, and c.h.m.g. custers. 1989. effects of shoot, root and stolon temperature on the development of the potato (solanum tuberosum l.) plant. iii. development of tubers. potato res. 32, 151-158. doi: 10.1007/bf02358227 teixeira, j. and s. pereira. 2007. high salinity and drought act on an organ-dependent manner on potato glutamine synthetase expression and accumulation. environ. exp. bot. 60, 121-126. doi: 10.1016/j.envexpbot.2006.09.003 timlin, d., s.m.l. rahman, j. baker, v.r. reddy, d. fleisher, and b. quebedeaux. 2006. whole plant photosynthesis, development, and carbon partitioning in potato as a function of temperature. agron. j. 98, 1195-1203. doi: 10.2134/agronj2005.0260 touchette, b.w., g.a. smith, k.l. rhodes, and m. poole. 2009. tolerance and avoidance: two contrasting physiological responses to salt stress in mature marsh halophytes juncus roemerianus scheele and spartina alternif lora loisel. j. exp. marine biol. ecol. 380, 106-112. doi: 10.1016/j.jembe.2009.08.015 tourneux, c., a. devaux, m.r. camacho, i.p. mamani, and j.-f. ledent. 2003. effects of water shortage on six potato genotypes in the highlands of bolivia (ii): water relations, physiological parameters. agronomie 23, 180-190. doi: 10.1051/agro:2002080 van den bilcke, n., d.j. simbo, and r. samson. 2013. water relations and drought tolerance of young african tamarind (tamarindus indica l.) trees. s. afr. j. bot. 88, 352-360. doi: 10.1016/j.sajb.2013.09.002 van loon, c.d. 1981. the effect of water stress on potato growth, development and yield. am. potato j. 58, 51-69. doi: 10.1007/ bf02855380 villaseca, s., h. guglielmetti, and r. novoa. 1988. fenología y sumas térmicas en papa. simiente 58, 10. vos, j. and a.j. haverkort. 2007. water availability and potato crop performance. pp. 333351. in: vreugdenhil, d., j. bradshaw, c. gebhardt, f. govers, d.k.l. mackerron, m.a. taylor, and h.a. ross (eds.). potato biology and biotechnology: advances and perspectives. elsevier, amsterdam, the netherlands. doi: 10.1016/b978-044451018-1/50058-0 wang, y., j. jiang, x. zhao, g. liu., c. yang, and l. zhan. 2006. a novel lea gene from tamarix androssowii confers drought tolerance in transgenic tobacco. plant sci. 171, 655-662. doi: 10.1016/j.plantsci.2006.06.011 wang, d., y. kang, and s. wan. 2007. effect of soil matric potential on tomato yield and water use under drip irrigation condition. agr. water manage. 87, 180-186. doi: 10.1016/j. agwat.2006.06.021 yamasaki, t., t. yamakawa, y. yamane, h. koike, k. satoh, and s. katoh. 2002. temperature acclimation of photosynthesis and related changes in photosystem ii electron transport in winter wheat. plant physiol. 128, 1087-1097. doi: 10.1104/pp.010919 yuan, b.z., s. nishiyama, and y. kang. 2003. effects of different irrigation regimes on the growth and yield of drip-irrigated potato. ag r. water ma nage. 63, 153-167. doi: 10.1016/ s0378-3774(03)00174-4 yuan, f.m. and w.l. bland. 2004. light and temperature modulated expolinear grow th model for potato (solanum tuberosum l.). agr. forest meteorol. 121, 141-151. doi: 10.1016/j. agrformet.2003.08.032 zegada-lizarazu, w. and a. monti. 2013. photosynthetic response of sweet sorghum to drought and re-watering at different growth stages. physiol. plant. 149, 56-66. doi: 10.1111/ppl.12016 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2014.09.006 http://dx.doi.org/10.1007/bf02855207 http://dx.doi.org/10.1007/bf02855207 http://dx.doi.org/10.1007/bf02358227 http://dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2006.09.003 http://dx.doi.org/10.2134/agronj2005.0260 http://dx.doi.org/10.1016/j.jembe.2009.08.015 http://dx.doi.org/10.1051/agro:2002080 http://dx.doi.org/10.1016/j.sajb.2013.09.002 http://dx.doi.org/10.1007/bf02855380 http://dx.doi.org/10.1007/bf02855380 http://dx.doi.org/10.1016/b978-044451018-1/50058-0 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2006.06.011 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2006.06.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2006.06.021 http://dx.doi.org/10.1104/pp.010919 http://dx.doi.org/10.1016/s0378-3774%2803%2900174-4 http://dx.doi.org/10.1016/s0378-3774%2803%2900174-4 http://dx.doi.org/10.1111/ppl.12016 <i>optimization of fermentation process conditions for chili pepper (capsicum frutescens) fruit using response surface methodology</i> received for publication: 1 december, 2017. accepted for publication: 28 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.69164 1 laboratorio de biología molecular, facultad de farmacia y bioquímica, universidad nacional mayor de san marcos, lima (peru). 2 universidad privada san juan bautista, lima (peru). 3 departament de bioquímica i biotecnologia, facultat d’ enologia, universitat rovira i virgili,tarragona (spain). * corresponding author: carlosvegas@hotmail.com agronomía colombiana 36(1), 89-97, 2018 optimization of fermentation process conditions for chili pepper (capsicum frutescens) fruit using response surface methodology optimización del proceso de fermentación de frutos de ají (capsicum frutescens) utilizando el método de superficie respuesta carlos vegas1, 2*, amparo iris zavaleta1, and braulio zarzoso3 abstract resumen the consumption of chili pepper fruits (cpf) is widespread throughout the world. however, countries without tropical climates can only consume few cpf varieties. the lactic fermentation (lf) of cpf is a good alternative for their preservation and consumption in those regions where they are not cultivated. the main objective of this research was to optimize the fermentation process conditions for a cpf variety (capsicum frutescens) modifying the sodium chloride (nacl) and glucose concentrations to increase the acidification rate. the response surface methodology was used applying a central composite design to integrate a desirability approach. the growth of the microorganisms responsible for the fermentation process was also evaluated. the addition of nacl and glucose significantly affected the acidification rate for lf of cpf. the optimum fermentation parameters determined to maximize the acidification rate were 6.25% nacl and 1.77% glucose concentrations with an acidification rate of 0.113% acidity/ day. however, this value was slightly lower than predicted. lactic acid bacteria and yeasts were the main microorganisms throughout the fermentations. el consumo de ajíes está ampliamente extendido en el mundo. sin embargo, países con climas no tropicales pueden consumir una restringida cantidad de variedades de ajíes. la fermentación láctica (fl) de ajíes es una buena alternativa para su conservación y consumo en regiones donde no son cultivados. el objetivo de este trabajo fue optimizar el proceso de fermentación para una variedad de ají (capsicum frutescens), modificando las concentraciones del cloruro de sodio (nacl) y glucosa para incrementar la velocidad de acidificación. se utilizó el método de superficie respuesta usando el diseño compuesto central e integrando la función de deseabilidad. el crecimiento de los microorganismos responsables de la fermentación también fue evaluado. la adición de nacl y glucosa inf luyó significativamente en la velocidad de acidificación para la fl de los ajíes. los parámetros de fermentación óptimos determinados para maximizar la velocidad de acidificación fueron las concentraciones de 6.25% de nacl y 1.77% de glucosa con una velocidad de acidificación de 0.113% de acidez/día. sin embargo, este valor fue ligeramente menor al predicho. las bacterias ácido lácticas y levaduras fueron los principales microorganismos identificados durante el proceso de fermentación. key words: yeasts, lactic fermentation, lactic acid bacteria, glucose, nacl. palabras clave: levaduras, fermentación láctica, bacterias ácido lácticas, glucosa, nacl. the cpf consumption may provide some health benefits due to their high content of carotenoids (provitamin a), ascorbic acid (vitamin c), tocopherols (vitamin e), f lavonoids and capsaicinoids (howard and wildman, 2007; topuz and ozdemir, 2007). nowadays, cpf are cultivated around the world, particularly in the tropical and subtropical countries. peru is one of the few countries in the world with the highest diversity of cpf due to a local high crop diversity (five-cultivated species are grown) and to the traditional consumption by the native population (meckelmann et al., 2013). introduction chili peppers (capsicum sp.) belong to the solanaceae family which includes at least 37 species (bosland et al., 2012), being five of them domesticated species: capsicum annum l. var. annum, c. baccatum l. var. pendulum (willd.) eshbaugh, c. pubescens ruiz and pavon, c. chinense jacquin and c. frutescens l. (pickersgill, 2007). chili pepper fruits (cpf) are consumed raw, cooked and as a spice (sherman and billing, 1999). furthermore, cpf are used as additives in the food industry and are even used in traditional medicine around the world (di scala and crapiste, 2008). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.69164 89vegas, zavaleta, and zarzoso: optimization of fermentation process conditions for chili pepper (capsicum frutescens) fruit using response surface methodology “ají charapita” (c. frutescens) is the common name of the main cultivated chili pepper in the peruvian amazon region. this fruit has high economic value due to its high consumption in the local gastronomy as fresh fruit, powder, pickles, and sauce at national and international levels. considering the consumer trends towards the demand for natural food, in which high sensorial quality, safety, high nutritional value, healthy options, low prices, and minimum processing with environmentally-friendly production processes are highly appreciated, the lactic fermentation (lf) methodology of cpf is considered a good alternative for food preservation. in addition, lf represents a good alternative for improving the smallholder farmers and rural communities’ incomes through the artisanal production of low-value commodities. lf is an ancient biotechnology technique of food preservation used to maintain and improve food safety, keeping its nutritional, sensory and shelf life properties (steinkraus, 1996; buckenhüskes, 1997; karovicová and kohajdová, 2003; demir et al., 2006). additionally, lactic acid bacteria (lab) are considered the main microorganisms involved during lf. they contribute with positive effects on human health through the development of probiotics and natural food products which lead inhibitory metabolites and bacteriocin toxins to act as antimicrobial agents, thus replacing chemical preservatives (ross, 2002; gaggia et al., 2011). cabbages, cucumbers and olives are the main fermented and commercialized vegetables and fruits worldwide (montet et al., 2006; rodríguez et al., 2009). several factors such as ph, water activity, oxygen availability, temperature, nutrients, selected starter culture, inoculum concentration, and salt concentration, could inf luence lf optimization and affect the growth and activity of lab during the fermentation process (lee and salminen, 1995; ballesteros et al., 1999). sodium chloride (nacl) is one of the most historically important factors. its concentration stimulates salt tolerant lab growth, and, moreover, it inhibits growth of unwanted microorganisms (rao et al., 2004). availability of fermentable carbohydrates has been described as an important factor in the preparation of vegetables and fruits for lf (glucose and fructose) (ray and panda, 2007; wouters et al., 2013). response surface methodolog y (rsm) is a statistical method used for developing, improving and optimizing complex processes. box and wilson (1951) described this method and it can be defined as the assessed interaction between independent variables and response to find out the best conditions for a multivariable system (gomes et al., 2013). the main advantage is to reduce the number of experiments required even when a large number of variables is involved, being less laborious and time consuming than other methods (wu, 2002). this method has been extensively applied in the optimization of several food fermentations, such as york cabbage, cassava, apple, palm, mulberry, and radish (ghosh et al., 2012; jaiswal et al., 2012; nwabueze and odunsi, 2013; wang et al., 2013; joshi et al., 2015; peng et al., 2015). central composite design (ccd) provides favorable predictions from a second order fitting with a stable variance. this design combines the factorial design with axial runs and center points to produce ccd experiments. axial runs are included in the design to introduce quadratic terms in the model as long as the center points are used to check the curvature of the response surface. the model equation is obtained after performing the regression analysis of experimental results, and the desirability function is further applied to obtain the optimal parameters (jou et al., 2014). the aim of this study was to optimize the lf of cpf using rsm. a ccd was conducted to evaluate the effect of nacl and glucose concentrations added on the acidification rate during lf, and to obtain the optimum parameters to improve the cpf fermentation process. materials and methods native peruvian cpf cpf belonging to “ají charapita” variety were aseptically hand-recollected from rural areas in iquitos city and transported to a lab under controlled conditions. samples were fermented in the laboratory of molecular biology in the faculty of farmacia y bioquímica at the universidad mayor de san marcos (lima, peru). preparation of lf cpf were selected under sterile conditions, according to their size and ripeness stage. the stalks from cpf were separated. cpf were rinsed two times with distilled sterile water and then drained off. lf was prepared in sterile plastic containers. then, 35% (w/v) of cpf was placed into each container. a brine solution, according to each tested condition, was added up to 100 ml. lf conditions and sampling the brine solution for lf was added using three values for two variables: 0, 5 and 10% nacl (calbiochem, darmstadt, germany) with 0, 2.5 and 5% glucose (amresco, ohio, usa), as indicated in the experimental design (see below). lf was considered finalized when the reducing sugar content was below 1 gl-1. lf was carried out at room 90 agron. colomb. 36(1) 2018 temperature. brine samples from the starting mixture (d 0) and throughout the lf were taken at: 0, 3, 6, 12, 18, 27 and 37 d. chemical analysis acidity, sugar concentration and ph were monitored throughout the process (at the frequency mentioned above). total titratable acidity was determined according to the official methods of analysis by the association of official analytical chemists (aoac). reducing sugars were measured by a 3,5-dinitrosalicylic acid (dns) assay (miller, 1959). microorganism count the total microorganism cells were counted under a microscope using a neubauer counting chamber. the different brine samples were grown on four specific culture media: mrs agar (merck, darmstadt, germany) supplemented with nystatin (merck, darmstadt, germany) and sodium azide (merck, darmstadt, germany) (both 100 mg l-1) for the selective enumeration of lab. ypd agar (containing 2% glucose, 2% peptone, 1% yeast extract, 2% agar; w/v) was supplemented with chloramphenicol (applichem gmbh, darmstadt, germany) (100 mg l-1) specially for the yeast count. mcconkey agar (oxoid, basingstoke, united kingdom) was used to enumerate enterobacteriaceae and cetrimide agar (merck, darmstadt, germany) for pseudomonas. all plates were incubated at 30°c for 1-3 d in aerobic conditions; with the exception of mrs media in anaerobic conditions using anaerocult a (merck, darmstadt, germany), anaerobic bags and anaerobic indicators (oxoid, basingstoke, united kingdom). experimental design (ed) a factorial design 32 was used. nacl (x1) and glucose (x2) concentrations were considered as independent variables to study the concentration effect on the lf of cpf. each variable was studied at three different levels (-1, 0, +1) represented in table 1. the selection of level for both independent variables was chosen after assessing the recovery of viable lab and the further acidity production. in this study, the ccd was assumed as a limit value (equal to 1). points outside the “safe” area were not tested. the dependent variable was the acidification rate (% acidity/day), which was estimated as the maximal slope obtained from the representation of acidity production during lf time. the analysis of the ed data and the calculation of the predicted response were carried out using the rsm, minitab software. the analysis of variance (anova) was used to determine the statistical significance of the model (p-value<0.05). in order to understand the effect of nacl (variable x1) and glucose (variable x2), concentrations on the acidification rate, experimental data were fitted using the model described by the eq. (1) that includes linear, quadratic and interaction terms: y = b0 + b1x1 + b2x2 + b12x1x2 + b11x21 + b22 x22 (1) where y is the dependent variable (acidification rate), b corresponds to the regression coefficients: b0 is a constant, b1 and b2 are the linear coefficients, b11 and b22 are the quadratic coefficients, and b12 is the interaction coefficient between variables 1 and 2. x1 and x2 correspond to the independent variables. twelve lf conditions (tab. 2) were tested and the sequence was randomly established to limit the inf luence of systematic error in the interpretation of results. experiments 1-9 (tab. 2) allowed the calculation of regression coefficients, while experiments 10-12 (tab. 2) were replicates at the central point of the ed in order to estimate the inf luence of the experimental error. each lf of ed point was carried out with one replicate and the mean values were reported as observed responses. results and discussion lf of vegetables and fruits can be influenced by the addition of salt, glucose and some acids to the brine, which finally inf luences the ph (pérez-díaz et al., 2013). microbiologically, lab are the main microorganisms responsible for this type of fermentation process. however, yeasts are also involved, but depending on the salt concentration and other environmental factors (arroyo-lópez et al., 2008). in this research, the hypothesis that the selection of adequate fermentation parameters favors the growth of lab was stated, and, therefore, an increase of the acidification rate. prior to this study, the variation of nacl, glucose and acidity concentrations were evaluated independently. due that there was no variation of the acidity concentration in terms of acidification rate, this variable was discarded. (results not shown). chemical analysis twelve lf of cpf were performed using different nacl and glucose concentrations (tab. 2). one of the replicates table 1. process variables and levels used in this study. independent variables coded symbols coded variable level -1 0 1 nacl (%; w/v) x1 0 5 10 glucose (%; w/v) x2 0 2.5 5 91vegas, zavaleta, and zarzoso: optimization of fermentation process conditions for chili pepper (capsicum frutescens) fruit using response surface methodology of lf at initial stages was chemically analyzed. the lf were considered as finished when the reducing sugar content was below 1 g l-1, and the total titratable acidity remained stable. thus, lf conditions containing 5% nacl with 0 and 2.5% glucose, and 10% nacl with 0% glucose finished faster (12 d). furthermore, lf process without nacl but containing 2.5 and 5% glucose were slower (37 d), despite the reducing sugars of the last lf condition were tested above 2 g l-1. it is known that a strong brine solution draws sugar and water out of the vegetables (panda et al., 2009). this effect was noted mainly in those lf conditions without glucose, where an increase of reducing sugars was determined on the third day (fig. 1). a critical factor in sensorial quality and reduction of the microbial action of many fermented vegetables and fruits is the ph (spyropoulou et al., 2001; muyanja et al., 2003; rao et al., 2004; ogunjobi et al., 2005). therefore, ph values at the final of all lf conditions ranged between 3.10 and 3.87 decreasing the initial ph by two units respect to their initial value (tab. 2). a decrease, not correlated to the lf conditions, was also observed on the microbial biodiversity in relation to the starting population, being present at the beginning of the lf the four microbial groups analyzed, while at the end only two or three groups were observed (fig. 1). the total titratable acidity determined during lf is normally associated with an increase in organic acids, mainly lactic acid which minimizes the presence of contaminant microorganisms (steinkraus, 1997; spyropoulou et al., 2001). the total titratable acidity at the initial stage of all lf conditions was 0.225%, while the highest concentrations were obtained on lf conditions containing 10% nacl with 2.5 and 5% glucose (1.91 ± 0.159%) followed by 5% nacl with 2.5% glucose (between 1.69-1.80%). by contrast, the lowest concentrations were obtained in those lf without nacl and glucose (tab. 2, lf 2, 3, 4, 6 and 8). a fast acidification rate is desirable in fermentations because rapid fermentation of raw materials could prevent the growth of undesirable microorganisms which may affect the aroma, texture, and taste of the final product (akabanda et al., 2014). the fastest acidification rates (determined as the ratio between the difference of the final and initial acidy values, and the lf time) were recorded in the lf conditions containing 5% nacl with 2.5% glucose (0.1220.131% acidity/day) followed by 5% nacl with 0% glucose, 10% nacl with 0% and 2.5% glucose (0.094% acidity/day). microbiological analysis the microbiological results of nine lf conditions are shown, due to the similar values among the central point replicates (5% nacl with 2.5% glucose). the microbial counting was performed by microscopy and plating. total cell counting by microscope showed populations ranging from 106 to 109 cells ml-1. however, when plated in four specific culture media, the population recovered in these media ranged from 103 to 108 cfu ml1. the reasons for the differences on the microbial count between microscopy and plating could be due to: (1) the viable but non-culturable state adopted as a strategy by table 2. chemical analysis at initial and final stages of twelve lf conditions and ccd with the observed response for acidification rate. run coded variable levels lf time (days) initial lf final lf acidification rate (y) (% acidity/day)*nacl (%; x1) glucose (%; x2) ph reducing sugars (g l-1) ph reducing sugars (g l-1) total titratable acidity (%; w/v) 1 5 (0) 5 (1) 18 5.68 49.1 3.50 ± 0.057 0.24 ± 0.049 1.58 ± <0.001 0.075 ± <0.001 2 10 (1) 0 (-1) 12 5.62 0.35 3.87 ± 0.078 0.39 ± 0.009 1.35 ± <0.001 0.094 ± <0.001 3 5 (0) 0 (-1) 12 5.65 0.62 3.75 ± 0.085 0.33 ± <0.001 1.35 ± <0.001 0.094 ± <0.001 4 0 (-1) 0 (-1) 18 5.85 0.24 3.65 ± 0.012 0.75 ± 0.046 1.20 ± 0.212 0.054 ± 0.012 5 10 (1) 5 (1) 27 5.54 44.66 3.45 ± 0.057 0.28 ± 0.014 1.91 ± 0.159 0.063 ± 0.006 6 0 (-1) 5 (1) 37 5.94 45.44 3.10 ± 0.014 2.47 ± 0.882 1.24 ± 0.159 0.027 ± 0.004 7 5 (0) 2.5 (0) 12 5.60 27.13 3.60 ± 0.061 0.27 ± 0.024 1.76 ± 0.053 0.128 ± 0.004 8 0 (-1) 2.5 (0) 37 5.71 23.49 3.12 ± 0.014 0.96 ± 0.086 1.35 ± <0.001 0.030 ± <0.001 9 10 (1) 2.5 (0) 18 5.52 23.89 3.57 ± 0.049 0.33 ± 0.023 1.91 ± 0.159 0.094 ± 0.009 10 5 (0) 2.5 (0) 12 5.60 27.13 3.56 ± 0.057 0.27 ± 0.032 1.80 ± <0.001 0.131 ± <0.001 11 5 (0) 2.5 (0) 12 5.60 27.13 3.51 ± 0.042 0.30 ± 0.009 1.69 ± 0.159 0.122 ± 0.013 12 5 (0) 2.5 (0) 12 5.60 27.13 3.59 ± 0.071 0.28 ± 0.041 1.69 ± 0.159 0.122 ± 0.013 * acidification rate: determined as difference between the final and initial acidity, then dividing by lf time. 92 agron. colomb. 36(1) 2018 microorganisms in response to adverse environmental conditions (ramamurthy et al., 2014), and (2) the presence of different microorganisms able to grow on the culture media used in this research. the first day of sampling (d 0) was characterized by a higher presence of enterobacteria and pseudomonas bacteria compared to the remaining microorganisms studied (fig. 1). however, according to viable counts, lab were considered the main microbial group responsible for lf containing nacl because in all assays with these conditions it was the principal isolated microbial group. yeasts were mostly recovered after the 6th d of lf process with 10% nacl. however, yeasts along with enterobacteriaceae were the second most recovered microbial population during all the lf process. these results agree partially with those r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 f 5% nacl + 5% glucose time (d) 40 30 20 10 0 50 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 e 5% nacl + 2.5% glucose time (d) 0 1263 25 20 15 10 5 0 30 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 d 5% nacl + 0% glucose time (d) 0 1263 4 3 2 1 0 5 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 c 0% nacl + 5% glucose time (d) 40 30 20 10 0 50 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 b 0% nacl + 2.5% glucose time (d) 0 1263 2718 370 1263 2718 37 25 20 15 10 5 0 30 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 a 0% nacl + 0% glucose time (d) 0 1263 18 4 3 2 1 0 5 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 mrs reducing sugars (g l-1)cetrimidemcconkeyypd 0 1263 18 r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 i 10% nacl + 5% glucose time (d) 40 30 20 10 0 50 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 h 10% nacl + 2.5% glucose time (d) 25 20 15 10 5 0 30 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 g 10% nacl + 0% glucose time (d) 0 1263 4 3 2 1 0 5 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 0 1263 18 270 1263 18 figure 1. evolution of the microbial populations for lf of cpf. effect of nacl or glucose concentrations on microbial recovery and sugar consumption. 93vegas, zavaleta, and zarzoso: optimization of fermentation process conditions for chili pepper (capsicum frutescens) fruit using response surface methodology reported by fleming (1982), where the gram-positive and gram-negative bacteria were the main organisms responsible for the fermentation process at the initial stages, and the lactic acid bacteria with or without fermentative yeasts were leading the primary fermentation process until the fermentable carbohydrates were consumed or until the lab were inhibited at low ph values. finally, acid-tolerant fermentative yeasts were responsible for the secondary fermentation until the fermentable carbohydrates were totally consumed. for lf condition without nacl and glucose, yeasts and lb were the microorganisms responsible for starting and ending the lf, respectively; but, while the lf condition without nacl with 2.5 and 5% glucose remained, the lab were predominant until d 6 leading yeasts and enterobacteriaceae to finish the lf process. enterobacteriaceae and pseudomonas are gram negative fermentative and non-sugar fermentative bacteria, respectively. these microorganisms come from the farm and their presence at the initial stages of the fermentation process is harmful because they could spoil vegetables and fruits as well as they could produce undesirable metabolites that would affect their sensorial quality. it is possible that the recovery of enterobacteriaceae populations would have declined if the cpf had previously been disinfected with a sodium hypochlorite solution following the food industry standard procedure. (fukuzaki, 2006). lf with 5 and 10% of nacl seemed to be more adequate because these conditions favored the recovery of lab and yeasts. rsm analysis rsm analysis was applied to the acidification rate resulting in the twelve lf performed (tab. 2). the regression coefficients of the model and their statistical significance are described in table 3. the “fitness” of the model was studied through coefficients of determination (r2), probability values (p) and lack-of-fit values (tab. 3 and 4). table 3. regression coefficient, significance level (p), r2 and f values of the quadratic model determined for acidification rate (y). parameter acidification rate (% acidity/day) (y) p-value (y) b0 0.0415 0.02 b1 0.02262 0.002 b11 -0.001775 0.003 b2 0.01277 0.171 b22 -0.0035 0.053 b12 -0.00008 0.897 r2 0.8371 f 12.31 0.004 from the variables presented in table 3, the linear term (b1) of nacl had the most significant effect (p = 0.002) on the acidification rate, followed by the quadratic term (b11) of nacl (p = 0.003). on the contrary, the linear and quadratic term of glucose and their interaction with nacl did not have any significant contribution towards acidification rate. the r2 of the predicted model was considered appropriate (r2 = 0.8371; p = 0.004); however, the p-value for the lack-of-fit was less than 0.05 (p-value = 0.017) (tab. 4), indicating that the predicted model of acidification rate can be reasonably represented by the mathematical model in the eq. (2). acidification rate (% acidity/day) = 0.0415 + 0.02262 x1 0.001775 x21 (2) contour plots for acidification rate are represented in figure 2. in this plot, it is shown that the best lf conditions ranged from 4.3 to 8.4% nacl and from 1 to 3.45% glucose, theoretically obtaining an acidification rate higher than 0.12% acidity/day. table 4. anova for the response surface quadratic model determined between response variable (y) and independent variables (x1, x2). source df* sum of squares (ss) mean square f-value p-value regression 5 0.013543 0.002709 12.31 0.004 linear 2 0.007828 0.003914 17.78 0.003 quadratic 2 0.009284 0.004642 21.09 0.002 interaction 1 0.000004 0.000004 0.02 0.897 residual error 6 0.00132 0.00022 lack-of-fit 3 0.00126 0.00042 20.74 0.017 pure error 3 0.000061 0.00002 total 11 0.014864 * df: degrees of freedom. 94 agron. colomb. 36(1) 2018 optimal conditions the “response optimizer” option of the program minitab was used to identify the best lf conditions for increasing the acidification rate. it was evaluated by the “composite desirability” where a value equals to 1 corresponds to the ideal case, while 0 indicates that the response is outside the acceptable limits. the specified targets (maximize) in order to increase the acidification rate were 0.027 and 0.131% acidity/day as minimum and maximum value, respectively. thus, the optimized conditions were as follows: 6.25% nacl and 1.77% glucose. the “composite desirability” determined by the software was equal to 0.9357 with an acidification rate of 0.1243% acidity/day. finally, a new experiment was done by triplicate with the optimized lf conditions as described above. the ph value, reducing sugars and total titratable acidity at the initial stages of the lf process were 5.30±0.193, 24.74±3.978 g l-1 and 1.04±0.054% (w/v), respectively. lf time was slightly shorter (10 d) (fig. 3). the final ph values, reducing sugar and total titratable acidity were 3.09±0.015, 1.04±0.054 g l-1 and 1.35%±0.001 (w/v) respectively, while the acidification rate was 0.113%±0.001 acidity/day. this lf, the values of the final total titratable acidity and acidification rate were lower than those obtained with 5% nacl and 2.5% glucose together. the low total titratable acidity values and acidification rates can be explained due to the different crops the assessed fruits came from compared to those that were analyzed on the prior lf process. microbiologically, lab remained as the most recovered microorganism during the lf. yeasts were the second most recovered microbial population followed by enterobacteriaceae. in contrast, enterobacteriaceae and pseudomonas were not the most predominant microorganisms at d 0 (fig. 3). conclusions nacl and glucose, as the main parameters involved in lf, were studied carefully. the suitable concentrations for both compounds were determined using rsm. the optimum conditions based on the maximum acidification rate as response were 6.25% nacl and 1.77% glucose, but experimentally the acidification rate was slightly lower that other lf conditions. microbiologically, lab were the microorganisms responsible during lf, followed by yeasts. finally, studies on the microbiota of lab and yeasts at strain and species levels involved during the lf of cpf are recommended in order to continue with fermentation process optimization. acknowledgments this work was supported by innovate-peru, agreement n° 230-fincyt-ia-2013 and cienciactiva, agreement n° 007fondecyt-2014. literature cited akabanda, f., j. owusu-kwarteng, k. tano-debrah, c. parkouda, and l. jespersen. 2014. the use of lactic acid bacteria starter culture in the production of  nunu, a spontaneously fermented milk product in ghana. int. j. food sci. doi: 10.1155/2014/721067 a rroyo-lópez , f.n., a. querol, j. baut ista-ga l lego, a nd a. garrido-fernández. 2008. role of yeasts in table olive production. int. j. food microbiol. 128, 189-196. doi: 10.1016/j. ijfoodmicro.2008.08.018 0 2 864 10 g lu co se ( % ; w /v ) 0 3 4 5 2 1 >120.10 0.120.08 0.10 0.06 0.080.04 0.06< 0.04 acidification rate (% acidity/day) nacl (%; w/v) acidification rate figure 2. contour plots for acidification rate (% acidity/day) as a function of nacl and glucose concentrations. r ed uc in g su ga rs ( g l1 ) lo g c fu m l1 time (d) 25 20 15 10 5 0 30 5 4 3 2 1 0 6 7 8 9 0 1063 mrs reducing sugars (g l-1)cetrimide mcconkeyypd figure 3. evolution of the microbial populations during lf of cpf at theoretically optimal conditions. plate counting on different culture media and sugar content of the brine during lf were included. http://dx.doi.org/10.1155/2014/721067 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2008.08.018 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2008.08.018 95vegas, zavaleta, and zarzoso: optimization of fermentation process conditions for chili pepper (capsicum frutescens) fruit using response surface methodology ballesteros, c., l. palop, and i. sánchez. 1999. inf luence of sodium chloride concentration on the controlled lactic acid fermentation of “almagro” eggplants. int. j. food microbiol. 53, 13-20. doi: 10.1016/s0168-1605(99)00130-0 bosland, p.w. and e.j. votava. (eds.). 2012. peppers: vegetable and spice capsicums. cambridge, uk. doi: 10.1079/9781845938253.0000 box, g.e.p. and k.b. wilson. 1951. experimental attainment of opt i mu m cond it ions. j. r . stat. soc. 13, 145. d oi : 10.1007/978-1-4612-4380-9_23 buckenhüskes, h.j. 1997. fermented vegetables. pp. 595-609. in: p.d. doyle, l.r. beuchat, t.j. montville (eds.). food microbiology: fundamentals and frontiers. asm press, washington, dc. demir, n., k.s. bachçeci, and j. acar. 2006. the effects of different initial lactobacillus plantarum concentrations on some properties of fermented carrot juice. j. food process. pres. 30, 352-363. doi: 10.1111/j.1745-4549.2006.00070.x di scala, k. and g. crapiste. 2008. drying kinetics and quality changes during drying of red pepper. lwt – food sci. technol. 41, 789-795. doi: 10.1016/j.lwt.2007.06.007 fleming, h.p. 1982. fermented vegetables. pp. 52-70. in: rose, a.h., (ed.). economic microbiology of fermented foods. academic press, new york, usa. fukuzaki, s. 2006. mechanisms of actions of sodium hypochlorite in cleaning and disinfection processes. biocontrol sci. 11, 147157. doi: 10.4265/bio.11.147 gaggia, f., d. di gioia, l. baffoni, and b. biavati. 2011. the role of protective and probiotic cultures in food and feed and their impact on food safety. trends food sci. technol. 22, 58-66. doi: 10.1016/j.tifs.2011.03.003 ghosh, s., r. chakraborty, and u. raychaudhuri. 2012. optimizing process conditions for palm (borassus f labelliffer) wine fermentation using response surface methodology. int. food res. j. 19, 1633-1639. doi: 10.1002/jib.153 gomes, t., c. barradas, t. dias, j. verdial, j. sá morais, e. ramalhosa, and l.m. estevinho. 2013. optimization of mead production using response surface methodology. food chem. toxicol. 59, 680-686. doi: 10.1016/j.fct.2013.06.034 howard, l.r., and r.e.c. wildman. 2007. antioxidant vitamin and phytochemical content of fresh and processed pepper fruit (capsicum annuum). pp. 165-191. in: r.e.c. wildman (ed.). handbook of nutraceuticals and functional foods (2nd ed.). crc press, boca raton, usa. jaiswal, a.k., s. gupta, and n. abu-ghannam. 2012. optimization of lactic acid fermentation of york cabbage for the development of potential probiotic products. int. j. food sci. technol. 47, 1605-1612. doi: 10.1111/j.1365-2621.2012.03010.x joshi, v.k., a. chauhan, s. devi, and v. kumar. 2015. application of response surface methodology in optimization of lactic acid fermentation of radish: effect of addition of salt, additives and growth stimulators. j. food sci. technol. 52, 4935-4944. doi: 10.1007/s13197-014-1570-9 jou, y.t., w.t. lin, w.c. lee, and t.m. yeh. 2014. integrating the taguchi method and response surface methodology for process parameter optimization of the injection molding. appl. math. inf. sci. 8, 1277-1285. doi: 10.12785/amis/080342 karovicová, j. and z. kohajdová. 2003. lactic acid fermented vegetable juices. hor tic. sci. 30, 152-158. doi: 10.1556/ aalim.34.2005.3.5 lee, y.k. and s. salminen. 1995. the coming age of probiotics. trends food sci. technol. 6, 241–245. doi: 10.1016/ s0924-2244(00)89085-8 meckelmann, s.w., d.w. riegel, m.j. van zonneveld, l. ríos, k. peña, r. ugas, l. quiñonez, e. mueller-seitz, and m. petz. 2013. compositional characterization of native peruvian chili peppers (capsicum spp.). j. agric. food chem. 61, 2530-2537. doi: 10.1021/jf304986q miller, g.l. 1959. use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. analyt. chem. 31, 426-428. doi: 10.1021/ac60147a030 montet, d., g. loiseau, and n. kakhia-rozis. 2006. microbial technology of fermented vegetables. in r.c. ray, o.p. ward (eds.). microbial biotechnology in horticulture (vol. 1, 309-344). science publishers, inc. new hampshire, usa. muyanja, c.m., j.a., narvhus, j., treimo, and t., langsrud. 2003. isolation, characterization and identification of lactic acid bacteria from bushera: an ugandan traditionally fermented beverage. int. j. food microbiol. 80, 201-210. doi: 10.1016/ s0168-1605(02)00148-4 nwabueze, t.u., and f.o. odunsi. 2013. optimization of process conditions for cassava (manihot esculenta) lafun production. afr. j. food sci. res. 1, 1-9. ogunjobi, a.a., b.c. adebayo-tayo, and a.a. ogunshe. 2005. microbiological, proximate analysis and sensory evaluation of processed irish potato fermented in brine solution. afr. j.biotechnol. 4, 1409-1412. panda, s.h., s. panda, p.s. shiva kumar, and r.c. ray. 2009. anthocyanin-rich sweet potato lacto-pickle: production, nutritional and proximate composition. int. j. food sci. technol. 44, 445-455. doi: 10.1111/j.1365-2621.2008.01730.x peng, b., y. lei, h. zhao, and l. cui. 2015. response surface methodology for optimization of fermentation process parameters for improving apple wine quality. j. food sci. technol. 52, 7513-7518. doi: 10.1007/s13197-015-1872-6 pérez-díaz, i.m., f. breidt, r.w. buescher, f.n. arroyo-lópez, r. jiménez-díaz, a. garrido-fernández, j. bautista-gallego, s.s. yoon, and s.d. johanningsmeier. 2013. fermented and acidified vegetables. pp. 521-532. in: downes, f.p. and k. ito (eds.). compendium of methods for the microbiological examination of foods. american public health association, washington dc. pickersgill, b. 2007. domestication of plants in the americas: insights from mendelian and molecular genetics. ann. bot. 100, 925-940. doi: 10.1093/aob/mcm193 ramamurthy, t., a. ghosh, g.p. pazhani, and s. shinoda. 2014. current perspectives on viable but non-culturable (vbnc) pathogenic bacteria. front. public health. 2, 1-9. doi: 10.3389/ fpubh.2014.00103 rao, m.s., j. pintado, w.f. stevens, and j.p. guyot. 2004. kinetic growth parameters of different amylolytic and non-amylolytic lactobacillus strains under various salt and ph conditions. bioresour technol. 94, 331-337. doi: 10.1016/j.biortech.2003.11.028 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1605(99)00130-0 http://dx.doi.org/10.1079/9781845938253.0000 http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4612-4380-9_23 http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4549.2006.00070.x http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2007.06.007 http://dx.doi.org/10.4265/bio.11.147 http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2011.03.003 http://dx.doi.org/10.1002/jib.153 http://dx.doi.org/10.1016/j.fct.2013.06.034 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.2012.03010.x https://dx.doi.org/10.1007%2fs13197-014-1570-9 http://dx.doi.org/10.12785/amis/080342 http://dx.doi.org/10.1556/aalim.34.2005.3.5 http://dx.doi.org/10.1556/aalim.34.2005.3.5 http://dx.doi.org/10.1016/s0924-2244(00)89085-8 http://dx.doi.org/10.1016/s0924-2244(00)89085-8 http://dx.doi.org/10.1021/jf304986q http://dx.doi.org/10.1021/ac60147a030 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1605(02)00148-4 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1605(02)00148-4 http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.2008.01730.x http://dx.doi.org/10.1007/s13197-015-1872-6 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcm193 http://dx.doi.org/10.3389/fpubh.2014.00103 http://dx.doi.org/10.3389/fpubh.2014.00103 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2003.11.028 96 agron. colomb. 36(1) 2018 ray, r.c. and s.h. panda. 2007. lactic acid fermented fruits and vegetables: an overview. in m.v. palino (ed.). food microbiology research trends. nova science publishers inc., hauppauge, new york, usa. rodríguez, h., j.a. curiel, j.m. landete, b. de las rivas, f.l. de felipe, c. gómez-cordovés, j.m. mancheño, and r. muñoz. 2009. food phenolics and lactic acid bacteria. int. j. food microbiol. 132, 78-90. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2009.03.025 ross, r.p., s. morgan, and c. hill. 2002. preservation and fermentation: past, present and future. int. j. food microbiol.79, 3-16. doi: 10.1016/s0168-1605(02)00174-5 sherman, p.w., and j. billing. 1999. darwinian gastronomy: why we use spices: spices taste good because they are good for us. bioscience 49, 453-463. doi: 10.2307/1313553 spyropoulou, k.e., n.g. chorianopoulos, p.n. skandamis, and g.j.e. nychas. 2001. control of escherichia coli o157: h7 during the fermentation of spanish-style green table olives (conser volea variet y) supplemented w it h dif ferent carbon sources. int. j. food microbiol. 66, 3-11. doi:  10.1016/ s0168-1605(00)00510-9 steinkraus, k.h. (ed.). (1996). handbook of indigenous fermented foods. new york, usa. steinkraus, k.h. 1997. classification of fermented foods: worldwide review of household fermentation techniques. food control. 8, 311-317. doi: 10.1016/s0956-7135(97)00050-9 topuz, a. and f. ozdemir. 2007. assessment of carotenoids, capsaicinoids and ascorbic acid composition of some selected pepper cultivars (capsicum annuum l.) grown in turkey. j. food compost anal. 20, 596-602. doi: 10.1016/j.jfca.2007.03.007 wang, c.y., y.w. liu, j.q. jia, t.r. sivakumar, t. fan, and z.z. gui. 2013. optimization of fermentation process for preparation of mulberry fruit wine by response surface methodology. afr. j. microbiol. res., 7, 227-236. wouters, d., n. bernaertb, w. conjaertsa, b. van droogenbroeckb, m. de looseb, and l. de vuyst. 2013. species diversity, community dynamics, and metabolite kinetics of spontaneous leek fermentations. food microbiol. 33, 185-196. doi: 10.1016/j. fm.2012.09.016 wu, y.w. 2002. testing design and data processing. suzhou university press, suzhou, china. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2009.03.025 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1605(02)00174-5 http://dx.doi.org/10.2307/1313553 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1605(00)00510-9 http://dx.doi.org/10.1016/s0168-1605(00)00510-9 http://dx.doi.org/10.1016/s0956-7135(97)00050-9 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfca.2007.03.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.fm.2012.09.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.fm.2012.09.016 economic efficiency of biochar as an amendment for acacia mangium willd. plantations received for publication: june 1, 2021. accepted for publication: april 25, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.96330 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 departamento de desarrollo rural y agroalimentario, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 3 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). * corresponding author: greyesm@unal.edu.co agronomía colombiana 40(1), 120-128, 2022 abstract resumen biochar is a product of pyrolysis obtained from any type of biomass and can be used as a soil amendment or conditioner, improving the physical, chemical, and biological properties of the soil. additionally, it can serve as an alternative to the application of synthetic fertilization in forest species such as acacia mangium willd. this research was oriented towards the determination of the economic efficiency of the use of biochar in a. mangium compared to the use of synthetic fertilizers. production costs of wood and by-products, income and profits from forestry, economic efficiency of capital (cost-benefit ratio), labor (wood production per worker), and land (wood production ha-1) were considered. we found that the production of wood using biochar increased by 47% per unit area (ha), by 23% per unit of work (worker), and increased earnings by approximately one million colombian pesos ha-1 compared to the use of only synthetic fertilizers. el biocarbón es el producto de la pirólisis que se obtiene de cualquier tipo de biomasa y puede ser usado como enmienda o acondicionador para mejorar las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. además, se puede utilizar como una alternativa para reemplazar la aplicación de fertilizantes sintéticos en especies forestales como acacia mangium willd. esta investigación se orientó hacia la determinación de la eficiencia económica del uso del biocarbón en a. mangium frente al uso de fertilizantes sintéticos. se consideraron costos de producción de madera y subproductos, los ingresos y ganancias de la actividad forestal, la eficiencia económica del capital (relación costobeneficio), del trabajo (producción de madera por trabajador) y de la tierra (producción de madera ha-1). se encontró que la producción de madera con biocarbón se incrementó en un 47% por unidad de superficie (ha), en un 23% por unidad de trabajo (trabajador) y las ganancias aumentaron en aproximadamente un millón de pesos colombianos ha-1 respecto al uso de sólo fertilizantes sintéticos. key words: costs, income, labor efficiency, land efficiency, profitability. palabras clave: costos, ingresos, ef iciencia del trabajo, eficiencia de la tierra, rentabilidad. economic efficiency of biochar as an amendment for acacia mangium willd. plantations eficiencia económica del biocarbón como enmienda en plantaciones de acacia mangium willd. giovanni reyes moreno1*, juan carlos barrientos fuentes2, and enrique darghan contreras3 introduction economic efficiency in agriculture, which includes forestry, is ref lected in a better production with the same number of resources or the same production with a lower number of resources. better production refers to a greater quantity, better quality, higher diversity, or a mixture of the above. for economic efficiency, the prices of resources and products at the time of their measurement are important. it is also important to consider the physical, social, environmental, and political context of the agricultural production being analyzed. globally, from 1990 to 2020, the increase in planted forest area was 123 million ha, reaching 294 million ha (fao & unep, 2020). in colombia, the registered area of commercial forest plantations for 2016 was approximately 470,000 ha (martínez et al., 2016). the cultivation and use of forest species in colombia are mainly aimed at obtaining wood. however, other additional uses are gaining value, such as the use of forest residues. proper management of forest residues brings some benefits, such as avoiding contamination in situ and the nearby ecosystems. additionally, these residues constitute a good source of improvement that, in turn, can reduce the use of synthetic fertilizers (arvanitoyannis et al., 2006). if organic waste, including that of forest species, is subjected to a thermal conversion of biomass in an oxygen-limited https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.96330 121reyes moreno, barrientos fuentes, and darghan contreras: economic efficiency of biochar as an amendment for acacia mangium willd. plantations environment, a solid, fine-grained, and porous product with a high content of organic carbon called biochar is obtained from the pyrolyzed material (ibi, 2013; ippolito, donnelly, & grob, 2015). biochar stands out for absorbing nutrients and water and reducing the bulk density of the soil (lehmann, 2007; reddy et al., 2013). given its stability in the environment (ippolito, spokas, et al., 2015), biochar generates environmental benefits associated with the reduction of co₂ in the atmosphere through carbon sequestration in the soil increasing the organic matter content of the soil, and economic benefits by generating emission quantifiers for ghg or certs and carbon credits (antle & mccarl, 2002; lehmann et al., 2003; post et al., 2004). these benefits have allowed biochar to be currently considered as an environmental alternative to the use of synthetic fertilizers in forestry production. forest crops such as acacia mangium generate organic residues that are not yet being used properly. in the department of meta, nine years after cultivation was established, 1 t of biomass was produced for every four usable trees (conif, 2013). thus, in a plantation with a density of 400 plants ha-1, an average of 100 t ha-1 of biomass is obtained, whereas in the studied plot this biomass is obtained after 12 years under the same conditions. of the total biomass, 40% remains in the field as waste, 40% remains in the sawmill as waste, and only 20% is used as wood (sioc, 2018). these 80 t ha-1 of unused residue could be converted into 24 t ha-1 of biochar at an efficiency of 30%. the use of this biochar in the same forest crop to replace synthetic fertilizers could have consequent favorable economic and environmental effects. the economic efficiency of biochar as an amendment was analyzed in a commercial forest plantation of a. mangium located in colombia. this research studied the costs, income, and efficiency of labor, land (yield) and capital (profitability) for the use of biochar vs. the use of synthetic fertilizers in a. mangium to determine whether the application of biochar in the soil of an a. mangium agroecosystem is viable in economic terms, compared to the conventional agronomic practices of the same plantation. materials and methods location and characteristics of the study area the study was carried out in the planas village, located in the municipality of puerto gaitán, department of meta (colombia), (between 3°05’ and 4°08’ n, and between 71°05’ and 72°30’ w). the area has an average annual temperature of 30°c and a total annual rainfall of around 2,300 mm with a bimodal pattern. the soils that dominate the region are oxisols and ultisols. in the planas village, the soils are typic troporthents, shallow and low in bases (ideam, 2013). in planas, there is a commercial a. mangium crop belonging to an associative forestry company. at the time of the study, the a. mangium crop had an area of 2,100 ha in different stages of development. the first plantations were established in 2008. between 2017 and 2018, a field trial was carried out on this company’s facilities, which served as the basis for the elaboration of a doctoral thesis from which the data for the present article were taken (reyes moreno, 2018). under the same edaphoclimatic conditions of the forest farm, two comparative forms of timber production with different nutrition models were considered: a “standard” crop (st), with the use of a synthetic fertilizer (“triple 15” or 15-1515: nitrogen (n) 15%, phosphorus (p2o5) 15%, potassium (k2o) 15%, yara, colombia) and an “optimal” crop (op) with biochar and synthetic fertilizer applications. the biochar was applied once at the beginning, while the synthetic fertilizer was applied every year in both scenarios. a “real” analysis was performed for st, and a projection, with data that came from a statistical analysis of response surface (reyes-moreno et al., 2019), was performed for op of management and harvesting activities (pruning, thinning, and cutting). the first pruning was carried out in the first year of establishment and then every 15 months. the first thinning was performed in the fifth year and the second in the ninth year. the thinnings provided saleable timber. after the two thinnings, the crop was left with a density of 400 trees ha-1 until the time of cutting, which was carried out in year 12. the projected cultural activities of the trial were those corresponding to commercial cultivation and consisted of pruning and thinning. the first pruning was carried out in the first year of establishment, then every 15 months. the thinning was carried out in the fifth and ninth years. thinning also provided saleable timber material. after thinning, the crop was left with 400 trees ha-1 until the time of cutting. the biochar was obtained from the same plantation according to the methodology of jouiad et al. (2015). thinning and pruning residues from the commercial a. mangium plantation were subjected to slow pyrolysis with a residence time of 14 h and temperatures between 350°c and 400°c in two pyrolytic furnaces (made with local technology) located in the same plantation. the field information was obtained in two different phases: during the nursery phase, which lasted three months (april 122 agron. colomb. 40(1) 2022 to june 2017), and during the initial growth phase in the field with a duration of one year (july 2017 to july 2018). the field trial consisted in a comparison of the effects of synthetic fertilization and the application of biochar on the growth and biomass gain of the a. mangium crop, allowing a projection of future production. the treatments with three replicates are shown in table 1. table 1. comparative trial with three replicates of synthetic fertilizer vs. biochar in the acacia mangium plantation during the establishment and early growth. biochar (t ha-1) synthetic fertilizer 15-15-15 (g/plant per year) 0 50 100 0 t1 t2 t3 40 t4 t5 t6 80 t7 t8 t9 estimated volume of op wood estimates of the wood volume in op were made using the volume equation of a truncated cone, using the height and radii of the lower and upper bases of the trunk (eq. 1). measurements were carried out with a caliper for the radii and tape measure for the height. this approach was confirmed with a destructive pilot sampling to discard the use of the form factor and use the convenience of the truncated cone instead of the oblique one, since it is the most similar three-dimensional geometric shape in practice for the age of the plantation. for the process of optimizing the volume of a. mangium wood, two applications of fertilizer were carried out to the soil, each at two concentrations, adjusting a second order model design. in the model, two treatment levels were used, namely 40 and 80 t ha-1 of biochar and 50 and 100 g of synthetic fertilizer per plant. finally, in this analysis, data were obtained for the application of 63.1 t ha-1 of biochar at transplanting (seeding) and 84.4 g/plant per year of synthetic “triple 15” fertilizer. this was done once at crop establishment (reyes-moreno et al., 2019). a = πr2 (1) where a = area, π = 3,141592, and r = stem radius. estimated volume of wood in the standard system (st) projected timber production in the st was calculated through a non-linear regression developed from the information collected in the above-mentioned trial. to calculate the projection of wood volume (tab. 2) in the st, a nonlinear regression was used (eq. 2): e(v|t) = (65,7753 + 206,741 * ln(t))² (2) where v was the estimated volume (cm3/plant), e(v|t) was the expected value of the volume given the explanatory variable associated with time (ln is the natural logarithm), and t was time in years. in the st crop, 100 g/plant per year of synthetic fertilizer was applied as a crown at the base of each tree. table 2. projection of the volume of wood produced (m3 ha-1) during a cycle under the standard production system in a 600-ha crop of acacia mangium. year accumulation of biomass (m³/plant) wood available per each plant (%) trees harvested ha-1 wood harvested (m³ ha-1) wood harvested (m³ 600 ha-1) 1 0.004 0.20 0 0 0 2 0.044 0.20 0 0 0 3 0.086 0.20 0 0 0 4 0.124 0.20 0 0 0 5 0.159 0.20 300 9.53 5,718 6 0.190 0.20 0 0 0 7 0.219 0.20 0 0 0 8 0.246 0.20 0 0 0 9 0.270 0.20 300 16.23 9,738 10 0.294 0.20 0 0 0 11 0.315 0.20 0 0 0 12 0.336 0.20 400 26.88 16,128 total 1,000 52.64 31,584 the plant density in the plantation in the first year was 1,000 plants ha-1. 123reyes moreno, barrientos fuentes, and darghan contreras: economic efficiency of biochar as an amendment for acacia mangium willd. plantations apart from logging, the plantation provides indirect services associated with carbon fixation. the carbon credits corresponded to one metric ton of co2 verified by an entity governed by icontec standards. regarding the carbon reservoir, biomass above ground was considered (only living wood), where 240,000 t were quantified with a value per ton of 15,000 colombian pesos (in 2018). studied variables the variables used were production costs, income and, therefore, profits and profitability. additionally, the efficiency of labor and land use for the crops under study were compared (tab. 3). table 3. differences in production costs (millions of colombian pesos in 2018) between a standard system (st) and an optimal system (op) (600 ha). st op production factors quantity fixed assets seeding machine 1 1 chainsaw 3 3 tractor 3 3 vehicle 1 1 sawmill 3 3 finger machine 1 1 power plant 2 2 biochar furnaces 2 4 facilities 1 1 inputs pellets (unit) 660,000 660,000 pesticides (l) 1,220 1,220 fertilizers (kg) 132,600 112,008 gasoline (gal) 1,300 2,150 labor wages 1,557 1,350 services technical consultant 20 18 accountant 1 1 manager 1 1 secretary 1 1 soil analysis 10 10 maintenance of machinery and equipment 31 29 transportation (gasoline gallons) 2,200 2,200 land (ha) 600 600 table 4 shows the differences between the standard and optimal systems in terms of production. table 4. differences in production between a standard system (st) (600 ha) and an optimal system (op) (600 ha). products and by-products st op charcoal (12 kg) 40,000 40,000 wood (m³) 31,578 47,052 carbon credits (t) 38,921 73,710 results production costs production costs by stages production in the entire cycle in op is approximately 2% less expensive than in st (tab. 5). on average, 1 ha of the a. mangium crop costs approximately 30 million pesos per 12-year cycle (2.5 million pesos per year). production costs by factors direct costs, made up of inputs and labor, are 20% and 23% of total costs for op and st, respectively; indirect costs, made up of fixed assets, services and land, are 80% and 77% for op and st, respectively. thus, this activity is high in demand for investment (capital), with a return in the medium (5 years) and long term (9-12 years). fixed assets are the costs with the highest proportion (64-65%), followed by inputs (13-15%), services (10%), labor (7-8%) and land (4%) (tab. 6). regarding production factors, op and st differ fundamentally in labor and the use of fertilizer and biochar. the op uses more labor than the st in harvesting and pyrolysis due to higher production, and the st uses more labor than the op in the annual application of fertilizer. income income from forestry is generated by producing charcoal, wood and by fixing co2 (carbon credits). the main business is the production of wood. according to the projected yields, the op obtains 47% more wood production (78 m3 ha -1) than the st (53 m³ ha-1). the first harvest at year 5 generates 18% of the total wood production, the second at year 9 generates 31%, and the third at year 12 generates 51% (tab. 7). the production of charcoal from year 5 generates income to cover part of the labor costs (tab. 8). 124 agron. colomb. 40(1) 2022 table 5. costs (millions of colombian pesos in 2018) of production by stages. standard system (st) vs. optimal system (op) of a 600-ha crop of acacia mangium. year nursery establishment of crop management of crop harvest wood produced pyrolysis total st op st op st op st op st op st op st op 1 172 171 2,189 2,157 0 0 524 521 1,375 1,367 150 298 4,411 4,516 2 0 0 0 0 1,155 1,121 0 0 0 0 0 0 1,155 1,121 3 0 0 0 0 1,155 1,121 0 0 0 0 0 0 1,155 1,121 4 0 0 0 0 1,155 1,121 0 0 0 0 0 0 1,155 1,121 5 0 0 0 0 811 711 194 236 253 254 72 126 1,329 1,327 6 0 0 0 0 1,009 999 0 0 0 0 200 159 1,209 1,158 7 0 0 0 0 1,009 999 0 0 0 0 200 159 1,209 1,158 8 0 0 0 0 996 983 22 25 0 0 198 156 1,215 1,164 9 0 0 0 0 757 695 235 287 236 248 150 111 1,378 1,342 10 0 0 0 0 996 983 22 25 0 0 198 156 1,215 1,164 11 0 0 0 0 1,009 999 0 0 0 0 200 159 1,209 1,158 12 0 0 0 0 691 629 412 466 216 225 137 100 1,456 1,420 total 172 171 2,189 2,157 10,742 10,361 1,409 1,561 2,080 2,094 1,505 1,424 18,098 17,769 st: 100 g/plant per year of 15-15-15 used for fertilization. op: 63.1 t ha-1 of biochar plus 84.4 g/plant per year of 15-15-15 used for fertilization. table 6. costs (millions in 2018) of production by factors. standard system (st) vs. optimal system (op) of a 600-ha crop of acacia mangium. year fixed assets inputs labor services land total st op st op st op st op st op st op 1 3,244 3,364 291 260 70 78 152 149 667 667 4,424 4,518 2 750 750 218 186 42 38 154 149 0 0 1,164 1,123 3 750 750 218 186 42 38 154 149 0 0 1,164 1,123 4 750 750 218 186 42 38 154 149 0 0 1,164 1,123 5 750 750 218 195 179 204 154 149 0 0 1,301 1,298 6 750 750 218 186 95 76 154 149 0 0 1,217 1,161 7 750 750 218 186 95 76 154 149 0 0 1,217 1,161 8 750 750 218 186 95 76 154 157 0 0 1,217 1,169 9 750 750 218 195 240 231 154 167 0 0 1,362 1,343 10 750 750 218 186 95 76 154 154 0 0 1,217 1,166 11 750 750 218 186 95 76 154 149 0 0 1,217 1,161 12 750 750 218 195 312 303 154 175 0 0 1,434 1,423 total 11,494 11,614 2,689 2,333 1,402 1,310 1,846 1,845 667 667 18,098 17,769 fixed assets (st): seeder machine (1), chainsaws (3), tractors (3), vehicles (1), sawmills (1), finger machine (1), power plant (2), biochar furnaces (2) and facilities (3 houses, 4 cabins and a dining room). fixed assets (op): seeder machine (1), chainsaws (3), tractors (3), vehicles (1), sawmills (1), finger machine (1), power plant (2), biochar furnaces (4) and facilities (3 houses, 4 cabins and a dining room). inputs (st): pesticides 25 l ha-1/12-year cycle, synthetic fertilizer 900 kg ha-1/12 years, gasoline (18,500 gallons/12-year cycle). inputs (op): pesticides 25 l ha-1/12-year cycle, synthetic fertilizer 747 kg ha-1/12 years, gasoline (2050 gallons/12-year cycle). workforce (st): workers: 84 salaries/12 years. labor force (op): workers: 102 salaries/12 years. services (st): consulting (6), maintenance (5), secretary (1), manager (1) and accountant (1). services (op): consulting (6), maintenance (5), secretary (1), manager (1) and accountant (1). land: purchase of land. 125reyes moreno, barrientos fuentes, and darghan contreras: economic efficiency of biochar as an amendment for acacia mangium willd. plantations table 7. wood production for a standard system (st) vs. optimal system (op) of a 600-ha crop of acacia mangium. year st op harvested wood (m³ ha-1) harvested wood (m³ 600 ha-1) harvested wood (m³ ha-1) harvested wood (m³ 600 ha-1) 5 10 5,718 14 8,520 6 0 0 0 0 7 0 0 0 0 8 0 0 0 0 9 16 9,738 24 14,510 10 0 0 0 0 11 0 0 0 0 12 27 16,122 40 24,022 total 53 31,572 78 47,042 table 8. income (colombian pesos in 2018) by forest production for a standard system (st) vs. optimal system (op) of a 600-ha crop of acacia mangium. year products unit production unit price income st op st op st op 5 charcoal package 5,000 5,000 12,000 12,000 60,000,000 60,000,000 wood m³ 5,718 8,520 470,000 470,000 3,259,260,000 4,856,400,000 6 charcoal package 5,000 5,000 12,000 12,000 60,000,000 60,000,000 7 charcoal package 5,000 5,000 12,000 12,000 60,000,000 60,000,000 8 charcoal package 5,000 5,000 12,000 12,000 60,000,000 60,000,000 9 charcoal package 5,000 5,000 12,000 12,000 60,000,000 60,000,000 wood m³ 9,738 14,510 470,000 470,000 5,550,660,000 8,270,700,000 carbon credits t 38,921 73,710 15,000 15,000 583,815,000 1,105,650,000 10 charcoal package 5,000 5,000 12,000 12,000 60,000.000 60,000,000 11 charcoal package 5,000 5,000 12,000 12,000 60,000,000 60,000,000 12 charcoal package 5,000 5,000 12,000 12,000 60,000,000 60,000,000 wood m³ 16,122 24,022 470,000 470,000 9,189,540,000 13,692,540,000 total 19,063,275,000 28,405,290,000 economic efficiency economic efficiency of capital the op has higher income due to higher production and lower production costs due to less use of synthetic fertilizers. its profitability is approximately 1.60 compared to 1.05 for the st (tab. 9). economic efficiency of work the op is also superior to the st in terms of labor efficiency. thus, a worker in the op produces approximately 23% more wood than in the st in a 12-year cycle (tab. 10). 126 agron. colomb. 40(1) 2022 table 9. profit and profitability (cost-benefit ratio) (colombian pesos in 2018) by forest production for a standard system (st) vs. optimal system (op) of a 600-ha crop of acacia mangium. year income costs earnings st op st op st op 1 0 0 4,424,000,000 4,518,000,000 -4,424,000,000 -4,518,000,000 2 0 0 1,164,000,000 1,123,000,000 -1,164,000,000 -1,123,000,000 3 0 0 1,164,000,000 1,123,000,000 -1,164,000,000 -1,123,000,000 4 0 0 1,164,000,000 1,123,000,000 -1,164,000,000 -1,123,000,000 5 3,319,260,000 4,916,400,000 1,301,000,000 1,298,000,000 2,018,260,000 3,618,400,000 6 60,000,000 60,000,000 1,217,000,000 1,161,000,000 -1,157,000,000 -1,101,000,000 7 60,000,000 60,000,000 1,217,000,000 1,161,000,000 -1,157,000,000 -1,101,000,000 8 60,000,000 60,000,000 1,217,000,000 1,169,000,000 -1,157,000,000 -1,109,000,000 9 6,194,475,000 9,436,350,000 1,362,000,000 1,343,000,000 4,832,475,000 8,093,350,000 10 60,000,000 60,000,000 1,217,000,000 1,166,000,000 -1,157,000,000 -1,106,000,000 11 60,000,000 60,000,000 1,217,000,000 1,161,000,000 -1,157,000,000 -1,101,000,000 12 9,249,540,000 13,752,540,000 1,434,000,000 1,423,000,000 7,815,540,000 1,232,954,000 total 19,063,275,00 28,405,290,000 18,098,000,000 17,769,000,000 9,652,750,000 10,636,290,000 mean (colombian pesos ha-1 per year) 2,647,677 3,945,179 2,513,611 2,467,917 134,067 147,7263 profitability 1.05 1.60 table 10. work performance (m³/worker) for a standard system (st) vs. optimal system (op) of a 600-ha crop of acacia mangium. year production of wood (m³) *number of workers work performance (m³/worker) st op st op st op 1 0 0 22 28 0 0 2 0 0 12 11 0 0 3 0 0 12 11 0 0 4 0 0 12 11 0 0 5 5,718 8,520 42 33 136 258 6 0 0 22 31 0 0 7 0 0 22 31 0 0 8 0 0 22 31 0 0 9 9,738 14,510 44 56 221 259 10 0 0 22 31 0 0 11 0 0 22 31 0 0 12 16,122 24,022 48 60 336 400 total/mean 31,572 47,042 302 365 105 129 a worker is active 44 h a week with a monthly salary of $900,000 colombian pesos (in 2018). year 1 is dedicated to the nursery and establishment. years 2 to 8, 10 and 11 are dedicated to management. year 5 is the first thinning and year 9 the second thinning (wood harvest). year 12 is of wood harvest. economic efficiency of the land the expected average production of wood ha-1 is 53 m³ and 78 m³ in the st and op respectively; that is, the op is 47% more efficient in land use than st. additionally, op earnings are approximately 10 times more than st earnings (tab. 11). 127reyes moreno, barrientos fuentes, and darghan contreras: economic efficiency of biochar as an amendment for acacia mangium willd. plantations discussion the cost difference between the st and op systems is relatively small. the op costs are 2% lower than st for 185 usd ha-1. however, this small difference is part of the economic advantage of the op system over the st system. the application of biochar, like the application of fertilizers, has a cost. although this study did not focus on this, williams and arnott (2010) give us an idea in this regard. depending on the quantity (2.5 50 t ha-1) and the application method (broadcast-and-disk and trench-and-fill), the costs found were between 29 and 300 usd ha-1. the great advantage of using biochar is the increased yield; the op system has 25 m³ more production (47%) than the st system. higher production and a lower cost lead to an even higher profit, with 60% in the op system and only 5% in the st system. the economic advantages of using biochar are also ref lected in the efficiency of the use of land and labor resources. the op system needs more work, but by producing more, it obtains 23% more wood per worker and 47% more per ha of land than the st system. the economic efficiency of capital is measured through profitability. in our case, the difference between both systems is remarkable. in other studies, such as those of maraseni (2010), positive results were also found with the addition of biochar. the researchers found that the income per kilogram of wheat went from usd$1098.84 to usd$1741 t ha-1 when biochar was applied to the soil. however, in other trials such as those of ringius (2002), the financial returns of different agricultural practices with the application of various biofuels oscillated between 4.1 and -1.3, values below those found in this research. conclusions the cost of producing a. mangium wood under an optimal system (with the use of biochar) is slightly lower than that of a conventional system (with the use of a synthetic-based fertilizer). the production cost in the optimal system includes the purchase of equipment and machinery for the pyrolysis of the organic remains of the plantation as well as the production and use of biochar as a basic addition. fixed assets make up a large part of the costs. the higher production of wood (about 50% more) in the optimal system (with the use of biochar) compared to the conventional system increases income and, therefore, profit. thus, the economic profitability (cost-benefit ratio) of the a. mangium crop is 1.60 under an op whereas under the st it reaches only 1.05. the efficiency of labor in the op is 23% higher than in the st. op land efficiency is also higher since the op produces 47% more wood per ha than the st. thus, from the economic point of view, the op production of a. mangium is more favorable than the st production; thus, the system becomes an economic and environmentally friendly alternative to produce wood of this species. table 11. land yield (m³ ha-1 and colombian pesos in 2018 ha-1) for standard system (st) vs. optimal system (op) of a 600-ha crop of acacia mangium. year wood production (m³) earnings st op st op 1 0 0 -4,424,000,000 -4,518,000,000 2 0 0 -1,164,000,000 -1,123,000,000 3 0 0 -1,164,000.000 -1,123,000,000 4 0 0 -1,164,000,000 -1,123,000,000 5 5,718 8,520 2,018,260,000 3,618,400,000 6 0 0 -1,157,000,000 -1,101,000,000 7 0 0 -1,157,000,000 -1,101,000,000 8 0 0 -1,157,000,000 -1,109,000,000 9 9,738 14,510 4,832.475,000 8,093,350,000 10 0 0 -1,157,000,000 -1,106,000,000 11 0 0 -1,157,000,000 -1,101,000,000 12 16,122 24,022 7,815,540,000 12,329,540,000 total 31,572 47,042 965,275,000 10,636,290,000 mean (ha per cycle) 53 78 1,608,804 17,727,156 mean (ha per year) 4.4 6.5 134,067 1,477,263 128 agron. colomb. 40(1) 2022 acknowledgments the authors would like to thank minciencias for the scholarship granted to giovanni reyes m. we would also like to thank professors santiago sáenz and maría e. fernández for their collaboration in the review of this document and the working group of the company cooperación verde for the layout of the plantation to carry out the field work. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions grm participated in the conceptualization of the initial project from which this article originates, as well as in the data curation, supervision, formal analysis, and research. jcbf wrote, reviewed, and edited the manuscript, and supervised the research activity. edc participated in the formal analysis and supervision of the research. literature cited antle, j. m., & mccarl, b. a. (2002). the economics of carbon sequestration in agricultural soils. in t. tietenberg & h. folmer (eds.), the international yearbook of environmental and resource economics (pp. 278–310). edward elgar. arvanitoyannis, i. s., ladas, d., & mavromatis, a. (2006). potential uses and applications of treated wine waste: a review. international journal of food science & technology, 41(5), 475–487. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2005.01111.x conif. (2013). estudio de costos de las especies forestales beneficiarias del cif, de acuerdo con la resolución 080 de 2013. corporación nacional de investigación y fomento forestal. fao & unep. (2020). the state of the world’s forests 2020: forests, biodiversity and people. food and agriculture organization of the united nations. https://doi.org/10.4060/ca8642en ibi. (2013). standardized product definition and product testing guidelines for biochar that is used in soil. international biochar initiative. https://www.biochar-international.org/wp-content/ uploads/2018/04/ibi_biochar_standards_v1.1.pdf ideam. (2013). zonificación y codificación de unidades hidrográficas e hidrogeológicas de colombia. comité de comunicaciones y publicaciones del ideam. http://documentacion.ideam.gov. co/openbiblio/bvirtual/022655/memoriasmapazonificacionhidrografica.pdf ippolito, j. a., donnelly, a., & grob, j. (2015). anatomy of a field trial: wood-based biochar and compost inf luences a pacific northwest soil. the biochar journal, 34–43. https://www. biochar-journal.org/itjo/media/doc/1461183437882.pdf ippolito, j. a., spokas, k. a., novak, j. m., lentz, r. d., & cantrell, k. b. (2015). biochar elemental composition and factors inf luencing nutrient retention. in j. lehmann & s. joseph (eds.), biochar for environmental management: science, technology and implementation (pp. 139–163). routledge. jouiad, m., al-nofeli, n., khalifa, n., benyettou, f., & yousef, l. f. (2015). characteristics of slow pyrolysis biochars produced from rhodes grass and fronds of edible date palm. journal of analytical and applied pyrolysis, 111, 183–190. https://doi. org/10.1016/j.jaap.2014.10.024 lehmann, j. (2007). a handful of carbon. nature, 447, 143–144. https://doi.org/10.1038/447143a lehmann, j., kern, d. c., german, l. a., mccann, j., martins, g. c., & moreira, a. (2003). soil fertility and production potential. in j. lehmann, d. c. kern, b. glaser, & w. i. woods (eds.), amazonian dark earths: origin, properties, management (pp. 105–124). kluwer academic publishers. maraseni, t. n. (2010). biochar: maximising the benefits. international journal of environmental studies, 67(3), 319–327. https:// doi.org/10.1080/00207231003612225 martínez, g., gutiérrez-melo, e., & pachón, m. e. (2016). cadena productiva forestal relacionada con plantaciones forestales comerciales para la obtención de madera lineamientos de política para el desarrollo del sector forestal colombiano. unidad de planificación rural agropecuaria. https://www. upra.gov.co/documents/10184/11168/doc _ linea miento. pdf/65c4d55b-a886-457f-b75e-d7f2df5a194b post, w. m., izaurralde, r. c., jastrow, j. d., mccarl, b. a., amonette, j. e., bailey, v. l., jardine, p. m., west, t. o., & zhou, j. (2004). enhancement of carbon sequestration in us soils. bioscience, 54(10), 895–909. reddy, g. k., nagender, t., & yerasi, p. k. r. (2013). biochar and its potential benefits a review. environment & ecology, 31(4a), 2000–2005. reyes moreno, g. (2018). aprovechamiento de residuos forestales en forma de biocarbón como alternativa agroecológica para la producción de madera de calidad de acacia mangium willd [doctoral dissertation, universidad nacional de colombia]. repositorio institucional universidad nacional de colombia. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/69541 reyes-moreno, g., darghan-contreras, a. e., & ramírez-lesmes, d. a. (2019). design of a surface response model to determine the optimal value for wood volume in acacia mangium willd, by applying different doses of biochar to the soil. dyna, 86(211), 26–31. https://doi.org/10.15446/dyna.v86n211.78331 ringius, l. (2002). soil carbon sequestration and the cdm: opportunities and challenges for africa. climatic change, 54, 471–495. sioc. (2018). cifras sectoriales cadena forestal. sistema de información de gestión y desempeño de organizaciones de cadenas. williams, m. m., & arnott, j. c. (2010). a comparison of variable economic costs associated with two proposed biochar application methods. annals of environmental science, 4, 23–30. http://www.biocharsolutions.com/uploads/3/1/6/8/3168871/ annals_of_environmental_science_biochar_williams_arnott. pdf https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2005.01111.x https://doi.org/10.4060/ca8642en https://www.biochar-international.org/wp-content/uploads/2018/04/ibi_biochar_standards_v1.1.pdf https://www.biochar-international.org/wp-content/uploads/2018/04/ibi_biochar_standards_v1.1.pdf http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/022655/memoriasmapazonificacionhidrografica.pdf http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/022655/memoriasmapazonificacionhidrografica.pdf http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/022655/memoriasmapazonificacionhidrografica.pdf https://www.biochar-journal.org/itjo/media/doc/1461183437882.pdf https://www.biochar-journal.org/itjo/media/doc/1461183437882.pdf https://doi.org/10.1016/j.jaap.2014.10.024 https://doi.org/10.1016/j.jaap.2014.10.024 https://doi.org/10.1038/447143a https://doi.org/10.1080/00207231003612225 https://doi.org/10.1080/00207231003612225 https://www.upra.gov.co/documents/10184/11168/doc_lineamiento.pdf/65c4d55b-a886-457f-b75e-d7f2df5a194b https://www.upra.gov.co/documents/10184/11168/doc_lineamiento.pdf/65c4d55b-a886-457f-b75e-d7f2df5a194b https://www.upra.gov.co/documents/10184/11168/doc_lineamiento.pdf/65c4d55b-a886-457f-b75e-d7f2df5a194b https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/69541 https://doi.org/10.15446/dyna.v86n211.78331 http://www.biocharsolutions.com/uploads/3/1/6/8/3168871/annals_of_environmental_science_biochar_williams_arnott.pdf http://www.biocharsolutions.com/uploads/3/1/6/8/3168871/annals_of_environmental_science_biochar_williams_arnott.pdf http://www.biocharsolutions.com/uploads/3/1/6/8/3168871/annals_of_environmental_science_biochar_williams_arnott.pdf plant growth and phosphorus uptake of coffee seedlings through mycorrhizal inoculation received for publication: september 22, 2021. accepted for publication: february 17, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.98599 1 centro nacional de investigaciones del café (cenicafé), chinchiná, caldas (colombia). 2 universidad nacional de colombia, medellín, antioquia (colombia). * corresponding author: hernan.gonzalez@cafedecolombia.com agronomía colombiana 40(1), 77-84, 2022 abstract resumen soil phosphorus (p) availability is a limiting factor for coffee seedling growth. usually, large amounts of p fertilizers are required, generating nutritional imbalance, increasing production costs, and raising environmental concerns in water pollution. the use of arbuscular mycorrhizal fungi (amf) can enhance plant p uptake and growth and reduce the dose of p fertilizers. a greenhouse experiment was conducted in a substrate containing paleudult soil and quartz sand, with low level of soluble p (1 mg kg-1), to establish the effect of amf inoculation with rhizoglomus fasciculatum on coffee (coffea arabica l. cv. colombia) seedlings growth and p uptake under three levels of p in soil solution (0.002, 0.02, and 0.2 mg l-1). amf colonization was significantly reduced when contents of p in solution increased. shoot dry weight and p foliar concentration were increased by the amf inoculation when soil p in solution was 0.02 mg l-1; these effects were lower at 0.2 mg l-1 and null at 0.002 mg l-1 p. results showed that amf inoculation can play an important role in the growth of coffee seedlings as long as the content p in soil solution maintains intermediate level. at the lowest p level, the response of coffee seedlings to amf inoculation was ineffective, while at the highest level, amf application was unnecessary for coffee growth. la disponibilidad de fósforo (p) es limitante para el crecimiento del café. usualmente se recomiendan altas cantidades de fertilizantes fosfóricos, causando desbalances nutricionales, incrementos en los costos y contaminación. el uso de hongos arbusculares formadores de micorrizas (hfm) puede promover el crecimiento y la absorción de p del café, reduciendo las cantidades de fertilizantes fosfóricos. se condujo un experimento en condiciones de invernadero, en un sustrato compuesto por un suelo paleudult mezclado con arena cuarcítica y con bajo nivel de p soluble (1 mg kg-1), con el objetivo de evaluar el efecto del hfm rhizoglomus fasciculatum en el crecimiento y la absorción de p en plántulas de café (coffea arabica l. cv. colombia) a tres niveles de p en solución del suelo (0.002, 0.02 y 0.2 mg l-1). la colonización de hfm se redujo significativamente con los incrementos en p del suelo. la masa seca total de las plantas y la absorción de p se incrementaron con el hfm a niveles de 0.02 mg l-1 de p en solución, fueron bajos a 0.2 mg l-1 de p y nulos a 0.002 mg l-1 de p. los resultados mostraron que la inoculación con hfm juega un importante papel en el crecimiento de las plántulas de café, siempre y cuando el p de la solución del suelo se mantenga en un nivel intermedio. a niveles de p en solución muy bajos, la respuesta al hfm fue inefectiva, mientras que, a valores muy altos, la aplicación de hfm fue innecesaria para el crecimiento del café. key words: cof fea arabica, r hizoglomu s fa sciculatum , mycorrhizal colonization, shoot dry weight, soil testing. palabras clave: coffea arabica, rhizoglomus fasciculatum, colonización micorrizal, masa seca aérea, análisis de suelo. plant growth and phosphorus uptake of coffee seedlings through mycorrhizal inoculation crecimiento y absorción de fósforo en plántulas de café a través de la inoculación micorrizal hernán gonzález-osorio1*, carmenza esther góngora botero1, sandra patricia jaramillo padilla2, and wálter osorio2 introduction coffee represents one of the most important agricultural products of colombia (barjolle et al., 2017). currently, colombia has 844,700 ha planted with coffee, 84% corresponding to colombia, castillo®, cenicafé 1® and tabi®, cultivars developed by cenicafe, which are resistant to the coffee leaf rust disease (fnc, 2021). these coffee cultivars are highly productive and have an outstanding beverage quality (echeverry-giraldo et al., 2020). the major concern for coffee growers is to maintain high production levels at a low cost; coffee contributes significantly to the national productivity and gross domestic product and supports approximately 540,000 families, mostly small farm-holders (ccgf, 2020). coffee plants have a high demand for phosphorus (p) during nursery stage and vegetative growth. these requirements are commonly satisfied by a high dose of soluble p fertilizers (ávila et al., 2007; sadeghian & gonzález, 2012), which increase production costs and increase environmental concerns (ni & wang, 2015; tian et al., 2017). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.98599 78 agron. colomb. 40(1) 2022 a solution to this problem is the biotechnological use of arbuscular mycorrhizal fungi (amf), which can enhance plant p uptake (cardoso et al., 2017) and growth of coffee seedlings (rivillas & dodd, 1996; osorio & habte, 2014), due to its capability to explore higher soil volume through extra-radical hyphae (andrade et al., 2009). these effects are also positive under drought conditions, where amf colonization efficiently makes use of water conditioning the plant stomatal opening and the leaf turgor (augé, 2004). amf has an important role in organic/biological coffee system production where the use of chemical synthesis p fertilizers is restricted (chiputwa et al., 2015; sepúlveda et al., 2016). this bio-technology is environmentally friendly (cardoso & kuyper, 2006), cost-effective and contributes to reducing p fertilization (jaramillo & osorio, 2009; rai et al., 2013), considering that the demand of phosphoric fertilizers has exceeded the supply and the prices have globally been increased (williams, 2021), demonstrating, in a short time, high sensitivity on market (alewell et al., 2020). several studies have been published about amf colonization in different coffea arabica varieties (bolaños et al., 2000; lebrón et al., 2012; sewnet & tuju, 2013; franca et al., 2014; de beenhouwer et al., 2015). in respect to the response of coffee plant growth during the nursery state to amf applications, orozco (1988) evaluated gigaspora margarita (gm), entrophospora colombiana (ec), glomus manihotis (gmh), amf native (n), and gm-ec-gmh-n combination, in a sterile soil (p-bray ii level: 151 mg kg-1) and found best results with gm and combining gm-ecgmh-n. recently, sadeghian and ospina (2021), working with an amf containing 50 spores/g inoculum according to technical sheet of product and composed by glomus sp., entrophospora sp. and scutellospora sp. (20 g/plant) at two levels of p (1 and 2 g p2o5/plant), did not find an additive effect of amf. hernández-acosta et al. (2020) carried out an experiment in coffee seedlings cultivars garnica, catimor, caturra and catuaí growing in a sterilized substrate (p-bray ii level: 33 mg kg-1) and inoculated with different amf (10 g/plant), with its quality previously verified (colonization between 57 and 65%). plant height and dry biomass were positively affected by the joint application of glomus claroides, rhizophagus diaphanus, and paraglomus albidum. changes in the leaf p content varied among varieties, achieving highest levels when the amf were applied in consortium (hernández-acosta et al., 2020). based on the last consideration, despite promising effects reported by using amf, the response of coffee during the nursery stage to its application has been uncertain, and in some cases, inconsistent, due to variations in the experimental conditions, soil fertility status (sterile o non-sterile substrate, p level), species, formulations of amf (single species application o joint application of various amf species), dose per plant, as well as quality of amf. in addition, few studies carried out verifications of amf colonization at the end of the experimental goal to corroborate the real effect of amf on plant growth under soil conditions. although more than 100 species of amf establish association with coffee plants (hernández-acosta et al., 2021), in colombia, there are few options based on amf formulations as related to their quality for use in soil-coffee systems and to variability in soil fertility, particularly p availability in different soils. taking in account these issues, the hypothesis of this study was: plant p uptake and growth promotion of coffee seedlings due amf inoculation depend on the soil p availability. thus, our aim was to evaluate the response of coffee seedlings of c. arabica cv. colombia to the inoculation of the amf rhizoglomus fasciculatum under different levels of p in the soil solution. materials and methods the study was conducted under greenhouse conditions in the universidad nacional de colombia in medellín (6°15́ n, 75°35́ w, 1495 m a.s.l.). a sub-superficial (30-50 cm) soil sample from a paleudult bt horizon (p-bray ii: 1 mg kg-1) was air-dried, passed through a 4 mm sieve, mixed with quartz sand (soil:quartz sand ratio w/w of 2:1), and autoclaved twice at 120°c and 0.1 mpa for 1 h. based on a soil test, the following fertilizers were applied to 1 kg of the soil-sand mixture: 2 g of calcium carbonate, 436 mg of ammonium sulfate, 1550 mg of calcium sulfate, 980 mg of magnesium sulfate, 5 mg of fe-edta, 5 mg of cu-edta, 5 mg zn-edta, and 5 g borax. a soil p adsorption isotherm was conducted following the procedure proposed by fox and kamprath (1970) to determine the p requirement and to achieve three levels of p in soil solution: 0.002, 0.02, and 0.2 mg l-1. accordingly, kh2po4 was applied at three doses: 0.950, and 2,800 mg kg-1, respectively, and mixed thoroughly. to balance the level of potassium added, potassium sulfate was applied to the first two levels (1,533 and 1,066 mg kg-1). the substrate was transferred into black plastic bags of 17x23 cm with capacity of 1.8 kg per bag, dry basis, the recommended conditions to grow coffee seedlings at the nursery stage. then, the substrate was left uninoculated (control) or inoculated with 50 g of a crude mycorrhiza containing 250 spores of 79gonzález-osorio, góngora botero, jaramillo padilla, and osorio: plant growth and phosphorus uptake of coffee seedlings through mycorrhizal inoculation r. fasciculatum per g and then mixed throughout. the mycorrhizal inoculum was previously multiplied in maize roots under controlled conditions in the soil microbiology laboratory of the universidad nacional de colombia (habte & osorio, 2001). the uninoculated bags received 20 ml of a 10% mycorrhizal suspension, which was previously filtered through a no. 42 whatman filter paper. seeds of coffee c. arabica, cv. colombia, were germinated in sterile sand and grown for 60 d and then transplanted into the p-amended and inoculated/uninoculated substrate. a thin layer of fine quartz sand was applied on the surface of each pot to prevent cross contamination. the seedlings grew for 150 d under sunlight exposure. the substrate was watered with distilled water to maintain it at 50-60% of the maximum water holding capacity. to prevent plant nutrient deficiencies, 50 cm3 of p-free hoagland solution were supplied to each bag once a week. the experimental design was completely randomized. treatments had a factorial arrangement 2x3, two levels of mycorrhizal inoculation (inoculated and uninoculated) and three levels of soil solution p (0.002, 0.02, and 0.2 mg l-1). each treatment had five replicates. the foliar p content was monitored at 30, 50, 70, 92, 110, 130, and 150 d after transplanting; for this purpose, a leaf-disk of 6 mm in diameter was collected from the newest fully extended mature leaf of each plant, then oven-dried, weighed, and ashed in a muffle furnace (500°c, 3 h) (aziz & habte, 1987). the ashes were dissolved in 10 ml of distilled water and the p concentration was measured by the molybdenum blue method (murphy & riley, 1962). at the time of harvesting at 150th d, the mycorrhizal colonization was determined in fine root fragments, which were washed with water, cleared by immersion in 10% koh for 24 h and then acidified with 10% hcl for 5 min. after that, the root samples were stained with 0.15% of fuchsine acid (kormanik et al., 1980). the extent of root colonization was determined by the grid-line intersection method (giovannetti & mosse, 1980). the shoot dry weight (sdw) was determined after oven-dry the samples at 60ºc for 96 h. the data were subjected to anova tests and to the duncan multiple range test for mean separation. in both cases, a level of significance p≤0.05 was used. both tests were performed with the statistical software statgraphics. results and discussion the variables under study were affected by the treatments. for instance, mycorrhizal colonization was only detected in those plants grown in the inoculated substrate, regardless of the soil solution p level (fig. 1). mycorrhizal colonization did not differ between 0.002 mg l-1 and 0.02 mg l-1 p levels (54% and 49%, respectively), but these two were statistically different (p<0.05) from that at 0.2 mg l-1 p level, which had the lowest value (9%). these results indicate that, in young coffee seedlings, mycorrhizal colonization depended on the p level in the soil solution. the amf colonization was between 1.4x and 3.6x the results in hernández-acosta et al. (2020) in c. arabica varieties catuaí and garnica using 10 g/plant of amf in consortium and between 0.5x and 1.5x the results in cuervo (2017) in c. arabica cultivars tabi® and castillo® planted in an andisol (bw horizon) and inoculated with 50 g/plant of r. fasciculatum containing 500 spores/g. orozco (1988) reported amf concentration around 60% in c. arabica, cv. colombia. differences among the results could be explained by variations between amf species and formulations, such as the dose of inoculum and the concentration of spores, although these effects are likely controlled by the amf or coffee specie (jaitieng et al., 2021). phosphorus concentration in soil is a key factor to explain amf colonization; while hernández-acosta et al. (2020) and cuervo (2017) worked under p concentration in soil corresponding to 33.0 and 2.0 mg kg-1, respectively, soil p concentration in our study was 1.0 mg kg-1. according to moreira et al. (2019), amf colonization decreased significantly (around 50%) as p applications increased up to 0.74 g kg-1 of soil in coffee catuaí vermelho iac 99 growing in substrate without sterilization. these findings demonstrate that amf symbiosis is activated as the defense of plants against combined stress conditions as documented by rashad et al. (2021). a a b m yc or rh iz al c ol on iz at io n (% ) soil solution (mg l-1) 0 15 30 45 60 0.002 0.02 0.2 figure 1. mycorrhizal colonization in roots of c. arabica cv. colombia, in a substrate inoculated with the mycorrhizal fungus r. fasciculatum at three levels of p in solution. columns a are significantly different from b (p<0.05) according to the duncan multiple range test. bars represent the standard errors. 80 agron. colomb. 40(1) 2022 the shoot dry weight (sdw) was significantly affected by the soil solution p concentration, the amf inoculation, and the interaction between both factors. at the 0.002 mg l-1 level of p, the amf inoculation did not affect the sdw, which f luctuated between 0.39 and 0.52 g/plant (fig. 2). by contrast, at the 0.02 mg l-1 level of p, the inoculation with r. fasciculatum significantly increased the sdw by 3.05x respect to the uninoculated control at 1.03 g/plant on average. similarly, at 0.2 mg l-1 level, the sdw was significantly affected by the inoculation with r. fasciculatum (3.13 g/ plant), while the uninoculated control was 2.07 g/plant. c c b a b a s ho ot d ry w ei gh t s d w (g /p la nt ) soil solution (mg l-1) 0 1 2 3 4 0.002 0.02 0.2 control r. fasciculatum figure 2. shoot dry weight (sdw) of coffee cv. colombia seedlings grown in a substrate either uninoculated (control) or inoculated with r. fasciculatum at three levels of p in solution. different lowercase letters indicate significant differences according to the duncan multiple test (p<0.05). bars represent the standard errors. the foliar p concentration was significantly affected by the interaction soil p level x amf inoculation only at day 150. at the 0.002 mg l-1 level, the amf inoculation did not increase the foliar p content at any time of evaluation; the values ranged from 0.07 to 0.15%. by contrast, at 0.02 mg l-1 the inoculation with r. fasciculatum significantly increased the foliar p concentration from 110 d after transplanting; the uninoculated plants had values between 0.10 and 0.13%, whereas the inoculated plants had between 0.17 to 0.19%, respectively. on the other hand, at 0.2 mg l-1 of p the amf inoculation did not significantly affect the foliar p concentration (figs. 3a-c). in addition, the p foliar content (µg/leaf disc) showed a similar behavior to the p concentration (%). at the 0.002 mg l-1 level, the amf did not promote increase of foliar p content at any time, the values ranged from 0.93 to 1.19 µg/ leaf disc. by contrast, at the 0.02 mg l-1, the inoculation with r. fasciculatum significantly increased this nutrient in the leaf tissues, particularly after 110 d of growth. for example, uninoculated plants had values among 1.11, 1.08, and 1.22 figure 3. foliar p concentration (%) in c. arabica cv. colombia seedlings grown in a substrate either uninoculated or inoculated with r. fasciculatum and three levels of p in solution. the asterisks indicate significant (p<0.05) differences at the respective time between the respective means. bars represent standard errors. soil solution p: 0.002 mg l-1 soil solution p: 0.2 mg l-1 soil solution p: 0.02 mg l-1 * * * fo lia r p c on ce nt ra ti on ( % ) time (d) 0.00 0.07 0.14 0.21 0.28 30 60 12090 150 30 60 12090 150 a fo lia r p c on ce nt ra ti on ( % ) time (d) 0.00 0.07 0.14 0.21 0.28 30 60 12090 150 control r. fasciculatum c fo lia r p c on ce nt ra ti on ( % ) time (d) 0.00 0.07 0.14 0.21 0.28 b µg/leaf disc at 110, 130, and 150 d, respectively, while the inoculated plants had 2.44, 2.38, and, 2.34 µg/leaf disc at the same sampling days. these results represent increases of foliar p content of 119%, 120%, and 92%, respectively (figs. 4a-c). the results suggest that the use of r. fasciculatum is adequate to promote plant growth and p uptake for coffee 81gonzález-osorio, góngora botero, jaramillo padilla, and osorio: plant growth and phosphorus uptake of coffee seedlings through mycorrhizal inoculation seedlings cv. colombia. the results agree with those of jaramillo and osorio (2009), which studied the mycorrhizal and effectiveness dependency of coffee seedlings of c. arabica cv. colombia and caturra at the same soil p levels used in this study. cuervo (2017), working with a sterile bw horizon (andisol) and with the same amf and soil p levels, found for the coffee cultivars castillo® naranjal, castillo® tambo, and tabi® comparable results in sdw and foliar p uptake. in that case, the sdw increase with amf inoculation was 10 times higher in respect to the uninoculated plants. earlier works of habte and biitenbender (1999) in an oxisol soil from hawaii with coffee seedlings variety typica showed positive response in plant growth when glomus aggregatum was used. the lack of response at the lowest level of soluble p is because this concentration is too low for uptake by both plant and amf. in other words, the low soil p availability was a limiting factor to the mycorrhizal dependency (osorio & habte, 2014). since the plant cannot grow properly under such condition, it cannot share carbon with the mycorrhizal fungus. mycorrhizal plants invest nearly 20 to 30% of the fixed photosynthate carbon compounds in order to satisfy the nutritional requirements of the fungus (eskandari et al., 2017), and specifically in coffee plants increasing photosynthetic rate (cruz et al., 2020). this carbon allocates to the extra radical fungal hyphae, which operate as an extension of the plant root system (lebrón et al., 2012) and acquire p from surrounding soil areas beyond the plant roots zone (lópez-arredondo et al., 2014). an opposite scenario occurred at the highest soil p availability level, where the amf inoculation seems to be unnecessary, because there is enough p for plant growth and the magnitude of the response is lower (harrison, 1999). in fact, several authors showed that amf inoculation at that high level of soil p can produce negative effects due to an imbalance associated to an expensive metabolic cost required to support a micro-symbiont system with carbon, which does not improve the plant performance (roth & paszkowski, 2017; wang et al., 2017). for instance, jaramillo and osorio (2009) indicated negative effects in coffee seedlings cultivars caturra and colombia using glomus fistulosum inoculum when the soil p availability was 0.2 mg l-1. in order to contextualize the p values in the soil solution, gonzález (2018) found that many soils in the colombian coffee region according to the magnitude of p fixation in soils present values between p0.1 and p0.2 in soil solution, corresponding to p-bray ii levels between 10 and 30 mg kg-1. as shown by sadeghian and ospina (2021), coffee plants require between 1.0 and 2.0 g of p2o5/plant to satisfy the requirements during the nursery stage. this amount generates, according to the soil order, p levels in the soil from 200 to 490 mg kg-1 p-bray ii. in consequence, high doses of fertilizers generate soil salinity, with a negative impact figure 4. foliar p content (µg/leaf disc) of coffee c. arabica cv. colombia seedlings grown in a soil either uninoculated (control) or inoculated with the amf r. fasciculatum at three levels of soil solution p. the asterisks indicate significant (p<0.05) difference at the respective time between the respective means. bars represent standard errors. soil solution p: 0.002 mg l-1 soil solution p: 0.2 mg l-1 soil solution p: 0.02 mg l-1 * * * fo lia r p c on ce nt ra ti on ( µ g/ le af d is c) time (d) 1.0 0.5 0.0 1.5 2.0 2.5 3.0 fo lia r p c on ce nt ra ti on ( µ g/ le af d is c) 1.0 0.5 0.0 1.5 2.0 2.5 3.0 fo lia r p c on ce nt ra ti on ( µ g/ le af d is c) 1.0 0.5 0.0 1.5 2.0 2.5 3.0 30 60 12090 150 30 60 12090 150 a time (d) 30 60 12090 150 control r. fasciculatum c time (d) b 82 agron. colomb. 40(1) 2022 on the amf colonization (rashad et al., 2021) and, hence, a lower effect on plant growth. it is also likely that at 0.2 mg l-1 the availability of other essential nutrients (e.g., zn) can decrease (bhattacharya & bagyaraj, 2002; ozdemir et al., 2010; sewnet & tuju, 2013; zhang et al., 2017), thus, affecting the functioning, formation, and multiplication of am fungi in the rhizosphere (dutt et al., 2013; sewnet & tuju, 2014). in summary, this study clearly demonstrated a positive effect of amf r. fasciculatum inoculation on sdw and foliar phosphorus (p) content of coffee seedlings only if the p level in the soil solution is 0.02 mg l-1. at 0.002 mg l-1 of p, the amf inoculation proceeds only if p fertilizers were added to reach an optimal p level for the mycorrhizal association. on the other hand, if the p level in the soil solution is 0.02 mg l-1, the amf inoculation can be used without any p fertilization. by contrast, when p concentration in soil solution is as high as 0.2 mg l-1, the amf inoculation seems to be unnecessary. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions wo conceived the idea, designed the research, and was involved in planning and supervising the work. hg and wo performed statistical analysis of all data. hg, ceg and wo wrote the manuscript. spj conducted the laboratory experiments. hg, wo and ceg provided critical feedback, helped shape the research, and read and approved the manuscript. literature cited allewel, c., ringeval, b., ballabio, c., robinson, d. a., panagos, p., & borelli, p. (2020). global phosphorus shortage will be aggravated by soil erosion. nature communications, 11, article 4546. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18326-7 andrade, s. a. l., mazzafera, p., schiavinato, m. a., & silveira, a. p. d. (2009). arbuscular mycorrhizal association in coffee. the journal of agricultural science, 147(2), 105–115. https:// doi.org/10.1017/s0021859608008344 augé, r. m. (2004). arbuscular mycorrhizae and soil/plant water relations. canadian journal of soil science, 84(4), 373–381. https://doi.org/10.4141/s04-002 ávila, w., sadeghian, s., sánchez, p., & castro, h. (2007). producción de almácigos de café en el departamento de santander con diferentes fuentes de materia orgánica y de fósforo. avances técnicos cenicafé, article 356. https://www.cenicafe.org/es/ publications/avt0356.pdf aziz, t., & habte, m. (1987). determining vesicular–arbuscular mycorrhizal effectiveness by monitoring p status of leaf disks. canadian journal of microbiology, 33(12), 1097–1101. https:// doi.org/10.1139/m87-191 barjolle, d., quiñones-ruiz, x. f., bagal, m., & comoé, h. (2017). the role of the state for geographical indications of coffee: case studies from colombia and kenya. world development, 98, 105–119. https://doi.org/10.1016/j.worlddev.2016.12.006 bhattacharya, s., & bagyaraj, d. j. (2002). effectiveness of arbuscular mycorrhizal fungal isolates on arabica coffee (coffea arabica l.). biological agriculture & horticulture, 20(2), 125–131. https://doi.org/10.1080/01448765.2002.9754956 bolaños, m. m., rivillas-osorio, c. a., & suárez-vásquez, s. (2000). identificación de micorrizas arbusculares en suelos de la zona cafetera colombiana. revista cenicafé, 51(4), 245–262. cardoso, e. j. b. n., nogueira, m. a., & zangaro, w. (2017). importance of mycorrhizae in tropical soils. in j. l. de azevedo, & m. c. quecine (eds.), diversity and benefits of microorganisms from the tropics (pp. 245–267). springer. https://doi. org/10.1007/978-3-319-55804-2_11 cardoso, i. m., & kuyper, t. w. (2006). mycorrhizas and tropical soil fertility. agriculture, ecosystems & environment, 116(1–2), 72–84. https://doi.org/10.1016/j.agee.2006.03.011 chiputwa, b., spielman, d. j., & qaim, m. (2015). food standards, certification, and poverty among coffee farmers in uganda. world development, 66, 400–412. https://doi.org/10.1016/j. worlddev.2014.09.006 colombian coffee growers federation–ccgf. (2020). management report. when the world seemed to stop due to pandemic, we coffee it turn around. informe de gestión 2020. https://doi. org/10.38141/10793/2020 cruz, r. de s., araújo, f. h. v., frança, a. c., sardinha, l. t., & machado, c. m. m. (2020). physiological responses of coffea arabica cultivars in association with arbuscular mycorrhizal fungi. coffee science, 15, article e151641. https://doi. org/10.25186/cs.v15i.1641 cuervo, c. j. (2017). dependencia micorrizal de variedades de café bajo diferentes concentraciones de fosfato soluble en el suelo. universidad nacional de colombia, medellín. [magister dissertation, universidad nacional de colombia]. un medellín repository. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/59647 de beenhouwer, m., van geel, m., ceulemans, t., muleta, d., lievens, b., & honnay, o. (2015). changing soil characteristics alter the arbuscular mycorrhizal fungi communities of arabica coffee (coffea arabica) in ethiopia across a management intensity gradient. soil biology and biochemistry, 91, 133–139. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2015.08.037 dutt, s., sharma, s. d., & kumar, p. (2013). arbuscular mycorrhizas and zn fertilization modify growth and physiological behavior of apricot (prunus armeniaca l.). scientia horticulturae, 155, 97–104. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.03.012 echeverri-giraldo, l. f., ortiz, a., gallego, c. p., & imbachí, l. c. (2020). caracterización de la fracción lipídica del café verde en variedades mejoradas de coffea arabica l. revista cenicafé, 71(2), 39–52. https://doi.org/10.38141/10778/71203 eskandari, s., guppy, c. n., knox, o. g. g., flavel, r. j., backhouse, d., & haling, r. e. (2017). mycorrhizal contribution https://doi.org/10.1038/s41467-020-18326-7 https://doi.org/10.1017/s0021859608008344 https://doi.org/10.1017/s0021859608008344 https://doi.org/10.4141/s04-002 https://www.cenicafe.org/es/publications/avt0356.pdf https://www.cenicafe.org/es/publications/avt0356.pdf https://doi.org/10.1139/m87-191 https://doi.org/10.1139/m87-191 https://doi.org/10.1016/j.worlddev.2016.12.006 https://doi.org/10.1080/01448765.2002.9754956 https://doi.org/10.1007/978-3-319-55804-2_11 https://doi.org/10.1007/978-3-319-55804-2_11 https://doi.org/10.1016/j.agee.2006.03.011 https://doi.org/10.1016/j.worlddev.2014.09.006 https://doi.org/10.1016/j.worlddev.2014.09.006 https://doi.org/10.38141/10793/2020 https://doi.org/10.38141/10793/2020 https://doi.org/10.25186/cs.v15i.1641 https://doi.org/10.25186/cs.v15i.1641 https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/59647 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2015.08.037 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2013.03.012 https://doi.org/10.38141/10778/71203 83gonzález-osorio, góngora botero, jaramillo padilla, and osorio: plant growth and phosphorus uptake of coffee seedlings through mycorrhizal inoculation to phosphorus nutrition of cotton in low and highly sodic soils using dual isotope labelling (32p and 33p). soil biology and biochemistry, 105, 37–44. https://doi.org/10.1016/j. soilbio.2016.11.004 federación nacional de cafeteros de colombia-fnc. (2021, september). sistema de información cafetera @sica. fox, r. l., & kamprath, e. j. (1970). phosphate sorption isotherms for evaluating the phosphate requirements of soils. soil science society of america journal, 34(6), 902–907. https://doi. org/10.2136/sssaj1970.03615995003400060025x frança, a. c., carvalho, f. p., franco, m. h. r., de avelar, m., souza, b. p., & stürmer, s. l. (2014). crescimento de mudas de cafeeiro inoculadas com fungos micorrízicos arbusculares. revista brasileira de ciências agrárias, 9(4), 506–511. https:// doi.org/10.5039/agraria.v9i4a3938 giovannetti, m., & mosse, b. (1980). an evaluation of techniques for measuring vesicu la r a rbuscu la r mycorrhiza l infection in roots. new phytologist, 84(3), 489–500. https://doi. org/10.1111/j.1469-8137.1980.tb04556.x gonzález, o. h. (2018). biotechnological alternatives to improve phosphorus (p) fertilization efficiency in coffee growing. [doctoral dissertation, universidad nacional de colombia]. un medellín. https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/ unal/63742/75076781.2018.pdf?sequence=1&isallowed=y habte, m., & bittenbender, h. c. (1999). reactions of coffee to soil solution p concentration and arbuscular mycorrhizal colonization. journal of south pacific agriculture, 6, 29–34. habte, m., & osorio, n. w. (2001). arbuscular mycorrhizas: producing and applying arbuscular mycorrhizal inoculum. university of hawaii, college of tropical agriculture and human resources, honolulu, hi. harrison, m. j. (1999). molecular and cellular aspects of the arbuscular mycorrhizal symbiosis. annual review of plant physiology and plant molecular biology, 50(1), 361–389. https://doi. org/10.1146/annurev.arplant.50.1.361 hernández-acosta, e., trejo-aguilar, d., rivera-fernández, a., ferrera-cerrato, r. (2020). la micorriza arbuscular como biofertilizante en cultivo de café. terra latinoamericana, 38(3), 613–628. https://doi.org/10.28940/terra.v38i3.659 hernández-acosta, e., banuelos, j., trejo-aguilar, d. (2021). revisión: distribución y efecto de los hongos micorrízicos en el agroecosistema de café. revista de biología tropical, 69(2), 445–461. http://doi.org/10.15517/rbt.v69i2.42256 jaitieng, s., sinma, k., rungcharoenthong, p., & amkha, s. (2021). arbuscular mycorrhiza fungi applications and rock phosphate fertilizers enhance available phosphorus in soil and promote plant immunity in robusta coffee. soil science and plant nutrition, 67 (1), 97–101. https://doi.org/10.1080/00380768.2 020.1848343 jaramillo, s., & osorio, w. (2009). factores que determinan la dependencia micorrizal de las plantas. suelos ecuatoriales, 35(2), 34–40. kormanik, p. p., bryan, w. c., & schultz, r. c. (1980). procedures and equipment for staining large numbers of plant root samples for endomycorrhizal assay. canadian journal of microbiology, 26(4), 536–538. https://doi.org/10.1139/m80-090 lebrón, l., lodge, d. j., & bayman, p. (2012). differences in arbuscular mycorrhizal fungi among three coffee cultivars in puerto rico. international scholarly reserch notices, article 148042. https://doi.org/10.5402/2012/148042 lópezarredondo d. l., leyvagonzález, m. a., gonzález-morales, s. i., lópez-bucio, j., & herrera-estrella, l. (2014). phosphate nutrition: improving low-phosphate tolerance in crops. annual review of plant biology, 65, 95–123. https://doi.org/10.1146/ annurev-arplant-050213-035949 moreira, s. d., frança, a. c., grazziotti, p. h., leal, f. d. s., & silva, e . de b. (2019). arbuscu lar mycorrhiza l f ungi a nd phosphor us doses on cof fee g row t h u nder a nonsteri le soi l. revista caatinga , 32(1), 72–80. https://doi. org/10.1590/1983-21252019v32n108rc murphy, j., & riley, j. p. (1962). a modified single solution method for t he determi nat ion of phosphate i n natu ra l waters. analytica chimica acta, 27, 31–36. https://doi.org/10.1016/ s0003-2670(00)88444-5 ni, z., & wang, s. (2015). historical accumulation and environmental risk of nitrogen and phosphorus in sediments of erhai lake, southwest china. ecological engineering, 79, 42–53. https:// doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.03.005 orozco, p. f. h. (1988). efecto de la inoculación con hongos formadores de micorrizas vesicular arbuscular en plántulas de café coffea arabica. var. colombia. suelos ecuatoriales, 18(2), 213–219. osorio, n. w., & habte, m. (2014). effect of a phosphate-solubilizing fungus and an arbuscular mycorrhizal fungus on leucaena seedlings in tropical soils with contrasting phosphate sorption capacity. plant and soil, 389(1–2), 375–385. https://doi. org/10.1007/s11104-014-2357-5 ozdemir, g., akpinar, c., sabir, a., bilir, h., tangolar, s., & ortas, i. (2010). effect of inoculation with mycorrhizal fungi on growth and nutrient uptake of grapevine genotypes (vitis spp.). european journal of horticultural science, 75(3), 103–110. rai, a., rai, s., & rakshit, a. (2013). mycorrhiza-mediated phosphorus use efficiency in plants. enviromental and experimental biology, 11, 107–117. rashad, y. m., fekry, w. m. e., sleem, m. m., & elazab, n. t. (2021). effects of mycorrhizal colonization on transcriptional expression of the responsive factor jerf3 and stress-responsive genes in banana plantlets in response to combined biotic and abiotic stresses. frontiers in plant science, 12, article 742628. https:// doi.org/10.3389/fpls.2021.742628 rivillas, c., & dodd, j. c. (1995). the effects of arbuscular mycorrhizal fungi on two different coffee varieties from colombia and their biochemical detection in roots. kent, university of kent. research school of biosciences. roth, r., & paszkowski, u. (2017). plant carbon nourishment of arbuscular mycorrhizal fungi. current opinion in plant biology, 39, 50–56. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2017.05.008 sadeghian, k. s., & gonzález, o. h. (2012). alternativas generales de fertilización para cafetales en la etapa de producción. chinchiná. avances técnicos cenicafé, article 424. sadeghian, k., & ospina, p. m. (2021). manejo nutricional de café durante la etapa de almácigo. avances técnicos cenicafé, article 532, 1-8. https://doi.org/10.38141/10779/0532 http://dx.doi.org/10.1016%2fj.soilbio.2016.11.004 http://dx.doi.org/10.1016%2fj.soilbio.2016.11.004 https://doi.org/10.2136/sssaj1970.03615995003400060025x https://doi.org/10.2136/sssaj1970.03615995003400060025x https://doi.org/10.5039/agraria.v9i4a3938 https://doi.org/10.5039/agraria.v9i4a3938 https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1980.tb04556.x https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1980.tb04556.x https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/unal/63742/75076781.2018.pdf?sequence=1&isallowed=y https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/unal/63742/75076781.2018.pdf?sequence=1&isallowed=y https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.50.1.361 https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.50.1.361 https://doi.org/10.28940/terra.v38i3.659 http://doi.org/10.15517/rbt.v69i2.42256 https://doi.org/10.1080/00380768.2020.1848343 https://doi.org/10.1080/00380768.2020.1848343 https://doi.org/10.1139/m80-090 https://doi.org/10.5402/2012/148042 https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050213-035949 https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050213-035949 https://doi.org/10.1590/1983-21252019v32n108rc https://doi.org/10.1590/1983-21252019v32n108rc https://doi.org/10.1016/s0003-2670(00)88444-5 https://doi.org/10.1016/s0003-2670(00)88444-5 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.03.005 https://doi.org/10.1007/s11104-014-2357-5 https://doi.org/10.1007/s11104-014-2357-5 https://doi.org/10.3389/fpls.2021.742628 https://doi.org/10.3389/fpls.2021.742628 https://doi.org/10.1016/j.pbi.2017.05.008 https://doi.org/10.38141/10779/0532 84 agron. colomb. 40(1) 2022 sepúlveda, w. s., chekmam, l., maza, m. t., & mancilla, n. o. (2016). consumers’ preference for the origin and quality attributes associated with production of specialty coffees: results from a cross-cultural study. food research international, 89 (part 2), 997–1003. https://doi.org/10.1016/j. foodres.2016.03.039 sewnet, t. c., & tuju, f. a. (2013). arbuscular mycorrhiza l fungi associated with shade trees and coffea arabica l. in a coffee-based agroforestry system in bonga, southwestern ethiopia. afrika focus, 26(2), 111–131. https://doi.org/10.21825/ af.v26i2.4912 tian, j., boitt, g., black, a., wakelin, s., condron, l. m., & chen, l. (2017). accumulation and distribution of phosphorus in the soil profile under fertilized grazed pasture. agriculture, ecosystems & environment, 239, 228–235. https:// doi.org/10.1016/j.agee.2017.01.022 wang, w., shi, j., xie, q., jiang, y., yu, n., & wang, e. (2017). nutrient exchange and regulation in arbuscular mycorrhizal symbiosis. molecular plant, 10(9), 1147–1158. https://doi. org/10.1016/j.molp.2017.07.012 williams g. (2021, august). phosphate outlook 2022: geopolitics to be a key market mover. investing news (inn). https:// investingnews.com/phosphate-outlook-2022/ zhang, w., liu, d. y., li, c., chen, x. p., & zou, c. q. (2017). accumulation, partitioning, and bioavailability of micronutrients in summer maize as affected by phosphorus supply. european journal of agronomy, 86, 48–59. https://doi.org/10.1016/j. eja.2017.03.005 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2016.03.039 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2016.03.039 https://doi.org/10.21825/af.v26i2.4912 https://doi.org/10.21825/af.v26i2.4912 https://doi.org/10.1016/j.agee.2017.01.022 https://doi.org/10.1016/j.agee.2017.01.022 https://doi.org/10.1016/j.molp.2017.07.012 https://doi.org/10.1016/j.molp.2017.07.012 https://investingnews.com/phosphate-outlook-2022/ https://investingnews.com/phosphate-outlook-2022/ https://investingnews.com/phosphate-outlook-2022/ https://investingnews.com/phosphate-outlook-2022/ https://doi.org/10.1016/j.eja.2017.03.005 https://doi.org/10.1016/j.eja.2017.03.005 value chain analysis of panela production in utica, colombia and alternatives for improving its practices received for publication: 8 april, 2019. accepted for publication: 3 december, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.78967 1 agronomist, msc. integrated natural resources management. 2 department of agricultural economics, economics of horticultural production, humboldt universität zu berlin, berlin (germany). 3 department of agri-food and rural development, faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: fapachona@unal.edu.co agronomía colombiana 37(3), 297-310, 2019 abstract resumen panela is mainly produced by small farmers. it is one of the most relevant agroindustries in colombia. traditional processing in all production phases is the main characteristic of this product. this research aimed to identify alternatives for panela farmers in the municipality of utica (colombia) and to improve their agricultural practices and manufacturing methods. this should help gain better access to markets while making production economically, environmentally, and socially sustainable. face to face interviews with different stakeholders as well as an in-depth analysis of different scopes were used to identify problems of the value chain. low incomes, environmental degradation, and lack of organization were the central issues identified. nevertheless, traditional crop practices could be a strong argument for gaining a place in the organic food market. la panela es producida principalmente por pequeños agricultores y es una de las agroindustrias más importantes en colombia. el procesamiento tradicional en todas sus fases de producción es la característica principal de este producto. la presente investigación tuvo como objetivo identificar alternativas para que los productores de panela en el municipio de útica (colombia) mejoren sus prácticas agrícolas y el método de fabricación, con el fin de obtener un mejor acceso a los mercados y hacer que el proceso sea sostenible desde los puntos de vista económico, ambiental y social. se utilizaron entrevistas con diferentes actores de la cadena, así como un análisis a profundidad en diferentes ámbitos, para identificar los problemas de la cadena de valor. los bajos ingresos, la degradación ambiental y la falta de organización fueron los problemas centrales identificados. sin embargo, las prácticas tradicionales de cultivo podrían ser una fortaleza para ganar un lugar en el mercado de alimentos orgánicos. key words: food supply cha i n, peasa nt r y, ag ricu lt u ra l production, agricultural practices, jaggery. palabras clave: cadenas de abastecimiento alimentario, campesinado, producción agrícola, prácticas agrícolas, azúcar de caña. value chain analysis of panela production in utica, colombia and alternatives for improving its practices análisis de la cadena de valor de la panela en útica, colombia y alternativas para mejorar sus prácticas natalia martínez zarate1, wolfgang bokelmann2, and fabio alberto pachón ariza3* introduction panela is a traditional peasant product (jaffé, 2015), whose production and consumption are widely distributed nationwide in 28 provinces, according to the ministry of agriculture and rural development (madr, 2019). the province of cundinamarca has 62,134 ha dedicated to panela production. this area corresponds to 22.64% of the total agricultural area of the province (secretaria de agricultura y desarrollo rural cundinamarca, 2015). utica is one of the municipalities of cundinamarca where panela production is an important economic activity, carried out by 272 farmers owning 165 “enramadas” or “trapiches” (administración municipal útica cundinamarca, 2012). an “enramada” or “trapiche” is the place where mills are located and sugarcane juice is extracted. as of august 2019, utica had 3,017 ha cultivated with sugarcane. this produced an average of 16,401 t of panela and was the fifth most productive municipality in the province and the 47th in the country (madr, 2019). more than 80% of the panela farmers in these areas are small and medium producers. sugarcane is one of the crops that support their economy. in addition, panela has high cultural importance in colombia as an energy source that is mainly consumed by low-income people. however, nowadays its consumption by individuals with greater purchasing power is increasing because of its benefits. panela http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n3.78967 298 agron. colomb. 37(3) 2019 has not had an important significance in the international market beyond the producing countries (rao et al., 2007); nevertheless, it has gained recognition worldwide due to its nutritional properties, which have allowed the opening of new markets in different countries. due to the importance of panela in colombia, this agroindustry has been prioritized by the national research agenda. according to martínez (2013), the key points in such a program are technological, in order to overcome critical factors in the topics that affect competitiveness. these topics are first, sanitary and phytosanitary control; second, the innovation of inputs and products; third, integral crop management; and last, postharvest and transformation. agreeing on the research program, the panela farmers’ guild and the local governments in producer areas have joined efforts to improve productivity, product quality, and supply and to promote the consumption of panela in national and international markets. improvement of access to markets is a key factor that will undoubtedly support small farmers because it could be a way to improve their incomes, and hence, have better conditions for producing panela of higher quality (gereffi and lee, 2012). given this context, it is essential to understand and analyze the production and marketing perspectives that panela producers have and also to recognize the potential problems, benefits, and obstacles faced in the market to be competent and keep themselves stable economically. in this scenario, value chain, global value chain, supply chain, marketing chain, or distribution chain have been popular in market analysis. webber and labaste (2009) consider that all these terms are used depending on the product or the target market analyzed. however, all of them describe the steps, processes and interactions required to obtain diverse products, from cultivation or manufacture in the case of food, to the moment when they reach the final consumer. kaplinsky and morris (2001) define value chain as a sequence of all the activities and their connections involved in the whole process of obtaining a product or service from the production, processing, marketing, and distribution to the final consumer. in other words, hellin and meijer (2006) describe the concept as a full range of activities that firms and workers perform to bring a product from its conception to its end use and beyond. among these activities, the design, production, marketing, distribution and support to the final consumer are all considered. since the early 1990s, the term “global value chain analysis” has appeared as a tool for understanding the dynamics of international trade and economic globalization. this approach focuses on examining the structure, actors, and dynamics of the chain. the analysis includes the identification of the role of the participants involved in the value chain, as well as the relationships between them. additionally, it includes knowing the structure of the rewards, the allocation of the added value, and the role of norms. it also allows identifying whether such a structure facilitates or obstructs the participation of all the stakeholders. in addition, different authors and research on the value chain have focused their attention on the impacts that it has on improving the conditions of livelihood of the population characterized by poverty, vulnerability (women and children), and environmental susceptibility. that is why most of the poor people around the world live in rural areas in developing countries, and most of them engage in agricultural production as a unique or primary source of income (riisgaard et al., 2010). value chain analysis includes all vertical links described by dunn (2014) as a commercial relationship in bringing the product up through the value chain. in other words, it includes all the relationships at different levels between buyers and suppliers involved in the passage of goods or services from production to consumption (riisgaard et al., 2010; mckague and siddiquee, 2014). furthermore, it includes the horizontal links that are the relationships between enterprises at the same level. these relationships include other value chains that have a connection in the provision of some goods or services and that compete or help to reduce transaction costs and access to information, increase cost-effective access to inputs and services, and empower small firms (dunn, 2014; mckague and siddiquee, 2014). webber and labaste (2009) highlight the fact that value chain analysis must include an emphasis on value creation through the innovation of products, processes, and marketing strategies. value chain dimensions vary depending on the authors or their inf luences and study objectives. according to schneemann and vredeveld (2015), there are four dimensions: economic, social, environmental, and institutional. these are interconnected and allow an improvement in the quality and growth of the chain. the primary challenge in value chain analysis is to identify and propose alternatives for achieving sustainable growth for all the stakeholders in the previously mentioned dimensions (faße et al., 2009). 299martínez zarate, bokelmann, and pachón ariza: value chain analysis of panela production in utica, colombia and alternatives for improving its practices the case of panela production in utica, colombia is an attractive example of analysis because it is the main cash crop for farmers and is the principal source of income for almost all the population. that is why panela production plays a significant role in the livelihoods of the majority of the inhabitants of the town. given this context and knowing the conditions of panela production in the municipality, the objective of this research was to identify the alternatives for farmers in utica to improve the agricultural practices of the sugarcane crop and the method of manufacturing panela to gain better access to markets while making the process sustainable. materials and methods location this research was performed in the municipality of utica, located in the northwest of the province of cundinamarca, in the gualiva region (5.1878° n, 74.4815° w). the area has a mean temperature of 26ºc and an altitude that varies between 400 and 1,600 m a.s.l.). the location is strategic since it is situated just a few hours from bogota, the capital of the country. however, the road that leads from utica to the highway to bogota is in poor condition, and more than 60% of the route is unpaved (alcaldía de útica cundinamarca, 2016). statistical analysis the current study was organized in three phases. first, the characterization of panela farmers was undertaken. second, the role and actions of the local political stakeholders were defined. finally, in the third phase, the information gathered was analyzed using the software atlas.ti, a workbench for the qualitative analysis of large bodies of textual, graphical, audio and video data. the interactions of the previously mentioned dimensions were discussed in order to achieve sustainable growth for all stakeholders. in order to characterize the farmers, semi-structured interviews (supplementary material 1) were carried out to identify the most important facts of the value chain. since the total number of panela farmers was 272, the statistical sample size was calculated using the following formula (becerra et al., 2011): n = p*q*n (1) e2 (n – 1) + z2 p×q where: n = sample size n = population size z = confidence level e = margin of error p = prior judgment of the correct p value the calculated sample size had to include at least 55 farmers. however, the current research surveyed 72 producers. for the second phase of the study, the results obtained in the characterization were contrasted with other relevant actors using face-to-face interviews (supplementary material 1). one of these actors was the local government, in charge of coordinating the rules in the territory as well as providing an environment for producing sugarcane and commercializing panela. at the local level, the mayor and the planning secretary of utica, and at the national level, the advisor of the panela productive chain of the colombian ministry of agriculture and rural development were interviewed. also, we interviewed the legal representative of the association of agricultural producers of utica and neighboring municipalities (asociación de productores agropecuarios de útica y municipios vecinos asprut) and 16 employees from different areas of the national federation of panela producers (federación nacional de productores de panela fedepanela), including the general manager as head of the political sphere, the director of the technical division, and the director of the marketing area (a division called comerpanela). we also included a member of the colombian institute for technical training (servicio nacional de aprendizaje sena) villeta campus. results and discussion general characterization of panela farmers in utica some of the results of the general description of panela farmers in utica (supplementary material 2) showed that they are divided into three groups: medium, small, and very small producers (this last one as the largest group). panela production is a common tradition characterized by a significant number of family members, and the traditional knowledge of panela processing has been passed from generation to generation. nevertheless, the level of formal education of the farmers is low with 80% reaching a level of primary school and only 4% with secondary education, and 10% with no formal education, although they were literate. most of the farmers owned from 1-5 ha. additionally, 90% of sugarcane crops had been producing for more than 20 years while the remaining 10% had been producing for 10 20 years. the crop yields were far from an optimal level, mainly due to a lack of a consistent renovation process. 300 agron. colomb. 37(3) 2019 farmers in the area engage in minimal crop management. only 5% of the farmers had conducted soil analysis, preventing the organization of a plan to cover the needs of the harvest. no prior soil preparation was performed when crops were established. the primary source of energy for operating the “trapiches” was the bagasse resulting from the first part of the process after extracting the sugarcane juice. however, many of the mills required other sources of energy since they are not self-sufficient and use only the bagasse produced. the old burners with low technology need more time to reach dehydration of the juice so that farmers must look for an alternative source of energy. in many cases, this is firewood obtained from their farms. the consequences of requiring additional use of firewood as a source of combustion have generated deforestation in many parts of the municipality. the farmers cut down native vegetation to plant species that serve as firewood for later use in the trapiches and to sow sugarcane to increase production. the consequences of panela production with regards to this issue have been described in other studies in colombia (ordoñez-díaz and rueda-quiñónez, 2017). price f luctuation was described as a big problem for farmers. in the case of utica, an ordinary family of four people (parents with two children) with an average of 3 ha of sugarcane obtains 2.16 usd per day per person. according to the world bank (2015), a person that earns less than 2 usd per day is considered as poor. it means that the incomes derived from panela manufacturing in utica are barely enough to stay above the poverty line. given this fact, it is not clear why panela farmers continue performing this non-profitable activity. the possible reason is that it is a traditional activity in the area, and hence, it is important for the farmers to continue doing the same activities that their parents did before. as sugar cane is a traditional crop, it is an activity they learned from their ancestors, and for most of them, it is the only thing that they know how to do (bernal et al., 2016). when asking farmers about this issue, the answer was straightforward in most of the cases. they said that manufacturing panela was like having a money box in the house. when they had no money, they harvested the cane, regardless of its price and quality. with panela produced on friday, they could get paid the next sunday. with that money, they were able to cover all their needs. regarding the role and actions of the local political stakeholders, according to the mayor and the planning secretary, the administrative staff focused their efforts on improving panela production. they clearly understand that panela production was the basis of the local economy. nevertheless, they agreed that such efforts are sometimes lost for various reasons. first, because the smallholders most of the time prefer to work alone and show little commitment to working together with the government. second, even though the government has the best will to solve problems, the bureaucracy and small budgets do not allow effective decision-making. and finally, the conjunction of the two previous concerns creates skepticism and an atmosphere of discontent between the government and the farmers. this diagnosis is similar to the analysis performed by orjuela and colmenares (2011). an inter v iew carried out w it h t he president of t he asprut organization concluded that asprut members look forward to accomplishing two main goals: first, that the member might obtain support from the government; and second, that the members have the best access to markets. regarding governmental support, the members requested adequate training that would allow them to improve panela manufacturing and meet the current legislative standards. concerning access to markets, the members wish to produce the best quality panela and to reach different markets. managing this might allow the members to avoid retailers as much as possible and to obtain consumers directly, so as to receive a fair price for their product. based on the interview with the staff of fedepanela and sena, both institutions seek to support panela farmers, focusing their efforts on technical processes and marketing concerns. according to the interviewed, the likelihood of offering their services in utica was low. the most relevant explanation was that because panela farmers in the town are not interested in such support. this was evident from the low rate of affiliation with fedepanela, scarcely reaching 5% of the farmers. this was probably due to the fact that most of the farmers expressed apathy for the training programs. according to the interviewed sena members, panela farmers argued that they were too old to learn new techniques, and they preferred continuing to do things as usual. in the marketing field, fedepanela has opened new markets at the national and international levels. however, one of the most critical obstacles for panela farmers reaching such markets is fulfilling the standards requested. overcoming this challenge required the involvement of the different stakeholders. 301martínez zarate, bokelmann, and pachón ariza: value chain analysis of panela production in utica, colombia and alternatives for improving its practices the most significant findings of the interviews are presented as follows. the information is organized into four different dimensions of the value chain: the institutional, environmental, social, and economic dimensions. institutional dimension the institutional dimension could be understood as the axis that establishes the rules of the game in the value chain. it creates the environment regarding the laws and the coordination between the public and private sectors. however, regulation can sometimes be difficult to achieve for small farmers, so this becomes an obstacle for reaching the objectives of productive systems (schneemann and vredeveld, 2015). these results are shown in figure 1. as the leading actor in the institutional dimension, the government proposes laws and regulations. according to the ministry of health and social protection, the most important point to consider is that of sanitation. regarding this, the resolution 4121 of 2011 (ministerio de protección social, 2011) was established to define the requirements for the production and commercialization of panela for human consumption. according to the standard the most significant changes that must be applied in the conventional mills are (1) the use of drinking water throughout the process, (2) the distribution of the mill with a sequential f low, clearly delimiting the areas for the different activities, and (3) the construction of the trapiche with easy-to-clean materials. these improvements involve significant investments that farmers are not willing to make, which is why the farmers continue manufacturing panela in conventional trapiches (martínez, 2013). since the farmers do not comply with the regulations, they do not have the support of the institutions. panela farmers have to comply with the requirements of the standards if they want to commercialize a reliable product for human consumption supported by fedepanela. given this scenario, panela farmers that cannot fulfill the requirements have to commercialize their panela through conventional channels. the participating stakeholders agreed that technical assistance was one of the reliable tools for improving and following up the panela productive system. first of all, technical assistance controls illegal practices carried out by some farmers. some of these practices are the addition of dyes, saturated animal fats, bleach, white sugars or any other substance that changes panela quality while putting the health of consumers at risk. second, technical assistance helps to identify particular problems in each area and seeks to solve them through training. finally, it allows sharing the new technological findings in the panela productive sector and keeping the growers informed and updated (franco et al., 2016). farmers recognize the importance of technical assistance, and some of them remark on its absence in their particular cases. nevertheless, it is important to note that many of the farmers ignored recommendations and assistance because they are reluctant to change their traditional ways of manufacturing panela (ordoñez et al., 2013). despite the criticism of some stakeholders about the pertinence and quality of the technical support, all of them agree that it is technical assistance is associated withis associated with organization new projectsassociativity financial resourcescompliance with laws and standards institutional presence is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is part ofis part of is part ofis part of figure 1. institutional connections that suppor t panela production in utica, colombia. 302 agron. colomb. 37(3) 2019 a crucial element for arriving at an improved value chain and finding alternatives for better access to the markets. environmental dimension environmental education is central to this dimension. the absence of an environmental conscience has triggered most of the problems that currently occur in panela production in utica. besides a lack of commitment from farmers on this issue, a lack of knowledge of the environmental impacts caused by production and the ways to solve or mitigate them are the principal challenges concerning environmental interests in utica (bernal et al., 2016). the main connections regarding environmental matters are emphasized in figure 2. the impact of modern agriculture on climate change is evident, especially because of some common practices of current livestock production and monoculture (barker, 2007). however, traditional practices also have impacts on the environment. the degradation of natural resources is tangible in utica, and deforestation in some “veredas” (scattered rural settlements) is evidence of it. this condition is one of the consequences of logging trees to establish new crops or to use as firewood as a source of energy for the mills and boilers in panela manufacturing (rojas, 2011). the main impact of these practices is the elimination of biodiversity that alters the balance of the natural system in the region. similarly, soil deterioration represented by the loss of fertility, erosion, and other consequences is the result of poor management of sugarcane crops. there are several problems related to panela production affecting the environment: first, water pollution due to the lack of treatment of wastes generated during the production of panela; second, the air pollution produced by the practice of rubber burning. though this practice is severely sanctioned, some farmers in utica still use car tires as a common source of energy. also, the management of solid and liquid waste, especially by small farmers and the use of firewood for the burners implies that extensive deforestation is an important environmental concern. one of the biggest problems is the fact that wood was still used for combustion for evaporating sugarcane juice, and some farmers do not respect the legislation regarding this issue. concerns about contamination caused by the traditional practice of burning the soil’s vegetation cover to establish new crops, especially maize, is also a serious problem. the process starts as a step carried out before sowing sugarcane. this practice pollutes air significantly and affects the quality of the land since it leaves it without cover. regarding these issues, training focused on good agricultural practices of growing sugarcane and manufacturing panela should be made available to the farmers as a partial solution for some environmental problems. environmental education compliance with laws and standards climate change financal resources new projects selling prices technology product quality low productivity degradation of natural resources is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated withis associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated withis associated withis associated withis associated withis associated with is associated withis associated with is part ofis part of is effect ofis effect of is cause ofis cause of is cause ofis cause of is associated withis associated with is associated withis associated with figure 2. environmental connections of panela production in utica, colombia. 303martínez zarate, bokelmann, and pachón ariza: value chain analysis of panela production in utica, colombia and alternatives for improving its practices compliance with laws and regulations is a way to control the degradation of natural resources (riisgaard et al., 2010). the implementation of adequate technologies, especially better farming and manufacturing practices, will improve the quality and efficiency of the entire productive system. in this regard, panela farmers would be able to reduce production costs through the implementation of training projects to adopt new technologies. in this way, panela growers would make their processes more efficient and would become more environmentally friendly. regarding the benefits of being environmentally friendly, the implementation of good farming practices (gfp) during sugarcane growing as well as good manufacturing practices (gmp) in the trapiches would be useful to get the certifications for facilitating access to markets. indeed, these kinds of good farming and manufacturing practices add value to the final product, because nowadays the consumers are willing to pay more if they realize that the product protects the environment and the wildlife. paradoxically, while panela manufacturing practices impact the environment, sugarcane crops are incredibly susceptible to the effects of climate change. in addition to the problems associated with the market, sugarcane crops have been severely impacted by the problems of climate variability in the last few years. utica had a strong rainy season during 2011 and 2012 followed by extreme dry seasons during 2014 and 2015. sugarcane crops have also been recently impacted by a strong el niño (southern oscillation cycle enso). growers are becoming more sensitive to this problem. however, in their daily work, it is evident that the farmers continue doing their activities as usual. social dimension the social dimension involves significant topics that go beyond agricultural production. nevertheless, such topics are narrowly related to the economic activities carried out in the countryside. equity, equality, the likelihood of participating, inclusiveness, access to productive and environmental resources or decent working conditions are clear examples of the topics related to this dimension. however, one of the most relevant aspects is the participation of women (farah-quijano, 2009). the connections among social aspects are highlighted in figure 3. for alviar (2012), rural women are the pillar of the agribusiness since, without them, there would be no development in rural areas. although the production of panela is considered a tough job, women have gained valuable spaces in the different stages of the process. women can be more perceptive and have a greater degree of natural development so that the process can become more innovative. three important aspects can be highlighted from these qualities: compliance with laws and standards migration financial resources institutional presence environmental education selling prices asociativitytraditional vision organizationparticipation of women is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is part ofis part of is part ofis part of is part ofis part of is cause ofis cause of is part ofis part of is cause ofis cause of figure 3. social connections of panela production in utica, colombia. 304 agron. colomb. 37(3) 2019 first, the importance of women in the countryside; second, their strength to do particular tasks; and finally, the topic of the innovative mind (fletschner, 2000). regarding these topics, women have played a prominent rural role, so their potential to share the necessities of work is immense. linking women to the panela process would be a great success, as they tend to be more receptive, innovative, and propositional, among other qualities. the work of women is and always has been indispensable in different areas. for instance, cooking for the people manufacturing panela is a very important and labor-intensive task because these panela workers must work for long hours. women can perform all the tasks in panela manufacturing besides cooking. as an example of the tasks that women can perform is commercializing the panela produced. however, fedepanela does not currently have special programs to support or train women in order to include them in the panela manufacture or commercialization processes. migration is a fact in rural areas for different reasons. first of all, young people leave seeking new possibilities for access to services such as education, health, or culture. second, they leave because governmental institutions do not offer alternatives for good jobs with decent wages or projects for improving agricultural activities. finally, in the case of colombia, young people leave because of rural violence forces the people to abandon their lands (brittain, 2005). the situation of panela farmers in utica is similar to the one in other rural localities of the country. aside from the young population, adults are also looking for new opportunities for work, education and other activities in nearby municipalities or bogota. according to the findings in our interviews, rural young people are looking for a new life far away from the countryside. this fact has impacted the panela producing sector because labor is becoming scarcer and, therefore, more expensive. this has increased production costs. regarding this issue, one of the most important activities that fedepanela should implement is encouraging the peasant youth to remain in the countryside, otherwise, the labor force would be scarcer every day. economic dimension according to schneemann and vredeveld (2015), most of the stakeholders involved in value chain analysis consider the economic dimension as its baseline. they state that the economic dimension is the potential for market growth, job creation, and added value. in conjunction with the other analyzed dimensions, the highlighted topics will be useful for beginning better productive projects. the main connections are defined in figure 4. figure 4. economic connections of panela production in utica, colombia. technology financial resources migration institutional presence participation of women climate change selling prices low productivity degradation of natural resources technical assistance organization new markets is cause ofis cause of is cause ofis cause of is associated withis associated with is associated withis associated with is cause ofis cause of is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated with is associated withis associated withis associated withis associated with is associated withis associated with is part ofis part of is cause ofis cause of is effect ofis effect of 305martínez zarate, bokelmann, and pachón ariza: value chain analysis of panela production in utica, colombia and alternatives for improving its practices financial resources are at the heart of any economic activity. in the current case, it is essential to take into account the scarce resources of the farmers and institutions working in utica. as described previously, the government and the other institutions involved in the panela value chain have limited economic resources available. it means that given such scarcity, all the stakeholders must spend their funding better. although not always well-accepted and efficient for addressing real problems, the institutional presence offers a series of benefits that can be connected to an improvement in the conditions of all the farmers of the particular sector. technical assistance is crucial in the panela manufacturing process because it can improve the yield without affecting or deteriorating the necessary resources (soil and water) for production. equally, technical assistance has to prepare farmers to face or mitigate the problems caused by climate change (feola, 2017). similarly, the government and other institutions are essential in the process of acquiring new technologies, equipment, and infrastructures for carrying out manufacturing more efficiently, and, hence, for complying with the regulations. nevertheless, the most critical concern that all involved stakeholders must solve is consolidating the farmers’ organization and affiliation to fedepanela to acquire more governmental support. conclusions panela producers suffer severe disadvantages and are threatened by many modern trends. nevertheless, they must take advantage of their strengths as small farmers using their traditional knowledge to overcome their deficiencies. the success of different value chains of small farmers has been due to the adoption of solutions based on local advantages and experience, which offer alternatives to development. the traditional knowledge of panela production is the most reliable tool and must be reinforced and renewed based on current legislation and market demands. otherwise, an important activity that has been carried out for generations could end. the condition of farmers in utica is cyclical. the panela manufactured by the farmer reaches the retailers who pay him according to his need to sell at that moment, which is generally at a low price. retailers get better prices in other markets outside the town, where farmers usually never sell. the farmers receive money for their production, but it is barely enough to meet their basic needs. they do not receive additional income allowing them to make improvements and transform their production and manufacturing methods. to address the value chain problems of panela in utica, the following recommendations will be useful: first, the crops may require new management practices, such as good agricultural practices that involve taking care of the environment. another recommended transformation is to move towards an organic system, which would generate a significant added value considering the current market trends for consuming clean and healthy food. in order to do this, small farmers are required to renovate crops and to undertake practices of soil recovery. second, the improvement of panela manufacturing facilities is a complicated situation due to the high expenses of these upgrades. however, by taking advantage of the programs proposed by the government and institutions and by working together, farmers would have to make fewer adjustments to solve this bottleneck. the government, institutions and farmer organizations should work to find solutions to the problems. nevertheless, without a proper organization of farmers into associations or other forms of teamwork, it is difficult to solve the individual problems of each farmer. associated farmers can access training and new technologies more easily, and they can also obtain updated information and learn about the new challenges that the panela sector has in the country and around the world. although the allocation of resources for new projects, new technology and financing for the poorest may be difficult because of the historical context of the country, panela production could greatly benefit from it. then, if the aid is available, it should be assigned to those who need it most to avoid a situation in which farmers expect everything to be a gift and make use of the benefits without planning and projecting the efficient use of the resources for the future. literature cited administración municipal útica cundinamarca. 2012. plan de desarrollo municipal 2012-2015 útica cundinamarca. “por la reconciliación y la unidad de útica”. utica, colombia. alcaldía de útica cundinamarca. 2016. plan de desarrollo municipal 2016-2019 útica cundinamarca. “experiencia y oportunidades para todos 2016-2019”. utica, colombia. alviar, h. 2012. searching for women and sustainable development in colombia: restructuring the limits. fordham envir. law rev. 23(2), 22-43. barker, d. 2007. the rise and predictable fall of globalized industrial agriculture. the international forum on globalization (ifg). san francisco, usa. 306 agron. colomb. 37(3) 2019 becerra, r., n. rueda, and m. martínez, 2011. diseño de experimentos en ciencias agropecuarias y biológicas con sas, spss, r y statistix. fondo nacional universitario, institución auxiliar del cooperativismo, bogota. bernal, w., g. lópez, e. cardozo, and j. feo. 2016. rescate de la identidad y la memoria cultural asociada a la molienda de caña y la producción de panela, en la provincia del gualivá, villeta, 2015. tecnología y productividad 2(2), 23-33. brittain, j. 2005. a theory of accelerating rural violence: lauchlin currie’s role in underdeveloping colombia. j. peasant stud. 32(2), 335-360. doi: 10.1080/03066150500094535 de maría, g. 2013. panela: the natural nutritional sweetener. agro food ind. hi tec. 24(6) november-december 2013. dunn, e. 2014. field report no. 18: smallholders and inclusive growth in agricultural value chains. united states agency for international development (usaid), usa. farah-quijano, m. 2009, social policy for poor rural people in colombia: reinforcing traditional gender roles and identities? soc. policy adm. 43, 397-408. doi: 10.1111/j.1467-9515.2009.00670.x faße, a., u. grote, and e. winter. 2009. value chain analysis methodologies in the context of environment and trade research. hannover economic papers (hep), wirtschaftswissenschaftliche fakultät, leibniz universität hannover, germany. fearne, a., m. garcia martinez, and b. dent. 2012. dimensions of sustainable value chains: implications for value chain analysis. supply chain manage. 17(6), 575-581. doi: 10.1108/13598541211269193 feola, g. 2017. adaptive institutions? peasant institutions and natural models facing climatic and economic changes in the colombian andes. j. rural stud. 49, 117-127. doi: 10.1016/j. jrurstud.2016.10.007 fletschner, d. 2000. enhancing rural women’s access to capital: why it is important and how it can be done. the case of colombia. staff paper no. 437. agricultural and applied economics staff paper series. university of wisconsin, madison, usa. doi: 10.22004/ag.econ.12640 franco, l., n. becerra, o. pulido, and h. parra. 2016. inf luencia de la tecnificación panelera en los medios de vida de productores rurales en la vereda junco, san benito (santander). revista de antropología y sociología virajes 18(2), 115-137. gereffi, g. and j. lee. 2012. why the world suddenly cares about global supply chains. supply chain manage. 48(3), 24-32. doi: 10.1111/j.1745-493x.2012.03271.x hellin, j. and m. meijer. 2006. guideline for value chain analysis. food and agriculture organization (fao). url: http://www. fao.org /f i leadmin/templates/esa/lisfa me/documents/ ecuador/value_chain_methodolog y_en.pdf (accessed 13 september 2019) jaffé, w.r. 2015. nutritional and functional components of noncentrifugal cane sugar: a compilation of the data from the analytical literature. j. food compos. anal. 43, 194-202. doi: 10.1016/j.jfca.2015.06.007 kaplinsky, r. and m. morris. 2001. a handbook for value chain research. idrc, ottawa. madr. 2019. cadena productiva de la caña panelera área, producción y rendimiento. url: https://www.datos.gov.co/ agricultura-y-desarrollo-rural/cadena-productiva-ca-apanelera-area-producci-n-y-/n4hz-3mij/data (accessed 15 august 2019). martínez, d. 2013. agenda prospectiva de investigación de la cadena productiva de la panela y su agroindustria. tecnura 17(36), 7286. doi: 10.14483/udistrital.jour.tecnura.2013.2.a06 mckague, k. and m. siddiquee. 2014. making markets more inclusive: lessons from care and the future of sustainability in agricultural value chain development. palgrave macmillan, new york, usa. doi: 10.1057/9781137373755 ministerio de la protección social. 2011. modificación a los requisitos sanitarios para la producción y comercialización de panela. url: https://www.minsalud.gov.co/sites/rid/lists/ bibliotecadigital/ride/de/dij/resoluci%c3%93n%20 4121%20de%202011.pdf (accessed 15 august 2019). ordoñez-díaz, m. and l. rueda-quiñónez. 2017. evaluación de los impactos socioambientales asociados a la producción de panela en santander (colombia). cienc. tecnol. agropec. 18(2), 379396. doi: 10.21930/rcta.vol18_num2_art:637 ordoñez, r., f. santa, and h. garcía. 2013. proceso agroindustrial de la producción de panela. tecnura 17(35), 47-54. doi: 10.14483/ udistrital.jour.tecnura.2013.1.a04 orjuela, j. and i. colmenares. 2011. caracterización de la cadena de abastecimiento de panela para la provincia de bajo magdalena cundinamarca. ingeniería 16(2), 107-124. rao, p., m. das, and s. das. 2007. jaggery a traditional indian sweetener. indian j. tradit. knowl. 6(1), 95-102. riisgaard, l., s. bolwig, s. ponte, a. du toit, n. halberg, and f. matose. 2010. integrating poverty and environmental concerns into value‐chain analysis: a strategic framework and practica l g uide. dev. polic y rev. 28, 195-216. doi: 10.1111/j.1467-7679.2010.00481.x rojas, g. 2011. la edafología en la planeación ambiental y el desarrollo territorial. tecciencia 6(11), 53-66. schneemann, j. and t. vredeveld (eds.). 2015. guidelines for value chain selection. integrating economic, environmental, social and institutional criteria. deutsche gesellschaft für internationale zusammenarbeit (giz) gmbh, bonn and eschborn, germany. secretaria de agricultura y desarrollo rural cundinamarca. 2015. evaluaciones agropecuarias 2015 departamento de cundinamarca. estadísticas de cultivos. url: www.cundinamarca. gov.co (accessed 20 january 2017). webber, c. and p. labaste. 2009. building competitiveness in africa’s agriculture: a guide to value chain concepts and applications. agriculture and rural development. world bank, washington dc. url: http://documents.worldbank.org/ curated/en/715461468003020843/building-competitivenessin-africas-agriculture-a-guide-to-value-chain-concepts-andapplications. doi: 10.1596/978-0-8213-7952-3 world bank. 2015. the on-line tool for poverty measurement developed by the development research group of the world bank. url: http://iresearch.worldbank. org/povcalnet/index.htm (accessed 20 february 2017). 307martínez zarate, bokelmann, and pachón ariza: value chain analysis of panela production in utica, colombia and alternatives for improving its practices supplementary material 1. a) questions for the interview with farmers. general information 1. name 2. age 3. number of family members 4. education level ____ primary ____secondary ____ technical ____university crop production 5. how did you learn about panela production? ____ family ____ extension ____training ____ learning by doing ____ others 6. cultivated area (ha) 1-5 ha ____ 5-20 ha ____ 20more ha ____ 7. which are the varieties of sugar cane used to obtain panela? my 54-65 ____ rd 75-11____ poj 28-78 ____ 8. what is the average yield of sugar cane in your plantation? 9. which inputs do you use? ____chemical inputs ____organic inputs ____machinery ____hired labor ____ irrigation 10. how much do you pay for the inputs you need in one harvest? 11. do you do any kind of documentation regarding farming activities? ____amount of cane harvested ____used pesticide, fungicide ____used fertilizer 12. which are the main pests that affect the crop? ____cucacho, cornudo o cucarrón de invierno (podischnus agenor olivier) ____picudo rayado de la caña (metamasius hemipterus sericeus) ____barrenador del tallo (diatraea saccharalis fabricius) ____barrenador gigante de la caña (castnia licus drury) ____termitas ____gusano cabrito (caligo iilioneus) ____hormiga loca (paratrechina fulva) 13. which are the main diseases that affect the crop? ____ seed rot ____ leaf lesions ____ diseases caused by bacteria ____ diseases caused by viruses ____ diseases caused by nematodes 14. what are the main risks of crop loss? ____ weather conditions ____ diseases 15. what are your overall production costs for sugar cane? (calculated per 1 kg of panela) 16. what are your revenues from panela production? 17. do you have your own “trapiche” mill? a. ____ yes i. how old is the “trapiche” mill? ii. how often do you perform maintenance to the “trapiche”? ____ monthly ____ between 3 and 6 months ____ annually b. ____ no i. do you have to pay for the use of the “trapiche” mill? ii. how much? 18. which are the principal losses of product in the “trapiche” mill? 19. do you obtain other products in the process of panela production? a. if yes, what products? b. do you sell or earn any revenue for these products? 308 agron. colomb. 37(3) 2019 panela marketing 20. which market do you supply? ____ local ____ national ____ export market 21. where do you sell your product? ____ farm gate ____ small firms ____ large firms ____wholesalers ____ association ____ exporters ____ retailers ____ direct to consumer 22. how do you pack and sell the panela? 23. how is the relationship between you and the buyers? 24. which requirements do wholesalers have? ____ certain variety ____ specific presentation ____ frequent supply ____ minimum supply 25. what are the best prices obtained? 26. what are the lowest prices obtained? 27. what are your main needs/opportunities in accessing markets? 28. how strong and stable is the panela market in this region? 29. do you have some seal or quality certification for your product? 30. what standard or certification requirements does the panela market need? 31. do you have any problems in this regard? 32. do you have some practice to add value to your product? 33. do you belong to an association to improve the access to markets? 34. do you know fedepanela? 35. do you belong to this association? 36. do you know the functions of fedepanela? 37. have you benefited from fedepanela? 38. how do you transport the cane from the “trapiche”? 39. how do you transport the panela to the market? 40. what does the transport cost? financial and technical assistance 41. do you usually need financial assistance to support your crop production? 42. where do you get financial assistance? ____ bank loan ____ suppliers ____ government ____ others 43. have you received any kind of financial support from the government? ____ labels ____ inspections ____ subsidies ____ incentives 44. is there any public policy or regulation that is not beneficial for your business? 45. do you receive any technical assistance? 46. who provides this technical assistance? 47. what are the most critical infrastructure problems affecting your business, growth, and profitability? ____ roads ____ transport ____ service supply ____ crime ____ storage 48. what are you doing about these problems? 49. how much of your income comes from panela production? ____ nearly all ____three quarters ____half of the income ____ one quarter ____ less than one quarter b) questions for the interview with the local government (major, planning department, agricultural department). 1. could you please tell me about the importance of panela in this region? 2. what are the current public policies to benefit panela farmers in this region? (supports, regulations, subsidies, incentives). 3. how is the value chain structure organized? (where do inputs come from? who produces, sells to who and where?) 4. what do you think about this chain? (advantages, disadvantages). 5. what can the government do, or is going to do to improve the chain and benefit panela farmers? 6. what do you think about the future of panela production at the local level? expectations, suggestions. 309martínez zarate, bokelmann, and pachón ariza: value chain analysis of panela production in utica, colombia and alternatives for improving its practices c) questions for the interview with the leaders of associations (fedepanela, merpanela). 1. what is the function of the association regarding panela farmers? 2. which farmers can access the association? 3. what is the role of the association in the panela value chain? 4. how does the association help to improve the main problems of small farmers? 80% 5% 15% very small producers small producers medium producers 80% 2% 2% 6% 10% primary secondary professional without primary technical or technological 22% 18% 60% bagasse wood bagasse + wood 5% 15% 80% asprut fedepanela no association supplementary material 2. characterization of panela producers a) types of panela producers. b) educational level of panela farmers. c) source of energy in trapiches. d) associations farmers belong to. 310 agron. colomb. 37(3) 2019 n um be r of fa rm er s pe r vi lla ge 0 5 10 15 20 25 30 li be ria tu rtu r te ra m a vi gu al zu m be c aj ita la f ria n ar an ja l c hi va za en ta bl e ab ue lit a fu ra te na m on ta ña c ur ap o 70% 10% 20% more than 20 years between 10 20 years less than 10 years 40% 60% 85% 10% 5% manufacture inputs machinerylabour 5% 15% 80% bank suppliers private organism 10% 80% 3%2% 5% 10% farm wholesale directly consumerassociationretailer e) number of farmers having a trapiche according to each rural settlement. f) ears of operation of trapiches in utica. g) distribution of production cost in the system. h) sources for requesting credits. i) panela marketing. rhizospheric rhizobia with potential as biofertilizers from cuban rice cultivars received for publication: 6 july, 2020. accepted for publication: 5 march, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.88907 1 national institute of agricultural science (inca), mayabeque (cuba). * corresponding author: riny@inca.edu.cu agronomía colombiana 39(1), 78-89, 2021 abstract resumen rice biofertilization with rhizobium increases the growth and yield of the crop. however, evidence for this has not been observed in cuban rice cultivars. this research aimed to typify two rhizobium isolates, considering the use of different carbon sources, their tolerance to stress conditions, and the ability to promote the growth and development of rice. two rhizobium sp. isolates (rpr11 and 5p1) were used and their facility to grow on different carbon sources, ph, and salinity levels was determined. the effect of the inoculation of these bacteria on the growth and yield of rice was evaluated under controlled, greenhouse, and field conditions. both isolates grew on mannitol, glycerol, maltose, and fructose at the highest concentrations of nacl (1.0, 1.5 and 2.0%). the isolate 5p1 grew at all evaluated ph levels, especially at ph 5.0 and ph 8.0. the inoculation of both isolates increased the plant biomass and the potassium content. the plants inoculated with 5p1 had the highest contents of nitrogen, total chlorophyll, carbohydrates and proteins, and grain yield. this study is the first in cuba that shows the beneficial effect of rhizobium inoculation on the physiology and yield of rice. la biofertilización de arroz con rhizobium incrementa el crecimiento y rendimiento del cultivo. sin embargo, en cultivares cubanos de arroz no se han observado tales evidencias. el objetivo de esta investigación fue tipificar dos aislamientos de rhizobium considerando el uso de diferentes fuentes de carbono, su tolerancia a condiciones de estrés y la capacidad de promover el crecimiento y el desarrollo del arroz. se emplearon dos aislamientos de rhizobium sp. (rpr11 y 5p1) y se determinó su capacidad para crecer en diferentes fuentes carbonadas, ph y niveles de salinidad. se evaluó el efecto de la inoculación de estas bacterias sobre el crecimiento y rendimiento del arroz en condiciones controladas, de invernadero y de campo. ambos aislamientos crecieron en manitol, glicerol, maltosa y fructosa y en las mayores concentraciones de nacl (1.0, 1.5, y 2.0%). el aislamiento 5p1 creció en todos los niveles de ph, especialmente en ph 5.0 y ph 8.0. la inoculación de ambos aislamientos incrementó la biomasa y el contenido de potasio en las plantas. las plantas inoculadas con 5p1 mostraron un mayor contenido de nitrógeno, clorofilas totales, carbohidratos y proteínas, y rendimiento del grano. este estudio es el primero en cuba que demuestra el efecto benéfico de la inoculación de rhizobium en la fisiología y el rendimiento del arroz. key words: rhizobium, grass, salinity, acidity, growth, yield. palabras clave: rhizobium, gramínea, salinidad, acidez, crecimiento, rendimiento. rhizospheric rhizobia with potential as biofertilizers from cuban rice cultivars rizobios rizosféricos con potencial como biofertilizantes a partir de cultivares cubanos de arroz ionel hernández-forte1, reneé pérez-pérez1*, maría caridad nápoles-garcía1, lázaro alberto maqueira-lópez1, and osmany rojan-herrera1 introduction rhizobia are bacteria that establish a symbiotic association with leguminous plants. as a result of complex molecular communication between the bacteria and the plant, nodules are formed on the roots or stem where rhizobia perform biological nitrogen fixation (taiz et al., 2015). however, some studies reveal the beneficial effects of rhizobia on non-leguminous plants such as corn (zea mays l.), lettuce (lactuca sativa), tomatoes (solanum lycopersicum) and wheat (triticum spp.) (garcía-fraile et al., 2012; flores-félix et al., 2013). furthermore, rhizobia have been also found associated with rice (oryza sativa l.) as rhizospheric and endophytic bacteria. the rhizobia-rice interaction differs in many ways from that established with leguminous plants. these differences are fundamentally related to gene induction, cell-cell signaling, the infection process, and bacteria distribution inside the vegetable tissue (chen et al., 2015; wu et al., 2018). bradyrhizobium, sinorhizobium, mesorhizobium, azorhizobium and rhizobium are rhizobia genera that have been mostly associated with rice. these microorganisms increase the growth of grass mainly by phytostimulation (production of indole acetic acid and gibberellins) and enhance physiological mechanisms such as photosynthesis (yanni https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.88907 79hernández-forte, pérez-pérez, nápoles-garcía, maqueira-lópez, and rojan-herrera: rhizospheric rhizobia with potential as biofertilizers from cuban rice cultivars et al., 2001; chi et al., 2005; chen & zhu, 2013). previous studies report that rhizobia inoculation increases rice yield, even with lower doses of nitrogen than those recommended (osorio filho et al., 2016, lemes dos santos et al., 2019). however, studies about the potential of rhizobia strains to obtain inoculants that increase rice yields in cuban cultivars and that decrease mineral fertilization are scarce. in cuba, rice is a prioritized crop since annual consumption is around 72 kg per capita, one of the highest in latin america (galán, 2017). however, imports are the main source for supplying the cereal in this country (fao, 2019). cuban rice cultivars inca lp-5 and inca lp-7 are widely distributed in the country (galán, 2017) due to their positive characteristics that ensure high grain yields and resistance to diseases. only four reports about the rhizobia/non-leguminous crop interactions have been reported for cuba. two of them showed the beneficial effect of rhizobia inoculation on the growth and yield of corn. however, the rhizobia used in these trials were isolated from legume nodules and not from the crop’s rhizosphere itself (pérez-pérez et al., 2019). the other two studies explored the rhizobia-rice interaction but did not show the effect of rhizobia inoculation on the physiology and yield of rice (hernández forte & nápoles garcía, 2017, 2019). therefore, cuban rice cultivar biofertilization with rhizobium could be an alternative for reducing contamination and improving rice yield production and soil fertility in the country. about 30% of cuban soils and 15% of the country’s agricultural area are affected by acidity and salinity, respectively. around 104,000 ha dedicated to rice cultivation in cuba are affected by salinity (mesa, 2003). to increase productivity, mineral fertilizers are irrationally used (goulding, 2016; toledo, 2016). the use of tolerant microorganisms for stressful soil conditions could be an alternative for decreasing the application of mineral fertilizers and increasing rice yields. this research aimed to typify two rhizobium isolates, considering the use of different carbon sources as a nutrient, their tolerance to stress conditions, and the ability to promote the growth and development of rice. materials and methods biological material we used two isolates, rpr11 and 5p1, belonging to the genus rhizobium (accession numbers: mt387213 and mt759831, respectively) from the bacteria collection of the laboratory of microbiology of the department of plant physiology and biochemistry at the national institute of agricultural sciences (inca), cuba. isolate rpr11 was obtained from rice cultivar inca lp-5 rhizoplane (hernández forte & nápoles garcía, 2017) and isolate 5p1 from rhizospheric soil of rice cultivar inca lp-7 plants. both cultivars were cultivated under f lood conditions, in a petroferric nodule ferruginous gleysol soil from pinar del río, cuba (hernández jiménez et al., 2015). the isolates were inoculated on 5 ml of yeast-mannitol (ym) medium (vincent, 1970) and kept under shaking conditions at 150 rpm for 16 h at 30°c. the optical density (od) (λ = 600 nm) of the inoculum was adjusted to 0.05. certified rice seed cultivars inca lp-5 and inca lp-7 were used in inoculation tests under controlled and greenhouse conditions. seeds were disinfected and pregerminated with 70% ethanol for 5 min and 6% (v/v) sodium hypochlorite for 30 min. then, they were washed ten times with sterile distilled water, put onto plates with water agar medium (0.8%, m/v), and incubated at 30oc for 3 d in the dark (hernández forte & nápoles garcía, 2019). rhizobium sp. growth on different carbon sources several multiplication tactics were carried out with the rhizobium isolates. microbial growth was determined in tubes with 4.5 ml of ym medium and in four variants where mannitol was replaced by maltose, lactose, glycerol and fructose (10 g l-1). every medium was inoculated with 500 µl of inocula and incubated in a thermostated shaker (heidolph-unimax-2010, schwabach, germany) at 150 rpm and 30ºc for 24 h. the od (λ = 600 nm) was measured every 2 h for 24 h. five replicates of each isolate were used in each culture medium with different carbon sources. rhizobium sp. growth at different ph and salinity levels tubes containing 4.5 ml of ym medium with three ph levels (4.0, 5.0, and 8.0) and three concentrations of sodium chloride (1.0%, 1.5%, and 2.0%) were used. the tubes were inoculated with 500 µl of inocula and incubated at 150 rpm at 30ºc. yeast-mannitol medium with ph 6.8 and 0.01% sodium chloride (vincent, 1970) was used as a positive control. the inocula od (λ = 600 nm) with different ph levels was determined every 2 h for 16 h, whereas the readings of inoculum with different concentrations of sodium chloride were performed every 2 h for 24 h. the ph and salinity of the culture medium were not controlled during the evaluation period. three replicates were used for each isolate and for each ph and salinity condition. 80 agron. colomb. 39(1) 2021 effect of rhizobium sp. inoculation on rice growth in vitro growth conditions disinfected and pre-germinated rice seeds were placed in pots with 0.21 kg of non-sterilized petroferric nodule ferruginous gleysol soil. three seeds were placed in each pot. the chemical characterization of the soil showed a slightly acidic ph, medium organic matter content, high levels of phosphorus, adequate contents of calcium, magnesium, and sodium (hernández et al., 2015), and a low potassium level (paneque pérez et al., 2010) (tab. 1). rice seedlings of cultivars inca lp-5 and inca lp-7 were inoculated with 300 µl of rhizobium sp. isolates rpr11 and 5p1 at 5x109 colony-forming units (cfu) ml-1. rice seedlings inoculated with sterile ym medium were considered as a negative control. ten pots were used for each treatment in a completely randomized design. the pots were placed in trays containing diluted hoagland nutrient solution (1:2). the plants were grown in a 12 h light/12 h dark photoperiod at 26°c/22°c (day/night) and 70% relative humidity. at 7 d after inoculation (dai), two plants were removed leaving only one plant per pot. at 50 dai the following variables were evaluated: plant height (cm), root length (cm), shoot dry weight (g), and root dry weight (g). the content of n, p and k in shoots and roots (%) was also determined from three samples of 0.2 g of the dry weight of each plant part per treatment. the samples were digested with sulfuric acid (h2so4) and the color was subsequently developed with nessler’s reagent to determine the n content and with molybdenum blue for p and k (paneque pérez et al., 2010). greenhouse conditions pots containing 1.2 kg of non-sterilized petroferric nodule ferruginous gleysol soil were used. the inoculation of the seedlings was carried out similarly to the test under controlled conditions. two control treatments were used in the experiment. the negative control consisted of seedlings inoculated with sterile ym medium. as a positive control, the herbaspirillum seropedicae z67 strain was inoculated at the same volume and concentration as rhizobium. six pots were used for each treatment in a completely randomized design. the plants were irrigated every other day with running water. two plants were removed 7 dai, leaving one plant per pot. at 70 dai, the following variables were evaluated: plant height (cm), root length (cm), shoot dry weight (g), and root dry weight (g). the relative index of total chlorophyll content (spad) was measured in the f lag leaf and other randomly chosen leaves, using a chlorophyll reader (spad-502, konica minolta, china). the total soluble carbohydrates (mg g-1) were determined by the anthrone technique (leyva et al., 2008) and proteins (µg g-1 fresh weight) were quantified by the microlowry method (sun, 1994) in leaves and roots. in all cases, six replicates were evaluated per treatment. field trial a field experiment was carried out at the basic technological-scientific unit “los palacios” in pinar del rio, cuba (22°44’ n, 83°45’ w). the experimental area has petroferric nodule ferruginous gleysol soil (hernández et al., 2015) with the following chemical properties: ph (in water) of 6.46, 2.86% organic matter, 46.80 mg kg-1 of p2o5 and 0.18 cmolc kg-1 of k+. rice plants were obtained from certified inca lp-7 rice seeds. the seeds were sown in plastic trays (60 cm length x 30 cm width x 3 cm depth) with a 5400 cm3 mixture of petroferric nodule ferruginous gleysol soil and organic matter (1:1). triple superphosphate (27 g m2), urea (7 g m2) and potassium chloride (4 g m2) were applied to the mixture. after 5, 10 and 15 d, urea and potassium chloride were applied again at the same concentration. one thousand six hundred plants were cultivated in each tray and irrigation was carried out with permanent watering. fifty plants were collected at 28 d, and the roots were embedded into the inoculum base of the selected rhizobium strain (5 x 109 cfu ml-1) for 10 min. non-inoculated plants were used as a negative control of the experiment. the plants were taken to the plots (total area of 9 m2) and sowing was carried out with one plant per node, leaving 25 cm between plants. before transplantation and 10 d after transplantation, 20% of the recommended nitrogen fertilization (ministerio table 1. chemical characteristics of petroferric nodule ferruginous gleysol soil used in inoculation of rice plants. ph (kcl) om (%) p2o5 (mg 100 g-1 soil) ca2+ mg2+ na+ k+ (cmolc kg -1) 6.57 + 0.27 3.05 +0.70 75.1 + 6.5 11.62 + 0.97 4.75 + 0.1 traces 0.80 + 0.02 om organic matter. 81hernández-forte, pérez-pérez, nápoles-garcía, maqueira-lópez, and rojan-herrera: rhizospheric rhizobia with potential as biofertilizers from cuban rice cultivars de la agricultura, 2014) was applied to the plants. plants with 100% mineral fertilizer (ministerio de la agricultura, 2014) were used as positive controls and non-inoculated and non-fertilized plants were used as an absolute control. a randomized block design with three replicates for each treatment was used. fifteen plants were randomly selected and the tiller number was determined at 35, 42, 50, 57, 63, 71, 78, 85, 92, 99 and 105 d after transplanting. at 105 d, plants were harvested and the number of filled grains per panicle, the weight of 1000 grains (g), and yield (t ha-1) (14% grain moisture) were determined. statistical analysis absorbance values obtained in the growth tests and multiplication dynamics at different carbon sources, ph levels, and salinity, as well as the data from the inoculation tests under controlled and greenhouse conditions were subjected to the normality test (bartlett test) and homogeneity of variance (kolmogorov-smirnov test). a simple classification analysis of variance was applied with the tukey hsd (inoculation assay under controlled and greenhouse conditions) or duncan (assay under field conditions) mean comparison tests for p<0.05. the statgraphic plus program version 5.0 was used for statistical processing of the data and microsoft excel 2010 for its representation. results rhizobium uses different carbon sources as nutrients the results showed that isolate rpr11 growth in glycerol was lower than in the rest of the carbon sources at 8 h. however, the isolate showed increased growth in this alcohol after 20 h. the isolate rpr11 showed lower growth in maltose and fructose than in mannitol from 12 h to 20 h after which no differences were found between mannitol and fructose (fig. 1a). f time (h) o d ( 60 0 nm ) d time (h) o d ( 60 0 nm ) b time (h) o d ( 60 0 nm ) 0 4 8 12 16 20 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 e time (h) o d ( 60 0 nm ) salinity 0 2 6 10 14 18 224 8 12 16 20 24 0 2 6 10 14 18 224 8 12 16 20 24 c time (h) o d ( 60 0 nm ) ph 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1.0 a time (h) o d ( 60 0 nm ) carbon sources 0 4 8 12 16 20 24 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 4.0 5.0 6.8 8.0 1.0 %0.01 % 1.5 % 2.0 % mannitol fructose maltose glycerol figure 1. multiplication dynamics of isolates rpr11 (a, c, e) and 5p1 (b, d, f) in medium with different carbon sources, ph and nacl concentrations. the data points and bars represent the means and standard errors of the mean from three replicates at each sampling time (tukey hsd p<0.05, n = 3). od optical density. 82 agron. colomb. 39(1) 2021 mannitol and glycerol caused the highest growth of isolate 5p1 at 4 h. however, the bacteria increased the growth in fructose and maltose after 8 h. this isolate showed higher growth in fructose, maltose, and glycerol than in mannitol after 12 h. no differences were observed in the growth of 5p1 in fructose and maltose from 16 h to 20 h. this isolate showed greater growth in fructose than in the rest of the carbon sources at 24 h (fig. 1b). it can be summarized that both isolates can use mannitol, glycerol, maltose, and fructose as carbon sources. rhizobium isolates tolerate acidity, basicity, and salinity conditions in the medium the isolate rpr11 showed the highest growth at ph 6.8 after 6 h. however, no differences were observed between ph 6.8 and ph 5.0 between 12 h and 14 h. the bacteria did not grow at ph 4.0 (fig. 1c). the isolate 5p1 grew at the lowest ph levels, although this isolate could multiply at all the tested phs. the most acidic condition allowed a better growth of this bacterium (fig. 1d). regarding the dynamics at different salinity levels, isolate rpr11 showed higher growth in 1.0% and 1.5% of nacl than did the control treatment from 12 h. similar behavior was observed after 14 h, when the isolate had the greatest growth at 1.0%, 1.5% and 2.0%. the lowest bacterial growth occurred at 2.0% nacl, from 6 h to 10 h. however, this isolate had the greatest growth in the last two hours of the assay (fig. 1e). the isolate 5p1 showed a similar performance with increased growth in the most saline media after 10 h. no differences were displayed in the media with 1.0%, 1.5% and 2.0% of nacl from 12 to 24 h (fig. 1f). rhizobium promotes the growth of rice plants under in vitro, greenhouse and field conditions under controlled conditions, an inoculation assay was carried out to determine the effect of inoculation with isolates rpr11 and 5p1 on rice plant growth. the results showed that plants inoculated with isolates rpr11 and 5p1 increased the root and shoot dry weight, respectively (tab. 2). the inoculation of rhizobium sp. isolates increased the nutrient content in the shoot of rice plants (fig. 2). plants inoculated with isolate rpr11 showed an increase in the potassium content (fig. 2a), while those treated with 5p1 showed a higher nitrogen and potassium content than non-inoculated rice plants (fig. 2b). on the other hand, the results of the inoculation assay with the isolate 5p1 on the cultivar inca lp-7 under greenhouse conditions showed that the inoculation increased plant height, root length, shoot dry weight, and relative index of total chlorophyll, total soluble carbohydrates, and total soluble protein contents (fig. 3, tab. 3). the plant inoculation with 5p1 and h. seropedicae z67 produced a similar beneficial effect on rice growth (fig. 3, tab. 3). however, the plants inoculated with 5p1 showed a higher total carbohydrate content in leaves than plants inoculated with the reference strain h. seropedicae z67. inoculation with 5p1 under field conditions showed a higher tiller number than the absolute control plants. fertilized plants showed the highest tiller number at all evaluation levels (fig. 4). a a a a a aa aa aa b a a ab b b a a a a a a n ut ri en t c on te nt ( % ) b n p k n p k rootshoot n ut ri en t c on te nt ( % ) a 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 n p k n p k rootshoot control 5p1control rpr11 figure 2. effect of rpr11 and 5p1 inoculation on the nutrient content of o. sativa l. a) cv. inca lp-5 and b) inca lp-7, respectively, at 50 d after inoculation (dai) under controlled conditions. the bars represent the means + the standard errors of the mean from nine shoot and root nutrient content sample replicates according to the tukey hsd test (p<0.05, n = 9). 83hernández-forte, pérez-pérez, nápoles-garcía, maqueira-lópez, and rojan-herrera: rhizospheric rhizobia with potential as biofertilizers from cuban rice cultivars figure 4. tiller number of o. sativa l. cv. inca lp-7 from 35 to 105 d after transplanting under field conditions. the absolute control treatment corresponded to non-inoculated plants with 50% mineral fertilization. the fertilized treatment corresponded to plants treated with mineral fertilization following the instructions of the ministerio de la agricultura (2014). the data points and bars are the means and standard errors of the mean from 15 replicates at each sampling time according to the tukey hsd test (p<0.05, n = 15). table 2. effect of rpr11 and 5p1 inoculation on o. sativa l. cv. inca lp-5 and inca lp-7 growth at 50 d after inoculation (dai) under controlled conditions. treatments height (cm) root length (cm) shoot dry weight (g) root dry weight (g) inca lp-5 control 53.2 + 1.3 a 25.2 + 1.2 a 0.61 + 0.03 a 0.33 + 0.02 b rpr11 52.5 + 1.4 a 25.0 + 1.1 a 0.69 + 0.05 a 0.40 + 0.03 a inca lp-7 control 59.3 + 1.9 a 22.5 + 2.0 a 0.33 + 0.04 b 0.19 + 0.03 a 5p1 62.1 + 1.4 a 24.7+ 2.1 a 0.43 + 0.02 a 0.23 + 0.02 a control plants were inoculated with sterile yeast-mannitol medium. means with the same letter in the same column are not statistically different according to the tukey hsd test (p<0.05, n = 10). a a b b ab a ab a b a ab b (g ) b (c m ) a control z675p1control z675p1 0 10 20 30 40 50 plant height root length shoot dry weight root dry weight 0 0.5 1.0 1.5 2.0 figure 3. effect of 5p1 and h. seropedicae z67 (reference strain) inoculation on a) plant height and root length and b) shoot dry weight and root dry weight of o. sativa l. cv inca lp-7, 70 d after inoculation (dai) under greenhouse conditions. the bars represent the means + the standard errors of the mean from six sample replicates (tukey hsd p<0.05, n = 6). table 3. effect of 5p1 and h. seropedicae z67 inoculation on chlorophyll, carbohydrate, and protein contents of o. sativa l. cv inca lp-7, at 70 d after inoculation (dai) under greenhouse conditions. treatments chlorophyll (spad) total soluble carbohydrates (mg g-1) total soluble proteins (µg g-1) leaf leaf root control 24.1 + 0.4 b 1.93 + 0.04 b 23.20 + 0.46 b 6.39 + 0.22 b h. seropedicae z67 26.2 + 0.6 a 1.90 + 0.08 b 30.32 + 0.46 a 8.71 + 0.46 a 5p1 27.2 + 1.4 a 2.36 + 0.07 a 32.37 + 0.98 a 7.83 + 0.33 a control plants were inoculated with sterile yeast-mannitol medium. spad relative index of total chlorophyll content. means with the same letter in the same column are not statistically different according to the tukey hsd test (p<0.05, n = 6). ti lle r nu m be r days after transplanting absolute control fertilized 5p1 35 42 50 57 63 71 78 85 92 99 105 0 5 10 15 20 25 30 35 84 agron. colomb. 39(1) 2021 the maximum tiller number of fertilized plants inoculated with 5p1 was observed at 71 d after transplanting, while in the absolute control plants it occurred at 78 d. rice tillering decreased in all treatments and remained constant from 99 to 105 d after transplanting. no differences were observed in the weight of 1000 grains between treatments. however, plants inoculated with 5p1 increased the number of filled grains per panicle and the grain yield by more than 80% compared to the control. the fertilizer treatment allowed the greatest increases of filled grains per panicle and grain yield (tab. 4). discussion rhizobium sp. isolates rpr11 and 5p1 are able to use different carbon sources, tolerate stress conditions, and promote growth of rice plants. nutritional studies of microorganisms are essential for designing culture media that meets their physiological needs, allowing a greater multiplication of the active ingredient in the inoculum. viability, effectiveness, and efficiency are the most important characteristics of these bioproducts (praveen biradar & santhosh, 2018). the rhizobia inoculum requires a minimum bacterial concentration of 108 cfu ml-1 or g-1 (de gregorio et al., 2017). the carbon source choice is essential to increase bacterial growth and keep its viability in the inoculum. this is especially relevant for heterotrophic bacteria such as rhizobia (zafar et al., 2017). the results showed the versatility of two rhizobium sp. isolates for growing in four carbon sources. it has been reported that rhizobia strains isolated from wild legumes (genista microcephala and argyrolobium unif lorum) grow in different sugars as a carbon source (dekak et al., 2018). the use of different sugars as carbon and energy sources constitutes advantages for the bacteria since they can survive saprophytically to compete in the rhizosphere colonization. the multiplication dynamics suggest that rhizobium sp. isolates differ in their ability to use carbon sources, regardless of the fact that both belong to the rhizobium sp. group. this is especially evident when bacterial growth was compared in the glycerol, maltose and fructose. several bacteria prefer some sugars over others as carbon sources, since they have the necessary enzymes to oxidize them in the culture medium. recent studies show the diversity of rhizobium strains for using different carbon sources (degefu et al., 2018; dekak et al., 2018). the growth of isolates 5p1 and rpr11 in fructose and maltose as carbon sources offers the possibility of using relatively cheap raw materials to replace mannitol, the main component of the ym medium. the use of refined sugar, which is rich in fructose, could be an alternative for the industrial production of inocula with both rhizobia isolates. chemical or enzymatic processing of starch as the main reserve material in plants constitutes a maltose source for this purpose (wang et al., 2015). acidity and salinity affect rhizobia viability and the infection and colonization processes (plá & cobos-porras, 2015; shahid et al., 2018). however, inoculation with tolerant rhizobia improves the establishment of some crops in forest areas and perennial legumes such as pigeon pea (cajanus cajan) (manet et al., 2016; sethi et al., 2019). most rhizobia grow optimally at a ph of 6-7. the methods used to isolate these bacteria confirm it (koskey et al., 2018). therefore, it is expected that the growth of both studied rhizobium isolates would be lower at acidic ph than at ph 6.8. however, the growth of isolates rpr11 and 5p1 at ph 5.0 and the isolate 5p1 at ph 4.0 demonstrates their tolerance to acidity. usually, rhizobium is a bacterium that acidifies the culture medium as it grows, and the ph of the culture medium may decrease with its growth. therefore, isolates such as 5p1 could have higher tolerance to acidity conditions. recent studies show the ability of rhizobium to live under acid conditions (pádua oliveira et al., 2017; tullio et al., 2019). table 4. effect of 5p1 inoculation and mineral fertilization on 1000 seed weight and crop yield of o. sativa l. cv. inca lp-7, at 105 d after transplanting under field conditions. treatments grains filled per panicle 1000 grain weight (g) grain yield (t ha-1) increase (absolute control) (%) absolute control 30.8 + 0.9 c 29.9 + 0.8 a 1.0 + 0.1 c fertilized 111.7 + 2.5 a 29.2 + 0.4 a 7.7 + 0.2 a 87.0 5p1 103.5 + 1.8 b 28.2 + 0.8 a 6.4 + 0.1 b 84.4 absolute control non-inoculated and non-fertilized plants. fertilized plants 100% mineral fertilization, according to the instructions of the ministerio de la agricultura (2014). means with the same letter in the same column are not statistically different according to the duncan test (p<0.05, n = 15). 85hernández-forte, pérez-pérez, nápoles-garcía, maqueira-lópez, and rojan-herrera: rhizospheric rhizobia with potential as biofertilizers from cuban rice cultivars the synthesis of acid shock proteins and lipopolysaccharides and the proton exclusion to extracellular space explains the ability of bacteria to survive and multiply under acidic conditions (geddes et al., 2014; hawkins et al., 2017). this constitutes an additional advantage that allows plant growth-promoting bacteria (pgpb) to compete during rhizosphere colonization. this advantage is especially relevant because of rhizosphere acidification due to organic acids and proton production from root exudates (conte & walker, 2011). the rhizobium genus produces acids in the culture medium (koskey et al., 2018) that could explain the growth of isolates rpr11 and 5p1 at ph 8. however, the results showed that these bacteria displayed greater growth at ph 5.0 than at ph 8.0. previous studies indicate a similar behavior of rhizobia strains from desmodium trif lorum nodules (bécquer et al., 2017). salinity tolerance was another trait identified in the studied rhizobium isolates. around 9.30 % of pinar del río soils, the origin of these isolates, are affected by salinity (1.0% of salts approximately) (mesa, 2003). in this research, the tolerance of two rhizobium isolates to different nacl concentrations (1.0, 1.5 and 2.0%) was studied. these concentrations are lower than those found in previous studies with rhizobia (cardoso et al., 2017; franzini et al., 2019; nohwar et al., 2019) but higher than those found in the studied soils. nacl is not the only salt that contributes to soil salinity (shao et al., 2019); however, it is used in many pgpb characterization studies to determine the salt bacteria tolerance in the culture medium (numan et al., 2018; jiang et al., 2020). salinity decreases the colonization of roots by rhizobia (tewari & sharma, 2020). however, rhizobia tolerant to salinity could survive, grow, and effectively associate with their plant hosts (yanni et al., 2016). this seems to be the case of isolate 5p1 that had the highest values of optical density when it was cultured at the highest concentration of nacl. tolerance to salinity may be due to a plasmidmediated resistance and salt resistance can be rapidly transferred from tolerant to sensitive bacteria (kajić et al., 2016). around 8000 ha dedicated to rice production in cuba are affected by salt excess, a factor that decreases crop yield (lamz piedra & gonzález cepero, 2013). this is an opportunity to establish biofertilization strategies with salinity-tolerant microorganisms such as 5p1 and rpr11. isolating rhizobium strains adapted to stressful conditions and increasing their concentration in these soils from their inoculation could have a positive ecological effect on ecosystems. isolate rpr11 increases the growth of rice plants of the cultivar inca lp-5 (hernández forte & nápoles garcía, 2019). so, in this research the effect of inoculation of this bacterium on the nutrient content of rice plants was determined. the positive contribution of isolate 5p1 inoculation on the plant rice cultivar inca lp-7 growth was shown for the first time. the acidity tolerance of both rhizobium sp. isolates could explain their establishment on the slightly acidic petroferric nodule ferruginous glaysol soil used, which is similar to the soil where both bacterial isolates originated (hernández forte & nápoles garcía, 2017). the non-sterilization of the soil used would suggest diverse interactions between the inoculated bacteria and the resident microbiota, which is a very important aspect in plant-microorganism interaction (čapek et al., 2018). growth promotion in non-leguminous plants such as rice, sorghum (sorghum bicolor), and corn (zea mays) when inoculated with rhizobia is already known (solaiman et al., 2011; bécquer et al., 2012; singh et al., 2013). the production of indole acetic acid, gibberellins, and vitamins of the b group are some mechanisms that rhizobacteria use to increase plant height, shoot dry weight, and root dry weight in rice plants (gopalakrishnan et al., 2015). some of these mechanisms could explain the positive effects of inoculation with isolates rpr11 and 5p1 in rice plants cv. inca lp-5 and inca lp-7, respectively. the increase of root dry weight in rice plants cv. inca lp-5 inoculated with isolate rpr11 under controlled conditions could have favored greater potassium absorption, mainly when its concentration was low in petroferric nodule ferruginous gleysol soil. the inoculation of rice plants with strains of rhizobia causes the modification of the roots, favoring the expanded root architecture (yanni & dazzo, 2015). this allows us to explore a larger reservoir of nutrients from the existing resources in the rhizosphere; and, thus, increase the absorption of nutrients and the dry weight of plants. previous research reports that rhizobium inoculation increases the nutrient content in plants since it promotes root growth and enhances the plant́ s ability to absorb it (osorio filho et al., 2016). this last case could be the mechanism used by isolate 5p1 which increased the potassium and nitrogen content in the rice shoot without promoting root growth. taiz et al. (2015) report that chlorophyll synthesis is closely related to nitrogen availability in soil and to the 86 agron. colomb. 39(1) 2021 plant’s ability to absorb it. therefore, the increase of the nitrogen content in the shoot of rice plants cv. inca lp-7 inoculated with isolate 5p1 could explain the increase of the chlorophyll content. a higher content of these molecules enhances photosynthesis, allowing the synthesis of carbohydrates (degiovanni et al., 2010), an effect shown with the inoculation of isolate 5p1 in rice plants cv. inca lp-7 under greenhouse conditions. the enhancement of photosynthesis is one of the main mechanisms that explains the growth promotion of rice inoculated with rhizobium (chi et al., 2010). photosynthesis also inf luences the synthesis of carbohydrates to provide a reduction power for nitrogen assimilation (degiovanni et al., 2010). the positive effect of isolate 5p1 inoculation on the chlorophyll content and nitrogen absorption could explain the increase in the content of total soluble protein in rice plants. the proteomic analyses show that the inoculation of rice plants with rhizobia induces the production of plant proteins that contribute to a better yield compared to non-inoculated plants (chi et al., 2010). the nitrogen from the decomposition of soil organic matter enhanced with 5p1 could be one possible source of nitrogen that rice plants use to increase protein synthesis in leaves and roots. previous studies demonstrate the positive effect of rhizobia inoculation as nitrogen-fixing bacteria on plant growth and yield. the inoculation of some rhizobium strains allows an increase of dry matter in rice shoots with a decrease of 40% of the nitrogen dose (osorio filho et al., 2016; lemes dos santos et al., 2019). therefore, the fixed nitrogen could also be another nitrogen source for rice plants inoculated with rhizobium sp. isolate 5p1. regarding the effects of 5p1 inoculation on rice production areas in cuba, the number of panicles and filled grains per panicle depends on the number of effective tillers, parameters that constitute some of the components that explain rice yield (degiovanni et al., 2010). therefore, the positive effect on the number of tillers could explain the increase in grain yield obtained in plants inoculated with isolate 5p1. in rice, tillering requires high amounts of nitrogen (degiovanni et al., 2010). this explains why fertilized treatment had the highest number of tillers and, therefore, the highest yield. although the application of low doses of chemical fertilizer and the inoculation with the 5p1 strain did not surpass the fertilized treatment in any of the evaluated variables, they surpassed the control treatment. similar results are described by yanni and dazzo (2010) who obtain a higher tillering in plants fertilized with n-fertilizers compared to the treatments inoculated with rhizobia. however, the combination of both treatments was even more effective. previous research confirms that the application of pgpb such as bacillus, pseudomonas and rhizobium to rice and wheat (triticum aestivum l.) increases the tiller number and yields with low nitrogen fertilization under field conditions (tan et al., 2015; gusain & sharma, 2019; saber & qader khursheed, 2020). the effect of mesorhizobium sp. inoculation on rice has been previously studied. one study determined that the inoculation with this bacterium does not produce statistical differences between the control and inoculation treatments in the number of grains per panicle and grain yield when 60 kg ha-1 were used (hahn et al., 2016). other authors report that mesorhizobium sp. associated with the recommended nitrogen dose provides the same rice grain yield as the recommended crop dose (lemes dos santos et al., 2019). rice plants inoculated with isolate 5p1 allowed a higher number of grains per panicle than those obtained with mesorhizobium sp. the action of pgpbs on rice plants is variable since several factors may contribute to the different responses of rice to pgpbs inoculation, such as the bacterial strain, edaphoclimatic conditions, and the specificity of the plant genotype (buzo et al., 2019). yanni and dazzo (2015) reported lower means of increased yield in five rice cultivars inoculated with rhizobium leguminosarum bv. trifolii than those obtained with isolated 5p1 in rice cv. inca lp-7. these authors also emphasize the importance of looking for adequate concentrations of n-fertilizers and inoculum to ensure a balanced supply of nitrogen, since an excess of this element favors the overproduction of extra non-reproductive tillers that do not contribute to rice yield. therefore, the results of this study show the potential of the isolate 5p1 as promising bacteria for making a biofertilizer to inoculate rice, especially under acidity and salinity conditions. conclusions this research revealed the potential of rhizobium sp. associated with a cuban rice cultivar to use multiple carbon sources as nutrients to tolerate acidity, basicity and salinity conditions and promote rice growth. this study is the first in cuba to show the beneficial effect of rhizobium inoculation on the physiology, growth and yield of a cuban rice cultivar. 87hernández-forte, pérez-pérez, nápoles-garcía, maqueira-lópez, and rojan-herrera: rhizospheric rhizobia with potential as biofertilizers from cuban rice cultivars author’s contributions ihf formulated the overarching research goals and aims, developed the methodology, created the models, validated the overall replication/reproducibility of results/experiments and other research outputs, conducted the research process, and created and/or presented the published work, specifically the initial draft (including substantive translation). ihf and orh curated the data for initial and later reuse. ihf and laml performed the experiments or data/evidence collection. rpp implemented the computer programs and the statistical, mathematical, computational, or other formal techniques to analyze or synthesize study data. mcng and rpp performed the critical review, commentary, or revision of the manuscript. mcng led and managed the research activity planning and execution and acquired the financial support for the project leading to this publication. literature cited bécquer, c. j., ávila, u., galdo, y., quintana, m., álvarez, o., puentes, a., medinilla, f., & mirabal, a. (2017). selection of bradyrhizobium sp. isolates due to their effect on maize under agricultural drought conditions in sancti spíritus, cuba. cuban journal of agricultural science, 51(1), 129–138. bécquer granados, c. j., nápoles gómez, j. a., álvarez, o., ramos, y., quintana, m., & galdo, y. (2012). respuesta de diferentes variedades de cereales a la inoculación con bradyrhizobium sp. revista mexicana de ciencias agrícolas, 3(1), 187–200. https:// doi.org/10.29312/remexca.v3i1.1493 buzo, f. s., garé, l. m., arf, o., portugal, j. r., meirelles, f. c., & garcia, n. f. s. (2019). interaction between thidiazuron and azospirillum brasilense on yield characteristics and productivity of rice. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 23(4), 244–249. https://doi.org/10.1590/1807-1929/ agriambi.v23n4p244-249 čapek, p., manzoni, s., kaštovská, e., wild, b., diáková, k., bárta, j., schnecker , j., biasi, c., martikainen, p. j., alves , r. j. e., guggenberger, g., gentsch, n., hugelius, g., palmtag, j., mikutta, r., shibistova, o., urich, t., schleper, c., richter, a., & šantrůčková, h. (2018). a plant–microbe interaction framework explaining nutrient effects on primary production. nature, ecology and evolution, 2(10), 1588–1596. https://doi. org/10.1038/s41559-018-0662-8 cardoso, a. a., andraus, m. p., de oliveira borba, t. c., garcia martin-didonet, c. c., & de brito ferreira, e. p. (2017). characterization of rhizobia isolates obtained from nodules of wild genotypes of common bean. brazilian journal of microbiology, 48(1), 43–50. https://doi.org/10.1016/j.bjm.2016.09.002 chen, c., & zhu, h. (2013). are common symbiosis genes required for endophytic rice-rhizobial interactions? plant signaling and behavior, 8(9), article e25453. https://doi.org/10.4161/ psb.25453 chen, x., miché, l., sachs, s., wang, q., buschart, a., yang, h. y., vera cruz, c. m., hurek, t., & reinhold‐hurek, b. (2015). rice responds to endophytic colonization which is independent of the common symbiotic signaling pathway. new phytologist, 208(2), 531–543. https://doi.org/10.1111/nph.13458 chi, f., shen, s., cheng, h., jing, y., yanni, y. g., & dazzo, f. b. (2005). ascending migration of endophytic rhizobia, from roots to leaves, inside rice plants and assessment of benefits to rice growth physiology. applied and environmental microbiology, 71(11), 7271–7278. https://doi.org/10.1128/ aem.71.11.7271-7278.2005 chi, f., yang, p., han, f., jing, y., & shen, s. (2010). proteomic analysis of rice seedlings infected by sinorhizobium meliloti 1021. proteomics, 10(9), 1861–1874. https://doi.org/10.1002/ pmic.200900694 conte, s. s., & walker, e. l. (2011). transporters contributing to iron trafficking in plants. molecular plant, 4(3), 464–476. https:// doi.org/10.1093/mp/ssr015 de gregorio, p. r., michavila, g., muller, l. r., de souza borges, c., pomares, m. f., de sá, e. l. s., pereira, c., & vincent, p. a. (2017). beneficial rhizobacteria immobilized in nanofibers for potential application as soybean seed bioinoculants. plos one, 12(5), article e0176930. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0176930 degefu, t., wolde-meskel, e., adem, m., fikre, a., amede, t., & ojiewo, c. (2018). morphophysiological diversity of rhizobia nodulating pigeon pea (cajanus cajan l. millsp.) growing in ethiopia. african journal of biotechnology, 17(6), 167–177. https://doi.org/10.5897/ajb2017.16338 degiovanni, v., berrío, l. e., & charry, r. e. (2010). origen, taxonomía y morfología de la planta de arroz (oryza sativa l.). in v. degiovanni, c. p. martínez, & f. motta (eds.), producción eco-eficiente del arroz en américa latina (pp. 35–59). centro internacional de agricultura tropical. dekak, a., chabi, r., menasria, t., & benhizia, y. (2018). phenotypic characterization of rhizobia nodulating legumes genista microcephala and argyrolobium unif lorum growing under arid conditions. journal of advanced research, 14, 35–42. https:// doi.org/10.1016/j.jare.2018.06.001 fao. (2019). food outlook: biannual report on global food markets. food and agriculture organization of the united nations. http://www.fao.org/3/ca6911en/ca6911en.pdf flores-félix, j. d., menéndez, e., rivera, l. p., marcos-garcía, m., martínez-hidalgo, p., mateos, p. f., martínez-molina, e., velázquez, m. d. l. e., garcía-fraile, p., & rivas, r. (2013). use of rhizobium leguminosarum as a potential biofertilizer for lactuca sativa and daucus carota crops. journal of plant nutrition and soil science, 176(6), 876–882. https://doi. org/10.1002/jpln.201300116 franzini, v. i., azcón, r., ruiz-lozano, j. m., & aroca, r. (2019). r hizobial symbiosis modif ies root hydraulic properties in  bean plants under  non-stressed and  salinity-stressed conditions. planta, 249, 1207–1215. https://doi.org/10.1007/ s00425-018-03076-0 galán, a. i. (2017, march 28). mayor producción de semillas para asegurar el programa de alimentos en cuba. ministerio de la agricultura de cuba. https://www.minag.gob.cu/node/167 garcía-fraile, p., carro, l., robledo, m., ramírez-bahena, m. h., flores-félix, j. d., fernández, m. t., mateos, p. f., rivas, r., https://doi.org/10.29312/remexca.v3i1.1493 https://doi.org/10.29312/remexca.v3i1.1493 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v23n4p244-249 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v23n4p244-249 https://doi.org/10.1038/s41559-018-0662-8 https://doi.org/10.1038/s41559-018-0662-8 https://doi.org/10.4161/psb.25453 https://doi.org/10.4161/psb.25453 https://doi.org/10.1111/nph.13458 https://doi.org/10.1128/aem.71.11.7271-7278.2005 https://doi.org/10.1128/aem.71.11.7271-7278.2005 https://doi.org/10.1002/pmic.200900694 https://doi.org/10.1002/pmic.200900694 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0176930 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0176930 https://doi.org/10.1002/jpln.201300116 https://doi.org/10.1002/jpln.201300116 https://doi.org/10.1007/s00425-018-03076-0 https://doi.org/10.1007/s00425-018-03076-0 88 agron. colomb. 39(1) 2021 igual, j. m., martínez-molina, e., peix, a., & velázquez, e. (2012). rhizobium promotes non-legumes growth and quality in several production steps: towards a biofertilization of edible raw vegetables healthy for humans. plos one, 7(5), article e38122. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0038122 geddes, b. a., gonzález, j. e., & oresnik, i. j. (2014). exopolysaccharide production in response to medium acidification is correlated with an increase in competition for nodule occupancy. molecular plant-microbe interactions, 27(12), 1307–1317. https://doi.org/10.0.4.70/mpmi-06-14-0168-r gopalakrishnan, s., sathya, a., vijayabharathi, r., varshney, r. k., gowda, c. l. l., & krishnamurthy, l. (2015). plant growth promoting rhizobia: challenges and opportunities. 3 biotech, 5, 355–377. https://doi.org/10.1007/s13205-014-0241-x goulding, k. w. t. (2016). soil acidification and the importance of liming agricultural soils with particular reference to the united kingdom. soil use and management, 32(3), 390–399. https:// doi.org/10.1111/sum.12270 gusain, y. s., & sharma, a. k. (2019). pgprs inoculations enhances the grain yield and grain nutrient content in four cultivars of rice (oryza sativa l.) under field condition. journal of pharmacognosy and phytochemistry, 8(1), 1865–1870. hahn, l., de sá, e. l. s., osório filho, b. d., machado, r. g., damasceno, r. g., & giongo, a. (2016). rhizobial inoculation, alone or coinoculated with azospirillum brasilense, promotes growth of wetland rice. revista brasileira de ciência do solo, 40, article e0160006. https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20160006  hawkins, j. p., geddes, b. a., & oresnik, i. j. (2017). succinoglycan production contributes to acidic ph tolerance in sinorhizobium meliloti rm1021. molecular plantmicrobe interactions, 30(12), 1009–1019. https://doi.org/10.1094/mpmi-07-17-0176-r hernández forte, i., & nápoles garcía, m. c. (2017). rizobios residentes en la rizosfera de plantas de arroz (oryza sativa l.) cultivar inca lp-5. cultivos tropicales, 38(1), 39–49. hernández forte,  i., & nápoles garcía, m. c. (2019). rhizobia promote rice (oryza sativa l.) growth: first evidence in cuba. in d. zúñiga, f. gonzález, & e. ormeño (eds.), microbial probiotics for agricultural systems: sustainability in plant and crop protection (pp. 155–168). springer nature. https://doi. org/10.1007/978-3-030-17597-9_10 hernández jiménez, a., pérez jiménez, j. m., bosch infante, d., & castro speck, n. (2015). clasificación de los suelos de cuba. instituto nacional de ciencias agrícolas. jiang, h., wang, t., chi, x., wang, m., chen, n., chen, m., pan, l., & qi, p. (2020). isolation and characterization of halotolerant phosphate solubilizing bacteria naturally colonizing the peanut rhizosphere in salt-affected soil. geomicrobiology journal, 37(2), 110–118. https://doi.org/10.1080/01490451.2019.1666195 kajić, s., hulak, n., & sikora, s. (2016). environmental stress response and adaptation mechanisms in rhizobia. agriculturae conspectus scientificus, 81(1), 15–19. koskey, g., mburu, s. w., kimiti, j. m., ombori, o., maingi, j. m., & njeru, e. m. (2018). genetic characterization and diversity of rhizobium isolated from root nodules of mid-altitude climbing bean (phaseolus vulgaris l.) varieties. frontiers in microbiology, 9, article 968. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00968 lamz piedra, a., & gonzález cepero, m. c. (2013). la salinidad como problema en la agricultura: la mejora vegetal una solución inmediata. cultivos tropicales, 34(4), 31–42. lemes dos santos, f., bonilha da silva, f., saccol de sá, e. l., vian, a. l., westphal muniz, a., & nunes dos santos, r. (2019). inoculation and co-inoculation of growth promoting rhizobacteria in irrigated rice plants. revista brasileira de ciências agrárias, 14(3), article e5665. leyva, a., quintana, a., sánchez, m., rodríguez, e. n., cremata, j., & sánchez, j. c. (2008). rapid and sensitive anthrone-sulfuric acid assay in microplate format to quantify carbohydrate in biopharmaceutical products: method development and validation. biologicals, 36(2), 134–141. https://doi.org/10.1016/j. biologicals.2007.09.001 manet, l., boyomo, o., ngonkeu, e. l. m., begoudé, a. d. b., & sarr, p. s. (2016). diversity and dynamics of rhizobial populations in acidic soils with aluminum and manganese toxicities in forest zones. international journal of agricultural research, innovation and technology, 6(2), 12–23. https://doi.org/10.3329/ ijarit.v6i2.31700 mesa, d. (2003). obtención de plantas resistentes a la salinidad para los suelos salinos cubanos. revista cubana de ciencia agrícola, 37(3), 217–226. ministerio de la agricultura. (2014). instructivo técnico del cultivo del arroz. agencia de cooperación internacional del japón, instituto de investigaciones de granos. nohwar, n., khandare, r. v., & desai, n. s. (2019). isolation and characterization of salinity tolerant nitrogen fixing bacteria from sesbania sesban (l) root nodules. biocatalysis and agricultural biotechnology, 21, article 101325. https://doi. org/10.1016/j.bcab.2019.101325 numan, m., bashir, s., khan, y., mumtaz, r., shinwari, z. k., khan, a. l., khan, a., & al-harrasi, a. (2018). plant growth promoting bacteria as an alternative strategy for salt tolerance in plants: a review. microbiological research, 209, 21–32. https:// doi.org/10.1016/j.micres.2018.02.003 osorio filho, b. d., binz, a., lima, r. f., giongo, a., & saccol de sá, e. l. (2016). promoção de crescimento de arroz por rizóbios em diferentes níveis de adubação nitrogenada. ciência rural, 46(3), 478–485. https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20141066 pádua oliveira, d., alves de figueiredo, m., lima soares, b., stivanin teixeira, o. h., dias martins, f. a., rufini, m., peixoto chain, c., pereira reis, r., ramalho de morais, a., de souza moreira, f. m., & bastos de andrade, m. j. (2017). acid tolerant rhizobium strains contribute to increasing the yield and profitability of common bean in tropical soils. journal of soil science and plant nutrition, 17(4), 922–934. https://doi. org/10.4067/s0718-95162017000400007 paneque pérez, v. m., calaña naranjo, j. m., calderón valdés, m., borges benítez, y., hernández garcía, t. c., & caruncho contreras, m. (2010). manual de técnicas analíticas para análisis de suelo, foliar, abonos orgánicos y fertilizantes químicos (1st ed.). ediciones inca. pérez-pérez, r., oudot, m., serrano, l., hernández, i., nápoles, m. c., sosa, d., & pérez-martínez, s. (2019). rhizospheric rhizobia identification in maize (zea mays l.) plants. agronomía https://doi.org/10.1094/mpmi-06-14-0168-r https://doi.org/10.1111/sum.12270 https://doi.org/10.1111/sum.12270 https://doi.org/10.1007/978-3-030-17597-9_10 https://doi.org/10.1007/978-3-030-17597-9_10 https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2007.09.001 https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2007.09.001 https://doi.org/10.3329/ijarit.v6i2.31700 https://doi.org/10.3329/ijarit.v6i2.31700 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101325 https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101325 https://doi.org/10.4067/s0718-95162017000400007 https://doi.org/10.4067/s0718-95162017000400007 89hernández-forte, pérez-pérez, nápoles-garcía, maqueira-lópez, and rojan-herrera: rhizospheric rhizobia with potential as biofertilizers from cuban rice cultivars colombiana, 37(3), 255–262. https://doi.org/10.15446/agron. colomb.v37n3.80189 plá, c. l., & cobos-porras, l. (2015). salinity: physiological impacts on legume nitrogen fixation. in s. sulieman, & l. tran (eds.), legume nitrogen fixation in a changing environment (pp. 35–65). springer international publishing. https://doi. org/10.1007/978-3-319-06212-9_3 praveen biradar, b. j., & santhosh, g. p. (2018). cell protectants, adjuvants, surfactant and preservative and their role in increasing the shelf life of liquid inoculant formulations of pseudomonas f luorescens. international journal of pure and applied bioscience, 6(4), 116–122. https://doi.org/10.18782/2320-7051.6821 saber, t., & qader khursheed, m. (2020). improvement of wheat quality and soil fertility by integrates chemical fertilizer with rhizobial bacteria. zanco journal of pure and applied sciences, 32(2), 178–191. https://doi.org/10.21271/zjpas.32.2.19 sethi, d., mohanty, s., & pattanayak, s. k. (2019). acid and salt tolerance behavior of rhizobium isolates and their effect on microbial diversity in the rhizosphere of redgram (cajanus cajan l.). indian journal of biochemistry and biophysics, 56, 245–252. shahid, s. a., zaman, m., & heng, l. (2018). soil salinity: historical perspectives and a world overview of the problem. in s. a. shahid, m. zaman, & l. heng (eds.), guideline for salinity assessment, mitigation and adaptation using nuclear and related techniques (pp. 43–53). springer open. https://doi. org/10.1007/978-3-319-96190-3_2 shao, h., chu, l., lu, h., qi, w., chen, x., liu, j., kuang, s., tang, b., & wong, v. (2019). towards sustainable agriculture for the salt‐affected soil. land degradation development, 30(5), 574–579. https://doi.org/10.1002/ldr.3218 singh, r., malik, n., & singh, s. (2013). impact of rhizobial inoculation and nitrogen utilization in plant growth promotion of maize (zea mays l.). nusantara bioscience, 5(1), 8–14. https:// doi.org/10.13057/nusbiosci/n050102 solaiman, a. r. m., hossain, g. m. a., & mia, m. a. b. (2011). effect of rhizobium on growth and biomass production of rice. bangladesh journal of microbiology, 28(2), 64–68. sun, s. s. m. (1994). methods in plant molecular biology and agricultural biotechnology; a laboratory training manual (1st ed.). asian vegetable research and development center. taiz, l., zeiger, e., moller, i. m., & murphy, a. (2015). plant physiology and development (6th ed.). sinauer associates. tan, k. z., radziah, o., halimi, m. s., khairuddin, a. r., & shamsuddin, z. h. (2015). assessment of plant growth-promoting rhizobacteria (pgpr) and rhizobia as multi-strain biofertilizer on growth and n2 fixation of rice plant. australian journal of crop science, 9(12), 1257–1264. tewari, s., & sharma, s. (2020). rhizobial exopolysaccharides as supplement for enhancing nodulation and growth attributes of cajanus cajan under multi-stress conditions: a study from lab to field. soil and tillage research, 198, article 104545. https:// doi.org/10.1016/j.still.2019.104545 toledo, m. (2016). manejo de suelos ácidos de las zonas altas de honduras: conceptos y métodos (1st ed.). instituto interamericano de cooperación para la agricultura. tullio, l. d., gomes, d. f., silva, l. p., hungria, m., & da silva batista, j. s. (2019). proteomic analysis of rhizobium freirei prf 81t reveals the key role of central metabolic pathways in acid tolerance. applied soil ecology, 135, 98–103. https://doi. org/10.1016/j.apsoil.2018.11.014 vincent, j. m. (1970). a manual for the practical study of root-nodule bacteria (1st ed.). blackwell scientific publications. wang, s., li, c., copeland, l., niu, q., & wang, s. (2015). starch retrogradation: a comprehensive review. comprehensive reviews in food science and food safety, 14(5), 568–585. https:// doi.org/10.1111/1541-4337.12143 wu, q., peng, x.,  yang, m., zhang, w., dazzo, f. b., uphoff, n., jing, y., & shen, s. (2018). rhizobia promote the growth of rice shoots by  targeting cell signaling, division and  expansion. plant molecular biology, 97, 507–523. https://doi.org/10.1007/ s11103-018-0756-3 yanni, y. g., & dazzo, f. b. (2010). enhancement of rice production using endophytic strains of rhizobium leguminosarum bv. trifolii in extensive field inoculation trials within the egypt nile delta. plant and soil, 336, 129–142. https://doi.org/10.1007/ s11104-010-0454-7 yanni, y. g., & dazzo, f. b. (2015). occurrence and ecophysiology of the natural endophytic rhizobium–rice association and translational assessment of its biofertilizer performance within the egypt nile delta. in f. j. de bruijn (ed.), biological nitrogen fixation (pp. 1125–1142). john wiley & sons, inc. https://doi. org/10.1002/9781119053095.ch111 yanni, y., rizk, r. y., abd el-fattah, f. k., squartini, a., corich, v., giacomini, a., de bruijn, f., rademaker, j., maya-flores, j., ostrom, p., vega-hernandez, m., hollingsworth, r. i., martínezmolina, e., mateos, p., velázquez, e., wopereis, j., triplett, e., umali-garcía, m., anarna, j. a., rolfe, b. g., ladha, j. k., hill, j., mujoo, r., ng, p. k., & dazzo, f. b. (2001). the beneficial plant growth-promoting association of rhizobium leguminosarum bv. trifolii with rice roots. australian journal of plant physiology, 28(9), 845–870. https://doi.org/10.1071/pp01069 yanni, y., zidan, m., dazzo, f., rizk, r., mehesen, a., abdelfattah, f., & elsadany, a. (2016). enhanced symbiotic performance and productivity of drought stressed common bean after inoculation with tolerant native rhizobia in extensive fields. agriculture ecosystems and environment, 232, 119–128. https:// doi.org/10.1016/j.agee.2016.07.006 zafar, m., ahmed, n., mustafa, g., zahir, z. a., & simms, e. l. (2017). molecular and biochemical characterization of rhizobia from chickpea (cicer arietinum). pakistan journal of agricultural sciences, 54(2), 373–381. https://doi.org/10.21162/ pakjas/17.5874 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n3.80189 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n3.80189 https://doi.org/10.1007/978-3-319-06212-9_3 https://doi.org/10.1007/978-3-319-06212-9_3 https://doi.org/10.18782/2320-7051.6821 https://doi.org/10.21271/zjpas.32.2.19 https://doi.org/10.1007/978-3-319-96190-3_2 https://doi.org/10.1007/978-3-319-96190-3_2 https://doi.org/10.1002/ldr.3218 https://doi.org/10.13057/nusbiosci/n050102 https://doi.org/10.13057/nusbiosci/n050102 https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2018.11.014 https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2018.11.014 https://doi.org/10.1007/s11103-018-0756-3 https://doi.org/10.1007/s11103-018-0756-3 https://doi.org/10.1007/s11104-010-0454-7 https://doi.org/10.1007/s11104-010-0454-7 https://doi.org/10.1002/9781119053095.ch111 https://doi.org/10.1002/9781119053095.ch111 https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.07.006 https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.07.006 https://doi.org/10.21162/pakjas/17.5874 https://doi.org/10.21162/pakjas/17.5874 received for publication: 26 january, 2021. accepted for publication: 26 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.92541 1 department of field crops, college of agriculture and forestry, university of mosul, mosul (iraq). * corresponding author: edu3ab@uomosul.edu.iq agronomía colombiana 39(2), 243-251, 2021 abstract resumen the experiment was conducted during the 2018 season at the research station of the college of agriculture and forestry (university of mosul, iraq) to investigate the effect of volcanic rock dust (vrd) (0, 125, 250 g m-2) and the fertilizer chelated iron fe-edta (0, 100, 200 mg l-1) on the bacteria rhizobium fabae, and the growth and yield of two broad bean (vicia faba l.) varieties, histal and aquadulce. a randomized complete block design was used with three replicates and least significant difference (lsd) to compare means at a significance level of 0.05. results showed that vrd 250 g m-2 obtained the highest significant mean for the following traits: leaf area index (lai), number of branches per plant, leaf contents of chlorophyll and total iron, number of effective bacteria nodules per plant, 100seed weight, plant yield, and percentage of protein in the seeds. on the other hand, 200 mg l-1 fe-edta obtained the highest significant mean of all the traits for both varieties, except for lai and number of branches per plant. the application of feedta per plant had no significant effect on the leaf content of chlorophyll for both varieties and the percentage of protein in the seeds for variety aquadulce. the interaction of vrd 250 g m-2 with 200 mg l-1 fe-edta achieved the highest significant average for all the traits, except for plant height. el experimento se llevó a cabo durante la temporada 2018 en la estación de investigación del college of agriculture and forestry (universidad de mosul, irak), para investigar el efecto del polvo de rocas volcánicas (prv) (0, 125, 250 g m-2) y el fertilizante hierro quelado fe-edta (0, 100, 200 mg l-1) sobre la bacteria rhizobium fabae y el crecimiento y rendimiento de dos variedades de haba (vicia faba l.), histal y aquadulce. se utilizó un diseño en bloques completos al azar con tres repeticiones y la diferencia mínima significativa (dms) para hacer una comparación entre las medias a un nivel de significancia de 0.05. los resultados mostraron que prv 250 g m-2 obtuvo la media significativa más alta para las siguientes características: índice de área foliar (iaf), número de ramas por planta, contenidos foliares de clorofila y hierro, número de nódulos bacterianos efectivos por planta, peso de 100 semillas, rendimiento de la planta, y porcentaje de proteína en las semillas. por otra parte, 200 mg l-1 fe-edta obtuvo la media significativa más alta de todas las características para ambas variedades, excepto para el iaf y el número de ramas por planta. la aplicación de fe-edta por planta no tuvo un efecto significativo sobre el contenido foliar de clorofila para ambas variedades ni sobre el porcentaje de proteína en las semillas para la variedad aquadulce. la interacción del prv 250 g m-2 con 200 mg l-1 fe-edta logró la media significativa más alta para todas las características, a excepción de la altura de la planta. key words: vicia faba l., iron fertilizers, chelated fe. palabras clave: vicia faba l., fertilizantes de hierro, hierro quelatado. effect of volcanic rock dust and fe-edta on the root nodule bacteria and the growth and yield of broad bean plants efecto del polvo de roca volcánica y fe-edta sobre las bacterias de los nódulos de las raíces y el crecimiento y rendimiento de plantas de haba omar abdulmawjood abdulqader1*, muthanna abdulbasit ali1, and moyassar mohammed aziz1 introduction the broad bean is one of the old-world crops; it was one of the first plants cultivated in the mediterranean basin (albala, 2007) and was an important part of the nutrition system of the countries located to the east of the mediterranean 6000 years b.c. (smartt, 1990). it is a winter crop that belongs to the fabaceae family (stuessy, 2009). the seeds of broad beans contain about 11% water, 50-58% carbohydrates, 25-50% protein, 2% lipids and mineral nutrients including manganese, phosphorus, magnesium, and iron (tull, 1997; lewis et al., 2005; duke, 2012). it is a rich source of nutrition for millions of people around the world (nadal et al., 2005), particularly low-income societies. broad bean plants enhance soil fertility as their roots are infected with nitrogen-fixing bacteria (avila et al., 2005). the bacteria contain a leghemoglobin pigment (de bruijn, 2015) that provides beans with effective iron, which is scarce in alkaline soils (havlin et al., 2005). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.92541 244 agron. colomb. 39(2) 2021 volcanic rocks can be exploited as an alternative for soil fertilization and a more sustainable agriculture (plata et al., 2021). the primary oxides detected by x-ray f luorescence in the samples of volcanic rock dust were calcium oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, iron oxide, and potassium oxide, with phosphorus oxide found at lower concentrations. the use of volcanic rocks solves an environmental issue associated with rock exploitation, providing an alternative for soil fertilization and a more sustainable agriculture (ramos et al., 2017). ramos et al. (2020) found that the addition of 3625 and 7251 kg ha-1 of volcanic rock dust significantly increased the dry weight of corn leaves and incremented the absorption of phosphorus, potassium, calcium, and magnesium. fadhil and jader (2020) showed that chelated iron sprayed on the vegetative parts of peas at concentrations of 150 mg l-1 generated a significant increase in the plant height (cm), number of branches per plant, total number of leaves, number of pods per plant, length of the pods (cm), weight of the pod (g), number of seeds per pod, 100-seed weight (g), and total seed yield for the broad bean. this research aimed to study the effect of volcanic rock dust (vrd) on the growth and yield of broad bean to compare it with the most common method of iron fertilizer (chelated iron fe-edta). materials and methods the experiment was conducted at the research station of the college of agriculture and forestry, at the university of mosul (iraq) in december 2018. this experiment consisted in adding 0, 125, and 250 g m-2 of vrd in broadcast application to rows in the soil one month after planting. the vrd was obtained from plan “b” organics (medford, or, usa). the chelated iron fe-edta fertilizer was added by spraying the plants until they were completely wet with concentrations of 0, 100, and 200 mg l-1 one month after planting. these treatments were applied to two varieties of broad beans, histal and aquadulce. the area of the experimental unit was 6 m2. cultivation was carried out on 4 rows at a spacing of 75 cm between rows and 20 cm between plants. information about the physical and chemical properties of the soil used for cultivation and the rainfall rate and temperature during the growing season is shown in table 1. the following variables were studied: plant height, leaf area index (lai), number of branches per plant, contents of total chlorophyll and total iron (measured following the methodology of aoac (1980)) in the leaves (at the beginning of the f lowering stage), number of effective bacteria (rhizobium fabae) nodules per plant, 100-seed weight, plant yield, and percentage of protein in seeds (measured at maturity). table 1. physical and chemical properties of soil, rainfall rate, and temperature during the growing season. unitvariable 7.65soil reaction degree ds m-12.4electrical conductivity °celsius per d24average temperature mm per month118rainfall rate mg kg-112.1available nitrogen mg kg-138.6available phosphorous mg kg-114.1available potassium g kg-10.473organic matter volume distribution of soil particles 15.2%clay 61.75%loam 23.05%sand silty clay loamsoil texture data analysis the statistical analysis was conducted using a randomized complete block design with three replicates. the significant differences between the means of the treatments were tested using the least significant difference (lsd) with a probability level of 0.05. results and discussion plant height the highest significant mean for plant height was achieved without adding vrd 0 g m-2 with values of 82.7 and 87.5 cm (tab. 2) for varieties histal and aquadulce, respectively. adding 125 and 250 g m-1 of vrd resulted in a significant decrease in plant height for both varieties, with no significant difference between them. when no fe-edta was added, the highest significant average was achieved with values of 82.1 and 86.3 cm for varieties histal and aquadulce, respectively. adding 100 or 200 mg l-1 feedta led to a significant decrease in plant height, with no significant difference between these doses. this fact might be due to the effects of vrd and fe-edta that stimulate an increase in the number of branches per plant (tab. 4) and, consequently, lead to a decrease in the main branch length (ali et al., 2020). the interaction of vrd 0 g m-2 and 0 mg l-1 fe-edta obtained the highest significant mean with values of 84.2 and 89.3 cm for varieties histal and aquadulce, respectively. the interaction of vrd 250 g m-2 and 200 mg l-1 fe-edta provided the least significant mean with values of 80.5 and 83.9 cm for varieties histal and aquadulce, respectively. 245abdulmawjood abdulqader, abdulbasit ali, and mohammed aziz: effect of volcanic rock dust and fe-edta on the root nodule bacteria and the growth and yield of broad bean (vicia faba l.) plants leaf area index (lai) the highest significant mean for lai was 4.2 and 4.8 for varieties histal and aquadulce, respectively, which was obtained by the interaction with vrd 250 g m-2. there was no significant difference from vrd 125 g m-2, while the treatment with vrd 0 g m-2 obtained the lowest significant mean with values of 3.3 and 4.4 for varieties histal and aquadulce, respectively. these results obtained when vrd was not applied are because it increases the leaf area (tab. 3). chelated iron fe-edta application had no significant effect on the lai for varieties histal and aquadulce. the highest mean was achieved by the interaction between vrd 250 g m-2 and 200 mg l-1 fe-edta with values of 4.3 and 4.8 for varieties histal and aquadulce, respectively. the findings showed that the interactions between vrd 250 g m-2 and all fe-edta levels were not significant; vrd 0 g m-2 with 0 mg l-1 fe-edta showed the lowest significant interaction with values of 3.1 and 4.3 mg l-1 for varieties histal and aquadulce, respectively. the increase in the leaf area index may be due to the higher number of branches, as evidenced by ali et al. (2020). number of branches per plant vrd 250 g m-2 provided the highest significant means for number of branches with values of 5.1 and 5.6 for varieties histal and aquadulce, respectively, but it was not significantly different from vrd 125 g m-2 with values of 4.7 and 5.3 for varieties histal and aquadulce, respectively. the table 2. effect of volcanic rock dust (vrd) and fe-edta and their interaction on the mean plant height (cm) of broad beans. fe-edta 0 mg l-1 fe-edta 100 mg l-1 fe-edta 200 mg l-1 vrd variety histal vrd 0 g m-2 84.2 82.1 81.8 82.7 vrd 125 g m-2 81 80.25 80.21 80.5 vrd 250 g m-2 81.1 80.37 80.5 80.7 fe-edta 82.1 80.9 80.8 lsd0.05 vrd = 1.9 fe-edta = 1.2 vrd*fe-edta = 1.0 variety aquadulce vrd 0 g m-2 89.3 86.7 86.5 87.5 vrd 125 g m-2 85.3 84.4 84.5 84.7 vrd 250 g m-2 84.2 84.2 83.9 84.1 fe-edta 86.3 85.1 85.0 lsd0.05 vrd = 2.5 fe-edta = 1.0 vrd*fe-edta = 0.8 lsd least significant difference test. table 3. effect of volcanic rock dust (vrd) and fe-edta and their interaction on mean leaf area index (lai) in broad beans. fe-edta 0 mg l-1 fe-edta 100 mg l-1 fe-edta 200 mg l-1 vrd variety histal vrd 0 g m-2 3.1 3.4 3.5 3.3 vrd 125 g m-2 3.8 3.8 4.0 3.9 vrd 250 g m-2 4.1 4.3 4.3 4.2 fe-edta 3.7 3.8 3.9 lsd0.05 vrd = 0.5 fe-edta = n.s. vrd*fe-edta = 0.3 variety aquadulce vrd 0 g m-2 4.3 4.4 4.4 4.4 vrd 125 g m-2 4.6 4.7 4.8 4.7 vrd 250 g m-2 4.8 4.8 4.8 4.8 fe-edta 4.6 4.6 4.7 lsd0.05 vrd = 0.3 fe-edta = n.s. vrd*fe-edta = 0.2 lsd least significant difference test; n.s. not significant. 246 agron. colomb. 39(2) 2021 least significant means were obtained when no fe-edta was added with values of 4.4 and 4.9 for varieties histal and aquadulce, respectively. this was due to the significant impact of vrd on lai (tab. 3), leaf chlorophyll and iron content (tabs. 4 and 5), and the number of active bacteria nodules (tab. 6). as for the application of fe-edta, there were no significant difference levels in terms of the number of branches formed by the plant. the reason behind this may be that the quantity of iron used by the plant is lower compared to vrd (tab. 6). also, the interaction between vrd 250 g m-2 and 200 mg l-1 fe-edta provided the highest means, 5.2 and 5.6, for histal and aquadulce, respectively. there was no significant difference for the interaction between vrd 0 g m-2 and all fe-edta levels, and the lowest significant interaction for varieties histal and aquadulce showed values of 4.3 and 4.7, respectively. an increasing number of active bacterial nodules and nitrogen content in plants may lead to a higher number of branches, as nitrogen enters the formation of auxins (de bruijn, 2015). leaf chlorophyll content the addition of vrd 250 g m-2 resulted in a significant increase of the chlorophyll content in the leaves, with mean values of 33.5 and 34.5 μg cm-2 for varieties histal and aquadulce, respectively (tab. 5). there were no significant differences with vrd 125 g m-2, with values of 33.2 and 34.1 μg cm-2. when vrd was not added, the least significant table 4. effect of volcanic volcanic rock dust (vrd) and fe-edta and their interaction on the mean number of branches per plant in broad bean. fe-edta 0 mg l-1 fe-edta 100 mg l-1 fe-edta 200 mg l-1 vrd variety histal vrd 0 g m-2 4.3 4.3 4.5 4.4 vrd 125 g m-2 4.6 4.6 4.8 4.7 vrd 250 g m-2 5.0 5.0 5.2 5.1 fe-edta 4.6 4.6 4.8 lsd0.05 vrd = 0.5 fe-edta = n.s. vrd*fe-edta = 0.3 variety aquadulce vrd 0 g m-2 4.7 4.9 5.0 4.9 vrd 125 g m-2 5.3 5.3 5.4 5.3 vrd 250 g m-2 5.6 5.6 5.6 5.6 fe-edta 5.2 5.3 5.3 lsd0.05 vrd = 0.6 fe-edta = n.s. vrd*fe-edta = 0.4 lsd least significant difference test; n.s. not significant. table 5. effect of volcanic rock dust (vrd) and fe-edta and their interaction on the leaf chlorophyll content (μg cm-2). fe-edta 0 mgl-1 fe-edta 100 mg l-1 fe-edta 200 mg l-1 vrd variety histal vrd 0 g m-2 32.6 32.6 32.8 32.7 vrd 125 g m-2 33.1 33.2 33.2 33.2 vrd 250 g m-2 33.4 33.5 33.5 33.5 fe-edta 33.0 33.1 33.2 lsd0.05 vrd = 0.5 fe-edta = n.s. vrd*fe-edta = 0.3 variety aquadulce vrd 0 g m-2 33.6 33.7 33.8 33.7 vrd 125 g m-2 33.9 34.1 34.3 34.1 vrd 250 g m-2 34.5 34.6 34.5 34.5 fe-edta 34.0 34.1 34.2 lsd0.05 vrd = 0.6 fe-edta = n.s. vrd*fe-edta = 0.3 lsd least significant difference test; n.s. not significant. 247abdulmawjood abdulqader, abdulbasit ali, and mohammed aziz: effect of volcanic rock dust and fe-edta on the root nodule bacteria and the growth and yield of broad bean (vicia faba l.) plants means were 32.7 and 33.7 μg cm-2 for varieties histal and aquadulce, respectively. this might be because vrd contains magnesium, which is a component of chlorophyll. the addition of fe-edta had no significant effect on the chlorophyll content in the leaf as it does not contain magnesium. the highest significant averages were obtained by the interaction of vrd 250 g m-2 and 200 mg l-1 fe-edta with a value of 33.5 μg cm-2 for both varieties. there was no significant difference for the interaction between vrd 250 g m-2 and 100 mg l-1 fe-edta with a value of 33.5 for variety histal, while the interaction of vrd 250 g m-2 with 100 mg l-1 fe-edta obtained the highest significant mean with a value of 34.6 μg cm-2 for variety aquadulce. no significant differences were observed for the interaction between vrd 250 g m-2 and all the fe-edta levels for both varieties. the least significant mean for the interaction between vrd 0 g m-2 and 0 mg l-1 fe-edta was 32.6 and 33.6 μg cm-2 for varieties histal and aquadulce, respectively. the higher content of chlorophyll in leaves may be due to the increment in nitrogen produced by the root nodes, as nitrogen increases the formation of chlorophyll (havlin et al., 2005). total leaf iron content the highest means of leaf total iron content were obtained with vrd 250 g m-2 with values of 2.103 and 2.642 g kg-1 for varieties histal and aquadulce, respectively; the treatment without fe-edta obtained the lowest mean values of 0.382 and 0.493 g kg-1 when vrd 0 g m-2 was added to the varieties. also, the highest significant mean values of 1.312 and 1.707 g kg-1 were obtained by using fe-edta 200 mg l-1 for varieties histal and aquadulce, respectively, and it was not significantly different from fe-edta 100 mg l-1 that obtained a mean value of 1.256 g kg-1. the least significant means of 1.142 and 1.503 g kg-1 were obtained when fe-edta 0 mg l-1 was added. the increase in the iron content in the leaf was due to the vrd and fe-edta content (tab. 6). the interaction between vrd 250 g m-2 and fe-edta 200 mg l-1 obtained the highest significant means of 2.166 and 2.711 g kg-1 for varieties histal and aquadulce, respectively. there were no significant differences for the interaction between vrd 250 g m-2 and all the fe-edta levels for both varieties. the lowest means were 0.238 and 0.301 g kg-1 and resulted from the interaction between vrd 0 g m-2 and fe-edta 0 mg l-1 for histal and aquadulce, respectively. the significant effect of vrd on the leaf content of total iron may be due to the reduction in the degree of soil reaction due to its acidic effect in the soil (ramos et al., 2020) increasing iron availability in the alkaline soil (jensen, 2010). number of effective bacteria nodules per plant the highest significant means of the number of effective bacteria nodules per plant were 16.7 and 16.0 for varieties histal and aquadulce, respectively (tab. 7), when vrd 250 g m-2 was added. this treatment was not significantly different from vrd 125 g m-2, which obtained a mean value of 15.1 mg l-1 for the variety aquadulce. when vrd was not added, the least significant means with values of 7.3 and 9.6 were obtained for varieties histal and aquadulce, respectively. the concentration of 200 mg l-1 fe-edta obtained the highest significant means for the effective bacteria with values of 13.8 and 14.1 for varieties histal and aquadulce, respectively. there was no significant difference from 100 mg l-1 fe-edta, which obtained an average value of 13.8 table 6. effect of volcanic rock dust (vrd) and fe-edta and their interaction on the total leaf iron content (g kg-1). fe-edta 0 mg l-1 fe-edta 100 mg l-1 fe-edta 200 mg l-1 vrd variety histal vrd 0 g m-2 0.238 0.420 0.487 0.382 vrd 125 g m-2 1.147 1.244 1.284 1.225 vrd 250 g m-2 2.041 2.103 2.166 2.103 fe-edta 1.142 1.256 1.312 lsd0.05 vrd = 0.811 fe-edta = 0.291 vrd*fe-edta = 0.159 variety aquadulce vrd 0 g m-2 0.301 0.570 0.607 0.493 vrd 125 g m-2 1.702 1.790 1.804 1.765 vrd 250 g m-2 2.505 2.710 2.711 2.642 fe-edta 1.503 1.690 1.707 lsd0.05 vrd = 0.713 fe-edta = 0.201 vrd*fe-edta = 0.110 lsd least significant difference test. 248 agron. colomb. 39(2) 2021 mg l-1 for variety aquadulce compared to the treatment without addition of fe-edta, which gave the lowest mean values of 11.5 and 12.8 for varieties histal and aquadulce, respectively. the reason is that vrd and fe-edta contain iron that is a constituent of leghemoglobin that exists in bacteria nodules (johnston, 2004). the use of vrd 250 g m-2 with 200 mg l-1 fe-edta showed the highest significant means of effective bacteria nodules, 17.1 and 16.3, for varieties histal and aquadulce, respectively. there was no significant difference for the interaction between vrd 250 g m-2 and all fe-edta levels or for the interaction between vrd 125 g m-2 and 200 mg l-1 fe-edta. the least significant means were 6.1 and 8.2 for varieties histal and aquadulce, respectively, which resulted from the interaction between vrd 0 g m-2 and 0 mg l-1 fe-edta. weight of 100 seeds significant differences were observed in the weight of 100 seeds; vrd 250 g m-2 obtained the highest means of 35.4 and 34.5 g for varieties histal and aquadulce, respectively (tab. 8). the treatment without addition of vrd obtained the least significant means of 33.0 and 31.2 g respectively. this is due to the positive impact of vrd on lai and chlorophyll and iron contents in the leaf, and on the number of effective bacteria nodes (tabs. 3, 5, 6 and 7). the application of 200 mg l-1 fe-edta showed the highest significant means of 34.7 and 33.1 g for varieties histal and aquadulce, respectively. there was no significant difference with 100 mg l-1 fe-edta, which obtained values of 34.4 and 33.0 g compared to the treatment without the addition of feedta, which showed the lowest means of 33.8 and 32.7 g table 7. effect of volcanic rock dust (vrd) and fe-edta and their interaction on the number of effective bacteria nodules per plant. fe-edta 0 mg l-1 fe-edta 100 mg l-1 fe-edta 200 mg l-1 vrd variety histal vrd 0 g m-2 6.1 7.2 8.6 7.3 vrd 125 g m-2 12.1 15.5 15.7 14.4 vrd 250 g m-2 16.2 16.8 17.1 16.7 fe-edta 11.5 13.2 13.8 lsd0.05 vrd = 1.7 fe-edta = 0.5 vrd*fe-edta = 0.3 variety aquadulce vrd 0 g m-2 8.2 10.2 10.4 9.6 vrd 125 g m-2 14.6 15.2 15.6 15.1 vrd 250 g m-2 15.5 16.1 16.3 16.0 fe-edta 12.8 13.8 14.1 lsd0.05 vrd = 1.3 fe-edta = 0.7 vrd*fe-edta = 0.4 lsd least significant difference test. table 8. effect of volcanic rock dust (vrd) and fe-edta and their interaction on the weight of 100 seeds (g) of broad beans. fe-edta 0 mg l-1 fe-edta 100 mg l-1 fe-edta 200 mg l-1 vrd variety histal vrd 0 g m-2 32.3 33.4 33.4 33.0 vrd 125 g m-2 34.1 34.7 34.9 34.6 vrd 250 g m-2 35.1 35.2 35.8 35.4 fe-edta 33.8 34.4 34.7 lsd0.05 vrd = 0.6 fe-edta = 0.4 vrd*fe-edta = 0.2 variety aquadulce vrd 0 g m-2 31.0 31.2 31.4 31.2 vrd 125 g m-2 32.8 33.1 33.3 33.1 vrd 250 g m-2 34.4 34.6 34.6 34.5 fe-edta 32.7 33.0 33.1 lsd0.05 vrd = 0.4 fe-edta = 0.4 vrd*fe-edta = 0.3 lsd least significant difference test. 249abdulmawjood abdulqader, abdulbasit ali, and mohammed aziz: effect of volcanic rock dust and fe-edta on the root nodule bacteria and the growth and yield of broad bean (vicia faba l.) plants at 0 g m-2 fe-edta. this is due to the positive impact of fe-edta in terms of the number of active bacteria (tab. 7). a positive relationship between the 100-seed weight, leaf area, and leaf area index was observed (ali et al., 2020). the interaction between vrd 250 g m-2 and 200 mg l-1 fe-edta obtained the highest significant means of 35.8 and 34.6 g for varieties histal and aquadulce, respectively. there was no significant difference regarding the interaction between vrd 250 g m-2 and all fe-edta levels. the lowest significant averages were 32.2 and 31.0 g for varieties histal and aquadulce, respectively, for the interaction between vrd 0 g m-2 and 0 mg l-1 fe-edta (ali, 2020), showing the variation in the 100-seed weight trait. plant yield the highest plant yield values were 33.6 and 33.6 g, which resulted from adding vrd 250 g m-2 to varieties histal and aquadulce, respectively; the lowest significant mean values of 28.9 and 30.8 g for both varieties (tab. 9), resulted from not adding vrd. this result is due to the significant effect of vrd on lai, number of branches per plant, number of effective bacteria, and 100-seed weight (tabs. 3, 4, 7, and 8). vrd interaction with 200 mg l-1 fe-edta obtained the highest significant mean with values 32.4 and 32.5 g for histal and aquadulce, respectively, with no significant difference with 100 mg l-1 fe-edta, which showed values of 31.8 and 32.0 g. the lowest significant means of 30.8 and 31.5 g for varieties histal and aquadulce, respectively, were obtained when no fe-edta was added. this is due to the significant effect of fe-edta on the number of effective bacteria and 100-seed weight (tabs. 7 and 8). a positive relationship between plant yield, leaf area, leaf area index, and leaf chlorophyll content was observed (ali et al., 2020). the interaction between vrd 250 g m-2 and 200 mg l-1 fe-edta showed the highest significant mean for plant yield with values of 34.1 and 33.9 g for varieties histal and aquadulce, respectively, and there was no significant difference for the interaction between vrd 250 g m-2 and all fe-edta levels. the lowest means were 28.2 and 30.4 g for varieties histal and aquadulce, respectively, resulting from the interaction between vrd 0 g m-2 and 0 mg l-1 fe-edta. protein contents in seeds vrd 250 g m-2 showed the highest significant mean for the percentage of protein in seeds with values of 26.4 and 27.5% for varieties histal and aquadulce, respectively (tab. 10) compared to the least significant mean for the application of vrd 0 g m-2 with values of 24.8 and 25.4% for both varieties. this result is due to the positive impact of vrd in terms of the number of effective bacteria (tab. 7). the application of 200 mg l-1 fe-edta obtained the highest significant mean of 25.8% and was not significantly different from 100 mg l-1 fe-edta. the least significant mean (25.4%) resulted from the treatment 0 mg l-1 fe-edta to histal, but variety aquadulce was not significantly affected by fe-edta application. this may be because the increase of carbohydrates was higher than proteins and eventually affected the contents of proteins. the interaction between vrd 250 g m-2 and 200 mg l-1 fe-edta obtained the highest significant mean values of 26.5 and 27.5% for varieties histal and aquadulce, respectively. there was no significant difference for the interaction between vrd 250 g m-2 and all the levels of fe-edta. the least significant means from the interaction between vrd 0 g m-2 and table 9. effect of volcanic rock dust (vrd) and fe-edta and their interaction on plant yield (g). fe-edta 0 mg l-1 fe-edta 100 mg l-1 fe-edta 200 mg l-1 vrd variety histal vrd 0 g m-2 28.2 29.1 29.5 28.9 vrd 125 g m-2 31.4 32.4 33.5 32.4 vrd 250 g m-2 32.9 33.8 34.1 33.6 fe-edta 30.8 31.8 32.4 lsd0.05 vrd = 1.1 fe-edta = 0.9 vrd*fe-edta = 0.7 variety aquadulce vrd 0 g m-2 30.4 30.8 31.1 30.8 vrd 125 g m-2 30.9 31.6 32.6 31.7 vrd 250 g m-2 33.2 33.7 33.9 33.6 fe-edta 31.5 32.0 32.5 lsd0.05 vrd = 1.2 fe-edta = 0.7 vrd*fe-edta = 0.5 lsd least significant difference test. 250 agron. colomb. 39(2) 2021 0 mg l-1 fe-edta were 24.3 and 25.1% for histal and aquadulce, respectively. this significant effect was observed by ali et al. (2020) in most of the variables studied. conclusions volcanic rock dust (vrd) was more effective than chelated iron fe-edta in terms of increasing effective bacteria nodules, growth (except for the plant height) and yield of both varieties of broad beans. the application of chelated iron had no significant effect on lai, number of branches per plant, and chlorophyll content for both varieties. additionally, it did not have a significant impact on the percentage of protein in the seeds of variety aquadulce. the interaction of fe-edta and vrd showed significant effects on all the variables. acknowledgments the authors are very grateful to the university of mosul and the college of agriculture and forestry for providing their facilities, which helped to improve the quality of this study. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions oaa and maa designed and carried out the field experiments, oaa carried out the laboratory experiments, and mma contributed to the data analysis. both authors wrote the article. literature cited albala, k. (2007). beans: a history (1st ed.). berg publishers. ali, m. a. (2020). impact of row spacing and seeding rate on yield and its component of lentil two varietie. eurasian journal of biosciences, 14(2), 6397–6399. ali, m. a., abdulqader, o. a., & aziz, m. m. (2020). inf luence of seed size and planting depth on some growth and quality characters of local broad bean (vicia faba l.). international journal of agricultural and statistical sciences, 16(1), 1815–1819. aoac. (1980). official methods of analysis (13th ed.). association of official analytical chemists. avila, c. m., šatović, z., sillero, j. c., nadal, s., rubiales, d., moreno, m. t., & torres, a. m. (2005). qtl detection for agronomic traits in faba bean (vicia faba l.). agriculturae conspectus scientificus, 70(3), 65–73. de bruijn, f. j. (2015). biological nitrogen fixation. in b. lugtenberg (ed.), principles of plant-microbe interactions (pp. 215–224). springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-08575-3_23 duke, j. (2012). handbook of legumes of world economic importance. springer science & business media. fadhil, a. h., & jader, j. j. (2020). the effect of foliar spraying with boron and chelating iron on growth and yield of broad bean (vicia faba l.). plant archives, 20(1), 425–430. havlin, j. l., beaton, j. d., tisdale, s. l., & nelson, w. l. (2005). soil fertility and fertilizers: an introduction to nutrient management (7th ed.). pearson. jensen, t. l. (2010). soil ph and the availability of plant nutrients. plant nutrition today, (2). http://www.ipni.net/publication/ pnt-na.nsf/0/013f96e7280a696985257cd6006fb98f/$file/ pnt-2010-fall-02.pdf johnston, a. w. b. (2004). mechanisms and regulation of iron uptake in the rhizobia. in j. h. crosa, a. r. mey, & s. m. payne (eds.), iron transport in bacteria (pp. 469–488). asm press. https:// doi.org/10.1128/9781555816544.ch30 table 10. effect of volcanic rock dust (vrd) and fe-edta and their interaction on protein contents (%) in seeds of broad bean plants. fe-edta 0 mg l-1 fe-edta 100 mg l-1 fe-edta 200 mg l-1 vrd variety histal vrd 0 g m-2 24.3 25.1 25.1 24.8 vrd 125 g m-2 25.7 25.7 25.8 25.7 vrd 250 g m-2 26.2 26.4 26.5 26.4 fe-edta 25.4 25.7 25.8 lsd0.05 vrd = 0.5 fe-edta = 0.3 vrd*fe-edta = 0.3 variety aquadulce vrd 0 g m-2 25.1 25.4 25.6 25.4 vrd 125 g m-2 26.3 26.4 26.7 26.5 vrd 250 g m-2 27.4 27.5 27.5 27.5 fe-edta 26.3 26.4 26.6 lsd0.05 vrd = 0.6 fe-edta = n.s. vrd*fe-edta = 0.3 lsd least significant difference test. https://doi.org/10.1007/978-3-319-08575-3_23 http://www.ipni.net/publication/pnt-na.nsf/0/013f96e7280a696985257cd6006fb98f/$file/pnt-2010-fall-02.pdf http://www.ipni.net/publication/pnt-na.nsf/0/013f96e7280a696985257cd6006fb98f/$file/pnt-2010-fall-02.pdf http://www.ipni.net/publication/pnt-na.nsf/0/013f96e7280a696985257cd6006fb98f/$file/pnt-2010-fall-02.pdf https://doi.org/10.1128/9781555816544.ch30 https://doi.org/10.1128/9781555816544.ch30 251abdulmawjood abdulqader, abdulbasit ali, and mohammed aziz: effect of volcanic rock dust and fe-edta on the root nodule bacteria and the growth and yield of broad bean (vicia faba l.) plants lewis, g. p., schrire, b., mackinder, b., & lock, m. (eds.). (2005). legumes of the world. kew, royal botanic gardens. nadal, s., cabello, a., flores, f., & moreno, m. t. (2005). effect of growth habit on agronomic characters in faba bean. agriculturae conspectus scientificus, 70(2), 43–47. plata, l. g., ramos, c. g., oliveira, m. l. s., & oliveira, l. f. s. (2021). release kinetics of multi-nutrients from volcanic rock mining by-products: evidences for their use as a soil remineralizer.  journal of cleaner production, 279, article 123668. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123668 ramos, c. g., medeiros, d. s., gomez, l., oliveira, l. f. s., schneider, i. a. h., & kautzmann, r. m. (2020). evaluation of soil re-mineralizer from by-product of volcanic rock mining: experimental proof using black oats and maize crops. natural resources research, 29, 1583–1600. https://doi.org/10.1007/ s11053-019-09529-x ramos, c. g., querol, x., dalmora, a. c., pires, k. c. j., schneider, i. a. h., oliveira, l. f. s., & kautzmann, r. m. (2017). evaluation of the potential of volcanic rock waste from southern brazil as a natural soil fertilizer. journal of cleaner production, 142(4), 2700–2706. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.11.006 smartt, j. (1990). grain legumes: evolution and genetic resources. cambridge universit y press. https://doi.org/10.1017/ cbo9780511525483 stuessy, t. f. (2009). plant taxonomy: the systematic evaluation of comparative data. columbia university press. tull, a. (1997). food and nutrition. oxford university press. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123668 https://doi.org/10.1007/s11053-019-09529-x https://doi.org/10.1007/s11053-019-09529-x https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.11.006 https://doi.org/10.1017/cbo9780511525483 https://doi.org/10.1017/cbo9780511525483 received for publication: 12 april, 2021. accepted for publication: 28 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.95014 1 universidad de santiago de chile, centro de estudios ceus llanquihue, llanquihue (chile). 2 instituto de producción animal, universidad austral de chile (chile). * corresponding author: jennyfer.f lorez@usach.cl agronomía colombiana 39(2), 300-305, 2021 abstract resumen sarcocornia is a vegetable crop that can be irrigated with highly saline water. the objective of this research was to evaluate the yield and study the phenology of the halophyte sarcocornia neei as an emerging crop. trials were established in a tunneltype greenhouse and the open field, both including the same fertilizer treatments with two doses of n (40 and 80 g n per plant). the plants were harvested three times by collecting all vegetative parts located 5 cm above the soil. four plants per replicate were observed once a week to determine the phenological stages through the seasons in chile (fall, spring, and summer). a two-way analysis of variance was performed for the experimental data that revealed differences between treatments and trials. the yields were significantly different between the open field and greenhouse trials in all seasons. the summer and spring harvests obtained the highest yields in treatments with 40 g n per plant. the highest yield was obtained in the greenhouse trial with 40 g n per plant at the summer harvest (45.33 g dry matter per plant). the open field trial showed no differences between the fertilizer treatments in all seasons. according to the plant phenology, the greenhouse cultivation was found to be advantageous in causing the plants to avoid the winter dormant period. the yield of s. neei under greenhouse conditions is the basis for further research. sarcocornia es un cultivo vegetal que puede ser regado con agua altamente salina. el objetivo de la presente investigación fue la evaluación del rendimiento y el estudio de la fenología de la halófita sarcocornia neei como un cultivo potencial. se establecieron ensayos dentro de un invernadero y en campo abierto; ambos ensayos incluyeron los mismos tratamientos de fertilización con dos dosis de n (40 y 80 g n por planta). las plantas se cosecharon tres veces recolectando todas las partes vegetativas ubicadas 5 cm por encima del suelo. se evaluaron cuatro plantas por réplica una vez por semana para determinar las etapas fenológicas durante las estaciones en chile (otoño, primavera y verano). se realizó un análisis de varianza bifactorial para los datos que reveló diferencias entre los tratamientos y entre ensayos. se observaron diferencias significativas en el rendimiento entre los ensayos a campo abierto y de invernadero en todas las estaciones. las cosechas de verano y primavera obtuvieron el mayor rendimiento para los tratamientos con 40 g de n por planta. el mayor rendimiento se obtuvo en el ensayo de invernadero con 40 g de n por planta en la cosecha realizada en verano (45.33 g de masa seca por planta). el ensayo de campo abierto no mostró diferencias entre los tratamientos de fertilización en todas las estaciones. según la fenología de la especie, el cultivo bajo invernadero presentó ventajas, observándose que las plantas evitan el período de receso invernal. el rendimiento de s. neei bajo condiciones de invernadero es la base para futuras investigaciones. key words: greenhouse, irrigation, seawater, salinity. palabras clave: invernadero, riego, agua de mar, salinidad. effect of fertilization on yield and phenology of the halophyte sarcocornia neei as an emerging crop efecto de la fertilización en el rendimiento y la fenología de la halófita sarcocornia neei como cultivo emergente mariana muñoz-araya1, máximo alonso2, and jennyfer flórez-méndez1* scientific note introduction climate change affects agriculture worldwide and chile is also compromised. this context demands a higher water use efficiency through improved technologies and more efficient water management in the field (mckersie, 2015; boisier et al., 2018). there is a growing interest in irrigation with saline water, which offers a broad possibility to start intensive and commercial cultivation of various halophyte species (basílio et al., 2018; mota et al., 2021). glassworts (genera salicornia and sarcocornia of the amaranthaceae family) are halophytes widely distributed and studied as edible and non-edible crops that can be used for rehabilitation of wetlands, glass manufacture, and ruminant and human consumption. the edible species have different characteristics such as a low quantity of external inputs for their cultivation, high nutritional value, and pharmaceutical benefits, turning these crops into a sustainable food source in the context of climate change (patel, 2016; loconsole et al., 2019). moreover, other species of the https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.95014 301muñoz-araya, alonso, and flórez-méndez: effect of fertilization on yield and phenology of the halophyte sarcocornia neei as an emerging crop sarcocornia genus have been recently described as a good source of antioxidants (antunes et al., 2021). chilean coastal marshes are able to develop sustainable halophyte agriculture with low financial involvement. this provides opportunities for productive diversification and resilience to small-scale fisheries and families of coastal farmers within the integrated aquaculture systems (buschmann et al., 1996). there are three species of wild glassworts in chile, all belonging to the genus sarcocornia. sarcocornia neei (lag.) m.a. alonso & m.b. crespo is the only species distributed along the coast. the other two species (s. pulvinata and s. magellanica) are adapted to extreme environments and could be found in the atacama desert and patagonia, respectively (alonso & crespo, 2008). s. neei has the potential to be cultivated in many bays along the coastline of chile. s. neei is a small shrub with a height up to 80 cm, erect to decumbent stem, and wide morphological variations in its habitats (alonso & crespo, 2008). its potential for human consumption has been barely studied. however, recent studies have been carried out to determine the seed germination requirements and nutritional value of the wild and cultivated plants as well as the plant’s potential to serve as an indicator of heavy metal pollution in central chile (riquelme et al., 2016; alonso et al., 2017; meza et al., 2018). in southern chile, the wild plant sprouts are collected in summer. additionally, the locals let their cattle graze on the s. neei natural pastures in coastal marshes. these informal practices are evidence of both the potential of s. neei as an emerging crop and the need to develop agricultural practices for its use while avoiding the ecological depletion of these fragile ecosystems. the cultivation of s. neei could be one of the first attempts to establish saline agriculture in chile. thus, this research aimed to study the yield and phenology of the halophyte s. neei as a potential novel crop in chile. this study evaluated the effect of different fertilizer treatments on the species performance under controlled and natural conditions. materials and methods plant material and location whole plants were collected from the coastal marshes of chamiza, puerto montt, chile (41°29’18.9” s, 72°51’45.8” w). trials were established in a nearby location (lenca, 41°36’20.7” s, 72°41’20.6” w) characterized by a temperate rainy climate with coastal inf luence according to köppen classification (sarricolea et al., 2017). the average temperature is 10.6°c; the warmest month, january, has an average maximum temperature of 19.8°c and the coolest month, july, has an average minimum temperature of 3.5°c. the total average rainfall reaches up to 1,613 mm with 218 rainy days (world weather information service, 2018). trial management two trials were established, the first one in a tunnel-type greenhouse (fig. 1f) and the second one in the open field next to the greenhouse. the maximum temperature inside the greenhouse was 41.9ºc in january and the average air humidity was 90% in summer. each trial consisted of nine platforms of 3.2 m long, 1.2 m wide, and 0.2 m high, with an individual area of 3.84 m2 containing a mixture of 50% decomposed leaf litter with soil and 50% sand. plants were collected directly from the marsh and the stems were cut 10 cm above the crown before planting. within the platforms, the plants were arranged at a distance of 0.35 x 0.40 m from each other (16 plants per platform, fig. 1e) to distinguish each plant at harvest. both trials had the same fertilizer treatments: 40 g n per plant, 80 g n per plant, and a control without fertilization, with three replicates of 16 plants each. the fertilizer source was potassium nitrate (15 n 0 p 17 k), and 50% of the total dose was applied at plant establishment (november 2018) in each treatment. the second half of the n fertilizer was split into three applications, and each dose was applied two weeks after each harvest. all platforms received the same management and were irrigated with saline water (30 g l-1 nacl) according to soil friability. the total water volume applied through the entire period was 3,046 l. soil analysis at the end of the trial revealed a sandy soil texture, 88.4% sand, 5.4% clay, 6.2% silt, ph 6.5, and cation exchange capacity (cec) of 45.65 cmol kg-1. yield evaluation all plants were  cut  in january 2018 to obtain uniform growth before the yield evaluation. this practice was not considered for the analysis but employed the same criterion used for the regular harvest. thus, for yield evaluation, four plants from each platform were randomly selected; the same plants were harvested in three seasons: april (fall harvest), september (spring harvest), and february 2019 (summer harvest). based on preliminary results, we determined the best timepoint to harvest when 50% of the shoots were larger than 10 cm. the plants were harvested by collecting the above-ground vegetative biomass, including all plant parts located 5 cm above the crown, where the roots originate. results were expressed in grams of fresh matter per plant (g fm per plant). then, all plant material was dried in a drying chamber (model f23, binder, 302 agron. colomb. 39(2) 2021 tuttlingen, germany) at 70°c until constant weight to determine the water content (%) and dry matter weight per plant (g dm per plant). determination of phenological stages four plants per replicate were randomly chosen (excluding those selected for yield evaluation) and examined once a week to determine the phenological stages throughout the seasons; these were identified when 50% of the chosen plants in each trial had the same stage. trained personnel determined the phenological stages by visual inspection, based on the available bibliography (alonso & crespo, 2008). additionally, wild plants growing in lenca coastal marsh were assessed once a week along a random 100 m transect to compare the phenological stages in both experimental trials with those recorded in wild plants. winter dormancy period (w, plants with no vegetative growth), vegetative growth (v, plants with active growth but without f lowers), f lowering (f, plants at f lowering), and fructification (x, plants with fruits) were registered. statistical analysis a two-way analysis of variance (anova) was performed for the experimental data, considering the environment (open field, greenhouse) and fertilizer treatments (0, 40, and 80 g n); the effects were considered significant with a p-value <0.05. the tukey’s test was used to compare the treatments for each analysis. a repeated measures analysis was performed to analyze the effect of the seasons. statistical analyses were performed using the software r version 3.4.1. results and discussion yield evaluation the yields were significantly different between the open field and greenhouse environments in all studied seasons. the highest yield was obtained in the greenhouse trial in summer, reaching 45.33 g dm per plant in the treatment with 40 g n per plant, which significantly differed from the 15.25 g dm per plant obtained in the same treatment in the open field (p<0.001). the treatment with 40 g n per plant yielded the highest biomass for both trials and at all harvests (tab. 1). table 1 shows the p-values of the analysis and the interaction between the environment, fertilization level, and harvest season. an experiment carried out in brazil obtained 21.4 g fm per plant in an aquaculture system (pinheiro et al., 2020). our results indicated that, in the 40 g n treatment, the fresh biomass reached 462.5 g per plant in summer. therefore, the area near lenca could be a suitable environment to establish a crop of halophytes under temperate conditions. greenhouse trial the greenhouse environment showed no differences between treatments in the fall, with a mean of 12.80 g dm per plant (tab. 1). the spring harvest obtained a significantly higher yield in the 40 g n treatment and, surprisingly, the yields from the plants fertilized with 80 g n were no different from those treated with 0 g n. finally, the summer harvest in the 40 g n treatment showed the highest yield in the experiment, which was significantly different from the yields obtained in the 0 and 80 g n treatments (tab. 1). the season effect was significant in this trial, with the highest yield registered in summer, followed by the fall and spring yields (p<0.001). the greenhouse-grown plants collected at the three harvests showed an average water content of 90.2% (supplementary material 1). the treatment with 40 g n produced the highest yield at all harvests. this confirms a need for the agronomic management of s. neei. also, the yields were lower in the 80 g n treatment than in the 40 g n treatment, probably because of phytotoxicity. recently, ammonium regulation was found to be an important trait in salicornia europaea, and its detoxification plays a role in the tolerance to high salinity in these halophytes (ma et al., 2020). open field trial the open field trial showed no differences between the fertilizer treatments in all seasons, obtaining a mean of 3.71 g dm per plant. however, the season effect was significant, revealing the differences between the fall, spring, and summer harvests (tab. 1). the plants from the open field trial had an average water content of 88.3% when all samples were pooled (supplementary material 1). phenological stages figure 1 shows the four phenological stages observed in lenca: winter dormant period (w), vegetative growth (v), f lowering (f), and fructification (x). vegetative growth in the open field trial extended for six months, from july to december. then, f lowering occurred during january and february, and fructification was observed in march and april. the winter dormancy period was reduced in the plants from the greenhouse trial compared to wild plants, and it only lasted two months from may to june. the greenhouse conditions forced plants to avoid winter dormancy, f lowering, and fructification periods during the season 2017-2018, and the vegetative growth was maintained throughout the year. according to previous 303muñoz-araya, alonso, and flórez-méndez: effect of fertilization on yield and phenology of the halophyte sarcocornia neei as an emerging crop table 1. mean yield of the sarcocornia neii shoots (g dry matter per plant ± standard error) in each trial, fertilization treatment, and trial*fertilization at the fall, spring, and summer harvests. effect fall harvest spring harvest summer harvest p-value trial open field 1.51 ± 0.94 b 1.82 ± 0.40 b 7.81 ± 2.98 b greenhouse 12.80 ± 1.02 a 5.53 ± 0.43 a 24.35 ± 3.22 a p-value <0.0001* <0.0001* 0.0005* fertilization (g n per plant) 0 5.27 ± 1.15 2.31 ± 0.49 b 3.93 ± 3.65 c 40 8.83 ± 1.15 5.01 ± 0.49 a 30.29 ± 3.65 a 80 7.46 ± 1.29 3.35 ± 0.55 b 11.96 ± 4.09 b p-value 0.0966 0.0012* <0.0001* trial*fertilization open field 0 n per plant 1.47 ± 1.63 c 1.71 ± 0.70 c 5.17 ± 1.60 b 40 n per plant 1.45 ± 1.63 c 2.25 ± 0.70 c 15.25 ± 5.17 b 80 n per plant 1.61 ± 1.63 c 1.51 ± 0.70 c 6.59 ± 5.16 b greenhouse 0 n per plant 9.07 ± 1.63 b 2.91 ± 0.70 bc 6.25 ± 5.17 b 40 n per plant 16.21 ± 1.63 a 7.76 ± 0.70 a 45.33 ± 5.17 a 80 n per plant 13.31 ± 2.00 ab 6.10 ± 0.85 ab 20.01 ± 6.3 b p-value 0.0967 0.0078* 0.0518* different letters indicate significant differences between treatments or trials according to the tukey’s test (p<0.05). asterisks indicate a p-value lower than 0.05. figure 1. phenological stages and trial management of sarcocornia neii in the southern region of chile: a) winter dormant period, b) vegetative growth, c) flowering, d) fructification, e) planting platforms, and f) greenhouse trial. a b c d e f 304 agron. colomb. 39(2) 2021 studies, phenological stages are conditioned by day length and repetitive harvest regime (ventura et al., 2011). thus, our results demonstrated better crop performance in the greenhouse trial since commercial standards for s. neei depend on its vegetative growth and a requirement of yearround cultivation. conclusion the results confirm the potential of the south of chile to diversify its commercial matrix, through the inclusion of halophyte cultivation in greenhouses in the coastal areas. here, we introduced the general framework to establish a successful crop, including the fertilization management and better environment. however, further research is needed to fully understand the challenges of this new crop, especially related to the inputs required through the different stages of crop development and the sustainability of the production. overall, halophytes could become new crops to support the development of small farmers and fishermen along the coast of chile. acknowledgments this study was supported by fundación para la innovación agraria and universidad de santiago de chile through project fia pyt-2017-0173. the authors would like to thank the ceus team for their support in the establishment of the research trials and data collection. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions mma and ma designed the experiments and performed the statistical analyses. mma wrote the initial draft. mma, ma, and jfm wrote the final version of the article. literature cited alonso, m. á., & crespo, m. b. (2008). taxonomic and nomenclatural notes on south american taxa of sarcocornia (chenopodiaceae). annales botanici fennici, 45(4), 241–254. https:// doi.org/10.5735/085.045.0401 alonso, m. f., orellana, c., valdes, s., & diaz, f. j. (2017). effect of salinity on the germination of sarcocornia neei (chenopodiaceae) from two contrasting habitats. seed science and technology, 45(1), 252–258. https://doi.org/10.15258/sst.2017.45.1.20 antunes, m. d., gago, c., guerreiro, a., sousa, a. r., julião, m., miguel, m. g., faleiro, m. l., & panagopoulos, t. (2021). nutritional characterization and storage ability of salicornia ramosissima and sarcocornia perennis for fresh vegetable salads. horticulturae, 7(1), article 6. https://doi.org/10.3390/ horticulturae7010006 basílio, a. g. s., sousa, l. v., silva, t. i., moura, j. g., gonçalves, a. c. m., melo filho, j. s., leal, y. h., & dias, t. j. (2018). radish (raphanus sativus l.) morphophysiology under salinity stress and ascorbic acid treatments. agronomía colombiana, 36(3), 257–265. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.74149 boisier, j. p., alvarez-garreton, c., cordero, r. r., damiani, a., gallardo, l., garreaud, r. d., lambert, f., ramallo, c., rojas, m., & rondanelli, r. (2018). anthropogenic drying in central-southern chile evidenced by long-term observations and climate model simulations. elementa: science of the anthropocene, 6, article 74. https://doi.org/10.1525/elementa.328 buschmann, a. h., lópez, d. a., & medina, a. (1996). a review of the environmental effects and alternative production strategies of marine aquaculture in chile. aquacultural engineering, 15(6), 397–421. https://doi.org/10.1016/s0144-8609(96)01006-0 loconsole, d., cristiano, g., & de lucia, b. (2019). glassworts: from wild salt marsh species to sustainable edible crops. agriculture, 9(1), article 14. https://doi.org/10.3390/agriculture9010014 ma, j., cirillo, v., zhang, d., maggio, a., wang, l., xiao, x., & yao, y. (2020). regulation of ammonium cellular levels is an important adaptive trait for the euhalophytic behavior of salicornia europaea. plants, 9(2), article 257. https://doi. org/10.3390/plants9020257 mckersie, b. (2015). planning for food security in a changing climate. journal of experimental botany, 66(12), 3435–3450. https://doi. org/10.1093/jxb/eru547 meza, v., lillo, c., rivera, d., soto, e., & figueroa, r. (2018). sarcocornia neei as an indicator of environmental pollution: a comparative study in coastal wetlands of central chile. plants, 7(3), article 66. https://doi.org/10.3390/plants7030066 mota, a. f., gurgel, m. t., travassos, k. d., miranda, n. o., costa, l. r., ferreira neto, m., & dias, n. s. (2021). naturally colored cotton irrigated with saline water at different growth stages. agronomía colombiana, 39(1), 68–77. https://doi.org/10.15446/ agron.colomb.v39n1.79860 patel, s. (2016). salicornia: evaluating the halophytic extremophile as a food and a pharmaceutical candidate. 3 biotech, 6, article 104. https://doi.org/10.1007/s13205-016-0418-6 pinheiro, i., carneiro, r. f. s., vieira, f. n., gonzaga, l. v., fett, r., costa, a. c. o., magallón-barajas, f. j., & seiffert, w. q. (2020). aquaponic production of sarcocornia ambigua and pacific white shrimp in biof loc system at different salinities. aquaculture, 519, article 734918. https://doi.org/10.1016/j. aquaculture.2019.734918 riquelme, j., olaeta, j. a., gálvez, l., undurraga, p., fuentealba, c., osses, a., orellana, j., gallardo, j., & pedreschi, r. (2016). nutritional and functional characterization of wild and cultivated sarcocornia neei grown in chile. ciencia e investigación agraria, 43(2), 283–293. https://doi.org/10.4067/ s0718-16202016000200011 sarricolea, p., herrera-ossandon, m., & meseguer-ruiz, ó. (2017). climatic regionalisation of continental chile. journal of maps, 13(2), 66–73. https://doi.org/10.1080/17445647.2016.1259592 ventura, y., wuddineh, w. a., shpigel, m., samocha, t. m., klim, b. c., cohen, s., shemer, z., santos, r., & sagi, m. (2011). https://doi.org/10.5735/085.045.0401 https://doi.org/10.5735/085.045.0401 https://doi.org/10.15258/sst.2017.45.1.20 https://doi.org/10.3390/horticulturae7010006 https://doi.org/10.3390/horticulturae7010006 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.74149 https://doi.org/10.1525/elementa.328 https://doi.org/10.1016/s0144-8609(96)01006-0 https://doi.org/10.3390/agriculture9010014 https://doi.org/10.3390/plants9020257 https://doi.org/10.3390/plants9020257 https://doi.org/10.1093/jxb/eru547 https://doi.org/10.1093/jxb/eru547 https://doi.org/10.3390/plants7030066 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.79860 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.79860 https://doi.org/10.1007/s13205-016-0418-6 https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2019.734918 https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2019.734918 https://doi.org/10.4067/s0718-16202016000200011 https://doi.org/10.4067/s0718-16202016000200011 https://doi.org/10.1080/17445647.2016.1259592 305muñoz-araya, alonso, and flórez-méndez: effect of fertilization on yield and phenology of the halophyte sarcocornia neei as an emerging crop effects of day length on f lowering and yield production of salicornia and sarcocornia species. scientia horticulturae, 130(3), 510–516. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2011.08.008 world weather information service. (2018). climatological information of puerto montt city. https://worldweather.wmo.int/en/ city.html?cityid=104 supplementary material 1. mean water content of the sarcocornia neii shoots (% fresh matter (g) ± standard error) in each trial, fertilizer treatment, and trial*fertilization at the fall, spring, and summer harvests. effect fall harvest spring harvest summer harvest p-value trial open field 88.3 ± 0.973 75.2 ± 3.34 87.2 ± 0.76 greenhouse 89.6 ± 0.966 88.1 ± 3.65 90.7 ± 0.83 p-value 0.4316 0.1244 0.0939 fertilization (g n per plant) 0 88.8 ± 0.732 74.5 ± 5.14 89.8 ± 1.29 40 89.3 ± 0.732 85.6 ± 5.14 88.7 ± 1.29 80 88.7 ± 0.756 85.8 ± 5.53 88.1 ± 1.42 p-value 0.5321 0.1022 0.5847 trial*fertilization open field 0 n per plant 89.7 ± 1.06 63.3 ± 4.79 87.3 ± 1.32 40 n per plant 89.9 ± 1.06 80.1 ± 4.79 86.7 ± 1.32 80 n per plant 89.2 ± 1.06 82.2 ± 4.79 87.7 ± 1.32 greenhouse 0 n per plant 87.9 ± 1.06 85.7 ± 4.79 92.2 ± 1.32 40 n per plant 88.6 ± 1.06 91.0 ± 4.79 90.7 ± 1.32 80 n per plant 88.3 ± 1.06 87.3 ± 6.60 88.2 ± 1.82 p-value 0.7066 0.2923 0.3547 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2011.08.008 https://worldweather.wmo.int/en/city.html?cityid=104 https://worldweather.wmo.int/en/city.html?cityid=104 sowing date and maize response to the splitting of nitrogen side-dressing fertilization received for publication: 11 march, 2020. accepted for publication: 11 december, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.85637 1 centro de ciencias agroveterinarias, universidade do estado de santa catarina, santa catarina (brazil). * corresponding author: hugokuneski@outlook.com agronomía colombiana 38(3), 316-324, 2020 abstract resumen the splitting of nitrogen side-dressing fertilization with the application of a nitrogen dose at maize tasseling may increase grain yield, mainly when the crop is sown at the most favorable date to achieve high productivity. this research was carried out to evaluate the effect of sowing date on the response of maize to the splitting of nitrogen side-dressing fertilization at different growth stages. two sowing dates were tested: preferential (10/15/2015 and 09/20/2016) and late (12/5/2015 and 12/5/2016). six nitrogen side-dressing management treatments were evaluated at each sowing date: control without n; complete nitrogen rate applied at phenological stages v5, v10 and vt; ½ n rate at v5 + ½ n rate at v10; and ⅓ n rate at v5 + ⅓ n rate at v10 + ⅓ n rate at vt. the n rate was equivalent to 300 kg ha-1. grain yield ranged from 8.9 to 15.3 t ha-1 in lages and from 7.4 to 16.4 t ha-1 in atalanta. there were no significant differences in grain yield and agronomic efficiency of nitrogen use (ae) among the treatments with the entire n side-dressing fertilization at v5 and v10 and those when the nutrient was split into two or three times, regardless of sowing date. ae was higher when the crop was sown at the preferential sowing date than in the late sowing date, regardless of n side-dressing application. the splitting of nitrogen fertilization up to the crop tasseling did not increase maize grain yield or ae. el fraccionamiento de la fertilización nitrogenada en la superficie, con la aplicación de una parte de nitrógeno en el panojamiento, puede aumentar el rendimiento de los granos de maíz, principalmente cuando el cultivo se siembra en la fecha más favorable para obtener una alta productividad. el objetivo de esta investigación fue evaluar los efectos de la fecha de siembra sobre la respuesta del maíz al fraccionamiento de la fertilización nitrogenada en la superficie y a los estados fenológicos. se evaluaron dos fechas de siembra: preferencial (15/10/2015 y 20/09/2016) y tardía (5/12/2015 y 5/12/2016). en cada fecha de siembra fueron analizados seis tratamientos de aplicación de nitrógeno en la superficie: testigo sin n; aplicación de dosis completa de n en v5, v10 y vt; ½ aplicación de n en v5, + ½ aplicación de n en v10; y ⅓ de la aplicación de n en v5 + ⅓ de la aplicación de n en v10 + ⅓ de la aplicación de n en vt. la dosis de nitrógeno utilizada fue de 300 kg ha-1. el rendimiento de granos varió entre 8.9 a 15.3 t ha-1 en lages y 7.4 a 16.4 t ha-1 en atalanta. no hubo diferencias significativas en el rendimiento de granos ni en la eficiencia agronómica del uso de nitrógeno (eun) entre los tratamientos con aplicación de la dosis completa de n en los estadíos v5 y v10 y aquellos en los que el nutriente se dividió dos o tres veces, independiente de la fecha de siembra. la eun fue mayor en la siembra realizada al en la fecha preferencial que en la fecha tardía, independientemente del manejo de la aplicación nitrogenada en la superficie. el fraccionamiento de la fertilización nitrogenada en la superficie hasta vt no incrementó el rendimiento de granos ni la eun del maíz. key words: zea mays l ., grow t h stage, sow ing period, fractionation. palabras claves: zea mays l., estadío de crecimiento, periodo de siembra, fraccionamiento. sowing date and maize response to the splitting of nitrogen side-dressing fertilization fecha de siembra y respuesta del maíz al fraccionamiento de la fertilización nitrogenada en la superficie hugo françois kuneski1*, luis sangoi1, antonio eduardo coelho1, lucieli santini leolato1, marcos cardoso martins júnior1, vander de liz oliveira1, and rafael leandro scherer1 introduction nitrogen is the most unstable element in the soil and also the nutrient that has the largest impact on maize grain yield (cantarella, 2007). the splitting of nitrogen side-dressing fertilization at different growth stages is an alternative for enhancing the efficiency of nitrogen fertilizers and to mitigate n losses. this is possible due to the higher n uptake promoted by the syncronization between nitrogen fertilization and maize demand for the nutrient (silva et al., 2005). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.85637 317kuneski, sangoi, coelho, santini leolato, cardoso martins jr., de liz oliveira, and scherer: sowing date and maize response to the splitting of nitrogen side-dressing fertilization several factors are involved in maize response to the splitting of nitrogen side-dressing fertilization: soil type, weather conditions, cropping system, sowing time, hybrid type, n source, growth stage, and the method of nitrogen application (sangoi et al., 2016). the splitting of nitrogen side-dressing fertilization is usually recommended when high n rates are used on sandy soils and rainy conditions (fontoura & bayer, 2009). only 5% to 10% of the total nitrogen is taken up by maize until the growth stage v6, according to the scale proposed by ritchie et al. (1993), when the growing point is transformed into a f loral primordium (sangoi et al., 2010). nearly 75% of the total n absorbed by the plant during its cycle is concentrated between v6 and tasseling (sangoi et al., 2016). for this reason, the commission of soil chemistry and fertility recommends that n side-dressing fertilization should be performed between the growth stages v4 and v8 in one or two applications, at the beginning of the period of greatest foliar expansion and large increments in plant height (comissão de química e fertilidade do solo, 2016). an experiment carried out by debruin and butzen (2014) in the united states of america showed that modern maize hybrids can take up 50% of total nitrogen after f lowering. therefore, late nitrogen fertilizations carried out at tasseling may delay foliar senescence and increase the crop phostosynthetic activity during grain filling. these physiological changes may enhance kernel weight and increase grain yield. the results obtained by kosgey et al. (2013) and ning et al. (2014) reinforce this tendency, showing that modern hybrids have the capacity to take up and assimilate great amounts of n after f lowering. therefore, splitting nitrogen side-dressing fertilization up to tasseling may be important to maximize grain yield. the sowing date is a determinant factor for optimizing maize agronomic performance. the choice of sowing date is specific for each production region. it is affected by environmental conditions, especially temperature, precipitation, and the availability of solar radiation. when there is no water limitation, the most favorable sowing date for maize in southern brazil is the beginning of spring (september-october) (serpa et al., 2012). sowings performed between the middle of september and the middle of october favor the coincidence between f lowering and the period of the year with long days, high solar radiation availability, and temperatures ranging from 20 to 30ºc. this is the time when maize has maximum leaf area (sangoi et al., 2010). despite that, late sowings performed at the end of spring (november-december) and at the beginning of summer (december-january) are common in southern brazil, when maize is grown after other crops with higher economic importance, such as tobacco, onion, and garlic (forsthofer et al., 2004). the positive effect of splitting n side-dressing fertilization up to maize tasseling may be affected by the sowing date. at late sowings, the soil and air temperatures are high during the early stages of the crop, and this stimulates the plant vegetative growth and development. however, the grain filling period will occur in late summer (february-march) and early autumn (march-april), when the temperature and solar radiation are low and less favorable to n uptake from the soil and transportation of it to the kernels. thus, the efficiency of side-dressing part of n rate at tasseling as a strategy to increase grain yield may be compromised at late sowing dates. this study was based on the hypothesis that the effect of splitting nitrogen side-dressing fertilization as a management strategy to improve grain yield and nitrogen efficiency use is higher when maize is sown at a favorable time, at the beginning of spring. the objective of the experiment was to assess the effect of the sowing date on maize response to the splitting of nitrogen side-dressing fertilization at different growth stages. materials and methods two field experiments were set in lages (2015/2016) and atalanta (2016/2017) in the state of santa catarina, southern brazil. the experimental site of lages is located at 27°50’35” s, 50°02’45” w and 849 m a.s.l. and the experimental site of atalanta is located at 27°26’03” s, 49°42’06” w at 586 m a.s.l. the soils were classified as distrofic red nitossol (lages) and distrofic haplic cambisol (atalanta) (santos et al., 2018). the results of soil analysis performed at the plowable layer (0 to 20 cm) in august of each growing season are shown in table 1. maize was sown after black oat (avena strigosa) desiccation at both experimental sites. winter coverage was killed with an application of glyphosate (1200 g a.i.) 45 d before each sowing date. a randomized block design was used with treatments arranged in split plots and 4 repetitions. two sowing times were tested in the main plots: preferential (beginning of spring) and late (end of spring). the preferential sowing dates were 10/15/2015 (lages) and 09/20/2016 (atalanta). the late sowing dates were 12/5/2015 (lages) and 12/5/2016 (atalanta). six nitrogen side-dressing management treatments were assessed in the split plots: control (without n); 318 agron. colomb. 38(3) 2020 complete n rate applied at v5 (vegetative grown stage fifth leaf collar); complete n rate applied at v10; ½ n rate applied at v5 and ½ n rate applied at v10; ⅓ n rate applied at v5, ⅓ n rate applied at v10; and ⅓ n rate applied at vt (tasseling); and complete n rate applied at vt, according to a scale proposed by ritchie et al. (1993) (tab. 2). each split plot comprised four rows, with 0.7 m row spacing, 0.19 m plant spacing and 6.0 m length. all data were collected in the two central rows of each split plot, except for 0.5 m at the end of each line, in an area of 7.0 m². the experimental areas were fertilized with a mixture of phosphorus, potassium, and nitrogen on each sowing date, based on the results of soil analyses carried out yearly and in accordance with the recommendations of the commission table 1. soil properties in the 0 to 20 cm layer of the experimental areas during the 2015/16 (lages) and 2016/17 (atalanta) growing seasons. locality clay ph om p k ca2+ mg2+ al3+ g kg-1 h2o smp g kg -1 ---mg dm-3 -------cmolc dm-3 -----lages 530 5.1 5.2 46.0 13.0 195.0 7.01 2.45 0.30 atalanta 452 5.7 6.2 22.5 80.1 22.5 7.55 2.07 0.00 smp shoemaker-mclean-pratt; om organic matter; p and k were extracted with mehlich-1; ca2+, mg2+, and al3+ were extracted with kcl 1 mol l-1. figure 1. average daily temperature, daily rainfall and irrigation of maize cycles from seedling to harvest during a) 2015/2016 (lages-sc) and b) 2016/2017 (atalanta-sc) growing seasons. 03 -2 117 03 -0 717 02 -2 117 02 -0 717 01 -2 417 01 -1 017 12 -2 716 12 -1 316 11 -2 916 11 -1 516 11 -0 116 10 -1 816 10 -0 416 09 -5 016 04 -0 417 04 -1 817 30 25 20 5 0 35 15 10te m pe ra tu re ( °c ) 60 50 40 10 0 70 30 20 w at er ( m m ) rainfallaverage daily temperatureirrigation b 04 -1 416 03 -3 116 03 -1 716 03 -3 016 02 -1 816 02 -0 416 01 -2 116 01 -0 716 12 -2 415 12 -1 015 11 -2 615 11 -1 215 10 -2 915 10 -1 515 04 -2 816 30 25 20 5 0 35 15 10te m pe ra tu re ( °c ) 60 50 40 10 0 70 30 20 w at er ( m m ) rainfallaverage daily temperatureirrigation a table 2. characterization of the fertilization on each sowing date and n side-dressing managements. lages (2015/2016) and atalanta (2016/2017). treatments fertilization on each sowing date (kg ha-1) n side-dressing managements (n kg ha-1) k2o p2o5 n v5 v10 vt control 200 300 30 v5 200 300 30 300 v10 200 300 30 300 vt 200 300 30 300 v5+v10 200 300 30 150 150 v5+v10+vt 200 300 30 100 100 100 growth stages according to the scale proposed by ritchie et al. (1993): v5 (vegetative growth stage fifth leaf collar); v10 (vegetative growth stage tenth leaf collar); vt (tasseling). 319kuneski, sangoi, coelho, santini leolato, cardoso martins jr., de liz oliveira, and scherer: sowing date and maize response to the splitting of nitrogen side-dressing fertilization of soil chemistry and fertility (comissão de química e fertilidade do solo, 2016) to achieve a grain yield of 21 t ha-1. the sources used to supply n, p, and k were urea (45% n), triple superphosphate (46% p2o5), and potassium chloride (60% k2o), respectively. the rates applied at sowing were equivalent to 30 kg ha-1 n, 300 kg ha-1 p2o5, and 200 kg ha-1 k2o (tab. 2). fertilizers were distributed on the soil surface close to the plant rows. nitrogen was side-dressing at a rate of 300 kg n ha-1, according to the growth stages defined for each treatment (tab. 2). the experiment was planted by hand in a no-tillage system, with manual seeders and marked strings for a plant population of 75000 plants ha-1. the hybrid tested was p30f53yh. the experiments were irrigated to maintain soil moisture close to the field capacity (fig. 1). weed control was carried out with two herbicide applications. the first one was performed at preemergence immediately after sowing and with a combination of atrazine (1259 g a.i. ha-1) and metolachlor (1250 g a.i. ha-1). the second application was performed after maize emergence, when plants were at v4 with tembotriona (100 g a.i. ha-1). insects and diseases were controlled whenever necessary so that they did not to interfere with the crop development. green leaves were measured when maize reached the r1 growth stage (silking), to determine the leaf area and leaf area index (lai). these determinations were repeated periodically every 14 d, up to 70 d after silking, when the kernels were physiologically ripened. leaf area per plant (la) was calculated using the following expression according to the method described by borrás et al. (2003): la = l × w × 0.75 (1) where l is the length of the leaf, w is the width of the leaf, and 0.75 is the correlation coefficient. the ears were manually harvested on 04/02/2016 and 05/02/2016 in the first year, and 03/02/2017 and 04/28/2017 in the second year. the ears were mechanically threshed. the kernels were oven dried at 60°c until they had constant weight using a drying oven with circulation/air exchange (ma035/1152, marconi, piracicaba, sp, brazil). afterwards, grain yield and its components were determined and expressed at the standard moisture of 13%. agronomic efficiency of nitrogen use (ae) expressed in kg kg-1 was determined according to fageria and baligar (2005), using the following formula: ae = (gyf gyu)/na (2) where ae is the agronomic efficiency, gyf is the fertilized grain yield, gyu is the unfertilized grain yield, and na is the application rate of side-dressing n. the data were examined by analysis of variance using the f test with the software assistat 7.7 (e silva & de azevedo, 2016). the f values were considered significant at the error probability level of 5%. when the treatment differences were significant, the means were compared by the tukey’s test. the lai variations during grain filling were assessed by polynomial regression analysis, testing the linear and quadratic models. average comparisons were carried out at the significance level of 5%. results and discussion the leaf area index (lai) was affected by the interaction between sowing date, nitrogen side-dressing fertilization treatment, and days after silking (tab. 3). there was a reduction of lai from silking to kernel physiological maturity in all six nitrogen side-dressing management treatments due to the gradual leaf senescence occurred during grain filling (fig. 2). the lai values at each sampling time and their rate of decrease during the sampling period of treatments with the entire n fertilization at v5 and v10 or split into two and three times were similar at both experimental sites, regardless of the sowing date. such behavior shows that dividing side-dressing into two or three growth stages neither delayed leaf senescence nor increased the crop lai at the end of grain filling. the control without n showed a higher decrease of lai values whereas the treatment with all nitrogen side-dressing fertilization at vt showed the lowest decrease of this variable along the 70-day sampling period. these differences are related to the important role of nitrogen on chlorophyll formation and its effect on keeping leaves photosynthetically active for a longer period (sangoi et al., 2016). grain yield ranged from 8.9 to 15.3 t ha-1 in lages and from 7.4 to 16.4 t ha-1 in atalanta (tab. 4). it was affected by the interaction between sowing date and nitrogen sidedressing fertilization in lages (tab. 3). when maize was sown at the preferential time, the control and the treatment with complete n fertilization at vt showed lower yields than the other treatments. at the late sowing date, there were no differences between grain yield of the treatments with nitrogen side-dressing fertilization and the control. this behavior shows that grain yield response to nitrogen fertilization was higher when maize was sown at the beginning of spring (september/october). the highlands of the state of santa catarina, where the experimental site of lages is located, have a long and cold winter. 320 agron. colomb. 38(3) 2020 table 3. f-values and significances according to the analysis of variance for grain yield, weight of 1000 grains, grains per ear and agronomic efficiency of n use as a function of the main effect of sowing date and nitrogen side-dressing management and agronomic efficiency of n use as a function of the main effect of sowing date, nitrogen side-dressing management and days after silking. sv sd nsdm sdxnsdm das sdxdas nsdmxdas sdxnsdmxdas df 1 5 5 5 5 25 25 2015/2016 (lages-sc) gy 11.2273ns 15.5383** 6.5588** gw 4.6708ns 10.9596** 0.7836ns ge 27.9211* 5.7070** 2.3709ns ae 25.2284* 3.4486* 2.5536ns lai 31.4945* 4.4587** 1.4498ns 492.0726** 6.0787** 5.6660** 3.2579** 2016/2017 (atalanta-sc) gy 8.1533* 51.8202** 1.4450ns gw 12.9454* 45.7972** 2.1787ns ge 3.8681ns 34.7024** 0.4869ns ae 6.5999ns 7.8824** 0.8398ns lai 0.5239ns 35.4390** 1.2505ns 610.9370** 10.4832** 9.9511** 2.4922** f-test. ** significant at 1% probability level (p<0.01); * significant at 5% probability level (0.01d”0.05); ns not significant (p>0.05). sv source of variation; sd sowing date; nsdm nitrogen side-dressing management; das days after silking; df degree of freedom. gy grain yield; gw weight of 1000 grains; ge grains per ear; ae agronomic efficiency of n use. lai leaf area index. figure 2. leaf area index (lai) during maize grain filling as affected by sowing date and nitrogen side-dressing fertilization in lages a) 10/15/2015; b) 12/05/2015), and atalanta c) 09/20/2016; d) 12/05/2016). y = 4.67 + 0.0003x 0.0005x2 r2 = 0.96 y = 6.87 + 0.0169x 0.0010x2 r2 = 0.99 y = 6.24 + 0.0023x 0.0006x2 r2 = 0.99 y = 6.43 + 0.0122x 0.0007x2 r2 = 0.99 y = 6.53 + 0.0046x 0.0005x2 r2 = 0.99 y = 4.98 + 0.0032x 0.0003x2 r2 = 0.99 y = 6.52 0.0086x 0.0005x2 r2 = 0.99 y = 6.65 + 0.0236x 0.0008x2 r2 = 0.96 y = 6.15 + 0.0070x 0.0005x2 r2 = 0.98 y = 6.43 + 0.0056x 0.0005x2 r2 = 0.99 y = 6.61+ 0.0016x 0.0005x2 r2 = 0.99 y = 5.99 0.0004x 0.0003x2 r2 = 0.98 y = 4.93 0.0328x 0.0004x2 r2 = 0.99 y = 7.08 + 0.0184x 0.0015x2 r2 = 0.99 y = 6.30 + 0.0155x 0.0012x2 r2 = 0.99 y = 6.82 + 0.0197x 0.0015x2 r2 = 0.99 y = 6.54 + 0.0254x 0.0015x2 r2 = 0.99 y = 5.02 0.0052x 0.0004x2 r2 = 0.97 y = 5.36 + 0.0184x 0.0013x2 r2 = 0.98 y = 6.89 + 0.0195x 0.0011x2 r2 = 0.98 y = 6.23 + 0.0393x 0.0017x2 r2 = 0.97 y = 6.53 + 0.0235x 0.0011x2 r2 = 0.96 y = 6.81 + 0.0324x 0.0015x2 r2 = 0.98 y = 5.26 0.0091x 0.0001x2 r2 = 0.99 42 5628140 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 d day after silking without n v5 vtv10 v5+v10+vtv5+v10 le af a re a in de x 42 5628140 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 c day after silking without n v5 vtv10 v5+v10+vtv5+v10 le af a re a in de x 5642 7028140 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 b day after silking without n v5 vtv10 v5+v10+vtv5+v10 le af a re a in de x 5642 7028140 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 a day after silking without n v5 vtv10 v5+v10+vtv5+v10 le af a re a in de x 321kuneski, sangoi, coelho, santini leolato, cardoso martins jr., de liz oliveira, and scherer: sowing date and maize response to the splitting of nitrogen side-dressing fertilization when maize is grown in early spring, the soil temperature is still low. the low temperature values delay soil organic matter mineralization and decrease the speed of avena strigosa straw decomposition (fontoura & bayer, 2009). both factors reduce n availability to the crop, enhancing its response to n sidre-dress fertilization. in the 2015/2016 experiment, grain yield was greater at the preferential sowing date than at the late sowing date when nitrogen side-dressing fertilization was applied at v5 and v10 at one or more growth stages (tab. 3). an opposite trend was observed in the control without n fertilization which obtained higher productivity when maize was sown in december rather than in october. at both sowing dates, there were no significant differences among treatments with the entire nitrogen rate applied in v5 or v10 and treatments where n side-dressing was split into two (v5+v10) or three (v5+v10+vt) times. grain yield was affected by the main effects of the sowing date and nitrogen side-dressing management system in atalanta (tab. 3). the treatments with n fertilization in v5, v10, v5+v10 and v5+v10+vt did not show significant differences and were more productive than the treatments without n and with complete fertilization in vt, on the average of two sowing dates (tab. 4). grain yield was higher when maize was sown in september than in december, on the average of six nitrogen side-dressing fertilization treatments. the main hypothesis of this work was based on the results of experiments conducted in the northern hemisphere by debruin and butzen (2014), kosgey et al. (2013) and ning et al. (2014). according to this hypothesis, splitting n side-dressing fertilization in order to supply part of the n rate at crop tasseling is an effective stategy to potentialize grain yield when maize is sown at the preferential time at the beginning of spring. the data gathered in lages and atalanta did not confirm this hypothesis. trials carried out by cardoso et al. (2011), cruz et al. (2008) and panison et al. (2019) in different production regions of brazil also did not detect increments of maize grain yield with the fractioning on n side-dressing fertilization. the divison of n side-dressing rates at different growth stages with the application of some amount of n fertilizer at vt has a large potential to increase maize grain yield when farmers grow hyper-early hybrids and achieve high kernel productivities (debruin & butzen, 2014). although the n rate (300 kg ha-1) was defined as aiming to reach yield levels of 21 t ha-1, the maximum grain productivity recorded in the experiment was 16.4 t ha-1. furthermore, the hybrid p30f53yh does not have a hyper-early cycle and shows great production stability at different enviroments. it is possible that these two characteristics have mitigated the postive effect of splitting n side-dressing fertilization on grain yield in this research. a third factor that may have contributed to the grain yield behaviour is the soil type where the experiments were carried out. at both experimental sites, the soils contain more than 400 g kg-1 of clay (tab. 1). the chance of having a positive kernel yield response to the splitting of n side-dressing is greater in sandy soils, where n losses by leaching are more pronounced (cantarella, 2007). grain yield was higher at the preferential sowing date than at the late sowing date when nitrogen was side-dressing to the crop. this behaviour is related to the more favorable climatic conditions for reaching high yields, verified when maize is sown at the beginning of spring in southern brazil (sangoi et al., 2010). late sowings decrease maize potential yield due to the low temperatures and less solar radiation available during grain filling (mundstock & silva, 2005). in lages, the control without n showed higher kernel productivity when the sowing was performed in december rather than in october. such response emphasizes the effect of the sowing date on nitrogen availability derived from soil organic matter content and avena strigosa straw decomposition. this effect is accentuated in the highlands of the state of santa catarina, which show low soil temperatures at the end of winter (august-september). the higher soil temperatures registered at the end of spring stimulate organic matter mineralization and avena strigosa straw decay, enhancing n availability for maize development at late sowing dates (fontoura & bayer, 2009). there was a significant increment on maize productivity with the entire n fertilization at vt compared to the control (tab. 3). numerically, the yield increase was equivalent to 3.4 and 4.7 t ha-1 at the preferential sowing time, for the growing seasons of 2015/2016 and 2016/2017, respectively (tab. 4). these data corroborate the statements of debruin and butzen (2014) and ning et al. (2014), showing that modern hybrids have great capacity to uptake nitrogen during grain filling. at bot h g row i ng seasons, cont rol pla nts produced less ker nel weig ht t ha n t he ot her t reat ments w it h n fer tilization (tab. 4). nitrogen supply is direct ly related to t he crop lea f a rea index. ma ize la i decreased more drastically during grain filling when n 322 agron. colomb. 38(3) 2020 table 4. grain yield, weight of 1000 grains, grains per ear and agronomic efficiency (ae) of n use of maize in two sowing dates and six nitrogen side-dressing management treatments. sowing date growth stage of n side-dressing fertilization mean c.v. (%) control v5 v10 vt v5+v10 v5+v10+vt grain yield (t ha-1) 2015/2016 (lages-sc) 10/15 8.9 bc 15.3 aa 14.8 aab 12.2 ab 15.2 aa 15.0 aa 13.6 6.3 12/05 11.5 aa 13.0 ba 12.0 ba 12.9 aa 13.9 ba 12.8 ba 12.7 mean 10.2 14.2 13.4 12.5 14.6 13.9 c.v. (%) 7.6 2016/2017 (atalanta-sc) 09/20 8.3 15.2 15.2 13.0 15.7 16.4 14.0 a 12.3 12/05 7.4 13.5 12.6 10.4 12.7 13.0 11.6 b mean 7.9 c 14.3 a 13.9 a 11.7 b 14.2 a 14.7 a c.v. (%) 8.1 weight of 1000 grains (g) 2015/2016 (lages-sc) 10/15 348 397 404 404 400 419 395 ns 3.4 12/05 356 389 390 391 393 396 386 mean 352 b 393 a 397 a 397 a 396 a 407 a c.v. (%) 3.7 2016/2017 (atalanta-sc) 09/20 277 336 340 336 344 345 329 a 2.9 12/05 276 333 317 337 324 331 320 b mean 277 b 334 a 328 a 337 a 334 a 338 a c.v. (%) 3.1 grains per ear (n°) 2015/2016 (lages-sc) 10/15 382 512 504 446 521 468 472 b 1.9 12/05 475 517 480 480 504 474 488 a mean 428 b 515 a 492 a 463 ab 513 a 471 ab c.v. (%) 7.1 2016/2017 (atalanta-sc) 09/20 352 523 517 444 616 537 481 ns 19.6 12/05 327 471 474 380 465 467 431 mean 340 c 497 a 496 a 412 b 419 a 502 a c.v. (%) 7.0 ae (kg kg-1) 2015/2016 (lages-sc) 10/15 21.6 19.7 11.2 21.2 20.5 18.9 a 64.3 12/05 5.1 1.9 4.6 8.1 4.5 4.9 b mean 13.4 ab 10.8 ab 7.9 b 14.7 a 12.5 ab c.v. (%) 29.0 2016/2017 (atalanta-sc) 09/20 22.8 23.0 9.8 24.5 26.8 21.4 a 29.1 12/05 20.2 17.4 10.1 17.7 18.8 16.9 b mean 21.5 a 20.2 a 10.0 b 21.1 a 22.8 a c.v. (%) 27.41 v5 five expanded leaves; v10 ten expanded leaves; vt tasseling, according to the growth stage scale proposed by ritchie et al. (1993); preferential sowing date early spring (10/15/2015 and 09/20/2016); late sowing date end of spring (12/05/2015 and 12/05/2015); means followed by the same lowercase letter in the column and uppercase letter in the row do not differ significantly by the tukey test at the significance level of 5% (p<0.05); ns not signifficant (p≥0.05). c.v. coefficient of variation. 323kuneski, sangoi, coelho, santini leolato, cardoso martins jr., de liz oliveira, and scherer: sowing date and maize response to the splitting of nitrogen side-dressing fertilization side-dressing was not performed (fig. 2) which contributed to a decrease of the 1000 grain mass in the control. such a tendency was also reported by cruz et al. (2008) and cardoso et al. (2011). the splitting of n fertilization, combined with the application of ⅓ of the n rate at tasseling was expected to delay leaf senescence, increase grain filling duration, and enhance kernel mass, especially at the preferential sowing date. the hyphotesis was not confirmed because there were no significant differences for lai and 1000 grain mass among treatments with n side-dressing carried out at growth stages one (v5 or v10), two (v5+v10) or three (v5+v10+vt) . in 2015/2016, the control obtained ears with a lower number of kernels than the treatment with n fertilization at v5 and v10 (tab. 4). the ears produced fewer grains when maize was sown in october rather than in december, on the average of n side-dressing fertilization treatments. in the growing season of 2016/2017, the control and the treatment with complete n side-dressing fertilization in vt obtained ears with a lower kernel number than the other treatments that contributed to the lower yields of these two treatments. this behavior confirms the observations of bortolini et al. (2000) and forsthofer et al. (2006), showing that the kernel number per ear is the yield component that affects maize productivity the most. the agronomic efficiency of nitrogen use (ae) was affected by the main effects of sowing date and nitrogen sidedressing fertilization (tab. 3). this variable was higher at the preferential sowing date rather than at the late sowing date at both experimental sites, regardless of the nitrogen side-dressing fertilization treatment (tab. 4). at both experimental sites, the lowest ae values were recorded in the treatment with complete n fertilization in vt. the supply of the complete n rate at maize tasseling can recover partially the damages caused by nitrogen defficiency during the crop vegetative stages. this was confirmed by the weight of 1000 grains behaviour, which did not show statistical differences among the treatments with n fertilization at v5, v10 or vt (tab. 4). however, the application of the complete n rate at vt could not totally compensate the negative effects of the lack of nitrogen between v5 and vt when the number of ears per plant and the number of potential kernels per ear were defined (sangoi et al., 2010). therefore, nitrogen defficiency up to maize f lowering reduced grain yield and ae when the whole side-dressing fertilization was performed at vt. at both growing seasons, the ae values were lower than 25 kg of side-dressing n per kg of kernel (tab. 4). mota et al. (2015) and sangoi et al. (2015) obtained ae values between 30 and 60 under similar experimental conditions, depending on the n rate and source. the lower yield than that planned for the nitrogen rate used (21 t ha-1) in the trials contributed to reduce ae. the low nitrogen efficiency to enhance grain production probably contributed to the differences in the absence of productivity among treatments with complete n fertilization at v5 or v10 and treatments where the side-dressing operation was split into two or three times. conclusions the splitting of n side-dressing fertilization into two (v5+v10) or three (v5+v10+vt) growth stages does not increase maize grain yield or ae, compared to the complete n application at v5 or v10, regardless of the sowing date. the ae is higher when maize is sown at the beginning of spring, regardless of the nitrogen side-dressing fertilization system. the complete nitrogen side-dressing fertilization at vt can help to recover partial damages to grain yield caused by no nitrogen aplication during maize vegetative development. author’s contributions hfk formulated the research goals and aims, applied the statistical techiques to analyze the study data, and wrote the original draft of the manuscript; ls formulated the research goals and aims and reviewed the manuscript; aec and lsl reviewed the manuscript and performed the experiments; mcmj, vlo, and rls developed the methodology, performed the experiments and collected the data, and all authors revised and agreed to the published version of the manuscript. literature cited borrás, l., maddoni, g. a., & otegui, m. e. (2003). leaf senescence in maize hybrids: plant population, row spacing and kernel set effects. field crops research, 82(1), 13–26. https://doi. org/10.1016/s0378-4290(03)00002-9 bortolini, c. g., silva, p. r. f., & argenta, g. (2000). sistemas consorciados de aveia preta e ervilhaca comum como cobertura de solo e seus efeitos na cultura do milho em sucessão. revista brasileira de ciência do solo, 24(4), 897–903. https:// doi.org/10.1590/s0100-06832000000400021 cantarella, h. (2007). nitrogênio. in r. f. novais, v. h. alvarez, n. f. barros, r. l. f. fontes, r. b. cantarutti , & j. c. l. neves (eds.), fertilidade do solo (pp. 375–470). sociedade brasileira de ciência do solo. cardoso, s. d. m., soratto, r. p., da silva, â. h., & de mendonça, c. g. (2011). fontes e parcelamento do nitrogênio em cobertura, 324 agron. colomb. 38(3) 2020 na cultura do milho sob plantio direto. revista brasileira de ciências agrarias, 6(1), 23–28. https://doi.org/10.5039/agraria. v6i1a739 comissão de química e fertilidade do solo. (2016). manual de calagem e adubação para os estados do rio grande do sul e santa catarina. sociedade brasileira de ciência do solo núcleo regional sul. cruz, s. c. s., pereira, f. r. d. s., santos, j. r., de albuquerque, a. w., & da silva, e. t. (2008). parcelamento da adubação nitrogenada na cultura do milho irrigado em sistema plantio direto. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 12(4), 370–375. https://doi.org/10.1590/s1415-43662008000400006 debruin, j., & butzen, s. (2014). nitrogen uptake in corn. crop insights, 24(4), 1–8. e silva, f. d. a. s., & de azevedo, c. a. v. (2016). the assistat software version 7.7 and its use in the analysis of experimental data. african journal of agricultural research, 11(39), 3733–3740. https://doi.org/10.5897/ajar2016.11522 fageria, n. k., & baligar, v. c. (2005). enhancing nitrogen use efficiency in crop plants. advances in agronomy, 88, 97–185. https://doi.org/10.1016/s0065-2113(05)88004-6 fontoura, s. m. v., & bayer, c. (2009). adubação nitrogenada para alto rendimento de milho em plantio direto na região centro-sul do paraná. revista brasileira de ciência do solo, 33(6), 1721–1732. https://doi.org/10.1590/s0100-06832009000600021 forsthofer, e. l., silva, p. r. f. d., argenta, g., strieder, m. l., suhre, e., & rambo, l. (2004). desenvolvimento fenológico e agronômico de três híbridos de milho em três épocas de semeadura. ciência rural, 34(5), 1341–1348. https://doi.org/10.1590/ s0103-84782004000500004 forsthofer, e. l., silva, p. r. f. d., strieder, m. l., minetto, t., rambo, l., argenta, g., sangoi, l., suhre, e., & silva, a. a. d. (2006). desempenho agronômico e econômico do milho em diferentes níveis de manejo e épocas de semeadura. pesquisa agropecuária brasileira, 41(3), 399–407. https://doi.org/10.1590/ s0100-204x2006000300005 kosgey, j. r., moot, d. j., fletcher, a. l., & mckenzie, b. a. (2013). dry matter accumulation and post-silking n economy of ‘stay-green’ maize (zea mays l.) hybrids. european journal of agronomy, 51, 43–52. https://doi.org/10.1016/j.eja.2013.07.001 mota, m. r., sangoi, l., schenatto, d. e., giordani, w., boniatti, c. m., & dall’igna, l. (2015). fontes estabilizadas de nitrogênio como alternativa para aumentar o rendimento de grãos e a eficiência de uso do nitrogênio pelo milho. revista brasileira de ciência do solo, 39(2), 512–522. https://doi. org/10.1590/01000683rbcs20140308 mundstock, c. m., & silva, p. r. f. d. (2005). manejo da cultura do milho para altos rendimentos de grãos. evangraf. ning, p., li, s., li, x., & li, c. (2014). new maize hybrids had larger and deeper post-silking root than old ones. field crops research, 166, 66–71. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.06.009 panison, f., sangoi, l., durli, m. m., leolato, l. s., coelho, a. e., kuneski, h. f., & liz, v. o. d. (2019). timing and splitting of nitrogen side-dress fertilization of early corn hybrids for high grain yield. revista brasileira de ciência do solo, 43, article e0170338. https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20170338 ritchie, s. w., hanway, j. j., & benson, g. o. (1993). how a corn plant develops. special report no. 48. iowa state university of science and technology and technology cooperative extension service. sangoi, l., silva, p. r. f. d., argenta, g., & rambo, l. (2010). ecofisiologia da cultura do milho para altos rendimentos. graphel. sangoi, l., da silva, l. m. m., mota, m. r., panison, f., schmitt, a., de souza, n. m., giordani, w., & schenatto, d. e. (2015). desempenho agronômico do milho em razão do tratamento de sementes com azospirillum sp. e da aplicação de doses de nitrogênio mineral. revista brasileira de ciência do solo, 39(4), 1141–1150. https://doi.org/10.1590/01000683rbcs20140736 sangoi, l., silva, p. r. f. d., & pagliarini, n. h. f. (2016). estratégias de manejo da adubação nitrogenada em milho na região sul do brasil. graphel. santos, h. g. d., jacomine, p. k. t., anjos, l. h. c. d., oliveira, v. a. d., lumbreras, j. f., coelho, m. r., almeida, j. a. d., araujo filho, j. c. d., oliveira, j. b. d., & cunha, t. j. f. (2018). sistema brasileiro de classificação de solos. embrapa. serpa, m. d. s., da silva, p. r. f., sangoi, l., vieira, v. m., & marchesi, d. r. (2012). densidade de plantas em híbridos de milho semeados no final do inverno em ambientes irrigados e de sequeiro. pesquisa agropecuária brasileira, 47(4), 541–549. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2012000400010 silva, e. c. d., ferreira, s. m., silva, g. p., de assis, r. l., & guimarães, g. l. (2005). épocas e formas de aplicação de nitrogênio no milho sob plantio direto em solo de cerrado. revista brasileira de ciência do solo, 29(5), 725–733. https://doi.org/10.1590/ s0100-06832005000500008 diversity of arbuscular mycorrhizal fungi communities associated with cape gooseberry (physalis peruviana l.) crops received for publication: 3 august, 2018. accepted for publication: 3 december, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.74008 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria, agrosavia. centro de investigación tibaitatá, mosquera, cundinamarca (colombia). 2 ingeniero agrónomo. phd. 3 departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: mmramirez@agrosavia.co agronomía colombiana 37(3), 239-254, 2019 abstract resumen the diversity of arbuscular mycorrhizal fungi (amf) communities in agricultural systems depends on biotic and abiotic factors as well as on cultural practices. this research aimed to evaluate the diversity of amf present in an altitudinal transect cultivated with cape gooseberry (physalis peruviana l.). a set of 13 soil samples from cape gooseberry plantations located in the colombian andean mountains in the provinces of cundinamarca and boyaca were collected during dry (0-20 mm/month) and rainy (150-330 mm/month) seasons between 1500 and 3000 m a.s.l., in order to establish the relationship between the altitudinal characteristics and amf diversity. the evaluation of the abundance of spores and species and diversity indexes showed the presence of 46 amf species in the dry season and 31 in the rainy season. this shows the high diversity of amf in the tropical andes with spore abundance between 20 and 120 spores 10 g-1 of soil in the rainy season and between 127 and 1531 spores 10 g-1 of soil in the dry season. la diversidad de las comunidades hongos formadores de micorrizas (hfma) en sistemas agrícolas depende de factores bióticos y abióticos, así como de prácticas culturales. la investigación tuvo como propósito evaluar la diversidad de los hfma presentes en un transecto altitudinal (1500 a 3000 msnm) cultivado con uchuva (physalis peruviana l.). se recolectaron 13 muestras compuestas de suelo de plantaciones de uchuva localizadas en los andes colombianos de los departamentos de cundinamarca y boyacá, durante las temporadas seca (0-20 mm/mes) y lluviosa (150-330 mm/mes), para establecer la relación entre las características altitudinales y la diversidad de hfma. la evaluación de la abundancia de esporas y especies e índices de diversidad evidenció la presencia de 46 especies de hfma en época seca y 31 en época de lluvias. esto muestra la alta diversidad de hfma en los andes tropicales, con una abundancia entre 20 y 120 esporas 10 g-1 de suelo en temporada de lluvias y entre 127 y 1531 esporas 10 g-1 de suelo en época seca. key words: diversity, richness, colombian andes, glomeromycota. palabras clave: diversidad, riqueza, andes colombianos, glomeromycota. diversity of arbuscular mycorrhizal fungi communities associated with cape gooseberry (physalis peruviana l.) crops diversidad de comunidades de hongos formadores de micorrizas arbusculares asociados a los cultivos de uchuva (physalis peruviana l.) margarita ramírez-gómez1*, urley pérez-moncada1, diana serralde-ordoñez1, andrea peñaranda-rolón1, gabriel roveda-hoyos2, and alia rodriguez3 introduction one of the symbiotic associations with the greatest geographic and botanical distributions is the interaction between arbuscular mycorrhizal fungi (amf), which covers more than 80% of plant species and is found in a great diversity of ecosystems (brachmann and parniske, 2006; bonfante and genre, 2008). a bi-directional exchange of nutrients is the basis of this association (breuninger and requena, 2004; genre et al., 2005, 2008), which favors plant nutrition and plant tolerance to biotic or abiotic stress (van der heijden and sanders, 2002; smith and read, 2008; smith and smith, 2011). to understand this complex symbiotic association, it is necessary to know the environment in which it is developed and the factors that affect the establishment and functioning of amf communities. many factors affect the dynamics of this symbiosis, such as geophysical factors (i.e. altitude) or the different stages of plant development that inf luence the composition of amf communities (husband et al., 2002a, b; oehl et al., 2006; senés et al., 2014). senés et al. (2014) evaluated the composition of amf communities in the peruvian andes in potato crops at four different altitudes from 2,658 to 4,075 m a.s.l., and they found a direct relationship between altitude and the community composition of amf species. some factors that affect the structure, diversity and distribution of amf http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 240 agron. colomb. 37(3) 2019 communities are soil microorganism populations (garbaye, 1994; gehring and whitham, 2002), agricultural practices, such as logging, burning, use of fertilizer and tillage (jansa et al., 2003), and indirectly microclimate and topography (johnson, et al., 1992; kernaghan, 2005). cape gooseberry (physalis peruviana l.) belongs to the solanaceae family and is distributed in the wild highlands of the south american andes (pérez, 1996; trillos et al., 2008), its place of origin (morton, 1987; bartholomäus et al., 1990; medina, 1991; criollo and ibarra, 1992; chia et al., 1997). in colombia, the optimal conditions for its cultivation include altitudes between 2300 and 2800 m a.s.l., temperatures between 13 and 17°c, relative humidity between 70 and 80%, and precipitation between 600 and 1100 mm/year (fischer, 2000; espinal et al., 2005). the interest in working with this plant species is based on the fact that the plant is native to the andes and has a wide range of edapho-climatic adaptations (fischer, 2000) that may be related to its ability to associate with amf. the objective of this study was to evaluate amf diversity in andean soils cultivated with cape gooseberry to determine if the composition of amf communities is modulated by altitude. the possible effect of altitude on the establishment of amf communities is fundamental for understanding symbioses and finding behavioral patterns in amf communities that would allow a better management of agroecosystems. materials and methods soil sampling sampling was performed on an altitudinal transect between 1500 and 3000 m a.s.l. composite samples of cape gooseberry rhizospheric soils were collected at 13 sites. at each site 4 kg (15 subsamples) of soils were collected at a depth of 0-20 cm, in duplicate, for physicochemical and amf analysis (tab. 1). from each sample, 200 g were taken for analysis of the abundance and diversity of amf spores, in duplicate. the remaining soil was stored to be used as inoculum or as a source of spores for a plant tramp assay. two samplings were carried out: one in the rainy season (150-330 mm/month) and the other in the dry season (020 mm/month). isolation and identification of amf spores for each sample, the number of spores 10 g-1 of soil was determined according to the methodology described by gerdermann and nicholson (1963), with modifications. the percentage of amf colonization was estimated using the trypan blue differential staining methodology by phillips and hayman (1970) and giovannetti and mosse (1980) with modifications. the taxonomic classification of the amf was performed at the species level based on the morphology of the spores. the spores were isolated and arranged in sheets with polyvinyl lactic acid-glycerin (pvlg) (koske and tessier, 1983) and, in some cases, with a mixture (1:1 v/v) of pvlg with melzer (brundrett et al., table 1. sampling sites, altitude, soil taxonomy, soil ph, organic matter (om) and phosphorus (p) content in cundinamarca and boyaca. location nomenclature taxonomicclassification altitude (m a.s.l.) ph om (%) p (mg kg -1) sampling season r d r d r d c un di na m ar ca zipacon z1 z2 andic dystrudepts andic dystrudepts 2675 2627 5.9 6.0 5.1 5.1 16.0 17.8 11.15 13.15 24.3 13.8 49.0 39.0 granada g1 g2 g3 g4 andic dystrudepts dystric eutrudepts dystric eutrudepts dystric eutrudepts 2380 2302 2250 2000 5.9 5.5 5.5 5.4 5.18 5.18 5.15 5.00 16.6 22.5 14.7 8.3 13.63 14.34 12.68 9.34 32.6 54.0 12.0 5.0 63.1 50.4 30.3 30.4 mosquera m1 aeric epiaquents 2560 5.6 5.10 6.1 14.22 35.0 53.0 alban a dystric eutrudepts 1639 6.0 5.14 12.8 12.92 3.6 70.1 bo ya ca combita c1 c2 c3 typic humitropept typic humitropept typic humitropept 2869 2930 2750 4.9 5.0 5.2 5.3 5.21 5.2 7.1 8.6 10.7 14.40 14.60 14.46 32.7 62.4 15.8 53.1 62.2 36.8 arcabuco a1 a2 oxic humitropept oxic humitropept 2575 2636 5.6 5.0 5.07 5.11 8.3 9.4 12.58 11.97 9.4 19.6 81.8 68.3 r: rainy, d: dry. 241ramírez-gómez, pérez-moncada, serralde-ordoñez, peñaranda-rolón, roveda-hoyos, and rodriguez: diversity of arbuscular mycorrhizal fungi communities associated with cape gooseberry (physalis peruviana l.) crops 1994). the isolated and identified spores corresponded to the two sampling periods, dry season (<20 mm/month) and rainy season (150-350 mm/month). the classification codes of schenck and pérez (1990) and invam (international culture collection of vesicular arbuscular mycorrhizal fungi (http://invam.caf.wvu.edu/cultures/cultsearch.htm)) were used, along with scientific publications as support for the genus or species classification (morton and benny, 1990; blazkowski, 1991; morton and redecker, 2001; schüßler et al., 2001; oehl and sieverding, 2004; walker and schüßler, 2004; blaskowski et al., 2006, 2008; sieverding and oehl, 2006; palenzuela et al., 2008; alves da silva et al., 2009; oehl et al., 2008, 2010, 2011 a, b, c, d; goto, et al., 2011; redecker et al., 2013). diversity index density (de), richness (r), relative abundance (ra), isolation frequency (if), shanon-wiener diversity index (h´), uniformity index (e), simpson dominance index (d) and simpson-gini diversity index (y) were used to determine amf diversity in each sample and between all 13 samples collected. indices were applied at the species level (frankesnyder et al., 2001; zhang et al., 2004; rodríguez et al., 2005; zhao and zhao, 2007; kwasna et al., 2008; chiff lot et al., 2009). statistical analysis correlations were performed between spore diversity, abundance and richness of species. multiple regressions were used for the diversity indexes and abundance and richness variables, as well as correlations between diversity variables, using the sas program, version 10. results and discussion amf communities the presence of plant-amf symbiotic associations was measured as percentages of colonization of cape gooseberry roots and the total number of spores present in the rhizosphere of the plant to verify the interaction of these amf communities with the plant. the results showed that the highest percentages of colonization occurred during the rainy season for most municipalities (fig. 1), except for g1, a2 and a, with values between 7.4 and 68.5%. municipalities g4, a1, c3 and g2 were noted for having a higher percentage of colonization, and lower values were seen in g1, a2 and z2. in the dry season, the colonization range was between 2 and 22%. the higher values were recorded in g1, g4, a and a2, and the lowest were seen in g3, c1 and z2 (fig.1). in all samples evaluated, the presence of amf associated with roots of cape gooseberry plants was registered, independent of colonization rates, demonstrating that it is a mycotrophic species. r oo t c ol on iz at io n (% ) amf communities rainydry 0 10 20 30 40 50 60 70 80 ar ca bu co 2 g ra na da 1 zi pa co n 2 zi pa co n 1 ar ca bu co 1 ar ca bu co 2 g ra na da 3 g ra na da 4 g ra na da 2 c om bi ta 2 c om bi ta 3 c om bi ta 1 m os qu er a figure 1. natural colonization levels (%) of cape gooseberry roots by amf at two sampling seasons, dry and rainy. the number of spores varied between 20 and 120 spores 10 g-1 of soil during the rainy season. the higher spore number values were seen in municipalities a and c1, and the smallest amount was recorded in z1. however, the dry season presented the highest spore values, between 170 and 1531 spores 10 g-1 of soil, in g3 and g4, respectively (fig. 2). during the rainy season, a negative correlation was observed in the number of spores, since the highest number of spores was recorded at the lowest altitudes. during the dry season, the correlation was positive, since a greater number of spores was observed at higher altitudes. these results agree with publications that show how, under water stress conditions, amf sporulate by increasing the production of spores g-1 of soil (caproni et al., 2003; roveda et al., 2012; pagano et al., 2013). taxonomic identification of amf a total of 46 species, grouped in 16 genera, 11 families and 5 orders, were taxonomically identified, illustrating the great diversity of amf found in the colombian andean soils. the distribution of species and genera of amf identified in each of the evaluated locations during dry and rainy seasons can be seen in table 2. the results show 23 species for alban, 12 for mosquera, 25 for zipacon and 35 for granada, the latter presenting the greatest diversity of amf species. three types of spores that had not previously been described were found: two of them corresponded to the genus glomus and the other was found from the genus 242 agron. colomb. 37(3) 2019 acaulospora (personal communication from f. oehl and e. sieverding), which were isolated from the soils of granada, zipacon and combita. in the altitudinal transect (16362675 m a.s.l.) of the province of cundinamarca, between 4 and 18 species were found in the soils during the rainy season and between 18 and 33 were found in the dry season in consolidated zones of cape gooseberry production (more than 20 years). for the altitudinal transect of the province of boyaca (2572 to 2869 m a.s.l.), between 6 and 13 species were identified in the rainy season and between 11 and 17 in the dry season, in a zone that is considered as new for cape gooseberry cultivation (between 5 and 7 years). it is important to point out that five amf species were not identified in soils of the consolidated zones of cape gooseberry production in cundinamarca: acaulospora sp2, a. scrobiculata, a. rehmii, a. colombiana and paraglomus laccatum. in a recent crop production in the province of boyaca, 13 amf species were not identified: glomus sp1, rhizoglomus fasciculatum, r. proliferum, funneliformis geosporum, f. coronatus, f. monosporum, septoglomus constrictum, claroideoglomus walkerii, acaulospora longula, a. morrowiae, acaulospora sp1, intraspora sp. and p. occultum. mahdai et al. (2017) reported a higher density of amf spores associated with a coffee crop (256 spores 100 g-1 soil) at higher altitudes (1400 m a.s.l.) as compared to lower altitudes (700 m a.s.l.) in the mountains of saudi arabia. amf species the total number of species in the rainy season was 31, while in the dry season it was 46. regardless of the sampling time, the highest number of species was observed in sample g4, followed by a, while the lowest values were observed in g1 and g3. figure 3. number of amf species (10 g-1 of soil) identified in the cape gooseberry crop in cundinamarca and boyaca at two sampling seasons, dry and rainy. at the seasonal level, a high diversity in amf communities was also observed, which was expressed as a higher number of spores, richness and relative abundance of species in the dry season compared to the wet season in which higher levels of root colonization were detected. similar results have been obtained by several authors in the dry season (pagano et al., 2013; guadarrama et al., 2014; rabelo et al., 2014) as well as in the wet season (guadarrama and álvarez-sánchez, 1999). the seasonal variation of the communities was evident by the differences found in the number of species between the dry (46) and rainy (31) seasons, of which 32.6% of the species were not isolated in the rainy season. these results are in agreement with previous reports on seasonal variations of amf communities y = -0.0551x + 185.01 r² = 0.5709 y = 0.3841x -470.28 r² = 0.2062 n um be r of s po re s n um be r of s po re s m a.s.l.m a.s.l. ba 1500 2000 2500 30001500 2000 2500 3000 0 50 100 150 0 200 400 600 800 1000 1200 figure 2. relationship between altitude and number of amf spores grown with cape gooseberry in the provinces of cundinamarca and boyaca. a) rainy season and b) dry season. n um be r of s pe ci es g -1 of s oi l rainydry 0 5 10 15 20 25 30 35 al ba n g ra na da 1 zi pa co n 2 zi pa co n 1 ar ca bu co 1 ar ca bu co 2 g ra na da 3 g ra na da 4 g ra na da 2 c om bi ta 2 c om bi ta 3 c om bi ta 1 m os qu er a 243ramírez-gómez, pérez-moncada, serralde-ordoñez, peñaranda-rolón, roveda-hoyos, and rodriguez: diversity of arbuscular mycorrhizal fungi communities associated with cape gooseberry (physalis peruviana l.) crops table 2. distribution of amf genus and species in soil samples cultivated with cape gooseberry in an altitudinal transect between 1636 and 2869 m a.s.l. (r: rainy, d: dry). location cundinamarca boyaca alban mosquera zipacon granada combita arcabuco a m z1 z2 g1 g2 g3 g4 c1 c2 c3 a1 a2 sample season r d r d r d r d r d r d r d r d r d r d r d r d r d species glomus macrocarpum * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * glomus brohutii * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * rhizoglomus intraradices * * * * * * * * * * * * * * * * * rhizoglomus aggregatum * * * rhizoglomus irregulare * * * glomus sinuosum * * glomus microcarpus * * * * * * * * * * * * * * * * * glomus sp1 * * * * * * * * glomus sp 2 * * * * rhizoglomus fasciculatum * * * rhizoglomus proliferus * * * * * funneliformis mosseae * * * * * * * * * * * * * * funneliformis geosporus * * * * * funneliformis coronatus * * funneliformis monosporus * * * simioglomus hoii * * * septoglomus constricum * clareidoglomus claroideum * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * clareidoglomus etunicatum * * * * * * * * * * * * * * * * clareidoglomus drummondii * * * claroideoglomus luteum * * * * * * * * * claroideoglomus walkeri * diversispora celata * * * * diversispora versiformis * * entrophospora infrequens * * * * * * * * * * * * * * entrophospora nevadensis * * * * * * * * acaulospora longula * * * acaulospora morrowiae * * * * * acaulospora sp 1 * * * acaulospora sp 2 * * acaulospora sp 3 * * * * * * * acaulospora scrobiculata * * * * * acaulospora rehmii * * * acaulospora spinosa * * * * * acaulospora denticulata * * * * * * * kuklospora colombiana * * * * pacispora sp * * * * * * * * * * * scutellospora nodosa * * * * * * * * * * * 244 agron. colomb. 37(3) 2019 (courty et al., 2008; davey et al., 2012; bonfim et al., 2013; guadarrama et al., 2014). some authors have reported similar effects of the rainy season on root colonization to those obtained in the present study (rabatin, 1979; allen, 1983; lodge, 1989; miller, 2000; miller and sharitz, 2000), while other authors observed no effect (bryla and duniway, 1997; ming and hui, 1999). the presence of spores and the different levels of root colonization showed the existence of an active interaction between amf and cape gooseberry plants in the andean soils. the dry season increased the number of spores. in the present study, a high number of spores was found in 10 g of soil, both in the rainy season (20-120 spores g-1) and dry season (170-1531 spores g-1). these values were higher than those reported by jayachandran and shetty (2003) for the wetlands of the everglades (18-124 spores g-1) and by lopes et al. (2013) in humid forests and pastures in brazil (2.5 and 77.9 spores g-1), where the number of species varied between 31 and 46 for the rainy and dry seasons, respectively. these values are similar to those reported in the chilean andes (39 species) (castillo, 2005; castillo et al., 2005), in the amazonian-pasture forest in brazil (36 species) (lopes et al., 2013), and in the forests of mexico (37 species) (violi et al., 2008). a lower diversity of species has been reported in the dunes in brazil (25 species) (stümer et al., 2013), forests (13-29 species) and pasture lands (18 species) of mexico (gavito et al., 2008; fernandes et al., 2009; guadarrama et al., 2014), tropical humid forests of colombia (18 species) (peña-venegas et al., 2007), forests in brazil (aidar et al., 2004; zandavalli et al., 2008; moreira et al., 2009; bonfim et al., 2013; rabelo et al., 2014) and in general in various studies that have demonstrated a range of 12-26 species 10 g-1 of amf (wilson et al., 1992; wang et al., 2008). the high number of spores identified in the present study, associated with high species diversity from the ecological point of view, is a ref lection of the history of the establishment of communities in a specific environment. it can be considered a reserve bank that may contains amf adapted to various environmental conditions with the potential to associate with different hosts at a particular moment in time, with different growth strategies and adaptive mechanisms to the dynamic changes of the environment (hijri et al., 2006; oehl et al., 2006; moebius-clune et al., 2013). from the agronomic point of view, the high diversity represents the high potential presented by the andean ecosystems for the establishment of symbiotic associations. although this was an analysis of agroecosystems with semi-intensive use, amf diversity was high, contrary to that reported by different authors on the reduction of amf diversity in agricultural systems (mason et al., 1992; munyanziza et al., 1997; cowden and peterson, 2009).this study verified the presence of “generalist” species (according to oehl et al., 2003). these are amf species that can be isolated under different soil and climatic conditions, in contrast to “specialist” species that only occur under specific soil or climatic conditions. generalist species can be isolated under different edaphic conditions and at different altitudes, showing their high tolerance for diverse soil and climatic conditions, including: g. macrocarpum; g. brouhtii; g. microcarpum, c. claroideum, c. luteum, e. infrequens and e. nevadensis. the existence of “generalist” location cundinamarca boyaca alban mosquera zipacon granada combita arcabuco a m z1 z2 g1 g2 g3 g4 c1 c2 c3 a1 a2 sample season r d r d r d r d r d r d r d r d r d r d r d r d r d species racocetra tropicana * * * * * * * * cetrospora pellucida * * * * * * * intraspora sp * * * * * * * * archeospora trappei * * * ambispora sp * * * * ambispora appendicula * * * paraglomus occultum * * * paraglomus laccatum * species 13 21 7 12 10 21 7 15 4 9 13 19 4 7 18 33 8 11 10 17 6 12 6 11 9 13 continuation table 2. distribution of amf genus and species in soil samples cultivated with cape gooseberry in an altitudinal transect between 1636 and 2869 m a.s.l. (r: rainy, d: dry). 245ramírez-gómez, pérez-moncada, serralde-ordoñez, peñaranda-rolón, roveda-hoyos, and rodriguez: diversity of arbuscular mycorrhizal fungi communities associated with cape gooseberry (physalis peruviana l.) crops species has been reported by different authors (oehl et al., 2003, 2010; castillo, 2005; öpik et al., 2006; guadarrama et al., 2007; stümer and siqueira, 2008). glomus macrocarpum has been reported as a “generalist” species in several ecosystems and agroecosystems (oehl et al., 2004; castillo et al., 2005; oliveira freitas et al., 2014; rabelo et al., 2014). guadarrama et al. (2014) identified 10 species considered as generalist, while rabelo et al. (2014) identified 4 generalist species among 40 identified species. in the case of fungi of the genus glomus, their predominance in diverse edaphoclimatic conditions was reported in several plant species (gavito et al., 2008; wang et al., 2008; schnoor et al., 2011; boonlue et al., 2012; mahdhi et al., 2017). the high presence of species of the genus glomus was probably associated with their high sporulation capacity favoring the colonization of roots in different environments, especially in environments with agronomic operations (caprioni et al., 2003; rabelo et al., 2014). this quality results in the species of this genus being more abundant in manmade systems, especially in agroecosystems like the one in the present study, where fungi of the order glomerales and specifically species of the genus glomus showed wide dispersion and high abundance in soils of the colombian andes. other species of fungal genera, such as acaulospora and glomus, predominate in the chilean andes (castillo, 2005; castillo, et al., 2005), showing similarity to those found in this study in colombia, possibly because of the affinity of some of the edaphic characteristics, such as the presence of volcanic ash (allophane), soil acidity, low p contents in the soil and high organic matter (om), although they differ in altitude and latitude. in contrast, in studies in the peruvian andes sénes et al. (2014) found that funneliformis mossseae was the most predominant species in both the soil and root of potato plants. this species is an early stage colonizer and seems to be adapted to frequent soil disturbances, such as contamination by hydrocarbons, fungicides, heavy metals, salinity, drought and cold climates (abdel-azeem et al., 2007; huang et al., 2007; zarei et al., 2010; hassan et al., 2011; krishnamoorthy et al., 2014). the increment of the available phosphorus in the soil produced a reduction of amf root colonization, which was previously reported by jansa et al. (2009) and selvam and mahadevan (2002). low levels of phosphorus in the soil favor and promote the establishment and development of symbiosis, and therefore, amf multiplication. phosphorus deficiency in the soil is one of the main activators of recognition signals between plants and hfma (ramírez and rodriguez, 2010). it was found that 32% of amf species, especially glomerales, were favored by increasing the contents of this element in the dry season, while 17.4% were negatively affected in the wet season. this type of interaction has been previously reported (jeffries et al., 1988; sieverding, 1991; oehl et al., 2003; landis et al., 2004; uhlmann, et al., 2004; bashan et al., 2007), showing correlations between phosphorus contents and richness and abundance of afm species. there are reports of the presence of hfma in soils with high phosphorus contents (davidson and christensen, 1977; allen and macmahon, 1985), showing the great versatility of adaptation that amfs have. the soils of the andean region have high phosphorus fixation, so at relatively high phosphorus levels, but with low availability, the abundance of certain hfma species can be favored. the tolerance of some species to edaphoclimatic conditions is a desirable characteristic of species considered “generalist” since it allows species to be easily adapted to changes in the environment. this is a common situation in agroecosystems, where the edaphic environment is modified by cultural practices associated with crops. in addition, the identification and use of “generalist” species can facilitate the establishment of symbiosis under different conditions in cape gooseberry because of the high mobility of the crop as an escape mechanism for diseases. the high frequency of isolates along the altitudinal transect of some species showed the high adaptability of these species to conditions of biotic stress and strong changes in agroecosystems from practices such as fertilizer applications (sturmer and siqueira, 2008; zangaro and moreira, 2010). in this study, species such as g. macrocarpum were seen under rainfall conditions below 20 mm/month as well as with rainfall between 150 and 300 mm/month, while other species only occurred in the dry season. in the case of amf species considered as “specialists”, because their presence is associated with specific conditions (climate, soil or both), it was found that r. agregatum, r. irregulare, g. sinuosum, two species of glomus sp., f. coronatus, f. monosporum, s. hoi, s. constrictum, c. walkeri, e. nevadensis, acaulospora sp, p. occultum and p. laccatum were exclusively associated with climate, while s. constrictum, c. walkierii, acaulospora sp2 and p. laccatum were associated with the soil type, specifically soils cultivated with physalis peruviana. these amf characteristics, which present a “specialist” behavior for soil types, climate and moisture regimen, have been reported in amf community analysis studies in tropical ecosystems, such as humid forests and semi-arid zones of brazil and africa, in tropical 246 agron. colomb. 37(3) 2019 r ic hn es s sp ec ie s dryrainy al ba n g ra na da 1 zi pa co n 2 zi pa co n 1 ar ca bu co 1 ar ca bu co 2 g ra na da 3 g ra na da 4 g ra na da 2 c om bi ta 2 c om bi ta 3 c om bi ta 1 m os qu er a b location s pe ci es r el at iv e ab un da nc e (% ) dryrainy al ba n g ra na da 1 zi pa co n 2 zi pa co n 1 ar ca bu co 1 ar ca bu co 2 g ra na da 3 g ra na da 4 g ra na da 2 c om bi ta 2 c om bi ta 3 c om bi ta 1 m os qu er a a location 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 savannas and the swiss alps (landis et al., 2004; uhlmann et al., 2004; lekberg et al., 2007; oehl, et al., 2010). although they are not ecologically similar to the colombian andes, they showed a trend of amf behavior. rabelo et al. (2014) identified 26 intermediate and 19 exclusive species or specialists in communities composed of 40 species. the identification of “specialist” species allows species to adapt to specific stresses, which can occur both in space and time because of anthropic intervention or global or local phenomena, such as climate change and variation. relative abundance and species richness of amf the relative abundance exhibited higher values in the dry season than in the rainy season, related to the greater number of species collected and identified at that time. a relative abundance of more than 71% was obtained for the sample from g4, whereas for that same sample in the rainy season, only 60% was reached. the samples from g1 and g3 had the lowest relative abundances. it is evident that in c1, a2 and g2, the relative abundance of the species was higher in the rainy season, while in the other samples it was always higher in the dry season (fig. 4). species richness varied between 1.57 and 8.30 in the dry season and between 0.87 and 4.95 in the rainy season, ref lecting the differences between the two sampling periods. the highest species richness values were observed in the samples from a and g4, and the lowest values in g1 and g3. frequency of species isolates in soil samples in the rainy season, the frequency of isolation ranged between 7.6% from isolated species in a sample to 100% of isolated species in all samples. according to oehl et al. (2003), this analysis allows the determination of “generalist” species (15%), such as g. macrocarpum, g. brohutii, c. claroide, c. etunicatum, g. microcarpum, g. intraradices and e. infrequens, which were isolated from a high number of samples in rainy and dry seasons with a clear predominance of glomus species in terms of isolation frequencies. the species that can be considered as “specialists” corresponded to 8.7% of the species: septoglomus constrictum, claroideoglomus walkierii, acaulospora sp2 and paraglomus laccatum, as they were isolated in a single sample and in one single season. of the total species 45.6% showed the highest frequency of isolation in the dry season (21), and only 4 showed higher frequency in the rainy season (rhizoglomus proliferum, a. longula, a. rehmii and archeospora tropeii). we observed that only 4 species (g. macrocarpum, glomus sp2, diversispora celata and kuklospora colombiana) had the same frequency of isolation in the dry and rainy seasons, compared to the total species isolated in each season. only 32.6% of the species (15) were isolated in the dry season: rhizoglomus agregatum, r. irregulare, g. sinuosum, two species of glomus sp, f. coronatus, f. monosporum, simioglomus hoi, s. constrictum, c. walkeri, e. nevadensis, acaulospora sp, p. occultum and p. laccatum. these were “specialists” for the wet regime rather than for soil type or altitude. according to the scale proposed by zhang et al. (2004), the dominant species in the rainy season were g. macrocarpum, g. brohutii, g. intraradices and c. claroideum, and in the dry season g. macrocarpum, g. brohutii, figure 4. relative abundance (a) and richness (b) of amf species (g-1 of soil) in soils cultivated with cape gooseberry in cundinamarca and boyaca in rainy and dry seasons. 247ramírez-gómez, pérez-moncada, serralde-ordoñez, peñaranda-rolón, roveda-hoyos, and rodriguez: diversity of arbuscular mycorrhizal fungi communities associated with cape gooseberry (physalis peruviana l.) crops g. intraradices, g. microcarpus, f. mosseae, c. claraideum, c. etunicatum, e. infrequens, e.nevadensis, pacispora sp. and scutellospora sp. the rare species in the rainy season were c. drummondii and ambispora sp., and for the dry season, they were s.constrictum, c. walkeri, a. longula, acaulospora sp2, a.rehmi, archeospora troppei, ambispora appendicula and p. laccatum. regardless of the season, g. macrocarpum, g. brohutii, g. intraradices and c. claroideum were dominant, and most of the rare species in the dry season were not isolated in the rainy season, except for a. longula, a. rehmi, archeospora troppei and ambispora appendicula. figure 5 shows the abundance of spores for each of the identified species in each community. we determined that although a species may be present in all evaluated communities, its abundance can vary widely. n um be r of s po re s g1 al ba n g ra na da 1 zi pa co n 2 zi pa co n 1 ar ca bu co 1 ar ca bu co 2 g ra na da 3 g ra na da 4 g ra na da 2 c om bi ta 2 c om bi ta 3 c om bi ta 1 m os qu er a d dry season n um be r of s po re s g1 al ba n g ra na da 1 zi pa co n 2 zi pa co n 1 ar ca bu co 1 ar ca bu co 2 g ra na da 3 g ra na da 4 g ra na da 2 c om bi ta 2 c om bi ta 3 c om bi ta 1 m os qu er a c dry season n um be r of s po re s g1 al ba n g ra na da 1 zi pa co n 2 zi pa co n 1 ar ca bu co 1 ar ca bu co 2 g ra na da 3 g ra na da 4 g ra na da 2 c om bi ta 2 c om bi ta 3 c om bi ta 1 m os qu er a b rainy season n um be r of s po re s g1 al ba n g ra na da 1 zi pa co n 2 zi pa co n 1 ar ca bu co 1 ar ca bu co 2 g ra na da 3 g ra na da 4 g ra na da 2 c om bi ta 2 c om bi ta 3 c om bi ta 1 m os qu er a a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 rainy season 0 500 1000 1500 0 20 40 60 80 25 27 28 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 0 10 20 30 40 50 60 1 2 3 7 8 11 12 13 18 19 20 21 23 0 100 200 300 400 500 600 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 figure 5. abundance of spores for each of the species identified in the rainy (a and b) and dry (c and d) seasons. 1. glomus macrocarpum 2. glomus brohutii 3. rhizoglomus intraradices 4. rhizoglomus aggregatum 5. rhizoglomus irregulare 6. glomus sinuosum 7. glomus microcarpus 8. glomus sp1 9. glomus sp 2 10. rhizoglomus fasciculatum 11. rhizoglomus proliferus 12. funneliformis mosseae 13. funneliformis geosporus 14. funneliformis coronatus 15. funneliformis monosporus 16. simioglomus hoii 17. septoglomus constricum 18. clareidoglomus claroideum 19. clareidoglomus etunicatum 20. clareidoglomus drummondii 21. claroideoglomus luteum 22. claroideoglomus walkeri 23. diversispora celata 24. diversispora versiformis 25. entrophospora infrequens 26. entrophospora nevadensis 27. acaulospora longula 28. acaulospora morrowiae 29. acaulospora sp 1 30. acaulospora sp 2 31. acaulospora sp 3 32. acaulospora scrobiculata 33. acaulospora rehmii 34. acaulospora spinosa 35. acaulospora denticulata 36. kuklospora colombiana 37. pacispora sp 38. scutellospora nodosa 39. racocetra tropicana 40. cetrospora pellucida 41. intraspora sp 42. archeospora trappei 43. ambispora sp 44. ambispora appendicula 45. paraglomus occultum 46. paraglomus laccatum 248 agron. colomb. 37(3) 2019 shannon-wiener index (h ‘) in the rainy season, shannon-wiener diversity indexes were found between 1.33 and 2.8, considered as mean values according to gove et al. (1999). the locations g4, a, z1, c2 and a2 had mean levels of diversity related to the number of species found in the samples (fig. 6a). in the dry season, the values were similar, with variations between 1.12 and 2.5 with the highest levels of diversity in a2, a1, c2, c1, m, g2 and z1. it is interesting to observe how in the same location but in a different sampling area the levels of diversity may vary widely either by soil type or agronomic management of the lots. uniformity index this index had a range between 0 and 1, with 1 as the maximum value when all species are present in equal abundance and it decreases when the dominance extent of a species or morphotype occurs (hurlbert, 1971). two measures of uniformity were considered: between samples and inside each sample. results are presented in figure 6 (b and c). in the first case, for the rainy season differences in uniformity between the samples were observed when the identified species had variations between 0.06 in z1 and 0.82 in g4, representing values of low uniformity for z1 and high uniformity for g4 in relation to the other sampling sites according to hurlbert (1971). this indicates that z1 had few species with high disparity with the other samples. in the dry season, there was greater homogeneity between the samples with values between 0.29 (g4) and 0.65 (a2), showing a more homogeneous distribution of the species. when measuring the uniformity per sample dryrainy d simpson index (dominance) zipacon 1 zipacon 2 granada 1 granada 2 granada 3 granada 4 mosquera alban combita 1 combita 2 combita 3 arcabuco 1 arcabuco 2 dryrainy c uniformity index -inside sample zipacon 1 zipacon 2 granada 1 granada 2 granada 3 granada 4 mosquera alban combita 1 combita 2 combita 3 arcabuco 1 arcabuco 2 dryrainy b uniformity index -between samples zipacon 1 zipacon 2 granada 1 granada 2 granada 3 granada 4 mosquera alban combita 1 combita 2 combita 3 arcabuco 1 arcabuco 2 dryrainy 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 a shannon-wienner diversity index zipacon 1 zipacon 2 granada 1 granada 2 granada 3 granada 4 mosquera alban combita 1 combita 2 combita 3 arcabuco 1 arcabuco 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 figure 6. indexes of diversity of amf species isolated in cape gooseberry in the provinces of cundinamarca and boyaca during the rainy and dry seasons. a) shannon-wiener diversity index; b) uniformity index between samples; c) uniformity index inside samples and d) simpson index (dominance). 249ramírez-gómez, pérez-moncada, serralde-ordoñez, peñaranda-rolón, roveda-hoyos, and rodriguez: diversity of arbuscular mycorrhizal fungi communities associated with cape gooseberry (physalis peruviana l.) crops (ratio of number of spores to total spores in the sample), in the rainy season, there was a low number of spores the values were very close to 1 in all of the samples ref lecting similar values of spores per species in each of the samples. in the dry season, the values were high but with greater variations, with a range between 0.32 in g4 and 0.91 in g3, showing wide variations in the number of spores of each species present in the sample. simpson’s dominance index: simpson’s dominance index shows the highest values for samples g1, g3 and a1 during the rainy season and for z2, g1 and g3 in the dry season, signifying that these samples had dominant species (bouza and covarrubias, 2005). this is consistent with the results of the uniformity index since these were the same samples that showed lower uniformity values (fig. 6d). the estimated diversity indexes corroborated the hypothesis of high diversity of amf in these systems, with low-average levels of uniformity between and within the analyzed samples and with species dominance in some of the analyzed communities, especially in those that had a low number of species. the shannon-wiener diversity index values recorded for cape gooseberry (1.1 to 2.8) showed that, while the host affects amf diversity (vandenkoornhuyse et al., 2002), edaphic conditions and altitude also play an important role. this is evident in the ranges of diversity found in the evaluated altitudinal transect where the variations were mainly environmental and not from the host. however, the host component can be evaluated by comparing the values of the present study with those obtained by helgason et al. (1998) and tanja et al. (2004), who reported ranges from 0.4 in agricultural soils to 2.3 in forests, with higher values in cape gooseberry. it is important to consider the characteristics of the cape gooseberry crop since it is a species that is cultivated in agricultural fields but is also in the process of domestication. cape gooseberry originated from andean ecosystems, where the diversity centers of the species are found and has been adapted to these ecosystems with restrictive soil-climatic conditions, possibly through co-evolution processes with amf. additionally, these results indicate that the tropical andes of colombia are a niche with broad amf diversity. the previous results confirm the existence of high amf diversity in the ecosystems of the tropical andes. although only cape gooseberry soils were sampled, the number of amf species was higher to that identified with a greater variety of hosts as mentioned previously. the identification of “generalist” or “specialist” species is very important for the establishment of the amf-cape gooseberry association since this is a “nomadic” crop that changes with location, soil, climate and altitude. due to this, amf species with high adaptability to different climatic and altitude conditions may have a greater possibility of establishing symbiosis than those affected by edaphic changes. knowing the factors that can affect the abundance of species allows the creation of practices that favor the presence of species of interest for an ecosystem or an agroecosystem. conclusions this research contributed to our knowledge of amf diversity in the cape gooseberry (physalis peruviana l.) production system in the evaluated altitudinal transect (1500-3000 m a.s.l.). it also determined the relationship between diversity, abundance and composition of communities with the characteristics of the soils in which these communities of fungi associated with cape gooseberry plants are established. this is the first time this kind of research has been carried out in the andes. the presence of spores and different levels of root colonization showed the existence of an active interaction between amf and cape gooseberry plants in andean soils. this high diversity can be considered as a reserve bank of amf species adapted to the conditions in the colombian andes, which will allow the establishment of symbiotic associations for sustainable and competitive agricultural systems. acknowledgments the authors would like to thank dr. f. oehl and dr. e. sieverding for their assistance in the identification of the amf, dr. ian sanders for his recommendation for the phd internship at the agroscope research center in zurich and the managers of agroscope, zurich for their acceptance of the doctoral internship under the direction of dr. fritz oehl. literature cited abdel-azeem, a.m., t.s. abdel-moneim, m.e. ibrahim, m.a.a. hassan, and m.y. saleh. 2007. effects of long-term heavy metal contamination on diversity of terricolous fungi and nematodes in egypt: a case study. water air soil pollut. 186, 233-254. doi: 10.1007/s11270-007-9480-3 aguilar-fernández, m., v.j. jaramillo, l. varela-fregoso, and m.e. gavito. 2009. short-term consequences of slash-and-burn practices on the arbuscular mycorrhizal fungi of a tropical dry forest. mycorrhiza 19, 179-186. doi: 10.1007/s00572-009-0229-2 aidar, m.p.m., r. carrenho, and c.a. joly. 2004. aspects of arbuscular mycorrhizal fungi in an atlantic forest chronosequence 250 agron. colomb. 37(3) 2019 in parque estadual turístico do alto ribeira (petar), sp. biota neotrop. 4, 1-15. doi: 10.1590/s1676-06032004000200005 allen, m.f. 1983. formation of vesicular-arbuscular mycorrhizae in atriplex gardneri (chenopodiaceae): seasonal response in a cold desert. mycologia 75, 773-776. doi: 10.2307/3792769 allen, m., and j.a. macmahon. 1985. importance of disturbance on cold desert fungi: comparative microscale dispersion patterns. pedobiologia 28, 215-224. alves da silva, d., n. de oliveira freitas, g. cuenca, m.l. costa, and f. oehl. 2008. scutellospora pernambucana, a new fungal species in the glomeromycetes with a diagnostic germination orb. mycotaxon 106, 361-370. bashan, y., t. khaosaad, b.g. salazar, j.a. ocampo, a. wiemken, f. oehl, and v. vierheilig. 2007. mycorrhizal characterization of the boojum tree, fouquieria columnaris, an endemic ancient tree from the baja california peninsula, mexico. trees 21, 329-335. doi: 10.1007/s00468-007-0126-2 blaszkowski, j. 1991. polish glomales viii. scutellospora nodosa, a new species with knobby spores. mycologia 83, 537-542. doi: 10.2307/3760369 blaszkowski, j., c. renker, and f. buscot. 2006. glomus drummondii and glomus walkeri, two new species of arbuscular mycorrhizal fungi (glomeromycota). mycol. res. 110, 555-566. doi: 10.1016/j.mycres.2006.02.006 blaszkowski, j., b. czerniawska, t. wubet, t. schafer, f. buscot, and c. renker. 2008. glomus irregulare a new arbuscular mycorrhizal fungus in the glomeromycota. mycotaxon 106, 247-267. bonfante, p. and a. genre. 2008. plants and arbuscular mycorrhizal fungi: an evolutionary developmental perspective. trends plant sci. 13, 492-498. doi: 10.1016/j.tplants.2008.07.001 bonfim, j.a., r.l.f. vasconcellos, s.l. stürmer, and e.j. cardoso, 2013. arbuscular mycorrhizal fungi in the brazilian atlantic forest: a gradient of environmental restoration. appl. soil ecol. 71, 7-14. doi: 10.1016/j.apsoil.2013.04.005 boonlue, s., w. surapat, c. pukahuta, p. suwanarit, a. suwanarit, and t. morinaga. 2012. diversity and efficiency of arbuscular mycorrhizal fungi in soils from organic chili (capsicum frutescens) farms. mycoscience 53, 10-16. doi: 10.1007/ s10267-011-0131-6 bouza, c. and d. covarrubias. 2005. estimación del índice de diversidad de simpson en m sitios de muestreo. revista investigación operacional 26, 187-197. brachmann, a. and m. parniske. 2006. the most widespread symbiosis on earth. plos biology 4, 239-240. doi: 10.1371/ journal.pbio.0040239 breuninger, m. and n. requena. 2004. recognition events in am symbiosis: analysis of fungal gene expression at the early appressorium stage. fungal genet. biol. 41, 794-80. doi: 10.1016/j. fgb.2004.04.002 brundrett, m., l. melville, and l. peterson. 1994. practical methods in mycorrhiza research. mycologue publications. university of guelph, guelph, canada. bryla, d.r. and j.m. duniway. 1997. water uptake by saff lower and wheat roots infected with arbuscular mycorrhizal fungi. new phytol. 136, 591-601. doi: 10.1046/j.1469-8137.1997.00781.x caproni, a.l., a.a. franco, r.l.l. berbara, s.b. trufem, j.r. granha, and a.b. monteiro. 2003. arbuscular mycorrhizal fungi occurrence in revegetated areas after bauxite mining at porto trombetas, pará state, brazil. pesq. agropec. bras. 38, 14091418. doi: 10.1590/s0100-204x2003001200007 castillo, c. 2005. biodiversidad y efectividad de hongos micorrízicos arbusculares en ecosistemas agro-forestales del centro-sur de chile. phd thesis, universidad de la frontera, chile. castillo, c., f. borie, r. godoy, r. rubio, and e. sieverding. 2005. diversity of mycorrhizal plant species and arbuscular mycorrhizal fungi in evergreen forest, deciduous forest and grassland ecosystems of southern chile. j. appl. bot. food qual. 80, 40-47. chia, c.l., m.s. nishima, and d.o. evans. 1997. poha. ctahr fact sheet. horticultural commodity no 3. university of hawai, manoa. chiff lot, v., d. rivest, a. olivier, a. cogliastro, and d. khasa. 2009. molecular analysis of arbuscular mycorrhizal community structure and spores distribution in tree-based intercropping and forest systems. agri. ecosys. environ. 131, 32-39. doi: 10.1016/j.agee.2008.11.010 courty, p.e., a. franc, and j. garbaye. 2008. temporal changes in the ectomycorrhizal community in two soil horizons of a temperate oak forest. appl. environ. microbiol. 74, 5792-5801. doi: 10.1128/aem.01592-08 cowden, c. and c. peterson. 2009. a multi-mutualist simulation: applying biological market models to diverse mycorrhizal communities. ecol. model. 220, 1522-1533. doi: 10.1016/j. ecolmodel.2009.03.028 criollo, e.h. and c.v. ibarra. 1992. germinación de la uvilla (physalis peruviana) bajo diferentes grados de madurez y tiempo de almacenamiento. acta hortic. 310, 183-187. davey, m.l ., e. heegaard, r. halvorsen, m. ohlson, and h. kauserud. 2012. seasonal trends in the biomass and structure of bryophyte associated fungal communities explored by 454 pyrosequencing. new phy tol. 195, 844-856. doi: 10.1111/j.1469-8137.2012.04215.x davidson, d.e. and m. christensen. 1977. root-microfungal and mycorrhizal associations in a shortgrass prairie. pp. 279-287. in: marshall, j.k. (ed.). the belowground eco systems: a synthesis of plant-associated processes. colorado state university press, collins, usa. de carvalho, f., f. de souza, r. carrenho, f. de souza moreira, e. da conceicao, and g. fernandes. 2012. the mosaic of habitats in the high-altitude brazilian rupestrian fields is a hotspot for arbuscular mycorrhizal fungi. appl. soil ecol. 52, 9-19. doi: 10.1016/j.apsoil.2011.10.001 de oliveira freitas, r., e. buscardo, l. nagy, a.s. dos santos maciel, r. carrenho, and r. luizão. 2014. arbuscular mycorrhizal fungal communities along a pedo-hydrological gradient in a central amazonian terra firme forest. mycorrhiza 24, 21-32. doi: 10.1007/s00572-013-0507-x espinal, c.f., h.j. martínez, and y. peña. 2005. la cadena de los frutales de exportación en colombia una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. work document no. 67. ministerio de agricultura y desarrollo rural, observatorio 251ramírez-gómez, pérez-moncada, serralde-ordoñez, peñaranda-rolón, roveda-hoyos, and rodriguez: diversity of arbuscular mycorrhizal fungi communities associated with cape gooseberry (physalis peruviana l.) crops agrocadenas, bogota. url: http://www.agrocadenas.gov.co/ (accessed 6 june 2017). fernández, m.a., v.j. jaramillo, l. varela-fregoso, and m.e. gavito. 2009. short-term consequences of slash-and-burn practices on the arbuscular mycorrhizal fungi of a tropical dry forest. mycorrhiza 19, 179-186. doi: 10.1007/s00572-009-0229-2 fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo. in: flórez, v.j, g. fischer, and a.d. sora (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.). unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. franke-snyder, m., d. douds, l. galvez, j. phillips, p. wagoner, l. drinkwater, and j. morton. 2001. diversity of communities of arbuscular mycorrhizal (am) fungi present in conventional versus low-input agricultural sites in eastern pennsylvania, usa. appl. soil ecol. 16, 35-48. doi: 10.1016/ s0929-1393(00)00100-1 garbaye, j. 1994. helper bacteria: a new dimension to the mycorrhizal symbiosis. new phytol. 128, 197-210. doi: 10.1111/j.14698137.1994.tb04003.x gavito, m.e., d. pérez-castillo, c.f. gonzález-monterrubio, t. vieyra-hernández, and m. martínez-trujillo. 2000. high compatibility between arbuscular mycorrhizal fungal communities and seedlings of different land use types in a tropical dry ecosystem. mycorrhiza 19, 47-60. doi: 10.1007/s00572-008-0203-4 gehring, c.a. and t.g. whitham. 2002. mycorrhizae-herbivore interactions: population and community consequences. pp. 295-320. in: van der heijden, m.g.a. and i.r. sanders (eds.). mycorrhizal ecology. ecological studies 157. springer, berlin, heidelberg. doi: 10.1007/978-3-540-38364-2_12 genre, a., m. chabaud, t. timmers, p. bonfante, and d. barkerb. 2005. arbuscular mycorrhizal fungi elicit a novel intracellular apparatus in medicago truncatula root epidermal cells before infection. plant cell 17, 3489-3499. doi: 10.1105/tpc.105.035410 genre, a., m. chabaud, a. faccio, d. barker, and p. bonfante. 2008. prepenetration apparatus assembly precedes and predicts the colonization patterns of arbuscular mycorrhizal fungi within the root cortex of both medicago truncatula and daucus carota. plant cell 20, 1407-1420. doi: 10.1105/tpc.108.059014 gerdemann, j. and t. nicholson. 1963. spores of mycorrhizal endogone species, extracted from soil by wet-sieving and decanting. trans. br. mycol. soc. 46, 235-244. doi: 10.1016/ s0007-1536(63)80079-0 giovannetti, m. and b. mosse. 1980. an evaluation of techniques for measuring vesicular arbuscular infection in roots. new phytol. 84, 489-500. doi: 10.1111/j.1469-8137.1980.tb04556.x goto, b., g.a. silva, l. maia, r.g. souza, d. coyne, a. tchabi, l. lawouin, f. hountondji, and f. oehl. 2011. racocetra tropicana, a new species in the glomeromycetes from tropical areas. nova hedwigia 92, 69-82. doi: 10.1127/0029-5035/2011/0092-0069 gove, j.h., g.p. patil, b.f. swinde, and c. taille. 1994. ecological diversity and forest management. pp. 409-462. in: patil, g.p. and c.r. rao (eds.). handbook of statistics 12. elsevier science b.v., uk. doi: 10.1016/s0169-7161(05)80014-8 grime, p., l. mackey, s.h. hillier, and d.j. read. 1987. floristic diversity in a model system using experimental microcosms. nature 328, 420-422. doi: 10.1038/328420a0 guadarrama, p. and f.j. álvarez-sánchez. 1999. abundance of arbuscular mycorrhizal fungi spores in different environments in a tropical rain forest, veracruz, mexico. mycorrhiza 8, 267-270. doi: 10.1007/s005720050244 guadarrama-chávez, p., s.l. camargo-ricalde, l. hernándezcuevas, and s. castillo. 2007. los hongos micorrizógenos arbusculares de la región de nizanda, oaxaca, méxico. bol. soc. bot. mex. 81, 133-139. doi: 10.17129/botsci.1770 guadarrama, p., s. castillo, j.a. ramos-zapata, l.v. hernandezcuevas, and s.l. camargo-ricalde. 2014. arbuscular mycorrhizal fungal communities in changing environments: the effects of seasonality and anthropogenic disturbance in a seasonal dry forest. pedobiologia 57, 87-95. doi: 10.1016/j. pedobi.2014.01.002 hart, m. and j. klironomos. 2002. diversity of arbuscular mycorrhizal fungi and ecosystem functioning. in: van der heijden, m.g.a., and i.r. sanders (eds). mycorrhizal ecology. springer, berlin, heidelberg. doi: 10.1007/978-3-540-38364-2_9 hassan, d.s., e. boon, m. st-arnaud, and m. hijri. 2011. molecular biodiversit y of arbuscular mycorrhiza l f ungi in trace metal-polluted soils. mol. ecol. 20, 3469-3483. doi: 10.1111/j.1365-294x.2011.05142.x helgason, t., t.j. daniell, r. husband, a.h. fitter, and j.p.w. young. 1998. ploughing up the wood-wide web? nature 394, 431. doi: 10.1038/28764 hijri, i., z. sykorova, f. oehl, k. ineichen, p. mader, a. wiemken, and d. redecker. 2006. communities of arbuscular mycorrhizal fungi in arable soils are not necessarily low in diversity. mol. ecol. 15, 227-2289. doi: 10.1111/j.1365-294x.2006.02921.x huang, h., s. zhang, x.q. shan, b.d. chen, y.g. zhu, and j.n. bell. 2007. effect of arbuscular mycorrhizal fungus (glomus caledonium) on the accumulation and metabolism of atrazine in maize (zea mays l.) and atrazine dissipation in soil. environ. pollut. 146, 452-457. doi: 10.1016/j.envpol.2006.07.001 hurlbert, s.h. 1971. the nonconcept of species diversity: a critique and alternative parameters. ecology 52, 577-586. doi: 10.2307/1934145 husband, r., e.a. herre, s.l . turner, r. galler y, and j.p.w. young. 2002a. molecular diversity of arbuscular mycorrhizal fungi and patterns of host association over time and space in a tropical forest. mol. ecol. 11, 2669-2678. doi: 10.1046/j.1365-294x.2002.01647.x husband, r., e.a. herre, and j. young. 2002b. temporal variation in the arbuscular mycorrhizal communities colonizing seedlings in a tropical forest. fems microbiol. ecol. 42, 131-136. doi: 10.1111/j.1574-6941.2002.tb01002.x jansa, j., a. mozafar, g. kuhn, t. anken, r. ruh, i.r. sanders, and e. frossard. 2003. soil tillage affects the community structure of mycorrhizal fungi in maize roots. ecol. appl. 13, 1164-1176. doi: 10.1890/1051-0761(2003)13[1164:statcs]2.0.co;2 jansa, j., c. thonar, and e. frossard. 2009. enhancement of symbiotic benefits through manipulation of the mycorrhizal community composition. aspects appl. biol. 98, 9-15. jayachandran, k. and k. shetty. 2003. growth response and phosphorus uptake by arbuscular mycorrhizae of wet prairie sawgrass. aquat. bot. 76, 281-290. doi: 10.1016/s0304-3770(03)00075-5 252 agron. colomb. 37(3) 2019 jeffries, p., t. spyropoulos, and e. vardavarkis. 1988. vesiculararbuscular mycorrhizal status of various crops in different agricultural soils of northern greece. biol. fertil. soils. 5, 333-337. doi: 10.1007/bf00262142 johnson, n.c., d. tilman, and d. wedin. 1992. plant and soil controls on mycorrhizal fungal communities. ecology 73, 2034-2042. doi: 10.2307/1941453 kernaghan, g. 2005. mycorrhizal diversity: cause and effect? pedobiologia 49, 511-520. doi: 10.1016/j.pedobi.2005.05.007 koske, r.e. and b. tessier. 1983. a convenient permanent slide mounting medium. mycol. soc. am. newsl. 34, 59. krishnamoorthy, r., k. kim, c. kim, and t. sa. 2014. changes of arbuscular mycorrhizal traits and community structure with respect to soil salinity in a coastal reclamation land. soil biol. biochem. 72, 1-10. doi: 10.1016/j.soilbio.2014.01.017 kwaśna, h., g. bateman, and e. ward. 2008. determining species diversity of microfungal communities in forest tree roots by pure-culture isolation and dna sequencing. app. soil ecol. 40, 44-56. doi: 10.1016/j.apsoil.2008.03.005 landis, f.c., a. gargas, and t.j. givnish. 2004. relationships among arbuscular mycorrhizal fungi, vascular plants and environmental conditions in oak savannas. new phytol. 164, 493-504. doi: 10.1111/j.1469-8137.2004.01202.x lekberg, y., r.t. koide, j.r. rohr, l. aldrich-wolfe, and j.b. morton. 2007. role of niche restrictions and dispersal in the composition of arbuscular mycorrhizal fungal communities. j. ecol. 95, 95-100. doi: 10.1111/j.1365-2745.2006.01193.x li, y., x. he, and l. zhao. 2010. tempo-spatial dynamics of arbuscular mycorrhizal fungi under clonal plant psammochloa villosa trin. bor in mu us sandland. eur. j. soil biol. 46, 295-301. doi: 10.1016/j.ejsobi.2010.05.004 lindahl, b., r. nilsson, l. tedersoo, k. aberenkov, t. carlsen, r. kjoller, u. kojalg, t. pennanen, s. rosendahl, j. stenlid, and h. kauserud. 2013. fungal community analysis by high through put sequencing of amplified markers a user’s guide. new phytol. 199, 288-299. doi: 10.1111/nph.12243 lodge, d.j. 1989. the inf luence of soil moisture and f looding on formation of va-endoand ectomycorrhizae in populus and salix. plant soil 117, 243-253. doi: 10.1007/bf02220718 lopes, p., j.o. siqueira, and s.d. stürmer. 2013. switch of tropical amazon forest to pasture affects taxonomic composition but not species abundance and diversity of arbuscular mycorrhizal fungal community. appl. soil ecol. 71, 72-80. doi: 10.1016/j. apsoil.2013.05.010 mahdhi, m., t. tounekti, t.a. al-turki, and h. khemira. 2017. composition of the root mycorrhizal community associated with coffea arabica in fifa mountains (jazan region, saudi arabia). j. basic microbiol. 57, 691-698. doi: 10.1002/jobm.201700075 mason, p.a., m.o. musoko, and f.t. last. 1992. short-term changes in vesicular-arbuscular mycorrhizal spore populations in terminalia plantations in cameroon. pp. 261-267. in: read, d.j., d.h. lewis, a.h. fitter, and l.j. alexander (eds). mycorrhizas in ecosystems. cab international, uk. medina, m. 1991. el cultivo de la uchuva tipo exportación. agricultura tropical 28, 55-58. miller, p. 2000. arbuscular mycorrhizal colonization of semi-aquatic grasses along a wide hydrologic gradient. new phytol. 145,145155. doi: 10.1046/j.1469-8137.2000.00566.x miller, p. and r.r. sharitz. 2000. manipulation of f looding and arbuscular mycorrhizal formation inf luences growth and nutrition of two semi-aquatic species. funct. ecol. 14, 738-748. doi: 10.1046/j.1365-2435.2000.00481.x ming, t. and c. hui. 1999. effects of arbuscular mycorrhizal fungi on alkaline phosphatase activities on hippophae rhamnoides drought-resistance under water stress conditions. trees 14, 113-115. doi: 10.1007/pl00009757 moebius-clune, d.j., z.u. anderson, and t. pawlowska. 2013. arbuscular mycorrhizal fungi associated with a single agronomic plant host across the landscape: the structure of an assemblage. soil biol. biochem. 64, 181-190. doi: 10.1016/j. soilbio.2012.10.043 moreira, m., d. baretta, s.m. tsai, and e.j. cardoso. 2009. arbuscular mycorrhizal fungal communities in native and in replanted araucaria forest. sci. agric. 66, 677-684. doi: 10.1590/ s0103-90162009000500013 morton, j. 1987. cape gooseberry. pp. 430-443. in: j. morton (ed.). fruits of warm climates. florida flair books, miami, usa. morton, j. and g. benny. 1990. revised classification of arbuscular mycorrhizal fungi (zygomycetes): a new order glomales, two new suborders glomineae and gigasporineae and two new families acaulosporaceae and gigasporaceae with an emendation of glomaceae. mycotaxon 37, 471-491. morton, j. and d. redecker. 2001. two new families of glomales, archaeosporaceae and paraglomaceae, with two new genera archaeospora and paraglomus, based on concordant molecular and morphological characters. mycologia 93, 181-195. doi: 10.2307/3761615 munyanziza, e., h.k. kehri, and d.j. bagyaraj. 1997. agricultural intensification, soil biodiversity and agro-ecosystem function in the tropics: the role of mycorrhiza in crops and trees. appl. soil ecol. 6, 77-85. doi: 10.1016/s0929-1393(96)00152-7 oehl, f., e. sieverding, p. ineichen, p. mäder, t. boller, and a. wiemken. 2003. impact of land use intensity on the species diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in agroecosystems of central europe. appl. environ. microb. 69, 2816-2824. doi: 10.1128/aem.69.5.2816-2824.2003 oehl, f. and e. sieverding. 2004. pacispora, a new vesicular arbuscular mycorrhizal fungal genus in the glomeromycetes. j. appl. bot. food qual. 78, 72-82. oehl, f., z. sýkorová, d. redecker, a. wiemken, and e. sieverding. 2006. acaulospora alpina, a new arbuscular mycorrhizal fungal species characteristic for high mountainous and alpine regions of the swiss alps. mycologia 98, 286-294. doi: 10.1080/15572536.2006.11832701 oehl, f., f. de souza, and e. sieverding. 2008. revision of scutellospora and description of five new genera and three new families in the arbuscular mycorrhiza-forming glomeromycetes. mycotaxon 106, 311-360. oehl, f., e. lackzo, a. bogenrieder, k. stahr, r. bösch, m.g.a. van der heijden, and e. sieverding. 2010. soil type and land use intensity determine the composition of arbuscular mycorrhizal 253ramírez-gómez, pérez-moncada, serralde-ordoñez, peñaranda-rolón, roveda-hoyos, and rodriguez: diversity of arbuscular mycorrhizal fungi communities associated with cape gooseberry (physalis peruviana l.) crops fungal communities. soil biol. biochem. 42, 724-738. doi: 10.1016/j.soilbio.2010.01.006 oehl, f., j. jansa, f. de souza, and g. silva. 2011a. cetraspora helvetica, a new ornamented species in the glomeromycetes from swiss agricultural fields. mycotaxon 114, 71-84. doi: 10.5248/114.71 oehl, f., d.k. silva, l. maia, n. souza, h. vieira, and g. silva. 2011b. orbispora ge. nov., ancestral in the scutellosporaceae (glomeromycetes). mycotaxon 116, 161-169. oehl, f., z. sýkorová, j. blaszkowski, i. sànchez-castro, d. coyne, a. tchabi, l. lawouin, f. hountondji, and g. silva. 2011c. acaulospora sieverdingii, an ecological diverse new fungus in the glomeromycota, described from lowland temperate europe and tropical west africa. j. appl. bot. food qual. 87, 47-53. oehl, f., g. silva, b. goto, and e. sieverding. 2011d. glomeromycota: three new genera and glomoid species reorganized. mycotaxon 116, 78-120. doi: 10.5248/116.75 öpik, m., m. moora, j. liira, and m. zobel. 2006. composition of root-colonizing arbuscular mycorrhizal fungal communities in different ecosystems around the globe. j. ecol. 94, 778-790. doi: 10.1111/j.1365-2745.2006.01136.x öpik, m., m. zobel, j.j. cantero, j. davison, j.m. facelli, i. hiiesalu, t. jairus, j.s. kalwij, k. koorem, m.e. leal, j. liira, m. metsis, v. neshataeva, j. paal, c. phosri, s. põlme, ü. reier, ü. saks, h. schimann, o. thiéry, m. vasar, and m. moora. 2013. global sampling of plant roots expands the described molecular diversity of arbuscular mycorrhizal fungi. mycorrhiza 23, 411-430. doi: 10.1007/s00572-013-0482-2 pagano, m.c., r.b. zandavalli, and f.s. araújo. 2013. biodiversity of arbuscular mycorrhizas in three vegetational types from the semiarid of ceará state, brazil. appl. soil ecol. 67, 37-46. doi: 10.1016/j.apsoil.2013.02.007 palenzuela, j., n. ferrol, t. boller, c. azcón-aguilar, and f. oehl. 2008. otospora bareai, a new fungal species in the glomeromycetes from a dolomitic shrub land in sierra de baza national park (granada, spain). mycologia 100, 296-305. doi: 10.1080/15572536.2008.11832484 panwar, j. and j.c. tarafdar. 2006. distribution of three endangered medicinal plant species and their colonization with arbuscular mycorrhizal fungi. j. arid environ. 65, 337-350. doi: 10.1016/j. jaridenv.2005.07.008 peña-venegas, c.p., g.l. caronda, j.h. arguelles, and a.l. arcos. 2007. micorrizas arbusculares del sur de la amazonía colombiana y su relación con algunos factores fisicoquímicos y biológicos del suelo. acta amaz. 37, 327-336. doi: 10.1590/ s0044-59672007000300003 pérez, e. 1996. plantas útiles de colombia. edición de centenario, cargraphics. santander de quilichao, colombia. phillips, j.m. and d.s. hayman. 1970. improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. trans. br. mycol. soc. 55, 158-161. doi: 10.1016/s0007-1536(70)80110-3 rabatin, s.c. 1979. seasonal and edaphic variation in vesiculararbuscu lar mycorrhiza l infection of grasses by glomus tenius. new phytol. 83, 95-102. doi: 10.1111/j.1469-8137.1979. tb00730.x rabelo, p.c., d.k. silva, a.c. ferreira, b. goto, and l. maia. 2014. diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in atlantic forest areas under different land uses. agr. ecosyst. environ. 185, 245-252. doi: 10.1016/j.agee.2014.01.005 read, d.j. 1998. plants on t he web. nature 396, 22-23. doi: 10.1038/23822 redecker, d., a. schüler, h. stockinger, s. stümer, j. morton, and c. walker. 2013. an evidence-based consensus for the classification of arbuscular mycorrhizal fungi (glomeromycota). mycorrhiza 23, 515-531. doi: 10.1007/s00572-013-0486-y rodríguez, n., c. rivera-calvo, and i. paneque-torres. 2005. efecto de las tecnologías de extracción forestal sobre la diversidad de especies leñosas en ecosistemas de pinares naturales. revista chapingo 11, 125-131. roveda, g., a. peñaranda, m. ramírez, i. baquero, and r. galindo. 2012. diagnóstico de la fertilidad química de los suelos de los municipios de granada y silvania para la producción de uchuva en cundinamarca. cienc. tecnol. agropec. 13, 179-188. doi: 10.21930/rcta.vol13_num2_art:253 schenck, n. and y. perez. 1988. manual for the identification of va mycorrhizal fungi. university of florida, gainesville, usa. schüßler, a., d. scharzott, and c. walker. 2001. a new fungal phylum, the glomeromycota: phylogeny and evolution. mycol. res. 105, 1413-1421. doi: 10.1017/s0953756201005196 schnoor, t., i. lekberg, s. rosendahl, and p. olsson. 2011. mechanical soil disturbance as a determinant of arbuscular mycorrhizal fungal communities in semi-natural grassland. mycorrhiza 21, 211-220. doi: 10.1007/s00572-010-0325-3 selvam, a. and a. mahadevan. 2002. distribution of mycorrhizas in an abandoned f ly ash pond and mined sites of neyveli lignite corporation, tamil nadu, india. basic appl. ecol. 3, 277-284. doi: 10.1078/1439-1791-00107 sénes-guerrero, c., g. torres, s. pfeiffer, m. rojas, and a. schüßler. 2014. potato-associated arbuscular mycorrhizal fungal communities in the peruvian andes. mycorrhiza 24, 405-417. doi: 10.1007/s00572-013-0549-0 sieverding, e. 1991. vesicular-arbuscular mycorrhiza management in tropical agrosystems. deutsche gesellschaft fur technische zusammenarbeit. eschborn, germany. sieverding, e. and f. oehl. 2006. revision of entrophospora and description of kuklospora and intraspora, two new genera in them arbuscular mycorrhizal glomeromycetes. j. appl. bot. food qual. 80, 69-81. souza, r.g., l. maia, m.f. sales, and s.f.b. trufem. 2003. diversidade e potencial de infectividade de fungos micorrízicos arbusculares em área de caatinga, na região de xingó, estado de alagoas, brasil. rev. bras. bot. 26, 49-60. doi: 10.1590/ s0100-84042003000100006 smith, s.d. and d.j. read. 2008. mycorrhizal symbiosis. academic press, amsterdam. smith, s.e. and f.a. smith. 2011. roles of arbuscular mycorrhizas in plant nutrition and growth: new paradigms from cellular to ecosystem scales. ‎annu. rev. plant biol. 62, 227-250. doi: 10.1146/annurev-arplant-042110-103846 254 agron. colomb. 37(3) 2019 stover, h.j., r.g. thorn, j.m. bowle, m.a. bernards, and c.r. jacobs. 2012. arbuscular mycorrhizal fungi and vascular plant species abundance and community structure in tallgrass prairies with varying agricultural disturbance histories. appl. soil ecol. 60, 61-70. doi: 10.1016/j.apsoil.2012.02.016 stürmer, s.l. and j.o. siqueira. 2008. diversidade de fungos micorrízicos arbusculares em ecossistemas brasileiros. in: moreira, f.m.s., j.o. siqueira, and l. brussaard (eds.). biodiversidade do solo em ecossistemas brasileiros. ufla, lavras, brasilia. stürmer, s.l., r. stürmer, and d. pasqualini. 2013. taxonomic diversity and community structure of arbuscular mycorrhizal fungi (phylum glomeromycota) in three maritime sand dunes in santa catarina state, south brazil. fungal ecol. 6, 27-36. doi: 10.1016/j.funeco.2012.10.001 su, y.y. and l.d. guo. 2007. arbuscular mycorrhizal fungi in non-grazed, restored and over-grazed grassland in the inner mongolia steppe. mycorrhiza 17, 689-693. doi: 10.1007/ s00572-007-0151-4 tanja, r., k. scheublin, p. ridgway, j.p.w. young, and m. van der heijden. 2004. nonlegumes, legumes, and root nodules harbor different arbuscular mycorrhizal fungal communities. appl. environ. microbiol. 70, 6240-6246. doi: 10.1128/ aem.70.10.6240-6246.2004 trillos, o., j.m. cotes, c.l. medina, m. lobo, and a. navas. 2008. caracterización morfológica de cuarenta y seis accesiones de uchuva (physalis peruviana l.) en antioquia (colombia). rev. bras. frutic. jaboticabal. 30, 708-715. doi: 10.1590/ s0100-29452008000300025 turrini, a., m. agnolucci, m. palla, e. tomé, m. tagliavini, f. scandellari, and m. giovannetti. 2017. species diversity and community composition of native arbuscular mycorrhizal fungi in apple roots are affected by site and orchard management. appl. soil ecol. 116, 42-54. doi: 10.1016/j.apsoil.2017.03.016 uhlmann, e., c. görke, a. petersen, and f. oberwinkler. 2004. arbuscular mycorrhizae from semiarid regions of namibia. can. j. bot. 82, 645-653. doi: 10.1139/b04-039 vandenkoornhuyse, p., r. husband, t. daniell, i. watson, j. duck, a. fitter, and j. young. 2002. arbuscular mycorrhizal community composition associated with two plant species in a grassland ecosystem. mol. ecol. 11, 1555-1564. doi: 10.1046/j.1365-294x.2002.01538.x van der heijden, m.g.a., t. boller, a. wiemken, and i.r. sanders. 1998a. different arbuscular mycorrhizal fungal species are potential determinants of plant community structure. ecology 79, 2082-2091. doi: 10.1890/0012-9658(1998)079[2082:da mfsa]2.0.co;2 van der heijden, m.g.a., j. klironomos, m. ursic, p. moutoglis, r. streitwolf-engel, t. boller, a. wiemken, and i.r. sanders. 1998b. mycorrhizal fungal diversity determines plant biodiversity, ecosystem variability and productivity. nature 396, 69-72. doi: 10.1038/23932 van der heijden, m.g.a. and i.r. sanders. 2002. mycorrhizal ecology. springer, berlin, heidelberg. violi, h.a., a. barrientos-priego, s.f. wright, e. escamilla-prado, j.b. morton, j.a. menge, and c.j. lovatt. 2008. disturbance changes arbuscular mycorrhizal fungal phenology and soil glomalin concentrations but not fungal spore composition in montane rainforests in veracruz and chiapas, mexico. for. ecol. manage. 254, 276-290. doi: 10.1016/j.foreco.2007.08.016 walker, c. and a. schüßler. 2004. nomenclatural clarifications and new taxa in the glomeromycota pacispora. mycol. res. 108, 979-982. doi: 10.1017/s0953756204231173 wang, y.y., m. vestberg, c. walker, t. hurme, x. zhang, and k. lindstrom. 2008. diversity and infectivity of arbuscular mycorrhizal fungi in agricultural soils of the sichuan province of mainland china. mycorrhiza 18, 59-68. doi: 10.1007/ s00572-008-0161-x wilson, j., k. ingleby, p.a. mason, k. ibrahim, and g.j. lawson. 1992. long-term changes in vesicular-arbuscular mycorrhizal spore populations in terminalia plantations in cote d’ivoire. pp. 268-275. in: read, d.j., d.h. lewis, h.j. fitter, and i.j. alexander (eds.). mycorrhizas in ecosystems. cab international, london. zandavalli, r.b., s.l. stürmer, and l.r. dillenburg. 2008. species richness of arbuscular mycorrhizal fungi in forests with araucaria in southern brazil. hoehnea 35, 63-68. doi: 10.1590/ s2236-89062008000100003 zangaro, w. and m. moreira. 2010. micorrizas arbusculares nos biomas floresta atlântica e floresta de araucária. pp. 279-310. in: siqueira, j.o., f.a. de souza, e.j.b.n. cardoso, and s.m. tsai (eds.). micorrizas 30 anos de pesquisa no brasil. ufla, lavras, brazil. zarei, m., s. hempel, t. wubet, t. schäfer, g. savaghebi, g.s. jouzani, m.k. nekouei, and f. buscot. 2010. molecular diversity of arbuscular mycorrhizal fungi in relation to soil chemical properties and heavy metal contamination. environ. pollut. 158, 2757-2765. doi: 10.1016/j.envpol.2010.04.017 zhang, y., l.d. guo, and r.j. liu. 2004. survey of arbuscular mycorrhizal fungi in deforested and natural forest land in the subtropical region of dujiangyan, southwest china. plant soil 261, 257-263. doi: 10.1023/b:plso.0000035572.15098.f6 zhao, d. and z. zhao. 2007. biodiversity of arbuscular mycorrhizal fugi in the hot-dry valley of the jinsha river, southwest china. appl. soil ecol. 37(2), 118-128. doi: 10.1016/j.apsoil.2007.06.003 efficacy of imazapic/imazapyr and other herbicides in mixtures for the control of digitaria insularis prior to soybean sowing received for publication: 21 october, 2019. accepted for publication: 9 november, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.83046 1 universidade federal do paraná, palotina, parana (brazil). ² crop science pesquisa e consultoria agronômica, parana (brazil). ³ basf s.a., santo antônio de posse, são paulo (brazil). 4 universidade federal do paraná, curitiba, parana (brazil). * corresponding author: afmoreirasilva@alumni.usp.br agronomía colombiana 38(3), 350-356, 2020 abstract resumen herbicide mixtures, use of multiple sites of action, and other weed management practices are necessary to avoid cases of biotype resistance. the aim of this study was to evaluate the efficiency of imazapic/imazapyr and other herbicides in mixtures to control digitaria insularis at burndown before soybean sowing. this field research was conducted in umuarama, state of parana (pr), brazil, in the 2018/19 soybean season. the experiment was conducted in a randomized block experimental design with four replicates and 11 treatments composed of the application of glyphosate, clethodim, haloxyfop, imazapic/ imazapyr, glufosinate, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-d), dicamba, triclopyr, and saf lufenacil, in mixtures. weed control was evaluated as well as soybean injury and yield. an analysis of variance and f-test were performed, and the treatment means were compared by the scott-knott test. all treatments showed great control over the weed and low crop injury rate while maintaining soybean yield. the application of imazapic/ imazapyr in mixtures with other herbicides was effective in controlling glyphosate-resistant d. insularis in burndown before soybean sowing and with sequential application of haloxyfop + glyphosate at v3 stage of soybean. this chemical management was also selective for soybean. las mezclas entre herbicidas, el uso de múltiples sitios de acción y otras prácticas de manejo de malezas son necesarias para evitar otros casos de resistencia de biotipos. el objetivo de este estudio fue evaluar la eficiencia de imazapic/imazapyr y otros herbicidas en mezclas para controlar digitaria insularis en la desecación antes de la siembra de soya. esta investigación de campo se realizó en umuarama, estado de paraná (pr), brasil, en la cosecha de soya de 2018/19. el experimento se realizó en un diseño experimental de bloques al azar, con cuatro repeticiones y 11 tratamientos, compuestos por la aplicación de glifosato, cletodim, haloxifop, imazapic/imazapir, glufosinato, ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-d), dicamba, triclopir y saf lufenacil, en mezclas. se evaluó el control de malezas, así como el daño y el rendimiento de la soya. se realizaron un análisis de varianza y test f, y se compararon las medias de los tratamientos con el test de scott-knott. todos los tratamientos mostraron un gran control sobre la maleza y una baja tasa de daño a los cultivos mientras se mantenía el rendimiento de la soya. la aplicación de imazapic/imazapir en mezclas con otros herbicidas fue eficaz en el control de d. insularis resistente al glifosato, en desecación antes de la siembra de soya y con aplicación secuencial de haloxifop + glifosato en la etapa v3 de la soya. este manejo químico también fue selectivo para la soya. key words: glycine max, acetolactate synthase (als) inhibitors, weed, crop injury, chemical weed control. palabras clave: glycine max, inhibidores de acetolactato sintasa (als), hierba, daño al cultivo, control químico de malezas. efficacy of imazapic/imazapyr and other herbicides in mixtures for the control of digitaria insularis prior to soybean sowing efectividad de imazapic/imazapyr y otros herbicidas en mezclas para el control de digitaria insularis en pre-siembra de soya alfredo junior paiola albrecht1, leandro paiola albrecht1, andré felipe moreira silva²*, romulo augusto ramos³, everson pedro zeny³, juliano bortoluzzi lorenzetti4, maikon tiago yamada danilussi4, and arthur arrobas martins barroso4 introduction the weed digitaria insularis, known as sourgrass, is native to tropical and subtropical areas of america. it can be found in pasture lands, coffee plantations, orchards, crop fields, roadsides, and in abandoned fields. it is referred to as rhizomatous and produces seeds throughout the summer, growing in clumps. these traits allow them to aggressively compete against cultivated crops (moreira and bragança, 2011; lorenzi, 2014). there are four known d. insularis herbicide-resistant biotypes, all found in south america, from which three are glyphosate-resistant and one is resistant to haloxyfop and fenoxaprop. weed resistance is a problem across the globe, and brazil is ranked fifth with 50 registered resistance cases to epsps, als, accase, psii, psi, ppo, and auxins (heap, 2020). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.83046 351albrecht, albrecht, silva, ramos, zeny, lorenzetti, danilussi, and barroso: efficacy of imazapic/imazapyr and other herbicides in mixtures for the control of digitaria insularis prior to soybean sowing in addition to resistance cases, as a perennial grass d. insularis is hard to control, especially during f lowering development (zobiole et al., 2016; canedo et al., 2019). a study by gazziero et al. (2019) shows that a cohabitation of six d. insularis plants m-2 among soybean crops reduces its yield by 40%. thus, appropriate managing practices including different control methods are shown to be important to have an efficient outcome. the association of different herbicides, rotation of sites of actions, preventive methods, among other practices are essential to manage and prevent new weed biotypes resistant to herbicides (green, 2018; heap and duke, 2018; neve et al., 2018; frisvold et al., 2020). however, in the literature, there are reports of the antagonist effect of 2,4-d on the action of accase inhibitor graminicides, due to the translocation reduction and increase in the metabolism of herbicides from the ariloxifenoxipropionics group (trezzi et al., 2007). thus, there is a need for studies on the different mechanisms of control of d. insularis. pre-emergent herbicides used before sowing are emphasized as an important tool to weed management, especially in crop fields (byker et al., 2013; belfry et al., 2015). in this sense, als inhibitors are highlighted for weed control as pre-emergence herbicides used in soybean fields (braz et al., 2017; underwood et al., 2017). imidazolinone herbicides are part of the group of the acetolactate synthase (als) (also called acetohydroxyacid synthase [ahas]) inhibiting herbicides which hamper the synthesis of the branched-chain amino acids valine, leucine, and isoleucine. after their absorption, the herbicides are translocated to meristems and apexes that are actively growing areas, inhibiting the growth of susceptible plants. chlorosis happens to sensitive plants followed by death in 7 to 14 d after treatment (oliveira júnior, 2011; shaner and o’connor, 2017). these herbicides are applied at preand post-emergence, controlling a range of monocotyledons and dicotyledons in cereal and soybean crops and nonagricultural areas (oliveira júnior, 2011; rodrigues and almeida, 2018). piasecki and rizzardi (2016) report that imazapic/imazapyr (premix formulation) is efficient for controlling volunteer corn at soybean pre-emergence. likewise, studies by melo et al. (2017) show the efficiency of imazapic/imazapyr on the control of d. insularis. it is believed that the imazapic/imazapyr is effective in controlling d. insularis when applied at pre-sowing burndown. thus, this study aimed to evaluate the efficiency of imazapic/imazapyr (premix formulation) and other herbicides in mixtures to control d. insularis at burndown before soybean sowing. materials and methods conditions and experimental design this field research was conducted in umuarama, state of parana (pr), brazil (23°50’25.23” s, 53°13’45.70” w) during the 2018/19 crop season. the soil was classified as sandy (11% clay, 6.5% silt, and 82.5% sand) with the following chemical properties on the 0-20 cm layer: ph (cacl2) of 4.4, 1.33% organic matter, and 5.78 cmolc dm-3 cation exchange capacity. under the köppen classification, the climate is classified as cfa, and figure 1 shows the weather conditions during the time of the research. figure 1. representation of rainfall and minimum and maximum temperature for the study site. 2018/19 season, umuarama, pr, brazil. sequential 1st application sowing sequential application 1st application sowing d ec 2 nd d ec 1 st n ov 3 rd n ov 2 nd n ov 1 st o ct 3 rd o ct 2 nd o ct 1 st se p 3r d se p 2n d se p 1s t au g 3r d au g 2n d au g 1s t ja n 1s t ja n 2n d ja n 3r d fe b 1s t d ec 3 rd 125 100 75 0 150 50 25 r ai nf al l ( m m ) 30 25 20 5 0 40 35 15 10 m in im um a nd m ax im um te m pe ra tu re ( °c ) maximum temperatureminimum temperaturerainfall 2018/19 season, umuarama, pr august 08, 2018 to february 06, 2019 decendial 352 agron. colomb. 38(3) 2020 the trial site was infested by d. insularis, identified as indicative of glyphosate resistance. before application, the plants were at the f lowering stage with 3.5 clumps m-2. the area was previously cultivated with maize. a no-till sowing system was used for soybean, using 0.45 cm row spacing. the cultivar used was monsoy® 6410 ipro (monsanto co. do brasil, são paulo, sp, brazil). the experiment was conducted in a randomized block experimental design, with four replications and 5x3 m plots. for the useful area, the four central lines were used, discarding the first and last meter of the plot. the treatments are described in table 1. the commercial products used in the trial are presented in supplementary material 1. the first application was performed on october 5th, 2018. the soybean was sown on october 18th, 2018, and the sequential application was carried out on november 16th, 2018 when soybean plants were at the v3 growth stage (fehr et al., 1971). one hundred mm of rainfall was reported in the area between the first application and seeding. both applications were performed using a co2 backpack sprayer at 3.6 km/h with aixr 110.015 spray nozzles pressured at 2.5 kgf cm-2 with a volume of 150 l ha-1. the weather conditions were a temperature of 23.1oc, 62.3% relative humidity, and wind speed of 6.8 km/h. the sequential application had the following conditions: temperature of 23.1oc, 60.1% relative humidity, and wind speed of 2.2 km/h. evaluations weed control was visually evaluated at 7, 14, 21, and 35 d after application (daa) and on the 14th and 28th d after the sequential application. soybean crop injury was evaluated at 7, 14, 21, 28, and 35 d after sowing (das). percentage grades from 0% (absence of symptoms) to 100% (death of the plant) were given, based on the apparent symptoms related to the plant growth stage (velini et al., 1995). by the time of harvest, at the r8 stage (full maturation) of soybean plants (fehr et al., 1971), the yield was calculated using only the plot’s two central lines of 4 m long each. the grain moisture was corrected to 13% and the results converted to kg ha-1. data analysis an analysis of variance and the f-test (p≤0.05) were performed as described by pimentel-gomes and garcia (2002). the means of treatments were grouped together using the scott-knott (1974) test (p≤0.05). for this purpose, the software sisvar 5.6 was used (ferreira, 2011). results there was little or no control observed in the first application at 7 daa (all below 35%); however, at 14 daa all treatments associated with auxinic herbicides and saf lufenacil showed inferior control compared to the others. at 21 daa, the best results were observed for treatments with the application of accase inhibitors (haloxyfop and clethodim). control superior to 80% was reported at 28 and 35 daa by all herbicide combinations. it is important to highlight that at 35 daa only the treatments involving glufosinate and 2,4-d showed lower performance (tab. 2). after the sequential application of glyphosate + haloxyfop at 14 daa, weed control of at least 83.3% was observed. besides that, the treatments involving auxinic herbicides and table 1. treatments consisting of herbicide mixtures for the control of d. insularis. 2018/19 season, umuarama, pr, brazil. treatments¹ rates² control (without herbicide application) glyphosate + clethodim³ 1,080 + 192 glyphosate + haloxyfop4 1,080 + 120 glyphosate + imazapic/imazapyr5 1,080 + 78.75/26.25 glufosinate + imazapic/imazapyr5 500 + 78.75/26.25 glyphosate + clethodim3 + imazapic/imazapyr 1,080 + 192 + 78.75/26.25 glyphosate + haloxyfop4 + imazapic/imazapyr 1,080 + 120 + 78.75/26.25 glyphosate + 2,4-d + imazapic/imazapyr5 1,080 + 670 + 78.75/26.25 glyphosate + dicamba + imazapic/imazapyr5 1,080 + 288 + 78.75/26.25 glyphosate + triclopyr + imazapic/imazapyr5 1,080 + 480 + 78.75/26.25 glyphosate + saflufenacil + imazapic/imazapyr5 1,080 + 35 + 78.75/26.25 ¹sequential application in all herbicide treatments of haloxyfop (66 g acid equivalent (a.e.) ha-1) + glyphosate (720 g a.e. ha-1), at post-emergence (v3) of soybean. ²rates at g a.e. ha-1 for glyphosate, haloxyfop, 2,4-d and triclopyr. rates at g active ingredient (a.i.) ha-1 for other herbicides. addition of adjuvants: ³lanzar® 0.5% v/v; 4joint® 0.5% v/v; 5dash® hc 0.5% v/v. 353albrecht, albrecht, silva, ramos, zeny, lorenzetti, danilussi, and barroso: efficacy of imazapic/imazapyr and other herbicides in mixtures for the control of digitaria insularis prior to soybean sowing the ones involving glufosinate were considered inferior as grass regrowth was frequently observed (≥89%). however, at 28 daa efficient d. insularis control was observed by all the tested combinations of herbicides, computing a rate control of at least 94.8%. the application of glufosinate + imazapic/imazapyr is highlighted for its control levels of 85% at 35 daa and 96.3% after the sequential application at 28 daa (tab. 2), indicating the importance of adding sequential applications to weed management practices. lower crop injury by all evaluations was also observed. in general, symptoms were characterized by small chloroses and yellowing of leaves. the application of glyphosate with clethodim or haloxyfop did not cause symptoms (tab. 3). table 2. control (%) of d. insularis under application of herbicides mixtures. 2018/19 season, umuarama, pr, brazil. treatments¹ after 1st application after 2nd application 7 14 21 28 35 14 28 daa control (without application) 0.0 c 0.0 c 0.0 d 0.0 c 0.0 c 0.0 c 0.0 b glyphosate + clethodim 28.3 b 43.0 a 88.8 a 94.3 a 92.0 a 93.8 a 94.8 a glyphosate + haloxyfop 26.5 b 43.3 a 85.3 a 90.0 a 91.3 a 91.3 a 97.0 a glyphosate + imazapic/imazapyr 24.8 b 40.0 a 76.8 b 88.5 b 92.0 a 93.0 a 96.0 a glufosinate + imazapic/imazapyr 20.8 b 38.8 a 64.3 c 83.5 b 85.0 b 86.3 b 96.3 a glyphosate + clethodim + imazapic/imazapyr 34.8 a 42.5 a 88.8 a 92.5 a 94.0 a 93.3 a 97.5 a glyphosate + haloxyfop + imazapic/imazapyr 28.0 b 41.5 a 82.3 a 92.8 a 94.0 a 93.0 a 97.0 a glyphosate + 2,4-d + imazapic/imazapyr 25.3 b 30.0 b 74.5 b 83.0 b 83.8 b 83.8 b 96.0 a glyphosate + dicamba + imazapic/imazapyr 27.0 b 32.3 b 76.3 b 87.0 b 89.8 a 89.0 b 96.3 a glyphosate + triclopyr + imazapic/imazapyr 31.8 a 34.8 b 73.3 b 86.3 b 89.3 a 86.5 b 96.3 a glyphosate + saflufenacil + imazapic/imazapyr 26.5 b 35.0 b 77.0 b 91.8 a 91.3 a 92.8 a 97.0 a mean 24.9 34.6 71.5 80.9 82.0 82.0 87.6 cv (%) 14.2 12.3 8.8 4.3 3.0 4.5 1.4 f * * * * * * * daa: days after application; cv: coefficient of variation. ¹sequential application in all herbicide treatments of haloxyfop (66 g acid equivalent (a.e.) ha-1) + glyphosate (720 g a.e. ha-1), at post-emergence (v3) of soybean. *means followed by the same letter in the column do not differ from each other by the scott-knott (1974) test (p≤0.05). table 3. crop injury (%) and yield (kg ha-1) of soybean plants under application of herbicide mixtures, for the control of d. insularis. 2018/19 season, umuarama, pr, brazil. treatments¹ crop injury yield14 21 28 35 das control (without application) 0.0 a 0.0 a 0.0 a 0.0 a 825 b glyphosate + clethodim 0.0 a 0.0 a 0.0 a 0.0 a 2,432 a glyphosate + haloxyfop 0.0 a 0.0 a 0.0 a 0.0 a 2,444 a glyphosate + imazapic/imazapyr 3.8 b 5.0 b 2.8 b 2.5 b 2,506 a glufosinate + imazapic/imazapyr 3.5 b 4.5 b 2.0 b 2.0 b 2,450 a glyphosate + clethodim + imazapic/imazapyr 3.8 b 5.3 b 2.5 b 2.8 b 2,432 a glyphosate + haloxyfop + imazapic/imazapyr 3.5 b 4.3 b 2.5 b 2.0 b 2,379 a glyphosate + 2,4-d + imazapic/imazapyr 3.3 b 5.0 b 2.3 b 2.0 b 2,516 a glyphosate + dicamba + imazapic/imazapyr 4.0 b 5.8 b 3.5 c 3.3 b 2,292 a glyphosate + triclopyr + imazapic/imazapyr 4.5 b 6.3 b 4.0 c 2.8 b 2,433 a glyphosate + saflufenacil + imazapic/imazapyr 3.3 b 4.3 b 2.0 b 2.3 b 2,415 a mean 2.7 3.7 2.0 1.8 2,284 cv (%) 11.7 11.6 8.3 16.8 10.8 f * * * * * das: days after sowing; cv: coefficient of variation. ¹sequential application in all herbicide treatments of haloxyfop (66 g acid equivalent (a.e.) ha-1) + glyphosate (720 g a.e. ha-1), at post-emergence (v3) of soybean. *means followed by the same letter in the column do not differ from each other by the scott-knott (1974) test (p≤0.05). 354 agron. colomb. 38(3) 2020 the treatment glyphosate + triclopyr + imazapic/imazapyr showed the greatest values of injury, with 6.3% at 21 das, followed by the treatment glyphosate + dicamba + imazapic/imazapyr (5.8%). however, from 21 das the symptoms of all treatments started to decrease, and all percentages were considered acceptable and not harmful to the crop. despite the symptoms, there was no change in yield (tab. 3). discussion less than 30 d passed between the application of imazapic/ imazapyr and the sowing of soybean, in accordance with the label recommendations (rodrigues and almeida, 2018). additionally, about 100 mm of precipitation were observed in this period, also a necessary volume according to the label (rodrigues and almeida, 2018). this precipitation combined with the sandy texture of the soil may have favored the leaching of the product, which favored the selectivity for soybean. every herbicide mixture performed in this study showed efficient performance on d. insularis control with minimum injury while maintaining soybean yield. the use of imazapic/imazapyr and other herbicides in mixtures was potentially selective at burndown before soybean sowing. melo et al. (2017) observed 100% of d. insularis control at 35 daa using imazapic/imazapyr (52.5/17.5 g a.i. ha-1) at postemergence. francischini et al. (2012) also noted imazapic/imazapyr efficiency controlling d. insularis along with other weeds that is similar to that verified in the present study. besides successfully controlling d. insularis in different mixtures as shown in this study, imazapic/imazapyr is also efficient in the control of volunteer corn (piasecki and rizzardi, 2016) and is selective to soybean. additionally, post-application of imazapic/imazapyr was also reported as efficient in controlling different grasses and broadleaved weeds, such as eudicotyledons bidens pilosa and raphanus raphanistrus (santos et al., 2012) and monocotyledons hymenachne amplexicaulis (silva et al., 2012), oryza sativa, echinochloa crus-galli and cyperus esculentus (helgueira et al., 2018). regarding effectiveness, the glyphosate + imazapic/imazapyr mixture is highlighted when combined with auxinic herbicides, especially triclopyr and dicamba. this mixture is equivalent to that of glyphosate + imazapic/imazapyr with accase inhibitors (haloxyfop or clethodim). the application of these mixtures shows a broad control spectrum considering the effectiveness of auxins for the control of eudicotyledons combined with the control of d. insularis verified in this study. high levels of infestation of weeds such as d. insularis and other grasses require accase inhibitor herbicides such as haloxyfop and clethodim. however, applying synthetic auxins such as 2,4-d and dicamba is not always an option because of the antagonism that can be created between these herbicides and accase inhibitors (trezzi et al., 2007; pereira et al., 2018; gomes et al., 2020). the antagonism between these mixtures is possibly explained by the reduction of translocation of these herbicides to their action sites, compared to the cases when herbicides are pulverized alone (scherder et al., 2005). thus, eudicotyledon control is hampered and glyphosate or some other herbicide is used as an option for chemical management. there are few studies in the literature that provide information on antagonism, additive effect, or synergism of imazapic/imazapyr in a mixture with synthetic auxins, glufosinate, or saf lufenacil, so the present work is unprecedented. the mixture of saflufenacil, glyphosate, and imazapic/imazapyr was effective on the control of d. insularis (≥91.3%) at 28 and 35 daa. in general, saf lufenacil does not show high control of digitaria spp. (soltani et al., 2014). however, in this study, it was identified as a tool for d. insularis control when used in mixtures with glyphosate and imazapic/ imazapyr since mixtures like this have a broad spectrum of action. dalazen et al. (2015) observe synergism for saf lufenacil + glyphosate, and datta et al. (2013) observe it for imazapic + saf lufenacil. it is noteworthy that these treatments had slower action, compared to treatments with accase inhibitors (haloxyfop and clethodim). bianchi et al. (2020) observe a synergistic effect of clethodim + glyphosate for the control of d. insularis at 21 daa. in the present study, treatments without accase inhibitors achieved greater levels of control after 28 daa. the results of this study showed that glufosinate + imazapic/imazapyr application as a burndown technique prior to sowing, and when applied along with glyphosate (only at soybean post-emergence) associated with haloxyfop they were efficient for controlling d. insularis at a 96.3%. studies by everman et al. (2007), melo et al. (2012), gemelli et al. (2013), and silva et al. (2017) also emphasize the use of glufosinate in the control of d. insularis in different chemical weed management programs. in this sense, it is important to emphasize the four biotype resistance cases of d. insularis in the world. three of these biotypes are resistant to glyphosate and one to haloxyfop 355albrecht, albrecht, silva, ramos, zeny, lorenzetti, danilussi, and barroso: efficacy of imazapic/imazapyr and other herbicides in mixtures for the control of digitaria insularis prior to soybean sowing and fenoxaprop (heap, 2020). therefore, other mechanisms of action are useful to manage this grass; thus, imazapic/ imazapyr (als inhibitors) and glufosinate (gs inhibitor) can be used to control d. insularis offering soybean selectivity as verified in this study. conclusion the application of imazapic/imazapyr in mixtures with other herbicides was effective in controlling glyphosateresistant d. insularis in burndown before soybean sowing and with sequential application of haloxyfop + glyphosate at the v3 stage of soybean. this chemical management was also selective for soybean. literature cited belfry, k.d., n. soltani, l.r. brown, and p.h. sikkema. 2015. tolerance of identity preserved soybean cultivars to preemergence herbicides. can. j. plant sci. 95, 719-726. doi: 10.4141/ cjps-2014-351 bianchi, l., v.m. anunciato, t. gazola, s.m. perissato, r.c. dias, l. tropaldi, c.a. carbonari, and e.d. velini. 2020. effects of glyphosate and clethodim alone and in mixture in sourgrass (digitaria insularis). crop prot. 138, 105322. doi: 10.1016/j. cropro.2020.105322 braz, g.b., r.s. oliveira júnior, l.h.s. zobiole, r.s. rubin, c. voglewede, j. constantin, and h.k. takano. 2017. sumatran f leabane (conyza sumatrensis) control in no-tillage soybean with diclosulam plus halauxifen-methyl. weed technol. 31(2), 184-192. doi: 10.1017/wet.2016.28 byker, h.p., n. soltani, d.e. robinson, f.j. tardif, m.b. lawton, and p.h. sikkema. 2013. control of glyphosate-resistant canada f leabane [conyza canadensis (l.) cronq.] with preplant herbicide tankmixes in soybean [glycine max. (l). merr.]. can. j. plant sci. 93, 659-667. doi: 10.4141/cjps2012-320 canedo, i.f., l.s. araújo, l.g.b. silva, m.d.s. valente, m.a.m. freitas, and p.c.r. cunha. 2019. differential susceptibility to glyphosate herbicide and re-growth capacity of different populations of sourgrass. rev. ceres 66(1), 18-25. doi: 10.1590/0034-737x201966010003 dalazen, g., n.d. kruse, s.l.o. machado, and a. balbinot. 2015. synergism of the glyphosate and saf lufenacil combination for controlling hairy f leabane. pesqui. agropecu. trop. 45, 249256. doi: 10.1590/1983-40632015v4533708 datta, a., r.e. rapp, j.e. scott, l.d. charvat, j. zawierucha, and s.z. knezevic. 2013. spring-applied saf lufenacil and imazapic provided longer lasting euphorbia esula l. control than fall applications. crop prot. 47, 30-34. doi: 10.1016/j.cropro.2012.12.006 everman, w.j., i.c. burke, j.r. allen, j. collins, and j.w. wilcut. 2007. weed control and yield with glufosinate-resistant cotton weed management systems. weed technol. 21(3), 695-701. doi: 10.1614/wt-06-164.1 fehr, w.r., c.e. caviness, d.t. burmood, and j.s. pennington. 1971. stage of development descriptions for soybeans, glycine max (l.) merrill. crop sci. 11(6), 929-931. doi: 10.2135/cropsci197 1.0011183x001100060051x ferreira, d.f. 2011. sisvar: a computer statistical analysis system.  cienc. agrotecnol. 35(6), 1039-1042. doi: 10.1590/ s1413-70542011000600001 francischini, a.c., g. santos, j. constantin, h. ghiglione, g.f. velho, n. guerra, and g.b.p. braz. 2012. efficacy and selectivity of herbicides from the imidazolinone group applied in post-emergence of monocotyledon weeds on cl sunf lower culture. planta daninha 30(4), 843-851. doi: 10.1590/ s0100-83582012000400019 frisvold, g.b., j. albright, d.e. ervin, m.d. owen, j.k. norsworthy, k.e. dentzman, t.m. hurley, r.a. jussaume, j.l. gunsolus, and w. everman. 2020. do farmers manage weeds on owned and rented land differently? evidence from us corn and soybean farms. pest manage. sci. 76(6), 2030-2039. doi: 10.1002/ ps.5737 gazziero, d.l.p., f.s. adegas, a.f. silva, and g. concenço. 2019. estimating yield losses in soybean due to sourgrass interference. planta daninha 37(4), e019190835. doi: 10.1590/ s0100-83582019370100047 gemelli, a., r.s. oliveira júnior, j. constantin, g.b.p. braz, t.m. campos jumes, e.a. gheno, f.a. rios, and l.h.m. franchini. 2013. estratégias para o controle de capim-amargoso (digitaria insularis) resistente ao glyphosate na cultura milho safrinha. rev. bras. herb. 12(2), 162-170. doi: 10.7824/rbh.v12i2.201 gomes, h.l.l., v.c. sambatti, and g. dalazen. 2020. sourgrass control in response to the association of 2,4-d to accase inhibitor herbicides. biosci. j. 36(4), 1126-1136. doi: 10.14393/ bj-v36n4a2020-47895 green, j.m. 2018. the rise and future of glyphosate and glyphosate‐resistant crops. pest manage. sci. 74(5), 1035-1039. doi: 10.1002/ps.4462 heap, i. and s.o. duke. 2018. overview of glyphosate‐resistant weeds worldwide. pest manage. sci. 74(5), 1040-1049. doi: 10.1002/ps.4760 heap, i.m. 2020. the international herbicide-resistant weed database. url: http://www.weedscience.org (accessed 01 april 2020). helgueira, d.b., t. d’ávila rosa, l. galon, d.s. moura, a.t. martini, and j.j.o. pinto. 2018. weed management in rice under sprinkler and f lood irrigation systems. planta daninha 36(2), e018177637. doi: 10.1590/s0100-83582018360100141 lorenzi, h. 2014. manual de identificação e controle de plantas daninhas: plantio direto e convencional. instituto plantarum, londrina, brazil. melo, m.s.c., l.j.f.n. rocha, c.a.c.g. brunharo, d.c.p. silva, m. nicolai, and p.j. christoffoleti. 2017. alternativas de controle químico do capim-amargoso resistente ao glyphosate, com herbicidas registrados para as culturas de milho e algodão. rev. bras. herb. 16(3), 206-215. doi: 10.7824/rbh.v16i3.556 melo, m.s.c., l.e. rosa, c.a.c.g. brunharo, m. nicolai, and p.j. christoffoleti. 2012. alternativas para o controle químico de capim-amargoso (digitaria insularis) resistente ao glyphosate. rev. bras. herb. 11(2), 195-203. doi: 10.7824/rbh.v11i2.145 moreira, h.j.c. and h.n.p. bragança. 2011. manual de identificação de plantas infestantes. fmc agricultural products, campinas, brazil. 356 agron. colomb. 38(3) 2020 neve, p., j.n. barney, y. buckley, r.d. cousens, s. graham, n.r. jordan, a. lawton‐rauh, m. liebman, m.b. mesgaran, m. schut, j. shaw, j. storkey, b. baraibar, r.s. baucom, m. chalak, d.z. childs, s. christensen, h. eizenberg, c. fernández‐ quintanilla, k. french, m. harsch, s. heijting, l. harrison, d. loddo, m. macel, n. maczey, a. merotto jr., d. mortensen, j. necajeva, d.a. peltzer, j. recasens, m. renton, m. riemens, m. sønderskov, and m. williams. 2018. reviewing research priorities in weed ecology, evolution and management: a horizon scan. weed res. 58(4), 250-258. doi: 10.1111/wre.12304 oliveira júnior, r.s. 2011. mecanismos de ação dos herbicidas. pp. 141-192. in: oliveira júnior, r.s., j. constantin, and m.h. inoue (eds.). biologia e manejo de plantas daninhas. omnipax, curitiba, brazil. pereira, g.r., l.h.s. zobiole, and c.v.s. rossi. 2018. resposta no controle de capim-amargoso a mistura de tanque de glyphosate e haloxifope com auxinas sintéticas.  rev. bras. herb. 17(2), e606. doi: 10.7824/rbh.v17i2.606 piasecki, c. and m.a. rizzardi. 2016. herbicidas aplicados em pré-emergência controlam plantas individuais e touceiras de milho voluntário rr® f2 em soja? rev. bras. herb. 15(4), 323-331. doi: 10.7824/rbh.v15i4.497 pimentel-gomes, f. and c.h. garcia. 2002. estatística aplicada a experimentos agronômicos e f lorestais: exposição com exemplos e orientações para uso de aplicativos. fealq, piracicaba, brazil. rodrigues, b.n. and f.s. almeida. 2018. guia de herbicidas. editing authors, londrina, brazil. santos, g., a.c. francischini, j. constantin, r.s. oliveira júnior, h. ghiglione, g.f. velho, and a.m. oliveira neto. 2012. use of the new clearfield® system in sunf lower culture to control dicotyledonous weeds. planta daninha 30(2), 359-365. doi: 10.1590/s0100-83582012000200015 scott, a.j. and m. knott. 1974. a cluster analysis method for grouping means in the analysis of variance. biometrics 30(3), 507512. doi: 10.2307/2529204 shaner, d.l. and s.l. o’connor. 2017. the imidazolinone herbicides (1991). crc press, taylor & francis, boca raton, usa. scherder, e.f., r.e. talbert, and m.l. lovelace. 2005. antagonism of cyhalofop grass activity by halosulfuron, triclopyr, and propanil.  weed technol. 19(4), 934-941. doi: 10.1614/ wt-03-177r2.1 silva, k.s., s.l.o. machado, l.a. avila, e. marchesan, m.v.p. alves, and l.j.k. urban. 2012. sensitivity of west indian marsh grass to herbicides. planta daninha 30(4), 817-825. doi: 10.1590/ s0100-83582012000400016 silva, w.t., d. karam, l. vargas, and a.f. silva. 2017. alternatives of chemical control for sourgrass (digitaria insularis) on maize crop. rev. bras. milho sorgo 16(3), 578-586. doi: 10.18512/1980-6477/rbms.v16n3p578-586 soltani, n., c. shropshire, and p.h. sikkema. 2014. sensitivity of dry bean to dimethenamid-p, saf lufenacil and dimethenamidp/saf lufenacil. am. j. plant. sci. 5(21), 3288. doi: 10.4236/ ajps.2014.521343 trezzi, m.m., d. mattei, r.a. vidal, n.d. kruse, m.s. gustman, r. viola, a. machado, and h.l. silva. 2007. antagonistic action of clodinafop-propargyl associated with metsulfuronmethyl and 2,4-d in the control of italian ryegrass (lolium multif lorum). planta daninha 25(4), 839-847. doi: 10.1590/ s0100-83582007000400021 underwood, m.g., n. soltani, d.e. robinson, d.c. hooker, c.j. swanton, j.p. vink, and p.h. sikkema. 2017. weed control, environmental impact, and net revenue of two-pass weed management strategies in dicamba-resistant soybean. can. j. plant sci. 98, 370-379. doi: 10.1139/cjps-2017-0147 velini, e.d., r. osipe, and d.l.p. gazziero. 1995. procedimentos para instalação, avaliação e análise de experimentos com herbicidas. sbcpd, londrina, brazil. zobiole, l.h.s., f.h. krenchinski, a.j.p. albrecht, g. pereira, f.r. lucio, c. rossi, and r.s. rubin. 2016. controle de capim-amargoso perenizado em pleno f lorescimento. rev. bras. herb. 15(2), 157-164. doi: 10.7824/rbh.v15i2.474 supplementary material 1. commercial products used. commercial products herbicides roundup® original glyphosate select® 240 ec clethodim verdict® r haloxyfop amplexus™ imazapic/imazapyr finale® glufosinate dma® 806 br 2,4-d atectra® dicamba triclon® triclopyr heat® saflufenacil agricultural infrastructure as the driver of emerging farmers’ income in south africa. a stochastic frontier approach received for publication: 26 july, 2019. accepted for publication: 23 august, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.81292 1 department of agriculture and animal health, university of south africa, johannesburg (south africa). * corresponding author: theresarubhara@gmail.com agronomía colombiana 38(2), 261-271, 2020 abstract resumen a stochastic frontier model was applied to cross-sectional data to examine whether availability and accessibility of agricultural infrastructure for emerging farmers enhance their agricultural income through efficiency gains. using a stratified sampling approach, the study grouped the farmers into two; those who had agricultural infrastructure and those who did not have it. through a survey, data collected from a sample of 150 smallholder farmers in the study area were analyzed using the frontier model. the explanatory variables that were statistically significant and which inf luenced the agricultural income of the emerging farmers in the study area included the following: equipment, social, institutional availability and physical accessibility indices, education, access to agricultural extension services, age of farmers, assistance of household members in farming, membership in farmers’ organizations, and marital status of the farmers. informed policies aimed at improving the income of smallholder farmers might consider the results of the explanatory variables included in this study. se aplicó un modelo de frontera estocástica a los datos de corte transversal para examinar si la disponibilidad y accesibilidad de la infraestructura agrícola para los agricultores emergentes incrementa su ingreso agrícola a través del aumento de la eficiencia. utilizando un enfoque de muestreo estratificado, el estudio agrupó a los agricultores en dos; los que tenían la infraestructura agrícola y los que no la tenían. a través de una encuesta, los datos recolectados de una muestra de 150 pequeños agricultores en el área de estudio fueron analizados utilizando el modelo de frontera. las variables explicativas que fueron estadísticamente significativas y que inf luyeron en el ingreso agrícola de los agricultores emergentes en el área de estudio incluyen: equipo, índices de disponibilidad social, institucional y de accesibilidad física, educación, acceso a servicios de extensión agrícola, edad de los agricultores, asistencia de los miembros del hogar en agricultura, membrecía de organizaciones de agricultores y estado civil de los agricultores. las políticas informadas dirigidas a mejorar los ingresos de los pequeños agricultores pueden considerar los resultados de las variables explicativas incluidas en el estudio. key wor ds: a g r ic u lt u r a l i ncome , sma l l holder fa r mer, infrastructure availability, infrastructure accessibility. palabras clave: renta agraria, pequeño agricultor, disponibilidad de infraestructura, accesibilidad a la infraestructura. agricultural infrastructure as the driver of emerging farmers’ income in south africa. a stochastic frontier approach la infraestructura agrícola como factor clave en los ingresos de los agricultores emergentes en sudáfrica. una aproximación de frontera estocástica ndumiso mazibuko1, michael antwi1, and theresa rubhara1* introduction it is clear that in developing countries agricultural growth is an instrument of economic growth and poverty reduction (headey et al., 2005; byerlee et al., 2009). long-term agricultural growth has been associated with growth in yields, which is encouraged by investment in research, extension, human capital and infrastructure (rosegrant and hazell, 2000; jayne et al., 2010). the importance of good infrastructure for agricultural development is recognized in its ability to enhance productivity and reduce transactional costs in agricultural marketing (andersen and shimokawa, 2007; munyanyi, 2013; khapayi and celliers, 2016). the three types of agricultural infrastructure are road networks, irrigation technology, and post-harvest storage technology (munyanyi, 2013). ghosal (2014) provides two categories of infrastructure services in agriculture: soft and hard infrastructure. ‘soft infrastructure’ includes transportation services, financial services, animal husbandry, input distribution, and marketing; ‘hard infrastructure’ includes roads, telecommunications, electrification, and irrigation (ghosal, 2014). infrastructure could also be disaggregated as physical (for example transport, storage, and irrigation infrastructure), equipment (tractors, ploughs, and sprayers), institutional (cooperatives and financial institutions), and social infrastructure-consisting of health and education services (andersen and shimokawa, 2007). http:// 262 agron. colomb. 38(2) 2020 according to stilwell and makhura (2004), infrastructure can also be classified as either economic or physical (for example, roads, storage, bridges, and railways), social or soft (e.g. health and education), or institutional (farmers’ cooperatives and agricultural institutions). economic infrastructure is that component of an economy’s capital stock that generates services for enabling economic production or for assisting as input in production (stilwell and makhura, 2004). it is important to note that institutional and social infrastructures are equally important as they both play a key role in an economy. in agriculture, institutional infrastructure such as cooperatives, lending, and marketing institutions play a significant role in linking farmers to the markets and thus increasing productivity (kumar et al., 2015). social infrastructure impacts the quality of life directly and indirectly since it is the principal foundation that provides services in agriculture, health, education, and recreation (stilwell and makhura, 2004). equipment infrastructure entails all the farm level machinery and small equipment needed to improve labor productivity including tractors, ploughs, and sprayers (andersen and shimokawa, 2007; munyanyi, 2013). therefore, agricultural infrastructure entails all the basic services, facilities, institutions and equipment that are needed for efficient production and marketing of agricultural commodities (munyanyi, 2013). this definition was adopted for this study. infrastructure has a huge impact on economic growth. according to the development bank of southern africa (dbsa, 1997), it is important to invest sufficiently in infrastructure as it allows diversification of trade and the country benefits more from globalization. governments and donors invest heavily in the development of rural roads and transport corridors because investments in rural infrastructure have an important positive effect on agricultural production and trade (tripathi and prasad, 2009; jouanjean, 2013; manjunath and kannan, 2017). adequate and reliable infrastructure provides the physical linkages between different inputs needed for the economy to be functional (cloete, 2010). the south african government introduced the land reform to ensure restitution, redistributions and tenure reform of land especially for the previously disadvantaged black south african smallholder farmers from 2002 (antwi and oladele, 2013). in order to expedite the development of such farmers into commercialized farmers, the government is investing in infrastructure for smallholder farmers in the north west province, through programs such as the comprehensive agriculture support programme (casp) (daff, 2017). farmers who have received governmental support through the land reform and casp are termed emerging farmers, and they will be referred to as such throughout this paper. the casp identifies five types of infrastructure as follows: resource management infrastructure, production infrastructure, mechanization (tractors), water storage infrastructure for household food, and marketing infrastructure. this program has continued to fund smallholder farmers since 2005 in terms of agricultural infrastructure and support initiatives for farmers (daff, 2017). there is little formal evidence to show how and under what conditions such infrastructure benefits rural smallholder farming households and improves agricultural income (jouanjean, 2013). this study used the physical institutional, social, and equipment infrastructure availability and accessibility indices with their components already mentioned to analyze the effect of infrastructure on agricultural income. according to idiong (2007), other socioeconomic factors such as age, educational level of household head, and access to extension were also included in the analysis as they were expected to have a direct inf luence on efficiency. therefore, the objective of the study was to examine whether accessibility and availability of agricultural infrastructure enhance farmers’ agricultural income through efficiency gains. materials and methods data sources and analyses a structured questionnaire subject to reliability and validity tests was employed to collect data through a survey of 150 smallholder farmers in the north-west province (nwp). the nwp covers an estimated surface area of 116,320 km2, with a population density of approximately 30 people per km2 (statistics south africa, 2012). the province is located in the western part of south africa (26.6639° s, 25.2838° e), sharing borders with limpopo province to the north, gauteng to the east, the free state to the east and south, the northern cape to the south, and botswana to the west and north (daff, 2017). the nwp was selected as it is mostly rural and agricultural as the main contributor to the provincial gross domestic product (daff, 2017). data was collected from march to july in 2016 and questionnaires were administered through face to face interviews. the research used stratified random sampling to group farmers receiving infrastructure support and those who did not receive support from the government. under the casp of the south african government, emerging farmers received financial support in form of subsidies to purchase farm infrastructure. however, not all intended 263mazibuko, antwi, and rubhara: agricultural infrastructure as the driver of emerging farmers’ income in south africa. a stochastic frontier approach beneficiaries of the program received the financial support and the infrastructure (daff, 2017). therefore, the population consisted of 114 smallholder farmers receiving infrastructural support and 72 without support (daff, 2017). using the raosoft sample size calculator, the sample frame consisted of 89 farmers with infrastructure support and 69 without support. farmers from each stratum were randomly selected to come up with a total of 150 farmers. captured data from completed questionnaires on stata version 14.0 were analyzed using descriptive statistics and the stochastic frontier model (battese and coelli, 1995). the study used the model to assess factors that inf luence smallholder farmers’ agricultural income with respect to availability and accessibility to agricultural infrastructure. furthermore, factors that influence the agricultural income of the smallholder farmers without access and agricultural infrastructure were analyzed. principal component analysis (pca) was used to compute composite indices of availability and accessibility of infrastructure in terms of physical, institutional, social and equipment infrastructure. the selection of indicators was guided by insights drawn from the literature on agricultural infrastructure (munyanyi, 2013; stilwell and makhura, 2014) as well as data availability. all the major dimensions of agricultural infrastructure were represented by at least one indicator. pca is a data reduction method used to re-express multivariate data in fewer dimensions. the procedure transforms selected indicators into smaller components that capture most of the information (variation) in the original indicators. a detailed account of the use of pca for constructing socio-economic status indices has been outlined by vyas and kumaranayake (2006). the variables selected for constructing the indices were the agricultural infrastructure categories stated in the questionnaire, which were coded as 1 if the answer was yes and 0 if it was no. these major infrastructure groups were in accordance with the literature on agricultural infrastructure in south africa, (physical, social, institutional and equipment infrastructure). stata software was used to provide a simple measure of the aggregation of the agricultural infrastructure indices and pca, after which the same stata command was used to predict the availability index, the accessibility index and the satisfaction index used in the study. a stochastic frontier model for agricultural income for farmers with agricultural infrastructure (availability) this study follows the modern economic theory based on the assumption of optimizing behavior for producers both technically and economically (kokkinou, 2010). agricultural infrastructure and advanced agricultural production methods are synonymous with farmers who can produce efficiently and increase agricultural income. parametric or non-parametric methods can be used to determine efficiency. the stochastic frontier production function proposed for this study is a parametric model that makes use of econometric methods to analyze agricultural income for smallholder farmers (masunda and chiweshe, 2015). the model was selected due to its extensive use in productivity estimation for smallholder agriculture in previous studies (binam et al., 2004; mango et al., 2015; abdul-hanan and abdul-rahaman, 2017). the stochastic frontier model was originally proposed for panel data analysis by battese and coelli (1995). however, the model was adopted for cross sectional data in which the parameters of agricultural income (production function) were specified to be a function of variables associated with a socio-economic variable, such as access to extension services, land tenure, number of years involved in farming, etc. (mango et al., 2015). the different factors of production involved may affect the responsiveness of the produce (agricultural income). the models are presented in terms of production functions in which the former can only allow a constant return to scale and the latter has more f lexibility. as adopted from abdul-hanan and abdul-rahaman (2017), two functional forms for the stochastic frontier production function that were estimated are described by: logyi = β0 + σ7 βj logxji+ (vi-ui) (1) logyi = β0+σ7 βj logxji+σ σ6 βj (logxji)(logxji)+(vi-ui) (2) where: log represents the logarithm base 10; the subscript i represents the ith sample of smallholder farmers; the subscript j represents the number of socio-economic and farm-specific variables; y represents the seasonal agricultural income by smallholder farmers in rands; x1 represents the physical infrastructure availability index on the ith farm; x2 represents the social infrastructure availability index on the ith farm; x3 represents the institutional infrastructure availability index on the ith farm; x4 represents the equipment infrastructure availability index on the ith farm; x5 represents the farmer’s level of education on the ith farm; 264 agron. colomb. 38(2) 2020 x6 represents the extension access on the ith farm; x7 represents the non-farming activities on the ith farm; x8 represents the farmer’s membership in an organization on the ith farm; x9 represents the age of the farmer on the ith farm; x10 represents the marital status of the farmer on the ith farm; x11 represents the land tenure on the ith farm; x12 represents the farmer’s number of years involved in farming on the ith farm; x13 represents assistance of the household member n farming on the ith farm; βj j = 0, 1, ..., 13 are parameters to be estimated; vi’s are assumed to be independent and identically distributed n (0, σ2) random variables; and ui’s are assumed to be independent and identically distributed non-negative truncations of the n (µ, σ 2) distribution. these models were separately considered for two categories: availability of agricultural infrastructure and non-availability of agricultural infrastructure. in the first case of farmers with the availability of agricultural infrastructure, factors affecting agricultural income were analyzed to understand the efficiency of farmers with agricultural infrastructure on agricultural income. in the latter case, farmers without agricultural infrastructure were taken into consideration. the above models (1 and 2) are production functions, in which the inefficiency effect is subtracted because observed outputs are no larger than their corresponding stochastic frontier, due to the presence of inefficient use in producing the involved outputs. the non-negative random variables ui in equation 1 imply that the observed socio-economic (input) variables for a given level of output and quasi-fixed inputs are not as small as possible if the farmers were fully efficient in their use of inputs. following abdul-hanan and abdul-rahaman (2017), the translog production function was used in this study. this is specified in equation 2, so that more general technologies could be accounted for than with the cobbdouglas model. the test of the hypothesis for the parameters of the frontier model was conducted using the generalized likelihoodratio statistics, λ, defined by: λ = −2 log[l(h1) − l(h0)] (3) where l(h0) is the value of the likelihood function for the frontier model in which parameter restrictions are specified by the null hypothesis; h0 is imposed, and l(h1) is the value of the likelihood function for the general frontier model (battese and coelli (1995). if the null hypothesis is true, then λ has approximately a chi-square (or mixed square) distribution with degrees of freedom equal to the difference between the parameters estimated under h1 and h0, respectively. stochastic frontier model for agricultural income for farmers with access to agricultural infrastructure similarly, two separate models were used for the agricultural farmers with and without access to agricultural infrastructure. the dependent variable was agricultural income and the independent variables used were the same as the ones used for farmers with available infrastructure. however, the infrastructural accessibility indices were used instead of the availability indices. results and discussion descriptive statistics for the demographic and socio-economic characteristics of emerging farmers the socio-economic and demographic characteristics of emerging farmers in the north west province are presented in table 1. according to stilwell and makhura (2004), these characteristics are important because the key household activities are coordinated by the head of the household and decisions of the head are most likely inf luenced by such demographic characteristics. the results show that the majority (65%) of farmers were males, 61% were married, and 57% had no formal education. the analysis above reveals that participation of women in smallholder farming still remains a challenge in the north west province. this could be attributed to the fact that most households sampled for the study were made up of more males than females. this finding is consistent with those of antwi and oladele (2013) who found that agriculture is mostly reserved for males while women are expected to perform domestic activities in the household. the majority of smallholder farmers in the north west province are aged between 41 and 60 years, an indication of a paucity of involvement of the youth in smallholder farming agricultural activities in the province. smallholder farmers do not have a strong educational background and most of them have no formal education; this could limit their adaptation to new farming agricultural innovations and agricultural infrastructure. this finding is consistent with the results obtained by montshwe (2006), who found that people with higher levels of education are able to better interpret information. this revelation could be linked to labor costs that have risen in previous years and to the fact that children are being statutorily compelled 265mazibuko, antwi, and rubhara: agricultural infrastructure as the driver of emerging farmers’ income in south africa. a stochastic frontier approach to be at school during the day. this is also in line with the finding of harding et al. (2005), who highlighted insufficient family labor as a production constraint of smallholder farming. there is a low number (26%) of people considered as members of farmer groups in the area, posing a threat to organized lending opportunities for farmers. factors affecting agricultural income in relation to availability and accessibility of infrastructure following the stochastic models the results of the stochastic frontier models on factors affecting agricultural income with regards to availability and accessibility of infrastructure are presented in tables 2 and 3, respectively. the models are appropriate given their significant chi-square (p<0.01) and log likelihood ratios (for both models in tabs. 2 and 3). physical infrastructure availability index the results in table 2 show that the relationship between the physical infrastructure availability index and agricultural income is positive and statistically significant for farmers who have the available infrastructure and those without infrastructure (p<0.01). physical infrastructure includes roads, railway lines, fences and irrigation that is infrastructure required for production and marketing of agricultural products. according to fakayode et al. (2008), llanto (2012) and eke and effiong (2016), provision of efficient infrastructure is widely acknowledged as indispensable to agricultural progress. increased availability of physical infrastructure would assist farmers to produce efficiently and generate more agricultural income. however, some of the available infrastructure such as railway corridors have become obsolete due to lack of proper maintenance, as people opt for other models of transport. where irrigation infrastructure is available, lack of government advisory services on the use and maintenance of the infrastructure results in farmers not optimally utilizing the available infrastructure (khapayi and celliers, 2016). social infrastructure availability index the inf luence of the social infrastructure availability index on agricultural income was positive and statistically significant (p<0.01) for both groups of farmers. the positive relationship between the social infrastructure availability index and agricultural income could be attributed to the fact that social infrastructure such as culture, health, and education plays a critical role in terms of maintaining table 1. demographics and socio-economic data. discrete variables variables frequency (n = 150) % frequency (n = 150) gender male 97 65 female 53 35 land tenure system private 9 6 communal 4 3 renting 54 36 allocated through land reform 83 55 level of education at least secondary 65 43 primary or none 85 57 marital status married 91 61 otherwise 59 39 non-farming activities yes 85 57 no 65 43 membership of farmers’ organizations yes 39 26 no 111 74 assistance of household members in farming yes 62 41 no 88 59 continuous variables mean standard deviation maximum value minimum value age 54.51 11.13 30 79 number of years involved in farming 9.467 4.515 3 20 266 agron. colomb. 38(2) 2020 farmers’ physical and mental wellbeing, thus, maximizing the labor productivity of the farmers (nadeem et al., 2011; kumar et al., 2015). moreover, the positive relationship between the social infrastructure availability index and the agricultural income of farmers without available infrastructure could be attributed to the fact that farmers could access social infrastructure even though it is not available in their area (for example, health services through mobile clinics and education through distance learning) (kumar et al., 2015). social infrastructure plays a strategic role in producing large multiplier effects within the economy, thus, leading to agricultural growth (bom and ligthart, 2014). in south africa, the standards of primary health care facilities are relatively poor and residents in rural areas usually forget their appointments or they miss them due to transportation constraints (frost et al., 2017). therefore, low levels of social infrastructure, such as primary health care in rural areas, jeopardize the health of farmers and in turn they impact labor productivity. institutional infrastructure availability index this study revealed a positive and statistically significant relationship between the availability of infrastructure and agricultural income for both groups of farmers (p<0.01). the institutional infrastructure availability index is associated with infrastructure such as financial institutions, farmers’ unions, cooperative societies, and agricultural markets. availability of this infrastructure is most likely to reduce transactional costs of marketing, thus increasing agricultural income. according to satish (2006), rural infrastructure in the form of farmers’ access to markets and availability of institutional finance leads to agricultural expansion and increased technical efficiency. however, in south africa the collapse of the development corporations in former homelands and the increasing inability of the government to provide agricultural support services have limited productivity of smallholder farmers (willemse, 2000). level of education of smallholder farmers the study revealed that as the level of education increases, agricultural income was likely to increase significantly for both groups of farmers (p<0.01). this was expected as the higher the farmer’s level of educational, the better the agricultural practices of farmers, thus, leading to higher agricultural income for smallholder farmers (farmers with and without agricultural infrastructure). according to ferreira (2015), educated farmers are more likely to adopt new technologies, and this, in turn, leads to the diffusion of technology to other less educated farmers within the community. the descriptive statistics show that most (57%) of the farmers had no formal education despite its importance in sustainable agriculture. access to agricultural extension services access to extension services for farmers with available agricultural infrastructure and those without it was found to be statistically significant and positively affecting agricultural income (p<0.01). this implies that any relative increase in access to extension services caused agricultural income to respond positively. farmers’ access to extension services plays a very critical role in the production activities of smallholder farmers, and extension officers are often the ones who share information with smallholder famers on programs to finance infrastructure (anderson and masters, 2007). membership of farmers’ organizations the study revealed a positive and statistically significant relationship between agricultural income and membership in farmers’ organizations (p<0.05) for farmers with infrastructure. the results highlight the importance of grassroot farmers’ organizations such as grain south africa (grain-sa) and agri south africa (agri-sa). grain south africa is a voluntary organization for grain producers in south africa that allows sharing information on various commodity markets and the adoption of technology. agri south africa is a coalition of all smallholder farmers groups with the overall aim of improving farmers’ access to information, finance, and markets for sustainable agricultural production. farmers’ organizations provide the platform for smallholder farmers to discuss issues for increasing the availability of infrastructure and engaging governments to fund projects on infrastructure development (daff, 2017). similarly, kumar et al. (2015) emphasized the role of cooperatives in ensuring efficient delivery of financial support in smallholder farmers. age of smallholder farmers the study revealed a positive statistically significant increase in agricultural income in relation to age for both groups of farmers (p<0.01). age can be used as a proxy for experience, assuming that farmers are able to utilize infrastructure efficiently and have a better understanding of production practices with experience (mango et al., 2015). in this study, the small number of young people involved in agriculture is a cause for concern as this jeopardizes the future of smallholder agriculture. marital status of emerging farmers in the study area a positive and statistically significant relationship was observed between marital status and agricultural income 267mazibuko, antwi, and rubhara: agricultural infrastructure as the driver of emerging farmers’ income in south africa. a stochastic frontier approach (p<0.01) for farmers without infrastructure. this could be attributed to the fact that when one gets married, one’s assets may increase and his or her partner could bring some income into the house. such income could be used to procure more inputs, which could be used in the production activities of farmers, thus increasing agricultural income, even without available infrastructure. household members in farming activities a positive and statistically significant relationship was observed between agricultural income and assistance for household members in farming for farmers with infrastructure (p<0.05) and farmers without infrastructure (p<0.01). the assistance of household members in farming enterprises is very critical for the productivity of smallholder farmers. labor from household members is relatively affordable since in most cases household members have shares in the business and strive to make them as productive and efficient as possible. this is in line with the findings of adepoju and salman (2013), who asserted that household labor is statistically significant and positively inf luences productivity. physical infrastructure access index the results in table 3 show that access to physical infrastructure in relation to agricultural income is likely to cause a positive and statistically significant increase in agricultural income for both groups of farmers (p<0.01). this implies that any relative change in access to physical infrastructure in the study area caused agricultural income to respond positively. this is an indication that as farmers in the study area increase their access to physical infrastructure such as roads, fencing and irrigation equipment, they become technically efficient in their agricultural production, table 2. stochastic frontier for factors affecting agricultural income in relation to availability of agricultural infrastructure. with infrastructure without infrastructure independent variables coefficient standard error z value p>|z| coefficient standard error z value p>|z| constant -1.176 0.406 -2.90 0.004*** physical infrastructure availability index 0.782 0.143 5.46 0.000*** 0.737 0.148 4.97 0.000*** social infrastructure availability index 0.617 0.200 3.07 0.002*** 0.772 0.201 3.84 0.000*** institutional infrastructure availability index 1.051 0.256 4.11 0.000*** 0.614 0.215 2.85 0.004*** equipment availability index 0.163 0.195 0.84 0.403 0.001 0.194 -0.00 0.996 level of education 0.960 0.174 5.53 0.000*** 0.891 0.179 4.98 0.000*** access to extension services 1.355 0.293 4.62 0.000*** 1.242 0.302 4.11 0.000*** non-farm activities 0.123 0.304 0.41 0.685 0.286 0.311 0.92 0.358 membership of farmers’ organizations 0.591 0.295 2.01 0.045** 0.478 0.303 1.57 0.116 age of farmers 0.054 0.011 4.78 0.000*** 0.058 0.012 4.87 0.000*** marital status of farmers 0.210 0.145 1.45 0.147 0.282 0.148 4.97 0.000*** land tenure -0.029 0.096 -0.30 0.765 0.030 0.098 0.31 0.755 number of years in farming -0.009 0.028 -0.03 0.761 -0.010 0.030 -0.33 0.738 household members in farming 0.237 0.116 2.03 0.042** 0.326 0.117 2.79 0.005*** /insig2v 0.344 0.141 2.44 0.015** 0.423 0.141 3.01 0.003*** /insig2u 30.131 0.179 -0.02 0.987 -32.104 2.827 -0.01 0.991 sigma _ v 1.188 0.084 1.236 0.087 sigma _ u 2.86e-07 0.000 1.07e07 0.000 sigma squared 1.410 0.198 1.526,995 0.215 lambda 2.41e-07 0.084 8.65e-08 0.087 log likelihood = -160.670 log likelihood = -164.700 prob>chi2 = 0.000*** prob>chi2 = 0.000*** wald chi2(13) = 9088.630 wald chi2 (13) = 8386.04 number of observations = 89 number of observations = 61 ***, ** and * represent significance at 1%, 5% and 10% level, respectively. 268 agron. colomb. 38(2) 2020 thus increasing their income. as stated by fakayode et al. (2008), access is key to the efficient use of infrastructure; for instance, if there are communal grain silos in the area but the road networks are poor, farmers would not be able to access them, thus resulting in post-harvest losses. social infrastructure access index regarding access to social infrastructure in relation to agricultural income for farmers with access to infrastructure, any relative change in access to social infrastructure within the study area caused agricultural income to respond positively (p<0.1). this shows that with increased access to recreation, health and educational facilities for smallholder farmers in the study, farmers are likely to be healthier and make economically rational farming decisions, thus, improving their labor productivity. kumar et al. (2015) asserted that, for social infrastructure, it is the accessibility of the services rather than their availability that is more important. equipment infrastructure access index a positive and statistically significant relationship was observed between agricultural income and access to equipment infrastructure for farmers with (p<0.01) and those without (p<0.05) infrastructure. the reason for the increase in agricultural income is because agricultural equipment constitutes very important input in a farming enterprise. farmers with access to inputs are likely to produce sufficiently and are able to harvest efficiently and yield more output, thus contributing positively to their farm income. level of education of smallholder farmers education had a positive significant inf luence on the agricultural income of smallholder farmers for both groups (p<0.01). as the level of education of smallholder farmers with access to infrastructure increased, the agricultural income of selected farmers also increased. this is due to the fact that educated farmers easily adapt to innovation and understand the fundamentals of production easier, thus implying that educated farmers were able to better utilize infrastructure that is made available to them. with better utilization of infrastructure, farmers in the study area were able to increase their agricultural income. in a similar study, oduro-ofori et al. (2014) indicated that a formal secondary education level was adequate for famers to comprehend technology used in agriculture, and extension education had more returns to agricultural productivity in ghana. this result acknowledges the importance of education for the conception of the principles of basic production. access to agricultural extension services the relationship between access to extension services and agricultural income was positive and statistically significant for both groups of farmers (p<0.01). farmers with access to extension services received services such as technical support and training from extension officers. these services could assist farmers to expand their production activities, thus contributing to an increase in farm income. to deal with these challenges and to foster agricultural growth, especially in rural areas, agricultural advisory services (aass) are brought to the center of today’s international development discourse (birner et al., 2009). membership of farmers’ organizations the results in table 2 show a positive statistically significant relationship between agricultural income and membership in farmers’ organizations with (p<0.05) and without infrastructure (p<0.01). farmers who are members of farmers’ organizations are able to share information on the utilization of agricultural infrastructure. organizational training could be arranged to train farmers on the use of infrastructure. this finding concurs with that of adepoju and salman (2013) who found that membership in farmers’ cooperatives also significantly increased agricultural productivity in a study conducted in nigeria. furthermore, akankwasa et al. (2015) found that farmers who participated more in community-based organizations were likely to engage in social learning about technology, hence raising their likelihood to adopt the technology. age of smallholder farmers this study revealed a positive statistically significant relationship between agricultural income and age for both groups of farmers (p<0.01). this could be attributed to the fact that as farmers become older, the greater their experience and exposure to the utilization of infrastructure, the more this contributes to the efficient utilization of infrastructure by farmers. the positive reaction of agricultural income to farmers without infrastructure is due to the fact that as farmers’ age increases, they become more knowledgeable and gain skills in farming efficiently. the experience of farmers also contributes to efficient farming using indigenous knowledge even without sufficient access to infrastructure. although saiyut et al. (2018) obtained similar results in thailand where farmers aged 15-19 were inefficient as compared to farmers over 60, farmers who have aged and subsequently become less productive, should also be considered. 269mazibuko, antwi, and rubhara: agricultural infrastructure as the driver of emerging farmers’ income in south africa. a stochastic frontier approach the assistance of household members in farming activities the study revealed that agricultural income was positively associated with a change in the number of household members assisting the farming enterprises for both groups of farmers (p<0.01). barro (2001) stated that labor is a major factor of production in traditional farming systems and as such, laborers are key elements in increasing productivity. when household members assist in farming activities, their experience is retained on the farm, thereby increasing labor productivity which ultimately increases technical efficiency of farmers and agricultural income in the long run. conclusion the government of south africa has rolled out different agricultural developmental programs including the comprehensive agricultural support that enabled access to infrastructure for smallholder farmers so that they progress towards commercialization. there has been a lack of farm table 3. stochastic frontier for factors affecting income in relation to accessibility to agricultural infrastructure. with infrastructure without infrastructure independent variables coefficient standard error z value p>|z| coefficient standard error z value p>|z| constant -1.187 0.359 -3.30 0.001*** physical infrastructure access index 1.288 0.191 6.72 0.000*** 0.922 0.165 5.60 0.000*** social infrastructure access index 0.385 0.228 1.69 0.091* 0.126 0.225 0.56 0.575 institutional access index -0.195 0.191 -1.02 0.306 -0.094 0.198 -0.48 0.635 equipment infrastructure access index 0.623 0.209 2.98 0.003*** 0.433 0.211 2.05 0.041** level of education 1.207 0.170 7.12 0.000*** 1.246 0.178 7.00 0.000*** access to extension services 1.640 0.310 5.30 0.000*** 1.630 0.326 5.00 0.000*** non-farm activities 0.259 0.321 0.81 0.420 0.180 0.337 0.53 0.593 membership of farmers’ organization 0.773 0.302 2.56 0.010** 0.860 0.316 2.72 0.007*** age of farmers 0.059 0.012 4.93 0.000*** 0.070 0.012 5.78 0.000*** marital status of farmers 0.097 0.148 0.65 0.515 0.110 0.156 0.70 0.483 land tenure -0.029 0.110 0.26 0.794 0.038 0.114 0.33 0.739 number of years in farming -0.046 0.034 -1.37 0.171 -0.054 0.035 -1.54 0.123 household members in farming 0.394 0.131 3.01 0.003*** 0.338 0.136 2.48 0.013** /insig2v 0.457 0.140 3.25 0.001*** 0.560 0.141 3.98 0.000*** /insig2u 31.696 2.586 -0.01 0.99 28.538 0.113 -0.03 0.980 sigma _ v 1.257 0.088 1.323 0.093 sigma _ u 1.31e-07 0.000 6.35e-07 0.000 sigma2 1.579 0.222 1.749 0.246 lambda 1.04e-07 0.088 4.80e-07 0.093 log likelihood = -166.386 log likelihood = -171.568 prob>chi2 = 0.000*** prob>chi2 = 0.000*** number of observations = 89 number of observations = 61 ***, ** and * represent significance at 1%, 5% and 10% level, respectively. level information on how availability and accessibility of infrastructure affect the productivity of farmers. therefore, this research was aimed at assessing the effects of availability and accessibility of agricultural infrastructure on emerging farmers’ incomes. stratified sampling was used to identify 89 farmers with infrastructure and 61 without infrastructure in the north west province of south africa. data were collected using semi-structured questionnaires administered through face to face interviews and using a stochastic frontier model for data analysis. it can be concluded that variables that have a greater inf luence on agricultural income regarding infrastructure availability include: physical infrastructure availability index, social infrastructure availability index, institutional infrastructure availability index, level of education, access to extension services, membership of farming organizations, age of farmers, and assistance of household members in farming enterprises. regarding infrastructure accessibility, the variables that statistically significantly 270 agron. colomb. 38(2) 2020 inf luenced agricultural income positively are physical infrastructure accessibility index, social infrastructure accessibility index, equipment accessibility index, level of education, access to extension services, and membership to farming organizations, age and number of household members in farming enterprises. the results show that infrastructure plays a critical role in assisting smallholder farmers to produce more efficiently, thereby improving agricultural income. the majority of smallholder farmers were over 35 years of age, indicating low participation of young people in farming. this is currently the trend for most areas in south africa, and in most agricultural enterprises. there is a need for government to prioritize programs that will increase the participation of the youth in agricultural activities, particularly in commercial farming since younger farmers may find it easier to utilize infrastructure efficiently and optimally. there is a need to promote greater membership in farmers’ organizations among smallholder farmers in the study area. this would assist in sharing information by smallholder farmers in the study area. farmers who are part of a farmers’ organization could also come together to lobby the government, development agencies, and commercial funders to assist with infrastructure funding. literature cited abdul-hanan, a. and a. abdul-rahaman. 2017. technical efficiency of maize farmers in ghana: a stochastic frontier approach. int. j. sci. 29(2), 110-118. adepoju, a.a. and k.k. salman. 2013. increasing agricultural productivity through rural infrastructure: evidence from oyo and osun states, nigeria. int. j. appl. agric. apic. res. 9(1-2), 1-10. akankwasa, k., g. ortmann, and e. wale. 2015. early-stage adoption of improved banana “matooke” hybrids in uganda: a count data analysis based on farmers’ perceptions. int. j. innov. technol. manag. 13(1), 1-26. doi: 10.1142/s0219877016500012 andersen, p. and s. shimokawa, 2007. rural infrastructure and agricultural development. pp. 175-203. in: bourguignon, f. and b. pleskovic (eds.). proceedings of the annual world bank conference on development economics. 2006, may 29-30, tokyo, japan. new york, the world bank. anderson, k. and w.a. masters. 2007. distortions to agricultural incentives in africa. agricultural distortions working paper 56. the world bank, washington. doi: 10.1596/978-0-8213-7652-2 antwi,  m.a.  and o.i. oladele. 2013. impact of the land redistribution for agricultural development (lr ad) projects on livelihoods of beneficiaries in ngaka modiri molema district, south africa. j. hum. ecol. 42(3), 273-281. doi: 10.1080/09709274.2013.11906601 barro, r.j. 2001. human capital and growth. am. econ. rev. 91(2), 2-17. doi: 10.1257/aer.91.2.12 battese, g.e. and t.j. coelli. 1995. a model for technical inefficiency effect in stochastic frontier production for panel data. empir. econ. 20(2), 325-332. doi: 10.1007/bf01205442 binam, j., j. tonyè, n. wandji, g. nyambi, and m. akoa. 2004. factors affecting the technical efficiency among smallholder farmers in the slash and burn agriculture zone of cameroon. food policy 29(5), 531-545. doi: 10.1016/j.foodpol.2004.07.013 birner, r., k. davis, j. pender, e. nkonya, p. anandajayasekeram, j. ekboir, a. mbabu, d.j. spielman, d. horna, s. benin, and m. cohen. 2009. from best practice to best fit: a framework for designing and analyzing pluralistic agricultural advisory services worldwide. j. agr. educ. ext. 15(4), 341-355. doi: 10.1080/13892240903309595 bom, p.r.d. and j.e. ligthart. 2014. public infrastructure investment, output dynamics, and balanced budget fiscal rules. j. econ. dyn. control 40, 334-354. doi: 10.1016/j.jedc.2014.01.018 byerlee, d., a. de janvry, and e. sadoulet. 2009. agriculture for development: toward a new paradigm. annu. rev. resour. econ. 1, 15-31. doi: 10.1146/annurev.resource.050708.144239 cloete, p. 2010. economic growth and development through agriculture: the case of the north west province of south africa. phd thesis, university of the free state, free sate, south africa. url: http://scholar.ufs.ac.za:8080/xmlui/handle/11660/722 (accessed 24 july 2016). daff. 2017. economic review of the south african agriculture. url: http://w w w.daff.gov.za/daff web3/portals/0/statistics%20 and%20economic%20analysis/economic%20analysis/economic%20review%202016.pdf (accessed 2 may 2017). dbsa. 1997. operational information. development information business unit, dbsa, midrand, south africa. eke, i.c. and j.a.l. effiong. 2016. the effects of capital accumulation on crop production output in nigeria. int. j. agric. earth. sci. 2(3), 62-81. url: https://iiardpub.org/get/ijaes/vol.%20 2%20no.%203%202016/the%20effects.pdf (accessed 14 september 2018). fakayode, b.s., o.a. omotesho, a.b. tsoho, and p.d. ajayi. 2008. an economic survey of rural infrastructures and agricultural productivity profiles in nigeria. eur. j. soc. sc. 7(2), 158-171. ferreira, t. 2015. does education enhance productivity in smallholder agriculture? causal evidence from malawi. stellenbosch working paper series no. wp05/2018. url: https://resep.sun. ac.za/does-education-enhance-productivity-in-smallholderagriculture-causal-evidence-from-malawi/ (accessed 11 june 2019). frost, l., l.s. jenkins, and b. emmink. 2017. improving access to health care in a rural regional hospital in south africa: why do patients miss their appointments? afr. j. prim. health care fam. med. 9(1). doi: 10.4102/phcfm.v9i1.1255 ghosal, s. 2014. soft or hard: infrastructure matters in rural economic empowerment. j. infrastruct. dev. 5(2), 137-149. doi: 10.1177/0974930614521318 harding, w.r., c.g.m. archibald, and j.c. taylor. 2005. the relevance of diatoms for water quality assessment in south africa: a position paper. water sa 31(1), 41-46. doi: 10.4314/ wsa.v31i1.5119 headey, d., d.s.p. rao, and m. alauddin. 2005. explaining agricultural productivity levels and growth: an international perspective. working paper series no. 02/2005. university of queensland, school of economics, st. lucia, australia. 271mazibuko, antwi, and rubhara: agricultural infrastructure as the driver of emerging farmers’ income in south africa. a stochastic frontier approach idiong, i.c. 2007. estimation of farm level technical efficiency in small-scale swamp rice production in cross river state nigeria: a stochastic frontier approach. world j. agric. res. 3(5), 653-658. jayne, t.s., d. mather, and e. mghenyi. 2010. principal challenges confronting smallholder agriculture in sub-saharan a f r ic a . world de v. 38(10), 138 4 -1398. doi: 10.1016/j. worlddev.2010.06.002 jouanjean, m.a. 2013. targeting infrastructure development to foster agricultural trade and market integration in developing countries: an analytical review. overseas development institute, london. url: https://www.odi.org/sites/odi.org.uk/ files/odi-assets/publications-opinion-files/8557.pdf (accessed 13 june 2018). khapayi, m. and p. celliers. 2016. factors limiting and preventing emerging farmers to progress to commercial agricultural farming in the king william’s town area of the eastern cape province, south africa. s. afr. j. agric. ext. 44(1), 25-41. doi: 10.17159/2413-3221/2016/v44n1a374 kokkinou, a. 2010. a note on theory of productive efficiency and stochastic frontier models. eur. res. stud. 13(4),109-118. doi: 10.35808/ersj/302 kumar, v., k.g. wankhede, and h.c. gena. 2015. role of cooperatives in improving livelihood of farmers on sustainable basis. am. educ. res. j. 3(10), 1258-1266. doi: 10.12691/ education-3-10-8 llanto, g.m. 2012. the impact of infrastructure on agricultural productivity. discussion paper series no. 2012-12. philippine institute for development studies. makati, philippines. url: https://ideas.repec.org/p/phd/dpaper/dp_2012-12.html (accessed 21 july 2018). mango, n., c. makate, b. hanyani-mlambo, s. siziba, and m. lundy. 2015. a stochastic frontier analysis of technical efficiency in smallholder maize production in zimbabwe: the post-fasttrack land reform outlook. cogent econ. finance 3(1), 117-189. doi: 10.1080/23322039.2015.1117189 manjunath, s. and e. kannan. 2017. effects of rural infrastructure on agricultural development: a district level analysis in karnataka, india. j. infrastruct. dev. 9(2), 113-126. doi: 10.1177/0974930617732258 masunda, s. and a.r. chiweshe. 2015. a stochastic frontier analysis on farm level technical efficiency in zimbabwe: a case of marirangwe smallholder dairy farmers. j. dev. agric. econ. 7(6), 237-243. doi: 10.5897/jdae2014.0630 montshwe, d.b. 2006. factors affecting participation in mainstream cattle markets by smallholder cattle farmers in south africa. msc thesis, university of free state, free state, south africa. munyanyi, w. 2013. agricultural infrastructure development imperative for sustainable food production: a zimbabwean perspective. russ. j. agric. soc. econ. sci. 12(2), 13-21. doi: 10.18551/rjoas.2013-12.02 nadeem, n., k. mushtaq, and m.i. javed. 2011. impact of social and physical infrastructure on agricultural productivity in punjab, pakistan a production function approach. pak. j. life soc. sci. 9(2), 153-158. oduro-ofori, e., a.p. aboagye, and n.a.e. acquaye. 2014. effects of education on the agricultural productivity of farmers in the offinso municipality. int. j. dev. res. 4(9), 1951-1960. url: https://www.journalijdr.com/sites/default/files/issue-pdf/1839. pdf (accessed 06 june 2020). rosegrant, m.w. and p. hazell. 2000. transforming the rural asian economy: the unfinished revolution. oxford university press, hong kong. saiyut, p., i. bunyasiri, p. sirisupluxana, and i. mahathanaseth. 2018. the impact of age structure on technical efficiency in thai agriculture. kasetsart j. soc. sci. 39(3), 1-7. doi: 10.1016/j. kjss.2017.12.015 satish, p. 2006. rural infrastructure and growth. proceedings of the 66th annual conference of the indian society of agricultural economics. 2006, november 8-10. umiam (barapani), meghalaya, india. statistics south africa. 2012. statistical release p0301.4, census 2011. embargoed until: 30 october 2012 10:00. statistics south africa, pretoria. stilwell, t. and m.n. makhura. 2004. rural infrastructure development. paper presented during dbsa knowledge week. 2004, november 1-5. midrand, south africa. tripathi, a. and a.r. prasad. 2009. agricultural development in india since independence: a study on progress, performance, and determinants. j. emerg. knowl. emerg. markets 1(1), 6391. doi: 10.7885/1946-651x.1007 vyas, s. and l. kumaranayake. 2006. constructing socio-economic status indices: how to use principal components analysis. health policy plann. 21(6), 459-468. doi: 10.1093/heapol/ czl029 willemse, j. 2000. vyfjaarplan nodig vir landbouhulp. landbou weekblad 17 march 2000. heritage and patrimony of the peasantry: an analytical framework to address rural development received for publication: 10 december, 2018. accepted for publication: 03 december 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.76757 1 department of agri-food and rural development, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 department of agricultural economics, economics of horticultural production, humboldt universität zu berlin, berlin (germany). 3 universidad autónoma de méxico, mexico city (mexico). * corresponding author: fapachona@unal.edu.co agronomía colombiana 37(3), 283-296, 2019 abstract resumen the term “rural development” is exceptionally multifaceted, which makes it difficult to define. this and other features make it a ‘wicked problem’, which means the consequences of rural developmental problems can create other complications. to date, the important discussion of rural development has dealt with productivity and economic concerns. this discussion has many crucial aspects such as the environment, infrastructure, and respect for fundamental rights. this paper describes the ‘heritage and patrimony of the peasantry’ as an alternative analytical framework for addressing rural development. this analytical framework takes important topics from other rural development perspectives (primarily focused on food sovereignty principles). the heritage and patrimony of the peasantry framework moves away from the market point of view, which converts everything into an asset that can be marketed, and utilizes other sources of heritage. the peasantry has seven kinds of ‘heritages’ or ‘patrimonies’: natural, cultural, economic, physical, social, institutional, and human. these heritages or patrimonies are the bases of construction for a decent standard of living which will accomplish full rights for all rural inhabitants, i.e. rural development. el término desarrollo rural es excepcionalmente multifacético, lo que dificulta su definición. esta y otras características lo convierten en un “problema complejo”, lo que significa que las consecuencias de los problemas de desarrollo rural pueden crear otros problemas. hasta la fecha, la importante discusión sobre el desarrollo rural ha sido sobre productividad y asuntos económicos. sin embargo, esta discusión tiene muchos aspectos cruciales como el medio ambiente, la infraestructura y el respeto de los derechos fundamentales. este estudio describe los patrimonios del campesinado, un marco analítico alternativo para abordar el desarrollo rural. este marco analítico toma temas importantes de otras perspectivas de desarrollo rural, pero está enfocado principalmente en los principios de la soberanía alimentaria. patrimonios del campesinado se aleja del punto de vista del mercado, que convierte todo en un activo que se puede comercializar, y se enfoca en otras facetas del patrimonio. el campesinado tiene siete tipos de patrimonios: naturales, culturales, económicos, físicos, sociales, institucionales y humanos. estos patrimonios son la base de la construcción de un nivel de vida que, a su vez, permitirá alcanzar plenos derechos para todos los habitantes rurales, es decir, el desarrollo rural. key words: peasants, interdisciplinary research, quality of life, rural communities, rural development strategies. palabras clave: campesinos, investigación interdisciplinaria, calidad de vida, comunidades rurales, estrategias de desarrollo rural. heritage and patrimony of the peasantry: an analytical framework to address rural development herencia y patrimonios de campesinado: un marco analítico para abordar el desarrollo rural fabio pachón-ariza1*, wolfgang bokelmann2, and césar ramírez-miranda3 introduction rural development and the alleviation of poverty have been a primary concern for many governments in developing countries over the last few decades. though we have seen impactful advances in many communities, the strategies and solutions proposed have not ensured changes to an acceptable quality of rural life nor have they been able to guarantee respect for all rural inhabitants’ rights (scoones, 2015). this paper is designed to suggest an alternative analytical framework for addressing rural development in a straightforward way. by analyzing and factoring in heritage and patrimony of the peasantry, this paper takes into consideration different points of view, based on a literature review and taking into account the idea of heritages and patrimonies, suggests a way in which all heritages can cooperate and, thereby, achieve a better life for all rural inhabitants. http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n3.76757 284 agron. colomb. 37(3) 2019 rural development, a ‘wicked problem’ rittel and webber (1973) defined a ‘wicked problem’ as a malignant, tricky or aggressive condition enclosed in a vicious circle. a ‘wicked problem’ is difficult to explain and solve for several reasons. the first challenge steams from an incomplete understanding of a situation or contradicting information (roberts, 2012). in other words, it is hard to define and fix something clearly and completely if there is a lack of comprehension (kuhmonen, 2018). second, with many people there are many opinions that make it difficult to decide how to tackle a problem (norris et al., 2016). third, there are often great financial burdens and barriers associated with wicked problems (gharehgozli et al., 2017). finally, it is difficult to make accurate assessments and thorough changes since there are so many intertwined problems (dutta, 2018). on top of that, it is difficult to know if taking action could create unwanted/ unforeseen complications (probst and bassi, 2014; innes and booher, 2016). rittel and webber (1973) defined ten characteristics of wicked problems that could be applied in the scope of understanding the complexities of addressing and applying rural development issues and strategies. first, wicked problems have no conclusive formulation (zijp et al., 2016). concerning rural development, several approaches from the technocratic point of view to a new political approach represented by food sovereignty have tried to address many issues. each approach offers a set of steps and solutions for rural development problems. however, so far these solutions have not been comprehensive enough to have a definitive understanding of the entire problem(s) and how to fix it (pachón et al., 2016). second, it is difficult to quantify or declare success with wicked problems, primarily because they create many other problems (opposed to the limits of conventional problems that can be explained or interpreted) (elia and margherita, 2018). there is often a disagreement about the causes of problems of rural development. sometimes politicians and technicians blame the idiosyncrasy of rural people (castro-arce and vanclay, 2019). others blame the policies, especially in developing countries. the fact is that rural inhabitants in many places remain trapped in poverty, illiteracy, and illness. in other words, rural development has exceeded the capacity and/or willingness of their governments’ ability to deal with these very problems (head and alford, 2015). third, the solutions to wicked problems are dichotomous. there is no suggestion that some of these answers are perfect or better than any other answer. it is important that these approaches are tractable methods for the condition we are trying to enhance (farrell and hooker, 2013). rural development approaches, especially from the technocratic perspectives, have proposed alternatives for solving the problems of rural communities. unfortunately, these attempts have often led to unforeseen outcomes that can occasionally be extremely deleterious for community dynamics, economics, and the environment (kay, 2009). new solutions create extra dimensions that must be integrated into an analysis before steps towards change are made that ensure that unintentional consequences do not arise (luckey and schultz, 2001). fourth, there is no pattern to follow when confronting a wicked problem, despite the guidance the past can offer. people working with wicked problems must build new ways and ideas as they go along (dentoni and bitzer, 2015). first and foremost, the widespread approaches have offered partial solutions for rural development challenges. their focuses have mainly been on economic activities rather than on the people themselves. their solutions have aimed to increase incomes as a way to isolate rural people. every rural community has its needs and wishes, and the solutions to these needs must be constructed taking into consideration the opinion of rural people themselves. these processes, constructed from the bottom-up, require f lexibility to accommodate dissimilar situations and, therefore, to maintain the legitimacy of the inclusion of people in the decision-making processes (chambers, 1983). fifth, there are several explanations for a wicked problem, and the pertinence of the explanations depends on the particular perception of the designer. as described previously, the main approaches to rural development for explaining the consequences of rural problems is to propose a course of action to solve them (gold et al., 2018). the perspectives of the technocratic approach have focused their proposals on an economic point of view. from the green revolution to neoliberalism to the import substitution industrialization (isi) to neostructuralism, the modernization of agricultural production has been deemed the answer to rural development problems. in contrast, a sociological approach has focused on the rural inhabitants’ personal and communal needs. in the center we find the socio-technocratic approach, which analyses productive problems in a social context and proposes competitiveness as the way to solve them (kay, 2009). another example is the political approach 285pachón-ariza, bokelmann, and ramírez-miranda: heritage and patrimony of the peasantry: an analytical framework to address rural development that has used food sovereignty to focus on the rights of rural inhabitants and consumers as its response to rural development problems (pachón et al., 2016). sixth, every negative consequence of a wicked problem is a symptom of another problem. equally, the causes of problems are, at the same time, the consequences of others. rural development problems are narrowly interconnected with the causes and consequences of many other problems (andersson and törnberg, 2018). for instance, illiteracy and a low level of education in rural areas are some of the reasons for other phenomena such as poverty, lack of participation, and low agricultural production. likewise, when people do not know how to read and write, their integration into society is harder for them than it is for those who do know how to read and write (leverenz, 2014). rural poverty is narrowly related to low agricultural production, although a high agricultural production does not guarantee freedom from poverty. clearly, identifying the main causes of rural development problems is a complicated task. that is why a multidisciplinary approach is necessary when addressing these problems (pacanowsky, 1995; norris et al., 2016). seventh, a lack of an alleviation policy for a wicked problem has a decisive scientific test because society and scientists understand problems differently. the scientific approaches to addressing rural development are incomplete (tietjen and jørgensen, 2016). a multidisciplinary approach that takes the interactions and connections into consideration and then places the emphasis on the peoples’ rights over economic concerns might be better for tackling a wicked problem, such as rural development. rural development policy actions have partially failed in the last decades because of the lack of a “people first” mindset. for instance, the distribution of power among rural stakeholders remains concentrated in those that hold land, money, and political inf luence (roberts, 2000). eighth, finding a “solution” to a wicked problem usually focuses on a design effort, opposed to a rigid strategy which reduces the likelihood of trial and error (came and griffith, 2018). rural development seems to go beyond the capacity of the governments and public policies, which creates dissatisfaction among rural and, sometimes, urban inhabitants (brugue et al., 2015). traditionally, public policies have addressed rural development problems based on a disciplinary policy, almost entirely avoiding integrating other concerns (pachón et al., 2016). ninth, every wicked problem is exceptional (kolko, 2011; andersson and törnberg, 2018; elia and margherita, 2018). even though rural development challenges are similar in many places, the solutions vary drastically. the problems are similar because public policies, especially in developing countries, have followed the same pattern based on the green revolution and neoliberalism (kay, 2009; pachón et al., 2016). hence, the consequences of such policies trigger analogous problems and difficulties. however, the solutions to these problems are different everywhere (bitsch, 2009), because they must be formulated based on the peculiarities of the rural areas and the idiosyncrasy of their people. obviously, the rural inhabitants themselves should construct such solutions, furthering solution variances. tenth, the designers trying to tackle a wicked problem must be held responsible and accountable for their actions. governments must acknowledge that they are responsible for the consequences of the application of rural policies that have tried to solve rural development problems (xiang, 2013). however, in many places the rural inhabitants themselves have been suffering from the effects of such policies, due to a lack of accountability. rural inhabitants are often isolated from society where their importance is not often recognized (probst and bassi, 2014). rural development is a complex and interdependent situation that is difficult to explain and comprehend (anderson, 2003). it has been improperly understood, which means that the different approaches to address it have been incomplete. some strategies have successfully helped to manage and solve problems. however, many problems related to rural development such as poverty, illiteracy, income inequality, lack of access to health care and education, degradation of the environment, and lack of access to credit and technical assistance still remain. especially in developing countries, the persistence of issues such as poor infrastructure, isolation, and absence of social recognition only fuel the difficulties of solving problems of rural development (chambers and conway, 1992; ellis and biggs, 2001; brass, 2002; molina, 2010). two significant points emerge from the above debate. what have the central themes for successful approaches to rural development been? and, what are the most important characteristics to take into consideration to approach and solve a wicked problem such as rural development? how to address a wicked problem the most efficient way to tackle a wicked problem, such as rural development, is through an interdisciplinary and transdisciplinary framework. the integration of different disciplines, points of view, and an innovative analytical 286 agron. colomb. 37(3) 2019 framework based on such amalgamation allows us to address the complexity of real life (norris et al., 2016; elia and margherita, 2018). the characteristics of social problems regarding rural development are complex, ambiguous, and uncertain (könig et al., 2013). however, the disciplines and traditional approaches to planning try to simplify their approaches, splitting them up for the purpose of analyzing every component separately (espina, 2007). such separation reduces the scope of analysis of the methods, minimizing the attributes that emerge from the interaction of all the factors. indeed, reality requires comprehensive analytical frameworks that overcome the boundaries of disciplines. comprehensive analytical frameworks enable us to address complex problems successfully and efficiently throughout the process (mckee et al., 2015; henriksen, 2016). a holistic analytical framework allows the identification of a complete and wide-ranging image of the problems. such methodology attempts to tackle the complexity of problems and allows a better understanding of all their synergies and connections (delgado and rist, 2011). equally, a comprehensive analytical framework realizes the emerging capacity of the problems in rural territories that are everchanging. usually, new situations, attributes, and problems appear according to the interaction of every component. besides the holistic analytical framework, adequate organization is necessary to address wicked problems. members of an organization who usually come from diverse disciplines must share similar objectives, cooperate, and, most importantly, be able to manage heterogeneity and the complexity of the disciplines (könig et al., 2013). the organization must be able to manage conf licts stemming from various points of view. finally, and maybe most importantly, the organization must take into consideration previous research and proposals that have addressed problems to avoid wasting significant time and energy trying to do something that somebody else has already done. interdisciplinary and transdisciplinary frameworks the academic community (dewey, 1938; miguélez, 2009; olivé, 2011; raasch et al., 2013) commonly defines an interdisciplinary framework as the integration, combination, or mixture of scientists of two or more disciplines, fields, bodies of knowledge, or modes of thinking. an interdisciplinary framework brings skills, techniques, concepts, and expertise to create meaning, explanations, solutions, understanding, and alternatives for tackling complex problems that have been incompletely understood or are socially complicated (norris et al., 2016). scientists working under an interdisciplinary framework must demonstrate willingness, temperament, and commitment to cross the boundaries of disciplines because their results depend on the relationships, judgement, and dialogue with the scientists of other areas (dentoni and bitzer, 2015; gharehgozli et al., 2017). an interdisciplinary framework is necessary for innovation and, in fact, it has been stimulated by international funding (millar, 2013). it operates primarily at a university level, because there is greater access to know-how, tools, and funds. in addition, universities offer transversal enrichment, prestige and the acquisition of reputation, learning of techniques, efficiency enhancement, and recruitment of scholars (van rijnsoever and hessels, 2011). however, its implementation and outcomes at the institutional level are still doubted by the scientific community (elia and margherita, 2018). a transdisciplinary framework aims to understand and address complex problems through the interaction of diverse disciplines (dentoni and bitzer, 2015). besides scientists of specific fields, this interaction includes other stakeholders who come from any discipline, for instance, peasants who can make relevant contributions (olivé, 2011). the main goal of a transdisciplinary framework, besides tackling complexity, is to create novel concepts, methods, and approaches that improve on disciplines. hence, in a transdisciplinary framework, there is a dialogue between the scientific and empirical knowledge, and as a result, interesting epistemological bridges are created (miguélez, 2009) that strengthen both science and practice. a transdisciplinary framework is greater than a mere sum of the disciplines. it is a collaboration among them, a method to merge knowledge where the boundaries of the disciplines are blurry (espina, 2007). these methodologies are characterized by an emergent attribute that bridges the gap between disciplines and implies a novel transcultural, transnational, and transpolitical approach. zemelman (2001) argues that a transdisciplinary framework must take into consideration all the inputs and outputs as a unity of all the sides to explain and solve problems. he suggests avoiding methodologies focused on factorial logic. instead, he proposes the implementation of a methodology focused on a matrix of complex relationships with reciprocal effects. in this matrix, the problem is analyzed as a network, emphasizing all the dimensions and connections 287pachón-ariza, bokelmann, and ramírez-miranda: heritage and patrimony of the peasantry: an analytical framework to address rural development that are reliant on each other (dutta, 2018). in the scope of rural development, challenges must be addressed and measured individually and communally to better understand output causes. in other words, the problems of rural development addressed in a transdisciplinary framework identify all the connections among the problems and the consequences of these relations (fig. 1). figure 1 displays some of the problems of rural territories and some of their consequences. it also establishes the relationships among them, whether as cause or consequence. for example, education is one of the most important topics that determines the quality of life and exerts a strong inf luence on other subjects such as migration, land use, and poverty (brown and park, 2002). education affects migration because in some rural areas young people who hold a medium or high educational level usually migrate to urban areas looking for jobs related to their backgrounds. however, when educated people remain in rural areas, positive changes in land use, conservation of biodiversity, and female participation in decision making are evident (gustafsson and li, 2004). a similar description could be established with the other problems. for example, social justice, one of the main demands of the peasantry around the world, is directly connected to rural policies, social acknowledgement, and access to markets. since rural developmental problems are narrowly associated with one another, none of them should be addressed separately. an interdisciplinary and transdisciplinary framework is decisive for solving most of the main problems and their consequences integrally. in this scenario, ‘heritage and patrimony of the peasantry’ is the proposal of an analytical framework to address rural development that integrates many of the concerns of rural populations and incorporates the main characteristics of the most important rural developmental approaches, especially figure 1. rural development connections. migration education biodiversity land use poverty production social acknowledgment female participation incomes infrastructure rural policies pluriactivity security access to markets social justice respect to beliefs peasant organizations 288 agron. colomb. 37(3) 2019 food sovereignty (desmarais, 2002; holt-giménez and altieri, 2013). heritage and patrimony of the peasantry, an alternative analytical framework initially, it is important to define rural development and heritages that the peasantry offer us as an alternative viewpoint. this first stage aims to provide all rural residents with a basic standard of living, which can only be accomplished through the protection of the human rights of rural residents (rosset, 2003; borras jr., 2009). heritage and patrimony of the peasantry aims to organize, as much as possible the topics involved in problems of rural development by addressing them in an interdisciplinary and transdisciplinary framework. heritage and patrimony of the peasantry framework is based on four milestones: rural territory, heritage and patrimony, quality of rural life, and respect for human rights. figure 2 shows the interaction of these milestones. rural territory it is important to understand, in general, what rural territory means. a territory is defined as a space that holds feelings of identity and collectively constructed ideas of development whose transformation is a result of the mobilization and appropriation of the inhabitants (schejtman and berdegué, 2003; jouini et al., 2019). besides the differences between the rural and urban concepts based on population totals, three main approaches have analyzed this concept: as a historical process; its functionality; and its environmental viewpoint. rural territory as a historical cultural heritage natural heritage conserve and rehabilitate rural environments full rights to land access and control over all resources institutional heritage respect diversity of traditional knowledge, food, language, and culture define foodproducing systems adequate technologies respect women´s roles and rights human heritage connection between producers and consumers physical heritage defense of material, natural and spiritual heritage fair remuneration and labour rights ecologically sustainable management of resources opportunity to remain in their homes policies that provide culturally appropriate food living with dignity economic heritage social heritage quality of rural life ensures rights are respected rural territories figure 2. scheme of the heritage and patrimony of the peasantry. 289pachón-ariza, bokelmann, and ramírez-miranda: heritage and patrimony of the peasantry: an analytical framework to address rural development process is tightly linked to the meaning of the territory for its inhabitants. in this sense, rurality is a series of social networks whose inhabitants’ livelihoods rely on rational use of available resources (chambers and conway, 1992). furthermore, the relationships among these inhabitants are characterized by tradition and culture, the basis of rural identity. rural territory and its inhabitants are characterized by a behavior that symbolizes an appropriation of the spaces and its resources, where the population shares feelings of identity, cooperation, and a sense of belonging (dirven et al., 2011). even though many of the members of new generations have migrated to urban places, these feelings remain deeply rooted out of respect and love for their heritage and ancestry. traditionally, the functionality of the rural territories has been related to the economic activities performed there. for instance, crops or livestock production can be strongly inf luenced by culture and tradition. however, another type of agricultural production is strongly inf luenced by the market (gutierrez-montes et al., 2009). that production is highly specialized, industrialized, and organized in groups of people very close to each other, or clusters by vicinity, according to the likelihood of using the natural resources, such as land and water, or the natural advantages for mining or tourism. these clusters ultimately seek to improve competitiveness and increase individual profit. the benefit of organization in clusters is its ability to facilitate the offering of technical services, inputs, and support on the assumption that the profitability could be transferred into the territory and to other inhabitants that do not participate in the cluster (echeverri, 2011). the environmental point of view highlights concerns related to climate change and the likelihood that rural activities mitigate the factors that increase global warming. for many years, when many people realized the consequences of global warming and the impact it has on normal lives, rural territories gained more relevance because they offered additional services compared to the traditional ones. these services are related to the likelihood of an alternative model of development based on ecosystem services, represented by environmental markets and environmental supply (dirven et al., 2011). the previous discussion emphasizes the multifunctionality and pluriactivity of rural territories. however, beyond the multifunctionality of rural areas, it is crucial to take into account more integrative ideas such as the “inter-functionality” of rural territories. “inter-functionality” means that there should be stable relationships, close interactions, and deep integrations among all the functions and activities developed there (florian, 2012; kolstad, 2012). the primary goal of the “inter-functionality” is to preserve all the heritages of the peasantry present in these territories. an example in which the inter-functionality of rural areas is not working appropriately are those territories where monoculture is predominant, undermining the possibility of producing food to feed their inhabitants. many times, the target of the monoculture is a well-paid international market. the region of uruapan in the state of michoacan (mexico) is a true archetype for this kind of production. avocado is a widespread monoculture, mainly destined to the united states market. it is produced by peasants, small, medium and large farmers, as well as by multinational food companies. this monoculture, which is indeed well-paid, has increased the incomes of many people (input sellers, transporters, harvesters, and packers) who are directly and indirectly related to production (pachón et al., 2017b). the international peasant movement la via campesina and its proposal for food sovereignty through the declaration of nyéléni (2007) describe the principles that, according to their deliberations, are essential for the improvement of their quality of life and will guarantee that the rights of the peasantry and all rural inhabitants are respected. figure 2 shows some of these principles (the interaction inside the rural territories plane). in the background of these principles, a political dimension can be found because, although essential, the technocratic dimension has proved to be insufficient compared to the other rural aspects. primarily, neoliberal and neocolonialist proposals, as well as the world trade organization, free trade agreements, and other policies exclude the peasantry (pachón et al., 2016). in this scenario, systems that allow unfair trade, such as dumping and subsidy schemes in developed countries and those that are against the likelihood of subsistence of small farmer production from developing countries are shunned (barker, 2007). heritage and patrimony the next crucial point is heritage and patrimony. at this level, seven kinds of heritage and patrimony that the peasantry must mix to improve their quality of life and ensure that their rights are respected are organized (pachón, 2013). the first issue to discuss is the meaning of heritage followed by a description of each element in the proposed heritage. heritage is a net of beliefs, traditions, and customs which a civilization considers significant to its history, culture, and identity (littaye, 2016). heritage must be understood in the scope of patrimony. they are the structures, articles, 290 agron. colomb. 37(3) 2019 or concepts that a civilization gets from the communities who lived before them. that means that for the current framework, heritage and patrimony could be assumed in the same way (cominelli and greffe, 2012). beyond the concept, many aspects enrich and transform heritage and patrimony into one of the milestones of the current framework (calvo et al., 2017). first, we must look at the social importance of heritage and patrimony. this constitutes the traces of memories that represent a social fact legitimized as something that ref lects the importance of being analyzed, preserved, and inventoried. hence, it is socially appreciated as a cultural phenomenon such as collective memory (criado-boado and barreiro, 2013). then, a heritage and a patrimony are the results of social construction. it is a symbolism for the dissemination of collective memory. second, we must look at the cultural importance of heritage and patrimony. this is the repository that gathers common behaviors from different societies and groups, ways to solve difficulties, knowledge, values, symbols, and socio-cultural frameworks. heritage and patrimony are used as a means to illustrate the culture, traditions, customs, background, and landscapes (dormaels, 2012). finally, we identify the importance of heritage and patrimony. the acts appreciate heritage and patrimony as something personal and distinguishable; these are impossible to separate from the admiration and respect of peoples, communities, and individuals. for that reason, heritage and patrimony are valued, managed, and conserved. something that is poorly appreciated is no longer valued as heritage and patrimony. these are a network of paths of life, beliefs, values, emotions, and meanings that offer a resource of identity and add value to social, political, and economic claims. it is the process of unification of identities (santos, 1993). heritage and patrimony are the expressions of the accumulation of knowledge through time. they are the way to understand and link the history and the traditions from our past with our present. at the same time, heritage and patrimony are the best ways to construct the future (calvo et al., 2017). figure 3 describes the heritage and patrimony of the peasantry framework in a virtuous circle. they must be, and are, appreciated and valued because they constitute the fundamental part of our lives. venerated heritage and patrimony are protected and saved because they conserve part of our history. if heritage and patrimony are appreciated and protected, society, in general, will ponder the figure 3. virtuous circle of the heritage and patrimony of the peasantry. satisfying existencial needs (being, having, doing, interacting) and axiological needs (subsistence, protection, affection, understanding, participation, leisure, creation, indentity, freedom) affirm the identity of the peasantry and the territory. promote values such as solidarity. define the characteristics of the territory and strengthen the thoughts of the peasantry reference for the community and the peasantry. the value of the heritage transcends the time. it is part of our history that influences our destiny safeguard the heritage for future generations. its conservation is crucial for the ackowledgement of the peasantry by the society appreciate heritage and patrimony of the peasantry promote p r o te c t s at is fy 291pachón-ariza, bokelmann, and ramírez-miranda: heritage and patrimony of the peasantry: an analytical framework to address rural development importance of the peasantry and will encourage them in the coming generations. that promotion will inspire essential values of the peasantry. the cycle will then end but will start again when heritage and patrimony invoke the satisfaction of fundamental human needs (max-neef et al., 1994). the circle begins with the recognition of the importance and significance of the peasantry and their customs from society as a whole. people must appreciate how rich the peasantry is, more than producing food that is vital, to maintain their rootedness (wittman et al., 2010). people must also recognize that several customs of the peasantry are the best options for mitigating the consequences of climatic change. in addition, people must understand that the peasantry and their activities indirectly provide many of the products and raw materials used in urban areas. in other words, people must recognize the special qualities of the peasantry, the places where they live, and the things that they have done. if society properly appreciates the peasantry, their value would gradually increase, and, in turn, society will protect the peasantry (patel, 2009). the second step is the protection of the peasantry and their customs by society through collective action. for example, people must defend the peasantry from the policies that affect their customs and traditions, such as the disadvantages of free trade agreements. people can also help save the landscapes and rural environment against harm and damages to preserve them to mitigate the effects of climate change. this will help to defend the peasantry from expulsion from their lands and territories (bebbington, 1999). when society protects the heritage and patrimony of the peasantry, society will, in turn, promote the heritage because it is important for new generations. the third step is the promotion of the heritage and patrimony of the peasantry by society, especially among the new generations. an example of this can be, people supporting the peasantry by purchasing their products at a fair price. in this way, society helps the peasantry to reach a decent quality of life and helps to ensure respect for their human rights (parrado and molina, 2014). the human scale of development defines basic measurements for human needs for both urban and rural populations. this is the last step of the circle (max-neef et al., 1994). the heritage and patrimony of the peasantry allows the rural population to satisfy their human needs because their heritage creates levels of self-reliance. it also articulates the satisfaction of human needs with environmental, technological, global and local processes, and for individuals within their communities. the human developmental scale describes two types of human needs: existential and axiological. these needs are multiple, interdependent, finite, few, and classifiable (fig. 3). they create an interactive network whose key features are simultaneity, complementarity, and trade-offs, which characterize the process of satisfying human needs (max-neef et al., 1994). finally, we must treat the heritage and patrimony of the peasantry as invaluable. they are not marketable as part of their identity, as a social construction. in this scenario, the idea of ‘capital’ is no longer used. capital is associated with the process of purchasing commodities in one place and selling them in another for profit (flora et al., 2015). that means that the idea of the peasantry regarded just as a food supplier is excluded, forgetting its social prominence as part of the origin of the majority of societies. because of these two different facets, patrimony can be categorized as tangible and intangible (holt-giménez and altieri, 2013). tangible patrimony is defined as those assets that are measurable, that people can touch. intangible patrimony is the assets that are not able to be touched and which are difficult to clarify and describe (calvo et al., 2017). tangible patrimony economic heritage and patrimony clearly, this heritage refers to monetary resources available for an individual, a family, and for the society. the discussion about this issue has been carried out in two different ways. first, we analyze the origin of these funds and how they have been earned. then, we analyze the way family/ members in a household spend their money. regarding this it is important to understand that having more income does not necessarily improve rural development (gutierrezmontes et al., 2009). some examples of this are when the natural heritage or the environment are destroyed as a result of rural activities, or when these economic resources are the result of child labor, which impacts the social and cultural heritage. regarding resources and the way they are spent, it is important to highlight that earning more money does not necessarily mean that the quality of life is going to improve. a household could increase its income but if the family’s head spends money on alcohol consumption instead of on other aspects, such as education, rural development will not be achieved (schultz et al., 2002). in rural territories, pluriactivity has become critical. essentially, pluriactivity in economic heritage and patrimony is understood as alternative ways to earn money for the 292 agron. colomb. 37(3) 2019 household. pluriactivity can improve post-harvest activities, which add value to products and create different modes to commercialize these products (pachón et al., 2016). monetary resources become indispensable when they are used as a way to strengthen other heritages, such as physical or human heritages. for instance, physical heritages are enhanced when the funds are spent to improve households (better floors, restrooms, and ceilings, among other things). another example is when the funds are used as part of collective action to improve post-harvest infrastructure. human heritage is strengthened when these funds are spent to improve education for children, healthcare, among others (world bank, 2000). physical heritage and patrimony physical heritage and patrimony are imperative for improving the level of rural development. however, they have not been attended to in public policies in many developing countries due to the implementation of neoliberal dogmas. according to the neoliberal perspective, many investments in rural infrastructure must be focused on capitalist agriculture to improve competitiveness (kay, 2009). physical heritage and patrimony are essential elements for improving the quality of life and ensuring the respect of the rights of rural populations. for instance, roads and bridges are vital since they create access to other communities and markets. hence, roads belong to the physical heritage, as well as health centers, schools, bridges, clean water, electricity services, among other things (shen et al., 2012). governments of several developing countries have abandoned the construction of adequate infrastructure. according to the global competitiveness report 2014-2015, the countries with the worst infrastructure are in africa and asia. latin american countries, in general, are in the middle of the ranking (corrigan et al., 2014). besides the differences between developed and developing countries, the differences between rural and urban areas are significant because the preferences for investment are always prioritized for urban zones due to the population impacts. we must also take into consideration the household infrastructure. in other words, the infrastructure that directly affects the quality of life for rural families is related to their homes, for example, access to clean water or restrooms. this aspect is narrowly related to economic heritage and patrimony because the individual use of the household incomes could improve household infrastructures (shen et al., 2012). natural heritage and patrimony natural heritage and patrimony refer to biological resources. some examples are water resources, landscape and land. water sources include lakes, rivers, canals, and ponds. landscapes consist of mountains, hills, plateaus and highlands. finally, land comprises soil, alluvium and clay. it also includes biodiversity such as insects, birds, frogs, fish, f lowers, plants, seeds, and trees as well as genetic resources and ecosystems. weather is also taken into account through sun, rain, wind, air, and snow. most human actions have severely damaged all these resources (sun et al., 2019). this negative inf luence on natural patrimony has developed irreversible harm that currently impacts all of humanity. we rely on the peasantry to manage all these shared resources and to use them based on ancestral knowledge. however, productive pressure and current policies do not support sustainable management. recovering traditional ways to utilize these common resources will be beneficial for everyone. natural heritage and patrimony managed with the ancestral knowledge of the peasantry could be a viable alternative for producing food for all humanity and for mitigating many effects of climatic change (pachón et al., 2016). intangible patrimony cultural heritage and patrimony cultural heritage and patrimony are centered on identity but more importantly on creativity. this patrimony is reliant on acting according to traditions. of course, spiritual and religious practices, as part of the connection with the world, belong to this patrimony (desmarais, 2002). unfortunately, neglectful policies have placed priority on commercial production, opposed to peasant activities. examples of this kind of cultural heritage are the traditional communal labor or ‘minga’, terrace farming, ancestral forms of cropping as polyculture, ancestral pest control, and the barter system. in many places, these practices have been a means of survival for the peasantry (declaration of nyéléni, 2007). however, government policies, research preferences or non-governmental organizational practices, and cultural ‘capitals’ from hegemony groups have been privileged over the traditions of the peasantry (flora et al., 2015). human heritage and patrimony human heritage and patrimony could be described as the traditional knowledge of local people and the communities 293pachón-ariza, bokelmann, and ramírez-miranda: heritage and patrimony of the peasantry: an analytical framework to address rural development to which they belong. education, formal and informal, is possibly the best means for the construction of human heritage. as a result of instruction and experience, people and their communities obtain “know-how”, skills, and abilities. therefore, they obtain new ways to address problems (crawshaw et al., 2014). traditional knowledge is perhaps one of the most important human patrimonies, especially in rural areas, even though it has not been adequately valued in many places. however, it is essential to understand that people cannot acquire this knowledge in schools and universities (patel, 2009). without a doubt, human heritage and patrimony must be transferred through tradition, which needs to be taught through formal and informal education to children and adults alike. social heritage and patrimony social heritage and patrimony dictate belonging to a society and the ways of interacting inside that society. many relationships build roads that establish and strengthen social collaboration. committed relationships are the cornerstone of social patrimony. we know that trust is fundamental for creating real participation in social networks, such as communal organizations. these organizations must generate collective actions for consolidating cooperation, improving the quality of the rural life, and ensuring respect for their rights, besides pursuing individual benefits (dormaels, 2012). institutional heritage and patrimony the institutional heritage can be understood as the net of formal and informal institutions and stakeholders that interact in rural areas. it also takes into account the rules that they develop, agree upon, and implement for regulating access to power and resources. of course, these rules contribute towards improving the quality of life, and hence, they lead to rural development, by providing equitable participation for all the stakeholders involved, but primarily for those who have been traditionally excluded (kay, 2009; pachón et al., 2016). these kinds of arrangements, which many times are informal, can be carried out through the involvement and empowerment of the stakeholders. empowerment is the result of the interaction of all heritages and patrimonies described above. this interaction maintains a virtuous circle that ensures the improvement of the other heritages, while at the same time creates the ability to improve the quality of life through respect for the rights of rural inhabitants. heritages and patrimonies can also be analyzed from an economic/sociological point of view (leibenstein, 1984; biggart and beamish, 2003). sometimes, institutional arrangements between different stakeholders have been constructed by custom or tradition. these habits, routines, or conventions become part of the everyday practices and ways of life for the entire community, which must be adopted as part of normal behavior. in many cases, conventions correspond to the prevailing political-economic model. however, some of these habits play out in unusual ways, meaning that these conversations can become an alternative for many rural inhabitants. quality of life and respect for human rights the final key point and main goal for rural development is quality of life and respect for human rights of the rural population, which is its simplest definition. since there is great academic discussion over the definition of quality of life and human rights, for this discussion we will use the human scale of development. quality of life could be understood as the satisfaction of every fundamental human need. this will happen through the increase of self-reliance and the articulation of different levels among populations: the environment, technology, globalization and local processes, individuality and community. of course, the primary focus is on people, because fundamental human needs are measured through people’s involvement, prioritizing both autonomy and diversity. it aims to transform people, who are often perceived as an object, into actors of development. participatory democracy, constructed from the bottom up, stimulates real solutions for real problems, which can satisfy all fundamental human needs (max-neef et al., 1994). to sum up, the peasantry must combine all their heritages and patrimonies with the purpose of improving the quality of life and ensuring that their rights are respected. the interaction of heritages creates the conditions under which the peasantry will be able to identify and satisfy their own fundamental human needs. this construction must take into consideration their beliefs, ideas, and meanings in order to better satisfy all fundamental human needs. this means that the peasantry must internally identify its needs according to the particular circumstances of each community. this concern is paramount because the generalization of problems and solutions has shown poor results in many rural places (pachón et al., 2017a; 2017b) conclusions rural development has many characteristics of ‘wicked problems’, which is why we have evaluated and examined it from different viewpoints. as a result, stakeholders often complain or disagree about the proposed alternatives. that 294 agron. colomb. 37(3) 2019 is why this paper considers all stakeholders’ interests in rural matters. the current analytical framework, based on the idea of the heritages and patrimonies that peasantry hold, suggests a path where all heritages interact and, thereby, helps us achieve a better level of rural development. the heritages and patrimonies of the rural small farmer interact inside the rural households, among rural families, and, finally, in rural territories. in all cases, the stakeholders must take possession of these heritages, mobilizing all their knowledge and traditions. in turn, it is important that society, as a whole, recognizes the importance of the peasantry and their heritages. when that recognition happens, reaching satisfactory rural development will be possible for all rural inhabitants. however, the analytical framework of the heritages and patrimonies of the peasantry still has gaps to be filled. it is necessary to propose a methodology that validates the framework and measures the level of these patrimonies. the analytical framework requires some examples for the application of these indicators in rural territories with rural families. regarding this concern, a question must be asked: what indicators can be used to measure the level of these heritages? finally, we must ask: do public policies allow the improvement of heritages and patrimonies? we also must take into account the involvement of all rural stakeholders while trying to tackle these concerns. literature cited anderson, j. 2003. risk in rural development: challenges for managers and policy makers. agricult. syst. 75(2-3), 161-197. doi: 10.1016/s0308-521x(02)00064-1 a ndersson, c . a nd p. törnberg. 2018. wicked ness a nd t he anatomy of complexity. futures 95, 118-138. doi: 10.1016/j. futures.2017.11.001 barker, d. 2007. the rise and predictable fall of globalized industrial agriculture. a report from the international forum on globalization. san francisco, usa. bebbington, a. 1999. capitals and capabilities: a framework for analyzing peasant viability, rural livelihoods and poverty. world dev. 27(12), 2021-2044. doi: 10.1016/s0305-750x(99)00104-7 biggart, n.w. and t.d. beamish. 2003. the economic sociology of conventions: habit, custom, practice, and routine in market order. annu. rev. sociol. 29. doi: 10.1146/annurev. soc.29.010202.100051 bitsch, v. 2009. grounded theory: a research approach to wicked problems in agricultural economics. mini-symposium qualitative agricultural economics at the international conference of agricultural economists. 2009, august 16-22, beijing, china. borras jr., s.m. 2009. agrarian change and peasant studies: changes, continuities and challenges-an introduction. j. peasant stud. 36(1), 5-31. doi: 10.1080/03066150902820297 brass, t. 2002. latin american peasants new paradigms for old? j. peasant stud. 29(3, 4), 1-40. doi: 10.1080/03066150412331311019c brown, p.h. and a. park. 2002. education and poverty in rural china. econ. edu. rev. 21(6), 523-541. doi: 10.1016/ s0272-7757(01)00040-1 brugue, q., r. canal, and p. paya. 2015. managerial intelligence to address “wicked problems”: the case of interdepartmental committees. gestion y política pública 24(1), 85-130. calvo, i., o. petit, and f. vivien. 2017. common patrimony: a concept to analyze collective natural resource management. the case of water management in france. ecol. econ. 137, 126-132. doi: 10.1016/j.ecolecon.2017.02.028 came, h. and d. griffith. 2018. tackling racism as a “wicked” public health problem: enabling allies in anti-racism praxis. soc. sci. med. 199, 181-188. doi: 10.1016/j.socscimed.2017.03.028 castro-arce, k. and f. vanclay. 2019. transformative social innovation for sustainable rural development: an analytical framework to assist community-based initiatives. j. rural stud. doi: 10.1016/j.jrurstud.2019.11.010 chambers, r. 1983. rural development: putting the last first. routledge, london. doi: 10.4324/9781315835815 chambers, r. and g. conway. 1992. sustainable rural livelihoods: practical concepts for the 21st century. discussion paper no. 296. institute of development studies, uk. cominelli, f. and x. greffe. 2012. intangible cultural heritage: safeguarding for creativity. convention for the safeguarding of the intangible cultural heritage city cult. soc. 3(4), 245-250. doi: 10.1016/j.ccs.2012.10.003 corrigan, g., r. crotti, m. hanouz, and c. serin. 2014. assessing progress toward sustainable competitiveness. pp. 53-84. in: schwab, k. (ed.). the global competitiveness report 20142015. world economic forum, geneva. crawshaw, l., s. fèvre, l. kaesombath, b. sivilai, s. boulom, and f. southammavong. 2014. lessons from an integrated community health education initiative in rural laos. world dev. 64, 487-502. doi: 10.1016/j.worlddev.2014.06.024 criado-boado, f. and d. barreiro. 2013. el patrimonio era otra cosa. estudios atacameños arqueología y antropología surandinas (45), 5-18. doi: 10.4067/s0718-10432013000100002 declaration of nyeleni. 2007. chain reaction 100, 16. delgado, f. and s. rist. 2011. la transdisciplinariedad y la investigación participativa en una perspectiva de diálogo intercultural e intercientífico. working document, agruco/captured, la paz. dentoni, d. and v. bitzer. 2015. the role(s) of universities in dealing with global wicked problems through multi-stakeholder initiatives. j. clean. prod. 106, 68-78. doi: 10.1016/j. jclepro.2014.09.050 desmarais, a. 2002. the vía campesina: consolidating an international peasant and farm movement. j. peasant stud. 29(2), 91-124. doi: 10.1080/714003943 de sousa santos, b. 1993. modernidade, identidade a cultura de fronteira. tempo soc. usp 5(1-2),31-52. doi: 10.1590/ ts.v5i1/2.84940 dewey, j. 1938. unity of science as a social problem. pp. 29-38. in: international encyclopedia of unified science, vol. 1 (1). university of chicago press, chicago, usa. 295pachón-ariza, bokelmann, and ramírez-miranda: heritage and patrimony of the peasantry: an analytical framework to address rural development dirven, m., r. echeverri-perico, c. sabalain, a. rodríguez, d. candia-baeza, c. peña, and s. faiguenbaum. 2011. hacia una nueva definición de “rural” con fines estadísticos en américa latina. comisión económica para américa latina cepal, santiago de chile. dormaels, m. 2012. identidad, comunidades y patrimonio local: una nueva legitimidad social. alteridades 22(43), 9-19. dutta, k. 2018. solving wicked problems: searching for the critical cognitive trait. int. j. manage. educ. 16(3), 493-503. doi: 10.1016/j.ijme.2018.09.002 echeverri, r. 2011. ref lexiones sobre lo rural: economía rural, economía de territorios. hacia una nueva definición de “rural” con fines estadísticos en américa latina. comisión económica para américa latina cepal, santiago de chile. elia, g. and a. margherita. 2018. can we solve wicked problems? a conceptual framework and a collective intelligence system to support problem analysis and solution design for complex social issues. technol. forecast. soc. change 133, 279-286. doi: 10.1016/j.techfore.2018.03.010 e l l i s , f. a nd s . big gs . 2 0 01. evolv i ng t heme s i n r u r a l development 1950s-2000s. dev. policy rev. 19(4), 448. doi: 10.1111/1467-7679.00143 espina, m.p. 2007. complejidad, transdisciplina y metodología de la investigación social. utopía y praxis latinoamericana 12(38), 29-43. farrell, r. and c. hooker. 2013. design, science and wicked problems. des. stud. 34(6), 681-705. doi: 10.1016/j.destud.2013.05.001 flora, c.b., j. flora, and s. gasteyer. 2015. rural communities: legacy and change. westview press, boulder, united states. florian, v. 2012. territorial innovation strategies. agricultural economics and rural development 9(1), 47-60. gutierrez-montes, i., m. emery, and e. fernández-baca. 2009. the sustainable livelihoods approach and the community capitals framework: the importance of system-level approaches to community change efforts. community dev. j. 40(2), 106-113. doi: 10.1080/15575330903011785 holt-giménez, e. and m. altieri. 2013. agroecology, food sovereignty, and the new green revolution. agroecol. sust. food 37(1), 90-102. kay, c. 2009. development strategies and rural development: exploring synergies, eradicating poverty. j. peasant stud. 36(1), 103-137. doi: 10.1080/03066150902820339 kol ko, j. 2011. wicked problems. pp. 96 -111. in: kol ko, j. (e d .). t hou g ht s on i nter a c t ion de si g n . d oi : 10.1016/ b978-0-12-380930-8.50007-3 kolstad, a. 2012. inter-functionality between mind, biology and culture: some epistemological issues concerning human psychological development. pp. 19-41. in: seidl-de-moura m.l. (ed.). human development different perspectives. intechopen, london. doi: 10.5772/2272 gold, s., j. muthuri, and g. reiner. 2018. collective action for tackling “wicked” social problems: a system dynamics model for corporate community involvement. j. clean. prod. 179, 662-673. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.11.197 gharehgozli, a.h., j. mileski, a. adams, and w. von zharen. 2017. evaluating a “wicked problem”: a conceptual framework on seaport resiliency in the event of weather disruptions. technol. forecast. soc. change 121, 65-75. doi: 10.1016/j. techfore.2016.11.006 gustafsson, b. and s. li. 2004. expenditures on education and health care and poverty in rural china. china econ. rev. 15(3), 292301. doi: 10.1016/j.chieco.2003.07.004 head, b.w. and j. alford. 2015. wicked problems: implications for public policy and management. adm. soc. 47(6), 711-739. doi: 10.1177/0095399713481601 henriksen, d. 2016. the seven transdisciplinary habits of mind of creative teachers: an exploratory study of award-winning teachers. think. skills creativity 22, 212-232. doi: 10.1016/j. tsc.2016.10.007 innes, j.e. and d.e. booher. 2016. collaborative rationality as a strategy for working with wicked problems. landscape urban plan. 154, 8-10. doi: 10.1016/j.landurbplan.2016.03.016 jouini, m., j. burte, y. biard, n. benaissa, h. amara, and c. sinfort. 2019. a framework for coupling a participatory approach and life cycle assessment for public decision-making in rural territory management. sci. total environ. 655, 1017-1027. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.11.269 könig, b., k. diehl, k. tscherning, and k. helming. 2013. a framework for structuring interdisciplinary research management. research policy 42(1), 261-272. doi: 10.1016/j. respol.2012.05.006 kuhmonen, t. 2018. systems view of future of wicked problems to be addressed by the common agricultural policy. land use policy 77, 683-695. doi: 10.1016/j.landusepol.2018.06.004 leibenstein, h. 1984. on the economics of conventions and institutions: an exploratory essay. j. inst. theor. econ. 74-86. leverenz, c.s. 2014. design thinking and the wicked problem of teaching writing. computers and composition 33, 1-12. doi. 10.1016/j.compcom.2014.07.001 littaye, a. 2016. the multifunctionality of heritage food: the example of pinole, a mexican sweet. geoforum 76, 11-19. doi: 10.1016/j. geoforum.2016.08.008 luckey, d.s. and k.p. schultz. 2001. defining and coping with wicked problems: the case of fort ord building removal. msc thesis, naval postgraduate school, monterey, usa. max-neef, m., a. elizalde, and m. hopenhayn. 1994. desarrollo a escala humana: conceptos, aplicaciones y algunas ref lexiones. vol. 66. icaria editorial, barcelona, spain. mckee, a., m. guimarães, and t. pinto-correia. 2015. social capital accumulation and the role of the researcher: an example of a transdisciplinary visioning process for the future of agriculture in europe. environ. sci. policy 50, 88-99. doi: 10.1016/j. envsci.2015.02.006 miguélez, m. 2009. hacia una epistemología de la complejidad y transdisciplinariedad. utopía y praxis latinoamericana 14(46), 11-31 millar, m. 2013. interdisciplinary research and the early career: the effect of interdisciplinary dissertation research on career placement and publication productivity of doctoral graduates in the sciences. res. policy 42(5), 1152-1164. doi: 10.1016/j. respol.2013.02.004 296 agron. colomb. 37(3) 2019 molina, j.p. 2010. keys for rural territorial development. agron. colomb. 28(3), 421-427. norris, p.e., m. o’rourke, a.s. mayer, and k.e. halvorsen. 2016. managing the wicked problem of transdisciplinary team formation in socio-ecological systems. landscape urban plan. 154, 115-122. doi: 10.1016/j.landurbplan.2016.01.008 olivé, l. 2011. interdisciplina y transdisciplina desde la filosofía. ludus vitalis, xix(35), 251-256. pacanowsky, m. 1995. team tools for wicked problems. organ. dyn. 23(3), 36-51. doi: 10.1016/0090-2616(95)90024-1 pachón, f. 2013. food sovereignty and rural development: beyond food security. agron. colomb. 31, 362-377. pachón, f., w. bokelmann, and c. ramirez. 2016. rural development thinking, moving from the green revolution to food sovereignty. agron. colomb. 34(2), 267-276. doi: 10.15446/ agron.colomb.v34n2.56639 pachón, f., w. bokelmann, and c. miranda. 2017a. heritage and patrimony of the peasantr y framework to address rural development and its application in colombia. acta agron. 66, 347-359. doi: 10.15446/acag.v66n3.60949 pachón, f., w. bokelmann, and c. miranda. 2017b. heritage and patrimony of the peasantry framework and rural development indicators in rural communities in mexico. rev. econ. sociol. rural 55, 199-226. doi: 10.1590/1234-56781806-94790550201 parrado, a. and j. molina. 2014. mercados campesinos: modelo de acceso a mercados y seguridad alimentaria en la región central de colombia. oxfam, bogota. patel, r. 2009. food sovereignty. j. peasant stud. 36(3), 663-706. doi: 10.1080/03066150903143079 probst, g. and a. bassi. 2014. tackling complexity: a systemic approach for decision makers. greenleaf publishing, sheffield, uk. raasch, c., v. lee, s. spaeth, and c. herstatt. 2013. the rise and fall of interdisciplinary research: the case of open source innovation. res. policy 42(5), 1138-1151. doi: 10.1016/j. respol.2013.01.010 rittel, h.w. and m. webber. 1973. dilemmas in a general theory of planning. policy sciences 4(2), 155-169. doi: 10.1007/ bf01405730 roberts, n. 2000. wicked problems and network approaches to resolution. int. public manage. rev. 1(1), 1-19. roberts, n. 2012. tackling wicked problems in indonesia: a bottomup design approach to reducing crime and corruption. naval postgraduate school, monterey, usa. rosset, p. 2003. food sovereignty: global rallying cry of farmer movements. food first backgrounder 9(4), 1-4. schejtman, a. and j. berdegué. 2003. desarrollo territorial rural. rimisp, santiago. schultz, s., s. arndt, g. lutz, a. petersen, and c. turvey. 2002. alcohol use among older persons in a rural state. am. j. geriatr. psychiatry 10(6), 750-753. doi: 10.1097/00019442-200211000-00014 scoones, i. 2015. sustainable rural livelihoods and rural development. fernwood publishing, winnipeg, canada. doi: 10.2458/ v23i1.20254 shen, l., s, jiang, and h, yuan. 2012. critical indicators for assessing the contribution of infrastructure projects to coordinated urban-rural development in china. habitat int. 36(2), 246. doi: 10.1016/j.habitatint.2011.10.003 sun, w., x. xu, z. lv, h. mao, and j. wu. 2019. environmental impact assessment of wastewater discharge with multi-pollutants from iron and steel industry. j. environ. manage. 245, 210-215. doi: 10.1016/j.jenvman.2019.05.081 tietjen, a. and g. jørgensen. 2016. translating a wicked problem: a strategic planning approach to rural shrinkage in denmark. special issue working with wicked problems in socio-ecological systems: more awareness, greater acceptance, and better adaptation. landsc. urban plan. 154, 29-43. doi: 10.1016/j. landurbplan.2016.01.009 van rijnsoever, f.j. and l. hessels. 2011. factors associated with disciplinary and interdisciplinary research collaboration. res. policy 40(3), 463-472. doi: 10.1016/j.respol.2010.11.001 wittman, h., a.a. desmarais, and n. wiebe. 2010. the origins and potential of food sovereignty. pp. 1-14. in: wittman, h.k., a.a. desmarais, and n. wiebe (eds.). food sovereignty: reconnecting food, nature and community. pambazuka, oxford, united kingdom. world bank. 2000. rural development indicators handbook. washington, d.c. xiang, w.n. 2013. working with wicked problems in socio-ecological systems: awareness, acceptance, and adaptation. landsc. urban plan. 110, 1-4. doi: 10.1016/j.landurbplan.2012.11.006 zemelman, h. 2001. pensar teórico y pensar epistémico: los retos de las ciencias sociales latinoamericanas. instituto pensamiento y cultura en américa latina, a.c. (ipecal), mexico. zijp, m.c., l. posthuma, a. wintersen, j. devilee, and f.a. swartjes. 2016. definition and use of solution-focused sustainability assessment: a novel approach to generate, explore and decide on sustainable solutions for wicked problems. environ. int. 91, 319-331. doi: 10.1016/j.envint.2016.03.006 selection of sowing date and biofertilization as alternatives to improve the yield and profitability of the f68 rice variety received for publication: 21 may, 2019. accepted for publication: 19 march, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.79803 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, centro de investigación nataima, el espinal, (colombia). * corresponding author: ebarragan@agrosavia.co agronomía colombiana 38(1), 61-72, 2020 abstract resumen multiple factors inf luence rice yield. developing management practices that increase crop yield and an efficient use of resources are challenging to modern agriculture. consequently, the aim of this study was to evaluate biological nitrogen fixation and bacterial phosphorous solubilization (biofertilization) practices with the selection of the sowing date. three sowing dates (may, july and august) were evaluated when interacting with two mineral nutrition treatments using a randomized complete block design in a split-plot arrangement. leaf carbon balance, leaf area index, interception and radiation use efficiency, harvest index, dry matter accumulation, nutritional status, and yield were quantified. results showed that the maximum yield was obtained in the sowing date of august. additionally, yield increased by 18.92% with the biofertilization treatment, reaching 35.18% of profitability compared to the local production practice. high yields were related to a higher carbon balance during f lowering, which was 11.56% and 54.04% higher in august than in july and may, respectively, due to a lower night temperature. in addition, a high efficient use of radiation, which in august was 17.56% and 41.23% higher than in july and may, respectively, contributed to obtain higher yields and this behavior is related to the selection of the sowing date. likewise, a rapid development of the leaf area index and an optimum foliar nitrogen concentration (>3%) were observed. this allowed for greater efficient use of radiation and is attributed to the activity of nitrogen-fixing and phosphate solubilizing bacteria that also act as plant growth promoters. el rendimiento del arroz está inf luenciado por múltiples factores. desarrollar prácticas de manejo que aumenten el rendimiento y sean más eficientes en el uso de los recursos es un reto de la agricultura. en consecuencia, el objetivo de este estudio fue evaluar las prácticas fijación biológica de nitrógeno y solubilización de fosforo por bacterias (biofertilización) con la selección de fecha de siembra. se evaluaron tres fechas de siembra (mayo, julio y agosto) en interacción con dos tratamientos de nutrición mineral empleando un diseño en bloques completos al azar en arreglo de franjas divididas. se cuantificó el balance de carbono, índice de área foliar, intercepción y uso eficiente de radiación, índice de cosecha, acumulación de masa seca, estado nutricional y rendimiento. los resultados mostraron que el máximo rendimiento se obtuvo en la fecha de siembra de agosto; adicionalmente, con la biofertilización el rendimiento se incrementó en 18.92%, alcanzando una rentabilidad del 35.18% en comparación con la práctica local de producción. el alto rendimiento se relacionó con un mayor balance de carbono durante la floración, que fue un 11.56 y 54.04% mayor en agosto, comparado con julio y mayo respectivamente, debido a una menor temperatura nocturna. asimismo, un alto uso eficiente de la radiación que en agosto fue un 17.56 and 41.23% mayor que julio y mayo respectivamente, contribuyó a mayores rendimientos y este comportamiento se relacionó con la selección de la fecha de siembra. además, se observó un rápido desarrollo del índice de área foliar y de la concentración optima del nitrógeno foliar (>3%). esto permitió alcanzar un mayor uso eficiente de la radiación y se atribuye a la actividad de las bacterias fijadoras de nitrógeno y solubilizadoras de fosforo que también son promotoras del crecimiento. key words: azotobacter chroococcum, plant growth promoters, respiration, biological nitrogen fixation, photosynthetically active radiation, night temperature. palabras clave: azotobacter chroococcum, promotores del crecimiento vegetal, respiración, fijación biológica del nitrógeno, radiación fotosintéticamente activa, temperatura nocturna. selection of sowing date and biofertilization as alternatives to improve the yield and profitability of the f68 rice variety selección de fecha de siembra y biofertilización como alternativas para mejorar el rendimiento y rentabilidad de la variedad de arroz f68 yeison mauricio quevedo-amaya1, josé isidro beltrán-medina1, josé álvaro hoyos-cartagena1, john edinson calderón-carvajal1, and eduardo barragán-quijano1* introduction rice is an essential commodity for more than 60% of the world population (patel et al., 2010). the crop yield is inf luenced by climatic factors, physical and chemical soil conditions, water management, sowing date, variety, sowing rate, weed control, and fertilization (yosef tabar, 2013). furthermore, climate change is considered a potential 10.15446/agron.colomb.v38n1.79803 62 agron. colomb. 38(1) 2020 limitation for rice producers from the socio-economic point of view (delerce et al., 2016). for colombia, an increase of up to 7°c in temperature and a decrease in precipitation of 10% (ipcc, 2014) could generate crop yield instability between 5% and 29% (iizumi et al., 2014). crop management practices maintain or improve yield in function of the environmental offer through the selection of sowing dates based on the varietal requirements. with this strategy, it is possible to escape abiotic stress during critical growth phases or to ensure maximum solar radiation uptake by the crop (van ittersum et al., 2008; zhu et al., 2013). studies have been carried out around the world to identify optimal sowing dates for different rice varieties to maximize their yield (akbar et al., 2010; khalifa et al., 2014; osman et al., 2015; pal et al., 2017). however, in colombia, there are only two evaluation reports that include this practice (garcés and restrepo, 2015; quevedo et al., 2019). nonetheless, these were evaluated with other varieties that are no longer available for producers and in localities with different edaphoclimatic characteristics; moreover, the impact of these practices was not evaluated in economic terms. currently, the increase in crop productivity is due to an increase in fertilization rates. however, in the context of climate change and with limited resources, the indiscriminate application of fertilizers will be a limiting factor in production (han et al., 2018). in rice crops, nitrogen fertilization is carried out with high doses generating a low efficiency in the use of nitrogen and further pollution problems (tilman, 2001; ju et al., 2015). regarding phosphorus, this element is not available for the plant because it is easily fixed, i.e., through adsorption or precipitation (roberts and johnston, 2015). considering the above and that the majority of the agricultural soils worldwide are deficient in phosphorus (velázquez et al., 2017), producers usually apply high amounts of this element, generating eutrophication, contamination with heavy metals, and depletion of the resource (krüger and adam, 2017). based on this problem, several practices have been developed using biological nitrogen fixation processes to increase the availability of the element for the plant (reinhold and hurek, 2011). these practices are implemented in addition to the use of phosphorus solubilizing bacteria that transforms the insoluble phosphorus into assimilable forms for the plants (lavakush et al., 2014). some of these microorganisms act as plant growth promoters by releasing phytohormones such as auxins, gibberellins, and cytokinins (castanheira et al., 2014; shabanamol et al., 2018). this practice is considered eco-friendly and effective to reduce crop fertilization costs (hallmann et al., 1997), and has also been evaluated with promising results because it increases yield and reduces the fertilization with phosphorus up to 40% (roger and ladha, 1992; lavakush et al., 2014). the use of azospirillum brasilense and pseudomonas fluorescens in rice crops increase aerial biomass production, harvest index, and grain yield. this behavior was attribuited to their performance as plant growth promoters (garcía de salamone et al., 2012). in colombia, some products act as nitrogen fixers and phosphorus solubilizers in rice crops. however, there is only one report in colombia of the effect of azotobacter chroococcum beijerinck acting as nitrogen fixating bacteria and plant growth promoter on cotton crops (romero et al., 2017). however, the effect of this practice at the agronomic and physiological level is not known for rice crops in addition to the financial benefits with its application. therefore, it was necessary to evaluate some of the products used by rice producers in the country such as the biofertilizer monibac® based on the nitrogen fixating bacteria a. chroococcum and a biofertilizer under development based on rhizobium pusense, which operates as a phosphorus solubilizer and plant growth promoter. considering the previously mentioned state of the art and that currently there is no knowledge of the effect of the integration of practices, such as the selection of sowing date and biofertilization on rice crops, at the agronomic, physiological and financial levels, our hypothesis is as follows: the selection of the optimal sowing date with the implementation of a biofertilization practice increases the yield and profitability of rice crop. accordingly, the aim of this study was to evaluate the agronomic, physiological, and financial behavior of variety fedearroz 68 at three sowing dates with and without biofertilization. materials and methods study site and plant material this research was carried out in the municipality of el espinal, located in the center of the province of tolima, colombia, during the year 2017. the experimental site was the nataima research center of agrosavia georeferenced with coordinates 4°11’28.7” n and 74°57’39.2” w. the soil of the area has a clay-loam texture and is of an alluvial origin. it belongs to the order inceptisol. the plant material used was the variety fedearroz 68 that was selected because it is one of the most cultivated varieties in this agro-ecological zone and for its high yield and precocity. 63quevedo-amaya, beltrán-medina, hoyos-cartagena, calderón-carvajal, and barragán-quijano: selection of sowing date and biofertilization as alternatives to improve the yield and profitability of the f68 rice variety the climatic variables were monitored with a davis vantage pro 2 meteorological station (davis instruments, san francisco, usa). experimental design the study employed a randomized complete block design in a split-plot arrangement. the main plot corresponded to the three sowing dates (sd): may 26, july 7, and august 8, 2017. the subplot corresponded to two mineral nutrition treatments (biofertilization and local production practice). each treatment was comprised of the sd x nutrition treatment interaction with three replicates, each with an area of 1600 m2. application of treatments two mineral nutrition treatments were assessed in this study. the first was a local production practice that included the application of chemically synthetized fertilizers in the following rates usually applied by the local producers: 120 kg ha-1 of nitrogen, 80 kg ha-1 of p2o5, and 120 kg ha-1 of k2o. the second is the biofertilization treatment that included the 100% chemical synthesis fertilization applied by the local producers, plus the inoculation with nitrogenfixing bacteria (a. chroococcum strain ac1 and ac10) at a concentration 1x9 colony forming units (cfu) cm-3, whose commercial name is monibac® with a dose of 1000 cm3 ha-1. additionally, phosphorus and zinc solubilizing bacteria (r. pusense strain b02) obtained from the germplasm bank of agrosavia microorganisms at a concentration of 1x10 cfu cm-3. these microorganisms were applied at a dose of 500 g ha-1. the bacteria was sprayed to the soil between 21 and 23 d after plant emergence. agronomic management of the crop mechanized planting was carried out in furrows with a sowing rate of 120 kg ha-1. additionally, mineral nutrition was divided into four applications administered in the same quantities for both treatments. agronomic crop management was used at the scale of a commercial crop. tillage of primary and secondary soil was performed. a mechanized planting by furrows was carried out. control of weeds using pre-emergent and post-emergent herbicides selective to the crop was also performed: pendimethalin 2500 cm3 ha-1, clomazone 1200 cm3 ha-1, buthaclor 3000 cm3 ha-1, sodium bispiribac 150 cm3 ha-1, cyhalofop 1500 cm3 ha-1. pest and disease controls were carried out with chemical synthesis products based on periodic monitoring. at phenological stages 30 and 61 the following active ingredients were applied: lambdacihalotrina + thiamethoxam (insecticide) at a dose of 125 cm3 ha-1 and azoxystrobin + diphenoconazole (fungicide) at a dose of 500 cm3 ha-1. estimation of gas exchange variables net photosynthesis was estimated at phenological stage 65 (i.e., complete f lowering: anthers visible in most panicles) and evaluated in completely expanded young leaves using an open system portable gas exchange meter li-6400 xt (li-cor, lincoln, usa). the photosynthetic photon f lux density was 1600 μmol photons m-2 s-1, the concentration of co2 inside the chamber was 400 µmol co2 mol-1, and the vapor pressure deficit remained between 1.5 and 1.7 kpa. data were collected after reaching the steady-state equilibrium (~10 min). further, the leaf area inside the chamber was measured to correct the data (quevedo et al., 2019). for the evaluation of respiration and leaf carbon balance (lcb), the methodologies described by da silva et al. (2017) were followed, using an open system portable gas exchange meter li-6400 xt (li-cor, lincoln, usa). the photosynthetic photon f lux density was 0 μmol photons m-2 s-1, with a concentration of co2 inside the chamber of 400 μmol co2 mol-1. the plants were previously adapted to darkness for 30 min, and the temperature was adjusted inside the chamber with the maximum night temperature of the previous night to simulate field conditions. with the net photosynthesis and respiration data, equation 1 was used to calculate lcb. lcb = net photosynthesis (1) respiration leaf area index (lai) from phenological stages 21 (i.e., start of tillering: first visible tillers) up to 99 (i.e., harvest), the leaf area index (lai) was estimated every 10 d. to perform such task, a ceptometer accupar lp-80 (decagon devices, hopkins, usa) was used. the evaluation was conducted between 11:00 and 13:00 h. the ceptometer was calibrated according to the manufacturer’s instructions, and a leaf distribution value of 0.96 was established. the sensor was located at approximately 45 degrees from the direction of the furrow (fang et al., 2014). interception of photosynthetically active radiation (ipar), radiation use efficiency (rue) and harvest index with the lai data, third-order logistic regressions were performed, and the daily lai value was calculated by replacing data in this regression equation. with daily accumulated solar radiation data, daily photosynthetically active radiation (par) was estimated, which is equivalent to 50% of the global solar radiation (garcés and restrepo, 2015). with this data, equation 2 was applied to calculate the daily intercepted photosynthetically active radiation (ipar). the extinction coefficient (k) was assumed to be 64 agron. colomb. 38(1) 2020 0.55, and the calculation of the total ipar of the crop was carried out by adding the daily ipar. ipar = par × exp (-k × lai) (2) further, equation 3 was used to calculate the radiation use efficiency (rue) using the sum of the total solar radiation and the total dry weight obtained at phenological stage 99, as follows: rue = dry weight (3) accumulated solar radiation the harvest index was estimated at phenological stage 99 and the aereal dry matter and the grain weigth were also quantified. once this information was recorded, the harvest index was calculated (zhang et al., 2013). concentration of nutrients in tissue one hundred g of foliar tissue were collected from the two youngest leaves during phenological stage 65. these samples were analyzed by spectrophotometry in the soil and water laboratory of the tibaitata research center (agrosavia), where the nitrogen and phosphorus contents were estimated in percentage, in addition to zinc in mg kg-1. yield at phenological stage 99, four samples of 1 m2 were collected per experimental unit (garcés and restrepo, 2015). from these samples, the whole grains were weighed and the green paddy yield was calculated in kg ha-1, and adjusted to a grain moisture content of 22% (quevedo et al., 2019). financial analysis financial analysis exercises of sd and nutrition practices as well as their interaction were carried out. in this analysis, cost structures were elaborated where the direct and indirect costs were included. the green paddy rice sale price in us dollars was set at us$0.960 kg-1. with this information, the total utility, profitability, monthly profitability, unit production cost, and unit utility were calculated. data analysis data analysis was performed using general and mixed linear models considering sd and nutrition as a fixed effect, and the block as a random factor. these models were selected according to the akaike and bayesian information criteria. the mean comparison test used was di rienzo, guzmán and casanoves (dgc). the results show that only the factor or interaction had statistical significance (p≤0.05). linear and quadratic regression analyses were also performed among the variables lcb, nitrogen content, and yield. the selection of these variables that are highly related to yield was performed using pearson’s correlation coefficient and its p-value. the analyzes described were carried out with the software rstudio version 3.5.1 (rstudio inc, boston, usa). results environmental offer table 1 shows the diurnal and nocturnal temperature, and accumulted solar radiation conditions to which the rice plants were subjected. it is noteworthy that the maximum night temperature was lower in the august sd (26.18°c) because it was 0.98°c and 1.24°c below the sd conditions of may and july, respectively. the accumulated solar radiation at the fruit development stage (71-79) was higher for the august sd (4,307.08 cal cm-2/d) than in july (3,877.34 cal cm-2/d) and may (4,156.56 cal cm-2/d). crop yield crop yield values showed significant differences for sd factors and nutrition treatments; however, the interaction of these factors did not show significant differences. the sd of august showed the highest yield (8,744.43 kg ha-1 ± 259.24) being 10.22% and 33.43% higher than in july and may, respectively (fig. 1a). regarding the nutrition treatments, the biofertilization treatment obtained the highest yield (8,251.88 kg ha-1 ± 178.14), which is 18.92% higher compared to the local production treatment (fig. 1b). dry matter accumulation and harvest index the dry matter accumulation showed significant differences for sd. the effect of nutrition treatments was not significative. the higher dry matter was for the august sd (4051.95 g m-2 ± 168.31) and the lower dry matter was for the may sd (2830.59 g m-2 ± 113.16) (fig. 2a). the harvest index showed significative diferences among sd. the august (0.52 ± 0.01) and july (0.53 ± 0.01) sd were equal to a significant level, whereas the may sd showed the lowest harvest index (0.47 ± 0.01) (fig. 2b). radiation use efficiency (rue) the rue showed significant differences for sd factors and nutrition treatments, but not for the interaction of these factors. the sd of august showed the highest rue (1.31 mg mj-1 ± 0.03), namely, 17.56 and 41.23% higher than the values obtained in july and may, respectively (fig. 3a). for the nutrition treatments factor, the biofertilization treatment obtained higher rue values (1.13 mg mj-1 ± 0.02) which are 14.16% higher than those obtained with the local production practices treatment (fig. 3b). 65quevedo-amaya, beltrán-medina, hoyos-cartagena, calderón-carvajal, and barragán-quijano: selection of sowing date and biofertilization as alternatives to improve the yield and profitability of the f68 rice variety table 1. temperature conditions between 70 and 100 days after the emergence of the rice plants established on three different sowing dates. sowing date phenological state* days after emergence maximum day temperature (°c) minimum night temperature (°c) maximum night temperature (°c) accumulated solar radiation (cal cm-2/day may 51-59 70-80 34.56 23.33 26.79 4,210.01 may 61-69 81-90 35.80 23.88 28.21 4,565.91 may 71-77 91-100 32.97 23.60 26.48 4,156.56 july 51-59 70-80 34.28 24.47 27.43 4,510.17 july 61-69 81-90 34.31 24.24 27.62 3,775.17 july 71-77 91-100 32.90 23.16 27.22 3,877.34 august 51-59 70-80 32.40 23.08 26.49 3,928.64 august 61-69 81-90 33.56 23.17 26.43 4,139.45 august 71-77 91-100 30.97 22.47 25.62 4,307.08 *indicated phenological state according to the bbch scale (lancashire et al., 1991). beginning of panicle emergence: 51; end of panicle emergence: 59; beginning of flowering: 61; end of flowering: 69; watery ripe: 71; late milk: 77. b c a b a yi el d (k g ha -1 ) biofertilization local farm practice 3000 2000 5000 4000 8000 7000 6000 9000 b yi el d (k g ha -1 ) sowing date august july may 2000 4000 8000 6000 10000 a a b a b c a h ar ve st in de x 0.44 0.42 0.40 0.48 0.46 0.54 0.52 0.50 0.56 b d ry m at te r (g m -2 ) sowing date sowing date august july mayaugust july may 1000 0 2000 4000 3000 5000 a figure 1. rice yield obtained at three sowing dates with two nutrition treatments. a) rice yield for three planting dates, and b) rice yield for two nutrition treatments. error bars correspond to the standard error. different letters indicate treatments with significant differences (p≤0.05). figure 2. dry matter accumulation and harvest index in rice plants at three sowing dates. a) dry matter, and b) harvest index. error bars correspond to the standard error. different letters indicate treatments with significant differences (p≤0.05). 66 agron. colomb. 38(1) 2020 leaf carbon balance (lcb) the lcb showed statistical differences at a significant level only regarding the effect of sd. the sd of august and july are equal at the statistical level (fig. 4). however, the lcb in the sd of august is 11.56 and 54.04% higher than that of july and may, respectively. a b a le af c ar bo n ba la nc e (µ m ol c o 2 a ss im ila te d / µ m ol c o 2 r es pi ra tio n) sowing date august july may 0 15 10 5 25 20 30 b b a le af a re a in ed x sowing date august july may 0 6 4 2 10 8 12 b c a b a r ad ia tio n us e ef fic ie nc y (m g m j1 ) biofertilization local farm practice b r ad ia tio n us e ef fic ie nc y (m g m j1 ) sowing date august july may 0 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.2 1.4 0 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.4 1.2 1.6 a figure 3. radiation use efficiency in rice plants obtained at three sowing dates with two nutrition treatments. a) radiation use efficiency in three sowing dates, and b) radiation use efficiency for two nutrition treatments. error bars correspond to the standard error. different letters indicate treatments with significant differences (p≤0.05). figure 4. leaf carbon balance in rice plants at phenological phase 65 (i.e., complete flowering: anthers visible in most panicles) at three sowing dates. error bars correspond to the standard error. different letters indicate treatments with significant differences (p≤0.05). leaf area index (lai) and interception of photosynthetically active radiation (ipar) the lai varied significantly only by the sd factor. the sd of august reached a lai of 10.38, while in may and july it was lower, reaching values of 7.84 and 5.7, respectively; these two sd are statistically equal (fig. 5). figure 6 shows the effect of nutrition treatments on the lai variable. figures 6a, 6b and 6c show that although the maximum lai is very similar in each of the sd, with the biofertilization treatment leaf area development is more accelerated compared to the local production practice treatment. figure 5. leaf area index of rice plants at phenological stage 65 (i.e., complete flowering: anthers visible in most panicles) at three sowing dates. error bars correspond to the standard error. different letters indicate treatments with significant differences (p≤0.05). regarding the ipar, table 2 shows that this variable was lower for the sd of august compared to the ones of may and july, which showed similar behaviors. interestingly, the biofertilization treatment in the sd of august increased the ipar by 10.05%. table 2. interception of photosynthetically active solar radiation (ipar) on three sowing dates under two mineral nutrition treatments. sowing date nutrition treatment ipar (mj m-2) effect of biofertilization (%) may local farm practice 732,740.0 may biofertilization 735,393.0 0.36 july local farm practice 742,940.4 july biofertilization 759,110.4 2.18 august local farm practice 634,755.5 august biofertilization 698,553.7 10.05 mj:megajoule. 67quevedo-amaya, beltrán-medina, hoyos-cartagena, calderón-carvajal, and barragán-quijano: selection of sowing date and biofertilization as alternatives to improve the yield and profitability of the f68 rice variety le af a re a in de x 1 0 3 2 6 5 4 7 b le af a re a in de x day after emergence 0 10080604020 120 0 6 4 2 10 8 12 c local farm practicebiofertilization le af a re a in de x day after emergence day after emergence 0 10080604020 120 140 0 10080604020 120 0 6 4 2 10 8 12 a a a b b c a b b a p ho sp ho ro us ( % ) 0 0.05 0.20 0.15 0.10 0.25 b zi nc ( m g kg -1 ) sowing date august july may 5 0 10 20 15 25 c n itr og en ( % ) sowing date sowing date august july may august july may 2.0 1.5 1.0 2.5 3.5 3.0 4.0 a figure 6. leaf area index for rice plants obtained with two nutrition treatments in three sowing dates (sd). a) may sd, b) july sd, and c) august sd. error bars correspond to the standard error. different letters indicate treatments with significant differences (p≤0.05). nutritional status the nutritional status of the rice plants evaluated by the content of nitrogen, phosphorus, and zinc, only showed significant differences for the sd factor. the effect of nutritional treatments was not significant. the nitrogen content was significantly higher in the sd of august, figure 7. nutritional status of rice plants at phenological stage 65 (i.e., complete flowering: anthers visible in most panicles). a) foliar nitrogen content in rice plants in three sowing dates, b) foliar phosphorus content in rice plants in three sowing dates, and c) foliar zinc content in rice plants in three sowing dates. error bars correspond to the standard error. different letters indicate treatments with significant differences (p≤0.05). while the lowest content was observed in may (fig. 7a). regarding the phosphorus content, the sd of july and may are equal at a significant level, but higher compared to august (fig. 7b). as for the zinc content, the sd of may 68 agron. colomb. 38(1) 2020 and july showed equal values at a significant level, while in the one of august it was significantly higher compared to the other sd (fig. 7c). relationship between leaf carbon balance (lcb) and nitrogen concentration with yield figure 8 shows the two variables that were most related to yield (lcb and nitrogen concentration). in figure 8a, a positive linear relationship between lcb and yield is observed. figure 8b shows a quadratic relationship between nitrogen content and yield, with 3.2% nitrogen at the leaf level observed at the inf lection point. financial analysis of the treatments assessed the financial analysis showed that the economic benefit was affected by the effect of the agronomic management practices (treatments) evaluated. table 3 shows the financial analysis for the sd x nutrition treatment interaction. this interaction showed that the sd of august with the biofertilization practice showed the highest profit (us$800.73), in which 35.18% profitability was reached; this contrasts with the local production practice that showed 50% lower profitability for this sd. on the other hand, the may sd was highlighted for not obtaining any financial profit, for this reason, negative profitability was found for each of the nutrition treatments, reaching 1.63% and 19.47% for the biofertilization and local production practices, respectively. this allows observing that the exercise of producing rice in this sd is completely unviable in terms of economic efficiency for the evaluated variety (fedearroz 68). proof of this is the high production cost per kg of paddy rice produced, which is higher than us¢9 for the biofertilization practice, and us¢12 for the local production practice compared to the sd of the month of august. additionally, the july sd must be highlighted as it showed a negative return of 3.34% with the local production practice. however, this contrasts with what was obtained with the biofertilization practice that yields a positive return of 20.35%, that is, a net profit of us$483.63. this is mainly r2 = 0.6223 yield = 3519.94 + 209.11×lcb r2 = 0.5692 yield = -78955.18 + 52761.7×n 7890×n2 yi el d (k g ha -1 ) b yi el d (k g ha -1 ) nitrogen content (%)leaf carbon balance (µmol co 2 assimilated / µmol co 2 respiration) 2.4 3.43.23.02.82.6 3.83.6 4.00 252015105 30 0 6000 4000 2000 10000 8000 12000 0 6000 4000 2000 10000 8000 12000 a quadratic regressionleaf carbon balance vs. yieldlinear regressionleaf carbon balance vs. yield figure 8. correlation of yield with two variables evaluated at phenological stage 65 (i.e., complete flowering: anthers visible in most panicles). a) correlation of yield with leaf carbon balance, and b) correlation of yield with foliar nitrogen content. dots correspond to the original data. solid lines refer to the linear and quadratic regressions. table 3. financial analysis of the interaction between sowing date and mineral nutrition treatment. sowing date nutrition treatment total sales ($)* total costs ($)* accumulated profit ($)* profitability (%) monthly profitability (%) unit cost (kg) unit profit (kg) may biofertilization 2104.14 2139.10 -34.96 -1.63 -0.33 0.33 -0.01 may local farm practice 1681.14 2087.64 -406.49 -19.47 -3.89 0.40 -0.08 july biofertilization 2871.63 2388.00 483.63 20.25 4.05 0.27 0.05 july local farm practice 2236.16 2313.36 -77.21 -3.34 -0.67 0.34 -0.01 august biofertilization 3076.70 2275.97 800.73 35.18 7.04 0.24 0.08 august local farm practice 2612.04 2219.96 392.09 17.66 3.53 0.28 0.05 *values are given in united states dollars (usd) with an average exchange rate for 2017. 69quevedo-amaya, beltrán-medina, hoyos-cartagena, calderón-carvajal, and barragán-quijano: selection of sowing date and biofertilization as alternatives to improve the yield and profitability of the f68 rice variety due to a lower unit production cost (us¢27 kg-1 of rice) which generated us¢5 of net profit (tab. 3). in the analysis of the sd practice as an independent factor (tab. 4), the sd in may showed a negative level of profitability (-10.55%) compared to the sd in july and august. notably, in august, a higher profit of us$1,193 and a 26.42% profitability were obtained. table 4. results of the accumulated profit and profitability in three sowing dates under two mineral nutrition treatments. sowing date profit (us$)* profitability (%) monthly profit (us$)* monthly profitability (%) may -441.46 -10.55 -88.29 -2.11 july 406.43 8.45 81.28 1.691 august 1192.81 26.42 238.56 5.28 *values are given in united states dollars (usd) with an average exchange rate of 2017. considering the differential result of the yield with the biofertilization practice in the sd evaluated, it was found that it increases a 0.22% in production costs. however, this excess cost allowed achieving 17.93% profitability in the three assessed sd, while the implementation of the local production practice showed a loss of 1.71%. with this exercise, it can be inferred that the implementation of the biofertilization practice allowed achieving us$1,249.4 in profit, while with the local production practice, losses of us$91.62 were obtained in the three sd evaluated, as can be seen in table 5. table 5. accumulated profit and profitability for two mineral nutrition treatments during three sowing dates. nutrition treatment profit (us$)* profitability (%) monthly profit (us$)* monthly profitability (%) biofertilization 1249.4 17.93 249.88 3.58 local farm practice -91.62 -1.71 -18.324 -0.34 *values are given in united states dollars (usd) with an average exchange rate of 2017. discussion rice yield is inf luenced significantly by the effect of the sd. the highest yield was obtained in the august sd, so the environmental offer in this sd is optimal for the fedearroz 68 variety. nonetheless, high rue values were observed, and this variable is related to the amount of solar radiation, the capacity of the canopy to capture solar radiation and the efficiency of its conversion into phytomass (parry et al., 2011; ceotto et al., 2013). in this case, the accumulated solar radiation at the late milk stage in the august sd (4,307.08 cal cm-2/day) was higher than other sd. the solar radiation collection capacity estimated by the lai was higher than 10 during the august sd, which is considered the optimal lai for rice plants to obtain a maximum yield (mae et al., 2006; quevedo et al., 2019). however, it is noteworthy that the lowest ipar was obtained during this sd, which is contradictory to what was found by garcés and restrepo (2015) in the municipality of saldaña (province of tolima), where they identified that the sd where the highest ipar value was obtained was the one with the maximum yield (7000 kg ha-1). this may be because the fedearroz 68 variety in the presence of high radiation suffers a photoinhibition phenomenon. for the efficiency in the conversion of solar radiation into carbohydrates, the lcb was directly related to the yield. for this reason, in the sd of august, the highest yield and the lcb reached 25 μmol co2 / μmol co2 respiration; this, however, is explained by the lower nighttime temperature that occurred in this sd. the above is favorable for rice plants since this environmental condition decreases their respiration rate (alvarado et al., 2017). furthermore, this condition affects the availability of carbohydrates for grain filling, so the magnitude of respiration can increase or reduce yield (peraudeau et al., 2015). the high night temperature could generate damage of cell membrane by the generation of reactive species of oxygen (xue et al., 2012). the partitioning to developing sink (grain) was determinated through the harvest index which is affected by the high night temperature (zhang et al., 2013). in this research, it was observed that the harvest index and dry matter accumulation were higher on the august and july sd, when the night temperature was lower than in the may sd. this is related with the high yield on the august sd and the low yield on the may sd. regarding the ability to fix co2, no clear relationship was found between the net photosynthesis evaluated at the leaf level and crop yield, which is contradictory to what hidayati et al. (2016) found. however, it is hypothesized that in the sd of august the photosynthesis at the canopy level was higher than in the other sd, given that only in this sd a nitrogen concentration higher than 3% was reached, which is considered ideal (ray, 2013). nonetheless, this can be related to a high concentration of chlorophyll (lee et al., 2011) and rubisco (imai et al., 2008). in addition to this, authors as mae et al. (2006) consider that the optimal lai has a value of 10.38, so considering the above mentioned, the photosynthesis at the canopy level may be higher compared to the other sd. however, this hypothesis must be verified in future studies. 70 agron. colomb. 38(1) 2020 the nitrogen content was related to yield in a quadratic way; hence, the maximum yield was found with a foliar nitrogen content of 3.3%. however, if the content is higher than this value, the yield shows a decreasing tendency. this can be attributed to the higher availability of the element in the soil solution, which increases vegetative development, and specifically, the development of late tillers that affect the ipar and the distribution of carbohydrates (wang et al., 2017). regarding the effect of the nutrition treatments on yield, biofertilization was found to increase yield by 18.92%; this was similar to what was found in other studies in which this practice increased yield between 19.8% and 29.32% (roger and ladha, 1992; lavakush et al., 2014). however, no significant changes were observed in the concentration of nitrogen, phosphorus, and zinc in tissue at phenological stage 65 as a result of this practice. this suggested that the biofertilization did not increase the availability in soil of nitrogen, phosphorus and zinc. despite this, biofertilization affected the growth level because the plants under this treatment developed their lai more quickly, which allowed increasing ipar up to 10.05%. this behavior can be attributed to the fact that the phosphate solubilizing bacterium r. pusense strain b02 and a. chroococcum act as plant growth promoters as they produce indole acetic acid that is an auxin (castanheira et al., 2014; romero et al., 2017) controlling cell division and foliar expansion processes (li et al., 2007). moreover, they have also been found to affect the degree of foliar inclination, which generates a higher leaf area exposed to light (zhao et al., 2013). for these reasons, it is believed that leaf development and ipar were higher with the biofertilization treatment. by increasing the uptake of light, the co2 fixation capacity increases (garcés and restrepo, 2015), so the plant would have greater availability of photoassimilates to fill a higher number of demanding organs, producing the increase in yield that was observed in this study. the financial analysis of the evaluated practices allowed estanblishing the level of productivity of the local production practice in economic terms. in this practice, low percentages of profitability were obtained, which in many cases generates economic losses. the above was evidenced in two of the three sd evaluated; the sd of may showed a negative return of 10.55% with losses of us$441.4, while in the sd of july there was a positive profitability of 8.45% and a profit of us$406.46. the latter differs with the results found by akbar et al. (2010), who evaluated the super basmati variety in six sd, estimating a loss of us$40.47 ha-1. additionally, bashir et al. (2010) also reported that the july sd cultivated with the ks-282 variety recorded a loss of us$184.54. in contrast, osman et al. (2015) stated that this sd shows a higher net profit with us$746.07 ha-1 in the semi-arid conditions of sudan, which reach a yield of 2900 kg ha-1 with the nerica 4 variety. a 17.66% profitability was obtained in the august sd with the local production practice, however, with the implementation of the biofertilization practice, the profitability increased up to 35.18%. this practice was also crucial in the july sd, given that it showed a return of 20.25% yielding a cumulative profit of us$1,284.36 ha-1, while with the local production practice, a negative return of -3.34% was obtained. considering the above, we can conclude that the use of biofertilizers is a viable alternative from the technical and economic points of view, which is similar to what was stated by mohammadi and sohrabi (2012), who also reported that the use of biofertilizers plays a key role in soil productivity and sustainability. conclusions crop yield and profitability was affected by the management practices evaluated. with the selection of the sowing date, it was possible to maximize the yield of the fedearroz 68 variety, given by the occurrence of low nocturnal temperatures during f lowering and an ideal range of solar radiation. with the biofertilization practice, plant growth was improved allowing a better light interception and, therefore, higher radiation use efficiency. the selection of the sowing date does not change the production costs but increases the profitability of up to 26.42%. further, with the biofertilization practice, the production cost increases by 0.22%, while the profitability increases by up to 35.18%. this allowed reducing the production unit cost to us$0.24 kg-1. for this reason, we conclude that these practices are viable from the technical and economic points of view because they increase productivity and economic benefit. however, this should be evaluated in other varieties and agroecological zones, to allow the elaboration of recommendations for a large part of the rice producing areas of colombia. acknowledgments the authors would like to thank corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia and ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) who provided the resources to finance this research. 71quevedo-amaya, beltrán-medina, hoyos-cartagena, calderón-carvajal, and barragán-quijano: selection of sowing date and biofertilization as alternatives to improve the yield and profitability of the f68 rice variety literature cited akbar, n., a. iqbal, h.z. khan, m.k. hanif, and u. bashir. 2010. effect of different sowing dates on the yield and yield components of direct seeded fine rice (oryza sativa l.). j. plant breed. crop sci. 2(10), 312-315. alvarado, o., g. garces, and h. restrepo. 2017. the effects of nighttime temperatures on physiological and biochemical traits in rice. not. bot. horti. agrobot. cluj-napoca 45(1), 157-163. doi: 10.15835/nbha45110627 bashir, m.u., n. akbar, a. iqbal, and h. zaman. 2010. effect of different sowing dates on yield and yield components of direct seeded coarse rice (oryza sativa l).  pak. j. agri. sci.  47(4), 361-365. castanheira, n., a. dourado, p. alves, a. cortés, a. delgado, â. prazeres, b. nuno, c. sánchez, m. barreto, and p. freleira. 2014. annual ryegrass-associated bacteria with potential for plant growth promotion. microbiol. res. 169(9-10), 768-779. doi: 10.1016/j.micres.2013.12.010 ceotto, e., m. di, f. castelli, f. badeck, f. rizza, c. soave, a. volta, g. villani, and v. marletto. 2013. comparing solar radiation interception and use efficiency for the energy crops giant reed (arundo donax l.) and sweet sorghum (sorghum bicolor l. moench). field crops res. 149, 159-166. doi: 10.1016/j. fcr.2013.05.002 da silva, j.r., a.e. patterson, w.p. rodrigues, e. campostrini, and k.l. griffin. 2017. photosynthetic acclimation to elevated co2 combined with partial rootzone drying results in improved water use efficiency, drought tolerance and leaf carbon balance of grapevines (vitis labrusca). environ. exp. bot. 134, 82-95. doi: 10.1016/j.envexpbot.2016.11.007 delerce, s., h. dorado, a. grillon, m.c. rebolledo, s.d. prager, v.h. patiño, g. garcés, and d. jiménez. 2016. assessing weatheryield relationships in rice at local scale using data mining approaches. plos one 11(8), 1-25. doi: 10.1371/journal. pone.0161620 fang, h., w. li, s. wei, and c. jiang. 2014. seasonal variation of leaf area index (lai) over paddy rice fields in ne china: intercomparison of destructive sampling, lai-2200, digital hemispherical photography (dhp), and accupar methods. agr. forest. meteorol. 198-199, 126-141. doi: 10.1016/j. agrformet.2014.08.005 garcés, g. and h. restrepo. 2015. grow t h and y ield of rice cultivars sowed on different dates under tropical conditions. cienc. investig. agrar. 42(2), 217-226. doi: 10.4067/ s0718-16202015000200008 garcía de salamone, i.e., j.m. funes, l.p. di salvo, j.s. escobarortega, f. d’auria, l. ferrando, and a. fernandez-scavino. 2012. inoculation of paddy rice with azospirillum brasilense and pseudomonas f luorescens: impact of plant genotypes on rhizosphere microbial communities and field crop production. appl. soil ecol. 61, 196-204. doi: 10.1016/j.apsoil.2011.12.012 hallmann, j., a. quadt, w.f. mahaffee, and j. kloepper. 1997. bacterial endophytes in agricultural crops. can. j. microbiol. 43(10), 895-914. doi: 10.1139/m97-131 han, h., c. building, s. campus, and s. bonington. 2018. appraisal of biofertilizers in rice: to supplement inorganic chemical fertilizer. rice  sci. 25(6), 357-362. doi: 10.1016/j. rsci.2018.10.006 hidayati, n., t. triadiati, and i. anas. 2016. photosynthesis and transpiration rates of rice cultivated under the system of sice intensification and the effects on growth and yield. hayati j. biosci. 23(2), 67-72. doi: 10.1016/j.hjb.2016.06.002 iizumi, t., j. luo, a. challinor, g. sakurai, m. yokozawa, h. sakuma, m. brown, and t. yamagata. 2014. impacts of el niño southern oscillation on the global yields of major crops. nat. commun. 5(3712), 1-7. doi: 10.1038/ncomms4712 imai, k., y. suzuki, t. mae, and a. makino. 2008. changes in the synthesis of rubisco in rice leaves in relation to senescence and n inf lux. ann. bot. 101(1), 135-144. doi: 10.1093/aob/mcm270 ipcc intergovernmental panel on climate change. 2014. cambio climático 2014: informe de síntesis. ipcc, geneva, switzerland. ju, c., r. buresh, z. wang, h. zhang, l. liu, j. yang, and j. zhang. 2015. root and shoot traits for rice varieties with higher grain yield and higher nitrogen use efficiency at lower nitrogen rates application. field crops res. 175, 47-55. doi: 10.1016/j. fcr.2015.02.007 khalifa, a., w. elkhoby, and e. okasha. 2014. effect of sowing dates and seed rates on some rice cultivars. afr. j. agric. res. 9(2), 196-201. doi: 10.5897/ajar08.233 krüger, o. and c. adam. 2017. phosphorus in recycling fertilizers analy tical challenges. environ. res. 155, 353-358. doi: 10.1016/j.envres.2017.02.034 lavakush, j., j. yadav, j. verma, d. jaiswal, and a. kumar. 2014. evaluation of pgpr and different concentration of phosphorus level on plant growth, yield and nutrient content of rice (oryza sativa l). ecol. eng. 62, 123-128. doi: 10.1016/j. ecoleng.2013.10.013 lee, y., c. yang, k. chang, and y. shen. 2011. effects of nitrogen status on leaf anatomy, chlorophyll content and canopy ref lectance of paddy rice. bot. stud. 52, 295-303. li, l., d. kang, z. chen, and l. qu. 2007. hormonal regulation of leaf morphogenesis in arabidopsis. j. integr. plant biol. 49(1), 75-80. doi: 10.1111/j.1744-7909.2006.00410.x mae, t., a. inaba, y. kaneta, s. masaki, m. sasaki, m. aizawa, s. okawa, s. gasegawa, and a. makino. 2006. a large-grain rice cultivar, akita 63, exhibits high yields with high physiological n-use efficiency. field crops  res. 97(2-3), 227-237. doi: 10.1016/j.fcr.2005.10.003 mohammadi, k. and y. sohrabi. 2012. bacterial biofertilizers for sustainable crop production: a review.  arpn j. agric. biol. sci. 7(5), 307-316. osman, k., a. mustafa, y. elsheikh, e. idris, and p. box. 2015. inf luence of different sowing dates on growth and yield of direct seeded rice (oryza sativa l.) in semi-arid zone (sudan). int. j. agron. agric. res. 6(6), 38-48. pal, r., g. mahajan, v. sardana, and b. chauhan. 2017. impact of sowing date on yield, dry matter and nitrogen accumulation, and nitrogen translocation in dry-seeded rice in northwest india. field crops res. 206, 138-148. doi: 10.1016/j. fcr.2017.01.025 72 agron. colomb. 38(1) 2020 parry, m., m. reynolds, m. salvucci, c. raines, p. andralojc, x. zhu, d. price, a. condon, and r.t. furbank. 2011. raising yield potential of wheat. ii. increasing photosynthetic capacity and efficiency. j. exp. bot. 62(2), 453-467. doi: 10.1093/jxb/erq304 patel, d., a. das, g. munda, p. ghosh, j. sandhya, and m. kumar. 2010. evaluation of yield and physiological attributes of high-yielding rice varieties under aerobic and f lood-irrigated management practices in mid-hills ecosystem. agric. water manage. 97(9), 1269-1276. doi: 10.1016/j.agwat.2010.02.018 peraudeau, s., t. lafarge, s. roques, c.o. quiñones, a. clement, p. ouwerkerk, j. van rie, d. fabre, k. jagadish, and m. dingkuhn. 2015. effect of carbohydrates and night temperature on night respiration in rice. j. exp. bot. 66(13), 3931-3944. doi: 10.1093/jxb/erv193 quevedo, y., j. beltrán, and e. barragán. 2019. identification of climatic and physiological variables associated with rice (oryza sativa l.) yield under tropical conditions. rev. fac. nac. agron. medellín 72(1), 8699-8706. doi: 10.15446/rfnam.v72n1.72076 ray, c. 2013. reference sufficiency ranges for plant analysis in the southern region of the united states. url: www.ncagr.gov/ agronomi/saaesd/scsb394.pdf (accessed january 2019). reinhold, b. and t. hurek. 2011. living inside plants: bacterial endophytes. curr. opin. plant biol. 14(4), 435-443. doi: 10.1016/j. pbi.2011.04.004 roberts, t. and a. johnston. 2015. phosphorus use efficiency and management in agriculture. resour. conserv. recycl. 105, 275-281. doi: 10.1016/j.resconrec.2015.09.013 roger, p. and j. ladha. 1992. biological n2 fixation in wetland rice fields: estimation and contribution to nitrogen balance. plant soil 141(1-2), 41-55. doi: 10.1007/bf00011309 romero, f., j. abril, m. camelo, a. moreno-galván, i. pastrana, d. rojas-tapias, and r. bonilla. 2017. azotobacter chroococcum as a potentially useful bacterial biofertilizer for cotton (gossypium hirsutum): effect in reducing n fertilization. rev. argent. microbiol. 49(4), 377-383. doi: 10.1016/j.ram.2017.04.006 shabanamol, s., k. divya, t. george, k. rishad, t. sreekumar, and m. jisha. 2018. characterization and in planta nitrogen fixation of plant growth promoting endophytic diazotrophic lysinibacillus sphaericus isolated from rice (oryza sativa). physiol. mol. plant pathol. 102, 46-54. doi: 10.1016/j.pmpp.2017.11.003 tilman, d. 2001. diversity and productivity in a long-term grassland experiment. science 294(5543), 843-845. doi: 10.1126/ science.1060391 van ittersum, m.k., f. ewert, t. heckelei, j. wery, j. alkan olsson, e. andersen, i. bezlepkina, f. brouwer, m. donatelli, g. flichman, l. olsson, a. rizzoli, t. van der wal, e. wien, and j. wolf. 2008. integrated assessment of agricultural systems a component-based framework for the european union (seamless). agr. syst. 96(1-3), 150-165. doi: 10.1016/j. agsy.2007.07.009 velázquez, m., m. cabello, l. elíades, m. russo, n. allegrucci, and s. schalamuk. 2017. combinación de hongos movilizadores y solubilizadores de fósforo con rocas fosfóricas y materiales volcánicos para la promoción del crecimiento de plantas de lechuga (lactuca sativa l.). rev. argent. microbiol. 49(4), 347-355. doi: 10.1016/j.ram.2016.07.005 wang, y., j. lu, t. ren, s. hussain, c. guo, s. wang, r. cong, and x. li. 2017. effects of nitrogen and tiller type on grain yield and physiological responses in rice. aob plants 9(2), 1-14. doi: 10.1093/aobpla/plx012 xue, d.w., h. jiang, j. hu, x.q. zhang, l.b. guo, d.l. zeng, g.j. dong, g.c. sung, and q. qian. 2012. characterization of physiological response and identification of associated genes under heat stress in rice seedlings. plant physiol. biochem. 61, 46-53. doi: 10.1016/j.plaphy.2012.08.011 yosef tabar, s. 2013. role of biological nitrogen fixation in rice. int. j. geol. agric. environ. sci. 1(1), 9-12. zhang, y., q. tang, s. peng, y. zou, s. chen, w. shi, j. quin, and m.r.c. laza. 2013. effects of high night temperature on yield and agronomic traits of irrigated rice under field chamber system condition. aust. j. crop sci. 7(1), 7-13. zhao, s., j. xiang, and h. xue. 2013. studies on the rice leaf inclination1 (lc1), an iaa-amido synthetase, reveal the effects of auxin in leaf inclination control. mol. plant 6(1), 174-187. doi: 10.1093/mp/sss064 zhu, l., f. shah, l. nie, k. cui, t. shah, w. wu, y. chen, c. chen, k. wang, q. wang, y. lian, and j. huang. 2013. efficacy of sowing date adjustment as a management strategy to cope with rice (oryza sativa l.) seed quality deterioration due to elevated temperature. aust. j. crop sci. 7(5), 543-549. plant spacing assessment in cocoa (theobroma cacao l.) agroforestry systems in the colombian pacific region received for publication: 27 august, 2020. accepted for publication: 17 november, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.90131 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia), centro de investigación el mira, tumaco, nariño (colombia). 2 corporación colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia), centro de investigación la suiza, rionegro, santander (colombia). 3 purdue university, west lafayette, indiana (usa). * corresponding author: jrojas@agrosavia.co agronomía colombiana 39(3), 426-437, 2021 abstract resumen cocoa beans produced in the municipality of tumaco (colombia) are very attractive for chocolate producers and consumers because of their fine and aromatic characteristics. however, optimal plant spacing that could improve income for cocoa farmers is uncertain. to address the problem, this study was carried out from 2016 to 2017 taking into account two phases. in the first phase, a characterization of the cocoa production system in the colombian pacific region was conducted. this characterization included plant spacing, cocoa-associated species, production costs, financial sources, and system yields. in the second phase, an analysis of optimal plant spacing was conducted using the results from the characterization phase. thus, a linear programming model was developed that utilizes the three plant densities most used by producers (3x3 m, 3.5x3.5 m, and 4x4 m). labor force, monthly bank fees, and minimum farmer income were considered as constraints of the model. profitability was established as the objective function. this model was optimized with gams software, using the cplex solver. plant spacing of 4x4 m (625 plants ha-1) was found to be the optimal solution that maximized profitability. the minimum cocoa bean price required for this solution was 5,000 colombian pesos kg-1 and the rural capitalization incentive (rci) needed to be greater than or equal to 40%. los granos de cacao producidos en el municipio de tumaco (colombia) son muy atractivos para los productores y consumidores de chocolate por sus características finas y aromáticas. sin embargo, la distancia de siembra óptima que podría mejorar los ingresos de los cacaoteros es incierta. para abordar este problema, este estudio se realizó entre 2016 y 2017 en dos fases. en la primera fase se realizó una caracterización del sistema de producción de cacao en el pacífico colombiano que incluyó distancias de siembra, especies asociadas al cacao, costos de producción, fuentes de financiación, y rendimientos del sistema. en la segunda fase se realizó un análisis del espaciamiento óptimo de siembra con los resultados de la fase de caracterización. así, se desarrolló un modelo de programación lineal que utiliza las tres densidades más usadas por los productores (3x3 m, 3.5x3.5 m y 4x4 m). la mano de obra, las cuotas bancarias mensuales y un ingreso mínimo del agricultor se consideraron como las restricciones del modelo. la rentabilidad se estableció como la función objetivo. este modelo se optimizó con el software gams, utilizando el solucionador cplex. se identificó que el espaciamiento de 4x4 m (625 plantas ha-1) era la solución óptima que maximizaba la rentabilidad. el precio mínimo del cacao requerido para esta solución era de 5000 pesos colombianos kg-1 y el incentivo a la capitalización rural (icr) debía ser mayor o igual al 40%. key words: linear programming, profitability, incentives, plant density. palabras clave: programación lineal, rentabilidad, incentivos, densidad de plantación. plant spacing assessment in cocoa (theobroma cacao l.) agroforestry systems in the colombian pacific region evaluación de densidades de siembra en sistemas agroforestales con cacao (theobroma cacao l.) en la región pacífica colombiana josé ives pérez-zuñiga1, jairo rojas-molina2*, and andrés felipe zabala-perilla3 introduction in colombia, cocoa production has high socio-economic relevance. twenty-five thousand families depend on this crop, and more than 7.5 million labor days are generated annually. the reported planted area during 2017 reached 175,000 ha with a dry bean yield of 65,535 t (baquero lópez, 2018). according to official data, cocoa is planted in 29 of the 32 departments of colombia (zambrano & chávez, 2018). because of weather and soil variability in these areas, cocoa beans produced in colombia have favorable organoleptic characteristics for the national and international markets. thus, 95% of colombian cocoa beans are classified as “fine aroma cocoa”, a valuable distinction given to only 5% of the grains in the world (ballesteros et al., 2015; fedecacao, 2019). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.90131 427pérez-zuñiga, rojas-molina, and zabala-perilla: plant spacing assessment in cocoa (theobroma cacao l.) agroforestry systems in the colombian pacific region as a result of external market conditions, the global cocoa bean market is expected to grow, and both demand and prices are expected to increase. based on these market circumstances, the colombian government defined cocoa as “the peace crop”, in a strategy that seeks the expansion of crops in the post-conf lict areas of the country, as an option for economic development (usda, 2018). the department of nariño in the colombian pacific region stands out within the post-conf lict areas as the sixth largest dry bean producer nationwide with 2871 t per year (fedecacao, 2019). the municipality of tumaco is responsible for 70% of the total cocoa production in the department. several cocoa samples from tumaco were internationally awarded the “foreign excellence” at the “salon du chocolat” in paris (ballesteros et al., 2015; montoya-restrepo et al., 2015). plant density is an important variable for crop productivity. some previous reports have shown the variability in plant density (200 to 1,000 trees ha-1) and cocoa production is frequently seen as a low-tech production system (montoyarestrepo et al., 2015). at the technical and production levels, variability in cocoa plant densities faces two main criteria. on the one hand, the government and chocolate factories (e.g., casa luker and compañía nacional de chocolates) recommend cultivating 1,000 cocoa trees ha-1, used as a reference density for granting agricultural loans and subsidies (e.g., rural capitalization incentive rci). the government only grants incentives to plantations with densities of 1,000 trees ha-1. the percentage of government incentives can be as high as 40% (dnp, cvc, & unicef, 1983; pinzón useche et al., 2012). the criteria of some farmers in the pacific coast of colombia for planting cocoa are based on environmental conditions, such as high levels of relative humidity, high rainfall, and low luminosity that lead to planting at densities from 625 to 800 trees ha-1. since the densities differ from those recommended by the government, the rci on agricultural loans is generally not granted to these producers. access to financial services, especially loans, enhances the development of the agricultural sector, mainly for small producers who do not have enough capital (echavarría soto et al., 2018). perfetti et al. (2013) suggested that this practice has a negative impact on the aggregate consumption and, consequently, on the generation of new investment opportunities. formal loans are regularly offered to rural producers in colombia through the fund for the financing of the agricultural sector (finagro), mainly by the banco agrario (agricultural bank of colombia). these programs usually involve incentives, such as the rci, that are granted as an additional resource that relieves the net cash f low of producers (finagro, 2017). currently, there are no studies about the post-conf lict of the colombian pacific zone that show that farmer incomes decrease when the planting density is reduced to less than 1,000 trees ha-1. in this regard, some authors suggest that the plantations are easier to manage at slightly greater distances (pinzón useche et al., 2012). when cocoa is produced under agroforestry systems, shading plays an important role in the correct management of the crop and, consequently, in the generation of income for producers (álvarez-carrillo et al., 2013). the main purpose of the algebraic linear modelling applied to agriculture is to identify the optimal outcome (maximum or minimum) from a mathematical model, including parameters, equations, and restrictions (aliev et al., 2015). this method of optimization has been followed by colombian and latin american research institutions. for example, the agricultural research corporation of colombia (agrosavia) and ciat performed algebraic linear modelling in the models of adaptation and agroclimatic prevention (mapa) initiative. by doing this, they identified technologies that maximize farmer’s incomes in the country. several regions and 18 crops, including cocoa, were evaluated. the results of the mapa initiative allowed researchers and farmers to define the optimal method of introducing irrigation systems and fertilization plans to the crops (ministerio de agricultura, fondo adaptación, & corpoica, 2017). this study aimed to assess the optimal plant spacing that would maximize the monetary income of cocoa producers in the colombian pacific, allowing the repayment of bank loans and the improvement of living standards. materials and methods study area this research was carried out in the municipality of tumaco (fig. 1) located in the southeast of colombia (2°48’24” n, 78°45’53” w) on the pacific coast of the department of nariño. it has a warm humid climate, with an average temperature of 28°c, average annual relative humidity of 83.86%, and annual precipitation of 2,531 mm. the municipality has an area of 3,760 km2 and most of its territory is f lat or slightly slopped (angulo guevara, 2016). 428 agron. colomb. 39(3) 2021 the municipality of tumaco, with 134,992 ha suitable for agriculture (upra, 2020), has a vocation and productive commitment mainly based on traditional agriculture, fishing, forestry and, to a lesser extent, tourism. the agricultural sector is historically based on production systems such as cocoa, coconut, oil palm, and rice, and some specialty crops such as tabasco pepper (bitácora & territorio, 2017). however, illegal crops have affected traditional agricultural activities (unodc, 2019). cocoa crops are a productive alternative that is being promoted by the government for the substitution of illicit crops in the region (barbosa, 2019). selection of cocoa farms and data collection in the municipality of tumaco before visiting and/or selecting the farms to collect data, we carried out a review of reports and research studies focused on cocoa in the pacific area of nariño. by doing this, we were able to analyze the biophysical and socio-economic aspects of cocoa farmers in this region. to select the farms, we consulted cocoa corporations, community councils, producer associations, and agricultural technical assistance service providers (epsagros). we then classified the study farms considering the variables crop age, planting distance, and type of clone. villages were selected using the criteria of five or more cocoa producers in the area, accessibility, and a planted area greater than 1 ha. the number of farms selected for each density was defined by stratified probability sampling, in which 10 farms were required for each density for sampling (barrantes et al., 2018). characterization of the farms and identification of cocoa tree spacing cocoa corporations and organizations provided a database of 926 producers, of which 95% had plant densities below 1,000 trees ha-1 (compañía nacional de chocolates, 2012; pinzón useche et al., 2012). a total of 483 producers were surveyed in the townships of the municipality of tumaco: alto mira (n = 45), las varas (n = 71), medio mira (n = 110), rio chagui (n = 87), rio tablon dulce (n = 29), veredas adicionales (n = 8), zona carretera (n = 86), rio rosario (n = 47). based on this data, 358 producers were not included, 335 because they were in areas affected by a social conf lict (e.g., presence of illegal armed groups), 15 because they were located in distal regions where there were no more than five cocoa farmers, and 8 because they had less than 1 ha of cocoa crop. atlantic ocean venezuela brasil peru ecuador ecuador nariño nariño pacific ocean pacific oceanpanama tumaco putumayo cauca atlantic ocean venezuela brasil peru ecuador ecuador nariño nariño pacific ocean pacific oceanpanama tumaco putumayo cauca figure 1. location of the municipality of tumaco in colombia. 429pérez-zuñiga, rojas-molina, and zabala-perilla: plant spacing assessment in cocoa (theobroma cacao l.) agroforestry systems in the colombian pacific region the information collected through the surveys and the structure (pássaro, 2014) and function of traditional cocoa production systems were systematized using excel software. a descriptive statistical analysis was performed to characterize the cocoa farms in the municipality of tumaco. as a result, three planting densities were defined for the region, and these were used to model the optimal planting density. determining the optimum plant spacing to determine tree spacing that allows cocoa farmers to maximize their profits, the linear programming method was used. an algebraic model was developed based on costs and yields of each tree spacing (1,111, 816, or 625 trees ha-1) along with parameters of typical prices and financial costs of the cocoa market in the municipality of tumaco. the model was optimized with the cplex solver, using the general algebraic modelling system (gams). following linear programming, the model was used to identify the planting density that maximizes the gross margin (income minus costs) and allows local farmers to pay their annual obligations of a bank loan (offered by the banco agrario). land and capital restrictions were included, stating that the start-up budget required was 15 million colombian pesos (cop) ha-1, adding the loan value and the farmer’s own contribution. given the purpose of the model, cash f low and optimal planting area outputs were used to determine the optimal condition for maximizing the producer’s profit. once the optimal planting density was obtained, simulations of price scenarios (3,500, 4,000, 4,500, 5,000, and 5,500 cop kg-1 of dry cocoa beans) and loan subvention levels (rci = 20%, 40%, and no incentive = 0%) were carried out. these simulations helped to determine the levels of prices and subventions that generate feasible and non-feasible outputs at a given density. in addition, a financial analysis was carried out using the net present value (npv) approach. the npv is an absolute metric for measuring economic profitability. this parameter expresses rates of return that allow investors to identify the financial efficiency of a project (e.g., a cocoa crop) (magni & marchioni, 2020). although other financial parameters could be used (e.g., internal rate of return), because of the purpose of the study, only the npv was calculated. this parameter allowed us to identify the cocoa plant spacing that maximizes financial income. the npv is calculated as follows: npv = rt (1) (1 + i)t where npv is the net present value (cop), rt is the net cash f low at time t (cop), i is the discount rate (percentage), and t is the time of the cash f low (years). description of the model used sets: d: densities (ha); (d = {1,…..m}) t: time periods (year); (t={1,….p}) objective function: ∑ (d∈d) ∑ t∈t ((yt nt p) – (ct nt)) parameters: a: farm size (ha) p: price (cop kg-1) yt: yield per planting density per period (kg ha-1) ct: costs per planting density per period (cop ha-1) it: minimum family income (cop) kt: start-up budget (cop) variables: nt: planted area per density per period (ha per year) cft: cashf low (cop per year) constraints: land: ∑ (d∈d) nt ≤ a ∀ t ∈ t, ∀ d ∈ d cash flow: ∑ (d∈d) ((yt nt p) – (ct nt)) +cft (t – 1) + kt – it = cft, ∀ t ∈t 430 agron. colomb. 39(3) 2021 results characterization of farms and identification of local planting densities among the 483 producers interviewed, 95% were currently using densities lower than 1,000 plants ha-1. the most used densities by producers were: 816 trees ha-1 (87%), 943 trees ha-1 (7%), 1,100 trees ha-1 (5%), and 625 trees ha-1 (1%). regarding land ownership, 97% of the farmers owned the land they used for the cocoa crop and most of crops were on lands situated within the territories of community councils (ethnic entities that manage a territory collectively). therefore, these lands were assigned as work areas for the families that were members of the community council, according to decree 1745 of 1995 (ministerio de agricultura, fondo adaptación, & corpoica, 2017), where 2% was leased, and 1% was under another form of land ownership. moreover, 72% of the producers had less than 3.3 ha planted with cocoa (fig. 2) that showed that cocoa cultivation was a small-scale activity in this region. in many cases, producers complemented their labors in cocoa with other activities. figure 3. cocoa farms with accompanying species in the municipality of tumaco. financing the establishment and management of cocoa farming among the producers surveyed, 76.3% stated that the area they currently own and maintain was established with their own resources, and only 19.6% did so with the help of a loan (fig. 4). however, when producers were asked why they did not expand their cocoa growing area, 63% of them indicated that the lack of resources through loan lines was one of the major causes for not planting new areas of cocoa (fig. 5). because of a lack of guarantees, cocoa farmers have difficulties for accessing bank loans. most producers have not defined the legal situation of their land, so they do not have deeds to support the loan credit application since these are collective territories. moreover, they cannot obtain the loan scores needed because they were not able to meet their obligations when loans were granted to them. this situation is sometimes due to a lack of banking assistance (cordeagropaz, 2011). 71.6% 19.7% 5.4% 1.9% 0.8% 0.4% 0.2% n um be r of fa rm s size of farms (ha) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 3. 3 3. 3 5. 6 5. 6 8 8 10 .3 10 .3 1 2. 6 19 .6 2 2 33 .6 3 6 figure 2. size of areas established with cocoa crop in the municipality of tumaco. cocoa accompanying species on the pacific coast of nariño, cocoa is planted in agroforestry systems that were not included in the monoculture study. although cocoa crops were already in the production stage, different species were still present in the crop (fig. 3), predominantly timber, fruit, and plantain. these species are important for food security and generate income in the short, medium, and long terms. 0.2% 0.4% 0.4% 0.8% 2.1% 2.9% 3.9% 3.9% 14.9% 18.8% 24.8% 26.7% cocoa farms with accompanying species (%) 0 5 10 15 20 25 30 guadua musaceae other palms rubber tree sugar cane coconut peach palm yuca citrus trees plantain fruit trees timber trees 0.2% 0.4% 3.5% 19.6% 76.3% cocoa farms (%) 0 20 40 60 80 100 international cooperation agrochemical store moneylender bank loan own resources figure 4. percentage of farms with the financing sources used for the establishment and maintenance of cocoa cultivation in the municipality of tumaco. 431pérez-zuñiga, rojas-molina, and zabala-perilla: plant spacing assessment in cocoa (theobroma cacao l.) agroforestry systems in the colombian pacific region figure 5. percentage of farms with causes for not planting cocoa in new areas in the municipality of tumaco. cocoa marketing according to the results obtained in the diagnostics, there is a high level of intermediation; 65% of cocoa beans was sold to middlemen, suggesting that the price paid to the producer does not generate a surplus, making production non-profitable, 17% was sold to producer organizations, 17% was sold to the industry, and 1% was sold to cooperatives. although cocoa farmers could sell the beans at higher prices at the market center without intermediation, the costs associated with the transportation from the farm to the market center are higher than the benefit of selling without intermediation. therefore, they prefer to sell their products to an intermediate buyer. this situation was specially aggravated during seasons in which cocoa trees do not produce enough quantities of pods (april to october). determination of the optimal plant density in the municipality of tumaco sixty-five farms were pre-selected using the data from the survey and the criteria areas planted with cocoa (greater than 1 ha) and sowing density. these farms were then visited by the research team to verify the information provided by the producer at field level. among these farms, 16 did not meet the above-mentioned criteria and, therefore, were discarded. also, several farms were not selected because they showed the same density of cocoa planting. this allowed, in some cases, selecting up to 10 farms per planting density. finally, the data revealed that the most common densities used by cocoa farmers with technified crops in tumaco are 625, 816, and 1,111 trees ha-1. however, for the last density it was not possible to obtain the number of representative farms. this left a total of 22 farms in different parts of the municipality of tumaco to be analyzed by the model. a specific economic survey was applied to the producers of the 22 selected farms. in addition, an area of 40 x 40 m was delineated in the farms, and, within this area, 20 cocoa trees were selected to monitor production and incidence of diseases. this process allowed the consolidation of information for quantifying the costs and income generated by the activity of cocoa producers in the region of tumaco. with the organized information, it was possible to determine the activities and infer the costs (considering prices in 2016) incurred in the cocoa activity in the region of tumaco (tab. 1). the analysis of start-up and production costs (tab. 1) allowed inferring that the farmers did not invest in drainage construction during any year, despite the high levels of rainfall and constant crop f looding. the number of daily labors used in the first year of cultivation was 194, 182, and 84 for planting densities of 816, 1,111, and 625 trees ha-1, respectively. moreover, the greatest demand for labor was observed in the planting density of 816 trees ha-1 (1072 labor days). this was mainly because this density requires more crop management tasks than other densities. indeed, under a density of 1,111 trees ha-1 668 labor days are required, and under a density of 625 trees ha-1 493 labor days are required (fig. 6). regarding start-up and general management activities, more than 20% of labor days corresponded to weed control. this proportion is higher in the 625 trees ha-1 scheme, probably because of more free space in which weeds can grow. the yield ha-1 in the main components of the agroforestry system with cocoa also varied (tab. 2). for this specific analysis, the harvest of other crops (different from cocoa and plantain) was not included (i.e., some other crops were harvested to be consumed within the farm). likewise, within the evaluation period, the yield of timber products 3% 6% 8% 10% 10% 63% cocoa farms (%) 0 20 40 60 80 100 high cost lack of land lack of technical assistance others low cocoa prices lack of credit table 1. estimated annual costs ha-1 for the cocoa plant densities in the municipality of tumaco. plant density (trees ha-1) years of establishment of the plantation 1 2 3 4 5-10 1,111 8,928,400 6,406,000 3,905,800 2,789,500 3,327,000 816 9,683,600 12,552,800 8,430,400 4,162,600 4,392,600 625 4,553,300 4,386,600 3,394,000 2,288,00 2,533,000 432 agron. colomb. 39(3) 2021 was not included because the harvesting period was longer than 12 years. in the short term (years 2 to 4), the best yield was obtained at a density of 816 trees ha-1 and in the medium term (years 6 to 11) the highest yield was recorded with a density of 625 trees ha-1. this is probably related to cocoa tree growth since as the crop matures, the rows become more closed and, if there is no adequate pruning and disease control, this affects the production of the crop (tab. 2). optimal planting area the data shown in table 3 (sets, scalars, and parameters) was used as an input for the model studied here. after compiling these data, iterations under linear programming assumptions rendered financial viability results only in the 4x4 m plant density. for this density, the model compilation found an optimal solution, in which the profit variable (revenues minus costs) was maximized, and land and cash f low constraints were met. according to the results obtained, the solution that maximizes the profit and complies with all the restrictions was the planting of the 4x4 m density, in the totality of the available area (1 ha) (fig. 7), during the deadline for the payment of the loan (11 years). this result indicated that, for the area studied, the 4x4 m density maximized the income of the cocoa producers and allowed farmers to cover the obligations of the agricultural loan offered by the banco agrario. cocoa farms (%) 0 5 10 15 20 25 30% planting of timber species cocoa irrigation preparation of planting pits for banana preparation of planting pits for cocoa cocoa planting maintenance of tools and equipment soil preparation banana harvest phytosanitary control of cocoa weed control 625 ha-1 816 ha-1 1,111 ha-1 figure 6. percentage of farms with activities reporting the greatest use of wages by cocoa crop in the first 5 years of cultivation in the municipality of tumaco. table 2. yield (ha-1) of the components of the cocoa agroforestry system by planting density. planting density (plants ha-1) yield (ha-1) year 1 2 3 4 5-11 1,111 cocoa dry beans (kg) 0 561 514 510 455 plantain (hundred) 44 46 29 0 0 816 cocoa dry beans (kg) 0 620 944 711 733 plantain (hundred) 107 88 64 x x 625 cocoa dry beans (kg) 0 630 772 701 864 plantain (hundred) 73 90 43 20 x hundred: 100 fingers of bananas, which is the way bananas are marketed in the municipality of tumaco. c ol om bi an p es os ( c o p ) years of cocoa cultivation -10000000 -5000000 0 5000000 10000000 15000000 20000000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 start-up budget inflows outflows cashflows minimum income required figure 7. cocoa system cash flow under a 4x4 m plant density in the municipality of tumaco. 433pérez-zuñiga, rojas-molina, and zabala-perilla: plant spacing assessment in cocoa (theobroma cacao l.) agroforestry systems in the colombian pacific region cash flow the output of this component (fig. 7) was made up of total income, expenses, and initial capital, corresponding to the value of the loan granted by the banco agrario and the amount contributed by the farmer. it should be noted that the annual income included the minimum income value for the family, in this case $500,000 cop per year ha-1 (above this value, the model does not find an optimal solution). the cashf low values for all periods were positive, which guarantees that the farmer had the necessary financial resources to carry out the cultivation labors. given the value of the initial capital, the farmer could cover the expenses from year 1 to year 4, the time range in which cocoa maintains low production and relatively low income. from year 4 onwards, expenses are stabilized and income increases, generating a considerable increment in capital f low. this increase can be considered as the surplus between total income and the established minimum family income. behavior of the net present value (npv) given the planting system cash flow for the 4x4 m density in the municipality of tumaco, npv behavior was evaluated with a 10% discount rate to determine, under this parameter, the financial viability of the investment. this discount rate is between the values mentioned by piraquive galeano et al. (2018). the exception is that this cash f low does not include the leverage that the farmer carries out with the bank loan; therefore, neither the initial capital nor the annual loan obligations shown in figure 8 were considered. the cash f low behavior (income and expenses) of the density that maximized the profit for the municipality (4x4 m) showed a positive npv (4,390,003 cop) during the evaluated period (11 years) (fig. 8). under this modeling scenario, based on this parameter, the planting system table 3. input from the microeconomic optimization model for three densities of cocoa planting in the municipality of tumaco. type of data (input) data description data set year 1-11 set densities (m) 3x3 3.5x3.5 4x4 scalar crop area (ha) 1 scalar price (cop kg-1) 5,500 parameter minimum family income (cop) per year 500,000 parameter start-up budget (cop) 15,000,000 parameter rci (%) 40 parameter annual loan payment (cop) years 1-3 = 1,552,000 year 4 = 2,882,000 year 5 = 2,688,000 year 6 = 2,494,000 year 7 = 2,300,000 year 8 = 2,106,000 year 9 = 1,912,000 year 10 = 1,718,000 year 11 = 1,524,000 parameter gross margin (cop) = incomes – total costs rci rural capitalization incentive. figure 8. discounted cash flow of the cocoa production system under a plant density of 4x4 m. c ol om bi an p es os ( c o p ) years of cocoa cultivation 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 -5000000 -4000000 -3000000 -2000000 -1000000 0 1000000 2000000 3000000 4000000 434 agron. colomb. 39(3) 2021 showed financial viability and the data are consistent with the results of the previously proposed model. rci and price scenarios to determine the effect of the variation on both the rci and the cocoa bean price in tumaco, modeling was carried out and the viability of the cocoa production system was observed at a density of 4x4 m in nine combined scenarios (three price scenarios and three rci scenarios) (tab. 4). the modeling “base” was selected subjectively, assuming a cocoa price at the lowest level in the current period (4,500 cop kg-1) and a bank loan without subsidy or incentive (rci = 0%). the other values, 20% and 40% for the rci, were set assuming the actual rate for the area (40%) and its average value (20%). the price values of the remaining scenarios were set considering the average of historical cocoa prices over the last 7 years (5,500 cop kg-1) and the price at the time of modelling (4,700 cop kg-1). table 4. feasibility of rural capitalization incentive (rci) scenarios and prices for a 4x4 m plant density in the cocoa system in the municipality of tumaco. price (cop) rci (%) 40 20 0 5,500 feasible not feasible not feasible 5,000 feasible not feasible not feasible 4,500 not feasible not feasible not feasible according to the rci scenarios and prices proposed in the model, only under conditions of rci 40% with prices above 5,000 cop kg-1, the model showed viable results (tab. 3). discussion the information from the survey of 483 producers revealed that most of them planted cocoa with a density of less than 1,000 trees ha-1, disagreeing with the recommendations for cocoa cultivation in the country (compañía nacional de chocolates, 2012; pinzón useche et al., 2012). these recommendations have not been implemented due to several factors such as low support from governmental and/or private institutions, absence of bank loan programs focused on cocoa crop establishment and development, proliferation of illicit crops and/or crop switching (e.g., establishment of oil palm), and insufficient knowledge about the technical management of the crop (cordeagropaz, 2011). regarding the area planted with cocoa, 72% of the producers have less than 3.3 ha planted with this species (fig. 2) that is the minimum recommended economic area for the crop (moreno rozo & lópez villalobos, 2013). this result is consistent with a characterization performed in a community council in tumaco where the size of the production unit of 55.4% of the producers included areas between 2 and 3 ha. preciado et al. (2011), in a study of the traditional system of cocoa in the region, concluded that 53% of producers have areas of 1 to 5 ha. these assessments state that the size and low yields of areas cultivated with cocoa do not generate capital accumulation because income and expenditure are equivalent, making producers engage in other productive activities. in tumaco and other frontier regions of colombia, the infrastructure for transporting the product is less developed and there are difficulties for moving the cocoa beans to purchasing centers. therefore, marketing costs are higher, and the prices and income received by the producer are low (abbott et al., 2018). espinosa-álzate and ríos-osorio (2016) classified the cocoa production systems in tumaco into two groups: complex local systems with greater biodiversity and commercial exploitation systems with less biodiversity and a greater number of cocoa trees (plant density greater than 1,000 trees ha-1). in this study, there was no evidence for the presence of crops with commercial exploitation systems, also identified by several authors. in these crops the predominance of timber and fruit species and banana stands out, with the latter being important for food security and, in the case of timber, for generating income in the short, medium and long terms (aguiño, 2010; laing, 2011; preciado et al., 2011). other studies have shown that cocoa production profitability depends on four factors: 1) the plant material used, 2) the plant densities, 3) the type of system adopted (e.g., agroforestry), and 4) the crop technological management. moreover, agroforestry systems with yields above 1,000 kg ha-1  and cocoa prices above 4,800 cop kg-1 of bean dry weight are economically viable options for farmers (pinzón  useche et al., 2012; yambure  et al., 2014). for profitability indicators to be positive, annual production should be between 1,500 and 2,000 kg of dry beans ha-1, with the minimum production unit being 3 ha (ers abc usaid/midas crops, 2009). in this way, it is possible to obtain the internal rate of return (irr that is an interest rate that equates the current worth of a cash f low stream to zero) values of 46.7% and 55.5%, respectively.  in mexico, cocoa cultivation is profitable for the humid tropics when it produces more than 770 kg dry beans ha-1 even with variations in price and increased costs of fertilizers (espinosa-garcía et al., 2015). a net profit for cocoa 435pérez-zuñiga, rojas-molina, and zabala-perilla: plant spacing assessment in cocoa (theobroma cacao l.) agroforestry systems in the colombian pacific region cultivation is obtained when the crop is properly managed with 1,000 trees ha-1 under the conditions of colombia, with a yield of 2,000 kg ha-1 and a price of 7,000 cop kg-1 of dry cocoa in 2016 (barón urquijo, 2016). for the caquetá region, a feasibility study of cocoa cultivation in agroforestry arrangement results in positive financial indicators with an irr of 5.23%, a benefit-cost ratio of 6.45, and a planting density for cocoa of 1,000 trees ha-1 (yañez agudelo, 2009). in tumaco, cocoa is traditionally cultivated with low planting densities from 200 to 250 trees ha-1. however, new crops are being planted at densities such as 800 trees ha-1, especially by using loans to finance them. this is the determining factor for access to financial services used to boost economic growth because of its positive impact on aggregate consumption and the generation of investment opportunities (perfetti et al., 2013). however, due to the difficulties for accessing loans in the region, this factor was not identified as a strategy for improving or increasing cocoa areas according to montoya-restrepo et al. (2015). espinosa-álzate and ríos-osorio (2016) identified the reduction of product sales to intermediaries in the chain as a priority action for strengthening organizational processes to achieve economies of scale. however, this is a complex action since the producers only harvest small volumes in very heterogeneous conditions of presentation and quality, making it very difficult for farmers to meet the market demands (dnp, 2014). fedecacao currently recommends planting approximately 1,000 trees ha-1, which is a reference for finagro to apply for 40% rci. this is a complex issue for the pacific region, that has high cloudiness, rainfall, and temperature. these conditions favor a rapid development of plants with exuberant foliage, but they also allow the occurrence of diseases as well as increased production costs due to a higher demand for labor such as pruning and phytosanitary management. in this study, the number of labor days used in the first year of cultivation was 194, 182, and 84 for planting densities of 816, 1,111, and 625 trees ha-1, respectively. for the planting density of 1,111 trees ha-1, this value is lower than that reported by pinzón useche et al. (2012) for the same density. the economic analysis carried out in this study showed that rci is required for the producer to maintain a positive cash f low. therefore, the cocoa farmers might ask finagro and the banco agrario to recognize the incentive for new crops with planting densities used in the municipality of around 625 to 800 trees ha-1. the linear programming method used helps to improve resource allocation and optimize profit. for example, adewumi et al. (2020) used linear programming to allocate the best land use efficiency in farms in nigeria and found that the best solution for increasing yield was to employ mixed cropping instead of monocropping. indeed, these data showed that the mixed cropping strategy increased the net income return to farmers and optimized the land use efficiency. shirshahi et al. (2020) also used linear programming to optimize crop areas and water allocation in iran, with profit maximization as the objective function. in that study, higher revenue was obtained using less area and water, by selecting species that are well acclimated to those environmental conditions. conclusions cocoa farmers in tumaco have, on average, less than 1,000 trees ha-1 planted and a total yield of 400 kg of dry cocoa ha-1. consequently, to make cocoa crops viable in the colombian pacific zone, a rural capitalization incentive (rci) of 40% is required. additionally, we recommend to cocoa farmers to use the 4x4 m planting density when establishing their crops. these conditions, with prices above 5,500 cop kg-1, allow cocoa farmers not only to pay the bank loan fees but also to obtain an income from the cocoa production. acknowledgments this study was carried out as part of the project “technical recommendations for alternative intensive and traditional cocoa production systems with emphasis on agroforestry arrangements (saf)” implemented by corporación colombiana de investigación agropecuaria (the colombian agricultural research corporation) agrosavia and financed by the ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr). we thank the research support professionals jaydy segura estupiñan, beto alonso moreno, and allende pesca moreno for their assistance in collecting information during the development of the field work. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions jipz and jrm designed the experiments; jipz conducted the experiments; jipz, jrm and afzp wrote the article; jipz, jrm and afzp contributed to the data analysis. all authors improved and approved the article. 436 agron. colomb. 39(3) 2021 literature cited abbott, p. c., benjamin, t. j., burniske, g. r., croft, m. m., fenton, m. c., kelly, c. r., lundy, m. m., rodriguez camayo, f., & wilcox jr., m. d. (2018). an analysis of the supply chain of cacao in colombia. purdue university, international center for tropical agriculture (ciat). https://cgspace.cgiar. org/bitstream/handle/10568/96636/cacao_final_report. pdf?sequence=5&isallowed=y adewumi, a., tanko, l., ibrahim, f. d., & yisa, e. s. (2020). net returns maximizing combination of arable crops among smallholder farmers in kaiama agricultural zone of kwara state, nigeria. asian journal of economics, business and accounting, 15(4), 66–74. aguiño, j. e. (2010). la perspectiva de desarrollo agroindustrial y empresarial de los productores de cacao del municipio de tumaco departamento de nariño. [unpublished master’s thesis]. universidad de nariño. aliev, r. a., alizadeh, a. v., huseynov, o. h., & jabbarova, k. i. (2015). z-number-based linear programming. international journal of intelligent systems, 30(5), 563–589. https://doi. org/10.1002/int.21709 álvarez-carrillo, f., rojas-molina, j., & suarez-salazar, j. c. (2013). simulation arrangements cocoa agroforestry as a diagnosis and planning strategy for producers. ciencia y tecnología agropecuaria, 13(2), 145–150. https://doi.org/10.21930/rcta. vol13_num2_art:249 angulo guevara, m. e. (2016). plan de desarrollo municipal 2016 2019: tumaco nuestra pazión. alcaldía municipal de tumaco. https://cpd.blob.core.windows.net/test1/52835plandesarrollo. pdf ballesteros, w., lagos, t. c., & ferney, h. (2015). morphological characterization of elite cacao trees (theobroma cacao l.) in tumaco, nariño, colombia. revista colombiana de ciencias hortícolas, 9(2), 313–328. baquero lópez, e. (2018, november 23–24). federación nacional de cacaoteros, fondo nacional del cacao [conference presentation]. quinto seminario internacional de saberes y sabores de cacao: aromas de paz, bogotá, colombia. https://drive.google. com/file/d/1s5moli7fsraurd8aayx1-fvy4xwvcwnr/view barbosa, f. (2019, july 21). plátano, coco y cacao remplazan la coca en tumaco. semana. https://w w w.semana.com/ m e d i o a m b i e n t e / a r t i c u l o /c u l t i v o s t r a d i c i o n a l e s reemplazan-la-coca-en-tumaco/45085/. barón urquijo, j. d. (2016). el cultivo del cacao; un negocio rentable, competitivo y ambientalmente sostenible en colombia. fondo nacional del cacao. barrantes, c., siura, s., castillo, e., huayarca, m., & rado, j. (2018). manual para el análisis de la sostenibilidad de sistemas de producción de la agricultura familiar. instituto interamericano de cooperación para la agricultura. http://repositorio.iica.int/ bitstream/handle/11324/7035/bve18040193e.pdf?sequence=1 bitácora & territorio. (2017). lectura territorial de san andrés de tumaco. fondo internacional de desarrollo agrícola, centro latinoamericano para el desarrollo rural. https://w w w. rimisp.org/wp-content/files_mf/1514388162producto2_lecturaterritorialtumaco_grantfida1.pdf compañía nacional de chocolates. (2012, january 24). el cultivo de cacao: paquete tecnológico. http://infocafes.com/portal/ wp-content/uploads/2016/12/paquete_tecnologico_cacao_ cnch_enero_2012.pdf cordeagropaz. (2011). acuerdo regional de competitividad de cacao de nariño. cordeagropaz, pnud, gobernación de nariño, agencia de desarrollo local nariño. dnp. (2014). documento insumo para la misión para la transformación del campo propuesta para desarrollar un modelo eficiente de comercialización y distribución de productos. centro regional de estudios regionales cafeteros y empresariales. https://colaboracion.dnp.gov.co/cdt/agriculturapecuarioforestal%20y%20pesca/comercializaci%c3%b3n.pdf dnp, cvc, & unicef. (1983). plan de desarrollo integral para la costa pacífica colombiana. corporación autónoma regional del cauca, departamento nacional de planeación, unicef. ht tps://ecopedia.c vc.gov.co/mas/costa-pacif ica/pla n-dedesa rrol lo-i nteg ra l-pa ra-la-costa-pacif ica-colombia napladeicop-sector echavarría soto, j. j., villamizar-villegas, m., restrepo-tamayo, s., & hernández-leal, j. d. (2018). impacto del crédito sobre el agro en colombia: evidencia del nuevo censo nacional agropecuario. in j. j. echavarría soto, m. villamizar villegas, & s. restrepo tamayo (eds.), superando barreras: el impacto del crédito en el sector agrario en colombia (pp. 41–72). banco interamericano de desarrollo (bid). https://babel.banrepcultural.org/digital/collection/p17054coll18/id/452 espinosa-álzate, j. a., & ríos-osorio, l. a. (2016). caracterización de sistemas agroecológicos para el establecimiento de cacao (theobroma cacao l.), en comunidades afrodescendientes del pacífico colombiano (tumaco nariño, colombia). acta agronómica, 65(3), 211–217. https://doi.org/10.15446/acag. v65n3.50714 espinosa-garcía, j. a., uresti-gil, j., vélez-izquierdo, a., moctezuma-lópez, g., inurreta-aguirre, h. d., & góngora-gonzález, s. f. (2015). productividad y rentabilidad potencial del cacao (theobroma cacao l.) en el trópico mexicano. revista mexicana de ciencias agrícolas, 6(5), 1051–1063. https://doi. org/10.29312/remexca.v6i5.598 ers abc usaid/midas crops. (2009). situación actual y perspectivas del mercado de cacao en grano colombiano. in c. f. espinal, l. narváez, j. naranjo, o. pantoja, & m. a. urueña (eds.), la producción nacional frente a las tendencias de los mercados nacional e internacional de cacao en grano (pp. 79–96). usaid. fedecacao. (2019). economía nacional. federación nacional de cacaoteros, fondo nacional del cacao. finagro. (2017). icr programa general. ministerio de agricultura y desarrollo rural. https://w w w.finagro.com.co/ productos-y-servicios/icr-programa-general laing, d. r. (2011). análisis de actividades agrícolas potenciales para incrementar los ingresos de los afrocolombianos, con énfasis en la región pacífica. revista agricultura tropical, 34(3–4), 18–50. madr. (2017). decreto 1745 de 1995. ministerio de agricultura y desarrollo rural. https://www.minagricultura.gov.co/normatividad/decretos/decreto%20no.%201745%20de1995.pdf magni, c. a., & marchioni, a. (2020). average rates of return, working capital, and npv-consistency in project appraisal: a sensitivity analysis approach. international journal of production https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/96636/cacao_final_report.pdf?sequence=5&isallowed=y https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/96636/cacao_final_report.pdf?sequence=5&isallowed=y https://cgspace.cgiar.org/bitstream/handle/10568/96636/cacao_final_report.pdf?sequence=5&isallowed=y https://doi.org/10.1002/int.21709 https://doi.org/10.1002/int.21709 https://doi.org/10.21930/rcta.vol13_num2_art:249 https://doi.org/10.21930/rcta.vol13_num2_art:249 https://cpd.blob.core.windows.net/test1/52835plandesarrollo.pdf https://cpd.blob.core.windows.net/test1/52835plandesarrollo.pdf https://drive.google.com/file/d/1s5moli7fsraurd8aayx1-fvy4xwvcwnr/view https://drive.google.com/file/d/1s5moli7fsraurd8aayx1-fvy4xwvcwnr/view https://www.semana.com/medio-ambiente/articulo/cultivos-tradicionales-reemplazan-la-coca-en-tumaco/45085/ https://www.semana.com/medio-ambiente/articulo/cultivos-tradicionales-reemplazan-la-coca-en-tumaco/45085/ https://www.semana.com/medio-ambiente/articulo/cultivos-tradicionales-reemplazan-la-coca-en-tumaco/45085/ http://repositorio.iica.int/bitstream/handle/11324/7035/bve18040193e.pdf?sequence=1 http://repositorio.iica.int/bitstream/handle/11324/7035/bve18040193e.pdf?sequence=1 https://www.rimisp.org/wp-content/files_mf/1514388162producto2_lecturaterritorialtumaco_grantfida1.pdf https://www.rimisp.org/wp-content/files_mf/1514388162producto2_lecturaterritorialtumaco_grantfida1.pdf https://www.rimisp.org/wp-content/files_mf/1514388162producto2_lecturaterritorialtumaco_grantfida1.pdf http://infocafes.com/portal/wp-content/uploads/2016/12/paquete_tecnologico_cacao_cnch_enero_2012.pdf http://infocafes.com/portal/wp-content/uploads/2016/12/paquete_tecnologico_cacao_cnch_enero_2012.pdf http://infocafes.com/portal/wp-content/uploads/2016/12/paquete_tecnologico_cacao_cnch_enero_2012.pdf https://colaboracion.dnp.gov.co/cdt/agriculturapecuarioforestal%20y%20pesca/comercializaci%c3%b3n.pdf https://colaboracion.dnp.gov.co/cdt/agriculturapecuarioforestal%20y%20pesca/comercializaci%c3%b3n.pdf https://ecopedia.cvc.gov.co/mas/costa-pacifica/plan-de-desarrollo-integral-para-la-costa-pacifica-colombiana-pladeicop-sector https://ecopedia.cvc.gov.co/mas/costa-pacifica/plan-de-desarrollo-integral-para-la-costa-pacifica-colombiana-pladeicop-sector https://ecopedia.cvc.gov.co/mas/costa-pacifica/plan-de-desarrollo-integral-para-la-costa-pacifica-colombiana-pladeicop-sector https://babel.banrepcultural.org/digital/collection/p17054coll18/id/452 https://babel.banrepcultural.org/digital/collection/p17054coll18/id/452 https://doi.org/10.15446/acag.v65n3.50714 https://doi.org/10.15446/acag.v65n3.50714 https://doi.org/10.29312/remexca.v6i5.598 https://doi.org/10.29312/remexca.v6i5.598 https://www.finagro.com.co/productos-y-servicios/icr-programa-general https://www.finagro.com.co/productos-y-servicios/icr-programa-general https://www.minagricultura.gov.co/normatividad/decretos/decreto%20no.%201745%20de1995.pdf https://www.minagricultura.gov.co/normatividad/decretos/decreto%20no.%201745%20de1995.pdf 437pérez-zuñiga, rojas-molina, and zabala-perilla: plant spacing assessment in cocoa (theobroma cacao l.) agroforestry systems in the colombian pacific region economics, 229, article 107769. https://doi.org/10.1016/j. ijpe.2020.107769 ministerio de agricultura, fondo adaptación, & corpoica. (2017). modelos de prevención y adaptación agroclimática mapa. boletín 19. http://hdl.handle.net/20.500.12324/34920 montoya-restrepo, i. a., montoya-restrepo, l. a., & lowy-ceron, p. d. (2015). oportunidades para la actividad cacaotera en el municipio de tumaco, nariño, colombia. entramado, 11(1), 48–59. https://doi.org/10.18041/entramado.2015v11n1.21107 moreno rozo, f., & lópez villalobos, a. (2013). nuevos proyectos de cacao en 2013. colombia cacaotera, 6(15), 4–5. pássaro, c. (2014). informe final de producto. oferta tecnológica para el proceso de beneficio de cacao en colombia: caracterización, análisis crítico y selección de sistemas a evaluar. corpoica. perfetti, j. j., balcázar, á., hernández, a., & leibovich, j. (2013). políticas para el desarrollo de la agricultura en colombia. fedesarrollo, sociedad de agricultores de colombia, incoder, finagro, banco agrario. https://www.repository. fedesarrollo.org.co/bitstream/handle/11445/61/lib_2013_ pol%c3%adticas%20para%20el%20desarrollo%20de%20la%20 agricultura_completo.pdf?sequence=1&isallowed=y pinzón useche, j. o., rojas ardila, j., rojas, f., ramírez, o. d., moreno, f., & castro, g. a. (2012). guía técnica para el cultivo del cacao (5th ed.). fedecacao. piraquive galeano, g., matamoros cárdenas, m., céspedes rangel, e., & rodríguez chacón, j. (2018). actualización de la tasa de rendimiento del capital en colombia bajo la metodología de harberger. dirección de estudios económicos, departamento nacional de planeación. https://colaboracion.dnp.gov.co/cdt/ estudios%20econmicos/487.pdf preciado, o., ocampo, c. i., & ballesteros possú, w. (2011). caracterización del sistema tradicional de producción de cacao (theobroma cacao l.), en seis núcleos productivos del municipio de tumaco, nariño. revista de ciencias agrícolas, 18(2), 58–69. shirshahi, f., babazadeh, h., ebrahimi pak, n. a., & khaledian, m. r. (2020). determining optimum major crops cultivation areas in different levels of deficit irrigation in qazvin irrigation and drainage district. water and soil science, 30(1), 83–95. unodc. (2019, august). colombia, monitoreo de territorios afectados por cultivos ilícitos 2018. oficina de las naciones unidas contra la droga y el delito. https://www.unodc.org/documents/ colombia/2019/agosto/informe_de_monitoreo_de_territorios_afectador_por_cultivos_ilicitos_en_colombia_2018_. pdf upra. (2020). planificación nacional. unidad de planificación rural agropecuaria. https://sipra.upra.gov.co/ usda. (2018). colombia: cacao for peace update: firing on all cylinders. united states department of agriculture. https://www.fas.usda. gov/data/colombia-cacao-peace-update-firing-all-cylinders yambure, o., fernández, a. c., & maldonado, r. (2014). proyecto de emprendimiento de cultivo de cacao bajo sombreado permanente [undergraduate thesis, colegio de estudios superiores de administración]. repositorio institucional cesa. https:// repository.cesa.edu.co/handle/10726/1294 yañez agudelo, m. g. (2009). la estrategia del cacao para la recuperación económica de familias campesinas desplazadas por la violencia del departamento de caquetá [undergraduate thesis, universidad de la salle]. ciencia unisalle repositorio institucional. https://ciencia.lasalle.edu.co/cgi/viewcontent.cg i?article=1059&context=administracion_agronegocios zambrano, j. l., & chávez, e. f. (2018). diagnóstico del estado del arte de la cadena de valor del cacao en américa latina y el caribe. instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias de ecuador, fontagro, banco interamericano de desarrollo. https://www.fontagro.org/wp-content/ uploads/2019/03/2018-cacaodocfinal.pdf https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2020.107769 https://doi.org/10.1016/j.ijpe.2020.107769 http://hdl.handle.net/20.500.12324/34920 https://doi.org/10.18041/entramado.2015v11n1.21107 https://www.repository.fedesarrollo.org.co/bitstream/handle/11445/61/lib_2013_pol%c3%adticas%20para%20el%20desarrollo%20de%20la%20agricultura_completo.pdf?sequence=1&isallowed=y https://www.repository.fedesarrollo.org.co/bitstream/handle/11445/61/lib_2013_pol%c3%adticas%20para%20el%20desarrollo%20de%20la%20agricultura_completo.pdf?sequence=1&isallowed=y https://www.repository.fedesarrollo.org.co/bitstream/handle/11445/61/lib_2013_pol%c3%adticas%20para%20el%20desarrollo%20de%20la%20agricultura_completo.pdf?sequence=1&isallowed=y https://www.repository.fedesarrollo.org.co/bitstream/handle/11445/61/lib_2013_pol%c3%adticas%20para%20el%20desarrollo%20de%20la%20agricultura_completo.pdf?sequence=1&isallowed=y https://colaboracion.dnp.gov.co/cdt/estudios%20econmicos/487.pdf https://colaboracion.dnp.gov.co/cdt/estudios%20econmicos/487.pdf https://www.unodc.org/documents/colombia/2019/agosto/informe_de_monitoreo_de_territorios_afectador_por_cultivos_ilicitos_en_colombia_2018_.pdf https://www.unodc.org/documents/colombia/2019/agosto/informe_de_monitoreo_de_territorios_afectador_por_cultivos_ilicitos_en_colombia_2018_.pdf https://www.unodc.org/documents/colombia/2019/agosto/informe_de_monitoreo_de_territorios_afectador_por_cultivos_ilicitos_en_colombia_2018_.pdf https://www.unodc.org/documents/colombia/2019/agosto/informe_de_monitoreo_de_territorios_afectador_por_cultivos_ilicitos_en_colombia_2018_.pdf https://www.fas.usda.gov/data/colombia-cacao-peace-update-firing-all-cylinders https://www.fas.usda.gov/data/colombia-cacao-peace-update-firing-all-cylinders https://repository.cesa.edu.co/handle/10726/1294 https://repository.cesa.edu.co/handle/10726/1294 https://ciencia.lasalle.edu.co/cgi/viewcontent.cgi?article=1059&context=administracion_agronegocios https://ciencia.lasalle.edu.co/cgi/viewcontent.cgi?article=1059&context=administracion_agronegocios https://www.fontagro.org/wp-content/uploads/2019/03/2018-cacaodocfinal.pdf https://www.fontagro.org/wp-content/uploads/2019/03/2018-cacaodocfinal.pdf a tailor-made crop growth model for the tomato production systems in colombia a tailor-made crop growth model for the tomato production systems in colombia modelo de crecimiento de cultivo diseñado a medida para los sistemas de cultivo de tomate de colombia rodrigo gil1, carlos ricardo bojacá1*, and eddie schrevens2 abstract resumen potential crop models simulate the plant growth under nonlimiting biophysical conditions with no other factor than the climate to which the plants are exposed to. these models may fail to adequately represent the crop performance if they are not adapted to the local conditions. the particularities of colombian tomato systems (greenhouse and open field) demand the recalibration of existing models to make a more realistic representation of those systems. therefore, a locally calibrated crop model was proposed considering both production systems. to this purpose, four on-farm calibration experiments were carried out, two under greenhouse conditions with average temperatures of 17.4 and 17.9ºc in santa sofía (boyacá) and two under open field conditions in páramo and san gil (santander), with average temperatures of 20.6 and 24.0ºc, respectively. the crops were commercially managed according to the local practices. plant data was collected through destructive measurements carried out on a fortnightly basis, while climate data were collected for the entire crop growth cycle. independent calibration of the dry matter fractions allocated at the plant organs in function of thermal time resulted in an acceptable model performance. the calibration of the model under commercial conditions gave a better representation of the local systems but at the expense of accuracy since on-farm experiments cannot be controlled as those performed in research facilities. los modelos de cultivo potenciales simulan el crecimiento de la planta bajo condiciones biofísicas no limitantes, sin más que el clima al que están expuestas las plantas. estos modelos pueden no representar adecuadamente el rendimiento del cultivo si no se adaptan a las condiciones locales. las particularidades de los sistemas colombianos de tomate (invernadero y campo abierto) demandan la recalibración de modelos existentes para hacer una representación más realista de esos sistemas. por lo tanto, en el presente trabajo se propone un modelo de cultivo calibrado localmente considerando ambos sistemas de producción. para ello, se realizaron cuatro experimentos de calibración en finca, dos en condiciones de invernadero con temperaturas promedio de 17,4 y 17,9ºc en santa sofía (boyacá) y dos en campo abierto en páramo y san gil (santander), con temperaturas promedio de 20,6 y 24,0ºc, respectivamente. los cultivos fueron manejados comercialmente según las prácticas locales. los datos de las plantas se recolectaron mediante muestreos destructivos realizados cada dos semanas, mientras que los datos climáticos se recolectaron durante todo el ciclo de cultivo. la calibración independiente de las fracciones de materia seca asignadas a los órganos de las plantas en función del tiempo térmico dio como resultado un rendimiento aceptable del modelo. la calibración del modelo en condiciones comerciales dio una mejor representación de los sistemas locales, pero a expensas de la precisión, ya que los experimentos en las fincas no pueden ser controlados como los realizados en instalaciones de investigación. key words: crop modeling; cropping system; protected cultivation; thermal time; yield potential palabras clave: modelado de cultivos; sistema de cultivo; cultivo protegido; tiempo térmico; rendimiento potencial (boote et al., 2012). over the last decade, the most significant demand of cropping system models has aimed to assess climate change impact on agriculture and to evaluate mitigation and adaptation strategies, conducted over different spatial scales and degrees of agricultural systems complexity (stöckle et al., 2014). introduction during the last 40 years, crop systems simulation has evolved from a neophyte science with inadequate computer power into a robust and increasingly accepted science supported by improved software and computing capabilities received for publication: 12 june, 2017. accepted for publication: 31 october, 2017 doi: 10.15446/agron.colomb.v35n3.65615 1 departamento de ciencias básicas y modelado, facultad de ciencias naturales e ingeniería, universidad jorge tadeo lozano, bogota (colombia). 2 department of biosystems, faculty of bioscience engineering, university of leuven, leuven (belgium). * corresponding author: carlos.bojaca@utadeo.edu.co agronomía colombiana 35(3), 301-313, 2017 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v35n3.65615 302 agron. colomb. 35(3) 2017 most crop system models have evolved as elaborations of crop components and soil models focusing on modeling a single point in space over time to explore the of crop responses to soil, management and weather variability (jones, et al., 2016). regarding the crop modeling component, they simulate phenology and partitioning, and integrate processes of c, n and water balance from planting to maturity, showing the final yield and production as well as the daily values of crop components over the time to maturity (boote et al., 2013). this potential yield is related to an adapted cultivar mainly determined by solar radiation, temperature, carbon dioxide, and genetic traits that lead the length of the growing period, light interception by the crop canopy and its conversion to biomass, and the biomass partition to the harvestable organs (grassini et al., 2015). under this approach, crop growth is not constrained by factors such as water, nutrients or pests. while in the developed world the description and testing of single crop models have lost relevance (stöckle et al., 2014), the development of crop growth models remains as a distant study subject to less developed agricultural productive areas. di paola et al. (2015) showed an overview of the crop growth and yield models through the unbalanced situation in which most of the available models have been applied for temperate regions and some references exhibiting examples from brazil and mexico. moreover, the development of such models has been oriented towards staple crops such as cereals, sugar beet and potato. tomato is among the most important horticultural crops worldwide. a variety of tomato growth models have been developed in the past (i.e. soto et al., 2014; valdés-gómez et al., 2014; heuvelink, 1999; scholberg, et al., 1997; jones et al., 1991) with different levels of complexity and for different purposes. tomato crop growth models have been included in decision support systems such as the worldrenowned dssat (jones et al., 2003) as well as many others (massa et al., 2013; jizhang et al., 2006). moreover, 3d models of tomato plants have been developed for purposes such as optimizing led lighting to increase light absorption and crop growth (de visser et al., 2014). in colombia, cooman (2002) evaluated the feasibility of a protected tomato cropping in the high altitude tropics by locally calibrating the second version of the tomgro model through controlled experiments in the bogota plateau. he modified the model by reducing the leaf expansion rate at low temperature and incorporating a direct effect of temperature on the distribution of dry matter between vegetative and generative plant organs. this modified version of the tomgro model was later applied by bojacá et al. (2009) to evaluate the variability of greenhouse tomato yield caused by spatial temperature variations. however, most of colombian tomatoes are grown throughout the year in several andean mountain valleys and hills in warmer climates at altitudes below those of the bogota plateau. regarding the production context, tomato is a small-scale business represented by clusters of growers cultivating tomato by one of the two established systems: open field or greenhouse production. under both systems, growers apply suboptimal practices despite the differences on the demand for resources per unit area (bojacá et al., 2013; 2014). as process based, crop models closely ref lect the behavior of particular crops, the features of colombian tomato systems demand the development of a locally calibrated growth model. however, this calibration is a highly datademanding task as well as specific for the available data constraining a broader applicability (robertson et al., 2013). on the other hand, most calibration experiments are carried out under controlled conditions, which in some cases are not representative of those observed under the natural field conditions (craufurd et al., 2013). thus, the objective of the present work is to propose a simple crop growth tomato model with the ability to simulate different growth habits (open field or greenhouse) calibrated through on-farm trials, which reproduce the growing patterns and management practices applied by local farmers in colombia. while on-farm calibration entails a series of experimental challenges, it allows the development of a more realistic model reproducing the production management practices applied by growers in the considered zones. materials and methods model description the model structure, as presented in figure 1, is based on earlier crop growth and transpiration models (gil et al., 2017; cooman, 2002). the model runs on a daily basis, exception made for the gross photosynthesis and maintenance respiration routines, which run on an hourly basis. all model calculations are done on a per plant basis. at the beginning of the simulation, once the climate (air temperature, relative humidity and global radiation) for the corresponding day is updated, the total dry matter production is simulated followed by its distribution among the above-ground plant organs. 303gil, bojacá, schrevens: a tailor-made crop growth model for the tomato production systems in colombia dry matter production the amount of dry matter available for growth is calculated at the end of the day as the difference between gross photosynthesis and total respiration. the daily gross photosynthesis results from the integration of the photosynthetic rates calculated on an hourly basis. the photosynthetic rate depends mainly on the photosynthetic active radiation (par) absorbed by the canopy, the air temperature and the co2 concentration, as modeled by acock et al. (1978). the model considers restrictions on the photosynthetic rate due to extreme temperatures and vapor pressure deficit. these processes were modeled with the following equations: 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (1) 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (2) 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (3) 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (4) 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (5) where gph is the hourly gross photosynthesis (g ch2o h-1), pmax is the maximum leaf photosynthetic rate (μmol co2 m-2 s-1), xk is the light extinction coefficient, xm is the leaf light transmission coefficient, qe is the leaf quantum efficiency (μmol co2 μmol-1 photon), ppfd is the photosynthetic photon f lux density (μmol m-2 s-1), lai is the leaf area index, solrad is the hourly solar radiation (mj m-2), τ is the co2 use efficiency (μmol co2 m-2 s-1 ppm1), co2 is the carbon dioxide concentration in air (ppm), pvpd is a function that correct the pmax for air vapor pressure deficit, ck is a factor used to determine the effect of vapor pressure deficit on photosynthesis (kpa-1), vpd is the air vapor pressure deficit (kpa), vpdl is a factor used to determine the effect of vapor pressure deficit on photosynthesis (kpa), pgred is a function that correct the pmax for sub optimal temperatures and tmp is the hourly mean temperature (ºc). at the end of each day hourly gross photosynthesis is integrated, and the results is transformed into the amount of carbohydrates synthesized by the plant at the current day, following this formula: 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (6) where gpd is daily gross photosynthesis (g ch2o d-1), gph is hourly gross photosynthesis (g ch2o h-1) and plm2 is the plant density (plants/m2). the total respiration is represented by the maintenance respiration and the growth efficiency. daily maintenance respiration is calculated as a fraction of the accumulated dry matter in stems, active leaves and growing fruits at a reference temperature of 20ºc. afterwards, the maintenance respiration is corrected for temperature using a q10 value. next we present the equations that describe this module. solar radiation, air temperature and humidity effective temperature accumulated thermal time development state dry matter allocation biomass (dry matter) ripe fruits fruits roots stems leaves senescent leaves green leaves sla leaf area index growth efficiency maintenance respiration photosynthesis figure 1. schematics of the proposed tomato crop growth model for the open field and greenhouse production systems. 304 agron. colomb. 35(3) 2017 mres = q100.1(tm×p–2.0)×(rmrl×(dml + dms) + rmrf × dmf ) (7) where mres is the maintenance respiration per day (g ch2o d-1), tmpavg is the daily average temperature (ºc), rmrl is a respiration coefficient for stem and leaves tissues (g ch2o g-1 dm d-1), dml is the dry matter in leaves (g dm), dms is the dry matter in stems (g dm), rmrf is a respiration coefficient for growing fruits (g ch2o g-1 dm d-1) and dmf is the dry matter in fruits (g dm). based on the above, the daily biomass production per plant is calculated using the following expression: 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (8) where dmp is the total dry matter produced at day (g dm d-1), gpd is the daily gross photosynthesis (g ch2o d-1), mres is the maintenance respiration per day (g ch2o d-1) and gref is a growth efficiency coefficient (g dm g-1 ch2o). dry matter distribution we considered the organs in the model as single units (i.e. big leaf model approach), meaning no dry matter distribution occurred among cohorts or sympodial units. the dry matter fabricated each day is allocated to the plant organs through thermal time (tt, ºcd) dependent functions. each function describes the proportion (on a scale from 0 to 1) of the daily dry matter assigned to the considered organ. the base temperature at which plant growth starts was set at 10ºc (valdés-gómez et al., 2014). a fixed fraction (9%) of the dry matter produced was allocated to the roots. the equations describing dry matter distribution are: 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (9) 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (10) 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (11) where dmp is the total dry matter produced at day (g dm d-1), dml is the daily dry matter allocated to leaves (g dm d-1), dmf is the daily dry matter allocated to fruits (g dm d-1), dms is the daily dry matter allocated to stems (g dm d-1), dmr is the daily dry matter allocated to roots (g dm d-1), att is accumulated thermal time (ºcd) and ai, bi, ci and di are the parameters that must be fitted for each function, and the sub index i represents the corresponding plant organ (leaves and fruits). once leaf senescence starts, the fraction of dry matter distributed to these leaves was estimated as a function of the att. when the harvest begins, we applied the same approach for the ripe fruits. the daily leaf area was calculated as the total dry matter corresponding to the active leafs multiplied by the specific leaf area (sla). the proportion of senescent leaves was calculated in the following way for open field tomatoes: 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (12) while for tomatoes under greenhouse it was calculated as follows: 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (13) where senl is the rate of senesces for leaves, att is accumulated thermal time (ºcd), asen, bsen, and csen, are the parameters to be fitted. on the other hand, ripe fruits ready to be harvested were calculated with the following function: 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (14) where fhvt is the dry matter of ripe fruits (g dm), tdmf is the accumulated dry matter in fruits throughout the crop cycle (g dm), att represents the accumulated thermal time (ºcd) and arf, brf, and crf, are the parameters that must be fitted. the leaf area (la) per plant was calculated based on the dm allocated to leaves and the sla according to the following expression: 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (15) 1 𝐺𝐺𝐺𝐺! = !!"# !" ×𝑙𝑙𝑙𝑙 !!!" !!"×!"×!!"# !!!" ! !"×!"×!!"#×!!!"×!"# (1) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆×0.47)×4.57 (2) 𝑃𝑃!"# = 𝜏𝜏 × 𝐶𝐶𝐶𝐶!×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃×𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (3) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 𝑒𝑒(!"×(!"#!!"#$)) (4) 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 9º𝐶𝐶 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 − 9, 𝑖𝑖𝑖𝑖 9 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 10º𝐶𝐶 1, 𝑖𝑖𝑖𝑖 10 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 28º𝐶𝐶 −0.083×𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 + 3.33, 𝑖𝑖𝑖𝑖 28 ≤ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 < 40º𝐶𝐶 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ≥ 40º𝐶𝐶 (5) 𝐺𝐺𝑃𝑃! = 𝐺𝐺𝐺𝐺!×3600!"!!! × !"×!"!! !"#! (6) 𝑀𝑀!"# = 𝑄𝑄10!.!× !"#!!.! × 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅× 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (7) 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝐺𝐺𝐺𝐺! − 𝑀𝑀!"# ×𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 (8) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" + 𝑑𝑑! (9) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷× !! !!!!×! !!!×!"" (10) 𝐷𝐷𝐷𝐷! = 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 − 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! + 𝐷𝐷𝐷𝐷! (11) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 < 677 1.08×10!!×𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 − 0.73, 𝑖𝑖𝑖𝑖 677 ≤ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ≤ 1600 1, 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 > 1600 (12) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! = !!"# !!!!"#×!!!!"#×!"" (13) 𝐹𝐹!!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× !!" !!!!"×! !!!"×!"" (14) 𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"×𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (15) 𝐷𝐷𝐷𝐷!" = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!× 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆! (16) (16) where la is the plant leaf area (m2 plant-1), tdmgl is total dry matter belonging to photosynthetically active leaves (g dm), sla is the specific leaf area (m2 g-1) estimated as 0.019 and 0.021 for greenhouse and open field tomatoes, respectively, tdml is total dry matter allocated in leaves (g dm) and senl is the rate of senesces for leaves. finally, the att was calculated as follows: 2 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝑇𝑇!"!"!!! (17) 𝑇𝑇!" = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# ≤ 𝑇𝑇! 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# − 𝑇𝑇!, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# > 𝑇𝑇! (18) 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = ! ! 𝐷𝐷!!!!! (19) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = ! ! (𝐷𝐷!)!!!!! (20) 𝐸𝐸𝐸𝐸 = (!!!!!) !! !!! (!!!!)! ! !!! (21) (17) 2 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝑇𝑇!"!"!!! (17) 𝑇𝑇!" = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# ≤ 𝑇𝑇! 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# − 𝑇𝑇!, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# > 𝑇𝑇! (18) 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = ! ! 𝐷𝐷!!!!! (19) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = ! ! (𝐷𝐷!)!!!!! (20) 𝐸𝐸𝐸𝐸 = (!!!!!) !! !!! (!!!!)! ! !!! (21) (18) where att is accumulated thermal time (ºcd), nd is the number of days of the growing cycle, tef is the daily effective temperature (ºc), tmpavg is the daily average temperature (ºc) and tb is the base temperature (10ºc). the values of the parameters included in the previous models equations are shown in tab. 1; while the values of the fitted parameters values (ai, bi, ci, di) for the equations 9, 10, 13 and 14 are shown in the results section. 305gil, bojacá, schrevens: a tailor-made crop growth model for the tomato production systems in colombia table 1. parameters included in the tomato growth model. meaning abbreviation value units air carbon dioxide concentration co2 360 ppm light extinction coefficient xk 0.58 dimensionless leaf light transmission coefficient xm 0.091 dimensionless leaf quantum efficiency qe 0.0645 μmol co2 μmol -1 photon carbon dioxide use efficiency τ 0.0693 μmol co2 m-2 s-1 ppm-1 sensitivity to temperature q10 1.4 dimensionless effect of vpd on photosynthesis vpdl 4.0 kpa effect of vpd on photosynthesis ck -0.8 kpa-1 respiration rate for leaves and stems rmrl 0.015 g ch2o g -1 dm d-1 respiration rate for fruit rmrf 0.01 g ch2o g -1 dm d-1 overall conversion efficiency gref 0.75 g dm g-1 ch2o crop model calibration field experiments the experimental work was conducted during 2016 in four commercial tomato production plots, with two of them planted under open field and the other two under greenhouse conditions. on each case, the crops were planted and managed according to the commercial practices regularly applied by growers under each production system. the crops were planted in two of the most representative tomato production areas of colombia. the alto ricaurte province, located in the department of boyaca, is one of the major greenhouse tomato production areas in colombia, while the guanenta province situated in the department of santander is an important production area for open field vegetables including tomato. tab. 2 describes the general characteristics of the experiments carried out to calibrate the proposed crop growth model. next, we present a general description of the management practices applied in the experimental fields for both production systems. the protected experiments were carried out under plastic naturally ventilated greenhouses with wooden structure. plants were grown on a single stem of indeterminate length by periodically removing side shoots. plants were tutored following the high wire system and no fruit pruning was done whatsoever. after harvest began, the leaves located under the harvested truss were removed since these no longer contributed to the plant growth and were more susceptible to be infected by fungal diseases. nutrients were delivered through a fertigation system along with the irrigation water. for the open field experiments, determinate growth cultivars grew freely without doing any leaf or fruit pruning, hanging the shoots to an elevated wire. solid fertilization was done throughout the cropping cycle with amounts and timing defined by each grower. fertilization for each location was based on soil analysis results, and the nutrients demanded by the plant to achieve potential yields. under greenhouse, the fertilization of macronutrients was defined based on the following reference extractions: 10, 6.7 and 20 g/plant for nitrogen (as total nitrogen), phosphorus (as p2o5) and potassium (as k2o), respectively. for the open field plots, the reference values were 12.3, 6.9 and 19.3 g/plant of nitrogen (as total nitrogen), phosphorus (as p2o5) and potassium (as k2o), respectively. these values were obtained from the literature (besford and maw, 1974; hernández et al., 2009; atherton and rudich, 2012) and adjusted based on previous trials conducted. the fertilization was divided into two periods taking into account the plant development stage. the establishment stage was defined from the sowing until the appearance of the first truss while the second one corresponded to the fruits development. we took into account that the first stage has a shorter duration and that during most of the tomato cycle, the plants alternate between vegetative and generative growth. the fertilization fragmentation was done as follows: 30% of nitrogen and phosphorus, and 20% of potassium during the establishment and the rest during the fruit development stage. in the open field, the fertilizers used were ammonium nitrate, diammonium phosphate and potassium chloride, while under greenhouse the sources were calcium nitrate, monoammonium phosphate, and potassium sulfate. in the open field plots, we applied the fertilizers manually on a fortnightly basis, while under greenhouse we did it through the fertigation system three times a week. under both systems, pest management was entirely based on chemically synthetized pesticides and with a spraying schedule defined according to the grower’s criteria. data collection the model calibration data were collected through a series of destructive measurements carried out for each experimental plot. starting at transplanting time and on 306 agron. colomb. 35(3) 2017 a fortnightly basis, the aerial part of three plants from each experimental plot was removed. under all conditions, the sampled plants were surrounded by edge plants. afterwards, the plants were divided into its organs and weighted after being oven dried at 70ºc for at least 72 h. the leaf weight included the weight of the blades and all petioles. once fruit harvest and leaf pruning began, the amount of biomass removed from the plant was registered, and a sample was taken to determine its dry matter content. the grower defined the frequency and amount of biomass harvested or removed according to his criteria. the leaf area was determined by taking digital pictures of all the active leaves present at the moment of the destructive measurement. from the digital pictures, the number of pixels representing the leaves was extracted, including a reference object of a known area. to discriminate the image pixels as leaves, a reference object included into a prediction tree algorithm was used. all pictures were taken at the same height through a fixed mount tripod. the corresponding leaf area was estimated through the relation between the number of pixels of the reference object and the number of pixels corresponding to the leaf surface. this image processing step was carried out with the r statistical software (r core team, 2015). all the data collected from fruit harvest, leaf pruning and leaf area was later then integrated on a per plant basis. the length of the data collection calibration was a function of the grower’s decision to continue with his crop. therefore, the number of destructive measurements was variable particularly to each experimental plot. regularly, greenhouse growers are able to extend the cropping cycle for a longer period than those of the open field system. for the greenhouse plots we were able to carry out ten and nine destructive measurements for gh1 and gh2, respectively, while for the open field plots seven and eight destructive measurements for of1 and of2 were respectively performed. in all cases, the destructive measurements were carried out until the end of the cropping cycle, ensuring that the complete plant cycle was characterized through these measurements. tab. 1 includes the duration of the crop cycle for each experiment. as global radiation, air temperature, relative humidity and wind speed are input variables for the model, data was collected by placing the required sensors within the experimental plots. the hourly weather was recorded using a vantage pro2 weather system (davis instruments, hayward, ca, usa) for each of the open field experimental plots. for the greenhouse plots, two copper-constantan thermocouples were installed and linked to a datalogger (cox-tracer junior, escort dls, edison, nj, usa) to register dry and wet bulb temperatures. through the psychrometric relationship between these two temperatures the air relative humidity was derived. thermocouples were placed inside a ventilated white capsule to avoid altered readings due to the sun direct radiation. the global radiation within the greenhouses was measured throughout the measurement period with a pyranometer (model li200rx, campbell scientific, inc., logan, ut, usa) placed at 2.5 m above the ground. a weather station was deployed (model vantage pro2, davis instruments, hayward, ca, usa) outside the greenhouses, registering the external hourly climate. dry matter partitioning calibration the calibration of the proposed model was focused on the dry matter partitioning among organs while it is considered as a key process to define the overall growth and development of the plant. for this purpose, on each tomato system, individual models to the fractions were fitted defining the amount of daily dry matter allocated at the leaves (equation 9) and fruits (equation 10) as a function of tt. the parameters for each model were estimated through the nelder-mead algorithm for a derivative-free optimization (kelley, 1999) implemented in the dfoptim package (varadhan, 2016) of the r statistical computing software (r core team, 2015). the same procedure was followed for the models that defined the fractions of senescent leaves (equation 13) and ripe fruits (equation 14). a fixed fraction of 9% was allocated to the dry matter of the roots (gil et al., 2017). the fraction of dry matter allocated table 2. general characteristics of the on-farm experiments used to calibrate the tomato crop growth model. plot code production system location altitude (m a.s.l) planting date cycle length (days) density (plants/m2) cultivar plot area (ha) gh1 greenhouse 5º 42’ 26.7’’ n – 73º 36’ 4.1’’ w 2346 28/01/2016 131 3.0 libertador 0.28 gh2 greenhouse 5º 44’ 8.0’’ n – 73º 36’ 13.1’’ w 2347 28/03/2016 113 3.9 roble f1 0.28 of1 open field 6º 25’ 15.4’’ n – 73º 11’ 56.7’’ w 1703 27/01/2016 82 1.3 drd 4.0 of2 open field 6º 28’ 55.4’’ n – 73º 6’ 54.7’’ w 1140 27/01/2016 97 1.3 roble f1 1.0 307gil, bojacá, schrevens: a tailor-made crop growth model for the tomato production systems in colombia to the stems was calculated as the remaining fraction after discounting those allocated to fruits, leaves and roots. the statistical analysis comparing the observed field data and the simulated values included the following statistical criteria: bias (g dm/plant), root mean square error (rmse, g dm/plant), and model efficiency (ef, dimensionless). these goodness-of-fit measures are defined according to the following equations: 2 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝑇𝑇!"!"!!! (17) 𝑇𝑇!" = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# ≤ 𝑇𝑇! 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# − 𝑇𝑇!, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# > 𝑇𝑇! (18) 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = ! ! 𝐷𝐷!!!!! (19) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = ! ! (𝐷𝐷!)!!!!! (20) 𝐸𝐸𝐸𝐸 = (!!!!!) !! !!! (!!!!)! ! !!! (21) (19) 2 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝑇𝑇!"!"!!! (17) 𝑇𝑇!" = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# ≤ 𝑇𝑇! 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# − 𝑇𝑇!, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# > 𝑇𝑇! (18) 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = ! ! 𝐷𝐷!!!!! (19) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = ! ! (𝐷𝐷!)!!!!! (20) 𝐸𝐸𝐸𝐸 = (!!!!!) !! !!! (!!!!)! ! !!! (21) (20) 2 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝑇𝑇!"!"!!! (17) 𝑇𝑇!" = 0, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# ≤ 𝑇𝑇! 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# − 𝑇𝑇!, 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇!"# > 𝑇𝑇! (18) 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = ! ! 𝐷𝐷!!!!! (19) 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = ! ! (𝐷𝐷!)!!!!! (20) 𝐸𝐸𝐸𝐸 = (!!!!!) !! !!! (!!!!)! ! !!! (21) (21) where n is the total number of observations, di is the difference between the measured value (yi) and the observed one (ŷi) for the ith observation. bias quantifies the average difference between measured and simulated values, with the best fit indicated when the bias index is closer to zero. the rmse is in the same units of the original variable and is a measure commonly used to check the agreement between measured and simulated results. ef is the most widely used distance measure including upper and lower bounds (wallach, 2006). a model with an ef equal to one indicates a perfect fit between observed and predicted values. a full description of these goodness-of-fit measures can be found in wallach (2006). results and discussion experimental climate conditions the climate conditions under which the calibration experiments were carried out are summarized in tab. 3. the climate conditions for the greenhouse experiments were similar since both greenhouses were located near to each other in the same municipality. however, by being planted in different dates resulted in some climate differences, especially those related to radiation levels. the global radiation level experienced by plants of the gh1 experiment was higher than the one observed for the gh2 experiment. as the open field experiments were located at a lower altitude, these plants grew at higher temperatures with averages above 20ºc. the climate of the of2 experiment showed the highest temperature and radiation levels as compared to the other three experiments. the lower radiation levels of the other experiments are explained due to the plastic covering in the case of the greenhouse experiments and by the geographical location of the of1 experiment. this open field experiment was located on top of a mountain with a permanent cloud cover, observed throughout the data collection period. table 3. daily averages of the climate variables registered during the calibration experiments carried out under greenhouse and open field conditions plot code temperature (ºc) global radiation (w m-2) relative humidity (%) gh1 17.4 132.4 75.5 gh2 17.9 113.3 76.4 of1 20.6 123.9 82.6 of2 24.0 220.3 76.9 the temperatures registered in the open field experiments were more suitable for tomato cropping than those of the greenhouse experiments. despite the use of plastic coverings, the average temperature of the night hours (18:00-5:00) were 15.4 and 14.8ºc for the gh1 and gh2 experiments, respectively, while for the of1 and of2 experiments were 18.5 and 21.3ºc, respectively. during the day hours (6:00-17:00), the gh1 experiment showed an average temperature of 19.4ºc while the temperature within the gh2 experiment was warmer with an average of 21ºc. higher daily temperatures were observed for the open field experiments with averages of 22.8 and 26.7ºc for of1 and of2, respectively. dry matter distribution calibration the dry matter allocation to the plant organs is a process linked to the total dry matter accumulation of the plant. since the daily amount of assimilates produced by the photosynthesis process is a function of the climate conditions but also of the available leaf area, then the dry matter fraction allocated to the leaves defines the daily dry matter produced by the plant. therefore, with the calibration of the dry matter distributed to leaves and fruits, we simultaneously calibrated the total dry matter plant accumulation. the fitted parameters of the functions defining the fractions of daily dry matter allocated to leaves (equation 9), fruits (equation 10), senescent leaves (equation 13) and ripe fruits (equation 14) as a function of tt are presented in tab. 4. as the dry matter distribution fractions were calibrated as a function of tt, next we present the cumulated tt of the four experiments. the highest accumulation of tt was achieved by the of2 experiment with a value of 1,371.5ºcd and followed by gh1 with 972.5ºcd. gh2 and of1 experiments reached similar tts of 888.7 and 885.6ºcd, respectively. since the dry matter distribution 308 agron. colomb. 35(3) 2017 fractions are calibrated in function of temperature we remove the time effect, allowing a more general application of these temperature-dependent functions. therefore, the temperatures under which the plants grew are determinant for their development process rather than the cycle length. the graphical representation of the dry matter distribution functions to the plant organs is depicted in figure 2. the initial calibration procedure considered unique dry matter distribution functions for both tomato types. however, the results of this calibration procedure and the lower values of the goodness of fit measures indicated that independent calibration procedures should be followed for each tomato production system. as stated previously, the fraction allocated to the roots was fixed to 0.09, while for the aboveground organs, the calibration was carried out for the leaves and fruits fractions. after adding up all the fractions, the stem fraction was the one needed to reach the total amount of dry matter produced as a function of tt. the comparison between production systems, exhibit the differences in the dry matter allocation to the plant organs. under greenhouse conditions, tomatoes showed a higher decline in the dry matter allocated to the leaves and stems as compared to the situation observed for the open field tomatoes. even under open field conditions, the plant starts allocating a higher proportion of assimilates to the leaves and then, the stem fraction increases and stabilizes to a value of 0.2. the observed behavior of the organ fractions is defined by the growing habit of each tomato type and the way each production system is handled by the growers. under open field conditions, tomato cultivars are mostly related to a determinate growth rate and growers do not apply any shoots pruning. therefore, these plants have a higher stem fraction as compared to the indeterminate single-stem tomatoes planted under greenhouse conditions. after a longer vegetative growth stage, the photosynthetically active leaves fraction of the open field plants declines to a minimum at the end of the growing cycle. most of table 4. fitted parameters for the dry matter allocation in leaves (dml) and fruits (dmf), leaves senescence rate (senl) and ripening fruit rate (fhvt). fraction open field greenhouse a b c d a b c d dml 0.044 -0.005 0.547 0.251 0.006 -0.012 0.377 0.301 dmf 51.34 0.006 0.521 136.23 0.012 0.543 senl 3,239.37 0.011 0.735 fhvt 10,830 0.009 0.668 1,000.00 0.009 0.668 figure 2. (a) greenhouse and (b) open field tomato dry matter distribution fraction as a function of thermal time for each of the plant organs and its stages. b thermal time (gdd) d ry m at te r fr ac tio n thermal time (gdd) d ry m at te r fr ac tio n a 0 500 1000 1500 0 500 1000 1500 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 fruit mature organ fruit growing leaf senescent leaf active stem root fruit mature organ fruit growing leaf senescent leaf active stem root 309gil, bojacá, schrevens: a tailor-made crop growth model for the tomato production systems in colombia the remaining leaves hanging on the plant belong to the senescent fraction. on the other hand, a higher and constant fraction of active leaves is observed for the greenhouse plants, a situation that is characteristic of their indeterminate growth habit. the fraction allocated to the fruits in the open field tomatoes showed a gentle slope as compared to the trend observed for the greenhouse conditions. however, at the end of the growth cycle, the fraction of ripe and growing fruits takes over about half of the dry matter produced by the plant. while the same pattern is observed for greenhouse tomatoes, in this case the fruits fraction is stabilized and remains constant at around the 1000ºcd. under both production systems, it is important to note the fraction of growing fruits that remain on the plant. as the crop is reaching the end of its production cycle, the amount of harvested fruit should be higher than the one remaining in the plant, especially in the case of open field tomatoes. nevertheless, under the local conditions growers do not properly balance the vegetative and generative growth of the plant nor apply proper pollination and pruning strategies, leading to this kind of results. once the dry matter distribution functions for each tomato type were calibrated, they were incorporated into the model. the observed and simulated total dry matter per plant and its allocation to the plant organs is presented in figure 3. in most cases, the simulated dry matter properly followed the pattern depicted by the observed field data. the observed data also included not only the average of the sampled plants but also the standard deviation as a dispersion measure. especially for the open field experiments and in particular for the last destructive measurements, there was an important variation in the data collected in the field. table 5 presents the goodness of fit measures selected to establish the crop growth model performance as compared to the observed field data. as the dry matter allocation fractions to the plant organs were estimated independently to each tomato type, we also present the goodness of fit measures per type of production system. according to the results for the whole plant and for each organ, a better model is considered to fit to the open field condition since values were closer to zero than the obtained ones for greenhouse tomatoes (tab. 5). in most cases, the bias results are positive indicating that the model tends to under-predict especially for the fruit dry matter since the higher bias value was obtained for this organ and for both systems. the under-prediction reported by this index is a common pattern observed in particular for the first measurement dates (fig. 3). only the bias for the total dry matter per plant in the open field condition was negative, indicating an overall over-prediction of the model but the bias as such was close to zero (tab. 5). according to the results, the highest rmse was obtained for the total dry matter per plant of the open field plants. the rmse for the other plant organs and also for the results of the greenhouse plants yielded comparable rmse values. looking only at the results for the organs, the simulated dry matter allocated to the fruits gave the lowest fit under both production systems. for the present case, the crop model reached similar ef values when considering the simulated dry matter per plant for both production systems. the lowest degree of agreement was observed for the simulated stem dry matter allocated to the greenhouse plants. for both production systems, the simulated fruit dry matter yielded a better fit than the one simulated for the leaves (tab. 5). previous modeling efforts applied to colombian greenhouse tomatoes such as the one carried out by gil et al. (2017) whom yielded a rmse of 4.21 g dm/plant for the simulated total plant dry matter. this potential crop growth model was calibrated based on experimental crops planted in the bogota plateau and carried out under the best management possible practices without any technical constraints. the calibration of the present model yielded comparable results to those obtained on other tomato models calibrations. for instance, battista et al. (2015) calibrated a table 5. goodness of fit measures of the simulated dry matter per plant and per organ by the calibrated tomato crop growth model. plant organ greenhouse system open field system bias (g dm/plant) rmse (g dm/plant) ef bias (g dm/plant) rmse (g dm/plant) ef plant 13.77 22.68 0.97 -2.46 61.24 0.91 stem 0.67 10.66 0.57 0.81 19.89 0.82 leaf 10.0 14.76 0.86 3.69 25.42 0.80 fruit 14.72 22.51 0.91 11.8 27.09 0.94 310 agron. colomb. 35(3) 2017 figure 3. observed and simulated dry matter accumulation and distribution over the plant organs for the calibration experiments carried out under (a, b) greenhouse and (c, d) open field conditions. vertical bars represent the estimated standard deviation. days after planting d ry w ei gh t ( g/ pl an t) d 0 755025 90 0 400 200 600 300 plant observedsimulated fruit stem stemleaf plant fruit leaf days after planting d ry w ei gh t ( g/ pl an t) c 0 604020 80 0 200 400 600 plant observedsimulated fruit stem stemleaf plant fruit leaf days after planting d ry w ei gh t ( g/ pl an t) b 0 6030 90 0 100 200 300 plant observedsimulated fruit stem stemleaf plant fruit leaf days after planting d ry w ei gh t ( g/ pl an t) a 0 50 100 0 100 200 300 400 plant observedsimulated fruit stem stemleaf plant fruit leaf modified version of the tomgro model on tomatoes growing under low-tech italian greenhouses. the plant dry matter calibration for three cultivars indicated rmse values ranging from 15.4 to 48.5 g/plant and ef values between 0.852 and 0.976. the paper of fan et al. (2015) described a knowledge and data-driven modeling approach to simulate the growth of the tomato plant. in this case, the rmse for the plant dry matter simulated with different modeling techniques ranged from 20.95 to 35.73 g/plant. the present study results are comparable to those results (exception made for the plant dry matter estimated for the open field tomatoes). under non-limiting growth conditions but with the biophysical constraints imposed by developing the model calibration through on-farm experiments, the proposed tomato growth model yielded acceptable results. it is important to highlight that the on-farm calibration experiments were carried out with the required rigor from the data collection point of view but were developed under the current set of management practices applied by most growers in the included zones. it is well known that on-station research results often do not ref lect crop yield when technologies are applied onto surrounding farms (leeuwis, 2004). therefore, the model calibration was carried out through 311gil, bojacá, schrevens: a tailor-made crop growth model for the tomato production systems in colombia on-farm experimentation while accounting for real world factors due to less consistent crop management. yield gap represents the difference between yield achieved by farmers and potential yield (guilpart et al., 2017). different yield gaps can be established depending on the reference point used to evaluate the current yield obtained by local growers (titonell and giller, 2013). the first gap is obtained by comparing potential yields, with no restrictions other than those imposed by climate conditions, and those currently obtained by local farmers. potential yields can be calculated based on models calibrated with data obtained from perfectly-controlled conditions. this gap is narrow in areas where production is characterized by high technological levels and where factors such as soil fertility and pests and diseases pressure do not impose major restrictions on the crop development. however, the current gap for both production systems is huge, and therefore impractical to establish improvement strategies, since both systems are characterized by a low technological level, which causes a high susceptibility to biotic (e.g. pest and diseases pressure) and abiotic (e.g. low soil fertility) constraints. the second gap corresponds to the difference between the attainable yields, which correspond to the maximum yields that could be obtained given technological and environmental restrictions at a certain region and the yields currently obtained by growers. in the present work, the proposed model is calibrated using maximum achievable yield data given the local conditions; therefore, constitutes a useful tool to determine a gap that serves as a reference to design strategies that allow its reduction. additionally, the model opens the possibility to add modules to study the factors (e.g. fertilization and irrigation strategies) that should be optimized to gradually move towards potential yields. another driving factor to explain the model performance is the variability introduced by the genetic factor. mavromatis et al. (2001) stated that successful use of crop models in technology transfer requires coefficients describing new cultivars to be available as soon as the cultivars are marketed. on the other hand, current market trends including specialization have led to genetic differentiation in contemporary tomato varieties (sim et al., 2011). while the genetic variation is recognized, this factor was overlooked since the purpose of the proposed model is to be as generic as possible. future improvements on the model performance can be achieved by including the genetic variation since temperature effects on crop yield are also recognized as cultivar-dependent (vanhoor et al., 2011). conclusions the particularities of cropping systems, such as the case of colombian tomatoes, demand local calibration of crop growth models. potential growth models are far from depicting the real behavior of the crop since the conditions under which these models are calibrated are not representative of the local practices. while the tomato cultivars planted in colombia have all the potential to achieve higher yields, these are restricted by the conditions under which the crop is managed. the present crop growth model was developed bearing in mind this situation, therefore we calibrated it through on-farm experiments. although the calibration of a model will never be considered complete or sufficient, the present model sets a baseline for further improvements to get a closer picture of the current tomato production systems. contrary to our original expectations, differences in the dry matter distribution to the plant organs among greenhouse and open field tomatoes were found, therefore it was necessary to derive independent functions to characterize each tomato type. despite including these two sets of functions, the crop model is conceived as one entity able to simulate the plant behavior for both types of tomato. the tomato model proposed in this study is characterized by a fair compromise between representativeness and accuracy. the on-farm calibration experiments entailed a series of challenges and technical issues, commonly tackled in commercial agriculture, reducing the potential yield achievable by the crop. consequently, by doing the calibration under these settings, the outcome model resembles more closely the reality of the current crop performance. this result comes at the expense of accuracy since higher variability is observed in the field as compared to experiments carried out in dedicated facilities and with all the resources at disposal to achieve the best possible results. acknowledgments this study was funded by the colciencias project “desarrollo de un prototipo de sistema de soporte a la decisión para el manejo del agua y la nutrición del tomate a campo abierto y bajo invernadero” code: 1202-669-45624. literature cited acock, b., d.a. charles-edwards, d.j. fitter, d.w. hand, l.j. ludwig, j.w. wilson, and a.c. withers. 1978. the contribution of leaves from different levels within a tomato crop to canopy net photosynthesis: an experimental examination of two canopy models. j exp bot. 29, 815-827. doi: 10.1093/jxb/29.4.815 http://dx.doi.org/10.1093/jxb/29.4.815 312 agron. colomb. 35(3) 2017 atherton, j. and j. rudich (eds.). 2012. the tomato crop: a scientific basis for improvement. springer science & business media dordrecht, the netherlands. battista, p., b. rapi, a. raschi, m. romani, d. massa, g. carmassi, c. diara, l. incrocci, and a. pardossi. 2015. modified tomgro outputs as guide factors to estimate evapotranspiration and water use efficiency of three tomato fresh cultivars, grown in a low-tech italian greenhouse. acta hortic. 1150, 39-46. doi: 10.17660/actahortic.2017.1150.6 besford, r.t. and g.a. maw. 1974. uptake and distribution of potassium in tomato plants. plant soil, 41(3), 601-618. doi: 10.1007/bf02185819 bojacá, c.r., k.a.g. wyckhuys, and e. schrevens. 2014. life cycle assessment of colombian greenhouse tomato production based on farmer-level survey data. j clean prod. 69, 26-33. doi: 10.1016/j.jclepro.2014.01.078 bojacá, c.r., l.a. arias, d.a. ahumada, h.a. casilimas, and e. schrevens. 2013. evaluation of pesticide residues in open field and greenhouse tomatoes from colombia. food control 30, 400-403. doi: 10.1016/j.foodcont.2012.08.015 bojacá, c.r., r. gil, and a. cooman. 2009. use of geostatistical and crop growth modeling to assess the variability of greenhouse tomato yield caused by spatial temperature variations. comput electron agr. 65, 219-227. doi: 10.1016/j.compag.2008.10.001 boote, k.j., j.w. jones, g. hoogenboom, and j.w. white. 2012. the role of crop systems simulation in agriculture and environment. pp. 326-339. in: papajorgji, p. and f. pinet (eds.). new technologies for constructing complex agricultural and environmental systems. igi global, hershey, pa, usa. doi: 10.4018/jaeis.2010101303 boote, k.j., j.w. jones, j.w. white, s. asseng, and j.i. lizaso. 2013. putting mechanisms into crop production models. plant cell environ. 36, 1658-1672. doi: 10.1111/pce.12119 cooman, a. 2002. feasibility of protected tomato cropping in the high altitude tropics using statistical and system dynamic models for plant growth and development. phd thesis, katholieke universiteit leuven, leuven, belgium. craufurd, p.q., v. vadez, s.v. krishna jagadish, p.v. vara prasad, and m. zaman-allah. 2013. crop science experiments designed to inform crop modeling. agr forest meteorol. 170, 8-18. doi: 10.1016/j.agrformet.2011.09.003 de viesser, p.h., g.h. buck-sorlin, and g. van der heijden. 2014. optimizing illumination in the greenhouse using a 3d model of tomato and a ray tracer. front plant sci. 5, 48. doi: 10.3389/ fpls.2014.00048 di paola, a., r. valentini, and m. santini. 2015. an overview of available crop growth and yield models for studies and assessments in agriculture. j sci food agr. 96(3), 709-714. doi: 10.1002/jsfa.7359 fan, x., m. kang, e. heuvelink, p. de reffye, and b. hu. 2015. a knowledge-and-data-driven modeling approach for simulating plant growth: a case study on tomato growth. ecol modell. 312, 363-373. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2015.06.006 gil, r., c.r. bojacá, and e. schrevens. 2017. environmental savings in tomato production under optimal agrochemicals management: a modeling approach. acta hortic. 1154, 137-144. doi: 10.17660/actahortic.2017.1154.18 grassini, p., l.g.j. van bussel, j. van wart, j. wolf, l. claessens, h. yang, h. boogaard, h. de groot, m.k. van ittersum, and k.g. cassman. 2015. how good is good enough? data requirements for reliable crop yield simulations and yield-gap analysis. field crop res. 177, 49-63. doi: 10.1016/j.fcr.2015.03.004 guilpart, n., p. grassini, v.o. sadras, j. timsina, and k.g. cassman. 2017. estimating yield gaps at the cropping system level. field crops res. 206, 21-32. doi: 10.1016/j.fcr.2017.02.008 hernández, m.i., j.m. salgado, m. chailloux, v. moreno, and m. mojena. 2009. relaciones nitrógeno-potasio en fertirriego para el cultivo protegido del tomate (solanum lycopersicum l.) y su efecto en la acumulación de biomasa y extracción de nutrientes. cultivos tropicales 30(4), 71-78. heuvelink, e. 1999. evaluation of a dynamic simulation model for tomato crop growth and development. ann. bot. 83, 413-422. doi: 10.1006/anbo.1998.0832 jizhang, w., l. pingping, and m. hanping. 2006. decision support systems for greenhouse environment management based on crop growth and control cost. t. chinese soc. agr. eng. 9, 033. jones, j.w., j.m. antle, b. basso, k.j. boote, r.t. conant, i. foster, c.j. godfray, m. herrero, r.e. howitt, s. janssen, b.a. keating, r. munoz-carpena, c.h. porter,c. rosenzweig, and t.r. wheeler. 2016. toward a new generation of agricultural system data, models, and knowledge products: state of agricultural systems science. agr. sys. (article in press). doi: 10.1016/j.agsy.2016.09.021 jones, j.w., g.hoogenboom, c.h. porter, k.j. boote, w.d. batchelor, l.a. hunt, p.w. wilkens, u. singh, a.j. gijsman, and j.t. ritchie. 2003. dssat cropping system model. eur. j. agron. 18:235‐265. doi: 10.1016/s1161-0301(02)00107-7 jones, j.w., e. dayan, h. allen, h. van keulen, and h. challa. 1991. a dynamic tomato growth and yield model (tomgro). t asae 34, 663-672. doi: 10.13031/2013.31715 kelley, c.t. (ed.). 1999. iterative methods for optimization. society for industrial and applied mathematics, philadelphia, pa, usa. leewius, c. (ed.). 2004. communication for rural innovation: rethinking agricultural extensión. blackwell publishing, oxford, uk. massa, d., l. incrocci, a. pardossi, p. delli paoli, and a. battilani. 2013. application of a decision support system for increasing economic and environmentally sustainability of processing tomato cultivated in mediterranean climate. acta hortic. 971, 51-58. doi: 10.17660/actahortic.2013.971.3 mavromatis, t., k.j. boote, a. irmak, d. shinde, and g. hoogenboom. 2001. developing genetic coefficients for crop simulation models with data from crop performance trials. crop sci. 41, 40-51. doi: 10.2135/cropsci2001.41140x r core team. 2015. r: a language and environment for statistical computing. viena, austria. retrieved from: http://www.rproject.org. robertson, r., g. nelson, t. thomas, and m. rosegrant. 2013. incorporating process-based crop simulation models into global economic analyses. am. j. agr. econ. 95, 228-235. doi: 10.1093/ajae/aas034 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2017.1150.6 http://dx.doi.org/10.1007/bf02185819 http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.01.078 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2012.08.015 http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2008.10.001 http://dx.doi.org/10.4018/jaeis.2010101303 http://dx.doi.org/10.1111/pce.12119 http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2011.09.003 http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2014.00048 http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2014.00048 http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.7359 http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2015.06.006 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2017.1154.18 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2015.03.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2017.02.008 http://dx.doi.org/10.1006/anbo.1998.0832 http://dx.doi.org/10.1016/j.agsy.2016.09.021 http://dx.doi.org/10.1016/s1161-0301(02)00107-7 http://dx.doi.org/10.13031/2013.31715 http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2013.971.3 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2001.41140x http://www.r-project.org http://www.r-project.org http://dx.doi.org/10.1093/ajae/aas034 313gil, bojacá, schrevens: a tailor-made crop growth model for the tomato production systems in colombia scholberg, j.m.s., k.j. boote, j.w. jones, and b.l. mcneal. 1997. adaptation of the cropgro model to simulate the growth of field-grown tomato. pp. 135-151. in: kropff, m.j.; p.s. teng, p.k. aggarwal, j. bouma, b.a.m. bouman, j.w. jones and h.h. van laar (eds.). applications of system approaches at the field level. springer, dordrecht, the netherlands. doi: 10.1007/978-94-017-0754-1_9 sim, s.-c., m.d. robbins, a. van deynz, a.p. michel, and d.m. francis. population structure and genetic differentiation associated with breeding history and selection in tomato (solanum lycopersicum l.). heredity 106, 927-935. doi: 10.1038/ hdy.2010.139 soto, f., m. gallardo, c. giménez, t. peña-fleitas, and r.b. thompson. 2014. simulation of tomato growth, water and n dynamics using the eu-rotate_n model in mediterranean greenhouses with drip irrigation and fertigation. agr. water manage. 132, 46-59. doi: 10.1016/j.agwat.2013.10.002 stöckle, c.o., a.r. kemanian, r.l. nelson, j.c. adam, r. sommer, and b. carlson. 2014. cropsyst model evolution: from field to regional to global scales and from research to decision support systems. environ. modell softw. 62, 361-369. doi: 10.1016/j. envsoft.2014.09.006 tittonell, p. and k.e. giller. 2013. when yield gaps are poverty traps: the paradigm of ecological intensification in african smallholder agriculture. field crops res. 143, 76-90. doi: 10.1016/j.fcr.2012.10.007 valdés-gómez, h., c. gary, n. brisson, and f. matus. 2014. modelling indeterminate development, dry matter partitioning and the effect of nitrogen supply in tomato with the generic stics crop-soil model. sci. hortic. 175, 44-56. doi: 10.1016/j. scienta.2014.05.030 vanthhor, b.h.e., p.h.b. de visser, c. stanghellini, and e.j. van henten. 2011. a methodology for model-based greenhouse design: pa r t 2 , descript ion a nd va lidat ion of a tomato yield model. biosyst eng. 111(4), 350-368. doi: 10.1016/j. biosystemseng.2012.01.005 varadhan, r. and h.w. borchers. 2016. dfoptim: derivative-free optimization. r package version 2016.7-1. retrieved from: http://cran.r-project.org/package=dfoptim wallach, d. 2006. evaluating crop models. pp. 11-53. in: wallach, d., d. makowski, and j.w. jones (eds.). working with dynamic crop models. elsevier, amsterdam, the netherlands. http://dx.doi.org/10.1007/978-94-017-0754-1_9 http://dx.doi.org/10.1038/hdy.2010.139 http://dx.doi.org/10.1038/hdy.2010.139 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2013.10.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.envsoft.2014.09.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.envsoft.2014.09.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2012.10.007 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2014.05.030 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2014.05.030 http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2012.01.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2012.01.005 http://cran.r-project.org/package=dfoptim http://cran.r-project.org/package=dfoptim effect of biochar use as a substrate on granadilla (passiflora ligularis juss.) growth parameters received for publication: september 1, 2021. accepted for publication: january 20, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.98112 1 corporación centro de desarrollo tecnológico de las pasif loras cepass, huila (colombia). 2 department of chemical engineering, universidad ecci, bogotá (colombia). * corresponding author: tatiana.puentes@cepass.org agronomía colombiana 40(1), 22-28, 2022 abstract resumen the impact of biochar on soils has been demonstrated, including its improvements of physical, chemical, and biological properties that promote agricultural production. this study aims to evaluate the effect of biochar on the growth of granadilla (passif lora ligularis juss.) seedlings. for this research, biochar was obtained from the pyrolysis of agricultural waste in a conical f lame curtain reactor at temperatures between 400ºc and 500ºc for 90 min. the different biomasses used consisted of cholupa (passif lora maliformis l.) fruit shells, residues of guamo (inga spuria) wood, coffee (coffea arabica l.) husks, and rice (oryza sativa l.) husks. the biochar produced was mixed with jiffy® brand peat in doses of 5%, 10%, and 20% (v/v) for each of the four types of biochar, with a control of 100% peat. for each treatment, 100 seedlings were planted, taking 12 random samples of each at 43, 57, and 71 d after sowing. data were analyzed using the kolmogorov-smirnov and levene test, followed by a factorial analysis of variance, evaluating variables such as dry weight, root length, leaf number, stem diameter, and chlorophyll index. the biochar obtained from the coffee husk promoted further growth, but its effectiveness decreased at a concentration of 20%. se ha demostrado el impacto del biocarbón en el suelo, así como sus mejoras en algunas propiedades físicas, químicas y biológicas, promoviendo la producción agrícola. este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto del biocarbón en el crecimiento de plántulas de granadilla (passif lora ligularis juss.). en el desarrollo de esta investigación, se obtuvo biocarbón a partir de la pirólisis de desechos agrícolas en un reactor cónico de cortina de llama, a temperaturas entre 400 a 500ºc durante 90 min. las biomasas empleadas fueron: cáscaras de cholupa (passif lora maliformis l.), residuos de madera de guamo (inga spuria), cascarilla de café (coffea arabica l.) y de arroz (oryza sativa l.). los biocarbones obtenidos se mezclaron con turba marca jiffy® en dosis de 5%, 10% y 20% v/v por cada uno de los cuatro biocarbones, con un control de 100% turba. por cada tratamiento se sembraron 100 plántulas, tomando 12 muestras aleatorias de cada uno, a los 43, 57 y 71 d después de la siembra. los datos fueron analizados empleando la prueba de kolmogorov-smirnov y levene, seguido de un análisis factorial de varianza, evaluando variables de peso seco, longitud de raíz, número de hojas, diámetro del vástago y contenido de clorofila. el biocarbón obtenido de la cascarilla de café promovió mayor crecimiento, pero su efectividad disminuyó a una concentración de 20%. key words: biomass, pyrolysis, propagation, seedlings. palabras clave: biomasa, pirólisis, propagación, plántulas. effect of biochar use as a substrate on granadilla (passiflora ligularis juss.) growth parameters efecto del uso de biocarbón como sustrato sobre parámetros de crecimiento en granadilla (passiflora ligularis juss.) tatiana camila puentes-escobar,1, 2* adalberto rodríguez-carlosama,1 and camilo andrés lópez2 introduction throughout 2019, 63 million t of plant products were harvested in colombia, with a predominantly agro-industrial crop distribution (fig. 1) with palm oil, sugarcane, and coffee standing out (dane, 2020). this production inherently generates waste with a negative impact on the environment (gonzález, 2013; peñaranda et al., 2017) and creates high costs for its final disposal (cury et al., 2017), mainly associated with the precarious technologies in the country for waste utilization (gonzález, 2013; vargas & pérez, 2018). there are different biological, chemical, and thermal treatments that could add value to these biomass residues, obtaining benefits such as the development of agricultural substrates and fertilizers, generation of energy, or production of livestock feed supplements, etc. specifically, one of the benefits is biochar synthesis by heat treatments (garrido, 2017; rueda-ordoñez & tannous, 2017) implemented as edaphic substrates in agricultural crops. studies carried out on wheat, corn, and tomato showed that the amendments of biochar into the soil increase reserves https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.98112 23puentes-escobar, rodríguez-carlosama, and lópez: effect of biochar use as a substrate on granadilla (passiflora ligularis juss.) growth parameters of carbon, nitrogen, phosphorus (zhang et al., 2020) and the ph of acid soil (machado et al., 2018), and increase root growth, improving plant height, stem diameter, and fresh weight of its components and fruits (agbna et al., 2017) that finally increase crop yields. originally, the biochar found in the soil originated from kitchen scraps and wildfire. farmers add food scrapderived biochar to the soil of their plantations because they have no access to biochar production technologies, making it pertinent that the project developed a f lame curtain kiln for production of biochar, implementing conditions used by farmers (glaser et al., 2001). previous studies promoted the development of this research that focuses on the production and use of biochar to evaluate its effect on the growth of granadilla (passif lora ligularis juss.) seedlings in the department of huila in colombia. this plant has great economic importance and productive interest (ramírez et al., 2021) with 19,000 t of fruit harvested in 2019 (dane, 2020). specifically, this study focuses on an analysis of the growth parameters of granadilla seedlings (dimensions, mass, and chlorophyll index) as a function of the type of biochar and its concentration in the substrate. materials and methods types of biomass the choices of biomass used to produce four different biochars were derived from residues from the agro-industrial sector of huila department: cholupa (passiflora maliformis) fruit shells, residues of guamo (inga spuria) wood, coffee (coffea arabica) husks and rice (oryza sativa) husks. each type of biomass was gathered in san agustín (huila, colombia), except for the cholupa shells, gathered in rivera (huila, colombia). the pulp and mucilage were removed from the cholupa fruits, and the shells were washed with water. biomass was subjected to tray drying without convection at room temperature (30°c). biochar preparation a conical f lame curtain kiln was used for biochar production. the conical kiln was built by researchers at the ithaka institute following a design proposed by smebye et al. (2017) and stadler and perteguer (2018). adjustments to the support structure were made in order to make the equipment mobile, and the thermal insulation system was modified to a sandwich type (fig. 2). the conical kiln allowed the compaction of the biochar at the bottom of the structure as well as the maintenance of a figure 2. flame curtain conical kiln: a) front right layout view, b) front left layout view, and c) rear left layout view. cone dimensions: upper base diameter of 135 cm, lower base diameter of 48.4 cm, height of 75 cm, and volume of 500 l. figure 1. distribution of production by group of crops in colombia in 2019. source: dane (2020). 1 1 2 3 4 a b c 24 agron. colomb. 40(1) 2022 large surface f lame that isolated the pyrolytic process from oxygen (smebye et al., 2017). the conical kiln was loaded with a volume of approximately 10% (25 l) of the biomass to be processed. it was ignited with a match to obtain a steady f lame (around 15 min). then, the leftover biomass (225 l) was introduced to the f lame curtain for 90 to 120 min at an average of 400ºc to 500ºc. the reaction was finished by adding water. first, the product was dampened; then the water from the reactor was drained in order to obtain the biochar. a sample of each biochar was sent to the laboratory for a saturation extract analysis in soluble phase (tab. 1). plant material and growth conditions seeds were obtained from the mature granadilla fruits from a 2-year-old crop located in huila department. the fruits were disinfected with a mixed solution of agrodyne sl, 132 g l-1 of polyethoxy-polypropoxy iodine and polyethoxy ethanol (electroquímica west s.a.) with an added dose of 5 cm l-1 of water. subsequently, the fruits were depulped, and the seeds were suspended in pectinex® ultra sp-l (3800 pgnu/ml polygalacturonase, novozymes®) with a dose of 0.5 g l-1 per 100 g of pulp added for 150 min and washed with water. then, the seeds were spread on a tray lined with kraft paper at room temperature in the dark for 8 d. finally, the seeds were stored from 15 to 20 d at 4°c. plant propagation from seeds was carried out in polystyrene trays with 50 holes (16 cm deep and 0.15 l) filled with jiffy® peat (jiffy group, the netherlands) plus the addition of each biochar corresponding to each treatment (tab. 2), using two seeds per hole. the trays were then transferred to the germination chamber for 15 d and, subsequently, trays with germinated seedlings were arranged in the nursery according to the treatments. thinning was carried out over 20 d after sowing, leaving 50 seedlings per tray. air temperature was maintained from 15ºc to 23ºc. phytosanitary management was carried out with an application of copper oxychloride (equivalent to 35% cu, grupo agrociencias ltda.) at a dose of 2 g l-1 and mertect 20sl (220 g l-1 of thiabendazole®, syngenta, colombia) at a dose of 1 cc l-1 at 20 d after sowing, and foliar applications of copper oxychloride and ridomil gold® mz68wp (4% of metalaxyl-m + 64% of mancozeb®, syngenta, colombia) table 1. results of saturation extract analysis in soluble phase for each biochar. biochar name cholupa shells residues of guamo wood coffee husks rice husks method parameter units na meq l-1 9.00 0.48 0.08 0.41 atomic emission spectrophotometry direct flame air – acetylene (apha, 2012)k meq l-1 348.00 48.00 2.57 1.50 ca meq l-1 0.01 48.00 0.63 0.90 atomic absorption spectrophotometry with direct flame air – acetylene (apha, 2012) mg meq l-1 0.37 0.32 0.27 0.20 fe mg l-1 0.45 0.38 1.14 0.17 mn mg l-1 0.07 0.11 0.17 0.11 cu mg l-1 0.04 0.03 0.06 0.01 zn mg l-1 0.14 0.09 2.45 0.03 cec meq 100 g 54.00 35.00 33.00 40.00 n-nh4 meq l -1 0.26 0.15 0.04 0.09 colorimetry (apha, 2012)n-no3 meq l -1 0.36 0.36 0.36 0.36 s meq l-1 128.41 10.04 0.15 1.28 turbidimetry (apha, 2012) chlorides meq l-1 130.00 4.64 0.38 1.38 volumetry (apha, 2012) carbonates meq l-1 74.24 25.52 0.00 0.00 volumetry (igac, 2006) bicarbonates meq l-1 171.68 55.68 1.90 0.90 p meq l-1 2.34 1.18 0.01 0.19 colorimetry with molybdate ammonium vanadate stannous chloride (apha, 2012) b mg l-1 1.53 0.53 0.47 0.93 colorimetry with azomethine (igac, 2006) ph 9.87 9.97 6.86 7.92 electrometric (apha, 2012) ec ms cm-1 47.90 9.75 0.53 0.72 water saturation % 53.00 67.00 13.00 29.00 calculation total porosity % 75.95 82.37 82.59 86.43 gravimetry (igac, 2006) 25puentes-escobar, rodríguez-carlosama, and lópez: effect of biochar use as a substrate on granadilla (passiflora ligularis juss.) growth parameters with doses at 1.5 g l-1. mineral nutrition management was scheduled through foliar applications and substrate fertilization starting from 27 d after sowing with applications of master 13-40-13 (npk), crecifol® (100 g l-1 of total nitrogen, 300 g l-1 of p2o5 and 100 g l -1 of k2o, bioest®), and safer mix® (beauveria bassiana 4x108 spores/g, metarhizium anisopliae 4x108 spores/g, lecanicillium lecanii 1x108 spores/g, bacillus thuringiensis 1x108 spores/g, safer agrobiológicos s.a.s.) with doses dependent on the development of the leaves of the seedlings. the irrigation dose was approximately 100 l m3 of substrate, with daily irrigation. treatments and analyzed variables for each treatment depicted in table, 2100 seedlings were grown. twelve samples of each treatment were employed to made destructive observations at 3 perods: 43, 57, and 71 d after sowing. table 2. treatments and coding used in the experimental development. code treatment biochar amount added to the peat (% v/v) c100% control (peat, jiffy®) 0 p-cfs5% cholupa fruit shells 5 p-cfs 10% cholupa fruit shells 10 p-cfs 20% cholupa fruit shells 20 p-ch 5% coffee husks 5 p-ch 10% coffee husks 10 p-ch 20% coffee husks 20 p-rh 5% rice husks 5 p-rh 10% rice husks 10 p-rh 20% rice husks 20 p-rgw 5% residues of guamo wood 5 p-rgw 10% residues of guamo wood 10 p-rgw 20% residues of guamo wood 20 for each sampling, the chlorophyll index was obtained from the last developed true leaf using a portable chlorophyll meter (spad-502, konica minolta, inc., japan)). subsequently, the seedlings were washed down to the bare roots. the root length (cm) was then taken from the beginning of the main root to the length that marked the longest secondary root, the leaf number was counted, the stem length (cm) was measured from the base of the seedling to the height of the last developing leaf, and the basal diameter (mm) was measured 3 cm above the base of the seedling. the seedlings were dried at 75°c for 48 h and the root dry weight (g), leaf dry weight (g), stem dry weight (g), and total dry weight (g) were measured. statistical analysis the data were analyzed using the kolmogorov-smirnov normality test. the distribution of the evaluated variables was normal, then the measurement frequencies of the total dry mass to a histogram was adjusted by deciles, normalizing the area under the curve (equal to 1) to obtain the density function that was compared against a normal density function for the same sample mean and deviation. the homogeneity of variances was analyzed with levene’s test. subsequently, a factorial analysis of variance and the tukey’s multiple comparison test (α=0.05) were performed. results and discussion after 43 d the sample seedlings still had cotyledons, and at 57 d the plant roots had reached the bottom of the containers (16 cm deep). at 71 d seedling growth was evident by the development in both its length and diameter. on d 43 and d 57 there were no statistical differences between the treatments; and, therefore, the discussion of the results focused on the differences found for d 71. the morphological parameters for growth evaluation were obtained for the leaves, stem, and roots in each sampled seedling (fig. 3). according to the total dry matter, the inf luence of the type of biochar on the growth of the seedlings showed variations without exceeding the control treatment. however, the addition of 5% of the biochar derived from the cholupa fruit shells showed a superior effect among the four types of biochar (fig. 4), but at higher concentrations it has an opposite growth effect. the highest concentrations of coffee husk biochar did not generate inefficiency in seedling development. biochar derived from coffee husk contains most elements at adequate levels, with a neutral ph. however, according to the results of saturation extract analysis in soluble phase, the levels of zinc in the biochar were high. zinc in high concentrations is toxic to plants (you et al., 2021). the treatments with biochars derived from cholupa fruit shells, coffee husks, and rice husks did not differ from one another; their ph showed a tendency to be alkaline and could reduce the availability of minor mineral nutrients for the plants. 26 agron. colomb. 40(1) 2022 a aa aa aa a a aaa a dcbcdcdbcd ab dc abcdabcd f cd abca cf f abcde def bcdef ab ef abc a g cdef abcdabc g bcbcbccbcbc abcbc d ab a abc d r oo t l en gt h (c m ) peat-biochar mixture 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 18.0 20.0 22.0 a 71 d pc fs 2 0% pc fs 1 0% pc fs 5 % pc h 1 0% pc h 2 0% pc h 5 % prh 5 % prh 2 0% prg w 5 % prg w 2 0% prg w 1 0% prh 1 0% c 1 00 le af n um be r peat-biochar mixture 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 5.0 6.0 7.0 b 71 d pc fs 2 0% pc fs 1 0% pc fs 5 % pc h 1 0% pc h 2 0% pc h 5 % prh 5 % prh 2 0% prg w 5 % prg w 2 0% prg w 1 0% prh 1 0% c 1 00 s te m le ng th ( cm ) peat-biochar mixture 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 25.0 c 71 d pc fs 2 0% pc fs 1 0% pc fs 5 % pc h 1 0% pc h 2 0% pc h 5 % prh 5 % prh 2 0% prg w 5 % prg w 2 0% prg w 1 0% prh 1 0% c 1 00 s te m b as al d ia m et er ( m m ) peat-biochar mixture 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 3.5 4.5 4.0 5.0 d 71 d pc fs 2 0% pc fs 1 0% pc fs 5 % pc h 1 0% pc h 2 0% pc h 5 % prh 5 % prh 2 0% prg w 5 % prg w 2 0% prg w 1 0% prh 1 0% c 1 00 bc abc c bc abc c abcbc d bc ab a d to ta l d ry w ei gh t ( g) peat-biochar mixture 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 1.0 1.4 1.2 1.6 71 d pc fs 2 0% pc fs 1 0% pc fs 5 % pc h 1 0% pc h 2 0% pc h 5 % prh 5 % prh 2 0% prg w 5 % prg w 2 0% prg w 1 0% prh 1 0% c 1 00 figure 3. a) root length, b) leaf number, c) stem length, and d) stem basal diameter of granadilla seedlings grown on different peat-biochar mixtures at 71 d after sowing. significant differences (p<0.05) among treatments are indicated by different letters according to the tukey’s test. the vertical bars in each average indicate the standard error (n=12 seedlings). see codes of peat-biochar mixtures in table 2. figure 4. effect of thirteen treatments on dry matter of seedlings of granadilla at 71 d after sowing. significant differences (p<0.05) among treatments are indicated by different letters according to the tukey’s test. the vertical bars in each average indicate the standard error (n=12 seedlings). see codes of peat-biochar mixtures in table 2. according to santos et al. (2020), root growth depends on the electrical conductivity and ph of the substrate. figure 3a shows the effect of the type of biochar on root growth, whose vertical growth stops once the length equaled that of the container, although the development of dry matter of the plant continued. at 71 d, a positive effect on the length of the root was clear due to the biochars derived from rice and coffee husks that have medium levels of electrical conductivity, contrasting to those derived from cholupa fruit shells and guamo wood residues. the high concentration of biochar in the substrate had negative effects on the granadilla seedlings because of its effects on the plant dry matter. the concentration of 20% of the different types of biochar caused lower growth. in addition, the analysis of the saturation extract of the biochars showed that biochar derived from cholupa fruit shells and guamo wood residues contained excessive levels of potassium, chlorides, and sulfur. 27puentes-escobar, rodríguez-carlosama, and lópez: effect of biochar use as a substrate on granadilla (passiflora ligularis juss.) growth parameters chrysargyris et al. (2019) finds that biochar from wild bamboo and wood sieves at high levels (15 and 20%) negatively affects dry matter and root length of cabbage seedlings. however, at 71 d of the present study, the addition of biochar had positive effects on root length, without exceeding the root dry matter generated by the control treatment. the addition of 5% of biochar did not lead to an imbalance that would cause negative effects on the seedlings. the means by which seedling propagation is carried out is equivalent to one of the highest production costs, so this study was an approximation to the equivalences in which biochar can be used. the analysis of the leaf number and chlorophyll index in the granadilla seedlings indicated that the biochar derived from guamo wood residues was the substrate that generated the lowest leaf numbers. the lowest chlorophyll index in the three samplings was obtained from biochar derived from cholupa shells, and the best response was obtained from the coffee and rice husks. the effect of chlorophyll directly impacts plant growth, and it is related to the leaf area. likewise, chlorophyll levels are an indicator of the plant́ s ability to produce carbohydrates. the results regarding this parameter indicated that the biochar treatments derived from coffee and rice husks did not generate an imbalance in the substrate. according to analysis of the biochars, they have a lower sum of cations than those derived from guamo wood residues and cholupa shells that have cations in excess. cd bc ab aa abc abab c bc abc ab de c hl or op hy ll in de x (s p a d ) peat-biochar mixture 30.0 25.0 35.0 45.0 40.0 50.0 71 d pc fs 2 0% pc fs 1 0% pc fs 5 % pc h 1 0% pc h 2 0% pc h 5 % prh 5 % prh 2 0% prg w 5 % prg w 2 0% prg w 1 0% prh 1 0% c 1 00 figure 5. effect of thirteen treatments on chlorophyll index of seedlings of granadilla at 71 d after sowing. significant differences (p<0.05) among treatments are indicated by different letters according to the tukey’s test. the vertical bars in each average indicate the standard error (n=12 seedlings). see codes of peat-biochar mixtures in table 2. the results are presented by comparing the chlorophyll index and the leaf number in the three sampling moments. these results agree with the findings of chrysargyris et al. (2019), since the chlorophyll index (spad) in the cabbage seedlings is affected differently by the type and proportion of biochar with decreases often more pronounced at higher levels of biochar (15 and 20%). on the other hand, bommaraju (2016) finds that the substrate constituted by vermicompost and biochar from forest residues (50% biochar and 50% vermicompost) improves photosynthesis in coffee seedlings. conclusions this study showed the effect of the type and different concentrations of biochar as substrate on growth parameters of granadilla seedlings. the analysis of the type of biochar demonstrated that those from materials such as rice husk and coffee husk showed superior results on the growth of the plants, thus, showing that their effect on the substrate generated a positive impact at low concentrations.the biomass that had the greatest results for biochar production as a substrate is coffee husk. the results were also conclusive regarding the concentration of biochar in the substrate, where 5% had the greatest effectiveness, but they did not exceed the control treatment.the control treatment had the best result because the peat used is a substrate of natural origin specially conditioned for seedling propagation, implying that the high concentrations of biochar unbalanced the base conditions of the substrate. however, biochar has effects that should continue to be studied in combination with other organic substrates such as soil and coconut fiber. acknowledgments this study was supported by the government of huila and the ministerio de ciencia, tecnología e innovación de colombia and centro de desarrollo tecnológico de las pasif loras de colombia cepass in company with bioinsumos y pasif loras del macizo s.a.s. biopass. conflict of interest statement the authors declare that there are no conf licts of interest regarding the publication of this article. author’s contributions tcpe and arc formulated the evolution of overarching research aims; tcpe and arc carried out the field and laboratory experiments; tcpe wrote the original draft; arc and cal reviewed and edited the writing; cal did the visualization. all authors reviewed the manuscript. 28 agron. colomb. 40(1) 2022 literature cited agbna, g. h. d. a., ali, a. b., bashir, a. k., eltoum, f., & hassan, m. m. (2017). inf luence of biochar amendment on soil water characteristics and crop growth enhancement under salinity stress. international journal of engineering works, 4(4), 49–53. https://doi.org/10.5281/zenodo.555942 american public health association (apha). (2012). standard methods for the examination of water and wasterwater (22nd ed.). american public health association (apha), american water works association (awwa) and water environment federation (wef). http://www.standardmethods.org bommaraju, b. k. (2016). use of biochar and compost as substrate alternatives in coffee plant production. [msc dissertation, università di bologna italy]. università di bologna. chrysargyris, a., prasad, m., kavanagh, a., & tzortzakis, n. (2019). biochar type and ratio as a peat additive/partial peat replacement in growing media for cabbage seedling production. agronomy, 9(11), article 693. https://doi.org/10.3390/ agronomy9110693 cury, k. r., aguas, y. m., martínez, a. m., olivero, r. v., & chams, l. c. (2017). residuos agroindustriales su impacto, manejo y aprovechamiento. revista colombiana de ciencia animal-recia, 9(s1), 122–132. https://doi.org/10.24188/recia. v9.ns.2017.530 d e p a r t a m e n t o a d m i n i s t r a t i v o n a c i o n a l d e e s t a d í s t i c a (da n e). (2020, december 12). infor mación 2019. encuesta nacional agropecuaria (ena). https://w w w.dane. gov.co/i ndex .php/est ad ist ic a s-por-tema /a g ropec ua r io/ encuesta-nacional-agropecuaria-ena garrido, m. a. l. (2017). descomposición térmica y briquetado de residuos de espumas de poliuretano. [phd dissertation, alicante university]. universidad de alicante. http://hdl.handle. net/10045/65988 glaser, b., haumaier, l., guggenberger, g., & zech, w. (2001). the “terra preta” phenomenon: a model for sustainable agriculture in the humid tropics. naturwissenschaften, 88, 37–41. https:// doi.org/10.1007/s001140000193 gonzález, d. o. a. (2013). aprovechamiento de residuos agroindustriales para la producción de alimentos funcionales: una aproximación desde la nutrición animal. [undergraduate thesis, corporación universitaria lasallista]. repository unilasallista. http://repository.unilasallista.edu.co/dspace/ bitstream/10567/1032/1/aprovechamiento_residuos_agroindustriales_producci%c3%b3n_alimentos_funcionales.pdf;1 instituto geográfico agustín codazzi (igac). (2006). métodos analíticos del laboratorio de suelos (6th ed.). instituto geográfico agustín codazzi (igac). https://www.igac.gov.co/es/ catalogo/metodos-analiticos-del-laboratorio-de-suelos machado, s., awale, r., pritchett, l., & rhinhart, k. (2018). alkaline biochar amendment increased soil ph, carbon, and crop yield. crops & soils, 51(6), 38–39. https://doi.org/10.2134/ cs2018.51.0604 peñaranda, l. v. g., montenegro, s. p. g., & giraldo, p. a. a. (2017). aprovechamiento de residuos agroindustriales en colombia. revista de investigación agraria y ambiental, 8(2), 141–150. https://doi.org/10.22490/21456453.2040 ramírez, l. n. c., cristancho, s. l. c., & cleves-leguizamo, j. a. (2021). modelos de f luctuaciones de precios agrícolas: estudio comparativo de frutas tropicales frescas en colombia. revista de ciencias sociales, 27(extra 4), 197–212. rueda-ordóñez, y., & tannous, k. (2017). análisis cinético de la descomposición térmica de biomasas aplicando un esquema de reacciones paralelas independientes. uis ingenierías, 16(2), 119–128. https://doi.org/10.18273/revuin.v16n2-2017011 santos, l. e. r., meili, l., soletti, j. i., carvalho, s. h. v., ribeiro, l. m. o., duarte, j. l. s., & santos, r. (2020). impact of temperature on vacuum pyrolysis of syagrus coronata for biochar production. journal of material cycles and waste management, 22, 878–886. https://doi.org/10.1007/s10163-020-00978-8 smebye, a. b., magnus, s., schmidt, h. p., & cornelissen, g. (2017.) life-cycle assessment of biochar production systems in tropical rural areas: comparing f lame curtain kilns to other production methods. biomass and bioenergy, 101, 35–43. https://doi. org/10.1016/j.biombioe.2017.04.001 stadler-kaulich, n., & perteguer, h. a. (2018). más allá de la agroforestería. el biocarbón activado y la madera rameal fragmentada: utilización y preparación en mollesnejta. acta nova, 8(4), 572–592. vargas, y. a. c., & pérez, l. i. p. (2018). aprovechamiento de residuos agroindustriales en el mejoramiento de la calidad del ambiente. revista facultad de ciencias básicas, 14(1), 59–72. https://doi. org/10.18359/rfcb.3108 you, y., wang, l., ju, c., wang, g., ma, f., wang, y., & yang, d. (2021). effects of arbuscular mycorrhizal fungi on the growth and toxic element uptake of phragmites australis (cav.) trin. ex steud under zinc/cadmium stress. ecotoxicology and environmental safety, 213, article 112023. https://doi.org/10.1016/j. ecoenv.2021.112023 zhang, q., song, y., wu, z., yan, x., gunina, a., kuzyakov, y., & xiong, z. (2020). effects of six-year biochar amendment on soil aggregation, crop growth, and nitrogen and phosphorus use efficiencies in a rice-wheat rotation. journal of cleaner production, 242(1), article 118435. https://doi.org/10.1016/j. jclepro.2019.118435 https://doi.org/10.5281/zenodo.555942 http://www.standardmethods.org https://doi.org/10.3390/agronomy9110693 https://doi.org/10.3390/agronomy9110693 https://doi.org/10.24188/recia.v9.ns.2017.530 https://doi.org/10.24188/recia.v9.ns.2017.530 https://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/agropecuario/encuesta-nacional-agropecuaria-ena https://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/agropecuario/encuesta-nacional-agropecuaria-ena https://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/agropecuario/encuesta-nacional-agropecuaria-ena http://hdl.handle.net/10045/65988 http://hdl.handle.net/10045/65988 https://doi.org/10.1007/s001140000193 https://doi.org/10.1007/s001140000193 http://repository.unilasallista.edu.co/dspace/bitstream/10567/1032/1/aprovechamiento_residuos_agroindustriales_producci%c3%b3n_alimentos_funcionales.pdf;1 http://repository.unilasallista.edu.co/dspace/bitstream/10567/1032/1/aprovechamiento_residuos_agroindustriales_producci%c3%b3n_alimentos_funcionales.pdf;1 http://repository.unilasallista.edu.co/dspace/bitstream/10567/1032/1/aprovechamiento_residuos_agroindustriales_producci%c3%b3n_alimentos_funcionales.pdf;1 https://www.igac.gov.co/es/catalogo/metodos-analiticos-del-laboratorio-de-suelos https://www.igac.gov.co/es/catalogo/metodos-analiticos-del-laboratorio-de-suelos https://doi.org/10.2134/cs2018.51.0604 https://doi.org/10.2134/cs2018.51.0604 https://doi.org/10.22490/21456453.2040 https://doi.org/10.18273/revuin.v16n2-2017011 https://doi.org/10.1007/s10163-020-00978-8 https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2017.04.001 https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2017.04.001 https://doi.org/10.18359/rfcb.3108 https://doi.org/10.18359/rfcb.3108 https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112023 https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112023 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118435 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118435 <i>empowerment and associative process of rural women: a case study of rural areas in bogotá and cundinamarca, colombia</i> received for publication: 09 august, 2017. accepted for publication: 30 july, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.66927 1 universidad nacional de colombia, sede bogotá, facultad de medicina, departamento de nutrición humana. 2 universidad nacional de colombia, sede bogotá, facultad de ciencias agrarias, departamento de agronomía. * corresponding author: sedelcastillom@unal.edu.co agronomía colombiana 36(2), 158-165, 2018 empowerment and associative process of rural women: a case study of rural areas in bogotá and cundinamarca, colombia empoderamiento y asociatividad de las mujeres campesinas: un caso de estudio en áreas rurales en bogotá y cundinamarca, colombia eliana suárez1, teresa mosquera2, and sara del castillo1* abstract resumen there are no formal female food production organizations in the municipalities of sibate, sopo or sumapaz (bogotá rural area). additionally, in the organizations in which women participate, they usually do not hold a decision-making position, which inhibits economic and social development despite the fact that women play an important role in the entire food system (production, preparation, consumption and food utilization). the aim of this research was to characterize the empowerment of rural women as a consequence of associative processes that contribute to food and nutrition security using the “descriptive case” qualitative research methodology. the main results indicated that, even though the participation of women in associative processes promotes decision-making, access to agricultural inputs, technical assistance and economic autonomy, there are still inequalities and inequities between men and women. for these reasons, it is necessary to strengthen associative processes with a cross-cutting gender approach and provide space for participation where both women and men analyze and question traditional roles in the household in order to transform inequity gaps and, therefore, contribute to food and nutrition security. en los municipios de sibaté, sopó y sumapaz (bogotá rural), no existen organizaciones de mujeres productoras de alimentos legalmente constituidas, y en las organizaciones en las que ellas participan, usualmente no ocupan cargos directivos. esta situación va en contra del desarrollo económico y social, puesto que las mujeres ejercen un rol relevante en todo el sistema alimentario (producción, preparación, consumo y aprovechamiento biológico de alimentos). por ello, la presente investigación tuvo como objetivo caracterizar los procesos de empoderamiento desde la asociatividad de las mujeres campesinas como una contribución al logro de la seguridad alimentaria y nutricional, mediante una metodología de investigación cualitativa de “casos descriptivos”. los principales resultados indican que, si bien la participación de las mujeres en los procesos asociativos ha promovido en ellas la toma de decisiones, el acceso a insumos agrícolas, asistencia técnica y autonomía económica, aún persisten desigualdades e inequidades entre hombres y mujeres. por esta razón se hace necesario fortalecer los procesos asociativos mediante un enfoque de género transversal, donde se brinden espacios de participación para que juntos, mujeres y hombres analicen y cuestionen los roles tradicionales en el hogar con el fin de transformar las brechas de inequidad y así contribuir a la seguridad alimentaria y nutricional.  key words: farmers organizations, household food security, rural development, woman. palabras clave: organizaciones campesinas, seguridad alimentaria del hogar, desarrollo rural, mujer. rate for women is 52%, seven percent higher than for men (pnud, 2015). therefore, inequity and inequality are still present domestically. rural women have traditionally been in charge of household tasks, which include feeding, cleaning, taking care of and educating children, and taking care of the elderly and sick relatives. additionally, they have done other activities related to the entire agri-food system, which range from caring for natural resources and animals for householdconsumption to seed protection, planting, harvesting, introduction an evaluation of the millennium development goals for colombia (pnud, 2015) indicates that, although women participate more at the decision-making levels and have achieved a reduction of inequity gaps in the labor market in the last 20 years, inequity still exists. in 2014, men occupied 77% of the congressional seats in the republic of colombia. in the realm of labor, there were salary differences of about 20% between the genders. this situation is possibly associated with the fact that the informal work http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.66927 159suárez, mosquera, and del castillo: empowerment and associative process of rural women: a case study of rural areas in bogotá and cundinamarca, colombia commercialization, preparation, consumption and biological use of food (osan colombia, 2015; suárez and del castillo, 2016). daily, rural women are in charge of activities that require a lot of time and dedication, without any kind of economic remuneration or, in many cases, without any recognition of their contribution to food and nutrition security (fns) and to the economic and social development of their country and region (suárez and del castillo, 2016). rural women suffer double discrimination: first because they are women and second because they are rural (osan colombia, 2015). estimating the precise number of rural inhabitants in colombia and conceptualizing that number is very difficult because the term “rural inhabitant” does not appear in the national census; instead the category “the remainder” population is used (pnud, 2011). furthermore, in colombia, the term “rural inhabitant” is not ref lected in agricultural policies and does not appear in the current national agricultural census of 2014, wherein they are classified as “producers of the countryside”. nevertheless, this concept is considered a cultural category and a reference of self-recognition by a large part of the colombian rural population (universidad del rosario, 2016). in spite of the important work that women do contributing to food and nutrition security, especially in the production and processing of food products, there are currently no formal female organizations in this area according to the agriculture and economic development secretaries of the municipalities of sibate, sopo and location 20 of bogota (sumapaz). in the organizations that women participate in, they usually do not hold decision-making positions, a situation that could lead to less access to technical assistance, agricultural inputs, technology, land, commercialization chains and credits for rural women (suárez and del castillo, 2016). the national agricultural and livestock census of 2014 indicates that, in spite of the fact that colombian men and women have the same illiteracy level (12%) and that more women attend schools in rural areas, land and services continue to be handled by men at a greater proportion (dane, 2014). this situation, along with a lack of knowledge and/or an underestimation of women’s role in communities, goes against local development, food production, local value chain strengthening, equity and fns. as was pointed out at the international conference on nutrition held in rome in 1992, “women and formally constituted women’s food production organizations are often more effective, efficient and essential to improve household food security” (fao, 1992). it has been shown that, if the role of women is strengthened, and activities that significantly increase their productivity are prioritized, hunger and malnutrition will be reduced and livelihoods will improve. this benefits not only women, but also the entire population (fao, 2014). colombia has a broad normative compendium in relation to gender equity and protection of women’s rights, which fosters non-discrimination and elimination of all forms of gender-based violence. this compendium promotes the strengthening and conformation of women’s organizations, wage equity and employment quality, support and financing of women’s productive projects and/or initiatives and implementation of municipal policies for rural women, among other things (alcaldía municipal de sibaté, 2016; alcaldía municipal de sopó, 2016). however, despite these initiatives, it is necessary to continue strengthening women in order to make their role and organizational strategies more visible in order to reduce poverty and inequity, as well as to contribute to improved health and nutrition of their families and community. accordingly, this research used the following concepts as the starting point: • the concept of “the empowerment of women”, which has been pursued since the third world conference on women held in nairobi in 1985, is a process of acknowledgment and extension of the control of women over themselves and their environment, in the personal, social, political, economic and cultural spheres (padem, 2004). • the concept of “associative process for work”, coined by authors such as (haeringer et al., 1997), refers to the capacity that social actors have to solve individual and collective problems and needs by working with a principle different from that of the market economy. it is based on solidarity, reciprocity and democratic participation for the development of objectives and rules of internal order, where the big difference between the associative process and companies is the production of goods and services. for companies, the good or service generates the social bond, while for the associative process, the social bond generates the good or service (maldovan and dzembrowski, 2009). finally, the observatory of sovereignty and food and nutrition security of the universidad nacional de colombia (obssan un) states that fns is “the right of all people to access the food they need in a timely and permanent manner in adequate quantities and quality for their consumption and biological utilization, guaranteeing them a 160 agron. colomb. 36(2) 2018 state of nutrition, health and well-being, which contributes to human development and allows them to be fulfilled and happy” (obssan un, 2010). the concept from obssan un points out that the fns in colombia not only depends on food and nutritional factors, but also on environmental, social, economic, political and cultural factors. aspects such as educational level, distribution of tasks within households, economic autonomy and empowerment of rural women play a fundamental role in the progressive achievement of the human right to food. these aspects also contribute to attaining other human rights and, consequently, the economic and social development of the country. in this context, the present research aimed to characterize the processes of empowerment in rural women’s associations as a possible contribution to the fns of their families and their community. materials and methods this research was based on a qualitative research methodology called “descriptive case” and was developed according to the methodology of yin (2009). this methodology is defined as empirical research that investigates a contemporary phenomenon in depth within its real context, especially when the limits between the phenomenon and the context are not apparent. this same author pointed out that the descriptive case research tries to describe what happens in a particular case, facing a technically distinctive situation in which there will be many more variables of interest than the observational points (yin, 2009). selection of case studies the selection of the case studies was performed hand in hand with the ministry of agriculture of the municipality of sibate, the secretary of economic development of the municipality of sopo, and the nazareth hospital in the sumapaz location, who helped contact the leaders of 19 rural organizations in territories that produce and/or process food. subsequently, the three organizations with the largest number of female members were selected from these 19 organizations for this research: • the municipal association of rural users from sibate (amuc sibate) • the municipal association of rural users from sopo (amuc sopo) • the rural producer network of life and peace of sumapaz. these cases were selected because of their homogeneity since sibate, sopo and sumapaz are located in cundinamarca, a province in the colombian andean region that is very close to the urban area of bogota. the studied municipalities have a large rural area, a strong agricultural tradition and vocation, and an economy based on agriculture and livestock, where they grow and process cold weather foods such as vegetables and dairy. data collection instrument an operational gender survey from emory university and the united nations entity for gender equality and the empowerment of women (un women) was used for the data collection. this survey was previously translated into spanish, validated and adapted for colombia by the world food program (wfp) and the universidad nacional de colombia for the study: “evaluation of the effect of marketing interventions for women on economic empowerment and risk of intimate partner violence” (pma and universidad nacional de colombia, 2016). this instrument was adapted to the research objective and the context of the rural population of the municipalities of sibate, sopo and the rural area of bogota. the final survey was composed of 201 questions, grouped into six chapters, which included questions on demographic characterization, economic income and livelihood, associative process, role in decision-making at the associative and family levels, norms and gender attitudes, financial empowerment and coercion. field operational scheme the data were collected during household visits with women from the selected organizations during the months of july, august and september, 2016. the collected data were then systematized and analyzed. the following table shows the number of women surveyed in each organization (tab. 1). table 1. organizations selected for the study, with the name of the organizations, their acronyms, municipality where they are located, and the number of women interviewed. name of rural organizations acronym municipality number of women interviewed municipal association of rural users from sibate amuc sibate 9 municipal association of rural users from sopo amuc sopo 8 sumapaz rural network producer of life and peace 9 total 26 161suárez, mosquera, and del castillo: empowerment and associative process of rural women: a case study of rural areas in bogotá and cundinamarca, colombia analysis plan the information obtained in the surveys was classified by food producing and processing organization in order to organize the three case studies. then, following the methodology of yin (2009), a consistency matrix between the proposed objective and the obtained information was created, which determined the categories of interest for the analysis and discussion presented in this document. results and discussion first, each of the selected cases and the common socioeconomic characteristics in the three cases were generally described. then, the processes of empowerment from the associative perspective and the empowerment of the rural women and their relationship with food and nutrition security were analyzed. case of the municipal association of rural users from sibate amuc sibate amuc sibate is a non-profit, autonomous and independent association with more than 17 years of experience and with a legal organizational structure since 1997. amuc sibate is a democratic association; it has a board of directors that is responsible for representing the opinions of its members and making decisions on their behalf (cámara de comercio de bogota, 2015a). it currently has 16 active members (ten women, six men), whose main activity is the production and commercialization of food such as peas, potatoes, strawberries, carrots, vegetables, blackberries, honey, eggs, curds, and minor species, among others. they also process items such as cheese, curds, desserts, arepas and envueltos, among others. for the last two years, the association has been able to promote and make these products visible in the monthly farmer’s markets that are held in the municipality. women from the association have been registered for more than a year, and they joined after being summoned by relatives, friends and the municipal government. motivated by meeting new friends, these women leave their homes in order to get some time for themselves. currently, two of them are part of the association’s board of directors. the majority pointed out that they participate by attending meetings and selling their products in the farmer’s markets, a situation that makes them feel satisfied with the way in which decisions are made within the association. case of the municipal association of rural users from sopo amuc sopo amuc sopo is a formally constituted association, registered with the chamber of commerce in 2015; however, it has been operating since 1972. it is composed of rural farmers from the municipality in a collective and voluntary manner, under a democratic and non-profit model that promotes cooperation and commitment for their enrollment in productive and agro-industrial projects (cámara de comercio de bogotá, 2015b). it currently has 21 active members, of which ten are women and eleven are men. thanks to their resources and support from the departmental association of rural users (aduc) and the mayoralty, they receive technical assistance, plots on loan for crops, and resources on loan, such as tents, tables and transport. altogether, this helps them participate in the farmer’s markets of the municipality on a fortnightly basis, a space where the rural economy is promoted and made visible, from production to the final consumer, with conditions of quality, safety and fair prices. this is how rural women began to formally join amuc sopo two years ago, with ideas such as leaving home, learning more about the management of home gardens, having greater access to technical assistance, obtaining their own economic resources, being self-employed and supporting the household economy and expanding their social circle. this occurred after they were invited by their relatives and friends, the municipal agricultural technical assistance unit (umata), aduc and the municipality of sopo. in terms of the experience of this organization, only three out of the eight women interviewed have been chosen to occupy a leadership position in this association. one of them currently has the position of auditor. moreover, when she was asked about how satisfied they felt about the decision-making role in the association’s processes, half of the women interviewed said they felt unsatisfied because they did not make decisions within the association, as opposed to the men in the association amuc sopo. case of the rural network producer of life and peace of sumapaz the rural network producer of life and peace of sumapaz is an organization of small producers from nazareth and betania, two villages of sumapaz, called the 20th location of bogota. it is a 100% rural territory that was created by the community after a process of participation 162 agron. colomb. 36(2) 2018 and training at three levels of the “rural school of managing leaders in sovereignty and food and nutrition security”. an initiative that was led by the observatory of sovereignty and food and nutrition security of the universidad nacional de colombia (obssan un), whose main objective was to strengthen the social fabric and community empowerment processes as a contribution to food sovereignty and fns. the school provided theoretical and practical components, where both teachers and the community had interdisciplinary spaces to learn, debate and build on topics such as planning, participatory management, project formulation and management, the right to food and food sovereignty among others. these topics made possible to strengthen community participation and organization and, as mentioned above, to create the rural network of producer of life and peace of sumapaz. the members of this network have formulated and are implementing productive projects that make the local economy dynamic and contribute to the improvement of fns in the territory as a consequence of technical assistance, input delivery and constant support from the universidad nacional de colombia and the nazareth hospital. in addition, the institutional support has been crucial in defining the structure and the formal and informal rules that govern the organization’s behavior and consolidation. unlike the cases of sibate and sopo, this association is informal, which means that it does not adhere to government regulations. beyond attending workshops, meetings and farmer’s markets, the nine surveyed women said that they actively participate by giving their ideas and opinions, listening to others, making decisions and fulfilling assigned tasks. in addition, they stated that they have applied the acquired knowledge by making food trade and designing and implementing productive projects mainly related to boilers, swine production, and family gardens. socioeconomic characteristics of rural women surveyed in the municipalities of sibate, sopo and sumapaz in the three case studies, the ages of the interviewed women ranged from 23 to 75. their educational level was low since more than half of them did not manage to finish high school. their household composition, on average, included four people, and the great majority of the women were married or living in a common law union. the women were mainly engaged in housework tasks, caring for children and grandchildren, and, in some cases, field work, taking care of and breeding farm animals such as chickens, hens, pigs, and rabbits. they also took care of crops and home gardens and produced and sold cheese, curds, arepas, envueltos and desserts, among other products. in fact, these women spent more than 18 h a day on average on these kinds of activities, while their husbands or domestic partners devoted themselves mainly to farm work, jobs and livestock. for the commercialization of their products, the women must leave their farms and villages and transport their products to the main plaza on the days that the farmer’s markets are held. in that space, they sell their food directly to the final consumer in small units of measurement such as pounds, liters and pieces since the quantities of food they can transport themselves is limited. besides, they often do not have fresh and ready to sell products. when inquiring about the prices of the products, the women surveyed stated that they are set by the women themselves, the men of the association and, in some cases, by their husbands. however, when the women were asked if they knew the total cost of food production, either fresh or processed, 100% of the women of the three study cases declared that they did not know. additionally, when asked what elements they would consider when establishing the total cost of production, the women did not consider important expenses such as their time, work, land leasing, transportation and public services. they only mentioned the seeds and inputs they acquired outside the household, a factor that harms the economy of their households. empowerment of rural women from the associative process the participation of women in these three associations is incipient since only seven out of the 26 interviewed women stated that they hold positions within the board of directors of these associations. however, the vast majority of the women from the three studied cases declared that the associations presented an opportunity for them to outsource their products, expand their market, make food trades, and allocate a significant percentage of food for household consumption. they also stated that the associative process has allowed them to participate in areas where traditionally only men had access, such as technical assistance, agricultural inputs, financing of productive projects and access to training. this participation has strengthened food production, enabled them to receive their own income and given them the autonomy to freely decide how to spend it. 163suárez, mosquera, and del castillo: empowerment and associative process of rural women: a case study of rural areas in bogotá and cundinamarca, colombia this is a situation that favors the fns, as quisumbing et al. (1995) indicate. the results of this research also indicate that the associative process has also allowed rural women to strengthen abilities they had failed to develop at an individual level, such as cooperation, solidarity, teamwork, leadership, decision making, and economic autonomy, and provided opportunities to be outside their household, free time, chances to meet women in similar situations and the ability to be independent, among other benefits. in this way, the associative process has become a possible protective factor of the fns of families and their community. this is ref lected in the following testimony of one of the female members of the rural network of sumapaz: “belonging to the network...has allowed us not only to strengthen personal skills such as public speaking and expressing ideas, but has enabled us to acquire knowledge on food and nutrition. we have learned how to identify territorial problems and how we can create solutions to our problems by working as a team and knowing our skills, rights and duties. participating in the network has also allowed us to meet neighbors and friends, and, thanks to farmer’s markets, we have gotten the opportunity to visit important places such as the universidad nacional”. these results agree with authors such as zimmerman (1999), who states that empowerment is a construct in which strengths and individual competences and collective action are combined to improve the quality of life in a community. authors such as vázquez et al. (2002) have stated that “empowerment can contribute to improving the lives of women, especially rural women, since not only their personal development is emphasized, but also the structures and forces that marginalize, oppress women and put them at a disadvantage compared to men are transformed” (vázquez et al., 2002). however, it should be noted that, although the majority of women in all three cases acknowledged the fact that the associative process has promoted individual, economic and organizational empowerment, it is currently still very uncommon for them to make major decisions within these three associations since men continue to occupy the highest positions on the boards of directors of each association. additionally, for the fsn, this study revealed that the women in these three cases continue to experience conditions of disadvantage and inequality since, in a typical day, they are the ones who participate in the whole agri-food chain, guarding seeds, sowing, harvesting, raising animals, milking animals, and processing and/or transforming food; at home, they are responsible for cleaning and keeping things in order; at the food level, they are responsible for selecting, storing, conserving, preparing, distributing, and serving food, making sure all family members have eaten. also, they are always monitoring food quality and safety. on a typical day, they are also in charge of the medical care for the whole family; they supervise school activities and homework for their children and grandchildren and take care of the elderly and sick in their household. the rural female members of amuc sibate, amuc sopo and the rural network producer of life and peace of sumapaz carry out these tasks daily without the help of their domestic partners or the other members of the household, except in some case when their daughters provide support. hence, this research revealed that the participation of women in these rural associations has encouraged empowerment processes, but, at the same time, has generated an additional workload for them. these women spend more than 18 h per day dedicated to their homes and families, producing and processing food, as well as participating in meetings, training, farmer’s markets and other activities programmed by their association. this situation can be compared with the results of the last national survey on time use (dane, 2017), which showed that colombian rural women over ten years old devote on average 7 h and 52 min a day to unpaid tasks in their home and other households, whereas men spend 4 h and 50 min on the same type of activities. in addition, this research led to the conclusion that the increase in the workload of rural women was the result of women not being able to acknowledge, visualize and identify their work. they have not been able to distribute workloads within the household since the vast majority of these women affirmed in the survey that “it is worse for a woman to leave her children than for a man”, that “the most important role of women is to take care of their home and cook for their families”, and that “tasks such as changing diapers, and bathing and feeding children are the sole responsibility of women”. although these associations promote individual and collective empowerment, in terms of decision-making, leadership, learning, and mainly economic autonomy, there is still a need to strengthen the associative processes through a cross-cutting gender approach that goes beyond using women as a tool. it is necessary to create spaces where men, 164 agron. colomb. 36(2) 2018 women, young people, boys and girls question the traditional roles within the household, to create a shared vision of these roles, and to generate spaces where thoughts on the inequality and inequity between men and women can be transformed. as indicated by organizations such as the international food policy research institute (ifpri) and the wfp (pma, 2015), empowering women is not only a process by which women acquire the ability to choose, access to power, possibilities, control and autonomy in their own lives, but actually achieve it. women must not only have the same skills, access to resources and opportunities as men, but also the necessary autonomy to experience those rights and opportunities in order to choose and make decisions about their own rights as members of society (pma, 2015). empowerment depends not only on women, but also on their environment and the possibilities for transformation in the personal, social, legal, cultural and economic spheres (padem, 2014). conclusions the female members of amuc sibate, amuc sopo and the rural network producer of life and peace of sumapaz recognize that, little by little, their participation in these associations has promoted economic autonomy and the strengthening of their abilities and decision-making skills. these achievements are the result of technical assistance, agricultural inputs, training and productive projects that have been provided to them. the results indicate that empowerment and the associative process of rural women can contribute to improving the fns of their families and their communities. indeed, when household income, technical assistance and food production for household-consumption increase, women are encouraged to make the right decisions regarding food, health and nutrition for all household members. nevertheless, these associative processes could also increase the workload of women. in the studied cases, the women not only dedicated several hours of the day to reproductive and domestic work that has historically and culturally been assigned to them, but they also devoted many hours of the day to fulfilling their commitments to the associations, for instance participation in meetings, workshops, and food production, processing and commercialization. despite the fact that the associative processes in the three organizations have promoted individual and collective empowerment, government entities must take action to strengthen the cross-cutting gender approach. these actions should not only provide rural women with physical and economic resources to work in food production and processing, but they should also offer spaces for men, women, young people and children to question the roles within the household, to recognize the important role of women, to learn to distribute burdens within the household and to transform inequity and inequality. acknowledgments we are grateful to the rural women of amuc sopo, amuc sibate and the rural network producer of life and peace of sumapaz, who improved the food and nutrition security of their families and their communities in spite of several social, economic and cultural barriers that they face daily in our country. we are also grateful to the universidad nacional de colombia, especially the team from the project “calidad nutricional y seguridad alimentaria para los escolares y sus familias en bogotá y cundinamarca” which is part of the project “corredor tecnológico derivado ii”. we acknowledge the support and funding from the school of medicine of the universidad nacional de colombia through the call for translational research 2016. literature cited alcaldía municipal de sibaté. 2016. plan de desarrollo “motivos para creer y avanzar 2016-2019”. sibaté, colombia. alcaldía municipal de sopó. 2016. plan de desarrollo “seguridad y prosperidad 2016-2019”. sopó, colombia. cámara de comercio de bogotá. 2015. certificado de existencia y representación legal amuc sibaté. cámara de comercio de bogotá. 2015. certificado de existencia y representación legal amuc sopó. dane (departamento administrativo nacional de estadística). 2014. censo nacional agropecuario, bogotá. dane (departamento administrativo nacional de estadística). 2017. encuesta nacional de uso del tiempo (enut) 20162017, colombia. fao (organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación). 2014. agricultura familiar en américa latina y el caribe: recomendaciones de política, santiago de chile. fao (organización de las naciones unidas para la agricultura y la alimentación). 1992. conferencia internacional sobre nutrición. declaración mundial sobre nutrición y plan de acción, rome. haeringer, p., j. laville, and r. sainsaulieu. 1997. penser l’association, du projet au fonctionnement. laville, sainsaulieu, sociologie de l’association. des organisations à l’épreuve du changement social, desclée de brouwer, paris. maldovan, j. and n. dzembrowski. 2009. asociatividad para el trabajo: una conceptualización de sus dimensiones. revista margen 55, 1-9. 165suárez, mosquera, and del castillo: empowerment and associative process of rural women: a case study of rural areas in bogotá and cundinamarca, colombia obssan un. 2010. cinco años de trayectoria, ref lexiones 2005 -2010 (universidad). universidad nacional de colombia; bogota. osan colombia (observatorio de seguridad alimentaria y nutricional de colombia). 2015. boletín 1: las mujeres rurales y la agricultura familiar, colombia. padem. 2014. empoderamiento de las comunidades indígenas y campesinas. una propuesta para la democratización de los municipios rurales. la paz. pm a. 2015. pol ít ica en mater ia de género pa ra 2015 -2020. url: https://w w w.wfp.org/content/2015-wfp-genderpolicy-2015-2020-0 (accessed july 2017). pma and universidad nacional de colombia. 2016. evaluation of the effect of marketing interventions for women on economic empowerment and risk of intimate partner violence. clinical trial. url: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/nct03210454 (accessed july 2017). pnud. 2011. colombia rural razones para la esperanza. informe nacional de desarrollo humano 2011. programa de las naciones unidas para el desarrollo, bogota. pnud. 2015. objetivos de desarrollo del milenio informe 2015. naciones unidas, new york. quisumbing, a.r., l.r. brown, h.s. feldstein, l.j. haddad, and c. peña. 1995. women: the key to food security. food policy report: the international food policy research institute; washington d.c. suarez, e. and s. del castillo. 2016. el empoderamiento de la mujer campesina como contribución al logro de la seguridad alimentaria y nutricional: caso bogotá rural y cundinamarca. universidad nacional de colombia, bogota. universidad del rosario. 2016. ¿quiénes son los campesinos hoy? universidad ciencia y desarrollo, fascículo 3. universidad del rosario, bogota. vázquez, e., e. tuñón, e. zapata, and r. ajíús. 2002. procesos de empoderamiento entre mujeres productoras en tabasco. rev. mex. sociol. 4, 85-124. yin, r.k. 2009. case study research: design and methods. 4th ed. sage, thousand oaks, usa. zimmerman, m. 1999. citizen participation, perceived control, and psychological empowerment. am. j. community psycho. 16(5), 725-750. https://www.wfp.org/content/2015-wfp-genderpolicy-2015-2020-0 https://www.wfp.org/content/2015-wfp-genderpolicy-2015-2020-0 https://clinicaltrials.gov/ct2/show/nct03210454 impact of soil use on aggregate stability and its relationship with soil organic carbon at two different altitudes in the colombian andes received for publication: 30 january, 2019. accepted for publication: 5 december, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.77601 1 grupo de investigación ambiente y vida, facultad de ciencias agrarias y del ambiente, universidad francisco de paula santander ufps, cucuta (colombia). * corresponding author: ibonnegeanethvb@ufps.edu.co agronomía colombiana 37(3), 263-273, 2019 abstract resumen �e stability of soil aggregates depends on the organic matter, and the soil use and management can a�ect the soil organic matter (som) content. �erefore, it is necessary to know the relationship between aggregate stability and the content of som in di�erent types of soil use at two di�erent altitudes of the colombian andes. �is study examined the conditions of soil aggregate stability expressed as a distribution of the size classes of stable aggregates (sa) and of the mean weighted diameter of the stable aggregates (mwd). to correlate these characteristics with the soil organic carbon (oc), we measured the particulate organic matter pool (poc), the oc associated with the mineral organic matter pool (hoc), the total organic carbon content (toc), and the humi�cation rate (hr). soils were sampled at two altitudes: 1) humic dystrudepts in a cold tropical climate (cc) with three plots: tropical mountain rainforest, pastures, and crops; 2) fluvaquentic dystrudepts in a warm tropical climate (wc) with three plots: tropical rainforest, an association of oil palm and pastures, and irrigated rice. soils were sampled at three depths: 0-5, 5-10 and 10-20 cm. �e physical proper ties, mineral particle size distribution, and bulk density were measured. �e content of sa with size>2.36 mm was higher in the cc soil (51.48%) than in the wc soil (9.23%). �e sa with size 1.18-2.36 mm was also higher in the cc soil (7.78%) than in the wc soil (0.62%). �e sa with size 0.60-1.18 mm resulted indi�erent. �e sa with size between 0.30 and 0.60 mm were higher in the wc soil (13.95%) than in the cc soil (4.67%). �e sa<0.30 mm was higher in the wc soil (72.56%) than in the cc soil (32.15%). it was observed that mwd and the sa>2.36 mm increased linearly with a higher poc, but decreased linearly with a higher hr. for the sa<0.30 mm, a linear decrease was observed at a higher poc, while it increased at a higher hr. la estabilidad de agregados del suelo depende de la materia orgánica y el uso y manejo del suelo puede afectar el contenido de materia orgánica (mos) del mismo. por lo tanto, es necesario conocer la relación entre la estabilidad de agregados y el contenido de mos en diferentes tipos de uso del suelo a diferentes altitudes en los andes de colombia. el presente estudio examinó las condiciones de estabilidad de agregados del suelo expresados como una distribución por tamaño de las clases de agregados estables (ae) y el diámetro medio ponderado (dmp) de agregados estables. para relacionar estas características con el contenido de carbono orgánico del suelo (co), se midieron la materia orgánica particulada (cop), el co asociado con la materia orgánica mineral (com), el contenido total de carbono orgánico (cot) y el índice de humi�cación (ih). se realizaron muestreos de dos suelos de pisos altitudinales diferentes: 1) un humic dystrudepts en clima frío (cf) con tres lotes: bosque en clima cálido (cc) con tres lotes: bosque natural, palma de aceite asociada con pastura y arroz con riego. se muestreo el suelo a tres profundidades: 0 a 5, 5 a 10, y 10 a 20 cm. se midieron las propiedades físicas, distribución por tamaño de la partícula mineral y densidad aparente. el contenido de ae con tamaño >2.36 mm fue mayor en el suelo de clima frío (51.48%) que en el de clima cálido (9.23%). los ae de tamaño 1.18 a 2.36 mm fueron también mayores en clima frío (7.78%) que en clima cálido (0.62%). los ae de tamaño 0.60 a 1.18 mm resultaron indiferentes. los ae de tamaño entre 0.30 y 0.60 mm presentaron un contenido más alto en el suelo de clima cálido (13.95%) en comparación al de clima frío (4.67%). los ae<0.30 mm fueron mayores en clima cálido (72.56%) con respecto al clima frío (32.15%). se observó que el dmp y los ae>2.36 mm aumentaron linealmente con el contenido de cop más alto, pero disminuyeron linealmente con un ih más alto. para los ae<0.30 mm se observa una disminución lineal a mayor cop, mientras que este aumenta a un ih más alto. key words: soil degradation, soil structure, organic matter, agriculture. palabras clave: degradación del suelo, estructura del suelo, materia orgánica, agricultura. impact of soil use on aggregate stability and its relationship with soil organic carbon at two different altitudes in the colombian andes impacto del uso del suelo sobre la estabilidad de agregados y su relación con el carbono orgánico en dos pisos altitudinales en los andes de colombia efraín francisco visconti-moreno1 and ibonne geaneth valenzuela-balcázar1* http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n3.77601 264 agron. colomb. 37(3) 2019 introduction the norte de santander province is located in the northeastern area of colombia, on the eastern ramification of the andes range. this province is characterized by strong altitudinal variations (approximately from 50 to 4000 m a.s.l.). the variations in landscape configuration and changes in the vegetation modify its tropical weather (igac, 2006a). food production is one of the most important socioeconomic activities in this region. for this reason, it is essential to acknowledge that the soil use is adapted to each particular biophysical condition in terms of the altitude. the zones of the region with cold and warm climate represent the areas with the most intense agricultural land use. this fact has generated soil degradation problems, such as compaction or erosion (igac, 2006a), which may be related to the soil’s physical properties, in particular, to its structure and its aggregates stability (pla, 2010). soil aggregates are the product of a complex physical-chemical and biological aggregation process, in which various factors such as climate, soil use, plants, and soil properties interact (bronick and lal, 2005). among the soil properties that determine directly the aggregation and its stability, the texture, total organic carbon, microbiological activity, soil fauna and inorganic cementing agents (exchangeable ca and oxyhydroxides) stand out (six et al., 2004). according to oades (1984), macroaggregation is controlled by management in soils where organic matter is the major binding agent. in general, the numbers of macroaggregates (>0.250 mm) can increase by the addition of decomposable organic materials. the best distribution of organic materials and mix with inorganic colloids occur through the root systems, particularly the fine, bushy and extensive root systems of grasses. however, in intensively disturbed soil or with lack of root growth, the opposite effect may be observed. changes in soil use, from natural forest to agricultural use, frequently generate modifications in the soil organic carbon content. this affects the aggregates and soil stability directly, which leads to soil productivity loss (sena et al., 2017). according to lozano et al. (1997), the soil structure and stability of aggregates are the most deteriorated physical properties in agricultural tropical soils that are exposed to intense conventional tillage. this generates limitations, such as surface seal or compaction, that alter the normal soil hydrological functioning and generate erosion. the problems of aggregate stability in soils have been associated with changes in the organic carbon of soil, caused by changes in the soil use (nascente et al., 2015). aggregation is a hierarchical process, in which the union of mineral components of the soil with organic components occurs at a microscopic scale. in this process, humified organic carbon participates to form micro aggregates, and then, at a larger scale, the particulate organic carbon or light organic carbon takes part in the formation of macro aggregates and mega aggregates. therefore, the increment in organic carbon increases the dynamic of aggregation and in turn, the greater aggregation favors the preservation of soil organic carbon (six et al., 2004; bronick and lal, 2005). consequently, there has been a growing interest in identifying the soil use systems that best suit the stability of soil aggregates from the preservation of soil organic carbon. in this sense, this study aimed to examine the effect of three soil use systems at two altitudes of the andes mountain range, located in the norte de santander province of colombia. materials and methods the analyzed soils were located in two municipalities of the province of norte de santander in the northeast of colombia. the first one was a humic dystrudepts soil in the high mountain area with a cold climate, located in the vereda monteadentro, at the municipality of pamplona. three adjacent lots on this soil were selected, each one with different soil use and cover: natural forest, kikuyo pastures, and intensive horticultural crops. all lots were located within the premontane wet forest zone, with an average annual temperature of 13.5°c, an average annual rainfall of 900 mm, at an approximate altitude of 2558 m a.s.l. and with geographic reference coordinates 7°20’47.59” n and 72°39’50.62” w. the other soil was a fluvaquentic dystrudepts in the low area of alluvial valley with a warm climate, located in the vereda astilleros, at the municipality of el zulia. three adjacent lots were selected by the following soil uses and covers: natural forest, oil palm with pasture and intensive rice cultivation with irrigation. these lots were located within the tropical humid forest zone, with an annual average temperature of 27ºc, an average rainfall of 2200 mm, at an approximate altitude of 76 m a.s.l. and with geographic reference coordinates 8º12’13.5” n and 72º32’52.1” w. 265visconti-moreno and valenzuela-balcazar: impact of soil use on aggregate stability and its relationship with soil organic carbon at two different altitudes of los andes in colombia the study was conducted with an experimental arrangement of a 2x2x3 factorial design with three replicates, with the climate, soil use and soil depth as factors. in each selected plot, undisturbed soil samples were collected in metallic cylinders and disturbed composite samples were also taken. soil samples were collected at three depths: 0 to 5 cm, 5 to 10 cm and 10 to 20 cm. the study was focused on the arable layer or soil tillage depth (0 to 20 cm), which is separated into three layers: the first 5 cm is considered the place where the largest amount of particulate organic matter would accumulate; the layer from 10 to 20 cm is the depth where the largest amount of stable or humified organic matter would be present, while the medium layer could be considered as a transition layer. a systematic sampling strategy was performed on a diagonal transect line of 100 m with three equidistant sampling points (10 m from the edge and 40 m between them). in each sampling point, five soil subsamples were collected for each depth to integrate the composite sample of that point. those sub-samples were collected on a cross traced over each sampling point, where the distance between the crosses was 1 meter. the undisturbed samples were extracted in metallic cylinders of 5 cm of diameter and 5 cm of height, taken in threefold at each depth in each sampling point. the soil aggregate stability was determined by the modified yoder’s wet sieving method proposed by pla (1983). stability tests were performed on aggregates with diameter from 2.36 to 4.10 mm, obtained by dry sieving of disturbed soil samples. the wet sieving was carried out for 10 min with an array of sieves corresponding to 2.36, 1.18, 0.60, and 0.30 mm of mesh opening, after a pre-wetting of 10 min on the aggregates. sands retained in each sieve were determined by dispersion with a solution of 10% sodium hexametaphosphate and further mechanical agitation. this allowed making the proper correction when calculating the size distribution of stable aggregates retained on each sieve. also, the aggregates smaller than 0.30 mm were estimated by difference, resulting in five classes of aggregates size. the mean weighted diameter (mwd) was calculated as an important stability index, from the percentage of the total weight of the aggregate fraction retained in each sieve (wi) and the average diameter of the fraction for each sieve (xi). to calculate the mwd, expressed in mm, equation 1 was used: mwd (mm) = ∑ xi * wi / 100 (1) the disturbed soil samples also allowed the measurement of mineral particles contents (sand, clay, and silt) by the modified bouyoucos method (igac, 2006b), and, to know the organization of soil constituents, the structural arrangement description was performed according to the guidelines for soil description (fao, 2006). the oxidizable total organic carbon (toc) was determined by the digestion and wet acid oxidation method of walkley and black with colorimetric measurement by spectrophotometry (igac, 2006b). measurement of organic carbon in the particulate fraction of soil organic matter (poc) and the organic carbon of the humified fraction of soil organic matter (hoc) was performed by physical fractioning of the soil organic matter (som), by the method of suspension and agitation in water with sieving, using sieves with openings of 2.36 mm and 0.053 mm. after the separation with sieves of the particulate fraction and the humified fraction of the som, the organic carbon content was determined in each one by dry combustion in a muff le at 580°c for 12 h (igac, 2006b). the contents of organic carbon in the different pools indicated as toc, poc, and hoc, were expressed in weight percentage. they were transformed to a weight expression in megagrams (mg) of organic carbon (oc) ha-1, for which the soil bulk density (bd) and the thickness of the soil layer were considered; the first expressed in mg m-3 and the second expressed in cm, through equation 2: oc (mg ha-1) = oc * bd * thickness (2) the humification index (hi) was calculated as the quotient of the hoc divided by the toc and it was expressed in percentage terms (%) (igac, 2006b). the soil bulk density (bd) was determined by the modified method of the metallic cylinder of uhland (pla, 2010). the carbon of the soil microbial biomass (mboc) was measured indirectly using the method of substrate-induced respiration (glucose) in disturbed soil samples that were kept refrigerated (4°c) from their sampling until their analysis (lozano et al., 2005), and it was expressed as mg of mboc kg-1 of soil. the results were analyzed concerning the compliance of the normality statistic assumptions and the variance homogeneity, by the shapiro-wilk and kolmorogov tests. when assumptions were not accomplished, the kruskalwallis not parametric variance test was used to determine the statistical differences with a reliability degree of 95% and to know the effect of factors such as climate, soil use, and depth. 266 agron. colomb. 37(3) 2019 the pearson correlation coefficients were determined and the dispersion graphics between the related variables with the structural stability and the soc content were made to interpret their behavior and the ratio of the stability of aggregates with the soc in their different pools. results and discussion data of the mineral particle content in the humic dystrudepts soil evaluated in the lots at cold climate presented clay in a proportion of 153.8 to 253.8 g kg-1 and sand in proportions of 476.9 to 676.9 g kg-1. sand predominates at all depths from 0 to 20 cm and in all the soil use systems turns in coarse and medium coarse class textures. considering the bd of the evaluated soil in the cold climate (tab. 1), an average bd of 1.33 was observed. this fact is normal in soils of medium texture class, and low in soils of coarse texture class. this represents a favorable condition, which means the existence of a good relationship between the volume occupied by the solids and the pores in this soil (pla, 2010). the fluvaquentic dystrudepts soil that was evaluated in the warm climate expressed contrasting data of sand, silt and clay content compared to the other studied soil. clay is in proportions from 253.8 to 597.8 g kg-1, while sand is from 70.2 to 459.5 g kg-1, defining a texture class from fine to medium. table 1. principal statistics for the data of the examined variables in the soils under cold and warm climates (three soil depths, three soil uses, and three replicates). variable mean median std. dev. asymmetry kurtosis shapiro-wilks kolmogorov w p-value d p-value cold tropical climate (n = 27) sand 585.72 623.50 78.71 -0.09 -1.47 0.860 0.000 1.000 0.000 clay 204.20 200.50 43.34 0.01 -0.67 0.910 0.090 1.000 0.000 silt 210.07 236.00 58.13 -0.62 -0.76 0.890 0.020 1.000 0.000 bd 1.33 1.40 0.22 -0.36 -1.39 0.840 0.000 0.840 0.000 sa>2.36 51.48 49.50 15.92 0.87 -0.68 0.780 0.000 1.000 0.000 sa 1.18 to 2.36 7.78 6.00 4.29 1.23 -0.02 0.760 0.000 1.000 0.000 sa 0.6 to 1.18 3.93 3.00 1.99 0.4 -1.41 0.820 0.000 0.940 0.000 sa 0.3 to 0.6 4.67 3.50 2.36 0.7 -1.14 0.800 0.000 0.980 0.000 sa<0.3 32.15 34.50 14.05 -0.38 -1.28 0.850 0.000 1.000 0.000 mwd 2.02 1.92 0.54 0.81 -0.72 0.810 0.000 0.910 0.000 toc 36.01 30.13 14.60 1.22 0.84 0.860 0.000 1.000 0.000 poc 32.19 25.27 19.00 1.3 0.48 0.830 0.000 1.000 0.000 hoc 67.27 72.42 37.00 0.43 -0.13 0.950 0.440 1.000 0.000 mboc 39.16 32.51 21.73 0.61 -0.96 0.860 0.000 1.000 0.000 hi 64.07 74.13 20.52 -0.78 -0.8 0.850 0.000 1.000 0.000 warm tropical climate (n = 27) sand 278.78 363.52 173.05 -0.54 -1.47 0.770 0.000 1.000 0.000 clay 378.26 292.48 153.19 0.71 -1.47 0.690 0.000 1.000 0.000 silt 342.96 348.00 58.67 0.21 -0.33 0.940 0.400 1.000 0.000 bd 1.44 1.46 0.18 -0.68 -0.87 0.840 0.000 0.860 0.000 sa>2.36 9.23 7.00 8.70 0.84 -0.62 0.840 0.000 0.770 0.000 sa 1.18 to 2.36 0.62 0.33 0.69 2.09 2.56 0.610 0.000 0.560 0.000 sa 0.6 to 1.18 3.67 1.67 3.87 1.43 0.96 0.800 0.000 0.660 0.000 sa 0.3 to 0.6 13.95 11.00 15.89 3.04 10.08 0.710 0.000 0.840 0.000 sa<0.3 72.56 72.00 18.55 -2.30 6.79 0.820 0.000 0.960 0.000 mwd 0.46 0.33 0.34 0.82 -0.40 0.890 0.020 0.520 0.000 toc 20.76 16.48 11.15 1.92 3.63 0.830 0.000 1.000 0.000 poc 7.79 6.61 4.11 0.85 -0.39 0.870 0.000 1.000 0.000 hoc 49.60 45.68 20.86 1.22 0.67 0.850 0.000 1.000 0.000 mboc 8.47 7.99 2.77 1.57 3.54 0.900 0.040 1.000 0.000 hi 85.53 85.18 7.02 -0.31 -0.82 0.950 0.460 1.000 0.000 sand; clay; silt= g kg-1; bd= mg m-3; sa= %; mwd= mm; toc= mg ha-1. mboc= mg oc biomass kg-1 soil. 267visconti-moreno and valenzuela-balcazar: impact of soil use on aggregate stability and its relationship with soil organic carbon at two different altitudes of los andes in colombia the bd of the soil in the warm climate (tab. 1) had an average of 1.44 mg m-3. this represents a high value in soils with fine and medium-class textures, indicating an unfavorable condition that could result in structural problems by compaction in the soil (pla, 2010). the contrasts in the contents of sand and clay in both soils are important because the soc amount can be inf luenced by the distribution of these particles (mujuru et al., 2013). in addition, the soc has an important effect on the soil particle aggregation, with a correlation between the content and kind of soc and the size and aggregates stability (martinez et al., 2008). therefore, it is necessary to be aware of the particle distribution in the studied soils. the results of aggregates stability in the cold climate soil (tab. 1) show the stable aggregates (sa)>2.36 mm are the highest in proportion (51.48%) followed by the sa<0.30 mm with a proportion of 32.15% and in the third place the sa from 1.18 to 2.36 mm with a proportion of 7.78%. the sa from 0.60 to 1.18 and the sa from 0.30 to 0.60 mm represent, together, the remaining 8.60%. these data reveal a favorable condition of structural stability, considering that the 59.26% of the sa are larger than 1.18 mm, which favors the proper physical conditions in the surface soil (pinto et al., 2016). in the case of the aggregate stability in the warm climate soil (tab. 1), the results show the sa<0.30 mm is 72.56%. the sa from 0.30 to 0.60 mm represents 13.95%, and the remaining 13.52% are distributed in the bigger sizes classes. this high proportion of micro aggregates is clear evidence of the unfavorable physical conditions in this soil. table 2 shows that the structural stability measured by the sa proportions of size classes presents a response with significant statistical effect due to the climate in 4 of the 5 size classes of sa. the class without significant effect in sa is between 0.60 to 1.18 mm. it is deduced that this effect matches the condition of higher soc content in soils of cold climate. it can be observed that there was a significant effect only over the size class of sa from 0.30 to 0.50 mm. the other four classes remained without significant effect. this corresponds with the statement that micro-aggregation is not so sensitive to management. therefore, it is more difficult to improve micro-aggregation through normal farming practices (oades, 1984). in the case of depth, there is no significant effect in any of the size classes of sa. the lack of effect over the sa due to the depth of the soil is understood by the fact that the three depths belong to the horizon a of each soil. therefore, there are no relevant differences in factors involved in the stability of aggregates, such as texture, mineralogy and structural arrangement (type, grade, and class of aggregates) between the three layers of each soil (tabs. 3 and 4). the lack of a significant statistical effect of the soil use system in most of the size classes of sa may be interpreted as a situation generated by the extremes on toc, poc and mboc observed in the evaluated soils. the soil in cold climate has very positive conditions of structure and aggregate stability, where the sa>2.36 mm prevails. hence, none of the three evaluated use systems affects significantly this good condition. in contrast, it was found that the soil in a warm climate has very negative conditions of structure and aggregate stability, where the sa<0.30 mm prevails, and, therefore, none of the three evaluated uses affects significantly this negative condition. table 2. results of the kruskal-wallis non-parametric test for the stable aggregates according to the effect of each factor involved. sa>2.36 sa 1.18 to 2.36 sa 0.6 to 1.18 sa 0.3 to 0.6 sa<0.3 climate by altitudinal level parameter h 39.76 39.76 3.56 4.53 33.99 p-value 0.0001* 0.0001* 0.0573 0.0331* 0.0001* soil use parameter h 2.77 2.18 4.69 8.3 0.38 p-value 0.2496 0.321 0.0942 0.0156* 0.8251 soil depth parameter h 2.59 0.56 1.97 0.45 1.42 p-value 0.2734 0.749 0.3716 0.7961 0.4908 sa = %; *significant statistical difference (p<0.05). 268 agron. colomb. 37(3) 2019 table 3. description of the structural arrangement of the cold tropical climate soil. use depth type class % grade consistency dry humid wet mountain rainforest 0 5 granular and crumb structures medium 90 weak loose very friable non sticky coarse 10 5 10 granular and crumb structures fine 80 weak loose very friable non sticky medium 20 10 20 granular and crumb structures fine 80 moderate loose very friable non sticky medium 20 pastures 0 5 granular and crumb structures medium 60 moderate slightly hard very friable slightly sticky fine 40 5 10 granular and crumb structures very coarse 70 moderate slightly hard very friable slightly sticky medium 30 10 20 subangular blocky structures very coarse 80 strong slightly hard very friable slightly sticky fine 20 crops 0 5 granular and crumb structures medium 50 weak slightly hard very firm very sticky fine 50 5 10 granular and crumb structures medium 60 moderate slightly hard very firm very sticky fine 40 10 20 subangular blocky structures medium 70 moderate slightly hard extra firm very sticky fine 30 table 4. description of the structural arrangement of the warm tropical climate soil. use depth type class % grade consistency dry humid wet rainforest 0 5 subangular blocky structures coarse 95 strong very hard very firm very sticky fine 5 5 10 subangular blocky structures coarse 90 strong very hard very firm very sticky fine 10 10 20 subangular blocky structures coarse 80 strong very hard extremely firm very sticky fine 20 oil palm 0 5 granular and crumb structures medium 85 moderate slightly hard firm slightly sticky fine 15 5 10 granular and crumb structures very coarse 80 moderately strong slightly hard firm slightly sticky medium 20 10 20 granular and crumb structures very coarse 60 moderately strong slightly hard firm slightly sticky fine 40 irrigated rice 0 5 subangular blocky structures medium 70 strong very hard very firm very sticky fine 30 5 10 subangular blocky structures medium 60 strong very hard very firm very sticky fine 40 10 20 subangular blocky structures medium 70 strong very hard extremely firm very sticky fine 30 for the mwd, the soil in cold climate has the biggest structural stability (fig. 1), being superior in the two first soil layers (0 to 5 and 5 to 10 cm) of the rainforest, with values of 2.93 and 2.91 mm, respectively. the crop presents mwd values in the layers of 0 to 5 and 5 to 10 cm, of 1.96 and 1.73 mm, respectively, which overcome the mwd of the pasture in the same layers. for the deepest layer (10 to 20 cm), the mwd of the crop (2.13mm) is superior to the values of the rainforest and the pasture, which confirms the general behavior of the aggregate stability in the three soil use systems in cold climate (fig. 2). 269visconti-moreno and valenzuela-balcazar: impact of soil use on aggregate stability and its relationship with soil organic carbon at two different altitudes of los andes in colombia mwd (mm) b rainforestoil palmirrigated rice warm tropical climate cold tropical climate mwd (mm) 0 1 2 3 0 1 2 3 10 20 cm 5 10 cm 0 5 cm 10 20 cm 5 10 cm 0 5 cm croppasturerainforest a figure 1. mean weighted diameter (mm) according to the depth of the soil in each soil use system evaluated for each altitudinal level studied. a) cold tropical climate and b) warm tropical climate. proportion of aggregate stability (%) b crops proportion of aggregate stability (%) 0 604020 80 100 10 20 cm 5 10 cm 0 5 cm %sa 0.6 1.18 %sa < 0.3%sa 0.3 0.6 %sa 1.18 2.36%sa > 2.36 c pasture mountain rainforest proportion of aggregate stability (%) 0 604020 80 100 0 604020 80 100 10 20 cm 5 10 cm 0 5 cm 10 20 cm 5 10 cm 0 5 cm a figure 2. proportion of aggregate stability (%) distributed by size classes according to the soil depth in each use system evaluated in the altitudinal level of cold climate. a) mountain rainforest, b) pasture and c) crops. the stratification observed in the mwd coincides with previous studies (loss, et al., 2017), in which important changes of the mwd were observed, with the depth in soils with different soil use systems and management. this situation can be related to differences of higher organic matter and biological activity, and a higher number of roots in some soil layers, which favor a better size of the stable aggregates. for the soil in a warm climate, the mwd can help to confirm the low structural stability of the soil. when such soils are irrigated for rice cultivation, the surface layer (0 to 5 cm) presents the largest mwd of this soil with a value of 1.08 mm. all the remaining values are equal or under 0.50 mm, which is very negative and confirms the general worse behavior of the aggregate stability in the three soils use systems in a warm climate (fig. 3). 270 agron. colomb. 37(3) 2019 the analysis of soil toc content (tab. 5) showed a statistically significant effect of climate and soil use system, indicating that cold climate had the highest toc content. the use system of pasture had the highest content and the crop along with the rainforest had the lowest toc content. when relating the behavior of the toc content and the structural stability of the soil, it could be observed that the soil with the highest toc also showed the best structural stability. this coincides with the studies that have shown that soils with high toc content present stable aggregates of larger sizes (lozano et al., 1997; an et al., 2010; oliveira, et al., 2015). for the results of poc content (tab. 5), a statistically significant effect of the climate was found, being the highest content of poc in the cold climate. figueiredo et al. (2010) pointed out that poc increases with a higher amount of organic waste returned to the soil and that the use systems of pastures and forests frequently enhanced this pool of the soc. besides, briedis et al. (2012) found that the sa with a larger size were more abundant when the poc was higher. therefore, the dominant presence of sa>2.36 mm in the soil of a cold climate has a direct relation with the higher poc content. results of the hoc revealed significant statistical differences by the effects of the climate and depth, without differences found for the soil use system. since hoc is higher in a cold climate according to the depth it is higher in the deepest layer (10 to 20 cm) and lower in the surface (0 to 5 and 5 to 10 cm). the statistical analysis of the mboc showed that there was a statistically significant effect due to the climate, the use, and the depth. a cold climate presents the highest amount of mboc. the first two layers present a higher mboc and the effect of the soil is shown in the higher contents in pasture and oil palm, while a lower content is found in crops and forests. these results are similar to the ones reported by moraes-sa et al. (2009), who reported a positive linear correlation between the mboc and the poc. a high positive correlation between the sa>2.36 mm and the sand contents and poc was found. on the other hand, a negative correlation was found between the sa>2.36 mm with the clay content, the silt content, the bd and the hi (tab. 6). for the sa<0.30 mm, a high positive correlation is observed with the clay content, the silt content and the hi. in contrast, the correlation is negative between the sa<0.30 mm with the sand content and the poc. figure 3. proportion of stable aggregates (%) distributed by size classes according to the soil depth in each use system evaluated in the altitudinal level of warm climate. a) rainforest, b) oil palm and c) irrigated rice. proportion of aggregate stability (%) b irrigated rice proportion of aggregate stability (%) 0 604020 80 100 10 20 cm 5 10 cm 0 5 cm %sa 0.6 1.18 %sa < 0.3%sa 0.3 0.6 %sa 1.18 2.36%sa > 2.36 c oil palm rainforest proportion of aggregate stability (%) 0 604020 80 100 0 604020 80 100 10 20 cm 5 10 cm 0 5 cm 10 20 cm 5 10 cm 0 5 cm a 271visconti-moreno and valenzuela-balcazar: impact of soil use on aggregate stability and its relationship with soil organic carbon at two different altitudes of los andes in colombia table 5. mean values of organic carbon in different pools of the soil organic matter and humification index, for each climate altitudinal level and according to the use system in the three depths studied. cold tropical climate use depth toc (mg ha-1) poc (mg ha-1) hoc (mg ha-1) mboc (mg co kg-1) hi (%) mountain rainforest 0 5 cm 43.00 b 48.05 c 26.28 e 20.43 i 35.07 5 10 cm 30.82 b 25.67 c 28.02 e 19.49 i 46.79 10 20 cm 45.29 b 25.06 c 70.36 f 12.35 i 72.90 pasture 0 5 cm 13.47 a 60.85 c 74.05 e 70.41 i 55.46 5 10 cm 46.71 a 26.11 c 45.09 e 76.56 i 53.21 10 20 cm 79.15 a 42.16 c 88.21 f 49.43 i 67.68 crops 0 5 cm 31.43 b 16.01 c 63.85 e 32.28 j 79.74 5 10 cm 30.15 b 14.95 c 81.30 e 30.31 j 84.71 10 20 cm 59.95 b 30.85 c 128.30 f 41.19 j 81.09 warm tropical climate rainforest 0 5 cm 13.00 b 10.14 d 45.25 g 7.62 k 81.77 5 10 cm 11.95 b 3.45 d 44.10 g 9.22 k 92.75 10 20 cm 27.68 b 5.10 d 96.89 h 6.96 k 94.96 oil palm 0 5 cm 20.66 a 11.64 d 39.97 g 8.55 k 78.94 5 10 cm 20.23 a 8.58 d 39.84 g 7.45 k 84.14 10 20 cm 40.22 a 7.52 d 58.26 h 7.88 k 88.72 irrigated rice 0 5 cm 15.06 b 7.71 d 29.79 g 7.13 l 79.50 5 10 cm 13.92 b 6.34 d 29.06 g 8.79 l 82.14 10 20 cm 24.11 b 9.63 d 63.27 h 12.63 l 86.82 toc: total organic carbon content, poc: particulate organic matter pool, hoc: mineral organic matter pool, mboc: carbon of the soil microbial biomass, hi: humification index. same letters represent statistically homogeneous groups. table 6. pearson correlation coefficients for the stable aggregates and the weighted average diameter with the physical variables and the organic carbon content in different pools of soil. sa>2.36 sa 1.18 to 2.36 sa 0.6 to 1.18 sa 0.3 to 0.6 sa<0.3 mwd sand 0.63* 0.51 0.12 -0.10 -0.66* 0.63* clay -0.54* -0.44 -0.11 0.07 0.57* -0.54* silt -0.59* -0.47 -0.09 0.11 0.60* -0.60* bd -0.55* 0.00 0.08 0.29 0.38 -0.54* toc 0.36 0.31 -0.14 -0.17 -0.30 0.35 poc 0.65* 0.33 -0.08 -0.25 -0.55* 0.64* hoc 0.05 0.46 0.08 -0.09 -0.10 0.09 mboc 0.45 0.47 0.08 -0.24 -0.41 0.46 hi -0.70* -0.20 0.09 0.20 0.59* -0.68* sa: stable agregates, mwd: mean weighted diameter of the stable aggregates, bd: soil bulk density, toc: total organic carbon content, poc: particulate organic matter pool, hoc: mineral organic matter pool, mboc: carbon of the soil microbial biomass, hi: humification index. *represents a high correlation. with regard to the mwd, a high positive correlation with the sand content and the poc was observed. however, a negative correlation with the bd, the humification and the clay and silt contents was observed. this agrees with the study by pulido et al. (2009) who observed that the predominance of silts may cause disintegration and affect structural stability. additionally, when there is a lower contribution of the organic compounds that stabilize the structure (higher humification), the structural stability decreases. from the comparison functions of variable pairs (fig. 4), the most relevant correlations are evident, and this helps to understand the relationship between structural stability 272 agron. colomb. 37(3) 2019 humidification index (%) 0 604020 80 100 f m ea n w ei gh te d di am et er ( m m ) content of poc (mg ha-1) 0 604020 80 100 0 3 2 1 4 0 3 2 1 4 e m ea n w ei gh te d di am et er ( m m ) humidification index (%) 0 604020 80 100 d p ro po rt io n of s a < 0 .3 0 m m content of poc (mg ha-1) 0 604020 80 100 0 100 80 60 40 20 120 0 100 80 60 40 20 120 c p ro po rt io n of s a < 0 .3 0 m m humidification index (%) 0 604020 80 100 0 80 70 60 50 40 30 20 10 90 b p ro po rt io n of s a > 2 .3 6 m m content of poc (mg ha-1) 0 604020 80 100 0 80 70 60 50 40 30 20 10 90 a p ro po rt io n of s a > 2 .3 6 m m figure 4. relevant correlations between variables of structural stability and variables of soil organic carbon. and the soc. the mwd and the sa>2.36 mm increase linearly when there is a higher poc, but they decrease when the humification index increases. for the sa<0.30 mm, a linear decrease can be observed when there is a higher content of poc, but an increase can be observed when there is a higher humification index. similar results were obtained by tivet et al. (2013) who found a positive relationship between the particulate oc with an increase of the sa of larger sizes. conclusions from the two climates considered in the study, the soil of a cold climate showed better aggregate stability, which 273visconti-moreno and valenzuela-balcazar: impact of soil use on aggregate stability and its relationship with soil organic carbon at two different altitudes of los andes in colombia confirms the correlation of macroaggregates with high toc and poc in soils. this also indicates that the poor structural stability in the soil of warm climate is related to low toc and poc. none of the soil use systems has significantly affected the good structural stability of soil in a cold climate. however, a decrease in the structural stability of the soil was observed with crop use. this confirms the effect of intensive agricultural management on aggregation because of the reduction of organic carbon in the soil. it is necessary to promote the increase of the toc and poc in the soil of a warm climate to improve aggregate stability. this can be achieved by increasing the incorporation of organic residues in the soil. in soils of cold climate, all the soil use systems must preserve the toc and the maintenance of a high poc content. literature cited an, s., a. mentler, h. mayer, and w. blum. 2010. soil aggregation, aggregate stability, organic carbon and nitrogen in different soil aggregate fractions under forest and shrub vegetation on the loess plateau, china. catena 81, 226-233. doi: 10.1016/j. catena.2010.04.002 briedis, c., j. moraes-sá, e. caires, j. navarro, t. massao-inagaki, a. boer, c. quadros-neto, a. oliveira-ferreira, l. canalli, and j. burkner-dos santos. 2012. soil organic matter pools and carbon-protection mechanisms in aggregate classes inf luenced by surface liming in a no-till system. geoderma 170, 80-88. doi: 10.1016/j.geoderma.2011.10.011 bronick, c. and r. lal. 2005. soil structure and management: a review. geoderma 124, 3-22. doi: 10.1016/j.geoderma.2004.03.005 fao, food and agriculture organization of the united nations. 2006. guidelines for soil description. fao, rome. figueiredo, c, d. siqueira-resck, and m. carbone-carneiro. 2010 labile and stable fractions of soil organic matter under management systems and native cerrado. rev. bras. cienc. solo 34, 907-916. doi: 10.1590/s0100-06832010000300032 igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2006a. estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento norte de santander. instituto geográfico agustín codazzi, bogota. igac, instituto geográfico agustín codazzi. 2006b. métodos analíticos de laboratorio de suelos. instituto geográfico agustín codazzi, bogota. loss, a., e. dos santos, d. schmitz, m. da veiga, c. kurtz, and j. comin. 2017. atributos físicos do solo em cultivo de cebola sob sistemas de plantio direto e preparo convencional. rev. colomb. cienc. hort. 11(1), 105-113. doi: 10.17584/ rcch.2017v11i1.6144 lozano, z., s. cabrera, j. peña, and m. adams. 1997. efecto de los sistemas de labranza sobre dos inceptisoles de los llanos occidentales de venezuela. ii. propiedades físicas de los suelos. revista venesuelos, 5, 25-33. lozano, z., r. hernández, and a. ojeda. 2005. manual de métodos para la evaluación de la calidad física, química y biológica de los suelos. universidad central de venezuela, maracay, venezuela. martínez, e., j. fuentes, and e. acevedo. 2008. carbono orgánico y propiedades del suelo. j. soil sci. plant nutr. 8(1), 68-96. moraes-sa, j. and r. lal. 2009. stratification ratio of soil organic matter pools as an indicator of carbon sequestration in a tillage chronosequence on a brazilian oxisol. soil tillage res. 133, 65-74. doi: 10.1016/j.still.2008.09.003 mujuru, l., a. mureva, e. velthorst, and m. hoosbeek. 2013. land use and management effects on soil organic matter fractions in rhodic ferralsols and haplic arenosols in bindura and shamva districts of zimbabwe. geoderma 209-210, 262-272. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.06.025 nascente, a., y. li, and c. costa-crusciol. 2015. soil aggregation, organic carbon concentration, and soil bulk density as affected by cover crop species in a no-tillage system. rev. bras. ciênc. solo 39, 871-879. doi: 10.1590/01000683rbcs20140388 oades, j. 1984. soil organic matter and structural stability: mechanisms and implications for management. plant soil 76, 319-337. doi: 10.1007/bf02205590 oliveira-marques, j., f. luizão, w. teixeira, m. sarrazin, s. filgueira-ferreira, t. beldini, and e. araújo-marques. 2015 distribution of organic carbon in different soil fractions in ecosystems of central amazonia. rev. bras. cienc. solo 39, 232-242. doi: 10.1590/01000683rbcs20150142 pinto, y., j. álvarez, and f. forero. 2016. efecto de la labranza en la estabilidad estructural y resistencia a la penetración en un inceptisol sembrado con arracacha (arracacia xanthorrhiza bancroft) en boyacá. rev. col. cienc. hort. 10(1), 99-112. doi: 10.17584/rcch.2016v10i1.5049 pla, i. 1983. metodología para la caracterización física con fines de diagnóstico de problemas de manejo y conservación de suelos en condiciones tropicales. rev. fac. agron. alcance 32, 5-91. pla, i. 2010. medición y evaluación de propiedades físicas de los suelos: dificultades y errores más frecuentes. i propiedades mecánicas. suelos ecuatoriales 40(2), 75-93. pulido, m., d. lobo, and z. lozano. 2009. asociación entre indicadores de estabilidad estructural y la materia orgánica en suelos agrícolas de venezuela. agrociencia 43, 221-230. sena, k., k. maltoni, g. amorim-faria, and a. rodrigues-cassiolato. 2017. organic carbon and physical properties in sandy soil after conversion from degraded pasture to eucalyptus in the brazilian cerrado. rev. bras. cienc. solo 41, e0150505. doi: 10.1590/18069657rbcs20150505 six, j., h. bossuyt, s. degryze, and k. denef. 2004. a history of research on the link between (micro)aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics. soil till. res. 79, 7-31 doi: 10.1016/j.still.2004.03.008 tivet, f., j. moraes-sa, r. lal, c. briedis, p. borszowskei, j. burknerdos santos, a. farias, g. eurich, d. hartman, m. nadolny, s. bouzinac, and l. seguy. 2013. aggregate c depletion by plowing and its restoration by diverse biomass-c inputs under no-till in sub-tropical and tropical regions of brazil. soil till. res. 126, 203-218 doi: 10.1016/j.still.2012.09.004 greenhouse gas balance related to conventional and sustainable fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia received for publication: 27 january, 2016. accepted for publication: 30 june, 2016. doi: 10.15446/agron.colomb.v34n2.55417 1 grupo de investigación producción de frutales andinos, faculty of agricultural sciences, universidad de nariño. pasto (colombia). 2 grupo de investigación innovacion en sistemas agricolas y forestales (isaf), faculty of agricultural sciences and natural resources, universidad de los llanos (unillanos). villavicencio (colombia). asilvap@unillanos.edu.co agronomía colombiana 34(2), 277-284, 2016 greenhouse gas balance related to conventional and sustainable fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia balance de gases de efecto invernadero relacionado a sistemas convencionales y sostenibles de producción de frutas en la región del altiplano de pasto, colombia hernando criollo e.1, amanda silva p.2, and hernando delgado h.2 abstract resumen this research focused on the greenhouse gas (ghg) emissions and potential sinks associated with conventional and sustainable fruit production systems in the highlands region of pasto, nariño, colombia. based on the ipcc (2006) methodologies, the annual emission balance for a 6-year production cycle included agricultural sources and gasoline consumption related to the main agricultural activities and the potential for soil c accumulation and biomass c fixation in all of the studied systems. the multivariate analysis showed that positive ghg balance emissions would be achieved in all sustainable fruit production systems, as compared to conventional fruit production systems with greater impact on (ss1): rubus glaucus benth. associated with acacia decurrens trees and live coverage of kikuyu pennisetum clandestinum grass. according to the results of this study, (ss1) showed the beneficial total ghg balance emission accounting for -21,079 kg of atmospheric co2eq ha-1 yr-1 divided into -4,587 kg co2eq ha-1 yr-1 and -17,102 kg co2eq ha-1 yr-1 due an annual soil and biomass c sequestration potential that could help offset its emissions (610 kg co2eq ha-1 yr-1). este trabajo se enfoca en las emisiones de gases de efecto invernadero (gei) y los sumideros potenciales asociados a sistemas convencionales y sostenibles de producción de frutas en la región del altiplano de pasto, nariño, colombia. basados en las metodologías del ipcc (2006), el balance de las emisiones anuales para un ciclo de producción media de 6 años incluyó las fuentes agrícolas y el consumo de gasolina relacionado con las principales actividades agrícolas y el potencial para acumular c en el suelo y fijar c en la biomasa en todos los sistemas estudiados. el análisis multivariado mostró que un positivo balance de emisiones de gei puede ser alcanzada con todos los sistemas sostenibles de producción de frutales comparados con los sistemas convencionales de producción con gran impacto en (ss1): rubus glaucus benth. asociado con árboles de acacia decurrens y cobertura viva de pasto kikuyo pennisetum clandestinum. basado en los resultados de este estudio, el sistema (ss1) mostró benéfico balance del total de las emisiones de gei contabilizando -21,079 kg co2eq atmosférico por ha-1 por año, dividido en -4,587 kg co2eq ha-1 año-1 y -17,102 kg co2eq ha-1 año-1, debido al potencial de secuestro anual de c en el suelo y la biomasa que puede contrarrestar en parte las emisiones del sistema (610 kg co2eq ha-1año-1). key words: biomass c, climate change, mitigation practices, ghg emissions, potential sinks, soil c. palabras clave: c de la biomasa, cambio climático, prácticas mitigadoras de gei, potenciales sumideros, c del suelo. for co2, 30.1% for ch4 and 19.1% for n2o, being those two last gases mainly related to agricultural sources (pedraza et al., 2009). worldwide, the systems that are exposed to intensive uses has higher utilization of agricultural inputs as soluble fertilizers, mainly nitrogen and pesticides (smith et al., 1997; lal, 2004; tubiello et al., 2013), practices that results in direct and indirect ghg emissions (lal, 2004). pesticide manufacturing represents about 9% of the energy used for arable crops (ipcc, 2006; lal, 2004). it is assumed that due course all the carbon included in the introduction the agricultural sector represents a significant source of greenhouse gas (ghg) worldwide due to direct and indirect emissions of carbon dioxide (co2), methane (ch4) and nitrous oxide (n2o). estimates have shown that agriculture contributes to the enhanced ghg effect by emitting around 7.1 gt of co2eq, or ~18% of total global anthropogenic ghg emissions (gerber et al., 2013). agricu ltura l sources a re responsible for 38.09% of colombiá s ghg total emission (62 million t of co2 per year). the main partition of emission of ghg are 49.8% http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n2.55417 278 agron. colomb. 34(2) 2016 pesticide will be broken down and emitted to the atmosphere as carbon dioxide (ipcc, 2006). agroforestry systems can have a major effect on the productivity of fruit production systems, where nitrogen is often a limiting factor in production systems (nair et al., 2009). agroforestry systems can substantially reduce the use of synthetic fertilizers through the biological nitrogen fixation (bnf) of leguminous tress (nair et al., 2009; naranjo et al., 2012). agroforestry is based on principles of sustainable production and diversification (nair et al., 2009; naranjo et al., 2012); an agroforestry system retains soil and biomass carbon stocks (lal, 2011). moreover, the soil carbon stock is related to management soil factors as land use, residue inputs of soil c and soil tillage practices (albrecht and kandji, 2003; ipcc, 2006). lal (2011) estimated that 89% of the agriculture sector’s total ghg mitigation potential is from soil organic carbon (soc) sequestration. carbon sequestration has the potential to offset fossil fuel emissions by 0.4 to 1.2 gigatons of carbon per year (lal, 2011). the objective of this study is to estimate the ghg balance related to conventional and sustainable fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia, in order to identify the fruit production system that emits less ghg emissions and has greater potential to mitigation ghg emissions (soil and biomass c sequestration). materials and methods location and production systems the systems considered in our study refer to the fruit production located in the highlands region of pasto, state of nariño, south-west colombia. geographical coordinates of 0°37’ to 2º47’n and 79°03’ to 76º47’w. it is one of the highest plateaus of the country located between 2,400 to 2,800 m a.s.l. three types of conventional fruit production systems were found in the various degraded areas of the highlands region of pasto, colombia, were as follows: monoculture of rubus glaucus benth. (s1); monoculture of physalis peruviana (s2) and monoculture of solanum quitoense lam. (s3). the cultivation of these systems had used the conventional type. on the other hand, three types of sustainable fruit production systems were found in the various areas of the highlands region of pasto, were as follows: agroforestry system of rubus glaucus benth. (ss1); agroforestry system of physalis peruviana (ss2); agroforestry system of solanum quitoense lam (ss3). the cultivation of these systems had been associated with acacia decurrens trees as living fence and live coverage of kikuyu pennisetum clandestinum grass. in this study, data was collected from 20 actual farms for each one of the systems considered. tab. 1 presents the details associated with the agronomic parameters of the fruit production systems considered in this study. all of the systems were run in a 06-year cycle (tab. 1). characterization of production systems emission sources and sinks and amount of supplies table 2 presents the sequence of sources and potential sinks related to the main greenhouse gases (co2, ch4 and n2o) associated to each of the production systems under analysis in this study. table 3 and figure 1 present the agricultural supplies and fuel consumption due to agricultural activities conducted in each of the studied systems corresponding to variables from 1 to 8 and analysis de continuous variables in multivariate analysis. emission factors n2o from soil management and co2 from agricultural activities the direct plus indirect emissions from n fertilizer applications and above ground residues were estimated by using the ipcc (2006) methodology. emission factor regarding lime was assumed as 0.477 kg co2eq kg-1 (dolomite) (ipcc, 2006). emission factors associated with the manufacturing, transport and storage of potassium and phosphate fertilizers were 0.2 kg co2eq kg-1 for p and 0.15 kg co2eq kg-1 for k, as proposed by lal (2004). for pesticides, the emission factor ef depends on the type of pesticide applied (helsel, 1992) to control pests and diseases in all systems. an emission factor considered as 2.33 kg co2eq l-1 of gasoline, under tropical conditions (ipcc, 2006). greenhouse gas emissions variables were expressed in co2 equivalent units to account for global warming potential of each gas in accordance with ipcc (2006), assuming a 100-year time horizon (298 for n2o and 1 for co2) (table 4, variables from 9 to 19). 279criollo e., silva p., and delgado h.: greenhouse gas balance related to conventional and sustainable fruit production systems in the highlands region of pasto... table 1. land use historical of areas dedicated to fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia. agricultural characterization of the systems1 crop sequence of management in each year run in a 06-year cycle previous crop 1 2 3 4 5 6 s1 pasture of kikuyu grass crop planting permanent crop of rubus glaucus s2 pasture of kikuyu grass crop planting monoculture crop crop planting monoculture crop s3 pasture of kikuyu grass crop planting monoculture crop crop planting monoculture crop ss1, ss2, ss3 introduction of sustainable fruits production systems each year similarly as explained above in fence permanent of acacia decurrens and pasture agronomic characterization conventional systems sustainable systems land use (flu) continuous crop agroforestry2 type of management system intensive sustainable tillage practices (fmg) conventional minimum residue inputs (fi) zero high3 living mulches zero high practices for pesticides reduction biological control plant pruning (s1) = monoculture of rubus glaucus benth.; (s2) = monoculture of physalis peruviana; (s3) = monoculture of solanum quitoense lam.; (ss1) = agroforestry system of rubus glaucus benth.; (ss2) = agroforestry system of physalis peruviana; (ss3) = agroforestry system of solanum quitoense lam. 1the agronomic characterization was obtained directly in the production sites. 2agroforestry system combination of fruit production systems with shrubs of acacia decurrens at a density of 400 trees per hectare as a living fence. 3according to giraldo et al. (1995), litter production of 407 trees per ha of acacia decurrens is of 367 kg dm ha-1 yr-1. table 2. emission sources, greenhouse gases and sinks considered in each of the practices conducted in fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia. sources conventional fruit production systems sustainable fruit production systems emissions from soil management n2o from n syntethic fertilizer n2o from n organic fertilizer n2o from n syntethic fertilizer n2o from n organic fertilizer n2o from pasture residues during soil tillage n2o from tree acacia decurrens residues emissions from agricultural sources co2 from lime use co2 from lime use co2 from p and k use co2 from p and k use co2 from pesticides use co2 from pesticides use co2 from fossil fuel (gasoline) co2 from fossil fuel (gasoline) potential to soil c sequestration biomass c soil c sequestration --------soil c sequestration biomass c of permanent pasture and acacia decurrens table 3. annual amount of applied agricultural supplies, fossil fuel use (medium values for a 6 years cycle) for each fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia. farm variables supplies amount (kg ha-1 yr-1) stadystical variables conventional systems sustainable systems sd7 min8 max9 s1 s2 s3 ss1 ss2 ss3 v1 n synthetic fertilizer 14 692 100 ---372 50 33.36 0 100 v2 n organic fertilizer 561 ------561 233 75 32.68 0 100 v3 n from crop residues 30 59 59 22 22 22 16.74 22 59 v4 lime 83 185 250 83 93 125 61.89 4 131 v5 p fertilizers 20 30 131 5 4 71 45.07 83 250 v6 k fertilizers 49 150 83 49 20 106 42.85 4 131 v7 pesticides 18 8 44 ---- 6 21 14.33 20 150 v8 gasoline 61 78 78 45 45 45 ------(s1) = monoculture of rubus glaucus benth.; (s2) = monoculture of physalis peruviana; (s3) = monoculture of solanum quitoense lam.; (ss1) = agroforestry system of rubus glaucus benth.; (ss2) = agroforestry system of physalis peruviana; (ss3) = agroforestry system of solanum quitoense lam. the amounts present were obtained directly in the production sites and supported by 1angulo (2006); 2silva et al. (2015) and 3angulo (2011). 280 agron. colomb. 34(2) 2016 figure 1. diagram of annual amount of applied agricultural supplies and fossil fuel use (medium values for a 6-years cycle) for each fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia. (s1) = monoculture of rubus glaucus benth.; (s2) = monoculture of physalis peruviana; (s3) = monoculture of solanum quitoense lam.; (ss1) = agroforestry system of rubus glaucus benth.; (ss2) = agroforestry system of physalis peruviana; (ss3) = agroforestry system of solanum quitoense lam. ss3 n synthetic fertilizer 47% n organic fertilizer 29% n from crop residues 3% lime 12% p fertilizers 0% pesticides 1% k fertilizers 2% gasoline 6% ss2 gasoline 9% pesticides 4% k fertilizers 21% p fertilizers 14% lime 24% n from crop residues 4% n organic fertilizer 14% n synthetic fertilizer 10% ss1n synthetic fertilizer 13% n organic fertilizer 0% n from crop residues 8% lime 34% p fertilizers 18% k fertilizers 11% pesticides 6% gasoline 10% s3 gasoline 6% pesticides 0% k fertilizers 6% p fertilizers 1% lime 11% n from crop residues 3% n organic fertilizer 73% n synthetic fertilizer 0% n synthetic fertilizer 2% n organic fertilizer 67% n from crop residues 4% lime 10% p fertilizers 2% k fertilizers 6% pesticides 2% gasoline 7% s1 gasoline 6% pesticides 1% k fertilizers 12% p fertilizers 3% lime 15% n from crop residues 5% n organic fertilizer 0% n synthetic fertilizer 58% s2 soil and biomass c pools the estimative of potential sinks either in soil or in biomass is presented in tab. 5 (kg co2eq ha-1 yr-1) considering the 6-year cycle. reference values for the soil c stock in conventional s1, s2 and s3 fruit production systems of highlands region of pasto, colombia, was based on soil analysis, being these 156.76, 51.84, 169.8 t c ha-1 in the top 30 cm layer. these values were used for estimating changes in final soil carbon stocks (v21) (tab. 5) by converting from conventional to sustainable fruit production systems. ratios of gains/losses of soil c (v22) (tab. 5) in the studied fruit production systems were estimated by using specific methodology proposed by ipcc (2006), which takes into account factors related to soil management practices: land use (flu), tillage practices (fmg) and residue inputs (fi) for a time-period of 20 years (ipcc, 2006). in addition to the intensity of management adopted (for instance, high, medium and low inputs) those factors take into account climate and soil type in the specific region. rates of gains/ losses of soil c were multiplied by 3.66 to convert it from c to co2eq (v23) (tab. 5). 281criollo e., silva p., and delgado h.: greenhouse gas balance related to conventional and sustainable fruit production systems in the highlands region of pasto... table 4. farm variables related to total ghg emissions, considering each emission source (kg co2eq ha -1 yr-1) in fruit production systems of highlands region of pasto, colombia. farm variables supplies ghg emissions kg co2eq ha -1 yr-1 statistical variables conventional systems sustainable systems sd1 min2 max3 s1 s2 s3 ss1 ss2 ss3 v9 n2o from n synthetic fertilizer 79 404 585 ---215 293 195.70 0 585 v10 n2o from n organic fertilizer 329 ------329 130 439 170.87 0 439 v11 n2o from n crop residues 173 345 345 129 129 130 97.75 129 345 v12 n2o from soil management 581 749 930 458 474 862 ------v13 co2 from lime 40 88 120 39 44 59 29.81 39 120 v14 co2 from p fertilizers 4 6 26 1 1 14 8.90 1 26 v15 co2 from k fertilizers 7 22 13 7 3 16 6.39 3 22 v16 co2 from pesticides 75 58 200 -----33 86 62.48 0 200 v17 co2 from gasoline 141 181 181 105 105 105 ------v18 co2 from agricultural activities 267 355 540 152 186 280 126.96 152 540 v19 total ghg emissions 848 1,104 1.470 610 660 1,142 299.47 610 1,470 (s1) = monoculture of rubus glaucus benth.; (s2) = monoculture of physalis peruviana; (s3) = monoculture of solanum quitoense lam.; (ss1) = agroforestry system of rubus glaucus benth.; (ss2) = agroforestry system of physalis peruviana; (ss3) = agroforestry system of solanum quitoense lam. 1standard deviation, 2minimum 3maximum values of continuous variables. table 5. total ghg balance emission of fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia. variables farm components conventional sustainable stadystical variables s1 s2 s3 ss1 ss2 ss3 sd3 min4 max5 20 total ghg emission (kgco2eq ha -1-1yr-1) 848 1,104 1,470 610 660 1,142 299.47 610 1,470 21 soil c final stock (t c ha-1) 138.33 44.58 130.85 180.51 74.64 188.25 52.10 44.58 188.23 22 rate soil c gain/loss (t c ha-1yr-1) -0.97 -1.21 -2.05 1.25 1.20 0.97 1.32 -1.05 1.25 23 soil c sequestration1 (kgco2eq ha -1yr-1) 3,559 4,440 7,523 -4,587 -4,404 -3,559 1,337 3,559 7,523 24 biomass c fixation2 (kgco2eq ha -1 yr-1) -----------17,102 -17,102 -17,102 8,551 0 17,102 25 balance ghg emissions 4,407 5,544 8,993 -21,079 -20,846 -19.519 13,477 8,993 21,079 (s1) = monoculture of rubus glaucus benth.; (s2) = monoculture of physalis peruviana; (s3) = monoculture of solanum quitoense lam.; (ss1) = agroforestry system of rubus glaucus benth.; (ss2) = agroforestry system of physalis peruviana; (ss3) = agroforestry system of solanum quitoense lam. 2negative values refer to gain in biomass c stock; 3standard deviation; 4minimum 5maximum values of continuous variables. accumulation rate of c in biomass was estimated only in sustainable fruit production system. the increase in biomass c stock was assumed as 4.5 t c ha-1 year-1, considering the wood component, based on the ipcc (2006) methodology for acacia ssp in south america. the accumulation rate of c in biomass of pennisetum clandestinum grass of 0.16 t c ha-1 year-1 was calculated of giraldo et al. (2008); these rates were expressed in kgco2eq and related to (v24) variable (tab. 5). total ghg balance the results of total ghg balance emission (v25) considering the potential for soil c gain/loss and biomass c fixation are reported on tab. 5. statistical analysis a principal components multivariate analysis was performed in order to reduce the number of explanatory variables, using variables that were not collinear. a numerical classification of farms was then performed using cluster analysis method with the same variables identificated. all analyses were conducted with sas® software. results and discussion correlation between variables the correlation matrix description of emission sources and total ghg emissions variables under different fruit production systems of highlands region of pasto, colombia indicated that the variables (v12) (co2 from agricultural activities), (v20) (total ghg emissions) and (v25) (ghg balance emissions) considered independently, demonstrated positive correlation with others variables. the (v12) variable (co2 from agricultural activities) was best explained by the (v4) variable (lime) (r= 0.95), the (v13) 282 agron. colomb. 34(2) 2016 variable (co2 from lime) (r=0.95) and the (v14) variable (co2 from p) (r=0.90). according to the intergovernmental panel on climate change ipcc (2006), co2 emissions from all lime added in the year of application although the effect of liming usually lasts for a few years (after the new addition of lime), depending on climate, soil and cultivation practices (ipcc, 2006). for instance, all c in lime is eventually released as co2 to the atmosphere (ipcc, 2006). emission factors of phosphates and potassic fertilizers are associated with manufacturing, transportation, storage and application. on agroforestry systems, nutrient recycling is higher, reducing dependence on lime, phosphate and potassic fertilizers (nair et al., 2009). on the other hand, the (v20) variable (total ghg emissions) was increased when increased the (v3) variable (n from crop residues) (r=-0.89) and the (v11) variable due to n2o from n crop residues emissions (r=-0.88). soil c losses in terms of co2 emissions can be as high as the annual c sequestration rates due to n2o from n crop residues emissions occasioned by conventional tillage (la scala et al., 2008). n2o is a gaseous by-product of nitrification that is ultimately released into the atmosphere (ipcc, 2006). the variables that were highly correlated with the (v25) variable (total ghg balance emissions) were the (v22) variable (rates of gains/losses soil c) (r=-0.99) and the (v24) variable (biomass c fixation) (r=0.95). soil carbon sequestration is a process in which co2 is removed from the atmosphere and stored in the soil carbon pool, primarily mediated by plants through photosynthesis (lal, 2011). sustainable fruit production systems showed a large potential of sequestering carbon in soil and biomass, as observed by giraldo et al. (2008) in an agroforestry system located in an andean region of colombia; which suggests the importance of the agroforestry fruit systems evaluated through on ghg mitigation. multivariate analyses to make a distinction between the systems analyzed, principal components were generated (factor 1 and factor 2). the pca considered the first two factors with a cumulative value of 66.84 % for the variables analyzed (table 6) was negatively associated with the variables v1 (n synthetic fertilizers) (r=-0.93), v4 (lime) (r=-0.97), v9 (n2o from n synthetic fertilizers) (r=-0.93), v13 (co2 from lime) (r=0.98), v18 (co2 from agricultural activities) (r=-0.93), and the v20 (total ghg emissions) (r=-0.95), being the most sensitive variables in these analyses (tab. 6). however, these variables can also be observed in the vector diagram, where the variables are closer to the axis of this factor to demonstrate that most can inf luence the distinction between the types of fruit systems evaluated (fig. 3). diagram generated for the projection vectors demonstrated that the (v22) variable (rate soil c gains/losses) (r=0.85) was that most positivity inf luence the distinction between the types of fruit production systems (fig. 3). despite the huge potential for mitigation of ghg emissions, especially in sustainable fruit production systems, it is important to point that soil c accumulation could be lost rapidly, depending on the soil management decisions made at those sites. for instance, conant et al. (2001) reviewed about 115 studies in 17 countries on the effects by conversion from agricultural crops to agroforestry system on soil c accumulation. this author considered values of soil c sequestration rates ranged from -0.2 to 3.0 t c ha-1 yr-1 respectively. it could be concluded that better soil management is possible through the use of agroforestry systems as demonstrated also by nair et al. (2009) and giraldo et al. (2008). table 6. correlation coefficients of the principal components analysis (factors 1 and 2) for the variables associated to ghg balance emissions related to conventional and sustainable fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia. variables factor 1 factor 2 v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v9 v10 v11 v13 v14 v15 v16 v18 v20 v21 v22 v23 v24 v25 -0.93 -0.35 -0.89 -0.97 -0.87 -0.58 -0.33 -0.93 0.65 -0.90 -0.98 -0.87 -0.61 -0.90 -0.99 -0.95 0.25 0.85 -0.75 0.71 0.78 -0.03 0.91 -0.41 -0.04 0.49 -0.35 0.50 -0.03 0.05 -0.41 -0.04 0.49 -0.31 0.37 0.09 0.20 0.86 0.22 0.19 0.37 -0.31 v1 = n synthetic fertilizer; v2 = n organic fertilizer; v3 = n from crop residues; v4 = lime; v5 = p fertilizers; v6 =k fertilizers; v7 = pesticides; v8 = gasoline ; v9, v10, v11, v12 = n2o emissions from n synthetic fertilizer, n organic fertilizer, n from crop residues, n from soil management; v13, v14, v15, v16, v17, v18 = co2 from lime, p fertilizers, k fertilizers, pesticides, gasoline, agricultural activities; v19, v20, v21, v22, v23, v24, v25 = total ghg emission, soil c final stock, rate soil c gain/loss, soil c sequestration, biomass c fixation, total balance ghg emissions. 283criollo e., silva p., and delgado h.: greenhouse gas balance related to conventional and sustainable fruit production systems in the highlands region of pasto... figure 3. diagram of the vectors projection of the variables associated to factor 1 and 2 of ghg balance related to conventional and sustainable fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia. v1 = n synthetic fertilizer; v2 = n organic fertilizer; v3 = n from crop residues; v4 = lime; v5= p fertilizers; v6 = k fertilizers; v7 = pesticides; v9, v10, v11 = n2o emissions from n synthetic fertilizer, n organic fertilizer, n from crop residues; v13, v14, v15, v16, v18 = co2 emissions from lime, p fertilizers, k fertilizers, pesticides, agricultural activities; v19, v20, v21, v22, v23, v24, v25 = total ghg emission, soil c final stock, rate soil c gain/loss, soil c sequestration, biomass c fixation, total balance ghg emissions. for factor 2, the variables v2 (n organic fertilizer) (r=0.91) and v21 (soil final c stock) (r=0.86) explained 16.9 % of the variation (tab. 6). the increase in soil c stock is subject to greater amounts of crop residues returned to the soil (albrecht and kandji, 2003) and minimal soil disturbance (johnson et al., 2010) (tab. 6). the cluster analysis performed with the same variables as the principal components analysis identified three groups (fig. 4). the cluster analysis showed that the first cluster consisted of conventional (s3) and (s2) fruit systems, with no statistical differences; in the (s3) system, characterization with continuous variables of cluster or categories showed that the variables that had greater weight was total ghg balance emissions (v25) (4,407 kg co2eq ha-1 yr-1) (p= 0.046) (fig. 4), due to that has on its favor the highest soil c losses (v23) (p= 0.048) (7,523 kg co2eq ha-1 yr-1) and an additional potential for ghg emissions (v20) (p= 0.037) equivalent to 1,470 kg co2eq ha-1 yr-1, statistically equating to (s2) system (figure 4) with total ghg balance emissions (v25) of 5,544 kg co2eq ha-1 yr-1, further emissions would be expected according to our estimations due also to potential of soil c losses (v23) and total ghg emissions (4,404 and 1,104 kg co2eq ha-1 yr-1) (v20). figure 4. hierarchical cluster analysis ghg balance related to fruit production systems in the highlands region of pasto, colombia. (s1) = monoculture of rubus glaucus benth.; (s2) = monoculture of physalis peruviana; (s3) = monoculture of solanum quitoense lam.; (ss1) = agroforestry system of rubus glaucus benth.; (ss2) = agroforestry system of physalis peruviana; (ss3) = agroforestry system of solanum quitoense lam. the multivariate analyses also showed that n from the synthetic fertilizers (v10) significantly inf luenced the formation of this cluster (p= 0.029). the use of n synthetic fertilizers in agriculture in colombia is 137 kg ha-1, almost double the intensity in south american, with an average of 74 kg ha-1 (world bank, 2008), resulting in higher direct and indirect n2o emissions (smith et al, 1997). the formation of the cluster 2 as showed in fig. 5, agroforestry system of rubus glaucus benth. (ss1) can neutralize higher emissions (-21,079 kg co2eq ha-1 yr-1) (v25), as according to our results has, in addition to the higher potential soil c accumulation (-4,587 kg co2eq ha-1 yr-1) (v23) and lower total ghg emissions (610 kg co2eq ha-1 yr-1) (v20), results from this study are compared with relevant studies of naranjo et al. (2012). it was statistically similar to agroforestry system of physalis peruviana (ss2) (fig. 4) accounting for total ghg balance emission reduction of -20,846 kg co2eq ha-1 yr-1 (v25). but in turn the agroforestry system of physalis peruviana (ss2) was statistically equals to monoculture of rubus glaucus benth. (s1) (fig. 4), although it is a system that does not neutralize ghg emissions but if it emits less ghg to the atmosphere (4,407 kg co2eq ha-1 yr-1) than the other two conventional (s2) and (s3) fruit production systems the cluster analysis in fig. 4 showed an intermediate cluster to the agroforestry system of solanum quitoense factor 2 factor 1 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 v6 v15 v11 v25 v9 v4 v1 v23 v13 v20 v16 v14 v7 v2 v21 v10 v24 v22 s2 ss3 ss1 ss2 s1 s3 284 agron. colomb. 34(2) 2016 lam. (ss3) system, accounting for a total ghg balance emissions reduction of -19,519 kg co2eq ha-1 yr-1 (v25); statistically it may be equal to sustainable fruit production (ss1) and (ss2) systems, but also to the conventional fruit production (s1) system. it is important to point that differences in management practices by adoption from conventional (s1) monoculture of rubus glaucus benth. to sustainable (ss1) agroforestry system of rubus glaucus benth. could significantly affect subsequent trends in increases of soil carbon accumulation and potential for mitigation of the ghg emissions. conclusion sustenaible fruit production systems (agroforestry) have the potential to offset ghg emissions, representing an important alternative to the recovery of degraded areas of conventional fruit production systems in highlands region of pasto, colombia because they are able to maintain biomass c and soil organic matter through the addition of litter and crop residues in the soil. literature cited albrecht, a. and s.t. kandji. 2003. carbon sequestration in tropical agroforestry systems. agric. ecosyst. environ. 99, 15-27. doi: 10.1016/s0167-8809(03)00138-5 angulo, r. 2006. lulo el cultivo: solanum quitoense lam. fundación universidad de bogotá, jorge tadeo lozano, bogota. angulo, r. 2011. uchuva physalis peruviana. bayer crop science, bogota. conant, r.t., k. paustian, and e.t. elliott. 2001. grassland management and conversion into grassland: effects on soil carbon. ecol. appl. 11, 343-355. doi: 10.1890/1051-0761(2001)011[0343:gm acig]2.0.co;2 pedraza g., a., m. cabrera l., m. duarte o., m.m. gutiérrez a., p.s. lamprea q., and r.j. lozano p. 2009. visión general del inventario nacional de fuentes y sumideros de gases de efecto invernadero. pp. 14-50. in: instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales ideam. inventario nacional de fuentes y sumideros de gases de efecto invernadero 2000 2004. bogota. gerber p.j., h. steinfeld, b. henderson, a. mottet, c. opio, j. dijkman, a. falcucci, and g. tempio. 2013. tackling climate change through livestock a global assessment of emissions and mitigation opportunities. fao, rome. giraldo, a., m. zapata, and e. montoya. 2008. carbon capture and f low in a silvopastoral system of the colombian andean zone. arch. latinoam. prod. anim. 16, 241-245. giraldo, l., j. botero., j.y. saldarriaga, and p. david.  1995. efecto de tres densidades de árboles en el potencial forrajero de un sistema silvopastoril natural en la región atlántica de colombia. rev. agrof. amer. 2, 14-19. helsel, z .r. 1992. energ y and alternatives for fertilizer and pesticide use. pp. 177-201. in: fluck, r.c. (ed.). energ y in farm production. elsevier, amsterdam. doi: 10.1016/ b978-0-444-88681-1.50018-1 ipcc, intergovernmental panel on climate change. 2006. ipcc 2006 guidelines for national greenhouse gas inventories. in: eggleston, h.s., l. buendía, k. miwa, t. ngara, and k. tanabe (eds.). agriculture, forestry and other land use. nacional greenhouse gas inventories programme; institute for global environmental strategies (iges), hayama, japan. johnson, m., r. edwards, and o. masera. 2010. improved stove programs need robust methods to estimate carbon offsets. clim. change 102, 641-649. doi: 10.1007/s10584-010-9802-0 lal, r.  2004. carbon emission from farm operations.  environ. intl. 30, 981-990. doi: 10.1016/j.envint.2004.03.005 lal, r. 2011. sequestering carbon in soils of agro-ecosystems. food policy 36, 533-539. doi: 10.1016/j.foodpol.2010.12.001 la scala, a., k. lopes, d. bolonhezi, d.w. archer, and d.c. reicosky. 2008. short-temporal changes of soil carbon losses after tillage described by a first-order decay model. soil till. 99, 108-118. doi: 10.1016/j.still.2008.01.006 nair, p.k., b.m. kumar, and v.d nair. 2009. agroforestry as a strategy for carbon sequestration. j. plant nutr. soil sci. 172, 10-23. doi: 10.1002/jpln.200800030 naranjo, j.f., c.a. cuartas, e. murgueitio, j. chará, and r. barahona. 2012. balance de gases de efecto invernadero en sistemas silvopastoriles intensivos con leucaena leucocephala en colombia. livest. res. rural dev. 24, 1-12. silva, a., c. bucheli, a. castillo, o. checa, and t.l. lagos. 2015. respuesta de physalis peruviana a la fertilización con diferentes dosis de n, p y k en el altiplano de pasto. acta agron. 64, 330-335. doi: 10.15446/acag.v64n4.44290 smith, k.a., i.p. taggart, and h. tsuruta. 1997. emissions of n2o and no associated with nitrogen fertilization in intensive agriculture, and the potential for mitigation. soil use manage. 13, 297-304. doi: 10.1111/j.1475-2743.1997.tb00601.x tubiello, f.n., m. salvatore, s. rossi, a. ferrara, n. fitton, and p. smith. 2013. the faostat database of greenhouse gas emissions from agriculture. environ. res. lett. 8, 015009. doi: 10.1088/1748-9326/8/1/015009 world bank. 2008. colombia, costa rica and nicaragua: integrated silvopastoral approaches to ecosystem management project. washington, dc. https://doi.org/10.1016/s0167-8809(03)00138-5 https://doi.org/10.1890/1051-0761(2001)011%5b0343:gmacig%5d2.0.co;2 https://doi.org/10.1890/1051-0761(2001)011%5b0343:gmacig%5d2.0.co;2 https://doi.org/10.1016/b978-0-444-88681-1.50018-1 https://doi.org/10.1016/b978-0-444-88681-1.50018-1 https://doi.org/10.1007/s10584-010-9802-0 https://doi.org/10.1016/j.envint.2004.03.005 https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2010.12.001 https://doi.org/10.1016/j.still.2008.01.006 https://doi.org/10.1002/jpln.200800030 https://doi.org/10.15446/acag.v64n4.44290 https://doi.org/10.1111/j.1475-2743.1997.tb00601.x https://doi.org/10.1088/1748-9326/8/1/015009 received for publication: 7 december, 2017. accepted for publication: 9 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n1.69304 1 faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota. * corresponding author: svmagnitskiy@unal.edu.co agronomía colombiana 36(1), 58-67, 2018 effect of different sources of nitrogen on the vegetative growth of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) efecto de diferentes fuentes de nitrógeno sobre el crecimiento vegetativo de agraz (vaccinium meridionale swartz) laura katalina gonzález1, laura natalia rugeles1, and stanislav magnitskiy1* abstract resumen the andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) is a small wild shrub that grows in colombia in sub-paramo areas. the berry has a high export potential due to the high content of antioxidants in the fruits. the objective of the present research was to evaluate the effect of fertilization with different nitrogen sources on the vegetative growth of plants with four treatments: a control of 0% n, 50%nh4+-50%no3-, 100% no3-, and 100% nh4+. the dose of 70 mg l-1 n was used in the treatments with application of n. the plants with best growth were those fertilized with ammonia sources. the treatment with 100% nh4+ obtained the highest average number of shoots (22) and leaves (254) per plant, and the highest dry weight of plant organs at 148 d after planting of rooted cuttings followed by treatment with 50%nh4+-50%no3-. applications of 0% n and 100% no3resulted in higher rates of anthocyanin synthesis and lower contents of chlorophyll in leaves regarding to the n sources containing nh4+. the plants fertilized with 0% n and 100% no3presented lesser growth than those fertilized with 50%nh4+-50%no3-and 100% nh4+. this study allows to conclude that the andean blueberry requires a fertilization plan with ammonia sources. el agraz vaccinium meridionale swartz es un arbusto silvestre pequeño, que crece en colombia en zonas de subpáramo, con un alto potencial para posicionarse en el mercado internacional, gracias a su alto contenido de antioxidantes en los frutos. el presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de la fertilización con diferentes fuentes de nitrógeno sobre el crecimiento de plantas de agraz en etapa vegetativa, con cuatro tratamientos: testigo sin aplicación del n, 50% nh4+-50%no3-, 100% no3y 100% nh4+. se utilizó la dosis de 70 mg l-1 del n en los tratamientos con la aplicación del nitrógeno. las plantas fertilizadas con fuentes amoniacales tuvieron el mejor crecimiento, siendo el tratamiento de 100% nh4+ el que obtuvo el mayor número de brotes (22), mayor número de hojas (254) por planta y mayores pesos secos de los órganos a los 148 días después de la siembra de estacas enraizadas, seguido del tratamiento con 50%nh4+-50%no3-. los tratamientos con 0% n y 100% no3tuvieron una mayor síntesis de antocianinas y una menor cantidad de clorofilas en hojas con respecto a las plantas fertilizadas con fuentes de nh4+. las plantas fertilizadas con 0% n y 100% no3presentaron un crecimiento menor que aquellas fertilizadas con 50% nh4+-50%no3y 100%nh4+. este estudio permite afirmar que el agraz requiere planes de fertilización con fuentes amoniacales. key words: macronut r ients, cut t i ngs, g row t h i ndexes, ericaceae. palabras clave: macronutrientes, estacas, índices de crecimiento, ericaceae. fresh fruit consumption, juices, jams, wines, ice cream or pastry, as well as the industry of beverages and processed food (zapata et al., 2016; lópez et al., 2017). according to garzón et al. (2010), the antioxidant effect of fruits of andean blueberry exceeds up to 3 times the raspberry fruits and other rubus species, which is related to a high content of anthocyanins in its fruits (montoya et al., 2012). the genus vaccinium comprises more than 450 species (abreu et al., 2014); in the andes several of these plants grow in open mountain slopes at altitudes between 2,3003,500 m a.s.l., so they are considered as sub-paramo and introduction the production of exotic fruits in colombia has been increasing in recent times due to the tropical conditions that allow a constant production and a permanent fruit supply over the year (contreras et al., 2011). the andean blueberry vaccinium meridionale swartz (ericaceae), known locally as agraz or mortiño, has raised its importance in the country as one of the exotic fruit crops of high value for national and international markets due to its high nutraceutical and medicinal properties (maldonado et al., 2014; gonzález et al., 2017). the plant has many uses including http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n1.69304 59gonzález, rugeles, and magnitskiy: effect of different sources of nitrogen on the vegetative growth of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) paramo plants (chamorro and nates-parra, 2015). in wild populations, the andean blueberry is presented as an evergreen shrub of 1-4 m size, with globose berries from 5 to 10 mm in diameter, purple-dark color when mature, and an edible slightly acid pulp. ligarreto et al. (2011) recognized the andean blueberry as a promising species for cultivation in the country due to its high adaptability to different environments of the andean highlands. however, despite the productive potential of the andean blueberry, little research has been carried out on the mineral nutrition of this plant; this lack of information hinders a possible expansion and productive positioning of the andean blueberry crop in the country. in general, the plants of genus vaccinium, such as most calcifuge plants, are limited to acid soils (ph 4.2 to 6.5) characterized by high content of organic matter, high availability of iron and manganese, and the presence of ammonium (nh4+) as the predominant form of n in the soil solution (korcak, 1988; bryla and strik, 2015). according to maqbool (2013), the nitrification activity, as a conversion of nh4+ to no3-, is limited in soils where blueberries have evolved, and, consequently, most of the n available in soil is present as ammonium. townsend (1967, 1969), greidanus et al. (1972), and peterson et al. (1988) agreed that fertilization of blueberries with nh4+ sources stimulates their growth, while supplying the plants with n as nitrate (no3-) induces leaf chlorosis and decreases growth. these symptoms seem to be related to a lower rate of absorption and/or assimilation of no3compared with nh4+ (merhaut and darnell, 1995) considering that n is the element of the highest demand that vaccinium plants require during the vegetative growth (maqbool, 2013). the plants absorbing no3require a nitrate reductase enzyme, which is referred to be inefficient in blueberries (merhaut and darnell, 1996) to reduce no3to nh4+ and metabolize it into amino acids that are used for protein synthesis (salisbury and ross, 2000). studies conducted by peterson et al. (1988), sugiyama and ishigaki (1994), merhaut and darnell (1995) indicated that the uptake of no3by roots of commercial vaccinium sp. is limited compared to nh4+ due to the low activity of nitrate reductase (poonnachit and darnell, 2004). according to alt et al. (2017), the supply of no3to the roots of v. ashei and v. corymbosum did not increase its transport in the xylem nor increased the nitrate reductase activity in leaves, which shows the presence of limitations in the absorption and translocation of no3to the shoot. these limitations result in the reduction in growth of blueberries fertilized with no3-. also, availability of carbohydrates at the time of nitrogen assimilation can have a marked effect on absorption and assimilation of n and blueberry growth (merhaut and darnell, 1996). in particular, n-deficient plants had increased carbon allocation towards formation of phenolic substances, such as anthocyanins (bryant et al., 1983). currently, most studies on the andean blueberry assess the use of the fruits, plant propagation, and ecology (chamorro and nates-parra, 2015, and references therein). according to ligarreto et al. (2011), in colombia, a high genetic variability of the andean blueberry exists in wild populations; however the variation in size of fruits is low, which can be useful to use this species as a commercial crop. at the same time, to our knowledge, no published reports are available on fertilization plans or determination of nutrient requirements of the andean blueberry. considering that andean blueberry as well as blueberries (vaccinium sp.) are established as commercial crops by cuttings and the further lack of information about nitrogen fertilization in the andean blueberry, this study was developed under the assumption that andean blueberry present a preference for using ammonia sources of n compared to no3sources for its growth. the objective of the research was to evaluate the effect of mineral nutrition with different nitrogen sources (nh4+, no3and their combination) on the content of pigments and vegetative growth of the andean blueberry. materials and methods plant establishment plant material was obtained from apical branches of adult andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) plants grown in the greenhouses of the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia (bogota, colombia). the base of the cuttings was treated with rooting substance consisting of 0.5:4.5 w/w mixture of hormonagro® (colinagro, bogota, colombia) and kaolinite making a 400 mg kg-1 naphthalene acetic acid concentration in the rooting mixture. after the substrate mixing process, the cuttings were placed in plastic propagation trays of 8x8 cm alveoli using 3 cuttings per alveolus. the substrate used for rooting of cuttings consisted of a 1:1 w/w mixture of klassman® (klasmann-deilmann, geeste, germany) peat without nutrients and quartz sand that was previously disinfected. the cuttings were placed on a greenhouse bench at low light conditions (70% black plastic mesh), where received mist irrigation twice a day for 5 min. during the rooting period the plants were not fertilized. after 90 d, the rooted cuttings were collected with 7.95±0.19 cm length, 0.54±0.27 g fresh weight (fw), 7.14±2.91 leaves, 60 agron. colomb. 36(1) 2018 and 8.43±3.55 cm2 leaf area (average ± standard deviation); the leaves were disposed directly over the cutting stem, so that the cuttings had no lateral shoots. the cuttings were transplanted into 15x20 cm black plastic bags, one cutting per bag, in the substrate consisting of a 5:1 v/v mixture of klassman® peat without nutrients and quartz sand. the substrate was previously disinfected at a temperature of 105 oc for 6 h in an oven. the substrate had the following chemical characteristics before starting fertilization treatments: 1.3% total n, 0.02% total p, 0.61% total ca, 0.02% total k, 0.04% total mg, 67.6 meq 100 g-1 cec, ph 6.0, and 0.73 ds m-1 ec (saturated paste) (igac, 2006). the 0.5 cm layer of rice husk was placed on the substrate surface around each plant to inhibit the growth of algae. the transplanted cuttings were positioned in plastic covered greenhouse having average values of 23°c (day) and 15°c (night) air temperature, 63% relative air humidity (kestrel® 4000 weather meter, nielsen-kellerman co, boothwyn, usa), and 1193.5 μmol m-2 s-1 light conditions (quantum censor li-189, li-cor inc., lincoln, usa). fertilizer applications two days after transplanting into the bags, the application of nutrient solutions to cuttings via roots was initiated. around 30 ml of the nutrient solution was applied 3 times per week and per plant to maintain the substrate humidity at a constant field capacity, according to the four treatments: 1) control without n; 2) 50% nh4+ 50% no3-; 3) 100% no3-; and 4) 100% nh4+. during 148 d of fertilization the plants were treated with nutrient solution; no water was applied to the plants at any time. the concentration of n in the nutrient solution was 70 mg l-1, except the control treatment with 0 mg l-1 n. the nutrient solution contained other mineral elements in doses: 16 mg l-1 p, 40 mg l-1 k, 30 mg l-1 ca, 24 mg l-1 mg, and 0.1 mg l-1 fe. these concentrations of n and other mineral elements were adapted from chemical composition of nutrient solutions used for growth of rooted blueberry cuttings under hydroponics conditions (poonnachit and darnell, 2004; tamada, 2004; glonek and komosa, 2013). the micronutrients, except fe, were applied to the nutrient solution in quantity 1 ml l-1 according to the methodology followed flórez and cruz (2004). distilled water was used to prepare the nutrient solutions. as sources of mineral elements, pure salts of analytical grade were used: nh4no3, ca(no3)2, nano3, and urea for nitrogen; cacl2 for calcium; k2hpo4 for potassium and phosphorus; mgso4 for magnesium and sulphur, feso4.7h2o for iron, and sources of other micronutrients according to flórez and cruz (2004). the sources of iron and other micronutrients were mixed with the rest of the nutrient solution immediately before applying to the plants. a completely randomized design was carried out with 4 treatments; each treatment consisted of 35 plants at the start of the experiment. five destructive samplings were carried out: 1st sampling: 2 d after transplanting (dat) (the moment when fertilizer application started); 2nd sampling: 42 dat; 3rd sampling: 77 dat; 4th sampling: 111 dat; 5th sampling: 148 dat. during each sampling 7 plants were randomly removed in each treatment to obtain direct and indirect growth variables. the following direct variables were quantified on each 7 plants per treatment: number of shoots (primary branches originated at the cutting stem) and leaves; leaf area using leaf area meter li 3100c® (li-cor inc., usa); dry weight (dw) of leaves, shoots, and adventitious roots obtained after drying samples at 65°c for 48 h; relative chlorophyll contents in leaves using spad® 502 (minolta, japan) on leaf limb, in 3 leaves of each cutting; contents of monomeric total anthocyanins in leaves (mg 100 g-1 fw) taking 3 leaves per each plant and using the differential ph method (extraction with 1% hcl in methanol, dilution in buffers ph 1.0 and ph 4.5 and spectrophotometry according to lee et al. (2005)). the anthocyanin contents were measured using λ=530 nm (spectrophotometer spectronic® 501, milton roy, usa) and were calculated as cyanidin-3-glucoside equivalents (molecular weight of 449.2 g mol-1). growth indexes as indirect variables of plant growth were calculated according to hunt (2013): leaf area index (lai) = la/ga; specific leaf area (sla, cm2 g-1) = la/lw; net assimilation rate (nar, g m-2 d-1) = (1/la)x(dsdw/dt), where la – leaf area (cm2), ga – area of soil surface; lw – leaf dw (g), sdw – dw of shoots + leaves; t – time (d). statistical analysis the data reported at each sampling moment were average values of 7 replicates. to determine the significant differences between the treatments, a tukey test (p≤0.05) was applied. the results were analyzed with the statistical program sas® 9.2.1 (sas institute, inc., usa). results and discussion contents of chlorophyll and anthocyanins in leaves the relative chlorophyll contents in leaves, for treatments 100% nh4+ and 50%nh4+ 50%no3-, increased throughout the experiment and corresponded to 45.94 and 54.88 spad 61gonzález, rugeles, and magnitskiy: effect of different sources of nitrogen on the vegetative growth of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) units at 148 dat, respectively (fig. 1a). the plants treated with 0% n and 100% no3at 148 dat had significantly lower chlorophyll levels in leaves of 20.44 and 21.40 spad units, respectively (fig. 1a). a lower synthesis of chlorophyll in these treatments can be attributed to the preference of the andean blueberry for ammonia forms of n and progressed n deficiency in the treatment of 0% n. for anthocyanin synthesis, the opposite trend was observed, where the treatments with 0% n and 100% no3-accumulated significantly higher contents of anthocyanins in leaves at the end of the experiment, with 12.79 and 11.68 mg 100 g-1 fw, respectively (figs. 1b and 2). this behavior could be an adaptive response of n-deficient plants to protect leaves with low levels of chlorophyll (fig. 1a) from the excess of light (salisbury and ross, 2000). deficiencies of mineral nutrients can cause accumulation of anthocyanins in leaves of vaccinium sp. (routray and orsat, 2011). according to salisbury and ross, (2000), n deficiency regulates routes of secondary metabolism in plants, such as synthesis of phenylpropanoids including flavonoids and anthocyanins. bryla and strik (2015) affirmed that plants of v. corymbosum deficient in n presented poor growth, with leaves that turned pale green or yellow and developed a reddish tinge. leitzke et al. (2015) found that fertilization of blueberry with ammonium sulfate induced a higher synthesis of chlorophyll, and that high doses of the same source (more than 7.37 g per plant at reproductive stage), can negatively inf luence its growth and production. the same authors indicated increased contents of anthocyanins in plants subjected to abiotic or biotic stress; these effects were attributed to an excessive accumulation of n in leaves or a reduction of the soil ph and an increased availability of aluminum in soil when fertilized with ammonium sources of n (leitzke et al., 2015). accumulation of anthocyanins in blueberry fruits contribute to their high commercial attractiveness due to their nutraceutical effects (li et al., 2017); however, in the present study, the accumulation of anthocyanins in leaves was, evidently, an adaptive response to stress associated with a reduced production of chlorophyll. at the same time, blueberry leaves are used in food industry as sources of antioxidants due to their high content of anthocyanins (ferlemi and lamari, 2016). the leaves of andean blueberry are used in beverage industry (zapata et al., 2015), a a a b b b a b c c c a a a b cc ab a a 2 42 77 111 148 days after transplanting a nt ho cy an in s (m g 10 0g -1 f w ) b 0 10 12 14 8 6 4 2 2 42 77 111 148 days after transplanting s pa d a 20 50 55 60 45 40 35 30 25 100% no3 50% nh4-50% no3 0% n 100% nh4 figure 1. a) relative chlorophyll contents (spad units) and b) anthocyanin contents (mg 100 g-1 fw) in leaves of the andean blueberry treated with different sources of n. means followed by the different letters at each sampling date are significantly different according to tukey test (p≤0.05). figure 2. plants of the andean blueberry fertilized with a) 0% n, b) 100% no3 -, c) 50%nh4 +-50%no3 -,or d) 100% nh4 +at 148 dat. a b c d a b c d 62 agron. colomb. 36(1) 2018 therefore, an addition of no3to fertilizer formulas could be a practice aimed to increase anthocyanin contents in leaves for this purpose. number of leaves and leaf area the number of leaves and leaf area progressively increased over time, where the treatment with 100% nh4+ reached a maximum of 254 leaves per plant (fig. 3a) and the treatment of 50%nh4+ 50%no3reached the maximum 130 cm2 of leaf area (fig. 3b) at 148 dat. determination of leaf area is important to characterize crop growth, its potential yield, and efficiency in use of solar radiation, water, and mineral nutrients (williams and martinson, 2003). the growth rate of leaves is affected by expansion of young cells, which are produced by cell division in the meristematic tissues (salisbury and ross, 2000). for this reason, inadequate supply of n could diminish rates of leaf growth as it was evidenced in the treatments with only no3sources, where the plants of andean blueberry generated fewer leaves and lesser leaf area (fig. 3) due to the preference of various ericaceae to nh4+ sources of n (percival and privé, 2002). the plants treated with 0% n and 100% no3obtained maximum 50 and 119 leaves at 148 dat, respectively. the plants of 0% n treatment had poor leaf emission throughout the experiment and presented leaf abscission at 148 dat due to the lack of n supply, apparently, exhausting n reserves of cutting stem. number of shoots the plants of andean blueberry fertilized with nh4+ sources responded with a higher production of shoots (i.e. primary branches) on the cutting stem compared to the plants of no3fertilization (fig. 4). the number of shoots per cutting progressively increased over time, with the treatment of 100% nh4+ reaching maximum values of 22 shoots per plant followed by the treatment 50% nh4+ 50% no3-, with 20 shoots per plant. during the evaluation period, control treatment 0% n had always the lowest number of new shoots (fig. 4) as compared with other treatments. according to takamizo and sugiyama (1991), higher concentrations of n were recorded in shoots of blueberry plants fertilized with nh4+ with respect to those fertilized with no3-; the higher concentration of n, in turn, could contribute to formation of new shoots. a a b ab ab a ab bc c a a b cb ab a a a ab bc c a ab bc 2 42 77 111 148 days after transplanting le af a re a (c m 2 ) p er p la nt b 5 110 125 140 95 80 65 50 35 20 2 42 77 111 148 days after transplanting n um be r of le av es p er p la nt a 5 155 205 255 105 55 100% no 3 50% nh 4 -50% no 3 0% n 100% nh 4 figure 3. a)number of leaves and b)leaf area of the andean blueberry treated with different sources of n. means followed by the different letters at each sampling date are significantly different according to the tukey test (p≤0.05). figure 4. number of shoots per plant of the andean blueberry treated with different sources of n. data means followed by the different letters at each sampling date are significantly different according to tukey test (p≤0.05). a a b b b ab ab a a b 2 42 77 111 148 days after transplanting n um be r of s ho ot s pe r pl an t 0 15 20 25 10 5 100% no3 50% nh4-50% no3 0% n 100% nh4 63gonzález, rugeles, and magnitskiy: effect of different sources of nitrogen on the vegetative growth of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) a a b aab a a a b a a b b b ab a a b a a b b b ab a a ab a c a ab a a 2 42 77 111 148 days after transplanting le af d ry w ei gh t ( g) p er p la nt 0.10 1.00 1.60 1.30 1.90 0.70 0.40 2 42 77 111 148 days after transplanting d ry w ei gh t o f s ho ot s (g ) pe r pl an t 0.0 0.3 0.4 0.5 0.2 0.1 2 42 77 111 148 days after transplanting d ry w ei gh t o f r oo ts ( g) p er p la nt 0.18 0.10 0.02 0.42 0.50 0.58 0.34 0.26 100% no3 50% nh4-50% no3 0% n 100% nh4 a b c dry weight of leaves, shoots, and roots the highest leaf weight was registered in treatments 100% nh4+ and 50%nh4+ 50%no3-(1.85 and 1.37 g dw, respectively) at 148 dat, while the other treatments had less than 1 g dw of leaves per plant (fig. 5a). the accumulation of dry matter in leaves is directly related to the number of shoots and new leaves and to photosynthetic capacity that allows producing photoassimilates and developing higher leaf area. the plants supplied with 100% no3-, apparently, managed to assimilate some fraction of no3into the cell proteins and surpass the treatment with 0% n, which counted up mainly on n reserves of cutting stem/roots to emit few leaves. this agrees with the data reported for blueberry by merhaut and darnell (1996), who affirm that, although the plants of vaccinium sp. can absorb both nh4+ and no3under the range of ph conditions optimal for growth, assimilation of no3 by these plants is limited as compared to nh4+. it should be noted that, in our experiment, the differences among the treatments in plant growth might be, at least in part, inf luenced by the changes in substrate ph that depended on the source of n used for the application. root dw in the treatments 100% nh4+ and 50%no3 50%nh4+ increased over the time of the experiment (fig. 5c); these plants exhibited the highest values of 0.52 and 0.40 g root dw per plant, respectively, at 148 dat. this correlates with the superiority of the same treatments in emission of leaves and shoots (figs. 4 and 5) and agrees with merhaut and darnell (1995), who affirmed the lower assimilation rate of no3in vaccinium sp in comparison with that of nh4+. birkhold and darnell (1993) indicated that v. ashei during vegetative growth had a high concentration of n in both shoots and roots, since fast-growing organs strongly demand this element. the roots can serve as the storage site for n, which would be later translocated to new growing organs, even though the n concentration was adequate in the nutrient solution (birkhold and darnell, 1993). in another deciduous species as v. corymbosum, the highest accumulation of biomass during vegetative stage of growth corresponded to a period of maximum n absorption, with new emerging leaves being the organs of main demand for n (fang et al., 2017). plant strategies to adapt for different types of stress frequently consist in decreasing leaf expansion, increasing root growth, or promoting the leaf abscission (yepes and buckeridge, 2011). the distribution of dw between the organs at 148 dat showed that plants of 0% n and 100% no3 assigned a higher proportion of biomass to formation of roots as compared with the treatments with nh4+ (tab. 1). figure 5. dry weight of leaves (a), shoots (b) and roots (c) of the andean blueberry treated with different sources of n. data means followed by the different letters at each sampling date are significantly different according to the tukey test (p≤0.05). this could indicate that the plants searched for n sources to compensate n deficiency when growing without nh4+ supply. additionally, the plants of andean blueberry, in the 64 agron. colomb. 36(1) 2018 absence of nh4+, expanded leaf area through emitting new leaves but invested much less resources in the formation of new shoots as compared to plants supplied with nh4+ (tab. 1; fig. 2). growth indexes leaf area index (lai) expresses the leaf area over the surface area occupied by the plant (hunt, 2013). the lai of plants treated with n had an ascending behavior over the time (fig. 6a) and at some point would reach a maximum value, at which the plants will have the maximum capacity to intercept solar energy (hunt, 2013). the ascending behavior of lai can be attributed to a high rate of leaf formation and foliar expansion, especially in treatments 100% nh4+ and 50%nh4+ 50%no3-. the maximum values of lai were not observed (fig. 6a) because the moment of evaluation was limited to 148 dat of vegetative growth; the highest lai of 1.06 was recorded at 148 dat for the treatment 100% nh4+. in treatment with 0% n, lai did not exceed 0.2. therefore, in plants of 100% no3and, especially, 0% n, the behavior of lai can be explained by the deficiency of n, with a consequent reduction in leaf area and a reduction in the proportion of dry mass accumulated in leaf tissues (curtis and läuchli, 1986). this deficiency might have progressively reduced photosynthetic rate in these plants due to a lower chlorophyll content accompanied by an increased production of anthocyanins (fig. 1) and, in some cases, caused leaf senescence. according to behavior of lai, the treatments with nh4+ could be considered as the best treatments. these plants produced the highest number of leaves (fig. 3a) and shoots (fig. 4) that allowed them a better interception of light that, consequently, would be ref lected in higher production of photoassimilates and, therefore, allowed a greater accumulation of biomass in comparison with treatments of 100% no3and 0% n. specific leaf area (sla) is defined as a ratio between the total leaf area of the plant and dry weight of leaves (hunt, 2013). the tendency of sla in all treatments was to increase between 42 and 77 dat (fig. 6b), which can be explained by a higher increase in leaf area as compared to the increase in leaf dw. in this period, the increase of sla could be explained by the expansion of leaf area in pre-existing leaves and new leaves, such as in 50%nh4+ 50%no3treatment. apparently, this period of growth between 42 and 77 dat was characterized by increasing leaf surface, while the leaves maintained a low amount of mesophyll layers. the sla increase in 0%n treatment from 42 to 77 dat could be due to consumption of photoassimilates/starch available in leaves/stem of cutting, which, in turn, might have reduced leaf thickness. also, the marked decrease in sla in 0% n treatment starting from 77 dat until the end of the experiment (148 dat) is attributed to the poor formation of new leaves (fig. 3a), because the plants were depleting their n reserves. in other treatments, the decrease in sla between 77 and 148 dat can be explained by a lower expansion of leaf area and increased transport of photoassimilates and/or n towards the leaves, which implied an increase in weight/ thickness of leaves. this behavior is common in deciduous blueberries, where an adequate supply of n results in n storage and subsequent remobilization for growth of new leaves and shoots (birkhold and darnell, 1993). the net assimilation rate (nar) is defined as the increase in plant dry weight per unit of leaf area and time (hunt, 2013) and indicates average photosynthetic efficiency of plants. in plants treated with 100% nh4+ or 50%nh4+ 50%no3-, nar reached the highest values starting from 77 dat because, in this period, the plants were emitting new leaves (fig. 3a). the treatments with nh4+sources presented the highest values of nar because, as shown by lai, these plants had the maximum leaf growth allowing the highest photosynthetic efficiency as well as the largest accumulation of dry matter. in plants treated with 100% no3-or 0% n, the decrease in nar between 42 and 77 dat (fig. 6c) indicated a reduced photosynthetic efficiency in this period, which can be attributed to the reduction in activity of rubisco and/or other proteins associated with the calvin cycle (salisbury and ross, 2000). it can be hypothesized that an atypical increase in nar between 77 and 111 dat for treatments 0% n and table 1. distribution of dry weight among organs in plants of the andean blueberry treated with different sources of n, % total dry weight of the plant (stem+shoots+leaves+roots). 2 dat 148 dat initial dw distribution control without n 100% no3 50%nh4 +-50%no3 100%nh4 + leaves 34.0 43.5 52.5 59.8 58.5 shoots 0 4.8 9.8 15.0 14.2 stem of cutting 58.6 24.9 17.1 8.2 10.2 roots 7.4 26.8 20.6 17.0 17.1 65gonzález, rugeles, and magnitskiy: effect of different sources of nitrogen on the vegetative growth of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) indicating n deficiency. in general, this study indicated that the andean blueberry during vegetative growth, similarly to commercial blueberries vaccinium sp, requires fertilizers with ammonia sources of n. conclusions the effect of the nitric and ammonia fertilization on the growth of andean blueberry was demonstrated showing that at vegetative stage of growth the plants had a higher accumulation of dry matter, higher number of shoots and leaves with application of nh4+ as n source. the plants subjected to no3fertilization presented an increased production of anthocyanins in leaves due to the stress caused by nitrogen deficiency and associated with low synthesis of chlorophyll. acknowledgments the authors express their gratitude to the faculty of agricultural sciences of the national university of colombia, bogota. the authors greatly acknowledge the help of dr. gustavo ligarreto for the donation of andean blueberry cuttings for this study, dr. liz patricia moreno for the review of the manuscript and critical suggestions, and dr. hector lancheros (el bosque university, bogota) and ing. mariam vásquez for their contributions to the experiment establishment. literature cited abreu, o.a., g. barreto, and s. prieto. 2014. vaccinium (ericaceae): ethnobotany and pharmacological potentials.  emirat. j. food agric. 26(7), 577-591. doi: 10.9755/ejfa.v26i7.16404 alt, d.s., j.w. doyle, and a. malladi. 2017. nitrogen-source preference in blueberry (vaccinium sp.): enhanced shoot nitrogen assimilation in response to direct supply of nitrate.  j. plant physiol. 216, 79-87. doi: 10.1016/j.jplph.2017.05.014 birkhold, k.t. and r.l. darnell. 1993. contribution of storage and currently assimilated nitrogen to vegetative and reproductive growth of rabbiteye blueberry. j. amer. soc. hort. sci. 118(1), 101-108. bryant, j.p., f.s. chapin, and d.r. klein. 1983. carbon/nutrient balance of boreal plants in relation to vertebrate herbivory. oikos 40, 357-368. bryla, d.r. and b.c. strik. 2015. nutrient requirements, leaf tissue standards, and new options for fertigation of northern highbush blueberry. horttech. 25(4), 464-470. chamorro, f.j. and g. nates-parra. 2015. floral and reproductive biology of vaccinium meridionale (ericaceae) in the eastern andes of colombia. rev. biol. trop. 63(4), 1197-1212. contreras, j., l. calderón-jaimes, e. guerra-hernández, and b. garcía-villanova. 2011. antioxidant capacity, phenolic content and vitamin c in pulp, peel and seed from 24 exotic fruits from colombia. food res. int. 44(7), 2047-2053. doi: 10.1016/j. foodres.2010.11.003 figure 6. a) leaf area index (lai), b)specific leaf area (sla), and c)net assimilation rate (nar) of andean blueberry plants treated with different sources of n. vertical bars indicate standard deviations. 42 77 111 148 days after transplanting la i 0,10 0,70 1,00 0,85 1,15 0,55 0,40 0,25 days after transplanting s la , c m 2 g1 100 90 80 70 60 50 130 140 150 120 110 days after transplanting n a r , g m -2 d -1 0,0000 0,0004 0006 0008 0,0002 100% no3 50% nh4-50% no3 0% n 100% nh4 a b c 42 77 111 148 42 77 111 148 100% no3was due to re-traslocation of n reserves preserved in the stem of cuttings towards the leaves. between 111 and 148 dat, in treatments 0% n and 100% no3-, nar decreased due to the senescence and abscission of leaves http://dx.doi.org/10.9755/ejfa.v26i7.16404 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2017.05.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2010.11.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2010.11.003 66 agron. colomb. 36(1) 2018 curtis, p.s. and a. läuchli. 1986. the role of leaf area development and photosynthetic capacity in determining growth of kenat under moderate salt stress. aust. j. plant physiol. 18, 553-565. fang, y., j. williamson, r. darnell, y. li, and g. liu. 2017. nitrogen uptake and allocation at different growth stages of young southern highbush blueberry plants. hortsci. 52(6), 905-909. doi: 10.21273/hortsci11723-17 ferlemi, a.v. and f.n. lamari. 2016. berry leaves: an alternative source of bioactive natural products of nutritional and medicinal value. antioxidants 5(2), 1-20. doi: 10.3390/antiox5020017 flórez, v. and r. cruz. 2004. guías de laboratorio de fisiología vegetal. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. glonek, j. and a. komosa. 2013. fertigation of highbush blueberry (vaccinium corymbosum l.). part i. the effect on growth and yield. acta sci. pol., hortorum cultus 12(3), 47-57. garzón, g.a., c.e. narváez, k.m. riedl, and s.j. schwartz. 2010. chemical composition, anthocyanins, non-anthocyanin phenolics and antioxidant activity of wild bilberry (vaccinium meridionale swartz) from colombia.  food chem.  122, 980986. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.03.01 gonzález, m., i. samudio, l.g. sequeda-castañeda, c. celis, j. iglesias, and l. morales. 2017. cytotoxic and antioxidant capacity of extracts from vaccinium meridionale swartz (ericaceae) in transformed leukemic cell lines. j. appl. pharm. sci. 7(3), 24-30. doi: 10.7324/japs.2017.70305 greidanus, t., l.a. peterson, l.e. schrader, and m.n. dana. 1972. essentiality of ammonium for cranberry nutrition. j. amer. soc. hort. sci. 97, 272-277. hunt, r. 2013. basic growth analysis: plant growth analysis for beginners. unwin hyman ltd., london. igac. 2006. métodos analíticos del laboratorio de suelos. 6th ed.instituto geográfico agustín codazzi, bogota. korcak, r.f. 1988. nutrition of blueberry and other calcifuges. hort. rev. 10, 183-227. lee, j., r.w. durst, and r.e. wrolstad. 2005. determination of total monomeric anthocyanin pigment contentof fruit juices, beverages, natural colorants, and wines by the ph differential method: collaborative study. j. aoac int. 88(5), 1269-1278. leitzke, l., l. picolotto, i. pereira, g. vignolo, j. schmitz, m. vizzotto, and l. antunes. 2015. nitrogen fertilizer affects the chemical composition of the substrate, the foliar nutrient content, the vegetative growth, the production and fruit quality of blueberry. científica, 43(4), 316-324. li, d., b. li, y. ma, x. sun, y. lin, and x. meng. 2017. polyphenols, anthocyanins, and f lavonoids contents and the antioxidant capacity of various cultivars of highbush and half-high blueberries.  j. food composit. anal. 62, 84-93. doi: 10.1016/j. jfca.2017.03.006 ligarreto, g.a., m.d.p. patiño, and s.v. magnitskiy. 2011. phenotypic plasticity of vaccinium meridionale (ericaceae) in wild populations of mountain forests in colombia. rev. biol. trop. 59(2), 569-583. lópez‐padilla, a., d. martín, d. villanueva, l. jaime, a. ruiz‐rodríguez, c.e. restrepo, d.m. rivero, and t. fornari. 2017. vaccinium meridionale swartz extracts and their addition in beef burgers as antioxidant ingredient. j. sci. food agric. 97, 1097-1110. doi: 10.1002/jsfa.8483 maldonado, m.e., s.s. arango-varela, and b.a. rojano. 2014. free radical scavenging capacity and cytotoxic and antiproliferative effects of vaccinium meridionale sw. against colon cancer cell lines. rev. cubana plant med. 19(2), 172-184. maqbool, r. 2013. nitrogen cycling, optimization of plant nutrition and remote sensing of leaf nutrients in wild blueberries (vaccinium angustifolium ait.). phd thesis, dalhousie university, halifax, canada. merhaut, d. and r. darnell. 1995. ammonium and nitrate accumulation in containerized southern highbush blueberry plants. hortsci. 30, 1378-1381. merhaut, d. and r. darnell. 1996. vegetative growth and nitrogen/ carbon partitioning in blueberry as inf luenced by nitrogen fertilization. hortsci. 121(5), 875-879. montoya, c.g., j.d.h. arredondo, m.l. arias, c.i.m. cano, and b.a. rojano 2012. cambios en la actividad antioxidante en frutos de mortiño (vaccinium meridionale sw.) durante su desarrollo y maduración. rev. fac. nal. agr. medellín 65(1), 6487-6495. doi: 10.15446/rfnam percival, d.c. and j.p. privé. 2002. nitrogen formulation inf luences plant nutrition and yield components of lowbush blueberry (vaccinium angustifolium ait). acta hort. 574, 347-351. doi: 10.17660/actahortic.2002.574.52 peterson, l.a., e.j. stang, and m.n. dana. 1988. blueberry response to nh4+-n and no3--n. j. amer. soc. hort. sci. 113, 9-12. poonnachit, u. and r. darnell. 2004. effect of ammonium and nitrate on ferric chelate reductase and nitrate reductase in vaccinium species. annals bot. 93, 399-405. doi: 10.1093/ aob/mch053 rout ray, w. a nd v. orsat . 2011. blueber r ies a nd t hei r a nt hoc ya nins: factors a f fect ing biosy nt hesis a nd properties. compr. rev. food sci. food safety 10(6), 303-320. doi: 10.1111/j.1541-4337.2011.00164.x salisbury, f.b. and c.w. ross. 2000. fisiología de las plantas. desarrollo de las plantas y fisiología ambiental. editorial paraninfo, madrid. sugiyama, n. and k. ishigaki. 1994. uptake of nitrate‐nitrogen by blueberry plants. j. plant nutr. 17(11), 1975-1982. doi: 10.1080/01904169409364859 tamada, t. 2004. effects of nitrogen sources on growth and leaf nutrient concentrations of ‘tif blue’rabbiteye blueberry under water culture. small fruits rev. 3(1-2), 149-158. doi: 10.1300/ j301v03n01_15 takamizo, t. and n. sugiyama. 1991. growth responses to n forms in rabbiteye and highbush blueberries. j. jpn. soc. hort. sci. 60, 41-45. townsend, l.r. 1967. effect of ammonium nitrogen and nitrate nitrogen, separately and in combination, on the growth of highbush blueberry. can. j. plant sci. 47, 555-562. townsend, l.r. 1969. inf luence of form of nitrogen and ph on growth and nutrient levels in the leaves and roots of the lowbush blueberry. can. j. plant sci. 49, 333-338. http://dx.doi.org/10.21273/hortsci11723-17 http://dx.doi.org/10.3390/antiox5020017 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.03.01 http://dx.doi.org/10.7324/japs.2017.70305 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfca.2017.03.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfca.2017.03.006 http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.8483 http://dx.doi.org/10.15446/rfnam http://dx.doi.org/10.17660/actahortic.2002.574.52 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mch053 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mch053 http://dx.doi.org/10.1111/j.1541-4337.2011.00164.x http://dx.doi.org/10.1080/01904169409364859 http://dx.doi.org/10.1300/j301v03n01_15 http://dx.doi.org/10.1300/j301v03n01_15 67gonzález, rugeles, and magnitskiy: effect of different sources of nitrogen on the vegetative growth of andean blueberry (vaccinium meridionale swartz) williams, l. and t.e. martinson. 2003. nondestructive leaf area estimation of ‘niagara’ and ‘dechaunac’ grapevines. sci. hort. 98, 493-498. zapata, i.c., v. villacorta, m.e. maldonado, d. castro-restrepo, and b. rojano. 2015. antioxidant and cytotoxic activity of black and green tea from vaccinium meridionale swartz leaves.  j. med. plants res. 9(13), 445-453. doi: 10.5897/ jmpr2014.5744 zapata, i.c., s. ochoa, m.e. maldonado, a.d. zapata, and b.i. rojano. 2016. cytotoxic effect and antioxidant activity of andean berry (vaccinium meridionale sw) wine. j. med. plants res. 10(27), 402-408. doi: 10.5897/jmpr2016.6100 yepes, a. and m.s.  buckeridge. 2011. respuestas de las plantas ante los factores ambientales del cambio climático global: revisión. colombia forestal 14(2), 213-232. doi: 10.14483/ issn.2256-201x http://dx.doi.org/10.5897/jmpr2014.5744 http://dx.doi.org/10.5897/jmpr2014.5744 http://dx.doi.org/10.5897/jmpr2016.6100 http://dx.doi.org/10.14483/issn.2256-201x http://dx.doi.org/10.14483/issn.2256-201x variability of p26 and p10 genes in colombian isolates of potato yellow vein virus (pyvv) received for publication: 3 june, 2018. accepted for publication: 30 august, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.72638 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, c.i. nataima (colombia). * corresponding author: avargas@agrosavia.co agronomía colombiana 37(2), 129-143, 2019 abstract resumen potato yellow vein virus (pyvv) is the causal agent of the potato yellow vein disease and can reduce potato production up to 50%. this virus also infects tomatoes and can remain asymptomatic in plants. pyvv transmission is mediated by vegetative seed, the vector trialeurodes vaporariorum, and grafts. its genome has the p26 and p10 genes that are orthologues in the crinivirus genus, which have been characterized as pathogenic factors and have not been studied in pyvv. we analyzed the variability of p26 and p10 from 45 and 48 sequences, which were obtained by rt-pcr amplification of the total rna of symptomatic potato leaves from the provinces of nariño, cundinamarca, and boyaca (colombia). we included sequences of each gene of the pyvv genome of potato and tomato isolates from genbank. the variability in these genes is inf luenced by the f low and uncontrolled use of vegetative seed between different provinces, that favor the dispersion of viral variants. in addition, the variability analysis based on maximum likelihood trees, haplotypes, and diversity indices showed that p26 is more variable than p10 and both are more variable in andigena than in phureja potatoes. the tajima and fu and li tests revealed that these genes are subject to negative selection. el virus potato yellow vein virus (pyvv), en español virus del amarillamiento de las venas de la papa, es el agente causal de la enfermedad conocida como amarillamiento de venas de la papa y puede reducir la producción hasta un 50%. este virus también infecta tomate y puede permanecer en plantas asintomáticas. su transmisión está mediada por semilla vegetativa, el vector trialeurodes vaporariorum e injertos. su genoma codifica los genes p26 y p10 que son ortólogos en el género crinivirus, en el cual se han caracterizado como factores de patogenicidad y no han sido estudiados en pyvv. se analizó la variabilidad de p26 y p10 a partir de 45 y 48 secuencias respectivamente, obtenidas de la amplificación por rt-pcr del rna total de hojas sintomáticas de papa de los departamentos de nariño, cundinamarca y boyacá (colombia), incluyendo tres secuencias de cada gen de los genomas de pyvv de aislamientos de papa y tomate reportados en genbank. la variabilidad en estos genes está inf luenciada por el f lujo y uso no controlado de semilla vegetativa entre diferentes departamentos, lo que favorece la dispersión de variantes virales. además, los análisis de variabilidad basados en árboles de máxima verosimilitud, haplotipos e índices de diversidad mostraron que p26 es más variable que p10 y que ambos son más variables en papa andígena que en phureja. las pruebas de tajima y fu and li revelaron que estos genes están sometidos a la selección negativa. key words: tripartite genome, crinivirus, solanum tuberosum, negative selection. palabras clave: genoma tripartito, crinivirus, solanum tuberosum, selección negativa. variability of p26 and p10 genes in colombian isolates of potato yellow vein virus (pyvv) variabilidad de los genes p26 y p10 en aislamientos colombianos del potato yellow vein virus (pyvv) jhon calderón1, teresa mosquera vásquez1, and ángela maría vargas2* introduction potato (solanum tuberosum) is cultivated in colombia, especially in the provinces of antioquia, boyaca, cundinamarca and nariño, where cundinamarca and boyaca are the most important areas for potato production (ñústez, 2011). according to fedepapa (2014), 250 potato cultivars are produced in colombia; but the most important are: criolla colombia, criolla dorada, criolla ocarina, pastusa suprema, superior, diacol capiro, ica puracé, tuquerreña, and roja nariño. the crinivirus genus comprises an important group of emergent plant viruses widely distributed in the world belonging to the closteroviridae family (martelli et al., 2013). within their genomes two proteins are coded that oscillate between 26 and 28 kda (group p26) and 8 and 10 kda (group p10). these proteins are unique in the genus and are orthologous in the 15 species sequenced and reported in the genbank (kiss et al., 2013; genbank, 2019). these proteins have been characterized in some criniviruses, in which their participation in infectious processes, cell movement http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 130 agron. colomb. 37(2) 2019 (grimsley et al., 1986; medina et al., 2003; medina et al., 2005; wang et al., 2009; kiss et al., 2013), and physical selfinteraction (stewart et al., 2009) have been demonstrated. potato yellow vein virus (pyvv) is a re-emergent crinivirus that causes potato yellow vein disease (pyvd), which is characterized by chlorosis in veins and can remain in asymptomatic plants. it also infects solanum lycopersicum, rumex sp., catharanthus sp. and polygonium sp. plants (salazar et al., 2000; muñóz et al., 2017). the virus is transmitted by infected tubers, grafts, and by the whitef ly trialeurodes vaporariorum in a semi-persistent way (salazar et al., 2000; gamarra et al., 2006; wale et al., 2008; barragán and guzmán-barney, 2014; hernández and guzmán-barney, 2014). pyvv was first reported in antioquia (colombia) in 1943 in plants of the s. tuberosum group phureja (diploid) (salazar et al., 2000), and it was later reported in s. tuberosum group andigena (tetraploid). in 1996 the pyvv virus dispersed to ecuador, peru and in 1998 to venezuela (salazar et al., 2000; eepo, 2019). pyvv is a virus limited to the phloem and accompanying cells. it has a tripartite genome composed by three molecules of single-stranded rna, positive polarity and two defective rnas (eliasco et al., 2006; muñoz et al., 2017). rna 1 (8,035 kb) has three open reading frames (orfs), rna 2 (5,339 kb) and has five orfs, and rna 3 (3,892 kb) has three orfs. the p10 and p26 proteins of pyvv are present in both rna 2 and rna 3. the closteroviridae family is considered to be invariable, but there are differences among the genera. for example, ampelovirus and closterovirus genera are the most variable, and crinivirus the least variable (rubio et al., 2013; erkiş-güngör  and bayram, 2019). low variability and genetic diversity have been reported for pyvv through single strand conformation polymorphisms (sscp), restriction fragment length polymorphisms (rflp) and sequence analysis of major capsid protein gene (cp), minor capsid gene (cpm) and heat shock protein homologue gene (hsp70h), although cpm is more variable and has a tendency for recombination (offei et al., 2004; guzmán et al., 2006; rubio et al., 2013; chaves-bedoya et al., 2014; cubillos and guzmán-barney, 2015). due to the importance of p10 and p26 gene orthologues group in pathogenicity, its viral cycle in crinivirus, and the fact that these genes have not been studied in pyvv, it is necessary to know about the variability, evolution and presence of molecular viral variants in potato plants generated by selection pressure, mutations, genetic drift, migration and also inter and intraspecific recombination events. these factors may impact the pyvv infectious capacity within its host and the ability to colonize other plant species, increasing the hosts’ range as in tomato plants (ruiz et al., 2018). our objective in this study was to analyze the p26 and p10 genes of pyvv isolates from two contrasting geographic regions of colombia to determine their genetic variability, evolution, and possible relationships with the host. materials and methods plant material sampling was performed in potato plots with a high incidence of plants affected by pyvd symptoms in nariño, cundinamarca, and boyaca (colombia). from each crop plot leaf samples from the middle third of different plants of the potato s. tuberosum andigena group (sta) and phureja group (stp) were collected. the samples were covered with absorbent paper towels, stored in perforated plastic bags, and transported to the biotechnology laboratory of the facultad de ciencias agrarias of the universidad nacional de colombia, bogota campus for the analysis. primer design to obtain a set of primers for specific amplification of p10 and p26 genes of pyvv, we used the primer 3 program v.0.4.0 (koressaar and remm, 2007; untergasser et al., 2012) and primer blast (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ tools/primer-blast/). as templates, we used accessions aj557129.1 (for p10 gene) and aj508757.2 (for p26 gene) of pyvv peruvian genome sequences from genbank. the two primer pairs with the best characteristics in terms of length (20 to 25 bp), > 40% guanine-cytosine percentage, minimum dimerization and temperature delta between primers, f lanking location for covering 100% of each gene, and melting temperature between 50 and 60°c were selected. the amplif x program version 1.5.4 (http://ifrjr.nord. univ-mrs.fr/amplif x) was used to simulate the migration of fragments of the p10 and p26 genes with the selected primers in a virtual agarose gel. total rna extraction and verification of pyvv presence total rna was extracted with the rneasy plant minikit (qiagen™) following the manufacturer’s instructions, except for the use of the qiashredder® column. the same column was used to purify and concentrate two replicates of each sample, and these were unified. rna was diluted 131calderón, mosquera vásquez, and vargas: variability of p26 and p10 genes in colombian isolates of potato yellow vein virus (pyvv) in 30 µl of rnaase free water (qiagen™) and maintained at -20°c until use. to verify the presence of pyvv in the samples, the cp gene was amplified as a control, according to the protocol by hernández and guzman-barney (2014). primer verification, rt-pcr and sequencing all the reagents used for the reverse transcription (rt) and amplification (pcr) process were from the invitrogen™ brand (thermo fisher scientific, ma, usa), and rt-pcr was performed in a thermal cycler (c1000, biorad®, berkeley, ca). two samples from nariño and cundinamarca were selected for primer verification. superscript® iii kit (first-strand synthesis system for rt-pcr®) was used for p10 and p26 rt in positive samples for amplification of pyvv-cp, following the manufacturer’s instructions. in separated reactions we mixed 3 µl of total rna, 0.5 µm of p10 and p26 primer reverse (designed in this investigation, tab. 2), 1 mm of dntps, 1x of buffer, 10 mm of ditioeritrol (dtt), 1.6 u µl-1 of rnaseout®, 5 mm of mgcl2, 8 u µl-1 of reverse transcriptase (superscript®iii), and rnase free water to complete the final volume of 10 µl. after rt was performed, pcr for p10 and p26 genes were carried out in separated reactions with pcr® kit, 1x of buffer, 2.5 mm of mgcl2, 0.4 µm of forward and reverse primers (tab. 2), 0.4 mm of dntps, 1 u µl-1 of high fidelity taq polymerase platinum®, 0.6 µl of cdna, and diethyl pyrocarbonate (depc) treated water to complete a final volume of 15 µl. the amplification cycle was as follows: 1 min at 94°c, followed by 34 cycles of 1 min at 94°c, 30 s at 58°c for annealing and 1 min at 72°c for extension, and 10 min at 72°c for final extension. for the amplicon visualization, 2 µl of amplified product was loaded in 1% agarose gel in tae buffer. the gel was stained with 0.02 mg ml-1 of ethidium bromide. the kit pure link pcr purification was used to purify p10 and p26 gene pcr products. purified products were diluted in 30 µl dnase free water and sent to macrogen® for forward and reverse sequencing. variability and diversity of p26 and p10 genes of pyvv forward and reverse sequences obtained from each amplicon were assembled and a consensus sequence was generated using cap3 of the prabi-douaprogram (huang and madan, 1999). complete p26 and p10 gene sequences were submitted to the embl/genbank to verify the identity using the p26 and p10 genes of pyvv. after verifying the genes’ identity, the best primers were selected for rt-pcr performance and sequencing of all the samples in the same way as described above. for the variability analysis, the contigs of p26 and p10 genes of pyvv were grouped as follows: (1) potato genotype: andigena (tetraploid) and phureja (diploid); (2) geographical origin: nariño (n), cundinamarca (c) and boyaca (b): and (3) total contigs. the sequence demarcation tool was used for evaluating nucleotide identity through the pairwise matrix (muhire et al., 2014). the mega 7 program (kumar et al., 2016) was used for multiple alignments by codons with clustal algorithm and to estimate the best-fit nucleotide substitution model by the akaike information criterion (aic). the best model was used for the construction of the maximum likelihood tree for each gene with the bootstrap test with 1000 replicas for generating the consensus tree (nei and kumar, 2000). the mega 7 program was used to estimate the average of non-synonymous (dn) and synonymous (ds) mutations and their ratio (dn/ds). the program dnasp 5.0 (librado et al., 2009) was used for genetic variability in which we estimated total variable sites (s), total mutations (ɳ), nucleotide diversity (π), total haplotypes (h), and haplotype diversity (dh). the neutrality test of tajima’s d (tajima, 1989) based on the difference between segregating sites and the average of nucleotide differences, and the fu and li’s f* test (fu and li, 1993) based on the differences between singletons and the average of the number of pairwise nucleotide differences were also used. the program network 5 (bandelt et al., 1999) was used for graphic representation of haplotypes for the visualization of phylogenetic networks through the median-joining (mj) algorithm and the statistical parsimony method as described by templeton et al. (1992). results plant material a total of 46 samples from symptomatic s. tuberosum phureja and andigena groups (fig. 1), from six varieties (tetraploids: pastusa suprema, diacol capiro, and superior. diploids: criolla colombia, criolla guaneña and mambera) were sampled in eight municipalities from nariño, six from cundinamarca and one from boyaca (tab. 1). primer selection for amplification of p10 and p26 genes of pyvv p26 and p10 genes were amplified during the preliminary test (fig. 2) from samples ct0426 and nt1926 (tab. 1) (positive to the pyvv-cp gene) through four pairs of primers (tab. 2). we decided to select p10f and p10r primers for the p10 gene amplification and p26f gene and p26r for the p26 gene. 132 agron. colomb. 37(2) 2019 figure 1. potato plants affected by potato yellow vein disease (pyvd). the symptoms in the potato crop are observed as yellow plants distributed in foci. a) potato crop with high incidence of plants affected by pyvd, b) potato plant with initial pyvd symptoms, c) potato plant with advanced pyvd symptoms, d) detail of a potato leaf affected by pyvd. a b c d table 1. isolate codification of p26 and p10 genes of potato yellow vein virus (pyvv) obtained from cundinamarca, nariño and boyaca. p26 gene code p10 gene code province municipality host variety ct0426 ct0410 cundinamarca subachoque andigena pastusa suprema ct1126 ct1110 cundinamarca subachoque andigena pastusa suprema ct1226 ct1210 cundinamarca subachoque andigena pastusa suprema ct1326 ct1310 cundinamarca subachoque andigena pastusa suprema ct1426 ct1410 cundinamarca subachoque andigena pastusa suprema ct1526 ct1510 cundinamarca subachoque andigena pastusa suprema ct1626 ----cundinamarca subachoque andigena pastusa suprema ct1726 ct1710 cundinamarca subachoque andigena pastusa suprema ct1826 ct1810 cundinamarca subachoque andigena pastusa suprema nt1926 nt1910 nariño carlosama andigena diacol capiro nt2026 ----nariño carlosama andigena diacol capiro nt2126 nt2110 nariño carlosama andigena diacol capiro nt2226 nt2210 nariño ipiales andigena diacol capiro nt2326 nt2310 nariño cumbal andigena diacol capiro nt2426 nt2410 nariño cumbal andigena diacol capiro continue 133calderón, mosquera vásquez, and vargas: variability of p26 and p10 genes in colombian isolates of potato yellow vein virus (pyvv) p26 gene code p10 gene code province municipality host variety nt2526 nt2510 nariño pupiales andigena diacol capiro nt2626 nt2610 nariño gualmatan andigena diacol capiro nt2726 nt2710 nariño pasto andigena diacol capiro nt2826 nt2810 nariño pasto andigena diacol capiro nd2926 nd2910 nariño ipiales phureja guaneña nd3026 nd3010 nariño ipiales phureja guaneña ----nd3110 nariño carlosama phureja c. colombia* ----nd3210 nariño carlosama phureja c. colombia* nd3326 nd3310 nariño tuquerres phureja guaneña nd3426 nd3410 nariño tuquerres phureja guaneña nd3526 nd3510 nariño guaitarrilla phureja mambera nd3626 nd3610 nariño guaitarrilla phureja mambera nd3726 nd3710 nariño tuquerres phureja c. colombia* nd3826 nd3810 nariño tuquerres phureja c. colombia* ct3926 ----cundinamarca villa pinzon andigena diacol capiro ct4026 ct4010 cundinamarca villa pinzon andigena diacol capiro ct4126 ct4110 cundinamarca guasca andigena diacol capiro ct4226 ct4210 cundinamarca villa pinzon andigena diacol capiro ct4326 ct4310 cundinamarca suesca andigena diacol capiro ct4426 ct4410 cundinamarca suesca andigena diacol capiro ----ct4510 cundinamarca usme andigena diacol capiro ct4726 ct4710 cundinamarca guasca andigena diacol capiro ----ct4610 cundinamarca suesca andigena diacol capiro ct4926 ct4910 cundinamarca suesca andigena diacol capiro ----ct5010 cundinamarca usme andigena diacol capiro ct5126 ct5110 cundinamarca usme andigena diacol capiro ct5226 ct5210 cundinamarca usme andigena diacol capiro ct5326 ct5310 cundinamarca el rosal andigena pastusa suprema ct6226 ----cundinamarca usme andigena diacol capiro ----bt6710 boyaca ventaquemada andigena pastusa suprema ----bt7010 boyaca ventaquemada andigena pastusa suprema *criolla colombia. table 2. sequences of primers obtained for p10 and p26 genes amplification of potato yellow vein virus (pyvv). primer sequence %gc 3’ δt° mt amp at p10f gaaagacatgacagatgaggaagtg 44 0 0 52°c 628 55°c p10r ctgtctgctctaacctgaatctttg 44 0 p10f2 aaggttacacactgagaagagaa 39 0 0 50°c 367 55°c p10r2 ggatccattgttctagtacctca 43 1 p26f ggcattgaacagtccgaacac 52 0 0 53°c 900 55°c p26r atcactcgtactagacctcggg 54 0 p26f2 cgaagacacatgccaacaag 50 0 1 51°c 998 55°c p26r2 tcgtactagacctcgggtaaataa 42 0 %gc: guanine-cytosine percentage; 3 :́3´ complementarity; δt°: temperature delta between primers; mt: melting temperature; amp: expected amplicon size in base pairs (bp); at: annealing temperature. grey highlight: selected primer sequences for amplification of all samples. 134 agron. colomb. 37(2) 2019 analysis of sequences forty-two contig sequences of p26 gene and 45 of the p10 gene of pyvv from potato leaf lets were obtained (tab. 1). three reference sequence accessions for p26 and p10 genes of pyvv genomes were included. the first one was obtained from the s. tuberosum andigena group (cajamarca, peru) (livieratos et al., 2002), the second one from the s. tuberosum phureja group (antioquia) (muñoz et al., 2016), and the third one from tomatoes (antioquia) (gutiérrez et al., 2017). in addition, the sequences of the p26 and p10 genes of the crinivirus liyv were used as an out-group in the phylogenetic analysis (tab. 3). haplotype diversity of p26 and p10 genes of pyvv and networks eleven haplotypes (haplotypes 1 to 11) for the p10 gene of pyvv were obtained. these haplotypes had frequencies between 6.6% and 62.3% (tab. 4). haplotype 4 was the most frequently formed with 28 isolates from cundinamarca and nariño. this haplotype was the most ancestral, according to the haplotype network (fig. 3). for the p26 gene of pyvv, 23 haplotypes (haplotypes 1 to 23) were obtained with frequencies between 2.4% and 16.7% (tab. 5) in which haplotypes 4, 7 and 9 were the most frequent and haplotype 4 was formed by four isolates from table 3. p10 and p26 gene reference accessions of potato yellow vein virus (pyvv) and lettuce infectious yellow virus orthologues. p26 gene accession p10 gene accession province/country municipality host reference aj508757.2 aj557129.1 cajamarca/peru chota potato andigena livieratos et al., 2002 k x573903.1 k x573902.1 antioquia/colombia marinilla s. lycopersicum gutiérrez et al., 2017 kr998195.1 kr998194.1 antioquia/ colombia la union group phureja muñoz et al., 2016 u15441.1 u15441.1 maryland/usa nicotiana clevelandii klassen et al.,1994 figure 2. representative amplification gel of p10 and p26 genes of potato yellow vein virus (pyvv) by rt-pcr and amplicon migration comparison a) in silico and b) experimental amplification. a) in silico migration obtained by amplifx: lane 1: molecular weight marker, 2 and 3: p10 gene primers set, 4 and 5: p26 gene primers set. b) representative experimental gel of amplification for p10 gene (lanes 1, 2 and 5, 6) and p26 gene (lanes 3, 4 and 7, 8), ct0426 sample (lanes 1 to 4) and nt1926 sample (lanes 5 to 8). a) b) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/kr998195?report=genbank&log$=nuclalign&blast_rank=1&rid=8gfdhgve014 135calderón, mosquera vásquez, and vargas: variability of p26 and p10 genes in colombian isolates of potato yellow vein virus (pyvv) table 4. haplotypes for the p10 gene of potato yellow vein virus (pyvv). p10 gene haplotypes quantity of sequences codes of p10 and p26 gene sequences frequency (%) hap 1 6 kr998194.1, aj557129.1, ct1310, ct1810, ct4110, ct4210 13.3 hap 2 1 k x573902.1 2.2 hap 3 3 ct0410, nt2210, nt2410 6.6 hap 4 28 ct1210, ct1110, ct1410, ct1510, ct1710, nt2110, nt2510, nt2610, nt2710, nt2810, nd3010, nd3110, nd3310, nd3410, nd3510, nd3610, nd3710 nd3810, ct4010, ct4310, ct4410, ct4510, ct4610, ct4710, ct5010, ct5110 ct5210, ct5310. 62.3 hap 5 1 nt1910 6.6 hap 6 1 nt2310 6.6 hap 7 1 nd2910 6.6 hap 8 1 nd3210 6.6 hap 9 1 ct4910 6.6 hap 10 1 bt6710 6.6 hap 11 1 bt7010 6.6 table 5. haplotypes for the p26 gene of potato yellow vein virus (pyvv). haplotype p26 quantity of sequences sequence code frequency (%) hap 1 1 aj508757.2 2.38 hap 2 1 k x573903.1 2.38 hap 3 1 kr998195.1 2.38 hap 4 4 ct0426, nt2326, nt2426, ct4226 9.52 hap 5 1 ct1126 2.38 hap 6 1 ct1226 2.38 hap 7 4 ct1326, ct1526, ct4726, ct5326. 9.52 hap 8 3 ct1426, ct1626, ct1826. 7.14 hap 9 4 ct1726, ct4126, ct4326, ct4426 9.52 hap 10 2 nt1926, nt2026. 4.76 hap 11 1 nt2126 2.38 hap 12 1 nt2226 2.38 hap 13 1 nt2526 2.38 hap 14 2 nt2626 nt2826. 4.76 hap 15 1 nt2726 2.38 hap 16 2 nd2926; nd3026 4.76 hap 17 2 nd3326; nd3426 4.76 hap 18 1 nd3526 2.38 hap 19 2 nd3626; nd3726 4.76 hap 20 1 nd3826 2.38 hap 21 1 ct3926 2.38 hap 22 1 ct4026 2.38 hap 23 1 ct4926 2.38 hap 24 1 ct5126 2.38 hap 25 1 bot5226 2.38 hap 26 1 ct6226 2.38 136 agron. colomb. 37(2) 2019 cundinamarca and nariño. this represents the ancestral haplotype for the p26 gene (fig. 4), and haplotypes 7 and 9 were formed by sequences only from cundinamarca. phylogenetic relationships the consensus maximum likelihood tree (mlt) for the p10 gene of pyvv (fig. 5) showed three clades; gi, gii and giii related to the host (sta or stp). the gi clade was formed by viral sequences from stp plants. the gii and giii clades were formed by viral sequences from sta plants. the gii was formed by sequences from cundinamarca and peruvian and colombian accessions, and the giii was formed by viral sequences from cundinamarca and nariño and a viral isolate accession from the tomato. the mlt for the p26 gene of pyvv (fig. 6) showed seven clades (gi to gvii). in contrast to the p10 gene, there is no grouping by host. additionally, there is no specific relationship by geographical origin. nevertheless, the viral sequences from nariño are in groups giv, gvi, and gvii; and the cundinamarca sequences are in groups giii and gv. groups gi and gii are formed by sequences from the three provinces. the three reference accessions from pyvv-p26 gene were also in this group. genetic distances between sequences of the p10 and p26 genes from pyvv isolates the similarity percentage for the p10 gene was between 96 and 100% except for sequences kx573902.1 and nt1910, figure 3. haplotype network for the p10 gene of potato yellow vein virus (pyvv). h_6 mv1 h_4 mv2 h_8 h_7h_1 h_9 h_5 h_10 h_3 h_11 h_2 p10 gene haplotype of pyvv from nariño p10 gene haplotype of pyvv from antioquia potato isolate p10 gene haplotype of pyvv from antioquia tomato isolate p10 gene haplotype of pyvv from cundinamarca p10 gene haplotype of pyvv from peru potato isolate h_6 mv1 h_26 mv2 h_12 h_20 h_1 h_18 h_8 h_10 h_3h_11 h_15 h_24 h_25 h_16 h_22 h_23 h_24 h_17h_7 h_9 h_5 h_14 h_19 h_2 h_13 mv3 mv4 h_6 mv1 h_26 mv2 h_12 h_20 h_1 h_18 h_8 h_10 h_3h_11 h_15 h_24 h_25 h_16 h_22 h_23 h_24 h_17h_7 h_9 h_5 h_14 h_19 h_2 h_13 mv3 mv4 p26 gene haplotype of pyvv from nariño p26 gene haplotype of pyvv from antioquia potato isolate p26 gene haplotype of pyvv from antioquia tomato isolate p26 gene haplotype of pyvv from cundinamarca p26 gene haplotype of pyvv from peru potato isolate figure 4. haplotype network for the p26 gene of potato yellow vein virus (pyvv). 137calderón, mosquera vásquez, and vargas: variability of p26 and p10 genes in colombian isolates of potato yellow vein virus (pyvv) (9) ct1510 (26) nd3410 (5) ct1210 (31) ct4010 (27) nd3510 (8) ct1410 (40) bot5010 (6) ct1110 (25) nd3310 (41) bot5110 (30) nd3810 (23) nd3110 (35) ct4410 (10) ct1710 (18) nt2610 (42) bot5210 (28) nd3610 (13) nt2110 (43) ct5310 (34) ct4310 (36) bot4510 (19) nt2710 (22) nd3010 (38) ct4710 (20) nt2810 (1) kr998194.1 (3) aj557129.1 (32) ct4110 (11) ct1810 (33) ct4210 (29) nd3710 (7) ct1310 (12) nt1910 (37) ct4610 (44) bt6710 (17) nt2510 (45) bt7010 (15) nt2310 (4) ct0410 (14) nt2210 (16) nt2410 (24) nd3210 (2) kx573902.1 (21) nd2910 (39) ct4910 (46) u15441.1 70 65 81 67 73 72 87 88 89 90 80 71 69 77 79 75 74 83 84 85 86 59 60 63 62 57 68 66 76 64 78 82 49 50 51 52 53 54 55 56 47 58 61 48 g iii g ii g i (22) nt2826 (23) nd2926 (20) nt2626 (33) ct4126 (35) ct4326 (19) nt2526 (31) ct3926 (11) ct1726 (36) ct4426 (26) nd3426 (28) nd3626 (29) nd3726 (3) kr998195.1 (1) aj508757.2 (34) ct4226 (17) nt2326 (18) nt2426 (25) nd3326 (2) kx573903.1 (9) ct1526 (4) ct0426 (6) ct1226 (37) ct4726 (41) ct5326 (7) ct1326 (40) bot5226 (42) ct6226 (39) ct5126 (38) ct4926 (32) ct4026 (24) nd3026 (30) nd3826 (8) ct1426 (12) ct1826 (5) ct1126 (21) nt2726 (15) nt2126 (16) nt2226 (27) nd3526 (13) nt1926 (14) nt2026 (43) u15441.1 (10) ct1626 70 65 81 67 73 72 80 71 69 77 79 75 74 83 84 59 60 63 62 57 68 66 76 64 78 82 49 50 51 52 53 54 55 56 47 58 61 48 45 46 44 g v ii g v i g v g iv g iii g ii g i figure 5. consensus maximum likelihood tree of the p10 gene of potato yellow vein virus (pyvv). figure 6. consensus maximum likelihood tree of the p26 gene of the potato yellow vein virus (pyvv). 138 agron. colomb. 37(2) 2019 figure 7. matrix of genetic distances between sequences for the p10 gene isolates of potato yellow vein virus (pyvv). pairwise identity (%) 99 97 96 95 93 92 91 89 88 100 87 general genetic distance 0.04±0.01 c t1 51 0 n d 34 10 c t1 21 0 c t4 01 0 n d 35 10 c t1 41 0 bo t5 01 0 c t1 11 0 n d 33 10 bo t5 11 0 n d 38 10 n d 31 10 c t4 41 0 c t1 71 0 n t2 61 0 bo t5 21 0 n d 36 10 n t2 11 0 c t5 31 0 c t4 31 0 bo t4 51 0 n t2 71 0 n d 30 10 c t4 71 0 n t2 81 0 kr 99 81 94 .1 aj 55 71 29 .1 c t4 11 0 c t1 81 0 c t4 21 0 n d 37 10 c t1 31 0 n t1 91 0 c t4 61 0 bt 67 10 n t2 51 0 bt 70 10 n t2 31 0 c t0 41 0 n t2 21 0 n t2 41 0 n d 32 10 kx 57 39 02 .1 n d 29 10 c t4 91 0 ct1510 nd3410 ct1210 ct4010 nd3510 ct1410 bot5010 ct1110 nd3310 bot5110 nd3810 nd3110 ct4410 ct1710 nt2610 bot5210 nd3610 nt2110 ct5310 ct4310 bot4510 nt2710 nd3010 ct4710 nt2810 kr998194.1 aj557129.1 ct4110 ct1810 ct4210 nd3710 ct1310 nt1910 ct4610 bt6710 nt2510 bt7010 nt2310 ct0410 nt2210 nt2410 nd3210 kx573902.1 nd2910 ct4910 g i g ii g ii which show a similarity of between 87 and 93% respectively. in addition, the general average of genetic distances for the complete sequences was 0.04±0.01 (fig. 7). similarly, the matrix for the p26 gene was between 93 and 100% except for sequences nt1926, nt2026, nt2126, nt2226, nd3526, and nt2726 with percentages of similarity between 76 and 93%. the general mean of genetic distances for this gene was 0.09 ± 0.01 (fig. 8). variability, diversity and neutrality tests of the p10 and p26 genes of pyvv in general, the p26 gene of pyvv showed 252 variable sites (s) from 693 total sites (36.4% variable sites in the gene), 333 total mutations (ɳ), a nucleotide and haplotype diversity of 0.0603 and 0.97, and a rate between non-synonymous and synonymous mutations (ω(dn/ds)) of 0.18. in the tajima’s d and fu and li tests significant negative values of -2.27 (<0.01) and -1.07 were found (tab. 6, grey highlight). the p10 gene of pyvv had 30 s of 255 total sites (11.8% variable sites in the gene), 31 η, nucleotide and haplotype diversity of 0.028 and 0.60, and a rate between non-synonymous and synonymous mutations (ω(dn/ds)) of 0.35. in the tajima’s d and fu and li tests, significant negative values of -2.45 (<0.001) and -4.70 were found (tab. 6). internally in the groups generated for the p10 and p26 genes, greater variability was observed in isolates from tetraploid (sta) plants than in diploid (stp). 139calderón, mosquera vásquez, and vargas: variability of p26 and p10 genes in colombian isolates of potato yellow vein virus (pyvv) pairwise identity (%) 98 95 93 90 88 86 83 81 79 100 76 nt2826 nd2926 nt2626 ct4126 ct4326 nt2526 ct3926 ct1726 ct4426 nd3426 nd3626 nd3726 kr998195.1 aj508757.2 ct4226 nt2326 nt2426 nd3326 kx573903.1 ct1526 ct0426 ct1226 ct4726 ct5326 ct1326 bot5226 ct6226 ct5126 ct4926 ct4026 nd3026 nd3826 ct1426 ct1826 ct1126 nt2726 nt2126 nt2226 nd3526 nt1926 nt2026 ct1626 g v ii g v i g v g iv g iii g ii g i n t2 82 6 n d 29 26 n t2 62 6 c t4 12 6 c t4 32 6 n t2 52 6 c t3 92 6 c t1 72 6 c t4 42 6 n d 34 26 n d 36 26 n d 37 26 kr 99 81 95 .1 aj 50 87 57 .2 c t4 22 6 n t2 32 6 n t2 42 6 n d 33 26 kx 57 39 03 .1 c t1 52 6 c t0 42 6 c t1 22 6 c t4 72 6 c t5 32 6 c t1 32 6 bo t5 22 6 c t6 22 6 c t5 12 6 c t4 92 6 c t4 02 6 n d 30 26 n d 38 26 c t1 42 6 c t1 82 6 c t1 12 6 n t2 72 6 n t2 12 6 n t2 22 6 n d 35 26 n t1 92 6 n t2 02 6 c t1 62 6 general genetic distance 0.09±0.01 table 6. estimated parameters of genetic variability for the p26 and p10 genes of potato yellow vein virus (pyvv). gene genotype p s ɳ π h hd dn ds ω(dn/ds) td fd sta c+n 252 333 0.0926 16 0.95 0.025 0.0894 0.28 -2.30 * -2.02 stp c+n 48 50 0.0199 6 0.92 0.017 0.0428 0.40 -1.53 -1.52 p26 sta+stp c 236 239 0.0440 11 0.95 0.004 0.0253 0.17 -2.61*** -4.14 sta+stp n 253 290 0.124 12 0.96 0.054 0.1824 0.29 -1.50 -0.11 sta+stp c+n 132 138 0.0603 26 0.97 0.064 0.3501 0.18 -2.27** -4.63 sta c+n 93 107 0.0437 9 0.56 0.154 0.3845 0.40 -2.55 *** -4.15 stp c+n 3 3 0.0021 4 0.49 0.005 0.0197 0.25 -1.600 -1.87 p10 sta+stp c 89 95 0.053 7 0.45 0.243 0.4571 0.53 -2.35** -2.93 sta+stp n 19 20 0.012 7 0.61 0.026 0.0783 0.33 -1.86* -2.34 sta+stp c+n 30 31 0.028 11 0.60 0.143 0.358 0.35 -2.45*** -4.70 genotype: sta: s. tuberosum andigena group; stp: s. tuberosum phureja group. c: cundinamarca; n: nariño; p: geographical origin; s: total variable sites; ɳ: number of total sites; π: nucleotide diversity, average of nucleotide differences per site; h: total haplotype number; hd: haplotype diversity; dn: average number of even differences by synonymous; ds: average number of even differences by nonsynonymous sites; ω(dn/ds): dn/ds ratio; td: tajima’s d test; fd: fu and li d test. *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001. figure 8. matrix of genetic distances between sequences for the p26 gene isolates of potato yellow vein virus (pyvv). 140 agron. colomb. 37(2) 2019 discussion rna viruses can accumulate mutations in their genomes because their rna-dependent rna polymerases have weak corrective activity, unlike dna polymerases. consequently, some viral species can have greater genetic variability (domingo and holland 1997; sanjuán et al., 2010; sanjuán and domingo, 2016). this makes viruses with rna genomes more variable than those with a dna genome. therefore, populations of rna viruses tend to evolve rapidly and adapt to the environmental conditions derived from the interaction with their vectors (garcía-arenal and fraile, 2001; garcía-arenal and fraile, 2011). mutation and recombination are processes that inf luence genetic diversity since the first one introduces specific changes in the sequences generating new variants, and the second one is a process by which segments of different genetic variants are crossed during the replication process that allows the movement of variants to produce new haplotypes. in this sense, recombination does not create mutations but creates new combinations between pre-existing mutations (pérezlosada et al., 2015). the characterization of the genetic variability of viral populations supplies important information about the processes involved in the evolution of the virus and its dispersion, where epidemiology is crucial for the design of reliable diagnostic tools that allow selecting those genes that are more conserved in time and space, as well as for the development of efficient and long-lasting disease control strategies. according to rubio et al. (2013), the closteroviridae family is not very variable because it is subject to negative selection, long-distance migrations, recombination processes, interaction between viral strains, and host-virus and virusvector interaction. these are the main forces that exert pressure in the closteroviridae, according to analyses carried out on structural genes such as cp. moncef (2010) performed an analysis of the complete genomes for some species of genera in the closteroviridae and reported that these viruses are subject to positive selection processes with dn/ds values ranging from 1.508 to 2.599. in addition, that author observed that only the closterovirus (citrus tristeza virus or ctv) and the ampelovirus (grapevine leafrollassociated virus 3 or glrav-3) are the only ones that have recombination processes; but this author did not detect any recombination processes for criniviruses. in this study, we reported for the first time the amplification by rt-pcr and the acquirement of nucleotide sequences of the p26 and p10 genes of pyvv, from symptomatic and non-symptomatic samples of different potato varieties from nariño, cundinamarca, and boyacá in colombia for the variability study. the haplotype analysis showed that both the p26 and p10 genes have high haplotype numbers with high diversity and low frequency (haplotype 4 with a frequency of 62.3% for the p10 gene and haplotypes 4, 7, and 9 with a frequency of 9.5% for p26 gene). haplotype 4 for both genes corresponds to the most ancestral gene, and diversification has been generated from it in the different provinces evaluated in this study. in a study conducted by chávez et al. (2013), 33 different haplotypes for the cp gene of pyvv were found, in which haplotype 28 was the most frequent with a value of 16.7. the most frequent haplotype groups for p10 and p26 genes of pyvv do not group sequences by host genotype or by geographic origin for the p10 gene, except for haplotypes with a single sequence. however, the p26 gene haplotypes do discriminate both by origin and genotype (except for the ancestral haplotype). this is supported by the maximum likelihood tree that shows the clades to be associated with the sequences of the specific haplotypes. this situation is not seen in the p10 gene tree, since no clear differentiation between the groups was observed by genotypes or geographical origin. this could be due to the increase in the use of vegetative seeds infected by the pyvv virus of different geographical origins, which allowed the spread of the virus in the potato-producing regions and, therefore, the distribution of variants in the geographical areas analyzed in this study. this, in turn, favors the development of new variants and recombinants when subjected to pressure in different environments. it is worth mentioning that the sequences nt1910 of the p10 gene and nt1926, nt2026, nt2126, nt2226, nd3526, nt2726 of the p26 gene showed differences between 87% and 93% for the p10 gene and 76% and 93% for p26 gene. this indicates that speciation processes are being developed in pyvv both in diploid and tetraploid plants from nariño (townsend, 2014; koloniuk et al., 2018). the tajima’s d and fu and li global tests showed a significant negative value for both genes, indicating that in the pyvv populations for these two genes, there was an excess of low-frequency haplotypes (rare alleles in high frequency). this low frequency could indicate that it is a population that is diversifying after a bottleneck or that there was a selection process that decreased the frequency of abundant haplotypes, increasing those that were rare at the time and that could be explained again by the f low of infected material between geographic regions. how141calderón, mosquera vásquez, and vargas: variability of p26 and p10 genes in colombian isolates of potato yellow vein virus (pyvv) ever, when analyzing the isolates of the stp host, negative values (but not significant) were observed for the tajima test, indicating that this subpopulation of the pyvv was undergoing a neutral process or contraction period, or that the number of sequences obtained from stp was limited to offer enough statistical robustness. when observing the estimated parameters of genetic variability and diversity, we can affirm that the p26 gene has a global nucleotide diversity of 0.0603, but when the diversity of the hosts is observed, it can be seen that in plants of the species sta is much higher than 0.0926 compared to the global and plants of the stp species. this indicates that in this study the sequences obtained from the sta potato plants of the p26 gene provide most of the diversity. this result is repeated with the p10 gene, in which the global diversity is 0.028 and that provided by the isolates from the sta and the stp is 0.0437 and 0.0021, respectively. similar results were obtained by chávez-bedoya et al. (2014), who reported the diversity of the cp, hsp70 and cpm genes of the pyvv, which are higher for sta hosts in all cases (0.010, 0.016 and 0.046, respectively) and lower in the stp (0.008, 0.005 and 0.084, respectively) except for the cpm gene. this may occur since the stp group is diploid and the sta group is tetraploid, which implies that the virus could be subjected to higher selection pressure by having to evade the silencing machinery in a larger genome. on the other hand, it is possible to state that the nucleotide diversity is greater in the p26 gene than in the p10 gene. however, that diversity is generated by a larger number of synonymous mutations (ds) that neither affects the composition of amino acids nor the three-dimensional structure of the protein. this maintains protein function and consequently takes the populations of the pyvv to a process of negative selection. the fact that the p26 and p10 genes are more diverse than the cp, cpm, and hsp70 of the pyvv defines the functions that each one offers to the virus, since the p26 and p10 are associated with pathogenicity in crinivirus, while those studied by chávez-bedoya et al. (2014) are structural genes that must be highly conserved to guarantee the correct assembly of the virion and the transmission through the vector. this research allows the determination of the variability of the p10 and p26 genes, which is higher in isolates from the s. tuberosum andigena group than in the phureja group infected with pyvv. in addition, the inf luence of humans as a vector for the dispersion of the virus among potato producing regions in colombia was established. this research also allows the planning of new studies aimed at evaluating the functionality of pyvv proteins p10 and p26 and the relationship of the variants to the presence or absence of symptoms in the field, the degree of severity, and the impact on the production and colonization of new hosts. acknowledgments the authors thank the financial support of the international development research centre (idrc) and global affairs canada (gac), through the canadian international food security research fund (cifsrf), which funded the project scaling up the production of more nutritious yellow potatoes in colombia no. 108125 (more nutritious potatoes project).  literature cited bandelt, h.j., p. forster, and a. röhl. 1999. median-joining networks for inferring intraspecific phylogenies. mol. biol. evol. 16, 3748. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026036 barragán, c.e. and m. guzmán-barney. 2014. molecular detection of potato yellow vein virus in the natural whitef ly vector trialeurodes vaporariorum, westwood. rev. prot. veg. 29(3), 168-176. chaves-bedoya, g., m. guzmán-barney, and l. ortiz-rojas. 2013. genetic structure and evidence of putative darwinian diversifying selection in potato yellow vein virus (pyvv). agron. colomb. 31(2), 161-168. cubillos, k. and m. guzmán-barney. 2015. molecular variability of three genes of potato vein yellow virus infecting solanum tuberosum, using single strand conformational polymorphism. acta biol. colomb. 20(1), 233-237. doi: 10.15446/abc. v20n1.40993 domingo, e. and j. holland. 1997. rna virus mutations and fitness for survival. annu. rev. microbiol. 51,151-178. doi: 10.1146/ annurev.micro.51.1.151 eliasco, e., i.c. livieratos, g. müller, m. guzman, l.f. salazar, and r.h. coutts. 2006. sequences of defective rnas associated with potato yellow vein virus. arch. virol. 151, 201-204. doi: 10.1007/s00705-005-0625-7 erkiş-güngör, g. and b. çevik. 2019. genetic diversity and phylogenetic analysis of citrus tristeza virus isolates from turkey. adv. virol. 2019, 7163747. doi: 10.1155/2019/7163747 eepo (european and mediterranean plant protection organization). url: https://gd.eppo.int/taxon/pyvv00 (accessed 7 july 2019). fu, y.x. and w.h. li. 1993. statistical tests of neutrality of mutations. genetics 133, 693-709. gamarra, h., c. chuquillanqui, and g. müller. 2002. transmisión del virus del amarillamiento de las venas de la papa en variedades y clones de solanum tuberosum l. proceedings of the entomological national convention. potato international center (cip), lima. garcía-arenal, f. and a. fraile. 2011.  population dynamics and genetics of plant infection by viruses. pp. 263-281. in: caranta, c., m.a. aranda, m. tepfer, and j.j. lopez-moya (eds.). recent advances in plant virology. caister academic press, norfolk, uk. https://doi.org/10.15446/abc.v20n1.40993 https://doi.org/10.15446/abc.v20n1.40993 142 agron. colomb. 37(2) 2019 garcía-arenal, f., a. fraile, and j.m. malpica. 2001.  variability and genetic structure of plant virus populations. annu. rev. phytopathol. 39, 157-186. doi: 10.1146/annurev.phyto.39.1.157 grimsley, n., b. hohn, t. hohn, and r. walden. 1986. “agroinfection,” an alternative route for viral infection of plants by using the ti plasmid. proc. natl. acad. sci. usa. 83 (10), 3282-3286. doi: 10.1073/pnas.83.10.3282 guzmán, m., e. ruiz, n. arciniegas, and r. coutts. 2006. occurrence and variability of potato yellow vein virus in three departments of colombia. j, phytopathol. 154, 748-750. doi: 10.1111/j.1439-0434.2006.01174.x genbank. 2019. url: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/?term =potato+yellow+vein+virus (accessed june 2019). guzmán-barney, m., p.a. rodríguez-burgos, and j. calderónromero. 2013. detección por inmunoimpresión de potato yellow vein virus (pyvv) en diferentes órganos de papa: herramienta sencilla y útil en diagnóstico del virus de amarillamiento de nervaduras de papa y certificación de semillas. editorial un, bogota. hernández, a. and m. guzmán-barney. 2014. potato yellow vein virus detection in different organs of solanum tuberosum phureja group cv criolla colombia by conventional and real time qrt-pcr. rev. colomb. biotecnol. 16(1), 74-85. doi: 10.15446/rev.colomb.biote.v16n1.44226 huang, x. and a. madan. 1999. cap3: a dna sequence assembly program. genome res. 9, 868-877. doi: 10.1101/gr.9.9.868 kiss, z., v. medinaand, and w.b. falk. 2013. crinivirus replication and host interactions. front. microbiol. 4(99), 1-11. doi: 10.3389/fmicb.2013.00099 koressaar, t. and m. remm. 2007. enhancements and modifications of primer design program primer3.  bioinformatics  23(10), 1289-1291. doi: 10.1093/bioinformatics/btm091 koloniuk, i., t. thekke-veetil, j.s. reynard, p. mavrič, j. přibylová, j. brodard, i. kellenberger, t. sarkisova, j. špak, j. lamovšek, s. massart, t. ho, j.d. postman, and i.e. tzanetakis. 2014. molecular characterization of divergent closterovirus isolates infecting ribes species. viruses 10(7), 2-11. doi: 10.3390/ v10070369 kumar, s., g. stecher, and k. tamura. 2016. mega7: molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. mol. biol. evol. 33(7), 1870-1874. doi: 10.1093/molbev/msw054 librado, p. and j. rozas. 2009. dnasp v5: a software for comprehensive analysis of dna polymorphism data.  bioinformatics 25, 1451-1452. doi: 10.1093/bioinformatics/btp187 livieratos, i., e. eliasco, g. muller, r. olsthoorn, l. salazar, w. pleij, and r.h coutts. 2004. analysis of the rna of potato yellow vein virus: evidence for a tripartite genome and conserved 3’-terminal structures among members of the genus crinivirus. j. gen. virol. 85(7), 2065-2075. doi: 10.1099/vir.0.79910-0 martelli, a., n. abou ghanem-sabanadzovic, a.a. agranovsky, m. al rwahnih, v.v. dolja, c.i. dovas, m. fuchs, p. gugerli, j.s. hu, w. jelkmann, n.i. katis, v.i. maliogka, m.j. melzer, w. menzel, a. minafra, m.e. rott, a. rowhani, s. sabanadzovic, and p. saldarelli. 2012. taxonomic revision of the family closteroviridae with special reference to the grapevine leafrollassociated members of the genus ampelovirus and the putative species unassigned to the family. j. plant pathol. 94(1), 7-19. medina, v., g. rodrigo, t. tian, v.v. dollja, and m. achon. 2003. comparative cytopathology of crinivirus infections in different plant hosts. ann. appl. biol. 143, 99-100. doi: 10.1111/ j.1744-7348.2003.tb00274.x medina, v., m.r. sudarshanab, t. tianb, k.s. ralstonb, h.h. yehb, and b.w. falk. 2005. the lettuce infectious yellows virus (liyv)-encoded p26 is associated with plasmalemma deposits within liyv-infected cells. virology 333(2), 367-373. doi: 10.1016/j.virol.2005.01.012 moncef, b. 2010. selective pressure, putative recombination events and evolutionary relationships among members of the family closteroviridae: a proposal for a new classification. biochem. syst. ecol. 38(6), 1185-1192. muhire, b.m., a. varsani, and d.p. martin. 2014. sdt: a virus classification tool based on pairwise sequence alignment and identity calculation. plos one 9: e108277. doi: 10.1371/ journal.pone.0108277 muñoz, d., p.a. gutiérrez, and m. marín. 2016. detección y caracterización molecular del potato virus y (pvy) en cultivos de papa (solanum tuberosum l.) del norte de antioquia, colombia. rev. prot. veg. 31, 9-19. nei, m. and s. kumar. 2000. molecular evolution and phylogenetics. oxford university press, new york, usa. ñústez, c.e. 2011. variedades de papa liberadas en colombia. url: http://www.papaunc.com/variedades-liberadas-porla-universidad-nacional-de-colombia (accessed 7 july 2019). offei, s., n. arciniegas, g. müller, m. guzman-barney, l. salazar, and r. coutts. 2003. molecular variation of potato yellow vein virus isolates. arch. virol. 149(4), 821-827. doi: 10.1007/ s00705-003-0250-2 pérez-losada, m., m. arenas, j.c. galán, f. palero, and f. gonzálezcandelas. 2015. recombination in viruses: mechanisms, methods of study, and evolutionary consequences. infect. genet. evol. 30, 296-307. doi: 10.1016/j.meegid.2014.12.022 rubio, l., j. guerri, and p. moreno. 2013. genetic variability and evolutionary dynamics of viruses of the family closteroviridae. front. microbiol. 4(151). doi: 10.3389/fmicb.2013.00151 ruiz, l., a. simón, c. garcía, l. velasco, and d. janssen. 2018. first natural crossover recombination between two distinct species of the family closteroviridae leads to the emergence of a new disease. plos one 13(9), e0198228. doi: 10.1371/ journal.pone.0198228 salazar, l.f., g. müller, m. querci, l.j. zapata, and r.a. owens. 2000. potato yellow vein disease: its host range, distribution in south america, and identification as a crinivirus transmitted by trialeurodes vaporariorum. ann. appl. biol. 137(1), 7-19. doi: 10.1111/j.1744-7348.2000.tb00052.x stewart, l.r., v. medina, m.r. sudarshana, and b.w. falk. 2009. lettuce infectious yellows virus-encoded p26 induces plasmalemma deposit cytopathology. virology 388, 212-220. doi: 10.1016/j.virol.2009.03.016 sanjuán, r., m.r. nebot, n. chirico, l.m. mansky, and r. belshaw. 2010. viral mutation rates. j. virol. 84(19), 9733-9748. doi: 10.1128/jvi.00694-10 sanjuán, r. and p. domingo-calap. 2016. mechanisms of viral mutation. cell. mol. life sci. 73, 4433-4448. doi: 10.1007/ s00018-016-2299-6 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=p%c3%a9rez-losada%20m%5bauthor%5d&cauthor=true&cauthor_uid=25541518 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=arenas%20m%5bauthor%5d&cauthor=true&cauthor_uid=25541518 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=gal%c3%a1n%20jc%5bauthor%5d&cauthor=true&cauthor_uid=25541518 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=palero%20f%5bauthor%5d&cauthor=true&cauthor_uid=25541518 143calderón, mosquera vásquez, and vargas: variability of p26 and p10 genes in colombian isolates of potato yellow vein virus (pyvv) tajima, f. 1989. statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by dna polymorphism. genetics 123, 585-595. templeton, a.r., k.a. crandall, and c.f. sing. 1992. a cladistic analysis of phenotypic association with haplotypes inferred from restriction endonuclease mapping and dna sequence data. iii. cladogram estimation. genetics 132, 619-633. townsend, a. 2014. defining viral species: making taxonomy useful. j. virol. 11(1) 131. doi: 10.1186/1743-422x-11-131 untergasser, a., i. cutcutache, t. koressaar, j. ye, b.c. faircloth, m. remm, and s.g. rozen. 2012. primer3 new capabilities and interfaces. nucleic acids res. 40(15), e115. doi: 10.1093/ nar/gks596 wale, s., b. platt, and n. d. cattlin. 2008. diseases, pests and disorders of potatoes: a colour handbook. crc press, boca raton, usa. doi: 10.1111/j.1365-3059.2008.01936.x wang, j., m. turina, l.r. stewart, j.a. lindbo, and b.w. falk. 2009.  agroinoculation of the crinivirus, lettuce infectious yellows virus, for systemic plant infection. virology 392(1), 131136. doi: 10.1016/j.virol.2009.06.034 <i>ham salting in plastic bags: a way to reduce salt use?</i> received for publication: 19 march, 2018. accepted for publication: 30 july, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.71130 1 facultad de ingeniería, universidad surcolombiana, neiva (colombia). 2 departamento de tecnología de alimentos, universitat politècnica de valència, valencia (españa). * corresponding author: joel.giron@usco.edu.co agronomía colombiana 36(2), 166-173, 2018 ham salting in plastic bags: a way to reduce salt use? salado de jamones en bolsas: ¿una manera de reducir el uso de sal? joel girón1*, raúl grau2, and josé manuel barat2 abstract resumen the objective of this work was to study salt reduction in the processing and final product of iberian dry-cured ham manufacturing. for this purpose, high-barrier plastic bags were used in the salting stage, with salt doses of 2.5 and 3.2% at 10 and 15 d. the following aspects were evaluated: the production and salt content of brine, the analytical determinations of the hams after the salting stage, the changes in the total mass of the hams during processing and the analytical and sensory assessment of the dry-cured product. the experiment results showed that the plastic bag salting minimized the production of brine by 61 and 63% and reduced the salt content in the final product without altering the physicochemical characteristics or the hygienic quality of the dry-cured ham. in the sensory analysis, the samples salted with 2.5% doses were preferred by consumers. el objetivo de este trabajo fue estudiar la reducción de sal en el procesamiento y el producto final en la fabricación de jamón curado. para este propósito, se usaron bolsas de plástico de alta barrera en la etapa de salado, con dosis de sal de 2,5 y 3,2% a los 10 y 15 d. se evaluaron los siguientes aspectos: la producción y el contenido de sal en la salmuera, las determinaciones analíticas de los jamones después de la etapa de salado, los cambios en la masa total de los jamones durante el procesamiento y la evaluación analítica y sensorial del producto curado. los resultados experimentales obtenidos mostraron que el salado en bolsas de plástico minimizó la producción de salmuera en un 61 y un 63% y redujo el contenido de sal en el producto final sin alterar las características fisicoquímicas o la calidad higiénica del jamón curado. en el análisis sensorial, los consumidores prefirieron muestras saladas al 2,5%. key words: dry-curing, vacuum, sodium chloride, brine. palabras clave: curado en seco, vacío, cloruro de sodio, salmuera. disposal has a negative impact on the environment, is costly, and requires a high amount of energy (randall and lewis, 2011). the potential environmental damage from disposed brine include eutrophication, ph f luctuations, and proliferation of heavy metals in marine environments. there are different management strategies for brine disposal, including brine minimization, direct disposal, and direct reuse (giwa et al., 2017). currently, most of the available brine treatment options do not produce potable water that can be resold, thereby offsetting treatment costs; instead, they produce a mixed salt (waste) product that needs to be disposed of at additional costs (randall and nathoo, 2015). additionally, meat products are identified as products for sodium reduction (kloss et al., 2015). the salt content can be reduced by modifying the salting procedure according to salt uptake information (fulladosa et al., 2015). in this regard, a fish salting methodology with low brine emission proposed by fuentes et al. (2008) was applied for the ham salting. the methodology consists of using an exact amount of salt that is directly dosed for absorption on the lean ham introduction the manufacturing of dry-cured ham is a relatively simple process, but it must have specific conditions in order to ensure excellent quality. a critical point in the process is the salting stage, which generates the drying conditions and the sensory characteristics of the product (andrés et al., 2004; benedini et al., 2012), as well as a large amount of brine waste, whose eff luents should be treated to prevent environmental pollution. in the salting stage, serrano/ iberian hams are covered with salt by stacking them in containers for a period of approximately 1 d kg-1 (arboix, 2014). excess salt is unnecessary because the salt uptake reaches a saturation point, after which the pieces are not able to incorporate more salt despite increasing the salting time. moreover, the water released from the meat has partially dissolved nacl, and nitrifying salts form saturated brine, whose main components are organic in nature (barat et al., 2006). brine production is one of the more significant environmental issues faced by many industries since brine http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.71130 167girón, grau, and barat: ham salting in plastic bags: a way to reduce salt use? surface. the combination of a curing salt mix and vacuum packaging in this controlled salting process has also been studied to obtain salt-smoked salmon for the purpose of accelerating nacl absorption and dehydration (rizo et al., 2013; rizo et al., 2015). this procedure has proven to be capable of reducing waste and obtaining homogeneous products. therefore, the aim of this study was to evaluate a salting procedure that uses high-barrier plastic bags in order to reduce brine waste production and obtain an iberian dry-cured ham that is good quality and safe. materials and methods fifty fresh iberian hams with an average weight of 12.8 ± 0.5 kg were selected and processed under the experiment conditions in an iberian dry-cured ham manufacturing company. ten hams that were used as the control were salted following the company’s standard conditions. the remaining forty hams were salted employing high-barrier plastic bags (size 1300 x 750 x 0.12 mm, water vapor transmission rate 1.8 g 120 l-1 m-2 24 h-1 (23°c and 85% rh)) supplied by productos pilarica, s.a. (valencia, spain) with a vacuum application. for this purpose, the hams were randomly assigned to each treatment, in one of the two salt doses, 2.5 and 3.2% (w/w), and one of the two salting times, either 10 or 15 d (fig. 1). in the post-salting stage, the hams were stored at between 4-8°c and 73-75% relative humidity for 70 d. in the subsequent drying stage, the hams were kept in a room under controlled conditions for 120 d; the temperature was increased from 8 to 20°c, while the relative humidity was progressively reduced to 64%. finally, the hams were left to mature for 16 months between 20-25°c with relative humidity 55-65% (cellar stage). at the end of the process, the hams were sent to the polytechnic university of valencia for the physicochemical analysis and sensory evaluation. sampling the sampling was carried out once the hams had reached about 30% of the total weight loss and at the end of the process. the physicochemical parameters were evaluated in the whole ham after the salting stage. at the end of the process, the analytical determinations were carried out in two zones at the widest section of the ham: zone a, located between the lean surface and near the femoral artery (semimembranosus muscle) and zone b, near the subcutaneous fat (biceps femoris muscle) (fig. 1). in addition, at the end of the salting stage, the generated brine was collected, and the volume and concentration of nacl were measured. analytical determinations the moisture content (xw) was determined with oven drying to constant weight at 100°c (iso, 1997). the fat content (xf) was established using a foss soxtec system 2055 tecator (iso, 1973). the water activity (aw) of each sample was determined at 24°c with an aqualab® dew point hygrometer (decagon aqualab cx-2, pullman, wa, usa). the sodium chloride was determined in both the brine and hams with an automatic chloride analyser (sherwood scientific ltd., cambridge, uk) with the weight and selection salting (4-6°c) 3.2% salt mix (10-15 d) 2..5% salt mix (10-15 d) control (10 d) sampling whole ham zones post-salting (4-8°c, 75% rh, 70 d) drying (8-20°c, from 75 to 64% of rh, 120 d) maturation (cellar stage) (20-25°c, 55-64% of rh, for 16 months) a b figure 1. salting process of hams indicating dose, time and sampling zones. 168 agron. colomb. 36(2) 2018 method described by girón et al. (2015). the total sodium chloride concentration in the liquid phase (znacl) was estimated from the weight fractions of water (xw) and sodium chloride (xnacl) in accordance with equation 1. the total weight losses of the post-salted hams were estimated from the weight (m) of the hams (at sampling time t, and 0), with equation 2. 𝑧𝑧!"#$ = ! !"#$ !!"#$!!! eq. 1 ∆𝑀𝑀𝑀𝑀 =   !"!!" !" eq. 2   (1) 𝑧𝑧 !"#$ = ! !"#$ !!"#$!!! eq. 1 ∆𝑀𝑀𝑀𝑀 =   !"!!" !" eq. 2   (2) color measurements were taken shortly after cutting the slice in zones a and b using a cr-410 colorimeter (minolta chroma meter, osaka, japan) and cie l*a*b* color system and d-65 illuminant. the texture profile analysis (tpa) was carried out following the procedure described by aliño et al. (2010a) with double compression using a texture analyzer ta.xt2 (stable microsystems, uk). the determinations were carried out on cubic samples (15×15×15 mm) from zones a and b; t he follow ing parameters were calculated: hardness (g), cohesiveness (dimensionless), springiness (dimensionless), adhesiveness and chewiness (g). microbiological analysis the microbiological analyses were carried out after the salting stage and at the end of the process on the area closest to the bone of the central transversal section of the ham, under sterile conditions and while considering the total mesophilic aerobic f lora (cordero and zumalacárregui, 2000), micrococcaceae (cordero and zumalacárregui, 2000), salt-tolerant f lora (bam, 1998), lactic acid bacteria (iso, 1998), enterobacteriaceae (iso, 2017), and sulphitereducing clostridium (bam, 1998). microbial counts were obtained in duplicate, and all the results were expressed as a logarithm of colony-forming units per gram (log cfu g-1). sensory analysis a sensory assessment was performed in order to evaluate the sensory acceptance of the obtained dry-cured hams. the sensory analysis was conducted with hams from each treatment. the sensory evaluation test was taken by 106 consumers: 56 women and 50 men aged between 20 and 50, all regular consumers of iberian dry-cured ham. the tests were done with semi-structured scales (une-iso, 2006), evaluating attributes such as appearance, odor, texture, intensity of saltiness, typical taste and global acceptance. these attributes were selected as being the most important and representative for dry-cured ham. each assessor answered a questionnaire with 8 cm lines and three anchor points (0 = unpleasant, 4 = acceptable, and 8 = pleasant) for all the attributes. each assessor evaluated five samples served at room temperature and coded with a three-digit random number. statistical analysis the statistical treatment of the data was performed using statgraphics centurion xvi (manugistics inc., rockville, md, usa). an analysis of variance (one-way anova) was conducted for each parameter to test if there were significant differences between the samples. all of the physicochemical, microbiological, and sensory parameters were considered as dependent variables in these analyses, and the salt dose and sampling zone were the factors. the lsd procedure (least significant difference) was used to test for differences between the averages at the 5% significance level. a multifactor anova was conducted with the salting parameters to evaluate the effect of the salt dose, sampling zone, and their interactions. results and discussion evaluation of the salting process the brine production, sodium chloride content in brine, moisture, lipid content, sodium chloride, aw, sodium chloride concentration in the liquid phase, and microbial loads for the samples and the control after the salting stage are shown in table 1. there were no significant differences (p>0.05) in the production of brine when increasing the salting time or the salt dose. however, the brine production in the experiment was lower for the samples salted in plastic bags, as compared to the theoretical production of brine obtained in the traditional salting process as reported by barat et al. (2006). spain produces approximately 26,500 metric t of cured hams and shoulders made with the traditional method, generating a brine volume of approximately 29,818 tons. the salting method using plastic bags at 2.5 or 3.2% for 15 or 10 d would generate approximately 10,910 and 11,823 metric t of brine, respectively, representing a reduction of between 63 and 61%. in addition, when considering the amount of salt present in the brine, the differences would increase to 89% (2.5%, 15 d) and 72% (3.2%, 10 d). brine from the traditional method is theoretically saturated (0.26 w nacl / w brine) (barat et al., 2006), which would generate 7,752 metric t of salt. on the other hand, the brine from the plastic bag salting under the conditions of this study was 0.074 ± 0.035 for the 2.5% salting for 15 d (2.5%-15 d) and 0.184 ± 0.050 for 3.2% for 10 d (3.2%-10 d). this represents 809 and 2,181 metric t of salt, respectively. 169girón, grau, and barat: ham salting in plastic bags: a way to reduce salt use? physicochemical characterization of the samples after the salting stage the evaluated parameters in the samples after the salting stage showed significant differences (p<0.05) between the control and the treatments for moisture, salt content and water activity. the hams salted at 2.5%-15 d and 3.2%-10 d presented the highest values of moisture. the salt content presented the lower values for treatment 2.5%-10 d (0.060 ± 0.007 w/w) when the salt content was expressed as salt into the liquid phase (znacl); the hams salted at 3.2%-15d had significant differences (p<0.05) because of their higher salt concentration (0.038 ± 0.003), as compared to the control (0.031 ± 0.002). the water activity values were inversely related to znacl, with greater or lesser aw values of the hams related to greater or lesser znacl values. for aw, the hams salted at 2.5%-10 d presented the higher values (0.982 ± 0.006). the fat content and microbiological counts did not show significant differences (p<0.05). the fat values are similar to those reported by other authors in studies on iberian dry-cured ham (aliño et al., 2010b). the values obtained in the microbiological determinations for aerobic mesophilic, salt-tolerant f lora and micrococcaceae, but not for the isolation of lactic acid bacteria, enterobacteriaceae and sulphite-reducing clostridium, indicated a good level of hygiene in the raw material and the salting process. evaluation of the hams’ mass variation throughout the processing there were significant differences (p<0.05) for the changes in total mass (fig. 2). the control exhibited a greater reduction than the hams salted at 2.5 and 3.2% for either 10 or 15 d after the salting stage; the result was consistent with changes in moisture and brine. nevertheless, the water content was released along the drying stage. therefore, the differences were reduced during the processing. at the end of the process, no significant differences (p>0.05) were observed between the treatments and the control; the accumulated weight losses (∆m) exhibited an average value of -0.031 ± 0.02 for all of the hams. table 1. physicochemical parameters and microbial counting (log cfu g-1) of the brine and hams after the salting stage. mean values ± sd. control dose (w/w) and salting time (days) 2.5 3.2 10 15 10 15 brine (w/w of ham) 0.114 ± 0.012* 0.040 ± 0.006a 0.042 ± 0.004a 0.045 ± 0.005a 0.049 ± 0.006a moisture (g 100 g-1) 0.26* 0.147 ± 0.092a 0.074 ± 0.035a 0.184 ± 0.050a 0.177 ± 0.033a nacl (g 100 g-1) 0.644 ± 0.013a 0.659 ± 0.010ab 0.660 ± 0.007b 0.672 ± 0.011b 0.659 ± 0.003ab lipid (g 100 g-1) 0.083 ± 0.016a 0.092 ± 0.009 a 0.087 ± 0.005a 0.084 ± 0.007a 0.085 ± 0.029a xnacl (g 100 g-1) dm 0.086 ± 0.005bc 0.060 ± 0.007a 0.076 ± 0.014b 0.083 ± 0.007bc 0.093 ± 0.022c aw 0.967 ± 0.004a 0.982 ± 0.006b 0.972 ± 0.005a 0.970 ± 0.001a 0.967 ± 0.000a z nacl (g nacl ml-1) 0.031 ± 0.002b 0.022 ± 0.002a 0.032 ± 0.001b 0.029 ± 0.002b 0.038 ± 0.003c aerobic mesophiles 0.453 ± 0.785a 0.358 ± 0.620a 0.524 ± 0.908a 0.946 ± 0.827a 0.000 ± 0.000a salt-tolerant flora 0.887 ± 0.768a 0.399 ± 0.691a 1.312 ± 0.159a 0.892 ± 0.795a 1.283 ± 0.251a micrococcaceae 1.029 ± 0.893a 0.000 ± 0.000a 0.000 ± 0.000a 0.529 ± 0.000a 0.333 ± 0.577a means in a row with different letters are significantly different (p<0.05); data obtained from barat et al. (2006). ∆ m -0.35 -0.15 -0.10 -0.05 0 -0.20 -0.25 -0.30 0 100 500400300200 600 2.5%, 10 d 2.5%, 15 d 3.2%, 15 d3.2%, 10 d control time (d) figure 2. mean values and standard deviation for the changes in total mass throughout the processing time. physicochemical characterization of dry-cured hams there were no significant differences (p>0.05) for moisture content (xw, w/w) or salt content (xnacl dm) between zones a and b of the samples and the control (fig. 3). the 170 agron. colomb. 36(2) 2018 moisture content in the outer sampling zone (a) of the hams presented lower values than the inner zone (b); these results were expected because the outer zone is directly in contact with the salt. the moisture values agree with those established by other authors (garrido-novel et al., 2015). x n ac l ( d m ) 0.03 0.08 0.13 b a w 0.85 0.83 0.80 0.93 0.95 0.90 0.88 c 2.5%, 10 d 2.5%, 15 d 3.2%, 15 d3.2%, 10 d control xw (w /w ) 0.20 0.30 0.40 0.60 a 2.5%, 10 d 2.5%, 15 d 3.2%, 15 d3.2%, 10 d control 2.5%, 10 d 2.5%, 15 d 3.2%, 15 d3.2%, 10 d control figure 3. mean values ± standard deviation of water content (xw w/w), salt content on a dry matter basis (xnacl dm), and water activity in the sample zones a (lean surface, white bars) and b (inner point, black bars) at the end of the process. the salt content values showed that the traditionally salted hams presented higher levels of sodium chloride than the hams salted in plastic bags. as expected, the salt content in the outer zone (a) presented lower values than in the inner zone (b) because salt diffuses to the zones with a greater amount of water (aliño et al., 2010a). the highest salt contents were found in the control and the hams salted at 3.2% for 15 d. the water activity presented significant differences (p<0.05) with lower values in the outer zone (a) for all of the treatments and the control, which exhibited the lowest aw values. the multifactor anova (tab. 2) revealed that the amount of salt dosed and the sampling zone inf luenced the moisture and salt content. the effect of the sampling zone was greater as compared to the salt dose for all of the considered variables. the interactions between salt and zone did not affect the studied variables. nevertheless, the effect of the interactions was less important than the factors considered individually. table 2. f-ratio values and significance levels obtained in the multifactor anova for the physicochemical parameters according to the factors: salt dose (s) and zone of analysis (z) and their interaction (sxz). s z sxz xw 0.76ns 17.91*** 0.31ns xnacl 32.14*** 27.47*** 2.23ns aw 2.42 ns 3.50ns 0.06ns znacl 0.45ns 1.40ns 0.33ns ns: not significant, *** p<0.001. texture and color analysis there were no significant differences (p>0.05) between the treatments and the control for the tpa analysis (tab. 3). on the other hand, it was observed that the lower moisture content in the control promoted higher values for hardness, chewiness and cohesiveness. however, these values may not be important at the consumption level because ham is consumed in slices and not in cubes. the results for the inner zone (b) did not show significant differences (p>0.05) between the treatments and the control; the values were similar for the texture attributes, except for the samples at 2.5% for 10 d, which presented a softer texture. other authors (gou et al., 2008; andronikov et al., 2013) have found that a lower salt content in ham promotes proteolysis, which results in a softer texture in the final product (gou et al., 2008; andronikov et al., 2013). the color parameters did not show significant differences (p>0.05) between the treatments and the control (tab. 4). the mean values for luminosity and yellowness 171girón, grau, and barat: ham salting in plastic bags: a way to reduce salt use? were similar in the two sampling zones for all of the treatments and the control. higher values for redness were observed for the samples salted at 3.2% for 15 d in both zones, which may have been due to the ph, salt concentration and moisture loss, which raised the pigment concentrations, such as myoglobin (sanabria et al., 2004; bermudez et al., 2014) sensory analysis of dry-cured hams the overall scores marked by the assessors of the sensory attributes of the different evaluated samples are shown in figure 4. there were significant differences (p<0.05) between the samples for the evaluated attributes. the hams with lower acceptance rates were those salted with the highest concentration of salt; the treatment at 3.2% for 15 d presented the lowest acceptability; the hams presented similar behavior when salted at 3.2% for 10 d, except for the score of appearance and saltiness. the observed result can be attributed to the formation of a crust on the hams’ surface, which was salted with a higher salt dose, affecting table 3. mean values ± standard deviation of the texture parameters: hardness (g), chewiness (g), springiness, cohesiveness and adhesiveness in the semimembranosus muscle (outer zone: a) and in the biceps femoris muscle (inner zone: b) of the ham. salt dose 2.5% salt dose 3.2% outer (a) control 10 d 15 d 10 d 15 d hardness (g) 124.696 ± 21.145b 83.931 ± 26.361a 103.747 ± 38.003ab 91.615 ± 3.135ab 104.569 ± 31.207ab adhesiveness (g) -0.778 ± 0.320a -0.499 ± 0.437a -0.807 ± 0.345a -0.653 ± 0.308a -0.644 ± 0.181a springiness 0.783 ± 0.032a 0.726 ± 0.111a 0.760 ± 0.057a 0.743 ± 0.022a 0.756 ± 0.044a chewiness (g) 60.199 ± 10.140b 37.786 ± 18.085a 49.644 ± 23.981ab 34.233 ± 14.712ab 50.669 ± 17.149ab cohesiveness 0.618 ± 0.023ab 0.576 ± 0.079a 0.603 ± 0.048ab 0.568 ± 0.021ab 0.634 ± 0.020b inner (b) hardness (g) 109.770 ± 31.200a 98.499 ± 39.075a 114.532 ± 21.027a 124.920 ± 22.435a 118.542 ± 58.049a adhesiveness (g) -0.504 ± 0.267ab -0.372 ± 0.325a -0.600 ± 0.391a -0.409 ± 0.015ab -0.458 ± 0.257ab springiness 0.747 ± 0.092a 0.721 ± 0.063a 0.734 ± 0.068a 0.730 ± 0.058a 0.736 ± 0.031a chewiness (g) 47.009 ± 13.797a 46.580 ± 21.754a 53.434 ± 10.850a 54.214 ± 17.845a 48.507 ± 21.536a cohesiveness 0.615 ± 0.115a 0.603 ± 0.058a 0.640 ± 0.083a 0.584 ± 0.093a 0.578 ± 0.061a means in a row with different letters are significantly different (p<0.05) table 4. mean values ± standard deviation of color parameters l*: lightness, a*: redness, b*: yellowness, in the evaluated zones of the hams. salt dose 2.5% salt dose 3.2% outer control 10 15 10 15 l* 33.784 ± 3.472a 33.314 ± 3.747a 34.169 ± 4.279a 34.322 ± 1.094a 32.038 ± 2.907a a* 10.187 ± 2.977bc 9.964 ± 2.166b 7.714 ± 1.476a 7.665 ± 0.512a 10.008 ± 2.125bc b* 6.793 ± 2.976a 5.739 ± 1.830a 5.201 ± 0.656a 5.043 ± 1.065a 6.120 ± 1.182a inner l* 29.792 ± 2.281bc 25.593 ± 2.083a 30.883 ± 4.731c 25.288 ± 3.596a 26.622 ± 1.950ab a* 7.131 ± 2.575a 6.014 ± 0.860a 5.680 ± 1.491a 5.420 ± 1.644a 6.620 ± 2.281a b* 3.842 ± 0.969b 2.903 ± 0.726ab 3.179 ± 2.495ab 2.097 ± 1.147a 2.915 ± 1.445ab means in a row with different letters are significantly different (p<0.05) appareance textureham taste odourglobal acceptance saltiness 6 4 2 0 8 3.2%, 15 d 3.2%, 10 d 2.5%, 15 d 2.5%, 10 d control figure 4. score average for the different attributes evaluated in the control and the hams salted in plastic bags. 0: very unpleasant, 4: acceptable and 8: very pleasant. 172 agron. colomb. 36(2) 2018 the diffusion process and consequently deteriorating the organoleptic characteristics of the hams at the end of the process (martínez-onandi et al., 2016). on the other hand, the hams salted with a lower salt dose facilitated the diffusion process and improved their acceptance. in addition, it is important to emphasize that spanish consumers highly value the salty taste of ham (morales et al., 2013), which inf luenced the preference for the control over the other treatments. conclusions the assessed methodology minimizes and reduces brine waste. moreover, it provides hams with a lower salt content. the employed salt levels exhibited similar levels for the reference values for the physicochemical parameters. among the salt doses, some samples with 3.2% (w/w) presented crust hardening, while the samples with the 2.5% salt dose presented acceptance close to the control. however, consumers should be made aware of the importance of reducing salt uptake, which is often high in cured products. further research should be done in order to replicate the proposed methodology using biodegradable or reusable plastic bags or plastic or metal containers that can be used in the production line to make the whole productive process more environmentally friendly. literature cited aliño, m., r. grau, f. toldrá, and j.m. barat. 2010a. physicochemical changes in dry-cured hams salted with potassium, calcium and magnesium chloride as a partial replacement for sodium chloride. meat sci. 86 (2), 331-36. doi: 10.1016/j.meatsci.2010.05.003 aliño, m., r. grau, a. fuentes, and j.m. barat. 2010b. inf luence of low-sodium mixtures of salts on the post-salting stage of drycured ham process. j. food eng. 99 (2), 198-205. doi: 10.1016/j. jfoodeng.2010.02.020 andrés, a., r. cava, j. ventanas, v. thovar, and j. ruiz. 2004. sensory characteristics of iberian ham: inf luence of salt content and processing conditions. meat sci. 681, 45-51. doi: 10.1016/j. meatsci.2003.08.019 andronikov, d., l. gasperlin, t. polak, and b. zlender. 2013. texture and quality parameters of slovenian dry-cured ham kraški pršut according to mass and salt levels. food technol. biotech. 51 (1), 112-22. arboix, j.a. 2014. ham production dry-cured ham. in: encyclopedia of meat science (second edition). academic press, oxford. fda. 1998. bacteriological analytical manual online (bam). new hampshire avenue silver spring, md, usa. ur l: https://www.fda.gov/food/foodscienceresearch/laboratorymethods/ucm2006949.htm barat, j.m., d. vidal-brotóns, e. lópez-pascual, and m.l. gras. 2006. quantif ication and k inetics of the residua l brine generation during ham and shoulder pile salting. meat sci. 734, 576-80. doi: 10.1016/j.meatsci.2006.02.010 benedini, r., g. parolari, t. toscani, and r. virgili. 2012. sensory and texture properties of italian typical dry-cured hams as related to maturation time and salt content. meat sci. 902, 431-437. doi: 10.1016/j.meatsci.2011.09.001 bermúdez, r., d. franco, j. carballo, and j.m. lorenzo. 2014. physicochemical changes during manufacture and final sensory characteristics of dry-cured celta ham. effect of muscle type. food control 43, 263-69. doi: 10.1016/j.foodcont.2014.03.028 cordero, m.r. and j.m. zumalacárregui. 2000. characterization of micrococcaceae isolated from salt used for spanish dr y‐cured ham. lett. appl. microbiol. 31, 303-06. doi: 10.1046/j.1472-765x.2000.00818.x fuentes, a., j.m. barat, i. fernández-segovia, and j.a. serra. 2007. study of sea bass (dicentrarchus labrax l.) salting process: kinetic and thermodynamic control. food control 19 (8), 757-63. doi: 10.1016/j.foodcont.2007.07.014 fulladosa, e., i. muñoz, x. serra, j. arnau, and p. gou. 2015. x-ray absorptiometry for non-destructive monitoring of the salt uptake in bone-in raw hams during salting. food control 47, 37-42. doi: 10.1016/j.foodcont.2014.06.023 garrido-novell, c., a. garrido-varo, d. pérez-marín, j.e. guerreroginel, and m. kim. 2015. quantification and spatial characterization of moisture and nacl content of iberian dry-cured ham slices using nir hyperspectral imaging. j. food eng. 153, 117-23. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2014.09.035 girón, j., l. gil-sánchez, e. garcía-breijo, m. pagán, j.m. barat, and r. grau. 2015. development of potentiometric equipment for the identification of altered dry-cured hams: a preliminary study. meat sci. 106, 1-5. doi: 10.1016/j.meatsci.2015.03.006 giwa, a., v. dufour, f. al-marzooqi, m. al-kaabi, and s.w. hasan. 2017. brine management methods: recent innovations and current status. desalination 407, 1-23. doi: 10.1016/j. desal.2016.12.008 gou, p., r. morales, x. serra, m.d. guàrdia, and j. arnau. 2008. effect of a 10-day ageing at 30°c on the texture of dry-cured hams processed at temperatures up to 18°c in relation to raw meat ph and salting time. meat sci. 80, 1333-1339. doi: 10.1016/j.meatsci.2008.06.009 iso norm 1442, international organization for standardization, 1997. meat and meat products determination of moisture content. geneva, switzerland. iso norm 1443, international organization for standardization, 1973. meat and meat products determination of total fat content. geneva, switzerland. iso norm 15214, international organization for standardization, 1998. microbiology of food and animal feeding stuffs horizontal method for the enumeration of mesophilic lactic acid bacteria colony-count technique at 30 degrees c. geneva, switzerland. iso norm 4833-1, international organization for standardization, 2013. microbiology of the food chain horizontal method for the enumeration of microorganisms part 1: colony count at 30 degrees c by the pour plate technique. geneva, switzerland. http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2010.05.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.02.020 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.02.020 http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2003.08.019 http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2003.08.019 https://www.fda.gov/food/foodscienceresearch/laboratorymethods/ucm2006949.htm https://www.fda.gov/food/foodscienceresearch/laboratorymethods/ucm2006949.htm http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2006.02.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2011.09.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.03.028 http://dx.doi.org/10.1046/j.1472-765x.2000.00818.x http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2007.07.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.06.023 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2014.09.035 http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2015.03.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2016.12.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2016.12.008 http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2008.06.009 173girón, grau, and barat: ham salting in plastic bags: a way to reduce salt use? iso norm 21528-2, international organization for standardization, 2017. microbiology of the food chain horizontal method for the detection and enumeration of enterobacteriaceae part 2: colony-count technique. geneva, switzerland. kloss, l., m. j. dawn, l. graeve, and w. vetter. 2015. sodium intake and its reduction by food reformulation in the european union a review. nfs journal 1, 9-19. doi: 10.1016/j.nfs.2015.03.001 martínez-onandi, n., a. rivas-cañedo, m. nuñez, and a. picon. 2016. effect of chemical composition and high-pressure processing on the volatile fraction of serrano dry-cured ham. meat sci. 111, 130-38. doi: 10.1016/j.meatsci.2015.09.004 morales, r., l. guerrero, a.p.s. aguiar, m.d. guàrdia, and p. gou. factors affecting dry-cured ham consumer acceptability. meat sci. 95 (3), 652-657. doi: 10.1016/j.meatsci.2013.05.012 randall, d.g., j. nathoo, and a.e. lewis. 2011. a case study for treating a reverse osmosis brine using eutectic freeze crystallization approaching a zero-waste process. desalination 2661 (3), 256-62. doi: 10.1016/j.desal.2010.08.034 randall, d. g. and j. nathoo. 2015. a succinct review of the treatment of reverse osmosis brines using freeze crystallization. j. water proc. eng. 8, 186-94. doi: 10.1016/j.jwpe.2015.10.005 rizo, a., a. fuentes, i. fernández-segovia, r. masot, and m. alcañiz. 2013. development of a new salmon salting-smoking method and process monitoring by impedance spectroscopy. lwtfood sci. technol. 51, 218-24. doi: 10.1016/j.lwt.2012.09.025 rizo, a., v. máñes, a. fuentes, i. fernández-segovia, and j.m. barat. 2015. a novel process for obtaining smoke-f lavoured salmon using water vapour permeable bags. j. food eng. 149, 44-50. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2014.10.009 sanabria, c., p.j. martín-álvarez, and a.v. carrascosa. 2004. colour and moisture changes during the manufacture of iberian drycured ham caused by some biotic and abiotic factors. food sci. technol. int. 10 (4), 269-75. doi: 10.1177/1082013204046094 une-iso norm 4121, spanish association for standardization, 2017. sensory analysis. guidelines for the use of quantitative response scales. madrid, spain. http://dx.doi.org/10.1016/j.nfs.2015.03.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2015.09.00 http://dx.doi.org/10.1016/j.meatsci.2013.05.012 http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2010.08.034 http://dx.doi.org/10.1016/j.jwpe.2015.10.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2012.09.025 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2014.10.009 http://dx.doi.org/10.1177/1082013204046094 effects of pre-sowing treatments with allelopathic plant extracts on tree tomato (solanum betaceum cav.) seedling emergence and performance received for publication: 12 february, 2020. accepted for publication: 21 july, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.84373 1 department of horticulture, faculty of agriculture, university of mustafa kemal, antakya (turkey). * corresponding author: kazimmavi@mku.edu.tr agronomía colombiana 38(2), 190-196, 2020 abstract resumen seeds of the tree tomato (solanum betaceum cav.) were treated with allelopathic plant extracts: ferula gum (fer, 0.2 g gum l-1, 25°c, 24 h), lantana petal extract (lan, 4 g dried petal l-1, 25°c, 24 h) and marigold petal extract (tag, 4 g dried petal l-1, 25°c, 24 h) along with an untreated control to determine the effect of these extracts on seedling emergence and performance. the pre-sowing inf luence of the allelopathic extracts (fer, lan and tag) on the emergence percentage (%), mean emergence time (days), emergence index, coefficient of velocity of emergence (%), seedling length (cm), seedling fresh weight (mg), seedling dry weight (mg), and stimulatory allelopathic index (%) was investigated in tree tomato seeds. the results revealed that pre-sowing treatment with the studied allelopathic plant extracts showed higher seedling emergence and performance. the greatest advantage of the pre-sowing treatment was observed in the tag treatment. allelopathic tag treatment resulted in 15% higher seedling emergence rates, 3.3 d faster mean emergence time, 153 mg heavier seedling weights, and higher emergence index compared to untreated seeds. in addition, the effect of allelopathic fer and lan treatments was better than the control. las semillas de tomate de árbol (solanum betaceum cav.) fueron tratadas con extractos de plantas alelopáticas: resina de férula (fer, 0.2 g de resina l-1, 25°c, 24 h), extracto de pétalos lantana (lan, 4 g de pétalos secos l-1, 25°c, 24 h) y extracto de pétalos caléndula (tag, 4 g de pétalos secos l-1, 25°c, 24 h) junto con un control sin tratamiento para determinar el efecto de estos extractos sobre la emergencia y desempeño de las plántulas. se estudiaron la inf luencia previa a la siembra de los extractos alelopáticos (fer, lan y tag) sobre el porcentaje de emergencia (%), tiempo medio de emergencia (días), índice de emergencia, coeficiente de velocidad de emergencia (%), altura de la plántula (cm), peso fresco de la plántula (mg), peso seco de la plántula (mg) e índice alelopático estimulante (%) en semillas de tomate de árbol. los resultados revelaron que el tratamiento previo a la siembra con los extractos de plantas alelopáticas estudiados mostró una mayor emergencia y rendimiento de las plántulas. la mayor ventaja del tratamiento previo a la siembra se observó en el tratamiento con tag. el tratamiento con tag alelopático dio como resultado tasas de emergencia de plántulas 15% más altas, tiempo de emergencia promedio 3.3 d más rápido, pesos de plántulas 153 mg superiores e índice de emergencia más alto con respecto a las semillas no tratadas. además, el tratamiento alelopático de fer y lan fue mejor que el control. key words: organic treatment, tamarillo seedlings, stimulatory effect, allelochemicals. palabras clave: tratamiento orgánico, plántulas de tamarillo, efecto estimulante, aleloquímicos. effects of pre-sowing treatments with allelopathic plant extracts on tree tomato (solanum betaceum cav.) seedling emergence and performance efectos de tratamientos previos a la siembra con extractos de plantas alelopáticas sobre la emergencia y el rendimiento de plántulas de tomate de árbol (solanum betaceum cav.) kazım mavi1* and fulya uzunoğlu1 introduction the tree tomato (solanum betaceum) is one of the most important members of the solanaceae family and the genus solanum cultivated in south america. the tree tomato is native to tropical and subtropical climates, is found from colombia to peru (albornoz, 1992), and grows between 1600 and 2400 m a.s.l. it is a semi-shade and perennial plant species that can grow to between 3.0 m and 5.5 m in height. plant development from seeds to fruiting occurs after 18 months, and its commercial life takes seven to eight years. the f lowers are pink and lavender and are grouped in terminal clusters that bloom in stages between may and june (ramírez and kallarackal, 2019). the fruits are berries whose colors vary from yellow to red, are ovoid with pointed apices and contain approximately 150-300 small seeds (vasco et al., 2009). 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 191mavi and uzunoğlu: effects of pre-sowing treatments with allelopathic plant extracts on tree tomato (solanum betaceum cav.) seedling emergence and performance although it is a lesser known species, the tree tomato has great economic potential thanks to its fruits or some ornamental species. however, the development of technologies for seedling production is necessary to reach full potential. dormancy in freshly extracted seeds is thought to reduce the germination of tree tomato seeds. tree tomato propagation is mainly by seed (neto et al., 2015), and seedling emergence of tree tomato seeds is low and uneven, deterring the formation of quality seedlings. dormancy is also a problem directly related to germination and storage of tree tomato seeds (neto et al., 2015). allelopathy is defined as the effects of a plant or organism on another through the emission of chemicals with stimulating or inhibitory effects (rice, 1979). allelopathy more commonly refers to the inhibitory effects of one species on another. all of the allelochemicals present may not always be harmful, as beneficial interactions have also been reported (mavi, 2014). allelochemicals that inhibit the growth of some species at certain concentrations can stimulate the growth of the same or of different species at lower concentrations. bioherbicides are used as an alternative to the intensive use of synthetic herbicides that cause serious environmental hazards and increase production costs (atak et al., 2016). bioherbicides have also found use as antifungal, antimicrobial and antibacterial coating material in fruit storage (kotan et al., 2013). however, studies on their positive effects on germination, emergence and seedling development are limited. hence, positive effects of these natural herbicides on seedling development and quality should be studied in different fields, particularly organic farming. fungal infections during seed germination are one of the important factors preventing seedling development from seeds. the antifungal properties of such allelochemicals can be useful for the development of healthy and quality seedlings (mavi, 2018). moringa oleifera leaf extract is the most studied allelopathic species for stimulation of germination and emergence (basra et al., 2011). the allelopathic effect of marigold extract as an organic material in priming applications has been used successfully in seed applications in ornamental plants (mavi, 2013), eggplant (mavi, 2014), watermelon (mavi and atak, 2016), mulberry (gündüz et al., 2019) and different pepper species (mavi, 2016; mavi, 2018). different species of wild fennel (turkyilmaz-unal et al., 2019) and lantana (achhireddy and singh, 1984) are also known as allelopathic species, and their stimulatory effects have not been studied. whereas in previous research the leaves and roots of plants were used to assess the negative allelopathic effect of these genera, this experiment was designed to determine the stimulatory effect of the gum of ferula (ferula elaeochytris korovin) and petals of lantana (lantana camara l.). these two species, along with the marigold (tagetes patula l.) whose allelopathic effect on different species was known, were used to study their effect on the seedling emergence and performance of the tree tomato. materials and methods seeds taken from the mature fruits of a tree tomato genotype found in the genetic collection of exotic vegetables belonging to the faculty of agriculture, department of horticulture at mustafa kemal university in turkey were used in this research. marigold f lowers were collected, and the petals were extracted from the f lowers and dried for 10 d in the shade at room temperature (25±3°c). the dried petals were stored in glass jars in the laboratory until the treatment was carried out. the dried petals (4 g) were brewed in boiling distilled water (1 l) and after cooling, this herbal tea was used as an allelopathic priming material. application of marigold is referred to in this paper as tag. lantana f lowers were collected, and petals of the f lower were dried; the extracts (4 g l-1 dried petal) were prepared in a similar manner as that of marigold. lantana treatment is termed lan in this paper. wild fennel is a species used for medicinal purposes with roots locally known as çakşır (hatay -turkey) or hinojo in spanish. this species is collected by removing the roots. in the observations we made, pure sap f lowed from the regions close to the roots of the species, and the sap became amber-colored when it dried (fig. 1a-b). the use of this wild fennel gum, instead of removing the plant completely, prevents damage to natural f lora. determining the stimulatory effect of this wild fennel gum on germination and emergence is important for organic farming. the gum was dissolved in boiling water (0.2 g gum l-1) and was used for seed treatment after cooled. this dose was determined after preliminary studies (data not shown). wild fennel gum treatment is called fer in this article. the seeds of the tree tomato were treated on filter paper moistened with 30 ml of each treatment and kept in 15 cm petri dishes in the dark at 25°c for 72 h. seeds were covered with plastic film during the priming treatment to ensure 192 agron. colomb. 38(2) 2020 that there was no loss of moisture. once the treatment was completed, the seeds were rinsed with tap water. all conditions (temperature, duration, etc.) were the same for all treatments. all treated seeds were used in emergence tests after surface drying. untreated dry seeds were kept as controls (con). after the treatments, emergence tests were conducted after seeds were surface-dried and three replicates of 25 seeds per treatment were set up. to determine the effects of pre-sowing treatments on seedling emergence, seeds were sown at a depth of 1 cm in plastic boxes with peat moss (ph 5.5-6.5, electrical conductivity 40 ms m-1, potgrond p, klasman, germany). seedlings were grown under laboratory conditions at 23±2ºc for 24 d. the appearance of the hypocotyl hook on the peat moss surface was used as an emergence criterion and emerged seedlings were recorded daily. to measure the effect of the pre-sowing treatments on emergence uniformity, the emergence percentage, mean emergence time (orchard, 1977), emergence index (maguire, 1962), and coefficient of velocity of emergence (kader, 2005) were calculated. following the stabilization of the number of emerged seedlings, 21 normally developed seedlings of each treatment were randomly harvested to determine the seedling growth rate. the length (cm) and fresh and subsequently dry weights of harvested seedlings were recorded by drying at 80ºc for 24 h in a laboratory oven (m3025p, elektro-mag, istanbul, turkey). fresh and dry weights were expressed as mg/plant. the stimulatory allelopathy index (sai) was obtained using the formula by williamson and richardson (1988). sai (%) = (t/c -1) × 100 (1) where t is the treatment value and c is the control value. sai was used to indicate the stimulatory effects of aqueous extracts on the emergence index (ei), coefficient of velocity of emergence (cve), seedling length (sl), seedling fresh weight (sfw) and seedling dry weight (sdw). mean data for each character were evaluated by one-way analysis of variance (anova) followed by duncan’s multiple range test. when the p value was less than 0.05 it was considered as significant. percentages were arcsinetransformed prior to analysis and the untransformed data were shown in the figures. results and discussion the percentage of cumulative emergence was determined as a significant (p≤0.05) difference between pre-sowing treatments and control seeds (fig. 2). tag, fer and lantreated seeds reached at 54%, 52% and 43%, respectively, figure 1. a) general view of a wild fennel (ferula elaeochytris) plant; b) pure sap flowing from the root that turns amber when dried. a b 193mavi and uzunoğlu: effects of pre-sowing treatments with allelopathic plant extracts on tree tomato (solanum betaceum cav.) seedling emergence and performance after 10 d, while control seeds had a seedling emergence of 11% for the same time (fig. 3). the tag pre-sowing allelopathic treatment was superior throughout the duration of the experiment. there was little difference among all pre-sowing treatments, but a significant difference between treated and control seeds was observed. finally, tag-treated seeds reached 96% emergence after 18 d, while control seeds had 72% seedling emergence at that time (fig. 2). mean emergence time (met), ei, and cve are shown in fig. 4. the fer treatment showed a met value of 10.55 d. no statistically significant differences were observed among met, tag and lan. the met values of these treatments were significantly higher than those obtained by the control. the ei and cve increased with the effects of pre-sowing treatments (fig. 4) and all of them were statistically different compared to the controls. while the highest cve (9.49) was recorded in seeds treated with fer, the highest ei (3.17) was recorded in seeds treated with tag. the variables sl, sfw and sdw of plants with pre-sowing treatments with tag, lan and fer were better than in the untreated group (fig. 5). maximum sl (6.61 cm) was obtained under pre-sowing treatment with tag, whereas the minimum sl (5.60 cm) was recorded in the seedlings from untreated seeds. similarly, the tag treatment showed the highest values of sfw (475 mg) and sdw (28.4 mg). the five indicators, including sdw, sfw, ei, cve and sl, were used to estimate the sai value to know the total allelopathic intensity of the three species of pre-sowing treatment extracts on the tree tomato (fig. 6). the sai values of the three species of pre-sowing treatment extracts were as follows: tag > lan > fer. the results of this research highlighted the potential of allelopathic pre-sowing treatments with tag, lan, and fer as natural seedling growth enhancers in tree tomato. figure 2. cumulative emergence percentage of tree tomato seeds sown at 23±2°c under different extracts of allelopathic plants (tag, lan and fer). con control, tag marigold treatment, lan lantana treatment, fer wild fennel gum treatment. error bars represent ± standard error; n = 3. * indicates differences between untreated seeds and treatments at p<0.05. figure 3. early emerging performance of pre-sowing allelopathic treatments in tree tomato seeds 10 d after sowing. con control, tag marigold treatment, lan lantana treatment, fer wild fennel gum treatment. * * * * * * * * c um ul at iv e em er ge nc e (% ) days after sowing 0 20 40 60 80 100 8 9 10 11 12 14 18 22 28 34 con tag lan fer con tag lan fer 194 agron. colomb. 38(2) 2020 figure 4. effect of pre-sowing allelopathic treatments with tag, lan, and fer on a) mean emergence time, b) emergence index, and c) coefficient of velocity of emergence. con control, tag marigold treatment, lan lantana treatment, fer wild fennel gum treatment. error bars represent ± standard error; n = 3. figure 5. effect of pre-sowing treatments with tag, lan, and fer on a) seedling length, b) seedling fresh weight, and c) seedling dry weight. con control, tag marigold treatment, lan lantana treatment, fer wild fennel gum treatment. error bars represent ± standard error; n = 3. 14.71 a 11.39 b 11.53 b 10.55 b 2.27 b 3.17 a 2.97 a 3.01 a em er ge nc e in de x pre-sowing treatments 0 1 2 3 4 con tag lan fer b 6.92 b 8.87 a 8.72 a 9.49 a c oe ff ic ie nt o f v el oc ity o f e m er ge nc e (% ) pre-sowing treatments 0 2 4 6 8 10 12 con tag lan fer c m ea n em er ge nc e tim e (d ) pre-sowing treatments 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 con tag lan fer a 5.60 b 6.61 a 6.24 a 6.35 a 322 b 475 a 443 ab 412 ab 16.8 b 28.4 a 25.6 a 24.7 a s ee di ng fr es h w ei gh t ( m g) pre-sowing treatments 0 300 200 100 400 500 600 con tag lan fer b s ee di ng d ry w ei gh t ( m g) pre-sowing treatments 0 10 5 15 20 25 30 35 con tag lan fer c s ee di ng le ng th ( cm ) pre-sowing treatments 0 1 2 3 4 5 6 7 con tag lan fer a allelopathic materials were mostly used for weed control because of their inhibitory effects (atak et al., 2016). however, in recent years, marigold extract (tag) had been successfully used to improve seedling emergence and performance in some different species such as ornamental plants (mavi, 2013), eggplant (mavi, 2014), watermelon (mavi and atak, 2016), mulberry (gündüz et al., 2019) and different types of pepper (mavi, 2016; mavi, 2018). in this study, it was also determined that two different allelopathic materials (lan and fer) can be used in a tree tomato genotype to improve seedling quality. typically, tree tomato is propagated by seeds that have uneven germination, which may be related to dormancy 195mavi and uzunoğlu: effects of pre-sowing treatments with allelopathic plant extracts on tree tomato (solanum betaceum cav.) seedling emergence and performance (neto et al., 2015). this characteristic is common in seeds of other solanaceae species, such as solanum chenopodioides (cabrera et al., 2010), which have slow and irregular germination. the allelopathic pre-sowing treatments used in a tree tomato genotype caused an increase in the emergence performance (figs. 2-4) and seedling quality (figs. 5 and 6). a similar effect was observed in eggplant (mavi, 2014), watermelon (mavi and atak, 2016) and different pepper species (mavi, 2018) for the tag pre-sowing treatment. the effectiveness of the allelopathic pre-sowing treatments fer and lan has been demonstrated for the first time with this study. seed pre-sowing treatments (osmopriming, halopriming, hydropriming, hormonal priming, matrix priming, smoke priming, etc.) produce a repair effect at the stagnant stage before dna synthesis. rna, protein and dna syntheses and some enzymes such as l-isoaspartylmethyltransferase, and catalase have caused changes in germinated seeds after priming (côme, 1983; kester et al., 1997; kibinza et al., 2011). in this study, the allelopathic pre-sowing treatments increased the emergence percentage, which confirms that repair mechanism. conclusions in conclusion, as a result of the application of these allelopathic pre-sowing treatments, there has been a clear improvement in the emergence performance and seedling quality of tree tomato seeds. lan (f lower extract) and fer (gum extract) were used as stimulants for the first time to improve seed emergence performance in tree tomato. although it is not possible to obtain commercially available lan, fer and tag extracts, the potential of these materials to be used as priming agents by a simple method has been demonstrated here. consequently, pre-sowing treatment with allelopathic plant materials should be proposed to improve seedling emergence and performance in the tree tomato since it is an inexpensive, organic, ecofriendly, effective and simple technique. furthermore, the allelochemicals present in these plant extracts should be studied for antibacterial effects on seedlings. literature cited achhireddy, n.r. and m. singh. 1984. allelopathic effects of lantana (lantana camara) on milkweedvine. weed sci. 32(6), 757-761. doi: 10.1017/s0043174500059944 albornoz, g. 1992. el tomate de árbol cyphomandra betacea sendt en el ecuador. universidad central, fundación para el desarrollo agropecuario, quito. atak, m., k. mavi, and i. uremis. 2016. bio-herbicidal effects of oregano and rosemary essential oils on germination and seedling growth of bread wheat cultivars and weeds. rom. biotechnol. lett. 21(1), 11149-11159. basra, s.m.a., m.n. iftikhar, and i. afzal. 2011. potential of moringa (moringa oleifera) leaf extract as priming agent for hybrid maize seeds. int. j. agric. biol. 13(6), 1006-1010. cabrera, v.a., n. dottori, and m.t. cosa. 2010. germinación, éxito reproductivo y fenología reproductiva de solanum chenopodioides (solanaceae). bol. soc. argent. bot. 45(1-2), 73-80. côme, d. 1983. post-harvest physiology of seeds as related to quality and germinability, pp. 165-190. in: lieberman, m. (ed.). postharvest physiology and crop preservation. plenum press, new york. doi: 10.1007/978-1-4757-0094-7_7 gündüz, k., f.e. karaat, f. uzunoğlu, and k. mavi. 2019. inf luences of pre-sowing treatments on the germination and emergence of different mulberry species seeds. acta sci. pol., hortorum cultus 18(2), 97-104. doi: 10.24326/asphc.2019.2.9 kader, m.a. 2005. a comparison of seed germination calculation formulae and the associated interpretation of resulting data. j. proc. royal soc. new south wales 138, 65-75. kester, s.t., r.l. geneve, and r.l. houtz. 1997. priming and accelerated ageing affect l-isoaspartyl methyltransferase activity in tomato (lycopersicon esculentum mill.) seed. j. exp. bot. 48(4), 943-949. doi: 10.1093/jxb/48.4.943 kibinza, s., j. bazin, c. bailly, j.m. farrant, f. corbineau, and h. el-maarouf-bouteau. 2011. catalase is a key enzyme in seed recovery from ageing during priming. plant sci. 181(3), 309315. doi: 10.1016/j.plantsci.2011.06.003 kotan, r., f. dadasoğlu, k. karagoz, a. cakir, h. ozer, s. kordali, r. cakmakci, and n. dikbas. 2013. antibacterial activity of the essential oil and extracts of satureja hortensis against plant pathogenic bacteria and their potential use as seed disinfectants. sci. hortic. 153, 34-41. doi: 10.1016/j.scienta.2013.01.027 figure 6. stimulatory allelopathic index (sai) of the three species of pre-sowing extracts of the five indicators, including seedling dry weight (sdw), seedling fresh weight (sfw), emergence index (ei), coefficient of velocity of emergence (cve) and seedling length (sl). fer wild fennel gum treatment, lan lantana treatment, tag marigold treatment. stimulatory allelophatic index (sai, %) sl cve ei sfw sdw 0 20 40 60 80 lanfer tag 196 agron. colomb. 38(2) 2020 maguire, j.d. 1962. speed of germination-aid in selection and evaluation for seedling emergence and vigor. crop sci. 2(2), 176-177. doi: 10.2135/cropsci1962.0011183x000200020033x mavi, k. 2013. a new priming agent for different ornamental plant species: tagetes patula. mku j. agric. sci. 18(2), 15-22. mavi, k. 2014. use of extract from dry marigold (tagetes spp.) f lowers to prime eggplant (solanum melongena l.) seeds. acta sci. pol., hortorum cultus 13(4), 3-12. mavi, k. 2016. the effect of organic priming with marigold herbal tea on seeds quality in aji pepper (capsicum baccatum var. pendulum willd.). mku j. agric. sci. 21, 31-39. mavi, k. 2018. evaluation of organic priming to improve the emergence performance of domesticated capsicum species. seed sci. technol. 46(1), 131-137. doi: 10.15258/sst.2018.46.1.13 mavi, k. and m. atak. 2016. effect of organic priming on seedling emergence of watermelon under low temperature stress. pp. 1727-1732. in: proceedings of the 7th international scientific agriculture symposium, agrosym 2016. jahorina, bosnia and herzegovina. neto, c.k., k.c. fabiane, j.c. radaelli, a.w. júnior, and g.c. moura. 2015. métodos para superação de dormência em sementes de tomateiro arbóreo (solanum betaceum). pesqui. agropecu. trop. 45(4), 420-425. doi: 10.1590/1983-40632015v4537332 orchard, t. 1977. estimating the parameters of plant seedling emergence. seed sci. technol. 5, 61-69. ramírez, f. and j. kallarackal. 2019. tree tomato (solanum betaceum cav.) reproductive physiology: a review. sci. hortic. 248, 206215. doi: 10.1016/j.scienta.2019.01.019 rice, e.l. 1979. allelopathy an update. bot. rev. 45(1), 15-109. doi: 10.1007/bf02869951 turkyilmaz-unal, b., a. esiz-dereboylu, a. guvensen, n. tort, and m. ozturk. 2019. effect of the extract from different plant part of ferula communis spp. communis on the seed germination and seedling growth of barley and cucumber. fresenius environ. bull. 27(5a), 3375-3381. vasco, c., j. avila, j. ruales, u. svanberg, and a. kamal-eldin. 20 09. physica l a nd chemica l characteristics of goldenyellow and purple-red varieties of tamarillo fruit (solanum betaceum cav.). int. j. food sci. nutr. 60(s7), 278-288. doi: 10.1080/09637480903099618 williamson, g.b. and d. richardson. 1988. bioassays for allelopathy: measuring treatment responses within dependent controls. j. chem. ecol. 14(1), 181-187. doi: 10.1007/bf01022540 editorial agronomía colombiana 36(3), 187-188, 2018 el comité editorial de la facultad de ciencias agrarias y los editores (actual y pasados) desean expresar su profundo pesar por el deceso del dr. yoav bashan, quien hizo parte del comité científico de nuestra revista hasta el pasado mes de septiembre. el dr. bashan fue un destacado investigador, líder del grupo de microbiología y biotecnología del centro de investigaciones biológicas del noroeste (la paz, méxico) y profesor titular de la auburn university (alabama, usa). se distinguió durante tres décadas en áreas de investigación como la bio-remediación del agua, interacción plantamicroorganismos, microbiología del suelo, bacterias promotoras del crecimiento vegetal, revegetación del desierto y el rol de las plantas en la agricultura y medio ambiente. en esta editorial se quiere agradecer al dr. bashan el apoyo que generosamente ha brindado a agronomía colombiana. finalmente el editor de agronomía colombiana también quiere informar a los lectores y futuros autores, que la revista volverá a publicar artículos de revisión, máximo uno por número. cualquier artículo de revisión, antes de ser sometido a revisión por pares, debe ser aprobado por el editor en jefe y el comité editorial. otros detalles de la publicación de artículos de revisión pueden encontrarse en la sección ‘requerimientos para publicar en agronomía colombiana’. the editorial committee of the faculty of agricultural sciences and the current and former editors wish to express our deepest and most sincere condolences on the passing of dr. yoav bashan, who was part of our journal’s scientific committee until last september. dr. bashan was an outstanding researcher, leader of the microbiology and biotechnology group of the centro de investigaciones biologicas del noroeste, cibnor (la paz, mexico) and associate professor of auburn university (alabama, usa). for three decades, he achieved renown in research areas such as water bioremediation, plantmicroorganism interaction, soil microbiolog y, plant growth-promoting bacteria, desert revegetation and the role of plants in agriculture and the environment. in this editorial, we would like to thank dr. bashan for the support he generously gave to agronomia colombiana. finally, the editor of agronomia colombiana also wants to inform the readers and future authors that the journal will publish review articles again, maximum one per issue. before being submitted to peer review, any review article must be approved by the editor-in-chief and the editorial committee. other details about the publication of review articles can be found in the section ‘requirements for publishing in agronomia colombiana’ mauricio parra quijano editor en jefe revista agronomía colombiana weed control and selectivity of different pre-emergence active ingredients in a soybean crop received for publication: 2 june, 2021. accepted for publication: 27 december, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.96334 1 center for studies and research in phytotechnics, center for agrarian and environmental sciences, federal university of maranhão ufma, chapadinha, maranhão (brazil). 2 department of vegetable production, federal university of grande dourados ufgd, dourados, mato grosso do sul (brazil). * corresponding author: marcelo.ss@discente.ufma.br agronomía colombiana 39(3), 392-404, 2021 abstract resumen this study aimed to analyze the efficacy of different preemergence active ingredients on the suppression of the weed seed bank and the growth of soybeans. the experiments were carried out on a commercial farm located in brejo (ma, brazil), during the 2019/2020 harvest. the experiment was designed in randomized blocks with nine treatments and four replicates. the treatments consisted of control (without pre-emergence application), s-metolachlor, f lumioxazin + imazethapyr, f lumioxazin, imazethapyr, trif luralin, diclosulam, diclosulam + imazethapyr, and clomazone + carfentrazone-ethyl. phytosociological surveys were carried out in preand post-planting (10 and 36 d after application daa) to control weed competition. nineteen species of weeds were identified, distributed in 17 genera and 13 botanical families. the species scoparia dulcis, richardia scabra, and cyperus iria exhibited the highest phytosociological indices (123.77, 28.62, and 28.29, respectively), estimated at 36 daa. flumioxazin and diclosulam were the most efficient in suppressing weed competition, with only 15.63 and 16.13 plants m-2. the highest phytotoxicity scores (3.0) were found at 10 daa with the application of s-metolachlor, f lumioxazin + imazethapyr, trif luralin, and diclosulam + imazethapyr. the pre-emergent control using f lumioxazin and diclosulam is recommended for the edaphoclimatic conditions in the eastern mesoregion of the state of maranhão, brazil. este estudio tuvo como objetivo analizar la eficacia de diferentes principios activos de preemergencia sobre la supresión del banco de semillas de malezas y el crecimiento de la soya. los experimentos se llevaron a cabo en una finca de producción agrícola comercial ubicada en el municipio de brejo (ma, brasil), durante la cosecha 2019/2020. el diseño experimental fue en bloques al azar con nueve tratamientos y cuatro repeticiones. los tratamientos consistieron en el control (sin aplicación de preemergencia), s-metolaclor, f lumioxazin + imazetapir, f lumioxazin, imazetapir, trif luralin, diclosulam, diclosulam + imazetapir, y clomazona + carfentrazone-etil. se realizaron estudios fitosociológicos antes y después de la siembra (10 y 36 d después de la aplicación dda) para controlar la competencia entre malezas. se identificaron 19 especies de malezas, distribuidas en 17 géneros y 13 familias botánicas. las especies scoparia dulcis, richardia scabra y cyperus iria obtuvieron los índices fitosociológicos más altos (123.77, 28.62 y 28.29, respectivamente), estimados a los 36 dda. la f lumioxazina y el diclosulam fueron los más eficientes en la supresión de la competencia de malezas, con solo 15.63 y 16.13 plantas m-2. las puntuaciones más altas de fitotoxicidad (3.0) se encontraron a los 10 dda con la aplicación de s-metolaclor, f lumioxazina + imazetapir, trif luralina y diclosulam + imazetapir. se recomienda el control preemergente con f lumioxazina y diclosulam para las condiciones edafoclimáticas en la mesorregión este del estado de maranhão, brasil. key words: glycine max (l.) merrill, diclosulam, phytosociology, pre-emergence herbicides, weed competition. palabras clave: glycine ma x (l .) mer r i l l, d iclosu la m, fitosociología, herbicidas de preemergencia, competencia de malezas. weed control and selectivity of different pre-emergence active ingredients in a soybean crop control de malezas y selectividad de diferentes principios activos preemergentes en un cultivo de soya marcelo de sousa da silva1*, josé augusto lima furtado1, janine quadros castro1, iasmim leite dos santos1, edmilson igor bernardo almeida1, leonardo bernardes taverny de oliveira1, washington da silva sousa1, and rodolfo césar de albuquerque araújo2 introduction the soybean (glycine max (l.) merrill) is one of the most important oilseed crops in the world. brazil has a relevant role in this scenario, with a record harvest in 2019/2020, with production estimated at 120.4 million t. this amount was 4.7% higher than that obtained in the 2018/2019 harvest https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.96334 393silva, furtado, castro, santos, almeida, oliveira, sousa, and araújo: weed control and selectivity of different pre-emergence active ingredients in a soybean crop and 0.9% higher than the last record of 119.3 million t reached in the 2017/18 harvest (conab, 2020). soybeans were introduced in the 1970s in the southern mesoregion of the state of maranhão. at the beginning of 2000s, the crop was expanded to the chapadinha microregion and nearby microregions, such as the baixo parnaíba maranhense, coelho neto, and recently, to the microregion of caxias (conte et al., 2018). nowadays, maranhão has a planted area of 1,000,300 ha, with an estimated production of 3,029,900 t (conab, 2020), confirming the importance of soybean cultivation in the state. despite being a relatively exploited crop with outstanding socio-economic importance, the soybean still presents significant losses in productivity due to several factors, especially weed competition (gazola et al., 2016). weeds harm the crop, mainly through competition for water, light, and nutrients; moreover, depending on the cultivar and infestation level, they might hamper the harvesting operation and affect the quality of the grains (embrapa, 2013; fried et al., 2017). the phytosociological survey of weeds is a strategic tool used to assess the potential impact of agricultural practices and management systems on the dynamics of weed infestation (fialho et al., 2011). these studies allow obtaining information on density, frequency, abundance, and index of relative importance of weeds in crops, which are indispensable for efficient chemical control, especially in the pre-emergence phase (cardoso et al., 2013). pre-emergence chemical control uses herbicides with a prolonged half-life in the soil. these products provide control of germinating seeds, a phenological phase in which weed species are more susceptible to the herbicide. the seed bank is reduced in the period before interference (pbi), avoiding initial competition and reducing the number of post-emergence applications and, consequently, the cost of production (gonçalves et al., 2018). the efficiency of pre-emergence herbicides should be assessed according to the conditions of soil, climate, humidity, and weed species present in the area (silva et al., 2021). some initial studies indicated that weed management predominantly adopted in this mesoregion had probably shown a low level of efficiency as plants resistant to chemical control have been selected, particularly with sequential applications of glyphosate at post-emergence. hence, the expansion of soybean cultivation in these areas may show several economic, phytosanitary, or environmental problems due to the adoption of inadequate control practices in the medium and long term. therefore, this study is based on the hypothesis that for the proposal and implementation of integrated weed management (iwm) in the east of maranhão (brazil), it is necessary to identify and define adequate control methods of the species present at this site. in this context, the aim of this study was to analyze the efficiency of different pre-emergence active ingredients on the suppression of the weed seed bank and the growth of soybeans to present strategies for rotating molecules and efficient management of weed competition in commercial soybean farming in the state of maranhão. materials and methods the study was conducted on a commercial grain farm, located in the municipality of brejo, in the eastern mesoregion of the state of maranhão, brazil (03°42’ s, 42°57’ w and at an altitude of 90 m a.s.l.) between january and april 2020. the soil of the experimental area was classified as a typical distrocoeso yellow argisol (dantas et al., 2014). according to the köppen classification, the region’s climate is tropical wet and dry (aw), with an average annual temperature above 27°c and average annual rainfall ranging from 1600 to 2000 mm. the rainy season occurs between january and june and the dry season between july and december, with annual relative humidity between 73 and 79% (passos et al., 2016). the data of rainfall, maximum and minimum temperatures during the months of the experiment is shown in figure 1, according to inmet (portuguese acronym for brazilian national institute of meteorology) (inmet, 2019). r ai nf al l ( m m ) te m pe ra tu re ( °c ) 0 200 100 300 400 500 600 700 0 15 10 5 20 25 30 35 aprmarfebjan rainfall max. temperature min. temperature figure 1. data of rainfall (mm) and minimum and maximum air temperature (°c) registered for the eastern mesoregion of the state of maranhão between january and april 2020. 394 agron. colomb. 39(3) 2021 the experiment was conducted in a randomized block design, consisting of nine treatments, four replicates, and 40 useful plants per plot. the treatments consisted of control (without pre-emergence application), s-metolachlor (1,200 g of active ingredient (a.i.) ha-1), flumioxazin + imazethapyr (50 + 100 g a.i. ha-1), flumioxazin (50 g a.i. ha-1), imazethapyr (100 g a.i. ha-1), trif luralin (1,112.5 g a.i. ha-1), diclosulam (45 g a.i. ha-1), diclosulam + imazethapyr (30 + 100 g a.i. ha-1) and clomazone + carfentazone-ethyl (720 + 18 g a.i. ha-1). the plot occupied an area of 18 m2 (6 m x 3 m), spaced 2 m apart. for crop evaluation, the three central lines of 1 linear meter of each plot were assessed, leaving a border of marginal lines. pre-planting desiccation was carried out 15 d before planting by applying glyphosate (2,477.1 g a.i. ha-1) + 2,4-d (1,476 g a.i. ha-1). additionally, the seeds were treated with the insecticide thiamethoxam (500 g a.i. l-1), at a dose of 0.002 l kg-1; fungicide (20 g a.i. l-1 metalaxil-m + 150 g a.i. l-1 tiabendazole + 25 g a.i. l-1 f ludioxonil), at a dose of 0.002 l kg-1; and the insecticide cyantraniliprole (600 g a.i. l-1), at a dose of 0.0012 l kg-1 of seeds. the soybean cultivar ftr 3190 ipro was used. sowing was carried out on january 28, 2020, with a density of 16.5 seeds per linear meter and spacing of 0.5 m between rows. the treatments were applied 1 d after sowing as suggested by the “plant and apply” method according to the manufacturer recommendations. for the application of the treatments, we used a knapsack sprayer with a bar with six f lat fan nozzles spaced 0.5 m apart, with pressure of 207 kpa and a rate of 150 l ha-1. at 36 d after application (daa), plant height, number of leaf lets, and canopy closure were assessed in 10 plants set at three central lines of each plot. additionally, the number of plants per linear meter in each evaluated line was estimated. the parameters evaluated were: plant height (cm), by measuring the distance from the ground level up to the last apical bud using a graduated measuring tape; the number of leaf lets, by counting the open leaf lets; canopy closure (%), defined as the percentage area covered by the foliage, by using a graduated ruler (the half canopy (25 cm) covered by the leaves of each adjacent line was considered as 100% closure); and the number of plants per meter, by counting the number of plants in the rows of each useful plot. to determine the effects of herbicides on weed f lora, three phytosociological surveys were conducted. the first was carried out at pre-planting 5 d before desiccation and the others at 10 daa and 36 daa. in the first survey, 49 launches of an inventory square with an area of 1 m2 were carried out in 3 m x 5 m intervals, in the extension of seven sample lines. in each sampling, weeds were identified with the help of specialized literature (lorenzi, 2014) and quantified for estimates of phytosociological indices. the other surveys (10 and 36 daa) were performed within the experimental plots, in areas of 4 m2, pre-defined and monitored throughout the study. based on this information, the phytosociological indices were estimated: density = total number of individuals per species/unit of area (m2); relative density = density of the species x 100/total density of all species; frequency = number of squares containing the species/total number of squares; relative frequency = species frequency x 100/total species frequency; abundance = total number of individuals per species/total number of squares that contain the species; relative abundance = species abundance x 100/total abundance of all species; importance value index (ivi) = relative frequency + relative density + relative abundance. after species identification, the occurrence of individuals by class (monocots and eudicots) for each treatment was quantified. in this study, the phytotoxic effects of herbicides on soybean cultivation were analyzed. the analysis was conducted at 10, 17, 21, and 36 daa following the conceptual scale model of the european weed research community (johannes, 1964); the scores ranged from one for plants that did not show phytotoxicity symptoms to nine for plant death (tab. 1). table 1. scale of phytotoxicity scores proposed by the european weed research community). score phytotoxicity symptoms 1 absence of phytotoxicity symptoms 2 minor changes (discoloration, deformation), visible in some plants 3 minor changes (chlorosis and shriveling), visible in many plants 4 strong discoloration or reasonable deformation, without necrosis 5 necrosis of some leaves, accompanied by deformation in leaves and buds 6 reduced plant size, shriveling, and leaf necrosis 7 more than 80% of destroyed leaves 8 extremely serious damage, leaving small green areas in the plants 9 plant death phytosociological data were analyzed using descriptive statistics. the variables related to soybean growth were 395silva, furtado, castro, santos, almeida, oliveira, sousa, and araújo: weed control and selectivity of different pre-emergence active ingredients in a soybean crop subjected to analysis of variance by the f test (p<0.05) and the means compared by the tukey’s test. additionally, a multidimensional test was applied using the software statistica® 7.0. results and discussion in the surveys carried out before and after planting, 19 weed species were identified, distributed in 17 genera and 13 botanical families (tab. 2). the fabaceae family had three identified species, followed by amaranthaceae (2), cyperaceae (2), and poaceae (2). the families and species found were similar to those identified by lopes, silva, costa, oliveira, et al. (2020) when studying the phytosociology of the seed bank in experimental farming located in chapadinha (ma, brazil). in the phytosociological survey carried out in the predesiccation period, the species scoparia dulcis showed the highest importance value index (85.35) (fig. 2). such table 2. list of weeds identified in preand post-planting. family scientific name common name in brazil amaranthaceae amaranthus deflexus l. bredo-rasteiro amaranthus hybridus l. caruru, bredo, caruru-roxo boraginaceae heliotropium indicum l. crista-de-galo comelinaceae commelina benghalensis l. trapoeraba convolvulaceae ipomoea triloba l. corda-de-viola cyperaceae cyperus iria l. tiririca, tiririca-do-brejo, juquinho cyperus odoratus l. tiririca-comum, tiririca-de-três-quinas euphorbiaceae euphorbia hirta l. erva-de-santa-luzia, quebra-pedra fabaceae mimosa pudica l. malícia, dormideira desmodium tortuosum (sw.) dc. carrapicho-beiço-de-boi, pega-pega neptunia plena (l.) benth dorme-dorme, jurema-d’água malvaceae sida rhombifolia l. guanxuma, vassourinha molluginaceae mollugo verticillata l. molugo, capim-tapete poaceae cenchrus echinatus l. capim-carrapicho, carrapicho eleusine indica (l.) gaertn capim-pé-de-galinha, pé-de-galinha rubiaceae richardia scabra l. poaia-do-cerrado, poaia spermacoce verticillata l. vassourinha-de-botão, falsa-poaia scrophulariaceae scoparia dulcis l. vassourinha turneraceae turnera subulata sm. chanana ivi relative density relative frequency relative abundance 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 scoparia dulcis cyperus iria euphorbia hirta mollugo verticillata desmodium tortuosum amaranthus deflexus amaranthus hybridus sida rhombifolia turnera subulata mimosa pudica neptunia plena ipomoea triloba heliotropium indicum figure 2. importance value index (ivi) of the main weed species in the pre-desiccation period. 396 agron. colomb. 39(3) 2021 results are similar to those found by lopes, silva, costa, silva, et al. (2020) in studies on the spatial distribution of the seed bank in an area with a history of soybean crops in chapadinha. according to oliveira and freitas (2008), the importance value index indicates which species within the weed community has the greatest potential to cause damage to the crop. thus, the species scoparia dulcis could be considered the weed with the highest potential, followed by the species cyperus iria (47.61), euphorbia hirta (38.21), mollugo verticillata (32.21), and desmodium tortuosum (29.28), which demand constant monitoring during the crop cycle and later harvests. when assessing the class of weeds, it was observed that the highest infestation, estimated as the number of plants per square meter in the pre-desiccation period was by the eudicotyledonous (fig. 3). according to rizzardi and silva (2014), to define adequate suppression tools, it is necessary to have information about the class of weeds existing in a determined location, its distribution, and population. figure 3. characterization of weed infestation, by class, in the predesiccation period. takano et al. (2013) recommended pre-planting desiccation with broad-spectrum herbicides or latifolicides, such as glyphosate and 2,4-d, respectively, which is in line with the management employed by the producer in this study. however, placido et al. (2016) emphasized that it is relevant to rotate the use of mechanisms of action at different stages of chemical weed control. these two molecules must be used in a planned way, especially glyphosate, since their sequential use in high doses has induced the occurrence of resistant genotypes in several countries, including brazil. the phy tosociological sur vey conducted at 10 daa revealed a reduction in the number of infesting species compared to infestation during pre-planting (pre-desiccation). this result confirms the importance of well-planned pre-emergence control and desiccation to obtain a cleaner crop, particularly at the critical growth phase of the crop (fig. 4). all pre-emergence treatments signif icant ly reduced the number of weed species compared to the control. although the whole plot was uniformly desiccated at pre-planting, the plots not treated with pre-emergence herbicides became more vulnerable to weed infestation. thus, these non-treated plots demanded post-emergence applications to reduce the weed competition effects on soybean cultivation, with imminent risks on productive yield. among the identified species, scoparia dulcis showed the highest ivi in the control (66.30) and treatments with smetolachlor (184.23) and diclosulam (150). cyperus iria had high values of ivi in the treatments f lumioxazin + imazethapyr (212.38), f lumioxazin (300), imazethapyr (300), trif luralin (213.33), and diclosulam + imazethapyr (300), whereas cyperus odoratus showed similar values for treatment with clomazone + carfentrazone-ethyl (158.21). these results show the capacity of these species to form large seed banks in the soil as well as to adapt to the edaphoclimatic conditions of the studied region, even when subjected to chemical control with different molecules at preand post-planting (lopes, silva, costa, oliveira, et al., 2020). in the phytosociological survey carried out at 36 daa, 12 species were examined in the control, mainly scoparia dulcis (185.68). the finding corroborates the high infestation of this species in the pre-desiccation period (ivi: 85.35), which indicates that the absence of application at pre-emergence, as a complementary practice, can stimulate weed competition at the growth phase of the crop. in this context, scoparia dulcis was effectively controlled by diclosulam, in accordance with the results obtained by martins and christoffoleti (2014) (fig. 5). in all pre-emergence treatments, except for trif luralin, there was a reduction in the number of weed species. in treatments using trif luralin, the reductions were observed only in 13 species (fig. 5f). according to data from the university of hertfordshire (2020), this herbicide shows a high volatilization capacity at 20°c, which may have decreased its pre-emergent control efficiency under the study conditions (27.7°c), demonstrating the limitations for its use in this phase in the local productive sector. 1.12 319.75 n um be r of in di vi du al s m -2 0 100 200 300 400 monocotyledonous eudicotyledonous pre-desiccation 397silva, furtado, castro, santos, almeida, oliveira, sousa, and araújo: weed control and selectivity of different pre-emergence active ingredients in a soybean crop 0 50 100 150 200 250 300 a control scoparia dulcis heliotropium indicum cyperus iria eleusine indica mollugo verticillata cenchrus echinatus ivi 0 50 100 150 200 250 300 b s-metolachlor scoparia dulcis eleusine indica ivi 0 50 100 150 200 250 300 c flumioxazin + imazethapyr cyperus iria eleusine indica ivi 0 50 100 150 200 250 300 d flumioxazin ivi cyperus iria 0 50 100 150 200 250 300 e imazethapyr cyperus iria ivi 0 50 100 150 200 250 300 f trifluralin ivi cyperus iria scoparia dulcis cyperus iria scoparia dulcis 0 50 100 150 200 250 300 g diclosulam ivi 0 50 100 150 200 250 300 i clomazone + carfentrazone-ethyl ivi 0 50 100 150 200 250 300 h diclosulam + imazethapyr ivi cyperus iria cyperus odoratus cyperus iria scoparia dulcis relative density relative frequency relative abundance figure 4. importance value index (ivi) of weeds in soybean crops, 10 d after application (daa), under the effect of different pre-emergence molecules: a) control; b) s-metolachlor; c) flumioxazin + imazethapyr; d) flumioxazin; e) imazethapyr; f) trifuralin; g) diclosulam; h) diclosulam + imazethapyr; i) clomazone + carfentrazone-ethyl. 398 agron. colomb. 39(3) 2021 a control ivi 0 40 80 120 160 200 scoparia dulcis euphorbia hirta richardia scabra cyperus iria spermacoce verticillata heliotropium indicum cyperus odoratus eleusine indica cenchrus echinatus amaranthus hybridus mollugo verticillata sida rhombifolia b s-metolachlor ivi 0 40 80 120 160 200 scoparia dulcis cyperus iria cenchrus echinatus heliotropium indicum richardia scabra euphorbia hirta amaranthus hybridus c flumioxazin + imazethapyr ivi 0 40 80 120 160 200 d flumioxazin ivi 0 40 80 120 160 200 scoparia dulcis cenchrus echinatus cyperus iria eleusine indica richardia scabra euphorbia hirta cyperus odoratus mollugo verticillata scoparia dulcis cyperus iria eleusine indica mollugo verticillata richardia scabra cenchrus echinatus euphorbia hirta cyperus odoratus heliotropium indicum e imazethapyr ivi 0 40 80 120 160 200 f trifluralin ivi 0 40 80 120 160 200 scoparia dulcis richardia scabra mollugo verticillata cenchrus echinatus cyperus iria spermacoce verticillata euphorbia hirta eleusine indica cyperus odoratus heliotropium indicum scoparia dulcis richardia scabra cyperus iria euphorbia hirta eleusine indica cyperus odoratus cenchrus echinatus mollugo verticillata commelina benghalensis heliotropium indicum spermacoce verticillata amaranthus hybridus turnera subulata g diclosulam ivi 0 40 80 120 160 200 relative density relative frequency relative abundance h diclosulam + imazethapyr ivi 0 40 80 120 160 200 cyperus iria mollugo verticillata richardia scabra heliotropium indicum cyperus odoratus cenchrus echinatus scoparia dulcis eleusine indica scoparia dulcis richardia scabra cyperus iria turnera subulata heliotropium indicum eleusine indica cenchrus echinatus mollugo verticillata euphorbia hirta i clomazone + carfentrazone-ethyl ivi 0 40 80 120 160 200 scoparia dulcis cyperus iria richardia scabra spermacoce verticillata amaranthus hybridus heliotropium indicum euphorbia hirta turnera subulata mollugo verticillata figure 5. importance value index (ivi) of weeds in soybean crops 36 d after application (daa), under the effect of different pre-emergence molecules: a) control; b) s-metolachlor; c) flumioxazin + imazethapyr; d) flumioxazin; e) imazethapyr; f) trifluralin; g) diclosulam; h) diclosulam + imazethapyr; i) clomazone + carfentrazone-ethyl. 399silva, furtado, castro, santos, almeida, oliveira, sousa, and araújo: weed control and selectivity of different pre-emergence active ingredients in a soybean crop a reduction in the infestation of mono and eudicotyledonous weeds at 10 and 36 daa was observed for all treatments compared to the control, which highlights the importance of pre-emergence chemical control as an alternative to preplanting desiccation (fig. 6). this result corroborates the findings of andrade junior et al. (2018) that demonstrated pre-emergence chemical control as an indispensable tool to obtain control of weed competition in the critical period of prevention of interference and to provide maximum productive potential of the soybean crop. the pre-emergence herbicides have demonstrated, in their majority, the adequate control of monocots. similar results were obtained by alonso et al. (2013), who reported the selective, graminicide, and residual effect of these molecules on soybeans. thus, these herbicides possibly provided an efficient suppression of the emergence f low of weeds in the critical phase of crop establishment for most of the treatments analyzed. according to jadhav et al. (2013), the performance of pre-emergence herbicides may vary depending on diverse factors, such as edaphic and climatic conditions and the species that will be controlled. in this sense, s-metolachlor, which is one of the molecules most used by local producers, did not show the residual and selective efficiency expected concerning the control of monocotyledonous weeds (fig. 6b). different results were found by machado et al. (2016), who obtained satisfactory control of monocotyledonous weeds up to 46 daa under the effect of s-metolachlor at a dose of 768 g a.i. ha-1 in rio verde (go, brazil). this may be due to the conditions mentioned by jadhav et al. (2013), which affect the behavior of molecules in the soil and in the plant and, therefore, affect their efficiency in suppressing weed competition. the application of flumioxazin in a mixture with imazethapyr or alone exhibited significant results, being efficient in controlling weed competition but with superior efficiency when applied alone (fig. 6c-d). this efficiency could be associated with the interactions that occur between the mixed herbicides, which, according to gazziero (2015), can result in synergistic or antagonistic interactions. in a study conducted by vidal et al. (2010), an antagonistic effect of imazethapyr was found in a mixture with clomazone and glyphosate. imazethapyr applied alone was efficient to control the monocotyledonous infestation up to 36 daa. there was no effect on eudicotyledonous infestation (fig. 6e), even though this is an herbicide with a broad spectrum of control (rodrigues & almeida, 2011). these results are in line with those of marchioretto and magro (2018), who did not find adequate control of imazethapyr on eudicotyledonous weeds in the bean crop for the same tested dose (100 g a.i. ha-1). treatments with trif luralin and clomazone + carfentrazone-ethyl did not show effective control of weed competition at 36 daa, mainly in eudicots. these treatments exhibited infestations of 205.25 and 154.00 plants per square meter, respectively (fig. 6f and i), only lower than the control. according to sofiatti et al. (2012), trif luralin is a selective herbicide indicated for the control of monocots and some small-sized eudicots, a fact that explains the greater control of monocots by this herbicide. a lower level of eudicotyledonous infestation was observed after the application of clomazone + carfentrazone-ethyl. this result is in line with those obtained by sanchotene et al. (2017), who tested the effectiveness of pre-emergence herbicide control on the weed competition in the soybean crop. these authors did not obtain effective control of this mixture on eudicotyledonous weeds. according to willingham et al. (2008), clomazone is a selective and efficient herbicide used for controlling annual grasses in different crops. when mixed with carfentrazoneethyl, clomazone increases the control spectrum over weed competition. in this study, there was no control effect on the broadleaf weeds, which may be associated with the behavior of the product in the soil and the plant and with the application techniques adopted. the use of diclosulam alone showed an adequate control of weed competition, mainly of eudicotyledonous weeds up to 36 daa (fig. 6g). however, when applied in a mixture with imazethapyr, a reduction in latifolicidal selectivity was observed, which is in line with the study conducted by vidal et al. (2010) that indicated antagonistic interactions (fig. 6h). regarding the effect of pre-emergence treatments on selectivity in soybean cultivation, there was a significant effect (p<0.05) of treatments on plant height, canopy closure, number of leaf lets, and number of plants per linear meter. the plants treated with diclosulam showed the highest plant height (50.00 cm), which was statistically similar to the other pre-emergence treatments, except for s-metolachlor (40.30 cm) (tab. 3). 400 agron. colomb. 39(3) 2021 3.25 14.254.75 346.25 0.5 35.25 3 91.25 1 15.753 39 0.25 7.750 23.75 0.75 15.253 205.25 0.25 9.50 140.25 0.5 15.750 16.5 0.25 11.250 32 1 27 0 154 a control 10 daa 36 daa 10 daa 36 daa 0 100 200 300 400 n um be r of in di vi du al s m -2 b s-metolachlor 0 100 200 300 400 n um be r of in di vi du al s m -2 c flumioxazin + imazethapyr 10 daa 36 daa 10 daa 36 daa 0 100 200 300 400 n um be r of in di vi du al s m -2 d flumioxazin 0 100 200 300 400 n um be r of in di vi du al s m -2 e imazethapyr 10 daa 36 daa 10 daa 36 daa 0 100 200 300 400 n um be r of in di vi du al s m -2 f trifluralin 0 100 200 300 400 n um be r of in di vi du al s m -2 g diclosulam 10 daa 36 daa 10 daa 36 daa 0 100 200 300 400 n um be r of in di vi du al s m -2 monocotyledonous eudicotyledonous i clomazone + carfentrazone-ethyl 10 daa 36 daa 0 100 200 300 400 n um be r of in di vi du al s m -2 h diclosulam + imazethapyr 0 100 200 300 400 n um be r of in di vi du al s m -2 figure 6. monocotyledonous and eudicotyledonous weed infestation in a commercial soybean plot at 10 and 36 days after application (daa), under the effect of different pre-emergence molecules: a) control; b) s-metolachlor; c) flumioxazin + imazethapyr; d) flumioxazin; e) imazethapyr; f) trifluralin; g) diclosulam; h) diclosulam + imazethapyr; i) clomazone + carfentrazone-ethyl. 401silva, furtado, castro, santos, almeida, oliveira, sousa, and araújo: weed control and selectivity of different pre-emergence active ingredients in a soybean crop according to santos et al. (2012), s-metolachlor is a nonionizable compound that acts as an inhibitor of cell division of the plant’s shoot. the results indicated that the herbicide probably produced an unexpected antagonistic effect on the initial growth of soybean simultaneously with the control of the weed seed bank in the soil. regarding canopy closure, the control showed the lowest average (68.26%), with the high weed infestation occurring in this treatment at 10 and 36 daa (tab. 3; fig. 7). according to carvalho et al. (2010), the intense competition for water, light, and nutrients in the critical phase of the crop can cause a delay in its growth with negative consequences for the canopy closure and suppression of weed competition. evident losses may occur at the time the post-emergence application is carried out. thus, pre-emergence control is recommended as an effective practice to complement chemical control at pre-planting (desiccation) and postplanting (post-emergence). the effect of f lumioxazin on canopy closure and number of leaf lets was similar to the control (tab. 3). according to gonçalves et al. (2018), f lumioxazin is a latifolicidal that acts as an inhibitor of the enzyme protoporphyrinogen oxidase, playing a role in the oxidation of protoporphyrinogen ix to protoporphyrin ix, which are precursors of chlorophyll biosynthesis. in this study, there was likely a phytotoxic effect due to the unexpected synthesis of reactive oxygen species and lipid peroxidation, leading to negative impacts on soybean growth. in relation to the number of plants per linear meter, the lowest average of plants per linear meter was observed for the mixture f lumioxazin + imazethapyr, which indicates a negative effect of this mixture on the germination or initial growth of soybeans (tab. 3). corroborating these findings, drehmer et al. (2015) demonstrated that the spectrum of control of these active ingredients leads to phytotoxicity effects on legumes when mixed or at high doses. the analysis of the main components of soybean growth showed a significant correlation between canopy closure and number of leaves, considering that the first component accounts for 39.58% of the total variance of the data; that is, as one of these variables decreases, the other one also decreases (fig. 7). figure 7. pearson correlation chart for plant height, canopy closure, number of leaflets, and number of plants per linear meter. these results demonstrate that the components of the crop are linked to the degree of weed interference in such a way that the faster the vegetative growth of the crop, the faster the canopy closure will occur, favoring the suppression of table 3. effect of pre-emergence treatments on plant height (ph), canopy closure (cc), number of leaflets (nl), and number of plants per linear meter (npm) at 36 d after application (daa) in soybean plants. treatment ph (cm) cc (%) nl npm control 44.96ab 68.26c 7.46c 16.33ab s-metolachlor 40.30b 93.73a 8.00bc 16.66ab flumioxazin + imazethapyr 44.59ab 87.26ab 9.00b 14.00b flumioxazin 46.93ab 77.36bc 8.20bc 15.00ab imazethapyr 45.76ab 93.43a 8.36ab 15.00ab trifluralin 41.73ab 93.06a 8.96ab 17.00a diclosulam 50.00a 86.66ab 8.86ab 15.66ab diclosulam + imazethapyr 42.61ab 88.66ab 9.40a 14.66ab clomazone + carfentrazone-ethyl 45.08ab 94.93a 8.26abc 14.33ab cv (%) 15.42 27.46 1.88 5.47 cv coefficient of variation; the means were subjected to the tukey’s test at 5% probability. equal capital letters indicate the treatments that do not differ between themselves in the column. plant height canopy closure number of leaflets number of plants per linear meter c om po ne nt 2 : 28 .3 0% component 1 : 39.58% -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 402 agron. colomb. 39(3) 2021 weed competition. according to pereira et al. (2014), this occurs due to the faster soil shading and the competitive potential of the crop by the limiting factors of the environment, which interferes with the germination and establishment of weeds. lopes, silva, costa, silva, et al. (2020) emphasized that suppression is intensified by the use of pre-emergence chemical control, which produces a chemical barrier on the soil surface and delays the development of the dissemination weed bank. this result is well within the findings in this study for most of the pre-emergence herbicides tested in this research. regarding the phytotoxic effect of pre-emergence herbicides on soybean cultivation, the highest scores (3) were attributed, at 10 daa, to treatments s-metolachlor, f lumioxazin + imazethapyr, trif luralin, and diclosulam + imazethapyr with some plants at the useful lines analyzed showing slight visible changes (such as chlorosis and shriveling). at 17 daa, the persistence of this manifestation in the plots treated with f lumioxazin + imazethapyr was noted. this may have inf luenced the smaller number of plants per linear meter and corroborated the hypothesis previously presented (tab. 4). sanchotene et al. (2017) observed the phytotoxic effect of f lumioxazin + imazethapyr on the soybean crop in two tested doses (50 + 150 and 50 + 104 g a.i. ha-1). the results indicated a low selectivity of that mixture for preemergence application on soybean cultivation, although it showed effective control of weed competition. clomazone + carfentrazone-ethyl mixture was the preemerging treatment that exhibited the highest selectivity on soybean culture. this result was similar to the control (without pre-emergence application) and, therefore, the absence of phytotoxicity at 10, 17, 24, and 36 daa. these results corroborate those found by sanchotene et al. (2017) when testing the performance of different pre-emergence herbicides for the control of euphorbia heterophylla in soybean. moreover, these authors did not observe expressions of phytotoxicity of this herbicide at a dose of 600 + 15 g a.i. ha-1. conclusions in this study, 19 species of weeds were identified, distributed in 17 genera and 13 botanical families. the species scoparia dulcis, richardia scabra, and cyperus iria exhibited the highest phytosociological indices (123.77, 28.62, and 28.29, respectively), estimated at 36 daa. flumioxazin and diclosulam were the most efficient in suppressing weed competition, with only 15.63 and 16.13 plants m-2. the highest phytotoxicity scores (3.0) were found at 10 daa, with the application of s-metolachlor, f lumioxazin + imazethapyr, trif luralin, and diclosulam + imazethapyr. the pre-emergent control using f lumioxazin and diclosulam is recommended for the edaphoclimatic conditions in the eastern mesoregion of the state of maranhão, brazil. acknowledgments the authors would like to thank the foundation for research and scientific and technological development of maranhão (fapema) for the financial resources, and the nationwide grant program (universal call) no. 002/2019, process 795/19. we would also like to thank the brazilian association of soybean growers (aprosoja brasil) of maranhão. table 4. scores attributed to the visual effects of phytotoxicity of treatments on soybean cultivation at 10, 17, 24, and 36 d after application (daa). pre-emergence dose (g a.i. ha-1) phytotoxicity degree 10 daa 17 daa 24 daa 36 daa control 1 1 1 1 s-metolachlor 1.200 3 2 2 1 flumioxazin + imazethapyr 50 + 100 3 3 2 1 flumioxazin 50 2 1 1 1 imazethapyr 100 2 2 1 1 trifluralin 1.112,5 3 2 2 1 diclosulam 45 2 1 1 1 diclosulam + imazethapyr 30 + 100 3 2 2 1 clomazone + carfentrazone-ethyl 720 + 18 1 1 1 1 403silva, furtado, castro, santos, almeida, oliveira, sousa, and araújo: weed control and selectivity of different pre-emergence active ingredients in a soybean crop conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions mss and jalf wrote the article. wss and eiba formulated the overarching research goals and aims and obtained the financial support for the project leading to this publication. jqc and ils performed field data collection. lbto applied statistical, mathematical, and computational techniques to analyze and synthesize study data. rcaa contributed to the writing of the article. all authors reviewed the manuscript. literature cited alonso, d. g., oliveira jr., r. s., & constantin, j. (2013). potencial de carryover de herbicidas com atividade residual usados em manejo outonal. in j. constantin, r. s. oliveira jr., & a. m. oliveira neto (eds.), buva: fundamentos e recomendações para manejo (pp. 91–104). omnipax editora. andrade junior, e. j., barroso, a. l. l., moraes, v. h., gomes, f. h. f., bastos, a. v. s., & lopes filho, l. c. (2018). controle residual de capim amargoso na soja cultivada em região de cerrado. científic@ multidisciplinary journal, 5(3), 48–55. https://doi. org/10.29247/2358-260x.2018v5i3.p48-55 cardoso, a. d., viana, a. e. s., barbosa, r. p., teixeira, p. r. g., cardoso júnior, n. s., & fogaça, j. j. n. l. (2013). levantamento fitossociológico de plantas daninhas na cultura da mandioca em vitória da conquista, bahia.  bioscience journal,  29(5), 1130–1140. carvalho, l. b., bianco, s., & guzzo, c. d. (2010). interferência de euphorbia heterophylla no crescimento e acúmulo de macronutrientes da soja. planta daninha, 28(1), 33–39.  https:// doi.org/10.1590/s0100-83582010000100004 conab. (2020). acompanhamento da safra brasileira: grãos. v. 7 safra 2019/20 n. 12 décimo segundo levantamento setembro 2020. companhia nacional de abastecimento. https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos/ item/download/33275_6780e71910d3f0d489c5f171231b65cd conte, o., prando, a. m., castro, c., balbinot junior, a. a., campos, l. j. m., hirakuri, m. h., lima, d., oliveira, a. b., tavares, l. c. v., oliveira junior, a., debiasi, h., bortolon, l., vieira, p. f. m. j., souza, h. a., procópio, s. o., alves, l. w. r., santos, j. c., sena, a. l. s., & el husny, j. c. (2018). a evolução da produção de soja na macrorregião sojícola 5. in m. h. hirakuri, o. conte, a. m. prando, c. castro, & a. a. balbinot junior (eds.), diagnóstico da produção de soja na macrorregião sojícola 5 (pp. 23–61). embrapa soja. dantas, j. s., marques júnior, j., martins filho, m. v., resende, j. m. a., camargo, l. a., & barbosa, r. s. (2014). gênese de solos coesos do leste maranhense: relação solo-paisagem. revista brasileira de ciência do solo, 38, 1039–1050.  https:// doi.org/10.1590/s0100-06832014000400001 drehmer, m. h., zagonel, j., ferreira, c., & senger, m. (2015). eficiência de herbicidas aplicados em pré-emergência para o controle de digitaria insularis na cultura do feijão. revista brasileira de herbicidas, 14(2), 148–154. https://doi.org/10.7824/ rbh.v14i2.395 embrapa. (2013).  sistemas de produção 16 tecnologias de produção de soja região central do brasil 2014. embrapa soja. h t t p s : //a i n f o . c n p t i a . e m b r a p a . b r /d i g i t a l / b i t s t r e a m / item/95489/1/sp-16-online.pdf fialho, c. m. t., santos, j. b., freitas, m. a. m., frança, a. c., silva, a. a., & santos, e. a. (2011). fitossociologia da comunidade de plantas daninhas na cultura da soja transgênica sob dois sistemas de preparo do solo.  scientia agraria,  12(1), 9–17. https://doi.org/10.5380/rsa.v12i1.33634 fried, g., chauvel, b., reynaud, p., & sache, i. (2017). decreases in crop production by non-native weeds, pests, and pathogens. in m. vilà, & p. e. hulme (eds.), impact of biological invasions on ecosystem services (pp. 83–101). springer. gazola, t., dias, m. f., belapart, d., castro, e. b., & bianchi, l. (2016). efeitos do diclosulam na soja cultivada em solos de diferentes classes texturais. revista brasileira de herbicidas, 15(4), 353–361. https://doi.org/10.7824/rbh.v15i4.483 gazziero, d. l. p. (2015). misturas de agrotóxicos em tanque nas propriedades agrícolas do brasil. planta daninha, 33(1), 83–92. https://doi.org/10.1590/s0100-83582015000100010  gonçalves, f. a. r., melo, c. a. d., queiroz, p. c., endo, r. t., silva, d. v., & reis, m. r. (2018). atividade residual de herbicidas nas culturas do milho e da soja. revista de ciências agrárias, 61, 1–6. https://doi.org/10.22491/rca.2018.2570 inmet. (2019). dados históricos anuais ano 2019. instituto naciona l de meteorolog ia. ht t ps://por ta l.inmet.gov.br/ dadoshistoricos jadhav, j., amaregouda, a., chetti, m. b., hiremath, s. m., nawalgatti, c. m., & gali, s. k. (2013). effect of herbicides on weed growth, yield and yield components of soybean (glycine max l.). karnataka journal of agricultural sciences, 26(2), 314–315. joha nnes, h. (196 4). repor t of t he t hi rd a nd fou r t h meeti ngs of t he eu rop e a n we e d re s e a rc h c ou nc i l c ommittee on methods. weed research, 4(1), 79. https://doi. org/10.1111/j.1365-3180.1964.tb00271.x lopes, k. a. l., silva, m. s., costa, l. s., oliveira, a. k. s., silva, e. a., almeida, e. i. b., oliveira, i. r., oliveira, l. b. t., sousa, w. s., & freitas, j. r. b. (2020). fitossociologia do banco de sementes de plantas daninhas em campo agrícola e vegetação de cerrado.  revista ibero-americana de ciências ambientais,  11(4), 362–370. https://doi.org/10.6008/ cbpc2179-6858.2020.004.0029 lopes, k. a. l., silva, m. s., costa, l. s., silva, t. f., costa, t. v., almeida, e. i. b., oliveira, i. r., freitas, j. r. b., sousa, w. s., & oliveira, l. b. t. (2020). spatial distribution of weed seed banks in the agricultural field and anthropized cerrado. journal of agricultural studies, 8(2), 480–497. https://doi.org/10.5296/ jas.v8i2.16031 lorenzi, h. (2014). manual de identificação e controle de plantas daninhas: plantio direto e convencional. plantarum. machado, f. g., jakelaitis, a., gheno, e. a., oliveira jr., r. s., rios, f. a., franchini, l. h. m., & lima, m. s. (2016). performance de herbicidas para o controle de plantas daninhas no sorgo. revista brasileira de herbicidas, 15(3), 281–289. https://doi. org/10.7824/rbh.v15i3.476 https://doi.org/10.29247/2358-260x.2018v5i3.p48-55 https://doi.org/10.29247/2358-260x.2018v5i3.p48-55 https://doi.org/10.1590/s0100-83582010000100004 https://doi.org/10.1590/s0100-83582010000100004 https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos/item/download/33275_6780e71910d3f0d489c5f171231b65cd https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos/item/download/33275_6780e71910d3f0d489c5f171231b65cd https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos/item/download/33275_6780e71910d3f0d489c5f171231b65cd https://doi.org/10.1590/s0100-06832014000400001 https://doi.org/10.1590/s0100-06832014000400001 https://doi.org/10.7824/rbh.v14i2.395 https://doi.org/10.7824/rbh.v14i2.395 https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/95489/1/sp-16-online.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/95489/1/sp-16-online.pdf https://doi.org/10.5380/rsa.v12i1.33634 https://doi.org/10.7824/rbh.v15i4.483 https://doi.org/10.1590/s0100-83582015000100010 https://doi.org/10.22491/rca.2018.2570 https://portal.inmet.gov.br/dadoshistoricos https://portal.inmet.gov.br/dadoshistoricos https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.1964.tb00271.x https://doi.org/10.1111/j.1365-3180.1964.tb00271.x https://doi.org/10.6008/cbpc2179-6858.2020.004.0029 https://doi.org/10.6008/cbpc2179-6858.2020.004.0029 https://doi.org/10.5296/jas.v8i2.16031 https://doi.org/10.5296/jas.v8i2.16031 https://doi.org/10.7824/rbh.v15i3.476 https://doi.org/10.7824/rbh.v15i3.476 404 agron. colomb. 39(3) 2021 marchioretto, l. d. r., & magro, t. d. (2018). efeito protetor do bentazon sobre a fitotoxicidade de herbicidas inibidores de als em duas cultivares de feijoeiro. revista de ciências agroveterinárias, 17(1), 77–82. https://doi.org/10.5965/223811711712018077 martins, b. a. b., & christoffoleti, p. j. (2014). herbicide efficacy on borreria densif lora control in preand post-emergence conditions. planta daninha, 32(4), 817–825. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582014000400017 oliveira, a. r., & freitas, s. p. (2008). levantamento fitossociológico de plantas daninhas em áreas de produção de cana-de-açúcar.  planta daninha,  26(1), 33–46. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582008000100004   passos, m. l. v., zambrzycki, g. c., & pereira, r. s. (2016). balanço hídrico e classificação climática para uma determinada região de chapadinha-ma. revista brasileira de agricultura irrigada, 10(4), 758–766. https://doi.org/10.7127/rbai.v10n400402 pereira, f. c. m., barroso, a. a. m., albrecht, a. j. p., & alves, p. l. c. a. (2014). interferência de plantas daninhas: conceitos e exemplos na cultura do eucalipto. journal of agronomic sciences, 3(n. especial), 236–255. placido, h. f., albrecht, a. j. p., santos, r. f., albrecht, l. p., becker, a. s., barroso, a. a. m., & victória filho, r. (2016). identificação e manejo de biótipos de chloris polydactyla com resistência ou suscetibilidade diferencial ao glyphosate no estado do paraná. revista brasileira de herbicidas, 15(3), 251–262. https://doi.org/10.7824/rbh.v15i3.449 rizzardi, m. a., & silva, l. (2014). manejo de plantas daninhas eudicotiledôneas na cultura da soja roundup ready®. planta daninha, 32(4), 683–697. rodrigues, b. n., & almeida, f. s. (2011). guia de herbicidas. edição dos autores. sanchotene, d. m., dornelles, s. h. b., bolzan, t. m., voss, h. m. g., escobar, o. s., leon, c. b., muller, e. n., & shimóia, e. p. (2017). desempenho de diferentes herbicidas pré-emergentes para controle de euphorbia heterophylla na cultura da soja. perspectiva, 41(155), 7–15. santos, g., francischini, a. c., constantin, j., & oliveira jr., r. s. (2012). carryover proporcionado pelos herbicidas smetolachlor e trif luralin nas culturas de feijão, milho e soja. planta daninha, 30(4), 827–834. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582012000400017  silva, m. s., costa, t. v., furtado, j. a. l., souza, j. b. c., silva, e. a., ferreira, l. s., silva, c. a. a. c., almeida, e. i. b., sousa, w. s., oliveira, l. b. t., freitas, j. r. b., & oliveira, j. t. (2021). performance of pre-emergence herbicides in weed competition and soybean agronomic components. australian journal of crop science, 15(4), 610–617. sofiatti, v., severino, l. s., silva, f. m. o., silva, v. n. b., & brito, g. g. (2012). pre and postemergence herbicides for weed control in castor crop. industrial crops and products, 37(1), 235–237. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2011.12.019 takano, h. k., oliveira jr., r. s., constantin, j., biffe, d. f., franchini, l. h. m., braz, g. b. p., rios, f. a., gheno, e. a., & gemelli, a. (2013). efeito da adição do 2,4-d ao glyphosate para o controle de espécies de plantas daninhas de difícil controle. revista brasileira de herbicidas, 12(1), 1–13. https://doi.org/10.7824/ rbh.v12i1.207 university of hertfordshire. (2020). ppdb: pesticide properties database trif luralin. http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/ reports/667.htm vidal, r. a., rainero, h. p., kalsing, a., & trezzi, m. m. (2010). prospección de las combinaciones de herbicidas para prevenir malezas tolerantes y resistentes al glifosato. planta daninha, 28(1), 159–165. https://doi.org/10.1590/s0100-83582010000100019  willingham, s. d., falkenberg, n. r., mccauley, g. n., & chandler, j. m. (2008). early postemergence clomazone tank mixes on coarse-textured soils in rice. weed technology, 22(4), 565–570. https://doi.org/10.1614/wt-08-051.1 https://doi.org/10.5965/223811711712018077 https://doi.org/10.1590/s0100-83582014000400017 https://doi.org/10.1590/s0100-83582014000400017 https://doi.org/10.1590/s0100-83582008000100004 https://doi.org/10.1590/s0100-83582008000100004 https://doi.org/10.7127/rbai.v10n400402 https://doi.org/10.7824/rbh.v15i3.449 https://doi.org/10.1590/s0100-83582012000400017 https://doi.org/10.1590/s0100-83582012000400017 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2011.12.019 https://doi.org/10.7824/rbh.v12i1.207 https://doi.org/10.7824/rbh.v12i1.207 http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/reports/667.htm http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/en/reports/667.htm https://doi.org/10.1590/s0100-83582010000100019 https://doi.org/10.1614/wt-08-051.1 received for publication: 26 march, 2018. accepted for publication: 6 november, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.74149 1 federal university of paraíba, center for agrarian sciences, department of plant science, areia (pb), (brazil). 2 federal university of viçosa, department of plant science, viçosa (mg), (brazil). 3 federal university of roraima, department of plant science, boa vista (rr), (brazil). 4 federal university of paraíba, center for human, social and agrarian sciences, department of agriculture, bananeiras (pb), (brazil). * corresponding author: iarley.toshik@gmail.com agronomía colombiana 36(3), 257-265, 2018 radish (raphanus sativus l.) morphophysiology under salinity stress and ascorbic acid treatments morfofisiología del rábano (raphanus sativus l.) bajo estrés salino y tratamientos con ácido ascórbico ana gabriela de sousa basílio1, leonardo vieira de sousa1, toshik iarley da silva2*, joana gomes de moura1, anderson carlos de melo gonçalves3, josé sebastião de melo filho1, ygor henrique leal1, and thiago jardelino dias4 abstract resumen the use of saline or low-quality water in agriculture is an alternative to increasing water demand, especially in arid or semi-arid regions. however, the use of water with high levels of salts causes disturbances in plants, which can lead to their death; thus, alternatives to mitigate these effects are relevant in current agriculture. currently, antioxidants are used to mitigate the effects of salts in plants, and among them ascorbic acid has been frequently mentioned. therefore, the aim of this study was to evaluate the effect of irrigation with saline water combined with applications of ascorbic acid on the development and photosynthetic activity of radish (raphanus sativus l.) plants. this experiment was carried out in a greenhouse with a randomized block design, with the treatments distributed in a 5×5 incomplete factorial scheme, composed of five electrical conductivities of the irrigation water (ecw): 0.50, 1.30, 3.25, 5.20 and 6.00 ds m-1, and five ascorbic acid (aa) doses: 0.00, 0.29, 1.00, 1.71, and 2.00 mm. the evaluated variables were: shoot height, leaf number, tuberous root diameter, chlorophyll a, b and total content, chlorophyll a/b ratio, initial f luorescence, maximum f luorescence, variable f luorescence and quantum yield of photosystem ii. the saline water inf luenced the analyzed variables in the radish crop regardless of the ascorbic acid application. the ascorbic acid was not efficient in attenuating the deleterious effect of salinity in the irrigation water on the development and f luorescence of the radish. however, it was observed that the concentration of 1.00 mm of ascorbic acid promoted an increase in chlorophyll a, b and total in the saltstressed radish plants. el uso de aguas salinas en la agricultura surge como alternativa al aumento en la demanda de agua, principalmente en regiones áridas o semiáridas. sin embargo, el uso de agua con alto contenido de sales causa disturbios en las plantas pudiendo llevar hasta la muerte de las mismas. por esta razón, se buscan alternativas para atenuar tales efectos. actualmente, los antioxidantes se utilizan para mitigar los efectos de las sales en las plantas; entre estos antioxidantes s el ácido ascórbico ha sido frecuentemente mencionado. basado en lo expuesto, este trabajo tuvo por objetivo evaluar el efecto del riego con aguas salinas combinado con la aplicación de ácido ascórbico, sobre el desarrollo y actividades fotosintéticas de plantas de rábano (raphanus sativus l.). el experimento fue desarrollado en ambiente protegido en bloques al azar con esquema factorial incompleto 5×5, con cinco conductividades eléctricas del agua de riego (ecw: 0.50, 1.30, 3.25, 5.20 y 6.00 ds m-1) y cinco dosis de ácido ascórbico (aa: 0.00, 0.29, 1.00, 1.71 y 2.00 mm). las características evaluadas fueron altura de plantas, número de hojas, diámetro de la raíz tuberosa, índice de clorofila a, b, y total, relación de clorofila a/b, f luorescencia inicial, f luorescencia máxima, f luorescencia variable y rendimiento cuántico del fotosistema ii. el uso de agua salina inf luenció todas las variables analizadas en el cultivo del rábano independiente de la utilización del ácido ascórbico. el uso del ácido ascórbico no fue eficiente como atenuante de los efectos de la salinidad del agua de riego sobre el desarrollo y la f luorescencia del cultivo del rábano. sin embargo, se observó que la aplicación del ácido ascórbico en la dosis de hasta 1.00 mm promueve el aumento en los índices de clorofilas a, b y total del rábano sometido al estrés salino. key words: abiotic stress, growth, photosynthesis, vegetable, crop. palabras clave: estrés abiótico, crecimiento, fotosíntesis, hortaliza. introduction the world’s growing population in recent years has been accompanied by increased food demand, and oleraceous crops are important to meeting this growing demand. in addition, oleraceous crops contribute directly to family farming activities (noda and noda, 2016). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.74149 258 agron. colomb. 36(3) 2018 the radish (raphanus sativus l.) is an edible root vegetable of the brassicaceae family, originated in the mediterranean region, which presents globular swollen tap root with white or reddish skin. the radish is a fast-growing vegetable that can be harvested 25 to 35 d after sowing. the fast harvest cycle makes it particularly suitable for small and medium oleraceous producers, who can cultivate them along with longer cycle crops (filgueira, 2008). the radish contains significant amounts of vitamins a, c and b, and minerals such as calcium, phosphorus, magnesium, iron, sodium and potassium, which are essential nutrients to humans (vidigal et al., 2007). the radish crop, like other oleraceous crops, requires quality water to fully grow. irrigated agricultural systems require water availability and quality. the occurrence of low precipitation rates and saline soil conditions in arid and semi-arid regions around the world prevents salts from leaching, causing their accumulation within soil and water. high salt concentration conditions cause nutritional imbalance, reduced transpiration and photosynthesis rates, lower leaf co2 availability, and restricted stomatal conductance, which result in morphologically reduced plant biomass (silva et al., 2013; silva et al., 2018). salinity stress comprises two main components. the osmotic component, in which a high salt concentration in the soil solution reduces water availability to plants, and the ionic component, which is related to the toxicity of the ions released by the salts (silveira et al., 2010; prisco et al., 2017). taking into account the necessity of using low quality water in irrigation systems, several studies have attempted to find ways to make these waters suitable for plant development and productivity (oliveira et al., 2016; rodrigues et al., 2017; veras et al., 2018). ascorbic acid is a major antioxidant found in plants and plays an important role in several cellular processes. the foliar application of ascorbic acid stimulates photosynthetic pigment production and plant growth under stress conditions. several studies have indicated that ascorbic acid plays a fundamental role in protecting plants from multiple environmental stresses, including salinity stress (maia et al., 2012; melo et al., 2014). in the literature, there are several reports on the use of ascorbic acid for attenuating the deleterious effects of saline stress, such as in triticum aestivum (abbasi and fakhani, 2015; siddiqui et al., 2018), zea mays (billah et al., 2017), linum usitatissimum (el-bassiouny and sadak, 2015), citrus aurantium (kostopoulou et al., 2015), and hordeum vulgare (agami, 2014). based on this, the aim of this study was to evaluate the mitigating effect of ascorbic acid on the morphophysiological characteristics of salt stressed radish (raphanus sativus l.). materials and methods this experiment was carried out from october to november, 2017 in a greenhouse at the agricultural sciences center of the federal university of paraiba (ufpb), located in the city of areia, paraiba, brazil. the soil used in the experiment was collected in the 0-20 cm depth from the plant science department land in the federal university of paraiba. this soil was classified as latossoil (embrapa, 2014), and its chemical analysis is shown in table 1. the radish variety used was the hybrid margaret queen kobayashi (isla®). five seeds were sown per plastic bag at a depth of 2 cm, and emergence occurred 5 d later. then, the treatments with the saline water irrigation, according to the predetermined ecw values, were initiated. ten d after emergence, the plants were thinned to one plant per bag. the experimental design was a randomized block with the treatments distributed in a 5x5 factorial scheme, generated with the central box experiment matrix (bortoluzzi and alvarez, 1997). the factorial design was composed of five electrical conductivities of the irrigation water (ecw): 0.50, 1.30, 3.25, 5.20 and 6.00 ds m-1, and five ascorbic acid (aa) doses: 0.00, 0.29, 1.00, 1.71 and 2.00 mm, using four replicates. plastic bags with a 3.0 dm3 capacity, containing one plant each, represented the experiment units. the water with the ecw of 0.50 ds m-1 was obtained from the ufpb water supply system. a mixture of nacl, cacl2.2h2o and mgcl2.6h2o at a 7:2:1 ratio was added to the 0.50 ds m-1 water to prepare the saline treatment water with the higher ecw values (1.30, 3.25, 5.20 and 6.00 ds m-1) (medeiros, 1992). a micro processed portable conductivity meter cd-860 (instrutherm, brazil) was used to prepare table 1. soil analysis report. ph (h2o) om (%) p k+ na+ ca2+ mg2+ al3+ h++ al3+ bs cec bsa (%)-----mg dm-3--------------------------------------------cmolc dm -3---------------------------------------6.20 2.48 24.85 78.42 0.07 3.90 1.90 0.00 2.43 6.07 8.50 71.46 om organic matter, bs base sum, cec cation exchange capacity, bsa base saturation. 259de sousa basílio, vieira de sousa, da silva, gomes de moura, de melo gonçalves, de melo filho, leal, and dias: radish (raphanus sativus l.) morphophysiology under salinity stress and ascorbic acid treatments the saline waters. irrigation management was measured using a drainage lysimeter (alves et al., 2017). the radish leaves were sprayed with ascorbic acid until completely wet 14 d after seedling emergence. the nonionic surfactant tween 80® was added to the ascorbic acid solution for a better absorption effect at a concentration of 0.0002%. at 15 and 30 d after seedling emergence, the following development variables were evaluated: shoot height, measured from base to leaf apex using a graduated ruler in centimeters; leaf number, counting all the leaves from each plant; tuberous root diameter determined at 2 cm of the soil using a digital pachymeter; chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll content and chlorophyll a/b ratio. the chlorophyll contents were determined with a portable electronic chlorophyll meter model cfl 1030, clorofilog® (falker, brazil), and one reading was performed on each plant in totally expanded leaves. the initial f luorescence (f0), maximum f luorescence (fm), variable f luorescence (fv) and quantum yield of photosystem ii (fv/fm) were measured at 28 d after seedling emergence. chlorophyll f luorescence measurements (f0, fm, fv and fv/fm) were obtained using the modulated f luorometer plant efficiency analyser pea ii® (hansatech instruments co., uk), and the readings were performed between 09:00 and 10:00 in the morning, on young, fully expanded, non-harmed and well lighted leaves. the fluorescence parameters were measured after a period of 30 min of dark adaptation with foliar tweezers (konrad et al., 2005). the obtained data were submitted to analysis of variance and regression using the software r (r core team, 2017). results and discussion it was observed that the saline irrigation water had an effect on the development variables assessed at 15 and 30 d after seedling emergence. the shoot height, leaf number and tuberous root diameter were reduced with the increasing ecw values (fig. 1). differences between the two assessment periods on the above-mentioned variables were observed once they were development variables, and over a period of 15 d there was an increase in size. aerial development is an important characteristic in salt stressed plant evaluation because it provides important information on plant response to stressful conditions (jamil et al., 2007). for the aerial part development variables, shoot height (fig. 1a) had a higher value than the one predicted within the confidence interval in the electrical conductivity of 5.20 ds m-1, with plants reaching a mean value of 10.5 cm. at the electrical conductivity of 6.00 ds m-1, the radish plants reached an average value of 8 cm. different results were observed by putti et al. (2016), who registered no significant difference in radish behavior when submitted to 5.00 ds m-1 level of salinity. at 15 dae, the leaf number (fig.1b) remained constant at all ecw levels. at 30 dae, the leaf number decreased as the salinity increased. a similar result was found by nascimento et al. (2015), who registered reduced leaf numbers in pepper (capsicum annum l.) subjected to increasing salinity levels. reduced leaf growth is a plant defense mechanism under stress conditions, such as water deficit and salinity, and it diminishes transpirational water loss (taiz et al., 2017). these results showed leaf sensitiveness to salinity stress, which made them reduced both in size and number as the salt concentration increased in the irrigation water. for tuberous root diameter (fig. 1c), a slight reduction was observed as the concentration of salts in the irrigation water increased at 15 and 30 dae. the results obtained in this study corroborate those obtained by bacarin et al. (2007), who studied the salinity effect on the growth and development of radish grown in a nutrient solution, and verified a reduction in leaf area and tuberous root diameter in response to the salinity stress. figure 2a shows shoot height as a function of the ascorbic acid treatment. the highest values were 7.8 cm at 15 dae and 10.6 cm at 30 dae, obtained in the absence of aa and at the dose of 1.71 mm, respectively. the lowest shoot height values were observed at the highest aa dose (2.00 mm), with 7.3 and 8.8 cm at 15 and 30 dae, respectively. for leaf number, a constant number of leaves was observed for all aa doses applied at 15 dae. at 30 dae, the radish plants treated with 0.29 mm of aa had a slight increase in the leaf number when compared to the control treatment plants (0.00 mm), showing that, as the concentrations of aa increased, a 13% decrease was observed in the leaf number, as compared to the control treatment (fig. 2b). ascorbic acid is closely related to photosynthesis and respiration processes. the aa concentration in plant tissue varies as a function of plant response and different stress conditions, such as intensity and species sensitiveness to stress (venkatesh et al., 2012). plants that present a low ascorbic acid synthesis capacity are very sensitive to environmental stress conditions, thus their growth and development are affected and, in some situations, an exogenous aa application is necessary in order to supply this antioxidant deficiency (gao and zhang, 2008). 260 agron. colomb. 36(3) 2018 0.50 1.30 5.203.25 6.00 tu be ro us r oo t d ia m et er ( m m ) 30 20 10 0 40 50 ecw (ds m-1) c 0.50 1.30 5.203.25 6.00 le af n um be r 6 5 4 3 2 7 8 ecw (ds m-1) b 0.50 1.30 5.203.25 6.00 s ho ot h ei gh t ( cm ) 8 6 10 12 ecw (ds m-1) a 30 dae15 dae tu be ro us r oo t d ia m et er ( m m ) 30 20 10 0 40 50 ascorbic acid (nm) c 30 dae15 dae le af n um be r 6 5 4 3 2 7 8 ascorbic acid (nm) b 0.00 0.29 1.711.00 2.00 s ho ot h ei gh t ( cm ) 8 6 10 12 ascorbic acid (nm) a 0.00 0.29 1.711.00 2.00 0.00 0.29 1.711.00 2.00 figure 2. shoot height (a), leaf number (b) and tuberous root diameter (c) of radish (raphanus sativus l.) subjected to different ascorbic acid doses at 15 and 30 dae. figure 1. shoot height (a), leaf number (b) and tuberous root diameter (c) of radish (raphanus sativus l.) subjected to different electrical conductivities of the irrigation water (ecw) at 15 and 30 dae. 261de sousa basílio, vieira de sousa, da silva, gomes de moura, de melo gonçalves, de melo filho, leal, and dias: radish (raphanus sativus l.) morphophysiology under salinity stress and ascorbic acid treatments at 15 dae, increases in the aa concentrations resulted in a slightly reduced tuberous root diameter. the control plants presented a 0.9 mm tuberous root diameter, whereas the radish plants treated with 2.0 mm of aa presented a 0.7 mm tuberous root diameter. different results were observed at 30 dae, when the control plants presented a 34 mm tuberous root diameter, and the plants treated with 2.0 mm of aa reached 38 mm (fig. 2c). the foliar a, b, total and a/b chlorophyll indices (fci) were inf luenced by the addition of salts in the irrigation water (fig. 3). in general, the plants subjected to the highest electrical conductivity of the irrigation water (6.0 ds m-1) and evaluated at 30 dae showed the highest chlorophyll a, b and total values. for the assessment period, no differences were observed for the chlorophyll a or total chlorophyll. however, differences for chlorophyll b in electrical conductivities around 5.2 ds m-1 and higher were observed. for the chlorophyll a/b ratio, differences were only registered in the electrical conductivity of 3.25 ds m-1. no difference was observed in the chlorophyll a content as a function of time; in the first evaluation (15 dae), the lowest value (24.62) was found in the ecw of 0.50 ds m-1, and the highest value (25.91) was seen in the ecw of 1.30 ds m-1, with a decreasing response from this electrical conductivity. in the second evaluation period (30 dae), the minimum and maximum values were 23.75 and 27.54 in the ecw of 1.30 ds m-1 and 6.00 ds m-1, respectively (fig. 3a). the chlorophyll b content (fig. 3b) presented the highest values of 5.92 at 15 dae and 7.68 at 30 dae, both occurring in the ecw of 6.00 ds m-1. the assessment period inf luenced the chlorophyll b values in relation to the ecw treatment. when comparing the results obtained at 15 and 30 dae, an increase for all tested ecw was observed, c hl or op hy ll a/ b ra tio 4.5 3.0 3.0 3.0 5.0 5.5 ecw (ds m-1) d 30 dae15 dae 0.50 1.30 5.203.25 6.00 to ta l c hl or op hy ll (f c i) 30 25 35 40 ecw (ds m-1) c c hl or op hy ll b (f c i) 6 5 4 7 8 ecw (ds m-1) b 0.50 1.30 5.203.25 6.00 c hl or op hy ll a (f c i) 26 24 22 28 30 ecw (ds m-1) a 0.50 1.30 5.203.25 6.00 0.50 1.30 5.203.25 6.00 figure 3. chlorophyll a (a), chlorophyll b (b), total chlorophyll (c) and chlorophyll a/b ratio (d) of radish (raphanus sativus l.) subjected to different electrical conductivities of the irrigation water (ecw) at 15 and 30 dae. 262 agron. colomb. 36(3) 2018 except for 1.30 ds m-1. these increments were 10.8, 15.1, 20.2 and 32.8% for the ecw of 0.5, 3.25, 5.20 and 6.00 ds m-1, respectively. figure 3c shows that the lowest value for the total chlorophyll content at 15 dae was 30.2, obtained in the ecw of 0.50 ds m-1, while the highest value (32.1) was found in the ecw of 1.30 ds m-1. at 30 dae, the lowest value was 28.8, obtained in the ecw of 1.30 ds m-1, whereas the highest value of 35.1 was observed in the ecw of 6.00 ds m-1. the chlorophyll a/b ratio presented higher values at 15 dae, with a maximum and minimum value of 4.7 and 4.25, obtained in the ecw of 1.30 and 6.00 ds m-1, respectively. in the second evaluation (30 dae), the highest value was 4.28, and the lowest was 3.67, obtained in the ecw of 1.30 and 0.50 ds m-1, respectively (fig. 3d). these increases in the plant chlorophyll content when submitted to higher ecw levels are contrary to those found by some authors (chaparzadeh and behboud, 2015; jasim et al., 2016; kasim et al., 2016). however, their studies were conducted with higher salinity levels, and they did not clarify the radish variety used. according to jamil et al. (2007), the chlorophyll content is reduced in plants that are sensitive to salinity and increases in tolerant plants. the content of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and the chlorophyll a/b ratio were affected by the ascorbic acid treatment. the content of chlorophyll a and total presented no difference in relation to the assessment period. for the chlorophyll b content, there was a difference between 1.0 and 1.71 mm of aa, whereas for the chlorophyll a/b ratio, there was a difference in the 0.29, 1.0 and 1.71 mm of aa (fig. 4). at 15 dae, the maximum value of chlorophyll a was 26.83, obtained when submitted to 0.29 mm of aa. from this aa dose on, the chlorophyll a content decreased and reached c hl or op hy ll a/ b ra tio 4.5 3.0 3.0 3.0 5.0 5.5 ascorbic acid (mm) d to ta l c hl or op hy ll (f c i) 30 25 35 40 ascorbic acid (mm) c c hl or op hy ll b (f c i) 6 5 4 7 8 ascorbic acid (mm) b 0.00 0.29 1.711.00 2.00 c hl or op hy ll a (f c i) 26 24 22 28 30 ascorbic acid (mm) a 0.00 0.29 1.711.00 2.00 0.00 0.29 1.711.00 2.00 0.00 0.29 1.711.00 2.00 30 dae15 dae figure 4. chlorophyll a (a), chlorophyll b (b), total chlorophyll (c) and chlorophyll a/b ratio (d) of radish (raphanus sativus l.) subjected to different ascorbic acid doses at 15 and 30 dae. 263de sousa basílio, vieira de sousa, da silva, gomes de moura, de melo gonçalves, de melo filho, leal, and dias: radish (raphanus sativus l.) morphophysiology under salinity stress and ascorbic acid treatments a minimum value of 25.09 at the dose of 1.71 mm. at 30 dae, the lowest chlorophyll a content value (24.47) was observed in the absence of aa, and the highest (27.62) was obtained with the aa dose of 1.00 mm, with decreasing values from this dose on (fig. 4a). figure 4b shows that the chlorophyll b content was affected during the evaluation periods. at 30 dae, the chlorophyll b values were higher, with increases in all aa doses in relation to the evaluation performed at 15 dae, representing increments of 5.6; 11.3; 18.6; 16.3 and 19.2% for the 0.00; 0.29; 1.00; 1.71 and 2.00 mm of aa, respectively. the total chlorophyll presented little variation in relation to the different doses of aa and the two assessment periods (fig. 4c). at 15 dae, the highest value was 32.52, obtained in the aa dose of 0.29 mm, and, from this dose on, the total chlorophyll content started to decrease, with 30.08 being the lowest value at the dose of 1.71 mm. at 30 dae, the minimum value was 30.07, obtained in the absence of aa with a quadratic effect, and the maximum value was 34.65 with 1.00 mm of aa. the lowest chlorophyll a/b ratios were observed in the aa dose of 1.00 mm, 4.28 and 3.79 at 15 and 30 dae, respectively. the highest values for each assessment period were 4.78 at 15 dae and 4.16 at 30 dae, obtained with the doses of 0.29 mm and absence of aa, respectively (fig. 4d). the chlorophyll content increase up to the 1.00 mm dose can be explained by the role of aa in regulating plant biochemical/ physiological reactions (khan et al., 2006). however, higher doses of aa do not provide the same effects. for initial f luorescence, it was observed that the maximum efficiency (93.6) was obtained under the electrical conductivity of 4.3 ds m-1. the maximum and variable f luorescence presented mean values of 428.25 and 342.68, respectively (fig. 5a-c). distinct results were found in y=95.7413-9.8668nsx+1.4490*x2 r2=0.66 y=428.25 y=342.68 y=0.80 f v / f m 0.81 0.80 0.79 0.78 0.77 0 0.82 0.83 ecw (ds m-1) d f v 350 300 250 0 400 450 ecw (ds m-1) c f m 450 400 350 300 0 500 550 ecw (ds m-1) b 0 1 32 54 6 f 0 90 85 0 95 100 80 ecw (ds m-1) a 0 1 32 54 6 0 1 32 54 6 0 1 32 54 6 figure 5. a) initial fluorescence (f0); b) maximum fluorescence (fm); c) variable fluorescence (fv); and d) quantum yield of photosystem ii (fv/fm) of radish (raphanus sativus l.) subjected to different electrical conductivities of the irrigation water (ecw). 264 agron. colomb. 36(3) 2018 the literature. when studying the nacl effect, up to the concentration of 220 mm on salt-stressed radish plants, bacarin et al. (2007) found no significant differences in the initial f luorescence as the salinity level increased. for the quantum yield of photosystem ii, the highest value (0.806) was obtained in the ecw of 1.30 ds m-1, while the lowest value was 0.792 in the ecw of 6.00 ds m-1 (fig. 5d). jamil et al. (2007) reported decreases in the quantum yield of photosystem ii of radish plants as the salinity level increased. conclusions the saline water inf luenced the analyzed variables in the radish (raphanus sativus l.) plants regardless of the ascorbic acid application. the ascorbic acid was not efficient in attenuating the deleterious effect of salinity in the irrigation water on the development and f luorescence of the radish plants. however, the concentration of 1.00 mm of ascorbic acid promoted increased chlorophyll a, b and total in the salt-stressed radish plants. literature cited abbasi, m. and e. fakhani. 2015. role of salicylic acid and ascorbic acid in the alleviation of salinity stress in wheat (triticum aestivum l.). jbes 6, 107-113. agami, r.a. 2014. applications of ascorbic acid or proline increase resistance to salt stress in barley seedlings.  biol. plantarum 58(2), 341-347. doi: 10.1007/s10535-014-0392-y alves, e.s., d.f. lima, j.a.s. barreto, d.p. santos, and m.a.l. santos. 2017. determinação do coeficiente de cultivo para a cultura do rabanete através de lisimetria de drenagem. irriga 22(1), 194-203. doi: 10.15809/irriga.2017v22n1p194-203 bacarin, m.a., a.r. falqueto, c.l. moraes, p. marini, and t.r. löwe. 2007. crescimento e fotossíntese em plantas de rabanete sob estresse salino. rev. bras. agroc. 13(4), 473-479. billah, m., m.m. rohman, n. hossain, and m.s. uddin. 2017. exogenous ascorbic acid improved tolerance in maize (zea mays l.) by increasing antioxidant activity under salinity stress. afr. j. agr. res. 12(17), 1437-1446. bortoluzzi, a.l. and v.v.h. alvarez. 1997. pesquisa em casa de vegetação e em campo: matrizes experimentais. departamento de solo/cca ufv, viçosa, brazil. chaparzadeh, n. and e.h. behboud. 2015. evidence for enhancement of salinity induced oxidative damages by salicylic acid in radish (raphanus sativus l.). j. plant physiol. breed. 5, 23-33. el-bassiouny, h. and m.s. sadak. 2015. impact of foliar application of ascorbic acid and α-tocopherol on antioxidant activity and some biochemical aspects of f lax cultivars under salinity stress. acta biol. colomb. 20(2), 209-222. doi: 10.15446/abc. v20n2.43868 embrapa empresa brasileira de pesquisa agropecuária. 2014. sistema brasileiro de classificação de solo. 4 ed. brazil. filgueira, f.a.r. 2008. novo manual de olericultura: agrotecnologia moderna na produção e comercialização de hortaliças. 3 ed. ufv, viçosa, brazil. gao, q. and l. zhang. 2008. ultraviolet-b-induced oxidative stress and antioxidant defense system responses in ascorbate-deficient vtc1 mutants of arabidopsis thaliana. j. plant physiol. 165, 138-148. doi: 10.1016/j.jplph.2007.04.002 jamil, m., k.j. lee, j.m. kim, h.s. kim, and e.s. rha. 2007. salinity reduced growth ps2 photochemistry and chlorophyll content in radish. sci. agricola  64(2), 111-118. doi: 10.1590/ s0103-90162007000200002  jasim, a.h., w.m.a. al timmen, and a.s. abid. 2016. effect of salt stress on plant growth and free endogenous hormones of primed radish (raphanus sativus l.) seeds with salicylic acid. int. j. chem. tech. res. 9(6), 339-346. kasim, w.a., k.m. saad-allah, and m. hamouda. 2016. seed priming with extracts of two seaweeds alleviates the physiological and molecular impacts of salinity stress on radish (raphanus sativus). int. j. agric. biol. 18(3), p. 653-660. doi: 10.17957/ ijab/15.0152 khan, a., m.s.a. ahmad, h.r. athar, and m. ashraf. 2006. interactive effect of foliar applied ascorbic acid and salt stress on wheat (triticum aestivum l.) at seedling stage. pak. j. bot. 38(5), 1407-1414. konrad, m.l.f., j.a.b. silva, p.r. furlani, and e.c. machado. 2005. trocas gasosas e f luorescência da clorofila em seis cultivares de cafeeiro sob estresse de alumínio. bragantia 64(3), 339-347. kostopoulou, z., i. therios, e. roumeliotis, a.k. kanellis, and a. molassiotis. 2015. melatonin combined with ascorbic acid provides salt adaptation in citrus aurantium l. seedlings.  plant physiol. biochem. 86, 155-165. doi: 10.1016/j. plaphy.2014.11.021 maia, j.m., s.l. ferreira-silva, e.l. voigt, c.d. macedo, l.f.a. ponte, and j.a.g. silveira. 2012. atividade de enzimas antioxidantes e inibição do crescimento radicular de feijão caupi sob diferentes níveis de salinidade.  act. bot. brasilica 26(2), 342-349. doi: 10.1590/s0102-33062012000200010 medeiros, j.f. 1992. qualidade da água de irrigação utilizada nas propriedades assistidas pelo “gat” nos estados do rn, pb, ce e avaliação da salinidade dos solos. 1992. msc. thesis, universidade federal da paraíba, campina grande, brazil melo, g.m., m.r. barbosa, a.l.f. dias, l. willadino, and t.r. camara. 2014. pré-condicionamento in vitro de plantas de cana-de-açúcar (saccharum spp.) para tolerância ao estresse salino. rev. bras. eng. agric. amb. 18, 27-33. nascimento, l.b., j.f. medeiros, s.s.v. alves, b.l.c. lima, and j.l.a. silva. 2015. desenvolvimento inicial da cultura do pimentão inf luenciado pela salinidade da água de irrigação em dois tipos de solos. agropec. cient. semi-árido 11, 37-43. noda, h. and s.n. noda. 2016. agricultura familiar tradicional e conservação da sócio-biodiversidade amazônica.  interações 4(6), 55-66. oliveira, d.s., t.j. dias, e.p. oliveira, h.c. santos, w.b. magalhaes, b.f. matos, l.m.c. sousa, and j.s. melo filho. 2016. growth and physiology of peanut (arachis hypogaea l.) irrigated with http://dx.doi.org/10.1007/s10535-014-0392-y http://dx.doi.org/10.15809/irriga.2017v22n1p194-203 http://dx.doi.org/10.15446/abc.v20n2.43868 http://dx.doi.org/10.15446/abc.v20n2.43868 http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2007.04.002 http://dx.doi.org/10.1590/s0103-90162007000200002 http://dx.doi.org/10.1590/s0103-90162007000200002 http://dx.doi.org/10.17957/ijab/15.0152 http://dx.doi.org/10.17957/ijab/15.0152 http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2014.11.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2014.11.021 http://dx.doi.org/10.1590/s0102-33062012000200010 265de sousa basílio, vieira de sousa, da silva, gomes de moura, de melo gonçalves, de melo filho, leal, and dias: radish (raphanus sativus l.) morphophysiology under salinity stress and ascorbic acid treatments saline water and biofertilizer application times. afric. j. agric. res. 11(44), 4517-4524. prisco, j.t., e. gomes filho, and r.s. miranda. 2017. physiology and biochemistry of plants growing under salt stress. pp. 425-448. in: gheyi, h.r., n.s. dias, c.f. lacerda, and e. gomes filho (eds.). manejo da salinidade na agricultura: estudos básicos e aplicados. inctsal, fortaleza, brazil. putti, f.f., j.f. silva júnior, r. ludwig, l.r.a. gabriel filho, c.p. cremasco, and a.e. klar. 2014. avaliação da cultura do rabanete ao longo do ciclo submetido em diferentes níveis de salinidade. j. agron. sci. 3(2), p. 80-90. r core team. 2017. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. vienna, austria. rodrigues, r.m., l.f. cavalcante, a.g.l. souto, h.r. ghey, and f.o. mesquita. 2017. growth and regrowth of neem after cutting in saline-sodic soil treated with organics inputs. rev. caatinga 30, 116-124. doi: 10.1590/1983-21252017v30n113rc siddiqui, m.h., s.a. alamri, m.y. al-khaishany, m.a. al-qutami, and h.m. ali. 2018. ascorbic acid application improves salinity stress tolerance in wheat. chiang mai j. sci. 45(3), 1296-1306. silva, e.m., c.j.g.s. lima, s.n. duarte, f.s. barbosa, and r. maschio. 2013. níveis de salinidade e manejo da fertirrigação sobre características da berinjela cultivada em ambiente protegido. rev. ciênc. agron. 44, 150-158. silva, t.i., j.s. melo filho, a.c.m. gonçalves, l.v. sousa, j.g. moura, t.j. dias, j.c. alvarez-pizarro, w.e. pereira, and r.m.n. mendonça. 2018. salicylic acid effect on ocimum basilicum l. during growth in salt stress and its relationship between phytomass and gas exchange. j. exp. agric. inter. 22(4), 1-10. doi: 10.9734/jeai/2018/40901 silveira, j.a.g., s.l.f. silva, e.n. silva, and r.a. viegas. 2010. mecanismos biomoleculares envolvidos com a resistência ao estresse salino em plantas. pp. 166-185. in: gheyi, h.r., n.s. dias, and c.f. lacerda (eds.). manejo da salinidade na agricultura: estudos básicos e aplicados. inctsal, fortaleza, brazil. taiz, l., e. zeiger, i.a. møller, and a. murphy. 2017. fisiologia e desenvolvimento vegetal. artmed, porto alegre, brazil. venkatesh, j., c.p. upadhyaya, j.w. yu, a. hemavathi, d.h. kim, r.j. strasser, and s.w. park. 2012. chlorophyll a f luorescence transient analysis of transgenic potato overexpressing d-galacturonic acid reductase gene for salinity stress tolerance. hort. envir. biotec. 53(4), 320-328. doi: 10.1007/s13580-012-0035-1 veras, m.l.m., j.s. melo filho, l.s. alves, t.h.s. irineu, and t.j. dias. 2018. growth and dry matter pitombeira seedlings under salinity levels and application of biofertilizer. com. scientia 8(3), 486-492. doi: 10.14295/cs.v8i3.1881 vidigal, s.m. and m.w. pedrosa. 2007. rabanete. pp. 661-664. in: paula júnior t.j., and m. venzon. (eds.) 101 culturas - manual de tecnologias agrícolas. epamig, belo horizonte, brazil. http://dx.doi.org/10.1590/1983-21252017v30n113rc http://dx.doi.org/10.9734/jeai/2018/40901 http://dx.doi.org/10.1007/s13580-012-0035-1 http://dx.doi.org/10.14295/cs.v8i3.1881 selection of the minimum indicator set for agricultural sustainability assessments at the plot scale received for publication: october 1, 2021. accepted for publication: february 11, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.98797 1 línea de suelos y aguas, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá, colombia. * corresponding author: oimonsalvec@unal.edu.co agronomía colombiana 40(1), 98-108, 2022 abstract resumen some authors raise concerns about the validity, reliability, and transparency of indicator selection in agricultural sustainability assessments. in this regard, several selection criteria have been put forward for sustainability assessments at the farm, regional, country, or planet levels. however, assessments at the plot or experimental unit level require, in addition to the adaptation of these criteria or the generation of new ones, the construction of a selection methodology. thus, the aim of this study was to build a framework for selecting the minimum set of indicators that will be part of the agricultural sustainability analyses at the plot or experimental unit level. a hierarchical order of indicators was established, consisting of raw, baseline, and core indicators; the latter made up the minimum indicators set (mis). subsequently, selection procedures and criteria were established, consisting of mandatory, main non-mandatory, alternative non-mandatory, and correlation indicators. the selection method was evaluated with the results of a greenhouse tomato fertilization study. of the 40 raw indicators with which the analysis began, the mis was made up of eight core indicators: three environmental, four social, and one economic. this indicator selection method uses a rigorous process, with 22 selection criteria, distributed in four hierarchical groups. at the same time, it promotes less subjectivity, by including statistical analysis, algorithms, and mathematical processes. algunos autores plantean preocupaciones con respecto a la validez, confianza y transparencia al momento de seleccionar indicadores en los análisis de sostenibilidad agrícola. en ese sentido, se han planteado una serie de criterios de selección orientados a evaluaciones de sostenibilidad a escala finca, región, país o planeta. sin embargo, las evaluaciones a escala de parcela o unidad experimental requieren, además de la adaptación de esos criterios o la generación de unos nuevos, la construcción de una metodología de selección. el objetivo de este estudio fue, por lo tanto, construir un marco de selección del conjunto mínimo de indicadores que harán parte de los análisis de sostenibilidad agrícola a escala de parcela o unidad experimental. se estableció un orden jerárquico de indicadores, compuesto por indicadores crudos, base y centrales; estos últimos conforman el conjunto mínimo de indicadores (cmi). posteriormente, se establecieron los procedimientos y criterios de selección, conformados por: obligatorios, no obligatorios principales, no obligatorios alternativos y de correlación. para evaluar el marco de selección propuesto, se utilizaron los resultados de un estudio de fertilización en tomate bajo invernadero. de los 40 indicadores crudos con que se inició el análisis, el cmi se conformó por ocho indicadores centrales: tres ambientales, cuatro sociales y uno económico. esta metodología de selección de indicadores utiliza un riguroso proceso, con 22 criterios de selección, distribuidos en cuatro grupos jerárquicos. al mismo tiempo, promueve una menor subjetividad, al incluir análisis estadísticos, algoritmos y procesos matemáticos. key words: experimental unit, greenhouse tomato, indicator selection, selection criteria, core indicators. palabras clave: unidad experimental, tomate bajo invernadero, selección de indicadores, criterios de selección, indicadores centrales. selection of the minimum indicator set for agricultural sustainability assessments at the plot scale selección del conjunto mínimo de indicadores para evaluaciones de sostenibilidad agrícola a escala de parcela oscar iván monsalve camacho1* and martha cecilia henao toro1 introduction when performing agricultural experiments in the field, many variables are usually measured. to estimate the sustainability generated by the treatments evaluated in such experiments, it is necessary to choose which of these variables are indicators and, therefore, be part of the minimum set of sustainability analyses indicators. although there is consensus on the use of indicators to assess the sustainability of agricultural production systems, there is still no agreement on how to select these indicators https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.98797 mailto:oimonsalvec@unal.edu.co 99monsalve camacho and henao toro: selection of the minimum indicator set for agricultural sustainability assessments at the plot scale with a wide diversity of approaches (parris & kates, 2003; bell & morse, 2008; bockstaller et al., 2009; de olde, moller et al., 2016; alaoui et al., 2022). this implies the possibility that the indicators evaluated may not be focused on the objective of the study, increasing measurement costs and raising concerns about the validity of the approach and the usefulness and reliability of the evaluation (bockstaller et al., 2009; schader et al., 2014; de olde, moller et al., 2016). in response, many authors have highlighted the importance of establishing indicator selection procedures with transparent and well-defined criteria that lead to relevant, reliable, comprehensive, meaningful assessments that comprehensively represent the agricultural production system under study (hunnemeyer et al., 1997; binder et al., 2010; lebacq et al., 2013; marchand et al., 2014). the criteria for selecting the most relevant indicators have been as follow: the indicator must be measurable (dantsis et al., 2010; gómez-limón & sánchez-fernández, 2010; roy & chan, 2012), sensitive to variations (bélanger et al., 2012), relevant to the case study (dantsis et al., 2010; bélanger et al., 2012), and directly related to the topic of study (van asselt et al., 2014). the selection and prioritization of the criteria used to define the indicators differ widely among the sustainability assessment tools (reed et al., 2006; bell & morse, 2008; de olde, oudshoorn, et al., 2016; pereira et al., 2022). agricultural sustainability assessments can be conducted at different scales. depending on the geographic projection to which these assessment results are to be scaled, opinions may be generated that ref lect differences in worldviews, e.g., reductionist versus more holistic perspectives to understanding a multivariate activity such as agriculture (de olde, oudshoorn, et al., 2016). when agricultural sustainability assessments are made to compare different treatments in scientific experimentation, i.e., when the assessment scope is at the plot or experimental unit scale, indicators should ref lect changes in production systems in response to the treatments being assessed. based on the above, this study aims to propose a selection framework for the minimum set of indicators, adapted to the plot or experimental unit scale that combines qualitative and quantitative criteria. materials and methods indicator hierarchical order the variables considered indicators are assigned according to their hierarchy in raw, base, or central indicators. raw indicators: these are all the variables measured and estimated in the experiment in question from which significant differences are expected due to the application of the treatments evaluated and, in some way, their relation to the sustainability of the agricultural production system. baseline indicators: these are those raw indicators that have met the mandatory selection criteria outlined below. in this group, all the indicators obtained a score higher than zero after running the mandatory criteria checklist. core indicators: those baseline indicators that scored the most after running the entire selection criteria checklist are discussed below. minimum indicator set (mis): the mis is composed of the core indicators that obtained the highest score. the indicators that make up the mis are used for sustainability analysis. selection criteria the list of indicator selection criteria, synthesized by de olde, oudshoorn, et al. (2016), was used as a reference point. a scoring system was established based on the total or partial fulfillment of the different selection criteria to quantitatively select indicators. a checklist type “not meets = 0 or yes meets = 1” and rating (from 0 to 3) was established according to the rules corresponding to the selection criterion that gives the indicator a score according to the partial or total compliance with the criterion. the selection criteria were grouped into direct mandatory criteria, main non-mandatory criteria, alternate nonmandatory criteria, and correlation criteria. the evaluation of each criterion for each indicator is done sequentially, obeying the following order: mandatory criteria: these are strict compliance criteria, i.e., if the indicator does not meet any of the criteria in this group, it will obtain a total score of zero, will be discarded, and will not continue with the agricultural sustainability assessment. they are the first criteria to be considered. all raw indicators must meet these criteria to move to the next step, becoming baseline indicators. the mandatory selection criteria are the following: a) related to the agricultural sustainability objective. the indicator has a highly significant (2), significant (1), or non-significant (0) relationship to the agricultural sustainability objective. note that the sustainability objective may 100 agron. colomb. 40(1) 2022 be different from the study objective. for example, the effect of treatments on soil carbon stock is related to both the study objective and the agricultural sustainability objectives. the concentration of nutrients in plant tissues would not directly correlate with the sustainability objectives; b) quantifiable. counts and continuous variables are more exact than ranges (ordinal scales) or ‘yes/no’ scores (binary); any form of quantification is more recommended than entirely qualitative assessment (de olde, oudshoorn, et al., 2016). it is quantifiable (1), not quantifiable (0); c) specifically interpretable. the change in the indicator can be interpreted by modifying the system in applying the treatments. it is specifically interpretable (1), not specifically interpretable (0); d) transparent and standardized. the indicator is based on clearly defined, verifiable, and scientifically acceptable data, collected through standardized and affordable methods to be reliably replicated and contrasted with each other. it is transparent and standardized (1), not transparent and standardized (0); e) not redundant. the indicator is not obtained from another variable that is part of the analysis or is not a variable within an aggregation function (fag). a fag is an indicator that aggregates two or more variables within itself and, through an equation, obtains the interaction of the variables that make up the function. if the first case is presented, priority is given to the independent variable. in the second case, the fag is chosen because it generates a more significant amount of information. it is redundant (0), not redundant (1), a fag (1), or is a variable within a fag included in the study (0); f ) significantly different. the indicator is sensitive, changes substantially, and it is within the assessment threshold with the treatments applied. statistically, the indicator presents significant differences between the treatments evaluated. an analysis of variance (anava) and a comparison test is performed. if at least 20% of the treatments have significant differences (p<0.05), a score of one (1) is assigned; between 20-40%, two (2); 40-60%, three (3); 60-80%, four (4); and 80-100%, five (5). if it turns out that they are not significant, a score of zero (0) is assigned and the indicator does not continue in the process. main non-mandatory criteria. these are criteria whose compliance is highly recommended, as they provide greater validity, transparency, and confidence in the analysis but are not strictly mandatory. the main non-mandatory selection criteria are as follow: a) affordable measurement. direct measurement (field or laboratory) or estimation of the indicator through functions or models is easy and cheap (3), easy but expensive (2), cheap but complicated (1), or complicated and expensive (0) for most stakeholders. affordable assessment increases participation and constancy of monitoring (de olde, oudshoorn, et al., 2016); b) parameterized. the indicator has pre-set ranges or thresholds (3). it is highly recommended that indicators be parameterized rather than comparing treatments; thresholds clearly define whether the application of the treatment results in an increase or decrease in the system’s sustainability; c) measured or estimated. the indicator is measured directly in the field or estimated from variables measured directly in the field (2), is measured in the laboratory or estimated from variables measured in the laboratory (1), or is estimated through functions (e.g., pedo-transfer) or modeling (0). actual (observed) values are generally preferable to estimates; d) related to the objective of the study. the indicator has a highly significant (2), significant (1), or non-significant (0) relationship with the objective of the study. it should be noted that the objective of the study may be different from the objective of the sustainability analysis; e) variable between repetitions. the indicator shows differences between repetitions of the same treatment (1). some indicators obtained using estimates generate exactly the same value for all the repetitions of the treatment; this could detract from the validity of the statistical analysis. alternative non-mandatory criteria. these are criteria whose fulfillment is recommended, but they are used more as a means of tiebreaking if two or more indicators that meet the other criteria obtain the same score. the alternative non-mandatory selection criteria are as follow: a) acceptance. the indicator is either accepted (1), widely accepted (2), or not accepted (0) by the main stakeholders or decision-makers (e.g., producers, government officials, scientists, etc.); b) participatory development. the indicator was chosen in a participatory way (1) or not (0). it is more probable 101monsalve camacho and henao toro: selection of the minimum indicator set for agricultural sustainability assessments at the plot scale that indicators and tools will be relevant, reliable, practical, heard, and used when stakeholders chose them (de olde, oudshoorn, et al., 2016); c) present and future balance. the indicator can be used to assess current and future sustainability. some of the indicators should monitor potential new menaces and opportunities in the future (de olde, oudshoorn, et al., 2016). d) aggregate. the indicator is a fag representing a set of variables (1) or not (0). this type of indicator is preferable since a single value explains the behavior of two or more variables or components of the production system; correlation criterion. this criterion allows us to choose between indicators that present a significant correlation. the following algorithm must be followed to assign the score: 1. a correlation matrix is made between the indicators to be compared; 2. the selection factor one (fs1) is estimated for each indicator, applying equation 1: fs1 = 𝐹𝐹𝐹𝐹# = 1−[ x*(ck#./)] (1) fs4 = 56k− 7 6 fl 9:;/ 9:;# < =;/ =;# >−1 (1) fs? = fs@ maximun value [fs@(k#./)] (2) (1) where x = average, ck1-n = correlation coefficient value, in absolute values (0 to 1), between the evaluated indicator and the other indicators in the correlation matrix. fs1 determines the degree of global correlation of the indicator, i.e., its degree of correlation with the other indicators within the correlation matrix. the higher the fs1, the lower the overall correlation of the indicator; 3. the selection factor two (fs2) is estimated for each indicator, based on equation 2: 𝐹𝐹𝐹𝐹# = 1−[ x*(ck#./)] (1) fs4 = 56k− 7 6 fl 9:;/ 9:;# < =;/ =;# >−1 (1) fs? = fs@ maximun value [fs@(k#./)] (2) (2) where k = indicator, fl = logic function, ranging from 1 to n, according to the following expression: fl = if fs1 > 0.7, then 0, otherwise 1 fs2 relates the magnitude of the correlation coefficient to the significance of each indicator. in this way, highly correlated indicators are eliminated that are assigned a value of zero; 4. the selection factor three (fs3) is estimated for each indicator, based on the following logical functions: if maximum value [(fs2(k1) … fs2 (kn)] > 0, then fs3 = fs2. if maximum value [(fs2(k1) … fs2 (kn)] = 0, then {if fs1 < maximum value [(fs1(k1) … fs1 (kn)], then fs3 = 0, otherwise, fs3 = fs1]}. fs3 allows choosing an indicator when all the matrix indicators are correlated in a highly significant way; 5. fs3 is normalized using equation 3: 𝐹𝐹𝐹𝐹# = 1−[ x*(ck#./)] (1) fs4 = 56k− 7 6 fl 9:;/ 9:;# < =;/ =;# >−1 (1) fs? = fs@ maximun value [fs@(k#./)] (2) (3) where fsn = normalized value of fs3, fs3(k1-n) = maximum value of fs3 from indicator one ton. if fsn = 0, then the indicator is removed; 6. two indicators may correlate significantly with the other indicators in the correlation matrix and that, in turn, have a highly significant correlation with each other. in this case, one of the indicators must be eliminated. to define which indicator is eliminated, the correlated indicators must first be identified using the following logical function: if [fs1(k1) = fs1(k2), and fs1(k1) = fs1(k3), and … fs1(k1) = fs1(kn)], then the correlated indicators (k) are identified with this symbol “ϯ”. this comparison must be made with all the indicators [fs1(k1) to fs1(kn)]; 7. for each indicator that has been assigned an fsn value, the sum of the scores obtained in the other selection criteria is made, namely: ∑cs = obdr + nbpr + nbat. if two correlated indicators were identified in step six with this symbol (ϯ), the one that has obtained the highest ∑cs is chosen; 8. crlc is calculated for each selected indicator by multiplying ∑cs * wcs, where wcs is the weighting value assigned for the selection criteria. at the end of the process, a sum of the scores obtained in each category is calculated (obgt + nbpr + nbat + crlc). the indicators that obtain a score higher than zero will be part of the mis. 102 agron. colomb. 40(1) 2022 case study this methodology was used with the data of an experiment that evaluated the effect of different mixtures of organic fertilizers and chemical synthesis in the pre-plant application on a greenhouse tomato crop. the research was carried out in the bio-systems center of the jorge tadeo lozano university of bogotá, located in the municipality of chia (colombia) (4°53’3.62” n, 74°00’50” w) at an altitude of 2650 m a.s.l. tomato (solanum lycopersicum l) cv. sheila was used. five treatments were evaluated: 1) chemical control (chc) (100% chemical pre-planting fertilization formula); 2) organic control (orc) (100% organic preplanting fertilization formula; 3) mixture 1, mx1): 25% organic 75% chemical pre-planting fertilization formula; 4) mixture 2 (mx2) (50% organic 50% chemical preplanting fertilization formula); 5) mixture 3 (mx3); 75% organic 25% chemical pre-planting fertilization formula. a randomized complete block design was established with five treatments and 15 experimental units (eu) (three replicates per treatment). each eu had an area of 12.3 m2 for a total of 185 m2. table 1 shows the variables evaluated in the experiment. statistical analysis the statistical analyses were performed with the r software version 3.6.2 (r core team, 2020). for all the variables studied, a descriptive analysis was performed, detecting extreme values using boxplot graphs, using the mvoutlier library (filzmoser & gschwandtner, 2017), and performing normality tests (shapiro test) and variance homogeneity tests (bartlett test) from the normtest library (gavrilov & pusev, 2014). in the cases where mismatches were detected, to find the appropriate transformation of the data, the boxcox tool from the mass library was used (ripley et al., 2017). pearson’s correlation analysis was performed with r’s source aids. anava and the tukey’s multiple comparison test (hsd) were performed with the agricolae library (mendiburu, 2017) to determine the differences between treatments. results after running the mandatory criteria list for each raw indicator (tab. 1), sqpca, lu, w-kg, n-kg, fwt, mwt, ep, ap, gwp, and odp were defined as the baseline table 1. raw environmental, social, and economic indicators evaluated in the case study. environmental social raw indicator abbreviation raw indicator abbreviation carbon stock stockc yield yd ph ph percentage of first category pcat electrical conductivity ec wages per cycle per hectare wc effective cationic exchange capacity ecec wages per year per hectare wy phosphorus p work effort indicator we bulk density db high and maximum work effort we4.5 available water capacity awc formation of photochemical oxidants po texture txt toxicity for humans th weighted average diameter wad nutrient concentration in plant tissue ntr-veg economic soil management assessment framework sqsmaf variable costs vc soil quality indicator with principal component analysis sqpca fixed costs fc land use lu investment iv amount of water per kilogram produced w-kg gross income gi quantity of nitrogen per kilogram produced n-kg net income ni fresh water toxicity fwt net present value npv marine water toxicity mwt benefit-cost ratio b/c eutrophication potential ep opportunity rate obtained oro potential acidification pa internal rate of return irr global warming potential gwp breakeven point by quantity bpq ozone depletion odp breakeven point by price bpp 103monsalve camacho and henao toro: selection of the minimum indicator set for agricultural sustainability assessments at the plot scale indicators of the environmental dimension (tab. 2). the raw indicators stockc, ph, ec, ecec, p, db, awc, and txt are aggregated in the soil quality functions sqsmaf and sqpca. for this reason, they were assigned a score of zero for the redundancy criterion (nord). ntr-veg has no significant direct relationship to the sustainability objective (obst) and was assigned a zero score for that criterion (tab. 2). the sqsmaf indicator did not show significant differences. as for the social dimension, the raw indicators wy and we scored zero for being redundant with wc and we4.5. similarly, pcat did not present significant differences and was also eliminated (tab. 2). in this dimension, yd, wc, we4.5, po, and th continued as baseline indicators. in the economic dimension, the raw indicators vc, fc, iv, and gi are aggregated in the functions of the profitability indicators b/c, npv, oro, and irr, while bpp did not show significant differences, so they obtained a score of zero. in this dimension, the following continued as baseline indicators: ni, b/c, npv, oro, irr, and bpq (tab. 2). once the base indicators for each dimension were defined, the next step was to select the core indicators. to do this, first, the checklist of non-mandatory criteria was run on all the core indicators. finding that the measurement of these indicators was affordable, although none were parameterized, all indicators were assigned a zero score for this criterion. in the environmental dimension, only lu and w-kg indicators were directly measured in the field, while n-kg was measured in the laboratory. the other baseline indicators of this dimension were estimated by functions or modeling. in the social dimension, it was necessary to make measurements directly in the field to calculate yd and wc, while we4.5, po, and th were estimated through functions or modeling. all the baseline indicators were obtained from field measurements. within the environmental dimension, the baseline indicators fwt, mwt, ap, gwp, and odp did not have a significant relationship with the study’s objective. the same happened for wc, we4.5, po, and th in the social table 2. score obtained by the raw indicators for the mandatory selection criteria (mntr). raw indicator stob quat spin trst nord sgdf mntr raw indicator stob quat spin trst nord sgdf mntr 0 2 0 or/a 1 0 5 wcs = 0.5 0 2 0 or/a 1 wcs = 0.5 environmental dimension social dimension stockc 2 1 1 1 0 3 0.00 yd 2 1 1 1 1 1 1.00 0.50 ph 1 1 1 1 0 0 0.00 pcat 1 1 1 1 1 0 0.00 ec 1 1 1 1 0 3 0.00 wc 2 1 1 1 1 1 1.00 0.50 ecec 1 1 1 1 0 2 0.00 wy 2 1 1 1 0 1 0.00 p 2 1 1 1 0 0 0.00 we 1 1 1 1 0 1 0.00 db 1 1 0 1 0 0 0.00 we4.5 1 1 1 1 1 1 0.86 0.43 cad 2 1 1 1 0 0 0.00 po 1 1 1 1 1 1 0.86 0.43 txt 0 0 0 1 0 0 0.00 th 2 1 1 1 1 1 1.00 0.50 ntr-veg 0 1 1 1 1 2 0.00 economic dimension sqsmaf 2 1 1 1 1 0 0.00 vc 2 1 1 1 0 1 0.00 sqpca 2 1 1 1 1 2 0.73 0.36 fc 2 1 1 1 0 0 0.00 lu 2 1 1 1 1 1 0.64 0.32 iv 2 1 1 1 0 0 0.00 w-kg 2 1 1 1 1 1 0.64 0.32 gi 1 1 1 1 0 1 0.00 n-kg 1 1 1 1 1 2 0.64 0.32 ni 2 1 1 1 1 1 1.00 0.50 fwt 2 1 1 1 1 5 1.00 0.50 b/c 2 1 1 1 1 1 1.00 0.50 mwt 2 1 1 1 1 5 1.00 0.50 npv 1 1 1 1 1 1 0.86 0.43 ep 2 1 1 1 1 5 1.00 0.50 oro 1 1 1 1 1 1 0.86 0.43 ap 1 1 1 1 1 5 0.91 0.45 irr 1 1 1 1 1 1 0.86 0.43 gwp 2 1 1 1 1 5 1.00 0.50 bpq 2 1 1 1 1 1 1.00 0.50 old 1 1 1 1 1 5 0.91 0.45 bpp 2 1 1 1 1 0 0.00 stob: related to the agricultural sustainability objective; quat: quantifiable; spin: specifically interpretable; trst: transparent and standardized; nord: not redundant; sgdf: significantly different; and wcs: weighting value assigned for the selection criteria. the conventions of the variables can be seen in table 1. 104 agron. colomb. 40(1) 2022 dimension. the only raw indicator that was not variable between repetitions was wc since all the experimental units within the same treatment obtained the same value for this indicator. the only indicator that is considered not yet accepted is we4.5, since it has not been used in other studies. at the same time, the only indicator chosen in a participatory way is yd. within the base indicators, it was considered that sqpca, lu, w-kg, n-kg, yd, wc, and all the economic indicators could be useful for estimates of future sustainability. sqpca of the environmental dimension and all economic dimension indicators, except ni, were aggregation functions (tab. 3). after constructing the correlation matrix, it was evident that there were significant and highly significant correlations between many base indicators in each dimension. according to the results shown in table 4, the environmental indicators n-kg, fwt, mwt, ep, ap, gwp, and odp were significantly and highly correlated with each other and with the other indicators of the environmental dimension. these indicators were eliminated from the process, leaving n-kg as the highest fs1. the lu and w-kg indicators also showed a highly significant correlation, besides being correlated equivalently with the other environmental dimension indicators. in this sense, according to the score obtained with the other selection criteria (∑cs), lu continued in the process. from the environmental dimension’s baseline indicators, they became central indicators sqpca, lu, and n-kg (tab. 4). in the social dimension, the po and th indicators presented the same correlation among themselves and their dimension indicators. this last one reached a higher score table 3. score obtained by the baseline indicators for the main (nmmn) and alternate (nmat) non-mandatory selection criteria. baseline indicator main nmmn alternative nmat afms prtz msed obst vrrt actn ptdv prfu aggt 0-3 0-2 0 or 1 wcs = 0.2 0-2 0 or 1 wcs = 0.2 environmental dimension sqpca 3 0 0 2 1 0.55 0.11 2 0 1 1 0.80 0.16 lu 3 0 2 1 1 0.64 0.13 2 0 1 0 0.60 0.12 w-kg 3 0 2 1 1 0.64 0.13 1 0 1 0 0.40 0.08 n-kg 3 0 1 2 1 0.64 0.13 1 0 1 0 0.40 0.08 fwt 2 0 0 0 1 0.27 0.05 1 0 0 0 0.20 0.04 mwt 2 0 0 0 1 0.27 0.05 1 0 0 0 0.20 0.04 ep 2 0 0 1 1 0.36 0.07 2 0 0 0 0.40 0.08 ap 2 0 0 0 1 0.27 0.05 1 0 0 0 0.20 0.04 gwp 2 0 0 0 1 0.27 0.05 2 0 0 0 0.40 0.08 old 2 0 0 0 1 0.27 0.05 1 0 0 0 0.20 0.04 social dimension yd 3 0 2 2 1 0.73 0.15 2 1 1 0 0.80 0.16 wc 2 0 2 0 0 0.36 0.07 2 0 1 0 0.60 0.12 we4.5 3 0 0 0 1 0.36 0.07 0 0 0 0 0.00 0.00 po 2 0 0 0 1 0.27 0.05 1 0 0 0 0.20 0.04 th 2 0 0 0 1 0.27 0.05 1 0 0 0 0.20 0.04 economic dimension ni 1 0 2 1 1 0.45 0.09 2 0 1 0 0.60 0.12 b/c 1 0 2 1 1 0.45 0.09 2 0 1 1 0.80 0.16 npv 1 0 2 1 1 0.45 0.09 2 0 1 1 0.80 0.16 oro 1 0 2 1 1 0.45 0.09 1 0 1 1 0.60 0.12 irr 1 0 2 1 1 0.45 0.09 2 0 1 1 0.80 0.16 bpq 1 0 2 1 1 0.45 0.09 2 0 1 1 0.80 0.16 afmsaffordable measurement; prtzparameterized; msedmeasured or estimated; obstrelated to the study objective; vrrtvariable between repetitions; actnacceptance; ptdvparticipatory development; prfupresent and future balance; aggtaggregate; and wcsweighting value assigned for the selection criteria. the conventions of the variables can be seen in table 1. 105monsalve camacho and henao toro: selection of the minimum indicator set for agricultural sustainability assessments at the plot scale table 4. score obtained by the base indicators for the correlation criterion (crlc). baseline indicator correlation matrix selection factors crlc environmental dimension sqpca lu w-kg n-kg fwt mwt ep ap gwp old fs1 fs2 fs3 fsn ∑cs wcs = 0.1 sqpca 0.39 0.39 0.76 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.35 1.00 1.00 1.00 1.25 1.00 0.10 *** *** *** *** *** *** *** lu 0.39 1.00 0.54 0.77 0.77 0.77 0.77 0.77 0.77 0.27 1.00 1.00 1.00 ϯ 0.00 1.00 0.10 *** ** *** *** *** *** *** *** w-kg 0.39 1.00 0.54 0.77 0.77 0.77 0.77 0.77 0.77 0.27 1.00 1.00 1.00 ϯ 0.00 *** ** *** *** *** *** *** *** n-kg 0.76 0.54 0.54 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.16 1.00 1.00 1.00 0.00 1.00 0.10 *** ** ** *** *** *** *** *** *** fwt 0.72 0.77 0.77 0.95 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.09 0.00 0.00 *** *** *** *** *** *** *** *** *** mwt 0.72 0.77 0.77 0.95 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.09 0.00 0.00 *** *** *** *** *** *** *** *** *** ep 0.72 0.77 0.77 0.95 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.09 0.00 0.00 *** *** *** *** *** *** *** *** *** ap 0.72 0.77 0.77 0.95 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.09 0.00 0.00 *** *** *** *** *** *** *** *** *** gwp 0.72 0.77 0.77 0.95 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.09 0.00 0.00 *** *** *** *** *** *** *** *** *** old 0.72 0.77 0.77 0.95 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.09 0.00 0.00 *** *** *** *** *** *** *** *** *** social dimension yd wc we4.5 po th yd 0.19 0.41 0.77 0.77 0.47 1.00 1.00 0.50 0.00 0.50 0.05 * *** *** wc 0.19 0.71 0.24 0.24 0.66 2.00 2.00 1.00 0.00 1.00 0.10 *** we4.5 0.41 0.71 0.70 0.70 0.37 2.00 2.00 1.00 0.00 1.00 0.10 *** *** *** po 0.77 0.24 0.70 1.00 0.32 1.00 1.00 0.50 ϯ 0.00 *** *** *** th 0.77 0.24 0.70 1.00 0.32 1.00 1.00 0.50 ϯ 0.00 0.50 0.05 *** *** *** economic dimension ni b/c npv oro irr bpq ni 1.00 1.00 1.00 1.00 0.96 0.01 0.00 0.00 *** *** *** *** *** b/c 1.00 1.00 1.00 1.00 0.96 0.01 0.00 0.00 *** *** *** *** *** npv 1.00 1.00 1.00 1.00 0.96 0.01 0.00 0.00 *** *** *** *** *** oro 1.00 1.00 1.00 1.00 0.97 0.01 0.00 0.00 *** *** *** *** *** irr 1.00 1.00 1.00 1.00 0.97 0.01 0.00 0.00 *** *** *** *** *** bpq 0.96 0.96 0.96 0.97 0.97 0.04 0.00 0.04 1.00 0.00 1.00 0.10 *** *** *** *** *** fsselection factor; fsnnormalized value; ∑cssum of the scores obtained in the other selection criteria; wcsweighting value assigned for the selection criteria; ** and ***: high and very highly significant correlation, ϯ: correlated indicators (k). the conventions of the variables can be seen in table 1. 106 agron. colomb. 40(1) 2022 for ∑cs. the following were selected as central indicators of the social dimension: yd, wc, we4.5, and th (tab. 4). in the economic dimension, all the baseline indicators showed highly significant correlations among them. the bpq indicator obtained the highest fs3, so it was chosen as the central indicator representing all the economic dimensions (tab. 4). based on the results shown in table 4, the minimum indicator set (mis) was made up, at the environmental dimension, of the central indicators sqpca, lu, and n-kg. in the social dimension, the central indicators were yd, wc, we4.5, and th, and in the economic dimension the indicator was bpq. the sqpca, yd, lu, and bpq indicators obtained the highest score (0.87, 0.86, 0.85, and 0.85, respectively), while we4.5 reached the lowest score (0.6) (fig. 1). from 21 raw indicators (10 environmental, 5 social, and 6 economic), were chosen 8 core indicators (3 environmental, 4 social, and 1 economic). discussion taking as a reference what smith and dumanski (1994) have said, an indicator is a characteristic that measures or ref lects the state or condition of a system’s change. likewise, an agricultural sustainability indicator is a variable or a function of aggregation of a set of variables associated with the environmental, social, or economic dimensions of an agricultural production system, established as a reference for reporting on the functioning of that system (gerdessen & pascucci, 2013; de olde, oudshoorn, et al., 2016). an indicator shows sustainability as a measure of distance to the target; i.e., it measures the distance between the actual or predicted values of the variable and the reference value (representing the value with which sustainability is achieved). the selection of indicators is a process that involves both qualitative and quantitative analysis. however, although indicators can be quantitative (numbers) or qualitative (e.g., graphics, colors, symbols), they need to be transformed into numerical values and have a unit of measurement (waas et al., 2014). with the procedure described in this paper, the aim was to reduce as much as possible the level of subjectivity generally associated with the selection of qualitative indicators. however, it is not easy to eliminate subjectivity from selecting agricultural sustainability indicators since decisions must be made closely related to the researcher experience. the first subjective choice made is the weighting assigned to each group of selection criteria. in this work, mandatory criteria are considered to have the highest weight, so they were assigned a wcs of 0.5 (scale 0 to 1) (tab. 2), while the main and alternate non-mandatory criteria were assigned a wcs of 0.2 each, and the correlation criterion a wcs of 0.1. there could be a consensus that the mandatory criteria are more important than the non-mandatory ones; the question is which wcs value should be assigned to each selection criterion? similarly, the mandatory criteria are more important because if anyone of them is not met, the indicator is immediately removed from the process, and, therefore, they should be reviewed in more detail. the second subjective choice is the score assigned to some selection criteria. for example, defining whether an indicator has a significant or highly significant relationship to sustainability’s objective could have several points of view. determining that an indicator has no relationship to the sustainability objective can generate a great deal of discussion. in this regard, there is a lack of consensus on which indicators to include in sustainability analyses, with a wide diversity of approaches (parris & kates, 2003; bell & morse, 2008; bockstaller et al., 2009). however, the simple fact of considering these selection criteria increases the study’s reliability, despite not reaching an absolute agreement. this indicator selection methodology is designed to dilute the subjective selection process as one moves from raw indicators to base and core indicators. the degree of subjectivity is diminished by including statistical analysis and absolute (yes/no) selection criteria. as shown in this paper, many indicators are usually measured, but many are redundant and correlated. the choice s co re ( m is ) dimension indicator nmmn nmat crlcmntr 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 th wc yd we 4.5 n-kg sq pca s-pr bpq social environmental economic figure 1. score obtained for each indicator of the minimum indicators set (mis) for each selection criterion. 107monsalve camacho and henao toro: selection of the minimum indicator set for agricultural sustainability assessments at the plot scale of indicators through a matrix and a correlation algorithm allows selecting the indicators with the most significant statistical weight, avoiding redundancy in the analysis. likewise, the selection procedure gives higher importance to those indicators that are aggregation functions since a single indicator explains the behavior of all variables that make up the function. from a technical perspective, an indicator is “a variable or an aggregation function of several variables related to a reference value that gives meaning to the values taken by the variables” (pintér et al., 2012; singh et al., 2012). in that sense, an indicator is related to a reference value since the term comes from the latin indicare that means to point to something (waas et al., 2014). none of the base indicators were parameterized. therefore, the definition of sustainable must be made in terms of the comparison between the treatments evaluated, assuming that more or less is better for the indicator in question. choosing only the indicators that show significant differences between the treatments evaluated eliminates noise in the analysis. working with indicators that have the same importance for all the systems under evaluation only increases the work but does not inform about the differences to be identified between the treatments under evaluation. this is more evident at small scales such as plot or experimental units. at these scales, indicators associated with government or macroeconomic policies, for example, would not have a differential effect among the treatments under evaluation, and therefore should not be considered. although the methodology proposed in this study promotes less subjectivity for the indicator selection process, it must still be recognized that definitions of sustainability and indicator selection vary with the researcher approaches, contexts, and expectations (bell & morse, 2008; gasparatos, 2010). nevertheless, this methodology allows the indicators that are part of the minimum set of indicators to show the effect of the treatments evaluated on the production system’s sustainability. by applying this methodology, it can be ensured, to a large extent, that all environmental, social, and economic variables measured in the experiment are represented in the minimum set of indicators. this, despite the fact that in some cases, as in the environmental dimension, it began with a significant number of indicators (22) and was reduced to three. this drastic reduction was associated with a high correlation and/or redundancy between the environmental indicators evaluated. generally, the criteria for selecting indicators for agricultural sustainability assessments are associated with postfield study evaluations. however, it is highly recommended that the selection criteria proposed in this study (except, of course, those related to statistical analyses) be considered when evaluations are being planned. this would decrease the investment of resources. conclusions the indicator selection process began with the evaluation of 40 raw indicators: 21 environmental, 8 social, and 11 economic. at the end of the process, they were reduced to 8 core indicators: 3 environmental (n-kg, sqpca, s-pr), 4 social (th, wc, yd, and we4.5), and 1 economic (bpq). this indicator selection methodology uses a rigorous process, with 22 selection criteria distributed in four hierarchical groups while promoting less subjectivity by including statistical analysis, algorithms, and mathematical processes. using this methodology, the probability that all environmental, social, and economic variables measured in the experiment are represented in the minimum set of indicators is increased. also, it increases the possibility that the selected core indicators will more reliably assess the production system’s sustainability. we suggested replicating this work under different environments, species, and treatments. acknowledgments the authors express their gratitude to the bio-systems center of the jorge tadeo lozano university of bogotá for financing the experiment of the case study. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions oimc designed the methodology and carried out field sampling. oimc and mcht did the processing, data analysis, writing and revision of the final document. literature cited alaoui, a., barão, l., ferreira, c. s. s., & hessel, r. (2022). an overview of sustainability assessment frameworks in agriculture. land, 11(4), article 537. https://doi.org/10.3390/land11040537 bélanger, v., vanasse, a., parent, d., allard, g., & pellerin, d. (2012). development of agri-environmental indicators to assess dairy farm sustainability in quebec, eastern canada. ecological indicators, 23, 421–430. https://doi.org/10.1016/j. ecolind.2012.04.027 bell, s., & morse, s. (eds.). (2008). sustainability indicators: measuring the immeasurable? (2nd ed.). earthscan london sterling, va. https://doi.org/10.4324/9781849772723 https://doi.org/10.3390/land11040537 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2012.04.027 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2012.04.027 108 agron. colomb. 40(1) 2022 binder, c. r., feola, g., & steinberger, j. k. (2010). considering the normative, systemic and procedural dimensions in indicatorbased sustainability assessments in agriculture. environmental impact assessment review, 30(2), 71–81. https://doi. org/10.1016/j.eiar.2009.06.002 bockstaller, c., guichard, l., keichinger, o., girardin, p., galan, m. b., & gaillard, g. (2009). comparison of methods to assess the sustainability of agricultural systems. a review. agronomy for sustainable development, 29, 223–235. https://doi.org/10.1051/ agro:2008058 dantsis, t., douma, c., giourga, c., loumou, a., & polychronaki, e. a. (2010). a methodological approach to assess and compare the sustainability level of agricultural plant production systems. ecological indicators, 10(2), 256–263. https://doi. org/10.1016/j.ecolind.2009.05.007 de olde, e. m., moller, h., marchand, f., mcdowell, r. w., macleod, c. j., sautier, m., halloy, s., barber, a., benge, j., bockstaller, c., bokkers, e. a. m., de boer, i. j. m., legun, k. a., le quellec, i., merfield, c., oudshoorn, f. w., reid, j., shader, c., szymanski, e., sørensen, c. a. g., whitehead, j., & manhire, j. (2016). when experts disagree: the need to rethink indicator selection for assessing sustainability of agriculture. environment development and sustainability, 19, 1327–1342. https:// doi.org/10.1007/s10668-016-9803-x de olde, e. m., oudshoorn, f. w., sørensen, c. a. g., bokkers, e. a. m., & de boer, i. j. m., (2016). assessing sustainability at farmlevel: lessons learned from a comparison of tools in practice. ecological indicators, 66, 391–404. https://doi.org/10.1016/j. ecolind.2016.01.047 filzmoser, p., & gschwandtner, m. (2017). mvoutlier: multivariate outlier detection based on robust methods. r package version 2.0.6. https://cran.r-project.org/package=mvoutlier gasparatos, a. (2010). embedded value systems in sustainability assessment tools and their implications. journal of environmental management, 91(8), 1613–1622. https://doi.org/10.1016/j. jenvman.2010.03.014 gavrilov, i., & pusev, r. (2014). normtest: tests for normalit y. r package version 1.1. https://cr an.r-project.org/ package=normtest gerdessen, j. c., & pascucci, s. (2013). data envelopment analysis of sustainability indicators of european agricultural systems at regional level. agricultural systems, 118, 78–90. https://doi. org/10.1016/j.agsy.2013.03.004 gómez-limón, j. a., & sanchez-fernandez, g. (2010). empirical evaluation of agricultural sustainability using composite indicators. ecological economics, 69(5), 1062–1075. https://doi. org/10.1016/j.ecolecon.2009.11.027 hunnemeyer, a.-j., de camino, r., & muller, s. (1997). análisis del desarrollo sostenible en centroamérica indicadores para la agricultura y los recursos naturales (1st ed.). instituto interamericano para la cooperación agrícola/german technical cooperation agency (iica/gtz). lebacq, t., baret, p. v., & stilmant, d. (2013). sustainability indicators for livestock farming. a review. agronomy for sustainable development, 33, 311–327. https://doi.org/10.1007/ s13593-012-0121-x marchand, f., debruyne, l., triste, l., gerrard, c., padel, s., & lauwers, l. (2014). key characteristics for tool choice in indicator-based sustainabilit y assessment at farm level. ecology and society, 19(3), article 46. https://doi.org/10.5751/ es-06876-190346 mendiburu, f. (2017). agricolae: statistical procedures for agricultural research. r package version 1.2-6. https://cran.rproject.org/package=agricolae parris, t. m., & kates, r. w. (2003). characterizing and measuring sustainable development. annual review of environment and resources, 28, 559–586. https://doi.org/10.1146/annurev. energy.28.050302.105551 pereira, e. a., bonmati, a., jimenez, l. e., brunn, s., stoumann, l. j., meers, e., & anton, a. (2022). selection and application of agri-environmental indicators to assess potential technologies for nutrient recovery in agriculture. ecological indicators, 134, article 108471. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.108471 pintér, l., hardi, p., martinuzzi, a., & hall, j. (2012). bellagio stamp: principles for sustainability assessment and measurement. ecological indicators, 17, 20–28. https://doi.org/10.1016/j. ecolind.2011.07.001 r core team. 2020. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. http:// www.r-project.org/ reed, m. s., fraser, e. d. g., & dougill, a. j. (2006). an adaptive learning process for developing and applying sustainability indicators with local communities. ecological economics, 59(4), 406–418. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2005.11.008 ripley, b., venables, b., douglas, m. b., hornik, k., gebhardt, a., & firth, d. (2017). mass: support functions and datasets. r package version 7.3-47. https://cran.r-project.org/ package=mass roy, r., & chan, n. w. (2012). an assessment of agricultural sustainability indicators in bangladesh: review and synthesis. the environmentalist, 32, 99–110. https://doi.org/10.1007/ s10669-011-9364-3 schader, c., grenz, j., meier, m. s., & stolze, m. (2014). scope and precision of sustainability assessment approaches to food systems. ecology and society, 19(3), article 42. https://doi. org/10.5751/es-06866-190342 singh, r. k., murty, h. r., gupta, s. k., & dikshit, a. k. (2012). an overview of sustainability assessment methodologies. ecological indicators, 15(1), 281–299. https://doi.org/10.1016/j. ecolind.2011.01.007 smith, a. j., & dumanski, j. (1994, september). feslm: an international framework for evaluating sustainable land management. world soil resources report no 73. fao. van asselt, e. d., van bussel, l. g. j., van der voet, h., van der heijden, g. w. a. m., tromp, s. o., rijgersberg, h., van efert, f., van wagenberg, c. p. a., & van der fels-klerx, h. j. (2014). a protocol for evaluating the sustainability of agrifood production systems-a case study on potato production in peri-urban agriculture in the netherlands. ecological indicators, 43, 315–321. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2014.02.027 waas, t., hugé, j., block, t., wright, t., benitez-capistros, f., & verbruggen, a. (2014). sustainability assessment and indicators: tools in a decision-making strategy for sustainable development. sustainability, 6(9), 5512–5534. https://doi. org/10.3390/su6095512 https://doi.org/10.1016/j.eiar.2009.06.002 https://doi.org/10.1016/j.eiar.2009.06.002 https://doi.org/10.1051/agro:2008058 https://doi.org/10.1051/agro:2008058 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2009.05.007 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2009.05.007 https://doi.org/10.1007/s10668-016-9803-x https://doi.org/10.1007/s10668-016-9803-x https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.01.047 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.01.047 https://cran.r-project.org/package=mvoutlier https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.03.014 https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.03.014 https://cran.r-project.org/package=normtest https://cran.r-project.org/package=normtest https://doi.org/10.1016/j.agsy.2013.03.004 https://doi.org/10.1016/j.agsy.2013.03.004 https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2009.11.027 https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2009.11.027 https://doi.org/10.1007/s13593-012-0121-x https://doi.org/10.1007/s13593-012-0121-x https://doi.org/10.5751/es-06876-190346 https://doi.org/10.5751/es-06876-190346 https://cran.r-project.org/package=agricolae https://cran.r-project.org/package=agricolae https://doi.org/10.1146/annurev.energy.28.050302.105551 https://doi.org/10.1146/annurev.energy.28.050302.105551 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.108471 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2011.07.001 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2011.07.001 http://www.r-project.org/ http://www.r-project.org/ https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2005.11.008 https://cran.r-project.org/package=mass https://cran.r-project.org/package=mass https://doi.org/10.1007/s10669-011-9364-3 https://doi.org/10.1007/s10669-011-9364-3 https://doi.org/10.5751/es-06866-190342 https://doi.org/10.5751/es-06866-190342 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2011.01.007 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2011.01.007 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2014.02.027 https://doi.org/10.3390/su6095512 https://doi.org/10.3390/su6095512 effect of water deficit on some physiological and biochemical responses of the yellow diploid potato (solanum tuberosum l. group phureja) received for publication: 8 april, 2019. accepted for publication: 17 february, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.78982 1 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 departamento de ciencias fisiológicas, facultad de medicina, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: lpmorenof@unal.edu.co agronomía colombiana 38(1), 36-44, 2020 abstract resumen water availability is one of the main limitations of potato yields due to the high sensitivity of this crop to water deficit. the objective of this study was to determine the effect of water deficit on some physiological and biochemical responses in yellow diploid potato plants (solanum tuberosum l. group phureja) of the cultivars criolla colombia, criolla dorada and criolla ocarina. plants at tuber initiation were subjected to two treatments: continuous irrigation and water deficit imposed by withholding water at tuber initiation for 17 d. the results showed that plants under water deficit increased chlorophyll concentration, malondialdehyde and proline content. however, these plants showed a decrease in stomatal conductance, leaf area, total dry mass and exhibited a higher root/shoot ratio in all potato cultivars. in addition, all the cultivars also showed a decrease in yield, which was associated with sensitivity to water stress. although the high content of proline and high root/ shoot ratio may be associated with tolerance to water deficit, this association was not observed in these cultivars, probably due to the high reduction of stomatal conductance, which limited the production of photoassimilates, plant growth, and, therefore, the yield. la disponibilidad hídrica es uno de las principales limitantes del rendimiento en papa debido a la alta sensibilidad de este cultivo al déficit hídrico. el objetivo de este estudio fue determinar el efecto del déficit hídrico sobre algunas respuestas fisiológicas y bioquímicas en plantas de papa amarilla diploide (solanum tuberosum l. group phureja) de los cultivares criolla colombia, criolla dorada y criolla ocarina. las plantas al inicio de la tuberización fueron sometidas a dos tratamientos: riego continuo y déficit hídrico por suspensión de riego al inicio de la tuberización durante 17 días. los resultados mostraron que las plantas con déficit hídrico aumentaron la concentración de clorofila y el contenido de malondialdehído y prolina. sin embargo, estas plantas también mostraron una disminución en la conductancia estomática, el área foliar y la masa seca total, y presentaron una mayor relación raíz/parte aérea en todos los cultivares. además, todos los cultivares mostraron una disminución en el rendimiento, que se asoció con su sensibilidad al déficit hídrico. aunque el alto contenido de prolina y la alta relación raíz/parte aérea pueden estar asociados con la tolerancia al déficit hídrico, esta asociación no se observó en estos cultivares, probablemente debido a la alta reducción de la conductancia estomática, que limitó la producción de fotoasimilados, el crecimiento de la planta y por tanto el rendimiento. key words: leaf area, membrane stability, malondialdehyde, proline. palabras clave: área foliar, estabi lidad de membra nas, malondialdehído, prolina. effect of water deficit on some physiological and biochemical responses of the yellow diploid potato (solanum tuberosum l. group phureja) efecto del déficit hídrico sobre algunas respuestas fisiológicas y bioquímicas en papa amarilla diploide (solanum tuberosum l. group phureja) wilmar ariza1, luis ernesto rodríguez1, darwin moreno-echeverry1, carlos arturo guerrero2, and liz patricia moreno1* introduction the potato (solanum tuberosum l.) is the fourth most important crop in planted areas worldwide and the third most important food for human consumption after rice and wheat (devaux et al., 2014; hardigan et al., 2017; kammoun et al., 2018). potatoes are among the plants that are susceptible to water deficit causing a decrease in both yield and quality of tubers (monneveux et al., 2013). the effect of water deficit on the yield of this crop depends on the stage of plant development at which it occurs and also on the duration and severity (jefferies, 1995). tuber initiation is one of the most sensitive stages to water deficit, since the development of the plant is affected, as well as the supply of photoassimilates to the tuber 10.15446/agron.colomb.v38n1.78982 37ariza, rodríguez, moreno-echeverry, guerrero, and moreno: effect of water deficit on some physiological and biochemical responses of the yellow diploid potato (solanum tuberosum l. group phureja) (dallas-costa et al., 1997). water deficit in the potato (s. tuberosum l.) reduces stomatal conductance (gs), resulting in a decrease in the photosynthetic rate and an increase of reactive oxygen species (ros) (shi et al., 2015). ros cause the degradation of macromolecules such as chlorophylls, proteins, nucleic acids and lipids (mahmud et al., 2015). in addition, increasing ros can produce photoinhibition affecting the functionality of photosystems. this is observed in potatoes under severe stress conditions (li et al., 2017). another target of ros is the cell membranes due to lipid peroxidation that modifies their permeability (lima et al., 2002). the modifications already mentioned cause a decrease in the growth of the plant since cell expansion processes are limited by the decline in water content and the loss of turgor pressure (rolando et al., 2015; kesiime et al., 2016). one of the first responses to water deficit is osmotic adjustment due to the accumulation of osmotically active molecules that allow plants to absorb water and maintain cellular turgor pressure (singh et al., 2000). in potatoes, the increase in proline accumulation is associated with osmoregulation under water deficit (mahmud et al., 2015). the yellow diploid potato (s. tuberosum l. group phureja) is widely cultivated in the andes from western venezuela to central bolivia with an important center of diversity in southern colombia and northern ecuador (ghislain et al., 2006). a great variability in response to water deficit is found in diploid varieties (coleman, 2008; anithakumari et al., 2012; cabello et al., 2012). the sensitivity of yellow potato to water deficit limits its distribution to areas with optimal levels of precipitation and irrigation, and this reduces the potential area of cultivation. new diploid yellow potato cultivars have been recently developed in colombia with high levels of tolerance to the pathogen phytophtora infestans (mont.) de bary and with better nutritional characteristics regarding levels of iron, zinc and proteins, such as criolla ocarina (un 64) and criolla dorada (un 04) (peña et al., 2015). the objective of this research was to determine the effect of water deficit on some physiological and biochemical responses of the cultivar (cv.) criolla colombia (colombia), the most commercially important cultivar nowadays, as well on the new cultivars criolla dorada (dorada) and criolla ocarina (ocarina). materials and methods plant material and growth conditions this research was carried out in 2016 under greenhouse conditions at facultad de ciencias agrarias, universidad nacional of colombia, at 2,600 m a.s.l. potato tubers of cultivars s. tuberosum l. group phureja, colombia, dorada and ocarina, were planted in black plastic bags that contained 7 kg of soil. plants were irrigated every day from the time of planting. during the experiment, daily records of temperature and relative humidity (average temperature of 19.7°c and an average relative humidity of 68.1%) were registered with a weather station (el-usb-2, china). plants of the three cultivars were subjected to two treatments: well-watered (ww) maintaining a volumetric soil water content (vswc) of 30% and water-deficit (wd) by withholding water for 17 d from 48 d after sowing, at tuber initiation. after the stress period, the plants were re-watered for recovery until the end of the crop cycle. a completely randomized design (crd) with three replications was used. the measurements of the variables were taken at 5, 8, 11, 14 and 17 d after treatment (dat) from completely expanded leaves of the upper third of the plant. for biochemical parameters, three technical replicates were used. field sampling and processing volumetric soil water content and leaf water status the vswc was measured at dawn with a time domain ref lectometer (tdr-300, usa) at 20 cm depth. the leaf water potential (ψw) was measured at dawn with a scholander pressure chamber (pms model 615, ca, usa). relative water content (rwc) was determined according to anithakumari et al. (2012). at each point, leaves of the upper third of the plant were sampled and their fresh weight (fw) immediately recorded. subsequently, the turgid weight (tw) was recorded after overnight rehydration at 4°c. for dry weight (dw) determination, samples were dried to constant weight at 75°c. relative water content was calculated with the following equation: rwc (%) = (fw-dw / tw-dw) x 100 (1) stomatal conductance and chlorophyll a fluorescence the stomatal conductance (gs) was measured with a porometer (sc-1, decagon device, usa) from 9.00 am to 11.00 am. the chlorophyll a f luorescence (fv/fm) was measured in dark-adapted leaves for 30 min using a mini-pam modulated f luorometer (walz®, gmbh effeltrich, germany). the chlorophyll molecules were excited for 0.80 s with 1,500 μmol m-2 s-1 of actinic light. the parameter of maximum quantum yield of photosystem ii (fv/fm) was registered. fv/fm is a ratio that indicates the quantum efficiency of photosystem ii (psii). 38 agron. colomb. 38(1) 2020 chlorophyll concentration chlorophyll concentration (chlspad) was measured in leaves using a portable chlorophyll meter (spad-502 model, konica minolta, sakai, osaka, japan) from 8.00 am to 11.00 am. malondialdehyde and proline content the leaf samples were ground to a fine powder in liquid nitrogen and were stored at -80°c until the determinations were performed. lipid peroxidation was measured as the amount of malondialdehyde (mda) determined by the thiobarbituric acid (tba) reaction (wang et al., 2013). the leaf sample (0.4 g) was homogenized in 2 ml of 10% (w/v) trichloroacetic acid (tca). the homogenate was centrifuged at 4126 xg for 30 min. then, 4 ml of tca (10%) containing 0.5% (w/v) of tba were added to 1 ml of the supernatant. the mixture was heated at 95°c for 30 min and then quickly cooled on ice. the extracts were centrifuged at 4126 xg for 15 min, and the absorbance was measured at 450, 532 and 600 nm. the concentration of mda was calculated by applying the formula proposed by wang et al. (2013), cmda (μmol ml-1) = 6.45 x (a532 a600) 0.56 x a450. proline content was determined based on the proline reaction with ninhydrin. for the proline determination, a 1:1:1 solution of proline, ninhydrin and glacial acetic acid was incubated at 97°c for 1 h. the reaction was arrested in an ice bath, the chromophore was extracted with toluene, and its absorbance was measured at 520 nm. the proline content is determined using a standard curve and is expressed as µmol proline g-1 fresh weight (fw) (bates et al., 1973) growth parameters, dry-mass partitioning and yield the leaf area (la) was determined using a portable leaf area meter (licor li 3100c, usa). the plants were individually separated into roots, stems and leaves and dried at 70°c until the weight became constant. the dry-mass (d-m) partitioning and the root/shoot ratio (r/s) were determined. these measurements were taken at the end of the stress treatment (17 dat). the tuber yield was determined as tuber fresh weight per plant at the end of the crop cycle. the decrease in yield in plants under wd was calculated in comparison to the yield of ww plants. data analysis the effects of irrigation treatments and time on the physiological parameters and yield were assessed by an analysis of variance (anova) with repeated measures over time using a proc mixed procedure (littell et al., 1998) of sas 9.4 software (sas institute). a one-way anova was carried out to determine the effect of the treatments per day. the comparison of the means was performed with a tukey multiple range test (p<0.05). results and discussion volumetric soil water content and leaf water status vswc remained close to 30% in ww treatments; these values were similar to those reported for well-watered plants under semi-controlled conditions (banik et al., 2016). in the wd treatment, vswc decreased significantly for all cultivars from 5 dat (47%) to 17 dat (72%) (fig. 1). in this study, the irrigation suspension led to a high drop in the vswc from 5 dat to 17 dat, which indicated that the plants had water deficit. ac ffef baa e bc c d v s w c ( % ) dat 11 145 8 17 ww wdww wdww wdww wd ww wd colombia ocarinadorada 0 10 20 30 40 figure 1. volumetric soil water content (vswc) in three yellow diploid potato cultivars. ww: well-watered, wd: water-deficit, dat: days after treatment. values represent means ± sd, n=6. capital letters indicate the differences between treatments in time. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. the ψw in plants subjected to wd was significantly lower (-0.57 mpa to -1.74 mpa) than in ww plants (-0.20 mpa to -0.24 mpa). in plants with wd at 8 dat the lowest ψw was observed in the cv. colombia (-0.86 mpa) compared with cv. dorada and ocarina (-0.71 mpa). at 11 dat water potential of the cv. colombia was similar to cv. ocarina (-1.31 mpa) but lower than in the cv. dorada (-1.18 mpa). at 14 and 17 dat there were no differences in ψw between cultivars (fig. 2a). rwc in plants subjected to wd (81% 57%) was significantly lower than in ww plants (90%) without differences between cultivars. in plants with wd, the rwc decreased at 5 dat (81%), at 8 dat (70%), at 11 dat (64%), and at 17 dat (57%) in comparison to irrigated plants. from 5 dat, both ψw and rwc gradually decreased in plants under wd (fig. 2b). both the rwc and the ψw are variables that indicate the hydric state of the plant as well as the level of stress that it 39ariza, rodríguez, moreno-echeverry, guerrero, and moreno: effect of water deficit on some physiological and biochemical responses of the yellow diploid potato (solanum tuberosum l. group phureja) shows (hsiao, 1973; soltys-kalina et al., 2016). plants of all cultivars subjected to wd showed a reduction in both the rwc and ψw. based on the decrease in the rwc compared with well-watered plants, and according to the criteria established by hsiao (1973), the three cultivars showed a mild water deficit at 5 dat, while the stress was severe after 8 dat. the rwc presented a pattern of decrease similar to that of the drop observed in the vswc, while the ψw showed a greater decrease, mainly at 17 dat. these data suggest that the cultivars developed mechanisms to retain or absorb water. these mechanisms include the synthesis of different osmolytes such as proline. stomatal conductance and chlorophyll a fluorescence stomatal conductance was significantly lower in plants under wd (0.265 mol m-² s-¹ 0.008 mol m-² s-¹) compared with ww plants (0.456 mol m-²s-¹ 0.761 mol m-² s-¹). the highest decrease in gs in plants subjected to wd was at 5 dat (0.265 mol m-² s-¹) and at 8 dat (0.012 mol m-²s-¹). from 8 dat to 17 dat, gs did not show significant differences in plants under wd (fig. 3a). due to the decrease of vswc in the first days of irrigation suspension, the plants showed a high decrease in gs, indicating that gs in these cultivars is very sensitive to the reduction in water availability (stiller et al., 2008; timothy et al., 2018). the observed a f e d a a c aa b ab f f e aa d bab c b c b b c bc ψ w ( m pa ) dat 11 145 8 17 ww wdww wdww wdww wd ww wd colombia ocarinadorada -1.6 -2.0 -1.2 -0.8 -0.4 0.0 r w c ( % ) dat 11 145 8 17 ww wdww wdww wdww wd ww wd colombia ocarinadorada 0 40 20 60 80 100 ba a d cb aaa abaa c eee a c e a b d fv /f m dat 11 145 8 17 ww wdww wdww wdww wd ww wd colombia ocarinadorada ba gs ( m ol m -2 s -1 ) dat 11 145 8 17 ww wdww wdww wdww wd ww wd colombia ocarinadorada 0 0.4 0.2 0.6 0.8 1.0 0 0.4 0.2 0.6 0.8 1.0 figure 2. changes in (a) leaf water potential (ψw) and (b) relative water content (rwc) in three yellow diploid potato cultivars. ww: well-watered, wd: water-deficit, dat: days after treatment. values represent means ± sd, n=6. capital letters indicate the differences between treatments in time. lowercase letters indicate the differences per day. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. figure 3. changes in (a) stomatal conductance (gs) and (b) chlorophyll a fluorescence (fv/fm) in three yellow diploid potato cultivars. ww: well-watered, wd: water-deficit, dat: days after treatment. values represent means ± sd, n=6. capital letters indicate the differences between treatments in time. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. 40 agron. colomb. 38(1) 2020 stomatal closure was related to an isohydric behavior as a strategy to avoid losing water under conditions of water deficit as has already been described for tetraploid potato cultivars (liu et al., 2005). the stomatal closure observed also suggests an early stomatal limitation of photosynthesis in the three cultivars. decreases in stomatal conductance cause an imbalance between light harvesting, electron transport and carbon assimilation, which leads to the production of ros resulting in damage to psii. fv/fm was higher than 0.8 in ww plants and in plants subjected to wd until 11 dat. in plants under wd, fv/ fm values were lower than 0.8 at 14 dat (0.75) and 17 (0.70) (fig. 3a). neither gs nor fv/fm showed differences between cultivars (fig. 3b). as a consequence of the stomatal closure induced by water deficit, the intercellular co₂ concentration decreases causing an imbalance between the phases of photosynthesis and an increase in ros that leads to photoinhibition (lima et al., 2002; rudack et al., 2017; timothy et al., 2018). an indicator of the functionality of the photosynthetic apparatus is the quantum efficiency of photosystem ii, determined by the fv/fm ratio (lu and zhang, 1998). here, an fv/fm value of 0.7 was found at 17 dat, suggesting the presence of mild psii damage, since in plants with values higher than 0.75 there is an absence of damage in the psii (van der mescht et al., 1999). the presence of fv/fm values higher than 0.8 at 8 dat and 14 dat, when severe stress and a high reduction in gs are observed, suggests that these plants present early defense mechanisms to deal with oxidative stress caused by water deficit, which prevents or diminishes the damage of the psii (mane et al., 2008). chlorophyll concentration chlspad was significantly higher in plants subjected to wd (46 spad units 57 spad units) than in ww plants (41 spad units 43 spad units) throughout the experimental period, without differences between cultivars (fig. 4). another factor that affects the photosynthetic capacity of plants is the content of the chlorophylls, since they are essential in the capture of light. an increase in chlspad was found in plants under water deficit in all the cultivars. these results contrast with what was reported in other diploid and tetraploid cultivars in which a reduction in the chlorophyll content under water deficit is found (anithakumari et al., 2012). the increase in chlspad was observed from 5 dat and was related to the severity of the stress and the reduction in the growth of the leaf. the increase in chlspad is also observed in tetraploid cultivars of potato under water deficit conditions (ramírez et al., 2014; rolando et al., 2015). therefore, the increase in the content of chlorophylls figure 4. chlorophyll concentration (chlspad) in three yellow diploid potato cultivars. ww: well-watered, wd: water-deficit, dat: days after treatment. values represent means ± sd, n=6. capital letters indicate the differences between treatments in time. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. malondialdehyde and proline content mda content in plants under wd increased significantly from 8 dat (1.32 μmol g-¹ fw 1.46 μmol g-¹ fw) to 17 dat (3.05 μmol g-¹ fw 3.24 μmol g-¹ fw) in comparison to ww plants (1.03 μmol g-¹ fw 1.13 μmol g-¹ fw) (tab. 1). another effect of water deficit is cell membrane damage due to an increase in ros (shi et al., 2015). in potatoes, the increment in mda under water deficit conditions is considered an indicator of the loss of membrane stability caused by lipid peroxidation (li et al., 2017; kammoun et al., 2018). there was an increase in mda content in the three cultivars under wd. the data suggests an increase in oxidative stress that alters cellular metabolism, reducing plant performance in these cultivars (anithakumari et al., 2012). the proline content in plants subjected to wd also showed an increase at 8 dat (1268 μg g-¹ fw) and 17 dat (1868 μg g-¹ fw), reaching values 55 and 73 times higher than in ww plants (tab. 1). neither mda nor proline content showed differences between cultivars. one of the first responses of the plant to water deficit is the synthesis of osmolytes in order to make an osmotic adjustment and absorb water (shao et al., 2009). we found that the three cultivars under wd showed an increase in the proline content compared with ww plants. the data suggested that the synthesis of proline in the three cultivars contributed d aaa dee b ede c c hl s pa d dat 11 145 8 17 ww wdww wdww wdww wd ww wd colombia ocarinadorada 0 10 20 30 50 40 60 observed is associated with the susceptibility of these cultivars to water deficit (ramírez et al., 2014). 41ariza, rodríguez, moreno-echeverry, guerrero, and moreno: effect of water deficit on some physiological and biochemical responses of the yellow diploid potato (solanum tuberosum l. group phureja) to the maintenance of water status during the water deficit period, preventing the rwc from being lower than 57%, even though the vswc was low (9%). in potatoes, the presence of osmoregulation due to the increase in proline accumulation under water deficit is known (teixeira and pereira, 2007). the data also suggest that the increase in proline is one of the protection mechanisms of these cultivars in response to water deficit, and may partly explain the lack of damage observed in photosystem ii (mane et al., 2008). growth parameters, dry-mass partitioning and yield the plants under wd at 17 dat showed a significant decrease in la (1426 cm²) and in the total dry mass (tdm) (53 g) compared with ww plants (figs. 5a-b). the plants with wd showed a higher fraction of d-m partitioning to the roots (35% 40%) and a lower fraction of d-m partitioning to the leaves (17% 22%) and the tubers (13% 12%) in comparison to ww plants (fig. 5c). the r/s ratio was significantly higher in plants subjected to wd (0.81 0.69) compared with ww plants (0.38 0.50) (fig. 5d). the yield decreased significantly under wd for the cultivars colombia (37%), dorada (45%) and ocarina (41%) compared to ww plants (tab. 2). there were no differences between cultivars in the la, dtm, d-m partitioning and yield (fig. 5, tab. 2). water deficit in potatoes reduces table 1. malondialdehyde (mda) and proline content in three yellow diploid potato cultivars. dat treatment cultivars mda μmol g⁻¹ fw proline μg g⁻¹ fw 8 ww colombia 1.06 ± 0.05 23.5 ± 4.1 dorada 1.13 ± 0.15 22.3 ± 4.8 ocarina 1.11 ± 0.11 22.4 ± 2.1 means 1.10 c 22.8 c wd colombia 1.46 ± 0.05 1181.8 ± 121.6 dorada 1.32 ± 0.12 1366.5 ± 85.8 ocarina 1.35 ± 0.18 1256.1 ± 107.6 means 1.38 b 1268.1 b 17 ww colombia 1.03 ± 0.15 26.5 ± 2.3 dorada 109 ± 009 23.3 ± 1.7 ocarina 1.10 ± 0.27 26.5 ± 2.8 means 1.08 c 25.4 c wd colombia 3.09 ± 0.05 1830.1 ± 111.1 dorada 3.05 ± 0.06 1833.1 ± 84.7 ocarina 3.24 ± 0.14 1943.4 ± 101.7 means 3.12 a 1868.9 a ww: well-watered, wd: water-deficit, dat: days after treatment, treatment, fw: fresh weight. values represent means ± sd, n=6. capital letters indicate the differences between treatments in time. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. the growth and yield (jefferies, 1993; lahlou et al., 2003; kammoun et al., 2018). the high reduction of vswc affects the water intake generating a decrease in the rwc and a loss of turgor pressure that limits the cellular elongation process (rolando et al., 2015). besides the high decrease of gs observed after 8 dat, the water deficit causes an increase in the resistance to the diffusion of co₂ inside the leaf, reducing the production of photoassimilates required for growth (dallas-costa et al., 1997). yield in potatoes is considered as an indicator of tolerance to water deficit (tourneux et al., 2003; timothy et al., 2018). here, a decrease in yield in plants under wd in the three cultivars was observed (tab. 2). this reduction in yield was attributed mainly to the high sensitivity of gs to the water deficit that limits the production of photoassimilates and the growth. other parameter associated with a decrease in yield under water deficit is the d-m partitioning (jefferies, 1993). in the evaluated cultivars, water deficit caused an increase in the d-m partitioning to the roots, generating a higher r/s ratio. although the increase in the r/s ratio is a defense mechanism to cope with water deficit, it is considered as an indicator of susceptibility to water deficit of these cultivars since the partitioning of photoassimilates into tubers decreased (jefferies, 1993; tourneux et al., 2003). 42 agron. colomb. 38(1) 2020 table 2. yield and reduction in yield (ry) in three yellow diploid potato cultivars. cultivars yield (g/plant) ry (%)ww wd colombia 600 ± 59 378 ± 42 37 dorada 613 ± 53 339 ± 32 45 ocarina 624 ± 64 366 ± 31 41 ww: well-watered, wd: water-deficit. values represent means ± se, n=12. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. in conclusion, the drop in yield observed in the three cultivars may have also been related to the severity of the stress and to the defense mechanisms that the plants exhibited, such as the increase in proline. in this research, a high production of proline in all cultivars was observed in wd conditions. proline synthesis requires both carbon skeletons and nitrogen that are also needed for plant growth. the development of defense mechanisms may be associated with tolerance to water deficit; however, this association was not observed in these cultivars due to the reduction of gs and a limited production of photoassimilates. although the three cultivars evaluated in this research showed sensitivity to water deficit, according to the percentage of reduction in yield compared to ww plants, the most sensitive to the water deficit imposed was cv. dorada and the least sensitive was cv. colombia. acknowledgements this work was supported by the “convenio especial de cooperación derivado 2. corredor tecnológico r /s ww wd colombia ocarinadorada 0.0 1.0 0.5 1.5 d bc cc aa ab d -m p ar tit io ni ng ( % ) c dcod o wwwwww wdwd wd leaves rootstubersstems 0 20 40 80 60 100 c td m ( g/ pl an t) ww wd colombia ocarinadorada 0 20 40 60 100 800 120 b a bb c c c la ( cm 2 / pl an t) ww wd colombia ocarinadorada 0 2000 4000 6000 10000 8000 12000 a a a a bb b figure 5. changes in (a) leaf area (la), (b) total dry mass (tdm), (c) dry-mass (d-m) partitioning and (d) root/shoot ratio (r/s) in three yellow diploid potato cultivars. ww: well-watered, wd: water-deficit, o: ocarina, d: dorada, c: colombia. values represent means ± se, n=12. means denoted by the same letter do not significantly differ at p<0.05 according to the tukey test. 43ariza, rodríguez, moreno-echeverry, guerrero, and moreno: effect of water deficit on some physiological and biochemical responses of the yellow diploid potato (solanum tuberosum l. group phureja) agroindustrial cta”, with financial support of sistema general de regalías, secretaría de ciencia y tecnología del departamento de cundinamarca, secretaría distrital de desarrollo económico de bogotá, d.c., universidad nacional de colombia, and corpoica. we would like to thank july ailyn villamil for her support in the data collection. literature cited anithakumari, a.m., k.n. nataraja, r.g.f. visser, and c.g. van der linden. 2012. genetic dissection of drought tolerance and recovery potential by quantitative trait locus mapping of a diploid potato population. mol. breed. 30(3), 1413-1429. doi: 10.1007/s11032-012-9728-5 banik, p., w. zeng, h. tai, b. bizimungu, and k. tanino. 2016. effects of drought acclimation on drought stress resistance in potato (solanum tuberosum l.) genotypes. environ. exp. bot. 126, 76-89. doi: 10.1016/j.envexpbot.2016.01.008 bates, l.s., r.p. waldren, and i.d. teare. 1973. rapid determination of free proline for water-stress studies. plant and soil 39, 205-207. doi: 10.1007/bf00018060 cabello, r., f. de mendiburu, m. bonierbale, p. monneveux, w. roca, and e. chujoy. 2012. large-scale evaluation of potato improved varieties, genetic stocks and landraces for drought tolerance. amer. j. pot. res. 89, 400-410. doi: 10.10 07/ s12230-012-9260-5 coleman, w.k. 2008. evaluation of wild solanum species for drought resistance: 1. solanum gandarillasii cardenas. environ. exp. bot. 62(3), 221-230. doi: 10.1016/j.envexpbot.2007.08.007 dallas-costa, l., g. vedove-delle, g. gianquinto, r. giovanardi, and a. peressotti. 1997. yield, water use efficiency and nitrogen uptake in potato: inf luence of drought stress. pot. res. 40, 1934. doi: 10.1007/bf02407559 devaux, a., p. kromann, and o. ortiz. 2014. potatoes for sustainable global food security. pot. res. 57, 185-199. doi: 10.1007/ s11540-014-9265-1 ghislain, d., m. andrade, f. rodríguez, r.j. hijmans, and d.m. spooner. 2006. genetic analysis of the cultivated potato solanum tuberosum l. phureja group using rapds and nuclear ssrs. theor. appl. genet. 113, 1515-1527. doi: 10.1007/ s00122-006-0399-7 hardigan, m.a., f.p.e. laimbeer, l. newton, e. crisovan, j.p. hamilton, b. vaillancourt, k. wiegert-rininger, j.c. wood, d.s. douches, e.m. farré, r.e. villeux, and c.r. buell. 2017. genome diversity of tuber-bearing solanum uncovers complex evolutionary history and targets of domestication in the cultivated potato. proc. natl. acad. sci. 114, 1-10. doi: 10.1073/ pnas.1714380114 hsiao, t.c. 1973. plant responses to water stress. ann. rev. plant physiol. 24, 519-570. doi: 10.1146/annurev.pp.24.060173.002511 jefferies, r.a. 1993. cultivar responses to water stress in potato: effects of shoot and roots. new phytologist 123, 491-498. doi: 10.1111/j.1469-8137.1993.tb03761.x jefferies, r.a. 1995. physiology of crop response to drought. pp. 61-74. in: haverkort, a.j. and d.k.l. mackerron (eds.). potato ecology and modeling of crops under conditions limiting growth. proceedings of the second international potato modeling conference. 1994, may 17-19, wageningen, netherlands. netherlands, springer. doi: 10.1007/978-94-011-0051-9_4 kammoun, m., o. bouallous, m.f. ksouri, and r. gargouribouzid. 2018. agro-physiological and growth response to reduced water supply of somatic hybrid potato plants (solanum tuberosum l.) cultivated under greenhouse conditions. agr. water. manage. 203, 9-19. doi: 10.1016/j.agwat.2018.02.032 kesiime, v.e., g. tusiime, i.n. kashaija, r. edema, p. gibson, p. namugga, and r. kakuhenzire. 2016. characterization and evaluation of potato genotypes (solanum tuberosum l.) for tolerance to drought in uganda. amer. j. pot. res. 93, 543-551. doi: 10.1007/s12230-016-9533-5 lahlou, o., s. ouattar, and j.f. ledent. 2003. the effect of drought and cultivar on growth parameters, yield and yield components of potato. agronomie 23, 257-268. doi: 10.1051/agro:2002089 li, j., z. cang, f. jiao, x. bai, d. zhang, and r. zhai. 2017. inf luence of drought stress on photosynthetic characteristics and protective enzymes of potato at seedling stage. j. sau. soc. agr. sci. 16, 82-88. doi: 10.1016/j.jssas.2015.03.001 lima, a.l.s., f.m. damatta, h.a. pinheiro, m.r. totola, and m.e. loureiro. 2002. photochemical responses and oxidative stress in two clones of coffea canephora under water deficit conditions. environ. exp. bot. 47(3), 239-247. doi: 10.1016/ s0098-8472(01)00130-7 littell, r.c., p.r. henry, and c.b. ammerman. 1998. statistical analysis of repeated measures data using sas procedures. j. anim. sci. 76(4), 1216-1231. doi: 10.2527/1998.7641216x  liu, f., c.r. jensen, a. shahanzari, m.n. andersen, and s.e. jacobsen. 2005. aba regulated stomatal control and photosynthetic water use efficiency of potato (solanum tuberosum l.) during progressive soil drying. plant sci. 168(3), 831-836. doi: 10.1016/j.plantsci.2004.10.016 lu, c. and j. zhang. 1998. effects of water stress on photosynthesis, chlorophyll f luorescence and photoinhibition in wheat plants. aust. j. plant physiol. 25(8), 883-892. doi: 10.1071/pp98129 mahmud, a.a., m. hassain, m.s. kadian, and md.a. hoque. 2015. physiological and biochemical changes in potato under water stress condition. ind. j. plant physiol. 20(4), 297-303. doi: 10.1007/s40502-015-0173-4 mane, s.p., c.v. robinet, a. ulanov, r. schaf leitner, l. tincopa, a. gaudin, and r. grene. 2008. molecular and physiological adaptation to prolonged drought stress in the leaves of two andean potato genotypes. funct. plant biol. 35(8), 669. doi: 10.1071/fp07293 monneveux, p., d.a. ramírez, and m.t. pino. 2013. drought tolerance in potato (s. tuberosum l.): can we learn from drought tolerance research in cereals? plant sci. 205-206, 76-86. doi: 10.1016/j.plantsci.2013.01.011 peña, c., l.p. restrepo-sánchez, a. kushalappa, l.e. rodríguezmolano, t. mosquera, and c.e. nar váez-cuenca. 2015. nutritional contents of advanced breeding clones of solanum tuberosum group phureja. lwt food sci. technol. 62, 76-82. doi: 10.1016/j.lwt.2015.01.038 ramírez, d.a., w. yactayo, r. gutiérrez, v. mares, f. de mendiburu, a. posadas, and r. quiroz. 2014. chlorophyll concentration https://dx.doi.org/10.1007%2fs11032-012-9728-5 https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2016.01.008 https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2007.08.007 https://doi.org/10.1007/s00122-006-0399-7 https://doi.org/10.1007/s00122-006-0399-7 https://doi.org/10.1073/pnas.1714380114 https://doi.org/10.1073/pnas.1714380114 https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1993.tb03761.x https://doi.org/10.1016/j.jssas.2015.03.001 https://doi.org/10.1016/s0098-8472(01)00130-7 https://doi.org/10.1016/s0098-8472(01)00130-7 http://dx.doi.org/10.2527/1998.7641216x http://dx.doi.org/10.1071/pp98129 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2013.01.011 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.01.038 44 agron. colomb. 38(1) 2020 in leaves is an indicator of potato tuber yield in water-shortage conditions. scientia hort. 168, 202-209. doi: 10.1016/j. scienta.2014.01.036 rolando, j.l., d.a. ramírez, w. yactayo, p. monneveux, and r. quiroz. 2015. leaf greenness as a drought tolerance related trait in potato (solanum tuberosum l.). environ. exp. bot. 110, 27-35. doi: 10.1016/j.envexpbot.2014.09.006 rudack, k., s. seddig, h. sprenger, k. köhl, r. uptmoor, and f. ordon. 2017. drought stress-induced changes in starch yield and physiological traits in potato. j. agron. crop sci. 203, 494-505. doi: 10.1111/jac.12224 sas institute. 2014. base sas 9.4 procedures guide: statistical procedures. sas institute inc., cary, usa. shao, h.b., l.y. chu, c.a. jaleel, p. manivannan, r. panneerselvam, and m.a. shao. 2009. understanding water deficit stressinduced changes in the basic metabolism of higher plants biotechnologically and sustainably improving agriculture and the ecoenvironment in arid regions of the globe. crit. rev. biotechnol. 29, 131-151. doi: 10.1080/07388550902869792 shi, s., m. fan, k. iwama, f. li, z. zhang, and l. jia. 2015. physiological basis of drought tolerance in potato grown under long-term water deficiency. int. j. plant prod. 9(2), 305-320. doi: 10.22069/ijpp.2015.2050 singh, d.k., p.w.g. sale, c.k. pallaghy, and v. singh. 2000. role of proline and leaf expansion rate in the recovery of stressed white clover leaves with increased phosphorus concentration. new phytol. 146, 261-269. doi: 10.1046/j.1469-8137.2000.00643.x soltys-kalina, d., j. plich, d. strzelczyk-żyta, j. śliwka, and w. marezewski. 2016. the effect of drought stress on the leaf relative water content and tuber yield of a half-sib family of ‘katahdin’-derived potato cultivars. breed. sci. 66(2), 328-331. doi: 10.1270/jsbbs.66.328 stiller, i., s. dulai, m. kondrák, r. tarnai, l. szabó, o. toldi, and z. bánfalvi. 2008. effects of drought on water content and photosynthetic parameters in potato plants expressing the trehalose-6-phosphate synthase gene of saccharomyces cerevisiae. planta 227(2), 299-308. doi: 10.1007/s00425-007-0617-9 teixeira, j. and s. pereira. 2007. high salinity and drought act on an organ-dependent manner on potato glutamine synthetase expression and accumulation. environ. exp. bot. 60, 121-126. doi: 10.1016/j.envexpbot.2006.09.003 timothy, s.g., m.a. tailor., i.c. dodd, and p.j. white. 2018. climate change and consequences for potato production: a review of tolerance to emerging abiotic stress. potato res. 60, 239-269. doi: 10.1007/s11540-018-9366-3 tourneux, c., a. devaux, m.r. camacho, p. mamani, and j.f. ledent. 2003. effect of water shortage on six potato genotypes in the highlands of bolivia (ii): water relations, physiological parameters. agronomie 23(2), 169-179. doi: 10.1051/ agro:2002080 van der mescht, a., j.a. de ronde, and f.t. rossouw. 1999. chlorophyll fluorescence and chlorophyll content as a measure of drought tolerance in potato. s. afr. j. sci. 95(9), 407-412. wang, y., m. ding, x. gu, j. wang, y. pang, l. gao, and t. xia. 2013. analysis of interfering substances in the measurement of malondialdehyde content in plant leaves. amer. j. biochem. biotechnol. 9(3), 235-242. doi: 10.3844/ajbbsp.2013.235.242 https://doi.org/10.1111/jac.12224 https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2006.09.003 thermal and physicochemical properties of starches from three colombian rice varieties received for publication: 28 june, 2016. accepted for publication: 15 march, 2017. doi: 10.15446/agron.colomb.v35n1.58682 1 vicerrectoria académica, universidad del tolima, ibague (colombia). 2 departamento de química, facultad de ciencias, universidad del tolima, ibague (colombia). wmurillo@ut.edu.co 3 departamento de producción y sanidad vegetal, facultad de ingeniería agronómica, universidad del tolima, ibague (colombia). agronomía colombiana 35(1), 116-124, 2017 thermal and physicochemical properties of starches from three colombian rice varieties propiedades térmicas y fisicoquímicas de almidones de tres variedades de arroz colombianas diego rodríguez-torres1, walter murillo-arango2, henry alexander vaquiro-herrera3, and josé f. solanilla-duque3 abstract resumen samples of starch from broken grains of three rice varieties grown in colombia were analyzed to determine their physicochemical and thermal properties: fedearroz 473 (f473), fedearroz 50 (f50) and fedearroz 60 (f60). the granule size, solubility, swelling capacity, amylose content, syneresis, turbidity, thermal and pasting properties of starches were determined. the average size of starch granules was 9.4, 7.4 and 7.2 μm for f473, f50 and f60 samples, respectively. the amylose content showed significant differences between the studied varieties and ranged between 21.4% and 23.0%. turbidity ranged between 1.95 and 2.34 absorbance units at 620 nm. thermal properties, evaluated by differential scanning calorimetry (dsc), registered values between 61.6 and 64.6°c for the onset temperature, between 66.6 and 69.3°c for the peak temperature, between 72.1 and 73.9°c for the end temperature, and between 8.38 and 9.47 j g-1 for the gelatinization enthalpy. the higher amylose content the higher grain size, turbidity, syneresis, viscosity, gelatinization temperature and enthalpy, and the lower swelling capacity and solubility. this paper is the first reported research on physicochemical and functional properties of starches from these colombian rice varieties. muestras de almidón obtenidas de arroz partido de tres variedades cultivadas en colombia fueron analizadas para determinar sus propiedades fisicoquímicas y térmicas: fedearroz 473 (f473), fedearroz 50 (f50) y fedearroz 60 (f60). se determinó el tamaño de gránulo, la solubilidad, el poder de hinchamiento, el contenido de amilosa, la sinéresis, la turbidez, las propiedades térmicas y las propiedades de empastamiento de los almidones. el tamaño granular promedio de las muestras f473, f50 y f60 fue de 9,4; 7,4 y 7,2 μm respectivamente. el contenido de amilosa mostró diferencias significativas entre las variedades estudiadas y sus valores oscilaron entre de 21,4 y 23,0%. la turbidez osciló entre 1,95 y 2,34 unidades de absorbancia a 620 nm. las propiedades térmicas, evaluadas mediante calorimetría diferencial de barrido (dsc), registraron valores entre 61,6 y 64,6°c para la temperatura de inicio, entre 66,6 and 69,3°c para la temperatura pico, entre 72,1 y 73,9°c para la temperatura de finalización, y entre 8,38 y 9,47 j g-1 para la entalpía de gelatinización. los almidones con mayor contenido de amilosa mostraron un mayor tamaño granular, turbidez, sinéresis, temperatura y entalpía de gelatinización, viscosidad, y un menor poder de hinchamiento y solubilidad. el presente estudio es la primera investigación reportada en propiedades fisicoquímicas y funcionales de almidones de arroz provenientes de estas variedades cultivadas en colombia. key words: oryza sativa, swelling capacity, gelatinization, solubility, amylose content. palabras clave: oryza sativa, capacidad de hinchamiento, gelatinización, solubilidad, contenido de amilosa. provided by the national federation of rice (fedearroz). over 30 varieties have been released since 1970. from 1997, f50, colombia xxi, f2000, f473, f369, f275, and more recently, f60 and f174 varieties have been released. in the first semester of 2016, colombia achieved a rice production of 765,355 t, from which the province of tolima produced approximately 38% (dane, 2017). tolima has the most competitive milling industry of the country, thanks to its degree of entrepreneurial development, supply lines, infrastructure and closeness to the most important urban introduction rice is one of the main cereal crops worldwide and its starch in one of the key ingredients of several food products. according to commercial importance, there are over two thousand rice varieties grown all around the world (deepa et al., 2008). faostat (2017) informed that rice production in 2013 was around 732 mt, from which, around 23 mt were produced in latin america and the caribbean. colombia has an outstanding position in latin america due to the varieties 117rodríguez-torres, murillo-arango, vaquiro-herrera, and solanilla-duque: thermal and physicochemical properties of starches from three colombian rice varieties markets. however, not all rice production is commercialized as whole or polish grains. the broken or small grains could be lower than a quarter of a grain in size and they are often used in animal feeding and beer industry. according to fedearroz (colombia), there is a strong difference in rice prices according to its quality, which leads to the need of setting other uses that generate added value that can be more representative in economy and thus, increase the yield of rice production chain, additionally associated to the innovation process which grants an alternative to the industry for exploitation and optimization of the resources facing global markets. if it is considered that fao (2006) observes a series of opportunities in the production of starch that should be taken advantage of, in the tolima region there are important limitations faced by the industry pointed out, such as irregularity in the supply and the unequal quality of the final product. just the same, there is a dissatisfied demand of starch, which creates the necessity of finding new sources of such product. the goal of the current study is to assess physicochemical and thermal properties of native starches from rice varieties grown in tolima province and determine their functionality concerning their assessed properties. materials and methods starch extraction starch extraction from varieties fedearroz 473 (f473), fedearroz 50 (f50) and fedearroz 60 (f60) was carried out based on the method by devi et al. (2009). the samples were supplied by las lagunas experimental center of fedearroz in saldaña (colombia). amylose content the determination of amylose was carried out by iodinebased colorimetric method described by juliano (1985). iodine-based colorimetric method remains the most widespread method for the determination of amylose content of starch (mahmood et al., 2007). potato amylose (analytical grade) was used as reference. microscopic appearance shape and diameter of starch granules were determined using a f luorescence microscope (axio imager a1, carl zeiss, germany) and the provided software (axio vision ac rel. l, carl zeiss, germany). swelling capacity and solubility starch suspensions (2%, w/v) were preheated in a water bath at 90°c for 30 min and were centrifuged at 2,000 rpm for 20 min. the supernatants were withdrawn and sediments were weighed. supernatant aliquots were dried at 100°c in a convective oven until reaching a constant weight. swelling capacity (g g-1, dry basis) and solubility (%) were calculated as equation (1) and (2), respectively. swelling capacity = sediment mass (1)dry starch mass × (100 – dry supernatant percentage) solubility = 100 × dry supernatant mass (2) dry starch mass turbidity turbidity was measured according to craig et al. (1989). an aqueous suspension of starch at 2% was heated in a boiling water bath for 1 h with constant stirring. the suspension was cooled down for 1 h at 30°c and turbidity was determined measuring absorbance at 620 nm. distilled water was used as blank. syneresis syneresis was measured according to singh et al. (2006) with some modifications. a starch suspension (5% w/v, dry starch mass) was heated in a water bath at 90ºc for 20 min. after cooling at ~25°c, samples were located in a freezer at -10°c during 48 h and then put in a water bath at 30°c to defreeze until thermal equilibrium. syneresis was measured in percentage as the quantity of water released after centrifuging at 2,500 rpm for 40 min. thermal properties differential scanning calorimetry (dsc) experiments were performed using a perkin elmer dsc 8000 (perkin elmer, waltham, ma, usa). the instrument was calibrated with indium (melting point 156.6°c, fusion enthalpy 28.45 j g-1) at a heat f lux of 5°c/min. aluminum pans (ref 0219-0041, perkin elmer, waltham, ma, usa) were used as recipients for the samples. for sample preparation, approximately 2 mg of starch were put in aluminum capsules for dsc analysis and distilled water was added (1:2 w/w starch:water) (vandeputte and delcour, 2004). capsules were weighed, sealed and stored at room temperature for 24 h. dsc experiments were carried out under nitrogen atmosphere (99.5% purity, ~20 ml min-1 gas f low) and at a heating rate of 5°c/min from 30°c to 110°c. the pyris 10.1 software (perkin elmer, waltham, ma, usa) was used to analyze the thermal data. the gelatinization onset, peak and end temperatures, and gelatinization enthalpies were determined in order to characterize the thermal behavior of rice starches. results were averages of eight measurements for each rice variety. 118 agron. colomb. 35(1) 2017 pasting properties each starch sample (at ~10% moisture content) was suspended in distilled water to obtain 10% suspension. the amylograms were obtained using a micro brabender viscoamylograph (brabender ohg duisburg, germany) where suspensions were heated from 30 to 95°c at 10°c/ min, held at this temperature for 3 min, and cooled to 30°c at 10°c/min (suh and jane, 2003). statistical analysis statistically differences between the three rice varieties were assessed via one-way analysis of variance (anova), at a significance level of 95%, for granule size, solubility, swelling capacity, syneresis, amylose content, turbidity and thermal properties. multiple range tests (mrt) were carried out to determine which means are significantly different from which others using the fisher’s least significant difference (lsd) procedure. anova and mrt were performed using statgraphics centurion xv software (statpoint technologies inc., usa). results and discussion amylose content f50 and f60 varieties did not show significant differences for amylose content, whose values were 21.4 and 21.5% respectively, as shown in figure 1a. starch from variety f473 showed significant variations concerning other varieties and the highest content of amylose (23.0%). data collected for amylose content are similar to the ones reported by patindol et al. (2007) (between 17.0 and 21.6%) and by falade and christopher (2015) (between 20.7 and 26.0%). figure 1. amylose content (a), granule size (b), swelling capacity (c), solubility (d), turbidity (e) and syneresis (f) of starches from f473, f50 and f60 rice varieties. error bars represent standard deviation from the mean. means with different letters indicate significant difference according to lsd test (p 0.05). bb a b ab a c b a c b a c b a c b a s yn er es is ( % ) tu rb id ity ( a at 6 20 n m ) e f g ra nu le s iz e am yl os e co nt en t ( % ) f473 f50 f60f473 f50 f60 a b s ol ub ili ty ( % ) s w el lin g ca pa ci ty ( g g1 ) c d 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8 10 12 f473 f50 f60 0 2 4 6 8 10 12 f473 f50 f60 0 2 4 6 8 10 12 f473 f50 f60 0 0,5 1 1,5 2 2,5 f473 f50 f60 0 5 10 15 20 25 119rodríguez-torres, murillo-arango, vaquiro-herrera, and solanilla-duque: thermal and physicochemical properties of starches from three colombian rice varieties figure 2. microphotographs of rice starch granules. f50 (a), f60 (b) and f473 (c). al., 1998). just the same, cai et al. (2015) determined that swelling capacity is positively related to short amylopectin chains and their branching degree. in the same way, a positive relation between solubility and amylose content was determined. it has been reported that differences in amylose content of starch vary due to weather and agronomic conditions during grain development (singh et al., 2006; wang et al., 2002; wang et al., 2010). amylose content seems to be the main factor that controls many of the physicochemical properties of rice starch, such as turbidity, syneresis, pasting, gelatinization and retrogradation properties (wickramasinghe and noda, 2008). just the same, it plays a key role in starch digestion. the ones that show low amylose content are more easily digested than the ones with a higher content (riley et al., 2004). microscopic appearance microscopic appearance of starch granules is observed in figure 2. analyzed starches showed polyhedral and irregular shapes as reported by sodhi and singh (2003). average granular size of f473, f50 and f60 varieties was 9.43 ±0.43 μm, 7.43 ±1.50 μm and 7.23 ±0.88 μm, respectively; similar data to the ones reported by yang et al. (2006). starches from varieties f50 and f60 did not show significant differences; on the other hand, starches from varieties f473 and f60 exhibited significant variations, as shown in figure 1b. singh et al. (2003) concluded that amylose content varies with granule size; the higher average size the higher amylose content. starch from variety f473, which presents the highest average diameter, also shows the highest amylose content. the other two starches (f50 and f60) whose average granule sizes are lower than the one from f473 variety, but without significant difference between them, presented lower amylose contents. differences shown between size and structure of starch granules match their botanical origin (hoover, 2001). rice starch granules are the smallest among cereal grains, with a size between 2 and 7 μm (vandeputte and delcour, 2004). variation, particularly in size and granule form is associated to different functional properties in diverse alimentary systems, such as pasting and mixing, as well as to the possibility of relating granule morphology to elaboration processes or nutritional qualities (peterson and fulcher, 2001). swelling capacity and solubility swelling capacity and water absorption occurs due to water adherence to the surface of starch granules and leads the granules to swell. this behavior can be attributed to the relation amylose/amylopectin, given that water particles are trapped in amylopectin structure, as well as the difference in the distribution of the chain length (bello-perez et a b c 120 agron. colomb. 35(1) 2017 syneresis syneresis values of analyzed starches showed significant differences. values ranged between 8.0 and 22.3%, as shown in figure 1f. the starch that presented the best stability to freezing defrosting was f50. the highest syneresis was given by f473 starch (22.3%) since it presented low stability in freezing–defrosting processes, causing loss of water trapped in gel. some researchers have reported low syneresis values (between 0.01 and 1.81%) for rice starch stored at 4ºc for 24 h (singh et al., 2003; singh et al., 2006). syneresis values obtained in analyzed starches are higher than the ones reported by sodhi and singh (2003), whose records were located between 0.04 and 2.41% in 48 h. on the same way, analyzed starches registered lower values that the ones given by wang et al. (2010), whose syneresis was between 22.9% and 46.4% in 22 h. starch from variety f473, which presented highest syneresis and amylose content, showed the lowest swelling capacity and highest turbidity. this behavior is coherent with that reported by singh et al. (2006), who concluded that there is a negative correlation between swelling capacity and syneresis, and a positive correlation between the latter one and turbidity. such things occur because syneresis happens due to the increase of molecular association among starch chains, at reduced temperature, thus eliminating water from the gel structure. for gels of waxy rice starch, or with little amylose, there is a higher resistance to syneresis, because of the formation of a lower number of intermolecular associations (bao et al., 2004). sodhi and singh (2003) established that there is a positive relationship between granule size, amylose content, syneresis and turbidity. such behavior corresponds to the values of analyzed starches, from which, starch from f473 variety presented the highest granule size, the highest amylose content and the highest syneresis percentage. despite the relationship of such properties with amylose content, f60 and f50 showed statistically significant differences between syneresis and turbidity, which could be attributed to differences in the degree of branching of amylopectin chains, as mentioned above. thermal properties gelatinization onset (to), peak (tp) and end (te) temperatures for f473, f50 and f60 rice varieties are shown in figure 3. gelatinization enthalpies (δh) were 9.47±0.38 j g-1, 8.62±0.33 j g-1 and 8.38±0.34 j g-1 for f473, f50 and f60, respectively. varieties f50 and f60 did not show significant differences for to and δh. the highest to was registered from variety f473 (64.6°c). average to values for values of swelling capacity for f473, f50 and f60 varieties showed significant differences, as shown in figure 1c. swelling capacity values are similar to the ones reported by wickramasinghe and noda (2008); values ranging between 7.33 and 16.12 g g-1. the behavior of swelling capacity concerning to amylose content was coherent with those reported by sodhi and singh (2003) and wang et al. (2010), who concluded that there is a negative correlation of these two properties. starch from variet y f50, whose amylose percentage was the lowest, showed the highest swelling capacity (10.67±1.06  g  g-1). in the same way, starch from variety f473, whose percentage was the highest, showed the lowest swelling capacity (7.79±0.38 g g-1). concerning solubility, starches from varieties f473, f50 and f60 presented significant differences with values of 2.71±0.27%, 9.85±0.27% and 6.88±0.45%, respectively (fig. 1d). solubility values obtained by analyzed starch are similar to the ones reported by chang et al. (2010), which obtained solubility values for native starches under 10% (8.5, 7.5 and 7.4%). lin et al. (2011) reported that there is a negative correlation between amylose content and solubility. starch of f473 variety, whose amylose content was the highest, presented the lowest solubility value (2.71 ±0.27%). just the same, f50 variety starch showed the highest solubility (9.85±0.77%). although the f50 and f60 varieties had similar amylose contents, they showed significant differences between swelling and solubility that could be attributed to other factors not considered in this study, such as the branching degree of the amylopectin (wang et al., 2010). turbidity turbidity is inversely related to the transparence of pastes, the dispersion of the solutes and the tendency to the retrogradation of the starches. the capacity to transmit light when exposed to a ray of light passing through these pastes defines its clarity. turbidity values showed significant differences among varieties (fig. 1e). starches that show a higher quantity of amylose are more difficulty dispersed, which increase their turbidity, just like the ones that show a higher swelling capacity (novelo and betancur, 2005). this behavior occurred in f50 variety starch, showing higher clarity, lower amylose content (21.28%) and a higher swelling capacity (10.66 g g-1). however, absorbance values registered for analyzed samples are higher than the ones reported for rice starch, which allows for assumption that pastes are more opaque and make them feasible for food clouding. 121rodríguez-torres, murillo-arango, vaquiro-herrera, and solanilla-duque: thermal and physicochemical properties of starches from three colombian rice varieties analyzed starches showed significant differences for tp and te. f473 presented the highest tp with a 69.31°c. for te, starches from the three varieties showed significant differences, being f473 the one with the highest value (73.90°c). the average values presented by analyzed starches were similar to the ones reported by wang and wang (2004) (73.1°c) for starch from long-grain rice f lour. gelatinization enthalpy (δh) ref lects the loss of molecular order (cooke and gidley, 1992). values of δh of analyzed starches are similar to the ones reported by (singh et al. 2007), whose values were between 8.2 and 9.8 j g-1 for different indica rice cultivars. according wang et al. (2010), there is a positive correlation between δh and gelatinization temperatures. variation in to and δh in starches of different varieties could be due to differences in the quantities of longer amylopectin chains. these longer chains require a higher temperature to dissociate completely than the required for short double helixes (yamin et al., 1999). this correlation was evidenced in f473 variety starch, whose enthalpy was the highest with a value of 9.47 j g-1, just like the highest to, tp and te. concerning the relation between amylose content and gelatinization temperatures, contradictory studies have been found. szczodrak and pomeranz (1992) concluded that lower enthalpy values are related to higher amylose contents. sodhi and singh (2003) concluded that starches with a lower polysaccharide content presented a higher swelling capacity and transition temperatures. varavinit et al. (2003) informed that there is a positive correlation of gelatinization with amylose content; this behavior was registered from starches of f473, f50 and f60 varieties. on the other hand, some studies (singh et al., 2006; park et al., 2007) did not report correlations between amylose content and thermal properties. pasting properties just as shown in table 1, temperatures at the beginning of gelatinization by viscography for f50, f60 and f473 varieties were 67.7, 67.2 and 70.8°c respectively; similar data to the ones reported previously by dsc, which confirm the behavior of analyzed varieties. in figure 4, viscosity behavior is observed concerning time and temperature of f473 starch, which presented the maximum viscosity with 196 brabender units (bu) and the highest amylose content. this behavior is coherent with the information reported by singh et al. (2006), who established a positive correlation between these two properties. the amylogram shows a tendency to retrogradation, producing the syneresis process. the presence of amylose favors retrogradation during cooling period figure 3. thermal properties of starches from f473, f50 and f60 rice varieties. onset temperature (to), peak temperature (tp) and end temperature (te). to = 64.6±0.2 °c f473 f50 f60 tp = 69.3±0.2 °c tp = 66.6±0.1 °c tp = 66.9±0.2 °c te = 73.9±0.2 °c to = 61.6±0.2 °c to = 61.6±0.2 °c te = 72.4±0.2 °c te = 72.1±0.2 °c en do th er m ic h ea t f lo w ( j g1 ) 55 65 75 85 temperature (°c) table 1. pasting properties of starches from f473, f50 and f60 rice varieties. assessment point time (min) viscosity (bu) temperature (°c) f50 f60 f473 f50 f60 f473 f50 f60 f473 gelatinization start 6.2 5.97 6.3 13 12 11 67.7 67.2 70.8 maximum viscosity 8.8 8.8 10.2 182 168 196 82.1 82.1 88.5 start of maintenance period 10.8 10.8 10.8 146 143 186 93.7 93.7 92.3 start of cooling period 13.8 13.8 13.8 136 124 161 95.4 95.3 94.5 end of cooling period 21.3 21.3 21.3 257 251 276 64.5 64.4 65.1 end of maintenance period 23.3 23.3 23.3 295 292 285 58.7 55.0 57.4 (stability) breakdown 0.0 0.0 0.0 46 44 35 0.0 0.0 0.0 (final) setback 0.0 0.0 0.0 120 127 115 0.0 0.0 0.0 were similar to the ones reported by noosuk et al. (2003), who determined onset temperatures around 62.7°c for thai rice starches. 122 agron. colomb. 35(1) 2017 due to the annealing of the soluble starch polymers and the insoluble granular fragments (hoover, 2002). besides, this starch presented the highest syneresis value, highest gelatinization temperatures, higher paste stability and the lowest cooking easiness. the paste stability is related to the variation of the maximum viscosity and the viscosity during the maintenance period, while the cooking easiness corresponds to the difference between the time to reach the maximum viscosity and the gelatinization start. for the case of f50 starch, figure 4 shows a maximum viscosity of 182 bu, the highest gel instability with a value of 46 bu and greater ease of cooking with 2.6 min. this starch presented the lowest amylose content and showed tendency to retrogradation. the difference of behaviors in the cooking easiness can be attributed to the fact that there is presence of starch granules of f50 variety that occupy a bigger surface area in the solution, meanwhile starch granules of f473 variety, with a bigger diameter, has a higher incidence in cooking time (hoover, 2002). for the case of f60 starch, the figure 4 shows a maximum viscosity of 168 bu, gel instability with a value of 44 bu and a cooking easiness of 2.8 min in the amylogram, a tendency to retrogradation can be observed. differences in viscosity are mostly due to amylopectin presence in starch (lin et al. 2011), since it is the polymer that solubilizes fastest in aqueous means and gives viscoelastic stability to the pasting curve, when this solution is exposed to sudden temperature changes (wang et al., 2003) food applications starches with a higher amylose content presented bigger granule size, higher turbidity, maximum viscosity and temperature, and gelatinization enthalpy. on the contrary, they showed the lowest values in swelling capacity and solubility. in food applications, it is desirable that starches have a high swelling capacity and viscosity as well as low solubility and syneresis. however, from the functional point of view, properties limit the specific use of starches in the different applications (granados et al., 2014). swelling capacity and solubility of native rice starches are lower than most starches from other sources used in the industry. this behavior can be associated to the size granule that, in the case of rice starches, is smaller than from other sources and to amylose content, generally presented in a higher proportion. low swelling capacity of rice starch restricts it as humidity retainer. syneresis in rice starches presented a relatively lower value than starches from other botanical sources, possibly due to the fact that starches in other sources have different retrogradation rates and at different degrees. just the same way, amylose content and amylopectin chains length determine this phenomenon. syneresis value presented by starches makes them feasible in the use of products that require a certain exudation degree within their appearance. from the point of view of functional behavior, starch from studied varieties presents low solubility, low syneresis and a small size of the granule (better palatability). on the same way, opaque pastes that make them feasible to be used as clouding agents physicochemical and thermal properties of starches from three rice varieties grown in colombia were evaluated in order to establish potential uses. the study determined that low swelling capacity of starches in varieties f50, f60 and f473, does not make them eligible to be used as humidity retainers (e.g. meat products). otherwise, by showing high absorbance values and presenting opaque pastes, they are feasible to be used in slightly transparent products, such as mayonnaises, concentrated drinks or bakery products. just the same, the low syneresis presented by f50 variety enables it to be used in soups, cake fillings and child foods. on the contrary, f60 and f473 varieties are potential for the use of foods that require certain exudation level like sauces or dressings. low gelatinization temperatures do not make them desirable in products that require high processing temperatures such as canned foods. instead, they can be used in the elaboration of custards and puddings (hernández et., al 2008). starch from variety f473 showed the best gel stability, which makes it eligible for foods that require cooling in their process. v is co si ty ( b u ) te m pe ra tu re ( °c ) 30 40 50 60 70 80 90 100 0 50 100 150 200 250 300 0 5 10 15 20 25 time (min) f473 f50 f60 temperature figure 4. amylograms of starches from f473, f50 and f60 rice varieties. 123rodríguez-torres, murillo-arango, vaquiro-herrera, and solanilla-duque: thermal and physicochemical properties of starches from three colombian rice varieties conclusions the present study is established as the first analysis carried out on rice starches of colombian varieties recorded so far. starch from f473 variety showed significant differences with f50 and f60 varieties regarding to amylose content, syneresis, swelling, solubility, turbidity and thermal properties. these differences are largely due to each variety as well as amylose content and granule size. on the other hand, the analyzed starches could be applied in the food sector, especially as clouding, but not as a moisture retainer. additional studies should be carried out with the analyzed varieties in order to evaluate a greater number of properties, and thus establish with a wider range of industrial uses. acknowledgements the authors acknowledges financial support from research fund of universidad del tolima (colombia). experimental support by prof. vania r. nicoletti telis at universidade estadual paulista (brazil) are gratefully appreciated. literature cited bao, j. and j.c. bergman. 2004. the functionality of rice starch. pp. 258-294. en: eliasson, a.-c. (ed.). starch in food: structure, function and applications. crc press, new york, usa. bello-perez, l. a., p. roger, b. baud, and p. colonna. 1998. macromolecular features of starches determined by aqueous highperformance size exclusion chromatography. j. cereal sci. 27(3), 267-278. doi:10.1006/jcrs.1998.0186 cai, j., j. man, j. huang, q. liu, w. wei, and c. wei. 2015. relationship between structure and functional properties of normal rice starches with different amylose contents. carbohydr. polym. 125, 35-44. doi: 10.1016/j.carbpol.2015.02.067 chang, y.h., j.h. lin, and c.l. pan. 2010. type and concentration of acid on solubility and molecular size of acid–methanol-treated rice starches differing in amylose content. carbohydr. polym. 79(3), 762-768. doi: 10.1016/j.carbpol.2009.10.002 cooke, d. and m. gidley. 1992. loss of cr ystalline and molecular order during starch gelatinization: origin of the enthalpic transition. carbohydr. res. 227, 103-112. doi: 10.1016/0008-6215(92)85063-6 craig, s., c. maningat, p. seib, and r. hoseney. 1989. starch paste clarity. cereal chem. 66(3), 173-182. dane. 2016. censo nacional arrocero. en: http://www.dane.gov.co/ files/investigaciones/agropecuario/censo-nacional-arrocero/ boletin-tecnico-4to-censo-nacional-arrocero-2016.pdf; consulted: march 2017. deepa, g., v. singh, and k.a. naidu. 2008. nutrient composition and physicochemical properties of indian medicinal rice njavara. food chem. 106(1), 165-171. doi: 10.1016/j. foodchem.2007.05.062 devi, a., k. fibrianto, p. torley, and b. bhandari. 2009. physical properties of cryomilled rice starch. j. cereal sci. 49(2), 278284. doi: 10.1016/j.jcs.2008.11.005 falade, k.o. and a.s. christopher. 2015. physical, functional, pasting and thermal properties of f lours and starches of six nigerian rice cultivars. food hydrocoll. 44, 478-490. doi: 10.1016/j. foodhyd.2014.10.005 fao. 2006. el mercado de almidón añade valor a la yuca. departamento de agricultura, bioseguridad, nutrición y protección del consumidor, fao, rome. faostat. suministro alimentario cultivos equivalente primario. 2013. in: http://www.fa.o.org/faostat/es/#data/cc; consulted: march 2017. granados, c., l. guzmán, d. acevedo, m. díaz, and a. herrera. 2014. propiedades funcionales del almidón de sagú (maranta arundinacea). biotecnol. sect. agropecu. agroind. 12(2), 90-96. hernández, m., j. torruco, l. guerrero, and d. betancour. (2008). caracterización fisicoquímica de almidones de tubérculos cultivados en yucatán. food sci. tech. 28(3), 718-726. doi: 10.1590/s0101-20612008000300031 hoover, r. 2001 composition, molecular structure, and physico chem ic a l prop er t ie s of t ub er a nd ro ot s st a rche s: a review. carbohydr. polym. 45(3), 253-267. doi: 10.1016/ s0144-8617(00)00260-5 hoover, r. 2002. effect of heat-moisture treatment on the structure and physicochemica l proper ties of tuber and root starches. carbohydr. polym. 49(4), 425-437. doi: 10.1016/ s0144-8617(01)00354-x juliano, b.o. 1985. criteria and test for rice grain qualities. pp. 443–524. in: juliano, b.o. (ed.). rice chemistry and technology. american association of cereal chemists, st paul, mn, usa. lin, q., h. xiao, x. fu, w. tian, l. li, and f. yu. 2011. physicochemical properties of f lour, starch, and modified starch of two rice varieties. agric. sci. china 10(6), 960-968. doi: 10.1016/ s1671-2927(11)60082-5 mahmood, t., m.a. turner, and f.l. stoddard. 2007. comparison of methods for colorimetric amylose determination in cereal grains. starch 59(8), 357-365. doi: 10.1002/star.200700612 noosuk, p., s. hill, p. pradipasena, and j. mitchell. 2003. structureviscosity relationships for thai rice starches. starch-stärke, 55(8), 337-344. doi: 10.1002/star.200300193 novelo, c. and a. betancur. 2005. chemical and functional properties of phaseolus lunatus and manihot esculenta starch blends. starch 57(9), 431-441. doi: 10.1002/star.200500398 park, i., a.m. ibánez, f. zhong, and c.f. shoemaker. 2007. gelatinization and pasting properties of waxy and non-waxy rice starches. starch 59, 388-396. doi: 10.1002/star.200600570 patindol, j., b. gonzalez, y. wang, and a. mcclung. 2007. starch fine structure and physicochemical properties of specialty rice for canning. j. cereal sci. 45(2), 209-218. doi: 10.1016/j. jcs.2006.08.004 peterson, d. and r. fulcher. 2001. variation in minnesota hrs wheats: starch granule size distribution. food res. int. 34(4), 357-363. doi::10.1016/s0963-9969(00)00175-7 124 agron. colomb. 35(1) 2017 riley, c. k., a.o. wheatley, i. hassan, m.h. ahmad, e.s.y. morrison, and h.n. asemota.2004. in vitro digestibility of raw starches extracted from five yam (dioscorea spp.) species grown in jamaica. starch 56(2), 69-73. doi: 10.1002/star.200300195 singh, n., l. kaur, k.s. sandhu, j. kaur, and k. nishinari. 2006. relationships between physicochemical, morphological, thermal, rheological properties of rice starches. food hydrocoll. 20(4), 532-542. doi: 10.1016/j.foodhyd.2005.05.003 singh, n., y. nakaura, n. inouchi, and k. nishinari. 2007. fine structure, thermal and viscoelastic properties of starches separated from indica rice cultivars. starch 59(1), 10-20. doi: 10.1002/star.200600527. singh, n., j. singh, l. kaur, n.s. sodhi, and b.s. gill. 2003. morphological, thermal and rheological properties of starches from different botanical sources. food chem. 81(2), 219-231. doi: 10.1016/s0308-8146(02)00416-8 sodhi, n.s. and n. singh. 2003. morphological, thermal and rheological properties of starches separated from rice cultivars grown in india. food chem. 80(1), 99-108. doi: 10.1016/ s0308-8146(02)00246-7 suh, d.s. and j.l. jane. 2003. comparison of starch pasting properties at various cooking conditions using the micro viscoamylo-graph and the rapid visco analyser. cereal chem. 80(6), 745-749. doi: 10.1094/cchem.2003.80.6.745 szczodrak, j. and y. pomeranz. 1992. starch-lipid interactions and formation of resistant starch in high-amylose barley. cereal chem. 69, 626-632. vandeputte, g. and j. delcour. 2004. from sucrose to starch granule to physical behaviour: a focus on rice starch. carbohydr. polym. 58(3), 245-266. doi: 10.1016/j.carbpol.2004.06.003 varavinit , s., s. shobsngob, w. varanyanond, p. chinachoti, and o. naivikul. 2003. effect of amylose content on gelatinization, retrogradation and pasting properties of f lours from different cultivars of thai rice. starch 55(9), 410-415. doi: 10.1002/ star.200300185 wang, l. and y. wang. 2004. rice starch isolation by neutral protease and high intensity ultrasound. j. cereal sci. 39(2), 291-296. doi: 10.1016/j.jcs.2003.11.002 wang, l.f., y.j. wang, and r. porter. 2002. structures and physicochemical properties of six wild rice starches. j. agric. food chem. 50(9), 2695-2699. doi: 10.1021/jf011379r wang, l., b. xie, j. shi, s. xue, q. deng, and y. wei. 2010. physicochemical properties and structure of starches from chinese rice cultivars. food hydrocoll. 24(2), 208-216. doi: 10.1016/j. foodhyd.2009.09.007 wang, y.j., v.d. truong, and l. wang. 2003. structures and rheological properties of corn starch as affected by acid hydrolysis. carbohydr.. polymers 52(3): 327-333. doi: 10.1016/ s0144-8617(02)00323-5 wickramasinghe, h. and t. noda.2008. physicochemical properties of starches from sri lankan rice varieties. food sci. tech. res. 14(1), 49-54. doi: 10.3136/fstr.14.49 yamin, f., m. lee, l. pollak, and p. white. 1999. thermal properties of starch in corn variants isolated after chemical mutagenesis of inbred lines b73. cereal chem. 76, 175-181. doi: 10.1094/ cchem.1999.76.2.175 yang, c. z., x.l. shu, l.l. zhang, x. wang, h. zhao, c.x. ma, and d.x. wu. 2006. starch properties of mutant rice high in resistant starch. j. agric. food chem. 54(2), 523-528. doi: 10.1021/jf0524123 <i>effect of irrigation suspension on the growth, water state and production of spinach (spinacia oleracea l.) plants</i> received for publication: 04 september, 2017. accepted for publication: 23 february, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n2.67167 1 group of agricultural research (gia in spanish), faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja (colombia). * corresponding author: javier.alvarez@uptc.edu.co agronomía colombiana 36(2), 120-125, 2018 effect of irrigation suspension on the growth, water state and production of spinach (spinacia oleracea l.) plants efecto de la suspensión del riego sobre el crecimiento, estado hídrico y producción de plantas de espinaca (spinacia oleracea l.) andrea reyes1, oscar alvarado1, and javier álvarez-herrera1* abstract resumen spinach is susceptible to drought conditions, and, because of climate change, it is necessary to optimize water application to crops. therefore, a test was carried out in a completely randomized design (crd) with four treatments consisting of the following irrigation suspension durations: t1: 0 d, t2: 4 d, t3: 7 d and t4: 10, with six replicates for a total of 24 experiment units (eu). each eu consisted of 6 plants, for a total of 120 plants that were transplanted to 2 l pots with a mixture of peat and soil (2:1). the upper part of the substrate was maintained with a higher moisture content in the treatment without irrigation suspension and in the one with irrigation suspended for 4 d. an inversely proportional relationship was observed between the moisture content and the leaf water potential. the treatment without irrigation suspension recorded the highest leaf water potential value during the measurement period. there were no significant differences between the chlorophyll content in the spad units or for the leaf area, stomatal conductance and dry mass. the fresh mass presented significant differences and had the highest value in the treatment without suspension of irrigation. la espinaca es una planta sensible a las condiciones de sequía y debido al cambio climático se hace necesario optimizar la aplicación de agua a los cultivos. por lo anterior, se llevó a cabo un ensayo en un diseño completamente al azar (dca) con cuatro tratamientos correspondientes a la duración de la suspensión del riego t1: 0 d, t2: 4 d, t3: 7 d y t4: 10, con seis repeticiones para un total de 24 unidades experimentales (ue). cada ue estuvo conformada por 6 plantas, lo que significó emplear un total de 120 plantas, las cuales fueron trasplantadas en materas de 2 l con una mezcla de turba y suelo (2:1). la parte superior del sustrato se mantuvo con mayor contenido de humedad tanto en el tratamiento sin suspensión de riego como en el que se suspendió por 4 d. se observó una relación inversamente proporcional entre el contenido de humedad y el potencial hídrico de la hoja. el tratamiento sin suspensión de riego registró los valores más altos de potencial hídrico foliar durante el tiempo de medición. no se presentaron diferencias significativas entre el contenido de clorofila en unidades spad, así como en el área foliar, conductancia estomática y masa seca. la masa fresca presentó diferencias significativas y obtuvo los mayores valores en el tratamiento sin suspensión de riego. key words: stomatal conductance, relative water content, water potential, spad, leaf area. palabras clave: conductancia estomática, contenido relativo de agua, potencial hídrico, spad, área foliar. for crop development (farooq et al., 2009) since it generates economic losses and threatens global food security (earl and davis, 2003). spinach is susceptible to drought since this condition reduces photosynthesis as a result of stomatal closure, which prevents the entry and assimilation of co2. this effect may be reversible (acclimatization) or irreversible (damage to photosynthetic metabolism) (lipiec et al., 2013). the damage caused to plants by a water deficit depends on the duration and intensity of the water stress. severe stress can reduce growth and absorption of nutrients such as phosphorus and nitrogen by up to 30%, while mild stress introduction in recent years, the consumption of spinach (spinacia oleracea l.) has increased worldwide. this vegetable provides a balanced supply of vitamins and minerals to diets, preventing many diseases (jiménez et al., 2010). in colombia, the cultivated area of spinach is close to 500 ha (madr, 2017), and it is considered a crop with great export potential for markets in the united states and other consuming countries. water scarcity is one of the main consequences of climate change, which is one of the most important constraints http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.67167 121reyes, alvarado, and álvarez-herrera: effect of irrigation suspension on the growth, water state and production of spinach (spinacia oleracea l.) plants does not significantly affect these variables. a plant’s capacity of recovery depends on both the intensity of the stress condition and the genotype (subramanian et al., 2006). plants exposed to a water deficit present slow growth and a low photosynthetic rate, which is affected mainly by a decrease in the cellular turgidity and in the assimilation of co2, which in turn causes lower accumulation of dry mass and poor plant development (lipiec et al., 2013; batra et al., 2014). in addition to these processes, variables related to water status in plants such as water potential, relative water content and osmotic potential have been reported as being sensitive to water deficits. therefore, these variables are generally used as water deficit indicators (lipiec et al., 2013). although water deficit is one of the more studied abiotic stresses, there are few studies on spinach, and there is no information on the recovery capacity of this plant and the main variables that are affected by water deficits. since the importance of spinach is growing and its demand for water can be considerable, the study of this abiotic stress should be addressed. therefore, the objective of this research was to evaluate the effect of water deficit on spinach growth, water status and plant production. materials and methods this project was carried out in the mesh house of the universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc) in tunja, located at an altitude of 2,782 m a.s.l. with coordinates 5º32’ n and 73º23’ w. the mesh house had a plastic cover, and the average temperature during the study was 16ºc with 70% relative humidity (rh). hybrid select 4-24 spinach seedlings, 20 d after germination, were transplanted to 2 l pots with a mixture of peat and soil (2:1). a completely randomized design (crd) was used with four treatments (fig. 1) corresponding to the duration of the irrigation suspension: t1: 0 d, t2: 4 d, t3: 7 d and t4: 10 d, with six replicates for a total of 24 experiment units, each one consisting of 6 plants for a total of 120 evaluated plants in the test. the irrigation was suspended according to the established treatments, after which the water supply was resumed. the sampling was done at 25, 29, 32, 35 and 50 d after transplanting (dat), and the growth variables were determined as detailed below. the accumulation of fresh leaf mass was determined using a vibra aj220e (shinko denshi co, tokyo, japan) 0.001 g semi-analytical balance; for dry mass accumulation, the leaves were dried in a memmert unb500 drying oven (memmert gmbh + co. kg, schwabach, germany) at 80°c for 48 h. the leaf area and canopy leaf area were determined by taking photographs of the complete leaves and the canopy of the plant, respectively. these photos were analyzed with imagej (university of wisconsin, usa). the relative water content (rwc) was determined using 8 discs per leaf (1 cm in diameter) and the following equation (smart and bingham, 1974): rwc(%) = (fw–dw) ×100 (1) (tw–dw) where fw is the simple fresh weight, dw is the leaf dry weight and tw is the turgid weight. fw corresponded to the mass of the discs immediately after cutting them from the leaf, tw corresponded to the mass of the discs after subjecting them to a relative humidity close to 100% for 24 h, and dw corresponded to the mass of the discs after drying at 80°c for 48 h. the stomatal conductance was determined using a sc-1 meter (decagon devices inc., pullman, wa, usa). the relative content of chlorophyll was determined with a spad-502 plus meter (decagon devices inc, pullman, wa, usa). the volumetric water content in the substrate was measured with a portable fieldscout tdr 100 meter (spectrum technologies, aurora, il, usa), and the water potential was determined at 12 m with a scholander pms 600 (pms instrument co, albany, or, usa) on leaves that had been previously enfolded. a statistical analysis of variance and tukey’s comparison tests (p≤0.05) were carried out using the sas v9.2e statistical program (sas institute inc., cary, nc, usa). 0 10 20 30 40 50 t1 t2 t3 t4 tr ea tm en ts series 3irrigation suspension time (dat) figure 1. irrigation treatments applied to the spinach plants. 122 agron. colomb. 36(1) 2018 results and discussion volumetric water content (vwc) in the substrate there were significant differences between the treatments (tab. 1). the control treatment (without irrigation suspension) and the treatment with 4 d of irrigation suspension reached the maximum values of vwc in the substrate (65.4%) at a depth of 4 cm at 32 and 35 dat, respectively. when analyzing the moisture behavior over time, it was observed that the vwc decreased as the suspension of irrigation progressed until 35 dat (fig. 2), when the water supply was resumed, after which the soil moisture increased and remained almost constant until the day of harvest. as for the variation of the vwc in the substrate with respect to depth, it was observed that the upper part of the substrate maintained a higher moisture content, especially in the treatment without irrigation suspension and in the treatment with 4 d of irrigation suspension, probably because the water stress time was the lowest (fig. 3). durand et al. (2016) stated that roots extract water from the zone of contact with the medium; if there is a certain level of water deficit, the vwc of the substrate decreases, which can slow down or even stop the water absorption rate in plants because of the energy used for water absorption. water stress causes a decrease in the synthesis of auxins and, in turn, an increase in ethylene synthesis. this increase in endogenous ethylene is slight, but sufficient to initiate the process of leaf abscission. in particular, the expression of genes encoding polygalacturonase, cellulase and aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase (acs), the latter being the catalyzer of ethylene synthesis, has been found in the organ abscission zone (estornell et al., 2013). furthermore, to avoid water deficit problems, the recommended vwc value for a medium varies between 24% and 40% (abad et al., 2004); this value depends on the physical characteristics (bougoul and boulard, 2006). chlorophyll content (spad) there were no significant differences in the chlorophyll content between the plants submitted to different irrigation suspensions. the values showed a downward trend over time for the spad units, which ranged from 43.4 for the treatment with 10 d of irrigation suspension on day 25 (dat) to 28.4 spad units for the treatment with 4 d of irrigation suspension on day 50 (dat) (tab. 1). the water deficit to which the plants were subjected was not intense and could not have affected the chlorophyll content. la rosa et al. (2011) stated that, in spite of subjecting plants to certain levels of water stress, they did not present alterations in the synthesis of chlorophyll. in adittion, ors and suarez (2017) found values that ranged from 47 to 49 spad units for spinach plants subjected to different levels of water stress (soil water potentials -44.7 kpa, -231 kpa, and -446 kpa) and an electrical conductivity of 0.85 ds m-1. stomatal conductance t here were no sig nif ica nt d if ferences bet ween t he treatments except for day 29 (dat), where the treatment with 10 d of irrigation suspension showed an average value of table 1. anova f values of the variables evaluated in the spinach plants submitted to different levels of water deficit. time vwc spad ce ph flm dlm rwc la cla (dat) 4 cm 8 cm 12 cm 20 cm 25 0.8786 0.9176 0.9082 0.7631 0.1721 0.1114 0.0055* 0.0104* 0.5730 0.6138 0.4950 0.0511 29 0.0094* 0.0048* 0.0053* 0.0015* 0.7691 0.0200* 0.2809 0.4243 0.7009 0.2685 0.2003 0.5940 32 0.0013* 0.0008* 0.0015* 0.0018* 0.1174 0.1678 0.0350* 0.0295* 0.0982 0.5880 0.5495 0.2406 35 0.0001* 0.0001* 0.0001* 0.0001* 0.2544 0.4173 0.0142* 0.2699 0.2782 0.4090 0.5028 0.3525 50 0.7485 0.7891 0.7634 0.7811 0.0561 0.1613 0.1229 0.5925 0.2948 0.7359 0.2924 0.3639 dat: days after transplating; vwc: volumetric water content; sc: stomatal conductance; flm: fresh leaf mass; dlm: dry leaf mass; rwc: relative water content; la: leaf area; cla: canopy leaf area. * indicates significant differences at p≤0.05. 20 25 30 35 40 45 50 vo lu m et ri c w at er c on te nt ( % ) 20 cm12 cm8 cm4 cm time (dat) 0 10 20 30 40 50 60 figure 2. behavior of the volumetric water content during the irrigation suspension in the substrate of the spinach plants. 123reyes, alvarado, and álvarez-herrera: effect of irrigation suspension on the growth, water state and production of spinach (spinacia oleracea l.) plants 333.8 mmol m-2 s-1, which then decreased markedly during the evaluation period (tab. 1). it should be emphasized that the reduction of stomatal conductance has protective effects, allowing water savings in plants and improving water use efficiency (chaves et al., 2009). plants have also generated responses to water stress with adaptations at the morphological, anatomical and cellular levels, which allow them to live in conditions of constant water stress. in this regard, the stomatal closure process acts as a resistance mechanism at the physiological level. it occurs when the mesophyll begins to undergo dehydration, which is regulated by abscisic acid (aba), increasing its content in the leaves. this happens as a result of the decompartmentalization and redistribution of chloroplasts in mesophyll cells and its synthesis and transport from the roots, where it is released to the apoplast, reaching the guard cells through the transpiration stream (moreno, 2009). water potential this variable presented significant differences in the anova test. an inversely proportional relationship was observed between the moisture content and the water potential of the leaves. the treatment without irrigation suspension registered the highest leaf water potential value during the measurement period, obtaining a value of -0.59 mpa for day 25 (dat) and a value of -0.91 mpa for day 34 (dat), whereas the treatment with the least water (t4: 10 d of irrigation suspension) recorded the lowest water potential values, -1.02 mpa for day 25 (dat) and -1.32 mpa on day 34 (dat) (tab. 1). on the other hand, these results are consistent with those reported by godoy et al. (2005) and ismail (2010), who indicated that, the lower the availability of water in a soil, the lower the water potential. in this regard, the substrate 0 10 3020 40 50 d ep th ( cm ) t4t3t2t1 volumetric water content (%) 20 16 12 8 4 0 c 0 10 3020 40 50 d ep th ( cm ) t4t3t2t1 volumetric water content (%) 20 16 12 8 4 0 d 0 10 3020 40 50 d ep th ( cm ) t4t3t2t1 volumetric water content (%) 20 16 12 8 4 0 b 0 10 3020 40 50 d ep th ( cm ) t4t3t2t1 volumetric water content (%) 20 16 12 8 4 0 a figure 3. volumetric water content in the substrate of the spinach plants with respect to the substrate depth, a: 25 dat; b: 29 dat; c: 32 dat; d: 35 dat. 124 agron. colomb. 36(1) 2018 retained an amount of homogeneous water, and t he evapotranspiration, infiltration and absorption by the plants resulted in water loss, which manifested a greater decrease in the moisture content in the treatments where the water stress lasted longer. it should be noted that the water potential values were lower than those reported for other crops, such as the faba bean (kajerti et al., 2011), which ranged from 0.15 to 0.5 mpa because the leaf water potential in this research was measured at noon since the objective was to determine the maximum stress to which the plants were subjected in the different treatments. leaf area (la) no significant differences were found for la; however, for the first la measurement at 25 dat, irrigation restriction for 4, 7 and 10 d decreased the leaf area production by 6%, 10% and 26%, respectively. this indicates that increasing the water restriction of spinach is detrimental to leaf area development and decreases the moisture content in a substrate because, as the irrigation suspension increased, the substrate presented a lower moisture content at the all of the measured depths (fig. 3). in this regard, quintal et al. (2012) stated that a water deficit restricts cell growth, which leads to a smaller leaf expansion. balaguera et al. (2008) indicated that, with a lower turgidity pressure resulting from a water deficit, the leaf area is smaller, and there is greater stomatal closure. dry mass and fresh mass of leaves no significant differences were found between treatments in the dry mass, but there were significant differences for the fresh mass. the plants that were not submitted to irrigation suspension presented a greater recovery of biomass at 32 dat (tab. 1). quintal et al. (2012) indicated that, when there is a water deficit, leaves are less developed, and there is a smaller leaf area. this is why crop production correlates directly with the availability of water in the substrate. reyes-matamoros et al. (2014) concluded that water stress induces metabolic irregularities such as a decreased leaf growth rate and the consequent decrease in dry mass. these stress conditions have a strong impact on the morphology and physiology of plants, which depends on the degree of tolerance of the tissues to dehydration, mainly in leaves which are the photosynthetic surface. furthermore, water stress affects the ability to accumulate solutes, which are required to maintain an adequate water content in plants to prevent diminished growth. a greater reduction in the production of fresh mass in spinach leaves and water use efficiency was also reported by ors and suarez (2017) when plants were subjected to a combined hydric and saline stress instead of receiving a separate effect from these two types of stress. relative water content (rwc) for the relative water content, there were no significant differences between the treatments. the values ranged from 85.5% for the treatment that did not have irrigation suspension at 28 dat to 73.9% for the treatment with 10 d of irrigation suspension at 34 dat (tab. 1). bartlett et al. (2012) pointed out that a total relative water content in cells of less than 75% can drastically inhibit the production of adenosine triphosphate (atp), ribulose 1,5-bisphosphate (rubp) and proteins; however, this depends on the resistance to water movement outside the cells and the water potential in the vascular bundles. because of water deficits, the cell membrane undergoes changes, such as permeability and decreased turgidity (blokhina et al., 2003). in addition, microscopic investigations of dehydrated cells revealed damage, including membrane rupture and sedimentation of cytoplasm content, which can reduce the ability of osmotic adjustment (ganji arjenaki et al., 2012). conclusions the irrigation suspension for 10 d decreased the moisture content of the substrates in which the spinach crop was planted. the volumetric water content was higher in the first centimeters of the substrate and decreased with depth. the water potential of the spinach plants was affected by the irrigation suspension because, with the longer period without water, there was higher water stress, and the plants presented a lower leaf area and fresh mass. the leaf chlorophyll content of the spinach plants was not affected by the different irrigation suspension treatments. literature cited abad, m., p. noguera, and c. carrion. 2004. los sustratos en los cultivos sin suelo. pp.113-158. in: urrestarazu, m.g. (ed.). tratado de cultivo sin suelo. ed. mundi-prensa, madrid. balaguera, h.e., j. álvarez, and j. rodríguez. 2008. efecto del déficit de agua en el trasplante de plántulas de tomate (lycopersicum esculentum l.). agron. colomb. 26, 246-255. bartlett, m., c. scoffoni, and l. sack. 2012. the determinants of leaf turgor loss point and prediction of drought tolerance of species and biomes: a global meta-analysis. ecol. lett. 15(5), 393-405. doi: 10.1111/j.1461-0248.2012.01751.x batra, n.g., v. sharma, and n. kumari. 2014. drought-induced changes in chlorophyll f luorescence, photosynthetic pigments, and thylakoid membrane proteins of vigna radiata. j. plant interact. 9(1), 712-721. doi: 10.1080/17429145.2014.905801 http://dx.doi.org/10.1111/j.1461-0248.2012.01751.x http://dx.doi.org/10.1080/17429145.2014.905801 125reyes, alvarado, and álvarez-herrera: effect of irrigation suspension on the growth, water state and production of spinach (spinacia oleracea l.) plants blokhina, o., e. virolainen, and k.v. fagerstedt. 2003. antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review. ann. bot. 91, 179-194. bougoul, s. and t. boulard. 2006. water dynamics in two rockwool slab growing substrates of contrasting densities. sci. hortic. 107, 399-404. doi: 10.1016/j.scienta.2005.11.007 chaves, m.m., j. flexas, and c. pinheiro. 2009. photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms from whole plant to cell. ann bot. 103(4), 551-560. doi: 10.1093/ aob/mcn125 durand, m., b. porcheron, n. hennion, l. maurosset, r. leomoine, and n. pourtau. 2016. water deficit enhances c export to the roots in arabidopsis thaliana plants with contribution of sucrose transporters in both shoot and roots. plant physiol. 170(3), 1460-1479. doi: 10.1104/pp.15.01926 earl, h.j. and r.f. davis. 2003. effect of drought stress on leaf and whole canopy radiation use efficiency and yield of maize. agron j. 95, 688-696. doi: 10.2134/agronj2003.0688 estornell, l.h., j. agusti, p. merelo, m. talón, and f.r. tadeo. 2013. elucidating mechanisms underlying organ abscission. plant sci. 199-200, 48-60. doi: 10.1016/j.plantsci.2012.10.008 farooq, m., a. wahid, and n. kobayashi. 2009. plant drought stress: effects, mechanisms and management. agron. sustain. dev. 29, 185-212. doi: 10.1051/agro:2008021 ganji arjenaki, f., r. jabbari, and a. morshedi. 2012. evaluation of drought stress on relative water content, chlorophyll content and mineral elements of wheat (triticum aestivum l.) varieties. int. j. agric. crop sci. 4(11), 726-729. godoy, a., z. xopiyaxtle, i. reyes, and c. torres. 2005. comportamiento hídrico de hojas y frutos de nogal pecanero y su relación con la calidad y germinación de frutos. terra latinoam. 23, 505-513. ismail, s.m. 2010.  inf luence of deficit irrigation on water use efficiency and bird pepper production (capsicum annum  l.). meteor. env. arid land agric. sci. j. 21, 29-43. jia, h., r. oguchi, and a. hope. 2008. differential effects of severe water stress on linear and cyclic electron f luxes through photosystem i in spinach leaf discs in co2-enriched air. planta 228, 803-812. doi: 10.1007/s00425-008-0783-4 jiménez, j., l. espinosa, l.s. fuentes, c. garzón, r. gil, n. niño, and m. rodríguez. 2010. el cultivo de la espinaca en colombia (spinacia oleracea l.) y su manejo fitosanitario en colombia. fundación universidad de bogotá jorge tadeo lozano, bogota. kajerti, n., m. mastrorilli, f.z. lahmer, f. maalouf, and t. oweis. 2011. faba bean productivity in saline–drought conditions. eur. j. agron. 35, 2-12. doi: 10.1016/j.eja.2011.03.001 la rosa, r., r. acuña, k. acurio, a. castillo, c. cepeda, c. chavarry, m. correa, l. de la cruz, m. garcía, m. huamaní, j. jáuregui, l. luyo, and f. villanueva. 2011. respuestas fisiológicas de hibiscus rosa-sinensis l. (malvaceae) en el cerro “el agustino”, lima. the biologist 9(1), 1-8. lipiec, j., c. doussan, a. nosalewicz, and k. kondracka. 2013. effect of drought and heat stresses on plant growth and yield: a review. int. agrophys. 27, 463-477. doi: 10.2478/intag-2013-0017 madr (ministerio de agricultura y desarrollo rural). 2017. informe de rendición de cuenta 2016-2017 “el renacer del campo”. ministerio de agricultura y desarrollo rural, bogota. moreno, l.p. 2009. respuesta de las plantas al estrés por déficit hídrico. una revisión. agron. colomb. 27(2), 179-191. ors, s. and d.l. suarez. 2017. spinach biomass yield and physiological response to interactive salinity and water stress. agric. water manager. 190, 31-41. doi: 10.1016/j.agwat.2017.05.003 quintal-ortiz, w.c., a. pérez-gutiérrez, l. latournerie-moreno, c. may-lara, e. ruiz-sánchez, and a. martínez-chacón. 2011. uso de agua, potencial hídrico y rendimiento de chile habanero (capsicum chinense jacq.). rev. fitotec. mex. 35(2), 155-160. reyes-matamoros, j., d. martínez-moreno, r. rueda-luna and t. rodríguez-ramírez. 2014. efecto del estrés hídrico en plantas de frijol (phaseolus vulgaris l.) en condiciones de invernadero. revista iberoamericana de ciencias 1(2), 191-203. subramanian, k.s., p. santhanakrishnan, and p. balasubramanian. 2006. responses of field grown tomato plants to arbuscular mycorrhizal fungal colonization under varying intensities of drought stress. sci. hortic. 107(3), 245-253. doi: 10.1016/j. scienta.2005.07.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2005.11.007 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcn125 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcn125 http://dx.doi.org/10.1104/pp.15.01926 http://dx.doi.org/10.1016/j.plantsci.2012.10.008 http://dx.doi.org/10.1051/agro:2008021 http://dx.doi.org/10.1007/s00425-008-0783-4 http://dx.doi.org/10.1016/j.eja.2011.03.001 http://dx.doi.org/10.2478/intag-2013-0017 http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2017.05.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2005.07.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2005.07.006 narrow and twin-row plantings do not increase maize yield received for publication: 6 april, 2020. accepted for publication: 11 december, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.86117 1 centro de ciencias agroveterinarias, universidade do estado de santa catarina, lages, santa catarina (brazil). * corresponding author: marcos.junior1@edu.udesc.br agronomía colombiana 38(3), 342-349, 2020 abstract resumen reducing row space and sowing in twin rows of maize (zea mays l.) allow more equidistant plant distribution at the same density. the objective of this research was to evaluate the effect of these two management practices on the nitrogen content of the index leaf, the leaf area index at silking, and the grain yield of maize at different plant densities. the experiment was carried out in lages, santa catarina state university, in southern brazil during the growing seasons 2016-2017 and 2017-2018. a split-plot arrangement of a randomized complete block design was used. two plant densities (7 and 9 plants m-2) were distributed in the main plot, and five row spaces (0.4, 0.6, 0.8, 1.0 m and twin rows 0.6 m apart with 0.18 m between rows) were evaluated in split-plots. physiological traits and grain yield were determined on the maize hybrid p30r50yh. the experiments were sown on 10/20/2016 and 10/21/2017. kernel yields were higher at the plant density of 9 plants m-2 than at 7 plants m-2. the row space did not affect the nitrogen content of the index leaf, the crop leaf area index at silking, and the maize grain yield. the increment of plant density was more effective than the use of narrow and twin rows to enhance p30r50yh hybrid grain yield. la reducción del espacio entre líneas y la siembra en líneas dobles en maíz (zea mays l.) permite una distribución más equidistante de las plantas con una misma densidad. el objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos de dos prácticas de manejo sobre el contenido de nitrógeno en la hoja índice, el índice de área foliar del cultivo y el rendimiento de granos de maíz a diferentes densidades de plantas. el experimento fue realizado en lages, en la universidad del estado de santa catarina, en el sur de brasil, en los periodos de cosecha 2016/2017 y 2017/2018. se utilizó un arreglo de parcelas divididas de un diseño experimental de bloques completos al azar. en la parcela principal se evaluaron dos densidades (7 y 9 plantas m-2) y en las subparcelas se evaluaron cinco espacios entre líneas (0.4 m, 0.6 m, 0.8 m, 1.0 m y líneas dobles de 0.6 m entre cada una y 0.18 m entre líneas del par). se evaluaron las características fisiológicas y el rendimiento de granos del maíz hibrido p30r50yh, sembrado en 20/10/2016 y 21/10/2017. los rendimientos de grano fueron mayores en la densidad de 9 plantas m-2 que a 7 plantas m-2. el espacio entre filas no afectó el índice de contenido de nitrógeno en la hoja, el índice de área foliar del cultivo en el espigamiento, y el rendimiento de granos. el incremento en la densidad de plantas fue más eficiente que la reducción del espacio entre líneas y la siembra en líneas dobles para incrementar el rendimiento del hibrido p30r50yh. key words: grain yield, plant arrangement, plant density. palabras clave: rendimiento de granos, distribución de plantas, densidad de plantas. narrow and twin-row plantings do not increase maize yield siembras en hileras estrechas y mellizas no incrementan el rendimiento del maíz luís sangoi1, amauri schmitt1, marcos cardoso martins júnior1*, hugo françois kuneski1, and antonio eduardo coelho1 introduction the adequate manipulation of plant arrangements is a very important management strategy for optimizing maize grain yield because it affects the leaf area index, the leaf insertion angle, and the crop efficiency for intercepting solar radiation at different canopy layers (argenta et al., 2001; sangoi et al., 2019). the right choice of row spacing and plant density are two crucial decisions because they will determine the best use of abiotic factors, such as water, solar radiation, and soil nutrients, so that maize can express its physiological potential to produce grains (penariol et al., 2003). at the same plant density, a reduction in row spacing allows a greater distribution of plants per area. therefore, the use of narrow rows may enhance the interception of solar radiation, improve water and nutrient uptake, and increase maize’s ability to suppress weed growth. furthermore, it can reduce water losses by evaporation and favor the use of the same row spacing for maize and soybean speeds up sowing. narrow rows also permit better seedling distribution along the sowing row due to the low speed of the seeder (balbinot jr. et al., 2011; boiago et al., 2017). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.86117 343sangoi, schmitt, cardoso martins jr., kuneski and coelho: narrow and twin-row plantings do not increase maize yield another strategy to change maize row arrangement is by using a cropping system with twin rows (tr). the planting concept with tr involves the sowing of two neighboring rows with reduced space (16-18 cm) apart from the next two neighboring rows at a greater distance (50-60 cm). the tr system also aims to improve plant distribution per area to decrease intraspecific competition, increase solar radiation interception, and provide more space for leaf and root development (balem, 2013). several factors increased the grower’s interest in reducing maize row spacing from the traditional 0.7-0.9 m to 0.4-0.5 m. among these factors are the development of hybrids more tolerant to crowding, the offer of a great number of selective herbicides to control weeds after plant emergence, and the high agility of the industry to design agricultural equipment adapted for its use in narrow row maize crops (sangoi & silva, 2016). the use of narrow rows does not always enhance maize yield. it also increases the production costs due to the need for adjusting the machine to harvest the crop. furthermore, it hampers post emergence management practices and increases mechanical damages to the plants during these operations (jeschke, 2014). the benefits of reducing row spacing or using twin rows depend on several factors such as the kind of hybrid, the sowing date, plant density, and grain yield expectation. the advantages are more pronounced when the growers use hybrids with erect leaves, sown at the end of the winter with plant densities higher than 70,000 plants ha-1 and a yield perspective greater than 10,000 kg ha-1 (strieder et al., 2008; sangoi et al., 2010). this work was carried out based on the hypothesis that the reduction of row distance and the use of twin rows are effective strategies for manipulating plant arrangements that enhance maize yield. the experiment had the objective of evaluating the effects of narrow and twin rows on the index leaf nitrogen content, the crop leaf area index, and the maize grain yield at different plant densities. materials and methods this study was conducted in the municipality of lages, state of santa catarina, in the highlands of southern brazil, during the 2016-2017 and 2017-2018 growing seasons. the experimental site is located at 27°50’35” s, 50°02’45” w, and 849 m a.s.l. the climate of the region is cf b according to the köppen classification system (kottek et. al., 2006) with mild summers. the average temperature of the hottest month is below 22°c. the winters are cold, and there is adequate rainfall throughout the year. the soil at the experimental site was a rhodic kandiudox (united states department of agriculture, 2010). a soil analysis performed in august, 2016 showed the following values: 470 g kg-1 of clay, water ph 5.2, 13.5 mg dm-3 of p, 232 mg dm-3 of k, 42 g kg-1 of organic matter, 6.1 cmolc dm-3 of ca, 2.6 cmolc dm-3 of mg, and 0.1 cmolc dm-3 of al. the experimental area was in rotation with soybean (glycine max l.) during the summer with the presence of black oat (avena strigosa schreb) preceding maize during the winter. a randomized block design was used with treatments arranged in split plots. two plant densities were tested in the main plots (7 and 9 plants m-2), and five row space distances in the split plots (0.4 m, 0.6 m, 0.8 m, 1.0 m and tr). the distance between the rows inside each tr was 0.18 m and the distance between pairs of tr was 0.6 m. the split plots had five replicates and consisted of four rows, with a length of 7 m. all data were collected from the second and third row, excluding 0.5 m at the end of each row. the experimental area was fertilized with a mixture of nitrogen, phosphorus and potassium on the day of sowing, based on the results of soil analysis and in accordance with the sociedade brasileira de ciência do solo comissão de química e fertilidade do solo (2004) recommendations to achieve a grain yield of 18,000 kg ha-1. the sources used to supply n, p, and k were urea (45% n), triple superphosphate (46% p2o5), and potassium chloride (60% k2o), respectively. the rates applied at sowing were equivalent to 30 kg ha-1 n, 295 kg ha-1 p2o5, and 170 kg ha-1 k2o. fertilizers were distributed on the soil surface close to the plant rows. nitrogen was side-dressed at a rate of 250 kg ha-1, and split into three different applications, when the crop was at the v4, v8 and v12 growth stages, according to the scale proposed by ritchie et al. (1993). the experiment was hand-sown in a no-tillage system over a dead coverage of black oat on october 20, 2016 and october 21, 2017. the single-cross hybrid p30r50yh was used in both growing seasons. this is a very productive early hybrid recommended for the highlands of southern brazil. three seeds per hill were used. the distance between neighboring hills per line varied according to the plant density and row spacing. strings previously marked with the proper distance between hills were used to assure the right seed distribution on each treatment. according to richie 344 agron. colomb. 38(3) 2020 et al. (1993), the experiment was thinned when plants were at the v2 stage to adjust plant density to the desired value. seeds were treated with thiamethoxam (140 g) + fipronil (12 g) and f ludioxonil (25 g) + metalaxyl (10 g) per 100 kg of seeds to prevent damages caused by insects and diseases during the crop emergence and early growth stages. weeds were controlled with two herbicide applications. the first, immediately after sowing and prior to plant emergence, with a combination of atrazine (1,250 g ha-1) and metolachlor (1,250 g ha-1). the second, after corn emergence when the plants were at v4, with tembotrione (100 g ha-1). two applications of the fungicides azoxystrobin (60 g ha-1) + cyproconazole, (25 g ha-1) were performed when maize was at v10 and v18 growth stages to prevent leaf diseases. soil moisture was monitored with tensiometers. the experiment was irrigated when soil water tension was below ‐0.4 mpa, to maintain soil moisture close to field capacity. in the first growing season, pluvial precipitation during the crop cycle was 680 mm, and three irrigations were applied. in the second growing season, total rainfall reached 710 mm and the experiment was irrigated twice. nearly 30 mm of water was provided by a sprinkler system at each irrigation. five plants were tagged on each split plot when the crop reached the r1 growth stage (silking), according to ritchie et al. (1993). these plants were used to determine the nitrogen content of the index leaf (leaf attached to the stem node of the ear), according to procedures described by vargas et al. (2012). the same five plants were used to estimate leaf area (la) and leaf area index (lai) at the growth stages of r1 (silking) and 30 d after silking, when kernels were at r3 (milk stage). both measurements followed the procedures used by leolato et al. (2017). la was estimated measuring the length (l) and largest width (w) of each photosynthetic active leaf (leaf with >50% green area). leaf area per plant was calculated adding all the leaf measures and using the following equation: la = l × w × 0.75 (1) where 0.75 is a correction coefficient used because leaves do not have a rectangular area. lai was determined dividing the leaf area per plant by the soil area occupied by each plant, according to the combination of plant density and row spacing. the number of ears per plant was counted at harvest. the experiment was manually harvested on 04/20/2017 and 04/20/2018, when all leaves were senescent and kernel moisture ranged from 18% to 22%. the ears were shelled, and their grains were oven-dried using a drying oven with circulation/air exchange (ma035/1152, marconi, piracicaba, sp, brazil) at 65ºc until the ears were at a constant weight. the number of kernels per ear, 1,000 grain weight and grain yield ha-1 were calculated and expressed at 13% grain moisture. the data were statistically analyzed by analysis of variance using the sas statistical software (sas, 2016). the f test was performed in two ways: individually per growing season and collectively with data from both years. when f values for the main effects and interactions were significant at the 5% significance level (p<0.05), the means were compared by the tukey’s test (p<0.05). results and discussion significant statistical differences (p<0.05) were observed between the two growing seasons for the number of kernels per area, number of grains per ear, weight of 1,000 grains, and grain yield ha-1. data from these variables are presented separately for each experimental year. the data related to other variables are described collectively, considering the means of both growing seasons. the nitrogen content of the index leaf ranged from 3.46% to 4.22%, depending on the plant arrangement (tab. 1). the mean value for this variable in the experiment was 3.93%. the nitrogen content of the index leaf was affected by the plant density but not by row distance. the density of 7 plants m-2 showed a higher nitrogen percentage at the index leaf than the density of 9 plants m-2. the lower n values observed at the higher density indicate that the competition for nitrogen was more intense in the crowded stand of maize. the same behavior was reported by fontoura and bayer (2009), who suggested an increase of 10 kg ha-1 in the nitrogen rate for each 5,000 plants added to plant populations above 65,000 plants ha-1. plants with adequate nitrogen supply will show a leaf nitrogen content ranging from 3.7% to 4.2% during maize f lowering (cantarella & marcelino, 2008). therefore, the results of the experiment show that the amount of nitrogen available in the soil was sufficient to fulfill the needs of the maize regardless of the plant arrangement. 345sangoi, schmitt, cardoso martins jr., kuneski and coelho: narrow and twin-row plantings do not increase maize yield leaf area index at silking and 30 d after silking and the senescent leaf area at maize f lowering were significantly affected by plant density but not by row distance (tab. 2). all row distances showed higher values at 9 plants m-2 than at 7 plants m-2. in all treatments, lai values measured at silking and 30 d after (kernels at milk stage) were greater than 5.0, considered by andrade et al. (2002) and robles et al. (2012) as the critical lai required for the crop to intercept 95% of the incident solar radiation. the high lai values, associated with the low senescent leaf area at f lowering (less than 600 cm2) indicate that maize plants had a favorable photosynthetic surface area for reaching high grain yield in the experiment. even the plant arrangement that combined high plant density (9 plants m-2) and wide row space (1.0 m) did not speed up leaf senescence. the capacity to keep leaves photosynthetically active for a longer time during grain filling is an important feature in modern maize hybrids. it allows them a superior adaptation to environments with high intraspecific competition (hammer et al., 2009; sangoi et al., 2013). the average grain yields were 15,440 and 16,570 kg ha-1 for the growing seasons of 2016-2017 and 2017-2018, respectively. during the first year grain yield ranged from 14,610 to 16,440 kg ha-1, showing an amplitude of 1,830 kg ha-1 among the different plant arrangements (tab. 3). in the second year, grain yield varied from 15,650 to 17,570 kg ha-1, having a range of 1,920 kg ha-1 among the different arrangements (tab. 4). at both growing seasons, the best treatment (twin rows with a plant density of 9 plants m-2) showed a 12% yield increase when compared to the worst table 1. nitrogen content of the index leaf of maize plants at silking in five row spaces and two plant densities. mean values of two growing seasons (2016/2017 and 2017/2018). plant density (plants m-2) row distance (m) mean0.4 0.6 0.8 1.0 tr ---------index leaf nitrogen content (%) ------7 3.74 4.14 4.20 4.22 3.96 4.05 a 9 3.80 3.46 3.99 3.98 3.84 3.81 b mean 3.77 a 3.80 a 4.10 a 4.10 a 3.90 a 3.93 means in the column followed by different uppercase letters are significantly different, and means in the row followed by the same letters are not significantly different according to the tukey test (p<0.05). the distance between rows inside each twin row (tr) was 0.18 m and the distance between pairs of tr was 0.6 m. coefficient of variance = 7.63% and 3.21% for plant density (main plot) and row space (split plot), respectively. table 2. leaf area index (lai) at silking, lai 30 days after silking and senescent leaf area at silking of maize plants at five row distances and two plant densities. mean values of two growing seasons (2016/17 and 2017/18). plant density (plants m-2) row distance (m) mean 0.4 0.6 0.8 1.0 tr ------lai at silking -----7 6.6 6.2 6.0 6.1 6.7 6.3 b 9 7.5 7.4 7.4 7.0 7.7 7.4 a mean 7.0 a 6.8 a 6.7 a 6.6 a 7.2 a 6.8 ---lai 30 days after silking ---7 6.4 6.0 5.8 5.9 6.4 6.1 b 9 7.1 7.1 7.0 6.5 7.3 7.0 a mean 6.7 a 6.6 a 6.4 a 6.2 a 6.9 a 6.5 --senescent leaf area at silking (cm2 per plant) --7 265 261 283 336 310 291 b 9 426 321 367 590 485 438 a mean 346 a 291 a 325 a 463 a 397 a 364 means in the column followed by different uppercase letters are significantly different, and means in the row followed by the same uppercase letters are not significantly different according to the tukey test (p<0.05). the distance between rows inside each twin row (tr) was 0.18 m and the distance between pairs of tr was 0.6 m. coefficient of variance = 8.23%, 9.01% and 6.20% for plant densities (main plot) and 5.34%, 5.89% and 4.80% for row spaces (split plots) of the variables lai at silking, lai 30 days after silking, and senescent leaf area at silking, respectively. 346 agron. colomb. 38(3) 2020 management practices used during the crop growth and the high yield potential of hybrid p30r50yh also favored the response to crowding. whenever the environmental conditions are suitable to high kernel yield, maize requires more plants per area to maximize grain yield (jeschke, 2014; sangoi et al., 2019). row distance did not affect maize grain yield at both growing seasons, regardless of the plant density. this result shows that the reduction of row distance from 1.0 m to 0.4 m or the use of twin rows did not enhance maize yield. therefore, the more even plant distribution promoted by narrow rows and tr was not an effective management strategy to increase kernel yield. serpa et al. (2008), novacek et al. (2013) and robles et al. (2012) reported similar results in experiments carried out in brazil and the united states of america, respectively. the number of grains produced per area increased when plant density was raised from 7 to 9 plants m-2, at both growing seasons (tabs. 5-6). this yield component was not affected by row distance. on the other hand, the increase of plant density reduced the number of kernels per ear and the 1,000 grain weight, on the average of five row spaces. the number of ears per plant was close to 1 and did not change significantly with plant density and row distance. the yield component behavior proved the observations of sangoi and silva (2016) and boiago et al. (2017), showing that the number of kernels per ear is the variable that has the largest impact on maize yield. this study was carried out based on the hypothesis that the reduction of row distance and the use of twin rows are effective strategies to manipulate plant arrangement to enhance maize yield. this hypothesis is based on the premise that both management practices increase the distance between neighboring plants within the sowing row. the improvement in plant distribution may provide a better use of water, solar radiation, and nutrients (boiago et al., 2017). the variables measured in the experiment did not confirm the theoretical expectation. the shrinkage of row distances from 1.0 m to 0.4 m or the row arrangement in tr did not significantly change the nitrogen content of the index leaf (tab. 1) nor the crop lai at silking and kernel at milk stage (tab. 2). the absence of significant effects of a more even plant distribution derived from narrow and twin rows on these two physiological parameters was confirmed by the behavior of maize yield that was not affected by the five row distances tested in the trial (tabs. 3-4). table 3. grain yield (kg ha-1) of maize plants at five row distances and two plant densities. 2016-2017. row distance (m) plant density (plants m-2) mean 7 9 0.4 14,610 15,630 15,120 a 0.6 15,620 15,780 15,700 a 0.8 15,050 15,400 15,220 a 1.0 14,810 15,730 15,270 a tr 15,340 16,440 15,890 a mean 15,090 a 15,800 b 15,440 means in the row followed by different uppercase letters are significantly different, and means in the column followed by the same uppercase letters are not significantly different according to the tukey test (p<0.05). the distance between rows inside each twin row (tr) was 0.18 m, and the distance between pairs of tr was 0.6 m. coefficient of variance = 6.40% and 4.86% for plant density (main plot) and row space (split plot), respectively. table 4. grain yield (kg ha-1) of maize plants at five row distances and two plant densities. 2017-2018. row distance (m) plant density (plants m-2) mean 7 9 0.4 16,130 17,570 16,850 a 0.6 16,000 17,400 16,700 a 0.8 15,820 16,640 16,230 a 1.0 15,650 16,410 16,030 a tr 16,730 17,330 17,030 a mean 16,060 a 17,070 b 16,570 means in the row followed by different uppercase letters are significantly different, and means in the column followed by the same uppercase letters are not significantly different according to the tukey test (p<0.05). the distance between rows inside each twin row (tr) was 0.18 m and the distance between pairs of tr was 0.6 m. coefficient of variance = 5.90% and 5.12% for plant density (main plot) and row space (split plot), respectively. treatment (row distance 0.4 m with a plant density of 7 plants m-2). this low percentage difference indicates that there was a small effect of plant arrangement on maize yield. the environment interferes with the grain yield response of maize on the variations of plant density and row space. they can be pronounced according to the soil fertility, climate conditions, and management practices used during the crop growth and development (schmitt, 2014). at both growing seasons, grain yield was affected by the main effect of plant density. the increase of plant population from 7 to 9 plants m-2 produced a yield increment of 4.7% and 6.3% in 2016-2017 and 2017-2018, respectively, on the mean of five row distances (tabs. 3-4). the greater yield observed at the higher density was probably due to the favorable soil and climate conditions. the experiment was irrigated whenever necessary to keep soil moisture close to field capacity, and the soil fertility was high. the good 347sangoi, schmitt, cardoso martins jr., kuneski and coelho: narrow and twin-row plantings do not increase maize yield table 5. yield components of maize plants at five row distances and two plant densities in 2016-17. plant density (plants m-2) row distance (m) mean 0.4 0.6 0.8 1.0 tr --------------------number of grains m-2 --------------7 3946 (ns) 4002 3947 3869 3932 3940 b 9 4398 4359 4173 4356 4416 4341 a mean 4172 a 4181 a 4060 a 4113 a 4175 a 4140 -----------weight of 1,000 grains (g) -----------7 370 390 381 383 390 383 a 9 356 362 369 361 373 364 b mean 363 a 376 a 375 a 372 a 382 a 374 ----------number of grains per ear ---------7 574 566 581 544 549 563 a 9 488 515 488 516 492 500 b mean 531 a 541 a 535 a 531 a 521 a 532 ---------number of ears per plant ---------7 0.96 1.01 0.99 1.01 0.96 0.99 a 9 0.99 0.98 0.99 0.96 0.96 0.98 a mean 0.98 a 0.99 a 0.99 a 0.99 a 0.96 a 0.98 means in the column followed by different uppercase letters are significantly different, and means in the row followed by the same uppercase letters are not significantly different according to the tukey test (p<0.05). the distance between rows inside each twin row (tr) was 0.18 m and the distance between pairs of tr was 0.6 m. coefficient of variance = 9.85%, 3.01%, 8.20% and 6.78 for plant density (main plot) and 8.34%, 2.89%, 7.87% and 5.85% for row space (split plot), for the variables number of grains m-2, weight of 1,000 grains, number of grains per ear, and number of ears per plant, respectively. table 6. yield components of maize plants at five row distances and two plant densities; lages, sc, brazil, 2017-2018. plant density (plants m-2) row distance (m) mean 0.4 0.6 0.8 1.0 tr ---------------------number of grains m-2 -----------7 3734 3803 3734 3716 4090 3815 b 9 4414 4241 4153 4145 4405 4272 a mean 4074 a 4022 a 3943 a 3931 a 4248 a 4043 ------------weight of 1,000 grains (g) ------------7 432 421 424 422 410 422 a 9 398 411 401 396 394 400 b mean 415 a 416 a 412 a 409 a 402 a 411 ------------number of grains per ear ------------7 517 524 532 514 507 519 (a) 9 482 477 472 469 464 473 (b) mean 500 a 500 a 502 a 491 a 485 a 496 ----------number of ears per plant -----------7 0.98 0.99 1.03 1.03 1.05 1.02 (ns) 9 0.99 1.00 0.99 1.00 0.98 0.99 mean 0.99 1.00 a 1.01 a 1.01 a 1.02 a 1.00 means in the column followed by different uppercase letters are significantly different, and means in the row followed by the same uppercase letters are not significantly different according to the tukey test (p<0.05). the distance between rows inside each twin row (tr) was 0.18 m and the distance between pairs of tr was 0.6 m. coefficient of variance = 10.05%, 4.11%, 9.45% and 7.05% for plant density (main plot) and 8.85%, 3.49%, 8.05% and 6.15% for the number of grains m-2, weight of 1,000 grains, number of grains per ear, and number of ears per plant, respectively. 348 agron. colomb. 38(3) 2020 according to strieder et al. (2008) and sangoi et al. (2010), the superior plant distribution derived from using narrow or twin rows has a higher probability of improving the maize grain yield when the crop is grown under conditions that favor high yields. for this reason, the experiments were conducted without water and nutrient restriction. the irrigation and the high soil fertility level provided conditions to attain grain productivity values that were nearly three times greater than the average brazilian grain yield, which was 5,300 kg ha-1 at the growing season of 2019-2020 (conab, n.d.). however, even with yield ceilings above 15,000 kg ha-1, no significant yield advantage of sowing in narrow or twin rows was found, regardless of the plant density (tabs. 3-4). the results shown in this research confirmed the observations by andrade et al. (2002), lee and tollenaar (2007), and jeschke (2014). these authors emphasized that narrow and twin rows have a greater potential for increasing maize grain yield under soil and climatic conditions that prevent the crop from reaching its critical lai at f lowering than when wide row distances are used. under the environmental conditions of this experiment, the lai at silking and 30 d after silking was closed to 6.0, even in the wider row spaces of 0.8 and 1.0 m. this shows that solar radiation interception was not compromised, because maize critical lai ranges from 4.0 to 5.0, according to andrade et al. (2002) and robles et al. (2012). two other factors that probably contributed to the lack of response to the reduction of row distance were the soil fertility level and the leaf architecture of hybrid p30r50yh. narrow rows can enhance nitrogen use efficiency (nue) and increase maize capacity to uptake n from the soil (barbieri et al., 2008). the higher nue may increase maize yield in nitrogen deficient environments (barbieri et al., 2000). the index leaf nitrogen content at silking measured in the trial (tab. 1) was above the value considered adequate to meet maize requirements by cantarella and marcelino (2008). this indicates that there was no restriction in the nitrogen supply for the crop growth and development. the high n rates used in the trial, split over three top-dress fertilizations, contributed to assure an adequate nitrogen supply for the crop during its growth cycle. the reduction of row distance and the sowing with twin rows have a superior possibility of improving maize yield when hyper-early hybrids, with erect leaves and short plants are grown. this kind of plant architecture allows a greater amount of solar radiation to reach different layers of the canopy. furthermore, it also prevents the crop from achieving the critical lai when low plant densities and wide row distances are used (lauer et al., 2012; sangoi & silva, 2016). the hybrid used in the experiment has an early cycle, produces tall plants (plant height ranging from 2.5 to 3.0 m), and has decumbent leaves. these traits allowed p30r50yh to reach the required leaf area index to intercept 95% of the incident solar radiation at all the plant arrangements evaluated in the trial. conclusions the reduction of row distances or the use of twin rows do not change the nitrogen content of the index leaf, the crop leaf area index at silking, and the grain yield of maize hybrid p30r50yh, regardless of the plant density. the increment of plant density from 7 to 9 plants m-2 is more efficient than the reduction of row distances or the sowing with twin rows to enhance grain yield of maize hybrid p30r50yh. acknowledgments the authors would like to thank the brazilian national research council (cnpq) for the scholarship granted to the first author. they would also thank fapesc/pap/udesc for the financial support to carry out the experiment. author’s contributions ls and as developed the methodology and designed the experiments, as, mcmjr, hfk and aec conducted the research and carried out the field and laboratory experiments, as, mcmjr, hfk, ls and aec applied the statistical techniques to analyze data, and ls, as, mcmjr, hfk and aec prepared the initial draft. all authors reviewed and edited the manuscript. literature cited andrade, f. h., calviño, p., cirilo, a., & barbieri, p. (2002). yield responses to narrow rows depend on increased radiation interception. agronomy journal, 94(5), 975–980. https://doi. org/10.2134/agronj2002.9750 argenta, g., silva, p. r. f., & sangoi, l. (2001). arranjo de plantas em milho: análise do estado-da-arte. ciência rural, 31(6), 1075–1084. https://doi.org/10.1590/s0103-84782001000600027 balbinot jr., a. a., trezzi, m. m., & vogt, g. a. (2011). integration of practice for the weed management in corn. scientia agraria, 12(2), 81–87. https://doi.org/10.5380/rsa.v12i2.33724 balem, z. (2013). avaliação de espaçamento convencional e linhas gêmeas sob densidade populacional para cultura do milho. [master’s thesis, universidade tecnológica federal do paraná]. utfpr repository. https://repositorio.utfpr.edu.br/ http://lattes.cnpq.br/4470479120061971 http://lattes.cnpq.br/0941443578569780 349sangoi, schmitt, cardoso martins jr., kuneski and coelho: narrow and twin-row plantings do not increase maize yield jspui/ bitst rea m/1/528/1/pb _ ppgag _ m _ ba lem%2c%20 zenilson_2013.pdf barbieri, p. a., saizs rozas, h. r., andrade, f. h., & echeverría, h. e. (2000). row spacing effects at different levels of nitrogen availability in maize. agronomy journal, 92, 283–288. barbieri, p. a., echeverría, h., saizs rozas, h., & andrade, f. h. (2008). nitrogen use efficiency in maize as affected by nitrogen availability and row spacing. agronomy journal, 100(4), 1094–1100. https://doi.org/10.2134/agronj2006.0057 boiago, r. g. f. s., mateus, r. p. g., schuelter, a. r., barreto, r. r., silva, g. j., & schuster, i. (2017). combinação de espaçamento entrelinhas e densidade populacional no aumento da produtividade em milho. revista brasileira de milho e sorgo, 16(3), 440–448. https://doi.org/10.18512/1980-6477/rbms. v16n3p440-448 cantarella, h., & marcelino, r. (2008). fontes alternativas de nitrogênio para a cultura do milho. informações agronômicas, (122), 12–14. conab. (n.d.). serie histórica das safras: milho total (1a, 2a e 3a safra). retrieved september 18, 2020, from https://www.conab. gov.br/info-agro/safras/serie-historica-das-safras?start=20 fontoura, s. m. v., & bayer, c. (2009). adubação nitrogenada para alto rendimento de milho em plantio direto na região centro-sul do paraná. revista brasileira de ciência do solo, 33, 1721–1732. https://doi.org/10.1590/s0100-06832009000600021 hammer, g. l., dong, z., mclean, g., doherty, a., messina, c., schussler, j., zinselmeier, c., paszkiewicz, s., & cooper, m. (2009). can changes in canopy and/or root system architecture explain historical maize yield trends in the u.s. corn belt? crop science, 49(1), 299–312. https://doi.org/10.2135/ cropsci2008.03.0152 jeschke, m. r. (2014). is the future of corn production in narrow rows? pioneer. https://www.pioneer.com/us/agronomy/corn_production_narrow_rows.html kottek, m., grieser, j., beck, c., rudolf, b., & rubel, f. (2006). world map of the köppen-geiger climate classification updated. meteorologische zeitschrif, 15(3), 259-263. https://doi. org/10.1127/0941-2948/2006/0130 lauer, s., hall, b. d., mulaosmanovic, e., anderson, s. r., nelson, b., & smith, s. (2012). morphological changes in parental lines of pioneer brand maize hybrids in the u.s. central corn belt. crop science, 52(3), 1033–1043. lee, e. a., & tollenaar, m. (2007). physiological basis of successful breeding strategies for maize grain yield. crop science, 47(s3), 202–215. https://doi.org/10.2135/cropsci2007.04.0010ipbs leolato, l. s., sangoi, l., durli, m. m., panison, f., & voss, r. (2017). growth regulator and maize response to the increase in plant density. pesquisa agropecuária brasileira, 52(11), 997–1015. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2017001100005 novacek, m. j., mason, s. c., galuscha, t. d., & yaseen, m. (2013). twin rows minimally impact irrigated maize yield, morphology and lodging. agronomy journal, 105(1), 268–276. https:// doi.org/10.2134/agronj2012.0301 penariol, f. g., filho, d. f., coicev, l., bordin, l., & farinelli, r. (2003). comportamento de cultivares de milho semeadas em diferentes espaçamentos entre linhas e densidades populacionais, na safrinha. revista brasileira de milho e sorgo, 2(2), 52–60. ritchie, s. w., hanway, j. j., & benson, g. o. (1993). how a corn plant develops. iowa state university of science and technology. robles, m., ciampiatti, i. a., & vyn, t. j. (2012). response of maize hybrids to twin-row spatial arrangement at multiple plant densities. agronomy journal, 104(6), 1747–1756. https://doi. org/10.2134/agronj2012.0231 sangoi, l., silva, p. r. f., & argenta, g. (2010). estratégias de manejo do arranjo de plantas para aumentar o rendimento de grãos de milho. udesc. sangoi, l., zanin, c. g., schmitt, a., & vieira, j. (2013). leaf senescence and response of maize hybrids commercially released in different times to crowding. revista brasileira de milho e sorgo, 12(1), 21–32. sangoi, l., & silva, p. r. f. (2016). estratégias de manipulação do arranjo de plantas e desempenho agronômico do milho. in j. a. wordell filho, & l. a. chiaradia (eds.), a cultura do milho em santa catarina (pp. 85–121). epagri. sangoi, l., schmitt, a., durli, m. m., leolato, l. s., coelho, a. e., kuneski, h. f., & oliveira, v. l. (2019). management of plant arrangement to optimize grain productivty in maize. revista brasileira de milho e sorgo, 18(1), 14–29. https://doi. org/10.18512/1980-6477/rbms.v18n1p47-60 sas. (2016). statistical analysis system. sas/insight user’s guide. sas institute inc. schmitt, a. (2014). arranjo de plantas para maximizar o desempenho agronômico do milho em ambientes de alto manejo. [doctoral dissertation, universidade do estado de santa catarina]. udesc repository. https://www.udesc.br/arquivos/ cav/id_cpmenu/1370/tese_amauri_15706374988225_1370.pdf serpa, m. s., jandrey, d., & silva, p. r. f. (2008, july 15–17). redução do espaçamento entre-linhas no milho na época de semeadura do cedo da depressão central do rio grande do sul, brazil. [conference presentation abstract]. 53ª reunião técnica anual de milho. pelotas, brazil. cd-rom. sociedade brasileira de ciência do solo comissão de química e fertilidade do solo (2004). milho. in manual de adubação e de calagem para os estados do rio grande do sul e de santa catarina, (10), 140-143. strieder, m. l., silva, p. r. f., rambo, l., sangoi, l., silva, a. a., endrigo, p. c., & jandrey, d. b. (2008). crop management systems and maize grain yield under narrow row spacing. scientia agricola, 65(4), 346-353. united states department of agriculture (2010). keys to soil taxonomy (11th ed). united states department of agriculture, natural resources conservation service. vargas, v. p., sangoi, l., ernani, p. r., siega, e., carniel, g., & ferreira, m. a. (2012). leaf attributes are more efficient than soil mineral n to evaluate the availability of this nutrient to maize. bragantia, 71(2), 245–255. https://doi.org/10.1590/ s0006-87052012000200014 http://lattes.cnpq.br/9651282560443317 http://lattes.cnpq.br/9892997478840725 http://lattes.cnpq.br/0874850597452037 http://lattes.cnpq.br/1227926805192257 soybean yield components at different densities and planting seasons in paraguay received for publication: 8 july, 2020. accepted for publication: 2 april, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.88979 1 centro de desarrollo e innovación tecnológica, hohenau (cedit), itapua (paraguay). 2 centro tecnológico agropecuario del paraguay (cetapar), yguazu, alto parana (paraguay). 3 colegio superior agropecuario del estado de guerrero (csaegro), iguala, guerrero (mexico). 4 genética vegetal del paraguay s. a. (genepar), hernandarias, alto parana (paraguay). 5 universidad nacional de concepción (unc), concepcion (paraguay). * corresponding author: guillermo.enciso@cedit.org.py agronomía colombiana 39(1), 12-21, 2021 abstract resumen the aim of this research was to evaluate the performance of soybean cultivars using different population densities and planting seasons. the experiments were established using a completely randomized block design with a 14×3×2 factorial arrangement, where factor a consisted of 14 soybean cultivars, factor b were low (177,700 plants ha-1), medium (266,600 plants ha-1), and high (355,500 plants ha-1) population densities, and factor c consisted of early and late planting seasons. we evaluated the number of pods per plant (npp), number of grains m-2 (ng), 1000-grain weight (tgw), and yield (kg ha-1). the interaction between cultivar and planting season affected the ng, tgw, and yield. cultivars dm-6563-ipro, tmg-7062ipro, 6505-b, na-5909-rg, m-6410-ipro, dm-6262-ipro, sojapar-r19, 6806-ipro, 6205-b, m-5947-ipro and syn1163-rr showed higher yields in the early planting season and cultivar ns-5959-ipro in the late planting season. cultivars 5907-ipro and dm-5958 showed similar yields for the two planting seasons evaluated. the highest yields were obtained from a density of 266,600 plants ha-1. the cultivar×planting season interaction affected the tgw, with the early planting season showing a greater tgw for most of the cultivars evaluated. the npp depended on the interaction between cultivar, density, and planting season. the combination of the ng and the tgw showed a more significant influence on the generation of yield in the cultivars. this study highlights the importance of selecting genotypes according to their response to variations in planting date and plant density. this information could help paraguayan farmers to maximize production in the same area, optimizing the available resources. el objetivo de esta investigación fue evaluar el desempeño de cultivares de soya usando distintas densidades y épocas de siembra. los experimentos se establecieron usando un diseño experimental en bloques completamente al azar con arreglo factorial 14×3×2, donde el factor a consistió en 14 cultivares de soya, el factor b fueron las densidades poblacionales baja (177,700 plantas ha-1), media (266,600 plantas ha-1) y alta (355,500 plantas ha-1), y el factor c consistió en las siembras realizadas en forma temprana y tardía. se evaluó el número de vainas por planta (nvp), el número de granos por m2 (ng), el peso de mil granos (pmg), y rendimiento (kg ha-1). la interacción entre el cultivar de soya y la época de siembra afectó el ng, pmg y el rendimiento. los cultivares dm-6563-ipro, tmg-7062-ipro, 6505-b, na-5909-rg, m-6410-ipro, dm6262-ipro, sojapar-r19, 6806-ipro, 6205-b, m-5947-ipro y syn-1163-rr mostraron rendimientos más altos en las siembras tempranas y el cultivar ns-5959-ipro en la siembra tardía. los cultivares 5907-ipro y dm-5958 mostraron rendimientos similares para las dos temporadas de siembra evaluadas. los mayores rendimientos se obtuvieron a partir de una densidad de 266,600 plantas ha-1. la interacción cultivar×temporada de siembra afectó el pmg siendo mayor en la siembra temprana que en la siembra tardía para la mayoría de los cultivares evaluados. el nvp fue afectado por la interacción cultivar, densidad y temporada de siembra. la combinación del ng y el pmg inf luyó significativamente en la generación de rendimiento en los cultivares de soya. este estudio resalta la importancia de seleccionar genotipos teniendo en cuenta variaciones en la fecha de siembra y en la densidad de plantas. esta información permitiría a agricultores paraguayos maximizar la producción en la misma área de cultivo optimizando los recursos disponibles. key words: glycine max, genotype-environment interaction, pla nt densit y, pla nt i ng d ate , s oy be a n c u lt iv a rs , y ield improvement. palabras clave: glycine max, interacción genotipo-ambiente, densidad de plantas, fecha de siembra, cultivares de soya, aumento del rendimiento. soybean yield components at different densities and planting seasons in paraguay componentes del rendimiento de la soya en diferentes densidades y fechas de siembra en paraguay guillermo enciso-maldonado1*, andrés sanabria-velázquez1, francisco fernández-riquelme2, josé díaz-nájera3, paulino fernández-salinas4, and wilfrido lugo-pereira5 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.88979 13enciso-maldonado, sanabria-velázquez, fernández-riquelme, díaz-nájera, fernández-salinas, and lugo-pereira: soybean yield components at different densities and planting seasons in paraguay introduction soybean [glycine max (l.) merr.] is one of the most important crops globally due to its high-value grains used as a source of protein and oil for both animal and human consumption (pagano & miransari, 2016). due to the increasing demand for this crop worldwide, the planting area needed is continuously expanding, and alternatives to improve productivity are very active research areas (masuda & goldsmith, 2009). according to the paraguayan chamber of cereal and oilseed exporters (cámara paraguaya de exportadores y comercializadores de cereales y oleaginosas, 2020), paraguay is the fifth-largest producer and fourth-largest soybean exporter in the world with a production of 10,000,000 t of grains in 3,500,000 ha with a yield of 2,857 kg ha-1. alto parana, canindeyu, itapua, caaguazu, and san pedro are the most productive soybean areas in the country (cohener & aguayo, 2009). the profitability of soybean allows many farmers to invest in improving their production either by increasing the growing area, improving land productivity, or investing in a second planting season (teixeira et al., 2016). however, the increment of the production area is currently limited due to environmental protection laws restricting the expansion of the crop into new regions (palau et al., 2012). therefore, increasing land productivity is a more practical alternative. this increase in productivity can be achieved with practices that preserve the soil’s physical and chemical conditions and allow better pest, weed, and disease control (gudelj et al., 2018). one of these practices is the use of improved and environmentally specific cultivars (peluzio et al., 2005; pires et al., 2005). additionally, the use of specific cultivars and the adjustment of planting dates and densities can also improve the yield in small areas (vega & andrade, 2000). alternative planting seasons or a second planting performed in the middle of the summer (also known as “zafrina”) allow farmers to obtain higher income. the downside of this practice is that under these conditions, the photoperiod is lower and, consequently, yields are inferior because days start getting shorter as they approach autumn. some cultivars may not perform well during the early planting season because average temperatures are lower as this planting coincides with the beginning of spring. the harvest results are conditioned by these phenomena that translate into inferior yields, reduced plant height, lower number of pods, and lower number of grains per plant (marchiori et al., 1999; teixeira et al., 2016). thanks to the success of soybean breeding programs, a high number of cultivars on the market are highly productive, resistant to pests and diseases, and adapted to various edaphoclimatic conditions (sediyama, 2009). the growth of these cultivars is inf luenced by environmental factors like temperature, rain, relative humidity, soil humidity, and photoperiod. consequently, the planting season has a decisive inf luence on the production’s quantity and quality (motta et al., 2000). therefore, evaluating new cultivars must be a constant practice to provide valuable information for extension agents, consultants, and farmers (vernetti & vernetti júnior, 2009). plant density is another factor that can be modified to obtain higher land productivity. optimal plant density is defined as the minimum number of plants that allow the cultivar to achieve its maximum yield (vega & andrade, 2000). one of the main concerns among farmers is reducing the amount of seed used per ha to lower the cost of inputs. thus, understanding the development of different soybean cultivars planted at different planting densities is fundamental for recommendations for the most appropriate guidelines to maximize yields. research on adapted cultivars is of fundamental importance to optimize soybean production. in paraguay, few published works report adapted cultivars that allow optimizing land productivity. so, there is a need for updated information about the eco-physiological behavior and yield of the new varieties offered on the market. besides, private companies own the existing data, and it is not publicly available. therefore, the present study aims to establish a benchmark for an appropriate choice of soybean cultivars in paraguay, evaluating the productive performance of 14 commercial cultivars planted at three plant densities and in two planting seasons in the yguazu region during 2017-2018. materials and methods trials were conducted in the experimental field of the centro tecnológico agropecuario del paraguay (cetapar), located in yguazu, alto parana, paraguay (25º27’41.97’’ s, 55º02’26.66’’ w, and 258 m a.s.l.). we obtained data on rainfall and maximum, minimum, and mean daily temperatures during soybean cultivation from september 2017 to april 2018 from the meteorological station of cetapar. the water balance graph was constructed using the potential evapotranspiration (etc) data of the experimental area from the mod16a2 modis/terra net evapotranspiration database with a spatial resolution of 500 m (fig. 1) (running 14 agron. colomb. 39(1) 2021 et al., 2017). mean temperatures of 24.9°c and total precipitation of 1,925 mm were recorded. the experimental area’s soil was characterized as 69.0% clay, 2.2% organic matter, a ph of 5.9, and a base saturation of 70.3%. the experiment was arranged using a completely randomized block design with a 14×3×2 factorial arrangement and three replicates. factor a consisted of 14 soybean cultivars (tab. 1); factor b consisted of three planting densities (177,700, 266,600 and 355,500 plants ha-1), and factor c consisted of early (september 20, 2017) and late (november 20, 2017) planting seasons. date selection follows soybean planting practices in paraguay, which generally begin in september. however, when the weather is not appropriate (excessive rains or lack of rain), producers start sowing in mid-october and, exceptionally, in november. in paraguay, it is common to carry out a second planting no later than february. our experimental unit consisted of five rows 5 m long and a space between the rows of 0.45 m (a total of 2.25 m wide). the distance between experimental units within each block was 1 m and between blocks was 3 m. in each experimental unit, the useful plot was delimited at 4.05 m2. to delineate the plots, 1 m was removed from the ends of each experimental plot, and a row from each edge was discarded. sowing was carried out with a tractor/planter set (model shp 249, semeato plantio direto, passo fundo, rs, brazil), using a zero-tillage system with a 0.45 cm space between the rows. other cultural management and treatments followed standard agronomic recommendations for soybean cultivation (díaz-zorita & duarte, 2004). base fertilization dosage was 150 kg ha-1 of a n-p-k fertilizer (04-30-10) at the time of planting on both planting dates (early and late planting), in order to meet the nutritional needs of the crop. date et c (m m ) 0 50 100 150 200 250 300 350 etc precipitation 9/ 30 /2 01 7 10 /3 0/ 20 17 11 /2 9/ 20 17 12 /2 9/ 20 17 1/ 28 /2 01 8 2/ 27 /2 01 8 3/ 29 /2 01 8 0 50 100 150 200 250 300 350 p re ci pi ta tio n (m m ) figure 1. water balance during the experimental period 2017/2018. etc potential evapotranspiration. table 1. characteristics of the soybean cultivars evaluated. cultivar maturity group (mg) precocity breeder dm-6563-ipro vi semi-early semillas don mario tmg-7062-ipro vi semi-early tropical melhoramento & genética 5907-ipro late v semi-early basf paraguaya s. a. 6505-b vi semi-early basf paraguaya s. a. ns-5959-ipro late v semi-early semillas nidera na-5909-rg late v semi-early semillas nidera m-6410-ipro vi semi-early monsanto paraguay s. a. dm-6262-ipro vi semi-early semillas don mario sojapar-r19 vi semi-early instituto paraguayo de tecnología agraria 6806-ipro vi semi-early basf paraguaya s. a. 6205-b vi semi-early basf paraguaya s. a. dm-5958 late v semi-early semillas don mario m-5947-ipro late v semi-early monsanto paraguay s. a. syn-1163-rr vi semi-early syngenta paraguay s. a. 15enciso-maldonado, sanabria-velázquez, fernández-riquelme, díaz-nájera, fernández-salinas, and lugo-pereira: soybean yield components at different densities and planting seasons in paraguay when the crop reached the phenological stage of harvest maturity (r8) (fehr et al., 1971), manual harvesting was carried out from the useful plot of each experimental unit. the number of pods per plant (npp) was quantified by taking 10 plants per experimental unit, and the average npp was calculated for each experimental unit. to obtain yield and 1000-grain weight (tgw) data, plants of the useful area were threshed. weight was determined on an electronic balance (aj150, mettler toledo, columbus, ohio, usa), and the value was divided by the harvested area and later extrapolated to kg ha-1. subsequently, the tgw was determined by quantifying four subsamples of 1000-grains for each experimental unit with a seed counter (kc-10, fujiwara®, seisakusho, japan), and the seeds were weighted with a digital precision balance (ja2003, hongzuan, shangai, china). the tgw and yield were adjusted to 13% humidity. the number of grains per m-2 (ng) was estimated from the ratio of yield to seed weight. data analysis the effect of cultivars, plant densities, planting season and their interaction on the yield, ng, tgw, and npp were studied. for statistical analysis, the sas (version 9.4) and infostat (version 2017) software were used. the variance analysis (anova) was performed following the instructions described in sas for completely randomized block designs. the tukey’s significance test with a family-wise error rate of 5% was used for the comparison of treatment means. equation 1 describes the model used: yijkl = vi + bj + dk + (vd)ik + el + (ve)il + (de)kl + (vde)ikl + εijkl (1) where yijkl corresponds to the variable response of the i-th cultivar, k-th plant density, l-th planting season in the j-th block. this is the general mean of the response variable. vi is the effect of the i-th cultivar; bj is the effect of the j-th block; dk is the effect of k-th plant density; (vd)ik is the effect of the ik-th interaction; el is the effect of the il-th planting season; (ve)il is the effect of the ill-th interaction; (de)kl is the effect of the kl-th interaction; (vde)ikl is the effect of ikl-th interaction; and εijkl is the experimental error. a principal component analysis (pca) of the agronomic variables of soybean cultivars was performed using data from the variables ng, tgw, npp and the yield. results from the pca are shown as a biplot to illustrate the correlation between the variables. results and discussion the effects of experimental factors on the response variables evaluated are summarized in table 2. the effect of the blocks was not significant for any of the response variables. there was statistical evidence of second-order interactions only for the effects of the cultivar×planting season interaction on the variables yield, ng, and tgw (p<0.0001). a significant third-order interaction was observed for npp on the effects of the cultivar×density×planting season interaction (p<0.0001). the simple result of the density was only effective for the variable yield (p = 0.0002). yield no significant interaction was observed between the effects of the factors cultivar, density, and planting season (p = 0.4286), not even when considering the interactions between density×planting season (p = 0.1645) or cultivar×density (p = 0.8937). however, the interaction between cultivar×planting season was highly significant (p<0.0001). this interaction implies that the yield of some cultivars is not affected by the planting season, while in others, the yield increases or decreases significantly depending on the planting season. a similar yield was observed during both planting seasons for cultivars 5907-ipro, na-5909-rg, and dm-5958. on the other hand, the yields of cultivars dm-6563-ipro, tmg-7062-ipro, 6505-b, table 2. summary of probability values for all fixed factors related to the agronomic variables yield, number of grains m-2 (ng), 1000-grain weight (tgw), and number of pods per plant (npp). factor yield ng tgw npp cultivar <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 density 0.0002 0.6642 0.9116 <0.0001 planting season <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 cultivar×density 0.8937 0.1078 0.4297 <0.0001 cultivar×planting season <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 density×planting season 0.1645 0.8608 0.2756 0.3274 cultivar×density×planting season 0.4286 0.3688 0.3535 <0.0001 coefficient of variation (cv) 21.92% 25.75% 8.541% 11.90% the factor cultivar consisted of 14 soybean cultivars (tab. 1), density consisted of three planting densities (177,700; 266,600, and 355,500 plants ha-1), and planting season consisted of early (september 20, 2017) and late (november 20, 2017) planting seasons. 16 agron. colomb. 39(1) 2021 na-5909, m-6410-ipro, dm-6262-ipro, sojapar-r19, 6806-ipro, 6205-b, m-5947-ipro, and syn-1163-rr were significantly higher for the early planting season compared to the late planting season (fig. 2). therefore, we can infer that water scarcity affected yields since there was a more significant water deficit in the last season than during the first (fig. 1). low yields may be the result of water stress at a critical phenological time. the adverse effects of the lack of water are particularly evident during f lowering, seed formation, and seed filling. lack of available water can reduce yield by reducing the number of pods, the number of seeds, and the mass of seeds that corresponds well with our data (desclaux et al., 2000). because the plant density factor did not interact with any other experimental factor, its simple effect on yield was analyzed (p = 0.0002). the plant density that achieved the highest yield was 266,666 plants ha-1. on the other hand, the lower seeding density produced significantly lower yields than the densities of 266,600 and 355,500 plants ha-1. however, the yield for these last two densities was not statistically different (fig. 3). similarly to the results obtained in this research, the reduction of soybean yield due to late plantings has been reported in previous studies (girón et al., 2014; martignone et al., 2016; teixeira et al., 2016). the planting delay harms yield due to the inf luence of a smaller number of daily light hours, lower precipitation, and the high temperatures to which the plants are subjected during their initial phase (martignone et al., 2016). these factors lead to a shorter duration of the vegetative stage, a lower number of nodes per plant and leaf area index, and less dry matter accumulation. also, the canopy’s delayed and inefficient closure causes a more significant loss of water by evaporation (toledo, 2019). the soybean response to plant density variations depends on the genotype, soil water conditions, and geographic location (gaso, 2018). in most soybean cultivars, the response to higher plant density is hindered due to the ability to compensate for gaps between plants, generating longer branches and reducing the energy use for grain filling (cox & cherney, 2011). however, different authors mention that soybean yields do not increase significantly when plant cultivar yi el d (k g ha -1 ) 900 2000 3100 4200 5300 6400 7500 early planting season late planting season m -6 41 0ip ro n a59 09 -r g n s59 59 -i pr o 65 05 -b 59 07 -i pr o tm g -7 06 2ip ro d m -6 56 3ip ro m -5 94 7ip ro d m -5 95 8 62 05 -b 68 06 -i pr o so ja pa rr1 9 d m -6 26 2ip ro sy n -1 16 3rr figure 2. yield (kg ha-1) for different soybean cultivars sown in two different planting seasons. each box represents the distribution (25th to the 75th percentile) of the yield (kg ha-1) for each treatment. black dashes inside the boxes represent the medians, and black dots the means. whiskers represent the maximum and minimum values. black squares outside the boxes represent extreme values deviating from the expected distribution. density yi el d (k g ha -1 ) 800 2475 4150 5825 7500 266,600 plants ha-1 177,700 plants ha-1 355,500 plants ha-1 figure 3. effect of plant density on the yield (kg ha-1) of soybean cultivars. each box represents the distribution (25th to the 75th percentile) of the yield (kg ha-1) for each treatment. black dashes inside the boxes represent the medians, and black dots the means. whiskers represent the maximum and minimum values. black squares outside the boxes represent extreme values deviating from the expected distribution. 17enciso-maldonado, sanabria-velázquez, fernández-riquelme, díaz-nájera, fernández-salinas, and lugo-pereira: soybean yield components at different densities and planting seasons in paraguay densities range from 100,000 to 600,000 plants ha-1 (lee et al., 2008; thompson et al., 2015). according to rodríguez et al. (2015), at densities lower than 200,000 plants ha-1, there is no competition between plants and the number of branches and pods per plant increases; but the tradeoff fails to compensate for the lower number of plants. therefore, yield is reduced, a situation that was observed at a density of 177,700 plants ha-1. gaso (2018) found that a significant increase in yield is observed using a density of 300,000 plants ha-1, and, above this density, yields do not increase. in this research, we observed that yields did not increase significantly above 266,600 plants ha-1. increasing plant density may be beneficial to mitigate the adverse effects of planting delay that would allow a better use of resources through maximum soil coverage and minimal water loss (toledo, 2019). higher plant densities compensate for spaces not covered by the canopy, increasing the number of nodes per m-2 (martignone et al., 2016). number of grains for the number of grains per m-2, no statistical evidence of significant interaction was observed between the cultivar, density, and planting season effects (p = 0.3688) (tab. 2). no interaction was observed between the density and planting season factors (p = 0.8608) or between the cultivar and density (p = 0.8937). however, the interaction between cultivar and planting season was highly significant (p<0.0001); this implies that the ng that can be produced depends on combining a specific cultivar and the planting season. the cultivars that obtained the same ng in both planting seasons were tmg-7062-ipro, 5907-ipro, ns5959-ipro, na-5909-rg, na-5909, 6262-ipro, 6205-b, ns-5959-ipro, m-5947-ipro, and syn-1163-rr. on the other hand, the cultivars dm-6563-ipro, 6505-b, m-6410-ipro, sojapar-r19, and 6806-ipro obtained a higher ng in the early planting season compared to the late one (fig. 4). the ng was the component that best explains crop productivity variations (toledo, 2018). the increase of this component is directly proportional to the duration of the period between the emergency and the start of grain filling (r5). the ng is strongly associated with canopy photosynthesis and also the growth rate of the crop during f lowering and pod development (growth stage r1–r5) (egli, 2013). besides, a particular relationship is implied between the number of nodes per area and the ng. the greater the number of nodes, the greater the ng. this characteristic is related to the cultivar, environment, and management. thus, to maximize soybean yields, genotypes with a higher number of plant nodes and rapid soil coverage must be selected since they intercept more than 90% of radiation by r5 (martignone et al., 2016). the decrease in ng observed in most cultivars in the second season may be because the delay in planting shortened the plant cycle, causing a lower rate of photosynthesis, less growth and, therefore, a reduction in the production of nodes and grains per m-2. in this research, the density of plants did not inf luence the ng. cultivar n um be r of g ra in s m -2 1500 300 900 2100 2700 3300 3900 4500 early planting season late planting season m -6 41 0ip ro n a59 09 -r g n s59 59 -i pr o 65 05 -b 59 07 -i pr o tm g -7 06 2ip ro d m -6 56 3ip ro m -5 94 7ip ro d m -5 95 8 62 05 -b 68 06 -i pr o so ja pa rr1 9 d m -6 26 2ip ro sy n -1 16 3rr figure 4. number of grains m-2 for different soybean cultivars during two different planting seasons. each box represents the distribution (25th to the 75th percentile) of the number of grains m-2 for each treatment. black dashes inside the boxes represent the medians, and black dots the means. whiskers represent the maximum and minimum values. black squares outside the boxes represent extreme values deviating from the expected distribution. 18 agron. colomb. 39(1) 2021 however, it can be expected that increasing plant density will typically maximize the ng due to the increase in the number of nodes per m-2 (gan et al., 2002). 1000-grain weight the interaction between the cultivar and planting season was highly significant (p<0.0001). the cultivar that obtained a similar weight of 1000 grains in both planting seasons was 6806-ipro (fig. 5). the rest of the cultivars had a significantly higher tgw during the early planting season than during the late planting season. grain weight is the second component that best explains soybean yield and is an inherent characteristic of the cultivar (toledo, 2018). the water deficit during november (fig. 1) could have inf luenced the decrease in twg in the second sowing season. moreover, delayed planting causes a lower daily accumulation of dry matter during the reproductive stage. the tgw tends to be lower as temperature and solar radiation decrease, resulting in the interruption of grain filling as autumn approaches (martignone et al., 2016; teixeira et al., 2016). number of pods per plant the interaction between the effects of the factors cultivar, density, and planting time affected the number of pods per plant (p<0.0001). this implies that the number of pods that the soybean plant can produce will depend on the cultivar, planting density, and planting season. the cultivars that had a npp higher than 80 were sojapar-r19, syn-1163rr, 6806-ipro, m-6410-ipro, dm-6262-ipro, 6505-b, na-5909, dm-5958. however, due to the interaction, the effect on the npp is complex; for example, at a density of 355,500 plants ha-1 cultivar 6505-b produced an average of 30 pods per plant during the late planting season, while in the early planting season the average was 40 pods per plant. the same cultivar with a density of 266,600 plants ha-1 during the late planting season produced an average of 45 pods per plant, while during the early planting season, the average was 86 pods per plant. similarly, with a density of 177,700 plants, the average number of pods per plant was 58, but with the same density during the early planting season, the average was 80 pods per plant (fig. 6). in contrast, other cultivars such as m-5947-pro did not significantly increase npp regardless of the density and planting time. in general, low densities during the first planting season allowed obtaining a higher npp with the sojapar-r19 cultivar at a density of 177,700 plants during the early planting season, showing the highest npp (121 pods per plant). the formation of pods begins in the phenological phase r3 and ends in r6. pod development is delayed at temperatures below 22°c and tend to fall from the plant with long photoperiods and temperatures greater than 32°c (toledo, 2018). the formation of pods is susceptible to various types of stress, such as water deficit or the presence of pests and diseases (toledo, 2019). moreover, the quality and quantity of solar radiation that reaches the lower layers of the canopy stimulate the establishment of reproductive structures in soybeans (quijano & morandi, 2011). the delay of planting causes the canopy to take longer to close, explaining the higher npp in some genotypes in the second planting season. cultivar 10 00 g ra in w ei gh t ( g) 114 60 87 141 169 196 223 250 early planting season late planting season 64 10 59 09 59 59 65 05 b 59 07 ip ro 70 62 65 63 ip ro 59 47 59 58 62 05 b 68 06r1 9 62 62 11 63 figure 5. 1000-grain weight for different soy cultivars sown in two different planting seasons. each box represents the distribution (25th to the 75th percentile) of 1000-grain weight for each treatment. black dashes inside the boxes represent the medians, and black dots the means. whiskers represent the maximum and minimum values. black squares outside the boxes represent extreme values deviating from the expected distribution. 19enciso-maldonado, sanabria-velázquez, fernández-riquelme, díaz-nájera, fernández-salinas, and lugo-pereira: soybean yield components at different densities and planting seasons in paraguay the npp tends to increase with lower plant densities (toledo, 2019). the number of pods of branches and stems and the number of branches per plant are strongly associated with phenotypic plasticity of indeterminate soybean cultivars. soybean growth then compensates a lower plant density by showing higher branch emission, higher branch growth and stems, and higher npp (balbinot júnior et al., 2018). therefore, a higher npp was observed at a lower plant density. principal component analysis the regions in the biplot contained groups of soybean cultivars with similar characteristics. cultivars that were closely clustered in one region of the plot represent cultivars that have similar performance patterns. vectors pointing roughly in the same direction represented yield components that have positive correlations. yield was slightly correlated with npp (r = 0.23, p = 0.0002), while the response variables ng (r = 0.60, p<0.0001) and tgw (r = 0.56, p<0.0001) showed a higher correlation with yield. the tgw was not correlated with ng (r = 0.03; p = 0.598) and was weakly correlated with npp (r = 0.17, p = 0.003), while ng was weakly correlated with npp (r = 0.22; p = 0.0005). the principal component (pc1) accounted for 43.4% of the variance. the second component (pc2) accounted for 35.7% of the variance. together, these components accounted for 79.1% of the variance during experiments. in the biplot, the cultivars that obtained the highest average yield are to the graph’s right, while cultivars with the lowest yield are to the left (fig. 7). cultivar po ds p er p la nt 37 0 19 56 74 93 111 130 64 10 59 09 59 59 65 05 b 59 07 ip ro 70 62 65 63 ip ro 59 47 59 58 62 05 b 68 06r1 9 62 62 11 63 early planting season density 177,700 plants ha-1 early planting season density 266,600 plants ha-1 early planting season density 355,500 plants ha-1 late planting season density 177,700 plants ha-1 late planting season density 266,600 plants ha-1 late planting season density 266,600 plants ha-1 figure 6. number of pods per plant for different soybean cultivars sown at three densities in two different planting seasons. each box represents the distribution (25th to the 75th percentile) of pods per plant for each treatment. black dashes inside the boxes represent the medians and black dots the means. whiskers represent the maximum and minimum values. extreme values deviating from the expected distribution are represented by black squares outside the boxes. 1000-grain weight dm-5958 syn-1163-rr dm-6262-ipro number of pods per plant 6806-ipro na-5909-rg 5907-ipro ns-5959-ipro tmg-7062-ipro dm-6563-ipro m-5947-ipro m-6410-ipro sojapar-r19 6205-b 6505-b yield number of grains m-2 pc 1 (43.4%) p c 2 ( 35 .7 % ) -4.00 -2.00 0.00 2.00 4.00 -2.00 2.00-4.00 4.000.00 figure 7. biplot of the principal component analysis of the agronomical variables of soybean cultivars yield (kg ha-1), number of grains m-2, 1000-grain weight, and number pods per plant, during two planting seasons and at three plant densities. the x-axis represents projections of the first principal component (pc1) and the y-axis the second component (pc2); the two components represent 79.1% of the variance during the field experiments. 20 agron. colomb. 39(1) 2021 this research provided valuable information on the productivity obtained from the interaction between genotype and environment for paraguayan conditions. it is essential to consider that the meteorological conditions are different each year and that the performance of these genotypes could vary in different locations. because of the abundant supply of soybean cultivars in paraguay, we suggest that subsequent experiments evaluate the impact of climatic factors during the cycle on the yield and its components for cultivars of different maturation groups at different planting dates. correspondingly, these experiments should include other soybean growth components, such as the leaf area index and the number of nodes per m-2. conclusions this study highlighted the importance of selecting soybean genotypes according to their response to variations in planting date and plant density to increase crop production in the same area. the interaction between the soybean cultivar and planting season affected soybean yield components. therefore, specific cultivars should be chosen for the early planting season. cultivars dm-6563-ipro, tmg-7062-ipro, 6505-b, na-5909-rg, m-6410-ipro, dm-6262-ipro, sojapar-r19, 6806-ipro, 6205-b, m-5947-ipro and syn-1163-rr can be recommended for early plantings because they show the highest yields, while for late plantings, we recommend cultivating ns5959-ipro. cultivars 5907-ipro and dm-5958 can be planted in both seasons because they show similar yields for the two planting seasons. significantly higher yields were obtained starting from a density of 266,600 plants ha-1. the cultivar×planting season interaction affects the weight of 1000-grains that determines the quality of the grain. therefore, the early planting season provided a greater 1000-grain weight than the late planting season. the number of pods per plant depended on the cultivar, density, and planting season. still, since it correlated poorly with yield, this characteristic could be less important when selecting a cultivar. the combination of the number of grains and the 1000-grain weight had a more significant inf luence on the generation of yield in the soybean cultivars evaluated. therefore, it can work as a proxy of yield to select new cultivars. acknowledgments this research was supported by funds from the fundación nikkei-cetapar (paraguay). we greatly appreciate the revision and comments provided by r. abed-mociaro and e. aguilar-cubilla. author’s contributions gem formulated the overarching research goals and aims, obtained the financial support for the project leading to this publication, designed the methodology, and carried out the manuscript’s critical review. asv carried out activities to annotate scrub data and maintain research data for initial use and later re-use, applied statistical techniques for data analysis, oversaw data presentation, and carried out the critical review of the manuscript. ffr conducted the research process, explicitly performing the experiments, and managed and coordinated the research activity planning and execution. jdn wrote the initial draft and carried out the commentaries of the manuscript. pfs provided the study materials and carried out the critical revision of the manuscript. wlp oversaw and led the research activity planning and execution and carried out the critical review of the manuscript. literature cited balbinot júnior, a. a., oliveira, m. c. n., franchini, j. c., debiasi, h., zucareli, c., ferreira, a. s., & werner, f. (2018). phenotypic plasticity in a soybean cultivar with indeterminate growth type. pesquisa agropecuária brasileira, 53(9), 1038–1044. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2018000900007 cámara paraguaya de exportadores y comercia lizadores de c erea les y oleag i nosas. (2020). área de siembra , prod u c c i ó n y re n d i mi e nt o – s o j a . ht t p s: //c ap e c o.or g .py/ area-de-siembra-produccion-y-rendimiento/ cohener, g., & aguayo, e. (2009). empleo y desarrollo regional de paraguay: el impacto de la producción de soja y otros factores. regional and sectoral economic studies, 9(2), 117–142. cox, w. j., & cherney, j. h. (2011). growth and yield responses of soybean to row spacing and seeding rate. agronomy journal, 103(1), 123–128. https://doi.org/10.2134/agronj2010.0316 díaz-zorita, m., & duarte, g. a. (2004). manual práctico para la producción de soja (1st ed.). hemisferio sur. desclaux, d., huynh, t. t., & roumet, p. (2000). identification of soybean plant characteristics that indicate the timing of drought stress.  crop science,  40(3), 716–722. https://doi. org/10.2135/cropsci2000.403716x egli, d. b. (2013). the relationship between the number of nodes and pods in soybean communities. crop science, 53(4), 1668–1676. https://doi.org/10.2135/cropsci2012.11.0663 fehr, w. r., caviness, c. e., burmood, d. t., & pennington, j. s. (1971). stage of development descriptions for soybeans, glycine max (l.) merrill. crop science, 11(6), 929–931. https://doi. org/10.2135/cropsci1971.0011183x001100060051x https://capeco.org.py/area-de-siembra-produccion-y-rendimiento/ https://capeco.org.py/area-de-siembra-produccion-y-rendimiento/ https://doi.org/10.2135/cropsci2000.403716x https://doi.org/10.2135/cropsci2000.403716x https://doi.org/10.2135/cropsci1971.0011183x001100060051x https://doi.org/10.2135/cropsci1971.0011183x001100060051x 21enciso-maldonado, sanabria-velázquez, fernández-riquelme, díaz-nájera, fernández-salinas, and lugo-pereira: soybean yield components at different densities and planting seasons in paraguay gan, y., stulen, i., van keulen, h., & kuiper, p. j. c. (2002). physiological response of soybean genotypes to plant density. field crops research, 74(2–3), 231–241. https://doi.org/10.1016/ s0378-4290(01)00212-x gaso, d. (2018). respuesta del rendimiento de soja a la densidad de siembra en ambientes de productividad contrastante.  agrociencia uruguay, 22(2), 1–12. girón, p., miranda, w., barraco, m., & lardone, a. (2014). evaluación de distintas fechas de siembra de soja en función de grupos de madurez y espaciamiento entre hileras. in d. méndez (ed.), memoria técnica 2014–2015 (pp. 43–48). instituto nacional de tecnología agropecuaria, estación experimental agropecuaria general villegas. gudelj, v. j., gudelj, o. e., conde, m. b., lorenzon, c. a., vallone, p. s., & galarza, c. m. (2018, may 15–18). alternativas para incrementar la sustentabilidad en secuencias basadas en el cultivo de soja [conference presentation]. congreso argentino de la ciencia del suelo, san miguel de tucumán, argentina. lee, c. d., egli, d. b., & tekrony, d. m. (2008). soybean response to plant population at early and late planting dates in the mid-south. agronomy journal, 100(4), 971–976. https://doi. org/10.2134/agronj2007.0210 marchiori, l. f. s., câmara, g. m. s., peixoto, c. p., & martins, m. c. (1999). desempenho vegetativo de cultivares de soja [glycine max (l.) merrill] em épocas normal e safrinha. scientia agricola, 56(2), 383–390. https://doi.org/10.1590/ s0103-90161999000200018 martignone, r. a., enrico, j. m., andriani, j. m., & sanmarti, n. (2016). rendimiento de soja en siembras muy tardías: características diferenciales entre cultivares. inta eea oliveros, 54, 137–143. masuda, t., & goldsmith, p. d. (2009). world soybean production: area harvested, yield, and long-term projections. international food and agribusiness management review,  12(4), 143–162. https://doi.org/10.22004/ag.econ.92573 motta, i. s., braccini, a. l., scapim, c. a., gonçalves, a. c. a., & braccini, m. c. l. (2000). características agronômicas e componentes da produção de sementes de soja em diferentes épocas de semeadura. revista brasileira de sementes, 22(2), 153–162. pagano, m. c., & miransari, m. (2016). the importance of soybean production worldwide. in m. miransari (ed.),   abiotic and biotic stresses in soybean production (pp. 1–26). academic press. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-801536-0.00001-3 palau, t., ortega, g., rojas villagra, l., pereira, m., & doughman, r. (2012). los impactos socioambientales de la soja en paraguay (1st ed.). base investigaciones sociales. peluzio, j. m., almeida júnior, d., francisco, e. r., fidelis, r. r., richter, l. h. m., richter, c. a. m., & barbosa, v. s. (2005). comportamento de cultivares de soja no sul do estado do tocantins. bioscience journal, 21(3), 113–117. pires, j. l. f., costa, j. a., rambo, l., & ferreira, f. g. (2005). métodos para a estimativa do potencial de rendimento da soja durante a ontogenia. pesquisa agropecuária brasileira, 40(4), 337–344. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2005000400004 quijano, a., & morandi, e. n. (2011). post-f lowering leaf let removals increase pod initiation in soybean canopies. field crops research, 120(1), 151–160. https://doi.org/10.1016/j. fcr.2010.09.009 rodríguez, h., de battista, j., arias, n., garcía, e., sosa, f., alaluf, c., & rochás, m. (2015). efectos de la reducción de la densidad de siembra en soja. in n. arias (ed.), cultivo de soja en el centro este de entre ríos: resultados 2014/2015. instituto nacional de tecnología agropecuaria, inta publicaciones regionales. running, s., mu, q., & zhao, m. (2017). mod16a2 modis/terra net evapotranspiration 8-day l4 global 500m sin grid v006 [data set]. nasa eosdis land processes da ac. https://doi. org/10.5067/modis/mod16a2.006 sediyama, t., teixeira, r. c., & barros, h. b. (2009). origem, evolução e importância econômica. in t. sediyama (ed.), tecnologias de produção e usos da soja (pp. 1–5).  mecenas. teixeira, e. j., soares, m. b., tavanti, t. r., palú, a. e. r., & souza, j. e. (2016). avaliação da produtividade de cultivares de soja em plantio de segunda safra. revista científica-cultural, 1(1). thompson, n. m., larson, j. a., lambert, d. m., roberts, r. k., mengistu, a., bellaloui, n., & walker, e. r. (2015). mid-south soybean yield and net return as affected by plant population and row spacing. agronomy journal, 107(3), 979–989. https:// doi.org/10.2134/agronj14.0453 toledo, r. e. (2018). ecofisiología, rendimiento y calidad de la soja. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de córdoba. toledo, r. e. (2019). pautas para un adecuado manejo agronómico de soja. facultad de ciencias agropecuarias, universidad nacional de córdoba. vega, c., & andrade, f. (2000). densidad de plantas y espaciamiento entre hileras. in f. h. andrade, & v. o. sadras (eds.), bases para el manejo del maíz, el girasol y la soja (pp. 69–97). balcarce. vernetti, f. j., & vernetti júnior, f. j. (2009). genética da soja: caracteres qualitativos e diversidade genética. embrapa informação tecnológica. https://doi.org/10.1016/s0378-4290(01)00212-x https://doi.org/10.1016/s0378-4290(01)00212-x https://doi.org/10.2134/agronj2007.0210 https://doi.org/10.2134/agronj2007.0210 https://doi.org/10.1590/s0103-90161999000200018 https://doi.org/10.1590/s0103-90161999000200018 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2005000400004 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2010.09.009 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2010.09.009 https://doi.org/10.5067/modis/mod16a2.006 https://doi.org/10.5067/modis/mod16a2.006 https://doi.org/10.2134/agronj14.0453 https://doi.org/10.2134/agronj14.0453 a first approach to chalcid wasps (hymenoptera, chalcididae) of the entomological museum unab with new records for colombia received for publication: 15 december, 2019. accepted for publication: 12 april, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n1.76859 1 museo entomológico unab, sistemática de insectos agronomía, sia, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). * corresponding author: fjsernac@unal.edu.co agronomía colombiana 37(1), 18-27, 2019 a first approach to chalcid wasps (hymenoptera, chalcididae) of the entomological museum unab with new records for colombia primera aproximación al conocimiento de las avispas calcídidas (hymenoptera, chalcididae) del museo entomológico unab con nuevos reportes para colombia alba lucía pérez-benavides1 and francisco serna1* abstract resumen the entomological museum of universidad nacional, faculty of agricultural sciences, bogota, (unab) colombia, conserves several arthropod collections. these collections are considered of great interest to several agricultural and silvicultural production systems in the eastern andes and the nearby amazon region (caqueta and putumayo provinces) of the country. as a contribution to the knowledge of the diversity of parasitoid wasps associated to agroecosystems (cacao in agroforestry systems, mainly) of these geographical areas, the current research presents a first approach to the study of chalcididae wasps at this museum. the curatorial status was organized, the represented genera identified, and the geographic occurrences in extension and altitude graphically represented. the central taxonomic collection (ctc) is the main collection at unab. it contains 214 specimens of the family chalcididae that correspond to the genera brachymeria, conura, dirhinus, haltichella, notaspidium, stypiura, ecuada, and parastypiura, with records from 17 provinces. the genera ecuada and parastypiura, as well as 11 species of conura, are recorded for the country for the first time. el museo entomológico de la universidad nacional agronomía bogotá (unab) en colombia contiene colecciones de artrópodos de importancia en sistemas de producción agrícola y silvícola, provenientes en su mayoría de las regiones de los andes orientales y la amazonia cercana del país. como aporte al conocimiento de la diversidad de avispas parasitoides asociadas a agroecosistemas (cacao en agroforestería, principalmente) de estas áreas geográficas, el presente trabajo presenta una primera aproximación al estudio de las avispas chalcididae de este museo. se organizó el estatus curatorial, los géneros representados fueron identificados, y las ocurrencias geográficas en extensión y altitud gráficamente representadas. la colección taxonómica central (ctc) del museo unab cuenta con 214 especímenes de la familia, que corresponden a los géneros brachymeria, conura, dirhinus, ecuada, haltichella, notaspidium, parastypiura y stypiura, con registros para 17 departamentos. los géneros ecuada y parastypiura, así como 11 especies de conura se registran por primera vez para el país. key words: neotropics, taxonomy, geographic occurrence, agroecosystems, parasitoids. palabras clave: neotrópico, taxonomía, ocurrencia geográfica, agroecosistemas, parasitoides. recent studies regarding diversity recognition of chalcididae from colombia were carried out under the “colombia biodiversa” project (nsf, 2006), cataloging a total of 54 species and nine (9) morphospecies belonging to the following 13 genera: aspirrhina, brachymeria, conura, dirhinus, halsteadium, haltichella, hockeria, hontalia, melanosmicra, notaspidium, psilochalcis, stypiura, and trigonura. likewise, several checklists of chalcididae from the country have been compiled (arias and delvare, 2003; arias, 2004; delvare and arias, 2005). recently, noyes (2017) made the universal chalcidoidea database introduction the family chalcididae (hymenoptera: chalcidoidea) contains 1,469 described species including 90 genera (noyes, 2017). the family is cosmopolitan in distribution, with a higher diversity found in neotropical lowlands (delvare and boucek, 1992; delvare, 1995), from where 23 genera and 472 species are known (noyes, 2017). colombia has five registered subfamilies, including chalcidinae, dirhininae, epitraninae, haltichellinae, and smicromorphinae (boucek, 1988; delvare, 2004; noyes, 2017). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n1.76859 19pérez-benavides and serna: a first approach to chalcid wasps (hymenoptera, chalcididae) of the entomological collection unab with new records for colombia available online, reporting 64 species within nine genera from the country, including the genera ceyxia, pilismicra and zavoya, which were not documented previously. the entomological museum unab (universidad nacional agronomia bogota) started in 2001 (vergara et al., 2008; serna et al., 2017). this museum preserves several arthropod collections of interest to agriculture and forestry production systems mainly from the eastern andes and nearby amazon regions from colombia. it contains approximately 180,000 specimens, including 153,000 pinned or point mounted, 10,430 slide-mounted, 18,400 larvae preserved in ethanol, and 96 type specimens (serna et al., 2017). the main objective of this study was to make a first approach to the status of the chalcididae taxa represented in the unab entomological museum, depicting its geographical occurrence. materials and methods curatorial procedures followed the ones published by borror et al. (1989) and the methodology used was the one established at unab by vergara et al. (2008), martínez and serna (2015), malagón-aldana et al. (2017), and pérez-benavides et al. (2016, 2017). specimens were point mounted, labeled with information regarding hosts and taxonomic identification, and incorporated into ward boxes with a green cardboard label containing the corresponding taxon name and a catalog number [unab #]. specimen data were digitalized in excel, including the taxonomy, ecology, and geographical information. ward boxes containing the specimens were placed into cornell drawers and compactor shelving cabinets at the central taxonomic collection (ctc). morphological characters were studied using a nikon smz-1 stereomicroscope. photographs were taken with a canon 5d mk ii camera with ef 100 mm f2.8, incorporating macro lenses, and extensor tubes. for the specimen identification, the taxonomic keys proposed by burks (1960), halstead (1990), delvare (1992, 1992a), boucek (1956, 1992), and navarro-tavares (2013) were used. identifications were confirmed by reviewing diagnoses and descriptions on the abovementioned publications. to represent geographical occurrences of the taxa identified, maps were constructed using qgis (qgis development team, 2015). complementary data regarding elevations (m: meters above the sea level) were graphically represented. abbreviations for several data categories recorded on labels are as follows: fca., small farm; hda., large farm; no. catal., catalog number; vda., subdivision; cgto., district; qda., stream; ins. policía: a political division, similar to cgto (martínez and serna, 2015). results and discussion at the unab entomological museum, 214 specimens of chalcididae were found and processed, in total eight genera were found: brachymeria, conura, dirhinus, ecuada, haltichella, notaspidium, parastypiura, and stypiura (tab. 1). table 1. chalcididae taxa represented in the ctc of the entomological museum of unab and number of specimens found per taxon. taxa number of specimens at the ctc in unab chalcidinae 207 conura 178 brachymeria 25 stypiura 3 parastypiura 1 haltichellinae 8 dirhinus 2 ecuada 1 haltichella 3 notaspidium 2 geographic occurrence specimens of chalcididae in the ctc at unab were collected mostly in the southwestern and central regions of colombia. the results confirm that this family is found in 52 municipalities of the country, in the provinces of amazonas, antioquia, arauca, caldas, caqueta, casanare, cesar, cundinamarca, la guajira, meta, nariño, putumayo, quindio, risaralda, santander, tolima, and valle del cauca. the genus conura (figs. 1a and b) corresponds to the most widely distributed taxon and contains the largest number of specimens in the chalcid collection. furthermore, genera records from each province are as follows: cundinamarca: conura, brachymeria, and dirhinus (fig. 1a-d), caqueta: conura, brachymeria, notaspidium, haltichella, and stypiura (fig. 1a-d), caldas: ecuada (fig. 1d), and antioquia: parastypiura (fig. 1d). altitude distribution chalcididae specimens were found in a gradient from 8 to 2,150 m a.s.l. (fig. 2), with an average of 378 m a.s.l., agreeing with the records published by delvare (1995), who attributed a higher distribution of this family in neotropical lowland areas. conura was collected from 8 to 1,949 m 20 agron. colomb. 37(1) 2019 a.s.l., with an average of 467 m a.s.l., and brachymeria was found from 13 to 2,046 m a.s.l., with an average of 302 m a.s.l. these genera were more often collected in agroforestry areas. further assessments showed that the genera dirhinus, ecuada, haltichella, notaspidium, parastypiura and stypiura were restricted to more specific elevations (fig. 2), and specimens are not common in collections. ecuada was found up to 2,150 m a.s.l., contrasting with the much narrower elevation range reported by boucek (1992) from 400 up to 850 m a.s.l. worldwide, conura and brachymeria are the richest genera in terms of species described within the family, accounting for 303 and 313, respectively (noyes, 2017). however, identification of species into these genera is difficult. in the literature, taxonomic identification keys are scarce and incomplete, and numerous current descriptions are in figure 1. geographic occurrence of chalcididae in colombia represented in the ctc of unab. a) species of conura, b) morphospecies of conura, c) species and morphospecies of brachymeria, d) genera ecuada, dirhinus, haltichella, notaspidium, stypiura, and parastypiura. dc ba ecuada dirhinus haltichella notaspidium stypiura parastypiura b. mnestor brachymeria sp.1 brachymeria sp.2 brachymeria sp.3 brachymeria sp.4 brachymeria sp.5 acuta apicalis coccinata depicta destinata dimidiata dorsata enocki foveata lecta marginata mesomelas mayri nigrifrons nigrita persimilis quadripunctata side acragae xanthostigma conura spp. d is tr ib ut io n al tit ud e 0 1,500 1,200 900 600 300 1,800 2,100 2,400 genera chalcididae ec ua da d irh in us h al tic he lla n ot as pi di um st yp iu ra pa ra st yp iu ra br ac hy m er ia c on ur a figure 2. elevation ranges (distribution altitude, m a.s.l.) of genera chalcididae from colombia represented in the ctc of unab. 21pérez-benavides and serna: a first approach to chalcid wasps (hymenoptera, chalcididae) of the entomological collection unab with new records for colombia need of taxonomic revisions. for the genus brachymeria, burks (1960) and delvare (1992) offer identification keys for species commonly found in the neotropical region. nonetheless, delvare (1992) provided a key for the species groups of conura, being currently the most comprehensive tool for species identification within this genus. this author recorded 75 species in the conura genus for colombia (the noyes checklist 2017, and “the insect survey of a megadiverse country: colombia” national science foundation, nsf 2006), including acragae, adela, aequalis, amoena, annulipes, apaiis, apicalis, ashmilis, attacta, belti, biannulata, bipunctata, blanda, camescens, carinata, compactilis, contributa convexa, correcta, cressoni, dares, debilis, decisa, delicata, depicta, desmieri, destinata, discolor, distincta, dorsimaculata, eubule, expleta, femorata, ferruginea, flava, f lavicans, foveata, fulvovariegata, fusiformis, hirtifemora, immaculata, incongrua, lecta, lenkoi, lobata, maculata, maculipennis, magdelenensis, marcosensis, masus, media, miniata, morleyi, nigrifrons, nigrita, odontotae, oiketicusi, paya, philippia, pintoi, pseudofulvovariegata, pygmaea, quadrilineata, quadripunctata, rasplusi, rufoscutellaris, side, surumuae, toluca, transidiata, transitiva, tygen, unilineata, vau, and xanthostigma. despite this wide survey, the results obtained from the unab survey increased the abovementioned checklist in 11 species, including acuminata, acuta, albomaculata, coccinata, dimidiata, dorsata, enocki, mayri, mesomelas, marginata, and persimilis, for a total list of 86 conura species reported for colombia. based on published checklists, chalcids from colombia comprise a total of 15 genera and 102 species (fernández 1995; nsf 2006; noyes 2017). however, in the unab entomological museum some specimens represent new records for colombia. among these, the genera ecuada and parastypiura, as well as records of 11 species of the genus conura, updated the checklist of chalcididae for colombia to 17 genera and 115 species. furthermore, regarding chalcididae published-collections containing curated-voucher specimens (point mounted, labeled, identified, and cataloged), the central taxonomical collection of the unab entomological museum constitutes the largest chalcididae collection in colombia. authors such as fernández (1995), nsf (2006), and noyes (2017) highlight that most chalcididae specimens representing previously published inventories from colombia have been deposited into collections outside the country. hence, representative colombian chalcididae collections in the country are scarce, and, therefore, it is important to compile, update, and disseminate the information included in these collections. the status of the chalcididae subfamily deposited in the central taxonomic collection of the entomological museum of unab, including the number of specimens, geographical data in colombia and new records for the country are listed below. chalcidinae conura spinola, 1837 conura acragae delvare, 1993 material examined: 4 specimens. caldas, belalcazar, hda. beltran, 900 m, 4°57’ n, 75°47’ w, 25-sep-2010, j.m. perilla [unab 3526]. tolima, espinal, 323 m, 4°9’ n, 74°56’ w, 9-jun-1979, f. riveros [unab 3526]. cundinamarca, la mesa, 1,298 m, 4°38’0.5” n, 74°27’57” w, 12-sep-2003, c. matiz [unab 3526]. cesar, valledupar, fca. san miguel, 169 m, 10°27’ n, 73°15’ w, 6-apr-2012, g. villamizar [unab 3526]. conura acuminata (ashmead, 1904) material examined: 1 specimen. meta, villavicencio, universidad de los llanos, 467 m, 4°04’ n, 73°34’ w, 20sep-2012, r. tejedor [unab 1034]. conura acuta (fabricius, 1804) material examined: 2 specimens. tolima, carmen de apicala, 328 m, 4°8’ n, 74°43’ w, 27-jul-1994, a. torres [unab 3528]. meta, guamal, 525 m, 3°52’ n, 73°46’ w, 29-mar-1994, j.g. ortiz [unab 3528]. conura albomaculata (ashmead, 1904) material examined: 1 specimen. caqueta, san vicente del caguan, vda. palestro, fca. el limonar, 270 m, 2°7’11.40” n, 74°45’0.82” w, 30-mar-2016, l. pérez [unab 1865]. conura apicalis (ashmead, 1904) material examined: 2 specimens. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, 352 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48.3” w, 20-mar-2015, l. pérez; j. martínez [unab 1872]. cundinamarca, sasaima, 1,203 m, 4°57’ n, 74°26’ w, 28-sep-1975, l.h. ramirez [unab 1872]. conura coccinata (cresson, 1872) material examined: 4 specimens. cundinamarca, la vega, laguna el tabacal, 1,337 m, 5°1’ n, 74°19’ w, 12-aug-2012, c. sosa [unab 1035]. cundinamarca, la vega, vda. el vino, 1,230 m, 5°1’ n, 74°20’ w, 30-sep-2011, j. cante [unab 1035]. cundinamarca, la mesa, vda. san javier, 22 agron. colomb. 37(1) 2019 1,142 m, 4°40’ n, 74°27’ w, 1-jun-1997, a. alessandri [unab 1035]. cundinamarca, ubala, vda. el puerto, 1,949 m, 4°44’ n, 73°32’ w, 20-jan-1998, m. garcía [unab 1035]. conura decisa (walker, 1862) material examined: 9 specimens. arauca, arauca, caño limon, 125 m, 7°5’ n, 70°45’ w, 12-jun-1990, h. urrego [unab 1886]. tolima, natagaima, 323 m, 3°37’ n, 75°5’ w, 1-may-1996, moncaleano [unab 1886]. cundinamarca, ricaurte, 284 m, 4°16’ n, 74° 46’ w, 30-sep-1972, m. ospina [unab 1886]. cundinamarca, villeta, 829 m, 5°0’51” n, 74°28’33” w, 2-jun-2014, a. becerra [unab 1886]. meta, puerto lopez, fca. hato grande, 184 m, 4°5› n, 72°57’ w, 19-oct-2012, j. carrasco [unab 1886]. putumayo, villa garzon, vda. san fidel, fca. la cuca, 362 m, 0°50’15” n, 76°38’5.9” w, 25-mar-2015, d. gómez [unab 1886]. putumayo, mocoa, vda. rumiyaco, fca. heraldo vallejo, 700 m, 1°07’48.6” n, 76°39’55.8” w, 4-mar-2016, l. vargas [unab 1886]. putumayo, mocoa, vda. caliyaco, tropical amazonian botanical garden, 584 m, 1°7’6” n, 76°37’58” w, 18-sep-2015, d. jurado [unab 1886]. putumayo, villa garzon, vda. san rafael, fca. el escondite, 317 m, 0°47’41.6” n, 76°35’82” w, 29-feb-2016, c. mora [unab 1886]. conura depicta (walker, 1864) material examined: 1 specimen. nariño, tumaco, vda. cajapi, km 30 via tumaco-pasto, unal, 10 m, 1°36’36.2” n, 78°43’12.8” w, 22-sep-2015, l. pérez [unab 1871]. conura destinata (walker, 1864) material examined: 1 specimen. nariño, francisco pizarro, salahonda, 8 m, 2°02’14” n, 78°39’30.56” w, 4-mar-2016, e. ortegón [unab 1887]. conura dimidiata (fabricius, 1804) material examined: 3 specimens. valle del cauca, yotoco, vda. muñecos, cgto. el dorado, fca. la union, 1,522 m, 3°51’ n, 76°26’ w, 27-nov-2013, s. calderón [unab 1032]. putumayo, villa garzon, vda. san rafael, fca. el escondite, 317 m, 0°47’42” n, 73°35’8” w, 19-sep-2015, k. rodriguez [unab 1032]. putumayo, puerto asis, vda. brisas de hong kong, 270 m, 0°28’55.6” n, 76°30’17.7” w, 25-mar-2015, s. córdoba [unab 1032]. conura dorsata (cresson, 1872) material examined: 5 specimens. tolima, natagaima, vda. yaco, 349 m, 3°29’ n, 75°10’ w, 2-jun-2014, j. rojas [unab 1889]. tolima, melgar, villa sofia neighborhood, 349 m, 4°12’ n, 74°37’ w, 1-mar-2014, o. cristancho [unab 1889]. cundinamarca, la vega, 1,217 m, 4°38’9.87” n, 74°5’19.56” w, 11-may-2014, a. gamba [unab 1889]. cundinamarca, anapoima, 716 m, 4°33’ n, 74°32’ w, 6-jan-2014, e. fernandez [unab 1889]. risaralda, santa rosa de cabal, vda. el guayabal, fca. yoyaricuma, 1,750 m, 4°87’ n, 75°62’ w, 10-may-2012, e. quintero [unab 1889]. conura enocki (ashmead, 1904) material examined: 3 specimens. antioquia, tarso, vda. condor, fca. peña bonita, 1,266 m, 5°52’1” n, 75°49’1” w, 23-sep-2012, j. perilla [unab 1866]. tolima, piedras, hda. el chaco, 426 m, 4°57’ n, 74°53’ w, 5-oct-2012, l. buitrago [unab 1866]. putumayo, villa garzon, vda. san fidel, fca. la cuca, 352 m, 0°50’15” n, 76°38’5.9” w, 27-mar-2015, s. garcía [unab 1866]. conura foveata (kirby, 1883) material examined: 1 specimen. tolima, melgar, 323 m, 4°12’ n, 74°38’ w, 9-jul-1978, a. sánchez [unab 1888]. conura lecta (cresson, 1872) material examined: 1 specimen. meta, granada, 345 m, 3°33’34” n, 73°42’21” w, 1-nov-2015, d. guevara [unab 3562]. conura marginata (ashmead, 1904) material examined: 1 specimen. putumayo, orito, vda. el yarumo, km 35, fca. el limonar, 325 m, 0°39’36.7” n, 76°47’24.1” w, 26-mar-2015, s. garcía [unab 3527]. conura mayri (ashmead, 1904) material examined: 1 specimen. meta, puerto gaitan, fca. la fazenda, 149 m, 3°50’ n, 71°15’ w, 28-may-2009, j. garcía; i. quiroga [unab 1869]. conura mesomelas (walker, 1862) material examined: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. caliyaco, jardin botanico tropical amazonico, 584 m, 1°7’6” n, 76°37’58” w, 18-sep-2015, a. pantoja [unab 3465]. conura nigrifrons (cameron, 1884) material examined: 1 specimen. la guajira, maicao, 52 m, 11°22’ n, 72°14’ w, 4-dec-1995, j. vargas [unab 3558]. conura persimilis (ashmead, 1904) material examined: 1 specimen. tolima, natagaima, vda. yaco, 349 m, 3°29’ n, 75°10’ w, 2-jun-2014, j. rojas [unab 1867]. conura nigrita (howard, 1894) material examined: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, 352 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48.3” w, 20-mar-2015, l. pérez [unab 3429]. conura quadripunctata (fabricius, 1804) 23pérez-benavides and serna: a first approach to chalcid wasps (hymenoptera, chalcididae) of the entomological collection unab with new records for colombia material examined: 3 specimens. nariño, tumaco, vda. cajapi, km 30 vía tumaco-pasto, unal, 10 m, 1°36›36.2” n, 78°43’12.8” w, 22-sep-2015, l. pérez [unab 1868]. cundinamarca, fusagasuga, 1,728 m, 4°20’ n, 74°21’ w, 20-apr-2000, j. otálora [unab 1868]. amazonas, leticia, parque nacional natural amacayacu (amacayacu natural national park), 100 m, 3°29’ n, 70°12’ w, 12-jun-1995, f. fernández [unab 1868]. conura side (walker, 1843) material examined: 1 specimen. tolima, saldaña, vda. santa marta, qda. papayal, 410 m, 3°56’ n, 75°1’ w, 4-apr2002, j. martínez [unab 1870]. conura xanthostigma (dalman, 1820) material examined: 9 specimens. cundinamarca, la mesa, 1,198 m, 4°9’ n, 72°60’ w, 11-nov-2012, l. zubieta [unab 1037]. cundinamarca, puente quetame, 1,361 m, 4°18’ n, 73°51’ w, 24-nov-2012, l. guerrero [unab 1037]. cundinamarca, sasaima, vda. santa ana, 1,376 m, 4°55’ n, 74°26’ w, 17-may-2014, t. cárdenas [unab 1037]. cundinamarca, anolaima, 1,657 m, 4°46’ n, 74°28’ w, 2-nov-2012, d. ramírez [unab 1037]. cundinamarca, tibacuy, vda. la vuelta, 1,600 m, 4°20’ n, 74°27’ w, 1-may-2010, r. forero [unab 1037]. cundinamarca, cachipay, laguna verde, 1,600 m, 4°743’ n, 74°26’ w, 21-feb-1998, v. bernal; k. turriago [unab 1037]. cundinamarca, quipile, vda. el retiro, 1,400 m, 4°39’ n, 74°35’ w, 14-jun-2015, s. garcía [unab 1037]. tolima, honda, 214 m, 5°12’11” n, 74°44’17” w, 27-mar-2010, d. salinas [unab 1037]. valle del cauca, yotoco, vda. muñecos, cgto. el dorado, fca. la unión, 1,522 m, 3°50’49.84” n, 76°26’24.5” w, 27-nov-2013, l. pérez [unab 1037]. conura spp. conura sp.1: 14 specimens. cundinamarca, el colegio, margen occidental del rio cauca (west margin of the cauca river), 990 m, 4°35’ n, 74°27’ w, 1-sep-2012, f. ariza [unab 1033]. cundinamarca, silvania, 1,470 m, 4°24’ n, 74°23’ w, 15-mar-1997, c. r. bojacá [unab 1033]. cundinamarca, la mesa, 1,200 m, 4°37’49” n, 74°27’45” w, 30-apr-2011, d. lópez [unab 1033]. antioquia, puente iglesias, 569 m, 5°49’ n, 75°42’ w, 14-apr-2012, j. ordoñez [unab 1033]. antioquia, betania, 1,550 m, 5°44’ n, 75°58’ w, 10-jan-1994, a. avella [unab 1033]. arauca, arauca, caño limon, 125 m, 7°5’ n, 70°45’ w, 12-jun-1990, y. urrego [unab 1033]. caqueta, florencia, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 12-sep-2014, l. pérez [unab 1033]. meta, villavicencio, universidad de los llanos (unillanos), 467 m, 4°9’12” n, 73°38’06” w, 11-may-2011, a. romero [unab 1033]. putumayo, mocoa, vda. rumiyaco, fca. heraldo vallejo, 700 m, 1°07’48.6” n, 76°39’55.8” w, 4-mar-2016, m. vanegas [unab 1033]. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, 700 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48” w, 20-mar2015, l. pérez [unab 1033]. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, 700 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48” w, 28-feb-2016, l. riveros [unab 1033]. putumayo, orito, vda. el yarumo, km 35, fca. el limonar, 325 m, 0°39’36.7” n, 76°47’24.1” w, 26-mar-2015, j. martínez [unab 1033]. quindío, armenia, 1,900 m, 4°32’ n, 75°40’ w, 18-oct-2001, a. sarmiento [unab 1033]. conura sp.2: 4 specimens. meta, villavicencio, 467 m, 4°15’ n, 73°64’ w, 17-oct-2012, l. zubieta [unab 1036]. cundinamarca, san juan de rioseco, la mesita, 1,303 m, 4°37’ n, 74°21’ w, 24-may-2012, c. pinilla [unab 1036]. cundinamarca, guaduas, 992 m, 5°4’ n, 74°34’ w, 14-oct-2012, a. gámez [unab 1036]. caqueta, florencia, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 12-sep-2014, l. perez [unab 1036]. conura sp.3: 1 specimen. meta, villavicencio, ins. policia la cuncia, 1,420 m, 4°04’ n, 73°32’ w, 19-sep-2012, n. tejedor [unab 1038]. conura sp.4: 1 specimen. antioquia, puente iglesias, west margin of the cauca river, 569 m, 5°49’ n, 75°42’ w, 13mar-2012, c. pinilla [unab 1039]. conura sp.5: material examined: 1 specimen. cundinamarca, anapoima, 710 m, 4°33’ n, 74°32’ w, 4-mar-2012, c. pinilla [unab 1040]. conura sp.6: 1 specimen. santander, puente nacional nogales, 331 m, 4°57’ n, 74°54’ w, 12-oct-2012, s. dussán [unab 1349]. conura sp.7: 2 specimens. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 233 m, 1°30’37” n, 75°40’21” w, 25-oct-2014, m. bermúdez [unab 1350]. conura sp.8: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 233 m, 1°30’37” n, 75°40’21” w, 25-oct2014, m. bermúdez [unab 1351]. conura sp.9: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 257 m, 1°30’37’ n, 75°40’21” w, 25-oct2014, m. bermúdez [unab 1352]. conura sp.10: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 233 m, 1°30’37” n, 75°40’21” w, 25-oct-2014, m. bermúdez [unab 1353]. conura sp.11: 1 specimen. caqueta, el doncello, vda. anayacito, granja copoazu, 337 m, 1°40’2.33” n, 75°16’57” w, 1-sep-2014, f. serna [unab 1354]. conura sp.12: 1 specimen. meta, villavicencio, 467 m, 4°15’ n, 73°64’ w, 17-oct-2012, l. zubieta [unab 3530]. conura sp.13: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 233 m, 1°30’37’ n, 75°40’21” w, 25-oct-2014, m. bermúdez [unab 3531]. conura sp.14: material examined: 5 specimens. caqueta, florencia, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 24 agron. colomb. 37(1) 2019 12-sep-2014, l. pérez [unab 3532]. conura sp.15: 1 specimen. caqueta, el doncello, vda. anayacito, granja copoazu, 337 m, 1°40’2.33” n, 75°16’57” w, 22-sep-2014, m. bermúdez [unab 3533]. conura sp.16: 9 specimens. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 233 m, 1°30’37” n, 75°40’21” w, 25-mar-2016, l. pérez [unab 3534]. endoparasitoid on pieridae chrysalid on plants of duranta sp. (verbenaceae). conura sp.17: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. rumiyaco, fca. hera ldo va l lejo, 700 m, 1°07’48.6” n, 76°39’55.8” w, 4-mar-2016, d. cárdenas [unab 3535]. conura sp.18: 2 specimens. putumayo, orito, vda. el yarumo km 35, fca. el limonar, 325 m, 0°39’36.7” n, 76°47’24.1” w, 26-mar-2015, j. martínez [unab 3536]. conura sp.19: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 12-sep-2014, m. bermúdez [unab 3537]. conura sp.20: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. vi l la loca, 352 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48.3” w, 20-mar-2015, l. pérez [unab 3538]. conura sp.21: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. vil la loca, 352 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48.3” w, 22-mar-2015, l. pérez [unab 3539]. conura sp.22: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. caliyaco, tropical amazonian botanical garden, 584 m., 1°7’6” n, 76°37’58.7” w, 18-sep-2015, a. pantoja [unab 3540]. conura sp.23: 1 specimen. caqueta, san vicente del caguan, vda. palestro, fca. el limonar, 270 m, 2°7’11.40” n, 74°45’0.82” w, 20-mar-2016, l. pérez [unab 3541]. conura sp.24: 1 specimen. putumayo, orito, vda. el yarumo, k m 35, fca. el limona r, 325 m, 0 °39’36.7” n, 76°47’24.1” w, 26-mar-2015, n. pérez [unab 3542]. conura sp.25: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, 352 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48.3” w, 22-mar-2015, l. pérez [unab 3543]. conura sp.26: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, 352 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48.3” w, 22-mar-2015, l. pérez [unab 3544]. conura sp.27: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 233 m, 1°30’37” n, 75°40’21” w, 13-oct-2014, m. bermúdez [unab 3545]. conura sp.28: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, 352 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48.3” w, 21-mar-2015, j. martínez [unab 3546]. conura sp.29: 1 specimen. amazonas, leticia, km 22, via tarapacá, 82 m, 4°07’12” n, 69°56’26” w, 18-aug-1997, d. campos [unab 3547]. conura sp.30: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, 620 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48.3” w, 18-sep2015, j. jiménez [unab 3548]. conura sp.31: 1 specimen. putumayo, mocoa, vda. pueblo viejo, fca. villa loca, 352 m, 1°11’28.1” n, 76°38’48.3” w, 20-mar-2015, l. pérez [unab 3549]. conura sp.32: 1 specimen. casanare, yopal, utopia campus, universidad de la salle, 249 m, 5°19’33.4” n, 72°17’47.4” w, 7-aug-2015, h. córdoba [unab 3550]. conura sp.33: 4 specimens. cundinamarca, villeta, 801 m, 5°00’11.9” n, 74°28’41.6” w, 16-may2010, m. pineda [unab 3551]. cundinamarca, villeta, 850 m, 5°00’ n, 74°28’ w, 5-may-1991, c. navia [unab 3551]. cundinamarca, mesitas, vda. san jose, 983 m, 4°35’14” n, 74°26’58” w, 4-dec-2004, s. cubillos [unab 3551]. tolima, ibague, el rodeo, 1,250 m, 4°28’ n, 75°18’ w, 8-may-2004, o. guataquira [unab 3551]. conura sp.34: 3 specimens. valle del cauca, santiago de cali, 995 m, 3°26’ n, 76°31’ w, 1-apr-1971, g. cayón [unab 3553]. valle del cauca, el cerrito, semillas del valle s.a, 987 m, 3°41’1” n, 76°19’30” w, 14-oct-2003, e. ortiz [unab 3553]. tolima, chaparral, barrio beltran (beltran neighborhood), granja sixto iriarte (sixto iriarte farm), 854 m, 3°43’39” n, 75°29’16” w, 27-aug-2003, a. diaz [unab 3553]. conura sp.35: 1 specimen. meta, san martin, fca. el caduceo, 405 m, 3°41’1” n, 73°41’ w, 5-jun-2012, j. rodriguez [unab 3554]. conura sp.36: 1 specimen. tolima, mariquita, cataratas del rio medina (medina river waterfalls), 495 m, 5°11’ n, 74°53’ w, 16-nov-1999, lic. biologia (biology bachelor) [unab 3555]. conura sp.37: 2 specimens. tolima, ibague, vda. la esperanza, 1,000 m, 4°28’ n, 75°18’ w, 18-nov-2003, o. guataquira [unab 3556]. antioquia, puente iglesias, margen occidental del rio cauca (west margin of the cauca river), 569 m, 5°49’54” n, 75°42’37” w, 13-apr-2012, o. ortiz [unab 3556]. conura sp.38: conura sp.38, 1 specimen. cundinamarca, ubala, vda. el puerto, 1,949 m, 4°44’ n, 73°32’ w, 20-jan1998, m. garcía [unab 3557]. conura sp.39: 1 specimen. amazonas, leticia, km 22 via tarapaca, 82 m, 4°07’12” n, 69°56’26” w, 18-aug-1997, d. campos [unab 3559]. conura sp.40: 2 specimens. cundinamarca, mesitas, vda. san jose, 983 m, 4°35’14” n, 74°26’58” w, 4-dec-2004, s. cubillos [unab 3560]. cundinamarca, anolaima, 1,607 m, 4°46’00” n, 74°28’00” w, 23-mar-2011, a. silva [unab 3560]. conura sp.41: 1 specimen. antioquia, dabeiba, bomba “terpel” (“terpel” fuel station), 395 m, 7°00’ n, 76°39’ w, 29-mar-2014, j. velásquez [unab 3561]. conura sp.42: 5 specimens. valle del cauca, palmira, instituto colombiano agropecuario (ica) (colombian agriculture institute), 1,001 m, 3°32’ n, 76°17’ w, 12-jun-1905, l. nuñez [unab 3563]. valle del cauca, santiago de cali, zoologico de cali (cali zoo), 1,035 m, 3°26’ n, 76°33’ w, 27-oct-2014, w. hernández [unab 3563]. cundinamarca, la vega, 1,217 m, 4°38’ n, 74°5’19.56” w, 11-may-2014, a. gamba [unab 3563]. cundinamarca, anapoima, 710 m, 4°33’ n, 74°32’ w, 10-nov-2012, f. ariza [unab 3563]. 25pérez-benavides and serna: a first approach to chalcid wasps (hymenoptera, chalcididae) of the entomological collection unab with new records for colombia cundinamarca, sasaima, 1,376 m, 4°55’ n, 74°26’ w, 23oct-1990, rodríguez [unab 3563]. brachymeria mnestor (walker, 1841) material examined: 2 specimens. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 233 m, 1°30’37” n, 75°40’21” w, 25-mar-2016, l. pérez [unab 3525]. comments from the authors: several pieridae chrysalids in duranta sp. (verbenaceae) plants were collected and then placed into breeding chambers. from these, a single parasitoid of b. mnestor emerged from each of the two chrysalids. brachymeria spp. brachymeria sp.1: 6 specimens. santander, puente nacional, nogales, 331 m, 4°57’ n, 74°54’ w, 12-oct-2012, s. dussán [unab 1041]. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 257 m, 1°29’59” n, 75°39’47” w, 25-nov-2014, c. motta [unab 1041]. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 233 m, 1°30’37” n, 75°40’21” w, 25-oct2014, m. bermúdez [unab 1041]. brachymeria sp.2: 7 specimens. tolima, espinal, corpoica nataima, 420 m, 4°9’ n, 74°53’ w, 23-apr-2012, m. cárdenas [unab 1345]. caqueta, florencia, macagual amazonian research center, 274 m., 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 12-sep-2014, l. perez [unab 1345]. caqueta, el doncello, vda. anayacito, 337 m, 1°40’2.33” n, 75°16’57” w, sep-2014, f. serna [unab 1345]. brachymeria sp.3: 8 specimens. cundinamarca, anolaima, vda. san rafael, 2,046 m, 4°49’ n, 74°26’ w, 13-sep-2012, j. rivera [unab 1346]. santander, san gil, 1,117 m, 6°33’ n, 73°8’ w, 3-oct-2012, d. ramírez [unab 1346]. brachymeria sp.4: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75° 39’46.44” w, 12-sep-2014, l. pérez [unab 1348]. brachymeria sp.5: 1 specimen. nariño, tumaco, vda. cajapi, km 30, via tumaco-pasto, 13 m, 1°36’36.2” n, 78°43’12.8” w, 22-sep-2015, l. pérez [unab 1817]. stypiura sp. material examined: 3 specimens. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 233 m, 1°30’37” n, 75°40’21” w, 25-oct-2014, m. bermúdez [unab 1356]. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 274 m., n 1°29’58.7”, w 75°39›46.44”, 2-sep-2016, l. pérez [unab 1356]. parastypiura sp. (figs. 3a and b) material examined: 1 specimen. antioquia, puerto triunfo, reserva natural cañon del rio claro (natural reserve of the claro river canyon), 350 m, 5°52’ n, 74°38’ w, 1-jun-1985, r. vélez [unab 1823]. comment by the authors: this is the first record of the genus for colombia. figure 3. specimen of the genus parastypiura from the ctc of the unab entomological museum: a) lateral view, b) dorsal view. a b 26 agron. colomb. 37(1) 2019 haltichellinae dirhinus sp. material examined: 1 specimen. cundinamarca, arbelaez, vda. hato viejo, fca. parcela, 1,140 m, 4°50’1.5” n -74°27’38.2” w, 22-mar-2016, d. cubillos [unab 3552]. dirhinus (dirhinus) sp. material examined: 1 specimen. valle del cauca, palmira, corpoica, banco de germoplasma (germplasm bank), 1,003 m, 3°31’47” n, 76°18’13” w, 15-oct-2003, e. ortiz [unab 1824]. ecuada producta boucek, 1992 (figs. 4a-c) material examined: 1 specimen. caldas, manizales, jardin botanico (botanical garden of manizales), 2,150 m, 5°6’15” n, 75°33’10” w, 29-mar-2010, d. salinas [unab 3529]. comment by the authors: this is the first record of the genus for colombia. haltichella ornaticornis cameron, 1884 material examined: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 2-sep-2016, l. pérez [unab 2530]. haltichella spp. haltichella sp.1: material examined: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 2-sep-2016, l. pérez [unab 2531]. haltichella sp.2: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 2-sep-2016, l. pérez [unab 2532]. haltichella sp.3: 1 specimen. caqueta, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 13-sep-2014, l. pérez [unab 1190]. notaspidium sp. material examined: 1 specimen. caquetá, florencia, vda. la viciosa, macagual amazonian research center, 274 m, 1°29’58.70” n, 75°39’46.44” w, 13-sep-2014, l. pérez [unab 1189]. acknowledgments the authors would like to thank the unab entomological museum which facilitated the specimens, infrastructure, and equipment to carry out this study. moreover, the authors want to thank colciencias which partially funded this work through the national basic sciences program, code 110165843233, contract fp44842-004-2015. literature cited arias, d. and g. delvare. 2003. lista de los géneros y especies de la familia chalcididae (hymenoptera: chalcidoidea) de la región neotropical. biota colomb. 4(2): 123-145. arias, d.c. 2004. avispas de las familias chalcididae y leucospidae (hymenoptera: chalcidoidea) en colombia. pp. 433-490. in: figure 4. specimen of the ecuada producta from the ctc of the unab entomological museum: a) lateral view, b) dorsal view, c) frontal view. a b c 27pérez-benavides and serna: a first approach to chalcid wasps (hymenoptera, chalcididae) of the entomological collection unab with new records for colombia fernández, f., g. andrade, and g. amat (eds.). insectos de colombia vol. 3. universidad nacional de colombia & instituto humboldt, bogota. borror, d., c. triplehorn, and n. johnson (eds.). 1989. an introduction to the study of insects. saunders college publishing, philadelphia, usa. boucek, z. 1988. australian chalcidoidea (hymenoptera): a biosystematic revision of genera of fourteen families, with a reclassification of species. c.a.b. international, wallingford, uk. boucek, z. 1992. the new world genera of chalcididae (hymenoptera). mem. am. entomol. inst. 53, 49-466. burks, b.d. 1960. a revision of the genus brachymeria westwood in america north of mexico (hymenoptera: chalcididae). trans. am. entomol. soc. 86(3), 225-273. delvare, g. 1992. a reclassification of the chalcidini with a checklist of the new world species. mem. am. entomol. inst. 53, 119-466. delvare, g. 1992a. les chalcidinae d’importance économique dans les palmeraies d’amérique tropicale (hymenoptera). bull. soc. entomol. fr. 97(4), 349-372. delvare, g. 2004. contribution à l’étude systématique des chalcidoidea (insecta, hymenoptera): phylogénie, complexes d’espéces chez les chalcididae, eurytomidae et torymidae. dossier d’habilitation á diriger des recherches. université montpellier iii paul valery, france. delvare, g. and d.c. arias. 2005. capítulo 65: familia chalcididae. pp. 647-660. in: fernández, f. and m. sharkey (eds.). introducción a los hymenoptera de la región neotropical, sociedad colombiana de entomología universidad nacional de colombia, bogota. delvare, g., and z. boucek. 1992. on the new world chalcididae (hymenoptera). associated publishers, gainesville, usa. delvare, g. and p. genty. 1992. utility of attractive plants for beneficial insects in the oil palm plantations of tropical america. oleagineux 47(10), 551-559. delvare, g. 1995. chalcididae. pp. 289-298. in: hanson, p.e. and i.d. gauld (eds.). the hymenoptera of costa rica. oxford university press, oxford, uk. doi: 10.1002/mmnd.19970440203 halstead, j. 1990. review of haltichella spinola in the neartic region (hymenoptera: chalcididae). proc. entomol. soc. wash. 92(1), 153-159. howard, l.o. 1892. the biology of the hymenopterous insects of the family chalcididae. proc. united states nation. museum 14(881), 567-588. doi: 10.5479/si.00963801.881.567 malagón-aldana, l., f. serna, and d.r. smith. 2017. on the natural history of the willow sawf ly nematus oligospilus (hymenoptera, tenthredinidae) inhabiting salix humboldtiana, in colombia. j. hymenopt. res. 55, 189-199. doi: 10.3897/ jhr.55.11566 martinez, j.o. and f. serna. 2015. managing insect collections. micropezidae (diptera: nerioidea) of the entomological museum unab. agron. colomb. 33(3), 339-347. doi: 10.15446/agron. colomb.v33n3.52432 navarro-tavares, a.b. 2013. filogenia de haltichellini ashmead (hymenoptera, chalcididae, haltichellinae). phd thesis. universidade federal do espírito santo, brazil. noyes, j.s. 2017. universal chalcidoidea database. world wide web electronic publication. url: http://www.nhm.ac.uk/ chalcidoids (accessed december 2017). nsf. 2006. insect survey of a megadiverse country, phase ii: url: http://www.sharkeylab.org/biodiversity/db.php?app=colomb ia&function=taxa_list&mode=family (accessed april 2017). pérez-benavides, l., f. serna, and g. gibson. 2016. a new species of oozetetes de santis (hymenoptera: chalcidoidea: eupelmidae) from colombia with an updated key for the bucheri species-group. zootaxa 4084(3), 436-442. doi: 10.11646/ zootaxa.4084.3.8 pérez-benavides, l., f. serna, and j. martínez. 2017. a new host of a parasitoid wasp, and an illustrated key for the species of heteroschema (hymenoptera: chalcidoidea: pteromalidae). j. entomol. zool. stud. 5(4), 962-965. roscoe, l., d. barry, and s. m. smith. 2016. observations on the lifehistory traits of the north american parasitoid phasgonophora sulcata westwood (hymenoptera: chalcididae) attacking agrilus planipennis (coleoptera: buprestidae) in ontario, canada. can. entomol. 148(3), 294-306. doi: 10.4039/tce.2015.72 serna, f., n.c. mesa-cobo., e.v. vergara-navarro., j.a. quirozgamboa, and a.m. gaviria-rivera. 2017. entomología agrícola. pp. 284-317. in: restrepo-zea, e., c.h. sánchez, and g. silva-carrero (eds.). patrimonio de la nación. colección del sesquicentenario. tomo 1. universidad nacional de colombia, bogota. tavakoli, t., m. fallahzadeh, and h. lotfalizadeh. 2016. fauna of chalcid wasps (hymenoptera: chalcidoidea, chalcididae) in hormozgan province, southern iran. j. insect biodivers. sys. 2(1), 155-166. effects of swine manure biochar on sorption equilibrium of cadmium and zinc in sandy soils received for publication: 14 october, 2020. accepted for publication: 12 april, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.90918 1 programa de pós graduação em agricultura tropical, universidade federal de mato grosso, cuiaba (brazil). 2 department of earth, ocean and atmospheric sciences, university of british columbia (canada). 3 departamento de solos e engenharia rural, faculdade de agronomia e zootecnia, universidade federal de mato grosso, cuiaba (brazil). 4 programa de pós graduação em recursos hídricos, faculdade de engenharia, arquitetura e tecnologia, universidade federal de mato grosso, cuiaba (brazil). * corresponding author: elisamara.caldeira@gmail.com agronomía colombiana 39(1), 37-46, 2021 abstract resumen swine manure is an agricultural waste that can increase soil fertility. however, this residue has a high content of heavy metals, particularly zinc (zn) and cadmium (cd), that are not only toxic to plants and soil organisms but they also pose a great threat to human health due to the potential accumulation of these metals through the food chain. transforming swine manure into biochar and adding it to soils can improve the soil’s capacity to retain heavy metals. the main objective of this research was to study the capacity of sandy soils mixed with different doses of swine manure biochar (smb) to retain cd and zn as well as to evaluate the sorption equilibrium of these metals. sorption essays were performed by adding solutions of zn (zncl2) or cd (cdcl2) at different concentrations (0, 2.5, 5, 10, 50 and 100 mg l-1) to soil samples mixed with different doses of smb (0, 0.25, 0.75, 1.5, and 3.0 % (w/w)). the data were modelled using both langmuir and freundlich adsorption isotherm models to describe the adsorption processes. the data were best represented by the langmuir model (r2>0.97), indicating a mono-layer sorption to the surface. results showed that sorption capacity of zn and cd increased with the dose of smb, improving metal retention. the langmuir constant (kl) for soil without smb for cd and zn were 0.01 l mg-1 and 0.05 l mg-1, respectively. with the highest dose of smb, kl increased to 9.86 l mg-1 and 1.26 l mg-1 for cd and zn, respectively. results suggest that smb has the potential to mitigate zn and cd contamination of sandy soils. el estiércol de cerdo es un residuo agrícola que puede aumentar la fertilidad del suelo. sin embargo, este residuo tiene un alto contenido de metales pesados, principalmente zinc (zn) y cadmio (cd), los cuales no sólo son tóxicos para las plantas y los organismos del suelo, sino que también representan una gran amenaza para la salud humana por su potencial acumulación en la cadena alimentaria. transformar el estiércol en biocarbón y agregarlo al suelo puede mejorar la capacidad del suelo para retener metales pesados. el objetivo principal de este trabajo fue estudiar la capacidad de suelos arenosos mezclados con diferentes dosis de biocarbón de estiércol porcino (bep) para retener cd y zn, y evaluar el equilibrio de sorción de estos metales. las pruebas de sorción se realizaron agregando soluciones de zn (zncl2) o cd (cdcl2) en diferentes concentraciones (0, 2.5, 5, 10, 50 y 100 mg l-1) a muestras de suelo mezcladas con diversas dosis de bep (0, 0.25, 0.75, 1.5, y 3.0% (w/w). los datos fueron modelados de acuerdo con las isotermas de freundlich y langmuir para describir los procesos de adsorción. el modelo de langmuir representó mejor los datos (r2>0.97), lo que indica una absorción de monocapa a la superficie. los resultados mostraron que la capacidad de sorción de zn y cd aumentó con la dosis de bep, mejorando la retención de metales. la constante de langmuir (kl) para el suelo sin bep para cd y zn fue 0.01 l mg-1 y 0.05 l mg-1, respectivamente. con las dosis más altas de bep, kl aumentó a 9.86 l mg-1 y 1.26 l mg-1 para cd y zn, respectivamente. los resultados sugieren que el bep tiene el potencial de mitigar la contaminación por zn y cd en suelos arenosos. key words: pyrolized carbon, agricultural wastes, sorption, heavy metals. palabras clave: carbono pirolizado, residuos agropecuarios, sorción, metales pesados. effects of swine manure biochar on sorption equilibrium of cadmium and zinc in sandy soils efectos del biocarbón hecho a base de estiércol porcino en el equilibrio de sorción de cadmio y zinc en suelos arenosos wellyton santos de assis1, elisamara caldeira do nascimento1*, brenda d’acunha2, oscarlina lúcia dos santos weber3, eliana freire gaspar dores4, and eduardo guimarães couto3 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.90918 38 agron. colomb. 39(1) 2021 introduction technological advances in agricultural practices and production systems allow for the expansion of agriculture into areas with sandy soils. nowadays, agricultural production in this type of soil is extensive, particularly in the state of mato grosso in brazil (ibge, 2017) that is now considered a hub for agribusiness. grain production in the area also stimulated the growth of animal husbandry, particularly pig and cattle farming. integration of crop and animal production systems allows farmers to use animal manure as fertilizer. this practice reduces costs and increases soil nutrient content and water retention but, at the same time, it can have detrimental consequences if animal manure is applied in excess (de vrieze et al., 2019) since it has a high content of heavy metals such as copper (cu), zinc (zn), and cadmium (cd). intensive application of swine manure can promote the accumulation of heavy metals in soils and the contamination of waterways through runoff and leaching (zhang et al., 2003; he et al., 2005). this contamination can pose a risk to human health due to accumulation through the food chain (scherer et al., 2010). soil remediation is based on the use of chelating agents to immobilize metals and avoid uptake by plant roots, as well as leaching. this process is usually expensive and timeand resource-consuming (wuana & okieimen, 2011; yao et al., 2012; paz-ferreiro et al., 2014). the organic matter of agricultural residues has the potential to act as a biosorbent, and, thus, it can help mitigate contamination from heav y metals in soils and water streams (sud et al., 2008; liu et al., 2018; purakayastha et al., 2019). biosorbents can act through complex processes, such as ion exchange, adsorption on surface and into pores, complexation, chelation, etc. (puls & bohn, 1988; sud et al., 2008; chen et al., 2019). the management of this type of residues in tropical regions can be very challenging due to environmental conditions that increase the rate of soil organic matter mineralization and decomposition. a potential solution for residue stabilization in these areas is the use of biochar. pyrolysis provides a promising method for the treatment of animal manure with the advantages of destroying pathogens, breaking down antibiotics, producing value-added energy and biochar products, immobilizing heavy metals, and reducing the volume of waste stream (tian et al., 2019; xu et al., 2019). when applied to soils, biochar can have several beneficial properties. it can increase the amount of recalcitrant organic matter in soils, improve nutrient and water retention, decrease greenhouse gas emissions, and increase the soil capacity for heavy metal retention (woolf & lehmann, 2012; bartoli et al., 2020). transforming agricultural residues into biochar can be useful for improving soil chemical and physical properties and mitigating soil contamination by heavy metals. however, more research is still needed in the use of biochar for heavy metal immobilization. biochar properties vary depending on pyrolysis temperature and time, the biomass used to produce the biochar, and the dose and the type of soil that biochar is applied to (zheng et al., 2013; abujabhah et al., 2016). for example, shen et al. (2020) indicate that the characteristics and speciation of heavy metals in the biochar produced from pig manure are affected by the pyrolysis temperature. between 500°c and 700°c is the ideal temperature for improving the characteristics of the biochar structure. in addition, the pyrolysis process can immobilize heavy metals, transforming unstable fractions into more stable fractions, and reducing environmental risk. this study focused on the use of biochar from swine manure, one of the main residues produced in agricultural systems in the state of mato grosso. swine manure is heavily used as fertilizer in sandy soils as a potential mitigation strategy for zinc (zn) and cadmium (cd) contamination in this type of soil. thus, this study aimed to evaluate the capacity of an ustoxic quartzipsamment soil and the mixture of soil with swine manure biochar to adsorb zn and cd, and the chemical changes conferred to the soil after adding the biochar. materials and methods soil collection and biochar production soil classified as an ustoxic quartzipsamment (91% sand, 4% silt, and 5% clay) (soil survey staff, 2014) was collected from the 0-0.2 m layer from an agricultural area located in the city of campo verde, mato grosso, brazil (15°13’55.2” s, 54°57’43.4” w). the soil was dried and sieved (2 mm) and its chemical properties were analyzed according to the methodology described by mapa (2017) and teixeira et al. (2017). soil ph was measured with a ph meter in a soil solution of 1:2.5 distilled water. to determine the contents of sodium (na+) and potassium (k+), the soil was extracted with a nh4ch3co2 buffer (ph = 7). na+ and k+ were determined using a f lame photometer (model pegassvs ii, tecnow, maringa, brazil). to determine the contents of manganese (mn) and phosphorus (p), the soil was extracted with a 1:1 solution of 39assis, nascimento, d’acunha, weber, dores, and couto: effects of swine manure biochar on sorption equilibrium of cadmium and zinc in sandy soils h2so4. mn was determined by measuring the solution’s absorbance at 550 nm, and p was determined by measuring the absorbance at 660 nm. the contents of calcium (ca2+), magnesium (mg2+), iron (fe3+), zinc (zn2+), cadmium (cd+2) and copper (cu2+) were determined by acid digestion of the soil with hcl and metal concentrations were measured using an atomic adsorption spectrometer (spectraa 50 varian, mulgrave, australia). swine manure biochar (smb) was commercially produced (sppt, mogi morim, são paulo, brazil) via slow pyrolysis at 400ºc for 17 min. after pyrolysis, the biochar was sieved and homogenized to obtain a particle size of 0.5 mm. the chemical properties of smb were determined following the methodology described above (mapa, 2017; teixeira et al., 2017). soil density and porosity were analyzed according to the method described by teixeira et al. (2017). for soil bulk density (rd), 35 ml of dried soil was measured in a graduated cylinder, and equation 1 was applied: ρd = m f (1) v where ρd is the soil bulk density (kg dm-3), m is the mass of dried soil added to the cylinder (g), v is the volume of soil in the cylinder (cm-3), and f is a correction factor for soil humidity. soil porosity was obtained using equation 2: p = 1 – ρd f (2) ρp where p is the soil porosity, ρp is the difference between total porosity and volumetric humidity at field capacity (θcc), and ρd is the soil bulk density. soil-biochar mix characterization soil samples were incubated with different doses of smb (0, 0.25, 0.75, 1.5 and 3% (w/w)) for 30 d. soil moisture was kept constant at 60% of the soil water holding capacity, and temperature was maintained at 25°c (souza et al., 2007). after the incubation period, the chemical properties of the mixture were determined using the methodology previously described by mapa (2017) and teixeira et al. (2017). total organic carbon (toc) was determined by wet combustion, following the methodology of yeomans and bremner (1988). organic matter from soil was oxidized with a mixture of 10 ml of 0.167 potassium dichromate (k2cr2o7) and 20 ml of concentrated sulfuric acid (h2so4) while stirring it to ensure good mixing of the soil with the reagents. the excess k2cr2o7 was then titrated with (nh4)2fe(so4)2 and toc was estimated as the equivalent of k2cr2o7 that reacted with the soil. labile carbon (lc) was determined using the method proposed by blair et al. (1995) and adapted by shang and tiessen (1997) that consisted of the partial oxidation of soil carbon with kmno4 0.033 m. the amount of oxidized c was calculated and considered as the labile component of soil organic c. non-labile carbon (nlc) was determined as the difference between toc and lc. sorption essays sorption essays were performed separately for each metal. twenty ml of aqueous solutions of cd (cdcl2) and zn (zncl2) at different concentrations (0, 2.5, 5, 10, 50 and 100 mg l-1) were added to 50 ml falcon tubes containing 2 g of soil or soil-biochar mixture. the samples were then agitated for 24 h at 120 rpm and subsequently centrifuged for 15 min at 9000 rpm and filtered. the temperature was kept constant at 25°c. meta l concentration in the supernatant was measured using an atomic absorption spectrophotometer (spectraa 50 varian, agilent technologies, ca, usa). characterization tests and analyses were performed in four replicates within a completely randomized design. the concentration of metals adsorbed in soil was calculated as the difference between the initial concentration of metals added and the concentration of metals that remained in the solution (harter & naidu, 2001), according to equation 3. qe = (co – ce) vol (3) m where qe is the concentration of metals in soil (mg kg-1); co and ce are the initial concentration of metals and concentration of metals in the solution (in equilibrium), respectively (mg l-1); vol is the volume of the metal aqueous solution added to the falcon tube (l), and m is the amount of soil added to the falcon tube (kg). sorption efficiency was calculated using equation 4. sorption efficiency = co– ce × 100% (4) co the langmuir and freundlich isotherms were then used to understand the equilibrium behind metal sorption to the surface. the equations are summarized in table 1. 40 agron. colomb. 39(1) 2021 although linear and non-linear models are mathematically equivalent, linearization often can introduce bias and increase the error distribution (bolster & hornberger, 2007). to avoid these errors, we fitted the langmuir and freundlich non-linear models using the r package ‘pupaim’ version 0.2.0 that provides a collection of isotherm models, and the software r version 4.0.3 and rstudio version 1.3.1093. table 1. langmuir and freundlich equations. isotherm model non-linear equation linear equation langmuir qe = qmax kl ce ce = 1 + ce (5) 1 + kl ce qe kl qmax qmax freundlich qe = kf ce 1/n inqe = 1 inqe + inkf (6)n qe concentration of sorbate adsorbed by the surface in the equilibrium (mg kg -1); qmax maximum sorption capacity (mg kg1); kl langmuir distribution constant (l mg -1); kf freundlich distribution constant (mg kg-1); ce sorbate concentration in the equilibrium solution (mg l -1), and n heterogeneity parameter. results and discussion soil-biochar chemical and physical properties biochar application had a significant effect on soil chemical and physical properties (tab. 2). smb addition increased soil ph. soil without biochar had a ph of 5.3, and it increased to 7.9 with the highest smb dose. previous studies (rondon et al., 2006; houben et al., 2013) show that these changes can be attributed to the high ash content in biochar. ash is mainly composed of alkaline metal oxides that can interact with the soil solution and release bases and other ions, increasing the ph (steenari et al., 1999; glaser et al., 2015). another factor that may be related to the increase in ph is the alkalinity of the biochar caused by the presence of organic (-oh, -co, -c=o, -cooh, -coh) and inorganic (-po43-, -si-o-si) functional groups, and inorganic halogens (kcl and cacl2). these groups belong to negatively charged surfaces (-cooand -o-) that can capture protons from the solution (tsai et al., 2012; martinsen et al., 2014; ding et al., 2016). this may also explain the decrease in h+ with the increase in the dose of biochar shown in toc, lc and nlc also increased with the addition of smb. as smb is a substance with high carbon content (wu et al., 2012; speratti et al., 2017), the addition of biochar to the soil provides the necessary carbon sources for carbon cycling. likewise, biochar can provide the soil with complex aromatic structures that increase nlc (woolf & lehmann, 2012) or labile compounds, such as aliphatic carbon compounds, increasing the lc content in the soil mixture. additionally, after smb application there was a significant increase in the content of macro and micronutrients (p, zn+2, cu+2, mn +2, na+, k+, ca+2, mg+2) (tab. 2). this is due to the type of organic matter used for biochar production. swine manure usually has a high concentration of these nutrients, so when smb is produced, it inherits these compounds (tsai et al., 2012; ding et al., 2016; subedi et al., 2016). although there are many studies that show that biochar can increase soil porosity and improve water holding capacity and nutrient retention (kuzyakov et al., 2014; ajayi & horn, 2017), soil porosity did not change significantly with smb while soil density decreased slightly with the increases in smb doses (tab. 3). one possible explanation is that, although the number of pores did not change, its distribution on the surface did. speratti et al. (2017), using the same biochar as in this study, performed a bet analysis to obtain the pore size and distribution of swine manure biochar and found that smb had a total surface area of 7.2 m2 g-1 and a total pore volume of 0.0002 cm3 g-1 (micropore area was 0.7 m2 g-1 and mesopore area was 4.1 m2 g-1). considering this, biochar particles could have changed pore characteristics like size, shape, connectivity, table 2. soil chemical properties before and after swine manure biochar (smb) addition. smb dose ph h2o p na+ k+ ca2+ mg2+ h+ toc lc nlc fe zn cd mn cu %w/w mg dm-3 cmolc dm -3 g kg-1 mg dm-3 0 (soil) 5.3 2.0 1.0 8.0 1.5 0.8 3.4 6.6 1.0 5.6 171.0 7.0 12.0 1.1 0.25 6.2 44.0 3.0 18.0 2.3 0.9 2.5 7.0 1.2 5.9 173.4 9.0 25.0 8.8 0.75 6.8 86.0 4.0 26.0 2.5 0.9 1.3 8.9 1.3 7.6 169.0 10.0 25.0 15.0 1.5 7.5 125.0 6.0 37.0 2.6 1.1 0.8 10.8 1.4 9.5 169.0 14.0 69.0 32.0 3.0 7.9 170.0 11..0 111.0 3.1 1.1 0.7 17.9 1.4 16.5 182.0 21.0 125.0 79.0 100 (smb) 9.3 6536.0 52.0 421.0 137.4 46.3 32.2 3.0 29.2 230.0 136.0 9215.0 292.5 (-) below the limit of detection. toc total organic carbon, lc labile carbon, nlc non-labile carbon. 41assis, nascimento, d’acunha, weber, dores, and couto: effects of swine manure biochar on sorption equilibrium of cadmium and zinc in sandy soils and volume and, therefore, changed nutrient, water, and heavy metal retention. for example, liu et al. (2006) report that small biochar particles could enter bigger soil particles, decreasing its size. table 3. soil physical properties before and after swine manure biochar (smb) addition. smb dose (% w/w) soil density (kg m-3) total porosity (m3 m-3) 0 (soil) 1.66 0.40 0.25 1.63 0.39 0.75 1.61 0.38 1.5 1.58 0.38 3 1.55 0.39 100 (smb) cadmium and zinc sorption sorption isotherms results from the sorption assays showed that the amount of adsorbed metal to the surface increased with biochar application (fig. 1). this effect was particularly evident for a higher concentration of the metal solutions (>50 mg l-1) and higher smb doses. considering these data, freundlich and langmuir isotherms were used to evaluate metal sorption to soils with and without smb addition. table 4 summarizes the results obtained for the sorption essays. the langmuir model is based on the hypothesis that, when molecules are adsorbed into the surface, they form a single, uniform layer that covers the whole surface. the langmuir constant (kl) is a parameter related to the affinity of metal ions to the sorption sites, and qmax is the maximum absorption capacity of the material. the langmuir model showed a good fit for soil with and without smb (r2 varied between 0.97 and 0.99, for both cd and zn). kl and qmax increased with the dose of smb for all the cases, except for soil without biochar in which qmax for cd was almost 20 times higher than qmax for a smb dose of 3%. so, kl of 3% smb was larger than kl of soil for cd, but qmax was larger for soil without smb. since higher kl values indicate that the interaction between adsorbate and adsorbent is stronger, and lower kl values indicate a weaker interaction, this could mean that, although the soil has more sorption sites for cd, biochar binds cd stronger than soil. this could also indicate that smb application favors chemisorption (stronger interactions, monolayer adsorption) over physisorption (weaker interactions, multilayer adsorption) that could be explained by the increase in functional groups that can bind the cd to the surface (ho & mckay, 1998; kołodyńska et al., 2012; wang et al., 2020). the freundlich isotherm is valid for heterogeneous surfaces and considers a multi-layer adsorption to explain the relationship between sorbate and adsorbent. this model had a good fit for both metals and all the concentrations of smb used (r2>0.95). in the freundlich isotherm, kf is related to the adsorption capacity of the surface, and n is a parameter related to the intensity of adsorption. if 1/n<1, adsorption is favorable; if n = 1, the partition between the two phases is independent of the concentration; finally, if 1/n>1, it means that adsorption is cooperative (komkiene & baltrenaite, 2016). for cd, kf increased with the dose of smb (tab. 4). initially, the soil without smb had a kf = 472.66 mg kg-1 and a ds or be d m et al , q e (m g kg -1 ) b a ds or be d m et al , q e (m g kg -1 ) equilibrium concentration, ce (mg l-1)equilibrium concentration, ce (mg l-1) 4020 300 102.00.0 0.5 1.0 1.5 0 600 300 900 0 600 300 900 a zncd 0.75 1.5 30.250 smb dose (%) 0.75 1.5 30.250 smb dose (%) figure 1. equilibrium concentration (ce, mg l-1) vs. amount of adsorbed metal (qe, mg kg-1) for a) cadmium (cd) and b) zinc (zn) and for every dose of swine manure biochar (smb) applied. 42 agron. colomb. 39(1) 2021 increased to 5376.32 mg kg-1 with the highest dose of smb; this was an 11-fold increase in kf. in the case of zn, the same trend was observed. soil without smb had an initial kf of 86.04 mg kg-1 and increased to 1582.91 mg kg-1 with 3% smb (18-fold increase). when comparing the kf for both metals, kf for zn was lower than kf for cd for every smb dose (values 3-6 times higher for cd than for zn). park et al. (2015) and chen et al. (2019) also find that biochar increases the soil’s capacity to retain heavy metals, and that adsorption is up to 6 times higher for cd than for zn. the intensity of adsorption (n) of the metals also changed with biochar addition. for zn, 1/n was always lower than 1, suggesting that adsorption of the metals to the surface was favorable. in the case of cd, 1/n was higher than 1 without biochar, indicating cooperative adsorption (i.e., the amount of metal adsorbed to the surface had an effect on the adsorption of new metal ions to the surface). with the addition of biochar, 1/n was lower than 1, indicating that the adsorption was favorable. that difference in 1/n between the soil and the soil with smb for cd was also an indication of different mechanisms of interaction between cd and the surface when smb is present. although both models were able to explain the data, the langmuir isotherm was slightly better than the freundlich isotherm, particularly for higher doses of smb. this effect has also been observed in other studies with biochar and is attributed to the monolayer adsorption that occurs in the biochar surface (binding sites in the surface over electrostatic interactions) (kołodyńska et al., 2012; park et al., 2015; wang et al., 2020). sorption efficiency the sorption efficiency was used to evaluate the capacity of soil (with and without biochar) to retain cd and zn (fig. 2). soil without smb addition was very efficient in removing cd from the solution, even for high doses of the metal (efficiency = 97%). sorption efficiency increased with biochar application. doses of 1.5 and 3% smb showed a sorption efficiency of ~100% for all the studied cd concentrations (0, 2.5, 5, 10, 50 and 100 mg l-1). sorption efficiency for zn without smb application was high for low metal concentrations (~90% for zn concentrations of 0, 2.5, 5 and 10 mg l-1). however, for higher concentrations of zn (>50 mg l-1), sorption efficiency to the surface decreased to ~50%. soil-smb mixture had a sorption efficiency of ~100% for lower zn doses (≤10 mg l-1) and it varied between 70-100% for higher smb doses (depending on zn initial concentration). this increase in sorption efficiency with smb application was expected, as biochar characteristics favor metal retention (mohamed et al., 2018). particularly, smb has different functional groups (e.g., cooh, phenolic, etc.) that are sorption sites for cations by forming metallic complexes (wuana & okieimen, 2011; rees et al., 2014). table 4. langmuir and freundlich isotherm coefficients for zn and cd with and without swine manure biochar (smb) addition to soil. smb dose (%) w/w langmuir freundlich kl (l mg-1) qmax (mg kg-1) r2 kf (mg kg-1) 1/n r2 cd 0.00 0.01 46360 0.99 472.66 1.14 0.99 0.25 1.44 1393.29 0.99 762.24 0.53 0.99 0.75 2.78 1677.02 0.99 1450 0.58 0.99 1.50 4.44 2325.48 0.98 3597.56 0.72 0.98 3.00 9.86 2045.82 0.98 5376.32 0.72 0.97 zn 0.00 0.05 788.59 0.99 86.04 0.49 0.99 0.25 0.17 829.66 0.99 195.92 0.38 0.99 0.75 0.56 990.14 0.99 313.81 0.41 0.98 1.50 1.29 1310.38 0.99 616.55 0.58 0.96 3.00 1.26 2373.70 0.97 1582.91 0.81 0.95 kl langmuir distribution constant (l mg -1), qmax maximum sorption capacity (mg kg -1), kf freundlich constant (mg kg -1), n heterogeneity parameter, r2 goodness of fit measure for each regression. 43assis, nascimento, d’acunha, weber, dores, and couto: effects of swine manure biochar on sorption equilibrium of cadmium and zinc in sandy soils figure 2 also shows that the relationship between smb dose and sorption efficiency is different for both metals. efficiency for cd was higher than that for zn for all smb doses and even for soil without smb. this difference could be related to the chemical properties of each metal, such as electronegativity and ionic radius. zn and cd show electronegativity values of 1.66 and 1.46 and ionic radius values of 0.074 and 0.098, respectively (liu et al., 2006). puls and bohn (1988) show that the retardation factor (i.e., estimate of solute movement in the soil fraction) increases with the ionic radius and decreases with increasing electronegativity; this explains the highest retention for cd over zn. another explanation could be related to the amount of zn and cd in the soil and in the biochar used for this study. the cd concentration in the soil and in the biochar was below the limit of detection, whereas the initial concentration of zn in the soil was 7 mg kg-1 and smb had a zn concentration of 136 mg kg-1 (tab. 2). as higher concentrations of zn solution were added to the soil, the binding sites for zn in the soil or soil-smb surface become less available, and more zn was left in the solution. additionally, as shown in table 2, smb increased soil ph. an alkaline ph can promote the precipitation of metal hydroxides and, therefore, can decrease the mobility of metal ions in the soil profile (pierangeli et al., 2009). conclusions and implications of the use of smb to retain heavy metals in sandy soils the results show the high capacity of smb to help in zn and cd sorption in sandy soils, potentially avoiding problems with bioaccumulation, contamination, and toxicity via leaching and runoff. the data adjusted best to the langmuir isotherm, particularly for higher smb doses, suggesting a monolayer sorption to the surface. additionally, with smb application a stronger adsorbate-adsorbent interaction was observed (higher kl) that could mean that smb favors chemisorption over physisorption. on the other hand, soil without smb showed weaker interactions with the metals. both smb and the studied ustoxic quartzipsamment had a higher affinity towards cd than zn. this was related to the initial zn content in both soil and smb (7 and 136.25 mg kg-1, respectively), as well as higher electronegativity and ionic radius of zn. despite the greater adsorptive capacity observed with 3% smb, it is important to also consider the high cost of biochar application and look for the best cost/benefit relationship. in that regard, smb applied at 0.75% proved to be effective for the retention of both metals with high efficiency. at this dose, the kf was about three times higher for zn and cd compared to the soil without the addition of smb. smb addition to the soil increased the content of p, na, k, toc, nlc, lc, zn, mn, cu and increased ph, making the soil more alkaline and more suitable for agriculture. although the results of this study are promising for cd and zn retention in sandy soils, more research is needed in the area. particularly, more studies are necessary that focus on competition between cd, zn, and other heavy metals for the binding sites of smb, metal desorption from the smb-soil surface, and availability of the adsorbed metals to plants in order to evaluate if smb addition is a good strategy for minimizing the risks associated with heavy metal pollution in sandy soils. r em ov al e ff ic ie nc y (% ) b r em ov al e ff ic ie nc y (% ) initial concentration of metal (mg l-1)initial concentration of metal (mg l-1) 1000 25 50 75 1000 25 50 75 1000 25 50 75 50 90 80 70 60 100 50 90 80 70 60 100 a zncd 0.75 1.5 30.250 smb dose (%) 0.75 1.5 30.250 smb dose (%) 99 98 100 figure 2. sorption efficiency for a) cadmium (cd) and b) zinc (zn) for each dose of swine manure biochar (smb) applied. 44 agron. colomb. 39(1) 2021 acknowledgments the authors would like to thank the financial support from the conselho nacional de desenvolvimento científico e tecnológico (cnpq) (brazil). conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions egc, olsw and efgd designed the experiments. wsa carried out the field and laboratory experiments. ecn, bd, and wsa contributed to the data analysis, and ecn, bd and egc wrote the article. all authors reviewed the manuscript. literature cited abujabhah, i. s., doyle, r., bound, s. a., & bowman, j. p. (2016). the effect of biochar loading rates on soil fertility, soil biomass, potential nitrification, and soil community metabolic profiles in three different soils. journal of soils and sediments, 16, 2211–2222. https://doi.org/10.1007/s11368-016-1411-8 ajayi, a. e., & horn, r. (2017). biochar-induced changes in soil resilience: effects of soil texture and biochar dosage. pedosphere, 27(2), 236–247. https://doi.org/10.1016/s1002-0160(17)60313-8 bartoli, m., giorcelli, m., jagdale, p., rovere, m., & tagliaferro, a. (2020). a review of non-soil biochar applications. materials, 13(2), article 261. https://doi.org/10.3390/ma13020261 blair, g. j., lefroy, r. d. b., & lisle, l. (1995). soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems. australian journal of agricultural research, 46(7), 1459–1466. https://doi. org/10.1071/ar9951459 bolster, c. h., & hornberger, g. m. (2007). on the use of linearized langmuir equations. soil science society of america journal, 71(6), article 1796. https://doi.org/10.2136/sssaj2006.0304 chen, r., zhao, x., jiao, j., li, y., & wei, m. (2019). surface-modified biochar with polydentate binding sites for the removal of cadmium. international journal of molecular sciences, 20(7), article 1775. https://doi.org/10.3390/ijms20071775 de vrieze, j., colica, g., pintucci, c., sarli, j., pedizzi, c., willeghems, g., bral, a., varga, s., prat, d., peng, l., spiller, m., buysse, j., colsen, j., benito, o., carballa, m., & vlaeminck, s. e. (2019). resource recovery from pig manure via an integrated approach: a technical and economic assessment for full-scale applications. bioresource technology, 272, 582–593. https://doi. org/10.1016/j.biortech.2018.10.024 ding, y., liu, y., liu, s., li, z., tan, x., huang, x., zeng, g., zhou, l., & zheng, b. (2016). biochar to improve soil fertility. a review. agronomy for sustainable development, 36, article 36. https:// doi.org/10.1007/s13593-016-0372-z glaser, b., wiedner, k., seelig, s., schmidt, h. p., & gerber, h. (2015). biochar organic fertilizers from natural resources as substitute for mineral fertilizers. agronomy for sustainable development, 35, 667–678. https://doi.org/10.1007/s13593-014-0251-4 harter, r. d., & naidu, r. (2001). an assessment of environmental and solution parameter impact on trace-metal sorption by soils. soil science society of america journal, 65(3), 597–612. https://doi.org/10.2136/sssaj2001.653597x he, z. l., yang, x. e., & stoffella, p. j. (2005). trace elements in agroecosystems and impacts on the environment. journal of trace elements in medicine and biology, 19(2–3), 125–140. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2005.02.010 ho, y. s., & mckay, g. (1998). a comparison of chemisorption kinetic models applied to pollutant removal on various sorbents. process safety and environmental protection, 76(4), 332–340. https://doi.org/10.1205/095758298529696 houben, d., evrard, l., & sonnet, p. (2013). mobility, bioavailability and ph-dependent leaching of cadmium, zinc and lead in a contaminated soil amended with biochar. chemosphere, 92(11), 1450–1457. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.03.055 ibge. (2017). levantamento sistemático da produção agrícola. instituto brasileiro de geografia e estatística. https://www. ibge.gov.br/estatisticas/economicas/agricultura-e-pecuaria/9201-levantamento-sistematico-da-producao-agricola. html?=&t=resultados kołody ńska, d., wnętrza k, r., leahy, j. j., hayes, m. h. b., kwapiński, w., & hubicki, z. (2012). kinetic and adsorptive characterization of biochar in metal ions removal. chemical engineering journal, 197, 295–305. https://doi.org/10.1016/j. cej.2012.05.025 komkiene, j., & baltrenaite, e. (2016). biochar as adsorbent for removal of heav y metal ions [cadmium(ii), copper(ii), lead(ii), zinc(ii)] from aqueous phase. international journal of environmental science and technology, 13, 471–482. https:// doi.org/10.1007/s13762-015-0873-3 kuzyakov, y., bogomolova, i., & glaser, b. (2014). biochar stability in soil: decomposition during eight years and transformation as assessed by compound-specific 14c analysis. soil biology and biochemistry, 70, 229–236. https://doi.org/10.1016/j. soilbio.2013.12.021 liu, c. l., chang, t. w., wang, m. k., & huang, c. h. (2006). transport of cadmium, nickel, and zinc in taoyuan red soil using one-dimensional convective-dispersive model. geoder ma, 131(1–2), 181–189. ht t ps://doi.org /10.1016/j. geoderma.2005.03.020 liu, l., li, w., song, w., & guo, m. (2018). remediation techniques for heavy metal-contaminated soils: principles and applicability. science of the total environment, 633, 206–219. https://doi. org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.161 mapa. (2017). manual de métodos analíticos oficiais para fertilizantes minerais, orgânicos, organominerais e corretivos. ministério da agricultura, pecuária e abastecimento. martinsen, v., mulder, j., shitumbanuma, v., sparrevik, m., børresen, t., & cornelissen, g. (2014). farmer-led maize biochar trials: effect on crop yield and soil nutrients under conservation farming. journal of plant nutrition and soil science, 177(5), 681–695. https://doi.org/10.1002/jpln.201300590 mohamed, i., ali, m., ahmed, n., abbas, m. h. h., abdelsalam, m., azab, a., raleve, d., & fang, c. (2018). cow manureloaded biochar changes cd fractionation and phytotoxicity potential for wheat in a natural acidic contaminated soil. ecotoxicology and environmental safety, 162, 348–353. https:// doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.06.065 https://doi.org/10.1007/s11368-016-1411-8 https://doi.org/10.1016/s1002-0160(17)60313-8 https://doi.org/10.3390/ma13020261 https://doi.org/10.1071/ar9951459 https://doi.org/10.1071/ar9951459 https://doi.org/10.2136/sssaj2006.0304 https://doi.org/10.3390/ijms20071775 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.10.024 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.10.024 https://doi.org/10.1007/s13593-016-0372-z https://doi.org/10.1007/s13593-016-0372-z https://doi.org/10.1007/s13593-014-0251-4 https://doi.org/10.2136/sssaj2001.653597x https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2005.02.010 https://doi.org/10.1205/095758298529696 https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.03.055 https://www.ibge.gov.br/estatisticas/economicas/agricultura-e-pecuaria/9201-levantamento-sistematico-da-producao-agricola.html?=&t=resultados https://www.ibge.gov.br/estatisticas/economicas/agricultura-e-pecuaria/9201-levantamento-sistematico-da-producao-agricola.html?=&t=resultados https://www.ibge.gov.br/estatisticas/economicas/agricultura-e-pecuaria/9201-levantamento-sistematico-da-producao-agricola.html?=&t=resultados https://www.ibge.gov.br/estatisticas/economicas/agricultura-e-pecuaria/9201-levantamento-sistematico-da-producao-agricola.html?=&t=resultados https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.05.025 https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.05.025 https://doi.org/10.1007/s13762-015-0873-3 https://doi.org/10.1007/s13762-015-0873-3 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2013.12.021 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2013.12.021 https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2005.03.020 https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2005.03.020 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.161 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.161 https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorid=7102053573 https://doi.org/10.1002/jpln.201300590 https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.06.065 https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.06.065 45assis, nascimento, d’acunha, weber, dores, and couto: effects of swine manure biochar on sorption equilibrium of cadmium and zinc in sandy soils park, j. h., cho, j. s., ok, y. s., kim, s. h., kang, s. w., choi, i. w., heo, j. s., delaune, r. d., & seo, d. c. (2015). competitive adsorption and selectivity sequence of heavy metals by chicken bone-derived biochar: batch and column experiment. journal of environmental science and health part a toxic/hazardous substances and environmental engineering, 50(11), 1194–1204. https://doi.org/10.1080/10934529.2015.1047680 paz-ferreiro, j., lu, h., fu, s., méndez, a., & gascó, g. (2014). use of phytoremediation and biochar to remediate heavy metal polluted soils: a review. solid earth, 5, 65–75. https:// doi.org/10.5194/se-5-65-2014 pierangeli, m. a. p., nóbrega, j. c. a., lima, j. m., guilherme l. r. g., & arantes, s. a. c. m. (2009). sorção de cádmio e chumbo em latossolo vermelho distrófico sob efeito de calcário e fosfato. revista brasileira de ciências agrárias, 4(1), 42–47. https://doi. org/10.5039/agraria.v4i1a7 puls, r. w., & bohn, h. l. (1988). sorption of cadmium, nickel, and zinc by kaolinite and montmorillonite suspensions. soil science society of america journal, 52(5), 1289–1292. https:// doi.org/10.2136/sssaj1988.03615995005200050013x purakayastha, t. j., bera, t., bhaduri, d., sarkar, b., mandal, s., wade, p., kumari, s., biswas, s., menon, m., pathak, h., & tsang, d. c. w. (2019). a review on biochar modulated soil condition improvements and nutrient dynamics concerning crop yields: pathways to climate change mitigation and global food security. chemosphere, 227, 345–365. https://doi. org/10.1016/j.chemosphere.2019.03.170 rees, f., simonnot, m. o., & morel, j. l. (2014). short-term effects of biochar on soil heavy metal mobility are controlled by intraparticle diffusion and soil ph increase. european journal of soil science, 65(1), 149–161. https://doi.org/10.1111/ejss.12107 rondon, m. a., molina, d., hurtado, m., ramirez, j., lehmann, j., major, j., & amezquita, e. (2006, july 9–15). enhancing the productivity of crops and grasses while reducing greenhouse gas emissions through bio-char amendments to unfertile tropical soils [conference presentation]. eighteenth world congress of soil science, philadelphia, pa, united states. scherer, e. e., nesi, c. n., & massotti, z. (2010). atributos químicos do solo inf luenciados por sucessivas aplicações de dejetos suínos em áreas agrícolas de santa catarina. revista brasileira de ciência do solo, 34, 1375–1383. https://doi.org/10.1590/ s0100-06832010000400034 shang, c., & tiessen, h. (1997). organic matter lability in a tropical oxisol: evidence from shifting cultivation, chemical oxidation, particle size, densit y, and magnetic fract ionat ions. soil science, 162(11), 795 – 8 07. ht t ps://doi. org/10.1097/00010694-199711000-00004 shen, x., zeng, j., zhang, d., wang, f., li, y., & yi, w. (2020). effect of pyrolysis temperature on characteristics, chemical speciation and environmental risk of cr, mn, cu, and zn in biochars derived from pig manure. science of the total environment, 704, article 135283. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135283 soil survey staff. (2014). keys to soil taxonomy (12th ed.). united states department of agriculture, natural resources conservation service. souza, r. s., chaves, l. h. g., & fernandes, j. d. (2007). isotermas de langmuir e de freundlich na descrição da adsorção de zinco em solos do estado da paraíba. revista brasileira de ciências agrárias, 2(2), 123–127. https://doi.org/10.5039/ agraria.v2i2a785 speratti, a. b., johnson, m. s., sousa, h. m., torres, g. n., & couto, e. g. (2017). impact of different agricultural waste biochars on maize biomass and soil water content in a brazilian cerrado arenosol. agronomy, 7(3), article 49. https://doi.org/10.3390/ agronomy7030049 steenari, b. m., schelander, s., & lindqvist, o. (1999). chemical and leaching characteristics of ash from combustion of coal, peat and wood in a 12 mw cfb – a comparative study. fuel, 78(2), 249–258. https://doi.org/10.1016/s0016-2361(98)00137-9 subedi, r., taupe, n., ikoyi, i., bertora, c., zavattaro, l., schmalenberger, a., leahy, j. j., & grignani, c. (2016). chemically and biologically-mediated fertilizing value of manure-derived biochar. science of the total environment, 550, 924–933. https:// doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.01.160 sud, d., mahajan, g., & kaur, m. p. (2008). agricultural waste materia l as potentia l adsorbent for sequestering heav y metal ions from aqueous solutions – a review. bioresource technology, 99(14), 6017– 6027. https://doi.org/10.1016/j. biortech.2007.11.064 teixeira, p. c., donagemma, g. k., fontana, a., & teixeira, w. g. (eds.). (2017). manual de métodos de análise de solo. embrapa. tian, r., li, c., xie, s., you, f., cao, z., xu, z., yu, g., & wang, y. (2019). preparation of biochar via pyrolysis at laboratory and pilot scales to remove antibiotics and immobilize heavy metals in livestock feces. journal of soils and sediments, 19, 2891–2902. https://doi.org/10.1007/s11368-019-02350-2 tsai, w. t., liu, s. c., & hsieh, c. h. (2012). preparation and fuel properties of biochars from the pyrolysis of exhausted coffee residue. journal of analytical and applied pyrolysis, 93, 63–67. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2011.09.010 wang, s., kwak, j. h., islam, m. s., naeth, m. a., gamal el-din, m., & chang, s. x. (2020). biochar surface complexation and ni(ii), cu(ii), and cd(ii) adsorption in aqueous solutions depend on feedstock type. science of the total environment, 712, article 136538. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136538 woolf, d., & lehmann, j. (2012). modelling the long-term response to positive and negative priming of soil organic carbon by black carbon. biogeochemistry, 111, 83–95. https://doi.org/10.1007/ s10533-012-9764-6 wu, w., yang, m., feng, q., mcgrouther, k., wang, h., lu, h., & chen, y. (2012). chemical characterization of rice strawderived biochar for soil amendment. biomass and bioenergy, 47, 268–276. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.09.034 wuana, r. a., & okieimen, f. e. (2011). heavy metals in contaminated soils: a review of sources, chemistry, risks and best available strategies for remediation. international scholarly research notices ecology, 2011, article 402647. https://doi. org/10.5402/2011/402647 xu, y., qi, f., bai, t., yan, y., wu, c., an, z., luo, s., huang, z., & xie, p. (2019). a further inquiry into co-pyrolysis of straws with manures for heavy metal immobilization in manure-derived biochars. journal of hazardous materials, 380, article 120870. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.120870 https://doi.org/10.1080/10934529.2015.1047680 https://doi.org/10.5194/se-5-65-2014 https://doi.org/10.5194/se-5-65-2014 https://doi.org/10.5039/agraria.v4i1a7 https://doi.org/10.5039/agraria.v4i1a7 https://doi.org/10.2136/sssaj1988.03615995005200050013x https://doi.org/10.2136/sssaj1988.03615995005200050013x https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.03.170 https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.03.170 https://doi.org/10.1111/ejss.12107 https://doi.org/10.1590/s0100-06832010000400034 https://doi.org/10.1590/s0100-06832010000400034 https://doi.org/10.1097/00010694-199711000-00004 https://doi.org/10.1097/00010694-199711000-00004 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135283 https://doi.org/10.5039/agraria.v2i2a785 https://doi.org/10.5039/agraria.v2i2a785 https://doi.org/10.3390/agronomy7030049 https://doi.org/10.3390/agronomy7030049 https://doi.org/10.1016/s0016-2361(98)00137-9 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.01.160 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.01.160 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.11.064 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.11.064 https://doi.org/10.1007/s11368-019-02350-2 https://doi.org/10.1016/j.jaap.2011.09.010 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136538 https://doi.org/10.1007/s10533-012-9764-6 https://doi.org/10.1007/s10533-012-9764-6 https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.09.034 https://doi.org/10.5402/2011/402647 https://doi.org/10.5402/2011/402647 https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.120870 46 agron. colomb. 39(1) 2021 yao, z., li, j., xie, h., & yu, c. (2012). review on remediation technologies of soil contaminated by heavy metals. procedia environmental sciences, 16, 722–729. https://doi.org/10.1016/j. proenv.2012.10.099 yeomans, j. c., & bremner, j. m. (1988). a rapid and precise method for routine determination of organic carbon in soil. communications in soil science and plant analysis, 19(13), 1467–1476. https://doi.org/10.1080/00103628809368027 zhang, m., he, z., calvert, d. v., stoffella, p. j., & yang, x. (2003). surface runoff losses of copper and zinc in sandy soils. journal of environmental quality, 32(3), 909–915. https://doi. org/10.2134/jeq2003.9090 zheng, h., wang, z., zhao, j., herbert, s., & xing, b. (2013). sorption of antibiotic sulfamethoxazole varies with biochars produced at different temperatures. environmental pollution, 181, 60–67. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2013.05.056 https://doi.org/10.1016/j.proenv.2012.10.099 https://doi.org/10.1016/j.proenv.2012.10.099 https://doi.org/10.1080/00103628809368027 https://doi.org/10.2134/jeq2003.9090 https://doi.org/10.2134/jeq2003.9090 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2013.05.056 dual-purpose production of forage and seeds in maize by detopping and defoliation received for publication: october 6, 2021. accepted for publication: may 5, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.98170 1 department of plant production and genetics engineering, faculty of agricultural science and engineering, razi university, kermanshah (iran). * corresponding author: h.heidari@razi.ac.ir agronomía colombiana 40(2), 270-277, 2022 abstract resumen maize is one of the most productive crops whose seeds are used in the poultry sector as one of the main ingredients in the diet; it is also important forage for ruminants as silage. the aim of this research was to assess the effect of defoliation and detopping on dual-purpose maize production in field (kermanshah, iran, mediterranean climate conditions) and laboratory experiments. the study included a control (intact plant), removal of leaves at the top of the ear, removal of leaves under the ear, removal of all leaves, detopping (stem removal at the top of the ear), and detopping including removal of leaves under the ear. in the laboratory experiment, germination traits were assessed in seeds obtained from the mother plants in the field experiment. the field and laboratory experiments were conducted with a randomized complete block design and completely randomized design, respectively. the data were analyzed using a general linear model. the removal of leaves under the ear produced an increased seed number per row compared to the removal of leaves at the top of the ear. intact plants (control) and the plants defoliated under the ear had a higher 100-seed weight than other treatments. there was no difference between detopping and control plants in seed yield. removal of leaves under the ear of mother plants produced a lower seed germination percentage (83%), radicle length (11.3 cm), and seed vigor than in other treatments. the results show that maize can be cultivated as a dual-purpose crop for forage and seed production. el maíz es uno de los cultivos más productivos cuyas semillas se utilizan en el sector avícola como uno de los principales ingredientes de la dieta; además, es un forraje importante para la alimentación de rumiantes en forma de silo. el objetivo del estudio fue evaluar el efecto de la defoliación y poda apical en la producción de maíz de doble propósito en campo (kermanshah, irán, condiciones de clima mediterráneo) y laboratorio. el estudio incluyó un control (planta intacta), eliminación de hojas en la parte superior de la mazorca, eliminación de hojas debajo de la mazorca, eliminación de todas las hojas, poda apical (eliminación del tallo en la parte superior de la mazorca), y poda apical más eliminación de hojas debajo de la mazorca. en el experimento de laboratorio, se evaluaron parámetros de germinación de las semillas producidas de plantas madre del experimento en campo. el experimento de campo y de laboratorio se llevaron a cabo con un diseño en bloques completos al azar y un diseño completamente al azar, respectivamente. los datos se analizaron utilizando un modelo lineal generalizado. la remoción de hojas debajo de la mazorca produjo un mayor número de semillas por fila que la remoción de hojas en la parte superior de la mazorca. las plantas intactas (control) y las plantas defoliadas debajo de la mazorca tuvieron un peso de 100 semillas más alto que otros tratamientos. no hubo diferencia entre la poda apical y el control en el rendimiento de semillas. la eliminación de las hojas debajo de la mazorca de las plantas madre produjo un porcentaje de germinación de semillas (83%), longitud de radícula (11.3 cm) y vigor de semilla más bajos que otros tratamientos. los resultados muestran que el maíz puede ser cultivado como un cultivo de doble propósito, con producción de forraje y de semillas. key words: dual-purpose crop, germination, mother plant. palabras clave: cultivo de doble propósito, germinación, planta madre. dual-purpose production of forage and seeds in maize by detopping and defoliation producción doble propósito de forraje y semillas en maíz mediante una poda apical y defoliación hassan heidari1* and mozhgan amiriani1 introduction one of the major problems of agriculture is insufficient nutrition of livestock and poultry. maize is one of the most productive crops whose seeds are used in the poultry industry as one of the main ingredients in the diet (singh & ravindran, 2019). also, it is an important fodder for ruminant nutrition in the form of silage (horst et al., 2020). in maize for grain, plant residues are usually dried and are not suitable for livestock. in maize crops, defoliation is a https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.98170 mailto:h.heidari@razi.ac.ir 271heidari and amiriani: dual-purpose production of forage and seeds in maize by detopping and defoliation removal of plant leaves, and detopping is the removal of the plant stem just above the maize ear. defoliation is the subject of much research (rua et al., 2020; song et al., 2020; donovan et al., 2021; sánchez-cuesta et al., 2021; wang et al., 2021; yang et al., 2021). in maize with increasing defoliation at the ear initiation stage, the grain yield decreases (iledun & rufus, 2017). removal of two leaves from the top of maize plants increases the biomass in maize and soybeans in a maize-soybean intercropping system (raza et al., 2019). in intercropping of maize and legume forage as the following crops, the appropriate rate of maize defoliation is 25% to 50% without a negative effect on dry matter production of maize (hassen & chauhan, 2003). in a study on maize, the treatments consisted of four stages of source restriction: including defoliation at the middle of silking and three consecutive 10 d intervals from the middle of the silking as well as three defoliation intensities (zero, half, and total leaf removal) (emam et al., 2013). delay in source restriction was found to be associated with reduced grain weight (emam et al., 2013). the highest mean grain weight was obtained by defoliation at the middle of silking, which also resulted in the lowest reduction in grain yield compared to the non-defoliation treatment. increased defoliation intensity was associated with decreased grain yield. however, delay in defoliation after the middle of silking had no significant effect on grain yield (emam et al., 2013). defoliation reduces stem biomass, grain yield, and the maize harvest index. decreasing the height of the maize plants increases the stability of grain yield by reducing lodging and increasing stress tolerance during the f lowering stage (edmeades & lafitte, 1993). removal of the tassel increases maize yield by 11% to 32% (mashingaidze et al., 2010). defoliation at the anthesis (50% tasselling) increases yield by 16% to 28%, while defoliation three to four weeks before or after anthesis has no significant effect on yield. removal of the tassel increases solar radiation absorption by leaves below the tassel and ear leaves. in addition, removal of the tassel may reduce the terminal dominance that aids in grain filling (mashingaidze et al., 2010). among detopping (removal of the upper ear stem) of maize at 10, 20, and 30 d after silking, detopping at 20 d after silking results in the higher grain yield (amanullah, 2020). detopping 30 d after silking, removal of the top 6 leaves after physiological maturity, removal of all leaves above the ear, or detopping above the tenth internode produces the highest forage yield and net yield with partial or no reduction in grain yield (rajkumara et al., 2020). in a study of three detopping levels including complete removal of the shoot from above the ear, leaving one or two leaves above the ear, and four detopping times (different times after pollination) in maize, detopping reduces grain yield by 18% and lowers the 1000-seed weight. complete removal of shoots from above the ear produces the highest forage yield and leaving two leaves above the ear produces the least forage. detopping is not recommended if the purpose of the crop is seed production, but if the purpose is forage plus seed production, the best detopping time is at the end of pollination or 10 d after pollination (afarinesh, 2005). in maize, detopping at different stages does not produce a significant effect on the studied parameters; however, the highest dry matter yield is with detopping 30 d after silking, and the lowest dry matter yield is 10 d after silking. the highest plant height, leaf number, leaf area index, dry matter, and yield are by detopping up to two upper leaves and the lowest of these traits is found by detopping up to six upper leaves (bhargavi et al., 2017). the environment of the mother plant affects the germination traits of the produced seeds. different levels of defoliation in vetch (vicia sativa) produce seeds with the same germination percentage and germination time (koptur et al., 1996). artificial defoliation of wheat (triticum aestivum l.) has little effect on the germination traits of produced seeds (heidari et al., 2013). defoliation caused by cameraria ohridella (lepidoptera: gracillariidae) in aesculus hippocastanum l. causes a decrease in shoot weight, root weight, total biomass, root length, and root diameter; the seeds from infested trees have higher germination than non-infested ones (takos et al., 2008). we studied the effect of defoliation and detopping (removal of the upper ear stem) in the mother plant and their effect on the germination traits of the produced seeds. therefore, this study was designed to determine the best defoliation or detopping treatment for dual-purpose production of maize as fresh forage and seeds in the field conditions of kermanshah, iran. materials and methods site description a field experiment was conducted in the arable lands of the chamchamal plain (34o n, 47o e, and altitude 1300 m a.s.l.) with an average annual rainfall of 442 mm (imo, 2012) located 47 km from kermanshah, iran. the chamchamal plain has fertile agricultural lands and is one of the production areas in the west of the country. the average monthly temperature, relative humidity and rainfall of the region are shown in figure 1. soil texture was silty clay loam, and ph and electrical conductivity were 7.2, and 1.6 ds m-1, respectively. 272 agron. colomb. 40(2) 2022 to evaluate the effect of field treatments on germination traits of produced seeds, a laboratory experiment was conducted in the crop physiology laboratory, faculty of agricultural science and engineering, razi university (iran). treatments and experimental design we conducted a field experiment in a randomized complete block design with three replicates. the plots were 3 m x 3 m. the distance between the plots was 2 m. treatments included the control (intact plants), removal of leaves above the ear, removal of leaves below the ear, removal of all leaves, detopping (removal of stem above the ear), and detopping in addition to removal of leaves below the ear. in the defoliation treatments, the leaf blade was cut with a sharp cutter from the point where it was attached to the stem. in the detopping treatment, the plant stem was cut from the top of the ear. in order to evaluate the effect of field treatments on germination of produced seeds, a laboratory experiment was conducted in a completely randomized design with three replicates. plant management in field and laboratory at the beginning of march 2014, the land was plowed using a moldboard plow. triple superphosphate fertilizer was mixed with soil at the rate of 333 kg ha-1. on april 7, 2014, maize (cv. single cross 704) seeds were sown at a rate of 27 kg ha-1 using a maize pneumatic machine. planting row spacing was 75 cm. the most important weeds were amaranthus retrof lexus l., chenopodium album l., setaria viridis l., sorghum halepense l., phragmites australis cav., and cynodon dactylon l.. the 2,4d (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) and nicosulfuron (2-[(4,6-dimethoxypyrimidin-2-yl) carbamoylsulfamoyl]n,n-dimethylpyridine-3-carboxamide) herbicides were used to control the weeds. the cultivator was used to earth up and open irrigation ditches. urea fertilizer at the rate of 367 kg ha-1 was applied at two moments (may 31 and june 22). the plants were irrigated eight times by the surface method until the end of the growth season. after field measurements, a laboratory study was developed. the seeds of each treatment were first sterilized with sodium hypochlorite (1% active chlorine) for 10 min and then 10 seeds were placed on filter paper in sterile petri dishes. eight ml of distilled water was added to each petri dish to prevent evaporation, and the petri dishes were placed in a plastic bag. the petri dishes were stored in a germination chamber at 25°c for one week. sampling and measurements due to the size of the plot, which was 3 x 3 m2, there were four planting lines at a distance of 75 cm in each plot. at the time of harvest (august 29, 2014), three plants were randomly selected from the two middle lines of the plot and the desired ears were harvested. the selection criteria were plants that represented the plot. sampling was not performed from the two side lines of the plot to remove the margin effect. after drying the ears, the ear husks were first separated from the ears and the ear husks were weighed. each ear was then weighed without husk. seed numbers per column and row of ear, length and weight of cobs, seed yield, and weights per 100 seeds were determined. one week after the seed germination test, seed germination percentages, coleoptile and radicle lengths, and seed vigor were measured. two millimeters of coleoptile growth was the germination criterion. the seed vigor estimate was calculated by multiplying the germination percentage by the seedling length (coleoptile length plus radicle length) (heidari, 2013). 0 60 50 40 30 20 10 80 70 90 temperature (c°) relative humidity (%) rainfall (mm) novemberoctoberseptemberaugustjulyjunemayaprilmarchfebruaryjanuary december figure 1. the average monthly temperature, relative air humidity, and rainfall of the region in 2014 (imo, 2014). 273heidari and amiriani: dual-purpose production of forage and seeds in maize by detopping and defoliation data analysis before analyzing the data, normality was checked and the data were analyzed by variance. data were then compared by duncan’s multiple range test at a 5% probability level. correlation between traits was also calculated. sas, minitab, and spss statistical software were used (soltani, 2007). results and discussion field experiment ear husk weight and ear weight analysis of variance showed that detopping and defoliation did not affect maize ear husk weight (tab. 1). a mean comparison with duncan’s test also showed that there was no difference between detopping and defoliation treatments in ear husk weight (tab. 2). the ear husk weight was, probably, relatively complete by the beginning of the seed filling period (milking stage). maize ear husks contain chloroplasts and can photosynthesize as leaves. the ear husk begins to develop earlier than the seeds and due to its proximity to the seeds has an effective role in seed filling (koocheki & sarmadnia, 2011). data analysis of variance showed that detopping and defoliation had no significant effect on maize ear weight (tab. 1). the mean comparison showed that the detopping with the removal of the lower leaves of the ear had a lower ear weight than the control (no leaf removal and no detopping) (tab. 2). but there was no difference between detopping and the control. these results indicated that the upper leaves and stem of the ear could be harvested at the seed milking stage for livestock use, without affecting the ear weight. the lack of weight loss of the ear at the milking stage is, probably, due to the compensatory properties of other photosynthetic organs such as the lower leaves of the ear (sun et al., 2021). because in these conditions the lower leaves of the ear are not shaded by the upper leaves, they receive more light and their photosynthesis increases (liu et al., 2020). the removal of all leaves from the plants was no different from the control in terms of ear weight. but detopping is easier than removing all leaves from the plants because it can be mechanized. however, during the milking stage the leaves and stems of the plants are still green and palatable to livestock, while less residue remains on the soil surface that interferes with the tillage operation for the next crop. ear weight had a positive and significant correlation with all studied traits except the seed number per column (tab. 3). seed number per column and row of the ear analysis of variance showed that detopping and defoliation did not affect seed number per ear column (tab. 1). the mean comparison revealed no differences between the studied treatments in terms of seed number per ear column (tab. 2). considering that the time of application of treatments was at the seed milking stage, it is clear that if the treatments were applied at the pollination stage, it would have a greater effect on the seed number per column. table 1. analysis of variance of the effect of detopping and defoliation on maize traits. source of variation df ear husk weight ear weight seed number per column seed number per row cob length cob weight seed yield 100-seed weight ms pr > f ms pr > f ms pr > f ms pr > f ms pr > f ms pr > f ms pr > f ms pr > f block 2 0.82ns 0.97 68.8ns 0.89 17.9ns 0.64 0.819ns 0.10 0.862ns 0.72 23.5ns 0.28 39.8ns 0.91 13.4ns 0.138 treatment 5 6.07ns 0.49 1293.7ns 0.15 16.3ns 0.82 0.659ns 0.12 0.755ns 0.90 18.7ns 0.40 1164.7ns 0.09 53.9** 0.001 error 9 6.39 610.4 37.9 0.286 2.577 16.2 444.6 5.5 ns and (**) are non-significant and significant at the probability level of 1%, respectively. df= degree of freedom, ms= mean square, and pr>f= the p-value to determine whether to reject the null hypothesis. table 2. mean comparison of effect of detopping and defoliation on maize traits. treatments ear husk weight (g/plant) ear weight (g/plant) seed number per column seed number per row cob length (cm) cob weight (g m2) seed yield (g m2) 100-seed weight (g) t1 8.0a 123.3a 36a 13ab 17.5a 16.6a 105.9a 22.0a t2 10.3a 87.9ab 39a 12b 17.3a 15.5a 72.3ab 15.6b t3 5.7a 99.5ab 42a 14a 17.8a 18.5a 84.9ab 21.0a t4 9.5a 83.1ab 43a 13ab 18.1a 19.9a 65.2ab 12.3b t5 9.5a 98.9ab 40a 13ab 17.4a 17.4a 81.2ab 15.6b t6 8.3a 60.6b 39.4a 12.8ab 16.6a 13.2a 47.3b 12.0b t1, t2, t3, t4, t5, and t6 are control (intact plants), removal of leaves above the ear, removal of leaves below the ear, removal of all leaves, detopping (removal of stem above the ear), and detopping plus removal of leaves below the ear, respectively. means followed by a different lowercase letter in the column are different at a 5% probability level by the duncan test. 274 agron. colomb. 40(2) 2022 at this stage, the seed number is fixed and only the weight of the seeds changes, i.e., the seeds remain small (tollenaar & daynard, 1987). analysis of variance showed that detopping and defoliation did not affect seed number per ear row (tab. 1). the mean comparison showed that removal of leaves below the ear produced more seeds per row than removal of leaves above the ear and there was no difference between other treatments (tab. 2). the importance of upper leaves of the ear in grain filling is known (xue et al., 2017). because the lower leaves of the ear are older and in the shade, they may even act as a sink for photosynthetic compounds. therefore, removing the lower leaves of the ear can eliminate the respiration of this part and provide the plant with more photosynthetic substances for seed filling. weight and length of cob analysis of variance showed that detopping and defoliation had no significant effect on weight and length of cob (tab. 1). the mean comparison showed that there was no difference between defoliation and detopping treatments in cob length and weight (tab. 2). the cob, which is the necessary element for seed growth, must be formed before seed formation. apparently, at the seed milking stage, the cob reaches relatively full growth. therefore, this trait should have fewer changes than other studied traits. defoliation at the ear initiation stage reduced the weight and length of maize cob so that the highest defoliation intensity provides the lowest cob weight and length (iledun & rufus, 2017). the difference between the results of the present study and the results of iledun and rufus (2017) is related to the time of defoliation. one hundred seed weight and seed yield analysis of variance of data showed that detopping and defoliation had a significant effect on the 100-seed weight of maize (tab. 1). the mean comparison showed that intact plants (control) and plants with lower leaves removed had higher 100-seed weight than other treatments (tab. 2). these results indicated the importance of the upper leaves of the ear in production of coarse grains. the lower leaves of the ear were of little importance in the production of photosynthetic materials at the seed milking stage due to their age and being in the shade, and even their removal at this stage does not have an adverse effect on the seed weight. but the upper leaves of the ear had a great effect on the seed filling because they are younger and exposed to more light. maize is a c4 plant and its light requirement is high. the data of this study showed that the current photosynthesis of the leaf at the seed milking stage was still very important in seed filling. grain weight loss due to the removal of upper leaves of the ear is shown in previous studies (umashankara, 2007). analysis of variance showed that detopping and defoliation had no significant effect on maize seed yield (tab. 1). mean comparisons showed that the detopping treatment with removal of lower leaves of the ear had lower seed yields than the control treatment and no difference was obtained between the other treatments (tab. 2). these results showed that maize can be grown for both seed and forage production. in other words, harvesting green forage of the upper stem and leaves of the ear is possible without reducing the seed yield of maize. this can also be mechanized because removing the stem along with the upper leaves of the ear is easier than removing the leaves alone and produces less damage to the plants. maize leaves and stems are green and palatable to livestock during the milking stage. at the same time, less maize residue remains on the field, which hinders tilling for the next crop. considering that the detopping treatment with the removal of the lower leaves of the ear had lower seed yield than the control, it can be inferred that in a situation where only the upper leaves of the cob are removed during detopping, photosynthesis of other photosynthetic organs such as the lower leaves of the cob increases. on the other hand, by removing the upper stem and leaves of the ear, more light reaches the lower leaves of the ear, and these leaves increase photosynthesis. therefore, detopping with removal of lower leaves of the ear had lower seed yield than the control, but the removal of lower leaves alone was not different from the control. the timing of the treatment is very important: if these treatments were applied at the time of pollination or earlier, detopping may also reduce the seed yield of the plants. therefore, in areas that are faced with a shortage of forage at the milking stage, the upper stem and leaves of the ear can be harvested for livestock; and the dry seed can be harvested later with a combine. studies show a more severe decrease in grain yield with defoliation at the early stages of plant growth than at the late stages (ibrahim et al., 2010). seed yield had a positive and significant correlation with all studied traits except seed number per row and ear husk weight (tab. 3). 275heidari and amiriani: dual-purpose production of forage and seeds in maize by detopping and defoliation laboratory experiment analysis of variance showed that detopping and defoliation had a significant effect on the germination percentage, radicle length, and vigor of maize seeds (tab. 4). mean comparisons showed that removal of leaves under the ear of mother plants produced lower seed germination percentages, radicle lengths, and seed vigor than other treatments (tab. 5). analysis of variance showed that leaf removal and detopping had no significant effect on coleoptile length (tab. 4). mean comparisons also showed that there was no difference between detopping and leaf removal treatments in terms of coleoptile length (tab. 5). the results of the field experiment showed that the removal of the lower leaves of the ear had a 100 seed weight equal to 100 seed weight of control and more than other treatments. therefore, in proportion to seed weight, these large seeds may not have received the nutrients or hormones necessary for germination on the mother plant through the lower leaves of the plant. the lower leaves usually mature earlier and send their nutrients to the seeds through re-mobilization. because the only difference between removing the lower leaves of the ear to complete removal of the leaves or removing the lower leaves of the ear with detopping is the same difference in the 100 seed weight. the last two treatments have lost their lower leaves, but their 100-seed weight is less than that of removing the lower leaves of the plant. although the treatment of removing the lower leaves of the ear had larger seeds than other treatments except for the control, its radicle was shorter. therefore, the seeds of this treatment probably have dormancy, which may be due to hormonal imbalance. seed germination is inf luenced by the relationship between stimulants and inhibitors of germination (koocheki & sarmadnia, 2011). defoliation stress may have increased the production of seed germination table 3. pearson correlation coefficients between studied traits in maize under detopping and defoliation. ear husk weight (ehw) ear weight (ew) seed number per column (snc) seed number per row (snr) cob length (cl) cob weight (cw) seed yield (sy) 100-seed weight (100-sw) ehw 1 ew 0.485* 1 snc 0.677** 0.584* 1 snr -0.150 0.295 0.021 1 cl 0.833** 0.726** 0.817** 0.006 1 cw 0.774** 0.827** 0.745** 0.167 0.905** 1 sy 0.438 0.998** 0.548* 0.289 0.688** 0.792** 1 100-sw 0.164 0.886** 0.204 0.316 0.393 0.544* 0.91** 1 * and ** are significant correlations at the probability level of 5% and 1%, respectively. table 4. analysis of variance of the effect of detopping and defoliation of the mother plants on maize seed traits. source of variation df germination coleoptile length radicle length seed vigor ms pr > f ms pr > f ms pr > f ms pr > f treatment 5 133.3* 0.049 0.905ns 0.49 26.5* 0.02 61.04** 0.002 error 12 44.4 0.981 6.8 7.61 *, ** and ns are significant at the probability level of 5% and 1% and non-significant, respectively. df= degree of freedom, ms= mean square, and pr>f= the p-value to determine whether to reject the null hypothesis. table 5. mean comparison of effect of detopping and defoliation of the mother plants on maize seed traits. a treatments germination (%) coleoptile length (cm) radicle length (cm) seed vigor (% cm) t1 100 a 7.2a 16.8a 2400a t2 100 a 8.4a 19.9a 2830a t3 83 b 7.6a 11.3b 1540b t4 100 a 7.8a 16.1a 2390a t5 100 a 8.4a 17.7a 2610a t6 96 a 8.5a 18.7a 2630a a t1, t2, t3, t4, t5, and t6 are control (intact plant), removal of leaves above the ear, removal of leaves below the ear, removal of all leaves, detopping (removal of stem above the ear), and detopping plus removal of leaves below the ear, respectively. b means followed by a different lowercase letter in the column are different at a 5% probability level by the duncan test. 276 agron. colomb. 40(2) 2022 stimulants during seed development on the mother plant, but because in most treatments the seed weight has also decreased, the proportion of these substances decreased. however, when removing the lower leaves of the ear, the seed weight did not decrease, so the ratio of germination stimulants to germination inhibitors decreased and seed dormancy increased. some studies indicate that the defoliation of the mother plant does not affect the germination percentage of produced seeds (koptur et al., 1996; heidari et al., 2013). part of the difference between the results of others and our results can be attributed to the application time of the treatments. maize seed vigor had a positive and significant correlation with coleoptile and radicle length and germination percentages (tab. 6). coleoptile length, radicle length, and germination percentages could be regarded as the components of seed vigor. table 6. pearson correlation coefficients between studied traits in maize seeds after detopping and defoliation of the mother plants. germination percent (gp) radicle length (rl) coleoptile length (cl) seed vigor (sv) gp 1 rl 0.333 1 cl -0.068 0.489* 1 sv 0.616** 0.925** 0.526* 1 * and ** are significant correlations at the probability level of 5% and 1%, respectively. conclusion maize detopping at the milking stage of the seed formation to produce green forage from the upper stem and leaves of the ear was not different in seed yield from intact plants. therefore, the plants can be allowed to reach physiological maturity and also produce seeds, and the farmer can benefit from the seed production. therefore, a suitable device could be designed to harvest the upper parts of the maize ear without damaging the plant. however, this could also be done manually. this type of dual-purpose crop can be a good way to feed livestock in times of critical need for fodder. at the same time, less maize residue remains on the soil surface, hindering the tillage operation for the next crop. acknowledgments this work was supported by the vice-president for research affairs at razi university. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions ma conducted the experiment. hh designed and conducted the experiment and wrote the manuscript. all authors reviewed the manuscript. literature cited afarinesh, a. (2005). study of the effect of intensity and timing of topping on maize (zea mays l.) grain yield under khuzestan condition. iranian journal of crop science, 7(4), 337–346. amanullah, m. m. (2020). inf luence of detopping on fodder, grain yield and economics of rainfed maize (zea mays l.). current journal of applied science and technology, 39(34), 136–142. https://doi.org/10.9734/cjast/2020/v39i3431043 bhargavi, b. m., mukundam, b., reddy m. m., & sreenivas, a. (2017). effect of detopping practice on growth parameters and yield of rabi maize (zea mays l.). international journal of current microbiology and applied sciences, 6(8), 51–59. https://doi. org/10.20546/ijcmas.2017.608.008 donovan, s. d., maclean, d. a., zhang, y., lavigne, m. b., & kershaw, j. a. (2021). evaluating annual spruce budworm defoliation using change detection of vegetation indices calculated from satellite hyperspectral imagery. remote sensing of environment, 253, article 112204. https://doi.org/10.1016/j. rse.2020.112204 edmeades, g. o., & lafitte, h. r. (1993). defoliation and plant density effects on maize selected for reduced plant height. agronomy journal, 85(4), 850–857. https://doi.org/10.2134/ag ronj1993.00021962008500040014x emam, y., sedaghat, m., & bahrani, h. (2013). responses of maize (sc704) yield and yield components to source restriction. iran agricultural research, 32(1), 31–40. https://doi.org/10.22099/ iar.2013.1815 hassen, h., & chauhan, s. s. (2003). effect of rate of maize leaf defoliation at various growth stages on grain, stover yield components of maize and undersown forage production. indian journal of agricultural research, 37(2), 136–139. heidari, h. (2013). effect of irrigation with contaminated water by cloth detergent on seed germination traits and early growth of sunf lower (helianthus annuus l.). notulae scientia biologicae, 5(1), 1–4. https://doi.org/10.15835/nsb519003 heidari, h., fatahi, a., saeedi, m., & khoramivafa, m. (2013). study of defoliation intensity and nitrogen rate effects on yield, yield components and germination traits of produced seed in wheat (triticum aestivum). agriculture science and practice journal, 5(1-2), 11–17. horst, e. h., lópez, s., neumann, m., giráldez, f. j., & bumbieris junior, v. h. (2020). effects of hybrid and grain maturity stage on the ruminal degradation and the nutritive value of maize forage for silage. agriculture, 10(7), article 251. https://doi. org/10.3390/agriculture10070251 ibrahim, u., auwalu, b. m., & udom, g. n. (2010). effect of stage and intensity of defoliation on the performance of vegetable cowpea (vigna unguiculata (l.) walp). african journal of agricultural research, 5(18), 2446–2451. https://doi.org/10.9734/cjast/2020/v39i3431043 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.608.008 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.608.008 https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.112204 https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.112204 https://doi.org/10.2134/agronj1993.00021962008500040014x https://doi.org/10.2134/agronj1993.00021962008500040014x https://doi.org/10.22099/iar.2013.1815 https://doi.org/10.22099/iar.2013.1815 https://doi.org/10.15835/nsb519003 https://doi.org/10.3390/agriculture10070251 https://doi.org/10.3390/agriculture10070251 277heidari and amiriani: dual-purpose production of forage and seeds in maize by detopping and defoliation iledun, o. c., & rufus, o. o. (2017). effect of varying rate of leaf defoliation on maize growth, development and yield components and yield. scientific review, 3(1), 1–5. imo. (2014, february). meteorological data. iran meteorological organization. http://www.kermanshahmet.ir koocheki, a., & sarmadnia, g. r. (2011). crop physiology. mashhad jahade-daneshgahi press. koptur, s., smith, c. l., & lawton, j. h. (1996). effects of artificial defoliation on reproductive allocation in the common vetch vicia sativa (fabaceae; papilionoideae). american journal of botany, 83(7), 886–889. https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1996. tb12780.x liu, g., yang, y., liu, w., guo, x., xue, j., xie, r., ming, b., wang, k., hou, p., & li, s. (2020). leaf removal affects maize morphology and grain yield. agronomy, 10(2), article 269. https:// doi.org/10.3390/agronomy10020269 mashingaidze, a. b., van der werf, w., lotz, l. a. p., mudita, i., nyakanda, c., & kropff, m. j. (2010, 17-19th november). leaf stripping and detasselling increase ear growth rate and maize grain yield [conference presentation]. proceedings of 2010 jkuat scientific technological and industrialization conference, jomo kenyatta. university of agriculture and technology. http://journals.jkuat.ac.ke/index.php/jscp/article/view/764 rajkumara, s., vinita., kachapur, r. m., & shivakumar, b. g. (2020). detopping in maize: a review. agricultural reviews, 41(2), 175–178. https://doi.org/10.18805/ag.r-1953 raza, m. a., feng, l. y., van der werf, w., iqbal, n., khan, i., hassan, m. j., ansar, m., chen, y. k., xi, z. j., shi, j. y., ahmed, m., yang, f., & yang w. (2019). optimum leaf defoliation: a new agronomic approach for increasing nutrient uptake and land equivalent ratio of maize soybean relay intercropping system. field crops research, 244, article 107647. https://doi. org/10.1016/j.fcr.2019.107647 rua, j. c. p., barreiro, s., branco, m., & tomé, m. (2020). estimating defoliation impact of gonipterus platensis on eucalyptus globulus stands productivity using a forest simulator based on 3-pg. forest ecology and management, 478, article 118495. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118495 sánchez-cuesta, r., ruiz-gómez, f. j., duque-lazo, j., gonzálezmoreno, p., & navarro-cerrillo, r. m. (2021). the environmental drivers inf luencing spatio-temporal dynamics of oak defoliation and mortality in dehesas of southern spain. forest ecology and management, 485, article 118946. https://doi. org/10.1016/j.foreco.2021.118946 singh, y., & ravindran, v. (2019). inf luence of feeding whole maize, differing in endosperm hardness, on the performance, nutrient utilisation and digestive tract development of broiler starters. journal of applied animal nutrition, 7(e1), 1–10. https://doi. org/10.1017/jan.2018.7 soltani, a. (2007). application of sas in statistical analysis. publications of jahad daneshgahi of mashhad. song, x., cai, j., meng, h., ding, s., wang, l., liu, b., chang, q., zhao, x., li, z., & wang, d. (2020). defoliation and neighbouring legume plants accelerate leaf and root litter decomposition of leymus chinensis dominating grasslands. agriculture, ecosystems & environment, 302, article 107074. https://doi. org/10.1016/j.agee.2020.107074 sun, y., zhang, s., & yan, j. (2021). contribution of green organs to grain weight in dryland wheat from the 1940s to the 2010s in shaanxi province, china. scientific reports, 11, article 3377. https://doi.org/10.1038/s41598-021-82718-y takos, i., varsamis, g., avtzis, d., galatsidas, s., merou, t., & avtzis, n. (2008). the effect of defoliation by cameraria ohridella deschka and dimic (lepidoptera: gracillariidae) on seed germination and seedling vitality in aesculus hippocastanum l. forest ecology and management, 255(3-4), 830–835. https:// doi.org/10.1016/j.foreco.2007.09.075 tollenaar, m., & daynard, t. b. (1978). effect of defoliation on kernel development in maize. canadian journal of plant science, 58(1), 207–212. https://doi.org/10.4141/cjps78-030 umashankara, k. b. (2007). inf luence of stage and levels of defoliation on seed yield and quality of fodder maize (cv. south african tall) [m.sc. thesis, department of seed science and technology, university of agricultural sciences]. dharwad. wang, z., zhou, z., & wang, c. (2021). defoliation-induced tree growth declines are jointly limited by carbon source and sink activities. science of the total environment, 762, article 143077. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143077 xue, j., gou, l., shi, z-g., zhao, y-s., & zhang, w-f. (2017). effect of leaf removal on photosynthetically active radiation distribution in maize canopy and stalk strength. journal of integrative agriculture, 16(1), 85–96. https://doi.org/10.1016/ s2095-3119(16)61394-1 yang, y., wang, a., cherubini, p., kräuchi, n., ni, y., wu, z., he, h. s., li, m-h., & schaub, m. (2021). physiological and growth responses to defoliation of older needles in abies alba trees grown under two light regimes. forest ecology and management, 484, article 118947. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.118947 http://www.kermanshahmet.ir https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1996.tb12780.x https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1996.tb12780.x https://doi.org/10.3390/agronomy10020269 https://doi.org/10.3390/agronomy10020269 http://journals.jkuat.ac.ke/index.php/jscp/article/view/764 https://doi.org/10.18805/ag.r-1953 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2019.107647 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2019.107647 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118495 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.118946 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.118946 https://doi.org/10.1017/jan.2018.7 https://doi.org/10.1017/jan.2018.7 https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.107074 https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.107074 https://doi.org/10.1038/s41598-021-82718-y https://doi.org/10.1016/j.foreco.2007.09.075 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2007.09.075 https://doi.org/10.4141/cjps78-030 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143077 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143077 https://doi.org/10.1016/s2095-3119(16)61394-1 https://doi.org/10.1016/s2095-3119(16)61394-1 https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.118947 physicochemical characterization of cantaloupe fertilized with various potassium sources received for publication: 10 may, 2021. accepted for publication: 17 november, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.95042 1 federal university of triângulo mineiro, iturama, minas gerais (brazil). * corresponding author: vanessa.galati@uftm.edu.br agronomía colombiana 39(3), 364-371, 2021 abstract resumen the northeastern region of brazil is responsible for 95% of the country’s total melon production and 97% of total exported melons. this is mainly due to the edaphoclimatic conditions and the technological packages employed in the country for fertilization strategies. the aim of this study was to evaluate the effects of topdressing potassium fertilizers associated or not with sowing fertilization with ekosil™ on the physicochemical traits of cantaloupes. the study was conducted in a randomized complete block design, with a 4×2 factorial arrangement (topdressing potassium nitrate [pn], potassium chloride [pc], potassium sulfate [ps] and ekosil™ [ek], with or without sowing fertilization with ekosil™). the evaluated traits in the fruits were: fresh mass (fm), soluble solids content (ss), titratable acidity (ta), ss/ta ratio (ra) and pigment contents (chlorophyll [cl] and carotenoids [ca]). no effect of treatments was observed on ph, cl, and ca (p>0.05). interaction of sowing and topdressing fertilization was observed for the other variables (p<0.005). the fm was greater for pc and ek with sowing fertilization with ekosil™. without ekosil™, ps, pn and ek resulted in heavier fruits. the ss was greater for ps when using ekosil™ and for ps and pc without sowing fertilization with ekosil™. the pc and pn resulted in greater ta, and the ra was greater for ps. under the edaphoclimatic conditions of the pontal do triângulo mineiro region, topdressing fertilization with potassium sulfate, without sowing fertilization with ekosil™, resulted in heavier and sweeter cantaloupes. la región nororiental de brasil es responsable del 95% de la producción total de melón del país y del 97% del total de melón exportado. esto se debe principalmente a las condiciones edafoclimáticas y a los paquetes tecnológicos utilizados en el país en cuanto a estrategias de fertilización. el objetivo de este estudio fue evaluar los efectos de la fertilización de cobertura con fuentes de potasio asociadas o no con la fertilización con ekosil™ en la siembra sobre las características fisicoquímicas del melón cantalupo. el estudio se realizó en un diseño de bloques completos al azar, con un arreglo factorial 4×2 (fertilización de cobertura de nitrato de potasio [np], cloruro de potasio [cp], sulfato de potasio [sp] y ekosil™ [ek], con o sin fertilización con ekosil™ en la siembra). los parámetros evaluados en frutos fueron: peso fresco (pf), contenido de sólidos solubles (ss), acidez titulable (at), relación ss/at (ra) y pigmentos (clorofila [cl] y carotenoides [ca]). no se observó efecto de los tratamientos sobre el ph, cl y ca (p>0.05). se observó la interacción de la fertilización en la siembra y la fertilización de cobertura para las otras variables (p<0.005). el pf fue mayor para cp y ek, con la aplicación de ekosil™ en la siembra. sin ekosil™, sp, np y ek dieron como resultado frutos más pesados. los ss fueron mayores con sp al usar ekosil™, y para sp y cp sin fertilización con ekosil™ en la siembra. el cp y np resultaron en mayor at, y la ra fue mayor con sp. bajo las condiciones edafoclimáticas de la región de pontal do triângulo mineiro, la fertilización de cobertura con sulfato de potasio, sin fertilización con ekosil™ en la siembra, da como resultado melones cantalupos más pesados y dulces. key words: cucumis melo, fruit quality, mineral nutrition, pigments, potassium fertilization. palabras clave: cucumis melo, calidad del fruto, nutrición mineral, pigmentos, fertilización potásica. physicochemical characterization of cantaloupe fertilized with various potassium sources caracterización fisicoquímica del melón cantalupo fertilizado con diferentes fuentes de potasio anouschka leonilda de glint1, morgana baptista gimenes1, andreza lopes do carmo1, vanessa cury galati1*, alexsander seleguini1, aluisio dos santos salustiano gradella1, gabriel pimenta do nascimento1, and eric haydt castello branco van cleef1 introduction northeastern brazil accounts for 95% of the country’s total melon production and meets the growing external demand since it is responsible for 97% of total exported melons. this is mainly due to the edaphoclimatic conditions and the technological packages used in the country that provide brazil with up to three harvests a year. these conditions make brazil an extremely competitive country https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.95042 365glint, gimenes, carmo, galati, seleguini, gradella, nascimento, and van cleef: physicochemical characterization of cantaloupe fertilized with various potassium sources worldwide when compared to european and asian nations (figueirêdo et al., 2017). according to the classification of robinson and deckerwalters (1997), the melon (cucumis melo l.) belongs to the cucurbitaceae family and is divided into two botanical groups: 1) inodorus, including yellow and frog skin, that are odorless and non-climacteric fruits, and 2) cantaloupensis, including cantaloupe, gaul and charentais, that are climacteric fruits with marked aroma. the type yellow is the most cultivated melon in brazil because of its firm and thick skin that guarantees a longer shelf life and resistance to post-harvest transportation, facilitating exportation. cantaloupes have become important melons in the domestic and international markets because of their characteristics of orange-colored pulp and high sugar content (°brix). this melon is more aromatic and has light green and lacy skin, characteristics that directly inf luence consumer preference (salviano et al., 2017). however, to have high productivity and guarantee competitiveness in the market, it is necessary to adjust the management and fertilization techniques to the edaphoclimatic conditions of each production region, such as the pontal of triângulo mineiro (minas gerais state, brazil) that has naturally poor soil and high annual mean temperatures (sousa & lobato, 2004). among the macronutrients, potassium plays an important role in numerous physiological processes that alter growth and, consequently, crop productivity. this nutrient regulates the opening of stomata, limiting water loss, and acts in the photosynthetic processes of plants (zörb et al., 2014; cavalcante et al., 2018), guaranteeing reproduction and fruit quality. deficient potassium fertilization directly interferes with melon productivity, reducing the fruit size, lowering levels of soluble solids and ascorbic acid, changing the color and, consequently, reducing shelf life (lester et al., 2010). bardiviesso et al. (2015) observed that the application of 136.75 kg k2o ha-1 on melons increased fruit yield and significantly affected the concentration of soluble solids and ph, meeting the appropriate standards for fruit marketing. various sources of potassium used in agriculture have different points of deliquescence (pod) of salts that indicate the rate of absorption by plant tissues. schönherr and luber (2001) observed that this rate, in turn, was dependent on environmental conditions of temperature and humidity. these authors reported pod values from commonly used potassium sources: k2co3, 44%; kcl, 86%; kno3, 95%; and kh2po4, 97%. these data can help producers make decisions about which fertilizer to use, depending on the edaphoclimatic conditions of the planting region. however, different sources of potassium, due to their characteristics and mode of action on vegetal metabolism, can affect differently the production and quality of the melons. thus, the objective of this study was to evaluate the effects of fertilization with various potassium sources, at planting and topdressing, on the physicochemical characteristics of cantaloupes cultivated in the pontal of triângulo mineiro, minas gerais, brazil. materials and methods the study was conducted in the experimental area of the school farm “alípio soares barbosa” and at the chemistry laboratory of the federal university of triângulo mineiro, iturama campus (uftm/itu), minas gerais, brazil (19°43’41” s, 50°11’44” w, at an altitude of 425 m a.s.l.). the climate of the city of iturama is classified, according to köppen-geiger, as aw, with a rainy season from october to march and a dry season from april to september. the average annual rainfall is 1266 mm and the average temperature is 24.5°c. before planting, the soil was sampled from the 0-20 cm layer and chemically characterized (van raij & quaggio,1983) as follows: ph (cacl2) 4.8; organic matter: 24 g dm-3; p (resin) 47 mg dm-3; k: 2.1 mmolc dm-3; ca: 22 mmolc dm-3; mg: 8 mmolc dm-3; s: 12 mg dm-3; h+al: 47 mmolc dm-3; sum of bases: 32.1 mmolc dm-3; cation exchange capacity: 79.1 mmolc dm-3; base saturation: 41%; b: 0.17 mg dm-3; cu: 1.2 mg dm-3; fe: 75 mg dm-3; mn: 4.1 mg dm-3, and zn: 3.2 mg dm-3. the field was prepared under a conventional tillage system using a disk harrow for soil decompaction, and then a light harrowing to level off the ground and eliminate weeds. to correct the acidity of the soil, one month before the beginning of the experiment, the equivalent to approximately 4 t ha-1 of calcitic limestone (total relative neutralizing power = 85%) was applied, defined based on the soil analysis and following the recommendation of van raij et al. (1997). for soil correction, 20 m3 ha-1 organic compost, 120 kg ha-1 p2o5 (single superphosphate) phosphorus and 250 kg ha-1 phonolite powder (8% k2o; 54% sio2; 6.74% na2o) were applied in two applications: the first 30 d and during the last 10 d before transplanting the seedlings. after transplanting, topdressing fertilization was performed with nitrogen (17 366 agron. colomb. 39(3) 2021 g m-2 of n [urea]) and potassium (25 g m-2 of k2o), in four applications as follows: at the planting of seedlings and 15, 30, and 45 d after transplanting. a drip-tape irrigation system was used to irrigate the experimental area, using a nominal f low of 3.6 l h-1, at 60 kpa of service pressure, with emitters spaced at 0.30 m. the plants were irrigated throughout the cycle, always keeping the soil moisture above field capacity, initially in two 20-min daily shifts, and then three 20-min shifts, from the beginning of fruiting until harvest. the experiment was conducted in a randomized complete block design with a factorial arrangement (2×4) of treatments (with or without sowing fertilization with ekosil™ [8% k2o, 25% total silicon] and topdressing fertilization with potassium nitrate [pn; 12% n, 43% p2o5, 1% s and 1% mg], potassium chloride [pc; 60% p2o5], potassium sulfate [ps; 51% k2o, 18% s], or ekosil™ [ek; 8% k2o, 25% silicon]). ekosil™ (yoorin fertilizantes, poços de caldas, mg, brazil) is a potassium fertilizer obtained by grinding silicate rocks of volcanic origin without using chemicals and has a saline index of 0.63. it has a residual effect with a gradual release of nutrients during the vegetative and productive cycle of plants. thus, it causes fewer potassium losses due to leaching since the accompanying anion is the silicate. it is composed of 8% k2o and 25% total silicon. the experimental area was composed of approximately 60 m2, divided into four blocks spaced 1.20 m×0.30 m (rows and plants, respectively), totaling 160 evaluated plants (five per treatment combination in each block). the melon hybrid used was the torreon f1 from top seed (agristar, guimarânia, mg, brazil) that produces oval fruits, with lacy peel, orange pulp, a small internal cavity, and an average mass of around 1,000 g. sowing was carried out in expanded polystyrene trays in july 2019 and field planting was carried out in august 2019. the plants were managed vertically without pruning of branches or thinning of fruits and tutored on a bamboo spreader horizontal to the soil and tied to posts fixed in the ground. the harvest point was determined when the peduncle of the fruit showed the abscission layer and was easily detached from the plant. after harvesting, the fruits were transported to the chemistry laboratory of the federal university of triângulo mineiro for evaluation. the characteristics evaluated in the fruits were: 1) fresh fruit mass (fm), using a digital analytical scale (model s4202, bel equipamentos analíticos, piracicaba, brazil) and expressed in grams; 2) content of soluble solids (ss), quantified with an aliquot extracted from the pulp after crushing by gauze compression and quantified using a palette refractometer (model pr-101, atago, tokyo, japan), expressed in °brix (aoac, 1997); 3) titratable acidity (ta), using 10 g of crushed pulp, diluting it in 50 ml distilled water, titrating with 0.1 n naoh and expressed in grams of citric acid 100 g-1 pulp (aoac, 1997); 4) ratio (ra) between the levels of soluble solids and titratable acidity; 5) ph, using a digital ph meter (model phs-3e, shanghai yoke instrument, shanghai, china); 6) carotenoid content (ca), and 7) chlorophyll content (cl), 2.0 g of each treatment were weighed directly into centrifuge tubes, then 18 ml 80% acetone was added, homogenized and centrifuged at 1,000 g for 5 min in a centrifuge (model 80-2b, kubota corporation, daiki, akagidai, japan). the readings of the supernatant were performed using a spectrophotometer (model f-7100, hitachi high-tech science co, tokyo, japan) with absorbances of 663 nm (chlorophyll a), 646 nm (chlorophyll b), and 470 nm (carotenoids) and expressed in mg g-1 of pulp (arnon, 1949). an analysis of variance was performed using the glimmix procedure of sas version 9.4 (sas institute inc., cary, usa). means were compared using the tukey’s test and the significance was declared at 5%. results an interaction of sowing fertilization with ekosil™ and topdressing potassium sources was observed for the variables fm (p = 0.005), ss (p<0.0001), ta (p = 0.0002) and ra (p<0.0001; fig. 1) but no interactions were observed for the variables ph, cl, and ca (p>0.05; fig. 2). when using sowing fertilization with ekosil™, the topdressing potassium sources pc and ek provided heavier fruits when compared to pn and ps that were similar. however, when not using ekosil™ at sowing, the treatments with heavier fruits were ps and ek, followed by pn and pc. when evaluating data within each potassium source, differences in the use of ekosil™ at sowing were observed for pc resulting in heavier fruits with sowing fertilization with ekosil™ and for ps resulting in heavier fruits when not fertilizing with ekosil™ at sowing (fig. 1a). the effect of topdressing potassium sources on ss was observed with or without fertilization with ekosil™ at sowing. the topdressing ps provided greater ss content, followed by pn and ek (without any differences between 367glint, gimenes, carmo, galati, seleguini, gradella, nascimento, and van cleef: physicochemical characterization of cantaloupe fertilized with various potassium sources them) and pc when the sowing fertilization with ekosil™ was performed. the effects were different when not using ekosil™ at sowing, with greater ss contents for treatments pc and ps and lower for ek followed by pn. effects of sowing fertilization with ekosil™ within each topdressing potassium source were observed. for pc and ps, the greater values were observed when not using sowing fertilization with ekosil™, whereas for pn the opposite was observed, and for ek no difference was seen (fig. 1b). the ta was altered by topdressing potassium sources and sowing fertilization with ekosil™. the lowest ta content was observed for ek and the highest for pn, with ps and pc showing intermediate values ranging from 0.074 to 0.079 g citric acid 100 g-1 when using sowing fertilization with ekosil™. when not using ekosil™ at sowing, the lowest ta content was observed in ps and the highest in pc, with pn and ek ranging from 0.060 to 0.070 g citric acid 100 g-1. the treatments pn and ps were affected similarly, showing greater ta content averages when sowing fertilization with ekosil™ was used. no effect of sowing fertilization was observed for either pc or ek (fig. 1c). although representing the ss/ta ratio, the results for ra were higher for ek and lower for pn when using sowing fertilization with ekosil™. the results of this variable were greater for ps, followed by pn and ek (with similar values) and pc, when not using ekosil™ at sowing (fig. 1d). the ph, cl, and ca were unaffected by sowing fertilization with ekosil™ and topdressing potassium sources, with averages of 6.49, 0.23 mg g-1 fm, and 149.0 mg g-1 fm, respectively (fig. 2a-c). bb bb aa bb ba aa aa aa cb cb aa ab aa ab aaba aa bb aba aa aba ab ba aba aba ca abb aa aa bca ba bb fr es h fr ui t m as s (g ) sowing fertilization with ekosiltm withoutwithwithoutwithwithoutwithwithoutwith withoutwithwithoutwithwithoutwithwithoutwith a s ol ub le s ol id s co nt en t ( °b r ix ) sowing fertilization with ekosiltm b ti tr at ab le a ci di ty c on te nt (g c itr ic a ci d 10 0 g1 pu lp ) sowing fertilization with ekosiltm c s s /t a r at io sowing fertilization with ekosiltm d 0 2 4 6 8 10 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0 50 100 150 200 250 0 500 1000 1500 potassium nitrate potassium chloride potassium sulfate ekosiltm potassium nitrate potassium chloride potassium sulfate ekosiltm potassium nitrate potassium chloride potassium sulfate ekosiltm potassium nitrate potassium chloride potassium sulfate ekosiltm withoutwithwithoutwithwithoutwithwithoutwith withoutwithwithoutwithwithoutwithwithoutwith figure 1. a) fresh fruit mass; b) soluble solids content (ss); c) titratable acidity content (ta), and d) ss/ta ratio of cantaloupe cultivated with or without sowing fertilization with ekosil™ and topdressing potassium sources (potassium nitrate, potassium chloride, potassium sulfate or ekosil™). means followed by different capital letters differ from each other regarding the use of sowing fertilization with ekosil™ according to the tukey’s test (p<0.05). means followed by different lowercase letters differ from each other regarding the source of potassium, according to the tukey’s test (p<0.05). 368 agron. colomb. 39(3) 2021 the environment and have other elements, such as sulfur, magnesium, and/or nitrogen, in their composition. they also have a lesser saline effect and are less harmful to plants; however, they are less used since they are more expensive than potassium chloride that is the most commonly used source (yamada & roberts, 2005). another natural potassium source that can be used in agriculture is ekosil™ that contains around 8% k2o and 25% si, and has slow solubility, releasing the potassium gradually into the soil. however, there is no evidence in the literature that the application of ekosil™ in sowing fertilization could affect the topdressing fertilization requirements or how it affects the quality of the melons. kano et al. (2013), studying hybrids of cantaloupes, reported that the most extracted nutrients by the fruits are potassium, nitrogen, and calcium, and this will directly affect the quality of the fruits after harvest. the topdressing application of potassium sulfate and ekosil™ without sowing fertilization with this natural product resulted in larger fruits since the nutrient was available to the plant during the period of greatest nutritional demand. this figure 2. values of a) ph; b) chlorophyll content; and c) carotenoid content of cantaloupes cultivated with or without sowing fertilization with ekosil™ and topdressing potassium sources (potassium nitrate, potassium chloride, potassium sulfate or ekosil™). aa aa aa aa aa aa aaaa aa aa aa aa aa aa aa aa aa aa aa aa aa aa aa aa ph sowing fertilization with ekosiltm withoutwithwithoutwithwithoutwithwithoutwith withoutwithwithoutwithwithoutwithwithoutwith a c hl or op hy ll co nt en t (m g 10 0 g1 of fr es h m as s) sowing fertilization with ekosiltm b c ar ot en oi d co nt en t (m g 10 0 g1 of fr es h m as s) sowing fertilization with ekosiltm c potassium nitrate potassium chloride potassium sulfate ekosiltm withoutwithwithoutwithwithoutwithwithoutwith 0 2 4 6 8 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 50 100 150 200 discussion the absorption of potassium by the roots is a highly efficient process for removing the nutrient from the soil, as long as there is an adequate amount of water for it to be transported via the xylem by mass flow (römheld & kirkby, 2010). the transport of nutrients by plants depends on the solubility of potassium sources, and this will inf luence the availability of this macronutrient for plants. thus, in this experiment, it was seen that the pc and ek sources resulted in heavier fruits since the low solubility of the rock powder (ekosil™) gradually provided nutrients to the plants that may result in larger fruits (ehlers & arruda, 2014). feltrim (2010), evaluating fertilization with potassium nitrate and potassium chloride and spacing in watermelon, did not find significant differences in fruit mass. however, in our experiment, it was observed that pc application at sowing provided fruits with greater mass. the application of soluble salts, such as potassium chloride, facilitates nutrient leaching due to water solubility and high doses applied to the soil (van raij, 2011). potassium nitrate and sulfate are solubilized more gradually in 369glint, gimenes, carmo, galati, seleguini, gradella, nascimento, and van cleef: physicochemical characterization of cantaloupe fertilized with various potassium sources provided greater assimilation of photoassimilates due to the increase in the photosynthetic rate and greater water intake due to the lower osmotic potential in the presence of this nutrient. van raij (2011) reported that potassium directly inf luences fruit characteristics due to the displacement of this nutrient throughout the plant. however, wade et al. (2004), when applying potassium nitrate to melons, did not observe differences in fruit weight gain, corroborating the results found in our study. according to braga et al. (2010), fruits with values of soluble solids above 9.0 °brix are considered quality fruits with good consumer acceptance. asao et al. (2013) and mohammadrezakhani et al. (2016) reported that potassium has a direct inf luence on the levels of soluble solids as it is a nutrient that is part of the metabolic process of melon fruits together with the ambient temperature that inf luences the f lavor and fruit aroma, characteristics that are decisive at the time of marketing. castoldi et al. (2008) found that lace melon hybrids with soluble solids ranging between 9.0 and 11.2 °brix were fully accepted by the final consumers. lester et al. (2010) observed that the levels of sucrose, glucose, and fructose in melons increased with the supplementary foliar fertilization with potassium. the levels of organic acids normally decrease with the maturation of the fruits. these acids are also important sources of energy in the respiratory process and are converted or oxidized to sugars and used by the cells (batistasilva et al., 2018). a climacteric fruit at harvesting will show greater sugar accumulation and less acidity. this fact was observed in cantaloupes fertilized with topdressing potassium sulfate without sowing fertilization with ekosil™ that showed low acidity when compared to other treatments. this may have occurred because these potassium sources are slow-releasing, and the fruit absorbs the nutrient in the ideal phase of its reproductive process. according to chitarra and chitarra (2005), the chemical indexes that better demonstrate the maturation point are ph, ta, and ss content. these authors also reported that ra is one of the best methods to evaluate the taste of fruits since the higher the value, the greater the amount of sugars, and the lower the acidity; this enables the perception of sweetness in the fruit that is one of the most relevant attributes for the consumer (jordan & seelye, 2009). the results of these reports agree with the ss and ta observed in this study, in which the treatment subjected to topdressing fertilization with potassium sulfate without sowing fertilization with ekosil™ resulted in a greater content of ss and a lower content of ta, obtaining sweeter fruits. the increased potassium fertilization also increases its concentration in the fruits, improving its distribution and resulting in greater neutralization of acids and sweeter fruits (grangeiro & cecílio filho, 2004). feltrin et al. (2005) observed that the ss/ta ratio in tomatoes was not altered with topdressing fertilization with potassium chloride and potassium sulfate; however, the use of potassium sulfate here resulted in the increase of the ratio. the potential of hydrogen is based on an index that represents the acidity, neutrality, or alkalinity of any medium. the ph value can indicate the time of fruit ripening and, thus, estimate the precocity. according to batista-silva et al. (2018), the acidity of the fruit generally tends to decrease due to the use of organic acids in the fruit’s respiratory process that is intense as it grows and matures. for max et al. (2010), the citric acid that initiates the reactions of the krebs cycle and other organic acids used as intermediates in biochemical reactions may have their concentrations reduced in the pulp. in this trial, no ph variations were observed for cantaloupes fertilized with different topdressing potassium sources associated or not with sowing fertilization with ekosil™. malta et al. (2013) observed a reduction in acidity in guavas treated with the combination of cattle manure and rock powder, which is a desirable characteristic for fresh consumption. regarding chlorophyll and carotenoid contents, differences among the treatments were expected since chlorophyll degradation and carotenoid synthesis are processes that involve the differentiation of chloroplasts into chromoplasts that are plastids that accumulate carotenes (li & yuan, 2013). this occurs mainly during the ripening process of climacteric fruits. carotenoids are divided into primary metabolites that are responsible for the survival of the plant, performing an active function in the processes of photosynthesis, respiration, and assimilation of nutrients and secondary metabolites responsible for the stabilization of the plasma membrane (isah, 2019). in a study conducted by lester et al. (2010), the beneficial effects of k, via the leaf, occurred due to the increase in the photosynthetic rate, improving the assimilation and translocation of photo-assimilates from leaves to fruits and causing greater activation of the lipoxygenase enzyme and availability of substrate for ascorbic acid and β-carotene biosynthesis. however, in this trial, we did not observe variations in pigments when various topdressing potassium sources were associated or not with sowing fertilization with ekosil™. k acts as a cofactor for specific enzymes in the formation 370 agron. colomb. 39(3) 2021 of pigments and, therefore, inf luences the increase in red coloration in the epidermis (trevisan et al., 2006). however, this was not observed in this study. medeiros et al. (2014) observed an increase in the content of carotenoids in passion fruit peel when associated with rock powder and bovine biofertilizers. conclusions under the edaphoclimatic conditions of the pontal do triângulo mineiro region, the use of topdressing fertilization with potassium sulfate without sowing fertilization with ekosil™ resulted in heavier and sweeter cantaloupes that are crucial factors for greater acceptability of the product by the consumer market. further studies are needed to evaluate the fertilization with organic and natural products, especially regarding the absorption and assimilation of nutrients by plants and the interference in the quality and productivity of vegetables. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions alg conceived and planned the trials, conducted the laboratory analysis, and wrote the manuscript. mbg, alc and gpn conducted the laboratory analysis and wrote the manuscript. as and assg conceived, planned the trials and conducted the field study and sampling. ehcbvc statistically analyzed data, translated the text, and wrote and edited the manuscript. vcg conceived and planned the trials, conducted the laboratory analysis, wrote, formatted, reviewed, and edited the manuscript. all authors reviewed the manuscript and approved the final version before submission. literature cited aoac. (1997). official methods of analysis of aoac international (16th ed.). association of official analytical chemists. arnon, d. i. (1949). copper enzymes in isolated chloroplasts: polyphenoloxidase in beta vulgaris. plant physiology, 24(1), 1–15. https://doi.org/10.1104/pp.24.1.1 asao, t., asaduzzaman, m., mondal, m. f., tokura, m., adachi, f., ueno, m., kawaguchi, m., yano, s., & ban, t. (2013). impact of reduced potassium nitrate concentrations in nutrient solution on the growth, yield and fruit quality of melon in hydroponics. scientia horticulturae, 164, 221–231. https://doi.org/10.1016/j. scienta.2013.09.045 bardiviesso, d. m., maruyama, w. i., pessato, l. e., pereira, a. c. b., & modesto, j. h. (2015). adubação potássica na produção de duas cultivares de meloeiro. revista de agricultura neotropical, 2(1), 32–40. https://doi.org/10.32404/rean.v2i1.244 batista-silva, w., nascimento, v. l., medeiros, d. b., nunes-nesi, a., ribeiro, d. m., zsögön, a., & araújo, w. l. (2018). modifications in organic acid profiles during fruit development and ripening: correlation or causation? frontiers in plant science, 9, article 1689. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01689 braga, m. b., resende, g. m., moura, m. s. b., dias, r. c. s., costa, n. d., calgaro, m., correia, j. s., & silva, f. z. (2010). produtividade e qualidade do melão submetido a diferentes tipos de cobertura de solo. irriga, 15(4), 422–430. https://doi. org/10.15809/irriga.2010v15n4p422 castoldi, r., charlo, h. c. o., vargas, p. f., & braz, l. t. (2008). qualidade de frutos de cinco híbridos de melão rendilhado em função do número de frutos por planta. revista brasileira de fruticultura, 30(2), 455–458. https://doi.org/10.1590/ s0100-29452008000200032 cavalcante, a. c. p., cavalcante, l. f., cavalcante, a. g., bertino, a. m. p., bertino, a. m. p., & ferreira, n. m. (2018). physiology of paluma guava plants fertilized with potassium and ca lcium. idesia, 36(2), 163–172. https://doi.org/10.4067/ s0718-34292018005000503 chitarra, m. i. f., & chitarra, a. b. (2005). pós-colheita de frutas e hortaliças: fisiologia e manuseio (2nd ed.). editora ufla. ehlers, t., & arruda, g. o. s. f. (2014). utilização de pó de basalto em substratos para mudas de eucalyptus grandis. floresta e ambiente, 21(1), 37–44. https://doi.org/10.4322/f loram.2014.002 feltrim, a. l. (2010). produtividade de melancia em função da adubação nitrogenada, potássica e população de plantas [doctoral dissertation, universidade estadual paulista “júlio de mesquita filho”]. repositório institucional unesp. https://repositorio. unesp.br/handle/11449/105179?show=full feltrin, d. m., pott, c. a., furlani, p. r., & carvalho, c. r. l. (2005). produtividade e qualidade de frutos de cultivares de tomateiro fertirrigado com cloreto e sulfato de potássio. revista de ciências agroveterinárias, 4(1), 17–24. figueirêdo, m. c. b., gondim, r. s., & aragão, f. a. s. (eds.). (2017). produção de melão e mudanças climáticas: sistemas conservacionistas de cultivo para redução das pegadas de carbono e hídrica. embrapa. grangeiro, l. c., & cecílio filho, a. b. (2004). acúmulo e exportação de macronutrientes pelo híbrido de melancia tide. horticultura brasileira, 22(1), 93–97. https://doi.org/10.1590/ s0102-05362004000100019 isah, t. (2019). stress and defense responses in plant secondary metabolites production. biological research, 52, article 39. https://doi.org/10.1186/s40659-019-0246-3 jordan, r. b., & seelye, r. j. (2009). relationship between taste perception, density and soluble solids concentration in kiwifruit (actinidia deliciosa). new zealand journal of crop and horticultural science, 37(4), 303–317. https://doi.org/10.1080/ 01140671.2009.9687585 kano, c., carmello, q. a. c., frizzone, j. a., & cardoso, s. s. (2013). teor e acúmulo de nutrientes pelo meloeiro rendilhado cultivado com potássio e co2 na água de irrigação. biotemas, 26(3), 19–28. https://doi.org/10.5007/2175-7925.2013v26n3p19 https://doi.org/10.1104/pp.24.1.1 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.09.045 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2013.09.045 https://doi.org/10.32404/rean.v2i1.244 https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01689 https://doi.org/10.15809/irriga.2010v15n4p422 https://doi.org/10.15809/irriga.2010v15n4p422 https://doi.org/10.1590/s0100-29452008000200032 https://doi.org/10.1590/s0100-29452008000200032 https://doi.org/10.4067/s0718-34292018005000503 https://doi.org/10.4067/s0718-34292018005000503 https://doi.org/10.4322/floram.2014.002 https://repositorio.unesp.br/handle/11449/105179?show=full https://repositorio.unesp.br/handle/11449/105179?show=full https://doi.org/10.1590/s0102-05362004000100019 https://doi.org/10.1590/s0102-05362004000100019 https://doi.org/10.1186/s40659-019-0246-3 https://doi.org/10.1080/01140671.2009.9687585 https://doi.org/10.1080/01140671.2009.9687585 https://doi.org/10.5007/2175-7925.2013v26n3p19 371glint, gimenes, carmo, galati, seleguini, gradella, nascimento, and van cleef: physicochemical characterization of cantaloupe fertilized with various potassium sources lester, g. e., jifon, j. l., & makus, d. j. (2010). impact of potassium nutrition on postharvest fruit quality: melon (cucumis melo l.) case study. plant and soil, 335, 117–131. https://doi.org/10.1007/ s11104-009-0227-3 li, l., & yuan, h. (2013). chromoplast biogenesis and carotenoid accumulation. archives of biochemistry and biophysics, 539(2), 102–109. https://doi.org/10.1016/j.abb.2013.07.002 malta, a. o., araújo, r. c., medeiros, j. g. f., costa, n. p., azerêdo, l. p. m., & dias, j. a. (2013). características químicas dos frutos da goiabeira ‘paluma’ em função da adubação orgânica e mineral. revista educação agrícola superior, 28(2), 120–125. https://doi.org/10.12722/0101-756x.v28n02a07 max, b., salgado, j. m., rodríguez, n., cortés, s., converti, a., & domínguez, j. m. (2010). biotechnological production of citric acid. brazilian journal of microbiology, 41, 862–875. https://doi. org/10.1590/s1517-83822010000400005 medeiros, w. j. f., oliveira, f. i. f., cavalcante, l. f., costa, l. c., rocha, r. h. c., & silva, a. r. (2014). qualidade química em frutos de maracujazeiro amarelo cultivado em solo com biofertilizantes bovino. magistra, 26(2), 156–168. mohammadrezakhani, s., pakkish, z., & rafeii, s. (2016). role of brassinosteroid on qualitative characteristics improvement of strawberry fruit cv. paros. journal of horticultural science, 30(2), 316–326. https://doi.org/10.22067/jhorts4.v30i2.42767 robinson, r. w., & decker-walters, d. s. (1997). evolution and exploitation. in r. w. robinson, & d. s. decker-walters (eds.), cucurbits. cab international. römheld, v., & kirkby, e. a. (2010). research on potassium in agriculture: needs and prospects. plant and soil, 335, 155–180. https://doi.org/10.1007/s11104-010-0520-1 salviano, a. m., faria, c. m. b., terao, d., silva, d. j., batista, d. c., moreira, f. r. b., resende, g. m., yuri, j. e., alencar, j. a., oliveira, j. e. m., araújo, j. l. p., pinto, j. m., grangeiro, l. c., kiill, l. h. p., lima, m. a. c., silva, m. s. l., lima, m. f., costa, n. d., ribeiro júnior, p. m., dias, r. c. s., tavares, s. c. c. h., costa-lima, t. c., & cunha, t. j. f. (2017). coleção plantar: melão (3rd ed.). embrapa. schönherr, j., & luber, m. (2001). cuticular penetration of potassium salts: effects of humidity, anions, and temperature. plant and soil, 236, 117–122. https://doi.org/10.1023/a:1011976727078 sousa, d. m. g., & lobato, e. (eds.). (2004). cerrado: correção do solo e adubação (2nd ed.). embrapa informação tecnológica. trevisan, r., herter, f. g., coutinho, e. f., gonçalves, e. d., silveira, c. a. p., & freire, c. j. s. (2006). uso de poda verde, plásticos ref letivos, antitranspirante e potássio na produção de pêssegos. pesquisa agropecuária brasileira, 41(10), 1485–1490. https:// doi.org/10.1590/s0100-204x2006001000005 van raij, b. (2011). fertilidade do solo e manejo de nutrientes. international plant nutrition institute. van raij, b., cantarella, h., quaggio, j. a., & furlani, a. m. c. (1997). recomendações de adubação e calagem para o estado de são paulo (2nd ed.). instituto agronômico. van raij, b., & quaggio, j. a. (1983). métodos de análise de solo para fins de fertilidade (boletim técnico, 81). instituto agronômico de campinas. wade, j., holzapfel, b., degaris, k., williams, d., & keller, m. (2004). nitrogen and water management strategies for winegrape quality. acta horticulturae, 640, 61–67. https://doi. org/10.17660/actahortic.2004.640.6 yamada, t., & roberts, t. l. (eds.). (2005). potássio na agricultura brasileira. kp potafos. zörb, c., senbayram, m., & peiter, e. (2014). potassium in agriculture status and perspectives. journal of plant physiology, 171(9), 656–669. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2013.08.008 https://doi.org/10.1007/s11104-009-0227-3 https://doi.org/10.1007/s11104-009-0227-3 https://doi.org/10.1016/j.abb.2013.07.002 https://doi.org/10.12722/0101-756x.v28n02a07 https://doi.org/10.1590/s1517-83822010000400005 https://doi.org/10.1590/s1517-83822010000400005 https://doi.org/10.22067/jhorts4.v30i2.42767 https://doi.org/10.1007/s11104-010-0520-1 https://doi.org/10.1023/a:1011976727078 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2006001000005 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2006001000005 https://doi.org/10.17660/actahortic.2004.640.6 https://doi.org/10.17660/actahortic.2004.640.6 https://doi.org/10.1016/j.jplph.2013.08.008 a basic scheme of soybean transformation for glyphosate tolerance using agrobacterium tumefaciens through an approximation of patents: a review received for publication: 6 january, 2021. accepted for publication: 19 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.92644 1 genetic engineering of plants group, biology department, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 2 fundación universitaria agraria de colombia, bogota (colombia). 3 faculty of sciences, universidad antonio nariño, bogota (colombia). * corresponding author: alejandrolopezpazos@uan.edu.co agronomía colombiana 39(2), 145-155, 2021 abstract resumen concern has been expressed on the control of agricultural biotechnology through patents that may adversely affect the development of competing crops. soybean is one of the most important crops around the world (~287 million t per year), above potatoes (45 million t per year), tomatoes (23 million t per year), or wheat (116 million t per year), with prices for american producers ranging between usd 278.8 and usd 650.3 t-1. soybean belongs to the fabaceae family and has been genetically modified (gm) to improve its tolerance to herbicides, including glyphosate, its resistance to insect pests, and the quality of soy oil. glyphosate-tolerant soybean has received a gene coding for the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (epsps). there are a number of variables that contribute to the development of a gm soybean event. such variables include tissue culture, selection methods, cloning vectors, and agrobacterium strains that affect transformation efficiency and can be associated with patents. chlorine gas disinfection is the most appropriate technique for plant material. production of explants with shoots and molecular and phenotypic features (e.g., antibiotic susceptibility) of bacterial strain must be assessed. a long-term glyphosate selection arrangement is the most suitable and a consistent approach for the selection of events of gm soybean with tolerance to glyphosate. freedom-to-operate evaluation must be carried out to find the specific elements neccesary for gm plant development that do not infringe the rights of third parties. these rights come into effect from the patent application date for a definite geographical region involving construct design and its synthesis, transformation vector, bacterial strain, methods, or reporter gene. in this review, the protocols relating to experiments for the development of gm soybean using an epsps gene are included, and considerations relating to intellectual property rights are involved. the major elements associated with each stage of the development of patents are described including the following: the soybean genotype, seed disinfection, genetic construct design and its synthesis, tissue culture protocols, selection strategy without gene reporter, and agrobacterium strain. this review is a guide for carrying out technical procedures when the desired product is the off-patent gm soybean with tolerance to glyphosate. se ha expresado preocupación por el control de la biotecnología agrícola a través de patentes que pueden afectar negativamente el desarrollo de cultivos competitivos. la soya es uno de los cultivos productivos más importantes alrededor del mundo (~287 millones t/año) por encima de la papa (45 millones t/año), el tomate (23 millones t/año) o el trigo (116 millones t/año), con precios para los productores estadounidenses que oscilan entre usd 278.8 y usd 650.3 t-1. la soya pertenece a la familia de las fabaceae y ha sido modificada genéticamente (mg) para mejorar su tolerancia a herbicidas, incluyendo el glifosato, su resistencia a insectos plaga y la calidad del aceite de soya. la soya tolerante al glifosato ha recibido un gen que codifica para la 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasa (epsps). hay una serie de variables que contribuyen al desarrollo de un evento de soya transgénica. estas variables incluyen el cultivo de tejidos, los métodos de selección, los vectores de transformación y las cepas de agrobacterium que afectan la eficiencia de transformación y que pueden estar asociadas a patentes. la desinfección con cloro gaseoso es la técnica más adecuada para el material vegetal. se debe evaluar la producción de explantes con brotes y características moleculares y fenotípicas (por ejemplo, susceptibilidad a los antibióticos) de la cepa bacteriana. una estrategia de selección de glifosato a largo plazo es el enfoque más adecuado y consistente para la selección de eventos mg de soya tolerante a glifosato. se debe realizar una evaluación de la libertad de operación para encontrar elementos específicos necesarios para el desarrollo de plantas mg que no infrinjan los derechos de terceros. estos derechos tienen efecto a partir de la fecha de solicitud de la patente para una región geográfica definida que involucra principalmente el diseño del constructo y su síntesis, el vector de transformación, la cepa bacteriana, los métodos, o el gen reportero. en esta revisión se incluyen protocolos relacionados con experimentos para el desarrollo de soya mg utilizando un gen epsps, y consideraciones relacionadas con los derechos de propiedad intelectual involucrados. se describen los principales elementos asociados a cada etapa del desarrollo de patentes: el genotipo de soya, la desinfección de semillas, el diseño de constructo genético y su síntesis, los protocolos de cultivo de tejidos, la estrategia de selección sin gen reportero, y la cepa de agrobacterium. esta revisión es una guía para llevar a cabo procedimientos técnicos cuando el producto deseado es la soya mg con tolerancia al glifosato libre de patentes. key words: glycine max, n-(phosphonomethyl)glycine), genetically modified crop, 5-enolpyruv ylshikimate-3phosphate synthase, intellectual property rights. palabras clave: glycine max, n-(fosfonometil)glicina), cultivo genéticamente modificado, 5-enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasa, derechos de propiedad intelectual. a basic scheme of soybean transformation for glyphosate tolerance using agrobacterium tumefaciens through an approximation of patents: a review un esquema básico de transformación de soya para tolerancia a glifosato usando agrobacterium tumefaciens a través de una aproximación de patentes: una revisión adriana carolina rojas arias1,2, alejandro chaparro-giraldo (r.i.p.)1, and silvio alejandro lópez-pazos3* https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.92644 146 agron. colomb. 39(2) 2021 introduction soybean (glycine max, fabaceae) is a relevant protein source (~16 g proteins/100 g of soybean, or 36-56% dry weight of soybean) that contains all the indispensable amino acids for humans; therefore, it is comparable to chicken or eggs. soybean seeds contain around 20% lipids and are used as a source of protein in the diet of animals, such as poultry, pigs, or cattle. their uses in human food include cooked seeds as part of sauces and potages, soy milk, soy f lour for cakes, cookies and other baked goods. soybean is a substitute for meat in vegetarian foods and lecithin is also extracted from its oil. at industrial plants, it is used in the manufacture of metalworking f luids, plastics, surfactants, solvents, and disinfectants. other parts of the plant are also used as animal feed or green manures (lusas & riaz, 1995; mateos-aparicio et al., 2008; united soybean board, 2017). the plant possesses sugars, insoluble and soluble fiber, vitamins, and minerals. the primary use of soybean meal is as animal feed (~98%) or as industrial substrate (widholm et al., 2010). genetically modified (gm) soybean is the most important transgenic crop representing ~91 million ha (50% of global area). a world production of soybean of 349 million t was registered in 2019 (fao, n.d.). gm soybean represents 75% of the global soybean cultivation. in 2019, the united states (the first producer of gm soybean since 1996) produced 96 million t (31 million ha), and brazil produced 114 million t (31 million ha) (lee et al., 2013; fao, n.d.; isaaa, n.d.) (tab. 1). glyphosate (n-(phosphonomethyl) glycine, (c3h8no5p)) is a systemic phosphonate herbicide. it is a crystalline powder with a density of 1.704 g cm-3, molecular mass of 169.1 g mol-1, and solubility in water of 1.01 g/100 ml (20°c) that decomposes at 187°c. glyphosate is an aminophosphonic equivalent of the glycine that acts as a systemic herbicide absorbed through plant leaves. this herbicide is used on commercial crops to control weeds and has been available in the market since 1974 as roundup®. glyphosate blocks the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (epsps) in plant cells responsible for triggering the synthesis of aromatic acids (phenylalanine, tyrosine, and tryptophan), catalyzing the reaction of shikimate-3-phosphate and phosphoenolpyruvate to form 5-enolpyruvyl-shikimate3-phosphate as product. since 1996, gm soybean expressing glyphosate tolerance has been marketed in the united states (duke & powles, 2008; duke & cerdeira, 2010). agrobacterium tumefaciens is a plant pathogen that is widely used on gm crops, as it can transfer a fragment of its 200 kb tumor-inducing (ti) plasmid (t-dna) as a vector of specific transgenes that is expressed in the plant (bourras et al., 2015). soybean is transformed via organogenic and embryogenic methods (e.g., protoplast, cell, tissue, and organ culture, and subsequent regeneration of plants). an efficient regeneration and agrobacterium-based gene transfer procedure established on cotyledonary node explants is applied in soybean (paz et al., 2004; jamsheed et al., 2013; lee et al., 2013). the commercial use of gm soybean is limited by patents protecting each element used in a biotech process. this process involves dna sequences comprising coding regions (e.g., event mon87751 that contains specific sequences for insect resistance), regulatory regions (e.g., event dp-305423-1 that possesses an acetolactate synthase table 1. brief overview of gm technologies in commercial soybean. thirty-nine events have been developed for herbicide tolerance, oil quality and insect resistance according to isaaa (n.d.). general trait specific trait technology company herbicide tolerance glyphosate tolerance roundup ready monsanto/bayer, pioneer-dupont, dow agrosciences, syngenta genuity monsanto/bayer, pioneer-dupont, syngenta glufosinate-ammonium tolerance libertylink bayer, pioneer-dupont tolerance to sulfonylurea herbicides sts pioneer-dupont, dow agrosciences, syngenta tolerance to imidazolinone herbicides clearfield basf tolerance to glyphosate + tolerance to herbicides via inhibition to acetolactate synthase (als) optimum gat pioneer-dupont oil quality production of oleic acid (low in saturated fat) plenish pioneer-dupont vistive gold monsanto/bayer production of stearidonic acid (a class of omega-3) sda omega-3 monsanto/bayer pest resistance resistance to lepidopteran pests (all of which add up to glyphosate tolerance) intacta rr2 pro monsanto/bayer 147rojas arias, chaparro-giraldo (r.i.p.), and lópez-pazos: a basic scheme of soybean transformation for glyphosate tolerance using agrobacterium tumefaciens through an approximation of patents: a review gene conferring tolerance to applications of the herbicide sulfonylurea), vectors (e.g., patent kr102054567b1 that describes the recombinant clone vector dbn01-t), bacterial strains (e.g., patent us20200385746a1 that protects rhizobium-mediated transformation in soybean), or tissue culture protocols (e.g., patent au691423b2 that protects a protocol to regenerate soybean plants from cotyledonary nodes). this leads to unfortunate decisions that directly inf luence scientific developments. two specific cases can be cited: i) the north american strawberry growers association decided to suspend research focused on the development of gm strawberry with resistance to fungus because of patent complexity; ii) the university of michigan was forced by a judicial decision to destroy gm lines of turfgrass due to the legal action between two companies for patents related to a coding gene and a promoter used in the approach (thomas, 2005). golden rice is a gm crop that produces beta carotene, a precursor of vitamin a. there are advantages for the golden rice project such as health benefits and low-cost release in emerging nations. currently, golden rice is far from being released to developing countries, as there are 40 patents involved in the project that represent a negative factor in the adoption of this technology (kowalski et al., 2002). for colombia, 59 patents are involved in the possible development of a gm rice line containing a cry1ac gene (diazgranados et al., 2016). five corporations possess a great number of patents of gm crops. the following are a few examples of the events by corporation (the complete list of the gm events is available in the gm approval database (isaaa, n.d.)): monsanto/bayer (alfalfa kk179 x j101, canola gt200 (rt200), cotton mon1076, corn ga21, potato bt10, soybean mon87705, tomato flavr savr, wheat mon71800); dupont (canola 73496, cotton 19-51a, corn 4114, soybean dp305423); syngenta (cotton cot102 (ir102), corn 3272); bayer (canola hcn92 (topas 19/2), cotton ghb614, corn t14, rice llrice06, soybean a2704-21, sugar beet t120-7), and dow agrosciences (cotton 281-24-236, corn das40278, soybean das68416-4) (wright & pardey, 2006) including exclusive cross-licenses (pisano, 2006). monsanto was purchased by bayer in 2016, and syngenta was acquired by chemchina in 2017. if an independent gm seed producer wants to generate and/ or commercialize gm varieties, the seed company must consider licensing charges. however, intellectual property rights (ipr) of the elements used in a technology do not necessarily prevent its commercial use. patents are limited to national jurisdiction and to a specific time (20 years) accepting exceptions according to the local regulation (baker, 2019). by the end of this period, the patent enters the public domain which means that it is open for everyone to use. it is known that once a medical corporation, or similar organization, generates a new pharmacological compound to be used for a disease, it is covered under a patent contract conferred for around 20 years. when the patent time has run out, the substance can be manufactured and marketed by other companies and the pharmacological compound is termed as “generic”. this also applies when the company that owned the patents declares them to be inapplicable, invalid, or abandoned, or the market region for the drug has no patent protection application. as a result, the control of the patent is removed, causing a considerable drop in costs that may be more acceptable to society (grushkin, 2012). therefore, it is very important to develop a welldocumented and specific freedom to operate (fto) analysis for a gm technology and a specific country (hincapié rojas & chaparro-giraldo, 2013; lamprea bermúdez & salazar lópez, 2013). this article provides a step-by-step guide on how to develop a particular glyphosate-tolerant gm soybean event, based on experience gathered from the application of revised protocols supported by the literature, the use by public institutions, and patents related to transformation. an epsps gene and a. tumefaciens were used in an fto basis to evaluate whether the gm soybean associate iprs have expired or are about to expire, and to determine if they have been settled in the region of interest. freedom to operate study farmers from the united states and argentina began to plant gm soybean around 1996 after it started to be marketed under the roundup ready trademark in the usa. gm soybean occupies around 95.9 million ha in the world (almost 50% of the gm crops worldwide). in 2018, the gm soybean area planted in the usa was 34.08 million ha. brazil occupied the second position in the world with a production of ~34.86 million ha. gm soybean cultivation has expanded throughout argentina with 18 million ha in 2018. monsanto (now bayer) was not capable of achieving patent protection for gm soybean with tolerance for glyphosate (roundup ready soybean seed) in argentina. the company had requested the iprs it held in europe, but the supreme court of argentina rejected that request based on the national patent law that regulates the patent duration of 20 years. monsanto has registered some gm soybean events related to glyphosate tolerance in argentina, (e.g., mon87701 x mon89788 and mon89788), perhaps using plant breeder rights (brookes & barfoot, 2018; fries et al., 2019; isaaa, n.d.). 148 agron. colomb. 39(2) 2021 an fto study that considers the importance of generating gm soybean with marketing possibilities, before the laboratory activities and at the start of the biotechnological process, should be developed to avoid, as far as possible, the violation of third-party rights. initially, a list of elements (materials and protocols) to be used in the development of a gm line must be in place. then, a specific country search must be carried out based on the requested patents/current patents, including plant breeder’s rights or “plant patents” (regarding the plant varieties) for each element. data can be recovered from the united states patent office database (uspto) (https://w w w.uspto.gov/patents/search), the european patent office database (espacenet) (https:// worldwide.espacenet.com/), the lens suite (https://www. lens.org/lens/), patentscope from the world intellectual property organization (https://patentscope.wipo.int/ search/es/search.jsf), and google patents (https://patents. google.com/). in each of these websites, a regional patent database needs to be requested during the planning stage. regional patent databases should be studied. also, biological specialized databases can be reviewed, such as nucleotide from the national center for biotechnology information (ncbi) (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ nucleotide/), or phytozome (https://phytozome-next.jgi. doe.gov/), to determine the origin of the selective biological information (wyse & luria, 2021). data about patents related to glyphosate tolerant soybean should be obtained during the period from 1996 to the present day (jefferson, graff, et al., 2015; goforth, 2017). therefore, there is a growing need for competent lawyers specialized on gm intellectual property at this stage. patent data should focus especially on claims and year of application without forgetting the importance of the overall description of the invention. an fto analysis involves the search of patents and their claims because they allow an understanding of the set of approaches that explain the developmental process of a gm crop: cloning vectors, dna sequences, agrobacterium strains, methods, transfer material, or confidential agreements (chi-ham et al., 2012; miralpeix et al., 2014; zanga et al., 2015). at the same time, an fto analysis provides a parallel strategy to develop the same product in a structured way with a focus on commercialization without requirements for additional payments from licenses (sommer, 2012). a gm soybean project based on fto requires legal assistance from a lawyer, at least in its first instance of design. one of the first things that must be identified to achieve the goal of a gm soybean event is the soybean variety. some countries have patent systems that prevent patent protection of certain products, such as germplasm for research and breeding (correa, 2014). likewise, if native genetic material is relevant in a biotechnological project, a contractual instrument for the appropriate access and utilization of biological and genetic resources respectful of traditional knowledge may be necessary (deplazes-zemp, 2019; heinrich & hesketh, 2019). a large number of countries have achieved significant progress in research and development on new soybean varieties in the light of local conditions (tab. 2) (cober et al., 2009). just in africa, there are 13 countries developing local soybean varieties (benin, cameroon, ethiopia, ghana, kenya, mali, mozambique, nigeria, rwanda, sudan, uganda, zambia, and zimbabwe) (santos, 2019). there is a program that table 2. standard soybean genotype collections. transgenic processes can be influenced by virulence of agrobacterium strains, plant species or plant varieties with predisposition to being infected (genetic background), and the design of expression cassettes. characteristics of williams 82 soybean genotype (owner: university of illinois) soybean collections phenotypic characteristic* country accessions altitude (m a.s.l.) ~450 china 23578harvest (d) 120-132 height (m) 1.09-1.23 flower color white usa 18000pubescence color brown grain color yellow hilum color black taiwan (asian vegetable research and development center) 12508100 seed weight (g) 14.4-17.9 oil (%) 19.5-20.8 protein (%) 39.5-42.6 colombia (colombian corporation for agricultural research -agrosavia) 1237sowing density (plants ha-1) 280000 yield (kg ha-1) 3460-3850 *soybean genotypes adapted to various thermal zones (≥24°c, humidity ~80%), with productivity of ~3500 kg ha-1, a vegetative period of ~100 d, and highly sensitive to the photoperiod. https://www.uspto.gov/patents/search https://worldwide.espacenet.com/ https://worldwide.espacenet.com/ https://www.lens.org/lens/ https://www.lens.org/lens/ https://patentscope.wipo.int/search/es/search.jsf https://patentscope.wipo.int/search/es/search.jsf https://patents.google.com/ https://patents.google.com/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/ https://phytozome-next.jgi.doe.gov/ https://phytozome-next.jgi.doe.gov/ 149rojas arias, chaparro-giraldo (r.i.p.), and lópez-pazos: a basic scheme of soybean transformation for glyphosate tolerance using agrobacterium tumefaciens through an approximation of patents: a review involves the development of a genetic improvement of soybean for the tropical colombian environment since 1960 (tab. 2) (s. caicedo, personal communication, 12th may 2017). therefore, it is best to have a local soybean variety adapted to the environmental conditions of the region of interest, if possible. our experience in the fto analysis of gm soybean shows that patent application protects the following: i) dna promoters or termination regions (camv35s, gmubi, nos) including their use in vectors for genetic transformation of monoand dicotyledonous plants; ii) epsps gene and its variants and possible uses for genetic transformation of plants; iii) transit peptide (e.g., petunia hybrid); iv) vectors (pcambia vector); v) transformation and regeneration methods, and vi) plant varieties through a special protection known as “breeder’s right” (1978 act and 1991 act on common provisions for the protection of the rights of breeders of plant varieties international union for the protection of new varieties of plants upov) (brenner, 1998; dattée, 2009). according to international guidelines, a natural gene sequence cannot be patented; however, in some countries, patenting a gene sequence isolated from the environment is allowed if it is cloned in a vector (jefferson, köllhofer, et al., 2015). the pcambia series is a set of protected plant molecular biology vectors with complete access for research and used for developing new varieties of plants (jefferson, 2008). a difficulty in this respect is that several methods are covered by patents that sometimes are not taken into consideration for the development of gm soybean for glyphosate tolerance. on some occasions, it is said that these techniques are being used by the public sector without giving further details. the following section describes our specific methods used when processing gm soybean for glyphosate tolerance and some frequently related patents. laboratory procedures and ipr this section provides a technical guide framework relevant to the design and development of soybean transformation for glyphosate tolerance, based on our experience and perception of iprs trends. according to nottenburg and roa rodríguez (2008), those elements that have been patented are transformation vectors, vector genes, transgenes, vector design, methods for making recombinant agrobacterium with an engineered vector, recombinant agrobacterium incorporating engineered vectors, improved agrobacterium strains for transformation, methods of preparing plant tissue for transformation, methods of transforming specific plants, and transformed plants and plant cells. first, the available soybean seeds must be germinated and regenerated. soybean seeds must be surface sterilized for 16 h using chlorine gas (4.1 ml of 10 n hcl, 100 ml 5% naclo). sterilized seeds are germinated in 0.7% agar medium, ph 5.8, for 5 d (27°c, 16/8 h photoperiod). then, seed regeneration is monitored using a culture medium containing 1x gamborg vitamins, 1x b5 salts, 30 g l-1 sucrose, 1.67 mg l-1 bap, 3 mm mes, and 0.7% agar at ph 5.7. regeneration containers are incubated for a 16/8 h photoperiod at 27°c. five days later, the number of germinating seedlings must be determined. regeneration is continuously monitored for four weeks. regeneration rates are calculated based on the number of explants with shoots and the number of shoots by explant. some patents cover similar but non-identical protocols enabling seed regeneration (e.g., ep1517991a4 (application june 22, 2002, and withdrawn status) and us5824877a (application july 22, 1988, and expired status)). the next step is to design an expression cassette that must be introduced into a transformation vector. we prefer pcambia vectors whose principal characteristics involve high copy numbers, 35s promoter, kanamycin or hygromycin b as selection markers, and gus as screening marker. also, pcambia vectors have an fto with availability for academic research without charges, and licenses for profit companies (for more details please visit https://cambia. org/). ideally, an expression cassette should be designed in such a way that all the elements are stable with the help of molecular biology tools (pcr, enzyme digestion, cloning and ligation, etc.). this expression cassette can also be designed with an aggregation of genetic elements on a modularized principle through bioinformatics for chemical synthesis. when the expression cassette is obtained from a specialized company, it is important for the agreement to have an unrestricted right of utilization, and to avoid clauses as “only for research”. the expression cassette includes a promoter, a sequence of chloroplast transit peptide (e.g., ctp from petunia), a cp4-epsps gene (from agrobacterium sp. strain cp4), and a terminator sequence. expression of transgenes is a random process caused by the codon usage or rna regulation. according to the plant codon usage associated with transcriptional regulation and translational efficiency, mrna stability, splicing at the mrna level, use of special promoters, removal of polyadenylation signals and cryptic splice sites, and elimination of any potential rna secondary structure adjacent to the translational start codon, the use of modified prokaryotic genes has allowed 150 agron. colomb. 39(2) 2021 reaching levels of expression up to 100 times greater than transgenes without modifications (jackson et al., 2014). a search of patent databases shows that the patents covering the cp4-epsps gene expired in 2014. once the designed expression cassette is synthetized according to the instructions given in the preceding paragraph, it must be introduced into a. tumefaciens. the recombinant strain can be maintained on a luria-bertani (lb) medium (50 mg l-1 kanamycin). a hypervirulent strain of a. tumefaciens, atcc53213, carrying a pmon546 vector with a petunia epsps gene has been described by kishore and shah (1988) and shah et al. (1986) in the patent us4971908a (application april 22, 1988, and expired status) and the patent us4940835a (application july 7,1986, and expired status), respectively. agrobacterium strains must be characterized using pcr: i) ach5ftsz primers (f: 5’-gaacttacaggcgggctgggt-3’, r: 5’-cgccgtcttcagggcactttca-3’, product: 369 pb) are specific to a. tumefaciens lba4404; ii) c58glya primers (f: 5’-ccaccaccacgacgcacaagtct-3’, r: 5’tgccgagacggacacccgac-3’, product: 423 pb) are useful for the detection of c58c1, eha101, eha105, and gv3101 strains; iii) ptibo542 primers (5’cccgctgagaatgacgccaa-3’, r: 5’cctgcgacacatcgttgctga-3’, product: 766 pb) are specific to eha101 and eha105 (differentiated from c58c1, lba4404 and gv3101 strains), and iv) npti primers (f: 5’ctgcgattccgactcgtcca -3’, r: 5’cgggcaatcaggtgcgaca-3’, product: 572 pb) are special for eha101 only (deeba et al., 2014). in our experience, a. tumefaciens strains eha101 and eha105 are useful for soybean transformation, probably because of their virulence. we tested another bacterium, sinorhizobium meliloti (see https://cambia.org/), to see if we could recreate the soybean infection; however, the results were not encouraging. agrobacterium cultures (od650 = 0.6-1.0 at 28°c, 250 rpm) must be used for infection of explants (guo et al., 2020). a bacterial pellet obtained by culture spinning (8000 rpm, 4 min) must be resuspended in cocultivation media (1x gamborg vitamins, 0.1x b5 salts, 1.67 mg l-1 bap, 0.25 mg l-1 ga3, 3% sucrose, 20 mm mes, 200 μm acetosyringone, ph 5.7). cotyledons must be excised at the junction between the hypocotyl and the half-way point of the cotyledon, five mm below the cotyledonary node, and a cut is performed to divide the cotyledonary explants. the plumule is eliminated and two small incisions are made on the cotyledonary node. explants are infected with recombinant a. tumefaciens (containing a designed expression cassette as described above) in coculture broth (30 min), and then inoculated on coculture solid medium (1x gamborg vitamins, 0.1x b5 salts, 1.67 mg l-1 bap, 0.25 mg l-1 ga3, 3% sucrose, 3.9 g l-1 mes, 200 μm acetosyringone, 0.7% agar, and ph 5.7) with the adaxial side down. the co-cultivation plates are incubated in the dark for 3 d at 28°c. the explants are then rinsed in sterile water twice. after the last rinse (using 350 mg l-1 cefotaxime), explants are transferred into shoot induction medium (1x gamborg vitamins, 1x b5 salts, 30 g l-1 sucrose, 1.67 mg l-1 bap, 3 mm mes, 0.7% agar, ph 5.7 containing 100 mg l-1 timentin, and 350 mg l-1 cefotaxime) for two weeks. the shoot induction medium must be refreshed for an additional period of two weeks (paz et al., 2004; song et al., 2013). our experience implies a longer-term evaluation of tolerance by using lower concentrations of glyphosate of 0 mg l-1 for shoot initiation 1 (regeneration 1), then a glyphosate concentration of 25 mg l-1 for shoot initiation 2 (regeneration 2), and then a concentration of glyphosate reduced to 6 mg l-1 (shoot elongation) and 0 mg l-1 (rooting), respectively. herbicide selection includes shoot induction without glyphosate (0 µm) (the first two weeks) and 148 µm (subsequent two weeks). after four weeks in shoot induction medium, explants are transferred into a shoot elongation medium (1x ms salts, 1x gamborg vitamins, 0.5 mg l-1 ga3, 0.1 mg l-1 iaa, 0.7 mg l-1 bap, 30 g l-1 sucrose, 3 mm mes, 50 mg l-1 asparagine, 50 mg l-1 glutamine, 70 mg l-1 vancomycin, 350 mg l-1 cefotaxime, 35 µm glyphosate, 0.7% agar, and ph 5.7). a new culture medium must be prepared every two weeks for six weeks (16/8 h photoperiod, 26°c). every shoot from the elongation step that has at least 2 cm is moved to the rooting medium (0.66x ms salts, 1x gamborg vitamins, 3 mm mes, 30 g l-1 sucrose, 0.7% agar, and ph 5.7). the whole process is summarized in figure 1. some alternative selection strategies have been described (clemente et al., 2000; monsanto technology, 2011; dow agrosciences, 2014) (tab. 3). we have used a strategy for the transformation and selection of gm events that is consistent with the strategic fto. therefore, the reporter genes from pcambia vectors are removed using restriction enzymes and, in this way, the cp4 epsps gene is both a desired trait and gene reporter avoiding unjustified additional iprs. the use of low concentrations for glyphosate selection in the regeneration media could increase in vitro escapes (non-germline transformation or chimerism in primary transformants). it is for this reason that a selection marker is important (e.g., antibiotic resistance or green f luorescent protein genes) (miki & mchugh, 2004). selection markers have been at the center of controversy about biosafety concerns; therefore, new approaches to produce marker-free gm plants were developed for novel 151rojas arias, chaparro-giraldo (r.i.p.), and lópez-pazos: a basic scheme of soybean transformation for glyphosate tolerance using agrobacterium tumefaciens through an approximation of patents: a review events (darbani et al., 2007; tuteja et al., 2012). since the glyphosate-tolerant gm soybean development has an fto focus related to the cp4 epsps gene (as mentioned above), the transformation of a high number of explants is essential. the efficiency of soybean transformation can be explained by plant defense mechanisms such as mitogen-activated protein kinases, defense proteins, reactive oxygen species, or hormones (imam et al., 2016). soybean transformation has a very narrow efficiency (glyphosate-tolerant events vs. infected explants) of less than ~6% using agrobacterium (hinchee et al., 1988), probably since a. tumefaciens has low infective capacity on soybean tissues. additionally, it is dependent on the soybean genotype and a. tumefaciens strain (song et al., 2013). these reasons are enough to strongly support the evaluation of a great set of explants, considering the additional loss of material as a result of contamination, seed quality, or genotype resistance. transformants that survive long term glyphosate-selection must be transferred to the soil and subjected to leaf painting with glyphosate at 2300 g acid equivalent (ae) h-1 and the tolerance behavior could be scored one week after the treatment. elisa and herbicide painting analysis must also be conducted in t0 plants (hemizygous dominant) (passricha et al., 2016), and the phenotypic response must be correlated with molecular analysis. with these new materials, it is possible to obtain a high number of homozygous individuals for the trait. possible gm lines must be evaluated using pcr (transgene presence), elisa (epsps protein), southern blot (transgene copy number), and real time pcr (transgene expression). the rooted primary transformants must be individualized and propagated in soil for a period of 30 d. the plantlets could be screened with ~0.2% glyphosate (~300 µg per plant) to assess their survival rate 10 d after aspersion (guo et al., 2020). the t-dna and vir proteins form a complex that controls the supply of a single t-dna strand (t-strand) into the plant chromosomes. the assimilation of the t-strand is, probably, due to homology repair, or to non-homologous, or perhaps microhomology-mediated end joining that repairs dna double-strand breaks. the host dna structure, tissue expression, and soybean genotypes play a relevant role in transformation efficiency (hintz et al., 1992; cober et al., 2009; jamsheed et al., 2013) (tab. 2). the presence of 5-25 bp of homology between rb/lb of the t-dna and the plant genome, the frequent insertion of the t-dna in promoter regions and gene rich regions, and the correspondence of t-dna tag density and gene density between gc/at content provide support for the hypothesis of microhomologyfacilitated end joining mechanism, which explains why the t-dna insertion occurs in several locations (introns, terminators, telomeres, or repetitive sequences) (jamsheed et al., 2013; bourras et al., 2015). in the present case, there are several patents that include new approaches to the molecular mechanisms used by a. tumefaciens during figure 1. steps in the transformation of soybean by a. tumefaciens. seed germination 5 days co-cultivation 3 days shoot initiation 4 weeks shoot elongation + selection agent 4 weeks shoot elongation no selection 2 to 6 weeks rooting / propagation healthy explants no spots or lacerations healthy explants no spots or lacerations explants developing at least one shoot explants containing at least one shoot of 1 cm high individual shoots sizing at least 3 cm high 152 agron. colomb. 39(2) 2021 plant transformation: wo2007132193a1 (entitled: modified vird2 protein and its use in improved gene transfer), wo2004035731a2 (entitled: increasing host plant susceptibility to agrobacterium infection by overexpression of the arabidopsis vip1 gene), us20150267213a1 (entitled: strains of agrobacterium modified to increase plant transformation frequency), wo2016125078a1 (entitled: agrobacterium-mediated genome modification without tdna integration), wo2002052026a2 (describes methods to dna integration through homologous recombination pathway), and us6800791b1 (an engineered a. tumefaciens strain to transfer proteins to plant cell). this is just a small window on the global patents currently taking place about agrobacterium mechanisms, and several of these patents are still valid. final considerations and conclusion the adoption of gm herbicide tolerant crops has positive impacts on agriculture, such as an increase in weed control to herbicide management, compared to traditional systems. these gm crops support crop management with a reduction of the impact on the environment and human health due to a lower use of herbicides in the post-emergent phase with beneficial effects on the soil ecosystem. gm crops also favor the adoption of agricultural conservation practices such as the minimum tillage system that reduces soil erosion, improving water quality and soil degradation (owen, 2010; green, 2012). glyphosate is an herbicide widely used; it is of slow action, a fact that facilitates its translocation from leaves to meristematic tissues and makes it environmentally safe. glyphosate shows slow mobility in the soil, which reduces the likelihood of contamination of local waterbodies, and a relatively short half-life in the soil. prior to the introduction of gm crops exhibiting tolerance to glyphosate, this herbicide could only be used in areas where no plant growth is desirable, or with methods avoiding contact with commercial crops. this way, gm crops opened up the possibility for direct use by farmers (duke & cerdeira, 2010). gm glyphosate-tolerant soybeans simplify weed management. the farmer may control weeds with just a few applications (one or two) of herbicide during the growth cycle instead of using complicated strategies that include different herbicides incorporated into the soil and/or foliar application. the herbicide could only be applied when there is the presence of weeds because of its post-emergent action, promoting the limited use of these kind of products (using less toxic alternatives). plowing can be reduced or even eliminated, which lowers expenditure on fossil fuels or equipment with a significant reduction in co2 emissions and soil disturbance (green, 2012). a patent protects an invention for 20 years; since 2014, plant patents are to expire shortly, and the appreciation of a new fto framework is one of the most interesting matters in gm soybean programs towards “generic” events. the implementation of an fto analysis must consider the cartagena protocol on biological diversity that was adopted on september 11, 2003, and the nagoya-kuala lumpur supplementary protocol on liability and redress to the cartagena protocol on biosafety that was effective on october 15, 2010 (keiper & atanassova, 2020). these protocols established that a gm variety should demonstrate biological efficacy, agronomic efficiency, no side-effects on non-target populations, absence of gene f low, and safety for the consumers (castaño hernández, 2013; chaparrogiraldo, 2013). when it comes to advancing technology with a long history of safe use in different national jurisdictions, there is still a large legacy of scientific articles or official documents that are important for business (mchughen, 2012). this is the case of the monsanto/bayer event gts 40-3-2 that has been released in 27 countries table 3. selection strategies in gm soybean for glyphosate tolerance. explant shoot induction shoot elongation rooting time selection time selection cotyledonary node 4 d shoot induction medium without glyphosate 4-10 weeks shoot elongation containing glyphosate (50-25 µm) no selection 4 weeks shoot induction medium with glyphosate (15075 µm) seed axis 3 d or liquid medium containing glyphosate 200 µm (darkness) 5-6 weeks wpm medium containing glyphosate 75 µm no selection 7 d msr medium containing glyphosate 200 µm (darkness) half seed 2 weeks shoot induction medium without glyphosate 6-10 weeks + selection 0-4 weeks shoot elongation containing glyphosate 25 µm no selection 2 weeks shoot induction medium with glyphosate (25-100 µm 153rojas arias, chaparro-giraldo (r.i.p.), and lópez-pazos: a basic scheme of soybean transformation for glyphosate tolerance using agrobacterium tumefaciens through an approximation of patents: a review since 1994. the agro-generics strategy is a model than could be used for bolstering administrative efficiency and reducing costs. according to mcdougall (2011), based on company data (basf, bayer, dow, dupont, monsanto/ bayer, and syngenta), approximately 13 years and usd 136 million are spent to develop a gm variety: usd 31 million (23%) on gene discovery, usd 69.9 million (51%) on product development, and usd 35.1 million (26%) on regulation and registration. however, schiek et al. (2016) report expenditures of usd 1.6 million and eight years for the development of a potato gm variety by public institutions in underdeveloped countries. this article offers an approach that is not only limited to the experimental area but also provides a view for an fto application based on how the development of a gm crop might be understood and planned to increase the likelihood of achieving the desired market result. however, in some cases, it is also possible that legal support might be needed to negotiate some licenses. the soybean genotype, cloning vectors, genetic construct, a. tumefaciens strain, selection strategy, reporter gene usage, or in vitro protocols were identified as key elements for attaining the objectives defined for the gm development concerned. at the end of this process, it was possible to notice that google patents has become an important tool for enhancing patent revision for this topic. in summary, the gm soybean for glyphosate tolerance experimentation needs to be caref ully planned and prioritized, and all procedures and conditions must be optimized to ensure quality efficiency. patents that could prevent access to this technology need to be identified and negotiations with relevant parties regarding a gm soybean for glyphosate tolerance project should be carried out on a case-by-case basis depending on the experimental phases. finally, it is necessary to consider legislation on regulatory aspects of biosecurity. acknowledgments this research was funded by the colombian national federation of cereals and legumes farmers (fenalce). the work is dedicated to the memory of dr. alejandro chaparro-giraldo (r.i.p.). conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions acra, acg and salp formulated the research goals, developed the methodology, performed the experiments, collected data, and prepared and wrote the paper. literature cited baker, t. (2019, october 21). what is freedom to operate (fto) in relation to patents and ip? lexology. https://www.lexology.com/ library/detail.aspx?g=38c0d68a-6a95-4769-bcf1-adc805e19c58 bourras, s., rouxel, t., & meyer, m. (2015). agrobacterium tumefaciens gene transfer: how a plant pathogen hacks the nuclei of plant and nonplant organisms. phytopathology, 105(10), 1288–1301. https://doi.org/10.1094/phyto-12-14-0380-rvw brenner, c. (1998). working paper no. 133 intellectual property rights and technology transfer in developing country agriculture: rhetoric and reality. oecd development centre. https://doi. org/10.1787/178646264130 brookes, g., & barfoot, p. (2018). gm crops: global socio-economic and environmental impacts 1996–2016. pg economics ltd. castaño hernández, a. (2013). regulación para la liberación comercial de cultivos genéticamente modificados (gm) para la alimentación humana. in a. chaparro-giraldo (ed.), propiedad intelectual y regulación en biotecnología vegetal: el caso de los cultivos genéticamente modificados (gm) (pp. 99–14). universidad nacional de colombia. chaparro-giraldo, a. (2013). regulación para el uso agrícola de cultivos genéticamente modificados (gm). in a. chaparrogiraldo (ed.), propiedad intelectual y regulación en biotecnología vegetal: el caso de los cultivos genéticamente modificados (gm) (pp. 69–98). universidad nacional de colombia. chi-ham, c. l., boettiger, s., figueroa-balderas, r., bird, s., geoola, j. n., zamora, p., alandete-saez, m., & bennett, a. b. (2012). an intellectual property sharing initiative in agricultural biotechnology: development of broadly accessible technologies for plant transformation. plant biotechnology journal, 10(5), 501–510. https://doi.org/10.1111/j.1467-7652.2011.00674.x clemente, t. e., lavallee, b. j., howe, a. r., conner-ward, d., rozman, r. j., hunter, p. e., broyles, d. l., kasten, d. s., & hinchee, m. a. (2000). progeny analysis of glyphosate selected transgenic soybeans derived from agrobacterium-mediated transformation. crop science, 40(3), 797–803. https://doi. org/10.2135/cropsci2000.403797x cober, e. r., cianzio, s. r., pantalone, v. r., & rajcan, i. (2009). soybean. in j. vollmann, & i. rajcan (eds.), oil crops (pp. 57–90). springer. correa, c. m. (2014). patent protection for plants: legal options for developing countries. south centre. darbani, b., eimanifar, a., stewart jr., c. n., & camargo, w. n. (2007). methods to produce marker-free transgenic plants. biotechnology journal, 2(1), 83–90. https://doi.org/10.1002/ biot.200600182 dattée, y. (2009). commercialisation, protection juridique et culture des variétés ogm. journal de la société de biologie, 203(4), 333–336. https://doi.org/10.1051/jbio/2009038 deeba, f., hyder, m. z., shah, s. h., & naqvi, s. m. s. (2014). multiplex pcr assay for identification of commonly used disarmed https://www.lexology.com/library/detail.aspx?g=38c0d68a-6a95-4769-bcf1-adc805e19c58 https://www.lexology.com/library/detail.aspx?g=38c0d68a-6a95-4769-bcf1-adc805e19c58 https://doi.org/10.1094/phyto-12-14-0380-rvw https://doi.org/10.1787/178646264130 https://doi.org/10.1787/178646264130 https://doi.org/10.1111/j.1467-7652.2011.00674.x https://doi.org/10.2135/cropsci2000.403797x https://doi.org/10.2135/cropsci2000.403797x https://doi.org/10.1002/biot.200600182 https://doi.org/10.1002/biot.200600182 https://doi.org/10.1051/jbio/2009038 154 agron. colomb. 39(2) 2021 agrobacterium tumefaciens strains. springerplus, 3, article 358. https://doi.org/10.1186/2193-1801-3-358 deplazes-zemp, a. (2019). a global biodiversity fund to implement distributive justice for genetic resources. developing world bioethics, 19(4), 235–244. https://doi.org/10.1111/dewb.12230 diazgranados, c., hincapié rojas, v., & chaparro-giraldo, a. (2016). aproximación al estudio de libertad de operación para una línea transgénica de arroz en colombia. revista colombiana de biotecnología, 18(1), 165–172. https://doi.org/10.15446/ rev.colomb.biote.v18n1.45599 dow agrosciences. (2014). soybean transformation for efficient and high-throughput transgenic event production. patent us 2014/0173780 a1. https://patents.google.com/patent/ us20140173780 duke, s. o., & cerdeira, a. l. (2010). transgenic crops for herbicide resistance. in c. kole, c. h. michler, a. g. abbott, & t. c. hall (eds.), transgenic crop plants volume 2: utilization and biosafety (pp. 133–166). springer-verlag. duke, s. o., & powles, s. b. (2008). glyphosate: a once-in-a-century herbicide. pest management science, 64(4), 319–325. https:// doi.org/10.1002/ps.1518 fao. (n.d.). faostat. food and agriculture organization of the united nations. retrieved april 30, 2021, from http://www. fao.org/faostat/es/#home fries, m., lópez cabello, a., & sánchez, s. (2019). monsanto’s legal strategy in argentina from a human rights perspective. business and human rights journal, 4(2), 357–363. https://doi. org/10.1017/bhj.2019.11 goforth, l. (2017). expiring seed patents and the farming communities of north dakota: where gaps in patent protection offer opportunities for innovation. north dakota law review, 92(3), 643–660. green, j. m. (2012). the benefits of herbicide-resistant crops. pest management science, 68(10), 1323–1331. https://doi. org/10.1002/ps.3374 grushkin, d. (2012). agbiotech 2.0. nature biotechnology, 30, 211–214. https://doi.org/10.1038/nbt.2144 guo, b. f., hong, h. l., han, j. n., zhang, l. j., liu, z. x., guo, y., & qiu, l. j. (2020). development and identification of glyphosate-tolerant transgenic soybean via direct selection with glyphosate. journal of integrative agriculture, 19(5), 1186–1196. https://doi.org/10.1016/s2095-3119(19)62747-4 heinrich, m., & hesketh, a. (2019). 25 years after the ‘rio convention’ lessons learned in the context of sustainable development and protecting indigenous and local knowledge. phytomedicine, 53, 332–343. https://doi.org/10.1016/j. phymed.2018.04.061 hincapié rojas, v. p., & chaparro-giraldo, a. (2013). metodología para analizar la libertad de operación en cultivos genéticamente modificados (gm). in a. chaparro-giraldo (ed.), propiedad intelectual y regulación en biotecnología vegetal: el caso de los cultivos genéticamente modificados (gm) (pp. 33–48). universidad nacional de colombia. hinchee, m. a. w., connor-ward, d. v., newell, c. a., mcdonell, r. e., sato, s. j., gasser, c. s., fishhoff, d. a., re, d. b., fraley, r. t., & horsch, r. b. (1988). production of transgenic soybean plants using agrobacterium-mediated dna transfer. nature biotechnology, 6, 915–922. https://doi.org/10.1038/nbt0888-915 hintz, r. w., albrecht, k. a., & oplinger, e. s. (1992). yield and quality of soybean forage as affected by cultivar and management practices. agronomy journal, 84(5), 795–798. https://doi. org/10.2134/agronj1992.00021962008400050007x imam, j., singh, p. k., & shukla, p. (2016). plant microbe interactions in post genomic era: perspectives and applications. frontiers in microbiology, 7, article 1488. https://doi.org/10.3389/ fmicb.2016.01488 isaaa. (n.d.). gm approval database. international service for the acquisition of agri-biotech applications. retrieved january 5, 2021, from http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase jackson, m. a., sternes, p. r., mudge, s. r., graham, m. w., & birch, r. g. (2014). design rules for efficient transgene expression in plants. plant biotechnology journal, 12(7), 925–933. https://doi. org/10.1111/pbi.12197 jamsheed, s., rasool, s., koul, s., mahgoub azooz, m., & ahmad, p. (2013). crop improvement through plant tissue culture. in k. r. hakeem, p. ahmad, & m. öztürk (eds.), crop improvement: new approaches and modern techniques (pp. 123–48). springer. jefferson, d. j., graff, g. d., chi-ham, c. l., & bennett, a. b. (2015). the emergence of agbiogenerics. nature biotechnology, 33, 819–823. https://doi.org/10.1038/nbt.3306 jefferson, o. a., köllhofer, d., ehrich, t. h., & jefferson, r. a. (2015). the ownership question of plant gene and genome intellectual properties. nature biotechnology, 33, 1138–1143. https://doi. org/10.1038/nbt.3393 jefferson, r. (2008). science as social enterprise: the cambia bios initiative. in b. fitzgerald (ed.), legal framework for e-research: realising the potential (pp. 437–480). sydney university press. keiper, f., & atanassova, a. (2020). regulation of synthetic biology: developments under the convention on biological diversity and its protocols. frontiers in bioengineering and biotechnology, 8, article 310. https://doi.org/10.3389/f bioe.2020.00310 kishore, g. m., & shah, d. m. (1988). glyphosate-tolerant 5-enolpyruvyl-3-phosphoshikimate synthase. patent us4971908a. https://patents.google.com/patent/us4971908a/en kowalski, s. p., ebora, r. v., kryder, r. d., & potter, r. h. (2002). transgenic crops, biotechnology and ownership rights: what scientists need to know. the plant journal, 31(4), 407–421. https://doi.org/10.1046/j.1365-313x.2002.01367.x lamprea bermúdez, n., & salazar lópez, j. l. (2013). patentes y biotecnología vegetal en colombia. in a. chaparro-giraldo (ed.), propiedad intelectual y regulación en biotecnología vegetal: el caso de los cultivos genéticamente modificados (gm) (pp. 15–32). universidad nacional de colombia. lee, h., park, s. y., & zhang, z. j. (2013). an overview of genetic transformation of soybean. in j. board (ed.), a comprehensive survey of international soybean research. genetics, physiology, agronomy and nitrogen relationships (pp. 489–506). intechopen. https://doi.org/10.5772/51076 lusas, e. w., & riaz, m. n. (1995). soy protein products: processing and use. the journal of nutrition, 125(3 suppl.), 573s–580s. https://doi.org/10.1186/2193-1801-3-358 https://doi.org/10.1111/dewb.12230 https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v18n1.45599 https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v18n1.45599 https://patents.google.com/patent/us20140173780 https://patents.google.com/patent/us20140173780 https://doi.org/10.1002/ps.1518 https://doi.org/10.1002/ps.1518 http://www.fao.org/faostat/es/#home http://www.fao.org/faostat/es/#home https://doi.org/10.1017/bhj.2019.11 https://doi.org/10.1017/bhj.2019.11 https://doi.org/10.1002/ps.3374 https://doi.org/10.1002/ps.3374 https://doi.org/10.1038/nbt.2144 https://doi.org/10.1016/s2095-3119(19)62747-4 https://doi.org/10.1016/j.phymed.2018.04.061 https://doi.org/10.1016/j.phymed.2018.04.061 https://doi.org/10.1038/nbt0888-915 https://doi.org/10.2134/agronj1992.00021962008400050007x https://doi.org/10.2134/agronj1992.00021962008400050007x https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01488 https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01488 http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase https://doi.org/10.1111/pbi.12197 https://doi.org/10.1111/pbi.12197 https://doi.org/10.1038/nbt.3306 https://doi.org/10.1038/nbt.3393 https://doi.org/10.1038/nbt.3393 https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00310 https://patents.google.com/patent/us4971908a/en https://doi.org/10.1046/j.1365-313x.2002.01367.x https://doi.org/10.5772/51076 155rojas arias, chaparro-giraldo (r.i.p.), and lópez-pazos: a basic scheme of soybean transformation for glyphosate tolerance using agrobacterium tumefaciens through an approximation of patents: a review mateos-aparicio, i., redondo cuenca, a., villanueva-suárez, m. j., & zapata-revilla, m. a. (2008). soybean, a promising health source. nutrición hospitalaria, 23(4), 305–312. mcdougall, p. (2011). the cost and time involved in the discovery, development and authorisation of a new plant biotechnology derived trait. a consultancy study for crop life international. r&d study, croplife internat iona l. w w w.croplife.org / phillipsmcdougallstudy mchughen, a. (2012). introduction to the gm crops special issue on biosafety, food and gm regulation. gm crops & food, 3(1), 6–8. https://doi.org/10.4161/gmcr.17646 miki, b., & mchugh, s. (2004). selectable marker genes in transgenic plants: applications, alternatives and biosafety. journal of biotechnology, 107(3), 193–232. https://doi.org/10.1016/j. jbiotec.2003.10.011 miralpeix, b., sabalza, m., twyman, r. m., capell, t., & christou, p. (2014). strategic patent analysis in plant biotechnology: terpenoid indole alkaloid metabolic engineering as a case study. plant biotechnology journal, 12(2), 117–134. https://doi. org/10.1111/pbi.12134 monsanto technology. (2011). soybean transformation method. patent us 8592212 b2. https://patents.google.com/patent/ us8592212b2/en?oq=us+patent+8592212+b2 nottenburg, c., & roa rodríguez, c. (2008). agrobacteriumme d iate d gene t r a nsfer : a law yer’s p ersp e c t ive . i n t. tzf ira, & v. citovsk y (eds.), agrobacterium: from biology to biotechnology (pp. 699–735). springer. https://doi. org/10.1007/978-0-387-72290-0_20 owen, m. d. k. (2010). herbicide resistance. in f. kempken, & c. jung (eds.), genetic modification of plants: agriculture, horticulture and forestry (pp. 159–176). springer. passricha, n., saifi, s., khatodia, s., & tuteja, n. (2016). assessing zygosity in progeny of transgenic plants: current methods and perspectives. journal of biological methods, 3(3), article e46. https://doi.org/10.14440/jbm.2016.114 paz, m. m., shou, h., guo, z., zhang, z., banerjee, a. k., wang, k. (2004). assessment of conditions affecting agrobacteriummediated soybean transformation using the cotyledonary node explant. euphytica, 136, 167–179. https://doi.org/10.1023/ b:euph.0000030669.75809.dc pisano, g. p. (2006). can science be a business? lessons from biotech. harvard business review, 84(10), 114–124. santos, m. (2019). the state of soybean in africa: soybean varieties in sub-saharan africa. farmdoc daily, (9), article 155. schiek, b., hareau, g., baguma, y., medakker, a., douches, d., shotkoski, f., & ghislain, m. (2016). demystification of gm crop costs: releasing late blight resistant potato varieties as public goods in developing countries. international journal of biotechnology, 14(2), 112–131. shah, d. m., rogers, s. g., horsch, r. b., & fraley, r. t. (1986). glyphosate-resistant plants. patent us4940835a. https://patents. google.com/patent/us4940835a/en?oq=us+patent+4940835a sommer, a. (2012). patentrechtliche aspekte bei der herstellung von biosimilars. pharmazie in unserer zeit, 41(6), 481–484. https://doi.org/10.1002/pauz.201200495 song, z. y., tian, j. l., fu, w. z., li, l., lu, l. h., zhou, l., shan, z. h., tang, g. x., & shou, h. x. (2013). screening chinese soybean genotypes for agrobacterium-mediated genetic transformation suitability. journal of zhejiang university science b, 14, 289–298. https://doi.org/10.1631/jzus.b1200278 thomas, z . (20 05). agricu ltura l biotechnolog y a nd proprietary rights, challenges and policy options. the journal of world intellectual property, 8(6), 711–734. https://doi. org/10.1111/j.1747-1796.2005.tb00275.x tuteja, n., verma, s., sahoo, r. k., raveendar, s., & reddy, i. b. l. (2012). recent advances in development of marker-free transgenic plants: regulation and biosafety concern. journal of biosciences, 37, 167–197. https://doi.org/10.1007/s12038-012-9187-5 united soybean board. (2017). 2017 soy products guide. u.s. department of agriculture (usda). widholm, j. m., finer, j. j., vodkin, l. o., trick, h. n., lafayette, p., li, j., & parrott, w. (2010). soybean. in f. kempken, & c. jung (eds.), genetic modification of plants, agriculture, horticulture and forestry (pp. 473–98). springer. wright, b. d., & pardey, p. g. (2006). the evolving rights to intellectual property protection in the agricultural biosciences. international journal of technology and globalisation, 2(1–2), 12–29. wyse, j., & luria, g. (2021). trends in intellectual property rights protection for medical cannabis and related products. journal of cannabis research, 3, article 1. https://doi.org/10.1186/ s42238-020-00057-7 zanga, d., capell, t., zhu, c., christou, p., & thangaraj, h. (2015). freedom-to-operate analysis of a transgenic multivitamin corn variety. plant biotechnology journal, 14(5), 1225–1240. https:// doi.org/10.1111/pbi.12488 www.croplife.org/phillipsmcdougallstudy www.croplife.org/phillipsmcdougallstudy https://doi.org/10.4161/gmcr.17646 https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2003.10.011 https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2003.10.011 https://doi.org/10.1111/pbi.12134 https://doi.org/10.1111/pbi.12134 https://patents.google.com/patent/us8592212b2/en?oq=us+patent+8592212+b2 https://patents.google.com/patent/us8592212b2/en?oq=us+patent+8592212+b2 https://doi.org/10.1007/978-0-387-72290-0_20 https://doi.org/10.1007/978-0-387-72290-0_20 https://doi.org/10.14440/jbm.2016.114 https://doi.org/10.1023/b:euph.0000030669.75809.dc https://doi.org/10.1023/b:euph.0000030669.75809.dc https://patents.google.com/patent/us4940835a/en?oq=us+patent+4940835a https://patents.google.com/patent/us4940835a/en?oq=us+patent+4940835a https://doi.org/10.1002/pauz.201200495 https://doi.org/10.1631/jzus.b1200278 https://doi.org/10.1111/j.1747-1796.2005.tb00275.x https://doi.org/10.1111/j.1747-1796.2005.tb00275.x https://doi.org/10.1007/s12038-012-9187-5 https://doi.org/10.1186/s42238-020-00057-7 https://doi.org/10.1186/s42238-020-00057-7 https://doi.org/10.1111/pbi.12488 https://doi.org/10.1111/pbi.12488 naturally colored cotton irrigated with saline water at different growth stages received for publication: 23 may, 2020. accepted for publication: 29 january, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.79860 1 department of agronomic and forest sciences, federal rural university of the semi-arid region, mossoro (brazil). 2 coordination for the improvement of higher education personnel, brasilia (brazil). 3 nova esperança college, facene-rn, mossoro (brazil). * corresponding author: neyton.miranda@ufersa.edu.br agronomía colombiana 39(1), 68-77, 2021 abstract resumen this study aimed to evaluate the growth, production, and nutrition of naturally colored cotton (cultivar brs verde) irrigated with saline water in different growth stages. the trial was conducted with a randomized block design in which the treatments consisted of three irrigation water salinity levels applied throughout the crop cycle or alternately in three growth stages. the lowest-salinity water was drawn from the arenito açu aquifer in the state of rio grande do norte, brazil; the highest-salinity water was prepared to obtain salinity similar to the water drawn from the calcário jandaíra aquifer, and an intermediate salinity was obtained from the mixture of equal volumes of the lowest and highest-salinity waters. the application of the lowest-salinity water is recommended in all growth stages due to the increases of about 19% in cotton growth and 40% in yield compared to the application of intermediate or highest-salinity water. the application of the lowest-salinity water in the vegetative stage and the intermediate-salinity water in the following stages is an alternative to using good quality water throughout the cycle, despite the decreases of about 7% in growth and 16% in yield. the nutrition of cotton plants irrigated with saline water throughout the cycle or in some growth stages was marked by an increase of up to 86% in the cotton leaf sodium content, a decrease in the leaf potassium content of up to 21% and increases between 24% and 188% in leaf micronutrient content when the highest-salinity water replaced that with the lowest salinity. este estudio tuvo como objetivo evaluar el crecimiento, producción y nutrición de algodón de color natural (cultivar brs verde) regado con agua salina en diferentes etapas de crecimiento. el ensayo se realizó en un diseño de bloques al azar en el que los tratamientos consistieron en tres niveles de salinidad del agua de riego aplicados a lo largo del ciclo del cultivo o alternativamente en tres etapas de crecimiento. el agua de menor salinidad se extrajo del acuífero arenito açu en el estado de rio grande do norte, brasil; el agua de mayor salinidad se preparó para obtener una salinidad similar a la del agua extraída del acuífero calcário jandaíra, y la salinidad intermedia se obtuvo de la mezcla de volúmenes iguales de las aguas de menor y mayor salinidad. se recomienda la aplicación de agua de menor salinidad en todas las etapas de crecimiento debido a los incrementos de aproximadamente 19% en el crecimiento del algodón y 40% en el rendimiento comparado con la aplicación de agua de intermedia o mayor salinidad. la aplicación de agua de menor salinidad en la etapa vegetativa y de agua de salinidad intermedia en las siguientes etapas es una alternativa al uso de agua de buena calidad durante todo el ciclo, a pesar de las disminuciones de alrededor de 7% en el crecimiento y 16% en el rendimiento. la nutrición de las plantas de algodón regadas con agua salina durante todo el ciclo o en algunas etapas de crecimiento estuvo marcada por un aumento de hasta un 86% en el contenido de sodio de la hoja de algodón, una disminución del contenido de potasio de la hoja de hasta un 21% y aumentos entre un 24 y 188% en el contenido de micronutrientes de las hojas cuando el agua de mayor salinidad reemplazó a la de menor salinidad. key words: gossypium hirsutum l., salinity, water quality, lint yield. palabras clave: gossypium hirsutum l., salinidad, calidad del agua, rendimiento de pluma. naturally colored cotton irrigated with saline water at different growth stages algodón de color natural regado con agua salina en diferentes etapas de crecimiento andygley fernandes mota1, marcelo tavares gurgel1, kaline dantas travassos2, neyton de oliveira miranda1*, lucas ramos da costa3, miguel ferreira neto1, and nildo da silva dias1 introduction herbaceous cotton (gossypium hirsutum l.) is one of the main commercial crops in brazil. lint cotton production in the 2016-2017 and 2017-2018 crop seasons amounted to 1.53 and 2.01 million metric t, respectively. the lint cotton yield in the brazilian northeastern region ranged between 1600 and 1800 kg ha-1 in 2017-2018, similar to the nationwide yield. global lint cotton production in the 20172018 growing season was around 27 million t, while india, china, and the united states were the largest producers (conab, 2018). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.79860 69fernandes mota, tavares gurgel, dantas travassos, de oliveira miranda, ramos da costa, ferreira neto, and da silva dias: naturally colored cotton irrigated with saline water at different growth stages the most widely planted cotton cultivar in the northeastern region of brazil is cnpa 7h. the cultivar brs verde, launched in 2002, differs only by a gene that promotes the green color of the fiber, inherited from the north american cultivar arkansas green (carvalho et al., 2011). brs verde was developed by the national center for cotton research of embrapa and has a low height and a cycle of 130 to 140 d. growing naturally colored cotton is important for generating employment and income for small farmers in the region. the use of naturally colored fibers dispenses with the need for dyes in the final phase of the thread or fabric manufacturing. this reduces the environmental impact of the dyeing process and allows the production of organic fabrics as well as the elimination of allergy risks to sufferers. therefore, an interest in using clothing made from naturally colored cotton is growing worldwide. the sale price of naturally colored cotton fiber can be twice that of white fiber (carvalho et al., 2011; 2014). the semiarid region of northeastern brazil has a strong potential for irrigated agriculture, but many of its water sources are of inferior quality due to high levels of salts. these waters can be used only in situations of high demand and after previous studies, since they can cause soil salinity problems in the medium and long term, compromising agricultural productivity and the environment (holanda et al., 2010). therefore, it is necessary to manage soil and water rationally in terms of water quality and water savings. the water used for irrigation in the western region of the state of rio grande do norte comes from shallow wells located in the geological formation called “calcário jandaíra”, where water quality and cost of extraction are low. in the region, water is also extracted from deep wells, located in the “arenito açu” formation that does not contain excess salts but has high extraction costs (medeiros et al., 2007). excess salts in irrigation water cause plant stress and can impair physiological and biochemical functions, causing disturbances in water relations, changes in the absorption and utilization of essential nutrients (braz et al., 2019), stunted plant growth, and yield reduction. salinity poses a great risk to cotton productivity, especially in arid or semiarid regions. although cotton is considered tolerant, salinity can impair its growth due to osmotic effects, nutritional imbalance, and toxicity of na and clfor the plant’s metabolism. other effects are the alteration in the extensibility of the cell wall and salt accumulation in the apoplast. in general, moderate salinity does not impair the photosynthesis or transpiration of cotton plants but increasing salinity can decrease the nitrogen leaf content. benefits to photosynthesis due to a small increase in salinity are attributed to the osmotic adjustment exerted by na and cl-. variations in the balance between na and k levels in cotton leaves are evident effects of salt stress, but na retention in roots is a probable mechanism of cotton salt tolerance (ahmad et al., 2002). in general, cotton biomass production is affected by increased salinity, but this response differs between different genotypes. the sensitivity of the crop is higher during germination and early development, especially in the 6-leaf stage of the seedling, but tolerance increases in the following growth stages. among the reported effects of increased salinity are a reduction in vegetative growth, although roots may grow more at moderate salinity; a reduction in seed cotton yield, especially if irrigated with saline water in the early stages; a reduction in the number of bolls, although the weight of the seeds is less affected by salinity; a decrease in cotton fiber quality, and a decrease in the oil content that may tend to rise with small increases in irrigation water salinity and then to decrease with greater salinity increases (ahmad et al., 2002). in this context, this study was carried out to evaluate the growth, production, and nutrition of naturally colored cotton (cultivar brs verde) irrigated with water with different salt levels in different growth stages. materials and methods the research was carried out from october 2011 to february 2012 at the experimental farm of the federal rural university of the semi-arid region, located in mossoró, rn, brazil (5°03’37” s, 37°23’50” w), at an altitude of 18 m a.s.l. the climate of the region is semiarid, megathermal, and with water deficits during most of the year. the average annual rainfall is 674 mm, of which about 550 mm occurs between february and may. the mean annual relative humidity is 68.9%, while the mean annual temperature is 27.7°c (vanomark et al., 2018). the soil of the experimental area is a typic hapludult (soil survey staff, 2014). the experiment was carried out according to a completely randomized block design with five replicates. the description of treatments is shown in table 1. each plot consisted of four rows of 7 m in length, each containing 47 plants. the useful area for evaluations included the two central rows of the plot, discarding a plant at each end. 70 agron. colomb. 39(1) 2021 table 1. description of treatments combining three levels of water salinity applied in three cotton growth stages. treatments cotton growth stages vegetative (0-30 das) reproductive (31-90 das) maturation (91 das harvest) water salinity (ds m-1) t1 0.55 0.55 0.55 t2 2.16 2.16 2.16 t3 3.53 3.53 3.53 t4 0.55 2.16 2.16 t5 0.55 2.16 3.53 t6 0.55 3.53 3.53 das days after sowing. the lowest-salinity water (s1 0.55 ds m-1) was drawn from a well from the arenito açu aquifer, at an average depth of 1000 m. the highest-salinity water (s3 3.53 ds m-1) was prepared from water s1 to which 3.975 kg of nacl and 3.966 l of cacl2.2h2o were added per 1000 l of water to represent the salinity of water from the calcário jandaíra aquifer according to medeiros (1992). the intermediatesalinity water (s2 2.16 ds m-1) was obtained by mixing equal volumes of waters s1 and s3. the naturally colored cotton cultivar brs verde was sown with a spacing of 0.15 m between plants and 0.9 m between rows, resulting in a population of 74,000 plants ha-1. of the total amount of fertilizers, 20% of the urea and 50% of the kcl were applied at planting. the remaining kcl was applied via fertigation at 15 d after emergence (dae), while the rest of the urea was applied at 15 and 40 dae, also by fertigation. the crop was irrigated twice a day with a drip irrigation system whose tubes, with self-compensating emitters, had an average f low of 1.8 l h-1 and a 95% distribution coefficient. the water depth was determined by the penmanmonteith method using reference evapotranspiration and crop coefficients of 0.70 for the germination stage, 0.85 for the vegetative stage, 1.00 for the reproductive stage, and 0.95 for the maturation stage (bezerra et al., 2010). the climatological normal for the years 1981 to 2010 (inmet, 2018) showed daily potential evapotranspiration of around 7.2 mm for october and november, 7.6 mm for december and january, and 7.1 mm for february. at 100 dae, the following crop growth characteristics were determined in each plot: plant height (ph), stem diameter (sd), and number of leaves (nl). the number of bolls and lint yield were determined in one row in the useful area of each plot. the first sampling was carried out when 60% of the bolls in the experimental area were open. the evaluation of the nutritional status of the plants included the determination of macronutrients (ca, mg, p, k, n, and na) and micronutrients (mn, zn, fe, and cu). for this, the fifth leaf below the apex was collected from 20 plants per plot at 65 dae, as recommended by malavolta et al. (1997). the data were subjected to an analysis of variance to verify differences among treatments using the t-test (p<0.01 or 0.05). the means of the variables that showed a significant effect of the treatments were compared using the tukey test (p<0.01 or 0.05). we used the sisvar software for all analyses (ferreira, 2014). results and discussion the application of water with different salinities in different growth stages had a significant effect (p<0.01) on plant height and stem diameter of brs verde cotton (fig. 1), with coefficients of variation (cv) of 8.9% and 9.4%, respectively. the effects observed on the number of leaves (cv = 27.0%), lint yield (cv = 37.5%), and number of bolls (cv = 41.6%) were not statistically significant according to the t-test. there was a decrease in plant height (fig. 1a) and stem diameter (fig. 1b) when the saline waters (t2 2.16 ds m-1 and t3 3.53 ds m-1) were applied throughout the crop cycle instead of the lowest-salinity water (t1 0.55 ds m-1). however, a significant difference was only observed among the treatments that applied the lowest-salinity water (t1) at all growth stages and the treatments that applied the highest-salinity water (t3) or the intermediate-salinity water (t2) at all stages. treatments t2 and t3, which did not differ in plant height and stem diameter, showed the lowest mean values. growth impairment of brs verde cotton due to water salinity was reported by sousa júnior et al. (2005), who observed a decrease of 3.23% in stem diameter and 5.68% in plant height per unit increment of the electrical conductivity of water (ecw) from 2.0 to 9.5 ds m-1. the decrease in plant height of cotton cultivar br 1 subjected to increased irrigation water salinity levels was attributed by graciano et al. (2011) to the reduction in the osmotic potential of the soil solution. this reduction can be due to the high concentration of sodium (as observed in fig. 3b), hindering the absorption of water and nutrients by the plants. the effect of sodium on the height of cotton plants can also be attributed to a cationic imbalance, such as the reduction in the k/(ca + mg) ratio (queiroz & büll, 2001). 71fernandes mota, tavares gurgel, dantas travassos, de oliveira miranda, ramos da costa, ferreira neto, and da silva dias: naturally colored cotton irrigated with saline water at different growth stages a reduction in stem diameter was also observed in jatropha plants subjected to an increase in ecw from 0.6 to 3.0 ds m-1 (nery et al., 2009). castor bean plants (cavalcanti et al., 2005) showed a reduction in this variable of 1.45% for each unit increase in ecw at 80 dae. however, costa et al. (2013) found no difference in the diameter of the castor bean stem when they applied water with ecw of up to 3.66 ds m-1, according to the growth stage. the effects of the different salinity levels are due to management conditions, soil and climate characteristics, plant species, genotypes of the same species, and plant growth stages (suassuna et al., 2017). cotton plants irrigated with the lowest-salinity water throughout the cycle (t1) showed greater height and stem diameter than when irrigated with waters whose salinity varied according to the growth stage. on the other hand, irrigation with different salinity waters in different growth stages (t4, t5, and t6) showed better results than the use of saline waters (t2 and t3) throughout the cycle. this may be due to the fact that cotton tolerance to salinity increases as growth stages progress (khorsandi & anagholi, 2009). the number of leaves (fig. 1c) showed a response to salinity different from plant height and stem diameter. although not statistically different, a greater number of leaves was observed when irrigation water salinity was different according to the growth stage (t4, t5, and t6) than when water salinity was the same in all stages (t1, t2, and t3). the highest mean (61 leaves) was obtained when the lowestsalinity water was applied in the vegetative stage, and the intermediate-salinity water was applied in the other stages (t4). this treatment had 16% more leaves than t1, which used the lowest-salinity water in all stages. this indicates that if the plants grow well while receiving the lowest-salinity water in the vegetative stage, it would be advantageous to apply moderate-salinity water in the other stages (t4), or even to apply moderate salinity water in the reproductive stage and the highest-salinity water in the maturation stage (t5). according to khorsandi and anagholi (2009), to compensate for the delay in development after saline stress, cotton plants restart the vegetative growth and emit new leaves, which reactivate the photosynthesis and start a new cycle to produce f lowers and bolls. the cotton production parameters of lint yield (fig. 2a) and number of bolls (fig. 2b) did not show a significant effect of treatments, even after data transformation of the number of bolls, which did not adjust to the normal distribution, according to the shapiro-wilk test. these results were explained by ribeiro-oliveira et al. (2018) in a study on data transformation. the behavior of data on the number of bolls was similar to that of lint yield, stem diameter, and plant height when water of the same salinity was applied throughout the cotton cycle (t1, t2, and t3). when irrigated with the lowest-salinity water in all growth stages (t1), lint yield and number of bolls were 40% higher than in t3, in which the highest-salinity water was used at all stages. 92.8 a 77.8 b 76.4 b 88.0 ab 86.0 ab 80.4 ab 15.2 a 13.4 ab 12.4 b 13.8 ab 14.2 ab 13.2 ab 51.4 42.8 46.2 61.0 59.8 51.0 s te m d ia m et er ( m m ) b t1 t2 t3 t4 t5 t6 n um be r of le av es c t1 t2 t3 t4 t5 t6 p la nt h ei gh t ( cm ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 a t1 t2 t3 t4 t5 t6 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 10 20 30 40 50 60 70 figure 1. a) comparison of means of plant height, b) stem diameter, and c) number of leaves at 100 d after emergence of naturally colored cotton subjected to three irrigation water salinity levels in different growth stages. t1 (s1 (0.55 ds m-1) water in the three stages); t2 (s2 (2.16 ds m-1) water in the three stages); t3 (s3 (3.53 ds m-1) water in the three stages); t4 (s1 in the vegetative stage (v), and s2 in the reproductive (r) and maturation (m) stages); t5 (s1 in v, s2 in r, and s3 in m), and t6 (s1 in v, and s3 in r and m). 72 agron. colomb. 39(1) 2021 according to ahmad et al. (2002), long-term irrigation w it h sa line water caused a decrease in t he number of bol ls per pla nt a nd seed cot ton y ield. the reduction in the number of bolls was due to the reduction of fruiting sites and a greater fall of bolls. in this regard, jácome et al. (2003) tested several cotton genotypes irrigated with increasing levels of water salinity and observed a significant reduction in the number of bolls per plant of brs verde and of the lint yield of cnpa 7h. similarly, sousa júnior et al. (2005) observed a linear decrease in the number of bolls of brs verde cotton when the ecw of irrigation water increased from 2.0 to 9.5 ds m-1. however, the second-largest yield was observed when the lowest-salinity water was applied in the vegetative stage, the intermediate-salinity water was applied in the reproductive stage, and the highest-salinity water was applied in the maturation stage (t5). the treatment t5 had a 13% lower lint yield and 11% lower number of bolls than t1. according to khorsandi and anagholi (2009), the application of saline water in the vegetative stage is more harmful to cotton plants, since they do not recover when suffering moderate to severe damages, while plants are less affected in the reproduction and maturation stages. although there were no statistical differences, the lowest values of the production variables were observed in the t6 treatment, in which the highest-salinity water was applied in the reproductive and maturation stages after the application of the lowest-salinity water in the vegetative stage. given the existence of two water sources with different salinities in the region, and that the farmers in the area face problems of availability of good quality water and soil salinization, the results obtained in t5 indicate that the application of good quality water in the vegetative stage and the mixture of the water from the two sources in the reproductive and maturation stages should be better studied as an alternative to improve cotton growth and production. this is in agreement with khorsandi and anagholi (2009) and soares et al. (2018). these authors recommend the application of good quality water until full crop establishment, followed by the application of intermediate-salinity water in the reproductive stage. the highest-salinity water is not so harmful in the maturation stage because plants have already formed their reproductive organs, guaranteeing the production of bolls and because the plants are more tolerant of salinity during the growth of bolls than during the vegetative and reproductive stages. the treatments had a significant effect on the leaf contents of sodium (p<0.01 fig. 3b), potassium (p<0.01 fig. 3c), phosphorus (p<0.05 fig. 3d), magnesium (p<0.05 fig. 3e), and calcium (p<0.05 fig. 3f). these variables showed cv values of 15.8%, 10.9%, 20.3%, 11.6%, and 15.3%, respectively. no significant effect was observed on leaf nitrogen content (cv = 16.2%) (fig. 3a), which is the most limiting nutrient to plant growth. no treatment achieved a leaf nitrogen content of 32 g kg-1, which is the appropriate level according to dechen et al. (2007). this occurred in the treatments receiving saline water since the effect of salinity reduces nitrogen absorption, mainly in the form of no3-, and restricts its load in the xylem (miller et al., 2007). the sodium content of leaves (fig. 3b) increased when replacing good quality irrigation water (t1) with saline water in all growth stages (t2 and t3). the accumulation of sodium in plant shoots in response to the increase in salt concentration in the soil solution is an important 2390.4 1704.2 1639.6 1864.0 2075.2 1573.4 47.4 35.8 33.4 37.8 42.2 31.2 n um be r of b ol ls b t1 t2 t3 t4 t5 t6 li nt y ie ld ( kg h a1 ) a t1 t2 t3 t4 t5 t6 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 figure 2. comparison of means for a) lint yield, and b) number of bolls of colored cotton subjected to three irrigation water salinity levels in different growth stages. t1 (s1 (0.55 ds m-1) water during the three stages); t2 (s2 (2.16 ds m-1) water during the three stages); t3 (s3 (3.53 ds m-1) water during the three stages); t4 (s1 in the vegetative stage (v), and s2 in the reproductive (r) and maturation (m) stages); t5 (s1 in v, s2 in r, and s3 in m), and t6 (s1 in v, and s3 in r and m). http://www.scialert.net/asci/result.php?searchin=keywords&cat=&ascicat=all&submit=search&keyword=seed+cotton+yield 73fernandes mota, tavares gurgel, dantas travassos, de oliveira miranda, ramos da costa, ferreira neto, and da silva dias: naturally colored cotton irrigated with saline water at different growth stages mechanism of plant tolerance to salinity (queiroz & büll, 2001). the highest leaf sodium content was observed when the highest-salinity water was applied in all stages (t3), similar to t6, which received the lowest-salinity water in the vegetative stage and the highest-salinity water in the reproductive and maturation stages. when comparing this treatment with treatments that received the lowest-salinity water only in the vegetative stage (t4, t5, and t6), there was no difference in the sodium leaf content when the highestsalinity water (t5) or the intermediate-salinity water (t4) was applied during the reproductive period. additionally, the leaf contents of sodium of these treatments were similar to those of treatments t1 and t2. the potassium leaf content (fig. 3c) declined when the lowest-salinity irrigation water (0.55 ds m-1) was replaced by saline water (2.16 and 3.53 ds m-1) in all growth stages. however, when applying waters of different salinities in different growth stages, the t4 treatment (which used the lowest-salinity water in the vegetative stage and 24.4 30.4 30.5 29.4 28.9 25.7 2.8 c 4.0 abc 5.2 a 3.8 bc 3.8 bc 5.0 ab 11.2 a 9.4 ab 9.0 b 10.6 ab 9.8 ab 8.8 b 1.94 ab 1.95 ab 2.1 a 1.9 ab 1.95 ab 1.71 b 6.8 c 7.1 bc 8.2 ab 8.4 a 7.8 abc 8.0 abc 28.0 b 38.2 ab 41.8 a 41.0 a 34.8 ab 38.8 ab c on te nt o f c al ci um ( g kg -1 ) f t1 t2 t3 t4 t5 t6 c on te nt o f m ag ne si um ( g kg -1 ) e t1 t2 t3 t4 t5 t6 c on te nt o f p ho sp ho ru s (g k g1 ) d t1 t2 t3 t4 t5 t6 c on te nt o f p ot as si um ( g kg -1 ) c t1 t2 t3 t4 t5 t6 c on te nt o f s od iu m ( g kg -1 ) b t1 t2 t3 t4 t5 t6 c on te nt o f n itr og en ( g kg -1 ) a t1 t2 t3 t4 t5 t6 0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 6 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 2 4 6 8 10 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 figure 3. comparison of means for the leaf contents of a) nitrogen, b) sodium, c) potassium, d) phosphorus, e) magnesium, and f) calcium of colored cotton subjected to three irrigation water salinity levels in different growth stages. t1 (s1 (0.55 ds m-1) water in the three stages); t2 (s2 (2.16 ds m-1) water in the three stages); t3 (s3 (3.53 ds m-1) water in the three stages); t4 (s1 in the vegetative stage (v), and s2 in the reproductive (r) and maturation (m) stages); t5 (s1 in v, s2 in r, and s3 in m), and t6 (s1 in v, and s3 in r and m). 74 agron. colomb. 39(1) 2021 intermediate-salinity water in the other stages), showed slightly lower results than t1 and higher results than saline water treatments (t2, t3, t5, and t6). despite this, t1 and t4 differed significantly only from the treatments that applied the highest-salinity water (t3 and t6). according to queiroz and büll (2001), the increase in soil sodium content reduces the absorption of potassium by cotton plants, as occurred in the treatments that used saline water in this study. inhibition of potassium uptake due to high sodium concentration in the soil solution is one of the main disturbances caused by salinity. this inhibition may explain why the potassium leaf content was lower than 14 to 16 g kg-1 in all treatments, which is considered the appropriate content by dechen et al. (2007). although the crop was not fertilized with phosphorus, its content in cotton leaves (fig. 3d) was greater than the range of 2.0 to 2.5 g kg-1 considered adequate by malavolta (2004). however, t6, which received the highest-salinity water in the reproductive and maturation stages, showed significantly lower leaf phosphorus contents than t3. when the irrigation water salinity was the same in all crop stages, the leaf phosphorus content increased from t1 (0.55 ds m-1) to t2 (2.16 ds m-1) and to t3 (3.53 ds m-1) which was the treatment with the highest phosphorus content. however, a reduction in phosphorus content of plant tissue was expected due to the ionic force effect, which reduces phosphate activity in the soil solution. additionally, the high adsorption of phosphate, whose solubility decreases when nacl increases in the soil, may contribute to the lower content of this macronutrient (sharpley et al., 1992). according to zoz et al. (2009), an increase in phosphorus availability to plants may occur if the salt accumulation causes an increase in ph and a reduction in phosphorus adsorption in the soil. in the treatments that received the lowest-salinity water only in the vegetative stage, the leaf phosphorus content was similar to that in the treatments that received the intermediate-salinity water in the reproductive and maturation stages (t4), the intermediate-salinity water in the reproductive stage, and the highest-salinity water in the maturation stage (t5). these treatments showed a higher leaf phosphorus content than t6 that received the highest-salinity water in the reproductive and maturation stages. considering that treatments t6 and t3 received the highest-salinity water from the beginning of the reproductive stage, the higher leaf p content of t3 may be due to increased soil ph or to plant adaption to stress before the reproductive stage. according to grattan and grieve (1998), the effect of salinity on plant phosphorus content depends on the genotype, phenological stage, phosphorus content in the substrate, type of salts, and salinity level. the contents of magnesium in the leaf tissue of all treatments (fig. 3e) were higher than the range of 4.0 to 5.0 g kg-1 considered adequate by malavolta (2004). our results showed a significant increase as the lowest-salinity irrigation water (t1 0.55 ds m-1) was replaced by saline waters (t2 2.16 ds m-1 and t3 3.53 ds m-1). this increase might be due to the magnesium contained in saline waters. the leaf contents of magnesium observed in treatments t4, t5, and t6 that received saline waters in some stages of their growth were similar to that observed in t3 that received the highest-salinity water in all stages. however, queiroz and büll (2001), who studied higher levels of water salinity, observed a reduction in the absorption of calcium and magnesium in five cotton cultivars due to the increased salinity of the irrigation water. according to these authors, the increase in the concentration of sodium in the soil solution promotes a reduction in the absorption of calcium and magnesium due to the effect of competitive inhibition between these cations during absorption. calcium contents in the cotton plant tissue (fig. 3f) were also above the range considered adequate by malavolta (2004), which is between 30 and 40 g kg-1. only t1 that received the lowest-salinity water in all growth stages had a slightly lower calcium content than that considered adequate. this observation illustrates the trend of an increase in leaf calcium contents when saline water (2.16 or 3.53 ds m-1) was applied in all stages or in the reproductive and maturation stages. one aspect that must be taken into account is that in the preparation of saline water used in this study, the high levels of calcium in the water of the calcário jandaíra aquifer were reproduced. the treatments irrigated with waters of different salinities in different growth stages of brs verde cotton had a significant effect on the leaf contents of zinc (p<0.01), copper, and manganese (p<0.05), but not on the iron content (fig. 4). these variables showed cv values of 30.5, 7.2, 20.0, and 24.6%, respectively. the zinc content in cotton leaves was generally above the range considered adequate, which is from 10 to 15 mg kg-1 (malavolta et al., 1997; galrão, 2002), while the iron and copper contents were within the appropriate ranges, which are from 50 to 250 mg kg-1 for iron (malavolta et al., 1997; galrão, 2002) and from 5 to 15 mg kg-1 for copper 75fernandes mota, tavares gurgel, dantas travassos, de oliveira miranda, ramos da costa, ferreira neto, and da silva dias: naturally colored cotton irrigated with saline water at different growth stages (carvalho, 2007). the manganese content is not considered to be toxic to cotton, since foy et al. (1995) observed manganese toxicity only in cotton plants with leaf contents greater than 1500 mg kg-1. a clear tendency of increase in leaf contents of zinc (fig. 4a), copper (fig. 4b), manganese (fig. 4c), and iron (fig. 4d) with increased irrigation water salinity was observed when comparing the different salinity applied in all cotton growth stages (t1, t2, and t3). the increases observed between treatments t1 (water of 0.55 ds m-1 in all stages) and t3 (water of 3.53 ds m-1 in all stages) were 24%, 46%, 56%, and 190% for copper, iron, zinc, and manganese, respectively. according to hu and schmidhalter (2001), the ability to metabolize micronutrients efficiently depends on the plant’s genotype, but salinity alters micronutrient availability due to an increase in the solubility of these elements. additionally, changes in soil ph occur that also inf luence micronutrient solubility. this information is corroborated by grattan and grieve (1992), who reported that micronutrient concentration in plant shoots is also inf luenced by soil mineralogy, type of plant and tissue, level of salinity, micronutrient concentration in the medium, and environmental conditions. these authors reported increases due to salinity in the shoot contents of zinc, manganese, and iron in diverse crops. when the cotton was irrigated with the lowest-salinity water in the vegetative stage and with saline waters in the other growth stages (t4, t5, and t6), the micronutrient contents differed little among the treatments. in general, the contents in these treatments were lower than in the t3 treatment, in which the highest-salinity water (3.53 ds m-1) was used in all growth stages. conclusions the recommendation to apply the lowest-salinity water in all growth stages is based on the increase in cotton growth and yield of around 19% and 40%, respectively, compared to the application of the intermediate or highest-salinity water. the application of the lowest-salinity water in the vegetative stage and intermediate-salinity water in the following stages is an alternative to using good quality water 44.4 50.2 65.0 47.8 52.4 56.8 23.2 ab 25.2 ab 36.2 a 25.0 ab 19.0 b 23.8 ab 7.6 b 8.4 ab 9.4 a 8.2 b 8.2 b 8.0 b 40.2 d 80.8 b 116.0 a 61.4 bcd 40.6 cd 71.6 bc c on te nt o f i ro n (m g kg -1 ) d t1 t2 t3 t4 t5 t6 c on te nt o f m an ga ne se ( m g kg -1 ) c t1 t2 t3 t4 t5 t6 c on te nt o f c op pe r (m g kg -1 ) b t1 t2 t3 t4 t5 t6 c on te nt o f z in c (m g kg -1 ) a t1 t2 t3 t4 t5 t6 0 10 20 30 40 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 20 40 60 80 100 120 140 0 10 20 30 40 50 60 70 figure 4. comparison of means for the foliar contents of the micronutrients a) zinc, b) copper, c) manganese, and d) iron of colored cotton subjected to three irrigation water salinity levels in different growth stages: t1 (s1 (0.55 ds m-1) water in the three stages); t2 (s2 (2.16 ds m-1) water in the three stages); t3 (s3 (3.53 ds m-1) water in the three stages); t4 (s1 in the vegetative stage (v), and s2 in the reproductive (r) and maturation (m) stages); t5 (s1 in v, s2 in r, and s3 in m), and t6 (s1 in v, and s3 in r and m). 76 agron. colomb. 39(1) 2021 throughout the cycle, despite the decreases of about 7% in growth and 16% in yield. the nutrition of cotton plants irrigated with saline water throughout the cycle or in some growth stages was marked by an increase of up to 86% in the leaf sodium content, a decrease in the leaf potassium content of up to 21% and increases between 24% and 188% in leaf micronutrient content when the highest-salinity water replaced that with the lowest salinity. author’s contributions afm and mtg formulated the research goals and aims and managed the project. afm, mtg, and kdt developed and designed the methodology. afm, kdt, and lrc conducted the experiment. afm, mtg, and mfn carried out the statistical analysis. afm, mtg, nom, and nsd wrote the original draft. mfn, nom, and nsd reviewed the draft and translated it into english. literature cited ahmad, s., khan, n., iqbal, m. z., hussain, a., & hassan, m. (2002). salt tolerance of cotton (gossypium hirsutum l.). asian journal of plant sciences, 1(6), 715–719. https://doi.org/10.3923/ ajps.2002.715.719 bezerra, j. r. c., azevedo, p. v., silva, b. b., & dias, j. m. (2010). evapotranspiração e coeficiente de cultivo do algodoeiro brs-200 marrom, irrigado. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 14(6), 625–632. https://doi.org/10.1590/ s1415-43662010000600009 braz, r. s., lacerda, c. f., assis júnior, r. n., ferreira, j. f. s., oliveira, a. c., & ribeiro, a. a. (2019). growth and physiology of maize under water salinity and nitrogen fertilization in two soils. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 23(12), 907–913. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi. v23n12p907-913 carvalho, m. c. s. (2007). nutrição e adubação do algodoeiro com micronutrientes circular técnica, 110. ministério da agricultura pecuária e abastecimento, embrapa. carvalho, l. p., andrade, f. p., & silva filho, j. l. (2011). cultivares de algodão colorido no brasil. revista brasileira de oleaginosas e fibrosas, 15(1), 37–44. carvalho, l. p., farias, f. j. c., lima, m. m. a., & rodrigues, j. i. s. (2014). inheritance of different fiber colors in cotton (gossypium barbadense l.). crop breeding and applied biotechnology, 14(4), 256–260. https://doi.org/10.1590/1984-70332014v14n4n40 cavalcanti, m. l. f., fernandes, p. d., gheyi, h. r., barros júnior, g., soares, f. a. l., & siqueira, e. c. (2005). tolerância da mamoneira brs 149 à salinidade: germinação e características de crescimento. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 9, 57–61. conab. (2018, september). algodão análise mensal agosto 2018. companhia nacional de abastecimento. https://www.conab. gov.br/info-agro/analises-do-mercado-agropecuario-e-extrativista/analises-do-mercado/historico-mensal-de-algodao/ item/9991-algodao-analise-mensal-agosto-2018 costa, m. e., morais, f. a., souza, w. c. m., gurgel, m. t., & oliveira, f. h. t. (2013). estratégias de irrigação com água salina na mamoneira. revista ciência agronômica, 44(1), 34–43. https:// doi.org/10.1590/s1806-66902013000100005 dechen, a. r., nava, g., & bataglia, o. c. (2007). métodos de avaliação do estado nutricional das plantas para nitrogênio e enxofre. in t. yamada, s. r. s. abdalla, & g. c. vitti (eds.), nitrogênio e enxofre na agricultura brasileira (pp. 251–275). international plant nutrition institute. ferreira, d. f. (2014). sisvar: a guide for its bootstrap procedures in multiple comparisons. ciência e agrotecnologia, 38(2), 109–112. https://doi.org/10.1590/s1413-70542014000200001 foy, c. d., weil, r. r., & coradetti, c. a. (1995). differential manganese tolerances of cotton genotypes in nutrient solution. journal of plant nutrition, 18(4), 685–706. https://doi. org/10.1080/01904169509364931 galrão, e. z. (2002). micronutrientes. in d. m. g. sousa, & e. lobato (eds.), cerrado correção do solo e adubação (pp. 185–226). embrapa. graciano, e. s. a., nogueira, r. j. m. c., lima, d. r. m., pacheco, c. m., & santos, r. c. (2011). crescimento e capacidade fotossintética da cultivar de amendoim br 1 sob condições de salinidade. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 15(8), 794–800. https://doi.org/10.1590/s1415-43662011000800005 grattan, s. r., & grieve, c. m. (1992). mineral element acquisition and growth response of plants grown in saline environments. agriculture, ecosystems and environment, 38(4), 275–300. https://doi.org/10.1016/0167-8809(92)90151-z grattan, s. r., & grieve, c. m. (1998). salinity-mineral nutrient relations in horticultural crops. scientia horticulturae, 78(1–4), 127–157. https://doi.org/10.1016/s0304-4238(98)00192-7 holanda, j. s., amorim, j. r. a., ferreira neto, m., & holanda, a. c. (2010). qualidade da água para irrigação. in h. r. gheyi, n. s. dias, & c. f. lacerda (eds.), manejo da salinidade na agricultura: estudos básicos e aplicados (pp. 43–59). inctsal. hu, y., & schmidhalter, u. (2001). effects of salinity and macronutrient levels on micronutrients in wheat. journal of plant nutrition, 24(2), 273–281. https://doi.org/10.1081/pln-100001387 inmet. (2018). normais climatológicas do brasil período: 19812010. https://portal.inmet.gov.br/normais. instituto nacional de meteorologia. jácome, a. g., oliveira, r. h., fernandes, p. d., & gonçalves, a. c. a. (2003). comportamento produtivo de genótipos de algodão sob condições salinas. acta scientiarum agronomy, 25(1), 187–194. https://doi.org/10.4025/actasciagron.v25i1.2669 khorsandi, f., & anagholi, a. (2009). reproductive compensation of cotton after salt stress relief at different growth stages. journal of agronomy and crop science, 195(4), 278–283. https://doi. org/10.1111/j.1439-037x.2009.00370.x malavolta, e. (2004). o fósforo na planta e interações com outros elementos. in t. yamada, & s. r. s. abdalla (eds.), fósforo na agricultura brasileira (pp. 36–115). associação brasileira para pesquisa da potassa e do fosfato. malavolta, e., vitti, g. c., & oliveira, s. a. (1997). avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. associação brasileira para pesquisa da potassa e do fosfato. https://doi.org/10.3923/ajps.2002.715.719 https://doi.org/10.3923/ajps.2002.715.719 https://doi.org/10.1590/s1415-43662010000600009 https://doi.org/10.1590/s1415-43662010000600009 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v23n12p907-913 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v23n12p907-913 https://www.conab.gov.br/info-agro/analises-do-mercado-agropecuario-e-extrativista/analises-do-mercado/historico-mensal-de-algodao/item/9991-algodao-analise-mensal-agosto-2018 https://www.conab.gov.br/info-agro/analises-do-mercado-agropecuario-e-extrativista/analises-do-mercado/historico-mensal-de-algodao/item/9991-algodao-analise-mensal-agosto-2018 https://www.conab.gov.br/info-agro/analises-do-mercado-agropecuario-e-extrativista/analises-do-mercado/historico-mensal-de-algodao/item/9991-algodao-analise-mensal-agosto-2018 https://www.conab.gov.br/info-agro/analises-do-mercado-agropecuario-e-extrativista/analises-do-mercado/historico-mensal-de-algodao/item/9991-algodao-analise-mensal-agosto-2018 https://doi.org/10.1590/s1806-66902013000100005 https://doi.org/10.1080/01904169509364931 https://doi.org/10.1080/01904169509364931 https://doi.org/10.1016/0167-8809(92)90151-z https://doi.org/10.1016/s0304-4238(98)00192-7 https://doi.org/10.1081/pln-100001387 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v25i1.2669 https://doi.org/10.1111/j.1439-037x.2009.00370.x https://doi.org/10.1111/j.1439-037x.2009.00370.x 77fernandes mota, tavares gurgel, dantas travassos, de oliveira miranda, ramos da costa, ferreira neto, and da silva dias: naturally colored cotton irrigated with saline water at different growth stages medeiros, j. f. (1992). qualidade da água de irrigação e evolução da salinidade nas propriedades assistidas pelo “gat” nos estados do rn, pb e ce [master’s thesis, universidade federal da paraíba]. biblioteca digital brasileira de teses e dissertações. http:// dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/bitstream/riufcg/2896/1/ jos%c3%89%20francismar%20de%20medeiros%20 -%20disserta%c3%87%c3%83o%20ppgea%201992.pdf medeiros, j. f., silva, m. c. c., sarmento, d. h. a., & barros, a. d. (2007). crescimento do meloeiro cultivado sob diferentes níveis de salinidade, com e sem cobertura do solo. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 11(3), 248–255. https://doi.org/10.1590/s1415-43662007000300002 miller, a. j., fan, x., orsel, m., smith, s. j., & wells, d. m. (2007). nitrate transport and signaling. journal of experimental botany, 58(9), 2297–2306. https://doi.org/10.1093/jxb/erm066 nery, a. r., rodrigues, l. n., silva, m. b. r., fernandes, p. d., chaves, l. h. g., dantas neto, j., & gheyi, h. r. (2009). crescimento do pinhão-manso irrigado com águas salinas em ambiente protegido. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 13(5), 551–558. https://doi.org/10.1590/ s1415-43662009000500007 queiroz, s. o. p., & büll, l. t. (2001). absorção de cátions e produção de matéria seca por genótipos de algodão sob condições salinas. irriga, 6(3), 104–110. ribeiro-oliveira, j. p., santana, d. g., pereira, v. j., & santos, c. m. (2018). data transformation: an underestimated tool by inappropriate use. acta scientiarum agronomy, 40, article e35015. https://doi.org/10.4025/actasciagron.v40i1.35300 sharpley, a. n., meisinger, j. j., power, j. f., & suarez, d. l. (1992). root extraction of nutrients associated with long-term soil management. in j. l. hatfield, & b. a. stewart (eds.), limitations to plant growth: advances in soil science (pp. 151–217). springer verlag. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-2894-3_6 soares, l. a. a., fernandes, p. d., lima, g. s., suassuna, j. f., brito, m. e. b., & sá, f. v. s. (2018). growth and fiber quality of colored cotton under salinity management strategies. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 22(5), 332–337. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v22n5p332-337 soil survey staff. (2014). keys to soil taxonomy. united states department of agriculture, natural resources conservation service. sousa júnior, s. p., soares, f. a. l., siqueira, e. c., gheyi, h. r., fernandes, p. d., & beltrão, n. e. m. (2005). germinação, crescimento e produção do algodoeiro colorido brs verde sob estresse salino. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 9, 236–241. suassuna, j. f., fernandes, p. d., brito, m. e. b., arriel, n. h. c., melo, a. s., & fernandes, j. d. (2017). tolerance to salinity of sesame genotypes in different phenological stages. american journal of plant sciences, 8(8), 1904–1920. https://doi.org/10.4236/ ajps.2017.88129 vanomark, g. m. m. s., espínola sobrinho, j., bezerra, j. r. c., santos, c. a. c., azevedo, p. v., silva, s. t. a., & bezerra, b. g. (2018). energy balance partitioning and evapotranspiration from irrigated muskmelon under semi-arid conditions. bragantia, 77(1), 168–180. https://doi.org/10.1590/1678-4499.2016453 zoz, t., lana, m. c., steiner, f., frandoloso, j. f., & fey, r. (2009). inf luência do ph do solo e de fertilizantes fosfatados sobre a adsorção de fósforo em latossolo vermelho. synergismus scyentifica utfpr, 4(1). http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/bitstream/riufcg/2896/1/jos%c3%89%20francismar%20de%20medeiros%20-%20disserta%c3%87%c3%83o%20ppgea%201992.pdf http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/bitstream/riufcg/2896/1/jos%c3%89%20francismar%20de%20medeiros%20-%20disserta%c3%87%c3%83o%20ppgea%201992.pdf http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/bitstream/riufcg/2896/1/jos%c3%89%20francismar%20de%20medeiros%20-%20disserta%c3%87%c3%83o%20ppgea%201992.pdf http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/bitstream/riufcg/2896/1/jos%c3%89%20francismar%20de%20medeiros%20-%20disserta%c3%87%c3%83o%20ppgea%201992.pdf https://doi.org/10.1093/jxb/erm066 https://doi.org/10.1590/s1415-43662009000500007 https://doi.org/10.1590/s1415-43662009000500007 https://doi.org/10.4236/ajps.2017.88129 https://doi.org/10.4236/ajps.2017.88129 carbon-nitrogen ratio in soils with fertilizer applications and nutrient absorption in banana (musa spp.) cv. williams received for publication: 25 february, 2019. accepted for publication: 23 august, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.78075 1 corporación centro de investigación en palma de aceite cenipalma, bogota (colombia). 2 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: waperezt@unal.edu.co agronomía colombiana 38(2), 253-260, 2020 abstract resumen this research took place in uraba, antioquia, in the cenibanano-augura experimental field, where a research program on nutrition and fertilization in bananas is carried out. this crop requires high amounts of nitrogen for production, so it is indispensable to evaluate the impact of these applications on the carbon-nitrogen ratio (c/n ratio) in soil. published literature is scarce for this problem. this research evaluated the c/n ratio in areas with fertilizer applications and nutrient uptake, along with the interaction with production in a banana crop of the aaa group giant cavendish subgroup, williams clone, sixth generation in two production cycles. a randomized complete block design was used with five treatments that consisted of differential doses of nitrogen (161, 321.8, and 483 kg ha-1), and an omission and absolute control distributed in four replicates. the treatments with nitrogen doses generated statistical differences for the interactions between the two study zones for the percentages of carbon and total soil nitrogen and c/n ratios; the highest values were found in the fertilization zone during the first production cycle (2.47% c, 0.33% n, and 7.7 c/n ratio). the treatment with 483 kg ha-1 of n obtained the greatest increases in the values for these variables that are attributed to the highest dose of nitrogen and the residual acidity of urea that was able to release non-free carbon from the soil. for this reason, the correlation analysis for the c/n ratio and production was significant for the study areas (absorption and fertilization), inferring that higher c/n ratio values tend to increase production. la presente investigación se desarrolló en el urabá antioqueño, en el campo experimental cenibanano-augura, donde se lleva a cabo el programa de investigación en nutrición y fertilización en banano. este cultivo requiere altas cantidades de nitrógeno en su proceso productivo, haciendo indispensable el evaluar el impacto de dichas aplicaciones en la relación carbono-nitrógeno (relación c/n) en el suelo. la literatura publicada es escasa para esta problemática. esta investigación evaluó la relación c/n en las zonas de aplicación de fertilizantes y absorción de nutrientes, junto con la interacción con la producción en un cultivo de banano del grupo aaa, subgrupo cavendish gigante, clon williams de sexta generación en dos ciclos de producción. se usó un diseño experimental en bloques completos al azar con cinco tratamientos que consistieron en dosis diferenciales de nitrógeno (161, 321,8 y 483 kg ha-1), un testigo de omisión y uno absoluto distribuidos en cuatro repeticiones. los tratamientos con dosis de nitrógeno generaron diferencias estadísticas para la interacción entre las dos zonas de estudio para los porcentajes de carbono y nitrógeno total del suelo y la relación c/n; los mayores valores se encontraron para la zona de fertilización durante el primer ciclo de producción (2.47% c, 0.33% n y relación c/n 7.7). el tratamiento con 483 kg ha-1 n obtuvo los mayores incrementos en los valores para estas variables, los cuales se atribuyen a la mayor dosis de nitrógeno y a la residualidad ácida de la urea que pudo liberar carbono no libre del suelo. por esta razón, el análisis de correlación para la relación c/n y la producción fue significativo para las zonas de estudio (absorción y fertilización), infiriendo que a mayores valores de la relación c/n la producción tiende a incrementarse. key words: crop nutrition, plant development, organic matter, edaphogenesis, soil moisture. palabras clave: nutrición de cultivos, desarrollo vegetal, materia orgánica, edafogénesis, humedad del suelo. carbon-nitrogen ratio in soils with fertilizer applications and nutrient absorption in banana (musa spp.) cv. williams relación carbono-nitrógeno en suelos con aplicación de fertilizantes y absorción de nutrientes en banano (musa spp.) cv. williams wilson antonio pérez1* and jaime torres-bazurto2 introduction bananas are one of the most cultivated fruit crops in the world; production exceeds 70 million t, making them one of the most important crops (robinson and galán, 2012). for 2017, the main producing countries were the philippines (251.792 t), guatemala (236.571 t), ecuador (158.991 t), dominican republic (143.744 t) and colombia (117.797 t) (carvajal et al., 2019). about 20% of global banana production goes to international markets with 95% of the musa http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n2.78075 254 agron. colomb. 38(2) 2020 acuminata cultivars from the cavendish group (robinson and galán, 2012). one of the most important agronomic practices for this crop is fertilization management, traditionally carried out with frequent applications in a small area. fertilizers, especially nitrogen-based ones, are concentrated, causing the soil to have increased acidification and salinity. this leads to product loss through volatilization, runoff, and leaching, and generates changes in organic matter that can affect soil quality (flores, 1991; lópez and espinosa, 1998). nitrogen is one of the most important elements in crop nutrition because of the functions it performs and its high mobility in soil and plants (havlin et al., 2014). it is associated with soil carbon, as seen in the carbon-nitrogen ratio (c/n ratio), indicating the availability of nitrogen for plants and whose ideal value is between 10 and 20 reaching a value of 30 in extreme cases. soils with a high content of organic matter have high nitrogen content (fassbender, 1993), depending on the mineralization rates that are higher in cultivated and fertilized soils (piccolo, 2001; mosquera et al., 2007). the c/n ratio is a parameter that is related to the decomposition of organic matter, indicating the availability of nitrogen in a soil (torres et al., 2017). when organic matter has high nitrogen content, microorganisms have greater mineralization since the microf lora (bacteria, fungi and actinomycetes) satisfy the nitrogen requirements so that it is not a limiting factor. on the other hand, if the nitrogen content is low, the rate of decomposition of organic matter decreases, and the rate of carbon mineralization will depend on the addition of nitrogenous sources (ferrera and alarcón, 2011). the literature reports that 11 is the average value for the c/n ratio, which can vary from 4 to 30, depending on the soil, content, and type of organic matter, environmental conditions, and the use and management of the soil (torres et al., 2017). therefore, organic matter with a c/n ratio of 30 (30:1) favors immobilization; lower ratios (20:1) have faster mineralization, so both processes increase soil fertility (navarro, 2003). the economic conditions seen in the global agricultural sector and the need to preserve soil resources require the efficient use of nutrients. soil dedicated to the cultivation of bananas currently sees decreases in organic matter because of improper agronomic management, including fertilization. therefore, soil recovery through management practices reduces the negative impact of this activity on soil. organic matter has a large inf luence on the chemical and physical properties of soils (robert, 1996); although this fact is well known in banana-producing zones, its application is deficient. advances in nutrition and fertilization management in bananas are of crucial importance because of the high costs of this activity, representing between 30% and 40% of total costs. additionally, improvements in the technologies and practices of this crop for increasing productivity have resulted in the need for more efficient fertilization management. for this reason, the objective of this study was to evaluate and compare the c/n ratio in areas with fertilizer applications and nutrient absorption for sixth-generation banana crops during two harvest cycles. materials and methods study area this research was conducted in lots 3 and 4 of the experimental field at the augura tulenapa research center (carepa-antioquia), located at 7°46’46” n and 76°40’20” w, with an average altitude of 20 m a.s.l., an average temperature of 27ºc, a solar brightness of 1,800 h/year, 87% relative humidity, and rainfall of 844.9 mm distributed in the first production cycle and 2.088 mm in the second cycle. the soils included fine fluventic eutrudepts, fine loam over clay fluvaquentic eutrudepts and fine loam vertic endoaquepts. these soils were developed from deep, poorly drained, and poorly filtrated alluvial sediments with a moderately slow hydraulic conductivity, high cation exchange capacity (cec) and low carbon content (gutiérrez, 2007). table 1 shows the data of the chemical analysis of the soils used in this study. plant material the crop belonged to the aaa group, giant cavendish subgroup, williams clone, sixth generation, with a planting density of 1600 plants ha-1. experimental management for the development of the experiment, 20 experimental units were selected, corresponding to sections called “botalon” with 1563 m2 (250 plants). fertilization cycles began with the selection of the ratoon plant (september), which coincided with the periods of maximum f lowering of mother plants. the experimental lots had the same agronomic management as the other productive units, except for fertilization through the application of the treatments. 255pérez and torres-bazurto: carbon-nitrogen ratio in soils with fertilizer applications and nutrient absorption in banana (musa spp.) cv. williams samplings were carried out in the fertilizer application area at 30 cm on the pseudostem, at depths between 5 and 15 cm and in the nutrient absorption zone at a space between 5 cm and 15 cm from the region of the soil bordering the corm that had the highest proportion of roots (lópez and espinosa, 1998). samples were collected at different phenological stages (vegetative phase, f loral differentiation, f lowering, fruit filling, and harvesting). fertilization was carried out every three weeks, and sampling was performed one week before the fertilization cycles, 17 applications per year, spaced out at approximately three weeks between applications. the commercial fertilizer source used was urea (46%). evaluated variables total nitrogen and carbon were determined with the methodology of dumas (batjes, 1996), with dry combustion and 0.2 g of soil. measurements were taken with a tru spec elemental analyzer (laboratory equipment company leco, otario, canada) calibrated with standardized samples in the soil analysis laboratory at the universidad nacional de colombia. productivity was measured by subtracting the weight of the rachis before taking the samples from the fresh weight of the cluster. this value was presented in kg per plant and transformed to ha-1. experimental design and statistical analysis a randomized complete block design was used with five treatments and four replicates. the treatments were adjusted from soil analyses performed before the start of the research and from the balanced dose proposed by cenibanano (321.8 kg ha-1 of n, 87.1 kg ha-1 of p2o5, 678.8 kg ha-1 of k2o, 50.5 kg ha-1 of cao, 117.5 kg ha-1 of mgo, 64.2 kg ha-1 of s, 1.4 of kg ha-1 of b, and 9.3 kg ha-1 of zn). treatments included an absolute control, a control without nitrogen, and doses of 161, 321 and 483 kg ha-1 of n. multivariate analyses of variance that met the criteria of homogeneity and normality of matrices were used, and the interactions between the study areas (application and fertilization) and treatments were evaluated by applying the tukey test. the analyses were complemented with a correlation analysis to determine the best functional relationship between the production and c/n ratio (ibm spss program). results and discussion total soil carbon and nitrogen content the total nitrogen content of the soil showed significant statistical differences in the interaction zone of the study between the treatments. the treatment with 483 kg ha-1 of n had the highest contents in the fertilization zone with an average of 0.33%. however, there were no significant differences with the other treatments (tab. 2). in the absorption zone, the treatments did not show significant differences; the total nitrogen contents oscillating in the soil were between 0.25% and 0.27% (tab. 2). nitrogen fertilizers can be lost through volatilization (44.1%), leaching (14.8%) and denitrification (4.4%). fertilizers, along with the decomposition of roots, leaves or other contributions of organic matter that favor nitrogen fixation by microorganisms cause significant increases in table 1. chemical analysis of the soil. soils fine fluventic eutrudepts fine loam over clay fluvaquentic eutrudepts fine loam vertic endoaquepts organic matter % 3.08 2.84 3.16 total nitrogen % 0.17 0.22 0.26 total carbon % 1.27 1.30 1.65 p (mg kg-1) 9.18 8.21 6.06 k (cmol kg-1) 0.39 0.40 0.43 ca (cmol kg-1) 15.58 15.38 16.64 mg (cmol kg-1) 5.83 6.24 5.76 al (cmol kg-1) 0.16 0.33 0.14 n-nh4 (mg kg-1) 3.44 6.60 6.85 n-no3 (mg kg -1) 34.93 25.14 33.64 ph 5.77 5.57 5.68 cec (cmol kg-1) 23.64 25.28 25.18 cec cation exchange capacity. 256 agron. colomb. 38(2) 2020 the total nitrogen content of soil (ju et al., 2009) that was not observed in the present study. a significant result for the fertilization zone was observed with the treatment of 483 kg ha-1 of n, which had an increase of 27% in the n content, as compared to the control without nitrogen, in which the total nitrogen was 0.24%. this increase was due to the application of urea, whose dissolution allows nitrogen to take different routes. this could have possibly favored the incorporation of ammonium into the soil, along with other action pathways, such as being absorbed by the plants or by microorganisms, oxidized to a nitrate form, leached or denitrified (gasser et al., 1967) (tab. 2). the nh4+ from urea can easily adhere to the cation exchange sites in inorganic and organic colloids in the soil, and its proportion depends on the soil’s edaphogenetic characteristics (fuentes and gonzález, 2007). specifically, the treatment with 483 kg ha-1 of n showed a tendency to increase the total nitrogen in the fertilization zone and establish significant statistical differences in the second production cycle. these effects were attributed to the precipitation conditions (near the normal ranges for the period) and to the type of clay present in the studied soils (vermiculite), which corroborates the proposal by fuertes and gonzález (2007). the response to the nitrogen doses may have been related to the ammonium released by the urea in the soil that can be directly associated with the interaction between the clay present in the studied soil (vermiculite, illite, and montmorillonite). this interaction causes ammonium fixation through expandable clays and loss through runoff, an effect attributed to increases in the total nitrogen for the high doses (483 kg ha-1 of n), as observed in the second production cycle with increases in precipitation, compared to the first cycle. total soil carbon showed significant differences between the treatments for the fertilization zone, where the treatment of 483 kg ha-1 of n had the higher values (2.47 and 2.45%). no significant differences were found in the absorption zone although the observed values tended to be lower than those of the fertilization zone; however, the treatment with 483 kg ha-1 showed the best response (tab. 3). increase in total carbon was associated with the residual acid effect generated by urea that could have acted on the calcium carbonate applied to the crop and the possible table 2. contents of total nitrogen (%) in soil of the study area and treatment interaction in two production cycles. treatments production cycles 1 2 absorption zone fertilization zone absorption zone fertilization zone control 0.28 ns 0.28 ns 0.28 ns 0.28 ab 0 kg ha-1 n 0.29 ns 0.27 ns 0.27 ns 0.24 b 161 kg ha-1 n 0.29 ns 0.29 ns 0.29 ns 0.28 ab 321.8 kg ha-1 n 0.28 ns 0.28 ns 0.28 ns 0.29 ab 483 kg ha-1 n 0.27 ns 0.32 ns 0.29 ns 0.33 a values with the same letter within the column do not statistically differ according to the tukey test (p<0.05). ns: not significant. table 3. contents of total carbon (%) in soil of the study area and treatment interaction in two production cycles. treatments production cycles 1 2 absorption zone fertilization zone absorption zone fertilization zone control 1.57 a 1.92 a 1.56 ns 2.05 ab 0 kg ha-1 n 1.92 b 2.25 ab 1.69 ns 2.02 a 161 kg ha-1 n 1.70 ab 1.97 a 1.83 ns 1.86 a 321.8 kg ha-1 n 1.74 ab 1.98 a 1.72 ns 2.11 ab 483 kg ha-1 n 1.79 ab 2.47 b 1.81 ns 2.45 b values with the same letter within the column do not statistically differ according to the tukey test (p<0.05). ns: not significant. 257pérez and torres-bazurto: carbon-nitrogen ratio in soils with fertilizer applications and nutrient absorption in banana (musa spp.) cv. williams release of mineral carbon present in the parental materials (carbonates) of the soil (guerrero, 2004; zapata, 2004). urea reacts with moisture, co(nh2)2 (urea) + h+ + 2h2o; this reaction releases 2 nh4+ (ammonium) and hco3(bicarbonate) (guerrero, 2004). the latter was able to react with elements of the soil since the morphogenesis of the soils where the research was developed indicated that there was a high load of suspended sediments, sand, and some silt with calcium and magnesium contents. the calcium had a saturation over 70%, allowing carbonate and calcium to form calcium bicarbonate that affected the increases in the total carbon of the soil causing an increase in the total carbon in the fertilization zone. liu et al. (2008) evaluated four treatments with fertilization and found that an increase in the inorganic carbon of the soil resulted from fertilization because of carbonate stability. therefore, further studies in which organic carbon is dissociated from inorganic components are needed. carbon-nitrogen ratio (c/n ratio) the c/n ratio displayed an interaction between the treatments and study areas. the treatments resulted in an increase in the c/n ratio values for the fertilization zone. the control and 0 kg ha-1 of n showed values in the fertilization area similar to the dose with high n. these results are associated with the nitrogen and carbon present in the soil that was released from organic matter. this can also be inf luenced by the recycling process between a mother plant and its successors due to nitrogen-free fertilization (robinson and galán 2012). in the absorption zone, the behavior was similar, but with small variations between the treatments and values lower than in the fertilization zone (tab. 4). the highest carbon contents were observed for the fertilization zone with the treatment with 483 kg ha-1 of n. these values are the product of the acidifying effect of urea accompanied by conditions of high humidity in the second production cycle. this condition helped the movement of these elements to the absorption zone and impacted the c/n ratio (jones and jacobsen, 2005). for this reason, the values seen in the present study, all less than or equal to 8, were below the levels considered normal or ideal for agricultural land (moreno and moral, 2008; osorio, 2014) (tab. 4). torres et al. (2017) stated that, for the doses 161 and 321.8 kg ha-1 of n, there was low agronomic efficiency, corroborating the low response in the nitrogen application as ref lected in the c/n ratio with values oscillating between 6 and 6.4 for the absorption zone (tab. 3). moreno and moral (2008) confirmed that low c/n ratios can be associated with an excess of nitrogen that is lost, a situation that can be associated with the low agronomic efficiency observed by torres et al. (2017). the c/n ratio values during the stages of development varied between 6.0 and 8.2, indicating a high nitrogen content compared to the carbon in the soil, but the values can also be interpreted as a rapid release of the mineral and organic carbon (osorio, 2014) that occurred in the present study. the variation of total carbon contents during the development of the banana crop tended to decrease; this can be attributed to the soil and climatic conditions and the agronomic management that implied a gradual loss of soil quality (rosales et al., 2006). it is necessary to establish a management plan for organic matter that maintains and improves carbon content and, therefore, nitrogen in order to proportionally reduce nitrogen doses for the benefit of producers and the environment (torres et al., 2017). carbon-nitrogen ratio and production production during the two cultivation cycles showed positive responses to the treatments of 321.8 and 483 kg ha-1 of n, with values of 41.3 and 42.0 t ha-1 for the first cycle and 40.9 and 46.4 t ha-1 for the second cycle (fig. 1), values within the production range reported by robinson and galán (2012) for cv. williams (24 to 64 t ha-1). the effect of table 4. carbon-nitrogen ratio in soil for the treatment and study area interaction. treatments production cycles 1 2 absorption zone fertilization zone absorption zone fertilization zone control 6.0 ns 7.0 ab 6.2 ns 7.2 ab 0 kg ha-1 n 6.8 ns 8.2 b 6.4 ns 8.2 b 161 kg ha-1 n 6.0 ns 7.1 a 6.5 ns 7.1 a 321.8 kg ha-1 n 6.4 ns 7.3 ab 6.3 ns 7.3 ab 483 kg ha-1 n 6.6 ns 7.7 ab 6.4 ns 7.6 b values with the same letter within the column do not statistically differ according to the tukey test (p<0.05). ns: not significant. 258 agron. colomb. 38(2) 2020 figure 1. production in t ha-1 in the treatments and productive cycle. responses in production to high doses of nitrogen were associated with low levels of total carbon (<2%) in the study areas (gutiérrez, 2007). it should be remembered that no applications of organic matter were performed on any treatment in the production cycles that accentuated the effect of the nitrogen doses, an effect similar to that found by srikul and turner (1995), orozco and pérez (2006) and nyomby et al. (2010). to evaluate the association between the production variable and the c/n ratio, a correlation analysis was performed that obtained coefficients of 0.44 and 0.42 in the absorption and fertilization zones, respectively. these coefficients were positive, implying that, as the c/n ratio increased, production increased. the regression analysis for the study areas between the production variable and the c/n ratio was significant (r2 = 0.2). this led to the inference that, although the c/n ratio values were low, the best response in production was associated with the high c/n ratio. the low correlation coefficient that can be attributed to production did not depend on the c/n ratio alone. the correlation analysis for the study areas during the two production cycles did not show significant results between the production and c/n ratio values. however, for the first production cycle, the best fit was seen for the treatment with 321 kg ha-1 of n (r = 0.95). in the second cycle, the treatment with 483 kg ha-1 of n (r = 0.86) had the best fit, leading to the inference that, even though the c/n ratio values were low, the treatments with the best response in production were associated with the higher c/n ratios. robinson and galán (2012) confirmed that the behavior of a cultivar is associated with its genetic characteristics, agronomic management, and climatic and soil characteristics (tab. 5). when analyzing the response by treatment, the control in the correlation between production and c/n ratio showed correlation coefficients of -0.49 and -0.37 for the absorption and fertilization zones, respectively (tab. 5). this negative value means that, as production increased, the c/n ratio decreased; this could be attributed to the fact that the nitrogen extracted by the plants for production y = 2.33x + 33.5 r² = 0.9535 y = 5.73x + 23.45 r² = 0.9956 p ro du ct io n (t h a1 ) nitrogen treatments (kg ha-1) cycle 1 cycle 2 161 321 483absolute control 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 table 5. correlation analysis of the carbon-nitrogen (c/n) ratio in soil and production by treatment. correlation analysis production cycle treatments absorption zone fertilization zone c/n ratio c/n ratio 1 control 0.37 0.78 0 kg ha-1 n 0.22 0.66 161 kg ha-1 n 0.87 0.78 321.8 kg ha-1 n 0.78 0.95** 483 kg ha-1 n 0.82* 0.8* 2 control -0.49* -0.37** 0 kg ha-1 n 0.91 0.18 161 kg ha-1 n 0.97 0.85 321.8 kg ha-1 n 0.95* 0.63 483 kg ha-1 n 0.75* 0.86** ** correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). * correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed). low production of absolute control in cycle two was associated with the loss of the nutritional recycling effect of the mother-ratoon relationship (robinson and galán, 2012). 259pérez and torres-bazurto: carbon-nitrogen ratio in soils with fertilizer applications and nutrient absorption in banana (musa spp.) cv. williams was available in the soil and carbon decreased before the application of organic matter. torres et al. (2017) confirm that the low productivity of the absolute control during the second production cycle is associated with the loss of the effect of nutrient recycling from the mother and ratoon relationship and the impoverishment of the soil without fertilizer, as corroborated by robinson and galán (2012). the correlation values in the nutrient absorption zone for the two cycles reached coefficients higher than 0.7, ref lecting the inf luence of nitrogen fertilization. nave et al. (2009) stated that nitrogen inputs help meet the requirements of crops, improving productivity, and increasing carbon storage in the soil, as observed in the treatment with 483 kg ha-1 of n with the best response in production and its interaction with the c/n ratio (tab. 5). for cycle two, the treatment with 483 kg ha-1 of n obtained a correlation of 0.86 between production and the c/n ratio and 0.75 for the absorption zone. by taking into account the low correlation coefficient from one area to another, it could be inferred that the plants absorbed the nitrogen and the fertilizer was not immobilized; it passed from the fertilization zone to the absorption zone (tab. 5) and was not lost through leaching or runoff processes. it is worth mentioning that for the second cycle the treatment with 321.8 kg ha-1 of n showed a significant adjustment in the absorption zone for the production correlation and c/n ratio (r = 0.95). this demonstrates that the contributions of nitrogen through fertilizer had an impact on the production and, in turn, on the c/n ratio. the high doses of nitrogen in the form of urea had an important impact on the carbon and nitrogen contents despite the possible losses of the latter through leaching and volatilization (mengel and kirkby, 2000). torres et al. (2017) concluded that production can be increased by improving the efficiency of fertilization that includes organic matter. this requires the development and promotion of technological models that take into account the observations of robinson and galán (2012) for interactions among soil, plants, climate, and agronomic management. conclusions the residual acidity generated by the urea and the mineral composition of the parent material constituted possible causes for the atypical responses of the variables soil total carbon and c/n ratio for the studied areas and demonstrated the effect of increasing doses of nitrogen in the form of urea, especially for the fertilization zone. higher production was associated with the higher c/n ratios and nitrogen doses, demonstrating the need to adjust nitrogen fertilization plans and taking into account the c/n ratio. so balancing doses of organic products with doses of synthetic nitrogen sources is important to improve the soils of banana crops and to make the process of nitrogen fertilization more efficient and friendly. literature cited batjes, n.h. 1996. total carbon and nitrogen in the soils of the world. eur. j. soil sci. 47(2), 151-163. doi: 10.1111/j.1365-2389.1996. tb01386.x carvajal, m., p. zuluaga, o.l. ocampo, and d. duque. 2019. las exportaciones de plátano como una estrategia de desarrollo rural en colombia. apuntes del cenes 38(68), 113-148. doi: 10.19053/01203053.v38.n68.2019.8383 fassbender, h.w. 1993. modelos edafológicos de sistemas agroforestales. serie de materiales de enseñanza no. 29. centro agronómico tropical de investigación y enseñanza catie, turrialba, costa rica. ferrera, r. and a. alarcón. 2011. la microbiología del suelo en la agricultura sostenible. cienc. ergo-sum 8(2), 175-183. flores, c. 1991. respuesta del cultivo del banano (musa aaa) a diferentes formas de colocación de fertilizante. x reunión de la asociación para la cooperación en investigación de banano en el caribe y américa tropical acorbat. 1991, october, tabasco, mexico. fuentes, w. and o. gonzález. 2007. estimación de la mineralización neta de nitrógeno del suelo en sistemas agroforestales y a pleno sol en el cultivo del café (coffea arabica l.), en el pacifíco de nicaragua, departamento de carazo. undergraduate thesis, universidad nacional agraria, managua. gasser, j.k.r., d.j. greenland, and r.a. rawson. 1967. measurement of losses from fertilizer nitrogen during incubation in acid sandy soils and during subsequent growth of ryegrass, using 15n labelled fertilizers. j. soil sci. 18(2), 289-300. doi: 10.1111/j.1365-2389.1967.tb01507.x guerrero, r. 2004. propiedades generales de los fertilizantes. monómeros colombo venezolanos s.a. gutiérrez, j.c. 2007. estudio detallado de suelos y clasificación de tierras con fines de riego del campo experimental de augura. cenibanano, carepa, colombia. havlin, j.l., j.d. beaton, s.l. tisdale, and w.l. nelson. 2014. soil fertility and fertilizers: an introduction to nutrient management. pearson educational, new jersey, usa. jones, c. and j. jacobsen. 2005. nitrogen cycling, testing and fertilizer recommendations. nutrient management. a self-study course from the msu extension service continuing education series. montana state university, bozeman, usa. ju, x.t., g.x. xing, x.p. chen, s.l zhang, l.j. zhang, x.j. liu, z.l cui, b. yin, p. christie, z.l. zhu, and f.s. zhang. 2009. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1967.tb01507.x 260 agron. colomb. 38(2) 2020 reducing environmental risk by improving n management in intensive chinese agricultural systems. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 106(9), 3041-3046. doi: 10.1073/pnas.0813417106 liu, y., b. zhang, c. li, f. hu, and b. velde. 2008. long-term fertilization inf luences on clay mineral composition and ammonium adsorption in a rice paddy soil. soil sci. soc. am. j. 72(6), 1580-1590. doi: 10.2136/sssaj2007.0040 lópez, a. and j. espinosa. 1998. manual de nutrición y fertilización del banano. international plant nutrition institute, quito. mengel, k. and e.a. kirkby. 2000. principios de nutrición vegetal. international potash institute, basel, switzerland. moreno, j. and r. moral. 2008. compostaje. mundi prensa, madrid. mosquera, c.s., i. bravo, and e.w. hansen. 2007. comportamiento estructural de los ácidos húmicos obtenidos en un suelo andisol del departamento del cauca. rev. colomb. quim. 36(1), 36-42. doi: 10.15446/rev.colomb.quim navarro, g. 2003. el suelo y los elementos químicos esenciales para la vida vegetal. mundi prensa, madrid. nave, l.e., e.d. vance, c.w. swanston, and p.s. curtis. 2009. impacts of elevated n inputs on north temperate forest soil c storage, c/n, and net n-mineralization. geoderma 153(1-2), 231-240. doi: 10.1016/j.geoderma.2009.08.012 nyomby, k., p.j.a. van asten, m. corbeels, g. taulya, p.a. leffelaar, and k.e. giller. 2010. mineral fertilizer response and nutrient use efficiencies of east african highland banana (musa spp. aaa-eahb. cv. kisansa). field crops res. 117(1), 38-50. doi: 10.1016/j.fcr.2010.01.011 orozco, j. and o. pérez. 2006. tensión de humedad del suelo y fertilización nitrogenada en plátano (musa aaa simmonds) cv. gran enano. agrociencia 40(2), 149-162. osorio, n.w. 2014. manejo de los nutrientes en suelos del trópico. editorial l. vieco s.a.s., medellin, colombia. piccolo, a. 2001. the supramolecular structure of humic substances. soil sci. 166(11), 810-832. robert, m. 1996. le sol: interface dans l’environnement, ressource pour le développement. masson, paris. robinson, j. and v. galán. 2012. plátanos y bananas. mundi-prensa, madrid. rosales, f.e., l.e. pocasangre, j. trejos, e. serrano, o. acuña, a. segura, e. delgado, t. pattison, w. rodríguez, and c. staver. 2006. guía de diagnóstico de la calidad y la salud de suelos bananeros. pp. 198-206. in: xvii reuniāo internacional de associaçāo para a cooperaçāo nas pesquisas sobre banana no caribe e na américa tropical. 2006, october 15-20, joinville, santa catarina, brazil. torres, j., j. sánchez, and d. cayón. 2017. nutrient accumulation models in the banana (musa aaa simmonds cv . williams ) plant under nitrogen doses. acta agron. 66(3), 391-396. doi: 10.15446/acag.v66n3.58238 srikul, s. and d.w. turner. 1995. high n supply and soil water deficits change the rate of fruit growth of banana (cv. “williams”) and promote tendency to ripen. sci. hortic. 62(3), 165-174. doi: 10.1016/0304-4238(95)00765-l zapata, r. 2004. química de la acidez del suelo. cargraphics, medellin, colombia. http://dx.doi.org/10.15446/rev.colomb.quim prueba 4_35(1)+rev_agrocol.pdf editorial la facultad de ciencias agrarias tiene el gusto de entregar el primer número de año 2017 de la revista agronomía colombiana, volumen 35, que cuenta con un total de 15 artículos que representan avances importantes en las ciencias del agro, esta vez con una mayor énfasis en temas sobre suelos, fertilización y manejo de aguas. la sección de propagación y cultivo de tejidos cuenta con dos estudios; el primero abarca la organogénesis in-vitro usando tres tipos de tejidos de tomate de árbol (cyphomandra betacea) y el segundo se encarga de realizar una investigación sobre la propagación vegetativa de frutales nativas del páramo thibaudia floribunda y cavendishia bracteata por medio de estacas. en la sección de fisiología de cultivos los lectores podrán encontrar investigaciones que involucran dos de los sistemas productivos más representativos del país; el sector caficultor con la investigación titulada: “evaluación de seis funciones de distribución de ángulos foliares en café variedad castillo®” y la producción de cítricos con el estudio sobre el desempeño de mandarina ‘arrayana’ (citrus reticulata) injertada en diferentes patrones en el trópico bajo de la orinoquía colombiana. los avances experimentales para protección de cultivos no quedan atrás, pues en esta sección se presentan tres estudios titulados, el primero sobre diagnóstico de virus en tomate de árbol (solanum betaceum) mediante rt-pcr y microscopía electrónica, el segundo sobre secuenciación del genoma de endornavirus que infectan capsicum annuum en colombia y el tercero estudia preparados en altas diluciones para el manejo de brócoli bajo sistema de producción orgánica. en la sección de suelos, fertilización y manejo de aguas la contribución de los investigadores incluye las más variadas metodologías y análisis para mejorar y mantener la calidad de los suelos, como son la acumulación de n, p y k en tubérculos de papa (solanum tuberosum ssp. andigena) bajo suelos contrastantes en zona andina de agronomía colombiana 35(1), 3-4, 2017 the agricultural science faculty is pleased to an-nounce the first issue of the journal agronomía colombiana for 2017, volume 35, which has a total of 15 articles that represent important advances in the agricultural sciences, this time with a greater emphasis on soil issues, fertilization and water management. the propagation and tissue culture section contains two studies; the first one covers the organogenesis in-vitro using three tissues types of tree tomato (cyphomandra betacea) and the second one is responsible for conducting a research on the vegetative propagation of native fruit species of paramo thibaudia floribunda and cavendishia bracteata by cuttings. in the crop physiology section, our readers will be able to find researches involving two of the most representative production systems in the country; the coffee productive sector with a research entitled “ evaluation of six leaf angle distribution functions in the castillo® coffee variety” and the citrus productive sector with the study: “performance of ‘arrayana’ tangerine (citrus reticulata blanco) grafted onto different rootstocks in colombia low tropics piedmont eastplains, 2005-2011”. the experimental advances for crop protection are not left behind, as this section presents three studies entitled: “virus diagnosis in tree tomato (solanum betaceum) by rt-pcr and electron microscopy”, “genome sequencing of endornaviruses infecting capsicum annuum in colombia” and “high dilution preparations for organic production system of broccoli”. in the soils, fertilization and management of water section, the researcher’s contribution includes the most varied methodologies and analyzes to improve and maintain the soil ś qualities. we present the articles entitled: “accumulation of n, p, and k in the tubers of potato (solanum tuberosum) ssp. andigena under contrasting soils of the andean region of colombia”, “effect of fertilization level on water use and production of corn (zea mays) in a cereal producing area in colombia a modeling exercise aquacrop-fao” and agron. colomb. 35(1) 20174 colombia; el nivel de fertilización en el uso del agua y la producción de maíz (zea maiz) en colombia, usando el modelo aquacrop-fao; el efecto de la adición de biocarbonizados de eucalyptus globullus en la disponibilidad de fósforo en suelos ácidos y, como último, la evaluación de una cámara nir para el monitoreo de productividad y efecto del nitrógeno en caña de azúcar. la sección de fisiología y tecnología de poscosecha ofrece un estudio de caso sobre la evaluación de dos procedimientos de cosecha de fruto de palma de aceite elaeis guineensis, además el trabajo sobre el efecto del proceso de secado por aire caliente en las características fisicoquímicas, antioxidantes y microestructurales de tomate cv. chonto y termina con la investigación sobre el uso de la hoja de plátano como empaque de lulo en diferentes temperaturas de almacenamiento y sus efectos en las características poscosecha. finalmente para la sección de ciencias y tecnología de alimentos este número de agronomía colombiana incluye un completo estudio sobre las propiedades térmicas y fisicoquímicas de almidones en tres variedades de arroz colombianas. “effect of eucalyptus globullus biochar addition on the availability of phosphorus in acidic soil”. our postharvest physiology and technology section offers a case study about the evaluation of two harvesting procedures for oil palm fruit elaeis guineensis, the research “effect of air-drying process on the physicochemical, antioxidant, and microstructural characteristics of tomato” and “banana leaf as packaging to lulo for different storage temperatures and the effects on postharvest characteristics”. finally for the food science and technology section, this issue of colombian agronomy includes a comprehensive study on “thermal and physicochemical characterization of starches from three colombian rice varieties”. gerhard fischer editor facultad de ciencias agrarias received for publication: 20 april, 2018. accepted for publication: 30 november, 2018 doi: 10.15446/agron.colomb.v36n3.71268 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, centro de investigación nataima km 9 vía el espinal-chicoral, tolima (colombia). * corresponding author: yquevedo@corpoica.org.co agronomía colombiana 36(3), 248-256, 2018 effect of sowing density on yield and profitability of a hybrid corn under tropical conditions efecto de la densidad de siembra en el rendimiento y rentabilidad de un híbrido de maíz en condiciones tropicales yeison mauricio quevedo1*, josé isidro beltrán1, and eduardo barragán-quijano1 abstract resumen a high sowing density in maize is a widely used management practice for increasing crop yield; this method increases intraspecific competition for solar radiation, nutrients and water, so yield per plant is reduced, but a greater number of plants is harvested. however, different corn hybrids present a differential behavior because some are tolerant and some are susceptible to this condition, as determined by their plasticity in adjusting their morphology and phenology. the aim of this study was to identify the optimum sowing density, in technical and economic terms, of a new hybrid corn named 30k73 yg rrflex since no information is available for tropical conditions. this study was carried out in the province of tolima, municipality of valle de san juan, colombia, using a completely randomized block design in divided plots; five sowing densities determined by six spatial arrangements, two distances between rows (0.7 and 0.8 m) and three numbers of plants per linear meter (7, 8 and 9) were assessed. the treatments did not generate a nitrogen deficiency in the plants, and the evaluated hybrid developed morphological adjustments at the leaf level in order to maintain constant solar radiation interception. for yield, there were no significant variations, so the yield was similar for all of the evaluated treatments. the best treatment was 87,500 plants ha-1, with a yield of 9,916.66 ± 1,078 kg ha-1 and a profitability of 58%. el uso de altas densidades poblacionales en cultivos de maíz se considera una práctica de manejo muy usada para incrementar el rendimiento del cultivo; este método de siembra aumenta la competencia intraespecífica por radiación solar, nutrientes y agua, por lo que el rendimiento por planta se ve reducido, pero se compensa por el mayor número de plantas cosechadas. sin embargo, los diferentes híbridos de maíz tienen un comportamiento diferencial pues algunos son tolerantes o susceptibles a esta condición. esto es determinado por la plasticidad del material para ajustar su morfología y fenología. el objetivo de este trabajo fue identificar la densidad poblacional óptima en términos técnicos y económicos, para un nuevo hibrido de maíz 30k73 yg rrflex, del que no se conocía una recomendación a nivel de trópico. este trabajo fue realizado en el departamento del tolima, municipio del valle de san juan, colombia, usando un diseño en bloques completos al azar en parcelas divididas; allí se evaluaron cinco densidades poblacionales determinadas por seis arreglos espaciales dados por dos distancias entre surcos (0.7 m y 0.8 m) y tres números de plantas por metro lineal (7, 8 y 9). allí se encontró que los tratamientos no generaron deficiencia de nitrógeno en las plantas. además este hibrido desarrolló un ajuste morfológico a nivel foliar para mantener constante la intercepción de radiación solar. en cuanto a rendimiento se encontró que no se presentaron variaciones significativas, por lo que el rendimiento fue similar para los tratamientos evaluados, de tal forma que el mejor tratamiento fue de 87,500 plantas ha-1 con un rendimiento de 9,916.66 ± 1,078 kg ha-1 y una rentabilidad del 58%. key words: seeding density, nutritional status, crop yield, growth. palabras clave: densidades poblacionales, estado nutricional, rendimiento de cultivo, crecimiento. introduction maize (zea mays l.) cultivation is essential for humanity since it is an important source of carbohydrates, which are necessary for obtaining metabolic energy (morales-ruiz et al., 2016). moreover, considering the increased world population in the future, it is necessary to increase corn yield in order to satisfy carbohydrate demands. in the absence of biotic or abiotic stress, solar radiation capture is the determining factor for plant performance (cox and cherney, 2001). however, it increases through agronomical practices such as genetic breeding, sowing dates, fertilization and sowing densities (duvick, 2005; morales-ruiz et al., 2016). the use of high sowing densities has been a http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n3.71268 249quevedo, beltrán, and quijano: effect of sowing density on yield and profitability of a hybrid corn under tropical conditions widely studied practice, with constant evolution over time (tollenaar, 1992). thus, the implementation of an adequate sowing density can increase the interception of solar radiation and water and nutrient uptake by crops (duan, 2005). a high sowing density leads to increased intraspecific competition for light, generating stress as a result of low radiation and limiting photosynthesis; in addition, plant growth is altered by avoiding a response to the shading produced by stalk elongation and petiole and apical dominance. nevertheless, corn plants respond by adjusting leaf morphology, with narrower and smaller leaves with a more acute insertion angle (gou et al., 2017), resulting in changes in the leaf area index (lai). solar radiation captured by canopies and efficiency in carbohydrate conversion determine dry matter accumulation (boomsma et al., 2009). the solar radiation captured by canopies depends on the fraction of the solar radiation intercepted per day, and this is defined by the lai and the light extinction coefficient (k) (shi et al., 2016). therefore, reaching an optimum lai in the shortest possible time is important for increasing dry matter production (morales et al., 2016). a reduction of 20% in stalk thickness has been reported with the use of high sowing densities, so plants become more susceptible to lodging. in addition, plants change the yield components and morphological characteristics of the cob (testa et al., 2016). under this condition, yield per plant is reduced, but a higher number of harvested plants compensates for this reduction (hashemi et al., 2005). furthermore, maximum yield per unit area can be obtained with a density of 100,000 plants ha-1 (huseyin et al., 2003). nitrogen is an essential macroelement that limits plant performance (marschner, 2012). it is closely related to photosynthesis since it is an essential part of the rubisco enzyme and chlorophyll (imai et al., 2008; lee et al., 2011). nitrogen availability is a yield limiting factor when high sowing densities are used since crops, because of competition, present stress to low contents of this element (alnaggar et al., 2015). therefore, it is necessary to increase nitrogen fertilization; however, corn producers cannot perform this practice because of resource limitations, so methodologies that do not generate a nitrogen deficiency stress should be identified (bänziger et al., 1999). considering the plant genetic materials of this species, there are hybrids that do not tolerate high sowing densities because of significant yield reductions per unit area. on the other hand, there are hybrids that tolerate this condition because they develop morphological and phenological adjustments (duvick et al., 2004). therefore, it is important to establish a sowing density for hybrids and for varieties in each agroecological zone in order to reach maximum yield and, therefore, greater profitability. currently, in colombia, the genotype that shows this type of behavior is the impacto® hybrid, which reaches maximum yield with a sowing density of 112,500 plants ha-1 (quevedo et al., 2015). bearing in mind that the behavior of hybrid 30k73 yg rrflex under different sowing densities is not known, the aim of this study was to evaluate the effect of different sowing densities on the yield and the profitability of this hybrid and to identify its optimal sowing density. materials and methods this research was carried out between the months of october and march, 2013 in the municipality of valle de san juan, province of tolima, colombia. the average temperature was 26°c, with 80% relative humidity and average precipitation of 1,552 mm per year. this study site was selected because about 22% of the genetically modified corn is planted in this region (agronet, 2018). the location coordinates were 4°12’42.8” n and 75°9’38.1” w, at an altitude of 650 m a.s.l. the soil where the experiment was established had a f luvial-volcanic origin and sandy clay loam texture. the experiment was established in a randomized complete block design in divided plots with four replicates. the main plots had distances between the rows of 0.7 m and 0.8 m, and the subplots were number of plants established per linear meter (7, 8 and 9). this combination generated six treatments that corresponded to the sowing densities that are shown in table 1. table 1. treatments as a function of sowing densities. row distance (m) number of plants sowing density (plants ha-1) 0.7 7 100,000 0.7 8 114,286 0.7 9 128,571 0.8 7 87,500 0.8 8 100,000 0.8 9 112,500 each subplot was comprised of six rows that were 10 m in length, where two plants per site were manually sown. when the plants reached the v3 stage, thinning was carried out, leaving one plant per site. agronomic management 250 agron. colomb. 36(3) 2018 was carried out according to local production practices, and all of the experiment units were subjected to the same agronomic and edaphoclimatic management conditions, so the observed variations were attributed to the population density treatments. the fertilization of the crop was carried out based on soil analysis and crop extraction, which was 120 kg of n ha-1, 80 kg of p2o5 ha-1 and 120 kg of k2o ha-1. to achieve the aim of this study, the following variables were evaluated within the four central rows: relative chlorophyll content the relative chlorophyll content (rcc) in the spad units was estimated in the fifth youngest leaf during the vegetative phase (v8) and the beginning of the reproductive phase (vt); the rcc was evaluated in the basal, middle and distal zone of each leaf in four plants per subplot using a portable chlorophyll meter (spad 502, konica-minolta, japan). plant and cob height and stalk diameter these variables were evaluated in all plants that were in their r1 stage and throughout four linear meters. the plant height was registered as the length in meters from the base of the stalks to the apex of the cobs. moreover, the cob height was measured from the base of the stalks to the insertion of the lowest cobs. the stalk diameter was calculated in node one with a digital calibrator and, with this measurement, the stalk area was calculated (eq. 1) following the methodology described by testa et al. (2016). stalk area = � � d × d � � × π (1)2 2 100 where d refers to the maximum diameter and d to the minimum diameter. solar radiation intercepted per day and light extinction coefficient four measurements were taken per subplot when the plants were in the vt stage. the solar radiation intercepted (ri) measurement was carried out in the hours of maximum solar radiation (11:00 to 13:00 h) using a linear ceptometer (accupar linear ceptometer, decagon devices, pullman, wa, usa) where the incident radiation in the upper part (irup) and in the lower part (irlp) of the canopy was assessed (williams, 2012). with this data, the ri was calculated using the formula described in equation 2 (shi et al., 2016). moreover, with these measurements, the light extinction coefficient (k) was also estimated using equation 3 (flénet et al., 1996). ri = 1 – � irlp � (2) irup k = – ln� irlp � (3)irup lai performance components and morphological characteristics of the cob to estimate the prolificacy or the number of cobs per plant, four lineal meters were assessed in each subplot, and the number of cobs was counted. for the other obtained data, the harvest of the two central rows was carried out when the plants reached physiological maturity (r6). from the harvested cobs, 20 were randomly selected, and the number of rows per cob, number of grains per row, seed index, cob height and diameter, percentage of grains and number of grains per cob were established. subsequently, all of the harvested cobs were manually shelled, and the result of this process was weighed and adjusted to 12% grain moisture. profitability to calculate profitability (pr), equation 4, as published by quevedo et al. (2015), was used. for this, a production cost (pc) structure was made for each treatment, where the only variation source was seed cost. in addition, the grain sale price (sp) was calculated according to the price stated by the national agricultural exchange market of colombia. letter y represents yield. pr = � (y × sp) – pc � × 1 (4) y × sp statistical analysis a univariate analysis of variance with mean comparison tukey test (a = 0.05) and multivariate analysis of variance with mean comparison hotelling test (a =0.05) were performed. for these analyses, a preliminary analysis of the assumptions was carried out. the software used for the statistical analyses was r version 3.4.1 (r core team, 2017) through rstudio version 1.0.136 (rstudio, usa). results and discussion relative chlorophyll content table 2 shows that the factors of the experiment and their interaction did not generate statistically significant variations for the rcc. 251quevedo, beltrán, and quijano: effect of sowing density on yield and profitability of a hybrid corn under tropical conditions table 2. summary of the analysis of variance for the rcc evaluated in v8 and vt plants under different sowing density treatments. factor rcc in v8 rcc in vt row distance (rd) ns ns number of plants (np) ns ns rd x np ns ns ns: non-statistical significant differences. despite not showing statistical differences, figure 1 shows that the plants in v8 decreased their rcc as the sowing density increased; however, in vt, this trend was not clear despite the finding that the spad value was the highest (50) with the lowest sowing density (87,500 plants ha-1). shows the ratio observed between the plant and cob height, which established the relative position of the cobs inside the canopy. additionally, it was observed that the cobs were located in a similar position with both row distances. table 3. summary of the analysis of variance for stalk area, plant height and cob height. factor stalk area plant height cob height row distance (rd) ns ** * number of plants (np) * ns ns rd x np ns ns ns 128571 114286 112500 100000 87500 6055504540 optimal level of spad rcc in vt vs densities of sowing (plants ha-1) rcc in v8 vs densities of sowing (plants ha-1) b ab a s ta lk a re a (c m 2 ) number of plants per meter 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000 55,000 20,000 seven eight nine figure 1. rcc in two phenological stages as a function of the effect of six sowing density treatments in corn. plant and cob height and stalk diameter table 3 shows the effect of each factor on these variables. the interaction of row distance x number of plants was observed. the sowing density did not affect any of the evaluated growth parameters at the statistical level; however, significant effects of individual factors were found. figure 2 shows that the number of plants generated significant differences in the stalk diameter with an inverse relationship (i.e. increasing the number of plants generated a reduction in stalk diameter). for plant and cob height, the distance between the rows significantly affected this variable. in figures 3a and 3b, it was observed that the plants and cobs developed a higher height when they were established with a distance between rows of 0.8 m. nonetheless, figure 3c figure 2. corn stalk area obtained with three different numbers of plants per linear meter. lines indicate the standard error, and treatments with different letter are significantly different (p<0.05). morphological cob characteristics to determine whether the sowing density treatments affected parameters such as number of rows per cob, number of grains per row, seed index, grain percentage, cob height and diameter, a multivariate analysis of variance was carried out (data not shown). this analysis showed that the treatments did not statistically affect the evaluated variables. however, table 4 shows that the seed index, number of grains per cob and grain percentage showed high variability among the row distances. therefore, a multivariate analysis of variance was carried out only for these variables. according to the analysis observed in table 5, there were statistical differences between the two row distances, with evidence that the plants established with a distance of 0.8 m between rows had a greater number of grains per cob as a result of higher grain filling. this was corroborated by a greater grain percentage, plus the fact that grains were heavier. 252 agron. colomb. 36(3) 2018 leaf area index, light extinction coefficient and intercepted radiation fraction the results were analyzed with a multivariate analysis of variance, showing that the lai, k and ri were equal at the significant level considered for the effect of the row distance, number of plants and their interaction. table 6 shows the values of each of these parameters; moreover, it was observed that the lai did not have a defined trend, ranging between 5-6, as seen with the k and ri, which were between 0.15-0.2 and 0.59-0.63, respectively. this suggested that the light distribution inside the canopy was very good; however, the lai developed by the plants did not capture large amounts of solar radiation. table 5. yield components of corn plants established with two different distances between rows. row distance (m) seed index (g) no. of grains per cob grain percentage (%) hotelling grouping 0.7 22.05 390.12 80.65 a 0.8 26.24 398.7 83.2 b treatments with different letter are significantly different (p<0.05). table 6. characteristics of solar radiation interception by corn plants in the vt stage established with different sowing densities. row distance (m) no. plants sowing density (plants ha-1) lai k ri hotelling grouping 0.8 7 87,500 5.78 0.16 0.6 a 0.8 8 100,000 5.65 0.17 0.6 a 0.8 9 112,500 6.17 0.15 0.59 a 0.7 7 100,000 5.25 0.19 0.62 a 0.7 8 114,286 5.8 0.17 0.63 a 0.7 9 128,571 4.97 0.21 0.63 a treatments with different letter are significantly different (p<0.05). yield yield is the final expression of plant growth and development regarding yield components. the row distance x number of plants interaction was significant for yield. table 7 shows that the highest yield was 10,469 ± 765 kg ha-1, obtained with 128,571 plants ha-1; however, this was only a b a b h ei gh t o f c ob ( m ) row distance 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 0.7 0.7 0.8 b r at io : h ei gh t o f c ob / h ei gh t o f p la nt row distance 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.0 0.7 0.8 c p la nt h ei gh t ( m ) row distance 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 2.0 0.7 0.8 a figure 3. influence of distance between rows on a) plant height, b) cob height, c) cob height/plant height ratio. lines indicate the standard error, treatments with different letter are significantly different (p<0.05). table 4. morphological characteristics of cobs found in plants sown with two distances between rows. row distance (m) seed index (g) cob diameter (mm) cob height number of rows no. of grains per row no. of grains per cob grain percentage (%) hotelling grouping 0.7 22.05 36.17 138.4 12.46 31.29 390.12 80.65 a 0.8 26.24 34.94 147.2 12.5 31.9 398.7 83.2 a treatments with different letter are significantly different (p<0.05). 253quevedo, beltrán, and quijano: effect of sowing density on yield and profitability of a hybrid corn under tropical conditions different at the considered significant level from the density of 100,000 plants ha-1, established in an arrangement with a 0.7 m sowing density and a number of plants of 7, which obtained the lowest yield (7,548.43 ± 567 kg ha-1). for yield per plant, it was observed that the row distance x number of plants interaction was significant, with evidence that the yield per plant was much higher under 87,500 plants ha-1 (lowest evaluated density) than at the other densities. the yield per plant did not exceed 95 g; the high yield per plant in this treatment can be explained by the prolificacy of 1.18, about 18% higher than other densities. the efficiency evaluation of this practice, in economic terms, is presented in figure 4 and was elaborated with a purely descriptive analysis. in this figure, it can be observed that, for all of the treatments, the profitability exceeded 30%, and the treatment with 87,500 plants ha-1 stood out as the most profitable. for cost per plant, it was observed that, as the sowing density increased, the cost decreased, with $0.127 usd for the treatment with 128,572 plants ha-1. the rcc in monocotyledonous plants has a strong relationship (r2 = 0.8) with foliar nitrogen contents (xiong et al., 2015). in corn, the chlorophyllometer is a widely used tool for nitrogen assessment (yu et al., 2010). in this study, it was observed that, for the hybrid 30k73, the rcc was not significantly affected by the treatments in either of the two evaluated phenological stages. nonetheless, figure 1 shows that, in plant stage v8, the treatments with 87,500 plants ha-1 and 100,000 plants ha-1 exceeded the optimum rcc level (47 spad) established for corn (sainz and echeverría, 1998); on the other hand, with a higher sowing density, the rcc was very close to this level. moreover, in the vt stage, the plants in all of the treatments, with the exception of the sowing density 128,571 plants ha-1, exceeded the optimum level, with the sowing density 87,500 plants ha-1 obtaining the highest rcc with 55 spad. it is noteworthy that, according to these results, the treatments did not produce nitrogen deficiency since none reached 35.3 spad (novoa and villagrán, 2002). it has been reported that a high sowing density causes stress as a result of a low nitrogen content (al-naggar et al., 2015). however, intraspecific competition as caused by high sowing densities did not limit nitrogen availability for the hybrid 30k73 plants. this means that the hybrid can be tolerant to high sowing densities, which agrees with al-naggar et al. (2015), who stated that there are hybrids that need high amounts of nitrogen when they are established with a sowing density close to 95,200 plants ha-1. the foliar nitrogen content has a strong relationship with ri and solar radiation conversion to dry matter, i.e. with efficient radiation use, since this element is related to greater foliar expansion and chlorophyll and rubisco contents (uhart and andrade, 1995; imai et al., 2008; lee et al., 2011). with the use of high sowing densities, plants can adjust their leaf morphology and adapt to solar radiation competition (duvick et al., 2004). the lai is a variable that is altered with changes in population density; it increases with the sowing density in table 7. crop yield per plant obtained with different corn sowing densities. row distance (m) number of plants sowing density (plants ha-1) prolificacy yield (kg ha-1) yield per plant (g) 0.8 7 87,500 1.18 ± 0.1 a 9,914.66 ± 1078 ab 113.31 ± 12.33 b 0.7 7 100,000 1 ± 0 a 7,548.43 ± 567 a 75.48 ± 5.67 a 0.8 8 100,000 1 ± 0 a 8,285.38 ± 230 ab 82.85 ± 2.31 a 0.8 9 112,500 1 ± 0 a 10,082.91 ± 725 ab 89.63 ± 5.96 ab 0.7 8 114,286 1 ± 0 a 10,754.68 ± 342 b 94.1 ± 3.83 ab 0.7 9 128,571 1 ± 0 a 10,469 ± 765 b 81.43 ± 6.45 ab treatments with different letter are significantly different (p<0.05); the numbers are means ± standard error. c os t p er p la nt ( $ u s d ) p ro fit ab ili ty ( % ) densities of sowing (plants ha-1) 10 20 30 40 50 60 70 0 87,500 114,286112,500100,000100,000 128,572 0.0150 0.0145 0.0140 0.0135 0.0130 0.0155 0.0125 cost per plant ($ usd)profitability (%) figure 4. profitability and cost per plant obtained with different treatments as a function of sowing density. 254 agron. colomb. 36(3) 2018 order to expose more area and increase ri (morales-ruiz et al., 2016); however, the development of a higher lai depends on nitrogen availability (chen et al., 2017). in the case of the 30k37 hybrid, it was found that it adjusted its leaf morphology and maintained a lai that did not vary significantly in the various treatments. likewise, the k in this hybrid was very low (0.21-0.15), which means that the light was evenly distributed in the canopy, allowing a large amount of radiation to reach the lower third part of the plants. therefore, this variable was not affected by the treatments, which contrasts with other studies, where the k increased when the sowing density increased (flénet et al., 1996; morales-ruiz et al., 2016). despite reaching a low k, the ri was very low in all of the treatments within a range of 0.59-0.63 and, therefore, there were no statistical differences between the treatments. this could have been because changes in the lai were not significant, which contrasts with the ri obtained by morales-ruiz et al. (2016). the evaluated hybrid was tolerant to a high sowing density since it adjusted its leaf morphology to maintain a constant ri to allow it to grow and develop. furthermore, variables, such as plant and cob height and stalk diameter, were related to plant lodging (tollenaar, 1992; wang et al., 2016). studies have reported that the sowing density affects these characteristics (testa et al., 2016; gou et al., 2017). the plant height was affected by the row distance; the plants reached their highest height with a row distance of 0.8 m. usually, the opposite happens with a narrower row distance because the light quality is altered, with a greater amount of far-red light (rajcan and swanton, 2001), generating an avoidance response to shading and increasing stalk elongation and, therefore, plant elongation (gou et al., 2017). the cob height had a similar behavior to that of the plant height, with the cobs located at a greater height with a row distance of 0.8 m. however, figure 3c shows that cobs in both treatments were inserted below the center of gravity (0.5) and exactly in the same position (0.39), regardless of height. this indicates that cob insertion in this hybrid is a characteristic that is not affected by sowing density, thereby reducing the possibility of lodging. the number of plants affected the stalk area in this study; the stalks became thinner as the number of plants increased. this agrees with the findings published by testa et al. (2016), who found that stalk area was reduced by 20% as a result of a high sowing density, meaning this behavior is undesirable since lodging susceptibility increases. an increase in sowing density is considered a stress factor for plants since it affects yield, which is reduced per plant. however, crop yield can be compensated for with a higher number of harvested plants (li et al., 2015). in this research, it was found that the seed index and number of grains per cob were reduced by planting this hybrid with a row distance of 0.7 m as a result of an increase in intraspecific competition for carbon, nutrients and water (liu et al., 2015; testa et al., 2016). furthermore, this behavior explains the low yield per plant (<100 g) in all of the treatments, except for the one with 87,500 plants ha-1, which had the lowest sowing density. however, different authors have reported that this is a normal behavior (i.e. compensation resulting from a higher number of harvested plants). this means that hybrid 30k73 yg rrflex, used in this study, has plasticity because it adjusts its yield components according to the sowing density to maintain a similar crop yield, which would allow each plant to ensure seed availability to establish future generations. the sowing density for every hybrid and variety that will be planted in any agroecological zone should be adjusted (sangoi et al., 2002). in a previous research on the same agroecological zones and treatments, the impacto hybrid increased its yield in response to an increase in sowing density, with 112,500 plants ha-1 as the point of inf lection for yield. for this reason, this hybrid has been considered as tolerant to high sowing densities (quevedo et al., 2015) taking into account the previously discussed results, in which it is evident that hybrid 30k73 has an opposite behavior. furthermore, it is important that each genetic material that is released to the market is accompanied by specific management recommendations so that the best genetic potential of the cultivar can be achieved. in addition, the management practices of a crop must be considered from a technical and economic viability point of view (khush, 2015). from an agronomic point of view, for grain production, it is recommended that this hybrid be established with a sowing density of 87,500 plants ha-1 in a spatial arrangement with a row distance of 0.8 m and seven (7) plants, which will achieve better stalk development that avoids plant lodging and generates a profitability of 58%, higher than the other treatments. on the other hand, if this hybrid is used for forage production, it is advisable that it be established with a density of 128,571 plants ha-1, a row distance arrangement of 0.8 m and nine (9) plants since the lai and grain yield remain constant. this would produce a higher amount of forage per area; however, this hypothesis should be evaluated in another experiment. 255quevedo, beltrán, and quijano: effect of sowing density on yield and profitability of a hybrid corn under tropical conditions acknowledgments the authors wish to thank the corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia and the ministerio de agricultura y desarrollo rural (madr) of colombia for their financial support. literature cited agronet. 2018. área, producción, rendimiento y participación. url: http://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/default.aspx (accessed 25 january 2018). al-naggar, a.m.m., r.a. shabana, m.m.m. atta, and t.h. alkhalil. 2015. maize response to elevated plant density combined with lowered n-fertilizer rate is genotype-dependent. crop j. 3(2), 96-109. doi: 10.1016/j.cj.2015.01.002 bänziger, m., g.o. edmeades, and h.r. lafitte. 1999. selection for drought tolerance increases maize yields across a range of nitrogen levels. crop sci. 39(4), 1035-1040. doi: 10.2135/crop sci1999.0011183x003900040012x boomsma, c.r., j.b. santini, m. tollenaar, and t.j. vyn. 2009. maize morphophysiological responses to intense crowding and low nitrogen availability: an analysis and review. agron. j. 101(6), 1426-1452. doi: 10.2134/agronj2009.0082 chen, k., j.j. camberato, and t.j. vyn. 2017. maize grain yield and kernel component relationships to morphophysiological traits in commercial hybrids separated by four decades. crop sci. 57(3), 1641-1657. doi: 10.2135/cropsci2016.06.0540 cox, w.j. and d.j.r. cherney. 2001. row spacing, plant density, and nitrogen effects on corn silage. agron. j. 93, 597-602. doi: 10.2134/agronj2001.933597x duan, m. 2005. some advice on corn breeding obtained from the elite varieties of nongda 108 and zhengdan 958. j. maize sci. 13, 49-52. duvick, d.n. 2005. the contribution of breeding to yield advances in maize (zea mays l.). adv. agron. doi: 10.1016/ s0065-2113(05)86002-x duvick, d.n., j.s.c. smith, and m. cooper. 2004. long-term selection in a commercial hybrid maize breeding program. pp. 109-151. in: janick, j. (ed.). plant breeding reviews, part 2: long-term selection: crops, animals, and bacteria. wiley, usa. doi: 10.1002/9780470650288.ch4 flénet, f., j.r. kiniry, j.e. board, m.e. westgate, and d.c. reicosky. 1996. row spacing effects on light extinction coefficients of corn, sorghum, soybean, and sunf lower. agron. j. 88(2), 185190. doi: 10.2134/agronj1996.00021962008800020011x gou, l., j. xue, b. qi, b. ma, and w.f. zhang. 2017. morphological variation of maize cultivars in response to elevated plant densities. agron. j. 109(4), 1443-1453. doi: 10.2134/ agronj2016.11.0675 hashemi, a.m., s.j. herbert, and d.h. putnam. 2005. yield response of corn to crowding stress. agron. j. 97(3), 839-846. doi: 10.2134/agronj2003.0241 huseyin, g., s. okan, k. omer, and k. mehmet. 2003. effect of hybrid and plant density on grain yield and yield components of maize (zea mays l.). indian j. agron. 48(3), 203-205. imai, k., y. suzuki, t. mae, and a. makino. 2008. changes in the synthesis of rubisco in rice leaves in relation to senescence and n inf lux. ann. bot. 101(1), 135-144. doi: 10.1093/aob/mcm270 khush, g.s. 2015. punjab’s water woes and india’s food security. j. crop improvem. 29(1). doi: 10.1080/15427528.2015.997655 lee, y., c. yang, k. chang, and y. shen. 2011. effects of nitrogen status on leaf anatomy, chlorophyll content and canopy ref lectance of paddy rice. bot. stud. 52, 295-303. li, j., r.z. xie, k.r. wang, b. ming, y.q. guo, g.q. zhang, and s.k. li. 2015. variations in maize dry matter, harvest index, and grain yield with plant density. agron. j. 107(3), 829-834. doi: 10.2134/agronj14.0522 liu, t., l. gu, s. dong, j. zhang, p. liu, and b. zhao. 2015. optimum leaf removal increases canopy apparent photosynthesis, 13c-photosynthate distribution and grain yield of maize crops grown at high density. field crops. res. 170, 32-39. doi: 10.1016/j.fcr.2014.09.015 marschner, p. 2012. marschner’s mineral nutrition of higher plants. 3rd ed. elsevier, london. doi: 10.1016/c2009-0-63043-9 morales-ruiz, a., j.m. loeza-corte, e. díaz-lópez, e.j. moralesrosales, o. franco-mora, m.d. mariezcurrena-berasaín, and g. estrada-campuzano, 2016. efficiency on the use of radiation and corn yield under three densities of sowing. int. j. agron. 2016. doi: 10.1155/2016/6959708 novoa, r. and n. villagrán. 2002. evaluación de un instrumento medidor de clorofila en la determinación de niveles de nitrógeno foliar en maíz. agricultura técnica doi: 10.4067/ s0365-28072002000100017 quevedo, y., e. barragan, and j. beltran. 2015. high density sowing effect on the corn hybrid (zea mays l.) impacto. sci. agroalim. 2, 18-24. rajcan, i. and c.j. swanton. 2001. understanding maize-weed competition: resource competition, light quality and the whole plant. field crops. res. 71(2), 139-150. doi: 10.1016/ s0378-4290(01)00159-9 r core team. 2017. r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing, vienna, austria. url: http://www.r-project.org/ (accessed december 2017). sainz, h. and h. echeverría. 1998. relación entre las lecturas del medidor de clorofila (minolta spad 502) en distintos estadios del ciclo del cultivo de maíz y el rendimiento en grano. rev. fac. agron. 103(1), 37-44. sangoi, l., m.a. gracietti, c. rampazzo, and p. bianchetti. 2002. response of brazilian maize hybrids from different eras to changes in plant density. field crops. res. 79(1), 39-51. doi: 10.1016/s0378-4290(02)00124-7 shi, d., y. li, j. zhang, p. liu, b. zhao, and s. dong. 2016. increased plant density and reduced n rate lead to more grain yield and higher resource utilization in summer maize. j. integr. agr. 15(11), 2515-2528. doi: 10.1016/s2095-3119(16)61355-2 testa, g., a. reyneri, and m. blandino. 2016. maize grain yield enhancement through high plant density cultivation with different inter-row and intra-row spacings. eur. j. agron. 72, 28-37. doi: 10.1016/j.eja.2015.09.006 tollenaar, m. 1992. is low plant density a stress in maize? maydica 37, 305-311. http://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/default.aspx http://dx.doi.org/10.1016/j.cj.2015.01.002 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1999.0011183x003900040012 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci1999.0011183x003900040012 http://dx.doi.org/10.2134/agronj2009.0082 http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2016.06.0540 http://dx.doi.org/10.2134/agronj2001.933597x http://dx.doi.org/10.1016/s0065-2113(05)86002-x http://dx.doi.org/10.1016/s0065-2113(05)86002-x http://dx.doi.org/10.1002/9780470650288.ch4 http://dx.doi.org/10.2134/agronj1996.00021962008800020011x http://dx.doi.org/10.2134/agronj2016.11.0675 http://dx.doi.org/10.2134/agronj2016.11.0675 http://dx.doi.org/10.2134/agronj2003.0241 http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcm270 http://dx.doi.org/10.1080/15427528.2015.997655 http://dx.doi.org/10.2134/agronj14.0522 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2014.09.015 http://dx.doi.org/10.1016/c2009-0-63043-9 http://dx.doi.org/10.1155/2016/6959708 http://dx.doi.org/10.4067/s0365-28072002000100017 http://dx.doi.org/10.4067/s0365-28072002000100017 http://dx.doi.org/10.1016/s0378-4290(01)00159-9 http://dx.doi.org/10.1016/s0378-4290(01)00159-9 http://www.r-project.org/ http://dx.doi.org/10.1016/s0378-4290(02)00124-7 http://dx.doi.org/10.1016/s2095-3119(16)61355-2 http://dx.doi.org/10.1016/j.eja.2015.09.006 256 agron. colomb. 36(3) 2018 uhart, s.a. and f.h. andrade. 1995. nitrogen deficiency in maize: i. effects on crop growth, development, dry matter partitioning, and kernel set. crop sci. 35(5), 1376-1383. wang, h., x. zhang, h. yang, y. chen, l. yuan, w. li, z. liu, j. tang, and d. kang. 2016. heterotic loci identified for plant height and ear height using two cssls test populations in maize. j. integr. agr. 15(12). doi: 10.1016/s2095-3119(16)61376-x williams, m.m. 2012. agronomics and economics of plant population density on processing sweet corn. field crops. res. 128, 55-61. doi: 10.1016/j.fcr.2011.12.007 xiong, d., j. chen, t. yu, w. gao, x. ling, y. li, and j. huang. 2015. spad-based leaf nitrogen estimation is impacted by environmental factors and crop leaf characteristics. sci. rep. 5. doi: 10.1038/srep13389 xue, j., l. gou, y. zhao, m. yao, h. yao, j. tian, and w. zhang. 2016. effects of light intensity within the canopy on maize lodging. field crops. res. 188, 133-41. doi: 10.1016/j.fcr.2016.01.003 yu, h., h.s. wu, and z.j. wang. 2010. evaluation of spad and dualex for in-season corn nitrogen status estimation. acta agron. sinica 36(5), 840-847. doi: 10.1016/s1875-2780(09)60051-1 http://dx.doi.org/10.1016/s2095-3119(16)61376-x http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2011.12.007 http://dx.doi.org/10.1038/srep13389 http://dx.doi.org/10.1016/j.fcr.2016.01.003 http://dx.doi.org/10.1016/s1875-2780(09)60051-1 different soaking times and niacin concentrations affect yield of upland rice under water deficit conditions received for publication: 8 june, 2018. accepted for publication: 23 july, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.72765 1 mato grosso do sul state university (brazil). 2 goiás federal university (brazil). 3 triângulo mineiro federal university (brazil). 4 mato grosso do sul federal university (brazil). * corresponding author: agrovendruscolo@gmail.com agronomía colombiana 37(2), 166-172, 2019 abstract resumen rice is an important source of energy for a large part of the world’s population. the development and application of technologies that contribute to the improvement of production for this grain have great importance. the objective of this study was to evaluate the inf luence of rice seed immersion in a niacin solution on plant development, physiology and production. the treatments were defined by a combination of two immersion times for the seeds (12 h and 24 h) in four niacin concentrations (0.00, 100, 200 and 300 mg l-1) distributed in five replicates. characteristics relating to seedling emergence, plant vegetative development, relative indices of chlorophyll and grain yield were evaluated. we verified that the immersion of the seeds for 12 h gave higher relative indices of chlorophyll, whereas immersion for 24 h increased the speed of emergence and the number of tillers and panicles. the doses of niacin positively affected the relative chlorophyll indices and the production characteristics, up to a maximum concentration of 172.57 mg l-1. we concluded that the immersion of rice seeds for 24 h increased the speed of seedling emergence, leaf number, and panicles per area. however, the relative indices of chlorophyll in leaves decreased. the use of niacin promoted the numbers of spikelets per panicle, fertility of the spikelets and the weight of 1000 grains, besides increasing the relative index of chlorophyll in the leaves of rice plants. el arroz es una importante fuente de energía para una gran parte de la población mundial. el desarrollo y la aplicación de tecnologías que contribuyen a la mejora del sistema de producción de este grano tienen una gran importancia. por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar el comportamiento vegetativo y productivo del arroz de tierras altas sometido la inmersión de las semillas en niacina. los tratamientos se definieron por la combinación de dos tiempos de remojo (12 y 24 h) en cuatro concentraciones de niacina (0.00, 100, 200 y 300 mg l-1), distribuidos en cinco repeticiones. se evaluaron las características relacionadas con la emergencia de las plántulas y el desarrollo vegetativo de las plantas, los índices relativos de clorofila y el rendimiento de grano. se verificó que la inmersión de las semillas durante 12 h proporciona índices relativos más altos de clorofila, mientras que la inmersión durante 24 horas aumenta la velocidad de emergencia, el número de macollas y panículas. las dosis de niacina afectaron los índices relativos de clorofila y las características de producción positivamente, hasta la concentración máxima de 172.57 mg l-1. se concluyó que la inmersión de las semillas de arroz durante 24 h aumenta la velocidad de emergencia de las plántulas, el número de hojas y las panículas por área. sin embargo, los índices relativos de clorofila en las hojas disminuyen. el uso de niacina promueve ganancias en el número de espiguillas por panícula, la fertilidad de las espiguillas y el peso de mil granos, además de aumentar el índice relativo de clorofila en las hojas de las plantas de arroz. key words: oryza sativa l., vitamin b3, biostimulant, abiotic stress, seed priming. palabras clave: oryza sativa l., vitamina b3, bioestimulante, estrés abiótico, condicionamiento de semillas. unprofitable and has culminated in economically unattractive production, leading to a decrease in this type of cultivation in recent years (oliveira neto, 2015). rainfed production is dependent on rainfall distribution and water deficit during the f lowering and grain filling phases and leads to significant reduction in productivity (oliveira introduction about 90% of brazilian rice production is obtained by cultivation in irrigated systems, while the rest is produced by rainfed conditions. the productivity of rainfed rice is close to 2,028 kg ha-1. this is considered low and economically different soaking times and niacin concentrations affect yield of upland rice under water deficit conditions diferentes tiempos de remojo y concentraciones de niacina afectan el rendimiento de arroz de tierras altas bajo condiciones de déficit hídrico eduardo pradi vendruscolo1, aliny heloísa alcântara rodrigues2, sávio rosa correa2, alexander seleguini3, and sebastião ferreira de lima4 http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 167pradi vendruscolo, alcântara rodrigues, correa, seleguini, and ferreira de lima: different soaking times and niacin concentrations affect yield of upland rice under water deficit conditions neto, 2015). a lack of good production practices contributes to an increase in the detrimental effect of drought stress (oliveira neto, 2015). the occurrence of more frequent extreme weather events increases the risk of low yields and creates concerns for the future of crop production and, consequently, for global food security (wheeler and von braum, 2013). this is related to the effects triggered by stress factors, such as prolonged droughts and rising air temperature, that are ref lected by a decrease in crop growth and productivity in several regions of the world. soil water deficiencies also compromise the vegetative and reproductive development of rice plants (terra et al., 2015). damage associated with soil water deficits is caused by the onset of a series of morphological and physiological changes, such as a decrease in the relative intracellular water content, leading to lower photosynthetic capacity and gas exchange reductions and culminating in lower amounts of energetic reserves used for the formation of tissues in different developmental stages (awasthi et al., 2014; zhou et al., 2017). initial plant establishment is relevant to the next stages of vegetative and productive development (batista et al., 2015). the occurrence of adequate internal moisture contents in seed germination is essential for optimum development of the seedling, since water is the main factor involved in germination (taiz et al., 2017). during stages i and ii of hydration, the distribution and translocation of nutrient reserves present in the composition of the endosperm takes place, which will nourish the embryo and the seedling until it becomes autotrophic (franco et al., 1997; taiz et al., 2017). for this reason, franzin et al. (2007) observes that upland rice seeds immersed in water for periods of 16 h to 24 h increases their capacity for normal plant formation with a greater developmental capacity. in addition to the technique of soaking seeds in water, the introduction of vitamins into the solutions has potential agricultural use, especially cases of stressful plant developmental factors. this fact was demonstrated by using niacin and thiamine solutions for soaking corn seeds, in order to alleviate the deleterious effects caused by saline stress during the germination and initial developmental stages of plants (hassanein et al., 2009; kaya et al., 2014). in these studies, the authors observe positive responses up to the highest concentrations of 100 mg l-1 for both vitamins. despite the benefits of introducing vitamins into plant production, research on these compounds is still scarce and application techniques have not been established. thus, we propose new research that exposes new methodologies of vitamin use in different species of economic interest, in which possible benefits or damages from the application of these substances can be demonstrated in the face of abiotic stress factors of the productive system. from seed germination to grain production, a rice crop needs 450-700 mm of water (rodrigues et al., 2004). this amount of water can be optimized with the application of good practices, such as the previous immersion of seeds in biostimulants. the objective of this research was to evaluate the inf luence of rice seed immersion in a niacin solution on plant development, including inf luences on the plant’s physiological status and production. materials and methods this research was conducted in an experimental zone located in the city of goiânia, in the central region of brazil (16°40’s, 49°15’w and 750 m a.s.l.). the region has an aw climate in the köppen-geiger classification (cardoso et al., 2014) and is characterized by a tropical climate with a rainy season from october to april and a dry period with less than 100 mm of monthly rainfall from may to september. mean monthly temperature varies from 20.8ºc in june and july to 25.3ºc in october (cardoso et al., 2014). we calculated the water balance extract, potential and crop evapotranspiration (fig. 1a) with the methodology of rolim et al. (1998), and we used different kc values in the different crop developmental periods according to arf et al. (2012). we obtained temperature, relative humidity, and precipitation during the study through data gathered from a meteorological station located 100 m from the experimental area (fig. 1b). soil at the experimental area was classified as a latossolo vermelho (santos et al., 2013) with the following characteristics: ca2+: 4.30 cmolc dm-3, mg2+: 1.80 cmolc dm-3, k+: 170.00 mg dm-3, p (mehlich i): 47.00 mg dm-3, organic matter: 16.00 g dm-3, al3+: 0.0 cmolc dm-3, h+al: 4.00 cmolc dm-3, ph (cacl2): 5.40, cec: 10.53 cmolc dm-3, v: 62.00% (donagemma et al., 2011). the granulometric analysis of the soil showed 4800 g kg-1 of clay in the 0-0.20 m layer (silva, 2009). the experiment was carried out in randomized blocks, with a 2x4 factorial scheme. the treatments were defined 168 agron. colomb. 37(2) 2019 by a combination of two seed soaking times (12 and 24 h) at four concentrations (0, 100, 200 and 300 mg l-1) of niacin solutions (100% a.i. nicotinic acid) distributed in five replicates. each experimental plot had an area of 0.20 x 0.20 m in high blue density polyethylene recipients with a capacity of 140 l and dimensions 0.21 m x 0.51 m x 2.16 m. we applied the treatments by soaking seeds of upland rice (cv. brs primavera) in 100 ml solutions containing the niacin concentrations during the pre-established periods. for the control, the seeds were immersed in distilled water for the same pre-established periods. after soaking, we removed the seeds with a plastic sieve and placed them for drying on paper towels for 30 min in a shaded environment at environmental air temperature. sowing in the plots occurred on october 28, 2016, when we arranged twenty seeds in two lines, at a depth of 3 cm. there were no pest occurrences or pests requiring chemical control. we carried out single cover fertilization in stage v4 when we applied nitrogen using urea (46%) at a dose equivalent to 40 kg ha-1. we irrigated daily up to 10 d after planting, and after this period watering occurred naturally from rains. we used natural water restriction to create a stress environment. we performed daily counting of seedlings from the fourth day after sowing, to obtain seedling emergence rates (eq. 1), mean emergency times (eq. 2) (labouriau, 1983) and the emergency speed index (eq. 3) (maguire, 1962), using the following equations: eme= e (1) s where: eme: seedling emergence (%). e: total emerged seedlings. s: total seeds sown. aet= (e1t1 + e2t2 + ... + entn) (2) n where: aet: average emergence time (days). e1, e2, and en: number of emerged seedlings on the first, second and last count. t1, t2, and tn: first, second and last day of evaluation. n: number of emerged seedlings during the test. esi= e1 + e2 + ... + en (3) t1 t2 tn where: esi: emergence speed index. e1, e2, and en: number of emerged seedlings on the first, second and last count. t1, t2, and tn: first, second and last day of evaluation. we performed the first evaluation of the vegetative development when the plants were in the v4 stage. we selected three plants per plot to obtain height, number of tillers, 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 50.0 60.0 90.0 80.0 70.0 100.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 30.0 35.0 40.0 45.0 b avet (°c) maxt (°c) mint (°c) rh (%)prec. (mm) 1n ov 1n ov 11 -n ov 21 -d ec 11 -d ec 1d ec 31 -d ec 10 -j an 20 -j an 30 -j an 9fe b 19 -f eb te m pe ra tu re ( °c ) an d r h ( % ) p re ci pi ta tio n (m m ) 0.0 -10.0 -20.0 -30.0 -40.0 10.0 20.0 30.0 40.0 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 5.00 6.00 7.00 8.00 a etcetpdeficitsurplus 1n ov 1n ov 11 -n ov 21 -d ec 11 -d ec 1d ec 31 -d ec 10 -j an 20 -j an 30 -j an 9fe b 19 -f eb w at er b al an ce e xt ra ct ( m m ) et p a nd e tc ( m m d -1 ) figure 1. water balance, potential evapotranspiration (etp), crop evapotranspiration (etc) (a), precipitation (prec.), relative air humidity (rh), maximum (maxt), average (avet), and minimum (mint) temperature (b) during the experiment. 169pradi vendruscolo, alcântara rodrigues, correa, seleguini, and ferreira de lima: different soaking times and niacin concentrations affect yield of upland rice under water deficit conditions number of leaves, and fresh and dry weight of the shoots. to obtain the dry weight of the shoots, we conditioned the plants in paper bags, followed by drying in a forced air circulation oven (sl-102/336, solab, piracicaba, sp, brazil) (65°c) until we obtained a constant weight. after the first evaluation, we removed excess plants so that only three plants per plot remained until harvest time, 100 d after sowing. on harvest day we measured the relative indices of chlorophyll a, b and total chlorophyll with a portable chlorophyll meter (cfl1030; falker, porto alegre, rs, brazil) as well as the biometric characteristics of height and dry plant weight. by obtaining the number of tillers and panicles, we estimated the values of these characteristics for an area of 1 m2. finally, we obtained the number of spikelets per panicle, fertility of the spikelets and the weight of 1000 grains. we subjected the data for soaking times to an analysis of variance (test f) and when significant we used the tukey test at 5% of probability (p<0.05). for the data related to the niacin concentrations, we used a polynomial regression analysis, adopting the significant regression of a greater degree. results and discussion we observed three periods of marked water deficit between the intervals from december 17 to 30, january 05 to 13, and january 29 to february 06, when precipitations of 13.8 mm, 0.8 mm and 4.0 mm occurred (fig. 1). during these periods we observed the morphological response of leaf wilting. we observed no interaction between the two studied factors (soaking time and niacin concentration). however, we did observe different responses in plant characteristics according to the treatments applied. during the emergence of the rice seedlings, we observed that only the emergence speed was affected by the soaking periods, regardless of the niacin concentrations (tab. 1). the average time of emergence was lower when the seeds were submerged for a period of 24 h. we observed an inverse behavior for the emergence speed index; it was higher for submerged seeds during this same period. thus, seed immersion for a 24 h period, regardless of niacin concentrations, decreased the average emergence time by 3.70% and increased the emergence speed index by 13.38%. the variable factors of immersion time and niacin concentrations did not affect biometric characteristics during the initial development of the rice plants (tab. 2). the results may be associated with good moisture conditions in the early stages of development, since we irrigated daily until 10 d after sowing; and after that period there were daily rains with a total of 244.10 mm. table 1. mean values of characteristics related to the emergence of rice plants subjected to different seed soaking times and concentrations of niacin. soaking fc emer aet esi (%) (%) (d) 12 h 11.45 70.00 5.07a 2.84b 24 h 13.30 76.50 4.89b 3.22a lsd 1.86 8.28 0.16 0.37 niacin (mg l-1) control 14.00 80.00 5.01 3.27 100 11.30 71.00 5.05 2.90 200 13.40 74.00 4.83 3.13 300 10.80 68.00 5.01 2.80 l.r. ns ns ns ns q.r. ns ns ns ns cv% 23.25 17.44 4.89 18.68 common letters in a column indicate means are not significantly different at p<0.05 according to the tukey test. fc: first count; emer: emergence index; aet: average emergence time; esi: emergence speed index; l.r.: linear regression; q.r.: quadratic regression; lsd: least significant difference; cv: coefficient of variation. table 2. mean values of biometric characteristics of rice plants in v4 stage subjected to different seed soaking times and concentrations of niacin. soaking hei tn ln fw dw (cm) (g) (g) 12 h 11.29 1.01 3.75 1.08 0.89 24 h 11.17 0.95 3.60 1.05 0.89 lsd 0.69 0.33 0.20 0.18 0.14 niacin (mg l-1) control 11.39 0.95 3.70 1.02 0.90 100 11.54 1.08 3.60 1.15 0.90 200 10.66 0.80 3.65 0.90 0.81 300 11.35 1.10 3.75 1.20 0.93 l.r. ns ns ns ns ns q.r. ns ns ns ns ns cv% 9.42 51.39 8.43 25.32 24.09 hei: height; tn: tiller number; ln: leaf number; fw: fresh weight; dw: dry weight; l.r.: linear regression; q.r.: quadratic regression; lsd: least significant difference; cv: coefficient of variation. the good soil chemical conditions observed through laboratory analysis, in which high levels of p, k, and organic matter were found, were sufficient for the plants for proper 170 agron. colomb. 37(2) 2019 development up to the v4 stage. in a study carried out to verify the responses of different upland rice cultivars to nitrogen fertilization, cancellier et al. (2011) verifies that the cultivar used in the present study is responsive to low levels of nitrogen in the soil. during the final evaluation, we observed that the applied treatments did not significantly inf luence the biometric characteristics of height and dry mass of the plants. the averages obtained for these variables were 11.23 cm and 0.89 g, respectively, and these averages were lower than those obtained in different studies with upland rice, cv. spring (cancellier et al., 2011; terra et al., 2015). water stress due to lack of water affects the vegetative development of upland rice plants (terra et al., 2015). the partial suppression of water supply to plants can trigger a series of morphological and physiological changes. plants subjected to this type of stress show a decrease in relative intracellular water contents resulting in a decrease in photosynthetic capacity and gas exchange. consequently, plants have smaller amounts of energy reserves and inadequate vegetative and reproductive development (awasthi et al., 2014; zhou et al., 2017). for the relative indices of chlorophyll a, b, and total chlorophyll, we observed that immersion of the seeds for a period of 12 h, regardless of the concentration of niacin, provided values of 16.57%, 15.49% and 16.39% higher than plants from seeds submerged for 24 h (tab. 3). table 3. mean values of the characteristics of rice plants subjected to different seed soaking times. soaking rica ricb ritc tn pan (fci) (fci) (fci) (per m2) (per m2) 12 h 27.02a 4.92a 31.95a 150.00b 89.58b 24 h 23.18b 4.26b 27.45b 162.92a 119.79a lsd 1.88 0.50 2.29 9.28 16.03 cv% 11.54 16.88 11.89 9.16 23.64 common letters in a column indicate means are not significantly different at p<0.05 according to the tukey test. rica: relative index of chlorophyll a; ricb: relative index of chlorophyll b; ritc: relative index of total chlorophyll; tn: tiller number; pan: panicle number; fci: falker chlorophyll index; lsd: least significant difference; cv: coefficient of variation. however, for the number of tillers and the number of panicles per m2, seeds soaked for a period of 24 h increased these characteristics to 8.61% and 33.72% respectively, compared to the plants obtained from 12 h of soaking (tab. 3). according to franzin et al. (2007), the immersion of upland rice seeds in water for periods of 16 to 24 h can significantly increase the formation of normal and more highly developed plants. this is due to the favoring of complementation between stages i and ii of hydration, required for the distribution and translocation of nutrient reserves present in the endosperm of the embryo (franco et al., 1997). initial establishment of plants is important, since malformed plants will have difficulties during their development, especially in environments affected by stress factors. the relative indices of chlorophyll a and total chlorophyll were affected by niacin concentrations (fig. 2). we observed the increase of these contents up to the maximum concentrations of 208.00 and 205.91 mg l-1, with fci indices of 26.79 and 31.67, respectively. at that point, the increase reached 21.24% and 20.72% of the relative indices of chlorophyll a and total chlorophyll, compared to the control treatment. y =-0.0001x² + 0.0519x + 26.329 r² = 0.9894 cv = 11.89% y = -0.0001x² + 0.0441x + 22.199 r² = 0.9815 cv = 11.54% ricarict fa lk er c hl or op hy ll in de x (f c i) 0 100 200 300 niacin concentration (mg l-1) 0 5 10 15 20 25 30 35 figure 2. relative chlorophyll a (rica) and total (rict) index in rice plants subjected to different concentrations of niacin by soaking seeds. the results are connected to the exogenous application of niacin, which can favor plant development in environments under the influence of abiotic factors. this can be due to the fact that this vitamin has interactions with plant hormones, acting as a factor in enzymatic activation and participating in the composition of elements of the photosystem, such as nadp, used in atmospheric carbon fixation (oertli, 1987; hassanein et al., 2009; taiz et al., 2017). the use of this vitamin may culminate in an increase of energetic and nutritional reserves and also contributes to vegetative and productive developmental characteristics, as in the case of wheat plants (el-bassiouny et al., 2014). we also observed the effect of niacin for the productive elements of upland rice, in which the increase of niacin concentrations increased the number of spikelets per 171pradi vendruscolo, alcântara rodrigues, correa, seleguini, and ferreira de lima: different soaking times and niacin concentrations affect yield of upland rice under water deficit conditions panicle as well as the fertility of the spikelets (fig. 3), up to maximum values of 129.00 grains and 86.95% of spikelet fertility, obtained with the concentrations of 194.03 and 172.57 mg l-1, respectively. the increase in relation to the control treatment was 41.37% of grains per panicle and 7.49% of fertile spikelets. we found that increasing concentrations of niacin provided linear and positive responses on the weight of 1000 grains (fig. 4). thus, in the highest concentrations used during the study, we obtained with 300 mg l-1 an increase of 4.24 g/1000 grains or 24.58% compared to the control treatment, with rice seed immersion in water. the results might be caused by hormonal action, since the application of niacin stimulates an increase in the amounts of these compounds in the plant tissues (hassanein et al., 2009; el-bassiouny et al., 2014). the hormones have the capacity to mobilize different nutrients that can be used in the formation of new tissues of rice plants, besides contributing to normal functioning of the photosynthetic mechanism and the synthesis of proteins (taiz et al., 2017). we obtained similar results in studies with fava beans (abdelhamid et al., 2013) and quinoa (abdallah et al., 2016), where we obtained productive increments by increasing concentrations of niacin up to 400 and 100 mg l-1, respectively, mainly in plants under the inf luence of abiotic stresses. these results demonstrate that, besides the use of niacin as a potential tool to combat the effects of abiotic stresses, the species factor and the form of application should be taken into account. thus, we recommend further studies in order to obtain specific information to different growing conditions. conclusions soaking rice seeds for 24 h, regardless of the concentration of niacin, increases the speed of emergence of seedlings and the number of tillers and panicles per area. however, it decreases the relative indices of chlorophyll in leaves. the use of niacin promotes gains in the number of spikelets per panicle, fertility of the spikelets and the weight of 1000 grains, besides increasing the relative index of chlorophyll in the leaves of the rice plants. acknowledgments the authors would like to thank the coordination of improvement of higher-level personnel capes (coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nivel superior) of the brazilian government and ministry of education for granting a scholarship to the first author. literature cited abdallah, m.m.s., s.f. el habbasha, and t. el sebai. 2016. comparison of yeast extract and nicotinamide foliar applications effect on quinoa plants grown under sandy soil condition. int. j. pharmtech res. 9, 24-32. abdelhamid, m.a., s.h. sadak mervat, u. schmidhalter, and a.m. el-saady. 2013. interactive effects of salinity stress and nicotinamide on physiological and biochemical parameters of faba bean plant. acta biol. colomb. 18, 499-510. arf, o., v. nascimento, r.a.f. rodrigues, r.c.f. alvarez, d.c. gitti, and m.e. sá. 2012. uso de etil-trinexapac em cultivares de arroz de terras altas. pesq. agropec. trop. 42, 150-158. doi: 10.1590/ s1983-40632012000200008 awasthi, r., n. kaushal, v. vadez, n.c. turner, j. berger, k.h. siddique, and h. nayyar. 2014. individual and combined effects y = -0.0009x² + 0.3667x + 93.434 r² = 0.8804 cv = 14.11% y = -0.0002x² + 0.0859x + 79.532 r² = 0.9965 cv = 4.16% fertsnp s pi ke le t fe rt ili ty ( % ) s pi ke le t nu m be r pe r pa ni cl e 0 100 200 300 niacin concentration (mg l-1) 0 20 40 60 80 100 120 140 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 y = 0.0138x + 17.943 r² = 0.8508 cv = 17.54%t ho us an d gr ai n w ei gh t ( g) 0 100 200 300 niacin concentration (mg l-1) 0 5 10 15 20 25 figure 3. spikelet number (snp) and fertility (fert) per panicle in rice plants subjected to different concentrations of niacin by soaking seeds. figure 4. weight of 1000 grains of rice plants subjected to different concentrations niacin by soaking seeds. 172 agron. colomb. 37(2) 2019 of transient drought and heat stress on carbon assimilation and seed filling in chickpea. funct. plant biol. 41, 1148-1167. doi: 10.1071/fp13340 batista, t.b., f.f.d.s. binotti, e.d. cardoso, e.m. bardiviesso, and e. costa. 2015. physiological aspect sand quality of pepper seedlings in response to vigor and conditioning seeds. bragantia 74, 367-373. doi: 10.1590/1678-4499.0133 cancellier, e.l., h.b. barros, e. kischel, l.a.m. gonzaga, d.r. brandão, and r. r. fidelis. 2011. eficiência agronômica no uso de nitrogênio mineral por cultivares de arroz de terras altas. agrária 6, 650-656. doi: 10.5039/agraria.v6i4a1420 cardoso, m.r.d., f.f.n. marcuzzo, and j.r. barros. 2014. classificação climática de köppen-geiger para o estado de goiás e o distrito federal. acta geográfica 8, 40-55. donagemma g.k., d.v.b. campos, s.b. calderano, w.g. teixeira, and j.h.m. viana. 2011. manual de métodos de análise de solo. 2nd ed. embrapa, rio de janeiro, brazil. el-bassiouny, h.s.m., b.a. bakry, a.a.e.m. attia, and m.m.a. allah. 2014. physiological role of humic acid and nicotinamide on improving plant growth, yield, and mineral nutrient of wheat (triticum durum) grown under newly reclaimed sandy soil. agric. sci. 5, 687-700. doi: 10.4236/as.2014.58072 franco, f., j.a. petrini, a. rodo, a. livira, and w. tavares. 1997. métodos para superação da dormência em sementes de arroz. lavoura arrozeira 50, 11-15. franzin, s.m., n.l. menezes, d.c. garcia, and m.a.a. tillmann. 2007. pré-germinação de sementes de arroz de sequeiro. j. seed sci. 29, 68-75. doi: 10.1590/s0101-31222007000100010 hassanein, r.a., f.m. bassony, d.m. barakat, and r.r. khalil. 2009. physiological effects of nicotinamide and ascorbic acid on zea mays plant grown under salinity stress. changes in growth, some relevant metabolic activities and oxidative defense systems. res. j. agric. biol. sci. 5, 72-81. kaya, c., m. ashraf, o. sonmez, a.l. tuna, t. polat, and s. aydemir. 2015. exogenous application of thiamin promotes growth and antioxidative defense system at initial phases of development in salt-stressed plants of two maize cultivars differing in salinity tolerance. acta physiol. plant. 37, 1741. doi: 10.1007/ s11738-014-1741-3 labouriau l.g. 1983. a germinação de sementes. o.e.a., washington d.c. maguire, j.d. 1962. speed of germination-aid in selection and evaluation for seedlings emergence and vigor. crop sci. 2, 176-177. doi: 10.2135/cropsci1962.0011183x000200020033x oertli, j.j. 1987. exogenous application of vitamins as regulators for growth and development of plants a review. j. plant. nutr. soil sci. 150, 375-391. doi: 10.1002/jpln.19871500604 oliveira neto, a.a. 2015. a cultura do arroz. conab, brasília. url: http://www.conab.gov.br (accessed 23 may 2017). rodrigues, r.a., r.p. soratto, and o. arf. 2004. manejo de água em arroz de terras altas no sistema de plantio direto, usando o tanque classe a. eng. agríc. 24, 546-556. doi: 10.1590/ s0100-69162004000300007 rolin, g.s., p.c. sentelhas, and v. barbieri. 1988. planilhas no ambiente exceltm para os cálculos de balanços hídricos: normal, sequencial, de cultura e de produtividade real e potencial. rev. bras. meteorol. 6, 133-137. santos h.g., p.k.t. jacomine, l.h.c. anjos, v.a. oliveira, j.f. lumbreiras, m.r. coelho, j.a. almeida, t.j.f. cunha, and j.b. oliveira. 2013. sistema brasileiro de classificação de solos. third edition. embrapa, brasilia. silva, f.c.d.s. (ed.). 2009. manual de análises químicas de solos, plantas e fertilizantes. embrapa informação tecnológica. embrapa solos, rio de janeiro, brazil. taiz, l., e. zeiger, i.m. moller, and a. murphy. 2017. fisiologia e desenvolvimento vegetal. 6th ed. artmed, porto alegre, brazil. terra, t.g.r., t.c.a.b. leal, p.h.n. rangel, and a.b. oliveira. 2015. características de tolerância à seca em genótipos de uma coleção nuclear de arroz de terras altas. pesq. agropec. bras. 50, 788-796. doi: 10.1590/s0100-204x2015000900007 wheeler, t. and j. von braun. 2013. climate change impacts on global food security.  science 341, 508-513. doi: 10.1126/ science.1239402 zhou, r., x. yu, c.o. ottosen, e. rosenqvist, l. zhao, y. wang, w. yu, t. zhao, and z. wu. 2017. drought stress had a predominant effect over heat stress on three tomato cultivars subjected to combined stress.  bmc plant biol. 17, 1-13. doi: 10.1186/ s12870-017-0974-x http://www.conab.gov.br https://doi.org/10.1186/s12870-017-0974-x https://doi.org/10.1186/s12870-017-0974-x gene action and heritability in bi-parental crosses of sunflower received for publication: 12 february, 2020. accepted for publication: 21 july, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.84472 1 oil crops research department, field crops research institute, agricultural research center, giza (egypt). * corresponding author: mohamedtemraz1@yahoo.com agronomía colombiana 38(3), 305-315, 2020 abstract resumen a field experiment was conducted in the contrasting locations of kafr-el-hamam/sharkia and al-arish/north sinai agricultural research stations of the agricultural research center in egypt. we estimated the additive and dominance genetic variances as well as heritability in the broad and narrow senses for sunf lower yield and its attributes in the cross l350 × l355 using north carolina design-iii. the magnitude of the additive variances for all studied traits at both locations in proportion to the phenotypic variances was larger than the dominance variances. the average degree of dominance was greater than the unit, as also confirmed by the high narrow-sense heritability for most of the studied traits. the genetic improvement may be achieved through the selection of genotypes with larger head diameter and heavier seed weight which also showed moderate to high values of narrow-sense heritability. thirty-two sunf lower backcrosses were grouped into eight distinct clusters/groups by canonical analysis. se realizó un experimento de campo en lugares contrastantes de las estaciones de investigación agrícola kafr-el-hamam/sharkia y al-arish/norte del sinaí en el centro de investigación agrícola en egipto. se estimaron la variación genética aditiva y dominante, así como la heredabilidad en sentido amplio y restringido para el rendimiento y atributos de girasol en el cruce l350 × l355 usando north carolina design-iii. la magnitud de las variaciones aditivas para todos los rasgos estudiados en ambos lugares en proporción a las variaciones fenotípicas fue mayor que las dominantes, y el grado promedio de dominancia fue mayor que la unidad, como también lo confirma la alta heredabilidad de sentido estrecho para la mayoría de los rasgos estudiados. la mejora genética se puede lograr mediante la selección de genotipos con mayor diámetro de capítulo y mayor peso de semilla que también mostraron valores, moderados a altos, con rasgos de heredabilidad de sentido estrecho. treinta y dos retro cruzamientos de girasol se agruparon en ocho clústeres/grupos distintos mediante análisis canónico. key words: north carolina design-iii, average degree of dominance, selection criteria, cluster. palabras clave: diseño de carolina del norte-iii, grado promedio de dominancia, criterios de selección, agrupamiento. gene action and heritability in bi-parental crosses of sunflower acción genética y heredabilidad en cruces biparentales de girasol mohamed ali abdelsatar1* and tamer hassan ali hassan1 introduction the genetic improvement of sunf lower yield and its quality mainly relies on considerable genetic variability in the population. various breeding procedures such as north carolina design iii (ncd iii) can be used for creating new genetic variability, which is obtained by selecting plants in the f2 generation with crossing to both inbred parents. ncd iii also provides more information on the nature of gene action governing either additive or dominance inheritance of seed yield and its component traits in populations. however, it assumes the absence of epistasis as mentioned by acquaah (2012). hence, simple mating designs improve seed yield and its components. the additive gene action was more important than the non-additive one in contributing to the variability of the head diameter (gvozdenović et al. 2005), 1000-seed weight and seed yield (ortis et al. 2005), plant height, seed number/head, 1000-seed weight, and seed yield (karasu et al., 2010). abd el-satar (2017) and abdelsatar et al. (2020) also confirmed a predominant role of the additive gene action in the control of the days to 50% f lowering, days to physiological maturity, plant height, head diameter, number of green leaves/plant, and seed oil content. however, the seed weight/plant took an opposite trend. thus, selection for improving these traits would be effective in early generations. nevertheless, the importance and predominance of non-additive or dominance effects was detected for plant height (gvozdenović et al., 2005; shankar et al., 2007), days to 50% f lowering (shankar et al., 2007), and seed yield (parameshwarappa et al., 2008; karasu et al., 2010; chandra et al., 2011). similarly, azad et al. (2016) concluded the predominance of the non-additive gene action http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.84472 306 agron. colomb. 38(3) 2020 in inheritance of all the studied traits except for days to maturity. additionally, many of the yield-attributing traits in sunf lower are under the inf luence of non-additive gene action as reported by shinde et al. (2016), abd el-satar et al. (2017), lakshman et al. (2019) and ahmed et al. (2019). consequently, according to the previous authors, the improvement of these traits can be performed by using hybrid varieties. seed weight/plant is considered a complex trait; hence, attention must be paid to correlation and path analyses at both phenotypic and genotypic levels for improving seed weight/plant. vidhyavathi et al. (2005) concluded that plant height and head diameter were considered the best selection criteria for improving seed weight/plant. similarly, 100-seed weight and head diameter had the highest direct and indirect inf luence on seed weight/plant as abd el-satar et al. (2017) mentioned. cluster analysis by d2 statistics is a powerful tool in measuring the divergence of tested genotypes on yield and its attributes. thirumala et al. (2005) grouped 94 sunf lower genotypes into 10 clusters based on d2 values. moreover, ram et al. (2018) classified the thirty-two genotypes of sunf lower into six clusters using the tocher method. given the previous points, this research aimed to estimate additive and dominance genetic variance, and heritability in broad and narrow senses for sunf lower yield and its attributes. additionally, the selection criteria for improving seed weight/plant were determined using correlation and path analyses at both phenotypic and genotypic levels, and the bi-parental crosses were classified using cluster analysis. materials and methods plant material the f1 cross (i.e., l350 x l355) was selected based on its yield performance in f1 evaluation, with the highest heterotic effects over midand better parents for further breeding (abd el-satar et al., 2015); this population was used for generating bi-parental progenies. f1 seeds of the tested cross (l350 x l355) were sown on march 5, 2018 at the al-arish agricultural research station of the agricultural research center, in egypt, and f1 plants were selfed at the f lowering stage to produce the f2 seed generation. f2 seeds were sown on june 5, 2018 along with their two parents at the kafr-el-hamam agricultural research station of the agricultural research center, in egypt. sixteen plants were randomly selected from the f2 population and grouped in four sets. each one of these plants was crossed as the male parent with each of the two parents as a female parent to produce 16 crosses of f2 x p1 and 16 of f2 x p2 as in the north carolina design iii. field evaluation trials the 32 bi-parental crosses, and the two parents, were handplanted on adjacent plots without separators on june 5, 2019 by using a randomized complete block design with three replicates in the four sets at the two locations of kafr-elhamam and al-arish agricultural research stations of the agricultural research center in egypt. soil samples of each location were analyzed to determine their compositions and chemical properties following jackson (1973), as shown in table 1. wheat was planted before in the winter season of 2018/2019 in both locations. each replicate was grown in a plot consisting of 3 rows. each row was 4 m long and 60 cm apart, with plants spaced at 30 cm within rows. the cultural practices were followed as recommended for sunf lower production in the region. figure 1. monthly temperature, rainfall, and relative humidity during the period of sunflower growth in the 2019 season at both locations. 25.91 3.81 63.40 27.42 0.91 60.88 0.70 65.99 2.02 26.18 60.86 27.95 29.58 5.45 39.34 30.57 0.29 39.53 0.54 48.11 0.22 27.73 40.62 30.64 b septemberaugustjulyjune 10.00 1.00 0.10 100.00 a relative humidity (%)rainfall (mm)temperature °c relative humidity (%)rainfall (mm)temperature °c sharkia/kafr-el-hamam septemberaugustjulyjune 10.00 1.00 0.10 100.00 north sinai/al-arish 307abdelsatar and hassan: gene action and heritability in bi-parental crosses of sunflower data collection at harvest, ten competitive plants were randomly selected from the first and third rows in each plot to measure plant height (cm), head diameter (cm), 100-seed weight (g), and seed weight/plant (g). the seed weight/plant was adjusted to a 15.5% seed moisture, whereas the days to physiological maturity were determined on a plot basis. seed yield/m2 was recorded from the plants located in the second row as the middle one, which was 4 m long for a total of 2.4 m2 in each experimental plot. these values were then converted to yield ha-1. seed oil content was determined after drying seeds at 70°c for 48 h, by the soxhlet extraction technique, using diethyl ether (aoac, 1990). gas-liquid chromatography (aglent 6890 gc, usa) was used for the determination and identification of fatty acids methyl esters such as oleic acid and linoleic acid following zygadlo et al. (1994) methodology in the central laboratory of the food technology research institute, arc, egypt. statistical analysis the analysis of north carolina design iii was performed as outlined by comstock and robinson (1948) to estimate different genetic components. the phenotypic and genotypic correlation coefficient (weber and moorthy, 1952) and phenotypic and genotypic path analysis (dewey and lu, 1959) were determined. additionally, the grouping and arrangement of genotypes by canonical analysis (rao, 1952) based on d-square statistics (d2) developed by mahalanobis (1936) were carried out. results and discussion analysis of variance (anova) mean squares of north carolina design iii due to females/ sets and males/set (tabs. 2-3) were highly significant for all the studied traits at both locations and their combined analysis. these results indicate that there is great diversity among families, and hence, it would be effective for improving these traits. females x males/sets interaction mean squares at both locations and their combined analysis were highly significant for all the studied traits as shown in tables 2 and 3, suggesting that some divergent dominance could play a role across the specific crosses and across the sets. the presence of highly significant effects of the locations on all the studied traits (tab. 3) showed that environmental factors inf luenced the phenotypic expression for all the studied traits. table 3 shows that the mean squares due to the interaction between location and females, males, and females by males were highly significant for all the studied traits. however, the interaction between the location and males for plant height, head diameter, seed weight/plant, seed yield ha-1 and oleic acid did not reach a significant level. the significance of these traits due to the interaction the location with previous populations indicates that the location has sufficient environmental variability to lead to f luctuations in the ranking of these population components. similar results were reported by abd el-satar et al. (2015), abd el-satar (2017) and abdelsatar et al. (2020). furthermore, female variances (tab. 2) contributed to the largest relative proportion of variances compared to males and female x male for all the studied traits at the two locations. these results indicate that these differences among females led to obtain great genetic diversity among their crosses with males, so they can be considered as desirable/ preferred in future sunf lower breeding programs. mean performance the mean performance of all the studied traits for the male x female interaction of backcrosses are shown in supplementary material 1-3. the results revealed significant differences among the bi-parental crosses for all the studied traits at both locations. in general, set 2 of backcrosses with p1 obtained the shortest period to physiological maturity (85.00 d and 77.58 d), and the shortest (dwarf) parents (158.65 cm and 152.37 cm) at kafr-el-hamam and al-arish, respectively. however, the first order of sets was the set 3 of backcrosses with p2 for head diameter (25.62 cm and 18.29 cm), seed weight/plant (35.46 g and 28.68 g), seed yield ha-1 (2458.88 kg ha-1and table 1. latitude and longitude of the two experimental field stations and soil composition and chemical properties of the upper 30 cm of the experimental soil. property sharkia/ kafr-el-hamam north sinai/ al-arish latitude 30o61’n 31o13’n longitude 31o50’e 33o80’e soil composition sand (%) 17.42 72.35 silt (%) 35.59 25.22 clay (%) 46.99 2.43 soil texture clay loam sandy loam chemical analysis concentration of n (mg kg-1) 152 14.42 concentration of p (mg kg-1) 9.52 4.75 concentration of k (mg kg-1) 456 31.42 electrical conductivity (ds/m) 0.62 4.76 ph 7.62 7.95 308 agron. colomb. 38(3) 2020 table 2. mean squares of north carolina design iii for all the studied traits in the bi-parental sunflower crosses at kafr-el-hamam (k) and al-arish (a) in the 2019 season. sov df k a k a k a days to maturity plant height head diameter sets 3 433.13** 204.84** 565.53** 325.12** 124.97** 50.97** replications 8 5.16 2.38 15.81 11.85 1.11 0.85 female in sets 4 282.23** 140.51** 765.26** 385.42** 52.09** 20.06** male in sets 12 153.94** 68.34** 280.75** 141.15** 41.4** 16.57** f x m in sets 12 49.81** 22.37** 120.15** 78.71** 31.4** 10.77** error 56 3 1.2 7.54 5.85 0.97 0.63 sov df 100-seed weight seed weight/plant seed yield ha-1 sets 3 1.09** 2.53** 39.05** 55.03** 253115.07** 233842.96** replications 8 0.02 0.04 1.93 0.86 1672.04 3267.29 female in sets 4 3.91** 1.29** 61.58** 86.5** 266613.26** 197240.36** male in sets 12 1.94** 2.15** 114.2** 84.62** 159450.80** 120517.96** f x m in sets 12 1.59** 0.49** 55** 52.2** 105253.29** 85103.32** error 56 0.04 0.03 0.94 2.08 2982.03 2862.77 sov df seed oil content oleic acid linoleic acid sets 3 44.42** 12.18** 7.3** 19.7** 252.36** 154.71** replications 8 0.13 0.33 0.15 0.14 1.2 0.82 female in sets 4 22.46** 11.81** 4.6** 12.09** 90.66** 70.1** male in sets 12 28.56** 10.41** 3.38** 8.82** 86.27** 42.02** f x m in sets 12 13.12** 7.51** 2.02** 6.11** 54.76** 36.2** error 56 0.36 0.39 0.1 0.31 0.97 1.11 sov: source of variance; df: degree of freedom. *, ** significant at 0.05 and 0.01 probability level, respectively. table 3. mean squares of north carolina design iii for all studied traits in the bi-parental sunflower crosses across two locations in the 2019 season. sov df dm ph hd 100 sw swp syh oc oa la replications 16 0.09 0.64 0.44 0.02 0.44 614.6 0.08 0.05 0.1 location(l) 1 4417.92** 4329.06** 1753.59** 269.21** 2362.51** 10867013.7** 573.01** 105.01** 435.73** set (s) 3 616.8** 868.88** 167.76** 2.81** 90.59** 482914.4** 51.24** 25.4** 399.51** l x s 3 527.65** 583.42** 190.12** 23.34** 220.4** 1027324.0** 61.9** 15.5** 138.08** crosses (c) 31 161.13** 368.71** 45.09** 2.3** 132.64** 232122.8** 24.89** 9.31** 101.88** female (f) 4 410.3** 1104.44** 67.91** 3.36** 140.18** 446944.7** 32.25** 15.68** 158.56** male (m) 12 165.63** 265.09** 17.47** 2.55** 86.2** 97518.1** 13.47** 3.44** 67.98** f x m 12 113.87** 319.26** 76.38** 2.27** 209.72** 353150.8** 40.07** 15.38** 142.36** l x c 31 9.45** 22.17** 3.77** 0.83** 5.27** 10182.0** 3.12** 0.87** 4.47** l x f 4 28.32** 62.57** 10.37** 2.45** 10.51** 19941.6** 6.05** 2.21** 7.88** l x m 12 8.36* 7.64 0.9 0.27** 3.58 4681.8 1.8** 0.2 3.29* l x m x f 12 6.61** 28.78** 5.38** 1.07** 6.53** 14974.6** 4.26** 1.31** 5.62** error 112 2.62 8.58 0.88 0.04 1.65 3187.4 0.4 0.22 1.18 sov: source of variance; df: degree of freedom dm: days to maturity, ph: plant height, hd: head diameter, 100 sw: 100-seed weight, swp: seed weight/plant, syh: seed yield ha-1, oc: seed oil content, oa: oleic acid and la: linoleic acid. *, ** significant at 0.05 and 0.01 probability level, respectively. 309abdelsatar and hassan: gene action and heritability in bi-parental crosses of sunflower 1944.79 kg ha-1), seed oil content (41.76% and 44.08%), oleic acid content (29.42% and 31.62%) and linoleic acid content (52.57% and 54.58%) at kafr-el-hamam and al-arish, respectively. moreover, the heaviest weight of 100 seeds was detected in the set 2 of backcrosses with p1 (7.52 g) at kafr-el-hamam and in the set 3 of backcrosses with p2 (5.25 g) at al-arish. overall, backcrosses with the second parent were slightly inferior (desirable) for earliness in days to maturity (0.91% and 0.74%) than overall backcrosses with p1, which were slightly inferior (desirable) for plant height (0.14% and 0.01%) at kafr-el-hamam and al-arish, respectively. however, the overall backcrosses with the second parent were slightly superior (desirable) for head diameter (0.88% and 0.31%), seed weight/plant (4.48% and 0.94%), seed yield ha-1 (0.83% and 2.09%), seed oil content (0.19% and 0.98%), oleic acid content (0.44% and 1.30%) and linoleic acid content (3.45% and 3.75%) than overall backcrosses with the first parent at kafr-el-hamam and al-arish, respectively. generally, the backcrosses had the highest mean values of all the studied traits at kafr-el-hamam, except for quality traits such as seed oil content and oleic and linoleic acids which exhibited the highest proportion at al-arish. based on their mean performance, the backcrosses m4 x p2/set 3 and m1 x p1/set 4 performed well for most studied traits and consequently, seed weight/plant at both locations. this is maybe due to the aggregation of favorable genes from different traits in these superior backcrosses. the genetic variability among bi-parental sunf lower crosses is consistent with those reported by shinde et al. (2016), abd el-satar et al. (2017) and lakshman et al. (2019). gene mode of action the estimation of additive (σ2a) and dominance variances (σ2d) along with heritability (h2ns) and average degree of dominance (ā) at both contrasting locations and the combined analysis are shown in table 4. a significant variance of all the studied traits was a good indicator for computing both additive and dominance components. hence, either hybridization breeding or selection in segregating generations is recommended for bi-parental crosses improvement. the magnitude of the additive variances for all the studied traits at both locations in proportion to the phenotypic variances was larger than dominant ones and the average degree of dominance was greater than the unit. hence, the selection of these traits in early segregating generations to accumulate additive genes would be successful for producing superior inbred lines to be used in hybrid breeding programs (tab. 4). similar results were found by karasu et al. (2010), abd el-satar (2017) and abdelsatar et al. (2020). the relative proportion variance of additive to phenotypic variance was larger than the dominance variance for days to maturity, plant height, and 100-seed table 4. estimation of genetic parameters, additive and dominance variance, and degree of dominance in an f2 population of sunflower backcrosses at the contrasting locations of kafr-el-hamam (k) and al-arish (a) in the 2019 season. parameters k a k a k a days to maturity plant height head diameter δ2a 100.62 44.76 182.14 90.20 26.96 10.63 δ2d 31.21 14.12 75.07 48.58 20.29 6.76 h2(b) 97.77 98.01 97.15 95.96 97.99 96.51 h2(n) 74.63 74.51 68.80 62.37 55.91 58.98 (ā) 0.79 0.79 0.91 1.04 1.23 1.13 parameters 100-seed weight seed weight/plant seed yield ha-1 δ2a 1.26 1.41 75.51 55.02 104312.5 78436.79 δ2d 1.03 0.31 36.04 33.41 68180.84 54827.04 h2(b) 98.12 98.20 99.16 97.70 98.30 97.90 h2(n) 54.05 80.61 67.12 60.79 59.45 57.62 (ā) 1.28 0.66 0.98 1.10 1.14 1.18 parameters seed oil content oleic acid linoleic acid δ2a 18.80 6.68 2.18 5.67 56.86 27.27 δ2d 8.50 4.75 1.28 3.86 35.86 23.39 h2(b) 98.69 96.66 97.16 96.81 98.96 97.85 h2(n) 67.95 56.50 61.32 57.57 60.69 52.67 (ā) 0.95 1.19 1.08 1.17 1.12 1.31 δ2a: additive variance; δ2d: dominance variance; h2(b): broad-sense heritability; h2(n): narrow-sense heritability and (ā): average degree of dominance. 310 agron. colomb. 38(3) 2020 weight as shown in the combined analysis (tab. 5). on the other hand, the ratio of dominance to phenotypic variance was more significant than the additive variance, and the average degree of dominance was greater than the unit. these results were obtained for the head diameter, seed weight/plant, seed yield ha-1 and seed oil content as well as for oleic and linoleic acids as shown in the combined analysis (tab. 5). this effect could be related to genetic interactions (comstock and robinson, 1948) and confirm the greatest role of dominance variance in the inheritance of these traits. however, selection in the later generations would be more effective than early selection for these traits. these findings were agreement with lakshman et al. (2019) and ahmed et al. (2019). estimates of broad sense heritability at both locations and their combined analysis were more than 95% for all the studied traits, indicating higher importance of the genetic effects of these traits. moreover, moderate to high estimates of narrow-sense heritability were detected in all the studied traits at both locations, indicating that the effect of additive genetic variance was pronounced compared to dominance genetic variance (tab. 4). these findings were agreement with abd el-satar (2017) and abdelsatar et al. (2020). selection for all traits should be highly effective in this population. regarding the combined analysis, days to maturity, plant height, and 100-seed weight are the highest heritable traits (tab. 5). therefore, selection for these traits should be highly effective in improving this population at early segregating generations. on the other hand, the estimates of narrow-sense heritability were low to moderate for head diameter, seed weight/plant, seed yield ha-1 and seed oil content as well as for oleic and linoleic acids. the selection of these traits in early segregating generations is not efficient but it would be effective in later generations. these findings were agreement with abd el-satar (2017) and abdelsatar et al. (2020) who reported a predominant role of additive gene action in the control of days to 50% flowering, days to physiological maturity, plant height, head diameter, number of green leaves/plant, and seed oil content. however, seed weight/plant showed an opposite trend. association of traits and path analysis as powerful selection criteria phenotypic and genotypic correlation phenotypic and genotypic correlations were estimated between seed weight/plant and its attributes for 32 sunf lower genotypes based on the average of two locations (tab. 6). seed weight/plant was positively and significantly or highly significantly associated with days to maturity, plant height, head diameter, and 100-seed weight at phenotypic and genotypic levels. these results indicate that the largest diameter of head with moderate value of narrow-sense heritability and the heaviest weight of 100seed with a high value of narrow-sense heritability across locations can be considered of the main components to improve seed weight/plant; hence, selection will be more effective for these traits. the same results were obtained by abd el-satar et al. (2017) who found that head diameter and 100-seed weight had the highest direct and indirect inf luence on seed weight/plant. table 5. estimation of genetic parameters, additive and dominance variance, and degree of dominance in an f2 population of sunflower backcrosses across the locations of kafr-el-hamam and al-arish in the 2019 season. parameters dm ph hd 100 sw swp syh oc oa la δ2a 52.42 85.82 5.52 0.76 27.54 30945.45 3.89 1.08 21.56 δ2d 20.45 51.47 12.59 0.45 35.32 58825.37 7.08 2.52 24.24 h2(b) 99.40 98.97 99.20 99.46 99.56 99.41 99.40 98.99 99.57 h2(n) 71.51 61.87 30.25 62.54 43.62 34.27 35.26 29.73 46.88 (ā) 0.88 1.10 2.14 1.09 1.60 1.95 1.91 2.16 1.50 dm: days to maturity, ph: plant height, hd: head diameter, 100 sw: 100-seed weight, swp: seed weight/plant1, syh: seed yield ha-1, oc: seed oil content, oa: oleic acid and la: linoleic acid. δ2a: additive variance; δ2d: dominance variance; h2(b): broad-sense heritability; h2(n): narrow-sense heritability and (ā): average degree of dominance. table 6. pooled phenotypic (above diagonal) and genotypic (below diagonal) correlations of 32 sunflower bi-parental crosses across two locations. traits days to maturity plant height head diameter 100-seed weight seed weight/plant days to maturity 1.000 0.874** 0.678** 0.466** 0.556** plant height 0.899** 1.000 0.575** 0.339 0.427* head diameter 0.695** 0.583** 1.000 0.368* 0.769** 100-seed weight 0.471** 0.342 0.365* 1.000 0.528** seed weight/plant 0.564** 0.430* 0.786** 0.529** 1.000 *, ** significant at 0.05 and 0.01 probability level, respectively. 311abdelsatar and hassan: gene action and heritability in bi-parental crosses of sunflower phenotypic and genotypic path analysis path analysis is an important tool to partition the correlation coefficients into direct and indirect effects of attribute traits on seed weight/plant. genotypic correlations recorded higher values than phenotypic correlations regarding the direct and indirect effects of seed weight attributes on seed weight, suggesting the negligible role of the environment on the genotypic expression (tab. 7 and fig. 2). maximum positive direct effects at both, phenotypic and genotypic levels, were observed for head diameter (p=0.695, g=0.732) with a moderate value of narrow-sense heritability, followed by 100-seed weight (p=0.288, g=0.291) with high value of narrow-sense heritability. therefore, a preferred improvement may be achieved by selecting genotypes with a larger head diameter and heavier seed weight. on the other hand, a negative direct effect on seed weight/plant at phenotypic and genotypic levels was exerted by plant height (p=-0.112, g= -0.114). furthermore, the highest indirect effects at phenotypic and genotypic levels on seed weight/plant were detected in days to maturity (p=0.471, g=0.509) through head diameter followed by head diameter via plant height (p=0.400, g=0.426) and 100-seed weight (p=0.256, g=0.267). these results may be considered as identical to the previous results of correlation at both phenotypic and genotypic levels (tab. 7 and fig. 2). the above-mentioned results of direct and joint effects indicate that the direct selection of head diameter and 100-seed weight will be more effective in improving seed weight/plant. days to maturity, head diameter, and 100-seed weight exhibited negative indirect effects at phenotypic and genotypic levels on seed weight/ plant through plant height. these results agreed with those of abd el-satar et al. (2017). the residual effect was recorded with 0.579 and 0.556 at phenotypic and genotypic levels, respectively. these results indicate that the independent traits that are included at the phenotypic and genotypic path analysis explained 42.15% and 44.42% of the total variation, respectively, in seed weight/plant. the highest residual effects of phenotypic and genotypic path analyses indicate that the presence of other traits that are table 7. pooled phenotypic (p) and genotypic (g) path analysis of 32 sunflower backcrosses for seed weight/plant across two locations. traits days to maturity plant height head diameter 100-seed weight correlation with seed weight/plant days to maturity p 0.048 -0.098 0.471 0.135 0.556** g 0.020 -0.102 0.509 0.137 0.564** plant height p 0.042 -0.112 0.399 0.098 0.427* g 0.018 -0.114 0.426 0.100 0.430* head diameter p 0.033 -0.065 0.695 0.106 0.769** g 0.014 -0.066 0.732 0.106 0.786** 100-seed weight p 0.023 -0.038 0.256 0.288 0.529** g 0.010 -0.039 0.267 0.291 0.529** residual p 0.578 g 0.556 *, ** significant at 0.05 and 0.01 probability level, respectively. highlighted values indicate a direct effect and normal values indicate an indirect effect. figure 2. pooled a) phenotypic and b) genotypic path diagram for seed weight/plant across the two locations. re si du al e ffe ct = 0 .5 78 100-seed weight (p4) 0.288 head diameter (p3) 0.695 plan height (p2) -0.112 days to maturity (p1) 0.048 0. 36 8 0. 87 4 0. 67 8 0. 57 5 0. 33 9 0. 46 6 b re si du al e ffe ct = 0 .5 56 100-seed weight (p4) 0.291 head diameter (p3) 0.732 plan height (p2) -0.114 days to maturity (p1) 0.020 0. 36 5 0. 89 9 0. 69 5 0. 58 3 0. 34 2 0. 47 1 a phenotypic path diagram for seed weight/plant genotypic path diagram for seed weight/plant 312 agron. colomb. 38(3) 2020 achieved through the selection of genotypes with a larger head diameter and heavier seed weight. moreover, the genetic variations were observed among backcrosses can be used in the future programs for sunf lower improvement. literature cited abd el-satar, m.a. 2017. genetic analysis of half diallel matting with different methods and their comparisons for yield and its associated traits in sunf lower under saline soil stress conditions. helia 40(66), 85-114. doi: 10.1515/helia-2017-0001 abd el-satar, m.a., a.a.e.h. ahmed, and t.h.a. hassan. 2017. response of seed yield and fatty acid compositions for some sunf lower genotypes to plant spacing and nitrogen fertilization. inf. process. agric. 4(3), 241-252. doi: 10.1016/j. inpa.2017.05.003 abd el-satar, m.a., r.m. fahmy, and t.h.a. hassan. 2015. genetic control of sunf lower seed yield and its components under different edaphic and climate conditions. the 9th plant breeding international conference, september 2015. egypt. j. plant breed. 19(5), 103-123. abdelsatar, m.a., e.m.m. elnenny, and t.h.a. hassan. 2020. inheritance of seed yield and yield-related traits in sunf lower. j. crop improv. 34(3), 378-396. doi: 10.1080/15427528.2020.1723767 acquaah, g. 2012. principles of plant genetics and breeding. 2nd ed. wiley-blackwell, oxford, uk. ahmed, m.a., m.a. abdelsatar, m.a. attia, and a.a. abeer. 2019. gge biplot analysis of line by tester for seed yield and its attributes in sunf lower. rudn j. agron. anim. ind. 14(4), 374-389. doi: 10.22363/2312-797x-2019-14-4-374-389 aoac. 1990. official methods of analysis. 15th ed. association of official analytical chemists, virginia, usa. azad, k., g. shabbir, m.a. khan, t. mahmood, z.h. shah, f. alghabari, and i. daur. 2016. combining ability analysis and gene action studies of different quantitative traits in sunf lower by line x tester. crop res. 51(2). chandra, b.s., s. kumar, a.r.g. ranganadha, and m.y. dudhe. 2011. combining ability studies for development of new hybrids over environments in sunf lower (helianthus annuus l.). j. agric. sci. 3(2), 230-237. doi: 10.5539/jas.v3n2p230 comstock, r.e. and h.f. robinson. 1948. the components of genetic variance in populations of biparental progenies and their use in estimating average degree of dominance. biometrics 4(4), 254-266. dewey, d.r. and r.h. lu. 1959. a correlation and path-coefficient analysis of components of crested wheatgrass seed production. agron. j. 51(9), 515-518. doi: 10.2134/agronj1959.0002196200 5100090002x gvozdenović, s., j. joksimović, and d. škorić. 2005. gene effect and combining abilities for plant height and head diameter in sunf lower. genetica 37(1), 57-64. doi: 10.2298/gensr0501057g jackson, m.l. 1973. soil chemical analysis. prentice hall of india private limited. new delhi. karasu, a., m. oz., m. sincik, a.t. goksoy, and z.m. turan. 2010. combining ability and heterosis for yield and yield components not included in the present study is associated with the highest effect on seed weight/plant. genetic divergence thirty-two sunf lower backcrosses were grouped into eight distinct clusters/groups by canonical analysis, as shown in supplementary material 4 and figure 3. data indicated that the evaluated sunf lower backcrosses were widely divergent, so they were scattered into eight clusters. the first cluster was the largest with 14 backcrosses, followed by the fourth cluster with six and the second with four backcrosses. the third and fifth clusters had two backcrosses and the seventh and eighth clusters had one backcross each. supplementary material 5 shows a comparison of cluster means on the average of both locations. the shortest period to physiological maturity (78.67 d) along with the lowest values of plant height (151.79 cm), head diameter (14.90 cm), seed yield ha-1 (1899.31 kg ha-1), seed oil content (33.07%), oleic acid (26.42%) and linoleic acid (34.44%) were spotted in the third cluster, whereas the longest period to physiological maturity (101.0 d) and the highest values of plant height (181.84 cm), head diameter (27.73 cm), 100-seed weight (8.40 g), seed weight/plant (42.21 g), seed yield ha-1 (2810.79 kgha-1), seed oil content (42.67%), oleic acid (30.56%) and linoleic acid (54.95%) were found in the seventh cluster. figure 3. scatter diagram of 32 sunflower backcrosses across two locations based on their canonical vectors superimposed with clustering. code of figures as in supplementary material 4. iii viii vi v iv viiiii9 7 2813 6 24 18 1726 110 22 3129 11 5 2725 3012 382 23 15 14 4 32 19 21 2016 80.0070.0060.0050.00 15.00 10.00 5.00 0.00 -5.00 -10.00 20.00 z1 z2 conclusion based on the results mentioned above, it can be concluded that selection of all the studied traits at both locations in early segregating generations to accumulate additive genes would produce superior inbred lines to be used in hybrid breeding programs. the genetic improvement may be 313abdelsatar and hassan: gene action and heritability in bi-parental crosses of sunflower in sunf lower. not. bot. hort. agrobot. cluj-napoca 38(3), 260-264. lakshman, s.s., n.r. chakrabarty, and p.c. kole. 2019. study on the combining ability and gene action in sunf lower through line x tester matting design. electron. j. plant breed. 10(2), 816-826. doi:10.5958/0975-928x.2019.00109.1 mahalanobis, p.c. 1936. on the generalized distance in statistics. proc. natl. inst. sci. india. 2, 49-55. ortis, l., g. nestares, e. frutos, and n. machado. 2005. combining ability analysis for agronomic traits in sunf lower (helianthus annuus l.). helia 28(43), 125-134. parameshwarappa, k.g., j. ram, and b.s. lingaraju. 2008. heterosis and combining ability for seed yield, oil content and other agronomic traits involving mutant restorer lines in sunf lower (helianthus annuus l.). j. oilseeds res. 25(1), 8-12. ram, j.j., u.k. singh, s.k. singh, and b. krishna. 2018. study of genetic diversity in sunf lower (helianthus annuus l.). int. j. curr. microbiol. app. sci. 7(5), 2266-2272. doi: 10.20546/ ijcmas.2018.705.263 rao, c.r. 1952. advanced statistical methods in biometrical research. john wiley and sons, new york, usa shankar, v.g., m. ganesh, a.r.g. ranganatha, a. suman, and v. shridhar. 2007. combining ability studies in diverse cms sources in sunf lower (helianthus annuus l.). ind. j. agric. res. 41(3), 171-176. shinde, s.r., r.b. sapkale, and r.m. pawar. 2016. combining ability analysis for yield and its components in sunf lower (helianthus annuus l.). int. j. agric. sci., 12(1), 51-55. thirumala, r.v., a.r.g. ranganatha, m. ganesh, k. srinivasulu, and p.v. rao. 2005. assessment of genetic divergence in gene pool inbreds and elite lines of sunf lower (helianthus annuus l.) j. oilseeds res. 22(1), 168-171. vidhyavathi, r., p. mahalakshmi, n. manivannan, and v. murulidharan. 2005. correlation and path analysis in sunf lower (helianthus annuus l.). agric. sci. digest 25(1), 6-10. weber, c.r. and b.r. moorthy. 1952. heritable and nonheritable relationship and variability of oil content and agronomic traits in the f2 generations of soybean crosses. agron. j. 44(4), 202-209. doi: 10.2134/agronj1952.00021962004400040010x zygadlo, j.a., r.e. morere, r.e. abburra, and c.a. guzman. 1994. fatty acids composition in seed oils of some onagraceae. j. am. oil chem. soc. 71(8), 915-916. supplementary material 1. mean performance of days to maturity, plant height and head diameter for bi-parental sunflower crosses at kafr-elhamam (k) and al-arish (a) in the 2019 season. bi-parental crosses days to maturity (d) plant height (cm) head diameter (cm) k a k a k a p1 p2 p1 p2 p1 p2 p1 p2 p1 p2 p1 p2 m1/set 1 87.33 82.00 79.00 76.33 163.40 155.30 156.47 151.33 18.70 15.30 14.10 11.80 m2/set 1 93.33 87.33 82.67 79.00 165.63 163.80 158.27 156.60 22.92 19.73 16.07 14.10 m3/set 1 92.00 83.00 81.67 76.33 165.20 155.30 156.97 151.33 22.58 16.60 15.73 12.90 m4/set 1 97.33 92.33 87.33 82.33 179.91 165.58 163.53 158.27 26.42 22.91 18.67 16.20 m1/set 2 80.67 83.67 75.67 77.33 153.20 183.24 147.33 167.97 14.50 17.83 11.21 13.17 m2/set 2 85.33 93.33 78.00 83.33 161.30 168.20 154.23 158.20 17.83 23.40 13.83 16.53 m3/set 2 83.67 89.33 76.33 80.00 155.30 164.50 151.33 156.60 17.03 20.77 13.10 14.87 m4/set 2 90.33 97.33 80.33 86.67 164.80 181.17 156.60 163.30 22.00 25.80 15.07 18.30 m1/set 3 88.67 96.00 79.67 85.33 164.50 174.00 156.60 161.73 24.33 23.97 16.90 17.47 m2/set 3 96.00 101.67 85.33 90.67 174.13 184.01 161.23 170.77 24.67 27.28 17.63 19.43 m3/set 3 94.33 92.33 83.67 83.00 168.20 165.87 159.73 157.67 23.60 23.51 16.20 16.10 m4/set 3 97.00 109.67 86.67 92.33 178.94 186.87 164.90 176.80 25.10 27.73 18.30 20.17 m1/set 4 100.00 85.33 89.33 78.00 183.24 161.27 167.97 152.63 27.07 18.03 19.23 13.17 m2/set 4 86.00 91.00 78.00 81.33 159.53 165.00 153.93 157.67 17.40 21.68 13.10 15.43 m3/set 4 100.00 89.00 89.33 80.00 183.24 164.53 167.97 156.97 27.07 20.27 19.23 14.77 m4/set 4 109.67 95.00 93.33 84.67 188.43 174.00 181.67 161.13 14.50 23.97 11.80 16.53 lsd 5% 2.83 1.79 4.49 3.96 1.61 1.30 314 agron. colomb. 38(3) 2020 supplementary material 2. mean performance of 100-seed weight, seed weight/plant and seed yield ha-1 for bi-parental sunflower crosses at kafr-el-hamam (k) and al-arish (a) in the 2019 season. bi-parental crosses 100-seed weight seed weight/plant seed yield ha-1 k a k a k a p1 p2 p1 p2 p1 p2 p1 p2 p1 p2 p1 p2 m1/set 1 6.37 6.61 4.24 3.41 28.23 27.48 23.90 18.97 2067.38 1884.31 1603.10 1335.00 m2/set 1 7.28 6.38 4.84 4.24 34.94 34.02 28.13 23.90 2131.04 2068.97 1775.71 1603.10 m3/set 1 7.28 5.21 4.80 3.41 35.52 27.97 28.77 18.97 2131.04 1942.72 1732.46 1509.68 m4/set 1 7.98 7.28 5.27 4.81 38.52 35.95 31.63 28.83 2561.11 2113.65 1992.62 1746.59 m1/set 2 8.56 6.28 3.41 4.20 25.77 28.37 18.63 20.40 1914.32 2033.02 1335.00 1508.65 m2/set 2 6.35 7.36 4.20 4.95 25.80 33.12 22.03 29.47 2033.81 2188.02 1521.51 1783.02 m3/set 2 8.17 6.57 5.37 4.51 27.97 34.52 19.40 26.00 1981.91 2084.36 1501.43 1656.90 m4/set 2 7.01 7.62 4.58 5.29 35.63 38.49 27.00 31.43 2113.81 2425.11 1709.60 1901.75 m1/set 3 6.65 7.55 4.51 5.15 27.73 37.48 25.10 30.03 2083.49 2255.48 1656.90 1830.16 m2/set 3 6.50 6.05 4.42 4.78 28.56 25.62 23.80 20.47 2076.35 2610.40 1639.60 2056.11 m3/set 3 7.32 7.33 4.84 4.83 37.01 36.51 28.87 28.83 2176.20 2158.81 1799.92 1766.51 m4/set 3 7.63 8.40 6.26 6.25 38.45 42.21 30.73 35.40 2397.38 2810.79 1874.52 2126.35 m1/set 4 5.57 7.53 3.97 3.92 39.37 30.43 32.27 21.20 2583.10 2041.83 1992.62 1525.56 m2/set 4 6.05 6.90 3.95 4.73 24.81 34.95 21.47 27.83 2007.82 2093.44 1535.56 1725.00 m3/set 4 6.19 7.45 5.30 4.57 39.37 34.52 32.27 25.50 2583.10 2092.57 1992.62 1693.41 m4/set 4 7.37 8.13 5.22 4.97 27.10 37.28 18.63 29.33 1919.68 2247.94 1341.51 1814.52 lsd 5% 0.34 0.29 1.59 2.36 89.32 87.51 lsd 5%: least significant difference at α=0.05. supplementary material 3. mean performance of seed oil content, oleic acid content and linoleic acid content for bi-parental sunflower crosses at kafr-el-hamam (k) and al-arish (a) in the 2019 season. bi-parental crosses seed oil content oleic acid content linoleic acid content k a k a k a p1 p2 p1 p2 p1 p2 p1 p2 p1 p2 p1 p2 m1/set 1 37.84 33.43 42.51 39.17 27.72 26.55 29.35 27.18 44.13 34.42 47.29 42.93 m2/set 1 40.70 38.05 43.15 42.51 28.45 27.82 30.30 29.35 47.67 44.61 50.86 47.63 m3/set 1 39.82 36.21 42.78 41.31 28.39 26.55 30.01 27.18 47.11 38.80 48.96 42.93 m4/set 1 41.82 40.16 44.21 42.97 29.34 28.45 31.14 30.23 43.89 47.44 46.89 49.35 m1/set 2 32.71 33.35 36.58 41.95 26.29 27.35 25.15 28.11 34.45 37.42 41.11 45.71 m2/set 2 37.40 40.76 42.22 43.19 27.38 28.22 28.73 29.98 43.41 47.00 46.56 49.78 m3/set 2 37.12 39.07 41.61 42.51 27.15 28.12 28.07 29.46 42.07 45.93 44.80 48.35 m4/set 2 40.60 41.64 43.52 44.41 28.18 29.34 29.70 31.35 46.41 53.06 48.49 55.05 m1/set 3 39.07 41.52 42.51 44.11 28.12 28.95 29.45 31.03 45.70 52.18 48.08 53.70 m2/set 3 38.49 42.67 42.51 44.41 27.95 29.71 29.41 32.06 45.15 54.95 47.75 56.54 m3/set 3 41.34 40.16 43.43 43.11 28.49 28.45 30.69 30.51 49.73 48.18 51.78 50.30 m4/set 3 41.85 42.67 44.41 44.67 29.71 30.56 31.55 32.89 53.06 54.95 54.96 57.76 m1/set 4 42.47 37.35 44.41 42.26 29.71 27.45 31.93 28.72 42.66 43.63 45.71 46.44 m2/set 4 37.35 39.94 42.37 42.73 27.59 28.35 28.70 29.82 42.91 46.59 46.40 49.26 m3/set 4 42.47 39.20 44.41 42.54 29.71 28.01 31.93 29.62 54.26 45.73 55.54 47.86 m4/set 4 35.34 41.43 38.28 43.80 26.29 28.59 25.92 30.75 38.32 51.82 41.92 53.36 lsd 5% 0.98 1.03 0.52 0.92 1.61 1.73 lsd 5%: least significant difference at α=0.05. 315abdelsatar and hassan: gene action and heritability in bi-parental crosses of sunflower supplementary material 4. grouping of 32 sunflower backcrosses in clusters based on the canonical analysis for all the studied traits across two locations. cluster no. of backcrosses backcrosses i 14 2 (m2 x p1/set1), 3 (m3 x p1/set1), 4 (m4 x p1/set1), 8 (m4 x p2/set1),12 (m4 x p1/set2),14 (m2 x p2/set2), 15 (m3 x p2/set2),16 (m4 x p2/set2), 19 (m3 x p1/set3), 20 (m4 x p1/set3), 21 (m1 x p2/set3), 23 (m3 x p2/set3),30 (m2 x p2/set4), 32 (m4 x p2/set4). ii 4 6 (m2 x p2/set1), 11 (m3 x p1/set2), 29 (m1 x p2/set4), 31 (m3 x p2/set4). iii 2 5 (m1 x p2/set1), 9 (m1 x p1/set2). iv 6 1 (m1 x p1/set1), 7 (m3 x p2/set1), 10 (m2 x p1/set2), 13 (m1 x p2/set2), 26 (m2 x p1/set4), 28 (m4 x p1/set4). v 2 17 (m1 x p1/set3), 18 (m2 x p1/set3). vi 2 25 (m1 x p1/set4), 27 (m3 x p1/set4) vii 1 24 (m4 x p2/set3). viii 1 22 (m2 x p2/set3). supplementary material 5. mean value of nine quantitative traits of the eight clusters for 32 bi-parental crosses across two locations. cluster dm ph hd 100 sw swp syh oc oa la i 88.57 164.84 23.47 7.38 36.31 2219.81 40.77 28.64 48.58 ii 82.33 157.80 18.77 7.38 31.74 2046.31 37.93 27.61 44.01 iii 78.67 151.79 14.90 7.59 26.62 1899.31 33.07 26.42 34.44 iv 84.75 164.73 17.14 6.27 27.05 2000.74 36.25 27.15 40.883 v 87.42 164.12 24.50 6.58 28.15 2079.93 38.78 28.04 45.43 vi 94.67 175.60 27.07 5.88 39.37 2583.10 42.47 29.71 48.46 vii 101.00 181.84 27.73 8.40 42.21 2810.79 42.67 30.56 54.95 viii 96.17 177.39 27.28 6.05 25.62 2610.40 42.67 29.71 54.95 dm: days to maturity, ph: plant height, hd: head diameter, 100 sw: 100-seed weight, swp: seed weight/plant, syh: seed yield ha-1, oc: seed oil content, oa: oleic acid and la: linoleic acid. what does ‘quality’ mean in the context of rural extension and advisory services? received for publication: 19 august, 2019. accepted for publication: 13 april, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.81738 1 consejo nacional de investigaciones científicas y técnicas (conicet) y universidad de la cuenca del plata, posadas, misiones (argentina). * corresponding author: landini_fer@hotmail.com agronomía colombiana 38(1), 133-147, 2020 abstract resumen the quality of rural extension and advisory services is a crucial element in fostering innovation and rural development. this article aims to clarify the concept of quality of rural extension and to develop a preliminary theoretical framework. an ample literature review was conducted in search of articles on service quality and quality of rural extension and advisory services. the first part presents the main results of the literature search on quality of extension services. the definition of quality is not universal. quality cannot be conceptualized only as farmers’ satisfaction or as extension results. it has different dimensions or components and stakeholders have different points of view about it. the second part of this article discusses the definition of service quality and the concept of total quality management and underlines that the concept of quality varies according to industry types or contexts and is the result of complex negotiation among different stakeholders. finally, a comprehensive theoretical framework for addressing quality of rural extension and advisory services is presented that differentiates among enablers that limit or facilitate the delivery of quality rural extension and advisory services, the production and delivery processes, and results obtained. here, the key role played by quality self-assessment and organizational learning is highlighted. la calidad de los servicios de extensión rural y asesoramiento técnico es fundamental para impulsar procesos de innovación y desarrollo. este artículo busca clarificar el concepto de calidad de la extensión rural y desarrollar un marco teórico preliminar. se realizó una amplia revisión bibliográfica sobre la calidad de los servicios y de la extensión rural. la primera parte presenta los principales resultados de la revisión sobre calidad de la extensión: su definición no es universal, no puede ser conceptualizada únicamente ni como satisfacción de los productores ni como resultados de extensión, posee diferentes dimensiones o componentes, y los actores tienen diferentes visiones sobre ella. la segunda parte discute la definición de calidad de servicios y el concepto de gestión total de la calidad y destaca que el concepto de calidad varía según el contexto y el sector productivo, siendo el resultado de complejos procesos de negociación entre diferentes actores. finalmente se propone un marco teórico completo para abordar la calidad de los servicios de extensión, el cual diferencia entre facilitadores que hacen posible o que limitan la prestación de un servicio de calidad, el proceso mismo de producción y prestación del servicio, y los resultados obtenidos. se destaca el rol clave que juegan la autoevaluación de la calidad y el aprendizaje organizacional. key words: agricultural extension, total quality management, rural development, institutional learning. palabras clave: extensión agrícola, gestión total de la calidad, desarrollo rural, aprendizaje institucional. what does ‘quality’ mean in the context of rural extension and advisory services? ¿qué significa ‘calidad’ en el contexto de la extensión rural y los servicios de asesoramiento técnico? fernando landini1* introduction during the last 20 years, different scholars and rural development institutions have progressively paid more attention to the importance of the quality of advisory services provided by rural extension institutions (israel, 2010; issa and issa, 2013; garst and franz, 2014; herman and grant, 2015; castaño-reyes et al., 2017). there are several, intertwined reasons that may help to explain this process. first, in the context of the pressures towards the privatization of rural extension and advisory services (re&as) that began in the 80s, concepts such as ‘quality’ and ‘clientele’ that have been traditionally linked to the world of private companies (fredendall and lippert, 1995) became notions that could be applied to rural advisory services, now framed in market terms (turkson, 2009; anaza et al., 2012). second, pressures towards privatization, coupled with a questioning of the lack of evidence for the impact of re&as, made clear the need for evaluating the results and quality of the services provided to present them to funding agencies or institutions in order to keep up a steady f low of resources (diehl et al., 2012; lamm et al., 2013; franz et al., 2014). 10.15446/agron.colomb.v38n1.81738 134 agron. colomb. 38(1) 2020 finally, more recently the rise of demand-driven extension approaches (qamar, 2011; masangano et al., 2017) as well as acknowledgment of the value of accountability to clients in the context of re&as (galindo and israel, 2010; sseguya et al., 2012) also supported the ‘market framing’ of the extension practice (christoplos, 2008). this encouraged the evaluation of the clients’ (i.e., famers’) satisfaction with re&as, since it was considered to be a synonym for service quality (e.g. fredendall and lippert, 1995; terry and israel, 2004). in the context of the great importance widely assigned to the quality of re&as in the scholarly literature as well as in institutional practices, the concept of quality of re&as as well as the strategies to evaluate that quality would be expected to be a fundamental topic of debate in extension science. however, most academic bibliography tends to use the concept superficially, implicitly assuming commonsense definitions when referring to the importance of or the need for improving re&as quality (e.g. danielsen et al., 2013; garst and franz, 2014; myeni et al., 2019). furthermore, even when the concept of quality of re&as is explicitly addressed, the term is usually vaguely defined; or the paper is lacking a proper discussion of what quality is in the context of re&as (e.g. benin et al., 2007; feng et al., 2007; dunne et al., 2019). most importantly, works aimed towards increases in re&as quality cannot be based on unclear, vague or decontextualized definitions and conceptualizations of the term; and it is apparent that increasing the quality of re&as implies increasing its potential to improve farmer productivity and promote rural development. thus, it is clear that the concept of quality has gained greater relevance in the context of re&as. however, the term “quality” has been neither properly discussed nor properly defined. the objectives of this review article are: (1) to explore and clarify the concept of quality used in re&as academic and institutional literature, pointing out the main limitations; (2) to present the key elements of the current debate on service quality and quality management in order to address such problems; and (3) to develop a preliminary theoretical framework to define quality of re&as and to guide the implementation of actions aimed at improving it. literature review in order to meet the objectives of this article, i conducted a two-step literature review. firstly, i used the descriptors ‘quality’ + ‘[rural/agricultural] extension’ and ‘quality’ + ‘advisory services’ (and their equivalents in portuguese and spanish) to search for relevant literature in ebsco, scielo and doaj databases, and in websites of relevant institutions such as the food and agriculture organization of the united nations (fao), the global forum for rural advisory services, and the inter-american institute for cooperation on agriculture. i read the selected texts and identified the main topics of debate. secondly, i used the same databases to search for literature on topics acknowledged as relevant during the previous review, including ‘service quality’, ‘quality management’, ‘quality standards’, ‘efqm [european foundation for quality management] excellence model’ and ‘iso 9000’. in this case, articles were analyzed and relevant topics for addressing quality of re&as were selected. the following titles summarize the main topics identified during the literature review. quality in re&as current literature on the definition of rural extension and advisory services in this paper, i follow the standard definition used by christoplos (2010) in the context of the food and agriculture organization of the united nations (fao). he defines ‘extension’ as an admittedly amorphous umbrella term for all the different activities that provide the information and advisory services that are needed and demanded by farmers and other actors in agrifood systems and rural development. thus, the author defines rural extension as an ‘umbrella term’ and gives advisory services a central role. in english, the concepts of ‘rural/agricultural extension’ and ‘advisory services’ are frequently used as synonyms, with the frequency of the use of one or the other depending on the context and the country. following this common use, both concepts are used as synonyms in this paper. quality with regards to re&as: quality of what? when addressing re&as quality it is essential to be clear about the quality of which aspects, practices, or services we are referring to; because re&as involve different activities and, thus, an inaccurate use of the term may lead to confusion. for instance, issa and issa (2013) seem to refer indistinctly to the quality of the extension personnel and the quality of extension services. in general, when addressing re&as quality, most authors refer to the quality of rural extension/advisory services in general (e.g. lamm et al., 2013; anik and salam, 2015; jona and terblanché, 2015; elahi et al., 2018). nonetheless, there are also other two, frequently mentioned, aspects of quality with regards 135landini: what does ‘quality’ mean in the context of rural extension and advisory services? to re&as. firstly, there are several authors who focus on the quality of extension programs (garst and franz, 2014; singletary et al., 2016), and not on re&as as a whole. on the other hand, other scholars pay attention to the quality of extension agents (sarker and itohara, 2009), that is to the quality of the human resources that provide re&as. when analyzed in depth, it is clear that service quality, program quality and advisors’ quality (among other alternatives) are different aspects, dimensions, or components to consider when addressing quality in the context of re&as. what’s more, as they comprise different aspects of re&as quality, the indicators that ought to be used to assess them should also be different. thus, the need to clarify the quality of what we are talking about when addressing quality in the area of re&as becomes apparent. finally, in general terms, the most common reference to quality in this context (and arguably the one with the most practical potential) seems to be service quality, which takes into consideration re&as practices as a whole. quality as clients’ satisfaction or as results? having analyzed what aspects of the quality of re&as can be addressed, it is now time to discuss what quality means in this context. in order to do so, from now on, the focus will be on re&as quality (this is, service quality). in re&as academic literature, there are different ways of defining service quality. however, two of the most common definitions are as clients’ satisfaction or as extension results. many scholars consider (explicitly or implicitly) quality to be farmers’ satisfaction with the extension service (e.g. benin et al., 2007; issa and issa, 2013; singletary et al., 2016). in this way, farmers and their expectations and wishes define what quality is. however, despite the importance of valuing farmers’ perspectives, considering their satisfaction as the core aspect of service quality has limitations. firstly, fredendall and lippert (1995) argue that such an approach is characteristic of private businesses focused on making profit and building customer loyalty. nonetheless, it is clear that the goals of re&as go beyond those that frame market logic (sulaiman and davis, 2012; vicher, 2012), such as reaching public goods (rivera and alex, 2004; franz et al., 2014; baig et al., 2019), like for instance environmental conservation. thus, it is clear that, although farmers’ (or other clients’) satisfaction may (and should) be considered as part of service quality, it cannot be its only or foremost dimension. secondly, several authors have argued that low-income communities that have no access to certain services tend to be highly satisfied with them even when they are considered of low quality by other types of clients or from a technical point of view. for instance, comes and stokiner (2004) have shown that poor women are highly satisfied with having access to health care even if they have to wait several hours to obtain it. in this line, lópez and pérez (2014) differentiate between perceived and real quality, pointing out that the former is framed by expectations and these can be unrealistic (very low or very high) when people have no knowledge or experience of different alternatives as occurs with underprivileged social sectors. according to landini (2016a), farmers should be informed of the different extension service alternatives to allow them to identify what they really want. thus, using farmers’ satisfaction to properly evaluate service quality would require a prior knowledge (or even joint development) of different extension service alternatives, even those that are not available, which is almost never considered when assessing farmers’ satisfaction. the third argument addresses the fact that farmers’ expectations and satisfaction may not coincide with (and may even be contrary to) other extension goals or social values that are considered superior or at least equally valuable, particularly in the case of publicly funded re&as. what if clients are satisfied with re&as but these are not racially equitable, do not support gender equity, or go against key social values or institutional objectives? or if they are unsatisfied but extension services are in line with institutional priorities and goals? in consequence, farmers’ satisfaction should not be considered as the key aspect of service quality, but simply as one element that, combined with others, shapes what quality extension service is (e.g. danielsen and kelly, 2010; rodríguez-espinosa et al., 2017). fourthly, in the previous argument the focus was on farmers’ satisfaction. however, why not consider the satisfaction of other relevant actors? within re&as literature, fredendall and lippert (1995) highlight that extension institutions have external (farmers) and internal customers, the latter generally comprises extensionists, given that they are clients of internal processes. why should not extensionists’ satisfaction be considered as part of the quality of extension services? according to different authors (archer et al., 2007a, 2007b; castaño-reyes et al., 2017; rodríguezespinosa et al., 2017) excellence criteria in extension should be meaningful for a variety of stakeholders, and not only for farmers. in this line, it is debatable that, even when extension service quality is understood in terms of satisfaction of expectations, only farmers’ satisfaction is taken into consideration, and not that of a wider range of actors. 136 agron. colomb. 38(1) 2020 fifth, in the case of re&as, where scientific knowledge is at stake, addressing quality only in terms of farmers’ satisfaction would seem to be a limited approach. danielsen and kelly (2010), besides valuing clients’ satisfaction, propose that technical quality should also be included when developing quality criteria. it could be argued that technically incorrect advice would not lead to clients’ satisfaction, but when advice implementation results are unclear due to the entanglement of multiple factors, addressing technical quality directly seems to be preferable. the second most common frame for understanding extension service quality is assimilating it for reaching desired results (mueller, 1991; birner et al., 2009; faure et al., 2012). in this context, some authors tend to highlight the importance of extension impact (e.g. herman and grant, 2015). however, others are more cautious, arguing that impacts such as adoption of technologies yield increase and, even more, poverty reduction are the result of multiple factors, with re&as only being one among others (benin et al., 2007; birner et al., 2009). thus, they tend to assess quality in terms of extension performance as an indicator of results (rivera and alex, 2004; danielsen et al., 2013). with regards to quality as results, there are issues that deserve discussion. firstly, assimilating extension quality into results leads to the question of deciding which results are to be considered as re&as quality. depending on the extension approach, expected results are different, ranging from technology transfer to fostering innovative processes (leeuwis and aarts, 2011; landini, 2016b). what’s more, different stakeholders expect different results. for instance, christoplos et al. (2012) have argued that farmers and the general public (the society as a whole) may have different goals with regards to environmental issues. likewise, sayeed et al. (2015) point out that governmental authorities may be more interested in reaching objectives such as food security, compared to the ones preferred by farmers (for instance increasing monetary income). thus, it is clear that different stakeholders may and will have different extension objectives. acknowledging this, scholars have suggested the construction of quality indicators in a participatory way, taking into account the perspectives of extensionists, policymakers, farmers, and other relevant stakeholders (archer et al., 2007a, 2007b; birner et al., 2009; landini and bianqui, 2018). nagel (1997) states that extension approaches are presented in terms of their most important organizational forms and their respective goals. the goal system ref lects the power positions of various groups of actors. thus, if extension quality is going to be understood in terms of its capacity to reach desired results, then the power dynamics underlying the equilibrium or the compromise between different stakeholders’ objectives should be acknowledged. the second main issue when addressing re&as quality as results has to do with the relationship between the means and the ends, that is, quality procedures versus quality results. clearly, the capacity to reach desired results is a sign of re&as quality. when analyzing high impact extension programs, mueller (1991) pays particular attention to the ‘roots [...] linked to desired outcomes’, which refers to the processes that allow for those results to be reached. as argued previously, the technical quality of extensionists’ advice cannot be considered in and by itself a goal but instead as a way of reaching good results (danielsen and kelly, 2010). likewise, there are also means such as extension strategies or approaches linked to specific values that seem to be part of extension quality but cannot be expressed in terms of results. some examples are the implementation of culturally appropriated and socially inclusive interventions and the use of participatory processes or gender sensitivity (trigo et al., 2013; krishna et al., 2019). thus, the quality of re&as cannot be reduced only to reaching desired goals but should also include socially acceptable interventions and technically pertinent recommendations. quality criteria and best practices in re&as the re&as scholarly literature not only describes re&as quality in terms of clients’ satisfaction and of reaching desired results. authors mention a multiplicity of dimensions or quality components that are useful for widening our conception of service quality and that may also be used for assessing it. in this level, these dimensions are divided into two different categories: those referring to the quality of the advice and those that address extension service in general. additionally, best/good practices in re&as are mentioned, given that they can also be helpful towards identifying quality processes in re&as. characteristics of quality advice: characteristics that shape what quality advice is 1. the information provided by the adviser is technically accurate and up-to-date in scientific terms (terry and israel, 2004; sarker and itohara, 2009; israel, 2010), and it is effective at accomplishing its objectives (increasing productivity, reducing diseases, etc.) (turkson, 2009). danielsen et al. (2013) describe this in terms of technical quality. 2. the advice is useful, relevant and effective in practical terms, for solving problems or reaching its objectives (birner et al., 2009; faure et al., 2012; jona 137landini: what does ‘quality’ mean in the context of rural extension and advisory services? and terblanché, 2015; ragasa and mazunda, 2018; dunne et al., 2019). it is also feasible (mueller, 1991; lamontagne-godwin et al., 2017). the advice cannot be described as high-quality if farmers have no access to the required resources or do not have the necessary knowledge to put it into practice (danielsen et al., 2013). 3. the advice is easy to understand and use (fredendall and lippert, 1995; israel 2010). it is practical and not too technical (jona and terblanché, 2015). 4. the advice is timely and is provided without unnecessary or excessive delays when needed (benin et al., 2007; birner et al., 2009; danielsen et al., 2013; elahi et al., 2018). broader characteristics of a quality extension service rural extension does not only involve providing advice to farmers. in the following list, the dimensions expressing quality of re&as that go beyond the characteristics of advice are presented. 1. quality extension workers require establishing good interpersonal relationships with farmers and other stakeholders (turkson, 2009). this involves treating people with respect (sseguya et al., 2012) and building trust with farmers (landini, 2016c). 2. extensionists’ clientele have to participate in the planning, implementation and evaluation of extension programs (archer et al., 2007a). in this line, quality re&as require the incorporation of farmers’ and other stakeholders’ inputs in order to use them to design extension strategies and to keep beneficiaries informed about the implementation process as well as the results (mueller, 1991; christoplos et al., 2012). 3. quality extension service has to be culturally pertinent. that is, it must be respectful of local ways of life, acceptable in terms of people’s customs, and even re-organized and based on the beneficiaries’ cultural rationale (singletary et al., 2016). 4. quality re&as do not only have to reach desired results but also be efficient (birner et al., 2009; danielsen et al., 2013). in general terms, this would imply that the benefits of the re&as are below its cost (zwane and groenewald, 2014). best practices and quality best practices in re&as refer to those extension practices or guidelines that have proven from experience to contribute to reaching better extension results. although best practices have not generally been considered as being ways of referring to re&as quality, the fact that they express the means to obtain desired results allows us to think of them in terms of process quality. although many best extension practices have been proposed, only the most frequently used and the most useful for this context are presented. 1. implementation of participatory, demand-driven extension approaches. there is considerable agreement in re&as that good extension services have to be participatory and structured by demand and not by supply (trigo et al., 2013; akumu et al., 2019). 2. interdisciplinary approach. traditionally, re&as have been considered a practice focused on technical expertise. nonetheless, over the last decades, the complexity of rural extension has increased enormously (leeuwis, 2004; sulaiman and davis, 2012). thus, it is clear that obtaining good extension results requires involving practitioners with different social and technical backgrounds (landini and bianqui, 2014). 3. gender-sensitive approach. even nowadays it is common that re&as address mainly male farmers and do not acknowledge how gender inf luences farmers’ practices. it is clear that women have a key role in agriculture and that extension practices have to be gender-sensitive and aimed towards gender equity (quaye et al., 2019). 4. dynamic, bi-directional articulation between research and re&as in the context of agricultural innovation systems. within the traditional extension approach, researchers develop technologies and extensionists transfer them to farmers. in contrast, the current understanding of innovation highlights the role of agricultural research and rural extension as part of agricultural innovation systems, in which different stakeholders ref lect critically, learn together, and develop new strategies to face existing challenges (moschitz et al., 2015). 5. flexibility and acknowledgment of diversity. the lack of f lexibility of extension programs leads to multiple problems and poor results. thus, extension programs have to both acknowledge diversity and take into consideration the specificities of particular contexts (aguirre, 2012). evaluation of quality and re&as enhancement one of the key topics when addressing re&as quality is quality improvement (sseguya et al., 2012; sayeed et al., 2015; castaño-reyes et al., 2017). taking into account the fundamental role of quality evaluation in this process, an 138 agron. colomb. 38(1) 2020 overview of the topic is going to be presented. most evaluation processes mentioned in the academic literature linked to providing quality re&as are in the areas of customer satisfaction (fredendall and lippert, 1995; galindo and israel, 2010) and extension results, impact, or effectiveness (lindner and nieto, 1998; christoplos, 2008; birner et al., 2009). interestingly, both approaches should not be thought of as contradictory but as complementary (terry and israel, 2004). despite their importance, several authors have expressed concerns about the limitations of frequently used procedures for quality evaluation (faure et al., 2012). some scholars have highlighted that performance assessment is often irregular and sparse (danielsen et al., 2013; castañoreyes et al., 2017) and that it usually pays more attention to the private value of programs than to public good (franz et al., 2014). likewise, some scholars have drawn attention to the difficulty involved in evaluating re&as quality (e.g. lamm et al., 2013; herman and grant, 2015; lamontagnegodwin et al., 2017). different methodologies have been used to assess re&as quality. the most common one is the use of questionnaires and surveys specifically designed for impact and customer satisfaction evaluation in re&as (lindner and nieto, 1998; galindo and israel, 2010; israel, 2013). nonetheless, there are also reports of the use of general service quality measurement instruments, such as servqual (feng et al., 2007) or servperf (grīnbergazālīte and liepa, 2012). additionally, other authors have mentioned participatory impact or quality assessments (castaño-reyes et al., 2017) and the application of observational tools (herman and grant, 2015). lamm et al. (2013) that highlight that quality evaluations tend not to assess behavioral changes. different authors underline the importance of re&as evaluation for quality improvement and institutional learning (archer et al., 2007b; diehl et al., 2012; lamm et al., 2013). however, most scholars do not address the process of how quality assessment results can turn into service quality improvements. in order to do this, danielsen and kelly (2010) highlight the significance of raising extensionists’ awareness regarding quality improvement and stimulating critical ref lection, while herman and grant (2015) suggest developing plans for improvement based on identified strengths and weaknesses. nonetheless, the most common reference in this context is the use of a total quality management (tqm) approach. tqm will be addressed more in depth later, when analyzing the quality management literature. however, it is worth mentioning that tqm focuses on customer satisfaction and quality improvement and is commonly used in the context of private business; but tqm can also be adapted for improving re&as quality (fredendall and lippert, 1995; lindner and nieto, 1998). synthesis and key conclusions several interesting conclusions were reached after analyzing quality in re&as literature. these are summarized as follows: 1. the concept of quality within re&as has gained relevance but has not been properly discussed or clarified. 2. equating re&as quality with farmers’ satisfaction or with results has important limitations. 3. different stakeholders’ points of view (and not only farmers’) have to be considered when assessing satisfaction with re&as and identifying which extension results are valuable. 4. different stakeholders’ expectations and goals regarding re&as may differ and even be contradictory. this implies that their assessment of service quality may be different, and that prioritizing the perspective of one stakeholder over another entails power struggles. 5. re&as definition of quality is neither general nor universal. what is considered quality within re&as will depend on the extension approach and the expected results. 6. constructing re&as quality indicators requires participatory processes that take into account the perspectives of extensionists, policymakers, farmers, and other relevant stakeholders. 7. re&as quality entails both quality processes and quality results. quality processes refer to aspects not necessarily considered within customers’ satisfaction and extension results, such as equity of access or transparency in the use of resources. 8. quality advice has to be technically accurate, useful, easy to understand and use, and timely. 9. re&as quality entails extension staff having positive attitudes towards people, involvement of beneficiaries, cultural pertinence, and efficiency. 10. from the perspective of the best extension practices, re&as have to adopt a participatory, interdisciplinary, gender-sensitive, horizontal and f lexible approach. 11. quality assessment is essential. total quality management seems to be a useful strategy for quality improvement. 139landini: what does ‘quality’ mean in the context of rural extension and advisory services? quality and quality management in the current debate nowadays, the concept of quality is a central area of research and debate in the contexts of marketing, business, and many other disciplines. in this heading, key elements of academic literature on quality will be presented and discussed in order to generate useful guidelines for the analysis and enhancement of re&as quality. on the definition of service quality multiple and contrasting definitions and conceptualizations of quality can be found in the academic literature. it is apparent that there is no clear, scholarly agreement on what quality is or what it means (radomir et al., 2012; torres, 2014; javed et al., 2019). several authors have argued that quality is a complex and multidimensional concept (fatima et al., 2019; marimon et al., 2019), which makes it difficult to define. arguably, the existence of different definitions and conceptualizations of quality helps to grasp the concept’s complexity and multidimensionality, thus, making them complementary instead of contradictory (kiauta, 2012). according to garvin (1984), to rely on a single definition of quality is a frequent source of problems. different scholars have highlighted that the interest in quality emerged in the context of the manufacturing industry (cordero et al., 2013; torres, 2014; alzaydi et al., 2018), that is, in terms of product quality. however, there is a consistent agreement regarding the relevant differences between goods and services when addressing quality (radomir et al., 2012; prakash and mohanty, 2013; polyakova and mirza, 2015). torres (2014) presents a definition of service quality that seems to be particularly useful for thinking about re&as, given the fact that it simultaneously considers customers’ expectations, as well as the points of view of experts and other stakeholders: a service of quality is one whose superior standards create a sense of value that matches or exceeds the customer’s ideal expectations. a quality service has enduring characteristics that would fulfill the standards of various stakeholders including consumers and experts. in the context of service quality, the services’ specificities and the market orientation of most academic literature have led most authors to consider service quality as customers’ satisfaction or as perceived quality (lópez and pérez, 2014; polyakova and mirza, 2015). interestingly, this shows the change from a definition of quality centered on the inherent properties of goods or services to an approach focused on their capacity to fulfill consumers’ needs or expectations (vicher, 2012). this theoretical presentation allows for some useful ref lections on addressing the concept of re&as quality. firstly, it was argued that there is no scholarly agreement on a single definition or conceptualization of quality. in consequence, further debate and discussion of what re&as quality means is a must. secondly, potential disagreements in this debate should not be considered a problem or a limitation but, instead, a contribution to understanding the multiple dimensions of re&as quality. finally, it is important to frame the debate over re&as quality in the context of service quality. nonetheless, this framing should acknowledge that the market-oriented perspective of service quality focused on customer satisfaction is not the best fit for re&as, given that it needs to consider other dimensions of quality, such as technical quality as well as the social impact of extension services. key debates and discussions for a re&as quality framework some debates on quality are particularly useful for building a r e&as quality framework. firstly, there is an intuitive tendency to understand quality from a realistic perspective, in the sense that quality and its dimensions are usually assumed to exist before any definition of them. if this perspective is accepted, defining quality would imply formulating a good definition of what quality is. however, different authors have argued, perhaps not explicitly, that any definition of quality is the result of a social, constructive process. that means that quality is not pre-existent to its definition. in this sense, it has been highlighted that organizations as well as researchers have to formulate or select the quality definition that best fits their situation and interest (hernández et al., 2013; urban, 2013). interestingly, iso 9000 quality standards do not provide a specific definition of quality for every industry or service area, but just a general one, leaving to each organization or institution the explicit responsibility of identifying their customers and other interested parties’ needs and their own contextual quality objectives (iso, 2015). additionally, many scholars have also highlighted that definitions of quality vary among different industry and service areas (cordero et al., 2013). thus, it is clear that definitions and relevant dimensions of quality are industry, context and culture-dependant (prakash and mohanty, 2013; terziovski and guerrero, 2014; polyakova and mirza, 2015; marimon et al., 2019; subiyakto and kot, 2020). a second interesting area of debate is the role of different stakeholders or interested parties in the contextual 140 agron. colomb. 38(1) 2020 definitions of quality. within the market-oriented approach, consumers tend to be seen as the main source that defines what quality is in a specific industry area, company or organization. however, authors have claimed that, although quality must be customer-driven, the concept of quality used by a particular company can be enriched by also using the perspectives of experts and internal stakeholders (company’s staff ) (lópez and pérez, 2014; torres, 2014; rodríguez-espinosa et al., 2017). additionally, golder et al. (2012) argue that quality attributes have also to be evaluated from an expert point of view, given the fact that customers may not have a clear or accurate perception of them. interestingly, several authors suggest that different stakeholders can have different perceptions of service quality (dedeoğlu and demirer, 2015). different authors argue that organizations that offer high-quality products and/or services have to satisfy the needs and expectations of different stakeholders and not solely those of customers (prakash and mohanty, 2013). moreover, majstorovic (2009) suggests considering different stakeholders, such as owners and employees, as different types of customers, placing them on the same level as traditional customers. interestingly, the iso (international organization for standardization) 9000 quality standards highlight that quality organizations not only have to satisfy customers’ needs but also those of other interested parties (vicher, 2012; iso, 2015). the iso 9004/2009 standard defines interested parties as individuals and other entities that add value to the organization or are otherwise interested in or affected by the activities of the organization. despite the fact that specific industries or sectors of the economy may have to consider different stakeholders, in general terms, shareholders/owners, employees, suppliers/partners, and even the society as a whole are acknowledged as interested parties (iso, 2005, 2009; majstorovic, 2009). likewise, the excellence model of the european foundation for quality management (efqm) also considers that excellent organizations have to meet the needs and expectations of different stakeholders (michalska, 2008; ciravegna, 2015; castaño-reyes et al., 2017), even including within their model those of employees and the society as a whole, besides customers and owners (suárez et al., 2014). in acknowledgement of the fact that different stakeholders may have different and even contradictory needs and expectations, the iso 9000 standards highlight that the needs of the interested parties have to be met in a balanced way over the long term. finally, the last interesting topic of discussion refers to the components of a comprehensive, theoretical model for service quality. in this context, four key elements are identified: enablers, production processes, products, and results. enablers are what makes quality processes, products, and results possible. the production process refers to how or in which way a product is built or a service shaped and delivered (golder et al., 2012; alzaydi et al., 2018). products are the goods prepared for customer use or the service delivered to them. lastly, results are what are obtained through the consumption of goods or services, both in the short and long term. these four elements are addressed in different ways by different approaches to quality. in the context of the manufacturing industry, process and product are usually the core elements of quality. in this line, product quality is assumed to be the result of quality processes that assure conformance to specifications (prakash and mohanty, 2013). in the area of health services, processes and results seem to be the focus (robledo et al., 2012). here, processes that follow scientific knowledge are expected to lead to health improvements (cordero et al., 2013; lópez and pérez, 2014). from this perspective, patients’ satisfaction with the practitioners and the health system is not neglected (garcía, 2001), but it is not considered to be the principal component of quality health services. in the context of a market-oriented approach to quality, customer satisfaction is paramount (golder et al., 2012; polyakova and mirza, 2015). within this debate, customer satisfaction (customer understood either in a limited or broader sense) expresses a specific type of result: that is, customers are satisfied with the service or the product they have received. the efqm excellence model is composed of two types of elements: enablers and results. enablers are defined in terms of what an organization does and how it does it, and results are what the organization achieves regarding all interested parties (michalska, 2008; castaño-reyes et al., 2017). the fundamental idea of the model is that merely addressing results does not allow companies to understand how product quality is generated (robledillo and velázquez, 2013; saiz and olalla, 2013). in this sense, enablers are expected to lead to quality results (ciravegna 2015; gómez et al., 2015). using a different terminology, vicher (2012) describes organizational or process quality as ‘internal quality’, and prakash and mohanty (2013) highlight the importance of increasing the attention we place on the ‘how’ aspects of service quality (processes) instead of only focusing on the ‘what’ aspects (the service or product provided). the efqm model includes five enablers and four types of results. enablers include leadership, policy and 141landini: what does ‘quality’ mean in the context of rural extension and advisory services? strategy, people, processes, and partnerships and resources, while results are divided in terms of customers, people (employees), society, and organizational results (garcía, 2001; suárez et al., 2014). interestingly, this idea of multiple result areas clearly resembles the existence of multiple parties or stakeholders with different needs, expectations or interests. another topic of the literature on quality refers to specificities of services in contrast to manufactured products. as stated before, several authors emphasize that services are generally produced while they are being consumed. moreover, it has also been highlighted that, in many cases, services are co-produced in the interaction between providers and consumers (golder et al., 2012; prakash and mohanty, 2013; alzaydi et al., 2018), which may lead suppliers to lose some control over the service they are providing (polyakova and mirza, 2015). interestingly, analyzed from this perspective, the difference between service production processes and service delivery seems to partially lose weight and relevance, making the limit between them somewhat blurry. several ideas for developing a re&as quality framework can be drawn from this third area of theoretical discussion. firstly, the concept of enablers emerges as highly useful, given the fact that acknowledging them helps us to understand how quality is generated and thus develop strategies to improve it. secondly, the idea of understanding service production and service delivery as part of the same process also emerges as a promising tool for making sense of re&as quality dynamics, because services provided by extension workers and advisors imply simultaneously producing and delivering them. thirdly, different authors understand re&as quality in terms of farmers’ satisfaction or perceived quality. nonetheless, following the efqm model, it seems wise to recognize that in re&as there are various interested parties (stakeholders) that expect different results. thus, a re&as quality framework should consider farmers or customers’ satisfaction as one among other expected results that encompass quality. total quality management another area of interest for re&as is total quality management (tqm). tqm is a holistic management philosophy aimed at obtaining excellent results through continuous organizational improvement (suárez et al., 2014; ciravegna, 2015). tqm requires changes in the organizational culture, involvement of all staff, and clear commitment of top management (santos and álvarez, 2007). it goes beyond simply assessing quality or organizational results and its focus is the analysis of the whole institutional dynamic and its relationships with the environment in order to address quality in a much broader sense (garcía, 2001; saiz and olalla, 2013). according to robledillo and velázquez (2013), tqm studies all the aspects and dynamics of an organization aimed at reaching quality results in a neverending, continuous process (prakash and mohanty, 2013). total quality management requires identif ying and determining the needs and interests of customers and other interested parties and defining the quality policy and the quality objectives of the organization (iso, 2005). these guidelines allow for periodical self-assessments that compare the organization with a model of excellence, thus leading to the development and implementation of improvement action plans (majstorovic, 2009; saiz and olalla, 2013). despite their differences, the iso 9000 international standards and the efqm excellence model are two of the most well-known approaches for increasing business and organizational performance (guix, 2005; ciravegna, 2015). the efqm excellence model is a non-prescriptive framework based on the identification of key enablers and results for achieving sustainable excellence (robledillo and velázquez, 2013; suárez et al., 2014). in contrast, although iso 9000 quality standards incorporate different principles of excellence business models (ciravegna, 2015), they are mostly aimed at standard quality management systems (santos and álvarez, 2007). beyond the interest of the efqm and iso 9000 standards, there is agreement that they are not a panacea and have a number of limitations when attempting to guide organizations along their path to excellence (kiauta, 2012; terziovski and guerrero, 2014; marimon et al., 2019). guix (2005) states that the efqm model (but also the iso 9000 standards) has difficulties addressing issues of technical expertise, such as the case of public health and, of course, re&as. thus, it is clear that companies and organizations can adopt quality models and strategies such as the efqm or the iso 9000 standards, but they should take into consideration that they will have to find their own way of increasing performance and quality (garcía, 2001; hernández et al., 2013; gómez et al., 2015). towards a theoretical framework for re&as quality up to this point, the current literature on re&as quality has been analyzed, as well as that addressing quality in general. in this heading, a proposal for a theoretical 142 agron. colomb. 38(1) 2020 framework for addressing re&as quality is presented. figure 1 expresses the proposal graphically. in order to address re&as quality, three different, though articulated, elements are considered: the enablers, the process of producing and delivering the re&as, and the results obtained from such advice. some examples are presented in figure 1. nonetheless, each extension institution should identify the most relevant components for their situation and context. the enablers are the factors or processes that limit or facilitate the delivery of a quality re&as. enablers are specifically highlighted in the efqm excellence model. when ref lecting on the quality of re&as, we usually tend to focus on the production and delivery process (mainly the relationship and interaction between advisors and farmers, and the content of the advice, etc.) and on the results obtained. thus, what makes quality re&as possible (i.e. enablers) tends to be neglected. in this context, including enablers in the model helps us to acknowledge their relevance as ‘roots’ of extension service quality. at the same time, it allows us to better identify the reasons for the low quality of re&as and the factor(s) that need to be addressed to improve them. importantly, enablers seem to be multiple, diverse and highly context-dependent. however, identifying them is essential for developing strategies for quality improvement. the second and third elements of the model are each composed of a set of quality standards. the idea of differentiating between them is to acknowledge the existence of dimensions of quality re&as that refer to quality processes (the production of the extension service and its delivery), while other dimensions refer to quality results that are expected to be obtained through the service. despite finding support within academic literature on the subject, the standards presented in figure 1 also have to be considered  as  examples and identified and jointly constructed for each particular institution in its context. as mentioned above, the second element of the model entails quality standards referring to the process of production and delivering the extension service. let us remember that the extension service (as many other services) is coconstructed with the customers (mostly farmers but also enablers quality processesand service delivery quality results implementation of actions and delivery re&as good institutional communication staff educational level researchextension linkages resource availability inter-institutional articulation good work climate planning and evaluation -useful and accurate advice -good interpersonal relationship between farmers and advisors -participatory, farmer-driven approach -bi-directional, horizontal interaction between farmers and advisors -culturally and gender-sensitive approach -flexibility and acknowledegment of diversity -farmers’ and other beneficiaries’satisfaction -increment of farmers’ organizations and social capital -production and productivity increase -environmentally friendly agricultural production -rural poverty reduction -increased food security and food sovereignty -improvement in innovation capacity stakeholders: farmers, experts, extensionist/advisors, public or institutional policies, shareholders, etc. self-assessment, organizational learning, planning and innovation figure 1. theoretical framework for re&as quality. 143landini: what does ‘quality’ mean in the context of rural extension and advisory services? other stakeholders), and implies that the production and delivery processes cannot be analyzed separately. brief ly, this second component of the model includes aspects related to both the production of the service, such as good interpersonal relationships between extension workers, and to the service itself, for instance usefulness and accuracy of the advice. finally, the third element encompasses the expected results of the extension services. reaching these results also expresses quality. regarding these quality standards, it is fair to discuss the degree of inf luence of re&as in reaching them. for instance, while being a traditional objective of re&as, increasing farmers’ productivity is also inf luenced by the weather and the quality of inputs, among other variables. importantly, different stakeholders will have to identify and define, among the results under the inf luence of re&as, which ones have to be considered as quality results. a second aspect of the model refers to the stakeholders or interested parties that should be part of the definition of what quality is when referring to rural extension quality processes, services and results. as stated previously, farmers are not the only ones that can contribute to defining re&as quality, nor are extension experts. re&as involve different stakeholders whose perspectives have to be considered. in figure 1, farmers, extension experts and extension staff are included, among others. the stakeholders to be considered as well as the procedures and the degree of their involvement (and power of inf luence) will vary and will have to be defined in each case, depending on the specific institutional and social context. for instance, relevant stakeholders will differ according to the institutional type (public or private) and the main objective of re&as (i.e. increasing farmers’ productivity or addressing serious food insecurity situations). thus, when we have to replace the examples indicated in figure 1 with enablers and quality standards suitable for a specific context, we will need to identify contextually relevant stakeholders. finally, the model also includes two arrows. the first one goes from left to right, expressing the process of extension service delivery, focused on the provision of quality services. the second goes from right to left, expressing the process of quality self-assessment and organizational learning. this means that re&as organizations are expected to develop quality improvement strategies that lead to innovations in their service delivery. analyzing both arrows together, they show a feedback process wherein extension service delivery is evaluated in terms of the presence of the enablers and the fulfilment of quality standards, which leads to a learning, planning and innovational process that will be put into practice in re&as delivery in a continuous and never-ending quality improvement loop. these arrows show that quality assessment has to be linked to quality improvement strategies, i.e. evaluate to learn and improve. in this context, self-assessment of the different components of the model and use of total quality management tools can play a key role. conclusions this paper made three main contributions to re&as. first, it summarized and discussed scholarly bibliography on re&as quality. surprisingly, and despite the relevance of the topic, no one has written a single article synthesizing and systematically discussing the current literature on the topic until now. second, some of the most relevant debates on service quality were presented and discussed from the point of view of extension services. finally, the third and foremost contribution of this paper was its proposal for an integrative theoretical framework to address, manage and improve re&as quality. this paper also led to several interesting ref lections and conclusions. first, re&as quality has to be conceptualized from different points of view in order to grasp its complexity and multidimensionality. on the one hand, what is described in terms of extension service quality has to be addressed from a perspective of process. enablers make quality possible. then, there is the production and delivery of a quality service. and, finally, re&as quality also means reaching desired results, including the satisfaction of farmers and other stakeholders. thus, it is necessary to acknowledge and pay attention to all three of these elements to provide a high-quality extension service, and not merely to one of them. on the other hand, different stakeholders (including farmers) have different expectations, interests and goals, which leads to different perspectives on quality. in consequence, what re&as quality is, effectively, will be the result of an agreement or compromise between these different perspectives. interestingly, it implies that establishing what extension service quality is, is not a technocratic procedure, but a social and complex one that involves negotiation and power issues. secondly, these ref lections also imply that what defines quality in terms of re&as will depend on the particular context at hand, due to the existence of stakeholders with different expectations, interests and goals. thirdly, following this perspective, extension service quality also ends up 144 agron. colomb. 38(1) 2020 being an inter-subjective, socially constructed concept, which implies that a definition of extension service quality cannot be reached without considering the point of view of different stakeholders. finally, ref lections also lead to acknowledging the importance of assessing the quality of extension services as a means for organizational learning and for the implementation of innovative improvement initiatives. this paper contains multiple statements on re&as quality. nonetheless, it is a simple proposal that requires further scholarly discussion, proving practical usefulness in concrete contexts. in this sense, it seems to be a first step in the right direction, inviting its audience to seriously and systematically discuss re&as quality from an integrative perspective. acknowledgments the author would like to thank the german agency for international cooperation (giz for their initials in german deutsche gesellschaft für internationale zusammenarbeit) for funding the consultancy that allowed the development of the ideas presented in this article. literature cited aguirre, f. 2012. el nuevo impulso de la extensión rural en américa latina. situación actual y perspectivas. relaser, santiago, chile. url: http://www.redinnovagro.in/documentosinnov/ nuevoimpulso.pdf (accessed 16 august 2019). akumu, g., j. muyonga, and k. frank. 2019. the inf luence of extension approaches on uptake of postharvest technologies among maize farmers in uganda. afric. j. rural devel. 3(4), 955-971. url: https://www.afjrd.org/jos/index.php/afjrd/ article/view/1687 (accessed 13 january 2020). alzaydi, z., a. al-hajla, b. nguyen, and c. jayawardhena. 2018. a review of service quality and service delivery: towards a customer co-production and customer-integration approach. bus. process manag. j. 24(1), 295-328. doi: 10.1108/ bpmj-09-2016-0185 anaza, n., b. rutherford, and r. widdows. 2012. factors inf luencing perceptions of service quality in cooperative extension workers. j. ext. 50(3). url: www.joe.org/joe/2012june/rb3. php (accessed 16 august 2019). anik, a. and a. salam. 2015. determinants of adoption of improved onion variety in bangladesh. j. agric. environ. int. dev. 109(1), 71-88. archer, t., p. warner, w. miller, c. clark, s. james, c. summings, and u. adamu. 2007a. excellence in extension: two products for definition and measurement. j. ext. 45(1). url: www.joe. org/joe/2007february/tt1.php (accessed 16 august 2019). archer, t., p. warner, w. miller, c. clark, s. james, c. summings, and u. adamu. 2007b. can we define and measure excellence in extension? j. ext. 45(1). url: www.joe.org/joe/2007february/ comm1.php (accessed 16 august 2019). baig, m., j. pulhin, l. el-juhany, g. straquadine. 2019. ensuring sustainability in forests through the participation of locals: implications for extension education. pp. 323-360. in: behnassi m., o. pollmann, and h. gupta (eds.). climate change, food security and natural resource management. springer, cham, switzerland. doi: 10.1007/978-3-319-97091-2_18 benin, s., e. nkonya, g. okecho, j. pender, s. nahdy, s. mugarura, e. kato, and g. kayobyo. 2007. assessing the impact of the national agricultural advisory services (naads) in the uganda rural livelihoods. international food policy research institute, washington. url: http://ebrary.ifpri.org/utils/getfile/collection/p15738coll2/id/125292/filename/125293.pdf (accessed 16 august 2019). birner, r., k. davis, j. pender, e. nkonya, p. anandajayasekeram, j. ekboir, a. mbabu, d. spielmana, d. hornaa, s. benina, and m. cohene. 2009. from best practice to best fit: a framework for designing and analyzing pluralistic agricultural advisory services worldwide. j. agr. educ. ext. 15(4), 341-355. doi: 10.1080/13892240903309595 castaño-reyes, g., á. parrado-barbosa, and j. molina-ochoa. 2017. diseño y validación de un modelo para la evaluación de la calidad de la asistencia técnica agropecuaria en colombia. rev. colomb. cienc. hortic. 11(2), 387-399. doi: 10.17584/ rcch.2017v11i2.6324 christoplos, i. 2008. agricultural advisory services and the market. overseas development institute, london. url: https://dlc. dlib.indiana.edu/dlc/bitstream/handle/10535/3879/nrp113. pdf?sequence=1&isallowed=y (accessed 16 august 2019). christoplos, i. 2010. mobilizing the potential of rural and agricultural extension. food and agriculture organization of the united nations, rome. url: http://www.fao.org/3/i1444e/ i1444e.pdf (accessed 16 january 2020). christoplos, i., p. sandison, and s. chipeta. 2012. guide to evaluating rural extension. gfras, lindau, switzerland. url: http:// w w w.g-fras.org/en/knowledge/gfras-publications/file/78guide-to-.html (accessed 16 august 2019). ciravegna, l. 2015. relationship between iso 9001 certification maturity and efqm business excellence model results. qual. innov. prosperity 19(1), 85-102. doi: 10.12776/qip.v19i1.556 comes, y. and a. stolkiner. 2004. si pudiera pagaría: estudio sobre la accesibilidad simbólica de las mujeres usuarias pobres del amba a los servicios asistenciales estatales. anuario de investigaciones 12, 137-143. cordero, i., s. lópez, and i. mora. 2013. la calidad en la formación de los recursos humanos en anestesiología y reanimación. rev. cuba. anestesiol. reanim. 12(1), 12-19. danielsen, s. and p. kelly. 2010. a novel approach to quality assessment of plant health clinics. int. j. agr. sustain. 8(4), 257-269. doi: 10.3763/ijas.2010.0494 danielsen, s., e. boa, m. mafabi, e. mutebi, r. reeder, f. kabeere, and r. karyeija. 2013. using plant clinic registers to assess the quality of diagnoses and advice given to farmers: a case study from uganda. j. agric. educ. ext. 19(2), 183-201. doi: 10.1080/1389224x.2012.741528 145landini: what does ‘quality’ mean in the context of rural extension and advisory services? dedeoğlu, b. and h. demirer. 2015. differences in service quality perceptions of stakeholders in the hotel industry. int. j. contemp. hospit. manag. 27(1), 130-146. doi: 10.1108/ ijchm-08-2013-0350 diehl, d., s. swenson, and j. wente . 2012. evaluation of a sustainable green living expo event: attendees’ reports of satisfaction, learning, and behavior change. j. ext. 50(3). url: www.joe. org/joe/2012june/a8.php (accessed 16 august 2019). dunne, a., a. markey, and j. kinsella. 2019. examining the reach of public and private agricultural advisory services and farmers’ perceptions of their quality: the case of county laois in ireland. j. agric. educ. ext. 25(5), 401-414. doi: 10.1080/1389224x.2019.1643746 elahi, e., m. abid, l. zhang, s. ul haq, and j. sahito. 2018. agricultural advisory and financial services; farm level access, outreach and impact in a mixed cropping district of punjab, pakistan. land use policy 71, 249-260. doi: 10.1016/j. landusepol.2017.12.006 fatima, i., a. humayun, u. iqbal, and m. shafiq. 2019. dimensions of service quality in healthcare: a systematic review of literature. int. j. qual. health c. 31(1), 11-29. doi: 10.1093/intqhc/mzy125 faure, g., y. desjeux, and p. gasselin. 2012. new challenges in agricultural advisory services from a research perspective: a literature review, synthesis and research agenda. j. agric. educ. ext. 18(5), 461-492. doi: 10.1080/1389224x.2012.707063 feng, w., y. duan, b. mathews, and z. fu. 2007. measuring ict‐based agricultural knowledge transfer under a sender advantage asymmetric information structure. new zealand. j. agric. res. 50(5), 1307-1314. doi: 10.1080/00288230709510417 franz, n., m. arnold and s. baughman. 2014. the role of evaluation in determining the public value of extension. j. ext. 52(4). url: www.joe.org/joe/2014august/comm3.php (accessed 16 august 2019). fredendall, l. and r. lippert. 1995. applying total quality management in cooperative extension. j. ext. 33(3). url: www.joe.org/ joe/1995june/a1.php (accessed 16 august 2019). galindo, s. and g. israel. 2010. the inf luence of type of contact with extension on client satisfaction. j. ext. 48(1). url: www. joe.org/joe/2010february/a4.php (accessed 16 august 2019). garcía, r. 2001. el concepto de calidad y su aplicación en medicina. rev. méd. chi le 129(7), 825-826. doi: 10.4067/ s0034-98872001000700020 garst, b. and n. franz. 2014. benchmarking professional development practices across youth-ser ving organizations: implications for extension. j. ext. 52(5). url: www.joe.org/ joe/2014october/a2.php (accessed 16 august 2019). garvin, d. 1984. what does ‘product quality’ really mean? mit sloan manag. rev. 26(1), 25-43. golder, p., d. mitra, and c. moorman. 2012. what is quality? an integrative framework of processes and states. j. mark. 76(4), 1-23. doi: 10.1509/jm.09.0416 gómez, j., m. martínez, and a. martínez. 2015. an in-depth review of the internal relationships of the efqm model. the tqm j. 27(5), 486-502. doi: 10.1108/tqm-05-2013-0056 grīnberga-zālīte, g. and e. liepa. 2012. possibilities for training services’ quality evaluation in rural extension. proceedings of the 53rd international scientific conference of daugavpils university. daugavpils university, latvia. guix, j. 2005. calidad en salud pública. gac. sanit. 9(4), 325-332. doi: 10.1157/13078042 herman, m. and s. grant. 2015. minnesota 4-h youth program quality improvement model. j. ext. 53(4). url: www.joe.org/ joe/2015august/iw4.php (accessed 16 august 2019). hernández, g., j. arcos, and j. sevilla. 2013. gestión de la calidad bajo la norma iso 9001 en instituciones públicas de educación superior de méxico. calidad en la educación 39, 82-115. doi: 10.4067/s0718-45652013000200004 iso (international organization for standardization). 2005. iso 9000:2005. quality management systems. fundamentals and vocabulary. 3rd ed. iso, geneva, switzerland. iso (international organization for standardization). 2009. iso 9004:2009. managing for the sustained success of an organization. a quality management approach. 6th ed. iso, geneva, switzerland. iso (international organization for standardization). 2015. iso 9000:2015. quality management systems. fundamentals and vocabulary. 4th ed. iso, geneva, switzerland. israel, g. 2010. using web-hosted surveys to obtain responses from extension clients: a cautionary tale. j. ext. 48(4). url: www. joe.org/joe/2010august/a8.php (accessed 16 august 2019). israel, g. 2013. using mixed-mode contacts in client surveys: getting more bang for your buck. j. ext. 51(3). url: www.joe.org/ joe/2013june/a1.php (accessed 16 august 2019). issa, f. and m. issa. 2013. building the capacity of agricultural extension personnel for effective implementation of agricultural transformation agenda in nigeria. j. agric. ext. 17(1), 78-88. doi: 10.4314/jae.v17i1.8 javed, s., s. liu, a. mahmoudi, and m. nawaz. 2019. patients’ satisfaction and public and private sectors’ health care service quality in pakistan: application of grey decision analysis approaches. int. j. health plann. manag. 34(1), e168-e182. doi: 10.1002/hpm.2629 jona, c. and s. terblanché. 2015. farmers’ perception on contact frequency, adequacy, relevance and quality of agriculture support services (ass) in oshikoto region in namibia. s. afr. j. agric. ext. 43(1), 107-121. url: http://www.scielo.org.za/pdf/ sajae/v43n1/09.pdf (accessed 16 august 2019). kiauta, m. 2012. idea of quality versus idea of excellence. qual. innov. prosper. 16(2), 103-114. url: http://www.qip-journal. eu/index.php/qip/article/viewfile/74/51 (accessed 16 august 2019). krishna, v., l. aravalath, and s. vikraman. 2019. does caste determine farmer access to quality information? plos one 14(1), e0210721. doi: 10.1371/journal.pone.0210721 lamm, a., g. israel, and d. diehl. 2013. a national perspective on the current evaluation activities in extension. j. ext. 51(1). ur l: w w w.joe.org/joe/2013februar y/a1.php (accessed 16 august 2019). lamontagne-godwin, j., f. williams, w. bandara, and z. appiahkubi. 2017. quality of extension advice: a gendered case study from ghana and sri lanka. j. agric. educ. ext. 23(1), 7-22. doi: 10.1080/1389224x.2016.1230069 146 agron. colomb. 38(1) 2020 landini, f. 2016a. unfolding the knowledge and power dynamics of the ‘farmers-rural extensionists’ interface in northeastern argentina. j. agric. educ. ext. 22(5), 399-413. doi: 10.1080/1389224x.2016.1227050 landini, f. 2016b. concepción de extensión rural en 10 países latinoamericanos. andamios 27(1), 211-236. doi: 10.29092/ uacm.v13i30.9 landini, f. 2016c. how to be a good rural extensionist. ref lections and contributions of argentine practitioners. j. rural stud. 43(1), 193-202. doi: 10.1016/j.jrurstud.2015.11.014 landini, f. and v. bianqui. 2014. socio-demographic profile of different samples of latin american rural extensionists. ciênc. rural 44(3), 575-581. doi: 10.1590/s0103-84782014000300030 landini, f. and v. bianqui. 2018. estándares de calidad para el servicio de extensión de la dirección de extensión agraria de paraguay. revista agroalimentaria 24(46), 119-132. url: https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/6820118.pdf (accessed 13 january 2020). leeuwis, c. 2004. communication for rural innovation. rethinking agricultural extension. blackwell science, oxford, uk. doi: 10.1002/9780470995235 leeuwis, c. and n. aarts. 2011. rethink ing communication i n i n novat ion processes: creat i ng space for cha nge i n complex systems. j. agric. educ. ext. 17(1), 21-36. doi: 10.1080/1389224x.2011.536344 lindner, j. and r. nieto. 1998. total quality management and effective extension teaching. j. ext. 36(2). url: www.joe.org/ joe/1998april/rb2.php (accessed 16 august 2019). lópez, y. and l. pérez. 2014. calidad de los servicios de ortodoncia. gac. méd. espirit. 16(3), 1-8. url: http://scielo.sld.cu/pdf/gme/ v16n3/gme21314.pdf (accessed 16 august 2019). majstorovic, v. 2009. future developments of qms. manager 10, 155-164. marimon, f., m. mas-machuca, j. berbegal-mirabent, and j. llach. 2019. univqual: a holistic scale to assess student perceptions of service quality at universities. total qual. manag. bus. excell. 30(1-2), 184-200. doi: 10.1080/14783363.2017.1302795 masangano, c., d. kambewa, n. bosscher, and p. fatch. 2017. malawi’s experiences with the implementation of pluralistic, demand-driven and decentralised agricultural extension policy. j. agric. ext. rural dev. 9(9), 185-195. doi: 10.5897/ jaerd2017.0875 michalska, j. 2008. using the efqm excellence model to the process assessment. j. achiev. mater. manuf. eng. 27(2), 203-206. moschitz, h., d. roep, g. brunori, and t. tisenkopfs. 2015. learning and innovation networks for sustainable agriculture: processes of co-evolution, joint ref lection and facilitation. j. agric. educ. ext. 21(1), 1-11. doi: 10.1080/1389224x.2014.991111 mueller, m. 1991. quality means results. j. ext. 29(1). url: www.joe. org/joe/1991spring/a1.php (accessed 16 august 2019). myeni, l., m. moeletsi, m. thavhana, m. randela, and l. mokoena. 2019. barriers affecting sustainable agricultural productivity of smallholder farmers in the eastern free state of south africa. sustainability 11(11), 3003. doi: 10.3390/su11113003 nagel, u. 1997. alternative approaches to organizing extension. in: b. swanson, r. bentz, and a. sofranko (eds.). improving agricultural extension. a reference manual. fao, rome. url: http://www.fao.org/3/w5830e/w5830e04.htm#chapter%20 2%20%20%20alternative%20approaches%20to%20organizing%20extension (accessed 16 august 2019). polyakova, o. and m. mirza. 2015. perceived service quality models: are they still relevant? the marketing review 15(1), 59-82. doi: 10.1362/146934715x14267608178721 pra k ash, a. a nd r . moha nt y. 2013. understa nd i ng ser v ice qu a l it y. p ro d . pl a n . c ont rol 2 4 (12), 105 0 -10 65. d oi : 10.1080/09537287.2011.643929 qamar, k. 2011. introducing demand-driven extension approach in a traditional region: a case study from pakistan. fao, rome. url: www.fao.org/3/a-i2354e.pdf (accessed 16 august 2019). quaye, w., m. fuseini, p. boadu, and n. asafu-adjaye. 2019. br id g i ng t he gender gap i n a g r ic u lt u r a l de velopment through gender responsive extension and rural advisory services delivery in ghana. j. gend. stud. 28(2), 185-203. doi: 10.1080/09589236.2017.1419941 radomir, l., i. plăiaş, and v. nistor. 2012. a review of the service quality concept. past, present and perspectives. pp. 404-427. in: plăiaș, i. and d.c. dabija (eds). proceedings of the international conference “marketing from information to decision”. 2012, october 26-27, cluj-napoca, romania. cluj-napoca, risoprint. ragasa, c. and j. mazunda. 2018. the impact of agricultural extension services in the context of a heavily subsidized input system: the case of malawi. world dev. 105, 25-47. doi: 10.1016/j. worlddev.2017.12.004 rivera, w. and g. alex. 2004. extension system reform and the challenges ahead. j. agric. educ. ext. 10(1), 23-36. doi: 10.1080/13892240485300051 robledillo, a. and d. velázquez. 2013. introducción a los sistemas de gestión de la calidad total: modelo de excelencia efqm y autoevaluación. med. segur. trab. 59(232), 302-309. doi: 10.4321/s0465-546x2013000300002 robledo, h., j. meljem, g. fajardo, and d. olvera. 2012. de la idea al concepto en la calidad en los servicios de salud. revista conamed 17(4), 172-175. rodríguez-espinosa, h., m. piedrahíta-pérez, and a. velásquezchica. 2017. identificación de indicadores de evaluación y seguimiento de la asistencia técnica agropecuaria en antioquia (colombia). cienc. tecnol. agropecuaria 18(3), 479-493. doi: 10.21930/rcta.vol18_num3_art:739 saiz, j. and b. olalla. 2013. modelo efqm y creación de valor: una aproximación teórica. the anáhuac journal: business and economics 13(1), 31-54. santos, m. and l. álvarez. 2007. gestión de la calidad total de acuerdos con el modelo efqm: evidencias sobre sus efectivos en el rendimiento empresarial. universia bus. rev. 13, 76-89. sarker, a. and y. itohara. 2009. farmers’ perception about the extension services and extension workers: the case of organic agriculture extension program by proshika. am. j. agric. biol. sci. 4(4), 332-337. doi: 10.3844/ajabssp.2009.332.337 sayeed, c., p. reddy, and p. pillay. 2015. minding the gap between policy and practice amongst extension workers: lessons from kwazulu natal. s. afr. j. agric. ext. 43(1), 57-65. 147landini: what does ‘quality’ mean in the context of rural extension and advisory services? singletary, l., s. emm, f. brummer, g. hill, s. lewis, and v. hebb. 2016. results of an assessment to identify potential barriers to sustainable agriculture on american indian reservations in the western united states. j. agric. educ. ext. 22(4), 375-387. doi: 10.1080/1389224x.2015.1074591 sseguya, h., r. mazur, e. abbott, and f. matsiko. 2012. information and communication for rural innovation and development: context, quality and priorities in southeast uganda. j. agric. educ. ext. 18(1), 55-70. doi: 10.1080/1389224x.2012.638783 suárez, e., j. roldán, and a. calvo. 2014. a structural analysis of the efqm model: an assessment of the mediating role of process management. j. bus. econ. manag. 15(5), 862-885. doi: 10.3846/16111699.2013.776627 subiyakto, b. and s. kot. 2020. the government reform on healthcare facilities from the standpoint of service quality performance. int. j. econ. financ. stud. 12(1), 16-31. doi: 10.34109/ ijefs.202012102 sulaiman, r. and k. davis. 2012. the ‘new extensionist’: roles, strategies, and capacities to strengthen extension and advisory services. gfras, lindau, switzerland. url: http:// www.g-fras.org/en/knowledge/gfras-publications/file/126the-new-extensionist-position-paper?start=20 (accessed 16 august 2019). terziovski, m. and j. guerrero. 2014. iso 9000 quality system certification and its impact on product and process innovation performance. int. j. prod. econ. 158, 197-207. doi: 10.1016/j. ijpe.2014.08.011 terry, b. and g. israel. 2004. agent performance and customer satisfaction. j. ext. 42(6). url: www.joe.org/joe/2004december/ a4.php (accessed 16 august 2019). tor re s , e . 2 014 . d e c on s t r uc t i ng s er v ic e qu a l it y a nd c u s tomer satisfaction: challenges and directions for future resea rch. j. hosp. ma rk . ma na g. 23(6), 652677. doi: 10.1080/19368623.2014.846839 trigo, e., n. mateo, and c. falconi. 2013. agricultural innovation in latin america and the caribbean: institutional scenarios and mechanisms. inter-american development bank. url: www. relaser.org/index.php/noticias/76-agricultural-innovation-inlac-me (accessed 16 august 2019). turkson, p. 2009. clients’ perception of delivery of veterinary services in peri-urban ghana. trop. anim. health pro. 41(1), 121-128. doi: 10.1007/s11250-008-9166-x urban, w. 2013. perceived quality versus quality of processes: a meta concept of service quality measurement. serv. ind. j. 33(2), 200-217. doi: 10.1080/02642069.2011.614337 vicher, m. 2012. utilidad o futilidad: calidad e isos en la administración pública. convergencia 60(3), 205-228. zwane, e. and i. groenewald. 2014. critical factors inf luencing performance of extensionists in limpopo department of agriculture in south africa. s. afr. j. agric. ext. 42(1), 49-61. performance of corn hybrids for in natura consumption in the pontal do triângulo mineiro region of brazil received for publication: 13 april, 2021. accepted for publication: 30 december, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.95046 1 federal university of triângulo mineiro, iturama, minas gerais (brazil). * corresponding author: vanessa.galati@uftm.edu.br agronomía colombiana 39(3), 330-336, 2021 abstract resumen corn is considered one of the most economically important crops in the world. however, in addition to its importance for grain production, this crop stands out for the consumption of green corn. this study aimed to characterize different corn hybrids grown in the pontal do triângulo mineiro region of brazil, considering the agronomic characteristics of importance and the preference of local consumers. we evaluated six characteristics as follows: cob length (cl), cob diameter (cd), cob weight with husks (wwh) (g), weight without husks (wwnh) (g), soluble solids content (ss) (°brix), and plant population per ha (pp). data were subjected to analysis of variance and the means were compared by the scott-knott test at a 1% probability level. for the sensory analysis, we evaluated the f lavor, color, texture, and purchase intention characteristics of corn cobs. the hybrids xb6012 bt, r9789 vip3, sx 8555 vip3, sx 7005 vip3 and bm709 pro2 showed higher values for cl and wwnh, characteristics of importance for the fresh corn consumer market. the hybrid bm 709 pro2 had significant potential compared to the others, due to the higher values of cl and cd, in addition to being among the hybrids with the highest wwnh. based on the sensory analysis, the hybrids sx 7005 vip3 and dkb 390 pro3 stood out in terms of f lavor and texture, surpassing the local commercial corn. el maíz se considera uno de los cultivos de mayor importancia económica a nivel mundial. sin embargo, además de su importancia para la producción de granos, este cultivo se destaca por el consumo de mazorcas frescas. el objetivo del presente estudio fue caracterizar diferentes híbridos de maíz cultivados en la región pontal do triângulo mineiro de brasil, teniendo en cuenta las variables agronómicas de importancia y la preferencia del consumidor local. se evaluaron seis características: longitud de la mazorca (lm), diámetro de la mazorca (dm), peso de la mazorca con hojas (ph) (g), peso de la mazorca deshojada (pd) (g), contenido de sólidos solubles (ss) (°brix) y población de plantas por ha (pp). los datos obtenidos se sometieron a análisis de varianza y se compararon las medias mediante la prueba de scott-knott al 1% de probabilidad. para el análisis sensorial, se evaluaron el sabor, color, textura e intención de compra de las mazorcas. los híbridos xb6012 bt, r9789 vip3, sx 8555 vip3, sx 7005 vip3 y bm709 pro2 presentaron valores superiores para lm y pd, características de importancia para el mercado consumidor de maíz fresco. el hí brido bm 709 pro2 tuvo un potencial significativo comparado con los demás debido a los mayores valores de lm y dm, además de estar entre los genotipos con mayor pd. con base en el análisis sensorial, los híbridos sx 7005 vip3 y dkb 390 pro3 se destacaron por su sabor y textura, superando al maíz comercial local. key words: local acceptability, yield component, sensory analysis, zea mays. palabras clave: aceptabilidad local, componente de rendimiento, análisis sensorial, zea mays. performance of corn hybrids for in natura consumption in the pontal do triângulo mineiro region of brazil comportamiento de híbridos de maíz para consumo in natura en el pontal do triângulo mineiro de brasil vanessa cury galati1*, emilly ruas alkimim1, layane aparecida mendes dos santos1, josé henrique ferreira cardoso1, gelsimar faria oliveira1, and flávio hiroshi kaneko1 introduction brazil is one of the largest producers and exporters of agricultural products in the world. grains, mainly soybeans and corn, show rapid growth in production and productivity due to the geographic expansion in the midwest region of the country and the adoption and diffusion of technological innovations (borlachenco & gonçalves, 2017). corn (zea mays l.) is classified within the group of c4 plants and shows good edaphoclimatic adaptations, allowing its cultivation in varied places. corn production for the 2019/2020 harvest exceeded 100 million t of grain, in an area of approximately 18.2 million ha (conab, 2019). low average productivity of corn is usually directly related to the low investment capacity of producers for improved seeds adapted to a particular planting location that is associated with losses caused by biotic and abiotic factors. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.95046 331galati, alkimim, santos, cardoso, oliveira, and kaneko: performance of corn hybrids for in natura consumption in the pontal do triângulo mineiro region of brazil for satisfactory growth and development, corn depends on water availability and temperature and solar radiation at ideal levels for the crop (machado et al., 2020). additionally, the selection of genetic material suitable and adapted for each region of cultivation (genotype x environment interaction) is a fundamental factor that guarantees good results. so, it is expected that the material can express its genetic potential (cruz et al., 2011). in addition to its importance for grain production, the corn crop is important for cob production for fresh consumption, popularly known as “green corn” production. the cultivation of green corn has aroused interest among farmers in brazil, as a demand exists throughout the year providing income due to its popular acceptance and the possibility of good prices. in this sense, there are hybrids destined, for example, to the production of grains that can be interesting options for the cultivation of green corn, so they may be considered hybrids with double aptitude (rodrigues et al., 2009; costa et al., 2015). green corn is the corn harvested and consumed while still fresh, when the grains exhibit approximately 70 to 80% humidity and before there is a conversion of sugar into starch (stage r3 of development). the time required to reach this phenological stage may vary between different genotypes (barbieri et al., 2005). for the production of green corn, it is necessary to evaluate characteristics considered desirable for its cultivation as well as for commercialization, such as the commercial percentage of cobs, weight of cobs, diameter of cobs, and yellow grains with straight alignment. this is because commercialization is based on these attributes, in addition to the analysis of sensory acceptability, an extremely important characteristic in this market (rodrigues et al., 2018). consumer acceptability can be determined by sensory analysis that corresponds to the sensations arising from physiological reactions, through stimuli that generate interpretations for each product. the sensations produced by psychological effects and the stimuli produced by physicalchemical effects quantify the sensations of the product (albuquerque et al., 2008). in the pontal do triângulo mineiro region, there is no tradition for the production of grains, especially corn. the economy is focused, in general, on extensive livestock and sugar cane production. in recent years, there has been an increase in the search for more information and, consequently, more knowledge by local producers about the corn crop and its various applications, grain production, silage, and green corn production. in this sense, research focused on evaluating the behavior of different corn materials in this region is necessary to meet possible future demands and to understand the potential of different genotypes fitting the environmental conditions in the region. this study aimed to characterize different corn hybrids grown in the pontal do triângulo mineiro region, with respect to the agronomic characteristics of importance and the preference of local consumers. materials and methods genetic material and experimental conditions this experiment was carried out under “dryland” conditions during the 2018/19 harvest in the municipality of iturama, minas gerais, brazil (19°43’20’’ s, 50°11’37’’ w, and 474 m a.s.l.). the experimental area belongs to the rural producers union of iturama and its soil is classified as a sandy latosol with a sandy texture having the following chemical characteristics (0-20 cm) (van raij et al., 2001): p(resin): 15 mg dm-3; organic matter: 17 g dm-3; ph (cacl2) 4.3; s: 3 mg dm-3; ca, mg, k, h+al, and al: 12, 4, 0.8, 34, and 4 mmolc dm-3, respectively. average precipitation is shown in figure 1. p re ci pi ta tio n (m m ) 0 50 100 150 200 250 300 350 october november december january february march april figure 1. average precipitation for the municipality of iturama, minas gerais, brazil, during the 2018/19 harvest. in the 2017/18 harvest, the soil was corrected with 3 t ha-1 of dolomitic limestone incorporated with a plow harrow. subsequently, 1 t ha-1 of plaster was applied to the area occupied by corn (silage) in the first harvest and sorghum (silage) in the second harvest. for implementation of the experiment (2018/19 harvest), the area was desiccated with 2000 g of active ingredient (a.i.) ha-1 of glyphosate and then scarification and leveling 332 agron. colomb. 39(3) 2021 with a leveling grid were carried out. the crop was planted with a 0.80 m interline spacing with 60,000 seeds per ha on november 28th, 2018. fertilization at planting was carried out with 320 kg ha-1 of the formula 06-24-12 (sowing furrow) and 350 kg ha-1 of 20-00-20 in cover (vegetative development phase v3). for weed management, spraying was carried out at v3 with 1,500 g a.i. ha-1 of atrazine with manual weeding control. management of the corn leafhopper (dalbulus maidis) and fall armyworm (spodoptera frugiperda) was performed with two applications of 120 g a.i. ha-1 of imidacloprid + 10 g a.i. ha-1 of lambda-cyhalothrin + 20 g a.i. ha-1 of chlorantraniliprole (v2 and v3). plant material evaluated consisted of 10 commercial corn hybrids: xb 6012 bt, r 9789 vip3, syn 555 vip3, sx 8555 vip3, sx 7005 vip3, dkb 390 pro3, dkb 363 pro3, bm 815 pro2, bm 709 pro2, ag 8740 pro3. for the sensory analysis, a commercial hybrid was added as control of local preference for consumption as green corn, purchased in a supermarket in the municipality of iturama. the experimental design used was in randomized blocks with three replicates. the plots consisted of eight 10-m-long lines, and the six central lines were considered useful for the purpose of data collection and observations. evaluation of productive performance of corn hybrids to evaluate the performance of the different hybrids, the following characteristics were evaluated: cob length (cl) (cm) and cob diameter (cd) (mm), measured using a digital caliper from the brand mitutoyo with an accuracy of 0.05 mm; weight with husks (wwh) (g) and weight without husks (wwnh) (g) determined using a portable digital high-precision scale (stc02) with a capacity of up to 50 kg; soluble solids content (ss) (°brix), obtained through a corn juice aliquot, compressed by a gauze and quantified by a field refractometer (pr-101, atago, tokyo, japan). plant population per ha (pp) was obtained by counting plants for each hybrid in an area of 3.2 m2 (2 lines of 4 m of crop line x 0.8 m of spacing between lines) as well as a conversion into the average estimate of plants per ha. the evaluations for the characteristics cl, cd, wwh, wwnh and ss were obtained as the average of the total from five cobs. harvest was carried out manually, as well as the husking of the cobs in the r3 phase of the crop. data obtained were subjected to analysis of variance (anova) and the means were compared by the scott-knott test at 1% probability level using the statistical program rbio (bhering, 2017). analysis of the sensory profile of corn hybrids in addition to the evaluation of agronomic characteristics, a sensory analysis was carried out at the chemistry laboratory at the federal university of triângulo mineiro (uftm) where f lavor, color, texture and purchase intention of the corn cobs were evaluated. the sensory test was performed with 21 people (volunteers from uftm) and characteristics were evaluated on a scale of grades. for the f lavor and texture characteristics, the scale consisted of 1 (liked a lot), 2 (liked moderately), 3 (indifferent), 4 (disliked moderately) and 5 (disliked a lot). for the coloring, the scale consisted of 1 (very yellow grains), 2 (yellow), 3 (light yellow) and 4 (whitish). purchase intention was evaluated on a scale of 1 (would certainly buy), 2 (would probably buy), 3 (indifferent), 4 (probably would not buy) and 5 (certainly would not buy). samples for sensory analysis consisted of pieces of approximately 5 cm in length from each of the cobs, corresponding to each of the 11 corn hybrids. these were cooked in a pressure cooker at 180°c for 20 min. subsequently, the samples were served at room temperature (25°c) in disposable cups encoded with random numbers of three digits. together with the sample, the evaluators received the analysis sheet with a scale of grades and a glass of water to rinse the mouth between tasting one sample to another, avoiding interference with the results. results and discussion evaluation of the productive performance of corn hybrids the corn hybrids were harvested on february 20th, 2019, 84 d after sowing. after harvesting and evaluating the characteristics, the data were subjected to analysis of variance (anova) at 1% probability level, using the statistical program rbio. based on the results obtained, a significant difference was observed for the characteristics of cob length, cob diameter, weight with husks, and weight without husks (tab. 1). there was no significant difference between blocks, so the experimental area was more homogeneous. based on the results of the anova, for the characteristics that were significant, the averages were grouped by the scott-knott test at 1% probability using the rbio program (tab. 2). for the cob length and weight without husks, the hybrids xb 6012 bt, r 9789 vip3, sx 8555 vip3, sx 7005 vip3, and bm 709 pro2 stood out with the highest values (tab. 2). the cob length showed values between 20.84 cm (bm 709 333galati, alkimim, santos, cardoso, oliveira, and kaneko: performance of corn hybrids for in natura consumption in the pontal do triângulo mineiro region of brazil pro2) and 15.58 cm (dkb 390 pro3). the average weight of a cob without husks ranged from 277.78 g (r 9789 vip3) to 167.78 g (ag 8740 pro3). the hybrid bm 709 pro2 differs significantly from the others for cob diameter. this hybrid showed an average value of 46.54 mm for this variable, which is higher than that found for the other evaluated cultivars. the hybrid bm 709 pro2 had significant potential for commercialization as green corn, standing out in relation to the others due to the greater cob length and larger cob diameter. the same could be said for the hybrids xb 6012 bt, r 9789 vip3 and sx 8555 vip3, although they had a smaller cob diameter than the hybrid bm 709 pro2. for the production of green corn, it is desirable to obtain high commercial cob weight since its commercialization is dependent on this characteristic. cobs larger than 15 cm in length and 3 cm in diameter are considered as commercial cob patterns (grigulo et al., 2011; rodrigues et al., 2018). therefore, despite the prominence of some hybrids, in general, all the evaluated materials showed cob length and cob diameter considered ideal for commercialization as green corn. for the weight of the cob with husks, the values observed ranged from 226.67 g (dkb 390 pro3) to 488.89 g (r 9789 vip3). the cultivar r 9789 vip3 differed significantly from the others due to its higher value (488.89 g). it is important to highlight that the weight of the cob with husks must be evaluated in the production of green corn since for processing or consumption in natura, the cobs are usually transported with the husk to the final destination. this is done to avoid sugar degradation and product denaturation as well as physical damage caused by transportation. thus, the aim is to maintain the sweet taste of cobs for commercialization (rodrigues et al., 2009; grigulo et al., 2011). in addition to the cluster analysis of means, we estimated the correlation between the variables evaluated (fig. 2). the correlation measures the degree of association between two variables. high correlations between two characters indicate that the change in one character, via selection, promotes changes in the other. the correlation can be positive when it is possible to obtain gains for one variable by selecting another, or negative when the selection in one variable will negatively contribute to another (resende, 2002). this strategy allows for rapid progress, via indirect selection, as it allows selecting variables that have complex table 1. analysis of variance for the cob length (cl), cob diameter (cd), weight with husks (wwh), weight without husks (wwnh), soluble solids content (ss), plant population per ha (pp) of corn. ms sv df cl cd wwh wwnh ss pp block 2 0.93ns 2.10 ns 3558 ns 779 ns 0.36 ns 0.3 ns treatment 9 11.65** 25.83** 16983** 5394** 0.83ns 1.72ns residue 18 0.29 2.532 2108 385 0.44 1.93 cv (%) 2.93 3.91 13.80 8.51 6.13 14.17 **significant at 1% probability; ns not significant; sv source of variation; df degree of freedom; ms medium square; cv coefficient of variation. table 2. average values of cob length (cl) (cm), cob diameter (cd) (mm), weight with husks (wwh) (g), and weight without husks (wwnh) (g) of corn. cultivars variables cl cd wwh wwnh xb 6012 bt 19.97 a 42.32 b 397.78 b 275.56 a r 9789 vip3 19.60 a 42.39 b 488.89 a 277.78 a syn 555 vip3 16.37 c 41.87 b 303.33 c 225.56 b sx 8555 vip3 19.92 a 41.33 b 351.11 b 261.55 a sx 7005 vip3 20.38 a 39.56 c 348.89 b 241.11 a dkb 390 pro3 15.58 c 37.62 c 226.67 c 170.00 c dkb 363 pro3 16.53 c 38.42 c 302.22 c 194.44 c bm 815 pro2 18.22 b 41.00 b 294.45 c 221.11 b bm 709 pro2 20.84 a 46.54 a 360.00 b 273.33 a ag 8740 pro3 16.59 c 36.22 c 252.22 c 167.78 c means followed by the same letters do not differ significantly according to the scott-knott test at 5% probability level. 334 agron. colomb. 39(3) 2021 inheritance and that are difficult to measure, through another correlated variable that is easier to measure (oliveira et al., 2011). the highest values of positive correlation were observed between the variables weight without husks and cob length (0.83), weight without husks and weight with husks (0.77), weight without husks and cob diameter (0.76), weight with husks and cob length (0.67), cob diameter and cob length (0.67), and weight with husks and cob diameter (0.54) (fig. 2). considering the direction and magnitude of these correlations, the selection for these variables would be advantageous since it seeks to obtain plants with greater weight without husks and with greater cob length and diameter. the highest values of negative correlation were observed between the variables plant population per ha and weight without husks (-0.46) and plant population per ha and cob length (-0.46). this result was expected, since the larger the plant population, the greater the competition between plants (intraspecific competition) and, consequently, this will result in shorter cob lengths and lower cob weight without husks. in this study, it was possible to verify that the average estimate of the population of plants per ha varied from 54,901 (ag 8740 and dkb 363) to 66,000 plants per ha (bm 709 pro2) (tab. 3). table 3. estimated average values of plant population per ha for each evaluated hybrid of corn. cultivars plant population per ha xb 6012 bt 56,862 r 9789 vip3 60,784 syn 555 vip3 62,745 sx 8555 vip3 58,823 sx 7005 vip3 62,745 dkb 390 pro3 56,863 dkb 363 pro3 54,901 bm 815 pro2 58,823 bm 709 pro2 66,666 ag 8740 pro3 54,901 considering that the production focused on green corn, it is important to evaluate the plant population per ha since for this type of market the ideal is to work with an adequate plant population to obtain cobs with the appropriate weight and sizes for consumption as green corn. corn is the crop of the grass group that is most sensitive to variation in plant density, and some researchers consider the genotype itself as the main determinant of density (pricinotto et al., 2019). −0.03ns 0.37* −0.46* 0.77* 0.38* −0.35ns 0.54* 0.76* 0.31ns −0.28ns 0.67* 0.67* 0.83* 0.34ns −0.46* sswwnhwwhcd pp cd wwh wwnh ss cl 0.00.51.0 correlation −0.5 −1.0 correlation matrix figure 2. correlation between the variables cob length (cl), cob diameter (cd), weight with husks (wwh), weight without husks (wwnh), soluble solids content (ss), plant population per ha (pp) of corn. * and ns significant and non-significant correlations, respectively, at the 5% probability level (p<0.05) according to the t test. analysis of the sensory profile of corn hybrids based on the sensory analysis, we observed for the f lavor that the hybrids sx7005 vip3, dkb 390 pro3, and xb 6012 bt showed greater acceptance by the evaluators, with the first two surpassing the “local commercial control” (fig. 3). for the color of the corn cobs, most of the evaluators preferred the cobs with yellow and light-yellow coloring, such as xb6012 bt (77%), syn 555 vip3 (71%), dkb 363 pro3 (52%), dm 709 pro2 (75%), ag 8740 pro3 (78%), and sx 8555 vip3 (80%) (fig. 3). pereira filho et al. (2002), studying different corn hybrids, found that cobs with lighter colored grains are preferred, when the product is intended for consumption of green corn in natura. the color of the corn endosperm is controlled by a gene that gives the yellow color with a dominant homozygote and the white color with a recessive homozygote that directly interferes with acceptance by the final consumer (barbieri et al., 2005). the corn hybrids that showed a soft texture and were more pleasant to the evaluators were sx 7005 vip3 (78%) 335galati, alkimim, santos, cardoso, oliveira, and kaneko: performance of corn hybrids for in natura consumption in the pontal do triângulo mineiro region of brazil and dbk 390 pro3 (73%) that was slightly below the local commercial hybrid that showed 86% acceptance (fig. 3). it is important to note that texture is related to the thickness of the pericarp, so the thicker the pericarp, the greater the resistance to chewing. this characteristic is also inf luenced by the stage of grain maturation, that is, the more mature the grain, the thicker the pericarp and the lesser the acceptance related to texture (barbieri et al., 2005; camilo et al., 2015). the purchase intention parameter was evaluated at the end of the sensory test. the hybrids syn 555 vip3 (73%), sx 7005 vip3 (85%), dkb 390 pro3 (80%) and the local commercial hybrid (62%) were the most accepted for purchase by the evaluators (fig. 3). the hybrids with the best acceptability were harvested approximately 50 d after f lowering. according to this research, the included hybrids showed acceptance of purchase higher than the local commercial hybrid. based on the sensory analysis, we verified that the hybrids sx 7005 vip3 and dkb 390 pro3 stood out in f lavor and texture, surpassing the local commercial corn. this result directly affected the purchase intention analysis, in which approximately 80% and 85% of people would buy the hybrids dkb 390 pro3 and sx 7005 vip3, respectively. as there are still few corn hybrids on the market that produce green corn, these can be an option for small producers when harvested at the right time, with high moisture and sugar content in the grains. in this way, the producer will select the hybrid that shows the best productive and sensorial characteristics to ensure consumer satisfaction. conclusions under the edaphoclimatic conditions of the region of the municipality of iturama, located in the pontal do triângulo mineiro region, brazil, the hybrids xb6012 bt, r9789 vip3, sx 8555 vip3, sx 7005 vip3, and bm709 pro2 showed outstanding characteristics for the fresh corn consumer market. it is worth mentioning that the hybrid bm 709 pro2 has significant potential for commercialization as green corn, standing out in relation to the others, due to xb 6012 bt r 9789 vip3 syn 555 vip3 sx 8555 vip3 sx 7005 vip3 dkb 390 pro3 dkb 363 pro3 bm 815 pro2 bm 709 pro2 ag 8740 pro3 local commercial corn 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 very yellow grains (color) yellow (color) light yellow (color) whitish (color) liked a lot (texture)liked moderately (texture) indifferent (texture) disliked moderately (texture) disliked a lot (texture) would certainly buy (purchase intention) would probably buy (purchase intention) indifferent (purchase intention) probably would not buy (purchase intention) certainly would not buy (purchase intention) liked a lot (flavor) liked moderately (flavor) indifferent (flavor) disliked moderately (flavor) disliked a lot (flavor) figure 3. analysis of the sensory profile of corn hybrids according to the scale of grades to assess taste, color, texture, and purchase intention. 336 agron. colomb. 39(3) 2021 the greater length and diameter of the cob, besides being among the hybrids with greater weight of the cob without husks. based on the sensory analysis, the hybrids sx 7005 vip3 and dkb390 pro3 stood out in terms of f lavor and texture, surpassing the local commercial corn, which resulted in greater acceptability (purchase intention) by the evaluators. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions vcg, era, and fhk conceived and planned the trials, conducted laboratory analysis, wrote, formatted, reviewed, and edited the manuscript, statistically analyzed data, and were responsible for the design of the experiment. lams, jhfc and gfo conceived, planned the trials, conducted field study, and performed field and laboratory analyses. literature cited albuquerque, c. j. b., von pinho, r. g., & silva, r. (2008). produtividade de híbridos de milho verde experimentais e comerciais. bioscience journal, 24(2), 69–76. barbieri, v. h. b., luz, j. m. q., brito, c. h., duarte, j. m., gomes, l. s., & santana, d. g. (2005). produtividade e rendimento industrial de híbridos de milho doce em função de espaçamentos e populações de plantas. horticultura brasileira, 23(3), 826–830. https://doi.org/10.1590/s0102-05362005000300027 bhering, l. l. (2017). rbio: a tool for biometric and statistical analysis using the r platform. crop breeding and applied biotechnology, 17, 187–190. https://doi.org/10.1590/1984-70332017v17n2s29 borlachenco, n. g. c., & gonçalves, a. b. (2017). expansão agrícola: elaboração de indicadores de sustentabilidade nas cadeias produtivas de mato grosso do sul. interações, 18(1), 119–128. https://doi.org/10.20435/1984-042x-2017-v.18-n.1(09) camilo, j. s., barbieri, v. h. b., rangel, r. m., bonnas, d. s., luz, j. m. q., & oliveira, r. c. (2015). aceitação sensorial de híbridos de milho doce e híbridos de milho verde em intervalos de colheita. revista ceres, 62(1), 1–8. https://doi. org/10.1590/0034-737x201562010001 c on a b. (2 019). b o l e t i m d a s a f ra d e g rã o s: n o n o l e va n t a m e n t o s a f r a 2 018 /2 019 . c o m p a n h i a n a c i o n a l d e abastecimento. https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/ graos/boletim-da-safra-de-graos?start=30 costa, f. r., damaso, l. f., mendes, r. c., marques, d. d., & rodrigues, f. (2015). desempenho de híbridos de milho para consumo in natura em diferentes doses de nitrogênio. científica, 43(2), 109– 116. https://doi.org/10.15361/1984-5529.2015v43n2p109-116 cruz, j. c., viana, j. h. m., alvarenga, r. c., pereira filho, i. a. p., santana, d. p., pereira, f. t. f., & hernani, l. c. (2011). cultivo do milho (7th ed.). embrapa milho e sorgo. grigulo, a. s. m., azevedo, v. h., krause, w., & azevedo, p. h. (2011). avaliação do desempenho de genótipos de milho para consumo in natura em tangará da serra, mt, brasil. bioscience journal, 27(4), 603–608. machado, m. l., simão, m. l. r., simão, f. r., & alexandrino, r. c. s. (2020). stress conditions in soybean areas based on measurements of soil-plant-atmosphere system and uav images. pesquisa agropecuária tropical, 50, article e61785. https://doi. org/10.1590/1983-40632020v5061785 oliveira, e. j., santos, v. s., lima, d. s., machado, m. d., lucena, r. s., & motta, t. b. n. (2011). estimativas de correlações genotípicas e fenotípicas em germoplasma de maracujazeiro. bragantia, 70(2), 255–261. https://doi.org/10.1590/ s0006-87052011000200002 pereira filho, i. a., cruz, j. c., & gama, e. e. g. (2002). cultivares de milho para o consumo verde. in i. a. pereira filho (ed.), o cultivo do milho verde (pp. 17–30). embrapa milho e sorgo. pricinotto, l. f., zucareli, c., ferreira, a. s., spolaor, l. t., & fonseca, i. c. b. (2019). yield and biometric characteristics of maize submitted to plant population and trinexapacethyl doses. revista caatinga, 32(3), 667–678. https://doi. org/10.1590/1983-21252019v32n311rc resende, m. d. v. (2002). genética biométrica e estatística no melhoramento de plantas perenes. embrapa. rodrigues, f., melo, p. g. s., resende, c. l. p., mrojinski, f., mendes, r. c., & silva, m. a. (2018). aptidão de híbridos de milho para o consumo in natura. revista de ciências agrárias, 41(2), 484–492. https://doi.org/10.19084/rca17216 rodrigues, f., von pinho, r. g., albuquerque, c. j. b., faria filho, e. m., & goulart, j. c. (2009). capacidade de combinação entre linhagens de milho visando à produção de milho verde. bragantia, 68(1), 75–84. https://doi.org/10.1590/ s0006-87052009000100009 van raij, b., andrade, j. c., cantarella, h., & quaggio, j. a. (eds.). (2001). análise química para avaliação da fertilidade de solos tropicais. instituto agronômico. https://doi.org/10.1590/s0102-05362005000300027 https://doi.org/10.1590/1984-70332017v17n2s29 https://doi.org/10.20435/1984-042x-2017-v.18-n.1(09) https://doi.org/10.1590/0034-737x201562010001 https://doi.org/10.1590/0034-737x201562010001 https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos?start=30 https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos/boletim-da-safra-de-graos?start=30 https://doi.org/10.15361/1984-5529.2015v43n2p109-116 https://doi.org/10.1590/1983-40632020v5061785 https://doi.org/10.1590/1983-40632020v5061785 https://doi.org/10.1590/s0006-87052011000200002 https://doi.org/10.1590/s0006-87052011000200002 https://doi.org/10.1590/1983-21252019v32n311rc https://doi.org/10.1590/1983-21252019v32n311rc https://doi.org/10.19084/rca17216 https://doi.org/10.1590/s0006-87052009000100009 https://doi.org/10.1590/s0006-87052009000100009 ginkgo biloba l. mini-cuttings: indole butyric acid, substrates, and biochemical composition of the mother plants received for publication: 15 may, 2020. accepted for publication: 11 december, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.86430 1 programa de pós-graduação em agronomia (produção vegetal), universidade federal do paraná (ufpr), curitiba, parana (brazil). 2 programa de pós-graduação em meio ambiente e desenvolvimento, universidade federal do paraná (ufpr), curitiba, parana (brazil). * corresponding author: leandro.marcolino@ufpr.br agronomía colombiana 38(3), 429-435, 2020 abstract resumen the objective of this study was to evaluate the viability of the ginkgo biloba mini-cutting technique, as well as the inf luence of substrates and different concentrations of indole butyric acid (iba) on adventitious rooting in addition to the protein and sugar content in the mini-cutting. mini-cuttings were 4 ± 1 cm in length, with the bases immersed in solutions of 0, 1000, 2000, and 3000 mg l-1 iba. they were then planted in polypropylene tubes using two substrates (vermiculite and tropstrato®) and maintained under greenhouse conditions for 60 d. the experiment was carried out with a 2 × 4 factorial scheme (substrates × iba). there was no inf luence of iba application on the promotion of rhizogenesis in ginkgo biloba mini-cuttings. the rooting percentages were higher than 55% regardless of the treatment used. the vermiculite substrate showed a higher number of roots (4.94) and lower mortality (11.60) of mini-cuttings than tropstrato®. we conclude that the mini-cutting technique is feasible for ginkgo biloba, and the use of iba is not necessary. we found that the induction of adventitious rooting depended on the biochemical composition of the mother plants, due to the translocation of non-reducing sugars and leaf proteins for root formation. el objetivo de este estudio fue evaluar la viabilidad de la técnica de miniestacas de ginkgo biloba, así como la inf luencia de diferentes sustratos y diferentes concentraciones de ácido indolbutírico (iba) en la formación de raíces adventicias además del contenido de proteínas y azúcares en las miniestacas. las miniestacas tenían 4 ± 1 cm de longitud, y sus bases se sumergieron en soluciones de 0, 1000, 2000 y 3000 mg l-1 iba. luego las miniestacas se plantaron en tubos de polipropileno usando dos sustratos (vermiculita y tropstrato®), bajo condiciones de invernadero durante 60 d. el experimento se llevó a cabo en un esquema factorial 2 × 4 (sustratos × iba). no hubo inf luencia de la aplicación de iba en la promoción de la rizogénesis de las miniestacas de ginkgo biloba. los porcentajes de enraizamiento fueron superiores al 55%, independientemente del tratamiento utilizado. el sustrato de vermiculita mostró un mayor número de raíces (4.94) y menor mortalidad (11.60) de miniestacas que el tropstrato®. por lo tanto, se puede concluir que la técnica de miniestaca es factible para ginkgo biloba, y que el uso de iba no es necesario. se encontró que la inducción de raíces adventicias depende de la composición bioquímica de las plantas madre, debido a la translocación de azúcares no reductores y proteínas de la hoja para la formación de las raíces. key words: vegetative propagation, medicinal plants, plant growth regulators, medicinal plant cloning, rooting. palabras clave: propagación vegetativa, plantas medicinales, reguladores del crecimiento, clonación de plantas medicinales, enraizamiento. ginkgo biloba l. mini-cuttings: indole butyric acid, substrates, and biochemical composition of the mother plants miniestacas de ginkgo biloba l.: ácido indolbutírico, substratos y composición bioquímica de las plantas madre renata de almeida maggioni1, leandro porto latoh1, leandro marcolino vieira1*, emilio romanini netto2, and katia christina zuffellato-ribas1 introduction ginkgo biloba l. (ginkgoaceae) is a deciduous species from asia whose extracts, leaves, and fruits have been used in the treatment of mental illnesses for more than 2000 years (zhang et al., 2011). it is one of the most studied and popular medicinal plants with contents of gincolids and flavonoids, free radical scavenging properties, and a proven effect on the human cardiovascular system, particularly in cerebral circulation (lin et al., 2008; van beek & montoro, 2009; song et al., 2010; el-ghazaly et al., 2015). besides its medicinal potential, gingko also has a high ornamental potential, with fan-shaped leaves, lush color that turns greenish-brown in autumn and yellowish in winter (tommasi & scaramuzzi, 2004; bitencourt et al., 2010). because it is a dioecious species, seedling production requires plants of both sexes, and this hinders species scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.86430 430 agron. colomb. 38(3) 2020 propagation (singh et al., 2008). in addition, vegetative propagation of the species requires plant growth regulator application and, even so, the produced plants have low vigor of (acharya et al., 2001; valmorbida & lessa, 2008; bitencourt et al., 2010). based on this, it is necessary to develop and evaluate vegetative rescue techniques to optimize asexual propagation. vegetative propagation of plants has been one of the most important methods of clonal forestry (martins et al., 2011) in recent decades, representing significant gains for the industry and society (steffens & rasmussen, 2016) and ensuring uniformity in planting, higher productivity, and low cost and allowing the selection of desirable characteristics (xavier et al., 2009; wendling et al., 2016). mini-cutting is a vegetative propagation technique that can be considered a specialization of conventional cutting. this technique basically consists of the use of seedlings propagated by seeds or rooted cuttings that will constitute a mini garden (alfenas et al., 2009). the mini-cutting success is mainly related to cell and tissue rejuvenation that favors meristem differentiation to rooting formation (ferriani et al., 2010). the rooting and survival of mini-cuttings can be inf luenced by several factors such as physiological conditions, type and position of propagules, collection season, juvenility, substrate, and the use of plant growth regulators for rooting induction (carpanezzi et al., 2001; rezende, 2007). the level of endogenous auxin is considered a critical factor in adventitious rooting in many tree species, requiring the use of exogenous auxins to induce rooting (wendling et al., 2015). the objective of this study was to evaluate the viability of the ginkgo biloba mini-cutting technique, testing different substrates and concentrations of indole butyric acid (iba). in addition, the contents of sugars and proteins related to the rhizogenesis of the species will verify the relationship between adventitious rooting and the biochemical composition of cuttings. materials and methods experiment i gingko biloba mini-cuttings gingko biloba shoots were collected on october 16, 2017 from ~30 mini-stumps conducted in a mini-garden system (fig. 1a) at the forest species propagation laboratory (embrapa forests, colombo-pr, 25°19’ s and 49°09’ w, 950 m a.s.l.). after collection, the plant material was kept in styrofoam boxes with water to avoid dehydration. the material was then transported to the macropropagation laboratory at the research and study group on cuttings (gepe), located at the federal university of paraná (ufpr), in curitiba pr (25°44’ s and 49°23’ w, 920 m a.s.l.). from the shoots of the mini-stumps, stem mini-cuttings were obtained with 4 ± 1 cm length, with a bevel cut in the base and straight cut at the tip, maintaining a leaf in the apical portion (fig. 1b). after preparation, mini-cutting bases were immersed in the indole butyric acid (iba) plant growth regulator in figure 1. a) mini-stumps, b) mini-cutting, and c) experiment installed in the greenhouse. a b c2 cm 431de almeida maggioni, porto latoh, marcolino vieira, romanini netto, and zuffellato-ribas: ginkgo biloba l. mini-cuttings: indole butyric acid, substrates, and biochemical composition of the mother plants 50% hydroalcoholic solution for 10 sec (bitencourt et al., 2010), according to the treatments 0 mg l-1, 1000 mg l-1, 2000 mg l-1 and 3000 mg l-1. the planting was carried out in polypropylene tubes with 53 cm³ capacity, using two substrates separately: vermiculite of fine granulometry and the commercial substrate tropstrato®. the cuttings were planted at about ⅓ the depth of the base and maintained for 60 d in a greenhouse with intermittent mist (temperature of 24ºc ± 2ºc and 80% relative humidity) (fig. 1c), located in the biological sciences department of the federal university of paraná. the experiment was arranged in a completely randomized design with a 2 × 4 factorial scheme (substrates × iba concentrations) for a total of 8 treatments with 4 replicates and 14 mini-cuttings per experimental unit, totaling 448 mini-cuttings. after 60 d, the following variables were evaluated: percentage of rooted mini-cuttings (mini-cuttings that emitted roots of at least 1 mm in length) (fig. 2a), number of roots per mini-cutting, average length of three major roots per mini-cutting (cm), percentage of mini-cuttings with calluses (mini-cuttings alive, without roots, with formation of undifferentiated cell mass in the base) (fig. 2b), percentage of live mini-cuttings (mini-cutting without calluses and without roots) (fig. 2c), percentage of dead mini-cuttings (mini-cuttings with necrotic tissues); percentage of minicutting shoots (live mini-cuttings with or without roots and callus, showing shoots of new leaves) (fig. 2a), and percentage of mini-cuttings that retained their original leaves (live mini-cuttings, with or without roots and callus, which retained the original leaves at the time of evaluation) (fig. 2a). experiment ii biochemical composition of gingko biloba mini-cuttings for the biochemical analysis, ten ginkgo biloba minicuttings were used at the time of the rooting and ten mini-cuttings at the time of evaluation at 60 d. for the quantification of the total protein content, the method described by bradford (1976) was used and the total soluble sugar contents were determined by the phenol-sulfuric method described by dubois et al. (1956). statistical analysis for both experiments, the treatment variances were tested for homogeneity using the bartlett’s test (p<0.05) and normality test [shapiro-wilk (w)]. subsequently, the variables were subjected to analysis of variance (anova) and those with significant differences in relation to the f test had their means compared with the tukey test (p<0.01 and p<0.05). only the variables live mini-cuttings, percentage of mortality, callus formation, and percentage of mini-cuttings that retained their original leaves did not show normality but were homogeneous with the bartlett test. results and discussion experiment i gingko biloba mini-cuttings there was no significant interaction (p<0.05) between the substrate × iba concentrations for all the evaluated figure 2. a) rooted mini-cutting, b) mini-cutting with callus and c) live mini-cutting. lm leaf maintenance; sh shoots of new leaves. a b c3 cm 3 cm 3 cm 432 agron. colomb. 38(3) 2020 variables, indicating that these factors can act alone in the adventitious rooting of the species. the concentrations of iba did not inf luence the induction and development of ginkgo biloba roots (tab. 1). in a previous conventional cutting study of the species, valmorbida and lessa (2008) observed that the iba inf luenced adventitious rooting formation, when compared to the treatment without the use of this plant growth regulator, with rooting percentage results up to 80.55%. bitencourt et al. (2010) found statistical differences with higher concentrations of iba (4000 and 8000 mg l-1) bound in talc on ginkgo cutting rooting (45.00 and 46.25% rooting percentages, respectively). thus, since the effect of iba on the rooting of the species has not been observed, the results obtained in this study are promising considering the high rooting rates (mean of 62.05%). this result shows a positive effect of the rejuvenation of the plant material in the adventitious rooting of ginkgo biloba and indicates the potential of the minicutting technique for the species, resulting in a reduction in the cost of production since plant regulators are not used for root induction. one of the advantages of the mini-cutting technique is precisely the reduced need for exogenous auxin application due to the reinvigoration of parent plants (stuepp et al., 2015; stuepp et al., 2017b). similarly, stuepp et al. (2017a) confirm the efficiency of the mini-cutting technique for the species, resulting in a high rooting index (92.5%). the low percentages of live and dead mini-cuttings in all treatments are a consequence of the high levels of rooting with fast formation, demonstrating the adaptation of the material to greenhouse conditions. the high potential of rhizogenesis of ginkgo biloba mini-cuttings validates the efficiency of the mini-cutting technique for the species. regarding the variable mini-cuttings with callus, the tropstrato® substrate promoted a higher percentage of callus that differed statistically from the vermiculite substrate. the treatment without iba application and with 1000 mg l-1 showed a higher percentage of callus when compared to the others; however, these treatments did not have an effect on the rooting of cuttings. the treatments that showed the highest percentage of calluses may be promising, indicating that a longer permanence of the mini-cuttings in the greenhouse could result in root induction. this fact is justified since the treatments with higher percentages of calluses were the same with lower percentages of rooting (tab. 1). this inverse relationship between the percentage of callus and adventitious root formation has already been reported by other authors who observed that the formation of adventitious roots in ginkgo biloba can occur from the callus tissue formed at the base of cuttings or mini-cuttings. this suggests that root induction could result from a longer permanence of mini-cuttings in the greenhouse (valmorbida & lessa, 2008; bitencourt et al., 2010; stuepp et al., 2017a). there was a significant difference between the concentrations of iba in the percentage of shoots, with the highest percentages observed in the treatments without iba application and in the concentration of 3000 mg l-1 (tab. 1). according to moubayidin et al. (2010), root growth occurs when, in the apical meristem, cell division prevails over differentiation. this occurs when there is a greater concentration of auxins promoting cell division, in contrast to the cytokinin concentrations that promote cellular differentiation. the au xin:cy tok inin ratio regulates tissue morphogenesis. while a high auxin:cytokinin ratio stimulates table 1. rooting percentage (r), number of roots per mini-cutting (nr), average length of three major roots per mini-cutting (lr), live mini-cuttings (a), percentage of mortality (m), callus formation (c), percentage of mini-cutting shoots (sh), percentage of mini-cuttings that retained their original leaves (lm), subjected to substrates and concentrations of indole butyric acid (iba) in ginkgo biloba mini-cuttings. substrates r (%) nr lr (cm) a (%) m (%) c (%) sh (%) lm (%) vermiculite 68.30 a 4.94 a 1.04 a 13.80 a 11.60 b 6.68 b 33.92 a 84.37 a tropstrato® 55.80 a 3.73 b 1.02 a 12.50 a 21.42 a 11.27 a 29.91 a 74.10 a iba 0 mg l-1 58.03 a 3.78 a 1.12 a 16.96 a 15.17 b 12.71 a 42.85 a 80.35 a 1000 mg l-1 59.82 a 4.84 a 1.11 a 6.25 b 24.10 a 9.82 ab 24.99 b 74.10 a 2000 mg l-1 60.71 a 4.56 a 0.97 a 16.90 a 14.28 b 8.03 b 26.78 b 83.03 a 3000 mg l-1 69.64 a 4.15 a 0.93 a 12.50 ab 12.49 b 5.35 b 33.03 ab 79.46 a cv(%) 31.70 29.75 42.93 53.02 32.92 37.72 34.58 17.96 means followed by the same letter in each variable do not differ according to the tukey test at 5% probability. cv: coefficient of variation. 433de almeida maggioni, porto latoh, marcolino vieira, romanini netto, and zuffellato-ribas: ginkgo biloba l. mini-cuttings: indole butyric acid, substrates, and biochemical composition of the mother plants the formation of adventitious roots, a low ratio leads to higher growth of the shoot (taiz et al., 2017). according to agulló-antón et al. (2011) and agulló-antón et al. (2014), exogenous auxin supplementation in cuttings affect the endogenous cytokinin concentration, inf luencing adventitious rooting. souza and miranda (2006) found in an in vitro study that the proliferation of shoots and root formation in gerbera jamesonni depends on the balance between auxin and cytokinin. although a greater number of shoots was observed in the treatment without synthetic auxin application, adventitious rooting was not inf luenced, indicating that the presence of leaves induced an auxinfavorable balance. it is possible to verify a close relationship between the rooting percentage and adventitious root development by maintaining mini-cutting leaves in all treatments (tab. 1). the importance of leaf maintenance for these two variables has been reported in the literature, especially related to the presence of certain leaf compounds, such as carbohydrates, auxins and rooting cofactors, which can be translocated by phloem to the base of the cuttings, thus stimulating root formation (bona & biasi, 2010; fragoso et al., 2015). experiment ii biochemical composition of gingko biloba mini-cuttings adventitious rooting is inf luenced by the biochemical composition of propagules (yan et al., 2017). some studies have demonstrated the correlation between rooting and carbohydrate content (aslmoshtaghi & reza-shahsavar, 2010; ragonezi et al., 2010; denaxa, et al., 2012). the carbohydrates translocated by phloem are non-reducing sugars such as sucrose, because they are less reactive than reducing sugars (taiz et al., 2017). this fact can be seen in figure 3, where it is possible to verify a decrease in the non-reducing sugar concentration at the time of mini-cutting evaluation (60 d after experimental set up). additionally, it is possible to observe a high level of nonreducing sugars at the moment of root evaluation. these carbohydrates translocated by phloem can be used as an energetic resource in root induction and development (aslmoshtaghi & reza-shahsavar, 2010; souza et al., 2015) and as a carbon source for biosynthesis of amino acids and nucleic acids (fachinello et al., 2005). they can also act in the regulation of gene expression (wang & ruan, 2013). thus, the reduction of endogenous carbohydrate levels indicates that these sugars were used during root emission and growth (husen & pal, 2007), as demonstrated in the present study. the quantity of protein in the mini-cuttings observed at the moment of evaluation was also lower than that observed at the moment of setting up the experiment (fig. 3). proteins are biochemical compounds associated with rooting, that can help in the induction, formation and development of adventitious roots (taiz et al., 2017), and may be involved in the signaling and biosynthesis of auxins (franklin et al., 2011; hornitschek et al., 2012; zhang et al., 2017). when evaluated separately from cuttings, the reduction in the levels of non-reducing sugars and proteins during rooting that is associated with the high contents of these compounds in the roots (fig. 3), indicates an ideal redirection of the source of drain energy. this fact reassures the importance of the nutritional status of the stock plant since it is directly related to the formation of the root system (hartmann et al., 2011), as confirmed by the high rooting indexes in the present study. furthermore, these results reinforce the importance of the nutritional status of the stock plant that directly affects the mini-cutting rooting and survival, and that is justified by the high rooting results observed in the present study. conclusion the mini-cutting technique is feasible for the production of ginkgo biloba seedlings regardless of the substrate used. additionally, we concluded it is not necessary to use a plant growth regulator to induce rooting. the induction of adventitious roots is dependent on the biochemical composition of the mother plants. acknowledgments the authors would like to acknowledge the gepe (research and study group on cuttings) and ufpr (federal b c c c c d c d a a a a d b b b m g g1 m at er ia l mini-cutting (i) mini-cutting (e) mini-cutting+root (e) root (e) 0 50 100 150 200 250 300 proteins total sugars reducing sugars non-reducing sugars figure 3. biochemical composition of different organs of ginkgo biloba and collection time. i installation; e evaluation. means followed by the same letter do not differ according to the tukey test (p<0.05). 434 agron. colomb. 38(3) 2020 university of paraná) for providing the infrastructure used in this research and the coordination for the improvement of higher education personnel (capes), by financial support of the research and scholarships granted. author’s contributions rdam, lpl, lmv, and kcz formulated the research goals and aims, rdam, lpl, lmv, and ern developed the methodology, rdam, lmv, and kcz conducted the research and investigation process, rdam prepared the initial draft and created the visualization/data presentation, lpl implemented the software, lpl and lmv applied the statistical techniques to analyze study data, ern and kcz carried out the critical review, commentary, and revision of the manuscript, kcz verified the overall replication/ reproducibility of the results/experiments, provided the study materials, oversaw, managed and coordinated the research activity planning and execution, and acquired the financial support for the project. literature cited acharya, m., ghosh, t. c., acharya, r., & acharya, k. (2001). ginkgo propagation by simple cutting. indian forester, 127(7), 827–828. agulló-antón, m. á., sánchez-bravo, j., acosta, m., & druege, u. (2011). auxins or sugars: what makes the difference in the adventitious rooting of stored carnation cuttings? journal of plant growth regulation, 30(1), 100–113. https://doi.org/10.1007/ s00344-010-9174-8 agulló-antón, m. á., ferrández-ayela, a., fernández-garcía, n., nicolás, c., albacete, a., pérez-alfocea, f., sánchez-bravo, j., pérez-pérez, j. m., & acosta, m. (2014). early steps of adventitious rooting: morphology, hormonal profiling and carbohydrate turnover in carnation stem cuttings. physiologia plantarum, 150(3), 446–462. https://doi.org/10.1111/ppl.12114 alfenas, a. c., zauza, e. a. v., mafia, r. g., & assis, t. f. (2009). clonagem e doenças do eucalipto (2nd ed.). editora ufv. aslmoshtaghi, e., & reza-shahsavar, a. (2010). endogenous soluble sugars, starch contents and phenolic compounds in easyand difficult-to-root olive cuttings. journal of biological and environmental sciences, 4(11), 83–86. bitencourt, j., zuffellato-ribas, k. c., & koehler, h. s. (2010). estaquia de ginkgo biloba l. utilizando três substratos. revista brasileira de plantas medicinais, 12(2), 135–140. https://doi. org/10.1590/s1516-05722010000200002 bona, c. m., & biasi, l. a. (2010). inf luence of leaf retention on cutting propagation of lavandula dentata l. revista ceres, 57(4), 526–529. https://doi.org/10.1590/s0034-737x2010000400014 bradford, m. m. (1976). a rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. analytical biochemistry, 72(1–2), 248–254. https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3 carpanezzi, a. a., tavares, f. r., & sousa, v. a. (2001). estaquia de corticeira-do-banhado (erythrina crista-galli l.). embrapa florestas-comunicado técnico 64. denaxa, n. k., vemmos, s. n., & roussos, p. a. (2012). the role of endogenous carbohydrates and seasonal variation in rooting ability of cuttings of an easy and a hard to root olive cultivars (olea europaea l.). scientia horticulturae, 143, 19–28. https:// doi.org/10.1016/j.scienta.2012.05.026 dubois, m., gilles, k. a., hamilton, j. k., rebers, p. a., & smith, f. (1956). colorimetric method for determination of sugars and related substances. analitycal chemistry, 28(3), 350–356. https://doi.org/10.1021/ac60111a017 el-ghazaly, m. a., sadik, n. a., rashed, e. r., & abd-el-fattah, a. a. (2015). neuroprotective effect of egb761® and low-dose whole-body γ-irradiation in a rat model of parkinson’s disease. toxicology and industrial health, 31(12), 1128–1143. https:// doi.org/10.1177/0748233713487251 fachinello, j. c., hoffmann, a., & nachtigal, j. c. (2005). propagação de plantas frutíferas. embrapa informação tecnológica. ferriani, a. p., zuffellato-ribas, k. c., & wendling, i. (2010). miniestaquia aplicada a espécies f lorestais. revista agroambiente on-line, 4(2), 102–109. https://doi.org/10.18227/1982-8470ragro.v4i2.363 fragoso, r. o., witt, n. g. p. m., obrzut, v. v., valério, s., zuffellato-ribas, k. c., & stuepp, c. a. (2015). maintenance of leaves and indole butyric acid in rooting of juvenile japanese flowering cherry cuttings. revista brasileira de ciências agrárias, 10(1), 97–101. https://doi.org/10.5039/agraria.v10i1a5111 franklin, k. a., lee, s. h., patel, d., kumar, v., spartz, a. k., gu, c., ye, s., yu, p., breen, g., cohen, j. d., wigge, p. a., & gray, w. m. (2011). phytochrome-interacting factor 4 (pif4) regulates auxin biosynthesis at high temperature. proceedings of the national academy of sciences, 108(50), 20231–20235. https:// doi.org/ 10.1073/pnas.1110682108   hartmann, h. t., kester, d. e., davies jr, f. t., & geneve, r. l. (2011). hartmann and kester’s plant propagation: principles and practices (8th ed.). prentice hall. hornitschek, p., kohnen, m. v., lorrain, s., rougemont, j., ljung, k., lópez-vidriero, i., franco-zorrilla, j. m., solano, r., trevisan, m., pradervand, s., xenarios, i., & fankhauser, c. (2012). phytochrome interacting factors 4 and 5 control seedling growth in changing light conditions by directly controlling auxin signaling. the plant journal, 71(5), 699–711. https://doi. org/10.1111/j.1365-313x.2012.05033.x husen, a., & pal, m. (2007). effect of branch position and auxin treatment on clonal propagation of tectona grandis linn. f. new forests, 34(3), 223–233. doi: https://doi.org/10.1007/ s11056-007-9050-y lin, l. z., chen, p., ozcan, m., & harnly, j. m. (2008). chromatographic profiles and identification of new phenolic components of ginkgo biloba leaves and selected products. journal of agricultural and food chemistry, 56(15), 6671–6679. https://doi. org/10.1021/jf800488x martins, f. b., soares, c. p. b., leite, h. g., souza, a. l., & castro, r. v. (2011). índices de competição em árvores individuais de eucalipto. pesquisa agropecuária brasileira, 46(9), 1089–1098. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2011000900017 435de almeida maggioni, porto latoh, marcolino vieira, romanini netto, and zuffellato-ribas: ginkgo biloba l. mini-cuttings: indole butyric acid, substrates, and biochemical composition of the mother plants moubayidin, l., perilli, s., ioio, r. d., mambro, r. d. m., costantino, p., & sabatini, s. (2010). the rate of cell differentiation controls the arabidopsis root meristem growth phase. current biology, 20(12), 1138–1143. https://doi.org/10.1016/j.cub.2010.05.035 ragonezi, c., klimaszewska, k., castro, m. r., lima, m., oliveira, p., & zavattieri, m. a. (2010). adventitious rooting of conifers: inf luence of physical and chemical factors. trees, 24(6), 975–992. https://doi.org/10.1007/s00468-010-0488-8 rezende, a. a. (2007). enraizamanto de estacas de candeia (eremanthus erythropappus (dc.) macleish). [master’s thesis, universidade federal de lavras]. ufla repository. http:// repositorio.uf la.br/bitstream/1/2714/1/disserta%c3%87%c3%83o_enraizamento%20de%20estacas%20de%20candeia%20(eremanthus%20erytropappus%20dc.)%20mac%20 leish.pdf singh, b., kaur, p., gopichand, singh, r. d., & ahuja, p. s. (2008). biology and chemistry of ginkgo biloba. fitoterapia, 79(6), 401–418. https://doi.org/10.1016/j.fitote.2008.05.007 song, j., fang, g., zhang, y., deng, q., & wang, s. (2010). fingerprint analysis of ginkgo biloba leaves and related health foods by high-performance liquid chromatography/electrospray ionization-mass spectrometry. journal of aoac international, 93(6), 1798–1805. souza, c. m., & miranda, r. m. (2006). otimização do balanço entre auxina e citocinina para multiplicação in vitro de gerbera jamesonni var. ‘ornela’. revista agronomia, 40(1–2), 66–72. souza, e. r., lenk, f. l., ono, e. o., & rodrigues, j. d. (2015). conteúdo de carboidratos em estacas de videira do porta-enxerto cv. iac 572. brazilian journal of applied technology for agricultural science, 8(2), 7–15. https://doi.org/10.5935/paet. v8.n2.01 steffens, b., & rasmussen, a. (2016). the physiology of adventitious roots. plant physiology, 170, 603–617. https://doi.org/10.1104/ pp.15.01360 stuepp, c. a., zuffellato-ribas, k. c., koehler, h. s., & wendling, i. (2015). rooting mini-cuttings of paulownia fortunei var. mikado derived from clonal mini-garden. revista árvore, 39(3), 497–504. https://doi.org/10.1590/0100-67622015000300010 stuepp, c. a., fragoso, r. o., maggioni, r. a., zuffellato-ribas, k. c., & wendling, i. (2017a). vegetative rescue and ex vitro plants production system for ginkgo biloba by cuttings and mini-cuttings. revista brasileira de plantas medicinais, 19(2), 300–303. stuepp, c. a., wendling, i., koehler, h. s., & zuffellato-ribas, k. c. (2017b). successive mini-cuttings collection in piptocarpha angustifolia mini-stumps: effects on maturation, adventitious root induction and root vigor. acta scientiarum agronomy, 39(2), 245–253. https://doi.org/10.4025/actasciagron. v39i2.31059 taiz, l., zeiger, e., møller, i. a., & murphy, a. (2017). fisiologia e desenvolvimento vegetal (6th ed.). artmed. tommasi, f., & scaramuzzi, f. (2004). in vitro propagation of ginkgo biloba by using various bud cultures. biologia plantarum, 48, 297–300. https://doi.org/10.1023/b:biop.0000033460.75432.d1 valmorbida, j., & lessa, a. o. (2008). enraizamento de estacas de ginkgo biloba tratadas com ácido indolbutírico e ácido bórico. ciência e agrotecnologia, 32(2), 398–401. https://doi. org/10.1590/s1413-70542008000200008 van beek, t. a., & montoro, p. (2009). chemical analysis and quality control of ginkgo biloba leaves, extracts, and phytopharmaceuticals. journal of chromatography, 1216(11), 2002–2032. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2009.01.013 wang, l., & ruan, y. (2013). regulation of cell division and expansion by sugar and auxin signaling. frontiers in plant science, 4, 1–9. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00163 wendling, i., brooks, p. r., & trueman, s. j. (2015). topophysis in corymbia torelliana × c. citriodora seedlings: adventitious rooting capacity, stem anatomy, and auxin and abscisic acid concentrations. new forests, 46, 107–120. https://doi. org/10.1007/s11056-014-9451-7 wendling, i., stuepp, c. a., & zuffellato-ribas, k. c. (2016). araucaria clonal forestry: types of cuttings and mother tree sex in field survival and growth. cerne, 22(1), 19–26. https://doi.org /10.1590/01047760201622012105 xavier, a., wendling, i., & silva, r. l. (2009). silvicultura clonal: princípios e técnicas (2nd ed.). editora ufv. yan, s. p., yang, r. h., wang, f., sun, l. n., & song, x. s. (2017). effect of auxins and associated metabolic changes on cuttings of hybrid aspen. forests, 8(4), article 117. https://doi. org/10.3390/f8040117. zhang, l., lam, w. p., lü, l., wang, y. x., wong, y. w., lam, l. h., tang, h. c., wai, m. s., mak, y. t., wang, m., & yew, d. t. (2011). how would composite traditional chinese medicine protect the brain an example of the composite formula “pien tze huang”. current medicinal chemistry, 18(23), 3590–3594. https://doi.org/10.2174/092986711796642535 zhang, w., fan, j., tan, q., zhao, m., & cao, f. (2017). mechanisms underlying the regulation of root formation in malus hupehensis stem cuttings by using exogenous hormones. journal of plant growth regulation, 36(1), 174–185. https:// doi.org/10.1007/s00344-016-9628-8 productive characterization of the blueberry cultivar bluegem in brazil received for publication: 15 oct, 2020. accepted for publication: 13 april, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.90965 1 universidade federal da fronteira sul, chapeco (brazil). ² universidade federal de pelotas, pelotas (brazil). ³ programa de pós-graduação em ciência e tecnologia de alimentos, universidade federal de pelotas, pelotas (brazil). 4 departamento de fitossanidade, faculdade de agronomia, universidade federal do rio grande do sul, porto alegre (brazil). 5 programa de pós-graduação em agronomia, universidade tecnológica federal do paraná, pato branco (brazil). * corresponding author: mauricioalbertoniscariot@gmail.com agronomía colombiana 39(1), 22-29, 2021 abstract resumen due to the increase in consumption and the possibilities of exportation and industrialization, blueberry cultivation has been expanding in brazil. since rabbiteye is one of the more cultivated groups of blueberries in brazil, this study aimed to assess the productive characterization of the blueberry cultivar bluegem, group rabbiteye. assessments were conducted with plants in full production during two harvest seasons. we collected data on the following variables: f lower and vegetative bud distribution, open f lowers and formed fruit in two different shoot lengths, and number of f loral primordia. the results showed a greater number of vegetative buds and the intercalation between f lower and vegetative buds in a proportion of 78% and 48% in long and short shoots, respectively. the number of total buds and the number of f lower and vegetative buds were inf luenced by the harvest season and the shoot length. the number of f loral primordia was inf luenced by the bud position on the shoot, but not by the harvest season. the number of f lowers and fruits, in general, was greater in apical buds and in long shoots. debido al aumento del consumo y las posibilidades de exportación e industrialización, el cultivo de arándanos se ha expandido en brasil. dado que rabbiteye es uno de los grupos de arándanos más cultivados en brasil, este estudio tuvo como objetivo evaluar la caracterización productiva del cultivar bluegem de arándano, grupo rabbiteye. las evaluaciones se realizaron con plantas en plena producción durante dos temporadas de cosecha. se recolectaron datos para las siguientes variables: distribución de yemas f lorales y vegetativas, f lores abiertas y frutos formados en ramas de dos longitudes diferentes, y número de primordios f lorales. los resultados mostraron mayor cantidad de yemas vegetativas y la intercalación entre yemas f lorales y vegetativas en una proporción de 78% y 48% en brotes largos y cortos, respectivamente. el número total de yemas y el número de yemas f lorales y vegetativas estuvieron inf luenciados por la temporada de cosecha y la longitud de los brotes. el número de primordios f lorales estuvo inf luenciado por la posición de la yema en el brote, pero no por la temporada de cosecha. el número de f lores y frutos, en general, fue mayor en yemas apicales y en brotes largos. key words: f lowering, grow th, bud position, rabbiteye, fructification, vaccinium spp. palabras clave: f loración, crecimiento, posición de la yema, rabbiteye, fructificación, vaccinium spp. productive characterization of the blueberry cultivar bluegem in brazil caracterización productiva del cultivar bluegem de arándanos en brasil andré luiz radünz1, flávio gilberto herter², marjana radünz³, lauri lourenço radünz4, maurício albertoni scariot4*, vanessa neumann silva1, samuel tadeu tonin1, italo kael gilson1, amanda raquel bizollo1, and rafael dal bosco ducatti5 introduction blueberries (vaccinium spp.) have stood out among the small fruits cultivated in brazil due to their f lavor, economic value, and nutraceutical properties (peña et al., 2012). cantuarias-avilés et al. (2014) and radünz et al. (2016) have shown their great nutraceutical and nutritional values, besides the plant’s easy adaptation to small areas of cultivation. these characteristics make blueberries an attractive species for diversifying the productive capacity of families (radünz et al., 2014). rabbiteye (vaccinium ashei reade) is among the world’s most commercially cultivated species (strik, 2007; cantuarias-avilés et al., 2014), mainly because this group has plants with high yields, vigor, longevity, resistance to heat and drought, tolerance to fungus-related diseases, and low chilling requirements (ehlenfeldt, 2007). in southern brazil, a low number of chill hours is very common, a fact that increases the importance of this group for fruit farming in temperate zones. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.90965 23radünz, herter, radünz, radünz, scariot, silva, tonin, gilson, bizollo, and ducatti: productive characterization of the blueberry cultivar bluegem in brazil genetic and climatic factors may inf luence the productive characteristics of blueberry plants (antunes et al., 2008) as well as the quality of the harvested fruits (rodrigues et al., 2011; gündüz et al., 2015). for temperate regions of brazil, there is a need for studies regarding blueberry species and management practices to better adapt these plants to the local edaphoclimatic conditions and, therefore, to obtain higher productivity and fruit quality (fachinello et al., 2011). originally, all the buds in blueberry plants are vegetative (pescie & lópez, 2007), and in order for the f lower buds to become differentiated, the presence of low temperatures is necessary to meet the required chilling hours of the particular cultivar (coletti et al., 2011). the number of vegetative buds differing from f lower buds might vary depending on the cultivar, day length, temperature (spann et al., 2003; pescie & lópez, 2007; williamson et al., 2015), and the phytosanitary status of the plants (williamson et al., 2015). therefore, there might be a variation in the number of f lower buds, f lowers, and fruits for the same cultivar, depending on the climatic conditions of the place where the plants are grown. thus, in order to obtain increased knowledge on the bioclimatology of blueberry plants cultivated under the climatic conditions of southern brazil, especially in relation to their fruiting habit and their production linked to environmental conditions, it is important to characterize the crops in this region. the characterization will allow the proper use of management practices and obtain greater yields and better fruit quality. since studies regarding the characterization of blueberries grown under climatic conditions of brazil are scarce, this research focused on characterizing the blueberry (vaccinium spp.) cv. bluegem group rabbiteye (vaccinium ashei reade) grown under southern brazilian climatic conditions. materials and methods the study was carried out during two harvest seasons, 2012/2013 and 2013/2014, in a commercial orchard located in morro redondo, rs, in brazil (31º32’ s, 52º34’ w, 150 m a.s.l.). the average temperatures during the experiment were 17.1ºc and 18.2ºc for the 2012/13 and 2013/14 harvests, respectively. climatological normal data for the period 1971 to 2000 demonstrate that the region has a mean annual rainfall of 1366.9 mm, mean annual temperature of 17.8ºc and a mean temperature of the hottest month of 23.2ºc in january (embrapa, 2016). eight-year-old plants of the cv. bluegem belonging to the rabbiteye (vaccinium ashei reade) group and in full production were chosen. for this region of the country under the conditions of the experiment, pruning was carried out in mid-july. this cultivar showed vegetative growth for approximately 40 d during the months of july and august. the period of f loral initiation and formation of f lower buds occurred for approximately 15 d during the months of august and september. the period that comprises the formation and maturation of fruits took place for approximately 140 d during the months of september, october, november, december, and january. the fruit harvest started in january. a totally randomized experimental design was used and conducted under two factorial arrangements. a 2×2 factorial arrangement (shoot length × harvest season) was used to check the distribution of vegetative and f lower buds on the shoot. a 2×3×2 factorial arrangement (shoot length × bud position on the shoot × harvest season) was used to check the number of f loral primordia, open f lowers, and developed fruits in the plants. four groups of plants were randomized for each variable. each group consisted of four plants. two central plants in each group were selected and a total of ten long shoots (31 to 50 cm) and ten short shoots (15 to 30 cm) were randomly selected for each harvest season. the shoots evaluated corresponded to the secondary shoots (secondary branches originated on the main stem). shoots were grouped into long and short to obtain more accurate results, since shoots of different sizes in the plant may have a different number of buds. for the selected shoots, counts of f lower and vegetative buds, the position of these buds on the shoots, the base and top diameter of the shoots, and their lengths were assessed. weekly observations in marked and defined buds were carried out to determine the number of open f lowers during the f lowering period and the number of developed fruits until the end of the harvest season (tab. 1). table 1. morphological characterization of the shoots of blueberry, cv. bluegem, harvest seasons 2012/2013 and 2013/2014. harvest season shoot length shoot length (cm) base diameter of shoot (mm) top diameter of shoot (mm) 12/13 long 39.4 4.7 1.7 13/14 long 34.9 4.2 1.8 12/13 short 25.0 3.5 1.6 13/14 short 23.5 3.3 1.6 12/13 long shoot mean 37.2 4.5 1.8 13/14 short shoot mean 24.3 3.4 1.6 24 agron. colomb. 39(1) 2021 in order to evaluate the number of primordia, shoots were collected from plants on five different dates between april and august for each harvest season, covering the period of leaf senescence until the opening of f lowers. in each of the assessment dates, a total of ten short and ten long shoots were collected from each group of bushes and were taken to the fruit laboratory of the federal university of pelotas for the dissection of apical, medial and basal buds, and the counting of f loral primordia. at the end of each counting, a mean number of f loral primordia was obtained for the apical, medial and basal portions of the shoots. the shoot diameter was measured with a digital caliper. measurements were performed twice at the base and at the top of each shoot and the values were averaged. the shoot length was measured with a measuring tape, from the base to the top of the shoot. the total number of f lower and vegetative buds in long and short shoots were counted and weighted in relation to the number of shoots in which the buds were present, for the different levels of shoots. the levels were characterized by the number of times that they showed f lower and vegetative buds intercalated, as shown in figure 1. this method of weighting was performed to avoid overrating the total number of buds. thus, the f lower and vegetative buds that occupied the first level, i.e., the apical part of the shoot, were multiplied by 1, since they could be found in all evaluated shoots. the f lower and vegetative buds from the second level were multiplied by the respective number of shoots in which they were found; for example, when they were found in six shoots, they were multiplied by 0.6. the same was done for the other levels (radünz et al., 2018). data on the total number of f lower and vegetative buds as a function of the shoot length and the harvest season, and the number of f loral primordia, f lowers, and fruits as a function of the shoot length, bud position, and harvest season were subjected to an anova and, when statistically different, the tukey’s hsd test (p≤0.05) was used to compare the means of the treatments. results the results of the anova (p≤0.05) for the number of f lower and vegetative buds, f loral primordia, number of f lowers, and number of fruits are shown in table 2. the interaction between the factors harvest season and shoot length did not significantly affect the total number of f lower and vegetative buds. however, the single effect of these variables inf luenced the total amount of f lower and vegetative buds in the plants (tab. 2). a greater number of table 2. results of the analysis of variance (anova) for the number of flower (fb) and vegetative (vb) buds, floral primordia (fp), number of flowers (nfw) and number of fruits (nft) of the blueberry cv. bluegem. factor df fb vb shoot length 1 * ** harvest season 1 ** ** shoot length × harvest season 1 ns ns factor df fp nfw nft shoot length 1 ** ** ** bud position 2 ** ** ** harvest season 1 ** ns ns shoot length × bud position 2 ** ns ** shoot length × harvest season 1 ns ns ns bud position × harvest season 2 ns ns ns shoot length × bud position × harvest season 2 ns ** ns *, **, *** significant at p≤0.05, p≤0.01 and p≤0.001, respectively; ns not significant. df degrees of freedom. flower bud vegetative bud level 1 level 2 level 3 apical medial basal figure 1. representation of the levels used to characterize the fruiting habit on the secondary shoots of blueberry cv. bluegem. 25radünz, herter, radünz, radünz, scariot, silva, tonin, gilson, bizollo, and ducatti: productive characterization of the blueberry cultivar bluegem in brazil f lower and vegetative buds (fig. 2) was observed for the 2012/13 and 2013/14 harvest seasons, respectively. when analyzing the number of f lower and vegetative buds as linked to the shoot length, a statistical difference was found between short and long shoots. long shoots showed a greater number of f lower and vegetative buds, having on average 53% more buds than short shoots (fig. 2; tab. 3). for the proportion between the number of vegetative and f lower buds, 1.43, and 1.41 vegetative buds were observed for each f lower bud in long and short shoots, respectively (tab. 3). analyzing the levels in which f lower buds were intercalated with vegetative ones for every ten evaluated shoots on average, 78% and 48% showed intercalated buds in long and short shoots, respectively. in the third level, the intercalation was of 17% in long shoots and 2% in short shoots, while for the fourth level an intercalation of 5% was observed only in long shoots (tab. 3). the highest number of f lower buds was found in long and short shoots of the first level (tab. 3), which, on average, showed 8.2 and 5.8 f lower buds, accounting for 82% and 88% of all the buds found on these shoots, respectively. figure 2. total mean number of a and b) flower and c and d) vegetative buds as a function of the harvest season and secondary shoot length (short shoot: 15 to 30 cm and long shoot: 31 to 50 cm) for blueberry cv. bluegem. means followed by the same letter in the figure are not significantly different according to the tukey’s hsd test (p≤0.05). table 3. bud distribution in levels and total buds (tb) for blueberry cv. bluegem as a function to the harvest season (h) and shoot length (s). h s level 1 level 2 level 3 level 4 total tb ns f v ns f v ns f v ns f v f v 12/13 long 10 8.7 4.2 8.0 1.6 9.9 1 1 10.3 10 13.1 23.2 13/14 10 7.7 5.2 7.7 2.4 8.8 2.3 1.1 8.5 1.0 0.8 9.7 9.9 15.4 25.3 12/13 short 10 6.2 5.3 4.0 1.5 7.0 0.3 0.3 2.0 6.8 8.3 15.1 13/14 10 5.5 6.1 5.7 1.6 7.5 6.3 10.3 16.6 long shoot mean 10 8.2 4.7 7.8 2.0 9.3 1.7 1.1 9.4 0.5 0.4 4.8 10 14.3 24.3 short shoot mean 10 5.8 5.7 4.8 1.5 7.2 0.2 0.2 1.0 6.6 9.3 15.9 mean of three plants (30 shoots). ns number of shoots in which levels are present; f number of flower buds in the level; v number of vegetative buds in the level. 8.45 a 8.12 b 6.57 b 10.0 a 10.74 b 12.85 a 9.33 b 14.25 a a 0 3 6 12 9 15 2012/13 2013/14 fl ow er b ud s/ sh oo t harvest season b 0 3 6 12 9 15 short long fl ow er b ud s/ sh oo t shoot c 0 3 6 12 9 15 2012/13 2013/14 ve ge ta tiv e bu ds /s ho ot harvest season d 0 3 6 12 9 15 short long ve ge ta tiv e bu ds /s ho ot shoot 26 agron. colomb. 39(1) 2021 regarding the total distribution of buds on the shoots as a function of shoot length (tab. 3), we verified that for every 1.53 cm (0.65 buds cm-1) there was a bud in both shortand long shoots. the similarity in the values indicated that the total number of buds per shoot was directly associated with the shoot length, and so was the proportion between f lower and vegetative buds. a distinct statistical tendency was identified for the number of primordia, f lowers, and fruits. an interaction between the shoot length and the bud position was observed for the number of primordia and fruit, as well as the single effect of the harvest season on the number of primordia. the number of flowers was affected by the three-way interaction shoot length × bud position × harvest season. when analyzing the interaction between the position of the bud (apical, medial, and basal) and the shoot length (short and long) for the number of f loral primordia (tab. 2), we found differences between the shoot lengths only in relation to the medial and basal positions, since long shoots showed the greatest number of f loral primordia. when analyzing the interaction of the short shoot as a function of the bud position, we observed that buds were found in a greater number in the apical portion, followed by the basal and the medial ones. this behavior was different from that observed in the long shoot, in which the medial portion stood out (tab. 4). we observed no significant differences for the number of primordia as a function of the harvest season (mean 7.98), showing that the results referring to the number of f loral primordia were stable and were not inf luenced by the edaphoclimatic characteristics of the region. table 4. number of floral primordia of blueberry cv. bluegem as a function of the shoot length and bud position. shoot length bud position apical medial basal short 8.10 aa 7.63 bc 7.74 bb long 8.17 ab 8.39 aa 7.83 ac cv (%) = 1.51 means followed by the same letters (lowercase in the column and uppercase in the same line) are not significantly different according to thetukey’s hsd test (p≤0.05). cv coefficient of variation. the number of f lowers was significantly inf luenced by all the factors involved in the research (tab. 2). however, it did not differ for the apical bud position for the two harvest seasons assessed. we observed a similar behavior for the medial and basal bud positions in the two harvest seasons, with a greater number of f lowers in long shoots (tab. 5). when analyzing the interaction for short shoots, only the position of the buds affected the number of f lowers, as the apical position was on average 17.2% greater than the basal one (tab. 5). the behavior for the long shoot was similar, with a difference between the apical and basal bud position, although we found no differences between the apical and medial positions, and the medial and basal positions, except for the medial position in the 2013/14 harvest season (tab. 5). the relationship between the shoot length (s) and the bud position (p) as a function of the harvest season can be observed in table 5. no statistical difference was observed between the harvest seasons; however, the interaction between the bud position and the shoot length had a similar behavior. in both cases, we found the highest number of f lowers on the long shoot apical bud position (mean 7.30), which did not differ from the long shoot medial bud position (mean 7.15) and the short shoot apical bud position (mean 7.15). nevertheless, the lowest number of buds was found on the short shoot basal bud position, which did not differ statistically from the short shoot medial bud position for both harvest seasons, and from the long shoot basal bud position in the 2013/14 harvest (tab. 5). the number of f lowers for the interaction between shoot length (s) and harvest season (h) as a function of the bud position (p) can be seen in table 5. the interaction between the harvest season and the shoot length did not inf luence the number of f lowers in the apical bud position of the shoot. however, this interaction had a similar behavior in the medial and basal positions, considering that in both cases (medial and basal positions) the greatest number of f lowers was observed in long shoots, regardless of the harvest season. this number of f lowers was similar to that observed in short shoots from the harvest 2013/14 (tab. 5). when analyzing the number of f lowers as a function of the bud position on the shoot, in all cases the lowest number of f lowers was found in the basal position whereas the highest number of flowers was found in the apical one. however, we observed no differences between the apical and the medial positions for long shoots (tab. 5). regarding the number of fruits for the interaction between the position of the bud and the shoot length (tab. 2), the apical bud position was not inf luenced by the shoot length and produced on average 7.10 fruits. for the medial and basal position of buds on the shoots, the behavior was similar. the short shoot showed a greater number of fruits, on average 12.3% and 11.0% greater than the long shoot, respectively (tab. 6). 27radünz, herter, radünz, radünz, scariot, silva, tonin, gilson, bizollo, and ducatti: productive characterization of the blueberry cultivar bluegem in brazil table 6. number of blueberry cv. bluegem fruits as a function of the bud length in the bud position. shoot length bud position apical medial basal short 7.00 aa 5.30 ab 4.55 ac long 7.20 aa 4.65 bb 4.05 bc cv (%) = 8.73 means followed by the same letters (lowercase in the column and uppercase in the same line) are not significantly different according to the tukey’s hsd test (p≤0.05). cv coefficient of variation. when analyzing the same shoot length, we saw that the behavior was the same regardless of the length; in both cases, the values of the apical position of the buds were higher than those of the medial position, which in turn were higher than those of the basal position. we observed for the short shoot that the medial and basal bud positions showed 24.3% and 35.0% fewer fruits than the apical one, respectively. for the long shoot, the apical position of the buds showed 35.4% and 43.8% more fruits than the medial and basal positions, respectively (tab. 6). discussion the observed behavior for the number of buds is of extreme importance for fruit production and quality, as vegetative buds are those that will support the production of photoassimilates (radünz et al., 2016). in georgia, usa, the maximum number of f lower buds formed in each shoot piece of 20 cm is 14 for the cultivar premier belonging to the rabbiteye group (ojiambo et al., 2006). in blueberry bushes, f lower buds are found in the upper part of the shoot while the vegetative buds are found in the basal part (karimi et al., 2017). the results from this work can be attributed to the climatic conditions found in the farming region, especially those in southern brazil, where mild winters are frequent (fachinello et al., 2011). originally, all the buds of blueberry bushes are vegetative and, depending on the day length and temperature, they can turn into f lower buds (song & walworth, 2018). the existence of intercalated buds in the shoots might be related to the adjustment of the cultivar to the region since it is an exotic species for the climatic conditions of brazil. when analyzing the total number of buds per shoot, similarities were seen, leading to the belief that the total number of buds per shoot is directly associated with the shoot length and so is the proportion between f lower and vegetative buds. so, it is possible to estimate the number of buds for a given shoot length. there might be a correlation between the shoot thickness and the fruit size, as it table 5. number of blueberry cv. bluegem flowers as a function of the interaction between the bud position and the harvest season on the shoot length. shoot length bud position (p) × harvest season (h) pa × h1 pa × h2 pm × h1 pm × h2 pb × h1 pb × h2 short (ss) 7.1 aa 7.2 aa 6.5 bbc 6.7 bab 6.0 bc 6.2 bbc long (ls) 7.3 aa 7.3 aa 7.1 aabc 7.2 aab 6.6 ac 6.7 abc shoot length (s) × bud position (p) harvest season h1 (2012/13) h2 (2013/14) ss × pa 7.1 aba 7.2 aba ss × pm 6.5 cda 6.7 bca ss × pb 6.0 da 6.2 ca ls × pa 7.3 aa 7.3 aa ls × pm 7.1 aba 7.2 aba ls × pb 6.6 bca 6.7 bca shoot length (s) × harvest season (h) bud position pa pm pb ss × h1 7.1 aa 6.5 bb 6.0 bc ss × h2 7.2 aa 6.7 abb 6.2 abc ls × h1 7.3 aa 7.1 aa 6.6 ab ls × h2 7.3 aa 7.2 aa 6.7 ab cv (%) = 6.29 means followed by the same letters (lowercase in the column and uppercase in the same line) are not significantly different according to the tukey’s hsd test (p≤0.05). pa apical; pm medial; pb basal. h1 2012/13; h2 2013/14. cvcoefficient of variation. 28 agron. colomb. 39(1) 2021 represents a natural evolution of the species where larger and thicker shoots may provide better conditions to support higher yields (braha & zajmi, 2015). the apical portion of the shoots showed a greater number of f lowers when compared to the basal portions of the shoots. these results are associated with the greater capacity of solar radiation interception in the external portions of the plant canopy, considering that the architecture of the plant is a factor that inf luences its functions and characteristics (retamal-salgado et al., 2017). the vegetative morphology of the plant is correlated with its reproductive characteristics. because of its evolutionary traits, the development of f lowers happens in places where they can be better found by pollinators (stournaras & schaefer, 2017). plant morphology also inf luences the number of f lowers as basal f lowers are located in the canopy of the plants and play a role in the attractiveness and arrival of pollinators (stournaras & schaefer, 2017). floral induction takes place through environmental stimuli such as temperature and photoperiod that, in turn, might inf luence the number of differentiated primordia (wilkie et al., 2008). conclusion the harvest season and the shoot length inf luenced the total number of buds and the number of f lower and vegetative buds, since a greater number of vegetative buds were observed. the bud position on the shoot inf luenced the number of f loral primordia but was not inf luenced by the harvest season. the number of f lowers and fruits, in general, was greater in apical buds and in long shoots, compared to the other positions and shoot lengths. these results can be used by farmers as a decision-making tool to define the moments in which cultural practices are carried out. however, further studies are necessary for the detailed evaluation of f loral differentiation and the reasons why it occurs in an intercalated form. additionally, research that addresses the formation of f lowers and fruit set and their relationship with the climatic characteristics of the region is also suggested here. acknowledgments the authors would like to thank the national council for scientific and technological development (cnpq) for the doctoral scholarship granted to the first author. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions alr and fgh designed the experiments, llr contributed to the data analysis, alr, mr, mas, vns, stt, ikg, arb and rdbd wrote the article. all authors reviewed the manuscript. literature cited antunes, l. e. c., gonçalves, e. d., ristow, n. c., carpenedo, s., & trevisan, r. (2008). fenologia, produção e qualidade de frutos de mirtilo. pesquisa agropecuária brasileira, 43(8), 1011–1015. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2008000800009 braha, s., & zajmi, a. (2015). comparisons of some parameters of the ennobled blueberry (vaccinium corymbosum l.) grown at the two locations in kosovo. in m. pospišil (ed.), 50th croatian & 10th international symposium on agriculture, opatija, croatia: proceedings (pp. 591–594). university of zagreb. cantuarias-avilés, t., da silva, s. r., medina, r. b., moraes, a. f. g., & alberti, m. f. (2014). cultivo do mirtilo: atualizações e desempenho inicial de variedades de baixa exigência em frio no estado de são paulo. revista brasileira de fruticultura, 36(1), 139–147. https://doi.org/10.1590/0100-2945-453/13 coletti, r., nienow, a. a., & calvete, e. o. (2011). superação da dormência de cultivares de mirtileiro em ambiente protegido com cianamida hidrogenada e óleo mineral. revista brasileira de fruticultura, 33(2), 685–690. https://doi.org/10.1590/ s0100-29452011005000054 ehlenfeldt, m. k., rowland, l. j., ogden, e. l., & vinyard, b. t. (2007). floral bud cold hardiness of vaccinium ashei, v. constablaei, and hybrid derivatives and the potential for producing northern-adapted rabbiteye cultivars. hortscience, 42(5), 1131–1134. https://doi.org/10.21273/hortsci.42.5.1131 embrapa. (2016, october 25). estação agroclimatológica de pelotas. http://agromet.cpact.embrapa.br/estacao/index.html fachinello, j. c., pasa, m. s., schmtiz, j. d., & betemps, d. l. (2011). situação e perspectivas da fruticultura de clima temperado no brasil. revista brasileira de fruticultura, 33, 109–120. https:// doi.org/10.1590/s0100-29452011000500014 gündüz, k., serçe, s., & hancock, j. f. (2015). variation among highbush and rabbiteye cultivars of blueberry for fruit quality and phytochemical characteristics. journal of food composition and analysis, 38, 69–79. https://doi.org/10.1016/j. jfca.2014.09.007 karimi, f., igata, m., baba, t., noma, s., mizuta, d., kim, j. g., & ban, t. (2017). summer pruning differentiates vegetative buds to f lower buds in the rabbiteye blueberry (vaccinium virgatum ait.). the horticulture journal, 86(3), 300–304. https://doi. org/10.2503/hortj.mi-158 ojiambo, p. s., scherm, h., & brannen, p. m. (2006). septoria leaf spot reduces f lower bud set and yield potential of rabbiteye and southern highbush blueberries. plant disease, 90(1), 51–57. https://doi.org/10.1094/pd-90-0051 peña, m. l. p., gubert, c., tagliani, m. c., bueno, p. m. c., & biasi, l. a. (2012). concentrações e formas de aplicação do ácido indolbutírico na propagação por estaquia dos mirtileiros cvs. flórida e clímax. semina: ciências agrárias, 33(1), 57–64. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2012v33n1p57 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2008000800009 https://doi.org/10.1590/0100-2945-453/13 https://doi.org/10.1590/s0100-29452011005000054 https://doi.org/10.1590/s0100-29452011005000054 https://doi.org/10.21273/hortsci.42.5.1131 http://agromet.cpact.embrapa.br/estacao/index.html https://doi.org/10.1590/s0100-29452011000500014 https://doi.org/10.1590/s0100-29452011000500014 https://doi.org/10.1016/j.jfca.2014.09.007 https://doi.org/10.1016/j.jfca.2014.09.007 https://doi.org/10.2503/hortj.mi-158 https://doi.org/10.2503/hortj.mi-158 https://doi.org/10.1094/pd-90-0051 https://doi.org/10.5433/1679-0359.2012v33n1p57 29radünz, herter, radünz, radünz, scariot, silva, tonin, gilson, bizollo, and ducatti: productive characterization of the blueberry cultivar bluegem in brazil pescie, m. a., & lópez, c. g. (2007). inducción f loral en arándano alto del sur (vaccinium corymbosum), var. o’neal. revista de investigaciones agropecuarias, 36(2), 97–107. radünz, a. l., acunha, t. s., kröning, d. p., scheunemann, l. c., rassch, c. g., chaves, f. c., & herter, f. g. (2014). efeito da época de poda na produção e qualidade de frutos de mirtileiro. bragantia, 73(1), 45–49. https://doi.org/10.1590/brag.2014.009 radünz, a. l., scheunemann, l. c., kröning, d. p., herter, f. g., reichert júnior, f. w., radünz, m., & silva, v. n. (2018). characterization of blueberry cultivar ‘climax’. acta scientiarum biological sciences, 40, article e40472. https://doi.org/10.4025/ actascibiolsci.v40i1.40472 radünz, a. l., scheunemann, l. c., kröning, d. p., herter, f. g., schöffel, e. r., radünz, l. l., giacobbo, c. l., & raasch, c. g. (2016). caracterização do hábito de frutificação do mirtileiro cultivado na mesorregião de pelotas/rs, brasil. revista de la facultad de agronomía, 115(1), 83–90. retamal-salgado, j., vásquez, r., fischer, s., hirzel, j., & zapata, n. (2017). decrease in artificial radiation with netting reduces stress and improves rabbit-eye blueberry (vaccinium virgatum aiton) ‘ochlockonee’ productivity. chilean journal of agricultural research, 77(3), 226–233. https://doi.org/10.4067/ s0718-58392017000300226 rodrigues, e., poerner, n., rockenbach, i. i., gonzaga, l. v., mendes, c. r., & fett, r. (2011). phenolic compounds and antioxidant activity of blueberry cultivars grown in brazil. ciência e tecnologia de alimentos, 31(4), 911–917. https://doi.org/10.1590/ s0101-20612011000400013 song, g. q., & walworth, a. (2018). an invaluable transgenic blueberry for studying chilling-induced f lowering in woody plants. bmc plant biology, 18, article 265. https://doi.org/10.1186/ s12870-018-1494-z spann, t. m., williamson, j. g., & darnell, r. l. (2003). photoperiodic effects on vegetative and reproductive growth of vaccinium darrowi and v. corymbosum interspecifc hybrids. hortscience, 38(2), 192–195. https://doi.org/10.21273/hortsci.38.2.192 stournaras, k. e., & schaefer, h. m. (2017). does f lower and fruit conspicuousness affect plant fitness? contrast, color coupling and the interplay of pollination and seed dispersal in two vaccinium species. evolutionary ecology, 31, 229–247. https://doi. org/10.1007/s10682-016-9864-1 strik, b. c. (2007). horticultural practices of growing highbush blueberries in the ever-expanding u.s. and global scene. journal of the american pomological society, 61(3), 148–150. wilkie, j. d., sedgley, m., & olesen, t. (2008). regulation of f loral initiation in horticultural trees. journal of experimental botany, 59(12), 3215–3228. https://doi.org/10.1093/jxb/ern188 williamson, j. g., phillips, d. a., olmstead, j. w., & lyrene, p. m. (2015). reproductive growth and development of blueberry. institute of food and agricultural science, university of florida. https://doi.org/10.1590/brag.2014.009 https://doi.org/10.4025/actascibiolsci.v40i1.40472 https://doi.org/10.4025/actascibiolsci.v40i1.40472 https://doi.org/10.4067/s0718-58392017000300226 https://doi.org/10.4067/s0718-58392017000300226 https://doi.org/10.1590/s0101-20612011000400013 https://doi.org/10.1590/s0101-20612011000400013 https://doi.org/10.1186/s12870-018-1494-z https://doi.org/10.1186/s12870-018-1494-z https://doi.org/10.21273/hortsci.38.2.192 https://doi.org/10.1007/s10682-016-9864-1 https://doi.org/10.1007/s10682-016-9864-1 https://doi.org/10.1093/jxb/ern188 the oil palm cadastre in colombia received for publication: october 1, 2021. accepted for publication: august 9, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.98801 1 centro de investigación en palma de aceite – cenipalma, bogotá (colombia). * corresponding author: vrincon@cenipalma.org agronomía colombiana 40(2), 258-269, 2022 abstract resumen this article describes the process of constructing a model of the geographic information management for the cultivation of oil palm in colombia. due to the need to collect, store, update, and analyze data from planted areas in the country, it was necessary to rely on the soft systems model to propose an information system structure that would respond to the needs of accounting for planted areas and to be able to integrate such information with other strategic data for the oil palm sector. this research developed a database model on which the geographic data related to the colombian planted area of palm oil has been stored for over ten years. the geographic model has allowed creating new information at various territorial scales, integrated with phytosanitary data important for regional crop management. the integration of a web-based platform has positioned the oil palm cadastre as a consultation service for users working in various roles in the oil palm industry, as a reliable geographical bank of information, available to other oil palm project agribusinesses. este artículo describe el proceso de construcción de un modelo de gestión de la información geográfica para el cultivo de palma de aceite en colombia. debido a la necesidad de capturar, almacenar, actualizar y analizar datos de las áreas sembradas en el país, fue necesario soportarse en el modelo de sistemas blandos para plantear una estructura de sistema de información que respondiera a las necesidades de inventario de áreas sembradas, y que estuviera en capacidad de integrar dicha información con otros datos estratégicos para el sector palmicultor. esta investigación permitió construir un modelo de base de datos sobre el cual, durante más de diez años, se han almacenado de manera continua los datos geográficos relacionados con el área sembrada en palma de aceite en el país. el modelo geográfico ha permitido generar nueva información a diferentes escalas territoriales y la integración con datos de índole fitosanitaria, de gran importancia para el manejo regional de los cultivos. la integración de una plataforma tecnológica web ha logrado posicionar el catastro palmero como servicio de consulta para usuarios de diversos roles dentro del gremio palmicultor y como información geográfica base de confianza para soportar otros proyectos de agronegocio de la agroindustria palmera. key words: cadastral administration, land administration domain model, monoculture, oil crops. palabras clave: administración catastral, modelo para el ámbito administrativo del territorio, monocultivo, cultivos oleaginosos. the oil palm cadastre in colombia catastro de la palma de aceite en colombia victor orlando rincón-romero1, *, angie molina-villarreal1, andrea zabala-quimbayo1, osmar ricardo barrera-agudelo1, and jorge luis torres-león1 introduction the oil palm crop in colombia has achieved a significant presence, accounting for approximately 10% of the country’s total planted area and 30% of the agro-industrial crops (dane, 2016; fedepalma, 2019). this presence calls for the development and permanent update of an inventory of the country’s planted areas, since this information could be the cornerstone for adequate planning and ordering of the territories. from its inception, the federación nacional de cultivadores de palma fedepalma has worked to consolidate and develop a database that provides information on aspects relevant to colombian agribusiness that includes the delimitation, area, and spatial representation of planted areas that can assist the palmiculture sector in adequate decision-making. therefore, as a first approach to achieving these objectives, fedepalma, through the oil palm sector statistical information system (sispa), has periodically compiled data of country wide seed sales as an alternative to an estimation of the planted area. this method leads to certain inaccuracies in the calculation determining the effectively planted area requiring corrections, mainly related to discarded seeds. fully aware of this condition, in 2007, fedepalma, in an agreement with corporación colombia internacional https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.98801 mailto:vrincon@cenipalma.org 259rincón-romero, molina-villarreal, zabala-quimbayo, barrera-agudelo, and torres-león: the oil palm cadastre in colombia (cci), completed the first georeferencing study on the area planted with oil palm in the country, creating polygons for around 276,000 ha of the 301,000 ha estimated to be planted. additionally, in 2009 the centro de investigación en palma de aceite cenipalma, as part of a project funded by the servicio nacional de aprendizaje (sena), made the first adjustment to the cartographic base developed by the cci and georeferenced additional areas of the crop that added up to a total 310,000 ha in comparison to the 350,000 ha estimated for that year. simultaneously, cenipalma, as part of several regional phytosanitary information management projects, developed geographic databases that used polygons to represent the planted areas in the areas of the colombian eastern plains, the magdalena medio (central region), and san andres de tumaco (pacific coast). in 2012, this first stage of data collection required focusing efforts on the planning and design of an information management system that would ensure the storage, administration, and consultation of data from the crop plots, i.e., from a specific cadastre of the areas with palm oil. the cadastre (a public register showing the details of ownership and value of land) corresponds to a land inventory (kaufmann & steudler, 1998) and under the new trends of the multipurpose cadastre, the inventory transcends the delimitation of properties and is supported by subsystems that carry out inventories of land uses (williamson et al., 2014; ponvert et al., 2015). so, the subsystem called oil palm cadastre (opc) was conceived, its cornerstone was the “land management paradigm” (williamson et al., 2014) in which high-quality territorial information was an essential component, using the property cadastre as a methodological framework. according to ponvert et al. (2015), most national cadastre information systems store general data that often cannot meet the particular needs of every user. for this reason, it is convenient to propose and create specific subsystems that allow managing information at a larger scale, leading to the creation of cadastre subsystems mainly in rural areas (which, by tradition in the countries, has been characterized for having less detailed sales). in the last decade this need has been framed as green cadastres (zysk et al., 2020). some examples include the land parcel information system to record crops and manage agricultural subsidies in the european community (inan et al., 2010), the specialized property and oil palm cadastres property cadastre polygon oil palm cadastre polygon legend spatial reference system: epsg 4326 source: *gis oil palm cadastre *google satellite image 0 250 500 m 73.18°w 73.16°w 73.18°w 73.16°w 4. 36 °n 4. 36 °n figure 1. difference between minimum units of the proper ty cadastre and crop cadastral subsystems. 260 agron. colomb. 40(2) 2022 sugar cane registry in cuba (samuel & reyes, 2007; rojas-martínez et al., 2014), the forest cadastre in greece (drosos, 2014), the vineyards cadastre in romania (hutanu & moca, 2010; hutanu et al., 2016), and the inventory of tea areas in turkey (ozcelik & nisanci, 2016), etc. from these initiatives, and taking into account that the cadastre of the property was historically proposed to determine the value of such properties for tax purposes and/or to create a register for the legitimacy of the owners (alcázar, 2000; hopfer, 2003), the difference between these subsystems and the cadastre of the property was defined as the fact that the delimitation of the polygons specifically marks the minimum constituent unit of the cadastral subsystem (samuel & reyes, 2007; ozcelik & nisanci, 2016) and is not carried out considering the property’s boundaries (fig. 1). therefore, the cadastral subsystems are a complement to this type of cadastre, with the spatial representation as an integrating component (ponvert et al., 2015). therefore, it was important to create a system to store the georeferenced inventory of areas planted with oil palm at a plot scale in colombia. the primary purpose of this system was to support decision-making in the oil palm industry and to provide updated information about planted areas. the system was developed as a technological tool under the guidelines of a cadastre information system (çaǧdaş & stubkjær, 2011); therefore, this paper describes the opc conceptualization and the development of a continuously updated system. this tool was proposed as a benchmark for consultation about oil palm plantations in colombia. materials and methods the system was planned based on “soft systems” theory (çaǧdaş & stubkjær, 2011) to define the elements and actors of the opc and to define the technical aspects that allowed implementing the opc based on the system’s conceptual framework. system conceptualization the opc system is based on the uncertainty about the actual planted areas and their characteristics and geographic distribution. therefore, the purpose of elucidating them is to create a theoretical framework through practice (roux & barry, 2009). for this reason, the opc is conceived as a system and, as such, it has the following characteristics (wastell, 2012): • purpose: to provide georeferenced information on areas planted with oil palm as well as associated information in order to make decisions related to the oil palm sector; • transformation: a collection of geographical data for areas planted with oil palm and data related to the characteristics and management of the crops in order to create information for research, extension, and decision-making; • feedback cycles: the purpose is to identify the entire planted area of the country; therefore, measurements ensure the fulfillment of its purpose. however, this is understood as a soft system under systems theory, considering that its purpose as a registry storage system transcends the inclusion of the complexity of human decision-making processes in all its components (çaǧdaş & stubkjær, 2011). from its inception, the opc was conceived as a tool whose main actors are fedepalma, cenipalma, and palm-growers, interrelated through the collection, storage, and consultation of data on the areas planted with oil palm and the information products generated from them. a first activity carried out was the definition of the constituent elements of opc, to break down each of the elements that participate in the definition of the areas with oil palm cultivation. such a definition is considered a hierarchy determined by spatial units mainly associated with the functionalities and interests of the actors; each unit was assigned characteristics and in turn topological relationships. driving the conception of the system towards the operational component, the aspects in which the opc is transformed from an inventory of areas to functional data were conceived that can be integrated with different sources to consolidate multipurpose characteristics of the inventory. technical aspects geographical data sources were classified into three categories: products of photointerpretation, a direct survey with gps devices, or third-party information available at the plantations. therefore, a data processing scheme had to be defined to monitor the technical operation of the geographical database construct (fig. 2). these data structuring aspects were designed considering a detailed revision, correction, and adjustment for the geographical information, based on the colombian technical standard ntc 5043 (icontec, 2010): 261rincón-romero, molina-villarreal, zabala-quimbayo, barrera-agudelo, and torres-león: the oil palm cadastre in colombia • totality the list of plots per plantation provided at the beginning of the project was used as a source, understanding that the total polygons must be equal to the number of plots reported for the plantation; • logical consistency the following elements were evaluated: » domain consistency, for the name, area, palms, and material attributes. » topological consistency that evaluates compliance with topological rules such as overlapping, invalid geometries, gaps, and non-repeating geometries; • position accuracy the data provided by the plantations were reviewed and the actual location of the polygons was validated through satellite images. results and discussion elements of the oil palm cadastre the oil palm crop in colombia is distributed throughout more than 120 municipalities. the geographic delimitation of what is known in the palm-growing sector as palm-growing areas from an administrative and logistics perspective, were named as follow: north, central, east, and southwest (fedepalma, 2019) (fig. 3). these were established based on the surrounding regions that are part of the same geographical region. similarly, for operationality and accessibility, a group of sub-zones was established within each zone, defined mainly as plantation aggregates. the boundaries of the sub-zones may or may not coincide with the boundaries of municipalities. these sub-zones contained plantations in various rural properties used mainly to grow oil palm, and they are legally owned by one or several people/companies. depending on their size, these plantations cover one or several plots (plot being the minimum spatial and administrative division within a plantation) that are usually defined based on homogeneous characteristics of its constituent elements (cultivar, planting date, type of soil, etc.), geographical accidents, or infrastructure works developed inside the plantation. therefore, it was important to emphasize that an oil palm plantation was a group of plots, which in turn had diverse geographical elements and/or characteristics inherent to them (palms, roads, channels, type of cover, etc.). however, there is no absolute relationship between the property and the plantation, or the property and the plot, because the latter may conform to the entire property, a fraction of it, or the sum of several properties (sagris & devos, 2008). below are the definitions of the elements that comprise the opc. • plot: minimum spatial unit planted with oil palm within a plantation that generally has similar characteristics regarding the planting year and cultivar; • plantation: set of plots —not necessarily adjacent— grouped under the property and administered by one or several persons (natural or legal); • sub-zone: geographical sub-division of the oil palm zones that allow for adequately monitoring the logistics and extension. the boundaries of one sub-zone may or may not coincide with those of the municipalities; previous inputs acquisition processing storage publication list of plantations (coordinates) plantation polygons photointerpretation restitution gps surveys third-party geodata structuring elements totality logical consistency position accuracy thematic accuracy geo-services figure 2. data processing scheme. 262 agron. colomb. 40(2) 2022 • zone: geographical division created by fedepalma to adequately manage the palm productive areas in colombia. it covers one or more municipalities in one or more departments. features of the opc the cadastre of the property generally refers to the spatial and legal features (çaǧdaş& stubkjær, 2011). in the case of the opc, the physical feature of the property refers to identifying and representing geographical elements (plots, plantations, sub-zones, and zones). the agronomic feature refers explicitly to the specification of the cultivar, species, age, phytosanitary status, etc., to describe crop’s particularities found in the smallest mappable unit (plot). topological relationships considering that the fundamental elements of the opc have geographical representation, topological relationships that establish the hierarchical connections between them had to be defined; i.e., the zone (the element with the highest hierarchy) is formed by various sub-zones that in turn are formed by a certain number of oil palm plantations that cover one or several plots. figure 4 is a graphical representation of the hierarchical distribution of the elements of the opc. furthermore, defining the relationship of the elements of the opc with the cadastre of the property allowed integrating new actors to the s ystem. the territorial entities east southwest central north east southwest central north 0 100 200 km 75°w80°w 70°w 80°w 75°w 70°w 5° n 10 °n -5 °n 0° 5° n 10 °n -5 °n 0° colombian oil palm zones central north east southwest legend spatial reference system: epsg 4326 source: gis oil palm cadastre figure 3. distribution of oil palm zones in colombia. 263rincón-romero, molina-villarreal, zabala-quimbayo, barrera-agudelo, and torres-león: the oil palm cadastre in colombia and institutions related to the ordering of the territories considered the information products created by the opc as inputs. integrated to the property, the inputs are fundamental for planning and proposing strategies and policies in the territories. multi-purpose structure in a first instance, the opc was conceived as a solution to quantify the total planted area in colombia. however, having the geographical conceptualization and representation of the spatial objects allowed integrating another type of strategic information for representation. therefore, the opc is currently conceived under a multi-purpose approach that facilitates the integration of agronomic information derived fro crop activities that enhance decisionmaking criteria. therefore, the opc elements were redefined, considering the possibility of representing phytosanitary and productive variables and the management of crops at a regional scale. defining plot boundaries considering cadastres of property, an accuracy to the centimeter is essential for urban areas. however, in colombia, rural cartography has been developed at a maximum scale of 1:10,000, substantially reducing accuracy requirements. however, the material definition of property boundaries in rural and urban spaces is indicative and accurate, e.g., fences of rural properties. however, oil palm plots are generally known for having no explicit physical delimitation. therefore, the conceptualization included a definition of the plot boundaries, understood as the projection to the ground of the canopies of the palms planted on the edge of the plot. in practice, under the above definition, the boundary would change as the palm grows; hence, the above concept was complemented with the projection to the ground of the canopies of adult palms, which in practical terms can be extrapolated to half the planting distance between palms. after defining the concept of plot boundary, it was necessary to specify the minimum accuracy for surveying it. hence, it was decided that the maximum tolerable error to define the perimeter of a plot would be 10 m, thus tolerating the variation found in the definition of the boundary based on the canopy projection. this allowed including tools such as low-accuracy gps devices and satellite images with a 5-m resolution and optimized the area surveying works without affecting data quality. as a result, and considering the guidelines set by tobler (1987), a scale of 1:20,000 was established for the opc. considering that the opc development aims to provide an approximate quantification of the country’s planted area and coordination of the multi-purpose approach, two fundamental components were defined that established the system’s objectives and scope. first, approximation to the physical aspect (quantification and geographical representation), and the second inclusion of the agronomic aspect (crop characterization). physical aspect with the first approach, the areas planted with oil palm crops were identified via photointerpretation of satellite images without leading to a definitive demarcation of the plots and plantations (kelly et al., 1999; rodríguez et al., 1999; johansen et al., 2009). the sensors used as data sources were sentinel 2 and landsat 8, considering the free access to their data, the multi-temporality, and characteristics for crop discrimination (sarvia et al., 2020; jayanth et al., 2022). a future alternative would be support in the delimitation of the plots from satellite image processing techniques, such as fully convoluted networks (kc et al., 2021; taravat et al., 2021). however, these techniques are plot plantation sub-zone zone figure 4. hierarchical distribution of elements of the opc. 264 agron. colomb. 40(2) 2022 still in the research stage and in order to guarantee the quality of the data, human photointerpretation was included in the processing. the following properties of a plot were established to define the rules of photointerpretation (stone, 1955): shape, size, structure, texture, and color. • shape: the plots planted with oil palm are generally known for having regular shapes; however, there are also irregular shapes or shapes defined by administrative considerations that are not related to geographical boundaries (fig. 5); • size: generally, an area with oil palm may vary between 1 and 20 ha without identifiable discontinuity like roads or water bodies. however, there may be unusual cases where there are plantations with a larger area; • structure: the structure inside an oil palm plot must include the presence of staggered formations or planting patterns that form equilateral triangles between palms. however, there may be cases where the plantations do not meet this rule, such as terraced plantations. the presence of irrigation channel infrastructure within the crop may be an indicator of new or young plantations; • texture and color: in this case, two closely related properties were addressed, since both are mainly subject to variation in planting age. in high-resolution spatial images, it is possible to distinguish the staggered formation. however, images with a spatial resolution equal to or higher than 5 m required defining a series of keys that facilitate identifying the crops (fig. 6). however, the similarity between oil palm crops’ ref lectance with other crops like banana and forests implies field verification. to establish orderly photointerpretation, a grid of 5 x 5 km2 was defined to cover all the palm areas. each grid was assigned tracking information to develop the process this series of data traced the area update process. a revision was established for each square, manually employing lateral and vertical displacement, where each of the areas identified as oil palms were restored. since the process of updating areas planted with oil palm is carried out every six months, management of the grid data was established as an additional component in the opc database, making it possible to keep track of the revisions made in the same quadrant over time and identify potential areas for updating. definition of the shape of plots regular delimited plot legend regular plot without specific limits irregular plot without specific limits irregular delimited plot spatial reference system: epsg 4326 source: *gis oil palm cadastre *google satellite image 0 250 500 m 73.69°w73.70°w 73.70°w 73.69°w 73.70°w 73.69°w 73.70°w 73.69°w 6. 97 °n 6. 98 °n 6. 97 °n 6. 98 °n figure 5. definition of the shape of plots in oil palm crops. 265rincón-romero, molina-villarreal, zabala-quimbayo, barrera-agudelo, and torres-león: the oil palm cadastre in colombia agronomic feature this corresponded to characterization of the minimum agronomic administration unit of the plantations, commonly called a plot. in the absence of a standard for the definition of plot limits, each plantation was autonomous to define its plots, and it was necessary to define the plot as the minimum grouping of palms to which production data, phytosanitary, etc., were recorded. in most cases, plots contained palms from the same planting year, the same cultivar, and had physical limits. in this way, the agronomic feature defined the geometry of the plots in accordance with the administration of the plantation and complemented the data on the following: number of palms, planting density, cultivar(s), planting year and net area. this feature required greater efforts and dedication, as it demanded establishing direct contact with the owners, managers, or directors of the plantation through palm clusters (oil palm mills). the bonds of trust between clusters and palm growers allowed access to the plantations and access to truthful data. the contact with the commercial liaison between the clusters and the palm growers, the technical, environmental and social assistance units (uaatas) adopted in 2008 (fedepalma, 2009) enhanced the palm-grower contact strategy because the clusters were receptive to considering the importance of georeferencing planted areas at a plot scale. below is the process scheme designed for the correct management and collection of plantation cadastral information (fig. 7). finally, the national oil palm cadastre database is integrated in two stages: • inclusion of geographical data (physical feature), with semi-annual update; • association of the agronomic information with each plot (agronomic features), which is a permanent process. with the inclusion of technical considerations, a new actor became evident in the opc system that had not been contemplated in the initial formulation. hence, the palm tree clusters appeared as a determining factor in the process of formation and as a consumer of the information. thus, finally, the formalization of the processes oriented to management and processing of the data finally consolidated the model of the oil palm cadastre system (fig. 8). new crops (1 to 3 years) young crops (5 to 10 years) adult crops (over 10 years old) crop age reflectance new crops young crops adult crops legend spatial reference system: epsg 4326 source: *gis oil palm cadastre *sentinel 2 image t18nyl (2021-02-21) 0 250 500 m 72.90°w 72.88°w 72.90°w 72.88°w 4. 54 °n 4. 56 °n 4. 54 °n 4. 56 °n figure 6. interpretation of palm age in combination with false color infrared in landsat 8 image. 266 agron. colomb. 40(2) 2022 information technologies artifacts a spatial database was designed and implemented in microsoft sql server database management system to store spatial and alphanumeric data. this allowed elimination of redundancy, allowing capability for data processing, analysis, visualization and exchange (dawidowicz et al., 2020). the spatial database on the sql server was integrated into the arcserver platform to develop geoservices aimed at publishing the opc information on the internet: https://geopalma.cenipalma.org the main developed geoservice consolidates the values of planted areas at a municipality scale and was an example of the interaction between the opc and territorial units such as municipalities (fig. 9). progress in the consolidation of information as mentioned above, the work of the corporación colombia internacional (cci) in 2007 is considered the foundation of the opc. throughout 10 years, about 100% of the estimated area planted with oil palm in the country figure 7. data management scheme of plantation cadastral information. yes no yes no socialization of the project with the oil palm grower have geographic information? topological and thematic quality check field validation structured geographic layer of plots field survey integrating plot attributes structuring (logical consistency) does it exist in an image bank? opc database photogrammetric restitution actors components technical scheme fedepalma cenipalma plot plantation sub-zone zone elements physical agronomic m ut at io ns multipurpose fuentes de datos phytosanitary productive environmental social … municipality department data processing property cadastre land parcel oil palm growers local government institutions oil palm clusters information products data management update definition definition interaction planning, strategies and policies pr op er ty integration re se ar ch c on so lid at io n analysis, strategies and policies analysis, strategies and policies inquiry planting aspects update definition definition interaction planning, strategies and policies pr op er ty integration re se ar ch c on so lid at io n analysis, strategies and policies analysis, strategies and policies inquiry planting aspects figure 8. oil palm cadastre system model. 267rincón-romero, molina-villarreal, zabala-quimbayo, barrera-agudelo, and torres-león: the oil palm cadastre in colombia has been georeferenced. this physical feature has had continuous revision (a review of the areas is carried out every two years) parallel to the expansion of the crop, beginning from about 276,000 ha georeferenced in 2007 to 625,066 ha in 2020, exceeding the area reported by the sispa. regarding the progress of the agronomic feature, though it is slower it increased from zero hectares in 2007 to 160,000 ha in 2017. thus, the speed of this (agronomic) feature increased during the last three years, mainly due to the active participation and strong interest of palm growers during opc development (fig. 10). as of 2020, there were a total of 625,066 ha in physical terms, of which 345,600 ha are fully characterized physically and agronomically. progress in the above features depended on the conditions of each region, with sub-zones such as south cesar, south bolívar, acacías or fundación mostly able to consolidate their agronomic aspect due to the integration and participation of the oil palm clusters of the sub-zones. the physical feature has enabled accurately identification of the extent of oil palm trees in each of the palm-growing areas (fig. 11). to date, the eastern zone has about 46% of the country’s total. one of the most interesting results has been the possibility of consolidating data at a territorial unit scale, such as departments (fig. 12). this data was previously estimated without the opc. as of 2017, the department with the 389,828 635,066 512,976 516,960 540,687 559,582 o il pa lm a re a (h a) 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 700,000 agronomic aspect sispaphysical aspect 2016 2017 2018 2019 2020 507,066 566,432 579,846 93,085 163,412 215,695 258,453 345,600 507,066 566,432 579,846 93,085 163,412 215,695 258,453 345,600 o il pa lm a ar ea ( ha ) whitout agronomic aspect agronomic aspect total area 0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 central zone north zone east zone southwest zone 150,348 147,169 62,137 56,014 65,362 121,169 22,866 1,618 21,248 297,518 150,348 147,169 118,151 62,137 56,014 186,531 65,362 121,169 figure 9. geoservice developed for consultation of data for the oil palm cadastre (in spanish; https://geopalma.cenipalma.org/m%c3%b3dulos/ catastro-palmero/tablero-catastro/geoserviciocatastrofisico). figure 10. evolution of the oil palm cadastre. figure 11. distribution of planted area of oil palm per zone. 268 agron. colomb. 40(2) 2022 largest planted area of the country is meta, followed by santander and cesar, reiterating that the eastern and central palm growing areas have the country’s most extensive planted areas. figure 12. planted area of oil palm by department. conclusions from a soft systems perspective, the opc system model allowed including the complex interactions between actors. this was translated into a significant advance in the consolidation of the system’s information. incorporating the palm clusters and growers as active actors accelerated data collection and guaranteed continuous feedback for the project’s results. the opc’s conceptualization was made “along the way,” allowing adjustments that were mainly due to the inclusion of new actors in the process. with this, soft systems theory is confirmed as an alternative to conceptualize cadastral systems and subsystems. the creation of a record of planted areas by delineating each of their perimeters is an effort that has involved many years and resources. however, this effort has been worthwhile, due to the complexity of the crop and its setting. from this experience, we highlight the integration of the system to the pre-established processes of the extension program (uaatas), without which, it would not have been possible to consolidate the agronomic features, and the system would have been limited to only the physical features. after several years of work, the opc is considered to have reached maturity, consolidating processes that guarantee the quality of the data, which are increasingly closer to representing the country’s total planted areas. therefore, upcoming efforts should focus on the system’s communication phase. although with some progress, this phase must be mainly aimed at the use of the information produced, in order to transcend the processes of the palm-sector and to connect with the governmental territorial organizations. it is worth mentioning that the oil palm agroindustry is an essential part of the development of the regions where it exists. acknowledgments the authors thank the palm promotion fund, fedepalma, cenipalma, the palm clusters and the palm growers for being the main actors of the opc and the cornerstone of its development. the authors especially thank professor rodrigo castellanos (rip), who promoted the development of the cadastre beyond the property registry in his lessons. finally, the authors thank their families, who are the main drivers of their work. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions vrr wrote the initial draft. vrr and amv formulated de overarching research goals and aims. vrr, amv and azq designed the methodology. oba and vrr implemented the computer code and supporting software. jtl managed and coordinated the project and reviewed the manuscript. all authors have read and approved the final version of the manuscript. literature cited alcázar, m.-g. (2000). el catastro y su evolución hasta el siglo xvi. catastro, (39), 51–64. çaǧdaş, v., & stubkjær, e. (2011). design research for cadastral systems. computers, environment and urban systems, 35(1), 77–87. https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2010.07.003 dane. (2016). encuesta nacional agropecuaria ena-2016. departamento administrativo nacional de estadística colombia. http://w w w.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/ agropecuario/encuesta-nacional-agropecuaria-ena dawidowicz, a., kulawiak, m., zysk, e., & kocur-bera, k. (2020). system architecture of an inspire-compliant green cadastre system for the eu member state of poland. remote sensing applications: society and environment, 20, article 100362. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2020.100362 drosos, v. c. (2014). cadastre (forest maps) and spatial land uses planning, strategic tool for sustainable development [proc. spie 9229]. 2nd international conference on remote sensing and geoinformation of the environment (rscy2014). conference 92291f. https://doi.org/10.1117/12.2069662 meta 34% santander 16%cesar 13% casanare 11% magdalena 9% bolívar 6% norte de santander 5% nariño 4% vichada 2% others 0% https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2010.07.003 http://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/agropecuario/encuesta-nacional-agropecuaria-ena http://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/agropecuario/encuesta-nacional-agropecuaria-ena https://doi.org/10.1016/j.rsase.2020.100362 https://doi.org/10.1117/12.2069662 269rincón-romero, molina-villarreal, zabala-quimbayo, barrera-agudelo, and torres-león: the oil palm cadastre in colombia fedepalma. (2009). unidades de asistencia y auditoría técnica, ambiental y social (uaatas): una estrategia para el manejo sanitario y para incrementar la productividad y competitividad palmera. palmas, 30(3), 5–6. fedepalma. (2019). anuario estadístico 2019. la agroindustria de la palma de aceite en colombia y en el mundo 2014-2018. https://publicaciones.fedepalma.org/index.php/anuario/issue/ view/1556 hopfer, a. (2003). cadastre as a compact tool for proper land use – via taxation and physical planning. fig working week, april 13-17 2003, paris, france. http://www.eurocadastre.org/pdf/ documents/hopfer.pdf hutanu, c., & moca, v. (2010). use of cadastral plan in digital form and the databases informations system for the national vineyard landsurvey. lucrări ştiinţifice, 53(2), 96–101. hutanu, c., radu, o., & padure, d. (2016). updating of cadastral database with a view to the creation of vineyards and fruit trees. lucrări ştiinţifice, 59(1), 289–294. icontec. (2010). ntc 5043. conceptos básicos de calidad de los datos geográficos. icontec. inan, h. i., sagris, v., devos, w., milenov, p., van oosterom, p., & zevenbergen, j. (2010). data model for the collaboration between land administration systems and agricultural land parcel identif ication systems. journal of environmental management, 91(12), 2440–2454. https://doi.org/10.1016/j. jenvman.2010.06.030 jayanth, j., aravind, r., & amulya, c. m. (2022). classification of crops and crop rotation using remote sensing and gis-based approach: a case study of doddakawalande hobli, nanjangudu taluk. journal of the indian society of remote sensing, 50(2), 197–215. https://doi.org/10.1007/s12524-020-01296-0 johansen, k., phinn, s., witte, c., philip, s., & newton, l. (2009). mapping banana plantations from object-oriented classification of spot-5 imagery. photogrammetric engineering and remote sensing, (9), 1069–1081. https://doi.org/10.14358/ pers.75.9.1069 kaufmann, j., & steudler, d. (1998). cadastre 2014: a vision for future cadastral system. fig xxi international congress, brighton, united kingdom. https://fig.net/resources/publications/figpub/cadastre2014/translation/c2014-english.pdf kc, k., zhao, k., romanko, m., & khanal, s. (2021). assessment of the spatial and temporal patterns of cover crops using remote sensing. remote sensing, 13(14), article 2689. https://doi. org/10.3390/rs13142689 kelly, m., estes, j. e., & knight, k. a. (1999). image interpretation keys for validation of global land-cover data sets. photogrammetric engineering and remote sensing, 65(9), 1041–1050. ozcelik, a. e., & nisanci, r. (2016). land use patterns for driving environmental management of tea agricultural croplands. computers and electronics in agriculture, 122, 41–54. https:// doi.org/10.1016/j.compag.2016.01.013 ponvert delisles, d. r., samuel kelly, f., & reyes, i. (2015). las técnicas geomáticas aplicadas en la agricultura: el catastro agrícola en cuba. revista de ciencias espaciales, 8(2), 11–28. https://doi.org/10.5377/ce.v8i2.2067 rodríguez pérez, j. r., gonzález vázquez, x. p., & arias sánchez, p. (1999). cartografía de usos del suelo por fotointerpretación mediante sistemas de información geográfica (sig): análisis comparativo de los sistemas ráster y vectorial. actas del xi congreso internacional de ingeniería gráfica (vol. 3., pp. 1513–1523). universidad pública de navarra; universidad de la rioja. rojas-martínez, o., rodriguez-fajardo, a., vázquez-acuña, c., pablos-reyes, p., & borrero-reynaldo, y. (2014). implementación de un sistema de información geográfica para las decisiones en la producción cañera de santiago de cuba. ciencia en su pc, (2), 42–55. roux, l., & barry, m. (2009). paradigms and cadastral research. spatial data serving people: land governance and the environment – building the capacity. proceedings 7th fig regional conference spatial data serving people: land governance and the environment – building the capacity. hanoi, vietnam. http://www.fig.net/resources/proceedings/fig_proceedings/ vietnam/ppt/ts02d/ts02d_roux_barry_ppt_3704.pdf sagris, v., & devos, w. (2008). lpis core conceptual model: methodology for feature catalogue and application schema [eur23764 en]. european communities; institute for the protection and security of the citizen. https://doi.org/10.2788/80091 samuel kelly, f., & reyes, i. (2007). catastro especializado en la agricultura cañera en cuba: antecendentes, creación y relación con el catastro nacional. mapping, 129, 39–42. sarvia, f., de petris, s., & borgogno-mondino, e. (2020). multi-scale remote sensing to support insurance policies in agriculture: from mid-term to instantaneous deductions. giscience and remote sensing, 57(6), 770–784. https://doi.org/10.1080/1548 1603.2020.1798600 stone, k. h. (1956). air photo interpretation procedures. photogrametric engineering, 22, 123–132. taravat, a., wagner, m. p., bonifacio, r., & petit, d. (2021). advanced fully convolutional networks for agricultural field boundary detection. remote sensing, 13(4), 722. https://doi.org/10.3390/ rs13040722 tobler, w. (1987). measuring spatial resolution. proceedings of land resources information systems conference (pp. 12–16). beijing. wastell, d. (2012). systems thinking: an introductory essay. https:// pdf4pro.com/amp/view/systems-thinking-an-introductoryessay-a817f.html williamson, i., enemark, s., wallace, j., & rajabijard, a. (2014). administración de la tierra para un desarrollo sostenible. esri press academic. zysk, e., dawidowicz, a., nowak, m., figurska, m., źróbek, s., źróbek, r., & burandt, j. (2020). organizational aspects of the concept of a green cadastre for rural areas. land use policy, 91, ar ticle 104373. https://doi.org/10.1016/j. landusepol.2019.104373 https://publicaciones.fedepalma.org/index.php/anuario/issue/view/1556 https://publicaciones.fedepalma.org/index.php/anuario/issue/view/1556 https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.06.030 https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.06.030 https://doi.org/10.1007/s12524-020-01296-0 https://doi.org/10.14358/pers.75.9.1069 https://doi.org/10.14358/pers.75.9.1069 https://doi.org/10.3390/rs13142689 https://doi.org/10.3390/rs13142689 https://doi.org/10.1016/j.compag.2016.01.013 https://doi.org/10.1016/j.compag.2016.01.013 https://doi.org/10.5377/ce.v8i2.2067 http://www.fig.net/resources/proceedings/fig_proceedings/vietnam/ppt/ts02d/ts02d_roux_barry_ppt_3704.pdf http://www.fig.net/resources/proceedings/fig_proceedings/vietnam/ppt/ts02d/ts02d_roux_barry_ppt_3704.pdf https://doi.org/10.2788/80091 https://doi.org/10.1080/15481603.2020.1798600 https://doi.org/10.1080/15481603.2020.1798600 https://doi.org/10.3390/rs13040722 https://doi.org/10.3390/rs13040722 https://pdf4pro.com/amp/view/systems-thinking-an-introductory-essay-a817f.html https://pdf4pro.com/amp/view/systems-thinking-an-introductory-essay-a817f.html https://pdf4pro.com/amp/view/systems-thinking-an-introductory-essay-a817f.html https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2019.104373 https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2019.104373 characterization of chlorogenic acids (cga) and nine isomers in an f2 population derived from coffea arabica l. received for publication: 19 august, 2019. accepted for publication: 13 april, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n1.74338 1 research group in plant and microbial genetics and biotechnology (gebiut), distance education institute, universidad del tolima, ibague (colombia). 2 project coordinator, local partners foundation, manizales (colombia). 3 chemistry program, basic sciences faculty, universidad del atlántico, puerto colombia (colombia). 4 director of coordinating offices and other territories, national federation of coffee growers, bogota (colombia). * corresponding author: idloaizac@ut.edu.co agronomía colombiana 38(1), 19-28, 2020 abstract resumen chlorogenic acids (cga) and their isomers have been associated with sensory attributes of the coffee beverage such as acidity, astringency, and bitterness. they have been linked to coffee rust resistance and acknowledged as bioactive compounds due to their antioxidant power with benefits for human health. the total chlorogenic acids (tcga) and nine isomers of three groups, caffeoylquinic acid or cqa (5-cqa, 4-cqa, 3-cqa), dicaffeoylquinic acid or dicqa (3,4-dicqa; 3,5-dicqa, 4,5-dicqa) and feruloylquinic acid or fqa (5-fqa, 4-fqa, 3-fqa) were determined in an f2 population of coffea arabica from the crossbreed (bourbon x maragogype) x timor hybrid. tcga contents were quantified by uv-vis spectrophotometry and high-resolution liquid chromatography hplc. the group of caffeoylquinic acids (cqa) represented 82% of the tcga. from the dicqa, 4,5-dicqa showed lower contents, whereas the highest isomer was 3,5-dicqa. results per quartile for tcga-uv and for every isomer showed statistical differences among group averages per isomer. the population behaved as a parental maragogype according to contents of 5-cqa, 3,5-dicqa, and tcga-uv. tcga contents were higher in the parental gq956 derived from the timor hybrid 832-1, with resistance to coffee rust. from the three groups, the first characteristic of parental bourbon showed a higher concentration of dicqa and fqa; the second one showed a lower concentration of tcga and cqa isomers and the third group higher tcga and 5-cqa concentrations. this research allowed establishing the basis for plant selection in the f2 generation of c. arabica due to the tcga content and isomers derived from cqa, dicqa, and fqa. los ácidos clorogénicos (acg) y sus isómeros han sido asociados a los atributos en la bebida del café especialmente la acidez, astringencia y el amargo. estos compuestos han sido reportados como relacionados a la resistencia a la roya del café y reconocidos como compuestos bioactivos en la salud humana por su capacidad antioxidante. se determinó la distribución de ácidos clorogénicos totales (acgt) y nueve isómeros pertenecientes a tres grupos, los ácidos cafeoilquínicos o cqa (5-cqa, 4-cqa y 3-cqa), los ácidos dicafeoilquínicos o dicqa (3,4-dicqa; 3,5-dicqa y 4,5-dicqa) y los ácidos feruloilquínicos o fqa (5-fqa, 4-fqa y 3-fqa) en una población f2 de coffea arabica proveniente del cruce de (bourbon x marapagogype) x híbrido de timor. se cuantificó el contenido de acgt mediante espectrofotometría uv-vis y cromatografía líquida de alta resolución hplc. el grupo de los ácidos cafeoilquínicos (cqa) representó el 82% de los acgt. de los dicqa, el 4,5-dicqa mostró los menores contenidos, mientras que el isómero mayoritario fue el 3,5-dicqa. los resultados por cuartil para acgt-uv y cada isómero indicaron diferencias estadísticas entre los promedios de los grupos por cada isómero. la población se comportó como el padre maragogype según los contenidos de 5-cqa, 3,5-dicqa, y los acgt-uv. los contenidos de acgt fueron mayores en el parental gq956 derivado del híbrido de timor 832-1, cuya característica principal es la resistencia a roya. se formaron tres grupos de plantas de acuerdo a los isómeros analizados. el grupo uno fue característico del parental bourbon al presentar mayor concentración de dicqa y fqa; el grupo dos presentó menor concentración de acgt y de isómeros del cqa; y el grupo tres estuvo caracterizado por presentar mayor concentración de acgt y 5-cqa. este trabajo permitió establecer las bases para la selección de plantas en una generación f2 de c. arabica por el contenido total de ácidos clorogénicos y los isómeros derivados de cqa, dicqa y fqa. key words: distribution, caffeoylquinic acids, introgression, coffee quality, timor hybrid, plant breeding. palabras clave: distribución, ácidos cafeolquínicos, introgresión, calidad de café, híbrido de timor, fitomejoramiento. characterization of chlorogenic acids (cga) and nine isomers in an f2 population derived from coffea arabica l. caracterización de ácidos clorogénicos (acg) y nueve isómeros en una población f2 derivada de coffea arabica l. iván loaiza-campiño1*, andrés villegas-hincapié2, victoria arana3, and húver posada4 10.15446/agron.colomb.v38n1.74338 20 agron. colomb. 38(1) 2020 introduction the world culture of coffea arabica l. has been performed mainly with traditional varieties such as typica and bourbon either by mutation or selection. another important group of varieties is that with resistance to coffee rust, which has derived from the crossbreed between the traditional varieties of c. arabica l. and the timor hybrid (van der vossen et al., 2015). the conventional method of coffee genetic improvement has been determined by the method of selection by pedigree (van der vossen et al., 2015). after an original crossbreed, the seeds of the f1 plants advance to a new generation f2, which offers the first opportunity to practice a selection of only those plants that meet the desired requirements. in the development of coffee varieties, there has been a focus to select the best plants and upgrade them to f3 or f4 generations, placing emphasis on inheritable variables such as production and resistance to diseases (coffee rust), and assessing the quality in the last generations of the selection (van der vossen, 2009). the quality in a cup of coffee depends on the contents of chemical compounds present in the green coffee, which at the same time are inf luenced by factors such as species, variety, environment, crop condition, and harvest and post-harvest processes, among others (bertrand et  al., 2008). there are studies related to the determination of chemical compounds associated with quality that show the appearance of contrasting levels among species and at the intra-specific level (herrera and lambot, 2018). among the studied compounds, there are chlorogenic acids (cga) and their isomers, which have been associated with sensory attributes of the beverage, especially acidity, astringency, and bitterness (mazzafera and melo, 2004). cga have been associated with coffee rust resistance (guerra-guimarães et  al., 2015) and acknowledged as bioactive compounds due to their antioxidant power. these compounds have benefits on human health causing different biological effects such as free radical capture, metal chelation, enzymatic activity modulation and signal transduction way alteration (cheng et al., 2016). cga determination in green coffee is mainly performed through analytic techniques of ultraviolet-visible spectrophotometry (uv-vis) for total concentration and high-resolution liquid chromatography (hplc) form isomer measure (brighenti et al., 2017). these techniques have been used to identify the presence of chemical compounds in different plant organs, obtain the diversity of coffea species, and characterize different coffee varieties (etienne et al., 2018). for cga quantification in coffee varieties, guerrero et al. (2001) found that 4,5-caffeoylquinic acid was present in all the material of colombian varieties: varieties from c. arabica, three accessions of timor hybrid, the first generation (f1) of a crossbreed from c. canephora x timor hybrid and three accessions of c. canephora. therefore, it can be used to separate these two varieties from the rest of the genotypes. bertrand et al. (2008), studied the content of chlorogenic acids in four introgressed lines and the caturra variety. their results showed differences among genotypes for most of the studied chlorogenic acids, with the exception of 3-cqa and 3-fqa, whereas regarding the chlorogenic acids the highest effect was found in 3,4-dicqa. the objective of the current study was to determine the concentration of chlorogenic acids and nine isomers in an f2 population of coffea arabica. materials and methods population of work and sampling an f2 population formed by 143 plants from the crossbreed of maragogype parentals, bourbon resistant to ceratocystis fimbriata and timor hybrid (gq956 cifc 832-1) was used. these plants were sown in the station naranjal in the municipality of chinchina (4°59’ n, 75°39’ w, and altitude of 1,400 m a.s.l.). samples were taken during the peak week of the main harvest (september-november). coffee cherries were collected from each of the plants and then they were washed and sun-dried until their mass reached a verified humidity from 10 to 12%. once dried, green coffee was obtained by the dry milling process and ground in a cryogenic mill at 14000 rpm. extraction the extraction of chlorogenic acids in green coffee was carried out following the methodology proposed by bicchi et al. (1995). the study was carried out in two phases: phase 1 consisted in the selection of the best analytic method for total chlorogenic acids (tcga) using two methodologies: 21loaiza-campiño, villegas-hincapié, arana, and posada: characterization of chlorogenic acids (cga) and nine isomers in an f2 population derived from coffea arabica l. visible ultra-violet (uv-vis) and high-resolution liquid chromatography (hplc). a t-test was used for the comparison of the means of both techniques and to determine if there were statistical differences in the quantification of tcga. the following formula was applied for the t-test: 1 21 hplc-act uv-act 11 x x nn t + = σ (1) 1 2 2 21 2 22 2 11 −+ + = nn snsnσ 3 4 x tcgauv: 5 x tcga-hplc: 6 n: 7 s2: 8 (1) where 1 21 hplc-act uv-act 11 x x nn t + = σ (1) 1 2 2 21 2 22 2 11 −+ + = nn snsnσ 3 4 x tcgauv: 5 x tcga-hplc: 6 n: 7 s2: 8 xtcgauv: mean of chlorogenic acids by uv-vis. xtcga-hplc: mean of chlorogenic acids by hplc. n: number of population individuals. s2: variance of each of the population individuals. if the total chlorogenic acids quantified by both techniques did not show statistical differences, then the contents of isomers 3-cqa, 4-cqa, 5-cqa, 3,4-dicqa, 3,5-dicqa, 4,5-dicqa, 3-fqa, 4-fqa, and 5-fqa were compared, which were quantified by hplc through the proportionality of each isomer concerning the total. this procedure was carried out following the methodology of bastos de maria and alvez (2004) and using the methodologies validated in stage 1. phase 2 consisted in the application of the method selected in phase 1 and the determination of isomers in the f2 population (143 plants) and the respective parentals. results and discussion the results of the t-test are presented in table 1, which showed that the determination of tcga by both techniques is the same and either of both technologies can be used. since uv-vis is the one with the lower cost, this method is the best option to determine tcgas in an analytic form. tcga determined by uv showed an average content of 4% in the population, with a minimum and maximum 2.78% and 5.05%, respectively, while tcga by hplc showed an average content of 3.96% in the population, with a minimum and maximum of 2.62% and 4.93%, respectively. table 1. t-test for the mean of total chlorogenic acids quantified by uv-vis and hplc, with different variance. variables hplc uv-vis mean 3.96 4.00 variance 0.18 0.21 observations 143 143 mean difference hypothesis 0 gl 289 t-statistic 0.81 t critical two-tail 1.97 table 2 presents the contents for each one of the nine isomers tested by hplc. values ranged between 3.67% for 5-cqa and 0.01 for 3-fqa, in which isomer 5-cqa has the highest concentration and 3-fqa is the one with the lowest. cqa showed higher contents than dicqa and fqa, which is similar to the results obtained by cheng et al. (2018). six isomers showed a normal distribution: three isomers of the cqa (5-cqa, 4-cqa, and 3-cqa), two isomers of the dicqa (3,5-dicqa and 4,5-dicqa) and one of the fqa (5-fqa). isomers 3,4-dicqa, 3-fqa and 4-fqa were not adjusted to a normal distribution. the tcga by hplc was not adjusted to a normal distribution. the results of the frequency analysis for five isomers and the tcga-uv (normally adjusted) are shown in figure 1. table 2. minimum and maximum values observed, mean, standard deviation and lowest and upper limits for the content of nine isomers of the family of chlorogenic acids expressed in dry matter percentages in an f2 population. isomer group isomer minimum maximum mean standard deviation ll (95%) ul (95%) total cqa uv 2.78 5.06 4.00 0.44 3.93 4.08 hplc 2.62 4.94 3.96 0.42 3.89 4.03 cqa 5-cqa 1.77 3.67 2.66 0.35 2.60 2.71 3-cqa 0.13 0.42 0.25 0.04 0.24 0.26 4-cqa 0.22 0.58 0.35 0.05 0.34 0.36 tcqa 2.17 4.35 3.26 0.38 3.19 3.32 dicqa 3,4-dicqa 0.05 0.21 0.12 0.04 0.11 0.13 3,5-dicqa 0.11 0.35 0.23 0.05 0.22 0.24 4,5-dicqa 0.06 0.16 0.10 0.02 0.10 0.11 tdicqa 0.26 0.70 0.46 0.09 0.44 0.47 fqa 5-fqa 0.11 0.34 0.19 0.04 0.18 0.20 4-fqa 0.00 0.08 0.04 0.01 0.04 0.05 3-fqa 0.00 0.05 0.01 0.01 0.01 0.02 tfqa 0.14 0.45 0.25 0.05 0.24 0.26 ll= lowest limit; ul= upper limit. 22 agron. colomb. 38(1) 2020 isomers of the cqa group had a concentration of 3.27%; the highest content was found for 5-cqa with 2.67% and the minimum for 3-cqa with 0.13%, whereas dicqa had a value of 0.45%. the isomer that showed the highest content was 3,5-dicqa with a 0.35%, whereas the lowest value was found for 3,4-dicqa with 0.05%. caffeoylquinic acids (cqa) the content of 4-cqa and 3-cqa represented between 13% and 9% of the content of 5-cqa. 5-cqa was the isomer with the highest average content, being statistically different from the other isomers. this behavior was reported by guerrero et al. (2001) and perrone et al. (2008). the isomer 4-cqa is the second isomer in importance and 3-cqa is the third isomer in abundance, even though their content does not differ descriptively from 3,5-dicqa. the behavior for the content of group cqa matches one of the majoritarian isomers reported in studies of c. arabica varieties by scholz et al. (2016) and barbosa et al. (2019). pe rc en ta ge normal 0 5 10 15 25 20 30 tcga_uv-vis (% dm) pe rc en ta ge 0.12 0.15 0.18 0.21 0.24 0.27 0.3 0.33 normal 0 5 10 15 30 25 20 35 5-fqa (% dm) pe rc en ta ge 0.105 0.135 0.165 0.195 0.225 0.255 0.285 0.315 0.345 normal 0 5 10 15 25 20 30 3,5-dicqa (% dm) pe rc en ta ge 0.14 0.18 0.22 0.26 0.3 0.34 0.38 0.42 normal 0 5 10 15 30 25 20 35 40 3-cqa (% dm) pe rc en ta ge 0.225 0.275 0.325 0.375 0.425 0.475 0.525 0.575 2.85 3.15 3.45 3.75 4.05 4.35 4.65 4.95 normal 0 5 10 15 30 25 20 40 35 45 4-cqa (% dm) pe rc en ta ge 1.875 2.125 2.375 2.625 2.875 3.125 3.375 3.625 normal 0 5 10 15 30 25 20 35 5-cqa (% dm) figure 1. frequency distribution for five isomers and total chlorogenic acids quantified by uv-vis (tcga-vis). 23loaiza-campiño, villegas-hincapié, arana, and posada: characterization of chlorogenic acids (cga) and nine isomers in an f2 population derived from coffea arabica l. dicaffeoylquinic acids (dicqa) from the dicqa group, isomer 3,5-dicqa showed the highest contents, which differs from that reported by other authors in commercial lines who found 4,5-dicqa and 3,4-dicqa as the isomers with the highest contents. the behavior of isomers found in our study for this group was the following: 3,5-dicqa > 3,4-dicqa > 4,5-dicqa. however, guerrero et al. (2001) report in an early population (f1), low levels for 4,5-dicqa compared to 3,5-dicqa, which has the highest contents within these groups. this is because an f1 population presents dominant characteristics in the expression of chemical compounds. feruloylquinic acids (fqa) isomer 5-fqa presented an average content of 0.19%, it is the isomer with the highest content within the fqa group, and it was superior to the content of isomers 3,4-dicqa and 4,5-dicqa. this behavior was reported by bertrand et al. (2008) in four materials introgressed by timor hybrid. the minimum and maximum values for this isomer were 0.15 and 0.34%, respectively. for isomers 3-fqa and 4-fqa, no content was detected in the 38% of tested plants. fqa presented a relationship of proportionality lower than 2% before total chlorogenic acids were quantified by uv-vis (tcga-uv). this proportion was reported by ky et al. (2001) about biochemical diversity in the coffea arabica l genus. total chlorogenic acid (tcga) table 3 shows the descriptive statistics for the variable proportion of chlorogenic acids quantified by hplc. the percentage participation of the cqa group (3-, 4and 5-cqa) was 82% of the tcga with an average content of 3.27%. farah and donangelo (2006) report contents for cqa of 83%, similar to those found in this study. in the cqa group, 5-cqa was the isomer that descriptively represented the highest percentage participation with 66.27% of tcga, which matches what was reported by cheng et al. (2016). these authors showed that 5-cqa represents 66% of chlorogenic acids. the minimum and maximum values of proportionality for this isomer were 58.77 and 76.31%, respectively. fifty percent of the tested materials are above 66.15% of 5-cqa with a standard deviation of 3.46%. isomer 4-cqa represented 8.77% of the tcga-uv and is the second isomer in terms of percentage of participation. the minimum and maximum values of proportionality for this isomer were 5.41 and 17.28%, respectively. fifty percent of the materials tested are above 8.67% and the other 50% is under this value with a standard deviation of 1.22%. isomer 3-cqa represented descriptively the 6.34% of the tcga-uv, and it is the third isomer in the percentage of participation. fifty percent of the materials tested are under 6.20%. the behavior of isomers the cqa group was the same as reported by bertrand et al. (2008), where 5-cqa > 4-cqa > 3-cqa. the dicqa group showed an average content of 0.45%, which represented 11% of the tcga content, whereas isomer 3,5-dicqa represented 51.11% of the dicqa content. the fqa group had an average content of 0.24%, representing el 6% of total chlorogenic acids. the isomer 5-fqa table 3. minimum and maximum values observed, mean for the variable proportion of chlorogenic acids quantified by hplc. proportion (%) minimum maximum 1st quartile 3rd quartile mean tcqa 0.74 0.96 0.79 0.84 0.81 tdicqa 0.07 0.16 0.10 0.13 0.11 tfqa 0.04 0.11 0.06 0.07 0.06 5-cqa 0.59 0.76 0.64 0.68 0.66 3-cqa 0.04 0.13 0.05 0.07 0.06 4-cqa 0.05 0.17 0.08 0.09 0.09 3,4-dicqa 0.01 0.05 0.02 0.04 0.03 3,5-dicqa 0.03 0.08 0.05 0.07 0.06 4,5-dicqa 0.01 0.04 0.02 0.03 0.03 5-fqa 0.03 0.08 0.04 0.05 0.05 4-fqa 0.00 0.02 0.01 0.01 0.01 3-fqa 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 24 agron. colomb. 38(1) 2020 represented descriptively 4.77% of the tcga-uv, a value that matches the contents reported by guerrero et al. (2001) for coffea canephora materials with 4.76%. this is the last isomer of the five tested (5-cqa, 4-cqa, 3-cqa, 3,5-dicqa, and 5-fqa). the minimum and maximum values of proportionality for this isomer were 3.13% and 8.32% respectively. the proportionality of the isomers was as follows: 5-cqa > 4-cqa > 3-cqa > 3,5-dicqa > 5-fqa > 3,4-dicqa > 4,5-dicqa > 4-fqa > 3-fqa. however, dicqa and fqa showed differences. it was found that the higher isomer of dicqa was 3,5-dicqa and not 4,5-dicqa. this order is different from the one reported by perrone et al. (2008). they reported that in two varieties of the coffea arabica species (mundo novo and catuai vermelho) and in a variety of coffea canephora (conillon) the proportionality 5-cqa > 4-cqa > 3-cqa > 4,5-dicqa > 3,4-dicqa > 3,5-dicqa > 5-fqa > 4-fqa > 3-fqa was established. quartiles for tcga-uv the value of the first group q1 was 3.4%, which indicates an average content of approximately 25% of the 143 f2 plants, with 32 plants in this quartile; q2 was 3.9%, and the number of plants was 37; q3 was 4.16% and the number of plants was 37, and q4 was 4.53%, and the number of plants in this quartile was 37. quartiles for isomer 5-cqa the average content of approximately 25% of the f2 population, belonging to the first group or q1 was 2.2%, where the number of plants in this quartile was 32; q2 was 2.55% and the number of plants was 36; in the third quartile (q3), the average was 2.75% and the number of plants was 37. the average value in q4 was 3.09%, and the number of plants classified in this quartile was 38. quartiles for isomer 4-cqa the value for q1 was 0.29%, and the number of plants for this quartile was 32; q2 had 0.33% as average, and the number of plants in this quartile was 36; q3 had a value of 0.36% and the number of plants was 38. q4 was composed of 37 plants and an average value of 0.41%. quartiles for isomer 3-cqa the q1 value indicated that approximately 25% of the population had an average content of 0.2% and 32 plants were classified in this quartile. the average value was 0.23% in q2 with 36 plants; the average value of q3 was 0.26% and the number of plants was 38; finally, the value for q4 was 0.3% with 37 plants. quartiles for el isomer 3,5-dicqa q1 was 0.17% and the number of plants classified in this quartile was 34; the value of q2 was 0.21%, with 36 plants located in this quartile; the value of q3 was 0.25% with 36 plants located in this group; and the average value of the population in q4 was 0.29%, with 37 plants. quartiles for isomer 5-fqa the average value of q1 was 0.14% with 32 plants; q2 was 0.17% with 35 plants classified in this group; q3 had an average content of 0.2% and 39 plants; finally, the average value for the population of q4 was 0.24% with 37 plants classified. the duncan comparison tests showed significant differences between the average values of every inter-quartile range for each of the tested isomers as well as the content of total chlorogenic acids by uv. inter-quartile averages, duncan comparison and the number of plants per range are shown in table 4. table 5 shows the average contents of chlorogenic acids for the three groups and five isomers of the family of chlorogenic acids, quantified in three reference materials of the subject population. in all isomers, it was possible to observe a difference between the highest isomer (5-cqa) and the other isomers. it is set that the group of cqa is highest, followed by the dicqa and fqa isomer groups. table 4. average for the chlorogenic acids variable expressed in percentage of dry matter per plant in every quartile and for each of the tested isomers. isomer q1 plants q2 plants q3 plants q4 plants 5-cqa 2.2 d 32 2.55 c 36 2.75 b 37 3.09 a 38 4-cqa 0.29 d 32 0.33 c 36 0.36 b 38 0.41 a 37 3-cqa 0.20 d 32 0.23 c 36 0.26 b 38 0.30 a 37 3,5-dicqa 0.17 d 34 0.21 c 36 0.25 b 36 0.29 a 37 5-fqa 0.14 d 32 0.17 c 35 0.2 b 39 0.24 a 37 tcga-uv 3.40 d 32 3.9 c 37 4.16 b 37 4.53 a 37 different letters show average differences among isomers according to the duncan test at 5%. 25loaiza-campiño, villegas-hincapié, arana, and posada: characterization of chlorogenic acids (cga) and nine isomers in an f2 population derived from coffea arabica l. only 27 of the 143 plants and in one of the three reference materials (maragogipe), the grouping of the cqa coincided with the grouping of the tcga-uv. the low coincidence in the grouped plants shows the variation for each of these isomers and the independence of the behavior of each of the plants in the population. the quartiles of the tcga-uv and that of the 5-cqa isomer coincided in 94 of the 143 f2 plants and the three reference materials evaluated. in 42 of the 143 plants, the grouping of isomers 3,5-dicqa matched that of the tcga-uv. groupings of tcga-uv and isomer 5-fqa matched in 54 of the 143 f2 plants and in two out of the three reference materials tested. the plants classified in the first quartile or q1 show the lowest contents found in approximately 25% of the population. the plants found in the first quartile show a better quality cup, so they must undergo evaluations of cupping panels (plants 199, 225, 251 and 300). in q2, just three plants complied with the group and those plants were 220, 269 and 294, which determines a high variability. q3 shows plants that exceed the average content of cga; these plants are 147, 175, 178, 181, 183, 219, 227, 243, 253 and 290; in quartile q4, plant 198 was the only one whose isomers classified it totally in this quartile, showing the highest contents of cga. plant 198 showed that the five isomers were found in the first quartile exhibiting low contents, while plant 199 showed that the five isomers were found in q4. this indicates that despite being planted in the same location and plot, next to one another, under the same environmental conditions and with the same agronomic handling, there is a clear difference considering that this is the offspring that shows higher segregation of hereditary characters. isomer 5-cqa has a higher content in the gq956 material with 2.26%, whereas 4-cqa has a content of 0.35 in the population. this content was equal to the one found in the material gq956 (0.35), coming from the timor hybrid. in contrast, the lower material was found in maragogype, with 0.28% (fig. 2). isomer 3-cqa content was 0.25 in the population and it was similar to the one found in material gq956 (0.27) and bourbon (0.23). in isomer 3,5-dicqa (fig. 3), the highest content was found in the reference material gq956 with 0.27%; in contrast, the lowest content was found in bourbon and maragogipe type materials both with 0.22%. isomer 5-fqa shows content far from the reference materials concerning the population. the average of the population was 0.19, while the average of the closest reference material was 0.16, which corresponds to maragogype (fig. 4). the content of tcga-uv of the population had a value of 4%, and the reference material gq956 had the closest content with 3.62%. table 5. average contents (% dm) of chlorogenic acids for the three groups and nine isomers of the family of chlorogenic acids, analyzed in three reference materials and the average value of an f2 population. group compound parental mean f2maragogype bourbon gq956 cqa 5-cqa 1.88 1.76 2.26 2.67 4-cqa 0.28 0.29 0.35 0.35 3-cqa 0.21 0.23 0.27 0.25 dicqa 3,5-dicqa 0.22 0.22 0.27 0.23 fqa 5-fqa 0.16 0.12 0.14 0.19 tcga tcga-uv 3.07 2.91 3.62 4.00 tcga-hplc 2.97 2.84 3.54 3.96 gq956 and f 2 population = 0.35% bourbon = 0.29 % maragogipe = 0.28% d en si ty 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 normal (0.3480; 0.0487)4-cqa (% dm) 0 3 2 1 4 5 8 7 6 9 4-cqa (% dm) figure 2. distribution of isomer 4-cqa of the population concerning the reference parentals. 26 agron. colomb. 38(1) 2020 figure 3. distribution of isomer 3,5-dicqa of the population concerning the reference parentals. with the ascending hierarchic classification, three groups were found as presented in figure 5. the first group (bourbon group) was formed by 86 plants, characterized by the genotype bourbon as parental and typified for presenting a higher concentration of dicqa and fqa; group two (timor hybrid resistance to rust) was formed by 42 plants, characterized by the parentals timor hybrid and maragogype and presented a lower concentration of total cqa and the isomers 3, 4 and 5-cqa; group 3 was formed by 18 plants, characterized for presenting higher concentration of total cga and a higher concentration of 5-cqa. the plants that made up of each group are presented in table 6. f 2 population = 0.23% bourbon & maragogipe = 0.22% gq956 = 0.27% d en si ty 0.05 0.1 0.15 0.2 0.350.30.25 0.4 normal (0.23200; 0.0452)3,5-dicqa (% dm) 0 3 2 1 4 5 8 7 6 9 3,5-dicqa (% dm) f 2 population = 0.19% maragogipe = 0.16% gq956 = 0.14% d en si ty 0.05 0.1 0.15 0.2 0.30.25 0.35 normal (0.1902; 0.0392)5-cqa (% dm) 0 2 4 10 8 6 12 5-cqa (% dm) bourbon = 0.12% figure 4. distribution of isomer 5-fqa of the population concerning the reference parentals. figure 5. groups formed by the content of 9 isomers of chlorogenic acids in an f2 population and their parentals. d is si m ila ri ty group 2 group 3 group 1 5 10 15 25 20 30 table 6. average values (%dm) of each class of the 9 isomer contents of the chlorogenic acids and tcga by hplc for the f2 population and the parentals. group compound 1 2 3 cga-hplc 4.07 3.43 4.58 5-cqa 2.73 2.23 3.21 3-cqa 0.26 0.24 0.26 4-cqa 0.36 0.32 0.37 3,4-dicqa 0.13 0.11 0.13 3,5-dicqa 0.24 0.22 0.24 4,5-dicqa 0.10 0.10 0.11 5-fqa 0.20 0.16 0.20 4-fqa 0.03 0.04 0.05 3-fqa 0.02 0.01 0.02 plants 147, 148, 149, 150, 151, 153, 158, 159, 162, 163, 165, 166, 167, 172, 173, 174, 175, 176, 178, 180, 181, 183, 185, 186, 189, 190, 192, 193, 197, 201, 202, 203, 204, 205, 209, 211, 212, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 224, 226, 227, 231, 233, 235, 237, 239, 240, 242, 243, 244, 246, 247, 252, 253, 254, 257, 259, 260, 261, 263, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 272, 273, 275, 276, 279, 283, 285, 286, 287, 288, 290, 294, 298, bourbon 152, 155, 169, 170, 184, 187, 194, 199, 200, 206, 210, 213, 222, 225, 232, 234, 236, 238, 245, 249, 250, 251, 255, 256, 258, 262, 264, 271, 274, 277, 278, 282, 284, 289, 292, 293, 296, 297, 299, 300, gq956, maragogype 154, 156, 157, 160, 164, 168, 171, 177, 188, 198, 221, 223, 228, 229, 241, 248, 281, 291 27loaiza-campiño, villegas-hincapié, arana, and posada: characterization of chlorogenic acids (cga) and nine isomers in an f2 population derived from coffea arabica l. conclusions the contents of tcga by the hplc or uv methodologies are statistically equal; however, since uv-vis has a lower cost, it is the best option for the determination of tcga. the variability of dicqa and fqa makes it necessary to implement the hplc technique. the group of caffeoylquinic acids (cqa) represented 82% of the total chlorogenic acids (tcga). of the dicqa, 4,5-dicqa showed the lowest contents, the highest isomer was 3,5-dicqa; the proportionality of the isomers was in the order 5-cqa> 4-cqa> 3-cqa> 3,5-dicqa> 5-fqa> 3,4-dicqa> 4,5-dicqa> 4-fqa> 3-fqa, which allows an indirect estimate of each of the isomers. the results per quartile for tcga-uv and each isomer indicated statistical differences between groups for each isomer. the population behaved like parental maragogype according to the contents of 5-cqa, 3,5-dicqa, and tcga. the contents were higher in the gq956 material derived from the timor hybrid 832-1 whose main characteristic is the resistance to rust. three groups of plants were formed according to the analyzed isomers, with the bourbon parent as the main one. the first group was characterized by a higher concentration of dicqa and fqa, whereas the second group had a lower concentration of total cqa and the cqa isomers and the third group was characterized for having a higher concentration of total cga and a higher concentration of 5-cqa. this work allowed establishing the bases for the selection of plants in an f2 population by the total content of chlorogenic acids and isomers derived from cqa, dicqa, and fqa. acknowledgments the authors would like to thank the ministry of agriculture and rural development for financing this research within the framework of the coffee genome project. literature cited barbosa, m.s.g., m.b.d.s. scholz, c.s.g. kitzberger, and m.t. benassi. 2019. correlation between the composition of green arabica coffee beans and the sensory quality of coffee brews. food chem. 292, 275-280. doi: 10.1016/j.foodchem.2019.04.072 bertrand, b., d. villarreal, a. laffargue, h. posada, p. lashermes, and s. dussert. 2008. comparison of the effectiveness of fatty acids, chlorogenic acids, and elements for the chemometric discrimination of coffee (coffea arabica l.) varieties and growing origins. j. agric. food chem. 56(6), 2273-2280. doi: 10.1021/jf073314f bicchi, c.p., a.e. binello, g.m. pellegrino, and a.c. vanni. 1995. characterization of green and roasted coffees through the chlorogenic acid fraction by hplc-uv and principal component analysis. j. agric. food chem. 43,1549-1555. doi: 10.1021/jf00054a025 brighenti, v., f. pellati, m. steinbach, d. maran, and s. benvenuti. 2017. development of a new extraction technique and hplc method for the analysis of non-psychoactive cannabinoids in fiber-type cannabis sativa l. (hemp). j. pharm. biomed. anal. 143, 228-236. doi: 10.1016/j.jpba.2017.05.049 cheng, b., a. furtado, h.e. smyth, and r.j. henry. 2016. inf luence of genotype and environment on coffee quality. trends food. sci. tech. 57, 20-30. doi: 10.1016/j.tifs.2016.09.003 cheng, b., a. furtado, and r.j. henry. 2018. the coffee bean transcriptome explains the accumulation of the major bean components through ripening. sci. rep. 8(1). doi: 10.1038/ s41598-018-29842-4 de maria, c.a.b. and r.f. alves moreira. 2004. analytical methods for chlorogenic acid. quím. nova 27(4), 586-592. doi: 10.1590/ s0100-40422004000400013 etienne, h., d. breton, j.c. breitler, b. bertrand, e. déchamp, r. awada, and j.p. ducos. 2018. coffee somatic embryogenesis: how did research, experience gained and innovations promote the commercial propagation of elite clones from the two cultivated species? front. plant sci. 9, 1630. doi: 10.3389/ fpls.2018.01630 farah, a. and c.m. donangelo. 2006. phenolic compounds in coffee. braz. j. plant physiol. 18(1), 23-36. doi: 10.1590/ s1677-04202006000100003 guerra-guimarães, l., r. tenente, c. pinheiro, i. chaves, mdo c. silva, f.m. cardoso, s. planchon, d.r. barros, j. renaut, and c.p. ricardo. 2015. proteomic analysis of apoplastic f luid of coffea arabica leaves highlights novel biomarkers for resistance against hemileia vastatrix. front. plant sci. 6, 478. doi: 10.3389/fpls.2015.00478 guerrero, g., m. suárez, and g. moreno. 2001. chlorogenic acids as a potential criterion in coffee genotype selections. j. agric. food chem. 49(5), 2454-2458. doi: 10.1021/jf001286u herrera, j.c. and c. lambot. 2018. disseminating improved coffee varieties for sustainable production. pp. 173-194. in: lashermes, p. (ed.). achieving sustainable cultivation of coffee: breeding and quality traits. burleigh dodds science publishing, cambridge, uk. doi: 10.19103/as.2017.0022.10 ky, c.l., j. louarn, s. dussert, b. guyot, s. hamon, and m. noirot. 2001. caffeine, trigonelline, chlorogenic acids and sucrose diversity in wild coffea arabica l. and c. canephora p. accessions. food chem. 75(2), 223-230. doi: 10.1016/ s0308-8146(01)00204-7 mazzafera, p. and g.a. melo. 2004. control of chlorogenic acid formation in leaves and endosperm of coffee fruit of coffea arabica. in: proceedings of the 20th international scientific colloquium on coffee. 2004, october 15, bangalore, india. url: https://w w w.asic-cafe.org/conference/20th-international-scientific-colloquium-coffee/control-chlorogenic-acidformation (accessed 13 june 2016). 28 agron. colomb. 38(1) 2020 perrone, d., a. farah, c.m. donangelo, t. de paulis, and p.r. martin. 2008. comprehensive analysis of major and minor chlorogenic acids and lactones in economically relevant brazilian coffee cultivars. food chem. 106(2), 859-867. doi: 10.1016/j. foodchem.2007.06.053 scholz, m.b.s., c.s.g. kitzberger, n.f. pagiatto, l.f.p. pereira, f. davrieux, d. pot, and t. leroy. 2016. chemical composition in wild ethiopian arabica coffee accessions. euphytica 209(2), 429-438. doi: 10.1007/s10681-016-1653-y van der vossen, h.a.m. 2009. the cup quality of disease-resistant cultivars of arabica coffee (coffea arabica l). exp. agric. 45(03), 323-332. doi: 10.1017/s0014479709007595 van der vossen, h., b. bertrand, and a. charrier. 2015. next generation variety development for sustainable production of arabica coffee (coffea arabica l.): a review. euphytica 204(2), 243-256. doi: 10.1007/s10681-015-1398-z water potential in cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants subjected to different irrigation treatments and doses of calcium received for publication: 28 may, 2019. accepted for publication: 5 december, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.79935 1 group of agricultural research gia, faculty of agricultural sciences, universidad pedagógica y tecnológica de colombia (uptc), tunja (colombia). 2 marketing field specialist. bayer, villavicencio (colombia). 3 scientific consultant, emeritus researcher of colciencias, bogota (colombia). * corresponding author: javier.alvarez@uptc.edu.co agronomía colombiana 37(3), 274-282, 2019 abstract resumen to determine whether the management of irrigation and nutrition in cape gooseberry crops with calcium to reduce the cracking of fruits affects the water potential of the plants, the present study was carried out using a randomized block design with 12 treatments in a 4×3 factorial arrangement. the blocks were the irrigation frequencies (4, 9 and 14 days apart). the first factor was the irrigation coefficient (0.7, 0.9, 1.1 and 1.3 of the evaporation tank of class a), and the second factor was the calcium dose (0, 50 and 100 kg ha-1), representing 36 experimental units. seed propagated cape gooseberries were transplanted in 20 l pots using peat moss as substrate. the water potential in the leaves (ψleaf) and stems (ψstem) was measured as well as the water consumption and irrigation water-use efficiency (wuei) of the plants. the ψleaf and ψstem of the cape gooseberry plants presented a sinusoidal trend throughout the day. the water frequency of 4 days with an irrigation coefficient of 1.1 showed the highest values of ψleaf and ψstem. the ψstem and ψleaf reached the highest values at predawn (4 am) as a result of the low vapor pressure deficit (vpd) levels that occurred at that time and reached their lowest point in the midday hours. the irrigation coefficient of 1.1 had the second largest wuei and, thus, represented the water level most suitable for growing cape gooseberry since it generated the largest number of big fruits and the smallest percentage of cracked fruits. con el objetivo de establecer si el manejo del riego y de la nutrición con calcio que se le da al cultivo de uchuva para disminuir el rajado de los frutos afecta el potencial hídrico de la planta, se llevó a cabo el presente trabajo, en donde se empleó un diseño en bloques al azar con 12 tratamientos en arreglo factorial de 4×3. los bloques fueron las frecuencias de riego (4, 9 y 14 días distanciadas). el primer factor fue la lámina de riego (0.7; 0.9; 1.1 y 1.3 de la evaporación del tanque clase a) y el segundo la dosis de calcio (0, 50 y 100 kg ha-1), lo que representó 36 unidades experimentales. las uchuvas propagadas por semilla se trasplantaron en materas de 20 l usando turba rubia como sustrato. se determinó el potencial hídrico en hojas (ψhoja) y tallos (ψtallo), así como el consumo de agua y la eficiencia en el uso del agua de riego (euar) por parte de las plantas de uchuva. el ψhoja y el ψtallo en las plantas presentó una tendencia sinusoidal a lo largo del día. la frecuencia de riego de 4 días con una lámina de riego de 1.1 mostró los valores más altos de ψhoja y ψtallo. los ψhoja y ψtallo alcanzaron los valores más altos al alba (4 a.m.) producto de los bajos niveles en el déficit de presión de vapor (dpv) existentes a esa hora, y llegaron a su punto más bajo en las horas del mediodía. la lámina de riego de 1.1 presentó la segunda mayor euar, y es la lámina de riego más adecuada para el cultivo de uchuva pues generó la mayor cantidad de frutos de tamaño grande y menores porcentajes de rajado de frutos. key words: solanaceae, fertilization, water level, wuei, consumptive use. palabras clave: solanácea, fertilización, lámina de riego, euar, uso consuntivo. water potential in cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants subjected to different irrigation treatments and doses of calcium potencial hídrico en plantas de uchuva (physalis peruviana l.) sometidas a diferentes regímenes de riego y dosis de calcio javier álvarez-herrera1*, hernán gonzález2, and gerhard fischer3 introduction although the area planted with cape gooseberry in colombia increased in the period between 2010 and 2016, from 745 to 1,023 ha, the yield was reduced from 13.8 to 12.5 t ha-1 (agronet, 2019), which constitutes a decrease of 9.4%. this can be probably caused by an increase in cracked fruits (gordillo et al., 2004) and by other aspects, such as inadequate fertilization and disease management plans; the lowest yield was in 2013 with 9.8 t ha-1 (agronet, 2019). in addition, cape gooseberry crops have been greatly impacted by adverse weather conditions, including the irregular supply of water by rainfall (villareal-navarrete et al., 2017; aparecido et al., 2019). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n3.79935 275álvarez-herrera, gonzález, and fischer: water potential in cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants subjected to different irrigation treatments and doses of calcium one of the restrictions presented by the export of cape gooseberry fruits is the cracking problem, which causes the product to reach its destination with the presence of fungi and results in rejection of the fruits and consequent economic losses. the cracking of fruits results from mainly two causes: the first may be a poor and irregular supply of water to the crop with excessive enlargement of the fruits (e.g. through high water and nutrient supply) in the last developmental stage beyond what the tissue can support (fischer, 2005), and the second occurs with deficiencies of calcium, which is probably associated with morphogenetic reasons that cause cape gooseberry fruits to not absorb the amounts of calcium needed to provide resistance in the cell walls and, thus, avoid cracking (alvarez-herrera et al., 2012). at the field level, irrigation coefficients of 1.2 (120% of evaporation) increased the yield of fruits per plant in the plot in which ca was added, compared with the application of a smaller amount of water (gordillo et al., 2004). however, in a greenhouse with an application of a net irrigation coefficient of 1.3 and 100 kg ha-1 of ca, the percentage of cracked fruits decreased, but the fruit production was lower (álvarez-herrera et al., 2012). the water potential reveals the moment of maximum water requirements by a plant in a day or a crop cycle and determines the water potential of the soil when measurements are taken at predawn. it also facilitates irrigation scheduling, which results in better control of water stress at certain times of the day or at times when the temperature increases considerably (cole and pagay, 2015). in this regard, taiz and zeiger (2010) stated that, among the resources required by a plant for its growth, development, and physiology, water is the largest in terms of amount, and so is the aggravating factor that can be the most limiting, which accentuates the importance of irrigation and its key role in the production of crops. it is also known that the water status of a plant, combined with climatic conditions, regulates the rate of transpiration, which plays an important role in the absorption and mobility of calcium (marschner, 2012). because irrigation and nutrition management with calcium greatly inf luence the obtention of good quality fruits (álvarez-herrera et al., 2014) and recent research recommends different irrigation doses, depending on whether quality (not cracked fruits) or quantity (large fruits) is desired (álvarez-herrera et al., 2015), it is necessary to know the water status of a plant under different irrigation regimes, for which, the determination of the water potential acquires great importance. therefore, this research aimed to determine the water potential of cape gooseberry plants subjected to different irrigation regimes and calcium doses. materials and methods location of the experiment the experiment was carried out in a greenhouse with a plastic cover at the faculty of agricultural sciences, universidad nacional de colombia, bogota campus, at an altitude of 2,556 m a.s.l. and with coordinates 4º38’7” n and 74º5’20” w. the average greenhouse temperature was 18°c and the relative humidity was 60%. experimental design a randomized complete block design was used with 12 treatments. the blocking criterion was the irrigation frequencies (4, 9 and 14 d). the treatments were in a 4×3 factorial arrangement, in which the first factor corresponded to the applied irrigation coefficients (0.7, 1.0, 1.3 and 1.6 of evaporation of the evaporimeter tank), and the second factor was the calcium doses (0, 50 and 100 kg ha-1), which generated 36 experimental units (eu). each eu was composed of two cape gooseberry plants, for a total of 72 plants, which were planted in 20 l pots, 80 cm in diameter and 50 cm deep. peat moss was used as a substrate. setup of the experiment the plant material used was physalis peruviana l., ecotype colombia, because it is the most desired on the international markets due to its high content of sugars and vitamins (fischer, 2000). the cape gooseberry seeds were planted in plastic trays with 72 cells, which germinated after 45 d and remained in the trays for 4 months from the time of sowing until they reached an average height of 25 cm. the plants were planted at a distance of 2 m between plants and rows, and traditional cultural activities (phytosanitary management, pruning, trellis, and harvesting) of commercial crops in the producing areas were carried out. the high v trellis system was used. edaphic and foliar fertilization were carried out based on the requirements of the crop and considering the fact that peat provides nutrients for a short period of time. the doses used in kg ha-1 were n: 150; p2o5: 220; k2o: 150; mgo: 60; s: 40 b: 1; zn: 3; cu: 2; and mn: 0.5 fractionated from the time of planting, first in two quarterly applications and then three bi-monthly applications, and monthly foliar applications. 276 agron. colomb. 37(3) 2019 for the application of the irrigation levels, a drip irrigation system was used (two drippers per plant with a f low rate of 4 l h-1, each). once the plants were planted, the different doses of calcium were applied in the substrate around the plants, distributed monthly with a class a evaporimeter tank built on a scale of 1:1 and installed inside the greenhouse in order to establish the amount of water applied according to the equation for calculating the consumptive use, which takes into account the potential evapotranspiration. the data measured in the evaporimeter inside the greenhouse were correlated with the data from the type a evaporation tank at the climatological station of the ideam (regional main category 6 and code 2403513) to validate the latter and extrapolate the date for open field conditions (eq. 1). irrigation level = etp × c × a (1) ηr where, etp = evapotranspiration in mm measured in the evaporimeter tank. c = multiplication coefficient according to treatments. a = area of the pot (254.4 cm2). ηr = efficiency of drip irrigation (0.9). the irrigation water-use efficiency (wuei, %) was calculated from the dry biomass of the leaves divided by the total water applied in each treatment. the leaf and stem water potentials were determined in the plants during the reproductive phase, beginning at 30 d in the vegetative phase, following the treatments with determinations every 4 h (8 am, 12 pm, 4 pm, 8 pm, 12 am, and 4 am (at predawn) using a scholander pump (model 615, pms instrument company, albany, or, usa). for the determination of the leaf water potential (ψ leaf), a leaf from the tertiary branch of each plant was taken, which was bagged in a plastic bag covered with aluminum foil for 15 min, taken out and placed in a pressure chamber to determine the potential. for the determination of the stem water potential (ψ stem), a leaf of the tertiary branch was pocketed for 3 h and inserted into a chamber; the measurement was taken according to the methodology followed by nortes et al. (2005). the instantaneous measurement of the temperature (t) and relative humidity (rh) of the air were recorded with an extech rht20 datalogger (extech instruments, waltham, ma, usa). with these data, the calculation of the vapor pressure deficit (vdp), given in kpa, was performed using the equation used by murray (1967): vdp = �1 – rh � × �6.1078 � 17.27 × tair � � (2) tair + 273.15 – 35.86 100 data analysis an analysis of variance (anova) was performed for a completely randomized block design in order to determine if there were significant differences between the irrigation frequencies (blocks) and between the treatments (water level by calcium doses) for each of the measured response variables. in addition, a tukey comparison test of averages was used at 5% to classify each of the levels of the evaluated factors. the vdp measurements calculated for the hours of measurement of the water potential were correlated with the stem and leaf water potential. the software sas (version 9.2) was used for the data analysis. results and discussion leaf water potential (ψleaf) when analyzing the behavior of the ψleaf in the cape gooseberry plants, circadian rhythm was observed (fig. 1a), similar to what was found in persimmon (diospyros kaki l. f.) by griñan et al. (2019). there were only significant differences between the evaluated irrigation levels at 8 pm. likewise, it was noted that, when the amount of water applied increased, the ψleaf was higher than 0.1 mpa approx. on average throughout the different measurements throughout the day. this result coincides with that reported by singh and singh (2006), who found that increases in water stress caused a reduction in ψleaf at predawn in dalbergia sissoo roxb., which varied from 0.4 to 1.16 mpa. the same authors pointed out that the higher the photosynthetic rate, the greater the water potential (ψ), which implies that well-watered plants will have normal development and an adequate ψ leaf. the ψleaf showed significant differences between the different irrigation frequencies applied only at certain hours of the day (morning, 8 am, noon, and in the afternoon, 4 pm, fig. 1b), while in the hours without sunlight (predawn, 4 am, night, 8 pm, and 12 pm), the water status of the plant was homogeneous regardless of the frequency of irrigation. this indicates that the effect of the treatments on the ψleaf increased when the plants received sunlight, which is in agreement with what is reported by girona et al. (2006), who found that, in hazelnut, the daily variation of the leaf water potential is more related to the climate components, especially to solar radiation, than to the water potential of the soil. likewise, sousa et al. (2006) mentioned that the 277álvarez-herrera, gonzález, and fischer: water potential in cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants subjected to different irrigation treatments and doses of calcium -0.65 mpa for the different hours (4 am, 8 am, noon, 4 pm, 8 pm and midnight, respectively), with the maximum differences between treatments at noon. the irrigation frequency of 4 d presented the highest values of ψleaf, followed by irrigation every 9 and 14 d, probably because, as the water stress is greater, the ψleaf decreases in cape gooseberry plants. similarly, zhu et al. (2004) determined that the ψleaf in apple trees decreased as the water stress increased and mentioned that the concentration of cytokinins at the leaf level also decreased as a result of the lower activity of this hormone in the root zone, which implies delays in processes such as cell division. also, kitsaki and drossopoulos (2005) stated that, as the ψleaf becomes more negative, the higher the aba content is. therefore, it can be inferred that the ψleaf is a reliable measure of the level of stress to which a plant is subjected (girona et al., 2006). in addition, in grapes, the growth rate of the shoots and the net assimilation of co2 had greater correlation with the ψleaf at noon than with the ψleaf at predawn (baeza et al., 2007). jaimez et al. (1999) stated that, in areas with high evaporative demand, plants have a loss of turgor that is related to low values of water potential. in addition, if the frequency of irrigation affects the water potential, the plant likely has difficulties with osmotic adjustment under stress conditions and, below values of -1.6 to -1.8 mpa, the stomatal conductance decreases and, consequently, the photosynthetic rates decrease. similarly, marsal and girona (1997) evaluated the leaf water potential in peach trees and mentioned that values below -3 mpa severely affect plants. they also stated that, in full fruit growth, the sink effect is likely to generate greater water mobilization towards the fruit and decrease the amount of water in the leaves. regarding the effect of the different doses of calcium applied to the cape gooseberry plants, they did not affect the ψleaf, as shown in figure 1c. although increasing the application of ca2+ increased [ca2+] in the leaves (unpublished data), there was no effect on the ψleaf, probably because changes in the ψleaf are strongly inf luenced by environmental conditions, especially by a vapor pressure deficit (vpd) (singh and singh, 2006). stem water potential (ψstem) this potential had a behavior very similar to that of the ψleaf, with the ψstem greater at predawn (4 am) and at night (fig. 2). however, between 8 am and 4 pm, lower values were reached, and, at midday, the minimum averaged -0.97 mpa. these values match those found for citrus at the same time, from -0.6 to -1.3 mpa (garcía-tejero et al., 2010), and ns ns ns ns * ns ns * * * ns ns ns ns ns ns ns ns b c time of day (hour) 14 days9 days4 days -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 le af w at er p ot en tia l ( m p a) 0 4 8 12 16 20 24 time of day (hour) 100500 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 le af w at er p ot en tia l ( m p a) 0 4 8 12 16 20 24 time of day (hour) 1.31.10.90.7 a -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 le af w at er p ot en tia l ( m pa ) 0 4 8 12 16 20 24 figure 1. leaf water potential in cape gooseberry plants planted in peat moss in greenhouses and subjected to a) different irrigation levels; b) irrigation frequencies and c) calcium doses in kg ha-1. the bars indicate minimal significant difference according to the tukey test (p≤0.05). ns: not significant. *: indicates significant effect with p≤0.05. ψleaf of grape plants at night has a high correlation with the water potential in the soil. the ψleaf in the cape gooseberry plants showed values of -0.51; -0.84; -1.15; -1.01; -0.74 and 278 agron. colomb. 37(3) 2019 those defined by de swaef et al. (2009) for most fruit trees, between -0.5 and -1.5 mpa. the ψstem showed significant differences between the irrigation levels only in the measurements taken at noon (fig. 2a). the irrigation level that presented the highest ψstem values had a coefficient of 1.1, both at midday and at other times of the day, while the levels of 0.7, 0.9 and 1.3 throughout the day presented the lowest ψstem values. it is likely that the amount with a coefficient of 1.3 caused a temporary root hypoxia effect that affected the potential value. the ψstem values at predawn oscillated on average around -0.50 mpa, which are similar to the oscillations found by nortes et al. (2005) in almond trees with average values of -0.4 mpa. these results are also in agreement with that found by navarro et al. (2007), who stated that, in plants subjected to stress, the ψstem at predawn and noon was less than in the control plants, which ref lected the hydraulic signals that the roots send to the shoots. these authors also confirmed that, under stress conditions, maintaining the turgor pressure at the cellular level implies an osmotic adjustment and probable changes in the elasticity of the cell wall in such a way that a decrease in the ψstem results. likewise, measuring the ψstem directly ref lects the water status of the plant since it maintains a strong relationship with the f low in the vascular bundles, which highlights the importance of determining the ψstem (garcía-tejero et al., 2010). the irrigation frequency generated significant differences in the ψstem at predawn, but not at midday (fig. 2b). this can be explained because ψstem is a measurement that correlates very well with ψsoil, according to sousa et al. (2006). therefore, measuring ψstem at predawn would indicate the moisture content of the substrate, while the ψstem at midday has a strong correlation with the environmental conditions that are indicative of the evaporative demand (de swaef et al., 2009). however, in wheat, sato et al. (2006) found no correlation between the ψstem at predawn and the ψsoil, which could have originated from the moisture retention capacity of the soils, the ability of the plants to absorb water, the species, the growth status, and the environmental conditions. in this regard, the values of both ψstem and ψ leaf were lower at noon because, as the transpiration increases and the pressure decreases in the xylem, the cells begin to dehydrate, so it is common to find pressures of between -1 to -2 mpa (boyer, 1995). this decrease was observed in the ψstem of the cape gooseberry plants because stress generates problems in the development and growth of plants since it affects processes such as photosynthesis. under stress conditions, ns ns * ns ns ns * * ns * * ns ns ns ns ns ns ns b c time of day (hour) 14 days9 days4 days -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 s te m w at er p ot en tia l ( m pa ) 0 4 8 12 16 20 24 time of day (hour) 100500 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 s te m w at er p ot en tia l ( m pa ) 0 4 8 12 16 20 24 time of day (hour) 1.31.10.90.7 a -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 s te m w at er p ot en tia l ( m p a) 0 4 8 12 16 20 24 figure 2. stem water potential in cape gooseberry plants planted in peat moss in greenhouses and subjected to a) different irrigation levels; b) irrigation frequencies and c) calcium doses in kg ha-1. the bars indicate minimal significant difference according to the tukey test (p≤0.05). ns: not significant. *: indicates significant effect with p≤0.05. the first defense mechanism in response to a water deficit is the partial closure of the stomata, which restricts the intake of co2 (de pauw et al., 2008), affecting the growth of fruits 279álvarez-herrera, gonzález, and fischer: water potential in cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants subjected to different irrigation treatments and doses of calcium as well as other quality parameters (álvarez-herrera et al., 2015). in addition, moriana et al. (2012) found that, in olive trees under stress conditions, the ψstem at noon reached -2.0 mpa and that, when the plants had an isohydric response to drought conditions, stomatal control prevented dehydration and potential values were not affected. however, when the response was anisohydric, the plant water potential was more sensitive to water stress. on the other hand, when analyzing the effect of the doses of calcium applied to the cape gooseberry plants, they did not show significant differences in the behavior of the ψstem for any of the hours of the day (fig. 2c), as happened with the ψleaf, and showed a pattern of variation that described the ψstem of the plants throughout the day. as with the ψleaf, it is likely that this measurement, being strongly inf luenced by climate, was not altered by the calcium fertilization. in contrast, li et al. (2003) found that, when external ca2+ applications were performed directly on the foliage, there was an increase in tolerance to drought and a decreased water potential because this element inf luenced the mitigation of oxidative stress by decreasing the activity of catalase, superoxide dismutase, and polyphenol oxidase. comparison between leaf and stem water potential and relationship with vpd figure 3 shows the average behavior throughout the day of the ψleaf and ψstem of the cape gooseberry plants. the ψstem was lower than the ψleaf with significant differences during all hours of the day except for predawn (4 am), where the values were -0.50 and -0.51 mpa for ψstem and ψleaf, respectively. this is consistent with the findings of vélez et al. (2007), who mentioned that, in citrus, the measurement of ψstem and ψleaf at predawn, in treatments with an irrigation deficit and with an adequate water supply, had similar values. this suggests that, to have better control of the imposed water deficit, it is necessary to measure the daily variation of the stem. the equilibrium behavior between the observed potentials implies that at predawn, the water status was uniform throughout the whole plant, and the environmental conditions had a minimal inf luence, which in turn ref lected the water potential of the substrate used according to the findings of nortes et al. (2005). in addition, it could be suggested that this measurement would have a greater correlation in substrates than in clayey soils because of strong moisture retention that would limit the effect of deficit irrigation treatments, as expressed by sato et al. (2006). during the rest of the day, the differences between the measured potentials, probably, occurred as a result of the longer bagging time (3 h) for the measurement of the ψstem. this process limits the inf luence of environmental conditions (temperature and radiation) and decreases the photosynthesis of the bagged leaf, creating a continuum between the stem and the leaf (boyer, 1995). as a result, values that are lower than those recorded in the leaf are obtained. the bagging time (15 min) only decreased the temperature and the effects of solar radiation but did not generate a continuous equilibrium in the vascular system, as ref lected in the differences of the potentials at different times of day with the exception of the measurement at predawn. likewise, the greatest difference between the potentials was measured at noon, with which it can be inferred that this is the time when the environmental conditions affected the potential the most. for this reason, for cape gooseberry plants, the measurement of this parameter at midday would be a good indicator of maximum water stress because of the high sensitivity that it presents, similar to that found by nortes et al. (2005). ns * *** *** *** ** time of day (hours) leafstem -1.2 -1.4 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 w at er p ot en tia l ( m p a) 0 4 8 12 16 20 24 figure 3. leaf and stem water potential in cape gooseberry plants planted in peat moss in greenhouses. bars indicate minimal significant difference according to the tukey test (p≤0.05). ns: not significant. *: indicates significant effect with p≤0.05. because of the fact that the ψstem and ψleaf have been related to the environmental conditions, a relationship between these parameters of the water status of plants with the vpd was expressed, which has shown to have a strong correlation with the ψ in plum trees (intrigliolo and castel, 2006) and almonds (nortes et al., 2005). figure 4 shows that, as the vpd increased, both the ψstem and ψleaf decreased towards more negative values, and the vpd explained this decrease with a correlation of 95.3% and 83.2%, respectively. this behavior is similar to that reported by different researchers for plum (intrigliolo and castel, 2006), rose (urban and langelez, 2003) and dalbergia sissoo roxb. (singh and singh, 2006), who found that the highest values of ψleaf were due to the lower values of vpd. likewise, the 280 agron. colomb. 37(3) 2019 relationship between the measured potentials and the vpd presented a polynomial trend. in this regard, hogg and hurdle (1997) stated that the relationship between the water potential and the vpd is not linear because stomatal closure is gradual as the vpd increases and stabilizes as a necessary response to keep the water potential high enough and avoid damage to the plant. however, intrigliolo and castel (2006) observed linear relationships in plums, and sato et al. (2006) found a linear relationship between measurements at predawn of the water potential and the vpd, explained by night perspiration. likewise, de la rosa et al. (2013) stated that, in peaches, the ψstem at noon had a better correlation with the average temperature and with the vpd than with other climatic variables. however, they suggested that, to automate the measurements of the water status of plants, measurements of the maximum daily trunk contraction at noon would be a reliable alternative, similar to measuring the ψstem (intrigliolo and castel, 2005; vélez et al., 2007) or stomatal conductance, which has an inversely proportional relationship with to ψstem in forest species (hogg et al., 2000). table 1. total application of water (l) in cape gooseberry plants throughout the production period (6 months). irrigation coefficient irrigation frequency (d) 4 9 14 0.7 257 271 262 0.9 331 348 337 1.1 404 425 412 1.3 478 503 487 table 2. daily water consumption (l/plant-d) in cape gooseberry plants. irrigation coefficient irrigation frequency (d) 4 9 14 0.7 1.4 1.5 1.5 0.9 1.8 1.9 1.9 1.1 2.2 2.4 2.3 1.3 2.7 2.8 2.7 the wuei did not show significant differences for the irrigation level interaction with the calcium dose (p=0.8946), nor for the irrigation frequency (p=0.6402). however, there were differences when analyzing the effect separately from the irrigation level factor (p=0.0357*). the coefficient that showed the highest wuei was 0.7, which was 30%, 39%, and 50% higher than in the irrigation levels of 1.1; 0.9 and 1.3, respectively. thus, it can be stated that the less water applied to cape gooseberry plants, the greater the efficiency in the production of biomass and the lower the water potential (tab. 3), as reported in cucumber (rahil and qanadillo, 2015) and tomato (zotarelli et al., 2009; savic et al., 2011). these authors mentioned that the treatments with higher wuei had more daily applications of water with more frequent irrigations and that a higher number of applications saw less water loss by infiltration. in addition, intrigliolo and castel (2010) confirmed that, in plums in the first season, the irrigation deficit generated a higher wuei. however, for the second and third seasons, the treatments began to decrease the wuei, as a product of the wastage of the plant subjected to permanent stress. in parallel, fischer and lüdders (1999) found that the wuei in cape gooseberry plants is affected by the temperature of the root zone and that, when the soil temperature approaches 30°c, the wuei is higher than when the plants are planted in root zones of 22 and 14°c. because the irrigation level of 1.1 had the second largest wuei and generated the largest number of large fruits and the highest production (alvarez-herrera et al., 2015), it can be stated that this is the suitable irrigation coefficient for the production of cape gooseberry since an irrigation level of 0.7 had a higher wuei, but lower production with smaller fruits, as found in olive trees by miranda et al. (2018). y = 0.0463x2 0.3368x 0.5145 r² = 0.9538 y = 0.1188x2 0.5343x 0.5679 r² = 0.8324 vpd (kpa) leafstem -1.2 -1.4 -1.6 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 w at er p ot en tia l ( m pa ) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 figure 4. relationship between the water potential of leaves and stems in cape gooseberry plants with a vapor pressure deficit (vpd). water consumption and irrigation water-use efficiency (wuei) table 1 shows the amount of water applied during the treatment phase to the cape gooseberry plants. the plants that received the most water corresponded to the treatment of 1.3 with an irrigation frequency of 9 d, while the lower application of water corresponded to the irrigation frequency of 4 d with a coefficient of 0.7. the daily water consumption varied from 1.4 to 2.8 l/plant-d (tab. 2) for the treatments with an irrigation frequency of 4 d with a coefficient of 0.7 and an irrigation frequency of 9 d with a coefficient of 1.3, respectively, which ref lects the fact that the variation in the irrigation regimes used reached 100%. 281álvarez-herrera, gonzález, and fischer: water potential in cape gooseberry (physalis peruviana l.) plants subjected to different irrigation treatments and doses of calcium likewise, in spite of the water deficit, the cape gooseberry fruits had a higher amount of total soluble solids and lower total titratable acids, similar to those found in plums (intrigliolo and castel, 2010) and tomatoes (savic et al., 2011). table 3. effect of the irrigation coefficient, the calcium dose and the frequency of irrigation on the irrigation water-use efficiency (wuei) in cape gooseberry plants. factor factor level wuei (g l-1) irrigation coefficient 0.7 3.15 a 0.9 2.27 ab 1.1 2.43 ab 1.3 2.10 b calcium doses (kg ha-1) 0 2.33 a 50 2.59 a 100 2.55 a irrigation frequency (d) 4 2.66 a 9 2.42 a 14 2.39 a average values with different letters in the same column and classified by factor indicate significant statistical differences according to the tukey test (p≤0.05). conclusions the ψleaf and ψstem in the cape gooseberry plants presented a behavior similar to a circadian rhythm. the irrigation frequency of 4 d with an irrigation level of 1.1 showed the highest values of ψleaf and ψstem. the ψleaf and ψstem reached the highest values at predawn (4 am). the application of irrigation levels lower than the etc produced water stress in the plants and led to crop wilting. the irrigation coefficient of 0.7 presented the highest wuei; however, the plants in this treatment showed strong symptoms of water stress and lower values of ψleaf and ψstem. literature cited agronet. 2019. sistema de estadísticas agropecuarias. producción nacional por producto. uchuva. url: www.agronet.gov.co (accessed march 2019). álvarez-herrera, j., g. fischer, and j.e. vélez-sánchez. 2015. producción de frutos de uchuva (physalis peruviana l.) bajo diferentes láminas de riego, frecuencias de riego y dosis de calcio. rev. colomb. cienc. hortíc. 9(2), 222-233. doi: 10.17584/ rcch.2015v9i2.4177 álvarez-herrera, j., g. fischer, l.p. restrepo, and m. quicazán. 2014. contenidos de carotenoides totales y ácido ascórbico en frutos sanos y rajados de uchuva (physalis peruviana l.). acta hortic. 1016, 77-82. doi: 10.17660/actahortic.2014.1016.8 álvarez-herrera, j., h. balaguera-lópez, and g. fischer. 2012. effect of irrigation and nutrition with calcium on fruit cracking of the cape gooseberry (physalis peruviana l.) in the three strata of the plant. acta hortic. 928, 163-170. doi: 10.17660/ actahortic.2012.928.19 aparecido, l.e.o., r.m. batista, j.r.s.c. moraes, c.t.s. costa, and a.f. moraes-oliveira. 2019. agricultural zoning of climate risk for physalis peruviana cultivation in southeastern brazil. pesq. agropec. bras. 54, e00057. doi: 10.1590/s1678-3921. pab2019.v54.00057 baeza, p., p. sánchez-de-miguel, a. centeno, p. junquera, r. linares, and j.r. lisarrague. 2007. water relations between leaf water potential, photosynthesis and agronomic vine response as a tool for establishing thresholds in irrigation scheduling. sci. hortic. 114, 151-158. doi: 10.1016/j.scienta.2007.06.012 boyer, j. 1995. measuring the water status of plants and soils. academic press, san diego, usa. cole, j. and v. pagay. 2015. usefulness of early morning stem water potential as a sensitive indicator of water status of deficitirrigated grapevines (vitis vinifera l.). sci. hortic. 191, 10-14. doi: 10.1016/j.scienta.2015.04.034 de la rosa, j.m., m.r. conesa, r. domingo, r. torres, and a. pérezpastor. 2013. feasibility of using trunk diameter f luctuation and stem water potential reference lines for irrigation scheduling of early nectarine trees. agr. water manage. 126, 133-141. doi: 10.1016/j.agwat.2013.05.009 de pauw, d.j.w., k. steppe, and b. de baets. 2008. identif iability analysis and improvement of a tree water f low and storage model. math. biosci. 211, 314-332. doi: 10.1016/j. mbs.2007.08.007 de swaef, t., k. steppe, and r. lemeur. 2009. determining reference values for stem water potential and maximum daily trunk shrinkage in young apple trees based on plant responses to water deficit. agr. water manage. 96, 541-550. doi: 10.1016/j. agwat.2008.09.013 fischer, g. 2000. crecimiento y desarrollo de la uchuva. pp. 9-26. in: flórez, v., g. fischer, and a. soria (eds.). producción, poscosecha y exportación de la uchuva. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. fischer, g. 2005. el problema del rajado del fruto de uchuva y su posible control. pp. 55-82. in: fischer, g., d. miranda, w. piedrahita, and j. romero (eds.). avances en cultivo, poscosecha y exportación de la uchuva (physalis peruviana l.) en colombia. unibiblos, universidad nacional de colombia, bogota. fischer, g. and p. lüdders. 1999. efecto de la temperatura del substrato sobre el consumo de agua y la transpiración en la uchuva (physalis peruviana l.). suelos ecuat. 29(1), 45-49. garcía-tejero, i., r. romero-vicente, j.a. jiménez-bocanegra, g. martínez-garcía, v.h. durán-zuazo, and j.l. muriel-fernández. 2010. response of citrus trees to deficit irrigation during different phenological periods in relation to yield, fruit quality, and water productivity. agr. water manage. 97, 689-699. doi: 10.1016/j.agwat.2009.12.012 girona, j., m. mata, j. del campo, a. arbone, e. bartra, and j. marsal. 2006. the use of midday leaf water potential for scheduling deficit irrigation in vineyards. irrig. sci. 24, 115-127. doi: 10.1007/s00271-005-0015-7 gordillo, o., g. fischer, and r. guerrero. 2004. efecto del riego y de la fertilización sobre la incidencia del rajado en frutos de 282 agron. colomb. 37(3) 2019 uchuva (physalis peruviana l.) en la zona de silvania (cundinamarca). agron. colomb. 22(1), 53-62. griñan, i., p. rodriguez, z.n. cruz, h. nouri, e. borsato, a.j. molina, a. moriana, a. centeno, m.j. martin-palomo, d. perez-lopez, a. torrecillas, and a. galindo. 2019. leaf water relations in diospyros kaki during a mild water deficit exposure. agr. water manage. 217, 391-398. doi: 10.1016/j. agwat.2019.03.008 hogg, e.h. and p.a. hurdle. 1997. sap f low in trembling aspen: implications for stomatal responses to vapor pressure deficit. tree physiol. 17, 501-509. doi: 10.1093/treephys/17.8-9.501 hogg, e.h., b. saugier, j.y. pontailler, t.a. black, w. chen, p.a. hurdle, and a. wu. 2000. responses of trembling aspen and hazelnut to vapor pressure deficit in a boreal deciduous forest. tree physiol. 20, 725-734. doi: 10.1093/treephys/20.11.725 intrigliolo, d.s. and j.r. castel. 2005. usefulness of diurnal trunk shrinkage as a water stress indicator in plum trees. tree physiol. 26, 303-311. doi: 10.1093/treephys/26.3.303 intrigliolo, d.s. and j.r. castel. 2006. performance of various water stress indicators for prediction of fruit size response to deficit irrigation in plum. agr. water manage. 83, 173-180. doi: 10.1016/j.agwat.2005.12.005 intrigliolo, d.s. and j.r. castel. 2010. response of plum trees to deficit irrigation under two crop levels: tree growth, yield and fruit quality. irrig. sci. 28, 525-534. doi: 10.1007/s00271-010-0212-x jaimez, r.e., f. rada, and c. garcía-nuñez. 1999. the effect of irrigation frequency on water and carbon relations in three cultivars of sweet pepper (capsicum chinense jacq), in a tropical semiarid region. sci. hortic. 81, 301-388. doi: 10.1016/ s0304-4238(99)00017-5 kitsaki, c.k. and j.b. drossopoulos. 2005. environmental effect on aba concentration and water potential in olive leaves (olea europaea l. cv. “koroneiki”) under non-irrigated field conditions. environ. exp. botany 54, 77-89. doi: 10.1016/j. envexpbot.2004.06.002 li, m., g. xuan-wang, and j. lin. 2003. application of external calcium in improving the peg-induced water stress tolerance in licorice cells. bot. bull. acad. sin. 44, 275-284. doi: 10.7016/ bbas.200310.0275 marsal, j. and j. girona. 1997. relationship between leaf water potential and gas exchange activity at different phenological stages and fruit loads in peach trees. j. am. soc. hort. sci. 122, 297-464. doi: 10.21273/jashs.122.3.415 marschner, p. (ed). 2012. marschner’s mineral nutrition of higher plants. elsevier, amsterdam. miranda, r.d., m.v. cuevas, a. diaz-espejo, and v. hernandezsantana. 2018. effects of water stress on fruit growth and water relations between fruits and leaves in a hedgerow olive orchard. agr. water manage. 210, 32-40. doi: 10.1016/j. agwat.2018.07.028 moriana, a., d. pérez-lópez, m.h. prieto, m. ramírez-santa-pau, and j.m. pérez rodríguez. 2012. midday stem water potential as a useful tool for estimating irrigation requirements in olive trees. agr. water manage. 112, 43-54. doi: 10.1016/j. agwat.2012.06.003 murray, f.w. 1967. on the computation of saturation vapor pressure. j. appl. meteorol. 6, 203-204. doi: 10.1175/1520-0450 (1967)006<0203:otcosv>2.0.co;2 navarro, a., s. bañon, e. olmos, and m.j. sánchez-blanco. 2007. effects of sodium chloride on water potential components, hydraulic conductivity, gas exchange and leaf ultrastructure of arbutus unedo plants. plant sci. 172, 473-480. doi: 10.1016/j. plantsci.2006.10.006 nortes, p.a., a. pérez-pastor, g. egea, w. conejero, and r. domingo. 2005. comparison of changes in stem diameter and water potential in young almond trees. agric. water manage. 77, 296-307. doi: 10.1016/j.agwat.2004.09.034 rahil, m.h. and a. qanadillo. 2015. effects of different irrigation regimes on yield and water use efficiency of cucumber crop. agr. water manage. 148, 10-15. doi: 10.1016/j.agwat.2014.09.005 sato, t., o. abdalla, t. oweis, and t. sakuratani. 2006. the validity of predawn leaf water potential as an irrigation-timing indicator for field-grown wheat in northern syria. agr. water manage. 82, 223-236. doi: 10.1016/j.agwat.2005.07.023 savic, s., r. stikic, v. zaric, b. vucelic-radovic, z. jovanovic, s. djordjevic, and d. petkovic. 2011. deficit irrigation technique for reducing water use of tomato under polytunnel conditions. j. cent. eur. agr. 12(4), 597-607. doi: 10.5513/jcea01/12.4.960 singh, b. and g. singh. 2006. effects of controlled irrigation on water potential, nitrogen uptake and biomass production in dalbergia sissoo seedlings. environ. exp. botany 55, 209-219. doi: 10.1016/j.envexpbot.2004.11.001 sousa, t., m. oliveira, and m. pereira. 2006. physiological indicators of plant water status of irrigated and non-irrigated grapevines grown in a low rainfall area of portugal. plant soil 282, 127-134. doi: 10.1007/s11104-005-5374-6 taiz, l. and e. zeiger. 2010. plant physiology. sinauer associates, sunderland, usa. urban, l. and i. langelez. 2003. effect of high-pressure mist on leaf water potential, leaf diffusive conductance, co2 fixation and production of cultivar ‘sonia’ rose plants grown on rockwool. sci. hortic. 50, 229-244. doi: 10.1016/0304-4238(92)90176-d vélez, j.e., d.s. intrigliolo, and j.r. castel. 2007. scheduling deficit irrigation of citrus trees with maximum daily trunk shrinkage. agr. water manage. 90, 197-204. doi: 10.1016/j. agwat.2007.03.007 villarreal-navarrete, a., g. fischer, l.m. melgarejo, g. correa, and l. hoyos-carvajal. 2017. growth response of the cape gooseberry (physalis peruviana l.) to waterlogging stress and fusarium oxysporum infection. acta hortic. 1178, 161-168. doi: 10.17660/actahortic.2017.1178.28 zhu, li-hua., a. van de peppel, x.y. li, and m. welander. 2004. changes of leaf water potential and endogenous cytokinins in young apple trees treated with or without paclobutrazol under drought conditions. sci. hortic. 99, 133-141. doi: 10.1016/ s0304-4238(03)00089-x zotarelli, l., j. scholberg, m. dukes, r. muñoz-carpena, and j. icerman. 2009. tomato yield, biomass accumulation, root distribution and irrigation water use efficiency on a sandy soil, as affected by nitrogen rate and irrigation scheduling. agr. water manage. 96, 23-34. doi: 10.1016/j.agwat.2008.06.007 influence of some environmental factors on the feijoa (acca sellowiana [berg] burret): a review received for publication: 8 july, 2020. accepted for publication: 18 november, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.88982 1 independent consulter, emeritus researcher of colciencias, bogota (colombia). 2 department of civil and agricultural engineering, faculty of engineering, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: gerfischer@gmail.com agronomía colombiana 38(3), 388-397, 2020 abstract resumen climatic alterations affect the physiology, growth and production of the feijoa, a native plant to the higher zone between brazil, uruguay, paraguay and argentina. in colombia, optimal growth temperatures are between 13 and 21°c (16°c). very high temperatures (>32°c) affect pollination and fruit set, but low temperatures down to -4°c in adult plants do not cause significant damage. thus, feijoa is a well-adapted plant to cold conditions since 3.04°c has been found as the base (minimum) temperature for the phase between f lower bud and fruit set, while 1.76°c was measured as the base temperature for fruit development. the plant requires a minimum of 1000 hours of direct sunlight/year (optimum≥1500); the pyramidal form of the tree favors the entry of light into the crown organs. in the crown of a feijoa tree, trained with three branching levels of horizontal bent primary laterals, the outer middle quadrant produces the largest fruits, compared to those that grow in the upper quadrant. the reduced fruit growth is due to the excessive incidence of light (especially uv) and heat on these fruits on the periphery of the tree. in colombia, altitudes between 1800 and 2700 meters above sea level (m a.s.l.) are adequate for growth and production of this fruit, while lower elevations favor the incidence of fruit f lies. precipitations between 700 and 1200 mm/year (max. 2000 mm) benefit the vegetative and reproductive performance of the tree, with an important drier season at the beginning of the reproductive season (f lowering and fruit set). due to the strength of its branches and the small, thick leaves, the tree is relatively wind resistant. las alteraciones del clima afectan la fisiología, crecimiento y producción de la feijoa, planta originaria de la zona alta entre brasil, uruguay, paraguay y argentina. en colombia encuentra temperaturas óptimas entre 13 y 21°c (16°c), mientas que las temperaturas muy elevadas (>32°c) afectan la polinización y el cuajado de frutos, en tanto que las temperaturas hasta -4°c en plantas adultas no causan daños significativos. así, la feijoa es una planta bien adaptada a condiciones de frío debido a que se registró 3.04°c como la temperatura base (la mínima) para la fase entre botón f loral y cuajado del fruto y solamente 1.76°c como la temperatura base para el desarrollo del fruto. la planta exige mínimo 1000 horas de brillo solar/ año (óptimo≥1500) y la formación piramidal del árbol favorece la entrada de luz a los órganos de la copa. en una copa de feijoa, formada en tres pisos con ramas laterales horizontales, el cuadrante medio externo produce los frutos más grandes, comparado con los que crecen en el cuadrante superior de la copa. el crecimiento reducido se debe a la excesiva incidencia lumínica (especialmente uv) y de calor sobre estos frutos en la periferia del árbol. en colombia altitudes entre 1800 y 2700 msnm son adecuadas para el crecimiento y la producción, mientras elevaciones más bajas favorecen la incidencia de la mosca de la fruta. las precipitaciones entre 700 y 1200 mm/año (máx. 2000 mm) benefician el desempeño vegetativo y reproductivo del árbol, siendo un tiempo más seco importante al comienzo de la época reproductiva (f loración y cuajado de frutos). por la estructura fuerte de sus ramas y hojas pequeñas y gruesas el árbol es relativamente resistente al viento. key words: grow th temperature, base temperature, cold adaption, solar radiation, altitude, wind. palabras clave: temperatura de crecimiento, temperatura base, adaptación al frío, radiación solar, altitud, viento. influence of some environmental factors on the feijoa (acca sellowiana [berg] burret): a review efecto de algunos factores ambientales sobre la feijoa (acca sellowiana [berg] burret): una revisión gerhard fischer1* and alfonso parra-coronado2 introduction environmental imbalances generated by deforestation and the increase in greenhouse gases alter crop growth and productivity significantly affecting global food security (dhankher & foyer, 2018). traditional cultivation methods of crops will no longer provide optimal growing conditions, and they will increase production costs (fischer & melgarejo, 2020). the climatic changes that are taking place at different altitudes because of increases in temperature and radiation require additional research in order to understand the new growth conditions that will http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.88982 389fischer and parra-coronado: influence of some environmental factors on the feijoa (acca sellowiana [berg] burret): a review modify the phenological phases, maturation, quality and performance of crops (ramírez & kallarackal, 2015; fischer et al., 2016; ramírez & kallarackal, 2018a). the physiological behavior of plants and the quality of their fruits depend on the characteristics of each species and variety as well as environmental conditions and crop management (fischer et al., 2018; fischer et al., 2020). therefore, studying plant ecophysiology is of utmost importance for knowing how abiotic and biotic factors of the environment affect the physiology of cultivated plants (fischer et al., 2016) and how physiological mechanisms interact with these physicochemical and biotic factors (lambers et al., 2008). the feijoa (acca sellowiana [o. berg] burret) belongs to the mirtaceae family, known for its botanical richness and represented by some 121 genera with 5800 species, many of these with a high agro-industrial potential for their aromatic fruits (farias et al., 2020). the characteristics of feijoa are similar to those of the guava (psidium guajava) and the bayberry (mircia acuminata), but with a different phenotype (perea-dallos et al., 2010; fischer & melgarejo, 2021). the feijoa is native to south america, in the southern zone of brazil and uruguay, where it is known as “goiabeiraserrana” and “guayabo del país” (puppo et al., 2014; donazzolo et al., 2015). it is also known from the upper region of western paraguay and northeast argentina (pachón & quintero, 1992; parra-coronado & fischer, 2013; borsuk et al., 2015). it was introduced to other countries in the world, where it is known as feijoa or pineapple guava (moretto et al., 2014). the most extensive production is found in colombia, new zealand, georgia, ukraine, but also in the united states, australia, turkey, china and with an increasing area of cultivation in brazil (sachet et al., 2019; sánchez-mora et al., 2019). this distribution in such varied countries and climates demonstrates the great potential for the plasticity that this species possesses for adaptation to very diverse environmental conditions (donazzolo et al., 2019). ouafaa et al. (2019) not only highlight the fruit’s easy adaptation to subtropical climates but also the sweet aromatic characteristics of the feijoa fruit that favor its distribution in so many countries. however, phan et al. (2019) state that this fruit has remained relatively unknown to many people in the world until today. two different populations of feijoa have been described (ducroquet et al., 2000). one population is found in the higher altitude regions of the basalt plateau of southeastern brazil. this population has long and hard seeds, often with a bitter pulp and hard peel fruits, called “brazil group” (cabrera et al., 2018). the other population is found on the acid soils of uruguay and the south of the rio grande do sul state in brazil. these fruits (called “uruguay group”) are sweet and contain small, soft seeds that have been distributed in many countries (schotsmans et al., 2011). ducroquet et al. (2000), describing these two groups and zones where the feijoas were found, mentioned that these were sites with a medium temperature of 16°c. however, the researchers also affirmed that they had no information of naturally occurring feijoas in paraguay which were mentioned by other authors (e. g. pachón & quintero, 1992). feijoa germplasm banks are mainly concentrated in three centers: 1) the feijoa active germplasm bank (bag) in são joaquim-sc (brazil), with 313 accessions, 2) the feijoa national center (cenaf) in la vega (cundinamarca, colombia), with some 1500 accessions, and 3) the nikitsky botanical garden (crimean peninsula) that has 400 accessions (sánchez-mora et al., 2019). in colombia, parra-coronado et al. (2016) reported commercial varieties such as clone 41 (quimba), clone 8-4, mammouth, apollo, gemini, triumph, rionegro, tibasosa and some others. in tropical areas, the tree can produce throughout the year, while in subtropical areas, production predominates at a unique time of year (quintero, 2012). in colombia, feijoa is a very promising fruit due to its adaptation to areas between 1800 and 2700 m a.s.l. (quintero, 2012). feijoa production in colombia reached 9290 t in the first half of 2019, surpassing fruits such as cape gooseberry and pitaya (dane, 2020), with the most important cultivation in the cundinamarca-boyaca mountain valleys. feijoa is a subtropical shrub or small tree with a maximum height of 3.5 to 5 m. it is a long-lived perennial fruit species that can produce, in technically controlled crop systems, 20 t ha-1 or more (fischer, 2003; quintero, 2012). the species was previously considered to be an ornamental plant (pachón & quintero, 1992). in highly controlled cultivation, the feijoa grows erectly with a central leader (omarova et al., 2020), forming between three and four levels of horizontal bent laterals (quintero, 2012). the plant has elliptical to oval shaped leaves, bright green on the upper side and 6×4 cm whitish color on the underside (fischer, 2003). the hermaphrodite f lowers of 3-4 cm are composed of four greenish-gray sepals and a corolla formed of four white petals. in the center, there are 60-120 stamens of red filaments 390 agron. colomb. 38(3) 2020 with white anthers, according to the particular cultivar (fischer, 2003; ramírez & kallarackal, 2017). in general, a. sellowiana has barriers to self-fertilization such as the dichogamy through protogyny and self-incompatibility (stewart & craig, 1987), and finatto et al. (2011) found a late-acting self-incompatibility in this species. in colombian plantations, the authors of this review observed that the f lowers develop mainly 1) in the leaf axils of shoots of the same year, 2) on the branches bent horizontally (up to several years), 3) on the thin and mostly hanging branches in the inner crown and 4) on stump sprouts emerging after cuttings in the lower and middle part of the crown. in a study near bogota (colombia), ramírez and kallarackal (2018b) characterize two feijoa cultivars, with six different phenological stages according to the scale of the bbch (biologische bundesanstalt, bundessortenamt und chemische industrie): 1) bud development, 2) leaf development, 3) stem development, 4) f lower emergence, 5) f lowering and 6) fruit development. many cultivars are self-fertile, but they also allow crosspollination by insects or birds (ramírez & kallarackal, 2017). the most important ornithological agent in colombia is the blackbird (turdus fuscater), turdus merula in new zealand and acridotheres tristis, and turdus spp., thraupis spp. and tangara spp. in brazil. all these species eat the petals, which increase their sugar content immediately before and during the opening of the f lower (duarte & paull, 2015). this fact is very important for the control of botrytis in petals during f lowering (quintero, 2012). for humans, the f lower petals are edible and contain, according to the variety, high concentrations of anthocyanins, f lavonoids, total phenols, increased antioxidant activity and high soluble solids content (amarante et al., 2019). magri et al. (2020) found that the petals attain the highest peak of polyphenols, anthocyanins and ascorbic acid in the f2 state, when the petals continue to open and the anthers and filaments have a dark red color, according to the bbch scale (ramírez & kallarackal, 2018b). the fruit is a berry, mainly ovoidal in shape and with a bright green or grayish green color, smooth to rough skin. fruit dimensions are 3-5 cm in diameter, 4-10 cm in length, weight between 20 and 250 g and contains between 20 and 40 seeds (fischer, 2003; schotsmans et al., 2011). apart from fresh, un-processed consumption (with a very sweet and aromatic f lavor), fruits can be processed for juices, jellies, drinks, ice creams and yogurts (mitra, 2010; gonzálezgarcía et al., 2018). zhu (2018) highlights the effects of the fruit on health as an important source of polyphenols, vitamin c, fiber, sugars and minerals, mainly potassium. it also has medicinal value for its antibacterial, antioxidant and antiallergic activity, with a higher content of antioxidants, such as f lavonoids and ascorbic acid in the fruit skin rather than in the pulp (phan et al., 2020). sachet et al. (2019) confirm that ecophysiological studies are necessary to improve the cultivation of feijoa. furthermore, germanà and continella (2004) clearly state that ecophysiological evaluation is important for understanding the possibilities of acclimatization and the diffusion of species, including feijoa. the objective of this review is to present the results of the literature on ecophysiological topics of the feijoa, including temperature, light, altitude, water, and wind. these data should be very useful for researchers and plant breeders as well as for fruit growers. ecophysiological factors and their effect on feijoa some research exists describing the inf luence of temperature, solar radiation, altitude, water (precipitation, drought) and wind factors on this crop. it should be understood that in the different areas of cultivation there is not a single climatic factor that acts alone. it is the interaction of several factors that inf luence the plant, causing stress conditions such as drought, waterlogging, very high and low temperatures or ultraviolet light that can be detrimental to plant performance (mittler, 2006). temperature in temperate or subtropical zones, feijoa adjusts its physiology to the seasonal temperatures. low winter temperatures inhibit the sprouting of branches and f lowers are reactivated with the increase of temperatures in spring (fischer, 2003). in temperate zones, when soil temperatures reach 8-10°c in spring, root growth begins and continues until autumn when soil temperatures drop below 8°c (thorp, 2008). morley-bunker (1999) reports that feijoa in temperate zones produce larger fruits and yields in the sites with higher temperatures compared to those with lower winter temperatures. flowering and ripening of the fruit can be advanced by eight weeks in warmer climates compared to cold climates (duarte & paull, 2015). furthermore, climate change impacts tree phenology (ramírez & kallarackal, 2017). however, fruits produced in cold weather are supposedly of better f lavor than those produced in hot climates 391fischer and parra-coronado: influence of some environmental factors on the feijoa (acca sellowiana [berg] burret): a review (california rare fruit growers, 1996). this was confirmed in a study carried out in colombia by parra-coronado et al. (2015a) for feijoa fruits from clone 41 (quimba), where they found that the fruits produced at higher altitudes (cold weather) are sweeter than those produced at low altitudes (warm weather). barrero (1993) reports that adequate temperatures for feijoa production in colombia are between 13 and 21°c (average 16°c). in temperate areas some authors report that feijoa requires a certain number of chilling hours (temperatures below 7 or 7.2°c according to author) to increase f lower production, and this would be deficient in areas with less than 50 chilling hours (fischer, 2003). sharpe et al. (1993) indicated that the feijoa needs between 100 and 200 chilling hours below 7°c to sprout. for this situation, schotsmans et al. (2011) summarize that feijoa reacts not only to changes in temperature that characterize the season in subtropical and temperate zones, but they also arise from the changes in the pattern of rainfall and as a reaction to pruning, as in colombia (quintero, 2012). according to rom (1996), the effects of temperature on a fruit tree should not be isolated from other agroecological factors, especially water and light stress. temperature tolerance depends on the concentration of carbohydrates stored in the tissues and the level of nutrient ions in the plant. the feijoa plant is highly susceptible to very high temperatures (>32°c), combined with low relative humidity during pollination and fruit set (duarte & paull, 2015). in general, quintero-monroy (2014) observes that high temperatures in colombia cause damage to apical and juvenile sprouts, causing a folding of the leaves. as the authors of this review presume, the fruit development time of the feijoa will decrease due to global warming (duarte & paull, 2015). this can affect the fruit quality increasing the concentration of sugars and decreasing that of acids (ubeda et al., 2020). this causes the fruit to be tasteless, without a good sugar/acid ratio; therefore, varieties that do not show this behavior should be selected (parra-coronado & fischer, 2013). feijoa is considered a subtropical fruit tree that tolerates winter frosts. it tolerates temperatures down to -10°c that can occur in the bogota high plateau (quintero-monroy, 2014) and temperatures down to -4°c do not cause significant damage in adult plants (pachón & quintero, 1992). in the bogota high plateau, temperatures lower than -4°c for more than 1 h cause losses of f lowers and juvenile regrowth (quintero-monroy, 2014). therefore, the authors of this review do not recommend pruning feijoa trees for 1-2 months before the frost season to avoid new (tender) shoots. fischer (2003) observed that frost can cause abortion of leaves and small fruits, but frost also damages the fruit during its ripening, with premature browning of the affected tissues (schotsmans et al., 2011). in a study with five feijoa varieties, stanley and warrington (1984) found that trees are damaged by frost with temperatures below -3°c in the summer season and below -8°c in the winter season, and the temperature can be lethal to the plant still at 4-6°c lower than these values mentioned. adult plants are more resistant to low temperatures (tocornal, 1988), while juveniles (<1 year) can die during longer frosts. in tenjo (cundinamarca, colombia) in a frost that reached -10°c, quintero-monroy (2014) observed that half the 1-year-old plants lost all their leaves and resprouted only at the base of the stem, while the 2-year-old plants showed slight damage and the 10-year-old plants only had some f lowers burned. in a study carried out in cundinamarca (colombia), parra-coronado et al. (2015b) found that temperature inf luences the growth and quality of feijoa fruits (clone 41 ‘quimba’). thus, in san francisco de sales with a registered average temperature of 18.3°c (1800 m a.s.l.), fruit development advanced much faster (155 d) than in tenjo (180 d) with a registered average temperature of 12.3°c (2580 m a.s.l.). this was similar to that observed by fischer et al. (2007) in cape gooseberry with 66 d at 17.0°c compared to 12.5°c and 75 d in the neighboring department of boyaca. interestingly, parra-coronado et al. (2016) recorded much less growing degree days (gdd) (eq. 1) for the fruit at 12.3°c (1972 gdd) rather than at 18.3°c (2677 gdd). this can be seen as an adaptation to these colder conditions. also, a temperature of 18.3°c produced smaller fruits (38 g) than those that grew at 12.3°c (69 g), indicating that feijoa is rather a cold-weather crop of cool andean highland conditions. it should not be forgotten that in this study lower temperature was accompanied by higher cumulative radiation (11082 w m-2) during the development of the fruit rather than at the lower elevation and, thus, hotter site (8918 w m-2) (parra-coronado et al., 2015a). 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝑇𝑇! − 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 ! !!!   (1) where gdd are the growing-degree days (°c) accumulated during n days of fruit development, ti is the average daily temperature (°c) for day i and bt is the base temperature for fruit growth (1.76°c). ti = (tmax + tmin) / 2. parra-coronado et al. (2015b) also studied the base temperature (bt) in ‘quimba’, that is, the minimum for the growth of the reproductive organs of feijoa, and they find 392 agron. colomb. 38(3) 2020 that feijoa is a plant well-adapted to cold conditions. they register 3.04°c bt for the f lower bud phase before anthesis and from anthesis to fruit set, while the bt for the phase from fruit set until its harvest is only 1.76°c, lasting 189 d from f lower bud until the fruit harvest at 2651 gdd. also, in other fruit trees from andean areas, bt was calculated for fruit development as low as that for cape gooseberry with 1.9°c (salazar et al., 2008) and 0.01°c for that of curuba (banana passion fruit) (mayorga et al., 2020). parra-coronado et al. (2015b) recommend that the prediction of a time course based on the growing-degree days (in this case from f lower bud to fruit maturity) can be applied to schedule harvest and crop management practices related to the phenological phases of the plant. solar radiation reproductive stages like f lowering, pollination, fruit set, and fruit fillings are favored in free exposure to solar radiation (≥1500 h of direct sunlight per year), since they adapt well to full luminosity, as long as there are no dry and high temperature conditions (fischer, 2003; fischer et al., 2020). according to quintero-castillo (2003), in sites where there are only 1000 h of direct sunlight/year, but with very favorable agro-ecological and crop management conditions (irrigation, fertilization, pruning, pollination), it is possible to obtain a good production. parra-coronado et al. (2015a) harvested 44% larger fruits at higher altitudes (2580 m a.s.l.), at which the accumulated solar radiation before harvest was 20% higher than at the lower site (1800 m a.s.l.). despite the fact that feijoa tolerates partial shade and at sites with <1500 h of direct sunlight/year, duarte and paull (2015) recommended training the tree canopy to a central leader (in a pyramid shape) to take full advantage of the light. quintero (2012) also highlights the advantages of forming pyramidal-shaped tree crowns with three branching levels of horizontal bent primary laterals, allowing a better incidence of light on the f lower buds and higher photosynthetic rates of the leaves, compared to a tree using straighter branches or a free growth like a bush. martínezvega et al. (2008) harvested smaller fruits in the inner and outer crown of the basal part of the feijoa tree, where only 35 and 54% of the external solar radiation falls on a full sunny day (fig. 1). times of high and prolonged solar radiation that commonly occur with excessive heat and drought (as during the “el niño phenomenon” in northern south america) can cause fruit burning when not protected by the foliage (fischer, 2003). martínez-vega et al. (2008) studied the effect of fruit position on 6-year-old feijoa trees, cv. quimba, trained in three branching levels with horizontal bent laterals (fig. 1), in an orchard located at 2350 m a.s.l. in the municipality of la vega (cundinamarca, colombia). the physiologically ripe fruits harvested in the outer middle quadrant (fig. 1) showed higher fresh weight, while fruit color was more intense green at the base and inside the crown. this confirms that the fruits growing in the outer middle quadrant stand out for good overall features. the fruits of the upper quadrant develop a higher maturity ratio (total soluble solids/total titratable acidity) but with a lower weight. this confirms the large effects of the differential microclimates on the tree canopy and on the quality of the fruits, taking into account that the leaves on the upper periphery of the feijoa tree have a greater number of stomata (naizaque et al., 2014). however, trees are exposed to elevated solar radiation (especially uv) in the high tropics and must adapt to stress conditions due to very high temperatures that can cause situations of stomatal closure and photoinhibition that also limit fruit filling (fischer & orduz-rodríguez, 2012). on cloudy days, martínez-vega et al. (2008) recorded differences in incident radiation in the different parts of the canopy that are much less pronounced than on a sunny day (fig. 1). 90(85)% 5 25.3 g 90(85)% 5 25.3 g 70(60)% 3 32.0 g 70(60)% 332.0 g 81(65)% 4 52.1 g 81(65)% 452.1 g 35(45)% 1 21.1 g 35(45)% 121.1 g 54(48)% 2 35.1 g 54(48)% 235.1 g figure 1. distribution of the quadrants in the crown of the feijoa tree: 1) internal base, 2) external base, 3) internal medium, 4) external medium, and 5) superior, including the fresh weight of the fruits (g) and the percentages of the incident radiation on a sunny day (on average 1920 μmol m-2 s-1) and (in parentheses) on a cloudy day (on average 348 μmol m-2 s-1). modified from martínez-vega et al. (2008) with permission of the revista colombiana de ciencias hortícolas. altitude since the tropics are areas with thermal uniformity (i.e., without seasons of temperature), thermal zones are formed with a reduction in temperature as altitude increases, in 393fischer and parra-coronado: influence of some environmental factors on the feijoa (acca sellowiana [berg] burret): a review which the only contrast is between day and night. some authors describe for the high tropical zones the daytime as summer and the nighttime as winter (fischer & orduzrodríguez, 2012). these authors define the climatological changes that occur with increasing altitude as a reduction in temperature of 0.6°c on average per 100 m, a decrease in the partial pressure of gases such as o2, co2, n2 and water vapor as well as decreased precipitation (from 1300-1500 m a.s.l.), while uv, visible and infrared radiation, and wind increase with tropical elevation. the adaptation of the feijoa to the tropical highland climate comes from its area of origin (jackson & looney, 1999) at about 1000 m a.s.l. in southern brazil. in colombia, commercial feijoa plantations adapt well to a range between 1800 and 2700 m a.s.l. (parra-coronado et al., 2019), as do deciduous fruit trees and strawberries (fischer & orduzrodríguez, 2012). the optimal range between 2100 and 2600 m a.s.l. is apparently the best for feijoa (duarte & paull, 2015). quintero-monroy (2014) mentions that plantations >2700 m a.s.l. lack economic profitability because plants grow too slowly and show inferior production and fruit quality. for barrero (1993), the ideal altitudinal zone for commercial feijoa production in colombia lies between 2000 and 2400 m, while areas lower than 1800 m are not consistent for correct crop behavior. pachón and quintero (1992) point out that at altitudes below 1600 m (e.g. the colombian coffee zone) the growth of the plant is limited by the anastrepha sp. fruit f ly. however, fischer (2003) reports that the fruit f ly has been found up to altitudes of 2600 m in tibasosa (boyaca). in general, quintero (2012) states that the efficient control of fruit f lies (the most restrictive pest of feijoa) is easier in orchards in tropical highland areas above 2000 m a.s.l. and recommends the production of organic feijoas at altitudes higher than 2500 m. the adaptation to these relatively high altitudes favors the thick cuticle and the small size of the leaves of the feijoa (schotsmans et al., 2011), which reduces transpiration in dry seasons and also filters uv radiation, avoiding its mutagenic effects and favoring their phytosanitary status (fischer & orduz-rodríguez, 2012). although the cool andean highland conditions postpone the harvest date (mayorga et al., 2020), this results in larger and better-quality fruits compared to lower growing sites (parra-coronado et al., 2015a). fischer and orduzrodríguez (2012) report that apples from plantations in high altitude tropical regions (2400-2700 m a.s.l.) stand out for their juiciness, coloration, aroma, compact pulp and firm texture. water precipitation between 700 and 1200 mm/year favors the production of feijoa, and the fruit tolerates up to about 2000 mm if there is good light and low relative humidity (rh) (duarte & paull, 2015) of around 70% (pachón & quintero, 1992). fischer (2003) points out that the pattern of rainfall during the course of the year is important for flowering and fruit set. therefore, a season without rain favors f lowering, which is still improved if there is irrigation at these stages at the beginning of the reproductive phase and during fruit filling (fischer et al., 2012). quintero (2012) states that in commercial plantations an adequate and regular water supply is essential for meeting the requirements of the tree at its full vegetative and reproductive growth, allowing two harvests per year in areas where a bimodal rainfall regime prevails (duarte & paull, 2015). feijoa shows certain characteristics of drought tolerance due to its thick leaf and fruit cuticles. intense and prolonged dry periods can generate leaf, f lower and fruit fall (jackson & looney, 1999), but they can also interrupt plant development and delay fruit ripening (fischer, 2003). in turn, tocornal (1988) indicates that feijoa has a very fibrous and superficial root system that increases its sensitivity to water stress, so that additional irrigation during dry seasons favors production. germanà and continella (2004) compared feijoa ecophysiological behavior with that of avocado and custard apple and found that feijoa showed low water use efficiency (wue) and high respiration rates, primarily during f lowering, when the energy demand of this tree is very high. feijoa leaves mainly showed higher transpiration rates than the other two species, due to their low stomatal resistance that causes a wue of only 1/3 compared to avocado and custard apple (germanà & continella, 2004). quintero-monroy (2014) states that the most productive crops of feijoa are found in areas where the full f lowering season coincides with the dry season, but if the f lowering peak coincides with high rainfall, the f lowers fall due to the incidence of botrytis cinerea, because these organs form small concavities, in which water accumulates and causes rot. also, elevated rainfall makes it difficult to pollinate f lowers, because the avian pollinating agents do not f ly much in rainy seasons to avoid wetting their plumage or the negative effects of falling water on the leaves of the plant (quintero-monroy, 2014). the same author points out that poorly pollinated f lowers could be aborted prior to fruit set and, in this case, subsequent fruits that are formed are low-caliber and asymmetric. 394 agron. colomb. 38(3) 2020 drier conditions favor f loral induction in feijoa (peñabaracaldo & cabezas-gutiérrez, 2014) confirmed in plants of cv. tibasosa (3 years old) where a deficit irrigation of only 25% for 406 d induced the highest number of f lower buds compared to irrigation with 100, 75, 50 and 0% of water. a dry season clearly benefits f lowering in this species, while a wet one decreases it (quintero-monroy, 2014). however, due to climate change, there are no longer well-defined dry seasons, because dry seasons now occur at different times of the year. to have good feijoa production, pruning should be carried out about 60 d before full blooming and this should be during the dry season. but due to the uncertainty of the climate, it is possible to increase f lowering with the application of phosphorus, using kh2po4 (0.5%), as found by garcía et al. (2008) in cultivar 41. water stress can limit the accumulation of dry matter (dm) in feijoa leaves. therefore, omarova et al. (2020) recommend selecting varieties that are more resistant to water deficiency and that do not decrease their concentration of leaf dm under the conditions of water stress. these authors registered varieties such as ‘sentiabraskaja’ that, during water stress, accumulated a higher leaf dm than others, and the dry season coincides with the time of fruiting. likewise, omarova et al. (2020) observe that, in periods of high thermohydric stress, the studied varieties increase the content of the osmoprotector proline in leaves between 1.5 and 2.8 times. these authors also stated that the resistance of plants to adverse environmental factors is highly determined by the activation of the enzymatic system of antioxidants that can inhibit the damaging effect of oxidative stress. in general, feijoa thrives well in regions that have a rh of around 70% (pachón & quintero, 1992) and rh >70% for prolonged periods increase the incidence of diseases, mainly botrytis during f lowering. therefore, duarte and paull (2015) highlight dry conditions in combination with high luminosity as the most important for avoiding this disease and guaranteeing a high percentage of well-curdled fruits. feijoa resists high rh during short periods (fischer, 2003). in areas where these humid conditions are regularly prolonged, the formation of the cone-shaped (pyramidal) tree is the most productive, despite the incidence of botrytis compared to trees in free growth or with an excess of branches (quintero-castillo, 2003). in addition, high rh favors the incidence of epiphytes on the trunk and branches of the crown as well as mosses and lichens that secrete substances affecting plant health (quintero-monroy, 2014). studies in suba (cundinamarca) by galvis et al. (1999) and in tibana (boyaca) by naizaque et al. (2014) show that leaf transpiration of the feijoa is greater in the upper stratum of the crown than in the lower, with more stomata in the upper periphery (91/mm2) than in the lower part (78/mm2) of the plant (naizaque et al., 2014). these authors observe that the transpiratory rate increases according to increases in temperature and solar radiation in the crown but decreases with the increase of rh in the tree (fig. 2). y = -0.0274x + 3.0978 r2 = 0.3461 y = -0.0375x + 2.6505 r2 = 0.8603 tr an sp ir at io n (µ g h 2o c m -2 s -1 ) relative humidity (%) lower stratumupper stratum 0 1 2 3 4 5 6 20 30 40 50 60 70 figure 2. effect of the increase in relative humidity on leaf transpiration in the upper and lower stratum of the canopy of feijoa trees (naizaque et al., 2014). with permission of revista u.d.c.a actualidad & divulgación científica. the feijoa plant shows some tolerance to salinity in the soil and irrigation water, but it reduces tree growth and production (duarte & paull, 2015). however, casierraposada and rodríguez (2006) do not observe differences in dry mass distribution and tree production when they add 0, 20, 40, 60 and 80 mm nacl to the substrate (corresponding to an electrical conductivity (ec) of 2, 8, 4.6, 6.1, 8.4 and 11.0 ds m-1), increasing the level weekly until reaching this concentration of salts. they only record reduced evapotranspiration with increasing salinity. the authors of this review observed leaf fall and low f lowering on feijoa trees in a plot in mosquera (cundinamarca) with an ec between 4 and 6 ds m-1. due to the lack of research on this topic, more studies are necessary. wind feijoa trees, due to the strong structure of branches and their small and thick leaves, are relatively resistant to the wind (including salty wind from the sea), for which they are used mixed with other species in live barriers against this element (duarte & paull, 2015). gentle winds are important for drying the plant after a rain, avoiding fungal diseases, cooling the leaves on hot days, and renewing 395fischer and parra-coronado: influence of some environmental factors on the feijoa (acca sellowiana [berg] burret): a review the co2 concentration in the crown (fischer & orduzrodríguez, 2012). conclusions the study of environmental effects now altered by climate change is of utmost importance for finding feasible growing sites for promising fruit species. the feijoa plant in colombia adapts to climatic conditions between medium and cold climate (1800-2700 m a.s.l.), but high temperatures affect the beginning of fruiting. due to its site of origin in the highlands, the plant resists temperatures below 0°c and has a base temperature of 3.04°c for the initial phases of its reproductive stage. it is well-adapted to a great number of direct sunlight hours, but extremely high solar radiation intensities decrease the size and can burn the fruit. the greater radiation accumulated during fruit development produces larger fruits. for f loral induction, f lowering and fruit set, drier environmental conditions and a relative humidity around 70% are favorable. there exists no concluding information on the tolerance to salinity and waterlogging. the strong trunk and branch structure of feijoa favors its good wind resistance. author’s contributions the two authors declare that each one contributed effectively to the design of the document, the obtaining of the bibliographic material, the writing and editing of this review article. literature cited amarante, c. v. t., souza, a. g., beninca, t. d. t., steffens, c. a., & ciotta, m. n. (2019). physicochemical attributes and functional properties of f lowers of brazilian feijoa genotypes. pesquisa agropecuária brasileira, 54, article e00445. https:// doi.org/10.1590/s1678-3921.pab2019.v54.00445 barrero, f. (1993). la ecotecnología en el contexto de la extensión y el desarrollo rural. agro-desarrollo, 4(1–2), 104–117. borsuk, l. j., saifert, l., otálora, j. m., sánchez, f. d., & nodari, r. o. (2015). phenotypic variability in feijoa fruits [acca sellowiana (o. berg.) burret] on indigenous lands, quilombolas communities and protected areas in the south of brazil. revista brasileira de fruticultura, 39(1), article e-699. https://doi. org/10.1590/0100-29452017699 cabrera, d., vignale, b., & pritsch, c. (2018). acca sellowiana berg burret. instituto interamericano de cooperación para la agricultura (iica). casierra-posada, f., & rodríguez, s. y. (2006). tolerancia de plantas de feijoa (acca sellowiana [berg] burret) a la salinidad por nacl. agronomía colombiana, 24(2), 258–265. california rare fruit growers. (1996). feijoa. https://crfg.org/wiki/ fruit/feijoa/ dane. (2020). encuesta nacional agropecuaria (ena), primer semestre 2019. boletín técnico. departamento administrativo nacional de estadística. dhankher, o. p., & foyer, c. h. (2018). climate resilient crops for improving global food security and safety. plant, cell and environment, 41(5), 877–884. https://doi.org/10.1111/pce.13207 donazzolo, j., ornellas, t. s., bizzocchi, l., vilperte, v., & nodari, r. o. (2015). o armazenamento refrigerado prolonga a viabilidade de sementes de goiabeira-serrana. revista brasileira de fruticultura, 37(3), 748–754. https://doi.org/10.1590/0100-2945-179/14 donazzolo, j., turra, e. l. c., voss, l. c., danner, m. a., citadin, i., & nodari, r. o. (2019). reproductive biology and f lowering of feijoa (acca sellowiana (berg) burret) in areas of marginal occurrence. journal of agricultural science, 11(8), 156–164. https://doi.org/10.5539/jas.v11n8p156 duarte, o., & paull, r. e. (2015). exotic fruits and nuts of the new world. cabi publishing. ducroquet, j. p. h. j., hickel, e. r., & nodari, r. o. (2000). goiabeira-serrana (feijoa sellowiana berg). série frutas nativas, 5. funep. farias, d. p., neri-numa, i. a., araújo, f. f., & pastore, g. m. (2020). a critical review of some fruit trees from the myrtaceae family as promising sources for food applications with functional claims. food chemistry, 306, article 125630. https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2019.125630 finatto, t., dos santos, k. l., steiner, n., bizzocchi, l., holderbaum, d. f., ducroquet, j. p. h. j., guerra, m. p., & nodari, r. o. (2011). late-acting self-incompatibility in acca sellowiana (myrtaceae). australian journal of botany, 59(1), 53–60. fischer, g. (2003). ecofisiología, crecimiento y desarrollo de la feijoa. in g. fischer, d. miranda, g. cayón, & m. mazorra (eds.), cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana berg.) (pp. 9–26). produmedios. fischer, g., ebert, g., & lüdders, p. (2007). production, seeds and carbohydrate contents of cape gooseberry (physalis peruviana l.) fruits grown at two contrasting colombian altitudes. journal of applied botany and food quality, 81(1), 29–35. fischer, g., & orduz-rodríguez, j. o. (2012). ecofisiología en frutales. in g. fischer (ed.), manual para el cultivo de frutales en el trópico (pp. 54–72). produmedios. fischer, g., ramírez, f., & casierra-posada, f. (2016). ecophysiological aspects of fruit crops in the era of climate change. a review. agronomía colombiana, 34(2), 190–199. https://doi. org/10.15446/agron.colomb.v34n2.56799 fischer, g., melgarejo, l. m., & cutler, j. (2018). pre-harvest factors that inf luence the quality of passion fruit: a review. agronomía colombiana, 36(3), 217–226. https://doi.org/10.15446/agron. colomb.v36n3.71751 fischer, g., & melgarejo, l. m. (2020). the ecophysiology of cape gooseberry (physalis peruviana l.) an andean fruit crop. a review. revista colombiana de ciencias hortícolas, 14(1), 76–89. https://doi.org/10.17584/rcch.2020v14i1.10893 fischer, g., & melgarejo, l. m. (2021). ecophysiological aspects of guava (psidium guajava l.). a review. revista colombiana de ciencias hortícolas, 15(2), article e12355. https://doi. org/10.17584/rcch.2021v15i2.12355 https://doi.org/10.17584/rcch.2021v15i2.12355 https://doi.org/10.17584/rcch.2021v15i2.12355 396 agron. colomb. 38(3) 2020 fischer, g., parra-coronado, a., & balaguera-lópez, h. e. (2020). aspectos del cultivo y de la fisiología de la feijoa (acca sellowiana [berg] burret). una revisión. ciencia y agricultura, 17(3), 11–24. https://doi.org/10.19053/01228420.v.17.n3._2020.11386 galvis, j. a., hernández, m. s., & fischer, g. (1999). transpiración de la feijoa (acca sellowiana burrett) en la sabana de bogotá. revista comalfi, 26(1–3), 56–61. garcía, o. j., dueñez, e. y., fischer, g., chaves, b., & quintero, o. c. (2008). efecto del nitrato de potasio, fosfato de potasio y ethephon en la inducción f loral de la feijoa o goiabeira serrana (acca sellowiana [o. berg] burret). revista brasileira de fruticultura, 30(3), 577–584. germanà, c., & continella, a. (2004). physiological behaviour of some subtropical species in mediterranean area. acta hor tic ulturae , 632 , 117–123. ht t ps://doi.org /10.176 6 0/ actahortic.2004.632.15 gonzález-garcía, k. e., guerra-ramírez, d., del ángel-coronel, o. a., & cruz-castillo, j. g. (2018). physical and chemical attributes of feijoa fruit in veracruz, mexico. revista chapingo serie horticultura, 24(1), 5–12. https://doi.org/10.5154/r. rchsh.2017.01.006 jackson, d. i., & looney, n. e. (1999). temperate and subtropical fruit production. cabi publishing. lambers, h., chapin iii, f. s., & pons t. l. (2008). plant physiological ecology. springer. https://doi.org/10.1007/978-0-387-78341-3 magri, a., adiletta, g., & petriccione, m. (2020). evaluation of antioxidant systems and ascorbate-glutathione cycle in feijoa edible f lowers at different f lowering stages. foods, 9(1), article 95. https://doi.org/10.3390/foods9010095 martínez-vega, r. r., fischer, g., herrera, a., chaves, b., & quintero, o. c. (2008). características físico-químicas de frutos de feijoa inf luenciadas por la posición en el canopi. revista colombiana de ciencias hortícolas, 2(1), 21–32. https://doi. org/10.17584/rcch.2008v2i1.1170 mayorga, m., fischer, g., melgarejo, l. m., & parra-coronado, a. (2020). growth, development and quality of passif lora tripartita var. mollissima fruits under two environmental tropical conditions. journal of applied botany and food quality, 93(1), 66–75. https://doi.org/10.5073/jabfq.2020.093.009 mit ra, s. k . (2010). impor ta nt my r taceae f r u it crops. acta hor tic ultura e , (8 49), 33 –38 . ht t ps://doi .org /10.176 6 0/ actahortic.2010.849.2 mittler, r. (2006). abiotic stress, the field environment and stress combination. trends in plant science, 11(1), 15–19. https://doi. org/10.1016/j.tplants.2005.11.002 morley-bunker, m. (1999). feijoas. in d. i. jackson, & n. e. looney (eds.), temperate and subtropical fruit production (2nd ed., pp. 267–269). cabi publishing. moretto, s. p., nodari, e. s., & nodari, r. o. (2014). a introdução e os usos da feijoa ou goiabeira serrana (acca sellowiana): a perspectiva da história ambiental. fronteiras journal of social, technological and environmental science, 3(2), 67–79. https:// doi.org/10.21664/2238-8869.2014v3i2.p67-79 naizaque, j., garcía, g., fischer, g., & melgarejo, l. m. (2014). relación entre la densidad estomática, transpiración y las condiciones ambientales en feijoa (acca sellowiana [o. berg] burret). revista u.d.c.a actualidad y divulgación científica, 17(1), 115–121. https://doi.org/10.31910/rudca.v17.n1.2014.946 omarova, z., platonova, n., belous, o., & omarov, m. (2020). evaluation of the physiological state of feijoa (feijoa sellowiana berg) in subtropical russia. potravinarstvo slovak journal of food sciences, 14, 286–291. https://doi.org/10.5219/1290 ouafaa, a. f., maryama, e., abakar, a. h. a., & mohamed, b. (2019). chemical composition of isof lavones compounds and antioxidants from feijoa sellowiana leaves. gsc biological and pharmaceutical sciences, 9(1), 120–124. https://doi.org/10.30574/ gscbps.2019.9.1.0157 pachón, g., & quintero, o. (1992). la feijoa (feijoa sellowiana berg.) fruta promisoria para colombia. acta horticulturae, 310, 239–248. https://doi.org/10.17660/actahortic.1992.310.29 parra-coronado, a., & fischer, g. (2013). maduración y comportamiento poscosecha de la feijoa (acca sellowiana (o. berg) burret). una revisión. revista colombiana de ciencias hortícolas, 7(1), 98–110. https://doi.org/10.17584/rcch.2013v7i1.2039 parra-coronado, a., fischer, g., & camacho-tamayo, j. h. (2015a). development and quality of pineapple guava fruit in two locations with different altitudes in cundinamarca, colombia. bragantia, 74(3), 359–366. https://doi.org/10.1590/1678-4499.0459 parra-coronado, a., fischer, g., & chaves-cordoba, b. (2015b). tiempo térmico para estados fenológicos reproductivos de la feijoa (acca sellowiana (o. berg) burret). acta biológica colombiana, 20(1), 167–177. https://doi.org/10.15446/abc. v20n1.43390 parra-coronado, a., fischer, g., & camacho-tamayo, j. h. (2016). growth model of the pineapple guava fruit as a function of thermal time and tropical altitude. ingeniería e investigación, 36(3), 6–14. https://doi.org/10.15446/ing.investig.v36n3.52336 parra-coronado, a., fischer, g., & camacho-tamayo, j. h. (2019). inf luencia de las condiciones climáticas de cultivo en la calidad en cosecha y en el comportamiento postcosecha de frutos de feijoa. tecnología en marcha, 32, 86–92. https://doi. org/10.18845/tm.v32i7.4264 peña-baracaldo, f. j., & cabezas-gutiérrez, m. (2014). aspectos ecofisiológicos de la feijoa (acca sellowiana berg) bajo condiciones de riego y déficit hídrico. revista u.d.c.a actualidad y divulgación científica, 17(2), 381–390. https://doi.org/10.31910/ rudca.v17.n2.2014.241 perea-dallos, m., fischer, g., & miranda-lasprilla, d. (2010). feijoa. acca sellowiana berg. in m. perea-dallos, l. p. matallana-ramírez, & a. tirado-perea (eds.), biotecnología aplicada al mejoramiento de los cultivos de frutas tropicales (pp. 330–349). editorial universidad nacional de colombia. phan, a. d. t., chaliha, m., sultanbawa, y., & netzel, m. e. (2019). nutritional characteristics and antimicrobial activity of australian grown feijoa (acca sellowiana). foods, 8(9), article 376. https://doi.org/10.3390/foods8090376 phan, a. d. t., chaliha, m., bicknel, r., sultanbawa, y., & netzel, m. e. (2020). nutritional characteristics of australian grown feijoa (acca sellowiana) and its antimicrobial activity. proceedings, 36(1), article 100. https://doi.org/10.3390/ proceedings2019036100 397fischer and parra-coronado: influence of some environmental factors on the feijoa (acca sellowiana [berg] burret): a review puppo, m., rivas, m., franco, j., & barbieri, r. l. (2014). propuesta de descriptores para acca sellowiana (berg.) burret. revista brasileira de fruticultura, 36(4), 957–970. https://doi. org/10.1590/0100-2945-393/13 quintero-castillo, o. (2003). selección de cultivares, manejo del cultivo y regulación de cosechas de feijoa. in g. fischer, d. miranda, g. cayón, & m. mazorra (eds.), cultivo, poscosecha y exportación de la feijoa (acca sellowiana berg.) (pp. 49–71). produmedios. quintero, o. c. (2012). feijoa (acca sellowiana berg). in fischer, g. (ed.), manual para el cultivo de frutales en el trópico (pp. 443–473). produmedios. quintero-monroy, o. c. (2014, april 8-10). la feijoa en colombia [conference presentation]. vi encontro sobre pequenas frutas e frutas nativas do mercosul, pelotas, rs, brazil. ramírez, f., & kallarackal, j. (2015). responses of fruit trees to global climate change. springer briefs in plant science, springer international publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-14200-5 ramírez, f., & kallarackal, j. (2017). feijoa [acca sellowiana (o. berg) burret] pollination: a review. scientia horticulturae, 226, 333–341. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.08.054 ramírez, f., & kallarackal, j. (2018a). tree pollination under global climate change. springer briefs in agriculture, springer international publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-73969-4 ramírez, f., & kallarackal, j. (2018b). phenological growth stages of feijoa [acca sellowiana (o. berg) burret] according to the bbch scale under tropical andean conditions. scientia horticulturae, 232, 184–190. https://doi.org/10.1016/j. scienta.2017.12.059 rom, c. r. (1996). environmental factors regulating growth: light, temperature, water and nutrition. in k. m. maib, p. k. andrews, g. a. lang, & k. mullinix, (eds.), tree fruit physiology: growth and development a comprehensive manual for regulating deciduous tree fruit growth and development (pp. 11–30). washington state fruit commission and good fruit growers. sachet, m. r., citadin, i., guerrezi, m. t., pertille, r. h., donazzolo, j., & nodari, r. o. (2019). non-destructive measurement of leaf area and leaf pigments in feijoa trees. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 23(1), 16–20. https://doi. org/10.1590/1807-1929/agriambi.v23n1p16-20 salazar, m. r., jones, j. w., chaves, b., cooman, a., & fischer, g. (2008). base temperature and simulation model for nodes appearance in cape gooseberry (physalis peruviana l.). revista brasileira de fruticultura, 30(4), 862–867. sánchez-mora, f. d., saifert, l., ciotta, m. n., ribeiro, h. n., petry, v. s., rojas-molina, a. m., lopes, m. e., lombardi, g. g., santos, k. l. d, ducroquet, j. p. h. j., & nodari, r. o. (2019). characterization of phenotypic diversity of feijoa fruits of germplasm accessions in brazil. agrosystems, geosciences and environment, 2(1), article 190005. https://doi.org/10.2134/ age2019.01.0005 schotsmans, w. c., east, a., thorp, g., & woolf, a. b. (2011). feijoa (acca sellowiana [berg] burret). in e. m. yahia (ed.), postharvest biology and technology of tropical and subtropical fruits. volume 3: cocona to mango (pp. 115–133). woodhead publishing. sharpe, r. h., sherman, w. b., & miller, e. p. (1993). feijoa, history and improvement. selected proceedings of the florida state horticultural society, 106, 134–139. stanley, j., & warrington, j. (1984). seasonal frost tolerance of feijoa (feijoa sellowiana). new zealand journal of experimental agriculture, 12(4), 315–317. stewart, a. m., & craig, j. l. (1987) factors affecting pollinator effectiveness in feijoa sellowiana. new zealand journal of crop and horticultural science, 17, 145–154. https://doi.org/10.108 0/01140671.1989.10428023 tocornal, g. (1988). la feijoa. in frutales no tradicionales: kaki, feijoa, níspero, zarzaparrilla. publicaciones misceláneas agrícola no. 20 (pp. 125–153). universidad de chile, facultad de ciencias agrarias y forestales. thorp, g. (2008). feijoa acca sellowiana (berg) burret, myrtaceae. in janick, j., & paull, r. e. (eds.), encyclopedia of fruit and nuts (pp. 526–533). cab international. ubeda, c., hornedo-ortega, r., cerezo, a. b., garcía-parrilla, m. c., & troncoso, a. m. (2020). chemical hazards in grapes and w ine, climate change and cha llenges to face. food chemistry, 314, article 126222. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2020.126222 zhu, f. (2018). chemical and biological properties of feijoa (acca sellowiana). trends in food science and technology, 81, 121–131. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2018.09.008 morphological variations and abundance of populations of the leafhopper dalbulus maidis (delong) (hemiptera: cicadellidae) from the corn-producing region of huila, colombia received for publication: 7 june, 2021. accepted for publication: 28 december, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.96432 1 departamento de agronomía, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 corporación colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia), centro de investigación nataima, espinal, tolima (colombia). * corresponding author: avargas@agrosavia.co agronomía colombiana 39(3), 343-354, 2021 abstract resumen dalbulus maidis is known as the vector of the pathogens causing corn stunt complex disease that decreases crop yields to percentages higher than 90%. in the most affected areas of this disease, there is an increase in the abundance of this insect. this research evaluated the abundance and morphological characterization of populations of d. maidis collected from the region of huila and determined the possible morphological variations within these populations. leaf hopper samples were collected in corn crops from 40 to 70 d after planting from eight localities in the corn-producing region of huila. taxonomic determination was carried out and twelve morphological characters were compared to evaluate the inter-population variations. analyses of variance were performed to determine significant differences between individuals at three levels: abundance from specific corn-producing areas, morphotype, and sex. a total of 6,722 individuals were found, separated into four morphotypes. total length, head length, and distance between the eyes showed significant differences. this study can serve as a basis for a better understanding of the vector for future research in the corn-producing regions of colombia. dalbulus maidis es el principal vector de los agentes causales de la enfermedad del complejo del achaparramiento del maíz que disminuye el rendimiento del cultivo hasta en un 90%. en las áreas de mayor afectación por esta enfermedad se presenta un incremento en la abundancia del insecto. esta investigación evaluó la abundancia y la caracterización morfológica de poblaciones de d. maidis recolectadas en el departamento del huila y determinó posibles variaciones morfológicas dentro de estas poblaciones. las muestras de los insectos fueron recolectadas en cultivos de maíz entre 40 y 70 d después de la siembra en ocho localidades de la región productora de maíz del huila. se llevó a cabo una determinación taxonómica y se compararon doce caracteres morfológicos para evaluar las variaciones entre poblaciones. se realizaron análisis de varianza para determinar diferencias significativas entre los individuos en tres niveles: abundancia de áreas específicas de producción de maíz, morfotipo y sexo. se encontraron 6722 individuos en total, separados en cuatro morfotipos. la longitud total, la longitud de la cabeza y la distancia entre los ojos presentaron diferencias significativas. este estudio podría ser la base para una mejor comprensión del vector para futuras investigaciones en las regiones productoras de maíz en colombia. key words: vector, morphometry, taxonomy, morphotypes, stunt. palabras clave: vector, morfometría, taxonomía, morfotipos, achaparramiento. morphological variations and abundance of populations of the leafhopper dalbulus maidis (delong) (hemiptera: cicadellidae) from the corn-producing region of huila, colombia variaciones morfológicas y abundancia de poblaciones del saltahojas dalbulus maidis (delong) (hemiptera: cicadellidae) provenientes de la región productora de maíz del huila, colombia isda sánchez-reinoso1, camilo ignacio jaramillo-barrios2, buenaventura monje-andrade2, augusto ramírez-godoy1, and angela maría vargas berdugo2* introduction corn is one of the most important crops in colombia’s agricultural sector. this crop represents 13% of the agricultural area in the country (cimmyt & ciat, 2019). more specifically, the huila region recorded technical corn production of 23,706 t covering 5,689 ha in 2018, while traditional corn showed a production of 9,957 t with an area of 6,496 ha (agronet, 2019). the corn leaf hopper dalbulus maidis (delong) is a hemipteran insect of the family cicadellidae known as the most important vector of corn pathogens such as candidatus phytoplasma asteris (maize bushy stunt phytoplasma https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.96432 344 agron. colomb. 39(3) 2021 mbsp) and spiroplasma kunkelii (corn stunt spiroplasm css) that cause the severe corn stunt complex disease symptoms that affect corn yield (moya-raygoza, 2002; varón de agudelo & sarria villa, 2007). the maize rayado fino virus (mrfv) belongs to this complex. however, it has less symptomatic effects compared to css an mbsp. the vector d. maidis can individually or simultaneously transfer the pathogens css, mbsp, and mrfv during the early vegetative stages of corn growth. while the pathogens multiply within the plant, at the early stages of infection, the plant may not display symptoms and has apparently normal growth. however, at the late phases of the vegetative and early reproductive stages of the corn, leaf yellowing and reddening of the leaf lamina edge is observed. simultaneously, an alteration of the cell cycle of the plant is noted and expressed as premature f lowering, the proliferation of branches, and wilting. the most severe symptoms of the disease, such as dwarfism, shortening of nodes, excessive branching, and reduction in size and quantity of the grain, are evident at the reproductive stage of corn (varón de agudelo & sarria villa, 2007). yield losses in maize crops of 50% to 90% have been reported due to maize stunting in colombia as well as brazil and argentina (druetta et al., 2018). knowledge of d. maidis populations makes it possible to establish the dynamics of the corn stunt complex disease. additionally, the morphological description of insect vector populations is the first step in understanding the biology and ecology of a species, its relationship with the environment (varón de agudelo & sarria villa, 2007) and, in this case, how these factors may subsequently relate to its role as a vector. in insects, several studies show that factors such as temperature, latitude, and elevation affect the species morphology and development (hawkins & lawton, 1995; krasnov et al., 1996; smith et al., 2000; hodkinson, 2005; rodríguez-zabala et al., 2016). larsen and nault (1994), in mexican populations of d. maidis, observed changes in size, weight, and pigmentation according to low temperatures, as well as morphological variations in the populations according to the season of the year. in brazil, the inf luence of latitude and elevation on populations of d. maidis has been evaluated, finding morphological differences associated with variations in these two factors in the studied sites. greater body weight, size, and pigmentation are seen at higher elevations, as well as the separation of populations into two groups (populations in the northeastern region and populations in the central-southern region) according to the sampling site (oliveira et al., 2004). dalbulus maidis has a wide distribution in the americas, from the united states to argentina, including some caribbean islands (cabi, 2020). dalbulus maidis population dynamics can directly inf luence the disease incidence and severity (varón de agudelo & sarria villa, 2007; oliveira et al., 2013). studies of d. maidis populations have not yet been carried out in colombia. during the last few years, the huila region has been affected by an increasing spread of corn stunting complex and increased d. maidis populations (ica, 2019). therefore, studies of the characterization of d. maidis are necessary, allowing for an approach to the situation in this corn-producing region, based on the morphological evaluation and abundance of individuals. considering the hypothesis that morphological variations exist within the populations of d. maidis associated with different corn-producing areas from huila, this research was carried out as part of the project of integrated management of phytosanitary alternatives in pests and diseases for rice-corn-cotton systems in the inter-andean valleys and the caribbean. the objective of this research was to characterize morphologically d. maidis populations from the corn-producing region of huila and determine possible morphological variations between them. materials and methods insect sampling insect sampling was carried out according to the permit for the collection of wild species for scientific research modified by resolution 1466 of 2014 granted by anla to the corporación colombiana de investigación agropecuaria (agrosavia). samples were collected in yellow and white corn crops from 40 to 70 d after planting that were conventionally established by farmers for commercial purposes. sampling localities within the huila region were considered based on the reported presence of d. maidis and the prevalence gradient of the disease provided by the instituto colombiano agropecuario (ica) huila region. the selection of localities was based on the following criteria: localities in huila where the disease was reported for the first time related to increased leaf hopper populations in 2015: campoalegre and palermo; localities selected as the escape zone for the disease: tarqui and garzón; localities with new disease reports and no reported presence of leaf hoppers: aipe and villavieja; localities with no reports of the disease or presence of the genus dalbulus: la plata and neiva. in this way, it was possible to cover areas from 345sánchez-reinoso, jaramillo-barrios, monje-andrade, ramírez-godoy, and vargas berdugo: morphological variations and abundance of populations of the leafhopper dalbulus maidis (delong) (hemiptera: cicadellidae) from the corn-producing region of huila, colombia. the south to the north of huila (fig. 1). after selecting the localities, samples were collected from october 2018 to may 2019. two samples were collected from each farm visited using a dietrick vacuum sampler or vacuum insect collector (d-vac model 22, usa) from linear transects of 20 m from the edge of the crop towards the center since this is the pattern of arrival and dissemination of d. maidis in corn crops. the d-vac vacuum sampler allowed the massive capture of specimens considering the behavior of d. maidis as a leaf hopper and its great capacity to move from one plant to another. additionally, the equipment allowed rapid access to the parts of the plants where d. maidis is most frequently found. a total of 72 samples corresponding to 36 corn farms were collected (tab. 1). subsequently, the collected material was stored in paper bags and transported in styrofoam coolers to the entomology laboratory of the nataima research center of agrosavia. once in the laboratory, the samples were cleaned by removing the plant material and separating the individuals by taxonomic order, and depositing the specimens in vials with 70% alcohol at 4°c. 1 2 3 figure 1. localities in the huila region where sampling was conducted. 0 5 10 20 30 40 miles 1:1.000.000 346 agron. colomb. 39(3) 2021 table 1. weather conditions of the localities and location of the farms where samples were collected in the huila region. sampling date location altitude (m a.s.l.) temperature (°c) relative humidity (%) precipitation (mm) coordinates 1 10/17/2018 aipe 360 26 28 65 70 50 100 4°26’46.9’’ n 75°11’57.0’’ w 2 10/17/2018 aipe 359 >28 65 70 50 3°26’42.4’’ n 75°08’20.3’’ w 3 04/25/2019 aipe 363 >28 65 70 50 3°27’01.8’’ n 75°08’32.2’’ w 4 11/19/2018 villavieja 379 >28 70 75 50 100 3°14’00.9’’ n 75°13’38.9’’ w 5 11/19/2018 villavieja 373 >28 70 75 50 100 3°14’01.0’’ n 75°13’37.4’’ w 6 11/19/2018 villavieja 391 >28 70 75 50 100 3°14’00.8’’ n 75°13’40.6’’ w 7 11/19/2018 villavieja 390 >28 70 75 50 100 3°14’06.7’’ n 75°13’40.1’’ w 8 10/17/2018 campoalegre 540 26 28 70 75 50 100 2°40’21.9’’ n 75°21’35.0’’ w 9 10/17/2018 campoalegre 549 26 28 70 75 50 100 2°39’41.9 n 75°21’52.0’’ w 10 10/17/2018 campoalegre 584 24 26 70 75 50 100 2°37’48.8’’ n 75°21’47.7’’ w 11 11/20/2018 campoalegre 535 26 28 70 75 50 100 2°37’46.9 n 75°21’37.5’’ w 12 11/20/2018 garzón 795 20 22 80 85 50 100 2°14’44.8’’ n 75°37’06.9’’ w 13 11/20/2018 garzón 859 20 22 80 85 50 100 2°13’20.0’’ n 75°36’43.5’’ w 14 11/20/2018 garzón 879 20 22 80 85 50 100 2°13’36-9’’ n 75°36’44.5’’ w 15 11/20/2018 garzón 775 22 24 80 85 50 100 2°09’51.3’’ n 75°41’34.8’’ w 16 11/20/2018 garzón 767 22 24 80 85 50 100 2°09’51.6’’ n 75°41’34.9’’ w 17 11/20/2018 garzón 723 22 24 80 85 50 100 2°08’51.8’’ n 75°40’43.2’’ w 18 05/28/2019 garzón 797 20 22 80 85 50 100 2°11’43.3’’ n 75°37’42.2’’ w 19 05/28/2019 garzón 757 22 24 80 85 50 100 2°11’06.1’’ n 75°39’17.1’’ w 20 05/28/2019 garzón 804 20 22 80 85 50 100 2°14’45.6’’ n 75°37’39.0’’ w 21 05/28/2019 garzón 808 20 22 80 85 50 100 2°14’49.6’’ n 75°37’42.9’ ’w 22 05/28/2019 garzón 817 20 22 80 85 50 100 2°12’41.0’’ n 75°37’35.7’’ w 23 10/18/2018 la plata 1123 18 20 80 85 150 200 2°22’06.6’’ n 75°53’44.0’’ w 24 10/18/2018 la plata 1060 18 20 80 85 150 200 2°22’27.8’’ n 75°53’38.3’’ w 25 04/24/2019 neiva 417 26 28 70 75 50 100 3°00’35.1’’ n 75°15’57.8’’ w continue on next page 347sánchez-reinoso, jaramillo-barrios, monje-andrade, ramírez-godoy, and vargas berdugo: morphological variations and abundance of populations of the leafhopper dalbulus maidis (delong) (hemiptera: cicadellidae) from the corn-producing region of huila, colombia. taxonomic confirmation of the dalbulus maidis species species level confirmation was done through higher taxon order hemiptera, family cicadellidae to species. the morphological characters used in this study were selected following four taxonomic keys of the group that included the characters of the antennal f lagellum, distal forewing cells, first posterior tarsomere, ocellar spot, and body coloration (triplehorn & nault, 1985; knight & webb, 1993; dietrich, 2005; triplehorn & johnson, 2005). female and male insects with complete morphological structures were used for determination. morphological characters were observed with a leica ez4® stereoscope (heerbrugg, switzerland). the specimens to be characterized were entomologically mounted and deposited in the national taxonomic collection of insects “luis maría murillo” (ctni) under custody of agrosavia. the species were corroborated by digital photographs sent to an expert, dr. gustavo moya-raygoza (department of botany and zoology, the university of guadalajara, mexico) (g. moyaraygoza, personal communication, november 9, 2020). dalbulus maidis abundance the population frequency of d. maidis was evaluated by counting individuals collected from each of the cornproducing areas in the huila region. the frequency of d. maidis was measured by the total number of individuals collected at each locality. to identify a possible relationship between morphology, abundance, and presence of d. maidis, the database of the agroclimatic network of huila, generated by the institute of hydrology, meteorology and environmental studies (ideam) was consulted. the average temperature, precipitation, and relative air humidity (rh) data generated by the network for each locality were included in the analyses. intraspecific morphological variations of dalbulus maidis after confirming that the insect populations collected in the eight maize-producing areas of huila belonged to the species d. maidis, morphological differences within the population were determined, using a subsample of 10% of the individuals from areas with an abundance greater than 1,000 individuals. all individuals were analyzed in those areas where the abundance was less than 1,000 individuals. the separation of individuals into morphotypes was carried out in a dichotomous manner (presence/absence) by observing the following qualitative characters: head color, abdomen pigmentation, number of ocellar spots, and presence of anterior spots on the head (triplehorn & nault, 1985; knight & webb, 1993; oliveira et al., 2004). seven morphometric characters were selected to determine differences within the populations across localities, morphotypes, and sex of individuals. the characters were selected according to their taxonomic significance to the species and for their usefulness for separating population morphotypes (larsen & nault, 1994; oliveira et al., 2004). the characters tested were antenna length, ocellar spot diameter, head length, distance between compound eyes, right-wing length, left-wing length, and total body length. finally, genitalia of males and females were extracted, and the aedeagus length, distance between the divergent apical processes, and ovipositor length were measured to determine any differences in the chosen specimens (oliveira et al., 2004). sampling date location altitude (m a.s.l.) temperature (°c) relative humidity (%) precipitation (mm) coordinates 26 11/19/2018 palermo 508 26 28 75 80 50 100 2°51’32.2’’ n 75°21’18.2’’ w 27 11/19/2018 palermo 496 26 28 75 80 50 100 2°50’44.6’’ n 75°20’46.3’’ w 28 05/27/2019 tarqui 810 22 24 75 80 150 200 2°04’25.2’’ n 75°21’57.3’’ w 29 05/27/2019 tarqui 799 22 24 75 80 150 200 2°06’41.1’’ n 75°47’19.0’’ w 30 05/27/2019 tarqui 801 22 24 75 80 150 200 2°06’45.3’’ n 75°47’11.7’’ w 31 05/27/2019 tarqui 798 22 24 75 80 150 200 2°06’48.0’’ n 75°47’10.8’’ w 32 05/27/2019 tarqui 797 22 24 75 80 150 200 2°06’47.9’’ n 75°47’10.1’’ w 33 05/27/2019 tarqui 775 22 24 75 80 150 200 2°07’00.8’’ n 75°46’50.8’’ w 348 agron. colomb. 39(3) 2021 a photographic record of morphological characters was taken using a leica ez4w® stereoscope with a built-in 5.0-megapixel cmos wifi camera with multiple output options, capturing images of the dorsal and ventral views (20x and 35x) of the individuals. using the leica airlab® application, morphometric character measurements were obtained. data analysis the suitability of each morphological character for morphotype separation was evaluated employing a monothematic clustering analysis of binary variables using the mona function (struyf et al., 1997). for each morphometric character measured, an analysis of variance was performed to compare significant differences between individuals by locality (with different environmental conditions), morphotypes determined, and sex (lsd-fisher). a factor analysis for mixed data (famd) was performed that combines the principal component technique with multiple correspondence analysis of qualitative and quantitative variables to observe their interactions (data not shown). a locality and morphotype cluster analysis was performed using ward’s method (ward jr., 1963) and the bray-curtis distance (bray & curtis, 1957). analyses were performed using the statistical software r version 4.0.2 (r core team, 2020) with the packages factominer, factoextra, and vegan (lê et al., 2008; kassambara & mundt, 2017; oksanen et al., 2019). results and discussion dalbulus maidis abundance a total of 6,722 specimens of dalbulus maidis were found in the study area. the areas with the highest abundance were garzón and tarqui with 3,820 and 2,650 individuals, respectively. in the aipe-villavieja, la plata and palermo areas, d. maidis abundance levels were null (fig. 2). the availability of corn is an important factor affecting the abundance of d. maidis since they complete their biological cycle on this plant species (meneses et al., 2016). the localities whose abundance was zero had the areas planted with corn decreased by the time of sampling. the migration processes of the species must be considered since d. maidis has good migration capacity that allows it to move long distances to a maximum of 10 km (taylor et al., 1993). in our study, we must consider the displacement of corn crops in the producing areas of huila since the localities of tarqui and garzón were selected by farmers for planting corn as escape zones from the problems caused by the stunting of corn in campoalegre and palermo. however, with the greater availability of food in these areas, there figure 2. dalbulus maidis abundance in eight corn-producing areas from huila. in combination with corn availability, climatic conditions can become important inf luences on the abundance of d. maidis in crops (oliveira et al., 2013; meneses et al., 2016). the eight localities were arranged into three groups according to climatic and altitude conditions (tab. 2). the highest abundance was observed in garzón and tarqui, areas that had warm, semi-humid weather with an altitude range from 720 to 880 m a.s.l. and temperature from 22°c to 24°c. in contrast, the areas of neiva and campoalegre had warm-semiarid weather and were located from 360 to 585 m a.s.l. showing a much lower abundance compared to the garzón and tarqui areas (tab. 2). the localities of tarqui and garzón showed temperatures optimal for d. maidis survival and fecundity (meneses et al., 2016). therefore, the strategy of establishing new production zones in locations with favorable conditions for the development and multiplication of d. maidis may increase the risk of introducing high populations of this insect to new areas and, consequently, the risk of dissemination of the maize stunt complex. the time of sampling should be considered since the environmental conditions that may affect populations vary over time. in brazil, variations in the abundance of cicadellidae species were observed in 2005, 2006 and 2007 in 48 localities (oliveira et al., 2013). dalbulus maidis has shown changes in the abundance of populations considering the growing seasons with an increase of individuals in the months of the dry season compared to the abundance in the rainy season (ávila & arce, 2008; meneses et al., 2016). 2650 145103400 3820 0 n um be r of in di vi du al s 0 3000 2500 2000 1500 1000 500 3500 4000 4500 areas ta rq ui 80 0 m a .s .l. n ei va 42 0 m a .s .l. c am po al eg re 55 0 m a .s .l. ai pe 36 0 m a .s .l. ai pe -v ill av ie ja 38 0 m a .s .l. pa le rm o 60 0 m a .s .l. la p la ta 10 60 m a .s .l. g ar zó n 81 0 m a .s .l. may be greater migration and an increase in the populations in tarqui and garzón with a greater abundance of leaf hoppers in these areas. 349sánchez-reinoso, jaramillo-barrios, monje-andrade, ramírez-godoy, and vargas berdugo: morphological variations and abundance of populations of the leafhopper dalbulus maidis (delong) (hemiptera: cicadellidae) from the corn-producing region of huila, colombia. morphotype evaluation the data matrix cluster allowed identifying the separation of five groups by the morphological characteristics observed. among the individuals evaluated, four morphotypes were described, and a group corresponding to another cicadellidae genus, considered an external group, was discarded from the morphotype analysis of this study: morphotype ii: absence of the dark abdomen character (ab_dark), present in the other four morphotypes; morphotype iii: missing opaque yellow head character (he_opye); external group: number of ocellar spots (n_ocs). morphotypes i and iv were differentiated by the character anterior spots (sp_ant), present in morphotype iv and absent in morphotype i (fig. 3). figure 3. separation banner cluster of the four dalbulus maidis population morphotypes from huila m morphotype; g_e external group; ab_dark dark abdomen character; he_opye opaque yellow head character; n_ocs number of ocellar spots. the black color indicates absence of the character, and the orange color indicates presence of the character. the main characteristics of morphotype i were the opaque yellow head color and the dark brown abdomen pigmentation (fig. 4 a, d, g). morphotype ii was characterized by the opaque yellow head and mainly by the white or pale-yellow abdomen (fig. 4 b, e, h). morphotype iii was characterized by the abdomen and head with dark brown coloration (fig. 4 c, f, i). morphotype iv had similar characteristics to morphotype i; however, it was distinguished by the presence of a pair of spots on the back of the head, very close to the ocellar spots (fig. 4 j-m). morphotypes i, ii and iv were found in neiva, campoalegre, garzón and tarqui. morphotype iii was located only in tarqui. the highest abundance of morphotypes was observed in tarqui. morphological comparison of individuals by locality normality and statistical homogeneity were corroborated for the seven morphometric characters. within the populations of d. maidis, antennal length, ocellar spot diameter, right and left-wing length and total body length did not show significant differences among the four cornproducing areas (tab. 3). however, the characters of head length and distance between the eyes did show significant differences among corn-producing areas. individuals from garzón and campoalegre populations differed significantly from those from neiva; additionally, individuals from tarqui showed significant differences with campoalegre with respect to the character distance between eyes. significant differences were found in the head length and distance between the eyes in the populations of d. maidis evaluated in the four localities of huila; however, the average values for the characters are close, showing little variation in the characters. thus, neiva and tarqui showed an average of 0.29 and 0.31 mm for head length, respectively, while garzón and campoalegre showed an average of 0.32 mm (tab. 3). the characters antennal length, right-wing length, left-wing length, total length, and ocellar spot diameter did not show significant differences between them. considering that the environmental factors reported as contributing to morphological variations (temperature, elevation, and latitude) did not show large variations in the populations of neiva, garzón, campoalegre, and tarqui (tab. 2), these environmental factors should be considered for the evaluation of the differences between colombian table 2. abundance of dalbulus maidis and weather conditions of eight corn-producing areas from huila. weather altitude (m a.s.l.) temperature (°c) area abundance gender ratio cold wet 1060 1120 18 20 la plata 0 0 temperate semi-wet 720 880 22 24 garzón tarqui 6470 1:1 1:1 warm semiarid 360 585 26 28 aipe villavieja palermo 252 0 neiva campoalegre 1:1 1:1 ab_dark he_opye n_ocs m_ii m_iii g_e m_iv m_i separation steps 3210 4 350 agron. colomb. 39(3) 2021 figure 4. morphological characters color of the head, ocellar spots (ocs), antenna (ant), and pigmentation of the abdomen: a) morphotype i; b) morphotype ii; c) morphotype iii. anterior wing apical cells: d) morphotype i; e) morphotype ii; f) morphotype iii. aedeagus with divergent apical processes: g) morphotype i; h) morphotype ii; i) morphotype iii. j) ocellar spots (ocs), antenna (ant), anterior spots (spa) in morphotype iv. k) pigmentation of the abdomen and head in morphotype iv. l) apical cells anterior wings in morphotype iv. m) aedeagus with divergent apical processes in morphotype iv. table 3. statistical analysis with the fisher-lsd test of seven morphometric characters of dalbulus maidis populations from four corn-producing areas from huila. variable area campoalegre neiva garzón tarqui mean lsd-fisher mean lsd-fisher mean lsd-fisher mean lsd-fisher antennal length 0.70 a 0.71 a 0.70 a 0.72 a ocellar spot diameter 0.10 a 0.10 a 0.10 a 0.10 a right wing length 3.37 a 3.31 a 3.38 a 3.36 a left wing length 3.38 a 3.34 a 3.40 a 3.39 a body length 3.88 a 3.80 a 3.82 a 3.83 a head length 0.32 b 0.29 a 0.32 b 0.31 ab eye distance 0.51 b 0.50 ab 0.50 ab 0.48 a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 351sánchez-reinoso, jaramillo-barrios, monje-andrade, ramírez-godoy, and vargas berdugo: morphological variations and abundance of populations of the leafhopper dalbulus maidis (delong) (hemiptera: cicadellidae) from the corn-producing region of huila, colombia. populations of d. maidis from different localities. additionally, the distances between localities are relatively short, so migration events of individuals between populations are possible. morphological comparison of individuals by morphotypes the morphometric character comparison among the morphotypes showed that five of them did not show significant differences (tab. 4). as in the comparisons by area, the character distance between eyes showed a significant difference between morphotypes, separating morphotype iii from the others. total body length showed significant differences between morphotypes i and ii. the antennal length was measured because the genus dalbulus has the third antennal segment longer than other cicadellidae family members (knight & webb, 1993; triplehorn & johnson, 2005). however, no records about antennal size were found to be specific for d. maidis, so the length range of a diagnostic character at the genus level may be somewhat broad and not show a difference at the morphotype level. the ocellar spot diameter is a relevant character in d. maidis since it is defined in this specimen as twice the size of the ocelli (nielson, 1968; knight & webb, 1993; pinedo-escatel & blanco-rodríguez, 2016). the ocelli of d. maidis are very small, so the ocellar spots size is in proportion to the character of the species, but it does not allow seeing differences at the level of morphotypes in the species. the distance between the compound eyes and the length of the head are characters that have been previously evaluated for the observation of morphological variations (polymorphisms) within the species d. maidis (oliveira et al., 2004). however, in our study, these characters did not show significant differences among the four morphotypes found. variations in these two characters could be inf luenced by altitude and temperature; among the populations evaluated, these environmental conditions do not show large differences, despite their f luctuation in each locality. the length of the anterior wings has also been used to determine morphological variations among d. maidis populations, as in the case of the brazilian populations, which allow separating the evaluated localities into two groups (oliveira et al., 2004). however, the analysis of the morphotypes of the populations showed no significant differences for this character, although the left wing is slightly longer than the right wing (tab. 4). significant differences were also found between morphotypes for the characteristic of the distance between the eyes, where morphotype iii showed the lowest value for this characteristic (0.45 mm) separating it from the other morphotypes (tab. 4). thus, morphotype iii separates a little more from the other individuals with another character of the head, since this morphotype is the only one showing a darker coloration of the head different from the opaque yellow characteristic of d. maidis. additionally, considering that the morphotype iii was only found in tarqui, it is the most differentiated morphotype of those evaluated in the populations of huila. statistical analysis of the ovipositor length from females of the population showed significant differences for morphotype i compared to the other three morphotypes (p-value 0.0016). we observed that morphotype i had a shorter ovipositor (698.10 µm) on average, compared to morphotypes ii, iii, and iv that had an average length of 800 µm (tab. 4). a comparison of the aedeagus length showed significant differences between morphotype i and morphotypes ii and iii (tab. 4). morphotype i had the longest average length at 145.29 µm, while morphotype ii had the shortest length among the four morphotypes with table 4. statistical analysis with the fisher-lsd test of ten morphometric characters of dalbulus maidis populations morphotypes from huila. variable morphotype i ii iii iv mean lsd-fisher mean lsd-fisher mean lsd-fisher mean lsd-fisher antennal length 0.71 a 0.69 a 0.73 a 0.72 a ocellar spot diameter 0.10 a 0.10 a 0.10 a 0.10 a right wing length 3.35 a 3.39 a 3.31 a 3.34 a left wing length 3.37 a 3.41 a 3.34 a 3.36 a body length 3.75 a 3.93 b 3.77 ab 3.84 ab head length 0.31 a 0.31 a 0.31 a 0.31 a eye distance 0.49 b 0.50 b 0.45 a 0.51 b ovipositor length 698.10 a 793.40 b 841.52 b 812.87 b aedeagus length 145.29 b 128.49 a 131.26 a 140.34 ab apical processes distance 47.17 b 50.13 c 45.03 a 43.97 a 352 agron. colomb. 39(3) 2021 around 128.49 µm. morphotype iii showed no significant differences from morphotypes ii and iv, while morphotype iv was between the values of morphotypes ii and iii and i (140.34 µm). the observations of the ovipositor and aedeagus provide information for future research to clarify the reproductive processes and clarify if the differences in size of the genitalia could generate the reproductive isolation between morphotypes. the distance between the divergent apical processes of the aedeagus was also evaluated, and significant differences were found across the four morphotypes (tab. 4). morphotypes iv and iii did not differ among themselves; however, they differed from morphotypes i and ii. morphotype ii showed the greatest distance between divergent processes, 50.13 µm on average, while morphotypes iv and iii obtained the lowest values, 43.97 and 45.03 µm, respectively. regarding the comparison between males and females, significant differences were only found in the total body length, with females being longer than males (tab. 5). the total sized body reported for the dalbulus species is between 3.5 and 4.0 mm, a range in which the four morphotypes were found (nielson, 1968; larsen & nault, 1994; oliveira et al., 2004). table 5. statistical analysis with the fisher-lsd test of seven morphometric characters of males and females of dalbulus maidis populations from four huila areas. variable gender female male mean lsd-fisher mean lsd-fisher antennal length 0.70 a 0.72 a ocellar spot diameter 0.10 a 0.10 a right wing length 3.34 a 3.37 a left wing length 3.36 a 3.40 a head length 0.31 a 0.31 a eye distance 0.49 a 0.50 a body length 3.96 b 3.71 a differences in the variable of total body length could be seen between males and females of d. maidis. in total body length, the females tended to be slightly larger than males as previously reported in several studies for this species (nielson, 1968; triplehorn & nault, 1985; larsen & nault, 1994; oliveira et al., 2004), with a higher frequency of females ranging in size from 3.70 to 4.70 mm, while the male range was mainly between 3.50 and 3.70 mm. although most males were in the 3.50 to 3.70 mm size range, the overall spread of the data showed a range from 3.40 to 4.00 mm. these values are within the range defined by nielson (1968), who described that males of d. maidis have a length from 3.50 to 4.00 mm, while females have a length from 4.00 to 4.10 mm. this also matches the results of our study, since the individuals had values close to 4.50 mm (tab. 5). female insects are generally larger than males (triplehorn & johnson, 2005). in d. maidis, the difference in size between males and females is related to the development rate of the individuals, since females have a slower development with more time for feeding and growth than males (oliveira et al., 2004). additionally, an adaptive explanation is given for this characteristic since females are responsible for breeding and laying eggs and being larger increases their probability of reproduction and breeding compared to smaller females (larsen & nault, 1994). the diameter of the ocellar spot, antennal length, length of the head, distance between the eyes, and length of the right and left wing are not differential characters between males and females. a separate cluster of individuals was obtained from the average of the seven morphometric characters of each morphotype by corn-producing area, allowing the identification of two main clades (fig. 5). thus, in the dendrogram, morphotype i from garzón and morphotype iv from neiva was the group most separated from the other individuals; the second clade showed three subgroups. morphotypes ii and iv from campoalegre and morphotype ii from tarqui showed greater similarity among the characters, so they were grouped in the same clade. morphotypes iv from garzón, i from tarqui and neiva and iv from tarqui formed the next group. morphotypes iii from tarqui, i from campoalegre, and ii from neiva were grouped in the third subgroup on the dendrogram. figure 5. clustering by area and morphotype of dalbulus maidis populations from corn-producing areas in huila. g_i garzón morphotype i; g_ii garzón morphotype ii; g_iv garzón morphotype iv; n_i neiva morphotype i; n_ii neiva morphotype ii; n_iv neiva morphotype iv; ca_i campoalegre morphotype i; ca_ii campoalegre morphotype ii; ca_iv campoalegre morphotype iv; t_i tarqui morphotype i; t_ii tarqui morphotype ii; t_iii tarqui morphotype iii; t_iv tarqui morphotype iv. h ei gh t 0 0.04 0.03 0.02 0.01 0.05 0.06 0.07 cluster dendrogram c a_ ii c a_ iv t_ iv n _it_ i g _i v t_ iii n _i i c a_ i g _i i n _i v t_ ii g _i 353sánchez-reinoso, jaramillo-barrios, monje-andrade, ramírez-godoy, and vargas berdugo: morphological variations and abundance of populations of the leafhopper dalbulus maidis (delong) (hemiptera: cicadellidae) from the corn-producing region of huila, colombia. conclusions the morphological and morphometric analyses carried out in this study made it possible to separate the individuals of the d. maidis populations of the department of huila into four morphotypes. although morphological variations did not show significant interpopulation differences, variations at the intraspecific level were observed in the four localities. as such, this study could serve as a baseline for further studies of colombian populations of dalbulus maidis with a morphological description of the species in the department of huila. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions amv formulated the original idea; isr carried out the laboratory observations and data collection; cij contributed to the statistical analyses; bma and arg advised on the morphological observations; isr and amv wrote the article. literature cited agronet. (2019). reporte: área, producción y rendimiento nacional por cultivo. ministerio de agricultura y desarrollo rural. ht t ps://w w w.ag ronet.gov.co/estad ist ic a /pag i na s/ home. aspx?cod=1# ávila, c. j., & arce, c. c. m. (2008). flutuação populacional da cigarrinha-do-milho em duas localidades do mato grosso do sul. ciência rural, 38(4), 1129–1132. https://doi.org/10.1590/ s0103-84782008000400035 bray, j. r., & curtis, j. t. (1957). an ordination of the upland forest communities of southern wisconsin. ecological monographs, 27(4), 325–349. https://doi.org/10.2307/1942268 cabi. (2020). plantwise knowledge bank maize leaf hopper dalbulus maidis distribution. https://w w w.plantwise.org/ knowledgebank/datasheet/17847 cimmyt, & ciat. (2019). maíz para colombia visión 2030. centro internacional de mejoramiento de maíz y trigo, centro de investigación de agricultura tropical. dietrich, c. h. (2005). keys to the families of cicadomorpha and subfamilies and tribes of cicadellidae (hemiptera: auchenorrhyncha). florida entomologist, 88(4), 502–517. druetta, m., luna, i., & gimenez, m. p. (2018). el achaparramiento del maíz por corn stunt spiroplasma (css). inta, ministerio de agroindustria. https://inta.gob.ar/sites/default/files/inta_eeaquimili_corn_stunt_spiroplasma_en_maiz.pdf hawkins, b. a., & lawton, j. h. (1995). latitudinal gradients in butterf ly body sizes: is there a general pattern? oecologia, 102, 31–36. https://doi.org/10.1007/bf00333307 hod k inson, i. d. (20 05). terrestria l insects a long elevation gradients: species and community responses to altitude. biological reviews, 80(3), 489–513. https://doi.org/10.1017/ s1464793105006767 ica. (2019, august 15). el ica y agrosavia hacen equipo para fortalecer la sanidad de los cultivos de maíz en el huila. instituto colombiano agropecuario. https://www.ica.gov.co/noticias/ ica-agrosavia-fortalece-sanidad-cultivo-maiz-huila kassambara, a., & mundt, f. (2017). factoextra: extract and visualize the results of multivariate data analyses (r package version 1.0.5.). https://cran.r-project.org/web/packages/factoextra/ index.html knight, w. j., & webb, m. d. (1993). the phylogenetic relationships between virus vector and other genera of macrosteline leaf hoppers, including descriptions of new taxa (homoptera: cicadellidae: deltocephalinae). systematic entomology, 18(1), 11–55. https://doi.org/10.1111/j.1365-3113.1993.tb00653.x krasnov, b., ward, d., & shenbrot, g. (1996). body size and leg length variation in several species of darkling beetles (coleoptera: tenebrionidae) along a rainfall and altitudinal gradient in the negev desert (israel). journal of arid environments, 34(4), 477–489. https://doi.org/10.1006/jare.1996.0126 larsen, k. j., & nault, l. r. (1994). seasonal polyphenism of adult dalbulus leaf hoppers (homoptera: cicadellidae). annals of the entomological society of america, 87(3), 355–362. https:// doi.org/10.1093/aesa/87.3.355 lê, s., josse, j., & husson, f. (2008). factominer: an r package for multivariate analysis. journal of statistical software, 25(1), 1–18. meneses, a. r., querino, r. b., oliveira, c. m., maia, a. h. n., & silva, p. r. r. (2016). seasonal and vertical distribution of dalbulus maidis (hemiptera: cicadellidae) in brazilian corn fields. florida entomologist, 99(4), 750–754. https://doi. org/10.1653/024.099.0428 moya-raygoza, g. (2002). distribución y hábitats de dalbulus spp. (homoptera: cicadellidae) durante la estación seca en méxico. acta zoologica mexicana, 85, 119–128. nielson, m. w. (1968). the leaf hopper vectors of phytopathogenic viruses (homoptera, cicadellidae) taxonomy, biology, and virus transmission. technical bulletin no. 1382. agricultural research service, united states department of agriculture. https://naldc.nal.usda.gov/download/cat87201370/pdf oksanen, j., blanchet, f. g., friendly, m., kindt, r., legendre, p., mcglinn, d., minchin, p. r., o’hara, r. b., simpson, g. l., solymos, p., stevens, m. h. h., szoecs, e., & wagner, h. (2019). vegan: community ecology package (r package version 2.5-6.). https://cran.r-project.org/package=vegan oliveira, c. m., lopes, j. r. s., dias, c. t. s., & nault, l. r. (2004). inf luence of latitude and elevation on polymorphism among populations of the corn leaf hopper, dalbulus maidis (delong and wolcott) (hemiptera: cicadellidae), in brazil. environmental entomology, 33(5), 1192–1199. https://doi. org/10.1603/0046-225x-33.5.1192 oliveira, c. m., oliveira, e., souza, i. r. p., alves, e., dolezal, w., paradell, s., lenicov, a. m. m. r., & frizzas, m. r. (2013). abundance and species richness of leaf hoppers and https://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/home.aspx?cod=1# https://www.agronet.gov.co/estadistica/paginas/home.aspx?cod=1# https://doi.org/10.1590/s0103-84782008000400035 https://doi.org/10.1590/s0103-84782008000400035 https://doi.org/10.2307/1942268 https://www.plantwise.org/knowledgebank/datasheet/17847 https://www.plantwise.org/knowledgebank/datasheet/17847 https://inta.gob.ar/sites/default/files/inta_eeaquimili_corn_stunt_spiroplasma_en_maiz.pdf https://inta.gob.ar/sites/default/files/inta_eeaquimili_corn_stunt_spiroplasma_en_maiz.pdf https://doi.org/10.1007/bf00333307 https://doi.org/10.1017/s1464793105006767 https://doi.org/10.1017/s1464793105006767 https://www.ica.gov.co/noticias/ica-agrosavia-fortalece-sanidad-cultivo-maiz-huila https://www.ica.gov.co/noticias/ica-agrosavia-fortalece-sanidad-cultivo-maiz-huila https://cran.r-project.org/web/packages/factoextra/index.html https://cran.r-project.org/web/packages/factoextra/index.html https://doi.org/10.1111/j.1365-3113.1993.tb00653.x https://doi.org/10.1006/jare.1996.0126 https://doi.org/10.1093/aesa/87.3.355 https://doi.org/10.1093/aesa/87.3.355 https://doi.org/10.1653/024.099.0428 https://doi.org/10.1653/024.099.0428 https://naldc.nal.usda.gov/download/cat87201370/pdf https://cran.r-project.org/package=vegan https://doi.org/10.1603/0046-225x-33.5.1192 https://doi.org/10.1603/0046-225x-33.5.1192 354 agron. colomb. 39(3) 2021 planthoppers (hemiptera: cicadellidae and delphacidae) in brazilian maize crops. florida entomologist, 96(4), 1470–1481. https://doi.org/10.1653/024.096.0427 pinedo-escatel, j. a., & blanco-rodríguez, e. (2016). notas del género dalbulus delong, 1950 (hemiptera: cicadellidae) en méxico. folia entomológica mexicana, 2(1), 16–19. r core team. (2020). r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. https:// www.r-project.org/ rodríguez-zabala, j., gonzález, r., correa, m. m., & gómez, g. f. (2016). análisis morfométrico de dos poblaciones de anopheles (anopheles) calderoni (diptera: culicidae) del suroccidente colombiano. revista mexicana de biodiversidad, 87(3), 966–971. https://doi.org/10.1016/j.rmb.2016.06.005 smith, r. j., hines, a., richmond, s., merrick, m., drew, a., & fargo, r. (2000). altitudinal variation in body size and population density of nicrophorus investigator (coleoptera: silphidae). environmental entomology, 29(2), 290–298. struyf, a., hubert, m., & rousseeuw, p. j. (1997). clustering in an object-oriented environment. journal of statistical software, 1(4), 1–30. https://doi.org/10.18637/jss.v001.i04 taylor, r. a. j., nault, l. r., & styer, w. e. (1993). experimental analysis of f light activity of three dalbulus leaf hoppers (homoptera: auchenorrhyncha) in relation to migration. annals of the entomological society of america, 86(5), 655–667. https:// doi.org/10.1093/aesa/86.5.655 triplehorn, b. w., & nault, l. r. (1985). phylogenetic classification of the genus dalbulus (homoptera: cicadellidae), and notes on the phylogeny of the macrostelini. annals of the entomological society of america, 78(3), 291–315. https://doi.org/10.1093/ aesa/78.3.291 triplehorn, c. a., & johnson, n. f. (2005). borror and delong’s introduction to the study of insects (7th ed.). thompson brooks/cole. varón de agudelo, f., & sarria villa, g. a. (2007). enfermedades del maíz y su manejo. instituto colombiano agropecuario, federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas. produmedios. ward jr., j. h. (1963). hierarchical grouping to optimize an objective function. journal of the american statistical association, 58(301), 236–244. https://doi.org/10.1653/024.096.0427 https://www.r-project.org/ https://www.r-project.org/ https://doi.org/10.1016/j.rmb.2016.06.005 https://doi.org/10.18637/jss.v001.i04 https://doi.org/10.1093/aesa/86.5.655 https://doi.org/10.1093/aesa/86.5.655 https://doi.org/10.1093/aesa/78.3.291 https://doi.org/10.1093/aesa/78.3.291 climatic characterization and evaluation of the need for supplementary irrigation for cacao in southern bahia, brazil received for publication: 20 january, 2020. accepted for publication: 23 june, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.84700 1 state university of santa cruz, ilhéus, bahia (brazil). 2 university of são paulo (esalq), piracicaba, são paulo (brazil). 3 federal university of espírito santo, alegre, espirito santo (brazil). * corresponding author: caiquemedauar@hotmail.com agronomía colombiana 38(2), 272-279, 2020 abstract resumen cacao is a typical plant of a tropical climate and demands ample water. thus, in periods of water deficit, the need for supplementary irrigation can inf luence crop development. this study aimed to characterize the climate and evaluate the need for supplementary irrigation for cacao crops in the south of the state of bahia (brazil). for this research, historical data (2001-2017) for climate variables were obtained that are available at the weather station of the executive commission for cacao cultivation planning (ceplac), located in southern bahia. with the complete database, the monthly values for each variable were calculated and subjected to descriptive statistical analyses. subsequently, the mean values for rainfall and air temperature were used to calculate potential evapotranspiration. the climatological water balance was then calculated, defining the periods of water deficit and surplus and whether supplementary irrigation was necessary or not, based on the total monthly water deficit. overall, the region had a favorable climate for the development of cacao. however, this pattern did not continue throughout the historical series of climatic data, which showed temporal discontinuity, especially in february. the main months requiring supplementary irrigation for the cultivation of cacao grown in southern bahia were february and december. el cacao es una planta típica del clima tropical y requiere abundante agua. por lo tanto, en períodos de déficit hídrico, la necesidad de riego suplementario puede inf luir en el desarrollo de los cultivos. este estudio tuvo como objetivo caracterizar el clima y evaluar la necesidad de riego suplementario para los cultivos de cacao en la región sur del estado de bahía (brasil). para esta investigación, se obtuvieron datos históricos (2001-2017) de las variables climáticas, que están disponibles en la estación meteorológica de la comisión ejecutiva para la planificación del cultivo del cacao (ceplac), ubicada en el sur de bahía. con la base de datos completa, se calculó el valor mensual de cada variable y se sometió a un análisis estadístico descriptivo. posteriormente, los valores medios de lluvia y temperatura del aire se usaron para calcular la evapotranspiración potencial. luego, se calculó el balance hídrico climatológico, definiendo los períodos de déficit y exceso de agua y si el riego suplementario era necesario o no, con base en el déficit hídrico mensual total. en general, la región tenía un clima favorable para el desarrollo del cacao. sin embargo, este patrón no continuó a lo largo de la serie histórica de datos climatológicos, que mostró discontinuidad temporal, especialmente en febrero. los principales meses que requirieron riego suplementario para el cultivo de cacao cultivado en el sur de bahía fueron febrero y diciembre. key words: climate favorability, climatological water balance, theobroma cacao, water deficit. palabras clave: favorabilidad climática, balance hídrico climatológico, theobroma cacao, déficit hídrico. climatic characterization and evaluation of the need for supplementary irrigation for cacao in southern bahia, brazil caracterización climática y evaluación de la necesidad de riego suplementario para el cacao en el sur de bahía, brasil caique carvalho medauar1*, agna almeida menezes1, adriana ramos1, ícaro monteiro galvão2, and samuel de assis silva3 introduction a higher water demand coupled with water supply constraints inf luence water availability for various sectors including agriculture. the rational and optimized use of water in the agricultural sector requires planning within the various systems of production, ensuring a continuous supply and increased water productivity for each crop (souza et al., 2013). conducting a survey on the climatic characteristics of the place where one intends to begin or expand agricultural production is extremely important, since it aims to describe atmospheric phenomena on a temporal scale, identifying critical periods for decision-making in crop management. based on this, the water availability of a region can be quantified by the climatological water balance (cwb) (santos et al., 2010) that shows seasonal variations through relationships between the inputs and outputs of a control scientific note 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 273carvalho medauar, almeida menezes, ramos, monteiro galvão, and de assis silva: climatic characterization and evaluation of the need for supplementary irrigation for cacao in southern bahia, brazil condition, mainly rainfall and potential evapotranspiration (castro et al., 2010). thus, cwb is an appropriate methodology for classifying dry and rainy periods of a locality or region, since it assumes the indication of water deficit or surplus in the soil and may consider other climatic variables besides the total rainfall regimen (lopes et al., 2017). this knowledge is important for the management of crops located in the region, especially cacao grown under shade trees, cabruca cocoa, which is the most significant and potential cacao in southern bahia (chiapetti, 2018). cacao is a typical plant of tropical climate and demands ample water. it is very sensitive to the lack of soil moisture (souza et al., 2009). additionally, studies on the requirements for supplementary irrigation for this crop in humid regions are still incipient. thus, in periods of water deficit the implementation of a supplementary irrigation system might have benefits ensuring the sustainability of the system of production over the years. however, the decision to irrigate must also consider other technical and socioeconomic aspects. the aim of this study was to perform a climatic characterization and to evaluate the need for supplementary irrigation for cacao crops in the southern region of the state of bahia (brazil). materials and methods for this study, historical data (2001-2017) on rainfall, mean, maximum and minimum air temperatures, relative humidity, wind speed at 10 m height, and maximum wind speed were obtained. these are available at the weather station of the executive commission for cacao cultivation planning (ceplac), located in southern bahia between the municipalities of ilheus and itabuna. the climate of the region is tropical rainforest af, according to the köppen classification (alvares et al., 2013), with a mean annual rainfall of 1,830 mm, mean annual relative humidity of 80%, and mean air temperature of 23.5°c. the daily potential evapotranspiration estimated by the modified method of penman is 3.42 mm/d (tagliaferre et al., 2012). to develop the database of this study, analyses were performed considering the values of the accumulated monthly variables of the historical series of climatic data. the accumulated monthly totals were divided by the number of years of observation, to obtain the mean monthly values of the variables, including daily rainfall. results were subjected to descriptive statistical analyses, aiming to establish the mean values and the variation around the mean score (standard deviation) of all variables for each month during the period from 2001 to 2017. mean rainfall and mean air temperature values were used to calculate the  standard potential evapotranspiration (etpp) for each month by means of the thornthwaite method (thornthwaite and mather, 1955) (eq.1 to 3). etpp = 16 10 × ti i ᵃ ti > 0°c (1) i = 0.2 × ti 1.514 12 i = 1 ti > 0°c (2) etp = etpp × n 12 × 1 30 (4) (1) etpp = 16 10 × ti i ᵃ ti > 0°c (1) i = 0.2 × ti 1.514 12 i = 1 ti > 0°c (2) etp = etpp × n 12 × 1 30 (4) (2) a = 6.75 × 10-7 × i3 – 7.71 × 10-5 × i2 + 1.7912 × 10-2 × i + 0.49239 (3) where: ti is the mean monthly temperature (ºc),  i is an index that expresses the heat level of the region, and exponent “a”, in function of i, is also a regional thermal index. to convert etpp to potential evapotranspiration (etp), a correction for days of the month and photoperiod was performed. the photoperiod was calculated as a function of the site’s latitude and solar declination (eq. 4). etpp = 16 10 × ti i ᵃ ti > 0°c (1) i = 0.2 × ti 1.514 12 i = 1 ti > 0°c (2) etp = etpp × n 12 × 1 30 (4) (4) where: n is the photoperiod during the hours of a given day. cwb for the historical series was calculated according to a methodology proposed by thornthwaite and mather (1955), assuming a storage capacity of water available in the soil of 50 mm. the need for supplementary irrigation for cacao cultivation was based on the total monthly water deficit. we estimated that the number of months needed for supplementary irrigation would be conditioned on the total monthly water deficit being equal to or higher than 250 mm a range defined by despontin (2018) with a potential risk that could harm cacao crops. considering the 17-year historical series, when converting this information into mean values, the main condition was that the value for monthly water deficit was equal to or higher than 14.7 mm. results and discussion the mean values and standard deviation for monthly and daily rainfall from the ceplac weather station for 2001 to 2017 are presented in table 1. 274 agron. colomb. 38(2) 2020 regarding the annual distribution, the climate of the region showed well-distributed rainfall throughout the year. the months with the highest and lowest rainfalls were march (late rainy season and september (late dry season, having 153.0 and 75.9 mm of precipitation, respectively. thus, using this data interpretation, by adding up the rainfall volumes for the rainy season months (december, january, february, and march), a higher value (17.5%) was observed in relation to the dry season months (june, july, august, and september). regarding the standard deviation of the mean daily rainfall, it is possible to observe that april showed a higher value, indicating that this month showed a larger amplitude of data in relation to the mean, and was different from january and february, which showed the lowest values. these results corroborate those found by correa and galvani (2017), who also found higher standard deviation values for the transition period between the rainy and dry seasons. rainfall is the meteorological element that shows the greatest variability both in quantity and in monthly and annual distribution, especially in tropical regions. rainfall variations occur due to the  behavior of regional atmospheric circulation throughout the year, along with local or regional geographic factors (almeida et al., 2017). when analyzing the spatiality of rainfalls in southeastern bahia from 1978 to 2008, santos and frança (2011) found an east-west variation of quite distinct rainfall values, in the range of 1,000 to 2,000 mm per year. the coastal range had the highest values, confirmed by the present study. table 1 shows that the region has high annual rainfall, benefiting cacao tree culture since the crop has a minimum water demand of 1,200 mm. in addition to needing high annual rainfall, cacao trees require the water supply to be distributed throughout the year in order to meet its needs at different phenological stages, especially from anthesis to fruit maturation, with a required monthly rainfall of approximately 100 mm (souza et al., 2009). based on this assumption, only september showed a rainfall distribution lower than the ideal one. this requires more accurate monitoring of cacao crops in the southern region of the table 1. descriptive statistics of monthly and daily rainfall for the period from 2001 to 2017. monthly rainfall (mm) daily rainfall (mm) month mean sd mean sd january 151.6 76.3 4.4 11.71 february 133.4 82.93 4.1 11.77 march 153.0 69.15 5.7 18.2 april 137.6 69.1 5.0 33.77 may 112.3 51.38 3.8 21.01 june 145.1 82.77 3.3 15.93 july 145.5 54.13 4.4 16.79 august 107.9 55.33 3.5 20.28 september 75.9 46.7 2.7 21.78 october 120.4 68.76 3.5 17.42 november 143.5 77.47 4.1 19.1 december 137.2 115.9 5.3 22.66 mean 130.3 70.82 4.1 19.88 total 1563.4 49.8 sd standard deviation. table 2. descriptive statistics for mean, maximum and minimum air temperatures for the period from 2001 to 2017. mean air temperature (°c) maximum air temperature (°c) minimum air temperature (°c) month mean sd mean sd mean sd january 24.7 0.65 30.5 0.83 21.6 0.73 february 24.7 0.74 30.5 1.08 21.5 0.69 march 24.8 0.64 30.7 0.96 21.7 0.62 april 24.1 0.55 30.1 0.66 21.4 0.76 may 22.9 0.96 28.6 1.14 20.3 0.96 june 21.5 0.44 27.2 0.63 18.9 0.51 july 20.9 1.01 26.9 1.81 17.9 0.73 august 20.8 0.36 26.6 0.38 17.7 0.54 september 21.9 0.75 27.6 0.76 18.8 1.20 october 23.0 0.56 28.7 0.86 19.8 0.77 november 23.9 0.81 29.1 1.32 21.0 0.57 december 24.6 0.70 30.2 1.38 21.2 0.60 mean 23.1 0.68 28.9 0.98 20.1 0.72 sd standard deviation. 275carvalho medauar, almeida menezes, ramos, monteiro galvão, and de assis silva: climatic characterization and evaluation of the need for supplementary irrigation for cacao in southern bahia, brazil state regarding plant disturbances. in addition, specific studies related to the presence of water deficit are also needed, since deficits can damage productivity. table 2 shows the mean monthly values for mean, maximum and minimum air temperatures. the mean temperatures were below 22°c from june to september (dry season period), and august was the month with the lowest maximum and minimum temperature, 26.6 and 17.7°c, respectively. the rainy season had the highest mean temperatures of the year, especially in march, which had the highest mean rainfall (tab. 1). this result is associated with a lack of seasonality of the phenomenon of southern bahia with no well-defined seasons, especially in the late rainy season, which can have torrential rain on sunny days (with short intervals). a torrential rain increases soil saturation and consequently causes a delay or suppression of cacao f lowering. this is a common occurrence in the region (santos and sodré, 2017). temperature and rainfall are the climatic elements that most inf luence the growth and production of cacao trees. since rainfall can be supplemented by irrigation, several researchers claim that temperature, among all climatic elements, is the most critical for cacao growth and production, and this affects vegetative growth, f lowering, and fruit development (almeida and valle, 2007). the ideal mean temperature for good development and production of cacao is up to 25°c, and the absolute minimum temperature should not be below 10°c with a minimum mean above 15.5°c in the coldest month (souza et al., 2009). the values observed in table 2 are within the range recommended for cacao cultivation, confirming an aptitude for cacao cultivation in the region (almeida and valle, 2007). table 3 shows the mean monthly values and standard deviation for the variables of atmospheric relative humidity, wind speed at 10 m height, and maximum wind speed. it was obvious that the atmospheric relative humidity showed little variation for the means between months. the month with the highest mean value for humidity was june (early dry season), and the one with the lowest mean value was february (mid-wet season) with values of 92.8 and 88.9%, respectively, and a difference of 3.93%. there is no scientific evidence for direct effects of relative humidity on the physiology of cacao plants. however, this climatic variable directly inf luences the development of fungal diseases, such as brown rot (phytophthora spp.) and witches’ broom (moniliophthora perniciosa) disease (bridgemohan and mohammed, 2019). during rainy years, these diseases occur frequently in several cacao-producing cities in the southern region of the state, but particularly when the relative humidity of the air exceeds 80%, the diseases are regularly observed during all months of the year. table 3. descriptive statistics for atmospheric relative humidity, wind speed at 10 m height, and maximum wind speed for the period from 2001 to 2017. relative humidity (%) wind speed at 10 m height (m/s) maximum wind speed (m/s) month mean sd mean sd mean sd january 89.3 6.25 2.4 2.64 3.6 1.23 february 88.9 7.65 2.0 1.72 3.8 1.33 march 91.1 5.39 1.8 1.98 3.0 1.02 april 92.2 5.18 1.8 2.39 2.7 1.17 may 92.7 5.39 1.6 2.12 2.7 1.14 june 92.8 5.28 1.6 2.25 2.7 0.96 july 92.6 4.93 1.7 2.17 2.8 1.08 august 91.8 4.71 2.5 3.25 3.2 1.1 september 91.2 4.57 3.0 3.88 3.3 1.96 october 90.4 5.8 2.7 3.57 3.2 1.29 november 90.8 5.48 1.6 1.5 3.7 1.24 december 90.2 5.46 1.5 1.38 3.8 1.03 mean 91.2 5.5 2.0 2.4 3.2 1.21 sd standard deviation. 276 agron. colomb. 38(2) 2020 this shows that the region has an environment favorable to the development of such diseases. the mean values for the maximum wind speeds were high during the rainy season and february and december were the months with the highest value (3.8 m s-1). april, may and june were the months with the lowest values (2.7 m s-1). this result confirms the study of pereira et al. (2016), who found that june showed the lowest value for maximum wind speed when evaluating the mean monthly data of climatic variables. amongst the climatic variables, winds can be problematic for cacao trees as they can cause great damage to crops, resembling what happens with most cultivated plants. the action of high wind speeds hinders the formation and maintenance of cacao trees, since the young plants are the most sensitive. serra (2004) states that cold winds can cause cacao leaves to burn, thus reducing the photosynthetic area of the plant and its yield. furthermore, according to this author, the occurrence of strong winds causes the leaves to be torn and f lowers to fall. the installation of windbreaks is the most appropriate way to control such damage. june m m f water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 may m m e water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 april m m d water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 march m m c water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 february m m b water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 january m m a water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 figure 1. histograms for water deficit and surpluses obtained by the cwb from january to june for the period from 2001 to 2017. 277carvalho medauar, almeida menezes, ramos, monteiro galvão, and de assis silva: climatic characterization and evaluation of the need for supplementary irrigation for cacao in southern bahia, brazil windbreaks are recommended when the wind speed at 10 m height is greater than 2.5 m s-1, a situation that occurred only in october (2.7 m s-1). however, in the cacao system of production that prevailed in the southern part of the state, winds are not usually a problem for crop development. cacao trees are grown in a system commonly called cabruca, where they are planted under large trees remnant of the atlantic forest, and these large trees act as natural windbreaks (guimarães et al., 2017). figures 1 and 2 show histograms for water deficit and surplus obtained by the cwb month by month for the historical series from 2001 to 2017. only the year 2007 had no deficit for any month, whereas 2015 had the highest number of months when water loss was higher than the precipitation with seven months of deficit (average of 95.0 mm), especially in november. the year 2015 can be considered an atypical period in the historical series, since southern bahia had a prolonged rainfall shortage that generated high water stress in plants, especially during the early rainy season (fundamental for fruit picking) december m m f water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 november m m e water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 october m m d water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 september m m c water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 august m m b water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 july m m a water deficitwater surplus 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 200 240 figure 2. histograms for water deficits and surpluses obtained by the cwb from july to december for the period from 2001 to 2017. 278 agron. colomb. 38(2) 2020 and directly compromising the production planning for cacao crops. all histograms exhibited periods of water deficit and surplus throughout the evaluated years (except for july), demonstrating a non-homogeneous tendency of the climate of the region. one year a month could show high water deficit, and the next it could be quite rainy. this fact stands out in february, as it showed the largest deficit between months in the mean of the years, with values of 47.0 mm (2001) and 43.5 mm (2006). in the subsequent years (2002 and 2007), this was the month that displayed the highest mean values of water surplus (166.4 and 207.5 mm, respectively). when this behavior is observed in a historical series, there is an indication that the distribution of the phenomenon is discontinuous, deviating from an expected pattern. temporal discontinuous behavior in an historical series of climatic data may be associated with the inf luence of atypical periods of distribution and/or with a natural condition of the phenomenon under study. when the second condition is the predominant one, special attention should be paid to february since cacao trees under conditions of low water storage in the soil show a reduction in fruit production during this period, providing fewer fruits at the end of the main harvest (santos and sodré, 2017). a reduction in fruit production in cacao is associated with physiological and metabolic changes suffered by plants under water stress conditions. water stress affects the internal availability of water in plants, translocation of assimilates, source-sink relationships and the development of f lowers and fruits (bridgemohan and mohammed, 2019). throughout the historical series, february and december are the months indicated for supplementary irrigation, since they were the only ones with total water deficit above the recommended limit, 253.2 mm (fig. 1) and 255.4 mm (fig. 2), as well as mean water deficits, 14.9 mm and 15.0 mm, respectively. as observed in table 1, these months showed on average low to medium rainfall with relation to the other months. they also displayed an absence of seasonality, i.e., a behavior of high variation between years (mainly february). this impairs crop development at fundamental phenological phases and highlights the importance of the implementation of a supplementary irrigation system for cacao trees in order to provide water during periods of high-water deficit. february corresponds to the end of the harvest and the period when the cacao tree is producing new leaves and f lowers and is physiologically preparing to produce the second crop of the year (known as safra temporã). thus, soil water deficit during this month may reduce the total yield and cause young fruit mummification in adult plants, premature leaf fall, basal leaf yellowing, and reduced growth (carr and lockwood, 2011). santos and sodré (2017) state that the constant water deficit during the early part of the rainy season (which involves a large period in december) over the years makes the cacao fruit vulnerable to a disorder known as “cherelle wilt”. according to the authors, this disorder usually occurs in cacao plantations in southern bahia in the first 90 d after fruit picking and reaches its maximum state between 40 and 70 d after f lower fertilization. the disorder causes a nutritional imbalance in the plant. the authors also state that during months of high-water deficit (december), soil water storage may remain close to or below 5% of the water available to cacao plants and may result in fruits with disturbances. it is important to consider that investment in a supplementary irrigation system in humid and subhumid regions, such as the cacao plantations considered in this study, may be economically viable for applying the fertigation technique, allowing a greater technological level for the crop production to be reached. this could result in increased productivity and fertilizer application efficiency and reduced labor costs. additionally, the use of this technique may ensure production stability over the years. overall, cwb proved to be a very important technique for planning cacao cultivation. this is relevant for indicating the need for supplementary irrigation in some periods of water deficit in the region. however, further studies are recommended to estimate the necessary water level and how it will be distributed to fill this deficit during dry periods. such studies will generate pioneering and interpretable information on the different phenological stages of cacao tree cultivated under the cabruca system for the various producers in the southern region of bahia. conclusions in general, southern bahia has a favorable climate for the cultivation of cacao. however, this pattern does not continue throughout the historical series of climatic data, rather the series shows a temporal discontinuity during some months, especially in february. the main months requiring supplementary irrigation for cacao cultivation grown in southern bahia were february and december. 279carvalho medauar, almeida menezes, ramos, monteiro galvão, and de assis silva: climatic characterization and evaluation of the need for supplementary irrigation for cacao in southern bahia, brazil literature cited almeida, a.a.f. and r.r. valle. 2007. ecophysiology of the cacao tree. braz. j. plant physiol. 19(4), 425-448. doi: 10.1590/ s1677-04202007000400011 almeida, a.q., r.m.s. souza, d.c. loureiro, d.r. pereira, m.a.s. cruz, and j.s. vieira. 2017. modelagem da dependência espacial do índice de erosividade das chuvas no semiárido brasileiro. pesqui. agropecu. bras. 52(6), 371-379. doi: 10.1590/ s0100-204x2017000600001 alvares, c.a., j.l. stape, p.c. sentelhas, g. moraes, j. leonardo, and g. sparovek. 2013. köppen’s climate classif icat ion map for bra zi l. meteorol. z . 22(6), 711-728. doi: 10.1127/0941-2948/2013/0507 bridgemohan, p. and m. mohammed. 2019. the ecophysiology of abiotic and biotic stress on the pollination and fertilization of cacao (theobroma cacao l.; formerly sterculiaceae family). in: de oliveira, a. (ed.). abiotic and biotic stress in plants. intechopen, london. doi: 10.5772/intechopen.84528 carr, m.k.v. and g. lockwood. 2011. the water relations and irrigation requirements of cocoa (theobroma cacao l.): a review. exp. agric. 47(4), 653-676. doi: 10.1017/s0014479711000421 castro, f.s., j.e. pezzopane, r.a. cecílio, j.r. pezzopane, and a.c. xavier. 2010. avaliação do desempenho dos diferentes métodos de interpoladores para parâmetros do balanço hídrico climatológico. rev. bras. eng. agríc. ambient. 14(8), 871-880. doi: 10.1590/s1415-43662010000800012 chiapetti, j. 2018. produção de cacau na bahia: análise da trajetória política e econômica. pp. 13-34. in: souza júnior, j.o. (ed.). cacau: cultivo, pesquisa e inovação. editus editora da universidade estadual de santa cruz, ilhéus, bahia, brazil. correa, m.g.g. and e. galvani. 2017. análise estatística da variabilidade da precipitação pluviométrica para a bacia hidrográfica do rio piquiri-pr. boletim paulista de geografia 96, 01-10. despontin, m.a. 2018. zoneamento agroclimático e de risco climático para a cultura do cacau (theobroma cacao l.) no estado do pará. msc. thesis, universidade de são paulo, piracicaba, brazil. doi: 10.11606/d.11.2019.tde-13032019-160707 guimarães, r.b.a.s., p.s.d. silva, and m.m. corrêa. 2017. heterogeneidade na estrutura e diversidade de árvores de cabrucas no centro-sul do estado da bahia, brasil. hoehnea 44(2), 184-192. doi: 10.1590/2236-8906-42/2016 lopes, i., m.j.m. guimarães, j.m.m. melo, and c.m.c. ramos. 2017. balanço hídrico em função de regimes pluviométricos na região de petrolina-pe. irriga 22(3), 443-457. doi: 10.15809/ irriga.2017v22n3p443-457 pereira, f.f.s., e. dal pai, r.j.v. montenegro, r.m.s. román, a.m.g. gonzález, and j.f. escobedo. 2016. estudo comparativo da evapotranspiração de referência entre localidades no estado de são paulo e na província de habana. irriga 21(2), 395-408. doi: 10.15809/irriga.2016v21n2p395-408 santos, a.a.p. and s. frança. 2011. análise espacial da precipitação na região sul da bahia, brasil. xvii congresso brasileiro de agrometeorologia. 2011, june 18-21 guarapari, brazil. santos, d.m. and g.a. sodré. 2017. relações hídricas e efeitos da irrigação no cultivo do cacaueiro. pp. 105-108. in: sodré, g.a. (ed.). cultivo do cacaueiro no estado da bahia. mapa ceplac cepec., ilhéus, bahia, brazil. santos, g.o., f.b.t. hernandez, and j.c. rossetti. 2010. balanço hídrico como ferramenta ao planejamento agropecuário para a região de marinópolis, noroeste do estado de são paulo. rev. bras. agric. irrigada 4(3), 142-149. serra, w.s. 2004. manual do cacauicultor: com perguntas e respostas. colorpress, itabuna, brazil. souza, a.p., l.l. mota, t. zamadei, c.c. martim, f.t. almeida, and j. paulino. 2013. classificação climática e balanço hídrico climatológico no estado de mato grosso. nativa 1(1), 13-17. doi: 10.14583/2318-7670.v01n01a07 souza, c.a.s., m.a.g. aguilar, and l.a.s. dias. 2009. cacau. pp. 333-350. in: monteiro, j.e.b.a. (ed.). agrometeorologia dos cultivos: o fator meteorológico na produção agrícola., inmet, brasilia. tagliaferre, c., j.p. silva, a. paula, d.u.g. guimaraes, and n.i.s. barroso. 2012. estimativa da evapotranspiração de referência para três localidades do estado da bahia. rev. caatinga 25(2), 136-143. thornthwaite, c.w. and j.r. mather. 1955. the water balance. publications in climatology. drexel institute of technology, laboratory of climatology, centerton, new jersey, usa. effect of nematicide rotation on banana (musa aaa cv. williams) root nematode control and crop yield received for publication: 13 april, 2019. accepted for publication: 14 july, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n2.79099 1 empresas siguenza vintimilla, guayaquil (ecuador). 2 interoc guayaquil (ecuador). 3 amvac chemical corporation. 4 escuela ciencias agrarias, universidad nacional (costa rica). * corresponding author: maraya@life-rid.com agronomía colombiana 37(2), 153-165, 2019 abstract resumen the effects of nematicide rotation on banana (musa aaa cv. williams) root weight, root nematode control, and crop yield were compared in a commercial banana plantation in ecuador, testing six treatments in a randomized complete block design with six replicates. treatments consisted of two, three and four different nematicide cycles per year plus the untreated control. regarding the untreated plants and averaging the 24 root nematode samplings after treatment application, the nematicide applications reduced significantly r. similis (p<0.0001) between 20 and 49%, helicotylenchus spp. (p<0.0001) between 31 and 51%, and total nematode populations (p<0.0001) between 29 and 49%. accordingly, in the treated plants, there was an increase between 16 and 21% in living root weight (p=0.0003), and its percentage (p<0.0001) reached between 74.5 and 81.7% in the follower suckers. in addition, the death of roots by nematodes decreased (p=0.0009) between 20 and 46%. at harvest, nematicide applications increased bunch weight (p=0.0002; p=0.0467), ratio (p=0.0003 at 12 months), ratooning (p<0.0001; p<0.0001) and the number of boxes of 18.14 kg (p<0.0001; p=0.0005) per hectare per year at 12 and 24 months after treatment application, respectively. plants treated with nematicides increased yield between 671 and 1,158 (12.2 21 t) and the number of boxes of 18.14 kg per hectare per year also increased between 545 and 1,046 (9.9 19.0 t), which resulted in a net profit between us $3,266 $5,750 and between us $2,587 and $5,144 per hectare per year at 12 and 24 months after treatment application, respectively. el efecto de la rotación de nematicida en peso de raíces, control de nematodos y la producción se comparó en una plantación comercial de banano (musa aaa cv. williams) en ecuador, evaluando seis tratamientos en un diseño de bloques al azar con 6 repeticiones. los tratamientos consistieron en dos, tres y cuatro aplicaciones de diferentes nematicidas por año más el testigo sin aplicación. el promedio de los 24 muestreos realizados después de la aplicación de los tratamientos mostró que la aplicación de nematicidas redujo la población de r. similis (p<0.0001) entre un 20 y un 49%, helicotylenchus spp. (p<0.0001) entre un 31 y un 51% y del total de nematodos (p<0.0001) entre un 29 y un 49%. en congruencia, en las plantas tratadas con nematicida se encontró un aumento entre 16 y 21% en el peso de raíces vivas (p=0.0003) y en su porcentaje (p<0.0001) en los hijos de sucesión, que alcanzó entre 74.5 y 81.7%. también se observó una reducción (p=0.0009) en la muerte de raíces por nematodos de entre un 20 y un 46%. a la cosecha, las aplicaciones de nematicida aumentaron el peso de racimo (p=0.0002; p=0.0467), ratio (p=0.0003 a los 12 meses), retorno (p<0.0001; p<0.0001) y el número de cajas de 18.14 kg (p<0.0001; p=0.0005) por hectárea por año a los 12 y 24 meses después de la aplicación de los tratamientos, respectivamente. en las plantas tratadas con nematicida el aumento varió de 671 a 1,158 (12.2 a 21.0 t) y de 545 a 1,046 (9.9 a 19.0 t) cajas de 18.14 kg por hectárea por año, lo que resultó en una ganancia neta entre us $3,266 y us $5,750 y entre us $2,587 y us $5,144 por hectárea por año, a los 12 y 24 meses después de la aplicación de los tratamientos, respectivamente. key words: cavend ish subg roup, helicotylenchu s spp., nematicide, radopholus similis, root weight, total number of nematodes. palabras clave: subgrupo cavendish, helicotylenchus spp., nematicida, radopholus similis, peso de raíces, tota l de nematodos. effect of nematicide rotation on banana (musa aaa cv. williams) root nematode control and crop yield efecto de la rotación de nematicida en el control de nematodos y la producción de banano (musa aaa cv. williams) julio jaramillo1, marlon vintimilla1, david rubio2, gonzalo soto2, mauricio tobar3, eduardo salas4, and mario araya3* introduction banana (musa aaa) is the most important crop in ecuador, which generates two million jobs and accounts for almost 10% of the total exports (clúster banano, 2018). in 2018, 345 million boxes of 18.14 kg were exported to the european union, russia, usa, japan, china, and others, with a production area of 200,000 ha, which gave a total income of about us $2,700 million (salazar, 2019). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 154 agron. colomb. 37(2) 2019 besides the requirements and demands of the banana market, there are other limiting factors to the production of this crop. abiotic factors affecting yield, such as the edaphic soil condition, radiation, rain distribution, and temperature, are constraints to banana production in ecuador. among the biotic factors, banana-root nematodes are second after black sigatoka caused by the fungi pseudocercospora fijiensis. banana nematodes live within the roots, where they weaken the plant anchorage and restrict water and nutrients uptake, retard leaf emission, and reduce photosynthesis, bunch weight, ratio, ratooning, and plant longevity (gowen et al., 2005; quénéhervé, 2008). plant-parasitic nematodes are common in the five provinces where banana is produced in ecuador (cañar, el oro, guayas, los ríos, and santo domingo) (aguirre et al., 2016a; 2016b) and usually only polyspecific communities occur, consisting of a mixture mainly of radopholus similis and helicotylenchus spp. to avoid or reduce nematode damage, the only alternative management strategy currently available is the regular application of non-fumigant nematicides, due to its low cost for growers. nematicide application is recommended when the total plant-parasitic nematode population exceeds the economic threshold of 2,500 individuals per 100 g of fresh roots (instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias iniap, 2018). the nematicides registered for bananas are rotated according to their physical-chemical characteristics and weather conditions to prevent their biodegradation. however, in ecuadorian conditions, most banana growers stopped applying nematicides which resulted in high nematode populations, root damage, and severe yield reduction. in young plantations of less than 5 years old, the vigor of plants and their production, generally are higher than 3,000 boxes of 18.14 kg per hectare per year, make technicians and growers think that the attack of nematodes is negligible and that its effect on production is not of economic importance. therefore, the objective of this study was to evaluate the effect of nematicide rotation in different applications per year on banana plant-parasitic nematode control and crop yield and to determine the net profit of the chemical nematode control in the crop. materials and methods the field experiment was carried out in a 6-year-old renovated commercial banana (musa aaa cv. williams) farm infected by plant-parasitic nematodes located in the milagro county, province of guayas, ecuador. the soil was taxonomically classified as an inceptisol and it had a loamy texture (33% sand, 49% silt and 18% clay) with a ph of 7.1 and 1.8% organic matter. the following concentrations of extractable bases were found using mehlich 3 (mehlich, 1984) as the extractant: ca 16.5, mg 5.7, and k 2.4 cmol l-1, and p 29, s 16, zn 3.1, cu 7.6, fe 60 and mn 9 µg ml-1. the area where the experiment was established had an average production in 2015 of 3,600 boxes of 18.14 kg ha-1. the evaluation period was performed from october 2015 to october 2017. plant density was about 1,450 plants ha-1. de-suckering was carried out every eight weeks, leaving the production unit with a bearing mother plant, a large daughter sucker (follower) and a small grand-daughter (pepper) when possible. bunching plants were propped with double polypropylene twine to the bottom of two well-developed adjacent plants, reason why plant toppling was not considered as a variable in the experiment. the follower sucker of each production unit was fertilized every 15 d with a mixture of nutrients at 100 kg ha-1, adapted to the soil and crop requirements, consisting of 15-4-36 (n-p2o5-k2o) fertilizers. during the rainy season, from january to may each year, water requirements were supplied by rainfall. annual precipitation was 1,771, 2,190 and 1,656 mm per year, for 2015, 2016 and 2017, respectively. a complex system of primary, secondary and tertiary drains was provided to disperse excess rainfall and prevent waterlogging during heavy rains. from june to december each year, water was supplied by sprinkling irrigation. mean daily maximum/ minimum temperatures were 29-31/25-22oc during the studied period. leaf fungi, especially black sigatoka (pseudocercospora fijiensis), was managed by deleafing weekly to reduce the pressure of black sigatoka inoculum and by aerial spraying of alternate fungicides which resulted in 24 sprayings per year with 8 to 14 d intervals. the fungicides applied were: difenoconazole, fenpropimorph, epoxiconazole, tebuconazole, isopyrazam+azoxystrobin, pyrimethanil, spiroxamine, metiram, mancozeb, bacillus subtilis in emulsion with miscible oil (spraytex) and water or in a water solution of 19 l ha-1. weeds were controlled spraying every 12 weeks a glyphosate solution of 1.5 l in 200 l of water with a manual knapsack sprayer. before the beginning of the experiment, nematodes were controlled every year by the rotation of one nematicide application (verango® 50sc-f luopyram-bayer, vydate® 24sl oxamyl-dupont, counter® 15gr-terbufos-amvac). 155jaramillo, vintimilla, rubio, soto, tobar, salas, and araya: effect of nematicide rotation on banana (musa aaa cv. williams) root nematode control and crop yield six treatments were evaluated: 1 and 2 consisted of two different nematicide rotations per year; 3 and 4 consisted of three different nematicide applications per year; 5: nematicide application based on nematode economic threshold of 2,500 plant-parasitic nematodes per 100 g of roots (iniap, 2018), and 6: the untreated control. the applied nematicides were those available in ecuador, including counter® 15gr (terbufos-amvac), verango® 50sc (f luopyram-bayer), vydate® 24sl (oxamyl-dupont), mocap® 15gr (ethoprophos-amvac) and rugby® 10gr (cadusaphos-fmc) (tab. 1). the rectangular plots for each treatment consisted of 150175 production units. plots were arranged in a randomized complete block design with six replicates. the application was performed by spreading the products in a banded arc with a radius of approximately 0.40 m around each follower sucker pseudostem sprouting from the base of the sucker. the swissmex backpack equipment specific for counter®, rugby®, and mocap® and the spotgun for vydate® were used for the application. the rates used per follower sucker were the recommended by the manufacturer: 3 g a.i. for counter® and mocap®, 2.4 g a.i. for vydate®, 2 g a.i. for rugby® and 0.3 ml a.i. for verango®. verango® was applied in a water solution adding 1 l of the product to 150 l of water plus 200 g of blue coloring, and 100 ml of this solution was spread onto the soil surface with a manual dosing snack pack. plant debris was removed from the soil surface prior to distributing the nematicides onto moist soil as directed by the product label. during the development of the experiment, no rooting or organic matter was applied in the experimental area. one day before the nematicide application, and then every 30 d for 24 months (total time of the experiment), root samples were collected in each repetition. each sample consisted of the roots of three follower suckers between 1.5 and 2.5 m high from recently f lowered plants or prompt to bearing. in front of each follower sucker, a hole of 26 cm long, 13 cm wide and 30 cm deep (soil volume of 10.14 l) was dug at the plant base using a shovel. all the roots found were collected and placed in labeled plastic bags and delivered to the iniap (instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias) laboratory in coolers. in the laboratory, the root samples were registered and processed as soon as possible, and when it was necessary, stored in a refrigerator (general electric) at 6-8oc until being processed. the roots were rinsed to remove the soil, separated into living roots (white or cream-colored roots), dead roots by plant-parasitic nematodes (with symptoms of nematode damage, with necrosis, but without root decay), and dead roots by other causes (rotten roots by excess water, snapping). then the roots were left to dry off the surface moisture and weighed (cas computing scale precision 5 kg ± 1 g). during the root separation process, in some roots, it was necessary to cut some damaged parts, which were classified accordingly. the total root weight corresponds to the sum of living roots, dead roots by plant-parasitic nematodes, and dead roots by other causes. the living and dead roots by nematodes were cut into 1-2 cm length pieces, and after homogenization, 10 g were randomly selected. these roots were macerated (taylor and loegering, 1953) in a kitchen blender (osterizer; sunbeamoster, usa) for two periods of 10 s at medium speed with a resting period of 4 s in between, and nematodes were recovered in a 0.038 mm (400 mesh) sieve. the nematodes were identified at the genus and species level when possible, based on the morphological characteristics under a light microscope, following the key of siddiqi (2000). the population densities of all plant-parasitic root nematodes were recorded, and the values were converted to numbers per 100 g of roots. table 1. description of the treatments evaluated with the sequence of nematicides and date of application. treatment months of evaluation 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 (2c per year) vy co ru co ru 2 (2c per year) ve co ve ru ve 3 (3c per year) co ru vy co ru co mo 4 (3c per year) ve co ru co ve co ru 5 (et) ru co vy ru co ru co ru co 6 (utc) note: month 0= october, 2015 and 24= october 2017. c per year= number of nematicide cycles per year. et= application based on the economic threshold of 2,500 nematodes per 100 g roots. utc= untreated control. vy= 2.4 g a.i. vydate® 24sl, co= 3 g a.i. counter®15gr, ru= 2.0 g a.i. rugby®10gr, ve= 0.3 g a.i. verango®50sc, and mo= 3 g a.i. mocap®15gr. 156 agron. colomb. 37(2) 2019 at the beginning of the experiment, and 12 and 24 months after the first nematicide application, 90 randomly selected bunches of each treatment (15 per useful replicate) without plot edges, edge drains, cable edges or dompings were evaluated. bunches were harvested by calibration starting when bunches reached 10 weeks of age. the bunch was harvested when in the second hand, the central fruit of the outer whorl had a diameter of at least a grade of 45 (35.5 mm-diameter). if in week 13 fruits did not reach the required minimum grade of 45, they were harvested with the grade they had. the harvest age, date of harvest, number of hands, applied dehanding, bunch weight (tru-test electronic scale xr3000 kg ± 1g) and calibration of the central fruit of the outer whorl of the second hand were registered. to calculate the ratio, which is the number of boxes of 18.14 kg given by each bunch, a reduction of 20% was considered because it is the average of the farm, which includes 12% of rachis and 8% of non-marketable fruit. with the data of the number of bunches harvested in 2015 in the area where the experiment was located and the number of plants per hectare, the initial ratoon was estimated. in addition, with the age of bunches and harvest dates, the ratooning (number of bunches per production unit per year) was estimated at 12 and 24 months. root and nematode data were averaged by experimental plot across the 24 months, excluding the first evaluation pre-treatment application. the composition of the plantparasitic nematode population was determined before treatment application, and then for the average of the 24 root samplings. data of root weights before treatment application, and thereafter for the average of the 24 root samplings, were subjected to anova by proc glm of sas and mean separation by lsd-test. the number of nematodes was analyzed with generalized linear models, using the log transformation as link function and negative binomial distribution of the errors for the first nematode sampling alone, and thereafter for the average of the 24 nematode samplings together after the application. bunch weight, number of hands per bunch, fruit calibration in the second hand, ratio, ratooning, and number of boxes of 18.14 kg per hectare per year (97% bunch recovery, 1,406 bunches x ratio x ratooning) were averaged for each repetition and harvest, and subjected to anova and mean separation using lsd-test in pc-sas® version 9.4. results in the root sampling carried out before treatment application, no differences were found in the content of living roots (p=0.7148), dead roots by nematodes (p=0.2897), dead roots by other causes (p=0.4873), total roots (p=0.9799) and living root percentage (p=0.3373). the contents varied between 27.0 and 38.6 g for living roots; the dead roots by nematodes ranged from 3.9 to 10.4 g; the dead roots by other causes oscillated from 1.3 to 9.8 g, and the total roots from 40.3 to 45.8 g per follower sucker (fig. 1a-d). the percentages of living roots in the sucker ranged between 66.0 and 87.8% (fig. 1e). similarly, in this sampling, no difference was detected among treatments in the populations of r. similis (p=0.8674), helicotylenchus spp. (p=0.5294) and total nematodes (p=0.2458), which corresponds to the sum of the plant-parasitic nematode species detected (fig. 2a-c). nematode populations among treatments varied: r. similis between 7,267 and 21,200, helicotylenchus spp. between 17,333 and 31,633, and total nematodes between 27,733 and 42,167 individuals per 100 g of roots. the composition of the nematode population before treatments application was: 31.5% of r. similis, 68.2% of helicotylenchus spp. with a negligible amount of meloidogyne spp. and pratylenchus spp. (data not shown). root content and nematode populations through the 25 samplings are presented in figures 1 and 2. across the different samplings, root content and nematode populations followed a similar trend in all the treatments. after treatments application, when comparing the average of the 24 samplings (fig. 3), differences were found among treatments in the contents of living roots (p=0.0003) and dead roots by nematodes (p=0.0009). the highest increase in living roots was observed in plants treated with three nematicide cycles per year with 21 and 17%, followed by the plants treated according to the economic nematode threshold of 2,500 plant-parasitic nematodes per 100 g of roots, which resulted in four applications per year with 16% (fig. 3a) compared to untreated control. the application of nematicides reduced the dead of roots by nematodes between 20 and 46% (fig. 3b). in agreement to the increase of roots in plants treated with nematicide and their lower dead of roots by nematodes, these plants had the highest (p<0.0001) percentage of living roots, which varied between 74.6 and 81.7%. these results contrast the 67.3% found in the untreated control plants (fig. 3e). the grams of dead roots by other causes (p=0.0707) and total root (p=0.1570) weight were similar among treatments, ranging from 2.2 to 3.4 g, and from 41.2 to 44.9 g per sucker, respectively (fig. 3c-d). the biggest nematode population per 100 g of roots of r. similis (p<0.0001), helicotylenchus spp. (p<0.0001) and total nematodes (p<0.0001) was found in the untreated plants (fig. 2 and fig. 4). compared to the untreated plants, 157jaramillo, vintimilla, rubio, soto, tobar, salas, and araya: effect of nematicide rotation on banana (musa aaa cv. williams) root nematode control and crop yield p=0.0003 p<0.0001 p=0.1570 p=0.0707 p=0.0009 pe rc en ta ge o f l iv in g ro ot s root sampling month and date oct 2015 feb 2016 jun 2016 oct 2016 feb 2017 jun 2017 oct 2017 e 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2422 23 to ta l r oo ts (g ) root sampling month and date oct 2015 feb 2016 jun 2016 oct 2016 feb 2017 jun 2017 oct 2017 d 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2422 23 root sampling month and date d ea d ro ot s (g ) by ot he r c au se s oct 2015 feb 2016 jun 2016 oct 2016 feb 2017 jun 2017 oct 2017 c 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2422 23 d ea d ro ot s (g ) by ne m at od es root sampling month and date oct 2015 feb 2016 jun 2016 oct 2016 feb 2017 jun 2017 oct 2017 b 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2422 23 li vi ng ro ot s (g ) root sampling month and date oct 2015 feb 2016 jun 2016 oct 2016 feb 2017 jun 2017 oct 2017 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated a 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2422 23 0 10 20 30 40 50 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8 10 12 14 0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 figure 1. fresh root weight (g) of living roots (a), dead roots by nematodes (b), dead roots by other causes (c), total roots (d), and percentage of living roots per sucker in banana (musa aaa cv. williams) plants treated with different number of nematicide cycles per year. each point is the average of six repetitions. in each repetition, a hole of 26 cm long 13 cm wide, and 30 cm deep was dug at the base and in front of three follower suckers from 1.5 to 2.5 m high to collect all roots. v*= one nematicide cycle was with verango®. 158 agron. colomb. 37(2) 2019 nematicide treatments reduced r. similis between 20 and 49%, helicotylenchus spp. between 31 and 50%, and the total nematode populations between 29 and 49% (fig. 4a-c). changes in the nematode population composition were observed by averaging the 24 samplings taken after treatment applications, with r. similis increasing to 45.8%, helicotylenchus spp. decreasing to 52.2%, and meloidogyne spp. and pratylenchus spp. remaining negligible with 1.4% and 0.4%, respectively (data not shown). the data of the three harvests carried out at the beginning of the experiment, and at 12 and 24 months after the first treatment applications are presented in table 2. bunch weight (p=0.1961) was similar among treatments at the initial harvest, varying between 34.8 and 37.9 kg per bunch (tab. 2). in this initial harvest, the ratio (p=0.1926), which f luctuated between 1.53 and 1.67, and number of hands (p=0.4120), which varied between 8.9 and 9.3 hands per bunch, were also similar among treatments (tab. 2). in congruence, the number of boxes per hectare (p=0.1922) which ranged from 3,600 to 3,923 (tab. 2) and the calibration (p=0.1612) of the central fruit of the outer whorl of the second hand, which varied between 35.6 and 36.2 mm (data not shown), were similar among treatments. the initial ratooning in the experimental area was 1.67 bunches harvested in each banana stool per year (tab. 2), which is equivalent to an interval between crop harvests of 218.5 d. in the second harvest, carried out 12 months after the first treatment applications, an increase between 3.6 and 6.5 kg (11-20%) was observed in bunch weight (p=0.0002) except the bunches of the untreated plants (tab. 2). in agreement to these results, treatments with nematicide increased the number of hands (p=0.0003) between 0.3 and 0.8 (3-10%), figure 2. number of radopholus similis (a), helicotylenchus spp. (b) and total nematodes (c) per 100 g of banana (musa aaa cv. williams) roots treated with a different number of nematicide cycles per year. each point is the average of six repetitions. in each repetition, a 26 cm long 13 cm wide, and 30 cm deep hole was dug at the base and in front of three follower suckers from 1.5 to 2.5 m high to collect all roots. v*= one nematicide cycle was with verango®. p<0.0001 p<0.0001 p<0.0001 to ta l n em at od es oct 2015 feb 2016 jun 2016 oct 2016 feb 2017 jun 2017 oct 2017 c 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2422 23 h el ic ot yl en ch us s pp . root sampling month and date root sampling month and date oct 2015 feb 2016 jun 2016 oct 2016 feb 2017 jun 2017 oct 2017 b 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2422 23 r ad op ho lu s si m ili s root sampling month and date oct 2015 feb 2016 jun 2016 oct 2016 feb 2017 jun 2017 oct 2017 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated a 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2422 23 0 3000 6000 9000 12000 15000 18000 21000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 159jaramillo, vintimilla, rubio, soto, tobar, salas, and araya: effect of nematicide rotation on banana (musa aaa cv. williams) root nematode control and crop yield 30.8 32.1 34.0 35.1 33.5 29.0 7.8 6.7 7.8 5.7 8.5 10.7 2.8 2.5 2.6 2.2 2.9 3.4 41.4 41.2 44.4 43.0 44.9 43.0 74.6 78.6 76.6 81.7 74.7 67.3 p=0.0003 p<0.0001 p=0.1570 p=0.0707 p=0.0009 pe rc en ta ge o f l iv in g ro ot s treatments e to ta l r oo ts (g ) treatments d treatments d ea dr oo t (g ) by ot he r c au se s c d ea d ro ot s (g ) by ne m at od es treatments b li vi ng ro ot s (g ) treatments 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated a 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 1 1 2 2 3 3 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 figure 3. average fresh root weight (g) of living roots (a), dead roots by nematodes (b), dead roots by other causes (c), total roots (d) and percentage of living roots (e) per follower sucker in banana plants (musa aaa cv. williams) treated with different number of nematicide cycles per year. each bar is the average of 144 observations (24 samples per six repetitions), and in each repetition, the data are the average of three follower suckers. in front of each follower sucker, a hole of 26 cm long, 13 cm wide, and 30 cm deep was excavated at the base, and all roots were collected. v*= one nematicide cycle was with verango®. 160 agron. colomb. 37(2) 2019 ratio (p=0.0003) between 0.16 and 0.28 (11-20%), ratooning (p<0.0001) between 0.11 and 0.24 (7-15%) and number of boxes (p<0.0001) between 671 and 1,158 (20-36%) per hectare per year (tab. 2). in comparison to the first harvest, which was performed at the time of establishing the experiment, treatments with nematicide increased the number of boxes between 190 and 510 (5-14%) per hectare per year, while in the untreated control a reduction of 408 (11%) boxes was found. in the third harvest, 24 months after the first application of the treatments, differences in bunch weight (p=0.0467, tab. 2) were found again. the maximum difference with the untreated plants was 4.7 kg (13.5%). the number of hands (p=0.0794) and ratio (p=0.0727) were similar among treatments, varying between 8.5 and 9.1 hands per bunch and between 1.53 and 1.73 boxes per bunch, respectively (tab. 2). in all treatments with nematicide applications, an increase in ratooning (p<0.0001), varying between 0.14 and 0.31 (9-20%) was observed (tab. 2). in parallel, in treatments with nematicide, an increase (p=0.0005) between 545 and 1,046 (16-31%) boxes per hectare per year was obtained compared to the untreated plants (tab. 2). the increases in bunch weight in the plants treated with nematicide led to an increase in the ratio (more boxes per bunch). in contrast, in the bunches of the untreated plants, a reduction of 0.11 units was observed in ratio at 12 months, which multiplied by the number of bunches per hectare per year gave a reduction of 246 boxes in the control. in the treatments with nematicide application, when the increase in their ratio in the second and third harvest was multiplied by the respective number of bunches harvested per hectare per year, an increase between 410 and 722 and between 22 and 497 boxes per hectare per year was found at 12 and 24 months, respectively (tab. 2). p<0.0001 p<0.0001 p<0.0001 8095 5690 8273 5437 8567 10665 11726 8515 10822 9407 10485 17002 20330 14509 19511 15188 19567 28513 treatments c treatments b treatments 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated 2 cycles per year 2 cycles per year-v* 3 cycles per year 3 cycles per year-v* threshold untreated a to ta l n em at od es h el ic ot yl en ch us s pp . r ad op ho lu s si m ili s 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 figure 4. number of radopholus similis (a), helicotylenchus spp. (b) and total nematodes (c) per 100 g of banana roots (musa aaa cv. williams) treated with a different number of nematicide cycles per year. each bar is the mean ± standard error of 144 observations (24 samplings per six repetitions) and in each repetition, the data are the average of three follower suckers of 1.5-2.5 m high. a 26 cm long, 13 cm wide and 30 cm deep hole was dug in front of each follower sucker and all roots were collected. v*= one nematicide cycle was with verango®. 161jaramillo, vintimilla, rubio, soto, tobar, salas, and araya: effect of nematicide rotation on banana (musa aaa cv. williams) root nematode control and crop yield the increase in ratooning at 12 and 24 months after the treatments were applied was between 0.11 and 0.24 and between 0.14 and 0.31 units, compared to the control, respectively (tab. 2). the initial ratooning of 1.67 from the experimental area was reduced in the untreated plants by 0.07 units at 12 months and by 0.03 additional units at 24 months (1.64 and 1.57, respectively) (tab. 2). in contrast, in treatments with nematicide, the ratooning increased from 1.67 at the beginning of the experiment to 1.71-1.84, and from 1.71-1.88 at 12 and 24 months, respectively. this means that the interval between harvests at 12 and 24 months was reduced between 5.1 and 20.2 d and between 19.5 and 38.8 d in the nematicide treatments, while in the untreated plants, the interval was extended in 10 and in 4.7 additional d, going from 218.5 d at the beginning of the experiment to 228.6 and 232.7 d between harvests at 12 and 24 months, respectively. the planting density was 1,450 plants ha-1, of which 97% of the bunches (1,406) were processed. then, when this number of harvested plants of 1,406 bunches per hectare was multiplied by the respective ratooning in the untreated plots, 2,245 and 2,205 bunches were harvested per hectare per year at 12 and 24 months, respectively. compared to these untreated plants, in the nematicide treatments, between 159 and 342, and between table 2. banana (musa aaa cv. williams) yield parameters according to the number of nematicide cycles per year and cost-benefit relation at the second and third harvest. sell price of each box of 18.14 kg was us $6.15. treatment bunch weight kg number of hands / bunch ratio ratoon boxes ha-1 per year difference in boxes with untreated additional income us $ treatment cost us $ additional packing cost us $ net income us $ net profit by dollar first harvest at the beginning of the experiment 2 cycles per year 35.6 9.1 1.57 1.67 3,686 2 cycles per year-v* 35.7 9.2 1.58 1.67 3,709 3 cycles per year 36.0 9.1 1.59 1.67 3,733 3 cycles per year-v* 37.9 9.3 1.67 1.67 3,921 threshold 34.8 8.9 1.53 1.67 3,592 untreated 35.0 9.0 1.54 1.67 3,616 probability p=0.1961 p=0.4120 p=0.1926 p=0.1922 second harvest at 12 months after the first treatment application 2 cycles per year 37.4 9.5 1.65 1.71 3.967 750 4,612 305 562.5 3,744 12.2 2 cycles per year-v* 36.7 9.3 1.61 1.71 3.871 654 4,022 355 490.5 3,176 8.9 3 cycles per year 37.2 9.5 1.64 1.81 4.173 956 5,879 460 717.0 4,702 10.2 3 cycles per year-v* 39.0 9.8 1.72 1.81 4.377 1,160 7,134 505 870.0 5,759 11.4 threshold 36.1 9.4 1.59 1.84 4.113 896 5,510 620 672.0 4,218 6.8 untreated 32.5 9.0 1.43 1.60 3.217 probability p=0.0002 p=0.0003 p=0.0003 p<0.0001 p<0.0001 third harvest after 24 months of the first treatment application 2 cycles per year 39.2 9.1 1.73 1.71 4,159 804 4,944 305 603.0 4,036 13.2 2 cycles per year-v* 36.6 9.1 1.61 1.72 3,893 538 3,308 355 403.5 2,550 7.2 3 cycles per year 36.5 8.9 1.61 1.84 4,165 810 4,981 460 607.5 3,914 8.5 3 cycles per year-v* 38.6 9.1 1.70 1.84 4,400 1,045 6,426 505 783.7 5,137 10.2 threshold 34.6 8.5 1.53 1.88 4,044 689 4,237 620 516.7 3,100 5.0 untreated probability 34.5 p=0.0467 9.0 p=0.0794 1.52 p=0.0727 1.57 p<0.0001 3,355 p=0.0005 ratio= number of boxes of 18.14 kg per bunch (80% of the bunch weight was packed (20% rejection that includes 12% bunch stalk and 8% rejected bananas) / 18.14 kg per box). 1,450 plants per hectare from which 97% of the bunches were processed (1,406 bunches), ratoon= number of bunches harvested per each banana stool by year, boxes per hectare per year= (1,406 bunches * ratio * ratoon). each value is the mean of six replicates, and in each replicate, 15 bunches were harvested. v* one nematicide cycle was with verango. net profit= additional income treatment control cost banana box packing cost of us $0.75 each. counter® 15gr $150, verango® $200, vydate® 24sl $150, rugby® 10g $160, and mocap® 15gr $170 per hectare. 162 agron. colomb. 37(2) 2019 202 and 441 more bunches per hectare per year were harvested. this number of bunches multiplied by the respective ratio resulted in values between 261 and 544 and between 348 and 676 more boxes per hectare per year at 12 and 24 months, respectively. discussion in the sampling carried out before treatments application, no differences were found among treatments in root contents, populations of nematodes, or in the production variables evaluated at the time of establishing this experiment. this means that any difference that was found after applying the treatments was attributed to their effect. at the beginning of the experiment, the nematode population consisted mainly of helicotylenchus spp. (68.2%) and r. similis (31.5%), reducing the proportion of helicotylenchus spp. to 52.3% at the end of the experiment, while r. similis increased in the plant-parasitic nematode community to 45.8%. this greater proportion of helicotylenchus in banana nematode attacks has been observed in cavendish plantations with insufficient control, as reported by araya and moens (2005) and salguero et al. (2016). helicotylenchus spp. is an ecto-endoparasite (blake, 1966; orion and bar-eyal, 1995; gowen, 2000; guzmán-piedrahita, 2011a) that induces necrotic lesions on the surface of the roots. in contrast, r. similis is a migratory endoparasite that causes necrotic lesions along the entire root, in the epidermis, cortical parenchyma and vascular cylinder (blake, 1966; orton and siddqi, 1973; jackson et al., 2003; guzmán-piedrahita, 2011b). the high population of helicotylenchus spp. and r. similis is favored because banana production is in perennial monoculture, although it is an annual crop. the application of nematicide on the soil surface, in front of the follower suckers, reduced the populations of r. similis between 20 and 49%, of helicotylenchus spp. between 31 and 50% and of total nematodes between 29 and 49% compared to the untreated control. this reduction in the population agrees with the results of barriga et al. (1980) and jaramillo and quirós (1984), who found in average, a reduction between 49 and 82% of the plant-parasitic nematodes, respectively with different nematicide treatments. araya and cheves (1997a, 1997b) reported reductions of 22-63% for r. similis and 25-89% for helicotylenchus spp. quénéhervé et al. (1991a, 1991b, and 1991c) indicated reductions of 22.7-90.7% for r. similis and 32.5-100% for helicotylenchus spp. in addition, castillo et al. (2010) found drops of 38-60% for helicotylenchus spp., 24% for r. similis, and 25-33% for total nematodes. moens et al. (2004) recorded reductions of 18-59% for the total plant-parasitic nematodes and salguero et al. (2016) found decreases of 33-47% for r. similis, 36-65% for helicotylenchus spp. and 35-59% for total nematodes. in agreement with the significant reduction of nematodes in treatments with nematicide, a significant increase in living roots of up to 81.7% and in the percentage of living roots of 21% were observed. additionally, a decrease of up to 46% of dead roots by nematodes was recorded. comparing treatments of 2 and 3 nematicide cycles per year (in which one of the cyles was with verango®), those plants that with verango® application showed a lower number of r. similis, helicotylenchus spp. and total nematodes, and lower dead roots by nematodes and a higher percentage of living roots. in response to the increased root health in plants treated with nematicide, an increase in bunch weight of 3.6-6.5 kg (11-20%) was found in the second harvest and up to 4.7 kg (13.5%) in the third harvest. the percentages of bunch weight increase recorded in this experiment were consistent with some of those cited by vilardebó and guerout (1976) between 12 and 123% and by gowen (1993) between 16 and 45%. on the other hand, these percentages were lower than those reported by araya and cheves (1997a; 1997b) (22.1% and 40.8%, respectively), and than the ones found by stanton and pattison (2000) (44%), moens et al. (2004) (45%), and quénéhervé et al. (1991a) (48%). the reductions in the interval between harvests are congruent with quénéhervé et al. (1991b), who found a cumulative reduction in time to harvest according to the cycle of 28 d in the first, 57 d in the second and 128 d in the third harvest cycle in plants treated with nematicides. similarly, quénéhervé et al. (1991a) and gowen (1995) report an increase in the harvest period from 13 to 32 and from 22 to 40 d, respectively, in plants infected with nematodes that were not treated compared to those with nematicide application. in congruence with this extension in the period to harvest, roderick et al. (2012) reported an increase of 13.6 more days to harvest in mbwazirume banana plants to which they added nematodes compared to plants without the addition of nematodes. the highest number of boxes per hectare per year was due to the application of nematicide that resulted in a significant reduction of nematodes, which led to an increase in the percentage of living roots that favored water and nutrients uptake. this, in turn, allowed a better growth of the crop, which led to higher bunch weights, ratio, and ratoon. in the second and third harvest, nematicide treatments produced 163jaramillo, vintimilla, rubio, soto, tobar, salas, and araya: effect of nematicide rotation on banana (musa aaa cv. williams) root nematode control and crop yield from 671 to 1,158 (12.2 to 21.0 t) and from 545 to 1,046 (9.9 to 19.0 t) more boxes of 18.14 kg per hectare per year than plants of the untreated plots, at 12 and 24 months of the treatment application, respectively. this means that nematode control increased production between 21 and 36% and between 16 and 31% at 12 and 24 months of treatment application, respectively. the smallest increases in production, 24 months after applying the treatments, probably indicate the proximity of the optimum yield; at that point, maintaining adequate control of the pest would stabilize the production, until the natural senescence of the crop begins. the observed percentages of yield increase agreed with some of the percentages compiled by gowen and quénéhervé (1990), who mentioned increases of 14-263%, and gowen (1995) who reported increases of 5-275%. however, these percentages were lower than those reported by stanton and pattisson (2000) of 46%. the increases in production found were in line with that reported by cubillos et al. (1980), who cited increases of more than 300 boxes of 20.0 kg (6.0 mt), quénéhervé et al. (1991b) who indicated increments in production of 523 to 1,157 boxes (9.5 to 21.0 mt), pattison et al. (1999) who reported increases of 655 to 953 boxes of 13 kg (8.5 to 12.3 t), araya and lakhi (2004) who cited increments of 1,245 boxes of 18.14 kg (22.6 t), and salguero et al. (2016) who found increases of 545 to 832 boxes of 18.14 kg (9.9 to 15.1 t) per hectare per year, controlling nematodes through the application of nematicides. the highest yield (number of boxes per hectare per year) was observed in plants treated with three nematicide cycles per year. these results agree with that reported by araya (2003), who registered higher yields as the number of nematicide cycles per year increased in costa rican banana plantations infected with nematodes. these increases in production as a result of nematodes control are in parallel with guerout (1972), charles et al. (1985), quénéhervé et al. (1991a, 1991b), and salguero et al. (2016), who cited negative and significant linear correlations between the populations of r. similis, helicotylenchus spp. and total nematodes with bunch weight in bananas. the high population of helicotylenchus spp. and the increases in production achieved with the application of nematicides indicated that their parasitism reduces growth, development, and production. these results are in accordance with observations by mcsorley and parrado (1986), gowen and quénéhervé (1990), chau et al. (1997), barekye et al. (1998, 2000), gowen (2000), guzmán-piedrahita (2011a), coyne et al. (2013), and salguero et al. (2016), who reported that h. multicinctus and h. dihystera damaged the banana root system and reduced yield between 19% (speijer and fogain, 1999) and 34% (reddy, 1994). additionally, sijmons et al. (1994) indicated that the induction and maintenance of feeding sites of helicotylenchus spp. causes physiological changes in the structure of cells. in the case of r. similis, it is well supported that it reduced the yield in banana (gowen and quénéhervé, 1990; gowen, 1993, 1995; araya, 1995, 2004; guzmán-piedrahita, 2011b; roderick et al., 2012; coyne et al., 2013). the presence of nematodes with different parasitic habits, r. similis migratory endoparasite and helicotylenchus spp. an ecto-endoparasite, most likely exacerbates root damage, since lesions can develop at feeding sites and through root tissue. in addition, plants often activate post-infection resistance mechanisms, even in cases where the population of nematodes increases over time and the nematode-plant interaction is compatible. therefore, together these processes can represent high energy expenditure for plants which can interfere with the filling and development of the bunch. given that both nematode genera cause damage to the crop, for the implementation of options for their management, the population of all present plant-parasitic nematodes should be considered, as has been suggested by araya (2004), ramclam and araya (2006), salguero et al. (2016), and aguirre et al. (2016a, 2016b). during the development of the experiment, the market price of a box of 18.14 kg of bananas was us $6.15, and of a nematicide application cycle including the application cost per hectare was us $150 for counter® 15gr, us $200 for verango®, us $150 for vydate® 24sl, us $160 for rugby® 10gr, and us $170 mocap® 15gr. the costs of the fertilizer, control of black sigatoka and weeds, plant propping, and other tasks were the same for the control plots and those treated with nematicide since the increase recorded was for the bunch weight, ratio and ratooning. the additional net income from the increase in yield deducted the cost of labor of us $0.75 for packing each additional box. the cost of the product and its application was from us $3,266 to $5,750 and from us $2,587 to us $5,144 per hectare per year at 12 and 24 months after treatments application, respectively. this net gain agrees with that indicated by pattison et al. (1999) who reported amounts between us $2,494 to us $5,910 per hectare per year. this means, that for every dollar invested in nematode control, at 12 months, the net profit ranged from us $6.8 to $12.2, and at 24 months from $5.0 to $13.3. despite the higher production in the plants that received three nematicide cycles per year, in which one of the cycles was with verango®, 164 agron. colomb. 37(2) 2019 the highest net profit was obtained with two nematicide cycles per year, with a return of us $12.2 and us $13.3 at 12 and 24 months, respectively, of applied treatments for every dollar invested in nematode control. literature cited aguirre, o., c. chávez, a. giraud, and m. araya. 2016a. frequencies and population densities of plant-parasitic nematodes on banana (musa aaa) plantations in ecuador from 2008 to 2014. agron. colomb. 34(1), 61-73. doi: 10.15446/agron. colomb.v34n1.53915 aguirre, o., c. chávez, a. giraud, and m. araya. 2016b. spatial and temporal nematode distribution on banana (musa aaa) plantations in ecuador during the last 20 years (1996-2015). vi international banana congress-corbana and xxi international meeting-acorbat. miami, usa. araya, m. 1995. efecto depresivo de ataques de radopholus similis en banano (musa aaa). corbana 20(43), 3-6. araya, m. 2003. relación entre el número de aplicaciones de nematicida al año y la productividad en fincas comerciales de banano (musa aaa) de costa rica. corbana 29(56), 91-96. araya, m. 2004. situación actual del manejo de nematodos en banano (musa aaa) y plátano (musa aab) en el trópico americano. pp. 79-102. in: rivas, g. and f. rosales (eds.). manejo convencional y alternativo de la sigatoka negra, nematodos y otras plagas asociadas al cultivo de musáceas en los trópicos. tropicos. august 11-13, 2003. international plant genetics resources institute, guayaquil, ecuador. araya, m. and a. cheves. 1997a. efecto de cuatro nematicidas sobre el control de nematodos en banano (musa aaa). corbana 22, 35-48. araya, m. and a. cheves. 1997b. comparación de tres diferentes formulaciones comerciales de terbufos en el combate de nematodos, la recuperación del sistema radicular y en el rendimiento del banano (musa aaa). corbana 22, 9-22. araya, m. and a. lakhi. 2004. response to consecutive nematicide applications using the same product in musa aaa, cv. grande naine originated from in vitro propagative material and cultivated on a virgin soil. nematol. bras. 28(1), 55-61. araya, m. and t. moens. 2005. parasitic nematodes on musa aaa (cavendish subgroup, cvs grande naine, valery and williams). pp. 201-223. in: turner, d.w. and f.e. rosales (eds.). banana root system: towards a better understanding for its productive management. proceedings of an international symposium, inibap, montpellier, france. barekye, a., i.n. kashaija, e. adipala, and w.k. tushemereirwe. 1998. pathogenicity of radopholus similis and helicotylenchus multicinctus on bananas in uganda. pp. 319-326. in: frison, e.a., c.s. gold, e.b. karamura, and r.a. sikora (eds.). mobilizing ipm for sustainable banana production in africa. proceedings of a workshop on banana ipm held in nelspruit, inibap, montpellier, france. barekye, a., i.n. kashaija, w.k. tushemereirwe, and e. adipala. 2000. comparison of damage levels caused by radopholus similis and helicotylenchus multicinctus on bananas in uganda. ann. appl. biol. 137, 273-278. doi: 10.1111/j.1744-7348.2000. tb00068.x barriga, o.r., g. cubillos, and l. pérez. 1980. control químico de nematodos en banano cavendish cv. grande naine en la región de urabá, colombia. fitopatol. colomb. 9(2), 58-70. blake, c.d. 1966. the histological changes in banana roots caused by radopholus similis and helicotylenchus multicinctus. nematologica 12, 129-137. doi: 10.1163/187529266x00121 castillo, r.j.d., m. araya, and h.l.f. patiño. 2010. respuesta a la aplicación de nematicida en banano en la zona de urabá, colombia. ag ron. mesoa m. 21(2), 1-11. doi:  10.15517/ am.v21i2.4893 charles, j.s.k., t.s. venkitesan, y. thomas, and p.a. varkey. 1985. correlation of plant growth components to bunch weight in banana infested with burrowing nematode, radopholus similis (cobb). indian j. nematol. 15(2), 186-190. chau, n.n., n.v. thanh, d. de waele, and e. geraert. 1997. plantparasitic nematodes associated with banana in vietnam. int. j. nematol. 7, 122-126. clúster banano, j.m. 2018. las exportaciones de banano ecuatorianas beneficiadas por la depreciación del dólar. clúster banano. url: http://banano.ebizor.com/las-exportacionesde-banano-ecuatorianas-2018/ (accessed 4 march 2019). coyne, d.l., a. omowumi, i. rotifa, and s.o. afolami. 2013. pathogenicity and damage potential of five species of plant-parasitic nematodes on plantain (musa spp., aab genome) cv. agbagba. nematology 15, 589-599. doi: 10.1163/15685411-00002704 gowen, s.r. 1993. yield losses caused by nematodes on different banana varieties and some management techniques appropriate for farmers in africa. pp. 199-208. in: gold, c.s. and b. gemmil (eds.). biological and integrated pests and diseases. proceedings of a research coordination meeting. cotonou, benin. gowen, s.r. 1995. pests. pp. 382-402. in: gowen, s. (eds.). bananas and plantains. chapman and hall, london. gowen, s.r. 2000. spiral nematode. pp.306-307. in: jones, d.r. (eds.). disease of banana, abaca and enset. cabi publishing, wallingford, uk. gowen, s.r. and p. quénéhervé. 1990. nematode parasites of bananas, plantains and abaca. pp. 431-460. in: luc, m., r. a. sikora, and j. bridge (eds.). plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture, c.a.b. international, uk. gowen, s.r., p. quénéher vé, and r. fogain. 2005. nematode parasites of bananas and plantains. pp. 611-643. in: luc, m., r.a. sikora, and j. bridge (eds.). plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture. cab international, wallingford, uk. guerout, r. 1972. relation entre les populations de radopholus similis cobb et la croissance du bananier. fruits 27, 331-337. guzmán-piedrahita, o.a. 2011a. importancia de los nematodos espiral, helicotylenchus multicinctus (cobb) golden y h. dihystera (cobb) sher, en banano y plátano. agronomía 19(2), 19-32. guzmán-piedrahita, o.a. 2011b. el nematodo barrenador (radopholus similis [cobb] thorne) del banano y plátano. luna azul 33, 137-153. instituto nacional autónomo de investigaciones agropecuarias (iniap). 2018. resultado nematológico. estación experimental del litoral sur, cantón yaguachi, ecuador. 165jaramillo, vintimilla, rubio, soto, tobar, salas, and araya: effect of nematicide rotation on banana (musa aaa cv. williams) root nematode control and crop yield jackson, g.v.h., t.k. ruabete, and j.g. wright. 2003. burrowing and lesion nematodes of banana. 2nd pest advisory leaf let. secretariat of pacific community n.o 5. jaramillo, c.r. and j. quirós. 1984. evaluación de cinco nematicidas en el control de radopholus similis (cobb) thorne en la zona bananera de urabá colombia. augura 10(2), 73-88. mcsorley, r. and j.l. parrado. 1986. helicotylenchus multicinctus on bananas: an international problem. nematropica 16, 73-91. moens, t., m. araya, r. swennen, and d. de waele. 2004. enhanced biodegradation of nematicides after repetitive applications and its effect on root and yield parameters in commercial banana plantations. biol. fertil. soils 39, 407-414. doi: 10.1007/ s00374-004-0726-6 orion, d. and m. bar-eyal. 1995. observations on the life cycle and behaviour of helicotylenchus multicinctus in monoxenic culture on arabidopsis thaliana. nematropica 25(1), 67-70. orton, w.k.j. and m.r. siddiqi. 1973. radopholus similis. c.i.h. description of plant-parasitic nematodes n.o 27. commonwealth institute of helminthology, england. pattison, t., j. santon, and c. versteeg. 1999. nematicides: are they worth it? bananatopics 27, 11-13. quénéhervé, p., t. mateille, and p. topart. 1991a. effect of cadusafos compared with three other non-fumigant nematicides on the control of nematodes and on the yield of banana cv. poyo in the ivory coast. revue nematol. 14, 207-211. quénéhervé, p., p. cadet, t. mateille, and p. topart. 1991b. population of nematodes in soils under bananas cv. poyo, in the ivory coast. 5. screening of nematicides and horticultural results. revue nematol. 14, 231-249. quénéhervé, p., p. cadet, and t. mateille. 1991c. new approaches to chemical control of nematodes on bananas: field experiments in the ivory coast. revue nematol. 14, 543-549. quénéhervé, p. 2008. integrated management of banana nematodes. pp. 3-61. in: ciancio, a. and k.g., mukerji (eds.). integrated management of fruit crops and forest nematodes. springer science. doi: 10.1007/978-1-4020-9858-1_1 ramclam, w. and m. araya. 2006. frequency of occurrence and abundance of root nematodes on banana (musa aaa) in belize. int. j. pest manage. 52(1), 71-77. doi: 10.1080/09670870600581009 reddy, p.p. 1994. status of banana nematodes in india. pp. 247-254. in: valmayor, r.v., r.g. davide, j.m. stanton, n.l. treverrow, and v.n. roa (eds.). banana nematodes and weevil borers in asia and the pacific. proceedings of a conference-workshop on nematodes and weevil borers affecting bananas in asia and the pacific, serdang, selangor, malaysia. 18-22 april 1994. inibap/aspnet, los baños, philippines. roderick, h., e. mbiru, d. coyne, l. tripathi, and h.j. atkinson. 2012. quantitative digital imaging of banana growth suppression by plant parasitic nematodes. plos one 7(12), 1-10. doi: 10.1371/journal.pone.0053355 salazar, r. 2019. editorial. el sector bananero necesita un cambio urgente. revista el productor, el periódico del campo. 28, 3. salguero, d., g. rudon, r. blanco, c. moya, w. ramclam, l. medina, d. azofeifa, and m. araya. 2016. effect of different nematicide applications per year on banana (musa aaa) root nematode control and crop yield. j. appl. biosci. 101, 9598-9609. sidd iqi, m.r . 20 0 0. tylenchida: pa rasites of pla nts a nd ins e c t s . 2 n d e d . c a b i b i o s c i e n c e , e g h a m , u k . d o i : 10.1079/9780851992020.0000 sijmons, p.c., h.j. atkimson, and u. wyss. 1994. parasitic strategies of root nematodes and associated host cell responses. annu. rev. phytopathol. 32, 235-239. doi: 10.1146/annurev. py.32.090194.001315 speijer, p.r. and r. fogain. 1999. musa and ensete nematode pest status in selected african countries. pp. 99-108. in: frison, e.a., c.s. gold, and r.a. sikora (eds.). mobilizing ipm for sustainable banana production in africa. proceedings of a workshop on banana ipm held in nespruit, south africa, 2328 november 1998. nibap, montpellier, france. stanton, j.m. and a.b. pattison. 2000. implementing strategic control of nematodes on banana. final report. horticultural research and development corporation, queensland department of primary industries, queensland government. march 2000. project fr96016. sidney, australia. taylor, a.l. and w.q. loegering. 1953. nematodes associated with root lesions in abacá. turrialba 3, 8-13. vilardebo, a. and r. guerout. 1976. a review of experiments on nematode control with ethoprop (prophos), phenamiphos and carbofuran in french-speaking west africa. nematropica 6, 51-53. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0053355 design and development of a mixed alcoholic beverage kinetics using asaí (euterpe precatoria) and copoazú (theobroma grandiflorum) received for publication: september 5, 2021. accepted for publication: march 28, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.98208 1 instituto de ciencia y tecnología de alimentos icta, facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, leticia, amazonas (colombia). * corresponding author: rdiaz@sinchi.org.co agronomía colombiana 40(1), 129-140, 2022 abstract resumen copoazú (theobroma grandif lorum), a fruit from the same genus as cacao, and asaí (euterpe precatoria) a palm fruit, both of amazonian origin, could promote local economic growth through fruit processing to increase the added value. this study aimed to identify the kinetics of alcoholic fruit beverages made from copoazú and asaí pulp or seeds, i.e., the fermentation kinetics in the case of copoazú drinks and the diffusion kinetics in the case of asaí drinks. additionally, the feasibility of generating a milky mixture with the liquor obtained from the copoazú fruit processing was evaluated. statistical analysis was performed by anova tests and modeling of kinetics parameters with an evolutionary algorithm and optimization. copoazú pulp was fermented with 15% prestige turbo yeast®. fermentation was separated into two stages: controlled fermentation during the first 5 d and a maturation process in the following 25 d. according to the modeling, the greatest efficiency was observed with 600 g l-1 pulp concentration and soluble solids adjusted at 35°brix, with alcohol contents of up to 20% (w/v) after 30 d of processing and evidence that there may be inhibition of fermentation due to glycerol. the whole fruit and pulp of asaí were extracted with ethanol to obtain a liquor with the micronutrients and f lavors of the fruit, and the anthocyanin content was used as a degradation process marker. modelling showed that the optimum point that yielded maximum anthocyanin concentration was achieved at 60 d of maturation by extracting pulp in a 45% (w/v) ethanol solution resulting in a maximum anthocyanin content of 94.2 ± 15.3 mg of cyanidin-3-glucoside kg-1 of liquor. after that, a degradation process was observed as anthocyanin content diminished. el copoazú (theobroma grandif lorum), una fruta del mismo género que el cacao, y el asaí (euterpe precatoria) una fruta de palma, ambas de origen amazónico, podrían promover el crecimiento económico local a través de su procesamiento para aumentar el valor agregado. el objetivo de este estudio fue identificar la cinética de las bebidas alcohólicas elaboradas con pulpa o semillas de copoazú y asaí, es decir, la cinética de fermentación en el caso de las bebidas de copoazú y la cinética de difusión en el caso de las bebidas de asaí. además, se evaluó la viabilidad de generar una mezcla láctea con el licor obtenido del procesamiento del fruto del copoazú. el análisis estadístico se realizó con pruebas anova y el modelamiento de los parámetros de las cinéticas con un algoritmo evolutivo y optimización. la pulpa de copoazú se fermentó con levadura prestige turbo® al 15%. la fermentación se separó en dos etapas: fermentación controlada en los primeros 5 d y un proceso de maduración en los siguientes 25 d. de acuerdo con el modelamiento, la mayor eficiencia se obtuvo con una concentración de 600 g l-1 y sólidos solubles ajustados a 35°brix, con contenidos de alcohol de hasta 20% (p/v) después de 30 d de procesamiento y evidencia de la inhibición de la fermentación debida al glicerol. un proceso de extracción etanólica de los frutos completos y pulpa de asaí se utilizó para obtener un licor con los micronutrientes y sabores de la fruta, y se usó el contenido de antocianinas como marcador del proceso de degradación. el modelamiento mostró que el punto óptimo se alcanzó tras 60 d de maduración al extraer la pulpa en una solución de etanol al 45% (p/v), alcanzando una concentración máxima de antocianinas de 94.2 ± 15.3 mg de cianidina-3-glucósido kg-1 de licor. luego de esto, se observó un proceso de degradación al disminuir el contenido de antocianinas. key words: amazonian fruits, modelling, fermentation, diffusion. p a l a b r a s c l a v e : f r u t o s a m a z ón i c o s , m o d e l a m i e nt o , fermentación, difusión. design and development of a mixed alcoholic beverage kinetics using asaí (euterpe precatoria) and copoazú (theobroma grandiflorum) diseño y desarrollo de una cinética de bebida alcohólica mixta de asaí (euterpe precatoria) y copoazú (theobroma grandiflorum) willian quintero mendoza1, raquel oriana díaz-salcedo2*, and maría soledad hernández-gómez1, 2 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.98208 130 agron. colomb. 40(1) 2022 introduction a mixed alcoholic drink or cocktail is obtained by mixing one or more alcoholic liquids or food-grade ethyl alcohol, either with an agricultural origin of simple alcoholic distillates or with other beverages, such as fruit juice, macerated fruits, syrups, milk, eggs, or other animal or plant-based substances. the alcohol level in these drinks can range between 0.4 and 40 alcoholic degrees (wardencki, 2019). in general, skills, supplies, and knowledge of food technology and other disciplines are needed to prepare these drinks and achieve a suitable mixture with pleasant sensory properties. alternatively, an alcoholic drink could be mixed in a bottle dispenser, possibly with two different alcoholic beverages designed for subsequent mixing. in this study, the first drink was made with asaí, a neotropical palm fruit of amazon origin with grape-shaped berries and a dry and oleaginous pulp that has a high content of antioxidants, such as anthocyanins, and a low amount of carbohydrates (castillo et al., 2012). this means that alcoholic fermentation cannot be carried out without adding sugars; therefore, this fruit was used to make an infused liquor. on the other hand, copoazú, a fruit from the theobroma genus, like cacao and also of amazon origin, has a higher content of carbohydrates in its pulp than fruits in the same class, which allows alcoholic fermentation (duarte et al., 2010). its profile of acids and sugar contents allows for mixing milk with the resulting liquor according to the bromatological composition (tab. 1). the asaí and copoazú liquor extracts can be mixed in a cocktail. this study aimed to identify the kinetics of alcoholic fruit beverages made from copoazú and asaí pulp, i.e., the fermentation kinetics in the case of copoazú drinks and the diffusion kinetics in the case of asaí drinks. predicting the behavior of these drinks during preparation would facilitate correct decision-making for production conditions and provide the best quality product for subsequent cocktail preparation, thus avoiding an excessive number of trials and wasting raw materials (wardencki, 2019). a fermentation kinetic model was developed from the monod model for copoazú alcoholic beverages because of its ability to represent microbial behavior, providing modifications for particular processing conditions (gao et al., 2018; miller & block, 2020). on the other hand, a diffusive process was used for the asaí alcoholic beverages, which is the most appropriate for modeling with fick’s law, using the continuity equation and considering degradation factors, interactions, and diffusion of the main component as a follow-up to the variable anthocyanin content (chung et al., 2016; 2017; miller & block, 2020). materials and methods fruits asaí and copoazú fruits were purchased from local producers in the department of amazonas. ripe, washed, packed whole, or pulped fruits were selected at the agroindustry pilot plant of the sinchi institute in the city of leticia, and sent to bogotá properly refrigerated to perform the experiments. copoazú must preparation copoazú fruit pulp was diluted with water at varying concentrations between 400 and 600 g l-1 and adjusted with a table 1. nutritional content of asaí and copoazú (modified from cuellar álvarez et al. (2017), carrillo bautista et al. (2016); carrillo bautista et al. (2017), castillo et al. (2012) and castillo quiroga et al. (2017)). nutrient unit asaí copoazú pulp seed pulp seed fat g/100 g 36.96 15.04 3.60 32.80 fiber g/100 g 42.43 36.29 16.00 22.00 carbohydrates g/100 g 18.28 ns 52.30 30.90 protein g/100 g 0.03 0.06 10.90 11.50 calories kcal 284.90 464.50 284.90 464.50 ash mg/100 g 2290 2600 232.10 689.90 anthocyanins (cyanidin 3-glucoside) mg kg-1 1136.31 ± 204 12.84 ± 0.39 β-carotene mg/100 g 7.45 2.44 ± 0.47 citric acid mg/100 g ns 2186.90 ± 198.70 malic acid mg/100 g ns 49.20 ± 43.20 ns not specified. 131quintero mendoza, díaz-salcedo, and hernández-gómez: design and development of a mixed alcoholic beverage kinetics using asaí (euterpe precatoria) and copoazú (theobroma grandiflorum) sucrose solution to 15, 25, or 35°brix (duarte et al., 2010; dias et al., 2017; wardencki, 2019) as shown in table 2. these tests were performed in triplicate. table 2. design of the copoazú alcoholic beverage fermentation experiment. trial substrate concentration (g l-1) soluble solids (°brix) a 400 15 b 400 25 c 400 35 d 600 15 e 600 25 f 600 35 fermentation trials each must was fermented in 3 l batches for 5 d using 15% prestige turbo yeast, saccharomyces cerevisiae, controlling the temperature at 22°c. the ph was adjusted to 4.5 by adding calcium carbonate, and potassium metabisulfite to inhibit bacterial growth at a concentration of 100 g l-1 of free sulfur dioxide (so2) (duarte et al., 2010; dias et al., 2017). the fermented must was then matured for 25 d and the slurry was removed every 5 d, adding fresh water to replace the retired volume, and keeping the batch always at 3 l volume. infusion trials asaí fruit or pulp was mixed with extra neutral alcohol at a concentration of 15% (w/v), varying the concentration: 15, 30, or 45% (w/v) for the diffusion process as seen in table 3. the infusion was kept in a maturation process for 90 d, and samples were collected on days 1, 2, 4, 8, 15, 30, 60, and 90 since the phenomenon of diffusion lessens over time, meaning that more time is needed between measurements to observe changes in the concentration of the analytes of interest in the beverage. table 3. experiment design for the asaí alcoholic beverage formulation. formula asaí pulp (%) asaí fruit (%) water (%) a 15 0 75 b 30 0 60 c 45 0 45 d 0 15 75 e 0 30 60 f 0 45 45 analytical methods fermentation kinetics the monod model was used to model the behavior of the sugar contents, biomass, and ethanol concentration, with some variations to inhibit microorganisms with ethanol and glycerol. the following differential equations were used to observe variations in the three factors in fermentation and an equation for inhibition of the specific growth rate (kumar et al., 2013; comelli et al., 2016; miranda castilleja et al., 2017): biomass: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) (1) substrate: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) (2) ethanol: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) (3) specific growth rate: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) (4) where ki is the inhibition constant expressed in l g -1, ks is the saturation constant expressed in g l-1, kl is the lag constant expressed in l h g-1, µ is the specific growth rate expressed in h-1, µmax is the maximum specific growth rate expressed in h-1, yx/s is the interaction between the biomass and substrate (adimensional), ye/x is the interaction between the ethanol and substrate (adimensional), s is the substrate content expressed in g l-1, x is the biomass content expressed in g l-1, is the ethanol content expressed in g l-1, γ is the ethanol production kinetic constant expressed in h-1, sa is the amount of sugar added expressed in g l -1, and t is the time expressed in h. regression was used on the experimental data, finding the inhibition constant, the saturation constant, the lag constant, and the maximum specific growth rate with an evolutionary model that minimized the differences between theoretical and experiment data (kumar et al., 2013; comelli et al., 2016; miranda castilleja et al., 2017). subsequently, linear regression was used to calculate the interaction between the biomass and substrate and the interaction between the ethanol and substrate with the graphical representation xi-x0 vs. si-s0, where the slope of the line was yx/s and graphing ei-e0 vs. xi-x0 showed ye/x; these graphs resulted in several lines, each corresponding to a processing condition, which was proportional to the amount of added sugar (comelli et al., 2016). 132 agron. colomb. 40(1) 2022 oxidative rancidity (fat acidity index) the methodology described by the united states pharmacopeial convention (2013) was followed to determine this index, in which 2.5 g of the fresh sample was weighed in an erlenmeyer f lask, to which 50 ml of a mixture of alcohol and ether was added at a 1:1 w/w ratio (this mixture was neutralized with 0.1 n potassium hydroxide, observing the turning point with phenolphthalein). the homogeneous mixture was titrated with 0.1 n potassium hydroxide until the solution was slightly pink for 30 sec. the acid number was the number of hydroxide ions necessary to neutralize 10 g of sample, calculated as follows: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) (6) where 282.4 is the molecular weight of oleic acid, v is the volume in ml, n is the normality of the potassium hydroxide solution, and w is the fresh weight of the sample (united states pharmacopeial convention, 2013). profile of sugar and organic acids high-performance liquid chromatography (hplc) was used to measure the organic acids. first, 100 mg of sample was weighed and extracted with 3 ml of 5 mm sulfuric acid for 10 min in a vortex. then, the solution was centrifuged at 10,000 rpm for 45 min. finally, the remaining liquid was removed, which was filtered with 0.45 µm ptfe membranes before injection in an aligent 1200 series hplc (aligent, usa). a 300 mm x 7.8 mm hpx-87h column was used, with a refractive index detector (rid) and diode array detector (dad), 5 mm sulfuric acid as the mobile phase, and a f low of 0.5 ml/ min. the peaks were detectable at 243 nm (topalovic & mikulic-petkovsek, 2010). statistical data analysis for the analysis of variance, the data obtained in triplicate in each variable were processed in ibm spss statistics 25 with an anova test finding significant differences between the treatments with a probability of 95%. matlab 2019b was used for the parameters of the kinetic equations, optimizing the parameters with an evolutionary algorithm and the optimization toolbox sandbox, which progressively minimized the differences between the theoretical and experimental data. the data were analyzed to determine the parameters of each kinetic, fermentation kinetics for the copoazú, and diffusion kinetics for the asaí. the kinetics were determined for total soluble solids and biomass content the fermentation kinetics were observed by measuring the total soluble solids (°brix) every 30 min with an atago pal-1 pocket refractometer (atago, japan). for the biomass, the optical density of the must was measured every 30 min by taking 1 ml of sample and placing it in a quartz cell, with the measurement taken at a wavelength of 600 nm in a thermo scientific evolution 60s uv-visible spectrophotometer (thermo fisher scientific, usa), following the adjusted methodologies of bermejo et al. (2011). alcohol content a sample of the liquid phase was taken from the fermenter and placed in a cylinder, covering the alcoholometer (eco, spain) but allowing the contents to move around freely. the alcoholometer was immersed, gently rotated, and left to stabilize. the corresponding reading was taken in the lower meniscus, according to miller (2019), as adapted for fruit wines. infusion kinetics anthocyanin content the infusion kinetics were observed by measuring the anthocyanin content of the asaí infusion, following the methodology of li et al. (2017), modified for the measurement of infusion liquors. one hundred mg of the sample was weighed in triplicate and 5 ml of analytic grade methanol, acidified with 5% formic acid, was added. each mixture was vortexed for 10 min and centrifuged for 45 min at 15,000 rpm. two hundred µl of supernatant was taken and the ph was adjusted to 1.0 (0.025 m kcl buffer) and 4.5 (0.4 m sodium acetate buffer), adding 2 ml of the buffer in each case. this measurement was obtained in triplicate using a thermo scientific evolution 60s uv-visible spectrophotometer (thermo fisher scientific, usa) at the wavelengths 520 nm and 700 nm. finally, the anthocyanin content was calculated using the following equation: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) (5) where pm is the molar weight of cyanidin-3-glucoside (449.2 g /mol), ε is the molar extinction coefficient (25.964 /mol cm-1), p is the sample’s fresh weight, v is the volume of added methanol, a is the absorbance at each ph and wavelength, and c is the anthocyanin content [mg of cyanidin-3-glucoside kg-1] (salaha et al., 2008; li et al., 2017; li et al., 2018). 133quintero mendoza, díaz-salcedo, and hernández-gómez: design and development of a mixed alcoholic beverage kinetics using asaí (euterpe precatoria) and copoazú (theobroma grandiflorum) the most appropriate process parameters in each case to subsequently mix both liquors. results and discussion fermentation kinetics sugar and organic acid profile the liquors had a relatively high content of citric acid (tab. 4), which was consistent with these fruits, while the content of other acids was due to the acid transformation in the reactions of the citric acid cycle activated in the reoxidation of nadh to nad+. this is also because the glycolysis reactions were maintained since, under anaerobic conditions, nad+ is regenerated through the conversion of pyruvate to lactate by lactate dehydrogenase. this conversion was probably the result of lactic acid bacteria present in most naturally. this production can significantly increase the acidity of a wine as well as result in soft aromas and a sweet flavor, improving the sensory profile for subsequent mixing with milk for cream liqueurs (vasantha rupasinghe et al., 2017). these components can affect the quality of the product, and volatile components can disturb the taste and smell of the final product, leading to possible applications of the final liquor in cocktails and general consumption (pugliese et al., 2013; reboredo-rodríguez et al., 2015). the amounts of citric acid, succinic acid, and acetic acid showed significant differences between the treatments with different concentrations of copoazú, while the concentrations of sugars glucose, ribose, and glycerol significantly differed between the treatments with different amounts of sugar. these results denote a stronger relationship between the amount of added sugar and complex sugars in copoazú and the amount of ethanol produced, including glycerol, as observed by other authors when fermenting fruit must (vasantha rupasinghe et al., 2017). the amount of sucrose could have been due to incomplete fermentation because of the inhibitory factors mentioned above. however, this value was lower than that of glucose possibly because of the affinity of the strain used by the glucose, resulting in accelerated fermentation in the treatments with more added sugar. similar results were found by vasantha rupasinghe et al. (2017) in fruit wines when studying the inhibition of by-products. the chromatogram (fig. 1) shows that the retention time of 16.8 min had a peak that corresponded to glycerol, leading to the question of whether everything that was fermented became ethanol or if glycerol was favored at some point in the metabolic pathway. in kinetics, this serves as an inhibitory factor to produce ethanol and biomass (fig. 2) as well as for substrate consumption (vasantha rupasinghe et al., 2017), as ref lected in the specific growth rate (fig. 3). fermentation process during the first stage of the fermentation process, the number of microorganisms and the amount of soluble solids remained stable. this phase is known as the adaptation phase of microorganisms, which is followed by a reduction in the number of soluble solids in the must (fig. 2) and an increase in microorganisms. this is the exponential phase of the process, where both parameters stabilized in the final stage. table 4. analysis of variance of the sugar and organic acids profile in the copoazú alcoholic beverages during the fermentation process. compound treatment (substrate concentration (g l-1) / soluble solids (obrix)) a (400 /15) b (400/25) c (400/35) d (600/15) e (600/25) f (600/35) organic acids citric 15.44 ± 0.43a 15.46 ± 0.82a 15.22 ± 1.23a 23.36 ± 0.9b 23.13 ± 0.31b 22.97 ± 0.03b pyruvic 0.55 ± 0.04a 0.57 ± 0.02a 0.54 ± 0.03a 0.83 ± 0.02a 0.81 ± 0.05a 0.81 ± 0.01a malic 1.85 ± 0.13a 1.84 ± 0.13a 1.88 ± 0.08a 2.87 ± 0.2a 2.69 ± 0.1a 2.72 ± 0.01a succinic 3.63 ± 0.23a 3.61 ± 0.24a 3.56 ± 0.08a 5.55 ± 0.31b 5.28 ± 0.33b 5.45 ± 0.06b lactic 0.54 ± 0.03a 0.56 ± 0.04a 0.53 ± 0.02a 0.83 ± 0.04a 0.84 ± 0.06a 0.84 ± 0.01a acetic 5.67 ± 0.30a 5.87 ± 0.05a 5.64 ± 0.25a 8.54 ± 0.29b 8.63 ± 0.33b 8.93 ± 0.01b sugars sucrose 6.10 ± 0.28ab 4.22 ± 0.07a 0.65 ± 0.08c 3.25 ± 0.03b 1.45 ± 0.05d 0.72 ± 0.01c glucose 0.44 ± 0.04a 0.30 ± 0.01a 0.05 ± 0.01b 0.24 ± 0.01a 0.11 ± 0.00b 0.05 ± 0.01b ribose 2.94 ± 0.21a 2.10 ± 0.12a 0.31 ± 0.03b 1.59 ± 0.07c 0.71 ± 0.02b 0.35 ± 0.01b glycerol 14.13 ± 1.12a 9.70 ± 0.57b 1.54 ± 0.26c 7.44 ± 0.10c 3.32 ± 0.12d 1.66 ± 0.01c n = 3. measurements with the same letter do not show significant differences according to the anova (p<0.05). all results are expressed in g of the substance fresh weight l-1. 134 agron. colomb. 40(1) 2022 figure 2 shows that the content of dissolved solids decreased considerably in the tests with less substrate because the microorganisms initially assimilated less complex sugars. also, glucose is more easily assimilated by yeast than fructose, making it more effective at generating alcohols from these sugars and inhibiting the production of glycerol. similar results were found by gao et al. (2018) and zinnai et al. (2013) when working with saccharomyces cerevisiae strains to produce wines. these authors observed that glycerol is generated under alkaline conditions, where in te ns ity ( % ) 0 33 66 99 a 20100 dad in te ns ity ( % ) 0 33 66 99 b 20100 rid time (min) time (min) s ub st ra te ( g l1 ) 100 200 300 400 a 908580757065605550454035302520151050 b time (h) s ub st ra te ( g l1 ) 100 200 300 400 908580757065605550454035302520151050 time (h) 600 g l-1 35°brix 600 g l-1 25°brix 600 g l-1 15°brix 400 g l-1 35°brix 400 g l-1 25°brix 400 g l-1 15°brix b io m as s (g l -1 ) 2 4 6 8 a 908580757065605550454035302520151050 b time (h) b io m as s (g l -1 ) 2 4 6 8 908580757065605550454035302520151050 time (h) 600 g l-1 35°brix 600 g l-1 25°brix 600 g l-1 15°brix 400 g l-1 35°brix 400 g l-1 25°brix 400 g l-1 15°brix figure 1. hplc chromatogram for the profile of sugars and organic acids in the copoazú alcoholic beverages. a) dad diode array detector; b) rid refraction index detector. figure 2. comparison of fermentation performance with substrate variations at a) 600 g l-1 and b) 400 g l-1 of copoazú of different soluble solid content. figure 3. comparison of fermentation performances for biomass variations at a) 600 g l-1 and b) 400 g l-1 of copoazú. 135quintero mendoza, díaz-salcedo, and hernández-gómez: design and development of a mixed alcoholic beverage kinetics using asaí (euterpe precatoria) and copoazú (theobroma grandiflorum) the metabolic pathway of glycerol-3-phosphatase is modified, causing phosphatase to react, forming glycerol. this means that the yeast needed a large amount of energy to convert glycerol into pyruvate and, in turn, pyruvate to ethanol (arroyo-lópez, querol, & barrio, 2009; vasantha rupasinghe et al., 2017). for biomass (fig. 3), growth followed the phases of microbial growth; in the exponential phase, growth was relatively fast when compared to the same types of fermentation because the biomass production was approximately 1% of the amount of substrate consumed, with an average of 2.89 ± 0.81%. this was possible because of the higher energy consumption caused by the increase in the amount of glycerol during fermentation (arroyo-lópez, orlić, et al., 2009). for the ethanol production (fig. 4), the growth in relation to substrate consumption followed the following stoichiometry: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) the ethanol yield, on average, varied between 47 and 65%, depending on the amount of substrate used. these results were relatively low because the yield of the conversion of sugars to ethanol was 95% on average (zinnai et al., 2013; vasantha rupasinghe et al., 2017; miller & block, 2020), further indicating that glycerol may be inhibiting the metabolic process of fermentation. nevertheless, fermentation reached contents higher than 20% ethanol; this allows subsequent mixing with dairy ingredients because the mixture did not need to be “fortified” with extra neutral alcohol to maintain the final alcohol content (wardencki, 2019). fermentation kinetics parameters figures 5 and 6 show that the slope changed depending on the amount of added sugar (sa), demonstrating the interdependence between these two variables. therefore, linear regressions with these slopes were proposed to consider the sugar content (arroyo-lópez, querol, & barrio 2009; miller & block, 2020). et ha no l ( g l1 ) 0 65 130 195 a 908580757065605550454035302520151050 b time (h) 908580757065605550454035302520151050 time (h) 600 g l-1 35°brix 600 g l-1 25°brix 600 g l-1 15°brix 400 g l-1 35°brix 400 g l-1 25°brix 400 g l-1 15°brix et ha no l ( g l1 ) 0 65 130 195 b io m as sin iti al b io m as s (g l -1 ) 0 1.5 3.0 4.5 3002001000 substrate-initial substrate (g l-1) 600 g l-1 35°brix 600 g l-1 25°brix 600 g l-1 15°brix 400 g l-1 35°brix 400 g l-1 25°brix 400 g l-1 15°brix figure 4. comparison of fermentation yields for variations of ethanol at a) 600 g l-1 and b) 400 g l-1 of copoazú. et ha no lin iti al e th an ol ( g l1 ) 0 55 110 165 6420 biomass-initial biomass (g l-1) 600 g l-1 35°brix 600 g l-1 25°brix 600 g l-1 15°brix 400 g l-1 35°brix 400 g l-1 25°brix 400 g l-1 15°brix figure 5. evaluation of the experiment yields for the biomass/substrate interaction (yx/s) with a diagram of biomass formation versus substrate consumption. figure 6. evaluation of the experiment yields for the interaction of ethanol/biomass (ye/x) with a diagram of the formation of ethanol versus biomass. 136 agron. colomb. 40(1) 2022 interaction between substrate and biomass: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) (7) interaction between ethanol and biomass: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) (8) the data predicted the behavior of the biomass and substrate, calculating the missing factor, i.e., the kinetic constant of the ethanol production (γ) through the reduction of least squares (merger et al., 2016). a nt ho cy an in c on te nt (c ya ni di n3gl uc os id e kg -1 ) 0 26 52 78 100806040200 time (d) fruit 15%w/v fruit 30%w/v fruit 45%w/v pulp 15%w/v pulp 30%w/v pulp 45%w/v b io m as s (g l -1 ) 2.5 0.0 5.0 7.5 10.0 a 908580757065605550454035302520151050 b time (h) et ha no l ( g l1 ) 908580757065605550454035302520151050 time (h) s ub st ra te ( g l1 ) 100 0 200 300 400 c 908580757065605550454035302520151050 time (h) experimental theoretical 140 70 210 0 figure 7. evaluation of the variation between the kinetic model of fermentation and the experiment data for the contents of a) biomass, b) alcohol, and c) substrate in the fermentation of copoazú. fermentation kinetics parameters (tab. 5) showed that the model adjusted favorably to the prediction of the experiment behavior of the substrate, biomass, and ethanol (fig. 7). additionally, the best yield was obtained with the treatment with 600 g l-1 of the substrate, adjusted with glucose at 35°brix, and ending fermentation at approximately 60 h for subsequent maturation. table 5. constants of the fermentation kinetics. constant value interaction between biomass and substrate yx /s mx /s -8.800e-05 bx /s 4.522e-02 interaction between ethanol and biomass ye/x me/x 7.680e-02 be/x 1.216e01 ethanol production kinetic constant γ 4.151e-03 maximum specific growth rate µmax 6.061e-01 saturation constant ks 1.328e03 inhibition constant ki 3.861e-02 adaptation constant kl 6.369e-05 diffusion kinetics anthocyanin content and peroxide value of the asaí liqueur the anthocyanin content initially increased and subsequently decreased (fig. 8). for the asaí pulp, these readings resulted from the degradation of anthocyanins over time and the interaction processes with the pulp, reaching diffusive equilibrium. the lower anthocyanin content may have been due to the smaller transfer surface, although the drastic drop in a much shorter time compared to that of the pulp suggested that this behavior resulted from something in addition to the balance in the diffusion (fig. 8) (li et al., 2017; li et al., 2018; boeira et al., 2020). figure 8. anthocyanin content during the diffusive process of the asaí drink. 137quintero mendoza, díaz-salcedo, and hernández-gómez: design and development of a mixed alcoholic beverage kinetics using asaí (euterpe precatoria) and copoazú (theobroma grandiflorum) a lipid layer of fat was observed on the surface of the drinks because the fruits have a fat content of approximately 53% on a dry basis (yuyama et al., 2011; castillo et al., 2012). these lipids could contribute to oxidative rancidity, which was confirmed by measuring the acidity index of the fat in the beverages throughout the infusion, with changes in the index when the anthocyanin content decreased (fig. 9). this demonstrated that the decrease in the antioxidant capacity and discoloration of the alcoholic beverages were strongly related to the rancidity of the fats in the liquor (salaha et al., 2008; andersen & skibsted, 2010; peixoto et al., 2016). this is why whole fruits were not utilized for the infusions and only the pulp was used, which had a lower percentage of fat that did not have a considerable negative effect on the drinks. to time; d is the degradation of these anthocyanins over time, which is inverse to the concentration of anthocyanins in the drink, and e is the transfer constant of this process (shafirstein et al., 2004; chung et al., 2016; 2017; miller & block, 2020). each of these terms is expressed mathematically as follows, where c is the concentration expressed in mg of cyanidin-3-glucoside kg-1, t is time in days, and dc/ it is the variation of the concentration over time. 𝐴𝐴 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 (10) 𝐵𝐵 = 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 (11) where, ki is the interaction or saturation constant. 𝐷𝐷 = − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 (12) where, kd is the decay constant. 𝐸𝐸 = 𝐾𝐾, (13) where kt is the transfer constant. 𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑑𝑑𝑡𝑡 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 + 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 + 𝐾𝐾, (14) 𝐴𝐴 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 (10) 𝐵𝐵 = 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 (11) where, ki is the interaction or saturation constant. 𝐷𝐷 = − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 (12) where, kd is the decay constant. 𝐸𝐸 = 𝐾𝐾, (13) where kt is the transfer constant. 𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑑𝑑𝑡𝑡 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 + 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 + 𝐾𝐾, (14) (10) where c0 is the initial concentration of anthocyanins in the pulp, m0 is the initial fresh mass of the pulp in kg, and dpw is the diffusion constant. 𝐴𝐴 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 (10) 𝐵𝐵 = 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 (11) where, ki is the interaction or saturation constant. 𝐷𝐷 = − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 (12) where, kd is the decay constant. 𝐸𝐸 = 𝐾𝐾, (13) where kt is the transfer constant. 𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑑𝑑𝑡𝑡 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 + 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 + 𝐾𝐾, (14) (11) where ki is the interaction or saturation constant. 𝐴𝐴 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 (10) 𝐵𝐵 = 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 (11) where, ki is the interaction or saturation constant. 𝐷𝐷 = − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 (12) where, kd is the decay constant. 𝐸𝐸 = 𝐾𝐾, (13) where kt is the transfer constant. 𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑑𝑑𝑡𝑡 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 + 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 + 𝐾𝐾, (14) (12) where kd is the decay constant. 𝐴𝐴 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 (10) 𝐵𝐵 = 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 (11) where, ki is the interaction or saturation constant. 𝐷𝐷 = − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 (12) where, kd is the decay constant. 𝐸𝐸 = 𝐾𝐾, (13) where kt is the transfer constant. 𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑑𝑑𝑡𝑡 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 + 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 + 𝐾𝐾, (14) (13) where kt is the transfer constant. replacing these terms in the equation provides: 𝐴𝐴 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 (10) 𝐵𝐵 = 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 (11) where, ki is the interaction or saturation constant. 𝐷𝐷 = − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 (12) where, kd is the decay constant. 𝐸𝐸 = 𝐾𝐾, (13) where kt is the transfer constant. 𝑑𝑑𝐶𝐶 𝑑𝑑𝑡𝑡 = 𝐶𝐶e𝑚𝑚e𝐷𝐷ef 𝑡𝑡 + 𝐾𝐾g𝐶𝐶 𝑡𝑡 − 𝐾𝐾j𝑡𝑡 𝐶𝐶 + 𝐾𝐾, (14) (14) an evolutionary model was used to find the constants, which minimized the differences between the theoretical and experimental data. the initial values used for the estimation were obtained from the mean values of the segmented slopes of the experiment data, using the interaction constant for the diffusion constant from d 1 to 4, the transfer constant from d 4 to 15, the interaction constant from d 15 to 60, and the decay constant from d 60 to 90, obtaining the values in table 6. table 6. diffusion kinetics constants of the asaí infusion process. constant value diffusion constant dpw 1.090e-06 interaction constant ki 5.091e-01 decay constant kd 2.190 transfer constant kt 8.418e-01 these parameters, when applied and compared to the experiment data, showed no significant difference (fig. 10). fa tt y ac id in de x (% o le ic a ci d) 0 4 8 12 100806040200 time (d) fruit 15%w/v fruit 30%w/v fruit 45%w/v pulp 15%w/v pulp 30%w/v pulp 45%w/v figure 9. fatty acid index during the diffusive process of the asaí drink. diffusion kinetics parameters it was not possible to adjust the anthocyanin content data during diffusion (fig. 8) to fick’s law, which is the most common model for diffusive processes since it has variables that affect the content of this metabolite. therefore, a mathematical model was proposed to understand diffusion kinetics that considers the saturation or interaction of anthocyanins in the system and the deterioration of anthocyanins, either by lipids or light, using the following equation: biomass: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝑑𝑑𝑥𝑥𝑒𝑒' ()*+ , (1) substrate: 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑 = − 𝑥𝑥 𝑌𝑌1 * 𝑑𝑑𝑒𝑒' ()*+ , (2) ethanol: 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 2𝑌𝑌3 1 𝑥𝑥𝑑𝑑 + 𝛾𝛾𝑑𝑑6 𝑒𝑒' ()*+ , (3) specific growth rate: 𝑥𝑥 = 𝑥𝑥𝑚𝑚𝑚𝑚𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑑𝑑 + 𝐾𝐾𝑖𝑖𝑑𝑑 2 (4) 𝐶𝐶 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑉𝑉 × (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l m.e − (𝐴𝐴cdefg − 𝐴𝐴heefg)jk l o.c 𝑃𝑃 × 𝜀𝜀 (5) 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑒𝑒𝑖𝑖𝑂𝑂 𝐴𝐴𝑂𝑂𝑖𝑖𝑑𝑑 % = 282.4 × 𝑉𝑉 × 𝑁𝑁 𝑊𝑊 × 100 (6) 𝐶𝐶[𝐻𝐻md𝑂𝑂[ → 2𝐶𝐶𝐻𝐻^𝐶𝐶𝐻𝐻d𝑂𝑂𝐻𝐻 + 2𝐶𝐶𝑂𝑂d interaction between substrate and biomass: 𝑌𝑌1 * = 𝑚𝑚1 * 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏1 * (7) interaction between ethanol and biomass: 𝑌𝑌3 1 = 𝑚𝑚3 1 𝑑𝑑_ + 𝑏𝑏3 1 (8) 𝑑𝑑𝐶𝐶/𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 + 𝐵𝐵 + 𝐷𝐷 + 𝐸𝐸 (9) (9) where a refers to the diffusive process originating from the pulp; this phenomenon is inversely proportional to time and depends on the initial pulp quantity, which is inversely proportional to the anthocyanin concentration in the beverage and to time. b refers to the interaction of anthocyanins within the drink, which is inversely proportional 138 agron. colomb. 40(1) 2022 figure 10. evaluation of the variation between the diffusive model and the experiment data for the diffusion of asaí in the alcoholic beverage. conclusions this study developed kinetic models for copoazú fermentation and asaí diffusion process, to obtain optimum liquor in each case. in the copoazú liquor, ethanol production was favored by more complex sugars since they delay the inhibition process, either with ethanol or glycerol. the dependence of both products was evidenced in the values of the inhibition and saturation constants that defined the specific growth rate that, in turn, considerably affected the rate of change for the biomass, substrate, and alcohol. the best yield was observed with 600 g l-1 of copoazú pulp and glucose at 35 °brix, achieving yields of up to 20% w/v in the alcohol content. in the asaí liquor, when the fruit was used instead of the pulp, the fruit lipids caused unfavorable reactions that deteriorated the organoleptic and sensory properties of the liquor. this is an important factor in the relationship between the interaction constant and the decay constant since they define the turning point in the predictive behavior of the anthocyanin content, with the maximum near d 60. the best behavior was seen with the pulp at 45% (w/v) since the greater surface facilitated the exchange and transfer of mass. additionally, a lower fat content was recorded, thus avoiding rancidity that deteriorates organoleptic characteristics. anthocyanin content proves to be a good marker of beverage properties deterioration. acknowledgments this study was financed by the instituto de ciencia y tecnología de los alimentos of the universidad nacional de colombia bogotá campus and the instituto amazónico de investigaciones científicas-sinchi. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions wqm formulated the overarching research goals and aims, conducted the research process, performed the experiments, managed and coordinated the research activity planning and execution, analyzed the study data, designed the methodology, and created the models. rods designed the methodology and carried out the manuscript’s critical review. mshg obtained the financial support for the project leading to this publication, designed the methodology, and carried out the manuscript’s critical review. literature cited andersen, m. l., & skibsted, l. h. (2010). light-induced quality changes in food and beverages. in l. h. skibsted, j. risbo, & m. l. andersen (eds.), chemical deterioration and physical instability of food and beverages (pp. 113–139). woodhead publishing. https://doi.org/10.1533/9781845699260.1.113 arroyo-lópez, f. n., orlić, s., querol, a., & barrio, e. (2009). effects of temperature, ph, and sugar concentration on the growth parameters of saccharomyces cerevisiae, s. kudriavzevii, and their interspecific hybrid. international journal of food microbiology, 131(2–3), 120–127. https://doi.org/10.1016/j. ijfoodmicro.2009.01.035 arroyo-lópez, f. n., querol, a., & barrio, e. (2009). application of a substrate inhibition model to estimate the effect of fructose concentration on the growth of diverse saccharomyces cerevisiae strains. journal of industrial microbiology and biotechnology, 36(5), 663–669. https://doi.org/10.1007/s10295-009-0535-x bermejo, c., haerizadeh, f., takanaga, h., chermak, d., & frommer, w. b. (2011). optical sensors for measuring dynamic changes of cytosolic metabolite levels in yeast. nature protocols, 6, 1806–1817. https://doi.org/10.1038/nprot.2011.391 boeira, l. s., bastos freitas, p. h., uchôa, n. r., bezerra, j. a., cád, s. v., duvoisin junior, s., albuquerque, p. m., mar, j. m., ramos, a. s., machado, m. b., & maciel, l. r. (2020). chemical and sensorial characterization of a novel alcoholic beverage produced with native acai (euterpe precatoria) from different regions of the amazonas state. lwt, 117, article 108632. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108632 carrillo bautista, m. p., cardona jaramillo, j. e. c., barrera garcía, j. a., & hernández gómez, m. s. (2016). colombia: frutas de la amazonia. instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, ministerio de ambiente y desarrollo sostenible. carrillo bautista, m. p., cardona jaramillo, j. e. c., diaz salcedo, r. o., orduz díaz, l. l., peña rojas, l. f., hernández gómez, m. s., & mosquera narváez, l. e. (2017). los ingredientes naturales de la amazonia colombiana: sus aplicaciones y especificaciones 0 29 58 87 100806040200 time (d) pulp 15%w/v experimental pulp 15%w/v theoretical pulp 30%w/v experimental pulp 30%w/v theoretical pulp 45%w/v experimental pulp 45%w/v theoretical a nt ho cy an in c on te nt (c ya ni di n3gl uc os id e kg -1 ) https://doi.org/10.1533/9781845699260.1.113 https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2009.01.035 https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2009.01.035 https://doi.org/10.1007/s10295-009-0535-x https://doi.org/10.1038/nprot.2011.391 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108632 139quintero mendoza, díaz-salcedo, and hernández-gómez: design and development of a mixed alcoholic beverage kinetics using asaí (euterpe precatoria) and copoazú (theobroma grandiflorum) técnicas (1st ed.). instituto amazónico de investigaciones científicas sinchi, ministerio de ambiente y desarrollo sostenible. castillo quiroga, y. m., hernández gómez, m. s., & lares, m. (2017). componentes bioactivos del asai (euterpe oleracea mart. y euterpe precatoria mart.) y su efecto sobre la salud. archivos venezolanos de farmacología y terapéutica, 36(3), 58–66. castillo, y. m., lares, m., & hernández, m. s. (2012). caracterización bromatológica y fisicoquímica del fruto amazónico asaí (euterpe precatoria mart.). vitae, 19(1), s309–s311. chung, c., rojanasasithara, t., mutilangi, w., & mcclements, d. j. (2016). stabilization of natural colors and nutraceuticals: inhibition of anthocyanin degradation in model beverages using polyphenols. food chemistry, 212, 596–603. https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2016.06.025 chung, c., rojanasasithara, t., mutilangi, w., & mcclements, d. j. (2017). stability improvement of natural food colors: impact of amino acid and peptide addition on anthocyanin stability in model beverages. food chemistry, 218, 277–284. https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2016.09.087 comelli, r. n., seluy, l. g., & isla, m. a. (2016). performance of several saccharomyces strains for the alcoholic fermentation of sugar-sweetened high-strength wastewaters: comparative analysis and kinetic modelling. new biotechnology, 33(6), 874–882. https://doi.org/10.1016/j.nbt.2016.09.007 cuellar álvarez, l., cuellar álvarez, n., galeano garcía, p., & suárez salazar, j. c. (2017). effect of fermentation time on phenolic content and antioxidant potential in cupuassu (theobroma grandif lorum (willd. ex spreng.) k. schum.) beans. acta agronómica, 66(4), 473–479. https://doi.org/10.15446/acag. v66n4.61821 dias, d. r., duarte, w. f., & schwan, r. f. (2017). methods of evaluation of fruit wines. in m. r. kosseva, v. k. joshi, & p. s. panesar (eds.), science and technology of fruit wine production (pp. 227–252). academic press. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-800850-8.00005-3 duarte, w. f., dias, d. r., oliveira, j. m., teixeira, j. a., almeida e silva, j. b., & schwan, r. f. (2010). characterization of different fruit wines made from cacao, cupuassu, gabiroba, jaboticaba and umbu. lwt food science and technology, 43(10), 1564–1572. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2010.03.010 gao, y. t., zhang, y. s., wen, x., song, x. w., meng, d., li, b. j., wang, m. y., tao, y. q., zhao, h., guan, w. q., & du, g. (2018). the glycerol and ethanol production kinetics in low-temperature wine fermentation using saccharomyces cerevisiae yeast strains. international journal of food science and technology, 54(1), 102–110. https://doi.org/10.1111/ijfs.13910 kumar, s., dheeran, p., singh, s. p., mishra, i. m., & adhikari, d. k. (2013). kinetic studies of ethanol fermentation using kluyveromyces sp. iipe453. journal of chemical technology and biotechnology, 88(10), 1874–1884. https://doi.org/10.1002/ jctb.4042 li, h., wang, h., li, h., goodman, s., van der lee, p., xu, z., fortunato, a., & yang, p. (2018). the worlds of wine: old, new and ancient. wine economics and policy, 7(2), 178–182. https://doi. org/10.1016/j.wep.2018.10.002 li, s., an, y., fu, w., sun, x., li, w., & li, t. (2017). changes in anthocyanins and volatile components of purple sweet potato fermented alcoholic beverage during aging. food research international, 100(2), 235–240. https://doi.org/10.1016/j. foodres.2017.08.041 merger, j., borzì, a., & herzog, r. (2016). optimal control of a system of reaction-diffusion equations modeling the wine fermentation process. optimal control applications and methods, 38(1), 112–132. https://doi.org/10.1002/oca.2246 miller, g. h. (2019). whisky science. a condensed distillation. springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-13732-8 miller, k. v., & block, d. e. (2020). a review of wine fermentation process modeling. journal of food engineering, 273, article 109783. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109783 miranda castilleja, d. e., aldrete tapia, j. a., arvizu medrano, s. m., hernández iturriaga, m., soto muñoz, l., & martínez peniche, r. á. (2017). growth kinetics for the selection of yeast strains for fermented beverages. in a. morata, & i. loira (eds.), yeast industrial applications. intechopen. https://doi. org/10.5772/intechopen.70224 peixoto, h., roxo, m., krstin, s., röhrig, t., richling, e., & wink, m. (2016). an anthocyanin-rich extract of acai (euterpe precatoria mart.) increases stress resistance and retards aging-related markers in caenorhabditis elegans. journal of agricultural and food chemistry, 64(6), 1283–1290. https://doi.org/10.1021/ acs.jafc.5b05812 pugliese, a. g., tomas-barberán, f. a., truchado, p., & genovese, m. i. (2013). flavonoids, proanthocyanidins, vitamin c, and antioxidant activity of theobroma grandif lorum (cupuassu) pulp and seeds. journal of agricultural and food chemistry, 61(11), 2720–2728. https://doi.org/10.1021/jf304349u reboredo-rodríguez, p., gonzález-barreiro, c., rial-otero, r., cancho-grande, b., & simal-gándara, j. (2015). effects of sugar concentration processes in grapes and wine aging on aroma compounds of sweet wines a review. critical reviews in food science and nutrition, 55(8), 1053–1073. https://doi.or g/10.1080/10408398.2012.680524 salaha, m. i., kallithraka, s., marmaras, i., koussissi, e., & tzourou, i. (2008). a natural alternative to sulphur dioxide for red wine production: inf luence on colour, antioxidant activity and anthocyanin content. journal of food composition and analysis, 21(8), 660–666. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2008.03.010 shafirstein, g., bäumler, w., lapidoth, m., ferguson, s., north, p. e., & waner, m. (2004). a new mathematical approach to the diffusion approximation theory for selective photothermolysis modeling and its implication in laser treatment of port-wine stains. lasers in surgery and medicine, 34(4), 335–347. https:// doi.org/10.1002/lsm.20028 topalovic, a., & mikulic-petkovsek, m. (2010). changes in sugars, organic acids and phenolics of grape berries of cultivar cardinal during ripening. journal of food, agriculture and environment, 8(3–4), 223–227. united states pharmacopeial convention. (2013). usp36 nf31, 2013: u.s. pharmacopeia national formulary (vol. 1). u.s. pharmacopeia. vasantha rupasinghe, h. p., joshi, v. k., smith, a., & parmar, i. (2017). chemistry of fruit wines. in m. r. kosseva, v. k. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.06.025 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.06.025 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.09.087 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.09.087 https://doi.org/10.1016/j.nbt.2016.09.007 https://doi.org/10.15446/acag.v66n4.61821 https://doi.org/10.15446/acag.v66n4.61821 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-800850-8.00005-3 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-800850-8.00005-3 https://doi.org/10.1016/j.lwt.2010.03.010 https://doi.org/10.1111/ijfs.13910 https://doi.org/10.1002/jctb.4042 https://doi.org/10.1002/jctb.4042 https://doi.org/10.1016/j.wep.2018.10.002 https://doi.org/10.1016/j.wep.2018.10.002 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.08.041 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.08.041 https://doi.org/10.1002/oca.2246 https://doi.org/10.1007/978-3-030-13732-8 https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109783 https://doi.org/10.5772/intechopen.70224 https://doi.org/10.5772/intechopen.70224 https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b05812 https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b05812 https://doi.org/10.1021/jf304349u https://doi.org/10.1080/10408398.2012.680524 https://doi.org/10.1080/10408398.2012.680524 https://doi.org/10.1016/j.jfca.2008.03.010 https://doi.org/10.1002/lsm.20028 https://doi.org/10.1002/lsm.20028 140 agron. colomb. 40(1) 2022 joshi, & p. s. panesar (eds.), science and technology of fruit wine production (pp. 105–176). academic press. https://doi. org/10.1016/b978-0-12-800850-8.00003-x wardencki, w. (2019). alcoholic beverages. in p. worsfold, c. poole, a. townshend, & m. miró (eds.), encyclopedia of analytical science (3rd. ed., pp. 67–76). elsevier. https://doi.org/10.1016/ b978-0-12-409547-2.14330-6 yuyama, l. k. o., aguiar, j. p. l., silva filho, d. f., yuyama, k., varejão, m. j., fávaro, d. i. t., vasconcellos, m. b. a., pimentel, s. a., & caruso, m. s. f. (2011). caracterização físico-química do suco de açaí de euterpe precatoria mart. oriundo de diferentes ecossistemas amazônicos. acta amazonica, 41(4), 545–552. https://doi.org/10.1590/s0044-59672011000400011 zinnai, a., venturi, f., sanmartin, c., quartacci, m. f., & andrich, g. (2013). kinetics of d-glucose and d-fructose conversion during the alcoholic fermentation promoted by saccharomyces cerevisiae. journal of bioscience and bioengineering, 115(1), 43–49. https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2012.08.008 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-800850-8.00003-x https://doi.org/10.1016/b978-0-12-800850-8.00003-x https://doi.org/10.1016/b978-0-12-409547-2.14330-6 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-409547-2.14330-6 https://doi.org/10.1590/s0044-59672011000400011 https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2012.08.008 soil fertility management practices for faba bean (vicia faba l.) production in wolaita zone, southern ethiopia received for publication: january 26, 2021. accepted for publication: august 26, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.93014 1 department of plant science, wolaita sodo university, wolaita sodo (ethiopia). 2 school of plant sciences, haramaya university, dire dawa (ethiopia). 3 department of crop production, faculty of agriculture, university of eswatini, luyengo (eswatini). * corresponding author: bekaluabebe@wsu.edu.et agronomía colombiana 39(2), 252-264, 2021 abstract resumen faba bean is an important food security crop in southern ethiopia. understanding the soil fertility management practices of faba bean farmers could aid in finding a method to replenish soil fertility. however, information on the type and extent of soil fertility management practiced by smallholder faba bean farmers is scarce. therefore, a study was conducted in the districts of damot gale and sodo zuria in wolaita zone in southern ethiopia to assess soil fertility management practiced by farmers for faba bean production. in the 2019 main crop season, 310 farmers were purposively selected by using yamane’s simplified formula to calculate the sample size and a short structured questionnaire was used to elicit information. the results revealed that faba bean production in the districts studied was constrained by scarcity of arable land that resulted in extensive  exploitation of soil nutrients,  poor inherent soil fertility, and soil acidity. poor soil fertility limited grain yield productivity about 57.4%. additionally, 36.5% of the farm yield was constrained by soil acidity. however, only 27.7% of farms managed the soil by using mineral fertilizers, 32.3% applied farmyard manure, 3.5% used liming, and 2.9% used fallowing. consequently, the average grain productions of both fertilized and unfertilized faba bean farms were far less than the national average yield of 2.1 t ha-1. the study concluded that soils of the study districts are managed inadequately to enhance their fertility and improve crop yield. las habas son un cultivo importante para la seguridad alimentaria en el sur de etiopía. comprender las prácticas de manejo de la fertilidad del suelo de los agricultores de habas podría ser de ayuda para encontrar un método para reponer la fertilidad del suelo. sin embargo, la información sobre el tipo y el alcance del manejo de la fertilidad del suelo practicado por los pequeños agricultores de habas es escasa. por lo tanto, se realizó un estudio en los distritos de damot gale y sodo zuria en la zona de wolaita en el sur de etiopía para evaluar el manejo de la fertilidad del suelo practicado por los agricultores para la producción de habas. en la temporada agrícola principal de 2019, se seleccionaron intencionalmente 310 agricultores mediante el uso de la fórmula simplificada de yamane para calcular el tamaño de la muestra y se utilizó un breve cuestionario estructurado para obtener información. los resultados revelaron que la producción de habas en los distritos estudiados estaba restringida por la escasez de tierra cultivable que resultó en una explotación extensiva de los nutrientes del suelo, la pobre fertilidad inherente del suelo y la acidez del mismo. la mala fertilidad del suelo limitó la productividad del rendimiento de grano alrededor del 57.4%. además, el 36.5% del rendimiento de las granjas se vio limitado por la acidez del suelo. sin embargo, sólo el 27.7% de las granjas manejó el suelo utilizando fertilizantes minerales; el 32.3% aplicó estiércol de corral, el 3.5% utilizó encalado y el 2.9% utilizó barbecho. en consecuencia, la producción promedio de granos de las granjas de habas fertilizadas y no fertilizadas fue mucho menor que el rendimiento promedio nacional de 2.1 t ha-1. el estudio concluyó que los suelos de los distritos del estudio se manejan de manera inadecuada para mejorar su fertilidad y el rendimiento de los cultivos. key words: fertilizer, liming, production constraints, national average yield. palabras clave: fer t i liza nte, enca lado, rest ricciones de producción, rendimiento promedio nacional. soil fertility management practices for faba bean (vicia faba l.) production in wolaita zone, southern ethiopia prácticas de manejo de la fertilidad del suelo para la producción de habas (vicia faba l.) en la zona de wolaita, sur de etiopía bekalu abebe1*, nigussie dechassa2, tamado tana3, fanuel laekemariam1, and yibekal alemayehu2 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.93014 253abebe, dechassa, tana, laekemariam, and alemayehu: soil fertility management practices for faba bean (vicia faba l.) production in wolaita zone, southern ethiopia introduction faba bean (vicia faba l.) is one of the major pulse crops grown in the highlands of ethiopia (fedaku et al., 2019). currently, it occupies 31% of the area cultivated to pulses (1,863,445 ha) in the country (csa, 2019). the crop plays significant roles in human and livestock feed and the improvement of soil fertility (mulugeta et al., 2019). however, the productivity of the crop in the country is low (2.12 t ha-1) compared to the average yield (3.7 t ha⁻1) obtained in major faba bean producing countries in the world (faostat, 2017; csa, 2019). in wolaita zone, faba bean occupies 96.4% of the area of land cultivated to pulses (1,074.91 ha) (csa, 2019), while the farmers harvest a lower average yield (1.2 t ha-1) than the national average yield obtained in the country (csa, 2018).  the major factors usually mentioned for the low yield of faba bean in wolaita zone include climatic conditions, edaphic factors (soil fertility and acidity), biotic factors (diseases, pests, and weeds), scarcity of improved varieties, and poor agronomic practices (buraka et al., 2016). extensive exploitation and depletion of nutrients occur in ethiopia due to continuous cropping, limited fallowing and crop rotation, complete removal of crop residues, and minimum or no use of mineral fertilizers and lime on acidic soil (haileslassie et al., 2006; abera & belachew, 2011). the loss of nitrates, phosphates, and potassium in the soils results in macronutrient imbalance (ayalew & dejene, 2011; shanka et al., 2018). kassa colbe et al. (2020) indicate that the soil management intervention of wolaita zone farmers is also inadequate to improve soil fertility and produce high yield. the cumulative effect of nutrient deficiency in the soils has resulted in less productivity of faba bean in wolaita zone (buraka et al., 2016; belete et al., 2019).   several researchers studied soil fertility management practices for faba bean production in different parts of ethiopia (agegnehu & yirga, 2009; fedaku et al., 2019; mesfin et al., 2020). those reports revealed that significant improvements in the yield of faba bean can be brought about by proper soil fertility management like crop rotation, crop residue management, fallowing, application of balanced fertilizer, and use of lime on acidic soils. however, in wolaita zone, limited research is done on the soil fertility management practices of faba bean producing farmers, and little information is available. concrete information is required about farmer soil fertility management for faba bean production to rate the potential and limitations of the soils for faba bean productivity in the farming area of wolaita zone. in the meantime, the findings enable the formulation of strategies for soil fertility management and forward directions to enhance the crop production of smallholder farmers. therefore, this study aimed to investigate the effects of farmer soil fertility management on faba bean productivity.  materials and methods study area the study was conducted in damot gale and sodo zuria woredas (districts), wolaita zone, in southern ethiopia (fig. 1) during the 2019 growing season. the districts were selected based on their high faba bean production potential. ethiopia is located from 3°00’00” to 14°08’00” n, and 33°00’00” to 48°00’00” e in eastern africa. damot gale district is located from 6°55’22” to 7°05’00” n and 37°45’31” to 37°59’58” e. the elevation of damot gale district ranges from 1501 to 2950 m a.s.l. (mota et al., 2019). sodo zuria district is located from 6°46’60” to 6°56’45” n and 37°38’10” to 37°50’60” e at an elevation from 1500 to 3500 m a.s.l. (bashe et al., 2018). according to moa (1998) classification, faba bean producing areas of both damot gale and sodo zuria districts are predominantly characterized by cool sub-humid climates (woinadega). the total annual rainfall of damot gale district in the last ten years (2011-2020) was 1,181 mm and that of sodo zuria district was 1,426 mm. both districts have a bimodal rainfall pattern, which consists of belg (short rainy season) and meher (long main rainy season) (fao, 2020). the belg rainfall in the zone occurs mainly during march, april, and may and the meher rain occurs during june, july, and august. in damot gale district, about 32.9% and 38.2% of the precipitation occurred during the belg and meher, respectively. the last ten-year mean monthly temperature of damot gale district ranged from 13.8 to 24.9°c with an average of 19.4°c. in sodo zuria district, about 31% and 40% of precipitation occurred during the belg and meher, respectively. the mean monthly temperature of damot gale district in the last ten years ranged from 15.4 to 25.8°c with an average of 20.6°c. the agricultural practices are predominantly small-scale mixed subsistence farming. the cropping system is mainly based on continuous cultivation without any fallow periods (laekemariam et al., 2016). the colors on the map indicate six sub-districts of the study. sampling method and sample size the sample size for each district was fixed according to yamane’s (1967) simplified formula to calculate the sample size: 254 agron. colomb. 39(2) 2021 n = n (1) 1+n(e2) where n is the sample size, n is the population size, and e is the level of precision at 95% confidence level. the number of samples varied in the sub-districts depending on the number of the human population residing in the areas. hence, 310 household heads (163 from damot gale and 147 from sodo zuria) were interviewed about the soil management practices for faba bean production. data collection the short-structured questionnaire (supplementary material 1) used to record the soil fertility management practices included cropping history, crop rotation practices, fallowing, cropping intensity, production constraints, soil fertility management practices, crop residue management, seed use (local seed purchased from the local market and improved seed obtained freely from a research center), and fertilizer use (types and rates). the altitude and latitude of each farm was recorded by using the global positioning system (gps).   statistical analysis to analyze the data, descriptive statistics were employed. mean and percentage were computed for different variables. pearson chi-square, t, and f tests also were calculated. data analysis was carried out using the statistical package for social sciences (spss) software version 20 (spss, 2011). results and discussion faba bean farmer soil classification in the study area, the faba bean producing farmers classified and assigned the local names to the soils to manage ethiopia wolaita zone sub-districts names atwaro dalbo wegene kokotemarachare washi galo wendera galea sample sites shsha galea 6° 51 ’4 0” n 6° 53 ’2 0” n 6° 55 ’0 ”n 6° 56 ’4 0” n 6° 51 ’4 0” n 6° 53 ’2 0” n 6° 55 ’0 ”n 6° 56 ’4 0” n 37°46’40”e 37°48’20”e 37°50’0”e 37°46’40”e 37°48’20”e 37°50’0”e legend n 0 240 480 960 1,440 1,920 km figure 1. map of the study area. 255abebe, dechassa, tana, laekemariam, and alemayehu: soil fertility management practices for faba bean (vicia faba l.) production in wolaita zone, southern ethiopia these accordingly. farmers in both damot gale and sodo zuria districts used similar parameters to classify and name the soils.  these farmers characterized and named seven faba bean growing soil types by using bita as a suffix, which connotes the term “soil” in the wolaitia language. according to this, the soils were arradabita (eutric nitosols), lada bita (haplic alfisols), kareta bita (humic nitisols), zo’o bita (vertisols), gobo bita (vertisols), chare bita (orthic luvisols), and talla bita (haplic alisols) (fig. 2). the first six soils are common in both districts, except  for talla bita, which is found in damot gale district only. among the soil types, arrada bita is predominant in both districts, followed by lada bita. zo’o bita is less represented in both districts (fig. 2).   as fertile and suitable for faba bean productivity, while the brown/red soil is considered of low fertility and less productive. the perception of farmers was also reported by bobo et al. (2017) and corbeels et al. (2000) who stated that the dark soil is more fertile than brown. in general, farmers ranked arrada bita in the highest to medium fertility status. similarly, most faba bean farmers preferred arrada bita for enhanced productivity. on the contrary,  lada,  gobo,  zo’o  and  chere bita  were ranked as of low fertility and were the less preferred soils for faba bean production. the farmers ranked talla and kareta bita  under medium to low soil fertility class (tab. 1). overall, as noticed from the interview, the majority of the farmers planted faba bean in fertile soil (arrada bita).  cropping history of faba bean farms crop intensity the number of crops grown each year on a faba bean production field varies from one to three, depending on the soil fertility and amount of rainfall in the cropping season. the cropping intensity varied significantly among districts (χ2 = 22.93, p<0.001) (tab. 2). also, the intensity was in the order of two crops>one crop>three crops per land per year (tab. 1). about 54% and 63.3% of the interviewed farmers have grown two successive crops a year in the same field at damot gale and sodo zuria districts, respectively. on the other hand, 42.3% and 22.5% of the sampled farmers have grown only one crop per year on a plot of land at damot gale and sodo zuria districts, respectively. however, very few damot gale (3.7%) and sodo zuria district (14.2%) farmers had grown three successive crops a year in the same field (tab. 2). the majority (58.4%) of the interviewed farmers had grown more than one crop each year (tab. 2).  80 4.9 4.3 1.8 3.1 1.2 4.9 69 10 4 1 8 7 s oi l p ro po rt io n (% ) fao and farmer soil type 0 10 20 30 40 50 60 70 80 eu tri c n ito so ls (a rr ad a bi ta ) h ap lic a lfi so ls (l ad a bi ta ) h um ic n iti so ls (k ar et a bi ta ) ve rti so ls (z o’ o bi ta ) ve rti so ls (g ob o bi ta ) o rth ic l uv is ol s (c ha re b ita ) h ap lic a lis ol s (t al la b ita ) damot gale district sodo zuria district figure 2. fao and farmer soil types for samples collected from damot gale and sodo zuria districts in wolaita zone, southern ethiopia. table 1. classification and commonly perceived soil characteristics by faba bean farmers at damot gale and sodo zuria districts in wolaita zone, southern ethiopia. common soil name (fao, 1984) soil classification textural class (laekermariam et al., 2016) farmer’s parameter for classification color fertility workability permeability eutric nitosols arrada bita silty clay black/dark high to medium easy high haplic alfisols lada bita clay red low moderate moderate haplic alisols talla bita clay reddish brown medium to low difficult (sticky) low humic nitisols kareta bita silty clay loam black/dark medium difficult moderate vertisols zo’o bita clay brown low moderate moderate to low vertisols gobo bita clay red low moderate moderate to low orthic luvisols chere bita silty clay brown low difficult very low ”bita” means soil in wolaita language. most farmers used soil color, soil fertility, workability, and water permeability as the criteria for classification (tab. 1). accordingly, farmers considered black/dark soil 256 agron. colomb. 39(2) 2021 the sampled smallholder farmers indicated poor soil fertility, inorganic fertilizer prices and a limited labor force as challenges to grow more than one crop each year on a field. hence, most of the study area farmers were economically poor, leading a hand to mouth lifestyle. similarly, soil fertility constraints, limited rainfall, and financial problems were reported in different parts of ethiopia (headey et al., 2014; kemaw & fentahun, 2018). in general, cultivating only faba bean per plot each year would reduce overexploitation of soil nutrients and would increase grain production. nevertheless, multiple cropping had a relative yield and economic advantage to single cropping. increased cropping intensity requires better soil fertility management (kemaw & fentahun, 2018). in this regard, the sampled faba bean fields were not managed adequately. therefore, increased cropping intensity results in large nutrient exploitation, unless proper soil management practices are applied to balance required nutrients.  faba bean varieties used in studied districts the number of farmers who grow improved varieties did not show statistical differences between both districts (tab. 2). the local faba bean variety was dominant overimproved varieties and covered about 65.6% and 64% at damotgale and sodo zuria districts, respectively (tab. 2). different research studies conducted on acidic soils in ethiopia showed that the improved varieties had a significantly higher grain yield over the local variety (agegnehu & yirga, 2009; belachew & stoddard, 2017). however, the results in this study indicated that very few farmers grow improved varieties (tab. 2). as noticed from the discussion, farmers used only ‘dosha’ as the improved faba bean variety. thus, the predominant growth of the local variety might be among the reasons for far lower productivity in the studied districts. faba bean production constraints land shortage the number of faba bean farmers challenged by land shortage did not significantly vary between damot gale and sodo zuria districts (tab. 3). the survey recognized that most of the farmers have less than a “timad’’ or 0.25 ha of land per household. in line with the findings of this study, the wolaita zone administration (2019) indicated that 60% of households in wolaita zone possessed less than 0.25 ha of farmland, which is smaller than the national average of 1.01 ha (milas & aynaoui, 2004). overall, 85.3% and 78.9% of farmers interviewed in damot gale and sodo zuria districts, respectively, indicated farm size as a constraint for faba bean production (tab. 3). consequently, the abandonment of fallowing in the studied districts was recorded, which resulted in low soil fertility and faba bean productivity. different studies conducted in ethiopia also indicated small farmland size as a reason for continuous cultivation and less crop productivity (headey et al., 2014; kemaw & fentahun, 2018). in general, continuous cultivation without fallowing due to small farm size affected the soil fertility and faba bean productivity in the studied districts. hence, maintenance of the soil fertility status through fertilizer application and the use of different soil management interventions are required to restore the soil and faba bean productivity. poor soil fertility farmers used the soil color, workability, water permeability, and water holding capacity as criteria to judge the soil fertility status. bobo et al. (2017) and corbeels et al. (2000) also reported similar perceptions of farmers to classify the soil fertility status. thus, the dark soil, which has high water retention and is easy to plow, is classified table 2. faba bean farmer cropping practices in the sampled agricultural fields at damot gale and sodo zuria districts of wolaita zone, southern ethiopia. source of variations df sampled farmers districts damot gale (%) sodo zuria (%) total (%) crop intensity per year 1 χ2 value n = 163 n = 147 n = 310 one 42.3 22.5 32.9 two 22.93*** 54 63.3 58.4 three 3.7 14.2 8.7 varieties planted 1 n = 163 n = 147 n = 310 local 0.98 ns 65.6 64 64.8 improved variety 34.4 36 35.2 χ2 chi-square value; n number of sampled farmers involved in faba bean cropping practices; ***significant at p<0.001; ns not significant; df degree of freedom. 257abebe, dechassa, tana, laekemariam, and alemayehu: soil fertility management practices for faba bean (vicia faba l.) production in wolaita zone, southern ethiopia as fertile by faba bean growers in both districts. accordingly, the farmer perception about the soil fertility status did not significantly vary between damot gale and sodo zuria districts (tab. 3).  about 54.6% and 60.5% of the interviewed farmers at damot gale and sodo zuria districts complained about the poor soil fertility as one of the faba bean production constraints (tab. 3). in line with the findings of this study, buraka et al. (2016) indicated poor soil fertility as one of the faba bean production constraints in wolaita zone. though poor soil fertility constrains faba bean growers, farmers have limited capacity to improve the soil fertility by applying adequate mineral fertilizer, liming and managing residues. thus, soil fertility interventions require special attention. soil acidity the short-structured questionnaire was used to verify whether soil acidity is a constraint for faba bean production in the studied districts. most of the interviewed farmers did not know what soil acidity means. however, those few who indicated soil acidity as a constraint used the wilting of leaves, stunted growth, and inadequate fertilizer application conditions as the criteria to judge. the chi-square statistic revealed a non-significant difference between damot gale and sodo zuria districts in the number of farmers who perceive soil acidity as a constraint (tab. 3). about 35.6% of damot gale and 37.4% of sodo zuria district farmers complained about soil acidity as a constraint for faba bean production (tab. 3). buraka et al. (2016) also reported soil acidity as a serious constraint for faba bean production in wolaita zone. hence, soil acidity is a problem for optimal faba bean productivity, even with fertilized soil. therefore, identifying the proper lime rate and timely application is required to reduce the soil fertility problems and to improve faba bean productivity.  soil erosion the number of farmers who complained about soil erosion as a constraint for faba bean production showed significant variation (χ2 = 4.93, p<0.01) between both districts (tab. 3). out of the interviewed farmers, 39.9% and 27.9% indicated soil erosion as a production constraint at damot gale and sodo zuria districts, respectively (tab. 3). this implied that soil erosion is among the major constraints for faba bean production.  the erosion problem is more serious at damot gale than at sodo zuria. the higher erosion in damot gale district may be due to steeper slopes than in sodo zuria district (laekemariam, 2015). in general, intensive crop cultivation, complete crop residue removal, and high nutrient depletion may intensify erosion in the soils under faba bean cultivation (buraka et al., 2016).  soil fertility management practices for faba bean production mineral fertilizer application the mineral fertilizer application practice significantly varied between districts (χ2 = 0.50, p<0.05) (tab. 4). only table 3. major faba bean production constraints in the sampled agricultural fields at damot gale and sodo zuria districts of wolaita zone, southern ethiopia. source of variations df sampled farmers districts damot gale (%) sodo zuria (%) total (%) land shortage 1 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 yes 2.15 ns 85.3 78.9 82.3 no 14.7 21.1 17.7 low soil fertility 1 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 yes 1.12 ns 54.6 60.5 57.42 no 45.4 39.5 42.58 soil acidity 1 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 yes 0.11 ns 35.6 37.4 36.5 no 64.4 62.6 63.5 soil erosion 1 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 yes 4.93** 39.9 27.9 33.9 no 60.1 72.1 66.1 n represents the number of farmers involved in cropping practices; ** significant at p<0.01; ns not significant; df degree of freedom. 258 agron. colomb. 39(2) 2021 29.5% and 25.9% of the sampled farmers applied mineral fertilizer in damot gale and sodo zuria districts, respectively (tab. 4).  the farmers mentioned limited financial capacity and increasing price of mineral fertilizer as the reasons for limited fertilizer application. other researchers also mentioned these factors as a challenge for applying adequate amounts of fertilizers (abebe & abebe, 2016; guteta & abegaz, 2016). a significant number of farmers are skeptical of the application of mineral fertilizers. those farmers believed that a crop does not require inorganic fertilizer. however, the previous study in the neighboring district of boloso sore, wolaita zone by buraka et al. (2016) indicated a significant table 4. faba bean farmer soil management practices in the sampled agricultural fields at damot gale and sodo zuria districts of wolaita zone, southern ethiopia. management practices df sampled farmers districts damot gale (%) sodo zuria (%) total (%) number of plow 2 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 plough once 0.18 ns 35.6 35.4 35.4 plough twice 33.1 31.3 32.3 plough three times 31.3 33.3 32.3 mineral fertilizer application χ2 n = 163 n = 147 n = 310 yes 0.50* 29.5 25.9 27.7 no 70.5 74.1 72.3 type of fertilizer applied 2 χ2 n = 48 n = 38 n = 86 dap 0.46 ns 48 52.3 51.1 urea 0 0 0 dap + urea 52 47.7 48.9 amount of fertilizer applied 1 f-test n = 48 n = 38 n = 86 dap (kg ha-1) 0.66 ns 81.5±3.5 84.5±1.0 82.7±2.3 urea (different kg ha-1) + dap (100 kg ha-1) 4.22* 147.1±2.9 144.0±2.9 146±3.0 farmyard manure (fym) 1 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 yes 0.48 ns 31.3 33.3 32.3 no 68.7 66.7 67.7 amount of fym applied 1 f-test n = 51 n = 49 n = 100 fym applied (t ha-1) 23.65*** 1.4±0.2 1.2±0.1 1.3±0.3 lime applied 1 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 yes 0.23 ns 3.1 4.1 3.5 no 96.9 95.9 96.5 amount of lime applied 1 f-test n = 5 n = 6 n = 11 lime application (t ha-1) 0.21 ns 1.6±0.1 1.5±0.1 1.6±0.6 faba bean residue management 2 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 remain on field 0.02 ns 1.8 2 1.9 incorporated into the soil 0 0 0 clearing 98.2 98 98.1 faba bean rotation 1 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 yes 3.49 * 31.3 41.5 36.1 no 68.7 58.5 63.9 fallowing 1 χ2 n = 163 n = 147 n = 310 yes 0.25 ns 2.5 3.4 2.9 no 97.5 96.6 97.1 n represents the number of farmers involved in cropping practices; *, *** significant at p<0.05, 0.001, respectively; ns non-significant difference; dapdiammonium phosphate; fym farmyard manure; df degree of freedom. 259abebe, dechassa, tana, laekemariam, and alemayehu: soil fertility management practices for faba bean (vicia faba l.) production in wolaita zone, southern ethiopia yield improvement in faba beans when fertilizers were applied. farmer perception of fertilizer use should be corrected to improve faba bean yield. identifying the type of fertilizer and defining the best rate is required for optimum economic return of the faba bean.  type of fertilizer applied the type of inorganic fertilizers used among farmers did not show statistical differences between both districts. the mineral fertilizer applied by farmers was either diammonium phosphate (dap) alone and/or dap and urea together at a different time (tab. 4). farmers in both districts did not apply urea fertilizers alone for faba bean production. overall, about 48% and 52.3% of the sampled faba bean fields were managed with dap fertilizer alone at damot gale and sodo zuria districts, respectively. the remaining 52% (damot gale) and 47.7% (sodo zuria) sampled fields were managed with dap and urea fertilizers together (tab. 4). those farmers who used urea and dap in combination applied dap at the time of sowing and urea at the active vegetative stage. amount of fertilizer applied the amount of combined application of urea and dap fertilizer significantly varied (4.22, p<0.05) between districts (tab. 4). the sampled farmers applied 100 kg ha-1 dap and 50 kg ha-1 urea at planting and active vegetative stage, respectively. this rate is in line with eiar (2018) blanket recommendations of 100 kg ha-1 dap and 50 kg ha-1 for all legume crops. however, due to the differences in inherent soil properties and spatial variation, the blanket management approach could not address yield-limiting nutrients in the soils to enhance faba bean productivity. thus, adequate site-specific fertilizer recommendation is required for improved crop productivity (mulugeta et al., 2019).    the rate of combined application of urea and dap was significantly higher in the damot gale (147.1±2.9) than in sodo zuria district (144.0±2.9) (tab. 4). laekemariam et al. (2016) also reported that more urea and dap were applied for crop production in damot gale than in sodo zuria district. generally, the use of low amounts and nonbalanced nutrients leads to nutrient depletion and reduced faba bean productivity.  farmyard manure application the use of cow farmyard manure (fym) for faba bean did not show significant variation between both districts (tab. 4). only 31.3% of damot gale and 33.3% of sodo zuria district farmers applied farmyard manure for faba bean production (tab. 4).  most farmers who applied fym did so near to their residence rather than to distant faba bean plots. additionally, growers indicated the farm distance from their residence and a shortage of manure as the major reasons for lower manure application. corbeels  et al. (2000) also reported for the tigray regional state in northern ethiopia higher fym rate near residence than on distant plots due to the difficulty in transportation. however, the application of an adequate amount of fym for faba bean is of substantial importance to improve the productivity of small-scale farmers (fedaku et al., 2019).  farmyard manure application rate the fym applied rate for faba bean indicated significant (23.65***) variations among the studied districts (tab. 4). the fym application rate was significantly greater in damot gale than in sodo zuria district (tab. 4).  the amount of fym applied both in damot gale and sodo zuria ranges from 1 to 2 t ha-1. among fym applying farmers, 59.2% and 81.6% applied 1 t ha-1 in damot gale and sodo zuria districts, respectively, and the remaining farmers applied 2 t ha-1. the average application rate for faba bean varies between 1.4±0.2 t ha-1 and 1.2±0.1 t ha-1 in damot gale and sodo zuria districts, respectively (tab. 4). buraka et al. (2016), in a study in the neighboring district of boloso sore in wolaita zone, revealed that faba bean required 4 t ha-1 for optimum growth. yield improvement of faba bean was reported in different parts of ethiopia due to fym application, in which ph, available p, and cation exchange capacity of the soil increased (agegnehu & yirga, 2009; fedaku et al., 2019). thus, the fym rate used in the studied districts is very low and negatively affects the soil fertility status, requiring replenishment of nutrients.  lime application faba bean farmers who applied lime in the study used caco3 as the liming material. lime application had no significant statistical differences between both districts (tab. 4). about 3.1% and 4.1% of the farmers applied lime in damot gale and sodo zuria districts, respectively (tab. 4). similarly, ayalew and dejene (2011) and buraka et al. (2016) showed the limited knowledge of farmers to apply lime in woliata zone. however, different researchers have reported soil acidity as a serious problem for crop productivity in wolaita zone (ayalew & dejene, 2011; buraka  et al., 2016; shanka  et al., 2018; kassa  colbe et al., 2020). for instance, shanka et al. (2018) reported ph values of 4.4 and 4.6 at kokate and areka in wolaita zone, 260 agron. colomb. 39(2) 2021 which are very low (landon, 1991). though soil acidity is a serious constraint, most farmers do not solve the problem adequately. therefore, soil acidity might lead to further grain yield reduction; additional research must be conducted to identify the optimum lime rate and soil acid-tolerant faba bean variety.    the rate of lime application the rate of lime application in faba bean farms did not show significant variation between both districts (tab. 4). the lime applied in faba bean farms varied from 1 to 2 t ha-1 with an average rate of 1.6±0.1 t ha-1 and 1.5±0.1 in damot gale and sodo zuria districts, respectively (tab. 4). kassa  et al. (2014) indicated the soil of wolaita zone requires 4 t ha-1 for improved common bean production. overall, the average lime applied rate (1.6±0.6 t ha-1) on the faba bean fields in the studied districts is not sufficient to mitigate soil acidity. therefore, to secure a higher faba bean production in the studied districts, further research is required to reclaim the soil by using optimum lime and fertilizer balance. faba bean residue management faba bean residue management did not show significant differences among the districts (tab. 4). farmers were not aware of the advantage of retaining and incorporating faba bean residues into the soil. faba bean residues were removed in 98.2% of damot gale and 98% in sodo zuria districts farms (tab. 4). laekemariam  et al. (2016) also reported that crop residues were removed for varied purposes in wolaita zone. furthermore, southeastern ethiopia farmers clear the crop residues for construction material, fuel, and animal feed (abera & belachew, 2011). hence, faba bean residue retention and/or incorporation into the soil require special attention to restore soil fertility and improve crop productivity in the studied area.  faba bean rotation faba bean rotation with different crops significantly varied (χ2 = 3.49, p<0.05) between districts (tab. 4). sodo zuria (41.5%) showed significantly higher faba bean rotation than damot gale district (31.3%) (tab. 4). thus, in sodo zuria, the soil fertility is significantly better than in damot gale district. faba bean is often rotated with cereals and infrequently rotated with roots and tubers (potato, sweet potato, and yam). most farmers implement the rotations as maize faba bean cereals and/or root and tubers faba bean cereals. pound and jonfa (2005) also reported similar faba bean rotation practices in wolaita zone. on the other hand, crop rotation in tigria regional state in northern ethiopia is dominated by cereals (corbeels et al., 2000). however, including legumes at least once in the rotation cycle inf luences the soil microbial activities (abera & belachew, 2011). these practices enable the soil to increase soil organic matter (om), creating an ideal condition for crop productivity (aschi et al., 2017). thus, including grain legumes in crop rotation provides multiple environmental, agricultural, and economic benefits, such as fixing the atmospheric nitrogen, releasing high-quality om in the soil, and facilitating soil nutrient circulation and water retention. moreover, the type of legume species used for rotation purposes affects the mineralization process and the amount of fixation. faba bean is the preferred legume for rotation purposes, due to its powerful nitrogen-fixing (177-250 kg ha-1 per crop) capacity (mulugeta et al., 2019). in line with this, aschi et al. (2017) reported faba bean-rape-wheat rotation table 5. grain yield production of faba bean in the sampled agricultural fields at damot gale and sodo zuria districts of wolaita zone, southern ethiopia. year of production mean yield (t ha-1) fertilizer application damot gale (n = 163) sodo zuria (n = 147) f-test production in 2016 no 0.52±0.2 0.50±0.1 4.05* yes 1.80±0.6 1.72±0.7 1.73* t-test *** *** production in 2017 no 0.77±0.3 0.71±0.3 5.9** yes 1.88±0.7 1.74±0.6 0.01** t-test *** *** production in 2018 no 0.63±0.3 0.61±0.4 6.73* yes 1.84±0.12 1.84±0.11 0.84 ns t-test *** *** n represents the number of farmers involved in cropping practices; *,**,*** significant at p<0.05, 0.01, and 0.001, respectively; ns not significant. 261abebe, dechassa, tana, laekemariam, and alemayehu: soil fertility management practices for faba bean (vicia faba l.) production in wolaita zone, southern ethiopia as a suitable crop rotation to improve soil fertility status. in general, farmers are aware of the benefits of faba bean rotation with other crops to improve soil fertility. most farmers indicated their preference for faba bean rotation than fallowing, due to the limited farmland size.   fallowing the interviewed farmers revealed that the practice of fallowing did not significantly vary within the studied districts (tab. 4). in this regard, only about 2.5% of damot gale and 3.4% of sodo zuria farmers practiced fallowing. overall, the fallowing practice is very limited (2.9%) (tab. 4). the farmers are aware of the significant role of fallowing in reclaiming soil fertility. however, the small farmland size in the studied districts forces farmers to limit fallowing. thus, the problem of fallowing abandonment is common in wolaita zone (pound & jonfa, 2005; laekemariam  et al., 2016). similarly, the limited practice of fallowing due to small farmland size was reported in different parts of ethiopia (corbeels  et al., 2000; abera & belachew, 2011; mamuye et al., 2020). thus, the abandonment of fallowing negatively affects soil fertility and grain yield productivity (mamuye  et al., 2020). the soil fertility constraints due to continuous cropping requires immediate attention for sustaining faba bean production in the studied districts.  faba bean grain yield production from 2016 to 2018, faba bean grain yield production showed statistically significant differences (p<0.001) between fertilizer application and non-aplication. in all three years, fertilized and unfertilized faba bean farms had an average grain yield of 1.8±0.8 t ha-1 and 0.62±0.3 t ha-1, respectively (tab. 5). in line with this, csa (2018) reported average grain production of 1 t ha-1 in wolaita zone, which is far less than the national average (2.1 t ha-1). in 2016, the yield (t ha-1) of fertilized faba bean was 1.80±0.6 and 1.72±0.7 in damot gale and sodo zuria districts, respectively. however, in the same year, the yield of an unfertilized farm was very low in both damot gale (0.52±0.2 t ha-1) and sodo zuria (0.50±0.1 t ha-1) districts (tab. 5). a fertilized faba bean farm in 2017 yielded 1.88±0.7 t ha-1 and 1.74±0.6 t ha-1 in damot gale and sodo zuria districts, respectively. the yields in an unfertilized farm in 2017 were lower in damot gale (0.77±0.3 t ha-1) and sodo zuria (0.71±0.3 t ha-1) districts (tab. 5). the fertilized field in 2018 yielded about 1.84±0.12 t ha-1 and 1.84± 0.11 t ha-1 in damot gale and sodo zuria districts, respectively. in 2018, the yield of an unfertilized farm was lower at damot gale (0.63±0.3) and sodo zuria (0.61±0.4) districts (tab. 5). scarcities of arable lands, poor soil fertility, erosion, soil acidity, limited fallowing and poor residue management are the reasons for reduced faba bean yield.  conclusions the results of this study demonstrate that the productions of faba bean in the studied districts are constrained mainly by poor soil fertility, soil acidity, erosion, and lack of soil acidity tolerant varieties as well as small landholdings. in general, the soil management practices by farmers were inadequate to improve the soil fertility status and to enhance faba bean productivity. consequently, the grain yield productivity of unfertilized farms was below 1 t ha-1. thus, adequate soil fertility management practices are necessary. intensive soil fertility management interventions including faba bean residue management, crop rotation, application of sufficient and balanced organic and mineral fertilizers, adequate lime application, and use of soil acidity tolerant varieties are required to improve faba bean productivity in the study area. acknowledgments we would like to thank woliaita sodo university (wsu) and t he ministr y of science and higher education (moshe) of ethiopia for the scholarship and financial support. we thank damot gale and sodo zuria district development agents for their support during the application of the survey. we are very grateful for all the assistance, knowledge, and experiences we have received from the farmers in damot gale and sodo zuria districts. conflict of interest statement the authors declare that they have no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions ba, nd, tt, and fl designed the experiments, ba and tt contributed to the data analysis, and ba wrote the article. all authors reviewed the manuscript. literature cited abebe, b., & abebe, a. (2016). effect of the rate of n-fertilizer application on growth and yield of wheat (triticum aestivum l.) at gamo-gofa zone, southern ethiopia. journal of environment and earth science, 6(12), 27–34. abera, y., & belachew, t. (2011). local perceptions of soil fertility management in southeastern ethiopia. international research journal of agricultural science, 1(2), 64–69. 262 agron. colomb. 39(2) 2021 agegnehu, g., & yirga, c. (2009). integrated nutrient management in faba bean and wheat on nitisols of central ethiopian highlands. ethiopian institute of agricultural research. aschi, a., aubert, m., riah-anglet, w., nélieu, s., dubois, c., akpa-vinceslas, m., & trinsoutrot-gattin, i. (2017). introduction of faba bean in crop rotation: impacts on soil chemical and biological characteristics. applied soil ecology, 120, 219–228. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.08.003 ayalew, a., & dejene, t. (2011). integrated application of compost and inorganic fertilizers for production of potato (solanum tuberosum l.) at angacha and kokate in southern ethiopia. journal of biology, agriculture and healthcare, 1(2), 15–24. bashe, a., bassa, z., & tyohannis, s. (2018). the determinants of probability in improved forage technology adoption in wolaita zone: the case of sodo zuria district, southern nations and nationalities peoples state of ethiopia. open access journal of science, 2(4), 228‒231. https://doi.org/10.15406/oajs.2018.02.00078 belachew, k. y., & stoddard, f. l. (2017). screening of faba bean (vicia faba l.) accessions to acidity and aluminium stresses. peerj, 5, article e2963. https://doi.org/10.7717/peerj.2963 belete, s., bezabih, m., abdulkadir, b., tolera, a., mekonnen, k., & wolde-meskel, e. (2019). inoculation and phosphorus fertilizer improve food-feed traits of grain legumes in mixed crop-livestock systems of ethiopia. agriculture, ecosystems & environment, 279, 58–64. https://doi.org/10.1016/j.agee.2019.04.014 bobo, a., elias, e., & berecha, g. (2017). assessment of soil fertility management practices employed by farmers in selected villages of jimma zone, south western ethiopia. journal of biology, agriculture and healthcare, 7(9), 32–47. buraka, t., sorsa, z., & lelago, a. (2016). response of faba bean (vicia faba l.) to phosphorus fertilizer and farm yard manure on acidic soils in boloso sore woreda, wolaita zone, southern ethiopia. food science and quality management, 53, 15–21. csa. (2018). agricultural sample survey 2017/18 (2010 e.c.), volume i, report on area and production of major crops. the federal democratic republic of ethiopia, central statistical agency. csa. (2019). agricultural sample survey 2018/19 volume i, report on area and production of major crops. the federal democratic republic of ethiopia, central statistical agency. corbeels, m., shiferaw, a., & haile, m. (2000). farmers’ knowledge of soil fertility and local management strategies in tigray, ethiopia. managing africa’s soils no. 10. iied-drylands programme. eiar. (2018). faba bean production guideline using rhizobial bio-fertilizer technology. ethiopian institute of agricultural research. fedaku, e., kibret, k., & melese, a. (2019). integrated acid soil management for growth, nodulation, and nutrient uptake of faba bean (vicia faba l.) in lay gayint district, northwestern highlands of ethiopia. international journal of agronomy, 2019, article 7498518. https://doi.org/10.1155/2019/7498518 fao. (1984). assistance to land-use planning ethiopia, geomorphology and soils. united nations development programme, food and agriculture organization of the united nations. http:// www.fao.org/3/ar860e/ar860e.pdf fao. (2020). giews global information and early warning system. country briefs ethiopia. food and agriculture organization of the united nations. http://www.fao.org/giews/countrybrief/ country.jsp?lang=en&code=eth faostat. (2017). crops. food and agriculture organization of the united nations. http://www.fao.org/faostat/en/#data/qc guteta, d., & abegaz, a. (2016). farmers’ perception of soil fertility change and their preferences for soil fertility management techniques for different land use types in arsamma watershed, southwestern ethiopian highlands. international journal of environmental studies, 73(1), 108–121. haileslassie, a., priess, j. a., veldkamp, e., & lesschen, j. p. (2006). smallholders’ soil fertility management in the central highlands of ethiopia: implications for nutrient stocks, balances and sustainability of agroecosystems. nutrient cycling in agroecosystems, 75, 135–146. https://doi.org/10.1007/ s10705-006-9017-y headey, d., dereje, m., & taffesse, a. s. (2014). land constraints and agricultural intensification in ethiopia: a village-level analysis of high-potential areas. food policy, 48, 129–141. https://doi. org/10.1016/j.foodpol.2014.01.008 kassa, m., yebo, b., & habte, a. (2014). effects of liming and phosphorus levels on yield and yield components of haricot bean (pharsalus vulgarism l.) varieties on nitosols at wolaita zone, ethiopia. asian journal of crop science, 6(3), 245–253. https:// doi.org/10.3923/ajcs.2014.245.253 kassa cholbe, m., kebede yeme, f., & haile woldeyohannes, w. (2020). fertility status of acid soils under different land use types in wolaita zone, southern ethiopia. applied and environmental soil science, 2020, article 3713967. https://doi. org/10.1155/2020/3713967 kemaw, b., & fentahun, g. e. (2018). identification of major field crops and challenges facing farm households in case of gerado small scale irrigation canal, southern wollo, ethiopia. journal of biology, agriculture and healthcare, 8(3), 29–36 laekemariam, f. (2015). soil spatial variability analysis, fertility mapping and soil plant nutrient relations in wolaita zone, southern ethiopia [doctoral dissertation, haramaya university]. laekemariam, f., kibret, k., mamo, t., karltun, e., & gebrekidan, h. (2016). physiographic characteristics of agricultural lands and farmers’ soil fertility management practices in wolaita zone, southern ethiopia. environmental systems research, 5, article 24. https://doi.org/10.1186/s40068-016-0076-z landon, j. r. (1991). booker tropical soil manual: a handbook for soil survey and agricultural land evaluation in the tropics and subtropics. routledge. mamuye, m., nebiyu, a., elias, e., & berecha, g.  (2020).  shortterm improved fallows of  tephrosia vogelii  and  cajanus cajan  en ha nced ma i z e produc t iv it y a nd soi l chemica l properties of a degraded fallow land in southwestern ethiopia. agroforestry systems, 94, 1681–1691. https://doi.org/10.1007/ s10457-020-00485-7 mesfin, s., gebresamuel, g., haile, m., zenebe, a., & desta, g. (2020). mineral fertilizer demand for optimum biological nitrogen fixation and yield potentials of legumes in northern ethiopia. sustainability, 12(16), article 6449. https://doi. org/10.3390/su12166449 milas, s., & aynaoui, k. e. (2004). four ethiopias: a regional characterization assessing ethiopia’s growth potential and development obstacles. world bank. moa. (1998). agro-ecological zones of ethiopia. ministry of agriculture, natural resources management and regulatory department. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.08.003 https://doi.org/10.15406/oajs.2018.02.00078 https://doi.org/10.7717/peerj.2963 https://doi.org/10.1016/j.agee.2019.04.014 https://doi.org/10.1155/2019/7498518 http://www.fao.org/3/ar860e/ar860e.pdf http://www.fao.org/3/ar860e/ar860e.pdf http://www.fao.org/giews/countrybrief/country.jsp?lang=en&code=eth http://www.fao.org/giews/countrybrief/country.jsp?lang=en&code=eth http://www.fao.org/faostat/en/#data/qc https://doi.org/10.1007/s10705-006-9017-y https://doi.org/10.1007/s10705-006-9017-y https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2014.01.008 https://doi.org/10.1016/j.foodpol.2014.01.008 https://doi.org/10.3923/ajcs.2014.245.253 https://doi.org/10.3923/ajcs.2014.245.253 https://doi.org/10.1155/2020/3713967 https://doi.org/10.1155/2020/3713967 https://doi.org/10.1186/s40068-016-0076-z https://doi.org/10.1007/s10457-020-00485-7 https://doi.org/10.1007/s10457-020-00485-7 https://doi.org/10.3390/su12166449 https://doi.org/10.3390/su12166449 263abebe, dechassa, tana, laekemariam, and alemayehu: soil fertility management practices for faba bean (vicia faba l.) production in wolaita zone, southern ethiopia mota, a. a., lachore, s. t., & handiso, y. h. (2019). assessment of food insecurity and its determinants in the rural households in damot gale woreda, wolaita zone, southern ethiopia. agriculture & food security, 8, article 11. https://doi.org/10.1186/ s40066-019-0254-0 mulugeta, w., tesfaye, k., getnet, m., ahmed, s., nebiyu, a., & mekuanint, f. (2019). quantifying yield potential and yield gaps of faba bean in ethiopia. ethiopian journal of agricultural science, 29(3), 105–120. pound, b., & jonfa, e. (eds.). (2005). soil fertility practices in wolaita zone, southern ethiopia: learning from farmers. policy & research series. farm africa. https://www.farmafrica.org/ us/downloads/resources/pr2%20soil%20fertility%20in%20 wolaita%20%20southern%20ethiopia.pdf shanka, d., dechassa, n., gebeyehu, s., & elias, e. (2018). phosphorus use efficiency of common bean cultivars in ethiopia. communications in soil science and plant analysis, 49(11), 1302–1313. https://doi.org/10.1080/00103624.2018.1457158 spss. (2011). spss software version 20.0. ibm corp. wolaita zone administration. (2019). woliata zone socio-economic information. yamane, t. (1967). statistics: an introductory analysis (2nd ed.). harper and row. supplementary material 1. survey questionnaire project title: soil fertility management practices for faba bean (vicia faba l.) production in wolaita zone, southern ethiopia. part a: structured interview guide part i: informed oral consent hello, my name is bekalu abebe and i am a student at haramaya university. this is my colleague [name]. we are conducting a study of faba bean (vicia faba l.) as part of my education at the university. do you grow faba bean?  yes  no  if yes, the brief objective of this study is indicated as follows. the purpose of this study is to understand faba bean management by farmers and evaluate soil and plant nutrient status. i would like to ask you questions about faba bean. of course, your participation is entirely voluntary. these interviews require less than one hour. i do not anticipate that the interview will pose any risks to you. because i am a student, i cannot pay you. we hope that our research will benefit farmers in wolaita by promoting the diversity of faba bean and giving direction for agronomic management. if you agree to an interview, you do not have to answer all my questions, and you can tell me at any time if you would like to stop. i will record your answers to my questions using my cell phone and my notebook. i will include this information in my dissertation, and it will be shared with other researchers who are interested in faba bean. do you have any questions? if you have any questions in the future, here is my contact information. do you agree to participate in this study of faba bean?  if yes, let us proceed to the following interview. part ii: structured interview section 1: basic information (complete prior to interview) date of interview: start time of interview: name of interviewer: wereda/district: kebele: latitude (in decimal degrees n): longitude (in decimal degrees): altitude (in meters): agro-ecological relative wealth on farmers’ association list:  low income  middle income  high income section 2: general information about the informant name of informant: language spoken by informant during interview:  wolaitigna  amharic  other (specify): _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ age (observed):  18 to 30  30 to 45  45 to 60  60+ gender (observed):  male  female is the informant the household head?  yes  no  if no, household-head gender:  female-headed  male-headed https://doi.org/10.1186/s40066-019-0254-0 https://doi.org/10.1186/s40066-019-0254-0 https://www.farmafrica.org/us/downloads/resources/pr2%20soil%20fertility%20in%20wolaita%20%20southern%20ethiopia.pdf https://www.farmafrica.org/us/downloads/resources/pr2%20soil%20fertility%20in%20wolaita%20%20southern%20ethiopia.pdf https://www.farmafrica.org/us/downloads/resources/pr2%20soil%20fertility%20in%20wolaita%20%20southern%20ethiopia.pdf https://doi.org/10.1080/00103624.2018.1457158 264 agron. colomb. 39(2) 2021 section 3: inter-specific diversity of legume crops are you growing any legume this year?  yes  no for each of the legumes you listed, how many hectares of land did you plant in 2018 (june to september including any areas under intercropping). section 4: cropping and crop management practices 1. what is your perception about the soil fertility status of farmland you used for faba bean? a. highly fertile b. moderately fertility c. poor in fertility 2. local soil name (type) of farm used for faba bean: reasoning evidence (major classification criteria) 1. color: dark/red/brown 2. fertility: fertile/infertile 3. workability: hard/ easy to plough in dry and wet 4. water retention: high/low 5. other: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3. number of crops per year growing land used for faba bean farm: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4. what are the major production constraints for faba bean in your community? (check all that apply)  land shortage  drought  poor soil fertility  soil acidity  diseases  insect pests  weeds  lack of seeds  flooding  erratic rain  low market value  high price of inputs  other (specify): _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5. do you observe change in the fertility status of the agricultural soils in your village?  yes  no 6. if yes, what are the indicators compared to the past a. reduced crop growth (e.g., non-healthy color, plant height) b. reduced yield c. farm does not respond without fertilizer d. other: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 7. what are the driving forces that resulted in those changes in soil fertility? a. soil erosion b. inadequate fertilizer application (organic and chemical) c. absence of soil conservation structure d. lack of response after applying fertilizer e. continuous cropping/no fallowing f. complete residue removal g. other _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 8. do you maintain soil fertility status for better productivity of faba bean?  yes  no  if yes, what are the major practices you implement to improve soil fertility? 9. do you use chemical fertilizers for faba bean production?  yes  no 10. fertilizer rate for the crop grown on sampling plot 1. type: n = nps, u = urea, c = compost, fym = biomass 2. rate (kg): n-----------u-----------c-----------fym ----------- if no, why? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 11. do you apply both organic and chemical fertilizer together at a time:  yes  no  if no, your reason: a. i don’t know the advantage of using both together b. tried but not found the benefit c. i know the advantage, but to share fertilizer sources to individual fields d. other: 12. do you know about soil acidity?  yes  no  if yes, what do you do to alleviate soil acidity problem for faba bean?  lime  ash  other (specify): _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 13. do you rotate faba bean with other crops?  yes  no  if yes, with which crops do you rotate with faba bean? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _  if yes, how often do you plant faba bean within the crop sequence? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _  if no, why? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 14. do you intercrop faba bean with other crops?  yes  no  if yes, with which crops do you plant faba bean in the same field? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _  if no, why? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 15. what varieties of faba bean have you grown in the past three years? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 16. what is the estimated yield in the plot of land you planted (qt ha-1) 17. do you fallow the land?  yes  no  if yes, duration/at what time interval: i.e. every year _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _  if no, reason: _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 18. crop residue management on bean growing farm? a. burned b. cleared c. remain in the field d. other _ _ _ _ _ _ _ _ 19. do you control insect pests on faba bean?  yes  no  if yes, which type of control?  chemical  other (specify) _ _ _ _ 20. do you control weeds?  yes  no  if yes, which type of control on faba bean?  chemical  other (specify) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 21. do you control diseases on faba bean?  yes  no  if yes, which type of control?  chemical  other (specify) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 22. what is the yield you gained on plot of land for last three years and your estimate for this year? _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ optimization of the extraction of antioxidant compounds from quinoa (chenopodium quinoa willd.) received for publication: 22 april, 2020. accepted for publication: 11 december, 2020. doi: 10.15446/agron.colomb.v38n3.86520 1 centro de investigación y desarrollo en tecnología de los alimentos (cidta), facultad regional rosario, universidad tecnológica nacional, santa fe (argentina). * corresponding author: jluisetti@frro.utn.edu.ar agronomía colombiana 38(3), 436-441, 2020 abstract resumen argentina contains a great biodiversity of natural foods such as quinoa that can be included in the human diet because of their nutritional characteristics and content of bioactive compounds. among other properties, these bioactive have an antioxidant capacity that protects biomolecules from oxidant damage. bioactive compounds contribute beneficially to diverse antimicrobial, anti-inf lammatory and anti-carcinogenic physiological activities. the objective of this study was to optimize the parameters for the extraction of antioxidant compounds from quinoa: drying temperature of the grain, liquid/solid ratio (l/s), and ethanol concentration in the extraction solvent, based on an experimental design of three variables at three levels. a face-centered central composite design was used. the proposed levels were 40°c, 60°c and 80°c; 20:1, 30:1 and 40:1, and 30%, 50%, and 70% v/v of ethanol. antioxidant capacity was determined by the capture of the dpph free radical. the values obtained were from 16.3 mg to 161.5 mg of equivalent trolox (et) 100 g-1 of quinoa. the maximum antioxidant capacity was obtained for the l/s ratio of 28:1, and the drying temperature of the grain was 58°c and 39% v/v of ethanol in the extraction solvent. the ethanol concentration was the most inf luential variable in the antioxidant compound extraction. argentina posee una gran biodiversidad de alimentos tales como la quinua que pueden ser incluidos en la dieta humana por sus características nutricionales y su contenido de compuestos bioactivos. estos compuestos, entre otras propiedades, presentan una capacidad antioxidante que protege a las biomoléculas frente al daño oxidativo. los compuestos bioactivos contribuyen benéficamente a diversas actividades fisiológicas antimicrobianas, antinf lamatorias y anticancerígenas. el objetivo de este estudio fue optimizar los parámetros para la extracción de compuestos con capacidad antioxidante de la quinua: temperatura de secado del grano, relación liquido/sólido (l/s) y concentración de etanol en el solvente de extracción, basado en un diseño experimental de tres variables a tres niveles. se uso un diseño central compuesto centrado en las caras. los niveles propuestos fueron 40°c, 60°c y 80°c; 20:1, 30:1 y 40:1, y 30%, 50%, 70% v/v de etanol. la capacidad antioxidante se determinó mediante la captura del radical libre dpph. se obtuvieron valores desde 16.3 a 161.5 mg de trolox equivalente (te) 100 g-1 de quinua. la máxima capacidad antioxidante se obtuvo para la relación l/s de 28:1, 58°c de temperatura de secado de grano y 39% v/v de etanol en el solvente de extracción. la variable de mayor inf luencia fue la concentración de etanol en el solvente. key words: hydroalcoholic extraction, bioactive compounds, face-centered central composite design. palabras clave: extracción hidroalcohólica, compuestos bioactivos, diseño central compuesto centrado en las caras. optimization of the extraction of antioxidant compounds from quinoa (chenopodium quinoa willd.) optimización de la extracción de compuestos antioxidantes a partir de quinua (chenopodium quinoa willd.) julia luisetti1*, héctor lucero1, and maría cristina ciappini1 introduction quinoa is an annual plant from the andean region of south america, cultivated from colombia to argentina and chile. in recent years, there has been a progressive increase in quinoa crops, especially in bolivia, peru, and ecuador, which have been the main producers (fao-aladi, 2014). quinoa exhibits multiple abilities to adapt itself to solar radiation, temperature, water availability, and atmospheric co2 concentration, allowing its cultivation in different agroecological zones (zurita-silva et al., 2014; melo, 2016; reguera et al., 2018). it is a plant with additional notable agronomic adaptations to different adverse weather conditions like drought, high salinity, and frosts (ruiz et al., 2014; ruiz et al., 2016). quinoa is considered a pseudocereal because of its particular composition, making it a grain of special interest as a human food. its grains are exceedingly nutritious (lópez et al., 2011; padrón pereira et al., 2015). quinoa seeds are rich in lipids, carbohydrates, polyphenols, fiber, and proteins scientific note http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n3.86520 437luisetti, lucero, and ciappini: optimization of the extraction of antioxidant compounds from quinoa (chenopodium quinoa willd.) (padrón-pereira et al., 2015; tang et al., 2015; fischer et al., 2017; vidaurre-ruiz et al., 2017; jaikishun et al., 2019). the protein contents range between 12% and 16% depending on the quinoa cultivar. they have high nutritional value because of the presence of essential amino acids such as leucine and isoleucine. these seeds contain proteins without gluten, and they are currently appearing in diets free of this component (álvarez-jubete et al., 2009). argentina has great diversity of foods that protect biomolecules from oxidative damage by different mechanisms. there are two fundamental strategies to protect the organism from free radicals: the enzymatic and non-enzymatic (endogenous and exogenous) (wu, 2015). the endogenous strategy requires external support, but exogenous antioxidants are recommended as they can capture free radicals from oxygen and chelate transition metals. exogenous antioxidants can generate reactive oxygen species (ros) by the fenton/haber-weiss reaction in its free ionic state. this phytochemical benefit is present in quinoa, but it varies in different cultivars of the same plant (tang et al., 2015). in addition to being incorporated into the daily diet, concentrate extracts can be considered as possible sources of antioxidant compounds that can be used for the enrichment of other products with antioxidant compounds. the extraction process is regulated by different variables like extraction temperature, the nature of the extraction solvent, and its concentration, treatment time, and the state of aggregation of the substrate. engineering aims to develop different optimal processes to meet the variable values and costs. in this research, the optimal values of the pretreatment parameters for the extraction of antioxidant compounds were studied. these were the drying temperature of quinoa grains, liquid/solid ratio, and the ethanol concentration in the extraction solvent. materials and methods quinoa was provided by the quinoa real company, whose crops are located in yavi, jujuy, argentina (22°7’47” s, 65°27’44” w). the cultivar used was real blanca. quinoa was preserved in glass f lasks of 5 l with hermetic covers and stored in the dark until used. the trials were carried out in a uniform batch material. obtaining antioxidant compounds following the wet de-saponification treatment of quinoa, the grains were dried in a forced convection laboratory dryer (tecnodalvo model chc/f/i, argentina) until reaching a moisture content of 12%. this process was required to avoid the deterioration caused by microorganisms. desaponified and dried quinoa grains were ground in a mill (ika, germany) to pass through a 40-mesh sieve. the f lour obtained was added to a mixture of water and ethanol for 1 h in an orbital shaker (os-20 orbital shaker, boeco germany, germany) at 25°c. this solution was filtered and conserved at 4 ± 1°c in a caramel-colored container, until subsequent tests. water-ethanol mixtures were used as extractants because of their efficiency, selectivity, low cost, low toxicity, and ease of removal. antioxidant capacity determination the compound 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (dpph) is a stable radical that has an intense violet color and absorbs at 517 nm. the method proposed by brand-williams et al. (1995) evaluates the antioxidant capacity by measuring the reduction of the absorbance. it translates into a dpph concentration decrease because of the scavenging effect. one ml of the quinoa water-ethanol solution was reacted with 5 ml of 100 μm dpph solution prepared at the moment of use. the mixture was conserved at room temperature in the dark for 50 min. then, absorbance at 517 nm was recorded by using a uv-1800 spectrophotometer (uv-1800 spectrophotometer, shimadzu, japan). the results were expressed as equivalent trolox (et) 100 g-1 quinoa on dry bases (d.b.). a calibration curve was obtained using a trolox standard solution. the linear equation was as follows: y = -108.6x + 103 (1) with r² = 0.996, where y = mg de et/l of solution and x = absorbance. experimental design and statistical analysis the optimization of the extraction process of compounds with antioxidant capacity was performed based on an experimental design of three variables and three levels; therefore, a face-centered central composite design was used. the parameters and their levels were as follow: grain drying temperature (t) of 40°c, 60°c and 80°c, liquid/ solid extractant ratio (l/s): 20:1, 30:1 and 40:1, and ethanol concentration in the solvent (% et): 30%, 50%, and 70% v/v. table 1 shows codified values of the levels (variables) used in the experimental design and their corresponding real values for the entry factors. 438 agron. colomb. 38(3) 2020 table 1. relationship among codified variables and real values of independent variables. temperature t (°c) ethanol concentration % et liquid/solid ratio l/s level -1 40 30 20 level 0 60 50 30 level +1 80 70 40 eighteen experiences in a group of 8 were required to check the two-level design (-1, 1) to the three factors (2k, k = 3); four replicates were used on the central point to evaluate the pure error, and the remaining six trials to test facedcentered values (star points). linear interaction and quadratic coefficients were evaluated by an anova (p<0.05). f-test and probability (p) were determined to analyze the significant statistical contribution of all the terms. the results of the experimental design were processed by applying multiple regression analyses. the model’s goodness of fit was checked by the coefficient of determination (r2) and the significance of the model terms was established with a confidence level of 95%. the process conditions were optimized by response-surface graphics. all the analyses were performed using the free version of the minitab 18 software (minitab, pennsylvania, usa). results and discussion the  values of the antioxidant capacity obtained for the different test conditions are shown in table 2. the antioxidant capacity values were coincident with the range published by vollmannová et al. (2013), who evaluates the antioxidant capacity of five cultivars of quinoa by the dpph method. they report values between 65.08 mg and 310.36 mg et 100 g-1 quinoa. valencia et al. (2017), using 24 peruvian quinoa accessions by the dpph method achieve values between 121.66 mg and 299.28 mg et 100 g-1 of quinoa. it would be possible that the antioxidant capacity differs between plant varieties and among the parts of the same plant and the maturation phase of each plant organ (sawa et al., 1999). factors such as soil characteristics, climatic conditions, and storage conditions could modify the content of antioxidant capacity compounds (naczk & shahidi, 2006). a quadratic equation (eq. 2) was obtained by the software. it showed the effects of each factor, and its interactions according to the antioxidant capacity. mg te 100 g-1 d.b. = -425.5 + 6.48 t(°c) + 5.03 %et + 20.40 l/s - 0.056 2 t(°c)*t(°c)- 0.0647 %et*% et - 0.3687 l/s*l/s (2) the statistical analysis (tab. 3) showed that the percentage of ethanol and the l/s ratio had a significant effect (p<0.05) on the antioxidant capacity as well as the quadratic interaction of temperature, percentage of ethanol, and the l/s ratio. a second-degree polynomial model could be used to represent the relationship between the selected parameters. the percentage of ethanol in the solvent showed the most inf luence. table 2. antioxidant capacity response values. temperature t °c ethanol concentration % et liquid/solid ratio l/s antioxidant capacity mg equivalent trolox 100 g-1 quinoa 40 30 20 107.4 ± 1.9 80 30 20 101.8 ± 0.2 40 70 20 70.8 ± 0.7 80 70 20 63.3 ± 0.5 40 30 40 105.1 ± 4.8 80 30 40 97.0 ± 5.3 40 70 40 16.3 ± 1.1 80 70 40 25.0 ± 0.6 60 50 30 156.3 ± 7.3 60 50 30 158.9 ± 0.3 60 50 30 157.5 ± 5.2 60 50 30 161.5 ± 3.3 40 50 30 100.9 ± 4.3 80 50 30 61.7 ± 3.2 60 30 30 104.1 ± 0.3 60 70 30 51.7 ± 3.8 60 50 20 102.9 ± 3.1 60 50 40 30.9 ± 0.7 table 3. antioxidant capacity values of extracts of quinoa seeds for different conditions of drying temperature (°c), percentage of ethanol (% et) and l/s ratio. source of variation t %et l/s t(°c) x t(°c) %et*%et l/s*l/s model p-value 0.321 0.000 0.006 0.041 0.022 0.003 0.000 model summary s 15.6537 r2 93.26% r2 (adj) 88.54% 439luisetti, lucero, and ciappini: optimization of the extraction of antioxidant compounds from quinoa (chenopodium quinoa willd.) figure 1 shows the behavior of the antioxidant capacity according to the three studied variables. when setting the l/s ratio (fig. 1a), the antioxidant capacity increased at temperature values near 60°c. maintaining a constant temperature, the antioxidant capacity was the maximum when alcohol concentration in the solvent was closed to 40% (fig. 1b). setting the ethanol concentration (fig. 1c), the highest antioxidant capacity value was obtained when the l/s ratio was near 30:1, and it was lower for 20:1 and 40:1. the values of process variables that maximize the antioxidant capacity response were 58°c grain drying temperature, 39% v/v ethanol concentration in the extractant, and a l/s ratio of 28:1. miranda et al. (2010) evaluate the impact of different drying temperatures on nutritional properties, the content of total phenolic compounds, and the antioxidant capacity of quinoa grains. they find that drying temperatures between 60°c and 80°c lead to degradation of total phenolic compounds. vidaurre-ruiz et al. (2017) find that phenolic compounds, f lavonoids and betalamic pigments of negra collana, and pasankalla varieties of quinoa decrease significantly after the drying process, while other compounds with higher antioxidant capacity are formed. the optimum l/s ratio used in the extraction will depend on two basic considerations: the maximum content of the solvent is limited in practice by the consequences of the dilution of the substrates of interest and the performance of the extract according to the compounds of interest is directly related to the content of the solid from the starting material. the optimum value will result from the implementation of these considerations (carciochi, 2014). regarding the solvent, the increase of the antioxidant capacity for extractant mixtures with 39% of ethanol indicates a higher presence of bioactive compounds of hydrophilic nature in quinoa (repo-carrasco-valencia & serna 2011; stikic et al., 2012; abderrahim et al., 2015; fischer et al., 2017; valencia et al., 2017). since we propose that the extractant can be used in the food industry, the use of non-toxic solvents is crucial. particularly, water-ethanol mixtures are most commonly used to obtain antioxidant extracts, due to their efficiency, selectivity, low cost, low toxicity and easy removal (silva et al., 2007; wang et al., 2008; zhang et al., 2011; gong et al., 2012). by changing the proportion of water and ethanol, solvent polarities change, modifying the nature of the extract, according to the different solubility of phenolic compounds present in the original matrix (galvan d’alessandro et al., 2012). conclusions in this preliminary study, optimal values of grain drying temperature, ethanol percentage in the extractant mixture, and the l/s ratio to the extraction process of antioxidant compounds from quinoa were established (chenopodium quinoa willd.). the optimal processing values were a l/s ratio of 28:1, 58°c and 39% v/v of ethanol in the extraction solvent. the ethanol concentration was the most influential variable in the extraction of the antioxidant compound. further research and a consideration of other processing variables, such as temperature and time of extraction, need to be carried out. author’s contributions jl conducted the investigation and formal analysis and prepared the initial draft. hl developed the methodology, provided the study materials, reviewed and edited the 125 100 75 50 30 70 50 %et t(c°) 80 60 40 mg te/ 100 g d.b. 150 150 150 30 70 50 %et l/s 20 40 30 t(c°) l/s 125 100 75 50 40 80 60 20 40 30 a b c figure 1. antioxidant capacity response surface, expressed as mg trolox equivalent of 100 g-1 of quinoa, according to the process variables: drying grain temperature (t), % of ethanol, and liquid/solid ratio (l/s). a) setting values of the l/s ratio = 30:1; b) setting values of t = 60°c; c) setting values of % et = 50 % v/v. 440 agron. colomb. 38(3) 2020 manuscript, and oversaw the research activity planning and execution. mcc reviewed and edited the manuscript, managed and coordinated the research activity planning and execution, and acquired the financial support for the project. literature cited abderrahim, f., huanatico, e., segura, r., arribas, s., gonzález, m., & condezo-hoyos, l. (2015). physical features, phenolic compounds, betalains and total antioxidant capacity of coloured quinoa seeds (chenopodium quinoa willd.) from peruvian altiplano. food chemistry, 183, 83–90. https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2015.03.029 álvarez-jubete, l., arendt, e. k., & gallagher, e. (2009). nutritive va lue and chemica l composition of pseudocerea ls as g luten-f ree ingredients. international journal of food sciences and nutrition, 60(s4), 240–257. https://doi. org/10.1080/09637480902950597 brand-williams, w., cuvelier, m. e., & berset, c. (1995). use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. food science and technology, 28(1), 25–30. https://doi.org/10.1016/ s0023-6438(95)80008-5 carciochi, r. a. (2014). obtención de ingredientes alimenticios con capacidad antioxidante mejorada por aplicación de distintos procesos a semillas de quinoa (chenopodium quinoa). [doctoral dissertation, universidad de buenos aires]. core. https://core. ac.uk/download/pdf/299812718.pdf fao-aladi. (2014). tendencias y perspectivas del comercio internacional de quinua. organización de las naciones unidas para la alimentación y la agricultura, asociación latinoamericana de integración. http://www.fao.org/3/a-i3583s.pdf fischer, s., wilckens, r., jara, j., aranda, m., valdivia, w., bustamante, l., graf, f., & obal, i. (2017). protein and antioxidant composition of quinoa (chenopodium quinoa willd.) sprout from seeds submitted to water stress, salinity and light conditions. industrial crops and products, 107, 558–564. https://doi. org/10.1016/j.indcrop.2017.04.035 galvan d’alessandro, l., kriaa, k., nikov, i., & dimitrov, k. (2012). ultrasound assisted extraction of polyphenols from black chokeberry. separation and purification technology, 93, 42–47. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2012.03.024 gong, y., hou, z., gao, y., xue, y., liu, x., & liu, g. (2012). optimization of extraction parameters of bioactive components from deffated marigold (tagetes erecta l.) residue using response surface methodology. foods and bioproducts processing, 90(1), 9–16. https://doi.org/10.1016/j.f bp.2010.12.004 jaikishun, s., li, w., yang, z., & song, s. (2019). quinoa: in perspective of global challenges. agronomy, 9, 176. https://doi. org/10.3390/agronomy9040176 lópez, l., capparelli, a., & nielsen, a. (2011). traditional post-harvest processing to make quinoa grains (chenopodium quinoa var. quinoa) apt for consumption in northern lipez (potosí, bolivia): ethnoarchaeological and archaeobotanical analyses. archaeological and anthropological sciences, 3, 49–70. https:// doi.org/10.1007/s12520-011-0060-5 melo, d. (2016). studio di adattabilità colturale della quinoa (chenopodium quinoa willd.) in italia settentrionale. [doctoral dissertation, università cattolica del sacro cuore]. sistema bibliotecario d’ateneo docta. http://tesionline.unicatt.it/ handle/10280/35878.  miranda, m., vega-gálvez, a., lópez, j., parada, g., sanders, m., aranda, m., uribe, e., & di scala, k. (2010). impact of airdrying temperature on nutritional properties, total phenolic content and antioxidant capacity of quinoa seeds (chenopodium quinoa willd). industrial crops and products, 32(3), 258–263. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2010.04.019 naczk, m., & shahidi, f. (2006). phenolics in cereals, fruits and vegetables: occurrence, extraction and analysis. journal of pharmaceutical and biomedical analysis, 41(5), 1523–1542. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2006.04.002 padrón-pereira, c. a., oropeza-gonzá lez, r. a., & monteshernández, a. i. (2015). semillas de quinua (chenopodium quinoa  willdenow): composición química y procesamiento. aspectos relacionados con otras áreas. revista venezolana de ciencia y tecnología de alimentos, 5(2), 166–218. reguera, m., conesa, c., gil-gómez, a., haros, c., pérez-casas, m., briones-labarca, v., bolaños, l., bonilla, i., álvarez, r., pinto, k., mujica, á., & bascuñán-godoy, l. (2018). the impact of different agroecological conditions on the nutritional composition of quinoa seeds. peerj, 14(6), article e4442. https://doi. org/10.7717/peerj.4442 repo-carrasco-valencia, r. a. m., & serna, l. a. (2011). quinoa (chenopodium quinoa willd.) as a source of dietary fiber and other functional components. ciência e tecnologia de alimentos, 31(1), 225–230. https://doi.org/10.1590/ s0101-20612011000100035 ruiz, k. b., biondi, s., oses, r., acuña-rodríguez, i. s., antognoni, f., martínez-mosqueira, e. a., coulibaly, a., canahua-murillo, a., pinto, m., zurita-silva, a., bazile, d., jacobsen, s. e., & molina-montenegro, m. a. (2014). quinoa biodiversity and sustainability for food security under climate change. a review. agronomy for sustainable development, 34(2), 349–359. https://doi.org/10.1007/s13593-013-0195-0 ruiz, k. b., biondi, s., martínez, e. a., orsini, f., antognoni, f., & jacobsen, s. e. (2016). quinoa a model crop for understanding salt-tolerance mechanisms in halophytes. plant biosystems. dealing with all aspects of plant biology: official journal of the societa botanica italiana, 150(2), 357–371. https://doi.org /10.1080/11263504.2015.1027317 sawa, t., nakao, m., akaike, t., ono, k., & maeda, h. (1999). alkylperoxyl radical-scavenging activity of various f lavonoids and other phenolic compounds: implications for the anti-tumor promoter effect of vegetables. journal of agricultural and food chemistry, 47(2), 397–402. https://doi.org/10.1021/jf980765e silva, e. m., rogez, h., & larondelle, y. (2007). optimization of extraction of phenolics from inga edulis leaves using response surface methodology. separation and purification technology, 55(3), 381–387. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2007.01.008 stikic, r., glamoclija, d., demin, m., vucelic-radovic, b., jovanovic, z., milojkovic-opsenica, d., jacobsen, s., & milovanovic, m. (2012). agronomical and nutritional evaluation of quinoa seeds (chenopodium quinoa willd.) as an ingredient in bread 441luisetti, lucero, and ciappini: optimization of the extraction of antioxidant compounds from quinoa (chenopodium quinoa willd.) formulations. journal of cereal science, 55(2), 132–138. https:// doi.org/10.1016/j.jcs.2011.10.010 tang, y., li, x., zhang, b., chen, p. x., liu, r., & tsao, r. (2015). characterisation of phenolics, betanins and antioxidant activities in seeds of three chenopodium quinoa willd. genotypes. food chemistry, 166(1), 380–388. https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2014.06.018 valencia, z., cámara, f., ccapa, k., catacora, p., & quispe, f. (2017). compuestos bioactivos y actividad antioxidante de semillas de quinua peruana (chenopodium quinoa w.). revista de la sociedad química del perú, 83(1), 16–29. https://doi.org/10.37761/ rsqp.v83i1.100 vollmannová, a., margitanová, e., tóth, t., timoracká, m., urminská, d., bojňanská, t., & čičová, i. (2013). cultivar inf luence on total polyphenol and rutin contents and total antioxidant capacity in buckwheat, amaranth, and quinoa seeds. czech journal of food science, 31(6), 589–595. https:// doi.org/10.17221/452/2012-cjfs vidaurre-ruiz, j. m., días-rojas, g., mendoza-llamo, e., & solanocornejo, m. a. (2017). variación del contenido de betalaínas, compuestos fenólicos y capacidad antioxidante durante el procesamiento de la quinua (chenopodium quinoa w.). revista de la sociedad química del perú, 83(3), 319–330. wang, j., sun, b., cao, y., tian, y., & li, x. (2008). optimisation of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from wheat bran. food chemistry, 106(2), 804–810. https://doi. org/10.1016/j.foodchem.2007.06.062 wu, g. (2015). nutritional properties of quinoa. industrial crops and products. in k. murphy, & j. matanguihan (eds.), quinoa: improvement and sustainable production (pp. 193–210). john wiley & sons, inc. https://doi.org/10.1002/9781118628041.ch11 zhang, g., he, l., & hu, m. (2011). optimized ultrasonic-assisted extraction of f lavonoids from prunella vulgaris l. and evaluation of antioxidant activities in vitro. innovative food science and emerging technologies, 12(1), 18–25. https://doi.org/10.1016/j. ifset.2010.12.003 zurita-silva, a., fuentes, f., zamora, p., jacobsen, s. e., & schwember, a. r. (2014). breeding quinoa (chenopodium quinoa willd.): potential and perspectives. molecular breeding, 34(1), 13–30. https://doi.org/10.1007/s11032-014-0023-5 impact of dry sludges and sludge biochar on height and dry matter of solanum lycopersicum l. received for publication: 22 august, 2019. accepted for publication: 8 june, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.81842 1 investigador adjunto, instituto de investigación de recursos biológicos alexander von humboldt, bogota (colombia). 2 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). 3 facultad de ciencias agropecuarias, proyecto utopía, universidad de la salle, bogota (colombia). * corresponding author: njcardenaspa@unal.edu.co agronomía colombiana 38(2), 242-252, 2020 abstract resumen the generation of sludge as anthropic waste is a fundamental pollution problem. however, its conversion to biochar can be an alternative to conventional fertilization for its management and use in agriculture. in this research, we evaluated the effect of the application of different doses of dry sludge (ds) and biochar of pyrolyzed sludge (ps) on the height and dry matter of a tomato (solanum lycopersicum l.) crop and the nutrient content in the substrate. the biochar was made by rapid pyrolysis, and the substrate and the dry matter of plants were analyzed by different physical and chemical methods. an evaluation of 11 treatments was carried out in allometric measurements of plants and foliar dry matter, in three replicates with two materials (ds and ps) added to the substrate at different levels. the plant height and dry weight were evaluated using an incomplete factorial design in a completely randomized arrangement by performing statistical analysis of multivariate variance. an increase in plant height and dry weight was observed when the doses of ds and ps were increased; however, there were no statistical differences between the two materials. the amount of carbon, organic matter, and ca concentrations in the dry leaf weight were increased with the addition of ds and ps. likewise, the use of these materials as conditioners or amendments to agricultural soil at doses of 10-15 t ha-1 may be viable and can contribute to reducing environmental externalities through the use of these anthropic waste materials. la generación de lodos como residuos antrópicos es un problema fundamental de contaminación. sin embargo, su conversión a biocarbón puede ser una alternativa a la fertilización convencional para su manejo y uso en la agricultura. en este trabajo se evaluó el efecto de la aplicación de diferentes dosis de lodos secos (ls) y biocarbón de lodos pirolizados (lp) sobre la altura y materia seca de un cultivo de tomate (solanum lycopersicum l.) y sobre el contenido de nutrientes en el sustrato. el biocarbón se elaboró por pirolisis rápida, y el sustrato y la materia seca de plantas se analizaron mediante diferentes métodos físicos y químicos. se evaluaron 11 tratamientos en medidas alométricas de plantas, sustratos y materia seca foliar, en tres réplicas con dos materiales (ls y lp) adicionados en diferentes niveles al sustrato. la altura y materia seca de la planta se evaluaron bajo un diseño factorial incompleto en arreglo completamente al azar, realizando un análisis estadístico de varianza multivariante. se observó un incremento en la altura y materia seca en las plantas cuando aumentaron las dosis de ls y lp; sin embargo, no existieron diferencias estadísticas entre los dos materiales evaluados. la cantidad de carbono, la materia orgánica y las concentraciones de ca en el sustrato aumentaron con la adición de ls y lp. así mismo, el uso de estos materiales como acondicionadores o enmiendas del suelo agrícola puede ser viable en dosis de 10-15 t ha-1 aportando en la disminución de externalidades ambientales mediante el uso de estos materiales de desecho antrópico. key words: substrate, tomato, pyrolysis, soil fertility. palabras clave: sustrato, tomate, pirólisis, fertilidad del suelo. impact of dry sludges and sludge biochar on height and dry matter of solanum lycopersicum l. impacto de lodos secos y biocarbón de lodos sobre la altura y materia seca de solanum lycopersicum l. giovanni reyes-moreno1, jairo leonardo cuervo-andrade2, aquiles darghan-contreras2, and néstor julián cárdenas-pardo3* introduction the accelerated process in urbanization and industry has generated an increase in the production of waste from industrial, domestic, and agricultural activities. simultaneously to this development, protection policies have been established for the different ecosystems. however, the associated problems persist, particularly in water ecosystems. the construction of alternatives that mitigate pollution, such as aqueducts, sewers, and industrial and municipal treatment plants (wastewater treatment plants (wwtp)) has been encouraged. although these plants manage to control water pollution problems to a large extent, some by-products, such as sludge, are generated. 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 243reyes-moreno, cuervo-andrade, darghan-contreras, and cárdenas-pardo: impact of dry sludges and sludge biochar on height and dry matter of solanum lycopersicum l. these by-products are produced from the accumulation of solids found in the eff luent (primary sludge) or from the suspension of solids (activated sludge) that results from dissolved solids in wastewater (morales, 2005). for the first decade of this century, the average sludge production worldwide was estimated at approximately 30 kg per person/year (hospido et al., 2010). in colombia, approximately 247 t of these sludges are generated (94 t dry weight), of which 97% are produced in three treatment plants: cañaveralejo, san fernando, and salitre (ptar, 2009). specifically, salitre treats wastewater from the salitre river and the torca and conejera wetlands, generating about 150 t/d of sludge that could be used in the reforestation of degraded soils (eaab, 2009). these sludges are rich in macronutrients such as n and p, micronutrients such as zn and mo, and organic matter. however, they also contain some pathogens and heavy metals (hartman et al., 2003); in consequence, the disposition of these materials must be done carefully, both for the volumes that are generated and for the environmental risks they represent. an alternative for improving fertility indicators and the quality of degraded soils is the inclusion of exogenous organic materials. through the application of organic amendments, the nutrient status in the soil is improved, and these amendments can serve as a source of macro and microelements to improve the functions and physicalchemical processes of the soil (lal, 2016). so, the use of sludge in the soil or as an agricultural substrate can serve as an option for increasing yields of different crops. however, it should be noted that many of these materials must be stabilized before application because of potentially toxic elements and pathogens. through the composting process, it is possible to obtain dry sludge (ds) for uniform and biologically stable products that can act as a source of nutrients for plants (sullivan et al., 2002). one of the strategies reported in the literature for improving soils and reducing or neutralizing these adverse elements is the incineration of these materials through pyrolysis, which consists of the burning of organic materials in the absence or low levels of oxygen. one of the products obtained under this process is biochar, also known as pyrolyses or biocarbon. these are solid products of fine and porous grain obtained from the thermal conversion of biomass in a limited oxygen environment. biochar is similar to coal, which is produced by natural burning, and that reaches great stability in the soil compared to the nitric nitrogen from which it comes (lehmann and joseph, 2009; ibi, 2012). according to amonette (2009), biochar has a high content of organic carbon, with high resistance to decomposition and high residence time in soils. these characteristics prevent the transformation of biochar and its early release of co₂ into the atmosphere. biochar creates a recalcitrant carbon deposit (carbon-negative) that functions as a carbon sequestration network (fao, 2004). likewise, this material, acting as an amendment or soil conditioner, can improve the soil’s physical condition towards better nutrients adsorption, increased cationic retention, and reduced n2o emissions (lal, 2004; lehmann et al., 2005). in addition, biochar can promote the sorption of organic compounds such as pesticides, herbicides, and enzymes, retain pollutants such as cadmium and chlorinated compounds (escalante-rebolledo et al., 2016), toxic organic compounds such as dioxins, furans, esters, polycyclic aromatic hydrocarbons and other organic pollutants (agrafioti et al., 2013). both the direct application of dry sludge (ds) in agricultural systems and the conversion of ds to pyrolyzed sludge (ps) for later incorporation can represent an economically and environmentally viable alternative for the disposal of these materials reducing their polluting potential. kistler et al. (1987), paterson et al. (2008), and hossain et al. (2010) showed that the addition of biochar from sludge to tomato crops increased the agrological properties of the soil, which increased crop yield and production. likewise, these authors claim that the heavy metals concentrated in the solid product become more chemically and biologically inert, decreasing transport or bioaccumulation in the plant and in soils when biochar is used as an amendment. nzanza et al. (2012) report that no benefits were found for fruit yield and nutrient absorption with the addition of ps and tree mycorrhizae to the soil of a tomato crop. because of contrasting results like these found in the literature, more research is needed for plant species of great agricultural importance regarding the effect of biochar application to the soil/substrate, particularly when ds is used. the objective of this research was to evaluate the variables (height (cm) and dry matter (g)) of tomato plants in pots, by analyzing the characterization of ds and ps and dry leaf weight, after adding ds and ps to the substrates at different doses. the results showed that the plant height and dry weight increased when these doses of sludge increased. however, no significant differences were found when the treatments between the two types of materials were compared. 244 agron. colomb. 38(2) 2020 materials and methods analysis of soil samples the soil used in the experiment was a degraded soil from the municipality of la vega (colombia). the soil samples were used as a substrate and were placed in each of the experimental units: pots of 15.5 cm for the upper diameter, 11.5 cm for the lower diameter, with heights of 11.0 cm and two-liter capacity. previously, the samples were dried at room temperature for 10 d and then placed in a redline rf 115 mechanical convection drying oven (general lab & cleanroom supply, california, usa) at 70°c for 72 h. the samples were then ground and passed through a 2 mm sieve and sent to the soil and water laboratory at universidad jorge tadeo lozano, bogota, colombia, for analysis. the samples were evaluated for the following characteristics: texture, organic matter, ph, cation exchange capacity (cec), macro and micronutrients, among which heavy metals (totals) were also analyzed. we determined the percentage of clays, silt, and sand using the bouyucos method. it is important to indicate that the characterization of the chemical elements of the soil used in the research is represented by the t0. we quantified organic matter according to the methodology of walkley and black (kumada, 1987) and ssl (soil survey laboratory) (1995). n was determined using kjedahl digestion. we measured the ph in water in a 1:1 ratio (you et al., 1999) in 20 g of soil/20 g of h₂o. the cec was determined based on the sum of the bases, extracted with nh₄o ac 1 n at ph 7 (bt). we determined the exchangeable acidity (ea) with kcl 1 n (motta, 1990) and phosphorus availability with lactate (egner, 1941). the b was analyzed with azomectin h (wolf, 1974), the s was determined with turbidimetry (combatt et al., 2014), and the fe, mn, cu and zn were analyzed using the diethylene triamine-pentacetic acid (dtpa) method. foliar analysis in the different treatments destructive sampling was carried out using six-month-old plants, which were dried at 70°c for 72 h and then incinerated. the incinerated material was analyzed to determine different macro and microelement values, using the following techniques: n by kjeldahl method, p and b by colorimetry, k, ca, mg, na, fe, mn, cu and zn by atomic absorption, and s by turbidimetry (combatt et al., 2014). preparation of dry sludge (ds) and biochar (ps) the ds was obtained from the saltpeter ptar located in bogota d.c. (colombia). ds was then dried outdoors for 30 d at room temperature (30ºc) in the greenhouses of the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia. approximately 5 kg of ds were used for the production of the ps biochar. a proportion of this material was pyrolyzed in the rotary kiln of the department of mechatronics of the faculty of engineering of the universidad nacional de colombia, bogota campus. the ps was obtained under rapid pyrolysis with a temperature of 850°c for 40 min and a heating rate of 80-100°k/min. the pss were prepared according to the methodology proposed by jeffery et al. (2011). the obtained ps (1.5 kg) was packed in bags and stored at room temperature at 15°c as average temperature and then was taken to the soil biology laboratory at the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia, for chemical and physical characterization. before applying the different treatments, a ball hammer and two sieves of number 10 and 20 with openings of 2.0 and 0.85 mm, respectively, were used to reduce the particle size of the two materials. for the ps, an approximate grain size of 2 mm was used. these assessments were performed considering the international biochar initiative and the set of characteristics that define the quality of biochar for use in agriculture. those parameters include particle size distribution of these materials, ph, specific area, porosity, c, and nutrient content, as well as pollutant content (heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons) (ibi, 2012). the chemical analysis of both ps and ds was determined under the same parameters of the soil samples. the chemical characterization of the two materials is shown in table 1. we performed a laboratory characterization of the two sludges of the treatments with the following variables: bulk density, cation exchange capacity (cec), organic carbon, organic matter, ash, carbon/nitrogen ratio, ph (acidity reaction), total nitrogen, ammoniacal nitrogen, nitric nitrogen, phosphorus (p), potassium (k), calcium (ca), magnesium (mg), sulfur (s), sodium (na), iron (fe), manganese (mn), copper (cu), zinc (zn) and boron (b) (tab. 1). experimental design we carried out the test in the greenhouses of the faculty of agricultural sciences of the universidad nacional de colombia between february and july 2015, under average daytime temperatures of 24°c and average nighttime temperatures of 18°c. the experiment was carried out in the pots. the soil mixed with the biocarbon and ds (substrate) was placed in the pots. we planted five seeds of the tomato variety miland at a depth of 3 cm. we previously treated the seeds with hot water to counteract possible pathogens. once 245reyes-moreno, cuervo-andrade, darghan-contreras, and cárdenas-pardo: impact of dry sludges and sludge biochar on height and dry matter of solanum lycopersicum l. the seeds germinated after 10 d, we transplanted those with the most vigor into the center of each pot, which were randomly arranged on the greenhouse tables. we irrigated the plants by sprinkling with a f low rate of 2 l/h, three times a week, based on the needs of the crop. we subsequently sampled the plants destructively six months after sowing when they had grown eight branches; the biomass on the soil surface was collected by cutting at the base of the stem. no chemical and organic synthesis products were applied during the test. in the absence of reference levels for the doses established for both ds and ps, we based the amounts that we applied in this research on studies by chan et al. (2007) and van zwieten et al. (2009), who determined benefits of biochars produced from paper sludge and poultry feces with an average dose of 10-15 t ha-1. the experimental design was associated with an incomplete factorial in a completely randomized arrangement, since the doses were nested for each material, with ds and ps materials. the nested doses were 0.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0, and 15.0 t ha-1 consisting of 12 randomized treatments on the experimental units (pot with a tomato plant), using three repetitions per treatment. the treatments were labeled as follows: (t0) control (only soil for both materials); (ds1) 2.5 t ha-1; (ds2) 5 t ha-1; (ds3) 7.5 t ha-1; (ds4) 10 t ha-1; (ds5) 15 t ha-1; (ps1) 2.5 t ha-1; (ps2) 5 t ha-1; (ps3) 7.5 t ha-1; (ps4) 10 t ha-1; and (ps5) 15 t ha-1. the response variables evaluated simultaneously were dry matter (g), and height (cm) of the plants measured six months after planting. finally, with the same treatment structure, we evaluated the macro and microelements (n, p, k, ca, mg, cl, fe, mn, cu, and zn) in leaves 6 months after sowing. statistical analysis the relative change was analyzed taking into account the final values of the variables of ps compared to the initial values of ds, represented by a radial diagram. an exploratory analysis of the data was carried out to describe the variables involved in the study statistically. the analysis included calculations of the mean, standard deviation, and coefficient of variation of the two response variables (height and plant weight), discriminated by treatment. a conditional graph was constructed to show the relationships of all the variables involved. table 1. evaluated properties of dry and pyrolyzed sludge. variables dry sludge pyrolyzed sludge relative change (%)units dry base dry base bulk density g cm-³ 0.88 0.79 -10.23(+) cation exchange capacity (cec) cmol kg-1 28.17 64.45 128.79 organic carbon % 20.4 19.31 -5.34 organic matter % 44.26 41.9 -5.33 ashes % 55.74 58.1 4.23 carbon/nitrogen ratio w/w 8.5 8.05 -5.29 ph (acidity reaction) 5.8 5.9 1.72 total nitrogen % 2.4 2.4 0.00 ammoniacal nitrogen % 0.024 0.084 250.00 nitric nitrogen % 0.075 0.123 64.00 phosphorus (p) % 0.93 1.1 18.28 potassium (k) % 0.21 0.35 66.67 calcium (ca) % 1.900 2.8 -99.85 magnesium (mg) % 0.24 0.27 12.50 sulfur (s) % 0.62 2.1 238.71 sodium (na) % 0.056 0.062 10.71 iron (fe) ppm 4183 17372 315.30 manganese (mn) ppm 179 286 59.78 copper (cu) ppm 29.6 37.2 25.68 zinc (zn) ppm 360 777 115.83 boron (b) ppm 14 13.5 -3.57 (+) values given by 100*(end _ value-start _ value)/start _ value). the sign (-) means a decrease. 246 agron. colomb. 38(2) 2020 a bivariate analysis of variance was used for the evaluation of the effects of the added material and its nested doses on the height and weight of the plant, for the incomplete factorial experimental design in a completely randomized arrangement. we validated the assumptions of bivariate normality and equality of matrices of variances and covariances by treatments using the roystone test and the box m test, respectively. the statistical package r was used for all analyses. for the analysis of the macro and micro nutritional elements of the leaf, the relative percentage change of the treatment was measured with a higher average compared to the control. results and discussion under the conditions of this study, the apparent density showed a 10.23% reduction in the conversion of ds to biochar or ps, which could be caused by the micropores that are generated when the temperature in the pyrolysis process increases (verheijen et al., 2009). the ph level remained stable in the conversion from ds to ps, despite rapid pyrolization (high temperature and short residence times), which is thought to increase alkalinity due to the loss of carboxylic acid groups by temperature (harris and tsang, 1997). this situation could be due to the fact that there was no significant change in the amounts of organic carbon in this conversion, i.e., there would not be a noticeable loss of these functional groups. in addition, higher levels in the contents of p and k were found in treatments with ps as well as a greater positive percentage difference for these treatments (tab. 1). there could be a significant contribution of p from protein materials and polyphosphates (which were not lost in the pyrolysis process) from detergents that might be constituents of the evaluated ds (korboulewsky et al., 2002; esteller et al., 2009). however, the levels of total n, mg, and na were similar for the two materials (with increases not greater than 13% in the percentage change in the conversion from ds to ps). the permanence of the levels of these elements after pyrolysis in the pss could be due to the fact that the temperatures did not reach the point of volatilization. in contrast, gaskin et al. (2008) found the volatilization of n in sludge when the temperature was increased from 300 to 700°c. in general, the percentages of micronutrients were higher in the ps, while organic matter showed higher levels in the ds. in contrast, authors such as okuno et al. (2005) consider that ca begins to decrease in the biochar matrix in pyrolysis with temperatures above 600°c. the higher values of ca in the pss in this study may be associated with higher levels in the height and dry matter of the plant. with the addition of ps, there is an increase in water retention capacity and a greater uptake of nutrients due to an increase of the cec (fig. 1). bd cec oc om ash c/n ph total n ammoniacal n nitric n pk ca mg s fe mn cu zn b -100 0 100 200 300 400 -100 0 100 200 300 400 figure 1. relative changes in physical and chemical properties of biochar from sludge to dry sludge. bd bulk density, cec cation exchange capacity, oc organic carbon, om organic matter, ash ashes, c/n carbon/nitrogen ratio, ph potential reduction, total n total nitrogen, ammoniacal n ammoniacal nitrogen, nitric n nitric nitrogen, p phosphorus, k potassium, ca calcium, mg magnesium, s sulfur, fe iron, mn manganese, cu copper, zn zinc, b boron. fe, cu, and zn increased with the conversion from ds to ps in percentages of 315.35%, 25.6%, and 115.8%, respectively (tab. 1). some studies corroborate the results of our research, in which authors such as lehmann et al. (2006) establish that, although nutrients such as n and p in the sludge may decrease due to volatilization during pyrolysis, heavy metals, such as cu and zn, can increase their concentration. in studies by hossain et al. (2010), different heavy metals such as zn, pb, and ni increased their contents in sludge pyrolysis at temperatures greater than 500°c. this implies that the increase of these elements with ps in the substrate can affect the chemical properties of the sludge, so that there is a competition of nutrients with a high amount of fe. regarding the cec, a relative change (increase) of 128.8% was found for the ps with reference to ds. this result is contrary to the expected decrease in the values of this variable, as reported by lin et al. (2012) and rajkovich et al. (2012), and could happen due to the removal of functional groups that increase ion retention with their load. 247reyes-moreno, cuervo-andrade, darghan-contreras, and cárdenas-pardo: impact of dry sludges and sludge biochar on height and dry matter of solanum lycopersicum l. the higher level of cec in the pss in this research could be due to a high number of these groups and also to the conservation of heteroatoms within them (cantrell and martin, 2012). with increasing doses of both ps and ds in each treatment, there was a tendency to increase the dry weight and height of the plants (fig. 2). the bivariate analysis of variance showed no significant effect attributable to the ps and ds materials on the height or the dry matter (p=0.788) of the plants but rather between doses of each material (p<0.001) (tabs. 2 and 3). table 2. in-treatment dose test statistics. statistics value f-value num df den df pr>f wilk’lamda 0.979 0.24 2 23 0.788 table 3. inter-material dose test statistics. statistics value f-value num df den df pr>f wilk’lamda 0.003 9.21 20 46 <.0001 in both ds and ps, the control was below average compared to the other treatments. taking as reference the treatments with higher plant heights (ds5 and ps5), the control plants were found to be 27.63% and 30.92% shorter than ps5 and ds5 plants, respectively (tab. 4). as in the present study, hossain et al. (2001) reported significant effects on the height of cherry tomato plants with applications of biochar made with sludge from treatment plants in the sydney area (australia). in that study, applications of biochar were evaluated in the greenhouse, both alone and in mixtures with inorganic fertilizers, using doses of 10 t ha-1. likewise, silva et al. (2017) found similar results in seedlings of eucalyptus grandis w. evaluating ds and ps. in accordance with the present research, cabrera et al. (2007) also found a positive effect on the height of tomato plants with the addition of ds to the soil from a wwtp, compared to soils fertilized with urea and soils without fertilization in the greenhouse. such results can be attributed to improvements in some chemical properties of soils w ei gh t ( g) 30 10 50 604020 height (cm) dose (g) tr ea tm en t 151050 bi oc ha r sl ud ge 30 10 50 604020604020 604020 604020604020 table 4. descriptive statistics for response variables height (cm) and dry weight (g) of plants. dry sludge pyrolyzed sludge dose 0 2.5 5 7.5 10 15 0 2.5 5 7.5 10 15 variables height ẋ* 16.100 20.900 28.733 31.066 39.200 58.266 16.100 20.766 29.566 35.800 42.466 52.066 s** 2.080 4.300 3.611 3.827 6.148 3.295 2.080 3.234 2.274 6.791 6.143 5.772 cv*** 12.924 20.574 12.569 12.321 15.686 5.656 12.924 15.576 7.692 18.969 14.466 11.087 dry weight ẋ* 6.217 9.260 16.715 21.071 30.678 49.717 6.217 7.913 15.922 25.221 30.478 46.175 s** 2.883 2.065 2.692 2.316 3.397 5.767 2.883 1.012 1.060 7.519 5.719 7.839 cv*** 46.37 22.30 16.109 10.991 11.074 11.600 46.378 12.792 6.662 29.812 18.766 16.977 *ẋ: average, **s: standard deviation, ***cv: coefficient of variation. figure 2: dry weight distribution as a function of plant height per nested dose in each experimental treatment. 248 agron. colomb. 38(2) 2020 produced by an application of these materials, due to the contribution of immediate and gradual inorganic forms of organic molecules. in this research, dry matter and plant height increased with the addition of higher doses of both ls and lp. the control plants (with an average of 6.2 g of dry matter) were found to have 12.5% and 13.2% less dry matter than the ds5 and ps5 plants, respectively (tab. 4). this could be due to the fact that these types of sludge contain high amounts of nutrients and organic matter that could have a positive effect and contribute to a greater gain of dry matter given higher doses of these materials (melo et al., 2007). in this regard, moral et al. (2005) also state that higher production of plants may be due to a greater amount of organic matter present in the biochar. these organic elements are composed of proteins, simple sugars, organic acids, amino acids, and peptides that are easily degraded by microorganisms, increasing those populations that contribute to a greater dynamic of transformation from non-soluble elements to elements available to plants. the addition of ps could cause greater production and growth in the plant by the reduction in the leaching of nutrients and the increase in the union of organic matter and nutrients through the cation exchange capacity (amonette, 2009; granatstein et al., 2009; atkinson et al., 2010; lehmann et al., 2011). in other studies, in tomato, hossain et al. (2010) found no significant differences with the addition of ps at doses of 10 t ha-1 and inorganic fertilizers. however, the researchers reported higher plant growth with amendments added to sludge biochar mixtures and chemical fertilizers. in the present research, with the comparative analysis of the application of the two materials, the profiles and effects were similar to the response in dry weight (g) and height (cm) of the evaluated tomato plants (fig. 2). the increase in dry matter and height in the plants with the addition of ps in this study could be related to the contribution of these materials to generate better conditions and dynamics of the different properties of the substrates and, therefore, improve plant growth. in this sense, studies such as those by glaser et al. (2002) describe improvements in the different properties of the soil with the addition of biochar or pyrolysis and the increase of dry matter in plants. the researchers argue that terra preta soils have approximately 18% higher water retention values, compared to adjacent soils. thus, the addition of any organic amendment produces an increase in water retention, which will be represented as a positive increase in the different properties of the soil, and consequently, in improved nutrient uptake by plants. on the other hand, hue and ranjith (1994), mcbride et al. (1997), and shuman (1998) state that dry sludge can increase nutrient availability due to the low molecular weight of its aliphatic components and the increase of cec in the soil. comparing the application of the ds and ps carried out according to the norms of this study, the use of biochar from ps could be a better option because of the stabilization of this material that occurs in its conversion to biochar through the pyrolization process. for example, the use of ps can reduce the availability of heavy metals included in the soil, which pass into the trophic chain through the root absorption of plants (mtshali et al., 2014). although present at low values, the increase of metals such as fe and cu in the conversion of dry sludge to biochar in percentages of 3.1 and 0.2%, respectively, was evident in this research (tab. 1). foliar analysis according to the different percentages of nutrients from the foliar samples found in the various treatments compared to the control, generally, higher levels of micronutrients were found in the ps treatments. however, higher values were found in the macronutrient levels of the ds (except for k) (tab. 5). the absorption of n by tomato plants was present at higher levels within the ps treatments for treatments with higher doses of this material. for example, treatment lp5, with the highest dose of ps in the substrate, showed the highest concentration of n in plant tissues in the pyrolyzed treatments. this could be due to the concentration of n in the ashes of the biochar adsorbed by the plant from the substrate. in this sense, authors such as steiner et al. (2008), zimmerman (2011), lehmann et al. (2010) and rajkovich et al. (2012) suggest that the uptake of nutrients such as n increases in biochar that comes from high temperatures because they contain a lower labile fraction. this means that there is less immobilization by microorganisms and, therefore, there is a greater amount of n available to be absorbed by the plant. among the ps treatments, the ps5 showed the highest level of ca in the leaf tissue of the plants (tab. 5), which could be correlated with a higher level of biochar for this treatment, due to the initial high concentration of ca in the added ps material (tab. 1). however, the function of k is associated with root growth, tolerance to water stress, cellulose formation, enzymatic activity, and photosynthesis (thomson, 2008). although the treatments with higher doses of the two materials in this study had the highest yields (dry matter) and heights (ds5 and ps5), the same was not found regarding k uptake 249reyes-moreno, cuervo-andrade, darghan-contreras, and cárdenas-pardo: impact of dry sludges and sludge biochar on height and dry matter of solanum lycopersicum l. table 5. foliar analysis of nutritional elements in different treatments with applications of dry sludge and sludge biochar in solanum lycopersicum l. treatments macro elements (g*100 g-1) micro elements (g*100 g-1) n p k ca mg s na fe mn cu zn b t0 0.16 6.51 0.72 4.86 1.20 42.8 1.93 0.31 0.36 0.51 ds1 2.25 0.19 3.50 1.90 0.63 0.52 0.129 3793.0 193.0 9.7 67.9 17.7 ds2 1.49 0.20 2.80 1.40 0.34 0.41 0.059 14036.0 150.0 5.2 44.7 15.3 ds3 1.11 0.20 2.40 1.50 0.25 0.39 0.055 3693.0 121.0 8.1 39.4 16.1 ds4 2.26 0.24 2.70 1.60 0.42 0.41 0.073 7608.0 184.0 8.9 71.6 19.1 ds5 1.68 0.22 3.10 1.90 0.45 0.48 0.0071 4448.0 164.0 8.8. 58.4 20.2 ps1 1.46 0.24 3.30 1.70 0.55 0.39 0.150 4786.0 178.0 7.4 62.1 16.0 ps2 1.86 0.24 3.00 1.80 0.52 0.31 0.081 6135.0 213.0 7.6 62.3 17.4 ps3 1.87 0.22 3.80 1.40 0.53 0.35 0.094 3769.0 170.0 12.8 86.8 28.6 ps4 1.33 0.24 3.40 1.40 0.32 0.38 0.056 2164.0 93.3 8.1 65.5 21.2 ps5 2.03 0.24 2.80 1.90 0.45 0.38 0.077 3675.0 170.0 12.4 93.5 33.1 minimum optimal level 2.80 0.30 3.50 1.60 0.36 0.64 0.05 84.0 55.0 6.0 40.0 54.0 maximum optimal level 4.20 0.45 5.00 3.20 0.49 1.94 0.2 112.0 65.0 15.0 60.0 76.0 table 6. relative changes for different elements in foliar tissue samples for treatments and evaluated doses. n p k ca mg cl fe mn cu zn ds1 1306.3 -97.1 386.1 -60.9 -47.5 8762.1 9900 3029.0 18761.1 3370.5 ds2 831.3 -96.9 288.9 -71.2 -71.7 32694.4 7672.0 1577.4 12316.7 2900.0 ds3 593.8 -96.9 233.3 -69.1 -79.2 8528.5 6169.4 2512.9 10844.4 3056.9 ds4 1312.5 -96.3 275 -67.1 -65 17675.7 9433.7 2771.0 19788.9 3645.1 ds5 950 -96.6 330.6 -60.9 -178.6 10292.5 8397.4 2738.7 16122.2 3860.8 ps1 812.5 -96.3 358.3 -65.0 -54.2 11082.2 9122.8 2287.1 17150 3037.3 ps2 1062.5 -96.3 316.7 -63.0 -56.7 14234.1 10936.3 2351.6 17205.6 3311.8 ps3 1068.8 -96.6 427.8 -71.2 1.9 8706.1 8708.3 4029.0 24011.1 5507.8 ps4 731.3 -96.3 372.2 -71.2 -73.3 4956.1 4734.2 2512.9 18094.4 4056.9 ps5 1168.8 -96.3 288.9 -60.9 -62.5 8486.4 8708.3 3900 25872.2 6390.2 in plant tissues in these same treatments. in fact, the lowest amounts of k absorbed were found in treatments ds5 and ps5 (tab. 6). this reaction can be possibly due to the long-term action of biochar, as described by major et al. (2010) in studies conducted in corn crops between 2003 and 2006, where there were increases in elements such as k, ca and mg until the third year, with the addition of biochar made from wood residues. however, it is expected that the amounts of ca and mg contributed by biochar in the soil will increase in the long term, which may have an impact on leaf tissues through the uptake of the elements by the plant, as established by authors such as major et al. (2010). it is known that p is usually conserved during the volatilization of associated organic molecules and is present as ashes within the biochar, which when solubilized, becomes available to plants (mašek and brownsort, 2011; escalanterebolledo et al., 2016). however, mclaughlin et al. (2009) demonstrated that p in the sludge acts as a slow-release fertilizer in soils deficient in this element (hossain et al., 2010). in addition, the concentration of p in the sludge can be reduced by the conditions of pyrolysis through the evolution of volatile compounds of greater molecular weight, while the concentration of metals present in the biochar is expected to increase (hossain et al., 2010). this could explain the results of this study regarding the lower content of p in both ds and ps compared to the control and the higher fe content found in these two materials. in this research, although the amounts of p are significantly lower in the two sludge materials compared to the control (tab. 5), it could be inferred that in t0 the element is neutralized (due to high amounts of bases like k). for this reason, it is not available for the plant and could not provide a contribution to its production (interpreted in terms of height and dry matter). 250 agron. colomb. 38(2) 2020 na ions in large quantities can affect the seeds of s. lycopersicum by decreasing the water potential in the substrate (el-habbasha et al., 1996; cuartero and fernández-muñoz, 1998). these concentrations also affect the growth of the roots of the plant by altering the absorption of water (an osmotic component) (shannon and grieve, 1999). the above could be ref lected in this research given the results obtained regarding the high content of na since higher levels of this element were found in the leaf samples of the treatments with lower height and dry matter (ds1 and ps1), and lower levels of na in treatments with higher height (ds5 and ps5) (tab. 4). in the analysis of mn, zn, and b, there was no clear trend that could relate a higher dose of treatments to an increase in the content of these elements in plant tissues. foliar analyses revealed significant amounts of fe, particularly in ds in treatments ds2 and ds4. the ps treatments that were found with greater amounts of this element were the ps1 and ps2. in relation to this, pérez-sanz et al. (2002) investigated the efficiency in the growth of citrus crops with the application of sludge enriched with fe without finding significant improvements in this growth parameter. these results are in line with what was obtained in our study, particularly with the application of treatments that include biochar, since it was found that treatments with high amounts of fe such as ps1 and ps2 had the lowest plant height and dry matter values . conclusions the results obtained indicated that the applications of ds and ps on sludges with tomato plants under greenhouse conditions generated an effect on the height and dry matter of the plants, which was proportional to the increase in the doses of these materials to the substrate. although no significant differences were found in the application of the two materials, there were statistical differences found in the nested doses for each material, and greater response in the evaluated variables at higher doses of each material. with the addition of ps to the substrate, an improvement in the availability of nutritional elements of the soil, such as k was observed. additionally, an increase in the absorption of these elements by tomato plants (particularly in the ps3) was observed, which positively inf luenced greater heights and values of dry matter obtained in the plants. essential elements such as ca increased in the substrate with the application of ds and ps. however, increased amounts of fe were also found in the ps, which could have a negative impact on the chemical conditions of the soil and plants. when higher levels of nutrients (particularly nitrogen) are found in the plants under treatment with ps, a contribution of nutritional elements by this material was inferred. this is a very important aspect that must be investigated in depth due to its potential benefits in the nutrition and production of cash crops. the application of ds and ps could be a viable proposal for agricultural systems as an alternative to the disposal of sewage sludge and as an amendment or soil conditioner. although greater benefits were found in some variables measured in this study with the application of some ds, there could be a greater benefit in environmental terms with the use of pss given that the heavy metal load is reduced when pyrolysis is applied to the soil. this benefit may mean a lower impact in terms of bioaccumulation of these metals in the plant. however, for future studies, it is necessary to analyze the content of toxic organic compounds such as dioxins, furans, phthalic acid esters, polycyclic aromatic hydrocarbons, and other organic contaminants that may be present in ds and pss. this information can be important to define criteria for the selection of one of these materials to be used as a soil improver. literature cited agrafioti, e., g. bouras, d. kalderis, and e. diamadopoulos. 2013. biochar production by sewage sludge pyrolysis. j. anal. appl. pyrol. 101, 72-78. doi: 10.1016/j.jaap.2013.02.010  amonette, j. 2009. an introduction to biochar: concept, processes, properties, and applications. url: http://www.carbon-negative.us/docs/jimamonette.pdf (accessed 26 july 2017). atkinson, c., j. fitzgerald, and n. hipps. 2010. potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils: a review. plant soil 337, 1-18. doi: 10.1007/s11104-010-0464-5 cabrera, j.a., c.e. ramos, c.a. miranda, b.e. utria, and i.m. reynaldo-escobar. 2007. aplicación de biosólidos en el cultivo de plántulas de tomate. rev. cien. téc. agropecu. 16, 65-69. cantrell, k.b. and j.h. martin. 2012. stochastic state‐space temperature regulation of biochar production. part ii: application to manure processing via pyrolysis. j. sci. food agric. 92(3), 490-495. doi: 10.1002/jsfa.4617 chan, k.y., l. van zwieten, i. meszaros, a. downie, and s. joseph. 2007. agronomic values of green waste biochar as a soil amendment. aust. j. soil res. 45(8), 629-634. doi: 10.1071/sr07109 combatt, e., v.h. álvarez, and a. dos santos. 2014. determination of sulphate by turbidimetry in acid sulphate soil. acta agron. 63(1), 42-47. doi: 10.15446/acag.v63n1.31922 cuartero, j. and r. fernández-muñoz. 1998. tomato and salinity. sci. hortic. 78(1-4), 83-125. doi: 10.1016/s0304-4238(98)00191-5 eaab, 2009. ptar el salitre. url: http://www.acueducto.com.co/ (accessed 5 october 2016). http://www.carbon-negative.us/docs/jimamonette.pdf http://www.carbon-negative.us/docs/jimamonette.pdf https://doi.org/10.1016/s0304-4238(98)00191-5 http://www.acueducto.com.co/ 251reyes-moreno, cuervo-andrade, darghan-contreras, and cárdenas-pardo: impact of dry sludges and sludge biochar on height and dry matter of solanum lycopersicum l. egner, h. 1941. the egner lactate method for phosphate determination. american fertilizer 94(5), 5-7. el-habbasha, k.m., a.m. shaheen, and f.a. rizk. 1996. germination of some tomato cultivars as affected by salinity stress condition. egypt. j. hort. 23(2), 179-190. escalante-rebolledo, a., g. pérez-lópez, c. hidalgo-moreno, j. lópez-collado, j. campo-alves, e. valtierra-pacheco, and j.d. etchevers-barra. 2016. biocarbón (biochar) i: naturaleza, historia, fabricación y uso en el suelo. terra latinoam. 34(3), 367-382. esteller, m.v., h. martínez-valdés, s. garrido, and q. uribe. 2009. nitrate and phosphate leaching in a phaeozem soil treated with biosolids, composted biosolids and inorganic fertilizers. waste manage. 29(6), 1936-1944. doi: 10.1016/j.wasman.2008.12.025 fao. 2004. actualización de la evaluación de los recursos forestales mundiales a 2005 términos y definiciones. programa de evaluación de los recursos forestales. documento de trabajo 83/s. fao, rome. gaskin, j.w., c. steiner, k. harris, k. das, and b. bibens. 2008. effect of low-temperature pyrolysis conditions on biochar for agricultural use. trans. asabe 51(6), 2061-2069. doi: 10.13031/2013.25409 glaser, b., j. lehmann, and w. zech. 2002. ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal a review. biol. fert. soils 35(4), 219-230. doi: 10.1007/s00374-002-0466-4 granatstein, d., c.e. kruger, h. collins, s. galinato, m. garciaperez, and j. yoder. 2009. use of biochar from the pyrolysis of waste organic material as a soil amendment. url: http://www. ecy.wa.gov/biblio/0907062.htm (accessed 03 october 2017). harris, p.j.f. and s.c. tsang. 1997. high-resolution electron microscopy studies of non-graphitizing carbons. philos. mag. 76(3), 667-677. doi: 10.1080/01418619708214028 hartman, m., k. svoboda, v. vesely, o. trnka, and j. chour. 2003. sewage sludge thermal processing. chem. listy 97(10), 976-982. hospido, a., m. carballa, m. moreira, f. omil, j.m. lema, and g. feijoo. 2010. environmental assessment of anaerobically digested sludge reuse in agriculture: potential impacts of emerging micropollutants. water res. 44(10), 3225-3233. doi: 10.1016/j.watres.2010.03.004 hossain, m.k., v. strezov, v. chan, a. ziolkowski, and p.f. nelson. 2001. inf luence of pyrolysis temperature on production and nutrient properties of wastewater sludge biochar. j. environ. manage. 92(1), 223-228. doi: 10.1016/j.jenvman.2010.09.008 hossain, m.k., v. strezov, k.y. chan, and p.f. nelson. 2010. agronomic properties of wastewater sludge biochar and bioavailability of metals in production of cherry tomato (lycopersicon esculentum). chemosphere 78(9), 1167-1171. doi: 10.1016/j. chemosphere.2010.01.009 hue, n.v. and s.a. ranjith. 1994. sewage sludges in hawaii: chemical composition and reactions with soils and plants. water air soil pollut. 72(1-4), 265-283. doi: 10.1007/bf01257129 ibi. 2012. standardized product definition and product testing guidelines for biochar that is used in soil. url: http://www. biochar-international.org/sites/default/files/guidelines_for_ biochar_that_is_used_in_soil_final.pdf (accessed 16 june 2019). jeffery, s., f.g. verheijen, m. van der velde, and a.c. bastos. 2011. a quantitative review of the effects of biochar application to soils on crop productivity using meta-analysis. agric. ecosystems environ. 144(1), 175-187. kistler, r., f. widmer, and p.h. brunner. 1987. behavior of chromium, nickel, copper, zinc, cadmium, mercury, and lead during the pyrolysis of sewage sludge. environ. sci. technol. 21(7), 704-708. doi: 10.1021/es00161a012 korboulewsky, n., s. dupouyet, and g. bonin. 2002. environmental risk of applying sewage sludge compost to vineyards. j. environ. qual. 31(5), 1522-1527. doi: 10.2134/jeq2002.1522 kumada, k. 1987. chemistry of soil organic matter. japan scientific societies press, tokyo. elsevier science publishers, amsterdam. lal, r. 2004. carbon sequestration in dryland ecosystems. environ. manag. 33, 528-544. doi: 10.1007/s00267-003-9110-9 lal, r. 2016. soil health and carbon management.  food energy secur. 5(4), 212-222. doi: 10.1002/fes3.96 lehmann, j., b. liang, d. solomon, m. lerotic, f. luizão, j. kinyangi, t. schäfer, s. wirick, and c. jacobsen. 2005. near-edge x-ray absorption fine structure (nexafs) spectroscopy for mapping nano-scale distribution of organic carbon forms in soil: application to black carbon particles. global biochem. cycles 19(1), 1-12. doi: 10.1029/2004gb002435 lehmann, j., j. gaunt, and m. rondon. 2006. bio-char sequestration in terrestrial ecosystems a review. mitig. adapt. strateg. glob. chang. 11(2), 403-427. doi: 10.1007/s11027-005-9006-5 lehmann, j. and s. joseph. 2009. biochar for environmental management: an introduction. routledge, london, uk. lehmann, j., j.e. amonette, and k. roberts. 2010. role of biochar in mitigation of climate change. pp. 343-363. in: hillel, d., and c. rosenzweig (eds.). handbook of climate change and agroecosystems: impacts, adaptation, and mitigation. imperial college press, london. doi: 10.1142/9781848166561_0018 lehmann, j., m.c. rillig, j. thies, c.a. masiello, w.c. hockaday, and d. crowley. 2011. biochar effects on soil biota: a review. soil biol. biochem. 43(9), 1812-1836. doi: 10.1016/j. soilbio.2011.04.022 lin, y., s. zhou, f. li, and y. lin. 2012. utilization of municipal sewage sludge as additives for the production of eco-cement. j. hazard. mater. 213, 457-465. doi: 10.1016/j.jhazmat.2012.02.020 major, j., m. rondon, d. molina, s.j. riha, and j. lehmann. 2010. maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a colombian savanna oxisol. plant soil 333, 117128. doi: 10.1007/s11104-010-0327-0 mašek, o. and p. brownsort. 2011. biochar production. pp. 37-44. in: shackley, s. and s. sohi (eds.). an assessment of the benefits and issues associated with the application of biochar to soil. uk biochar research centre, london, uk. mcbride, m., s. sauvé, and w. hendershot. 1997. solubility control of cu, zn, cd and pb in contaminated soils. eur. j. soil sci. 48(2), 337-346. doi: 10.1111/j.1365-2389.1997.tb00554.x http://www.ecy.wa.gov/biblio/0907062.htm http://www.ecy.wa.gov/biblio/0907062.htm https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1997.tb00554.x 252 agron. colomb. 38(2) 2020 mclaughlin, h., p.s. anderson, f.e. shields, and t.b. reed. 2009. all biochars are not created equal, and how to tell them apart. proceedings the north american biochar conference, 2009 august 9-12; boulder, colorado, usa. melo, w.j., p.s. aguiar, g.m. melo, and v.p. melo. 2007. nickel in a tropical soil treated with sewage sludge and cropped with maize in a long-term field study. soil biol. biochem. 39(6), 1341-1347. doi: 10.1016/j.soilbio.2006.12.010 moral, r., j. moreno-caselles, m.d. perez-murcia, a. perez-espinosa, b. rufete, and c. paredes. 2005. characterization of the organic matter pool in manures. bioresour. technol. 96(2), 153-158. doi: 10.1016/j.biortech.2004.05.003 morales, p. 2005. digestión anaerobia de lodos de plantas de tratamiento de aguas y su aprovechamiento. undergraduate thesis, universidad de las américas, puebla, mexico. motta, b. 1990. métodos analíticos del laboratorio de suelos. igac, bogota. mtshali, j.s., a.t. tiruneh, and a.o. fadiran. 2014. characterization of sewage sludge generated from wastewater treatment plants in  swaziland in relation to agricultural uses. resources and environment 4(4), 190-199. nzanza, b., d. marais, and p. soundy. 2012. effect of arbuscular mycorrhizal fungal inoculation and biochar amendment on growth and yield of tomato. int. j. agric. biol. 14(6), 965-969. okuno, t., n. sonoyama, j. hayashi, c.z. li, c. sathe, and t. chiba. 2005. primary release of alkali and alkaline earth metallic species during the pyrolysis of pulverized biomass. energy fuels 19(5), 2164-2171. doi: 10.1021/ef050002a paterson, e., g. osler, l.a. dawson, t. gebbing, a. sim, and b. ord. 2008. labile and recalcitrant plant fractions are utilized by distinct microbial communities in soil: independent of the presence of roots and mycorrhizal fungi. soil biol. biochem. 40(5), 1103-1113. doi: 10.1016/j.soilbio.2007.12.003 pérez-sanz, a., a. álvarez-férnandez, t. casero, g. legaz, and j.j. lucena. 2002. fe enriched biosolids as fertilizers for orange and peach trees grown in field condition. plant soil 241, 145153. doi: 10.1023/a:1016055607447 ptar. 2009. informe mensual de actividades. url:  http://www. acueducto.com.co/ (accessed 07 april 2017). rajkovich, s., a. enders, k. hanley, c. hyland, a.r. zimmerman, and j. lehmann. 2012. corn growth and nitrogen nutrition after additions of biochars with varying properties to a temperate soil. biol. fert. soil. 48 (3), 271-284. doi: 10.1007/ s00374-011-0624-7 shannon, m.c. and c.m. grieve. 1999. tolerance of vegetable crops to sa linit y. sci. hort. 78(1-4), 5-38. doi: 10.1016/ s0304-4238(98)00189-7 shuman, l.m. 1998. effects of organic waste amendments on cadmium and lead in soil fractions of two soils. commun. soil sci. plan. 29(19-20), 2939-2952. doi: 10.1080/00103629809370167 silva, m.i., c. mackowiak, p. minogue, a.f. reis, and e.f. moline. 2017. potential impacts of using sewage sludge biochar on the growth of plant forest seedlings. ciênc. rural 47(1), 1-5. doi: 10.1590/0103-8478cr20160064 ssl (soil survey laboratory). 1995. information manual. soil survey investigations report nº 45. version 1.0. usda, lincoln, usa steiner, c., k.c. das, m. garcia, b. förster, and w. zech. 2008. charcoal and smoke extract stimulate the soil microbial community in a highly weathered xanthic ferralsol. pedobiologia 51(5-6), 359-366. doi: 10.1016/j.pedobi.2007.08.002 sullivan, d.m., a.i. bary, d.r. thomas, s.c. fransen, and c.g. cogger. 2002. food waste effects on fertilizer nitrogen efficiency, available nitrogen, and tall fescue yield. soil sci. soc. am. j. 66(1), 154-161. thomson, b. 2008. potassium. url:  www.back-to-basic.net/efu/ pdfs/ptassium.pdf (accessed 23 december 2017). van zwieten, l., b. singh, s. joseph, s. kimber, a. cowie, and k.y. chan. 2009. biochar and emissions of non-co2 greenhouse gases from soil. pp. 227-250. in: lehmann, j. and s. joseph (eds.). biochar for environmental management: science and technology. earthscan, london verheijen, f.g.a., s. jeffery, a.c. bastos, m. van der velde, and i. diafas. 2009. biochar application to soils: a critical scientific review of effects on soil properties, processes and functions. european commission. luxembourg. doi: 10.2788/472 wolf, b. 1974. improvements in the azomethine-h method for the determination of boron. comm. soil sci. plant anal. 5, 39-44. doi: 10.1080/00103627409366478 you, s.j., y. yin, and h.e. allen. 1999. partitioning of organic matter in soils: effects of ph and water/soil ratio. sci. total environ. 227(2-3), 155-160. doi: 10.1016/s0048-9697(99)00024-8 zimmerman, a.r., b. gao, and m.y. ahn. 2011. positive and negative carbon mineralization priming effects among a variety of biochar-amended soils. soil biol. biochem. 43(6), 1169-1179. doi: 10.1016/j.soilbio.2011.02.005 https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.12.010 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2004.05.003 https://doi.org/10.1016/s0304-4238(98)00189-7 https://doi.org/10.1016/s0304-4238(98)00189-7 http://www.back-to-basic.net/efu/pdfs/ptassium.pdf http://www.back-to-basic.net/efu/pdfs/ptassium.pdf effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse received for publication: 22 october, 2020. accepted for publication: 26 april, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.91111 1 agricultural engineering, federal university of parana, jandaia do sul (brazil). * corresponding author: aljusti@ufpr.br agronomía colombiana 39(1), 90-97, 2021 abstract resumen fertigation using vinasse, a high nutrient residue, is a viable form of complementary soil nutrition. however, it represents a dangerous risk of contamination if not properly disposed of. the objective of this study was to evaluate the irrigation and fertigation uniformity using vinasse in a drip irrigation system with and without the addition of polyacrylamide (frictionreducing polymer) applied at a concentration of 0.01 kg m-³ (10 mg l-1). the tests consisted of collecting f low from 16 drippers in the system. four were selected from each of the four lateral lines (first emitter, those located at 1/3 and 2/3 of the length, and the last one). uniformity was obtained by the coefficient of distribution uniformity (cdu), christiansen’s uniformity coefficient (cuc), the total coefficient of variation (cvt), and the statistical uniformity coefficient (suc). the cuc values after the addition of the polymer were 2.33% and 2.1% higher for water and vinasse, respectively. for the cdu, the addition of the polymer resulted in values of 6.07% and 5.3% higher for water and vinasse, respectively, and the suc resulted in values of 3.99% and 3.83% for water and vinasse, respectively. we concluded that vinasse showed a lower average uniformity compared to water. however, when the friction-reducing agent was added, an increase was observed in the average uniformity in the drip irrigation system. la fertirrigación con vinaza, un residuo rico en nutrientes, es una forma viable de nutrición complementaria del suelo. sin embargo, representa un riesgo peligroso de contaminación si no se elimina correctamente. el objetivo de este estudio fue evaluar la uniformidad del riego y fertirrigación mediante el uso de vinaza en un sistema de riego por goteo con y sin la adición de poliacrilamida (polímero reductor de fricción) aplicada a una concentración de 0.01 kg m-³ (10 mg l-1). los ensayos consistieron en recolectar el f lujo de 16 goteros en el sistema. se seleccionaron cuatro de cada una de las cuatro líneas laterales (primer emisor, los ubicados a 1/3 y 2/3 de la longitud, y el último). la uniformidad se obtuvo mediante el coeficiente de uniformidad de distribución (cud), el coeficiente de uniformidad de christiansen (cuc), el coeficiente de variación total (cvt) y el coeficiente de uniformidad estadística (cue). los valores de cuc después de la adición del polímero fueron un 2.33% y un 2.1% más altos para el agua y la vinaza, respectivamente. para el cud, la adición del polímero resultó en valores de 6.07% y 5.3% más altos para agua y vinaza, respectivamente, y el cue resultó en valores de 3.99% y 3.83% para agua y vinaza, respectivamente. se concluyó que la vinaza presentó una uniformidad promedio menor en comparación con el agua. sin embargo, cuando se agregó el agente reductor de fricción, hubo un aumento en la uniformidad promedio en el sistema de riego por goteo. key words: fertigation, polyacrylamide, application uniformity, irrigation evaluation. palabras clave: fertirrigación, poliacrilamida, uniformidad de aplicación, evaluación del riego. effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse efecto de un aditivo reductor de fricción sobre la uniformidad del riego por goteo con vinaza de caña de azúcar lucas grogenski meloca1 and andré luiz justi1* introduction there was a great production incentive in the sugar and alcohol industry in brazil with the creation of proálcool (national ethanol program), increasing pollution from refineries (christofoletti et al., 2013). in brazil, ethanol is used as fuel in the form of hydrated ethanol (mixture of alcohol and water) and is also added to gasoline as anhydrous ethanol (milanez et al., 2008). with the rise in the utilization of biofuel vehicles, the cultivation of sugarcane has also grown in recent years. brazil is the largest producer of sugarcane in the world with a forecast of 665.1 million t to be harvested for the 2020-2021 season. however, given the current scenario of the covid-19 pandemic, there was a reduction in production compared to the previous harvest (7.9%), although production of 32.9 billion l of ethanol is still expected (conab, 2020). https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.91111 91meloca and justi: effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse the introduction of ethanol to the market as a biofuel and a sustainable alternative to replace non-renewable fossil fuels (epe, 2017) has drawn attention to research in the agricultural area. however, the generation of eff luents such as vinasse, is an inevitable consequence (macedo, 2007). freire and cortez (2000) state that vinasse is the main residue of the distillation process in the sugar and ethanol industry as a result of the fermentation process. for each liter of ethanol produced, 10 l of vinasse are generated, thus creating a massive amount of this residue. studies of vinasse show a great nutritional potential due to its composition (barros et al., 2010), with benefits such as increased k+ and mg+2 content in soils (silva et al., 2019). additionally, this subproduct may be applied in crops through fertigation (silva et al., 2007). using vinasse with the correct management benefits soil fertility and crop development (chitolina & harder, 2020). the sugarcane technology center (ctc), located in piracicaba, sp, brazil, carried out studies on the characterization of vinasse. the first study was performed in 1995, with 64 samples in 28 plants in the state of são paulo, and the second was carried out in 2007. table 1 shows the variation in the characterization of the composition of sugar cane vinasse. table 1. sugarcane vinasse characterization. description values cao (mg l-1) 71 2614.7 bod (mg l-1) 5,879 75,330 cod (mg l-1) 9,200 97,400 fe (mg l-1) 2 200 p (mg l-1) <10 188 glycerol (% v/v) 0.26 2.50 mgo (mg l-1) 97 1,112.9 mn (mg l-1) 1 12 n (mg l-1) 81.2 1,214.6 ammoniacal n (mg l-1) 0.4 220.0 ph 3.5 4.9 k (mg l-1) 814 7,611.5 sulfate (mg l-1) 92.3 3,363.5 sulfite (mg l-1) 5 153 zn (mg l-1) <0.5 4.6 t (°c) 65 110.5 cu (mg l-1) <0.2 3.2 al (mg l-1) <5.0 120.0 bod biochemical oxygen demand; cod chemical oxygen demand. adapted from elia neto and nakahondo (1995) and elia neto and zotelli (2008). the composition, organic matter concentration and chemical composition of vinasse may vary according to the mode of product preparation, the fermentation method, the type of material used for fermentation, among other parameters (robertiello, 1982). freire and cortez (2000) support this statement due to the great variability in the chemical composition of vinasse, as it contains large amounts of organic matter and potassium, calcium, and sulfate, low levels of nitrogen, phosphorus, and magnesium, and low concentrations of micronutrients. although the use of vinasse as a fertilizer may provide several benefits, attention should be paid to the problems that its application may cause. several authors cite vinasse as a pollutant (christofoletti et al., 2013), and its composition is considered a factor of importance that may cause changes in the aquatic f lora and fauna of rivers and lakes. additionally, large quantities of this residue may affect soil properties (physical, biological, and chemical). applying vinasse in an uncontrolled manner may cause profound changes in soil properties, from salinization and changes in the nutritional balance to ion leaching into groundwater (ribeiro et al., 2010). the basic rate of water infiltration in the soil may show a reduction of up to 40% in soils with the uncontrolled application of vinasse (dalri et al., 2010). thus, the environmental company of the state of são paulo (cetesb), in its standard p4.231 (cetesb, 2006), indicates the recommended values for the application of vinasse in the soil to prevent modifications resulting from the excessive use of the product. unfortunately, fertigation used in plants is not always treated in an appropriate and technical way, considering the quantity, quality and time required for each irrigation. sprinkler irrigation using a self-propelled system with hydraulic cannon is a common method used with vinasse; nevertheless, its application uniformity is low (bebé et al., 2009). drip systems are a more efficient alternative since they irrigate only a part of the soil surface, directly in the root region and with low amounts of water. thus, these systems have a low f low with high frequency, keeping the soil always close to field capacity (bernardo et al., 2006). fertigation using vinasse requires an adequate dimensioning of the irrigation system that transports f luids to the crops. hydraulic parameters must be considered, such as pressure drops in pipes and channels due to the way this subproduct is applied (justi et al., 2012). these hydraulic factors affect not only the efficiency of the system but also the fixed and variable costs, like piping and electricity. the economic aspect of vinasse application may not be 92 agron. colomb. 39(1) 2021 advantageous when inadequately measured, showing the importance of studies related to head loss. scientists have tried to find possible ways to reduce the friction factor inside the ducts. in 1948, the british chemist b.a. toms demonstrated a diluted polymer solution that changed the f low pressure without changing the f low (virk et al., 1967; bizotto et al., 2011). researchers started using these polymers in the 80’s, creating new possibilities for study. according to bizotto and sabadini (2008), the application of polymers prevents the formation of swirls and reduces the loss of kinetic energy in the f low, with both resulting in reduced friction. the use in drip irrigation may or may not affect the uniformity of application in the drip system with irrigation and fertigation with vinasse. this study aimed to evaluate the inf luence of polyacrylamide as a friction-reducing additive on drip irrigation and fertigation using water and sugarcane vinasse. materials and methods the experimental setup of the drip irrigation system consisted of a recycling system of water and vinasse with a canvas adapted for collecting liquids. the system was placed in a wooden structure with dimensions of 5.00 m length x 1.08 m width x 1.55 m height at the advanced campus jandaia do sul, federal university of parana ufpr (brazil). the dripper tube (model manari, petroisa®, avare, sp, brazil) was non-compensating, with nominal f low of 1.5 l/h, a 0.1 m gap between drippers and 98.1 kpa of service pressure. the irrigation system consisted of four dripper tubes of 4.60 m long for a total of 46 emitters per line. the system layout was arranged so that the pipes could be coupled to a pump set (model qb60, gamma®, quatro barras, pr, brazil), with a maximum f low of 36 l/min (6×10-4 m³/s) and output suppression of 313.6 kpa, connected to a 200 l reservoir. the suction tube diameter was 2.54 cm (1 inch) in pvc, with 2.54 cm (1 inch) filter coupled to a 2.54 cm ball valve (1 inch) located at the outlet reservoir that is responsible for controlling the f low and pressure of the system. the system was monitored using a bourdon pressure gauge maintained at 98.1 kpa. the tests used two f luids, water and sugar cane vinasse with and without the friction-reducing polymer and the addition of polyacrylamide (flonex 9051 si, snf, brazil) at a concentration of 0.01 kg m-³ (10 mg l-1). this material is bourdon pressure gauge filter valve suction pipe 200 l reservoir fluid reuse system first emitter collected last emitter collected emitter collected (2/3 of the length) emitter collected (1/3 of the length) drippers collecting canvas figure 1. system layout assembled for the tests. 93meloca and justi: effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse presented in the form of a light powder with color ranging from white to slightly pink, an apparent specific mass of 0.80 g cm-³, viscosity of 500 cp at a concentration of 5 g l-1, 200 cp at 2.5 g l-1, and 80 cp at 1.0 g l-1, and 90% purity. the experiment layout is shown in figure 1. drip f low rates were collected using the methodology proposed by keller and karmeli (1975), in which the f low rates of the 16 drippers within the irrigation system are determined by selecting four drippers from four lateral lines (first emitter of the lateral line, those located at 1/3 and 2/3 of the length, in addition to the last lateral dripper). flow collecting was performed manually through the volume of each selected dripper after 4 min. a total of 200 irrigation cycles was carried out divided into water, vinasse, and both f luids with the addition of polyacrylamide. each irrigation cycle had 16 f low samples for a total of 3200 samples. the statistical coefficients used for the evaluation of uniformity (keller & karmeli, 1975) were determined according to equations 1-4. cdu = qn × 100 (1) qm where cdu is the coefficient of distribution uniformity (%), qn is the average f low 25% lower from emitters (l/h), and qm is the average f low rates of emitters (l/h) resulting in a value directly proportional to the uniformity of the system (keller & karmeli, 1974). the classification proposed by asae (1996) was used, in which cdu is “excellent” when higher than 90%, “good” when between 75-90%, “regular” when between 62-75%, “poor” when between 50-62%, and “unacceptable” when the value is below 50%. cuc = [ 1 – n  xi – x  ] × 100 (2)∑(i=1) n × x where cuc represents the christiansen’s uniformity coefficient (%), xi is the volume obtained in order collector i (l), x is the average volumes obtained from the collectors (l), and n is the number of collectors. for the cuc, values above 90% are considered “excellent”, between 80-90% are considered “good”, between 70-80% are considered “regular”, between 70-60% are considered “poor”, and below 60% are considered “unacceptable” (bernardo et al., 2006). cvt = sd (3) qm where cvt is the total coefficient of variation (dimensionless), sd is the standard deviation of f lows (l/h), and qm is the average f low (l/h). this coefficient of variation is used to calculate the statistical uniformity coefficient (suc) by equation 4. table 2 shows the classification for this coefficient. suc = 100 × (1 – cvt) (4) table 2. classification for the statistical uniformity coefficient (suc). classification suc (%) excellent >90 good 80-90 regular 70-80 poor 60-70 unacceptable <60 adapted from favetta and botrel (2001). results and discussion the descriptive statistics considered the mean, mean standard error, standard deviation, minimum, first quartile, median, third quartile and maximum values for the cuc, cdu and suc calculated for the evaluated variables liquid (water and vinasse) and polyacrylamide (with or without friction-reducing agent) (tabs. 3-5). when the polyacrylamide was added, the cuc increased by 2.33% for water and 2.1% for vinasse. in relation to the cdu, for water the increase was 6.07% and for vinasse it was 5.3%. as for the suc, there was an increase of 3.99% for the analysis with water and 3.83% for vinasse. table 3. descriptive statistics of the christiansen’s uniformity coefficient (cuc) for liquid and polymer. cuc (%) water water* vinasse vinasse* average 89.28 91.41 87.62 89.46 standard deviation 1.70 0.51 3.10 1.71 variance 2.90 0.26 9.58 2.92 minimum 85.15 90.23 76.49 84.66 1st quartile 88.03 91.11 85.52 88.86 median 89.83 91.47 87.73 89.80 3rd quartile 90.70 91.79 90.14 90.71 maximum 91.66 92.44 94.18 91.99 amplitude 6.51 2.21 17.69 7.33 * liquid with added friction-reducing agent (polyacrylamide). the results for the cuc were classified as “excellent” for the f low of water with polyacrylamide, and “good” for the other variables. considering the ideal values in the literature, only water with polyacrylamide obtained the expected results. for the cdu and suc values, the results were more 94 agron. colomb. 39(1) 2021 sensitive. for suc, all results were within what was classified as “good” and “very good”; water with polyacrylamide came close to “excellent” (over 90%) (asae, 1996; favetta & botrel, 2001). table 4. descriptive statistics of the coefficient of distribution uniformity (cdu) for liquid and polymer. cdu (%) water water* vinasse vinasse* average 81.22 86.15 77.67 81.79 standard deviation 4.16 1.15 6.52 3.87 variance 17.29 1.33 42.44 15.00 minimum 70.72 82.89 54.87 69.63 1st quartile 78.45 85.34 72.85 81.03 median 81.95 86.29 77.48 83.28 3rd quartile 84.77 86.95 83.28 84.43 maximum 86.51 88.10 90.07 86.16 amplitude 15.79 5.21 35.2 16.53 * liquid with added friction-reducing agent (polyacrylamide). table 5. descriptive statistics of the statistical uniformity coefficient (suc) for liquid and polymer. suc (%) water water* vinasse vinasse* average 85.85 89.28 83.16 86.35 standard deviation 3.21 0.59 4.98 2.99 variance 10.30 0.35 24.82 8.94 minimum 76.71 87.61 69.27 78.06 1st quartile 84.01 88.95 79.70 86.10 median 86.82 89.41 83.67 87.46 3rd quartile 88.68 89.76 87.91 88.22 maximum 89.52 90.22 92.70 89.39 amplitude 12.81 2.61 23.43 11.33 * liquid with added friction-reducing agent (polyacrylamide). since the drip system tended to clog, external and internal agents affected the general uniformity, causing changes in tests 13 and 26. vinasse has a high content of organic matter and particles in suspension that caused the clogging of the emitters and filter (fig. 2), especially in tests using vinasse without polyacrylamide. the system suffered blockages, verified by signs of change in the pump pressure, suction and visually perceptible obstruction of the emitters. the cleaning procedure consisted of removing all the vinasse from the system to wash it with water, making it recirculate within the tubes. additionally, the emitters were unblocked and the filter was cleaned. when the cdu showed low values, some factors directly affected the results, such as quality control in the manufacturing processes, handling failure, physical changes in components, and aging and clogging of emitters (merriam & keller, 1978), which was observed in this experiment, as the drippers clogged (fig. 2). cunha et al. (2006) observed the same clogging problem with wastewater from the pulping of filtered coffee fruits that was found with fertigation using vinasse. the cuc started with a value of 95.96% and, after 144 h, a reduction of 76% was observed. in the case of cdu, the reduction was 100%, going from an initially “excellent” result to “unacceptable” at the end of the period. figure 2. screen filter clogged with particles from vinasse. the clogging of emitters has several possible causes, such as the quality of water or drained f luid (nakayama & bucks, 1991). this was confirmed in this experiment by the rapid clogging by particles of vinasse duo to its high load of organic matter (fig. 2). zhou et al. (2017) stated that the clogging of emitters by the presence of organic material and microorganisms is one of the barriers to the development of drip irrigation, especially when using wastewater. even with this issue, the results confirmed what was stated in theory. it is possible to notice that the addition of polyacrylamide caused the uniformity to increase, in both water and vinasse. the addition of the polymer to vinasse caused uniformity to reach higher values than those observed in water without the addition of this polymer. in controlled experiments, oliveira and villas bôas (2008) and silva and silva (2005) obtained higher uniformities for the application of dripping water, maintaining 97.70% for cuc and 76% for micro sprinkling. figures 3-5 show the comparison between the addition or not of polyacrylamide to both liquids (water and vinasse) for cuc, cdu, and suc, respectively. figures 3a, 4a and 5a show the uniformities for pure water and water 95meloca and justi: effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse c u c ( % ) a 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 irrigations water water* c u c ( % ) b 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 irrigations vinasse vinasse* figure 3. comparison of the christiansen’s uniformity coefficient (cuc) with addition and without addition of polyacrylamide in a) water and b) vinasse. *liquid with added friction-reducing agent (polyacrylamide). c u c ( % ) a 70 60 80 90 100 0 10 20 30 40 50 irrigations water water* c u c ( % ) b 70 60 80 90 100 0 10 20 30 40 50 irrigations vinasse vinasse* figure 4. comparison of the coefficient of distribution uniformity (cdu) with addition and without addition of polyacrylamide in a) water and b) vinasse. *liquid with added friction-reducing agent (polyacrylamide). c u c ( % ) a 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 irrigations water water* c u c ( % ) b 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 irrigations vinasse vinasse* figure 5. comparison of the statistical uniformity coefficient (suc) with addition and without addition of polyacrylamide in a) water and b) vinasse. *liquid with added friction-reducing agent (polyacrylamide). 96 agron. colomb. 39(1) 2021 with polyacrylamide, while figures 3b, 4b and 5b show the uniformity of vinasse with and without the addition of polyacrylamide. in all cases listed above, the addition of the polymer caused an increase in uniformity, optimizing the system. the positive results of the polymer are similar to those obtained by justi et al. (2017) when comparing the effect of polyacrylamide in tests with a variation of f low and diameters 2.54 cm, 1.905 cm, and 1.27 cm (1, ¾, and ½ inches) using water and vinasse in polyethylene pipes. in that study, the authors obtained an increase in f low values only with the addition of the polymer. al-yaari et al. (2009), when studying the reduction of friction in the f low of oil and water, found friction reductions of up to 65%, positively confirming that the use of friction-reducing polymer in pipes may also affect irrigation uniformity. even for cdu that is an extremely sensitive coefficient (merriam & keller, 1978), an increase of up to 5% in the uniformity average was verified, emphasizing the role of the friction-reducing agent within the system. the uniformity of vinasse is, in general, less than ideal; however, the conditions become more advantageous with the addition of polyacrylamide since uniformity is increased, reducing operating costs. this justifies the use of vinasse from a technical perspective. conclusions the evaluation of irrigation systems is of paramount importance due to the necessity for saving resources and preserving the environment through the sustainable use of liquids of lesser quality than water, such as vinasse that may be used as a biofertilizer. based on the results obtained in the present study, the average of uniformity coefficients analyzed (cuc, cdu and suc) of water were 1.89%, 4.57% and 3.23%, higher than those found in fertigation with vinasse without the polymer, as expected due to the characteristics of the f luids. however, the uniformity coefficients were higher both in water and in vinasse when adding polyacrylamide. the results for vinasse with the addition of the polymer exceeded by 0.2%, 0.7%, and 0.58% the values of polymerfree water for cuc, cdu and suc, showing the efficiency and positive inf luence of the addition of the polymer in the evaluation of fertigation with vinasse. for further studies, we suggest evaluating the f locculating effect of polyacrylamide on sugar cane vinasse in different dilutions and how the polymer may have an impact on physicochemical characterization and irrigation. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions alj designed the experiments and reviewed the translation. lgm carried out the field experiments and wrote the article. both authors contributed to the data analysis and reviewed the manuscript. literature cited al-yaari, m., soleimani, a., abu-sharkh, b., al-mubaiyedh, u., & al-sarkhi, a. (2009). effect of drag reducing polymers on oil-water f low in a horizontal pipe. international journal of multiphase flow, 35(6), 516–524. https://doi.org/10.1016/j. ijmultiphasef low.2009.02.017 asae. (1996). ep458: field evaluation of microirrigation systems. in american society of agricultural engineers (ed.), asae standards 1996 (pp. 756–761). american society of agricultural engineers. barros, r. p., viégas, p. r. a., silva, t. l., souza, r. m., barbosa, l., viégas, r. a., barretto, m. c. v., & melo, a. s. (2010). alterações em atributos químicos de solo cultivado com cana-de-açúcar e adição de vinhaça. pesquisa agropecuária tropical, 40(3), 341–346. https://doi.org/10.5216/pat.v40i3.6422 bebé, f. v., rolim, m. m., pedrosa, e. m. r., silva, g. b., & oliveira, v. s. (2009). avaliação de solos sob diferentes períodos de aplicação com vinhaça. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 13(6), 781–787. https://doi.org/10.1590/ s1415-43662009000600017 bernardo, s., soares, a. a., & mantovani, e. c. (2006). manual de irrigação. editora ufv. bizotto, v. c., alkschbirs, m. i., & sabadini, e. (2011). uma revisão sobre o efeito toms o fenômeno onde macromoléculas atenuam a turbulência em um líquido. química nova, 34(4), 658–664. https://doi.org/10.1590/s0100-40422011000400019 bizotto, v. c., & sabadini, e. (2008). poly(ethylene oxide) × polyacrylamide. which one is more efficient to promote drag reduction in aqueous solution and less degradable? journal of applied polymer science, 110(3), 1844–1850. https://doi. org/10.1002/app.28803 cetesb. (2006). vinhaça critérios e procedimentos para aplicação no solo agrícola. norma técnica p4.231. companhia ambiental do estado de são paulo. chitolina, g. m., & harder, m. n. c. (2020). avaliação da viabilidade do uso de vinhaça como adubo. bioenergia em revista: diálogos, 10(2), 8–24. christofoletti, c. a., escher, j. p., correia, j. e., marinho, j. f. u., & fontanetti, c. s. (2013). sugarcane vinasse: environmental implications of its use. waste management, 33(12), 2725–2761. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.09.005 https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2009.02.017 https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2009.02.017 https://doi.org/10.5216/pat.v40i3.6422 https://doi.org/10.1590/s1415-43662009000600017 https://doi.org/10.1590/s1415-43662009000600017 https://doi.org/10.1590/s0100-40422011000400019 https://doi.org/10.1002/app.28803 https://doi.org/10.1002/app.28803 https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.09.005 97meloca and justi: effect of a friction-reducing additive on the drip irrigation uniformity with sugarcane vinasse conab.  (2020). acompanhamento da safra brasileira canade-açúcar v.7 safra 2019/20 n.1 primeiro levantamento maio 2020. companhia nacional de abastecimento. cunha, f. f., matos, a. t., batista, r. o., & monaco, p. a. (2006). uniformidade de distribuição em sistemas de irrigação por gotejamento utilizando água residuária da despolpa dos frutos do cafeeiro. acta scientiarum agronomy, 28(1), 143–147. https:// doi.org/10.4025/actasciagron.v28i1.1706 dalri, a. b., cortez, g. e. p., riul, l. g. s., araújo, j. a. c., & cruz, r. l. (2010). inf luência da aplicação de vinhaça na capacidade de infiltração de um solo de textura franco arenosa. irriga, 15(4), 344–352. https://doi.org/10.15809/irriga.2010v15n4p344 elia neto, a., & nakahodo, t. (1995). caracterização físico-química da vinhaça projeto no. 9500278. relatório técnico da seção de tecnologia de tratamento de águas do centro de tecnologia copersucar. elia neto, a., & zotelli, l. c. (2008). caracterização das águas residuárias para reúso agrícola. centro de tecnologia canavieira. epe. (2017). balanço energético nacional 2017: ano base 2016. empresa de pesquisa energética. favetta, g. m., & botrel, t. a. (2001). uniformidade de sistema s de i r r igaç ão loc a l i z ada: va l idaç ão de equações. scientia agricola, 58(2), 427–430. https://doi.org/10.1590/ s0103-90162001000200030 freire, w. j., & cortez, l. a. b. (2000). vinhaça de cana-de-açúcar. agropecuária. justi, a. l., zocoler, j. l., & saizaki, p. m. (2017). perda de carga no escoamento forçado de água e de vinhaça em tubulação de polietileno. engenharia na agricultura, 25(6), 569–578. https:// doi.org/10.13083/reveng.v25i6.849 justi, a. l., zocoler, j. l., & santos, l. c. (2012). inf luência de poliacrilamida na redução da perda de carga em tubulação de polietileno. engenharia na agricultura, 20(5), 460–466. https:// doi.org/10.13083/reveng.v20i5.369 keller, j., & karmeli, d. (1974). trickle irrigation design parameters. transactions of the asae, 17(4), 678–684. https://doi. org/10.13031/2013.36936 keller, j., & karmeli, d. (1975). trickle irrigation design parameters. rain bird sprinkler manufacturing corporation. macedo, i. c. (2007). situação atual e perspectivas do etanol. estudos avançados, 21(59), 157–165. https://doi.org/10.1590/ s0103-40142007000100012 merriam, j. l., & keller, j. (1978). farm irrigation system evaluation: a guide for management (3rd ed.). utah state university. milanez, a. y., faveret filho, p. s. c., & rosa, s. e. s. (2008). perspectivas para o etanol brasileiro. bnds setorial, 27, 21–38. nakayama, f. s., & bucks, d. a. (1991). water quality in drip/trickle irrigation: a review. irrigation science, 12, 187–192. https://doi. org/10.1007/bf00190522 oliveira, m. v. a. m., & villas bôas, r. l. (2008). uniformidade de distribuição do potássio e do nitrogênio em sistema de irrigação por gotejamento. engenharia agrícola, 28(1), 95–103. https://doi.org/10.1590/s0100-69162008000100010 ribeiro, b. t., lima, j. m., guilherme, l. r. g., & julião, l. g. f. (2010). lead sorption and leaching from an inceptisol sample amended with sugarcane vinasse. scientia agricola, 67(4), 441–447. https://doi.org/10.1590/s0103-90162010000400011 rober tiel lo, a. (1982).  upgrading of agricu ltura l a nd agroindustrial wastes: the treatment of distillery eff luents (vinasses) in italy. agricultural wastes, 4(5), 387–395. https://doi. org/10.1016/0141-4607(82)90033-6 silva, c. a., & silva, c. j. (2005). avaliação de uniformidade em sistemas de irrigação localizada. revista científica eletrônica de agronomia, (8). http://www.faef.revista.inf.br/imagens_arquivos/arquivos_destaque/tm9d5yhlcpzey1x_2013-4-29-15-39-59. pdf silva, g. s. p. l., silva, f. c., alves, b. j. r., tomaz, e., berton, r. s., marchiori, l. f. s., & silveira, f. g. (2019). efeitos da aplicação de vinhaça “in natura” ou concentrada associado ao n-fertilizante em soqueira de cana-de-açúcar e no ambiente. holos environment, 19(1), 1–21. https://doi.org/10.14295/holos. v19i1.12212 silva, m. a. s., griebeler, n. p., & borges, l. c. (2007). uso de vinhaça e impactos nas propriedades do solo e lençol freático. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 11(1), 108–114. https://doi.org/10.1590/s1415-43662007000100014 virk, p. s., merrill, e. w., mickley, h. s., smith, k. a., & mollochristensen, e. l. (1967). the toms phenomenon: turbulent pipe f low of dilute polymer solutions. journal of fluid mechanics, 30(2), 305–328. https://doi.org/10.1017/s0022112067001442 zhou, b., wang, t., li, y., & bralts, v. (2017). effects of microbial community variation on bio-clogging in drip irrigation emitters using reclaimed water. agricultural water management, 194, 139–149. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.09.006 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v28i1.1706 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v28i1.1706 https://doi.org/10.15809/irriga.2010v15n4p344 https://doi.org/10.1590/s0103-90162001000200030 https://doi.org/10.1590/s0103-90162001000200030 https://doi.org/10.13083/reveng.v25i6.849 https://doi.org/10.13083/reveng.v25i6.849 https://doi.org/10.13083/reveng.v20i5.369 https://doi.org/10.13083/reveng.v20i5.369 https://doi.org/10.13031/2013.36936 https://doi.org/10.13031/2013.36936 https://doi.org/10.1590/s0103-40142007000100012 https://doi.org/10.1590/s0103-40142007000100012 https://doi.org/10.1007/bf00190522 https://doi.org/10.1007/bf00190522 https://doi.org/10.1590/s0100-69162008000100010 https://doi.org/10.1590/s0103-90162010000400011 https://doi.org/10.1016/0141-4607(82)90033-6 https://doi.org/10.1016/0141-4607(82)90033-6 http://www.faef.revista.inf.br/imagens_arquivos/arquivos_destaque/tm9d5yhlcpzey1x_2013-4-29-15-39-59.pdf http://www.faef.revista.inf.br/imagens_arquivos/arquivos_destaque/tm9d5yhlcpzey1x_2013-4-29-15-39-59.pdf http://www.faef.revista.inf.br/imagens_arquivos/arquivos_destaque/tm9d5yhlcpzey1x_2013-4-29-15-39-59.pdf https://doi.org/10.14295/holos.v19i1.12212 https://doi.org/10.14295/holos.v19i1.12212 https://doi.org/10.1590/s1415-43662007000100014 https://doi.org/10.1017/s0022112067001442 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.09.006 growth parameters and organoleptic characteristics of plantain (musa aab simmonds cv. farta velhaco) at different planting densities received for publication: 22 april, 2021. accepted for publication: 1 december, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.95232 1 departamento de fitotecnia e fitossanidade, faculdade de agronomía e zootecnia, universidade federal de mato grosso, cuiabá (brazil). 2 programa de pós graduação em agricultura tropical, universidade federal de mato grosso, cuiabá (brazil). 3 curso de agronomía, universidade federal de mato grosso, cuiabá (brazil). * corresponding author: elisamara.caldeira@gmail.com agronomía colombiana 39(3), 322-329, 2021 abstract resumen in view of the role of density and spacing in the growth parameters and organoleptic characteristics of plantains, this study sought to identify the best planting density for the cultivar farta velhaco (terra group) cultivated in mato grosso (brazil), evaluating three spacings. for this, we carried out an experiment in a randomized block design according to the following spaces (between plants x between rows): 2.0 m x 3.0 m (density of 1,600 plants ha-1); 2.5 m x 3.0 m (density of 1,320 plants ha-1) and 3.0 m x 3.0 m (density of 1,110 plants ha-1), with 25 replicates per treatment. the following attributes were evaluated: plant height (cm); diameter of the pseudostem (cm); number of leaves; number of hands per bunch; number of fruits per hand; fresh fruit weight (g); fruit height (cm); external and internal fruit lengths (cm); fruit diameter (cm); bunch weight (kg), and productivity (t ha-1), in addition to the percentage of total soluble solids, titratable acidity, ph and f lavor of the fruits. the density of 2.0 m x 3.0 m in the cultivation of the plantain group terra cv. farta velhaco improves fruit classification attributes as well as the fruit organoleptic characteristics such as the percentage of total soluble solids and f lavor. en función del papel que cumplen la densidad y el espaciamiento en los parámetros de crecimiento y las características organolépticas de los plátanos, este estudio buscó identificar la mejor densidad de siembra para el cultivar farta velhaco (grupo terra) cultivado en mato grosso (brasil), evaluando tres espaciamientos. para ello, realizamos un experimento en un diseño de bloques al azar según los siguientes espacios (entre plantas x entre hileras): 2.0 m x 3.0 m (densidad de 1600 plantas ha-1); 2.5 m x 3.0 m (densidad de 1320 plantas ha-1) y 3.0 m x 3.0 m (densidad de 1110 plantas ha-1), con 25 repeticiones por tratamiento. se evaluaron las siguientes características: altura de la planta (cm); diámetro del pseudotallo (cm); número de hojas; número de manos por racimo; número de frutos por mano; peso fresco de la fruta (g); altura del fruto (cm); longitudes externas e internas del fruto (cm); diámetro del fruto (cm); peso del racimo (kg) y productividad (t ha-1), además del porcentaje de sólidos solubles totales, la acidez titulable, el ph y el sabor de frutos. la densidad de siembra 2.0 x 3.0 m en el cultivo del plátano grupo terra cv. farta velhaco mejora los atributos de clasificación de la fruta, así como sus características organolépticas como el porcentaje de sólidos solubles totales y el sabor. key words: adaptation of cultivars, tropical agriculture, family farms. palabras clave: adaptación de cultivares, agricultura tropical, granjas familiares. growth parameters and organoleptic characteristics of plantain (musa aab simmonds cv. farta velhaco) at different planting densities parámetros de crecimiento y características organolépticas del plátano (musa aab simmonds cv. farta velhaco) en diferentes densidades de siembra glaucio da cruz genuncio1, jhonathann willian furquin da silva2, davidson henrique cordeiro3, tainah de oliveira mayer3, and elisamara caldeira do nascimento2* introduction the banana (musa spp.) is one of the most important tropical fruits, and its productivity depends on many production factors. planting density and the type of seed used are important factors that inf luence productivity. additionally, the number of hands per bunch, number of fruits per bunch, and weight and length of fruits contribute to the production of quality fruits (camolesi et al., 2012). the different banana cultivars are classified according to the genomic group and its subgroups, mainly differing in the size of the plant. this last factor directly interferes with the spacing adopted for the breeding stock and the productivity obtained at the end of the cycle, and it also inf luences the resistance to pathogens (perrier et al., 2011). on the other hand, the low genetic variability of this crop represents an imminent risk due to the lack of new cultivars or their decimation by pests, as occurred with the export of latin american bananas based exclusively on the cultivar gros michel that is susceptible to the disease of panama (silva et al., 2016). the evaluation of cultivars in experiments conducted in the field can select expressive https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.95232 323genuncio, silva, cordeiro, mayer, and nascimento: growth parameters and organoleptic characteristics of plantain (musa aab simmonds cv. farta velhaco) at different planting densities phenotypic characters from environmental inf luence and, consequently, responses to production and productivity. the measurement of productivity in banana plants is complex and results from the association of different factors inf luenced by the environment. thus, for selection to be carried out efficiently, it is important to know the associations between agronomic characters of great importance for its cultivation (amorim et al., 2008). as a result, several banana breeding programs have emerged (lédo et al., 2018) and different cultivars have been made available to farmers (castricini et al., 2017; irish et al., 2019). of the numerous triploid subgroups, some stand out for being widely cultivated far from their region of origin (asia), as in the case of the aab group “african plantain” (ploetz et al., 2007), to which the cultivar farta velhaco or pacova belongs. this cultivar stands out for its starch content and its possibility of use in the cuisine of mato grosso, a state in the interior of brazil. banana is the main tropical fruit produced in mato grosso, the main crop of family farming in the state, and is typically used for local or regional commercialization (ibge, 2020). in this sense, identifying the best density of plants that improves agronomic characters is important since denser crops tend to increase the cost of planting and the need for more specific nutrition and irrigation management. additionally, denser crops inf luence the obtaining of maximum crop production according to its cycle. in view of the importance of choosing the appropriate spacing for increasing productivity and quality of plantain fruits, this study was carried out to identify the best planting density for the cultivar farta velhaco (terra group) cultivated in the region of baixada cuiabana, mato grosso, brazil. materials and methods experimental area the experiment was conducted in the fruit sector of the experimental farm of the federal university of mato grosso ufmt, located in santo antônio do leverger mt, brazil. the experimental farm was 30 km from cuiabá, at 15°47’11” s, 56°04’17” w and 140 m a.s.l. the regional climate is classified as aw according to köppen and geiger (1928) with distinct periods of droughts and rains. the mean annual temperature is around 26°c, with a mean precipitation of 1360 mm, and relative air humidity of 66%. figure 1. precipitation (prec, mm), maximum (tmax), average (tave) and minimum (tmin) temperatures (°c) in the experimental area (november 2017 to september 2018). the results of the soil chemical analysis (teixeira et al., 2017) at 20 cm depth were as follows: ph (cacl2) = 5.8; p = 37.5 mg dm-3; k = 99.0 mg dm-3; ca = 2.5 cmolc dm-3; mg = 0.4 cmolc dm-3; al = 0.5 cmolc dm-3; h + al = 0.8 cmolc dm-3; base saturation of 55%, and soil organic matter of 1.75 g dm-3. the soil was classified as an alfisols (74% sand, 8% silt, 19% clay) (soil survey staff, 2014). the soil was corrected according to the results of the soil chemical analysis with an application of 2.0 t ha-1 of dolomitic limestone, relative power of total neutralization 88%, aimed to raise the base saturation to 70%; 100 kg ha-1 of n in the form of urea, 120 kg ha-1 of p2o5 (simple superphosphate), and 300 kg ha-1 of k2o (potassium chloride) were applied at 30, 60, 90, 120, and 150 d after transplanting the seedlings to the field following the recommendations of borges and souza (2009) and oliveira et al. (2014). we used the cultivar farta velhaco (terra group), with an average height of 3.5 to 4.5 m, pseudostem diameter of around 25 cm at the base of the plant, 3 to 7 bunches per plant, a vegetative cycle of 390 to 420 d, and production of around 690 to 720 d. seedling preparation and planting micropropagated seedlings of the cultivar farta velhaco were used, which, when removed from the laboratory, were transplanted into tubes of 280 cm³ (63 mm in diameter and 190 mm in height) using carolina soil® (pardinho, são paulo, brazil) substrate and acclimatized in a greenhouse at a temperature between 27°c and 32°c, containing greenhouse screen shading at 50% and constant nebulization for 60 d. at 61 d, the seedlings were transferred to plastic p re ci pi ta tio n (m m ) te m pe ra tu re ( °c ) 0 50 100 150 200 250 300 0 10 20 30 40 50 au g/ 20 18 ju l/2 01 8 ju n/ 20 18 m ay /2 01 8 ap r/ 20 18 m ar /2 01 8 fe b/ 20 18 ja n/ 20 18 se p/ 20 18 d ec /2 01 7 n ov /2 01 7 prec tmax tave tmin 324 agron. colomb. 39(3) 2021 containers of 25 cm x 35 cm x 0.015 cm (with a volume of 3.6 l) and placed under a 35% shading screen for a period of 60 d. in both phases, a modified nutrient solution (hoagland & arnon, 1950) was applied at a volume of 250 ml per plant twice a week. at 120 d after transplanting, the seedlings were taken to an open area for hardening for 7 d and then planted according to the different treatments (spacing). experimental design the experiment was conducted in a completely randomized design with three treatments and one cultivar (farta velhaco). the treatments consisted of spacings of 2.0 m x 3.0 m (between plants x between lines) with a density of 1,600 plants ha-1; 2.5 m x 3.0 m, with a density of 1,320 plants ha-1, and 3.0 m x 3.0 m, with a density of 1,110 plants ha-1, with 25 replicates per treatment, and each experimental unit was composed of three plants. phenological and organoleptic analyses the phenological variables of plant height (m), diameter of the pseudostem at 30 cm from the ground (cm), and number of leaves were measured at 26, 27, 57, 87, 126, 157 and 186 d after rhizome emission. the fruit bunch was harvested at the agronomic harvest point (bunch formation). the fruit height (cm), external and internal fruit lengths (cm), fruit diameter (mm), number of fruits per hand, number of hands per bunch, fresh fruit weight (g), bunch weight (kg), and productivity (t ha-1) were evaluated. for fruit evaluations, the first bunch produced was harvested due to the greater homogeneity of the fruits in this period of the experiment. measurements were taken using a measuring tape, a scale, and a digital caliper. to obtain the weight of the bunch, the number of fruits per hands was multiplied by the number of hands per bunch. for the calculation of productivity, the values of the weight of the bunch were multiplied by the estimated density of plants for each treatment. the organoleptic variables measured in the fruits were total soluble solids content (°brix), using a field refractometer (model rt-10 atc, salvi casagrande, mettler toledo, brazil); total titratable acidity (% citric acid) by acid/base titration was performed in the laboratory. fruit ph was determined using a ph benchtop meter (orion dual star, thermo fisher, brazil). the f lavor was obtained by the ratio between the percentage of total soluble solids and total titratable acidity. the phenological and organoleptic variables were checked for homogeneity of variances according to o’neill and matthews (2000) and for normality of errors according to shapiro and wilk (1965). a one-way analysis of variance was then applied. when significant, the tukey’s post hoc test was used with a p-value set to 0.05 using the expdes. pt package (ferreira et al., 2014) in r version 3.6.3 (r core team, 2019). for variables whose data did not meet the normality of errors and/or homogeneity of variances, the kruskal and wallis (1952) non-parametric test was used through the r version 3.6.3 (r core team, 2019). results and discussion growth characters planting densities had significant effects on the phenology of the plantain farta velhaco cultivated under the edaphoclimatic conditions of baixada cuiabana. wind, light, and temperature are the main edaphoclimatic characteristics that affect this cultivar. plants grown at a density of 1,110 plants ha-1 (spacing 3.0 m x 3.0 m) were taller and had higher pseudostem diameter when compared to the other treatments (fig. 2). evaluating both the height and the diameter of the pseudostem is an important factor because it determines the growth vigor of the plant in addition to its carrying capacity, both in terms of resistance to wind and to the weight of the bunch in the reproductive stage (arantes et al., 2010). according to aguiar et al. (2016), this group of bananas is characterized by height between 3.0 to 5.0 m. these data agree with those obtained for farta velhaco when conducted under local edaphoclimatic conditions. however, very tall plants tend to have thinner pseudostems, which facilitates tipping by winds (mahmoud et al., 2018). in this sense, a positive correlation can be observed between the height and the diameter of the banana plants at a density of 1,110 plants ha-1 (3.0 m x 3.0 m spacing) (fig. 1), which may confer greater resistance to wind, a major factor for maintaining the banana plantation. it should also be noted that there was no incidence of strong winds (75 km/h) during the experiment. the number of leaves was higher in plants at a density of 1,600 plants ha-1 (spacing 2.0 m x 3.0 m) (fig. 1). the evaluation of the number of photosynthetically active leaves is a fundamental condition for estimating the time for bunch emission and serves as a parameter to assess the balance between photosynthesis and banana production (arantes et al., 2010). the number of functional leaves is an important phenological descriptor as it directly inf luences planting density and crop management, with consequences for production. 325genuncio, silva, cordeiro, mayer, and nascimento: growth parameters and organoleptic characteristics of plantain (musa aab simmonds cv. farta velhaco) at different planting densities in this study, there was an average of thirteen functional leaves prior to the inf lorescence emission to produce farta velhaco. for chaudhuri and baruah (2010), the greater number of functional leaves of plants grown in areas with lower planting density indicates less competition for nutrients, soil moisture and light intensity in the vegetative and reproductive stages, when compared to plants grown at higher densities. thus, the possible adaptation of farta velhaco to photosynthetic and physiological activities is an important feature, as it promotes more balanced vegetative growth and, consequently, better reproductive development when grown at different spacings. income and income-attributing characters the planting density inf luenced yield and income-attributing characters in the plantain crop. as a result, and when evaluating the productive attributes of number of hands per bunch, number of fruits per hand, and fresh fruit weight (fig. 3), it was possible to observe reductions both in the number of hands per bunch and in the fresh weight of the fruit in plants with a planting density of 1,320 plants ha-1 (spacing 2.5 m x 3.0 m) with mean values of 8.55 kg per bunch, whereas the plants grown at a density of 1,600 plants ha-1 (2.0 mx 3.0 m) produced 10.77 kg per bunch and a density of 1,110 plants ha-1 (3.0 m x 3.0 m) resulted in the production of 10.13 kg per bunch. for productivity (obtained by multiplying the mass of the bunch by the number of plants ha-1 for each treatment), values of 17.95 t ha-1 could be observed for the plants at the highest planting density (2.0 x 3.0 m) in comparison to those obtained at other densities: 11.28 t ha-1 in spacing of 2.5 m x 3.0 m and 11.24 t ha-1 in spacing of 3.0 m x 3.0 m. according to the state secretariat for family agriculture of mato grosso, productivity results for farta velhaco are, on average, 15.0 t ha-1 when conducted at a density of 1,111 plants ha-1 for the state of mato grosso (salmazo et al., 2021). thus, the data obtained by this research expressed that when using the density of 1,600 plants ha-1, productivity can be increased by 2.95 t ha-1 for this cultivar, which is an important agronomic indicator for gains in production and productivity. on the other hand, they point out that the average yield of the banana group is 20.0 t ha-1. the evaluation of banana genotypes, mainly from the cavendish group, is typically done for at least two cycles. however, studies carried out aiming at the evaluation of banana cultivars type terra are rare, mainly due to the y = 6e-05x2 + 0.0107x + 0.0402 r2 = 0.9959 y = 8e-05x2 + 0.0082x + 0.0916 r2 = 0.9981 y = 9e-05x2 + 0.0066x + 0.198 r2 = 0.9972 y = -0.0002x2 + 0.0804x + 4.243 r2 = 0.9958 y = -0.0002x2 + 0.0761x + 4.5023 r2 = 0.9958 y = -0.0002x2 + 0.0832x + 4.2332 r2 = 0.9910 y = -0.0006x2 + 0.3997x 6.4359 r2 = 0.9883 y = -0.0004x2 + 0.3628x 5.635 r2 = 0.9877 y = -0.0007x2 + 0.4463x 8.8351 r2 = 0.9875 p la nt h ei gh t ( m ) 1 2 3 4 5 16514512510585654525 185 a 2.0 m x 3.0 m 2.5 m x 3.0 m 3.0 m x 3.0 m n um be r of le av es 6 11 10 9 8 7 12 13 14 16514512510585654525 185 c 2.0 m x 3.0 m 2.5 m x 3.0 m 3.0 m x 3.0 m d ia m et er o f t he p se ud os te m ( cm ) 10 35 30 25 20 15 40 45 50 16514512510585654525 185 b 2.0 m x 3.0 m 2.5 m x 3.0 m 3.0 m x 3.0 m days after rhizome emission (dre) days after rhizome emission (dre) days after rhizome emission (dre) figure 2. a) plant height, b) diameter of the pseudostem, and c) number of leaves of farta velhaco plantains planted at different spacings, in mato grosso (brazil) during 185 d after transplanting. lessa et al. (2012), when conducting a banana plantation for three productive cycles, observed a positive correlation between the diameter of the pseudostem and the number of leaves until f lowering. pereira et al. (2000) found that to produce the first bunch of banana cv. dwarf silver it is necessary to emit approximately nine functional leaves. 326 agron. colomb. 39(3) 2021 scarcity of varieties of this group. as a result, it might be acceptable to evaluate the productive attributes of the land group in a single cycle since many genotypes are currently cultivated as an annual crop (arantes et al., 2010). silva et al. (2003) highlight some productive parameters for the terra group, such as bunch weight of 25 kg, number of fruits per bunch of 160 fruits, and number of hands per bunch of 10. thus, cv. farta velhaco, under the experimental conditions of this study, obtained productive values below those recommended by those authors when planted at higher densities, where six hands per bunch and 48 fruits per bunch were observed with a total of 13 kg per bunch. however, in order to obtain gains in productivity for farta velhaco, planting density becomes an important factor for the economic viability of the crop. when evaluating the qualitative phenological attributes of fruits used for the commercial classification of the terra group banana (silva et al., 2003), there was a significant inf luence on the height, the external and internal lengths, and the fruit diameter, with significant reduction of these attributes for the fruits obtained from plants conducted at the 2.5 m x 3.0 m spacing (fig. 4). in general, the cultivar farta velhaco, when grown under a high planting density, maintained an adequate balance in the source-sink ratio at all its physiological stages. ganapathi and dharmatti (2018), when evaluating different spacing for two cultivars marketed in india, found that shading was the main factor affecting plantations with high populations and that the plants compensated for this factor, investing in leaf development with a consequent imbalance in the source-sink ratio at the reproductive stage. qualitative parameters of the fruit quality when assessing planting density for the effect on fruit quality, a significant inf luence can be observed on the percentage of total soluble solids and f lavor. flavor is a measure obtained by the ratio between the concentration of total soluble solids (°brix) and titratable acidity (% of citric acid), and the higher the value, the greater the perception of improvement in the f lavor of the fruit. in this research, an improvement in the organoleptic characteristics of the fruits was observed when growing farta velhaco plantains in more dense systems. despite the higher concentration of total soluble solids in the fruits of the plants arranged at a lower density (spacing 3.0 m x 3.0 m), increased f lavor can be obtained in fruits from plants conducted at a higher density (fig. 5). as this is a cultivar recently introduced to the market, comparative data is not yet available in the literature. however, the analysis of physical-chemical and biochemical parameters (fruit quality), such as soluble solids, ph, titratable acidity and bioactive compounds, will be useful for the characterization and selection of genotypes with superior characteristics for genetic improvement as well as for the introduction of new varieties in the existing agricultural systems (borges & souza, 2009). a b ab a a a kruskal-wallis, p = 0.33 0.11 0.93 0.36 fr es h fr ui t w ei gh t ( g) 0 100 200 300 a 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing n um be r of h an ds p er b un ch 0 2 4 6 c 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing n um er o f f ru its p er h an d 0 5 10 15 b 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing figure 3. a) fresh fruit weight, b) number of fruits per hand, and c) number of hands per bunch of farta velhaco plantain conducted at different spacings in mato grosso (brazil). 327genuncio, silva, cordeiro, mayer, and nascimento: growth parameters and organoleptic characteristics of plantain (musa aab simmonds cv. farta velhaco) at different planting densities ns ns ns kruskal-wallis, p = 0.022 0.17 0.0093 0.12 kruskal-wallis, p = 0.031 0.2 0.01 0.18 kruskal-wallis, p = 0.055 0.29 0.033 0.1 fr ui t h ei gh t ( cm ) 0 20 10 30 40 a 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing ex te rn al fr ui t l en gt h (c m ) 0 20 30 10 40 c 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing fr ui t d ia m et er ( cm ) 0 20 30 10 40 50 d 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing in te rn al fr ui t l en gt h (c m ) 0 10 20 30 b 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing figure 4. a) fruit height, b) internal and c) external fruit lengths, and d) fruit diameter of the farta velhaco plantain conducted at different spacings in mato grosso (brazil). ns not significant. ns ns ns a a a kruskal-wallis, p = 0.76 ns ns ns kruskal-wallis, p = 0.14 ns ns ns ph 0 2 4 6 a 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing ti tr at ab le a ci di ty 0.3 0.6 0.9 c 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing fl av or 0 5 10 15 20 d 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing to ta l s ol ub le s ol id s (° b ri x) 0 2 4 6 b 2.0 m x 3.0 2.5 m x 3.0 3.0 m x 3.0 spacing figure 5. a) ph, b) total soluble solids (°brix), c) titratable acidity (% citric acid), and d) flavor of farta velhaco plantain conducted in different spacing in mato grosso (brazil). ns not significant. 328 agron. colomb. 39(3) 2021 according to previous studies, fruits with high levels of total soluble solids are the most likely to be accepted by consumers (gibert et al., 2009). values range from 7.18 to 25.37 °brix for plantain genotypes used for cooking. cooked plantains are consumed at many ripening stages after being cooked; they are generally not appreciated in their fresh form due to the absence of sweetness and unpleasant firmness (de jesus et al., 2013). the values below 6.26 °brix found in this study indicate that the cultivar farta velhaco can be used for different forms of processing. the genotypes with firmer fruit pulp are suitable for industrial use, mainly for the preparation of fried products, such as plantain chips. in addition, more firm fruits are more resistant to transport and durable after harvest (youryon & supapvanich, 2017). during the ripening process, the percentage of dry weight of the pulp decreases. this characteristic is important for the selection of genotypes for industry or even for domestic consumption, for the preparation of cooked and/or fried dishes, preferable in many countries. conclusions the high planting density (2.0 x 3.0 m spacing) in the cultivation of the plantain group terra, cv. farta velhaco improved the fruit classification attributes, productivity and organoleptic characteristics such as the percentage of total soluble solids and f lavor, characteristics appreciated for choices related to fruit consumption. acknowledgments the authors would like to express their gratitude to the conselho nacional de desenvolvimento científico e tecnológico (cnpq) for the scientific initiation scholarships made available. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions gcg and ecn designed the experiment. dhc and tom performed the field experiment and laboratory analysis. jwfs contributed to the data analysis. gcg and ecn wrote the article. all authors have reviewed the manuscript. literature cited aguiar, r. s., zaccheo, p. v. c., neves, c. s. v. j., aguiar, m. s., & oliveira, f. t. (2016). performance of ‘nanicão jangada’ banana plants intercropped with winter cover crops. revista brasileira de fruticultura, 38(4), article e-729. https://doi. org/10.1590/0100-29452016729 amorim, e . p., ramos, n. p., ungaro, m. r. g., & kiihl, t. a. m. (2008). correlações e aná lise de trilha em girassol. bragantia, 67(2), 307–316. ht t ps://doi.org /10.1590/ s0006-87052008000200006 arantes, a. m., donato, s. l. r., & silva, s. o. (2010). relação entre características morfológicas e componentes de produção em plátanos. pesquisa agropecuária brasileira, 45(2), 224–227. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2010000200015 borges, a. l., & souza, l. s. (eds.). (2009). recomendações de calagem e adubação para abacaxi, acerola, banana, laranja, tangerina, lima ácida, mamão, mandioca, manga e maracujá. embrapa. camolesi, m. r., neves, c. s. v. j., martins, a. n., & suguino, e. (2012). fenologia e produtividade de cultivares de bananeiras em assis, são paulo. revista brasileira de ciências agrárias, 7(4), 580–585. https://doi.org/10.5039/agraria.v7i4a1747 castricini, a., dias, m. s. c., rodrigues, m. g. v., & oliveira, p. m. (2017). quality of organic banana produced in the semiarid region of minas gerais, brazil. revista brasileira de fruticultura, 39(2), article e-813. https://doi.org/10.1590/0100-29452017813 chaudhuri, p., & baruah, k. (2010). studies on planting density in banana cv. ‘jahaji’ (aaa). indian journal of hill farming, 23(2), 31–38. de jesus, o. n., silva, s. o., amorim, e. p., ferreira, c. f., campos, j. m. s., silva, g. g., & figueira, a. (2013). genetic diversity and population structure of musa accessions in ex situ conservation. bmc plant biology, 13, article 41. https://doi. org/10.1186/1471-2229-13-41 ferreira, e. b., cavalcanti, p. p., & nogueira, d. a. (2014). expdes: an r package for anova and experimental designs. applied mathematics, 5(19), 2952–2958. https://doi.org/10.4236/ am.2014.519280 ganapathi, t., & dharmatti, p. r. (2018). effect of integrated nutrient modules on growth, yield and quality parameters of banana cv. grand naine. international journal of current microbiology and applied sciences, 7(1), 1974–1984. https://doi.org/10.20546/ ijcmas.2018.701.239 gibert, o., dufour, d., giraldo, a., sánchez, t., reynes, m., pain, j. p., gonzález, a., fernández, a., & díaz, a. (2009). differentiation between cooking bananas and dessert bananas. 1. morphological and compositional characterization of cultivated colombian musaceae (musa sp.) in relation to consumer preferences. journal of agricultural and food chemistry, 57(17), 7857–7869. https://doi.org/10.1021/jf901788x hoagland, d. r., & arnon, d. i. (1950). the water-culture method for growing plants without soil. the college of agriculture, university of california berkeley. ibge. (2020). indicadores ibge levantamento sistemático da produção agrícola, estatística da produção agrícola, setembro 2020. instituto brasileiro de geografia e estatística. irish, b. m., goenaga, r., montalvo-katz, s., chaves-cordoba, b., & van den bergh, i. (2019). host response to black leaf streak and agronomic performance of banana genotypes in puerto rico. hortscience, 54(10), 1808–1817. https://doi.org/10.21273/ hortsci13876-19 köppen, w., & geiger, r. (1928). klima der erde. justus perthes. https://doi.org/10.1590/0100-29452016729 https://doi.org/10.1590/0100-29452016729 https://doi.org/10.1590/s0006-87052008000200006 https://doi.org/10.1590/s0006-87052008000200006 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2010000200015 https://doi.org/10.5039/agraria.v7i4a1747 https://doi.org/10.1590/0100-29452017813 https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-41 https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-41 https://doi.org/10.4236/am.2014.519280 https://doi.org/10.4236/am.2014.519280 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2018.701.239 https://doi.org/10.20546/ijcmas.2018.701.239 https://doi.org/10.1021/jf901788x https://doi.org/10.21273/hortsci13876-19 https://doi.org/10.21273/hortsci13876-19 329genuncio, silva, cordeiro, mayer, and nascimento: growth parameters and organoleptic characteristics of plantain (musa aab simmonds cv. farta velhaco) at different planting densities kruskal, w. h., & wallis, w. a. (1952). use of ranks in one-criterion variance analysis. journal of the american statistical association, 47(260), 583–621. https://doi.org/10.1080/01621459.195 2.10483441 lédo, a. s., silva, t. n., martins, c. r., silva, a. v. c., lédo, c. a. s., & amorim, e. p. (2018). physicochemical characterization of banana fruit by univariate and multivariate procedures. bioscience journal, 34(1), 24–33. https://doi.org/10.14393/ bj-v34n1a2018-37232 lessa, l. s., oliveira, t. k., amorim, e. p., assis, g. m. l., & silva, s. o. (2012). características vegetativas e seus efeitos sobre a produção de bananeira em três ciclos. revista brasileira de fruticultura, 34(4), 1098–1104. https://doi.org/10.1590/ s0100-29452012000400017 mahmoud, h. i., elkashif, m. e., & elamin, o. m. (2018). effect of plant spacing and number of suckers on yield components and fruit quality of main crop and first four ratoons of banana clones in central sudan. acta horticulturae, 1216, 27–36. https://doi.org/10.17660/actahortic.2018.1216.4 oliveira, j. a. a., pereira, m. c. t., nietsche, s., souza, v. n. r., & costa, i. j. s. (2014). aclimatização de mudas micropropagadas de bananeira em diferentes substratos e recipientes. revista brasileira de ciências agrárias, 9(1), 72–78. https://doi. org/10.5039/agraria.v9i1a3682 o’neill, m. e., & mathews, k. (2000). theory and methods: a weighted least squares approach to levene’s test of homogeneity of variance. australian and new zealand journal of statistics, 42(1), 81–100. https://doi.org/10.1111/1467-842x.00109 pereira, m. c. t., salomão, l. c. c., silva, s. o., sediyama, c. s., couto, f. a. a., & silva neto, s. p. (2000). crescimento e produção de primeiro ciclo da bananeira ‘prata anã’ (aab) em sete espaçamentos. pesquisa agropecuária brasileira, 35(7), 1377–1387. https://doi.org/10.1590/s0100-204x2000000700012 perrier, x., de langhe, e., donohue, m., lentfer, c., vrydaghs, l., bakry, f., carreel, f., hippolyte, i., horry, j. p., jenny, c., lebot, v., risterucci, a. m., tomekpe, k., doutrelepont, h., ball, t., manwaring, j., de maret, p., & denham, t. (2011). multidisciplinary perspectives on banana (musa spp.) domestication. proceedings of the national academy of sciences of the united states of america, 108(28), 11311–11318. https:// doi.org/10.1073/pnas.1102001108 ploetz, r. c., kepler, a. k., daniells, j., & nelson, s. c. (2007). banana and plantain an overview with emphasis on pacific island cultivars. musaceae (banana family). in c. r. elevitch (ed.), species profiles for pacific island agroforestry. permanent agriculture resources. http://www.bananenzeug.ch/ wp-content/uploads/2018/06/banana-plantain-overview.pdf r core team. (2019). r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. https:// www.r-project.org/ salmazo, p., silva, p., valério, t. n., grzebieluckas, c., & krause, w. (2021). cartilha do fruticultor: cultivo adensado e viabilidade econômica da banana da terra. unemat. shapiro, s. s., & wilk, m. b. (1965). an analysis of variance test for normality (complete samples). biometrika, 52(3/4), 591–611. https://doi.org/10.2307/2333709 silva, m. j. r., jesus, p. r. r., anjos, j. m. c., machado, m., & ribeiro, v. g. (2016). caracterização agronômica e pós-colheita das bananeiras ‘maravilha’ e ‘preciosa’ no submédio do vale são francisco. revista ceres, 63(1), 46–53. https://doi. org/10.1590/0034-737x201663010007 silva, s. o., passos, a. r., donato, s. l. r., salomão, l. c. c., pereira, l. v., rodrigues, m. g. v., lima neto, f. p., & lima, m. b. (2003). avaliação de genótipos de bananeira em diferentes ambientes. ciência e agrotecnologia, 27(4), 737–748. https:// doi.org/10.1590/s1413-70542003000400001 soil survey staff. (2014). keys to soil taxonomy (12th ed.). united states department of agriculture, natural resources conservation service. teixeira, p. c., donagemma, g. k., fontana, a., & teixeira, w. g. (eds.). (2017). manual de métodos de análise de solo (3rd ed.). embrapa. youryon, p., & supapvanich, s. (2017). physicochemical quality and antioxidant changes in ‘leb mue nang’ banana fruit during ripening. agriculture and natural resources, 51(1), 47–52. https://doi.org/10.1016/j.anres.2015.12.004 https://doi.org/10.1080/01621459.1952.10483441 https://doi.org/10.1080/01621459.1952.10483441 https://doi.org/10.14393/bj-v34n1a2018-37232 https://doi.org/10.14393/bj-v34n1a2018-37232 https://doi.org/10.1590/s0100-29452012000400017 https://doi.org/10.1590/s0100-29452012000400017 https://doi.org/10.17660/actahortic.2018.1216.4 https://doi.org/10.5039/agraria.v9i1a3682 https://doi.org/10.5039/agraria.v9i1a3682 https://doi.org/10.1111/1467-842x.00109 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2000000700012 https://doi.org/10.1073/pnas.1102001108 https://doi.org/10.1073/pnas.1102001108 http://www.bananenzeug.ch/wp-content/uploads/2018/06/banana-plantain-overview.pdf http://www.bananenzeug.ch/wp-content/uploads/2018/06/banana-plantain-overview.pdf https://www.r-project.org/ https://www.r-project.org/ https://doi.org/10.2307/2333709 https://doi.org/10.1590/0034-737x201663010007 https://doi.org/10.1590/0034-737x201663010007 https://doi.org/10.1590/s1413-70542003000400001 https://doi.org/10.1590/s1413-70542003000400001 https://doi.org/10.1016/j.anres.2015.12.004 population dynamics of the nematodes heterodera glycines and pratylenchus brachyurus in a succession crop of soybean and chickpea received for publication: 8 june, 2021. accepted for publication: 6 december, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.96469 1 embrapa hortaliças, brasília (brazil). 2 universidade de brasília unb, campus universitário darcy ribeiro (brazil). 3 união pioneira de integração social upis, campus ii, planaltina (brazil). 4 centro universitário de desenvolvimento do centro-oeste unidesc, luziânia (brazil). * corresponding author: giovani.olegario@embrapa.br agronomía colombiana 39(3), 337-342, 2021 abstract resumen the objective of this research was to evaluate the population dynamics of the nematodes heterodera glycines race 5 and pratylenchus brachyurus in a succession crop of soybeans and chickpeas. the experiment was carried out in campos novos dos parecis, mt state, brazil, from february to may 2017. six chickpea cultivars were planted in february and evaluated in a naturally infested area of 60 ha. five soil samples were collected at random in georeferenced and equidistant locations, forming a composite sample by replication. five plants per georeferenced point and new soil samples were collected at regular intervals of about 30 d. the nematodes were extracted, identified, and counted. data were subjected to variance and regression analyses. a reduction in the population levels of h. glycines race 5 was observed throughout the chickpea cycle, indicating that this species can be cultivated in succession with soybeans in the presence of this nematode. however, due to the maintenance in the population of p. brachyurus in the roots, rotation of soybean with chickpeas is not recommended in fields naturally infested with this nematode. el objetivo de esta investigación fue evaluar la dinámica poblacional de los nematodos heterodera glycines raza 5 y pratylenchus brachyurus en cultivos sucesivos de soya y garbanzo. el experimento se llevó a cabo en campos novos dos parecis, estado de mt, brasil, de febrero a mayo de 2017. se sembraron seis cultivares de garbanzo en febrero y se evaluaron en un área naturalmente infestada de 60 ha. se recolectaron cinco muestras de suelo al azar en ubicaciones georreferenciadas y equidistantes, formando una muestra compuesta por replicación. se recolectaron cinco plantas por punto georreferenciado y también nuevas muestras de suelo a intervalos regulares de aproximadamente 30 d. los nematodos se extrajeron, identificaron y contaron. los datos fueron sometidos a análisis de varianza y regresión. se observó una reducción en los niveles poblacionales de h. glycines raza 5 a lo largo del ciclo del garbanzo, lo que indica que es posible cultivar esta especie en sucesión con soya en presencia de este nematodo. sin embargo, debido al mantenimiento en la población de p. brachyurus en las raíces, no se recomienda la rotación de soya con garbanzos en campos naturalmente infestados con este nematodo. key words: cicer arietinum l., glycine max (l.) merrill, cyst nematode, root-lesion nematode. palabras clave: cicer arietinum l., glycine max (l.) merrill, nematodo quístico, nematodo lesionador de raíces. population dynamics of the nematodes heterodera glycines and pratylenchus brachyurus in a succession crop of soybean and chickpea dinámica poblacional de los nemátodos heterodera glycines y pratylenchus brachyurus en un cultivo de sucesión de soya y garbanzo jadir borges pinheiro1, giovani olegario da silva1, amanda gomes macêdo2, jhenef gomes de jesus3, ludmila raulino2, caroline da cruz magalhães4, danielle biscaia1, raphael augusto de castro e melo1, patrícia pereira da silva1, and warley marcos nascimento1 introduction chickpea (cicer arietinum l.) is the fourth most important legume grown in the world after soybeans, peanuts, and beans (faostat, 2021). its grains contain fibers, proteins, vitamins, carbohydrates, mineral salts, unsaturated fatty acids, and β-carotene and are a source of protein in human and animal food supplementation (souza, 2019). there are reports of cultivation in 55 countries, with a total production of 17.19 million t (faostat, 2021). the world average yield is approximately 1.2 t ha-1; however, some countries reach higher values, such as israel (6.04 t ha-1), china (5.2 t ha-1), and moldova (3.9 t ha-1) (avelar et al., 2018). in brazil, domestic consumption and production are considered low, but in recent years, due to its nutritional characteristics and changes/trends in the patterns of food https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.96469 338 agron. colomb. 39(3) 2021 consumption, the demand for chickpea grains has grown. however, it is still necessary to import a large part of the quantity consumed in the domestic market, most of which comes from mexico and argentina (artiaga et al., 2015), with amounts close to 8,000 t per year (avelar et al., 2018). this new scenario gives chickpea an important role as an economic option for planting in the second summer harvest (known as safrinha in portuguese and meaning “little harvest”) in the brazilian cerrado biome, which takes advantage of the drought tolerance ability of this species to grow despite little rainfall (artiaga et al., 2015). the many species of plant-parasitic nematodes (ppn) are among the constraints that can cause impairments to chickpea production; some of these species include root-knot nematodes (meloidogyne javanica, m. incognita, and  m. artiella), cyst nematode (heterodera ciceri), and the rootlesion nematode (pratylenchus spp.) (castillo et al., 2008; zwart et al., 2019). characterization studies in various parts of the world show that most chickpea genotypes are normally susceptible (zwart et al., 2019). however, there are few reports of chickpea genotypes with nematode tolerance (ali & ahmad, 2000; ansari et al., 2004; hassan & devi, 2004; chakraborty et al., 2016; sumita, 2017), making more studies in this area necessary. ppn also damage soybeans, with heterodera glycines as one of the most harmful species due to its wide geographic distribution. however, in recent years, mainly in the midwest region of brazil, as well as in other regions, damages were registered and also attributed to the root-lesion nematode, pratylenchus brachyurus, a polyphagous species (cruz et al., 2020) that colonizes even grasses such as maize and pastures. heterodera glycines can also colonize other plants like sunn hemp (crotalaria juncea), pigeon pea (cajanus cajan) (valle et al., 1996), common bean (phaseolus vulgaris), azuki bean (vigna angularis), and mung bean (vigna radiata) (rossi & ferraz, 2001). poromarto and nelson (2010) verified that chickpea was a poor host of h. glycines race 3; however, there are no studies on h. glycines race 5. cardoso et al. (2019) evaluated the resistance of crotalaria ochroleuca to races 1, 2, 3, 5, 6, and 14 of h. glycines, and verified that it was resistant to races 1, 2 and 5, but was susceptible to race 3 and showed varied reactions to races 6 and 14. due to the increase in the cultivated areas of chickpea in succession to soybeans in the brazilian midwest, research on these two ppn species becomes important. thus, the objective of this study was to evaluate the population dynamics of heterodera glycines race 5 and pratylenchus brachyurus in a succession crop of soybean and chickpea. materials and methods the experiment was carried out in campos novos dos parecis, a municipality in the state of mato grosso, brazil, from february to may 2017, in a field area naturally infested with the species heterodera glycines race 5 and pratylenchus brachyurus. the regional climate according to the köppen classification is tropical with a dry winter and rainy summer, cwb type. the weather of the summer season in the cerrado biome is characterized by a semi-humid tropical climate, with average temperatures of 25°c and annual precipitation of 1,677 mm. six chickpea cultivars, brs aleppo, brs cícero, jamu 96, brs cristalino, brs toro, and brs kalifa, were evaluated. the sowing occurred on february 24, 2017. the experiment was conducted in an area of 60 ha (10 ha per cultivar), previously cultivated with a susceptible soybean cultivar, in a completely randomized design with three replicates. soil and plant samples were collected at regular intervals of about 30 d on march 24, april 24, and may 25. for each replicate, five soil samples of 500-600 g and roots were collected using equidistant georeferenced points. all the samples were identified, extracted, and quantified in the nematology laboratory of embrapa vegetables, brasília df. the h. glycines and p. brachyurus species were identified according to their morphologic characteristics (gonzaga, 2006; mekete et al., 2012). the identification of h. glycines race 5 was performed with the differentiating host test according to riggs and schmitt (1988). the extraction of second-stage juveniles and cists of h. glycines, as well as juveniles and adults of p. brachyurus from the soil samples, was performed using the rapid centrifugal-f lotation technique, employing a sucrose solution, in accordance with jenkins (1964). the extraction of ppn associated with roots was performed using the method of hussey and barker, modified by bonetti and ferraz in accordance with wilcken et al. (2010). after the extractions, the quantification of the nematodes was performed with a peters chamber and the visualization was made under a trinocular stereoscopic microscope (model eclipse 80i, nikon, melville, ny, usa) in accordance with bellé et al. (2017). 339pinheiro, silva, macêdo, jesus, raulino, magalhães, biscaia, castro e melo, silva, and nascimento: population dynamics of the nematodes heterodera glycines and pratylenchus brachyurus in a succession crop of soybean and chickpea the following response variables were evaluated: number of viable cysts of h. glycines/150 cm3 of soil (nvcs), number of nonviable cists of h. glycines/150 cm3 of soil (nnvcs), number of juveniles of second stage (j2) of h. glycines/150 cm3 of soil (nj2hs), number of juveniles and adults of p. brachyurus/150 cm3 of soil (njaps), and number of juveniles and adults of p. brachyurus/g of fresh roots (njapr). the data were subjected to variance and regression analyses using the genes statistical program (cruz, 2016). results and discussion there was no effect of the cultivars on the response variables evaluated. on the contrary, statistical differences were observed for the source of variation date of collection or sampling time for all the evaluated variables, except for the number of juveniles and adults of pratylenchus in roots (njapr). table 1 indicates that the population levels of p. brachyurus per g of roots remained constant. there was also no interaction between the cultivars and sampling times collection (cxcl) (tab. 1), indicating that the population dynamics of the studied nematode species was not affected by any of these factors (cultivars and times). regarding the number of viable cysts of  h. glycines/150 cm3 of soil (nvcs), a significant reduction in the population was observed during the chickpea crop cycle (fig. 1), regardless of the cultivar used. an increase in the number of nonviable cysts of  h. glycines /150 cm3 of soil (nnvcs) was observed according to the sampling times (cl) (fig. 2), regardless of the chickpea cultivar. as for the number of juveniles of second stage (j2) of h. glycines/150 cm3 of soil (nj2hs), among all the evaluated cultivars, there was a reduction of population levels from 57.64 to 16.67 (fig. 3). the increase in the number of nonviable cysts, the reduction of viable cysts, and the reduction in the number of these ppn in the soil may be due to the hatching of table 1. summary of the joint analysis of variance of the population dynamics of the soybean cyst nematode (heterodera glycines race 5) and the root-lesion nematode (pratylenchus brachyurus) in a chickpea crop. source of variation mean square nvcs nnvcs nj2hs njaps njapr cultivar (c) 79.13ns 220.71ns 912.37ns 446.82ns 31411.15ns collection (cl) 211.19* 1772.54* 5245.22* 2779.94* 272338.9ns cxcl 46.95ns 195.15ns 920.01ns 890.57ns 43086.66ns residue 62.21 160.17 1629.16 955.03 94252.54 general mean 10.24 15.01 34.20 28.64 339.56 cv (%) 36.42 29.95 59.56 41.35 23.20 *significant at 5% of probability by f test. ns not significant at 5% probability by f test.nvcs number of viable cysts of h. glycines/150 cm3 of soil; nnvcs number of nonviable cysts of h. glycines/150 cm3 of soil; nj2hs number of second-stage juveniles (j2) of h. glycines/150 cm3 of soil; njaps number of juveniles and adults of pratylenchus brachyurus/150 cm3 soil; njapr number of juveniles and adults of p. brachyurus/g of roots (fresh weight). cv coefficient of variation. y = -0.6389x2 + 0.6222x + 13.472 r² = 0.9863 13.61 11.17 8.97 5.17 n um be r of v ia bl e cy st s of h . g ly ci ne s/ 15 0 cm 3 of s oi l collection intervals 1 2 3 4 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 y = -1.6181x2 + 14.754x -9.7431 r² = 0.787 5.17 7.44 22.92 18.94 n um be r of n on v ia bl e cy st s of h . g ly ci ne s/ 15 0 cm 3 of s oi l collection intervals 1 2 3 4 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 figure 2. number of nonviable cysts of heterodera glycines/150 cm3 of soil according to the collection intervals (30, 60, and 90 d after sowing). figure 1. number of viable cysts of heterodera glycines/150 cm3 of soil according to the collection intervals (30, 60, and 90 d after sowing). 340 agron. colomb. 39(3) 2021 juveniles of h. glycines race 5 and the absence of a host plant in the area for a period that prevented the reinfection and continuity of its life cycle (cardoso et al., 2019). this result shows that chickpea is not a host of h. glycines race 5 and that it can be indicated for crop rotation or succession with soybeans in the areas infested with this race. this is a significant finding, as there are no similar studies in the literature. the number of juveniles and adults of p. brachyurus/150 cm3 of soil (njaps) was maintained during the first 60 d of the cycle, with a subsequent sharp reduction observed from 35.42 to 10.42 between the samplings collected at 60 and 90 d of the cycle (fig. 4). however, as previously verified, the population per g of roots remained high in all the samples. this reduction in the population of p. brachyurus in the soil, considering that the chickpea vegetative cycle is close to 110 d, was probably because this nematode is a migrating endoparasite that prefers roots to soil. when plants are expanding their canopy in an area with a large initial population of nematodes in the soil, it is usual for migration to occur with more intensity as the roots are also developing. at the end of the crop cycle, there will be a new migration to the soil, with a subsequent search for host plants (puerari et al., 2020). santos (2019) evaluated these same six cultivars in a naturally infested field with the presence of m. javanica for their resistance to p. brachyurus, finding a marked differentiation in terms of their susceptibility. nevertheless, this author estimated only the reproduction factor (rf) based on the rate between the initial population at the time of the sowing and the final nematode population in the soil. that study verified that the cultivar jamu 96 maintained the same population of p. brachyurus in both periods, i.e., showing a reproduction factor equal to 1; brs cicero showed a reproduction factor of 0.95 and all the others had rfs ranging from 0.43 to 0.65. the initial population level of p. brachyurus in the soil may be a determinant factor to the degree of resistance of the cultivars; since the population in this study was considered very high, it may have resulted in a greater nematode pressure, making it impossible to verify differences in the resistance levels of the cultivars. santos (2019) demonstrated that these chickpea cultivars showed resistance to m. javanica in a naturally infested field with a mixed population of m. javanica and p. brachyurus. however, bernardes neto et al. (2019) evaluated the same cultivars in a greenhouse trial and considered them susceptible to m. incognita and m. enterolobii, which are also important for both chickpeas and soybeans. among the most widespread control methods for ppn are the use of nematicides, crop rotation, antagonistic plants, organic matter, fallowing, soil fumigation, solarization, and use of genetic resistance (ravichandra, 2014; cruz et al., 2020). crop rotation with non-host plant species for a sufficient period to allow the decomposition of infested residues reduces the viability and association of the pathogen, especially in the no-tillage system (cruz et al., 2020). it also increases beneficial soil organisms and minimizes the impact of root diseases (cruz et al., 2020). to evaluate the response of different plant species to h. glycines and to better understand what crops could be recommended in rotation or succession or as green manure for soybeans, sanches (2001) evaluated two species of velvet bean (mucuna pruriens and mucuna utilis) for reaction to races 2, 3, 4, 5 and 14 of h. glycines and verified that both are not hosts of this nematode. evaluating the response of several species used as green manure or cover crops to figure 3. number of juveniles of second stage (j2) of heterodera glycines/150 cm3 of soil according to the collection intervals (30, 60, and 90 d after sowing). y = 2.9514x2 27.049x + 79.687 r² = 0.904 57.64 31.25 31.25 16.67 n um be r of ju ve ni le s of s ec on d st ag e (j 2) of h . g ly ci ne s/ 15 0 cm 3 of s oi l collection intervals 1 2 3 4 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 y = -4.6875x2 + 15.729x + 24.479 r² = 0.8309 37.50 31.25 35.42 10.42n um be r of j 2 an d ad ul ts o f p. b ra ch yu ru s/ 15 0 cm 3 of s oi l collection intervals 1 2 3 4 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 figure 4. number of juveniles of second stage (j2) and adults of pratylenchus brachyurus/150 cm3 of soil according to the collection intervals (30, 60, and 90 d after sowing). 341pinheiro, silva, macêdo, jesus, raulino, magalhães, biscaia, castro e melo, silva, and nascimento: population dynamics of the nematodes heterodera glycines and pratylenchus brachyurus in a succession crop of soybean and chickpea race 3 of this nematode, valle et al. (1996) found that sunn hemp (crotalaria juncea), pigeon pea (cajanus cajan), azuki beans (vigna angularis), and mungo beans (vigna radiata) are hosts that can multiply these ppn. the susceptibility of azuki and mungo beans was also verified by rossi and ferraz (2001), who also found susceptibility in common beans (phaseolus vulgaris) and white lupine (lupinus albus l.) to race 3 of this nematode. in addition to cultivated plants, h. glycines can also be found in weeds. venkatesh et al. (2000) evaluated 22 weed species from 13 families of dicotyledonous as alternative hosts of h. glycines in a greenhouse in ohio, usa, and found that the red dead-nettle (lamium purpureum), common henbit (lamium amplexicaule), field pennycress (thlaspi arvense) and shepherd purse (capsella bursapastoris) were hosts. a greater reproduction of race 1 and a low reproduction of race 6 were found in red dead-nettle. for race 3, the highest level of reproduction occurred in red dead-nettle, field pennycress, and common henbit (venkatesh et al., 2000). poromarto and nelson (2010) found that the chickpea was not an efficient host of h. glycines race 3, although it allowed the multiplication of a small number of this nematode. however, cardoso et al. (2019), who evaluated the resistance of rattlepod (crotalaria ochroleuca) to races 1, 2, 3, 5, 6, and 14 of h. glycines, found that this plant species was resistant to races 1, 2, and 5 but was susceptible to race 3 and showed varied reactions to races 6 and 14. the identification of these h. glycines races is important since prior to this research, no study had identified resistance of this plant to race 5 of this nematode. conclusions there was a reduction in the population levels of heterodera glycines race 5 throughout the cycle of chickpeas, indicating that it is possible to grow this species in a succession crop with soybeans in the presence of this nematode. due to the maintenance of the population of pratylenchus brachyurus in the roots throughout the chickpea cycle, crop rotation of soybean with chickpeas would not be recommended for fields infested with this nematode. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions jbp, agm, and db designed the experiments. jbp, agm, jgj, lr, ccm, and db carried out the field and laboratory experiments. gos and racm contributed to the data analysis. jbp, gos, agm, racm, pps, and wmn wrote the article. all authors reviewed the manuscript. literature cited ali, s. s., & ahmad, r. (2000). screening of chickpea germplasm against nematode. international chickpea and pigeonpea newsletter, 7, 8–9. ansari, m. a., patel, b. a., mhase, n. l., patel, d. j., douaik, a., & sharma, s. b. (2004). tolerance of chickpea (cicer arietinum l.) lines to root-knot nematode, meloidogyne javanica (treub) chitwood. genetic resources and crop evolution, 51, 449–453. https://doi.org/10.1023/b:gres.0000023460.26690.23 artiaga, o. p., spehar, c. r., boiteux, l. s., & nascimento, w. m. (2015). avaliação de genótipos de grão de bico em cultivo de sequeiro nas condições de cerrado. revista brasileira de ciências agrárias, 10(1), 102–109. avelar, r. i. s., costa, c. a., rocha, f. s., oliveira, n. l. c., & nascimento, w. m. (2018). yield of chickpeas sown at different times.  revista caatinga,  31(4), 900–906. https://doi. org/10.1590/1983-21252018v31n412rc bellé, c., kaspary, t. e., kuhn, p. r., schmitt, j., & lima-medina, i. (2017). reproduction of pratylenchus zeae on weeds. planta daninha, 35, article e017158528. https://doi.org/10.1590/ s0100-83582017350100006 bernardes neto, j. f., pinheiro, j. b., silva, g. o., biscaia, d., macedo, a. g., silva, p. p., & nascimento, w. m. (2019). reação de genótipos de grão-de-bico aos nematoides-das-galhas meloidogyne incognita raça 1 e meloidogyne enterolobii. revista agrária acadêmica, 2(4), 63–70. https://doi.org/10.32406/ v2n42019/63-70/agrariacad cardoso, m. r., dias-arieira, c. r., ribeiro, n. r., almeida, a. a., miamoto, a., & lopes, a. p. m. (2019). crotalaria ochroleuca susceptibility to heterodera glycines races. journal of agricultural science, 11(7), 205–212. https://doi.org/10.5539/ jas.v11n7p205 castillo, p., navas-cortés, j. a., landa, b. b., jiménez-díaz, r. m., & vovlas, n. (2008). plant-parasitic nematodes attacking chickpea and their in planta interactions with rhizobia and phytopathogenic fungi. plant disease, 92(6), 840–853. https:// doi.org/10.1094/pdis-92-6-0840 chakraborty, g., mondal, s., karmakar, p., roy, d., & samanta, p. (2016). screening of some pulse germplasm for their reactions to root-knot nematode, meloidogyne incognita (kofoid and white) chitwood. current nematology, 27(2), 137–142. cruz, c. d. (2016). genes software extended and integrated with the r, matlab and selegen. acta scientiarum agronomy, 38(4), 547–552. https://doi.org/10.4025/actasciagron.v38i3.32629 cruz, t. t., asmus, g. l., & garcia, r. a. (2020). crotalaria species in succession to soybean for the management of pratylenchus brachyurus. ciência rural, 50(7), article e20190645. https:// doi.org/10.1590/0103-8478cr20190645 https://doi.org/10.1023/b:gres.0000023460.26690.23 https://doi.org/10.1590/1983-21252018v31n412rc https://doi.org/10.1590/1983-21252018v31n412rc https://doi.org/10.1590/s0100-83582017350100006 https://doi.org/10.1590/s0100-83582017350100006 https://agrariacad.files.wordpress.com/2019/07/rev-agr-acad-v2-n4-2019-p63-70.pdf https://agrariacad.files.wordpress.com/2019/07/rev-agr-acad-v2-n4-2019-p63-70.pdf https://doi.org/10.5539/jas.v11n7p205 https://doi.org/10.5539/jas.v11n7p205 https://doi.org/10.1094/pdis-92-6-0840 https://doi.org/10.1094/pdis-92-6-0840 https://doi.org/10.4025/actasciagron.v38i3.32629 https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20190645 https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20190645 342 agron. colomb. 39(3) 2021 faostat. (2021). chick peas production. food and agriculture organization of the united nations. http://www.fao.org/faostat/ en/#search/chick%20peas gonzaga, v. (2006). caracterização morfológica, morfométrica e multiplicação in vitro das seis espécies mais comuns de pratylenchus filipjev, 1936 que ocorrem no brasil [doctoral dissertation, universidade estadual paulista]. repositório institucional unesp. https://repositorio.unesp.br/bitstream/ handle/11449/105288/gonzaga_v_dr_jabo.pdf?sequence=1 hassan, m. g., & devi, s. (2004). evaluation of mungbean, urdbean, pea, lentil and chickpea germplasm for resistance to root-knot nematode (meloidogyne incognita). indian journal of nematology, 34(2), 228–229. jenkins, w. r. (1964). a rapid centrifugal-f lotation technique for separating nematodes from soil. plant disease reporter, 48(9), 692. mekete, t., dababat, a., sekora, n., akyazi, f., & abebe, e. (eds.). (2012). identification key for agriculturally important plantparasitic nematodes. cimmyt. poromarto, s. h., & nelson, b. d. (2010). evaluation of northerngrown crops as hosts of soybean cyst nematode. plant health progress, 11(1). https://doi.org/10.1094/php-2010-0315-02-rs puerari, h. h., miamoto, a., ferreira, j. c. a., cardoso, m. r., & dias-arieira, c. r. (2020). penetration and development of pratylenchus brachyurus in maize roots treated with acibenzolars-methyl. european journal of plant pathology, 157, 835–844. https://doi.org/10.1007/s10658-020-02044-3 ravichandra, n. g. (2014). horticultural nematology. springer. riggs, r. d., & schmitt, d. p. (1988). complete characterization of the race scheme for heterodera glycines. journal of nematology, 20(3), 392–395. rossi, c. e., & ferraz, l. c. c. b. (2001). efeito de diferentes plantas hospedeiras sobre a morfometria de uma população brasileira de heterodera glycines. arquivos do instituto biológico, 68(1), 95–102. sanches, j. b. (2001). histopatologia de raízes de mucuna pruriens (l.) dc infectadas pelo nematóide de cistos da soja, heterodera glycines [doctoral dissertation, universidade federal de viçosa]. locus repositório institucional da ufv. https://www.locus.ufv. br/handle/123456789/11304 santos, l. p. (2019). resistência de cultivares de grão-de-bico a meloidogyne javanica e pratylenchus brachyurus no cerrado brasileiro [undergraduate thesis, instituto federal goiano]. repositório instituto federal goiano. https://repositorio. ifgoiano.edu.br/handle/prefix/630 souza, c. v. a. (2019). características agronômicas e qualidade fisiológica de sementes de grão-de-bico em função da densidade de plantas [master’s thesis, universidade de brasília]. repositório institucional da unb. https://repositorio.unb.br/ handle/10482/35513 sumita, k. (2017). reaction of chickpea lines to meloidogyne incognita. world journal of pharmacy and pharmaceutical sciences, 6(10), 1138–1140. valle, l. a. c., dias, w. p., & ferraz, s. (1996). reação de algumas espécies vegetais, principalmente leguminosas, ao nematóide de cisto da soja, heterodera glycines ichinohe. nematologia brasileira, 20(2), 30–40. venkatesh, r., harrison, s. k., & riedel, r. m. (2000). weed hosts of soybean cyst nematode (heterodera glycines) in ohio. weed technology, 14(1), 156–160. wilcken, s. r. s., rosa, j. m. o., higuti, a. r. o., garcia, m. j. m., & cardoso, a. i. i. (2010). reprodução de meloidogyne spp. em porta-enxertos e híbridos de pepino. horticultura brasileira, 28(1), 120 –123. https://doi.org /10.1590/ s0102-05362010000100023 zwart, r. s., thudi, m., channale, s., manchikatla, p. k., varshney, r. k., & thompson, j. p. (2019). resistance to plant-parasitic nematodes in chickpea: current status and future perspectives. frontiers in plant science, 10, article 966. https://doi. org/10.3389/fpls.2019.00966 http://www.fao.org/faostat/en/#search/chick%20peas http://www.fao.org/faostat/en/#search/chick%20peas https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/105288/gonzaga_v_dr_jabo.pdf?sequence=1 https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/105288/gonzaga_v_dr_jabo.pdf?sequence=1 https://doi.org/10.1094/php-2010-0315-02-rs https://doi.org/10.1007/s10658-020-02044-3 https://www.locus.ufv.br/handle/123456789/11304 https://www.locus.ufv.br/handle/123456789/11304 https://repositorio.ifgoiano.edu.br/handle/prefix/630 https://repositorio.ifgoiano.edu.br/handle/prefix/630 https://repositorio.unb.br/handle/10482/35513 https://repositorio.unb.br/handle/10482/35513 https://doi.org/10.1590/s0102-05362010000100023 https://doi.org/10.1590/s0102-05362010000100023 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00966 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00966 rhizospheric rhizobia identification in maize (zea mays l.) plants received for publication: 11 june, 2019. accepted for publication: 14 october, 2019 doi: 10.15446/agron.colomb.v37n3.80189 1 departamento de fisiología y bioquímica vegetal, instituto nacional de ciencias agrícolas inca, san jose de las lajas, mayabeque (cuba). 2 département génie biologique, institut universitaire technologie iut, villeurbanne cedex, lyon, (france). 3 centro de investigaciones biotecnológicas del ecuador cibe, escuela superior politécnica del litoral espol, guayaquil, guayas (ecuador). 4 universidad estatal de milagros unemi, milagros, guayas (ecuador). * corresponding author: riny@inca.edu.cu agronomía colombiana 37(3), 255-262, 2019 abstract resumen rhizobia have been studied for the symbiosis that they establish with the roots of legumes. however, the colonization and promotion of growth in non-leguminous plants has also been demonstrated. the aim of this work was the biochemical and molecular identification of rhizosphere rhizobia present in the rhizosphere of two commercial maize cultivars. cultivable isolates were obtained in yeast-mannitol-agar (yma) medium from rhizospheric soil and the rhizoplane. the cultural (size, color, mucus, etc.), morphological, and staining (cell shape, response to staining and sporulation) characteristics were determined as well as isolate responses to eight biochemical tests (acid-base production, citrate, oxidase, catalase, h2s production, urease, gelatinase and the oxidative-fermentative assay) that are valuable for rhizobia identification. the genus was determined by 16s rdna gene sequencing. we obtained 81 total isolates of which 30.86% showed the cultural, morphological and staining characteristics expected for rhizobia and only 20% of these corresponded to the genus rhizobium. los rizobios han sido estudiados por la simbiosis que establecen con las raíces de las leguminosas. sin embargo, la colonización y promoción del crecimiento en plantas no leguminosas también ha sido demostrada. este trabajo tuvo como objetivo la identificación bioquímica y molecular de rizobios rizosféricos presentes en la rizosfera de dos cultivares comerciales de maíz. se obtuvieron aislamientos cultivables en medio levaduramanitol-agar (yma) a partir del suelo rizosférico y rizoplano de las plantas. se determinaron las características culturales del cultivo (tamaño, color, mucosidad, etc.) y morfo-tintoriales (forma celular, respuesta a la tinción y esporulación), así como la respuesta de los aislados a ocho pruebas bioquímicas (producción ácido-base, citrato, oxidasa, catalasa, producción de h2s, ureasa, gelatinasa y ensayo oxidativo-fermentativo) con valor predictivo para la identificación de rizobios. se determinó el género mediante la secuenciación del gen adnr-16s. se obtuvieron 81 aislados totales de los cuales el 30.86% mostró las características culturales, morfológicas y tintoriales esperadas para los rizobios y solamente el 20% de estos correspondió al género rhizobium. key words: rhizobacteria, rhizosphere, molecular identification, rhizobium. palabras clave: rizobacterias, rizosfera, ident if icación molecular, rhizobium. rhizospheric rhizobia identification in maize (zea mays l.) plants identificación de rizobios rizosféricos en plantas de maíz (zea mays l.) reneé pérez-pérez1*, maxime oudot2, lizette serrano3, ionel hernández1, maría nápoles1, daynet sosa3,4, and simón pérez-martínez4 introduction from a nutritional point of view, maize (zea mays l.) is one of the most important cereals in the world. maize constitutes the nutritional basis for humans in many developing countries, and it is also the energy concentrate par excellence of intensive poultry and livestock feeding systems (permuy, 2013). in cuba, maize grain production has been affected by economic problems and by the use of inadequate soil practices and crop management that sometimes leads to significant environmental degradation. obtaining acceptable crop yields requires the application of large quantities of mostly nitrogen fertilizers. the use of chemical compounds as a means of fertilization in agriculture is a common practice among farmers. however, its indiscriminate use significantly alters the balance of the organic and living soil constituents (vidal et al., 2015). in agricultural production systems based on crop rotation, maize is intercropped with some leguminous crops. this technique allows the maize to take advantage of the benefits provided by microbial communities that are associated with the leguminous rhizosphere. this nutrient http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v37n2.70796 256 agron. colomb. 37(3) 2019 contribution is one of the main benefits helping to decrease the application of the mineral fertilizer load (martín and rivera, 2015). biofertilizers based on microorganisms that promote plant growth are considered a component of integrated plant nutritional management (vessey, 2003) and allow substituting part of the inorganic fertilizers in many crops. the success in the use of these biopreparations lies (besides other aspects) in obtaining strains that are compatible with the crop of interest (hernández et al., 2004) and that are efficient for obtaining the desired yields. the rhizobia constitute a group of diazotrophic microorganisms that have been mainly studied for their symbiotic association with leguminous plant roots and on which differentiated organs called nodules are produced. in these structures, these bacteria perform biological nitrogen fixation (bnf), mediated by nitrogenase protein complex activity (luyten and vanderleyden, 2000). currently, rhizobia are considered plant growth promoting rhizobacteria (pgpr) because they have the ability to promote non-leguminous plant growth at the rhizosphere level or as endophytes without nodule formation (sessitsch et al., 2002). several studies demonstrate these microorganisms’ capacity to colonize non-leguminous plant rhizospheres such as rice, lettuce, tomato, pepper, wheat and maize (bécquer et al., 2011; garcía-fraile et al., 2012; flores-félix et al., 2013; hernández, 2015). however, rhizobia used in these trials were isolated from legume nodules and not from the crop rhizosphere itself. in cuba, the presence of rhizobia associated with maize plants has not been reported; and, therefore, there are no biopreparations based on these microorganisms for crop biofertilization. taking into account this background, the aim of this study was to identify maize rhizospheric rhizobia. materials and methods studies were carried out in the department of plant physiology and biochemistry at the instituto nacional de ciencias agrícolas (inca) in cuba and at the centro de investigaciones biotecnologicas del ecuador (cibe), escuela superior politecnica del litoral (espol). sampling two maize cultivars were sampled: raúl and canilla. they were cultivated in a ferralitic red leached soil (hernández et al., 2015) at “el mulato” farm and at the centro nacional de sanidad agropecuaria (censa), respectively. both centers are located at san jose de las lajas, mayabeque province, cuba. the bean (phaseolus vulgaris l.) was the rotation crop. at both sites five random sampling points were established and two plants were taken from each of them for a total of 10 plants per cultivar. the extraction was performed taking a volume of soil of 20x20x20 cm. samples were placed separately in polyethylene bags and stored in the laboratory at 4ºc until they were used. rhizobia isolation from raúl and canilla maize cultivar rhizospheres rhizobia isolation was conducted from rhizospheric soil and the maize rhizoplane using the methodology of knief et al. (2012). for rhizospheric soil isolation, 1 g samples of soil were taken and serial dilutions were performed (10-110-6). one hundred μl suspensions were grown in yma (yeast mannitol agar) medium at ph 6.8 with congo red. plates were incubated at 28°c for 10 d. for rhizoplane isolation, roots were cut into 1 cm long portions and placed in erlenmeyer f lasks with 10 ml of sterile distilled water. flasks were maintained while stirring for 1 h at 150 rpm. the same methodology was used later with dilutions from rhizospheric soils. roots from the previous methodology were placed on plates with lb (luria bertani agar) medium and incubated at 28ºc for 24 h. subsequently, visible bacterial growth around the roots was collected and cultivated in yma medium at ph 6.8 with congo red. plates were incubated at 28°c for 10 d. strains obtained were stored at -20ºc in the inca bacterial culture collection. rhizospheric rhizobia characterization of the maize cultivars raúl and canilla cultural and morphological characterization the color, size (mm) and mucus of the colonies were determined as proposed for rhizobia (wang and martínez-romero, 2001). colonies with whitish coloration, semitranslucent, mucous or dry, and all those that absorbed yma medium red pigment at its center were selected at different culture stages. cultures that grew over a period of 1-3 d were considered as fast growth, and those up to 10 d as slow growth. colonies with diameters between 1-2 mm and 2-4 mm were considered small or large, respectively. these were purified by successive passes and kept at 4°c in tubes with yma medium. cell morphology and the presence of spores were determined by gram staining. 257pérez-pérez, oudot, serrano, hernández, nápoles, sosa, and pérez-martínez: rhizospheric rhizobia identification in maize (zea mays l.) plants biochemical characterization eight biochemical tests were applied to each isolate: acidbase production, citrate utilization, oxidase, catalase, urease, hydrogen sulfide production (h2s), gelatinase, and an oxidation-fermentation test. to determine acid-base production isolates were cultured in yma medium at ph 6.8 with bromothymol blue indicator (0.5% in sodium hydroxide (naoh) 0.016 n). subsequently, plates were incubated at 28°c for 10 d. cultures that changed medium coloration from green to yellow were taken as positive results for acid production. base production was found in the isolates that changed medium coloration from green to blue. the use of citrate as carbon and energy sources was determined in tubes with simmons citrate agar medium (koser, 1923). tubes were incubated at 28°c for 10 d. a change in medium coloration from green to yellow was interpreted as a positive result. determinations of oxidase and catalase activity were performed by the methods of kovaks (1956) and grahamparker (1964), respectively. to determine urease enzyme production, christensen’s urea agar medium (christensen, 1946) was used. tubes were incubated at 28°c for 10 d. a change in medium coloration from yellow to pink was considered positive urease and negative urease was considered when the medium remained yellow. hydrogen sulfide production (h2s) was determined in tsi agar medium (triple sugar iron) (macfaddin, 2000). tubes were incubated at 28°c for 10 d. the presence of a black precipitate at the bottom of the tube was interpreted as a positive result. the gelatinase activity test was performed according to leboffe and pierce (2010) in nutrient gelatin medium (difco laboratories, 2009). tubes were incubated at 28°c for 48 h. those isolates that hydrolyzed the medium were taken as positive gelatinase and the others that maintained the medium in the solid state were considered as a negative gelatinase. the type of energy metabolism (respiratory or fermentative) was performed following hugh-leifson’s method (hugh and leifson, 1953) in o-f basal medium (winn et al., 2006). two tubes were used per isolate, one under anaerobic and the other one under aerobic conditions. tubes were incubated at 28°c for 48 h. isolates that totally changed medium coloration from green to yellow in both tubes were considered positive for anaerobic metabolism. those that remained green in the anaerobic tube and then changed partially or totally to yellow in the other tube were considered positive for oxidative metabolism. identification by 16s rdna gene sequencing dna extraction extraction of the genetic material was performed by alkaline lysis (von post et al., 2003). a colony of the axenic culture was taken and placed in an eppendorf tube with 40 μl of naoh at 0.20 m. it was then heated in a microwave at 10% power or 700 w for 1 min. nucleic acid quantification by spectrophotometry was performed using the nanodroptm 2000 at 260 nm; the ratios 260/280 and 260/230 were calculated in order to determine dna concentration and quality. pcr amplification universal primers forward 27f (5’-agagtttgatcctggctcag-3’) and reverse 1492r (5’-ggttaccttgttacgactt-3’) (criollo et al., 2012) were used for 16s rdna amplification. this procedure was carried out in a mini ms thermal cycler (major science, usa) under the following amplification parameters: initial denaturation 95°c for 10 min, additional denaturation for 1 min at 92°c and 35 cycles of 72°c each for 2 min. amplification results were verified by electrophoresis in 1% agarose gel. pcr product sequencing was carried out by the sanger method of macrogen® (republic of korea). editing sequences and identification sequence quality analysis was performed through the finchtv program (version 1.4.0, geospiza inc., seattle, wa, usa). consensus sequences were obtained with the mega-x software (version 10.0.4, molecular evolutionary genetics analysis) (kumar et al., 2018) and compared with the ncbi (national center for biotechnological information) database, using the blastn (basic local alignment search tool nucleotide, maryland, usa) program (benson et al., 2015). alignments with an e-value lower than 1×10-5 and with a similarity and coverage greater than 80% of amplified region were considered as a hit. 258 agron. colomb. 37(3) 2019 results and discussion rhizobia isolation from the maize cultivars raúl and canilla rhizosphere a total of 81 isolates were obtained consisting of 46 strains of the raúl cultivar and 35 strains of the canilla cultivar. forty-seven came from the rhizoplane equaling 58.3% and the rest came from rhizospheric soil. the rhizoplane is the rhizosphere zone most inf luenced by radical exudates and where their concentration is at a maximum (atlas and bartha, 2005). this is an attractive area for microbial colonization (kapulnik, 2002). in addition, radical exudates from grasses provoke chemotactic responses in rhizobacteria such as rhizobia (van rossum et al., 1995). vanillic, p-coumaric, m-coumaric and cinnamic acids excreted by rice plants (and others) are important carbon sources for rhizobia and allow their saprophytic survival in this crop rhizosphere (heidarzade et al., 2010). rhizospheric rhizobia characterization of the maize cultivars raúl and canilla cultural and morphological characterization the 81 isolates complied with cultural descriptions proposed for rhizobia (wang and martínez-romero, 2001). taking into account the large number of isolates with similar morpho-cultural characteristics to those described for the rhizobia group, gram stain was used as a second discrimination criterion. cellular morphology and staining responses allowed separating isolates into seven groups (tab. 1). group number v was the most representative with a 30.9% of total bacteria detected. coincidentally, morphological and staining isolate characteristics included in this group agree with those described by frioni (1990) for rhizobia. in addition, these isolates showed a rapid growth rate (24 h) under used conditions. rhizobia usually show fast growth rates with the exception of the genus bradyrhizobium, which can take 7 to 10 d to grow (berrada and fikri-benbrahim, 2014). biochemical characterization acid production in yma medium with bromothymol blue was determined in 24 isolates, and only one showed base production (results not shown). acid excretion is a characteristic shared by some rhizobia genera with fast growth rates, such as rhizobium, allorhizobium and sinorhizobium (berrada and fikri-benbrahim, 2014). one of the organic acids produced by rhizobia is indoleacetic acid (iaa), which promotes plant growth, since it allows cellular elongation, root initiation, and the formation of root hairs (van loon, 2007). phosphate solubilization in soils constitutes another important function of these acids, which increase nutrient availability, an aspect that is advantageous for the plant (zúñiga et al., 2013). regarding base production, although less frequent, it has taxonomic value in slow-growing rhizobia identification, such as the genus bradyrhizobium. in addition, this phenomenon intervenes in other mineral solubilization (sugumaran and janarthanam, 2007). eight isolates grew and produced a change of color in simmons medium (tab. 2), which indicates the capacity to metabolize sodium citrate (macfaddin, 2000). generally, rhizobia respond negatively to this assay (sadowsky et al., 1983); this could be due to citrate molecule complexity in terms of its functional groups volume (three carboxyl groups), compared to other carbon sources used by these microorganisms that basically include sugars, alcohols and organic acids (gaurav et al., 2016). the yma medium includes mannitol, sucrose or glycerol as the sole carbon sources. these guarantee rhizobia multiplication with a suitable nitrogen source and under certain parameters of ph and temperature (hernández and nápoles, 2018). table 1. bacterial groups established according to their morphological and staining characteristics. groups morphological and staining characteristics quantity % i gram-negative cocci, not sporulated 5 6.2 ii gram-positive cocci, not sporulated 17 21.0 iii gram-positive cocobacilli, not sporulated 4 4.9 iv coccobacilli and gram-negative long/short bacilli, sporulated 8 9.9 v coccobacilli and short gram-negative bacilli, not sporulated 25 30.9 vi long bacilli, gram-negative, not sporulated 20 24.7 vii* white lumps with pink edges 2 2.5 *there was no response to gram staining. probably not bacteria. 259pérez-pérez, oudot, serrano, hernández, nápoles, sosa, and pérez-martínez: rhizospheric rhizobia identification in maize (zea mays l.) plants cytochrome oxidase enzyme activity was observed in 20 isolates and the same number for catalase activity (tab. 2). similar results were obtained by sadowsky et al. (1983), which show that both slow-growing and fast-growing rhizobia share the positive results of these trials. however, urease enzyme production that is positive for rhizobia (sadowsky et al., 1983), is negative in all isolates (results not shown). hydrogen sulfide precipitation was seen in four isolates. rhizobia lack the capacity to reduce the sodium thiosulfate present in tsi medium, so there is no production of h2s. gelatinase activity was seen in six cases (tab. 2), which could correspond to some types of rhizobia, since this is a biochemical characteristic of the group (sadowsky et al., 1983). the ability to metabolize glucose by fermentation was seen in four isolates that produced a change in medium coloration produced by organic acid excretion (tab. 2). oxidative metabolism was much superior to the previous variant with 21 isolates grown in aerobic conditions. some gram-negative bacteria metabolize glucose through aerobic respiration; and, as a result, small amounts of weak acids are formed during krebs cycle and the entner doudoroff pathway (winn et al., 2006) that promote medium color changes, from green to yellow. in addition, this test allowed the determination of motility, since acid production is low, color changes are only observed in the tube’s upper levels. in this case, total medium discoloration to yellow was observed in 100% isolates, which shows bacterial displacement throughout the tube. table 2. isolate rhizosphere biochemical characterization of the maize cultivars raúl and canilla. isolate provenance citrate oxidase catalase h2s production gelatinase oxidative/ fermentative metabolism zea mays l. cv. raúl r1 rs + + oxidative r2 rs + + fermentative r3 rs + + + oxidative r4 rs + + + oxidative r5 rs + + oxidative r6 rs oxidative r7 rs + + + oxidative r8 rp + + oxidative r9 rp + oxidative r10 rp + + oxidative r11 rp + + oxidative r12 rp + + + fermentative r13 rp + + oxidative r14 rp + + + oxidative r15 rp + + oxidative r16 rp + + + fermentative zea mays l. cv. canilla c1 rp + + + oxidative c4 rp + + + oxidative c6 rp + + + oxidative c8 rp + + fermentative c16 rs + + + + oxidative c192 rs + oxidative c21 rs + + oxidative c22 rp + + + oxidative c24 rp + + oxidative rp: rhizoplane, rs: rhizospheric soil. rhizobia are: citrate negative (-), oxidase positive (+), catalase positive (+), no h2s production (-), gelatinase positive (+), urease positive (+), and have oxidative metabolism (usually). 260 agron. colomb. 37(3) 2019 identification by 16s rdna gene sequencing in biochemical tests performed on rhizospheric isolates, null urease enzyme activity was determined that contradicts the biochemical pattern usually present in rhizobia. in this way, it could be concluded that none of the isolates belong to this group of microorganisms. however, molecular biology confirmed these results (tab. 3). eight bacterial genera were identified from twenty-five isolates; five corresponded to the genus rhizobium for 20% (tab. 3.). the most representative genera were pseudomonas and stenotrophomonas with 32 and 28%, respectively. the genera enterobacter, starkeya, achromobacter, delftia and flavobacterium were identified, each one with 4% representation. most of these genera have been described as part of various crops’ rhizospheric microbiota, including maize. these include mainly pseudomonas, stenotrophomonas and enterobacter (hernández et al., 2004; morales-garcía et al., 2011; granada et al., 2015; yang et al., 2017; gaviriagiraldo et al., 2018). the capacity of rhizobium for rhizospheric and endophytic colonization of horticultural crops (garcía-fraile et al., 2012; flores-félix et al., 2013) and grasses (chabot et al., 1996; gutiérrez-zamora and martínez-romero, 2001; sessitsch et al., 2002) has been studied. however, microorganisms that were used in these studies were isolated from legume nodules and not from the crop’s rhizosphere. isolates obtained in this study come from red ferralitic soils, which have a low percentage of organic matter, and this translates into poor nitrogen content (hernández et al., 2015). maize requires high doses of nitrogen for growth and development, so it is common to rotate it with leguminous crops that enrich soil nitrogen concentration (martín and rivera, 2015). the presence of beans (phaseolus vulgaris l.) table 3. molecular identification of the isolates based on the 16s subunit rdna sequencing. isolate genus possible identification identity% access number r1 stenotrophomonas stenotrophomonas rhizophila 99% nr _ 121739.1 r4 stenotrophomonas rhizophila 100% mh828345.1 r9 stenotrophomonas sp. 99% mh396743.1 r10 stenotrophomonas sp. 95% am745261.1 r13 stenotrophomonas rhizophila 99% nr _ 121739.1 r16 stenotrophomonas rhizophila 100% mh828345.1 c16 stenotrophomonas bentonitica 99% nr _ 157765.1 c24 stenotrophomonas pavanii 93% nr _ 116793.1 r2 pseudomonas pseudomonas graminis 99% nr _ 026395.1 r3 pseudomonas hibiscicola 97% k x527638.1 r5 pseudomonas putida 100% mf952434.1 r6 pseudomonas sp. 100% mg833395.1 r8 pseudomonas sp. 99% kf542910.1 r14 pseudomonas graminis 99% nr _ 026395.1 r15 pseudomonas hibiscicola 97% k x527638.1 r7 rhizobium rhizobium sp. 88% mh899428.1 c1 rhizobium mesosinicum 99% nr _ 043548.1 c4 rhizobium aegyptiacum 100% nr _ 137399.1 c8 rhizobium mesosinicum 99% nr _ 043548.1 c192 rhizobium sp. 99% mk092996.1 r11 achromobacter achromobacter xylosoxidans 99% mk089550.1 r12 enterobacter enterobacter bugandensis 99% nr _ 148649.1 c6 starkeya starkeya novella 99% nr _ 074219.1 c21 flavobacterium flavobacterium anhuiense 99% nr _ 044388.1 c22 delftia delftia lacustris 91% nr _ 116495.1 261pérez-pérez, oudot, serrano, hernández, nápoles, sosa, and pérez-martínez: rhizospheric rhizobia identification in maize (zea mays l.) plants as a predecessor crop to maize from which the isolation was performed and the type of soil characteristics constitute two important factors that explain the rhizobia population presence associated with this plant rhizosphere. bean establishes a greater symbiotic interaction with rhizobiaceae family representatives, fundamentally with the genus rhizobium (ramírez-bahena et al., 2008; dall’agnol et al., 2013), an aspect that could explain the presence of this genus in the crop’s rhizosphere. in this way, rhizobium can be demonstrated as a common component of maize rhizospheric microbiota. conclusions in the maize rhizosphere, planted in red ferralitic soil in mayabeque province, cuba, there are rhizobia populations of the genus rhizobium spp. biochemical characterizations are important elements for microorganism identification. however, with the development of molecular techniques, a more accurate and reliable taxonomic diagnosis can be made. acknowledgments the authors would like to thank all cibe analysts and researchers who supported this research. literature cited atlas, r. and r. bartha. 2005. ecología microbiana y microbiología ambiental. addison wesley, madrid. bécquer, c.j., b. salas, d.j. archambault, j.j. slaski, and a. anyia. 2008. selección de rizobios adaptados a ecosistemas ganaderos de sancti spíritus, cuba, inoculados en maíz (zea mays l.). fase i: invernadero. pastos y forrajes 31(3), 229-246. bécquer, c.j., u. ávila, l. palmero, a. nápoles, l. ulloa, y. suárez, and o. colina. 2011. selección de cepas aisladas de rizobios, inoculadas en maíz (zea mays l.), en condiciones de campo en ecosistemas ganaderos de sancti spíritus, cuba. rev. cub. cienc. agric. 45(4), 445-449. benson, d.a., k. clark, i. karsch-mizrachi, d.j. lipman, j. ostell, and e.w. sayers. 2015. genbank. nuc. acids res. 43(database issue), d30-5. doi: 10.1093/nar/gku1216 berrada, h. and k. fikri-benbrahim. 2014. taxonomy of the rhizobia: current perspectives. br. microbiol. res. j. 4(6), 616-639. doi: 10.9734/bmrj/2014/5635 chabot, r., h. antoun, and m.p. cescas. 1996. growth promotion of maize and lettuce by phosphate-solubilizing rhizobium leguminosarum bv. phaseoli. plant soil 184(2), 311-321. doi: 10.1007/bf00010460 christensen, w.b. 1946. urea decomposition as a means of differentiating proteus and paracolon cultures from each other and from salmonella and shigella types. j. bacteriol. 52(4), 461-466. criollo, p.j., m. obando, l. sánchez, and r. bonilla. 2012. efecto de bacterias promotoras de crecimiento vegetal (pgpr) asociadas a pennisetum clandestinum en el altiplano cundiboyacense. cienc. tecnol. agropec. 13(2), 189-195. doi: 10.21930/rcta. vol13_num2_art:254 dall’agnol, r.f., r.a. ribeiro, e. ormeno-orrillo, m.a. rogel, j.r.m. delamuta, d.s. andrade, and m. hungria. 2013. rhizobium freirei sp. nov., a symbiont of phaseolus vulgaris that is very effective at fixing nitrogen. int. j. syst. evol. microbiol. 63(11), 4167-4173. doi: 10.1099/ijs.0.052928-0 difco laboratories. 2009. difco & bbl manual: manual of microbiological culture media. becton dickinson and company, sparks, usa. flores-félix, j.d., e. menéndez, l.p. rivera, m. marcos-garcía, p. martínez-hidalgo, p.f. mateos, and e. martínez-molina. 2013. use of rhizobium leguminosarum as a potential biofertilizer for lactuca sativa and daucus carota crops. j. plant nutr. soil. sci. 176(6), 876-882. doi: 10.1002/jpln.201300116 frioni, l. 1990. comunidad del sur-edinor. ecología microbiana del suelo. colección reencuentro, universidad de la república, montevideo. garcía-fraile, p., l. carro, m. robledo, m.h. ramírez-bahena, j.d. flores-félix, m.t. fernández, and p.f. mateos. 2012. rhizobium promotes non-legumes growth and quality in several production steps: towards a biofertilization of edible raw vegetables healthy for humans. plos one 7(5), e38122. doi: 10.1371/journal.pone.0038122 gaurav, k., a.k. singh, and g. singh. 2016. spent wash as an alternative medium for growth of rhizobium. j. acad. indust. res. 5(6), 81-84. gaviria-giraldo, j., g. restrepo-franco, n. galeano-vanegas, and a. hernández-rodríguez. 2018. bacterias diazotróficas con actividad promotora del crecimiento vegetal en daucus carota l. cienc. agricult. 15(1), 19-27. doi: 10.19053/01228420.v15. n1.2018.7753 graham, p.h. and c.a. parker. 1964. diagnostic features in the characterization of the root-nodule bacteria of legumes. plant soil 20, 383-396. doi: 10.1007/bf01373828 granada-mora, k.i., r. gonzález, y. alvarado, a.r. robles, and r. torres. 2015. caracterización de rizobacterias y estimulación de parámetros morfológicos y biomasa en maíz (zea mays l.). centro de biotecnología 4(1), 14-22. heidarzade, a., h. pirdashti, and m. esmaeili. 2010. quantification of allelopathic substances and inhibitory potential in root exudates of rice (oryza sativa) varieties on barnyardgrass (echinochloa crus-galli l.). plant omics 3(6), 204-209. hernández, a., j.m. pérez, and d. bosch. 2015. clasificación de los suelos de cuba. ediciones inca, instituto nacional de ciencias agrícolas, cuba. hernández, a., n. rives, a. caballero, a.n. hernández, and m. heydrich. 2004. caracterización de rizobacterias asociadas al cultivo del maíz en la producción de compuestos indólicos, sideróforos y ácido salicílico. rev. colomb. biotecnol. 6(1), 6-13. hernández, i. 2015. rizobios asociados a plantas de arroz (oryza sativa l.) cultivar inca lp-5. efecto en el crecimiento del cultivo. msc thesis, universidad de la habana, la habana. hernández, i. and m.c. nápoles. 2018. efecto de diferentes fuentes de carbono sobre el crecimiento de un aislado de rizobio. cult. trop. 39(3), 87-90. 262 agron. colomb. 37(3) 2019 hugh, r. and e. leifson. 1953. the taxonomic significance of fermentative versus oxidative metabolism of carbohydrates by various gram-negative rods. j. bacteriol. 66(1), 24-26. kapulnik, y. 2002. plant roots the hidden half. plant growth promotion by rhizosphere bacteria. marcel dekker, new york, usa. knief, c., n. delmotte, s. chaffron, m. stark, g. innerebner, r. wassmann, and c. von mering. 2012. metaproteogenomic analysis of microbial communities in the phyllosphere and rhizosphere of rice. isme j. 6(7), 1378. doi: 10.1038/ismej.2011.192 koser, s.a. 1923. utilization of the salts of organic acids by the colon-aerogenes group. j. bacteriol. 8(5), 493-520. kovaks, n. 1956. identification of pseudomonas pyocyanea by the oxidase reaction. nature 178, 703. doi: 10.1038/178703a0 kumar, s., g. stecher, m. li, c. knyaz, and k. tamura. 2018. mega x: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. mol. biol. evol. 35(6), 1547-1549. doi: 10.1093/ molbev/msy096 leboffe, m.j. and b.e. pierce. 2010. microbiology laboratory theory and application. morton publishing company, englewood, usa. luyten, e. and j. vanderleyden. 2000. survey of genes identified in sinorhizobium meliloti spp., necessary for the development of an efficient symbiosis. eur. j. soil biol. 36(1), 1-26. doi: 10.1016/ s1164-5563(00)00134-5 macfaddin, j.f. 2000. biochemical tests for identification of medical bacteria. lippincott, williams, and wilkins. philadelphia, usa. martín, g.m. and r. rivera. 2015. inf luencia de la inoculación micorrízica en los abonos verdes. efecto sobre el cultivo principal. estudio de caso: el maíz. cult. trop. 36, 34-50. permuy, a.n. 2013. el cultivo de maíz. conferencia sobre el cultivo de maíz. estación territorial de investigaciones agropecuaria de holguín (etiah), holguín, cuba. ramírez-bahena, m.h., p. garcía-fraile, a. peix, a. valverde, r. rivas, j.m. igual, p.f. mateos, e. martínez-molina, and e. velázquez. 2008. revision of the taxonomic status of the species rhizobium leguminosarum (frank 1879) frank 1889al, rhizobium phaseoli dangeard 1926al and rhizobium trifolii dangeard 1926al. r. trifolii is a later synonym of r. leguminosarum. reclassification of the strain r. leguminosarum dsm 30132 (=ncimb 11478) as rhizobium pisi sp. nov. int. j. syst. evol. microbiol. 58(11), 2484-2490. doi: 10.1099/ijs.0.65621-0 sadowsky, m.j., h.h. keyser, and b.b. bohlool. 1983. biochemical characterization of fastand slow-growing rhizobia that nodulate soybeans. int. j. syst. bacteriol. 33(4), 716-722. doi: 10.1099/00207713-33-4-716 sessitsch, a., j.g. howieson, x. perret, h. antoun, and e. martinezromero. 2002. advances in rhizobium research. critical rev. plant sci. 21, 323-378. doi: 10.1080/0735-260291044278 sugumaran, p. and b. janarthanam. 2007. solubilization of potassium containing minerals by bacteria and their effect on plant growth. world j. agricul. sci. 3(3), 350-355. van loon, l.c. 2007. plant responses to plant growth-promoting bacteria. eur. j. plant. pathol. 119, 243-254. doi: 10.1007/ s10658-007-9165-1 van rossum, d., f.b. schuuramns, m. gilli, a. muyotcha, h.w. van versveld, a.h. stouthamer, and f.c. boogerd. 1995. genetic and phenetic analyses of bradyrhizobium strains nodulating peanut (arachis hypogaea l.) roots. appl. environ. microbiol. 61(4), 1599-1609. vessey, j.k. 2003. plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers. plant soil 255(2), 571-586. doi: 10.1023/a:1026037216893 vidal, m., r. ruiz, a. antúnez, and c. araya. 2015. antecedentes nutricionales del cultivo de maíz en chile. pp. 83-93. in: antúnez, a., m. vidal, s. felmer, and m. gonzález (eds.). riego por pulsos de maíz grano. boletín inia no. 312. instituto de investigaciones agropecuarias inia, rengo, chile. von post, r., c. day teg, m. nilsson, b. forster, s. tuvesson, and l. von post. 2003. a high-throughput dna extraction method for barley seed. euphytica 130, 255-260. doi: 10.1023/a:1022863006134 wang, e.t. and j.c. martínez-romero. 2001. taxonomía del rhizobium. centro de investigaciones sobre fijación de nitrógeno. microbios, universidad nacional autónoma de méxico, mexico. winn, w., s. allen, w. janda, e. koneman, g. procop, p. schreckenberger, and g. woods. 2006. color atlas and textbook of diagnostic microbiology. lippincott williams and wilkins, philadelphia, usa. yang, y., n. wang, x. guo, y. zhang, and y. boping. 2017. comparative analysis of bacterial community structure in the rhizosphere of maize by high-throughput pyrosequencing. plos one 12(5), e0178425. doi: 10.1371/journal.pone.0178425 zúñiga, a., m.j. poupin, r. donoso, t. ledger, n. guiliani, r.a. gutiérrez, and b. gonzález. 2013. quorum sensing and indole3-acetic acid degradation play a role in colonization and plant growth promotion of arabidopsis thaliana by burkholderia phytofirmans psjn. mol. plant microbe. interact. 26(5), 546553. doi: 10.1094/mpmi-10-12-0241-r freedom to operate analysis, design and evaluation of expression cassettes that confer tolerance to glyphosate received for publication: 17 april, 2019. accepted for publication: 22 july, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.79150 1 plant genetic engineering group, universidad nacional de colombia, bogota (colombia). * corresponding author: achaparrog@unal.edu.co agronomía colombiana 38(2), 161-170, 2020 abstract resumen tolerance to the herbicide glyphosate is the most extended feature in commercial transgenic events released worldwide and it is an example of the successful use of genetic modification to improve weed control in crops. glyphosate-tolerant genotypes have been developed by multinational corporations using patent-protected technologies. for some of these events, all associated patents have expired and, therefore, have become a good target for the development of herbicide-tolerant agbiogenerics by national research institutions, using local crop varieties. as a first step in this process, we present the design (in silico) of three expression cassettes with the purpose of using them in the transformation of colombian soybean (glycine max) varieties to confer them tolerance to glyphosate. we transformed nicotiana benthamiana as a model to validate the functionality of the expression cassettes and detected the expression of the transgene by rt-pcr. additionally, a freedom to operate analysis of the sequences used in the expression cassettes suggests that their commercial use in colombia does not infringe third party rights. this analysis must be updated and validated by intellectual property experts prior to commercialization. la tolerancia al herbicida glifosato es la característica predominante en los eventos transgénicos liberados comercialmente en el mundo, siendo un ejemplo del uso exitoso que ha tenido la transgénesis para mejorar el control de malezas en diferentes cultivos. los genotipos tolerantes al glifosato han sido desarrollados por compañías multinacionales usando tecnologías protegidas por patentes. para algunos de estos eventos todas las patentes asociadas finalizaron recientemente, y por lo tanto se han convertido en candidatos para desarrollar agrobiogenéricos resistentes a herbicidas derivados de genotipos locales a partir de investigaciones nacionales. como primer paso del proceso, presentamos el diseño in silico de tres casetes de expresión con el fin de utilizarlos en la transformación genética de variedades colombianas de soya (glycine max) para conferirles tolerancia al glifosato. se transformó genéticamente la planta modelo nicotiana benthamiana para validar la funcionalidad de los casetes y se detectó la expresión del transgén mediante rt-pcr. adicionalmente un estudio de libertad de operación de las secuencias utilizadas en los casetes sugiere que su uso comercial en colombia no viola derechos de terceros. este análisis debe ser actualizado y validado por expertos en propiedad intelectual antes de la comercialización. key words: herbicide tolerance, codon usage, gene design. palabras clave: tolerancia a herbicidas, uso codónico, diseño de genes. freedom to operate analysis, design and evaluation of expression cassettes that confer tolerance to glyphosate análisis de libertad de operación, diseño y evaluación de casetes de expresión que confieren tolerancia a glifosato jenny jiménez-barreto1, julián mora-oberlaender1, and alejandro chaparro-giraldo1* introduction glyphosate is the most used herbicide worldwide. it is a broad-spectrum herbicide that acts by inhibiting the enzyme 5-enolpyruvyl-shikimate-3-phosphate synthase or epsps (ec 2.5.1.19) (duke, 2018). this enzyme is a key element of the shikimate pathway, by which plants produce metabolites derived from chorismate, including the aromatic amino acids tyrosine, phenylalanine, tryptophan, and physiologically important compounds such as paba and coenzyme q10 (tzin and galili, 2010). specif ically, epsps catalyzes the synthesis of 5-enolpy r uv yl-shi k imate-3-phosphate (epsp) f rom shikimate-3-phosphate (s3p) and phosphoenolpyruvate (pep) (maeda and dudareva, 2012). given the structural similarity between glyphosate and pep, the first acts as a competitive inhibitor of epsps, impeding the reaction it catalyzes (funke et al., 2006), and therefore, hindering plant growth and eventually causing its death. epsps is present in plants, bacteria and fungi, but not in animals, which do not synthesize their own aromatic amino acids (padgette et al., 1995). there are several natural variants of epsps that are not affected by glyphosate; most 10.15446/agron.colomb.v38n1.80462 162 agron. colomb. 38(2) 2020 are of bacterial origin (barry et al.,1997; yan et al., 2011; cao et al., 2012), and some have been reported in plants (mao et al., 2016). some of these variants have been used to generate glyphosate-tolerant transgenic plants, and the epsps from the agrobacterium tumefaciens strain cp4 (barry et al., 1997) is the most commonly used in commercial transgenic crops. cp4:epsps is a class ii epsps enzyme with high enzymatic efficiency and tolerance to inhibition by glyphosate. it also shows a low km (michaelis constant) for pep [12 µm] (barry et al., 1997), indicative of a high affinity for this substrate. barry et al. (1997) identified several class ii epspss, of which cp4:epsps showed the best kinetic parameters. its tolerance to glyphosate is partly explained by the presence of an a100g residue in the enzyme’s active site. funke et al. (2006) restored cp4:epsps glyphosate susceptibility by means of an ala100-gly100 substitution which generates a slight change in its three-dimensional structure that allows the binding of glyphosate in an extended conformation that inhibits the enzyme. the presence of an a100g residue generates a narrower active site that only allows the binding of glyphosate in a condensed conformation that does not inhibit the enzyme (funke et al., 2006). a transgenic plant with a functional cp4:epsps gene in its genome is glyphosate-tolerant because the presence of cp4:epsps is enough to ensure the synthesis of the required aromatic amino acids. in contrast, conventional plants when exposed to commercial doses of the herbicide show a marked reduction in growth and eventually they die (padgette et al., 1995). one of the most important issues related to the production of a glyphosate-tolerant transgenic plant is to ensure good expression levels of the transgene. gene sequence modifications as codon usage or guanine-cytosine (gc) content may improve transcription levels and protein production (chou and moyle, 2014; jeong et al., 2017; sivamani et al., 2019). in addition to biologically relevant aspects for the design of the expression cassette, our work also considers that the genetic elements used have freedom to operate in colombia. a freedom to operate (fto) analysis is an evaluation of the intellectual property (ip) aspects involved in a research project or in the development of a product to make sure it can be carried out with a low or tolerable probability of infringing current patents or other ip rights (bennett et al., 2008). performing this analysis is vital during the first stages of the research process if it involves commercial interests (mora-oberlaender et al., 2018) such as in the present study. here we present the in silico design of three expression cassettes for conferring glyphosate tolerance to plants. the sequence of the cp4:epsps gene was optimized towards soybean codon usage. in our approach, the cp4:epsps gene is both the gene of interest and the selection marker. the objective of this study was to assess the functionality of the expression cassettes by transforming the model plant nicotiana benthamiana. additionally, in order to advance the development of herbicide tolerance agbiogenerics, we carried out an fto analysis for the elements of the expression cassettes in order to establish if their eventual commercial use would affect third party rights. materials and methods in silico design of expression cassettes three different expression cassettes that would confer glyphosate tolerance were designed and denominated as e-igp, e-igp2, and e2. the coding sequence used in the three cassettes corresponds to that of the cp4:epsps gene. as promoters we used either the soybean polyubiquitin, gmubi, (chiera et al., 2007), the single (odell et al., 1985) or the 1 duplicated (kay et al., 1987) version of the camv35 promoter (fig. 1). in plants, the epsps gene is found in the nuclear genome. when expressed, epsps is transported to the chloroplast by means of a transit peptide, ctp, which is then removed by a site-specific metalloprotease (della-cioppa et al., 1986). therefore, we included a signal sequence, ctp, in the 5’ end of the coding sequence. the sequences for the coding regions of the expression cassettes were obtained from published patents. specifically, the cp4:epsps gene and ctp transit peptide from petunia hybrida correspond to seq id 9 (gi:2469099) and seq id 14 (gi:2469102), respectively, from patent us 5633435 (barry et al., 1997). the sequences of the promoter regions were downloaded from ncbi, where the gmubi promoter corresponds to gi:162280984 and the camv35s promoter corresponds to gb|hq698853.1|:1967-2514. the designed expression cassettes were based on a previous study (jiménez and chaparro-giraldo, 2016). the coding sequence or open reading frame (orf) of the cp4:epsps gene was optimized according to the following criteria using the software visual gene developer-vgd 1.3 (jung and mcdonald, 2011): modifications for soybean codon 163jiménez-barreto, mora-oberlaender, and chaparro-giraldo: freedom to operate analysis, design and evaluation of expression cassettes that confer tolerance to glyphosate usage, removal of cryptic splice sites and of premature polya sites. the final optimized sequence was selected according to parameters such as the codon adaptation index (cai) (sharp and li, 1987), effective number of codons (nc) (wright, 1990), and gc content. all modifications of the nucleotide sequence were synonymous, leaving the original amino acid sequence of the coded protein unchanged. gene and regulatory sequences were assembled into expression cassettes, and restriction sites were introduced using the software gene designer 2.0 (villalobos et al., 2006). we carried out an in silico translation analysis on a primary structure level. ncbi’s orf finder and blast-x were used to predict the expressed amino acid sequence. each of the three expression cassettes designed and evaluated in silico were synthesized and cloned into a pcambia 1301 vector from which the plant-selection gene and reporter gene were removed. they were then used to transform cells of a. tumefaciens, strain lba4404, by electroporation. transformed bacterial cells were selected phenotypically and evaluated by pcr. genetic transformation of nicotiana benthamiana in order to use glyphosate as a selection agent for transformed plants, we measured the sensitivity of nicotiana benthamiana to different concentrations of the herbicide. leaf explants were placed on r media (1x ms salts, 1x gamborg vitamins, 30 g l-1 sucrose 1 mg l-1 bap, 7 g l-1 agar ptc, and ph 5.8) with increasing concentrations of glyphosate: 0, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000, and 2000 µm. these concentrations were chosen accordingly to what has been reported for the closely related species nicotiana tabacum (wang et al., 2003; fathi-roudsari et al., 2009; akbarzadeh et al., 2010; yan et al., 2011). the herbicide (tissue culture grade n-(phosphonomethyl) glycine, phytotechnology®) was added to the growth medium prior to ph adjustment. transformation of n. benthamiana was mediated by a. tumefaciens. bacteria were grown on liquid lb medium with acetosyringone (200 µm), kept at 28°c and shaken at 200 rpm until they reached an optical density (od) of 0.6. square-shaped (approximately 1 cm2) leaf explants were used for infection by placing them in liquid coculture medium for two minutes with a bacterial suspension and then transferred to solid coculture medium for 24 h (r medium with 200 µm acetosyringone). explants were then washed five consecutive times at room temperature and 100 rpm in order to remove bacteria. they were then dried on sterile paper towels and placed on selective medium 1 (r medium with 500 mg l-1 carbenicillin). after two weeks, explants were transferred to selection medium 2 (r medium with 500 mg l-1 carbenicillin and 10 µm glyphosate). regenerants were placed in propagation medium (1x ms salts, 1x gamborg vitamins, 30 g l-1 sucrose, 2.5 g l-1 gelzan, and ph 5.8) and kept in vitro under controlled photoperiod (16/8) and temperature (28°c) until they were used for molecular tests. untreated explants were used as controls. absolute control explants were placed on r medium, and negative control explants were placed on selective medium. all assays were carried out with four-week-old plants. molecular tests potential transformants of n. benthamiana were evaluated by conventional pcr. we designed specific primers for the version of the cp4:epsps gene in each expression cassette. plants potentially transformed with cassettes e-igp or e-igp2 were tested with primers e-igp1fw: tcaccatggggcttgtag and e-igp1rv: gctatacggtgatcgagatgc. pcr conditions used were an initial denaturation cycle (95°c x 10 min) followed by 35 amplification cycles (95°c x 60 sec, 61°c x 90 sec, 72°c x 90 sec) and a final elongation (72°c x 5 min). for the e-2 cassette we used primers e-2fw: atatccgattctcgctgtcg and e-2rv: ccatcaggtccatgaactcc. here, we used kapa biosystems polymerase and the pcr conditions were one initial denaturation cycle (95°c x 6 min) followed by 55 amplification cycles (95°c x 20 sec, 66 °c x 15 sec, 72°c x 40 sec) and a final elongation (72°c x 30 sec). amplification products were visualized by agarose gel electrophoresis stained with ethidium bromide plants that showed a pcr product of the expected band size were selected for rt-pcr analysis. total leaf rna was extracted using norgen bioteck corp. rna/dna/ protein purification kit (thorold, canada). dna contamination was eliminated with the dnasei rna free kit from thermoscientific (waltham, massachusetts, usa), and its effectiveness in removing dna was tested by conventional pcr for the constitutive actin gene using primers fw:tggtacaagggtccatagcg and rv: gccgtcctctctctgtatgc. these primers generate a 518 bp amplicon. cdna synthesis was performed using the first strand cdna synthesis kit from thermoscientific (waltham, massachusetts, usa), and its quality was checked using the actin primers in a pcr assay. expression of the genes in e-igp, e-igp2 and e-2 was evaluated by pcr assays using the primers described above. for all pcr assays, plasmid dna was used as positive control, dna from a non-transformed plant was used as negative control, and the reaction mixture without dna was used as an absolute control. 164 agron. colomb. 38(2) 2020 pcr positive individual plants (4-5-week-old) were hardened for phenotypic evaluation. they were transferred to a 3:1 peat:soil mixture and kept under controlled growth conditions as above. plants kept under these conditions for one month were used for evaluation by applying 0.2% glyphosate on the entire aerial plant surface. the assay was performed in duplicate. the outcome of the test was evaluated 15 and 30 d after herbicide application. freedom to operate analysis (fto) in order to establish the potential for the eventual commercial use of transgenic plants transformed with the expression cassettes described here, we performed an fto analysis of the genetic elements they included. this analysis was limited to colombia. first, a patent search was carried out in three international patent databases, the lens (https://www.lens.org/lens), patentscope (http://www.wipo. int/patentscope/en/), and spacenet (http://www.epo.org/). the search was then performed in the database of the colombian superintendence of industry and commerce (sic), which is the national authority for patents (http://www.sic. gov.co/es/banco-patentes). all these databases are publicly available at no cost. in the international patent databases, we used key terms to search within the claims to identify patents related to the genes and regulatory sequences used. once identified, the national database was queried using key terms to search within the relevant fields (inventor, assignee and title). all retrieved documents were analyzed to determine if the gene sequences or regulatory elements are protected by ip rights in colombia. the analysis was updated to november 2019. results and discussion in silico design of expression cassettes previous research has shown the use of glyphosate as a selection agent in the genetic transformation of plants from several species like rice, maize, cotton and soybean, using concentrations in a range from 0.5 mm to 10 mm of the growth medium (latif et al., 2015; ren et al., 2015; soto et al., 2017). most reports of genetic transformation of n. tabacum to confer tolerance to glyphosate use antibiotics to select transformed plants (wang et al., 2003; yan et al., 2011; peng et al., 2012), but there is evidence of the use of glyphosate to select transformants in this species (akbarzadeh et al., 2010). here, we designed synthetic versions of the cp4:epsps gene in order to use it as both the gene of interest and a selectable marker. the different versions of the gene were included in three expression cassettes, eigp, e-igp2 and e-2. the first two included the gene with modifications for codon-usage optimization in soybean in order to enhance its expression in that species. the third expression cassette carried the native sequence of the gene. codon-usage modification has been shown to be one of the most important factors for obtaining good levels of expression for a heterologous gene (yan et al., 2011; kucho et al., 2013; sivamani et al., 2019). codon bias is usually measured by cai (sharp and li, 1987). most genes used in genetic transformation in published research are modified to favor the codon usage of the transformed species, but a few studies give the cai or the value of some other parameter for the modified sequence. kucho et al. (2013) improved the translation efficiency of the gene for gentamicin tolerance using a modified version with a cai of 0.835. a similar effect was reported for the expression of the toxoplasma gondii sag1 antigen in tobacco, in which a cai of 0.83 was obtained (laguía-becher et al., 2010). yan et al. (2011) found that modified sequences of the pparo1 gene with cai values of 0.7 and 0.9 conferred good tolerance to glyphosate in transgenic tobacco plants. accordingly, we modified the coding sequence of the cp4:epsps gene until a cai of approximately 0.8 was achieved. in total, 325 codons (71.42%) from 455 codons of cp4:epsps coding sequence were optimized, where the synthetic gene sequence was 74% identical to the native gene sequence. genetic expression is a complex process and codon usage is not the only factor determining its efficiency (jung and mcdonald, 2011). during gene design it is also important to consider the gc percentage of a sequence, a factor that is related to codon usage. in plants, gc content is higher in monocots than in dicots, especially when considering the third base of each codon [gc3] (clément et al., 2014; singh et al., 2016). by optimizing the coding sequence, li et al. (2013) were able to improve expression levels of the gene cry1ah and resistance to insects in plants. through codon-usage modifications they changed the gc content from 37-48% (native gene) to 55-63% (designed genes) and found greater expression of the designed genes both at the mrna and protein levels, which led to a better resistance to insects. the unmodified cp4:epsps sequence has a high gc content (66%), especially in gc3 (84.21%). this value is notably higher than that reported for plant genomes (singh et al., 2016). using visual gene developer 1.3, we changed the total gc content of the gene sequence to a final value of 51.78% and we changed the gc3 content to 48.21%. the percentage of gc3 is the most notable factor in discriminating codon usage between monocots and dicots. in the first group, 16 out of 18 amino acids favor g or c in the third position, while in dicots this number is 7 out of 18 amino acids (murray et al., 1989). a high gc3 165jiménez-barreto, mora-oberlaender, and chaparro-giraldo: freedom to operate analysis, design and evaluation of expression cassettes that confer tolerance to glyphosate content in mrna codons also leads to a higher potential for the formation of hairpin structures, which can affect the expression and stability of mrna (barry et al., 1997). given this, reaching a gc3 content of 48.21% of cp4:epsps seems appropriate for its expression in soybean and other dicots. the total gc content in cassette e-2 (unmodified cp4:epsps gene) is 54.58%, while the cassettes e-igp and e-igp2 reached 44.64% and 47.36%, respectively, closer to the value reported for soybean (46%). the effective number of codons (nc) (wright, 1990) measures the degree of synonymous codon usage bias with a number ranging between 20 and 61. if nc is 20, codon usage is extremely biased, while an nc of 61 corresponds to a homogeneous use of synonymous codons. the original cp4:epsps sequence has an nc of 27, which is a relatively biased codon usage. in the modified version, we obtained an nc of 49.5. every change made in a dna sequence, even if it is to make it closer to the codon usage pattern of the host plant, can lead to new unexpected signals, such as cryptic splice sites or premature polya sites. any such sites were eliminated by synonymous codon changes that did not alter the reading frame. figure 1 shows a diagram of the expression cassettes designed as described above. by in silico translation, using orf finder and blast-x, we checked that these cassettes effectively code for the cp4:epsps protein. genetic transformation of nicotiana benthamiana we evaluated the effect of glyphosate on the in vitro regeneration of n. benthamiana. in a non-treated control, the first sprouts were visible four weeks after planting and they were present in 98% of explants (fig. 2). explants planted under the lowest evaluated glyphosate concentration (10 µm) had a similar regeneration percentage, while at 25 µm there was a drastic reduction (11.4%). in a concentration of glyphosate equal or above 50 µm we observed no regeneration. in the selection of transgenic n. tabacum plants, akbarzadeh et al. (2010) use 0.1 mm glyphosate. our results show that for n. benthamiana this concentration not only inhibited regeneration but was lethal for the explants. e-2 p2camv35s (781 bp) pstl (14 bp) t-nos (226 bp)cp4epsps (1368 bp) ctp (216 bp)sali (13 bp) 2617 bp e-igp2 pcamv35s (548 bp) pstl (16 bp) t-nos (253 bp)cp4epsps opt. (1375 bp) ctp (216 bp)sali (16 bp) 2424 bp e-igp pgmubi (917 bp) xhoul (9 bp) pstl y xhoul (21 bp) t-nos (243 bp)cp4epsps opt. (1375 bp) ctp (216 bp)sali (16 bp) 2807 bp figure 1. schematic diagram of the three expression cassettes designed using gene designer 2.0 (villalobos et al., 2006). 97.8 94.3 11.4 2.9 0 0 0 0 0 r eg en er at io n (% ) glyphosate concentration (µm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 25 50 100 250 500 1000 2000 figure 2. regenerative response of n. benthamiana explants under different glyphosate concentrations. 166 agron. colomb. 38(2) 2020 the three expression cassettes we designed were used for independent genetic transformation assays of n. benthamiana. initially we used 25 µm glyphosate for the selection of possible transformants, but most regenerants had an abnormal phenotype (data not shown). fathi-roudsari et al. (2009) compared two different selection strategies using glyphosate in n. tabacum. the authors found better regeneration results when using a glyphosate-free medium for two weeks and then an initial selection concentration of 5 mm, which they doubled every two weeks up to a lethal dose of 50 mm. accordingly, we used the two-week incubation period with no herbicide present and then transferred the explants to a medium with 10 µm glyphosate. we observed the first regenerants between weeks three and four. transformation assays with the expression cassettes eigp, e-igp2 and e2 were set up with 80 explants each. we obtained 18 (22.5%), 37 (46.25%) and 25 (31.25%) regenerants, respectively. these values are notably lower than the regeneration percentage (95% average) for control explants not subjected to transformation or selection with the herbicide, showing the negative effects of the transformation and selection process on regeneration. the two-week incubation period without the selective agent was effective in reducing the amount of abnormal regenerants. most of the co-cultured explants produced normal regenerants, while those used as negative control (non-transformed explants placed in identical selection conditions) generated mostly abnormal regenerants. molecular tests plants that were phenotypically selected as possible transformants were evaluated by pcr. the expected size of the amplified fragment generated by the primers designed to detect the cp4:epsps gene in the expression cassettes e-igp and e-igp2 is 907 bp. this fragment size was effectively detected in three plants transformed with e-igp and six with e-igp2 (fig. 3). for those plants transformed with e-2, the expected fragment of 341 bp was detected in seven individuals. despite losing some of the initial explants due to a. tumefaciens contamination, the transformation efficiency for each of the expression cassettes was 16.6% (e-igp), 16.2% (e-igp2) and 28% (e2). glyphosate has been used successfully as a selective agent for transformed plants in cotton (latif et al., 2015), soybean (soto et al., 2017), maize (ren et al., 2015), and other species. we obtained transformed n. benthamiana plants using this selection approach, but it was with a low transformation efficiency, possibly due to the effect of the herbicide on the regeneration capacity of the explants. in most plants for which a positive pcr result was obtained, we also detected the presence of a primary transcript by rt-pcr (fig. 4). this suggests that the expression cassettes in these plants are functional. in two plants in which we detected the presence of the transgene by pcr (each one from cassettes e-igp2 and e-2), there was no evidence of cp4:epsps mrna by rt-pcr. different factors may account for this result such as a position effect, since the transgene may have integrated into a heterochromatic region of the genome or in highly repetitive regions that may hinder expression (kohli et al., 2006). other factors include the possible silencing of the transgene due to a multiple number of copies integrated into the genome (velten et al., 2012; khuong et al., 2013) or methylation processes (rajeevkumar et al., 2015). regarding the last issue, the 35s sequence 1 2 3 4 5 6 7 8 1514131211109 16 907 bp 341 bp 341 bp 907 bpa b c d figure 3. pcr identification of transformed plants. pcr product from plants transformed with a) e-igp cassette, b) e-igp2 cassette, and c and d) e-2 cassette. 1, molecular weight marker; 2, positive control; 3-16, pcr product from evaluated plants. 167jiménez-barreto, mora-oberlaender, and chaparro-giraldo: freedom to operate analysis, design and evaluation of expression cassettes that confer tolerance to glyphosate used in two of the expression cassettes has been associated with silencing by methylation (okumura et al., 2016; shimada et al., 2017; wang et al., 2017). additional research would be needed in order to determine the cause of the absence of cp4:epsps mrna in these two plants. phenotypical evaluation pcr-positive plants that were successfully hardened and established were evaluated phenotypically to further test the functionality of the expression cassettes. glyphosate (0.2%) was applied on all the shoots. in non-transformed controls, wilting was evident 8 d after treatment and death occurred 15 d after treatment. transformed plants showed no negative effects during this period (fig. 5). these results, together with the molecular evidence of the presence and transcription of the transgene, indicate that the cassettes we designed effectively confer glyphosate tolerance to transformed plants. freedom to operate analysis an fto analysis is a valuable tool which could be used as a strategy towards the development of agbiogenerics. an fto analysis of a genetically modified crop should include all the elements involved in its obtention, such as expression cassettes, vectors, plant material, laboratory protocols, etc. (mora-oberlaender et al., 2018). as a first step in this process, an fto analysis of the designed expression cassettes was performed. the patents related to the sequences of the different genetic elements were identified and analyzed. the most relevant ones are summarized in table 1. our search yielded several patents in the united states, most of which have already expired. the sequence of 1 2 3 4 5 6 7 8 11109 1 2 3 4 5 6 7 8 1211109 1 2 3 4 5 6 7 8 131211109 518 bp 341 bp 907 bpa b c figure 4. rt-pcr assay of transformed plants. a) plants transformed with cassettes e-igp and e-igp2, primers: e-igp. 1, molecular weight marker (mw); 2, positive control; 3-5, plants transformed with cassette e-igp; 6-11, plants transformed with cassette e-igp2; 12, negative control; 13, absolute control. b) amplification of endogenous gene with actine primers. 1, mw; 2-11, evaluated plants; 12, absolute control. c) plants transformed with cassette e-2, primers e-2. 1, mw; 2, positive control; 3-9, evaluated plants; 10, negative control; 11, absolute control. figure 5. glyphosate-treated n. benthamiana plants. a) transformed plants; b) untransformed control plants. the gene cp4:epsps (patent us 5633435) became part of the public domain in 2014 and its patent was never requested in colombia. no requested or assigned patents for the a b 168 agron. colomb. 38(2) 2020 promoter regions we used were found in the colombian jurisdiction. the only patent directly related to the subject of interest is in the sic database under file number 07136194. this patent protects the use of a sequence that includes all or part of the expression cassette in soybean event mon89788 and its f lanking sequences, which, in other words, protects the event itself. therefore, this patent does not affect the use of the sequences used in the expression cassettes we designed and described here. conclusions we designed three expression cassettes (e-igp, e-igp2 and e2) that included the gene cp4:epsps and conferred tolerance to glyphosate to transformed plants. two of these cassettes (e-igp and e-igp2) included a codon-usage modification to favor expression in soybean. the functionality of these cassettes was evaluated by genetic transformation of the model plant n. benthamiana and the phenotypical testing of transformed lines as well as molecular assays such as pcr (to determine presence or absence of the transgene) and rt-pcr (to detect transcription). we detected the presence and transcription of the transgene as well as tolerance to the herbicide in plants transformed with each of the three expression cassettes. this suggests that they are all functional and could be used further in genetic transformation of plants. the fto analysis we performed suggested that the potential commercial use of these cassettes does not infringe third-party rights in colombia. this analysis, however, must be validated periodically before commercial use. acknowledgments the authors wish to thank the national soybean fund, managed by the colombian national federation of cereal and legume growers (fenalce), and the universidad nacional de colombia for the financial support of this work. literature cited akbarzadeh, a., f. kordbacheh, m. jafari, and a.h. salmanian. 2010. a binary vector for agrobacterium mediated plant transformation with new glyphosate tolerant gene as a selectable marker. biharean biol. 4(1), 19-29. barry, g.f., g.m. kishore, s.r. padgette, and w.c. stallings. 1997. glyphosate-tolerant 5-enolpyruv ylshikimate-3-phosphate synthases. us 5633435. monsanto company, st. louis, missouri, usa. table 1. patents and patent requests related to the sequences used in the expression cassettes. element requests/ patents title/subject of protection expiration year requested in colombia camv35s promoter us 5352605 us 5530196 use of p35s and/or p19s in genetic constructs. use of such constructs in dicots. 2013 no camv35s promoter us 5196525 enhancer of p35s that increases transcription products. 2011 no us 5322938 dna construct with a duplicated p35s enhancer. plant cells with such a construct. 2011 no duplicated gmubi promoter wo2008140766a2us8395021b2 use of various soybean promoters, including gmubi. use of such promoters in genetic constructs, transgenic plants and products from such plants. 2028 no cp4:epsps gene wo92/04449 us5633435 us5627061 dna sequence of the gene, its use in genetic constructs for plant transformation and constructs with specific promoters, terminator sequences and transit peptides. process to produce glyphosate tolerant plants in different crops. method to control weeds. 2014 no cp4:epsps gene wo06/130436us 7632985 us 8053184 us 7608761 glyphosate tolerant soybean event mon89788. the protection includes the construct, flanking sequences of the insertion site, the method of detecting the event, seeds and other derived products of the event. 2026 yes 07136194 event mon89788, the construct used and flanking sequences of the insertion site. 2026 yes us7608761 method for the control of pathogen caused diseases in soybean event mon89788, using glyphosate. 2026 no 07026332 promoters and regulator sequences of n. tabacum, arabidopsis thaliana, and medicago truncata. their use in constructs to confer herbicide tolerance. 2025 yes p. hybrida transit peptide us 5633435 usre039247e1 use of the transit peptide in a sequence including a promoter, a sequence coding epsps and a terminator region. 2014 no pcambia vector us6641996b1 us7176006b2 use of pcambia vectors containing the gus plus cassette 2019 no us 7148407 use of expression vectors containing a gus gene of fungal origin 2024 no http://worldwide.espacenet.com/publicationdetails/originaldocument?ft=d&date=20031104&db=epodoc&locale=es_lp&cc=us&nr=6641996b1&kc=b1&nd=4 http://worldwide.espacenet.com/publicationdetails/originaldocument?ft=d&date=20070213&db=epodoc&locale=es_lp&cc=us&nr=7176006b2&kc=b2&nd=4 169jiménez-barreto, mora-oberlaender, and chaparro-giraldo: freedom to operate analysis, design and evaluation of expression cassettes that confer tolerance to glyphosate bennett, a.b., c. chi-ham, g. graff, and s. boettiger. 2008. intellectual property in agricultural biotechnology: strategies for open access. pp. 347-363. in: steward, c. (ed.). plant biotechnology and genetics: principles, techniques and applications. john wiley & sons, inc., hoboken, new jersey, usa. doi: 10.1002/9780470282014.ch14 cao, g., y. liu, s. zhang, x. yang, r. chen, y. zhang, w. lu, y. liu, j. wang, m. lin, and g. wang. 2012. a novel 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase shows high glyphosate tolerance in escherichia coli and tobacco plants. plos one 7(6), e38718. doi: 10.1371/journal.pone.0038718 chiera, j., r. bouchard, s. dorsey, e. park, m. buenrostro-nava, p. ling, and j. finer. 2007. isolation of two highly active soybean (glycine max (l.) merr.) promoters and their characterization using a new automated image collection and analysis system. plant cell rep. 26(9), 1501-1509. doi: 10.1007/ s00299-007-0359-y chou, t.c. and r.l. moyle. 2014. synthetic versions of firef ly luciferase and renilla luciferase reporter genes that resist transgene silencing in sugarcane. bmc plant biol. 14(92). doi: 10.1186/1471-2229-14-92 clément, y., m.a. fustier, b. nabholz, and s. glémin. 2014. the bimodal distribution of genic gc content is ancestral to monocot species. genome biol. evol. 7(1), 336-348. doi: 10.1093/gbe/evu278 della-cioppa, g., c. bauer, b.k. klein, d.m. shah, r.t. fraley, and g.m. kishore. 1986. translocation of the precursor of 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase into chloroplasts of higher plants in vitro. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 83(18), 6873-6877. doi: 10.1073/pnas.83.18.6873 duke, s. 2018. the history and current status of glyphosate. pest manag. sci. 74(5), 1027-1034. doi: 10.1002/ps.4652 fathi-roudsari, m., a. salmanian, a. mousavi, h. hashemi-sohi, and m. jafari. 2009. regeneration of glyphosate-tolerant nicotiana tabacum after plastid transformation with a mutated variant of bacterial aroa gene. iran. j. biotechnol. 7(4), 247-253. funke, t., h. han, m.l. healy-fried, m. fischer, and e. schönbrunn. 2006. molecular basis for the herbicide resistance of roundup ready crops. proc. natl. acad. sci. u.s.a. 103(35), 13010-13015. doi: 10.1073/pnas.0603638103 jeong, y.s., h.k. ku, j.k. kim, m.k. you, s.h. lim, j.k. kim, and s.h. ha. 2017. effect of codon optimization on the enhancement of the β-carotene contents in rice endosperm. plant biotechnol. rep. 11(3), 171-179. doi: 10.1007/s11816-017-0440-0 jiménez, j.p. and a. chaparro-giraldo. 2016. diseño in silico y evaluación funcional de genes semisintéticos que cofieran tolerancia a fosfinotricina. rev. colomb. biotecnol. 18(2), 9096. doi: 10.15446/rev.colomb.biote.v18n2.52206 jung, s.k. and k. mcdonald. 2011. visual gene developer: a f u l ly prog ra m mable bioi n for mat ic s sof t wa re for s y nthetic gene optimization. bmc bioinform. 12(1), 1-13. doi: 10.1186/1471-2105-12-340 kay, r., a. chan, m. daly, and j. mcpherson. 1987. duplication of camv 35s promoter sequences creates a strong enhancer for plant genes. science 236(4806), 1299-1302. doi: 10.1126/ science.236.4806.1299 khuong, t., p. crété, c. robaglia, and s. caffarri. 2013. optimization of tomato micro-tom regeneration and selection on glufosinate/basta and dependency of gene silencing on transgene copy number. plant cell rep. 32(9), 1441-1454. doi: 10.1007/ s00299-013-1456-8 kohli, a., p.g. melendi, r. abranches, t. capell, e. stoger, and p. christou. 2006. the quest to understand the basis and mechanisms that control expression of introduced transgenes in crop plants. plant signal. behav. 1(4), 185-195. doi: 10.4161/ psb.1.4.3195 kucho, k.i., k. kakoi, m. yamaura, m. iwashita, m. abe, and t. uchiumi. 2013. codon-optimized antibiotic resistance gene improves efficiency of transient transformation in frankia. j. biosci. 38(4), 713-717. doi: 10.1007/s12038-013-9361-4 laguía-becher, m., v. martín, m. kraemer, m. corigliano, m. yacono, a. goldman, and m. clemente. 2010. effect of codon optimization and subcellular targeting on toxoplasma gondii antigen sag1 expression in tobacco leaves to use in subcutaneous and oral immunization in mice. bmc biotechnol. 10(52). doi: 10.1186/1472-6750-10-52 latif, a., a.q. rao, m. khan, n. shahid, k. bajwa, m. ashraf, m. abbas, m. azam, a. shahid, i. nasir, and t. husnain. 2015. herbicide-resistant cotton (gossypium hirsutum) plants: an alternative way of manual weed removal. bmc res. notes 8(453). doi: 10.1186/s13104-015-1397-0 li, x., s. li, z. lang, j. zhang, l. zhu, and d. huang. 2013. chloroplast-targeted expression of the codon-optimized truncated cry1ah gene in transgenic tobacco confers a high level of protection against insects. plant cell rep. 32(8), 1299-1308. doi: 10.1007/s00299-013-1444-z maeda, h. and n. dudareva. 2012. the shikimate pathway and aromatic amino acid biosynthesis in plants. annu. rev. plant biol. 63(1), 73-105. doi: 10.1146/annurev-arplant-042811-105439 mao, c., h. xie, s. chen, b.e. valverde, and s. qiang. 2016. multiple mechanism confers natural tolerance of three lilyturf species to glyphosate. planta 243(2), 321-335. doi: 10.1007/ s00425-015-2408-z mora-oberlaender, j., a. castaño, s. lópez-pazos, and a. chaparrogiraldo. 2018. genetic engineering of crop plants: colombia as a case study. pp. 169-206. in: kuntz, m. (ed). advances in botanical research. elsevier, amsterdam. doi: 10.1016/ bs.abr.2017.11.005 murray, e., j. lotzer, and m. eberle. 1989. codon usage in plant genes. nucleic acids res. 17(2), 477-498. doi: 10.1093/ nar/17.2.477 odell, j.t., f. nagy, and n.h. chua. 1985. identification of dna sequences required for activ it y of t he cau lif lower mosaic virus 35s promoter. nature 313(6005), 810-812. doi: 10.1038/313810a0 okumura, a., a. shimada, s. yamasaki, t. horino, y. iwata, n. koizumi, m. nishihara, and k.i. mishiba. 2016. camv-35s promoter sequence-specific dna methylation in lettuce. plant cell rep. 35(1), 43-51. doi: 10.1007/s00299-015-1865-y padgette, s.r., k.h. kolacz, x. delannay, d.b. re, b.j. lavallee, c.n. tinius, w.k. rhodes, y.i. otero, g.f. barry, d.a. eichholtz, v.m. peschke, d.l. nida, n.b. taylor, and g.m. kishore. 170 agron. colomb. 38(2) 2020 1995. development, identification, and characterization of a glyphosate-tolerant soybean line. crop sci. 35(5), 1451-146. doi: 10.2135/cropsci1995.0011183x003500050032x peng, r.h., y.s. tian, a.s. xiong, w. zhao, x.y. fu, h.j. han, c. chen, x.f. jin, and q.h. yao. 2012. a novel 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase from rahnella aquatilis with significantly reduced glyphosate sensitivity. plos one 7(8), e39579. doi: 10.1371/journal.pone.0039579 rajeevkumar, s., p. anunanthini, and r. sathishkumar. 2015. epigenetic silencing in transgenic plants. front. plant sci. 6, 693. doi: 10.3389/fpls.2015.00693 ren, z.j., g.y. cao, y.w. zhang, y. liu, and y.j. liu. 2015. overexpression of a modified am79 aroa gene in transgenic maize confers high tolerance to glyphosate. j. integr. agr. 14(3), 414422. doi: 10.1016/s2095-3119(14)60920-5 sharp, p.m. and w.h. li. 1987. the codon adaptation index-a measure of directional synonymous codon usage bias, and its potential applications. nucleic acids res. 15(3), 1281-1295. doi: 10.1093/nar/15.3.1281 shimada, a., a. okumura, s. yamasaki, y. iwata, n. koizumi, m. nishihara, and k.i. mishiba. 2017. a 64-bp sequence containing the gaaga motif is essential for camv-35s promoter methylation in gentian. biochim. biophys. acta gene regul. mech. 1860(8), 861-869. doi: 10.1016/j.bbagrm.2017.06.001 singh, r., r. ming, and q. yu. 2016. comparative analysis of gc content variations in plant genomes. tropical plant biol. 9(3), 136-149. doi: 10.1007/s12042-016-9165-4 sivamani, e., s. nalapalli, a. prairie, d. bradley, l. richbourg, t. strebe, t. liebler, d. wang, and q. que. 2019. a study on optimization of pat gene expression cassette for maize transformation. mol. biol. rep. 46(3), 3009-3017. doi: 10.1007/ s11033-019-04737-3 soto, n., c. delgado, y. hernández, y. rosabal, a. ferreira, m. pujol, f. aragão, and g. enríquez. 2017. efficient particle bombardment-mediated transformation of cuban soybean (incasoy-36) using glyphosate as a selective agent. plant cell tiss. organ cult. 128, 187-196. doi: 10.1007/s11240-016-1099-x tzin, v. and g. galili. 2010. new insights into the shikimate and aromatic amino acids biosynthesis pathways in plants. mol. plant 3(6), 956-972. doi: 10.1093/mp/ssq048 velten, j., c. cakir, e. youn, j. chen, and c.i. cazzonelli. 2012. transgene silencing and transgene-derived sirna production in tobacco plants homozygous for an introduced atmyb90 construct. plos one 7(2), e30141. doi: 10.1371/journal. pone.0030141 villalobos, a., j. ness, c. gustafsson, j. minshull, and s. govindarajan. 2006. gene designer: a synthetic biology tool for constructing artificial dna segments. bmc bioinform. 7(1), 285. doi: 10.1186/1471-2105-7-285 wang, h.y., y.f. li, l.x. xie, and p. xu. 2003. expression of a bacterial aroa mutant, aroa-m1, encoding 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase for the production of glyphosateresistant tobacco plants. j. plant res. 116(6), 455-460. doi: 10.1007/s10265-003-0120-8 wang, k., h. liu, l. du, and x. ye. 2017. generation of marker-free transgenic hexaploid wheat via an agrobacterium-mediated cotransformation strategy in commercial chinese wheat varieties. plant biotechnol. j. 15(5), 614-623. doi: 10.1111/pbi.12660 wright, f. 1990. the ‘effective number of codons’ used in a gene. gene 87(1), 23-29. doi: 10.1016/0378-1119(90)90491-9 yan, h.q., s.h. chang, z.x. tian, l. zhang, y.c. sun, y. li, j. wang, and y.p. wang. 2011. novel aroa from pseudomonas putida confers tobacco plant with high tolerance to glyphosate. plos one 6(5), e19732. doi: 10.1371/journal.pone.0019732 received for publication: 24 january, 2021. accepted for publication: 17 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.93019 1 departamento de engenharia agrícola, instituto de ciências agrárias, universidade estadual de goiás, anápolis (brazil). 2 departamento de engenharia agrícola, universidade federal de viçosa, viçosa (brazil). 3 departamento de agronomia, universidade de rio verde, rio verde (brazil). * corresponding author: itamar.texeira@ueg.br agronomía colombiana 39(2), 177-186, 2021 abstract resumen soybean (glycine max) yield can be inf luenced by the choice of genetic material along with the use of an adequate plant population and selection of high-quality seeds. this study aimed to evaluate agronomic and physiological characteristics of soybean cultivars and their seeds according to different plant populations. for this purpose, an experiment was conducted during the 2017/2018 harvest, under field conditions, in a randomized block design in a 3 x 4 factorial arrangement with four replicates. the treatments consisted of three soybean cultivars, tmg2181 ipro, m 7739 ipro, and bmx power ipro, at four population densities: 180,000; 220,000; 280,000 and 320,000 plants ha-1. the agronomic characteristics of the plants (plant height, stem diameter, number of branches, number of pods per plant, number of seeds per plant, number of seeds per pod, weight of a 100 seeds and seed yield) and physiological quality (germination, first count of germination, seedling length, dry mass of the shoot and root, and accelerated aging test) of these seeds were evaluated. the experiment showed that the agronomic characteristics of soybean cultivars and their seeds varied according to the genotypes, and that these phenotypic expressions can be altered according to the plant population. the indeterminate cultivar bmx power ipro obtained higher seed yield compared to the semi-determinate and determinate cultivars m 7739 ipro and tmg2181 ipro, mainly due to their field conformation and size. the indeterminate cultivar bmx power ipro showed higher average germination and seed hardiness and produced normal seedlings with good initial growth rate and dry weight. the yield and quality of soybean seeds were not affected by plant population. el rendimiento de la soya (glycine max) puede verse inf luenciado por la elección del material genético, junto con el uso de una población de plantas adecuada y la selección de semillas de alta calidad. el objetivo de este estudio fue evaluar las características agronómicas y fisiológicas de cultivares de soya y sus semillas, según diferentes poblaciones de plantas. para ello, se realizó un experimento durante la cosecha 2017/2018, bajo condiciones de campo, en un diseño de bloques al azar en un arreglo factorial 3 × 4 con cuatro repeticiones. los tratamientos consistieron en tres cultivares de soya, tmg2181 ipro, m 7739 ipro y bmx power ipro, en cuatro densidades de población: 180,000; 220,000; 280,000 y 320,000 plantas ha-1. se evaluaron las características agronómicas de las plantas (altura de la planta, diámetro del tallo, número de ramas, número de vainas por planta, número de semillas por planta, número de semillas por vaina, peso de 100 semillas y rendimiento de semilla) y la calidad fisiológica (germinación, primer conteo de germinación, longitud de la plántula, masa vegetal seca de la parte aérea y raíz y prueba de envejecimiento acelerado) de estas semillas. el experimento mostró que las características agronómicas de los cultivares de soya y sus semillas variaron de acuerdo con los genotipos y que estas expresiones fenotípicas pueden alterarse según la población de plantas. el cultivar indeterminado bmx power ipro obtuvo un mayor rendimiento de semilla en comparación con los cultivares semideterminados y determinados m 7739 ipro y tmg2181 ipro, principalmente debido a la conformación y tamaño de las plantas en el campo. el cultivar indeterminado bmx power ipro mostró mayor promedio de germinación y dureza de la semilla, y produjo plántulas normales con buena tasa de crecimiento inicial y peso seco. el rendimiento y la calidad de las semillas de soya no se vieron afectados por la población de plantas. key words: glycine max, plant arrangement, seed yield, germination and vigor. palabras clave: glycine max, arreglo de plantas, rendimiento de semilla, germinación y vigor. agronomic and physiological characteristics of soybean cultivars and their seeds according to plant population características agronómicas y fisiológicas de los cultivares de soya y sus semillas, según población vegetal edgar estevam frança1, gisele carneiro da silva1, marcos eduardo viana de araújo2, itamar rosa teixeira1*, paulo césar corrêa2, and alessandro guerra da silva3 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.93019 178 agron. colomb. 39(2) 2021 introduction soybean is the oilseed most cultivated worldwide, and the usa and brazil are the greatest producers. soybean currently occupies the largest planted area of legumes in the world, with brazil producing 135.9 million of grain in 2020/2021, close to 36% of world production (conab, 2021). oil and bran are the main products from soy processing. additionally, soybean oil can be used in the production of biodiesel (shehata et al., 2015; colombo et al., 2019). the need for superior quality seeds is one of the obstacles to overcome in the search for higher soybean yields, especially in countries with tropical climate such as brazil, where seeds are produced during the season of cultivation destined to obtain grains. in brazil, seeds are produced during the spring-summer season, when the harvest usually coincides with the rainfall period (ávila et al., 2011). this is due to the prohibition of soybean cultivation in winter to control the asian rust (phakopsora pachyrhizi) (godoy et al., 2016). however, the winter season is ideal to produce higher quality seed lots, given the absence of rains during the harvest. seed productivity, like other agronomic characteristics such as components and yield, varies as a result of genotype selection, soil management, reduced interspecific competition between plants and the interaction of these factors (baron et al., 2018). however, the soybean plant can adapt to its exposed arrangement, due to the morphophysiological modifications known as plant plasticity (balbinot junior et al., 2018; ferreira et al., 2020). these modifications include the ability to change the main components (number of pods per plant, number of grains per pod, and seed weight) and grain yield according to the number of plants per area, thus, maintaining constant productivity over a wide range of plant densities (board & kahlon, 2013; de luca & hungría, 2014; suhre et al., 2014; petter et al., 2016; souza et al., 2016). in recent years, most of the soybean cultivars released in the market are indeterminate (modern cultivars), with less branching (werner et al., 2016), that allow the use of lower densities without negatively impacting soybean seed yield (corassa et al., 2018; carciochi et al., 2019). carpenter and board (1997) indicate that the response of seed yield to plant density is defined by a balance between the reduced yield per plant and increased yield per unit area, due to the effect of plant addition. cultivars of soybean with determinate growth (e.g., ns 8590 ipro, brs 7780ipro, and tmg2181 ipro) are characterized by the completion of around 90% of vegetative growth, starting from the sprouting onset (reproductive phase) (perini et al., 2012). the size of the vegetative growth of plants of indeterminate growth (e.g., ns6906 ipro, na 7337 rr, and bmx power ipro) increases from two to four times after the sprouting onset (baigorri & gassen, 2009). these materials feature a longer period of overlap of vegetative and reproductive phases, growth in height and emission of the first or the beginning of the f lora in comparison with determined cultivars (zanon et al., 2016). plants of semi-determinate growth (e.g., na 7337 rr, ns 6209 rr, and m 7739 ipro), reach 70% of their final height when they sprout (nogueira et al., 2014). research studies on the trend of soybean cultivars in response to the different sowing densities show contradictory results; some cases confirm the interaction between soybean genetic materials and sowing density, and others do not (soares et al., 2015). these studies demonstrate that a plant population of 300,000 plants ha-1 is the most suitable for soybean yield (balbinot junior et al., 2015; enciso-maldonado et al., 2021). however, ribeiro et al. (2017) observed that, regardless of the soybean cultivar, a plant density of up to 600,000 plants ha-1 did not affect grain yield, plant height, lodging, harvest index or number of grains per pod. similar results were obtained by prusiński and nowicki (2020), who did not observe the inf luence of the density and the space between lines on soybean yield. in addition, rahman et al. (2011) found that the yield and accumulation of protein and nutrients in soybean seeds decrease as the density of seedlings increased. thus, there is a need for research to fill in these gaps and to generate information on the choice of suitable plant populations per area for the genetic materials of soybean currently available to farmers. this study aimed to evaluate the agronomic characteristics (plant height, stem diameter, number of branches, number of pods per plant, number of seeds per plant, number of seeds per pod, weight of 100 seeds and seed yield) and physiological quality (germination, first count of germination, seedling length, dry mass of the shoot and root, and accelerated aging test) of soybean seeds of cultivars tmg2181 ipro, m 7739 ipro, and bmx power ipro, considering different plant populations. materials and methods the experiment was carried out during the 2017/2018 agricultural harvest at the experimental facility of agência 179frança, silva, araújo, teixeira, corrêa, and silva: agronomic and physiological characteristics of soybean cultivars and their seeds according to plant population goiana de assistência técnica, extensão rural e pesquisa agropecuária (emater), anápolis-go, brazil, at an average altitude of 1050 m a.s.l. soil samples, classified as red-yellow latosol (embrapa, 2013), were collected at the crop location, from the 0-20 cm layer, and sent to the laboratory of the experimental facility for physico-chemical analysis (tab. 1). table 1. results of the physico-chemical analysis of samples (0-20 cm deep) of the soils used in the experiment. attributes values ph (ca cl2) 5.3 p (mg dm-3) 14.5 k (cmolc dm -3) 0.21 ca (cmolc dm -3) 2.3 mg (cmolc dm -3) 0.7 h + al (cmolc dm -3) 2.0 v (%) 60.0 organic matter (g dm-3) 33.0 sand (g kg-1) 460.0 silt (g kg-1) 110.0 clay (g kg-1) 430.0 the prevailing weather conditions at the time of the experiment are presented in figure 1. the experiment was conducted in a completely randomized block design, 3×4 factorial arrangement, with four replicates. the treatments consisted of three soybean cultivars, tmg2181 ipro, m 7739 ipro, and bmx power ipro, at four plant densities, 9, 11, 14, and 16 plants m-1, corresponding to the following population densities: 180,000, 220,000, 280,000 and 320,000 plants ha-1. the cultivar tmg2181 ipro belongs to the maturation group 8.1, has determinate growth and high demand for soil fertility. m 7739 ipro belongs to the maturation group 7.7, has semi-determinate growth and high demand for soil fertility. bmx power ipro belongs to the maturation group 8.0, has indeterminate growth and high demand for soil fertility. the experiment plots consisted of four rows of 5.0 m length, spaced at 0.50 m. the useful area of the plot included two central rows, with a suppression of 0.50 m from their edges, resulting in 4 m² of total useful area. the soil was prepared according to the standard practices by plowing (disk plow) and leveling grade, with the application of only regular fertilization for the seeding, using a 05-25-20 compound fertilizer, made up by nitrogen, phosphorus, and potassium (400 kg ha-1). the seeds of the three cultivars were sown manually on 12/01/2017, with the help of laces made of satin previously labeled according to the spacing between seeds. twenty-five percent more seeds than recommended for each density tested were used. at 10 d after the emergence of seedlings, the plants were pruned to reach the desired population densities. manual harvest of the useful area began on 04/01/2018, when the plants reached stage r8, with 95% of the pods in brown color, which indicated ripeness. at first, 10 plants were collected in the useful area of each plot for evaluation of the following characteristics: plant height (ph) measured in cm between the stalk of the plant and the apical edge of the main stem of the plant, using a measuring tape; stem diameter (sd) diameter of the stalk, using a digital caliper with an accuracy of 0.01 mm, about 2 cm above the sowing r1 harvest 0 50 40 30 20 10 70 80 60 10 35 30 25 20 15 40 r ai nf al l ( m m ) te m pe ra tu re ( c º) min. temperature (ºc) average temperature (ºc) rainfall (mm) max. temperature (ºc) 04 /1 1/ 20 18 11 /1 8/ 20 17 1 1/ 30 /2 01 7 1 2/ 12 /2 01 7 12 /2 4/ 20 17 01 /0 5/ 20 18 01 /1 7/ 20 18 01 /2 9/ 20 18 02 /1 0/ 20 18 02 /2 2/ 20 18 03 /0 6/ 20 18 03 /1 8/ 20 18 03 /3 0/ 20 18 figure 1. daily climate data: precipitation (mm), maximum temperature (°c), minimum temperature (°c) and average temperature (°c) occurred during the period of the harvest from november 2017 to april 2018, in anápolis-go, brazil. data provided by the network of stations of sectec/ simehgo (secretary of state for science and technology goiás), brazil. 180 agron. colomb. 39(2) 2021 soil; number of branches per plant (nbp) counting the average number of branches in the plant; number of pods per plant (npp) calculating the overall mean of pods in the plants; number of seeds per plant (nsp) counting the seeds formed in the plants; number of seeds per pod (nspp) calculating the ratio between the number of seeds per plant and the number of pods per plant; weight of 100 seeds (w100s) using random samples of 100 seeds. in addition, the seed yield (sy) was computed through an evaluation of the mass of the seeds originated from all the plants collected in the useful area of the plot, weighed using a precision scale of 0.001 g (model tp 200s, ohaus corporation, usa), expressed in kg ha-1 and corrected to 12% of moisture content (wet base). with the results of the agronomic characteristics and yield established, the raw batch of seeds obtained in each plot was used to evaluate their physiological quality by performing the following analyses: germination (ger) carried out with 4 replicates of 50 seeds for each plot and the counting of normal seedlings conducted in the eighth day after the seeding (mapa acs, 2009); first count of germination (fcg) carried out together with the germination test, by calculating the percentage of normal seedlings in the samples on the fifth day (mapa acs, 2009); seedling length (sl) using four replicates of 10 seeds for each plot, measuring the total length of the normal seedlings after 8 d (primary root and hypocotyl) (nakagawa, 1999); dry mass of the shoot and root (dms and dmr) in this evaluation, normal seedlings that came from the seedling length test were used, divided into hypocotyl and root system, with the average results expressed in dry mass of the root and dry mass of the hypocotyl in mg per sowing (nakagawa, 1999); and the accelerated aging test (aa) with 200 seeds in each plot distributed in translucent plastic boxes (gerbox) (marcos filho, 1999). the obtained data were subjected to analysis of variance by the f test (p<0.05), and when significant, the averages of the qualitative treatments (cultivar) were compared by the tukey’s test (p<0.05); the regression analysis was applied for the quantitative treatments (densities). the sisvar software system 5.6 was used for statistical analysis. results and discussion agronomic characteristics and seed yield the experiment was carried out from november 2017 to april 2018, the rainy season in the midwest region of brazil (fig. 1), with no water restriction during the entire cycle of the soybean cultivars under study. regarding plant nutrition, fertilization was carried out in line with the soil analysis (tab. 1). therefore, no symptoms of nutrient deficiency or toxicity were observed in the three studied soybean cultivars. the agronomic characteristics of soybean, such as ph, sd and nbp, were affected by both studied factors, but in an isolated manner. the key components of w100s and nsp were affected by the interaction of the factors soybean cultivars and plant population (c×p), whereas the npp and the sy were affected only by the factor of the tested cultivars (c). nspp, on the other hand, was not significant at 5% and 1% of probability in any studied factor. in agreement with the results of the analysis of variance, the literature reports that the population of the plant factor (seeding density) (p) is a relevant variable in the study of plant arrangement and may be considered the main factor for the morphophysiological characteristics of plants (suhre et al., 2014; ferreira et al., 2016). for ph, the determinate cultivar tmg2181 ipro showed greater height average when compared to the other studied cultivars (tab. 2). most brazilian commercial cultivars are around 50 cm to 90 cm in height (sediyama et al., 2016), and determinate plants are higher for soybean cultivation (sediyama, 2009). for sd, the determinate cultivar tmg 2181 ipro showed a greater value when compared to the other cultivars, reaching 9.90 mm. sd is an important variable of research that may even characterize the genotypes as favorable or not for bedding. table 2. average values of plant height (ph), stem diameter (sd), number of branches per plant (nbp) and number of pods per plant (npp) for each soybean cultivar. cultivars ph sd nbp npp tmg2181 ipro 77 a 9.90 a 10 a 132 a m 7739 ipro 69 b 7.71 b 9 a 90 b bmx power ipro 70 b 7.19 b 5 b 87 b averages 72 8.27 8 103 averages followed by lower-case letters in the same column show no differences among them according to the tukey’s test (p≤0.05 and 0.01). 181frança, silva, araújo, teixeira, corrêa, and silva: agronomic and physiological characteristics of soybean cultivars and their seeds according to plant population the average data of nbp differed among the genetic materials studied, given that the determinate cultivar tmg 2181 ipro produced more branches per plant, but without differences when compared to the semi-determinate m 7739 ipro. recent studies (souza et al., 2016) support the findings of this research that determinate soybean cultivars produce a greater mean of branches per plant since cultivars tmg 2181 ipro and m 7739 ipro produced equally a greater number of branches per plant. the component npp exhibited a trend behavior similar to that described for ph and sd with the determinate cultivar showing a greater mean among the three genetic materials studied. however, npp was not significantly affected by the spatial arrangement (at 5% and 1% of probability), although a reduced average of the number of pods produced per plant was observed as the concentration of plants increased. for ph versus different plant populations, regardless of the cultivar, taller plants were observed in arrangements with increased plant population (fig. 2). increased plant population favors the growth of the apical height of the plant, regardless of the managed cultivar (ferreira et al., 2016). souza et al. (2016) stated that soybean cultivars brs valiosa rr (determinate), na 7337 rr (semi-determinate) and bmx potência rr (indeterminate), when exposed to populations that ranged from 245,000 to 455,000, showed average height from 91.5 cm to 94.9 cm. they reported that increased density increments the final height of the plant, due to intraspecific competition for light. for ph, in which the diameter values decreased in a linear manner, while plant height increased. the average nbp in the three studied cultivars was also affected by the plant population per area, which led to the adjustment of the decreasing linear function of the data in response to the increased plant population (fig. 3). heiffig et al. (2006) exposed cultivar mg/br 46 conquista to populations ranging from 70,000 to 350,000 plants ha-1 (1.4 to 7.0 plants m-1) and found a decrease from 3.7 to 1.0 branches per plant. souza et al. (2016) also reports a similar trend of genotypes in their research. this occurs because, in a low-density context, the availability of water, light and nutrients for each subject is higher (de luca & hungría, 2014). y = -0.0004x2 + 0.2228x + 41.0638** r2 = 99.9% 71 70 69 68 0 73 72 75 76 74 0 300280260240220200180 320 p la nt h ei gh t ( cm ) population (in 000’s of plants ha-1) observed estimated y = -0.0081x + 10.0219** r2 = 95.5% 7.0 0 7.5 8.5 9.0 8.0 0 300280260240220200180 320 n um be r of b ra nc he s pe r pl an t population (in 000’s of plants ha-1) observed estimated figure 2. height of soybean plants (cm) according to soybean plant populations (in thousand plants ha-1). sd was affected by plant population, and a linear decrease in the average values was observed as plant population increased, with values that ranged from 8.82 mm in a population of 180,000 to 7.84 mm in a population of 320,000 plants ha-1 (data not shown). a distinct trend was observed figure 3. number of branches per plant according to soybean plant populations (in thousand plants ha-1). the phenotypic trend displayed by the genetic materials in this study was significant and a decreased number of branches per plant was easily observed according to the concentration of plants ha-1, mainly when the cultivar bmx power ipro was used (fig. 4). figure 4. plant structure of the indeterminate soybean cultivar bmx power ipro according to the populations of plants: a) 180, b) 220, c) 280 and d) 320 thousand plants ha-1. a b c d 182 agron. colomb. 39(2) 2021 the effect of the interaction of factors (c×p) on nsp was observed, and the variation of the average of the three cultivars in each studied population was reported. in all populations, cultivar tmg2181 ipro always stood out from the others, and the overall mean in this category always pointed out to the same result. however, ribeiro et al. (2017) demonstrated that the difference of this factor can be found in soybean cultivars with the same growth habit. the average data on the nsp of the three genetic materials exposed to the different plant populations revealed the plasticity of each studied genotype, which managed to adapt to the spatial arrangements (fig. 5). the concentration of the seeding line reduced the spacing between plants, thus decreasing nbp (fig. 3) and, consequently, the number of seeds per plant. this trend is observed more frequently in plants of semideterminate and indeterminate growth, with a linear correlation to the concentration of plants. in other words, when the quantity of plants increases (population of plants ha-1), the quantity of generated seeds decreases. the determinate cultivar tmg2181 ipro did not show significance in this variable, which demonstrates that the plant population factor did not change its morphophysiological characteristics. competition for solar radiation, nutrients, water, and soil biosphere (ferreira et al., 2016; petter et al., 2016). in this study, the nsp showed a trend opposite to that of w100s. as nsp increases, the mass of the product decreases. among the overall averages of the genetic materials researched, the determinate cultivar tmg2181 ipro obtained greater average of branches, pods (tab. 2) and seeds per plant, when compared to the other studied genotypes. however, it obtained the lowest w100s by a large difference. gulluoglu et al. (2017), while working with two soybean cultivars, verified that the plants that produced greater quantities of seeds were the same in which the weights of seeds were lower. the indeterminate cultivar bmx power ipro showed an increase in w100s in plant populations of 280,000 plants ha-1 (fig. 6), followed by the decrease observed in larger studied populations. seed weight is relevant for its ability to generate more vigorous seedlings during the germination process. this is explained in the physiological quality of seeds section. these findings are partly consistent with those obtained by suhre et al. (2014), who determined that the increased density of plants in the line promotes a linear increase of w100s, especially in new cultivars, or as characterized by balbinot junior et al. (2018), in modern cultivars (indeterminate). the component w100s is dependent on the genealogy of the material, which justifies the detection of only the effect of the cultivar factor. 260 240 220 200 190 160 140 0 280 320 340 300 0 300280260240220200180 320 n um be r of s ee ds p er p la nt bmx power y = -0.3966x + 305.1379** r2 = 97.3% m 7739 y = -0.6905x + 374.3793** r2 = 95.3% tmg 2181 population (in 000’s of plants ha-1) figure 5. number of seeds per plant of soybean cultivars according to plant populations (in thousand plants ha-1). balbinot junior et al. (2018) report that genotypes of indeterminate habits exhibit the highest plasticity rate in response to their exposed plant population. for example, ribeiro et al. (2017), while working with populations of 300,000 to 600,000 plants ha-1, observed a reduction from 114 to 77 grains per plant of indeterminate cultivars. the plant alters its structure in search of a better adjustment to the exposed environment and is able to increase its 16.0 15.5 15.0 14.5 14.0 0 16.5 17.5 18.0 17.0 0 300280260240220200180 320 w ei gh t o f 1 00 s ee ds ( g) bmx power y = -0.0002x2 + 0.1209x 0.2695** r2 = 97.2% m 7739 y = 0.0094x + 13.5216** r2 = 97.0% tmg 2181 y = -3.75e-6x2 + 0.0023x + 15.4305** r2 = 98.5% population (in 000’s of plants ha-1) figure 6. weight of 100 seeds of soybean cultivars according to plant populations (in thousand plants ha-1). ferreira et al. (2016) and ferreira et al. (2020) verified an increased percentage of grains per plant in lower seeding 183frança, silva, araújo, teixeira, corrêa, and silva: agronomic and physiological characteristics of soybean cultivars and their seeds according to plant population densities and, consequently, a reduced mass of these grains. these findings are consistent with those of bellaloui et al. (2015), who demonstrated decreased levels of protein, sucrose, glucose, raffinose, boron and phosphorus in grains with decreases in seeding density. petter et al. (2016) report that the changes in the weight of seeds are due to the harnessing of photosynthetic radiation. seed yield was greatly affected by just the soybean cultivar factor (c) (tab. 3). these findings are similar to those from the literature, such as heiffig et al. (2006), who used five populations of plants (70, 140, 210, 280 and 350 thousand plants ha-1) and observed no effect of this factor on the final production of seeds of the cultivar mg/br 46 conquista. the lack of an increase response in soybean seed yield with plant population can be usually attributed to the plasticity of plants, thus, corroborating the reports by balbinot junior et al. (2018) and ferreira et al. (2020). table 3. average values of seed yield according to the soybean cultivars. cultivars seed yield (kg ha-1) tmg2181 ipro 3316.15 c m 7739 ipro 4573.04 b bmx power ipro 5351.03 a averages 4413.40 averages followed by the same lower-case letters in the same column have no difference among them according to the tukey’s test (p≤0.05 and 0.01). the three cultivars are characterized as highly producing cultivars based on the final yield, with the indeterminate cultivar bmx power ipro standing out from the other two with the highest average (89 bags ha-1), followed by the semi-determinate m 7739 ipro (76 bags ha-1) and the determinate tmg2181 ipro (55 bags ha-1). while working with the three soybean cultivars and three plant populations under the conditions of the midwest region of brazil, more specifically in anápolis-go, souza et al. (2016) also obtained significance (p≤0.05) only for the soybean cultivar factor of different growth habits, given that the indeterminate and semi-determinate cultivars demonstrated greater production average than the determinate, with averages of 4,441.95 kg ha-1 (74 bags ha-1), 4,529.54 kg ha-1 (75 bags ha-1) and 4,111.76 kg ha-1 (68 bags ha-1), respectively. these yield values are close to those obtained in this research. additionally, the yield levels obtained for the three soybean cultivars studied are considered high worldwide. moreover, brazilian soybeans have a lower production cost, compared to north american soybeans, especially in relation to fertilization with nitrogen, which is made via biological n fixation. also, the adaptation of genetic materials to cultivation under low latitude conditions, especially in the midwest region of brazil, associated with the adoption of more efficient management techniques including the definition of an adequate population of plants per area, contributes to lower production costs. physiological quality of seeds the ger and vigor analyses of soybean seeds originated from distinct genetic materials, at different plant populations, were also carried out. the findings demonstrated inf luence of the soybean cultivars factor (c) only. only the result of the vigor analysis of the dmr did not show significant differences in the physiological quality of the seed, according to the treatments applied. vazquez et al. (2008) used two soybean cultivars (brsmg 68 vencedora and m-soy 8001) and found no link between the physiological quality of seeds and the different plant populations (400, 340, 280, 220, and 160 thousand plants ha-1) either. ferreira et al. (2017) also reached the same conclusions. thus, the results obtained indicate that the increased plant population does not guarantee an improved quality standard of the soybean seeds produced. the indeterminate cultivar bmx power ipro produced seeds with a higher percentage of normal seedlings (93%), followed by the semi-determinate m 7739 ipro (81%) and the determinate tmg 2181 ipro (80%) (tab. 4). these differences between seed lots produced can be attributed to the occurrence of different genotypes among the studied cultivars. these percentages of germination verified by the three studied soybean genetic materials are superior to those required for the trading of soybean seeds in brazil, above 80-85% (mapa acs, 2009). the seed vigor data (tab. 4) showed that the average obtained had a similar trend to that described in the germination test, in which the indeterminate cultivar bmx power ipro stood out from the others in all the evaluations. then, it can be concluded that this cultivar has the potential to produce seeds with a homogenous and faster germination, with more vigorous seedlings. the vigor of seedlings was inferior to the fcg, due to the initial stressful condition, with high temperature and relative humidity. however, these results are consistent with the methodology applied in the aforementioned analysis. 184 agron. colomb. 39(2) 2021 the use of seeds of high quality is justified because it helps to adjust the expected population of plants, which is affected by the conditions of the soil and weather, especially in less favorable situations; this did not occur in this study. it is noteworthy that plants originating from seeds with high vigor can produce up to 35% higher grain yield (cantarelli et al., 2015). that is why it is important to use top quality soybean seed lots. finally, the use of an adequate plant population per area or even smaller populations generally provides better quality soybean seeds, mainly because it provides unfavorable conditions for the emergence of pathogens. conclusions the phenotypic characteristics plant height, number of branches per plant, number of seeds per plant, weight of 100 seeds and grain yield of cultivars tmg2181 ipro, m 7739 ipro and bmx power ipro were altered according to the population of plants applied. the indeterminate cultivar bmx power ipro showed higher yield, vigor, and seed germination percentage. the different populations of plants do not inf luence seed quality. acknowledgments the authors would like to thank capes (coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior) and cnpq (conselho nacional de desenvolvimento científico e tecnológico) of brazil for the grants provided. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions eef and irt formulated the overarching research goals and aims. eeff and gcs carried out activities to annotate scrub data and to maintain research data for initial and later use. eef and meva applied statistical, mathematical, computational, and other formal techniques to analyze or synthesize study data. irt obtained the financial support for the project leading to this publication. eef and gcs conducted the research and investigation process, specifically performing the experiments or data/evidence collection. irt developed and designed the methodology; created the models. irt managed and coordinated the research activity planning and execution. irt, ags and pcc provided the study materials, reagents, laboratory samples, instrumentation, computing resources, and other analysis tools. eef, gcs and meva implemented the computer code and supporting algorithms/software. gcs, ags and irt oversaw and led the research activity planning and execution. irt and pcc verified the overall replication/ reproducibility of results/experiments and other research outputs. eef and irt prepared, created, and/or presented the published work and oversaw its visualization/data presentation. eef, irt and pcc wrote/translated the initial draft. literature cited ávila, m. r., braccini, a. l., albrecht, l. p., & scapim, c. a. (2011). soybean seeds produced in out season in west of paraná state brazil. in n. tzi-bun (ed.), soybean: applications and technology (pp. 255–274). intechopen. https://doi.org/10.5772/15499 baigorri, h., & gassen, d. a. (2009). a importância do ciclo, da juvenilidade e do hábito de crescimento no manejo da cultura. revista plantio direto, (109), 15–18. balbinot junior, a. a., oliveira, m. c. n., zucareli, c., ferreira, a. s., werner, f., & silva, m. a. a. (2018). analysis of phenotypic plasticity in indeterminate soybean cultivars under different row spacing. australian journal of crop science, 12(4), 648–654. https://doi.org/10.21475/ajcs.18.12.04.pne1003 balbinot junior, a. a., procópio, s. o., costa, j. m., kosinski, c. l., panison, f., debiasi, h., & franchini, j. c. (2015). espaçamento reduzido e plantio cruzado associados a diferentes densidades de plantas em soja. semina: ciências agrárias, 36(5), 2977–2986. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2015v36n5p2977 baron, f. a., corassa, g. m., fioresi, d., santi, a. l., martini, r. t., & kulczynski, s. m. (2018). physiological quality of soybean seeds under different yield environments and plant density. revista table 4. average values of germination (ger), first count of germination (fcg), seedling length (sl), dry mass of the shoot (dms) and accelerated aging test results (aa) of soybean cultivars. cultivars germination and vigor ger (%) fcg (%) sl (cm) dms (mg) aa (%) tmg2181 ipro 80 b 60 b 22.4 b 16 b 50 b m 7739 ipro 81 b 62 b 24.4 b 18 b 51 b bmx power ipro 93 a 86 a 27.4 a 25 a 63 a averages 84.6 69.3 24.7 19.6 54.3 averages followed by the same lower-case letters in the same column have no difference among them according to the tukey’s test (p≤0.05 and 0.01). http://lattes.cnpq.br/2164093366821687 http://lattes.cnpq.br/4608185787860314 https://doi.org/10.5772/15499 https://doi.org/10.21475/ajcs.18.12.04.pne1003 https://doi.org/10.5433/1679-0359.2015v36n5p2977 185frança, silva, araújo, teixeira, corrêa, and silva: agronomic and physiological characteristics of soybean cultivars and their seeds according to plant population brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 22(4), 237–242. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v22n4p237-242 bellaloui, n., bruns, h. a., abbas, h. k., mengistu, a., fisher, d. k., & reddy, k. n. (2015). agricultural practices altered soybean seed protein, oil, fatty acids, sugars, and minerals in the midsouth usa. frontiers in plant science, 6, article 31. https:// doi.org/10.3389/fpls.2015.00031 board, j. e., & kahlon, c. s. (2013). morphological responses to low plant population differ between soybean genoty pes. crop science, 53(3), 1109–1119. https://doi.org /10.2135/ cropsci2012.04.0255 cantarelli, l. d., schuch, l. o. b., tavares, l. c., & rufino, c. a. (2015). variabilidade de plantas de soja originadas de sementes de diferentes níveis de qualidade fisiológica. acta agronómica, 64(3), 234–238. https://doi.org/10.15446/acag.v64n3.45511 carciochi, w. d., schwalbert, r., andrade, f. h., corassa, g. m., carter, p., gaspar, a. p., schmidt, j., & ciampitti, i. a. (2019). soybean seed yield response to plant density by yield environment in north america. agronomy journal, 111(4), 1923–1932. https://doi.org/10.2134/agronj2018.10.0635 carpenter, a. c., & board, j. e. (1997). growth dynamic factors controlling soybean yield stability across plant populations. crop science, 37(5), 1520–1526. https://doi.org/10.2135/crops ci1997.0011183x003700050018x colombo, k., ender, l., santos, m. m., & barros, a. a. c. (2019). production of biodiesel from soybean oil and methanol, catalyzed by calcium oxide in a recycle reactor. south african journal of chemical engineering, 28, 19–25. https://doi.org/10.1016/j. sajce.2019.02.001 conab. (2021). tabela de dados produção e balanço de oferta e demanda de grãos. companhia nacional de abastecimento. https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos corassa, g. m., amado, t. j. c., strieder, m. l., schwalbert, r., pires, j. l. f., carter, p. r., & ciampitti, i. a. (2018). optimum soybean seeding rates by yield environment in southern brazil. agronomy journal, 110(6), 2430–2438. https://doi.org/10.2134/ agronj2018.04.0239 de luc a , m. j., & hu ng r ía , m. (2014). pla nt densit ies a nd modu lation of sy mbiotic nitrogen f i xation in soybean. scientia agricola, 71(3), 181–187. https://doi.org/10.1590/ s0103-90162014000300002 embrapa. (2013). sistema brasileiro de classificação de solos (3rd ed.). empresa brasileira de pesquisa agropecuária. enciso-ma ldonado, g., sa nabria-velá zquez , a., ferná ndezr iquelme, f., díaz-nájera, j., ferná ndez-sa linas, p., & lugo-pereira., w. (2021). soybean yield components at different densities and planting seasons in paraguay. agronomía colombiana, 39(1), 12–21. https://doi.org/10.15446/agron. colomb.v39n1.88979 ferreira, a. s., balbinot junior, a. a., werner, f., zucareli, c., franchini, j. c., & debiasi, h. (2016). plant density and mineral nitrogen fertilization inf luencing yield, yield components and concentration of oil and protein in soybean grains. bragantia, 75(3), 362–370. https://doi.org/10.1590/1678-4499.479 ferreira, a. s., zucareli, c., balbinot junior, a. a., werner, f., & coelho, a. e. (2017). size, physiological quality, and green seed occurrence inf luenced by seeding rate in soybeans. semina: ciências agrárias, 38(2), 595–606. ferreira, a. s., zucareli, c., werner, f., fonseca, i. c. b., & balbinot junior, a. a. (2020). minimum optimal seeding rate for indeterminate soybean cultivars grown in the tropics. agronomy journal, 112(3), 2092–2102. https://doi.org/10.1002/agj2.20188 godoy, c. v., seixas, c. d. s., soares, r. m., marcelino-guimarães, f. c., meyer, m. c., & costamilan, l . m. (2016). asian soybean rust in brazil: past, present, and future. pesquisa agropecuária brasileira, 51(5), 407–421. https://doi.org/10.1590/ s0100-204x2016000500002 gulluoglu, l., bakal, h., el sabagh, a., & arioglu, h. (2017). soybean managing for maximize production: plant population density effects on seed yield and some agronomical traits in main cropped soybean production. journal of experimental biology and agricultural sciences, 5(1), 31–37. https://doi. org/10.18006/2017.5(1).031.037 heiffig, l. s., câmara, g. m. s., marques, l. a., pedroso, d. b., & piedade, s. m. s. (2006). fechamento e índice de área foliar da cultura da soja em diferentes arranjos espaciais. bragantia, 65(2), 285–295. mapa acs. (2009). regras para análise de sementes. ministério da agricultura, pecuária e abastecimento, secretaria de defesa agropecuária. marcos filho, j. (1999). teste de envelhecimento acelerado. in f. c. krzyzanowski, r. d. vieira, & j. b. frança neto (eds.), vigor de sementes: conceitos e testes (pp. 32–34). abrates. nakagawa, j. (1999). testes de vigor baseados no desempenho de plântulas. in f. c. krzyzanowski, r. d. vieira, & j. b. frança neto (eds.), vigor de sementes: conceitos e testes (pp. 2–24). abrates. nogueira, a. p. o., sediyama, t., barros, h. b., & teixeira, r. c. (2014). morfologia, crescimento e desenvolvimento. in t. sediyama (ed.), tecnologias de produção e usos da soja (pp. 7–16). mecenas. perini, l. j., fonseca júnior, n. s., destro, d., & prete, c. e. c. (2012). componentes da produção em cu ltivares de soja com crescimento determinado e indeterminado. semina: ciência s agrár ia s, 33(1), 2531–254 4. ht t ps://doi. org/10.5433/1679-0359.2012v33supl1p2531 petter, f. a., silva, j. a., zuffo, a. m., andrade, f. r., pacheco, l. p., & almeida, f. a. (2016). elevada densidade de semeadura aumenta a produtividade da soja? respostas da radiação fotossinteticamente ativa. bragantia, 75(2), 173–183. https://doi. org/10.1590/1678-4499.447 prusiński, j., & nowicki, r. (2020). effect of planting density and row spacing on the yielding of soybean (glycine max l. merrill). plant, soil and environment, 66(12), 616–623. https://doi. org/10.17221/403/2020-pse rahman, m., hossain, m., anwar, p., & juraimi, a. s. (2011). plant density inf luence on yield and nutritional quality of soybean seed. asian journal of plant sciences, 10(2), 125–132. https:// doi.org/10.3923/ajps.2011.125.132 ribeiro, a. b. m., bruzi, a. t., zuffo, a. m., zambiazzi, e. v., soares, i. o., vilela, n. j. d., pereira, j. l. a. r., & moreira, s. g. (2017). productive performance of soybean cultivars grown in different plant densities. ciência rural, 47(7), article e20160928. https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20160928 sediyama, t. (2009). tecnologias de produção e usos da soja. mecenas. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v22n4p237-242 https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00031 https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00031 https://doi.org/10.2135/cropsci2012.04.0255 https://doi.org/10.2135/cropsci2012.04.0255 https://doi.org/10.15446/acag.v64n3.45511 https://doi.org/10.2134/agronj2018.10.0635 https://doi.org/10.2135/cropsci1997.0011183x003700050018x https://doi.org/10.2135/cropsci1997.0011183x003700050018x https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s1026918518300921 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s1026918518300921 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s1026918518300921 https://www.sciencedirect.com/journal/south-african-journal-of-chemical-engineering https://www.sciencedirect.com/journal/south-african-journal-of-chemical-engineering https://www.sciencedirect.com/science/journal/10269185/28/supp/c https://doi.org/10.1016/j.sajce.2019.02.001 https://doi.org/10.1016/j.sajce.2019.02.001 https://www.conab.gov.br/component/k2/item/download/38641_de7ab63482b0bfe396e7f78858fa18c3 https://www.conab.gov.br/component/k2/item/download/38641_de7ab63482b0bfe396e7f78858fa18c3 https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/graos https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=corassa%2c+geomar+m https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=amado%2c+telmo+j+c https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=strieder%2c+mércio+l https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=schwalbert%2c+rai https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=pires%2c+joão+l+f https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=carter%2c+paul+r https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=ciampitti%2c+ignacio+a https://doi.org/10.2134/agronj2018.04.0239 https://doi.org/10.2134/agronj2018.04.0239 https://doi.org/10.1590/s0103-90162014000300002 https://doi.org/10.1590/s0103-90162014000300002 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.88979 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.88979 https://doi.org/10.1590/1678-4499.479 https://doi.org/10.1002/agj2.20188 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2016000500002 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2016000500002 https://doi.org/10.18006/2017.5(1).031.037 https://doi.org/10.18006/2017.5(1).031.037 https://doi.org/10.5433/1679-0359.2012v33supl1p2531 https://doi.org/10.5433/1679-0359.2012v33supl1p2531 https://doi.org/10.1590/1678-4499.447 https://doi.org/10.1590/1678-4499.447 https://doi.org/10.17221/403/2020-pse https://doi.org/10.17221/403/2020-pse https://doi.org/10.3923/ajps.2011.125.132 https://doi.org/10.3923/ajps.2011.125.132 https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20160928 186 agron. colomb. 39(2) 2021 sediyama, t., oliveira, r. c. t., & sediyama, h. a. (2016). a soja. in t. sediyama (ed.), produtividade da soja (pp. 11–18). mecenas. shehata, m. s., attia, a. m. a., & razek, s. m. a. (2015). corn and soybean biodiesel blends as alternative fuels for diesel engine at different injection pressures. fuel, 161, 49–58. https://doi. org/10.1016/j.fuel.2015.08.037 soares, i. o., rezende, p. m., bruzi, a. t., zuffo, a. m., zambiazzi, e. v., fronza, v., & teixeira, c. m. (2015). interaction between soybean cultivars and seed density. american journal of plant sciences, 6(9), 1425–1434. https://doi.org/10.4236/ ajps.2015.69142 souza, r., teixeira, i., reis, e., & silva, a. (2016). soybean morphophysiology and yield response to seeding systems and plant populations. chilean journal of agricultural research, 76(1), 3–8. https://doi.org/10.4067/s0718-58392016000100001 suhre, j. j., weidenbenner, n. h., rowntree, s. c., wilson, e. w., naeve, s. l., conley, s. p., casteel, s. n., diers, b. w., esker, p. d., specht, j. e., & davis, v. m. (2014). soybean yield partitioning changes revealed by genetic gain and seeding rate interactions. agronomy journal, 106(5), 1631–1642. https://doi. org/10.2134/agronj14.0003 vazquez, g. h., carvalho, n. m., & borba, m. m. z. (2008). redução na população de plantas sobre a produtividade e a qualidade fisiológica da semente de soja. revista brasileira de sementes, 30(2), 1–11. https://doi.org/10.1590/s0101-31222008000200001 werner, f., balbinot junior, a. a., ferreira, a. s., silva, m. a. a., debiasi, h., & franchini, j. c. (2016). soybean growth affected by seeding rate and mineral nitrogen. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 20(8), 734–738. https://doi. org/10.1590/1807-1929/agriambi.v20n8p734-738 zanon, a. j., streck, n. a., rocha, t. s. m., alberto, c. m., bartz, a. c., paula, g. m., tomiozzo, r., costa, l. c., fensterseifer, c. a., tagliapietra, e. l., cardoso, a. p., weber, p. s., & bexaira, k. p. (2016). growth habit effect on development of modern soybean cultivars after beginning of bloom in rio grande do sul. bragantia, 75(4), 446–458. https://doi.org/10.1590/1678-4499.535 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0016236115008467 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0016236115008467 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0016236115008467 https://www.sciencedirect.com/science/journal/00162361 https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.08.037 https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.08.037 https://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchcode=pedro+milanez++de+rezende&searchfield=authors&page=1 https://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchcode=adriano+teodoro++bruzi&searchfield=authors&page=1 https://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchcode=alan+mario++zuffo&searchfield=authors&page=1 https://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchcode=everton+vinicius++zambiazzi&searchfield=authors&page=1 https://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchcode=vanoli++fronza&searchfield=authors&page=1 https://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchcode=cícero+monti++teixeira&searchfield=authors&page=1 https://doi.org/10.4236/ajps.2015.69142 https://doi.org/10.4236/ajps.2015.69142 https://doi.org/10.4067/s0718-58392016000100001 https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=weidenbenner%2c+nicholas+h https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=rowntree%2c+scott+c https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=wilson%2c+eric+w https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=naeve%2c+seth+l https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=casteel%2c+shaun+n https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=diers%2c+brian+w https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=esker%2c+paul+d https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/action/dosearch?contribauthorstored=specht%2c+james+e https://doi.org/10.2134/agronj14.0003 https://doi.org/10.2134/agronj14.0003 https://doi.org/10.1590/s0101-31222008000200001 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v20n8p734-738 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v20n8p734-738 https://doi.org/10.1590/1678-4499.535 immediate and latent damages of drying temperature in the quality of black oat (avena strigosa schreb.) seeds received for publication: 23 august, 2019. accepted for publication: 8 june, 2020 doi: 10.15446/agron.colomb.v38n2.81931 1 faculdade de agronomia, universidade federal do rio grande do sul, porto alegre, rio grande do sul (brazil). 2 universidade federal da fronteira sul, erechim, rio grande do sul (brazil). * corresponding author: mauricioalbertoniscariot@gmail.com agronomía colombiana 38(2), 226-233, 2020 abstract resumen the objective of this research was to evaluate the immediate and latent drying temperature damages on the physical and physiological quality of black oat seeds. the seeds were dried in an oven with air circulation at temperatures of 30, 40 and 50ºc, in addition to the use of alternating temperatures (4050ºc). after drying the seeds were stored under environmental conditions for 180 days, and physical and physiological analyses were performed every 45 days. it was observed that the physical quality of black oat seeds was reduced with an increase in the storage time, regardless of the drying temperature used. the physiological quality of black oat seeds increased throughout storage until dormancy was overcome, regardless of the drying temperature. elevated drying temperatures cause immediate damages to the physical quality of black oat seeds, whereas physiological quality tends latently to suffer the negative inf luence of increasing the temperature of the drying air. el objetivo de esta investigación fue evaluar los daños inmediatos y latentes por temperatura de secado en la calidad física y fisiológica de las semillas de avena negra. las semillas se secaron en un horno con circulación de aire a temperaturas de 30, 40 y 50ºc, además del uso de temperaturas alternas (40-50ºc). después del secado, las semillas se almacenaron en condiciones ambientales durante 180 días, y los análisis físicos y fisiológicos se realizaron cada 45 días. se observó que la calidad física de las semillas de avena negra se redujo con un aumento en el tiempo de almacenamiento, independientemente de la temperatura de secado utilizada. la calidad fisiológica de las semillas de avena negra aumentó durante el almacenamiento hasta que se superó la latencia, independientemente de la temperatura de secado. la elevación de la temperatura de secado causa daños inmediatos en la calidad física de las semillas de avena negra, mientras que la calidad fisiológica tiende a sufrir la inf luencia negativa del aumento de la temperatura del aire de secado de forma latente. key words: conservation, germination, thermal damage, vigor. palabras clave: conservación, germinación, daño térmico, vigor. immediate and latent damages of drying temperature in the quality of black oat (avena strigosa schreb.) seeds daños inmediatos y latentes de la temperatura de secado en la calidad de las semillas de avena negra (avena strigosa schreb.) maurício albertoni scariot1*, carla pasinato2, leandro galon2, rafael gomes dionello1, and lauri lourenço radünz2 introduction black oats (avena strigosa schreb.) is a winter grass, with good adaptability to soils with low fertility (fontaneli et al., 2012). it is used as a cover crop (wolschick et al., 2016) and as a forage crop singly or in association with other crops, showing good forage yield and higher weight gain for cattle production (ferrazza et al., 2013; lupatini et al., 2013). the use of high-quality seeds can significantly inf luence black oats performance in the field, ref lecting, for example, higher dry matter yield and leaf area index (schuch et al., 2008). seed quality is characterized by physical quality, measured mainly by moisture content, 1000-seed weight, and hectoliter weight, and by physiological performance measured by the germination and vigor tests (marcos filho, 2015). however, seed quality can be inf luenced by drying and storage operations, as verified by white oat seeds (oliveira et al., 2010) and wheat seeds (scariot et al., 2018). black oat seeds are orthodox, i.e. they are long-lived and dessicant-tolerant and so are tolerant of a reduction in moisture content. as dessicant-tolerant seeds, drying allows them to be stored with better quality and for a longer time. among the main factors to be considered during the seed drying process is the air temperature. the use of elevated drying air temperatures can result in damage such as cracks and fissures, reserve denaturation, cell membrane damage, germination power loss and even embryo death. any seed sensitivity to thermal damage can vary according to the plant species, exposure time to heat and drying speed (garcia et al., 2004; afrakhteh et al., 2013). http://dx.doi.org/10.15446/agron.colomb.v38n2.81931 227scariot, pasinato, galon, gomes dionello, and radünz: immediate and latent damages of drying temperature in the quality of black oat (avena strigosa schreb.) seeds seed storage aims to minimize quality losses over time. however, during storage there may be changes in seed quality due to deterioration and aging. such modifications can be inf luenced by the storage conditions, mainly in relation to the temperature and relative humidity, but also by the initial physical and physiological conditions of the seeds. seeds that are damaged or degraded at the beginning of storage are more fragile and, consequently, lose quality more quickly over storage time (mcdonald, 1999; deliberali et al., 2010). damages caused by the drying temperature can be detected immediately after drying or during storage. these kinds of damages are called immediate and latent damages (afonso júnior and corrêa, 2000). some studies have highlighted the damage caused by the drying air temperature on the quality of oat seeds (oliveria et al., 2010). however, there are few (if any) studies on the behavior of dry oat seeds with different drying air temperatures during the storage period. the objective of this study was to evaluate the immediate and latent damages of different drying air temperatures on the physical and physiological quality of black oat seeds. materials and methods this experiment was carried out at the laboratory of the agricultural systems and sustainable management group (massa) of the universidade federal da fronteira sul (uffs), erechim, rs. the experiment had a completely randomized design, arranged in a 4x5 factorial scheme (drying air temperatures x storage time) with four replicates. black oat seeds, cultivar embrapa 139 (neblina), were obtained from the experimental area of the uffs during the 2016 crop season. the crop cultivation was accomplished under a no-tillage system with fertilization and phytosanitary management, carried out according to the technical suggestions for the crop. harvesting was performed manually when the seeds contained approximately 25% moisture content. after that the material was subjected to threshing with the aid of a mechanical thresher. samples containing 500 g of seeds were packed in kraft paper bags and dried in an oven (marconi®, model ma033/1080, piracicaba, sp, brazil) with forced air circulation (stationary drying) at drying air temperatures of 30ºc, 40ºc and 50ºc until reaching approximately 11% moisture content. additionally, a drying treatment was tested that alternated the air temperatures, i.e. the seeds were first exposed to a temperature of drying air of 40°c until reaching approximately 16% moisture content and then they were subjected to a temperature of 50°c to reach 11% moisture content. after drying, the seeds were sent to storage. storage began on december 2, 2016. seeds were stored in a conventional system (kraft paper bags) and in a natural environment for 180 d. during the experiment, the temperature and relative humidity of the storage location were monitored daily. the data are shown in fig. 1 in monthly means. 13590450 180 te m pe ra tu re ( c °) 90 80 70 60 50 100 25 20 15 10 5 0 30 time (d) r el at iv e hu m id ity ( % ) relative humiditytemperature figure 1. monthly means of temperature and relative humidity of the black oat seeds storage location. during seed storage there was a reduction in temperature and an increase in the relative humidity of the air due to the approach of the winter period. the temperatures during seed storage varied between 21.4ºc and 26.8ºc, with a mean temperature of 23.3ºc. the relative humidity showed values between 56% and 72% with an average of 62%. laboratory analyses were carried out immediately after drying and later every 45 d, defining five evaluation moments (0, 45, 90, 135, and 180 d). the moisture content, 1000-seed weight, hectoliter weight, electrical conductivity, and germination were analyzed. seed vigor was determined by the tests of the first germination count, the germination speed index, accelerated ageing and the shoot length. the moisture content was determined in triplicate for each replicate by the oven method at 105±3°c for 24 h (ministério da agricultura, pecuária e abastecimento, 2009). the results were expressed as a percentage and wet basis (wb). 228 agron. colomb. 38(2) 2020 the weight of 1000 seeds was determined by weighing eight subsamples of 100 seeds for each replicate, with the results being expressed in grams (ministério da agricultura, pecuária e abastecimento, 2009). the hectoliter weight was determined with the aid of a hectoliter weight balance (comag®, panambi, rs, brazil), with a quarter liter capacity. values were obtained in triplicate for each replicate and the results expressed in kg hl-1 (ministério da agricultura, pecuária e abastecimento, 2009). the values of a 1000-seeds weight and hectoliter weight were adjusted to 13% moisture content. the germination test was conducted on germitest paper rolls, previously soaked in distilled water at a ratio 2.5 times their weight and kept in a germinator (tecnal, model te405, piracicaba, sp, brazil) at 20±3ºc, with a photoperiod of 12 h, without the use of agents to overcome dormancy. two hundred seeds per replicate were used, distributed in four rolls of 50 seeds that totaled 800 seeds per treatment. the first count was performed on the fifth day after sowing by counting the number of normal seedlings. the final evaluation was carried out on the 10th day after sowing. the results were expressed as a percentage (ministério da agricultura, pecuária e abastecimento, 2009). the germination speed index was carried out simultaneously with the germination test, by counting the number of normal germinated seeds per day, from the time of sowing until the fifth day, and the index was determined as proposed by maguire (1962). the electrical conductivity was determined by the mass system, with two samples of 50 seeds per repetition, conditioned in a glass beaker, weighed and immersed in 50 ml of distilled water. the containers were kept in b.o.d chambers at a temperature of 25±3°c. evaluations were carried out 24 h after seed immersion with the aid of a benchtop electrical conductivity meter (gehaka®, model cg1800, são paulo, sp, brazil). results were expressed as μs cm-1 g-1 (marcos filho et al., 1987). in the accelerated ageing test, the seeds were placed in a gerbox containing 50 ml of distilled water, suspended with a grid, and conditioned in a b.o.d chamber at 41ºc for 72 h (marcos filho et al., 1987). after this stage the test was conducted as described for the germination test, and was carried out on the fifth day after sowing, counting the number of normal seedlings, and expressing the results as percentages. for the determination of shoot length, the seeds were sown on the same way as described for the germination test. eighty seeds were used per replicate, distributed in four rolls of germitest paper containing 20 seeds each, totaling 320 seeds per treatment. on the 10th day after sowing, 10 seedlings of each roll were randomly chosen and measured with a ruler graded in millimeters. the results were expressed in cm (nakagawa, 1994). data were submitted to analysis of variance by the f-test (p≤0.05). the drying temperatures were compared with the tukey’s test (p≤0.05) using the statistica® 10.0 software. for storage time, regression analysis was applied through sigma plot® 10.0 software. the models were selected based on the significance of the model parameters by the application of the t-test (p≤0.05), by the significance of the mathematical model (p≤0.05), by the coefficient of determination (r2≥0.60) and by the biological phenomenon. results and discussion according to the variance analysis performed using the f-test (p≤0.05), there was a significant interaction between the factors drying air temperature and storage time for all variables analyzed. the values of seed moisture content for the different drying temperatures showed oscillations throughout the storage period, tending to the hygroscopic equilibrium as a function of the relative humidity and the air temperature in the storage environment, which showed relative humidity and average air temperature values of 62% and 23.3°c, respectively. however, no mathematical model showed a satisfactory fit for the observed data (fig. 2a). similar results were found by scariot et al. (2018), who observed oscillations in the moisture content of wheat seeds stored for 240 d under environmental conditions. the 1000-seed weight and hectoliter weight of seeds decreased linearly over the storage time, regardless of the drying temperature used (fig. 2b and c). the reduction of the 1000-seed weight and hectoliter weight of seeds throughout the storage occurs because of the respiratory process that causes the consumption of reserves and, consequently, the reduction of seed weight and density (wang et al., 2018). the respiratory rate of seeds during storage can be inf luenced by several factors: temperature and air relative humidity, as well as thermal damage suffered in drying and pest damages (ferrari filho et al., 2012). soon after drying, the drying temperature of 30ºc provided seeds with greater specific mass and a 1000-seed weight, while lower values were observed with the other temperatures. the lowest values were observed at a temperature of 229scariot, pasinato, galon, gomes dionello, and radünz: immediate and latent damages of drying temperature in the quality of black oat (avena strigosa schreb.) seeds 50ºc, indicating immediate damage. seeds dried at alternating temperatures showed better physical quality when compared to the ones dried only at a temperature of 50ºc. the reduction of the 1000-seed weight throughout storage was more pronounced for the lower temperatures, including the alternating temperatures. this result indicated more latent damage when compared to the temperature of 50ºc, that showed a less marked reduction, but with 1000-seed weight values lower than the other temperatures during the entire experiment. for the hectoliter weight, similar behavior was observed for the reduction in the values between the temperatures and in the alternating temperature. this indicated that the latent seed density damage was similar between the tested temperatures. however, at the end of storage the seeds dried at the lower temperatures had a higher specific mass. these results agreed with oliveira et al. (2010), who verify the reduction of the 1000-seed weight and hectoliter weight of white oat seeds with the increase of drying air temperature from 50ºc. the reduction in physical quality of the seeds caused by the increase in the temperature of the drying air can also be related to thermal damages like cracks and fissures. for hectoliter weight, the appearance of cracks causes an increase in the seed volume because of the appearance of empty spaces, which leads to density reduction (eichelberger and portella, 2003). seed germination throughout storage showed similar behavior for the drying temperatures that were studied. the increase in the values was observed for up to 90 d of storage with a subsequent reduction due to the degrading and ageing of seeds (fig. 3a). throughout the experiment the highest germination percentages were obtained from the seeds that were dried at a temperature of 30ºc. this described behavior of seeds is characteristic of some species soon after harvesting and includes black oats, due to the process of primary or innate dormancy that is genetically programmed into the mother plant as a function of environmental conditions. overcoming dormancy can occur over time under conditions of low seed moisture content, culminating in the increase of the germination percentage in storage (grzybowski et al., 2015). no immediate damage was observed due to the increase of the drying temperature on seed germination. however, at the end of the storage period, a reduction in seed figure 2. a) moisture content, b) 1000-seed weight, and c) hectoliter weight of black oat seeds cultivar embrapa 139 (neblina), subjected to different drying temperatures and stored under ambient conditions for 180 days. 13590450 180 h ec to lit er w ei gh t ( kg h l-1 ) 39 36 33 30 42 45 time (d) c 50°c, y=-0.0099x + 37.9, r2=0..88 and p<0.0001 30°c, y=-0.0158x + 41.3, r2=0.77 and p<0.0001 40°c, y=-0.0123x + 39.6, r2=0.88 and p<0.0001 40-50°c, y=-0.0108x + 38.5, r2=0.77 and p<0.0001 13590450 180 10 00 s ee d w ei gh t ( g) 26 24 22 20 28 30 time (d) b 50°c, y=-0.0105x + 22.3, r2=0.67 and p<0.0001 30°c, y=-0.0268x + 26.3, r2=0.76 and p<0.0001 40°c, y=-0.0106x + 23.7, r2=0.65 and p<0.0001 40-50°c, y=-0.0185x + 24.6, r2=0.84 and p<0.0001 13590450 180 m oi st ur e co nt en t ( % ) 15 10 5 0 20 time (d) a 50°c, y=11.1930°c, y=11.67 40°c, y=11.2540-50°c, y=11.65 230 agron. colomb. 38(2) 2020 germination percentage was observed with increasing drying temperature, showing the latent effect of temperature on black oat seed germination. according to nakagawa et al. (2004), the seed’s conservability during storage is related to the factors that define its initial quality, including drying. the results are in agreement with those obtained by oliveira et al. (2010) who demonstrated that stationary drying at temperatures of 50°c, 75°c and 110°c resulted in a reduction in white oat seed germination immediately after drying when compared to a control (25°c). however, the authors used higher temperatures than those used in this study, which may have caused immediate damage. seed vigor, when analyzed by germination, first germination, and speed index count tests, showed similar behavior throughout the storage for all the drying temperatures, with an increase in the values until approximately 135 d, and a drop until the end the storage period (fig. 3b and c). this behavior is due to seed dormancy that is overcome with storage time and is ref lected in the increased physiological activity of the seed. regarding germination, no immediate damage was observed due to the increase in drying temperature on the germination speed index. for the first germination count, a higher percentage of normally-germinated seedlings were 13590450 180 g er m in at io n sp ee d in de x 10 5 0 15 20 time (d) c 50°c, y=-0.000007x3 + 0.0016x2 + (-0.035x) + 0.92, r2=0.93 and p<0.0001 30°c, y=-0.000009x3 + 0.0022x2 + (-0.031x) + 1.0, r2=0.99 and p<0.0001 40°c, y=-0.000007x3 + 0.0016x2 + (-0.018x) + 0.81, r2=0.98 and p<0.0001 40-50°c, y=-0.000007x3 + 0.0015x2 + (-0.0015x) + 0.61, r2=0.98 and p<0.0001 13590450 180 el ec tr ic al c on du ct iv ity ( µ s c m -1 g -1 ) time (d) d 50°c, y=0.251x + 146.8, r2=0.92 and p<0.0001 30°c, y=0.209x + 132.0, r2=0.94 and p<0.0001 40°c, y=0.227x + 138.4, r2=0.96 and p<0.0001 40-50°c, y=0.219x + 134.8, r2=0.91 and p<0.0001 180 160 140 120 100 200 13590450 180 fi rs t g er m in at io n co un t ( % ) time (d) b 50°c, y=-0.0027x2 + 0.72x + 2.31, r2=0.90 and p<0.0001 30°c, y=-0.0025x2 + 0.62x + 4.30, r2=0.96 and p<0.0001 40°c, y=-0.0031x2 + 0.82x + 4.95, r2=0.91 and p<0.0001 40-50°c, y=-0.0028x2 + 0.73x + 3.06, r2=0.98 and p<0.0001 13590450 180 g er m in at io n (% ) 80 60 40 20 0 100 80 60 40 20 0 100 time (d) a 50°c, y=-0.0056x2 + 1.16x + 20.8, r2=0.89 and p<0.0001 30°c, y=-0.0049x2 + 1.15x + 27.7, r2=0.92 and p<0.0001 40°c, y=-0.0055x2 + 1.21x + 23.3, r2=0.87 and p<0.0001 40-50°c, y=-0.0052x2 + 1.13x + 22.5, r2=0.85 and p<0.0001 figure 3. a) germination, b) first germination count, c) germination speed index, and d) electrical conductivity of black oat seeds cultivar embrapa 139 (neblina), subjected to different drying temperatures and stored under ambient conditions for 180 days. 231scariot, pasinato, galon, gomes dionello, and radünz: immediate and latent damages of drying temperature in the quality of black oat (avena strigosa schreb.) seeds observed for the drying temperature of 30ºc, indicating a higher vigor. however, during the storage time, lower values were verified for these two variables with the increase in the drying temperature, indicating loss of quality by the latent effect. electrical conductivity showed a linear increase according to storage time for all drying temperatures (fig. 3d). the increase of electrical conductivity in storage is due to the process of deterioration and seed ageing. the destabilization of cell membranes is one of the first events related to these processes that culminate with the increase of solute leaching and electrical conductivity (mira et al., 2011). these results are similar to those observed by zucareli et al. (2015) and scariot et al. (2018) who verified the increase in electrical conductivity of bean and wheat seeds over storage time. the elevation of drying temperature caused immediate and latent damages in the cellular structure of black oat seeds, since the electrical conductivity values were higher at higher drying temperatures throughout the storage time. this result can be attributed to the fact that the increase in drying air temperature provides rapid removal of water from seeds. this can cause damage to the selective permeability of cell membranes, increasing solute leaching, reflected by higher conductivity values (corrêa and afonso, 1999). botelho et al. (2015) and scariot et al. (2017a) verified increased electrical conductivity of soybean and bean seeds with an increase in drying air temperature of up to 80°c and 50ºc, respectively. seed vigor, measured by the accelerated ageing test, increased up to approximately 135 d as a result of overcoming dormancy that decreased for all drying temperatures, but with a more pronounced reduction for seeds dried at higher temperatures (fig. 4a). drying temperatures did not cause immediate damage to seed vigor, according to the accelerated ageing test. however, latent drying temperature damage was observed during storage, since seeds subjected to drying temperatures above 30ºc showed a lower percentage of normally-germinated seedlings. however, there was immediate damage to the vigor of white oat seeds due to the increase of drying air temperatures, though air temperatures above 50°c were used in that study (oliveira et al., 2010). shoot length showed similar behavior for all drying air temperatures during storage (fig. 4b). the observed values increased up to approximately 135 d due to overcoming dormancy with a later drop at the end of the storage period. tunes et al. (2010) and scariot et al. (2017b) verified the increase in shoot length of barley and wheat seedlings up to 180 and 120 d, respectively, due to the process of overcoming dormancy. immediate and latent damage to the shoot length of seedlings has been found due to the increase in the drying air temperature since the seeds subjected to drying at a temperature of 30°c showed the highest values at the beginning and end of the storage period. similarly, scariot et al. (2017a) verified immediate damage of the drying 13590450 180 s ho ot le ng th ( cm ) time (d) b 50°c, y=-0.0004x2 + 0.11x + 6.38, r2=0.96 and p<0.0001 30°c, y=-0.0003x2 + 0.094x + 9.40, r2=0.93 and p<0.0001 40°c, y=-0.0003x2 + 0.096x + 7.33, r2=0.94 and p<0.0001 40-50°c, y=-0.0005x2 + 0.113x + 6.63, r2=0.95 and p<0.0001 13590450 180 a cc el er at ed a gi ng ( % ) 15 10 5 0 20 80 60 40 20 0 100 time (d) a 50°c, y=-0.0026x2 + 0.67x + 3.1, r2=0.87 and p<0.0001 30°c, y=-0.0036x2 + 0.88x + 7.3, r2=0.97 and p<0.0001 40°c, y=-0.0025x2 + 0.67x + 4.1, r2=0.93 and p<0.0001 40-50°c, y=-0.0032x2 + 0.76x + 5.6, r2=0.93 and p<0.0001 figure 4. a) accelerated ageing and b) shoot length of black oat seeds, cultivar embrapa 139 (neblina), subjected to different drying air temperatures and stored under ambient conditions for 180 days. 232 agron. colomb. 38(2) 2020 temperature increment of up to 50°c on the shoot length of bean seedlings. shoot length may be an indicator of seed vigor, since vigor is related to the seed’s ability to nourish the embryo, culminating in longer seedlings (marcos filho, 2015). thus, the reduction in shoot length observed with the increase in drying temperature may be related to the thermal damages caused to the embryonic axis or to the reduction of reserves that can be observed in the 1000-seed weight and hectoliter weight of seeds. the use of the alternating temperature provided better results for germination, germination first count, and germination speed index when compared to drying using only the temperature of 50ºc. electrical conductivity showed better results in relation to the temperatures of 40 and 50ºc, when applied individually. however, the results for vigor, measured by the accelerated ageing test and shoot length obtained with alternating temperatures were similar to those obtained when using the highest temperature individually (50ºc). these results demonstrate that the use of high temperatures leads to a reduction in the physiological quality of black oat seeds even when they are alternated with low temperatures, since the analysis of seeds dried at a lower temperature (30°c) showed the best results. conclusions the physical quality of black oat seeds reduces with storage time, regardless of the drying temperature. however, an increase in drying temperature can cause immediate damages to the physical quality of the seeds. the physiological quality of black oat seeds increases throughout storage until dormancy is overcome, regardless of the drying temperature. however, after dormancy is overcome, the physiological quality of seeds is reduced. the physiological quality of black oat seeds tends to suffer latently the negative inf luence of the rise of the drying temperature. thus, the increase in the drying temperature intensifies the loss of quality throughout storage. dry black oat seeds with alternating drying temperatures (40-50ºc) showed lower physical and physiological quality than seeds dried at temperatures up to 40ºc, but they showed better quality when compared to seeds dried at a temperature of 50ºc. acknowledgments the authors want to thank the conselho nacional de desenvolvimento científico e tecnológico (cnpq) for supporting this research and providing a scholarship to the second author. literature cited afonso júnior, p.c. and p.c. corrêa. 2000. efeitos imediato e latente da secagem de sementes de feijão colhidas com diferentes níveis de umidade. ciênc. agrotec. 24, 33-40. afrakhteh, s., e. frahmandfar, a. hamidi, and h.d. ramandi. 2013. evaluation of growth characteristics and seedling vigor in two cultivars of soybean dried under different temperature and f luidized bed dryer. intl. j. agri. crop sci. 5(21), 2537-2544. botelho, f.m., s.j. granella, s. de c. campos botelho, and t.r.b. garcia. 2015. inf luência da temperatura de secagem sobre as propriedades físicas dos grãos de soja. revista engenharia agricultura 23(3), 212-219. doi: 10.13083/1414-3984/reveng. v23n3p212-219 corrêa, p.c. and p.c. afonso júnior. 1999. uso do teste de condutividade elétrica na avaliação dos danos provocados por diferentes taxas de secagem em sementes de feijão. rev. bras. prod. agroind. 1(1), 21-26. deliberali, j., m. oliveira, a. durigon, a.r.g. dias, l.c. gutkoski, and m.c. elias. 2010. efeitos de processo de secagem e tempo de armazenamento na qualidade tecnológica de trigo. ciênc. agrotec. 34(5), 1285-1292. doi: 10.1590/s1413-70542010000500029 eichelberger, l. and j.a. portella. 2003. secagem de grãos de milho em secador de leito fixo: danos físicos. pesq. agrop. gaúcha 9(1-2), 85-91. ferrari filho, e., l.e.g. antunes, r. gotardi, r.g. dionello, p.a.r. petry, and g.p. barreto. 2012. qualidade de grãos de trigo submetidos a diferentes condições de armazenamento. pesq. agrop. gaúcha 18(1), 25-35. ferrazza, j.m., a.b. soares, t.n. martin, a.l. assmann, f. migliorini, and v. nicola. 2013. dinâmica de produção de forragem de gramíneas anuais de inverno em diferentes épocas de semeadura. cienc. rural. 43(7), 1174-1181. doi: 10.1590/ s0103-84782013005000086 fontaneli, r.s., h.p. santos, and r.s. fontaneli. 2012. forrageiras para integração lavoura-pecuária-f loresta na região sul-brasileira. embrapa, brasilia. garcia, d.c., a.c.s.a. barros, s.t. peske, and n.l. menezes. 2004. a secagem de sementes. cienc. rural 34(2), 603-608. doi: 10.1590/s0103-84782004000200045 grzybowski, c.r.s., r. farinacio, and m. panobianco. 2015. reduction in the period for evaluation of the physiological quality of newly harvested black oat seeds. j. seed sci. 37, 244-248. doi: 10.1590/2317-1545v37n4149431 lupatini, g.c., j. restle, r.z. vaz, a.v. valente, c. roso, and f.n. vaz. 2013. produção de bovinos de corte em pastagem de aveia preta e azevém submetida à adubação nitrogenada. ci. anim. bras. 14(2), 164-171. doi: 10.5216/cab.v14i2.21068 233scariot, pasinato, galon, gomes dionello, and radünz: immediate and latent damages of drying temperature in the quality of black oat (avena strigosa schreb.) seeds maguire, j.d. 1962. velocidade de germinação na seleção e avaliação de emergência e vigor de plântulas. crop sci. 2(1), 176-177. marcos filho, j., s.m. cícero, and w.r. silva. 1987. avaliação da qualidade de sementes. fealq, piracicaba, brazil. marcos filho, j. 2015. seed vigor testing: an overview of the past, present and future perspective. sci. agric. 72(4), 363-374. doi: 10.1590/0103-9016-2015-0007 mcdonald, m.b. 1999. seed deterioration: physiology repair and assessment. seed sci. technol. 27(1), 177-237. ministério da agricultura, pecuária e abastecimento. 2009. regras para análise de sementes. mapa/sda/acs, brasilia. mira, s., e. estrelles, m.e. gonzález-benito, and f. corbineau. 2011. biochemical changes induced in seeds of brassicaceae wild species during ageing. acta physiol. plant. 33, 1803-1809. doi: 10.1007/s11738-011-0719-7 nakagawa, j. 1994. testes de vigor baseados na avaliação das plântulas. pp. 49-85. in: vieira, r.d. and n.m. carvalho (eds.). testes de vigor em sementes. funep, jaboticabal, brazil. nakagawa, j., c. cavariani, and m.m. castro. 2004. armazenamento de sementes de aveia preta produzidas em solos de diferentes fertilidades. rev. bras. sementes 26(2), 07-14. doi: 10.1590/ s0101-31222004000200002 oliveira, l.c., l.c. gutkoski, m.c. elias, s. mazzutti, e. aosani, and j.c. rocha. 2010. efeito da temperatura de secagem na qualidade de grãos de aveia branca. ciênc. agrotec. 34(2), 313-319. doi: 10.1590/s1413-70542010000200007 scariot, m.a., g. tiburski, f.w. reichert júnior, l.l. radünz, and m.r.r. meneguzzo. 2017a. moisture content at harvest and drying temperature on bean seed quality. pesq. agropec. trop. 47(1), 93-101. doi: 10.1590/1983-40632016v4743135 scariot, m.a., l.l. radünz, r.g. dionello, i. müller, and p.m. a l meid a . 2 017b. phy siolog ic a l per for ma nc e of whe at seeds as a f unction of moisture content at har vest and storage system. pesq. agropec. trop. 47(4), 456-464. doi: 10.1590/1983-40632017v4749550 scariot, m.a., l.l. radünz, r.g. dionello, j.r. toni, a.j. mossi, and f.w. reichert júnior. 2018. quality of wheat grains harvested with different moisture contents and stored in hermetic and conventional system. j. stored prod. res. 75, 29-34. doi: 10.1016/j.jspr.2017.11.005 schuch, l.o.b., e.m. kolchinski, and l.d. cantarelli. 2008. relação entre a qualidade de sementes de aveia-preta e a produção de forragem e de sementes. sci. agr. 9(1), 1-6. doi: 10.5380/rsa. v9i1.10125 tunes, l.m., a.c.s.a. barros, p.g. badinelli, and d.c. garcia. 2010. armazenabilidade de sementes de cevada colhidas em diferentes épocas. biosci. j. 26(3), 403-412. wang, w., a. he, s. peng, j. huang, k. cui, and l. nie. 2018. the effect of storage condition and duration on the deterioration of primed rice seeds. front. plant sci. 9, 1-17. doi: 10.3389/ fpls.2018.00172 wolschick, n.h., f.t. barbosa, i. bertol, k.f. santos, r.s. werner, and b. bagio. 2016. cobertura do solo, produção de biomassa e acúmulo de nutrientes por plantas de cobertura. rev. ciênc. agrovet. 15(2), 134-143. doi: 10.5965/223811711522016134 zucareli, c., c.r. brzezinski, j. abati, f. werner, e.u. ramos júnior, and j. nakagawa. 2015. qualidade fisiológica de sementes de feijão carioca armazenadas em diferentes ambientes. r. bras. eng. agríc. ambiental 19(8), 803-809. doi: 10.1590/1807-1929/ agriambi.v19n8p803-809 critical dilution curves for calcium, magnesium, and sulfur in potato (solanum tuberosum l. group andigenum) cultivars diacol capiro and pastusa suprema received for publication: october 6, 2021. accepted for publication: may 5, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.98896 1 facultad de ciencias agrarias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). * corresponding author: kcastellanosr@unal.edu.co agronomía colombiana 40(2), 198-211, 2022 abstract resumen diagnostic tools must be developed to optimize the management of calcium (ca), magnesium (mg), and sulfur (s) in potato crops. this research aimed to develop the critical dilution curves for ca, mg, and s in potato (solanum tuberosum l. group andigenum), establishing harvest indices and characterizing the nutrient relationships. four field experiments were established in two growth cycles in the localities of facatativá (high fertility soils) and chocontá (low fertility soils) in colombia. two cultivars (diacol capiro and pastusa suprema) and two levels of fertilization (0 and 100% of macro and micronutrients) were evaluated. the dry biomass and ca, mg, and s concentration in tubers and aerial parts were measured from the formation of main stems until tuber maturation; this information was used to calculate the critical concentrations (cac, mgc, sc), harvest indices, and nutrient correlations. the critical curves established were for capiro: cac = 1.7326w-0.2956, mgc = 0.7191w-0.2803, sc = 0.6461w-0.3904 and for suprema: cac = 1.523w-0.2559, mgc = 0.6507w-0.236, sc = 0.7669w-0.3932. critical levels were established for five phenological stages. capiro had a higher accumulation of ca, mg, and s in the tubers independently of locality, while suprema had better performance in chocontá. the accumulation of mineral nutrients in the tubers followed the order ca<mg<s. capiro was a genotype with greater ca-mg-s uptake and better adaptation to locations. the cac, mgc and sc curves provided a tool to carry out the nutritional diagnoses at critical stages of development and they are the first ones reported for potato of group andigenum. herramientas de diagnóstico deben ser desarrolladas para optimizar el manejo de calcio (ca), magnesio (mg) y azufre (s) en cultivos de papa. la investigación tuvo como objetivos desarrollar las curvas críticas de dilución para ca, mg y s en papa (solanum tuberosum l. grupo andigenum), establecer sus índices de cosecha y caracterizar la relación entre nutrientes. se establecieron cuatro experimentos en campo en dos ciclos, en las localidades de facatativá (suelos de alta fertilidad) y chocontá (suelos de baja fertilidad) en colombia. se evaluaron dos cultivares (diacol capiro y pastusa suprema) y dos niveles de fertilización (0 y 100% de macro y micronutrientes). se midió la biomasa seca y concentración de ca, mg y s en tubérculos y parte aérea, desde la formación de tallos principales hasta maduración del tubérculo y se calcularon las concentraciones críticas (cac, mgc, sc), índices de cosecha y correlaciones entre nutrientes. las curvas criticas establecidas para capiro fueron: cac = 1.7326w-0.2956, mgc = 0.7191w-0.2803, sc = 0.6461w-0.3904 y para suprema: cac = 1.523w-0.2559, mgc = 0.6507w-0.236, sc = 0.7669w-0.3932. se establecieron niveles críticos para cinco etapas fenológicas del cultivo. capiro presentó mayor acumulación de ca, mg y s en el tubérculo independiente de la localidad, mientras suprema tuvo mejor desempeño en chocontá. la acumulación de nutrientes minerales en los tubérculos siguió el orden ca<mg<s. capiro mostró ser un genotipo de mayor consumo de ca-mg-s y de mejor adaptación a localidades con condiciones edafoclimáticas contrastantes. las curvas de cac, mgc y sc proporcionan una herramienta para realizar el diagnóstico nutricional en etapas críticas del desarrollo y son las primeras reportadas en cultivos de papa del grupo andigenum. key words: nutrient concentration, nutrient diagnostics, nutrient harvest index, secondary macronutrients. palabras clave: concentración de nutrientes, diagnóstico nutricional, índice de cosecha de nutrientes, macronutrientes secundarios. critical dilution curves for calcium, magnesium, and sulfur in potato (solanum tuberosum l. group andigenum) cultivars diacol capiro and pastusa suprema curvas críticas de dilución de calcio, magnesio y azufre en cultivares de papa (solanum tuberosum l. grupo andigenum) diacol capiro y pastusa suprema kristal castellanos ruiz1, manuel iván gómez sánchez1, and luis ernesto rodríguez molano1 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.98896 mailto:kcastellanosr@unal.edu.co 199castellanos ruiz, gómez sánchez, and rodríguez molano: critical dilution curves for calcium, magnesium, and sulfur in potato (solanum tuberosum l. group andigenum) cultivars diacol capiro and pastusa suprema introduction the potato (solanum tuberosum l.), a species native to south america, has wide adaptability to different edaphoclimatic conditions and is cultivated in countries in temperate, tropical, and subtropical regions (campos & ortiz, 2020). potato tubers are rich in carbohydrates, low in fat and have an adequate balance of vitamins and mineral nutrients (handayani et al., 2019; gaj et al., 2020). due to its high nutritional quality and potential yield, the potato is a species of great importance for food security in the world (raymundo et al., 2018). in recent years, there has been a progressive world increase in potato cultivation; currently 19 million ha are cultivated with an approximate production of 378 million t (campos & ortiz, 2020). in colombia, the departments with the highest production are cundinamarca with 37%, boyacá with 27%, and nariño with 20% (minagricultura, 2019). the cultivars diacol capiro and pastusa suprema from the andigenum group are among the most widely consumed in colombia and are appreciated for their qualities for industrial processing (chips or cane) and fresh consumption (barrientos & ñústez, 2014; gómez et al., 2019a). both cultivars are tetraploid, produce tubers under short-day conditions, have good frying behavior, and potentially yield more than 40 t ha-1 (guerrero-guio et al., 2019; campos & ortiz, 2020). the potato crop has a high demand for mineral nutrients compared to other short-cycle crops (helal & abdelhady, 2015); fertilization can represent about 24% of the total costs (fedepapa, 2018). nutritional research is extensive for nitrogen (n), phosphorus (p), and potassium (k) (koch et al., 2020). however, the information on calcium (ca), magnesium (mg), and sulfur (s) necessary to obtain optimal tuber yield and quality is scarce (hauer-jákli & tränkner, 2019; koch et al., 2020; naumann et al., 2020). these elements play fundamental roles, for example in cell walls and membranes, signaling, activation of enzymes, energy metabolism, formation of amino acids, sulfolipids, etc. (koch et al., 2020). the traditional management of crops with contributions focused on npk in continuous production cycles, added to the natural processes of nutrient loss (leaching, erosion, fixation, among others), decreases the natural contents of secondary macronutrients in soil and generates imbalances that limit the availability of ca, mg, and s (aula et al., 2019; wang et al., 2020). the application of ca-mg-s is frequently carried out following general recommendations, with overor under-dosage of nutrients (koch et al., 2019). this problem is not necessarily detected during the production cycle; its negative effects on the yield and quality of the tuber are not evident until harvest. in this context, a diagnostic tool must be developed that allows the nutritional evaluation of ca-mg-s during the production cycle, to detect and correct excesses or deficits opportunely. an adequate supply of ca-mg-s has positive effects on yield (muthanna et al., 2017; seifu & deneke, 2017; wang et al., 2020) and tuber quality (singh et al., 2018; koch, naumann, et al., 2019; assunção et al., 2020). a deficit of these nutrients leads to less translocation of photoassimilates to the tubers, low mechanical resistance, low specific gravity, and multiple physiological disorders, such as hollow heart (koch et al., 2019; schabow & palta, 2019). in contrast, doses higher than the optimum can lead to negative effects due to excess of other nutrients, loss of fertilizer, and cost overruns (wang et al., 2018; barroso et al., 2021). the critical dilution curve (cdc) of a mineral nutrient is an allometric relationship between its concentration in the plant and the biomass or leaf area (lemaire et al., 2019). this tool is based on the principle of the existence of a minimum concentration required to achieve the maximum growth of the crop, which varies with the age of the plant and its biomass (wang et al., 2018; carciochi et al., 2019). the cdc is a useful tool for carrying out a quick nutrient diagnosis in situ at different stages of the crop, allowing timely corrections in nutrition to reach maximum development (greenwood et al., 1990; giletto & echeverría, 2015; lemaire et al., 2019). the cdc approach has been successfully used for the management of n in various crops in cereal research (lemaire et al., 2019; chen et al., 2021). likewise, the cdc of p, k, and s has been calculated for crops such as corn, canola, and wheat (carciochi et al., 2019; lemaire et al., 2019). in the potato, the cdc has been established for n (giletto & echeverría, 2015), p (zamuner et al., 2016; gómez et al., 2019b) and k (cogo et al., 2006; gómez et al., 2019b), however, we found no reports for ca-mg-s. in order to improve our knowledge of the nutrition of potato with ca-mg-s, it is of interest to establish what type of relationship exists between these nutrients as the crop develops and to understand the accumulation dynamics in the harvest organs (duarte et al., 2019; naumann et al., 2020). the objectives of this research were to develop the critical dilution curves and harvest indices of ca, mg, and s in the potato (solanum tuberosum l. group andigenum) and to analyze the relationships among these nutrients. the 200 agron. colomb. 40(2) 2022 results will provide a new tool, useful to potato producers, for the nutrient diagnosis and management of ca-mg-s during the productive cycle of two potato cultivars of importance in colombia. materials and methods study site the research was carried out at two localities in the cundinamarca-boyacá highlands (colombia): facatativá with andic eutrudepts (saturated bases, high fertility) and chocontá with humic dystrudepts, (desaturated bases, acidic, low fertility) (tab. 1). the localities were selected as representative of potato production in colombia, showing high productive potential (> 50 t ha-1) with contrasting edaphoclimatic conditions. two production cycles were evaluated at each locality (2013-2016), each one with a total duration of 150-160 d after sowing (das). soil analyses were carried out for each cycle and each locality for the arable layer (0-30 cm), prior to the establishment of the crop. experiment design and crop management for each location and production cycle, an experiment was established in divided plots with four replicates distributed in completely random blocks. the main plot corresponded to the cultivars capiro and suprema and the subplots to the fertilization levels (0 and 100% of macro and micronutrients). each experimental unit was 5 m x 10 m, with a distance between rows of 1 m and between plants of 0.37 m. as plant material, tubers of 70 g on average were used and sown manually. 135 plants were planted per plot with a density of 27,000 plants ha-1. the fertilization doses (100% level) for each locality-cycle were established using the soilplant balance method (castro & gómez, 2013) (tab. 2). the 0% level corresponded to treatment without fertilization and represented the natural fertility conditions of the soil. table 1. climatic variables and soil characteristics of the experiment locations. location climatic variables * facatativá chocontá cycle 1 (2013-i) cycle 2 (2015-i) cycle 1 (2013-ii) cycle 2 (2016-i) altitude (m a.s.l.) 2597 2597 2780 2710 latitude 4°49’26.9” n 4°49’39.9” n 5°5’30.37” n 5°6’23.94” n longitude 74°22’29.7” w 74°22’49.3” w 73°43’2.04” w 73°40’48.53” w annual precipitation (mm) 951 850 1295 1058 annual precipitation/cycle (mm) 397 415 712 803 evapotranspiration per cycle (mm) 454 382 640 603 max air temperature (°c) 18.1 18.5 16.2 16.5 min air temperature (°c) 7 7.2 4.4 10.1 mean temperature (°c) 12.7 12.5 10.6 12.9 soil properties** andic eutrudepts humic dystrudepts texture loam loam clay loamy clay loamy soil fertility high high low low ph 6.4 5.8 5.5 5.3 al (cmolc kg-1) 0 <0.1 0.1 0.5 organic matter (g kg-1) 166.7 127.1 67.7 85.9 cec (cmolc kg-1) 31.95 19.14 9.52 7.90 n (g kg-1) 8.3 6.4 3.3 4.3 p (mg kg-1) 39.64 70.16 18.18 41.50 k (cmolc kg-1) 3.14 0.87 0.68 0.84 ca (cmolc kg-1) 24.26 15.98 7.20 5.90 mg (cmolc kg-1) 4.36 2.14 1.57 1.40 s (mg kg-1) 29.53 29.53 11.52 11.52 * data on climatic variables obtained from ideam. ** the physical chemical analysis of the soil was carried out according to igac (2006). the methods used were as follows: al: yuan’s method; organic matter: walkley-black; p: bray ii-colorimetry; k, ca, mg: ammonium acetate-atomic absorption; s; monobasic phosphate-colorimetry. soil classification was done according to the usda (soil survey staff, 2014). adapted by permission from springer nature: nutrient cycling in agroecosystems. nitrogen, phosphorus and potassium accumulation and partitioning by the potato group andigenum in colombia, gómez mi et al. copyright 2019. 201castellanos ruiz, gómez sánchez, and rodríguez molano: critical dilution curves for calcium, magnesium, and sulfur in potato (solanum tuberosum l. group andigenum) cultivars diacol capiro and pastusa suprema fractionation was carried out according to the historical management of the study sites (yield history per harvest > 50 t ha–1) as follows: n 55% at sowing and 45% at 45 das; p 80% at sowing and 20% at 45 das; k 12% at sowing and 88% at 45 das; ca, mg, s and lower, 63% at sowing and 37% at 45 das. phytosanitary management of the crop was carried out according to local practices. sampling and measurements five destructive samplings were carried for the five phenological stages (roveda et al., 2010): stage i, 50 to 55 das (formation of primary stems); stage ii, 70 to 75 das (formation of secondary stems and beginning of tuberization); stage iii, 90 to 100 das (flowering, maximum tuberization, and beginning of tuber filling); stage iv, 120 to 125 das (end of f lowering, tuber filling); stage v, 150 to 160 das (leaf senescence, maximum filling, and tuber maturation). in each sampling, three (cycle 1 at both localities and cycle 2 in facatativá) or four (cycle 2 in chocontá) plants were harvested per experimental unit and their organs were sectioned (leaves, aerial + underground stems, and tubers). for quantification of mineral nutrients, the plant material was washed with deionized water, the same organs from the four plants were mixed and a 200 g subsample was oven-dried at 70°c until constant weight to determine the dry weight (gómez et al., 2019a). the concentration of ca, mg, and s per organ was determined by chemical analysis according to igac (2006). the total contents of ca, mg, and s were estimated by multiplying the concentrations of nutrients in the organ (g 100 g-1 dry weight) by the amount of dry biomass accumulated in each stage (abdallah et al., 2016). critical dilution curves the critical dilution curve from dry matter (dw) for ca (cac), mg (mgc), and s (sc) was calculated according to equation 1, proposed by greenwood et al. (1990), nutc = aw  -b (1) where nutc corresponds to the critical concentration of the nutrient in the biomass (g 100 g-1), w is the total dry weight of the biomass (t ha-1), the coefficient a is the concentration of the nutrient when the biomass is ≤1 t ha-1, and the coefficient b (dimensionless) is a dilution coefficient that describes the curvature or decrease of the nutrient as the total biomass increases (giletto & echeverría, 2015). for the calibration of the critical curves, the identification and selection of data for which fertilization did not significantly limit the growth of the crop (total dry biomass) was carried out. the following steps were followed: i) the principles of normality and homoscedasticity were evaluated; ii) the analysis of variance (anova) of the total biomass under the different fertilization levels was carried out for each combination of factors (cycle x locality x cultivar x phenological stage); iii) means were compared using the minimum test significant difference (lsd) (p<0.05); iv) the data of the fertilization level with the highest biomass production were selected. when there were no significant differences, the lowest dose was chosen (abdallah et al., 2016; wang et al., 2017). from the selected data, the dilution curve for each nutrient was constructed by calculating the coefficients a and b, their standard errors, and 95% confidence intervals using the proc nlin procedure (sas institute, 2017). the model’s coefficients were compared based on the method of intervals of confidence described by cumming et al. (2007). based on total biomass measured and the critical dilution curves developed, critical dilution values for each phenological stage were calculated. harvest indexes harvest (150 das) indexes for ca (cahi), mg (mghi), and s (shi) were calculated, dividing the amount of nutrients accumulated in the tuber (nuttub, kg ha -1) by the total accumulation (leaves, aerial stems, stolons, tubers) in the plant (nuttot, kg ha -1) as shown in equation 2, nhi = (nuttub / nuttot) (2) table 2. nutrient contributions by location and growth cycle for 100% fer tilization treatment. locality cycle fertilization dose* (kg ha-1) mineral nutrient dose (kg ha-1) n p k ca mg s b zn mn fe cu facatativá 1 1582 171 113 149 23.2 70 74 3.4 5.6 7 2.8 0.56 2 1900 164 126 195 34.1 80 150 2.3 4.6 5.6 2.2 0.45 chocontá 1 2175 192 148 289 46.3 56 120 1.2 2.4 3 1.2 0.24 2 2000 191 165 262 46.3 40 38 4.4 4.8 5.4 2.2 0.43 *the fertilizer sources were diammonium phosphate ((nh4)2hpo4), potassium chloride (kcl), potassium sulfate (k2so4), calcium nitrate (ca(no3)2), magnesium sulfate monohydrate (mgso4h2o), and nutricomplet® (ingeplant, colombia. source of b, zn, mn, fe, and cu). adapted by permission from springer nature: nutrient cycling in agroecosystems. nitrogen, phosphorus and potassium accumulation and partitioning by the potato group andigenum in colombia, gómez mi et al. copyright 2019. 202 agron. colomb. 40(2) 2022 where nhi is the nutrient harvest index) (giletto & echeverría, 2015). roots were not considered in the analysis. for the analysis, the proc mixed procedure (sas institute, 2017) was used, taking the repetitions as a random effect and the cultivar, location, cycle, and fertilization level as fixed effects. for each level of interaction between factors, the least square means were calculated; based on these means, comparisons were made with the adjusted tukey statistic (p<0.05) for mixed models. correlation and linear regression the correlations between variables were calculated from the spearman correlation coefficient using the proc corr procedure (sas institute, 2017). a total of n=130 observations (measured plants: locality x cycle x cultivar x phenological stage x plants measured) were used for each cultivar and significance was established with a 95% confidence limit. linear models of the form “y=bx+a “ were established by linear regression, where a is the intercept on the y-axis and b is the slope of the line. for each model, the coefficient of determination (r2) was calculated. the models were compared by their coefficients based on the method of intervals of confidence described by (cumming et al., 2007). the proportions of mineral nutrients in the plant were determined from the equations established for the linear model between the total contents of the nutrients, dividing 1 by the coefficient b (slope of the curve). for all variables, the principles of normality and homoscedasticity were evaluated using proc univariate; an analysis of variance (anova) was performed using proc glm in sas 9.4 software (sas institute, 2017). the graphs were developed with ggplot2 (wickham, 2016). results critical dilution curves the dilution curves of cac, mgc, and sc followed a potential negative model in relation to the increase in total dry biomass in the two cultivars (fig. 1). the average dry biomass during the evaluation cycle was in the range of 1.7 to 22.6 t ha-1. the coefficients a and b of the critical curves of the three nutrients did not show significant differences between cultivars (tab. 3); however, a differential tendency was seen between the two sc models. capiro on average had 0.05 percentage unit lower concentration compared to suprema throughout the growth cycle (fig. 1c). for the biomass of 6 t ha-1, the means averages of measured concentrations of ca, mg, and s in capiro were 0.3, 0.2 and 0.1, higher than those established by the model (fig. 1). c a co nc en tr at io n (% ) 1.00 0.75 0.50 1.25 1.50 1.75 a 2520151050 dry weight (t ha-1) capiro suprema s c on ce nt ra tio n (% ) 0.2 0.4 0.6 c 2520151050 dry weight (t ha-1) capiro suprema m g co nc en tr at io n (% ) 0.4 0.3 0.2 0.5 0.6 0.7 b 2520151050 dry weight (t ha-1) capiro suprema figure 1. critical dilution curves of a) ca, b) mg, and c) s for diacol capiro and pastusa suprema of solanum tuberosum l. andigenum group under non-limiting nutrient conditions. the points constitute the data from which the critical curves were developed. each point represents the average of 13 values taken per cultivar and phenological stage. the dotted and solid lines represent the cdc for each cultivar for a biomass greater than 1 t ha-1. 203castellanos ruiz, gómez sánchez, and rodríguez molano: critical dilution curves for calcium, magnesium, and sulfur in potato (solanum tuberosum l. group andigenum) cultivars diacol capiro and pastusa suprema the highest “dilution” of mineral nutrients was observed when the total dry biomass was between 1 and 6 t ha-1 (fig. 1) in the tuberization initiation stage (tab. 4). the average concentration of ca in the plants decreased from a maximum of 1.6% (capiro) and 1.3% (suprema) in the vegetative growth stage to a minimum of 0.7% in the tuber maturation stage (fig. 1a, tab. 4). for mg, the values were from 0.7% (capiro) and 0.6% (suprema) to 0.3% (fig. 1b, tab. 4) and for s the values varied from 0.6% to 0.2% (fig. 1c, tab. 4). the cac and sc curves had a greater fit with root mean square error (rmse) values in the range of 0.1 to 0.2, while mgc had an rmse of 0.4 to 0.5 (tab. 3). the ca and mg concentration of capiro in the initial stage (stage i: vegetative growth) was 17% and 14% higher compared to suprema, while that of s was 8% higher in suprema (tab. 4). harvest indexes the cahi values were in the range of 0.01-0.11 with a mean of 0.06. mghi and shi were in the range of 0.13-0.50 and 0.16-0.65 with means of 0.34 and 0.45, respectively (fig. 2). the harvest indices showed differences among the localities, cycles, and cultivars (p<0.001). capiro showed, on average, higher cahi, mghi and shi values of 37%, 44%, and 57% compared to suprema. the mg and s indices of suprema showed high variation between localities with a standard deviation (sd) of 0.14 and 0.20. the highest values were observed in chocontá (cahi: 0.05, mghi: 0.39 and shi: 0.50). capiro had similar mghi and shi values in both locations with a sd of 0.08 and 0.06, respectively. capiro had the highest cahi value in chocontá-1 and suprema had the lowest value in facatativá-1. relationship between ca, mg, and s in plant organs the mghi-shi relationship showed the highest correlation (r=0.97) followed by cahi-mghi (r=0.94) and cahi-shi (r=0.91). the models established that mghi and shi increased by 4.38 and 4.92 units for each cahi unit in capiro and by 3.84 and 5.42 in suprema. for each unit of mghi, the shi increased by 1.33 and 1.22 units in capiro and suprema, respectively. the determination coefficients (r2) were greater than 0.7 except for the cahi-shi relationship. the values obtained for capiro had lower dispersion and greater fit to the linear model with respect to suprema. between harvest indices these showed a positive linear behavior (fig. 3, tab. 6). the correlations between the nutrient content in the aerial part of the plant and the tuber were 0.46, 0.41 and 0.29 for ca, mg, and s, respectively. among the total nutrient contents, the highest correlation was between ca-mg (r=0.95), followed by mg-s (r=0.88) and ca-s (r=0.85). table 3. coefficients of critical ca, mg and s dilution curves developed for diacol capiro and pastusa suprema from the total dry biomass (w) under non-limiting mineral nutrition conditions. nutrient cultivar cdc (nc = aw –b) rmse ci (a) 95% ci (b) 95% se a se b calcium capiro 1.7326w-0.2956 0.2133 1.38622.0790 ns 0.17970.4115 ns 0.1733 0.058 suprema 1.523w -0.2559 0.1622 1.21721.8288 ns 0.15080.3610 ns 0.153 0.0526 magnesium capiro 0.7191w -0.2803 0.5493 0.5812 0.8570 ns 0.17310.3875 ns 0.069 0.0536 suprema 0.6507w -0.236 0.4199 0.53410.7673 ns 0.14400.3280 ns 0.0584 0.0460 sulfur capiro 0.6461w -0.3904 0.1480 0.54650.7458 ns 0.29150.4893 ns 0.0499 0.0495 suprema 0.7669w -0.3932 0.2152 0.60900.9249 ns 0.26600.5204 ns 0.0791 0.0636 cdc: critical dilution curve; ci: confidence interval; se: standard error; rmse: root mean square error; ns: no significant differences found between the cultivars. table 4. critical concentrations of ca, mg and s (%) by phenological stage under non-limiting conditions of mineral nutrition for diacol capiro and pastusa suprema. phenological stage capiro suprema cac mgc sc cac mgc sc vegetative growth 1.56 0.65 0.56 1.29 0.56 0.61 initial tuberization 1.02 0.43 0.31 0.95 0.42 0.36 flowering maximum tuberization 0.85 0.36 0.25 0.80 0.36 0.28 end of flowering tuber filling 0.76 0.33 0.22 0.74 0.33 0.25 maximum filling tuber maturation 0.69 0.30 0.19 0.68 0.31 0.22 204 agron. colomb. 40(2) 2022 aaa bab aab aaa aba bbb baa aaa bba aaa aaa bab aaa bba aaa bba aaa aaa abb aab aba bba aaa bba c ah i 0.00 0.05 0.10 0.15 a facatativá 2chocontá 2facatativá 1chocontá 1 locality-cycle facatativá 2chocontá 2facatativá 1chocontá 1 locality-cycle facatativá 2chocontá 2facatativá 1chocontá 1 locality-cycle capiro suprema s h i 0.2 0.2 0.4 0.6 c m gh i 0.4 0.2 0.0 b capiro suprema capiro suprema figure 2. harvest indexes (hi) for a) ca, b) mg, and c) s for diacol capiro and pastusa suprema in soils with low (humic dystrudepts, chocontá) and high (andic eutrudepts, facatativá) fertility, in two productive cycles (2013-2016). the first letter indicates significant differences between cultivars within the same cycle and locality; the second letter indicates significant differences between localities within the same cultivar and cycle; the third letter indicates significant differences between cycles within the same cultivar and locality. these were significant differences according to the tukey’s test (p<0.05). the error bars indicate the standard error. y = 1.33x + 0.01 r2 = 0.77 y = 1.22x + 0.02 r2 = 0.91 y = 5.42x + 0.04 r2 = 0.63 y = 3.84x + 0.03 r2 = 0.73 y = 4.38x + 0.04 r2 = 0.78 y = 4.92x + 0.08 r2 = 0.61 m gh i 0.00 0.25 0.50 0.75 0.00 0.25 0.50 0.75 a 0.200.150.100.050.00 cahi s h i c s h i 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 b capiro suprema 0.60.40.20.0 mghi capiro suprema 0.200.150.100.050.00 cahi capiro suprema figure 3. relationships between the harvest indices of a) magnesium (mghi) and calcium (cahi), b) sulfur (shi) and calcium (cahi), and c) sulfur (shi) and magnesium (mghi) for diacol capiro and pastusa suprema (n = 130 for each cultivar). the lines represent the fitted model for each cv. r2: coefficient of determination. the models followed a positive linear behavior (tab. 6) with an adjustment level greater than 0.7 (r2) (fig. 4). there were significant differences between cultivars for 205castellanos ruiz, gómez sánchez, and rodríguez molano: critical dilution curves for calcium, magnesium, and sulfur in potato (solanum tuberosum l. group andigenum) cultivars diacol capiro and pastusa suprema the total ca-s and total mg-s ratio. for each unit of mg, there was an increase of 0.55 and 0.66 units of s in capiro and suprema, respectively. each unit of ca increased 0.40 and 0.36 units of mg and of s 0.29 and 0.20 for capiro and suprema, respectively. the ca:s ratio was the highest one, followed by ca:mg and s:mg, with capiro having higher values than suprema (tab. 5). the correlation (r) between the yield (fresh weight of the tubers) and the content of ca, mg and s in the tubers was 0.94, 0.99 and 0.95, respectively (tab. 6). the models had a positive linear behavior and an r2 greater than 0.6. all the models showed significant differences between cultivars. for each t ha-1 increase in yield, ca, mg, and s increased 0.08, 0.28, and 0.27 kg ha-1 in the tubers for capiro and 0.07, 0.25, and 0.29 kg ha-1 in the tubers for suprema (fig. 5, tab. 6). table 5. proportion between the total contents of ca, mg, and s in potato cultivars diacol capiro and pastusa suprema. relationship capiro suprema ca:mg 2.8:1 2.5:1 ca:s 5.0:1 3.4:1 mg:s 1.8:1 1.5:1 table 6. confidence intervals for the linear models of the relationship between ca, mg, and s in cultivars diacol capiro and pastusa suprema. correlation cultivar ci (m) 95% ci (b) 95% cahi-mghi capiro 3.98 4.78 ns 0.02 0.06 ns suprema 3.43 4.25 ns 0.01 0.04 ns cahi-shi capiro 4.22 5.61 ns 0.05 0.12 * suprema 4.70 6.14 ns 0.01 0.07 * mghi-shi capiro 1.15 – 1.28 ns 0.003 0.04 ns suprema 1.21 – 1.46 ns (-0.01) 0.04 ns ca total-mg total capiro 0.34 0.38 ns 2.68 6.44 ns suprema 0.36 0.44 ns 0.81 9.35 ns ca total-s total capiro 0.18 0.22 ** 6.90 11.16 ns suprema 0.25 0.32 ** 4.66 12.07 ns mg total-s total capiro 0.51 0.60 * 4.52 8.46 ns suprema 0.59 0.72 * 3.87 10.28 ns ftubw-catub capiro 0.07-0.08 ns (-0.34) – 0.12 ** suprema 0.06 0.08 ns 0.18 0.68 ** ftubw-mgtub capiro 0.26 0.29 ** (-2.12) (-0.73) ** suprema 0.24 0.26 ** (-0.66) 0.001 ** ftubw-stub capiro 0.27 0.30 ns (-1.79) (-0.53) * suprema 0.24 0.31 ns (-0.62) 1.58 * ci: confidence interval; cahi: calcium harvest index; mghi: magnesium harvest index; shi: sulfur harvest index; ftubw: fresh weight of tubers; catub: calcium content in the tubers; mgtub: magnesium content in the tubers; stub: sulfur content in the tubers. y = 0.66x + 7.07 r2 = 0.77 y = 0.55x + 6.49 r2 = 0.84 y = 0.29x + 8.36 r2 = 0.68 y = 0.36x + 4.56 r2 = 0.94 y = 0.40x + 5.08 r2 = 0.80 y = 0.20x + 9.03 r2 = 0.78 m g to ta l ( kg h a1 ) 0 75 50 25 100 125 0 30 60 90 a 3002001000 3002001000 ca total (kg ha-1) s to ta l ( kg h a1 ) c s to ta l ( kg h a1 ) 100 75 50 25 0 b capiro suprema 1251007550250 mg total (kg ha-1) capiro suprema ca total (kg ha-1) capiro suprema figure 4. relationship between the total content of a) ca, b) mg, and c) s for diacol capiro and pastusa suprema (n=130 for each cultivar). the lines represent the fitted model of each cv. r2: coefficient of determination. 206 agron. colomb. 40(2) 2022 concentration of ca tends to increase with age in the plants and to decrease in the tubers. the concentration of ca required in the cytoplasm is less than 1 μm and the unused ca stored in the vacuoles allows correct cellular activity (koch et al., 2020). in this case, the ca stored in the vacuole would not have a significant effect on the change in its concentration in the plant when considering a stable scenario for the availability of the nutrient. although the concentration of ca could be expected to increase as the plant grows due to its structural function, a greater and faster accumulation of other nutrients, proteins, carbohydrates, and other molecules explains the dilution effect (koch et al., 2020). the concentration of ca in tubers during tuber maturation (0.68%) was lower than that reported by jahanzad et al. (2017) for tubers of s. tuberosum “dark red norland”, (0.8%) and “superior” (1.4%) at harvest time. the mg concentration in tubers during the productive cycle (0.300.65%) was higher than that reported by hauer-jákli and tränkner (2019) in leaves (0.14%) and by walworth and muniz (1993) in tubers (0.25%). this is because most studies do not establish the concentration in the whole plant and do not consider the variation of critical concentration during the development of the crop, instead proposing a single critical value. likewise, the natural variation in nutrient consumption between cultivars must be considered. the concept of critical mg concentration in plants has been poorly studied, so the establishment of values by phenological stage was a new proposal that complements what was previously published by walworth and muniz (1993). the value of sc for the flowering stage and maximum filling (0.25% and 0.28%) agrees with that reported by walworth and muniz (1993) in the potato. the sc curve had a high dilution coefficient (b=0.39), higher than that established for other c3 crops such as wheat (b=0.17; reussi et al., 2012), rape (b=0.18; ferreira & ernst, 2014), and soybean (b=0.11; divito et al., 2016). the high coefficient a in potato (0.60.7) could indicate that the crop has a high requirement of s in the initial stages of development (<1 t ha-1), explained by the rapid and high generation of foliage where the s is needed for the synthesis of proteins and sulfolipids. the rapid decrease in the concentration of mineral nutrients observed for biomass of 1-6 t ha-1 is caused by the beginning of tuberization and filling of tubers. where the total biomass in potato increases significantly, demand is high for photoassimilates and starch accumulates in harvestable organs (gómez et al., 2019b), diluting the concentration of mineral nutrients. the nutrient with the y = 0.27x + 0.48 r2 = 0.66 y = 0.29x 1.16 r2 = 0.92 y = 0.28x 1.43 r2 = 0.90 y = 0.07x + 0.43 r2 = 0.70 y = 0.08x 0.87 r2 = 0.87 y = 0.25x + 0.32 r2 = 0.95 tu be r c a (k g ha -1 ) 0.0 7.5 5.0 2.5 10.0 12.5 a 1209060300 fresh tuber weight (t ha-1) 1209060300 fresh tuber weight (t ha-1) 1209060300 fresh tuber weight (t ha-1) tu be r s ( kg h a1 ) c tu be r m g (k g ha -1 ) 40 30 20 10 0 40 30 20 10 0 b capiro suprema capiro suprema capiro suprema figure 5. relationship between the content of a) ca, b) mg, and c) s in the tubers with the fresh weight of the tubers (yield) for diacol capiro and pastusa suprema (n=130 for each cultivar). the lines represent the fitted model of each cultivar. r2: coefficient of determination. discussion the effect of “dilution” of ca observed in potato agrees with addiscott (1974), who reports a possible effect of dilution of a fixed amount of ca in potato, contrasting with walworth and muniz (1993) who argue that the 207castellanos ruiz, gómez sánchez, and rodríguez molano: critical dilution curves for calcium, magnesium, and sulfur in potato (solanum tuberosum l. group andigenum) cultivars diacol capiro and pastusa suprema highest dilution was s, possibly because the requirements of ca and mg remain higher during growth and development due to their structural functions in cell walls, chlorophylls, and energy metabolism (maathuis, 2009) and during the end of the cycle due to its structural role and the filling of tubers. on the other hand, s is mainly found in amino acids, proteins, and as part of glutathione, whose need and synthesis rate may be lower than the growth rate (moussa et al., 2018). the greater slope of sc for capiro may indicate that this variety is more efficient in the use of s than suprema (santana et al., 2020). the dilution in the sc curve was similar to that previously established for n (gómez et al., 2019b), confirming the interaction between the assimilation of s and n in relation to their function in protein formation (kopriva & rennenberg, 2004). the higher ca and mg concentrations in capiro throughout the cycle are consistent with its higher quality for industrial processing. the higher proportion and concentration of s in suprema is related to its indeterminate growth habit which demands higher protein synthesis. the nutrient differences in the potato seed between cultivars that directly affect the concentration of nutrients in the early stages must also be considered. for future research, it would be of interest to establish the nutrient content of the potato seed. the dilution curves of cac, mgc and sc are a useful tool to carry out the diagnosis of these nutrients in critical stages of potato cultivation from a sample of plant tissue. concentration values in the sampling of plants above or below the dilution curve (in the corresponding phenological stage) indicate that the plants are growing with an excess or deficiency of the nutrient. concentration values close to or fitting the curve indicate sufficiency of the nutrient (marouani et al., 2014; carciochi et al., 2019). the low harvest indexes of ca-mg-s show that their mobility to the tuber is low and is lower than what was previously reported for the n-p-k nutrients (ci greater than 0.6) (gómez et al., 2019a). the higher indexes for capiro and homogeneity between localities indicate that this cultivar has a better accumulation capacity and phenotypic plasticity in different environments, favoring its productive potential and agreeing with the results in yield previously published by gómez et al. (2019a). the higher cahi value of capiro in the first chocontá cycle could be related to the higher recorded evapotranspiration, which favors the movement of ca. on the other hand, suprema showed better adaptation to the conditions of chocontá (acid soils and low fertility), possibly because the environmental conditions of higher precipitation and lower temperature favored the solubility of nutrients in the soil and decreased the respiration rate of the plants. in contrast, in facatativá, with soils of high fertility and higher temperatures, suprema had a high consumption of n (gómez et al., 2019a), which affected tuberization, translocation, and accumulation of ca-mg-s. the greater translocation of mg and s from capiro in facatativá could have an indirect effect on their accumulation in the tubers by favoring a greater formation of roots on the tubers and stolons that participate in uptake of nutrients directly from the soil for their later accumulation in these organs (kratzke & palta, 1985; palta, 1996), positively affecting the harvest indices in the cultivar. these results are related to the higher yield of this cultivar and its quality for industrial uses (gómez et al., 2018), because these nutrients participate in the translocation of photoassimilates and protein synthesis. additionally, the positive effect of the bearing of the capiro plant must be considered, since its leaves have larger leaf lets and are parallel to the ground, while suprema has a more perpendicular arrangement. this characteristic favors the incidence of radiation and, therefore, the photosynthetic rate, yield, and nutrient translocation in capiro. for the nutrients evaluated, the accumulation in the tuber followed the order of ca<mg<s, a result consistent with their mobility in the phloem in potato (subramanian et al., 2011). the mobility of ca by transpiration stream affects its translocation to organs of low transpiration rate, such as tubers (schabow & palta, 2019). compared to other crops, the cahi in potato (0.05) was lower than that reported for wheat (0.09) (shen et al., 2019) and similar for corn (0.05) (szczepaniak, 2016). the high harvest rates of mg and s (greater than 0.5 for s and 0.3-0.4 for mg), confirm the high mobility and accumulation in the tuber proposed by silva et al. (2020) and subramanian et al. (2011). the high accumulation of s in the tubers is due to its role in the partition of photoassimilates towards the tubers and as a structural element in amino acids (methionine and cysteine) and proteins (dhakad et al., 2019). on the other hand, the mghi of potato was lower compared to cereal crops such as rice (0.52) (sánchez et al., 2019) or wheat (0.46) (shen et al., 2019). from these models, the value of shi can be estimated with a good level of reliability from the mghi; it has greater predictive confidence than cahi. likewise, the s content in the entire plant can be established from the total ca or mg content. the higher proportion between nutrients (total contents) in capiro could be related to the fact that its growth is determined with respect to suprema; with 208 agron. colomb. 40(2) 2022 capiro having a more rapid tuberization and accumulation of reserves. likewise, the lower ca:s ratio in suprema may be related to a higher s requirement due to its indeterminate growth habit. future research should establish the relationship between these results and qualities in terms of mechanical resistance, disease incidence, and occurrence of pathophysiologies in both cultivars. differences between cultivars may indicate variation in the processes of accumulation or utilization, confirming that capiro and suprema present different requirements for ca, mg and s. the models established for the interaction between nutrients are valid for the experimental conditions evaluated for diacol capiro cultivars and pastusa suprema from the andigenum group. the interaction between ca, mg, and s in their total content and ca-mg in the tuber is explained by the participation of these nutrients in linked processes during crop growth. magnesium participates in photosynthesis, energy metabolism, synthesis of proteins, enzymatic activity, and the transport of photoassimilates. calcium participates in signaling processes and structuring of cell membranes and walls, and s is part of sulfolipids, proteins, and participates in oxidation-reduction processes (koch et al., 2020). the results of the mg-s interaction agree and those of ca-s and ca-mg contrast as reported by subramanian et al. (2011). the results of this research should not be confused with nutrient interaction within the soil, where antagonism between ca-mg, synergism between s-mg and lack of correlation between s-ca can occur (klikocka & głowacka, 2013; barczak & nowak, 2015; rietra et al., 2017; rhodes et al., 2018). the low correlation between the content of nutrients in the aerial part and in the tubers could indicate a low dependence on the accumulation of nutrients in the aerial parts with respect to the tuber growth, which agrees with what was proposed by gómez et al. (2019a). on the other hand, the correlation between the fresh weight of the tubers and the content of ca-mg-s confirms the importance of these nutrients for crop yield (hamdi et al., 2015; helal & abdelhady, 2015; muthanna et al., 2017; seifu & deneke, 2017; wang et al., 2020). the models proposed for this relationship are a first approach to estimating the content of ca-mg-s in the tubers, according to the tuber growth. conclusions the critical dilution curves of calcium, magnesium, and sulfur established are the first reported for two potato cultivars of the andigenum group. these are a first approach and provide a guide to improved nutritional diagnosis and adjustments based on the growth and development of the crop. the tool is valid for the evaluated genotypes. the results in harvest indexes expand the information on the ca-mg-s accumulation dynamics of the tubers. the study confirms that capiro has greater plasticity under contrasting edaphoclimatic conditions, while suprema shows greater adaptation to low fertility soils. the ca-mg-s nutrients show a high correlation in the plant, making it possible to estimate the total content or the tuber content. the proposed linear models are a first step to make estimates; this should be expanded in future research. as well, it would be of interest to evaluate a range of fertilization doses ranging from moderate deficiency to excess of ca-mg-s. acknowledgments the authors express their gratitude to ingeplant sas, fedepapa, and the universidad nacional de colombia bogotá for the financing and support in the execution of this research. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions kc developed the methodology, prepared, created, and presented the published work and oversaw its visualization, and wrote of the original draft; mig developed the conceptualization, provided funding acquisition, and conducted the research process; ler carried out the supervision and validation. all authors reviewed the manuscript. literature cited abdallah, f. b., olivier, m., goffart, j. p., & minet, o. (2016). establishing the nitrogen dilution curve for potato cultivar bintje in belgium. potato research, 59, 241–258. https://doi.org/10.1007/ s11540-016-9331-y addiscott, t. m. (1974). potassium and the distribution of calcium and magnesium in potato plants. journal of the science of food and agriculture, 25(9), 1173–1183. https://doi.org/10.1002/ jsfa.2740250915 assunção, n. s., ribeiro, n. p., silva, r. m., soratto, r. p., & fernandes, a. m. (2020). tuber yield and allocation of nutrients and carbohydrates in potato plants as affected by limestone type and magnesium supply. journal of plant nutrition, 43(1), 51–63. https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1659345 aula, l., dhillon, j. s., omara, p., wehmeyer, g. b., freeman, k. w., & raun, w. r. (2019). world sulfur use efficiency for cereal crops. agronomy journal, 111(5), 2485–2492. https://doi. org/10.2134/agronj2019.02.0095 https://doi.org/10.1007/s11540-016-9331-y https://doi.org/10.1007/s11540-016-9331-y https://doi.org/10.1002/jsfa.2740250915 https://doi.org/10.1002/jsfa.2740250915 https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1659345 https://doi.org/10.2134/agronj2019.02.0095 https://doi.org/10.2134/agronj2019.02.0095 209castellanos ruiz, gómez sánchez, and rodríguez molano: critical dilution curves for calcium, magnesium, and sulfur in potato (solanum tuberosum l. group andigenum) cultivars diacol capiro and pastusa suprema barczak, b., & nowak, k. (2015). effect of sulphur fertilisation on the content of macroelements and their ionic ratios in potato tubers. journal of elementology, 20(1), 37–47. https://doi. org/10.5601/jelem.2014.19.1.471 barrientos, j. c., & ñústez, c. e. (2014). difusión de seis nuevas variedades de papa en boyacá y cundinamarca (colombia) entre 2003 y 2010. revista colombiana de ciencias hortícolas, 8(1), 126–141. https://doi.org/10.17584/rcch.2014v8i1.2806 barroso, f. l., milagres, c. c., fontes, p. c. r., & cecon, p. r. (2021). magnesium-inf luenced seed potato development and yield. journal of plant nutrition, 44(2), 296–308. https://doi.org/10. 1080/01904167.2020.1822404 campos, h., & ortiz, o. (eds.). (2020). the potato crop. springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-28683-5 carciochi, w. d., wyngaard, n., reussi calvo, n. i., pagani, a., divito, g. a., echeverría, h. e., & ciampitti, i. a. (2019). critical sulfur dilution curve and sulfur nutrition index in maize. agronomy journal, 111(1), 448–456. https://doi.org/10.2134/ agronj2018.07.0467 castro, h., & gómez, m. (2013). fertilidad y fertilizantes. in h. burbano, & f. silva. ciencia del suelo principios básicos (2nd ed., pp. 231–304). sociedad colombiana de la ciencia del suelo. chen, r., zhu, y., cao, w., & tang, l. (2021). a bibliometric analysis of research on plant critical dilution curve conducted between 1985 and 2019. european journal of agronomy, 123, article 126199. https://doi.org/10.1016/j.eja.2020.126199 cogo, c. m., andriolo, j. l., bisognin, d. a., godoi, r. s., bortolotto, o. c., & luz, g. l. (2006). relação potássio-nitrogênio para o diagnóstico e manejo nutricional da cultura da batata. pesquisa agropecuaria brasileira, 41(12), 1781–1786. https:// doi.org/10.1590/s0100-204x2006001200013 dhakad, h., verma, s. k., singh, s. p., gaur, d., arya, v., sharma, k., gupta, n., tomar, a., sharma, s. k., & rajput, b. k. (2019). effect of sulphur levels in combination of organic and inorganic sources of nutrient on plant growth and yield of potato (solanum tuberosum l.). journal of pharmacognosy and phytochemistry, 8(4), 1855–1861. divito, g. a., echeverría, h. e., andrade, f. h., & sadras, v. o. (2016). n and s concentration and stoichiometry in soybean during vegetative growth: dynamics of indices for diagnosing the s status. field crops research, 198, 140–147. https://doi. org/10.1016/j.fcr.2016.08.018 duarte, l. o., clemente, j. m., caixeta, i. a. b., senoski, m. p., & aquino, l. a. (2019). dry matter and nutrient accumulation curve in cabbage crop. revista caatinga, 32(3), 679–689. https://doi.org/10.1590/1983-21252019v32n312rc fedepapa. (2018, may). boletín mensual regional no. 2. fedepapa. https://fedepapa.com/wp-content/uploads/2021/09/boyaca-2018.pdf ferreira, g., & ernst, o. (2014). diagnóstico del estado nutricional del cultivo de colza (brassica napus) en base a curvas de dilución de nitrógeno y azufre. agrociencia uruguay, 18(1), 65–74. gaj, r., górski, d., & majchrzak, l. (2020). the effect of potassium and micronutrient foliar fertilisation on the content and accumulation of macroelements, yield and quality parameters of potato tubers. agriculture, 10(11), article 530. https://doi. org/10.3390/agriculture10110530 giletto, c.m., & echeverría, h. e. (2015). critical nitrogen dilution curve in processing potato cultivars. american journal of potato research, 6, 3144–3156. https://doi.org/10.4236/ ajps.2015.619306 gómez, m. i., magnitskiy, s., & rodríguez, l. e. (2018). potential yield and efficiency of n and k uptake in tubers of cvs. capiro and suprema (solanum tuberosum group andigenum). agronomia colombiana, 36(2), 126–134. https://doi.org/10.15446/ agron.colomb.v36n2.72766 gómez, m. i., magnitskiy, s., & rodríguez, l. e., (2019a). nitrogen, phosphorus and potassium accumulation and partitioning by the potato group andigenum in colombia. nutrient cycling in agroecosystems, 113, 349–363. https://doi.org/10.1007/ s10705-019-09986-z gómez, m. i., magnitskiy, s., & rodríguez, l. e. (2019b). critical dilution curves for nitrogen, phosphorus, and potassium in potato group andigenum. agronomy journal, 111(1), 419–427. https://doi.org/10.2134/agronj2018.05.0357 greenwood, d. j., lemaire, g., gosse, g., cruz, p., draycott, a., & neeteson, j. j. (1990). decline in percentage n of c3 and c4 crops with increasing plant mass, annals of botany, 66(4), 425–436. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a088044 guerrero-guio, j. c., cabezas, m. g., & galvis, j. h. q. (2019). efecto de dos sistemas de riego sobre la producción y uso eficiente del agua en el cultivo de papa variedad diacol capiro. revista de investigación agraria y ambiental, 11(1), 41–52. https://doi. org/10.22490/21456453.3080 hamdi, w., helali, l., beji, r., zhani, k., ouertatani, s., & gharbi, a. (2015). effect of levels calcium nitrate addition on potatoes fertilizer. international research journal of engineering and technology, 2(3), 2006–2013. handayani, t., gilani, s. a., & watanabe, k. n. (2019). climatic changes and potatoes: how can we cope with the abiotic stresses? breeding science, 69(4), 545–563. https://doi.org/10.1270/ jsbbs.19070 hauer-jákli, m., & tränkner, m. (2019). critical leaf magnesium thresholds and the impact of magnesium on plant growth and photo-oxidative defense: a systematic review and metaanalysis from 70 years of research. frontiers in plant science, 10, article766. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00766 helal, n., & abdelhady, s. (2015). calcium and potassium fertilization may enhance potato tuber yield and quality. middle east journal of agriculture research, 4(4), 991–998. igac. (2006). métodos analíticos del laboratorio de suelos (6th ed.). instituto geográfico agustín codazzi. jahanzad, e., barker, a. v., hashemi, m., sadeghpour, a., eaton, t., & park, y. (2017). improving yield and mineral nutrient concentration of potato tubers through cover cropping. field crops research, 212, 45–51. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2017.06.023 klikocka, h., & głowacka, a. (2013). does the sulphur fertilization modify magnesium and calcium content in potato tubers (solanum tuberosum l.)? acta scientiarum polonorum, hortorum cultus, 12(5), 41–53. https://doi.org/10.5601/jelem.2014.19.1.471 https://doi.org/10.5601/jelem.2014.19.1.471 https://doi.org/10.17584/rcch.2014v8i1.2806 https://doi.org/10.1080/01904167.2020.1822404 https://doi.org/10.1080/01904167.2020.1822404 https://doi.org/10.1007/978-3-030-28683-5 https://doi.org/10.2134/agronj2018.07.0467 https://doi.org/10.2134/agronj2018.07.0467 https://doi.org/10.1016/j.eja.2020.126199 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2006001200013 https://doi.org/10.1590/s0100-204x2006001200013 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2016.08.018 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2016.08.018 https://doi.org/10.1590/1983-21252019v32n312rc https://fedepapa.com/wp-content/uploads/2021/09/boyaca-2018.pdf https://fedepapa.com/wp-content/uploads/2021/09/boyaca-2018.pdf https://doi.org/10.3390/agriculture10110530 https://doi.org/10.3390/agriculture10110530 https://doi.org/10.4236/ajps.2015.619306 https://doi.org/10.4236/ajps.2015.619306 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.72766 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v36n2.72766 https://doi.org/10.1007/s10705-019-09986-z https://doi.org/10.1007/s10705-019-09986-z https://doi.org/10.2134/agronj2018.05.0357 https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a088044 https://doi.org/10.22490/21456453.3080 https://doi.org/10.22490/21456453.3080 https://doi.org/10.1270/jsbbs.19070 https://doi.org/10.1270/jsbbs.19070 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00766 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2017.06.023 210 agron. colomb. 40(2) 2022 koch, m., busse, m., naumann, m., jákli, b., smit, i., cakmak, i., hermans, c., & pawelzik, e. (2019). differential effects of varied potassium and magnesium nutrition on production and partitioning of photoassimilates in potato plants. physiologia plantarum, 166(4), 921–935. https://doi.org/10.1111/ppl.12846 koch, m., naumann, m., & pawelzik, e. (2019). cracking and fracture properties of potato (solanum tuberosum l.) tubers and their relation to dry matter, starch, and mineral distribution. journal of the science of food and agriculture, 99(6), 3149–3156. https://doi.org/10.1002/jsfa.9530 koch, m., naumann, m., pawelzik, e., gransee, a., & thiel, h. (2020). the importance of nutrient management for potato production part i: plant nutrition and yield. potato research, 63, 97–119. https://doi.org/10.1007/s11540-019-09431-2 kopriva, s., & rennenberg, h. (2004). control of sulphate assimilation and glutathione synthesis: interaction with n and c metabolism. journal of experimental botany, 55(404), 1831–1842. https://doi.org/10.1093/jxb/erh203 kratzke, m. g., & palta, j. p. (1985). evidence for the existence of functional roots on potato tubers and stolons: significance in water transport to the tuber. american potato journal, 62, 227–236. https://doi.org/10.1007/bf02852802 lemaire, g., sinclair, t., sadras, v., & bélanger, g. (2019). allometric approach to crop nutrition and implications for crop diagnosis and phenotyping. a review. agronomy for sustainable development, 39, article 27. https://doi.org/10.1007/s13593-019-0570-6 maathuis, f. j. (2009). physiological functions of mineral macronutrients. current opinion in plant biology, 12(3), 250–258. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2009.04.003 marouani, a., behi, o., sahli, a., & jeddi, f. b. (eds.). (2014). critical nitrogen curve for two potato cultivars under semiarid conditions: vol 5. fifth international scientific agricultural symposium “agrosym 2014“. faculty of agriculture, university of east sarajevo. http://www2.agrosym.rs.ba/agrosym/ agrosym_2014/documents/1pp/pp46.pdf minagricultura. (2019). estrategia de ordenamiento de la producción cadena productiva de la papa y su industria. ministerio de agricultura y desarrollo rural. https://sioc.minagricultura. gov.co/documentos/2.%20estr ategia%20or denamiento%20de%20la%20producci%c3%93n.pdf moussa, s. a. m., hafez, l. m., & el-fadl, n. i. a. (2018). effect of different levels of sulphur and nitrogen fertilizers on potato productivity, acrylamide formation and amino acids content in processed potatoes. middle east journal of agriculture research, 7(4), 1626–1646. muthanna, m. a., k. singh, a. k., tiwari, a., jain, v. k., & padhi, m. (2017). effect of boron and sulphur application on plant growth and yield attributes of potato (solanum tuberosum l.). international journal of current microbiology and applied sciences, 6(10), 399–404.  https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.610.049 naumann, m., koch, m., thiel, h., gransee, a. & pawelzik, e. (2020). the importance of nutrient management for potato production part ii: plant nutrition and tuber quality. potato reseach, 63, 121–137. https://doi.org/10.1007/s11540-019-09430-3 palta, j. p. (1996). role of calcium in plant responses to stresses: linking basic research to the solution of practical problems. proceedings of the colloquium recent advances in plant response to mechanical stress: theory and application, hortscience, 31(1), 51–57. raymundo, r., asseng, s., robertson, r., petsakos, a., hoogenboom, g., quiroz, r., hareau, g., & wolf, j. (2018). climate change impact on global potato production. european journal of agronomy, 100, 87–98. https://doi.org/10.1016/j.eja.2017.11.008 reussi, n., echeverría, h. e., & sainz, h. r. (2012). stability of foliar nitrogen: sulfur ratio in spring red wheat and sulfur dilution curve. journal of plant nutrition, 35(7), 990–1003. https://doi. org/10.1080/01904167.2012.671403 rhodes, r., miles, n., & hughes, j. c. (2018). interactions between potassium, calcium and magnesium in sugarcane grown on two contrasting soils in south africa. field crops research, 223, 1–11. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2018.01.001 rietra, r. p. j. j., heinen, m., dimkpa, c. o., & bindraban, p. s. (2017). effects of nutrient antagonism and synergism on yield and fertilizer use efficiency. communications in soil science and plant analysis, 48(16), 1895–1920. https://doi.org/10.108 0/00103624.2017.1407429 roveda, g. h., bolaños, a. m. a., zapata, j. l., medina, c. i. c., almanza, p. j. m., porras, p. d. r., & valbuena, r. i. b. (2010). escalas fenológicas de las variedades de papa parda pastusa, diacol capiro y criolla “yema de huevo” en las zonas productoras de cundinamarca, boyacá, nariño y antioquia. corporación colombiana de investigación agropecuaria – agrosavia. https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/12893 sánchez−reinoso, a. d., nieto, m. f., dossmann, j., camachotamayo, j. h., & restrepo-díaz, h. (2019). nutrient uptake, partitioning, and removal in two modern high-yielding colombian rice genotypes. journal of plant nutrition, 42(18), 2373–2387. https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1659334 santana, a. c. a., oliveira, e. c. a., silva, v. s. g., santos, r. l., silva, m. a., & freire, f. j. (2020). critical nitrogen dilution curves and productivity assessments for plant cane. revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, 24(4), 244–251. https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v24n4p244-251 sas institute. (2017). base sas 9.4 procedures guide: statistical procedures (5th ed.). sas institute. schabow, j. e., & palta, j. p. (2019). intumescence injury in the leaves of russet burbank potato plants is mitigated by calcium nutrition. american journal of potato research, 96, 6–12. https:// doi.org/10.1007/s12230-018-9682-9 seifu, y. w., & deneke, s. (2017). effect of calcium chloride and calcium nitrate on potato (solanum tuberosum l.) growth and yield. journal of horticulture, 4(3), article 1000207. https://doi. org/10.4172/2376-0354.1000207 shen, x., yuan, y., zhang, h., guo, y., zhao, y., li, s., & kong, f. (2019). the hot qtl locations for potassium, calcium, and magnesium nutrition and agronomic traits at seedling and maturity stages of wheat under different potassium treatments. genes, 10(8), article 607. https://doi.org/10.3390/ genes10080607 silva, c. d., soares, m. e. p., ferreira, m. h., cavalcante, a. c. p., andrade, g. a. v., & aquino, l. a. (2020). dry matter and macronutrient extraction cur ves of potato varieties in the alto paranaíba region, brazil. revista brasileira de https://doi.org/10.1111/ppl.12846 https://doi.org/10.1002/jsfa.9530 https://doi.org/10.1007/s11540-019-09431-2 https://doi.org/10.1093/jxb/erh203 https://doi.org/10.1007/bf02852802 https://doi.org/10.1007/s13593-019-0570-6 https://doi.org/10.1016/j.pbi.2009.04.003 http://www2.agrosym.rs.ba/agrosym/agrosym_2014/documents/1pp/pp46.pdf http://www2.agrosym.rs.ba/agrosym/agrosym_2014/documents/1pp/pp46.pdf https://sioc.minagricultura.gov.co/documentos/2.%20estrategia%20ordenamiento%20de%20la%20producci%c3%93n.pdf https://sioc.minagricultura.gov.co/documentos/2.%20estrategia%20ordenamiento%20de%20la%20producci%c3%93n.pdf https://sioc.minagricultura.gov.co/documentos/2.%20estrategia%20ordenamiento%20de%20la%20producci%c3%93n.pdf https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.610.049 https://doi.org/10.1007/s11540-019-09430-3 https://doi.org/10.1016/j.eja.2017.11.008 https://doi.org/10.1080/01904167.2012.671403 https://doi.org/10.1080/01904167.2012.671403 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2018.01.001 https://doi.org/10.1080/00103624.2017.1407429 https://doi.org/10.1080/00103624.2017.1407429 https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/12893 https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1659334 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v24n4p244-251 https://doi.org/10.1007/s12230-018-9682-9 https://doi.org/10.1007/s12230-018-9682-9 https://doi.org/10.4172/2376-0354.1000207 https://doi.org/10.4172/2376-0354.1000207 https://doi.org/10.3390/genes10080607 https://doi.org/10.3390/genes10080607 211castellanos ruiz, gómez sánchez, and rodríguez molano: critical dilution curves for calcium, magnesium, and sulfur in potato (solanum tuberosum l. group andigenum) cultivars diacol capiro and pastusa suprema engenharia agrícola e ambiental, 24(3), 176–186. https://doi. org/10.1590/1807-1929/agriambi.v24n3p176-186 singh, s. k., sharma, m., reddy, k. r., & venkatesh, t. (2018). integrated application of boron and sulphur to improve quality and economic yield in potato. journal of environmental biology, 39, 228–236. https://doi.org/10.22438/jeb/39/2/mrn-395 soil survey staff. (2014). keys to soil taxonomy (12th ed). usdanatural resources conservation service. subramanian, n. k., white, p. j., broadley, m. r., & ramsay, g. (2011). the three-dimensional distribution of minerals in potato tubers. annals of botany, 107(4), 681–691. https://doi. org/10.1093/aob/mcr009 szczepaniak, w. (2016). evaluating nitrogen use efficiency (nue) indices on the background of mineral status of the seed crop at maturity: a case study of maize. polish journal of environmental studies, 25(5), 2129–2138. https://doi.org/10.15244/ pjoes/61817 walworth, j. l., & muniz, j. e. (1993). a compendium of tissue nutrient concentrations for field-grown potatoes. american potato journal, 70, 579–597. https://doi.org/10.1007/bf02850848 wang, m., wang, h., hou, l., zhu, y., zhang, q., chen, l., & mao, p. (2018). development of a critical nitrogen dilution curve of siberian wildrye for seed production. field crops research, 219, 250–255. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2018.01.030 wang, x., ye, t., ata-ul-karim, s. t., zhu, y., liu, l., cao, w., & tang, l. (2017). development of a critical nitrogen dilution curve based on leaf area duration in wheat. frontiers in plant science, 8, article 1517. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01517 wang, z., hassan, m. u., nadeem, f., wu, l., zhang, f., & li, x. (2020). magnesium fertilization improves crop yield in most production systems: a meta-analysis. frontiers in plant science, 10, article 1727. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01727 wickham, h. (2016). ggplot2: elegant graphics for data analysis. springer. zamuner, e. c., lloveras, j., & echeverría, h. e. (2016). use of a critical phosphorus dilution curve to improve potato crop nutritional management. american journal of potato research, 93, 392–403. https://doi.org/10.1007/s12230-016-9514-8 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v24n3p176-186 https://doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v24n3p176-186 https://doi.org/10.22438/jeb/39/2/mrn-39 https://doi.org/10.1093/aob/mcr009 https://doi.org/10.1093/aob/mcr009 https://doi.org/10.15244/pjoes/61817 https://doi.org/10.15244/pjoes/61817 https://doi.org/10.1007/bf02850848 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2018.01.030 https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01517 https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01727 https://doi.org/10.1007/s12230-016-9514-8 received for publication: 9 june, 2020. accepted for publication: 28 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.89013 1 corporación universitaria minuto de dios uniminuto, bogotá (colombia). * corresponding author: achaparro@uniminuto.edu agronomía colombiana 39(2), 265-281, 2021 abstract resumen this research sought to characterize consumers and consumption in the uniminuto agroecological fair and the minuto de dios solidarity market, which both have a low number of consumers and sales. a survey was designed and implemented through a google form and in person, between september and october 2019. the total sample was 146 consumers (90% reliability, 5% error). the results were analyzed through descriptive statistics and comparison with other studies. the consumer’s profile is mostly university students of natural sciences, young adults of low and low-middle income strata from small households, and women; the age, gender, and educational level are common features with similar studies. the consumer lacks knowledge about the products, the participatory certification, and pricing, which can be remedied through consumer education. the supply and quality of agroecological products must also be improved. esta investigación buscó caracterizar los consumidores y el consumo en la feria agroecológica uniminuto y el mercado solidario minuto de dios, que cuentan con un bajo número de consumidores y ventas. se diseñó y aplicó una encuesta a través de un formulario de google y presencialmente, entre septiembre y octubre de 2019. la muestra total fue de 146 consumidores (99% confiabilidad, 5% de error). los resultados se analizaron mediante estadística descriptiva y comparación con otros estudios. el perfil de los consumidores es en su mayoría estudiantes universitarios de ciencias naturales, adultos jóvenes, de estratos bajo y medio-bajo de hogares pequeños, y mujeres; la edad, el género, y el nivel educativo son características comunes con estudios similares. el consumidor carece de conocimiento sobre los productos, la certificación participativa, y los precios, lo que se puede resolver con educación al consumidor. la oferta y la calidad de los productos agroecológicos son aspectos que también se deben mejorar. key words: agroecology, agroecological markets, agroecological consumer, sustainable consumption. palabras clave: agroecología, mercados agroecológicos, consumidor agroecológico, consumo sostenible. consumer profile and factors determining the purchase of agroecological products. a case study: uniminuto agroecological fair and minuto de dios solidarity market, colombia perfil del consumidor y factores que determinan la compra de productos agroecológicos. un caso de estudio: feria agroecológica uniminuto y mercados solidarios minuto de dios, colombia adriana maría chaparro-africano1* and juan diego garzón-méndez1 introduction agroecological markets are formally or informally established organizations made up of producers, consumers and/or promoters, who seek the sustainability of agri-food systems and society in general. such sustainability may be achieved through the distribution of agroecological products in various short marketing circuits: farms, fairs, home markets, and shops. the main characteristic of these markets is their alternative rationality focused on strong economic, social, environmental, and political sustainability of traditional markets (chaparro-africano, 2019). some types of agroecological markets are fairs, home delivery, and stores. the uniminuto agroecological fair (uaf) of colombia was officially introduced in 2012 with the pedagogical objective of providing a learning environment for students of the agroecological engineering program as well as for students of other programs and the public. the uaf seeks to generate new knowledge and offer a space that contributes to the well-being of the uniminuto community and the city of bogota, which, in turn, offer an alternative of economic inclusion for agroecological producers. the minuto de dios solidarity market (mdsm) emerged as a complement to uaf in 2018 and works as a point of sale and home delivery service between mondays and saturdays of each week. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.89013 266 agron. colomb. 39(2) 2021 a framework of sustainability indicators was designed in 2016 to manage the sustainability of uaf and other agroecological markets of the agroecological markets network of bogota region (amnbr). the framework includes four sustainability attributes (productivity, stability, resilience and reliability, equity, and autonomy) and twelve indicators: sales per producer, income/cost ratio of the market, producers, consumers, frequency, local market, agroecological production, distribution of benefits, prices, participation, financing, and pedagogy (chaparro-africano, 2019). some of the uaf’s main shortcomings in 2018, according to the evaluation of sustainability indicators, were the number of consumers per fair (359) and total sales ($26,449,600 colombian pesos (cop) annually, with an average per producer/day of $132,248 cop and consumer/ day of $9,209 cop) which show few consumers (of 1,377 visitors on average only 359 are consumers, 26%), and few sales per producer and consumer. the same occurs in other agroecological markets (chaparro-africano, 2019), including the mdsm. previous research determined that colombian consumers did not yet recognize the benefits of organic products, although there is no equivalent information on agro-ecological products, so it is relevant to identify the consumer profile and the elements that inf luence purchases (sánchez castañeda, 2017) to draw up sustainable marketing (kamiński, 2016) that allows progress in the scaling of agroecology. sustainable marketing emerged to protect the environment and promote responsible economic and social development. it was preceded by green marketing in the 1970s that focused on pollution and depletion of natural resources, and environmental marketing in the 1980s that focused on the development of “clean” technologies (hunt, 2011). since it was not possible to identify any studies that develop the concept of sustainable marketing in agroecology, the authors propose sustainable marketing to be understood as the set of actions necessary to ensure that a product reaches those who need it. this process must be carried out while ensuring the sustainability of production and use/consumption of the product, negotiation of fair prices, and ethical promotion, sale and distribution mechanisms that do not promote consumerism. for the uaf and mdsm, an agroecological product is a fresh, processed food, personal care, medicinal, or cosmetic product manufactured without the use of chemical synthesis and external inputs harmful to human or environmental health. an agroecological product promotes the resilience of the system through the conservation of common goods (soil, water, biodiversity, air), so that the sustainability of the agroecosystem can be ensured. this way, agroecological products link the environmental, social, and economic dimensions of production considering people, their culture, and their ancestral and new knowledge. they also focus on processes rather than inputs to avoid dependencies and promote the general welfare of both producing and consuming families (chaparro-africano & naranjo, 2020). agroecological products, the production systems from which they are obtained, and the markets in which they are exchanged focus on the pursuit of strong sustainability, which refers to the promotion of social welfare while common goods are preserved. strong sustainability proposes increasing the efficiency of resource consumption so that the use of resources does not exceed their regeneration capacity, and production of waste does not exceed the environment’s assimilation capacity. additionally, nonrenewable resources are exploited at a rate equal to the creation of renewable substitutes (daly, 1991). to advance towards strong sustainability, the uaf and mdsm promote backward agroecological production and forward sustainable consumption through actions of resistance, cooperation, and social mobilization (chaparro africano & calle collado, 2017). sustainable consumption reduces the negative impacts and increases the positive effects of consumption, with these two aspects having a strong ethical component (hinton & goodman, 2010). from this perspective, consumption is not positive or negative per se. additionally, organic/ecological/biological production and agroecological production are understood as different processes. according to the ministry of agriculture and rural development of colombia (madr), an organic agricultural, aquaculture or fisheries production system conserves biodiversity and the biological cycles of ecosystems, excluding synthetic inputs and reducing external inputs (madr, 2006). agroecology proposes that this ecological management of common goods occurs through collective action, not only in the production phase but also in the alternative circulation (sevilla guzmán, 2006) and consumption phases (calle collado et al., 2013). therefore, the proposal for the sustainability of organic production falls short, becoming a conventional (darnhofer et al., 267chaparro-africano and garzón-méndez: consumer profile and factors determining the purchase of agroecological products. a case study: uniminuto agroecological fair and minuto de dios solidarity market, colombia 2010; gonzález de molina et al., 2017) and unfair system (kröger & schäfer, 2014). regarding market research, the study of supply and demand began after the world war ll, when initially and due to shortages, many goods were sold out. however, supply gradually increased, and market research was needed to reduce uncertainty and guide production decisions. a market study can be general or specific, aiming to understand the supply and demand status of a product or sector in each context as well as its trends to achieve effective and efficient management. with the emergence of information and communication technologies, in addition to globalization, companies have invested more in market studies, and methodologies were refined (dos santos, 2017). while market studies are fallible because reality is complex, marketing based on market research has helped to achieve well-being (lim, 2015). in the 1970s and 1980s, the social and environmental consequences of marketing were questioned. marketing was blamed for hyper-risk (beck, 1992), hyper-reality and related psychological problems (baudrillard, 1998), the promotion of a consumerist and materialistic society, and the use of resources in an unsustainable and unethical way (alexander et al., 2011). this scenario led to a debate in the critical discipline of marketing (mcdonagh & prothero, 2014), resulting in the emergence of societal marketing, ecological marketing, green marketing, environmental marketing, and sustainable marketing (kamiński, 2016). this allowed agroecology to rely on evolved marketing, avoiding repeating the mistakes of the past. almost all the studies identified by researchers that characterize consumers and consumption focus on organic products. a few of them focus on green products (arroyave, 2015; escobar-moreno et al., 2015; vargas restrepo & valencia bitar, 2015) and only one on agroecological products (prada, 2017). some studies have been dedicated to assigning all participants evaluated into a category of greater or less radicality regarding sustainable consumption: effective, potential and/or non-potential consumers (andrade ortiz & flores, 2008; henryks et al., 2014; arroyave, 2015). others have been focused on a particular product category (vegetables) (díaz pinilla, 2012) or on a single marketing aspect (price) (rödiger & hamm, 2015). most studies sought to identify the consumer by including the knowledge of characterized concepts, their preferences and/or market variables (higuchi, 2015; muhammad et al., 2016; vietoris et al., 2016; kranjac et al., 2017; krishna & balasubramanian, 2018), while others focused only on the market (henryks et al., 2014). these studies were conducted in colombia, ecuador, argentina, mexico, canada, australia, peru, spain, serbia, india, united arab emirates, and romania. the most widely applied data collection methods were surveys, followed by interviews and other methodologies such as focus groups and review of other research studies. this review of the state of the art evidences the lack of information on consumers and consumption of agroecological products in colombia and the world. in this context of lack of knowledge and unsustainability of some agroecological markets, this research aimed to characterize the consumer and the consumption of agroecological products in uaf and mdsm, to understand the consumer’s motivations and limitations and extract elements that allow promoting sustainable consumption and agroecology. the research questions this study sought to answer were: what is the consumer’s profile? what are their perceptions of agroecological products? and what are the processes of promotion, sale, and distribution of the evaluated agroecological markets? materials and methods this study consisted of descriptive mixed (quantitative and qualitative) research (hernández-sampieri & mendoza torres, 2018). primary information was collected in the second half of 2019 through a face-to-face and googleformatted survey of consumers of agroecological products from uaf and mdsm, before, during, or after the purchase process. the population corresponded to uaf and mdsm consumers. the sample contained 146 consumers, with a reliability level of 90% and a maximum error level of 5%. the sampling was accidental, not probabilistic. the survey included 24 questions: eight to characterize consumers, four to evaluate concepts and media, and 12 to characterize consumption in uaf and mdsm (supplementary material 1). the questions were designed to build a consumer profile and evaluate the perception of the agroecological product and of the processes of promotion, sale, and distribution of the evaluated agroecological markets. the survey was applied between september and october 2019. 268 agron. colomb. 39(2) 2021 the analysis of the results was based on descriptive statistics supported by excel spreadsheets to calculate and plot frequencies, and comparison with other results reported in the literature. no discrimination was made between reports of agroecological, green, or organic products since no studies were found on the consumption of agroecological products. results and discussion characterization of uaf and mdsm consumers age of participants the ages of the participants were classified into five groups, following the methodology of martín ruiz (2005): young people (<20 years), young adults (20 and 39 years), middle aged adults (40 and 49 years), mature adults (50 and 60 years) and elderly adults (>60 years), as shown in figure 1: proportion differs from the “green” consumers reported by escobar-moreno et al. (2015) in bogota, where 80% were women. similar results were obtained in norway, where 68% of organic consumers were women (storstad & bjørkhaug, 2003) and serbia, where 42.7% were women (kranjac et al., 2017). this higher proportion of female buyers in the markets evaluated is because in colombia, as in other countries, women spend more time doing the household shopping (puente & dakduk, 2011). moreover, since the beginning of ecofeminism, more actions of environmental protection have been started by women than by men (hosseinnezhad, 2017). academic level the results in figure 2 ref lect that the study was carried out in two university markets. in comparison, a study in mexico (pérez-vázquez et al., 2012) reports a lower educational level for consumers in organic markets: 45% indicated having a primary or high school diploma, 50% have a university degree and 5% a graduate degree. figure 1. ages of consumers at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). 77% 11% 7% 3% 1% a ge r an ge percentages 20-39 yrs. < 20 yrs. 40-49 yrs. 50-60 yrs. > 60 yrs. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% most of the surveyed consumers were students (61%), who made up the young people segment and, partially, the young adult age segment (uniminuto, 2020). these results can also be explained because young and middleaged adults have grown up in the period of development of organic production in colombia, which, according to sánchez (2017), started in 1980. the results show a similar population to that in a study conducted in several agroecological markets in colombia, where most buyers were older than 30 years (prada, 2017); escobar-moreno et al. (2015) also report an average of 30-40 years for the “green” consumer in antioquia (colombia). genders fifty two percent of the agroecological consumers were female and 48% male, paralleling that of gender in students: 53% women and 47% men (uniminuto, 2020). this 68% 12% 11% 10% ed uc at io na l l ev el percentages 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% undergraduate student technician /technologist post-graduate primary /high school figure 2. educational level of consumers at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). according to studies in norway (storstad & bjørkhaug, 2003), colombia (arroyave, 2015; vargas restrepo & valencia bitar, 2015; prada, 2017), united arab emirates (muhammad et al., 2016), and serbia (kranjac et al., 2017), most consumers of organic products have a university education degree or higher. consumers of agroecological products, especially those with a higher academic level, are presumed to have received environmental education or better-quality education. according to maldonado hernández et al. (2007), education is the main explanatory variable of organic consumer behavior, especially in aspects such as human-nature orientation, ecological knowledge, perceived control, personal consequences, and environmental consequences. 269chaparro-africano and garzón-méndez: consumer profile and factors determining the purchase of agroecological products. a case study: uniminuto agroecological fair and minuto de dios solidarity market, colombia profession responses regarding the professions of participants were divided into eight categories (sena, 2017), as shown in figure 3. the increased participation of the natural sciences in the results is likely because the two agroecological markets evaluated are coordinated by the agroecological engineering program, the only academic program in natural sciences at uniminuto. these results differ from studies conducted in mexico (pérez-vázquez et al., 2012), where consumers belonged to the following categories: administration (13%), biology or natural sciences (8%), communication (7%), pedagogy (6%) and other programs such as psychology, music, education, marketing, and systems with 3%. occupation the activity to which respondents dedicate most time was considered as the current occupation. in total, 51% of the respondents were students, 32% were employed, and 18% were self-employed. these results ref lect that these are university agroecological markets. household stratum the household economic strata in colombia are classified as follows: 1 and 2 are low, 3 and 4 are medium, and 5 and 6 are high strata (dane, 2020a). most respondents are in strata 3 and 2, due to the fact that the uaf and mdsm are in a university and neighborhood where most of professors, students, and staff belong to those strata (uniminuto, 2020). this access to agroecological products by people from low and low-middle household strata agrees with the mission of the uaf and mdsm (fig. 4). number of people in the consumer’s household the results in figure 5 coincide with those reported by dane (2020b) for bogota households in 2018, although they differ from those reported in argentina by gentile and rodríguez (2002), where half of the consumer households are made up of three people, 35% are two-person households, and 15% are single-person households. according to vargas restrepo and valencia bitar (2015), bogota shows higher purchasing potential in married women with children, while in ecuador, having a child is 44% 8% 1% 2% 18% 17% 4% 6% p ro fe ss io ns percentages 0% 10% 20% 30% 40% 50% art, culture, recreation and sports natural, applied and related sciences social sciences, education, services directorate and management finance and administration primary and extractive exploitation health sales and services figure 3. professions of consumers at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). 4% 53% 36% 5% 1% h ou se ho ld s tr at um percentages 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% stratum 1 stratum 2 stratum 3 stratum 4 strata 5 or 6 figure 4. household stratum of consumers at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). 55% 25% 15% 5% n um be r of p eo pl e in th e ho us eh ol d percentages 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 2/3 people 4/5 people 1 person > 5 people figure 5. number of people in the household of consumers at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). 270 agron. colomb. 39(2) 2021 not a determining factor for purchasing (andrade ortiz & flores, 2008). according to these findings, the size of the household is not conclusive in terms of the consumption of agroecological or organic products. link with uniminuto the uaf takes place in the plazoleta verde of uniminuto’s campus in bogota on the first thursday of each month; mdsm also has a permanent point of sale there. this explains why 83% of the consumers surveyed have links with the university (fig. 6). people without a link to uniminuto attend because both markets are open to people from the neighborhood and town; however, the low percentage may be due to the presence of bars around the plazoleta verde and an mdsm point of sale. level, profession, occupation, stratum, relationship with uniminuto and size of their households derive from most of the characteristics of the population that coordinates the agroecological markets evaluated or of the population of uniminuto and bogota. some consumer characteristics, such as being young adults, women, and having a higher education, especially in natural sciences, are the most frequent in this and other similar consumer studies (storstad & bjørkhaug, 2003). uaf and mdsm concepts and media knowledge of the date, location, and times of the uaf and mdsm from the total consumers surveyed, 77% said they knew the date, location, and times of the uaf and mdsm. this result is considered low, given that to promote these two markets, posters and f lyers are printed, emails are sent, and the information is disseminated in radio programs and social networks. however, every semester new students, professors, and administrative staff enter uniminuto and may not receive the information. moreover, other events are held at the same tent and on the same site, which causes confusion. additionally, the number of emails sent and the number of events held at uniminuto are very high, making effective communication difficult. uaf and mdsm media the media most consulted by uaf and mdsm consumers is instagram (@feriaagroecologicauniminuto and @ mercadosolidariosminutodedios), followed by facebook (feriaagroecologicauniminuto) (fig. 7). this is contrary to user statistics in colombia, where in january 2019 there were nearly 32 million users on facebook and 12 million on instagram, with the majority women between 25 and 34 years of age (shum, 2019). these demographic characteristics coincide with those of the respondents in this research. the preference for instagram over facebook 61% 9% 17% 7% 6% li nk w ith u n im in u to percentages 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% student no link afu seller administration staff professor figure 6. link between consumers at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm) and uniminuto. the difference between the proportion of those whose occupation is student (51%) and those who state that they are linked with uniminuto as students (61%) may be because not all of them consider being a student as their main occupation. the profile of the consumer of agroecological products from uaf and mdsm, their age, gender, educational 21% 11% 8% 8% 8% 6% 5% 11% 16% 13% 3% m ed ia c on su lte d percentages 0% 5% 10% 15% 20% 25% flyers posters instagram facebook mail word-of-mouth agroecological markets network of bogota region radio whatsapp none figure 7. uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm) media consulted by consumers. 271chaparro-africano and garzón-méndez: consumer profile and factors determining the purchase of agroecological products. a case study: uniminuto agroecological fair and minuto de dios solidarity market, colombia may be beneficial according to other studies (belanche et al., 2019) that found that instagram stories increase loyalty among millennial users of both genders and non-millennial women more effectively than the facebook wall. topics of interest to the uaf and mdsm most respondents want to know about the products (fig. 8), which indicate that the information disseminated by producers in person and virtually by social networks is insufficient. secondly, the selection of information on dates, times, and places of the fair indicates that the promotion of the fair is insufficient, possibly due to the complexity of keeping a university population of about 18,000 people, as well as the residents of the neighborhood, well informed. principles such as food sovereignty are mostly worked on only in the agroecological engineering program and, in some cases, in the faculty of communications. finally, the principle of radical democracy is almost unknown; this may be due to the newness of concept (calle collado, 2011) and to the scarce political formation of the citizenry in general. only 13% of those surveyed recognize all the principles promoted by the uaf and mdsm, which shows a significant need for education in these areas. characterization of consumption in uaf and mdsm type of buyer in the uaf and mdsm in total, 68% of respondents confirmed to be occasional buyers; most of these are students (61%) who usually do not decide on purchases for their homes. only 32% of the respondents are loyal buyers. this shows that there is a lot of work to be done to build loyalty among buyers. purchase of organic products in conventional markets the results reveal that 46% of respondents buy organic products in conventional markets (49% do not and 5% did not respond), especially supermarkets and hypermarkets, which are more convenient to households. however, many of these products are not locally produced (i.e., https:// mah.com/pages/nosotros organic baby food uk brand and present in colombian supermarkets) or do not use biodegradable or reusable packaging (i.e., https://www.taeq.com. co/productos/organico organic food brand from the éxito group, owned by the casino group, france). the fact that these products are not agroecological is not recognized by consumers; this corresponds to the criticized “conventionalization” of the organic (köger & schäfer, 2014; gonzález de molina et al., 2017). the low proportion of loyal buyers (32%) compared to a higher proportion of respondents who buy in other markets (46%) may be because other markets offer similar products 34% 26% 22% 17% to pi cs o f i nt er es t t o th e co ns um er s percentages 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% information about the products dates, times, place and activities information on producers information on principles promoted figure 8. topics of interest to the consumers at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). knowledge of uaf and mdsm principles figure 9 shows the principles promoted by uaf and mdsm, which are intended to contribute to building sustainable agri-food systems. we expected that most consumers would identify agroecology as the main principle promoted since the name of the fair refers to it. principles such as fair trade, social and solidarity economy, and sustainable consumption are common in the university’s research and social projection work, while the little-known 17% 7% 16% 9% 13% 26% 12% 0% 0% k no w le dg e of p ri nc ip le s percentages 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% agroecology social and solidarity economy fair trade sustainable consumption food sovereignty short supply chains radical democracy all none figure 9. knowledge of the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm) principles. https://www.taeq.com.co/productos/organico https://www.taeq.com.co/productos/organico 272 agron. colomb. 39(2) 2021 (organic), with better access alternatives (frequency, proximity, etc.). products missing from the uaf and mdsm the results shown in figure 10 are similar to those of a study carried out in andalucia, where most consumers expressed interest in buying other products in addition to those they currently buy. however, the two studies differ in the products demanded; for andalucia, vegetables (mainly lettuce, tomato, and onion) and fruits (mainly oranges, pears, apples) (ipsos insight, 2007) are the most demanded products, whereas for the uaf and mdsm fast food or snacks were the most requested products. this is explained by the fact that uaf and mdsm are university markets, and their buyers are mostly students. uaf and mdsm frequency sixty six percent of respondents believed that the monthly frequency of uaf and mdsm monday through saturday is sufficient, while 32% said that uaf should take place twice a month, and 2% did not respond. these results may be caused by the fact that since may 2018, mdsm supplemented the uaf that takes place only eight months a year. the approval of the frequency of mdsm is because most consumers are not in the neighborhood on sundays, making it unnecessary to open the market on this day. motivations to buy agroecological products these results show equal evaluations for local production, organoleptic characteristics, health, and contribution to a social system and fairer trade (fig. 11). the results differ somewhat from the findings of other research also in bogota, where the main motivation for purchasing was health (23% medical recommendation) (vargas restrepo & valencia bitar, 2015). similar results are also reported in spain (ipsos insight, 2007), argentina (gentile & rodríguez, 2002), serbia (kranjac et al., 2017), and india (krishna & balasubramanian, 2018). more people are aware of the negative impacts of conventional foods on their health as these effects are discovered and recognized. consequently, they choose to consume organic foods, as reported by raigón jiménez (2008) which are healthier because they do not receive insecticides, herbicides, synthetic fertilizers, and additives (in the case of processed products) and contain more nutrients. additionally, organic foods are of better quality in terms of vitamins, minerals, antioxidants, proteins, and fats. however, there may be some confusion among consumers regarding these products. according 18% 4% 17% 11% 15% 4% 11% 7% 12% m is si ng p ro du ct s percentages 0% 5% 10% 15% 20% it is okay/i do not know clothing fast food/snacks drinks toiletries/cosmetics lunches fruits grains/flours/oils no response figure 10. missing products from the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). 20% 23% 18% 20% 14% 5% m ot iv at io ns to b uy a gr oe co lo gi ca l pr od uc ts percentages 0% 5% 10% 15% 20% 25% better organoleptic quality products of local origin for health curiosity they help to keep the environment in good condition contribution to a fair social and commercial system figure 11. motivations to buy agroecological products. 273chaparro-africano and garzón-méndez: consumer profile and factors determining the purchase of agroecological products. a case study: uniminuto agroecological fair and minuto de dios solidarity market, colombia to higuchi (2015), more than half of all organic consumers in the world believe that natural products are organic; therefore, consumer education remains necessary. the difference in consumer motivations found in this study with that of other studies may be that most respondents are young adults (77%) and students (61%) who, therefore, may not suffer from serious illnesses or may not be aware of the social injustice experienced by the peasants, especially as they belong to a university focused on social projection. reasons not to buy more products from the uaf and mdsm the results (fig. 12) are the same as those reported in the study in andalucia, in which prices were recorded as the main constraint to purchase, both for new consumers to arrive and for existing ones to remain faithful (ipsos insight, 2007). according to aschemann-witzel and zielke (2017), price is the most significant perceived barrier to purchase and depends on the role that the consumer plays at the time of the purchase. a positive role means that the higher price is a sign of quality, and a negative role indicates that a sacrifice must be made to acquire the product. a person’s income defines the role; if their income is low, the consumer takes a negative role, and if their income is high, the product gains a positive role, which was expected given the consumer’s stratum of the uaf and mdsm. however, checking if the sale prices of some agroecological products can be corrected is not ruled out (chaparro-africano & salazar soto, 2020). the second most frequent response (25% do not see the difference between one agroecological product and another) suggests that the positive role is achieved if there is better education, communication, and marketing of agroecological products. education also helps buyers to better understand the prices of agro-ecological products, an aspect of great relevance highlighted by other authors (rödiger & hamm, 2015). although price was the most frequent response possibly because most respondents are lowor middle-income students, it did not obtain an overwhelming proportion, possibly because most respondents have university training, especially in natural sciences, that allows them to value rural agricultural work more. price is also the most important criterion when buying any food in colombia (el tiempo, 2019), although it is combined with criteria such as the appearance at the time of the purchase (henryks et al., 2014). therefore, these findings must be analyzed with an integrative approach. money invested in uaf and mdsm purchases the little money invested in each purchase of agroecological products (fig. 13) may be due to the low purchasing power of most respondents (89% of strata 2 and 3). most of those respondents do not shop from home (61% are students) and do not make important purchases to avoid carrying packages over long distances. this result is decisive from the geomarketing theory, according to which buyers acquire products at the point of sale closest to their homes (ramadani et al., 2018), although for uniminuto it is crucial to offer agroecological products to the middle and lower strata of the city. willingness to pay extra we found that 63% of the consumers are willing to pay up to 10% premium, 24% would accept between 11 and 20%, 9% of the customers would pay 0%, 2% would pay over 20% and 2% did not respond. this result (89% willing to pay extra) differs slightly from data reported in figure 12, where 55% considered the products expensive or did not know the differences compared to non-agricultural products. these findings suggest that the respondents recognize a superior quality in agroecological products (fig. 11) but do not have greater purchasing power, or require more information about their benefits. 25% 30% 19% 16% 3% 3% 5% r ea so ns fo r no t t o bu y m or e pr od uc ts percentages 0% 5% 10% 15% 20% 30%25% 35% i do not see the difference products are expensive i have other needs i cannot travel to the afu and smmd i did not know about the fair/market none no response figure 12. reasons for not to buy more products from the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). 274 agron. colomb. 39(2) 2021 the results in this study are like those reported in spain (ipsos insight, 2007), bogota (vargas restrepo & valencia bitar, 2015), and romania (vietoris et al., 2016), where the highest percentage of respondents were willing to pay 10% premium. however, in serbia this premium increases to 20%, (kranjac et al., 2017). escobar-moreno et al. (2015) also report that only 10% would not be willing to pay a premium in a study carried out in antioquia. packaging preferred by respondents in uaf and mdsm eighty percent of respondents prefer biodegradable packaging, reusable packaging such as glass, or no packaging (fig. 14), ref lecting their interest to the environment. these results coincide with other studies (orzan et al., 2018), since these preferences will be maintained if the product’s final price responds to the quality demanded by the consumer. the uaf and the mdsm replaced plastic packaging with biodegradable or reusable packaging and have done reverse logistics of reusable packaging since 2012. these practices were implemented well before the issuance of resolution 1407 of 2018 by the ministry of the environment and sustainable development that encourages the use, innovation and eco-design of packaging placed on the market (ministerio de ambiente y desarrollo sostenible, 2018). identification of agroecological products thirty four percent of respondents identified agroecological products by appearance, 29% by the seal or certificate, 23% based on their trust in the uaf and its producers, and 14% by the label. the proportion of respondents who believe that they can identify an agroecological product by its appearance is surprising since this does not depend only on its agroecological quality but also on elements related to the variety, irrigation, crop or animal nutrition, and processing (raigón jiménez, 2008). according to gentile and rodríguez (2002), most consumers (60%) identify an organic product by the brand, the certification seal, and/ or the label, while the remaining 40% based on their trust in the producer. the trust generated by the uaf and mdsm, their seal, their product labels, and their producers is positive (23% respondents). however, the results also evidenced that consumers have little knowledge of the participatory guarantee system (pgs) of the amnbr (chaparro-africano & naranjo, 2020), a mechanism recognized by the madr through resolution 464 of 2017 (madr, 2017) that seeks to overcome multiple deficiencies of third-party certification such as cost, the non-participation of those who produce, distribute, and consume the products, and its lack of adaptation to the needs of agroecological production. low consumer recognition of pgs was also reported by other authors (hamzaoui essoussi & zahaf, 2008). this should be corrected as it reinforces the prior information received by consumers. regarding the organic seal, in colombia the legislation includes resolution 0148/2004 (madr, 2004), resolution 00036/2007 that modifies resolution 0148 (madr, 2007), 52% 30% 6% 1% 1% 0% 9% 1% m on ey in ve st ed percentages 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% < $19,000 $20,000 $49,000 $50,000 $99,000 $100,000 – 199,000 $200,000 $299,000 >$300,000 none of the above no response figure 13. money invested in purchases at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). 11% 46% 7% 23% 5% 9% p ac ka gi ng p re fe rr ed b y re sp on de nt s percentages 0% 10% 20% 30% 40% 50% none paper, cardboard plastic glass metal not relevant figure 14. packaging preferred by respondents at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). 275chaparro-africano and garzón-méndez: consumer profile and factors determining the purchase of agroecological products. a case study: uniminuto agroecological fair and minuto de dios solidarity market, colombia resolution 187/2006 about organic production (madr, 2006) and its regulation, and resolution 199/2016 that modifies resolution 199 (madr, 2016). altogether, these resolutions determined that organic products should be identified as such by the seal issued by the respective certifier, and the organic food seal of the madr. information of interest on labels the results about information of interest on labels (fig. 15) differ from those of the national institute of health, where only 28% of respondents read the labels, 39% read the nutritional table and 33% the ingredients, versus 82% of respondents who read labels according to this study. these last two elements (nutritional table and ingredients) are the third and fourth criteria to be considered when buying food, only after the price and brand (el tiempo, 2019). many people do not read labels due to lack of time, small print size and technical language (el tiempo, 2019). for this reason, the uaf as a producer market invests time in disseminating this information and supports a proposal to renew labels (semana, 2019). elements that affect the purchase of agroecological products in the uaf and mdsm product appearance is always a determining indicator for consumers of organic products (henryks et al., 2014). this result was also observed in this (fig. 16) and other studies (rojas ramírez & cuéllar rojas, 2014). for this reason, the appearance of the product should reinforce the positive consumer perception of agroecological products and is, therefore, no less important than safety, superior nutritional content, or fair price. conclusions the profile of consumers of agroecological products from the two university agroecological markets evaluated and the characteristics of their consumption are closely related to the surveyed population, who are mostly university students from middle and lower strata; however, age, gender, and educational level are common features with similar studies. most uaf and mdsm consumers are occasional because these markets do not meet their expectations regarding the 8% 25% 18% 14% 19% 15% in fo rm at io n of in te re st o n la be ls percentages 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% i do not read labels ingredients and/or nutritional table place of origin or processing producer's data production and expiration date recommendations for conservation and use 35% 24% 12% 14% 12% 3% 0% el em en ts th at c on di tio n th e pu rc ha se of a gr oe co lo gi ca l p ro du ct s percentages 0% 5% 10% 15% 20% 30%25% 35% 40% appearance price information on label certification seal affinity with the producer/market medical recommendation third person recommendation figure 15. information of interest on labels of agroecological products. figure 16. elements that condition the purchase of agroecological products at the uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). 276 agron. colomb. 39(2) 2021 type of product (many hope to find fast food and agroecological snacks), the frequency of the uaf (many prefer a fortnightly frequency), and prices (products are perceived as expensive due to low purchasing power of consumers). this is observed because of better alternatives regarding location, frequency, hours, etc. offered by conventional markets, insufficient information campaign, and the consumer’s profile. the motivations for the purchase of agroecological products combine aspects of collective well-being such as local production and the contribution to a fairer socioeconomic system. they also include aspects related to individual wellbeing such as health and organoleptic characteristics of the products. these motivations cover socioeconomic but not environmental aspects, which was an unexpected finding. the main limitation for the purchase of agroecological products is appearance and the second is price. therefore, if the appearance were improved, consumers would recognize pricing as fairer. this highlights the need to simultaneously improve the appearance of the products by producers and education by markets. additionally, the main limitation for not buying more agroecological products is pricing, which seems to be contradictory since there is a great willingness to pay some premium. consumers consider that the pricing of the products is fair, but they may not have enough purchasing power or require more information to avoid perceiving the negative side of prices. the educational effort of these university agroecological markets (uaf and mdsm) is insufficient. consumers do not know the difference between agroecological products and other kinds of products, think that an agroecological product can be recognized only by its appearance, do not understand the role of participatory certification, and directly express interest in knowing more about the markets, products, producers, and principles promoted by uaf and mdsm. despite this, the large proportion of respondents who read the labels can be considered a great educational achievement of the uaf and mdsm. acknowledgments this research is part of the project “articulando educación, mercadeo y agroecología para la promoción del consumo sostenible”, carried out by uniminuto with the research group agroeco y gestión ambiental. this study was supported by uniminuto under grant c119-157. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions jdgm collected and analyzed the data and prepared the first draft of this article. amca conceptualized the research, managed the funding, designed the methodology, analyzed the data, prepared the first draft and the final version of this article, and made the adjustments requested by the journal. literature cited alexander, j., crompton, t., & shrubsole, g. (2011). think of me as evil? opening the ethical debates in advertising. public interest research centre (pirc) and world wildlife fund (wwf-uk). andrade ortiz, d., & flores, m. (2008). consumo de productos orgánicos / agroecológicos en los hogares ecuatorianos. veco ecuador. arroyave, c. a. (2015). tendencias de producción y consumo ecológico en antioquia. universidad de medellín. aschemann-witzel, j., & zielke, s. (2017). can’t buy me green? a review of consumer perceptions of and behavior toward the price of organic food. journal of consumer affairs, 51(1), 211–251. https://doi.org/10.1111/joca.12092 baudrillard, j. (1998). the consumer society: myths and structures. sage publications ltd. https://doi.org/10.4135/9781526401502 beck, u. (1992). risk society: towards a new modernity. sage publications ltd. belanche, d., cenjor, i., & pérez-rueda, a. (2019). instagram stories versus facebook wall: an advertising effectiveness analysis. spanish journal of marketing esic, 23(1), 69–94. calle collado, a. (2011). aproximaciones a la democracia radical. in a. calle collado (ed.), democracia radical. entre vínculos y utopías (pp. 15–52). icaria. calle collado, á., gallar, d., & candón, j. (2013). agroecología política: la transición social hacia sistemas agroalimentarios sustentables. revista de economía crítica, (16), 244–277. chaparro-africano, a. m. (2019). toward generating sustainability indicators for agroecological markets. agroecology and sustainable food systems, 43(1), 40–66. https://doi.org/10.1080/2 1683565.2019.1566192 chaparro africano, a., & calle collado, á. (2017). peasant economy sustainability in peasant markets, colombia. agroecology and sustainable food systems, 41(2), 204–225. https://doi.org/10.1 080/21683565.2016.1266069 chaparro-africano, a. m., & naranjo, s. e. (2020). participatory system of guarantees psg of the red de mercados agroecológicos de bogotá región rmabr. a contribution to the sustainability of agroecological producers and markets. international journal of agricultural sustainability, 18(6), 456–472. https://doi.org/10.1080/14735903.2020.1793614 https://doi.org/10.1111/joca.12092 https://doi.org/10.4135/9781526401502 https://doi.org/10.1080/21683565.2019.1566192 https://doi.org/10.1080/21683565.2019.1566192 https://doi.org/10.1080/21683565.2016.1266069 https://doi.org/10.1080/21683565.2016.1266069 https://doi.org/10.1080/14735903.2020.1793614 277chaparro-africano and garzón-méndez: consumer profile and factors determining the purchase of agroecological products. a case study: uniminuto agroecological fair and minuto de dios solidarity market, colombia chaparro-africano, a. m., & salazar soto, n. (2020). costos de producción de productos agroecológicos, en productores familiares de pequeña escala, de la feria agroecológica uniminuto, colombia. cooperativismo & desarrollo, 28(116), 1–31. daly, h. e. (1991). elements of environmental macroeconomics. in r. constanza (ed.), ecological economics: the science and management of sustainability (pp. 32–46). columbia university press. da ne . (2020a, ja nua r y 20). estratif icación socioeconómica pregunta s f recuentes. ht tps://w w w.da ne.gov.co/index. p h p /s e r v i c i o s a l c i u d a d a n o /s e r v i c i o s i n f o r m a c i o n / estratificacion-socioeconomica#preguntas-frecuentes da n e . (2 02 0 b, ja nu a r y 2 4). c e n so n a c ion al d e pobl a c ión y v iv ie n d a 2 018 . ht t ps://w w w.d a ne .gov.c o/i nde x .php/ e s t a d i s t i c a s p o r t e m a / d e m o g r a f i a y p o b l a c i o n / censo-nacional-de-poblacion-y-vivenda-2018 darnhofer, i., lindenthal, t., bartel-kratochvil, r., & zollistsch, w. (2010). conventionalisation of organic farming practices: from structural criteria towards an assessment based on organic principles. a review. agronomy for sustainable development, 30, 67–81. díaz pinilla, l. j. (2012). tendencias de cultivo y consumo de hor taliza s orgánica s en cundinamarca (localidad usaquén) [undergraduate honors thesis, universidad ean]. biblioteca digital minerva. https://repository.ean.edu.co/ handle/10882/2823?show=full dos santos, m. a. (2017). investigación de mercados manual universitario. ediciones díaz de santos. el tiempo. (2019, february 27). los colombianos no leen y no entienden las etiquetas nutricionales. https://www.eltiempo. com/salud/que-hay-que-leer-en-las-etiquetas-nutricionalesde-los-alimentos-330234 escobar-moreno, n. r., gil rueda, a., & restrepo botero, a. c. (2015). caracterización preliminar del consumidor verde antioqueño: el caso de los consumidores del valle de aburrá. revista de la escuela de administración de negocios, (78), 92–107. gentile, n. p., & rodríguez, e. m. (2002). el mercado argentino de los alimentos orgánicos. faces, 7(13), 25–41. gonzález de molina, m., lópez garcía, d., & guzmán casado, g. (2017). politizando el consumo alimentario: estrategias para avanzar en la transición agroecológica. redes, 22(2), 31–55. hamzaoui essoussi, l., & zahaf, m. (2008). decision making process of community organic food consumers: an exploratory study. journal of consumer marketing, 25(2), 95–104. https://doi. org/10.1108/07363760810858837 henryks, j., cooksey, r., & wright, v. (2014). organic food at the point of purchase: understanding inconsistency in consumer choice patterns. journal of food products marketing, 20(5), 452–475. her ná nde z-sa mpier i, r ., & mendoz a tor re s , c . p. (2 018). metodología de la investigación. las rutas cuantitativa, cualitativa y mixta. mc graw hill education. higuchi, a. (2015). características de los consumidores de productos orgánicos y expansión de su oferta en lima. apuntes, 42(77), 57–89. hinton, e. d., & goodman, m. k. (2010). sustainable consumption: developments, considerations and new directions. in m. r. redclift, & g. woodgate (eds.), the international handbook of environmental sociology (2nd ed., pp. 245–261). edward elgar. hosseinnezhad, f. (2017). women and the environment: ecofeministic approach to environmental attitudes and behavior in iran. european journal of sustainable development research, 1(1), article 4. https://doi.org/10.20897/ejosdr.201704 hunt, s. d. (2011). sustainable marketing, equity, and economic growth: a resource-advantage, economic freedom approach. journal of the academy of marketing science, 39, 7–20. https:// doi.org/10.1007/s11747-010-0196-3 ipsos insight. (2007). consumo de alimentos ecológicos en andalucía. junta de andalucía. kamiński, j. (2016). paradigm of sustainable development in marketing. acta scientiarum polonorum oeconomia, 15(2), 63–73. kranjac, m., vapa-tankosić, j., & knežević, m. (2017). profile of organic consumers. economics of agriculture, 64(2), 497–514. https://doi.org/10.5937/ekopolj1702497k krishna, r., & balasubramanian, p. (2018). the significance of factors inf luencing consumer behaviour towards organic food products in kochi. international journal of pure and applied mathematics, 119(12), 2641–2664. kröger, m., & schäfer, m. (2014). between ideals and reality: development and implementation of fairness standards in the organic food sector. journal of agricultural and environmental ethics, 27, 43–63. https://doi.org/10.1007/s10806-013-9444-0 lim, w. m. (2015). a blueprint for sustainability marketing: defining its conceptual boundaries for progress. marketing theory, 16(2), 232–249. https://doi.org/10.1177/1470593115609796 madr. (2004). resolución 148 de 2004. ministerio de agricultura y desarrollo rural. https://w w w.minagricultura.gov.co/ tramites-ser vicios/documents/resolucion_madr _148_ de_2004_sello_de_alimento_ecologico.pdf madr. (2006). resolución 187 de 2006. ministerio de agricultura y desarrollo rural. https://w w w.minagricultura.gov.co/ tramites-servicios/documents/resolucion_187_de_2006.pdf madr. (2007). resolución 36 de 2007. ministerio de agricultura y desarrollo rural. https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_no_036_de_2007_ modificacion_resolucion_148_uso_sello_ecologico.pdf madr. (2016). resolución 199 de 2016. ministerio de agricultura y desarrollo rural. https://w w w.minagricultura.gov.co/ tramites-servicios/documents/resolucion_199_de_2016.pdf madr. (2017). resolución 464 de 2017. ministerio de agricultura y desarrollo rural. https://w w w.minagricultura.gov.co/ normatividad/resoluciones/resoluci%c3%b3n%20no%20 000464%20de%202017.pdf mcdonagh, p., & prothero, a. (2014). sustainability marketing research: past, present and future. journal of marketing management, 30(11–12), 1186–1219. https://doi.org/10.1080/02672 57x.2014.943263 maldonado hernández, b., rivas tovar, l. a., molina galicia, d., & flores galaviz, j. f. (2007). análisis de los modelos de marketing ambiental. universidad empresa, 6(12), 20–38. https://www.dane.gov.co/index.php/servicios-al-ciudadano/servicios-informacion/estratificacion-socioeconomica#preguntas-frecuentes https://www.dane.gov.co/index.php/servicios-al-ciudadano/servicios-informacion/estratificacion-socioeconomica#preguntas-frecuentes https://www.dane.gov.co/index.php/servicios-al-ciudadano/servicios-informacion/estratificacion-socioeconomica#preguntas-frecuentes https://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/demografia-y-poblacion/censo-nacional-de-poblacion-y-vivenda-2018 https://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/demografia-y-poblacion/censo-nacional-de-poblacion-y-vivenda-2018 https://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/demografia-y-poblacion/censo-nacional-de-poblacion-y-vivenda-2018 https://repository.ean.edu.co/handle/10882/2823?show=full https://repository.ean.edu.co/handle/10882/2823?show=full https://www.eltiempo.com/salud/que-hay-que-leer-en-las-etiquetas-nutricionales-de-los-alimentos-330234 https://www.eltiempo.com/salud/que-hay-que-leer-en-las-etiquetas-nutricionales-de-los-alimentos-330234 https://www.eltiempo.com/salud/que-hay-que-leer-en-las-etiquetas-nutricionales-de-los-alimentos-330234 https://doi.org/10.1108/07363760810858837 https://doi.org/10.1108/07363760810858837 https://doi.org/10.20897/ejosdr.201704 https://doi.org/10.1007/s11747-010-0196-3 https://doi.org/10.1007/s11747-010-0196-3 https://doi.org/10.5937/ekopolj1702497k https://doi.org/10.1007/s10806-013-9444-0 https://doi.org/10.1177/1470593115609796 https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_madr_148_de_2004_sello_de_alimento_ecologico.pdf https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_madr_148_de_2004_sello_de_alimento_ecologico.pdf https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_madr_148_de_2004_sello_de_alimento_ecologico.pdf https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_187_de_2006.pdf https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_187_de_2006.pdf https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_no_036_de_2007_modificacion_resolucion_148_uso_sello_ecologico.pdf https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_no_036_de_2007_modificacion_resolucion_148_uso_sello_ecologico.pdf https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_no_036_de_2007_modificacion_resolucion_148_uso_sello_ecologico.pdf https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_199_de_2016.pdf https://www.minagricultura.gov.co/tramites-servicios/documents/resolucion_199_de_2016.pdf https://www.minagricultura.gov.co/normatividad/resoluciones/resoluci%c3%b3n%20no%20000464%20de%202017.pdf https://www.minagricultura.gov.co/normatividad/resoluciones/resoluci%c3%b3n%20no%20000464%20de%202017.pdf https://www.minagricultura.gov.co/normatividad/resoluciones/resoluci%c3%b3n%20no%20000464%20de%202017.pdf https://doi.org/10.1080/0267257x.2014.943263 https://doi.org/10.1080/0267257x.2014.943263 278 agron. colomb. 39(2) 2021 martín ruiz, j. f. (2005). los factores definitorios de los grandes grupos de edad de la población: tipos, subgrupos y umbrales. scripta nova revista electrónica de geografía y ciencias sociales, 9, article 190. ministerio de ambiente y desarrollo sostenible. (2018). resolución 1407 de 2018. https://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/norma1.jsp?i=80429 muhammad, s., fathelrahman, e., & ullah, r. u. t. (2016). the significance of consumer’s awareness about organic food products in the united arab emirates. sustainability, 8(9), article 833. https://doi.org/10.3390/su8090833 orzan, g., cruceru, a. f., bălăceanu, c. t., & chivu, r. g. (2018). consumers’ behavior concerning sustainable packaging: an exploratory study on romanian consumers. sustainability, 10(6), article 1787. https://doi.org/10.3390/su10061787 pérez-vázquez, a., lang-ovalle, f. p., peralta-garay, i., & aguirrepérez, f. j. (2012). percepción del consumidor y productor de orgánicos: el mercado ocelotl de xalapa, ver. méxico. revista mexicana de agronegocios, 31, 20–29. prada, a. (2017, august). consumo agroecológico en colombia ¿quiénes se están alimentando sano en el país? 3colibris. https://3colibris.com/2018/03/06/consumo-agroecologico-en-colombia-quienes-esta-alimentando-sano-en-el-pais/ puente, r., & dakduk, s. (2011). las mujeres en el mercado de las mayorías. debates iesa, 16(1), 33–36. raigón jiménez, m. d. (2008). alimentos ecológicos, calidad y salud. junta de andalucía, consejería de agricultura y pesca, sociedad española de agricultura ecológica (seae). ramadani, v., zendeli, d., gerguri-rashiti, s., & dana, l. p. (2018). impact of geomarketing and location determinants on business development and decision making. competitiveness review, 28(1), 98–120. https://doi.org/10.1108/cr-12-2016-0081 rödiger, m., & hamm, u. (2015). how are organic food prices affecting consumer behaviour? a review. food quality and preference, 43, 10–20. https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2015.02.002 rojas ramírez, n., & cuéllar rojas, c. a. (2014). análisis de los factores que inciden en la decisión de compra de productos orgánicos en santiago de cali [undergraduate honors thesis, universidad autónoma de occidente]. repositorio educativo digital. https://red.uao.edu.co/bitstream/handle/10614/5754/ t03785.pdf?sequence=1&isallowed=y sánchez castañeda, j. (2017). mercado de productos agrícolas ecológicos en colombia. suma de negocios, 8(18), 156–163. semana. (2019, september 5). ¿sabe lo que come?: el álgido debate por el etiquetado de alimentos en colombia. https://www.semana. com/vida-moderna/articulo/alimentacion-el-debate-sobre-eletiquetado-frontal-en-colombia/613969?f bclid=iwar0xrfwtm jeges9okltxgzmkxlknhroh9dramwlw5edq6k0_jov5gnwamlu sena. (2017). clasificación nacional de ocupaciones versión 2017. servicio nacional de aprendizaje, dirección de empleo y trabajo, observatorio laboral y ocupacional colombiano. sevilla guzmán, e. (2006). de la sociología rural a la agroecología. icaria. shum, y. m. (2019, march 6). situación digital y social media en colombia 2019. yi min shum xie. https://yiminshum.com/ digital-social-media-colombia-2019/ storstad, o., & bjørkhaug, h. (2003). foundations of production and consumption of organic food in norway: common attitudes among farmers and consumers? agriculture and human values, 20, 151–163. uniminuto. (2020, june 15). plan de desarrollo uniminuto 20 25. aprendizaje para la transformación. https://intranet.uniminuto.edu/documents/16129/0/plan+de+desarrol lo+2020++2025/086912a2-68fd-464f-b073-539abc40e5c6 vargas restrepo, n. e., & valencia bitar, m. c. (2015). caracterización del perfil de compra de productos verdes del género femenino en la ciudad de bogotá [master’s thesis, colegio de estudios superiores de administración – cesa]. repositorio institucional cesa. https://repository.cesa.edu.co/bitstream/handle/10726/815/mdm2015-279.pdf?sequence=6&isallowed=y vietoris, v., kozelová, d., mellen, m., chreneková, m., potclan, j. e., fikselová, m., kopkáš, p., & horská, e. (2016). analysis of consumer preferences at organic food purchase in romania. polish journal of food and nutrition sciences, 66(2), 139–146. https://doi.org/10.1515/pjfns-2015-0028 https://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/norma1.jsp?i=80429 https://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/norma1.jsp?i=80429 https://doi.org/10.3390/su8090833 https://doi.org/10.3390/su10061787 https://3colibris.com/2018/03/06/consumo-agroecologico-en-colombia-quienes-esta-alimentando-sano-en-el-pais/ https://3colibris.com/2018/03/06/consumo-agroecologico-en-colombia-quienes-esta-alimentando-sano-en-el-pais/ https://doi.org/10.1108/cr-12-2016-0081 https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2015.02.002 https://red.uao.edu.co/bitstream/handle/10614/5754/t03785.pdf?sequence=1&isallowed=y https://red.uao.edu.co/bitstream/handle/10614/5754/t03785.pdf?sequence=1&isallowed=y https://www.semana.com/vida-moderna/articulo/alimentacion-el-debate-sobre-el-etiquetado-frontal-en-colombia/613969?fbclid=iwar0xrfwtmjeges9okltxgzmkxlknhroh9dramwlw5edq6k0_jov5gnwamlu https://www.semana.com/vida-moderna/articulo/alimentacion-el-debate-sobre-el-etiquetado-frontal-en-colombia/613969?fbclid=iwar0xrfwtmjeges9okltxgzmkxlknhroh9dramwlw5edq6k0_jov5gnwamlu https://www.semana.com/vida-moderna/articulo/alimentacion-el-debate-sobre-el-etiquetado-frontal-en-colombia/613969?fbclid=iwar0xrfwtmjeges9okltxgzmkxlknhroh9dramwlw5edq6k0_jov5gnwamlu https://www.semana.com/vida-moderna/articulo/alimentacion-el-debate-sobre-el-etiquetado-frontal-en-colombia/613969?fbclid=iwar0xrfwtmjeges9okltxgzmkxlknhroh9dramwlw5edq6k0_jov5gnwamlu https://yiminshum.com/digital-social-media-colombia-2019/ https://yiminshum.com/digital-social-media-colombia-2019/ https://intranet.uniminuto.edu/documents/16129/0/plan+de+desarrollo+2020+-+2025/086912a2-68fd-464f-b073-539abc40e5c6 https://intranet.uniminuto.edu/documents/16129/0/plan+de+desarrollo+2020+-+2025/086912a2-68fd-464f-b073-539abc40e5c6 https://intranet.uniminuto.edu/documents/16129/0/plan+de+desarrollo+2020+-+2025/086912a2-68fd-464f-b073-539abc40e5c6 https://repository.cesa.edu.co/bitstream/handle/10726/815/mdm2015-279.pdf?sequence=6&isallowed=y https://repository.cesa.edu.co/bitstream/handle/10726/815/mdm2015-279.pdf?sequence=6&isallowed=y https://doi.org/10.1515/pjfns-2015-0028 279chaparro-africano and garzón-méndez: consumer profile and factors determining the purchase of agroecological products. a case study: uniminuto agroecological fair and minuto de dios solidarity market, colombia supplementary material 1. survey for the characterization of consumers and consumption in uniminuto agroecological fair (uaf) and minuto de dios solidarity market (mdsm). email name id date characterization of uaf and mdsm consumers 1 how old are you? • < 20 years old • 20 to 39 years old • 40 to 49 years old • 50 to 60 years old • >60 years old 2 what is your gender? • male • female 3 what is your educational level? • primary/high school • technician/technologist • undergraduate student • post-graduate 4 what is your profession? • art, culture, recreation, and sports • natural, applied, and related sciences • social sciences, education, services • directorate and management • finance and administration • primary and extractive exploitation • health • sales and services 5 what is your occupation? • student • independent • employed • retired 6 what is your household stratum? • 1 • 2 • 3 • 4 • 5 or 6 7 how many people make up your household? • 1 • 2/3 • 4/5 • >5 8 which is your link with uniminuto? • student • professor • administration staff • uaf seller • no connection uaf and mdsm concepts and media 9 do you know the dates, location, and hours of the uaf and mdsm? • yes • no 10 what uaf and mdsm media do you consult? • flyers • posters • instagram • facebook • email • word-of-mouth • agroecological markets network of bogota region • radio • whatsapp • none 280 agron. colomb. 39(2) 2021 11 what would you like to know about the uaf and mdsm? • information about the products • dates, times, place, and activities • information on producers • information on the principles they promote 12 what are the principles of uaf and mdsm? • agroecology • social and solidarity economy • fair trade • sustainable consumption • food sovereignty • short supply chains • radical democracy • all • none characterization of consumption in uaf and mdsm 13 what kind of buyer of the uaf and mdsm are you? • faithful: i visit all the uaf and shop regularly at mdsm • occasional: i only buy if i can attend 14 do you buy organic products in conventional markets? • yes • no in what market do you buy these products? • supermarkets/hypermarkets • stores • other 15 what products would you like to find at uaf and mdsm? • fast food/snacks • drinks • toiletries/cosmetics • lunches • fruits • grains/flours/oils • clothing • it is okay/i do not know • no response 16 do you consider that the frequency of uaf (every month) and mdsm (monday to saturday) is sufficient? • yes • no • uaf twice a month • uaf every week • mdsm monday to sunday 17 what are your motivations to buy agroecological products in the uaf and mdsm? • products of local origin • better organoleptic quality • for health • contribution to a fair social and commercial system • they help to keep the environment in good condition • curiosity 18 why don’t you buy more products from uaf and mdsm? • i do not see the difference • products are expensive • i have other needs • i cannot travel to the uaf and mdsm • i did not know about the fair/market • none • no response 19 how much money do you invest in each uaf or in each purchase in mdsm? • < $19,000 • $20,000 $49,000 • $50,000 $99,000 • $100,000 – 199,000 • $200,000 $299,000 • >$300,000 • none of the above • no response 20 how much are you willing to pay as a premium for the agroecological products of the uaf and mdsm? • 0% • 1 to 10% • 11 to 20% • >20% 281chaparro-africano and garzón-méndez: consumer profile and factors determining the purchase of agroecological products. a case study: uniminuto agroecological fair and minuto de dios solidarity market, colombia 21 what packaging do you prefer for the products you buy from uaf and mdsm? • none • paper, cardboard • plastic • glass • metal • not relevant 22 how do you identify an agroecological product in the uaf and mdsm? • appearance (color, shape, size), smell, taste • seal or certificate • trust in the uaf, mdsm and its producers • label 23 what information do you look for on uaf and mdsm product labels? • i don’t read labels • ingredients and/or nutritional table • place of origin or processing • producer’s data • production and expiration date • recommendations for conservation and use 24 what is most important when buying a product from the uaf and mdsm? • appearance • price • information on label • certification seal • affinity with the producer/market • medical recommendation • third person recommendation evaluation of the drying process and toxic metal contents in yerba mate cultivated in southern brazil received for publication: 10 june, 2021. accepted for publication: 18 december, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n3.96535 1 exact sciences and technology, chemical engineering, university of caxias do sul (ucs), caxias do sul (brazil). 2 postgraduate program in engineering of processes and technologies (pgeprotec), university of caxias do sul (ucs), caxias do sul (brazil). * corresponding author: mpolett1@ucs.br agronomía colombiana 39(3), 453-458, 2021 abstract resumen the drying kinetics of yerba mate leaves from southern brazil was investigated theoretically and experimentally in a drying oven at 70°c. the effect of drying conditions on the moisture ratio, drying rate, and effective diffusivity of yerba mate leaves was evaluated. five drying models were fitted to experimental data. additionally, the concentrations of as, cd, pb, ni, cr, and hg in the yerba mate leaves were determined using inductively coupled plasma optic emission spectrometry (icp-oes). the results revealed that all samples only showed a falling rate period without a constant rate of drying. the midilli model showed the best fit of experimental data. all samples showed levels of hg higher than those permitted by brazilian legislation. monitoring programs and other studies are required to prevent the intake of yerba mate products contaminated with toxic metals. la cinética del secado de hojas de yerba mate del sur de brasil se investigó experimental y teóricamente en un horno de secado a 70°c. se evaluó el efecto de las condiciones de secado sobre la proporción de humedad, la velocidad de secado y la difusividad efectiva de las hojas de yerba mate. se ajustaron cinco modelos de secado a los datos experimentales. además, se determinó la concentración de as, cd, pb, ni, cr y hg en las hojas de yerba mate mediante espectrometría de emisión óptica de plasma de acoplamiento inductivo (icp-oes). los resultados revelaron que todas las muestras solo presentaron un período de tiempo de velocidad decreciente sin periodo de velocidad constante de secado. el modelo midilli mostró el mejor ajuste de los datos experimentales. todas las muestras presentaron niveles de hg superiores a los permitidos por la legislación brasileña. se requieren programas de monitoreo y otros estudios para prevenir la ingesta de productos de yerba mate contaminados con metales tóxicos. key words: diffusion, drying, modelling, ilex paraguariensis. palabras clave: difusión, secado, modelado, ilex paraguariensis. evaluation of the drying process and toxic metal contents in yerba mate cultivated in southern brazil evaluación del proceso de secado y contenido de metales tóxicos en la yerba mate cultivada en el sur de brasil caroline gieseler dornelles1 and matheus poletto2* introduction several studies have been recently conducted on yerba mate (ilex paraguariensis) because of its effects on human health (kahmann et al., 2017; zielinski et al., 2020; croge et al., 2021). the alkaloids, terpenes, polyphenols, and essential oils, among other compounds present in its chemical composition are responsible for pharmacological activities that have anti-inf lammatory, anti-obesity, and antioxidant effects (croge et al., 2021). the most common use of yerba mate consists of an infusion of its leaves, such as chimarrão (a hot infusion of yerba mate leaves), tereré (a cold infusion of leaves) and mate tea (zielinski et al., 2020). however, in the last years, yerba mate has been used as raw material in non-traditional uses that include the production of beers, soft drinks, sweets, and functional cheeses (croge et al., 2021). yerba mate production is particularly favored in eastern paraguay, north-eastern argentina and southern brazil, where its cultivation and processing are an important economic activity, not only for south america but also for international trade (heck & de mejia, 2007; frizon et al., 2017). the geographical origins associated with environmental conditions, soil composition, harvest time, and processing and cultivation can affect the levels of the bioactive compounds (kahmann et al., 2017; zielinski et al., 2020). additionally, other anthropogenic activities can inf luence the chemical composition of yerba mate by introducing compounds harmful to health (toppel et al., 2018; valduga et al., 2019). the drying is a vital stage in the processing of the yerba mate leaves. this process involves simultaneous mass https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.96535 454 agron. colomb. 39(3) 2021 and heat transfer through the leaves, which may cause significant changes in yerba mate characteristics. the drying stage inf luences the product quality as well as its cost (timm et al., 2019; siqueira et al., 2020). these concerns could be addressed by using mathematical simulations of the drying process (siqueira et al., 2020). hence, knowing the drying characteristics of biological materials is essential to design, optimize, and control the drying process (pilatti et al., 2016). in this context, this study evaluated the drying characteristics of yerba mate leaves cultivated in southern brazil and proposed a mathematical model of the drying process. this research also determined the concentrations of diverse toxic metals, such as as, cd, pb, ni, cr and hg since studies about the presence of toxic metals in yerba mate leaves are scarce. materials and methods plant material yerba mate leaves were evaluated from three different geographical locations from brazil. the samples from cruz machado (26°1’0” s, 51°21’0” w) located in paraná state, brazil were identified as pr. samples from santiago (29°11’30” s, 54°52’2” w), located in rio grande do sul state, brazil were identified as rs. finally, leaves from antônio prado (28°50’13” s, 51°17’45” w) also located in rio grande do sul state, brazil were identified as nt. drying equipment and experimental setup leaves of each sample were cut with dimensions of 2 x 2 cm to be used in the drying experiments. the initial moisture content of each sample was determined using a convection oven at 70 ± 2°c. the drying was carried out in a gibertini eurotherm thermobalance (novate milanese, italy) with 350w power, using approximately 1 g of sample. the temperature used was 70°c. the sample mass was determined at 5 min intervals, directly by the thermobalance front display, until a constant mass was reached. modelling of the drying process to evaluate the drying characteristics of yerba mate, the moisture ratio (mr) values were determined from the moisture content data (kg water/kg dry matter) at time t from equation 1: 1 𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 (1) 1 2 3 𝐷𝐷𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑡𝑡−𝑀𝑀𝑡𝑡+𝑑𝑑𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑀𝑀 (2) 4 6 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑅𝑅𝑅𝑅 = [ 1 𝑁𝑁 ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑀𝑀,𝑖𝑖 ) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 ] 1 2 (3) 7 𝜒𝜒2 = ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑒𝑒,𝑖𝑖) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 𝑁𝑁−𝑍𝑍 (4) 8 9 10 ln(𝑀𝑀𝑀𝑀) = ln ( 8 𝜋𝜋2 ) − (𝜋𝜋 2 𝐷𝐷𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 4 𝐿𝐿2 ) 𝑡𝑡 (5) 11 15 (1) where mt, mo, and me are the moisture content at any time of drying (kg water/kg dry matter), the initial moisture content (kg water/kg dry matter), and the equilibrium moisture content (kg water/kg dry matter), respectively. me was neglected since its values were relatively small compared to mt and mo (mewa et al., 2019; yilmaz et al., 2019). the drying rate of yerba mate leaves was obtained according to equation 2: 1 𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 (1) 1 2 3 𝐷𝐷𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑡𝑡−𝑀𝑀𝑡𝑡+𝑑𝑑𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑀𝑀 (2) 4 6 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑅𝑅𝑅𝑅 = [ 1 𝑁𝑁 ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑀𝑀,𝑖𝑖 ) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 ] 1 2 (3) 7 𝜒𝜒2 = ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑒𝑒,𝑖𝑖) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 𝑁𝑁−𝑍𝑍 (4) 8 9 10 ln(𝑀𝑀𝑀𝑀) = ln ( 8 𝜋𝜋2 ) − (𝜋𝜋 2 𝐷𝐷𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 4 𝐿𝐿2 ) 𝑡𝑡 (5) 11 15 (2) where dr is the drying rate (kg water/kg dry matter per min), mt + dt is the moisture content at t + dt time (kg water/ kg dry matter) and t is the drying time (min). the drying data obtained were fitted to five different drying models detailed in table 1. table 1. mathematical models applied to the drying curves. model’s name model’s equation newton (yilmaz et al., 2019) mr = exp(-kt) page (mewa et al., 2019) mr = exp(-ktn) henderson and pabis (kouhila et al., 2020) mr = a exp(-kt) midilli et al. (2002) mr = a exp(-ktn) + bt parabolic (darvishi et al., 2013) mr = at2 + bt + c mr moisture ratio; t time; a, b, c, k, n: constants. the nonlinear least-squares regression analysis was used to estimate model parameters using the software origin® 2018 (originlab corporation, northampton, ma, usa). the coefficient of determination (r2) was the primary parameter used for selecting the best model to define the drying curves (darvishi et al., 2013). however, to better determine the quality of the fit, reduced chi-square (χ2) and root mean square error (rmse) were also calculated. these two statistical features were calculated according to equations 3 and 4, respectively: 1 𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 (1) 1 2 3 𝐷𝐷𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑡𝑡−𝑀𝑀𝑡𝑡+𝑑𝑑𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑀𝑀 (2) 4 6 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑅𝑅𝑅𝑅 = [ 1 𝑁𝑁 ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑀𝑀,𝑖𝑖 ) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 ] 1 2 (3) 7 𝜒𝜒2 = ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑒𝑒,𝑖𝑖) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 𝑁𝑁−𝑍𝑍 (4) 8 9 10 ln(𝑀𝑀𝑀𝑀) = ln ( 8 𝜋𝜋2 ) − (𝜋𝜋 2 𝐷𝐷𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 4 𝐿𝐿2 ) 𝑡𝑡 (5) 11 15 (3) 1 𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 (1) 1 2 3 𝐷𝐷𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑡𝑡−𝑀𝑀𝑡𝑡+𝑑𝑑𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑀𝑀 (2) 4 6 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑅𝑅𝑅𝑅 = [ 1 𝑁𝑁 ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑀𝑀,𝑖𝑖 ) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 ] 1 2 (3) 7 𝜒𝜒2 = ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑒𝑒,𝑖𝑖) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 𝑁𝑁−𝑍𝑍 (4) 8 9 10 ln(𝑀𝑀𝑀𝑀) = ln ( 8 𝜋𝜋2 ) − (𝜋𝜋 2 𝐷𝐷𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 4 𝐿𝐿2 ) 𝑡𝑡 (5) 11 15 (4) where mrexp,i is the experimental moisture ratio, mrpre,i is the predicted moisture ratio, n is the number of observations, and z is the number of constants. the model that best described the drying characteristics was chosen as the one with the highest r2, followed by the lowest χ2 and rmse values (sarimeseli, 2011; yilmaz et al., 2019). effective moisture diffusivity the effective moisture diffusivity can be determined from the slope of the normalized plot of mr, ln(mr) versus time, when the drying time is abundant (darvishi et al., 2013; incedayi, 2020; kouhila et al., 2020), using equation 5: 455dornelles and poletto: evaluation of the drying process and toxic metal contents in yerba mate cultivated in southern brazil 1 𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 𝑀𝑀𝑀𝑀−𝑀𝑀𝑀𝑀 (1) 1 2 3 𝐷𝐷𝑀𝑀 = 𝑀𝑀𝑡𝑡−𝑀𝑀𝑡𝑡+𝑑𝑑𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑀𝑀 (2) 4 6 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑅𝑅𝑅𝑅 = [ 1 𝑁𝑁 ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑀𝑀,𝑖𝑖 ) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 ] 1 2 (3) 7 𝜒𝜒2 = ∑ ((𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒,𝑖𝑖 − 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑒𝑒𝑝𝑝𝑒𝑒,𝑖𝑖) 2𝑁𝑁 𝑖𝑖=1 𝑁𝑁−𝑍𝑍 (4) 8 9 10 ln(𝑀𝑀𝑀𝑀) = ln ( 8 𝜋𝜋2 ) − (𝜋𝜋 2 𝐷𝐷𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 4 𝐿𝐿2 ) 𝑡𝑡 (5) 11 15 (5) where (deff) is the effective moisture diffusivity (m2/s) and l is the half thickness of the sample (m). metal content determination the arsenic, cadmium, lead, nickel, chromium, and mercury contents in yerba mate leaves were analyzed using icp-oes equipment (icap 7000, thermo scientific, cambridge, uk). the samples were previously dried in a convection oven at 70°c until constant weight. the samples were prepared according to the epa method 3050b (epa, 1996) and the apha method 3120b (gottler, 2017), and analyzed in triplicate. results and discussion drying characteristics the evolution of moisture content as a function of time can be represented by the drying curve. figure 1a shows the variations in the moisture ratio (mr) with the drying time for all leaves studied. according to kouhila et al. (2020), the drying curve can be separated in three main phases. in the first phase, a transition between transient to permanent regime of drying takes place. the sample temperature reaches the wet bulb temperature. the main part of energy is used to increase the sample’s surface temperature through a sensible heat input which will result in water evaporation. as seen in figure 1a, before the initial 1000 s, all samples show very similar behavior, which is consistent with the first stage of drying. the second drying phase corresponds to a more prominent drying since the steady state phase begins. at this stage, the free water present in the sample’s surface is evaporated. the saturation vapor pressure inside the oven is equal to the vapor pressure at the sample’s surface (kouhila et al., 2020). the drying rate is constant during this stage and only depends on the external conditions, such as temperature, air humidity and f low characteristics (darvishi et al., 2013; kouhila et al., 2020). it was not possible to identify the steady state phase in figure 1a. after the first period, all samples only showed a falling rate period. a similar behavior was observed by pilatti et al. (2016) for yerba mate leaves. phase 3 corresponds to the falling drying rate period. as shown in figure 1a, this period can be identified approximately from 1000-6000 s. at this period, the energy is used to evaporate the water from the inside of the sample. in organic materials, such as yerba mate, the water evaporates from the inner layers of the sample generally by a diffusion-controlled process. consequently, the drying rate decreases increasing the drying time, as can be seen in figure 1b. thus, the constitution of each yerba mate leaf may inf luence the mass and heat transfer that may cause the decrease in the drying rate. pilatti et al. (2016) reported that, at this stage, the drying is governed by the water diffusion in the solid that agrees with the results of this study. after 6000 s, the moisture ratio was reduced, indicating that the drying process was near reaching the equilibrium moisture content. modelling of the drying curves the best model for describing the drying characteristics of the leaves studied was selected according to the highest r2 and the lowest χ2 and rmse values. the statistical results for the models tested are summarized in table 2. m oi st ur e ra tio time (s) 0 2000 60004000 8000 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 a midilli modelpr rs nt d ry in g ra te (k g w at er /k g dr y m at te r pe r m in ) time (min) 0 25 50 75 0.000 0.005 0.010 b pr rs nt figure 1. evolution of a) moisture ratio and b) drying rate of the yerba mate leaves versus drying time. pr: samples from paraná; rs: samples from rio grande do sul; nt: samples from antônio prado. 456 agron. colomb. 39(3) 2021 from all modes tested, the midilli model seems to be the best model describing the drying characteristics of the three samples, as can be seen in the adjustment done in the experimental data shown in figure 1a, and also verified by the highest r2 and lowest χ2 and rmse values shown in table 2. however, the page model also showed similarity with the experimental data and could not be discarded. pilatti et al. (2016) evaluated the drying of yerba mate leaves in a bench dryer and found that the page model was suitable to predict the experimental data. holowaty et al. (2018) also observed that the page model better described the drying of yerba mate leaves. effective moisture diffusivity results the values of effective moisture diffusivity are shown in table 3. the deff values ranged from 2.96 x 10-12 to 3.69 x 10-12 m2 s-1. the values obtained in this research are in the general range of other values found in the literature for yerba mate leaves ranging from 10-14 to 10-10 m2 s-1 (ramallo, 2001). ramallo et al. (2001) found moisture diffusivity between 2.3 x 10−11 and 2.5 x 10−10 m2 s-1 for yerba mate leaves cultivated in argentina, drying the leaves at 100-130°c, while pilatti et al. (2016) obtained moisture diffusivity ranging from 2.3 x 10-11 to 2.5 x 10-10 m2 s-1 for yerba mate leaves from brazil, when drying the samples at 55°c, 65°c and 75°c. the nt showed the highest deff value followed by pr and rs. this result corroborated the moisture ratio showed in figure 1a. when samples were dried, the activity of water molecules increased (xiao et al., 2010) since the energy was used to heat the sample; consequently, the movement and collisions between water molecules increased, which resulted in higher moisture diffusivity. metal content the concentration of arsenic, cadmium, lead, chromium, mercury, and nickel found in the leaf samples is shown in table 4. the maximum metal content permitted in yerba mate according to brazilian legislation (presidência da república brasil, 1965; ministério da saúde brasil, 2013) is shown in table 4. based on the results shown in table 4, the contents of as, cd, pb and ni were below those permitted by brazilian legislation, while the hg content obtained in the three samples of yerba mate leaves was above that allowed by brazilian legislation. the highest levels were obtained for the pr and nt samples, with contamination 3 times higher than the maximum content established by brazilian legislation. the hg contamination in the rs sample was 50% higher than that allowed by brazilian legislation. mercury is present in the entire biosphere, although it is far from natural or anthropogenic sources. mercury compounds such as chlorides, nitrates and sulphates are stable and are even more abundant in the environment (xiao et table 2. results of the statistical analysis on the modelling of moisture content versus drying time for the samples of yerba mate leaves studied. model name samples r2 χ2 rmse coefficients a b c n k newton pr rs nt 0.8837 0.8623 0.9217 0.0068 0.0081 0.0050 0.1641 0.2017 0.1207 ------------------------0.00049 0.00067 0.00077 page pr rs nt 0.9779 0.9850 0.9892 0.0013 0.0009 0.0006 0.0299 0.0211 0.0159 ------------------0.646 0.597 0.662 0.00731 0.01289 0.00878 henderson and pabis pr rs nt 0.9520 0.9286 0.9458 0.0028 0.0042 0.0035 0.0648 0.1004 0.0800 0.8318 0.8053 0.8668 ------------------0.00037 0.00047 0.00063 midilli pr rs nt 0.9925 0.9894 0.9888 0.0004 0.0006 0.0007 0.0093 0.0137 0.0151 1.009 1.016 1.024 -0.000029 -0.000015 -0.000002 ------0.462 0.507 0.635 0.02409 0.02353 0.01088 parabolic pr rs nt 0.9281 0.8759 0.8698 0.0042 0.0073 0.0084 0.0929 0.1672 0.1840 0.78495 0.72184 0.74416 -0.00019 -0.00022 -0.00027 0.0002 0.0002 0.0003 ------------pr: samples from paraná; rs: samples from rio grande do sul; nt: samples from antônio prado. r2: coefficient of determination, χ2: reduced chi-square; rmse root mean square error. table 3. values of effective moisture diffusivity (deff) for the yerba mate leaves. sample deff (m 2 s-1) r2 pr 3.65 x 10-12 0.981 rs 2.96 x 10-12 0.993 nt 3.69 x 10-12 0.991 pr: samples from paraná; rs: samples from rio grande do sul; nt: samples from antônio prado; r2: coefficient of determination. 457dornelles and poletto: evaluation of the drying process and toxic metal contents in yerba mate cultivated in southern brazil al., 2010). thus, contamination of soils and waters with hg can generate leaf contamination during plant growth. the cr content was 50% above that established by brazilian legislation for the rs leaf samples and 30% above for nt. saidelles et al. (2010) evaluated yerba mate samples and verified higher levels of cr. the authors obtained cr content that ranged from 1.3 and 1.6 mg kg-1 for samples commercialized in the southern region of brazil. according to valduga et al. (2019), the elemental composition of the yerba mate leaves can be altered by the chemical properties of the soil, fertilization, and limestone use. water used for soil irrigation may also contain toxic metals (kosanić et al., 2017; santos et al., 2018) and contribute to the higher levels of metals in the yerba mate leaves analyzed. therefore, other studies need to be carried out to confirm these hypotheses. conclusions drying characteristics and concentrations of as, cd, pb, ni, cr, and hg in the yerba mate leaves were investigated. the drying curve revealed only the presence of a falling drying rate period. the midilli model seemed to be the best mathematical model to describe the drying process. the moisture diffusivity ranged from 2.96 x 10-12 to 3.69 x 10-12 m2 s-1. all samples studied showed hg levels higher than those permitted by brazilian legislation, while the rs and nt samples showed higher levels of cr. the higher levels of hg and cr may be associated with soil composition, use of fertilizers, limestone addition to soil, or contamination of the water used for soil irrigation. however, new studies are required to confirm these hypotheses. acknowledgments the authors would like to thank the university of caxias do sul (ucs) of brazil for its contribution to this research. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions cgd and mp formulated the overarching research goals and aims. cgd carried out activities to annotate scrub data and maintain research data for initial use and later reuse. mp applied statistical, mathematical, computational techniques to analyze study data. cgd conducted the research and investigation process, specifically performing the experiments. cgd developed the methodology and created the models. mp managed and coordinated the research activity planning and execution. cgd provided the study materials, reagents, laboratory samples, instrumentation, and other analysis tools. cgd and mp verified the overall replication/reproducibility of results and other research outputs. cgd and mp prepared, created, and presented the published work and oversaw its visualization. cgd and mp wrote/translated the initial draft. mp carried out the critical review, commentary, and revision of the manuscript. all authors reviewed the manuscript. literature cited croge, c. p., cuquel, f. l., & pintro, p. t. m. (2021). yerba mate: cultivation systems, processing and chemical composition. a review. scientia agricola, 78(5), article e20190259. https://doi. org/10.1590/1678-992x-2019-0259 darvishi, h., azadbakht, m., rezaeiasl, a., & farhang, a. (2013). drying characteristics of sardine fish dried with microwave heating. journal of the saudi society of agricultural sciences, 12(2), 121–127. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2012.09.002 epa. (1996). method 3050b:  acid digestion of sediments, sludges, and soils. united states environmental protection agency. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-06/documents/ epa-3050b.pdf frizon, c. n. t., dagostin, j. l. a., nisgoski, s., ribani, m., & hoffmann-ribani, r. (2017). microwave drying and nir spectroscopy for the rapid moisture measurement of yerba mate (ilex paraguariensis) leaves during storage. international journal of food properties, 20(sup2), 1403–1412. https://doi.or g/10.1080/10942912.2017.1343834 gottler, r. a. (2017). 3120 metals by plasma emission spectroscopy. in r. b. baird, a. d. eaton, & e. w. rice (eds.), standard methods for the examination of water and wastewater (23rd ed., table 4. metal concentration (mg kg-1 dw) found in the yerba mate leaves. metal maximum concentration permitted pr rs nt as 0.60 0.0047 ± 0.0019 0.0186 ± 0.0005 0.0185 ± 0.0004 cd 0.40 0.1989 ± 0.0015 0.1921 ± 0.0085 0.0458 ± 0.0011 pb 0.60 0.3313 ± 0.0024 0.3072 ± 0.0158 0.1990 ± 0.0044 cr 0.10 0.0431 ± 0.0250 0.1523 ± 0.0037 0.1307 ± 0.0018 hg 0.01 0.0377 ± 0.0015 0.0155 ± 0.0005 0.0305 ± 0.0008 ni 5.00 3.7791 ± 0.0209 0.5413 ± 0.0302 2.4941 ± 0.0071 values in red are higher than the maximum permitted by brazilian legislation (presidência da república brasil, 1965; ministério da saúde brasil, 2013). pr: samples from paraná; rs: samples from rio grande do sul; nt: samples from antônio prado. https://doi.org/10.1590/1678-992x-2019-0259 https://doi.org/10.1590/1678-992x-2019-0259 https://doi.org/10.1016/j.jssas.2012.09.002 https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-06/documents/epa-3050b.pdf https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-06/documents/epa-3050b.pdf https://doi.org/10.1080/10942912.2017.1343834 https://doi.org/10.1080/10942912.2017.1343834 458 agron. colomb. 39(3) 2021 pp. 3–42). american public health association, american water works association, water environment federation. heck, c. i., & de mejia, e . g. (20 07). yerba mate tea (ilex paraguariensis): a comprehensive rev iew on chemistr y, hea lt h implicat ions, a nd technolog ica l considerat ions. journal of food science, 72(9), r138–r151. ht tps://doi. org/10.1111/j.1750-3841.2007.00535.x holowaty, s. a., thea, a. e., alegre, c., & schmalko, m. e. (2018). differences in physicochemical properties of yerba maté (ilex paraguariensis) obtained using traditional and alternative manufacturing methods. journal of food process engineering, 41(8), article e12911. https://doi.org/10.1111/jfpe.12911 incedayi, b. (2020). assessment of pretreatments on drying kinetics and quality characteristics of thin-layer dried red pepper. turkish journal of agriculture and forestry, 44(6), 543–556. kahmann, a., anzanello, m. j., marcelo, m. c. a., & pozebon, d. (2017). near infrared spectroscopy and element concentration analysis for assessing yerba mate (ilex paraguariensis) samples according to the country of origin. computers and electronics in agriculture, 140, 348–360. https://doi.org/10.1016/j. compag.2017.06.007 kosanić, m., ranković, b., rančić, a., & stanojković, t. (2017). evaluation of metal contents and bioactivity of two edible mushrooms agaricus campestris and boletus edulis. emirates journal of food and agriculture, 29(2), 98–103. https://doi. org/10.9755/ejfa.2016-06-656 kouhila, m., moussaoui, h., lamsyehe, h., tagnamas, z., bahammou, y., idlimam, a., & lamharrar, a. (2020). drying characteristics and kinetics solar drying of mediterranean mussel (mytilus galloprovincilis) type under forced convection. renewable energy, 147, 833–844. https://doi.org/10.1016/j. renene.2019.09.055 mewa, e. a., okoth, m. w., kunyanga, c. n., & rugiri, m. n. (2019). experimental evaluation of beef drying kinetics in a solar tunnel dryer. renewable energy, 139, 235–241. https:// doi.org/10.1016/j.renene.2019.02.067 midilli, a., kucuk, h., & yapar, z. (2002). a new model for singlelayer drying. drying technology, 20(7), 1503–1513. https://doi. org/10.1081/drt-120005864 ministério da saúde brasil. (2013). resolução rdc no. 42, de 29 de agosto de 2013. https://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/ anvisa/2013/rdc0042_29_08_2013.html pilatti, d., johann, g., palú, f., & silva, e. a. (2016). evaluation of a concentrated parameters mathematical model applied to drying of yerba mate leaves with variable mass transfer coefficient. applied thermal engineering, 105, 483–489. https:// doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.02.139 presidência da república brasil. (1965). decreto no. 55871 de 26 de março de 1965. https://www.gov.br/agricultura/pt-br/ assuntos/inspecao/produtos-vegetal/legislacao-1/bibliotecade-normas-vinhos-e-bebidas/decreto-no-55-871-de-26-demarco-de-1965.pdf/view ramallo, l. a., pokolenko, j. j., balmaceda, g. z., & schmalko, m. e. (2001). moisture diffusivity, shrinkage, and apparent density variation during drying of leaves at high temperatures. international journal of food properties, 4(1), 163–170. https:// doi.org/10.1081/jfp-100002194 saidelles, a. p. f., kirchner, r. m., santos, n. r. z., flores, e. m. m., & bartz, f. r. (2010). análise de metais em amostras comerciais de erva-mate do sul do brasil. alimentos e nutrição, 21(2), 259–265. santos, a. c., barbosa, s., pessoa, m. f., leal, n., reboredo, f., lidon, f., & almeida, j. (2018). speciation, mobility and adsorption effects of various metals in sediments in an agricultural area surrounding an uranium ore deposit (nisa, portugal). emirates journal of food and agriculture, 30(6), 503–514. sarimeseli, a. (2011). microwave drying characteristics of coriander (coriandrum sativum l.) leaves. energy conversion and management, 52(2), 1449–1453. https://doi.org/10.1016/j. enconman.2010.10.007 siqueira, v. c., leite, r. a., mabasso, g. a., martins, e . a. s., quequeto, w. d., & isquierdo, e . p. (2020). dr y ing k i net ic s a nd ef fec t ive d i f f u sion of buck wheat g ra i ns. ciência e agrotecnologia, 44, article e011320. https://doi. org/10.1590/1413-7054202044011320 timm, t. g., pasko, r. z., campos, c. s. g., helm, c. v., & tavares, l. b. b. (2019). drying process of lentinula edodes: inf luence of temperature on β-glucan content and adjustment of mathematical models. ciência e agrotecnologia, 43, article e025719. https://doi.org/10.1590/1413-7054201943025719 toppel, f. v., maccari junior, a., motta, a. c. v., frigo, c., magri, e., & barbosa, j. z. (2018). soil chemical attributes and their inf luence on elemental composition of yerba mate leaves. floresta, 48(3), 425–434. https://doi.org/10.5380/rf.v48i3.56677 valduga, a. t., gonçalves, i. l., & magri, e. (2019). analysis of the presence of toxic metals in yerba mate samples: a case study from south brazil. water, air, & soil pollution, 230, article 153. https://doi.org/10.1007/s11270-019-4204-z xiao, h. w., pang, c. l., wang, l. h., bai, j. w., yang, w. x., & gao, z. j. (2010). drying kinetics and quality of monukka seedless grapes dried in an air-impingement jet dryer. biosystems engineering, 105(2), 233–240. https://doi.org/10.1016/j. biosystemseng.2009.11.001 yilmaz, m. s., şakiyan, o., mazi, i. b., & mazi, b. g. (2019). phenolic content and some physical properties of dried broccoli as affected by drying method. food science and technology international, 25(1), 76–88. https://doi.org/10.1177/1082013218797527 zielinski, a. a. f., alberti, a., bona, e., bortolini, d. g., benvenutti, l., bach, f., demiate, i. m., & nogueira, a. (2020). a multivariate approach to differentiate yerba mate (ilex paraguariensis) commercialized in the southern brazil on the basis of phenolics, methylxanthines and in vitro antioxidant activity. food science and technology, 40(3), 644–652. https:// doi.org/10.1590/fst.15919 https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00535.x https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00535.x https://doi.org/10.1111/jfpe.12911 https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.06.007 https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.06.007 https://doi.org/10.9755/ejfa.2016-06-656 https://doi.org/10.9755/ejfa.2016-06-656 https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.09.055 https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.09.055 https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.02.067 https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.02.067 https://doi.org/10.1081/drt-120005864 https://doi.org/10.1081/drt-120005864 https://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/anvisa/2013/rdc0042_29_08_2013.html https://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/anvisa/2013/rdc0042_29_08_2013.html https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.02.139 https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.02.139 https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/inspecao/produtos-vegetal/legislacao-1/biblioteca-de-normas-vinhos-e-bebidas/decreto-no-55-871-de-26-de-marco-de-1965.pdf/view https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/inspecao/produtos-vegetal/legislacao-1/biblioteca-de-normas-vinhos-e-bebidas/decreto-no-55-871-de-26-de-marco-de-1965.pdf/view https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/inspecao/produtos-vegetal/legislacao-1/biblioteca-de-normas-vinhos-e-bebidas/decreto-no-55-871-de-26-de-marco-de-1965.pdf/view https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/inspecao/produtos-vegetal/legislacao-1/biblioteca-de-normas-vinhos-e-bebidas/decreto-no-55-871-de-26-de-marco-de-1965.pdf/view https://doi.org/10.1081/jfp-100002194 https://doi.org/10.1081/jfp-100002194 https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.10.007 https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.10.007 https://doi.org/10.1590/1413-7054202044011320 https://doi.org/10.1590/1413-7054202044011320 https://doi.org/10.1590/1413-7054201943025719 https://doi.org/10.5380/rf.v48i3.56677 https://doi.org/10.1007/s11270-019-4204-z https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2009.11.001 https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2009.11.001 https://doi.org/10.1177/1082013218797527 https://doi.org/10.1590/fst.15919 https://doi.org/10.1590/fst.15919 received for publication: 12 february, 2020. accepted for publication: 18 august, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n2.93587 1 corporación colombiana de investigación agropecuaria agrosavia, centro de investigación la suiza, rionegro, santander (colombia). * corresponding author: jmontesr@agrosavia.co agronomía colombiana 39(2), 208-215, 2021 abstract resumen in the pineapple growing region of lebrija, santander, one of the largest such regions in colombia, five farms were selected, and a sampling of symphylids associated with this crop was carried out in the first months of cultivation in the variety perolera and hybrid md2. two collecting methods were compared: i) the destructive method, with soil inspection around the roots, and ii) the bait-trap method with pieces of potato mixed with soil. these two methods were implemented in the same plots during five bimonthly samplings. additionally, the percentage of root damage was estimated, defined as the percentage of roots that show bifurcation due to the damage caused by symphylids. all symphylids were identified as hanseniella sp. sampling of symphylids based on underground potato bait traps requires fewer samples to estimate population density and is a predictor of root damage while destructive sampling is not. consequently, trap sampling could be a useful tool for monitoring and managing symphylids on pineapple. the abundance was related to soil moisture, and not to soil ph. en la zona productora de piña de lebrija, santander, una de las más grandes de colombia, se seleccionaron cinco fincas y se realizó un muestreo de sinfílidos asociados al cultivo en los primeros meses en la variedad perolera y el híbrido md2. se compararon dos métodos de recolección: i) método destructivo, con revisión de suelo alrededor de las raíces, y ii) método con trampas con cebo de trozos de papa mezclado con suelo. estos dos métodos se implementaron en las mismas parcelas durante cinco muestreos bimensuales. adicionalmente, se estimó el porcentaje de daño en raíces, definido como el porcentaje de raíces que muestran bifurcación por el daño de los sinfílidos. todos los sinfílidos se identificaron como hanseniella sp. el muestreo de sinfílidos basado en trampas subterráneas con cebo de papa requiere menos muestras para estimar la densidad poblacional, y es un predictor del daño en las raíces, mientras que el método destructivo no lo es. de esta manera, el muestreo con trampas podría ser una herramienta útil para el monitoreo y manejo de sinfílidos en piña. la abundancia se correlacionó con la humedad del suelo y no con el ph del suelo. key words: arthropods, monitoring, myriapoda, symphyla, pests, traps. palabras clave: artrópodos, monitoreo, myriapoda, symphyla, plagas, trampas. sampling methods of symphylids in pineapple (ananas comosus l.) crops in santander, colombia metodologías de muestreo de sinfílidos en cultivos de piña (ananas comosus l.) en santander, colombia josé mauricio montes-rodríguez1* and juan felipe ossa-yepes1 introduction the department of santander has the highest pineapple production in colombia, with 11,444 ha planted and a yield per area below the national average (ministerio de agricultura y desarrollo rural, 2017). two pineapple materials predominate, the traditional variety perolera and the hybrid md2, also called “oro miel”. the latter has increased in planted area in recent years and has a higher market price. however, the variety perolera is widely accepted by farmers, has a market for agribusiness, and a higher tolerance to pests and diseases, according to growers. although, there is information about arthropods associated with the variety perolera (morales granados & lópez gonzález, 2002), little is known about the susceptibility of the hybrid md2 to pest arthropods due to its relatively short introduction. during the pineapple vegetative growth phase and especially the first five months after planting, symphylids (class symphyla) are of special importance (rohrbach & johnson, 2003). they are thin, whitish arthropods between 1 8 mm long, and the adults have 12 pairs of legs and long antennae (domínguez camacho, 2015). they are generally associated with detritivore and omnivorous habits and there are few records of agricultural importance (gerdeman & diehl, 2021). in pineapple plants, symphylids consume tender https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n2.93587 209montes-rodríguez and ossa-yepes: sampling methods of symphylids in pineapple (ananas comosus l.) crops in santander, colombia roots and induce the formation of very short and not very functional roots that impede adequate nutrition, delay growth, and affect the anchoring of the plant (saavedra, 1990; león, 1997). due to damage by symphylids, a reduction of up to 67% of the roots fresh weight is reported under pot conditions (agredo et al., 1988) and up to 70% in pineapple crops (morales granados & lópez gonzález, 2002). they can also favor the proliferation of root diseases (saavedra, 1990; castañeda, 1998). despite their importance, many aspects of the biology and ecology of neotropical symphylids are unknown, and this information could be the key to improving management and control practices in favor of less polluting and more sustainable procedures. symphylids have an aggregate distribution (soler et al., 2011). therefore, locating their colonies within the crop would be the first step for their management. this activity is difficult because the symptoms caused by their damage, such as growth retardation and the reddish coloration of leaves, can also be confused with the damage of mealybugs (agredo et al., 1988; garcía reyes, 1994). symphylid monitoring has been mainly based on uprooting pineapple plants and observing their presence in the soil and roots (morales granados & lópez gonzález, 2002). this destructive method can be inaccurate and difficult to standardize, making it hard to use as a decision tool. a new sampling methodology based on traps with a bait of potato pieces and soil has shown to be efficient and easy to use (soler et al., 2011). however, its benefits have been neither evaluated nor compared with the traditional sampling methodology, nor has this method been related to the damage of symphylids in pineapple roots. the objectives for this study were i) sampling and monitoring symphylids associated with pineapple plantations on the vegetative growth stage, ii) comparing the efficiency of two sampling methods and their relationship to root damage caused by symphylids, and iii) evaluating the influence of soil ph and moisture on the presence of symphylids. materials and methods selection of commercial pineapple plots five farms were selected in the pineapple growing area of the municipality of lebrija, santander with plots close to being planted, recently planted, or two weeks after planting, with the aim of monitoring symphylids in the vegetative growth phase (tab. 1). depending on the availability, they were searched so that the traps in both varieties were well distributed in the region. identifying and monitoring symphylids with bait traps bimonthly monitoring was carried out from the planting of the crop or a few weeks later to 8 months after planting, for a total of five samplings. in each farm, 10 to 20 symphylid traps were set within the pineapple crop with a separation between traps of at least 20 m. according to soler et al. (2011), symphylid colonies have a width of between 4 6 m, and they are stable over time with little lateral displacement (gerdeman & diehl, 2021). under these circumstances, a distance of 20 m was established to ensure that the traps were independent of each other. at each sampling time, 60 traps were installed, 30 for the variety perolera and 30 for the hybrid md2. the traps were installed at the same sampling points at each sampling time. the symphylid traps consisted of plastic containers with perforations (fig. 1a), to which potato pieces mixed with soil were introduced as bait; they were then buried and checked after 3 d (fig. 1b). the traps had the same capacity (250 ml) as those originally proposed by soler et al. (2011) and with enough perforations to expose the bait to the symphylids. table 1. sampled pineapple farms of the municipality of lebrija, santander. rural district farm georeferenced position altitude (m a.s.l.) variety/hybrid (n) planted area la aguada el remolino (rem) 7°11’42.1”n 73°10’22.8”w 834 perolera (10) 2 ha la aguada la esperanza (esp) 7°12’03.8”n 73°10’24.2”w 905 md2 (10) 2 ha la aguada hoya larga (hla) 7°11’52.9”n 73°10’03.6”w 970 perolera (5) and md2 (5) 3 ha la aguada el diviso (div) 7°11’48.16”n 73°10’17.2”w 973 md2 (10) 6 ha la puente la trinidad (tri) 7°04’44.3”n 73°12’12”w 1317 perolera (15) and md2 (5) 4 ha the values of (n) indicate the number of sampling points. 210 agron. colomb. 39(2) 2021 the traps were transferred to the laboratory of la suiza research center of the colombian agricultural research corporation agrosavia. there, they were thoroughly checked, spreading the soil and the bait in a dark-colored plastic tray where the captured specimens were collected with brushes and deposited in 75% ethyl alcohol. all symphylids collected were placed into labeled alcohol vials. they were identified to genus with the taxonomic key of scheller and adis (1996) for the neotropical region. to compare the number of symphylids between sampling times for each farm, the non-parametric kruskall-wallis test and mann-withney pairwise comparison, bonferroni corrected, were used in the past program version 1.86b (hammer et al., 2001). the collection of arthropods was carried out under the collecting permit 1466 of 2014 granted by the national authority of environmental licenses (anla). comparison of sampling methods and their relationship with symphylid damage the sampling with the destructive method consisted of taking the closest pineapple plant to each bait trap for each sampling time, trying to collect the root with approximately 1 kg of the surrounding soil (fig. 1c). these roots and the soil were thoroughly inspected. symphylids were identified as previously explained for the bait trap method. the soil was weighed to obtain the number of symphylids kg-1 of soil. the damage caused by symphylids was quantified for each plant and measured as a percentage of affected roots. the affected root was estimated by the apex damage and figure 1. symphylid sampling methodology. a) pvc plastic container used for sampling. b) container with 50 grams of potato used as bait. c) collection of plants. d) bifurcation in the roots caused by symphylid damage. a b c d primary root damage 211montes-rodríguez and ossa-yepes: sampling methods of symphylids in pineapple (ananas comosus l.) crops in santander, colombia subsequent bifurcation (fig. 1d). this damage has been reported to be exclusively caused by symphylids (agredo et al., 1988; soler et al., 2011). although it would have been desirable to evaluate a higher number of roots for this study, the number of roots per plant was low and only 10 were measured. the percentage of damage per sampling point was estimated using equation 1: percentage of root damage (%) = affected roots × 100 (1)total roots to evaluate which of the two symphylid sampling methods was more efficient to estimate population density with fewer samples, the following equations proposed by soler et al. (2011) were used: n = (t0.005)2 ×  1 + 1  × 100 (2)x k d2 k = x 2 (3) s2 – x where n represents the necessary number of samples to estimate the symphylid density population in each farm and at each sampling time; k is the aggregation coefficient for a population that has a binomial distribution; t0.05 is the t-student distribution value, and d the acceptable deviation from the population mean which in this case is 0.25, that is 25%. this analysis was performed only on farms with 10 or more samples of the same variety/hybrid. spearman’s rank correlations coefficient (ρ) matrix was also carried out between the percentage of damage and the current and previous number of symphylids collected with the two sampling methods four months after planting. this was not done before because the plants had not rooted. this analysis sought to evaluate which of the two methods provided a better predictor of the percentage of root damage and to evaluate if the damage found was old or caused several weeks before. in that case, it would be more related to the symphylid registries of the two previous months than with the recent ones. the time after planting and plant weight were also added to the analysis. additionally, symphylids in traps and symphylids captured by the destructive method were also correlated for each sampling time: 4, 6, and 8 months after planting, using the past program version 1.86b (hammer et al., 2001). relationship between soil ph and moisture and symphylid abundance in three of the sampling times, one at planting, four months after planting, and at the end of the trial eight months after planting, the ph was measured using a potentiometer, and soil moisture was estimated by heating a sample of 20 g of soil taken from the same trap hole, 30 cm deep, in a microwave oven for 12 min, according to the methodology of kramarenko et al. (2016). to evaluate the relationship between ph and the percentage of soil moisture and symphylids, a correlation analysis was performed as previously described. results and discussion identification and monitoring of the incidence of symphylids in general terms, symphylid abundance increased from planting to the end of the establishment of the crop eight months later (fig. 2). the differences between farms in terms of the variations in the populations of symphylids were notable (fig. 2). the context: slope level, resources, and farmer experience of each farm determined differences in the management practices that most affected the symphylids, such as plowing and pest management. a better understanding of the variations in their populations could be achieved if each farm were analyzed independently. in all farms, land preparation for planting included plowing and burning, two practices that decrease the populations of symphylids (gerdeman & diehl, 2021). after that, populations of symphylids can increase up to five times in only two months (fig. 2). symphylids migrate vertically and, although they are superficially concentrated in the first 15 cm, they can go deeper up to 90 cm depending on soil conditions such as structure and water storage capacity, thus avoiding the effect of burning and plowing (umble et al., 2006; gerdeman & diehl, 2021). this way, surviving symphylids can recolonize the soil surface, coming from below after soil preparation (sarah, 1990). despite the benefits of plowing as a method of symphylid control, its practice is debatable because pineapple crops are located on land with slopes between 10% and 60% (garcía reyes, 1994), where soil conservation practices such as minimal tillage would be recommended to decrease erosion. also, the use of pesticides at planting is a widely used and effective strategy for managing symphylids (agredo et al., 1988; gerdeman & diehl, 2021). soler et al. (2011) record the absence of symphylids for up to four months after edaphic applications of insecticides with the active ingredient ethoprophos at the time of planting. although ethoprophos has also been recommended in the growing area of santander (morales granados & lópez gonzález, 212 agron. colomb. 39(2) 2021 2002), farmers prefer to apply insecticides, mainly chlorpyrifos, in drench application at the time of planting or a few weeks later. however, other active ingredients are also used such as carbofuran, acephate, and thiamethoxan. these applications are more efficient at controlling the pineapple mealybug dysmicoccus brevipes than symphylids, matching the farmer perception that symphylids are not a major pest in their crops. as a result, symphylid populations are maintained or increased a few weeks after applications, demonstrating the low efficacy of these products in controlling symphylids (fig. 2). the results of the taxonomic identification confirmed that the collected symphylids belong to the genus hanseniella. although scutigerella immaculata (newport) has been repeatedly recorded in the growing region of santander (morales granados & lópez gonzález, 2002) and other regions such as the eastern plains and valle del cauca (agredo et al., 1988; león, 1997), this species was not found in the samplings. comparison of sampling methods and their relationship to symphylid damage fewer specimens were collected with the destructive symphylid sampling method, while symphylids were captured in 70% of the samples with the traps. using destructive sampling, they were only found between 12% and 19%. checking the soil around plants is a destructive and inaccurate method since symphylids are quick and removing the soil alerts them to easily escape from the sample. other factors such as daytime and the observer’s skill can be crucial in generating bias. all these factors decrease the sensitivity of the destructive method and underestimate symphylid populations. both sampling methods performed a sample variance higher than their average, except in cases where the records are null or very few, showing that the distribution of symphylids is aggregated (soler et al., 2011). in most cases, sampling with bait traps requires fewer samples than the destructive method (tab. 2). in the two methods, a similar time was spent per sampling point, so it was expected that sampling with traps would have values closer to the population mean when using the two methods (destructive and traps) with the same sample size or sampling effort. the correlation matrix shows that root damage is related to sampling with bait traps and not to the destructive method (tab. 3). the previous reading of symphylids with traps two months before was decisive in the percentage of damage. this may indicate that part of the damage registered was old damage that occurred several weeks before. roots that are no longer functional because of symphylid attacks may take several weeks to decompose. therefore, the registry of symphylids that is carried out at a certain moment will serve more to predict future damage to the roots than to infer current damage. damage decreases significantly with the time after planting (tab. 3). symphylid damage and impact depend on the age of the plant and is greatest in the first months after planting (rohrbach & johnson, 2003). according to saavedra (1990), symphylid damage has the greatest impact in the period of root emission that, in our case, is the first four months after planting. roots increase their growth gradually until anthesis, when they reach their greatest number (malézieux et al., 2003). this way, damage is compensated with an increase in radical growth six months after planting. plants at intermediate or advanced stages of development and b ab a a a a a a a a b ab a ab ab b cbc bc a b a a a a a a a a a a a a a s ym ph yl id s pe r tr ap farms hoya larga trinidadremolino 0 5 10 15 20 25 30 planting 2map 4map 6map 8map b s ym ph yl id s pe r tr ap farms hoya largatrinidadla esperanzael diviso 0 2 4 6 8 10 12 planting 2map 4map 6map 8map figure 2. symphylids in the establishment stage of the pineapple crop collected with traps with potato bait + soil. a) variety perolera; b) hybrid md2. map months after planting. same letters indicate not statistically significant differences according to the kruskall wallis test and mannwithney pairwise comparison, bonferroni corrected. for the hybrid md2, there was no information on the captures of symphylids at the time of planting in the farms la esperanza and trinidad. 213montes-rodríguez and ossa-yepes: sampling methods of symphylids in pineapple (ananas comosus l.) crops in santander, colombia table 2. values of means, variance, dispersion coefficients (k), and number of samples necessary to sample symphylids (n) at four farms in the municipality of lebrija, santander. sampling farm variety / hybrid method mean s2 k n rounded 4 map tri perolera traps 12 90.4 1.8 49 destructive 0.5 3 0.1 788 rem perolera traps 4.4 18.2 1.4 74 destructive 0.5 1.2 0.3 354 div md2 traps 0.2 0.1 -1.8 350 destructive 0 0 na na esp md2 traps 2.8 6.8 1.9 69 destructive 1.7 8.5 0.4 228 6 map tri perolera traps 18.1 328.7 1.05 79 destructive 0.7 3.2 0.2 532 rem perolera traps 13.1 989 0.2 455 destructive 0.8 1.8 0.6 230 div md2 traps 2.4 6.2 1.4 86 destructive 0.07 0.05 0.3 789 esp md2 traps 4.1 27.2 0.7 127 destructive 1.2 6.6 0.2 356 8 map tri perolera traps 30.3 1952.6 0.5 168 destructive 0.9 1.3 2.6 112 rem perolera traps 2.2 3.07 5.5 50 destructive 0.9 1.07 6.3 97 div md2 traps 11.5 70.9 2.2 42 destructive 0.3 0.8 0.3 439 esp md2 traps 5.5 26.7 1.4 70 destructive 0.7 1.6 0.4 289 map months after planting. farm names: tri la trinidad, rem el remolino, div el diviso, and esp la esperanza. table 3. spearman rank coefficient correlation (ρ) matrix between root damage percentage, plant weight, months after planting and the two symphylid sampling methods used. plant weight root damage bait traps previous two months bait traps destructive method previous two months destructive method month after planting 0.29 ** -0.26** 0.16* 0.2* 0.19* 0.19* plant weight -----0.18* root damage -----0.23** bait traps -----0.29** 0.27** previous bait traps -----destructive method -----only statistically significant values are shown. statistically significant correlations: *p<0.05; **p<0.01. under good fertility conditions tolerate high populations of symphylids without affecting their growth and production (castañeda, 1998). the size of the plant has an inf luence on symphylid numbers in the destructive method (tab. 3). large plants may allow symphylids to shelter on the leaves that are in contact with the soil. this makes the base of the plant a more favorable environment for symphylids. although the correlation is significant between the two symphylid sampling methods (tab. 3), when estimating 214 agron. colomb. 39(2) 2021 the correlation for each sampling time, a significant correlation was found only in the months of september (ρ = 0.5; p = 0.009) and november (ρ = 0.41; p = 0.017) for the variety perolera, while for this same variety for july (ρ = 0.39 and p = 0.06) it was not, nor for the three samplings in the hybrid md2 (july ρ = 0.21, p = 0.27; september ρ = -0.01, p = 0.95; november ρ = 0.2, p = 0.28). sampling in the variety perolera for september and november showed the highest population density of symphylids from 10.8 to 11.7 symphylids per trap. when the density of symphylids was lower between 1.5 and 7.9 symphylids per trap, no correlation was found between the two sampling methods. this would indicate that the destructive method only achieves similar results as the traps when the density of symphylids is high. this result confirms the advantage of traps to detect low populations of symphylids so as to apply appropriate management strategies when populations and damage are at low levels. due to the greater susceptibility of the roots of seedlings at early stages of development, symphylid management practices should begin before land preparation. sampling with baited traps would be useful to detect colonies of symphylids that can remain constant from year to year with little lateral displacement (gerdeman & diehl, 2021). to estimate the population density of symphylids, gerdeman and diehl (2021) recommend a sampling of at least 50 baited traps depending on the size of the lot and the time of year, but they do not recommend a specific number of traps ha-1. in our case, in most of the evaluations, an adequate estimate would be reached (except for some farms with more variability) with 75 well distributed samples. this could be an adequate minimum of samples in pineapple crops of 1 ha. once the colonies are detected, control strategies can be targeted, reducing costs and pesticide applications. to carry out sampling with baited traps, an estimated time of 8 h for installation and 4 h for the collection of traps is required. the inspection and extraction of symphylids required around 15 to 20 min per trap, which would indicate that a total of 19 25 h is needed for the 75 traps. this way, all the sampling would be carried out in 31 37 h (4 5 d) by a worker trained in recognizing symphylids. this investment in time might seem too high if the farmer does not see a tangible benefit from this effort. although the damage of symphylids is notable and on average affects 40% of the roots, the effects on the reduction of production, delay in the life cycle, and costs of foliar fertilizers and pesticides have not been quantified, and a large percentage of farmers have not recognized symphylids as a severe problem. a research study considering these factors will be necessary to demonstrate the convenience and profitability of integrated symphylid management based on sampling with traps and appropriate and environmentally friendly management practices. relationship between soil ph and moisture and the presence of symphylids the correlation between symphylids in traps and soil moisture is statistically significant (ρ = 0.282; p = 0.00012), confirming that percentage of soil moisture is a crucial factor in the distribution of symphylids. although, the correlation coefficient was positive, it was expected that high soil moisture values could also decrease symphylid mobility and development (sarah, 1990). when evaluating the preferences of soil arthropods, ghiglieno et al. (2020) found that symphyla is correlated with low moisture soils (<35%). in pineapple crops, the soils were in the range between 6.7% and 25%. this correlation is limited to this range of moisture. similarly, edwards (1961) found a significant correlation between the abundance of symphylids and soil moisture in the range between 7.5% and 15.5%. regarding soil ph, values were in the range from 3.1 to 5.6 that indicates strongly to extremely acid soils. no significant correlation was reported between ph and symphylids in traps (ρ = -0.17; p = 0.572). umble et al. (2006) mention that the presence of the symphylid scutigerella immaculata is not related to ph and can be found in very acidic to alkaline soils. salazar-moncada et al. (2015) and ghiglieno et al. (2020) also find no relationship between the symphyla and soil ph. conclusions symphylid sampling based on potato bait traps is superior to the practice of checking pineapple roots to sample symphylids. this methodology is easier to standardize, requires fewer samples, and is a predictor of root damage. its incorporation into this production system can be a very useful tool for monitoring and managing symphylids. evaluation of symphylid monitoring based on baited traps is recommended as a decision tool in pineapple crops before planting. a number of at least 75 traps ha-1 is recommended to have an estimate of the population of symphylids. acknowledgments the authors express their gratitude to the colombian agricultural research corporation agrosavia for financing and executing the project “strategies for the integrated management of the main diseases and pests occurring in 215montes-rodríguez and ossa-yepes: sampling methods of symphylids in pineapple (ananas comosus l.) crops in santander, colombia pineapple crops (hybrid md2) in the departments of cauca, valle del cauca, and santander”, developed within the framework of its research and development agenda, from which this work emerges. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions jmm designed the methodology. jfo and jmm carried out field sampling, laboratory processing, data analysis, writing and revision of the final document. literature cited agredo, c. e., chaparro, e., & zuluaga, j. i. (1988). observaciones sobre características, distribución y daños de sinfílidos (symphyla) y otros organismos del suelo en cultivos de piña, ananas comosus, del valle. acta agronómica, 38(2), 65–73. castañeda, r. c. (1998, september). actualización en el cultivo de la piña [conference presentation]. tecnología de producción para los cultivos de plátano, caña y piña en los departamentos de meta y guaviare, villavicencio, colombia. https://repository. agrosavia.co/handle/20.500.12324/18506 domínguez camacho, m. (2015). orden symphyla. revista ide@ sea, 34, 1–7. edwards, c. a. (1961). the ecology of symphyla part iii. factors controlling soil distributions. entomologia experimentalis et applicata, 4(4), 239–256. https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.1961. tb02139.x garcía reyes, a. (1994). tecnología generada para el cultivo de la piña (ananas comosus l) en los santanderes. in r. salazar, a. garcía, e. arévalo, p. a. moreno, j. r. galindo, a. pinón, j. serna, m. roa, h. méndez, j. a. martínez, c. a. avila, g. echeverry, & l. castro (eds.), sistemas de cultivo de la piña. técnicas de producción, áreas de cultivo y manejo de plagas (pp. 38–42). ica, pronatta. gerdeman, b., & diehl, b. (2021). biology and control of the garden symphyla. in n. kaur (ed.), pacific northwest insect management handbook (pp. n12–n14). oregon state university. ghiglieno, i., simonetto, a., orlando, f., donna, p., tonni, m., valenti, l., & gilioli, g. (2020). response of the arthropod community to soil characteristics and management in the franciacorta viticultural area (lombardy, italy). agronomy, 10(5), article 740. https://doi.org/10.3390/agronomy10050740 hammer, ø., harper, d. a. t., & ryan, p. d. (2001). past: paleontological statistics software package for education and data analysis. palaeontologia electronica, 4(1), article 4. kramarenko, v. v., nikitenkov, a. n., matveenko, i. a., molokov, v. y., & vasilenko, y. s. (2016). determination of water content in clay and organic soil using microwave oven. iop conference series: earth and environmental science, 43, article 012029. https://doi.org/10.1088/1755-1315/43/1/012029 león martínez, g. a. (1997, september 25–26). plagas de importancia económica en el cultivo de la piña y estrategias para su manejo [conference presentation]. curso actualización en el cultivo de la piña, villavicencio, colombia. https://agropecuaria-primotc.hosted.ex librisgroup.com/ permalink/f/193ddca/57bac_aleph000051719 malézieux, e., côte, f., & bartholomew, d. (2003). crop environment, plant growth and physiology. in d. p. bartholomew, r. e. paull, & k. g. rohrbach (eds.), the pineapple: botany, production and uses (pp. 69–107). cabi publishing. ministerio de agricultura y desarrollo rural. (2017). anuario estadístico del sector agropecuario 2017: resultados evaluaciones agropecuarias municipales. grupo de información y estadísticas sectoriales, oficina asesora de planeación y prospectiva. morales granados, j., & lópez gonzález, j. (2002). el cultivo de la piña perolera. corpoica, pronatta. rohrbach, k. g., & johnson, m. w. (2003). pest, diseases and weeds. in d. p. bartholomew, r. e. paull, & k. g. rohrbach (eds.), the pineapple: botany, production and uses (pp. 203–251). cabi publishing. saavedra, s. (1990). el cultivo de la piña. in federación nacional de productores de frutas y hortalizas, comité hortofrutícola del valle (ed.), el cultivo de los frutales en el valle del cauca (pp. 95–112). imprenta departamental del valle. salazar-moncada, d., correa-londoño, g., aristizábal-quintero, j., zuluaga-ramírez, g., & calle-osorno, j. (2015). muestreo de sinfílidos para el diagnóstico y vigilancia en cultivos de crisantemos (dendranthema grandif lora) en colombia. chilean journal of agricultural and animal sciences, 31(2), 105–114. sa ra h, j. (1990). pest da mag ing pineapple roots. acta hort i c u l t u ra e , (275), 6 71– 6 78 . ht t p s : //d oi .or g /10 .176 6 0/ actahortic.1990.275.83 scheller, u., & adis, j. (1996). a pictorial key for the symphylan families and genera of the neotropical region south of central mexico (myriapoda, symphyla). studies on neotropical fauna and environment, 31(1), 57–61. https://doi.org/10.1076/ snfe.31.1.57.13316 soler, a., gaude, j. m., marie-alphonsine, p. a., vinatier, f., dole, b., govindin, j. c., fournier, p., & queneherve, p. (2011). development and evaluation of a new method for sampling and monitoring the symphylid population in pineapple. pest management science, 67(9), 1169–1177. https://doi.org/10.1002/ ps.2170 umble, j., dufour, r., fisher, g., fisher, j., leap, j., & van horn, m. (2006). symphylans: soil pest management options. attra, ncat. https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/18506 https://repository.agrosavia.co/handle/20.500.12324/18506 https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.1961.tb02139.x https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.1961.tb02139.x https://doi.org/10.3390/agronomy10050740 https://doi.org/10.1088/1755-1315/43/1/012029 https://agropecuaria-primotc.hosted.exlibrisgroup.com/permalink/f/193ddca/57bac_aleph000051719 https://agropecuaria-primotc.hosted.exlibrisgroup.com/permalink/f/193ddca/57bac_aleph000051719 https://doi.org/10.17660/actahortic.1990.275.83 https://doi.org/10.17660/actahortic.1990.275.83 https://doi.org/10.1076/snfe.31.1.57.13316 https://doi.org/10.1076/snfe.31.1.57.13316 https://doi.org/10.1002/ps.2170 https://doi.org/10.1002/ps.2170 the age of tomato plants affects the development of macrosiphum euphorbiae (thomas, 1878) (hemiptera) colonies received for publication: 24 july, 2020. accepted for publication: 25 february, 2021. doi: 10.15446/agron.colomb.v39n1.89301 1 scuola di scienze agrarie, forestali, alimentari ed ambientali, università degli studi della basilicata, potenza (italy). 2 istituto comprensivo “via pirotta”, rome (italy). 3 dipartimento di scienze, università degli studi della basilicata, potenza (italy). 4 jardín botánico de bogotá “josé celestino mutis”, bogota (colombia). * corresponding author: jduran@jbb.gov.co agronomía colombiana 39(1), 108-112, 2021 abstract resumen we tested the hypothesis that the intensity and duration of macrosiphum euphorbiae infestations in tomato depend on both the age (phenological stage) of the host plant and the initial number of aphids present in the colony. we compared the effects of three initial levels of infestation and two phenological stages of the plant (pre-f lowering and f lowering stages) on infestation curves. the position of the infestation peak over time was significantly affected by the plant phenological phase. populations of m. euphorbiae reached the highest peak of abundance on plants infested at the pre-f lowering stage compared to those subsequently infested. within a phenological phase, the maximum abundance also varied according to the initial aphid density on the plant. the implications concerning the management of the pest in the field are brief ly discussed. se planteó la hipótesis que la intensidad y duración de las infestaciones de macrosiphum euphorbiae en el tomate dependen simultáneamente de la edad (etapa fenológica) de la planta hospedera y del número inicial de áfidos de la colonia. se compararon los efectos de tres niveles iniciales de infestación y dos fases fenológicas de la planta (fases de pre-f loración y f loración) sobre las curvas de infestación. la posición del pico de infestación a lo largo del tiempo estuvo afectada significativamente por la fase fenológica de la planta. las poblaciones de m. euphorbiae alcanzaron su máximo pico de abundancia en las plantas infestadas en la fase de pre-f loración comparadas con las plantas infestadas en fases posteriores. dentro de la fase fenológica, la máxima abundancia varió también de acuerdo con la densidad inicial de áfidos en la planta. las implicaciones concernientes al manejo de la plaga en campo se discuten brevemente. key words: aphids, curve of infestation, plant phenological stages, solanum lycopersicum, trophic interactions. palabras clave: áfidos, curva de infestación, estados fenológicos de la planta, solanum lycopersicum, interacciones tróficas. the age of tomato plants affects the development of macrosiphum euphorbiae (thomas, 1878) (hemiptera) colonies la edad de las plantas de tomate afecta el desarrollo de las colonias de macrosiphum euphorbiae (thomas, 1878) (hemiptera) vincenzo trotta1, irene toma2, pierluigi forlano1, paolo fanti3, juliana durán prieto4*, and donatella battaglia1 introduction aphids are r-strategist (gadgil & solbrig, 1972) insects characterized by their capacity for extremely rapid population growth together with a transient relationship with the host plant (powell et al., 2006). aphid colonies typically decline after an initial period of rapid growth. this last phase is largely due to the production of winged morphs and is stimulated by crowding, the presence of natural enemies, and the decrease in plant quality (müller et al., 2001; irwin et al., 2007). the curve of infestation for the same aphid species can be dramatically affected by the host plant despite keeping all the other factors equal (larocca et al., 2011). macrosiphum euphorbiae (thomas, 1878) (hemiptera: aphididae) is an important aphid pest that causes the most significant direct damage among the aphid species that attack tomato (solanum lycopersicum l. 1753) (perring et al., 2018). in a previous study concerning the development of m. euphorbiae colonies on tomato plants, we observed that cultivars and water stress affect the peak but do not interfere with the length of the infestation (rivelli et al., 2013). this result was confirmed by field observations (colella et al., 2014). several models of aphid population dynamics, which exclude predator inf licted mortality as a regulating factor, identify the initial number of aphids as the main scientific note https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n1.89301 109trotta, toma, forlano, fanti, durán prieto, and battaglia: the age of tomato plants affects the development of macrosiphum euphorbiae (thomas, 1878) (hemiptera) colonies determinant of the width of the density curve and/or size and the timing of the peak of maximum density (kindlmann et al., 2007). in addition, some of these models take into account variations in the “aphid-carrying capacity” due to changes in host plant quality over time. plant quality may largely depend on its phenology, which modifies the physiological priorities for resource allocation (boege & marquis, 2005). in this study, we hypothesized that the initial number of aphids and/or the age of the plant are significant factors that can inf luence the duration and, consequently, the harmfulness of m. euphorbiae infestations in tomato. materials and methods tomato plants of the cultivar rio grande (pear-shaped processing tomato for paste and concentrated juice) were used for both m. euphorbiae rearing and the experiment. we bought tomato plants in polystyrene trays from a nursery that used seeds produced by olter (piacenza, italy). seedlings were transplanted and grown individually in plastic pots (18 cm diameter, 19 cm height) with commercial soil (compo sana® universal potting soil, international kingenta group, italy). macrosiphum euphorbiae individuals were originally collected in a tomato crop in scafati (salerno, italy) and reared on tomato plants at 20 ± 1°c, 65 ± 5% relative humidity, and a photoperiod of 18 h light:6 h dark. the experiment was carried out at the university of basilicata, italy (40°36’ n, 15°48’ e), in the summertime, in a naturally lit and temperature-controlled greenhouse maintained at 20°c (with an oscillation between 15°c at night and 28°c at 12-14 pm). we compared three initial levels of infestation and two phenological phases of the plant. nine plants were infested 7 d after transplant (pref lowering stage; 18.0 ± 2.6 cm height; root biomass 0.10 ± 0.04 g; leaf biomass 0.43 ± 0.08 g) and 9 plants were infested 26 d after transplant (beginning of f lowering; 39.5 ± 4.6 cm height; root biomass 1.5 ± 0.3 g; leaf biomass 6.4 ± 3.0 g). three levels of initial infestation were obtained by placing 6, 10, and 15 m. euphorbiae adults (three replicates for each level of initial infestation: r1, r2, and r3), respectively, on plants. we selected this range of initial infestation to simulate a variable but incipient attack of the pest. we used apterous females for simplicity, even if it is more plausible that the infestation starts with winged females under natural conditions. all plants were infested on the same day. the plants in the f lower transition stage had been transplanted 19 d before the plants in pre-f lowering. plants were placed in the greenhouse in a completely randomized experimental design and regularly checked. the number of aphids in the whole plant was counted using a magnifying glass. the infestation curves for each plant stage and each level of initial infestation were adjusted to second degree polynomials passing through the origin according to a “cumulative density model” (kindlmann et al., 2007). in the present study, we used the polynomial parameters to calculate the axes of the vertex of the second-degree polynomials: the theoretical values of maximum abundance of aphids (the y axis) and of the day needed to reach the maximum abundance (the x axis). the theoretical values of the maximum number of aphids and of the days needed to reach it were then analyzed with factorial anovas, with “stage” (7 and 26 d after transplant, i.e., pre-f lowering and f lowering stages) and the initial level of infestation as fixed effects. the same analyses were also performed on the observed values of the maximum number of aphids and of the days needed to reach it. all the analyses in this study were performed using the r 3.2.3 software (r core team, 2014). results and discussion the response curves for the three replicates of the pref lowering and f lowering stages are shown separately for each level of initial infestation in figure 1. in all cases, values of adjusted r2 are significant and the adjustments to second degree polynomial provide plausible values for the vertex. positions of the theoretical and observed vertices of all the curves (mean values of three replicates) with the respective standard errors are shown in figure 2. the mean value of the peak and time when the peak occurred for each plant stage are shown in tables 1 (theoretical values) and 2 (observed values). aphid population reached a much higher peak on plants infested after 7 d from transplant (pre-f lowering) compared to those subsequently infested (f lowering) (theoretical values: f1,12 = 48.18, p<0.001; observed values: f1,12 = 83.28, p<0.001). significant differences in the maximum abundance were also detected for the level of infestation (theoretical values: f2,12 = 4.45, p<0.05; observed values: f2,12 = 5.49, p<0.05) but not for the interaction between the phenological stage and the level of infestation. these differences are mainly due to the peak reached on plants initially infested with 15 aphids on the 7th d (figs. 1c and 2). the vertices of the other curves are all very close. 110 agron. colomb. 39(1) 2021 7065605550454035302520151050 1200 1000 800 600 400 200 0 1400 b initial infestation: 10 aphids days after initial infestation n um be r of a ph id s pe r pl an t 65 70605550454035302520151050 1200 1000 800 600 400 200 0 1400 c initial infestation: 15 aphids days after initial infestation theor. curve pre-flowering r3 theor. curve pre-flowering r2 theor. curve pre-flowering r1 theor. curve flowering r3 theor. curve flowering r2 theor. curve flowering r1 n um be r of a ph id s pe r pl an t 7065 75605550454035302520151050 1200 1000 800 600 400 200 0 1400 a initial infestation: 6 aphids days after initial infestation n um be r of a ph id s pe r pl an t 454035302520151050 1200 1000 800 600 400 200 0 1400 days after initial infestation observed flowering 6 aphids observed flowering 15 aphids observed flowering 10 aphids observed pre-flowering 6 aphids observed pre-flowering 15 aphids observed pre-flowering 10 aphids estimated flowering 6 aphids estimated flowering 15 aphids estimated flowering 10 aphids estimated pre-flowering 6 aphids n um be r of a ph id s pe r pl an t estimated pre-flowering 15 aphids estimated pre-flowering 10 aphids figure 1. curves of macrosiphum euphorbiae infestation estimated for plants initially infested at the pre-flowering stage or at the beginning of flowering. a) initial infestation: 6 aphids; b) initial infestation: 10 aphids; c) initial infestation: 15 aphids. continuous lines connect the experimental points; dotted lines (theor.) represent the theoretical adjustments to second degree polynomial; r1, r2 and r3 are the three replicates for each level of initial infestation and stage. figure 2. maximum abundance of macrosiphum euphorbiae colonies according to the initial infestation level (6, 10, or 15 aphids per plant) and the stage of the attacked plant (pre-flowering and flowering stages). table 1. theoretical maximum abundance and time of maximum abundance according to the plant stage at the beginning of infestation and the initial number of aphids (mean ± standard error). plant stage at the beginning of infestation initial number of aphids time of maximum abundance (d) maximum abundance pre-flowering 6 35.05 ± 2.4 364.3 ± 120 pre-flowering 10 35.63 ± 0.5 357.7 ± 36 pre-flowering 15 38.16 ± 6.3 689.4 ± 102 flowering 6 15.93 ± 2.4 71.7 ± 25 flowering 10 18.65 ± 1.7 73.4 ± 26 flowering 15 17.51 ± 1.4 99.0 ± 30 table 2. observed maximum abundance and time of maximum abundance according to the plant stage at the beginning of the infestation and the initial number of aphids (mean ± standard error). plant stage at the beginning of infestation initial number of aphids time of maximum abundance (d) maximum abundance pre-flowering 6 34.67 ± 1.3 745.3 ± 209 pre-flowering 10 36.00 ± 0.0 617.7 ± 95 pre-flowering 15 33.33 ± 1.3 1186.3 ± 26 flowering 6 15.00 ± 3.0 94.3 ± 35 flowering 10 13.67 ± 2.6 116.0 ± 39 flowering 15 11.33 ± 1.5 154.0 ± 35 111trotta, toma, forlano, fanti, durán prieto, and battaglia: the age of tomato plants affects the development of macrosiphum euphorbiae (thomas, 1878) (hemiptera) colonies the position of the peaks of infestation over time (the day after infestation when the aphid population reached its maximum abundance) was significantly affected only by the plant stage at the start of infestation (theoretical values: f1,12 = 57.35, p<0.001; observed values: f1,12 = 191, p<0.001). our results show that the duration of m. euphorbiae infestation in tomato mainly depends on the phenological stage of the host plant (it is higher and persists longer on early infested plants), while the degree of infestation seems to be irrelevant considering the initial levels used in this experiment. plant defense significantly changes with plant development from the seedling to juvenile to mature and senescent stages (barton & boege, 2017). ontogenetic changes in plant defenses observed in many species do not only concern the intensity of the defensive response but also the mechanisms involved. this can be partially explained by the fact that allocation costs and resource allocation priorities vary as plants develop (boege & marquis, 2005). two important changes that can impact the development of insect infestations occur during the f lower transition: the negative regulation of herbivory-induced jasmonic acid (ja) signaling (gaquerel & stitz, 2017) and the increase of the c:n ratio in the phloem sap (corbesier et al., 2002). the repression of the ja signaling-based induction explains why the ability of tomato plants to induce defenses against manduca sexta (linnaeus, 1763) is lost when the reproductive stage is reached (wolfson & murdock,1990). the down-regulation of the ja signaling pathway mainly favors chewing insects. on the other hand, the increase of the c:n ratio in the phloem sap is unfavorable for aphids since amino acid availability significantly affects their growth and reproduction (ponder et al., 2000; karley et al., 2002). in the case of aphids, the nutritional quality of the host plant can have an even higher impact than that of the induced defenses (battaglia et al., 2013). in addition to the nutritional aspects, we must consider that plants have evolved multiple defense strategies against aphids, including constitutive as well as inducible factors (nalam et al., 2019) that may change during ontogenesis. for example, expanded leaves have greater trichome density and resistance in tomato plants in reproductive stages than in vegetative ones (mymko & avila-sakar, 2019). furthermore, herbaceous plants usually show a significant increase in secondary chemistry across the entire ontogenetic trajectory (barton & koricheva, 2010). the ontogenetic changes in the nutritional quality of the plant and in the defense strategies may explain the greater development of aphid colonies we observed when we infested tomato plants in the pre-f lowering stage compared to the f lowering stage. our results confirm the better performance of aphids on young plants previously reported for other aphid-plant systems, as in the case of diuraphis noxia (kurdjumov 1913) on barley (ma & bechinski, 2009), and myzus persicae (sulzer, 1776) and m. euphorbiae on potato (karley et al., 2002). the best performance of aphids on young plants has practical consequences on the development of aphid infestations in the field and, therefore, on the control strategies that can be implemented. in fact, the extent of aphid infestations not only depends on the number of winged forms that move from the winter host to the herbaceous crops but also, to a large extent, on the phenological stage in which crop plants are at the time of the aphid invasion. the anticipation of the sowing time, when possible, allows plants to reach a less suitable phenological stage before aphid colonization takes place. this could be a strategy for the control of aphids, as several field studies also suggest (perring et al., 1988; john et al., 2017; alam et al., 2020). acknowledgments we would like to thank the università degli studi della basillicata and the italian ministry of education, university and scientific research (miur) for funding. author’s contributions db, pf, and vt were involved in planning and supervised the work; it, pf, and jd performed the experiments; vt processed the experimental data and performed the analysis, and db drafted the manuscript. all authors discussed the results and commented on the manuscript. literature cited alam, j., nahar, k., khatun, k., rashid, h., & ahmed, k. s. (2020). impact assessment of different sowing dates on maize aphid, rhopalosiphum madis infestation in bangladesh. sustainability in food and agriculture, 1(2), 99–105. https://doi.org/10.26480/ sfna.02.2020.99.105 barton, k. e., & boege, k. (2017). future directions in the ontogeny of plant defence: understanding the evolutionary causes and consequences. ecology letters, 20(4), 403–411. https://doi. org/10.1111/ele.12744 barton, k. e., & koricheva, j. (2010). the ontogeny of plant defense and herbivory: characterizing general patterns using metaanalysis. the american naturalist, 175(4), 481–493. https:// doi.org/10.1086/650722 https://doi.org/10.26480/sfna.02.2020.99.105 https://doi.org/10.26480/sfna.02.2020.99.105 https://doi.org/10.1111/ele.12744 https://doi.org/10.1111/ele.12744 https://doi.org/10.1086/650722 https://doi.org/10.1086/650722 112 agron. colomb. 39(1) 2021 battaglia, d., bossi, s., cascone, p., digilio, m. c., duran prieto, j., fanti, p., guerrieri, e., iodice, l., lingua, g., lorito, m., maffei, m. e., massa, n., ruocco, m., sasso, r., & trotta, v. (2013). tomato below ground-above ground interactions: trichoderma longibrachiatum affects the performance of macrosiphum euphorbiae and its natural antagonists. molecular plant-microbe interactions, 26(10), 1249–1256. https://doi. org/10.1094/mpmi-02-13-0059-r boege, k., & marquis, r. j. (2005). facing herbivory as you grow up: the ontogeny of resistance in plants. trends in ecology and evolution, 20(8), 441–448. https://doi.org/10.1016/j. tree.2005.05.001 colella, t., candido, v., campanelli, g., camele, i., & battaglia, d. (2014). effect of irrigation regimes and artificial mycorrhization on insect pest infestations and yield in tomato crop. phytoparasitica, 42, 235–246. https://doi.org/10.1007/ s12600-013-0356-3 corbesier, l., bernier, g., & périlleux, c. (2002). c:n ratio increases in the phloem sap during f loral transition of the long-day plants sinapis alba and arabidopsis thaliana. plant and cell physiology, 43(6), 684–688. https://doi.org/10.1093/pcp/pcf071 gadgil, m., & solbrig, o. t. (1972). the concept of rand k-selection: evidence from wild f lowers and some theoretical considerations. the american naturalist, 106(947), 14–31. https://doi. org/10.1086/282748 gaquerel, e., & stitz, m. (2017). insect resistance: an emerging molecular framework linking plant age and ja signaling. molecular plant, 10(4), 537–539. https://doi.org/10.1016/j. molp.2017.02.006 karley, a. j., douglas, a. e., & parker, w. e. (2002). amino acid composition and nutritional quality of potato leaf phloem sap for aphids. journal of experimental biology, 205, 3009–3018. kindlmann, p., jarošík, v., & dixon, a. f. g. (2007). population dynamics. in h. f. van emden, & r. harrington (eds.), aphids as crop pests (pp. 311–329). cab international. https://doi. org/10.1079/9780851998190.0311 irwin, m. e., kampmeier, g. e., & weisser, w. w. (2007). aphid movement: process and consequences. in h. f. van emden, & r. harrington (eds.), aphids as crop pests (pp. 153–186). cab international. https://doi.org/10.1079/9780851998190.0153 john, f., saeed, n. a., nadeem, s., & hamed, m. (2017). integration of planting time and insecticide to manage aphid infestations in wheat for better crop productivity. pakistan journal of zoology, 49(4), 1343–1351. https://doi.org/10.17582/journal. pjz/2017.49.4.1343.1351 larocca, a., fanti, p., molinaro, a., mattia, m. f., & battaglia, d. (2011). aphid performance on vicia faba and two southern italy phaseolus vulgaris landraces. bulletin of insectology, 64(1), 101–106. ma, z. s., & bechinski, e. j. (2009). life tables and demographic statistics of russian wheat aphid (hemiptera: aphididae) reared at different temperatures and on different host plant growth stages. european journal of entomology, 106(2), 205–210. https://doi.org/10.14411/eje.2009.026 mymko, d., & avila‐sakar, g. (2019). the inf luence of leaf ontogenetic stage and plant reproductive phenology on trichome density and constitutive resistance in six tomato varieties. arthropod-plant interactions, 13, 797–803. https://doi. org/10.1007/s11829-019-09690-3 müller, c. b., williams, i. s., & hardie, j. (2001). the role of nutrition, crowding and interspecific interactions in the development of winged aphids. ecological entomology, 26(3), 330–340. https:// doi.org/10.1046/j.1365-2311.2001.00321.x nalam, v., louis, j., & shah, j. (2019). plant defense against aphids, the pest extraordinaire. plant science, 279, 96–107. https://doi. org/10.1016/j.plantsci.2018.04.027 perring, t. m., battaglia, d., walling, l. l., toma, i., & fanti, p. (2018). aphids: biology, ecology, and management. in w. wakil, g. e. brust, & t. m. perring (eds.), sustainable management of arthropod pests of tomato (pp. 15–48). academic press. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-802441-6.00002-4 perring, t. m., farrar, c. a., & toscano, n. c. (1988). relationships among tomato planting date, potato aphids (homoptera: aphididae) and natural enemies. journal of economic entomology, 81(4), 1107–1112. https://doi.org/10.1093/jee/81.4.1107 ponder, k. l., pritchard, j., harrington, r., & bale, j. s. (2000). difficulties in location and acceptance of phloem sap combined with reduced concentration of phloem amino acids explain lowered performance of the aphid rhopalosiphum padi on nitrogen deficient barley (hordeum vulgare) seedlings. entomologia experimentalis et applicata, 97(2), 203–210. https:// doi.org/10.1046/j.1570-7458.2000.00731.x powell, g., tosh, c. r., & hardie, j. (2006). host plant selection by aphids: behavioral, evolutionary, and applied perspectives. annual review of entomology, 51(1), 309–330. https://doi. org/10.1146/annurev.ento.51.110104.151107 r core team (2014). r: a language and environment for statistical computing. r foundation for statistical computing. http:// www.r-project.org/ rivelli, a. r., trotta, v., toma, i., fanti, p., & battaglia, d. (2013). relation between plant water status and macrosiphum euphorbiae (hemiptera: aphididae) population dynamics on three cultivars of tomato. european journal of entomology, 110(4), 617–625. https://doi.org/10.14411/eje.2013.084 wolfson, j. l., & murdock, l. l. (1990). growth of manduca sexta on wounded tomato plants: role of induced proteinase inhibitors. entomologia experimentalis et applicata, 54(3), 257–264. https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.1990.tb01336.x https://doi.org/10.1094/mpmi-02-13-0059-r https://doi.org/10.1094/mpmi-02-13-0059-r https://doi.org/10.1094/mpmi-02-13-0059-r https://doi.org/10.1094/mpmi-02-13-0059-r https://doi.org/10.1094/mpmi-02-13-0059-r https://doi.org/10.1094/mpmi-02-13-0059-r https://doi.org/10.1016/j.tree.2005.05.001 https://doi.org/10.1016/j.tree.2005.05.001 https://doi.org/10.1007/s12600-013-0356-3 https://doi.org/10.1007/s12600-013-0356-3 https://doi.org/10.1093/pcp/pcf071 https://doi.org/10.1086/282748 https://doi.org/10.1086/282748 https://doi.org/10.1016/j.molp.2017.02.006 https://doi.org/10.1016/j.molp.2017.02.006 https://doi.org/10.1079/9780851998190.0311 https://doi.org/10.1079/9780851998190.0311 https://doi.org/10.1079/9780851998190.0153 https://doi.org/10.17582/journal.pjz/2017.49.4.1343.1351 https://doi.org/10.17582/journal.pjz/2017.49.4.1343.1351 https://doi.org/10.14411/eje.2009.026 https://doi.org/10.1007/s11829-019-09690-3 https://doi.org/10.1007/s11829-019-09690-3 https://doi.org/10.1046/j.1365-2311.2001.00321.x https://doi.org/10.1046/j.1365-2311.2001.00321.x https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2018.04.027 https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2018.04.027 https://doi.org/10.1016/b978-0-12-802441-6.00002-4 https://doi.org/10.1093/jee/81.4.1107 https://doi.org/10.1046/j.1570-7458.2000.00731.x https://doi.org/10.1046/j.1570-7458.2000.00731.x https://doi.org/10.1146/annurev.ento.51.110104.151107 https://doi.org/10.1146/annurev.ento.51.110104.151107 http://www.r-project.org/ http://www.r-project.org/ https://doi.org/10.14411/eje.2013.084 https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.1990.tb01336.x equivalence of grain and forage composition in corn hybrid (zea mays l.) from genetically modified off-patent (event tc1507) and non-genetically modified conventional corn received for publication: october 11, 2021. accepted for publication: may 9, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n2.98948 1 grupo de ingeniería genética de plantas, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 2 departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). 3 departamento de ciencias fisiológicas, facultad de medicina/instituto de biotecnología, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). † died shortly after concluding this study. * corresponding author: oacostal@unal.edu.co agronomía colombiana 40(2), 155-164, 2022 abstract resumen off-patent corn (event tc1507) contains genes coding for cry1f and pat proteins, which confer resistance to lepidopteran insects and tolerance to the herbicide glufosinate-ammonium. we employed the substantial equivalence approach to investigate the compositional safety of the corn off-patent event (tc1507). the levels of the nutritional contents of proximate analytes in grain and forage tissues of off-patent genotypes of transgenic maize plants and conventional corn genotypes were compared. the levels of the analytes evaluated in the transgenic plants were found to be within the ranges published in the literature for non-transgenic corn and were statistically indistinguishable from the conventional corn from which they are derived (elite corn lines), indicating substantial equivalence between the off-patent (event tc1507) and its conventional counterpart. these results constitute key evidence of the safety evaluation of the world’s first transgenic corn developed from technologies that are in the public domain. el maíz off-patent (evento tc1507) contiene los genes que codifican para las proteínas cry1f y pat que le confieren resistencia a insectos lepidópteros y tolerancia al herbicida glufosinato de amonio. empleamos el enfoque de equivalencia sustancial para investigar la seguridad composicional del maíz off-patent (evento tc1507). se realizaron comparaciones de los contenidos nutricionales de los analitos proximales en los tejidos de grano y forraje de los genotipos off-patent de plantas de maíz transgénicas y de los genotipos de maíz convencional. los niveles de los analitos evaluados en las plantas transgénicas se encontraron dentro de los rangos publicados en la literatura para el maíz no transgénico y fueron estadísticamente indistinguibles del maíz convencional del cual derivan (líneas elite de maíz), lo que indica la equivalencia sustancial entre el off-patent (evento tc1507) y su homólogo convencional. estos resultados constituyen una evidencia clave de la evaluación de seguridad del primer maíz transgénico en el mundo desarrollado con base en tecnologías que están en dominio público. key words: transgenic corn, genetically modified off-patent crops, substantial equivalence, food safety, compositional analysis. palabras clave: maíz transgénico, cultivos transgénicos offpatent, equivalencia sustancial, inocuidad de los alimentos, análisis composicional. equivalence of grain and forage composition in corn hybrid (zea mays l.) from genetically modified off-patent (event tc1507) and non-genetically modified conventional corn equivalencia de la composición del grano y del forraje en el híbrido de maíz (zea mays l.) modificado genéticamente off-patent (evento tc1507) y en el maíz convencional no modificado genéticamente hernán darío suárez rodríguez1, diego andrés benítez duarte2, alejandro chaparro-giraldo1†, and orlando acosta3* introduction the genetic modification of plants originated in the early 1980s when new genes of interest were introduced into a plant (i.e., nicotiana tabacum) using agrobacterium tumefaciens as a vector (bevan et al., 1983; herrera-estrella et al., 1983; basso et al., 2020). since the mid-1990s, the first genetically modified (gm) crops from numerous public and private laboratories have been commercially introduced. in 2019, the area cultivated with gm crops was estimated to be 190.4 million ha in the world, successfully adopted in 29 countries (isaaa, 2019), with more than 50% of the world’s population. the majority of the cultivated area is represented by the most important domesticated species including corn, soybeans, cotton, and canola (duke & cerdeira, 2010; brookes & barfoot, 2020). according to brookes (2020), a total of 1.07 million ha have been planted with cotton and corn containing transgenic https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n2.98948 mailto:oacostal@unal.edu.co 156 agron. colomb. 40(2) 2022 traits in colombia since 2003, and farmers benefited from an increase in income of us $301.7 million. the first patents granted to gm crops have started to expire as these patents are valid for 20 years. these crops are considered off-patent events. these off-patent events compare to generics in the pharmaceutical and agrochemical industry. however, in contrast to the development of the generic industry in the pharmaceutical and agrochemical fields, the lack of harmonization of the current regulatory frameworks of the countries on the sowing, commercial release and use as human and animal food of off-patent crops presents challenges (rüdelsheim et al., 2018). a gm event has been defined as the insertion of dna into the plant genome resulting from a single transformation process (pilacinski et al., 2011; basso et al., 2020). however, individual gm events may contain one or more transgenes. in other words, a gm event refers to the precise location of an expression cassette in the host genome that encodes a trait of interest (bell et al., 2018). gm events that confer tolerance to herbicides and/or resistance to insects are the most widely applied engineered traits. these genetic modifications have benefited adopting farmers through higher yields, reduced input costs and less environmental pollution (carpenter, 2010; cerdeira et al., 2011; brookes & barfoot, 2018). the timeline for the commercialization of an event is relatively long (the first commercial launch took around 14 years) (fraley, 2015) and a large investment is needed to comply with all regulatory requirements (mcdougall, 2011). in addition, proprietary regulatory property (prp) holders must obtain regulatory approvals in the countries where they intend to commercially release or export events (rüdelsheim et al., 2018). substantial equivalence of a gm crop has been defined as a new product that must be the same as the non-gm crop except for the traits that were enhanced, added, or removed through genetic engineering (oecd, 2002; parrott et al., 2010; isaaa, 2018). the concept of substantial equivalence has been used to investigate the compositional safety of transgenic crops (codex alimentarius commission, 2009; privalle et al., 2013). this approach recognizes that, although no crop or food can be shown to be 100% safe, gm crops can be compared to crops that have a history of safe use (cheng et al., 2008; harrigan, glenn et al., 2010). the most common approach has been to compare the transgenic line with its isogenic version without the transgene, using compositional analysis to identify potential differences in the levels of each of the nutritional components. if no significant differences are found, or are within the expected natural variation, or within ranges previously reported in the literature for each component, the results of this evaluation are presented as a fundamental part of the requirements of the regulatory authorities (oecd, 2003; harrigan et al., 2010). fall armyworm (spodoptera frugiperda) is one of the most common pests of corn and it has been responsible for large economic losses in colombia (gómez et al., 2013; jaramillo-barrios et al., 2019). the introduction of insect resistance genes in colombian maize genotypes is a potential alternative for the control of this harmful pest. for this purpose, the corn genetic improvement program of the national cereal and legume research center (cenicel) of the national federation of cereal and legume growers (fenalce), with the support of the research group of genetic engineering of plants of the universidad nacional de colombia (igp-un), obtained an off-patent maize hybrid from the tc1507 event. this hybrid was obtained through the backcrossing method using elite colombian corn lines crossed with herculex® i corn (gm corn event tc1507), followed by complementary field tests and immunostrip assays (jiménez et al., 2016). in this way, elite maize lines of the colombian genotypes with the tc1507 event (cry1f and pat) were obtained. subsequently, these elite lines with the introgressed event were hybridized to obtain an off-patent maize hybrid with the tc1507 event resulting from the best hybrid combinations of the breeding program (jiménez et al., 2016). the purpose of the present study was to evaluate the substantial equivalence of this hybrid. the levels of the nutritional components of the proximal analytes in the grain and forage tissues involving the off-patent genotypes (event tc1507) of gm corn plants were compared with the conventional corn genotypes from which they were derived; this hybrid has the same genetic background as off-patent hybrid tc1507 but does not contain the genetic modification. materials and methods field trial samples a field trial to obtain grain and forage samples for compositional analysis was carried out. the corn was grown in the cenicel paraguaicito experiment station, in the municipality of buenavista (quindío), located in the natural subregion of the colombian coffee zone. this crop had normal pest control and maintenance practices (irrigation, fertilization, herbicide and pesticide applications, etc.), consistent with maize production and applied uniformly 157suárez rodríguez, benítez duarte, chaparro-giraldo†, and acosta: equivalence of grain and forage composition in corn hybrid (zea mays l.) from genetically modified off-patent (event tc1507) and non-genetically modified conventional corn to each entire trial area. the planting design consisted of a random block design, with three replicates per block, where six genotypes were distributed: two elite off-patent lines, two conventional elite isolines, one off-patent hybrid (conventional elite line x elite line off-patent), and a conventional hybrid grown locally. from each of the genotypes, three samples of two types of tissues were collected: 1) the samples of the corn grain in its state of maturity (phase r6) and 2) the leaf samples at the same stage. the lines worked were hybrid transgenic line (ht), transgenic line i (t1) and transgenic line ii (t2) of off-patent maize tc1507 event; the non-transgenic control samples lines were hybrid conventional (hc), conventional line i (c1) and conventional line ii (c2). compositional analysis the samples were kept on dry ice until they were transported to the nutrianalisis laboratory in bogotá (colombia) where each of the analytes was quantified. humidity was determined gravimetrically by placing the samples in a hot-air drying oven at approximately 135°c for 2 h (aoac method 925.09). total protein content was determined as total nitrogen using digestion with h2so4 followed by distillation and titration (kjeldahl method aoac method 979.09). fat from the corn kernel samples was determined gravimetrically using a soxhlet extraction with pentane as solvent (aoac method 922.06). the crude fat of the forage samples was determined gravimetrically by means of an acid hydrolysis procedure (aoac method 945.02). crude fiber was estimated using a neutral detergent solution and a thermostable amylase to dissolve easily digestible proteins, lipids, sugars, starches, and pectins. a fibrous residue was obtained which consisted mainly of cell wall components including both nitrogen and indigestible nitrogenous matter (ntc method 5122). ashes were determined by placing the samples in an electric oven at 550°c until they were incinerated. the residual ash was quantified gravimetrically (aoac method 923.03). carbohydrate content was estimated using the calculation previously described by herman et al. (2004) and cong et al. (2015). statistical analysis statistical analysis of nutrient composition data was performed using r software (r core team, 2021). to perform the statistical analysis, four functions were written. the first function, which was the basis for the other functions, allowed the generation of a database for graphic analysis and statistical tests of differences between groups. the second function performed an exploratory data analysis and obtained a box-and-whisker plot resulting from each analyte per genotype. the third function established the confidence intervals of each analyte according to the composition database of the international institute of life sciences (ridley et al., 2004; afsi-ccdb, 2020). finally, the fourth function performed the difference tests between the genotypes according to each analyte analyzed. the database includes data from the evaluation of conventional crop samples using validated analytical methods, providing a robust collection of high-quality non-gene compositional data for various crops (suit et al., 2016). the statistical tests performed included the shapiro–wilk test for normality, the levene test for homoscedasticity and the kruskal-wallis test for differences between groups and their respective wilcoxson post hoc test (bonferroni test). two separate statistical analyzes of the compositional data were performed. the quantification of the analytes made it possible to evaluate the data of the replicas of each of the corn grain and forage analytes using the kruskal-wallis test to identify statistically significant differences (α=0.05) between the genotypes and their respective wilcoxon post hoc test. this evaluation allowed corrections on the level of significance to avoid increasing the type 1 error and to identify the significant differences between each of the genotypes (α=0.05). results and discussion grain analytes the results of the proximate analysis from the grain samples collected during the field trial did not show statistically significant differences between the transgenic genotypes [hybrid transgenic (ht), transgenic line i (t1) and transgenic line ii (t2)] of off-patent maize tc1507 event and the non-transgenic control samples [hybrid conventional (hc), conventional line i (c1) and conventional line ii (c2)] (fig. 1). for instance, the kruskal-wallis test showed differences for grain components such as moisture (p-value=0.0323), protein (p-value=0.0093), fat (pvalue=0.0237), and carbohydrates (p-value=0.0085) in at least two of the genotypes in comparison. however, after performing a post-hoc test, the mann-whitney test (wilcoxon rank sum test) did not show significant differences between the genotypes for all analytes that initially seemed to differ. the wilcoxon rank sum test corrects the level of significance to avoid increasing the type i error and shows in which groups there are differences. figure 1 shows that, for each of the analytes corresponding to each genotype, there are no differences with the maximum and minimum ranges reported by the literature (ridley et al., 2004; afsi-ccdb, 2020). 158 agron. colomb. 40(2) 2022 for each of the different analytes studied (fig. 1a, d), the variation for moisture and fiber is very similar for each of the compared genotypes, although there are slight differences for other analytes (fig. 1b, c, e, f). for total fat, the conventional hybrid tends to have higher levels than the transgenic hybrid. the comparison of the lines shows unexpected data: the transgenic line presents a variation similar to that of the comparable non-transgenic line. for protein, the transgenic hybrid presented the lowest values together with the conventional hybrid, while the c1 had the highest values in contrast to its transgenic isoline and the t2 and c2. for ash, only the c1 presented a great variation unlike the other genotypes analyzed that maintained a similar variation. for carbohydrates, the transgenic hybrid had higher levels, while the c1 showed lower values. the remaining genotypes maintained similar variations. all these apparent differences are within natural variations. all the values for analytes examined were found within the values reported in the literature (watson, 1982; lundry et al., 2013; cong et al., 2015; afsi, 2020) (tab. 1). m oi st ur e (% ) 10 15 20 a c1 c2 t1 t2hthc genotypes moisture* maximum range (literature) minimum range (literature) p ro te in ( % d w ) 10.0 7.5 15.0 17.5 b c1 c2 t1 t2hthc genotypes protein* maximum range (literature) minimum range (literature) to ta l f at ( % d w ) 4 2 6 8 c c1 c2 t1 t2hthc genotypes total fat* maximum range (literature) minimum range (literature) c ru de fi be r ( % d w ) 3 2 1 4 5 d c1 c2 t1 t2hthc genotypes crude fiber maximum range (literature) minimum range (literature) a sh ( % d w ) 4 2 6 e c1 c2 t1 t2hthc genotypes ash maximum range (literature) minimum range (literarure)minimum range (literature) c ar bo hy dr at es ( % d w ) 85.0 82.5 80.0 77.5 87.5 90.0 f c1 c2 t1 t2hthc genotypes carbohydrates* maximum range (literature) minimum range (literature) figure 1. variability of percentage values for proximate analytes from corn grains. a) moisture; b) protein; c) total fat; d) crude fiber; e) ash; and f) carbohydrates. [hybrid transgenic (ht), line transgenic line i (t1) and line transgenic line ii (t2)] of off-patent maize (tc1507 event) and the non-transgenic control samples [hybrid conventional (hc), conventional line i (c1) and conventional line ii (c2)]. values are expressed as medians (±iqr, n=3) from three independent experiments. * indicated the p-value < 0.05 for kruskal-wallis test. 159suárez rodríguez, benítez duarte, chaparro-giraldo†, and acosta: equivalence of grain and forage composition in corn hybrid (zea mays l.) from genetically modified off-patent (event tc1507) and non-genetically modified conventional corn forage the results of the proximate analysis for the forage samples collected during the field trial did not show statistically significant differences between the transgenic genotypes (ht, line t1, and line t2) of off-patent maize event tc1507 and the non-transgenic control samples (hc, line c1, and line c2). the kruskal-wallis test showed differences only for the fat component (p-value=0.03), finding that at least two of the genotypes in comparison exhibited differences. however, after performing a post-hoc test, the mann-whitney test (wilcoxon rank sum test) showed no significant differences between the genotypes (tab. 2). there were no cases in which the analyzed analytes showed differences in their maximum and minimum ranges with those reported in the literature (fig. 2). for moisture, protein, fiber, fat, ash, and carbohydrates, the observed variations were very similar between each of the compared genotypes, although at first glance there are slight differences. for moisture, only the ht presented lower values than the other genotypes, which presented values slightly above the maximum limit reported in the literature (fig. 2a). for fat, the ht presented lower values and t1 higher values compared to the other genotypes (fig. 2c). for crude fiber, only the hybrids showed slight differences, while the table 1. medians, minimum and maximum values reported from the proximate grain analysis of off-patent maize hybrid tc1507 (transgenic), off-patent maize lines tc1507 i and ii (transgenic), their respective conventional isolines i and ii (non-transgenic) and a commercial maize hybrid (non-transgenic) from the samples collected from the field trials in colombia. variable (% dry weight) hybrid transgenic (tc1507) transgenic line i transgenic line ii conventional line i conventional line ii hybrid conventional literature range* (ht) (t1) (t2) (c1) (c2) (hc) total fat 3.54 ± 0.355 (3.41 3.84) 2.58 ± 0.15 (2.522.82) 3.09 ± 0.18 (2.99 3.35) 2.76 ± 0.12 (2.70 2.94) 3.40 ± 0.045 (3.35 3.44) 3.97 ± 0.15 (3.88 4.04) 1.363 – 7.83 protein 10.34 ± 0.24 (10.05 10.53) 12.17 ± 0.17 (11.99 12.33) 12.10 ± 0.03 (12.07 12.13) 12.84 ± 0.015 (12.8312.86) 12.06 ± 0.05 (12.06 12.07) 11.15 ± 0.21 (11.05 11.47) 5.72 – 17.26 fiber 2.56 ± 0.185 (2.25 2.62) 2.42 ± 0.13 (2.28 2.54) 2.48 ± 0.125 (2.35 2.60) 2.42 ± 0.165 (2.24 2.57) 2.25 ± 0.13 (2.02 2.28) 2.41 ± 0.355 (2.05 2.76) 0.49 – 5.5 ash 1.05 ± 0.07 (0.99 1.13) 1.24 ± 0.05 (1.23 1.33) 1.38 ± 0.095 (1.24 1.43) 1.92 ± 0.96 (1.34 3.26) 1.19 ± 0.12 (1.17 1.41) 1.22 ± 0.01 (1.21 1.23) 0.616 – 6.282 moisture 11.33 ± 0.105 (11.29 11.50) 11.43 ± 0.03 (11.40 11.74) 11.44 ± 0.13 (11.25 11.51) 11.87 ± 0.255 (11.58 12.09) 11.92 ± 0.14 (11.79 12.07) 11.68 ± 0.12 (11.62 11.86) 7 – 23 carbohydrates 85.26 ± 0.43 (84.50 85.36) 83.91 ± 0.26 (83.68 84.20) 83.40 ± 0.26 (83.15 83.67) 82.46 ± 0.835 (81.21 82.88) 83.33 ± 0.09 (83.17 83.35) 83.65 ± 0.125 (83.44 83.69) 77.4 – 89.7 * watson (1982), lundry et al. (2013), cong et al. (2015), anderson et al. (2019), afsi (2020). table 2. medians, minimum and maximum values reported from forage proximate analysis of off-patent maize hybrid 1507 (transgenic), off-patent maize lines 1507 i and ii (transgenic), their respective conventional isolines i and ii (non-transgenic) and a commercial maize hybrid (non-transgenic) from samples collected in field trials in colombia. variable (% dry weight) hybrid transgenic (tc1507) conventional transgenic line i conventional transgenic line ii conventional line i conventional line ii hybrid conventional literature range (ht) (t1) (t2) (c1) (c2) (hc total fat 1.28 ± 0.135 (1.11 1.38) 2.46 ± 0.43 (1.69 2.55) 2.07 ± 0.095 (1.90 2.09) 1.65 ± 1.41 (1.49 1.97) 1.57 ± 0.19 (1.29 1.67) 1.81 ± 0.225 (1.52 1.97) 1.04 – 6.755 protein 14.21 ± 0.57 (13.88 15.02) 16.04 ± 0.285 (15.72 16.29) 16.03 ± 0.33 (15.42 16.08) 16.09 ± 0.645 (14.93 16.22) 16.06 ± 0.435 (15.23 16.10) 16.07 ± 0.36 (15.62 16.34) 3.14 – 16.32 fiber 24.74 ± 0.97 (24.49 26.43) 22.29 ± 2.11 (19.79 24.01) 21.31 ± 1.005 (21.13 23.14) 20.12 ± 1.92 (19.52 23.36) 22.37 ± 0.9 (22.30 24.28) 19.54 ± 1.985 (18.15 22.12) 12.5 – 42 ash 12.06 ± 0.41 (11.60 12.42) 10.85 ± 0 .305 (10.78 11.39) 10.87 ± 1.295 (9.66 12.25) 10.50 ± 2.045 (9.99 14.08) 11.28 ± 1.375 (8.62 11.37) 12.32 ± 0.47 (12.04 13.10) 0.66 – 13.2 moisture 73.81 ± 4.93 (68.93 78.79) 74.14 ± 5.725 (67.91 79.36) 71.79 ± 0.295 (71.29 71.88) 72.66 ± 1.405 (71.62 74.43) 72.33 ± 0.47 (72.31 73.25) 74.69 ± 3.125 (70.26 76.51) 55.3 – 87.1 carbohydrates* 71.45 ± 0.945 (71.35 73.24) 69.97 ± 1.25 (68.38 70.88) 69.98 ± 0.895 (69.43 71.22) 69.31 ± 3.545 (66.34 73.43) 71.75 ± 1.67 (68.86 72.20) 67.54 ± 0.685 (66.65 68.02) 66.9 – 92.9 * watson (1982), lundry et al. (2013), cong et al. (2015), anderson et al. (2019), afsi (2020). 160 agron. colomb. 40(2) 2022 conventional and the transgenic lines showed lower and higher values, respectively (fig. 2d). for moisture, differences were not observed, although greater variations were observed for both the ht and the t1. for ash, the hc showed slightly higher values compared to the other genotypes (fig. 2a and e, respectively). for carbohydrates, the conventional hybrid showed slightly lower values than the other genotypes (fig 2f). the conventional hybrid had a carbohydrate value lower than that reported in the literature, while its other values (highlighting the median) were found within the ranges reported. all these apparent differences were found within natural variation. all the values for the analytes examined were found within the values reported in the literature (watson, 1982; oecd, 2002; lundry et al., 2013; cong et al., 2015; anderson et al., 2019; afsi, 2020) (tab. 2). m oi st ur e (% ) 60 70 80 a c1 c2 t1 t2hthc genotypes moisture* maximum range (literature) minimum range (literature) p ro te in ( % d w ) 8 4 12 16 b c1 c2 t1 t2hthc genotypes protein* maximum range (literarure)maximum range (literature) minimum range (literature) to ta l f at ( % d w ) 4 2 6 c c1 c2 t1 t2hthc genotypes total fat* maximum range (literature) minimum range (literarure)minimum range (literature) c ru de fi be r ( % d w ) 30 20 40 d c1 c2 t1 t2hthc genotypes crude fiber maximum range (literature) minimum range (literature) a sh ( % d w ) 5 10 e c1 c2 t1 t2hthc genotypes ash maximum range (literarure)maximum range (literature) minimum range (literarure)minimum range (literature) 80 75 70 85 90 c ar bo hy dr at es ( % d w ) f c1 c2 t1 t2hthc genotypes carbohydrates* maximum range (literature) minimum range (literature)minimum range (literature) figure 2. variability of percentage values for proximate analytes from corn forage. the methods used for estimating the percentage values for each genotype are described in the material and methods section. a) moisture; b) protein; c) total fat; d) crude fiber; e) ash; and f) carbohydrates. [hybrid transgenic (ht), line transgenic line i (t1) and line transgenic line ii (t2)] of off-patent maize (tc1507) event and the non-transgenic control samples [hybrid conventional (hc), conventional line i (c1) and conventional line ii (c2)]. values are expressed as medians (± sd, n=iqr, n=3) from three independent experiments. * indicated the p-value < 0.05 for kruskal-wallis -test. 161suárez rodríguez, benítez duarte, chaparro-giraldo†, and acosta: equivalence of grain and forage composition in corn hybrid (zea mays l.) from genetically modified off-patent (event tc1507) and non-genetically modified conventional corn analysis strategy of the substantial equivalence of off-patent corn the developers of different transgenic events, both simple and stacked, have obtained authorizations in colombia for human and animal consumption using data portability, since the trials in most cases were not carried out in colombia but in northern agroecosystems (ica, 2011, 2013; mpsp, 2012a, 2012b, 2012c, 2014; invima, 2018). these developers have performed substantial equivalency assessments based on the compositional analysis of proximate analytes. based on the principle of equality, the strategy for off-patent crops with transgenic events that have been previously authorized in colombia could be incorporated into conventional breeding since it is in the public domain (its use does not violate the rights of third parties). in addition, the analysis of freedom of operation (jiménez et al., 2016; rojas et al., 2017) makes it possible to carry out field trials with a minimal design, where a limited number of proximate analytes equal to the number examined by developers of the specific event that allowed to support the substantial equivalence of stacked events that contain the same event. the case of stacked events (stacked traits or crop stacking) originating from conventional plant breeding, where two or more parents with a single transgenic event are crossed to produce a progeny containing two or more transgenic events that provide a useful grouping of traits would be the closest issue to off-patent events. the discussion that has arisen today could help resolve the regulatory gap and allow the authorization for human and animal consumption of these derived crops, where substantial equivalence and other safety assessments play a fundamental role (kok et al., 2014). from a regulatory point of view, stacked trait and off-patent crops differ from single trait crops, since they contain events that are not new to regulatory authorities considering that they have been fully evaluated in the single events that make them up. this distinction is crucial since the concern for the safety of transgenic crops is centered around the safety of the introduced trait and the possibility of unintended adverse effects from its introduction (acosta & chaparro, 2008; codex alimentarius, 2009; herman & price, 2013). safety assessment approaches for stacked trait crops vary globally. there are regulatory bodies that address a crop of stacked traits as if it were a crop with a new event that requires a de novo assessment, despite the existence of evidence and safety evaluations demonstrating the safety and substantial equivalence for each one of the individual transgenic events that make up the crop with stacked events. this approach is based on the concern about the possible interactions between events that could give rise to characteristics of the plant different from the expected sum of the stacked events. steiner et al. (2013) extensively analyzed the overall potential for event interactions in stacked event crops. the authors highlighted that since the functional characteristics of the introduced expression cassettes are known, it is possible to develop hypotheses as to whether a specific combination of traits would interact to affect plant metabolism in a novel way. it was also pointed out that if a hypothetical interaction posed any risk, for example as in the case of stacking of tolerance traits to glyphosate and dicamba through conventional plant breeding, the molecular mechanisms of the enzymes that mediate these stacked tolerances would exclude any plausible interactions. in fact, the substantial equivalence of a crop with stacked traits that confers tolerance to glyphosate and dicamba has been empirically demonstrated (taylor et al., 2017). specifically, for corn containing traits of resistance to insects and tolerance to glufosinate-ammonium, there is no plausible hypothesis that their combined presence affects the metabolism of the plant and leads to compositional differences. likewise, it is even less plausible that undesirable interactions occur in an off-patent obtained from the crossing between a transgenic hybrid and a conventional maize line. in the global landscape of regulations on genetically engineered crops, there are currently two general approaches to assess food and feed safety for stacked event crops that could be applied for off-patent crops. in the first approach, no additional data or evaluations are required for a stacked trait crop generated by conventional plant breeding whose constituent events have previously been evaluated and approved. regulatory agencies may require written notification for the stacked event product to be marketed. examples of agencies that follow this approach include the fda and aphis-usda of united states, the canadian food inspection agency, the canadian ministry of health, the australian and new zealand food standards agency, and the food safety commission and the ministry of agriculture, forestry and fisheries of japan (pilacinski et al., 2011; steiner et al., 2013; fscj, 2016; goodwin et al., 2021). in the second approach, a safety assessment is required for any stacked trait crop, regardless of whether its constituent events were previously assessed and approved. some examples of regulatory agencies that follow this approach are the european efsa, the ministry of food and pharmaceutical safety of the republic of korea, the food and drug administration of taiwan, and the federal 162 agron. colomb. 40(2) 2022 commission for the protection against sanitary risks of mexico (pilacinski et al., 2011; steiner et al., 2013; fscj, 2016; goodwin et al., 2021). in rational and scientifically sustainable risk assessment (pilacinski et al., 2011; steiner et al., 2013; fscj, 2016; goodwin et al., 2021), it is important to follow the case of stacked trait crops that could contribute to solving the regulatory challenge of off-patent crops. in this context, the formulation and evaluation of a risk hypothesis for a crop in question is central in determining whether further evaluation of the safety of a product with stacked traits is needed. today there is a growing body of empirical data in reports and/or in scientific articles evidencing the safety of genetically modified crops of relevant single events as well as the safe historical use of conventional plant breeding. therefore, there is valid scientific justification to eliminate or make more f lexible the mandatory requirements aimed at presenting and evaluating characterization, safety, and substantial equivalence data for each new crop of stacked events (goodwin et al., 2021) and, therefore, for off-patent crops. pragmatically, as proposed by bell et al. (2018) and goodwin et al. (2021), a gradual approach could start with f lexibility and end with the elimination of the requirements for safety assessments for the crops of stacked events (and therefore off-patent crops). along these lines, the first step could be to refine the approach towards a single specific analysis of stacked events. this approach would provide an empirical bridge to the previous evaluations performed for the approved transgenic events that make up the stacked events. in this way, a simplified evaluation of the stacked event or of the off-patent crop would focus on the composition, evaluating the substantial equivalence from the proximate analytes of the grain (and from the forage, in the case of resistance to insects) in the context of known natural variability. such an assessment could be used to complement previously reached safety conclusions for constitutive individual trait products (bell et al., 2018; goodwin et al., 2021). the comparative analysis of corn during field trials carried out in colombia showed no significant differences between off-patent hybrids of lines 1507 i and ii obtained by conventional crossing with their non-genetically modified counterparts. small exceptional variations were not indicative of a general pattern of changes derived from crossing with a genetically modified hybrid; these are explained by the well-known natural variation (genotypeenvironment interaction). these variations in composition arise due to a wide range of factors specific to the biology of the species and, particularly, to the growing conditions (location, irrigation, type of soil, etc.) that inf luence the growth and biochemistry of plants. in the present study, no significant biological differences were found between off-patent tc1507 event corn and non-transgenic conventional corn. therefore, the off-patent hybrid is substantially equivalent from a compositional point of view to its conventional counterpart, except for the genetically engineered characteristics. the composition of the off-patent tc1507 corn hybrid was found within the normal ranges of variation observed in non-genetically modified varieties with recent biotechnological tools. acknowledgments we would like to thank the federación nacional de cultivadores de cereales y leguminosas (fenalce) for financial support. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions hs and acg formulated the research objectives. acg supervised and directed the planning and execution of the research activities. hs, db, and acg performed the experimental design. hs carried out the research and investigation process, particularly conducting field trials and data collection. hs and db applied statistical techniques and wrote the code to synthesize and analyze compositional data. oa discussed the results, performed a critical review of the methodological and regulatory aspects, revised the initial version of the manuscript, and wrote the english version. all authors, except acp (r.i.p.), reviewed the manuscript. literature cited acosta, o., & chaparro, a. (2008). genetically modified food crops and public health. acta biológica colombiana, 13(3), 3–26. agriculture and food systems institute – afsi. (2020, december 30). crop composition database version 9.0. www.cropcomposition.org anderson, j. a., hong, b., moellring, e., teronde, s., walker, c., wang, y., & maxwell, c. (2019). composition of forage and grain from genetically modified dp202216 maize is equivalent to non-modified conventional maize (zea mays l.). gm crops & food, 10(2), 77–89. https://doi.org/10.1080/21645698 .2019.1609849 basso, m. f., arraes, f. b. m., grossi-de-sa, m., moreira, v. j. v., alves-ferreira, m., & grossi-de-sa, m. f. (2020). insights into genetic and molecular elements for transgenic crop www.cropcomposition.org www.cropcomposition.org https://doi.org/10.1080/21645698.2019.1609849 https://doi.org/10.1080/21645698.2019.1609849 163suárez rodríguez, benítez duarte, chaparro-giraldo†, and acosta: equivalence of grain and forage composition in corn hybrid (zea mays l.) from genetically modified off-patent (event tc1507) and non-genetically modified conventional corn development. frontiers in plant science, 11, article 509. https:// doi.org/10.3389/fpls.2020.00509 bell, e., nakai, s., & burzio, l. a. (2018). stacked genetically engineered trait products produced by conventional breeding ref lect the compositional profiles of their component single trait products. journal of agricultural and food chemistry, 66, 7794–7804. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b02317 bevan, m. w., flavell, r. b., & chilton, m. d. (1983). a chimaeric antibiotic resistance gene as a selectable marker for plant cell transformation. nature, 304, 184–187. https://doi. org/10.1038/304184a0 brookes, g., & barfoot, p. (2018). farm income and production impacts of using gm crop technology 1996–2016. gm crops & food, 9(2), 59–89. https://doi.org/10.1080/21645698.2018. 1464866 brookes, g., & barfoot, p. (2020). gm crops: global socio-economic and environmental impacts 1996-2018. pg economics ltd. https://pgeconomics.co.uk/pdf/globalimpactfinalreportjuly2020.pdf brookes, g. (2020). genetically modified (gm) crop use in colombia: farm level economic and environmental contributions. gm crops & food, 11(3), 140–153. https://doi.org/10.1080/21 645698.2020.1715156 carpenter, j. e. (2010). peer-reviewed surveys indicate positive impact of commercialized gm crops. nature biotechnology, 28(4), 319–321. https://doi.org/10.1038/nbt0410-319 cerdeira, a. l., gazziero, d. l. p., duke, s. o., & matallo, m. b. (2011). agricultural impacts of glyphosate-resistant soybean cultivation in south america. journal of agricultural and food chemistry, 59(11), 5799–5807. https://doi.org/10.1021/jf102652y cheng, k. c., beaulieu, j., iquira, e., belzile, f. j., fortin, m. g., & strömvik, m. v. (2008). effect of transgenes on global gene expression in soybean is within the natural range of variation of conventional cultivars. journal of agricultural and food chemistry, 56(9), 3057–3067. https://doi.org/10.1021/jf073505i codex alimentarius commission. (2009). foods derived from modern biotechnology (2nd ed.). food and agriculture organization of the united nations, world health organization. http://www.fao.org/3/a-a1554e.pdf cong, b., maxwell, c., luck, s., vespestad, d., richard, k., mickelson, j., & zhong, c. (2015). genotypic and environmental impact on natural variation of nutrient composition in 50 non genetically modified commercial maize hybrids in north america. journal of agricultural and food chemistry, 63(22), 5321–5334. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b01764 duke, s. o., & cerdeira, a. l. (2010). transgenic crops for herbicide resistance. in c. kole, c. h. michler, a. g. abbott, & t. c. hall (eds.), transgenic crop plants. springer. https://doi. org/10.1007/978-3-642-04812-8_3 fraley, r. (2015). ge crops, impact on production agriculture. presentation to the national academy of sciences. https:// vimeo.com/album/3192610/video/115717420 food safety commission of japan-fscj. (2016). soybean lines generated through cross-breeding of mon 87705, mon 87708, and mon 89788. food safety, 4(4), 169−172. https:// doi.org/10.14252/foodsafetyfscj.2016025s gómez, j., guevara, j., cuartas, p., espinel, c., & villamizar, l. (2013). microencapsulated spodoptera frugiperda nucleopolyhedrovirus: insecticidal activity and effect on arthropod populations in maize. biocontrol science and technology, 23(7), 829–846. https://doi.org/10.1080/09583157.2013.802288 goodwin, l., hunst, p., burzio, l., rowe, l., money, s., & chakravarthy, s. (2021). stacked trait products are as safe as nongenetically modified (gm) products developed by conventional breeding practices. journal of regulatory science, 9(1), 22–25. https://doi.org/10.21423/jrs-v09i1goodwin harrigan, g. g., glenn, k. c., & ridley, w. p. (2010). assessing the natural variability in crop composition. regulatory toxicology and pharmacology, 58(3, supplement), s13–s20. https://doi. org/10.1016/j.yrtph.2010.08.023 harrigan, g. g., lundry, d., drury, s., berman, k., riordan, s. g., nemeth, m. a., ridley, w. p., & glenn, k. c. (2010). natural variation in crop composition and the impact of transgenesis. nature biotechnology, 28(5), 402–404. https://doi.org/10.1038/ nbt0510-402 herman, r. a., phillips, a. m., collins, r. a., tagliani, l. a., claussen, f. a., graham, c. d., bickers, b. l., harris, t. a., & prochaska, l. m. (2004). compositional equivalency of cry1f corn event tc6275 and conventional corn (zea mays l.). journal of agricultural and food chemistry, 52(9), 2726–2734. https://doi.org/10.1021/jf049969n herman, r. a., & price, w. d. (2013). unintended compositional changes in genetically modified (gm) crops: 20 years of research. journal of agricultural and food chemistry, 61(48), 11695–11701. https://doi.org/10.1021/jf400135r herrera-estrella, l., depicker, a., van montagu, m., & schell, j. (1983). expression of chimeric genes transferred into plant cells using a ti-plasmid-derived vector. nature, 303, 209–213. https://doi.org/10.1038/303209a0 instituto colombiano agropecuario–ica. (2011). resolución 003662. por la cual se autoriza el empleo del maíz smartstax tm (mon-89ø34-3 x dasø15ø7-1 x mon88ø17-3 x das-59122-7), para consumo directo y/o como materia prima para la producción de alimentos para animales domésticos. https://www.ica.gov.co/getattachment/3bcf82f7-262e-47609218-71a08261e92b/2011r3662.aspx instituto colombiano agropecuario–ica. (2013). resolución 003050. por la cual se autoriza el uso del maíz mon89034 x 15 0 7 x n k6 03 (mon89 ø3 4 -3 x da s ø15ø7-1 x monøø6ø3-6) para consumo directo y/o como materia prima para la producción de alimentos para animales domésticos. https://www.ica.gov.co/getattachment/3b3a12fe-82894c02-88e4-a8998cb7bec4/2013r3050.aspx instituto nacional de vigilancia de medicamentos y alimentos–invima. (2018). resolución no. 2018027808. por la cual se autoriza el uso de maíz tc1507 x mir604 x nk603 (das-01507-1 x syn-ir604-5 x mon-00603-6) como materia prima para la producción de alimentos para consumo humano. http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/ docs/resoluci%c3%b3n%202018027808%20de%202018.pdf isaaa. (2018). pocket k no. 56: substantial equivalence of gm and non-gm crops. international service for the acquisition of agri-biotech applications (isaaa). http://www.isaaa.org/ resources/publications/pocketk/56/default.asp https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00509 https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00509 https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b02317 https://doi.org/10.1038/304184a0 https://doi.org/10.1038/304184a0 https://doi.org/10.1080/21645698.2018.1464866 https://doi.org/10.1080/21645698.2018.1464866 https://pgeconomics.co.uk/pdf/globalimpactfinalreportjuly2020.pdf https://pgeconomics.co.uk/pdf/globalimpactfinalreportjuly2020.pdf https://doi.org/10.1080/21645698.2020.1715156 https://doi.org/10.1080/21645698.2020.1715156 https://doi.org/10.1038/nbt0410-319 https://doi.org/10.1021/jf102652y https://doi.org/10.1021/jf073505i http://www.fao.org/3/a-a1554e.pdf https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b01764 https://doi.org/10.1007/978-3-642-04812-8_3 https://doi.org/10.1007/978-3-642-04812-8_3 https://vimeo.com/album/3192610/video/115717420 https://vimeo.com/album/3192610/video/115717420 https://doi.org/10.14252/foodsafetyfscj.2016025s https://doi.org/10.14252/foodsafetyfscj.2016025s https://doi.org/10.1080/09583157.2013.802288 https://doi.org/10.21423/jrs-v09i1goodwin https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2010.08.023 https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2010.08.023 https://doi.org/10.1038/nbt0510-402 https://doi.org/10.1038/nbt0510-402 https://doi.org/10.1021/jf049969n https://doi.org/10.1021/jf400135r https://doi.org/10.1038/303209a0 https://www.ica.gov.co/getattachment/3bcf82f7-262e-4760-9218-71a08261e92b/2011r3662.aspx https://www.ica.gov.co/getattachment/3bcf82f7-262e-4760-9218-71a08261e92b/2011r3662.aspx https://www.ica.gov.co/getattachment/3b3a12fe-8289-4c02-88e4-a8998cb7bec4/2013r3050.aspx https://www.ica.gov.co/getattachment/3b3a12fe-8289-4c02-88e4-a8998cb7bec4/2013r3050.aspx http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resoluci%c3%b3n%202018027808%20de%202018.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resoluci%c3%b3n%202018027808%20de%202018.pdf http://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/56/default.asp http://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/56/default.asp 164 agron. colomb. 40(2) 2022 isaaa. (2019). global status of commercialized biotech/gm crops in 2019: biotech crops drive socio-economic development and sustainable environment in the new frontier. isaaa (brief no. 55). international service for the acquisition of agri-biotech applications (isaaa). https://w w w.isaaa.org/resources/ publications/briefs/55/ jaramillo-barrios, c. i., quijano, e. b., andrade, b. m., jaramillobarrios, c. i., quijano, e. b., & andrade, b. m. (2019). populations of spodoptera frugiperda (lepidoptera: noctuidae) cause significant damage to genetically modified corn crops. revista facultad nacional de agronomía medellín, 72(3), 8953–8962. https://doi.org/10.15446/rfnam.v72n3.75730 jiménez-barreto, j., chaparro-giraldo, a., mora-oberlaender, j., & vargas-sánchez, j. e. (2016). molecular characterization and freedom to operate analysis of maize hybrids from genetically modified and colombian varieties. agronomía colombiana, 34(3), 309–316. https://doi.org/10.15446/agron. colomb.v34n3.60350 kok, e. j., pedersen, j., onori, r., sowa, s., schauzu, m., de schrijver, a., & teeri, t. h. (2014). plants with stacked genetically modified events: to assess or not to assess? trends in biotechnology, 32(2), 70–73. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.12.001 lundry, d. r., burns, j. a., nemeth, m. a., & riordan, s. g. (2013). composition of grain and forage from insect-protected and herbicide-tolerant corn, mon 89034 × tc1507 × mon 88017 × das-59122-7 (smartstax), is equivalent to that of conventional corn (zea mays l.). journal of agricultural and food chemistry, 61(8), 1991–1998. https://doi.org/10.1021/jf304005n mcdougall, p. (2011). the cost and time involved in the discovery, development and authorisation of a new plant biotechnology derived trait. consultancy study for crop life international. ministerio de salud y protección social–msps. (2012a). resolución 1486. por la cual se autoriza el uso de granos de maíz, provenientes de híbridos de maíz genéticamente modificado, con la tecnología hx1 x hrw x nk603 (das-15ø7-1 x das-59122-7 x mon-øø6ø3-6) como alimento o materia prima para la producción de alimentos de consumo humano. http://www. fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%20 1486%20de%202012.pdf ministerio de salud y protección social–msps. (2012b). resolución 1487. por la cual se autoriza el uso de granos de maíz, provenientes de híbridos de maíz genéticamente modificado, con la tecnología hx1 x mon810 (das-ø15ø7-1 x monøø81ø-6) como alimento o materia prima para la producción de alimentos para consumo humano. http://www.fao.org/ fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201487%20 de%202012.pdf ministerio de salud y protección social–msps. (2012c). resolución 1488. por la cual se autoriza el uso de granos de maíz, provenientes de híbridos de maíz genéticamente modificado, con la tecnología hx1 x mon810 x nk603 (das-ø15ø7-1 x mon-øø81ø-6 x mon-øø6ø3-6) como alimento o materia prima para la producción de alimentos para consumo humano. http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201488%20de%202012.pdf ministerio de salud y protección social–msps. (2014). resolución 1861. por la cual se autoriza el uso de maíz mon89034 x tc1507 x nk603 (mon-89034-3 x das-01507-1 x mon00603-6) como alimento o materia prima para la elaboración de alimentos de consumo humano. http://w w w.fao.org/ fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201861%20 de%202014.pdf oecd. (2002). consensus document on the biology of zea mays subsp. mays (maize). series on harmonisation of regulatory oversight in biotechnology, organization for economic cooperation and development. https://www.oecd.org/env/ehs/ biotrack/46815758.pdf parrott, w., chassy, b., ligon, j., meyer, l., petrick, j., zhou, j., herman, r., delaney, b., & levine, m. (2010). application of food and feed safety assessment principles to evaluate transgenic approaches to gene modulation in crops. food and chemical toxicology, 48(7), 1773–1790. https://doi.org/10.1016/j. fct.2010.04.017 pilacinski, w., crawford, a., downey, r., harvey, b., huber, s., hunst, p., lahman, l. k., macintosh, s., pohl, m., rickard, c., tagliani, l., & weber, n. (2011). plants with genetically modified events combined by conventional breeding: an assessment of the need for additional regulatory data. food and chemical toxicology, 49(1), 1–7. https://doi.org/10.1016/j.fct.2010.11.004 privalle, l. s., gillikin, n., & wandelt, c. (2013). bringing a transgenic crop to market: where compositional analysis fits. journal of agricultural and food chemistry, 61(35), 8260–8266. https://doi.org/10.1021/jf400185q r core team. (2021). the r project for statistical computing. r foundation for statistical computing. https://www.r-project.org ridley, w. p., shillito, r. d., coats, i., steiner, h.-y., shawgo, m., phillips, a., dussold, p., & kurtyka, l. (2004). development of the international life sciences institute crop composition database. journal of food composition and analysis, 17(3-4), 423–438. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2004.03.006 rojas, a. c. a., palacio, j. l., chaparro-giraldo, a., & lópez-pazos, s. a. (2017). patents and genetically modified soybean for glyphosate resistance. world patent information, 48, 47–51. https://doi.org/10.1016/j.wpi.2017.01.002 rüdelsheim, p., dumont, p., freyssinet, g., pertry, i., & heijde, m. (2018). off-patent transgenic events: challenges and opportunities for new actors and markets in agriculture. frontiers in bioengineering and biotechnology, 6, article 71. https://doi. org/10.3389/f bioe.2018.00071 steiner, h.-y., halpin, c., jez, j. m., kough, j., parrott, w., underhill, l., weber, n., & hannah, l. c. (2013). editor’s choice: evaluating the potential for adverse interactions within genetically engineered breeding stacks. plant physiology, 161(4), 1587–1594. https://doi.org/10.1104/pp.112.209817 taylor, m., bickel, a., mannion, r., bell, e., & harrigan, g. g. (2017). dicamba-tolerant soybeans (glycine max l.) mon 87708 and mon 87708 × mon 89788 are compositionally equivalent to conventional soybean. journal of agricultural and food chemistry, 65(36), 8037–8045. https://doi.org/10.1021/acs. jafc.7b03844 watson, s. a. (1982). corn: amazing maize. general properties. in i. a. wolff (ed.), crc handbook of processing and utilization in agriculture (pp. 3–29). crc press. https://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/55/ https://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/55/ https://doi.org/10.15446/rfnam.v72n3.75730 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n3.60350 https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v34n3.60350 https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.12.001 https://doi.org/10.1021/jf304005n http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201486%20de%202012.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201486%20de%202012.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201486%20de%202012.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201487%20de%202012.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201487%20de%202012.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201487%20de%202012.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201488%20de%202012.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201488%20de%202012.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201861%20de%202014.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201861%20de%202014.pdf http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/gmfp/docs/resolucion%201861%20de%202014.pdf https://www.oecd.org/env/ehs/biotrack/46815758.pdf https://www.oecd.org/env/ehs/biotrack/46815758.pdf https://doi.org/10.1016/j.fct.2010.04.017 https://doi.org/10.1016/j.fct.2010.04.017 https://doi.org/10.1016/j.fct.2010.11.004 https://doi.org/10.1021/jf400185q https://www.r-project.org https://doi.org/10.1016/j.jfca.2004.03.006 https://doi.org/10.1016/j.wpi.2017.01.002 https://doi.org/10.3389/fbioe.2018.00071 https://doi.org/10.3389/fbioe.2018.00071 https://doi.org/10.1104/pp.112.209817 https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b03844 https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b03844 basal rot in carnation (dianthus caryophyllus l.) is caused by fusarium verticillioides (sacc.) nirenberg received for publication: october 19, 2021. accepted for publication: february 14, 2022. doi: 10.15446/agron.colomb.v40n1.99009 1 faculty of basic sciences, laboratory of vegetal biotechnology, universidad militar nueva granada, cajicá-zipaquirá, cundinamarca (colombia). 2 departamento de biología, facultad de ciencias, universidad nacional de colombia, bogotá (colombia). * corresponding author: juan.filgueira@unimilitar.edu.co agronomía colombiana 40(1), 29-40, 2022 abstract resumen the carnation is one of the most important products for export in the f loriculture industry of colombia. fusariosis (a disease resulting from presence of fusarium) appears on the crops in two forms: vascular wilt and basal rot. the first is caused by fusarium oxysporum f. sp. dianthi, which is a well-characterized disease. the second, caused by fusarium verticillioides (previously fusarium roseum), is a non-characterized disease and its development in the plant has not been described in detail. the symptoms of basal rot were differentiated from vascular wilt, through infection of plants in the greenhouse, with isolates of f. verticillioides and f. oxysporum obtained from lesions of symptomatic plants. the fungi morphological characterization allowed differentiation of the isolates of these two species and their growth habits on different media. the sequencing of 8 different genes with more than 13 amplicons in the 2 species showed genetic differences that grouped the isolates into different taxa. multilocus sequence typing analysis using dna sequences of 8 different genetic regions confirmed the presence of f. verticillioides. in this study, the role of f. verticillioides was demonstrated in the stems of carnation in commercial crops that presented pathogenic lesions. according to the results of the study, f. verticillioides is the etiological agent that produces the basal rotting in carnation plants, alone or in association with f. oxysporum. el clavel es uno de los productos más importantes para exportar en la industria f loricultora de colombia. la fusariosis (una enfermedad resultante de la presencia de fusarium) aparece en el cultivo en dos formas: la marchitez vascular y la pudrición basal. la primera es causada por f. oxysporum f. sp. dianthi y es una enfermedad bien caracterizada. la segunda, causada por fusarium verticillioides (anteriormente fusarium roseum), es una enfermedad no caracterizada y su desarrollo en la planta no ha sido descrito en detalle. los síntomas de la pudrición basal fueron diferenciados de los producidos por la marchitez vascular, a través de la infección de plantas en el invernadero, con aislados de f. verticillioides y f. oxysporum obtenidos de lesiones de plantas sintomáticas. la caracterización morfológica de los hongos permitió diferenciar las dos especies de fusarium y se observaron sus hábitos de crecimiento en diferentes medios. las secuencias de 8 diferentes genes con más de 13 diferentes amplicones en las 2 especies mostró diferencias genéticas que agruparon los aislados dentro de taxones diferentes. análisis usando tipificación de secuencias múltiples de dna confirmaron la presencia de f. verticillioides. en este estudio se estableció el papel de f. verticillioides presente en los tallos de clavel en cultivos comerciales que presentan lesiones patogénicas. de acuerdo con los resultados del estudio, f. verticillioides es el agente etiológico responsable de la pudrición basal en plantas de clavel solo o en asocio con f. oxysporum. k e y w o r d s: fu s a r iu m ox y s p o r u m , fu s a r iu m ro s e u m , morphological characterization, vascular wilt. palabras clave: fusarium oxysporum, fusarium roseum, caracterización morfológica, marchitez vascular. basal rot in carnation (dianthus caryophyllus l.) is caused by fusarium verticillioides (sacc.) nirenberg la pudrición basal en clavel (dianthus caryophyllus l.) es causada por fusarium verticillioides (sacc.) nirenberg juan josé filgueira duarte1, cindy melissa rincón-sandoval1, carol yineth quinche1, johana carolina soto2, and íngrid elizabeth monroy1 introduction the global carnation market is projected to reach usd 3.266 billion by 2026, from usd 2.719 billion in 2020 (global carnation sales market report, 2020). fusariosis disease is a critical problem for carnation growers in colombia as in most countries where carnations are produced. fusarium oxysporum (fox) f. sp. dianthi (prill. and delacr.) (snyder & hansen, 1940) has become the most significant pathogen in fusariosis disease in this crop (arbeláez, 1987; arbeláez, 1992; borrero et al., 2009). large losses can occur due to the easy spread of the fungi across the infected cuttings, the fast dissemination by diverse means, the persistence of the pathogen in the soil, and the high cost of control https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v40n1.99009 mailto:juan.filgueira@unimilitar.edu.co 30 agron. colomb. 40(1) 2022 measures. all these causes confer special importance to this disease (graces et al., 2001). lopez and fergus described the carnation basal rot for the first time in 1965. since then, growers have related the disease to f. roseum. more recently, the species f. roseum has been replaced by other species of fusarium (burgess et al., 1988). arbeláez (1992) reported that both fox and f. roseum could occur together in the same crop, with their masking symptoms making their identification difficult. fusarium verticillioides (sacc.) (fver) (nirenberg, 1976) is an important phytopathogen in cereal crops that produces significant economic losses around the world. it attacks mainly corn, causing rotting in shoots, roots, and spikes (bush et al., 2004). filgueira et al. (2007) first reported fver presence on carnation stems with basal rot symptoms. the objective of our study was to identify the etiologic agent that produces basal rot on carnation and to describe the development of the disease in the plants. materials and methods biological samples more than 1,500 plants with basal rot symptoms were used to isolate the fungus. these plants were collected between the 2012 and 2018 from 12 different carnation farms, located at the bogotá plateau in the municipalities of cajicá, madrid, siberia, chía, suesca, sopó, facatativá, and tocancipá. all of them were in the cundinamarca department of colombia. the commercial carnation varieties sampled were: ´nelson®’, ‘tasman®’, ‘delphi®’, and ‘pink nelson®’, with basal rot symptoms as previously reported by arbeláez (1987) and filgueira et al. (2007). fungi isolation all the stem fragments, sampled at the crown level of infected plants, were surface sterilized with 5% sodium hypochlorite for 1 min and then with 70% ethanol for 1 min and rinsed several times with sterile water. once surface disinfection was completed, the stem was sectioned into discs of 2 mm thickness, which were then grown on potato dextrose agar (pda) (merk) and czapek dox (oxoid) and incubated at 25°c for 7 d. once the pathogen colony was visible, it was transferred to liquid czapek dox broth sigma with agitation for a week at 25ºc. then, a singlespore culture was obtained from each isolation, three 1:10 serial dilutions of the spore suspension were made and 0.1 ml of the last dilution was taken and scattered on pda. after incubation, a monosporic growth was selected and isolated on pda. finally, the fungi were conserved in glycerol 50% at 4ºc. colony characteristics such as color and appearance were observed in pda cultures. the bright field in an axioskop 2 plus carl zeiss microscope was used to determine the presence, absence, and type of micro and macroconidia, the morphological characteristics of the mycelium, and possible formation of chlamydospores by the isolate. asexual structures like macroconidia were measured using the scion image 4.0 free program. symptom characterization on 53 carnation hybrid lines, the product of the crossing between varieties resistant and susceptible to fox and one commercial variety ‘nelson®’ hybrid lines and the commercial variety were established from seeds in vitro using ms basal media (murashige & skoog, 1962). one hundred microplants of each hybrid line and ‘nelson’ variety were acclimated to outdoor conditions of the bogotá plateau (maximum temperatures around 19 to 20°c [66 to 68°f] and minimum temperatures from 7 to 9°c [44.5 to 48°f]; the average annual relative humidity of 79%), with a vermiculite-like substrate. four weeks later, plants of each hybrid line and commercial line were transplanted into pots. this evaluation used a quantitative measure of disease intensity with time (audpc) with analysis of variance by anova in three repetitions that showed a normal distribution. the roots of each of the sixty plants were inoculated with 6 ml of a suspension of 1x106 spores/ ml (30 plants with fver and 30 with fox) using a syringe and injecting the fungus around the plant crown. seven d after inoculation, the plants were re-inoculated with 200 µl of a suspension of 1x106 spores/ml by puncturing next to the stem base (filgueira, 2011). as a control, 20 plants of each hybrid line and the commercial variety were inoculated in the same way with distillate water. finally, 20 plants were used as negative controls without inoculation. weekly for 4 months, the plants were observed and a detailed record of the appearance of symptoms was performed. the criterion used for the external symptom registration was yellowing and the discoloration or loss of green color was measured as presence/absence. the wilting of the foliage, stem, and buds was measured according to the following scale: absence 0, wilting of the stem base and cracking 1, wilting that affects the stem and leaves that can be observed in ¾ of plant 2, total wilting of the plant and death 3. spots, such as stem discoloration, were measured as absence/presence. external necrosis, such as basal disintegration of the stem, was recorded as absence 0, moderate tissue damage 1, brown color in the stem base 2, and possible leaf necrosis, loss of turgor, stem decay, and dehydration 3. finally, symptomatic plants were collected 31filgueira, rincón-sandoval, quinche, soto, and monroy: basal rot in carnation (dianthus caryophyllus l.) is caused by fusarium verticillioides (sacc.) nirenberg at random, and the pathogen was isolated in vitro to corroborate the entrance of the pathogen to the plant. the incidence was estimated as the number of plants that are diseased, relative to the total number collected (campbell & neher, 1994). in vitro evaluation of the plant response to fusarium presence in vitro evaluation consisted of an essay of “dual” cultures, in which undifferentiated cells were obtained from microplants leaf explants of 53 carnation hybrid lines, cultivated on ms basal media supplemented with 1 mg l-1 of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-d) (filgueira, 2011). one gram of in vitro cells was placed in a petri dish (diameter 90 mm) border, with the same media as the callus induction, and cultured for a week at 26°c. next, 10 µl of spore solution of the pathogen (fver or fox) at a concentration of 1x106 spores/ml was inoculated on a sterile circle of filter paper on a petri dish located opposite to plant cells and then left for two weeks. possible inhibitory (resistant) or not-inhibitory (susceptible) responses by plant cells towards pathogen growth were recorded measuring the growth of the fungi in the direction of the plant cells in centimeters (filgueira, 2011). pcr identification for this purpose, four of the characterized isolates of both fox and fver that were placed by rapid growth in the media and did not present other biological contaminants were used. fungal dna was extracted, and pcr amplification was performed following the method described by cenis (1992), with the modification by abd-elsalam et al. (2003). the fungal conidia were inoculated in 10 ml of liquid czapek dox broth (sigma®) for 72 h at 25°c; later, the fungal mycelia were centrifuged at 15000 g for 5 min. next, the samples were washed with 2 ml of tris buffer (te), (10 mm tris-hcl ph 8.0, 1 mm edta) and the mycelia were macerated in liquid nitrogen for 5 min. three hundred µl of lysis buffer (200 mm tris-hcl ph 8.5, 250 mm nacl, 25 mm edta, 0.5% sds) was added for 5 min, followed by the addition of sodium acetate 3 m (ph 5.2). the fungal samples were put at 20°c for 10 min and centrifuged at 15000 g for 5 min. the supernatant was transferred to a new tube and an equal volume of isopropanol was added and incubated at 4°c for 4 h. finally, the suspension was centrifuged at 15000 g for 10 min. ethanol 70% was added to the pellet to wash and then discarded. the dna was suspended in 100 µl of te. the primers used to identify the fungi are summarized in table 1. the pcr mixture contained 5 to 10 ng of template dna, 1 µm of each primer, 3 mm of mgcl2, 200 µm of dntp, 2.5 u of taq polymerase, and reaction buffer (50 mm kcl, 50 mm tris-hcl; ph 8.3, 0.1 mg ml-1 bsa), in a final volume of 20 µl. thirty pcr cycles with the following temperature regime were performed at 95ºc for 2 min (only in the first circle), at 94ºc for 1 min, at the annealing temperature for 0.5 min, and at 72ºc for 1 min. the pcr products were analyzed by electrophoresis on 1% agarose gel stained with 0.5 µg ml-1 of ethidium bromide. as an external group, dna of botrytis cinerea, obtained under the same conditions, was used. the outgroup is important as a point of comparison for the in-group and allows the phylogeny to be rooted. each amplicon was sequenced twice (forward and reverse) using the sanger et al. (1977) method by macrogen® (korea). the dna consensus sequence was compared with the genbank database. sequences that presented similar values higher table 1. forward and reverse primers employed. thirteen amplicons belonging to eight different genes or genetic regions were used to identify the fungi taxonomically. gene primer sequences sense size expected and size obtained author β-tubulin bt1α 5’ttcccccgtctccacttcttcatg3’ forward 537bp 280bp glass and donaldson, 1995 bt1b 5’gacgagatggttcatgttgaactc3’ reverse bt2a 5’ggtaaccaaatcggtgctgctttc3’ forward 495pb 380bp bt2b 5’accctcagtgtagtgacccttggc3’ reverse histone 3 h31α 5’actaagcagaccgcccgcagg3’ forward 447pb 540bp h31β 5’gcgggcgagctggatgtcctt3’ reverse calmodulin cmd-f 5́ gatcaaggaggccttctc3´ forward 672pb 720bp o’donnell et al., 2000 cmd-r 5́ tttttgcatcatgagttggac3´ reverse elongation factor 1-α ef1h 5’atgggtaaggaagacaagac3’ forward 678pb 700bp o’donnell et al., 1998 ef2t 5’ggaagtaccagtgatcattgtt3’ reverse to be continued 32 agron. colomb. 40(1) 2022 than 97% with the morphologic species, using the blast tool, were used to generate a consensus using clc dna workbench® software. the consensus sequences were compared by multiple alignments with clustal omega in the mega7 software (molecular evolutionary genetics analysis), which was used to build the phylogenetic tree using the neighbor-joining distance method. processing of data all biological materials in this study were randomly selected and the data were handled with descriptive statistics for qualitative dichotomous characteristics by presence or absence (p/a) of symptoms of necrosis, spots, curl, sporulation, stem chlorosis, turgidity loss, rachis, rot, and decay. the data were processed in the minitab release 17 program using a model of logistic regression for the p/a of symptoms. the variance between assay groups with the anova program was evaluated, and then the data adjustment in the model was tested. all the data were studied in time (d). using the previous method, the tendency of the symptoms in time was observed, and finally, the tukey’s range test was applied. the information for sequences of the different loci used in this study was processed using the multi-locus sequence analysis (mlst) tool of the cbs-knaw fungal biodiversity centre’s fusarium mlst website (https:// fusarium.mycobank.org/) and the corresponding fusarium-id site hosted at the pennsylvania state university (http://isolate.fusariumdb.org). dendrograms were generated by neighbour-joining and split decomposition with bootstrap analysis with 1,000 replications, using megax. results symptoms in plants in general, it is possible to distinguish fusariosis symptoms at the base of the plants in the crop field, e.g., fver produces a dry rot that ascends towards the medial part of the stem, forming caverns-like cracks with or without jumps. these lesions did not compromise the vascular bundle (fig. 1a-c). in advanced stages, it was possible to detect a white to reddish cottony mycelium inside the lesion (fig. 1g). on the other hand, the infection with fox in the basal portion (crown) of the plant was characterized by a lesion in the form of a narrow ring limited to the vascular system that did not compromise the medullary tissue in the first stage of the infection (fig. 1d-e). in some cases, it was possible to detect both fungi infecting the same plant (fig. 1f). other external symptoms of basal stem rot caused by fver are: partial or complete chlorosis, generalized or partial wilting green, stem turgor loss, cracking in the crown, presence of conidiation structures, necrosis, and finally plant death (fig. 1h). the analysis of the fusariosis disease under field conditions showed that the pink nelson variety presented a higher fver incidence of 7.1% (sd=1.2), followed by the delphi gene primer sequences sense size expected and size obtained author cytochrome c oxidase ahyfuf 5’cttagtgggccaggagttcaata3’ forward 568pb gilmore et al., 2009 ahyfur 5’acctcagggtgtccgaagaat3’ reverse rdna its fur 5’ gcgacgattaccagtaacga3’ forward 416pb 398bp white et al., 1990 its fuf 5’caactcccaaacccctgtga3’ reverse its1 5’tccgtaggtgaacctgcgg3’ forward 250pb 220bp its2 5’gctgcgttcttcatcgatgc3’ reverse its1 5’tccgtaggtgaacctgcgg3’ forward 570pb its4 5’tcctccgcttattgatatgc3’ reverse its4 5’ tcctccgcttattgatatgc3’ forward 524bp 530pb its5 5’ggaagtaaaagtcgtaacaagg3’ reverse mitochondria small subunit nms1 5́ cagcagtgaggaatattggtcaatg3’ forward 716pb 720bp nms2 5́ gcggatcatcgaattaaataacat3’ reverse intergenic spacer rdna vert1 5’ gcgggaattcaaaagtggcc 3’ forward 800bp vert2 5’ gagggcgcgaaacggatcgg 3’ reverse patiño et al., 2004 intergenic spacer rdna vertf1 5’ gtcagaatccatgccagaacg 3’ forward 400pb vertf2 5’ cacccgcagcaatccatcag 3’ reverse the dna sequence data obtained in this study have been deposited in ncbi genbank and the accession numbers are listed in https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/?term=fusarium%20filgueira. https://fusarium.mycobank.org/ https://fusarium.mycobank.org/ http://isolate.fusariumdb.org 33filgueira, rincón-sandoval, quinche, soto, and monroy: basal rot in carnation (dianthus caryophyllus l.) is caused by fusarium verticillioides (sacc.) nirenberg variety with 3.7% (sd=0.6) and the nelson variety with 3% (sd=0.5) incidence. in the case of fver, the maximum incidence observed was 10% (sd=1.6) as opposed to fox, with a maximum incidence value of 68% (sd=5.7) in the farms. fungal isolation and preliminary characterization the evaluation of 1,500 samples of monoconidial culture showed that, in 68.3% of the samples presenting symptoms of fusariosis, fox was present, while in 8.2% of the samples, fver was present, values close to that of the infected plants that were observed in the field. ten percent of the samples presented both species simultaneously; 11.5% of the plants presented other fusarium species (f. graminearum, f. foetens, f. culmorum, f. avenaceum, and fusarium sp.), and, in 2% of the cases, it was not possible to identify which of the parasites was present. microscopically it was possible to identify septate mycelium in fver isolates and production of long and slim macroconidia with thin walls, bent apical cells, and basal cells in the form of foot, with three to five septa. the morphological characterization of vegetative and reproductive structures of fox and fver is presented in table 2. macroconidia of fver are shown in figure 2a-b. figure 2d shows observed simple branched fver monophialides and abundant ovoid microconidia. the microconidia were only obtained on cla (carnation leaf agar) media after 45 d of cultivation (fig. 2b-c) and occurred separated from each other or in short and long chains (fig. 2c). this last characteristic is important for distinguishing fver from fox. in this study, dark yellow sporodochia were observed in fver in vitro media with more than 45 d of cultivation. figure 1. symptoms of fusariosis in carnation plants. a-c) transversal and longitudinal cuts in the crown of carnation plants with the symptom of basal rot caused by fver (c initial stage of invasion and b final stage); d-e) transversal and longitudinal cuts in plants with symptoms of vascular wilt caused by fox; f) plant infected by both parasites with the symptom of basal rot (black arrow) and vascular wilt (red arrow); g-h) carnation plants that present the final phase of the disease caused by fver with cracking in the crown, the presence of fungal structures, and necrosis. a b c d e f g h a b c d e f figure 2. isolation of fver and fox in nutrient media and microscopy recognition. a) macroconidia of the fver; b) fver macroconidia and microconidia. bar is one µm; c) production of fver microconidia in a chain, 100x; d) fver branched monophialide, 180x; e) macroconidia, microconidia, and chlamydospores of fox. monophialides of fox. a, c, d, and f, 1100x. b and e, 750x. 34 agron. colomb. 40(1) 2022 table 2. morphological characterization of fox and fver. the values are measurement averages. range of the standard deviation in all the measures was between 0.001 and 0.15 µm. fox fver macroconidia form straight or slightly curved long and thin apical cell tapered and curved curved foot cell definite definite area ( µm) 123 101 perimeter ( µm) 779.5 911 major axis ( µm) 290.5 363.5 minor axis ( µm) 53.75 36 microconidia form ellipsoidal, kidney-shaped oval phialide yes no area ( µm) 0.11 0.07 perimeter ( µm) 1.55 1.24 major axis ( µm) 0.67 0.51 minor axis ( µm) 0.22 0.17 chlamydospores   yes no tests of pathogenicity in vitro interaction through the different tests, we study the processes of recognition and invasion of carnation plants by fver. the first test was an in vitro assay, where the pathogen and undifferentiated cells of the plant can mutually recognize each other. in this case, it was possible to observe that the mycelia of the fungi grew mainly in the direction in which the plant cells were present (fig. 3a, fig. 4a). in the opposite case, where the cells present a resistant reaction to the presence of fungi, the fungi mycelia grew more slowly in the direction of the plant cells, as a type of growth inhibition reaction (fig. 3b, fig. 4a.). this evidences a host-parasite interaction between carnation cells and fver. this behaviour was also observed in an in vitro assay with fox (fig. 3c-d., fig. 4b). to determine if the daily growth of the funguses in presence of resistant and susceptible carnation cells differs significantly with the “dual” culture in the petri dish, variance analysis was done by d using anova program with a p<0.05. the results show significant statistical differences between the fungi growth in the presence of resistant cells and susceptible cells (fig. 4a-b). ex vitro interactions in the greenhouse in the inoculation test of susceptible plants inoculated with fver in germination trays, the first symptom of dry stem bark at the plant base was observed 15 d after the first inoculation. this symptom became most prominent and ascended between 10 and 15 cm from the stem base by week 10 to 13. the tukey ś test presented a value of 3.45 (α=0.05, k=3, df = 5) near week 7. it was possible to observe wilt with foliar yellowing on the leaves located near the plant base of the susceptible varieties. in this case, the tukey’s range test showed a value of 2.95 for this symptom by week 5. additionally, internally in the plant base, a continuous or discontinuous pattern of rots at the same zone on the stem medulla was found, as shown in figures 1a and c., which was near d 30 after the first inoculation. this symptom reached a value of 3.4 in the tukey ś test near week 10. the rot spread on the stem base from the modular zone toward the vascular bundles and other stem tissues (fig. 1b). the rots inside the stems sometimes appeared with red stains located in the modular zone, and wilting was evident from week 3. the tukey ś test showed a value of 3.95 for this symptom after week 7. likewise, the spot symptom in the base stem indicated pathogen colonization, which was evident between weeks 3 and 4 after the inoculation. the tukey ś test showed a value of 3.85 to 3.95 after week 10. the tissue necrosis symptoms were present posterior to the spot apparition, near week 4 (fig. 1g). plant behavior was similar in all the control groups. a comparative study with fox (data not figure 3. “dual” culture assay in vitro. a) in the interaction between susceptible carnation cells and fver, the fungus grew towards the carnation cells; b) interaction between carnation-resistant cells and fver indicating that the fungi stopped its growth by the presence of the resistant plant cells. an assay using fox with carnation-susceptible cells c) and resistant cells d). a b c d 35filgueira, rincón-sandoval, quinche, soto, and monroy: basal rot in carnation (dianthus caryophyllus l.) is caused by fusarium verticillioides (sacc.) nirenberg presented here) indicated a significant difference in the infection progress of the disease (fig. 4c-d), such as the plant wilting progress over time. these data determine that fver is more aggressive in the infection and colonization of the plant stem than fox. as mentioned above, we selected symptomatic plants randomly for each inoculation treatment and the re-isolation in vitro of the pathogen to confirm the presence or absence of the isolates, fulfilling koch’s postulates. twenty plants of the susceptible commercial variety nelson were re-inoculated with conidia of the pathogen obtained from infected plants from the first inoculation experiment. all these plants presented severe symptoms of basal rot with foliar yellowing, vascular chlorosis, medullar rot, and stem cupping. fragments of this infected tissue were used to isolate the parasite and determine the presence of the fungus that was used to inoculate the initial plants like fver. molecular identification an adequate quantity of genetic regions was employed to appropriately identify the two species because of the problems in using morphological characters in the identification of fox and fver. first, we used the its region for the identification of the genus to resolve the limitation that this genetic region presents for use as barcoding. next, we used a group of primers to determine with the greater accuracy of the fungal species, especially when the study implicates phylogenetic analysis (tab. 1). in this sense, the use of mlst is the best option to identify and obtain phylogenetic relationships between species of difficult identification (matsumura, 2013). ten samples of each of the morphological species fver and fox were selected. to prevent slants or false positives, a preliminary molecular characterization by pcr using itss and efs 1-α (tab. 1) was performed to determine if the isolates previously classified as fox or fver belong to the fusarium genus. figure 5a-e shows the amplicons of the primers itsfuf/itsfur, its1/its2, its1/its4, its4/its5, and ef-1h/ef-2t. the accession number (id) to view the nucleotide sequence in the genbank of ncbi of these amplicons is listed in table 3. in most cases, such as amplicons its1/its2 and elongation factor 1-α, the 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 fusarium verticillioidesa r ad iu s of g ro w th ( cm ) days of growth 0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 fusarium oxysporumb r ad iu s of g ro w th ( cm ) days of growth 0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 fusarium verticillioidesc pr og re ss o f d is ea se days of growth 0 0.5 1 1.5 2 2.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 fusarium oxysporumd pr og re ss o f d is ea se days of growth 0 0.5 1 1.5 2 2.5 figure 4. fungi growth in vitro (a and b). disease progress in the ex vitro test (c and d); a) fver growth and b) fox growth. the fungus growth is shown on in vitro assay (“dual” culture), in the carnation resistant cells interaction () with the susceptible cells (); c) plants inoculated with fver and d) plants inoculated with fox. the plant wilting progress is recorded in days in the assay of plant inoculation in the greenhouse. 36 agron. colomb. 40(1) 2022 identity of these sequences with different sequences of f. verticillioides (e.g., id xr_001989346.1) in genbank was 100% and the e-value 0.0. other genes used in this study permitted a more adjusted taxonomic classification. the accession numbers of genbank (ncbi) of the sequences obtained in this study with the different genes used are listed in table 3. in the same way, table 3 lists the identity percentages and the e values produced by the comparison between the sequences obtained in this study with the sequences of the closest taxonomic species, using the blast tool of ncbi. using the sequences obtained with the different amplicons, a multilocus sequence-typing (mlst) schema was built. the mlst schema used an agglomerative clustering of a complete linkage of eight different genes of fver (ef1, cmd, bt1, vert, vertf, its1-2, its fu, and nms). the eight genes of fvert were compared with thirty-one conserved housekeeping genes to derive a combination of alleles known as a sequence type (st), using the fusariumid site hosted at the pennsylvania state university (fig. 5). to obtain the mlst, we used the most representative fver sequences, which obtained the highest percentage of identity and the lowest e value in the sequence alignment using the blast tool, as seen in table 3. the mlst schema shows that the isolate that previously identified f. verticillioides is clustered with similar types like fusarium verticillioides (fusarium fujikuroi species complex), excluding fusarium oxysporum (fusarium oxysporum species complex) that are grouped in a different phylogenetic group (fig. 5). discussion symptomatic and morphological recognition this study showed that fver is a pathogen of the carnation, which can lead to a confused diagnosis with carnation plants infected with fox. here, we demonstrated that fver attacks carnation plants, producing some symptoms like those of carnation plants attacked by other fusarium species. the morphological description of the species fver agreed with those of leslie and summerell (2006) and other authors (deepa et al., 2018), with the presence of typical macroconidia, microconidia in a chain, and absence of chlamydospores. in vitro tests showed resistance to fver from cells of different hybrids and commercial varieties. this demonstrates that the plant can recognize fver and elaborate a response to it. the pathogenicity test, the in vitro “dual” test is based on the chemical response, in which recognition of the pathogen activates the metabolism of defense in the plant cell wall (bigeard et al., 2015). in this assay, the undifferentiated cells of the hybrid lines, which have some type of resistance towards the pathogen, induced smaller displacements on the fungus on the nutrient media, supporting the hypothesis that antifungal molecules are produced by callus into the media (buiatti et al., 1987). this type of response has been already reported, characterizing lines of cells of tomato and evaluating them in vitro responses against fox. in this case, a correlation between phytoalexin production and inhibition of fungal growth was reported (storti et al., 1989). in our case, in some “dual” tests, changes were table 3. genbank (ncbi) ids and comparisons with related sequences. the dna sequences of fver and fox obtained in this study were compared using the blast tool, and the results show the identity percentage and the e value of the most related sequences. locus gene fver* fox* related specie percentage identity e value β-tubulin bt1 kf467337.1 kf467331 f. verticillioides 100 0.0 β-tubulin bt2 kf467337 jf773354 f. verticillioides 97 0.0 histone 3 h3-1 kf467389 kf467383 f. verticillioides 100 0.0 calmodulin cmd kf467350 kf467344 g. moniliformis 99 0.0 elongation factor 1-α ef kf467376 kf467370 f. verticillioides 100 0.0 cytochrome c oxidase ahyfu kf467363 kf467357 g. moniliformis 99 0.0 rdna its fu kf467402 kf467396 f. verticillioides 100 0.0 rdna its1-2 kf467415 kf467409 f. verticillioides 100 0.0 rdna its1-4 kf467428 kf467422 f. verticillioides 100 0.0 rdna its4-5 kf467441 kf467435 f. verticillioides 100 0.0 mitochondria small subunit nms kf467454 kf467448 f. verticillioides 100 0.0 intergenic spacer rdna vert submitting submitting g. moniliformis 97 0.0 intergenic spacer rdna vertf submitting submitting g. moniliformis 95 1 e-121 37filgueira, rincón-sandoval, quinche, soto, and monroy: basal rot in carnation (dianthus caryophyllus l.) is caused by fusarium verticillioides (sacc.) nirenberg 0. 05 2 0. 10 4 0. 15 7 0. 20 9 0. 26 1 0 fu sa riu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ( n rr l 46 59 0; m ls t ty pe :2 .. fu sa riu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ( n rr l 46 59 3; m ls t ty pe :2 .. fu sa riu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ( n rr l 46 59 4; m ls t ty pe :2 .. fu sa riu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ( n rr l 34 93 6; m ls t ty pe :6 .. fu sa riu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ( n rr l 36 47 5; m ls t ty pe :1 .. fu sa riu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ( n rr l 26 44 2; m ls t ty pe :7 .. g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 53 38 7; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 26 42 7; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 25 18 1; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 26 79 3; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 31 65 4; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 25 20 0; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 25 30 2; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 25 61 5; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 31 72 7; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 25 22 1; m ls t ty pe :.. . g ib be re lla fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ( n rr l 25 20 8; m ls t ty pe :.. . fu sa riu m o xy sp or um (f us ar iu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ;m rc 2 0. .. fu sa riu m o xy sp or um (f us ar iu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ;m rc 2 1. .. fu sa riu m o xy sp or um (f us ar iu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ;m rc 2 5. .. fu sa riu m o xy sp or um (f us ar iu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ;m rc 2 3. .. fu sa riu m o xy sp or um (f us ar iu m o xy sp or um s pe ci es c om pl ex ;m rc 1 6. .. fu sa riu m c om m un e( fu sa riu m n is ik ad oi s pe ci es c om pl ex ;m rc 2 56 4. .. fu sa riu m v er tic ill io id es (f us ar iu m fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ;.. . fu sa riu m v er tic ill io id es (f us ar iu m fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ;.. . fu sa riu m v er tic ill io id es (f us ar iu m fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ;.. . fu sa riu m fu jik ur oi (f us ar iu m fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ;m rc 1 7. .. fu sa riu m fu jik ur oi (f us ar iu m fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ;m rc 2 3. .. fu sa riu m s p. (f us ar iu m fu jik ur oi s pe ci es c om pl ex ;m rc 1 15 ;m ls t. .. f. v er tic ill io id es c ol fu sa riu m c om m un e( fu sa riu m n is ik ad oi s pe ci es c om pl ex ;m rc 2 56 6. .. st at is tic s on b io lo m ic s co m pl et e lin ka ge tr ee : co ph en eti c co ef. c or r.: 0 .6 87 16 9 n ob s. : 4 65 .0 00 00 df : 4 64 .0 00 00 t va lu e: 20 .3 74 59 nd p : 0 .1 56 41 5 d p: 0 .3 12 83 1 ot us in tr ee : 3 1 fi g u r e 5. m ls t sc he m e. f ve r (f . v er tic ill io id es c ol ) p hy lo ge ny in fe rr ed fr om a n ef 1, c m d, b t1 , v er t, v er tf , i ts 12, it s f u, a nd n m s d at as et g en es , i n w hi ch s ix s pe ci es c om pl ex es w er e re so lv ed . th e ap pr ox im at e nu m be r of p hy lo ge ne tic al ly d is tin ct s pe ci es w ith in e ac h sp ec ie s co m pl ex is b as ed o n an a gg lo m er at iv e cl us te rin g of c om pl et e lin ka ge a na ly si s. 38 agron. colomb. 40(1) 2022 presented in the form of the fungal growth front line. this clearly shows a response by the callus, which does not allow the fungi to continue its normal advance. filgueira and guardiola (1999) also reported this change in the growth direction of the fungus as a response to the resistance of the carnation callus to the pathogen presence. several reports have shown similar results in their studies, such as the measured severity and disease incidence. they show correlations between the in vitro assays and those observed in the field (gonzález et al., 2004). in the carnation, fver produces basal rot, which is characterized as dry rot in the base of the stem, as previously observed in maize by leyva-madrigal et al. (2015). sometimes the rot can be presented in phases as filgueira reported in 2007 in a study of the carnation, and when the infection is advanced, cottony mycelium can be seen in the cave produced by the medullar rot. also, posterior expansion of the infection is possible toward the vascular bundles and other stem tissues, producing stem rot disease. externally, the stem in the base presented chlorosis, cortical necrosis, dry rot, and yellowing foliage. symptoms of the disease caused by fver expand in the plant from bottom to top, similar to wilting caused by fox. these two pathologies can be differentiated doing cross-section cuts to determine if necrosis is present in the medullary zone of the vessel bundles. in addition, it should be kept in mind that fver does not produce an asymmetric yellowish color on the leaves. on the contrary, the leaves lose hydration, and the wilting shows a strong pink color in the stem. the fver sporulation on the outer side of the stem is remarkably similar and consistent with rot caused by fver in corn, where the rot is accompanied by sporulation (rossi et al., 2008). in carnation plants, rot in the medullar zone can also be observed when attacked by species of fusarium other than fox, such as fver, as reported by filgueira et al. (2007). this suggests that the presence or proportion of these pathogenic species depends on the individual incidence of each pathogen. the greatest incidence of double infections was present with fox and fver together. these species colonizing the same plant evidenced low or nonexistent ecological competition among the species. this result evidences a possible synergy between some of the species and stem colonization. additionally, the presence of fusarium in symptomatic plants was found in some carnation varieties. molecular identification in all the cases analyzed using its primer, all the corresponding to the fusarium genus were demonstrated in other cases by glass and donaldson (1995) and tan and niessen (2003). furthermore, the amplicon obtained with the primers its 1/2 consistently showed that the species most related with the analyzed sequences was fver. in general, the obtained size of the amplicons of this study did not differ significantly from the expected size, except for the case of β-tubulin which showed an appreciable difference (tab. 1); the difference was not a problem when using the sequence as a tool to identify the related species in the genbank. most of the amplicons obtained with the different primers of the genes used in this study were identified as the species most related to fver. this is the case of the β-tubulin, the bt1a/bt1b and bt2a/bt2b amplicons, the cytochrome c amplicon, histone-3, calmodulin, and mitochondrion small subunit amplicon, which presented identities above 97% and evalues in all cases near zero. the product obtained by the primers vert1/vert2 and vertf2/vertf specific to identify fver produced bands of the expected sizes of 800 and 400 bp, respectively, as reported by patiño et al. (2004) in the isolates of fver from the symptomatic f lowers of farms. this is indicative of the species with fumonisin gene presence. in addition, fumonisin is a mycotoxin produced by some fusarium species like fver (scott, 2012; rosa junior et al., 2019). on the other hand, the phylogeny analysis with the mlst schema using the genes of fver ef1, cmd, bt1, vert, vertf, its1-2, its fu, and nms produced a tree with a clear aggregation of fox isolates in a separate group of fver species and with an important genetic distance (fig. 5). all these results evidence that 1) fver is present in carnation growing fields. this is notable because fver is an important parasite of different crops of economic importance like cereals; 2) fver has a type host-pathogen relationship with the carnation that had not been studied until now and produces notable symptoms in the plant leading to the die; 3) the disease known as f. roseum by carnation growers is a basal rot caused by fver; 4) fver and fox can act synergistically to produce an infection of the plant that presents symptoms of both disease, vascular wilt, and basal rot; and 5) fver is producing an emergent disease that could be related to climate change and must be acted upon. 39filgueira, rincón-sandoval, quinche, soto, and monroy: basal rot in carnation (dianthus caryophyllus l.) is caused by fusarium verticillioides (sacc.) nirenberg acknowledgments we would like to thank the universidad militar nueva granada for the support to this work with the projects cias-706 and cias-1176. we also thank colciencias for the support provided through its program “jovenes investigadores” in 2017, asocolflores for supporting the study on the carnation farms between 2014 and 2015, and slv and apa for their research contributions. conflict of interest statement the authors declare that there is no conf lict of interest regarding the publication of this article. author’s contributions all the authors of this article contributed in many forms to the final document. jjfd is the leader of the scientific group and compiled and wrote the manuscript. cmrs worked on the molecular identification of the species. cyq discovered the parasite f. verticillioides in the carnation crop. jcs did the isolation and preliminary characterization of the fungi. iem collected the samples on the farms and studied the incidence in the crop. jjfd formulated the overarching research goal and aims. cyq and iem applied statistical methods. jjfd obtained financial support. jjfd conducted the research and investigation process. jjfd and cmrs developed and designed the methodology. jjfd verified the overall reproducibility of results and other research outputs. jjfd, cmrs, cgq and iem prepared and presented the published work and oversaw its presentation. jjfd wrote and translated the initial draft. jjf carried out the critical review of the manuscript. all authors reviewed the manuscript. literature cited abd-elsalam, k. a., aly, i. n., abdel-satar, m. a., khalisl, m. s., & verreet, j. a. (2003). pcr identification of fusarium genus based on nuclear ribosomal-dna sequence data. african journal of biotechnology, 2(4), 82–85. https://doi.org/10.5897/ ajb2003.000-1016 arbeláez, g. (1987). fungal and bacterial diseases on carnation in colombia. acta horticulturae, 216, 151–157. arbeláez, g. t (1992). avances en el manejo del marchitamiento vascular del clavel, ocasionado por fusarium oxysporum f. sp. dianthi. agronomia colombiana, 9(2), 188–191. bigeard, j., colcombet, j., & hirt, h. (2015). signaling mechanisms in pattern-triggered immunity (pti). molecular plant, 8(4), 521–539. https://doi.org/10.1016/j.molp.2014.12.022 borrero, c., trillas, i., & avilés, m. (2009). carnation fusarium wilt suppression in four composts. european journal of plant patholog y, 123, 425 – 433. ht tps://doi.org /10.10 07/ s10658-008-9380-4 buiatti, m., marcheschi, g., venturo, r., bettini, p., bogani, p., morpurgo, r., nacmias, b., & pellegrini, m. g. (1987). in vitro response to fusarium elicitors and toxic substances in crosses between resistant and susceptible cultivars. plant breeding, 98, 346–348. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1987.tb01141.x burgess, l. w., nelson, p. e., toussoun, t. a., & forbes, g. a. (1988). distribution of fusarium species in sections roseum, arthrosporiella, gibbosum and discolor recovered from grassland, pasture and pine nursery soils of eastern australia. mycologia, 80(6), 815–824. https://doi.org/10.1080/00275514. 1988.12025729 bush, b. j., carson, m. l., cubeta, m. a., hagler, w. m., & payne, g. a. (2004). infection and fumonisin production by fusarium verticillioides in developing maize kernels. phytopathology, 94(1), 88–93. https://doi.org/10.1094/phyto.2004.94.1.88 campbell, c. l., & neher, d.a. (1994). estimating disease severity and incidence. in c. l. campbell, & d. m. benson (eds.), epidemiology and management of root diseases (pp. 117–147). springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-85063-9_5 cenis, j. l. (1992). rapid extraction of fungal dna for pcr amplification. nucleic acids research, 20(9), article 2380. https:// doi.org/10.1093/nar/20.9.2380 deepa, n., rakesh, s., & sreenivasa, m. y. (2018). morphological, pathological and mycotoxicological variations among fusarium verticillioides isolated from cereals. 3 biotech, 8, article 105. https://doi.org/10.1007/s13205-018-1136-z filgueira, j. j., guardiola, m. l., & montes de gómez, v. (1999). the xiloglucan and their oligosaccharides on the interaction carnation-fusarium symposium on cut f lowers in the tropics. acta horticulturae, 482, 175–177. https://doi.org/10.17660/ actahortic.1999.482.26 filgueira, j. j. d., quinche, c. g., & soto, j. c. (2007). ¿es el fusarium verticillioides responsable del decaimiento de la variedad nelson en la sabana de bogotá? asocolf lores, 69, 51–54. filgueira, j. j. (2011). experiencias en mejoramiento del clavel (dianthus caryophyllus) (1st ed.). universidad militar nueva granada. garces, e. g., orozco, c. a., bautista, g. r., & valencia, h. a. z. (2001). fusarium oxysporum el hongo que nos falta conocer. acta biológica colombiana, 6(1), 7–25. glass, n. l., & donaldson, g. c. (1995). development of primer sets designed for use with the pcr to amplify conserved genes from filamentous ascomycetes. applied environmental microbiology, 61(4), 1323–1330. https://doi.org/10.1128/ aem.61.4.1323-1330.1995 g lob a l c a r n at ion s a le s m a rk e t re p or t . (2 0 2 0). c a r n at ion market over v iew (publication no. 16608222). 360 res e a rc h re p or t . ht t ps://w w w. 3 6 0 re s e a rc h re p or t s .c om / global-carnation-sales-market-16608222 gonzález, e., yáñez, m. j., santiago, v., & montero, a. (2004). biodiversidad fungosa en la marchitez del chile y algunos factores involucrados, en tlacotepec de josé manzo, el verde puebla. agrociencia, 38(6), 653–661. leslie, j. f., & summerell, b. a. (eds.). (2006). the fusarium l aborator y m anu a l . wi le y-bl ac k wel l . ht t ps://doi .org / 10.1002/9780470278376 https://doi.org/10.5897/ajb2003.000-1016 https://doi.org/10.5897/ajb2003.000-1016 https://doi.org/10.1016/j.molp.2014.12.022 https://doi.org/10.1007/s10658-008-9380-4 https://doi.org/10.1007/s10658-008-9380-4 https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1987.tb01141.x https://doi.org/10.1080/00275514.1988.12025729 https://doi.org/10.1080/00275514.1988.12025729 https://doi.org/10.1094/phyto.2004.94.1.88 https://doi.org/10.1007/978-3-642-85063-9_5 https://doi.org/10.1093/nar/20.9.2380 https://doi.org/10.1093/nar/20.9.2380 https://doi.org/10.1007/s13205-018-1136-z https://doi.org/10.17660/actahortic.1999.482.26 https://doi.org/10.17660/actahortic.1999.482.26 https://doi.org/10.1128/aem.61.4.1323-1330.1995 https://doi.org/10.1128/aem.61.4.1323-1330.1995 https://www.360researchreports.com/global-carnation-sales-market-16608222 https://www.360researchreports.com/global-carnation-sales-market-16608222 https://doi.org/10.1002/9780470278376 https://doi.org/10.1002/9780470278376 40 agron. colomb. 40(1) 2022 leyva‐madrigal, k. y., larralde‐corona, c. p., apodaca‐sánchez, m. a., quiroz‐figueroa, f. r., mexia‐bolaños, p. a., portillo‐ valenzuela, s., ordaz-ochoa, j., & maldonado‐mendoza, i. e. (2015). fusarium species from the fusarium fujikuroi species complex involved in mixed infections of maize in northern sinaloa, mexico. journal of phytopathology, 163(6), 486–497. https://doi.org/10.1111/jph.12346 matsumura, y. (2013). multilocus sequence typing (mlst) analysis. rinsho byori. the japanese journal of clinical pathology, 61(12), 1116–1122. murashige, t., & skoog, f. (1962). a revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. physiologia plantarum, 15(3), 473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962. tb08052.x nirenberg, h. (ed.). (1976). untersuchungen über die morphologische und biologische differenzierung in der fusarium-sektion liseola. mitteilungen der biologischen bundesanstalt für landund forstwirtschaft. kommissionsverlag paul parey. https://doi. org/10.5073/20210624-085725 patiño, b., mirete, s., gonzález-jaén, m. t., mulé, g., rodríguez, m. t., & vázquez, c. (2004). pcr detection assay for fumonisin producing fusarium verticillioides strains. journal of food protection, 67(6), 1278–1283. https://doi. org/10.4315/0362-028x-67.6.1278 rosa junior, o. f., dalcin, m. s., nascimento, v. l., haesbaert, f. m., ferreira, t. p. s., fidelis, r. r., sarmento, r. a., aguiar, r. w. s., de oliveira, e. e., & santos, g. r. (2019). fumonisin production by fusarium verticillioides in maize genotypes cultivated in different environments. toxins, 11(4), article 215. https://doi.org/10.3390/toxins11040215 rossi, v., scandolara, a., & battilani, p. (2008). effect of environmental conditions on spore production by fusarium verticillioides, the causal agent of maize ear rot. european journal of plant pathology, 123, 159–169. https://doi.org/10.1007/ s10658-008-9351-9 sanger, f., nicklen, s., & coulson, a. r. (1977). dna sequencing with chain-terminating inhibitors. proceedings of the national academy of sciences of the united states of america. 74(12), 5463–5467. https://doi.org/10.1073/pnas.74.12.5463 scott, p. m. (2012). recent research on fumonisins: a review. food additives and contaminants part a, 29(2), 242–248. https:// doi.org/10.1080/19440049.2010.546000 snyder, w. c., & hansen, h. n. (1940). the species concept in fusarium. american journal of botany, 27(2), 64–67. https://doi. org/10.1002/j.1537-2197.1940.tb14217.x storti, e., bogani, p., bettini, p., bonzi, l. m., pellegrini, m. g., matteo, m., simeti, c., & buiatti, m. (1989). the pleiotropic phenotype of tomato cells selected for altered response to fusarium oxysporum f. sp. lycopersici cell wall components. theoretical and applied genetics, 78, 689–695. https://doi. org/10.1007/bf00262565 tan, m. k., & niessen, l. m. (2003). analysis of rdna its sequences to determine genetic relationships among, and provide a basis for simplified diagnosis of fusarium species causing crown rot and head blight of cereals. mycological research, 107(7), 811–821. https://doi.org/10.1017/s0953756203008013 https://doi.org/10.1111/jph.12346 https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x https://doi.org/10.5073/20210624-085725 https://doi.org/10.5073/20210624-085725 https://doi.org/10.4315/0362-028x-67.6.1278 https://doi.org/10.4315/0362-028x-67.6.1278 https://doi.org/10.3390/toxins11040215 https://doi.org/10.1007/s10658-008-9351-9 https://doi.org/10.1007/s10658-008-9351-9 https://doi.org/10.1073/pnas.74.12.5463 https://doi.org/10.1080/19440049.2010.546000 https://doi.org/10.1080/19440049.2010.546000 https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1940.tb14217.x https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1940.tb14217.x https://doi.org/10.1007/bf00262565 https://doi.org/10.1007/bf00262565 https://doi.org/10.1017/s0953756203008013